JP5608462B2 - Manufacturing method of imprint mold - Google Patents
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Description
本発明は、微細な3次元構造パターンを形成する際に用いるインプリントモールドの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an imprint mold used for forming a fine three-dimensional structure pattern.
従来、この種の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている(特許文献1参照)。この文献には、エッチングマスクとして用いたパターニングされた感光性樹脂に新たなパターンを再度パターニングし、再度エッチングして複数の段差を備えたインプリントモールドを製造する技術が記載されている。すなわち、パターニングされた感光性樹脂をマスクにして第1回目の基板エッチングを行い、その後パターニングされた感光性樹脂を再度パターニングしてこれをマスクにして第2回目の基板エッチングを行っていた。 Conventionally, as this type of technology, for example, those described in the following documents are known (see Patent Document 1). This document describes a technique for manufacturing an imprint mold having a plurality of steps by patterning a new pattern again on a patterned photosensitive resin used as an etching mask and etching again. That is, the first substrate etching is performed using the patterned photosensitive resin as a mask, and then the patterned photosensitive resin is patterned again and the second substrate etching is performed using this as a mask.
上記従来のインプリントモールドの製造方法において、第1回目の基板エッチングでは、感光性樹脂もエッチングされるので、エッチング面内の面内ばらつきにより感光性樹脂の厚さにもばらつきが生じてしまう。このため、その後感光性樹脂を再度パターニングする際にパターニング精度にばらつきが生じてしまう。したがって、再度パターニングされた感光性樹脂をマスクとした第2回目の基板エッチングにおいても構造パターンにばらつきが生じてしまう。 In the above-described conventional imprint mold manufacturing method, the photosensitive resin is also etched in the first substrate etching. Therefore, the thickness of the photosensitive resin also varies due to in-plane variation in the etched surface. For this reason, when patterning photosensitive resin again after that, variation will arise in patterning accuracy. Therefore, the structure pattern also varies in the second substrate etching using the patterned photosensitive resin as a mask.
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、多段構造の寸法精度を向上したインプリントモールドの製造方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an imprint mold with improved dimensional accuracy of a multistage structure.
本発明の第1の態様によれば、3次元の多段構造パターンを有するインプリントモールドの製造方法において、基板上に第2マスク層に使用するマスク材を形成した後、感光性樹脂を塗布し、感光性樹脂をパターニングし、パターニングされた感光性樹脂を用いて第2マスク層に使用するマスク材を選択的に除去して第2マスク層に使用するマスク材をパターニングし、残存する感光性樹脂を除去し、基板上にパターニングされた第2マスク層に使用するマスク材からなる第2マスク層を形成する第1の工程と、第1の工程後に、パターニングされた第2マスク層及び基板上に、第2マスク層に使用するマスク材と材質が異なる第1マスク層に使用するマスク材を塗布した後、第2マスク層が形成されていない第1マスク層に使用するマスク材の一部を除去し、第1マスク層に使用するマスク材をパターニングして、基板上にパターニングされた第1マスク層に使用するマスク材からなり、かつ第2マスク層を被膜する第1マスク層を形成する第2の工程と、パターニングされた第1マスク層を用いて基板を選択的に除去して、基板に第1凹部パターンを形成する第3の工程と、第1マスク層を除去した後、基板上に既にパターニングされている第2マスク層を用いて基板を選択的に除去して、基板に第2凹部パターンを形成する第4の工程とを有することを特徴とするインプリントモールドの製造方法が提供される。
According to a first aspect of the present invention, in the manufacturing method of imprint mold having a three-dimensional multi-stage structure pattern, after forming a mask material used for the second mask layer on a substrate, a photosensitive resin is applied Patterning the photosensitive resin, selectively removing the mask material used for the second mask layer using the patterned photosensitive resin, and patterning the mask material used for the second mask layer, and the remaining photosensitivity A first step of removing the resin and forming a second mask layer made of a mask material used for the second mask layer patterned on the substrate, and a second mask layer and substrate patterned after the first step above, after applying the mask material used in the first mask layer a mask material and the material it is different to be used for the second mask layer, the mask used in the first mask layer in which the second mask layer is not formed Some was removed by patterning the mask material used in the first mask layer, the first mask made from the mask material used in the first mask layer patterned on the substrate, and coating the second mask layer A second step of forming a layer ; a third step of selectively removing the substrate using the patterned first mask layer to form a first recess pattern on the substrate; and removing the first mask layer And a fourth step of selectively removing the substrate using a second mask layer already patterned on the substrate to form a second recess pattern on the substrate. A method for manufacturing a mold is provided.
本発明によれば、多段構造の寸法精度を向上したインプリントモールドの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the imprint mold which improved the dimensional accuracy of the multistage structure can be provided.
以下、図面を用いて本発明を実施するための実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1A、図1Bは本発明の実施形態1に係るインプリントモールドの製造方法の工程を示す工程断面図である。図1A、図1Bに示す実施形態1のインプリントモールドの製造方法は、3次元の多段構造パターンを有するインプリントモールドの製造方法において、基板に第2マスク層を形成する第1の工程と、第1の工程後に、第2マスク層と材質が異なる第1マスク層を第2マスク層を被覆するように基板に形成する第2の工程と、第1マスク層を用いて基板を選択的に除去して、基板に第1凹部パターンを形成する第3の工程と、第1マスク層を除去した後、第2マスク層を用いて基板を選択的に除去して、基板に第2凹部パターンを形成する第4の工程とを備えている。
(Embodiment 1)
1A and 1B are process cross-sectional views illustrating processes of a method for manufacturing an imprint mold according to Embodiment 1 of the present invention. The imprint mold manufacturing method of Embodiment 1 shown in FIGS. 1A and 1B is a first step of forming a second mask layer on a substrate in the method of manufacturing an imprint mold having a three-dimensional multistage structure pattern, After the first step, a second step of forming a first mask layer made of a material different from that of the second mask layer on the substrate so as to cover the second mask layer, and selectively using the first mask layer to select the substrate A third step of removing and forming a first recess pattern on the substrate; and after removing the first mask layer, the substrate is selectively removed using the second mask layer to form a second recess pattern on the substrate. And a fourth step of forming.
先ず、図1A(a)に示すように、インプリントモールドの基板11として例えば200〜700μm程度の厚さの半導体のシリコン基板を用意する。
First, as shown in FIG. 1A (a), a semiconductor silicon substrate having a thickness of about 200 to 700 μm, for example, is prepared as the
次に、図1A(b)に示すように、基板11の主面(表裏面)に、熱酸化等により酸化膜12(第2マスク層)を形成する。酸化膜12は、基板11のシリコンに比べてドライエッチング耐性が強いので、酸化膜12の厚さは後述する図1B(i)に示す工程で形成される第1凹部パターン15の深さの概ね1/50程度の薄い膜でかまわない。
Next, as shown in FIG. 1A (b), an oxide film 12 (second mask layer) is formed on the main surface (front and back surfaces) of the
次に、図1A(c)に示すように、基板11の一方の主面(表面)に形成された酸化膜12上に、感光性樹脂13を塗布する。この感光性樹脂13は、後述する図1A(e)に示す工程で使用するバッファードフッ酸の薬液に侵されることがないので、0.5μm程度の厚さに形成される。
Next, as shown in FIG. 1A (c), a
次に、図1A(d)に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いて感光性樹脂13を選択的に除去してパターニングする。
Next, as shown in FIG. 1A (d), the
次に、図1A(e)に示すように、先の工程でパターニングされた感光性樹脂13をマスクとして、バッファードフッ酸の薬液により一方の主面(表面)の酸化膜12を選択的にエッチング除去し、他方の主面(裏面)の酸化膜12をエッチング除去する。
Next, as shown in FIG. 1A (e), using the
次に、図1A(f)に示すように、酸素プラズマ等により残存する感光性樹脂13を剥離して除去する。
Next, as shown in FIG. 1A (f), the remaining
次に、図1B(g)に示すように、基板11の一方の主面(表面)に、感光性樹脂14(第1マスク層)を例えば数μm程度の厚さに再度塗布する。これにより、酸化膜12はすべて感光性樹脂14で覆われる。
Next, as shown in FIG. 1B (g), a photosensitive resin 14 (first mask layer) is applied again to a thickness of, for example, about several μm on one main surface (front surface) of the
次に、図1B(h)に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いて感光性樹脂14の第1凹部パターン15を形成しようとする領域のみを選択的に除去してパターニングする。
Next, as shown in FIG. 1B (h), only a region where the first
次に、図1B(i)に示すように、先の工程でパターニングされた感光性樹脂14をマスクとして、CF4 やSF6 等のエッチングガスを用いたDRIE(Deep Reactive Ion Etching)法により基板11を選択的にエッチングして除去し、基板11に例えば1〜数十μm程度の深さの第1凹部パターン15を形成する。このとき、酸化膜12は、感光性樹脂14で覆われているので、エッチングされることは回避される。
Next, as shown in FIG. 1B (i), the substrate is formed by a DRIE (Deep Reactive Ion Etching) method using an etching gas such as CF 4 or SF 6 using the
次に、図1B(j)に示すように、酸素プラズマアッシング等により残存する感光性樹脂14を剥離して除去する。
Next, as shown in FIG. 1B (j), the remaining
最後に、図1B(k)に示すように、先の図1A(f)に示す工程でパターニングされた薄い酸化膜12をマスクにして、DRIE(Deep Reactive Ion Etching)法により基板11を選択的にエッチングして除去し、基板11に例えば1〜数十μm程度の深さの第2凹部パターン16を形成する。その後、必要に応じて、残存する酸化膜12をバッファードフッ酸などで除去する。
Finally, as shown in FIG. 1B (k), the
このような工程を経て、基板11に形成された第1凹部パターン15と第2凹部パターン16とを備えた、多段構造のインプリントモールドが製造される。
Through such a process, an imprint mold having a multistage structure including the first
このように、この実施形態1では、第1凹部パターン15を形成する工程では、後工程で使用する酸化膜12は、基板11をエッチングする際のマスクとなる感光性樹脂14で覆われる。さらに、第1凹部パターン15を形成する工程では、第2凹部パターン16が形成される領域の基板11も上記感光性樹脂14で覆われる。このため、基板11をエッチングして第1凹部パターン15を形成する工程において、酸化膜12ならびに第2凹部パターン16が形成される領域の基板11はエッチングされることは免れる。その結果、エッチングによる損傷のない酸化膜12で第2凹部パターン16を形成することができるので、寸法精度の良好な第2凹部パターン16を形成することが可能となる。
As described above, in the first embodiment, in the step of forming the
第2凹部パターン16を形成する際のマスクとして、感光性樹脂ならびに基板のシリコンに比べてプラズマ耐性が強い酸化膜12を用いているので、感光性樹脂14の厚さに比べて薄い酸化膜12で基板11のシリコンをエッチングすることが可能となる。これにより、5μm以下の第2凹部パターン16を精度よく(精度を高めて)微細加工することができる(可能となる)。
Since the
酸化膜12をパターニングする際のエッチング液として、パターニングのマスクとなる感光性樹脂13をエッチングしないバッファードフッ酸を用いている。このため、感光性樹脂13の厚さを薄くすることが可能となり、酸化膜12を微細に加工することができる。その結果、第2凹部パターン16を微細加工することができる上に、寸法精度を高めることができる。
As an etchant for patterning the
第2凹部パターンは微細に加工できることで、上記製造方法で製造されたインプリントモールドを用いて多層配線板を形成する場合に、第2凹部パターンで導体回路パターンを形成し、第1凹部パターンでビアホールを形成することができる。これにより、導体回路パターンを微細に形成することが可能となる。 Since the second recess pattern can be finely processed, when forming a multilayer wiring board using the imprint mold manufactured by the above manufacturing method, a conductor circuit pattern is formed with the second recess pattern, and the first recess pattern is A via hole can be formed. Thereby, it becomes possible to form a conductor circuit pattern minutely.
なお、第2凹部パターン16を形成する際のマスクは、酸化膜12に代えてシリコン窒化膜を用いることができる。この場合、窒化膜はLPCVD(低圧Chemical Vapor Deposition)法などの薄膜形成法で成膜した後、フォトリソグラフィー技術とフッ素系ガスを用いたドライエッチングによりパターニングする。
Note that a silicon nitride film can be used in place of the
また、第2凹部パターン16を形成する際のマスクは、酸化膜12に代えてアルミや合金等の金属膜を用いることができる。この場合、金属膜は蒸着やスパッタ法などの薄膜形成法で成膜した後、フォトリソグラフィー技術と酸系のエッチング液を用いたドライエッチングによりパターニングする。
Also, a metal film such as aluminum or an alloy can be used in place of the
第2凹部パターン16を形成する際のマスクとして金属膜を用いた場合には、インプリントモールドの基板は、シリコンの他に石英や耐熱ガラス(結晶化ガラス)を用いることができる。
In the case where a metal film is used as a mask when forming the second
(実施形態2)
図2は本発明の実施形態2に係るインプリントモールドの製造方法の一部工程を示す工程断面図である。図2に示す実施形態2のインプリントモールドの製造方法の特徴とするところは、先の実施形態1で製造されたインプリントモールドを使用して、凸型のインプリントモールドを製造することにある。この実施形態2のインプリントモールドの製造方法は、先の実施形態1の第1の工程〜第3の工程に加えて、第3の工程および第4の工程で形成された第1凹部パターンならびに第2凹部パターンに金属を充填する第5の工程と、基板11と金属とを分離して、金属からなるインプリントモールドを得る第6の工程とを備えている。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a process cross-sectional view illustrating a partial process of the method for manufacturing an imprint mold according to the second embodiment of the present invention. A feature of the method of manufacturing the imprint mold of the second embodiment shown in FIG. 2 is that a convex imprint mold is manufactured by using the imprint mold manufactured in the first embodiment. . In the imprint mold manufacturing method of the second embodiment, in addition to the first step to the third step of the first embodiment, the first concave pattern formed in the third step and the fourth step, and A fifth step of filling the second concave pattern with metal and a sixth step of separating the
先ず、図2(a)に示すように、先の実施形態1で説明した、図1B(k)に示す凹型のインプリントモールドを製造して用意する。 First, as shown in FIG. 2A, the concave imprint mold shown in FIG. 1B (k) described in the first embodiment is manufactured and prepared.
次に、図2(b)に示すように、めっき等によりニッケル等の金属17を、酸化膜12上の厚さが例えば数〜数十μm程度となるように堆積して、金属17を凹型のインプリントモールド内に充填する。
Next, as shown in FIG. 2B, a
最後に、図2(c)に示すように、凹型のインプリントモールドを剥離もしくはエッチング等により除去して、凹型のインプリントモールドの基板と金属とを分離し、凸部の高さが例えば1〜数十μm程度の金属17からなる凸型のインプリントモールド18を製造する。
Finally, as shown in FIG. 2C, the concave imprint mold is removed by peeling or etching to separate the substrate of the concave imprint mold from the metal, and the height of the convex portion is, for example, 1 A
この実施形態2においては、先の実施形態1で製造されたインプリントモールドを用いて凸型のインプリントモールドを製造しているので、凸型のインプリントモールドにおける構造パターンの寸法精度を向上することができる。 In the second embodiment, since the convex imprint mold is manufactured using the imprint mold manufactured in the first embodiment, the dimensional accuracy of the structure pattern in the convex imprint mold is improved. be able to.
11…基板
12…酸化膜
13,14…感光性樹脂
15…第1凹部パターン
16…第2凹部パターン
17…金属
18…インプリントモールド
DESCRIPTION OF
Claims (5)
基板上に第2マスク層に使用するマスク材を形成した後、感光性樹脂を塗布し、前記感光性樹脂をパターニングし、パターニングされた前記感光性樹脂を用いて前記第2マスク層に使用するマスク材を選択的に除去して前記第2マスク層に使用するマスク材をパターニングし、残存する前記感光性樹脂を除去し、前記基板上にパターニングされた前記第2マスク層に使用するマスク材からなる第2マスク層を形成する第1の工程と、
前記第1の工程後に、パターニングされた前記第2マスク層及び前記基板上に、前記第2マスク層に使用するマスク材と材質が異なる第1マスク層に使用するマスク材を塗布した後、前記第2マスク層が形成されていない前記第1マスク層に使用するマスク材の一部を除去し、前記第1マスク層に使用するマスク材をパターニングして、前記基板上に前記パターニングされた前記第1マスク層に使用するマスク材からなり、かつ前記第2マスク層を被膜する第1マスク層を形成する第2の工程と、
パターニングされた前記第1マスク層を用いて前記基板を選択的に除去して、前記基板に第1凹部パターンを形成する第3の工程と、
前記第1マスク層を除去した後、前記基板上に既にパターニングされている前記第2マスク層を用いて前記基板を選択的に除去して、前記基板に第2凹部パターンを形成する第4の工程と
を有することを特徴とするインプリントモールドの製造方法。 In the method of manufacturing an imprint mold having a three-dimensional multistage structure pattern,
After forming a mask material used for the second mask layer on the substrate , a photosensitive resin is applied, the photosensitive resin is patterned, and the patterned photosensitive resin is used for the second mask layer. Mask material used for the second mask layer patterned on the substrate by selectively removing the mask material to pattern the mask material used for the second mask layer, removing the remaining photosensitive resin A first step of forming a second mask layer comprising:
After applying the mask material used for the first mask layer, which is different from the mask material used for the second mask layer , on the patterned second mask layer and the substrate after the first step , A portion of the mask material used for the first mask layer on which the second mask layer is not formed is removed, the mask material used for the first mask layer is patterned, and the pattern is formed on the substrate. A second step of forming a first mask layer made of a mask material used for the first mask layer and coating the second mask layer;
A third step of selectively removing the substrate using the patterned first mask layer to form a first recess pattern on the substrate;
After removing the first mask layer, the substrate is selectively removed using the second mask layer already patterned on the substrate to form a second recess pattern on the substrate. And a process for producing an imprint mold.
前記基板と前記金属とを分離して、前記金属からなるインプリントモールドを得る第6の工程と
を有することを特徴とする請求項1に記載のインプリントモールドの製造方法。 A fifth step of filling the first recess pattern and the second recess pattern formed in the third step and the fourth step with a metal;
The method for producing an imprint mold according to claim 1, further comprising: a sixth step of separating the substrate and the metal to obtain an imprint mold made of the metal.
ことを特徴とする請求項1または2に記載のインプリントモールドの製造方法。 The substrate is formed of silicon, the first mask layer is formed of a photosensitive resin, the second mask layer is an oxide film, according to claim, characterized in that it is formed of a nitride layer or metal layer 1 or 3. A method for producing an imprint mold according to 2.
ことを特徴とする請求項1または2に記載のインプリントモールドの製造方法。 The method for manufacturing an imprint mold according to claim 1, wherein the substrate is made of glass, and the second mask layer is made of a metal film.
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のインプリントモールドの製造方法。 The said 1st recessed part pattern forms the via hole of a multilayer wiring board, The said 2nd recessed part pattern forms the conductor circuit pattern of the said multilayer wiring board, The any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. The manufacturing method of the imprint mold of description.
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