JP2017130486A - 側壁電極モールド、それを備えた製造装置、側壁電極モールドの製造方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで高分解能のパターン転写を可能にするモールドを提供する。【解決手段】側壁電極モールド１０は、第１主面１１ａを有する基部１１と、第１主面１１ａに設けられた１つ以上の凸構造１２とを備え、各凸構造１２は、基部１１の第１主面１１ａから突出する凸部１３と、凸部１３の上面上に位置する機能層１４と、凸部１３と機能層１４とが構成する凸状の構造体の側面のうち少なくとも２つの側面にそれぞれ設けられた側壁電極１５とを含み、機能層１４は、凸部１３を構成する材料よりも硬度が低い絶縁性材料で構成される。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、側壁電極モールド、それを備えた製造装置、側壁電極モールドの製造方法および半導体装置の製造方法に関する。

近年、半導体デバイスに対する微細化及び低コスト化の要求は益々高まっている。ところが、リソグラフィ技術において高分解能を実現するためには、ＤＰ（double patterning）や液浸露光技術や極端紫外光光源などとの組み合わせが必要になり、コストの増加を招いてしまう。そのような中、低コストで高分解能のパターンを転写できるインプリント技術が次世代のリソグラフィ技術として期待されている。

特表２００９−５０５８４５号公報 特開２０１５−０２３１８９号公報 特開２００８−０４７７９７号公報

以下で例示する実施形態は、低コストで高分解能のパターン転写が可能な側壁電極モールド、それを備えた製造装置、側壁電極モールドの製造方法および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

実施形態にかかる側壁電極モールドは、第１主面を有する基部と、前記第１主面に設けられた１つ以上の凸構造と、を備え、各凸構造は、前記基部の前記第１主面から突出する凸部と、前記凸部の上面上に位置する第１機能層と、前記凸部と前記第１機能層とが構成する凸状の構造体の側面のうち少なくとも２つの側面にそれぞれ設けられた第１側壁電極と、を含み、前記第１機能層は、前記凸部を構成する材料よりも硬度が低い絶縁性材料で構成されていてもよい。

図１は、実施形態１にかかる側壁電極モールドの概略構成例を示す斜視図。 図２は、図１に示す側壁電極モールドのＡ−Ａ断面の概略構成例を示す断面図。 図３は、実施形態１にかかる側壁電極モールドを用いたパターン転写動作を説明するための模式図。 図４は、実施形態１にかかる側壁電極モールドを用いてパターン転写を行うことで得られた転写パターンを示す図。 図５は、高湿度の雰囲気で且つ側壁電極が形成された凸部の上端が疎水性を備える層で覆われていない場合に形成されるメニスカスの一例を示す概念図。 図６は、実施形態１にかかる側壁電極モールドを用いた際に形成されるメニスカスの一例を示す概念図。 図７は、実施形態１にかかる側壁電極モールドの製造方法を示すプロセス図（その１）。 図８は、実施形態１にかかる側壁電極モールドの製造方法を示すプロセス図（その２）。 図９は、実施形態１にかかる側壁電極モールドの製造方法を示すプロセス図（その３）。 図１０は、実施形態１の変形例にかかる側壁電極モールドの概略構成例を示す斜視図。 図１１は、実施形態２にかかる側壁電極モールドの概略構成例を示す断面図。 図１２は、実施形態２にかかる側壁電極モールドの製造方法を示すプロセス図（その１）。 図１３は、実施形態２にかかる側壁電極モールドの製造方法を示すプロセス図（その２）。 図１４は、実施形態２にかかる側壁電極モールドの製造方法を示すプロセス図（その３）。 図１５は、実施形態３にかかる側壁電極モールドの概略構成例を示す断面図。

以下、例示する実施形態にかかる側壁電極モールド、それを備えた製造装置、側壁電極モールドの製造方法および半導体装置の製造方法を、図面を用いて詳細に説明する。

導電性の探針を用いる一般的な走査探針型（ＳＰＭ）リソグラフィは、高分解能を実現可能であるという利点を有するが、その一方で、スループットが非常に低いという難点がある。そこで近年では、低コストのリソグラフィとして、微細のパターンを一括に転写できるナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）が注目されている。しかしながら、ナノインプリントリソグラフィでは、転写分解能が原版であるモールドに形成されたパターンの分解能に制限されてしまう。そのため、ナノインプリントリソグラフィで高分解を実現するためには、超微細パターンが形成されたモールドが必要となるが、これは原版コストを上昇させる要因となる。そこで以下では、モールドに形成されたパターンの分解能に制限されることなく、より微細の分解能を実現可能とすることで、コスト上昇を抑えることが可能な形態について、例を挙げて説明する。

モールドに形成されたパターンの分解能よりも微細の分解能を実現可能にする技術としては、凸構造の側面にパターン転写用の側壁電極が形成されたモールド（以下、側壁電極モールドという）を用いてパターンを転写するインプリント技術（以下、側壁電極リソグラフィという）が存在する。

側壁電極リソグラフィは、導電性の探針に代えて側壁電極モールドを使用することにより、電気化学反応により側壁電極に対応したパターンを一括に対象物に転写することができるインプリント技術である。この側壁電極リソグラフィには、接触型のものと非接触型のものとが存在する。接触型の側壁電極リソグラフィでは、側壁電極モールドのパターン部（すなわち、側壁電極の上端面）を対象物である基板（以下、転写基板という）に接触させた状態で側壁電極の上端面が形成するパターンが転写基板に転写される。一方、非接触型の側壁電極リソグラフィでは、パターン部を転写基板に近接させた状態でパターンが転写基板に転写される。以下では、主に接触型の側壁電極リソグラフィについて説明するが、以下の実施形態は非接触型の側壁電極リソグラフィに対しても適用可能である。

接触型の側壁電極リソグラフィでは、パターン部と転写基板との接触状態が転写特性に大きな影響を与えることがある。そのため、均一なパターン転写を実現するためには、側壁電極の上端面を転写基板に均一に接触させることが極めて重要となる。なお、非接触型の側壁電極リソグラフィにおいては、側壁電極の上端面と転写基板との間の間隔を一定に保つことが、均一なパターン転写を実現するために極めて重要となる。

ここで、モールドと転写基板とがそれぞれ硬い構造を有している場合、両者間の接触を均一にするためには、モールドと転写基板との間に比較的大きな圧力を与える必要が生じる。なお、硬い構造とは、応力に対する変形量が比較的小さいことを意味している。しかしながら、モールドの凸構造は比較的脆い構造であるため、モールドと転写基板との間に大きな圧力を与えると、モールドの凸構造に設けられたパターン部が破壊されて転写不良が発生してしまう場合が存在する。

また、側壁電極リソグラフィでは、転写されたパターンの均一性を向上するために、転写時の雰囲気湿度を高くすることが望まれている。一方で、材料コストや加工性等の観点からは、シリコン製のモールドを使用することが有効である。しかしながら、シリコンは雰囲気中の酸素によって酸化する。この酸化によって形成されたＳｉＯｘなどの自然酸化物は親水性である。そのため、シリコン製モールドを使用した場合には、転写基板と接触または近接するモールドの凸部先端が親水性となる。このように、転写基板と接触または近接する部分が親水性を備えるモールドを使用した場合、電極部のメニスカスが広がり、その結果、転写分解能が低下してしまうという可能性が存在する。

そこで以下の実施形態では、モールドのパターン部が破壊されることを回避しつつ、パターン部を対象物に均一に接触させることが可能な側壁電極モールド、それを備えた製造装置、側壁電極モールドの製造方法および半導体装置の製造方法を例に挙げて説明する。また、以下の実施形態では、メニスカスの広がりによる転写分解能の低下を抑制することが可能な側壁電極モールド、それを備えた製造装置、側壁電極モールドの製造方法および半導体装置の製造方法についても例を挙げて説明する。

実施形態１
図１は、実施形態１にかかる側壁電極モールドの概略構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示す側壁電極モールドのＡ−Ａ断面の概略構成例を示す断面図である。なお、図１または図２の説明では、ＸＹ平面を水平面とし、Ｚ方向を高さ方向とする。

図１および図２に示すように、側壁電極モールド１０は、基部１１と、複数の凸構造１２と、引出し電極１６とを備える。

基部１１は、側壁電極モールド１０のベースとなる部材である。この基部１１には、たとえばシリコンや石英などの絶縁性材料を用いることができる。また、基部１１の材料としては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、パラキシリレンなどの絶縁性の樹脂を用いることも可能である。さらに、基部１１は、光透過性を有する絶縁性材料で構成されてもよい。

複数の凸構造１２それぞれは、基部１１の第１主面（上面ともいう）１１ａに設けられたメサ状の構造部である。図１では、基部１１の第１主面１１ａにおいてそれぞれＹ方向に延在する複数の凸構造１２がＸ方向に所定距離離間して配列されている構造が例示されているが、この構造に限定されず、転写するパターンのレイアウトに応じて種々変形可能である。また、隣接する凸構造１２の間のギャップにたとえば疎水性の絶縁性材料を充填し、隣接する凸構造１２の間のギャップを埋めた構造とすることも可能である。

各凸構造１２は、凸部１３と、機能層１４と、１つ以上（実施形態１では２つ）の側壁電極１５とを備える。

凸部１３は、基部１１の第１主面１１ａから突出したメサ状の構造部であり、シリコンや石英や樹脂などの絶縁性材料で構成されている。この凸部１３は、基部１１の基となるバルク状の基材（基板等）から削り出された構造部であってもよいし、基部１１に接合または成長された構造部であってもよい。また、凸部１３は、後述する製造工程における成膜プロセスの容易性等の観点から、テーパー状に先細った形状を有していてもよい。

機能層１４は、少なくとも凸部１３の上端面を覆うように設けられている。この機能層１４は、電極としては機能せず、パターン部を構成する側壁電極１５の上端面と対象物である転写基板との接触を均一にするための構造部として機能する。そこで機能層１４には、凸部１３（もしくは基部１１）よりも変形し易い絶縁性材料が用いられる。たとえば機能層１４には、凸部１３のヤング率に対して数パーセントから数十パーセントのヤング率の絶縁性材料が用いられる。

機能層１４の膜厚は、たとえば数ナノメートル（ｎｍ）から数マイクロメートル（μｍ）とすることができる。たとえば最も薄い部分の機能層１４の膜厚を１０ｎｍ以上とすることで、ナノオーダのデブリが付着した場合でも、側壁電極１５とパターン転写面との接触均一性を確保することが可能となる。ただし、機能層１４を厚くし過ぎると、機能層１４の変形量が大きくなり、側壁電極１５が破損する可能性が存在する。そこで、機能層１４の膜厚は、１０μｍ以下とすることが好ましい。

また、機能層１４には、パターン転写時に雰囲気中の水分によって発生するメニスカスを抑制するために、疎水性の材料が用いられることが好ましい。たとえば、水に対する接触角が４５°以上となる疎水性を備えている材料を用いて機能層１４が形成されていることが好ましい。

これらのような要求を満たす材料としては、たとえばサイトップ（登録商標）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テフロン（登録商標）ＡＦなどが存在する。これらのうちサイトップ（登録商標）は、接触角が１１２°と４５°よりも大きな疎水性を持ち、また、柔軟性にも優れているため、特に有効な材料として考えられる。また、加工のし易さという観点では、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を用いることも好適である。ただし、これらに限定されるものではなく、凸部１３に用いた材料よりも柔らかく且つ凸部１３に用いた材料の酸化物よりも高い疎水性を備えた絶縁性材料であれば種々の材料を用いることが可能である。

また、機能層１４は、必ずしも単層である必要はなく、多層構造であってもよい。その際、層ごとに構成材料が異なっていてもよい。たとえば、最下層にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を用い、最上層にサイトップ（登録商標）を用いるなど、種々変形可能である。

側壁電極１５は、転写基板へパターンを転写するための構造部であり、上述したように、それらの上端面はパターン部を構成している。そこで側壁電極１５は、たとえば導電性金属や導電性金属酸化物などの導電性材料で構成されている。導電性材料としては、たとえばＲｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｗ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｉｒ、ＲｕＯ、ＩｒＯｘなどを用いることが可能であるが、これらの導電性材料に限定されるものではない。

各側壁電極１５は、機能層１４の側面から凸部１３の側面にかけて設けられている。言い換えれば、側壁電極１５は、凸部１３と機能層１４とが構成する凸状の構造体の側面に設けられている。また、実施形態１では、凸部１３と機能層１４とが構成する凸状の構造体の側面のうち対向する２つの側面それぞれに側壁電極１５が設けられている。このような構成によれば、凸部１３のピッチの半分のピッチの微細パターンを実現することが可能となる。

複数の側壁電極１５の上端面は、上述したように、転写基板へ転写するパターン部を形成している。そのため、各側壁電極１５の上端面の幅（側壁電極１５の厚さに相当）を調整することで、転写基板に転写されたパターンの幅を調整することが可能である。側壁電極１５の上端面の幅は、たとえば凸部１３の上端面の幅より狭く、凸部１３の上端面の幅の数分の１〜数十分の１とすることができる。具体例としては、たとえば数ｎｍ〜数１００ｎｍ程度とすることができる。

なお、パターン部を形成する側壁電極１５の上端面は、高さ方向Ｚにおいて機能層１４の上面と実質的に同じ高さレベルにあることが好ましい。しかしながら、機能層１４が変形可能であることを考慮すると、機能層１４が変形可能な範囲内において側壁電極１５の上端と機能層１４の上面とが異なる高さレベルにあってもよい。

引出し電極１６は、たとえば、基部１１の第１主面１１ａにおける凸構造１２が形成されていない領域から基部１１の側面１１ｃまたは裏面（第１主面１１ａと反対側の第２主面１１ｂ）まで形成されている。この引出し電極１６は、複数の側壁電極１５を電気的に引き出すための電極であり、パターン転写時に電流流入用の外部電極と接続することで電気的な接点を形成する。引出し電極１６の材料には、たとえばＡｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｕなどの金属を用いることが可能である。ただし、これらに限定されず、種々の導電性材料が用いられてよい。

その他、基部１１には、位置調整のためのアライメントマーク１７が設けられていてもよい。このアライメントマーク１７は、側壁電極モールド１０の製造時やパターン転写時の位置調整に用いることができる。

つづいて、実施形態１にかかる側壁電極モールド１０を用いたパターン転写動作を、以下に図面を参照して詳細に説明する。図３は、実施形態１にかかる側壁電極モールドを用いたパターン転写動作を説明するための模式図である。

図３に示すように、パターン転写時には、対象物である転写基板１０１が基板ホルダ１２０上に設置される。基板ホルダ１２０上には導電性基板１２２が設けられている。転写基板１０１は、パターンが転写される面（パターン転写面）を上に向けた状態で導電性基板１２２上に載置される。基板ホルダ１２０には吸引用の複数の孔１２１が設けられており、複数の孔１２１から吸引することで、導電性基板１２２が基板ホルダ１２０に固定される。また、導電性基板１２２には、基板ホルダ１２０の複数の孔１２１のうち少なくとも１つと連通する孔１２３が設けられている。したがって、基板ホルダ１２０の孔１２１から吸引することで、転写基板１０１が導電性基板１２２に固定される。その結果、転写基板１０１が基板ホルダ１２０に固定される。

一方、側壁電極モールド１０は、複数の凸構造１２が設けられた第１主面１１ａが転写基板１０１のパターン転写面に対向するように、モールドホルダ１１０によって保持される。モールドホルダ１１０には、たとえば吸引用の複数の孔１１１が設けられており、複数の孔１１１から吸引することで、側壁電極モールド１０がモールドホルダ１１０に保持される。

モールドホルダ１１０と基板ホルダ１２０とのうち少なくとも一方は、不図示の移動機構によってＺ方向に移動可能である。モールドホルダ１１０と基板ホルダ１２０とのうち少なくとも一方がＺ方向に移動することで、側壁電極モールド１０の凸構造１２が転写基板１０１のパターン転写面に接触して付勢される。

ここで、対象物である転写基板１０１にはたとえばシリコン基板などの半導体基板が用いられることが考えられるが、このような基板は一般的に硬い構造を有している。一方で、基部１１にシリコンや石英などの絶縁性材料が用いられた側壁電極モールド１０も比較的硬い構造を有している。そこで実施形態１では、上述したように、凸構造１２の上端に比較的変形し易い機能層１４が設けられている。このような機能層１４を備えることで、側壁電極モールド１０の凸構造１２を転写基板１０１に接触させた場合でも、比較的小さい圧力で機能層１４が変形する。それにより、凸構造１２を破壊させることなく、側壁電極１５を転写基板１０１のパターン転写面に均一に接触させることが可能となる。

また、モールドホルダ１１０に保持された側壁電極モールド１０の引出し電極１６には、電源１３０の負極が接続される。電源１３０の正極は、導電性基板１２２に接続される。パターン転写時には、側壁電極モールド１０の凸構造１２と転写基板１０１のパターン転写面とを接触（または近接）させた状態で、電源１３０によって側壁電極モールド１０と転写基板１０１との間に電位差が与えられる。それにより、転写基板１０１のパターン転写面における側壁電極１５との接触領域（または近接領域）に側壁電極１５から電子が注入される。その結果、この領域（以下、電子注入領域という）１０２の特性が、電子が注入されていない他の領域の特性とは異なる特性となる。

たとえば、転写基板１０１にシリコン基板を用いた場合、電子注入領域１０２中のシリコン原子（Ｓｉ）が電子の注入時に雰囲気中の酸素（Ｏ_２）によって酸化し、それにより電子注入領域１０２にシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）が形成される。その結果、側壁電極１５の上端面が構成するパターン部と同じレイアウトのシリコン酸化膜（１０２）が転写基板１０１のパターン転写面に形成される。シリコンとシリコン酸化物とはエッチング耐性が異なる。すなわち、本例では、子注入により変性させる特性の一つとしてエッチング耐性を例示している。ただし、変性させる特性はエッチング耐性に限定されない。すなわち、化学的特性や物理的特性（形状等）など、目的に応じて変性させる特性が適宜選択されてよい。

また、上述したパターン転写動作を含む半導体装置の製造方法では、図３に示す工程にて変性された電子注入領域１０２をエッチングやイオン注入などの工程におけるマスクとして用いることが可能である。たとえば転写基板１０１にシリコン基板を用いた場合、図３に示す工程にて形成されたシリコン酸化膜をマスクとして転写基板１０１をエッチングすることも可能であるし、このシリコン酸化膜をマスクとして転写基板１０１にイオン注入することも可能である。また、転写によって変性された電子注入領域１０２自体を半導体素子の構造における構成部位とすることも可能である。

つぎに、実施形態１にかかる側壁電極モールド１０を用いた場合の効果を説明する。図４は、実施形態１にかかる側壁電極モールドを用いてパターン転写を行うことで得られた転写パターンを示す図である。なお、図４（ａ）は、転写基板１０１の中央付近に転写されたパターンを撮像して得られたイメージであり、図４（ｂ）は、転写基板１０１のエッジ付近に転写されたパターンを撮像して得られたイメージである。また、図４のイメージを撮像するにあたり、転写基板１０１にはシリコン基板を用い、機能層１４にはサイトップ（登録商標）を用い、シリコン基板における１０センチメートル（ｃｍ）四方のパターン転写領域１０３に実施形態１にかかる側壁電極モールド１０を接触させてパターンを転写した。

図４（ａ）および図４（ｂ）から分かるように、実施形態１にかかる側壁電極モールド１０を用いてパターン転写を行った場合、パターン転写領域１０３の中央付近（図４（ａ）参照）のみならず、エッジ付近（図４（ｂ）参照）においても、側壁電極１５のパターンを安定して転写することが可能であった。すなわち、パターン転写領域１０３の全域において安定してパターン転写を行うことが可能であった。これは、凸構造１２を転写基板１０１に付勢した際に機能層１４が変形した結果、比較的小さい圧力で側壁電極１５とパターン転写領域１０３との接触均一性が得られたことを示している。このことから、実施形態１にかかる側壁電極モールド１０を用いることで、大規模エリアに対する転写均一性を向上させることが可能であるという効果が得られたことが分かる。

つづいて、機能層１４に疎水性を持たせることによる効果を以下に説明する。図５は、高湿度雰囲気で且つ側壁電極が形成された凸部の上端が疎水性を備える層で覆われていない場合に形成されるメニスカスの一例を示す概念図であり、図６は、実施形態１にかかる側壁電極モールド１０を用いた際に形成されるメニスカスの一例を示す概念図である。

図５に示すように、凸部９１３の上端が疎水性を備える層で塞がれていない場合、すなわち、凸構造９１２の上端面にシリコンが露出している場合、この露出している表面が酸化し、自然酸化物９１４が形成される。この自然酸化物９１４は一般的に親水性であるため、高湿度の雰囲気中では自然酸化物９１４によって多くの結露が発生する。それにより、メニスカス９１８が側壁電極９１５の周囲を含む凸構造９１２の先端全体に広がる可能性がある。そのような場合、凸構造９１２の両側に設けられた側壁電極１５が合一されて１つの電極として機能し、その結果、転写分解能が低下してしまう可能性が存在する。それに対し、図６に示すように、凸部１３の先端が疎水性の機能層１４で覆われている場合、凸構造１２の先端が撥水性となるため、凸構造１２の先端に形成されるメニスカス１８の広がりを抑制することができる。その結果、転写分解能の低下を抑制することが可能となる。

なお、機能層１４が持つ疎水性によるメニスカス抑制の効果は、側壁電極１５を転写基板１０１に近接させた状態でパターン転写を行う非接触型の場合に限られず、側壁電極１５を転写基板１０１に接触させてパターン転写を行う接触型の場合にも有効である。すなわち、側壁電極１５の上端面を転写基板１０１に接触させる過程において凸構造１２の先端に発生する結露を低減することができるため、側壁電極１５と転写基板１０１との接触時に凸構造１２の先端部分に形成されるメニスカスの広がりを抑制することが可能である。その結果、転写分解能を低下させることなく、パターンを正確に転写することが可能となる。

つづいて、実施形態１にかかる側壁電極モールド１０の製造方法を、図面を用いて詳細に説明する。図７〜図９は、実施形態１にかかる側壁電極モールドの製造方法を示すプロセス図である。本製造方法では、まず、図７に示すように、基部１１の基となる基材１１Ａの上面上に、機能層１４の基となる絶縁性材料を塗布して機能層１４Ａを形成する。

つぎに、図８に示すように、リソグラフィ工程により機能層１４Ａ上にレジスト膜Ｍ１１を形成し、このレジスト膜Ｍ１１をマスクとして反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行うことで、基材１１Ａを基部１１に加工しつつ、基部１１の第１主面１１ａ上に凸部１３と機能層１４とをパターニングする。

つぎに、図９に示すように、たとえばスパッタリングにて、基部１１の第１主面１１ａ上および側面１１ｃ上に、凸部１３および機能層１４を覆う導電性材料を堆積させることで、側壁電極１５の基となる導電体層１５Ａを形成する。なお、スパッタリングに代えて、化学気相成長（ＣＶＤ）などの成膜法を用いることも可能である。

つぎに、少なくとも機能層１４上の導電体層１５Ａを、たとえばリフトオフやイオンミリングやエッジバックや化学機械研磨（ＣＭＰ）などにて除去することで、機能層１４の上面を露出させる。それにより、導電体層１５Ａが側壁電極１５および引出し電極１６にパターニングされる。その後、必要に応じて配線やアライメントマーク１７等を形成することで、図１および図２に例示した実施形態１にかかる側壁電極モールド１０が製造される。

以上で説明したように、実施形態１では、凸構造１２の側面にパターン転写用の側壁電極１５が形成された側壁電極モールド１０を用いてパターンを転写するため、低コストで高分解能のパターン転写が可能となる。その際、凸構造１２の先端部分に比較的小さい圧力で変形することが可能な機能層１４が設けられているため、凸構造１２を破壊させることなく、パターン部を転写基板１０１のパターン転写面に均一に接触させることができる。それにより、大規模エリアに対して安定してパターンを転写することが可能となる。

また、凸構造１２の先端部分に設けられた機能層１４が疎水性を備えているため、凸構造１２の先端部分に発生する結露を低減することが可能となる。それにより、凸構造１２の先端をパターン転写面に接触または近接させた際に形成されるメニスカスの広がりを抑制でき、その結果、転写分解能を低下させることなく、パターンを正確に転写することが可能となる。

なお、複数の側壁電極１５に対する引出し電極１６は、図１０に示すように、各側壁電極１５に対して個別に設けられた複数の引出し電極１６Ａに置き換えることも可能である。その場合、図３に示す電源１３０は、複数の引出し電極１６Ａそれぞれに対して独立に接続されてもよいし、共通に接続されてもよい。もしくは、引出し電極１６Ａを２つ以上のグループに分け、それぞれのグループに対して個別に電源１３０が設けられてもよい。また、複数の側壁電極１５を２つ以上のグループに分け、それぞれのグループに対して個別の引出し電極１６Ａが設けられてもよい。

実施形態２
つぎに、実施形態２にかかる側壁電極モールド、それを備えた製造装置、側壁電極モールドの製造方法および半導体装置の製造方法を、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明において、実施形態１と同様の構成については、同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。

図１１は、実施形態２にかかる側壁電極モールドの概略構成例を示す断面図である。なお、図１１では、図２に対応する断面の構成例を示している。図１１に示すように、側壁電極モールド２０は、基部１１と、複数の凸構造２２と、引出し電極１６とを備える。これらの構成のうち、基部１１と引出し電極１６とは、実施形態１にかかるそれらと同様であってよい。

複数の凸構造２２それぞれは、実施形態１における凸構造１２と同様に、基部１１の第１主面１１ａに設けられたメサ状の構造部である。各凸構造２２は、凸部１３と、下層の機能層２４および上層の機能層２５と、１つ以上（実施形態２では２つ）の側壁電極１５と、を備える。すなわち、実施形態２では、凸部１３の側面に位置する側壁電極１５の側面が、２つの機能層２４および２５のうちの上層の機能層２５で覆われた構造を有する。

２つの機能層２４および２５は、それぞれ実施形態１における機能層１４と同様の絶縁性材料を用いて構成されてよい。これらのうち、下層の機能層２４は、実施形態１における機能層１４と同様に、少なくとも凸部１３の上端面を覆っている。なお、実施形態２では、機能層２４が凸部１３の側面と基部１１の第１主面１１ａおよび側面１１ｃとを覆っているが、これは必須の構成ではない。

上層の機能層２５は、側壁電極１５の上端面を露出させつつ側面を覆っている。このように、側壁電極１５の側面を疎水性の機能層２５で覆うことで、側壁電極１５の側面に発生する結露を抑制できるため、凸構造２２の先端に形成されるメニスカスの広がりをより低減することが可能となる。その結果、転写分解能をさらに向上することが可能となる。なお、実施形態２では、機能層２５が基部１１の第１主面１１ａおよび側面１１ｃ上の引出し電極１６を覆っているが、これは必須の構成ではない。

つづいて、実施形態２にかかる側壁電極モールド２０の製造方法を、図面を用いて詳細に説明する。図１２〜図１４は、実施形態２にかかる側壁電極モールドの製造方法を示すプロセス図である。本製造方法では、まず、図１２に示すように、リソグラフィ工程により、基部１１の基となる基材１１Ａの上面上にレジスト膜Ｍ２１を形成し、このレジスト膜Ｍ２１をマスクとして反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行うことで、基材１１Ａを凸部１３を備える基部１１に加工する。

つぎに、図１３に示すように、機能層２４の基となる絶縁性材料の塗布と、側壁電極１５および引出し電極１６を構成する導電性材料の成膜と、機能層２５の基となる絶縁性材料の塗布とを順次実行することで、下層から順に、機能層２４Ａと導電体層１５Ａと機能層２５Ａとを形成する。なお、機能層２４Ａおよび２５Ａの形成は、実施形態１における機能層１４Ａの形成と同様であってよい。また、導電体層１５Ａの成膜は、実施形態１における導電体層１５Ａの成膜と同様であってよい。

つぎに、図１４に示すように、凸部１３の上端上に位置する機能層２５Ａを、たとえば化学機械研磨（ＣＭＰ）やイオンミリングやエッジバックなどの工程にて除去することで、機能層２５を形成する。つづいて、凸部１３の上端上に露出した導電体層１５Ａを、たとえばイオンミリングやエッジバックや化学機械研磨（ＣＭＰ）などの工程にて除去することで、側壁電極１５および引出し電極１６を形成する。その後、必要に応じて配線やアライメントマーク１７等を形成することで、図１１に例示した実施形態２にかかる側壁電極モールド２０が製造される。

以上のように、実施形態２では、側壁電極１５の側面が疎水性を持つ機能層２５で覆われているため、側壁電極１５の側面に発生する結露を抑制することができる。それにより、凸構造２２の先端に形成されるメニスカスの広がりをより低減することが可能となり、その結果、転写分解能をさらに向上することが可能となる。

なお、その他の構成、製造方法および効果は、実施形態１と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

実施形態３
つぎに、実施形態３にかかる側壁電極モールド、それを備えた製造装置、側壁電極モールドの製造方法および半導体装置の製造方法を、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明において、実施形態１または２と同様の構成については、同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。

図１５は、実施形態３にかかる側壁電極モールドの概略構成例を示す断面図である。なお、図１５では、実施形態２における図１１と同様に、図２に対応する断面の構成例を示している。図１５に示すように、側壁電極モールド３０は、実施形態２にかかる側壁電極モールド２０と同様の構成において、凸構造２２における機能層２５の側面に側壁電極３５が形成された構成を有する。また、基部１１の第１主面１１ａ上および側面１１ｃ上の機能層２５上には、側壁電極３５と電気的に接続された引出し電極３６が設けられている。

側壁電極３５および引出し電極３６は、それぞれ側壁電極１５および引出し電極１６と同様の導電性材料を用いて構成されてよい。また、側壁電極１５が引出し電極３６と電気的に接続されている場合には、引出し電極１６が省略されてもよい。

このように、凸構造３２の片側に設ける側壁電極の数を２以上とすることで、パターンのピッチをさらに微細化することが可能となる。凸構造３２の片側に設ける側壁電極の数を２つとした場合、凸部１３のピッチの１／４倍のピッチの微細パターンを実現可能することが可能となる。

さらに、複数の側壁電極１５および３５間に凸部１３を介在させない構造とすることで、基部１１の基とした基板から凸部１３を形成する際のリソグラフィの解像度に制限されずに、より微細なピッチのパターンを構成することも可能となる。

その他の構成、製造方法および効果は、実施形態１と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。なお、側壁電極モールド３０の製造方法においては、実施形態２において図１３を用いて説明した機能層２５の基となる絶縁性材料の塗布につづいて側壁電極１５および引出し電極１６を構成する導電性材料を成膜し、成膜された導電体層のうち凸部１３の上端上の部分をたとえばイオンミリングやエッジバックや化学機械研磨（ＣＭＰ）などの工程にて除去して側壁電極３５および引出し電極３６を形成し、その後、図１４を用いて説明した工程以降を実行すればよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０，２０，３０…側壁電極モールド、１１…基部、１１Ａ…基材、１１ａ…第１主面、１１ｂ…第２主面、１１ｃ…側面、１２，２２…凸構造、１３…凸部、１４，１４Ａ，２４，２４Ａ，２５，２５Ａ…機能層、１５，３５…側壁電極、１５Ａ…導電体層、１６，１６Ａ，３６…引出し電極、１７…アライメントマーク、１８…メニスカス、１０１…転写基板、１０２…電流注入領域、１０３…パターン転写領域、１１０…モールドホルダ、１１１、１２１、１２３…孔、１２０…基板ホルダ、１２２…導電性基板、１３０…電源、Ｍ１１，Ｍ２１…レジスト膜

Claims (10)

1. 第１主面を有する基部と、
   前記第１主面に設けられた１つ以上の凸構造と、
   を備え、
   各凸構造は、
   前記基部の前記第１主面から突出する凸部と、
   前記凸部の上面上に位置する第１機能層と、
   前記凸部と前記第１機能層とが構成する凸状の構造体の側面のうち少なくとも２つの側面にそれぞれ設けられた第１側壁電極と、
   を含み、
   前記第１機能層は、前記凸部を構成する材料よりも硬度が低い絶縁性材料で構成されている
   側壁電極モールド。
2. 前記第１機能層は、前記凸部を構成する材料の酸化物よりも高い疎水性を備えた前記絶縁性材料で構成されている請求項１に記載の側壁電極モールド。
3. 前記第１側壁電極の上端面の幅は、前記凸部の上端面の幅のよりも狭い請求項１に記載の側壁電極モールド。
4. 前記第１機能層を構成する前記絶縁性材料は、サイトップ（登録商標）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テフロン（登録商標）ＡＦのうち少なくとも１つを含む請求項１に記載の側壁電極モールド。
5. 前記第１機能層の膜厚は、１０ｎｍ以上１０μｍ以下である請求項１に記載の側壁電極モールド。
6. 前記凸構造は、前記第１側壁電極の側面のうち前記凸部および前記第１機能層と接する第１側面とは反対側の第２側面を覆う第２機能層をさらに含み、
   前記第２機能層は、前記凸部を構成する材料の酸化物よりも高い疎水性を備えた絶縁性材料で構成されている請求項１に記載の側壁電極モールド。
7. 前記凸構造は、前記第２機能層の側面のうち前記第１側壁電極と接する第３側面とは反対側の第４側面を覆う第２側壁電極をさらに含む請求項６に記載の側壁電極モールド。
8. 請求項１に記載の側壁電極モールドと、
   転写対象物が載置される基板ホルダと、
   前記基板ホルダに載置された前記転写対象物のパターン転写面に前記凸構造の上端面が対向するように前記側壁電極モールドを保持するモールドホルダと、
   前記転写対象物と前記側壁電極モールドとの間に電位差を与える電源と、
   を備えた製造装置。
9. 上端面上に機能層を備えた凸部を基部の第１主面に形成し、
   前記凸部および前記機能層で構成された凸状の構造体の側面のうち少なくとも２つの側面にそれぞれ側壁電極を形成する
   ことを含み、
   前記機能層は、前記凸部を構成する材料よりも硬度が低い絶縁性材料で構成されている
   側壁電極モールドの製造方法。
10. 請求項１に記載の側壁電極モールドの前記凸構造の上端面を半導体基板のパターン転写面に接触させ、
    前記凸構造の前記上端面を前記半導体基板の前記パターン転写面に接触させた状態で前記半導体基板と前記側壁電極モールドとの間に電位差を与える
    ことを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。