(57)【要約】【課題】  そこで本願発明においては、安定な離型層を有する良好な熱インプリント用のニッケル製モールドを提供することを課題とする。【解決手段】  本願発明においては、モールドに形成した凹凸パターンを転写するインプリント用モールドにおいて、モールド材質が電鋳等で設けられたニッケルからなり、さらにモールド表面がＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリジノン）等により酸化処理等されたことにより形成されたＮｉ2Ｏ3等の酸化ニッケル、好ましくはその表面にさらに有機フッ素化合物が付着している熱インプリント用モールドとその製造方法を提供する。【選択図】図１
2008074049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モールドに形成した凹凸パターンを転写するインプリント用モールドにおいて、モールド材質がニッケルからなり、さらにモールド表面が酸化ニッケルからなることを特徴とする熱インプリント用モールド。
【請求項２】
酸化ニッケルの中に酸化ニッケル（ＩＩＩ）（Ｎｉ2Ｏ3）が含まれていることを特徴とする請求項１記載の熱インプリント用モールド。
【請求項３】
酸化ニッケル表面に有機フッ素化合物が付着していることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の熱インプリント用モールド。
【請求項４】
ニッケルが電鋳ニッケルであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の熱インプリント用モールド。
【請求項５】
酸化ニッケルが電鋳ニッケルの表面を酸化処理されたものであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の熱インプリント用モールド。
【請求項６】
酸化ニッケルがＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリジノン）により酸化処理されたものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の熱インプリント用モールド。
【請求項７】
モールドをニッケルの電鋳により形成した後、表面を酸化処理することを特徴とする熱インプリント用モールドの製造方法。
【請求項８】
ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリジノン）を含む溶液を用いて酸化処理することを特徴とする請求項７記載の熱インプリント用モールドの製造方法。
【請求項９】
酸化ニッケル表面に有機フッ素化合物を付着させることを特徴とする請求項７または８のいずれかに記載の熱インプリント用モールドの製造方法。
【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、拡散板や導光板などのディスプレイといった各種製品の製造工程において、インプリント法を用いたパターン形成を行う際に用いることができる熱インプリント用モールド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、半導体デバイスの製造プロセスなど微細加工が要求されるパターンの形成には、光学的にパターンを転写する方法が用いられていた。その例として、ガラスなどの透明基板上の一部にクロム等の不透明材料からなるパターンを形成したフォトマスクを作成し、これを、レジストを塗布した半導体基板（以後、感応基板と呼ぶ）上に直接的に或いは間接的に載置させ、フォトマスクの背面から光を照射して光の透過部分のレジストを選択的に感光させることにより、フォトマスクのパターンを感応基板に転写することが行われていた。この技術を一般にフォトリソグラフィ法と呼んでいる。また、現在の半導体デバイスの製造プロセスにおいては、光学的にマスクパターンを縮小して半導体基板上にパターンを転写する方法が主流となっている。
【０００３】
しかしながら、これらのパターン形成方法は、形成するパターンのサイズや形状は露光する光の波長に大きく依存する。例えば、昨今の先端半導体デバイスの製造においては、フォトリソグラフィに用いる露光波長は１５０ｎｍ以上であるのに対し、最小線幅は６５ｎｍ以下であり、光の回折現象による解像限界に達している。
【０００４】
そして、レジストの解像度を増すために、近接効果補正（ＯＰＣ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）や位相シフトマスク、変形照明等の超解像技術を用いてはいるものの、マスクパターンを半導体基板上に忠実に転写することが困難となっている。
【０００５】
更に縮小投影露光の場合には、基板の水平方向のみならず垂直方向にも位置合わせ精度が要求されるため、フォトマスク及び半導体基板の精密ステージ制御（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ）などが必要となるため、装置のコストが高くなるという欠点があった。
【０００６】
また、半導体デバイスの製造のみならず、ディスプレイや記録メディア、バイオチップ、光デバイスなど様々なパターン形成においてもフォトリソグラフィ法を用いている限り、これらの光の回折現象によるパターンボケや複雑な機構を必要とする装置コストの問題は、同様に存在し、マスクパターンを忠実に転写することはできない。
【０００７】
このような背景から、Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ等は、インプリント法（もしくはナノインプリント法）と呼ばれる非常に簡易であるが大量生産に向き、従来の方法よりも格段に微細なパターンを忠実に転写可能な技術を提案している（例えば非特許文献１、２参照）。
【０００８】
なお、インプリント法とナノインプリント法に厳密な区別はないが、半導体デバイスや回折格子などの製造に用いられるようなナノメーターオーダーのものをナノインプリント法と呼び、その他のマイクロメーターオーダーのものをインプリント法と呼ぶことが多い。以後、全てインプリント法と呼ぶことにする。
【０００９】
熱サイクルを用いてインプリントする方法は熱インプリント法、ＵＶ光を用いてインプリントする方法は光インプリント法と呼ばれる。
【００１０】
インプリント法においては、モールドと基板上に生成したレジスト等の樹脂パターンとの剥離性は極めて重要である。インプリントにおいて、プレスした後、モールドと樹脂を引き離す場合、モールドと樹脂の付着や摩擦により、部分的に樹脂が変形したり、モールドとともに剥離する現象が見られる。すなわち、樹脂レジストの全部または一部がモールド側に残り、シリコン基板に適正なパターンが形成されない。これは、モールドまたは樹脂の表面エネルギーが大きいためである。
【００１１】
そこで、このような基板と樹脂の剥離を避けるために、表面エネルギーの小さいフッ素ポリマーを剥離剤としてモールド表面に形成し、モールドと基板上の樹脂との剥離性を向上させる方法がある。一般的には、剥離剤としてモールド表面のシリコン酸化膜のＯＨ基にシランカップリング剤の溶液を作用させることで、表面エネルギーの小さい膜（これを離型層と呼ぶ）をモールド表面に形成している。この離型層によりモールドと樹脂との付着力を下げることができる。
【００１２】
ところが、熱インプリント用の金属製モールド、特にニッケルに対しては離型剤が付着しにくく安定な離型層を形成できないといった問題が一般的に知られている。
【００１３】
そこで、離型剤を付着させるモールド表面をクロムなどの別の元素で置き換え、この表面を酸化処理するなどして離型剤を付着させるなどといった方法が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−３０８０４０号公報
【非特許文献１】Appl.Phys.Lett.,vol.67,p.3314 (1995)
【非特許文献２】ナノインプリント技術徹底解説 Electric Journal 2004年11月22日発行 Ｐ20-38
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、モールドの製造工程が複雑になるといった問題を抱えている。また、スパッタ法を用いているため、表面凹凸パターンの側壁部でクロム膜が薄くなりやすい、あるいはスパッタ時のピンホールが原因で離型不良が起こりやすいなど、モールド品質の安定性と言った面でも問題がある。
【００１５】
本発明は、上記問題点を解決するためなされたもので、離型性が良好な熱インプリント用のニッケル製モールド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】
【００１６】
本発明者は鋭意検討した結果、表面を酸化ニッケルとすることで、フッ素化合物を主体とする離型剤が付着しやすくなることを見出した。
【００１７】
本発明の請求項１に係る発明は、モールドに形成した凹凸パターンを転写するインプリント用モールドにおいて、モールド材質がニッケルからなり、さらにモールド表面が酸化ニッケルからなることを特徴とする熱インプリント用モールドである。
【００１８】
本発明の請求項２に係る発明は、酸化ニッケルの中に酸化ニッケル（ＩＩＩ）（Ｎｉ2Ｏ3）が含まれていることを特徴とする請求項１記載の熱インプリント用モールドである。
【００１９】
本発明の請求項３に係る発明は、酸化ニッケル表面に有機フッ素化合物が付着していることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の熱インプリント用モールドである
。
【００２０】
本発明の請求項４に係る発明は、ニッケルが電鋳ニッケルであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の熱インプリント用モールドである。
【００２１】
本発明の請求項５に係る発明は、酸化ニッケルが電鋳ニッケルの表面を酸化処理されたものであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の熱インプリント用モールドである。
【００２２】
本発明の請求項６に係る発明は、酸化ニッケルがＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリジノン）により酸化処理されたものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の熱インプリント用モールドである。
【００２３】
本発明の請求項７に係る発明は、モールドをニッケルの電鋳により形成した後、表面を酸化処理することを特徴とする熱インプリント用モールドの製造方法である。
【００２４】
本発明の請求項８に係る発明は、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリジノン）を含む溶液を用いて酸化処理することを特徴とする請求項７記載の熱インプリント用モールドの製造方法である。
【００２５】
本発明の請求項９に係る発明は、酸化ニッケル表面に有機フッ素化合物を付着させることを特徴とする請求項７または８のいずれかに記載の熱インプリント用モールドの製造方法である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の熱インプリント用モールドは、モールド表面が酸化ニッケルからなることを特徴とする。これにより、離型剤が付着しやすくなり、安定した離型層を形成することが出来る。また、酸化処理を行うだけで、モールド表面を酸化ニッケルにすることが出来る。このため、製造工程を簡略することが可能となる。
【００２７】
以上より、本発明の熱インプリント用モールドおよびその製造方法は、純ニッケルモールドに対して離型処理が可能となり、従来の複雑なモールド製造プロセスを省略でき、モールド製造コストを下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態につき説明する。
【００２９】
図１は、本発明の熱インプリント用モールドの一実施例を示す模式構成断面図である。
【００３０】
本発明の熱インプリント用モールド１００は、ニッケルよりなるモールド１０、酸化ニッケル（ＩＩＩ）よりなる１１、有機フッ素化合物からなる離型層１２より構成される。この構成とすることで、離型層の安定化が可能である。
【００３１】
本発明の熱インプリント用モールドの製造方法について説明する。
【００３２】
本発明の熱インプリント用モールドは、公知の電鋳などの方法によりまずモールド１０を作製する。
【００３３】
次に、モールド１０を酸化処理して、表面に酸化ニッケル（ＩＩＩ）層１１を形成する。酸化処理は、熱酸化などの方法でも可能であるが、ＮｉのｐＨ電位図に示される様に、溶液のＯＲＰ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ−Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）やｐＨを適切な値とすることにより、溶液処理によっても可能である。好ましくは、ＮＭＰを含む溶液を用いることである。ＮＭＰ含有量は５０％以上が好ましく、処理温度は４０℃以上、処理時間は３分以上が好ましい。
【００３４】
次に、１１の表面に有機フッ素化合物１２をコーティングする。コーティングには、有機フッ素化合物に浸漬あるいはスピンコートする方法、有機フッ素化合物を蒸着する方法など、各種方法を用いることができる。
【実施例１】
【００３５】
リンなどの不純物を含まない純ニッケル製のモールドを準備した。このモールドを、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリジノン）溶液に浸漬し表面処理した。浸漬温度は７０℃、浸漬時間は３０分とした。３０分浸漬後、ＮＭＰ溶液より引き上げ、２０分間純水でリンスし、その後自然乾燥させた。サンプル表面をＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）にて測定し、ニッケルの状態分析を行った。さらに有機フッ素化合物を蒸着してコーティングした。
【実施例２】
【００３６】
リンなどの不純物を含まない純ニッケル製のモールドを準備した。このモールドを、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリジノン）を６０％含む溶液に浸漬し表面処理した。浸漬温度は７０℃、浸漬時間は３０分とした。３０分浸漬後、この溶液より引き上げ、２０分間純水でリンスし、その後自然乾燥させた。サンプル表面をＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）にて測定し、ニッケルの状態分析を行った。さらに有機フッ素化合物を蒸着してコーティングした。
【実施例３】
【００３７】
リンなどの不純物を含まない純ニッケル製のモールドを準備した。このモールドを薬液には浸漬させずに２０分間純水にてリンスし、その後自然乾燥させた。サンプル表面をＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）にて測定し、ニッケルの状態分析を行った。さらに有機フッ素化合物を蒸着してコーティングした。
【００３８】
＜比較評価＞
実施例１〜３で作製したサンプルを、熱ナノインプリントを想定しオーブンで２７０℃で加熱した。その後ＸＰＳで表面測定しフッ素の存在を調査した。その結果を表１に示す。表１からも明らかな通り、Ｎｉ2Ｏ3の状態が存在する実施例１や２の場合は加熱後にもフッ素が検出されたが、Ｎｉ2Ｏ3が存在しない実施例３の場合には加熱後にはフッ素が検出されず、有機フッ素化合物が消失してしまったことが分かる。
【００３９】
以上の比較評価からも明らかなように、本発明のニッケル表面処理により有機フッ素化合物が強固にニッケル表面に付着していることが分かる。
【００４０】
【表１】
2008074049.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の熱インプリント用モールドの概念的断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…モールド
１１…酸化ニッケル（ＩＩＩ）層
１２…有機フッ素化合物からなる離型層
１００…本発明の熱インプリント用モールドの構成図
【図１】
2008074049.tif 000004