JP4262267B2 - モールド、インプリント装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、モールドのパターン形状をワークに転写する際に用いられるモールドに関するものである。また、このモールドを用いたインプリント装置及びデバイスの製造方法に関するものである。
近年、モールド上の微細な構造を樹脂や金属等の被加工部材に転写する微細加工技術が開発され、注目を集めている。この技術は、ナノインプリントあるいはナノエンボッシングなどと呼ばれ、数ｎｍオーダーの分解能を持つため、ステッパ、スキャナ等の光露光機に代わる次世代の半導体製造技術としての期待が高まっている。さらに、この技術は、立体構造を一括加工可能なため、半導体以外にも、さまざまな分野における製造技術への応用が期待されている。例えば、フォトニッククリスタル等の光学素子や、あるいはμ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）などのバイオチップの製造技術等として幅広い分野への応用が期待されている。
半導体製造技術にインプリント加工を適用することが、非特許文献１に記載されている。
具体的には、半導体ウェハーのような基板上に光硬化樹脂層が形成されたワークに対して、加工面上に所望のインプリントパターンが形成されたモールドを押し当て、さらに加圧し、紫外光を照射することで樹脂を硬化させる。
これにより、樹脂層にパターンがプリントされるので、この樹脂層をマスク層としてエッチング等を行い、基板へのパターン形成を行う。
具体的には、半導体ウェハーのような基板上に光硬化樹脂層が形成されたワークに対して、加工面上に所望のインプリントパターンが形成されたモールドを押し当て、さらに加圧し、紫外光を照射することで樹脂を硬化させる。
これにより、樹脂層にパターンがプリントされるので、この樹脂層をマスク層としてエッチング等を行い、基板へのパターン形成を行う。
インプリントによる加工は、モールドの加工面に形成された凹凸パターン形状を被加工部材に転写することにより行われる。この凹凸パターンが形成されるモールド基板には、一般的に石英が用いられる。
また、この石英基板によるモールドの加工面への凹凸パターンのエッチングに際しては、ハードマスクとして一般的にＣｒが用いられる。
一方、ハードマスクに用いるＣｒ以外の材料として、特許文献１にはポリシリコンとシリサイドが記載されている。
Ｓｔｅｐｈａｎ Ｙ．Ｃｈｏｕ ｅｔ．ａｌ．， Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，Ｖｏｌ．６７，Ｉｓｓｕｅ ２１，ｐｐ．３１１４−３１１６（１９９５） 米国特許出願公開第２００３／０２０５６５８号明細書
また、この石英基板によるモールドの加工面への凹凸パターンのエッチングに際しては、ハードマスクとして一般的にＣｒが用いられる。
一方、ハードマスクに用いるＣｒ以外の材料として、特許文献１にはポリシリコンとシリサイドが記載されている。
Ｓｔｅｐｈａｎ Ｙ．Ｃｈｏｕ ｅｔ．ａｌ．， Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，Ｖｏｌ．６７，Ｉｓｓｕｅ ２１，ｐｐ．３１１４−３１１６（１９９５）
インプリント加工において、用いられるモールドの凹部の深さについては、必ずしも深い方が良いというわけではない。例えば、モールドをマスク層となる樹脂層に押圧し、その後樹脂層から剥がす際には、モールドが有する凹部の深さは浅い方が剥がし易い。
一方、パターンが形成される樹脂層のマスク層としての性能は、厚い樹脂層を用い得ることから、モールド凹部の深さが深い方が望ましい。
このような背景を踏まえると、最適なインプリントを行う場合には、インプリントパターンの深さを最適化する必要がある。
一方、パターンが形成される樹脂層のマスク層としての性能は、厚い樹脂層を用い得ることから、モールド凹部の深さが深い方が望ましい。
このような背景を踏まえると、最適なインプリントを行う場合には、インプリントパターンの深さを最適化する必要がある。
しかしながら、モールドのインプリントパターンの深さを事後的に変更するには、もう一度モールドを作り直すしかなく、コストと時間を要し、非効率的である。
なぜなら、モールドパターンの描画には一般的にＥＢ露光機が用いられ、この装置を用いて高精細の描画を行うには多くのコストと時間を要するからである。
また、モールドを作り直すたびに、この描画にかかるコストと時間が上積みされていくためである。
なぜなら、モールドパターンの描画には一般的にＥＢ露光機が用いられ、この装置を用いて高精細の描画を行うには多くのコストと時間を要するからである。
また、モールドを作り直すたびに、この描画にかかるコストと時間が上積みされていくためである。
このようなことから、本発明者らは、モールドを作成した後に、事後的にインプリントパターンの深さを調整できるようにしておけば、効率的なインプリントができるという認識に至った。
もっとも、モールドを加工する際に使用されたＣｒからなるハードマスクを除去することなく残しておき、これをインプリントパターンの深さ調整用のマスクとして使用することも考えられる。
しかし、Ｃｒは紫外光に対して極めて透過率が低いため、紫外光を透過させて基板上に形成された光硬化樹脂を硬化させることが難しい。
また、特許文献１のようにポリシリコンやシリサイドをハードマスクとして用いたものも紫外光に対して極めて透過率が低い。そのため、基板上に形成された光硬化樹脂を硬化させることが難しい。
つまり、上記いずれの材料も、紫外光に対して極めて透過率が低いため、これらの材料を通して光硬化樹脂を硬化させることが難しい。そのため、この未硬化樹脂がモールドに付着し、次の加工を妨げる異物となってしまうという問題が生じる。
以上のように、従来ハードマスクとして用いられてきたＣｒ、ポリシリコン、シリサイドは、インプリントを行う前に除去しなければならず、モールドを一旦加工した後に行う追加エッチング用のマスクとして使用するのに適していない。
もっとも、モールドを加工する際に使用されたＣｒからなるハードマスクを除去することなく残しておき、これをインプリントパターンの深さ調整用のマスクとして使用することも考えられる。
しかし、Ｃｒは紫外光に対して極めて透過率が低いため、紫外光を透過させて基板上に形成された光硬化樹脂を硬化させることが難しい。
また、特許文献１のようにポリシリコンやシリサイドをハードマスクとして用いたものも紫外光に対して極めて透過率が低い。そのため、基板上に形成された光硬化樹脂を硬化させることが難しい。
つまり、上記いずれの材料も、紫外光に対して極めて透過率が低いため、これらの材料を通して光硬化樹脂を硬化させることが難しい。そのため、この未硬化樹脂がモールドに付着し、次の加工を妨げる異物となってしまうという問題が生じる。
以上のように、従来ハードマスクとして用いられてきたＣｒ、ポリシリコン、シリサイドは、インプリントを行う前に除去しなければならず、モールドを一旦加工した後に行う追加エッチング用のマスクとして使用するのに適していない。
本発明は、上記課題に鑑み、モールドが有するインプリントパターンの深さを事後的に調整することが可能となるモールド、インプリント装置及びデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
本発明は上記課題を解決するため、つぎように構成したモールド、インプリント装置及びデバイスの製造方法を提供するものである。
本発明のモールドは、光硬化樹脂にパターンをインプリントするモールドであって、
前記モールドは、第１の材料からなるモールド基板に構成される該モールドの凹部と、該モールドの凸部を構成する表面層とを有し、
前記表面層は、第２の材料からなり、かつ、前記光硬化樹脂にパターンを形成するための層であって、
前記第１および第２の材料は、該第２の材料に比べて該第１の材料が選択的にエッチングされ得る材料の組み合わせからなり、
前記第１および第２の材料は、紫外光の少なくとも一部の波長域に対し、前記光硬化樹脂を硬化させることが可能な光学的透過率を有することを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記第１の材料の前記第２の材料に対するエッチング速度比が、１０以上であることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記第２の材料は、３６５ｎｍの波長に対して３０％以上の透過率を有することを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記表面層は前記モールドの凸部の一部を構成することを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記表面層は前記モールドの凸部の全部を構成することを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記第１の材料が酸化シリコンであり、前記第２の材料が窒化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、ＩＴＯのいずれかの材料であることを特徴とする。
また、本発明のインプリント装置は、モールドを通じた紫外光の照射により光硬化樹脂を硬化させてインプリントするインプリント装置であって、前記モールドとして、上記したモールドを備えていることを特徴とする。
また、本発明のデバイスの製造方法は、
上記したモールドを用意する工程、
前記モールドを光硬化樹脂に接触させる工程、
前記モールドを通じて紫外光を照射する工程、
を含むことを特徴とする。
また、本発明のモールドは、樹脂にパターンをインプリントするモールドであって、
前記モールドは、第１の材料からなるモールド基板に構成される該モールドの凹部と、該モールドの凸部を構成する表面層とを有し、
前記表面層は、第２の材料からなり、かつ、前記樹脂にパターンを形成するための層であって、
前記第１および第２の材料は、該第２の材料に比べて該第１の材料が選択的にエッチングされ得る材料の組み合わせからなり、
前記第１および第２の材料は、光学的計測が可能な光学的透過率を有することを特徴とする。
また、本発明のモールドは、光硬化樹脂にパターンをインプリントするモールドであって、
前記モールドは、第１の材料からなるモールド基板に構成される該モールドの凹部と、該モールドの凸部を構成する表面層とを有し、
前記表面層は、第２の材料からなり、かつ、前記光硬化樹脂にパターンを形成するための層であって、
前記第１および第２の材料は、該第２の材料に比べて該第１の材料が選択的にエッチングされ得る材料の組み合わせからなり、
前記第１および第２の材料は、前記光硬化樹脂を硬化させることが可能な光学的透過率を有することを特徴とする。
本発明のモールドは、光硬化樹脂にパターンをインプリントするモールドであって、
前記モールドは、第１の材料からなるモールド基板に構成される該モールドの凹部と、該モールドの凸部を構成する表面層とを有し、
前記表面層は、第２の材料からなり、かつ、前記光硬化樹脂にパターンを形成するための層であって、
前記第１および第２の材料は、該第２の材料に比べて該第１の材料が選択的にエッチングされ得る材料の組み合わせからなり、
前記第１および第２の材料は、紫外光の少なくとも一部の波長域に対し、前記光硬化樹脂を硬化させることが可能な光学的透過率を有することを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記第１の材料の前記第２の材料に対するエッチング速度比が、１０以上であることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記第２の材料は、３６５ｎｍの波長に対して３０％以上の透過率を有することを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記表面層は前記モールドの凸部の一部を構成することを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記表面層は前記モールドの凸部の全部を構成することを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記第１の材料が酸化シリコンであり、前記第２の材料が窒化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、ＩＴＯのいずれかの材料であることを特徴とする。
また、本発明のインプリント装置は、モールドを通じた紫外光の照射により光硬化樹脂を硬化させてインプリントするインプリント装置であって、前記モールドとして、上記したモールドを備えていることを特徴とする。
また、本発明のデバイスの製造方法は、
上記したモールドを用意する工程、
前記モールドを光硬化樹脂に接触させる工程、
前記モールドを通じて紫外光を照射する工程、
を含むことを特徴とする。
また、本発明のモールドは、樹脂にパターンをインプリントするモールドであって、
前記モールドは、第１の材料からなるモールド基板に構成される該モールドの凹部と、該モールドの凸部を構成する表面層とを有し、
前記表面層は、第２の材料からなり、かつ、前記樹脂にパターンを形成するための層であって、
前記第１および第２の材料は、該第２の材料に比べて該第１の材料が選択的にエッチングされ得る材料の組み合わせからなり、
前記第１および第２の材料は、光学的計測が可能な光学的透過率を有することを特徴とする。
また、本発明のモールドは、光硬化樹脂にパターンをインプリントするモールドであって、
前記モールドは、第１の材料からなるモールド基板に構成される該モールドの凹部と、該モールドの凸部を構成する表面層とを有し、
前記表面層は、第２の材料からなり、かつ、前記光硬化樹脂にパターンを形成するための層であって、
前記第１および第２の材料は、該第２の材料に比べて該第１の材料が選択的にエッチングされ得る材料の組み合わせからなり、
前記第１および第２の材料は、前記光硬化樹脂を硬化させることが可能な光学的透過率を有することを特徴とする。
本発明によれば、モールドが有するインプリントパターンの深さを事後的に調整することが可能となるモールド、インプリント装置及びデバイスの製造方法をを実現することができる。
以下に、本発明の実施の形態について説明する。
図１に本実施の形態におけるモールドの構成例を説明するための図を示す。
図１において、１０１は第１の材料によって構成されたモールド基板であり、１０２は１０１とは異なる第２の材料によって構成される表面層である。また、１０３はこれらによって構成されるモールドである。
図１に本実施の形態におけるモールドの構成例を説明するための図を示す。
図１において、１０１は第１の材料によって構成されたモールド基板であり、１０２は１０１とは異なる第２の材料によって構成される表面層である。また、１０３はこれらによって構成されるモールドである。
モールド１０３は、モールド基板１０１の表面に形成されたインプリントパターンを有し、その凸部には、第２の材料による表面層１０２が設けられている。この表面層１０２は、モールド１０３の加工面にインプリントパターンをエッチングによって形成するときに使用されたハードマスクを除去することなく、そのまま残すことによって形成される。
つまり、この表面層１０２は、インプリントを行う際に除去されずに残存する層であって、光硬化樹脂のパターン形成に使用される層である。また、表面層１０２はインプリント後において、モールド１０３のパターンの深さ調整の際に、マスクとして機能する層である。
なお、光硬化樹脂へのパターン形成に使用する際に、表面層１０２は光硬化樹脂に直接的に接触してもよい。また、離型剤を塗布した結果、光硬化樹脂に間接的に接触してもよい。さらに、表面層１０２は、単層であってもよいし、多層で構成してもよい。
つまり、この表面層１０２は、インプリントを行う際に除去されずに残存する層であって、光硬化樹脂のパターン形成に使用される層である。また、表面層１０２はインプリント後において、モールド１０３のパターンの深さ調整の際に、マスクとして機能する層である。
なお、光硬化樹脂へのパターン形成に使用する際に、表面層１０２は光硬化樹脂に直接的に接触してもよい。また、離型剤を塗布した結果、光硬化樹脂に間接的に接触してもよい。さらに、表面層１０２は、単層であってもよいし、多層で構成してもよい。
モールド基板１０１の第１の材料と、表面層１０２の材料は、紫外光の少なくとも一部の波長域の光に対し、光硬化樹脂層を硬化させることが可能な透過率を有している。これにより、モールドを透過する光源からの光によって、光硬化樹脂を硬化させ、モールドの表面に形成されたパターンをインプリントさせることが可能となる。
モールドの基板１０１の第１の材料としては、酸化シリコン等が用いられ、表面層１０２の材料としては、窒化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化亜鉛等の材料が用いられる。
モールドの基板１０１の第１の材料としては、酸化シリコン等が用いられ、表面層１０２の材料としては、窒化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化亜鉛等の材料が用いられる。
なお、紫外光に対して、透過率が０でさえなければ、基本的には露光量を上げれば樹脂は硬化するが、現実的なスループットを考えると、ある程度の高い透過率が必要となる。
光硬化プロセスに用いる光源として、例えば３６５ｎｍの波長の光を用いた場合、この波長に対して、上記モールド基板１０１の第１の材料として用いられる酸化シリコンの透過率は９０％程度である。
したがって、モールド基板１０１の第１の材料である酸化シリコンと比較してスループットを著しく低下させないためには、表面層１０２の材料は少なくとも３０％以上の透過率が望ましい。
さらに、モールド基板１０１と表面層１０２との透過率に大きな差があると、樹脂の硬化にムラが生じてしまう可能性があるため、両材料の透過率は可能な限り近い値であったほうが良い。したがって、さらに望ましくは、表面層１０２の材料は８０％以上の透過率を有する材料がよい。
光硬化プロセスに用いる光源として、例えば３６５ｎｍの波長の光を用いた場合、この波長に対して、上記モールド基板１０１の第１の材料として用いられる酸化シリコンの透過率は９０％程度である。
したがって、モールド基板１０１の第１の材料である酸化シリコンと比較してスループットを著しく低下させないためには、表面層１０２の材料は少なくとも３０％以上の透過率が望ましい。
さらに、モールド基板１０１と表面層１０２との透過率に大きな差があると、樹脂の硬化にムラが生じてしまう可能性があるため、両材料の透過率は可能な限り近い値であったほうが良い。したがって、さらに望ましくは、表面層１０２の材料は８０％以上の透過率を有する材料がよい。
また、事後的にモールドのインプリントパターンの深さ調整を行うためには、第１および第２の材料は、第２の材料に比べて第１の材料が選択的にエッチングされ得る材料の組み合わせからなることが必要である。
第１の材料を選択的に除去するためには、モールド基板１０１の第１の材料のエッチング速度を表面層１０２の第２の材料のエッチング速度よりも大きくすることが必要である。もちろん、エッチングでは実質的に第１の材料を選択的に除去できればよく、ある程度第２の材料が除去される場合も本発明は包含する。なお、エッチング速度とは、［エッチングされた厚さ］／［エッチングした時間］という単位で表すことのできるものであり、例として、ｎｍ／ｍｉｎが挙げられる。
第１の材料を選択的に除去するためには、モールド基板１０１の第１の材料のエッチング速度を表面層１０２の第２の材料のエッチング速度よりも大きくすることが必要である。もちろん、エッチングでは実質的に第１の材料を選択的に除去できればよく、ある程度第２の材料が除去される場合も本発明は包含する。なお、エッチング速度とは、［エッチングされた厚さ］／［エッチングした時間］という単位で表すことのできるものであり、例として、ｎｍ／ｍｉｎが挙げられる。
本実施の形態において、第２の材料に比べて、選択的に第１の材料をエッチングにより除去するためには、Ｃ3Ｆ8系、Ｃ4Ｆ8系、Ｃ5Ｆ8系、Ｃ4Ｆ6系のような、Ｃ／Ｆ比の高いガスを原料ガスとして用いた反応性イオンエッチングを用いることができる。
前記処理条件を用いることにより、１０１の材料に酸化シリコン、１０２の材料に窒化シリコンを用いた場合、エッチング速度比は、１０〜３０程度の値が得られる。
また、同様の処理条件による酸化シリコンとレジストとのエッチング速度比は３〜８程度である。なお、表面層１０２はレジストマスク層よりも薄膜で用いる場合には、エッチング速度比が２０以上の値を達成していることが望ましい。
また、ウェットエッチングを用いる場合には、例えばフッ酸を用いることが出来る。ウェットエッチングは幅が数１０μｍを超えるようなパターンの形成には有効である。
前記処理条件を用いることにより、１０１の材料に酸化シリコン、１０２の材料に窒化シリコンを用いた場合、エッチング速度比は、１０〜３０程度の値が得られる。
また、同様の処理条件による酸化シリコンとレジストとのエッチング速度比は３〜８程度である。なお、表面層１０２はレジストマスク層よりも薄膜で用いる場合には、エッチング速度比が２０以上の値を達成していることが望ましい。
また、ウェットエッチングを用いる場合には、例えばフッ酸を用いることが出来る。ウェットエッチングは幅が数１０μｍを超えるようなパターンの形成には有効である。
モールドの深さは、形成するパターンの幅により異なるが、〔モールドの深さ〕／〔形成するパターンの最小幅〕で定義されるアスペクト比が、０．５から１０の間の値であることが好ましい。
また、モールドの深さにおける表面層１０２の厚さの比率は、例えばエッチング選択比が１０以上、深さ調整の回数を３回以上と仮定すると、２０％以上であることが好ましい。モールド基板１０１の厚さは、機械的強度を考慮すると数μｍ以上であることが望ましい。
また、モールドの深さにおける表面層１０２の厚さの比率は、例えばエッチング選択比が１０以上、深さ調整の回数を３回以上と仮定すると、２０％以上であることが好ましい。モールド基板１０１の厚さは、機械的強度を考慮すると数μｍ以上であることが望ましい。
このように、本発明はモールド完成時に表面層を除去しないことを特徴としているため、インプリント後にも事後的に凹部の深さを調節することが可能となる。
モールド作製において最もコストと時間と加工精度を要する工程はパターンの描画であるところ、本発明によればインプリント工程実施後に深さが可変であるため、モールドを一から作り直す必要がない。したがって、描画工程に必要なコストと時間を削減できる。
モールド作製において最もコストと時間と加工精度を要する工程はパターンの描画であるところ、本発明によればインプリント工程実施後に深さが可変であるため、モールドを一から作り直す必要がない。したがって、描画工程に必要なコストと時間を削減できる。
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１において、本発明を適用したモールドの製造方法について説明する。
図２は本実施例におけるモールド１０３の作成工程を説明するための断面図である。
本実施例におけるモールドの作製は、以下の手順による。
（１）モールド基板１０１に、表面層１０２を成膜する（図２（ａ））。
モールド基板１０１の材料としては、酸化シリコン等を用い、表面層１０２の材料として、窒化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化亜鉛等から用いられる。
なお、表面層は単層ではなく、多層構成としてもよい。
（２）表面層１０２上に、レジスト２０１によるパターニングを行う（図２（ｂ））。
パターニング方法として、例えば、ステッパ、スキャナ等による光露光、電子ビームによる描画を用いることができる。
（３）表面層１０２をエッチングする（図２（ｃ））。
（４）レジスト２０１を剥離後、表面層１０２をマスク層としてモールド基板１０１をエッチングする（図２（ｄ））。
このエッチングは、本発明の実施の形態で説明したＣ3Ｆ8系、Ｃ4Ｆ8系、Ｃ5Ｆ8系、Ｃ4Ｆ6系のような、Ｃ／Ｆ比の高いガスを原料ガスとして用いた反応性イオンエッチングによる。なお、レジスト２０１を残して、表面層１０２とレジスト２０１とをマスク層とすることにより、モールド基板１０１をエッチングしても良い。
なお、上記ではレジスト２０１を剥離した形態であり、モールド基板１０１をエッチングしないモールドであっても、本発明を適用したモールドとなる（図２（ｅ））。
この場合、表面層１０２がモールド１０３の凸部の全部を構成する。
また、上記では基板１０１の上に表面層１０２を形成し、その上にレジスト２０１を形成したが、いわゆるリフトオフ工程により、表面層１０２を設けてもよい。すなわち、基板１０１の上にレジスト２０１を形成し、そのレジスト２０１の一部をエッチングにより除去する。そして、表面層１０２を成膜した後にレジスト２０１を剥離して、モールド基板１０１をエッチングする。このようにしても、本発明を適用したモールドを作製することができる。
［実施例１］
実施例１において、本発明を適用したモールドの製造方法について説明する。
図２は本実施例におけるモールド１０３の作成工程を説明するための断面図である。
本実施例におけるモールドの作製は、以下の手順による。
（１）モールド基板１０１に、表面層１０２を成膜する（図２（ａ））。
モールド基板１０１の材料としては、酸化シリコン等を用い、表面層１０２の材料として、窒化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化亜鉛等から用いられる。
なお、表面層は単層ではなく、多層構成としてもよい。
（２）表面層１０２上に、レジスト２０１によるパターニングを行う（図２（ｂ））。
パターニング方法として、例えば、ステッパ、スキャナ等による光露光、電子ビームによる描画を用いることができる。
（３）表面層１０２をエッチングする（図２（ｃ））。
（４）レジスト２０１を剥離後、表面層１０２をマスク層としてモールド基板１０１をエッチングする（図２（ｄ））。
このエッチングは、本発明の実施の形態で説明したＣ3Ｆ8系、Ｃ4Ｆ8系、Ｃ5Ｆ8系、Ｃ4Ｆ6系のような、Ｃ／Ｆ比の高いガスを原料ガスとして用いた反応性イオンエッチングによる。なお、レジスト２０１を残して、表面層１０２とレジスト２０１とをマスク層とすることにより、モールド基板１０１をエッチングしても良い。
なお、上記ではレジスト２０１を剥離した形態であり、モールド基板１０１をエッチングしないモールドであっても、本発明を適用したモールドとなる（図２（ｅ））。
この場合、表面層１０２がモールド１０３の凸部の全部を構成する。
また、上記では基板１０１の上に表面層１０２を形成し、その上にレジスト２０１を形成したが、いわゆるリフトオフ工程により、表面層１０２を設けてもよい。すなわち、基板１０１の上にレジスト２０１を形成し、そのレジスト２０１の一部をエッチングにより除去する。そして、表面層１０２を成膜した後にレジスト２０１を剥離して、モールド基板１０１をエッチングする。このようにしても、本発明を適用したモールドを作製することができる。
以上のようにして、加工面にインプリントパターンをエッチングによって形成するに際し、ハードマスクとして使用された表面層１０２が残された図１に示される構成のモールド１０３が形成される。
このモールド１０３を構成するモールド基板１０１の第１の材料と、表面層１０２の第２の材料は、紫外光の少なくとも一部の波長域の光に対し、光硬化樹脂層を硬化させることが可能な光学的透過率を有している。
したがって、表面層１０２を除去することなく残していても、このモールド１０３のインプリントパターンを光硬化樹脂層に転写させることが可能となる。
なお、上記従来例のようにモールド加工面へのインプリントパターンのエッチングのハードマスクとしてＣｒを用い、これを除去することなく残して再加工のエッチングをした場合には、メタル汚染の発生が懸念される。しかし、本実施例に係る発明の場合は、このような懸念が無い。
このモールド１０３を構成するモールド基板１０１の第１の材料と、表面層１０２の第２の材料は、紫外光の少なくとも一部の波長域の光に対し、光硬化樹脂層を硬化させることが可能な光学的透過率を有している。
したがって、表面層１０２を除去することなく残していても、このモールド１０３のインプリントパターンを光硬化樹脂層に転写させることが可能となる。
なお、上記従来例のようにモールド加工面へのインプリントパターンのエッチングのハードマスクとしてＣｒを用い、これを除去することなく残して再加工のエッチングをした場合には、メタル汚染の発生が懸念される。しかし、本実施例に係る発明の場合は、このような懸念が無い。
［実施例２］
実施例２において、本発明を適用したモールドの凹凸パターンの深さを事後的に調整する方法について説明する。
図３に、凹部の深さをより深くする場合の例を説明するための図を示す。
この場合には、実施例１で説明したエッチング手法を用いて、表面層１０２をマスク層としてモールド基板１０１を追加エッチングするのみである。モールド基板１０１中の３０１に示す部分がエッチングされ、この間に表面層１０２中の３０２に示す部分がエッチングされる。
実施例２において、本発明を適用したモールドの凹凸パターンの深さを事後的に調整する方法について説明する。
図３に、凹部の深さをより深くする場合の例を説明するための図を示す。
この場合には、実施例１で説明したエッチング手法を用いて、表面層１０２をマスク層としてモールド基板１０１を追加エッチングするのみである。モールド基板１０１中の３０１に示す部分がエッチングされ、この間に表面層１０２中の３０２に示す部分がエッチングされる。
図４に、本実施例における凹部の深さを事後的に浅くする場合の例を説明するための図を示す。
本実施例におけるモールドの作製は、以下の手順による。
（１）モールド１０３の表面全体にモールド基板１０１と同じ材料４０１を成膜し、凹部を完全に埋め込む（図４（ａ））。
（２）モールド１０３の表面まで４０１中の４０２に示す部分をエッチングすることにより平坦化する（図４（ｂ））。
（３）実施例１で説明したエッチング手法を用いて、４０１のエッチングを行う。この際、４０１中の４０３に示す部分がエッチングされ、表面層１０２中の４０４に示す部分がエッチングされる（図４（ｃ））。
以上のプロセスにより、モールド１０３の凹部の深さを事後的に調整することができる。
本実施例におけるモールドの作製は、以下の手順による。
（１）モールド１０３の表面全体にモールド基板１０１と同じ材料４０１を成膜し、凹部を完全に埋め込む（図４（ａ））。
（２）モールド１０３の表面まで４０１中の４０２に示す部分をエッチングすることにより平坦化する（図４（ｂ））。
（３）実施例１で説明したエッチング手法を用いて、４０１のエッチングを行う。この際、４０１中の４０３に示す部分がエッチングされ、表面層１０２中の４０４に示す部分がエッチングされる（図４（ｃ））。
以上のプロセスにより、モールド１０３の凹部の深さを事後的に調整することができる。
［実施例３］
実施例３において、本発明を適用したモールドの製造方法における変形例について説明する。
図５に、本実施例におけるモールド作製プロセスの変形例を説明する図を示す。図３、図４に示すように、モールドの再加工を行った場合、３０２、４０４のように表面層１０２も若干エッチングされる場合がある。よって、表面層１０２の膜厚は、厚くしておくことが望ましい。
しかし、レジスト２０１で表面層１０２の厚膜のエッチングを行うと側壁形状が悪化してしまい、モールド基板１０１に転写するパターンの精度が落ちてしまう場合がある。
そこで、レジスト２０１と表面層１０２の間に、もう一層ハードマスクとなる層５０１を追加することが好ましい（図５（ａ））。
つぎに、レジスト２０１によりマスク層５０１をエッチングし、さらに５０１をマスク層にして表面層１０２のエッチングを行う（図５（ｂ））。
マスク層５０１に用いる材料としては、Ｃｒ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌ等の金属材料が適している。マスク層５０１はその後のモールド基板１０１のエッチング時に残っていても問題ないが、少なくともインプリント前には除去するものとする。
実施例３において、本発明を適用したモールドの製造方法における変形例について説明する。
図５に、本実施例におけるモールド作製プロセスの変形例を説明する図を示す。図３、図４に示すように、モールドの再加工を行った場合、３０２、４０４のように表面層１０２も若干エッチングされる場合がある。よって、表面層１０２の膜厚は、厚くしておくことが望ましい。
しかし、レジスト２０１で表面層１０２の厚膜のエッチングを行うと側壁形状が悪化してしまい、モールド基板１０１に転写するパターンの精度が落ちてしまう場合がある。
そこで、レジスト２０１と表面層１０２の間に、もう一層ハードマスクとなる層５０１を追加することが好ましい（図５（ａ））。
つぎに、レジスト２０１によりマスク層５０１をエッチングし、さらに５０１をマスク層にして表面層１０２のエッチングを行う（図５（ｂ））。
マスク層５０１に用いる材料としては、Ｃｒ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌ等の金属材料が適している。マスク層５０１はその後のモールド基板１０１のエッチング時に残っていても問題ないが、少なくともインプリント前には除去するものとする。
［実施例４］
実施例４において、本発明を適用したモールドを用いたデバイスの作製方法と、本発明を適用したモールドを備えたインプリント装置について説明する。
図６に、インプリントパターンをインプリントするプロセスを説明するための図を示す。
まず、基板６０１に光硬化樹脂６０２を塗布する（図６（ａ））。
次に、モールド１０３と基板６０１との距離を近づける（図６（ｂ））。
そして、紫外光６０３をモールド１０３の裏側から照射し、光硬化樹脂６０２を硬化させる（図６（ｃ））。
その後、モールド１０３を基板６０１から遠ざけ（図６（ｄ））、エッチングによりパターンを基板６０１に転写する（図６（e））。
最後に、光硬化樹脂６０２を取り除くと、基板６０１にパターンが形成される（図６（ｆ））。
実施例４において、本発明を適用したモールドを用いたデバイスの作製方法と、本発明を適用したモールドを備えたインプリント装置について説明する。
図６に、インプリントパターンをインプリントするプロセスを説明するための図を示す。
まず、基板６０１に光硬化樹脂６０２を塗布する（図６（ａ））。
次に、モールド１０３と基板６０１との距離を近づける（図６（ｂ））。
そして、紫外光６０３をモールド１０３の裏側から照射し、光硬化樹脂６０２を硬化させる（図６（ｃ））。
その後、モールド１０３を基板６０１から遠ざけ（図６（ｄ））、エッチングによりパターンを基板６０１に転写する（図６（e））。
最後に、光硬化樹脂６０２を取り除くと、基板６０１にパターンが形成される（図６（ｆ））。
デバイスとして、半導体を作製する場合には、基板６０１、あるいはその表面の材料として、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、Ｌｏｗ−ｋ材料による絶縁膜、アルミニウム、銅、ガリウム砒素、窒化ガリウム等が用いられる。また、フォトニッククリスタルを作製する場合には、基板６０１として、シリコン、酸化チタン、窒化ガリウム等が用いられる。そして、バイオチップを作製する場合には、基板６０１として、シリコン、酸化シリコン等が用いられる。
図７に、本発明を適用した本実施例におけるモールドを備えたインプリント装置の構成例を説明するための図を示す。
図７において、７０１は露光光源、７０２はモールド保持部、７０３はワーク保持部、７０４はワーク加圧機構、７０５は面内移動機構、７０６はインプリント制御機構である。
加圧機構７０４により、モールド１０３と基板６０１を、樹脂６０２を介して接触させる。
露光光源７０１から発生した紫外光は、モールド保持部７０２、モールド１０３の順に通過し、樹脂６０１を硬化させる。そして、モールド１０３と基板６０１を、加圧機構７０４により離間させる。必要に応じて、基板６０１を面内移動機構７０５により動かして、パターンが転写された領域の隣りに、再度転写を行う、いわゆるステップアンドリピートを行う。
なお、加圧機構、面内移動機構は、モールド保持部の側に持たせても良い。
図７において、７０１は露光光源、７０２はモールド保持部、７０３はワーク保持部、７０４はワーク加圧機構、７０５は面内移動機構、７０６はインプリント制御機構である。
加圧機構７０４により、モールド１０３と基板６０１を、樹脂６０２を介して接触させる。
露光光源７０１から発生した紫外光は、モールド保持部７０２、モールド１０３の順に通過し、樹脂６０１を硬化させる。そして、モールド１０３と基板６０１を、加圧機構７０４により離間させる。必要に応じて、基板６０１を面内移動機構７０５により動かして、パターンが転写された領域の隣りに、再度転写を行う、いわゆるステップアンドリピートを行う。
なお、加圧機構、面内移動機構は、モールド保持部の側に持たせても良い。
［実施例５］
実施例５において、上記第1および第２の材料が、光学的計測が可能な程度の透過率を有することを特徴とするモールドについて説明する。
実施例５において、上記第1および第２の材料が、光学的計測が可能な程度の透過率を有することを特徴とするモールドについて説明する。
上述のように、本発明者らは、モールドを作成した後に、事後的にインプリントパターンの深さを調整できるようにしておけば、効率的なインプリントができるという認識に至った。
この点、上記のように、従来例としては、モールドを加工する際にハードマスクとしてＣｒ、ポリシリコン、シリサイドを使用したものがある。そこで、このハードマスクをインプリントの際に除去せずに、インプリントパターンの深さ調整用のマスクとして使用することも考えられる。
しかし、Ｃｒ、ポリシリコン、シリサイドは可視光に対して極めて透過率が低い。そのため、例えばアライメントマーク等を観察するための光源として可視光を利用する場合には、このモールドを使用してアライメントを行い難いという問題がある。
この点、上記のように、従来例としては、モールドを加工する際にハードマスクとしてＣｒ、ポリシリコン、シリサイドを使用したものがある。そこで、このハードマスクをインプリントの際に除去せずに、インプリントパターンの深さ調整用のマスクとして使用することも考えられる。
しかし、Ｃｒ、ポリシリコン、シリサイドは可視光に対して極めて透過率が低い。そのため、例えばアライメントマーク等を観察するための光源として可視光を利用する場合には、このモールドを使用してアライメントを行い難いという問題がある。
そこで、本実施例に係るモールドは、樹脂にパターンをインプリントするモールドであって、第１の材料からなるモールド基板と、該モールドの凸部を構成する表面層とを有している。
前記表面層は、第２の材料からなり、かつ、前記樹脂にパターンを形成するための層であって、前記第１および第２の材料は、該第２の材料に比べて該第１の材料が選択的にエッチングされ得る材料の組み合わせからなる。
そして、前記第１および第２の材料は、光学的計測が可能な光学的透過率を有することを特徴とする。
ここで、モールド基板の材料としては、実施例１と同様に、酸化シリコン等を用いることができる。
また、表面層の材料としては、実施例１と同様に、窒化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、ＩＴＯ、酸化亜鉛等を用いることができる。
なお、本実施例の方式は、基板表面の反射率計測、モールドと基板の距離の干渉計測、樹脂の吸収率測定などの光学的計測にも適用できる。
前記表面層は、第２の材料からなり、かつ、前記樹脂にパターンを形成するための層であって、前記第１および第２の材料は、該第２の材料に比べて該第１の材料が選択的にエッチングされ得る材料の組み合わせからなる。
そして、前記第１および第２の材料は、光学的計測が可能な光学的透過率を有することを特徴とする。
ここで、モールド基板の材料としては、実施例１と同様に、酸化シリコン等を用いることができる。
また、表面層の材料としては、実施例１と同様に、窒化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、ＩＴＯ、酸化亜鉛等を用いることができる。
なお、本実施例の方式は、基板表面の反射率計測、モールドと基板の距離の干渉計測、樹脂の吸収率測定などの光学的計測にも適用できる。
１０１：モールド基板
１０２：表面層
１０３：モールド
２０１：レジスト
３０１：被エッチング部
３０２：被エッチング部
４０１：成膜層
４０２：被エッチング部
４０３：被エッチング部
４０４：被エッチング部
５０１：ハードマスク層
１０２：表面層
１０３：モールド
２０１：レジスト
３０１：被エッチング部
３０２：被エッチング部
４０１：成膜層
４０２：被エッチング部
４０３：被エッチング部
４０４：被エッチング部
５０１：ハードマスク層
Claims (10)
- 光硬化樹脂にパターンをインプリントするモールドであって、
前記モールドは、第１の材料からなるモールド基板に構成される該モールドの凹部と、該モールドの凸部を構成する表面層とを有し、
前記表面層は、第２の材料からなり、かつ、前記光硬化樹脂にパターンを形成するための層であって、
前記第１および第２の材料は、該第２の材料に比べて該第１の材料が選択的にエッチングされ得る材料の組み合わせからなり、
前記第１および第２の材料は、紫外光の少なくとも一部の波長域に対し、前記光硬化樹脂を硬化させることが可能な光学的透過率を有することを特徴とするモールド。 - 前記第１の材料の前記第２の材料に対するエッチング速度比が、１０以上であることを特徴とする請求項１記載のモールド。
- 前記第２の材料は、３６５ｎｍの波長に対して３０％以上の透過率を有することを特徴とする請求項１記載のモールド。
- 前記表面層は前記モールドの凸部の一部を構成することを特徴とする請求項１記載のモールド。
- 前記表面層は前記モールドの凸部の全部を構成することを特徴とする請求項１記載のモールド。
- 前記第１の材料が酸化シリコンであり、前記第２の材料が窒化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、ＩＴＯのいずれかの材料であることを特徴とする請求項１記載のモールド。
- モールドを通じた紫外光の照射により光硬化樹脂を硬化させてインプリントするインプリント装置であって、前記モールドとして、請求項１記載のモールドを備えていることを特徴とするインプリント装置。
- デバイスの製造方法であって、
請求項１記載のモールドを用意する工程、
前記モールドを光硬化樹脂に接触させる工程、
前記モールドを通じて紫外光を照射する工程、
を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。 - 樹脂にパターンをインプリントするモールドであって、
前記モールドは、第１の材料からなるモールド基板に構成される該モールドの凹部と、該モールドの凸部を構成する表面層とを有し、
前記表面層は、第２の材料からなり、かつ、前記樹脂にパターンを形成するための層であって、
前記第１および第２の材料は、該第２の材料に比べて該第１の材料が選択的にエッチングされ得る材料の組み合わせからなり、
前記第１および第２の材料は、光学的計測が可能な光学的透過率を有することを特徴とするモールド。 - 光硬化樹脂にパターンをインプリントするモールドであって、
前記モールドは、第１の材料からなるモールド基板に構成される該モールドの凹部と、該モールドの凸部を構成する表面層とを有し、
前記表面層は、第２の材料からなり、かつ、前記光硬化樹脂にパターンを形成するための層であって、
前記第１および第２の材料は、該第２の材料に比べて該第１の材料が選択的にエッチングされ得る材料の組み合わせからなり、
前記第１および第２の材料は、前記光硬化樹脂を硬化させることが可能な光学的透過率を有することを特徴とするモールド。
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