Method for patterning mold

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、一般的には、型（モールド：ｍｏｌｄ）の製造に関しかつ、より特定的には、前記型のパターンの発生およびモールド面へのパターンの転写（ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、トランスファ成形（ｔｒａｎｓｆ
ｅｒ ｍｏｌｄｓ）のためのモールドおよび射出成形（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｓ）のためのモールドを作製するために使用される材料は、典型的には、鋼鉄、高炭素鋼（ｈｉｇｈ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅ
ｌ）、その他のような、非常に堅い耐久性のある金属である。 最終的にモールドされた物体の幾何学的形状を規定する種々の幾何学的パターンへとこれらの材料をパターニングしあるいは成形することは非常に困難な仕事である。

【０００３】一般に、モールドの成形またはパターニングは該モールドから材料を切除しあるいは除去するフライス削り（ｍｉｌｌｉｎｇ）、研削（ｇｒｉｎｄｉｎ
ｇ）、およびワイヤ電子放電加工（ｗｉｒｅ ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎｉｃ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｍａｃｈｉｎｉｎ
ｇ：ＥＤＭ）のような、幾つかの機械加工技術によって行なわれ、したがってモールドを所望の形状にゆっくりと成形する。 しかしながら、これらの機械加工技術は光学的な用途のために使用されるモールドのパターニングに必要な充分な精度、正確さ、または分解能を提供しない。 せいぜい、これらの技術はたった±２ミクロンの精度、正確さおよび分解能を提供するのみであり、したがってこれらの限界を超えてモールドをパターニングすることは不可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】さらに、これらの機械加工技術は一般に直線構造のみが可能であり、したがってモールドのモールド面に種々の幾何学的形状またはパターンを転写することはできず、したがってモールドを作製するパターニングの可能性を大幅に制限する。 このパターニング能力の限界はモールドされ得る対象物を制限する。 さらに、これらの機械加工技術によって発生されるパターンの輪郭は該パターンを発生するための各々の特定の技術において使用されるツールの形状および大きさによって規定される。 しかしながら、今日のおよび将来のモールド環境においてはより大きな形状の特異性が必要とされている。

【０００５】モールドをパターニングする伝統的な除去または切除方法は大きな制約を持っていることが容易に分かる。 また、これらのパターンを作製するために使用される伝統的なプロセスは幾何学的な変形（ｖａｒｉａ
ｔｉｏｎｓ）を提供することができず、これはさらにモールドされる物体を生成する能力を制限する。 さらに、
モールドされる物体の形状が非常に重要になるに応じて、現在使用されている方法はモールド、したがってモールドされる物体にとって必要な輪郭形状を提供することができなくなる。 したがって、より大きな精度、正確さ、形状寸法（ｆｅａｔｕｒｅ ｓｉｚｅ）、種々の幾何学的パターンを提供しかつ精巧な形状決定を可能にするモールドをパターニングする方法が非常に望まれる。

【０００６】したがって、本発明の目的は、上記従来例の問題点に鑑み、モールドをパターニングする方法において、上述のようにより大きな精度、正確さ、形状寸法、種々の幾何学的パターンを提供しかつ微細な形状決定を可能にすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】簡単にいえば、本発明によれば、あるパターンをモールドに転写するための装置および方法が提供される。 主要面を有するモールド構造が与えられる。 モールド基板の主要面上にパターンマスク層が形成され、該マスク層はモールド基板の主要面の一部を露出し、一方他の部分はパターニングされたマスク層によって覆われる。 前記モールド基板の主要面はエッチングされ、それによって前記モールド基板の主要面の露出部分が除去され、したがって前記パターンマスク層からのパターンをモールド基板の主要面に転写する。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につき説明する。 図１〜図３は、モールド１００を製造するためにモールド基板または基板１０２の主要面または面１
０１をパターニングするための一連のステップを示す高度に拡大しかつ単純化した説明図である。 モールド１０
０は大幅に単純化されており、したがって本発明をより明瞭にしかつより良く理解できるようにするためモールド１００の関連部分のみが示されていることが理解されるべきである。 さらに、上記目的のため、図１〜図９においてモールド１００を単純化することによってモールド１００の種々の部分が図１〜図９から除外されていることも理解されるべきである。

【０００９】図１を参照すると、モールド１００が部分的に示されており、該モールド１００は面１０１を有するモールド基板または基板１０２を有しており、面１０
１は予め準備されかついまやパターニングの用意ができているものとする。 一般に、基板１０２は、ガラス材料、半導体材料、金属材料、金属合金材料、その他のような、任意の適切な材料で造られる。 さらに、基板１０
２のために使用される材料は、ダイヤモンド材料、２酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン（ｓｉｌｉ
ｃｏｎ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）のような誘電体材料、
たとえばタングステン、チタンのような金属および金属合金材料、その他のような、他の材料によってコーティングすることができる。

【００１０】典型的には、面１０１は、機械的なクリーニングまたは化学的なクリーニングのような、技術上良く知られた任意の適切な方法によって引続く処理のためクリーニングされあるいは準備され、それによって面１
０１から破片、粒子、有機材料その他を除去あるいは清掃する。

【００１１】面１０１が準備された後、面１０１に放射感応（ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）材料が付加されて放射感応膜または放射感応層１０６が形成される。 典型的には、該放射感応層１０６は、光、電子、イオン、その他のような、放射に反応するフォトレジスト、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート（ＰＭ
ＭＡ）のような、任意の適切な有機ポリマー（ｏｒｇａ
ｎｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒ）である。 面１０１上への放射感応膜１０６の付加は、噴霧（ｓｐｒａｙ）コーティング、スピンコーティング、ラミネーション、その他のような、任意の適切な良く知られた方法によって行なわれる。 放射感応膜１０６の厚さは用途に応じて特定され、
すなわち、放射感応膜１０６の厚さ１０５は、規定されるべき特徴形状（ｆｅａｔｕｒｅｓ）の分解能、規定されるべき特徴形状間の間隔、および放射感応膜１０６それ自体のエッチング特性のような、幾つかの要因によって決定される。

【００１２】例えば、放射感応膜１０６がフォトレジストでありかつ特徴部分の分解能がほぼ０．４ミクロンから１．０ミクロンに及ぶ寸法を有するものとして規定されるべきであれば、規定されるべき特徴部分を解像する（ｒｅｓｏｌｖｅ）ために使用されるフォトレジスト膜の厚さ１０５はほぼ５，０００オングストロームから１
５，０００オングストロームの範囲を持つ。 さらに、もし規定されるべき特徴部分が１．０ミクロンより大きければ、フォトレジスト膜の厚さ１０５はほぼ１５，００
０オングストロームから５００，０００オングストロームの範囲とすることができる。 しかしながら、特徴形状部分の寸法は放射感応膜１０６の厚さ１０５を決定するために使用される唯一の考察事項ではなく、かつ、放射感応材料の耐久性またはエッチング耐性、他のプロセスとの放射感応材料の材料の両立性、その他のような、他の考察事項も層１０６の厚さ１０５を決定する上で重要な役割を果たすことを理解すべきである。

【００１３】いったん放射感応層１０６が面１０１に付加されると、放射感応層１０６は放射源（図示せず）に露出されこれによって放射感応層１０６のある部分が露出し、一方他の部分は露出されない。 放射感応層１０６
の露出部分と非露出部分の発生は、コンタクトリソグラフィー、プロジェクションリソグラフィー、Ｅビームリソグラフィー、イオンビームリソグラフィー、その他のような、任意の適切なリソグラフ方法によって行なわれる。 放射感応層１０６を適切なリソグラフ方法によって露出することにより、０．２５ミクロンの特徴形状部分（単数または複数）の配置の精度または正確さが達成可能である。 さらに、放射感応層１０６を適切なリソグラフ方法によって露出することにより、０．４ミクロンの特徴部分（単数または複数）の分解能が達成可能である。

【００１４】基板１０２の面１０１上の放射感応膜１０
６の露出が完了した後、放射感応膜１０６は現像され（ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ）、したがって面１０１の露出部分１０７と面１０１の部分１０９を覆う放射感応層１０
６の島状部分（アイランド：ｉｓｌａｎｄｓ）１０８が生成される。 本発明のこの特定の実施例においては、島状部分１０８は基板１０２をエッチングするために使用されるパターニングされたマスキング層を形成することを理解すべきである。 放射感応層１０６の島状部分またはアイランド１０８は後に説明する引続くエッチング手順の間に部分１０９を保護しまたは覆うために使用される。 さらに、上記説明ではポジティブなフォトレジスト機構が使用されているが、当業者はネガティブなフォトレジスト機構も使用できることが理解されるべきである。

【００１５】一例として、モールド基板１０２が高炭素鋼で造られかつ基板１０２の面１０１が放射感応膜１０
６の付加のために準備され、放射感応膜１０６が基板１
０２の面１０１に付加される。 本発明の好ましい実施例においては、放射感応膜１０６はＨｏｅｃｈｓｔ Ｃｅ
ｌａｎｅｓｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造されたＡＺ１３５０、その他のようなフォトレジスト材料である。 フォトレジスト膜の厚さ１０５は１０，０００
オングストロームから１８，０００オングストロームの範囲におよび、フォトレジスト膜の正確な厚さ１０５は用途に応じて特定される。 この特定の例では、規定されるべき最小の特徴形状部分はほぼ１．０ミクロンであり、したがってフォトレジスト膜の厚さ１０５は７，０
００オングストロームから１３，０００オングストロームの範囲に及ぶ。 しかしながら、より大きな最小特徴形状部分の寸法およびより小さな最小特徴形状部分の寸法によって、それぞれ、より厚いおよびより薄いフォトレジスト膜１０６の厚さが使用されることを理解すべきである。 さらに、材料の両立性の事項も考慮される。

【００１６】フォトレジスト膜の露出は典型的には１対１走査システム、縮小工程および反復システム、接触プリントシステム、その他のような、フォトリソグラフシステムを使用して行なわれる。 本発明の好ましい実施例においては、フォトレジスト膜を面１０１上に露出するために１対１走査システムまたは縮小工程および反復システムが使用される。 フォトレジスト膜を前記フォトリソグラフシステムの１つによって露出することにより、
０．４ミクロンの最小特徴形状部分の寸法をもって画像がフォトレジスト内に形成される。 さらに、前記画像はまた、曲線、三角形、その他のような、数多くの異なる形状を持つことができる。

【００１７】いったんフォトレジスト膜が露出されると、該フォトレジスト膜は技術的に良く知られた任意の適切な方法によって現像される。 基本的には、塩基性の溶液（ｂａｓｉｃ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）がフォトレジスト膜に付加される。 該塩基性溶液はフォトレジスト膜の露出部分と反応しかつフォトレジスト膜の露出部分を洗浄除去し、したがって部分１０７を開きあるいは露出する。

【００１８】次に図１および図２の双方を参照すると、
基板１０２の面１０１の化学的エッチングが一般にウェットエッチング方法またはドライエッチング方法のいずれかを選択することにより行なわれる。 一般に、ウェットエッチング方法は露出部分１０７および非露出部分１
０９を有する面１０１に対し湿式の（ウェット：ｗｅ
ｔ）化学物質または湿式のエッチング液を付加することによって行なわれ、それによって露出部分１０７が化学的にあるいは等方性を以て（ｉｓｏｔｒｏｐｉｃａｌｌ
ｙ）エッチングできるようになる。 等方性エッチングの間は、基板１０２の露出部分１０７は曲線状のセグメント２０２を有する面２０１を発生するよう除去される。
さらに、等方性エッチングの結果としてアンダカット部分２０３も発生する。 より詳細には、アンダカット部分２０３は特定の方向性成分を持たず、したがって、エッチング可能な全ての面を同じレートでエッチングする結果として発生し、それによってアイランド１０８の下にアンダカット部分２０３が発生する。

【００１９】湿式エッチング方法に関しては、露出および非露出部分１０７および１０９を有する面１０１をエッチングするために使用される湿式エッチング溶液または湿式エッチング材の選択は含まれる材料に依存する。
例示に過ぎないが、もし基板１０２がガラスで作製されており、あるいはもし基板１０２が鋼鉄で作製されていれば、フッ化水素酸（ＨＦ）の溶液またはエッチング剤がガラス基板１０２をエッチングするために使用され、
一方金属基板１０２をエッチングするために広範囲の割合の硝酸（ＨＮＯ _３ ）、ＨＦ、および硫酸（Ｈ _２ Ｓ
Ｏ _４ ）が使用される。 しかしながら、Ｈ _２ ＳＯ _４の使用はフォトレジストのような有機材料を除去することが可能であり、したがって、湿式エッチング溶液においてＨ
_２ ＳＯ _４を使用することは材料の両立性の事項を考慮に入れて使用される必要があることを理解すべきである。
典型的には、露出および非露出部分１０７および１０９
を有する面１０１への湿式化学溶液の付加は、基板１０
１上への湿式エッチング剤を直接噴霧すること、モールド１００を湿式エッチング剤を含む溶液中に浸すこと、
その他のような、任意の適切な方法によって行なわれ、
それによって面１０１の露出部分１０７を等方性エッチングする。

【００２０】本発明の好ましい実施例においては、基板１０２が高炭素鋼でありかつ図１に示されるように準備され、基板１０２の露出および非露出部分１０７および１０９を有する面１０１は湿式化学方法を使用してエッチングされる。 一般に、ほぼ等しい量のＨＮＯ _３およびＨＦが混合されてエッチング液を提供する。 このエッチング液は次に、噴霧システム、カスケードシステム（ｃ
ａｓｃａｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）、または浸漬タンク（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｔａｎｋ）のような、任意の適切な方法によって基板１０２の面１０１に付加される。
一般に、基板１０２の面１０１のエッチングは所定の深さ２０６に到達するまで続けられる。 しかしながら、エッチング剤に対するより長い露出時間は所定の深さ２０
６を増大する一方で、エッチング剤に対するより長い露出時間はまたアンダカット部分２０３を増大させる。 さらに、もし基板１０２の面１０１があまりにも長い期間にわたりエッチングされあるいはオーバエッチングされれば、放射感応膜１０６のアイランドは下が全体的にエッチングされあるいはアンダカットされ、それによって面１０１からアイランド１０８が除去される。

【００２１】あるいは、基板１０２の露出および非露出部分１０７および１０９を有する面１０１の等方性エッチングはまたドライエッチング方法によって行うことができる。 基本的にはドライエッチング方法は基板１０２
の露出および非露出部分１０７および１０９を有する面１０１の方向に向けられるエッチング種（ｅｔｃｈｓｐ
ｅｃｉｅｓ）を発生するために反応器（図示せず）において気体プラズマ（図示せず）を発生することにより行なわれる。 気体プラズマの発生は知られており、したがってここではあまり詳細には説明しない。 しかしながら、露出部分１０７をエッチングするために気体プラズマを使用することにより等方性である化学的エッチングと異方性である物理的エッチングの間で気体プラズマを動的にシフトできるようになることが理解されるべきである。

【００２２】一般に、気体プラズマにおける化学的または等方性エッチングは、高い圧力、低い電力、および低いバイアスのような、プロセスのパラメータを選択することにより達成され、したがって面１０１の露出部分１
０７とエッチング種との間でより化学的な相互作用が行なわれるようになる。 逆に、気体プラズマにおける異方性エッチングは、低い圧力、高い電力、および高いバイアスのような、プロセスパラメータを選択することにより達成され、したがって面１０１の露出部分１０７とエッチング種との間でより物理的な相互作用を行なうことができるようになる。 さらに、反応器の物理的形状または構造、並びにプラズマを発生するために使用されるプロセスガスによってプロセスパラメータの絶対値を大幅に変えることが可能なことを理解すべきである。

【００２３】一般に、面１０１の露出部分１０７を化学的にエッチングしあるいは等方性エッチングするためにドライ化学エッチング方法を使用することは化学的エッチングまたは等方性エッチングのために選択されたプロセスパラメータによって気体プラズマによって発生されたエッチング種を面１０１に付加することにより達成され、それによって露出部分１０７が化学的あるいは等方性エッチングできるようになる。 典型的には、図１に示されるように、基板１０２のフォトリソグラフ的に準備された面１０１が気体プラズマと緊密に関連するよう配置されあるいは該気体プラズマに浸され、したがって露出部分１０７が等方性エッチングできるようになる。 気体プラズマを発生しそれによってエッチング種を発生するために使用されるプロセスガスは、塩素、フッ素、臭素、およびヨー素を含む気体のような、ハロゲン含有ガスである。 より特定的には、一般に使用されるガスは塩化水素（ＨＣｌ）、塩素（Ｃｌ _２ ）、臭化水素（ＨＢ
ｒ）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ _３ ）、六フッ化硫黄（ＳＦ
_６ ）、その他である。 さらに、他の硫黄フッ化物（ｓｕ
ｌｆｕｒ ｆｌｕｏｒｉｄｅｓ）、炭フッ化物（ｃａｒ
ｂｏｆｌｕｏｒｉｄｅｓ）、ホウ塩化物（ｂｏｒｏｃｈ
ｌｏｒｉｄｅｓ）、ヨー化物（ｉｏｄｉｄｅｓ）、および臭化物（ｂｒｏｍｉｄｅｓ）も同様に使用できることは明らかである。

【００２４】基板１０２が高炭素鋼でありかつ図１に示されるように準備された、本発明の好ましい実施例では、基板１０２の露出および非露出部分１０７および１
０９を有する面１０１はドライ化学的方法を使用してエッチングされる。 一般に、面１０１の露出部分１０７はフッ素成分を有する等方性エッチングのために構築された気体プラズマに露出される。 広範囲のフッ素含有気体が気体プラズマを発生するために利用可能であり、並びに気体プラズマがその中で発生可能なバレル反応器、ダウンストリームマイクロ波反応器、平行板反応器のような、広範囲のプラズマ反応器が利用可能なことが理解されるべきである。 さらに、気体プラズマの反応性を増大するために、酸素（Ｏ _２ ）、ヘリウム（Ｈｅ）、その他のような、付加的な気体がしばしば加えられることが理解されるべきである。

【００２５】典型的には、等方性エッチング特性を有する気体プラズマを発生するために使用されるプロセスパラメータは５００ミリトールから２．０トールに至る圧力、５０ワットから７００ワットに至る電力レベル範囲、およびニュートラルから５００ボルトに至るバイアスレベルを有する。 しかしながら、特定のプロセスパラメータは特定の用途に応じて、並びに特定の反応器構造にしたがって大幅に変わることが理解されるべきできる。

【００２６】次に、図１および図３の双方を参照すると、図３は異方性方法で準備されかつエッチングされた後のモールド１００を示す断面図である。 面１０１の露出部分を異方性方法でエッチングすることにより面３０
１および側壁３０２が直接基板１０２に転写され、したがってアイランド１０８および面３０１の間に寸法上の完全性が維持される。 モールド１００をエッチングするために異方性方法を使用することによって、アイランド１０８からモールド１００の面１０１への直接的な転写のような、幾つかの利点を提供することができ、それによってアイランド１０８によって規定される重要な寸法のより優れた制御を達成できる。

【００２７】一般に、面１０１の露出部分１０７の異方性エッチングのためのドライエッチング方法は異方性エッチングのために選択されたプロセスパラメータを有する気体プラズマによって発生されるエッチング種を付加しかつ該エッチング種を面１０１に向けることによって達成され、したがって露出部分１０７が物理的かつ化学的にエッチングできるようになる。 典型的には、図１に示される、基板１０２のフォトリソグラフ的に準備された面１０１が気体プラズマを発生するために使用される大きなＤＣバイアスを有する電極上に置かれ、したがってエッチング種が面１０１の露出部分１０７に電気的に引き付けられそれによって異方性エッチングされるようになる。 気体プラズマを発生し、続いてエッチング種を発生する、ために使用されるプロセスガスは塩素、フッ素、臭素、およびヨー素を含むガスのような、ハロゲン含有ガスである。 より詳細には、典型的に使用されるガスは塩化水素（ＨＣｌ）、塩素（Ｃｌ _２ ）、臭化水素（ＨＢｒ）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ _３ ）、六フッ化硫黄（ＳＦ _６ ）、その他を含む。 さらに、他の硫黄フッ化物、炭フッ化物、ホウ塩化物、ヨー化物、および臭化物が同様に使用できる。

【００２８】本発明の好ましい実施例では、基板１０２
は高炭素鋼でありかつ図１に示されたように準備され、
基板１０２の露出および非露出部分１０７および１０９
を有する面１０１はドライ異方性エッチング方法を使用してエッチングされる。 一般に、モールド１００は異方性エッチングを行うことが可能なプラズマ反応器（図示せず）内に置かれる。 典型的には、これらの反応器はモールド１００に接続されたＤＣバイアス電圧を使用し、
したがってモールド１００を反応器の電気的構成部分とする。 モールド１００にＤＣバイアス電圧を与えることにより、気体プラズマからのイオンは垂直様式でモールド１００の面１０１の露出部分１０７の方向に物理的に向けられ、したがって露出部分１０７を垂直方法に方向性を以てエッチングし面３０１および側壁３０２を提供し、一方面１０９は層１０６のアイランド１０８によって保護される。

【００２９】気体プラズマを発生するために使用される気体は前に述べた気体と同様のものであるが、プロセスパラメータはエッチングの物理的特性を増強するために選択され、それによってモールド１００を異方性エッチングする。 より詳細には、ドライ異方性エッチング方法は圧力、電力、およびＤＣバイアスが、それぞれ、５．
０ミリトールから５００ミリトール、５００ワットから１，５００ワット、および２００ボルトから８００ボルトに及ぶプロセスパラメータを使用する。 しかしながら、プロセスパラメータの特定のおよび絶対的な値は特定の気体（単数または複数）および反応器の構成に応じて大幅に変動することを理解すべきである。

【００３０】異方性エッチングを使用することにより、
エッチングされるべきアイランド１０８に構成された幾何学的パターンをモールド１００の面１０１に直接転写することが可能になり、したがって特定の寸法を有するアイランド１０８によって発生される特徴形状部分が寸法的に制御されて面１０１に転写できるようになる。 さらに、フォトレジストのような放射感応層１０６は塩素または臭素プラズマと共に使用されたとき何らかの非両立性の問題を有し、すなわち、フォトレジストは露出部分１０７と共にエッチングされ、したがって深さ３０６
に影響を与えることを理解すべきである。 その結果、深さ３０６はフォトレジストのエッチング速度および面１
０１の露出部分１０７のエッチング速度によって制限される。 しかしながら、深さ３０６はフォトリソグラフおよびエッチング工程を重ねかつ反復することにより増大できることが理解されるべきである。

【００３１】図４〜図６はモールド１００の面１０１のパターニングのための別の方法を示す。 同様のまたは同じ機能を有する同様のまたは同じ特徴部分は図１〜図３
において見られる元の参照番号を保持している。

【００３２】図４は、図１において概略的に説明されかつ準備されたモールド１００の面１０１の断面図を示す。 しかしながら、放射感応層１０６を加える前に、モールド１００の面１０１にハードマスク層４０１が付加される。 さらに、図４はハードマスク層４０１のパターニングおよび一部のエッチングまたは除去の後のモールド１００の断面図を示している。

【００３３】典型的には、ハードマスク層４０１は二酸化シリコン（ＳｉＯ _２ ）、窒化シリコン（Ｓｉ
_３ Ｎ _４ ）、酸窒化シリコン（Ｓｉ _３ Ｏ _ｘ Ｎ _４ ）、この場合Ｏ _ｘは材料中の酸素の量、その他のような任意の適切な材料から作られる。 ハードマスク層４０１の付加は典型的には基板１０２の面１０１全体を覆う連続的な膜または層としてプラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）反応器内で行なわれる。 引き続き、放射感応層１０６がハードマスク層４０１に付加される。 放射感応層１０６がハードマスク層４０１上に付加された後、放射感応層１０
６は図１〜図３において前に説明したように露出されかつ現像される。 しかしながら、放射感応層１０６を現像することにより、ハードマスク層４０１の一部（図示せず）が露出される。 その後、ハードマスク層４０１の該部分はエッチングにより除去され、それによって面１０
１の部分１０７を露出し、ならびにアイランド４０１を発生する。 ハードマスク層４０１のエッチングは典型的には、ＨＦ水溶液のような、ウェットエッチング方法、
あるいは、フッ素を含む気体プラズマのような、ドライエッチング方法によって行なわれる。 しかしながら、本発明の好ましい実施例では、ハードマスク層４０１の前記部分の重要な寸法を維持するように異方性のドライエッチング方法が使用され、それによって部分１０７をアイランド１０８によって規定されるのと同じ寸法で露出する。

【００３４】一般に、ハードマスク層４０１のエッチングは異方性エッチングのために設計されたプラズマ反応器において行なわれる。 典型的には、ハードマスク層４
０１の一部の除去を行なうためのエッチング作用はフッ素含有プラズマによって達成される。 前に述べたように、異方性エッチングは圧力、ＤＣバイアス電圧、電力、および反応器の物理的構成の関数である。

【００３５】いったんハードマスク層４０１の一部が除去されると、露出部分１０７はエッチング可能であり、
したがってアイランド１０８の幾何学的パターンを図１
〜図３において前に説明したようにモールド１００の面１０１に転写する。 アイランド１０８およびアイランド４０２は共に基板１０２をエッチングするために使用されるパターニングされたマスキング層を形成する。 さらに、ハードマスク層４０１を作成するために使用される材料はエッチング剤との材料の非両立性を避けるように注意深く選択される必要があることを理解すべきである。

【００３６】次に図４および図５の双方を参照すると、
図５は、面１０１の露出部分１０７の等方性エッチング後のモールド１００の断面図を示しており、直線上のセグメント５０３を備えた面５０２が生じている。 典型的には、等方性エッチング工程は湿式化学エッチング工程または乾式化学エッチング工程のいずれかを使用して図２において前に述べたように行なわれる。

【００３７】図４に示されるように準備されたモールド１００の露出部分１０７の湿式化学エッチングに関しては、ハードマスク層４０１のために使用される材料の選択は注意深く行なう必要があり、すなわち、アイランド４０２のために使用される材料は湿式化学エッチング剤に対しエッチング耐性を持つ必要がある。 例えば、成分としてＨＦを有する湿式化学エッチングについては、層４０１からアイランド４０２を作るために窒化シリコンまたは酸窒化シリコンが好ましく、それは窒化シリコンおよび酸窒化シリコンは共にＨＦ酸に対してエッチング耐性を持つからである。

【００３８】図４に示されるように準備されたモールド１００の露出部分１０７のドライ化学エッチングに関しては、ハードマスク層４０１のために使用される材料の選択は注意深く行なう必要があり、すなわち、アイランド４０２のために使用される材料はドライ化学エッチングにおいてエッチング剤に対し耐性を有することが必要である。 例えば、Ｃｌを成分として持つドライ化学エッチングに対しては、二酸化シリコン（ＳｉＯ _２ ）がアイランド４０２を作成するのに好ましく、それはＳｉＯ _２
は塩素プラズマから生成されるＣｌエッチング剤に対し耐性を持ち、したがってハードマスク層４０１のアイランド４０２に大きな影響を与えることなく露出部分１０
７の除去を可能にするからである。

【００３９】次に図４および図６の双方を参照すると、
図６は面１０１の露出部分１０７の異方性エッチングの後のモールド１００の断面図を示し、図４に示されるモールド１００の面６０１および側壁６０２が生成されている。 モールド１００を異方性エッチングするために使用される化学材料は図３に関して前に説明した。 さらに、それぞれ、放射感応材料１０６およびハードマスク層４０２のアイランド１０８およびアイランド４０２を使用することにより、所望の深さ６０６を増大するようにより強力な化学材料を使用することができ、したがって面６０１がより深くまでエッチングされモールド１０
０をパターニングするためのより大きな融通性を与える。 さらに、面１０１の露出部分１０７をエッチングするためにより強力な化学材料を使用することにより面１
０１の露出部分１０７の除去速度を増大し、それによってより生産性の高い工程が達成される。

【００４０】図７〜図９はモールド１００の面１０１をパターニングするためのさらに他の方法を示す。 モールド１００の面１０１をパターニングするためのこの特定の方法を使用することにより投影されたイメージ（図示せず）の反転イメージが生成できることを理解すべきである。

【００４１】図７は、図１において前に述べたのと同様にしてフォトリソグラフ的に準備されたモールド１００
の断面を示している。 簡単にいえば、フォトレジストまたはＰＭＭＡのような、放射感応層７０６がモールド１
００の主要面または面７０１に付加される。 放射感応層７０６は次に前に述べたように露出されかつ現像され、
したがって非露出部分７１５を覆う放射感応材料のアイランド７０８、ならびに面７０１の露出部分７０７が形成される。 さらに、アイランド７０８の側壁７０９は、
アンダカットされた側壁、オーバカットされた側壁、および垂直な側壁のような、種々の形状に形成できる。 図７に示されるようにかつ本発明の好ましい実施例においては、アイランド７０８のアンダカットされた側壁７０
９が使用され、それによって金属材料の引き続く被着を強化する。

【００４２】次に、図７および図８の双方を参照すると、図８は部分８０３および８０４を含む不連続層８０
２を形成する引き続く金属または金属合金の被着後のモールド１００の断面図を示す。

【００４３】一般に、不連続層８０２の被着は、アルミニウム、チタン−タングステン合金（ｔｉｔｕｎｇｓｔ
ｅｎ）、ニッケルのような、任意の適切な金属または金属合金を被着することによって行なわれる。 不連続層８
０２の被着は、スパッタリング、蒸着、その他のような、技術的に良く知られた任意の適切な方法によって行なわれる。 不連続層８０２の部分８０３および８０４
は、それぞれ、面７０４および部分７０７上に配置される。 変位開口（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｐｅｎｉ
ｎｇ）またはギャップ８０６が形成されるが、それは部分８０３および８０４の間の相対的な高さの相違のためであり、したがって不連続層８０２の金属部分８０３および８０４を切り離しあるいは分離する。 本発明の好ましい実施例においては、不連続層８０２の厚さ８１０はアイランド７０８の厚さ８１１よりも１，０００オングストローム小さく、したがって一貫して（ｃｏｎｓｉｓ
ｔｅｎｔｌｙ）ギャップ８０６を発生する。

【００４４】本発明の好ましい実施例においては、ニッケル金属材料が露出面７０７上にかつアイランド７０８
の頭部上に被着され、それによってアイランド７０８の間に部分８０４を形成しかつアイランド７０８上に部分８０３を形成する。 さらに、放射感応アイランド７０８
は有機材料から作られるから、金属または金属合金の被着は通常、低温蒸着（ｃｏｏｌ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏ
ｎ）工程または低温スパッタリング（ｃｏｏｌ ｓｐｕ
ｔｔｅｒｉｎｇ）工程のような、低温金属被着（ｃｏｏ
ｌ ｍｅｔａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程を使用して行なわれる。

【００４５】金属部分８０３および８０４の被着が完了した後、放射感応材料７０８および金属部分８０３はリフトオフ（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）法によって除去される。
典型的には、リフトオフ法は下の金属部分８０３から放射感応部分７０８を溶解または洗浄除去することによって行なわれ、それによって金属部分８０３のためのサポート部分を除去しかつ金属部分８０３を主要面７０１から取り上げる。 さらに、部分８０４は面７０１上に保持され、それによって引き続くエッチング工程のためのエッチングマスクを提供する。 一般に、アイランド７０８
の除去は典型的には、フォトレジスト除去剤（ｐｈｏｔ
ｏｒｅｓｉｓｔ ｓｔｒｉｐｐｅｒ）、アセトン、その他のような溶剤を加えることによって行なわれる。

【００４６】さらに、いったんアイランド７０８および部分８０３がモールド１００から除去されると、モールド１００はいまや付加的な処理工程なしにモールド対象物をモールドするために使用可能になる。

【００４７】図９は、前記リフトオフ法が完了し、それによって部分８０４および面７０１の露出部分９０１を保持するモールド１００の断面図である。

【００４８】いったん前記リフトオフ法が完了すると、
モールド１００は図２、図３、図５および図６において前に説明した気体プラズマエッチング方法によってエッチング可能となる。 しかしながら、図７〜図９に示された本発明の好ましい実施例では、部分９０１を所望の深さ（図示せず）までエッチングするためにイオンミリング（ｉｏｎ ｍｉｌｌｉｎｇ）が使用される。

【００４９】簡単にいえば、イオンミリングは前に異方性プロセスパラメータに関して説明したような気体プラズマを使用する。 しかしながら、選択される気体は化学的に不活性なものであり、したがって物理的成分のみを提供しかつ部分９０１のエッチングに対しなんらの化学的成分を提供しない。 さらに、イオンミリングにおいては物理的な反応のみが使用されるから、部分９０１およびアイランド８０４の双方がほぼ同じ速度で除去される。 所望の深さに応じて、図７〜図９において説明されたプロセスによる面７０１の処理を行なうことができる。

【００５０】図１０は、光学部分、すなわち、クラッド層１００１と該クラッド層１００１がモールド型導波路を形成するために上に述べたようにして成形されるモールド１００の単純化した断面図を示す。 簡単にいえば、
基板１０２と上部分１００２を有するモールド１００は一緒に強固に固定される。 矢印１００３で示されるように、モールド材料が空洞（図示せず）内に注入または圧入され、前記空洞部分内のものはいまやクラッド層１０
０１となる。 一般に、プラスチック、ポリイミド、エポキシ、その他のような、任意の適切なモールド材料が使用可能である。 モールド材料をモールド１００内に注入することによって面１００４および１０４をクラッド層１００１に転写することが可能になる。 いったん、クラッド層１００１のモールドが完了すると、クラッド層１
００１は前記モールドから除去されかつクラッド層１０
０１のみぞ１００６を満たすようにコア材料（図示せず）がクラッド層１００１に付加され、それによって導波路を形成する。 一般に、コア材料は樹脂、プラスチック、エポキシ、ポリイミド、その他によって作成される。 さらに、他のクラッド層をモールドしかつクラッド層１００１の上に付加してクラッド層１００１のみぞ１
００６を覆うようにすることが可能である。 以上の説明はモールド１００を使用した簡単な説明にすぎずかつモールド成形および導波路を作成するために使用される材料のより詳細な説明は同時係属の米国特許出願第０７／
８８９，３３５号、発明の名称「モールド型導波路およびその製作方法（ＭＯＬＤＥＤ ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ
ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＭＡＫＩＮＧ ＳＡＭ
Ｅ）」、１９９２年５月２８日出願、にみることができる。

【００５１】さらに、モールドまたは型１００は同時係属の米国特許出願第０８／０１９，７３１号、発明の名称「単一クラッド領域を備えたモールド型導波路および製作方法（ＭＯＬＤＥＤ ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ ＷＩＴ
Ｈ Ａ ＵＮＩＴＡＲＹ ＣＬＡＤＤＩＮＧ ＲＥＳＩ
ＯＮ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＭＡＫＩＮ
Ｇ）」、１９９３年２月１９日出願、に開示されているようにコア領域を作成するために使用できることを理解すべきである。 簡単にいえば、コア領域はまずモールド１００において成形される。 いったんコア領域の成形が完了すると、該コア領域はモールド１００から取出されかつ他のモールドに入れられて該コア領域をオーバモールドしあるいはコーティングして導波路を形成する。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、モールドを作成しあるいはパターニングするためにフォトリソグラフィーおよびエッチングを使用した新規な方法が説明されたことが理解されるべきである。 該方法は特徴形状部分（ｆｅａｔ
ｕｒｅｓ）のより精細な分解能、ならびに種々の側壁構造の形成を可能にする。 さらに、種々の形状がフォトリソグラフ的に製作できかつモールドに転写できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にしたがってモールドを製作しかつパターニングするための方法を実施するために順次行なわれる工程の１つを示す断面的説明図である。

【図２】本発明にしたがってモールドを製作しかつパターニングするための方法を実施するために順次行なわれる工程の１つを示す断面的説明図である。

【図３】本発明にしたがってモールドを製作しかつパターニングするための方法を実施するために順次行なわれる工程の１つを示す断面的説明図である。

【図４】本発明にしたがってモールドを製作しかつパターニングするための他の一連の処理工程におけるモールドの状態を示す断面的説明図である。

【図５】本発明にしたがってモールドを製作しかつパターニングするための他の一連の処理工程におけるモールドの状態を示す断面的説明図である。

【図６】本発明にしたがってモールドを製作しかつパターニングするための他の一連の処理工程におけるモールドの状態を示す断面的説明図である。

【図７】本発明にしたがってモールドをパターニングするためのさらに他の一連の処理工程におけるモールドの状態を示す断面的説明図である。

【図８】本発明にしたがってモールドをパターニングするためのさらに他の一連の処理工程におけるモールドの状態を示す断面的説明図である。

【図９】本発明にしたがってモールドをパターニングするためのさらに他の一連の処理工程におけるモールドの状態を示す断面的説明図である。

【図１０】本発明に係わる方法によって製作されたモールドおよび成形されたクラッド層の単純化した拡大断面図である。

【符号の説明】 １００ モールド １０１，７０１ 主要面 １０２ モールド基板 １０６ 放射感応膜 １０７，９０１ 露出部分 １０８，４０２，７０８ 島状部分またはアイランド １０９ 非露出部分 ２０１，３０１，５０２，６０１ エッチング面 ２０２ 直線部分 ２０３ アンダカット ３０２，６０２，７０９ 側壁 ４０１ ハードマスク層 ５０３ 曲線部分 ７０６ 放射感応層 ８０２ 不連続層 ８０３，８０４ 不連続層の一部 １００１ クラッド層 １００２ 上部分 １００６ みぞ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・エス・レビー アメリカ合衆国アリゾナ州85219、アパッ チ・ジャンクション、ノース・ラバージ・ ロード 30