(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に第１レジスト膜を形成する工程と、
前記第１レジスト膜に第１インプリントモールドを押圧しパターン形成を行なう第１レジストパターン形成工程と、
前記第１レジストパターンをマスクとしてエッチングを行う第１エッチング工程と、
前記第１エッチング工程後の前記基板に第２レジスト膜を形成する工程と、
前記第２レジスト膜に第２インプリントモールドを押圧しパターン形成を行なう第２レジストパターン形成工程と、
前記第２レジストパターンをマスクとしてエッチングを行う第２エッチング工程と、を備え、
前記第２レジストパターンの形成にあたり前記第２レジスト膜に第２インプリントモールドの凸部が押圧される部位の少なくとも一部は、前記第１レジストパターンの形成にあたり前記第１レジスト膜に第１インプリントモールドの凸部を用いて押圧された部位同士に挟まれた位置に対応する部位に配置されていること
を特徴とするインプリント方法。
【請求項２】
前記第１インプリントモールドと前記第２インプリントモールドは異なるインプリントモールドであり、
第２レジストパターン形成工程にあたり、インプリントモールドと基板の相対位置関係を第１レジストパターン形成工程時の相対位置関係と同一とすること
を特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
【請求項３】
前記第１インプリントモールドと前記第２インプリントモールドは同一のインプリントモールドであり、
第２レジストパターン形成工程にあたり、インプリントモールドと基板との相対位置関係を第１レジストパターン形成工程時の相対位置関係と異ならせること
を特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプリント方法および該インプリント方法の実施に適した組みインプリントモールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の用途に応じて、特定の微細な凹凸パターンを形成する方法が求められている。
【０００３】
例えば、半導体デバイス、光学素子、配線回路、データストレージメディア（ハードディスク、光学メディアなど）、医療用部材（分析検査用チップ、マイクロニードルなど）、バイオデバイス（バイオセンサ、細胞培養基板など）、精密検査機器用部材（検査プローブ、試料保持部材など）、ディスプレイパネル、パネル部材、エネルギーデバイス（太陽電池、燃料電池など）、マイクロ流路、マイクロリアクタ、ＭＥＭＳデバイス、インプリントモールド、フォトマスクなどの用途が挙げられる。
【０００４】
このような微細な凹凸パターンを形成する方法として、インプリント方法と呼ばれるパターン転写技術が提案されている。
インプリント方法は、最終的に転写すべき凹凸パターンのネガポジ反転像に対応する凹凸パターンが形成されたインプリントモールドと呼ばれる原型を、転写材料に型押しし、その状態で転写材料を硬化させることで、凹凸パターンの転写を行うものである。
【０００５】
例えば、熱により転写材料を硬化させる熱インプリント法が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
例えば、露光光により転写材料を硬化させる光インプリント法が提案されている（特許文献２）。
【０００７】
一例として、図１に従来の一般的なインプリント方法について説明を行う。
まず、転写基板１１上に、転写材料１２を積層し、インプリントモールド１３を対向して配置する（図１（ａ））。
次に、転写基板１１とインプリントモールド１３を接近させ、転写材料１２とインプリントモールド１３を接触させ、転写材料１２を硬化する（図１（ｂ））。
次に、転写基板１１とインプリントモールド１３とを遠ざけ、転写パターン１４を得る（図１（ｃ））。
【０００８】
また、一例として、図２を用いながら、典型的なインプリントモールドの製造方法について説明を行う。
【０００９】
基板２１上に導電層２２を積層した基板に、レジスト材料２３を成膜する（図２（ａ））。
次に、レジスト材料２３に電子線描画装置にてパターニングを行い、レジストパターン２４を形成する（図２（ｂ））。
次に、レジストパターン２４をマスクとして導電層２２をエッチングする（図２（ｃ））。
次に、パターンが形成された導電層２５をマスクとして、基板２１をエッチングする（図２（ｄ））。
次に、基板を洗浄することにより、残存したレジストパターン２４およびパターンが形成された導電層２５を除去し、インプリントモールド２６を製造する（図２（ｅ））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−３３５０１２号公報
【特許文献２】特開２０００−１９４１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来のインプリント法による転写パターンの形成では、所望する転写パターンと同等の形状・寸法である凹凸パターンをインプリントモールドに形成する必要がある。
このため、インプリント法により形成することの出来る転写パターンの寸法の限界は、用いるインプリントモールドの製造時の加工精度の限界に支配される。
【００１２】
そこで、本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、より微細な転写パターンを形成するのに適したインプリント方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一実施形態は、基板に第１レジスト膜を形成する工程と、前記第１レジスト膜に第１インプリントモールドを押圧しパターン形成を行なう第１レジストパターン形成工程と、前記第１レジストパターンをマスクとしてエッチングを行う第１エッチング工程と、前記第１エッチング工程後の前記基板に第２レジスト膜を形成する工程と、前記第２レジスト膜に第２インプリントモールドを押圧しパターン形成を行なう第２レジストパターン形成工程と、前記第２レジストパターンをマスクとしてエッチングを行う第２エッチング工程と、を備え、前記第２レジストパターンの形成にあたり前記第２レジスト膜に第２インプリントモールドの凸部が押圧される部位の少なくとも一部は、前記第１レジストパターンの形成にあたり前記第１レジスト膜に第１インプリントモールドの凸部を用いて押圧された部位同士に挟まれた位置に対応する部位に配置されていることを特徴とするインプリント方法である。
【００１４】
また、前記第１インプリントモールドと前記第２インプリントモールドは異なるインプリントモールドであり、第２レジストパターン形成工程にあたり、インプリントモールドと基板の相対位置関係を第１レジストパターン形成工程時の相対位置関係と同一としてもよい。
【００１５】
また、前記第１インプリントモールドと前記第２インプリントモールドは同一のインプリントモールドであり、第２レジストパターン形成工程にあたり、インプリントモールドと基板との相対位置関係を第１レジストパターン形成工程時の相対位置関係と異ならせてもよい。
【００１６】
本発明の一実施形態は、複数のインプリントモールドを用いてパターン形成を行なう組みインプリントモールドであって、第１基板に第１凹凸部が形成され、該第１基板に第１アライメントマークが形成された第１インプリントモールドと、第２基板に第２凹凸部が形成され、該第２基板に第１アライメントマークと対応する第２アライメントマークが形成された第２インプリントモールドと、を備え、前記第１アライメントマークと、前記第１凹凸部の凹部と、の相対位置関係と、前記第２アライメントマークと、前記第２凹凸部の凸部部位の少なくとも一部と、の相対位置関係は、等しいことを特徴とする組みインプリントモールドである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のインプリト方法によれば、複数回のインプリントモールドの押圧にあたり、既に凸部を用いて押圧された部位同士に挟まれた位置に対応する部位に、インプリントモールドの凸部を押圧する。これにより、インプリントモールドに形成された凹凸パターンのパターン幅よりも微細な転写パターンを得ることが出来る。よって、用いるインプリントモールドの製造時の加工精度の限界よりも更に微細な転写パターンを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来のインプリント法の一例を示す断面工程図である。
【図２】従来のインプリントモールド製造方法の一例を示す断面工程図である。
【図３】本発明のインプリント方法の一例を示す断面工程図である。
【図４】本発明のインプリント方法の一例を示す断面工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明のインプリント方法について、具体的に説明を行なう。
【００２０】
＜転写基板＞
転写基板は、後述する微細加工技術に適した物理的特性／機械的特性を備えていれば良く、特に、限定されるものではない。例えば、シリコン基板、石英基板、ＳＯＩ基板、などを用いても良い。
【００２１】
また、転写基板は、マスク層が表層に形成された積層基板であることが好ましい。
特に、マスク層の膜厚は薄い方が好ましい。第１番目のパターンを形成したマスク層に転写材料をコートする場合、うねりが生じ、第２番目のパターン形成時に位置ずれ発生の原因となる。したがって、この転写材料のうねりを極力低減させるために、マスク層に形成される段差を低くする必要がある。
【００２２】
＜転写基板に１番目のパターンを形成する工程＞
まず、転写基板に転写材料を積層する。
【００２３】
転写材料は、所望する凹凸パターン、凹凸パターンの用途などに応じて適宜選択してよい。例えば、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、ゾルゲル材料などを用いても良い。
【００２４】
転写材料の積層方法としては、転写材料の粘度に応じて、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。
【００２５】
次に、転写基板と第１インプリントモールドとを接近させ、転写材料に対し、第１インプリントモールドに形成された凹凸パターンのパターンの転写を行う。
【００２６】
転写材料や、所望するパターンの精度に応じて、転写材料の硬化を行っても良い。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。
【００２７】
また、所望する樹脂パターンに応じて、残膜を除去してもよい。ここで、残膜とは、転写基板とインプリントモールドとの間に存在した転写材料であり、転写された樹脂パターンが形成されていない部位をいう。
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、Ｏ２ＲＩＥ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。
【００２８】
＜エッチングを行う工程＞
次に、第１インプリントモールドを用いて形成された転写パターンをマスクとして転写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。
【００２９】
レジスト剥離工程を経て、転写基板に１番目のパターンを形成することができる。
【００３０】
＜転写基板に２番目のパターンを形成する工程＞
次に、第１インプリントモールドを用いて形成されたパターンが形成された転写基板に転写材料を積層する。
【００３１】
次に、転写基板と第２インプリントモールドとを接近させ、転写材料に対しパターンの転写を行う。
【００３２】
このとき、前記第１インプリントモールドと前記第２インプリントモールドは異なるインプリントモールドであり、第２レジストパターン形成工程にあたり、インプリントモールドと基板の相対位置関係を第１レジストパターン形成工程時の相対位置関係と同一してもよい。
上記構成の場合、第１インプリントモールドを第２インプリントモールドに差し替えるのみで好適に本発明のインプリント法を実施することが出来る。
【００３３】
また、前記第１インプリントモールドと前記第２インプリントモールドは同一のインプリントモールドであり、第２レジストパターン形成工程にあたり、インプリントモールドと基板との相対位置関係を第１レジストパターン形成工程時の相対位置関係と異ならせてもよい。
上記構成の場合、同一のインプリントモールドを一つ用意するのみで、本発明のインプリント法を実施することが出来る。
【００３４】
次に、１番目のパターン形成と同様に、所望する樹脂パターンに応じて残膜を除去後、転写パターンをマスクとして転写基板にエッチングを行う。
【００３５】
レジスト剥離工程を経て、転写基板に微細かつピッチの近接したパターンを形成することができる。
【００３６】
以下、本発明の組みインプリントモールドについて説明を行なう。
本発明の組みインプリントモールドは、第１基板に第１凹凸部が形成され、該第１基板に第１アライメントマークが形成された第１インプリントモールドと、第２基板に第２凹凸部が形成され、該第２基板に第１アライメントマークと対応する第２アライメントマークが形成された第２インプリントモールドと、を備え、前記第１アライメントマークと、前記第１凹凸部の凹部と、の相対位置関係と、前記第２アライメントマークと、前記第２凹凸部の凸部部位の少なくとも一部と、の相対位置関係は、等しい。
【００３７】
本発明のインプリント方法の実施に当たり、上述の組みインプリントモールドを用いると、「前記第１アライメントマークと、前記第１凹凸部の凹部と、の相対位置関係と、前記第２アライメントマークと、前記第２凹凸部の凸部部位の少なくとも一部と、の相対位置関係は、等しいこと」から、第１インプリントモールドおよび第２インプリントモールドについて、第１アライメントマークおよび第２アライメントマークを用いて位置合わせを行なうことで、好適に、既に凸部を用いて押圧された部位同士に挟まれた位置に対応する部位に、インプリントモールドの凸部を押圧することが出来る。
【実施例】
【００３８】
＜実施例１＞
まず、図３（ａ）に示すように、転写基板３１上に転写材料３２として光硬化性樹脂を１００ｎｍ厚に積層し、第１のインプリントモールド３３を対向して配置した。
このとき、インプリントモールド３３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、転写基板はシリコン基板であった。
【００３９】
次に、図３（ｂ）に示すように、転写材料３２とインプリントモールド３３を接触させ、インプリントモールド３３側から露光光を照射し、転写材料３２を硬化させ、転写基板３１とインプリントモールド３３とを遠ざけ、転写材料３２に樹脂パターン３４を形成した。
このとき、インプリントモールド３３に荷重を１ＭＰａ加え、露光光であるＵＶ光の照射量は４００ｍＪ／ｃｍ２であった。
【００４０】
次に、図３（ｃ）に示すように、Ｏ２プラズマアッシング（条件：Ｏ２流量５００ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＲＦパワー１０００Ｗ）によって残膜を除去した。これにより、樹脂パターン３５が得られた。
【００４１】
次に、図３（ｄ）に示すように、残膜を除去した樹脂パターン３５をマスクとして、ＩＣＰドライエッチング装置を用いたドライエッチングによって転写基板３１のエッチングを行い、その後、ウエットエッチングによる洗浄を行い、パターニングされた基板３６を形成した。
このとき、基板であるシリコン基板のエッチング条件は、ＳＦ６流量４０ｓｃｃｍ、Ａｒ流量７５ｓｃｃｍ、圧力２Ｐａ、ＩＣＰパワー２００Ｗ、ＲＩＥパワー３００Ｗであった。
【００４２】
次に、図３（ｅ）に示すように、基板３６上に転写材料３２として光硬化性樹脂を１００ｎｍ厚に積層し、第２のインプリントモールド３８を対向して配置した。
このとき、インプリントモールド３８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。
【００４３】
次に、図３（ｆ）に示すように、転写材料３２とインプリントモールド３８を接触させ、インプリントモールド３８側から露光光を照射し、転写材料３２を硬化させ、基板３６とインプリントモールド３８とを遠ざけ、転写材料３２に樹脂パターン３４を形成した。
このとき、インプリントモールド３８に荷重を１ＭＰａ加え、露光光であるＵＶ光の照射量は４００ｍＪ／ｃｍ２であった。
【００４４】
次に、図３（ｇ）に示すように、Ｏ２プラズマアッシング（条件：Ｏ２流量５００ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＲＦパワー１０００Ｗ）によって残膜を除去した。これにより、樹脂パターン３５が得られた。
【００４５】
次に、図３（ｈ）に示すように、残膜を除去した樹脂パターン３５をマスクとして、ＩＣＰドライエッチング装置を用いたドライエッチングによって基板３６のエッチングを行い、その後、ウエットエッチングによる洗浄を行い、微細なパターンを持つ基板３７を形成した。
このとき、基板であるシリコン基板のエッチング条件は、ＳＦ６流量４０ｓｃｃｍ、Ａｒ流量７５ｓｃｃｍ、圧力２Ｐａ、ＩＣＰパワー２００Ｗ、ＲＩＥパワー３００Ｗであった。
【００４６】
以上より、本発明のインプリント方法を用いてパターンを形成することができた。
【００４７】
＜実施例２＞
まず、図４（ａ）に示すように、転写基板４１上にマスク材料４２、転写材料４３として光硬化性樹脂を１００ｎｍ厚に積層し、第１インプリントモールド４４を対向して配置した。
このとき、インプリントモールド４４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、転写基板はシリコン基板、マスク材料はクロムであった。
【００４８】
次に、図４（ｂ）に示すように、転写材料４３とインプリントモールド４４を接触させ、インプリントモールド４４側から露光光を照射し、転写材料４３を硬化させ、転写基板４１とインプリントモールド４４とを遠ざけ、転写材料４３に樹脂パターン４５を形成した。
このとき、インプリントモールド４４に荷重を１ＭＰａ加え、露光光であるＵＶ光の照射量は４００ｍＪ／ｃｍ２であった。
【００４９】
次に、図４（ｃ）に示すように、Ｏ２プラズマアッシング（条件：Ｏ２流量５００ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＲＦパワー１０００Ｗ）によって残膜を除去した。これにより、樹脂パターン４６が得られた。
【００５０】
次に、図４（ｄ）に示すように、樹脂パターン４６をマスクとしてＩＣＰドライエッチング装置を用いたドライエッチングによってマスク材料４２のエッチングを行い、その後、ウエットエッチングによる洗浄を行い、パターニングされたマスク材料４７を形成した。
このとき、マスク材料４２であるクロム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。
【００５１】
次に、図４（ｅ）に示すように、パターニングされたマスク材料４７を持つ基板４１上に転写材料４３として光硬化性樹脂を１００ｎｍ厚に積層し、第２インプリントモールド４ａを対向して配置した。
このとき、インプリントモールド４ａ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。
【００５２】
次に、図４（ｆ）に示すように、転写材料４３とインプリントモールド４ａを接触させ、インプリントモールド４ａ側から露光光を照射し、転写材料４３を硬化させ、基板４１とインプリントモールド４ａとを遠ざけ、転写材料４３に樹脂パターン４５を形成した。
このとき、インプリントモールド４ａに荷重を１ＭＰａ加え、露光光であるＵＶ光の照射量は４００ｍＪ／ｃｍ２であった。
【００５３】
次に、図４（ｇ）に示すように、Ｏ２プラズマアッシング（条件：Ｏ２流量５００ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＲＦパワー１０００Ｗ）によって残膜を除去した。これにより、樹脂パターン４６が得られた。
【００５４】
次に、図４（ｈ）に示すように、樹脂パターン４６をマスクとしてＩＣＰドライエッチング装置を用いたドライエッチングによってマスク材料４７のエッチングを行い、その後、ウエットエッチングによる洗浄を行い、微細なパターン形状を持つマスク材料４８をえた。
このとき、マスク材料４７であるクロム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。
【００５５】
次に、図４（ｉ）に示すように、微細なパターン形状を持つマスク材料４８をマスクとして、ＩＣＰドライエッチング装置を用いたドライエッチングによって転写基板４１のエッチングを行い、その後、ウエットエッチングによる洗浄を行い、微細なパターンを持つ基板４９を形成した。
このとき、基板であるシリコン基板のエッチング条件は、ＳＦ６流量４０ｓｃｃｍ、Ａｒ流量７５ｓｃｃｍ、圧力２Ｐａ、ＩＣＰパワー２００Ｗ、ＲＩＥパワー３００Ｗであった。
【００５６】
以上より、本発明のインプリント方法を用いてパターンを形成することができた。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明のインプリント方法は、微細なパターン形成に有用に用いることが出来る。例えば、半導体デバイス、光学素子、配線回路、データストレージメディア（ハードディスク、光学メディアなど）、医療用部材（分析検査用チップ、マイクロニードルなど）、バイオデバイス（バイオセンサ、細胞培養基板など）、精密検査機器用部材（検査プローブ、試料保持部材など）、ディスプレイパネル、パネル部材、エネルギーデバイス（太陽電池、燃料電池など）、マイクロ流路、マイクロリアクタ、ＭＥＭＳデバイスなどの製造方法において用いられる微細なパターン形成に有用に用いることが期待される。
【符号の説明】
【００５８】
１１…転写基板
１２…転写材料
１３…インプリントモールド
１４…転写パターン
２１…基板
２２…導電層
２３…レジスト材料
２４…レジストパターン
２５…パターンが形成された導電層
２６…インプリントモールド
３１…転写基板
３２…転写材料
３３…第１インプリントモールド
３４…転写パターン
３５…残膜除去後の転写パターン
３６…パターニングされた基板
３７…微細なパターン形状を持つ基板
３８…第２インプリントモールド
４１…転写基板
４２…マスク材料
４３…転写材料
４４…第１インプリントモールド
４５…転写パターン
４６…残膜除去後の転写パターン
４７…パターニングされたマスク材料
４８…微細なパターン形状を持つマスク材料
４９…微細なパターン形状を持つ基板
４ａ…第２インプリントモールド
【図１】
0005477562.tif 000002
【図２】
0005477562.tif 000003
【図３】
0005477562.tif 000004
【図４】
0005477562.tif 000005