JP2016072403A - モールド製造用構造体の製造方法、モールドの製造方法、モールド製造用構造体、およびモールド - Google Patents

Abstract

【課題】接合による歪みの発生を抑制でき、且つ、接合強度を安定化できる、インプリント用モールド製造用構造体を提供する。
【解決手段】第１板状体１０と第２板状体２０とを接合する接合工程を有し、前記接合工程では、前記第１板状体１０に形成される第１金属膜１６と前記第２板状体２６に形成される第２金属膜とを接触させ、前記第１金属膜１６と前記第２金属膜２６との間で固相拡散を生じさせることにより、前記第１板状体１０と前記第２板状体２０とを接合する。
【選択図】図４

Description

本発明は、モールド製造用構造体の製造方法、モールドの製造方法、モールド製造用構造体、およびモールドに関する。

フォトリソグラフィ法の代替技術として、インプリント法が注目されている。インプリント法は、モールドと基材との間に転写材を挟み、モールドの凹凸パターンを転写材に転写する技術である。インプリント法は、半導体素子だけでなく、反射防止シート、バイオチップ、磁気記録媒体など様々な製品の製造に適用できる。

例えば特許文献１記載のモールドは、板状体の第１主面に形成される凹部と、板状体の第１主面とは反対側の第２主面に形成されるメサ部とを有する。凹部は蓋部で覆われた非貫通穴であって、蓋部における凹部の底面とは反対側の面からメサ部が突出する。メサ部の周囲は段差で囲まれ、メサ部の表面に凹凸パターンが形成される。

モールドと基材との間に転写材を挟む際、モールドに外力を加えることで、蓋部が弾性的に撓み、メサ部の表面が基材に向けて凸の曲面に変形される。よって、メサ部と基材との間のガスが逃げやすく、ガスの閉じ込めが抑制できる。

特許文献２記載のモールドは、複数の板状体を接合した接合体を含む。貫通穴が形成された第１板状体と、貫通穴を塞ぐ第２板状体とを接合することにより、凹部が形成できる。

特表２００９−５３６５９１号公報 特開２０１１−１４８２２７号公報

モールドが複数の板状体を接合したものである場合、接着剤として樹脂を用いる常温接合が行われている。常温とは、５〜４０℃を意味する。常温接合は、接合による温度変化がほとんどないため、接合に起因した歪みがほとんど生じない。

しかしながら、モールドに対し外力を繰り返し加えたとき、接着剤である樹脂が劣化しやすく、接合強度が不安定であった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、接合による歪みの発生を抑制でき、且つ、接合強度を安定化できる、モールド製造用構造体の製造方法の提供を主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
インプリント用の凹凸パターンが形成されるパターン形成面を有する、モールド製造用構造体の製造方法であって、
第１板状体と第２板状体とを接合する接合工程を有し、
前記接合工程では、前記第１板状体に形成される第１金属膜と前記第２板状体に形成される第２金属膜とを接触させ、前記第１金属膜と前記第２金属膜との間で固相拡散を生じさせることにより、前記第１板状体と前記第２板状体とを接合する、モールド製造用構造体の製造方法が提供される。

本発明の一態様によれば、接合による歪みの発生を抑制でき、且つ、接合強度を安定化できる、モールド製造用構造体の製造方法が提供される。

本発明の一実施形態によるモールドの製造方法を示すフローチャートである。 図１の第１金属膜形成工程完了時の第１ガラス板の状態を示す断面図である。 図１の第２金属膜形成工程完了時の第２ガラス板の状態を示す断面図である。 図１の接合工程完了時の接合体の状態を示す断面図である。 図１のエッチング保護膜形成工程完了時の接合体の状態を示す断面図である。 図１の凹凸パターン形成工程のうちのレジスト膜形成工程完了時の接合体の状態を示す断面図である。 図１の凹凸パターン形成工程のうちの開口パターン形成工程完了時の接合体の状態を示す断面図である。 図１の凹凸パターン形成工程のうちの１次エッチング工程完了時の接合体の状態を示す断面図である。 図１の凹凸パターン形成工程のうちのレジスト膜除去工程完了時の接合体の状態を示す断面図である。 図１の凹凸パターン形成工程のうちの２次エッチング工程完了時の接合体の状態を示す断面図である。 図１の凹凸パターン形成工程のうちのエッチング保護膜除去工程完了時の接合体の状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるモールドの平面図である。 本発明の一実施形態によるモールドを用いたインプリント方法を示す断面図である。 第１変形例による接合工程完了時の接合体の状態を示す断面図である。 第２変形例による接合工程完了時の接合体の状態を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。本明細書において、数値範囲を表す「〜」はその前後の数値を含む範囲を意味する。

図１は、本発明の一実施形態によるモールドの製造方法を示すフローチャートである。図１に示すように、モールドの製造方法は、第１金属膜形成工程Ｓ１１、第２金属膜形成工程Ｓ１３、接合工程Ｓ１５、エッチング保護膜形成工程Ｓ１７、および凹凸パターン形成工程Ｓ１９を有する。

図２は、図１の第１金属膜形成工程完了時の第１ガラス板の状態を示す断面図である。第１金属膜形成工程Ｓ１１では、第１板状体としての第１ガラス板１０に第１金属膜１６を形成する。

第１ガラス板１０は、例えばＳｉＯ_２を８５質量％以上含むガラスにより形成されてよい。ＳｉＯ_２含有量の上限は実質的に１００質量％である。ＳｉＯ_２を主成分とするガラスは、一般的なソーダライムガラスに比べて、紫外線の透過率が高い。また、ＳｉＯ_２を主成分とするガラスは、一般的なソーダライムガラスに比べて、線膨張係数が小さく、温度変化による凹凸パターンの寸法変化が小さい。

第１ガラス板１０は、ＳｉＯ_２の他に、ＴｉＯ_２含むガラスにより形成されてよい。例えば、第１ガラス板１０は、ＳｉＯ_２を８８〜９５質量％、ＴｉＯ_２を５〜１２質量％含むガラスにより形成されてよい。ＴｉＯ_２含有量が５〜１２質量％であると、常温付近での線膨張係数が略ゼロであり、常温付近での寸法変化がほとんど生じない。

第１ガラス板１０は、ガラス成分としてＳｉＯ_２およびＴｉＯ_２以外の微量成分を含むガラスにより形成されてもよいが、微量成分を含まないことが好ましい。

第１ガラス板１０は、平面視において、図１２に示すように矩形であるが、円形、楕円形などでもよい。

第１ガラス板１０は、第１ガラス板１０を板厚方向に貫通する貫通穴１４を有する。貫通穴１４は、貫通穴１４の中心と第１ガラス板１０の中心とが一致するように形成される。貫通穴１４は、ストレート穴、テーパ穴のいずれでもよい。テーパは、直線テーパ、曲線テーパのいずれでもよく、複数種類のテーパが複合したものでもよい。貫通穴１４は、平面視において、図１２に示すように円形であるが、楕円形、矩形などでもよい。

第１ガラス板１０は、第１金属膜１６を形成する表面の最大表面粗さが第１金属膜１６の厚みを下回ることが好ましい。

第１金属膜１６は、真空成膜法により形成されることが好ましい。真空成膜法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などが挙げられる。真空蒸着法は、真空中で材料を蒸発させ、その蒸気を基材（例えば第１ガラス板１０）に堆積させる方法である。スパッタリング法は、アルゴンプラズマなどのプラズマを材料に衝突させ、その衝撃で材料からはじき出された粒子を基材に堆積させる方法である。イオンプレーティング法は、材料から蒸発した粒子を、プラズマ中を通過させることでプラスの電荷を帯びさせ、マイナスの電荷を印加した基材に引き寄せ堆積させる方法である。スパッタリング法やイオンプレーティング法では、チャンバー内を真空引きした後、チャンバー内に微量のアルゴンガスなどを注入し、放電によりプラズマを発生させる。スパッタリング法は、膜の付着強度が高くできるので特に好ましい。

第１金属膜１６は、図２に示すように第１ガラス板１０の接合面１１の全体に形成される。第１金属膜１６が接合面１１の一部に形成される場合と異なり、接合面１１の一部を覆うマスクなどが不要であるので、成膜コストが削減できる。尚、フォトリソグラフィ技術やエッチング技術などを用いて、第１ガラス板１０の接合面１１の一部にのみ第１金属膜１６を形成することも可能である。

第１金属膜１６は、多結晶膜またはアモルファス膜である。第１金属膜１６は、例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、およびＡｕの元素群から選択される１つ以上の元素を含む単金属または合金により形成される。

第１金属膜１６は、高い接合強度を得る場合、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、およびＷから選択される１つ以上の元素を含む単金属または合金により形成される。Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、およびＷは、上記元素群の中で酸化物を形成しやすい元素であり、酸化物である第１ガラス板１０に対し付着しやすい。そのため、第１ガラス板１０に対する第１金属膜１６の付着強度が高く、高い接合強度が得られる。

第１金属膜１６は、高い透明度を得る場合、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、ＶおよびＣｒから選択される１つ以上の元素を含む単金属または合金により形成される。Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、ＶおよびＣｒは、上記元素群の中の他の元素に比べて原子量が小さく、膜厚が同じ場合に可視光透過率や紫外線透過率が高い。そのため、インプリント用のアライメントマークＭ（図１２参照）や凹凸パターンＰ（図１１、図１２参照）と、第１金属膜１６とが重なる場合に適している。

平面視において、インプリント用のアライメントマークＭと第１金属膜１６とが重なる場合に、第１金属膜１６が透明であると（紫外線透過率および／または可視光透過率が１０％以上であると）、紫外線および／または可視光を用いて第１金属膜１６を介してアライメントマークＭが視認できる。アライメントマークＭは、インプリント時に、モールドとモールドの凹凸パターンＰを転写する基材との位置合わせに用いられるものであり、例えば第２ガラス板２０の外周部に形成される。尚、アライメントマークＭは、第１ガラス板１０に形成されてもよい。

尚、本実施形態では、第１ガラス板１０が貫通穴１４を有するため、平面視において、インプリント用の凹凸パターンＰと第１金属膜１６とが重ならないが重なってもよい。第１金属膜１６が紫外線に対して透明であると、凹凸パターンＰを転写する紫外線硬化樹脂に対し第１金属膜１６を介して紫外線が照射できる。尚、後述の第２金属膜２６は、平面視において、インプリント用の凹凸パターンＰと重なる。

第１金属膜１６は、高い接合強度と高い透明度を得る場合、Ｔｉ、ＶおよびＣｒまたはその合金により形成されることが好ましく、Ｔｉにより形成されることがより好ましい。

第１金属膜１６の膜厚は、例えば０．２ｎｍ〜１μｍである。第１金属膜１６の膜厚が０．３ｎｍ以下であれば、上記元素群のうちのいずれの元素においても、第１金属膜１６の紫外線透過率は１０％以上である。紫外線透過率が１０％以上の場合、可視光透過率も１０％以上である。

図３は、図１の第２金属膜形成工程完了時の第２ガラス板の状態を示す断面図である。第２金属膜形成工程Ｓ１３では、第２板状体としての第２ガラス板２０に第２金属膜２６を形成する。

第２ガラス板２０は、第１ガラス板１０と同様に、ＳｉＯ_２ガラスまたはＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラスにより形成されてよい。第２ガラス板２０は、第１ガラス板１０と同種のガラスにより形成されてもよいし、異種のガラスにより形成されてもよい。

第２ガラス板２０は、平面視において、図１２に示すように矩形であるが、円形、楕円形などでもよい。また、第２ガラス板２０は、平面視において、第１ガラス板１０よりも小さいが、第１ガラス板１０と同じ大きさでもよい。

第２ガラス板２０は、接合面２１とは反対側の面２２に、周囲が段差で囲まれるメサ（mesa）部２４を有する。メサ部２４は、メサ部２４の中心と第２ガラス板２０の中心とが一致するように形成される。メサ部２４は、図１２に示すように、平面視において、貫通穴１４よりも小さく形成され、貫通穴１４からはみ出さないように形成される。メサ部２４は、インプリント用の凹凸パターンＰが形成されるパターン形成面２４ａを先端に有する。尚、メサ部２４は、エッチング保護膜形成工程Ｓ１７の前に形成されればよく、接合工程Ｓ１５の後に形成されてもよい。

第２ガラス板２０は、第２金属膜２６を形成する表面の最大表面粗さが第２金属膜２６の厚みを下回ることが好ましい。

第２金属膜２６は、第１金属膜１６と同様の成膜方法により形成される。第２金属膜２６と、第１金属膜１６とは、異種の元素により形成されてもよいが、少なくとも１つの共通の元素を含むことが好ましい。例えば第１金属膜１６がＴｉまたはＴｉ合金により形成される場合、第２金属膜２６はＴｉまたはＴｉ合金により形成される。また、第２金属膜２６と、第１金属膜１６とは、同じ材料で形成されることがより好ましい。同じチャンバー内で第２金属膜形成工程Ｓ１３と、第１金属膜形成工程Ｓ１１とを実施できる利点がある。

尚、図１では、第２金属膜形成工程Ｓ１３は、第１金属膜形成工程Ｓ１１の後に行われるが、先に行われてもよいし、同時に行われてもよい。

図４は、図１の接合工程完了時の接合体の状態を示す断面図である。接合工程Ｓ１５では、第１金属膜１６と第２金属膜２６とを接触させ、固相拡散させることにより、第１ガラス板１０と第２ガラス板２０とを接合させる。この接合は原子拡散を利用するものであり常温で実施でき、接合時に温度変化がほとんどないため、歪みの発生が抑制できる。接合後、固相拡散を促進するため、歪みが生じない程度の温度（例えば４０〜６００℃）の熱処理が行われてもよい。

接合工程Ｓ１５により、第１ガラス板１０、第１金属膜１６、第２ガラス板２０、および第２金属膜２６で構成される接合体３０が得られる。第２ガラス板２０が第１ガラス板１０の貫通穴１４を塞ぐことにより、凹部が形成される。凹部の中心（つまり貫通穴１４の中心）とメサ部２４の中心とが一致するように、第１ガラス板１０と第２ガラス板２０とが接合される。

接合工程Ｓ１５は、第１金属膜形成工程Ｓ１１および第２金属膜形成工程Ｓ１３と同じチャンバー内で真空中で行うことが好ましい。例えば、第１金属膜形成工程Ｓ１１では、図２に示すように、第１ガラス板１０の接合面１１を上に向けた状態で第１ガラス板１０を第１チャック１１０に固定し、第１ガラス板１０の接合面１１に上方から材料を堆積させ、第１金属膜１６を形成する。また、第２金属膜形成工程Ｓ１３では、図３に示すように、第２ガラス板２０の接合面２１を下に向けた状態で第２ガラス板２０を第２チャック１２０に固定し、第２ガラス板２０の接合面２１に下方から材料を堆積させ、第２金属膜２６を形成する。第２チャック１２０は、第２ガラス板２０を支持する面に、第２ガラス板２０のメサ部２４を収容する収容部を有する。メサ部２４は、第２チャック１２０と接触しない。そうして、接合工程Ｓ１５では、第１チャック１１０と第２チャック１２０とを向かい合わせ、接近させることにより、第１金属膜１６と第２金属膜２６とを接触させる。第１金属膜１６および第２金属膜２６が大気と接触しないため、酸化が抑制でき、酸化皮膜による拡散速度の低下が抑制できる。第１金属膜１６および第２金属膜２６が接触した後は、第１金属膜１６と第２金属膜２６の接触面積を拡大させるために、第１チャック１１０と第２チャック１２０とを挟圧し第１金属膜１６と第２金属膜２６とを密着させてもよい。

尚、本実施形態では、第１金属膜形成工程Ｓ１１における第１ガラス板１０の接合面１１の向きと、第２金属膜形成工程Ｓ１３における第２ガラス板２０の接合面２１の向きとが反対向きであるが、同じ向きでもよい。後者の場合、第１ガラス板１０および第２ガラス板２０の両方に対し同じ方向から同時に材料を堆積させることができる。その後、第１ガラス板１０の接合面１１と、第２ガラス板２０の接合面２１とを向かい合わせて、接合が行われる。

尚、図４では、２枚のガラス板を接合させるが、３枚以上のガラス板を接合させてもよい。

図５は、図１のエッチング保護膜形成工程完了時の接合体の状態を示す断面図である。エッチング保護膜形成工程Ｓ１７では、凹凸パターンＰの形成用のエッチング保護膜５１を形成する。

エッチング保護膜５１は、クロムまたはクロム化合物により形成されてよい。エッチング保護膜５１は、多層膜であってもよく、例えばクロムまたはクロム化合物の薄膜と、タンタルまたはタンタル化合物の薄膜とで構成されてもよい。タンタルまたはタンタル化合物の薄膜の代わりに、ケイ素またはケイ素化合物の薄膜が用いられてもよい。エッチング保護膜５１は、例えばスパッタリング法により形成される。

接合体３０とエッチング保護膜５１とで、モールド製造用構造体が構成される。尚、モールド製造用構造体は、接合体３０のみで構成されてもよい。

尚、図１では、エッチング保護膜形成工程Ｓ１７は、凹凸パターン形成工程Ｓ１９とは別の工程であるが、凹凸パターン形成工程Ｓ１９の一部であってもよい。また、エッチング保護膜５１は、レジスト膜を含んでもよく、この場合、凹凸パターン形成工程Ｓ１９において、レジスト膜形成工程は不要である。

凹凸パターン形成工程Ｓ１９では、例えば図６〜図１１に示すように、メサ部２４のパターン形成面２４ａに、インプリント用の凹凸パターンを形成する。図６は、図１の凹凸パターン形成工程のうちのレジスト膜形成工程完了時の接合体の形状を示す断面図である。図７は、図１の凹凸パターン形成工程のうちの開口パターン形成工程完了時の接合体の形状を示す断面図である。図８は、図１の凹凸パターン形成工程のうちの１次エッチング工程完了時の接合体の形状を示す断面図である。図９は、図１の凹凸パターン形成工程のうちのレジスト膜除去工程完了時の接合体の形状を示す断面図である。図１０は、図１の凹凸パターン形成工程のうちの２次エッチング工程完了時の接合体の形状を示す断面図である。図１１は、図１の凹凸パターン形成工程のうちのエッチング保護膜除去工程完了時の接合体の形状を示す断面図である。

図６に示すように、レジスト膜形成工程では、エッチング保護膜５１の上にレジスト膜５２を成膜する。レジスト膜５２は、本実施形態ではポジ型であるが、ネガ型でもよい。レジスト膜５２は、例えばスピンコート法により形成される。

図７に示すように、開口パターン形成工程では、凹凸パターンＰに対応する開口パターンをレジスト膜５２に形成する。レジスト膜５２の開口パターンは、フォトリソグラフィ法、電子線リソグラフィ法、インプリント法などにより形成される。インプリント法で開口パターンを形成する場合、レジスト膜形成工程において、インクジェット法などでレジスト液の液滴をドット状に塗布してもよい。

図８に示すように、１次エッチング工程では、開口パターン付きのレジスト膜５２を用いて、エッチング保護膜５１のエッチングを行う。エッチングは、ドライエッチング、ウェットエッチングのいずれでもよい。レジスト膜５２の開口パターンに対応する開口パターンがエッチング保護膜５１に形成される。

図９に示すように、レジスト膜除去工程では、不要になったレジスト膜５２を除去する。

図１０に示すように、２次エッチング工程では、開口パターン付きのエッチング保護膜５１をエッチングマスクとして用いて、パターン形成面２４ａのエッチングを行う。エッチングは、ドライエッチング、ウェットエッチングのいずれでもよい。エッチング保護膜５１の開口パターンに対応する凹凸パターンＰがパターン形成面２４ａに形成される。

図１１に示すように、エッチング保護膜除去工程では、不要になったエッチング保護膜５１を除去する。

このようにして、凹凸パターンＰ付きの接合体３０が得られる。凹凸パターンＰ付きの接合体３０は、モールドとして用いられる。モールドの凹凸パターンＰは、多種多様であってよく、図１２に示すラインアンドスペースのパターンに限定されない。

図１３は、本発明の一実施形態によるモールドを用いたインプリント方法を示す図である。インプリント方法は、モールドとしての接合体３０と基材６０との間に転写材７０を挟み、接合体３０の凹凸パターンＰを転写材７０に転写する。転写材７０の凹凸パターンは、接合体３０の凹凸パターンＰが略反転したものとなる。

基材６０としては、例えば半導体ウェハが用いられる。半導体ウェハは素子、回路、端子などが形成されたものであってよく、半導体ウェハに形成された素子などに転写材７０が塗布されてよい。尚、基材６０として、ガラス板、セラミック板、樹脂板、金属板などが用いられてもよい。

転写材７０としては、例えば光硬化性樹脂が用いられる。光硬化性樹脂は、光インプリント法に用いられる一般的なものが使用できる。

転写材７０は、液体の状態で接合体３０と基材６０との間に挟まれ、その状態で固化される。固化の方法は、転写材７０の種類に応じて適宜選択される。転写材７０が光硬化性樹脂の場合、光（例えば紫外線）が用いられる。

光硬化性樹脂は、光の照射によって液体から固体に変化する。光硬化性樹脂は非ニュートン流体や粘弾性を有する液体であってもよい。光は、接合体３０を透過して転写材７０に照射されてよい。尚、基材６０が光透過性を有する場合、基材６０側から転写材７０に光が照射されてもよく、この場合、接合体３０は光透過性を有しなくてもよい。接合体３０と基材６０の両側から転写材７０に光が照射されてもよい。

光インプリント法では、常温での成型が可能であり、接合体３０と基材６０との線膨張係数差による歪みが発生しにくく、転写精度が良い。尚、硬化反応の促進のため、光硬化性樹脂は加熱されてもよい。

尚、本実施形態では、光インプリント法が用いられるが、熱インプリント法が用いられてもよい。熱インプリント法の場合、転写材７０として、熱可塑性樹脂、または熱硬化性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂は、加熱によって溶融し、冷却によって固化する。熱硬化性樹脂は、加熱によって液体から固体に変化する。熱硬化性樹脂は非ニュートン流体や粘弾性を有する液体であってもよい。

転写材７０の固化後、転写材７０と接合体３０とが分離される。転写材７０を固化してなる凹凸層と、基材６０とで構成される製品が得られる。製品の凹凸パターンは、接合体３０の凹凸パターンが略反転したものである。

図１３に示すように、接合体３０と基材６０との間に転写材７０を挟む際、接合体３０に外力を加えることで、接合体３０のパターン形成面２４ａが弾性的に撓み、パターン形成面２４ａが基材６０に向けて凸の曲面に変形される。接合体３０と基材６０との間のガスが逃げやすく、ガスの閉じ込めが抑制できる。

パターン形成面２４ａが基材６０に向けて凸の曲面に変形するように、例えば、接合体３０の外周面や凹部の底面が押圧される。凹部の底面は、凹部内に形成されるガス室の気圧で押圧されてよい。

パターン形成面２４ａの変形は、転写材７０の固化前に解除されてよく、固化した転写材７０と接合体３０とを剥離する際に再び行われてよい。転写材７０の外周から中心に向けて順次剥離を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１ガラス板１０に形成される第１金属膜１６と第２ガラス板２０に形成される第２金属膜２６とを接触させ、第１金属膜１６と第２金属膜２６との間で固相拡散を生じさせることにより、第１ガラス板１０と第２ガラス板２０とを接合する。この接合は原子拡散を利用するものであり常温で実施でき、接合時に温度変化がほとんどないため、接合体の歪みの発生が抑制できる。また、金属を用いて接合するため、樹脂を用いて接合する場合よりも、繰り返し変形および紫外線照射に対する耐久性が高く、接合強度が安定化できる。

第１金属膜１６および第２金属膜２６は、それぞれ、例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ，Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ，Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、およびＡｕの元素群から選択される１つ以上の元素を含む単金属または合金により形成される。

また、本実施形態によれば、第１金属膜１６および第２金属膜２６は、同じ材料で形成され、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、ＶおよびＣｒから選択される１つ以上の元素を含む単金属または合金により形成されることが好ましい。Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、ＶおよびＣｒは、上記元素群の中の他の元素に比べて原子量が小さく、膜厚が同じ場合に可視光透過率や紫外線透過率が高い。そのため、インプリント用のアライメントマークＭや凹凸パターンＰと、第１金属膜１６や第２金属膜２６とが重なる場合に適している。

平面視において、第１金属膜１６および第２金属膜２６の少なくとも一方（本実施形態では両方）と、インプリント用のアライメントマークＭとが重なる場合に、アライメントマークＭと重なる金属膜が透明であると、該金属膜を介してアライメントマークＭが視認できる。

また、平面視において、第１金属膜１６および第２金属膜２６の少なくとも一方（本実施形態では第２金属膜２６のみ）と、インプリント用の凹凸パターンＰとが重なる場合に、凹凸パターンＰと重なる金属膜が透明であると、該金属膜を介して、凹凸パターンＰを転写する紫外線硬化樹脂に紫外線が照射できる。

図１４は、第１変形例による接合工程完了時の接合体の状態を示す断面図である。本変形例では、第１金属膜１６および第２金属膜２６がそれぞれＡｕまたはＡｕ合金により形成される。

Ａｕは、上記元素群の中の他の元素と異なり、大気中常温でほとんど酸化しない。そのため、ＡｕまたはＡｕ合金によれば、大気中常温での接合が可能である。接合工程Ｓ１５の前にチャンバー内が大気開放され、第１金属膜１６および第２金属膜２６が大気と接触する場合に、接合が可能である。金属膜の形成から接合まで１週間程度の間、ガラス板を大気中常温で保管することができる。

第１金属膜１６および第２金属膜２６がそれぞれＡｕまたはＡｕ合金により形成される場合、第１金属膜１６や第２金属膜２６の透明度が低い。そのため、第１金属膜１６および第２金属膜２６は、少なくともインプリント用の凹凸パターンＰに対応する部分に貫通穴１６ａ、２６ａを有してよい。貫通穴１６ａ、２６ａを介して紫外線硬化樹脂に紫外線が照射できる。

第１金属膜１６および第２金属膜２６の少なくとも一方（図１４では第２金属膜２６）は、平面視においてインプリント用の凹凸パターンＰに対応する部分の周辺部分を遮光してもよい。例えば第２金属膜２６の貫通穴２６ａは、平面視において、第１ガラス板１０の貫通穴１４よりも小さくてよく、メサ部２４と同じ程度の大きさであってよい。基材６０と接合体３０との相対位置を変えながら、紫外線硬化樹脂の複数の部分に順番に凹凸パターンＰを転写する場合に、次回以降に凹凸パターンＰを転写する部分の硬化が防止できる。

ところで、上述の如く、Ａｕは上記元素群の中の他の元素と異なり大気中常温でほとんど酸化しない。そのため、ＡｕまたはＡｕ合金により形成される金属膜は、ガラス板に対する付着強度が低い。

そこで、図１５に示すように、第１金属膜１６と第１ガラス板１０との間に第１下地膜１７が形成され、第２金属膜２６と第２ガラス板２０との間に第２下地膜２７が形成されてもよい。

第１下地膜１７および第２下地膜２７は、それぞれ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、およびＷから選択される１つ以上の元素を含む単金属または合金により形成される。Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、およびＷは、ガラスおよびＡｕの両方に対する付着強度が高い。そのため、高い接合強度が得られる。

以上、モールドの製造方法などの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

例えば、図１では、凹凸パターン形成工程Ｓ１９は、接合工程Ｓ１５の後に行われるが、接合工程Ｓ１５の前に行われてもよい。後者の場合、凹凸パターンＰの形成時に欠陥が生じた場合、第２ガラス板２０のみを破棄すればよく、歩留まりが改善できる。

図３に示す第２ガラス板２０は、その接合面２１とは反対側の面２２にメサ部２４を有するが、メサ部２４を有しなくてもよい。この場合、平坦な面にインプリント用の凹凸パターンＰが形成されてよい。

図２に示す第１ガラス板１０は、貫通穴１４を有するが、貫通穴１４を有しなくてもよい。

上記実施形態では、第１板状体および第２板状体としてガラス板が用いられるが、セラミック板、半導体ウェハなどが用いられてもよい。

１０ 第１ガラス板
１４ 貫通穴
１６ 第１金属膜
１６ａ 第１金属膜の貫通穴
１７ 第１下地膜
２０ 第２ガラス板
２４ メサ部
２４ａ メサ部のパターン形成面
２６ 第２金属膜
２６ａ 第２金属膜の貫通穴
２７ 第２下地膜
３０ 接合体
５１ エッチング保護膜
５２ レジスト膜
６０ 基材
７０ 転写材
Ｍ インプリント用のアライメントマーク
Ｐ インプリント用の凹凸パターン

Claims (25)

1. インプリント用の凹凸パターンが形成されるパターン形成面を有する、モールド製造用構造体の製造方法であって、
   第１板状体と第２板状体とを接合する接合工程を有し、
   前記接合工程では、前記第１板状体に形成される第１金属膜と前記第２板状体に形成される第２金属膜とを接触させ、前記第１金属膜と前記第２金属膜との間で固相拡散を生じさせることにより、前記第１板状体と前記第２板状体とを接合する、モールド製造用構造体の製造方法。
2. 前記第１金属膜および前記第２金属膜は、それぞれ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ，Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、およびＡｕの元素群から選択される１つ以上の元素を含む単金属または合金により形成される、請求項１に記載のモールド製造用構造体の製造方法。
3. 前記第１金属膜および前記第２金属膜は、同じ材料で形成され、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、ＶおよびＣｒから選択される１つ以上の元素を含む単金属または合金により形成される、請求項２に記載のモールド製造用構造体の製造方法。
4. 平面視において、前記第１金属膜および前記第２金属膜の少なくとも一方が、モールドのアライメントマークと重なる、請求項３に記載のモールド製造用構造体の製造方法。
5. 平面視において、前記第１金属膜および前記第２金属膜の少なくとも一方が、前記凹凸パターンと重なる、請求項３または４に記載のモールド製造用構造体の製造方法。
6. 前記第１金属膜および前記第２金属膜は、それぞれ、ＡｕまたはＡｕ合金により形成される、請求項２に記載のモールド製造用構造体の製造方法。
7. 前記第１金属膜と前記第１板状体との間に第１下地膜が形成され、前記第２金属膜と前記第２板状体との間に第２下地膜が形成され、
   前記第１下地膜および前記第２下地膜は、それぞれ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、およびＷから選択される１つ以上の元素を含む単金属または合金により形成される、請求項６に記載のモールド製造用構造体の製造方法。
8. 前記接合工程は、大気中で行われる、請求項６または７に記載のモールド製造用構造体の製造方法。
9. 前記第１金属膜および前記第２金属膜は、前記凹凸パターンに対応する部分に貫通穴を有する、請求項６〜８のいずれか１項に記載のモールド製造用構造体の製造方法。
10. 前記第１板状体には貫通穴が形成され、前記第２板状体の接合面とは反対側の面に前記凹凸パターンが形成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載のモールド製造用構造体の製造方法。
11. 前記第１板状体および前記第２板状体のうちの少なくとも１つはガラス板である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のモールド製造用構造体の製造方法。
12. 前記凹凸パターンの形成用のエッチング保護膜を形成するエッチング保護膜形成工程をさらに有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のモールド製造用構造体の製造方法。
13. インプリント用の凹凸パターンを有するモールドの製造方法であって、
    第１板状体と第２板状体とを接合する接合工程と、
    前記第２板状体の接合面とは反対側の面に前記凹凸パターンを形成する凹凸パターン形成工程とを有し、
    前記接合工程では、前記第１板状体に形成される第１金属膜と前記第２板状体に形成される第２金属膜とを接触させ、前記第１金属膜と前記第２金属膜との間で固相拡散を生じさせることにより、前記第１板状体と前記第２板状体とを接合する、モールドの製造方法。
14. 前記第１金属膜および前記第２金属膜は、それぞれ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、およびＡｕの元素群から選択される１つ以上の元素を含む単金属または合金により形成される、請求項１３に記載のモールドの製造方法。
15. 前記第１金属膜および前記第２金属膜は、同じ材料で形成され、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、ＶおよびＣｒから選択される１つ以上の元素を含む単金属または合金により形成される、請求項１４に記載のモールドの製造方法。
16. 平面視において、前記第１金属膜および前記第２金属膜の少なくとも一方が、前記モールドのアライメントマークと重なる、請求項１５に記載のモールドの製造方法。
17. 平面視において、前記第１金属膜および前記第２金属膜の少なくとも一方が、前記凹凸パターンと重なる、請求項１５または１６に記載のモールドの製造方法。
18. 前記第１金属膜および前記第２金属膜は、それぞれ、ＡｕまたはＡｕ合金により形成される、請求項１４に記載のモールドの製造方法。
19. 前記第１金属膜と前記第１板状体との間に第１下地膜が形成され、前記第２金属膜と前記第２板状体との間に第２下地膜が形成され、
    前記第１下地膜および前記第２下地膜は、それぞれ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、およびＷから選択される１つ以上の元素を含む単金属または合金により形成される、請求項１８に記載のモールドの製造方法。
20. 前記接合工程は、大気中で行われる、請求項１８または１９に記載のモールドの製造方法。
21. 前記第１金属膜および前記第２金属膜は、前記凹凸パターンに対応する部分に貫通穴を有する、請求項１８〜２０のいずれか１項に記載のモールドの製造方法。
22. 前記第１板状体には貫通穴が形成され、前記第２板状体の接合面とは反対側の面に前記凹凸パターンが形成される、請求項１３〜２１のいずれか１項に記載のモールドの製造方法。
23. 前記第１板状体および前記第２板状体のうちの少なくとも１つはガラス板である、請求項１３〜２２のいずれか１項に記載のモールドの製造方法。
24. インプリント用の凹凸パターンが形成されるパターン形成面を有する、モールド製造用構造体であって、
    第１板状体と、
    前記第１板状体に形成される第１金属膜と、
    第２板状体と
    前記第２板状体に形成される第２金属膜とを有し、
    前記第１金属膜と前記第２金属膜とを接触させ、前記第１金属膜と前記第２金属膜との間で固相拡散を生じさせることにより、前記第１板状体と前記第２板状体とが接合されている、モールド製造用構造体。
25. インプリント用の凹凸パターンを有する、モールドであって、
    第１板状体と、
    前記第１板状体に形成される第１金属膜と、
    第２板状体と
    前記第２板状体に形成される第２金属膜とを有し、
    前記第１金属膜と前記第２金属膜とを接触させ、前記第１金属膜と前記第２金属膜との間で固相拡散を生じさせることにより、前記第１板状体と前記第２板状体とが接合されている、モールド。

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