JP4937500B2 - インプリント方法 - Google Patents
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Description
本発明は、インプリント方法に関し、特に、数ｎｍ〜数十ｎｍレベルの微細なパターン形成ができるインプリント方法に関する。
近年、特に半導体デバイスについては、微細化の一層の加速による高速動作、低消費電力動作が求められ、また、システムＬＳＩという名で呼ばれる機能の統合化などの高い技術が求められている。
このような中、半導体デバイスプロセスのコアテクノロジーであるリソグラフィ技術は微細化が進むにつれ，装置が高価になってきている。
現在、光露光リソグラフィは最小線幅が１３０ｎｍであるＫｒＦレーザーリソグラフィからより高解像度なＡｒＦレーザーリソグラフィへの移行が始まりつつある。
そして、ＡｒＦレーザーリソグラフィの量産レベルでの最小線幅は１００ｎｍであるのに対して，２００３年には９０ｎｍ、２００５年には６５ｎｍ、２００７年には４５ｎｍデバイス製造が始まろうとしている。
このような状況でより微細な技術として期待されているのがＦ2 レーザー（Ｆ2 エキシマレーザー）リソグラフィや極端紫外線露光リソグラフィ（ＥＵＶＬ；Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、電子線縮小転写露光リソグラフィ（ＥＰＬ；Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、X 線リソグラフィである。
そして、これらのリソグラフィ技術は４０ｎｍ〜７０ｎｍのパターン作製に成功している。
しかし、微細化の進歩につれ、露光装置自身の初期コストが指数関数的に増大していることに加え、使用光波長と同程度の解像度を得るためのマスクの価格が急騰している問題がある。
これに対して１９９５年Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ大学のＣｈｏｕらによって提案されたナノインプリントリソグラフィは安価でありながら、１０ｎｍ程度の解像度を有する加工技術として注目されている。（Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ、ｅｔ．ａｌ．、Ｓｃｉｅｎｃｅ、ｖｏｌ．２７２、ｐ．８５−８７、５Ａｐｒｉｌ、１９９６／非特許文献１、特表２００４−５０４７１８号公報／特許文献１を参照）
このような中、半導体デバイスプロセスのコアテクノロジーであるリソグラフィ技術は微細化が進むにつれ，装置が高価になってきている。
現在、光露光リソグラフィは最小線幅が１３０ｎｍであるＫｒＦレーザーリソグラフィからより高解像度なＡｒＦレーザーリソグラフィへの移行が始まりつつある。
そして、ＡｒＦレーザーリソグラフィの量産レベルでの最小線幅は１００ｎｍであるのに対して，２００３年には９０ｎｍ、２００５年には６５ｎｍ、２００７年には４５ｎｍデバイス製造が始まろうとしている。
このような状況でより微細な技術として期待されているのがＦ2 レーザー（Ｆ2 エキシマレーザー）リソグラフィや極端紫外線露光リソグラフィ（ＥＵＶＬ；Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、電子線縮小転写露光リソグラフィ（ＥＰＬ；Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、X 線リソグラフィである。
そして、これらのリソグラフィ技術は４０ｎｍ〜７０ｎｍのパターン作製に成功している。
しかし、微細化の進歩につれ、露光装置自身の初期コストが指数関数的に増大していることに加え、使用光波長と同程度の解像度を得るためのマスクの価格が急騰している問題がある。
これに対して１９９５年Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ大学のＣｈｏｕらによって提案されたナノインプリントリソグラフィは安価でありながら、１０ｎｍ程度の解像度を有する加工技術として注目されている。（Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ、ｅｔ．ａｌ．、Ｓｃｉｅｎｃｅ、ｖｏｌ．２７２、ｐ．８５−８７、５Ａｐｒｉｌ、１９９６／非特許文献１、特表２００４−５０４７１８号公報／特許文献１を参照）
このナノインプリント方法は、簡単には、予めパターンを形成したＳｉＯ2 製の型部材（以下、モールドと言う）を半導体表面に塗布したレジストに押し付けることにより圧痕のパターンを形成し、圧痕のパターンを形成したレジストをマスクにして半導体表面を加工する方法である。
この方法の１例の工程概略図を図７に示し、これを基に、簡単に説明しておく。
先ず、凸型のパターン７１１を形成したＳｉＯ2 製の型部材（モールドとも言う）７１０を準備する。（図７（ａ））
次いで、半導体ウェハ７２０の表面にレジスト７３０を塗布する。（図７（ｂ））
次いで、レジスト７３０に、ＳｉＯ2 製の型部材７１０を約１. ３×１０7 Ｐa の圧力で押し付け、圧痕のパターンを転写する。（図７（ｃ））
次いで、圧痕を形成したレジスト７３０を、酸素使用反応性イオンエッチング（酸素ＲＩＥ）で加工し（図７（ｄ））、圧痕部のないパターンを形成する。（図７（ｅ））
次いで、レジスト７３０をマスクにして、半導体表面をエッチングする。（図７（ｆ））
更に、レジスト７３０を除去する。（図７（ｇ））
このようにして、半導体ウエハ上に数ｎｍ〜数十ｎｍレベルの微細なパターンを形成することができる。
尚、ここでは、半導体ウェハ（シリコン）上のパターン転写層には、熱可塑性樹脂のＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル；ガラス転移温度１０５℃）が用いられており、また、モールドにはシリコン熱酸化膜上にレジストを塗布し、そのレジストを電子ビーム直接描画でパターニングし、それをマスクとしてドライエッチで加工したものを用いている。
このプロセスは、レジストを変形させるときに熱を加えて、型押しして固めるときに冷却しているので、熱サイクルナノインプリントリソグラフィと呼ばれている。
解像度はモールドの作製精度によって決まることが実証され、現状のフォトマスクと同様に、モールドさえ入手できれば，従来のフォトリソグラフィより簡便に、遥かに安価な装置により、極微細構造が形成できることから、上記技術は大きなインパクトを与えた。 尚、図７（ｅ）の後にリフトオフ処理を行う場合も挙げられている。
この場合は、図７（ｅ）の状態の後、スパッタ等により、所望の膜７５０の形成を行い図７（ｆ１）、レジスト７３０の除去とともに膜パターン７５１を形成する。図７（ｇ１）
Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ、ｅｔ．ａｌ．、Ｓｃｉｅｎｃｅ、ｖｏｌ．２７２、ｐ．８５−８７、５Ａｐｒｉｌ、１９９６ 特表２００４−５０４７１８号公報
この方法の１例の工程概略図を図７に示し、これを基に、簡単に説明しておく。
先ず、凸型のパターン７１１を形成したＳｉＯ2 製の型部材（モールドとも言う）７１０を準備する。（図７（ａ））
次いで、半導体ウェハ７２０の表面にレジスト７３０を塗布する。（図７（ｂ））
次いで、レジスト７３０に、ＳｉＯ2 製の型部材７１０を約１. ３×１０7 Ｐa の圧力で押し付け、圧痕のパターンを転写する。（図７（ｃ））
次いで、圧痕を形成したレジスト７３０を、酸素使用反応性イオンエッチング（酸素ＲＩＥ）で加工し（図７（ｄ））、圧痕部のないパターンを形成する。（図７（ｅ））
次いで、レジスト７３０をマスクにして、半導体表面をエッチングする。（図７（ｆ））
更に、レジスト７３０を除去する。（図７（ｇ））
このようにして、半導体ウエハ上に数ｎｍ〜数十ｎｍレベルの微細なパターンを形成することができる。
尚、ここでは、半導体ウェハ（シリコン）上のパターン転写層には、熱可塑性樹脂のＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル；ガラス転移温度１０５℃）が用いられており、また、モールドにはシリコン熱酸化膜上にレジストを塗布し、そのレジストを電子ビーム直接描画でパターニングし、それをマスクとしてドライエッチで加工したものを用いている。
このプロセスは、レジストを変形させるときに熱を加えて、型押しして固めるときに冷却しているので、熱サイクルナノインプリントリソグラフィと呼ばれている。
解像度はモールドの作製精度によって決まることが実証され、現状のフォトマスクと同様に、モールドさえ入手できれば，従来のフォトリソグラフィより簡便に、遥かに安価な装置により、極微細構造が形成できることから、上記技術は大きなインパクトを与えた。 尚、図７（ｅ）の後にリフトオフ処理を行う場合も挙げられている。
この場合は、図７（ｅ）の状態の後、スパッタ等により、所望の膜７５０の形成を行い図７（ｆ１）、レジスト７３０の除去とともに膜パターン７５１を形成する。図７（ｇ１）
Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ、ｅｔ．ａｌ．、Ｓｃｉｅｎｃｅ、ｖｏｌ．２７２、ｐ．８５−８７、５Ａｐｒｉｌ、１９９６
上記熱サイクルナノインプリントリソグラフィに対し、熱で形状が変化する熱可塑性樹脂の代わりに、紫外光で形状が硬化する光硬化樹脂を用いた、光ナノインプリントリソグラフィも知られている。（特開２００２−９３７４８号公報／特許文献２参照）
このプロセスは、光硬化樹脂を型部材（モールド）で変形させて、その後に紫外光を照射して樹脂を硬化させ、モールドを離すことによりパターンを得るものである。
パターンを得るのに紫外光の照射のみで行えるので、前述の熱サイクルのものに比べ、スループットが高く、温度による寸法変化等を防ぐことができる。
また、モールドには紫外光を透過するモールドを使用するので、モールドを透過しての位置合わせが行える利点もある。
特開２００２−９３７４８号公報
このプロセスは、光硬化樹脂を型部材（モールド）で変形させて、その後に紫外光を照射して樹脂を硬化させ、モールドを離すことによりパターンを得るものである。
パターンを得るのに紫外光の照射のみで行えるので、前述の熱サイクルのものに比べ、スループットが高く、温度による寸法変化等を防ぐことができる。
また、モールドには紫外光を透過するモールドを使用するので、モールドを透過しての位置合わせが行える利点もある。
型部材と、被転写側の形成するパターンを支持する基材とのアライメント方法としてはアライメントマークなどを読み込んで高精度の位置ステージによってなされるが、その精度は粗く、上記のような微細なパターンを有する半導体デバイス装置作製に使用するには不十分であった。
尚、一般には、光学的なアライメント法では、そのアライメント精度は、標準偏差をσとして３σで、０．３μｍと言われている。
尚、一般には、光学的なアライメント法では、そのアライメント精度は、標準偏差をσとして３σで、０．３μｍと言われている。
上記のように、半導体デバイスの、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターン形成用として、ナノインプリントリソグラフィが注目され、種々検討されているが、そのアライメント精度は充分でなく、これが問題となっていた。
本発明はこれに対応するもので、半導体デバイスの、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターン形成用として、ナノインプリントリソグラフィにおいても、対応できる位置精度を有するインプリント方法を提供しようとするものである。
本発明はこれに対応するもので、半導体デバイスの、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターン形成用として、ナノインプリントリソグラフィにおいても、対応できる位置精度を有するインプリント方法を提供しようとするものである。
本発明のインプリント方法は、リソグラフィー法により所定の凹凸パターンが形成された平板状の型部材の前記凹凸パターン側と、形成するパターンを支持する基材となる平板状の基板のパタ−ン形成側とを、型部材側を上、基板側を下として向かい合わせ、基板のパタ−ン形成側上に放射線硬化性の液状の樹脂を配設した状態で、前記型部材およびまたは基板に対し、前記樹脂を加圧するように圧力をかけて、型部材と基板との間隙における樹脂が所望の形状になるようにして、該樹脂を放射線硬化させ、更に型部材を硬化した樹脂からはがして基板上に硬化した樹脂からなるパターン部を形成するための、インプリント方法であって、前記基板がウエーハで、半導体素子形成のための各層のパターニングに用いられるもので、前記型部材は各層のパターニングを行うための型部材であり、前記加圧に際し、互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造と凸構造とを１組として、互いに嵌合する凹構造と凸構造とを型部材と基板とに分けて、２組以上を、各凹構造と凸構造の側面に傾斜面を有する構造で、異なる嵌合深さとして、配設し、各組を、それぞれ、型部材と基板との位置合わせ部として、且つ、嵌合深さのより深い組ほどより位置粗調整の位置合わせ部として、位置合わせを行うもので、加圧に際し、嵌合深さのより深い位置合わせ部から順に嵌合を開始し、前記傾斜面にてガイドされて、段階的に位置粗調整から位置微調整の位置合わせを行うもので、前記各層のパターニングを行うための各型部材においては、それぞれ、その凹凸パターンと、その各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造とが、同じ位置精度管理下で、電子線露光方法でパターニングされ、形成されたものであり、また、前記基板には、その各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、前記各層のパターニングを行うための型部材の中の１つの型部材の、各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造から、インプリント法により形成しておくものであることを特徴とするものである。
そして、上記のインプリント方法であって、型部材が石英ガラス基板から作製されたものであることを特徴とするものである。
尚、ここでは、光学的なアライメントの利用については、明記していないが、粗い光学的なアライメントにより、凹構造、凸構造とからなる位置合わせ部の、凹構造と凸構造との概略位置決めを行った後に、凹構造、凸構造とからなる位置合わせ部による位置合わせを行う場合には、スムーズな位置合わせ作業を可能とする。
また、放射線とは、ここでは、波長の短かい紫外線、Ｘ線、γ線、荷電粒子線、中性子線等の電離放射線の他、電波、マイクロ波、赤外線、可視光、紫外線等の非電離放射線を含むものを言う。
そして、上記のインプリント方法であって、型部材が石英ガラス基板から作製されたものであることを特徴とするものである。
尚、ここでは、光学的なアライメントの利用については、明記していないが、粗い光学的なアライメントにより、凹構造、凸構造とからなる位置合わせ部の、凹構造と凸構造との概略位置決めを行った後に、凹構造、凸構造とからなる位置合わせ部による位置合わせを行う場合には、スムーズな位置合わせ作業を可能とする。
また、放射線とは、ここでは、波長の短かい紫外線、Ｘ線、γ線、荷電粒子線、中性子線等の電離放射線の他、電波、マイクロ波、赤外線、可視光、紫外線等の非電離放射線を含むものを言う。
本発明に関わるインプリント装置は、リソグラフィー法により所定の凹凸パターンが形成された平板状の型部材の前記凹凸パターン側と、形成するパターンを支持する基材となる平板状の基板のパタ−ン形成側とを、型部材側を上、基板側を下として向かい合わせ、基板のパタ−ン形成側上に放射線硬化性の液状の樹脂を配設した状態で、前記型部材およびまたは基板に対し、前記樹脂を加圧するように圧力をかけて、型部材と基板との間隙における前記樹脂が所望の形状になるようにして、該樹脂を放射線硬化させ、更に型部材を硬化した樹脂からはがして基板上に硬化した樹脂からなるパターン部を形成するための、インプリント装置であって、前記加圧に際し、互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造と凸構造とを１組として、互いに嵌合する凹構造と凸構造とを型部材側と基板側に分けて、２組以上を、各凹構造と凸構造の側面に傾斜面を有する構造で、異なる嵌合深さとして、各組を、それぞれ、型部材と基板との位置合わせ部として、配設し、且つ、嵌合深さのより深い組ほどより位置粗調整の位置合わせ部としているものであり、加圧に際し、嵌合深さのより深い位置合わせ部から順に嵌合を開始し、前記傾斜面にてガイドされて、段階的に位置粗調整から位置微調整の位置合わせを行うものであることを特徴とするものである。
そして、上記のインプリント装置であって、各位置合わせ部における凸構造が突出した四角錐構造で、凹構造は前記四角錐構造（ピラミッド構造とも言う）に嵌合する、凹んだ四角錐構造であることを特徴とするものである。
また、上記いずれかのインプリント装置であって、型部材側あるいは基板側に、温度調整用の加熱部を備えていることを特徴とするものである。
尚、ここでは、光学的なアライメント機構の利用については、明記していないが、粗い光学的なアライメントにより、凹構造、凸構造とからなる位置合わせ部の、凹構造と凸構造との概略位置決めを行った後に、凹構造、凸構造とからなる位置合わせ部による位置合わせを行うように、光学的なアライメント機構を併設していることを、前提としても良い。
そして、上記のインプリント装置であって、各位置合わせ部における凸構造が突出した四角錐構造で、凹構造は前記四角錐構造（ピラミッド構造とも言う）に嵌合する、凹んだ四角錐構造であることを特徴とするものである。
また、上記いずれかのインプリント装置であって、型部材側あるいは基板側に、温度調整用の加熱部を備えていることを特徴とするものである。
尚、ここでは、光学的なアライメント機構の利用については、明記していないが、粗い光学的なアライメントにより、凹構造、凸構造とからなる位置合わせ部の、凹構造と凸構造との概略位置決めを行った後に、凹構造、凸構造とからなる位置合わせ部による位置合わせを行うように、光学的なアライメント機構を併設していることを、前提としても良い。
本発明に関わる型部材は、リソグラフィー法により所定の凹凸パターンが形成された平板状の型部材の前記凹凸パターン側と、形成するパターンを支持する基材となる平板状の基板のパタ−ン形成側とを、型部材側を上、基板側を下として向かい合わせ、基板のパタ−ン形成側上に放射線硬化性の液状の樹脂を配設した状態で、前記型部材およびまたは基板に対し、前記樹脂を加圧するように圧力をかけて、型部材と基板との間隙における前記樹脂が所望の形状になるようにして、該樹脂を放射線硬化させ、更に型部材を硬化した樹脂からはがして基板上に硬化した樹脂からなるパターン部を形成するための、インプリント装置において用いられる、前記リソグラフィーにより所定の凹凸パターンが形成された型部材であって、上記いずれかのインプリント装置に用いられる型部材であり、前記加圧に際し、基板側の凸構造と嵌合し、所定の位置で保持される凹構造、あるいは、基板側の凹構造と嵌合し、所定の位置で保持される凸構造を、２以上備えているもので、その各凸構造はこれと嵌合する基板側の凹構造とで、またはその各凹構造はこれと嵌合する基板側の凸構造とで、それぞれ、前記加圧に際し、位置合わせ部を形成するものであり、位置合わせ部用の型部材の凹構造、あるいは凸構造は、側面に傾斜面を有し、且つ、少なくとも２以上の異なる深さ、あるいは高さを有していることを特徴とするものである。
そして、上記の型部材であって、その凹凸パターンと、その各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造とは、同じ位置精度管理下で、電子線露光方法でパターニングされ、形成されたものであることを特徴とするものであり、型部材が石英ガラス基板から作製されたものであることを特徴とするものである。
そして、上記の型部材であって、その凹凸パターンと、その各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造とは、同じ位置精度管理下で、電子線露光方法でパターニングされ、形成されたものであることを特徴とするものであり、型部材が石英ガラス基板から作製されたものであることを特徴とするものである。
本発明に関わる半導体素子形成のためのパターニング方法は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインプリント方法を用いた、半導体素子形成のための各層のパターニング方法であって、基板がウエーハで、各層のパターニングを行うための型部材は、それぞれ、その凹凸パターンと、その位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造とは、位置精度の良い同じ位置精度管理下のパターニング方法でパターニングされたリソグラフィー法により一緒に形成され、且つ、各型部材の位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、それぞれ、互いに前記同じ位置精度管理下の同じ位置に、同じ形状に形成しておき、更に、基板側の各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造を、前記型部材の１つの各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造からインプリント法により形成しておき、基板側の各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、基準として、各層のパターニングを行うものであることを特徴とするものである。
そして、上記パターニング方法が電子線露光方法であることを特徴とするものである。そしてまた、上記のいずれかの半導体素子形成のためのパターニング方法であって、各層のパターニングを行うための型部材は石英ガラス基板からなることを特徴とするものである。
尚、ここでも、インプリント方法において、光学的なアライメントの利用については、明記していないが、粗い光学的なアライメントにより、凹構造、凸構造とからなる位置合わせ部の、凹構造と凸構造との概略位置決めを行った後に、凹構造、凸構造とからなる位置合わせ部による位置合わせを行う場合には、スムーズな位置合わせ作業を可能とする。
そして、上記パターニング方法が電子線露光方法であることを特徴とするものである。そしてまた、上記のいずれかの半導体素子形成のためのパターニング方法であって、各層のパターニングを行うための型部材は石英ガラス基板からなることを特徴とするものである。
尚、ここでも、インプリント方法において、光学的なアライメントの利用については、明記していないが、粗い光学的なアライメントにより、凹構造、凸構造とからなる位置合わせ部の、凹構造と凸構造との概略位置決めを行った後に、凹構造、凸構造とからなる位置合わせ部による位置合わせを行う場合には、スムーズな位置合わせ作業を可能とする。
（作用）
本発明のインプリント方法は、このような構成にすることにより、半導体デバイスなどの、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターン形成用として、ナノインプリントリソグラフィにおいても、対応できる位置精度を有するインプリント方法の提供を可能としている。 具体的には、基板がウエーハで、半導体素子形成のための各層のパターニングに用いられるもので、型部材は各層のパターニングを行うための型部材であり、型部材およびまたは基板に対し、ＵＶ硬化性の液状の樹脂を加圧するように圧力をかける加圧に際し、互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造と凸構造とを１組として、互いに嵌合する凹構造と凸構造とを型部材と基板とに分けて、２組以上を、各凹構造と凸構造の側面に傾斜面を有する構造で、異なる嵌合深さとして、配設し、各組を、それぞれ、型部材と基板との位置合わせ部として、且つ、嵌合深さのより深い組ほどより位置粗調整の位置合わせ部として、位置合わせを行うもので、加圧に際し、嵌合深さのより深い位置合わせ部から順に嵌合を開始し、前記傾斜面にてガイドされて、段階的に位置粗調整から位置微調整の位置合わせを行うもので、前記各層のパターニングを行うための各型部材においては、それぞれ、その凹凸パターンと、その各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造とが、同じ位置精度管理下で、電子線露光方法でパターニングされ、形成されたものであり、また、前記基板には、その各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、前記各層のパターニングを行うための型部材の中の１つの型部材の、各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造から、インプリント法により形成しておくものであることにより、これを達成している。
特に、加圧に際し、型部材と基板との、粗い位置合わせを行う位置粗調整用の位置合わせ部と、加圧に際し、型部材と基板との、位置の微調整を行う位置微調整用の位置合わせ部とを用い、段階的に位置粗調整から位置微調整を行うことにより、位置合わせを容易にできるものとしている。
型部材の凹凸パターンと、各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造とは、位置精度の良い同じ位置精度管理下のパターニング方法でパターニングされたリソグラフィー法により一緒に形成されたものであり、型部材の凹凸パターンと、凸構造あるいは凹構造との位置関係が位置精度良く維持することを可能としている。
パターニング方法は、電子線露光方法による。
特に、基板がウエーハで、半導体素子形成のための各層のパターニングに用いられ、有効である。
また、型部材としては、石英ガラス基板から作製されるものが挙げられるが、この場合には、型部材の凹凸パターンの形成と位置合わせ部を形成するための凸構造あるいは凹構造のパターニングとを、容易に電子線露光により形成できるものとしている。
本発明のインプリント方法は、このような構成にすることにより、半導体デバイスなどの、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターン形成用として、ナノインプリントリソグラフィにおいても、対応できる位置精度を有するインプリント方法の提供を可能としている。 具体的には、基板がウエーハで、半導体素子形成のための各層のパターニングに用いられるもので、型部材は各層のパターニングを行うための型部材であり、型部材およびまたは基板に対し、ＵＶ硬化性の液状の樹脂を加圧するように圧力をかける加圧に際し、互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造と凸構造とを１組として、互いに嵌合する凹構造と凸構造とを型部材と基板とに分けて、２組以上を、各凹構造と凸構造の側面に傾斜面を有する構造で、異なる嵌合深さとして、配設し、各組を、それぞれ、型部材と基板との位置合わせ部として、且つ、嵌合深さのより深い組ほどより位置粗調整の位置合わせ部として、位置合わせを行うもので、加圧に際し、嵌合深さのより深い位置合わせ部から順に嵌合を開始し、前記傾斜面にてガイドされて、段階的に位置粗調整から位置微調整の位置合わせを行うもので、前記各層のパターニングを行うための各型部材においては、それぞれ、その凹凸パターンと、その各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造とが、同じ位置精度管理下で、電子線露光方法でパターニングされ、形成されたものであり、また、前記基板には、その各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、前記各層のパターニングを行うための型部材の中の１つの型部材の、各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造から、インプリント法により形成しておくものであることにより、これを達成している。
特に、加圧に際し、型部材と基板との、粗い位置合わせを行う位置粗調整用の位置合わせ部と、加圧に際し、型部材と基板との、位置の微調整を行う位置微調整用の位置合わせ部とを用い、段階的に位置粗調整から位置微調整を行うことにより、位置合わせを容易にできるものとしている。
型部材の凹凸パターンと、各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造とは、位置精度の良い同じ位置精度管理下のパターニング方法でパターニングされたリソグラフィー法により一緒に形成されたものであり、型部材の凹凸パターンと、凸構造あるいは凹構造との位置関係が位置精度良く維持することを可能としている。
パターニング方法は、電子線露光方法による。
特に、基板がウエーハで、半導体素子形成のための各層のパターニングに用いられ、有効である。
また、型部材としては、石英ガラス基板から作製されるものが挙げられるが、この場合には、型部材の凹凸パターンの形成と位置合わせ部を形成するための凸構造あるいは凹構造のパターニングとを、容易に電子線露光により形成できるものとしている。
本発明に関わるインプリント装置は、このような構成にすることにより、半導体デバイスの、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターン形成用として、ナノインプリントリソグラフィにおいても、対応できる位置精度を有するインプリント装置の提供を可能としている。
具体的には、加圧に際し、互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造と凸構造とを１組として、互いに嵌合する凹構造と凸構造とを型部材側と基板側に分けて、２組以上を、各凹構造と凸構造の側面に傾斜面を有する構造で、異なる嵌合深さとして、各組を、それぞれ、型部材と基板との位置合わせ部として、配設し、且つ、嵌合深さのより深い組ほどより位置粗調整の位置合わせ部としているものであり、加圧に際し、嵌合深さのより深い位置合わせ部から順に嵌合を開始し、前記傾斜面にてガイドされて、段階的に位置粗調整から位置微調整の位置合わせを行うものであることにより、これを達成している。
詳しくは、このような互いに嵌合する凹構造、凸構造を位置合わせ部としていることにより、加圧過程のみで、型部材と被転写側の形成するパターンを支持する基材との高精度な位置合わせ（以下、アライメントとも言う）を可能としている。
そして、このような互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造、凸構造の組からなる位置合わせ部を、複数配するもので、加圧に際し、型部材と基板との、粗い位置合わせを行う位置粗調整用の位置合わせ部と、加圧に際し、型部材と基板との、位置の微調整を行う位置微調整用の位置合わせ部とを、備えていることにより、更には、段階的に位置粗調整から位置微調整を行うように、加圧の際により早く嵌合する、凸構造、凹構造の組からなる位置合わせ部ほど、粗い位置調整用の位置合わせ部としていることにより、位置合わせをスムーズに行うことを可能にしている。
各位置合わせ部としては、各位置合わせ部における凸構造が突出した四角錐構造（ピラミッド構造とも言う）で、凹構造は前記四角錐構造に嵌合する、凹んだ四角錐構造であるものが挙げられるが、この場合には、凸構造と凹構造の嵌合は、図６の凸構造６１２、凹構造６２２のように、凸構造と凹構造の各対応する面にて、それぞれ、ガイドされるようにして行われるため、嵌合する凸構造と凹構造のサイズが、位置調整のできる範囲を決めるものと言える。
また、対応する凹凸のサイズ差を変えるだけで、基板面に沿う面方向の位置精度を簡単に所定の精度で管理することを可能としている。
また、型部材側あるいは基板側に、（部材側および基板の）温度調整用の加熱部を備えていることにより、安定して精度良いパターニングを可能としている。
具体的には、加圧に際し、互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造と凸構造とを１組として、互いに嵌合する凹構造と凸構造とを型部材側と基板側に分けて、２組以上を、各凹構造と凸構造の側面に傾斜面を有する構造で、異なる嵌合深さとして、各組を、それぞれ、型部材と基板との位置合わせ部として、配設し、且つ、嵌合深さのより深い組ほどより位置粗調整の位置合わせ部としているものであり、加圧に際し、嵌合深さのより深い位置合わせ部から順に嵌合を開始し、前記傾斜面にてガイドされて、段階的に位置粗調整から位置微調整の位置合わせを行うものであることにより、これを達成している。
詳しくは、このような互いに嵌合する凹構造、凸構造を位置合わせ部としていることにより、加圧過程のみで、型部材と被転写側の形成するパターンを支持する基材との高精度な位置合わせ（以下、アライメントとも言う）を可能としている。
そして、このような互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造、凸構造の組からなる位置合わせ部を、複数配するもので、加圧に際し、型部材と基板との、粗い位置合わせを行う位置粗調整用の位置合わせ部と、加圧に際し、型部材と基板との、位置の微調整を行う位置微調整用の位置合わせ部とを、備えていることにより、更には、段階的に位置粗調整から位置微調整を行うように、加圧の際により早く嵌合する、凸構造、凹構造の組からなる位置合わせ部ほど、粗い位置調整用の位置合わせ部としていることにより、位置合わせをスムーズに行うことを可能にしている。
各位置合わせ部としては、各位置合わせ部における凸構造が突出した四角錐構造（ピラミッド構造とも言う）で、凹構造は前記四角錐構造に嵌合する、凹んだ四角錐構造であるものが挙げられるが、この場合には、凸構造と凹構造の嵌合は、図６の凸構造６１２、凹構造６２２のように、凸構造と凹構造の各対応する面にて、それぞれ、ガイドされるようにして行われるため、嵌合する凸構造と凹構造のサイズが、位置調整のできる範囲を決めるものと言える。
また、対応する凹凸のサイズ差を変えるだけで、基板面に沿う面方向の位置精度を簡単に所定の精度で管理することを可能としている。
また、型部材側あるいは基板側に、（部材側および基板の）温度調整用の加熱部を備えていることにより、安定して精度良いパターニングを可能としている。
本発明に関わる型部材は、このような構成にすることにより、半導体デバイスの、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターン形成用として、ナノインプリントリソグラフィにおいても、対応できる位置精度を有するインプリント方法の実施や、該インプリント方法を実施できるインプリント装置の提供を可能としている。
本発明に関わる半導体素子形成のためのパターニング方法は、このような構成にすることにより、特に、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターンを有する半導体デバイス作製のための、半導体素子形成のためのパターニング方法の提供を可能としている。
具体的には、各層のパターニングを行うための型部材は、それぞれ、その凹凸パターンと、その位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造とは、位置精度の良い同じ位置精度管理下のパターニング方法でパターニングされたリソグラフィー法により一緒に形成され、且つ、各型部材の位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、それぞれ、互いに前記同じ位置精度管理下の同じ位置に、同じ形状に形成しておき、更に、基板側の各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、前記型部材の１つの各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造からインプリント法により形成しておき、基板側の各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、基準として、各層のパターニングを行うものであることにより、これを達成している。
半導体素子形成のためのパターニング方法としては、電子線露光方法によるものが挙げられる。
特に、各層のパターニングを行うための型部材として、石英ガラス基板を用いた場合には、型部材の凹凸パターンの形成と位置合わせ部を形成するための凸構造あるいは凹構造のパターニングとを、容易に電子線露光により形成できるものとしている。
具体的には、各層のパターニングを行うための型部材は、それぞれ、その凹凸パターンと、その位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造とは、位置精度の良い同じ位置精度管理下のパターニング方法でパターニングされたリソグラフィー法により一緒に形成され、且つ、各型部材の位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、それぞれ、互いに前記同じ位置精度管理下の同じ位置に、同じ形状に形成しておき、更に、基板側の各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、前記型部材の１つの各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造からインプリント法により形成しておき、基板側の各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、基準として、各層のパターニングを行うものであることにより、これを達成している。
半導体素子形成のためのパターニング方法としては、電子線露光方法によるものが挙げられる。
特に、各層のパターニングを行うための型部材として、石英ガラス基板を用いた場合には、型部材の凹凸パターンの形成と位置合わせ部を形成するための凸構造あるいは凹構造のパターニングとを、容易に電子線露光により形成できるものとしている。
本発明は、半導体デバイスなどの、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターン形成用として、ナノインプリントリソグラフィにおいても、対応できる位置精度を有するインプリント方法の提供を可能としている。
これより、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターンを有する半導体デバイス作製のための、半導体素子形成のためのパターニング方法の提供を可能としている。
これより、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターンを有する半導体デバイス作製のための、半導体素子形成のためのパターニング方法の提供を可能としている。
本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明のインプリント方法の実施の形態の１例の工程断面図で、図２（ａ）は
本発明に関わるインプリント装置の１例の概略構成図で、図２（ｂ）は図１（ａ）のＡ１部の１例の一部断面を示した図で、図３は型部材の形成方法の１例の工程断面図で、図４は基板へ位置合わせ部の凹構造部を形成する方法の工程図で、図５はインプリント後の工程断面図で、図６は突出した四角錐状の凸構造、凹んだ四角錐状の凹構造の嵌合を説明するための図である。
尚、図３、図４は、それぞれ、図１に示す型部材、基板の一部を示した図である。
図１〜図６中、１０、１０ａは型部材、１０Ａは型部材作製用素材、１１はパターン（凹凸パターンとも言う）、１５は凸構造、２０は基板、２５凹構造、３０はＵＶ硬化性の樹脂（単に樹脂とも言う）、３０Ａは硬化した樹脂、３１は樹脂の凹凸パターン、３５は樹脂の凸部、３８はレジスト、３８ａは突起、３８ｂはパターン、３９はＵＶ硬化性の樹脂、３９ａは凹部、４０はＵＶ光、５０、５１、５２はエッチングガス、１１０は支持部、１２１、１２２はガイド支柱、１３０は可動支持部、１４０は固定支持部、１５０は基板ホルダー、１５５は支持部、１６０は支持部、１７０は照射レンズ系、１８０は光ファイバー、１９０はステッピングモータ、１９５はボールネジである。
図１は本発明のインプリント方法の実施の形態の１例の工程断面図で、図２（ａ）は
本発明に関わるインプリント装置の１例の概略構成図で、図２（ｂ）は図１（ａ）のＡ１部の１例の一部断面を示した図で、図３は型部材の形成方法の１例の工程断面図で、図４は基板へ位置合わせ部の凹構造部を形成する方法の工程図で、図５はインプリント後の工程断面図で、図６は突出した四角錐状の凸構造、凹んだ四角錐状の凹構造の嵌合を説明するための図である。
尚、図３、図４は、それぞれ、図１に示す型部材、基板の一部を示した図である。
図１〜図６中、１０、１０ａは型部材、１０Ａは型部材作製用素材、１１はパターン（凹凸パターンとも言う）、１５は凸構造、２０は基板、２５凹構造、３０はＵＶ硬化性の樹脂（単に樹脂とも言う）、３０Ａは硬化した樹脂、３１は樹脂の凹凸パターン、３５は樹脂の凸部、３８はレジスト、３８ａは突起、３８ｂはパターン、３９はＵＶ硬化性の樹脂、３９ａは凹部、４０はＵＶ光、５０、５１、５２はエッチングガス、１１０は支持部、１２１、１２２はガイド支柱、１３０は可動支持部、１４０は固定支持部、１５０は基板ホルダー、１５５は支持部、１６０は支持部、１７０は照射レンズ系、１８０は光ファイバー、１９０はステッピングモータ、１９５はボールネジである。
はじめに、本発明のインプリント方法の実施の形態の１例を説明する。
本例のインプリント方法は、簡単には、数ｎｍ〜数十ｎｍレベルの微細のパターンを、基板上に、インプリント法により形成する方法で、リソグラフィー法により所定の凹凸パターンが形成された平板状の型部材の前記凹凸パターン側と、形成するパターンを支持する基材となる平板状の基板のパタ−ン形成側とを、型部材側を上、基板側を下として向かい合わせ、基板のパタ−ン形成側上にＵＶ硬化性の液状の樹脂を配設した状態で、前記型部材およびまたは基板に対し、前記ＵＶ硬化性の樹脂を加圧するように圧力をかけて、型部材と基板との間隙が所望の形状になるようにして、該ＵＶ硬化性の樹脂をＵＶ硬化させ、更に型部材を硬化した樹脂からはがして基板上に硬化した樹脂からなるパターン部を形成する、インプリント方法である。
そして、型部材およびまたは基板に対し、ＵＶ硬化性の樹脂を加圧するように圧力をかけて加圧するに際して、型部材と基板との基板面に沿う位置合わせ（アライメントとも言う）を、互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造、凸構造を１組として、互いに嵌合する凹構造、凸構造をそれぞれ型部材側、基板側に分けて、１組以上配設し、これら各組の凹構造、凸構造を、それぞれ、型部材と基板との、位置合わせ部として、それぞれ、凹構造、凸構造を嵌合することにより行うものである。
本例のインプリント方法は、簡単には、数ｎｍ〜数十ｎｍレベルの微細のパターンを、基板上に、インプリント法により形成する方法で、リソグラフィー法により所定の凹凸パターンが形成された平板状の型部材の前記凹凸パターン側と、形成するパターンを支持する基材となる平板状の基板のパタ−ン形成側とを、型部材側を上、基板側を下として向かい合わせ、基板のパタ−ン形成側上にＵＶ硬化性の液状の樹脂を配設した状態で、前記型部材およびまたは基板に対し、前記ＵＶ硬化性の樹脂を加圧するように圧力をかけて、型部材と基板との間隙が所望の形状になるようにして、該ＵＶ硬化性の樹脂をＵＶ硬化させ、更に型部材を硬化した樹脂からはがして基板上に硬化した樹脂からなるパターン部を形成する、インプリント方法である。
そして、型部材およびまたは基板に対し、ＵＶ硬化性の樹脂を加圧するように圧力をかけて加圧するに際して、型部材と基板との基板面に沿う位置合わせ（アライメントとも言う）を、互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造、凸構造を１組として、互いに嵌合する凹構造、凸構造をそれぞれ型部材側、基板側に分けて、１組以上配設し、これら各組の凹構造、凸構造を、それぞれ、型部材と基板との、位置合わせ部として、それぞれ、凹構造、凸構造を嵌合することにより行うものである。
図１に基づき本例のインプリント方法を説明する。
まず、互いに嵌合する凸構造１５、凹構造２５を備えた型部材１０、基板２０を予め準備しておき、型部材１０を上側、基板２０を下側として、これらを互いに向き合った状態で、隙間をあけておく。（図１（ａ））
位置合わせ部を形成する凸構造１５、凹構造２５による位置合わせが行えるように、予め光学的に粗い位置合わせをしておく。
図１においては、型部材１０、基板２０には、それぞれ、互いに嵌合することにより位置合わせを行う凸構造１５、凹構造２５の組を備えているものを示しているが、これに限定はされず、例えば、型部材１０側に凹構造、基板２０に凸構造を形成して位置合わせ部を形成しても良い。
尚、本例においては、互いに嵌合する凸構造、凹構造からなる同じ構造サイズの位置合わせ部を、基板面に沿う方向の間隙の安定性から３個用いているが、便宜上、図１では２個だけ示されている。
位置合わせ部の数としては、基板面に沿う方向の間隙の安定性や精度が確保できれば１個でもよく、位置合わせ部の数は、精度、作業性等から適宜決める。
まず、互いに嵌合する凸構造１５、凹構造２５を備えた型部材１０、基板２０を予め準備しておき、型部材１０を上側、基板２０を下側として、これらを互いに向き合った状態で、隙間をあけておく。（図１（ａ））
位置合わせ部を形成する凸構造１５、凹構造２５による位置合わせが行えるように、予め光学的に粗い位置合わせをしておく。
図１においては、型部材１０、基板２０には、それぞれ、互いに嵌合することにより位置合わせを行う凸構造１５、凹構造２５の組を備えているものを示しているが、これに限定はされず、例えば、型部材１０側に凹構造、基板２０に凸構造を形成して位置合わせ部を形成しても良い。
尚、本例においては、互いに嵌合する凸構造、凹構造からなる同じ構造サイズの位置合わせ部を、基板面に沿う方向の間隙の安定性から３個用いているが、便宜上、図１では２個だけ示されている。
位置合わせ部の数としては、基板面に沿う方向の間隙の安定性や精度が確保できれば１個でもよく、位置合わせ部の数は、精度、作業性等から適宜決める。
本例では、パターン１１は凸構造１５と一緒に、位置精度の良い位置精度管理ができる電子線露光方法でパターニングされたリソグラフィー法により作製しておく。
例えば、型部材１０の作製方法は、図３に示すような処理で行われる。
型部材作製用素材１０Ａの一面にレジスト３８を塗布し（図３（ａ））、電子線露光装置で、レジスト３８の各領域にそれぞれ、所定のドーズ量で電荷を注入するように、露光描画を行うことにより、現像後、図３（ｂ）に示すような、ドーズ量分布に対応したレジスト像を得ることができる。
次いで、レジスト像をマスクとして、レジスト３８、型部材作製用素材１０Ａを所定のエッチングレートの比（ここでは１に近い）でプラズマエッチングして、図３（ｄ）のように、レジスト像が形成された型部材１０を得ることができる。
例えば、型部材作製用素材１０Ａが石英ガラス基板である場合には、フッ素系のガスに酸素を所定量混入したガスをエッチングガス５１として、エッチングレートを調整することができる。
尚、型部材には、適宜、そのパターン側表面に後述するＵＶ光にて硬化した樹脂との剥離を容易とするための離型剤を配設しておく。
例えば、型部材１０の作製方法は、図３に示すような処理で行われる。
型部材作製用素材１０Ａの一面にレジスト３８を塗布し（図３（ａ））、電子線露光装置で、レジスト３８の各領域にそれぞれ、所定のドーズ量で電荷を注入するように、露光描画を行うことにより、現像後、図３（ｂ）に示すような、ドーズ量分布に対応したレジスト像を得ることができる。
次いで、レジスト像をマスクとして、レジスト３８、型部材作製用素材１０Ａを所定のエッチングレートの比（ここでは１に近い）でプラズマエッチングして、図３（ｄ）のように、レジスト像が形成された型部材１０を得ることができる。
例えば、型部材作製用素材１０Ａが石英ガラス基板である場合には、フッ素系のガスに酸素を所定量混入したガスをエッチングガス５１として、エッチングレートを調整することができる。
尚、型部材には、適宜、そのパターン側表面に後述するＵＶ光にて硬化した樹脂との剥離を容易とするための離型剤を配設しておく。
また、基板２０への凹構造２５の形成は、例えば、図４に示す処理工程で行われる。
予め、前述の図３の処理工程のようにして、突起構造１５Ａを備えた型部材１０ａを形成しておき、本例のインプリント方法と同様（後述するが）、これと基板２０間にＵＶ硬化性の樹脂３９を挟み加圧し、突起構造１５Ａの形状を樹脂３９に形成した状態で（図４（ａ））、ＵＶ硬化し、型部材１０ａをはがし、プラズマエッチングを行い（図４（ｂ））、硬化した樹脂を全体的に膜減りさせ（図４（ｃ））、更に、レジスト３９と、基板２０とを所定のエッチングレートの比（ここでは１に近い）でプラズマエッチングして、図４（ｄ）に示すように凹構造２５を基板２０に形成することができる。
予め、前述の図３の処理工程のようにして、突起構造１５Ａを備えた型部材１０ａを形成しておき、本例のインプリント方法と同様（後述するが）、これと基板２０間にＵＶ硬化性の樹脂３９を挟み加圧し、突起構造１５Ａの形状を樹脂３９に形成した状態で（図４（ａ））、ＵＶ硬化し、型部材１０ａをはがし、プラズマエッチングを行い（図４（ｂ））、硬化した樹脂を全体的に膜減りさせ（図４（ｃ））、更に、レジスト３９と、基板２０とを所定のエッチングレートの比（ここでは１に近い）でプラズマエッチングして、図４（ｄ）に示すように凹構造２５を基板２０に形成することができる。
次いで、基板２０上に、パターニング用のＵＶ硬化性の液状樹脂を、十分な量、載置しておく。（図１（ｂ））
ＵＶ硬化性の液状樹脂３０としては、例えば、ウレタン系，アクリル系，エポキシ系，ウレタンアクリレート系等のＵＶ硬化性樹脂が挙げられる。
更に、ＵＶ硬化性樹脂について説明しておく。
本例に使用されるＵＶ硬化性樹脂としては、少なくとも１個以上の官能基を有し、光重合開始剤に硬化エネルギー線を照射することにより発生するイオンまたはラジカルによりイオン重合、ラジカル重合を行い分子量の増加や架橋構造の形成を行うモノマーやオリゴマーなどからなるものが用いられる。
ここでいう官能基とは、ビニル基、カルボキシル基、水酸基などの反応の原因となる原子団または結合様式である。
このようなモノマー、オリゴマーとしては、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、シリコンアクリレートなどのアクリル型、および不飽和ポリエステル／スチレン系、ポリエン／スチレン系などの非アクリル系が挙げられるが、中でも、硬化速度、物性選択の幅の広さからアクリル型が好ましい。
このようなアクリル型の代表例を以下に示す。
まず、単官能基のものとしては、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルＥＯ付加物アクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレートのカプロラクトン付加物、２−フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノールＥＯ付加物アクリレート、ノニルフェノールＥＯ付加物にカプロラクトン付加したアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、フルフリルアルコールのカプロラクトン付加物アクリレート、アクリロイルモルホリン、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、４、４−ジメチル−１、３−ジオキソランのカプロラクトン付加物のアクリレート、３−メチル−５、５−ジメチル−１、３−ジオキソランのカプロラクトン付加物のアクリレート等を挙げることができる。
また、多官能基のものとしては、ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルのカプロラクトン付加物ジアクリレート、１、６−ヘキサンジオールのジグリシジルエーテルのアクリル酸付加物、ヒドロキシピバルアルデヒドとトリメチロールプロパンのアセタール化合物のジアクリレート、２、２−ビス［４−（アクリロイロキシジエトキシ）フェニル] プロパン、２、２−ビス［４−（アクリロイロキシジエトキシ）フェニル] メタン、水添ビスフェノールエチレンオキサイド付加物のジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパンプロビレンオキサイド付加物トリアクリレート、グリセリンプロピレンオキサイド付加物トリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートペンタアクリレート混合物、ジペンタエリスリトールのカプロラクトン付加物アクリレート、トリス（アクリロイロキシエチル）イソシアヌレート、２−アクリロイロキシエチルオスフェート等を挙げることができる。
使用されるＵＶ硬化性樹脂に含有される光重合開始剤としては、特に限定されるものではなく、公知のものから選択して用いることができる。
具体的には、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系、ミヒラーケトン系、ベンジル系、ベンゾイン系、ベンゾインエーテル系、ベンジルジメチルケタール、ベンゾインベンゾエート系、α−アシロキシムエステル等のカルボニル化合物、テトラメチルチウラムモノサルファイド、チオキサントン類等のイオウ化合物、２、４、６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィノキシド等のリン化合物等を挙げることができる。
ＵＶ硬化性の液状樹脂３０としては、例えば、ウレタン系，アクリル系，エポキシ系，ウレタンアクリレート系等のＵＶ硬化性樹脂が挙げられる。
更に、ＵＶ硬化性樹脂について説明しておく。
本例に使用されるＵＶ硬化性樹脂としては、少なくとも１個以上の官能基を有し、光重合開始剤に硬化エネルギー線を照射することにより発生するイオンまたはラジカルによりイオン重合、ラジカル重合を行い分子量の増加や架橋構造の形成を行うモノマーやオリゴマーなどからなるものが用いられる。
ここでいう官能基とは、ビニル基、カルボキシル基、水酸基などの反応の原因となる原子団または結合様式である。
このようなモノマー、オリゴマーとしては、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、シリコンアクリレートなどのアクリル型、および不飽和ポリエステル／スチレン系、ポリエン／スチレン系などの非アクリル系が挙げられるが、中でも、硬化速度、物性選択の幅の広さからアクリル型が好ましい。
このようなアクリル型の代表例を以下に示す。
まず、単官能基のものとしては、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルＥＯ付加物アクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレートのカプロラクトン付加物、２−フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノールＥＯ付加物アクリレート、ノニルフェノールＥＯ付加物にカプロラクトン付加したアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、フルフリルアルコールのカプロラクトン付加物アクリレート、アクリロイルモルホリン、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、４、４−ジメチル−１、３−ジオキソランのカプロラクトン付加物のアクリレート、３−メチル−５、５−ジメチル−１、３−ジオキソランのカプロラクトン付加物のアクリレート等を挙げることができる。
また、多官能基のものとしては、ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルのカプロラクトン付加物ジアクリレート、１、６−ヘキサンジオールのジグリシジルエーテルのアクリル酸付加物、ヒドロキシピバルアルデヒドとトリメチロールプロパンのアセタール化合物のジアクリレート、２、２−ビス［４−（アクリロイロキシジエトキシ）フェニル] プロパン、２、２−ビス［４−（アクリロイロキシジエトキシ）フェニル] メタン、水添ビスフェノールエチレンオキサイド付加物のジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパンプロビレンオキサイド付加物トリアクリレート、グリセリンプロピレンオキサイド付加物トリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートペンタアクリレート混合物、ジペンタエリスリトールのカプロラクトン付加物アクリレート、トリス（アクリロイロキシエチル）イソシアヌレート、２−アクリロイロキシエチルオスフェート等を挙げることができる。
使用されるＵＶ硬化性樹脂に含有される光重合開始剤としては、特に限定されるものではなく、公知のものから選択して用いることができる。
具体的には、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系、ミヒラーケトン系、ベンジル系、ベンゾイン系、ベンゾインエーテル系、ベンジルジメチルケタール、ベンゾインベンゾエート系、α−アシロキシムエステル等のカルボニル化合物、テトラメチルチウラムモノサルファイド、チオキサントン類等のイオウ化合物、２、４、６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィノキシド等のリン化合物等を挙げることができる。
次いで、型部材１０およびまたは基板２０に対し、ＵＶ硬化性の樹脂３０を加圧するように圧力をかけて、型部材と基板との間隙におけるＵＶ硬化性の液状の樹脂が所望の形状になるようにして、該ＵＶ硬化性の樹脂をＵＶ硬化させる。（図１（ｃ））
型部材１０と基板２０とは、パターン１１、凸構造１５領域以外では、通常、その製造上、両者間には、薄い樹脂３０が形成されるようになる。
型部材１０およびまたは基板２０に対し、ＵＶ硬化性の液状の樹脂３０を加圧するように圧力をかけて加圧するに際して、型部材と基板との基板面に沿う位置合わせ（アライメントとも言う）を、互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造２５、凸構造１５を１組の位置合わせ部として、それぞれ、位置合わせ部の凹構造、凸構造を嵌合することにより行う。
尚、型部材１０およびまたは基板２０に対し、ＵＶ硬化性の樹脂３０を加圧するように圧力をかける加圧に際し、型部材と基板との、粗い位置合わせを行う位置粗調整用の位置合わせ部と、加圧に際し、型部材と基板との、位置の微調整を行う位置微調整用の位置合わせ部とを用い、段階的に位置粗調整から位置微調整を行うようにした場合には、位置合わせをスムーズに行える。
例えば、図６に示すように、微調整を行う凸構造６１１、凹構造６２１からなる位置合わせ部と、粗調整を行う凸構造６１２、凹構造６２２からなる位置合わせ部とを用いた場合で、且つ、凸構造６１１、６１２は突出した四角錐形状、凹構造６２１、６２２は凹んだ形状の四角錐形状である場合、前記加圧に際して、凸構造６１２、凹構造６２２の嵌合が、凸構造６１１、凹構造６２１の嵌合が早めに行われ、段階的に位置粗調整から位置微調整を行うことができる。
次いで、更に型部材１０を硬化した樹脂３０Ａからはがして基板２０上に硬化した樹脂３０Ａからなるパターン部を形成される。
ここで、予め、型部材側の表面にはがれを容易とするための離型剤が配設されている場合には、剥れを容易とすることができる。
このようにして、基板２０上に、硬化した樹脂３０Ａによるパタ−ンを形成するのが、本例のインプリント方法である。
型部材１０と基板２０とは、パターン１１、凸構造１５領域以外では、通常、その製造上、両者間には、薄い樹脂３０が形成されるようになる。
型部材１０およびまたは基板２０に対し、ＵＶ硬化性の液状の樹脂３０を加圧するように圧力をかけて加圧するに際して、型部材と基板との基板面に沿う位置合わせ（アライメントとも言う）を、互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造２５、凸構造１５を１組の位置合わせ部として、それぞれ、位置合わせ部の凹構造、凸構造を嵌合することにより行う。
尚、型部材１０およびまたは基板２０に対し、ＵＶ硬化性の樹脂３０を加圧するように圧力をかける加圧に際し、型部材と基板との、粗い位置合わせを行う位置粗調整用の位置合わせ部と、加圧に際し、型部材と基板との、位置の微調整を行う位置微調整用の位置合わせ部とを用い、段階的に位置粗調整から位置微調整を行うようにした場合には、位置合わせをスムーズに行える。
例えば、図６に示すように、微調整を行う凸構造６１１、凹構造６２１からなる位置合わせ部と、粗調整を行う凸構造６１２、凹構造６２２からなる位置合わせ部とを用いた場合で、且つ、凸構造６１１、６１２は突出した四角錐形状、凹構造６２１、６２２は凹んだ形状の四角錐形状である場合、前記加圧に際して、凸構造６１２、凹構造６２２の嵌合が、凸構造６１１、凹構造６２１の嵌合が早めに行われ、段階的に位置粗調整から位置微調整を行うことができる。
次いで、更に型部材１０を硬化した樹脂３０Ａからはがして基板２０上に硬化した樹脂３０Ａからなるパターン部を形成される。
ここで、予め、型部材側の表面にはがれを容易とするための離型剤が配設されている場合には、剥れを容易とすることができる。
このようにして、基板２０上に、硬化した樹脂３０Ａによるパタ−ンを形成するのが、本例のインプリント方法である。
この後の処理としては、図５（ａ）に示すように、硬化した樹脂３０Ａを全体的にプラズマエッチングにより膜減りさせ、図５（ｂ）に示すように、基板上に硬化した樹脂３０Ａによるパターンのみを形成することができる。
更に、この後、先に図７の工程で説明したように、硬化した樹脂３０Ａをマスクとして、リフトオフ法によるパターン形成（図７（ｅ）〜図７（ｆ１）〜図７（ｇ１）工程に相当）あるいは、エッチング工程（図７（ｅ）〜図７（ｆ）〜図７（ｇ）工程に相当）を行う。
更に、この後、先に図７の工程で説明したように、硬化した樹脂３０Ａをマスクとして、リフトオフ法によるパターン形成（図７（ｅ）〜図７（ｆ１）〜図７（ｇ１）工程に相当）あるいは、エッチング工程（図７（ｅ）〜図７（ｆ）〜図７（ｇ）工程に相当）を行う。
次に、このようなインプリント方法を実施するインプリント装置について、図２に基づいて簡単に、説明する。
図２に示すインプリント装置においては、ＵＶ光に透明な型部材１０を上側、基板２０を下側として、型部材１０のパターン側、基板２０のパターン形成側を互いに向き合うようにして、それぞれ、水平に、型部材１０はＵＶ光に透明なサファイア基板からなる支持部１６０に保持され、また、基板１２０は基板ホルダー１５０に保持されている。
支持部１６０、型部材１０は、一体的に固定支持部１４０にて保持固定され、また、支持部１５５は、ガイド支柱に沿い上下に制御して移動できる可動支持部１３０に保持固定されている。
可動支持部１３０は、制御されたステッピングモーター１９０を駆動源とし、ボールネジ１９５により上下移動されるもので、可動支持部１３０の制御された上下移動により、型部材１０と基板２０との間隙を制御することができる。
基板ホルダー１５０としては、例えば、基板２０の上面側を揃えるように弾性体等により、基板の下面側から圧をかけて固定する形態のものが挙げられるが、これに、限定はされない。
図２に示すインプリント装置は、ＵＶ光に透明な型部材１０の上側、サファイア基板からなる支持部１６０上側に、照射レンズ系１７０を備え、該照射レンズ系１７０は光ファイバー１８０に接続されており、光ファイバー１８０から供給され、照射レンズ系１７０で制御されたＵＶ光は、サファイア基板からなる支持部１６０、型部材１０を通過し、型部材１０と基板２０間のＵＶ硬化性の樹脂（図１の３０）を照射することができる。
図２に示すインプリント装置においては、ＵＶ光に透明な型部材１０を上側、基板２０を下側として、型部材１０のパターン側、基板２０のパターン形成側を互いに向き合うようにして、それぞれ、水平に、型部材１０はＵＶ光に透明なサファイア基板からなる支持部１６０に保持され、また、基板１２０は基板ホルダー１５０に保持されている。
支持部１６０、型部材１０は、一体的に固定支持部１４０にて保持固定され、また、支持部１５５は、ガイド支柱に沿い上下に制御して移動できる可動支持部１３０に保持固定されている。
可動支持部１３０は、制御されたステッピングモーター１９０を駆動源とし、ボールネジ１９５により上下移動されるもので、可動支持部１３０の制御された上下移動により、型部材１０と基板２０との間隙を制御することができる。
基板ホルダー１５０としては、例えば、基板２０の上面側を揃えるように弾性体等により、基板の下面側から圧をかけて固定する形態のものが挙げられるが、これに、限定はされない。
図２に示すインプリント装置は、ＵＶ光に透明な型部材１０の上側、サファイア基板からなる支持部１６０上側に、照射レンズ系１７０を備え、該照射レンズ系１７０は光ファイバー１８０に接続されており、光ファイバー１８０から供給され、照射レンズ系１７０で制御されたＵＶ光は、サファイア基板からなる支持部１６０、型部材１０を通過し、型部材１０と基板２０間のＵＶ硬化性の樹脂（図１の３０）を照射することができる。
図２（ｂ）においては、型部材１０、基板２０には、それぞれ、互いに嵌合することにより位置合わせを行う凸構造１５、凹構造２５の組を備えているものを示しているが、これに限定はされず、例えば、型部材１０側に凹構造、基板２０に凸構造を形成して位置合わせ部を形成しても良い。
尚、ここでは、位置合わせ部による位置合わせが行えるように、予め光学的に粗い位置合わせをしておくことが前提となっている。
型部材１０としては、基板２０側の凸構造と嵌合し、所定の位置で保持される凹構造、あるいは、基板側の凹構造と嵌合し、所定の位置で保持される凸構造を、１以上備えているものが適用でき、その各凸構造はこれと嵌合する基板側の凹構造とで、またその各凹構造はこれと嵌合する基板側の凸構造とで、それぞれ、位置合わせ部を形成する。
そして、このような位置合わせ部を、複数配するものである場合において、型部材１０およびまたは基板２０に対し、ＵＶ硬化性の樹脂３０を加圧するように圧力をかける加圧に際し、型部材と基板との、粗い位置合わせを行う位置粗調整用の位置合わせ部と、加圧に際し、型部材と基板との、位置の微調整を行う位置微調整用の位置合わせ部とを、備えており、段階的に位置粗調整から位置微調整を行うように、加圧の際により早く嵌合する、凸構造、凹構造の組からなる位置合わせ部ほど、粗い位置調整用の位置合わせ部とすることにより、位置合わせ動作をスムーズなものとできる。
例えば、図６において、前記加圧に際して、凸構造６１２、凹構造６２２の嵌合が、凸構造６１１、凹構造６２１の嵌合が早めに行われるが、ここで、凸構造６１２、凹構造６２２の嵌合による位置精度は緩く、凸構造６１１、凹構造６２１の嵌合による位置精度は厳しい場合がこれに当たる。
また、各位置合わせ部における凸構造が突出した四角錐構造（ピラミッド構造とも言う）で、凹構造は前記四角錐構造に嵌合する、凹んだ四角錐構造である場合には、先にも述べたが、凸構造と凹構造の嵌合は、図６の凸構造６１２、凹構造６２２のように、凸構造と凹構造の各対応する面にて、それぞれ、ガイドされるようにして行われるため、嵌合する凸構造と凹構造のサイズが、位置調整のできる範囲を決めるものと言える。
尚、凹凸パターンと、その各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造とは、位置精度の良い同じ位置精度管理下のパターニング方法でパターニングされたリソグラフィー法により一緒に形成されたものである場合には、位置合わせ精度の高いものとでき、数μｍ〜数十μｍレベルの微細パターン形成にも対応できる。
このようなパターニング方法としては、例えば、公知の電子線露光方法が挙げられる。
尚、ここでは、位置合わせ部による位置合わせが行えるように、予め光学的に粗い位置合わせをしておくことが前提となっている。
型部材１０としては、基板２０側の凸構造と嵌合し、所定の位置で保持される凹構造、あるいは、基板側の凹構造と嵌合し、所定の位置で保持される凸構造を、１以上備えているものが適用でき、その各凸構造はこれと嵌合する基板側の凹構造とで、またその各凹構造はこれと嵌合する基板側の凸構造とで、それぞれ、位置合わせ部を形成する。
そして、このような位置合わせ部を、複数配するものである場合において、型部材１０およびまたは基板２０に対し、ＵＶ硬化性の樹脂３０を加圧するように圧力をかける加圧に際し、型部材と基板との、粗い位置合わせを行う位置粗調整用の位置合わせ部と、加圧に際し、型部材と基板との、位置の微調整を行う位置微調整用の位置合わせ部とを、備えており、段階的に位置粗調整から位置微調整を行うように、加圧の際により早く嵌合する、凸構造、凹構造の組からなる位置合わせ部ほど、粗い位置調整用の位置合わせ部とすることにより、位置合わせ動作をスムーズなものとできる。
例えば、図６において、前記加圧に際して、凸構造６１２、凹構造６２２の嵌合が、凸構造６１１、凹構造６２１の嵌合が早めに行われるが、ここで、凸構造６１２、凹構造６２２の嵌合による位置精度は緩く、凸構造６１１、凹構造６２１の嵌合による位置精度は厳しい場合がこれに当たる。
また、各位置合わせ部における凸構造が突出した四角錐構造（ピラミッド構造とも言う）で、凹構造は前記四角錐構造に嵌合する、凹んだ四角錐構造である場合には、先にも述べたが、凸構造と凹構造の嵌合は、図６の凸構造６１２、凹構造６２２のように、凸構造と凹構造の各対応する面にて、それぞれ、ガイドされるようにして行われるため、嵌合する凸構造と凹構造のサイズが、位置調整のできる範囲を決めるものと言える。
尚、凹凸パターンと、その各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造とは、位置精度の良い同じ位置精度管理下のパターニング方法でパターニングされたリソグラフィー法により一緒に形成されたものである場合には、位置合わせ精度の高いものとでき、数μｍ〜数十μｍレベルの微細パターン形成にも対応できる。
このようなパターニング方法としては、例えば、公知の電子線露光方法が挙げられる。
尚、図２においては図示していないが、先に述べた嵌合する凸構造、凹構造からなる位置合わせ部とは別の、基板２０側に設けられた位置合わせ用のマークと型部材１０側に用けた位置合わせ用のマークとを、光学的に型部材１０の上側、サファイア基板からなる支持部１６０上側からの光（レーザ光）により光学的位置合わせを行う、アライメント機構も備えている。
また、図２において明記されていないが、基板ホルダー１５０を所定温度に調整するための温度調整用の加熱部を備えている。
尚、本例では、照射レンズ系１７０とこれに接続する光ファイバー１８０を設け、これによりＵＶ光の照射を行うものであるが、これに限定はされない、Ｈｇ灯（３６５ｎｍ等）を用いても良い。
また、図２において明記されていないが、基板ホルダー１５０を所定温度に調整するための温度調整用の加熱部を備えている。
尚、本例では、照射レンズ系１７０とこれに接続する光ファイバー１８０を設け、これによりＵＶ光の照射を行うものであるが、これに限定はされない、Ｈｇ灯（３６５ｎｍ等）を用いても良い。
そして、例えば、以下のように動作させて、先に述べた図１に示すインプリント方法を行う。
先ず、可動支持部１３０を下側に充分下げた状態で、型部材１０、基板２０を、それぞれセットする。
次いで、可動支持部１３０を上移動させ、型部材１０と基板２０とが所定の間隔となった時点で、図２（ｂ）に示すように、パターン形成用のＵＶ硬化性の樹脂３０を基板２０上に載置する。
前述の図示していないアライメント機構により、概略の位置合わせをしながら、更に、可動支持部１３０を上移動させ、図１（ｂ）に示す凸構造１５、凹構造２５が次第に嵌合して位置合わせが行われ、先に述べたように、型部材１０およびまたは基板２０に対し、ＵＶ硬化性の樹脂３０を加圧するように圧力をかけて、型部材１０と基板２０との間隙が所望の形状になるようにし、この状態で、照射レンズ系１７０からＵＶ光を照射し、ＵＶ硬化性の樹脂３０をＵＶ硬化させる。
硬化後、可動支持部１３０を下移動させ、型部材１０を硬化した樹脂からはがす。
このような動作を行うことにより、図１（ｄ）に示すように、基板２０上に硬化した樹脂３０Ａによりパターンを形成することができる。
先ず、可動支持部１３０を下側に充分下げた状態で、型部材１０、基板２０を、それぞれセットする。
次いで、可動支持部１３０を上移動させ、型部材１０と基板２０とが所定の間隔となった時点で、図２（ｂ）に示すように、パターン形成用のＵＶ硬化性の樹脂３０を基板２０上に載置する。
前述の図示していないアライメント機構により、概略の位置合わせをしながら、更に、可動支持部１３０を上移動させ、図１（ｂ）に示す凸構造１５、凹構造２５が次第に嵌合して位置合わせが行われ、先に述べたように、型部材１０およびまたは基板２０に対し、ＵＶ硬化性の樹脂３０を加圧するように圧力をかけて、型部材１０と基板２０との間隙が所望の形状になるようにし、この状態で、照射レンズ系１７０からＵＶ光を照射し、ＵＶ硬化性の樹脂３０をＵＶ硬化させる。
硬化後、可動支持部１３０を下移動させ、型部材１０を硬化した樹脂からはがす。
このような動作を行うことにより、図１（ｄ）に示すように、基板２０上に硬化した樹脂３０Ａによりパターンを形成することができる。
次に、上記のインプリント方法、インプリント装置を用いて、半導体素子形成のための各層のパターニングを行う１例について説明しておく。
本例では、基板がウエーハで、各層のパターニングを行うための型部材が石英ガラス基板を素材とする。
本例においては、予め、各層のパターニングを行うための型部材として、それぞれ、その凹凸パターンと、その位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造とは、位置精度の良い同じ位置精度管理下の公知の電子線露光法でパターニングされたリソグラフィー法により一緒に形成され、且つ、各型部材の位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、それぞれ、互いに前記同じ位置精度管理下の同じ位置に、同じ形状に形成されたものを用いる。
一方また、基板には、その各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、前記型部材の１つの各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造からインプリント法により形成しておく。
そして、上記のインプリント方法、インプリント装置を用いて、順次各層のパターンを形成していく。
各層のパターンの形成において、基板側の各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、位置合わせの基準として、これに対応する各層の型部材の置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を嵌合することにより、位置合わせを行う。
このように、各層のパターンの形成において、基板側の各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、位置合わせの基準としており、且つ、各層のパターニングを行うための型部材が、それぞれ、その凹凸パターンと、その位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造とは、位置精度の良い同じ位置精度管理下の公知の電子線露光法でパターニングされたリソグラフィー法により一緒に形成されていることにより、各層の型部材のパターンと位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造との位置管理が層間の型部材についてできており、これにより、各層の型部材を用いて半導体ウエーハである基板に形成される各層のパターン形成は、型部材のパターン形成精度と同レベルの位置精度で行うことができる。
即ち、本半導体素子形成のためのパターニング方法は、数μｍ〜数十μｍレベルのパターン幅を有する半導体素子の形成を可能としている。
本例では、基板がウエーハで、各層のパターニングを行うための型部材が石英ガラス基板を素材とする。
本例においては、予め、各層のパターニングを行うための型部材として、それぞれ、その凹凸パターンと、その位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造とは、位置精度の良い同じ位置精度管理下の公知の電子線露光法でパターニングされたリソグラフィー法により一緒に形成され、且つ、各型部材の位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、それぞれ、互いに前記同じ位置精度管理下の同じ位置に、同じ形状に形成されたものを用いる。
一方また、基板には、その各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、前記型部材の１つの各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造からインプリント法により形成しておく。
そして、上記のインプリント方法、インプリント装置を用いて、順次各層のパターンを形成していく。
各層のパターンの形成において、基板側の各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、位置合わせの基準として、これに対応する各層の型部材の置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を嵌合することにより、位置合わせを行う。
このように、各層のパターンの形成において、基板側の各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、位置合わせの基準としており、且つ、各層のパターニングを行うための型部材が、それぞれ、その凹凸パターンと、その位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造とは、位置精度の良い同じ位置精度管理下の公知の電子線露光法でパターニングされたリソグラフィー法により一緒に形成されていることにより、各層の型部材のパターンと位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造との位置管理が層間の型部材についてできており、これにより、各層の型部材を用いて半導体ウエーハである基板に形成される各層のパターン形成は、型部材のパターン形成精度と同レベルの位置精度で行うことができる。
即ち、本半導体素子形成のためのパターニング方法は、数μｍ〜数十μｍレベルのパターン幅を有する半導体素子の形成を可能としている。
１０、１０ａ 型部材
１０Ａ 型部材作製用素材
１１ パターン（凹凸パターンとも言う）
１５ 凸構造
２０ 基板
２５ 凹構造
３０ ＵＶ硬化性の樹脂（単に樹脂とも言う）
３０Ａ 硬化した樹脂
３１ 樹脂の凹凸パターン
３５ 樹脂の凸部
３８ レジスト
３８ａ 突起
３８ｂ パターン
３９ ＵＶ硬化性の樹脂
３９ａ 凹部
４０ ＵＶ光
５０、５１、５２ エッチングガス
１１０ 支持部
１２１、１２２ ガイド支柱
１３０ 可動支持部
１４０ 固定支持部
１５０ 基板ホルダー
１５５ 支持部
１６０ 支持部
１７０ 照射レンズ系
１８０ 光ファイバー
１９０ ステッピングモータ
１９５ ボールネジ
７１０ 型部材（モールドとも言う）
７１１ 凸型のパターン
７２０ 半導体ウェハ
７２１ パターン
７３０ レジスト
７３１ 圧痕部
７４０ 反応性イオンエッチングガス
７５０ 膜
７５１ 膜パターン
１０Ａ 型部材作製用素材
１１ パターン（凹凸パターンとも言う）
１５ 凸構造
２０ 基板
２５ 凹構造
３０ ＵＶ硬化性の樹脂（単に樹脂とも言う）
３０Ａ 硬化した樹脂
３１ 樹脂の凹凸パターン
３５ 樹脂の凸部
３８ レジスト
３８ａ 突起
３８ｂ パターン
３９ ＵＶ硬化性の樹脂
３９ａ 凹部
４０ ＵＶ光
５０、５１、５２ エッチングガス
１１０ 支持部
１２１、１２２ ガイド支柱
１３０ 可動支持部
１４０ 固定支持部
１５０ 基板ホルダー
１５５ 支持部
１６０ 支持部
１７０ 照射レンズ系
１８０ 光ファイバー
１９０ ステッピングモータ
１９５ ボールネジ
７１０ 型部材（モールドとも言う）
７１１ 凸型のパターン
７２０ 半導体ウェハ
７２１ パターン
７３０ レジスト
７３１ 圧痕部
７４０ 反応性イオンエッチングガス
７５０ 膜
７５１ 膜パターン
Claims (2)
- リソグラフィー法により所定の凹凸パターンが形成された平板状の型部材の前記凹凸パターン側と、形成するパターンを支持する基材となる平板状の基板のパタ−ン形成側とを、型部材側を上、基板側を下として向かい合わせ、基板のパタ−ン形成側上に放射線硬化性の液状の樹脂を配設した状態で、前記型部材およびまたは基板に対し、前記樹脂を加圧するように圧力をかけて、型部材と基板との間隙における樹脂が所望の形状になるようにして、該樹脂を放射線硬化させ、更に型部材を硬化した樹脂からはがして基板上に硬化した樹脂からなるパターン部を形成するための、インプリント方法であって、前記基板がウエーハで、半導体素子形成のための各層のパターニングに用いられるもので、前記型部材は各層のパターニングを行うための型部材であり、前記加圧に際し、互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造と凸構造とを１組として、互いに嵌合する凹構造と凸構造とを型部材と基板とに分けて、２組以上を、各凹構造と凸構造の側面に傾斜面を有する構造で、異なる嵌合深さとして、配設し、各組を、それぞれ、型部材と基板との位置合わせ部として、且つ、嵌合深さのより深い組ほどより位置粗調整の位置合わせ部として、位置合わせを行うもので、加圧に際し、嵌合深さのより深い位置合わせ部から順に嵌合を開始し、前記傾斜面にてガイドされて、段階的に位置粗調整から位置微調整の位置合わせを行うもので、前記各層のパターニングを行うための各型部材においては、それぞれ、その凹凸パターンと、その各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造とが、同じ位置精度管理下で、電子線露光方法でパターニングされ、形成されたものであり、また、前記基板には、その各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、前記各層のパターニングを行うための型部材の中の１つの型部材の、各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造から、インプリント法により形成しておくものであることを特徴とするインプリント方法。
- 請求項１に記載のインプリント方法であって、型部材が石英ガラス基板から作製されたものであることを特徴とするインプリント方法。
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