JP5634781B2 - インプリントモールドの製造方法 - Google Patents

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。

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。

特開２００９−７２９５６号公報

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。

また、第２回目の基板エッチングでは、第１回目にエッチングされた箇所もエッチングされてしまい、エッチングの必要のない箇所もエッチングされていた。

これらのことから、精度の良い多段構造のインプリントモールドを製造するのが困難になるといった不具合を招いていた。

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。

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、第１基板を選択的に除去して第１凹部または凸部パターンを形成する第１の工程と、第１の工程で第１凹部または凸部パターンが形成された第１基板の第１凹部または凸部パターンが形成された面に、第２基板を貼り合わせる第２の工程と、第２基板を選択的に除去して第２凹部または凸部パターンを形成する第３の工程とを有するインプリントモールドの製造方法が提供される。

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。

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を示す工程断面図である。 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。 本発明の実施形態３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。 本発明の実施形態４に係るインプリントモールドの製造方法を示す工程断面図である。 本発明の実施形態５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。

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。

（実施形態１）
図１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１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、第１基板１１を選択的に除去して第１凹部パターン１４を形成する工程と、この工程で第１凹部パターン１４が形成された第１基板１１に、第２基板１５を貼り合わせる工程と、第２基板１５を選択的に除去して第２凹部パターン１６を形成する工程とを備えている。

先ず、図１（ａ）に示すように、第１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。

次に、図１（ｂ）に示すように、第１基板１１の一方の主面（裏面）上に、感光性樹脂１２を塗布する。

次に、図１（ｃ）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１２を選択的に除去してパターニングし、以降に説明する工程で使用するアライメントマーク（位置決め指標）を形成する際のマスクを形成する。

次に、図１（ｄ）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１２をマスクとして、ＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法等により第１基板１１を選択的にエッチング除去し、第１基板１１にアライメントマーク１３を形成する。

次に、図１（ｅ）に示すように、酸素プラズマ等により第１基板１１の裏面に残存する感光性樹脂１２を剥離して除去する。

次に、図１（ｆ）に示すように、基板の両面の映像を重ね合わせて位置決めを行う両面アライメント装置等を用い、アライメントマーク１３の位置情報に基づいて、第１基板１１の他方の主面（表面）に、１〜数十μｍ程度の深さの第１凹部パターン１４を形成する。すなわち、先ず第１基板１１の他方の主面上に感光性樹脂（図示せず）を塗布し、この感光性樹脂をフォトリソグラフィー技術を用いて選択的に除去してパターニングする。このパターニング時に上記アライメントマーク１３の位置情報に基づいて選択的に除去もしくは残存させる感光性樹脂の位置決めを行う。パターニングされた感光性樹脂をマスクにして、ＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法等により第１基板１１を選択的にエッチングして除去し、第１基板１１に第１凹部パターン１４を形成する。

次に、図１（ｇ）に示すように、第１基板１１の第１凹部パターン１４が形成された他方の主面に、直接接合、陽極接合もしくはプラズマ活性接合等の公知の接合技術を用いて２００〜７００μｍ程度の厚さの第２基板１５を貼り合わせる。第２基板１５は、例えばシリコンもしくはガラス等で構成される。

次に、図１（ｈ）に示すように、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等の研磨技術を用いて、第２基板１５の一方の主面を研磨して所定の厚さ、例えば１〜数十μｍ程度の厚さに薄化する。

最後に、図１（ｉ）に示すように、第１基板１１に第１凹部パターン１４を形成したと同様にして、両面アライメント装置等を用い、アライメントマーク１３の位置情報に基づいて、第２基板１５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。

このような工程を経て、第１基板１１に形成された第１凹部パターン１４と、第２基板１５に形成された第２凹部パターン１６とで、多段構造のインプリントモールドが製造される。

このように、上記実施形態１においては、第１基板１１に第１凹部パターン１４を形成した後、第１基板１１に第２基板１５を貼り合わせて第２基板１５に第２凹部パターン１６を形成している。すなわち、インプリントモールドの多段の構造パターンを構成する第１凹部パターン１４と第２凹部パターン１６をそれぞれ独立して別体の基板に形成するようにした。これにより、凹型のインプリントモールドにおける５μｍ以下の構造パターンを精度よく形成することが可能となる。

また、第１基板１１の一方の主面に、位置決め指標として機能するアライメントマーク１３を形成し、このアライメントマーク１３に基づいて第１基板１１および第２基板１５に第１凹部パターン１４および第２凹部パターン１６を形成している。これにより、第１凹部パターン１４と第２凹部パターン１６とが同一のアライメントマーク１３の位置情報に基づいて形成することが可能となる。その結果、第１凹部パターン１４ならびに第２凹部パターン１６とからなる構造パターンが形成される位置の精度に優れたインプリントモールドを製造することができる。

（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の図１（ｆ）に示す工程の後に、熱酸化処理等により第１基板１１の露出面に、例えば０．１〜１μｍ程度の厚さの酸化膜２１を形成したことにあり、他は先の実施形態１と同様である。

この酸化膜２１は、先の図１（ｉ）に示す工程において、第２基板１５をエッチングして選択的に除去する際に、エッチストップ層として機能する。すなわち、第２基板１５を選択的に除去するエッチングが第１基板１１をエッチングすることを防止する防止層となる。なお、この防止層は、酸化膜２１の他に例えば窒化膜であってもよい。

このようなエッチストップ層を形成することで、第２基板１５を選択的に除去するエッチングによって第１基板１１がエッチングされることを防止することが可能となる。これにより、第２基板１５のエッチング時に第１基板１１の第１凹部パターン１４の寸法が変化することを抑制することができる。その結果、先の実施形態１に比べて、より一層寸法精度に優れたインプリントモールドを製造することができる。

（実施形態３）
図３は本発明の実施形態３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３に示す実施形態３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または実施形態２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。

先ず、図３（ａ）に示すように、先の実施形態１で説明した、図１（ｉ）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。

次に、図３（ｂ）に示すように、めっき等によりニッケル等の金属３１を、例えば第２基板１５上の厚さが数〜数十μｍ程度となるように堆積して、金属３１を凹型のインプリントモールド内に充填する。

最後に、図３（ｃ）に示すように、第１基板１１ならびに第２基板１５からなる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金属３１だけを残し、凸部の高さが例えば１〜数十μｍ程度の金属３１からなる凸型のインプリントモールド３２を製造する。

この実施形態３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。

（実施形態４）
図４は本発明の実施形態４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４に示す実施形態４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、第１基板４１を選択的に除去して第１凸部パターン４４を形成する工程と、この工程で第１凸部パターン４４が形成された第１基板４１に、第２基板４５を貼り合わせる工程と、第２基板４５を選択的に除去して第２凸部パターン４６を形成する工程とを備えている。

先ず、図４（ａ）に示すように、第１基板４１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。

次に、図４（ｂ）に示すように、第１基板４１の一方の主面（裏面）上に、感光性樹脂４２を塗布する。

次に、図４（ｃ）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４２を選択的に除去してパターニングし、以降に説明する工程で使用するアライメントマーク（位置合わせ指標）を形成する際のマスクを形成する。

次に、図４（ｄ）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４２をマスクとして、ＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法等により第１基板４１を選択的にエッチング除去し、第１基板４１にアライメントマーク４３を形成する。

次に、図４（ｅ）に示すように、酸素プラズマ等により第１基板４１の裏面に残存する感光性樹脂４２を剥離して除去する。

次に、図４（ｆ）に示すように、基板の両面の映像を重ね合わせて位置決めを行う両面アライメント装置等を用い、アライメントマーク４３の位置情報に基づいて、第１基板４１の他方の主面（表面）に、例えば１〜数十μｍ程度の高さの第１凸部パターン４４を形成する。すなわち、先ず第１基板４１の他方の主面上に感光性樹脂（図示せず）を塗布し、この感光性樹脂をフォトリソグラフィー技術を用いて選択的に除去してパターニングする。このパターニング時に上記アライメントマーク４３の位置情報に基づいて選択的に除去もしくは残存させる感光性樹脂の位置決めを行う。パターニングされた感光性樹脂をマスクにして、ＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法等により第１基板４１を選択的にエッチングして除去し、第１基板４１に第１凸部パターン４４を形成する。

次に、図４（ｇ）に示すように、第１基板４１の第１凸部パターン４４が形成された他方の主面に、直接接合、陽極接合もしくはプラズマ活性接合等の公知の接合技術を用いて、例えば２００〜７００μｍ程度の厚さの第２基板４５を貼り合わせる。第２基板４５は、例えばシリコンもしくはガラス等で構成される。

次に、図４（ｈ）に示すように、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等の研磨技術を用いて、第２基板４５の一方の主面を研磨して例えば１〜数十μｍ程度の厚さに薄化する。

最後に、図４（ｉ）に示すように、第１基板４１に第１凸部パターン４４を形成したと同様にして、両面アライメント装置等を用い、アライメントマーク４３の位置情報に基づいて、第１基板４１上に、例えば１〜数十μｍ程度の高さの第２凸部パターン４６を形成する。

このような工程を経て、第１基板４１に形成された第１凸部パターン４４と、第１基板４１上に形成された第２凸部パターン４６とで、多段構造のインプリントモールドが製造される。すなわち、先の実施形態３で製造されると同様の凸型のインプリントモールドを製造することができる。

このように、上記実施形態４においては、第１基板４１に第１凸部パターン４４を形成した後、第１基板４１に第２基板４５を貼り合わせて第１基板４１上に第２凸部パターン４６を形成している。すなわち、インプリントモールドの多段の構造パターンを構成する第１凸部パターン４４と第２凸部パターン４６をそれぞれ独立して別体の基板に形成するようにした。これにより、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。

また、第１基板４１の一方の主面に、位置決め指標として機能するアライメントマーク４３を形成し、このアライメントマーク４３に基づいて第１基板４１および第２基板４５に第１凸部パターン４４および第２凸部パターン４６を形成している。これにより、第１凸部パターン４４と第２凸部パターン４６とが同一のアライメントマーク４３の位置情報に基づいて形成することが可能となる。その結果、第１凸部パターン４４ならびに第２凸部パターン４６とからなる構造パターンが形成される位置の精度に優れたインプリントモールドを製造することができる。

なお、本実施形態４において、先の実施形態２で採用した、酸化膜や窒化膜で構成されるエッチストップ層を形成するようにしてもよい。

（実施形態５）
図５は本発明の実施形態５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５に示す実施形態５の特徴とするところは、先の実施形態２で採用した酸化膜２１からなるエッチストップ層を形成せずに、エッチストップ層を形成した場合と同様の効果を得ることができるようにしたことにある。

先ず、図５（ａ）に示すように、第１基板５１として例えば２００〜７００μｍ程度の厚さの石英や耐熱ガラス（結晶化ガラス）等のガラス基板を用意する。

次に、図５（ｂ）に示すように、第１基板５１の一方の主面（表面）上に、蒸着スパッタ法等によりアルミなどの金属膜５２を例えば０．１〜１μｍ程度の厚さに形成する。なお、金属膜５２を形成する前に、図示していないが、先の実施形態１と同様にして、第１基板５１の他方の主面（裏面）にアライメントマーク（図示せず）を形成しておく。

次に、図５（ｃ）に示すように、基板の両面の映像を重ね合わせて位置決めを行う両面アライメント装置等を用い、アライメントマークの位置情報に基づいて、アルミニウムなどの金属膜５２をフォトリソグラフィー技術を用いて選択的に除去してパターニングする。

次に、図５（ｄ）に示すように、パターニングされた金属膜５２をマスクにして、ＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法等により第１基板５１を選択的にエッチングして除去し、第１基板５１に例えば１〜数十μｍ程度の深さの第１凹部パターン５３を形成する。

次に、図５（ｅ）に示すように、酸系もしくはアルカリ系の薬液により残存する金属膜５２を除去する。酸系の薬液としては、例えばリン酸、硫酸などを用いることができ、アルカリ系の薬液としては、例えば水酸化ナトリウムなどを用いることができる。

次に、図５（ｆ）に示すように、第１基板５１の第１凹部パターン５３が形成された一方の主面に、直接接合、陽極接合もしくはプラズマ活性接合等の公知の接合技術を用いて、例えば２００〜７００μｍ程度の厚さの第２基板５４を貼り合わせる。第２基板５４は、半導体の例えばシリコン基板で構成される。第１基板５１に第２基板５４を貼り合わせた後、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等の研磨技術を用いて、第２基板５４の一方の主面を研磨して、例えば１〜数十μｍ程度の厚さに薄化する。

最後に、図５（ｇ）に示すように、第１基板５１に第１凹部パターン５３を形成したと同様にして、両面アライメント装置等を用い、アライメントマークの位置情報に基づいて、ＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法等により第２基板５４を選択的に除去して、例えば１〜数十μｍ程度の深さの第２凹部パターン５５を形成する。第２基板５４を選択的にエッチングする処理では、第２基板５４のシリコン基板に比べて第１基板５１のガラス基板のエッチング速度は数十倍程度遅くなる。このため、第２基板５４をオーバーエッチングしたとしても、第１基板５１のエッチングは最小限に抑えることが可能となる。

このような工程を経て、第１基板５１に形成された第１凹部パターン５３と、第２基板５４に形成された第２凹部パターン５５とで、多段の構造パターンを有するインプリントモールドが製造される。

このように、この実施形態５では、先の実施形態２で採用したエッチストップ層を形成することなく、第２基板５４をエッチング除去する際に第１基板５１の不必要なエッチングを最小限に抑えることができる。その結果、第１基板５１の寸法変化を最小限に抑えられるので、先の実施形態１に比べて、より一層寸法精度に優れたインプリントモールドを製造することができる。

１１，４１，５１…第１基板
１２，４２…感光性樹脂
１３，４３…アライメントマーク
１４，５３…第１凹部パターン
１５，４５，５４…第２基板
１６，５５…第２凹部パターン
２１…酸化膜
３１…金属
３２…インプリントモールド
４４…第１凸部パターン
４６…第２凸部パターン
５２…金属膜

Claims (5)

1. 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、
   第１基板を選択的に除去して第１凹部または凸部パターンを形成する第１の工程と、
   前記第１の工程で第１凹部または凸部パターンが形成された前記第１基板の前記第１凹部または凸部パターンが形成された面に、第２基板を貼り合わせる第２の工程と、
   前記第２基板を選択的に除去して第２凹部または凸部パターンを形成する第３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。
2. 前記第１の工程と前記第２の工程との間に、前記第２基板が貼り合わされる前記第１基板の他方の主面上に、第２基板を選択的に除去する除去処理によって前記第１基板が選択的に除去されるのを防止する防止層を形成する第４の工程
   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。
3. 前記第１の工程および前記第３の工程で形成された凹部パターンまたは凸部パターンが形成された第１の基板ならびに第２の基板に金属を充填する第５の工程と、
   前記第１基板ならびに第２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または２に記載のインプリントモールドの製造方法。
4. 前記第１の基板に位置決め指標となるアライメントマークを形成する工程を有し、
   前記アライメントマークに基づいて、前記第１凹部または凸部パターンならびに前記第２凹部パターンまたは凸部パターンを形成する
   ことを特徴とする請求項１〜３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。
5. 前記第１基板はシリコンで形成され、前記防止層は酸化膜で形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のインプリントモールドの製造方法。

Images