JP5621201B2 - 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 - Google Patents
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Description
以下、一例として、図1を用いながら、従来の典型的な、リソグラフィを用いた多段構造のパターンの形成方法について、説明を行う。
次に、レジスト材料11に電子線を用いてパターニングを行い、1段目パターンのためのマスクパターン14を形成する(図1(b))。
次に、マスクパターン14をマスクとして導電層12をエッチングする(図1(c))
次に、1段目パターンが形成された導電層12をマスクとして、基板16をエッチングし、段差パターン13を形成する(図1(d))。
次に、基板を洗浄し、マスクパターン14を除去する(図1(e))。
次に、段差パターン(1段)13が形成された基板に、レジスト材料11を成膜する(図1(f))。
次に、レジスト材料11に電子線を用いてパターニングを行い、2段目パターンのためのマスクパターン14を形成する(図1(g))。
次に、マスクパターン14をマスクとして導電層12をエッチングする(図1(h))。
次に、2段目パターンが形成された導電層12をマスクとして基板13をエッチングし多段インプリントモールド17を形成する(図1(i))。
次に、多段インプリントモールド17を洗浄し、マスクパターン14および導電層12を除去する(図1(h))。
(1)段差のある基板上にレジストをコートする際、レジスト膜の厚さが段差と同じかそれ以下だと凸部上のレジスト膜が薄くなってしまい、平坦なレジスト膜を得ることが出来ない。このため、所望するレジストパターンを得ることが困難である(図1(f))。
(2)レジスト膜が平坦となるように充分にレジスト膜を厚くした場合(図2(a))、形成したレジストパターンのアスペクト比はレジスト膜の厚みに応じて高くなるため、レジストパターン倒れが発生する(図2(b))。このため、所望するレジストパターンを得ることが困難である。
基板に第1段目の凹パターンを形成した後に、前記基板の前記第1段目の凹パターンが形成された側に、順に、第2段目から第N段目の凹パターンまで形成して、前記多段インプリントモールドの前記3次元構造パターンとは凹凸が反転した反転3次元構造パターンを有する、反転多段インプリントモールドを作製し、
転写基板上に積層された転写材料と、前記反転多段インプリントモールドと、を接触させて荷重をかけ、反転多段インプリントモールドの前記反転3次元構造パターンとは凹凸が反転した多段構造パターンを、前記転写基板上に積層された前記転写材料に形成し、
前記多段構造パターンが形成された前記転写材料をマスクとして、前記転写基板をエッチングして、前記転写基板に前記3次元構造パターンを形成すること
を特徴とするインプリントモールド製造方法である。
前記転写基板は石英基板であること
を特徴とする請求項1に記載のインプリントモールド製造方法である。
基板に第1段目の凹パターンを形成した後に、前記基板の前記第1段目の凹パターンが形成された側に、順に、第2段目から第N段目の凹パターンまで形成して、前記多段インプリントモールドの前記3次元構造パターンとは凹凸が反転した反転3次元構造パターンを有する、反転多段インプリントモールドを作製し、
導電層が表層に形成された転写基板の前記導電層上に積層された転写材料と、前記反転多段インプリントモールドと、を接触させて荷重をかけ、反転多段インプリントモールドの前記反転3次元構造パターンとは凹凸が反転した多段構造パターンを、前記転写基板表層に形成された前記導電層上に積層された前記転写材料に形成し、
前記多段構造パターンが形成された前記転写材料をマスクとして、前記導電層をエッチングして、前記導電層に多段構造を形成し、
前記多段構造が形成された前記導電層をマスクとして、前記転写基板をエッチングして、前記転写基板に前記3次元構造パターンを形成すること
を特徴とするインプリントモールド製造方法である。
前記転写基板は石英基板であること
を特徴とする請求項3に記載のインプリントモールド製造方法である。
を特徴とする請求項4に記載のインプリントモールド製造方法である。
まず、基板に第1番目の凹パターンを形成する。
なお、本発明のインプリントモールド製造方法では、第一番目に形成する凹パターンの線幅が、最終的な多段構造パターンにおいて、もっとも線幅の狭いパターン部位となる。
本発明のインプリントモールド製造方法によれば、複数の段差を備えたインプリントモールドを好適に製造することが出来る。よって、特に、もっとも線幅の狭いパターン部位である第1番目の凹パターンの線幅が500nm以下であるインプリントモールドを好適に製造することが出来る。
特に、本発明は、「基板の第1番目の凹パターンが形成された側に、順に、第2番目から第N番目の凹パターンまで形成し、前記第N番目の凹パターンの線幅は第(N−1)番目の凹パターンよりも大きいこと」から、導電層が表層に形成された積層基板を用いた場合、従来の方法と比して、2回目以降のパターニングにおいて、基板上の導電層の残存面積が大きい(例えば、図1(f)と図3(f)を比較参照のこと)。このことから、特に、荷電粒子線を用いて本発明のインプリントモールド製造方法を実施する場合、導電層が表層に形成された積層基板を好適に用いることが出来る。
次に、基板の前記第1番目の凹パターンが形成された側に、順に、第2番目から第N番目の凹パターンまで形成する。本発明のインプリントモールド製造方法では、第N番目の凹パターンの線幅は第(N−1)番目の凹パターンよりも大きい。なお、ここで、Nは2以上の自然数とする。
以下、一例として、それぞれの工程について説明を行う。
1番目の凹パターンを有する基板上に、レジスト材料を塗膜する。
レジスト材料は、パターニングを行う露光光に応じて、適宜選択してよい。
また、レジスト材料の塗膜形成方法としては、粘度に応じて、適宜公知の薄膜形成技術を用いれば良い。例えば、ダイコート法、スピンコート法などを用いても良い。
次に、レジスト材料に、露光光を用いてレジストパターンを形成する。
このとき、レジストパターンの線幅は、以前に形成した凹パターンよりも大きい。露光後、現像処理を行いレジストパターンが形成される。現像処理は用いたレジスト膜に応じて適宜行って良い。このとき、現像処理に際して、洗浄処理を行っても良い。洗浄処理としては、現像液/異物を除去することが出来ればよく、例えば、純水、超臨界流体などを用いて行っても良い。
次に、レジストパターンをマスクとして基板にエッチングを行う。エッチングとしては、適宜公知の方法により行って良い。例えば、ドライエッチング、ウェットエッチングなどを行っても良い。
また、エッチングの条件は、用いたレジスト/基板に応じて、適宜調節して良い。
このとき、用いる転写材料は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、ゾルゲル材料、UV硬化樹脂、などがあげられる。特に、フッ素系UV硬化樹脂の場合、離型性に優れているため望ましい。
以下、一例として、それぞれの工程について説明を行う。
まず、転写基板に転写材料を積層する。
例えば、転写材料として熱硬化性樹脂を用いた場合、加熱により硬化を行ってよい。また、例えば、転写材料として光硬化性樹脂を用いた場合、露光光により硬化を行っても良い。
残膜の除去は、選択した転写材料に応じて適宜適した除去方法を用いて良い。例えば、転写材料として、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂を用いた場合、O2 RIE法を用いて除去してもよい。
また、O2RIEの条件は、用いたレジスト/基板に応じて、適宜調節して良い。
次に、インプリント法により形成された多段構造パターンを有するレジストパターンをマスクとして基板にエッチングを行う。
エッチングとしては、適宜公知の方法により行って良い。例えば、ドライエッチング、ウェットエッチングなどを行っても良い。
また、エッチングの条件は、用いたレジスト/基板に応じて、適宜調節して良い。
まず、図3(a)に示すように、基板16上に導電層12が形成された積層基板上にレジスト材料を200nm厚をコートした。
このとき、基板16は石英基板であり、導電層12はクロム膜であり、レジスト材料11はポジ型電子線レジストである。
このとき、リンス液には純水を用いた。
このとき、導電層12であるCr膜のエッチングの条件は、Cl2流量40sccm、O2流量10sccm、He流量80sccm、圧力30Pa、ICPパワー300W、RIEパワー30Wであった。
また、基板である石英基板のエッチング条件は、C4F8流量10sccm、O2流量10〜25sccm、Ar流量75sccm、圧力2Pa、ICPパワー200W、RIEパワー550Wであった。
また、深さ100nmまで石英のドライエッチングを行った。
このとき、剥離洗浄としてO2アッシングを用いた。
このとき、リンス液には純水を用いた。
このとき、導電層12であるクロム膜のエッチングの条件は、Cl2流量40sccm、O2流量10sccm、He流量80sccm、圧力30Pa、ICPパワー300W、RIEパワー30Wであった。
また、基板16である石英基板のエッチング条件は、C4F8流量10sccm、O2流量10〜25sccm、Ar流量75sccm、圧力2Pa、ICPパワー200W、RIEパワー550Wであった。
また、深さ100nmまで石英のドライエッチングを行った。
このとき、レジスト材料11の剥離洗浄にはO2アッシングを用いた。
また、導電層12の剥離洗浄にはウェットエッチングを用いた。
実施例1で作製した多段インプリントモールド19を用いて、凹凸パターンが反転した多段インプリントモールド17を製造した。
このとき、多段インプリントモールド19のパターン面側には、離型剤としてフッ素系表面処理剤EGC−1720(住友3M)をあらかじめコートした。
また、転写基板は石英基板であった。
このとき、多段インプリントモールド19に荷重を1MPaを加え、露光光であるUV光の照射量は400mJ/cm2であった。
このとき、エッチング条件は、C4F8流量10sccm、O2流量10〜25sccm、Ar流量75sccm、圧力2Pa、ICPパワー200W、RIEパワー550Wであった。
また、転写基板の表面から深さ100nmまでドライエッチングを行った。
実施例1で作製した多段インプリントモールド19を用いて、多段構造パターンが凹凸反転した多段インプリントモールド17を製造した。
以下、実施例2とは異なる実施形態として、転写基板に導電層が積層された場合を例示する。
このとき、多段インプリントモールド19のパターン面側には、離型剤としてフッ素系表面処理剤EGC−1720(住友3M)をあらかじめコートした。
また、転写基板16は石英基板であり、導電層12はクロム膜であった。
このとき、多段インプリントモールド19に荷重を1MPaを加え、露光光であるUV光の照射量は400mJ/cm2であった。
このとき、導電層12であるクロム膜のエッチングの条件は、Cl2流量40sccm、O2流量10sccm、He流量80sccm、圧力30Pa、ICPパワー300W、RIEパワー30Wであった。
また、転写基板16である石英基板のエッチング条件は、C4F8流量10sccm、O2流量10〜25sccm、Ar流量75sccm、圧力2Pa、ICPパワー200W、RIEパワー550Wであった。
このとき、導電層12であるクロム膜のエッチングの条件は、Cl2流量40sccm、O2流量10sccm、He流量80sccm、圧力30Pa、ICPパワー300W、RIEパワー30Wであった。
また、転写基板16である石英基板のエッチング条件は、C4F8流量10sccm、O2流量10〜25sccm、Ar流量75sccm、圧力2Pa、ICPパワー200W、RIEパワー550Wであった。
また、転写基板16の表面から深さ100nmまでドライエッチングを行った。
このとき、転写材料20の剥離には、O2アッシングを用いた。また、導電層12の剥離洗浄にはウェットエッチングを用いた。
実施例1で作製した多段インプリントモールド19を用いて、多段構造パターンが凹凸反転した多段インプリントモールド17を製造した。
以下、実施例2および実施例3とは異なる実施形態として、転写基板に導電層が積層し、該導電層に多段構造パターンを形成する場合を例示する。
このとき、ICPドライエッチング装置を用いたドライエッチングを行った。
また、導電層12である、クロム膜のエッチングの条件は、Cl2流量40sccm、O2流量10sccm、He流量80sccm、圧力30Pa、ICPパワー100W、RIEパワー15Wであった。
このとき、転写基板16である石英基板のエッチング条件は、C4F8流量10sccm、O2 流量10〜25sccm、Ar流量75sccm、圧力2Pa、ICPパワー200W、RIEパワー650Wであった。
作製した多段インプリントモールドを走査顕微鏡にて観察を行った。
図7(b)は、従来の典型的なリソグラフィを用いて作製した多段インプリントモールド17である。2層目パターンが1層目パターンの中心から右へ25nm程度位置ズレが観察された。
したがって、実施例1にて示したインプリントモールド製造方法は、多段パターンの位置精度向上の効果も期待できる。
12…導電層
13…段差パターン
14…レジストパターン
15…倒壊したレジストパターン
16…基板
17…多段インプリントモールド
18…段差パターン
19…多段インプリントモールド
20…転写材料
Claims (5)
- 微細なN(N=2以上の自然数)段の3次元構造パターンを有し、最も線幅の小さいパ
ターンが存する第1段目のパターンの線幅が500nm以下である、多段構造のインプリ
ントモールドの製造方法であって、
基板に第1段目の凹パターンを形成した後に、前記基板の前記第1段目の凹パターンが形
成された側に、順に、第2段目から第N段目の凹パターンまで形成して、前記多段インプ
リントモールドの前記3次元構造パターンとは凹凸が反転した反転3次元構造パターンを
有する、反転多段インプリントモールドを作製し、
転写基板上に積層された転写材料と、前記反転多段インプリントモールドと、を接触させ
て荷重をかけ、反転多段インプリントモールドの前記反転3次元構造パターンとは凹凸が
反転した多段構造パターンを、前記転写基板上に積層された前記転写材料に形成し、
前記多段構造パターンが形成された前記転写材料をマスクとして、前記転写基板をエッチ
ングして、前記転写基板に前記3次元構造パターンを形成すること
を特徴とするインプリントモールド製造方法。 - 前記第N段目の凹パターンの線幅は、第(N−1)段目の凹パターンの線幅よりも大き
く、
前記転写基板は石英基板であること
を特徴とする請求項1に記載のインプリントモールド製造方法。 - 微細なN(N=2以上の自然数)段の3次元構造パターンを有し、最も線幅の小さいパ
ターンが存する第1段目のパターンの線幅が500nm以下である、多段構造のインプリ
ントモールドの製造方法であって、
基板に第1段目の凹パターンを形成した後に、前記基板の前記第1段目の凹パターンが形
成された側に、順に、第2段目から第N段目の凹パターンまで形成して、前記多段インプ
リントモールドの前記3次元構造パターンとは凹凸が反転した反転3次元構造パターンを
有する、反転多段インプリントモールドを作製し、
導電層が表層に形成された転写基板の前記導電層上に積層された転写材料と、前記反転多
段インプリントモールドと、を接触させて荷重をかけ、反転多段インプリントモールドの
前記反転3次元構造パターンとは凹凸が反転した多段構造パターンを、前記転写基板表層
に形成された前記導電層上に積層された前記転写材料に形成し、
前記多段構造パターンが形成された前記転写材料をマスクとして、前記導電層をエッチン
グして、前記導電層に多段構造を形成し、
前記多段構造が形成された前記導電層をマスクとして、前記転写基板をエッチングして、
前記転写基板に前記3次元構造パターンを形成すること
を特徴とするインプリントモールド製造方法。 - 前記第N段目の凹パターンの線幅は、第(N−1)段目の凹パターンの線幅よりも大き
く、
前記転写基板は石英基板であること
を特徴とする請求項3に記載のインプリントモールド製造方法。 - 前記導電層がクロム膜であること
を特徴とする請求項4に記載のインプリントモールド製造方法。
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