(57)【要約】      （修正有）【課題】インプリント用金型について、微細パターンが複数の段部をから構成されるような場合や微細パターンが曲面や曲線で構成されるような３次元構造パターンであった場合にインプリント用金型を安価で大量に提供できる方法を提供する。【解決手段】基板１上に塗布した感光性樹脂へのパターン露光、及び現像処理によりパターン形成し、パターン形成後の加熱によってパターン層６形成する。その後、フォトマスクを用いてＵＶ光照射による露光をおこなう。前記の形成方法にて繰り返し、一層目６ａ、二層目６ｂ、三層目６ｃとパターン層６の形成を行い、微細パターンを形成した金型原版７を作製した。その後、微細電鋳法を用いて、前記金型原版７からパターン形状の金型８を製造する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インプリント法に用いるインプリント用金型の原版であって、前記インプリント用金型の原版は基板と平坦層とを含み、基板上に平坦層が形成されており、前記平坦層の前記基板とは反対側の主面に少なくとも一層のパターン層が形成されていることを特徴とするインプリント用金型の原版。
【請求項２】
前記パターン層は複数層積層されており、前記パターン層の水平方向における断面積が上層になるにしたがって、小さくなっていることを特徴とする請求項１に記載のインプリント用金型の原版。
【請求項３】
前記パターン層の側面の少なくとも一部が曲面から構成されていることを特徴とする請求項１乃至２に記載のインプリント用金型の原版。
【請求項４】
インプリント用金型の原版の製造方法であって、基板上に平坦層を設ける工程と、前記平坦層上に少なくとも一層のパターン層を設ける工程とを含むことを特徴とするインプリント用金型の原版の製造方法。
【請求項５】
前記パターン層の断面積が上層になるにしたがって、小さくなるように前記パターン層を積層していく工程を含むことを特徴とする請求項４に記載のインプリント用金型の原版の製造方法。
【請求項６】
前記平坦層上に側面の少なくとも一部が曲面から構成されるパターン層を積層していく工程を含むことを特徴とする請求項４乃至５に記載のインプリント用金型の原版の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス、光導波路や回折格子等の光学部品、ハードディスクやＤＶＤ等の記録デバイス、ＤＮＡ分析等のバイオチップ、拡散版や導光版などのディスプレイなどの製造において、インプリント法を用いてパターンを形成する時に用いるインプリント用金型の原版の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に半導体デバイスについては、微細化の一層の加速による高速動作、低消費電力動作が求められ、また、システムＬＳＩという名で呼ばれる機能の統合化などの高い技術が求められている。
【０００３】
このような中、半導体デバイスプロセスのコアテクノロジーであるリソグラフィ技術は微細化が進むにつれ、高度な技術が必要になり、装置も高価になってきている。
【０００４】
現在、光露光リソグラフィは最小線幅が１３０ｎｍであるＫｒＦレーザーリソグラフィからより高解像度なＡｒＦレーザーリソグラフィへの移行が始まりつつある。そして、ＡｒＦレーザーリソグラフィの量産レベルでの最小線幅は１００ｎｍであるのに対して、２００３年には９０ｎｍ、２００５年には６５ｎｍ、２００７年には４５ｎｍデバイス製造が始まろうとしている。
【０００５】
このような状況でより微細な技術として期待されているのがＦ2レーザー（Ｆ2エキシマレーザー）リソグラフィや極端紫外線露光リソグラフィ（ＥＵＶＬ；ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、電子線縮小転写露光リソグラフィ（ＥＰＬ；ＥｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、X線リソグラフィである。そして、これらのリソグラフィ技術は４０ｎｍ〜７０ｎｍのパターン作製に成功している。
【０００６】
しかし、微細化の進歩につれ、露光装置自身の初期コストが指数関数的に増大していることに加え、使用光波長と同程度の解像度を得るためのマスクの価格が急騰している問題
がある。
【０００７】
これに対して、１９９５年Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ大学のＣｈｏｕらによって提案されたナノインプリントリソグラフィは安価でありながら、微細な加工ができる技術として注目されている（非特許文献１、特許文献１参照）。
【０００８】
このナノインプリント方法は、簡単には、予めパターンを形成したＳｉＯ2製の金型を半導体表面に塗布したレジストに押し付けることにより圧痕のパターンを形成し、圧痕のパターンを形成した樹脂をマスクにして半導体表面を加工する方法である。
【０００９】
このインプリントリソグラフィ技術を用いれば、現状のフォトマスクと同様に、金型さえ作製できれば、従来のフォトリソグラフィより簡便に、遥かに安価な装置により、微細構造が形成できる。
【００１０】
現在のインプリントリソグラフィ技術には熱で形状が変化する熱可塑性樹脂を用いて行なう熱インプリントリソグラフィ法と、熱可塑性樹脂の代わりに、紫外光で形状が硬化する光硬化樹脂を用いた光インプリントリソグラフィ法とが知られている（特許文献２参照）。
【００１１】
昨今に至っては、インプリントリソグラフィ技術の発展に伴い、マイクロレンズ等の光学用部材のパターンや半導体素子等の微細のパターンとして複数の段部からなる形状の作製も、求められるようになってきた。
【００１２】
このような複数の段部からなる形状のパターンの作製をインプリントリソグラフィ法により形成する場合、その解像度は金型の作製精度によって決まるので、金型の製造方法が重要になってくる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特表２００４−５０４７１８号公報
【特許文献２】特開２００２−９３７４８号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ、ｅｔ．ａｌ．、Ｓｃｉｅｎｃｅ、ｖｏｌ．２７２、ｐ．８５−８７、５Ａｐｒｉｌ、１９９６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記のように、半導体デバイスなどの微細なパターンを形成する場合にはインプリントリソグラフィ技術が注目され、種々検討されている。現在、インプリントリソグラフィに用いる金型を製造する方法としては、レーザーによる加工、切削による加工、ドライエッチングによる加工などが知られている。しかし、従来技術ではインプリントリソグラフィに用いる金型について、微細パターンが複数の段部によって構成されるような場合、金型の各段部の段の高さを均一に揃えることは難しく、また、曲面や曲線で構成されるような３次元構造パターンを形成しようとすると困難を極め、可能であったとしても高度な技術と高価な装置が必要となり、加工に非常に長い時間がかかるという問題点があった。
【００１６】
本発明は、上記のような課題を解決するものであり、インプリントリソグラフィに用いる金型のパターンが複数の段部から構成され、さらに、そのパターンが曲面や曲線により構成されている場合であっても、解像度の高いインプリント用金型を安価で大量に提供できるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の請求項１に係わる発明は、インプリント法に用いるインプリント用金型の原版であって、前記インプリント用金型の原版は基板と平坦層とを含み、基板上に平坦層が形成されており、前記平坦層の前記基板とは反対側の主面に少なくとも一層のパターン層が形成されていることを特徴とするインプリント用金型の原版である。
【００１８】
本発明の請求項２に係わる発明は、前記パターン層が複数層積層されており、前記パターン層の水平方向における断面積が上層になるにしたがって、小さくなっていることを特徴とする請求項１に記載のインプリント用金型の原版である。
【００１９】
本発明の請求項３に係わる発明は、前記パターン層の側面の少なくとも一部が曲面により構成されていることを特徴とする請求項１乃至２に記載のインプリント用金型の原版である。
【００２０】
本発明の請求項４に係わる発明は、インプリント用金型の原版の製造方法であって、基板上に平坦層を設ける工程と、前記平坦層上に少なくとも一層のパターン層を設ける工程とを含むことを特徴とするインプリント用金型の原版の製造方法である。
【００２１】
本発明の請求項５に係わる発明は、前記パターン層の断面積が上層になるにしたがって、小さくなるように前記パターン層を積層していく工程を含むことを特徴とする請求項４に記載のインプリント用金型の原版の製造方法である。
【００２２】
本発明の請求項６に係わる発明は、前記平坦層上に少なくとも一部が曲面から構成されるパターン層を積層していく工程を含むことを特徴とする請求項４乃至５に記載のインプリント用金型の原版の製造方法である。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に記載の発明による金型原版を用いるとめっき処理を行なうだけで金型が製造できるので、コスト、時間ともに大幅に削減できる。
【００２４】
また、請求項２に記載の発明によれば、パターン層の水平方向における断面積が上層になるにしたがって、小さくなっているので、樹脂成形をしたあとに金型を剥がしやすく、形状ズレを防ぐことができる。
【００２５】
また、請求項３に記載の発明によれば、パターン層の側面が曲線や曲面から構成されている金型原版を用いることにより多段状のマイクロレンズの金型などもめっき処理を行なうだけで得られるため、製造コストを少なくすることができる。
【００２６】
請求項４に記載の発明によれば、インプリント用金型の原版の製造方法であって、基板上に平坦層を設ける工程と、該平坦層上にパターン層を積層していく工程とで、複数の段部を持つような金型原版を製造することができるので、高度な技術も高価な装置も必要としない。
【００２７】
請求項５に記載の発明によれば、該パターン層の水平方向における断面積が上層になるにしたがって、小さくなるように前記パターン層を積層していくので、感光性樹脂の反り返りや形状のズレをなくすことができる。
【００２８】
請求項６に記載の発明によれば、パターン層の側面に曲線や曲面を含む構成にもできるので、所望のパターン形状を設計するときに自由度が高い。
【００２９】
よって、本発明による金型原版を用いれば、容易に安価で解像度の高い金型を得ることができる。しかも、パターン形状設計の自由度が高いので、金型凹部の深さが連続的に深くなっているような場合にも容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例のインプリント用金型の原版の製造方法の説明図である。
【図２】本発明の一実施例のインプリント用金型の製造方法の説明図である。
【図３】本発明の実施形態の断面図である。
【図４】本発明の実施形態の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に本発明を実施するための形態について図を用いて説明する。図１（ａ）に示すように、基板１上に平坦層２を形成する。次に、図１（ｂ）に示すように、平坦層２上に感光性樹脂を塗布し、感光性樹脂層３を形成する。感光性樹脂としてはノボラック樹脂を用いたポジ型感光性樹脂が好適なものであるが、金型原版のパターン構成によっては、ネガ型感光性樹脂を用いても良い。
【００３２】
次に、図１（ｃ）に示すように、フォトマスク５を用いてＵＶ光照射４により露光を行なう。露光後、浸漬現象を行い、図１（ｄ）に示すような感光性樹脂のパターンを形成した。ＵＶ光の照射量としては、感光性樹脂の種類、パターン層の形状などによって最適なものを選択するものとする。
【００３３】
次に、図１（ｅ）に示すように、感光性樹脂のパターンの全面に、ＵＶ光照射４をおこなった。この時、照射するＵＶ光は３００ｎｍ以下の波長を取り除いたものが最適であるが、感光性樹脂の種類、パターン層の形状などによって最適なものを選択するものとする。
【００３４】
感光性樹脂にノボラック樹脂のようなポジ型感光性樹脂を用いた場合には、ＵＶ光照射の照射量が多いと、感光性樹脂のパターンの表面が硬化する傾向がみられ、このＵＶ光照射の後の加熱により形成するパターン層の表面の断面形状が損なわれる傾向があるが、照射するＵＶ光の波長において、波長３００ｎｍ以下のＵＶ光がパターンの表面を硬化させるのに大きく影響しているものであり、照射するＵＶ光から、この波長約３００ｎｍ以下のＵＶ光を取り除くことにより、パターンの表面の硬化を防ぐことができ、またＵＶ照射量の適切な範囲が拡大されてくるものとなる。また、加熱により形成するパターン層の表面の断面形状をより精度良く安定して容易に形成することができる。
【００３５】
次にホットプレートを用いた加熱処理を行い、図１（ｆ）に示すように、パターン層６を作製する。
【００３６】
図２に示したように、得られたパターン層６a上に、前記の形成方法（図１（ａ）〜（ｆ））にて繰り返し行うことにより、第二パターン層６ｂを形成する。その際、一段目のパターン層６ａ上に二段目の第二パターン層６ｂを形成する際には、感光性樹脂の反り返り及び形状ズレを防ぐために一段目よりも片側単面より約０．１〜５μｍ内側になるように形成するのが望ましい。その後、該第二パターン層６ｂ上に第三パターン層６ｃを形成することにより、金型原版７を製造する。その際、前記と同様に、二段目上に三段目を、二段目よりも片側単面より約０．１〜５μｍ内側になるように形成していくのが望ましい。
【００３７】
次に、微細電鋳法（図２（ｂ）〜（ｃ））を用いて、該金型原版７からインプリントリソグラフィに用いる金型８を作製した。必要によっては、凸形状表面に離型処理材料を薄く塗布する処理を施すこともある。また、多層配線基板の製造に用いる場合などには凸形状の電鋳金型より反転させた凹形状の二次電鋳金型を形成する場合もある。
【００３８】
なお、パターン層はフォトマスクのマスク形状を変化させることや、積層の回数を変えることにより、鏡餅型（図３（ａ））、山形（図３（ｂ））、楔型（図３（ｃ））、ピラミッド型（図３（ｄ））、複数の凸部をもった形状（図３（ｅ））と設定することができる。また、配線構造などを形成する際に図４に示したような曲線を有しているようなパターンの形成も可能となる。
【実施例】
【００３９】
実施例として、基板にはシリコンウエハを用いた。平坦層、パターン層となる感光性樹脂にはノボラック樹脂を用いたポジ型感光性樹脂（東京応化工業（株）製、品番ＴＭＲ−Ｐ３）を用いた。ＵＶ光照射の光源には超高圧水銀灯を用い、一回目の照射量は感光性樹脂の膜厚１μｍあたり３３〜４０ｍｊ／ｃｍ２（ａｔ３６５ｎｍ）である。二回目の照射量は感光性樹脂の膜厚１μｍあたり約１４〜約１４０ｍｊ／ｃｍ２（ａｔ３６５ｎｍ）であり、波長約３００ｎｍ以下のＵＶ光を取り除くフィルタを用いた。ホットプレートによる加熱処理は約１５０℃〜１７０℃で約２〜５分行い、微細電鋳法によるめっき処理はＮｉ電鋳で行なった。得られた金型は数μｍ〜２０μｍの精度で、段部の高さも均一に揃っており、曲面もきれいに形成されていた。
【符号の説明】
【００４０】
１        基板
２        平坦層
３        感光性樹脂
４        ＵＶ光
５        フォトマスク
６、６ａ  パターン層
６ｂ      第二パターン層
６ｃ      第三パターン層
７        金型原版
８        金型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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