JP2002283354A

JP2002283354A - インプリント加工用金型およびその製造方法

Info

Publication number: JP2002283354A
Application number: JP2001091011A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Hirai; 義彦平井; Takuya Arase; 琢也荒瀬
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2002-10-03
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: JP4524943B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高分子樹脂との剥離性が良好であり、離型剤
が金型の凹部の溝部分に入り込んでおらず、プレス加工
による正常なパターンの転写が可能なインプリント加工
用金型を、大気中で、有毒ガスを発生することなく、製
造する。【解決手段】金型の材料と化学的に反応する官能基を
有するパーフルオロポリエーテルで被覆してなるインプ
リント加工用金型。インプリント加工用金型の表面を洗
浄する第一の工程と、前記インプリント加工用金型を前
記パーフルオロポリエーテルに暴露する第二の工程を含
む、インプリント加工用金型の製造方法。さらに、イン
プリント加工用金型を加温加湿下に放置する第三の工程
を含んでよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インプリント・リ
ソグラフィにおけるモールド（鋳型）の剥離性を向上さ
せるための、インプリント加工用金型、インプリント加
工用金型の製造方法、及び、半導体素子のパターン形成
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な機械加工においては、金型と、
被加工材料となる高分子樹脂との剥離性を向上させるこ
とが一つの課題である。金型の表面エネルギーを低減し
て剥離性を向上させるために、シリコンオイルやフッ素
樹脂溶液を金型に塗布することがプレス加工や射出成形
加工で行われている。これらの金型の構造寸法は１００
マイクロメータ以上であることが多い。

【０００３】しかしながら、半導体素子や回折格子など
の微小光学素子を、微細パターンを持つ金型（モールド
あるいはスタンプとも呼ばれる）によって形成しようと
するインプリント加工（Ｓ．Ｃｈｏｕ，Ｐ．Ｋｒａｕｓ
ｓａｎｄＰ．Ｒｅｎｓｔｒｏｍ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．６７，３１１４（１９９５））用の金型
では、その微細な凹部の溝幅および深さ寸法が数ミクロ
ン以下であることから、シリコンオイルやフッ素樹脂溶
液を塗布すると、それらが金型の凹部の溝部分に入り込
み、プレス加工による正常なパターンの転写ができない
問題点があった。

【０００４】Ｗｉｌｌｓｏｎらは、塩素系フッ素樹脂含
有シランカップリング剤であるトリデカフルオロ−１，
１，２，２−テトラヒドロオクチルトリクロロシラン
［ＣＦ_３−（ＣＦ_２）_５−ＣＨ_２−ＣＨ_２ＳｉＣｌ_３］
で石英製の金型を表面処理し、微細な形状表面へフッ素
樹脂の化学吸着膜を生成することにより、微細な形状表
面への表面エネルギーを低減し、金型の剥離性を改善す
る試みを行っている。（Ｍ．Ｃｏｌｂｕｒｎ，Ｓ．Ｊｏ
ｈｎｓｏｎ，Ｍ．Ｓｔｅｗａｒｔ，Ｓ．Ｄａｍｌｅ，
Ｔ．Ｂａｉｌｅｙ，Ｂ．Ｃｈｏｉ，Ｍ．Ｗｅｄｌａｋ
ｅ，Ｔ．Ｍｉｃｈａｅｌｓｏｎ，Ｓ．Ｖ．Ｓｒｅｅｎｉ
ｖａｓａｎ，Ｊ．ＥｋｅｒｄｔａｎｄＣ．Ｇ．Ｗｉ
ｌｌｓｏｎ，Ｐｒｏｃ．ｏｆＳＰＩＥ３６７６，
（１９９９）３７８，又は、Ｔ．Ｂａｉｌｅｙ，Ｂ．
Ｊ．Ｃｈｏｉ，Ｍ．Ｃｏｌｂｕｒｎ，Ｍ．Ｍｅｉｓｓ
ｌ，Ｓ．Ｓｈａｙａ，Ｊ．Ｇ．Ｅｋｅｒｄｔ，Ｓ．Ｖ．
Ｓｒｅｅｎｉｖａｓａｎ，Ｃ．Ｇ．Ｗｉｌｌｓｏｎ；
“ＳｔｅｐａｎｄＦｌａｓｈＩｍｐｒｉｎｔＬ
ｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：ＴｅｍｐｌａｔｅＳｕｒｆａ
ｃｅＴｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄＤｅｆｅｃｔＡ
ｎａｌｙｓｉｓ．”Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏ
ｌ．Ｂ，１８（６），３５７２−３５７７（２００
０）．）

【０００５】しかしながら、塩素系フッ素樹脂含有シラ
ンカップリング剤を用いた上記方法では、塩素系フッ素
樹脂含有シランカップリング剤を大気中で扱うと大気中
の水分と反応して金型の表面処理が困難となるため、不
活性ガス雰囲気中で処理を行う必要があった。また、１
時間もの反応時間が必要であった。このため、専用の処
理設備が必要であった。また反応過程で塩素系の有毒ガ
スが発生するため、環境対策が必要であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記現状に
鑑み、高分子樹脂との剥離性が良好であり、離型剤が金
型の凹部の溝部分に入り込んでおらず、プレス加工によ
る正常なパターンの転写が可能であり、その製造が簡便
かつ安全な、インプリント加工用金型を提供することを
目的とするものである。また、本発明は、高分子樹脂と
の剥離性が良好であり、離型剤が金型の凹部の溝部分に
入り込んでおらず、プレス加工による正常なパターンの
転写が可能なインプリント加工用金型を製造するため
の、大気中で実施可能でありかつ有毒ガスを発生するこ
とのない方法を提供することを目的とするものでもあ
る。さらに、本発明は、インプリント加工用金型と高分
子樹脂との剥離性が良好であり、プレス加工による正常
なパターンの転写が可能な、半導体素子のパターン形成
方法を提供することを目的とするものでもある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、金
型の材料と化学的に反応する官能基を有するパーフルオ
ロポリエーテルで被覆してなるインプリント加工用金型
である。また本発明は、インプリント加工用金型の表面
を洗浄する第一の工程と、インプリント加工用金型を、
金型の材料と化学的に反応する官能基を有するパーフル
オロポリエーテルに暴露する第二の工程を含む、インプ
リント加工用金型の製造方法でもある。この製造方法
は、さらに、上記インプリント加工用金型を加温加湿下
に放置する第三の工程を含んでもよい。

【０００８】さらに本発明は、金型の材料と化学的に反
応する官能基を有するパーフルオロポリエーテルが表面
に被覆されてなるインプリント加工用金型を、半導体基
板上の高分子樹脂膜、モノマー膜又はプレポリマー膜に
プレスする第一の工程、上記モノマー膜を使用した場合
には、モノマーを重合させて高分子樹脂膜を形成させ、
上記プレポリマー膜を使用した場合には、プレポリマー
を硬化させて高分子樹脂膜を形成させる第二の工程、及
び、上記高分子樹脂膜から上記インプリント加工用金型
を除荷する第三の工程を含むことを特徴とする、半導体
素子のパターン形成方法でもある。以下に本発明を詳述
する。

【０００９】まず、本発明のインプリント加工用金型に
ついて説明する。本発明のインプリント加工用金型は、
その表面が、金型の材料と化学的に反応する官能基を有
するパーフルオロポリエーテルで被覆されてなるもので
ある。金型の表面を被覆するのに用いる、金型の材料と
化学的に反応する官能基を有するパーフルオロポリエー
テルとしては、下記式（Ｉ）で表される化合物が好まし
い。

【００１０】

【化６】

【００１１】上記一般式（Ｉ）で表される式中、Ｒｆと
しては、パーフルオロアルキル基であれば特に限定され
ず、例えば、炭素数１〜１６の直鎖状又は分岐状のもの
を挙げることができる。好ましくは、ＣＦ_３−、Ｃ_２Ｆ
_５−、Ｃ_３Ｆ_７−である。上記一般式（Ｉ）中のＺは、
フッ素原子でもよいしトリフルオロメチル基でもよい。

【００１２】上記一般式（Ｉ）中のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ
は、パーフルオロポリエーテル鎖の繰り返し単位数を表
し、０又は１以上の整数であり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅが
１以上であれば特に限定されないが、それぞれ独立し
て、０〜２００が好ましく、後述するパーフルオロポリ
エーテルの数平均分子量を考慮すれば、より好ましく
は、それぞれ独立して、０〜５０である。ａ＋ｂ＋ｃ＋
ｄ＋ｅは、好ましくは、１〜１００である。

【００１３】また、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅでくくられた各
繰り返し単位の存在順序は、便宜上一般式（Ｉ）中にお
いてはこの順に記載したが、パーフルオロポリエーテル
の構成に鑑み、これらの各繰り返し単位の結合順序は、
この順に限定されるものではない。上記一般式（Ｉ）中
のＸは、インプリント加工用金型に用いた材料と化学的
に反応する官能基を表す。「化学的に反応する」とは、
常温〜２００℃程度の温度で、必要により加湿下、イン
プリント加工用金型と接触させることにより、その材料
と反応し、上記金型の表面に化学的に結合する官能基を
いう。パーフルオロポリエーテルが化学的に結合してい
るか否かは、上記反応後、上記パーフルオロポリエーテ
ルを溶解する薬剤で金型を十分に洗浄した後、その表面
の接触角を測定することなどにより、確認できる。な
お、官能基Ｘは、インプリント加工用金型の材料と化学
的に結合するので、インプリント加工用金型の表面にお
いては、変性した状態にある。

【００１４】上記一般式（Ｉ）中の官能基Ｘは、金型の
材料に応じて種々選択することができるが、反応性の観
点から、ケイ素原子、チタン原子若しくはアルミニウム
原子を含む加水分解性基、ホスホノ基、カルボキシル
基、水酸基又はメルカプト基であることが好ましい。な
かでも、ケイ素原子を含む加水分解性基が好ましい。特
に、Ｘがケイ素原子を含む加水分解性基である場合、下
記式（ＩＩ）で表される基が好ましい。

【００１５】

【化７】

【００１６】上記一般式（ＩＩ）中のＹは、水素原子又
は炭素数１〜４のアルキル基を表す。上記炭素数１〜４
のアルキル基としては特に限定されず、例えば、メチ
ル、エチル、プロピル、ブチル等を挙げることができ、
直鎖状であっても分岐状であってもよい。上記一般式
（ＩＩ）のＸ′は、水素原子、臭素原子又はヨウ素原子
を表す。上記一般式（ＩＩ）中のｌは、パーフルオロポ
リエーテル鎖を構成する炭素とこれに結合するケイ素と
の間に存在するアルキレン基の炭素数を表し、０、１又
は２であるが、より好ましくは、０である。

【００１７】上記一般式（ＩＩ）中のｍは、ケイ素に結
合する置換基Ｒ^１の結合数を表し、１、２又は３であ
る。置換基Ｒ^１が結合していない部分には、当該ケイ素
にはＲ^２が結合する。

【００１８】上記Ｒ^１は、水酸基又は加水分解可能な置
換基を表す。上記加水分解可能な置換基としては特に限
定されず、好ましいものとしては、例えば、ハロゲン、
−ＯＲ ^３、−ＯＣＯＲ^３、−ＯＣ（Ｒ^３）＝Ｃ（Ｒ^４）
_２、−ＯＮ＝Ｃ（Ｒ^３）_２、−ＯＮ＝ＣＲ^５［式中、Ｒ
^３は、脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基を表し、
Ｒ^４は、水素又は炭素数１〜４の脂肪族炭化水素基を表
し、Ｒ^５は、炭素数３〜６の２価の脂肪族炭化水素基を
表す。］等を挙げることができる。より好ましくは、塩
素、−ＯＣＨ_３、−ＯＣ_２Ｈ_５である。上記Ｒ^２は、水
素又は１価の炭化水素基を表す。上記１価の炭化水素基
としては特に限定されず、好ましいものとしては、例え
ば、メチル、エチル、プロピル、ブチル等を挙げること
ができ、直鎖状であっても分岐状であってもよい。

【００１９】上記一般式（ＩＩ）中のｎは、１以上の整
数を表し、特に上限はないが、本発明の目的を達するた
めには、１〜１０の整数であることが好ましい。上記ｎ
は、一般式（ＩＩ）中においては整数を表すが、このよ
うな整数ｎを有する一般式（Ｉ）で表されるポリマーの
混合物として本発明に係るパーフルオロポリエーテルが
存在していてもよい。このように混合物としてパーフル
オロポリエーテルが存在する場合には、上記ｎは、当該
混合物中において平均値として表すことができ、当該パ
ーフルオロポリエーテルが混合物として存在する場合に
は、本発明の目的を考慮すれば、ｎの平均値は、１．３
〜３が好ましく、１．５〜２．５が特に好ましい。

【００２０】上記パーフルオロポリエーテルの数平均分
子量は、５×１０^２〜１×１０^５である。５×１０^２未
満では、ポリマーとしての性質を有しないので利用価値
がなく、１×１０^５を超えると加工性に乏しくなるの
で、上記範囲に限定される。好ましくは、１×１０^３〜
１×１０^４である。上記パーフルオロポリエーテルの好
ましいものとして、例えば、下記式（ＩＩＩ）で表され
る等を挙げることができる。

【００２１】

【化８】

【００２２】［式中、ｐは、１以上の整数を表す。Ｙ、
Ｘ′、Ｒ^１、Ｒ^２、ｌ、ｍ、ｎは、前記と同じ。］上記一般式（ＩＩＩ）中のｐは、１以上の整数であれば
特に限定されないが、１〜２００が好ましく、本発明の
ケイ素含有有機含フッ素ポリマーの数平均分子量を考慮
すれば、より好ましくは、１〜５０である。上記パーフ
ルオロポリエーテルとしては、通常市販されているもの
を用いることができる。Ｘがケイ素原子を含む加水分解
性基の場合は、通常市販されているパーフルオロポリエ
ーテルを原料として用い、末端に例えば、ヨウ素を導入
した後、これに、例えば、下記一般式（ＩＶ）［式中、
Ｙ、Ｒ^１、Ｒ^２、ｌ、ｍは、前記と同じ。］で表される
ビニルシラン化合物を反応させること等により得ること
ができる。

【００２３】

【化９】

【００２４】金型の材質としては、金属に限られず、高
分子樹脂、半導体、絶縁体又はそれらの複合体を挙げる
ことができる。このように、本発明のインプリント加工
用金型は、ミクロン単位の凹凸を有する金型を、上記パ
ーフルオロポリエーテルで表面処理することにより、フ
ッ素樹脂膜を化学吸着によって金型表面上に生成させた
ものである。以下、このインプリント加工用金型の製造
方法について詳述する。

【００２５】本発明のインプリント加工用金型の製造方
法は、インプリント加工用金型の表面を洗浄する第一の
工程と、前記インプリント加工用金型をパーフルオロポ
リエーテルに暴露する第二の工程を含む。

【００２６】上記第一の工程では、インプリント加工用
金型の表面を洗浄する。この洗浄は、通常、インプリン
ト加工用金型の洗浄方法としてよく知られている方法で
行えばよい。例えば、有機溶剤（例えば、アセトン、エ
チルアルコール）中で超音波洗浄する方法；硫酸等の酸
及び／又は過酸化水素等の過酸化物の溶液中で煮沸洗浄
する方法；等が挙げられる。これらの洗浄は単独で行っ
てもよいし、組み合わせて行ってもよい。このような洗
浄を行った後は、精製水で洗浄し、乾燥後、オゾン照射
を行うことにより、表面を清浄化することが好ましい。
なお、第一工程で用いるインプリント加工用金型の材質
としては、上述したように、金属、高分子樹脂、半導
体、絶縁体又はそれらの複合体を挙げることができる。
また、インプリント加工用金型は、通常の半導体製造工
程におけるリソグラフィー法、特に、電子線でレジスト
膜を露光するＥＢリソグラフィー法を用いて加工するこ
とができる。

【００２７】上記第二の工程では、上記第一の工程で洗
浄したインプリント加工用金型をパーフルオロポリエー
テルに暴露する。上記パーフルオロポリエーテルについ
てはすでに上述したものと同様である。

【００２８】この第二の工程においては、前記パーフル
オロポリエーテルは、０．０１から０．２重量パーセン
トの濃度にフッ素系不活性溶剤で希釈して使用すること
が好ましい。すなわち、このような希釈溶液に、インプ
リント加工用金型を浸漬することにより第二の工程を行
うのが好ましい。上記フッ素系不活性溶剤としては、例
えば、パーフルオロヘキサン、パーフルオロメチルシク
ロヘキサン、パーフルオロ−１，３−ジメチルシクロヘ
キサン、ジクロロペンタフルオロプロパン（ＨＣＦＣ−
２２５）等を挙げることができる。浸漬する際の温度は
特に限定されないが、０℃〜１００℃であればよい。ま
た、浸漬に必要な時間は温度に応じて変化するが、通
常、１０分以内よく、１分程度でも十分である。従来公
知の塩素系フッ素樹脂含有シランカップリング剤を使用
すると、浸漬に必要な時間は１時間と非常に長いもので
あった。

【００２９】本発明におけるパーフルオロポリエーテル
は、空気と接触することにより有毒ガスを発生すること
がないので、第二の工程は、大気中（すなわち開放系、
ただし、微小な埃などの混入は避ける必要がある）で行
うことができる。

【００３０】また、第二の工程は、インプリント加工用
金型を、減圧下でパーフルオロポリエーテルの蒸気に暴
露することにより行うこともできる。この場合の気圧と
しては、１気圧未満で０．０１気圧以上の範囲内であれ
ば特に限定されない。金型をパーフルオロポリエーテル
の蒸気に暴露するためには、例えば、上記パーフルオロ
ポリエーテルのフッ素系不活性溶剤中希釈溶剤を加熱し
て蒸気にした状態で金型を放置してもよいし、金型にパ
ーフルオロポリエーテルの蒸気を吹きつけてもよい。こ
の場合の蒸気の温度は、１００℃〜２５０℃程度でよ
い。

【００３１】この第二の工程の後、得られた金型を、上
述したようなフッ素系不活性溶剤で洗浄してもよい。

【００３２】本発明の製造方法は、金型とパーフルオロ
ポリエーテルとの反応をより進行させるため、さらに、
第二の工程で得られたインプリント加工用金型を加温加
湿下に放置する第三の工程を含むことが好ましい。この
工程は恒温恒湿槽中で行えばよい。

【００３３】この第三の工程の温度条件としては、常温
以上であればよく、具体的には、３０℃〜１５０℃が好
ましく、より好ましくは４０℃〜１００℃である。ま
た、この第三の工程の湿度条件は、高いほど好ましく、
具体的には、湿度８５％以上が好ましく、より好ましく
は湿度９０％以上が好ましい。さらに、この第三の工程
において放置する時間は特に限定されないが、１０分〜
１日程度でよい。この第三の工程の後、得られた金型
を、再度、上述したようなフッ素系不活性溶剤で洗浄し
てもよい。加えて、精製水やエチルアルコールなどのア
ルコール等で洗浄してもよい。

【００３４】以上のような暴露及び必要により放置の工
程を行うことにより、パーフルオロポリエーテルが金型
表面と化学的に結合することが可能になる。

【００３５】更に、本発明の半導体素子パターン形成方
法を説明する。本発明の半導体素子パターン形成方法で
は、上述した、パーフルオロポリエーテルが表面に被覆
されてなるインプリント加工用金型を用いて、金型の微
細構造を高分子膜（例えば、レジスト）に転写する。上
記金型を、半導体基板上の高分子樹脂膜、モノマー膜又
はプレポリマー膜にプレスする第一の工程、上記モノマ
ー膜を使用した場合には、モノマーを重合させて高分子
樹脂膜を形成させ、前記プレポリマー膜を使用した場合
には、プレポリマーを硬化させて高分子樹脂膜を形成さ
せる任意の第二の工程、及び、上記高分子樹脂膜から金
型を除荷する第三の工程は、それぞれ、通常公知の条件
で行うことができる（例えば、ＳｔｅｐｈｅｎＹ．Ｃ
ｈｏｕ，ＰｅｔｅｒＲ．Ｋｒａｕｓｓ，ａｎｄＰｒ
ｅｓｔｏｎＪ．Ｒｅｎｓｔｒｏｍ，‘Ｎａｎｏｉｍｐｒ
ｉｎｔＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ’，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃ
ｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１４（６），Ｎｏｖ／Ｄｅｃ
１９９６，ｐｐ．４１２９−４１３３を参照）。高分
子樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレートな
どを挙げることができる。モノマー又はプレポリマーと
しては、例えば、メチルメタクリレートのようなアクリ
レート類、官能基含有ポリジメチルシロキサンなどを挙
げることができる。

【００３６】なお、本発明のインプリント加工用金型を
用いて、さらに別個のインプリント加工用金型を製造す
ることもできる。すなわち、本発明のインプリント加工
用金型を用い、半導体基板に代えて、インプリント加工
用金型基材を用い、その表面に形成された高分子膜に、
予め製造したインプリント加工用金型の微細構造を転写
することにより、新たにインプリント加工用金型を製造
することができる。

【００３７】

【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。（実施例１）インプリント加工用金型の製造以下、図１に沿って説明する。半導体微細加工技術を用
いてシリコン基板を成形した金型１０を用意し（図１−
ａ）、金型１０の表面を有機溶剤（アセトン）で超音波
洗浄後、硫酸／過酸化水素水の混合液で煮沸洗浄し、水
洗乾燥後にオゾン照射を行い、表面を清浄化した（図１
−ｂ）。続いて、パーフルオロポリエーテルの希釈溶液
１１として、Ｃ_３Ｆ_７（ＯＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_２）_ｐＯＣ
_２Ｆ_４Ｃ_２Ｈ_４−Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３（数平均分子量４
０００）を０．１重量パーセントの濃度にフッ素系不活
性溶剤（パーフルオロヘキサン）で希釈した溶液を用
い、この溶液中に前記金型１０を２３℃で約１分間浸透
させた（図１−ｃ）。浸透後、前記金型１０をフッ素系
不活性溶剤（パーフルオロヘキサン）で５分〜３０分間
リンスしたのち、前記金型１０を６０℃、湿度９５％の
恒温恒湿槽中で約１時間放置し（図１−ｄ）、前記金型
表面にフッ素系樹脂薄膜としてＣ_３Ｆ_７（ＯＣＦ_２ＣＦ
_２ＣＦ_２）_ｐＯＣ_２Ｆ_４Ｃ_２Ｈ_４−を生成させ、パーフ
ルオロポリエーテルが表面に被覆されてなるインプリン
ト加工用金型を得た。その後、再度、フッ素系不活性溶
剤（パーフルオロヘキサン）で５分間リンスしたのち、
エチルアルコールで洗浄した（図１−ｅ）。以上、一連
の工程は大気中で行った。

【００３８】こうして得られたインプリント加工用金型
の電子顕微鏡写真を図２に示した。この図から、パーフ
ルオロポリエーテルが金型の凹部の溝部分に入り込んで
おらず、良好な状態で金型の表面を被覆していることが
分かる。

【００３９】（実施例２）半導体素子のパターン形成実施例１で得られた、パーフルオロポリエーテルで被覆
された金型を用いて、半導体素子のパターン形成を行っ
た。以下、図３に沿って説明する。まず、シリコンから
なる半導体基板２１に、ポリメチルメタクリレートから
なる高分子樹脂を回転塗布し、高分子樹脂膜で被覆され
た半導体基板を得た（図３−ａ）。続いて、半導体基板
２１及び高分子樹脂膜２０を、高分子樹脂２０のガラス
転移温度（１１０℃）以上に加熱し、実施例１で得られ
た金型１０を高分子樹脂２０に、圧力６０ＭＰａ、温度
１７０℃でプレスした（図３−ｂ）。続いて、金型１０
を除荷して取り除くことにより、金型１０の微細構造
が、高分子樹脂膜２０に転写された。この実施例によれ
ば、金型１０の微細構造を、高分子樹脂を金型１０に付
着させることなく、良好に転写形成することができた。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、上述の構成よりなるので、高
分子樹脂との剥離性が良好であり、離型剤が金型の凹部
の溝部分に入り込んでおらず、プレス加工による正常な
パターンの転写が可能なインプリント加工用金型、及
び、大気中で実施可能でありかつ有毒ガスを発生するこ
とのない上記金型の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である、インプリント加
工用金型の製造方法における各工程を説明する図

【図２】本発明の一実施形態であるインプリント加工
用金型の電子顕微鏡写真

【図３】本発明の一実施形態である、半導体素子のパ
ターン形成方法における各工程を説明する図

【符号の説明】

１０：インプリント加工用金型１１：パーフルオロポリエーテルの希釈溶液１２：パーフルオロポリエーテルが表面に被覆されてな
るインプリント加工用金型１３：恒温恒湿槽２０：高分子樹脂膜２１：半導体基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4F202 AH36 AJ03 AJ09 CA09 CB01 CD22 4J005 AA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金型の材料と化学的に反応する官能基を
有するパーフルオロポリエーテルで被覆してなることを
特徴とするインプリント加工用金型。
【請求項２】パーフルオロポリエーテルが、下記式
（Ｉ）で表されることを特徴とする請求項１記載のイン
プリント加工用金型。【化１】（式中、Ｒｆは、パーフルオロアルキル基を表す。Ｚ
は、フッ素又はトリフルオロメチル基を表す。ａ、ｂ、
ｃ、ｄ、ｅは、それぞれ独立して、０又は１以上の整数
を表し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅは、少なくとも１以上であ
り、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅでくくられた各繰り返し単位の
存在順序は、式中において限定されない。Ｘはインプリ
ント加工用金型の材料と化学的に反応する官能基を表
す。）
【請求項３】Ｘが、ケイ素原子、チタン原子若しくは
アルミニウム原子を含む加水分解性基、ホスホノ基、カ
ルボキシル基、水酸基又はメルカプト基である請求項１
又は２記載のインプリント加工用金型。
【請求項４】Ｘが、下記式（ＩＩ）で表されることを
特徴とする請求項３記載のインプリント加工用金型。【化２】（式中、Ｙは、水素又は炭素数１〜４のアルキル基を表
す。Ｘ′は、水素、臭素又はヨウ素を表す。Ｒ^１は、水
酸基又は加水分解可能な置換基を表す。Ｒ^２は、水素又
は１価の炭化水素基を表す。ｌは、０、１又は２を表
す。ｍは、１、２又は３を表す。ｎは、１以上の整数を
表す。）
【請求項５】パーフルオロポリエーテルが、下記式
（ＩＩＩ）で表されることを特徴とする請求項４記載の
インプリント加工用金型。【化３】（式中、ｐは、１以上の整数を表す。Ｙは、水素又は炭
素数１〜４のアルキル基を表す。Ｘ′は、水素、臭素又
はヨウ素を表す。Ｒ^１は、水酸基又は加水分解可能な置
換基を表す。Ｒ^２は、水素又は１価の炭化水素基を表
す。ｌは、０、１又は２を表す。ｍは、１、２又は３を
表す。ｎは、１以上の整数を表す。）
【請求項６】インプリント加工用金型の表面を洗浄す
る第一の工程と、インプリント加工用金型を、金型の材
料と化学的に反応する官能基を有するパーフルオロポリ
エーテルに暴露する第二の工程を含むことを特徴とす
る、インプリント加工用金型の製造方法。
【請求項７】さらに、インプリント加工用金型を加温
加湿下に放置する第三の工程を含む請求項６記載の製造
方法。
【請求項８】前記パーフルオロポリエーテルが、下記
式（Ｉ）で表されることを特徴とする請求項６又は７記
載の製造方法。【化４】（式中、Ｒｆは、パーフルオロアルキル基を表す。Ｚ
は、フッ素又はトリフルオロメチル基を表す。ａ、ｂ、
ｃ、ｄ、ｅは、それぞれ独立して、０又は１以上の整数
を表し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅは、少なくとも１以上であ
り、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅでくくられた各繰り返し単位の
存在順序は、式中において限定されない。Ｘはインプリ
ント加工用金型の材料と化学的に反応する官能基を表
す。）
【請求項９】前記パーフルオロポリエーテルは、０．
０１から０．２重量パーセントの濃度にフッ素系不活性
溶剤で希釈して使用する請求項６、７又は８に記載の製
造方法。
【請求項１０】第二の工程は、インプリント加工用金
型を、大気中でパーフルオロポリエーテルの希釈溶液に
浸すことにより行う請求項６、７、８又は９に記載の製
造方法。
【請求項１１】第二の工程は、インプリント加工用金
型を、減圧下でパーフルオロポリエーテルの蒸気に暴露
することにより行う請求項６、７又は８に記載の製造方
法。
【請求項１２】インプリント加工用金型の材質が、金
属、高分子樹脂、半導体、絶縁体又はそれらの複合体か
らなる請求項６、７、８、９、１０又は１１に記載の製
造方法。
【請求項１３】金型の材料と化学的に反応する官能基
を有するパーフルオロポリエーテルが表面に被覆されて
なるインプリント加工用金型を、半導体基板上の高分子
樹脂膜、モノマー膜又はプレポリマー膜にプレスする第
一の工程、前記モノマー膜を使用した場合には、モノマ
ーを重合させて高分子樹脂膜を形成させ、前記プレポリ
マー膜を使用した場合には、プレポリマーを硬化させて
高分子樹脂膜を形成させる第二の工程、及び、前記高分
子樹脂膜から前記インプリント加工用金型を除荷する第
三の工程を含むことを特徴とする、半導体素子のパター
ン形成方法。
【請求項１４】前記パーフルオロポリエーテルが、下
記式（Ｉ）で表されることを特徴とする請求項１３記載
のパターン形成方法。【化５】（式中、Ｒｆは、パーフルオロアルキル基を表す。Ｚ
は、フッ素又はトリフルオロメチル基を表す。ａ、ｂ、
ｃ、ｄ、ｅは、それぞれ独立して、０又は１以上の整数
を表し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅは、少なくとも１以上であ
り、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅでくくられた各繰り返し単位の
存在順序は、式中において限定されない。Ｘはインプリ
ント加工用金型の材料と化学的に反応する官能基を表
す。）
【請求項１５】金型の材料と化学的に反応する官能基
を有するパーフルオロポリエーテルが表面に被覆されて
なるインプリント加工用金型を、インプリント加工用金
型基材上の高分子樹脂膜、モノマー膜又はプレポリマー
膜にプレスする第一の工程、前記モノマー膜を使用した
場合には、モノマーを重合させて高分子樹脂膜を形成さ
せ、前記プレポリマー膜を使用した場合には、プレポリ
マーを硬化させて高分子樹脂膜を形成させる第二の工
程、及び、前記高分子樹脂膜から前記インプリント加工
用金型を除荷する第三の工程を含むことを特徴とする、
インプリント加工用金型の製造方法。