微細パターンの形成方法
【課題】パターン形状の細りやばらつきを少なくした微細パターンの形成方法を提供する。
【解決手段】モールドを押し付けて形成した転写層パターン３を形成し、転写層パターン３に被パターン形成膜４を形成し、その後、転写層パターン３を除去して、被パターン形成膜４形成時の会合界面（点線部）からエッチングを進行させて、被パターン形成膜４をエッチングして最終パターン７を形成する。
【解決手段】モールドを押し付けて形成した転写層パターン３を形成し、転写層パターン３に被パターン形成膜４を形成し、その後、転写層パターン３を除去して、被パターン形成膜４形成時の会合界面（点線部）からエッチングを進行させて、被パターン形成膜４をエッチングして最終パターン７を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細パターンの形成方法に関し、詳細には、ナノインプリント技術を利用した微細パターンの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サブミクロンの細線を形成する微細パターンの形成方法の一つにナノインプリントがある。ナノインプリントは、基板上に形成されている被エッチング膜上に熱可塑性樹脂または光硬化性樹脂を塗布し、この樹脂膜に、石英やシリコンウエハーなどに形成したナノパターンを持つモールド（スタンパといわれることもある）を押し付けて、高圧で加圧することによりモールド上のパターンを樹脂膜上に転写する。その後モールドを外して、できあがった樹脂パターンをアッシングなどして不要な残膜を取り去り、被エッチング膜上のマスクとする。その後、このマスクによりドライエッチング等で被エッチング膜をエッチングしてパターンを形成する（熱可塑性樹脂を用いたものはたとえば特許文献１、光硬化性樹脂を用いたものはたとえば特許文献２）。
【０００３】
また、数十ナノメートルの線幅となるような微細パターの形成方法として、ナノインプリントと金属膜形成技術を利用したものがある。この技術によれば、被エッチング膜上に凹凸の樹脂パターンを形成した後、このパターンの凸部上に金属膜を形成させる際に、隣接する凸部上で金属同士がくっついてパターンの凹部内部にまで金属が入り込まない構造ができあがるので、その状態から金属膜全面をエッチングすることで、隣接する凸部上の金属同士が会合する部分が先にエッチングされて、凸部上にのみ金属膜が残り、凹凸パターンの凹部は貫通したパターンができる。その後はこれをマスクとして被エッチング膜をパターニングしている。
【特許文献１】特開２００８−２３３５５２号公報の段落００３６〜００４０
【特許文献２】特開２０００−１９４１４２号公報の段落００１５〜００２０
【特許文献３】特開２００８−１３４３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したインプリントの技術（特許文献１および２）では、マスクとする樹脂パターンを形成した時に残膜ができ、これを除去して初めてマスクパターンとなる。このため、この残膜を確実に除去するために、過度のアッシング処理を施さなければならず、パターンが部分的に細ったり、形状がばらつくなどといった問題が起こる。これは、残膜が厚い部分を確実に除去するためにその部分を除去するために適切なエッチング量とする必要があり、そうすると、残膜の厚い部分はジャストのエッチング量となるが、残膜の薄い部分では先にその残膜が失われるので、パターンとなる部分まで過剰にエッチングされてしまい、パターン幅が細ったり、ばらついたりしてしまうのである。
【０００５】
また、パターン凸部に金属膜を残す技術（特許文献３）でも、形成された金属膜の厚みや、金属膜をエッチングする際にエッチングのばらつきがあり、どうしてもできあがったマスクパターンそのものにばらつきが生じ、最終的にできあがるパターンもばらついてしまうおそれがある。
【０００６】
このようなパターンの細りやばらつきは、特に微細パターンの形成面積が広い場合に発生しやすい。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、パターン形状の細りやばらつきを少なくした微細パターンの形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を解決するための本発明は、転写層ベース基材上に塗布した樹脂膜にモールドを押し付けて、凹凸面からなる転写層パターンを形成する段階と、前記転写層パターンを構成する前記凹凸面に被パターン形成膜を形成する段階と、前記被パターン形成膜の前記転写層パターンが存在しない側に基板を貼付ける段階と、前記転写層ベース基材および前記転写層パターンを除去する段階と、前記被パターン形成膜を所望するパターンとなるようにエッチングして微細パターンを形成する段階と、を有することを特徴とする微細パターンの形成方法である。
【０００９】
このようにモールドを押し付けて形成した転写層パターンをマスクとして被パターン形成膜をエッチングするのではなく、この転写層パターン上から被パターン形成膜を形成することで、転写層パターンのパターンを被パターン形成膜に写し、転写層パターンを除去した後、写し取ったパターンとなるように被パターン形成膜をパターニングすることとしたので、転写層パターンの形成時には、残膜の除去工程などは不要となり、最終パターン的に得られるパターンの予期しない細りやばらつきを少なくすることができる。
【００１０】
また上記目的を解決するための本発明は、転写層ベース基材上に塗布した樹脂膜にモールドを押し付けて、凹凸面からなる転写層パターンを形成し、当該転写層パターンの凸部面上にのみ金属膜を形成して、転写層パターン基板を用意する段階と、基板上に被パターン形成膜を形成し、当該被パターン形成膜上に樹脂膜を形成したパターン形成基板を用意する段階と、前記転写層パターン基板の金属膜と前記パターン形成基板の樹脂膜が密着するように貼り合わせる段階と、前記転写層パターン基板の前記転写層ベース基材および前記転写層パターンを除去する段階と、前記転写層ベース基材および前記転写層パターンを除去したことにより、前記パターン形成基板の樹脂膜上に残った金属膜をマスクとして前記被パターン形成膜をエッチングする段階と、を有することを特徴とする微細パターンの形成方法である。
【００１１】
このようにモールドを押し付けて形成した転写層パターンの凸部面上に金属膜を有する転写層パターン基板と、被パターン形成膜上に樹脂膜を形成したパターン形成基板を用意して、これらを張り合わせたることで被パターン形成膜上の樹脂膜に金属膜を写し取って、その金属膜をマスクとして被パターン形成膜をエッチングすることとしたので、転写層パターンの形成時には残膜の除去工程などは不要となり、かつ、金属膜をマスクとしてエッチングしているので、より最終パターンのばらつきが少なく、得られるパターンの予期しない細りやばらつきを少なくすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、パターン形状の細りやばらつきを少なくすることができる。したがって、パターン形成面積が広くなっても高精細な微細パターンを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照して説明する。
【００１４】
（実施形態１）
図１〜図６は、実施形態１によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【００１５】
まず、図１に示すように、通常のナノインプリントと同様にして転写層ベース基材１に転写層樹脂２を塗布する。ここで転写層樹脂２は、光ナノインプリント法を使用する場合には、光硬化性樹脂、具体的にはＵＶ硬化性樹脂によるネガレジストを使用する。一方、熱ナノインプリント法を使用する場合は、熱可塑性樹脂、具体的にはたとえばポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）を使用する。本実施形態ではどちらの方法を用いてもよい。
【００１６】
塗布した転写層樹脂２に、パターンが形成されているモールド１１を押し付け、硬化させる。光ナノインプリント法の場合はＵＶ硬化性樹脂に紫外線を当てて硬化させて凹凸の転写層パターンを定着される。熱ナノインプリント法では、転写層ベース基材１ごと転写層樹脂２を加熱してモールド１１を押し付けて転写層パターンを形成し、その後冷却（常温にする）して硬化させる。
【００１７】
モールド１１の押し付け圧力は、本実施形態１では従来のナノインプリント技術のように高圧（例えば１５ＭＰａなど）にする必要はない。本実施形態１では、後述する工程のように、このナノインプリントで形成したパターンをマスクとして使用しない。そのため、パターン凹部の残膜除去が不要であるので、残膜を薄くするために高圧で押し付ける必要がないのである。
【００１８】
なお、転写層樹脂２の厚さは特に限定されないが、あまり厚いと、後述する除去工程において時間が長くなるので、工程のスループットや形成のしやすさを考慮して適宜、決定する。なお、転写層パターンの好ましい形状は後述する。
【００１９】
ここで転写層ベース基材１は、たとえば、ガラス、シリコンウエハー、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）の表面にＳｉＯ２を成膜したものなどが使用されうるが、その上に形成した転写層樹脂２が硬化した後、強固に密着しないものが好ましい。これは後述する工程で、転写層ベース基材１を硬化後の光硬化性樹脂から剥がしやすくするためである。
【００２０】
このため、これら材料表面が表面処理など施されているものが好適である。この転写層ベース基材１の厚さは特に限定されない。
【００２１】
モールド材は、たとえば、石英、シリコンウエハー、ニッケル電鋳モールドなどである。なお、モールド材には、パターン形成後の光硬化性樹脂とモールド１１との剥離性を良くするために、モールド１１の型面には離型処理を施したり、剥離材を塗布したりしている。
【００２２】
次に、図２に示すように、モールド１１を取る。これにより、転写層ベース基材１上に凹凸からなる転写層パターン３ができあがる（なお図示では凹部３１、凸部３５である）。このとき、凹部３１の底には、残膜３２があるが除去する必要はない。
【００２３】
次に、図３に示すように、転写層パターン３上に被パターン形成膜４を形成する。これにより、転写層パターン３のパターンが直接写し取られた被パターン形成膜４ができることになる。
【００２４】
この被パターン形成膜４はたとえば金属膜である。この被パターン形成膜４の形成にはスパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などを利用することができる。この被パターン形成膜４は、後述するように最終的なパターンに形成される膜（層）であるとなるものである。
【００２５】
このとき、転写層パターン３上に形成される被パターン形成膜４は、転写層パターン３上の凸部３５の頂上に最初に付着して成膜が進行してゆく。このため、隣接する凸部３５頂上から始まった被パターン形成膜４の成長が凸部３５同士の間で会合して、図示するように、凹部３１の内部にまで入り込まない。
【００２６】
このような被パターン形成膜４の形態を得るためには、凹部３１の開口の大きさを、中まで金属が入らない程度に制御する必要がある。そのためには、転写層パターン３を下記のような条件で形成することが好ましい。まず、図２に示したように、凹部３１の開口幅ｗと深さｔのアスペクト比がｔ／ｗが１以上、かつ凹部３１の開口幅ｗが４０ｎｍから１６０ｎｍであることが好ましい。なお、開口が４０ｎｍ未満の場合、実質的に凸部３５同士の分離が実質的にうまく行かず、隣接する凸部からの成長とならないので好ましくない。一方、６０ｎｍを超えて広くしてしまうと、凹部内にまで金属粒子が入り込み、図２に示したようなパターンとならないので好ましくない。
【００２７】
そして、このようなナノオーダーの開口の大きさとすることで、金属粒子径よりも開口が大きくても金属粒子が凹部３１の底部にほとんど侵入しないということが起こる。また、アスペクト比を１以上、好ましくは１．５以上とすることで、確実に凹部３１の中に金属が入らずに隣接した凸部３５上で成長した金属が会合した形態となる。なお、凸部３５の頂上の幅ｗｔは特に限定されず、所望する最終パターンの大きさによって決めれば良い。たとえば最終パターン形成時の細りを考慮して、最終パターンよりも数％程度太くするのが一般的であるが、これはパターン形状により適宜選択すればよいものである。
【００２８】
被パターン形成膜４とする金属膜は、たとえばＡｌ、Ｔｉなどである。その他にも、半導体装置で使用されている金属配線として使われている金属であれば使用可能であり特に限定されない。また、金属以外では、たとえばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などを形成してもよい。形成方法としては、ＣＶＤ法やＰＶＤ法などが挙げられるが、ステップカバレージのよくなう方法が好ましい。なぜなら、上述したように被パターン形成膜４は隣接する凸部３５から成長して、両者の間で会合した界面を形成する必要があるため、ステプカバレージのよい方法を取ってしまうと、この会合界面ができないからである。具体的には、たとえば、ＳｉＨ４を比較的低温（たとえば２００〜４００℃程度）で進行する常温常圧ＣＶＤ法などが使用されうる。
【００２９】
次に、図４に示すように、被パターン形成膜４の上、すなわち、転写層パターン３が存在しない側に基板６を接着剤層５により貼付ける。
【００３０】
ここで、基板６は、たとえばガラス、シリコンウエハー、ＰＥＴ表面にＳｉＯ２を成膜したもの、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、石英、サファイヤなどが使用されうる。ここで基板６は最終製品となるものであるからその製品に合わせた素材のものであって、金属との接着性（厳密には接着剤で接着可能な素材）が良好なものを使用することになる。
【００３１】
接着剤層５は、ＵＶ硬化型接着剤、ＵＶ硬化樹脂、熱硬化型接着剤などを挙げることができるが、このほかにも、被パターン形成膜４と基板６とを貼り合わせたときに十分な接着強度が得られるものであれば得られるものであればどのようなものでも差し支えない。ただし、後述する被パターン形成膜４をエッチングする工程でウェットエッチングを用いる場合にはエッチング液に対する耐性が必要である。
【００３２】
次に、図５に示すように、転写層ベース基材１と転写層パターン３を除去する。これにはまず、転写層ベース基材１を転写層パターン３から剥がし、その後、転写層パターン３を酸素プラズマアッシングなどのプラズマ処理により除去し、被パターン形成膜４の表面を露出させる。
【００３３】
なお、接着剤層５と転写層パターン３が異なる素材を使用した場合は、転写層パターン３を、接着剤層５が溶解しない溶媒によって溶解（ウェットエッチング）して除去するようにしてもよい。
【００３４】
次に、図６に示すように、被パターン形成膜４をエッチングして、最終パターン７を形成する。なお、図６は、図１〜５に対して上下を逆にして示した。
【００３５】
このときのエッチングは、等方性のドライエッチングやウェットエッチングを使用することができる。エッチング量の制御は時間により行う。ここで被パターン形成膜４は、上述したように、転写層パターン３の凸部３５において会合した部分の界面（図４および５５の点線部分）は、その他の部分に比べて密度が低いため、エッチングされやすい。このため、等方性のドライエッチングやウェットエッチングを行うことで、界面部分からエッチ具が進行して、図６に示した最終パターン７が得られる。エッチング量の制御は、おおむね界面部分で基板６が露出して、残った最終パターン７が所望する線幅となるようにすればよい。
【００３６】
ドライエッチング、ウェットエッチングともに、通常の半導体製造技術を使用することができる。たとえば、Ａｌのエッチングの場合はドライエッチングガスとしてＣｌ２／ＢＣｌ３、ＣＦ４などを用いたＣＤＥを使用することができる。また、ウェットエッチングの場合は、エッチング液はｐＨ１２程度のアルカリ水溶液を使用することになる。
【００３７】
以上説明した本実施形態１によれば、ナノインプリントにおける光硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の残膜除去工程を行うことなく、ナノメートルオーダーのパターンを形成することができる。特に残膜除去が不要であるため、残膜が厚くなってもまたばらついていてもよいので、パターン形成面積が広い場合にいっそうの効果があり広い面積の全体にわたり高精細な微細パターンを形成することができる。
【００３８】
また、残膜除去工程が不要となるだけでなく、光硬化性樹脂または熱可塑性樹脂によるパターンをエッチングマスクとして使用しなくてもよくなるので、そもそもマスク形状の劣化ということ自体がなくなり、これまでより均一な最終パターン７を得ることができる。また、本実施形態１では、残膜除去工程が不要となることで、そもそもこの残膜自体がどのような厚さであっても良いことになるので、モールド１１を押し付ける際に高圧を必要とせず、工程タクトタイムの短縮や装置の簡略化が可能となる。
【００３９】
さらに、本実施形態１では、この残膜除去工程が不要となることで、仮に光硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を塗布した際またはその後モールドを押し付けるまでに、異物の混入があった場合でも、そのような異物によるパターン変化などの影響を受けることがない。ナノインプリント法によるパターン形成は当然のことながらクリーンルーム内で実施されるが、クリーンルームといえどもごく微細な異物、たとえば１μｍ前後の異物が混入する可能性は皆無ではない。一方で、作成するパターンはナノオーダー（すなわち１μｍより小さい）のパターンであるため、１μｍ前後の異物であっても、これが混入してしまうと、光硬化性樹脂または熱可塑性樹脂がその部分だけ厚くなる。ナノインプリント法による残膜の厚さは３０ｎｍ程度以下とすることが好ましいとされているが、１μｍ前後の異物であっても、それが混入した場合、従来のナノインプリントではいかに高圧をかけてもこのような異物を圧縮して残膜厚３０ｎｍ程度以下にすることができない。したがって、異物が混入した場合には残膜を除去することができないというそれがある。この点本実施形態では、そもそも残膜除去を必要としないため、仮に異物が混入して残膜厚３０ｎｍを超えていたとしても、転写層パターン３の凸部３５が分離していて、その上に形成する被パターン形成膜４に会合界面ができさえすれば、このような異物の混入は無視できることとなる。したがって本実施形態１は、このような異物の混入に対する耐性が、従来のナノイプリント工程よりも高い工程ということができる。このため、本実施形態は従来のナノイプリント工程よりも工程コストを下げることが可能となる。
【００４０】
（実施形態２）
実施形態２は、転写層パターン形成後、その凸部３５の頂上面にのみ、Ｎｉを形成したものである。
【００４１】
図７〜１３は実施形態２によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【００４２】
まず、前述した実施形態１において図１および２のようにナノインプリントによって転写層パターン３を形成する。
【００４３】
次に、図７に示すように、転写層パターン３の凸部３２の頂上面にのみ、Ｎｉ膜２１を成膜する。このＮｉ膜２１の形成は、斜め蒸着を行うことで容易に、転写層パターン３の凸部３２の頂上面にのみＮｉ膜２１を形成することができる。
【００４４】
斜め蒸着は、図７に示したように、蒸着されるＮｉ粒子の流れ（図示点線矢印）に対して転写層パターン３の凸部３２の頂上面の面方向（図示点線）が３０度以下（平行な流れとなる場合を含む）となるようにすれば、転写層パターン３の凹部３１内にＮｉ粒子が入り込むことなく、頂上面にのみ形成することができる。
【００４５】
図１１は、斜め蒸着法の例を説明するための装置構成例を示す概略図である。
【００４６】
使用する蒸着装置自体は通常の真空蒸着装置を用いることができる。そして、この装置の真空チャンバ５０内に、転写層パターン形成後の転写層ベース基材１を載置する。このとき転写層ベース基材１を、蒸着源５１となる金属を入れたカップ（蒸着源５１）に対して垂直に置く。これで、蒸着源５１から蒸発した金属粒子は、転写層パターン３の凸部３５の頂上面の面方向に対して、ほぼ平行に流れ、その一部が凸部３５の頂上面に付着する。
【００４７】
形成するＮｉ膜２１の厚さは、ごく薄くてよく、たとえば１０〜３０ｎｍもあれば十分である。これは、後述する被パターン形成膜４のエッチングにおいて、ニッケルは非常にエッチングされにくいため、ごく薄くても十分にマスクとして機能するからである。また、あまり厚く形成しようとした場合、いかに斜め蒸着であっても、凹部３１内にＮｉ粒子が入り込んで、Ｎｉ膜２１パターンが太くなってしまうおそれがあるので好ましくない。したがって、Ｎｉ膜２１の厚さは、転写層パターン３の側壁に付着しない程度とするのがよい。
【００４８】
Ｎｉ膜２１の形成後は、図８に示すように、最終パターン７を形成する被パターン形成膜４を、転写層パターン３のＮｉ膜２１が形成された上から成膜する。これにより、実施形態１同様に被パターン形成膜４には、転写層パターン３のパターンが写し取られることになる。ただし、本実施形態２では、転写層パターン３のパターンが被パターン形成膜４写し取られると共に、Ｎｉ膜２１も被パターン形成膜４上に写し取られることになる。被パターン形成膜４としては、Ａｌ、Ｔｉなどの金属膜のほかシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などである。その後、実施形態１と同様に、形成した被パターン形成膜４に、基板６を接着剤層５によって接着する。
【００４９】
そして、図９に示すように、転写層ベース基材１を除去して、転写層パターン３をアッシングなどにより除去する。これにより、被パターン形成膜４にはＮｉ膜２１が残ることになる。
【００５０】
次に、図１０に示すように、残ったＮｉ膜２１をマスクとして被パターン形成膜４をエッチングする。これにより、被パターン形成膜４がエッチングされて最終パターン８が基板６上に形成されることになる。このエッチングは、ＲＩＥなどの異方性エッチングを用いることが好ましい。異方性エッチングを用いることで、マスクとしてＮｉ膜２１の大きさ（線幅や形状）に沿った最終パターン８を正確に得ることができる。なお、このエッチング処理後のＮｉ膜２１は、最終パターン８と同じ線幅、形状で残ることのになるので、微細パターンとしては、そのまま残しておいても差し支えない。なお、図１０は、図６〜９に対して上下を逆にして示した。
【００５１】
本実施形態２においても、転写層ベース基材１や基板６は実施形態１と同様の材料を用いることができる。一方、転写層パターン３の形状条件については、必ずしも実施形態１のようにする必要はない。すなわち、アスペクト比が１未満でもよいし、凹部３１の開口幅ｗが１６０ｎｍ以上であってもよい。これは、本実施形態２では、転写層パターン３に形成したＮｉ膜２１を被パターン形成膜４上に転写して、これをマスクとしてエッチングするため、隣接する凸部３５の上に形成する膜同士を会合させた界面を形成する必要がないためである。
【００５２】
以上説明した本実施形態２では、転写層パターン３の上にＮｉ膜２１を形成し、このＮｉ膜２１をマスクとして被パターン形成膜４をパターニングすることとしたので、実施形態１よりも、さらに最終パターン７のばらつきが少なくなる。マスクを用いているため、形成する最終パターンの大きさや形状の自由度を大きくすることができる。もちろん本実施形態２でも、実施形態１と同様にナノインプリントを用いた転写層パターン３の形成時には、残膜の除去工程などは不要である。
【００５３】
なお、ここでは、転写層パターン３の上にＮｉ膜２１を形成することとしたが、これに代えて、たとえばＴｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕなど転写層パターン３の凸部３５の上にのみ成膜可能で、その後の被パターン形成膜４をエッチングする際にエッチングされない金属を使用することもできる。
【００５４】
（実施形態３）
本実施形態３は、ナノインプリントによる転写層パターンの形成と、被パターン形成膜を基板上に形成する工程と別に行い、これらを合わせることで、被パターン形成膜のパターニングを行うものである。
【００５５】
図１２〜１６は、実施形態３によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【００５６】
まず、図１２に示すように、転写層パターン基板４１を用意する。転写層パターン基板４１は、前述した実施形態２と同様にして図７に示したように、ナノインプリントによって転写層パターン３を形成し、その凸部３５の頂上面にのみ、斜め蒸着によってＮｉ膜２１を形成する。
【００５７】
一方で本実施形態３は、図１３に示すように、基板６上に被パターン形成膜４を直接成膜し、さらにその上から、ＵＶ硬化性樹脂膜９を塗布したパターン形成基板４２を用意する。基板６上への被パターン形成膜４の形成は、半導体装置製造の用いられる方法を用いることができる。たとえばスパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法などであり、とくに限定されない。また、その厚みも、所望する最終パターンの厚さとすればよい。
【００５８】
ＵＶ硬化性樹脂膜９は、ごく薄くてよく、たとえば３０ｎｍ程度である。なお、この厚さは、形成する最終パターン幅がナノメートルオーダーであるので、必要採取お減の厚さでよいためであるが、さらに厚くても差し支えない。ＵＶ硬化性樹脂膜９の塗布は、たとえばＵＶ硬化性樹脂を溶媒に溶かしてスピンコート法を用いて成膜することができる。
【００５９】
次に、図１４に示すように、用意した転写層パターン基板４１とパターン形成基板４２を貼り合わせる。このときの圧力は転写層パターン基板４１のＮｉ膜２１と転写層パターン基板４１のＵＶ硬化性樹脂膜９が密着する程度の圧力であればよい。その後、紫外線を照射して、ＵＶ硬化性樹脂膜９を硬化させる。
【００６０】
次に、図１５に示すように、転写層ベース基材１を除去して、転写層パターン３をアッシングなどにより除去する。これにより、基板６の上に直接成膜された被パターン形成膜４の上のＵＶ硬化性樹脂膜９上に、Ｎｉ膜２１が残ることになる。
【００６１】
次に、図１６に示すように、ＵＶ硬化性樹脂膜９上のＮｉ膜２１をマスクとして被パターン形成膜４をエッチングすることで、最終パターン１０できあがる。このときのエッチングは、ＲＩＥなどの異方性エッチングを用いることが好ましい。異方性エッチングを用いることで、マスクとしてＮｉ膜２１の大きさ（線幅や形状）に沿った最終パターン１０を正確に得ることができる。このエッチング処理後のＮｉ膜２１およびその下に残ったＵＶ硬化性樹脂膜９は、そのまま残しておいてもよいし、除去してもよい。残っているＮｉ膜２１およびＵＶ硬化性樹脂膜９を除去する場合は、まず、硝酸などでＮｉ膜２１を除去し、その後硬化しているＵＶ硬化性樹脂膜９をアッシングすると除去することができる。ただし、この場合は基板６や最終パターンがＮｉ膜２１を除去する際に劣化しない素材を用いる必要がある。もちろんそのほかの方法で、Ｎｉ膜２１を除去することができれば除去してもよいことはゆうまでもない。
【００６２】
なお、ここでは被パターン形成膜４をエッチングする際に、マスクとしたＮｉ膜２１からＵＶ硬化性樹脂膜９ごと被パターン形成膜４をエッチングすることとしたが、被パターン形成膜４のエッチングの前に、ＵＶ硬化性樹脂膜９のＮｉ膜２１から露出している部分をアッシングにより除去するようにしてもよい。
【００６３】
以上説明した本実施形態３では、ナノインプリントを利用して形成した転写層パターン３上のＮｉ膜２１を、基板６に直接形成した被パターン形成膜４上に転写して、これをマスクとして被パターン形成膜４をパターニングすることとしたので、実施形態２同様に、パターンばらつきの少ない最終パターン１０を得ることができる。しかも、本実施形態３では、被パターン形成膜４を直接基板６に形成することが可能であるため、たとえば、基板に半導体を用いて、その上に直接金属配線を行うような製品でも適用可能である。もちろん本実施形態２でも、実施形態１と同様にナノインプリントを用いた転写層パターン３の形成時には、残膜の除去工程などは不要である。
【００６４】
なお、本実施形態３では、被パターン形成膜４上に、ＵＶ硬化性樹脂膜９を成膜することとしているが、これに代えて熱可塑性樹脂膜を用いてもよい。この場合、転写層パターン基板４１のＮｉ膜２１とパターン形成基板４２の熱可塑性樹脂膜を密着させる際に熱を加えて密着させる。その後冷やすこと（常温に戻す）熱可塑性樹脂膜を硬化させれば、熱可塑性樹脂膜上にＮｉ膜２１が転写される。また、本実施形態３においてもＮｉ膜２１に代えて、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕなどを用いることも可能である。
【００６５】
（応用例）
以上本発明を適用した好ましい実施形態を説明したが、以下では、このような微細パターンを用いた製品例を説明する。
【００６６】
図１７は、上述した実施形態１を利用して形成した反射防止膜の例を説明するための図面であり、図１７（ａ）は断面図、図１７（ｂ）はパターン形成面から見た平面図である。
【００６７】
この反射防止膜は、基板６としてＰＥＴ、ポリカーボネート、ＰＥＮ、ガラス、石英、サファイヤなどの透明基板を使用する。接着剤層５にも、透明なＵＶ硬化性樹脂などを用いる。そして、微細パターンとなる被パターン形成膜４にはＳｉＯ２を用いた。形成したパターンは、図示するように、円形のパターンが密に整列した構造である。円形の直径は反射させる波長に合わせて形成する。たとえば可視光の場合は直径１００ｎｍである。
【００６８】
本実施形態１を用いれば、このような円形の微細パターンを密にしかも、その大きさのばらつきを少なくることができる。また、実施形態１の特徴である、マスクを用いずに被パターン形成膜４を会合界面からエッチングを進行させるという特性から、エッチングされた最終パターン７は、図示するように、頂点部がラウンド構造（丸みを帯びた構造）となる。このようなラウンド構造は、この反射防止膜に光が入射した際に、膜面の屈折率が連続的に変化する構造となって、反射が防止されるとともに透過率が高くなる。
【００６９】
図１８は、上述した実施形態１を利用して形成したフォトニッククリスタルの例を説明するための図面であり、図１８（ａ）は断面図、図１８（ｂ）はパターン形成面から見た平面図である。
【００７０】
このフォトニッククリスタルは、基板６としてガラス、石英、サファイヤなどの透明度の高い基板を使用する。接着剤層５にも、透明度の高いＵＶ硬化性樹脂などを用いる。そして、微細パターンとなる被パターン形成膜４にはＳｉを用いた。形成したパターンは、図示するように、矩形（四角形）のパターンを整列させた構造である。矩形の大きさは縦横共に１００ｎｍ、間隔も１００ｎｍである。
【００７１】
本実施形態１を用いれば、このような矩形の微細パターンをばらつきが少なけ為政することができる。したがって、特定の波長を厳密に透過または遮蔽するフォトニッククリスタルを得ることができる。
【００７２】
図１９は、上述した実施形態２を利用して形成したワイアヤーグリッドポラライザーの例を説明するための図面であり、図１９（ａ）は断面図、図１９（ｂ）パターン形成面から見た平面図である。
【００７３】
ワイアヤーグリッドポラライザーは、基板６としてＰＥＴ、ポリカーボネート、ＰＥＮ、ガラス、石英、サファイヤなどの透明基板を使用する。接着剤層５は、透明なＵＶ硬化性樹脂などを用いる。そして、微細パターンとなる被パターン形成膜４には、ＡｌやＴｉなどの金属膜が好ましい。
【００７４】
このようなワイアヤーグリッドポラライザーは、最終パターン８によってできた偏光格子部分のラインアンドスペース（線幅と間隔）を波長に合わせて形成する必要がある。たとえば可視光の場合には５０ｎｍである。本実施形態２を適用して形成することで、この偏光格子間隔のばらつきが非常に少なくなり、偏光板として優れた機能を発揮させることが可能である。
【００７５】
また、このワイアヤーグリッドポラライザーは、実施形態３の方法を利用してもよい。その場合には、基板６であるとしてＰＥＴ、ポリカーボネート、ＰＥＮ、ガラス、石英、サファイヤなどの透明基板の上に、直接偏光格子となる最終パターン８を形成することができる。
【００７６】
以上本発明を敵湯押した実施形態を説明したが、本発明は、本願の特許請求の範囲に記載した技術思想の範囲でさまざまな変形形態が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施形態１によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図２】図１に続く実施形態１によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図３】図２に続く実施形態１によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図４】図３に続く実施形態１によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図５】図４に続く実施形態１によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図６】図５に続く実施形態１によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図７】本発明の実施形態２によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図８】図７に続く実施形態２によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図９】図８に続く実施形態２によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図１０】図９に続く実施形態２によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図１１】斜め蒸着法の例を説明するための装置構成例を示す概略図である。
【図１２】実施形態３によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図１３】図１２に続く実施形態３によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図１４】図１３に続く実施形態３によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図１５】図１４に続く実施形態３によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図１６】図１５に続く実施形態３によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図１７】実施形態１を利用して形成した反射防止膜の例を説明するための図面である。
【図１８】実施形態１を利用して形成したフォトニッククリスタルの例を説明するための図面である。
【図１９】実施形態２を利用して形成したワイアヤーグリッドポラライザーの例を説明するための図面である。
【符号の説明】
【００７８】
１ 転写層ベース基材、
２ 転写層樹脂、
３ 転写層パターン、
４ 被パターン形成膜、
５ 接着剤層、
６ 基板、
７、８、１０ 最終パターン、
１１ モールド、
２１ Ｎｉ膜、
３１ 凹部、
３５ 凸部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細パターンの形成方法に関し、詳細には、ナノインプリント技術を利用した微細パターンの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サブミクロンの細線を形成する微細パターンの形成方法の一つにナノインプリントがある。ナノインプリントは、基板上に形成されている被エッチング膜上に熱可塑性樹脂または光硬化性樹脂を塗布し、この樹脂膜に、石英やシリコンウエハーなどに形成したナノパターンを持つモールド（スタンパといわれることもある）を押し付けて、高圧で加圧することによりモールド上のパターンを樹脂膜上に転写する。その後モールドを外して、できあがった樹脂パターンをアッシングなどして不要な残膜を取り去り、被エッチング膜上のマスクとする。その後、このマスクによりドライエッチング等で被エッチング膜をエッチングしてパターンを形成する（熱可塑性樹脂を用いたものはたとえば特許文献１、光硬化性樹脂を用いたものはたとえば特許文献２）。
【０００３】
また、数十ナノメートルの線幅となるような微細パターの形成方法として、ナノインプリントと金属膜形成技術を利用したものがある。この技術によれば、被エッチング膜上に凹凸の樹脂パターンを形成した後、このパターンの凸部上に金属膜を形成させる際に、隣接する凸部上で金属同士がくっついてパターンの凹部内部にまで金属が入り込まない構造ができあがるので、その状態から金属膜全面をエッチングすることで、隣接する凸部上の金属同士が会合する部分が先にエッチングされて、凸部上にのみ金属膜が残り、凹凸パターンの凹部は貫通したパターンができる。その後はこれをマスクとして被エッチング膜をパターニングしている。
【特許文献１】特開２００８−２３３５５２号公報の段落００３６〜００４０
【特許文献２】特開２０００−１９４１４２号公報の段落００１５〜００２０
【特許文献３】特開２００８−１３４３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したインプリントの技術（特許文献１および２）では、マスクとする樹脂パターンを形成した時に残膜ができ、これを除去して初めてマスクパターンとなる。このため、この残膜を確実に除去するために、過度のアッシング処理を施さなければならず、パターンが部分的に細ったり、形状がばらつくなどといった問題が起こる。これは、残膜が厚い部分を確実に除去するためにその部分を除去するために適切なエッチング量とする必要があり、そうすると、残膜の厚い部分はジャストのエッチング量となるが、残膜の薄い部分では先にその残膜が失われるので、パターンとなる部分まで過剰にエッチングされてしまい、パターン幅が細ったり、ばらついたりしてしまうのである。
【０００５】
また、パターン凸部に金属膜を残す技術（特許文献３）でも、形成された金属膜の厚みや、金属膜をエッチングする際にエッチングのばらつきがあり、どうしてもできあがったマスクパターンそのものにばらつきが生じ、最終的にできあがるパターンもばらついてしまうおそれがある。
【０００６】
このようなパターンの細りやばらつきは、特に微細パターンの形成面積が広い場合に発生しやすい。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、パターン形状の細りやばらつきを少なくした微細パターンの形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を解決するための本発明は、転写層ベース基材上に塗布した樹脂膜にモールドを押し付けて、凹凸面からなる転写層パターンを形成する段階と、前記転写層パターンを構成する前記凹凸面に被パターン形成膜を形成する段階と、前記被パターン形成膜の前記転写層パターンが存在しない側に基板を貼付ける段階と、前記転写層ベース基材および前記転写層パターンを除去する段階と、前記被パターン形成膜を所望するパターンとなるようにエッチングして微細パターンを形成する段階と、を有することを特徴とする微細パターンの形成方法である。
【０００９】
このようにモールドを押し付けて形成した転写層パターンをマスクとして被パターン形成膜をエッチングするのではなく、この転写層パターン上から被パターン形成膜を形成することで、転写層パターンのパターンを被パターン形成膜に写し、転写層パターンを除去した後、写し取ったパターンとなるように被パターン形成膜をパターニングすることとしたので、転写層パターンの形成時には、残膜の除去工程などは不要となり、最終パターン的に得られるパターンの予期しない細りやばらつきを少なくすることができる。
【００１０】
また上記目的を解決するための本発明は、転写層ベース基材上に塗布した樹脂膜にモールドを押し付けて、凹凸面からなる転写層パターンを形成し、当該転写層パターンの凸部面上にのみ金属膜を形成して、転写層パターン基板を用意する段階と、基板上に被パターン形成膜を形成し、当該被パターン形成膜上に樹脂膜を形成したパターン形成基板を用意する段階と、前記転写層パターン基板の金属膜と前記パターン形成基板の樹脂膜が密着するように貼り合わせる段階と、前記転写層パターン基板の前記転写層ベース基材および前記転写層パターンを除去する段階と、前記転写層ベース基材および前記転写層パターンを除去したことにより、前記パターン形成基板の樹脂膜上に残った金属膜をマスクとして前記被パターン形成膜をエッチングする段階と、を有することを特徴とする微細パターンの形成方法である。
【００１１】
このようにモールドを押し付けて形成した転写層パターンの凸部面上に金属膜を有する転写層パターン基板と、被パターン形成膜上に樹脂膜を形成したパターン形成基板を用意して、これらを張り合わせたることで被パターン形成膜上の樹脂膜に金属膜を写し取って、その金属膜をマスクとして被パターン形成膜をエッチングすることとしたので、転写層パターンの形成時には残膜の除去工程などは不要となり、かつ、金属膜をマスクとしてエッチングしているので、より最終パターンのばらつきが少なく、得られるパターンの予期しない細りやばらつきを少なくすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、パターン形状の細りやばらつきを少なくすることができる。したがって、パターン形成面積が広くなっても高精細な微細パターンを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照して説明する。
【００１４】
（実施形態１）
図１〜図６は、実施形態１によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【００１５】
まず、図１に示すように、通常のナノインプリントと同様にして転写層ベース基材１に転写層樹脂２を塗布する。ここで転写層樹脂２は、光ナノインプリント法を使用する場合には、光硬化性樹脂、具体的にはＵＶ硬化性樹脂によるネガレジストを使用する。一方、熱ナノインプリント法を使用する場合は、熱可塑性樹脂、具体的にはたとえばポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）を使用する。本実施形態ではどちらの方法を用いてもよい。
【００１６】
塗布した転写層樹脂２に、パターンが形成されているモールド１１を押し付け、硬化させる。光ナノインプリント法の場合はＵＶ硬化性樹脂に紫外線を当てて硬化させて凹凸の転写層パターンを定着される。熱ナノインプリント法では、転写層ベース基材１ごと転写層樹脂２を加熱してモールド１１を押し付けて転写層パターンを形成し、その後冷却（常温にする）して硬化させる。
【００１７】
モールド１１の押し付け圧力は、本実施形態１では従来のナノインプリント技術のように高圧（例えば１５ＭＰａなど）にする必要はない。本実施形態１では、後述する工程のように、このナノインプリントで形成したパターンをマスクとして使用しない。そのため、パターン凹部の残膜除去が不要であるので、残膜を薄くするために高圧で押し付ける必要がないのである。
【００１８】
なお、転写層樹脂２の厚さは特に限定されないが、あまり厚いと、後述する除去工程において時間が長くなるので、工程のスループットや形成のしやすさを考慮して適宜、決定する。なお、転写層パターンの好ましい形状は後述する。
【００１９】
ここで転写層ベース基材１は、たとえば、ガラス、シリコンウエハー、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）の表面にＳｉＯ２を成膜したものなどが使用されうるが、その上に形成した転写層樹脂２が硬化した後、強固に密着しないものが好ましい。これは後述する工程で、転写層ベース基材１を硬化後の光硬化性樹脂から剥がしやすくするためである。
【００２０】
このため、これら材料表面が表面処理など施されているものが好適である。この転写層ベース基材１の厚さは特に限定されない。
【００２１】
モールド材は、たとえば、石英、シリコンウエハー、ニッケル電鋳モールドなどである。なお、モールド材には、パターン形成後の光硬化性樹脂とモールド１１との剥離性を良くするために、モールド１１の型面には離型処理を施したり、剥離材を塗布したりしている。
【００２２】
次に、図２に示すように、モールド１１を取る。これにより、転写層ベース基材１上に凹凸からなる転写層パターン３ができあがる（なお図示では凹部３１、凸部３５である）。このとき、凹部３１の底には、残膜３２があるが除去する必要はない。
【００２３】
次に、図３に示すように、転写層パターン３上に被パターン形成膜４を形成する。これにより、転写層パターン３のパターンが直接写し取られた被パターン形成膜４ができることになる。
【００２４】
この被パターン形成膜４はたとえば金属膜である。この被パターン形成膜４の形成にはスパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などを利用することができる。この被パターン形成膜４は、後述するように最終的なパターンに形成される膜（層）であるとなるものである。
【００２５】
このとき、転写層パターン３上に形成される被パターン形成膜４は、転写層パターン３上の凸部３５の頂上に最初に付着して成膜が進行してゆく。このため、隣接する凸部３５頂上から始まった被パターン形成膜４の成長が凸部３５同士の間で会合して、図示するように、凹部３１の内部にまで入り込まない。
【００２６】
このような被パターン形成膜４の形態を得るためには、凹部３１の開口の大きさを、中まで金属が入らない程度に制御する必要がある。そのためには、転写層パターン３を下記のような条件で形成することが好ましい。まず、図２に示したように、凹部３１の開口幅ｗと深さｔのアスペクト比がｔ／ｗが１以上、かつ凹部３１の開口幅ｗが４０ｎｍから１６０ｎｍであることが好ましい。なお、開口が４０ｎｍ未満の場合、実質的に凸部３５同士の分離が実質的にうまく行かず、隣接する凸部からの成長とならないので好ましくない。一方、６０ｎｍを超えて広くしてしまうと、凹部内にまで金属粒子が入り込み、図２に示したようなパターンとならないので好ましくない。
【００２７】
そして、このようなナノオーダーの開口の大きさとすることで、金属粒子径よりも開口が大きくても金属粒子が凹部３１の底部にほとんど侵入しないということが起こる。また、アスペクト比を１以上、好ましくは１．５以上とすることで、確実に凹部３１の中に金属が入らずに隣接した凸部３５上で成長した金属が会合した形態となる。なお、凸部３５の頂上の幅ｗｔは特に限定されず、所望する最終パターンの大きさによって決めれば良い。たとえば最終パターン形成時の細りを考慮して、最終パターンよりも数％程度太くするのが一般的であるが、これはパターン形状により適宜選択すればよいものである。
【００２８】
被パターン形成膜４とする金属膜は、たとえばＡｌ、Ｔｉなどである。その他にも、半導体装置で使用されている金属配線として使われている金属であれば使用可能であり特に限定されない。また、金属以外では、たとえばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などを形成してもよい。形成方法としては、ＣＶＤ法やＰＶＤ法などが挙げられるが、ステップカバレージのよくなう方法が好ましい。なぜなら、上述したように被パターン形成膜４は隣接する凸部３５から成長して、両者の間で会合した界面を形成する必要があるため、ステプカバレージのよい方法を取ってしまうと、この会合界面ができないからである。具体的には、たとえば、ＳｉＨ４を比較的低温（たとえば２００〜４００℃程度）で進行する常温常圧ＣＶＤ法などが使用されうる。
【００２９】
次に、図４に示すように、被パターン形成膜４の上、すなわち、転写層パターン３が存在しない側に基板６を接着剤層５により貼付ける。
【００３０】
ここで、基板６は、たとえばガラス、シリコンウエハー、ＰＥＴ表面にＳｉＯ２を成膜したもの、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、石英、サファイヤなどが使用されうる。ここで基板６は最終製品となるものであるからその製品に合わせた素材のものであって、金属との接着性（厳密には接着剤で接着可能な素材）が良好なものを使用することになる。
【００３１】
接着剤層５は、ＵＶ硬化型接着剤、ＵＶ硬化樹脂、熱硬化型接着剤などを挙げることができるが、このほかにも、被パターン形成膜４と基板６とを貼り合わせたときに十分な接着強度が得られるものであれば得られるものであればどのようなものでも差し支えない。ただし、後述する被パターン形成膜４をエッチングする工程でウェットエッチングを用いる場合にはエッチング液に対する耐性が必要である。
【００３２】
次に、図５に示すように、転写層ベース基材１と転写層パターン３を除去する。これにはまず、転写層ベース基材１を転写層パターン３から剥がし、その後、転写層パターン３を酸素プラズマアッシングなどのプラズマ処理により除去し、被パターン形成膜４の表面を露出させる。
【００３３】
なお、接着剤層５と転写層パターン３が異なる素材を使用した場合は、転写層パターン３を、接着剤層５が溶解しない溶媒によって溶解（ウェットエッチング）して除去するようにしてもよい。
【００３４】
次に、図６に示すように、被パターン形成膜４をエッチングして、最終パターン７を形成する。なお、図６は、図１〜５に対して上下を逆にして示した。
【００３５】
このときのエッチングは、等方性のドライエッチングやウェットエッチングを使用することができる。エッチング量の制御は時間により行う。ここで被パターン形成膜４は、上述したように、転写層パターン３の凸部３５において会合した部分の界面（図４および５５の点線部分）は、その他の部分に比べて密度が低いため、エッチングされやすい。このため、等方性のドライエッチングやウェットエッチングを行うことで、界面部分からエッチ具が進行して、図６に示した最終パターン７が得られる。エッチング量の制御は、おおむね界面部分で基板６が露出して、残った最終パターン７が所望する線幅となるようにすればよい。
【００３６】
ドライエッチング、ウェットエッチングともに、通常の半導体製造技術を使用することができる。たとえば、Ａｌのエッチングの場合はドライエッチングガスとしてＣｌ２／ＢＣｌ３、ＣＦ４などを用いたＣＤＥを使用することができる。また、ウェットエッチングの場合は、エッチング液はｐＨ１２程度のアルカリ水溶液を使用することになる。
【００３７】
以上説明した本実施形態１によれば、ナノインプリントにおける光硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の残膜除去工程を行うことなく、ナノメートルオーダーのパターンを形成することができる。特に残膜除去が不要であるため、残膜が厚くなってもまたばらついていてもよいので、パターン形成面積が広い場合にいっそうの効果があり広い面積の全体にわたり高精細な微細パターンを形成することができる。
【００３８】
また、残膜除去工程が不要となるだけでなく、光硬化性樹脂または熱可塑性樹脂によるパターンをエッチングマスクとして使用しなくてもよくなるので、そもそもマスク形状の劣化ということ自体がなくなり、これまでより均一な最終パターン７を得ることができる。また、本実施形態１では、残膜除去工程が不要となることで、そもそもこの残膜自体がどのような厚さであっても良いことになるので、モールド１１を押し付ける際に高圧を必要とせず、工程タクトタイムの短縮や装置の簡略化が可能となる。
【００３９】
さらに、本実施形態１では、この残膜除去工程が不要となることで、仮に光硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を塗布した際またはその後モールドを押し付けるまでに、異物の混入があった場合でも、そのような異物によるパターン変化などの影響を受けることがない。ナノインプリント法によるパターン形成は当然のことながらクリーンルーム内で実施されるが、クリーンルームといえどもごく微細な異物、たとえば１μｍ前後の異物が混入する可能性は皆無ではない。一方で、作成するパターンはナノオーダー（すなわち１μｍより小さい）のパターンであるため、１μｍ前後の異物であっても、これが混入してしまうと、光硬化性樹脂または熱可塑性樹脂がその部分だけ厚くなる。ナノインプリント法による残膜の厚さは３０ｎｍ程度以下とすることが好ましいとされているが、１μｍ前後の異物であっても、それが混入した場合、従来のナノインプリントではいかに高圧をかけてもこのような異物を圧縮して残膜厚３０ｎｍ程度以下にすることができない。したがって、異物が混入した場合には残膜を除去することができないというそれがある。この点本実施形態では、そもそも残膜除去を必要としないため、仮に異物が混入して残膜厚３０ｎｍを超えていたとしても、転写層パターン３の凸部３５が分離していて、その上に形成する被パターン形成膜４に会合界面ができさえすれば、このような異物の混入は無視できることとなる。したがって本実施形態１は、このような異物の混入に対する耐性が、従来のナノイプリント工程よりも高い工程ということができる。このため、本実施形態は従来のナノイプリント工程よりも工程コストを下げることが可能となる。
【００４０】
（実施形態２）
実施形態２は、転写層パターン形成後、その凸部３５の頂上面にのみ、Ｎｉを形成したものである。
【００４１】
図７〜１３は実施形態２によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【００４２】
まず、前述した実施形態１において図１および２のようにナノインプリントによって転写層パターン３を形成する。
【００４３】
次に、図７に示すように、転写層パターン３の凸部３２の頂上面にのみ、Ｎｉ膜２１を成膜する。このＮｉ膜２１の形成は、斜め蒸着を行うことで容易に、転写層パターン３の凸部３２の頂上面にのみＮｉ膜２１を形成することができる。
【００４４】
斜め蒸着は、図７に示したように、蒸着されるＮｉ粒子の流れ（図示点線矢印）に対して転写層パターン３の凸部３２の頂上面の面方向（図示点線）が３０度以下（平行な流れとなる場合を含む）となるようにすれば、転写層パターン３の凹部３１内にＮｉ粒子が入り込むことなく、頂上面にのみ形成することができる。
【００４５】
図１１は、斜め蒸着法の例を説明するための装置構成例を示す概略図である。
【００４６】
使用する蒸着装置自体は通常の真空蒸着装置を用いることができる。そして、この装置の真空チャンバ５０内に、転写層パターン形成後の転写層ベース基材１を載置する。このとき転写層ベース基材１を、蒸着源５１となる金属を入れたカップ（蒸着源５１）に対して垂直に置く。これで、蒸着源５１から蒸発した金属粒子は、転写層パターン３の凸部３５の頂上面の面方向に対して、ほぼ平行に流れ、その一部が凸部３５の頂上面に付着する。
【００４７】
形成するＮｉ膜２１の厚さは、ごく薄くてよく、たとえば１０〜３０ｎｍもあれば十分である。これは、後述する被パターン形成膜４のエッチングにおいて、ニッケルは非常にエッチングされにくいため、ごく薄くても十分にマスクとして機能するからである。また、あまり厚く形成しようとした場合、いかに斜め蒸着であっても、凹部３１内にＮｉ粒子が入り込んで、Ｎｉ膜２１パターンが太くなってしまうおそれがあるので好ましくない。したがって、Ｎｉ膜２１の厚さは、転写層パターン３の側壁に付着しない程度とするのがよい。
【００４８】
Ｎｉ膜２１の形成後は、図８に示すように、最終パターン７を形成する被パターン形成膜４を、転写層パターン３のＮｉ膜２１が形成された上から成膜する。これにより、実施形態１同様に被パターン形成膜４には、転写層パターン３のパターンが写し取られることになる。ただし、本実施形態２では、転写層パターン３のパターンが被パターン形成膜４写し取られると共に、Ｎｉ膜２１も被パターン形成膜４上に写し取られることになる。被パターン形成膜４としては、Ａｌ、Ｔｉなどの金属膜のほかシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などである。その後、実施形態１と同様に、形成した被パターン形成膜４に、基板６を接着剤層５によって接着する。
【００４９】
そして、図９に示すように、転写層ベース基材１を除去して、転写層パターン３をアッシングなどにより除去する。これにより、被パターン形成膜４にはＮｉ膜２１が残ることになる。
【００５０】
次に、図１０に示すように、残ったＮｉ膜２１をマスクとして被パターン形成膜４をエッチングする。これにより、被パターン形成膜４がエッチングされて最終パターン８が基板６上に形成されることになる。このエッチングは、ＲＩＥなどの異方性エッチングを用いることが好ましい。異方性エッチングを用いることで、マスクとしてＮｉ膜２１の大きさ（線幅や形状）に沿った最終パターン８を正確に得ることができる。なお、このエッチング処理後のＮｉ膜２１は、最終パターン８と同じ線幅、形状で残ることのになるので、微細パターンとしては、そのまま残しておいても差し支えない。なお、図１０は、図６〜９に対して上下を逆にして示した。
【００５１】
本実施形態２においても、転写層ベース基材１や基板６は実施形態１と同様の材料を用いることができる。一方、転写層パターン３の形状条件については、必ずしも実施形態１のようにする必要はない。すなわち、アスペクト比が１未満でもよいし、凹部３１の開口幅ｗが１６０ｎｍ以上であってもよい。これは、本実施形態２では、転写層パターン３に形成したＮｉ膜２１を被パターン形成膜４上に転写して、これをマスクとしてエッチングするため、隣接する凸部３５の上に形成する膜同士を会合させた界面を形成する必要がないためである。
【００５２】
以上説明した本実施形態２では、転写層パターン３の上にＮｉ膜２１を形成し、このＮｉ膜２１をマスクとして被パターン形成膜４をパターニングすることとしたので、実施形態１よりも、さらに最終パターン７のばらつきが少なくなる。マスクを用いているため、形成する最終パターンの大きさや形状の自由度を大きくすることができる。もちろん本実施形態２でも、実施形態１と同様にナノインプリントを用いた転写層パターン３の形成時には、残膜の除去工程などは不要である。
【００５３】
なお、ここでは、転写層パターン３の上にＮｉ膜２１を形成することとしたが、これに代えて、たとえばＴｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕなど転写層パターン３の凸部３５の上にのみ成膜可能で、その後の被パターン形成膜４をエッチングする際にエッチングされない金属を使用することもできる。
【００５４】
（実施形態３）
本実施形態３は、ナノインプリントによる転写層パターンの形成と、被パターン形成膜を基板上に形成する工程と別に行い、これらを合わせることで、被パターン形成膜のパターニングを行うものである。
【００５５】
図１２〜１６は、実施形態３によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【００５６】
まず、図１２に示すように、転写層パターン基板４１を用意する。転写層パターン基板４１は、前述した実施形態２と同様にして図７に示したように、ナノインプリントによって転写層パターン３を形成し、その凸部３５の頂上面にのみ、斜め蒸着によってＮｉ膜２１を形成する。
【００５７】
一方で本実施形態３は、図１３に示すように、基板６上に被パターン形成膜４を直接成膜し、さらにその上から、ＵＶ硬化性樹脂膜９を塗布したパターン形成基板４２を用意する。基板６上への被パターン形成膜４の形成は、半導体装置製造の用いられる方法を用いることができる。たとえばスパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法などであり、とくに限定されない。また、その厚みも、所望する最終パターンの厚さとすればよい。
【００５８】
ＵＶ硬化性樹脂膜９は、ごく薄くてよく、たとえば３０ｎｍ程度である。なお、この厚さは、形成する最終パターン幅がナノメートルオーダーであるので、必要採取お減の厚さでよいためであるが、さらに厚くても差し支えない。ＵＶ硬化性樹脂膜９の塗布は、たとえばＵＶ硬化性樹脂を溶媒に溶かしてスピンコート法を用いて成膜することができる。
【００５９】
次に、図１４に示すように、用意した転写層パターン基板４１とパターン形成基板４２を貼り合わせる。このときの圧力は転写層パターン基板４１のＮｉ膜２１と転写層パターン基板４１のＵＶ硬化性樹脂膜９が密着する程度の圧力であればよい。その後、紫外線を照射して、ＵＶ硬化性樹脂膜９を硬化させる。
【００６０】
次に、図１５に示すように、転写層ベース基材１を除去して、転写層パターン３をアッシングなどにより除去する。これにより、基板６の上に直接成膜された被パターン形成膜４の上のＵＶ硬化性樹脂膜９上に、Ｎｉ膜２１が残ることになる。
【００６１】
次に、図１６に示すように、ＵＶ硬化性樹脂膜９上のＮｉ膜２１をマスクとして被パターン形成膜４をエッチングすることで、最終パターン１０できあがる。このときのエッチングは、ＲＩＥなどの異方性エッチングを用いることが好ましい。異方性エッチングを用いることで、マスクとしてＮｉ膜２１の大きさ（線幅や形状）に沿った最終パターン１０を正確に得ることができる。このエッチング処理後のＮｉ膜２１およびその下に残ったＵＶ硬化性樹脂膜９は、そのまま残しておいてもよいし、除去してもよい。残っているＮｉ膜２１およびＵＶ硬化性樹脂膜９を除去する場合は、まず、硝酸などでＮｉ膜２１を除去し、その後硬化しているＵＶ硬化性樹脂膜９をアッシングすると除去することができる。ただし、この場合は基板６や最終パターンがＮｉ膜２１を除去する際に劣化しない素材を用いる必要がある。もちろんそのほかの方法で、Ｎｉ膜２１を除去することができれば除去してもよいことはゆうまでもない。
【００６２】
なお、ここでは被パターン形成膜４をエッチングする際に、マスクとしたＮｉ膜２１からＵＶ硬化性樹脂膜９ごと被パターン形成膜４をエッチングすることとしたが、被パターン形成膜４のエッチングの前に、ＵＶ硬化性樹脂膜９のＮｉ膜２１から露出している部分をアッシングにより除去するようにしてもよい。
【００６３】
以上説明した本実施形態３では、ナノインプリントを利用して形成した転写層パターン３上のＮｉ膜２１を、基板６に直接形成した被パターン形成膜４上に転写して、これをマスクとして被パターン形成膜４をパターニングすることとしたので、実施形態２同様に、パターンばらつきの少ない最終パターン１０を得ることができる。しかも、本実施形態３では、被パターン形成膜４を直接基板６に形成することが可能であるため、たとえば、基板に半導体を用いて、その上に直接金属配線を行うような製品でも適用可能である。もちろん本実施形態２でも、実施形態１と同様にナノインプリントを用いた転写層パターン３の形成時には、残膜の除去工程などは不要である。
【００６４】
なお、本実施形態３では、被パターン形成膜４上に、ＵＶ硬化性樹脂膜９を成膜することとしているが、これに代えて熱可塑性樹脂膜を用いてもよい。この場合、転写層パターン基板４１のＮｉ膜２１とパターン形成基板４２の熱可塑性樹脂膜を密着させる際に熱を加えて密着させる。その後冷やすこと（常温に戻す）熱可塑性樹脂膜を硬化させれば、熱可塑性樹脂膜上にＮｉ膜２１が転写される。また、本実施形態３においてもＮｉ膜２１に代えて、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕなどを用いることも可能である。
【００６５】
（応用例）
以上本発明を適用した好ましい実施形態を説明したが、以下では、このような微細パターンを用いた製品例を説明する。
【００６６】
図１７は、上述した実施形態１を利用して形成した反射防止膜の例を説明するための図面であり、図１７（ａ）は断面図、図１７（ｂ）はパターン形成面から見た平面図である。
【００６７】
この反射防止膜は、基板６としてＰＥＴ、ポリカーボネート、ＰＥＮ、ガラス、石英、サファイヤなどの透明基板を使用する。接着剤層５にも、透明なＵＶ硬化性樹脂などを用いる。そして、微細パターンとなる被パターン形成膜４にはＳｉＯ２を用いた。形成したパターンは、図示するように、円形のパターンが密に整列した構造である。円形の直径は反射させる波長に合わせて形成する。たとえば可視光の場合は直径１００ｎｍである。
【００６８】
本実施形態１を用いれば、このような円形の微細パターンを密にしかも、その大きさのばらつきを少なくることができる。また、実施形態１の特徴である、マスクを用いずに被パターン形成膜４を会合界面からエッチングを進行させるという特性から、エッチングされた最終パターン７は、図示するように、頂点部がラウンド構造（丸みを帯びた構造）となる。このようなラウンド構造は、この反射防止膜に光が入射した際に、膜面の屈折率が連続的に変化する構造となって、反射が防止されるとともに透過率が高くなる。
【００６９】
図１８は、上述した実施形態１を利用して形成したフォトニッククリスタルの例を説明するための図面であり、図１８（ａ）は断面図、図１８（ｂ）はパターン形成面から見た平面図である。
【００７０】
このフォトニッククリスタルは、基板６としてガラス、石英、サファイヤなどの透明度の高い基板を使用する。接着剤層５にも、透明度の高いＵＶ硬化性樹脂などを用いる。そして、微細パターンとなる被パターン形成膜４にはＳｉを用いた。形成したパターンは、図示するように、矩形（四角形）のパターンを整列させた構造である。矩形の大きさは縦横共に１００ｎｍ、間隔も１００ｎｍである。
【００７１】
本実施形態１を用いれば、このような矩形の微細パターンをばらつきが少なけ為政することができる。したがって、特定の波長を厳密に透過または遮蔽するフォトニッククリスタルを得ることができる。
【００７２】
図１９は、上述した実施形態２を利用して形成したワイアヤーグリッドポラライザーの例を説明するための図面であり、図１９（ａ）は断面図、図１９（ｂ）パターン形成面から見た平面図である。
【００７３】
ワイアヤーグリッドポラライザーは、基板６としてＰＥＴ、ポリカーボネート、ＰＥＮ、ガラス、石英、サファイヤなどの透明基板を使用する。接着剤層５は、透明なＵＶ硬化性樹脂などを用いる。そして、微細パターンとなる被パターン形成膜４には、ＡｌやＴｉなどの金属膜が好ましい。
【００７４】
このようなワイアヤーグリッドポラライザーは、最終パターン８によってできた偏光格子部分のラインアンドスペース（線幅と間隔）を波長に合わせて形成する必要がある。たとえば可視光の場合には５０ｎｍである。本実施形態２を適用して形成することで、この偏光格子間隔のばらつきが非常に少なくなり、偏光板として優れた機能を発揮させることが可能である。
【００７５】
また、このワイアヤーグリッドポラライザーは、実施形態３の方法を利用してもよい。その場合には、基板６であるとしてＰＥＴ、ポリカーボネート、ＰＥＮ、ガラス、石英、サファイヤなどの透明基板の上に、直接偏光格子となる最終パターン８を形成することができる。
【００７６】
以上本発明を敵湯押した実施形態を説明したが、本発明は、本願の特許請求の範囲に記載した技術思想の範囲でさまざまな変形形態が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施形態１によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図２】図１に続く実施形態１によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図３】図２に続く実施形態１によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図４】図３に続く実施形態１によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図５】図４に続く実施形態１によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図６】図５に続く実施形態１によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図７】本発明の実施形態２によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図８】図７に続く実施形態２によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図９】図８に続く実施形態２によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図１０】図９に続く実施形態２によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図１１】斜め蒸着法の例を説明するための装置構成例を示す概略図である。
【図１２】実施形態３によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図１３】図１２に続く実施形態３によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図１４】図１３に続く実施形態３によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図１５】図１４に続く実施形態３によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図１６】図１５に続く実施形態３によるパターン形成方法を工程順に説明するための説明図である。
【図１７】実施形態１を利用して形成した反射防止膜の例を説明するための図面である。
【図１８】実施形態１を利用して形成したフォトニッククリスタルの例を説明するための図面である。
【図１９】実施形態２を利用して形成したワイアヤーグリッドポラライザーの例を説明するための図面である。
【符号の説明】
【００７８】
１ 転写層ベース基材、
２ 転写層樹脂、
３ 転写層パターン、
４ 被パターン形成膜、
５ 接着剤層、
６ 基板、
７、８、１０ 最終パターン、
１１ モールド、
２１ Ｎｉ膜、
３１ 凹部、
３５ 凸部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写層ベース基材上に塗布した樹脂膜にモールドを押し付けて、凹凸面からなる転写層パターンを形成する段階と、
前記転写層パターンを構成する前記凹凸面に被パターン形成膜を形成する段階と、
前記被パターン形成膜の前記転写層パターンが存在しない側に基板を貼付ける段階と、
前記転写層ベース基材および前記転写層パターンを除去する段階と、
前記被パターン形成膜を所望するパターンとなるようにエッチングして微細パターンを形成する段階と、
を有することを特徴とする微細パターンの形成方法。
【請求項２】
前記被パターン形成膜を形成する段階は、前記被パターン形成膜を前記転写層パターンの凸部上から成長させて隣接する凸部同士の間で会合した界面を有するように形成し、
前記微細パターンを形成する段階は、前記界面からエッチングを進行させて、所望のパターン幅となるようにすることを特徴とする請求項１記載の微細パターンの形成方法。
【請求項３】
前記凹凸面からなる転写層パターンを形成する段階の後、さらに前記転写層パターンの凸部面上にのみ金属膜を形成する段階を有し、
前記微細パターンを形成する段階は、前記転写層ベース基材および前記転写層パターンを除去する段階によって前記被パターン形成膜上に残った前記金属膜をマスクとして前記被パターン形成膜をエッチングすることを特徴とする請求項１記載の微細パターンの形成方法。
【請求項４】
転写層ベース基材上に塗布した樹脂膜にモールドを押し付けて、凹凸面からなる転写層パターンを形成し、当該転写層パターンの凸部面上にのみ金属膜を形成して、転写層パターン基板を用意する段階と、
基板上に被パターン形成膜を形成し、当該被パターン形成膜上に樹脂膜を形成したパターン形成基板を用意する段階と、
前記転写層パターン基板の金属膜と前記パターン形成基板の樹脂膜が密着するように貼り合わせる段階と、
前記転写層パターン基板の前記転写層ベース基材および前記転写層パターンを除去する段階と、
前記転写層ベース基材および前記転写層パターンを除去したことにより、前記パターン形成基板の樹脂膜上に残った金属膜をマスクとして前記被パターン形成膜をエッチングする段階と、
を有することを特徴とする微細パターンの形成方法。
【請求項１】
転写層ベース基材上に塗布した樹脂膜にモールドを押し付けて、凹凸面からなる転写層パターンを形成する段階と、
前記転写層パターンを構成する前記凹凸面に被パターン形成膜を形成する段階と、
前記被パターン形成膜の前記転写層パターンが存在しない側に基板を貼付ける段階と、
前記転写層ベース基材および前記転写層パターンを除去する段階と、
前記被パターン形成膜を所望するパターンとなるようにエッチングして微細パターンを形成する段階と、
を有することを特徴とする微細パターンの形成方法。
【請求項２】
前記被パターン形成膜を形成する段階は、前記被パターン形成膜を前記転写層パターンの凸部上から成長させて隣接する凸部同士の間で会合した界面を有するように形成し、
前記微細パターンを形成する段階は、前記界面からエッチングを進行させて、所望のパターン幅となるようにすることを特徴とする請求項１記載の微細パターンの形成方法。
【請求項３】
前記凹凸面からなる転写層パターンを形成する段階の後、さらに前記転写層パターンの凸部面上にのみ金属膜を形成する段階を有し、
前記微細パターンを形成する段階は、前記転写層ベース基材および前記転写層パターンを除去する段階によって前記被パターン形成膜上に残った前記金属膜をマスクとして前記被パターン形成膜をエッチングすることを特徴とする請求項１記載の微細パターンの形成方法。
【請求項４】
転写層ベース基材上に塗布した樹脂膜にモールドを押し付けて、凹凸面からなる転写層パターンを形成し、当該転写層パターンの凸部面上にのみ金属膜を形成して、転写層パターン基板を用意する段階と、
基板上に被パターン形成膜を形成し、当該被パターン形成膜上に樹脂膜を形成したパターン形成基板を用意する段階と、
前記転写層パターン基板の金属膜と前記パターン形成基板の樹脂膜が密着するように貼り合わせる段階と、
前記転写層パターン基板の前記転写層ベース基材および前記転写層パターンを除去する段階と、
前記転写層ベース基材および前記転写層パターンを除去したことにより、前記パターン形成基板の樹脂膜上に残った金属膜をマスクとして前記被パターン形成膜をエッチングする段階と、
を有することを特徴とする微細パターンの形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１０−１５３５８９（Ｐ２０１０−１５３５８９Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３０１５９（Ｐ２００８−３３０１５９）
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（５００００５０６６）チェイル インダストリーズ インコーポレイテッド (263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（５００００５０６６）チェイル インダストリーズ インコーポレイテッド (263)
【Ｆターム（参考）】
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