金属デポジションを用いたナノインプリント金型の製造方法
【課題】４０ｎｍ以下のパターンピッチのナノインプリント金型を簡便に製造できる方法を提供する。
【解決手段】
本発明によるナノインプリント金型の製造では、ＳｉＯ２層を設けたＳｉ基板に、集束イオンビームを用いて所望の位置に金属を堆積し、この基板を加熱して、堆積した金属を凝集させて、ナノインプリント金型のパターンを形成する。
【解決手段】
本発明によるナノインプリント金型の製造では、ＳｉＯ２層を設けたＳｉ基板に、集束イオンビームを用いて所望の位置に金属を堆積し、この基板を加熱して、堆積した金属を凝集させて、ナノインプリント金型のパターンを形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属デポジションを用いたナノインプリント金型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年半導体デバイスの微細化の要求はますます大きくなっている。また一方で製造コストの圧縮が大きな課題となっている。これらの課題を解決するための、微細パターンを安価に形成する技術としてナノインプリント（非特許文献１参照）を用いたものがある。
【０００３】
ナノインプリントの金型で最も微細なパターン形成用のものは、ＳｉＯ２／Ｓｉ等のウェハ基板を用いて、電子ビーム露光とドライエッチングおよび／またはウェットエッチングを利用して作製されている。
【０００４】
しかしながら電子ビーム（ＥＢ）露光においては、電子ビーム（ＥＢ）をウェハ基板表面の絶縁層またはこれに塗布したレジストに照射した際に、この絶縁層またはレジストの表面がチャージアップする。このチャージアップのために照射した電子ビームの位置がずれ、パターン精度が劣化する。このチャージアップを低減するために、ウェハ基板の絶縁層またはレジストの上に更に導電層を設けることが多いが、これを用いることによって電子ビームが拡散するので、やはりある程度の分解能劣化が避けられない。また導電層を設けることによって、半導体製造プロセスが複雑になり、コストアップの原因となる。
電子ビームを用いて作製された金型またはスタンパとしては、ピッチが４０〜５０ｎｍ程度のものが知られている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００５】
一方、電子ビームの代わりに、Ｇａ＋イオンビーム等を用いた集束イオンビーム（ＦＩＢ）を用いてナノインプリント用の金型を作製した例は極めて少ない。これはＦＩＢはＥＢに比べ分解能が劣ることと、ＦＩＢを用いて露光を行った場合には、露光の効果以外にもスパッタリングによって表面状態が変化する効果があることによる。ＦＩＢ照射ではＥＢ照射の場合よりもウェハ基板表面の絶縁層やレジストの表面がチャージアップし易いが、イオンの質量が電子よりはるかに重いため、このチャージアップによるビームのずれは少ない。
【０００６】
しかしながら、ＦＩＢは露光に用いるのではなく、これを照射してウェハ基板を直接加工することによってパターンを形成することができる。これはＦＩＢによって照射されたウェハ基板の部位がスパッタリングで除去されることにより、ウェハ基板が直接加工されるものである。この場合、ＥＢ露光の場合と同等以上のパターン精度を得ることが可能である。ただし、この場合には特に表面のチャージアップを避けるために、加工されるウェハ基板の表面は導電性を持つ必要がある。これはＦＩＢによるスパッタリングでウェハ基板を直接加工する場合は、加工部位でのＦＩＢの照射時間が非常に長く（たとえば分単位）なるため、絶縁膜上にＦＩＢが照射された場合、ＥＢに比べてチャージアップによる位置ずれが少ないとはいえ、長時間照射によるイオンビームの位置ずれは大きくなるからである。
特許文献３には、導電性を持つ金属ガラスにＦＩＢで微細パターンを形成したナノインプリント用の金型が記載されている。
ただし、このようにＦＩＢを用いてウェハ基板を直接加工して微細パターンを形成する方法は、非常に時間がかかるので、コスト面から不利である。
【０００７】
表面に金属層を設けたウェハ基板にＦＩＢを照射し、形成するパターンに対応して、金属層を除去するとともに、ウェハ基板にＦＩＢのＧａ＋イオンを積極的にドープし、このドープ領域をエッチングのマスクとして利用して、微細パターンを形成する方法が知られている（例えば非特許文献２、３参照）。
この方法を利用して、ナノインプリント金型を作製することが可能であるが、上記のようにＦＩＢでの加工には時間がかかるので、製造コストからみて不利である。また、ＦＩＢのＧａ＋イオンのウェハ基板へのドープ、すなわちウェハ基板中のＧａ＋イオンの拡散を利用するので、微細なピッチのパターンの形成には向いていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１１３７７４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６２９５７号公報
【特許文献３】特開２００６−１４７７２７号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ ｅｔ．ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．６７，ｐ．３３１４（１９９５）
【非特許文献２】Ｋ．Ｄ．Ｃｈｏｑｕｅｔｔｅ ｅｔ．ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．６２，ｐ．３２９４（１９９３）
【非特許文献３】Ｋ．Ｇａｍｏ ｅｔ．ａｌ．，Ｎｕｃｌ．Ｉｎｓｔｒ．Ｍｅｔｈ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｓ．Ｂ７／８（１９８５），ｐ．８６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来のＦＩＢを用いたウェハ基板へのパターンの形成方法では、たとえば４０ｎｍ以下の微細パターンを持つナノインプリント金型を製造することができない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）請求項１に記載の発明は、ＳｉＯ２層を設けた基板を準備する工程と、基板上に金型パターンに応じた複数の金属パターンを堆積する堆積工程と、基板を加熱し、堆積した金属を凝集させて、ナノインプリント金型のパターンを形成する加熱工程とを有することを特徴とするナノインプリント金型の製造方法である。
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のナノインプリント金型の製造方法において、堆積工程は、基板に有機白金化合物ガスを放射する工程と、荷電粒子ビームを照射する工程とを有することを特徴とする。
（３）請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のナノインプリント金型の製造方法において、基板はＳｉからなることを特徴とする。
（４）請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載のナノインプリント金型の製造方法において、基板は絶縁体からなる絶縁体基板であり、この絶縁体基板と前記ＳｉＯ２層との間に、さらに導電層を設けたことを特徴とする。
（５）請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のナノインプリント金型の製造方法において、絶縁体は、アルミナ、珪素カーバイトおよび窒化珪素のいずれか１つ以上から構成されることを特徴とする。
（６）請求項６に記載の発明は、請求項４に記載のナノインプリント金型の製造方法において、導電層はＳｉ層であることを特徴とする。
（７）請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のナノインプリント金型の製造方法において、荷電粒子ビームは正イオンビームであることを特徴とする。
（８）請求項８に記載の発明は、請求項３乃至７のいずれか１項に記載のナノインプリント金型の製造方法において、堆積工程に続いて、加熱工程の前に、スパッタリングを行うことにより、金型パターンの位置の周辺に堆積した金属を除去する金属除去工程を有することを特徴とする。
（９）請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のナノインプリント金型の製造方法において、金属除去工程は、基板をＲＩＥエッチングによってＳｉＯ２層を除去することを特徴とする。
（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のナノインプリント金型の製造方法において、有機金属ガスは有機白金化合物ガスであることを特徴とする。
（１１）請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載のナノインプリント金型の製造方法において、ＲＩＥエッチングで用いられるＲＦ出力は、スパッタリングで用いられるＲＦ出力より小さいことを特徴とする。
（１２）請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のナノインプリント金型の製造方法において、ＲＩＥエッチングで用いられるＲＦ出力は、１Ｗ〜１００Ｗの範囲であり、好ましくは略５Ｗであることを特徴とする。
（１３）請求項１３に記載の発明は、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のナノインプリント金型の製造方法を用いて製造されたナノインプリント金型を準備する工程と、金属ガラス層を設けた基板を準備する工程と、金属ガラス層を設けた基板をナノインプリント金型に重ね合わせ、加熱押圧する工程と、ナノインプリント基板を剥離する工程とを有することを特徴とする金属ガラスのナノインプリントスタンパである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の方法により、複雑なプロセスを用いることなく、４０ｎｍ以下のピッチの微細パターンを持つナノインプリント金型を簡便に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ナノインプリント金型の製造方法での処理工程の例を示す。
【図２】Ｓｉ基板にＳｉＯ２膜２を形成して、Ｓｉ基板を基板状態Ａとする処理工程を概略的に示す。
【図３】図１に示す、ＳｉＯ２膜２を成膜したＳｉ基板（基板状態Ａ）に、ＦＩＢを用いて白金（Ｐｔ）のデポジションを行う処理工程を概略的に示す。
【図４】白金をデポジションしたＳｉ基板（基板状態Ｂ）の表面を、ＲＩＥエッチング装置等を用いてＡｒスパッタリングで処理する工程を概略的に示す。
【図５】図４のＡｒスパッタリング処理を行った後の、白金を堆積した基板（基板状態Ｃ）の熱処理を行う工程を概略的に示す。
【図６】図５に示す、熱処理後の基板（基板状態Ｄ）のＳｉＯ２層をＲＩＥエッチングで除去する工程を概略的に示す。
【図７】本発明によるナノインプリント金型の製造方法を用いて作製されたナノインプリント金型を用いて、金属ガラスのナノインプリントスタンパを製造する工程を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下図１〜図５を参照して、本発明によるナノインプリント金型の製造方法を用いて、Ｓｉ基板の上にドット状の金型パターンを１８ｎｍピッチで形成した例について説明する。なお、ここではドット状の金型パターンの作製に、有機白金化合物ガスを用いた集束イオンビーム（ＦＩＢ）による白金のデポジションを利用する例を示すが、後述するように有機白金化合物ガス以外のガスでも可能である。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
図１はナノインプリント金型の製造方法での処理工程の例を簡潔に示したものである。なお、ここに示す例ではＳｉ基板の上に金型のパターンを形成しているが、Ｓｉ基板以外の基板を用いることも可能である。
図１に示すステップＡ〜ステップＤにおける処理に対応した、Ｓｉ基板の状態をそれぞれ図２〜図５に示す。
【００１６】
まずステップＡで、Ｓｉ基板１（ウェハー）にＳｉＯ２膜２を形成する。この際には種々の装置が使用可能である。ここではプラズマＣＶＤ装置によって約５０ｎｍ厚のＳｉＯ２膜２を成膜している（図２（ａ）参照）。この際のプラズマ生成のための材料ガスにも種々のものがあるが、ここでは特に限定しない。
図２（ｂ）にこのステップＡでのＳｉ基板の加工後の基板状態Ａを示す。
【００１７】
次にステップＢでは、図３に示すように、ＳｉＯ２膜２を成膜したＳｉ基板（基板状態Ａ）に、白金（Ｐｔ）のデポジションを、ＦＩＢ（集束イオンビーム）装置のＦＩＢ３を用いて行う（装置全体は不図示）。白金のデポジションは、Ｓｉ基板（基板状態Ａ）にＦＩＢ３を照射する際に、同時にＳｉ基板（基板状態Ａ）に有機白金化合物からなるガス４をガス放出ノズル５からＳｉ基板の向けて放出し（図３（ａ）参照）、Ｓｉ基板（基板状態Ａ）でこの有機白金化合物がＦＩＢによって熱分解することにより形成される。また、デポジションされる白金６は、白金のドットパターン（後述）に対応するように、ＦＩＢをＳｉ基板上で走査して形成される。
【００１８】
図３（ｂ）にこのステップＢでのＳｉ基板の加工後の基板状態Ｂを示す。ここでは簡単のため、４個のドット形状のパターンを形成するためにＦＩＢをＳｉ基板（基板状態Ａ）に照射した後のＳｉ基板の状態（基板状態Ｂ）を示す。なお、図３では後述するように、Ｐｔがドット位置を中心にして厚くデポジションされているが、ドットの外側にも薄くＰｔ層が形成されている。
なお、この有機白金化合物は、たとえばエチルシクロペンタジ エニル（トリメチル）白金（ Ｐｔ（Ｃ５Ｈ４Ｃ２Ｈ５）（ＣＨ３）３、例えば特開２００５−１１１５８３号公報参照）である。
【００１９】
本発明によるナノインプリント金型の一例では、複数のドット状のパターンを形成している。ドット状パターンを形成するため、集束イオンビーム（ＦＩＢ）を各ドット形成領域において一定時間照射すると、次のドット形成領域にＦＩＢを移動して照射を行う。
【００２０】
ドット１箇所でのＦＩＢ照射量は、ＦＩＢのビーム強度（イオンビーム電流）と所望の白金デポジション厚で定められる。白金デポジション厚は、さらに有機白金ガスの供給量にも依存する。
ここで説明する例では、各ドットで約５ｎｍ厚のＰｔ層をデポジションしており、この場合の各ドット当たりのＦＩＢ照射時間は、ビーム電流０．３ｐＡで１５ｍｓであった。また、このビーム電流ではビーム径（分解能）は約４ｎｍである。またドット間の間隔は、１８ｎｍのピッチとなるように、ＦＩＢの走査を制御している。
【００２１】
上述のように、ＦＩＢを絶縁物に照射するとチャージアップが起こりやすいが、上記の程度のドット当たりの照射時間およびビーム電流では問題無い。また、絶縁層にＦＩＢを照射した場合であっても、一般にガスを吹き付けながらビーム照射を行った場合はチャージアップが抑制されるので、ビームドリフトの発生も抑制される。
さらに、本発明によるドット形成法では、ステップＣで用いられる熱凝縮の効果により、多少分解能が劣化して、ドットパターンが広がっても影響はほとんど無い。
【００２２】
上記のようにしてＳｉ基板にＰｔ層をデポジションした状態を図３（ｂ）に示す。ＦＩＢの照射、すなわちイオンビームの走査は、ドット形状に白金がデポジションされるように、ドット形成位置毎にＦＩＢ照射位置を固定して行っているが、実際にデポジションされるＰｔ層は、ドット位置中心部で厚く、さらにその外側にも薄くＰｔ層が形成されている。
なお、図３（ｂ）に示すように、ＳｉＯ２層表面の各ドット位置の中央部が深くなっているが、これはＦＩＢによるスパッタリング効果で、ＳｉＯ２層が除去されているためである。ここにＰｔがデポジションされるために、ドット中央部のＰｔ層の厚さが大きくなる。
【００２３】
次にステップＣで、基板状態ＢとなっているＳｉ基板表面を、ＲＩＥエッチング装置等を用いて（装置は不図示）Ａｒスパッタリングで処理し、余分なＰｔ層を除去する。なお、ここで用いたエッチング装置では、ドット位置周辺に広がった０．５ｎｍ程度の厚さのＰｔ層を除去するために、Ａｒのチャンバ内ガス圧０．１Ｐａ、ＲＦ出力３００Ｗで、約１０秒程度でＡｒスパッタリングによるエッチングを行った（図４（ａ）参照）。
【００２４】
図４（ｂ）に、このステップＣでのＳｉ基板の加工後の基板状態Ｃを示す。
基板状態Ｂでドット部分以外にも形成されていたＰｔ層が除去され、各ドットパターン毎に独立しているが、ドット位置周辺にも薄く白金層が残ったドット状パターン７が複数形成される。
【００２５】
次にステップＤで基板状態Ｃの基板の熱処理を行う。
ステップＣで基板状態Ｃのように加工されたＳｉ基板は、真空オーブン（装置は不図示）で加熱処理する。ここではＡｒ雰囲気（ガス圧１Ｐａ程度）で７００℃、３０分間加熱処理した（図５（ａ）参照）。
図５（ｂ）に、このステップＤでのＳｉ基板の加工後の基板状態Ｄを示す。
【００２６】
図５（ａ）の基板状態Ｃのように、各ドットパターン毎に対応して分離されたＰｔのパターンは、上記のように加熱処理を行うことによって、ドット周囲に広がっていたＰｔ層が、ＦＩＢ のスパッタリングによって深くなっているドット中央部に凝集し、図５（ｂ）に示すように、Ｐｔのドット状パターン８となる。
熱処理によってＰｔはドット中央部に凝集する。したがって、ＦＩＢ照射によってＳｉＯ２膜がチャージアップすることによって、ビーム位置が多少ずれ、Ｐｔをデポジションしたパターンが多少広がっても、加熱処理後はＰｔのドット径は１０ｎｍ以下になり、１８ｎｍピッチのドットパターンを作製することが可能になる。
【００２７】
次にステップＥで基板状態Ｄの基板のＳｉＯ２層をＲＩＥエッチングで除去する（図６（ａ）参照）。この場合にはＲＩＥ装置にＣＨＦ３ガス、Ｏ２ガスを１：２で混合したガスを供給し、チャンバ内ガス圧を１．０Ｐａに維持し、ＲＦ出力５Ｗでエッチングを行っている。ＲＦ出力が５Ｗと上記のステップＣで用いられるＲＦ出力より大幅に低く設定されているが、これはイオン衝撃によるスパッタを低減し、かつＰｔが堆積されている部位とＳｉＯ２層が露出している部位でのエッチングの選択性を向上するためである。したがって、上記のステップＥで用いられるＲＦ出力はステップＣでのＲＦ出力より低く設定する。更に、この効果は、ＲＦ出力を１００Ｗ以下にすることにより顕著となるが、あまり小さくするとエッチング速度が小さくなりすぎるので、１Ｗ以上に設定され、好ましくは略５Ｗで行われる。
なお、この際ＣＨＦ３以外のガスでも、ＳｉＯ２が除去されるようなガスであればこれを用いてもよい。
【００２８】
図６に、このステップＥでのＳｉ基板の加工後の基板状態Ｅを示す。
上記の条件のＲＩＥエッチングを用いて、ＳｉＯ２層の異方性エッチングを行うことにより、図６下側に示すような、ＳｉＯ２部分に白金ドットパターン８が乗ったような、１８ｎｍピッチのドットパターン９が作製され、基板は基板状態Ｅとなる。この基板状態Ｅの基板をナノインプリント金型１０として使用できる。
【００２９】
以上では、ＳｉＯ２層を形成したＳｉ基板を用いて、１８ｎｍピッチのドットパターンの金型の作製を例にして、本発明によるナノインプリント金型の製造方法を説明した。
本発明によるナノインプリント金型の製造方法は、パターンピッチは１８ｎｍに限定されず、またドットパターンに限定されない。
パターンピッチはＦＩＢのビーム照射（走査）間隔および走査方法の変更により可変である。またドットの大きさはビーム径（分解能）の変更によって可変である。さらにドットの大きさの変更、およびドット以外の形状のパターンを作製する場合は、所望の形状にＰｔがデポジションされるように、ＦＩＢのビームを走査することにより可能である。
【００３０】
＜第２の実施形態＞
本発明によるナノインプリント金型の製造方法によって製造された金型は、これを用いて金属ガラスのナノインプリント用スタンパを作製することに極めて適している。これはアモルファス合金は優れた微細成形特性を有するとともに、本発明によるナノインプリント金型の製造方法と同様に全てドライプロセスであるので、スタンパの製造までを簡単なプロセスで行えるからである。
図７に本発明によるナノインプリント金型の製造方法を用いて作製されたナノインプリント金型を用いて、金属ガラスのナノインプリントスタンパを製造する方法を示す。
【００３１】
Ｓｉ基板１１に金属ガラス層（ＢＭＧ、Ｂｕｌｋ Ｍｅｔａｌ Ｇｌａｓｓ）１２を設けたスタンパ基板１３を準備し、このスタンパ基板１３を上記の第１の実施形態で作製したナノインプリント金型１０に重ねて、加熱押圧する（図７（ａ））。なおＳｉ基板に金属ガラス層を設ける方法には種々の方法があり、ここでは特に限定しない。
これによりスタンパ基板１３の金属ガラス層は、ナノインプリント金型１０に合わせて変形される（図７（ｂ））。
次にスタンパ基板１３とナノインプリント金型を押圧した状態で冷却後、ナノインプリント金型を剥離することにより、金属ガラスのスタンパ１４が製造される（図７（ｃ））。
【００３２】
金属ガラスには種々のものが使用でき、例えばパラジウム金属ガラスでは、３３５℃に加熱し、６０ＭＰａで１０秒間押圧することで金属ガラスのスタンパが製造できる。また、Ｐｔ６０Ｎｉ１５Ｐ２５の組成の金属ガラスを用いた場合は、２５７℃に加熱し、５０ＭＰａで３０秒押圧することで、金属ガラスのナノインプリントスタンパが製造できる。
【００３３】
なお、上記で記載した本発明によるナノインプリント金型の製造方法で用いられる種々の装置の設定条件や加工条件はあくまでも一例であり、例えば基板の材質や、パターンピッチおよびパターン形状、さらにＰｔ層の厚さ等により異なってくる。またさらに、基板の大きさなどによっても、使用する処理装置の制御条件は異なってくる。
【００３４】
上記で説明した、本発明によるナノインプリント金型の製造方法では、Ｓｉ基板にＳｉＯ２層を形成したものに白金をデポジションしているが、Ｓｉ基板の代わりにアルミナ基板（Ａｌ２Ｏ３）などの絶縁体の基板を用い、このアルミナ基板にＳｉ層とＳｉＯ２層を形成したものを用いても実施することができる。アルミナ基板は高強度であり、プラズマ処理における耐腐食性が良好であることから、ナノインプリント金型の基板材料として好適である。
【００３５】
Ｓｉ層はＡｌ２Ｏ３基板とＳｉＯ２層の間に設けられる。これはＳｉ基板の代わりにアルミナ基板を用いると、アルミナとＳｉＯ２が絶縁体であるため、イオンビーム照射によってビームドリフトが起こりやすくなることを低減するためである。Ｓｉ層は、このＳｉ層が露出している部分、例えば基板の厚さ方向の断面部に導電材を塗布して、基板を戴置した金属製のステージを介してＳｉ層が接地されるようにする。
【００３６】
あるいは、アルミナ基板の上にＳｉＯ２層を形成した後、さらに導電性の薄膜を形成して、これに対して上記のようなＦＩＢを用いて白金のデポジションを行ってもよい。この導電性の薄膜は、導電性の材質を塗布することによって形成されてもよく、また例えばＦＩＢを用いた白金デポジションを基板全面に実施することによって形成してもよい。
【００３７】
なお、絶縁体の基板としてはアルミナ基板の他に、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）基板等も同様に用いることができる。また、これらの絶縁体の層を複合して生成した絶縁体基板を用いてもよい。これらの基板を用いる場合には、上記と同様に、絶縁体基板の上にＳｉ層などの導電層を形成する。
【００３８】
上記の説明では、絶縁体基板とこの上に形成するＳｉＯ２層との間に形成する導電層をＳｉとしたが、Ｓｉ以外の導電層を用いてもよい。たとえば金属層をＣＶＤあるいは蒸着あるいは化学的プロセスで形成してもよい。ただし、白金デポジションを行った後に、これらの導電層の除去が、ＳｉＯ２層を除去するプロセスで一緒に行えない場合は処理工程が増加することになる。
【００３９】
また、上記のナノインプリント金型の説明では、ドットパターンを例に説明したが、ＦＩＢの走査方法によりドット以外のパターンを同様に形成することが可能である。
【００４０】
上記の本発明によるナノインプリント金型の製造方法の説明では、白金（Ｐｔ）のＳｉ基板へのデポジションにＦＩＢ（集束イオンビーム）を用いているが、ＦＩＢの代わりに電子ビーム（ＥＢ）を用いてもよい。
ＥＢを用いた場合、白金デポジションの形成速度はやや劣るが、分解能は向上する。ただし、電子ビームはスパッタリングの効果は有しないので、白金パターンの中央部を深くするためには、ガスアシストエッチング等を併用してパターンに対応する部位をミリングした後、デポジションを行う必要がある。
【００４１】
なお、上記のナノインプリント金型の作製方法の説明では、有機白金化合物ガスを用いたＦＩＢによる白金のデポジションを用いて行う例を示したが、有機白金化合物ガス以外の有機金属ガスであっても、この有機金属ガスに含まれる金属がデポジション後に熱凝集を起こすようなものであれば、有機白金化合物ガスと同様に使用できる。
例えば、ジメチル金ホスホニウム錯体（Ａｕ（ＣＨ３）２（ＡｃＡｃ）、例えば特開平６−１５８３２２参照）や、ビス(アセチルアセトナト)鉛（Ｐｂ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２，例えば特開２００５−１１１５８３号公報参照）などが使用可能である。
【００４２】
また、上記の説明ではＧａ＋イオンを用いたＦＩＢについて説明したが、Ｇａ＋イオン以外の正イオンを用いてもよい。ただし、その場合はＦＩＢ装置のイオン源の構成が変更される。例えば希ガスイオンを用いても同様に白金のデポジションを行うことができる。また、この際に基板のスパッタリングが行われる効果を期待することができる。
したがって、以上のように白金のデポジションをイオンまたは電子からなら荷電粒子ビームによって行うことができる。
【００４３】
また、さらに、分解能は劣るが、レーザーを用いて白金デポジションを行うことも可能である。ただし、この場合もレーザーはスパッタリングの効果がないので、ガスアシストエッチング等を併用して、パターンに対応する部位をミリングした後、デポジションを行う必要がある。
【００４４】
以上の説明より、例えばＳｉＯ２層を形成した基板に対して、ＦＩＢ、ＥＢ、レーザー、または通常の露光プロセスを利用してエッチングを行って微小な凹部を形成した後に、ＦＩＢ、ＥＢ、レーザー、または通常の露光プロセスによって白金層を堆積し、これをさらに加熱して白金を熱凝集させることによって、ナノインプリント金型を製造することも可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１・・・Ｓｉ基板
２・・・ＳｉＯ２膜
３・・・集束イオンビーム（ＦＩＢ）
４・・・有機白金化合物ガス
５・・・ガス放出ノズル
６・・・白金デポジション
７・・・ドット位置周辺に白金層が残ったドット状パターン
８・・・白金ドット状パターン
９・・・ドットパターン
１０・・・ナノインプリント金型
１１・・・Ｓｉ基板（スタンパ）
１２・・・金属ガラス層（スタンパ）
１３・・・スタンパ基板
１４・・・スタンパ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属デポジションを用いたナノインプリント金型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年半導体デバイスの微細化の要求はますます大きくなっている。また一方で製造コストの圧縮が大きな課題となっている。これらの課題を解決するための、微細パターンを安価に形成する技術としてナノインプリント（非特許文献１参照）を用いたものがある。
【０００３】
ナノインプリントの金型で最も微細なパターン形成用のものは、ＳｉＯ２／Ｓｉ等のウェハ基板を用いて、電子ビーム露光とドライエッチングおよび／またはウェットエッチングを利用して作製されている。
【０００４】
しかしながら電子ビーム（ＥＢ）露光においては、電子ビーム（ＥＢ）をウェハ基板表面の絶縁層またはこれに塗布したレジストに照射した際に、この絶縁層またはレジストの表面がチャージアップする。このチャージアップのために照射した電子ビームの位置がずれ、パターン精度が劣化する。このチャージアップを低減するために、ウェハ基板の絶縁層またはレジストの上に更に導電層を設けることが多いが、これを用いることによって電子ビームが拡散するので、やはりある程度の分解能劣化が避けられない。また導電層を設けることによって、半導体製造プロセスが複雑になり、コストアップの原因となる。
電子ビームを用いて作製された金型またはスタンパとしては、ピッチが４０〜５０ｎｍ程度のものが知られている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００５】
一方、電子ビームの代わりに、Ｇａ＋イオンビーム等を用いた集束イオンビーム（ＦＩＢ）を用いてナノインプリント用の金型を作製した例は極めて少ない。これはＦＩＢはＥＢに比べ分解能が劣ることと、ＦＩＢを用いて露光を行った場合には、露光の効果以外にもスパッタリングによって表面状態が変化する効果があることによる。ＦＩＢ照射ではＥＢ照射の場合よりもウェハ基板表面の絶縁層やレジストの表面がチャージアップし易いが、イオンの質量が電子よりはるかに重いため、このチャージアップによるビームのずれは少ない。
【０００６】
しかしながら、ＦＩＢは露光に用いるのではなく、これを照射してウェハ基板を直接加工することによってパターンを形成することができる。これはＦＩＢによって照射されたウェハ基板の部位がスパッタリングで除去されることにより、ウェハ基板が直接加工されるものである。この場合、ＥＢ露光の場合と同等以上のパターン精度を得ることが可能である。ただし、この場合には特に表面のチャージアップを避けるために、加工されるウェハ基板の表面は導電性を持つ必要がある。これはＦＩＢによるスパッタリングでウェハ基板を直接加工する場合は、加工部位でのＦＩＢの照射時間が非常に長く（たとえば分単位）なるため、絶縁膜上にＦＩＢが照射された場合、ＥＢに比べてチャージアップによる位置ずれが少ないとはいえ、長時間照射によるイオンビームの位置ずれは大きくなるからである。
特許文献３には、導電性を持つ金属ガラスにＦＩＢで微細パターンを形成したナノインプリント用の金型が記載されている。
ただし、このようにＦＩＢを用いてウェハ基板を直接加工して微細パターンを形成する方法は、非常に時間がかかるので、コスト面から不利である。
【０００７】
表面に金属層を設けたウェハ基板にＦＩＢを照射し、形成するパターンに対応して、金属層を除去するとともに、ウェハ基板にＦＩＢのＧａ＋イオンを積極的にドープし、このドープ領域をエッチングのマスクとして利用して、微細パターンを形成する方法が知られている（例えば非特許文献２、３参照）。
この方法を利用して、ナノインプリント金型を作製することが可能であるが、上記のようにＦＩＢでの加工には時間がかかるので、製造コストからみて不利である。また、ＦＩＢのＧａ＋イオンのウェハ基板へのドープ、すなわちウェハ基板中のＧａ＋イオンの拡散を利用するので、微細なピッチのパターンの形成には向いていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１１３７７４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６２９５７号公報
【特許文献３】特開２００６−１４７７２７号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ ｅｔ．ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．６７，ｐ．３３１４（１９９５）
【非特許文献２】Ｋ．Ｄ．Ｃｈｏｑｕｅｔｔｅ ｅｔ．ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．６２，ｐ．３２９４（１９９３）
【非特許文献３】Ｋ．Ｇａｍｏ ｅｔ．ａｌ．，Ｎｕｃｌ．Ｉｎｓｔｒ．Ｍｅｔｈ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｓ．Ｂ７／８（１９８５），ｐ．８６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来のＦＩＢを用いたウェハ基板へのパターンの形成方法では、たとえば４０ｎｍ以下の微細パターンを持つナノインプリント金型を製造することができない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）請求項１に記載の発明は、ＳｉＯ２層を設けた基板を準備する工程と、基板上に金型パターンに応じた複数の金属パターンを堆積する堆積工程と、基板を加熱し、堆積した金属を凝集させて、ナノインプリント金型のパターンを形成する加熱工程とを有することを特徴とするナノインプリント金型の製造方法である。
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のナノインプリント金型の製造方法において、堆積工程は、基板に有機白金化合物ガスを放射する工程と、荷電粒子ビームを照射する工程とを有することを特徴とする。
（３）請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のナノインプリント金型の製造方法において、基板はＳｉからなることを特徴とする。
（４）請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載のナノインプリント金型の製造方法において、基板は絶縁体からなる絶縁体基板であり、この絶縁体基板と前記ＳｉＯ２層との間に、さらに導電層を設けたことを特徴とする。
（５）請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のナノインプリント金型の製造方法において、絶縁体は、アルミナ、珪素カーバイトおよび窒化珪素のいずれか１つ以上から構成されることを特徴とする。
（６）請求項６に記載の発明は、請求項４に記載のナノインプリント金型の製造方法において、導電層はＳｉ層であることを特徴とする。
（７）請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のナノインプリント金型の製造方法において、荷電粒子ビームは正イオンビームであることを特徴とする。
（８）請求項８に記載の発明は、請求項３乃至７のいずれか１項に記載のナノインプリント金型の製造方法において、堆積工程に続いて、加熱工程の前に、スパッタリングを行うことにより、金型パターンの位置の周辺に堆積した金属を除去する金属除去工程を有することを特徴とする。
（９）請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のナノインプリント金型の製造方法において、金属除去工程は、基板をＲＩＥエッチングによってＳｉＯ２層を除去することを特徴とする。
（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のナノインプリント金型の製造方法において、有機金属ガスは有機白金化合物ガスであることを特徴とする。
（１１）請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載のナノインプリント金型の製造方法において、ＲＩＥエッチングで用いられるＲＦ出力は、スパッタリングで用いられるＲＦ出力より小さいことを特徴とする。
（１２）請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のナノインプリント金型の製造方法において、ＲＩＥエッチングで用いられるＲＦ出力は、１Ｗ〜１００Ｗの範囲であり、好ましくは略５Ｗであることを特徴とする。
（１３）請求項１３に記載の発明は、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のナノインプリント金型の製造方法を用いて製造されたナノインプリント金型を準備する工程と、金属ガラス層を設けた基板を準備する工程と、金属ガラス層を設けた基板をナノインプリント金型に重ね合わせ、加熱押圧する工程と、ナノインプリント基板を剥離する工程とを有することを特徴とする金属ガラスのナノインプリントスタンパである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の方法により、複雑なプロセスを用いることなく、４０ｎｍ以下のピッチの微細パターンを持つナノインプリント金型を簡便に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ナノインプリント金型の製造方法での処理工程の例を示す。
【図２】Ｓｉ基板にＳｉＯ２膜２を形成して、Ｓｉ基板を基板状態Ａとする処理工程を概略的に示す。
【図３】図１に示す、ＳｉＯ２膜２を成膜したＳｉ基板（基板状態Ａ）に、ＦＩＢを用いて白金（Ｐｔ）のデポジションを行う処理工程を概略的に示す。
【図４】白金をデポジションしたＳｉ基板（基板状態Ｂ）の表面を、ＲＩＥエッチング装置等を用いてＡｒスパッタリングで処理する工程を概略的に示す。
【図５】図４のＡｒスパッタリング処理を行った後の、白金を堆積した基板（基板状態Ｃ）の熱処理を行う工程を概略的に示す。
【図６】図５に示す、熱処理後の基板（基板状態Ｄ）のＳｉＯ２層をＲＩＥエッチングで除去する工程を概略的に示す。
【図７】本発明によるナノインプリント金型の製造方法を用いて作製されたナノインプリント金型を用いて、金属ガラスのナノインプリントスタンパを製造する工程を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下図１〜図５を参照して、本発明によるナノインプリント金型の製造方法を用いて、Ｓｉ基板の上にドット状の金型パターンを１８ｎｍピッチで形成した例について説明する。なお、ここではドット状の金型パターンの作製に、有機白金化合物ガスを用いた集束イオンビーム（ＦＩＢ）による白金のデポジションを利用する例を示すが、後述するように有機白金化合物ガス以外のガスでも可能である。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
図１はナノインプリント金型の製造方法での処理工程の例を簡潔に示したものである。なお、ここに示す例ではＳｉ基板の上に金型のパターンを形成しているが、Ｓｉ基板以外の基板を用いることも可能である。
図１に示すステップＡ〜ステップＤにおける処理に対応した、Ｓｉ基板の状態をそれぞれ図２〜図５に示す。
【００１６】
まずステップＡで、Ｓｉ基板１（ウェハー）にＳｉＯ２膜２を形成する。この際には種々の装置が使用可能である。ここではプラズマＣＶＤ装置によって約５０ｎｍ厚のＳｉＯ２膜２を成膜している（図２（ａ）参照）。この際のプラズマ生成のための材料ガスにも種々のものがあるが、ここでは特に限定しない。
図２（ｂ）にこのステップＡでのＳｉ基板の加工後の基板状態Ａを示す。
【００１７】
次にステップＢでは、図３に示すように、ＳｉＯ２膜２を成膜したＳｉ基板（基板状態Ａ）に、白金（Ｐｔ）のデポジションを、ＦＩＢ（集束イオンビーム）装置のＦＩＢ３を用いて行う（装置全体は不図示）。白金のデポジションは、Ｓｉ基板（基板状態Ａ）にＦＩＢ３を照射する際に、同時にＳｉ基板（基板状態Ａ）に有機白金化合物からなるガス４をガス放出ノズル５からＳｉ基板の向けて放出し（図３（ａ）参照）、Ｓｉ基板（基板状態Ａ）でこの有機白金化合物がＦＩＢによって熱分解することにより形成される。また、デポジションされる白金６は、白金のドットパターン（後述）に対応するように、ＦＩＢをＳｉ基板上で走査して形成される。
【００１８】
図３（ｂ）にこのステップＢでのＳｉ基板の加工後の基板状態Ｂを示す。ここでは簡単のため、４個のドット形状のパターンを形成するためにＦＩＢをＳｉ基板（基板状態Ａ）に照射した後のＳｉ基板の状態（基板状態Ｂ）を示す。なお、図３では後述するように、Ｐｔがドット位置を中心にして厚くデポジションされているが、ドットの外側にも薄くＰｔ層が形成されている。
なお、この有機白金化合物は、たとえばエチルシクロペンタジ エニル（トリメチル）白金（ Ｐｔ（Ｃ５Ｈ４Ｃ２Ｈ５）（ＣＨ３）３、例えば特開２００５−１１１５８３号公報参照）である。
【００１９】
本発明によるナノインプリント金型の一例では、複数のドット状のパターンを形成している。ドット状パターンを形成するため、集束イオンビーム（ＦＩＢ）を各ドット形成領域において一定時間照射すると、次のドット形成領域にＦＩＢを移動して照射を行う。
【００２０】
ドット１箇所でのＦＩＢ照射量は、ＦＩＢのビーム強度（イオンビーム電流）と所望の白金デポジション厚で定められる。白金デポジション厚は、さらに有機白金ガスの供給量にも依存する。
ここで説明する例では、各ドットで約５ｎｍ厚のＰｔ層をデポジションしており、この場合の各ドット当たりのＦＩＢ照射時間は、ビーム電流０．３ｐＡで１５ｍｓであった。また、このビーム電流ではビーム径（分解能）は約４ｎｍである。またドット間の間隔は、１８ｎｍのピッチとなるように、ＦＩＢの走査を制御している。
【００２１】
上述のように、ＦＩＢを絶縁物に照射するとチャージアップが起こりやすいが、上記の程度のドット当たりの照射時間およびビーム電流では問題無い。また、絶縁層にＦＩＢを照射した場合であっても、一般にガスを吹き付けながらビーム照射を行った場合はチャージアップが抑制されるので、ビームドリフトの発生も抑制される。
さらに、本発明によるドット形成法では、ステップＣで用いられる熱凝縮の効果により、多少分解能が劣化して、ドットパターンが広がっても影響はほとんど無い。
【００２２】
上記のようにしてＳｉ基板にＰｔ層をデポジションした状態を図３（ｂ）に示す。ＦＩＢの照射、すなわちイオンビームの走査は、ドット形状に白金がデポジションされるように、ドット形成位置毎にＦＩＢ照射位置を固定して行っているが、実際にデポジションされるＰｔ層は、ドット位置中心部で厚く、さらにその外側にも薄くＰｔ層が形成されている。
なお、図３（ｂ）に示すように、ＳｉＯ２層表面の各ドット位置の中央部が深くなっているが、これはＦＩＢによるスパッタリング効果で、ＳｉＯ２層が除去されているためである。ここにＰｔがデポジションされるために、ドット中央部のＰｔ層の厚さが大きくなる。
【００２３】
次にステップＣで、基板状態ＢとなっているＳｉ基板表面を、ＲＩＥエッチング装置等を用いて（装置は不図示）Ａｒスパッタリングで処理し、余分なＰｔ層を除去する。なお、ここで用いたエッチング装置では、ドット位置周辺に広がった０．５ｎｍ程度の厚さのＰｔ層を除去するために、Ａｒのチャンバ内ガス圧０．１Ｐａ、ＲＦ出力３００Ｗで、約１０秒程度でＡｒスパッタリングによるエッチングを行った（図４（ａ）参照）。
【００２４】
図４（ｂ）に、このステップＣでのＳｉ基板の加工後の基板状態Ｃを示す。
基板状態Ｂでドット部分以外にも形成されていたＰｔ層が除去され、各ドットパターン毎に独立しているが、ドット位置周辺にも薄く白金層が残ったドット状パターン７が複数形成される。
【００２５】
次にステップＤで基板状態Ｃの基板の熱処理を行う。
ステップＣで基板状態Ｃのように加工されたＳｉ基板は、真空オーブン（装置は不図示）で加熱処理する。ここではＡｒ雰囲気（ガス圧１Ｐａ程度）で７００℃、３０分間加熱処理した（図５（ａ）参照）。
図５（ｂ）に、このステップＤでのＳｉ基板の加工後の基板状態Ｄを示す。
【００２６】
図５（ａ）の基板状態Ｃのように、各ドットパターン毎に対応して分離されたＰｔのパターンは、上記のように加熱処理を行うことによって、ドット周囲に広がっていたＰｔ層が、ＦＩＢ のスパッタリングによって深くなっているドット中央部に凝集し、図５（ｂ）に示すように、Ｐｔのドット状パターン８となる。
熱処理によってＰｔはドット中央部に凝集する。したがって、ＦＩＢ照射によってＳｉＯ２膜がチャージアップすることによって、ビーム位置が多少ずれ、Ｐｔをデポジションしたパターンが多少広がっても、加熱処理後はＰｔのドット径は１０ｎｍ以下になり、１８ｎｍピッチのドットパターンを作製することが可能になる。
【００２７】
次にステップＥで基板状態Ｄの基板のＳｉＯ２層をＲＩＥエッチングで除去する（図６（ａ）参照）。この場合にはＲＩＥ装置にＣＨＦ３ガス、Ｏ２ガスを１：２で混合したガスを供給し、チャンバ内ガス圧を１．０Ｐａに維持し、ＲＦ出力５Ｗでエッチングを行っている。ＲＦ出力が５Ｗと上記のステップＣで用いられるＲＦ出力より大幅に低く設定されているが、これはイオン衝撃によるスパッタを低減し、かつＰｔが堆積されている部位とＳｉＯ２層が露出している部位でのエッチングの選択性を向上するためである。したがって、上記のステップＥで用いられるＲＦ出力はステップＣでのＲＦ出力より低く設定する。更に、この効果は、ＲＦ出力を１００Ｗ以下にすることにより顕著となるが、あまり小さくするとエッチング速度が小さくなりすぎるので、１Ｗ以上に設定され、好ましくは略５Ｗで行われる。
なお、この際ＣＨＦ３以外のガスでも、ＳｉＯ２が除去されるようなガスであればこれを用いてもよい。
【００２８】
図６に、このステップＥでのＳｉ基板の加工後の基板状態Ｅを示す。
上記の条件のＲＩＥエッチングを用いて、ＳｉＯ２層の異方性エッチングを行うことにより、図６下側に示すような、ＳｉＯ２部分に白金ドットパターン８が乗ったような、１８ｎｍピッチのドットパターン９が作製され、基板は基板状態Ｅとなる。この基板状態Ｅの基板をナノインプリント金型１０として使用できる。
【００２９】
以上では、ＳｉＯ２層を形成したＳｉ基板を用いて、１８ｎｍピッチのドットパターンの金型の作製を例にして、本発明によるナノインプリント金型の製造方法を説明した。
本発明によるナノインプリント金型の製造方法は、パターンピッチは１８ｎｍに限定されず、またドットパターンに限定されない。
パターンピッチはＦＩＢのビーム照射（走査）間隔および走査方法の変更により可変である。またドットの大きさはビーム径（分解能）の変更によって可変である。さらにドットの大きさの変更、およびドット以外の形状のパターンを作製する場合は、所望の形状にＰｔがデポジションされるように、ＦＩＢのビームを走査することにより可能である。
【００３０】
＜第２の実施形態＞
本発明によるナノインプリント金型の製造方法によって製造された金型は、これを用いて金属ガラスのナノインプリント用スタンパを作製することに極めて適している。これはアモルファス合金は優れた微細成形特性を有するとともに、本発明によるナノインプリント金型の製造方法と同様に全てドライプロセスであるので、スタンパの製造までを簡単なプロセスで行えるからである。
図７に本発明によるナノインプリント金型の製造方法を用いて作製されたナノインプリント金型を用いて、金属ガラスのナノインプリントスタンパを製造する方法を示す。
【００３１】
Ｓｉ基板１１に金属ガラス層（ＢＭＧ、Ｂｕｌｋ Ｍｅｔａｌ Ｇｌａｓｓ）１２を設けたスタンパ基板１３を準備し、このスタンパ基板１３を上記の第１の実施形態で作製したナノインプリント金型１０に重ねて、加熱押圧する（図７（ａ））。なおＳｉ基板に金属ガラス層を設ける方法には種々の方法があり、ここでは特に限定しない。
これによりスタンパ基板１３の金属ガラス層は、ナノインプリント金型１０に合わせて変形される（図７（ｂ））。
次にスタンパ基板１３とナノインプリント金型を押圧した状態で冷却後、ナノインプリント金型を剥離することにより、金属ガラスのスタンパ１４が製造される（図７（ｃ））。
【００３２】
金属ガラスには種々のものが使用でき、例えばパラジウム金属ガラスでは、３３５℃に加熱し、６０ＭＰａで１０秒間押圧することで金属ガラスのスタンパが製造できる。また、Ｐｔ６０Ｎｉ１５Ｐ２５の組成の金属ガラスを用いた場合は、２５７℃に加熱し、５０ＭＰａで３０秒押圧することで、金属ガラスのナノインプリントスタンパが製造できる。
【００３３】
なお、上記で記載した本発明によるナノインプリント金型の製造方法で用いられる種々の装置の設定条件や加工条件はあくまでも一例であり、例えば基板の材質や、パターンピッチおよびパターン形状、さらにＰｔ層の厚さ等により異なってくる。またさらに、基板の大きさなどによっても、使用する処理装置の制御条件は異なってくる。
【００３４】
上記で説明した、本発明によるナノインプリント金型の製造方法では、Ｓｉ基板にＳｉＯ２層を形成したものに白金をデポジションしているが、Ｓｉ基板の代わりにアルミナ基板（Ａｌ２Ｏ３）などの絶縁体の基板を用い、このアルミナ基板にＳｉ層とＳｉＯ２層を形成したものを用いても実施することができる。アルミナ基板は高強度であり、プラズマ処理における耐腐食性が良好であることから、ナノインプリント金型の基板材料として好適である。
【００３５】
Ｓｉ層はＡｌ２Ｏ３基板とＳｉＯ２層の間に設けられる。これはＳｉ基板の代わりにアルミナ基板を用いると、アルミナとＳｉＯ２が絶縁体であるため、イオンビーム照射によってビームドリフトが起こりやすくなることを低減するためである。Ｓｉ層は、このＳｉ層が露出している部分、例えば基板の厚さ方向の断面部に導電材を塗布して、基板を戴置した金属製のステージを介してＳｉ層が接地されるようにする。
【００３６】
あるいは、アルミナ基板の上にＳｉＯ２層を形成した後、さらに導電性の薄膜を形成して、これに対して上記のようなＦＩＢを用いて白金のデポジションを行ってもよい。この導電性の薄膜は、導電性の材質を塗布することによって形成されてもよく、また例えばＦＩＢを用いた白金デポジションを基板全面に実施することによって形成してもよい。
【００３７】
なお、絶縁体の基板としてはアルミナ基板の他に、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）基板等も同様に用いることができる。また、これらの絶縁体の層を複合して生成した絶縁体基板を用いてもよい。これらの基板を用いる場合には、上記と同様に、絶縁体基板の上にＳｉ層などの導電層を形成する。
【００３８】
上記の説明では、絶縁体基板とこの上に形成するＳｉＯ２層との間に形成する導電層をＳｉとしたが、Ｓｉ以外の導電層を用いてもよい。たとえば金属層をＣＶＤあるいは蒸着あるいは化学的プロセスで形成してもよい。ただし、白金デポジションを行った後に、これらの導電層の除去が、ＳｉＯ２層を除去するプロセスで一緒に行えない場合は処理工程が増加することになる。
【００３９】
また、上記のナノインプリント金型の説明では、ドットパターンを例に説明したが、ＦＩＢの走査方法によりドット以外のパターンを同様に形成することが可能である。
【００４０】
上記の本発明によるナノインプリント金型の製造方法の説明では、白金（Ｐｔ）のＳｉ基板へのデポジションにＦＩＢ（集束イオンビーム）を用いているが、ＦＩＢの代わりに電子ビーム（ＥＢ）を用いてもよい。
ＥＢを用いた場合、白金デポジションの形成速度はやや劣るが、分解能は向上する。ただし、電子ビームはスパッタリングの効果は有しないので、白金パターンの中央部を深くするためには、ガスアシストエッチング等を併用してパターンに対応する部位をミリングした後、デポジションを行う必要がある。
【００４１】
なお、上記のナノインプリント金型の作製方法の説明では、有機白金化合物ガスを用いたＦＩＢによる白金のデポジションを用いて行う例を示したが、有機白金化合物ガス以外の有機金属ガスであっても、この有機金属ガスに含まれる金属がデポジション後に熱凝集を起こすようなものであれば、有機白金化合物ガスと同様に使用できる。
例えば、ジメチル金ホスホニウム錯体（Ａｕ（ＣＨ３）２（ＡｃＡｃ）、例えば特開平６−１５８３２２参照）や、ビス(アセチルアセトナト)鉛（Ｐｂ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２，例えば特開２００５−１１１５８３号公報参照）などが使用可能である。
【００４２】
また、上記の説明ではＧａ＋イオンを用いたＦＩＢについて説明したが、Ｇａ＋イオン以外の正イオンを用いてもよい。ただし、その場合はＦＩＢ装置のイオン源の構成が変更される。例えば希ガスイオンを用いても同様に白金のデポジションを行うことができる。また、この際に基板のスパッタリングが行われる効果を期待することができる。
したがって、以上のように白金のデポジションをイオンまたは電子からなら荷電粒子ビームによって行うことができる。
【００４３】
また、さらに、分解能は劣るが、レーザーを用いて白金デポジションを行うことも可能である。ただし、この場合もレーザーはスパッタリングの効果がないので、ガスアシストエッチング等を併用して、パターンに対応する部位をミリングした後、デポジションを行う必要がある。
【００４４】
以上の説明より、例えばＳｉＯ２層を形成した基板に対して、ＦＩＢ、ＥＢ、レーザー、または通常の露光プロセスを利用してエッチングを行って微小な凹部を形成した後に、ＦＩＢ、ＥＢ、レーザー、または通常の露光プロセスによって白金層を堆積し、これをさらに加熱して白金を熱凝集させることによって、ナノインプリント金型を製造することも可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１・・・Ｓｉ基板
２・・・ＳｉＯ２膜
３・・・集束イオンビーム（ＦＩＢ）
４・・・有機白金化合物ガス
５・・・ガス放出ノズル
６・・・白金デポジション
７・・・ドット位置周辺に白金層が残ったドット状パターン
８・・・白金ドット状パターン
９・・・ドットパターン
１０・・・ナノインプリント金型
１１・・・Ｓｉ基板（スタンパ）
１２・・・金属ガラス層（スタンパ）
１３・・・スタンパ基板
１４・・・スタンパ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＯ２層を設けた基板を準備する工程と、
基板上に金型パターンに応じた複数の金属ドットを堆積する堆積工程と、
前記基板を加熱し、堆積した金属を凝集させて、前記ナノインプリント金型のパターンを形成する加熱工程とを有することを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記堆積工程は、前記基板に有機金属化合物ガスを放射する工程と、荷電粒子ビームを照射する工程とを有することを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記基板はＳｉからなることを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記基板は絶縁体からなる絶縁体基板であり、この絶縁体基板と前記ＳｉＯ２層との間に、さらに導電層を設けたことを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記絶縁体は、アルミナ、珪素カーバイトおよび窒化珪素のいずれか１つ以上から構成されることを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項６】
請求項４に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記導電層はＳｉ層であることを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記荷電粒子ビームは正イオンビームであることを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項８】
請求項３乃至７のいずれか１項に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記堆積工程に続いて、前記加熱工程の前に、スパッタリングを行うことにより、前記金型パターンの位置の周辺に堆積した金属を除去する金属除去工程を有することを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記金属除去工程は、前記基板をＲＩＥエッチングによってＳｉＯ２層を除去することを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記有機金属ガスは有機白金化合物ガスであることを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記ＲＩＥエッチングで用いられるＲＦ出力は、前記スパッタリングで用いられるＲＦ出力より小さいことを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記ＲＩＥエッチングで用いられるＲＦ出力は、１Ｗ〜１００Ｗの範囲であり、好ましくは略５Ｗであることを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のナノインプリント金型の製造方法を用いて製造されたナノインプリント金型を準備する工程と、
金属ガラス層を設けた基板を準備する工程と、
前記金属ガラス層を設けた基板を前記ナノインプリント金型に重ね合わせ、加熱押圧する工程と、
前記ナノインプリント基板を剥離する工程とを有することを特徴とする金属ガラスのナノインプリントスタンパの製造方法。
【請求項１】
ＳｉＯ２層を設けた基板を準備する工程と、
基板上に金型パターンに応じた複数の金属ドットを堆積する堆積工程と、
前記基板を加熱し、堆積した金属を凝集させて、前記ナノインプリント金型のパターンを形成する加熱工程とを有することを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記堆積工程は、前記基板に有機金属化合物ガスを放射する工程と、荷電粒子ビームを照射する工程とを有することを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記基板はＳｉからなることを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記基板は絶縁体からなる絶縁体基板であり、この絶縁体基板と前記ＳｉＯ２層との間に、さらに導電層を設けたことを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記絶縁体は、アルミナ、珪素カーバイトおよび窒化珪素のいずれか１つ以上から構成されることを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項６】
請求項４に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記導電層はＳｉ層であることを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記荷電粒子ビームは正イオンビームであることを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項８】
請求項３乃至７のいずれか１項に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記堆積工程に続いて、前記加熱工程の前に、スパッタリングを行うことにより、前記金型パターンの位置の周辺に堆積した金属を除去する金属除去工程を有することを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記金属除去工程は、前記基板をＲＩＥエッチングによってＳｉＯ２層を除去することを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記有機金属ガスは有機白金化合物ガスであることを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記ＲＩＥエッチングで用いられるＲＦ出力は、前記スパッタリングで用いられるＲＦ出力より小さいことを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のナノインプリント金型の製造方法において、
前記ＲＩＥエッチングで用いられるＲＦ出力は、１Ｗ〜１００Ｗの範囲であり、好ましくは略５Ｗであることを特徴とするナノインプリント金型の製造方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のナノインプリント金型の製造方法を用いて製造されたナノインプリント金型を準備する工程と、
金属ガラス層を設けた基板を準備する工程と、
前記金属ガラス層を設けた基板を前記ナノインプリント金型に重ね合わせ、加熱押圧する工程と、
前記ナノインプリント基板を剥離する工程とを有することを特徴とする金属ガラスのナノインプリントスタンパの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１２６１１３（Ｐ２０１２−１２６１１３Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８２２９２（Ｐ２０１０−２８２２９２）
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構 高機能複合化金属ガラスを用いた革新的部材技術開発 産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【出願人】（５０５４６１０９４）株式会社ＢＭＧ (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構 高機能複合化金属ガラスを用いた革新的部材技術開発 産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【出願人】（５０５４６１０９４）株式会社ＢＭＧ (13)
【Ｆターム（参考）】
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