JP2005353926A - Cleaning method and manufacturing method of substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板の表面に付着して残った不必要な樹脂を、前記基板から剥離して前記基板をクリーニングする方法、及び表面に微細パターンが形成された基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for removing unnecessary resin remaining on the surface of a substrate from the substrate and cleaning the substrate, and a method for manufacturing a substrate having a fine pattern formed on the surface.
微細な形状を石英基板やシリコン基板等の基板上に作製するニーズがある。これまで主にフォトリソグラフィがその役割を担ってきた。この方法としては、基板にレジストを塗布し、各種露光装置でパターンをレジスト上に露光転写してレジストを感光させ、その後レジストを現像し、さらに残ったレジストをマスクとして、エッチングにより基板に前記パターンの形状を彫り込む方法が一般的である。 There is a need to produce a fine shape on a substrate such as a quartz substrate or a silicon substrate. So far, photolithography has mainly played a role. In this method, a resist is applied to the substrate, and the pattern is exposed and transferred onto the resist by various exposure apparatuses to expose the resist. Thereafter, the resist is developed, and the remaining resist is used as a mask to etch the pattern onto the substrate. The method of engraving the shape is generally used.
しかし、100nm以下の微細構造を露光するには非常に高価な装置が必要になるため製品コストに装置減価償却費が大きく影響してしまう。そこで異なる方法による、微細構造を有する基板の量産方法が開発されてきている。中でも微細凹凸形状を対象物に押しつけることにより転写するインプリント法が各方面で研究されている。 However, since a very expensive apparatus is required to expose a fine structure of 100 nm or less, the apparatus depreciation cost greatly affects the product cost. Therefore, mass production methods of substrates having a fine structure by different methods have been developed. In particular, an imprint method in which a fine uneven shape is transferred by being pressed against an object has been studied in various fields.
インプリント法には大きく分けて2種類ある。第1は、Siや石英等基板上にレジストや熱硬化型の樹脂を薄く均一に塗布し、あらかじめ作成しておいた微細形状の型をレジストや熱硬化型の樹脂に押し当て、レジストや熱硬化型樹脂の形状を熱と圧力によって変形させることによって型の微細形状を転写させる熱ナノインプリント法であり、第2は、Siや石英等基板上に紫外線硬化型樹脂を塗布し、あらかじめ作成しておいた微細形状の型を押し当て、その後光硬化型樹脂に光を照射して硬化させる光ナノインプリント法である。どちらの場合も、レジストや熱硬化型樹脂、又は光硬化型樹脂に型のパターンが転写された後は、これらをマスクとしてエッチングにより、型の形状を基板に転写することができる。 There are two types of imprint methods. First, a resist or thermosetting resin is thinly and evenly applied onto a substrate such as Si or quartz, and a pre-made fine shape mold is pressed against the resist or thermosetting resin. A thermal nanoimprint method that transfers the fine shape of the mold by deforming the shape of the curable resin with heat and pressure. The second method is to apply a UV curable resin on a substrate such as Si or quartz and create it in advance. This is a photo-nanoimprint method in which a mold having a fine shape is pressed and then cured by irradiating the photo-curable resin with light. In either case, after the pattern of the mold is transferred to a resist, a thermosetting resin, or a photocurable resin, the shape of the mold can be transferred to the substrate by etching using these as a mask.
以下、光ナノインプリント法について詳しく述べる。Siや石英等基板上に光硬化型樹脂を薄く均一に塗布し、あらかじめ作成しておいた微細形状パターンを有する型を空気が混入しないように押し当て、均一にプレスして斑なく型形状を転写させる。その後、光硬化型樹脂が硬化する波長の光を光硬化型樹脂に照射し、光硬化型樹脂を硬化させてから型を剥離する。ここまでが光ナノインプリントであるが、これを半導体プロセスなどの用途で活用するには、この成形基板をエッチング等して、前記微細形状パターンをSiや石英等の基板に彫り込むなどの処理を行う。 Hereinafter, the optical nanoimprint method will be described in detail. Apply a thin and uniform photo-curing resin on a substrate such as Si or quartz, press a mold with a fine pattern that has been prepared in advance to prevent air from entering, and press uniformly to form the mold without any spots. Transfer. Thereafter, the photocurable resin is irradiated with light having a wavelength at which the photocurable resin is cured to cure the photocurable resin, and then the mold is peeled off. Up to this point, optical nanoimprinting is used, but in order to utilize this for applications such as semiconductor processes, this molded substrate is etched, etc., and the fine pattern is engraved in a substrate such as Si or quartz. .
例えば前記成形基板をエッチングする場合は最初にアッシング等で樹脂凹凸の凹部にある薄い膜状の樹脂残りを除去する。その後、エッチングにより樹脂が除去されて下地基板が見えている所を選択的に彫り込む。目的量のエッチングが完了した後、残った樹脂を除去する事で、Siや石英等への形状創成が完了することになる。 For example, when the molded substrate is etched, the thin film-like resin residue in the concave portions of the resin irregularities is first removed by ashing or the like. Thereafter, the resin is removed by etching, and the portion where the base substrate is visible is selectively engraved. After the target amount of etching is completed, the remaining resin is removed to complete shape creation on Si, quartz, or the like.
ところが、基板のエッチング完了後に、基板表面に残った樹脂を除去する方法として、適当なものが無かった。この光ナノインプリント法で主に使用される樹脂は紫外線硬化型の樹脂であるが、これらは耐溶剤性に優れており、硬化完了後の樹脂を短時間に完全に除去することのできる化学薬品等は見つけられていない。 However, there has been no suitable method for removing the resin remaining on the substrate surface after the etching of the substrate is completed. Resins mainly used in this optical nanoimprint method are UV curable resins, but they are excellent in solvent resistance, and chemicals that can completely remove the resin after curing in a short time Is not found.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、基板上に付着して残った不必要な樹脂を、前記基板から剥離して前記基板をクリーニングする方法、及びこの方法を製造工程中に有する基板の製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a method of peeling off unnecessary resin remaining on the substrate from the substrate to clean the substrate, and this method during the manufacturing process. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a substrate having the same.
前記課題を解決するための第1の手段は、基板上に付着して残った不必要な樹脂を、前記基板から剥離して前記基板をクリーニングする方法であって、前記基板表面に新たな樹脂を塗布して、前記不必要な樹脂と一体化させ、前記新たな樹脂を剥離することにより、前記不必要な樹脂を剥離する工程を有することを特徴とする基板表面のクリーニング方法(請求項1)である。 A first means for solving the problem is a method of removing unnecessary resin remaining on the substrate from the substrate and cleaning the substrate, and a new resin is formed on the substrate surface. A method for cleaning a substrate surface, comprising: a step of removing the unnecessary resin by coating the resin, integrating the unnecessary resin, and removing the new resin. ).
本手段においては、基板表面に新たな樹脂を塗布して、不必要な樹脂と一体化させ、新たな樹脂を剥離することにより、前記不必要な樹脂を剥離するようにしている。この場合、新たな樹脂は、不必要な樹脂と同一の樹脂であることが好ましい。一体化した不必要な樹脂と新たな樹脂との密着力は、不必要な樹脂と基板との密着力より強いので、本手段により、容易に不必要な樹脂を除去することができる。 In this means, a new resin is applied to the substrate surface, integrated with an unnecessary resin, and the new resin is peeled off to peel off the unnecessary resin. In this case, the new resin is preferably the same resin as the unnecessary resin. Since the adhesive force between the integrated unnecessary resin and the new resin is stronger than the adhesive force between the unnecessary resin and the substrate, the unnecessary resin can be easily removed by this means.
前記課題を解決するための第2の手段は、基板上に紫外線硬化型樹脂を塗布し、所望の微細パターンが形成された面を有する型を前記紫外線硬化型樹脂面に密着させた後、前記紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射して硬化させ、前記型を剥離することにより、前記微細パターンを前記紫外線硬化型樹脂に転写し、転写された前記微細パターンを有する前記樹脂をマスクとして、前記基板エッチングすることにより、前記基板上に前記微細パターンを彫り込む工程を有する、表面に微細パターンが形成された基板の製造方法であって、前記基板をエッチングして前記基板上に前記微細パターンを彫り込んだ後、前記基板表面に新たな樹脂を塗布して硬化させ、前記エッチング後に前記基板上に残った紫外線硬化型樹脂と一体化し、その後、一体化された樹脂を前記基板より剥離する工程を有することを特徴とする基板の製造方法(請求項2)である。 The second means for solving the above problem is that after applying an ultraviolet curable resin on a substrate and bringing a mold having a surface on which a desired fine pattern is formed into close contact with the ultraviolet curable resin surface, The ultraviolet curable resin is irradiated with ultraviolet rays and cured, and the mold is peeled off to transfer the fine pattern to the ultraviolet curable resin, and the substrate having the transferred fine pattern as a mask is used as the substrate. A method of manufacturing a substrate having a fine pattern formed on a surface thereof, comprising a step of engraving the fine pattern on the substrate by etching, wherein the fine pattern is engraved on the substrate by etching the substrate. After that, a new resin is applied to the substrate surface and cured, and integrated with the ultraviolet curable resin remaining on the substrate after the etching, and then integrated. A method for manufacturing a substrate characterized by (claim 2) further comprising the step of separating the resin from the substrate.
本手段においても、前記第1の手段で述べた理由と同じ理由により、エッチング後に前記基板上に残った紫外線硬化型樹脂を容易に基板から除去することができる。なお、基板をエッチングするとき、基板を彫り込む部分にある薄い樹脂膜をアッシング等により取り除いてもよいし、基板と樹脂膜を共にエッチングするようにしてもよい。 Also in this means, the ultraviolet curable resin remaining on the substrate after etching can be easily removed from the substrate for the same reason as described in the first means. Note that when the substrate is etched, the thin resin film in the portion to be engraved with the substrate may be removed by ashing or the like, or both the substrate and the resin film may be etched.
前記課題を解決するための第3の手段は、前記第2の手段であって、前記新たな樹脂を硬化させる前に、前記新たな樹脂に対して前記基板より密着力の強い友取り用基板を、前記新たな樹脂の表面に密着させる工程を有することを特徴とするもの(請求項3)である。 A third means for solving the above-mentioned problem is the second means, wherein the friendship substrate has a stronger adhesion to the new resin than the substrate before the new resin is cured. Is attached to the surface of the new resin (claim 3).
本手段においては、基板と友取り基板を引きはがすような力を加えることにより、容易に一体化した紫外線硬化型樹脂を基板から友取り基板と共に剥がすことができる。 In this means, by applying a force that peels off the substrate and the friend board, it is possible to easily peel the integrated ultraviolet curable resin together with the friend board from the substrate.
前記課題を解決するための第4の手段は、前記第1の手段から第3の手段の手段のいずれかであって、前記基板と紫外線硬化型樹脂との間に、密着力制御層を形成する工程を有することを特徴とするもの(請求項4)である。 A fourth means for solving the problem is any one of the means of the first means to the third means, wherein an adhesion control layer is formed between the substrate and the ultraviolet curable resin. It is characterized by having the process to do (Claim 4).
基板として使用したい材料の中には、紫外線硬化型樹脂と密着性の悪いものがある。このような場合には、本手段の方法により、基板と紫外線硬化型樹脂との間に、密着力制御層を形成する。例えば、基板の表面に密着力制御層を形成してから、その上に紫外線硬化型樹脂層を形成するようにすればよい。 Among materials that are desired to be used as a substrate, there are materials that have poor adhesion to ultraviolet curable resins. In such a case, the adhesion control layer is formed between the substrate and the ultraviolet curable resin by the method of this means. For example, after forming an adhesion control layer on the surface of the substrate, an ultraviolet curable resin layer may be formed thereon.
前記課題を解決するための第5の手段は、前記4第の手段であって、前記密着力制御層が、稀釈したシランカップリング剤溶液を塗布し乾燥したものであることを特徴とするもの(請求項4)である。 A fifth means for solving the above-mentioned problems is the fourth means, characterized in that the adhesion control layer is obtained by applying a diluted silane coupling agent solution and drying it. (Claim 4).
シランカップリング処理は、石英やガラスや金属と紫外線硬化型樹脂との密着性を高める効果があり、密着力制御層として好適である。 Silane coupling treatment has the effect of improving the adhesion between quartz, glass, metal, and ultraviolet curable resin, and is suitable as an adhesion control layer.
前記課題を解決するための第6の手段は、前記第5の手段であって、前記シランカップリング剤溶液の稀釈量を、前記新たな樹脂、前記基板、前記友取り基板の種類に応じて変えることを特徴とするもの(請求項6)である。 A sixth means for solving the problem is the fifth means, wherein the amount of dilution of the silane coupling agent solution is determined according to the type of the new resin, the substrate, and the friend board. It is characterized by changing (claim 6).
本手段においては、基板と紫外線硬化型樹脂との密着力を最適なものに調整することができる。 In this means, the adhesion between the substrate and the ultraviolet curable resin can be adjusted to an optimum value.
前記課題を解決するための第7の手段は、前記第1の手段から第6の手段のいずれかであって、前記新たな樹脂が、紫外線硬化型樹脂であることを特徴とするもの(請求項7)である。 A seventh means for solving the problem is any one of the first means to the sixth means, wherein the new resin is an ultraviolet curable resin (claim). Item 7).
本発明によれば、基板上に付着して残った不必要な樹脂を、前記基板から剥離して前記基板をクリーニングする方法、及びこの方法を製造工程中に有する基板の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a method for removing unnecessary resin remaining on a substrate from the substrate and cleaning the substrate, and a method for manufacturing a substrate having the method in a manufacturing process. Can do.
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。この実施の形態で基板に形成するパターンは、微細ラインアンドスペースパターンであり、例えば凸部の線幅は100nm、高さは100nm、スペース部(凹部)は幅200nmである。このパターンを1mm角のエリアに均一に形成する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The pattern formed on the substrate in this embodiment is a fine line and space pattern. For example, the line width of the convex part is 100 nm, the height is 100 nm, and the space part (concave part) is 200 nm in width. This pattern is uniformly formed in a 1 mm square area.
型はSi板を用い、厚さ2mm、3インチサイズの基板上にEB露光装置を用いてパターンを形成する。型はこのまま用いると樹脂との剥離が良好にできないため、その表面に1nm程度のNi膜を成膜し、剥離補助膜とする。 The die is a Si plate, and a pattern is formed on a substrate having a thickness of 2 mm and a size of 3 inches using an EB exposure apparatus. If the mold is used as it is, peeling from the resin cannot be performed satisfactorily. Therefore, a Ni film of about 1 nm is formed on the surface to form a peeling auxiliary film.
基板として用いることができる材料は、石英、Siなどの半導体、酸化物、金属などであるが、本実施の形態においては石英を用いている。 Materials that can be used for the substrate are semiconductors such as quartz and Si, oxides, metals, and the like. In this embodiment mode, quartz is used.
基板の厚さは1mm、外形寸法は直径100mmの円盤形で、表面はRaで1nm以下に研磨したものを使用する。 The substrate has a disk shape with a thickness of 1 mm, an outer dimension of 100 mm in diameter, and a surface polished to 1 nm or less with Ra.
実際の製造工程を図1〜図3に示す。図1に示すように、石英基板1上にスピンコーター2を用いて紫外線硬化型樹脂3を均一に塗布する(a)。その後。型4のパターン面を紫外線硬化型樹脂3面に密着させる(b)。この時にパターン面と紫外線硬化型樹脂3面の間に空気が入らないようにする。例えば真空槽内で行うか、特殊ガス中で成形する等の方法がある。
The actual manufacturing process is shown in FIGS. As shown in FIG. 1, an ultraviolet
その後、適当な圧力を型4に均一に加えることにより、型4と紫外線硬化型樹脂3と石英基板1を密着させる。型4の凸部の下に薄い紫外線硬化型樹脂3層が存在するが、型押し圧力を高めたり、樹脂粘度を下げることで非常に薄くすることができる。しかし、原理上完璧な0にすることはできない。この状態で紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂3を硬化させる(c)。
Thereafter, by applying an appropriate pressure to the
硬化後、型4を慎重に剥離して成形転写基板5を得る。その後、前記型4の凸部下の薄い樹脂層(成形転写基板側から見れば紫外線硬化型樹脂3の凹部の薄い樹脂部分)を除去するためにアッシングを行う。アッシング条件は、事前実験で前記薄い樹脂部が完全に除去されるような条件を求めておき、それを使用する。
After curing, the
アッシング後、石英基板1のエッチングを行うと、紫外線硬化型樹脂3が除去されて石英基板1の表面がむき出しになった部分がエッチングされ、石英基板1に凹凸パターンが形成されるが、石英基板1の凸部の上に紫外線硬化型樹脂3が残ったままとなる(e)
一方、図2に示すような工程に従って友取り基板7を作成する。これはガラス基板8面上にシランカップリング剤9を塗布しベイクしたものである。シランカップリング剤9は紫外線硬化型樹脂3とガラス基板8を強力に接着するための処理剤である。
When the
On the other hand, the
スピンコーター2を使用して、ガラス基板8面上に、シランカップリング剤9を薄く塗布する(f)。その後、シランカップリング剤9を乾燥させると、ガラス基板8の上にシランカップリング剤9が成膜された友取り基板7が完成する(g)。
A thin silane coupling agent 9 is applied onto the surface of the
次に、図3に示すような工程に従って、友取り基板7を使用して、図1(e)において石英基板1の凸部に残った紫外線硬化型樹脂3を除去する。図1(e)に示すような基板の上に、スピンコーターを使用して、新たな紫外線硬化型樹脂10を塗布する(h)。
Next, in accordance with the process as shown in FIG. 3, using the
さらにその上に、前述の友取り基板7をシランカップリング処理面が紫外線硬化型樹脂10に密着するように張り合わせ、紫外線を照射する。これにより、紫外線照射により新たな紫外線硬化型樹脂10は硬化するが、このときエッチング後の成形基板上に残っていた紫外線硬化型樹脂3層と一体化する(i)。
Furthermore, the above-mentioned
紫外線硬化型樹脂10の種類によっては、紫外線硬化型樹脂3と一体化しないものがあるが、ここでは一体化することがわかっている樹脂を使用している。紫外線硬化型樹脂3と紫外線硬化型樹脂10を同一の樹脂とするのが一番好ましい。
Some types of the ultraviolet
その後、友取り基板7を石英基板1から剥離する。友取り基板7の表面はシランカップリング処理されているため新しい紫外線硬化型樹脂10と非常に強く接着されている。また、紫外線硬化型樹脂10と紫外線硬化型樹脂3も、一体化することによって非常に強く接着している。ところが石英基板1と紫外線硬化型樹脂3とは強く接着されていない。すなわち、石英基板1は表面処理を一切していないため、その接着力は、石英と紫外線硬化型樹脂3の密着力そのものである。よって、石英基板1と友取り基板7を引き剥がすことによって、石英基板1の表面から、すべての紫外線硬化型樹脂3が除去できる(j)。
Thereafter, the
その結果、石英基板1には型4に形成されたパターンと逆転した形状で、深さがエッチング量で決まるラインアンドスペースパターンが創成されたことになる。
As a result, a line-and-space pattern whose depth is determined by the etching amount is created on the
以上説明した実施の形態においては、基板に石英を用いている。しかし、基板に石英やガラス以外の物体を用いる場合でも、密着力制御層を設けることで同様に、その上に樹脂層を形成できる。 In the embodiment described above, quartz is used for the substrate. However, even when an object other than quartz or glass is used for the substrate, a resin layer can be similarly formed thereon by providing an adhesion control layer.
例えば、基板としてアルミニウムを用いて、前述の工程と同様な工程で、アルミニウム基板に型に形成されたパターンの反転パターンを形成することができる。しかし、一般に、アルミニウム基板と樹脂は密着性が良くない。よって、そのままでは型から樹脂が剥離せず、アルミニウム基板上に樹脂を成形することができない。 For example, an inversion pattern of a pattern formed on a mold can be formed on an aluminum substrate in the same process as described above using aluminum as the substrate. However, in general, the adhesion between the aluminum substrate and the resin is not good. Therefore, the resin does not peel from the mold as it is, and the resin cannot be molded on the aluminum substrate.
そこでアルミニウム基板上に樹脂を塗布する前に、シランカップリング処理を施す。シランは、有機物と無機物を結合するための表面処理剤であるが、通常はガラス等の表面に3%程度に稀釈した上で塗布し、ベイキングしてガラス等の表面と化学結合による強固な密着状態を作り出す。 Therefore, silane coupling treatment is performed before applying the resin on the aluminum substrate. Silane is a surface treatment agent for bonding organic and inorganic substances. Usually, it is diluted to about 3% on the surface of glass, etc., and then applied, baked, and firmly adhered to the surface of glass and the like by chemical bonds. Create a state.
しかし、OH基が結合しないような金属上に塗布することによっても樹脂とのぬれ性等を改善する効果がある。これにより金属にシランカップリング処理を行うことによっても、樹脂との密着性は向上する。特に型の表面にNi等の剥離膜を形成しておけば、基板と樹脂との多少の密着性を向上させるのみで、基板の上に樹脂を成形することが可能になる。 However, it is also effective to improve the wettability with the resin, etc., by coating on a metal that does not bind OH groups. Accordingly, the adhesion to the resin is improved by performing a silane coupling treatment on the metal. In particular, if a release film such as Ni is formed on the surface of the mold, the resin can be molded on the substrate only by improving the adhesion between the substrate and the resin.
逆にシランカップリング処理が強すぎるために、その後の友取り時に剥離が困難になってしまう場合もある。このような場合には、シランカップリング処理剤の稀釈を大きくすることで密着力を調整することができる。 On the contrary, since the silane coupling treatment is too strong, peeling may be difficult at the time of subsequent friendship. In such a case, the adhesion can be adjusted by increasing the dilution of the silane coupling agent.
以上の説明は、基板にパターンを彫り込む工程において、基板上に残った紫外線硬化型樹脂を除去する場合を例として行ったが、本発明の方法による樹脂の除去方法は、他の工程中においても使用することができる。 The above explanation is made by taking as an example the case of removing the ultraviolet curable resin remaining on the substrate in the process of engraving the pattern on the substrate. However, the resin removing method according to the method of the present invention is performed in other steps. Can also be used.
1…石英基板、2…スピンコーター、3…紫外線硬化型樹脂、4…型、5…成形転写基板、7…友取り基板、8…ガラス基板、9…シランカップリング剤、10…紫外線硬化型樹脂
DESCRIPTION OF
Claims (7)
The method for manufacturing a substrate according to any one of claims 1 to 6, wherein the new resin is an ultraviolet curable resin.
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