JP5937929B2

JP5937929B2 - インプリントモールドの製造方法

Info

Publication number: JP5937929B2
Application number: JP2012193818A
Authority: JP
Inventors: 裕之平野; 井上　俊明; 俊明井上
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2032-09-04
Also published as: JP2014046657A

Description

本発明は、ナノインプリント法に用いられるインプリントモールドの製造方法に関するものである。

複数の段差を備えたパターン形成体を製造する方法として、石英基板の上にハードマスク層とエッチングストッパ層を交互に形成し、これらをパターニングした後に基板をエッチングすることで、下側のパターンから順次形成する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１２−７４５６６号公報

上記の基板は単一の材料から構成されているため、エッチング回数が多くなり生産性に劣るという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、生産性向上を図ることが可能なインプリントモールドの製造方法を提供することである。

［１］本発明に係るインプリントモールドの製造方法は、支持部から突出する第１の凸部分と、前記第１の凸部分からさらに突出する第２の凸部分と、を少なくとも有する多段状の突出部を備えたインプリントモールドの製造方法であって、シリコン酸化層と、前記シリコン酸化層の一方面に設けられた第１のシリコン層と、前記シリコン酸化層の他方面に設けられた第２のシリコン層と、を有する基板を準備する第１の工程と、前記第１のシリコン層の上に第１のマスクパターンを形成する第２の工程と、前記第１のシリコン層をエッチングすることで前記第２の凸部分を形成する第３の工程と、前記第１のマスクパターンを除去する第４の工程と、前記シリコン酸化層の上に第２のマスクパターンを形成する第５の工程と、前記シリコン酸化層をエッチングすることで、二酸化シリコンからなる前記第１の凸部分を形成する第６の工程と、前記第２のマスクパターンを除去する第７の工程と、を備え、前記第１のマスクパターンが二酸化シリコンから構成されており、前記第４の工程と前記第６の工程を同時に実行することを特徴とする。

［２］上記発明において、前記シリコン酸化層は、５〜２０μｍの厚さを有してもよい。

本発明では、突出部の第１の凸部分全体を二酸化シリコンで構成するので、インプリントモールドを製造する際のエッチングの回数を少なくすることができ、インプリントモールドの生産性が向上する。

図１は、本発明の実施形態におけるインプリントモールドを示す断面図である。図２は、本発明の実施形態におけるインプリントモールドの製造方法を示す工程図である。図３（ａ）〜図３（ｄ）は、図２のステップＳ１０〜Ｓ４０におけるインプリントモールドの断面図である。図４（ａ）〜図４（ｄ）は、図２のステップＳ５０〜Ｓ８０におけるインプリントモールドの断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

先ず、本実施形態におけるインプリントモールド１０の構成について、図１を参照しながら説明する。図１は本実施形態におけるインプリントモールドの断面図である。

本実施形態におけるインプリントモールド１０は、例えばプリント配線板の基材を成形するための熱インプリント用の金型である。このインプリントモールド１０は、図１に示すように、ベース部１１と、第１の突出部１２と、第２の突出部１５と、を備えている。なお、本実施形態におけるベース部１１が本発明における支持部の一例に相当し、本実施形態における第１の突出部１２が本発明における突出部の一例に相当する。

第１の突出部１２は、ベース部１１の上面１１１から上方に向かって突出しており、本例では、台状部分１３と柱状部分１４からなる２段構造を備えている。台状部分１３は、ベース部１１の上面１１１に設けられており、当該ベース部１１から上方に向かって突出している。柱状部分１４は、この台状部分１３よりも小さな外径を有しており、上方に向かって突出するように台状部分１３の上面１３１に設けられている。

なお、本実施形態における台状部分１３が本発明における第１の凸部分の一例に相当し、本実施形態における柱状部分１４が本発明における第２の凸部分の一例に相当する。また、第１の突出部１２を構成する凸部分１３，１４の段数は２段に限定されず、３段以上としてもよく、本発明における「多段」には２段も含まれる。

この第１の突出部１２は、特に図示しないが、熱インプリントの際に、プリント配線板の導体パターンを形成するための貫通孔を基材に形成する。具体的には、柱状部分１４によって基材に裏面まで達する小径部が形成されると共に、台状部分１３によって基材に貫通孔の大径部が形成される。因みに、この大径部に導体が充填されることで、導体パターンのランド部が形成される。また、基材の具体例としては、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、液晶ポリマ（ＬＣＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等からなるフィルムを例示することができる。

第２の突出部１５は、上述の第１の突出部１２とは独立して、ベース部１１の上面１１１に設けられており、当該ベース部１１から上方に向かって突出している。なお、この第２の突出部１５は、第１の突出部１２と異なり、単段の凸部分のみで構成されている。特に図示しないが、熱インプリント時にこの第２の突出部１５によって基材に溝が形成され、この溝に導体が充填されることでプリント配線板の配線パターンが形成される。

なお、特に図示しないが、平面視において、上述した第１の突出部１２は、円形、矩形、或いは多角形等となっているのに対し、第２の突出部１５は、ベース部１１上で線条に延在している。但し、第２の突出部１５を、柱状部分１４が形成されていない台状部分１３のような形状とした場合は、線条に限らず、円形や矩形、或いは多角形等としてもよい。また、図１に示すインプリントモールド１０における突出部１２，１５の配置は一例に過ぎず特にこれに限定されない。

本実施形態では、ベース部１１と第１の突出部１２の柱状部分１４は、シリコン（Ｓｉ）のみから構成されており、柱状部分１４は２０μｍ程度の高さを有している。これに対し、第１の突出部１２の台状部分１３と第２の突出部１５は、二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）のみから構成されており、５〜２０μｍ程度の高さを有している。

ここで、シリコン基板に形成されるシリコン酸化膜の膜厚は０．５〜１．０μｍ程度が一般的であり、こうしたシリコン酸化膜の従来の用途はマスクパターン等に留まる。これに対し、本実施形態では、シリコン酸化膜を意図的に厚く形成し、二酸化シリコン単体で第１の突出部１２の台状部分１３や第２の突出部１５を構成しており、これによりインプリントモールドの製造工程からエッチング回数の低減が図られている。

次に、本実施形態におけるインプリントモールド１０の製造方法について図２〜図４を参照しながら説明する。

図２は本実施形態におけるインプリントモールドの製造方法を示す工程図であり、図３及び図４は図２のステップＳ１０〜Ｓ８０におけるインプリントモールドの断面図である。

先ず、図２のステップＳ１０において、ＳＯＩ（Silicon on insulator）ウェハ２０を準備する。このＳＯＩウェハ２０は、図３（ａ）に示すように、第１のシリコン（Ｓｉ）層２１、シリコン酸化（ＳｉＯ_２）層２２、及び、第２のシリコン（Ｓｉ）層２３を備えている。第１のシリコン層２１は、シリコン酸化層２２の一方面に積層されているのに対し、第２のシリコン層２３は、当該シリコン酸化層２２の他方面に積層されており、このＳＯＩウェハ２０は、２つのシリコン層２１，２３でシリコン酸化層２２を挟んだ構造を有している。

本実施形態では、第１のシリコン層２１は２０μｍ程度の厚さを有しているのに対し、シリコン酸化層２２は５〜２０μｍ程度の厚さを有しており、シリコン酸化層２２が意図的に厚く形成されている。こうしたＳＯＩウェハ２０は、例えば、シリコンウェハにシリコン酸化膜を比較的厚く形成し、当該酸化膜付きシリコンウェハを別のシリコンウェハに接合した後にその一方面を研磨することで形成されている。

次いで、図２のステップＳ２０において、図３（ｂ）に示すように、第１のシリコン層２１の上にマスク層３１を形成する。具体的には、このマスク層３１は二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）から構成されており、ＴＥＯＳ（tetra ethyl ortho silicate／Tetraethoxysilane）を用いてＣＶＤ（chemical vapor deposition）法によって形成する。なお、このマスク層３１を、ウェット酸化、ドライ酸化、或いはパイロジェニック酸化によって形成してもよい。

因みに、二酸化シリコンに代えて、第１のシリコン層２１に対してエッチング選択比の高い他の材料（例えば、窒化シリコン、金属、レジスト等）でこのマスク層を形成してもよいが、第１の突出部１２の第１の凸部分１３や第２の突出部１５と同じ材料でこのマスク層を構成することで、後述するマスクパターン３２の除去工程を省略することができる。

次いで、図２のステップＳ３０において、図３（ｃ）に示すように、マスク層３１の上に感光性樹脂をスピンコートによって塗布した後に、この感光性樹脂をフォトリソグラフィによってパターニングすることで、マスク層３１の上に第１のレジストパターン３３を形成する。

次いで、図２のステップＳ４０において、図３（ｄ）に示すように、例えばＣ_４Ｆ_８ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）によって、第１のシリコン層２１が露出するまでマスク層３１を選択的に除去して、第１のシリコン層２１上にマスクパターン３２を形成する。本実施形態におけるマスクパターン３２が、本発明における第１のマスクパターンの一例に相当する。

次いで、図２のステップＳ５０において、図４（ａ）に示すように、例えばＯ_２プラズマアッシング等によって、第１のレジストパターン３３をマスクパターン３２の上から剥離して除去する。

次いで、図２のステップＳ６０において、図４（ｂ）に示すように、例えば、ＳＦ_６＋Ｏ_２ガスを用いたＲＩＥによって、シリコン酸化層２２が露出するまで第１のシリコン層２１を選択的に除去する。これにより、第１の突出部１２の柱状部分１４が形成される。

この際、シリコンと二酸化シリコンのエッチング選択比は４０：１程度であり、シリコン酸化層２２がエッチングストッパとして機能するので、エッチング不均一性（プラズマ不均一性、開口率、パターン幅等）に起因するエッチングレートのばらつきを低減することができる。

次いで、図２のステップＳ７０において、図４（ｃ）に示すように、シリコン酸化層２２の上に感光性樹脂をスピンコートによって塗布した後に、この感光性樹脂をフォトリソグラフィによってパターニングすることで、シリコン酸化層２２の上に第２のレジストパターン３４を形成する。本実施形態における第２のレジストパターン３４が、本発明における第２のマスクパターンの一例に相当する。

なお、このＳｉＯ_２エッチング条件における第２のレジストパターン３４のエッチング選択比は１：１程度であるため、第２のレジストパターン３４の厚さがシリコン酸化層２２の厚さの２倍以上となるように、第２のレジストパターン３４をシリコン酸化層２２の上に形成する。

次いで、図２のステップＳ８０において、図４（ｄ）に示すように、第２のレジストパターン３４をマスクとして、例えばＣ_４Ｆ_８ガスを用いたＲＩＥによって、第２のシリコン層２３が露出するまでシリコン酸化層２２を選択的に除去する。これにより、二酸化シリコンのみからなる、第１の突出部１２の台状部分１３と第２の突出部１５が形成される。

この際、反応ガスとしてＣＦ系ガスを用いているので、エッチングが進行して第２のシリコン層２３が露出すると、炭素がシリコンと反応してＳｉＣが形成されエッチングされないので、この第２のシリコン層２３がエッチングストッパとして機能する。このため、第１の突出部１２の台状部分１３や第２の突出部１５の高さが均一となる。

また、本実施形態では、このステップＳ８０のエッチングによって、シリコン酸化層２２の除去と同時に、第１の突出部１２の柱状部分１４の上に残っているマスクパターン３２も除去されるが、特にこれに限定されない。例えば、上述のステップＳ６０の直後に、マスクパターン３２を除去してもよい。

最後に、図２のステップＳ９０において、例えば、Ｏ_２プラズマアッシングによって、第１の突出部１２の台状部分１３や第２の突出部１５の上から第２のレジストパターン３４を剥離して除去することで、インプリントモールド１０が完成する。

以上のように、本実施形態では、多段状の第１の突出部１２の台状部分１３全体を二酸化シリコンのみで構成するので、インプリントモールド１０を製造する際にエッチングの回数を少なくすることができ、インプリントモールドの生産性が向上する。

本実施形態における図２のステップＳ１０が本発明における第１の工程の一例に相当し、同図のステップＳ２０〜Ｓ５０が本発明における第２の工程の一例に相当し、同図のステップＳ６０が本発明における第３の工程の一例に相当し、同図のステップＳ７０が本発明における第５の工程の一例に相当し、同図のステップＳ８０が本発明における第４及び第６の工程の一例に相当し、同図のステップＳ９０が本発明における第７の工程の一例に相当する。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、上述の実施形態では、上側からＳｉ層／ＳｉＯ_２層／Ｓｉ層からなるＳＯＩウェハを出発材料としたが、隣接する層同士の間で一方のエッチング条件において他方のエッチング選択比が大きくなるような関係が成立していれば、基板の３つの層を構成する材料は特に限定されない。

例えば、上側からＳｉＯ_２層／ＰｏｌｙＳｉ（多結晶シリコン：Polycrystalline silicon）層／ＳｉＯ_２層からなる積層基板、上側からＳｉＯ_２層／Ａｌ層／ＳｉＯ_２層からなる積層基板、ＳｉＯ_２層／ＳｉＮ層／ＳｉＯ_２層からなる積層基板、或いは、ＳｉＯ_２層／ＳｉＮ層／Ａｌ層からなる積層基板等を出発材料として用いてもよい。

１０…インプリントモールド
１１…ベース部
１１１…上面
１２…第１の突出部
１３…台状部分
１３１…上面
１４…柱状部分
１５…第２の突出部
２０…ＳＯＩウェハ
２１…第１のシリコン層
２２…シリコン酸化層
２３…第２のシリコン層
３１…マスク層
３２…マスクパターン
３３…第１のレジストパターン
３４…第２のレジストパターン

Claims

支持部から突出する第１の凸部分と、前記第１の凸部分からさらに突出する第２の凸部分と、を少なくとも有する多段状の突出部を備えたインプリントモールドの製造方法であって、
シリコン酸化層と、前記シリコン酸化層の一方面に設けられた第１のシリコン層と、前記シリコン酸化層の他方面に設けられた第２のシリコン層と、を有する基板を準備する第１の工程と、
前記第１のシリコン層の上に第１のマスクパターンを形成する第２の工程と、
前記第１のシリコン層をエッチングすることで前記第２の凸部分を形成する第３の工程と、
前記第１のマスクパターンを除去する第４の工程と、
前記シリコン酸化層の上に第２のマスクパターンを形成する第５の工程と、
前記シリコン酸化層をエッチングすることで、二酸化シリコンからなる前記第１の凸部分を形成する第６の工程と、
前記第２のマスクパターンを除去する第７の工程と、を備え、
前記第１のマスクパターンが二酸化シリコンから構成されており、
前記第４の工程と前記第６の工程を同時に実行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。
請求項１に記載のインプリントモールドの製造方法であって、
前記シリコン酸化層は、５〜２０μｍの厚さ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。