(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に感光性樹脂を塗布する工程と、
前記感光性樹脂を露光光を用いてパターニングする工程と、
パターニングされた前記感光性樹脂をエッチングマスクとして基板にエッチングを行う工程と、
前記感光性樹脂に露光光を用いて新たなパターンをパターニングする工程と、
再度、パターニングされた前記感光性樹脂をエッチングマスクとして基板にエッチングを行う工程と、
を備えたことを特徴とするインプリントモールド製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のインプリントモールド製造方法であって、
エッチング工程は、プラズマエッチングを用いたエッチング工程であり、
感光性樹脂は、プラズマ発光に対して感光性を持たない樹脂であること、
を特徴とするインプリントモールド製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載のインプリントモールド製造方法であって、
感光性樹脂は、カーボンブラック、フラーレンもしくはその誘導体を含むこと
を特徴とするインプリントモールド製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のインプリントモールド製造方法であって、
基板は、基板表面に金属薄膜が形成された基板であること
を特徴とするインプリントモールド製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載のインプリントモールド製造方法であって、
パターニングされた感光性樹脂に新たなパターンをパターニングする工程と、
パターニングされた前記感光性樹脂をエッチングマスクとして基板にエッチングを行う工程と、
を複数回行うこと
を特徴とするインプリントモールド製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な３次元構造パターンを形成するために用いるインプリントモールドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材（例えば、ガラス、樹脂、金属、シリコンなど）に特定の微細な３次元構造パターン（例えば、多段の階段状形状など）を形成したインプリントモールドは、広範な分野に用いられることが期待されている。例えば、半導体デバイス、光学素子、配線回路、記録デバイス（ハードディスクやＤＶＤなど）、医療検査用チップ（ＤＮＡ分析用途など）、ディスプレイパネル、マイクロ流路などが挙げられる。
【０００３】
近年、インプリントモールドにおいて、より微細なパターンや、より段数の多い構造に対する要求が増加している。
【０００４】
例えば、半導体分野において、特定の微細な３次元構造パターンを形成したデュアルダマシン構造を形成するにあたり、多段のインプリントモールドを用いることが提案されている（非特許文献１参照）。
【０００５】
多段のインプリントモールドの製造では、段差に応じて複数回の感光性樹脂のパターニングを行う。以下、一例として、多段のインプリントモールドの製造方法について、具体的に、図１を用いながら、説明を行う。
【０００６】
まず、石英基板１上に導電性を有し、石英エッチングの際のマスクとなる金属薄膜２を表面に有するモールド原版３を用意し、感光性樹脂４を塗布する。
次に、電子線、レーザーを光源とする描画装置で１層目のパターンならびにアラインメントマーク（図面上省略）の描画を行ない、現像する（図１（ｂ））。
次に、金属薄膜２をプラズマエッチングにより除去する（図１（ｃ））。
次に、石英１のエッチングを行なう（図１（ｄ））。
次に、残留感光性樹脂等を洗浄工程で取り除き、モールド中間体（図１（ｅ））を得る。
次に、２層目のパターニングを行なうため、再度感光性樹脂５を塗布する。２層目の加工を電子線にて行う場合は、電子線感光性樹脂を用い、その上から電気伝導性を有する導電ポリマー（図面上省略）を重ねて塗布する  （図１（ｆ））。
次に、アラインメントマークを元に、１層目に重ね合わせ２層目の描画を行い、現像し、パターンを得る（図１（ｇ））。
次に、１層目と同様に金属薄膜２をプラズマエッチングにより除去し（図１（ｈ））、続けて石英１のエッチングを行なう（図１（ｉ））。
次に、残留感光性樹脂と金属薄膜を除去する。
以上より、多段構造を有するインプリントモールド（図１（ｋ））が完成する。
【０００７】
一方、感光性樹脂に対して、フラーレン類を添加することにより、現像時のパターン倒れ防止やドライエッチング耐性の改善が見られることが報告されている（特許文献１および２参照）。
【特許文献１】特開平１０−２８２６４９号公報
【特許文献２】特開２００５−５３８３２号公報
【非特許文献１】Proc. of SPIE.,vol.5992, pp.786-794 (2005)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
多段のインプリントモールドの製造では、段差に応じて複数回の感光性樹脂のパターニングを行う。
【０００９】
しかしながら、既に段差を備えた基板に対して更に段差構造を形成する場合、段差のある基板上に感光性樹脂の塗布に際し、凸部上の感光性樹脂膜が薄くなってしまうため、平坦な感光性樹脂膜を得ることが出来ない（図１（ｆ）参照）。このため、エッチング時に不均一な感光性樹脂膜のエッジ部位（感光性樹脂膜の薄い部分）が優先的に消失してしまい、該エッジ部位において過度にエッチングが行われることにより、構造パターンの形状不良を起こしてしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、複数の段差を備えたインプリントモールドの製造に好適なインプリントモールド製造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】
【００１１】
請求項１に記載の本発明は、基板に感光性樹脂を塗布する工程と、前記感光性樹脂を露光光を用いてパターニングする工程と、パターニングされた前記感光性樹脂をエッチングマスクとして基板にエッチングを行う工程と、前記感光性樹脂に露光光を用いて新たなパターンをパターニングする工程と、再度、パターニングされた前記感光性樹脂をエッチングマスクとして基板にエッチングを行う工程と、を備えたことを特徴とするインプリントモールド製造方法である。
【００１２】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のインプリントモールド製造方法であって、エッチング工程は、プラズマエッチングを用いたエッチング工程であり、感光性樹脂は、プラズマ発光に対して感光性を持たない樹脂であること、を特徴とするインプリントモールド製造方法である。
【００１３】
請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載のインプリントモールド製造方法であって、感光性樹脂は、カーボンブラック、フラーレンもしくはその誘導体を含むことを特徴とするインプリントモールド製造方法である。
【００１４】
請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれかに記載のインプリントモールド製造方法であって、基板は、基板表面に金属薄膜が形成された基板であることを特徴とするインプリントモールド製造方法である。
【００１５】
請求項５に記載の本発明は、請求項１に記載のインプリントモールド製造方法であって、パターニングされた感光性樹脂に新たなパターンをパターニングする工程と、パターニングされた前記感光性樹脂をエッチングマスクとして基板にエッチングを行う工程と、を複数回行うことを特徴とするインプリントモールド製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のインプリントモールド製造方法は、エッチングマスクとして用いたパターニング済みの感光性樹脂に新たなパターンを再度パターニングし、再度エッチングを行うことを特徴とする。
本発明の構成によれば、感光性樹脂に対して複数回のパターニングを行うことにより、段差形状になった基板に再度感光性樹脂を塗布することなく、複数の段差構造を備えたインプリントモールドを製造することが出来る。このため、不均一な感光性樹脂の塗布に由来する構造パターンの形状不良を防止することが出来、精度良く微細な３次元構造パターンを形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明のインプリントモールド製造方法について説明を行う。
本発明のインプリントモールド製造方法は、
基板に感光性樹脂を塗布する工程と、
前記感光性樹脂を露光光を用いてパターニングする工程と、
パターニングされた前記感光性樹脂をエッチングマスクとして基板にエッチングを行う工程と、
前記感光性樹脂に露光光を用いて新たなパターンをパターニングする工程と、
再度、パターニングされた前記感光性樹脂をエッチングマスクとして基板にエッチングを行う工程と、
を備える。
【００１８】
＜基板に感光性樹脂を塗布する工程＞
まず、基板に感光性樹脂を塗布する。塗布方法としては、適宜公知の塗布方法を用いれば良い。例えば、スピンコート法、ダイコート法などを用いても良い。
【００１９】
基板は、後述するエッチング工程に対して、充分な加工特性を備える材料であれば良い。例えば、シリコン、石英などであっても良い。特に、石英は一般的な露光光に対して良好な透過特性を示すため、光インプリント法に用いる光インプリントモールドの製造に好適に用いることが出来る。
【００２０】
また、基板は、基板表面に金属薄膜が形成された基板であることが好ましい。基板表面に金属薄膜を形成することにより、基板本体と金属薄膜との間のエッチング比、ならびに感光性樹脂と金属薄膜とのエッチング比、を大きくすることが出来る。このため、微細なパターンの形成を好適に行うことが出来る。特に、本発明のインプリントモールド製造方法においては、２段目以降のパターンは１段目のパターンよりも微細なパターンを形成することになるため、金属薄膜を形成する効果は非常に大きい。また、インプリントモールドの最終層の段差を形成する場合、金属薄膜のみをエッチングマスクとして基板をエッチングする条件であれば良いため、エッチング条件の設定が容易である。
【００２１】
感光性樹脂は、形成するパターン幅に応じて材料を選択すれば良い。また、本発明に用いる感光性樹脂は、一度塗布した後、複数回のパターニングを行うため、現像前にベーキング（Ｐｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｅ：ＰＥＢ）を必要としない感光性樹脂であることが望ましい。
【００２２】
感光性樹脂としては、例えば、ポジ型電子線用感光性樹脂（商品名：ＺＥＰ５２０Ａ）を用いても良い。ＺＥＰ５２０Ａは、プリベーク温度が高く（約１８０℃）、ＰＥＢを必要とせず、繰り返し現像に対し耐久性があり、また波長が３００ｎｍ以上の光では感光しない点から、特に、本発明のインプリントモールド製造方法に適した感光性樹脂である。また、ポリマー自体に炭素共役２重結合を持つベンゼン環が存在するため、感光性樹脂自体が紫外光吸収効果を持ち、ポリマー内部まで紫外光が進入しにくい特性もある。
【００２３】
＜感光性樹脂を露光光を用いてパターニングする工程＞
次に、感光性樹脂を露光光を用いてパターニングを行う。パターン形成に際しては、適宜公知の微細パターン形成法を用いて良く、リソグラフィ法等を用いても良い。
【００２４】
また、パターン形成に際して同時にアライメントマークを形成することが好ましい。本発明のインプリントモールド製造方法は、複数回のパターニングを行うため、２回目以降のパターン形成は既に形成されたパターンと相対的に位置を合わせる必要がある。このため、本発明のインプリントモールド製造方法において、アライメントマークを設ける効果は非常に大きい。
【００２５】
＜基板にエッチングを行う工程＞
次に、パターニングされた前記感光性樹脂をエッチングマスクとして基板にエッチングを行う。エッチング方法としては、適宜公知のエッチング方法／装置を用いて行って良い。
【００２６】
また、エッチング工程は、プラズマエッチングを用いたエッチング工程であり、感光性樹脂は、プラズマ発光に対して感光性を持たない樹脂であることが好ましい。プラズマエッチングを行う場合、プラズマの発光により、感光性樹脂の感光を引き起こす波長の紫外光（波長が３００ｎｍ以上の光）が発生する可能性がある。このため、プラズマエッチングを用いたエッチングを用いる場合、プラズマ発光に対して感光性を持たない樹脂を用いることにより、エッチングの段階で感光性樹脂が過度に露光されることが抑制されるため、好適に再度のパターニングを行うことが出来る。
【００２７】
また、プラズマエッチングを用いたエッチング工程である場合、特に、感光性樹脂は、カーボンブラック、フラーレンもしくはその誘導体を含むことが好ましい。
カーボンブラック、フラーレンもしくはその誘導体は、多数の炭素共役２重結合を持つことが知られており、該炭素共役２重結合により紫外光を吸収することが出来るため、紫外線遮光性能を高めることが出来る。よって、カーボンブラック、フラーレンもしくはその誘導体は、紫外光に対し強い吸収を持つため、本発明のインプリントモールド製造方法に用いる紫外線感光阻害剤として特に好適である。
また、特に、感光性樹脂にフラーレン類を添加することより、感光性樹脂の強度の増加、現像でのパターン倒れ防止、ドライエッチング耐性の改善、などを併せて行うことが出来る。
【００２８】
また、石英基板を用いた場合、ＮＬＤ（磁気中性線プラズマ）方式のエッチングを行うことが望ましい。
石英を異方性エッチングするためには、通常ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）が用いられる。より望ましくはＲＩＥの一種であるＮＬＤ（磁気中性線プラズマ）方式が挙げられる。石英のエッチング機構は、常にエッチング面にＣＦを含む反応層が形成され、イオン衝撃により反応層内のＣやＦが石英と反応してエッチングが起こると考えられている。ＮＬＤ方式は低圧・高密度プラズマを特徴とし、他の方式に比べてプラズマ中におけるイオンのラジカルに対する比率が高く、フロロカーボン系のイオン衝撃によってエッチングが進行する石英に対し、選択比の高いエッチングを行なうことが出来る。
【００２９】
＜新たなパターンをパターニングする工程＞
次に、前記感光性樹脂に露光光を用いて新たなパターンをパターニングを行う。
上述した＜感光性樹脂を露光光を用いてパターニングする工程＞と同様に、パターニングされた感光性樹脂に対して、露光光を用いて新たなパターンをパターニングすれば良い。
【００３０】
＜再度、エッチングを行う工程＞
次に、再度、パターニングされた前記感光性樹脂をエッチングマスクとして基板にエッチングを行う。
上述した＜基板にエッチングを行う工程＞と同様に、基板に対してエッチングを行えば良い。
【００３１】
また、本発明のインプリントーモールドでは、パターニングされた感光性樹脂に新たなパターンをパターニングする工程と、パターニングされた前記感光性樹脂をエッチングマスクとして基板にエッチングを行う工程と、を複数回行っても良い。上記工程を複数回行った場合、施行した回数に応じた段数を備えたインプリントモールドを製造することが出来る。よって、上記工程を複数回行うことにより、３段以上の段差を備えたインプリントモールドを好適に製造することが出来る。
【００３２】
本発明のインプリントモールド製造方法は、エッチングマスクとして用いたパターニングされた感光性樹脂に新たなパターンを再度パターニングし、再度エッチングを行うことを特徴とする。本発明の構成によれば、感光性樹脂に対して複数回のパターニングを行うことにより、段差形状になった基板に再度感光性樹脂を塗布することなく、複数の段差構造を備えたインプリントモールドを製造することが出来る。このため、不均一な感光性樹脂の塗布に由来する構造パターンの形状不良を防止することが出来、精度良く微細な３次元構造パターンを形成することが可能となる。
また、感光樹脂の塗布工程を複数回行わないため、工程数の削減（段数ごとに行う塗布工程、洗浄工程などの削減）、並びに、感光性樹脂の使用量を削減することが出来る。
【実施例】
【００３３】
まず、スパッタ法によりＣｒ薄膜６を１０ｎｍの厚さで成膜した石英基板７を用意した。
【００３４】
次に、ポジ型電子線用感光性樹脂（商品名：ＺＥＰ５２０Ａ）に、フラーレンＣ６０誘導体｛（ＰＣＢＮＢ：ｐｈｅｎｙｌ  Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ  ａｃｉｄ  ｎ−ｂｕｔｙｌ  ｅｓｔｅｒ）、（商品名：ｎａｎｏｍ  ｓｐｅｃｔｒａ  Ｅ２００）｝をポリマー比３０％混合した感光性樹脂８をスピンコート法を用いて４００ｎｍ厚でコートした（図２（ａ））。
【００３５】
次に、電子線描画装置を用いて、ドーズ量１００μＣ／ｃｍ２にて１層目（配線層）のパターンと、重ね合わせ用アラインメントマークのパターニングを感光性樹脂８に行った。
次に、現像液（商品名：ＺＥＤ−Ｎ５０）にて現像を行い、１層目のレジストパターンを得た（図２（ｂ））。
【００３６】
次に、Ｃｌ２，Ｏ２をエッチングガスとして、Ｃｒ薄膜６をエッチングした。（図２（ｃ））
このとき、エッチング時の圧力は１．５Ｐａ〜３Ｐａであった。
【００３７】
次に、エッチングガスをＣＦ４，ＣＨ２Ｆ２に切り替えて圧力を０．８Ｐａとし、石英基板７を２５０ｎｍの深さまでエッチングした（図２（ｄ））。
【００３８】
次に、導電性ポリマー（三菱レイヨン社製、商品名：ａｑｕａＳＡＶＥ）を、感光性樹脂８を含む表層全面に塗布し、１１０℃で３００秒程度ベーキングした（図面上省略）。
このとき、導電性ポリマーは、約２５ｎｍの膜厚を有していた。
導電ポリマーは基板表面に導電性が確保されさえすれば良く、基板表面への密着度や膜厚ムラは描画工程で問題とならない。また、ａｑｕａＳＡＶＥのベーク温度はＺＥＰ５２０Ａのプリベーク温度に比べて充分低く、既にパターニングされている感光性樹脂に対する影響はない。また、純水リンスで容易に除去可能である。
【００３９】
次に、電子線描画装置にてアラインメントマーク情報を元に、２層目（Ｖｉａ層）を描画し、ポリマー剥離、現像を経て、２層目のパターニングを行った（図２（ｅ））。
【００４０】
次に、１層目と同様にＣｌ２，Ｏ２をエッチングガスとして、２層目のＣｒ膜をエッチングし（図２（ｆ））、エッチングガスをＣＦ４，ＣＨ２Ｆ２に切り替え、Ｃｒ薄膜をマスクとして２層目（Ｖｉａ層）の石英を２００ｎｍまでエッチングした（図２（ｇ））。
【００４１】
次に、Ｃｒ薄膜をＣｌ２，Ｏ２ガスにてエッチング除去した（図２（ｈ））。
以上より、多段構造を有するインプリントモールドを製造した。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来の多段構造を有するインプリントモールド作成工程を示す図である。
【図２】本発明の多段構造を有するインプリントモールド作成工程を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・石英基板
２・・・金属薄膜
３・・・基板
４・・・感光性樹脂
５・・・膜厚が不均一な感光性樹脂
６・・・Ｃｒ薄膜
７・・・石英基板
８・・・フラーレン混合感光性樹脂
【図１】
0004998168.tif 000002
【図２】
0004998168.tif 000003