JP6301672B2 - Method for manufacturing inverted structure and substrate with concavo-convex structure using the same - Google Patents
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Description
本発明は、反転構造体の製造方法およびこれを用いて製造された基板に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an inverted structure and a substrate manufactured using the same.
近年、半導体、光学・磁気記録などの分野において高密度化、高集積化などの要求が高まるにつれ、数百〜数十nm程度以下の微細凹凸構造加工技術が必須となっている。そこで、これら微細凹凸構造加工を実現するためにマスク・ステッパー、露光、レジスト材料などの各工程の要素技術が盛んに研究されている。 In recent years, with increasing demands for higher density and higher integration in the fields of semiconductors, optical / magnetic recording, and the like, a technology for processing fine concavo-convex structures of about several hundreds to several tens of nanometers or less is essential. Therefore, in order to realize such fine concavo-convex structure processing, elemental technologies in each process such as a mask / stepper, exposure, resist material, etc. are actively studied.
微細凹凸構造は、一般的にフォトレジストを用いて作製される。このフォトレジストはポジ型レジストとネガ型レジストに大別される。ポジ型レジストは、露光されると現像液に対して溶解性が増大し、露光部が除去され凹凸構造が形成される。現像は主にアルカリ溶液で行われる。一方、ネガ型レジストは、露光されると現像液に対して溶解性が減少し、露光部が残り凹凸構造が形成される。現像は、主に有機溶剤で行われる。このネガ型レジストは、現像時に有機溶剤がレジストを膨潤させることから微細化が難しい。加えて、有機溶剤を多量に使うことなどから、近年あまり使用されなくなっている。 The fine concavo-convex structure is generally produced using a photoresist. This photoresist is roughly classified into a positive type resist and a negative type resist. When the positive resist is exposed, the solubility in the developer increases, and the exposed portion is removed to form an uneven structure. Development is mainly carried out with an alkaline solution. On the other hand, when the negative resist is exposed, the solubility in the developing solution decreases, and the exposed portion remains to form a concavo-convex structure. Development is mainly performed with an organic solvent. This negative resist is difficult to miniaturize because an organic solvent swells the resist during development. In addition, due to the large amount of organic solvent used, it has not been used much in recent years.
しかしながら、ネガ型レジストのみで作製可能な微細凹凸構造のパターン形状や、ポジ型レジストとネガ型レジストを両方使用するプロセスなど、ネガ型レジストで作製する凹凸構造のパターン形状の要望は高い。そこで、ポジ型レジストを用いて作製した凹凸構造のパターン形状を反転した、反転構造の作製の検討が行われている。例えば、フォトレジストで作製した第1のマスクの開口部に樹脂を埋め込み、第1のマスクを除去することで、第2の反転パターンマスクを得る方法が公開されている(例えば特許文献1参照)。さらに、第2の反転パターンのドライエッチング耐性を高めるために樹脂の変わりに無機膜を埋め込む方法も公開されている(例えば特許文献2参照)。しかしながら、第1のマスクの開口部に均一に材料を埋め込むことが困難であった。 However, there is a high demand for a pattern shape of a concavo-convex structure produced with a negative resist, such as a pattern shape of a fine concavo-convex structure that can be produced only with a negative resist, or a process using both a positive resist and a negative resist. In view of this, studies have been made on the production of an inverted structure in which the pattern shape of the concavo-convex structure produced using a positive resist is inverted. For example, a method of obtaining a second reverse pattern mask by embedding a resin in an opening of a first mask made of a photoresist and removing the first mask is disclosed (for example, see Patent Document 1). . Furthermore, a method of embedding an inorganic film instead of a resin in order to increase the dry etching resistance of the second inversion pattern has been disclosed (for example, see Patent Document 2). However, it has been difficult to embed a material uniformly in the opening of the first mask.
一方、埋め込み工程を経ない方法として、反応性ガスを用いるドライエッチングによって、第1のマスクの開口部に露出する薄膜を表面処理すると共に第1のマスクを除去し、表面処理された薄膜の部分をマスクとして薄膜を選択的にエッチングして、第2のマスクを得る方法が公開されている(例えば特許文献3参照)。 On the other hand, as a method that does not pass through the embedding process, the thin film exposed to the opening of the first mask is subjected to surface treatment by dry etching using a reactive gas, and the first mask is removed, and the surface treated thin film portion. A method for obtaining a second mask by selectively etching a thin film using as a mask is disclosed (for example, see Patent Document 3).
しかしながら、特許文献3記載の方法では、第1のマスクの開口部に露出する薄膜を表面処理する際、第1のマスクが同時にドライエッチングされるため、第2のマスクが完成するまでに、第1のマスクは徐々にエッチングされ、経時的に形状が変化してしまう。したがって、第1のマスクのパターン形状を忠実に第2のマスクのパターン形状に反転できないという課題があった。加えて、第2のマスク形成時点で第1のマスクが消失しているため、表面処理時間が少し長くなるだけで、全面表面処理されてしまうことから、第2のマスクの作製自体も困難になるという課題があった。 However, in the method described in Patent Document 3, when the thin film exposed in the opening of the first mask is surface-treated, the first mask is simultaneously dry-etched, so that the first mask is completed before the second mask is completed. The mask 1 is gradually etched and its shape changes over time. Therefore, there is a problem that the pattern shape of the first mask cannot be faithfully reversed to the pattern shape of the second mask. In addition, since the first mask has disappeared at the time of forming the second mask, the entire surface is processed only by slightly increasing the surface treatment time, making it difficult to produce the second mask itself. There was a problem of becoming.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、第1のマスクのパターン形状を忠実に反転した第2のマスクを作製し、その第2のマスクを用いたエッチングにより反転構造を有する凹凸構造付基板を得ることができる反転構造体及び凹凸構造付基板を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a point, and a second mask in which the pattern shape of the first mask is faithfully reversed is produced, and unevenness having an inverted structure by etching using the second mask. It is an object of the present invention to provide an inverted structure body and a substrate with a concavo-convex structure from which a substrate with structure can be obtained.
本発明の反転構造体の製造方法は、基板上に設けられた金属薄膜上に、レジストで構成された複数の凸部と、前記凸部間に設けられ、前記金属薄膜がその内部に露出する複数の凹部と、で構成された凹凸構造を有する第1のマスクを形成する工程と、前記第1のマスクを用い、前記レジストに対して反応性がないが、前記金属薄膜には反応性がある反応性ガスを作用させて、前記凹部で露出する前記金属薄膜の一部の領域に表面処理を施して被改質層を形成する工程と、前記被改質層を有する前記金属薄膜の一部の領域をマスクとして、前記金属薄膜の前記表面処理が施されていない他の領域を選択的に除去し、前記被改質層を有する前記金属薄膜の一部の領域である第2のマスクと、前記金属薄膜が除去されて前記基板が露出した領域と、で構成された、前記凹凸構造に対応した反転構造を得る工程と、前記第2のマスクを用いて、前記基板をエッチングする工程と、を具備し、前記レジストは、前記表面処理の過程で使用される前記反応性ガスに対してエッチング耐性を有する、無機材料を含有する熱反応型レジストを用いることを特徴とする。
In the manufacturing method of the inversion structure according to the present invention, a plurality of convex portions made of resist are provided on a metal thin film provided on a substrate, and the metal thin film is exposed inside the convex portions. A step of forming a first mask having a concavo-convex structure composed of a plurality of concave portions and the first mask are used, and the metal thin film is not reactive to the resist. by the action of certain reactive gas, and forming a reforming target layer and facilities surface treatment in a partial region of the metal thin film exposed in the recess of the metal thin film having the to-be-reformed layer a partial area as a mask, other areas where the surface treatment is not applied selectively removing the metal thin film, the second is a part of a region of the metal thin film having the modified layer a mask, a front Symbol metal thin film wherein the substrate is exposed by removing regions, Configured, and obtaining an inverted structure corresponding to the concavo-convex structure, using said second mask, the substrate comprising the steps of etching, the resist is used in the course of the surface treatment A heat-reactive resist containing an inorganic material that has etching resistance to the reactive gas is used .
この構成によれば、第1のマスクのパターン形状を忠実に反転した、反転構造を形成できるので、前記金属薄膜の前記表面処理が施された領域を第2のマスクとして用いたエッチングにより基板に反転構造を形成することができる。 According to this configuration, an inverted structure can be formed by faithfully inverting the pattern shape of the first mask, so that the surface treatment of the metal thin film is performed on the substrate by etching using the second mask as a second mask. An inversion structure can be formed.
本発明の反転構造体の製造方法においては、前記凹凸構造のピッチが1nm以上10μm以下であることが好ましい。 In the manufacturing method of the inversion structure of the present invention, it is preferable that the pitch of the uneven structure is 1 nm or more and 10 μm or less.
本発明の反転構造体の製造方法においては、前記レジストが無機材料を含有する熱反応型レジストであることが好ましい。 In the method for producing an inverted structure according to the present invention, the resist is preferably a heat-reactive resist containing an inorganic material.
本発明の反転構造体の製造方法においては、前記マスクは、前記凹凸構造に対応した反転構造を有するモールドと、前記モールドの前記反転構造の凹部に充填された前記レジストと、を具備するマスク転写用シートを、前記基板上に貼合し、前記モールドを剥離することにより得ることが好ましい。 In the inversion structure manufacturing method of the present invention, the mask includes a mold having an inversion structure corresponding to the concavo-convex structure, and the resist filled in the recess of the inversion structure of the mold. It is preferable to obtain the sheet for use by laminating the sheet on the substrate and peeling the mold.
本発明の反転構造体の製造方法においては、前記モールドを剥離することにより得る前記マスクの残膜を除去する工程をさらに具備することが好ましい。 In the manufacturing method of the inversion structure of this invention, it is preferable to further comprise the process of removing the residual film of the said mask obtained by peeling the said mold.
本発明の反転構造体の製造方法においては、前記モールドを剥離することにより得る前記マスクの残膜を除去する工程と、前記金属薄膜に前記表面処理を施す工程と、を同時に行うことが好ましい。 In the method for manufacturing an inverted structure according to the present invention, it is preferable to simultaneously perform the step of removing the residual film of the mask obtained by peeling the mold and the step of performing the surface treatment on the metal thin film.
本発明の反転構造体の製造方法においては、前記金属薄膜が、クロム、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、マンガン、アルミニウム、又は白金であることが好ましい。 In the manufacturing method of the inversion structure of this invention, it is preferable that the said metal thin film is chromium, titanium, iron, cobalt, nickel, manganese, aluminum, or platinum.
本発明の反転構造体の製造方法においては、前記表面処理を、酸素系ガスを用いて行うことが好ましい。 In the inversion structure manufacturing method of the present invention, the surface treatment is preferably performed using an oxygen-based gas.
本発明の反転構造体の製造方法においては、前記基板が、石英、サファイア、シリコン、窒化シリコン、又はガリウムナイトライドであることが好ましい。 In the inversion structure manufacturing method of the present invention, the substrate is preferably made of quartz, sapphire, silicon, silicon nitride, or gallium nitride.
本発明の凹凸構造付基板は、上記反転構造体の製造方法により製造された反転構造体において、前記反転構造を構成する前記金属薄膜の前記表面処理が施された前記一部の領域をマスクとして前記基板にエッチングを施して前記反転構造に対応した凹凸構造が形成されたことを特徴とする。 The substrate with a concavo-convex structure according to the present invention is a reversal structure manufactured by the method for manufacturing a reversal structure, wherein the partial region where the surface treatment of the metal thin film constituting the reversal structure is performed is used as a mask. An uneven structure corresponding to the inverted structure is formed by etching the substrate.
本発明によれば、第1のマスクのパターン形状を忠実に反転した、反転構造を形成できるので、前記金属薄膜の前記表面処理が施された領域を第2のマスクとして用いたエッチングにより基板に反転構造を形成することができる。 According to the present invention, since the inverted structure can be formed by faithfully reversing the pattern shape of the first mask, etching is performed on the substrate by etching using the surface-treated region of the metal thin film as the second mask. An inversion structure can be formed.
本発明者らは、かかる課題を解決すべく鋭意検討し実験を重ねた結果、所望のパターンを有する反転構造を得る方法として、所望のパターンで開口部を有するレジストを第1のマスクとして金属薄膜を表面処理する際、レジストがエッチング耐性を有する反応性ガスを用いることにより、レジストを残したまま金属薄膜を表面処理できるので、第1のマスク形状を忠実に第2のマスク形状に反転できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a method of obtaining an inverted structure having a desired pattern as a result of intensive studies and experiments conducted to solve such problems, the present inventors have used a resist having an opening with a desired pattern as a first mask as a metal thin film. When the surface treatment is performed, the metal thin film can be surface-treated with the resist remaining by using a reactive gas having resist resistance to etching, so that the first mask shape can be faithfully inverted to the second mask shape. The headline and the present invention were completed.
本発明の実施の形態について、以下、具体的に説明する。
図1は、本実施の形態に係る反転構造体の製造方法の説明図である。まず、図1Aに示すように、基板11上に金属薄膜12を成膜したものを用意する。
Embodiments of the present invention will be specifically described below.
FIG. 1 is an explanatory diagram of a method for manufacturing an inversion structure according to the present embodiment. First, as shown in FIG. 1A, a metal
次に、図1Bに示すように、ピッチが1nm以上10μm以下の凹凸構造13を形成する。凹凸構造13(第1のマスクとも呼ぶ)は、レジストで構成され、複数の凸部14と、凸部14間に設けられた複数の凹部15で構成される。凹部15の内部には金属薄膜12の表面の一部の領域が露出している。
Next, as shown in FIG. 1B, a concavo-
ここで、レジストは、後述する金属薄膜12の表面処理に用いる反応性ガスに対してエッチング耐性を有し、表面処理の過程で実質的にエッチングされないことを特徴とする。実質的にエッチングされないとは、表面処理の前後でレジストの体積が50%以上残存していることをいい、好ましくは70%以上であり、より好ましくは90%以上であり、さらに好ましくは95%以上であり、最も好ましくは100%以上(エッチングされない状態)である。レジストの反応性ガスに対する耐性を前記範囲に保つことで、第1のマスク13形状を忠実に後述する反転構造17の形状に反転できる。
Here, the resist is characterized in that it has an etching resistance to a reactive gas used for the surface treatment of the metal
次いで、図1Cに示すように、第1のマスク13を用いて表面処理を実施し、金属薄膜12の表面の一部の領域を改質させる。金属薄膜12の表面処理は、具体的には、凹凸構造13の凸部14を第1のマスクとして、金属薄膜12に対しては反応性があるがエッチングはされず、かつ、レジストに対しては反応性がなくレジストがエッチング耐性を有する反応性ガスを作用させることにより行う。この結果、前記第1のマスク13の凹部15内に露出する金属薄膜12の一部の領域で供述するように改質が生じ、被改質層16が形成される。
Next, as shown in FIG. 1C, surface treatment is performed using the
本実施の形態では、金属薄膜12の表面処理は、一般的なドライエッチング処理方法を応用して行うことができる。
In the present embodiment, the surface treatment of the metal
次いで、被改質層16を有する金属薄膜12の一部の領域をマスクとして、金属薄膜12の表面処理が施されていない他の領域をエッチングにより選択的に除去する。これにより、図1Dに示すように、金属薄膜12の表面処理が施された、被改質層16を有する一部の領域12aと、金属薄膜12が除去されて基板11が露出した領域11aと、で構成される、凹凸構造13に対応した反転構造17が得られる。このような反転構造17を有する基板11を反転構造体18と呼ぶ。また、反転構造17を構成する被改質層16を有する金属薄膜12の一部の領域12aを第2のマスクとも呼ぶ。
Next, using the partial region of the metal
上述のような本実施の形態に係る反転構造体18の製造方法において、第1のマスク13を構成するレジストが耐性を有する反応性ガスを、金属薄膜12の表面処理に用いているので、表面処理過程で第1のマスク13は実質的に除去されずに残るため、第1のマスク13のパターン形状が忠実に被改質層16のパターン形状に反転され、この被改質層16のパターン形状は、反転構造17に忠実に反映される。
In the method for manufacturing the
上記のように得られた反転構造体18を用いて凹凸構造付基板20を製造することができる。図1Eに示すように、第2のマスク12aを用いて基板11をエッチングすると、図1Fに示すように基板11には、凹凸構造13のパターン形状を忠実に反転した凹凸構造19が形成される。このような凹凸構造19を有する基板11を凹凸構造付基板20と呼ぶ。なお、第1のマスク13及び第2のマスク12aは、必要に応じて除去することができる。マスクを除去する方法は、ウェットエッチング、又はドライエッチングから選択することができる。例えば、第1のマスク13を除去する際は、第1のマスク13はエッチングされるが、第2のマスク12aはエッチングされないエッチング条件を実施すればよく、第2のマスク12aを除去する場合は、第2のマスク12aはエッチングされるが、基板11はエッチングされないエッチング条件を実施すればよい。
The substrate with concavo-
以下、本実施の形態に係る反転構造体18の製造方法について、さらに詳細に説明する。
Hereinafter, the manufacturing method of the
まず、図1Aに示すように、本実施の形態において、金属薄膜12は、基板11上に金属材料からなる薄膜を成膜する。
First, as shown in FIG. 1A, in the present embodiment, the metal
基板11としては、平板状基板、円筒状基板(スリーブ基板、ロール基板、ドラム基板)、又はレンズ状基板などを用いることができる。特に円筒状基板やレンズ状の場合は、ナノインプリント用のモールドに好適である。
As the
基板11の材質としては、特に制限はないが、加工性に富む金属、ガラス、セラミックスなどを用いることが可能である。具体的には、アルミニウム、銅、チタン、SUS、ガラス、石英、サファイア、シリコン、窒化シリコン、ガリウムナイトライド又はそれらにクロムメッキしたものなどを挙げることができ、石英、サファイア、シリコン、窒化シリコン、ガリウムナイトライドのいずれかから選択されることがより好ましい。ナノインプリント用のモールドとしては石英が好適である。
The material of the
発光デバイスに用いられる窒化物半導体素子、酸化物半導体素子の発光効率は、窒化物膜、酸化物膜の結晶性や欠陥及び転位(量、サイズ)に大きく依存する。そのため、窒化物半導体素子、酸化物半導体素子の製造工程において、より高品質な窒化物膜、酸化物膜を得るために、ガリウムナイトライド基板、サファイア基板、窒化シリコン基板、安価なシリコン基板がよく用いられている。 Luminous efficiency of a nitride semiconductor element and an oxide semiconductor element used for a light-emitting device greatly depends on crystallinity, defects, and dislocations (amount and size) of the nitride film and the oxide film. Therefore, gallium nitride substrates, sapphire substrates, silicon nitride substrates, and inexpensive silicon substrates are often used to obtain higher quality nitride films and oxide films in the manufacturing process of nitride semiconductor elements and oxide semiconductor elements. It is used.
近年、膜結晶と基板との格子定数差に起因する欠陥及び転位を極力少なくする研究が種々行われている。その1つとして、表面に凹凸構造を形成した基板が、欠陥及び転移の少ないエピタキシャル成長に有利であることが報告されている。このような基板上では、窒化ガリウム系化合物は凹凸状の溝を埋めるようにエピタキシャル成長する。これにより、転位密度の小さな領域を含む膜を作製することが可能になる。この方法で作製した転位密度の小さい結晶層を用いて作製した発光素子によれば、発光層で発生する光の量を増やすこと、すなわち、その内部量子効率を高めることにより発光効率を高めることができる。 In recent years, various studies have been made to minimize defects and dislocations resulting from a difference in lattice constant between a film crystal and a substrate. For example, it has been reported that a substrate having a concavo-convex structure on the surface is advantageous for epitaxial growth with few defects and dislocations. On such a substrate, the gallium nitride compound is epitaxially grown so as to fill the concave and convex grooves. Accordingly, a film including a region with a low dislocation density can be manufactured. According to a light emitting device manufactured using a crystal layer having a low dislocation density manufactured by this method, the amount of light generated in the light emitting layer can be increased, that is, the luminous efficiency can be increased by increasing the internal quantum efficiency. it can.
また、基板の表面の凹凸構造上にエピタキシャル成長させた膜が形成された積層体を利用して発光素子を作製することにより、発光層で発光した光の取り出し効率、いわゆる外部量子効率を高めることができる。これにより、発光素子の発光効率を高めることができる。 Further, by producing a light emitting element using a laminate in which a film epitaxially grown on the concavo-convex structure on the surface of the substrate is formed, it is possible to increase the efficiency of extracting light emitted from the light emitting layer, so-called external quantum efficiency. it can. Thereby, the luminous efficiency of the light emitting element can be increased.
金属薄膜12は、表面処理を施す工程で、表面処理できれば特に制限はなく、一般的な材料を用いることができる。金属薄膜12に用いられる材料は、表面処理に用いる反応性ガスに対する反応性、及び、表面処理された一部の領域をマスクとした金属薄膜12のエッチングにおける耐性を考慮して選択することができる。
The metal
すなわち、エッチングはウェットエッチングとドライエッチングに大別でき、ウェットエッチング耐性は、エッチングに用いるエッチング液により異なるため、金属薄膜12の材料は、化学便覧などを参照に選択することができる。
That is, the etching can be broadly classified into wet etching and dry etching, and the wet etching resistance varies depending on the etching solution used for etching. Therefore, the material of the metal
一方、ドライエッチング耐性は、使用するエッチングガスにより異なる。例えば、エッチングガスにフッ素系ガスを用いた場合は、本発明者らが開示している(国際公開第2010/044400号パンフレット)ように、主要フッ化物の沸点が200℃以上の金属という観点で選択すればよく、エッチングガスに酸素系ガスを用いた場合は、金属薄膜12が酸化により昇華(気化)する金属(Mo、In、P)以外であれば特に制限がない。本実施の形態に係る金属薄膜12に用いられる材料は、I族、II族は非常に酸化され扱いにくいため、III族からXIV族の材料から選択されることが好ましく、より好ましくはIII族からXIII族の材料が挙げられる。
On the other hand, the dry etching resistance varies depending on the etching gas used. For example, when a fluorine-based gas is used as the etching gas, as disclosed by the present inventors (International Publication No. 2010/044400 pamphlet), the main fluoride has a boiling point of 200 ° C. or higher in terms of a metal. When an oxygen-based gas is used as an etching gas, there is no particular limitation as long as the metal
本実施の形態に係る金属薄膜12に用いられる材料は、ドライエッチング耐性及び後述のスパッタ成膜の観点から、さらに好ましくは、クロム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、マンガン、アルミニウム、又は白金が挙げられ、最も好ましくは、クロム、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、マンガン、アルミニウム、又は白金が挙げられる。
The material used for the metal
金属薄膜の成膜方法は、例えば、スパッタリング法、蒸着法、又はCVD法を用いて形成することができる。数十nmレベルの微細パターン加工を行うため、微細パターンサイズによっては、膜厚、膜厚分布、表面の凹凸が非常に大きく影響することが考えられる。そこで、これらの影響をできる限り少なくするために、膜厚や膜厚の均一性などの制御がやや困難な塗布法やスプレー法などによる成膜方法より、スパッタリング法や蒸着法やCVD法などの成膜法で成膜することが好ましい。中でも、膜厚、膜厚の均一性、表面粗さ(凹凸)の制御の観点などからスパッタリング法が特に好ましい。 The metal thin film can be formed by using, for example, a sputtering method, a vapor deposition method, or a CVD method. Since fine pattern processing at a level of several tens of nanometers is performed, depending on the fine pattern size, the film thickness, film thickness distribution, and surface unevenness may be very greatly affected. Therefore, in order to reduce these effects as much as possible, the sputtering method, the evaporation method, the CVD method, etc. are used rather than the film forming method by the coating method or the spray method which is somewhat difficult to control the film thickness and the uniformity of the film thickness. It is preferable to form a film by a film forming method. Among these, the sputtering method is particularly preferable from the viewpoint of controlling the film thickness, film thickness uniformity, and surface roughness (unevenness).
次に、図1Bに示すように、本実施の形態における凹凸構造13の形成方法について、以下に詳細に説明する。
Next, as shown in FIG. 1B, a method for forming the
本発明の凹凸構造13のピッチは、1nm以上10μm以下が好ましい。図2は、本実施の形態に係る凹凸構造を示す断面模式図である。図2に示す凹凸構造13には、複数の凸部14及び凹部15からなる凹凸構造13が形成されている。本実施の形態においては、この凹凸構造13の隣接する凸部14間の距離をピッチPという。図2では、隣り合う凸部14の図示右端間の距離をピッチPとしているが、隣り合う凸部14の図示左端間の距離をピッチPとしてもよいし、また隣り合う各凸部14の上面の幅方向の中心間距離をピッチPとすることもできる。なお、本発明において、ピッチPは、図2に示すように、必ずしも凹凸構造13の隣接する凸部14間のピッチPでなくとも良く、隣接する凹部15間のピッチであってもよい。また、図2では、基板11が平板状でピッチPを示しているが、ロール状の基板を用いた場合、凹凸構造13の周面は曲面であり、その際の凸部14間のピッチPは、隣り合う凸部14の上面の例えば、右端端部13a間(左端端部でも幅中心でもよい)を直線状に結んだ距離P´が、ピッチに該当する。なお、ロール状の基板の直径φはcm以上オーダーで、ピッチP´はnm〜μmオーダーであるため、ピッチP´は曲率の影響を受けず、ピッチP´を凸部14の高さ方向のどの位置で測定しても一定のピッチP´(上面側と下面側とでピッチ誤差は0.1%以下程度)を得ることができる。
The pitch of the concavo-
また、本実施の形態において凹凸構造13のパターン形状としては、特に限定はないが、ラインアンドスペース形状、ドット形状、長穴形状、さらにこれらの混合形状などが挙げられる。また、凹凸構造13の断面構造としては、矩形形状、三角形状、ドーム形状、レンズ形状などが挙げられる。
In the present embodiment, the pattern shape of the concavo-
本実施の形態においては、無機材料を含有する熱反応レジスト材料を用いることが好ましい。 In the present embodiment, it is preferable to use a thermal reaction resist material containing an inorganic material.
無機熱反応型レジスト材料としては、特に制限はないが、例えば、本発明者らが開示している(国際公開第2010/044400号パンフレット)ように、主要フッ化物の沸点が200℃以上の元素を少なくとも1種類含む無機熱反応型レジスト材料や、WOx、MoOx、WMoOx、AgOx、PtOxなどを用いることができる。中でも、CuO、CuO−SiO2、CuO−Si、Mn2O3、Mn2O3−SiO2、Mn2O3−Si、Co3O4−SiO2、Co3O4−Si、GaSb、CrOx、CrOx−SiO2に代表される主要フッ化物の沸点が200℃以上の元素を少なくとも1種類含み、かつ分解性酸化物材料や相変化性複合金属材料の無機熱反応型レジスト材料が好ましく、微細凹凸構造13の形成を良好に行いたい場合は、特にCuO−SiO2、CuO−Si、CrOx−SiO2を含むことが好ましい。主要フッ化物の沸点が200℃以上の元素を用いた場合、フッ素系ガスを用いたドライエッチング耐性があるため、フッ素ガスによる金属薄膜12の表面処理に好適に用いることができる。
The inorganic heat-reactive resist material is not particularly limited. For example, as disclosed by the present inventors (WO 2010/044400 pamphlet), the element whose boiling point of the main fluoride is 200 ° C. or higher is used. Inorganic heat-reactive resist materials containing at least one kind, WOx, MoOx, WMoOx, AgOx, PtOx, and the like can be used. Among them, CuO, CuO—SiO 2 , CuO—Si, Mn 2 O 3 , Mn 2 O 3 —SiO 2 , Mn 2 O 3 —Si, Co 3 O 4 —SiO 2 , Co 3 O 4 —Si, GaSb, An inorganic thermal reaction type resist material containing at least one element having a boiling point of 200 ° C. or more represented by a main fluoride represented by CrOx and CrOx-SiO 2 and being a decomposable oxide material or a phase-change composite metal material is preferable. When it is desired to satisfactorily form the fine concavo-
また、本実施の形態において、凹凸構造13は、凹凸構造13に対応した反転構造を有するモールドと、モールドの反転構造の凹部に充填されたレジストと、を具備するマスク転写用シートを、基板上に貼合しモールドを剥離することにより得ることが好ましい。
Further, in the present embodiment, the concavo-
本実施の形態に係るマスク転写用シートについて図3を用いて説明する。図3は、本実施の形態に係るマスク転写用シートの構造を示す断面模式図である。まず、図3Aに示すように、マスク転写用シート30を用意する。マスク転写用シート30は、樹脂モールド31と、樹脂モールド31の凹部に充填された、第1マスク層32と第2マスク層33とから構成される。ここで、第1マスク層32は、金属薄膜12の表面処理時及び後述の残膜除去時のドライエッチングに対する耐性を高くする目的で配置される。第1マスク層32の材料としては、例えば、ゾルゲル材などから構成される無機材料が好適である。一方、樹脂モールド31及び第2マスク層33の材料としては、貼合性(接着性、フレキシブル性など)、機能付与性(エッチング耐性、表面エネルギー制御など)、シート作製の容易性などの観点で、例えば、UV硬化樹脂が好適である。
The mask transfer sheet according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the mask transfer sheet according to the present embodiment. First, as shown in FIG. 3A, a mask transfer sheet 30 is prepared. The mask transfer sheet 30 includes a resin mold 31 and a
このような構成からなるマスク転写用シート30を、図3Aに示すように、基板11上の金属薄膜12の表面に対し、第2マスク層33側を向けて貼合する。
The mask transfer sheet 30 having such a configuration is bonded to the surface of the metal
続いて、図3Bに示すように、樹脂モールド31を剥離した後、第2マスク層33の凹部の底の残膜をO2アッシングにより残膜除去し、図3Cに示すように、金属薄膜12の表面を部分的に露出させた。
Subsequently, as shown in FIG. 3B, after the resin mold 31 is peeled off, the remaining film at the bottom of the recess of the
なお、O2アッシング条件は、例えば、真空中でフロン系ガスが導入でき、プラズマが形成でき、エッチング処理ができるものであれば特に制限はなく、市販のドライエッチング装置、CCP(容量結合型)装置、ICP(誘導結合プラズマ型)装置、ECR(電子サイクロトン共鳴型)装置などを用いることができる。ドライエッチング処理を行う時間、電力、酸素ガスを含むガス種などは、第2マスク層33に使用する材料、厚み、エッチングレートに応じて適宜選択すればよい。なお、第1マスク層32をマスクとして第2マスク層33の残膜を除去する際の精度を高くして、第1マスク層32のパターン形状を図1Eに示す第2のマスク12aに忠実に反転させる上では、ICP装置などが好適で、例えば圧力は5Pa以下であり、3Pa以下がより好ましい。電力は装置サイズに応じて選択するのが好ましい。
The O 2 ashing condition is not particularly limited as long as it can introduce a chlorofluorocarbon gas in a vacuum, can form plasma, and can be etched. A commercially available dry etching apparatus, CCP (capacitive coupling type) An apparatus, an ICP (inductively coupled plasma type) apparatus, an ECR (electron cycloton resonance type) apparatus, or the like can be used. What is necessary is just to select suitably the time which performs dry etching process, electric power, the gas seed | species containing oxygen gas, etc. according to the material used for the
次に、マスク転写用シート30の貼合方法について説明する。例えば、基板11及び金属薄膜12を加熱すると共に、マスク転写用シート30を加圧貼合すればよく、第2マスク層33の種類に応じて一般的な貼合方法を選択することができる。
Next, a method for bonding the mask transfer sheet 30 will be described. For example, while heating the board |
以上の通り、マスク転写用シート30を用いることで、本実施の形態に係る凹凸構造13の形成が可能であり、特に、マスク転写用シートを用いることで、基板毎にマスクを形成する必要がなく、大量生産、コストダウン、生産時間短縮などという利点がある。
As described above, it is possible to form the concavo-
続いて、図1Cに示すように、金属薄膜12の一部の領域に表面処理を施す工程について説明する。本発明において、金属薄膜12の一部の領域を表面処理するとは、第1のマスク13で被覆されていない領域の金属薄膜12を反応性ガスで表面改質することをいう。ここで、表面改質とは、例えば、酸化、硫化、フッ化、窒化、水素化、及び、塩素化をいい、それぞれ用いる反応性ガスとして、酸素系ガス、硫黄系ガス、フッ素系ガス、窒素系ガス、水素系ガス、及び、塩素系ガスを用いることで実施することができる。
Next, as shown in FIG. 1C, a process of performing a surface treatment on a partial region of the metal
本発明において好適に用いることができるガスとして、酸素系ガスが挙げられ、酸素を主成分として、その他にアルゴンなどを添加することができる。硫黄系ガスとは、H2SやSF6のいずれか1種又はこれらの混合体を主成分として、その他にアルゴンなどを添加することができる。フッ素系ガスは、CF4、CHF3、CH2F2、C2F6、C3F8、C4F6、C4F8、C4F10、C5F10、SF6、CCl2F2のいずれか1種又はこれらのうち少なくとも2種の混合体を主成分として、その他にアルゴンなどを添加することができる。窒素系ガスは、窒素を主成分として、その他にアルゴンなどを添加することができる。水素系ガスは、水素を主成分として、その他にアルゴンなどを添加することができる。塩素系ガスは、塩素を主成分として、その他にアルゴンなどを添加することができる。 Examples of the gas that can be suitably used in the present invention include an oxygen-based gas, and oxygen or the like can be added as a main component and argon or the like can be added. As the sulfur-based gas, any one of H 2 S and SF 6 or a mixture thereof can be used as a main component, and argon or the like can be added thereto. The fluorine-based gas is CF 4 , CHF 3 , CH 2 F 2 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 6 , C 4 F 8 , C 4 F 10 , C 5 F 10 , SF 6 , CCl Argon or the like can be added to any one of 2 F 2 or a mixture of at least two of them as a main component. The nitrogen-based gas can contain nitrogen as a main component and argon or the like in addition. The hydrogen-based gas can contain hydrogen as a main component and argon or the like in addition. The chlorine-based gas can contain chlorine as a main component and argon or the like.
なお、フッ素系ガスを用いた表面処理において、処理条件次第では、フルオロカーボン膜が金属薄膜12上に堆積(デポジション)するが、このフルオロカーボン膜は金属薄膜12との密着性に乏しいため、マスクとして機能し難い。従って、本発明における金属薄膜12への表面処理の範疇からは、金属薄膜12上へのフルオロカーボンの堆積は除かれることが好ましい。
In the surface treatment using a fluorine-based gas, depending on the treatment conditions, the fluorocarbon film is deposited (deposited) on the metal
本実施の形態に係る金属薄膜12への表面処理では、反応性ガスに対するエッチング耐性が高い第1のマスク13を使用しているため、処理条件によって特に影響を受けないが、中でも、酸素系ガス、フッ素系ガス、又は窒素系ガスを用いることが好ましく、より好ましくは酸素系ガス又は窒素系ガスを用いることであり、最も好ましくは酸素系ガスを用いることである。
In the surface treatment of the metal
第1のマスク13が無機材料を含有する場合には、酸素系ガスを用いたドライエッチング処理による酸化では全くエッチングされないため、第1のマスク13の凹凸構造を忠実に反転した形状を金属薄膜12に形成することができる。
When the
加えて、マスク転写用シート30を用いた場合、O2アッシング処理を実施するが(図3参照)、O2アッシングと酸素系ガスを用いたドライエッチング処理を同時に行うことができるため好適である。 In addition, when the mask transfer sheet 30 is used, O 2 ashing is performed (see FIG. 3), which is preferable because O 2 ashing and dry etching using an oxygen-based gas can be performed simultaneously. .
金属薄膜12の表面処理には周知のドライエッチング装置を利用できる。ドライエッチング装置は、例えば、真空中でフロン系ガスが導入でき、プラズマが形成でき、金属薄膜12に対して表面処理を施すことができるものであれば特に制限はなく、市販のドライエッチング装置、CCP(容量結合型)装置、ICP(誘導結合プラズマ型)装置、ECR(電子サイクロトン共鳴型)装置などを用いることができる。ドライエッチング処理を行う時間、電力は、使用する材料、厚み、エッチングレートに応じて適宜選択すればよい。なお、第1のマスク13のパターン形状を忠実に金属薄膜12に反映する上では、ICP装置などが好適で、例えば圧力は5P以下であり、3Pa以下がより好ましい。電力は装置サイズに応じて選択するのが好ましい。
A known dry etching apparatus can be used for the surface treatment of the metal
続いて、図1Dに示すように、金属薄膜12の表面処理が施されていない他の領域を選択的に除去する工程について説明する。本実施の形態に係る反転構造17は、表面処理され、被改質層16が形成された金属薄膜12の一部の領域をマスクとして、表面処理されていない金属薄膜12の他の領域をエッチングすることにより得ることができる。
Next, as shown in FIG. 1D, a process of selectively removing other regions where the surface treatment of the metal
ここで、エッチングとは、ウェットエッチング若しくはドライエッチングをいずれか実施する、又は、ウェットエッチング実施後にドライエッチングを複数実施することをいい、金属薄膜12及び第1のマスク13に用いられるレジストの材料や表面処理条件に応じて適宜選択することができる。ドライエッチングは、ICPドライエッチングなど、異方性エッチングを行うことができる特徴を持ち、ウェットエッチングは、設備が安価であり、ドライエッチングに比べエッチング速度が速いという特徴を持つため、これらを考慮してエッチング方法を適宜選択するができる。
Here, etching refers to either wet etching or dry etching, or a plurality of dry etchings after wet etching. Resist materials used for the metal
例えば、金属薄膜12にクロム材料を選択し、酸素ガスによる表面処理を実施した場合、被改質層16は酸化クロムになる。この場合、エッチングはウェットエッチングで実施することができ、酸化クロムが溶解しないで、クロムが溶解するエッチング液として酸性溶液、例えば、塩酸などを用いることができる。金属薄膜12にチタン材料を選択し、酸素ガスによる表面処理を実施した場合、被改質層16は酸化チタンになる。この場合、エッチングはウェットエッチングで実施することができ、酸化チタンが溶解しないで、チタンが溶解するエッチング液として酸性溶液、例えば、硫酸、燐酸、硝酸及びそれらの混合液などを用いることができる。金属薄膜12に鉄材料を選択し、酸素ガスによる表面処理を実施した場合、被改質層16は酸化鉄になる。この場合、エッチングはウェットエッチングで実施することができ、酸化鉄が溶解しないで、鉄が溶解するエッチング液として酸性溶液、例えば硝酸などを用いることができる。金属薄膜12にコバルト材料を選択し、酸素ガスによる表面処理を実施した場合、被改質層16は酸化コバルトになる。この場合、エッチングはウェットエッチングで実施することができ、酸化コバルトが溶解しないで、コバルトが溶解するエッチング液として酸性溶液、例えば硝酸などを用いることができる。金属薄膜12にニッケル材料を選択し、酸素ガスによる表面処理を実施した場合、被改質層16は酸化ニッケルになる。この場合、エッチングはウェットエッチングで実施することができ、酸化ニッケルが溶解しないで、ニッケルが溶解するエッチング液として酸性溶液、例えば、硝酸などを用いることができる。金属薄膜12にマンガン材料を選択し、酸素ガスによる表面処理を実施した場合、被改質層16は酸化マンガンになる。この場合、エッチングはウェットエッチングで実施することができ、酸化マンガンが溶解しないで、マンガンが溶解するエッチング液として酸性溶液、例えば、硫酸などを用いることができる。金属薄膜12にアルミニウム材料を選択し、酸素ガスによる表面処理を実施した場合、被改質層16は酸化アルミニウムになる。この場合、エッチングはドライエッチングで実施することができ、酸化アルミニウムがドライエッチングされないで、アルミニウムがドライエッチングされるガスとして、塩素系ガスを用いることができる。
For example, when a chromium material is selected for the metal
なお、金属薄膜12の他の領域をドライエッチングで除去する場合、被改質層16を得るために金属薄膜12を表面処理したガス種以外で実施することが好ましい。金属薄膜12を表面処理した場合と同じガス種で金属薄膜12の他の領域をドライエッチングで除去する場合、反転構造17の形状が不明瞭になる問題や、金属薄膜12の他の領域が除去できない問題などが生じる。
In addition, when removing the other area | region of the metal
以上、図1Dで示すように、金属薄膜12の表面処理が施されていない他の領域を選択的に除去する工程について説明したが、当該他の領域と、被改質層16とのエッチング差が出しやすい観点から、ウェットエッチングがより好ましい。
As described above, as shown in FIG. 1D, the process of selectively removing another region where the surface treatment of the metal
以上の通り、本実施の形態に係る反転構造体18の製造方法を実施することで、第1のマスク13のパターン形状を忠実に第2のマスク12aのパターン形状に反転することができるので、その第2のマスク12aを用いて基板11をエッチングすることにより、第2のマスク12aのパターン形状を基板11において再現することができる。即ち、所望の凹凸構造のパターン形状の反転パターンを第1のマスク13で作製することで、所望の凹凸構造のパターン形状を基板11に作製できる。
As described above, the pattern shape of the
凹凸構造付基板20は、上記反転構造体18の反転構造17を構成する被改質層16を有する金属薄膜12の一部の領域12aをマスクとして用いて、基板11をエッチングすることで作製できる。ここでエッチングとは、ウェットエッチング若しくはドライエッチングをいずれか実施する、又は、ウェットエッチング実施後にドライエッチングを複数実施することをいい、上記反転構造17を構成する金属薄膜12に用いられる材料及び表面処理に使用するガスの種類に応じて適宜選択することができる。ドライエッチングは、ICPドライエッチングなど、異方性エッチングを行うことができる特徴を持ち、ウェットエッチングは、設備が安価であり、ドライエッチングに比べエッチング速度が速いという特徴を持つため、これらを考慮してエッチング方法を適宜選択するができる。
The substrate with a concavo-
以下、本発明の効果を明確にするために実施した実施例により本発明を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples carried out in order to clarify the effects of the present invention. In addition, this invention is not limited at all by the following examples.
(実施例1)
金属薄膜の材料として、クロムを選択し、ドライエッチング耐性のある熱反応型レジスト材料として、CuO−SiO2(10at%)を選択した。
Example 1
Chromium was selected as the material for the metal thin film, and CuO—SiO 2 (10 at%) was selected as the thermal reaction resist material having dry etching resistance.
まず、2inΦの石英基板上に、スパッタリング法によりクロムを50nm成膜し、続いて熱反応型レジストCuO−SiO2(10at%)を20nm成膜した。成膜条件は、芝浦メカトロニクス社製(CFS−8EP−350TH)のスパッタ装置を用いて、金属薄膜はφ3インチのCrターゲットを用いて、DC80Wの電力で実施し、熱反応型レジストはφ3インチのCuO−SiO2(10at%)ターゲットを用いて、RF100Wの電力で実施した。 First, a chromium film having a thickness of 50 nm was formed on a 2 inΦ quartz substrate by a sputtering method, and then a thermal reaction type resist CuO—SiO 2 (10 at%) was formed to a thickness of 20 nm. Film formation conditions were performed using a sputtering apparatus manufactured by Shibaura Mechatronics (CFS-8EP-350TH), a metal thin film using a φ3 inch Cr target, with a power of DC 80 W, and a thermal reaction resist of φ3 inch. CuO-SiO 2 (10at%) using a target was performed at a power of RF100W.
以上のように成膜した積層体を以下の条件で露光した。
露光用半導体レーザー波長:405nm
レンズ開口数:0.85
露光レーザーパワー:1mW〜10mW
送りピッチ:120nm〜1000nm
The laminate formed as described above was exposed under the following conditions.
Semiconductor laser wavelength for exposure: 405 nm
Lens numerical aperture: 0.85
Exposure laser power: 1mW ~ 10mW
Feed pitch: 120 nm to 1000 nm
なお、露光中にレーザーの強度を変調させることで、さまざまな形状やパターンを作製できるが、本実施例では、露光精度を確かめるために、パターンとして孤立した円形を形成した。形成するパターン形状は、所望の用途によって連続の溝形状、楕円形状なども選択できる。本発明は、露光形状によって何ら制限を受けるものではない。 Although various shapes and patterns can be produced by modulating the laser intensity during exposure, in this embodiment, an isolated circle was formed as a pattern in order to confirm the exposure accuracy. As a pattern shape to be formed, a continuous groove shape, an elliptical shape, or the like can be selected depending on a desired application. The present invention is not limited by the exposure shape.
続いて、0.3wt%のグリシン水溶液を用いて熱反応型レジストの現像を5分間実施した。 Subsequently, development of the heat-reactive resist was performed for 5 minutes using a 0.3 wt% glycine aqueous solution.
その後、熱反応型レジストパターンをマスク(第1のマスク)にして、酸素ガスにより、クロムから成る金属薄膜の表面処理を行い、金属薄膜の一部に酸化クロムを形成した。この時点で、それぞれのサンプルの一部を表面SEM(走査型電子顕微鏡)観察を行い、第1のマスクの形状を確認した。 Thereafter, using the thermal reaction resist pattern as a mask (first mask), surface treatment of the metal thin film made of chromium was performed with oxygen gas to form chromium oxide on a part of the metal thin film. At this time, a part of each sample was observed with a surface SEM (scanning electron microscope) to confirm the shape of the first mask.
次に、6Nの塩酸を用いて、金属薄膜の表面処理がされていない領域を溶解し、反転構造体を得た。 Next, 6N hydrochloric acid was used to dissolve the region of the metal thin film that was not surface-treated to obtain an inverted structure.
得られた反転構造体と第1のマスクの表面SEM観察をそれぞれ行ったところ、反転構造体は第1のマスクの凹凸構造を忠実に反転した形状を有していた。また、金属薄膜の酸素ガスによる表面処理前後の第1のマスクの形状の変化もなかった。 When the surface inversion SEM observation of the obtained inversion structure and the first mask was performed, the inversion structure had a shape that faithfully inverted the concavo-convex structure of the first mask. Further, there was no change in the shape of the first mask before and after the surface treatment of the metal thin film with oxygen gas.
(実施例2)
金属薄膜の材料として、マンガンを選択し、マスクとして、ドライエッチング耐性のある無機材料を含有するマスク転写用シートを選択した。
(Example 2)
Manganese was selected as the material for the metal thin film, and a mask transfer sheet containing an inorganic material having dry etching resistance was selected as the mask.
まず、2inΦのシリコン基板上に、スパッタリング法によりマンガンを30nm成膜した。成膜条件は、芝浦メカトロニクス社製(CFS−8EP−350TH)のスパッタ装置を用いて、金属薄膜はφ3インチのMnターゲットを用いて、DC200Wの電力で実施した。 First, a 30 nm-thick manganese film was formed on a 2 inΦ silicon substrate by sputtering. The film forming conditions were performed using a sputtering apparatus manufactured by Shibaura Mechatronics (CFS-8EP-350TH) and using a Mn target having a diameter of 3 inches for the metal thin film with a power of DC 200 W.
続いて、上記説明した図3Aに示すパターンを具備したマスク転写用シート30を用意した。本実施例においては、樹脂モールド31として後述の材料Aを、第1マスク層32として後述の材料Bを、第2マスク層33として後述の材料Cをそれぞれ使用した。なお、マスク転写用シート30のパターンは、ピッチ460nmを選択して作製した。なお、今回のパターンのピッチは460nmで実施したが、必要に応じてパターンピッチは変更することができ、本発明はパターン形状によって何ら制限を受けるものではない。
Subsequently, a mask transfer sheet 30 having the pattern shown in FIG. 3A described above was prepared. In this example, a material A described later was used as the resin mold 31, a material B described later was used as the
本実施例においては、以下の材料を用いた。
・DACHP…OPTOOL DAC HP(ダイキン工業社製)
・M350…トリメチロールプロパン(EO変性)トリアクリレート(東亞合成社製 M350)
・I.184…Irgacure 184(BASFジャパン(株)製)
・I.369…Irgacure 369(BASFジャパン(株)製)
・TTB…チタンテトラブトキシド
・3APTMS…KBM5103(信越シリコーン社製)
・SH710…フェニル変性シリコーン(東レ・ダウコーニング社製)
・SR833…トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(SR833(SARTOMER社製))
・SR368…トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート(SR368(SARTOMER社製)
・PGME…プロピレングリコールモノメチルエーテル
・MEK…メチルエチルケトン
In this example, the following materials were used.
・ DACHP: OPTOOL DAC HP (manufactured by Daikin Industries)
M350: trimethylolpropane (EO-modified) triacrylate (M350, manufactured by Toagosei Co., Ltd.)
・ I. 184 ... Irgacure 184 (manufactured by BASF Japan)
・ I. 369 ... Irgacure 369 (manufactured by BASF Japan Ltd.)
・ TTB: Titanium tetrabutoxide ・ 3APTMS: KBM5103 (manufactured by Shin-Etsu Silicone)
SH710: Phenyl-modified silicone (Toray Dow Corning)
SR833: Tricyclodecane dimethanol diacrylate (SR833 (manufactured by SARTOMER))
SR368: Tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate triacrylate (SR368 (manufactured by SARTOMER)
・ PGME: Propylene glycol monomethyl ether ・ MEK: Methyl ethyl ketone
上述のマスク転写用シート30を、金属薄膜12の上に、80℃にシリコン基板を加熱するとともにUV照射(500mJ/cm2)で、貼合した。
The above-described mask transfer sheet 30 was bonded onto the metal
続いて、図3Bに示すように、樹脂モールド31を剥離した後、第2マスク層33の凹部の底の残膜をO2アッシングにより除去し、図3Cに示すように、金属薄膜12の表面を部分的に露出させた。なお、O2アッシング条件は、圧力1Pa、O2ガスで実施した。この時点で、サンプルの一部の表面SEM観察及び断面SEM観察を行い、第1マスク層32及び第2マスク層33からなる第1のマスクの形状を確認した。
Subsequently, as shown in FIG. 3B, after the resin mold 31 is peeled off, the remaining film at the bottom of the concave portion of the
次に、第1マスク層32及び第2マスク層33を第1のマスクとして用いて、金属薄膜12の一部に酸素ガスによる表面処理を実施した。なお、O2アッシング条件は、圧力1Pa、O2ガスで実施した。また本実施例においては、O2アッシングと酸素ガスによる表面処理は、連続して実施した。
Next, using the
次に、2Nの硫酸を用いて、金属薄膜の表面処理がされていない領域を溶解し、反転構造体を得た。 Next, the area | region where the surface treatment of the metal thin film was not performed was melt | dissolved using 2N sulfuric acid, and the inversion structure was obtained.
得られた反転構造体と第1のマスク(第1マスク層32及び第2マスク層33)の表面SEM観察と断面SEM観察をそれぞれ行ったところ、反転構造体は、第1マスク層32及び第2マスク層33で構成された凹凸構造のパターン形状を忠実に反転したパターン形状を有していた。また、金属薄膜の酸素ガスによる表面処理前後の第1マスク層32及び第2マスク層33の形状の変化もなかった。
When the surface inversion SEM observation and the cross-sectional SEM observation of the obtained inversion structure and the first mask (the
なお、上記マスク転写用シート30は、枚葉で作製してもよく、リール状で作製してもよい。特にリール状の場合大量生産に向くため好ましい。以下、本実施例においてリール状のマスク転写用シート30を作製した工程について説明する。 The mask transfer sheet 30 may be manufactured as a single sheet or a reel. In particular, the reel shape is preferable because it is suitable for mass production. Hereinafter, a process of manufacturing the reel-shaped mask transfer sheet 30 in this embodiment will be described.
(1)円筒状マスターモールドを作製し、(2)円筒状マスターモールドに対して光転写法を適用して、リール状の樹脂モールドを作製した。(3)その後、リール状の樹脂モールドを光学基板のマスク転写用シートへと加工した。 (1) A cylindrical master mold was prepared, and (2) a reel-shaped resin mold was prepared by applying an optical transfer method to the cylindrical master mold. (3) Thereafter, the reel-shaped resin mold was processed into a mask transfer sheet on the optical substrate.
(1)円筒状マスターモールドの作製
半導体レーザーを用いた直接描画リソグラフィ法により、円筒状石英ガラスの表面に、凹凸構造を形成した。まず、円筒状石英ガラス表面上に、スパッタリング法によりレジスト層を成膜した。スパッタリング法は、芝浦メカトロニクス社製(CFS−8EP−350TH)のスパッタ装置を用いて、φ3インチのCuO−Si(8atm%)を用いて、RF100Wの電力で実施し、20nmのレジスト層を成膜した。続いて、円筒状石英ガラスを回転させながら、波長405nmn半導体レーザーを用い露光を行った。次に、露光後のレジスト層を現像した。レジスト層の現像は、0.3wt%のグリシン水溶液を用いて、5分間実施した。次に、現像したレジスト層をマスクとし、ドライエッチングによるエッチング層(石英ガラス)のエッチングを行った。ドライエッチングは、エッチングガスとしてSF6を用い、処理ガス圧5Pa、処理電力300W、処理時間8分の条件で実施した。最後に、表面に凹凸構造が付与された円筒状石英ガラスから、レジスト層残渣のみを、pH1の硫酸を用い剥離した。剥離時間は6分間とした。
(1) Production of cylindrical master mold An uneven structure was formed on the surface of cylindrical quartz glass by a direct drawing lithography method using a semiconductor laser. First, a resist layer was formed on the cylindrical quartz glass surface by sputtering. The sputtering method was performed using a sputtering apparatus manufactured by Shibaura Mechatronics (CFS-8EP-350TH) using φ3 inch CuO—Si (8 atm%) with an RF power of 100 W, and a 20 nm resist layer was formed. did. Subsequently, exposure was performed using a semiconductor laser having a wavelength of 405 nm while rotating the cylindrical quartz glass. Next, the resist layer after exposure was developed. The development of the resist layer was carried out for 5 minutes using a 0.3 wt% glycine aqueous solution. Next, using the developed resist layer as a mask, the etching layer (quartz glass) was etched by dry etching. Dry etching was performed using SF 6 as an etching gas under conditions of a processing gas pressure of 5 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 8 minutes. Finally, only the resist layer residue was peeled off from the cylindrical quartz glass having a concavo-convex structure on the surface using sulfuric acid having a pH of 1. The peeling time was 6 minutes.
得られた円筒状石英ガラスの凹凸構造に対し、フッ素系離型剤であるデュラサーフHD−1101Z(ダイキン化学工業社製)を塗布し、60℃で1時間加熱後、室温で24時間静置し固定化した。その後、デュラサーフHD−ZV(ダイキン化学工業社製)で3回洗浄し、円筒状マスターモールドを得た。 Durasurf HD-1101Z (produced by Daikin Chemical Industries), which is a fluorine-based mold release agent, is applied to the uneven structure of the obtained cylindrical quartz glass, heated at 60 ° C. for 1 hour, and then allowed to stand at room temperature for 24 hours. And fixed. Then, it wash | cleaned 3 times by Durasurf HD-ZV (made by Daikin Chemical Industries), and the cylindrical master mold was obtained.
(2)リール状の樹脂モールドの作製
作製した円筒状マスターモールドを鋳型とし、光ナノインプリント法を適用し、連続的にリール状の樹脂モールドG1を作製した。続いて、リール状の樹脂モールドG1をテンプレートとして、光ナノインプリント法により、連続的にリール状の樹脂モールドG2を得た。樹脂モールドG2を得ることで、円筒状マスターモールドと同一のパターン形状を得た。以下に樹脂モールドG1、G2の作製方法を詳説する。
(2) Production of reel-shaped resin mold Using the produced cylindrical master mold as a mold, the optical nanoimprint method was applied to continuously produce a reel-shaped resin mold G1. Subsequently, a reel-shaped resin mold G2 was continuously obtained by an optical nanoimprint method using the reel-shaped resin mold G1 as a template. By obtaining the resin mold G2, the same pattern shape as the cylindrical master mold was obtained. Hereinafter, a method for producing the resin molds G1 and G2 will be described in detail.
PETフィルムA−4100(東洋紡社製:幅300mm、厚さ100μm)の易接着面にマイクログラビアコーティング(廉井精機社製)により、塗布膜厚5μmになるように以下に示す材料Aを塗布した。次いで、円筒状マスターモールドに対し、材料Aが塗布されたPETフィルムをニップロールで押し付け、大気下、温度25℃、湿度60%で、ランプ中心下での積算露光量が1500mJ/cm2となるように、フュージョンUVシステムズ・ジャパン株式会社製UV露光装置(Hバルブ)を用いて紫外線を照射し、連続的に光硬化を実施し、表面に凹凸構造が転写されたリール状の樹脂モールドG1(長さ200m、幅300mm)を得た。 The material A shown below was applied to the easy-adhesion surface of PET film A-4100 (manufactured by Toyobo Co., Ltd .: width 300 mm, thickness 100 μm) by microgravure coating (manufactured by Yurai Seiki Co., Ltd.) so that the coating film thickness was 5 μm. . Next, the PET film coated with the material A is pressed against the cylindrical master mold with a nip roll so that the integrated exposure amount under the center of the lamp is 1500 mJ / cm 2 in the atmosphere at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 60%. The resin mold G1 in the form of a reel with a concavo-convex structure transferred to the surface by irradiating ultraviolet rays using a UV exposure apparatus (H bulb) manufactured by Fusion UV Systems Japan Co., Ltd. 200 m in width and 300 mm in width).
次に、リール状の樹脂モールドG1をテンプレートとして見立て、光ナノインプリント法を適用し連続的に、リール状の樹脂モールドG2を作製した。PETフィルムA−4100(東洋紡社製:幅300mm、厚さ100μm)の易接着面にマイクログラビアコーティング(廉井精機社製)により、下記材料Aを塗布膜厚3μmになるように塗布した。次いで、リール状の樹脂モールドG1の凹凸構造面に対し、材料Aが塗布されたPETフィルムをニップロール(0.1MPa)で押し付け、大気下、温度25℃、湿度60%で、ランプ中心下での積算露光量が1200mJ/cm2となるように、フュージョンUVシステムズ・ジャパン株式会社製UV露光装置(Hバルブ)を用いて紫外線を照射し、連続的に光硬化を実施し、表面に凹凸構造が転写されたリール状の樹脂モールドG2(長さ200m、幅300mm)を複数得た。
材料A… DACHP:M350:I.184:I.369=17.5g:100g:5.5g:2.0g
Next, the reel-shaped resin mold G1 was regarded as a template, and the optical nanoimprint method was applied to continuously produce the reel-shaped resin mold G2. The following material A was applied to an easy-adhesion surface of PET film A-4100 (manufactured by Toyobo Co., Ltd .: width 300 mm, thickness 100 μm) by microgravure coating (manufactured by Yurai Seiki Co., Ltd.) so as to have a coating film thickness of 3 μm. Next, the PET film coated with the material A is pressed against the concavo-convex structure surface of the reel-shaped resin mold G1 with a nip roll (0.1 MPa), and the temperature is 25 ° C., the humidity is 60%, and the bottom of the lamp center. The UV exposure apparatus (H bulb) manufactured by Fusion UV Systems Japan Co., Ltd. is used to irradiate ultraviolet rays so that the integrated exposure amount is 1200 mJ / cm 2, and photocuring is continuously performed. A plurality of transferred reel-shaped resin molds G2 (length 200 m, width 300 mm) were obtained.
Material A ... DACHP: M350: I. 184: I.D. 369 = 17.5 g: 100 g: 5.5 g: 2.0 g
(3)マスク転写用シートの作製
リール状の樹脂モールドG2の凹凸構造面に対して、下記材料Bの希釈液を塗工した。続いて、材料Bを凹凸構造内部に内包するリール状の樹脂モールドG2の凹凸構造面上に、下記材料Cの希釈液を塗工し、マスク転写用シートを得た。
材料B…TTB:3APTMS:SH710:I.184:I.369=65.2g:34.8g:5.0g:1.9g:0.7g
材料C…Bindingpolymer:SR833:SR368:I.184:I.369=77.1g:11.5g:11.5g:1.47g:0.53g
Bindingpolymer…ベンジルメタクリレート80質量%、メタクリル酸20質量%の2元共重合体のメチルエチルケトン溶液(固形分50%、重量平均分子量56000、酸当量430、分散度2.7)
(3) Preparation of mask transfer sheet The diluted solution of the following material B was applied to the concavo-convex structure surface of the reel-shaped resin mold G2. Subsequently, a diluent for the following material C was applied on the concavo-convex structure surface of the reel-shaped resin mold G2 containing the material B inside the concavo-convex structure to obtain a mask transfer sheet.
Material B ... TTB: 3APTMS: SH710: I. 184: I.D. 369 = 65.2 g: 34.8 g: 5.0 g: 1.9 g: 0.7 g
Material C: Binding polymer: SR833: SR368: I.I. 184: I.D. 369 = 77.1 g: 11.5 g: 11.5 g: 1.47 g: 0.53 g
Binding polymer: Methyl ethyl ketone solution of binary copolymer of 80% by mass of benzyl methacrylate and 20% by mass of methacrylic acid (solid content 50%, weight average molecular weight 56000, acid equivalent 430, dispersity 2.7)
前述の(2)リール状の樹脂モールドの作製と同様の装置を使用し、PGMEにて希釈した材料Bを、リール状の樹脂モールドG2(樹脂モールド31)の凹凸構造面上に直接塗工した。ここで、希釈濃度は、単位面積当たりの塗工原料(PGMEにて希釈した上記材料B)中に含まれる固形分量が、単位面積当たりの樹脂モールドG2の凹凸構造の体積よりも20%以上小さくなるように設定した。塗工後、80℃の送風乾燥炉内を5分間かけて通過させ、材料Bを凹凸構造内部に内包するリール状の樹脂モールドG2を巻き取り回収した。 Using the same apparatus as in the above-mentioned (2) production of the reel-shaped resin mold, the material B diluted with PGME was directly applied onto the concavo-convex structure surface of the reel-shaped resin mold G2 (resin mold 31). . Here, the dilution concentration is such that the solid content contained in the coating raw material per unit area (the material B diluted with PGME) is 20% or more smaller than the volume of the concavo-convex structure of the resin mold G2 per unit area. Was set to be. After coating, the material was passed through an air-drying oven at 80 ° C. for 5 minutes, and a reel-shaped resin mold G2 containing the material B inside the concavo-convex structure was wound and collected.
続いて、材料Bを凹凸構造内部に内包するリール状の樹脂モールドG2を巻き出すと共に、前述の(2)リール状の樹脂モールドの作製と同様の装置を使用し、PGMEおよびMEKにて希釈した材料Cを、凹凸構造面上に直接塗工した。ここで、希釈濃度は、凹凸構造内部に配置された材料Bと塗工された材料Cの界面と、材料Cの表面と、の距離が400nm〜800nmになるように設定した。塗工後、80℃の送風乾燥炉内を5分間かけて通過させ、材料Cの表面にポリプロピレンから成るカバーフィルムを合わせ、巻き取り回収した。 Subsequently, the reel-shaped resin mold G2 enclosing the material B in the concavo-convex structure is unwound and diluted with PGME and MEK using the same apparatus as the above-described (2) production of the reel-shaped resin mold. Material C was directly coated on the concavo-convex structure surface. Here, the dilution concentration was set such that the distance between the interface between the material B and the coated material C arranged in the concavo-convex structure and the surface of the material C was 400 nm to 800 nm. After coating, the material was passed through an air-drying oven at 80 ° C. for 5 minutes, and a cover film made of polypropylene was put on the surface of the material C, and the material was wound and collected.
なお、図3Aにおける、樹脂モールド31が材料A、第1マスク層32が材料B、第2マスク層33が材料Cに該当する。
In FIG. 3A, the resin mold 31 corresponds to the material A, the
(比較例1)
金属薄膜の材料として、クロムを選択し、レジスト材料として、UVフォトレジストを選択し、実施した。
(Comparative Example 1)
Chromium was selected as the material for the metal thin film, and UV photoresist was selected as the resist material.
まず、2inφの石英基板上を2枚準備し、それぞれスパッタリング法によりクロムを50nm成膜した。成膜条件は、芝浦メカトロニクス社製(CFS−8EP−350TH)のスパッタ装置を用いて、金属薄膜はφ3インチのCrターゲットを用いて、DC80Wの電力で実施した。続いて、UVフォトレジスト(PAK−02;東洋合成製)をスピンコート法により成膜した。 First, two sheets of a 2 inφ quartz substrate were prepared, and chromium was deposited to a thickness of 50 nm by sputtering. The film formation was carried out using a sputtering apparatus manufactured by Shibaura Mechatronics (CFS-8EP-350TH), and using a φ3 inch Cr target for the metal thin film with a power of DC 80 W. Subsequently, a UV photoresist (PAK-02; manufactured by Toyo Gosei) was formed by spin coating.
次に、UVフォトレジストを成膜したサファイア基板は、ナノインプリントモールドを用いてUVフォトレジストにパターンを転写した。UVフォトレジストの残膜は、O2ガスを用いたドライエッチングにより除去し、第1のマスクを形成した。なお、ドライエッチング条件は、圧力1Pa、2分間で実施した。この時点で、サンプルの一部の表面SEM観察をそれぞれ行い、第1のマスクの形状を確認した。 Next, the sapphire substrate on which the UV photoresist was formed was transferred to the UV photoresist using a nanoimprint mold. The remaining film of the UV photoresist was removed by dry etching using O 2 gas to form a first mask. The dry etching conditions were a pressure of 1 Pa and 2 minutes. At this time, a surface SEM observation of a part of the sample was performed, and the shape of the first mask was confirmed.
続いて、第1のマスクを形成した2枚の基板のうち、1枚目は酸素ガスにより、クロムからなる金属薄膜の表面処理を行った。2枚目は、CF4ガスにより、クロムからなる金属薄膜の表面処理を行った。 Subsequently, of the two substrates on which the first mask was formed, the first substrate was subjected to surface treatment of a metal thin film made of chromium with oxygen gas. The second sheet was subjected to a surface treatment of a metal thin film made of chromium with CF 4 gas.
この時点で、サンプルの一部の表面SEM観察をそれぞれ行ったところ、第1のマスクの形状が大幅に変化していた。 At this point, when the surface SEM observation of a part of the sample was performed, the shape of the first mask was significantly changed.
次に、6Nの塩酸を用いて、金属薄膜の表面処理がされていない領域を溶解し、反転構造体を得た。 Next, 6N hydrochloric acid was used to dissolve the region of the metal thin film that was not surface-treated to obtain an inverted structure.
得られた反転構造体と第1のマスクの表面SEM観察をそれぞれ行ったところ、反転構造体は第1のマスクの凹凸構造を忠実に反転した形状を有していなかった。 When the surface inversion SEM observation of the obtained inversion structure and the first mask was performed, the inversion structure did not have a shape that faithfully inverted the uneven structure of the first mask.
(実施例3)
金属薄膜の材料として、アルミニウムを選択し、ドライエッチング耐性のある熱反応型レジスト材料として、CuO−SiO2(10at%)を選択し、基板としては、φ80mm×L50mmスリーブ形状の石英ガラスを用いた。
(Example 3)
Aluminum was selected as the material for the metal thin film, CuO-SiO 2 (10 at%) was selected as the heat-reactive resist material having dry etching resistance, and quartz glass with a sleeve shape of φ80 mm × L50 mm was used as the substrate. .
まず、石英基板上に、スパッタリング法によりアルミニウムを30nm成膜し、続いて熱反応型レジストCuO−SiO2(10at%)を20nm成膜した。成膜条件は、芝浦メカトロニクス社製(CFS−8EP−350TH)のスパッタ装置を用いて、金属薄膜はφ3インチのAlターゲットを用いて、DC80Wの電力で実施し、熱反応型レジストはφ3インチのCuO−SiO2(10at%)ターゲットを用いて、RF100Wの電力で実施した。 First, an aluminum film having a thickness of 30 nm was formed on a quartz substrate by a sputtering method, and then a thermal reaction resist CuO—SiO 2 (10 at%) was formed to a thickness of 20 nm. The film forming conditions were performed using a sputtering apparatus manufactured by Shibaura Mechatronics (CFS-8EP-350TH), a metal thin film using a φ3 inch Al target, with a power of DC 80 W, and a thermal reaction resist of φ3 inch. CuO-SiO 2 (10at%) using a target was performed at a power of RF100W.
まず、スリーブ形状の基板上にスパッタリング法によりアルミニウムを30nm成膜し、続いて熱反応型レジストCuO−SiO2(10at%)を20nm成膜した。 First, an aluminum film having a thickness of 30 nm was formed on a sleeve-shaped substrate by a sputtering method, and then a thermal reaction resist CuO—SiO 2 (10 at%) was formed to a thickness of 20 nm.
次に、スリーブ形状の基板上に成膜した積層体を露光し、熱反応型レジスト層に熱反応領域を形成した。露光条件を以下に示す。
露光用半導体レーザー波長:405nm
レンズ開口数:0.85
露光レーザーパワー:1mW〜25mW
送りピッチ:120nm〜350nm
回転速度:210rpm〜1670rpm
Next, the laminated body formed on the sleeve-shaped substrate was exposed to form a thermal reaction region in the thermal reaction type resist layer. The exposure conditions are shown below.
Semiconductor laser wavelength for exposure: 405 nm
Lens numerical aperture: 0.85
Exposure laser power: 1mW to 25mW
Feed pitch: 120 nm to 350 nm
Rotation speed: 210rpm-1670rpm
次に、露光した熱反応型レジスト層を現像した。現像は、0.3wt%のグリシン水溶液を用いて、5分間実施した。この時点で、サンプルの一部の表面SEM観察を行い、第1のマスク形状を確認した。 Next, the exposed heat-reactive resist layer was developed. Development was carried out for 5 minutes using a 0.3 wt% aqueous glycine solution. At this point, a surface SEM observation of a part of the sample was performed to confirm the first mask shape.
その後、熱反応型レジストパターンをマスク(第1のマスク)にして、酸素ガスにより、アルミニウムから成る金属薄膜の表面処理を行い、金属薄膜の一部に酸化アルミニウムを形成した。 Thereafter, the surface of the metal thin film made of aluminum was treated with oxygen gas using the thermal reaction type resist pattern as a mask (first mask) to form aluminum oxide on a part of the metal thin film.
次に、塩素ガスを用いたドライエッチングにより、金属薄膜の表面処理がされていない領域をエッチングして、反転構造体を得た。ドライエッチングの条件は、SAMCO社製(RIE−230iP)を用いて、圧力0.2Pa、処理電力ICP200W/Bias100W、処理時間1分で実施した。 Next, the region where the metal thin film was not surface-treated was etched by dry etching using chlorine gas to obtain an inverted structure. The dry etching was carried out using SAMCO (RIE-230iP) under a pressure of 0.2 Pa, a processing power of ICP200W / Bias100W, and a processing time of 1 minute.
得られた反転構造体と第1のマスクの表面SEM観察をそれぞれ行ったところ、反転構造体は第1のマスクの凹凸構造を忠実に反転した形状を有していた。また、金属薄膜の酸素ガスによる表面処理前後の第1のマスクの形状に変化もなかった。 When the surface inversion SEM observation of the obtained inversion structure and the first mask was performed, the inversion structure had a shape that faithfully inverted the concavo-convex structure of the first mask. Further, there was no change in the shape of the first mask before and after the surface treatment of the metal thin film with oxygen gas.
続いて、反転構造体を用いて、石英基板へのパターンの転写を行った。転写は、フッ素系ガスによるドライエッチングで実施した。ドライエッチング条件は、フッ素系ガスとしてCF4ガスを用い、処理ガス圧5Pa、処理電力300W、処理時間8分の条件で実施した。 Subsequently, the pattern was transferred to the quartz substrate using the inverted structure. The transfer was performed by dry etching with a fluorine-based gas. As dry etching conditions, CF 4 gas was used as the fluorine-based gas, and the processing gas pressure was 5 Pa, the processing power was 300 W, and the processing time was 8 minutes.
転写後にUV硬化樹脂を使って表面形状をフィルムに転写させた。得られたフィルムと反転構造体を表面SEMにて表面形状を観察したところ、反転したパターンが観察され、反転構造体は第1のマスクの凹凸構造を忠実に反転した形状を有していることが確認できた。 After transfer, the surface shape was transferred to a film using a UV curable resin. When the surface shape of the obtained film and the inverted structure was observed with a surface SEM, an inverted pattern was observed, and the inverted structure had a shape that faithfully inverted the concavo-convex structure of the first mask. Was confirmed.
(実施例4)
基板として、2inΦのサファイア基板を選択し、2枚準備し、金属薄膜材料として、それぞれ鉄と白金を選択した以外は、全て実施例2と同じ条件で、第2マスク層33及び第1マスク層32作製工程まで実施した。成膜条件は、芝浦メカトロニクス社製(CFS−8EP−350TH)のスパッタ装置を用い、金属薄膜として鉄の場合はφ3インチのFeターゲットを用いて、DC200Wの電力で、金属薄膜として白金の場合はφ3インチのPtターゲットを用いて、DC200Wの電力で実施した。この時点で、サンプルの一部の表面SEM観察をそれぞれ行い、第2マスク層33及び第1マスク層32の形状を確認した。
Example 4
The
次に、第2マスク層33及び第1マスク層32をマスクとして用いて、鉄から成る金属薄膜12の一部及び、白金から成る金属薄膜12の一部にそれぞれ酸素ガスによる表面処理を実施した。なお、O2アッシング条件は、圧力1Pa、O2ガスで実施し、本実施においては、O2アッシングと酸素ガスによる表面処理は、連続して行った。
Next, using the
次に、2Nの硫酸を用いて、金属薄膜の表面処理がされていない領域を溶解し、反転構造体を得た。 Next, the area | region where the surface treatment of the metal thin film was not performed was melt | dissolved using 2N sulfuric acid, and the inversion structure was obtained.
得られた2種類の反転構造体と第1のマスク(第1マスク層32及び第2マスク層33)の表面SEM観察と断面SEM観察をそれぞれ行ったところ、反転構造体は、第1マスク層32及び第2マスク層33で構成された凹凸構造のパターン形状を忠実に反転したパターン形状を有していた。また、金属薄膜の酸素ガスによる表面処理前後の第1マスク層32及び第2マスク層33の形状の変化もなかった。
When the surface SEM observation and the cross-sectional SEM observation of the two types of obtained inverted structures and the first mask (the
続いて、反転構造体を用いて、サファイア基板へのパターンの転写を行った。鉄から成る金属薄膜12から作製された反転構造体を用いた転写は、塩素ガスを用いたドライエッチングで実施した。ドライエッチング条件は、ドライエッチングの条件は、SAMCO社製(RIE−230iP)を用いて、塩素ガスとしてCl2ガスを用い、圧力0.2Pa、処理電力300W、処理時間3分で実施した。一方、白金から成る金属薄膜12から作製された反転構造体を用いた転写は、ウェットエッチングで実施した。ウェットエッチング条件は、リン酸と硫酸を1:1vol%で混合した溶液を230℃に加熱して、3分間実施した。
Subsequently, the pattern was transferred to the sapphire substrate using the inverted structure. The transfer using the inverted structure produced from the metal
得られたそれぞれの基板と反転構造体を表面SEMにて表面形状を観察したところ、基板と反転構造体のパターンは同一であることが観察され、反転構造体は第1マスク層32及び第2マスク層33で構成された凹凸構造のパターン形状を忠実に反転したパターン形状を有していることが確認できた。また、金属薄膜の酸素ガスによる表面処理前後の第2マスク層33及び第1マスク層32の形状に変化もなかった。
When the surface shape of each of the obtained substrates and the inversion structure was observed with a surface SEM, it was observed that the patterns of the substrate and the inversion structure were the same, and the inversion structure had the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement variously. In the above-described embodiment, the size, shape, and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited thereto, and can be appropriately changed within a range in which the effect of the present invention is exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.
半導体、光学・磁気記録などの分野において要求される微細パターン加工において、レジストの微細凹凸構造の形状を反転させることが可能になる。 In the fine pattern processing required in the fields of semiconductors, optical / magnetic recording, etc., it becomes possible to reverse the shape of the fine concavo-convex structure of the resist.
11 基板
12 金属薄膜
12a 第2のマスク
13 凹凸構造(第1のマスク)
14 凸部
15 凹部
16 被改質層
17 反転構造
18 反転構造体
20 凹凸構造付基板
30 マスク転写用シート
31 モールド
32 第1マスク層
33 第2マスク層
11
14
Claims (9)
前記第1のマスクを用い、前記レジストに対して反応性がないが、前記金属薄膜には反応性がある反応性ガスを作用させて、前記凹部で露出する前記金属薄膜の一部の領域に表面処理を施して被改質層を形成する工程と、
前記被改質層を有する前記金属薄膜の一部の領域をマスクとして、前記金属薄膜の前記表面処理が施されていない他の領域を選択的に除去し、前記被改質層を有する前記金属薄膜の一部の領域である第2のマスクと、前記金属薄膜が除去されて前記基板が露出した領域と、で構成された、前記凹凸構造に対応した反転構造を得る工程と、
前記第2のマスクを用いて、前記基板をエッチングする工程と、を具備し、
前記レジストは、前記表面処理の過程で使用される前記反応性ガスに対してエッチング耐性を有する、無機材料を含有する熱反応型レジストを用いることを特徴とする反転構造体の製造方法。 A concavo-convex structure composed of a plurality of convex portions made of resist on a metal thin film provided on a substrate and a plurality of concave portions provided between the convex portions and exposing the metal thin film to the inside thereof. Forming a first mask having:
Using the first mask, a reactive gas that is not reactive to the resist but reactive to the metal thin film is allowed to act on a part of the metal thin film exposed in the recess. forming a reforming target layer provide Reinforced surface treatment,
As a mask some of the regions of the metal thin film having the to-be-reformed layer, the metal in which the other region in which the surface treatment is not applied in a thin metal film is selectively removed, with the object to be modified layer a second mask is a part of the area of the thin film, a step of the substrate before Symbol metal thin film is removed to obtain the exposed area, in which is constituted, the inverted structure corresponding to the concavo-convex structure,
Etching the substrate using the second mask , and
The method for manufacturing an inverted structure , wherein the resist is a heat-reactive resist containing an inorganic material that has etching resistance to the reactive gas used in the surface treatment .
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