JP4675227B2 - 凸部の頂面に被覆膜を形成する方法 - Google Patents

Description

本発明は、凹凸構造を表面に有する基板の凸部の頂面に被覆膜を形成する方法に関する。本発明はまた、インプリント法及び半導体素子の製造方法にも関する。

基板の表面に素子を作り込むために、基板の表面に凹凸構造を有するマスクを形成し、そのマスクを利用して素子を作り込む手法が知られている。また、基板の表面に直接的に凹凸構造を形成し、その凹凸構造を利用して素子を作り込む手法も知られている。前者の場合、マスクの凹部の底膜を除去し、凹部の底から基板を露出させれば、その露出する基板のみを選択的に加工することができる。後者の場合、基板の表面の凹部内に基板とは別種の材料を充填することによって、異なる材料が基板の表面に対して水平方向に繰返された層を形成することができる。
なお、本明細書では、マスクも基板の一部と評価し、「凹凸構造を表面に有する基板」という表現には、凹凸構造を有するマスクが基板の表面に形成されている場合や、基板の表面に直接的に凹凸構造が作り込まれている場合のいずれの場合も含む。

例えば、半導体層の表面に、スイッチング素子、ダイオード素子又はメモリー素子等の半導体素子を作り込むために、半導体層の表面に凹凸構造を有する高分子膜のマスクを形成し、そのマスクを利用して半導体素子を作り込む手法が知られている。一般的には、フォトリソグラフィ法を利用して、半導体層の表面に凹凸構造を有するレジスト膜を形成し、そのレジスト膜をマスクとして利用することが多い。

近年、このような凹凸構造を形成する際に、フォトリソグラフィ法を利用する手法に代えて、インプリント法を利用する手法の開発が進んでいる。インプリント法は、予め凹凸パターンが形成されている鋳型を半導体層の表面に形成されている高分子膜にプレスして型取りを行う方法のことをいう。インプリント法は、フォトリソグラフィ法に比べて、製造に要する工程数が少ないことから、簡便な方法として有用である。また、インプリント法は、フォトリソグラフィ法のように光の波長の制限がないことから、微細加工が可能な方法としても有用である。

インプリント法を利用して得られる凹凸構造を有する高分子膜は、同種の材料によって一体で構成されている。この凹凸構造は、凹部と凸部が半導体層の表面に対して水平方向に繰返された状態で得られる。したがって、この高分子膜をマスクとして利用し、半導体層の表面を選択的に加工するためには、凹部の底に残存している高分子膜を除去し、その凹部の底から半導体層を露出させなければならない。

特許文献１には、プレスして得られた凹凸構造の高分子膜の全体をエッチングすることによって、凹部の底に残存している高分子膜を除去する方法が記載されている。この場合、凸部の突起状の高分子膜の一部も同時に除去される。
特開２００５−１０８３５１号公報

一般的に、インプリント法を利用して凹凸構造を形成すると、凹部の底に残存している高分子膜の厚みにバラツキが生じる。したがって、特許文献１の方法のように、全体をエッチングして凹部の底の高分子膜を除去しようとすると、凹部の底の高分子膜を完全に除去できない部分が発生してしまう。あるいは、凹部の底の高分子膜を完全に除去しようとすると、凸部の突起状の高分子膜を必要以上に除去することになり、不都合なことが多い。

上記のような問題を回避するためには、凸部の頂面に高分子膜とは別種の被覆膜を形成すればよい。凹部の頂面に被覆膜を形成することができれば、凹部の底の高分子膜のみを選択的にエッチングすることが可能になる。また、基板の表面に直接的に凹凸構造が作り込まれている場合でも、凸部の頂面に被覆膜を形成することができれば、凹部内に別種の材料を選択的に充填することが容易になる。
即ち、凸部の頂面に被覆膜を形成することは、広義に解釈すると、凹凸構造の情報に被覆膜の有無の情報を加えることと観念することができる。凹凸構造の情報に被覆膜の有無の情報も加えることができれば、後の工程を簡便化させることができるので、凹凸構造の有用性を格段に向上させることができる。
本発明は、凹凸構造を表面に有する基板の凸部の頂面に被覆膜を形成する方法を提供することを目的としている。

本発明の一つの方法は、凹凸構造を表面に有する基板の凸部の頂面に被覆膜を形成する方法に具現化することができる。本発明は、凸部の頂面を架橋して略扁平状の被覆膜を形成する第１工程と、基板の凹凸構造を有する面を略鉛直下方向に向け、凸部とそれに隣合う凸部の間の被覆膜を分断する第２工程を備えている。
「凹凸構造」には、その凸部の側面が鉛直方向に伸びるもの、テーパ状に伸びるもの、あるいはそれ以外の形状を有するものを含む。
第１工程では、被覆膜が、凸部の頂面に接するとともに凹部の上方を伸びた状態で形成される。被覆膜と凹部の底膜の間には、凹部の窪みに応じた空隙が形成されている。次に、第２工程では、基板の凹凸構造を有する面を略鉛直下方向に向ける。この段階で、被覆膜は流動性を有している。このため、基板の凹凸構造を有する面を略鉛直下方向に向けると、被覆膜のうちの凸部とそれに隣合う凸部の間の部分は分断され、被覆膜が凸部の頂面のみを被覆した形態が得られる。
本発明の製造方法によると、凹凸構造の凸部の頂面のみに被覆膜が形成された形態を得ることができる。

本発明の方法では、被覆膜に熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。この場合、第２工程では、基板の凹凸構造を有する面を略鉛直下方向に向けた状態で、加熱処理を実施することが好ましい。
被覆膜に熱可塑性樹脂を用いると、第２工程において、加熱処理を実施することによって、被覆膜に対して積極的に流動性を与えることができる。

本発明の方法は、第１工程に先立って、凹凸構造を覆って基板の表面に犠牲膜を被覆し、その犠牲膜の表面を凸部の頂面に対して略平行に形成する工程をさらに備えていることが好ましい。この場合、第１工程では、その犠牲膜の表面に被覆膜を形成した後に、その犠牲膜を除去することによって凸部の頂面を架橋する被覆膜を形成することを特徴としている。
犠牲膜を利用すると、略扁平状の被覆膜を容易に形成することができる。さらに、犠牲膜を除去することによって、凸部の頂面を架橋する被覆膜を容易に形成することができる。

第１工程では、被覆膜が多孔質であることが好ましい。
被覆膜が多孔質であると、その被覆膜の中空空間を介して犠牲膜を容易に除去することができる。

第１工程では、被覆膜が溶媒に不溶な第１材料と溶媒に可溶な第２材料を備えていることが好ましい。この場合、犠牲膜及び被覆膜の第２材料を溶媒に溶解することによって、多孔質な第１材料の被覆膜が凸部の頂面を架橋することを特徴としている。
上記の方法によると、被覆膜を多孔質に形成する工程と、犠牲膜を除去する工程を同時に実施することができる。上記の方法によると、製造工程数の増加を抑制することができる。

犠牲膜には、グリセリンを含む材料を用いることができる。被覆膜の第１材料には、ポリスチレンを用いることができる。被覆膜の第２材料には、ポリエチレングリコールと、ポリプロピレングリコールと、ポリエチレングリコールのブロック共重合体を用いることができる。この場合、第１工程では、犠牲膜及び被覆膜の第２材料をエタノールに溶解することによって、多孔質な第１材料の被覆膜が凸部の頂面を架橋することを特徴としている。

本発明の他の一つの方法は、インプリント法に具現化することができる。本発明の方法は、凹凸パターンを有する鋳型を基板の表面にプレスして凹凸構造を形成する工程と、その凹凸構造の頂面を架橋して略扁平状の被覆膜を形成する工程と、基板の凹凸構造を有する面を略鉛直下方向に向け、凸部とそれに隣合う凸部の間の被覆膜を分断する工程を備えている。

本発明の他の一つの方法は、半導体素子を製造する方法に具現化することができる。本発明の方法は、凹凸構造を表面に有する半導体基板の凸部の頂面を架橋して略扁平状の被覆膜を形成する工程と、半導体基板の凹凸構造を有する面を略鉛直下方向に向け、凸部とそれに隣合う凸部の間の被覆膜を分断する工程を備えている。

本発明の方法によると、凹凸構造を表面に有する基板の凸部の頂面に被覆膜を簡便に形成することができる。

以下、図１〜図５を参照して、凹凸構造を表面に有する基板の凸部の頂面に被覆膜を形成する方法の概略を説明する。下記に説明する方法は、インプリント法に関する。
まず、図１に示すように、半導体層１０と、その半導体層１０上に形成されている高分子膜２０を有する基板３０を準備する。基板３０は、図示しないステージに載置又は固定されている。高分子膜２０には、インプリント法の手法に応じて、紫外線硬化性の高分子材料、熱硬化性の高分子材料又は熱可塑性の高分子材料等が用いられる。
基板３０の上方には、鋳型（スタンパ）４０が配置されている。鋳型４０は、基板３０に対向する側の表面に凹凸パターンが形成されている。鋳型４０には、インプリント法の手法に応じて、ガラス又は金属等が用いられる。

次に、図２に示すように、鋳型４０を高分子膜２０の表面にプレスする。例えば、高分子膜２０に紫外線硬化性の高分子材料が用いられている場合は、この段階で高分子膜２０に紫外線を照射する。高分子膜２０に熱硬化性又は熱可塑性の高分子材料が用いられている場合は、この段階で高分子膜２０に対する加熱処理の温度を調整する。これにより、図３に示すように、高分子膜２０の表面には、鋳型４０の凹凸パターンに応じた凹凸構造が転写される。高分子膜２０の表面には、側面２２と頂面２４を有する突起状の凸部２３が形成される。凸部２３とそれに隣合う凸部２３の間を凹部２５といい、凹部２５の底には底膜２８が残存している。この凹凸構造は、高分子膜２０によって一体で構成されている。凹凸構造は、凹部２５と凸部２３が基板３０の表面に対して水平方向に繰返された状態として形成される。一般的に、凹部２５の底膜２８の厚みには、製造公差によるバラツキが生じている。例えば、凹部２５の底膜２８の厚み２８ａと他の凹部２５の底膜２８の厚み２８ｂは、異なっていることが多い。

次に、図４に示すように、凸部２３の頂面２４を架橋して略扁平状の被覆膜５０を形成する。被覆膜５０は、凸部２３の頂面２４に接するとともに凹部２５の上方を伸びている。被覆膜５０と凹部２５の底膜２８の間には、凹部２５の窪みに応じた空隙２６が形成されている。この段階では、被覆膜５０は、流動性を有していないものが好ましい。被覆膜５０は、凹部２５の底膜２８との間に空隙２６を維持することができる硬さを有していることが好ましい。ただし、被覆膜５０は、空隙２６を長期に亘って維持できなくても、短期間なら維持できるものであればよい。また、被覆膜５０には、外部からの物理的な作用によって、流動性を変化させることができるものが好ましい。典型的には、熱可塑性の高分子材料や、気相からの有機溶媒の添加によって流動性が増加する高分子材料が挙げられる。

次に、図５に示すように、基板３０の凹凸構造を有する面（即ち、高分子膜２０が形成されている側の面）を略鉛直下方向に向け、凸部２３とそれに隣合う凸部２３の間の被覆膜５０を分断する。この段階で、被覆膜５０は流動性を有している。このため、基板３０の凹凸構造を有する面を略鉛直下方向に向けると、被覆膜５０のうちの凸部２３とそれに隣合う凸部２３の間の部分は分断され、被覆膜５０が凸部２３の頂面２４のみを被覆した形態が得られる。

この後に、凹部２５の底膜２８を選択的にエッチングし、凹部２５の底から半導体層１０を露出させる。このとき、被覆膜５０と高分子膜２０のうち高分子膜２０を選択的にエッチングする異方性のエッチング材を利用すれば、凹部２５の底膜２８を選択的にエッチングすることが可能である。凸部２３の表面は被覆膜５０によって保護されているので、凸部２３の高分子膜２０がエッチングされることは防止される。したがって、凹部２５の底膜２８の厚み２８ａと他の凹部２５の底膜２８の厚み２８ｂが異なっていても、突起状の高分子膜２０がエッチングされることを防止しながら、凹部２５の底膜２８を選択的にエッチングすることができる。

以下、図面を参照して、凹凸構造を表面に有する基板の凸部の頂面に被覆膜を形成する方法を説明する。以下に説明する実施例は、半導層１００の表面に凹凸構造が直接的に形成されている例である。しかしながら、以下の実施例に係る技術は、凹凸構造が半導体層１００の表面に直接的に形成されている場合に限らず、例えば、半導体層１００の表面に凹凸構造を有するマスクが形成されている場合等にも有用である。

まず、図６に示すように、基板３００を準備する。基板３００は、半導体層１００と、その半導体層１００の表面に形成されている突起部２１０と、突起部２１０の表面に形成されている酸化シリコン膜２２０を備えている。突起部２１０は、半導体層１００の一部である。突起部２１０と酸化シリコン膜２２０は、凸部２３０を構成している。凸部２３０とそれに隣合う凸部２３０の間を凹部２５０という。

基板３００は、具体的には、次の手順で作製した。まず、単結晶シリコンからなる半導体層１００を準備した。半導体層１００は、ｐ型の不純物を含んでおり、その比抵抗が１〜１５Ωcmである。次に、半導体層１００を熱酸化し、熱酸化膜２２０を半導体層１００の表面に形成した。熱酸化膜２２０の厚みは、０．６７μmであった。次に、フォトリソグラフィ法を利用して、熱酸化膜２２０の表面にレジスト膜（図示しない）をパターニングした。次に、フッ酸とフッ化アンモニウムの混合液(ＨＦ：ＮＨ₄Ｆ=１:５(体積比))をエッチング材として利用し、レジスト膜から露出する熱酸化膜２２０を除去した。次に、残存した熱酸化膜２２０をマスクとして利用し、フッ酸と硝酸の混合液(ＨＦ:ＨＮＯ₃=１:４０(体積比))を用いて半導体層１００の表面部を等方的にエッチングした。半導体層１００の表面部のうち、エッチングによって除去された部分が凹部２５０になり、残部が突起部２１０になる。これらの手順を経て、半導体層１００、突起部２１０及び熱酸化膜２２０を備えた基板３００を得ることができる。

本実施例では、２種類の凹凸構造の平面パターンを作製した。一つは、凹部２５０が格子状に形成されている平面パターンである。他の一つは、それを反転した構造であり、凸部２３０が格子状に形成されている平面パターンである。図６の要部断面図は、凹部２５０が格子状に形成されている平面パターンに対応している。以下の実施例では、この凹部２５０が格子状に形成されている平面パターンの構造を中心に説明する。凸部２３０の幅Ｌ２１０は１０μmであり、凹部２５０の線幅Ｌ２００は５μmである。したがって、平面パターンの周期は、１５μmである。また、凹部２５０の高さＨ２００は、１．８μmである。

次に、図７に示すように、凹凸構造を覆って基板３００の表面に犠牲膜６００を被覆した。犠牲膜６００には、グリセリンを用いた。犠牲膜６００は、基板３００の表面に２０wt％のグリセリンが溶解したエタノール溶液を、回転塗布法によって基板３００の表面に形成した。回転塗布法の回転数は、毎分３０００回転に調整した。犠牲膜６００は、凹凸構造を覆うのに十分な量を塗布した。犠牲膜６００には液体が用いられており、その表面は凸部２３０の頂面２２４に対して略平行に形成されている。犠牲膜６００中のエタノールは、塗布工程中及びその後に蒸発するので、通常、少量のみが残存する。
なお、犠牲層６００は、固体のものを用いてもよい。しかしながら、液体の犠牲層６００は、応力が生じにくいことや、後の工程で簡便に除去できるので、犠牲膜６００には液体のものを用いることが好ましい。また、グリセリンは、室温での蒸発速度が小さいこと、粘度が大きく液膜の変形が生じにくいこと、小分子で比較的除去しやすいことから好ましい。

次に、図８に示すように、犠牲膜６００の表面に略扁平状の被覆膜５００を形成した。被覆膜５００には、熱可塑性樹脂が用いられている。被覆膜５００は、第１領域と第２領域を備えている。第１領域には、ポリスチレン(Ｍw=２８００００、Ｔg=100℃)が用いられている。第２領域には、ポリエチレングリコール(PEG)一ポリプロピレングリコール(PPG)一ポリエチレングリコール(PEG)のブロック共重合体(ポリエチレングリコール３０wt％、Ｍn=4400)が用いられている。被覆膜５００の塗布には、３．０wt％のポリスチレンと３．５wt％のPEG-PPG-PEGブロック共重合体が溶解したトルエン溶液を用いた。被覆膜５００は、回転塗布法を利用することによって、犠牲膜６００の表面に形成した。回転塗布法の回転数は、毎分３０００回転に調整した。被覆膜５００中のトルエンは、塗布工程中及びその後に蒸発するので、通常、少量のみが残存する。犠牲膜６００の表面が凸部２３０の頂面２２４に対して略平行に形成されているので、扁平状な被覆膜５００も凸部２３０の頂面２２４に対して略平行に形成することができる。また、犠牲膜６００を介在して被覆膜５００を塗布することによって、被覆膜５００が凹部２５０の底の半導体層１００に接触することを防止することができる。

次に、図９に示すように、犠牲膜６００を除去することによって、被覆膜５００が凸部２３０の頂面２２４に接するとともに凹部２５０の上方を伸びている形態を得た。被覆膜５００と凹部２５０の底の半導体層１００の間には、凹部２５０の窪みに応じた空隙２２６が形成されている。具体的には、次の手順を経て図９に示す形態を得ることができる。
まず、空気中６０℃で１０分間加熱処理し、被覆膜５００中に残存しているトルエンを除去した。次に、基板３００と犠牲膜６００と被覆膜５００の積層体をエタノール中に浸漬した。浸漬する時間は、３０分間、１０分間、１０分間の計３回実施した。犠牲膜６００と被覆膜５００のPEG-PPG-PEGブロック共重合体（第２領域）は、エタノールに溶解することができる。被覆膜５００のポリスチレン（第１領域）は、エタノールに溶解することができない。したがって、被覆膜５０のうちPEG-PPG-PEGブロック共重合体のみをエタノールに溶解させることができる。被覆膜５００のPEG-PPG-PEGブロック共重合体（第２領域）がエタノールに溶解すると、被覆膜５００には多数の孔が形成され、被覆膜５００は多孔質な形状に変化する。これにより、被覆膜５００には中空空間が形成される。エタノールに溶解した犠牲膜６００は、この中空空間を介して外部に容易に排出される。被覆膜５００を多孔質化することによって、犠牲膜６００を容易に排出することができる。特に、凸部２３０が格子状に形成されている平面パターンの場合、凹部２５０は凸部２３０によって外部から島状に隔離されているので、エタノールに溶解した犠牲膜６００が排出されるための中空空間を被覆膜５００に形成することは重要である。また、犠牲膜６００の材料と被覆膜５００の第２領域の材料が、共通した溶媒に可溶なものを採用すると、被覆膜５００を多孔質な形状に形成する工程と、犠牲膜６００を除去する工程を同時に実施することができる。
最後に、基板３００と被覆膜５００の積層を空気中で自然乾燥した。これらの工程を経て、図９に示す形態を得ることができる。被覆膜５００の平均の厚さは０．６０μmであった。なお、場所による厚さの変動が見られ、厚さの標準偏差は０．０９μmであった。

次に、図１０に示すように、基板３００の凹凸構造を有する面（即ち、凸部２３０が形成されている側の面）を略鉛直下方向に向け、凸部２３０とそれに隣合う凸部２３０の間の被覆膜５００を分断した。このとき、基板３００の凹凸構造を有する面を略鉛直下方向に向けた状態で、加熱処理を実施した。加熱処理は、空気中で１６０℃、３０分間を採用した。この加熱処理によって、被覆膜５００に対して積極的に流動性を与えることができる。このため、基板３００の凹凸構造を有する面を略鉛直下方向に向けると、被覆膜５００のうちの凸部２３０とそれに隣合う凸部２３０の間の部分は分断され、被覆膜５００が凸部２３０の頂面２２４のみを被覆した形態が得られた。また、被覆膜５００は、凸部２３０の中央部において、その厚みＨ５００が最も厚く形成された（この形態に関しては、後に詳細に説明する）。

上記の工程を経て、凹凸構造を表面に有する基板３００の凸部２３０の頂面２２４に被覆膜５００を形成することができる。
この後に、例えば、凹部２５０内に半導体層１００とは別種の材料を充填することによって、異なる材料が半導体層１００の表面に対して水平方向に繰返された層を形成することができる。この場合、真空蒸着法等を利用して、凹部２５０内に半導体層１００とは別種の材料を充填する。具体的には、真空蒸着法を利用して、半導体層１００とは別種の材料を基板３００上に堆積させる。その後に、リフトオフ加工を利用して、被覆膜５００とその上に堆積した前記材料を除去することによって、凹部２５０内のみに半導体層１００とは別種の材料を充填することができる。あるいは、別種材料のコロイド溶液をコーティングすることによって、凹部２５０内のみに半導体層１００とは別種の材料を充填することもできる。この方法は、別種材料のコロイド溶液が被覆膜５００に対してぬれ性が悪い場合に有効である。

図１１〜図１４は、走査電子顕微鏡(SEM)を用いて、本実施例で得られた形態を観察したものである。なお、形状が概ね一致していることから、図１１〜図１４には、図６〜図１０に対応した図番号を付していない。
図１１は、図９に示す状態の試料のSEM像である。図１１（ａ）及び（ｂ）は、被覆膜５００の斜め４５℃からのＳＥＭ像である。図１１（ｃ）及び（ｄ）は、半導体層１００と酸化シリコン膜２２０と被覆膜５００の積層の要部断面のSEM像である。
図１１（ａ）に示すように、基板３００の表面が被覆膜５００で被覆されていることが分かる。図１１（ｂ）に示すように、被覆膜５００には直径1μm以下の多数の孔が形成されており、被覆膜５００が多孔質に変化したことが分かる。また、光学顕微鏡観察によると、エタノール浸漬処理を実施する前の被覆膜５００は、なめらかな表面を有しており、光学的に透明であった。しかし、エタノール浸漬処理を実施した後の被覆膜５００には、ミクロンオーダーのはっきりした組織が形成され、光学的に不透明になった。これらの結果は、PEG-PPG-PEGブロック共重合体（第２領域）がエタノールに溶出したことによって、被覆膜５００に多数の孔が形成されたことを示している。また、図１１(ｃ)、(ｄ)に示すように、被覆膜５００が凸部２３０の頂面２２４に接するとともに凹部の上方を伸びていることが分かる。

図１２は、図１０に示す状態の試料のSEM像である。図１２に示すように、被覆膜５００は加熱処理によって流動化し、凸部２３０とそれに隣合う凸部２３０の間で分断され、凸部２３０の表面のみを被覆する形態まで変化したことがわかる。

図１３及び図１４は、凸部２３０が格子状に形成されている平面パターンの例である。この凹凸構造の平面パターンは、図１１及び図１２の凹凸構造の平面パターンを反転したものである。図１１及び図１２と、図１３及び図１４の両者の結果を比較すると、被覆膜５００が凸部２３０の表面を被覆する現象は、同種のものであることが分かる。
ここで、図１２（ｃ）及び図１４（ｃ）に示すように、凸部２３０の表面を被覆した被覆膜５００の厚みは、中央部が最も厚くなっている。この形態は、以下の理由によるものと考えられる。図１０に示すように、基板３００の凹凸構造を有する面を略鉛直下方向に向けると、被覆膜５００の形態は、被覆膜５００と酸化シリコン膜２２０の間の界面張力、被覆膜５００の表面張力、被覆膜５００に作用する重力との間の釣り合いよって決まると考えられる。このような釣り合いに基づいて、被覆膜５００の厚みは、凸部２５０の中央部において最も厚くなる形態が得られたものと考えられる。

以下、本実施例の他の特徴を記載する。
（１）本実施例では、グリセリンを犠牲膜６００に用いている。グリセリンは、表面張力が大きい特性を有している。一般的に、表面張力の小さい液体は、拡張係数(Ｓ=γ_A−γ_B−γ_AB、S=γ_A:基板となる液体Ａの表面張力、γ_B：塗布液Ｂの表面張力、γ_AB:ＡとＢの界面張力)が負になる傾向が強い。このため、仮に、表面張力の小さい液体を犠牲膜に用いると、回転塗布法によって犠牲膜の表面に被覆膜を形成したときに、脱ぬれ現象が生じやすいという問題がある。脱ぬれ現象が生じると、被覆膜を基板の表面全体に均一に被覆することが困難である。
一方、グリセリンは、表面張力が大きい特性を有している。このため、脱ぬれ現象が抑制され、犠牲膜６００の表面には、基板３００の表面全体には、略扁平状な被覆膜５００を形成することができる。
（２）被覆膜５００の多孔質化は、エタノール浸漬処理後の乾燥過程において、エタノールの表面張力によって被覆膜５００が変形し、凹部２５０の底の半導体層１００に付着することを防止する効果があると考えられる。液体と固体が界面を形成し、その接触角が９０°以下の場合では、液体は固体のよりサイズの小さな孔に入り込みやすい。したがって、乾燥過程において被覆膜５００は、常にエタノールによって被覆されており、凹部２５０の表面から乾燥していくことが予想される。即ち、被覆膜５００と凹部２５０との間にはメニスカスが形成されにくく、被覆膜５００と凹部２５０の間の隙間を狭めるような力は作用しにくいと考えられる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

高分子膜の表面の凸部の頂面に被覆膜を形成する製造過程を示す（１）。 高分子膜の表面の凸部の頂面に被覆膜を形成する製造過程を示す（２）。 高分子膜の表面の凸部の頂面に被覆膜を形成する製造過程を示す（３）。 高分子膜の表面の凸部の頂面に被覆膜を形成する製造過程を示す（４）。 高分子膜の表面の凸部の頂面に被覆膜を形成する製造過程を示す（５）。 半導体層の表面の凸部の頂面に被覆膜を形成する製造過程を示す（１）。 半導体層の表面の凸部の頂面に被覆膜を形成する製造過程を示す（２）。 半導体層の表面の凸部の頂面に被覆膜を形成する製造過程を示す（３）。 半導体層の表面の凸部の頂面に被覆膜を形成する製造過程を示す（４）。 半導体層の表面の凸部の頂面に被覆膜を形成する製造過程を示す（５）。 （ａ）被覆膜の斜め４５℃からのＳＥＭ像。（ｂ）被覆膜の斜め４５℃からのＳＥＭ像。（ｃ）半導体層と酸化シリコン膜と被覆膜の積層の断面図。（ｄ）半導体層と酸化シリコン膜と被覆膜の積層の断面図。 （ａ）加熱処理後の被覆膜の斜め４５℃からのＳＥＭ像。（ｂ）加熱処理後の半導体層と酸化シリコン膜と被覆膜の積層の断面図。（ｃ）加熱処理後の半導体層と酸化シリコン膜と被覆膜の積層の断面図。 （ａ）被覆膜の斜め４５℃からのＳＥＭ像。（ｂ）被覆膜の斜め４５℃からのＳＥＭ像。（ｃ）半導体層と酸化シリコン膜と被覆膜の積層の断面図。（ｄ）半導体層と酸化シリコン膜と被覆膜の積層の断面図。 （ａ）加熱処理後の被覆膜の斜め４５℃からのＳＥＭ像。（ｂ）加熱処理後の半導体層と酸化シリコン膜と被覆膜の積層の断面図。（ｃ）加熱処理後の半導体層と酸化シリコン膜と被覆膜の積層の断面図。

符号の説明

１０、１００：半導体層
２０：高分子膜
２３、２３０：凸部
２５、２５０：凹部
３０、３００：基板
４０：鋳型
５０、５００：被覆膜
２１０：突起部
２２０：酸化シリコン膜
６００：犠牲膜

Claims (8)

1. 凹凸構造を表面に有する基板の凸部の頂面に被覆膜を形成する方法であり、
   凸部の頂面を架橋して略扁平状の被覆膜を形成する第１工程と、
   基板の凹凸構造を有する面を略鉛直下方向に向け、凸部とそれに隣合う凸部の間の被覆膜を分断する第２工程を備えている方法。
2. 被覆膜には熱可塑性樹脂を用いており、
   第２工程では、基板の凹凸構造を有する面を略鉛直下方向に向けた状態で、加熱処理を実施することを特徴とする請求項１の方法。
3. 第１工程に先立って、凹凸構造を覆って基板の表面に犠牲膜を被覆し、その犠牲膜の表面を凸部の頂面に対して略平行に形成する工程をさらに備えており、
   第１工程では、その犠牲膜の表面に被覆膜を形成した後に、その犠牲膜を除去することによって凸部の頂面を架橋する被覆膜を形成することを特徴とする請求項１又は２の方法。
4. 第１工程では、被覆膜が多孔質であることを特徴とする請求項３の方法。
5. 第１工程では、被覆膜が溶媒に不溶な第１材料と溶媒に可溶な第２材料を備えており、
   犠牲膜及び被覆膜の第２材料を溶媒に溶解することによって、多孔質な第１材料の被覆膜が凸部の頂面を架橋することを特徴とする請求項４の方法。
6. 犠牲膜は、グリセリンを含んでおり、
   被覆膜の第１材料は、ポリスチレンであり、
   被覆膜の第２材料は、ポリエチレングリコールと、ポリプロピレングリコールと、ポリエチレングリコールのブロック共重合体であり、
   第１工程では、犠牲膜及び被覆膜の第２材料をエタノールに溶解することによって、多孔質な第１材料の被覆膜が凸部の頂面を架橋することを特徴とする請求項５の方法。
7. インプリント法であり、
   凹凸パターンを有する鋳型を基板の表面にプレスして凹凸構造を形成する工程と、
   その凹凸構造の頂面を架橋して略扁平状の被覆膜を形成する工程と、
   基板の凹凸構造を有する面を略鉛直下方向に向け、凸部とそれに隣合う凸部の間の被覆膜を分断する工程を備えている方法。
8. 半導体素子を製造する方法であり、
   凹凸構造を表面に有する半導体基板の凸部の頂面を架橋して略扁平状の被覆膜を形成する工程と、
   半導体基板の凹凸構造を有する面を略鉛直下方向に向け、凸部とそれに隣合う凸部の間の被覆膜を分断する工程を備えている製造方法。