JP2003100625A - 半導体デバイス製造におけるパターン転写方法 - Google Patents
半導体デバイス製造におけるパターン転写方法Info
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Landscapes
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 凹凸パターンが形成された型をレジスト膜に
プレスして行うパターン転写において、プレス後のレジ
スト膜のエッチングを安価で簡便なウェットエッチング
によって実現する。 【解決手段】 凹凸型3をプレスした後のレジスト膜2
を紫外線照射によって選択的に変性させた後、ウェット
エッチングを行う。あるいは、プレス時の型3の過熱温
度をレジスト膜2の熱劣化温度に設定して型3をプレス
することにより、レジスト膜2を選択的に変性させた
後、ウェットエッチングを行う。
プレスして行うパターン転写において、プレス後のレジ
スト膜のエッチングを安価で簡便なウェットエッチング
によって実現する。 【解決手段】 凹凸型3をプレスした後のレジスト膜2
を紫外線照射によって選択的に変性させた後、ウェット
エッチングを行う。あるいは、プレス時の型3の過熱温
度をレジスト膜2の熱劣化温度に設定して型3をプレス
することにより、レジスト膜2を選択的に変性させた
後、ウェットエッチングを行う。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイ、フ
ィールドエミッションディスプレイ、有機ELディスプ
レイ、太陽電池、半導体などの半導体デバイスの製造時
における回路パターンの転写方法に関するものである。
ィールドエミッションディスプレイ、有機ELディスプ
レイ、太陽電池、半導体などの半導体デバイスの製造時
における回路パターンの転写方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】基板へのパターン転写法として、米国特
許5772905号が提案されている。この方法は、表
面に凹凸のパターンが形成された凹凸型を、基板上に形
成されたレジスト膜にプレスすることで、該レジスト膜
上に凹凸パターンを形成し、その後、そのレジスト膜を
表面からドライエッチングすることで、基板上にレジス
ト膜のパターンを形成させる方法である。この方法によ
れば、これまでのパターン転写において主流になってい
たフォトリソグラフィー法と同程度の微細なパターン転
写が可能な上、転写時間が短く、フォトリソグラフィー
法で必要とした高価な露光装置を必要としないという利
点がある。
許5772905号が提案されている。この方法は、表
面に凹凸のパターンが形成された凹凸型を、基板上に形
成されたレジスト膜にプレスすることで、該レジスト膜
上に凹凸パターンを形成し、その後、そのレジスト膜を
表面からドライエッチングすることで、基板上にレジス
ト膜のパターンを形成させる方法である。この方法によ
れば、これまでのパターン転写において主流になってい
たフォトリソグラフィー法と同程度の微細なパターン転
写が可能な上、転写時間が短く、フォトリソグラフィー
法で必要とした高価な露光装置を必要としないという利
点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の米国
特許5772905号の場合、凹凸型プレス後のレジス
ト膜のエッチングをドライエッチングで行っているた
め、プラズマ発生装置や真空機器を有する非常に高価な
ドライエッチング装置を必要とする上、真空を用いるた
めに生産性が悪いという問題がある。一方、エッチング
方法には、上述のドライエッチング法の他に、ウェット
エッチング法がある。この方法は、エッチング液に基板
を浸漬して行うだけの簡単な方法であるので、非常に安
価な方法である。しかし、凹凸パターン形成後のレジス
ト膜にウェットエッチングを適用した場合、高分子材料
であるレジスト膜を精密にエッチングすることが難し
く、プレスによって形成された凹凸パターンを精度良く
基板上に形成することが非常に難しいという問題があ
る。
特許5772905号の場合、凹凸型プレス後のレジス
ト膜のエッチングをドライエッチングで行っているた
め、プラズマ発生装置や真空機器を有する非常に高価な
ドライエッチング装置を必要とする上、真空を用いるた
めに生産性が悪いという問題がある。一方、エッチング
方法には、上述のドライエッチング法の他に、ウェット
エッチング法がある。この方法は、エッチング液に基板
を浸漬して行うだけの簡単な方法であるので、非常に安
価な方法である。しかし、凹凸パターン形成後のレジス
ト膜にウェットエッチングを適用した場合、高分子材料
であるレジスト膜を精密にエッチングすることが難し
く、プレスによって形成された凹凸パターンを精度良く
基板上に形成することが非常に難しいという問題があ
る。
【0004】さらに、半導体デバイスの回路パターン転
写の場合、転写されるパターン部分は、基板全面積に対
して非常に小さい場合が一般的に多い。しかし、そのよ
うなパターン転写を上述の米国特許5772905号で
行う場合、凹凸型の凸部、つまり、プレスする面積が非
常に大きくなるため、レジスト膜に凹凸パターンを形成
するには、非常に大きなプレス荷重が必要となり問題が
ある。
写の場合、転写されるパターン部分は、基板全面積に対
して非常に小さい場合が一般的に多い。しかし、そのよ
うなパターン転写を上述の米国特許5772905号で
行う場合、凹凸型の凸部、つまり、プレスする面積が非
常に大きくなるため、レジスト膜に凹凸パターンを形成
するには、非常に大きなプレス荷重が必要となり問題が
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、上述
の問題点を解消したパターン転写方法を提供せんとする
もので、半導体デバイスの製造時、基板上に回路パター
ンを転写するに際し、凹凸型のプレス時、もしくは凹凸
型のプレス後、レジスト膜を選択的に可溶性または不溶
性に変性させることにより、ウェットエッチングによっ
てレジスト膜のエッチングを可能とすることを特徴とす
る。このレジスト膜の選択的な変性については、凹凸型
のプレス時あるいはプレス後のレジスト膜への波長20
0〜400nmの紫外線照射によって行う。あるいは凹
凸型をレジスト膜の熱劣化温度に加熱してプレスするこ
とによって行う。
の問題点を解消したパターン転写方法を提供せんとする
もので、半導体デバイスの製造時、基板上に回路パター
ンを転写するに際し、凹凸型のプレス時、もしくは凹凸
型のプレス後、レジスト膜を選択的に可溶性または不溶
性に変性させることにより、ウェットエッチングによっ
てレジスト膜のエッチングを可能とすることを特徴とす
る。このレジスト膜の選択的な変性については、凹凸型
のプレス時あるいはプレス後のレジスト膜への波長20
0〜400nmの紫外線照射によって行う。あるいは凹
凸型をレジスト膜の熱劣化温度に加熱してプレスするこ
とによって行う。
【0006】レジスト膜に紫外線照射を行ない、レジス
ト膜を選択的に変性させるという点で、従来のパターン
転写技術であるフォトリソグラフィー法と似ているが、
本発明では、フォトリソグラフィー法のようにフォトマ
スクを介さず、凹凸型のプレスによって形成されたレジ
スト膜の凹凸パターンによって、レジスト膜を選択的に
変性させるという点に大きな特徴がある。すなわち、凹
凸型のプレスによって形成されたレジスト膜の凸パター
ンを紫外線のマスクとすることにより、レジスト膜凸パ
ターンの下部のみが紫外線照射の影響を受けず、非変性
部となり、それ以外の紫外線照射部は、変性部となる。
したがって、選択的に変性部と非変性部を形成できる。
さらに、凹凸型のプレスによって形成された凹凸形状の
レジスト膜では、凹凸のアスペクト比が非常に高いた
め、紫外線照射では、フォトリソグラフィー法の露光装
置のように非常に高精度の平行ビームを作り出す必要が
ない。すなわち、超高精度の光学機器を必要とせず、紫
外線ランプによる紫外線照射のみで、レジスト膜を選択
的に変性させることが可能であるため、非常に安価な方
法となる。
ト膜を選択的に変性させるという点で、従来のパターン
転写技術であるフォトリソグラフィー法と似ているが、
本発明では、フォトリソグラフィー法のようにフォトマ
スクを介さず、凹凸型のプレスによって形成されたレジ
スト膜の凹凸パターンによって、レジスト膜を選択的に
変性させるという点に大きな特徴がある。すなわち、凹
凸型のプレスによって形成されたレジスト膜の凸パター
ンを紫外線のマスクとすることにより、レジスト膜凸パ
ターンの下部のみが紫外線照射の影響を受けず、非変性
部となり、それ以外の紫外線照射部は、変性部となる。
したがって、選択的に変性部と非変性部を形成できる。
さらに、凹凸型のプレスによって形成された凹凸形状の
レジスト膜では、凹凸のアスペクト比が非常に高いた
め、紫外線照射では、フォトリソグラフィー法の露光装
置のように非常に高精度の平行ビームを作り出す必要が
ない。すなわち、超高精度の光学機器を必要とせず、紫
外線ランプによる紫外線照射のみで、レジスト膜を選択
的に変性させることが可能であるため、非常に安価な方
法となる。
【0007】紫外線照射による選択的な変性は、先述し
たように、レジスト膜を紫外線照射によって可溶化する
方法と不溶化する方法がある。
たように、レジスト膜を紫外線照射によって可溶化する
方法と不溶化する方法がある。
【0008】可溶化する場合、レジスト膜に紫外線照射
によって可溶化する高分子材料を使用して、先述したよ
うに、凹凸型によって形成された凹凸形状のレジスト膜
に紫外線照射を行ない、レジスト膜の凸パターンの下部
のみを不溶性の非変性部とし、それ以外は、可溶性の変
性部にする。それをウェットエッチングして凸パターン
下部の不溶性の非変性部のみを基板上にレジストパター
ンとして形成する。この方法では、レジスト膜に、紫外
線照射によって可溶性となるポジ型フォトレジスト、D
eepUV用ポジ型レジスト、電子線レジスト、ポリス
チレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート
(PMMA)もしくはそれらの共重合体のいずれかを使
用することが好ましい。
によって可溶化する高分子材料を使用して、先述したよ
うに、凹凸型によって形成された凹凸形状のレジスト膜
に紫外線照射を行ない、レジスト膜の凸パターンの下部
のみを不溶性の非変性部とし、それ以外は、可溶性の変
性部にする。それをウェットエッチングして凸パターン
下部の不溶性の非変性部のみを基板上にレジストパター
ンとして形成する。この方法では、レジスト膜に、紫外
線照射によって可溶性となるポジ型フォトレジスト、D
eepUV用ポジ型レジスト、電子線レジスト、ポリス
チレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート
(PMMA)もしくはそれらの共重合体のいずれかを使
用することが好ましい。
【0009】逆に、不溶化する場合、レジスト膜に紫外
線照射によって不溶化する高分子材料を使用して、凹凸
型によって形成された凹凸形状のレジスト膜に紫外線照
射を行ない、レジスト膜の凸パターンの下部のみを可溶
性の非変性部とし、それ以外は、不溶性の変性部にす
る。それをウェットエッチングすると凸パターン下部の
非変性部がエッチング液に溶解するため、凸パターン部
分が基板から脱離して、不溶性に変性した凹パターンの
みが基板上にレジストパターンとして形成される。この
方法では、紫外線照射によって不溶性となるネガ型フォ
トレジスト、DeepUV用ネガ型レジストを使用する
ことが好ましい。
線照射によって不溶化する高分子材料を使用して、凹凸
型によって形成された凹凸形状のレジスト膜に紫外線照
射を行ない、レジスト膜の凸パターンの下部のみを可溶
性の非変性部とし、それ以外は、不溶性の変性部にす
る。それをウェットエッチングすると凸パターン下部の
非変性部がエッチング液に溶解するため、凸パターン部
分が基板から脱離して、不溶性に変性した凹パターンの
みが基板上にレジストパターンとして形成される。この
方法では、紫外線照射によって不溶性となるネガ型フォ
トレジスト、DeepUV用ネガ型レジストを使用する
ことが好ましい。
【0010】これまで記述した紫外線照射によってレジ
スト膜を選択的に変性させる方法では、例えば、コンタ
クトホールなどの穴を開けるような基板全面積に対して
小さい穴を開ける場合は、コンタクトホールパターンを
凹凸型の凸パターンとなるように形成してプレスして、
紫外線照射によって可溶化の変性を行なう方法を用い、
TFTパターンのように基板全面積に対して小さなパタ
ーンを凸パターンとして残したい場合には、TFTパタ
ーンを凹凸型の凸パターンとなるように形成してプレス
して、紫外線照射によって不溶化の変性を行なう方法を
用いるというように、パターンによって、転写方法を適
宜選択することが重要である。それは、凹凸型において
プレス部となる凸型ができるだけ小さい方が、より小さ
なプレス荷重で成形可能であるためである。
スト膜を選択的に変性させる方法では、例えば、コンタ
クトホールなどの穴を開けるような基板全面積に対して
小さい穴を開ける場合は、コンタクトホールパターンを
凹凸型の凸パターンとなるように形成してプレスして、
紫外線照射によって可溶化の変性を行なう方法を用い、
TFTパターンのように基板全面積に対して小さなパタ
ーンを凸パターンとして残したい場合には、TFTパタ
ーンを凹凸型の凸パターンとなるように形成してプレス
して、紫外線照射によって不溶化の変性を行なう方法を
用いるというように、パターンによって、転写方法を適
宜選択することが重要である。それは、凹凸型において
プレス部となる凸型ができるだけ小さい方が、より小さ
なプレス荷重で成形可能であるためである。
【0011】また、以上の紫外線照射によってレジスト
膜を選択的に変性させる方法では、紫外線照射とウェッ
トエッチングを同時に行なうと、生産性を向上させるこ
とが可能である。
膜を選択的に変性させる方法では、紫外線照射とウェッ
トエッチングを同時に行なうと、生産性を向上させるこ
とが可能である。
【0012】パターンサイズが比較的大きいサイズの転
写においては、プレスに使用する凹凸型に、転写するパ
ターン形状の凹凸の他に、そのパターンサイズよりも小
さな凹凸が形成されたダミーパターンを形成して、プレ
スを行なうと、プレス部分の面積を小さくすることがで
き、プレス荷重を大幅に低減することが可能である。ダ
ミーパターンには、転写するパターンの1/2以下程度
の小さなパターンを用いることが好ましい。しかし、こ
のダミーパターンを用いる方法では、ダミーパターンに
よって転写精度が多少悪くなるため、数μmオーダーの
微細なパターン転写では困難である。例えば、数10〜
数100μmオーダーの比較的大きなパターン転写につ
いて有効である。
写においては、プレスに使用する凹凸型に、転写するパ
ターン形状の凹凸の他に、そのパターンサイズよりも小
さな凹凸が形成されたダミーパターンを形成して、プレ
スを行なうと、プレス部分の面積を小さくすることがで
き、プレス荷重を大幅に低減することが可能である。ダ
ミーパターンには、転写するパターンの1/2以下程度
の小さなパターンを用いることが好ましい。しかし、こ
のダミーパターンを用いる方法では、ダミーパターンに
よって転写精度が多少悪くなるため、数μmオーダーの
微細なパターン転写では困難である。例えば、数10〜
数100μmオーダーの比較的大きなパターン転写につ
いて有効である。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明を図面に基づいて、具体的
に説明する。紫外線照射によってレジスト膜を選択的に
変性して行なう方法について、図1から図9を用いて説
明する。図1にて、レジスト膜形成について述べる。図
1において、1は基板であるが、この基板1は、Si基
板、ガラス基板、石英基板あるいは、これらの基板上に
シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、アモルファスシリコ
ン、多結晶シリコンなどの金属の積層膜が堆積されたも
のでもよい。2は、レジスト膜で、このレジスト膜2の
形成は、溶媒にレジスト材料を溶解させて作製したレジ
スト液を回転させた基板1に塗布して行うスピンコート
法、あるいは、レジスト材料のフィルムを基板1に直接
貼り付けるフィルム貼付法によって行うことができる。
レジスト膜2としては、本発明のパターン転写後の基板
1あるいは積層膜のエッチングで使用される酸系薬品に
耐性があり、凹凸型3の加熱プレスによって成形可能な
熱可塑性で、紫外線照射によって変性するという性質を
併せ持つ高分子材料を使用する。紫外線照射によって、
レジスト膜2を可溶化する場合は、ポジ型フォトレジス
ト、DeepUV用ポジ型レジスト、電子線レジスト、
ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレ
ート(PMMA)及びそれらの共重合体のいずれかを用
いることが望ましい。また、紫外線照射によって、レジ
スト膜2を不溶化する場合は、ネガ型フォトレジスト、
DeepUV用ネガ型レジストのいずれかを用いること
が望ましい。
に説明する。紫外線照射によってレジスト膜を選択的に
変性して行なう方法について、図1から図9を用いて説
明する。図1にて、レジスト膜形成について述べる。図
1において、1は基板であるが、この基板1は、Si基
板、ガラス基板、石英基板あるいは、これらの基板上に
シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、アモルファスシリコ
ン、多結晶シリコンなどの金属の積層膜が堆積されたも
のでもよい。2は、レジスト膜で、このレジスト膜2の
形成は、溶媒にレジスト材料を溶解させて作製したレジ
スト液を回転させた基板1に塗布して行うスピンコート
法、あるいは、レジスト材料のフィルムを基板1に直接
貼り付けるフィルム貼付法によって行うことができる。
レジスト膜2としては、本発明のパターン転写後の基板
1あるいは積層膜のエッチングで使用される酸系薬品に
耐性があり、凹凸型3の加熱プレスによって成形可能な
熱可塑性で、紫外線照射によって変性するという性質を
併せ持つ高分子材料を使用する。紫外線照射によって、
レジスト膜2を可溶化する場合は、ポジ型フォトレジス
ト、DeepUV用ポジ型レジスト、電子線レジスト、
ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレ
ート(PMMA)及びそれらの共重合体のいずれかを用
いることが望ましい。また、紫外線照射によって、レジ
スト膜2を不溶化する場合は、ネガ型フォトレジスト、
DeepUV用ネガ型レジストのいずれかを用いること
が望ましい。
【0014】図2は、プレスに使用する凹凸型3を示
す。凹凸型3は、前記基板1と同サイズの形状をしてい
て、この片面には、転写するパターン形状が凸となって
いるパターン4が設けられている。この凹凸型3の材質
は、前記基板1と同様Si基板、ガラス基板、あるいは
石英基板がよい。この凹凸型3は、フォトリソグラフィ
ー法によってパターン転写後、ふっ硝酸などの酸系薬品
によるウェットエッチングによって、あるいは、ドライ
エッチングによって作製することができる。パターン4
は、転写するパターンの一例であり、転写したいパター
ン形状によって適宜選択されるものとする。また、パタ
ーン4の凸部の深さは、例えば5μm程度とするが、こ
れもレジスト膜2の膜厚や凹凸型3のプレス条件などに
よって適宜選択されるものとする。また、凹凸型3のプ
レス工程において、レジスト膜2の凹凸型3への溶着が
問題となる場合、凹凸型3の表面にフッ素系の樹脂コー
トを行ってもよい。
す。凹凸型3は、前記基板1と同サイズの形状をしてい
て、この片面には、転写するパターン形状が凸となって
いるパターン4が設けられている。この凹凸型3の材質
は、前記基板1と同様Si基板、ガラス基板、あるいは
石英基板がよい。この凹凸型3は、フォトリソグラフィ
ー法によってパターン転写後、ふっ硝酸などの酸系薬品
によるウェットエッチングによって、あるいは、ドライ
エッチングによって作製することができる。パターン4
は、転写するパターンの一例であり、転写したいパター
ン形状によって適宜選択されるものとする。また、パタ
ーン4の凸部の深さは、例えば5μm程度とするが、こ
れもレジスト膜2の膜厚や凹凸型3のプレス条件などに
よって適宜選択されるものとする。また、凹凸型3のプ
レス工程において、レジスト膜2の凹凸型3への溶着が
問題となる場合、凹凸型3の表面にフッ素系の樹脂コー
トを行ってもよい。
【0015】次に、レジスト膜2を形成した基板1上
に、凹凸型3をプレスし、レジスト膜2上に凹凸パター
ンを形成する工程について図3を参照に説明する。図3
では、パターン4を有する凹凸型3を、基板1に形成さ
れたレジスト膜2にプレスする状態を示している。5
は、加熱プレス装置で、上下一対のホットプレート6
a、6bを備えていて、この上下ホットプレート6a、
6bの間に試料を挟み込み、上ホットプレート6bを下
方に移動させて押圧するといった加熱しながらプレスす
るという機構を備えている。即ち、下ホットプレート6
a及び上ホットプレート6bは、それぞれヒーター6c
を内蔵していて、そのうち下プレート6aは固定され、
一方、上プレート6bは、支柱6d、6dに、上下に昇
降自在に取付けられている。このホットプレート6a、
6bによって、凹凸型3を基板1にプレスする。ホット
プレート6a,6bは、凹凸パターンを成形しやすい温
度に適宜加熱して行なう。このように凹凸型3をレジス
ト膜2にプレスすることにより、レジスト膜2上に凹凸
パターンを形成することができる。
に、凹凸型3をプレスし、レジスト膜2上に凹凸パター
ンを形成する工程について図3を参照に説明する。図3
では、パターン4を有する凹凸型3を、基板1に形成さ
れたレジスト膜2にプレスする状態を示している。5
は、加熱プレス装置で、上下一対のホットプレート6
a、6bを備えていて、この上下ホットプレート6a、
6bの間に試料を挟み込み、上ホットプレート6bを下
方に移動させて押圧するといった加熱しながらプレスす
るという機構を備えている。即ち、下ホットプレート6
a及び上ホットプレート6bは、それぞれヒーター6c
を内蔵していて、そのうち下プレート6aは固定され、
一方、上プレート6bは、支柱6d、6dに、上下に昇
降自在に取付けられている。このホットプレート6a、
6bによって、凹凸型3を基板1にプレスする。ホット
プレート6a,6bは、凹凸パターンを成形しやすい温
度に適宜加熱して行なう。このように凹凸型3をレジス
ト膜2にプレスすることにより、レジスト膜2上に凹凸
パターンを形成することができる。
【0016】図4は、プレス後のレジスト膜2の形状を
示している。プレスによって、レジスト膜2に凸パター
ン7と凹パターン8が形成される。
示している。プレスによって、レジスト膜2に凸パター
ン7と凹パターン8が形成される。
【0017】このようにして、レジスト膜2上に凸パタ
ーン7と凹パターン8を形成後、レジスト膜2に対して
紫外線照射を行う。図5は、その紫外線照射工程を示
す。9は紫外線ランプを示す。先のプレスによって凹凸
パターンが形成されたレジスト膜2に紫外線を照射す
る。ここで使用される紫外線は、レジスト膜2が変性し
やすい波長である200〜400nmであることが好ま
しい。この紫外線照射によって可溶化するレジスト膜2
を用いた場合、主鎖あるいは側鎖が分断されるなどの変
性(可溶化)が生じる。また、紫外線照射によって不溶
化するレジスト膜2を用いた場合、紫外線を吸収した部
分に変性(不溶化)が生じる。
ーン7と凹パターン8を形成後、レジスト膜2に対して
紫外線照射を行う。図5は、その紫外線照射工程を示
す。9は紫外線ランプを示す。先のプレスによって凹凸
パターンが形成されたレジスト膜2に紫外線を照射す
る。ここで使用される紫外線は、レジスト膜2が変性し
やすい波長である200〜400nmであることが好ま
しい。この紫外線照射によって可溶化するレジスト膜2
を用いた場合、主鎖あるいは側鎖が分断されるなどの変
性(可溶化)が生じる。また、紫外線照射によって不溶
化するレジスト膜2を用いた場合、紫外線を吸収した部
分に変性(不溶化)が生じる。
【0018】この紫外線照射による変性は、紫外線が照
射されたレジスト膜2表面より開始するので、紫外線照
射時間及び紫外線強度を制御することにより、レジスト
膜2に、変性部と非変性部を選択的に形成することがで
きる。即ち、図6は、紫外線照射後のレジスト膜2の変
性部10と非変性部11を示しており、このように、凹
パターン8は全て変性部10となり、凸パターン7の表
面側は変性部10となるが、凸パターン7の基板側は、
紫外線が到達しないため変性せずに非変性部11とな
る。
射されたレジスト膜2表面より開始するので、紫外線照
射時間及び紫外線強度を制御することにより、レジスト
膜2に、変性部と非変性部を選択的に形成することがで
きる。即ち、図6は、紫外線照射後のレジスト膜2の変
性部10と非変性部11を示しており、このように、凹
パターン8は全て変性部10となり、凸パターン7の表
面側は変性部10となるが、凸パターン7の基板側は、
紫外線が到達しないため変性せずに非変性部11とな
る。
【0019】その後、図7に示すように、容器13に入
れられたレジスト膜2のエッチング液12に基板1を浸
漬して、ウェットエッチングを行う。紫外線照射によっ
て可溶化するレジスト膜2を用いた場合は、レジスト膜
2の変性(可溶化)部10がエッチング液に溶解する
が、非変性部11は、エッチング液に溶解せず、基板1
上に残る。即ち、図8に示すように、ウェットエッチン
グ後、基板1上にはレジスト膜2の非変性部11の凸パ
ターンのみが基板1上にパターンとして残る。反対に、
紫外線照射によって不溶化するレジスト膜2を用いた場
合は、ウェットエッチングを行なうと、非変性部11の
レジストが溶解する。非変性部11のレジストが溶解す
るとその上のレジスト膜2も基板1から離脱する。した
がって、レジスト凹部の変性(不溶化)したレジストの
みが基板上にパターンとして残る(図9)。
れられたレジスト膜2のエッチング液12に基板1を浸
漬して、ウェットエッチングを行う。紫外線照射によっ
て可溶化するレジスト膜2を用いた場合は、レジスト膜
2の変性(可溶化)部10がエッチング液に溶解する
が、非変性部11は、エッチング液に溶解せず、基板1
上に残る。即ち、図8に示すように、ウェットエッチン
グ後、基板1上にはレジスト膜2の非変性部11の凸パ
ターンのみが基板1上にパターンとして残る。反対に、
紫外線照射によって不溶化するレジスト膜2を用いた場
合は、ウェットエッチングを行なうと、非変性部11の
レジストが溶解する。非変性部11のレジストが溶解す
るとその上のレジスト膜2も基板1から離脱する。した
がって、レジスト凹部の変性(不溶化)したレジストの
みが基板上にパターンとして残る(図9)。
【0020】図10に、紫外線照射とウェットエッチン
グを同時に行う方法を示す。先述のようにレジスト膜2
に凹凸型3をプレスすることによって、レジスト膜2に
凹凸パターンを形成後、エッチング液12に基板1を浸
漬すると同時に紫外線ランプ9により紫外線照射を行な
い、レジスト膜2表面を変性させながら変性(可溶化)
した部分をエッチング液12によって溶解させる、ある
いは、変性(不溶化)しなかった部分を溶解させる。こ
のように紫外線照射とウェットエッチングを同時に行う
と、工程を簡略化できる。
グを同時に行う方法を示す。先述のようにレジスト膜2
に凹凸型3をプレスすることによって、レジスト膜2に
凹凸パターンを形成後、エッチング液12に基板1を浸
漬すると同時に紫外線ランプ9により紫外線照射を行な
い、レジスト膜2表面を変性させながら変性(可溶化)
した部分をエッチング液12によって溶解させる、ある
いは、変性(不溶化)しなかった部分を溶解させる。こ
のように紫外線照射とウェットエッチングを同時に行う
と、工程を簡略化できる。
【0021】さらに、ダミーパターンを用いての、凹凸
型のプレス荷重を低減する方法について説明する。図1
1は、ダミーパターン17を有する凹凸型15を示して
いる。凹凸型15には、転写するパターン16以外に凹
凸型15の凸部分をうめるようにダミーパターン17を
有している。このダミーパターン17は、ライン形状で
もドット形状でもよいが、このパターンサイズは、パタ
ーン16よりも微細である必要があり、好ましくはパタ
ーン16のサイズの1/2以下であることが望ましい。
型のプレス荷重を低減する方法について説明する。図1
1は、ダミーパターン17を有する凹凸型15を示して
いる。凹凸型15には、転写するパターン16以外に凹
凸型15の凸部分をうめるようにダミーパターン17を
有している。このダミーパターン17は、ライン形状で
もドット形状でもよいが、このパターンサイズは、パタ
ーン16よりも微細である必要があり、好ましくはパタ
ーン16のサイズの1/2以下であることが望ましい。
【0022】先述したようなレジスト膜2に紫外線照射
によって変性(可溶化)するレジストを使用し、凹凸型
15を、図3で示した凹凸型3のかわりにレジスト膜2
に対してプレスを行う。プレスにより、図12に示すよ
うにレジスト膜2に、転写したい凸パターン7以外にダ
ミーパターン17によって形成された微細な凸パターン
18が形成される。このように形成されたレジスト膜2
に対して、紫外線照射を行うと、図13に示すようにダ
ミーパターン17によって形成された凸パターン18
は、紫外線によって変性部10となり、凸パターン7の
基板1側は、紫外線が到達しにくいために非変性部11
となる。これにウェットエッチングを施すことにより、
結果として、図14のように基板1上に、レジスト膜の
凸パターン11を残すことができる。
によって変性(可溶化)するレジストを使用し、凹凸型
15を、図3で示した凹凸型3のかわりにレジスト膜2
に対してプレスを行う。プレスにより、図12に示すよ
うにレジスト膜2に、転写したい凸パターン7以外にダ
ミーパターン17によって形成された微細な凸パターン
18が形成される。このように形成されたレジスト膜2
に対して、紫外線照射を行うと、図13に示すようにダ
ミーパターン17によって形成された凸パターン18
は、紫外線によって変性部10となり、凸パターン7の
基板1側は、紫外線が到達しにくいために非変性部11
となる。これにウェットエッチングを施すことにより、
結果として、図14のように基板1上に、レジスト膜の
凸パターン11を残すことができる。
【0023】このダミーパターン17を用いる方法は、
よりプレス荷重を小さくしたい場合に有効である。例え
ば、先に述べたように、パターンの転写部が基板全面積
に比較して、非常に小さい、あるいは、大きいといった
判別が難しいような、パターン部と非パターン部の面積
が半々の場合や、レジスト膜2が変形しにくいような大
きなサイズのパターン転写のように、プレス荷重が非常
に大きくなる場合に有効である。例えば、基板全面積に
対して、転写したパターンが半分の面積である場合、プ
レスによって、基板全面積の半分の面積をプレスする必
要がある。凹凸型3のプレスによって凹凸パターンを形
成する場合、凸パターンの形成に100kgf/cm2
の凹凸型のプレス圧力が必要であるとすると、1m×1
mの基板サイズのインプリントでは、100kgf/c
m2×100cm×100cm×0.5=500,00
0kgf=500tのプレス荷重が必要となる。しか
し、先のダミーパターン17を凹凸型15に形成するこ
とにより、型凸部の押し付ける面積を約半分に低減すれ
ば、押し付け荷重は、250t程度にでき、約半分のプ
レス荷重に低減することが可能となり、プレスによる凹
凸パターン形成を容易にすることができる。
よりプレス荷重を小さくしたい場合に有効である。例え
ば、先に述べたように、パターンの転写部が基板全面積
に比較して、非常に小さい、あるいは、大きいといった
判別が難しいような、パターン部と非パターン部の面積
が半々の場合や、レジスト膜2が変形しにくいような大
きなサイズのパターン転写のように、プレス荷重が非常
に大きくなる場合に有効である。例えば、基板全面積に
対して、転写したパターンが半分の面積である場合、プ
レスによって、基板全面積の半分の面積をプレスする必
要がある。凹凸型3のプレスによって凹凸パターンを形
成する場合、凸パターンの形成に100kgf/cm2
の凹凸型のプレス圧力が必要であるとすると、1m×1
mの基板サイズのインプリントでは、100kgf/c
m2×100cm×100cm×0.5=500,00
0kgf=500tのプレス荷重が必要となる。しか
し、先のダミーパターン17を凹凸型15に形成するこ
とにより、型凸部の押し付ける面積を約半分に低減すれ
ば、押し付け荷重は、250t程度にでき、約半分のプ
レス荷重に低減することが可能となり、プレスによる凹
凸パターン形成を容易にすることができる。
【0024】また、紫外線照射ではなく、熱による変性
を用いる方法を説明する。図3の凹凸型3のレジスト膜
2へのプレス工程において、凹凸型3がレジスト膜2の
熱劣化温度になるようにヒーター6cを設定し、その凹
凸型3をレジスト膜2にプレスする。例えば、ポリスチ
レンの場合、熱劣化温度である230℃程度に設定する
とよい。このことにより、紫外線照射によって変性させ
る場合と同様に、図6のようなレジスト膜2に変性部1
0と非変性部11を選択的に形成することができ、その
後、図7のようにウェットエッチングを施してパターン
転写を行うことができる。このような熱による変性を用
いる方法としては、凹凸型3のみならず、基板1がレジ
スト膜2の熱劣化温度になるようにヒーター6cを設定
したり、凹凸型3と基板1の両方をレジスト膜2に使用
される高分子材料の熱劣化温度に設定して、凹凸型3の
レジスト膜2へのプレスを行っても良い。ただし、この
方法の場合、レジスト膜2全てが変性しないように凹凸
型3のレジスト膜2へのプレス時間に注意が必要であ
る。
を用いる方法を説明する。図3の凹凸型3のレジスト膜
2へのプレス工程において、凹凸型3がレジスト膜2の
熱劣化温度になるようにヒーター6cを設定し、その凹
凸型3をレジスト膜2にプレスする。例えば、ポリスチ
レンの場合、熱劣化温度である230℃程度に設定する
とよい。このことにより、紫外線照射によって変性させ
る場合と同様に、図6のようなレジスト膜2に変性部1
0と非変性部11を選択的に形成することができ、その
後、図7のようにウェットエッチングを施してパターン
転写を行うことができる。このような熱による変性を用
いる方法としては、凹凸型3のみならず、基板1がレジ
スト膜2の熱劣化温度になるようにヒーター6cを設定
したり、凹凸型3と基板1の両方をレジスト膜2に使用
される高分子材料の熱劣化温度に設定して、凹凸型3の
レジスト膜2へのプレスを行っても良い。ただし、この
方法の場合、レジスト膜2全てが変性しないように凹凸
型3のレジスト膜2へのプレス時間に注意が必要であ
る。
【0025】
【実施例1】20mm角で厚さ0.6mmのSi基板1
の表面にスピンコート法により、膜厚6μmのスチレン
系樹脂のレジスト膜2を形成した。この基板1のレジス
ト膜2に前記Si基板1と同サイズの20mm角、厚さ
0.6mmであって、片面には、パターンの最小線幅が
10μmである回路パターン形状で、深さ6μmの凹パ
ターンが設けられている凹凸型3を温度200℃、プレ
ス圧力100kgf/cm2でプレスした。プレス後、
レジスト膜2には、回路パターン形状の凸パターン7が
形成された。このレジスト膜2に、波長254nmの紫
外線ランプ9により、紫外線照射を行なった。その後、
エッチング液12をキシレンとし、そのエッチング液1
2中に基板1を浸漬して、ウェットエッチングを行なっ
た。その結果、Si基板1上に回路パターン形状の凸パ
ターン11のみが残っていることを確認した。さらにそ
の後、上記凸パターン11をマスクとして、Si基板1
のエッチングを行なった。エッチング液には、弗化水素
酸:硝酸:酢酸の体積比を2:5:2に混合したふっ硝
酸を使用した。このエッチング液に基板1を浸漬するウ
ェットエッチングによって、残っていたレジスト膜11
以外の露出しているSi基板1表面をエッチングした。
その後、レジスト膜11を全て除去したところ、レジス
ト膜11が残っていたSi基板1表面はレジスト膜11
がマスクとなったためエッチングされず、それ以外のS
i基板1表面はエッチングされていた。 (比較例)紫外線照射を行なわなかったこととレジスト
膜2のエッチング液12にポリスチレンの良溶媒である
シクロヘキサンを使用したこと以外は、本発明の実施例
1と同様の条件で処理した。この場合、プレス後のレジ
スト膜2のウェットエッチングにおいて、プレスによっ
て形成された凸パターン形状がくずれてしまい、パター
ン転写は不可能であった。
の表面にスピンコート法により、膜厚6μmのスチレン
系樹脂のレジスト膜2を形成した。この基板1のレジス
ト膜2に前記Si基板1と同サイズの20mm角、厚さ
0.6mmであって、片面には、パターンの最小線幅が
10μmである回路パターン形状で、深さ6μmの凹パ
ターンが設けられている凹凸型3を温度200℃、プレ
ス圧力100kgf/cm2でプレスした。プレス後、
レジスト膜2には、回路パターン形状の凸パターン7が
形成された。このレジスト膜2に、波長254nmの紫
外線ランプ9により、紫外線照射を行なった。その後、
エッチング液12をキシレンとし、そのエッチング液1
2中に基板1を浸漬して、ウェットエッチングを行なっ
た。その結果、Si基板1上に回路パターン形状の凸パ
ターン11のみが残っていることを確認した。さらにそ
の後、上記凸パターン11をマスクとして、Si基板1
のエッチングを行なった。エッチング液には、弗化水素
酸:硝酸:酢酸の体積比を2:5:2に混合したふっ硝
酸を使用した。このエッチング液に基板1を浸漬するウ
ェットエッチングによって、残っていたレジスト膜11
以外の露出しているSi基板1表面をエッチングした。
その後、レジスト膜11を全て除去したところ、レジス
ト膜11が残っていたSi基板1表面はレジスト膜11
がマスクとなったためエッチングされず、それ以外のS
i基板1表面はエッチングされていた。 (比較例)紫外線照射を行なわなかったこととレジスト
膜2のエッチング液12にポリスチレンの良溶媒である
シクロヘキサンを使用したこと以外は、本発明の実施例
1と同様の条件で処理した。この場合、プレス後のレジ
スト膜2のウェットエッチングにおいて、プレスによっ
て形成された凸パターン形状がくずれてしまい、パター
ン転写は不可能であった。
【0026】
【実施例2】20mm角で厚さ0.6mmのSi基板1
の表面にスピンコート法により、膜厚2.5μmのネガ
型フォトレジストのレジスト膜2を形成した。この基板
1のレジスト膜2に前記Si基板1と同サイズの20m
m角、厚さ0.6mmであって、片面に、1mm間隔で
線幅80μmのラインパターンを配列した格子パターン
で、ライン部分の高さが5μmの凸パターン4が設けら
れている凹凸型3を温度100℃、プレス圧力10kg
f/cm2でプレスした。プレス後、レジスト膜2に
は、深さ約1μmの格子パターンの凹パターン8が形成
された。このレジスト膜2に、波長254nmの紫外線
ランプ9により、紫外線照射を行なった。その後、ネガ
型フォトレジストの専用現像液にてウェットエッチング
を行なった。その結果、Si基板1上に格子パターンの
凸パターン10のみが残っていることを確認した。さら
にその後、上記凸パターン10をマスクとして、Si基
板1のエッチングを行なった。エッチング液には、弗化
水素酸:硝酸:酢酸の体積比を2:5:2に混合したふ
っ硝酸を使用した。このエッチング液に基板1を浸漬す
るウェットエッチングによって、残っていたレジスト膜
10以外の露出しているSi基板1表面をエッチングし
た。その後、レジスト膜10を全て除去したところ、レ
ジスト膜10が残っていたSi基板1表面はレジスト膜
10がマスクとなったためエッチングされず、それ以外
のSi基板1表面はエッチングされていた。
の表面にスピンコート法により、膜厚2.5μmのネガ
型フォトレジストのレジスト膜2を形成した。この基板
1のレジスト膜2に前記Si基板1と同サイズの20m
m角、厚さ0.6mmであって、片面に、1mm間隔で
線幅80μmのラインパターンを配列した格子パターン
で、ライン部分の高さが5μmの凸パターン4が設けら
れている凹凸型3を温度100℃、プレス圧力10kg
f/cm2でプレスした。プレス後、レジスト膜2に
は、深さ約1μmの格子パターンの凹パターン8が形成
された。このレジスト膜2に、波長254nmの紫外線
ランプ9により、紫外線照射を行なった。その後、ネガ
型フォトレジストの専用現像液にてウェットエッチング
を行なった。その結果、Si基板1上に格子パターンの
凸パターン10のみが残っていることを確認した。さら
にその後、上記凸パターン10をマスクとして、Si基
板1のエッチングを行なった。エッチング液には、弗化
水素酸:硝酸:酢酸の体積比を2:5:2に混合したふ
っ硝酸を使用した。このエッチング液に基板1を浸漬す
るウェットエッチングによって、残っていたレジスト膜
10以外の露出しているSi基板1表面をエッチングし
た。その後、レジスト膜10を全て除去したところ、レ
ジスト膜10が残っていたSi基板1表面はレジスト膜
10がマスクとなったためエッチングされず、それ以外
のSi基板1表面はエッチングされていた。
【0027】
【発明の効果】本発明は、上述のように、基板上に回路
パターンを転写するに際し、凹凸型のレジスト膜へのプ
レスによる凹凸パターンを形成後、レジスト膜に紫外線
照射を行なうことによってレジスト膜を選択的に変性さ
せる、あるいは凹凸型のプレス時に凹凸型の加熱温度に
よってレジスト膜を選択的に変性させるという方法によ
り、これまで困難であったレジスト膜のウェットエッチ
ングを可能とすることで、極めて精度が高く、生産性の
高いパターン転写を安価で簡便に実現する。さらに、紫
外線照射によって可溶化あるいは不溶化するレジスト膜
を転写するパターンによって選択できることで、凹凸型
のプレスによるレジスト膜の凹凸パターンの成形条件を
非常に良くでき、生産性向上が見込まれる。加えて、本
発明のダミーパターンを有する凹凸型でのプレスによる
方法を用いることにより、プレス荷重を大幅に低減する
ことができ、製造条件の改善、装置コストの低減化を図
ることができる。
パターンを転写するに際し、凹凸型のレジスト膜へのプ
レスによる凹凸パターンを形成後、レジスト膜に紫外線
照射を行なうことによってレジスト膜を選択的に変性さ
せる、あるいは凹凸型のプレス時に凹凸型の加熱温度に
よってレジスト膜を選択的に変性させるという方法によ
り、これまで困難であったレジスト膜のウェットエッチ
ングを可能とすることで、極めて精度が高く、生産性の
高いパターン転写を安価で簡便に実現する。さらに、紫
外線照射によって可溶化あるいは不溶化するレジスト膜
を転写するパターンによって選択できることで、凹凸型
のプレスによるレジスト膜の凹凸パターンの成形条件を
非常に良くでき、生産性向上が見込まれる。加えて、本
発明のダミーパターンを有する凹凸型でのプレスによる
方法を用いることにより、プレス荷重を大幅に低減する
ことができ、製造条件の改善、装置コストの低減化を図
ることができる。
【0028】
【図1】レジスト膜を基板表面に形成した段階の説明図
である。
である。
【図2】凹凸型の形状の説明図である。
【図3】凹凸型をレジスト膜にプレスする工程の説明図
である。
である。
【図4】凹凸型によってレジスト膜をプレスした後のレ
ジスト膜形状の説明図である。
ジスト膜形状の説明図である。
【図5】レジスト膜への紫外線照射工程の説明図であ
る。
る。
【図6】紫外線照射後のレジスト膜の説明図である。
【図7】ウェットエッチング工程の説明図である。
【図8】紫外線照射によって可溶化するレジスト膜を用
いた場合の、ウェットエッチング後のレジスト膜の説明
図である。
いた場合の、ウェットエッチング後のレジスト膜の説明
図である。
【図9】紫外線照射によって不溶化するレジスト膜を用
いた場合の、ウェットエッチング後のレジスト膜の説明
図である。
いた場合の、ウェットエッチング後のレジスト膜の説明
図である。
【図10】紫外線照射とウェットエッチングを同時に行
なう方法の説明図である。
なう方法の説明図である。
【図11】ダミーパターンを有する凹凸型の説明図であ
る。
る。
【図12】ダミーパターンを有する凹凸型によってプレ
スした後のレジスト膜の説明図である。
スした後のレジスト膜の説明図である。
【図13】ダミーパターンを有する凹凸型によってプレ
スし、さらに紫外線照射した後のレジスト膜の説明図で
ある。
スし、さらに紫外線照射した後のレジスト膜の説明図で
ある。
【図14】ダミーパターンを有する凹凸型によってプレ
スし、紫外線照射をした後に、ウェットエッチングを行
なった後のレジスト膜の説明図である。
スし、紫外線照射をした後に、ウェットエッチングを行
なった後のレジスト膜の説明図である。
1 基板
2 レジスト膜
3 凹凸型
4 凹凸型の凸部
7 レジスト膜の凸パターン
8 レジスト膜の凹パターン
9 紫外線ランプ
10 レジスト膜の変性部
11 レジスト膜の非変性部
12 エッチング液
13 容器
15 ダミーパターンを有する凹凸型
16 転写パターン
17 ダミーパターン
18 ダミーパターン型によって形成されたレジスト膜
のダミーパターン
のダミーパターン
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フロントページの続き
(72)発明者 新田 晃平
石川県金沢市高尾南1丁目221番地
(72)発明者 木田 健一郎
石川県松任市坊丸町3番地
Fターム(参考) 2H095 BA07 BA12 BB02 BB36
5F046 MA04
Claims (6)
- 【請求項1】 基板上への回路パターンの転写に際し、
基板上に形成された高分子材料のレジスト膜に凹凸を有
する凹凸型をプレスして行う半導体デバイス製造におけ
るパターン転写において、凹凸型のプレスによって形成
されたレジスト膜の凸パターン部分と凹パターン部分に
紫外線照射させて、レジスト膜に変性部と非変性部を選
択的に形成すること特徴とする半導体デバイス製造にお
けるパターン転写方法。 - 【請求項2】 前記レジスト膜の変性部を可溶化させる
場合において、レジスト膜にポジ型フォトレジスト、D
eepUV用ポジ型レジスト、電子線用レジスト、ポリ
スチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート
(PMMA)もしくはそれらの共重合体のいずれかを使
用することを特徴とする請求項1記載の半導体デバイス
製造におけるパターン転写方法。 - 【請求項3】 前記レジスト膜の変性部を不溶化させる
場合において、レジスト膜をネガ型フォトレジストもし
くはDeepUV用ネガ型レジストのいずれかを使用す
ることを特徴とする請求項1記載の半導体デバイス製造
におけるパターン転写方法。 - 【請求項4】 凹凸型のプレスによってレジスト膜に凹
凸パターンを形成後、エッチング液に基板を浸漬すると
同時に紫外線照射を行なうことを特徴とする請求項1記
載の半導体デバイス製造におけるパターン転写方法。 - 【請求項5】 転写するパターン形状の凹凸の他にその
パターン形状よりも小さな凹凸が形成されたダミーパタ
ーンを有する凹凸型を用いてプレスすることを特徴とす
る請求項1記載の半導体デバイス製造におけるパターン
転写方法。 - 【請求項6】 基板上への回路パターンの転写に際し、
基板上に形成された高分子材料のレジスト膜にを凹凸を
有する凹凸型をプレスして行う半導体デバイス製造にお
けるパターン転写において、凹凸型をレジスト膜に使用
される高分子材料の熱劣化温度に設定して、凹凸型のレ
ジスト膜へのプレスを行うことにより、レジスト膜に変
性部と非変性部を選択的に形成することを特徴とする半
導体デバイス製造におけるパターン転写方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002243369A JP2003100625A (ja) | 2000-08-30 | 2002-08-23 | 半導体デバイス製造におけるパターン転写方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000260528 | 2000-08-30 | ||
| JP2000-260528 | 2000-08-30 | ||
| JP2002243369A JP2003100625A (ja) | 2000-08-30 | 2002-08-23 | 半導体デバイス製造におけるパターン転写方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001252337A Division JP2002158192A (ja) | 2000-08-30 | 2001-08-23 | 半導体デバイス製造におけるパターン転写法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003100625A true JP2003100625A (ja) | 2003-04-04 |
Family
ID=26598759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002243369A Pending JP2003100625A (ja) | 2000-08-30 | 2002-08-23 | 半導体デバイス製造におけるパターン転写方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003100625A (ja) |
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