JP5213335B2 - Imprint mold and method for producing structure using the mold - Google Patents
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本発明は、インプリント用モールド、該モールドによる構造体の製造方法に関する。
特に、基板表面にモールドよりも大面積の構造体を形成することを可能としたインプリント用モールド、インプリント用モールド、該モールドによる構造体の製造方法に関するものである。
The present invention relates to the production how the structure imprint mold, by the mold.
In particular, it relates possible with the imprint mold to form a structure having a large area than the mold to the substrate surface, the imprint mold, the production how the structure according to the mold.
従来において、微細構造体の作製方法の代表例としてフォトリソグラフィー法が知られており、この方法によると光源としてＡｒＦエキシマレーザーを用いることによって１００ｎｍ以下の微細パターンを形成することが可能である。
また、近年においてはより微細なパターン形成方法として、ＥＵＶ（超紫外線）露光やＸ線露光、電子線露光などが検討されている。
しかし、これらの微細構造体の作製方法ではフォトリソグラフィー法はプロセスが長くて複雑であるうえ、微細パターンを形成するために用いられる装置が高価である。
Conventionally, a photolithography method is known as a typical example of a method for manufacturing a fine structure. According to this method, a fine pattern of 100 nm or less can be formed by using an ArF excimer laser as a light source.
In recent years, EUV (ultra-ultraviolet) exposure, X-ray exposure, electron beam exposure, and the like have been studied as finer pattern forming methods.
However, in these fine structure manufacturing methods, the photolithography method is long and complicated, and an apparatus used to form a fine pattern is expensive.
このようなことから、これらに代わる技術の一つとして、ナノインプリント法が検討されている（例えば非特許文献１参照）。
ナノインプリント法は、作製したい構造体に応じた凹凸を持つモールドを作製し、これを基板に圧着することで基板表面に凹凸を作製し、この凹凸を元にして構造を作製するものである。
これによると、安価な装置を用いた簡便なプロセスでありながら微細な構造作製が可能である。
ナノインプリントで用いられるモールドとしては、例えば、リソグラフィー法により形成されたＳｉＣ製のもの、ＳｉＯ2製のもの、あるいは石英製のものなどが報告されている。
For this reason, a nanoimprint method has been studied as one of alternative techniques (see, for example, Non-Patent Document 1).
In the nanoimprint method, a mold having irregularities according to a structure to be produced is produced, and the mold is pressed on a substrate to produce irregularities on the substrate surface, and a structure is produced based on the irregularities.
According to this, a fine structure can be produced while being a simple process using an inexpensive apparatus.
As a mold used in nanoimprint, for example, a SiC product, a SiO 2 product, or a quartz product formed by a lithography method has been reported.
ナノインプリントの応用例としては、配線形成の他に陽極酸化の開始点形成等が挙げられる。
アルミニウムは陽極酸化することで、基板に対して垂直に細孔を形成することが知られており、ナノインプリントによる場合には、表面に規則的に凹状パターンを開始点として形成した後に、陽極酸化をすることで、細孔を規則的に並べることが可能である。
その際、上記凹状パターンは突起構造を持つモールドを基板に押し付けることで形成可能である。
As an application example of nanoimprinting, formation of an anodic oxidation start point in addition to wiring formation is exemplified.
Aluminum is known to form pores perpendicular to the substrate by anodizing. In the case of nanoimprinting, anodization is performed after a concave pattern is regularly formed on the surface as a starting point. By doing so, it is possible to arrange the pores regularly.
At this time, the concave pattern can be formed by pressing a mold having a protruding structure against the substrate.
ナノインプリントによって、高精度の加工を行うためには、モールドと基板とのアライメントを精度よく行うことが必要となる。
このようなモールドと基板のアライメント方法として、例えば、特許文献１ではモールドと基板の双方に形成したアライメントマークにより相対位置を光干渉法で光学的に検知する方法が提案されている。
この特許文献１の方法では、図８に示すようなアライメントマークによる手段が用いられる。
すなわち、図８に示されるように、マスク（モールド）１２１にはパターンを転写するための凹凸部１２２と、セルフアラインメントのための凸部１２３が設けられている。
また、光学的に大まかに位置決めするためのマーク１２４が設けられている。また、マスクの中央にはナノメートルで制御するための金属製のＳＴＭプローブ１２５が設置されている。
一方、基板１３１上には、ポリメチルメタクリレート塗布膜１３２、セルフアラインメントのための凹凸部１３３が設けられている。
また、中央にはナノメートルで制御するためのＳＴＭプローブ１２５に対応する、３つの金属製のプローブ１３４が設けられている。
また、光学的に大まかに位置決めするためのマーク１３５が設けられている。
このような構成のもとで、まず、マスク１２１と基板１３１とが、光学顕微鏡を用いてマーク１２４およびマーク１３５が合うように合わせられる。
つぎに、セルフアライメント用の凹凸がかみ合うように設置される。
つぎに、ＳＴＭプローブ１２５を用いて３つの金属プローブの位置を測定し、その中央にプローブ１２５が来るようにして、位置あわせが行われる。
As such a mold-substrate alignment method, for example,
In the method of
That is, as shown in FIG. 8, the mask (mold) 121 is provided with a concavo-
Further, a
On the other hand, on the
In addition, three
In addition, a
Under such a configuration, first, the
Next, it is installed so that the unevenness for self-alignment is engaged.
Next, the positions of the three metal probes are measured using the
ところで、インプリントに用いられるモールドは、モールドの加工面に形成される被加工物への転写用のパターンの面積が広いほど、作製するための時間とコストが必要となる。
これらの不都合を回避する一つの方法として、モールドと基板間の相対位置を変化させながら、繰り返しプレスを行う手法を採ることで、被加工物である基板表面にモールドよりも大面積のパターンを形成することが可能となる。
しかしながら、上記従来例の特許文献１のものでは、モールド（マスク）の両端部にセルフアラインメントのための凸部１２３と、位置決めするためのマーク１２４、等が設けられている。
したがって、これらの部分には被加工物への転写用のパターンとなる凹凸部を形成することができないため、パターンの無いエリアが形成されることとなる。
そのため、モールドと基板間の相対位置を変化させながら、繰り返してプレスを行う手法を用いた際、基板表面にモールドよりも大面積のパターンを繋ぎ目無く作製することが困難となる。
By the way, the mold used for imprinting requires more time and cost to produce as the area of the pattern for transfer to the workpiece formed on the processed surface of the mold increases.
One method to avoid these disadvantages is to form a pattern with a larger area than the mold on the surface of the substrate, which is the workpiece, by repeatedly pressing the mold while changing the relative position between the mold and the substrate. It becomes possible to do.
However, in the above-mentioned conventional example of
Therefore, since an uneven portion that becomes a pattern for transfer to a workpiece cannot be formed in these portions, an area without a pattern is formed.
Therefore, when a method of repeatedly pressing while changing the relative position between the mold and the substrate, it becomes difficult to seamlessly produce a pattern having a larger area than the mold on the substrate surface.
本発明は、上記課題に鑑み、モールドと基板間の相対位置を変化させながら、繰り返してプレスを行い、基板表面にモールドよりも大面積のパターンを、
前記モールドに設けられたアライメントマークによる繋ぎ目の領域を低減、あるいは無くして作製することが可能となるインプリント用モールドを提供することを目的とするものである。
また、本発明は上記モールドを用いて基板表面にモールドよりも大面積のパターンを作製する構造体の製造方法を提供することを目的とするものである。
In view of the above problems, the present invention repeatedly presses while changing the relative position between the mold and the substrate, and forms a pattern having a larger area than the mold on the substrate surface.
It is an object of the present invention to provide an imprint mold that can be manufactured without reducing or eliminating a joint area formed by alignment marks provided on the mold.
Further, the present invention aims to provide a manufacturing how the structure of making a pattern of larger area than the mold on the substrate surface using the mold.
本発明は、上記課題を解決するため、つぎのように構成したインプリント用モールド、該モールドによる構造体の製造方法を提供するものである。
本発明に係るインプリント用モールドは、
複数の第１の凹部により構成される第１のパターンと、
複数の第２の凹部により構成され、アライメントマークとして利用するための第２のパターンと、を有するインプリント用モールドであって、
前記第１及び第２のパターンの最表面の高さは互いに等しく、
前記第１及び第２の凹部は、互いに深さが異なり、且つ
前記第１のパターンにおける前記複数の第１の凹部のピッチと前記第２のパターンにおける前記複数の第２の凹部のピッチとは互いに等しいことを特徴とする。
また、本発明のインプリント用モールドは、前記第１のパターンは、少なくとも一部が柱状であることを特徴としている。
また、本発明のインプリント用モールドは、前記第２のパターンを構成する前記凹部は、前記第１のパターンよりも前記凹部の深さが浅いことを特徴としている。
また、本発明のインプリント用モールドは、前記第２のパターンを構成する凹部における底面が、前記第１のパターンを構成する前記第１の凹部における底面が成す平面と平行でそれよりも高い平面と、それよりも低い平面とにより形成されていることを特徴としている。
また、本発明のインプリント用モールドは、光透過性を有する材料によって構成されていることを特徴としている。
また、本発明の構造体の製造方法は、モールドと被加工部材の少なくともいずれか一方の側から加圧し、該モールドに形成された第１のパターンを前記被加工部材の表面に転写する構造体の製造方法であって、
前記モールドに上記いずれかに記載のインプリント用モールドを用い、前記被加工部材の表面に前記モールドの第１のパターンを転写すると共に、
前記モールドの第２のパターンを転写して前記被加工部材の表面に第３のパターンを形成する第１の工程と、
前記モールドと前記被加工部材間の相対位置を変化させ、前記モールドの第２のパターンと前記被加工部材に形成された第３のパターンとを用いてアライメントを行い、再度の転写を行うに際し、
前記モールドの第２のパターンが第３のパターンに重なるようにアライメントを行い、前記モールドの第１及び第２パターンを前記被加工部材の表面に転写する第２の工程と、
前記第２の工程を繰り返し、繋ぎ目の無い連続したパターンを形成する第３の工程と、を有することを特徴としている。
The present invention for solving the above problems, configure the imprint mold as follows, is to provide a manufacturing how the structure according to the mold.
The mold for imprinting according to the present invention is
A first pattern constituted by a plurality of first recesses,
It is composed of a plurality of second recesses, a imprint mold having a second pattern for use as an alignment mark, and
The height of the first and the outermost surface of the second pattern are equal to each other,
The first and second recesses have different depths, and the pitch of the plurality of first recesses in the first pattern and the pitch of the plurality of second recesses in the second pattern It is characterized by being equal to each other .
Also, imprint mold of the present invention, the first pattern is characterized in that at least a portion is columnar.
Further, imprint mold of the present invention, the recess for constituting the second pattern is characterized by shallow depth of the recess than the first pattern.
In the imprint mold of the present invention, the bottom surface of the concave portion constituting the second pattern is parallel to and higher than the plane formed by the bottom surface of the first concave portion constituting the first pattern. When, it is characterized in that it is more formed on the lower plane than that.
In addition, the imprint mold of the present invention is characterized by being made of a light transmissive material.
Further, the structure manufacturing method of the present invention is a structure in which pressure is applied from at least one of a mold and a workpiece, and the first pattern formed on the mold is transferred to the surface of the workpiece. A manufacturing method of
Using the imprint mold according to any one of the above for the mold, and transferring the first pattern of the mold to the surface of the workpiece,
A first step of transferring a second pattern of the mold to form a third pattern on the surface of the workpiece;
When the relative position between the mold and the workpiece is changed, alignment is performed using the second pattern of the mold and the third pattern formed on the workpiece, and retransfer is performed .
A second step of performing alignment so that the second pattern of the mold overlaps the third pattern, and transferring the first and second patterns of the mold to the surface of the workpiece;
And a third step of repeating the second step to form a continuous continuous pattern.
本発明によれば、モールドと基板間の相対位置を変化させながら、繰り返してプレスを行うことによって、基板表面にモールドよりも大面積のパターンを、
前記モールドに設けられているアライメントマークによる繋ぎ目領域を低減、あるいは無くして作製することが可能となる。
According to the present invention, by repeatedly pressing while changing the relative position between the mold and the substrate, a pattern having a larger area than the mold is formed on the substrate surface.
It is possible to reduce or eliminate the joint area formed by the alignment marks provided on the mold.
つぎに、本発明の複数の第１の凹部により構成される第１のパターン領域と、複数の第２の凹部により構成される第２のパターン領域と、を有するインプリント用モールドの構成を適用した本発明の実施の形態について説明する。
図１に、本発明の実施形態の一例であるモールドの構成を示す。
図１（ａ）は上記モールドの平面図、図１（ｂ）はＸ−Ｘ'断面図である。
図１において、１１はモールド、１２はパターンＡ形成エリア（第１のパターン領域）である。
また、１３はパターンＡ（第１のパターン）であり、このパターンＡ（１３）はナノインプリント法によりパターニングを行うための凹凸パターンであり、モールド１１最表面の同一面内に形成されている。
また、１４はパターンＢ（第２のパターン領域）である。
このパターンＢ（１４）は光学的に認識可能に構成されたアライメントマークとして利用するためのパターン（第２のパターン）であり、モールドのコーナー部におけるパターンＡが形成された平面と異なる平面上に形成されている。
このパターンＢ（１４）上の少なくとも一部には、上記パターンＡ（１３）と同じ形状の凹凸パターンが形成されている。
上記パターンＢ（１４）上に形成されたパターンとそれ以外の個所に形成されたパターンＡ（１３）とは深さが異なっている。
モールド１１には、これらパターンＡ（１３）とパターンＢ（１４）とにより、被加工物である基板表面に転写するための、高さの異なる凹凸パターンが構成されている。
なお、図中では、パターンＢ（１４）はパターンＡ（１３）を構成する凹構造の深さをパターンＢ（１４）の無い部分よりも浅くすることで形成しているが、深くすることでパターンＢ（１４）を形成しても良い。
また、図中ではパターンＢ（１４）が単一平面に形成されているが、複数の平面に形成されても良い。
Next, a configuration of an imprint mold having a first pattern region constituted by a plurality of first concave portions and a second pattern region constituted by a plurality of second concave portions according to the present invention is applied. The embodiment of the present invention will be described.
In FIG. 1, the structure of the mold which is an example of embodiment of this invention is shown.
FIG. 1A is a plan view of the mold, and FIG. 1B is a sectional view taken along line XX ′.
In FIG. 1, 11 is a mold, and 12 is a pattern A formation area (first pattern region).
Reference numeral 13 denotes a pattern A (first pattern), and this pattern A (13) is a concavo-convex pattern for patterning by the nanoimprint method, and is formed in the same surface of the outermost surface of the mold 11.
This pattern B (14) is a pattern (second pattern) to be used as an alignment mark configured to be optically recognizable, on a plane different from the plane on which the pattern A is formed at the corner of the mold. Is formed.
An uneven pattern having the same shape as the pattern A (13) is formed on at least a part of the pattern B (14).
The pattern formed on the pattern B (14) is different in depth from the pattern A (13) formed elsewhere.
In the mold 11, the pattern A (13) and the pattern B (14) form a concavo-convex pattern having different heights for transfer onto the substrate surface, which is a workpiece.
In the figure, the pattern B (14) is formed by making the depth of the concave structure constituting the pattern A (13) shallower than the portion without the pattern B (14), but by making it deeper. Pattern B (14) may be formed.
In the drawing, the pattern B (14) is formed on a single plane, but it may be formed on a plurality of planes.
モールドの材質としては、Ｓｉ、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ガラス、石英、セラミック、金属、酸化物のいずれか、またはこれらに上記いずれかの１種類以上含むものが使用できる。
上記金属および酸化物としてはＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、の単体とその合金及びその酸化物が使用できる。
前記モールドを用いてアライメント後にプレスを行うためには、モールドは透明なことが好ましく、特に石英を用いることが好ましい。
パターンの形成は、樹脂をコートした基板にプレスにより行う。
樹脂を表層にコートするために使用される基板は、Ｓｉ、ガラス、プラスチック、カーボン及びＡｌなどの金属を使用することが好ましい。
Ａｌ基板は、高度を高めるためＮｉＰめっきなどを施すことが好ましい。但し、これに限定されるものではなく、プレス時に変形しない強度とモールドの凹凸構造以下の平滑性が得られればどのようなものでも良い。また、樹脂が十分厚い場合には基板は無くても良い。
プレスされる樹脂として、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリル樹脂などの熱可塑性樹脂を挙げることができる。あるいは、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂、各種レジストを挙げることができる。さらには、これらを２種類以上混合したものを挙げることができる。
As the material of the mold, any one of Si, SiO 2 , SiN, glass, quartz, ceramic, metal, and oxide, or one containing any one or more of the above may be used.
As the metal and oxide, a simple substance of Au, Pt, Ag, Pd, Cu, Ni, Co, an alloy thereof, and an oxide thereof can be used.
In order to perform pressing after alignment using the mold, the mold is preferably transparent, and quartz is particularly preferable.
The pattern is formed by pressing a resin-coated substrate.
The substrate used for coating the resin with the surface layer preferably uses a metal such as Si, glass, plastic, carbon and Al.
The Al substrate is preferably subjected to NiP plating or the like in order to increase the altitude. However, the present invention is not limited to this, and any material may be used as long as the strength that does not deform during pressing and the smoothness below the uneven structure of the mold can be obtained. Further, when the resin is sufficiently thick, the substrate may be omitted.
Examples of the resin to be pressed include thermoplastic resins such as polyethylene, polycarbonate, polypropylene, polyvinyl alcohol, polyvinylidene chloride, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, polystyrene, and acrylic resin. Or thermosetting resins, such as an epoxy resin, a phenol resin, and a melamine resin, and various resists can be mentioned. Furthermore, what mixed these 2 or more types can be mentioned.
図２に、図１で示したモールド１１を用いてナノインプリント法で基板表面に形成されたパターンを示す。
図２において、２１はモールド１１のパターンＢ（１４）が転写された上記基板表面のエリアにおけるパターンＣであり、２２はモールド１１のパターンＡ（１３）が転写された上記基板表面のエリアにおけるパターンＤである。
同図に示されるように、パターンＣ（２１）はパターンＤ（２２）と比較して凹凸パターンの高さが低くなり、これによりパターンＣ（２１）は光学的に認識可能となる。
したがって、高倍率の撮像系を用いることで、モールドにあるアライメントマークとなるパターンＢ（１４）と、基板にプレスにより形成されたパターンＣ（２１）を用いて、これらの位置合わせすることが可能となる。
その際、モールドと基板の少なくとも一方が光透過性を持つ場合には、これら双方に形成されたアライメントマークを重ね合わせた状態でカメラを用いパターンＢ（１４）およびパターンＣ（２１）を読み取りながら、基板とモールド位置合わせをすることができる。但し、モールドおよび基板の両方を形成する材料が光透過性を持たない材料でも良く、その場合は、位置合わせに先立ちモールドおよび基板のアライメントマークを別々のカメラで認識した後に位置合わせをすれば良い。
なお、本発明においては、第１回目のプレスを基板に、あるいは基板上の樹脂に行い、その後位置をずらして２回目のプレスを行う。その際、第１回目のプレスによりできた凹凸を位置合わせ用に利用する。
モールドには、パターン形成用の凹凸（本来、基板に形成したい凹凸パターンに該当する。）と、アライメント用の凹凸が混在する。
たとえば、アライメントマーク用の凹凸を取り囲むようにパターン形成用の凹凸を設けたり、その逆の構成が可能である。
本発明においては、アライメントマーク用の凹凸によって、基板や基板上の樹脂へ転写された凹凸も、基板へのパターン形成用に用いられる点が重要である。
また、パターン形成用の凹凸とアライメント用の凹凸の周期を図３のように揃えておけば、実質的にパターンの繋ぎ目の無い凹凸形状が実現する。あるいは、繋ぎ目がわずかにあっても、従来のモールドのように、モールド外周部は、アライメントマークのみが形成されて、外周部には凹凸パターンが形成されていない場合に比べて、繋ぎ目領域を低減した凹凸形状が実現する。モールドにより２度重複してプレスされる箇所と、重複してプレスされない箇所が混在するが、プレス回数の違いにより、わずかに形状が変化する場合もある。
なお、パターン形成用の凹凸とアライメントマーク用の凹凸周期を互いに等しくすることが好ましい。
これによりアライメントマーク用の凹凸（第２のパターン）と、パターン形成用の凹凸（第１のパターン）とは互いに高さが異なり、且つアライメントマーク用の凹凸周期とアライメントマーク用の凹凸周期とを同じにした構成を採ることができる。
しかし、このような構成に限られることなく、必要に応じて両者の凹凸周期を相違させてもよい。
FIG. 2 shows a pattern formed on the substrate surface by the nanoimprint method using the mold 11 shown in FIG.
In FIG. 2, 21 is a pattern C in the area of the substrate surface to which the pattern B (14) of the mold 11 is transferred, and 22 is a pattern in the area of the substrate surface to which the pattern A (13) of the mold 11 is transferred. D.
As shown in the figure, the pattern C (21) is lower in the height of the concavo-convex pattern than the pattern D (22), so that the pattern C (21) can be optically recognized.
Therefore, by using a high-magnification imaging system, it is possible to align these positions using the pattern B (14) to be an alignment mark on the mold and the pattern C (21) formed on the substrate by pressing. It becomes.
At this time, if at least one of the mold and the substrate has light transparency, the pattern B (14) and the pattern C (21) are read using the camera with the alignment marks formed on both of them being superimposed. The mold can be aligned with the substrate. However, the material that forms both the mold and the substrate may be a material that does not transmit light. In this case, the alignment may be performed after the alignment marks on the mold and the substrate are recognized by separate cameras prior to the alignment. .
In the present invention, the first press is performed on the substrate or the resin on the substrate, and then the second press is performed with the position shifted. At that time, the unevenness formed by the first press is used for alignment.
In the mold, pattern formation unevenness (which originally corresponds to the uneven pattern to be formed on the substrate) and alignment unevenness are mixed.
For example, pattern formation unevenness may be provided so as to surround the alignment mark unevenness, or vice versa.
In the present invention, it is important that the unevenness transferred to the substrate or the resin on the substrate by the unevenness for the alignment mark is also used for pattern formation on the substrate.
Further, if the period of the pattern forming unevenness and the alignment unevenness are aligned as shown in FIG. 3, an uneven shape having substantially no pattern seam is realized. Or, even if there are only a few seams, the outer periphery of the mold has only the alignment mark and the joint area is not formed on the outer periphery as in the conventional mold. An uneven shape with reduced is realized. Although there are a portion that is pressed twice by the mold and a portion that is not pressed twice, the shape may slightly change depending on the number of presses.
In addition, it is preferable that the unevenness for pattern formation and the unevenness period for the alignment mark are equal to each other.
Accordingly, the unevenness for the alignment mark (second pattern) and the unevenness for pattern formation (first pattern) are different from each other, and the unevenness period for the alignment mark and the unevenness period for the alignment mark are The same configuration can be adopted.
However, the present invention is not limited to such a configuration, and the concave and convex periods of the two may be made different as necessary.
つぎに、本実施の形態におけるモールドと基板とのアライメント方法について説明する。
図３に、前記モールド１１を用いてナノインプリントを行うに際し、モールドと基板とのアライメント方法を説明する図を示す。
ナノインプリントを行うに際し、まず、前記モールド１１を用い、該モールドと被転写部材（レジスト３２）を有する基板３１とを対向して配置し、任意の位置にプレスする。
これにより、基板表面に図３（ａ）に示すように凹凸パターンを有する部材を形成する。
すなわち、モールドのパターン形成用の凹凸（第１のパターン）を該転写部材に転写すると同時に、アライメント用の凹凸（第２のパターン）も該被転写部材に転写する。
この時のアライメントは、基板の外周を用いて行う。あるいは、アライメントは行わないでもよい。
次に、モールドと基板間の相対位置を変化させ、基板に形成されたパターンＤ（１５）とモールドのパターンＢ（１４）とを用いてアライメントを行い、再度ナノインプリントを行う（図３（ｂ））。
この再度ナノインプリントにおいては、上記被加工部材上に形成されているパターン上にモールドを重ねるに際し、上記被加工部材上に、既に形成されているパターンＤ（１５）と同一のモールドのパターンＢ（１４）とが重なるようにアライメントを行う。
このとき、アライメントマークとして基板に形成されたパターンＤ（１５）およびその周辺は、モールドと基板に形成されたパターンが異なっていても良い。
図３（ａ）（ｂ）に示す工程を繰り返すことにより、図３（ｃ）（ｄ）に示すように、複数回のナノインプリントによりパターンＣ（２１）が繋ぎ目の無い連続したパターンとして基板表面に形成される。
本手法により基板表面に凹凸形状のパターンを形成し後、エッチングを行い、さらにレジスト剥離することで、基板表面にパターンを形成する（図３（ｅ）（ｆ））。
Next, a method for aligning the mold and the substrate in the present embodiment will be described.
FIG. 3 is a diagram for explaining an alignment method between a mold and a substrate when nanoimprinting is performed using the mold 11.
When performing nanoimprinting, first, using the mold 11, the mold and a substrate 31 having a member to be transferred (resist 32) are arranged facing each other and pressed to an arbitrary position.
As a result, a member having a concavo-convex pattern is formed on the substrate surface as shown in FIG.
That is, the unevenness for forming the pattern of the mold (first pattern) is transferred to the transfer member, and at the same time, the unevenness for alignment (second pattern) is also transferred to the transferred member.
The alignment at this time is performed using the outer periphery of the substrate. Alternatively, alignment may not be performed.
Next, the relative position between the mold and the substrate is changed, alignment is performed using the pattern D (15) formed on the substrate and the pattern B (14) of the mold, and nanoimprinting is performed again (FIG. 3B). ).
In this nanoimprint again, when a mold is overlaid on the pattern formed on the workpiece, the pattern B (14 ) of the same mold as the pattern D (15) already formed on the workpiece. ) So that they overlap.
At this time, the pattern formed on the substrate may be different between the pattern D (15) formed on the substrate as an alignment mark and its periphery.
By repeating the steps shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), as shown in FIGS. 3 (c) and 3 (d), the pattern C (21) is formed as a continuous continuous pattern by a plurality of nanoimprints. Formed.
After forming a concavo-convex pattern on the substrate surface by this method, etching is performed, and further the resist is removed to form a pattern on the substrate surface (FIGS. 3E and 3F).
つぎに、本実施の形態におけるモールドの製造方法について説明する。
図４に、本実施の形態におけるアライメントマーク付きナノインプリント用モールドの製造方法の一例を説明する図を示す。
作製に際して、モールドの材料として表面が平滑な石英基板４３を用いる。
前記基板表面にスパッタ法によりＡｌ（４２）を２０ｎｍ成膜した後に、電子線描画用レジスト４１をスピンコートする（図４（ａ））。
次に、電子線描画装置を用いて所望のパターンを描画した後に現像することで、パターニングしたレジスト層４４を形成する（図４（ｂ））。
次に、Ａｌをドライエッチングすることによりパターン４５を形成する（図４（ｃ））。以上により石英基板表面に形成された構造をエッチングマスクとし、ドライエッチングでパターン４６を形成する（図４（ｄ））。
次に、パターン形成した基板表面に再度レジストをコートし、露光・現像することで、アライメントマークに相当する形状のレジストパターン４７を形成する（図４（ｅ））。
その後、再度、石英をドライエッチングする。
レジストの無い部分は１次ドライエッチングで形成されたパターン４６と比較してパターンの深いパターンＡ（１３）が形成され、レジストでマスキングした直下のパターンは深さが浅くなり光学的に認識可能なパターンＢ（１４）が形成される。その後レジストおよびＡｌを剥離する（図４（ｆ））。
以上の方法によりアライメントマーク付きナノインプリント用モールドが得られる。
Next, a method for manufacturing the mold in the present embodiment will be described.
FIG. 4 is a view for explaining an example of a method for producing a nanoimprint mold with an alignment mark in the present embodiment.
In production, a quartz substrate 43 having a smooth surface is used as a mold material.
After depositing 20 nm of Al (42) on the surface of the substrate by sputtering, an electron beam drawing resist 41 is spin-coated (FIG. 4A).
In the following, by developing after drawing a desired pattern using an electron beam lithography apparatus, a resist layer 44 is patterned (Figure 4 (b)).
Next, a pattern 45 is formed by dry etching of Al (FIG. 4C). The pattern 46 is formed by dry etching using the structure formed on the surface of the quartz substrate as described above as an etching mask (FIG. 4D).
Next, a resist is again coated on the surface of the substrate on which the pattern has been formed, and exposure / development is performed to form a resist pattern 47 having a shape corresponding to the alignment mark (FIG. 4E).
Thereafter, the quartz is dry-etched again.
Compared with the pattern 46 formed by the primary dry etching, a deep pattern A (13) is formed in the portion without the resist, and the pattern directly under the resist mask has a shallow depth and is optically recognizable. Pattern B (14) is formed. Thereafter, the resist and Al are removed (FIG. 4F).
The nanoimprint mold with an alignment mark is obtained by the above method.
本実施の形態においては、モールドに形成するパターンＢとして、パターンＡが形成される平面と平行で高さの異なる１層以上の平面に形成するようにした構成を採ることができる。
図５に、本実施の形態におけるパターンＡが形成される平面と平行で高さの異なる１層以上の平面に形成するようにしたパターンＢの構成例を示す。
これは、例えば図５（ａ）に示すように、モールドにパターンＡの他に深さの異なる２種類のパターンを形成することにより構成される。
すなわち、パターンＡを作製するために形成する凹構造の底部が成す平面を基準として、十字形パターンＢ１（５１）と、四角形パターンＢ２（５２）とを備えた構成とする。
すなわち、前記平面を基準として、それよりも浅い凹構造の底部から成る平面内に形成された十字形パターンＢ１（５１）と、それよりも深い凹構造の底部から成る平面内に形成された四角形パターンＢ２（５２）とを備えた構成とする。
パターンＢ１及びパターンＢ２が形成されたモールドを用いてプレスを行うと、四角形パターンＢ２（５２）はパターンＡよりも凹凸パターンの高さが高いことから転写されず、十字形パターンＢ１のみが基板に転写されることになる（図５（ｂ））。
これにより基板に転写された十字形パターンＢ１（５１）と、モールドに形成されているパターンＢ２（５２）とを用いることで、基板とモールドの相対位置を変化させながらアライメントを行うことが可能となる。
なお、図中の十字パターンと四角形パターンはモールド内の同一箇所に形成しなくても良い。例えば、図５（ｃ）に示すように、十字パターン及び４個の四角パターンが別々のエリアに形成されていても良い。
In the present embodiment, the pattern B to be formed on the mold can be configured to be formed on one or more planes having different heights parallel to the plane on which the pattern A is formed.
FIG. 5 shows a configuration example of a pattern B formed on one or more planes that are parallel to the plane on which the pattern A is formed in this embodiment and have different heights.
For example, as shown in FIG. 5A, the pattern is formed by forming two types of patterns having different depths in addition to the pattern A on the mold.
In other words, the cross-shaped pattern B1 (51) and the quadrangular pattern B2 (52) are provided with reference to the plane formed by the bottom of the concave structure formed to produce the pattern A.
That is, with reference to the plane, the cross pattern B1 (51) formed in the plane composed of the bottom of the concave structure shallower than that and the quadrangle formed in the plane composed of the bottom of the concave structure deeper than that. The pattern B2 (52) is provided.
When pressing is performed using a mold in which the pattern B1 and the pattern B2 are formed, the rectangular pattern B2 (52) is not transferred because the height of the concavo-convex pattern is higher than the pattern A, and only the cross pattern B1 is applied to the substrate. It will be transferred (FIG. 5B).
Thus, by using the cross pattern B1 (51) transferred to the substrate and the pattern B2 (52) formed on the mold, it is possible to perform alignment while changing the relative position of the substrate and the mold. Become.
Note that the cross pattern and the square pattern in the figure do not have to be formed at the same location in the mold. For example, as shown in FIG. 5C, a cross pattern and four square patterns may be formed in different areas.
つぎに、本実施の形態における別の形態のアライメントマーク付きナノインプリント用モールドの製造方法について説明する。
図６に、本実施の形態における陽極酸化アルミナナノホールを用いたナノインプリント用モールドの製造方法について説明する図を示す。
本実施の形態では、規則的に配列した陽極酸化アルミナナノホールを用いて、等ピッチの突起を有するアライメントマーク付きナノインプリント用モールドの作製を行う。
基板６１としてはＳｉ、ガラス、プラスチック、カーボン及びＡｌなどの金属を使用することが好ましい。
Ａｌ基板は高度を高めるためＮｉＰめっきなどを施すことが好ましい。
基板表面には必要に応じて密着性向上層及び導電付与のための層をスパッタや蒸着などで形成する。ここで密着性向上層及び導電付与のために基板とＡｌまたはＡｌ合金層の間に付与する層を下地層６２とする。
その後に、ＡｌまたはＡｌ合金層をスパッタまたは蒸着で形成する。なお下地層およびＡｌまたはＡｌ合金層の形成は上記手法に限定されるものではない。
つぎに、陽極酸化の開始点となる凹構造を形成する。凹構造の形成方法としては、ＡｌまたはＡｌ合金層表面にレジストコートとしてフォトリソグラフィー法や電子線描画法により開口部形成後にドライエッチングで形成する。
あるいは、レジストコート後に予め等ピッチの構造体を表面に形成した作製したモールドを用いナノインプリント法によりレジスト上に凹構造を形成する。これらにおいて、ＦＩＢ法を用いても良い。
その後、陽極酸化によりアルミナナノホールを形成する（図６（ａ））。
次に、ナノホール形成後、めっき６５によりナノホール内に金属を充填する（図６（ｂ））。
充填するめっき物６５の種類としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、の単体とその合金及びその酸化物などを用いることができるが、電解めっき、無電解めっきで析出するものであれば特に制限されるものではない。
めっき後に研磨を行いナノホール外のめっき物を除去する。
次に、基板表面にレジストをコートし、露光・現像することでアライメントマークとして使用する部分のみ開口を形成し、エッチングによって露出したアルミナの一部を除去する（図６（ｃ））。
次に、一部を除去したアルミナナノホール内に電解もしくは無電解めっきで膜厚を増大させる（図６（ｄ））。
めっき部分のみを分離することでアライメントマーク付きナノインプリント用モールド６６が得られる（図６（ｅ））。
モールド形成は前記方法に限定されるものでなく、例えばＦＩＢによりＳｉなどを加工することで作製しても良い。
Next, a method for manufacturing another embodiment of the mold for alignment with nanoimprints according to the present embodiment will be described.
FIG. 6 is a diagram illustrating a method for manufacturing a mold for nanoimprinting using anodized alumina nanoholes in the present embodiment.
In the present embodiment, a nanoimprint mold with alignment marks having projections of equal pitch is manufactured using regularly arranged anodic alumina nanoholes.
As the substrate 61, it is preferable to use a metal such as Si, glass, plastic, carbon and Al.
The Al substrate is preferably subjected to NiP plating or the like in order to increase the altitude.
If necessary, an adhesion improving layer and a layer for imparting conductivity are formed on the surface of the substrate by sputtering or vapor deposition. Here, an adhesion improving layer and a layer provided between the substrate and the Al or Al alloy layer for providing conductivity are referred to as a
Thereafter, an Al or Al alloy layer is formed by sputtering or vapor deposition. The formation of the underlayer and the Al or Al alloy layer is not limited to the above method.
Next, a concave structure serving as a starting point for anodization is formed. As a method for forming the concave structure, a resist coating is formed on the surface of the Al or Al alloy layer by dry etching after the opening is formed by photolithography or electron beam drawing.
Alternatively, a concave structure is formed on the resist by a nanoimprinting method using a prepared mold in which a structure having an equal pitch is formed on the surface in advance after resist coating. In these, the FIB method may be used.
Thereafter, alumina nanoholes are formed by anodic oxidation (FIG. 6A).
Next, after forming the nanohole, the metal is filled in the nanohole by plating 65 (FIG. 6B).
As a kind of the plated product 65 to be filled, a simple substance of Au, Pt, Ag, Pd, Cu, Ni, Co, an alloy thereof, an oxide thereof, or the like can be used, but is deposited by electrolytic plating or electroless plating. If it is a thing, it will not restrict | limit in particular.
Polishing is performed after plating to remove the plated material outside the nanohole.
Next, a resist is coated on the substrate surface, and exposure / development is performed to form openings only in portions used as alignment marks, and a part of the alumina exposed by etching is removed (FIG. 6C).
Next, the film thickness is increased by electrolysis or electroless plating in the alumina nanoholes from which a part has been removed (FIG. 6D).
By separating only the plating portion, a nanoimprint mold 66 with alignment marks is obtained (FIG. 6E).
Mold formation is not limited to the above-described method, and for example, it may be produced by processing Si or the like by FIB.
以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
［実施例１］
実施例１においては、本発明を適用した光学的に認識可能なサブパターンを有する石英製ナノインプリント用モールドの製造方法と、このモールドを用いたナノ構造体の製造方法について説明する。
本実施例においては、モールドを作製する基板として１０ｍｍ角、厚さ１．２ｍｍの石英を用いる。
石英基板表面にはＡｌをスパッタリング法により２０ｎｍ成膜した後、石英基板表面に電子線描画用レジストをスピンコート法で３０ｎｍ厚成膜する。
電子線描画装置を用いた露光および現像により２００ｎｍピッチで幅１００ｎｍのスリットパターンが等ピッチ並ぶパターンを５ｍｍ角のエリアに形成する。
その後、ドライエッチングによりＡｌ層に２００ｎｍピッチで幅１００ｎｍの細線パターンを形成する。
Ａｌ層をエッチングマスクとして用いることで石英表面に、２００ｎｍピッチで線幅１００ｎｍ、深さが３０ｎｍの柱状構造を５ｍｍ角のエリアに形成する。
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
[Example 1]
In Example 1, a method for manufacturing a quartz nanoimprint mold having an optically recognizable sub-pattern to which the present invention is applied and a method for manufacturing a nanostructure using the mold will be described.
In this embodiment, quartz having a 10 mm square and a thickness of 1.2 mm is used as a substrate for producing a mold.
After depositing Al to a thickness of 20 nm on the surface of the quartz substrate by sputtering, an electron beam drawing resist is deposited to a thickness of 30 nm on the surface of the quartz substrate by spin coating.
A pattern in which slit patterns of 200 nm pitch and 100 nm width are arranged at equal pitches is formed in a 5 mm square area by exposure and development using an electron beam drawing apparatus.
Thereafter, a thin line pattern having a width of 100 nm is formed at a pitch of 200 nm on the Al layer by dry etching.
By using the Al layer as an etching mask, a columnar structure with a line width of 100 nm and a depth of 30 nm is formed in a 5 mm square area on a quartz surface at a pitch of 200 nm.
その後、石英基板表面に電子線描画用レジストを再度スピンコートで１００ｎｍ成膜する。
引き続き、露光・現像により、５ｍｍ角のパターン形成エリアの四隅に５００μｍ角の正方形のパターンを形成する。
その後、再度石英基板をドライエッチングすることで、電子線描画用レジストでマスキングした部分以外に２００ｎｍピッチで幅１００ｎｍ、深さが８０ｎｍのスリット構造（パターンＡ）が形成される。
また、電子線描画用レジストでマスキングした部分に、２００ｎｍピッチで幅１００ｎｍ、深さが３０ｎｍのスリット構造（パターンＢ）が形成される。
以上により、２００ｎｍピッチのスリット構造と５００μｍ角の光学的に認識可能なサブパターンを持つ石英製ナノインプリント用モールドが形成される。
Thereafter, an electron beam drawing resist is again formed on the quartz substrate surface by spin coating to a thickness of 100 nm.
Subsequently, a square pattern of 500 μm square is formed at the four corners of the pattern formation area of 5 mm square by exposure and development.
Thereafter, by dry etching the quartz substrate again, a slit structure (pattern A) having a width of 100 nm and a depth of 80 nm at a pitch of 200 nm is formed in addition to the portion masked with the electron beam drawing resist.
In addition, a slit structure (pattern B) having a width of 100 nm and a depth of 30 nm at a pitch of 200 nm is formed in a portion masked with an electron beam drawing resist.
As described above, a quartz nanoimprint mold having a slit structure with a pitch of 200 nm and an optically recognizable subpattern of 500 μm square is formed.
次に、モールドと被加工部材の少なくともいずれか一方の側から加圧し、該モールドに形成された第１のパターンを前記被加工部材の表面に転写する微細構造体の作製方法の一例として、
上記方法により得られるモールドを用いて、Ｓｉ基板表面にスリット構造を形成する方法について説明する。
前記被加工部材として、基板には４インチのＳｉウェハーを用い、スパッタＴｉ５ｎｍ形成した上にＡｌ２０ｎｍ形成した後に電子線描画用レジストをスピンコートで１００ｎｍ形成する。
この後に、インプリント用モールドを用い、前記被加工部材の表面に前記モールドの第１のパターンを転写する。
この転写と共に、前記モールドの第２のパターンを転写して前記被加工部材の表面に光学的に認識可能な第３のパターンを形成するため、前記アライメントマーク付きモールドを用いる。
そして、１５０℃、１ｔｏｎ／ｃｍ2の条件で基板上にナノインプリントを行う。
これにより基板表面に５ｍｍ角のエリアに微細パターンが形成される。
次に、前記モールドと前記被加工部材間の相対位置を変化させ、前記モールドの第２のパターンと前記被加工部材に形成された第３のパターンとを用いてアライメントを行い、
再度、前記モールドの第１及び第２パターンを前記被加工部材の表面に転写するに際し、つぎのように、アライメントしプレスを行う。
すなわち、図３に示すように、プレスにより基板に形成されるパターンＤ（１５）とモールド側アライメントマークであるパターンＢ（１４）を重ね合わせてアライメントしプレスを行う。
以上を繰り返した後にドライエッチングを行うことで、ナノインプリントのモールドとして使用可能な、２００ｎｍピッチで１００ｎｍ幅深さ５０ｎｍのスリットが９．５ｍｍ角のエリアに作製され、スリット構造が形成される。
Next, as an example of a manufacturing method of a microstructure that pressurizes from at least one of the mold and the workpiece and transfers the first pattern formed on the mold to the surface of the workpiece,
A method for forming a slit structure on the surface of the Si substrate using the mold obtained by the above method will be described.
As the workpiece, a 4-inch Si wafer is used as a substrate, and after sputtering Ti is formed to 5 nm, Al 20 nm is formed, and then an electron beam drawing resist is formed to 100 nm by spin coating.
Thereafter, the first pattern of the mold is transferred to the surface of the workpiece using an imprint mold.
Along with this transfer, the mold with an alignment mark is used to transfer the second pattern of the mold to form a third pattern that can be optically recognized on the surface of the workpiece.
Then, nanoimprinting is performed on the substrate under conditions of 150 ° C. and 1 ton / cm 2 .
As a result, a fine pattern is formed in a 5 mm square area on the substrate surface.
Next, the relative position between the mold and the workpiece is changed, alignment is performed using the second pattern of the mold and the third pattern formed on the workpiece,
When the first and second patterns of the mold are transferred again to the surface of the workpiece, alignment and pressing are performed as follows.
That is, as shown in FIG. 3, the pattern D (15) formed on the substrate by pressing and the pattern B (14) which is the mold side alignment mark are aligned and pressed.
By performing dry etching after repeating the above, a slit of 200 nm pitch, 100 nm width and 50 nm depth, which can be used as a nanoimprint mold, is produced in an area of 9.5 mm square, and a slit structure is formed.
［実施例２］
実施例２においては、実施例１と別の形態のナノインプリント用モールドの製造方法と、このモールドを用いたナノ構造体の製造方法について説明する。
本実施例においては、モールドを作製する基板として直径１０ｍｍ角、厚さ１．２ｍｍの石英を用いる。
石英基板表面にはＡｌをスパッタリング法により２０ｎｍ成膜した後、石英基板表面に電子線描画用レジストをスピンコート法で３０ｎｍ厚成膜する。
電子線描画装置を用いた露光および現像により１６０ｎｍピッチで直径８０ｎｍの円形のクリア部が等ピッチ並ぶパターンを５ｍｍ角のエリアに形成する。
その後、ドライエッチングによりＡｌ層に１６０ｎｍピッチで直径８０ｎｍの円形のクリア部を形成する。
Ａｌ層をマスクとして用いることで、ドライエッチングにより石英表面に１６０ｎｍピッチで直径８０ｎｍ、深さが２０ｎｍの柱状構造を５ｍｍ角のエリアに形成する。
[Example 2]
In Example 2, a method for manufacturing a nanoimprint mold of a different form from Example 1 and a method for manufacturing a nanostructure using this mold will be described.
In this embodiment, quartz having a diameter of 10 mm square and a thickness of 1.2 mm is used as a substrate for producing a mold.
After depositing Al to a thickness of 20 nm on the surface of the quartz substrate by sputtering, an electron beam drawing resist is deposited to a thickness of 30 nm on the surface of the quartz substrate by spin coating.
A pattern in which circular clear portions having a diameter of 160 nm and a pitch of 80 nm are arranged at an equal pitch is formed in a 5 mm square area by exposure and development using an electron beam drawing apparatus.
Thereafter, a circular clear portion having a diameter of 80 nm is formed at a pitch of 160 nm on the Al layer by dry etching.
By using the Al layer as a mask, a columnar structure having a diameter of 80 nm and a depth of 20 nm at a pitch of 160 nm is formed in a 5 mm square area by dry etching.
次に、図７（ａ）に示すようなアライメントマークの形成を行う。
図中の４個の四角形から成るモールド側アライメントマーク５１は前述した本実施の形態のパターンＢ２に相当し、アライメントマーク形成用十字パターン５２は前述した本実施の形態パターンＢ１に相当する。
ドライエッチングでパターン形成を行った石英基板表面に再度電子線描画用レジストをスピンコートで１００ｎｍ成膜する。
次に、露光・現像によりパターニングを行い、図７（ａ）中に示す十字パターン５２に相当する部分のみマスキングを行った後に、石英をドライエッチングする。
ここで、十字パターン長辺５００μｍ、短辺２００μｍの長方形を組み合わせたものとする。
この後、再度石英基板表面に再度電子線描画用レジストコートし、露光現像することで図７（ａ）中のモールド側アライメントマーク５１に相当する部分以外の部分にマスキングを行った後、石英をドライエッチングする。
ここで、モールド側アライメントマーク５１は、４個の２００μｍ角四角形が５００μｍ角の四角形の四隅に配置したものとする。
以上により、パターン形成エリア１２には、１６０ｎｍピッチで直径８０ｎｍ、深さが５０ｎｍの柱状構造が形成される。
図７（ａ）中のモールド側アライメントマーク５１部には、１６０ｎｍピッチで直径８０ｎｍ、深さが８０ｎｍの柱状構造が形成される。
また、アライメントマーク形成用十字パターン５２部には、１６０ｎｍピッチで直径８０ｎｍ、深さが２０ｎｍの柱状構造が形成される。
Next, alignment marks as shown in FIG. 7A are formed.
The mold-side alignment mark 51 composed of four squares in the drawing corresponds to the pattern B2 of the present embodiment described above, and the alignment mark forming cross pattern 52 corresponds to the pattern B1 of the present embodiment described above.
An electron beam drawing resist is again formed to a thickness of 100 nm by spin coating on the surface of the quartz substrate on which the pattern is formed by dry etching.
Next, patterning is performed by exposure / development, masking is performed only on a portion corresponding to the cross pattern 52 shown in FIG. 7A, and then quartz is dry-etched.
Here, it is assumed that a rectangle having a long side of 500 μm and a short side of 200 μm is combined.
Thereafter, the surface of the quartz substrate is again coated with an electron beam resist, and exposed and developed to mask portions other than the portion corresponding to the mold-side alignment mark 51 in FIG. Perform dry etching.
Here, it is assumed that the mold-side alignment mark 51 has four 200 μm squares arranged at the four corners of a 500 μm square.
As described above, a columnar structure having a diameter of 80 nm and a depth of 50 nm is formed in the pattern formation area 12 at a pitch of 160 nm.
A columnar structure having a diameter of 80 nm and a depth of 80 nm at a pitch of 160 nm is formed in the mold-side alignment mark 51 in FIG.
Further, a columnar structure having a diameter of 80 nm and a depth of 20 nm at a pitch of 160 nm is formed in the alignment mark forming cross pattern 52 portion.
次に、上記方法により得られるモールドを用いてＳｉ基板表面に形成したＡｌ薄膜層に、等ピッチで配列したアルミナナノホールを形成する。
基板には４インチのＳｉウェハーを用い、スパッタＴｉ５ｎｍ形成した上にＡｌ２００ｎｍ形成した後に電子線描画用レジストをスピンコートで１００ｎｍ形成する。
この後に、前記アライメントマーク付きモールドを用い、１５０℃、５００ｋｇｆ／ｃｍ2の条件で基板上にナノインプリントを行う。
これにより基板表面に５ｍｍ角のエリアに微細パターンが形成される（図７（ｂ））。
Next, alumina nanoholes arranged at an equal pitch are formed in the Al thin film layer formed on the surface of the Si substrate using the mold obtained by the above method.
A 4-inch Si wafer is used as the substrate, and after sputtering Ti is formed to 5 nm, Al 200 nm is formed, and then an electron beam drawing resist is formed to 100 nm by spin coating.
Thereafter, nanoimprinting is performed on the substrate under the conditions of 150 ° C. and 500 kgf / cm 2 using the mold with alignment marks.
Thereby, a fine pattern is formed in a 5 mm square area on the substrate surface (FIG. 7B).
引き続き、プレスにより電子線描画用レジスト表面に形成された十字パターン５３とモールド側アライメントマーク５１を重ね合わせてアライメントしプレスを行う（図７（ｃ））。
このとき、基板上に予め十字パターン５３が形成されていたかどうかに関わらず、モールド表面のパターンＡに相当するパターンが基板表面に形成され、基板に形成された十字パターン５３はプレスにより無くなる。
以上のようなアライメント及びプレスを繰り返すことより（（図７（ｄ））、５ｍｍ×９ｍｍのエリアに微細パターンが形成される。これを繰り返すことで５０ｍｍ角のエリアに微細パターンが形成される。
Subsequently, the cross pattern 53 formed on the resist surface for electron beam drawing by pressing and the mold side alignment mark 51 are aligned and pressed (FIG. 7C).
At this time, regardless of whether or not the cross pattern 53 has been previously formed on the substrate, a pattern corresponding to the pattern A on the mold surface is formed on the substrate surface, and the cross pattern 53 formed on the substrate is eliminated by pressing.
By repeating the alignment and pressing as described above ((FIG. 7D)), a fine pattern is formed in an area of 5 mm × 9 mm, and by repeating this, a fine pattern is formed in an area of 50 mm square.
次に、ＢＣｌ3、Ｏ2混合ガス中でドライエッチを行い、プレスにより形成された凹み部のＡｌの一部を除去する。
アッシングによりレジストを除去した後、１６℃しゅう酸とリン酸との１：１混合液０．３ｍｏｌ水溶液中で６４Ｖの印加して陽極酸化を行う。
以上により作製された陽極酸化皮膜をＦＥ−ＳＥＭで観察すると、１６０ｎｍピッチで直径３５ｎｍの細孔が基板と垂直方向に、三角格子状の位置に形成されるのが観察される。
Next, dry etching is performed in a mixed gas of BCl 3 and O 2 to remove a part of Al in the recessed portion formed by pressing.
After removing the resist by ashing, anodic oxidation is performed by applying 64 V in a 0.3 mol aqueous solution of a 1: 1 mixture of oxalic acid and phosphoric acid at 16 ° C.
When the anodic oxide film produced as described above is observed with an FE-SEM, it is observed that pores with a diameter of 160 nm and a diameter of 35 nm are formed in a triangular lattice-like position in a direction perpendicular to the substrate.
［実施例３］
実施例３においては、上記各実施例と別の形態のナノインプリント用モールドの製造方法と、このモールドを用いたナノ構造体の製造方法について説明する。本実施例においては、モールドを作製する基板として２インチＳｉウェハーを用い、表面にスパッタ法によりＴｉ５ｎｍ形成した上にＡｌ１００ｎｍ厚形成する。その後に、電子線描画用レジストをスピンコート法で３０ｎｍ厚成膜する。
次に、電子線描画装置を用いた露光および現像により１００ｎｍピッチで直径３０ｎｍの円形のクリア部が、等ピッチ並ぶパターンを５ｍｍ角のエリアに形成する。
その後、ドライエッチングによりＡｌ層に１００ｎｍピッチで直径３０ｎｍの円形のクリア部を形成する。
その後、ドライエッチングすることにより、１００ｎｍピッチに凹構造が形成される。アッシングによりレジストを除去した後、１６℃しゅう酸０．３ｍｏｌ水溶液中で４０Ｖの印加して陽極酸化を行った後に室温の０．３Ｍリン酸用溶液に３０分間浸漬してポアワイド処理を行う。
作製された陽極酸化皮膜をＦＥ−ＳＥＭで観察したところ、１００ｎｍピッチで直径３５ｎｍの細孔が基板と垂直方向に形成され、個々の細孔は三角格子状の位置に形成されるのが観察される。
[Example 3]
In Example 3, a method for manufacturing a nanoimprint mold of a different form from the above examples and a method for manufacturing a nanostructure using this mold will be described. In this embodiment, a 2 inch Si wafer is used as a substrate for producing a mold, and Ti is formed to a thickness of 5 nm on the surface by sputtering, and then an Al thickness of 100 nm is formed. Thereafter, an electron beam drawing resist is formed to a thickness of 30 nm by spin coating.
Next, a pattern in which circular clear portions having a diameter of 100 nm and a diameter of 30 nm are arranged at equal pitches is formed in a 5 mm square area by exposure and development using an electron beam drawing apparatus.
Thereafter, a circular clear portion having a diameter of 30 nm is formed at a pitch of 100 nm on the Al layer by dry etching.
Thereafter, by performing dry etching, a concave structure is formed at a pitch of 100 nm. After removing the resist by ashing, 40 V is applied in an aqueous solution of 0.3 mol of oxalic acid at 40 ° C. and anodization is performed, followed by immersion in a 0.3 M phosphoric acid solution at room temperature for 30 minutes to perform pore-wide treatment.
When the produced anodic oxide film was observed with FE-SEM, it was observed that pores having a diameter of 35 nm at a pitch of 100 nm were formed in a direction perpendicular to the substrate, and each pore was formed at a triangular lattice-like position. The
次に、スルファミン酸ニッケルめっき浴（スルファミン酸５００ｇ／Ｌ、ホウ酸３０ｇ／Ｌ、界面活性剤１．５ｍｌ／Ｌ、ｐＨ３．５、５０℃）を用い交流めっき法により細孔内を充填し、細孔内からあふれためっき物を研磨する。
その後に、基板表面に再度電子線描画用レジストをスピンコートで１００ｎｍ成膜し、露光・現像により細孔が形成されたエリアの四隅に５００μｍ角の正方形の開口パターンを形成する。
その後、基板を硫酸に浸漬し、レジストの開口部のみ陽極酸化皮膜の一部を除去する。
その後、レジスト剥離し、基板表面に上記ニッケルめっきを行った後にめっき物を剥離する。以上により作製するめっき物をＦＥ−ＳＥＭで観察すると、５ｍｍ角のエリアに１００ｎｍピッチで直径３５ｎｍ、高さが１００ｎｍの突起構造と、四隅の５００μｍ角のエリアに１００ｎｍピッチで直径３５ｎｍ、高さが５０ｎｍのサブパターンが観察される。以上の方法により作製したモールドを用い、実施例１と同様の方法により、アライメントを行いながらナノインプリントを行いＦＥ−ＳＥＭで観察を行うことで、５ｍｍ角のエリアにパターン形成できることを観察可能となる。
Next, the inside of the pores is filled by alternating current plating using a nickel sulfamate plating bath (sulfamic acid 500 g / L, boric acid 30 g / L, surfactant 1.5 ml / L, pH 3.5, 50 ° C.), Polish the plated material overflowing from the pores.
Thereafter, an electron beam drawing resist is again formed on the substrate surface by spin coating to a thickness of 100 nm, and 500 μm square opening patterns are formed at the four corners of the area where the pores are formed by exposure and development.
Thereafter, the substrate is immersed in sulfuric acid, and a part of the anodized film is removed only at the opening of the resist.
Thereafter, the resist is peeled off, and after the nickel plating is performed on the substrate surface, the plated product is peeled off. When the plated product produced as described above is observed with an FE-SEM, a projection structure with a diameter of 35 nm and a height of 100 nm is formed in a 5 mm square area, and a diameter of 35 nm and a height is 100 nm in a 500 μm square area at four corners. A 50 nm sub-pattern is observed. It is possible to observe that a pattern can be formed in a 5 mm square area by performing nanoimprinting while performing alignment and observing with FE-SEM by using the mold produced by the above method and performing the alignment in the same manner as in Example 1.
以上の各実施例によれば、アライメントマーク付きナノインプリント用モールドとして使用可能な構造体を容易に製造することが可能となる。
これらのモールドを用い、繰り返してナノインプリントを行うことで、モールドより大面積の基板に等ピッチのパターンを形成でき、コストやモールド作製時間の面で優位な微細パターン形成方法を実現することが可能となる。
According to each of the above embodiments, a structure that can be used as a nanoimprint mold with an alignment mark can be easily manufactured.
By performing nanoimprint repeatedly using these molds, it is possible to form a pattern with an equal pitch on a substrate having a larger area than the mold, and to realize a fine pattern formation method that is superior in terms of cost and mold production time. Become.
１１：モールド
１２：パターンＡ形成エリア
１３：パターンＡ
１４：パターンＢ
２１：パターンＣ
２２：パターンＤ
３１：基板
３２：凹構造
４１：電子線描画用レジスト
４２：Ａｌ
４３：石英基板
４４：パターニング後のレジスト
４５：パターニング後のＡｌ
４６：１次ドライエッチングで形成されたパターン
４７：レジストパターン
５１：パターンＢ１
５２：パターンＢ２
５３：基板に転写されたパターンＢ３
６１：基板
６２：地層
６３：陽極酸化アルミナナノホール形成層
６４：レジスト
６５：めっき物
６６：モールド
７１：プレス後の基板表面
７２：転写凹凸パターン形成エリア
７３：基板の十字パターンと位置合わせ後のモールド
11: Mold 12: Pattern A formation area 13: Pattern A
14: Pattern B
21: Pattern C
22: Pattern D
31: Substrate 32: Concave structure 41: Electron beam drawing resist 42: Al
43: Quartz substrate 44: Resist after patterning 45: Al after patterning
46: Pattern 47 formed by primary dry etching: Resist pattern 51: Pattern B1
52: Pattern B2
53: Pattern B3 transferred to substrate
61: Substrate 62: Ground layer 63: Anodized alumina nanohole forming layer 64: Resist 65: Plated product 66: Mold 71: Substrate surface 72 after pressing 72: Transfer uneven pattern forming area 73: Mold after alignment with cross pattern on substrate
Claims (6)
複数の第２の凹部により構成され、アライメントマークとして利用するための第２のパターンと、を有するインプリント用モールドであって、
前記第１及び第２のパターンの最表面の高さは互いに等しく、
前記第１及び第２の凹部は、互いに深さが異なり、且つ
前記第１のパターンにおける前記複数の第１の凹部のピッチと前記第２のパターンにおける前記複数の第２の凹部のピッチとは互いに等しいことを特徴とするインプリント用モールド。 A first pattern constituted by a plurality of first recesses,
It is composed of a plurality of second recesses, a imprint mold having a second pattern for use as an alignment mark, and
The height of the first and the outermost surface of the second pattern are equal to each other,
The first and second recesses have different depths, and the pitch of the plurality of first recesses in the first pattern and the pitch of the plurality of second recesses in the second pattern An imprint mold characterized by being equal to each other.
前記モールドに請求項１から５のいずれか１項に記載のインプリント用モールドを用い、前記被加工部材の表面に前記モールドの第１のパターンを転写すると共に、
前記モールドの第２のパターンを転写して前記被加工部材の表面に第３のパターンを形成する第１の工程と、
前記モールドと前記被加工部材間の相対位置を変化させ、前記モールドの第２のパターンと前記被加工部材に形成された第３のパターンとを用いてアライメントを行い、再度の転写を行うに際し、
前記モールドの第２のパターンが第３のパターンに重なるようにアライメントを行い、前記モールドの第１及び第２パターンを前記被加工部材の表面に転写する第２の工程と、
前記第２の工程を繰り返し、繋ぎ目の無い連続したパターンを形成する第３の工程と、を有することを特徴とする構造体の製造方法。 A method for producing a structure, wherein pressure is applied from at least one side of a mold and a workpiece, and the first pattern formed on the mold is transferred to the surface of the workpiece.
Using the imprint mold according to any one of claims 1 to 5 for the mold, and transferring the first pattern of the mold to the surface of the workpiece,
A first step of transferring a second pattern of the mold to form a third pattern on the surface of the workpiece;
When the relative position between the mold and the workpiece is changed, alignment is performed using the second pattern of the mold and the third pattern formed on the workpiece, and retransfer is performed .
A second step of performing alignment so that the second pattern of the mold overlaps the third pattern, and transferring the first and second patterns of the mold to the surface of the workpiece;
And a third step of repeating the second step to form a continuous pattern without joints.
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