(57)【要約】【課題】高精度の微細パターンを有するモールドの作製方法を提供する。【解決手段】転写用モールド１９０ａは、層１５０の部分、即ち、モールド１００の材料となる基板２１０と同じ材料からなる部分が、基板２１０の表面に接するようにし、界面活性化による直接接合等の方法で貼り合わせる。次に、基板１１０に層１３０が積層されたものを、基板２１０より剥離する。同様にして、転写用モールド１９０ｂを作製し、基板２１０の表面のパターン１５０ａの形成された側に貼り合わせる。さらに、基板１１０ｂに層１６０が積層されたものを剥離する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ナノインプリントに用いられるモールドの作製方法であって、
（ｂ）第１の基板に、１以上の層を形成する工程と、
（ｃ）前記１以上の層に凹凸パターンを形成する工程と、
（ｄ）前記第１の基板の前記凹凸パターンを形成した層と、前記凹凸パターンを形成した層と同一材料からなる第２の基板を接合する工程と、
（ｅ）前記第１の基板から、前記凹凸パターンを形成した層を剥離させ、前記第２の基板上に凹凸パターンを形成するように、前記第２の基板と前記第１の基板を離合させる工程と、
を具備することを特徴とするモールドの作製方法。
【請求項２】
前記パターンを形成した層と、前記第２の基板との接合は、界面活性化による直接接合であることを特徴とする請求項１記載のモールドの作製方法。
【請求項３】
前記パターンを形成した層と、前記第２の基板との接合は、金属接合であることを特徴とする請求項１記載のモールドの作製方法。
【請求項４】
前記パターンを形成した層と、前記第２の基板との接合は、シロキサン接合であることを特徴とする請求項１記載のモールドの作製方法。
【請求項５】
前記パターンを形成した層と、前記第２の基板との接合は、熱圧着による接合であることを特徴とする請求項１記載のモールドの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モールドの作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体等の製造分野において、フォトリソグラフィに用いるための微細なレジストパターンを効率よく形成することが望まれている。しかしながら、従来のフォトリソグラフィを用いた場合、凹凸形状を有する構造を形成する際には、工程数および使用材料の種類の多いプロセスを経る必要がある。
【０００３】
そこで、レジストパターンの形成をインプリント用のモールドで行なう、ナノインプリントリソグラフィ（以下ＮＩＬと称する。）が提案されている。
ＮＩＬのモールド作製は、シリコンや石英等の基板にエッチングを施し、基板の表面に凹凸のパターンを形成することによって行われる。凹凸パターンは微細化、複雑化が進み、複数の凹凸パターンの転写も必要とされるようになった。
【０００４】
同一材料で構成された一枚の基板で凹凸パターンを形成する場合、複数回の凹凸パターンの転写、エッチングを繰り返し行うことになるが、この作業の過程で、凹凸パターンの深さや高さを一定にすることは、困難なことが多い。
【０００５】
図７は従来のモールドの作製方法を示したものである。図２（ｅ）のような形状のモールド１００を作製しようとした場合、従来の製造方法は下記の通りである。まず、図７（ａ）に示すように基板１０にレジスト層２０を形成する。基板１０は、例えばシリコンや、石英等の材料からなる。次に図７（ｂ）に示すように、レジスト層２０に対して露光、現像等を行い、レジスト層２０上にパターン３０を形成する。次に図７（ｃ）に示すように、パターンの形成されたレジスト層２０をマスクとして基板１０上にエッチングを施す。即ち、レジスト層２０に形成された凹部４０、凹部４５の部分にエッチングを行うことによって、基板１０上に凹部５０、凹部５５が形成される。次に図７（ｄ）に示すように、レジスト層２０を剥離する。
【０００６】
次に図７（ｅ）に示すように、凹凸のパターンの形成された基板１０上にレジスト層６０を形成する。次に図７（ｆ）に示すように、レジスト層６０に対して露光、現像を行い、レジスト層６０上にパターン７０を形成する。次に図７（ｇ）に示すように、パターンの形成されたレジスト層６０をマスクとして、基板１０上にエッチングを施す。即ち、レジスト層６０上の面８０の部分にエッチングを行うことによって面９０が形成される。
【０００７】
次に図７（ｈ）に示すように、レジスト層６０を剥離し、基板１０上に複数の凹凸のパターンが形成されてモールドとなる。高精度のナノインプリントを行うためには、エッチングの一つの工程で形成されるパターンにおける凹凸の深さは一定であることが望ましい。即ち、面５５と面９５は一定の高さであることが望ましい。しかしながら、凹凸の面５５と面９５は高さが一定していない。
【０００８】
図８は図７（ｃ）の一部の拡大図、図９は図７（ｇ）の一部の拡大図である。図８に示すようにレジスト層６０上に形成されたパターン３０では、Ｓ１とＳ２という２通りの面積の凹部がある。面積の異なるパターンが同一平面に存在する場合、面積の大きい部分の方がエッチングの速度は大きくなる。
従って図９に示すように面９５の深さｄ１が面５５の深さｄ２よりも大きくなる。このように深さが異なった場合、正確なナノインプリントを行うことは困難である。
【０００９】
また、複数のモールドの作製や、複数のモールドの位置合わせには大きなコストを要する。そこで、複数の凹凸パターンを低コストで効率よく形成するには、選択比、すなわちエッチングの速度の異なる複数の物質を積層した積層体を用い、選択比の違いを利用して数度のエッチングを繰り返す手法が提案されている（例えば「特許文献１」参照。）。
【特許文献１】特開２００４−７１５８７号公報
【００１０】
しかしながら、上記のように異なる物質の積層された積層体を用いた場合、転写時の摩擦や熱によりモールドへエネルギーが加わると、エネルギーを与えると、熱膨張係数の違いにより界面に水平方向に応力が働く。これにより凹凸パターンに歪みが生ずるという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは高精度の微細パターンを有するモールドの作製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するために第１の発明は、ナノインプリントに用いられるモールドの作製方法であって、第１の基板に、１以上の層を形成する工程と、前記１以上の層に凹凸パターンを形成する工程と、前記第１の基板の前記凹凸パターンを形成した層と、前記凹凸パターンを形成した層と同一材料からなる第２の基板を接合する工程と、前記第１の基板から、前記凹凸パターンを形成した層を剥離させ、前記第２の基板上に凹凸パターンを形成するように、前記第２の基板と前記第１の基板を離合させる工程と、を具備することを特徴とするモールドの作製方法である。
【００１３】
パターンを形成した層と、前記第２の基板との接合方法としては、界面活性化による直接接合、金属接合、シロキサン結合、熱圧着等による接合があげられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高精度の微細パターンを有するモールドの作製方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下添付図面に基づいて、本発明の実施形態に係るモールド１００の作製方法について説明を行う。図１及び図２は本発明におけるモールド１００の作製方法の各工程を示す図である。
【００１６】
最初に、図１（ａ）に示すように、モールド１００を作製する基板とは別の基板１１０上に別の材料の層１３０、層１５０を積層する。基板１１０、層１３０、層１５０は互いに接合が可能な基板材料であり、例えば石英やシリコン等である。それぞれの層は選択比（エッチング速度の差）が得られることが必要である。例えば、層１３０と層１５０では、エッチングを行う際に必ず層１３０と層１５０の境界でエッチングが停止するようにする。また、モールド１００の基となる基板（図２（ａ）の基板２１０）と、層１５０は同一の材料を用いる。
【００１７】
次に、図１（ｂ）に示すように、層１５０の表面にレジスト層１７０を形成する。レジスト層１７０は、スピン塗布、スプレー塗布等の方法で形成される。次に、レジスト層１７０の表面に電子ビームＡを照射し、露光する。露光の方法としては、電子ビームによる露光の他に、レーザー描画機を用いた露光、マスクを使った紫外光による露光等があげられる。次に、図１（ｃ）に示すように、現像等の処理を行い、レジスト層１７０がパターン１７０ａを形成する。
【００１８】
次に、図１（ｄ）に示すように、パターン１７０ａの形成されたレジスト層１７０をマスクとして、層１５０にエッチングを施す。従って、層１５０上に凹凸で構成され、パターン１７０ａと同じ形状のパターン１５０ａが形成される。エッチングは凹凸の側壁が層１５０に対して垂直または逆テーパーとなるよう形成されていることが好ましい。層１５０と層１３０では、材料が異なっていて十分な選択比（エッチング速度の差）があり、エッチングは層１５０と層１３０の境界部分で停止する。
【００１９】
次に、図１（ｅ）に示すように、レジスト層１７０を剥離する。これにより、転写用モールド１９０ａが作製される。転写用モールド１９０ａの層１５０に形成されたパターン１５０ａの凸部１８０−１、１８０−２、１８０−３は、層１５０と層１３０の境界でエッチングが停止しているために、すべて高さが一定になる。
【００２０】
次に、図２（ａ）に示すように、モールド１００の材料となる基板２１０を準備する。モールド１００の材料としては、接合が可能な材料であることが必要であり、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、ダイヤモンド、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、石英等の材料があげられる。
【００２１】
次に、図２（ｂ）に示すように、基板２１０に転写用モールド１９０ａを層１５０面側を接着面として接合させる。即ち、転写用モールド１９０ａの、パターン１５０ａの形成された層１５０が、基板２１０の表面に接するようにし、接合を行う。尚、前述したように、層１５０と基板２１０は同質の材料とする。接合方法としては、界面活性化による直接接合、熱圧着による方法等があげられる。
【００２２】
直接接合の場合、界面活性化を行う。界面活性化とは、接合しようとする表面に付着している異物や酸化膜等を除去するプロセスを経て、表面を他の原子若しくは分子と結合しやすい状態にすることである。界面活性化の方法としては、表面をプラズマで処理する方法、イオンビームで処理する方法等があげられる。
【００２３】
界面活性化による直接接合は、同一材料を接合することで応力を排除するという本案件の趣旨にとって、最も理想的な接合方法であり、これを用いることが望ましい。しかし、接合界面に対して熱膨張係数差および格子不整合等に起因する応力が無視できる条件下においては、別の接合方法を使用してもよい。
【００２４】
接合方法としては、二つの方法が考えられる。一つは、接合しようとする材料の間に金属薄膜が挟まれるように配し、加熱、加圧することによって金属が材料と共晶を為すことで接合が為される金属接合である。
【００２５】
もう一つは、接合しようとする材料がシリコンである場合、接合材料としてシリコン酸化膜を用いるシロキサン接合である。
金属接合、シロキサン接合については、接合界面に加わる応力は厳密にはゼロにはならない。但し、接合に用いる材料の膜厚が十分に薄ければ、応力は低減することが知られている。このことから、作製しようとしている凹凸の深さに比べて膜厚が十分に薄く、かつ材料に対する応力がパターンの位置ずれに対して無視できる範疇であるならば、金属接合やシロキサン接合を使用しても構わない。
【００２６】
熱圧着の場合、高温に加熱した状態で圧力を印加する。例えば石英の場合には、１０００℃以上に加熱した状態で圧力を３０Ｎ以上印加する。接合界面はアモルファスとなり、これが接着剤と同じ働きをする。全ての材料で熱圧着による方法が可能である。
【００２７】
次に図２（ｃ）に示すように、基板１１０と層１３０とを、基板２１０より剥離する。剥離は最終的に層１３０を除去することにより行われるが、それには下記の様な方法が考えられる。図３〜図５は剥離方法について示す図である。
【００２８】
第１の方法は、層１３０を薬品に浸漬する方法である（図３）。図３（ａ）において、層１３０に対してパターン１５０ａの形成された層１５０及び基板２１０が十分な選択比が得られる薬品、例えば、層１３０がシリコン酸化膜、パターン１５０ａの形成された層１５０および基板２１０がシリコンである場合はフッ酸に、また層１３０がアルミニウムであれば硫酸などに転写用モールド１９０ａを浸漬する。この状態で層１３０を横方向からエッチングする。即ち、図３（ｂ）に示すように基板１１０からパターン１５０ａの形成された層１５０を取り離す。
【００２９】
第２の方法は、機械化学研磨（ＣＭＰ）による方法である(図４)。図４（ａ）において、基板２１０側から層１３０で停止するように機械化学研磨（ＣＭＰ）を行い、図４（ｂ）に示すように基板１１０を層１３０から除去する。最後に、層１３０にエッチングを施し、パターン１５０ａの形成された層を露出させる。
【００３０】
第３の方法は、層１３０の切断による方法である(図５)。図５（ａ）において、層１３０を切断する。これにより、図５（ｂ）に示すように層１３０が２層に分かれる。さらに、エッチングによって、基板２１０側の層１３０の残渣を除去する。
【００３１】
基板１１０上に、同一材料で単一層の凹凸パターンを形成する場合には図２（ｃ）までの工程でモールド１００の作製は終了する。複数の凹凸パターンの層を形成するには、さらに転写用モールドを使用して以下に示すように転写を繰り返す。
【００３２】
即ち、転写用モールド１９０ｂを作製する（図２（ｄ））。転写用モールド１９０ｂは、図１（ａ）〜図１（ｅ）に示す方法で、転写用モールド１９０ａと同様に作製される。前述と同様、凸部２２０−１、凸部２２０−２の高さは等しくなる。この理由は、形成された凹部の面積Ｓ３及びＳ４が異なっていても、パターン１５０ｂの形成された最上層と隣接した層１６０の材料が異なっており、エッチングの速度が変わることがないためである。なお、転写用モールド１９０ｂにおいても、パターン１５０ｂの形成される最上層の材料は、基板２１０と同じものである。
【００３３】
次に、図２（ｅ）に示すように、転写用モールド１９０ｂを用いて、図２（ｃ）のパターン１５０ａの形成された層の表面にさらにパターン１５０ｂの形成された層を用いて、パターンを転写する。転写方法及び剥離方法は、図２（ｂ）〜図２（ｃ）で説明した方法と同様である。即ち、図２（ｃ）に示すパターン１５０ａの形成された基板２１０上に、転写用モールド１９０ｂをさかさまにして接合し、パターン１５０ａの上にパターン１５０ｂの形成された層を用いてパターンを転写し、基板１１０ｂと層１６０を剥離させる。
図５に示すように従来のモールドの作製方法においては、エッチングの速度の違いによって深さが一定にならなかったが、本発明のモールド１００の作製方法によれば、面積Ｓ３の凹部と面積Ｓ４の凹部で面２３０−１と面２３０−２の深さが一致する。これは、転写によって重ねた転写用モールド１９０ｂの凸部２２０−１と２２０−２の高さが一致しているためである。
【００３４】
以上のように、別の基板を用いて作製したパターンの凸部を基板上に一つずつ転写して重ねていくことによって、複数のパターンを有するモールド１００が作製される。転写されるパターンの凸部の一つ一つは、高さが揃えられる。これは、転写用モールド１９０ａ、１９０ｂの作製時に、異なる材料を積層して十分な選択比を得ることによって、エッチングの深さを一定にすることによる。
【００３５】
従って、複数のパターンを有する複雑なモールドの作製においても、それぞれのパターンの凹凸の深さを一定にすることができ、高精度のモールドの作製が可能となる。即ち、一つのモールドでパターン１５０ａ、パターン１５０ｂのように、複数のパターンを有する層を容易に形成することができる。これによって、従来、パターン１５０ａの層を有するモールドとパターン１５０ｂの層を有するモールドの２種類で、転写及びエッチングの工程を繰返し行っていたものが、１つのモールド１００で転写、エッチングを行うことができるようになる。
【００３６】
また、各層の加工を別々に行うことによって、一層の作製工程において不具合が生じた場合においても、モールドの作製工程全体に影響を及ぼす可能性が低くなる。
【実施例】
【００３７】
次に、図６を参照しながら、実施例について説明を行う。図４はモールド４００を作製した際の各工程を示す図である。
【００３８】
図６において、モールド４００の材料として単結晶シリコン基板、転写用モールド４２０ａ、４３０ａの材料として、それぞれＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板４２０、４３０を用いた。ＳＯＩ基板４２０は、厚さ２．０μｍの単結晶シリコン層４２１、厚さ１．０μｍのシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）４２２、厚さ７２５μｍの単結晶シリコン層４２３からなる。また、ＳＯＩ基板４３０は、厚さ０．１μｍの単結晶シリコン層４３１、厚さ１．０μｍのシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）４３２、厚さ７２５μｍの単結晶シリコン層４３３からなる。
【００３９】
まず、図６（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板４２０にパターン４２１ａを形成して、転写用モールド４２０ａを作製した。パターン形成方法は、レジストとフォトマスクによる紫外光転写であった。さらにドライエッチングを行った。
次に、図６（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板４３０にパターン４３１ａを形成して、転写用モールド４３０ａを作製した。パターン形成方法は、電子ビームによる描画であった。さらにドライエッチングを行った。
【００４０】
次に、図６（ｄ）に示すように、単結晶シリコン基板４１０と転写用モールド４２０ａを、パターン４２０ａの部分が単結晶シリコン基板４１０に接するように重ね合わせ、アライメントを行い、界面活性化による直接接合を行った。表面処理はヘリウム（Ｈｅ）と水素（Ｈ２）の混合ガスによるプラズマ処理を行った。界面を接触させた状態で３００℃に加熱し、３時間放置した。この後フッ酸（ＨＦ）に浸漬させてシリコン酸化膜４２２を除去し、パターン部４２１ａよりベースの基板４２３を取り去った。
【００４１】
次に図６（ｅ）に示すように、転写用モールド４３０ａを用いて、前述と同様にパターン部４３１ａをパターン部４２１ａの表面に形成した。方法及び作製条件は転写用モールド４２０ａを用いた場合と全く同じものとした。このようにしてモールド４００の作製を行うことができた。
【００４２】
以上説明したように、本発明の方法によれば、別の基板で作製したパターンの転写を繰り返すことによって、単一物質によるモールドを作製することができ、複数の凹凸パターンを正確に形成できる。
【００４３】
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係るモールドの作製方法等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施の形態に係るモールド１００の作製の工程を示す図
【図２】本実施の形態に係るモールド１００の作製の工程を示す図
【図３】基板１１０とパターン１５０ａの剥離方法を示す図
【図４】基板１１０とパターン１５０ａの剥離方法を示す図
【図５】基板１１０とパターン１５０ａの剥離方法を示す図
【図６】実施例において作製したモールド４００の作製の工程を示す図
【図７】従来のモールドの作製方法を示す図
【図８】図７（ｃ）の工程を拡大した図
【図９】図７（ｇ）の工程を拡大した図
【符号の説明】
【００４５】
１００、１００ａ………モールド
１１０ａ、１１０ｂ………基板
１３０、１５０………層
１７０………レジスト層
１９０ａ、１９０ｂ………転写用モールド
【図１】
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【図２】
2007335546.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007335546.tif 000008
【図７】
2007335546.tif 000009
【図８】
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【図９】
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