JP5046369B2 - マイクロ・ナノ微細構造体を有するスタンパーの製造方法 - Google Patents
マイクロ・ナノ微細構造体を有するスタンパーの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5046369B2 JP5046369B2 JP2006311905A JP2006311905A JP5046369B2 JP 5046369 B2 JP5046369 B2 JP 5046369B2 JP 2006311905 A JP2006311905 A JP 2006311905A JP 2006311905 A JP2006311905 A JP 2006311905A JP 5046369 B2 JP5046369 B2 JP 5046369B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- micro
- order
- nano
- pattern
- stamper
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Micromachines (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
本発明は、ナノインプリント業界などの微細転写事業に利用可能なマイクロ・ナノ微細構造体を有するスタンパーの製造方法に関する。
材料に三次元微細構造を作製する技術として、フォトリソグラフィーを用いて露光・現像、エッチング、パターン転写を行う方法が知られている。
該方法のうち、マイクロオーダーの微細構造を作製する方法について図８に基づいて以下に説明をする。
平滑な面を有する基板１０上（例えば、Ｓｉ基板、ガラス基板など）を洗浄した後（ステップｐａ１）にフォトレジスト１１をスピンコート法等で所望の膜厚に均一に塗布する（ステップｐａ２）。その後、プリベーク（予備焼成）を行い（ステップｐａ３）、マイクロオーダーでマスクパターン１２ａの設計がなされた所望のガラスマスク１２を用い、露光装置で紫外線光１３を照射して露光を行う（ステップｐａ４）。次いで、ポストベーク（本焼成）を行った後、フォトレジスト専用の現像液にて現像を行って基板１０上にパターン１４を形成し（ステップｐａ５）、リンス、乾燥させる。その後、フォトレジストでマスキングされた基板表面をＤｅｅｐ ＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法等を用い、所望の深さまでドライエッチング加工して、凹部１５を形成する（ステップｐａ６）。その後、パターン１４を形成しているレジストをリムーブして一連の工程でマイクロオーダーのパターンの形成は終了する（ステップｐａ７）。この工程でマイクロオーダーの微細構造体を有するスタンパーを作製するための元型１０ａの完成である。この元型１０ａをマスターとして、Ｎｉ電鋳を行う前に、シード層Ｎｉ膜１６をスパッタ法、蒸着法、無電界鍍金法等にて成膜する（ステップｐａ８）。その後、所望の厚さにＮｉ電鋳を行って反転層１７を設ける（ステップｐａ９）。その後、元型１０ａと反転層１７の剥離を行い（ステップｐａ１０）、機械加工（ステップｐａ１１）、洗浄（ステップｐａ１２）を施して、マイクロオーダーの微細構造１８ａを有するスタンパー１８が完成する。
該方法のうち、マイクロオーダーの微細構造を作製する方法について図８に基づいて以下に説明をする。
平滑な面を有する基板１０上（例えば、Ｓｉ基板、ガラス基板など）を洗浄した後（ステップｐａ１）にフォトレジスト１１をスピンコート法等で所望の膜厚に均一に塗布する（ステップｐａ２）。その後、プリベーク（予備焼成）を行い（ステップｐａ３）、マイクロオーダーでマスクパターン１２ａの設計がなされた所望のガラスマスク１２を用い、露光装置で紫外線光１３を照射して露光を行う（ステップｐａ４）。次いで、ポストベーク（本焼成）を行った後、フォトレジスト専用の現像液にて現像を行って基板１０上にパターン１４を形成し（ステップｐａ５）、リンス、乾燥させる。その後、フォトレジストでマスキングされた基板表面をＤｅｅｐ ＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法等を用い、所望の深さまでドライエッチング加工して、凹部１５を形成する（ステップｐａ６）。その後、パターン１４を形成しているレジストをリムーブして一連の工程でマイクロオーダーのパターンの形成は終了する（ステップｐａ７）。この工程でマイクロオーダーの微細構造体を有するスタンパーを作製するための元型１０ａの完成である。この元型１０ａをマスターとして、Ｎｉ電鋳を行う前に、シード層Ｎｉ膜１６をスパッタ法、蒸着法、無電界鍍金法等にて成膜する（ステップｐａ８）。その後、所望の厚さにＮｉ電鋳を行って反転層１７を設ける（ステップｐａ９）。その後、元型１０ａと反転層１７の剥離を行い（ステップｐａ１０）、機械加工（ステップｐａ１１）、洗浄（ステップｐａ１２）を施して、マイクロオーダーの微細構造１８ａを有するスタンパー１８が完成する。
また、ナノオーダーの三次元微細構造を作製する技術として、ＬＩＧＡプロセスが提案されている（非特許文献１参照）。ＬＩＧＡとは、ドイツ語のＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ（リソグラフィ）、Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ（電鋳）、Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ（射出成形）の略称である。
この方法では、図９に示すように、上記と同様に基板１０を洗浄し（ステップｐｂ１）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）からなるレジスト２１のスピンオン（ステップｐｂ２）、プリベーク（ステップｐｂ３）を行った後、巨大な加速器から発生する波長１ｎｍ以下のシンクロトン放射光（Ｘ線２２）を用いた露光で、ナノオーダーのマスクパターン２４を有するマスク２３を通してレジスト２１上にナノオーダーのパターンを直接描画（露光）し、露光が終了した後、専用の現像液にて現像、リンス、乾燥を行ってパターン２５を形成する（ステップｐｂ４、５）。その後、フォトレジストでマスキングされた基板表面をＤｅｅｐ ＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法等を用い、所望の深さまでドライエッチング加工して微細凹部２６を形成する（ステップｐｂ６）。その後、レジストをリムーブして一連の工程でナノオーダーのパターンの形成は終了する（ステップｐｂ７）。この工程でナノオーダーの微細構造体を有するスタンパーを作製するための元型１０ｂの完成である。この元型１０ｂをマスターとして、Ｎｉ電鋳を行う前に、シード層Ｎｉ膜２７をスパッタ法、蒸着法、無電界鍍金法等にて成膜する（ステップｐｂ８）。その後、所望の厚さにＮｉ電鋳を行って反転層２８を形成する（ステップｐｂ９）。その後、元型１０ｂと反転層２８の剥離を行い（ステップｐｂ１０）、機械加工（ステップｐｂ１１）、洗浄（ステップｐｂ１２）を施して、マイクロオーダーの微細構造２９ａを有するスタンパー２９が完成する。
この方法では、図９に示すように、上記と同様に基板１０を洗浄し（ステップｐｂ１）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）からなるレジスト２１のスピンオン（ステップｐｂ２）、プリベーク（ステップｐｂ３）を行った後、巨大な加速器から発生する波長１ｎｍ以下のシンクロトン放射光（Ｘ線２２）を用いた露光で、ナノオーダーのマスクパターン２４を有するマスク２３を通してレジスト２１上にナノオーダーのパターンを直接描画（露光）し、露光が終了した後、専用の現像液にて現像、リンス、乾燥を行ってパターン２５を形成する（ステップｐｂ４、５）。その後、フォトレジストでマスキングされた基板表面をＤｅｅｐ ＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法等を用い、所望の深さまでドライエッチング加工して微細凹部２６を形成する（ステップｐｂ６）。その後、レジストをリムーブして一連の工程でナノオーダーのパターンの形成は終了する（ステップｐｂ７）。この工程でナノオーダーの微細構造体を有するスタンパーを作製するための元型１０ｂの完成である。この元型１０ｂをマスターとして、Ｎｉ電鋳を行う前に、シード層Ｎｉ膜２７をスパッタ法、蒸着法、無電界鍍金法等にて成膜する（ステップｐｂ８）。その後、所望の厚さにＮｉ電鋳を行って反転層２８を形成する（ステップｐｂ９）。その後、元型１０ｂと反転層２８の剥離を行い（ステップｐｂ１０）、機械加工（ステップｐｂ１１）、洗浄（ステップｐｂ１２）を施して、マイクロオーダーの微細構造２９ａを有するスタンパー２９が完成する。
Ｅ．Ｗ．Ｂｅｃｋｅｒ ｅｔ ａｌ．，ＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ４（１９８６），ｐｐ．３５−３６
ところで、最近では、マイクロオーダーとナノオーダーの混在した３次元構造を有するスタンパーの作製が要望されている。この要望に応えるため、例えば、従来のマイクロオーダーの微細構造製造方法によって、マイクロオーダーのパターンが形成された基板を形成し（ステップｐａ１〜ｐａ７）、次いで、マイクロオーダーのパターンが形成された基板上の全面または必要な箇所に電子線露光用フォトレジストをスピンコート法などで所望の膜厚に均一に塗布する。その後、プリベークし、電子線露光機にて所望のナノオーダーパターンを直接描画する。その後は、上記と同様にして、現像、ドライエッチング、レジストリムーブ、シード層形成、反転層形成、取り出し等（ステップｐｂ５〜１２）を経て、同一面状にマイクロオーダーとナノオーダーの微細構造が混在しているスタンパーが得られる。
しかし、この方法は、フォトリソグラフィー工程が２工程必要であり、工程が煩雑になり効率も悪い。さらには、ナノパターン形成のために、高価かつ時間のかかる電子線露光を必要とすることから工程時間とコストの両面でも問題がある。また、電子線露光機を用いてマイクロオーダーのパターンとナノオーダーのパターンとを同時に形成することは事実上困難である。
しかし、この方法は、フォトリソグラフィー工程が２工程必要であり、工程が煩雑になり効率も悪い。さらには、ナノパターン形成のために、高価かつ時間のかかる電子線露光を必要とすることから工程時間とコストの両面でも問題がある。また、電子線露光機を用いてマイクロオーダーのパターンとナノオーダーのパターンとを同時に形成することは事実上困難である。
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、微細転写用のマイクロオーダーとナノオーダーの微細構造が混在したスタンパーを短時間かつ低コストで製造することができるマイクロ・ナノ微細構造体を有するスタンパーの製造方法を提供することを目的とする。
すなわち、本発明のマイクロ・ナノ微細構造体を有するスタンパーの製造方法のうち、請求項１記載の発明は、スタンパーにマイクロオーダーの微細凹凸を形成するためのマイクロオーダー用のパターンと前記スタンパーにナノオーダーの微細凹凸を形成するためのナノオーダー用のパターンとがドライエッチング加工においてマイクロローディング効果とテーパーエッチングとが生じるようにマスクパターンとして混在して設けられたマスクを用いたフォトリソグラフィー工程と、該フォトリソグラフィー工程によりパターン形成がなされた基板に前記マイクロローディング効果と前記テーパーエッチングを活用してマイクロ・ナノ微細凹凸を形成するドライエッチング加工工程と、該ドライエッチングによってマイクロ・ナノ微細凹凸が形成された基板表面上に反転層を設ける工程と、該基板から前記反転層を取り出してスタンパーを得る工程とを有することを特徴とする。
請求項２記載のマイクロ・ナノ微細構造体を有するスタンパーの製造方法の発明は、請求項１記載の発明において、前記フォトリソグラフィー工程における露光源に紫外線光を用いることを特徴とする。
請求項３記載のマイクロ・ナノ微細構造体を有するスタンパーの製造方法の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記マスクの前記マイクロオーダー用のパターンが数十μｍのオーダーのパターンであり、前記ナノオーダー用のパターンが数μｍのオーダーのパターンであることを特徴とする。
すなわち、本発明のマイクロ・ナノ微細構造体を有するスタンパーの製造方法によれば、マイクロオーダー用のパターンとナノオーダー用のパターンとがマスクパターンとして混在して設けられたマスクを用いたフォトリソグラフィー工程により、基板表面にマイクロオーダー用のパターンとナノオーダー用のパターンとを混在して形成することができる。この基板に対するドライエッチング加工工程により、基板にマイクロオーダーおよびナノオーダーの微細凹凸を形成することができる。この基板表面上に反転層を設ける工程により該反転層に上記マイクロオーダーおよびナノオーダーの微細凹凸が反転される。この反転層を基板から取り出す工程により、表面にマイクロオーダーおよびナノオーダーの微細構造が混在して形成されたスタンパーが得られる。
なお、フォトリソグラフィー工程における露光源として紫外線光を用いることにより、Ｘ線露光における高コスト化、プロセス時間の長時間化が回避され、低コスト、短時間での露光処理が可能になる。紫外線光は、概ね１０〜４００ｎｍの波長を有する光線として説明することができる。
また、前記マスクにおけるマスクパターン形成においては、ドライエッチングに際し、マイクロローディング効果が得られるようにマイクロオーダーのマスクパターンとナノオーダーのマスクパターンとの配置関係を設定する。
マイクロローディング効果とは、マスク開口部面積（被エッチング面積）の全体に対する割合、マスク開口部の部分的なパターン密度、およびマスク開口部パターン幅の絶対値により、エッチング速度、エッチング形状がマイクロレベルで変化する現象である。マイクロローディング効果が生じる主な原因としては、エッチングに寄与するラジカル消費量の増減や、レジストから放出される炭素、酸素、窒素により形成される側壁保護膜の増減が考えられている。例えば、半導体プロセスの中で、ＳｉやＡｌエッチング時にドライエッチング加工を行っているが、スルーホール径が異なるパターンの穴加工を一度に施すときにマイクロローディング効果が生ずる。ここでは、スルーホール径が小さくなるにしたがって、エッチング深さが浅くなるという現象となって現れる。一般に、半導体プロセスでは、この現象をプロセス的に避けた方法や、排除する方法が多く提案されている。
マイクロローディング効果とは、マスク開口部面積（被エッチング面積）の全体に対する割合、マスク開口部の部分的なパターン密度、およびマスク開口部パターン幅の絶対値により、エッチング速度、エッチング形状がマイクロレベルで変化する現象である。マイクロローディング効果が生じる主な原因としては、エッチングに寄与するラジカル消費量の増減や、レジストから放出される炭素、酸素、窒素により形成される側壁保護膜の増減が考えられている。例えば、半導体プロセスの中で、ＳｉやＡｌエッチング時にドライエッチング加工を行っているが、スルーホール径が異なるパターンの穴加工を一度に施すときにマイクロローディング効果が生ずる。ここでは、スルーホール径が小さくなるにしたがって、エッチング深さが浅くなるという現象となって現れる。一般に、半導体プロセスでは、この現象をプロセス的に避けた方法や、排除する方法が多く提案されている。
また、ドライエッチングは、プラズマを利用してエッチングを行うものであり、適宜のガスを励起させ、プラズマを発生させてラジカル、イオンを生成する。これらのラジカル、イオンと、パターン形成をした基板とを反応させてエッチングを行う。該エッチングに際しては、テーパーエッチングの作用を活用する。
テーパーエッチングとは、ドライエッチング加工において、加工時間や加工深さを増加した場合に、エッチング部分の側壁にプラズマが集中し、過度のエッチングが生じ、設計したマスクサイズに対して加工幅が小さく（細くなる）現象である。これはドライエッチング用ガス種に起因するプラズマ（ラジカル、イオン）が物理的、化学的に被エッチング部と反応することで生じ、そのエッチング量は用いたガス量（生じるプラズマ量）や出力パワーなどのエッチング条件に影響されると考えられている。このため、数十μｍのパターンと数μｍのパターンによって露光、現像した基板においてマイクロオーダーとナノオーダーの微細凹凸が混在した形状が一度に得られる。
効果的なテーパーエッチング作用を得るため、例えば、ドライエッチング用ガス種として、ラジカル作用の強いＳＦ６などのフッ素系ガスに、イオンとしてのエッチング作用の強いＯ２などを適量（例えば１０体積％以下）含有させる。また、基板側に付加するバイアスを小さくするとテーパーエッチング作用が小さくなる。例えば、プラズマ発生電圧に対し、バイアス電圧を１０％以下にする。
また、本発明のスタンパーによれば、マイクロオーダーの微細凹凸とナノオーダーの微細凹凸ともに、凸部が表面側ほど幅狭となっており、側面がテーパ状の傾斜を有しているため、該スタンパーを用いた転写を行う場合に、ナノオーダーの微細構造部分の凹部底部側に転写材料を確実に侵入させて正確に転写することが可能になる。また、転写後、転写物をスタンパーから取り去る際にも、上記微細凹凸の側面がテーパ傾斜を有していることから、スタンパーの抜き取りを容易に行うことができ、離型性に優れている。また、スタンパーの底部側凸部では、側面の傾斜が直立に近くて拡幅変化率が小さくなっているため、転写物で必要とされる凸部形状が表面近傍の広い範囲で確保される。
以上説明したように、本発明のマイクロ・ナノ微細構造体を有するスタンパーの製造方法によれば、スタンパーにマイクロオーダーの微細凹凸を形成するためのマイクロオーダー用のパターンと前記スタンパーにナノオーダーの微細凹凸を形成するためのナノオーダー用のパターンとがドライエッチング加工においてマイクロローディング効果とテーパーエッチングとが生じるようにマスクパターンとして混在して設けられたマスクを用いたフォトリソグラフィー工程と、該フォトリソグラフィー工程によりパターン形成がなされた基板に前記マイクロローディング効果と前記テーパーエッチングを活用してマイクロ・ナノ微細凹凸を形成するドライエッチング加工工程と、該ドライエッチングによってマイクロ・ナノ微細凹凸が形成された基板表面上に反転層を設ける工程と、該基板から前記反転層を取り出してスタンパーを得る工程とを有するので、表面にマイクロ・ナノ微細凹凸形状が形成されたスタンパーが一括で作製でき、従来の工程を大幅に削減できることから、製作時間の大幅な短縮につながる。よって、製造コストの大幅な削減ができる。ゆえに、製作時間の短縮とコスト低減に効果がある。
特に紫外線光をフォトリソグラフィー工程の光源として用いて、ドライエッチングに際し、マイクロローディングの作用とテーパーエッチングの作用とを活用することで、さらに低コスト、短時間の処理工程でマイクロ・ナノ微細構造体が混在したスタンパーを効率的に製造することができる。
特に紫外線光をフォトリソグラフィー工程の光源として用いて、ドライエッチングに際し、マイクロローディングの作用とテーパーエッチングの作用とを活用することで、さらに低コスト、短時間の処理工程でマイクロ・ナノ微細構造体が混在したスタンパーを効率的に製造することができる。
また、本発明で得られるマイクロ・ナノ微細構造体を有するスタンパーによれば、マイクロオーダーの微細凹凸とナノオーダーの微細凹凸とが混在して形成されており、前記両微細凹凸は、凸部が表面側ほど幅狭となるようにテーパ形状の側面を有し、かつ凸部の底部側面近傍では、表面側に向かう拡副変化率が表面側よりも小さくなっているので、微細凹凸の転写を行う際に、ナノオーダーの微細な形状も正確な転写が可能になるとともに、離型が容易であり、微細凹凸が正確に転写された転写物を効率よく得ることができる。また、スタンパーの底部側凸部では、側面の傾斜が直立に近くて拡幅変化率が小さくなっているため、転写物で必要とされる凸部形状が表面近傍の広い範囲で確保される。
以下に、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
平滑な面を有する基板１０上（例えば、Ｓｉ基板、ガラス基板など）を洗浄した後（ステップｓ１）にフォトレジスト１１をスピンコート法等で所望の膜厚に均一に塗布する（ステップｓ）。本発明におけるフォトレジスト材料の種別は特定のものに限定をされるものではなく、例えば既知のものを用いることができる。また、レジストの膜厚も特に限定をされるものではなく、レジストの塗布方法もスピンコートに限定されず、その他の既知の方法などを採用することもできる。その後、プリベーク（予備焼成）を行い（ステップｓ３）、マイクロオーダー用のマスクパターン１ａとナノオーダー用のマスクパターン１ｂの設計がなされた所望のガラスマスク１を用い、露光装置２で紫外線光２ａを照射して露光を行う（ステップｓ４）。マスクパターン１ａは、数十μｍオーダー（例えば４０〜６０μｍ）の大きさでパターンが形成され、マスクパターン１ｂは、数μｍオーダー（例えば１〜２０μｍ、好ましくは１〜１０μｍ未満）の大きさでパターンが形成されている。これらのパターンの大きさは、後述するドライエッチングにおいてテーパーエッチング作用によって所望の大きさのマイクロオーダーの微細凹凸とナノオーダーの微細凹凸が得られることを想定して設定しておく。また、これらのパターンでは、ドライエッチングにおいてマイクロローディング効果が得られるように配置、形状の設計を行う。スタンパーの最終形状が制約されている場合には、許容される範囲内でマイクロローディング効果が得られるように形状等の設計を行う。
なお、露光装置２は、所望の波長の紫外線光を出力でき、上記マイクロオーダー用のマスクパターン１ａとナノオーダー用のマスクパターン１ｂの形状に従って、基板１０上のフォトレジスト１１を露光してパターン形成できるものである。
平滑な面を有する基板１０上（例えば、Ｓｉ基板、ガラス基板など）を洗浄した後（ステップｓ１）にフォトレジスト１１をスピンコート法等で所望の膜厚に均一に塗布する（ステップｓ）。本発明におけるフォトレジスト材料の種別は特定のものに限定をされるものではなく、例えば既知のものを用いることができる。また、レジストの膜厚も特に限定をされるものではなく、レジストの塗布方法もスピンコートに限定されず、その他の既知の方法などを採用することもできる。その後、プリベーク（予備焼成）を行い（ステップｓ３）、マイクロオーダー用のマスクパターン１ａとナノオーダー用のマスクパターン１ｂの設計がなされた所望のガラスマスク１を用い、露光装置２で紫外線光２ａを照射して露光を行う（ステップｓ４）。マスクパターン１ａは、数十μｍオーダー（例えば４０〜６０μｍ）の大きさでパターンが形成され、マスクパターン１ｂは、数μｍオーダー（例えば１〜２０μｍ、好ましくは１〜１０μｍ未満）の大きさでパターンが形成されている。これらのパターンの大きさは、後述するドライエッチングにおいてテーパーエッチング作用によって所望の大きさのマイクロオーダーの微細凹凸とナノオーダーの微細凹凸が得られることを想定して設定しておく。また、これらのパターンでは、ドライエッチングにおいてマイクロローディング効果が得られるように配置、形状の設計を行う。スタンパーの最終形状が制約されている場合には、許容される範囲内でマイクロローディング効果が得られるように形状等の設計を行う。
なお、露光装置２は、所望の波長の紫外線光を出力でき、上記マイクロオーダー用のマスクパターン１ａとナノオーダー用のマスクパターン１ｂの形状に従って、基板１０上のフォトレジスト１１を露光してパターン形成できるものである。
露光に次いで、ポストベーク（本焼成）を行った後、フォトレジスト専用の現像液にて現像を行って基板１０上にレジスト材によるマイクロオーダー用のパターン３ａとナノオーダー用のパターン３ｂを形成し（ステップｓ５）、リンス、乾燥させる。その後、フォトレジストでマスキングされた基板表面をドライエッチング装置４を用いて、Ｄｅｅｐ ＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法等により、所望の深さまでドライエッチング加工して、マイクロオーダーの微細構造側面４ａとナノオーダーの微細構造側面４ｂとを形成する（ステップｓ６）。
ドライエッチング装置では、適宜のチャンバ（図示しない）内に、レジストによってパターン形成をした基板１０を収容し減圧下、所定のエッチングガスを封入する。該エッチングガスとしては、特定のものに限定されるものではないが、ＳＦ６などのフッ素系ガスにＯ２等を好適には１０体積％以下混合したものが望ましい。
該チャンバ内で高周波電圧などを印加することでガスをプラズマ化させる。また、基板側にはバイアス電圧を印加する。このバイアス電圧は、プラズマ生成用の電圧に対し、１０％以下の電圧とするのが望ましい。プラズマには、イオンやラジカルなどが混在している。これらのプラズマがレジストや基板と反応することでエッチングがなされる。本発明では、上記のように反応性イオンエッチングによるＤｅｅｐ ＲＩＥ法等が望ましい。該エッチングでは、通常は、反応生成物を排気しつつ、エッチングガスを供給する。
ドライエッチング装置では、適宜のチャンバ（図示しない）内に、レジストによってパターン形成をした基板１０を収容し減圧下、所定のエッチングガスを封入する。該エッチングガスとしては、特定のものに限定されるものではないが、ＳＦ６などのフッ素系ガスにＯ２等を好適には１０体積％以下混合したものが望ましい。
該チャンバ内で高周波電圧などを印加することでガスをプラズマ化させる。また、基板側にはバイアス電圧を印加する。このバイアス電圧は、プラズマ生成用の電圧に対し、１０％以下の電圧とするのが望ましい。プラズマには、イオンやラジカルなどが混在している。これらのプラズマがレジストや基板と反応することでエッチングがなされる。本発明では、上記のように反応性イオンエッチングによるＤｅｅｐ ＲＩＥ法等が望ましい。該エッチングでは、通常は、反応生成物を排気しつつ、エッチングガスを供給する。
上記ドライエッチングにおいて、前記マイクロオーダー用のマスクパターン１ａとナノオーダー用のマスクパターン１ｂの設計に基づいてマイクロローディング効果が得られる。
該マイクロローディング効果の例を説明すると、前記したメカニズムにより、図２に示すように、エッチングを行うライン幅（凹凸の間隔）によってエッチングされる深さが異なっており、ライン幅が小さいほど理論値との乖離が大きくなる。すなわち、この例では、図３（１）に示す５〜２０μｍのライン幅では、加工深さは小さくて数μｍ〜１５μｍの乖離が見られ、図３（２）に示す２５〜３５μｍのライン幅では、数μｍの乖離が見られる。一方、図３（３）に示す４０〜５０μｍのライン幅では、理論値にほぼ合致する加工深さが得られている。すなわち、同じエッチング条件で加工しているのに関わらず、加工幅が狭くなるに従い加工深さが浅くなっていくのが理解できる。
該マイクロローディング効果の例を説明すると、前記したメカニズムにより、図２に示すように、エッチングを行うライン幅（凹凸の間隔）によってエッチングされる深さが異なっており、ライン幅が小さいほど理論値との乖離が大きくなる。すなわち、この例では、図３（１）に示す５〜２０μｍのライン幅では、加工深さは小さくて数μｍ〜１５μｍの乖離が見られ、図３（２）に示す２５〜３５μｍのライン幅では、数μｍの乖離が見られる。一方、図３（３）に示す４０〜５０μｍのライン幅では、理論値にほぼ合致する加工深さが得られている。すなわち、同じエッチング条件で加工しているのに関わらず、加工幅が狭くなるに従い加工深さが浅くなっていくのが理解できる。
これらの現象を利用して、マイクロオーダーとナノオーダーのエッチングパターンが得られるように、露光用のマスクで、マイクロオーダー用のパターンとナノオーダー用のパターンとの配置設計を行うことで、所望の加工幅、加工深さで微細なエッチング加工を行うことができる。通常は、４０μｍ以上（さらに好適には６０μｍ以下）のライン幅と２０μｍ以下（さらに好適には１μｍ以上）のライン幅を混在させてマイクロローディング効果を得る。該マスクは、ナノオーダー（１μｍ未満）のパターンを有するマスクに比べて比較的安価に製造することができる。
また、上記ドライエッチングでは、テーパーエッチングの作用が活用されている。このエッチングでは、図４に示すように、プラズマと、基板１０またはレジスト材によるマイクロオーダー用のパターン３ａとナノオーダー用のパターン３ｂとが反応する。この際に、主としてラジカルの物理的な反応によるエッチングによって深さ方向に対するエッチング（異方性エッチング）が進行し、主としてイオンの化学的な反応によるエッチングによって、深さ方向だけではなく、横方向にもエッチング進行して（等方性エッチング）、テーパーエッチングがなされる。例えば１０μｍの深さで加工した場合、加工幅は５μｍ程度減少する。
テーパーエッチングは、前記したようにガス種の選定や、エッチング時のバイアス電圧の設定などに容易に実現させることができる。
テーパーエッチングにより得られた凹凸形状の例を図５の図面代用写真に示す。マスクサイズに比べて加工幅が小さい凸部形状が得られていることが分かる。
テーパーエッチングは、前記したようにガス種の選定や、エッチング時のバイアス電圧の設定などに容易に実現させることができる。
テーパーエッチングにより得られた凹凸形状の例を図５の図面代用写真に示す。マスクサイズに比べて加工幅が小さい凸部形状が得られていることが分かる。
その後、基板１０からレジストをリムーブして一連の工程でマイクロオーダーのパターンの形成は終了する（ステップｓ７）。この工程でマイクロオーダーとナノオーダーとが混在した微細構造体を有するスタンパーを作製するための元型１０ｃが完成する。この元型１０ｃをマスターとして、Ｎｉ電鋳を行う前に、シード層Ｎｉ膜５をスパッタ法、蒸着法、無電界鍍金法等にて成膜する（ステップｓ８）。その後、所望の厚さにＮｉ電鋳を行って反転層６を設ける（ステップｓ９）。その後、元型１０ｃと反転層６の剥離を行い（ステップｓ１０）、機械加工（ステップｓ１１）、洗浄（ステップｓ１２）を施して、マイクロオーダーの微細構造７ａとナノオーダーの微細構造７ｂとが混在したスタンパー７が完成する。
次に、上記で得られたスタンパー７の詳細な構造を図６に基づいて説明する。
マイクロオーダーの微細構造７ａでは、マイクロオーダー微細凸部８ａは、表面側ほど幅狭になっており、そのマイクロオーダー微細側面９ａはテーパ形状になっている。また、マイクロオーダー微細凸部８ａの底部側マイクロオーダー微細側面９０ａは直立に近く、表面に向かう幅の拡幅変化率は表面側マイクロオーダー微細側面９１ａよりも小さくなっている。
また、ナノオーダーの微細構造７ｂでも、ナノオーダー微細凸部８ｂは、表面側ほど幅狭になっており、そのナノオーダー微細側面９ｂはテーパ形状になっている。また、ナノオーダー微細凸部８ｂの底部側ナノオーダー微細側面９０ｂは、直立に近く、表面に向かう幅の拡幅変化率は表面側ナノオーダー微細側面９１ｂよりも小さくなっている。
上記スタンパー７を用いて転写を行う場合、転写材料が、マイクロオーダー微細凸部８ａ、ナノオーダー微細８ｂ間の凹部の底部側まで十分に流入する必要があるが、マイクロオーダー微細側面９ａおよびナノオーダー微細側面９ｂ（特にナノオーダー微細側面９ｂ）がテーパー形状となっていることにより転写材料が円滑に流入し、また、底部付近で拡幅変化率が小さくなっていることで底部の角部にも隈無く転写材料が流入する。転写が終了した後、転写物を取り去る際にも、マイクロオーダー微細凸部８ａ、ナノオーダー微細凸部８ｂの側面が抜き去り方向に幅狭となるようにテーパ面になっているので、抜き取りが容易かつ円滑になされ、転写した微細構造の破損なども回避することができる。
マイクロオーダーの微細構造７ａでは、マイクロオーダー微細凸部８ａは、表面側ほど幅狭になっており、そのマイクロオーダー微細側面９ａはテーパ形状になっている。また、マイクロオーダー微細凸部８ａの底部側マイクロオーダー微細側面９０ａは直立に近く、表面に向かう幅の拡幅変化率は表面側マイクロオーダー微細側面９１ａよりも小さくなっている。
また、ナノオーダーの微細構造７ｂでも、ナノオーダー微細凸部８ｂは、表面側ほど幅狭になっており、そのナノオーダー微細側面９ｂはテーパ形状になっている。また、ナノオーダー微細凸部８ｂの底部側ナノオーダー微細側面９０ｂは、直立に近く、表面に向かう幅の拡幅変化率は表面側ナノオーダー微細側面９１ｂよりも小さくなっている。
上記スタンパー７を用いて転写を行う場合、転写材料が、マイクロオーダー微細凸部８ａ、ナノオーダー微細８ｂ間の凹部の底部側まで十分に流入する必要があるが、マイクロオーダー微細側面９ａおよびナノオーダー微細側面９ｂ（特にナノオーダー微細側面９ｂ）がテーパー形状となっていることにより転写材料が円滑に流入し、また、底部付近で拡幅変化率が小さくなっていることで底部の角部にも隈無く転写材料が流入する。転写が終了した後、転写物を取り去る際にも、マイクロオーダー微細凸部８ａ、ナノオーダー微細凸部８ｂの側面が抜き去り方向に幅狭となるようにテーパ面になっているので、抜き取りが容易かつ円滑になされ、転写した微細構造の破損なども回避することができる。
なお、上記におけるスタンパーの構造は、一例であり、前記露光用のマスクに設けるマスクパターンの設計によってスタンパーの微細構造を種々変更することができる。
図７は、これらスタンパーの元型の形状例を示すものであり、図７（ａ）に示す元型１００は、前記したスタンパー７における元型と類似した構造を有している。この元型では、マイクロオーダーの微細凹凸１００ａに比較して、ナノオーダーの微細凹凸１００ｂが上記実施形態よりも、より密に配されており、マイクロローディング効果により深さの浅い微細凹凸１００ｂが形成されている。
図７（ｂ）に示す元型１０１は、マイクロオーダーの微細凹凸１０１ａ間に、ナノオーダーの微細凹凸１０１ｂを縦横に並列して形成したものであり、密に形成した微細凹凸１０１ｂによりマイクロローディング効果が活用されている。
図７（ｃ）に示す元型１０２では、マイクロオーダーの微細凹凸１０２ａ間に、該微細凹凸１０２ａと交差する方向にナノオーダーの微細凹凸１０２ｂを並列して形成したものであり、同じく密に形成した微細凹凸１０２ｂによりマイクロローディング効果が活用されている。
なお、上記したスタンパーの変更例においても、微細凹凸の凸部が表面側ほど幅狭となるようにテーパ形状の側面を有し、凸部の底部側面近傍では、表面側に向かう拡副変化率が表面側よりも小さくなっている。
図７は、これらスタンパーの元型の形状例を示すものであり、図７（ａ）に示す元型１００は、前記したスタンパー７における元型と類似した構造を有している。この元型では、マイクロオーダーの微細凹凸１００ａに比較して、ナノオーダーの微細凹凸１００ｂが上記実施形態よりも、より密に配されており、マイクロローディング効果により深さの浅い微細凹凸１００ｂが形成されている。
図７（ｂ）に示す元型１０１は、マイクロオーダーの微細凹凸１０１ａ間に、ナノオーダーの微細凹凸１０１ｂを縦横に並列して形成したものであり、密に形成した微細凹凸１０１ｂによりマイクロローディング効果が活用されている。
図７（ｃ）に示す元型１０２では、マイクロオーダーの微細凹凸１０２ａ間に、該微細凹凸１０２ａと交差する方向にナノオーダーの微細凹凸１０２ｂを並列して形成したものであり、同じく密に形成した微細凹凸１０２ｂによりマイクロローディング効果が活用されている。
なお、上記したスタンパーの変更例においても、微細凹凸の凸部が表面側ほど幅狭となるようにテーパ形状の側面を有し、凸部の底部側面近傍では、表面側に向かう拡副変化率が表面側よりも小さくなっている。
以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明をしたが、本発明は上記実施形態の内容に限定をされるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜の変更がなされたものであってもよい。
本発明は、ナノインプリント業界において、例えば、光学機器、医療検査機器などの分野に用いることができる。
１ マスク
１ａ マイクロオーダー用のマスクパターン
１ｂ ナノオーダー用のマスクパターン
２ 露光装置
２ａ 紫外線光
３ａ マイクロオーダー用のパターン
３ｂ ナノオーダー用のパターン
４ａ マイクロオーダーの微細構造側面
４ｂ ナノオーダーの微細構造側面
５ シード層Ｎｉ膜
６ 反転層
７ スタンパー
７ａ マイクロオーダーの微細構造
７ｂ ナノオーダーの微細構造
８ａ マイクロオーダー微細凸部
８ｂ ナノオーダー微細凸部
９ａ マイクロオーダー微細側面
９ｂ ナノオーダー微細側面
１０ 基板
１１ フォトレジスト
１１ｃ 元型
１ａ マイクロオーダー用のマスクパターン
１ｂ ナノオーダー用のマスクパターン
２ 露光装置
２ａ 紫外線光
３ａ マイクロオーダー用のパターン
３ｂ ナノオーダー用のパターン
４ａ マイクロオーダーの微細構造側面
４ｂ ナノオーダーの微細構造側面
５ シード層Ｎｉ膜
６ 反転層
７ スタンパー
７ａ マイクロオーダーの微細構造
７ｂ ナノオーダーの微細構造
８ａ マイクロオーダー微細凸部
８ｂ ナノオーダー微細凸部
９ａ マイクロオーダー微細側面
９ｂ ナノオーダー微細側面
１０ 基板
１１ フォトレジスト
１１ｃ 元型
Claims (3)
- スタンパーにマイクロオーダーの微細凹凸を形成するためのマイクロオーダー用のパターンと前記スタンパーにナノオーダーの微細凹凸を形成するためのナノオーダー用のパターンとがドライエッチング加工においてマイクロローディング効果とテーパーエッチングとが生じるようにマスクパターンとして混在して設けられたマスクを用いたフォトリソグラフィー工程と、該フォトリソグラフィー工程によりパターン形成がなされた基板に前記マイクロローディング効果と前記テーパーエッチングを活用してマイクロ・ナノ微細凹凸を形成するドライエッチング加工工程と、該ドライエッチングによってマイクロ・ナノ微細凹凸が形成された基板表面上に反転層を設ける工程と、該基板から前記反転層を取り出してスタンパーを得る工程とを有することを特徴とするマイクロ・ナノ微細構造体を有するスタンパーの製造方法。
- 前記フォトリソグラフィー工程における露光源に紫外線光を用いることを特徴とする請求項１記載のマイクロ・ナノ微細構造体を有するスタンパーの製造方法。
- 前記マスクの前記マイクロオーダー用のパターンが数十μｍのオーダーのパターンであり、前記ナノオーダー用のパターンが数μｍのオーダーのパターンであることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ・ナノ微細構造体を有するスタンパーの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006311905A JP5046369B2 (ja) | 2006-11-17 | 2006-11-17 | マイクロ・ナノ微細構造体を有するスタンパーの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006311905A JP5046369B2 (ja) | 2006-11-17 | 2006-11-17 | マイクロ・ナノ微細構造体を有するスタンパーの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008126448A JP2008126448A (ja) | 2008-06-05 |
| JP5046369B2 true JP5046369B2 (ja) | 2012-10-10 |
Family
ID=39552785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006311905A Expired - Fee Related JP5046369B2 (ja) | 2006-11-17 | 2006-11-17 | マイクロ・ナノ微細構造体を有するスタンパーの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5046369B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103086319B (zh) * | 2013-01-16 | 2015-08-26 | 西安交通大学 | 一种用于干粘附的两级结构的电场诱导制备工艺 |
| DE102014210798A1 (de) * | 2014-06-05 | 2015-12-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Formwerkzeug, Verfahren zur seiner Herstellung und Verwendung sowie Kunststofffolie und Kunststoffbauteil |
| JP6987910B2 (ja) * | 2014-11-28 | 2022-01-05 | デクセリアルズ株式会社 | マイクロ流路作製用原盤、転写物、およびマイクロ流路作製用原盤の製造方法 |
| JP2021154626A (ja) * | 2020-03-27 | 2021-10-07 | デクセリアルズ株式会社 | 原盤の製造方法、原盤、転写物および物品 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000231011A (ja) * | 1999-02-09 | 2000-08-22 | Sharp Corp | 光学素子およびその製造に用いるスタンパ |
| JP4114761B2 (ja) * | 1999-05-14 | 2008-07-09 | 国立大学法人群馬大学 | 情報記録ディスク用スタンパー、その製造方法、情報記録ディスク、および情報記録ディスク製造方法 |
| JP2002248626A (ja) * | 2001-02-26 | 2002-09-03 | Sony Corp | 転写用金型とその製造方法 |
| JP4340086B2 (ja) * | 2003-03-20 | 2009-10-07 | 株式会社日立製作所 | ナノプリント用スタンパ、及び微細構造転写方法 |
-
2006
- 2006-11-17 JP JP2006311905A patent/JP5046369B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2008126448A (ja) | 2008-06-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4407770B2 (ja) | パターン形成方法 | |
| JP4935312B2 (ja) | インプリントモールドおよびインプリントモールド製造方法 | |
| KR101512262B1 (ko) | 레지스트 패턴 형성 방법 및 레지스트 패턴을 사용한 패턴화 기판의 제조 방법 | |
| JP2007042715A (ja) | インプリント用モールド及びその製造方法 | |
| JP4998168B2 (ja) | インプリントモールド製造方法 | |
| JP5114962B2 (ja) | インプリントモールド、これを用いたインプリント評価装置、レジストパターン形成方法及びインプリントモールドの製造方法 | |
| JP5125655B2 (ja) | インプリントモールド | |
| JP5046369B2 (ja) | マイクロ・ナノ微細構造体を有するスタンパーの製造方法 | |
| JP4867423B2 (ja) | インプリント用型部材、インプリント用型部材の製造方法、及びインプリント方法 | |
| JP5067848B2 (ja) | パターンの形成方法 | |
| JP5621201B2 (ja) | インプリントモールド製造方法およびインプリントモールド | |
| JP2012209397A (ja) | パターン形成方法およびパターン形成体 | |
| JP2012023242A (ja) | パターン製造方法およびパターン形成体 | |
| WO2006088209A1 (ja) | ３次元モールドの製造方法、微細加工物の製造方法、微細パターン成形品の製造方法、３次元モールド、微細加工物、微細パターン成形品及び光学部品 | |
| KR100744550B1 (ko) | 나노 임프린트용 질화실리콘 스탬프, 및 이의 제작 방법 | |
| Borah et al. | Tuning PDMS brush chemistry by UV–O3 exposure for PS-b-PDMS microphase separation and directed self-assembly | |
| JP2007156384A (ja) | ３次元モールドの製造方法、微細加工物の製造方法、微細パターン成形品の製造方法、３次元モールド、微細加工物、微細パターン成形品及び光学部品。 | |
| JP2010014857A (ja) | マイクロレンズモールド製造方法、マイクロレンズモールド、マイクロレンズ | |
| JP4899638B2 (ja) | モールドの製造方法 | |
| JP2007253544A (ja) | インプリント法 | |
| KR20130039477A (ko) | 나노렌즈어레이몰드의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 몰드를 이용한 나노렌즈어레이의 제조방법 | |
| JP2011167780A (ja) | パターン形成方法およびパターン形成体 | |
| JP2010023360A (ja) | インプリント方法、プレインプリントモールド、プレインプリントモールド製造方法、インプリント装置 | |
| CN104238264A (zh) | 一种溶液辅助软压印方法 | |
| Park et al. | Formation of high aspect ratio fused silica nanowalls by fluorine-based deep reactive ion etching |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081224 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110620 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110622 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110810 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120502 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120620 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120711 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120713 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150727 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |