(57)【要約】【課題】容易に、転写元となるパターンの線幅よりも線幅が狭いパターンを形成できる微細パターン形成方法を提供する。【解決手段】  第一の基板３上には、１以上の凹状パターンが形成されている。この凹状パターン上に、誘電体膜４を形成する。その後、第一の光硬化性樹脂２を塗布する。第一の光硬化性樹脂２上に第二の基板５を貼り合わせ、光照射により、第一の光硬化性樹脂２を硬化させる。硬化後、第一の基板３と第二の基板５とを、誘電体膜４と第一の光硬化性樹脂２との境界で分離する。第二の基板５上の第一の光硬化性樹脂２に、第一の基板３上の凹状パターンよりも線幅が狭い凸状パターンが転写される。【選択図】図１Ｆ
2009187594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の凹状パターンが形成された第一の基板上に、誘電体膜を形成する工程と、
前記誘電体膜上に第一の光硬化性樹脂を塗布する工程と、
前記第一の光硬化性樹脂上に第二の基板を貼り合わせ、光照射により前記第一の光硬化性樹脂を硬化させる工程と、
前記第一の基板と第二の基板とを、前記誘電体膜と前記第一の光硬化性樹脂との境界で分離する工程とを有し、
前記第一の光硬化性樹脂上に、前記凹状パターンよりも線幅が狭い凸状パターンを転写する微細パターン形成方法。
【請求項２】
前記第一の光硬化性樹脂に転写された凸状パターン上に、前記第一の光硬化性樹脂とは異なる第二の光硬化性樹脂を塗布する工程と、
前記第二の光硬化性樹脂上に第三の基板を張り合わせ、光照射により前記第二の光硬化性樹脂を硬化させる工程と、
前記第二の基板と前記第三の基板とを前記第一の光硬化性樹脂と前記第二の光硬化性樹脂との境界で分離する工程とを更に有し、
前記第二の光硬化性樹脂上に、前記第二の基板の第一の光硬化性樹脂上に転写された凸状パターンと同じ線幅の凹状パターンを転写する、請求項１に記載の微細パターン形成方法。
【請求項３】
前記第三の基板上の第二の光硬化性樹脂に転写された凹状パターン上に、誘電体膜を形成する工程と、
前記誘電体膜上に第一の光硬化性樹脂を塗布する工程と、
前記第一の光硬化性樹脂上に第四の基板を貼り合わせ、光照射により前記第一の光硬化性樹脂を硬化させる工程と、
前記第三の基板と第四の基板とを、前記誘電体膜と前記第一の光硬化性樹脂との境界で分離する工程とを有し、
前記第四の基板上の第一の光硬化性樹脂上に、前記第二の光硬化性樹脂に転写された凹状パターンよりも線幅が狭い凸状パターンを転写する、請求項２に記載の微細パターン形成方法。
【請求項４】
前記第一の光硬化性樹脂は、フッ素含有の光硬化性樹脂である、請求項１乃至３の何れか一に記載の微細パターン形成方法。
【請求項５】
前記第二の光硬化性樹脂はフッ素を含有しない光硬化性樹脂である、請求項２又は３に記載の微細パターン形成方法。
【請求項６】
前記第一の基板上に前記誘電体膜を形成する工程に先行して、１以上の凸状パターンが形成された基板上に光硬化性樹脂を塗布し、該光硬化性樹脂上に前記第一の基板を貼り合わせ、光照射により前記光硬化性樹脂を硬化させ、前記凸状パターンが形成された基板と前記第一の基板とを分離し、前記第一の基板上に前記凹状パターンを形成する工程を更に有する、請求項１乃至５の何れか一に記載の微細パターン形成方法。
【請求項７】
前記凸状パターンが形成された基板は、Ｎｉ、Ｓｉ、及び、ＳｉＯ２のうちの１つを含む材料で形成されている、請求項６に記載の微細パターン形成方法。
【請求項８】
前記第一の基板が、射出成型法により前記凹状パターンが形成されたＰＣ（ポリカーボネイト）基板である、請求項１乃至５の何れか一に記載の微細パターン形成方法。
【請求項９】
前記誘電体膜は、消衰係数が０．１以下の酸化物、窒化物及び酸窒化物からなる群の中から選択された何れか一つ以上の誘電体膜で構成される、請求項１乃至８の何れか一に記載の微細パターン形成方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の何れか一に記載の微細パターン形成方法によって形成された微細パターンを有する基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細パターン形成方法及び基板に関し、更に詳しくは、パターン転写により基板上に凸状又は凹状の微細パターンを形成する微細パターン形成方法、及び、そのような形成方法により形成された微細パターンを有する基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のデジタル情報化社会の急速な発展に伴い、代表的なストレージデバイスである光ディスクの大容量化が求められており、各所で精力的に開発が進められている。現在商品化されているφ１２０ｍｍの光ディスクは、ピット長が０．１μｍ〜０．２μｍで１５ＧＢ〜３０ＧＢ程度の容量である。次世代及び次次世代の光ディスクでは、最短ピット長を更に短くすることで、容量を増加させる試みが検討されている。
【０００３】
次世代及び次次世代の光ディスクでは、Ｄｅｅｐ  ＵＶレーザ光や電子線による原盤作製が行われている。原盤作製を、Ｄｅｅｐ  ＵＶレーザ光を用いて行った場合は最短ピット長が８０ｎｍ、電子線を用いた場合で４０ｎｍ程度の非常に短いピットが形成できることが報告されている。最短ピット長が４０ｎｍ程度の場合、約５００ＧＢ／１２ｃｍの容量と推定される。高密度記録／再生に用いる光ディスク基板は、前述した光ディスクの原盤を用い、射出成型法により作製される。
【０００４】
光ディスク基板の溝幅をより狭くする別の手法としては、特許文献１に記載の手法がある。特許文献１では、光ディスク原盤の溝部にサイドウォールを設け、これをもとにＮｉめっきを行い、より狭い溝部を有する光ディスク基板を射出成型により作製する。
【０００５】
また、ＨＤＤの大容量化の一候補として、現状の記録密度である１００Ｇビット／平方インチの１０倍にあたる１Ｔビット／平方インチ以上を狙うパターンドメディアの開発も精力的に進められている。１Ｔビット／平方インチの実現には、ドット間隔を２５ｎｍ以下にすることが必要であり、かつ、各ドットを円周方向に一列に配列させることが必要である。これを実現させるために、光ディスクに設けられているランド／グルーブパターンと同様な凹凸のパターンを磁気ディスク基板上のＡｌ層に形成し、その後、陽極酸化を行って、グルーブ部にのみ微小ドットを規則的に配列する技術が開発されている。
【０００６】
更には、半導体やＴＦＴ素子においても、高集積化、高速低消費電力化を目指して、ゲート長の微細化やソース、ドレイン電極の微細化などが、精力的に研究開発されている。
【０００７】
上述したような光ディスクやＨＤＤ媒体の記録密度の高密度化や、半導体、ＴＦＴ素子のゲート長等の微細化を行うためには、その元となる原盤やフォトマスクのパターン寸法の微細化をいかに実現するかがキーである。微細化のために、Ｄｅｅｐ  ＵＶ露光や電子線露光により極限まで微細化されたパターンの形成が行われている。
【０００８】
また、上述したようなナノレベルの微細パターンとは異なり、光通信デバイスに代表される光導波路では、主に、ミクロン又はサブミクロン単位の微細パターンが使われている。光導波路では、埋め込み型のポリマー光導波路ウエハーの作製が行われており、所望の光導波路形状をした原盤を作製したのち、その微細パターンをＳｉウエハー上に作りこんでいる。
【特許文献１】特開２００２−３４２９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来の技術には、以下に示すような問題点がある。すなわち、光ディスクやＨＤＤの基板作製のための原盤や、半導体やＴＦＴ等のフォトマスクを作製する際には、原盤の最小寸法、例えばトラック幅、トラックピッチ又はピット形状や、半導体やＴＦＴ等のゲート長を規定するフォトマスクの最小線幅は、各々用いる露光機の性能によって決まる。用いる露光機の性能以下の微細パターンの形成ができないため、それ以上の微細化を行うことが困難である。
【００１０】
また、光ディスクの基板は、上述した原盤を用いて射出成型により作製することが一般的であるが、ナノレベルの微細パターンを射出成型によって形成すると、その成型条件によっては、電子線等で描画された微細なパターン形状を忠実に再現することができず、所望の基板特性が得られないという問題が起こることが確認されている。更には、光導波路のような比較的線幅がラフなパターンでも、原盤に刻まれた線幅以下のパターンを容易に作製することは困難であり、パターン幅の微調整などが容易にはできず、再度原盤から作製する必要があり、製造工程の短縮化が困難であるという問題もある。
【００１１】
引用文献１では、ガラス原盤にＳｉＮ等の誘電体膜を成膜し、サイドウォールを形成するために、ＲＩＥによる全面エッチバック処理を行い、ガラス原盤の凹部の底部及び凸部に形成された余分な膜を除去し、サイドウォールのみを残して、凹部の溝幅を狭くしている。引用文献１において、ＲＩＥにより、ガラス原盤の凹部の底部及び凸部に形成された余分な膜をエッチバックすると、以下に述べるような問題が生じる。
【００１２】
光ディスクに用いる直径の大きなガラス原盤をＲＩＥにより均一にエッチバックすることは非常に難しく、溝幅を規定するサイドウォールの残膜厚を正確にコントロールすることは困難である。また、ガラス原盤の凹部の底部及び凸部では、凹部の垂直に形成された壁の影響で、均一にエッチバックすることができないため、凸部の不要なＳｉＮ等は除去できても、凹部の底部に形成された膜は完全に除去されず、膜が残ることで、所望の深さを有するガラス原盤を得ることが困難である。更に、エッチバックする際にエンドポイントを正確に制御することが困難なことから、オーバエッチが発生する場合もあり、所望の形状を再現性よく得ることが非常に難しい。また、上述したように、ＲＩＥプロセスでオーバエッチ等により所望のガラス原盤が得られなかった場合には、再度、初めのレジスト工程からやり直す必要が生じるため、非常に時間がかかるという難点もある。
【００１３】
本発明は、上記問題点を解消し、容易に、転写元となるパターンの線幅よりも線幅が狭いパターンを形成できる微細パターン形成方法、及び、そのような形成方法で形成された微細パターンを有する基板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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の微細パターン形成方法は、１以上の凹状パターンが形成された第一の基板上に、誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体膜上に第一の光硬化性樹脂を塗布する工程と、前記第一の光硬化性樹脂上に第二の基板を貼り合わせ、光照射により前記第一の光硬化性樹脂を硬化させる工程と、前記第一の基板と第二の基板とを、前記誘電体膜と前記第一の光硬化性樹脂との境界で分離する工程とを有し、前記第一の光硬化性樹脂上に、前記凹状パターンよりも線幅が狭い凸状パターンを転写することを特徴とする。
【００１５】
本発明の基板は、上記本発明の微細パターン形成方法で形成された微細パターンを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の微細パターン形成方法では、容易に、転写元となるパターンの線幅よりも線幅が狭いパターンを形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１Ａ〜図１Ｉは、本発明の一実施形態の微細パターン形成方法で作成される微細パターンの作成過程を表している。微細パターンの作成は、大きく分けて、原盤に形成された凸状のパターンから凹状のパターンを作成する工程（図１Ａ〜図１Ｄ）と、凹状のパターンから、凹状パターンよりも線幅が狭い凸状のパターンを作成する工程（図１Ｄ〜図１Ｇ）と、線幅が狭い凸状のパターンから凹状のパターンを作成する工程（図１Ｇ〜図１Ｉ）とのとの３つがある。作成される微細パターンは、ストレージデバイス、光学デバイス、バイオデバイス、及び、半導体デバイス等の微細加工に用いることができる。以下、原盤上に形成された第一の微細パターンの一部について、そのパターン形状及びパターン幅が、プロセスによりどのように変化していくかを説明する。
【００１８】
原盤モールド１には、電子線露光装置により露光・現像された凸状の第一の微細パターン１０が形成されている（図１Ａ）。この原盤モールド１上に、フッ素を含有する第一の光硬化性樹脂２を塗布し（図１Ｂ）、第一の基板３と貼り合せる（図１Ｃ）。その後、第一の基板３を通して外部から紫外線を照射し、第一の光硬化性樹脂２を硬化させる。紫外線の照射後、原盤モールド１と第一の基板３とを分離する（図１Ｄ）。ここまでの工程で、第一の基板３上に、原盤モールド１上に形成された第一の微細パターン１０と同じパターン形状及びパターン幅を有する第二の微細パターン１１が形成された一次モールド１１０を得ることができる。第二の微細パターン１１は、第一の微細パターン１０とは凹凸の向きが逆の凹状パターンである。
【００１９】
なお、上記では、原盤モールド１からパターン転写により一次モールド１１０を得たが、一次モールドの形成は、これには限定されない。例えば、ＰＣ（ポリカーボネイト）基板上に、射出形成により、第二の微細パターン（凹状パターン）を形成し、これを一次モールドとしてもよい。
【００２０】
次いで、一次モールド１１０を用いて、第二の微細パターン１１と同じパターン形状で、第二の微細パターン１１よりも線幅が狭いパターンを作成する。一次モールド１１０上に、誘電体膜４を成膜する（図１Ｅ）。誘電体膜４は、例えばＳｉＯ２膜を２５ｎｍで成膜する。誘電体膜４を一次モールド１１０上に成膜することで、一次モールド１１０上に形成された凹状パターンである第二の微細パターン１１は、誘電体膜４の成膜前に比して、パターン幅がより狭くなる。
【００２１】
誘電体膜４の成膜後、一次モールド１１０上にフッ素含有の第一の光硬化性樹脂２を塗布し、第二の基板５と貼り合せる（図１Ｆ）。貼り合せ後、第二の基板５を通して外部から紫外線を照射し、第一の光硬化性樹脂２を硬化させる。硬化後、一次モールド１１０と第二の基板５とを分離する（図１Ｇ）。第二の基板５を分離することで、一次モールド１１０上に形成された第二の微細パターン１１が、第二の基板５上に積層された第一の光硬化性樹脂２上に転写され、凸状の第三の微細パターン１２を得ることができる。この第三の微細パターン１２は、原盤モールド１上に形成された第一の微細パターン１０と同じ凸形状を有しているが、第一の微細パターン１０に比して、よりパターン幅が狭いパターンとなっている。
【００２２】
続いて、第二の基板５上に形成された凸状の第三の微細パターン１２を二次モールド１２０として用い、この二次モールド１２０の微細パターンを転写、形成する。凸状の第三の微細パターン１２が形成された二次モールド１２０上に、第一の光硬化性成樹脂とは異なりフッ素を含有しない第二の光硬化性樹脂７を塗布し、第三の基板６と密着貼り合わせを行う（図１Ｈ）。その後、外部から紫外線を照射し、第二の光硬化性樹脂７を硬化させた後、二次モールド１２０と第三の基板６とを分離する（図１Ｉ）。このようにすることで、二次モールド１２０上に形成された第三の微細パターン１２が、第三の基板６上に積層された第二の光硬化性樹脂７上に転写され、第一の微細パターン１０より狭い線幅を有する凹状の第四の微細パターン１３が得られる。この第四の微細パターン１３のパターン形状は、原盤モールド１上の凸状の第一の微細パターン１０（図１Ａ）の反転パターンとなっている。
【００２３】
図２（ａ）〜（ｃ）に、各微細パターンの線幅（パターン幅）を示す。二次モールド１２０は、原盤モールド１上の第一の微細パターン１０（図２（ａ））と同じ線幅の凹状パターン上に誘電体膜４を成膜したパターンからの転写で得られる。このため、二次モールド１２０上に形成された第三の微細パターン１２の線幅は、第一の微細パターン１０の線幅よりも狭くなる（図２（ｂ））。また、第四の微細パターン１３は、第三の微細パターンの反転パターンであるため、第四の微細パターン１３の線幅は、第三の微細パターンの線幅と同じ線幅であり、第一の微細パターン１０の線幅よりも狭い（図２（ｃ））。
【００２４】
本実施形態では、１以上の凹状パターン（第二の微細パターン１１）が形成された第一の基板３上に誘電体膜４を形成し、誘電体膜４上に第一の光硬化性樹脂２を塗布し第二の基板５を貼り合せた上で第一の光硬化性樹脂２を硬化させる。その後、第一の基板３と第二の基板５とを、誘電体膜４と第一の光硬化性樹脂２との境界で分離することで、第一の光硬化性樹脂２上に、第一の基板３上に形成された凹状パターンよりも線幅が狭い凸状パターン（第三の微細パターン１２）を転写する。このようにすることで、第一の基板３に凹状パターンを形成する際に使用した原盤モールド１に形成された凸状パターン（第一の微細パターン１０）よりも、線幅が狭いパターンを有する第二の原盤（二次モールド１２０）を容易に得ることができる。また、誘電体膜４の膜厚を制御することで、第三の微細パターン１２の線幅を制御可能であるので、線幅の微調整が容易に実施可能である。
【００２５】
本実施形態では、上記で作成した二次モールド１２０上に、第二の光硬化性樹脂７を塗布し第三の基板６を張り合わせた上で第二の光硬化性樹脂を硬化させる。その後、第二の基板５と第三の基板６とを、第一の光硬化性樹脂２と第二の光硬化性樹脂７との境界で分離することで、第二の光硬化性樹脂７上に、二次モールド１２０に形成された凸状パターンに対応する凹状パターン（第四の微細パターン１３）を転写する。このように形成された凹状パターン（第四の微細パターン１３）は、第三の微細パターン１２と同じ線幅を持つので、原盤モールド１に形成された第一の微細パターン１０よりも線幅の狭い凹状の第四の微細パターンを形成することができる。
【００２６】
第三の微細パターン１２や第四の微細パターン１３は、基板などのパターニングに用いることができる。この場合、基板のパターニングに際しては、高価な原盤を用いる必要がないので、原盤の寿命を延ばすことができ、原盤を繰り返し使用可能なことから、製品の低コスト化も実現できる。
【００２７】
なお、上記では、凹状の第二の微細パターン１１から線幅が狭い凸状の第三の微細パターン１２を形成し、凸状の第三の微細パターン１２から同じ線幅の凹状の第四の微細パターン１３を形成したが、第二の微細パターン１１から第三の微細パターン１２を形成する際と同様なプロセスを用いることで、凹状の第四の微細パターン１３から、第四の微細パターン１３よりも線幅が狭い別の凸状のパターンを形成することもできる。すなわち、凹状の第四の微細パターン１３上に、誘電体膜を成膜し、第一の光硬化性樹脂を塗布し、その上に別の基板を貼り付けた上で第一の光硬化性樹脂を硬化させ、基板を分離する。このようにすることで、第四の微細パターン１３よりも線幅が狭い凸状パターンを得ることができる。また、このようにして得た凸状パターンに対して、凸状の第三の微細パターン１２から凹状の第四の微細パターン１３を形成する際と同様なプロセスを適用することで、第四の微細パターン１３よりも線幅が狭い凹状パターンを得ることができる。
【００２８】
本実施形態では、パターン転写に際して、図１Ｃ、図１Ｆではフッ素含有の第一の光硬化性樹脂２を用い、図１Ｈではフッ素を含有しない第二の光硬化性樹脂７を用いている。このように使い分ける理由は、図１Ｃ、図１Ｆと、図１Ｈとでは、光硬化性樹脂を塗布する際の下側の層（パターン）の材質が異なるからである。すなわち、原盤モールド１（図１Ｃ）の素材としては、Ｎｉ、Ｓｉ、又は、ＳｉＯ２等が一般的に用いられる。原盤モールド１には、電子線露光装置やＤｅｅｐ−ＵＶ露光装置などを用いて作製された第一の微細パターン１０が形成される。つまり、第一の微細パターン１０は、Ｎｉ、Ｓｉ、ＳｉＯ２等で形成されている。この場合、第一の微細パターン１０を他の基板表面に転写する際に、フッ素を含まない光硬化性樹脂を用いると、パターン転写のために紫外線硬化を行った後に原盤とパターン転写用の基板とを分離するときに、きれいに分離することができず、パターンの破壊や原盤の損傷が生じる。これは、原盤の材料に対して、フッ素を含有しない光硬化性樹脂の密着性が高いこと起因する。これに対し、フッ素を含有した第一の光硬化性樹脂は、紫外線硬化後の表面の水の接触角が１００度以上あるため、原盤との分離性がよく、パターン転写をスムーズに行うことができる。
【００２９】
また、図１Ｆでは、凹状パターン上に誘電体膜４を成膜し、その上に、フッ素含有の第一の光硬化性樹脂２を塗布している。仮に、フッ素含有の第一の光硬化性樹脂２で形成された凹状パターン上に、直接に、フッ素含有の光硬化性樹脂を塗布し、紫外線等を照射し硬化させることでパターン転写を行うとすると、互いのパターン境界で固着が生じ、転写のためのパターン分離ができなくなる。凹状パターンとして、射出形成により大量に複製されたＰＣ基板上の凹状パターンを用いた場合も同様である。本実施形態では、凹状パターン上に誘電体膜４を成膜するので、凹状パターンがＮｉ、Ｓｉ、又は、ＳｉＯ２等以外の材料で形成されている場合も、フッ素含有の第一の光硬化性樹脂２を用いる。凹状パターン上にＳｉＯ２等の誘電体膜４を形成し、その上に転写のためのフッ素含有の第一の光硬化性樹脂２を塗布し、硬化させることで、スムースなパターン転写が得られる。同時に、上述した誘電体膜４を積層することで凹部の溝幅が縮小され、元の凹部の溝幅より狭いパターン幅を有する凸状パターンを容易に得ることが可能となる。また、誘電体膜４を凹状に均一に形成することで、ＲＩＥ等のエッチバック処理により、不要な部分の膜を除去する工程が不要となり、簡便なプロセスによって、より狭いパターン幅を有する基板を容易に得ることができる。
【００３０】
一方、二次モールド上に形成された凸状パターンを転写する場合（図１Ｈ）には、フッ素を含有していない第二の光硬化性樹脂７を用いる。これは、第二の基板５上に形成された第三の微細パターン１２（図１Ｇ）はフッ素を含有した第一の光硬化性樹脂２で形成されているため、この上にフッ素を含まない第二の光硬化性樹脂７を塗布し、硬化した場合でも、問題なく基板同士が分離でき、パターン転写が可能なためである。また、フッ素含有の第一の光硬化性樹脂を用いる場合は、貼り合わせる基板の表面に、第一の光硬化性樹脂との密着力を高めるための表面処理が必要であるが、フッ素を含まない第二の光硬化性樹脂を用いる場合には、用いる基板表面になんら密着力を高める表面処理が必要なく、プロセスが簡便なことにもよる。
【００３１】
以上、説明したように、パターン転写を行う対象の基板を形成する材料の種類に合わせて、その材料との間でパターン分離が容易な光硬化性樹脂を用いることで、電子線等で描画された転写元の微細パターンを忠実に再現したパターンを得ることができ、所望の基板特性を容易に得ることができる。また、パターン転写の際の転写元の微細パターンとして、射出形成により複製されたＰＣ基板上のパターンを用いた場合には、ＰＣ基板が第二の原盤に相当する。この第二の原盤は、射出成形により大量に複製可能であるため、誘電体膜の形成やパターン分離に支障が生じた際にでも、すぐに、別の原盤を用意することができる。従って、容易に、微細パターンの転写、形成を行うことができる。更に、このような場合には、長時間かけて作製された射出成型用のＮｉ原盤は、再度、射出成型に使用できるため、Ｎｉ原盤の長寿命化、ひいては、製造コストの低減につながる。
【００３２】
以下、実施例を用いて説明する。はじめに、第一実施例を説明する。第一実施例は、電子線露光装置により作製されたパターン幅１００ｎｍの微細パターンが形成されたＳｉ製の原盤モールドを用いて、この原盤モールドのパターン幅に比べ、より狭いパターン幅を有する二次モールドを形成し、その後、その二次モールドを用いて微細パターンを転写する。ここでは、簡便のため、原盤モールド１上に凸型のパターンが形成されている場合について説明する（図１Ａ）。
【００３３】
電子線露光装置により作製されたＳｉ製の原盤モールド１上に、フッ素含有の第一の光硬化性樹脂２を塗布し、展開する（図１Ｂ）。フッ素含有の第一の光硬化性樹脂２には、含フッ素モノマー類：２５ｗｔ％、テトラエチレングリコールジアクリレート：３５ｗｔ％、２−メチル−２−アダマンチルアクリレート：３５ｗｔ％、界面活性剤：１ｗｔ％、及び、光重合開始剤：４ｗｔ％からなる光硬化性樹脂を用いた。フッ素含有の第一の光硬化性樹脂２をＳｉ製の原盤モールド１上に塗布し、展開した後に、第一の基板３と貼り合せを行った（図１Ｃ）。第一の基板３には、フッ素含有の第一の光硬化性樹脂２との間の密着力を高める表面処理が施されている。この表面処理には、一般的には、シランカップリング処理が用いられる。
【００３４】
基板貼り合わせ後、第一の基板３側から紫外線を照射した。紫外線の露光量は、５Ｊ／ｃｍ２とし、露光時間は１５ｓｅｃとした。紫外線照射後、原盤モールド１と第一の基板３とを分離した（図１Ｄ）。このとき、フッ素含有の第一の光硬化性樹脂２は、原盤モールド１の凹凸を忠実に反映し、かつ、第一の基板３側に接着した状態で分離した。これは、フッ素含有の第一の光硬化性樹脂２の紫外線硬化後の表面の水の接触角が１００度以上あるため、原盤との分離性がよく、また、第一の基板３表面にはあらかじめ表面処理が施してあるために、第一の基板３表面とフッ素含有の第一の光硬化性樹脂２との間での密着力が高いためである。
【００３５】
基板分離後の第一の基板３の表面には、凹状パターンが転写されたフッ素含有の第一の光硬化性樹脂２の層が形成される。転写された凹状パターンは、原盤モールド１上の凸状パターンの反転パターンであり、パターン幅は、原盤モールド１上の第一の微細パターン１０のパターン幅と同じである。この凹状パターンを、第二の微細パターン１１と称し、この第二の微細パターン１１と第一の基板３とを含めて、一次モールド１１０と称す（図１Ｄ）。
【００３６】
続いて、第二の微細パターン１１が形成された一次モールド１１０を用いて、凸状パターンを形成する。まず、第二の微細パターン１１上に、誘電体膜４としてＳｉＯＮ膜を２５ｎｍで成膜した（図１Ｅ）。次いで、フッ素含有の第一の光硬化性樹脂２を塗布し、展開した後、第二の基板５を貼り合わせ（図１Ｆ）、紫外線を照射した。紫外線照射条件は、上述した条件と同じである。紫外線照射後、第一の基板３と第二の基板５とを分離すると、第二の基板５上に、フッ素含有の第一の光硬化性樹脂２で形成された凸状パターンが形成される。この凸状パターンを、第三の微細パターン１２と称し、この第三の微細パターン１２と第二の基板５を含めて二次モールド１２０と称す（図１Ｇ）。
【００３７】
第二の基板５上に転写された第三の微細パターン１２（図２（ｂ））は、原盤モールド１（図２（ａ））に形成された第一の微細パターン１０と同様に、凸タイプのパターンである。第三の微細パターン１２の線幅は、第一の微細パターン１０の線幅よりも狭くなっている。転写された第三の微細パターン１２の線幅を計測した結果、パターン幅は４８ｎｍであった。原盤モールド１上に形成された第一の微細パターン１０のパターン幅は１００ｎｍであるので、その約１／２のパターン幅を有するパターンを形成できたことになる。以上から、電子線露光装置により作製された原盤モールド１上のパターン幅に比べ、より狭いパターン幅を有する二次モールド１２０を得ることができることが確認された。
【００３８】
次に、第二実施例を説明する。本実施例では、第一実施例で作成した二次モールド１２０（図１Ｇ）を用いて、二次モールド１２０と同じパターン形状及びパターン幅の凹状パターンを形成する。二次モールド１２０上に、フッ素未含有の第二の光硬化性樹脂７を塗布し、展開した後、第三の基板６と貼り合せた（図１Ｈ）。フッ素未含有の第二の光硬化性樹脂７には、アクリル酸エステルが主成分の紫外線硬化樹脂を用いた。その後、第三の基板６を通して紫外線照射を行い、二次モールド１２０と第三の基板６とを分離した。紫外線の露光量は６Ｊ／ｃｍ２とし、露光時間は１８ｓｅｃとした。
【００３９】
第三の基板６の表面には、フッ素未含有の第二の光硬化性樹脂７で形成された第四の微細パターン１３が形成された（図１Ｉ）。転写された第四の微細パターン１３のパターン幅は、二次モールド１２０上に形成された第三の微細パターン１２のパターン幅と同じ幅であるが、凹凸の向きが逆転している。実際に、転写された第四の微細パターン１３のパターン幅を計測したところ、パターン幅は４７．６ｎｍとなった。これは、第三の微細パターン１２のパターン幅４８ｎｍとほぼ同等である。正確に一致しない理由としては、第三の微細パターン１２を用いて転写する際の第二の光硬化性樹脂７の硬化収縮が考えられる。
【００４０】
第一実施例にて説明したように、第二の基板５上に転写された凸状の第三の微細パターン１２（図２（ｂ））は、原盤モールド１（図２（ａ））に形成された凸状の第一の微細パターン１０よりもパターン幅が狭い。この第三の微細パターン１２を用いて、第三の微細パターン１２と同じパターン形状及びパターン幅を有する凹状の第四の微細パターン１３を形成することができる（図２（ｃ））。
【００４１】
以上のことから、図１Ａ〜図１Ｉに示すプロセスを用いることで、電子露光装置により作成された微細パターンを元に、更にパターン幅が狭いパターン、及び、その反転パターンを容易に形成できることがわかる。これは、電子露光装置で形成された極限の極微細パターンを用い、更に狭いパターン幅を有する凹凸上パターンを形成できることを示している。従って、半導体等のゲート長や磁気ヘッドの記録又は再生トラック幅を規定する孤立パターンを、微細化することが可能となる。
【００４２】
ここで、第二の微細パターン１１上に積層する誘電体膜４の膜厚と、第三の微細パターン１２のパターン幅との関係について説明する。図３に、誘電体膜４の膜厚と第三の微細パターン１２のパターン幅との関係を示す。ここでは、第二の微細パターン１１のパターン幅を２００ｎｍとしている。図３を参照すると、第二の微細パターン１１上に積層する誘電体膜４の膜厚増加に伴い、転写される第三の微細パターン１２のパターン幅は単調に減少することがわかる。なお、転写されるパターン幅は、誘電体膜４を成膜する初期のパターン幅と誘電体膜４の膜厚とに依存するため、あらかじめ、用いるパターン幅（ここでは出発点である第二の微細パターン１１のパターン幅）と誘電体膜４の積層膜厚との関係を把握した上で転写プロセスを進めることが望ましい。
【００４３】
パターン幅を調整するための誘電体膜４は、消衰係数が０．１以下の酸化物、窒化物及び酸窒化物からなる群の中から選択されることが好ましい。以下、その理由について説明する。図１Ｅ〜図１Ｆに示したように、第一の基板３上の第二の微細パターン１１上にパターン幅を調整するための誘電体膜４を形成し、その上にフッ素含有の第一の光硬化性樹脂２を塗布し、展開した後、第二の基板５と貼り合せ、外部から紫外線照射を行う。その際に、第一の基板３及び第二の基板５の何れかが透明な場合には、その透明な基板を通して紫外線を照射する。照射された紫外線は、フッ素含有の第一の光硬化性樹脂２で吸収され、樹脂の硬化が行われる。
【００４４】
第二の基板５が、金属やＳｉ等の材質で形成されている場合を考える。その場合、紫外線は、第一の基板３側から照射する必要がある。その際、誘電体膜４における紫外線吸収が大きい場合には、照射した紫外光が誘電体膜４で吸収され、フッ素含有の第一の光硬化性樹脂２に十分に紫外光が届かず、樹脂材料の硬化がうまく進行しない。誘電体膜４の成膜条件を変化させて膜の消衰係数を調整し、実際に、その誘電体膜を通して紫外線を照射した場合の紫外線硬化樹脂の表面の硬度を測定した。表１に、誘電体膜の消衰係数とエンピツ硬度の関係を示す。
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【００４５】
表１を参照すると、消衰係数が０．２より小さくなると硬度は２Ｈ以上となり硬化が行われていることが判る。第一の光硬化性樹脂２の硬度は、望ましくは３Ｈの硬度が必要であり、消衰係数としては０．１以下が望ましいといえる。消衰係数が０．１以下の誘電体膜４としては、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｚｎ等の酸化物や、窒化物又は酸窒化物などが幅広く利用できる。
【００４６】
第三実施例について説明する。第三実施例では、光ディスクの成型基板として一般的に用いられている、射出成型により微細パターンが転写されたＰＣ基板を一次モールド１１０として用いる。通常、微細パターンが転写されたＰＣ基板は、Ｎｉの原盤モールドを元に成型機を用いて射出成型により大量作製される。このＮｉ原盤モールドを用い、上記実施例１及び実施例２と同じプロセスで微細パターンの転写を行うこともできる。しかしながら、何らかの要因により、Ｎｉ原盤モールドに紫外線硬化樹脂が癒着した場合、高価なＮｉ原盤モールドがそれ以降使用不能となる。これを回避するために、一つのＮｉの原盤モールドから数千枚単位で作製されるＰＣ基板を用い、以下に示す転写プロセスにより微細パターンを転写する。このようにすることで、高価なＮｉ原盤モールドを損傷することなく、微細パターンを有する基板を大量複製することができる。
【００４７】
本実施例では、ピットが形成されたＲＯＭ基板について説明する。図４Ａから図４Ｈに、ＲＯＭ基板の作成過程を示す。一次モールドとして使用するＰＣ基板を成型するためのＮｉ原盤２０には、第五の微細パターン１４が形成されている（図４Ａ）。このＮｉ原盤２０を用いて、ＰＣ基板１００に、第六の微細パターン１５を形成した（図４Ｂ）。このＰＣ基板１００を一次モールド１１０とする。ＰＣ基板１００に形成されたピット形状（第六の微細パターン１５）は、ピット長＝２００ｎｍ、ピット幅＝１８０ｎｍ、ピット深さ＝６０ｎｍであった。
【００４８】
ＰＣ基板１００上に、ＳｉＯ２膜である誘電体層４０を、２０ｎｍで成膜した（図４Ｃ）。誘電体層４０の成膜後、ＰＣ基板１００上にフッ素含有の第一の光硬化性樹脂２を塗布し、展開し、第四の基板８と貼り合わせた後に、第一の光硬化性樹脂２に、第四の基板８を通して紫外線を照射した（図４Ｄ）。フッ素含有の第一の光硬化性樹脂２には、含フッ素モノマー類：２５ｗｔ％、テトラエチレングリコールジアクリレート：３５ｗｔ％、２−メチル−２−アダマンチルアクリレート：３５ｗｔ％、界面活性剤：１ｗｔ％及び光重合開始剤：４ｗｔ％からなる光硬化性樹脂を用いた。また、紫外線の露光量は５Ｊ／ｃｍ２とし、露光時間は１５ｓｅｃとした。紫外線の照射後、ＰＣ基板１００と第四の基板８とを分離し、第七の微細パターン１６を得た（図４Ｅ）。
【００４９】
次に、第四の基板８上に形成された第七の微細パターン１６上に、フッ素未含有の第二の光硬化性樹脂７を塗布し、展開した後に（図４Ｆ）、第五の基板９と貼り合せ、第五の基板９を通して紫外線を照射した（図４Ｇ）。フッ素未含有の第二の光硬化性樹脂７には、アクリル酸エステルが主成分の紫外線硬化樹脂を用いた。紫外線の露光量は６Ｊ／ｃｍ２とし、露光時間は１８ｓｅｃとした。紫外線照射後、第四の基板８と第五の基板９とを分離し、第二の光硬化性樹脂で形成された第八の微細パターン１７を得た（図４Ｈ）。
【００５０】
第五の基板９上に形成されたピット形状（第八の微細パターン１７）は、ピット長＝１７０ｎｍ、ピット幅＝１５０ｎｍ、ピット深さ＝６０ｎｍであった。これを、一次モールド１１０上に形成されたピット形状（図４Ｂ）と比較すると、約１５％のピット形状の縮小がなされていることがわかる。出発点のピット形状（図４Ｂの第六の微細パターン１５）を最短ピットとした場合、ＨＤ  ＤＶＤフォーマットでは１５ＧＢ相当に値する。これに対し、上記プロセスを経て、最短ピット長が１５％微細化されたことで、容量換算では１７．２ＧＢまで大容量化されたことになる。実際に作製した第八の微細パターン１７上に金属反射膜を成膜して再生を行った結果、性能指数の一つであるＰＲＳＮＲは２２程度と良好な値を示すことを確認した。
【００５１】
以上に示したプロセス処理を行うことで、半導体等のゲート長や磁気ヘッドの記録又は再生部のトラック幅を規定する孤立パターンの微細化のみならず、光ディスクのようなランダムな微細ピットが形成された微細パターンにおいても、パターンのさらなる微細化が可能であり、ゲート長や磁気センサのトラック幅の微細化や光ディスクの大容量化が可能である。また、光ディスクと同様な溝パターンを形成したディスクリートトラックを有する磁気ディスク基板の形成においても、上述したプロセスを適用することで、大容量化が可能となる。
【００５２】
なお、以上に述べた微細パターンの作製プロセスは上記したものに限定されるものではない。前述のように、順次プロセスを繰り返し行うことで、より微細なパターンの形成が可能である。
【００５３】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の微細パターン形成方法及び基板は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１Ａ】一次モールドの作成に用いる原盤モールドを示す断面図。
【図１Ｂ】一次モールドの作成過程を示す断面図。
【図１Ｃ】一次モールドの作成過程を示す断面図。
【図１Ｄ】一次モールドを示す断面図。
【図１Ｅ】二次モールドの作成過程を示す断面図。
【図１Ｆ】二次モールドの作成過程を示す断面図。
【図１Ｇ】二次モールドを示す断面図。
【図１Ｈ】二次モールドを用いて微細パターン形成する際の作成過程を示す断面図。
【図１Ｉ】作成された微細パターンを示す断面図。
【図２】（ａ）は、原盤モールドを示す断面図、（ｂ）は、二次モールドを示す断面図、（ｃ）は、二次モールドを用いて形成された微細パターンを示す断面図。
【図３】誘電体膜の膜厚と形成される微細パターンのパターン幅との関係を示すグラフ。
【図４Ａ】原盤を示す断面図。
【図４Ｂ】一次モールドを示す断面図。
【図４Ｃ】二次モールドの作成過程を示す断面図。
【図４Ｄ】二次モールドの作成過程を示す断面図。
【図４Ｅ】二次モールドを示す断面図。
【図４Ｆ】二次モールドを用いて微細パターン形成する際の作成過程を示す断面図。
【図４Ｇ】二次モールドを用いて微細パターン形成する際の作成過程を示す断面図。
【図４Ｈ】作成された微細パターンを示す断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１：原盤モールド
２：第一の光硬化性樹脂
３：第一の基板
４：誘電体膜
５：第二の基板
６：第三の基板
７：第二の光硬化性樹脂
８：第四の基板
９：第五の基板
１０〜１７：微細パターン
２０：Ｎｉ原盤
４０：誘電体層
１００：ＰＣ基板
１１０：一次モールド
１２０：二次モールド
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図１Ｈ】
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【図１Ｉ】
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【図２】
2009187594.tif 000013
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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