特表 2024-520380 微細構造パターンを複製する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-05-24

(54)【発明の名称】微細構造パターンを複製する方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20240517BHJP

   B29C 59/02 20060101ALI20240517BHJP

【ＦＩ】

H01L21/30 502D

B29C59/02 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023572209

(86)(22)【出願日】2022-06-02

(85)【翻訳文提出日】2023-12-26

(86)【国際出願番号】 US2022032019

(87)【国際公開番号】W WO2022256569

(87)【国際公開日】2022-12-08

(31)【優先権主張番号】17/338,118

(32)【優先日】2021-06-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】502151820

【氏名又は名称】ヴァイアヴィ・ソリューションズ・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｖｉａｖｉ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100202326

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 大佑

(72)【発明者】

【氏名】リベレト アルメイダ

【テーマコード（参考）】

4F209

5F146

【Ｆターム（参考）】

4F209AA44

4F209AF01

4F209AG05

4F209AH33

4F209PA02

4F209PB01

4F209PC03

4F209PG05

4F209PN09

5F146AA31

(57)【要約】

微細構造パターンを複製する方法は、基板、薄膜、およびポジ型フォトレジストを含む多層構造を準備するステップと、微細構造パターンを有するモールドを準備するステップと、圧力および温度下でモールドを多層構造に被着するステップとを含み、モールドの微細構造パターンは、多層構造のポジ型フォトレジスト上に複製される。基板と、微細構造パターンを有する薄膜とを含む物品も開示されている。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

方法であって、以下のステップ、すなわち、
基板、薄膜、およびポジ型フォトレジストを含む多層構造を準備するステップと、
微細構造パターンを有するモールドを準備するステップと、
圧力および温度を加えてモールドを前記多層構造に被着するステップと、
を備え、
前記モールドの前記微細構造パターンは、前記多層構造のポジ型フォトレジスト上に複製される、
方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法において、前記薄膜は高屈折率薄膜である、方法。

【請求項3】

請求項１に記載の方法において、前記微細構造パターンを有する前記モールドは、剥離剤でコーティングされる、方法。

【請求項4】

請求項１に記載の方法において、前記モールドの前記微細構造パターンはグレースケールパターンである、方法。

【請求項5】

請求項１に記載の方法において、前記モールドの前記微細構造パターンはランダムパターンである、方法。

【請求項6】

請求項１に記載の方法において、前記モールドを前記多層構造に被着する前記ステップは、エンボスプロセスである、方法。

【請求項7】

請求項１に記載の方法において、前記複製された微細構造パターンを有する前記ポジ型フォトレジストは、前記複製された微細構造パターンを有していない前記ポジ型フォトレジストの基底部分を含む、方法。

【請求項8】

請求項１に記載の方法であって、さらに、前記モールドを前記多層構造から除去するステップを備える、方法。

【請求項9】

請求項８に記載の方法であって、さらに、コリメート光源の使用によりフラッド露光を前記ポジ型フォトレジストに照射する、ステップを備え、
該コリメート光は前記複製された微細構造パターンおよび前記ポジ型フォトレジストの前記基底部分を露光するものである、方法。

【請求項10】

請求項９に記載の方法であって、さらに、前記ポジ型フォトレジストの基底部分を均一な速度で現像するステップを備える、方法。

【請求項11】

請求項１０に記載の方法において、前記現像するステップは、前記ポジ型フォトレジストの前記基底部分の厚さを減少させ、これにより前記薄膜の表面部分を露出させる、方法。

【請求項12】

請求項１０に記載の方法であって、さらに、前記薄膜をエッチングして、エッチングされた微細構造パターン形成するステップを備える、方法。

【請求項13】

請求項１２に記載の方法において、前記エッチングのステップは、前記多層構造から、残存しているポジ型フォトレジストの全てを除去する、方法。

【請求項14】

請求項１２に記載の方法において、
前記薄膜の前記エッチングされた微細構造パターンは、前記モールドの前記微細構造パターンに対して位相／極性が反対である、または、
前記薄膜の前記エッチングされた微細構造パターンは、位相／極性の点で前記ポジ型フォトレジストの前記複製された微細構造パターンと同じであり、また同一アスペクト比は有していない、方法。

【請求項15】

請求項１の方法において、前記ポジ型フォトレジストの前記複製された微細構造パターンは、前記モールドの前記微細構造パターンと同じであり、また逆の位相／極性である、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連する出願］
本出願は、２０２１年６月３日出願の米国特許出願第１７／３３８,１１８号に対する優先権を主張し、その開示全体は参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、一般に、基板、薄膜、およびポジ型（positive-tone）フォトレジストを含む多層構造を準備するステップと、微細構造パターンを有するモールドを準備するステップと、圧力および温度下でモールドを多層構造に被着するステップとを含み、モールドの微細構造パターンは多層構造のポジ型フォトレジスト上に複製される、微細構造パターンを複製する方法に関する。複製された微細構造パターンを含む物品も開示される。

【背景技術】

【0003】

ポリマー・オン・ガラス複製プロセスまたはスタンピングプロセスは、ディフューザ構造を作成するために使用することができる。エッチングプロセスで追従するとき、ポリマー層のゼロ基底部分または無視できる厚さ（例えば、数百ナノメートルのオーダー）を有する基底部分を有することが望ましい。微細構造の複製に続くエッチングプロセスでは、エッチングプロセスウインドウはポリマー層内の微細構造のくぼみ／突起を中心とする必要がある。複製後にポリマー層の基底部分を制御することは難しく、その後の、高屈折率材料のような薄膜のエッチングプロセスの制御が難しくなる。

【図面の簡単な説明】

【0004】

本開示の特徴は、以下の図に例示的に示され、限定されないが、これらの図において、同様の数字は同様の要素を示しており、すなわち、

【図1A】本発明の一態様による、微細構造パターンを有するモールドを多層構造に被着する図である。

【図1B】モールドの除去および多層構造のフォトレジスト層における微細構造パターンの複製を示す図である。

【図1C】コリメート光源の照射およびフォトレジスト層の現像を示す図である。

【図1D】薄膜のエッチングを示す図である。

【発明の概要】

【0005】

一態様では、基板、薄膜、およびポジ型フォトレジストを含む多層構造を準備するステップと、微細構造パターンを有するモールド（成形型）を準備するステップと、圧力および温度下でモールドを多層構造に被着するステップを含み、モールドの微細構造パターンは多層構造のポジ型フォトレジスト上に複製される、微細構造パターンを複製する方法が開示される。

【0006】

別の態様では、基板、および微細構造パターンを有する薄膜を含む物品が開示される。

【0007】

様々な実施形態の追加的な特徴および利点は、部分的には、以下の説明に記載され、部分的には、説明から明らかになるか、または様々な実施形態の実施によって知ることができる。様々な実施形態の目的および他の利点は、本明細書の説明において特に指摘される要素および組み合わせによって実現され、達成される。

【発明を実施するための形態】

【0008】

簡略化および例示の目的で、本開示は、主にその実施例を参照して説明される。以下の説明では、本開示の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細を記載する。しかしながら、本開示は、これらの特定の詳細に限定されることなく実施され得ることは容易に明らかであろう。他の例では、本開示を不必要に不明瞭にしないように、いくつかの方法および構造は詳細に記載されていない。

【0009】

さらに、添付の図に描かれた要素は、追加の構成要素を含む場合があり、これらの図に記載された構成要素のいくつかは、本開示の範囲から逸脱することなく、除去および／または修正してもよい。さらに、図に描かれている要素は、縮尺通りに描かれていない場合があり、したがって、要素は、図に示されているものとは異なる大きさおよび／または構成を有する場合がある。

【0010】

前述の一般的な説明と以下の詳細な説明の両方は、例示的かつ説明的なものに過ぎず、本教示の様々な実施形態の説明を提供することを意図していることを理解されたい。その広範かつ多様な実施形態において、本明細書に開示されるのは、物品、ならびに物品の製造方法および使用方法である。

【0011】

本開示は、基板１４、薄膜１２、およびポジ型フォトレジスト１０を含む多層構造１６を準備するステップと、微細構造パターン２０ａを有するモールド１８を準備するステップと、圧力および温度下でモールド１８を多層構造１６に被着するステップと、を含み、図１Ａに示すように、モールド１８の微細構造パターン２０ａが、多層構造１６のポジ型フォトレジスト１０上における複製パターン２０ｂとして複製される方法を説明する。

【0012】

多層構造１６は、基板１４、薄膜１２、およびポジ型フォトレジスト層１０を含むことができる。薄膜１２は、材料の単層、および／または多層スタックを含む任意の薄膜であり得る。一態様では、薄膜１２は基板１４の表面上に存在することができ、反対側の支持体上で、ポジ型フォトレジスト１０を受け止めることができる。一態様では、薄膜１２は高屈折率材料薄膜、すなわち、９４０ｎｍ付近で約２～約４の屈折率を有する材料からなる薄膜であってもよい。一態様では、薄膜１２は、材料中に、屈折率の勾配または連続的な変化、または周期的な屈折率プロファイルを有することができる。薄膜１２は、約１ミクロン～約２０ミクロン、例えば、約１ミクロン～約１５ミクロン、更なる例として、約３ミクロン～約１０ミクロンの範囲の厚さで存在することができる。薄膜は、基板１４の表面および／またはフォトレジスト１０の表面上に存在することができる。

【0013】

別の態様では、薄膜１２は多層スタックとすることができる。多層スタックは、反射体材料、磁性材料、誘電体材料、および吸収材料の１つ以上の層を含むことができる。

【0014】

基板１４は、複数の層に耐えることができる任意の材料であってよい。一態様では、薄膜１２は基板の表面上に存在できる。一態様では、基板１４は透明材料であってよい。適切な基板材料の非限定的な例としては、ガラスおよびポリマー、例えばポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、アモルファスコポリエステル、ポリ塩化ビニル、液状シリコンゴム、環状オレフィンコポリマー、アイオノマー樹脂、透明ポリプロピレン、フッ素化エチレンプロピレン、スチレン・メチルメタクリレート、スチレン・アクリロニトリル樹脂、ポリスチレン、メチルメタクリレート・アクリロニトリル・ブタジエン・スチレンなどが挙げられる。基板１４は、約５０ミクロンから約２０００ミクロン、例えば、約１００ミクロンから約１５００ミクロン、更なる例として、約１５０ミクロンから約１０００ミクロンの範囲の厚さで存在することができる。

【0015】

基板１４は、約５０ミクロンから約２０００ミクロン、例えば、約１００ミクロンから約１５００ミクロン、更なる例として、約１５０ミクロンから約１０００ミクロンの範囲の厚さで存在することができる。

【0016】

一態様において、ポジ型フォトレジスト１０は薄膜１２に隣接する（共通の境界を共有する）ことができ、および／または薄膜１２の表面上に存在することができる。ポジ型フォトレジストは、グレースケールリソグラフィに使用される低コントラストフォトレジストと類似または同一の感光性の低コントラストであり得る。ポジ型フォトレジストは、ＤＮＱ－ノボラック（ジアゾナフトキノン（ＤＮＱ）およびノボラック樹脂（フェノールホルムアルデヒド樹脂）の混合物）とすることができる。低コントラストフォトレジストの例として、Ｍｅｒｃｋ ＫＧａＡ社から入手可能な登録商標ＡＺ製品、およびＤｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手可能なＭＥＧＡＰＯＳＩＴ^ＴＭ ＳＰＲ^ＴＭ製品などが挙げられる。フォトレジストは薄膜１２の表面に数ミクロンから数十ミクロンの厚さにスピンコートすることができる。一態様では、フォトレジスト１０は薄膜１２の表面にスプレーコーティングすることができる。フォトレジスト１０の厚さは、高品質で効果的なエンボス／スタンピングのために、モールド１８上の構造の頂点から谷までの高さよりも大きくすることができる。

【0017】

図１Ａに示すように、モールド１８は微細構造パターン２０ａを有することができる。モールド１８は、微細構造パターン２０ａを受け止めて保持することができる材料で作ることができる。材料の非限定的な例としては、金属、半導体、ニッケル、シリコン、溶融シリカなどの誘電体、ガラス、石英、およびそれらの組み合わせが挙げられる。一態様では、モールド１８は導電性材料で作ることができる。別の態様では、モールド１８は熱伝導性材料で作られ、微細構造パターン２０ａを有することができる。

【0018】

微細構造パターン２０ａは、ランダムまたは周期的パターンとすることができる。一態様では、微細構造パターン２０ａはバイナリ（２値）パターンとすることができる。別の態様では、微細構造パターン２０ａは、グレースケールの非バイナリパターンとすることができる。微細構造パターン２０ａは、様々な大きさの様々な形状、形態、画像、くぼみ、突起、およびそれらの組み合わせを含むことができる。微細構造パターン２０ａは、均一な部分および不規則な部分を含むことができる。例えば、図１Ａに示すように、微細構造パターン２０ａは、平面部によって互いに均一に分離された３つの別個の三角形状のくぼみを含む。

【0019】

一態様では、モールド１８は、微細構造パターン２０ａ上にコーティングとして塗布された剥離剤（図示せず）を含むことができる。剥離剤は、低表面エネルギーのフルオロポリマーまたは疎水性シランなどの疎水性自己組織化単分子膜とすることができる。剥離剤は、微細構造パターン２０ａのくぼみ／突起などに剥離剤を堆積させることができる任意の堆積プロセスでモールド１８に塗布することができる。適切な堆積プロセスの非限定的な例としては、スピンコーティングおよびディップ（浸漬）コーティング、化学蒸着、スパッタまたは熱蒸発のような物理蒸着、ならびに剥離剤で微細構造パターン２０ａの表面をバフ研磨するような物理的塗布が挙げられる。

【0020】

図１Ａに示すように、モールド１８は多層構造１６のフォトレジスト１０の表面上に被着することができる。本方法は、モールド１８および／または多層構造１６に圧力および温度を加えるステップを含むことができる。一態様では、モールド１８を多層構造１６に被着するステップは、エンボスプロセスまたはスタンピング（打刻）プロセスとすることができる。加熱したモールド１８をフォトレジスト表面に接触させ、圧力を加える前に約１秒～約１０秒の間、そこに配置することができる。モールド１８に圧力が加えられてからのエンボスプロセス時間は、約１秒～約３０秒の範囲における値を取り得る。温度は約６０℃～約９０℃の範囲における値を取り得る。圧力は約５ＰＳＩ～約６０ＰＳＩの範囲を取り得る。一態様では、プロセス条件は、圧力約１０ＰＳＩで、約２０秒間、温度約１６７°Ｆ（７５°Ｃ）の条件が含まれた。別の態様では、プロセス条件は、圧力約２０ＰＳＩで約２０秒間、温度約１６７°Ｆ（７５°Ｃ）の条件が含まれた。

【0021】

このようにして、モールド１８の微細構造パターン２０ａは、多層構造１６のポジ型フォトレジスト１０上に複製および／またはほぼ複製することができる。一態様では、複製された微細構造パターン２０ｂは、元の微細構造パターン２０ａから位相および／または極性が逆になり得る。

【0022】

本方法は、図１Ｂに示すように、多層構造１６からモールド１８を除去するステップを含む。ポジ型フォトレジスト１０は、複製された微細構造パターン２０ｂを有することができ、そしてまた、複製された微細構造パターン２０ｂを有さないポジ型フォトレジスト１０の基底部分２２を含むことができる。ポジ型フォトレジスト１０の基底部分２２は、約０．００１μｍ～約１０ミクロン、例えば約０．０１ミクロン～約８ミクロン、更なる例として約０．１ミクロン～約５ミクロンの範囲の初期厚さを有することができる。

【0023】

複製された微細構造パターン２０ｂは、モールド１８の微細構造パターン２０ａの逆パターンとなりうる。例えば、モールド１８の微細構造パターン２０ａが三角形状のくぼみの３つの別個の部分を含むことができるのに対して、フォトレジスト１０の微細構造パターン２０ｂは三角形状の突起の３つの別個の部分を含むことができる。

【0024】

図１Ｃに示すように、本方法は、コリメート光源２４の使用によりフラッド露光を多層構造１６に照射するステップを含むことができ、コリメート光２４は、複製された微細構造パターン２０ｂおよび複製された微細構造パターン２０ｂを有しないフォトレジスト１０の基底部分２２を露光する。コリメート光源２４は、フォトマスクアライナーランプ、専用のｉ線ＵＶ露光ツール、またはＵＶ－ＬＥＤ／レーザーセットアップなどの、コリメート光を放出する光源とすることができる。別の態様では、コリメート光源は、拡散光を受光してコリメート光を放出するレンズまたはミラーなどの、コリメート光を放出する光源とすることができる。

【0025】

フラッド露光の適用は、後続の現像ステップに続くことができる。特に、本方法は、均一な速度でポジ型フォトレジスト１０の基底部分２２を現像するステップを含むことができる。基底部分２２の現像は、例えば、図１Ｃに示すように、微細構造パターン２０ｂと薄膜１２の表面との間に基底部分２２が存在しないよう、下にある薄膜１２の表面部分２６を完全に露出させることができるまで完遂することができる。一態様では、基底部分２２の現像は、複製された微細構造パターン２０ｂの直下で薄膜１２の上方（図示せず）で、完遂に近い、又は数百ナノメートル～数ミクロン残存させることができる。

【0026】

現像ステップは、水性－アルカリ性ベースの現像剤をフォトレジスト１０に塗布するステップを含むことができる。一態様では、コリメート光の照射後、構造体は、基板１４、薄膜１２、および薄膜１２の表面に隣接または表面上にある複製された微細構造パターン２０ｂを含む。一態様では、フォトレジスト１０の基底部分２２は、コリメート光への露光後の現像後には存在しない。別の態様では、コリメート光への露光および現像後の基底部分２２は、モールド１８の被着後、基底部分２２の初期の厚さと比較して減少した厚さを有することができる。

【0027】

図１Ｄに示すように、本方法は、フォトレジスト１０および薄膜１２をエッチングして、エッチングされた微細構造パターン２０ｃを薄膜１２に形成するステップも含む。エッチング後、薄膜１２は、複製された微細構造パターン２０ｃを有する部分、および／または薄膜１２の元の厚さを有する部分を含む。薄膜１２を全く含まない部分、すなわち薄膜１２が存在しない部分が存在し得る。エッチングのステップは、フォトレジスト材料をエッチングする任意の技術を使用して行うことができる。適切なエッチング技術の非限定的な例としては、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、誘導結合プラズマ－反応性イオンエッチング（ＩＣＰ－ＲＩＥ）、およびイオンミリングが挙げられる。エッチングにより、薄膜１２の表面など、多層構造１６から残存するフォトレジスト１０を除去することができる。エッチングにより、フォトレジスト中の微細構造パターン２０ｂの形態を薄膜１２に転写することができる。

【0028】

薄膜１２のエッチングされた微細構造パターン２０ｃは、モールド１８の微細構造パターン２０ａと、反対の極性を有することができ、さらに、同じアスペクト比を有する、または有していないようにすることもできる。薄膜１２のエッチングされた微細構造パターン２０ｃは、モールド１８の微細構造パターン２０ａと、同じの極性を有することができ、さらに、同じアスペクト比を有する、または有していないようにすることもできる。

【0029】

以上の説明から、当業者は、本教示を様々な形態で実施できることを理解することができる。したがって、これらの教示は、その特定の実施形態および例に関連して記載されてきたが、本教示の真の範囲は、そのように限定されるべきではない。本明細書の教示の範囲から逸脱することなく、様々な変更および修正を行うことができる。

【0030】

本開示は広義に解釈される。 本開示は、本明細書に開示されたコーティング、装置、活動、および機械的作用を達成するための等価物、手段、システム、および方法を開示することを意図している。開示された各コーティング、デバイス、物品、方法、手段、機械的要素または機構について、本開示はまた、本明細書に開示された多くの態様、機構およびデバイスを実施するための等価物、手段、システムおよび方法も開示に包含し、教示することを意図する。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【国際調査報告】