(57)【要約】【課題】  微細成形モールドの成形面の凹凸を微細化する【解決手段】  微細成形モールドの製造方法は、犠牲体の凹凸を有する表面上に成形面の凸部を形成するための遮光性膜を前記凹凸の凹部の側面と平行な部分の膜厚が前記凸部の対応する部分の幅に等しくなるように形成し、前記遮光性膜の前記凹凸の前記凹部の側面と平行な部分以外を除去し、前記遮光性膜の残存部の端面に接合された透光性基板を形成する、ことを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
犠牲体の凹凸を有する表面上に成形面の凸部を形成するための遮光性膜を前記凹凸の凹部の側面と平行な部分の膜厚が前記凸部の対応する部分の幅に等しくなるように形成し、
前記遮光性膜の前記凹凸の前記凹部の側面と平行な部分以外を除去し、
前記遮光性膜の残存部の端面に接合された透光性基板を形成する、
ことを含む微細成形モールドの製造方法。
【請求項２】
前記遮光性膜の表面上に前記凹凸の前記凹部を埋める犠牲膜を形成し、
前記犠牲膜もろともに前記遮光性膜の前記凹凸の前記凹部の側面と平行な部分以外を研削および研磨の少なくともいずれか一方により除去する、
ことを含む請求項１に記載の微細成形モールドの製造方法。
【請求項３】
前記遮光性膜の残存部の端面に前記透光性基板を接合する、
ことを含む請求項１または２に記載の微細成形モールドの製造方法。
【請求項４】
前記遮光性膜の残存部の端面に前記透光性基板を直接接合する、
ことを含む請求項３に記載の微細成形モールドの製造方法。
【請求項５】
前記遮光性膜は高融点金属または高融点金属の化合物からなる、
請求項１から４のいずれか一項に記載の微細成形モールドの製造方法。
【請求項６】
前記遮光性膜を湿式めっきにより形成する、
ことを含む請求項１から５のいずれか一項に記載の微細成形モールドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は微細成形モールドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高アスペクトで微細な立体形状を低コストで成形するための技術として、微細成形モールドを用いたホットエンボスやナノインプリントなどの微細成形技術が知られている（例えば特許文献１参照）。微細成形モールドは、フォトリソグラフィを用いて成形されるマザーモールドを用いて製造することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４―３０４０９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、微細成形モールドの成形面の凹凸を微細化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）上記目的を達成するための微細成形モールドの製造方法は、犠牲体の凹凸を有する表面上に成形面の凸部を形成するための遮光性膜を前記凹凸の凹部の側面と平行な部分の膜厚が前記凸部の対応する部分の幅に等しくなるように形成し、前記遮光性膜の前記凹凸の前記凹部の側面と平行な部分以外を除去し、前記遮光性膜の残存部の端面に接合された透光性基板を形成する、ことを含む。
【０００６】
この方法によると、微細成形モールドの成形面の凸部の幅を遮光性膜の膜厚にまで狭くすることができる。すなわち、微細成形モールドの成形面を形成するために用いる犠牲体の表面の凹部の幅よりも狭く微細成形モールドの成形面の凸部を成形することができる。フォトリソグラフィによって犠牲体の表面の凹凸が形成され、マザーモールドとしての犠牲体の表面の凹凸を転写して微細成形モールドの成形面を形成する場合、微細成形モールドの成形面の凹凸をフォトリソグラフィの解像度限界を超えて微細化することはできない。しかし、成膜条件の調整によって遮光性膜の膜厚をフォトリソグラフィの解像度限界より薄くすることは可能であるため、本発明によると微細成形モールドの成形面の凹凸を従来より微細化することができる。
【０００７】
尚、本明細書において成形面とは成形対象物との界面となる微細成形モールドの面を意味する。また遮光性膜の「端面」とは、遮光性膜の下地面とほぼ平行になる相対的に広い面との交線と遮光性膜の下地面との交線とを輪郭に含む相対的に狭い平坦面を意味する。
【０００８】
（２）上記目的を達成するための微細成形モールドにおいて、前記遮光性膜の表面上に前記凹凸の前記凹部を埋める犠牲膜を形成し、前記犠牲膜もろともに前記遮光性膜の前記凹凸の前記凹部の側面と平行な部分以外を研削および研磨の少なくともいずれか一方により除去する、ことを含んでもよい。
この場合、遮光性膜を研削および研磨の少なくともいずれか一方により除去するときに、遮光性膜が犠牲体の凹部の側面から剥離したり、遮光性膜の端面の角が荒れることを抑えることができる。
【０００９】
（３）上記目的を達成するための微細成形モールドにおいて、前記遮光性膜の残存部の端面に前記透光性基板を接合する、ことを含んでもよい。
この場合、材料の堆積によって透光性基板を形成する場合に比べ、モールドの製造コストを低減することができる。
【００１０】
（４）上記目的を達成するための微細成形モールドにおいて、前記遮光性膜の残存部の端面に前記透光性基板を直接接合する、ことを含んでもよい。
この場合、成形面の凸部を構成する遮光性膜と透光性基板との間に接着剤が残らないし、接着剤で遮光性膜と透光性基板とを接合する場合に比べ、両者の接合強度が高まる。したがってこの場合、温度変化によって成形面の凸部の位置がずれたり、遮光性膜が透光性基板から剥離することを抑えることができる。
【００１１】
（５）上記目的を達成するための微細成形モールドにおいて、前記遮光性膜は高融点金属または高融点金属の化合物からなってもよい。
微細成形モールドの成形面において凸部は凹部よりも損傷しやすい。高融点金属および高融点金属の化合物はＣｕなどの低融点金属に比べて硬度が高い。したがってこの場合、成形面の凸部を構成する遮光性膜が高融点金属または高融点金属の化合物からなるため、成形対象物に硬質な異物が混入した場合にも破損しにくい微細成形モールドになる。
【００１２】
（６）上記目的を達成するための微細成形モールドにおいて、前記遮光性膜を湿式めっきにより形成してもよい。
湿式めっきは乾式めっきに比べて成膜速度が速い。したがってこの方法は、微細成形モールドの製造コストを低減する場合に好適である。
【００１３】
尚、請求項において「〜上に」というときは、技術的な阻害要因がない限りにおいて「上に中間物を介在させずに」と「〜上に中間物を介在させて」の両方を意味する。また、請求項に記載された動作の順序は、技術的な阻害要因がない限りにおいて記載順に限定されず、同時に実行されても良いし、記載順の逆順に実行されても良いし、連続した順序で実行されなくても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
（第一実施形態）
・微細成形モールドとその使用方法
図１から図４は本発明の第一実施形態に係る微細成形モールド（以下、スタンパという。）１の使用方法を示す断面図である。スタンパ１は、成形対象物としての感光性成形対象膜１８を光インプリントによって成形するための型である。
【００１５】
図１に示すように、スタンパ１は透光性基板２２と遮光性膜１４とからなり、成形面には遮光性膜１４によって構成される凸部１０１を備えている。
透光性基板２２は低融点ガラスからなる。透光性基板２２の材料としては、感光性成形対象膜１８の露光波長に対して十分な透過性を有するものであればよい。またスタンパ１の耐久性の観点からは硬度や靭性といった機械的特性に優れた材料であることが望ましい。したがって透光性基板２２の材料としては、ガラス、石英、結晶化ガラス、サファイヤ、アルミナなどを選択することが好ましい。
【００１６】
遮光性膜１４は、ＮｉＦｅからなる。遮光性膜１４の材料は、ＮｉＦｅに限らず、感光性成形対象膜１８の露光波長に対して十分な遮光性を有するものであればよい。またスタンパ１の耐久性の観点からは硬度や靭性といった機械的特性に優れた材料であることが望ましい。特に成形面の凸部は凹部底面を構成する透光性基板２２よりも感光性成形対象膜１８に混入した異物１９２、１９１と衝突しやすいため、透光性基板２２よりも硬度や靭性といった機械的特性に優れた材料（例えば高融点金属や高融点金属の化合物）であることが望ましい。また堆積によって形成される遮光性膜１４には、透光性基板２２との密着性や成膜コストなどに優れた材料が選択されることが望ましい。したがって遮光性膜１４の材料としては、Ｔａ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｃｕ，ＴｉＮ，ＴａＮ，ＭｏＮ，ＮｉＷなどを選択することが望ましい。遮光性膜１４の形状は、成形対象物の設計によって決まり、例えば幅２μｍの溝を感光性成形対象膜１８に形成するのであれば、幅２μｍの立ち壁になる。遮光性膜１４のパターンの微細化限界は、遮光性膜１４の膜厚をどこまで薄くできるかによるため、原理的には原子レベルまでの微細化が可能である。
【００１７】
成形対象物である感光性成形対象膜１８の材料には、ネガ型フォトレジスト、ネガ型感光性ポリイミドなどの光硬化性樹脂が選択される。支持基板１７の表面上に塗布される感光性成形対象膜１８には異物１９１、１９２が混入し得る。
【００１８】
図２に示すように感光性成形対象膜１８にスタンパ１を圧着すると、異物１９１、１９２の混入位置によっては、支持基板１７とスタンパ１とによって異物１９１、１９２が圧せられる。混入位置が異物１９１のようにスタンパ１の成形面の凹部にはまりこむ位置であれば、異物１９１の大きさにもよるが、スタンパ１が異物１９１の反力を受ける可能性は低い。逆に、異物１９２のようにスタンパ１の成形面の凸部直下において異物が混入しているときには異物の反力がスタンパ１に及ぶことになる。異物の反力がスタンパ１に及ぶとき、異物１９１、１９２の硬度や靭性がスタンパ１よりも高ければスタンパ１の成形面が変形し得る。本実施形態では、成形面の凸部が高融点金属の化合物であるＮｉＦｅからなるため、スタンパ１の成形面は変形しにくい。
【００１９】
スタンパ１の成形面の裏側から紫外線や可視光線などの光を照射すると、透光性基板２２を透過した光によって感光性成形対象膜１８が露光される。このとき、遮光性膜１４の直下の領域１８２は遮光性膜１４の影になる。すなわち、スタンパ１の成形面の裏側から露光されても、遮光性膜１４の直下の領域１８２は感光しないため硬化しない。感光性成形対象膜１８の露光された領域１８１は感光して硬化する。
【００２０】
図３に示すようにスタンパ１を感光性成形対象膜１８から引き離すと、スタンパ１の成形面が転写された感光性成形対象膜１８の表面が現れる。ただし、未感光領域１８２は硬化していないため、スタンパ１の成形面が転写された感光性成形対象膜１８の表面は固定的なものではない。
【００２１】
感光性成形対象膜１８を現像すると未感光領域１８２が除去され、図４に示すように感光領域１８１だけが残存し、感光性成形対象膜１８に通孔１８３が形成される。このとき、未感光領域１８２に混入していた異物１９２は、未感光領域１８２とともに除去される。このようにして成形される感光性成形対象膜１８は、エッチングやリフトオフの保護膜としても、ＭＥＭＳの構造体としても用いることができる。
【００２２】
・微細成形モールドの製造方法
はじめに図５に示すように犠牲体となる支持基板１１の表面上に形成した保護膜１０を用いて支持基板１１を異方性エッチングし凹部１１０を形成する。具体的には例えばフォトレジストを支持基板１１の表面上に塗布し、プリベークした後に露光・現像し、パターニングする。保護膜１０のパターニングに電子ビーム露光を用いてもよい。エッチングは、例えばＣＦ４、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆのいずれかのガスを主成分とする反応性ドライエッチングによって行う。保護膜１０と支持基板１１とのエッチングレートが１：１に近いエッチングガスを用い、保護膜１０もろとも支持基板１１をエッチングして保護膜１０の開口部断面形状を転写することにより凹部１１０をテーパー形状にしてもよい。また高精度な機械加工によって支持基板１１に凹部１１０を形成することもできる。尚、支持基板１１の材料は後続工程で形成される膜との相性や取り回しの際の機械的強度や犠牲体としての除去のしやすさを考慮して選択される。
【００２３】
次に図６に示すように支持基板１１の表面上にシード層１２を形成する。例えばＣｒ、Ｎｉ、ＮｉＦｅなどからなる０．５μｍの厚さのシード層１２をスパッタによって形成する。シード層１２と支持基板１１との間にＴｉ等からなる密着層を形成してもよい。シード層１２は必ずしも必要でないし、最終的に成形面の凸部を形成する膜として残存させることもできるが、シード層１２を最終的には除去する本実施形態においては、シード層１２と支持基板１１とが成形面の凸部を構成する膜である遮光性膜１４を成膜し成形するための犠牲体１３を構成し、シード層１２の表面が犠牲体１３の表面の凹部１３０を構成することになる。シード層１２を形成しない場合には、支持基板１１の凹部１１０が犠牲体の表面の凹部を構成することとなる。
【００２４】
次に図７に示すようにシード層１２の表面上に遮光性膜１４を形成する。遮光性膜１４の成膜条件は、犠牲体１３の凹部１３０の側面と平行な部分の膜厚Ｔがスタンパ１の成形面の凸部１０１（図１参照）の対応する部分の幅Ｗと等しくなるように設定される。遮光性膜１４の成膜方法としては、膜厚が均一になる方法が望ましく、例えば電解めっきが望ましい。また成膜された遮光性膜１４の表面はスタンパ１の成形面を構成するため、遮光性膜１４の表面が平滑になる成膜方法と材料の組み合わせを採用することが望ましく、例えばＮｉＦｅを電解めっきで堆積させることによって成膜することが望ましい。電解めっきや無電解めっきで遮光性膜１４を形成する場合には、ＣＶＤやＰＶＤで形成する場合と比べてスループットがあがり、スタンパ１の製造コストを下げることが出来る。尚、ＣＶＤで遮光性膜１４を形成する場合には、電解めっきに比べ、高融点金属や高融点金属化合物を成膜しやすくなり、膜厚の均一性が向上する。
【００２５】
このように形成される遮光性膜１４の膜厚によって成形面の凸部の幅が決まるところ、遮光性膜１４の膜厚を薄くする成膜条件の設定自体にコストが発生するわけではないため、高解像度のフォトレジストを用いたり露光波長を短くすることによって、スタンパ１を製造するためのマザーモールドである犠牲体の表面を微細化する方法に比べると低いコストで微細なスタンパ１を製造できるのである。
【００２６】
次に図８に示すように犠牲体１３の凹部１３０を埋める犠牲膜１５を形成する。犠牲膜１５は犠牲膜として除去しやすく、研削または研磨に耐えられる材料であればよく、例えばＣｕ等が選択される。犠牲膜１５は電解めっき、無電解めっき、ＣＶＤ、スパッタ、蒸着、もしくは犠牲体１３の上面に金型が配置される状態とした上でＭＩＭ（Metal Injection Molding）などによって形成することができる。
【００２７】
遮光性膜１４と犠牲膜１５とを繰り返し積層し、犠牲体１３の凹部１３０の内側に４層以上の遮光性膜を形成してもよい。この場合、遮光性膜と遮光性膜との間に形成される犠牲膜の膜厚が成形面の凸部間の間隔を決めることになる。すなわち、成形面の凸部間の間隔Ｄ（図１参照）も犠牲膜の膜厚によって制御可能である。
尚、後続工程での研削および研磨の少なくともいずれか一方によって遮光性膜１４が犠牲体１３から剥離しないほどに遮光性膜１４と犠牲体１３との接合強度が高ければ、犠牲膜１５は必ずしも必要ではない。
【００２８】
次に図９に示すように犠牲体１３が露出するまで犠牲膜１５もろともに遮光性膜１４を研削および研磨の少なくともいずれか一方により除去する。その結果、遮光性膜１４の少なくとも犠牲体１３の凹部１３０からはみ出している部分が除去される。研削または研磨する深さは、少なくとも犠牲体１３が露出すればよく、シード層１２の支持基板１１の凹部１１０からはみ出している部分が残存する深さでもよいし、支持基板１１の表層まで除去される深さでもよい。成形面の凸部の幅を均一にするため、犠牲体１３の凹部１３０の内側において遮光性膜１４の膜厚が均一でない部分が除去される深さまで研削および研磨の少なくともいずれか一方を実施することが望ましい。
【００２９】
次に図１０に示すように研削および研磨の少なくともいずれか一方によって平坦化された面に透光性基板２２を接合する。例えば低融点ガラスからなる透光性基板２２を犠牲体１３と遮光性膜１４の端面１４０と犠牲膜１５とで構成される平坦面に熱圧着する。接合強度については、遮光性膜１４と透光性基板２２との接合強度が高ければよく、透光性基板２２と犠牲体１３との接合強度は問題にならない。透光性基板２２の接合には熱圧着以外の直接接合を用いてもよい。直接接合を用いることにより、透光性基板２２と遮光性膜１４との接合強度が高くなるため、スタンパ１の強度が向上する。また直接接合では透光性基板２２と遮光性膜１４との間に接着層が形成されないため、温度変化などによる成形面の変形が起こらない。
尚、透光性基板２２は、犠牲体１３と遮光性膜１４の端面１４０と犠牲膜１５とで構成される平坦面上に透光性材料を堆積させることによって形成してもよい。ただし、バルク材料から透光性基板２２を構成した方が、残留応力や製造コストの点においては有利である。
【００３０】
次に図１１に示すように犠牲体１３の裏面（すなわち遮光性膜１４を形成した面の裏側）から犠牲体１３を研削および研磨の少なくとも一方により除去し、遮光性膜１４の犠牲体１３の凹部の側面に平行な部分だけを残存させ、遮光性膜１４のその他の部分を除去する。成形面の凸部の幅を均一にするため、犠牲体１３の凹部の内側において遮光性膜１４の膜厚が均一でない部分が除去される深さまで研削および研磨の少なくとも一方を実施することが望ましい。
【００３１】
次に図１２に示すように犠牲膜１５の残存部を選択的に除去する。例えばＣｕからなる犠牲膜１５をエルメックス社製のエンストリップＣ（登録商標）によってウェットエッチングして除去する。
【００３２】
次に図１３に示すように支持基板１１の残存部をエッチングにより選択的に除去する。犠牲膜１５と支持基板１１とが同じ材料からなる場合、犠牲膜１５と支持基板１１とは同時に除去される。
【００３３】
次にシード層１２をエッチングにより除去すると、図１に示すスタンパ１が完成する。具体的には例えば、Ｃｒからなるシード層１２を硝酸第二セリウムアンモニウムによってウェットエッチングして除去する。
尚、本実施形態ではシード層１２を犠牲体として除去するが、シード層１２が残存した図１３に示す状態を完成状態とし、シード層１２と遮光性膜１４とによって成形面の凸部を構成してもよい。この場合、透光性基板２２とシード層１２の接合強度はより高いことが好ましい。
【００３４】
（第二実施形態）
図１４および図１５は、スタンパ１の製造方法の第二実施形態を示す断面図である。
本実施形態では、犠牲体２１を図１４に示すように支持基板１１と犠牲膜２０または図１５に示すように支持基板１１と犠牲膜２０とシード層１２によって構成する。すなわち、シード層１２を除去してスタンパ１を完成させる場合には、犠牲体２１の凹凸の凸部は犠牲膜２０によって構成される。犠牲膜２０は、フォトリソグラフィと、電解めっきまたは無電解めっきまたはエッチングとによってパターニングされるＣｕなどからなる。支持基板１１が絶縁材料からなる場合、湿式めっきによって犠牲膜２０を形成するために、犠牲膜２０を形成する前に支持基板１１の表面上にシード層を形成してもよい。
犠牲体２１を形成した後は、第一実施形態と同じ工程を実施することによってスタンパ１を製造することが出来る。
【００３５】
（他の実施形態）
尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態で示した材質や寸法や成膜方法やパターン転写方法はあくまで例示であるし、当業者であれば自明である工程の追加や削除や工程順序の入れ替えについては説明が省略されている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態にかかる断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態にかかる断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態にかかる断面図である。
【図５】本発明の第一実施形態にかかる断面図である。
【図６】本発明の第一実施形態にかかる断面図である。
【図７】本発明の第一実施形態にかかる断面図である。
【図８】本発明の第一実施形態にかかる断面図である。
【図９】本発明の第一実施形態にかかる断面図である。
【図１０】本発明の第一実施形態にかかる断面図である。
【図１１】本発明の第一実施形態にかかる断面図である。
【図１２】本発明の第一実施形態にかかる断面図である。
【図１３】本発明の第一実施形態にかかる断面図である。
【図１４】本発明の第二実施形態にかかる断面図である。
【図１５】本発明の第二実施形態にかかる断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１：スタンパ、１０：保護膜、１１：支持基板、１２：シード層、１３：犠牲体、１４：遮光性膜、１５：透光性基板、１５：犠牲膜、１７：支持基板、１８：感光性成形対象膜、２０：犠牲膜、２１：犠牲体、１０１：凸部、１１０：凹部、１３０：凹部、１４０：端面、１８１：感光領域、１８２：未感光領域、１８３：通孔、１９１：異物、１９２：異物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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