JP2007027361A - Mold for imprint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インプリント法を用いたパターン形成に用いられるモールドに関する。 The present invention relates to a mold used for pattern formation using an imprint method.
これまで、半導体デバイスの製造プロセスなど微細加工が要求されるパターンの形成には、光学的にパターンを転写する方法が用いられていた。その例として、ガラスなどの透明基板上の一部にクロム等の不透明材料からなるパターンを形成したフォトマスクを作成し、これを、レジストを塗布した半導体基板(以後、感応基板と呼ぶ)上に直接的に或いは間接的に載置させ、フォトマスクの背面から光を照射して光の透過部分のレジストを選択的に感光させることにより、フォトマスクのパターンを感応基板に転写することが行われていた。この技術を一般にフォトリソグラフィ法と呼んでいる。また、現在の半導体デバイスの製造プロセスにおいては、光学的にマスクパターンを縮小して半導体基板上にパターンを転写する方法が主流となっている。 Until now, a method of optically transferring a pattern has been used to form a pattern that requires fine processing, such as a manufacturing process of a semiconductor device. As an example, a photomask in which a pattern made of an opaque material such as chromium is formed on a part of a transparent substrate such as glass is formed, and this is formed on a semiconductor substrate (hereinafter referred to as a sensitive substrate) coated with a resist. The pattern of the photomask is transferred to the sensitive substrate by placing it directly or indirectly and irradiating light from the backside of the photomask to selectively expose the resist in the light transmitting portion. It was. This technique is generally called a photolithography method. Further, in the current semiconductor device manufacturing process, a method of optically reducing a mask pattern and transferring the pattern onto a semiconductor substrate has become mainstream.
しかしながら、これらのパターン形成方法では、形成するパターンのサイズや形状は露光する光の波長に大きく依存する。例えば、昨今の先端半導体デバイスの製造においては、フォトリソグラフィに用いる露光波長は150nm以上であるのに対し、最小線幅は90nm以下であり、光の回折現象による解像限界に達している。レジストの解像度を増すために、近接効果補正(OPC:Optical Proximity Correction)や位相シフトマスク等の超解像技術を用いてはいるものの、マスクパターンを半導体基板上に忠実に転写することが困難となっている。 However, in these pattern forming methods, the size and shape of the pattern to be formed greatly depend on the wavelength of light to be exposed. For example, in the manufacture of advanced semiconductor devices in recent years, the exposure wavelength used for photolithography is 150 nm or more, while the minimum line width is 90 nm or less, reaching the resolution limit due to the light diffraction phenomenon. Although super-resolution techniques such as proximity effect correction (OPC) and phase shift mask are used to increase the resolution of the resist, it is difficult to faithfully transfer the mask pattern onto the semiconductor substrate. It has become.
更に縮小投影露光の場合には、基板の水平方向のみならず垂直方向にも位置合わせ精度が要求されるため、フォトマスク及び半導体基板の精密ステージ制御(X,Y,Z,θ)などが必要となり、装置のコストが高くなるという欠点があった。 Further, in the case of reduced projection exposure, since alignment accuracy is required not only in the horizontal direction of the substrate but also in the vertical direction, precise stage control (X, Y, Z, θ) of a photomask and a semiconductor substrate is required. Thus, there is a drawback that the cost of the apparatus becomes high.
これらの光の回折現象によるパターンボケや複雑な機構を必要とする装置コストの問題は、半導体デバイスの製造のみならず、ディスプレイや記録メディア、バイオチップ、光デバイス、ホットエンボスなど様々なパターン形成においてもフォトリソグラフィ法を用いているため同様であり、マスクパターンを忠実に転写することは出来ない。 The problem of device cost that requires pattern blur due to the diffraction phenomenon of light and complicated mechanisms is not only in the manufacture of semiconductor devices, but also in the formation of various patterns such as displays, recording media, biochips, optical devices, and hot embossing. This is the same because the photolithographic method is used, and the mask pattern cannot be faithfully transferred.
このような背景から、S.Y.Chou等は、インプリント法(もしくはナノインプリント法)と呼ばれる非常に簡易であるが大量生産に向き、従来の方法よりも格段に微細なパターンを忠実に転写可能な技術を提案している。(非特許文献1参照)。 From such a background, S.M. Y. Chou et al. Propose a technique called imprinting method (or nanoimprinting method) that is very simple but suitable for mass production, and can faithfully transfer a much finer pattern than conventional methods. (Refer nonpatent literature 1).
ちなみに、インプリント法とナノインプリント法に厳密な区別はないが、半導体デバイスの製造に用いられるようなナノメーターオーダーのものをナノインプリント法と呼び、その他のマイクロメーターオーダーのものをインプリント法と呼ぶことが多い。以後、全てインプリント法と呼ぶことにする。 By the way, although there is no strict distinction between imprinting and nanoimprinting, nanometer-order methods used in the manufacture of semiconductor devices are called nanoimprint methods, and other micrometer-order methods are called imprint methods. There are many. Hereinafter, all are referred to as an imprint method.
S.Y.Chou等が提案している従来のインプリント法について、図8を用いて説明する。図8(a)〜(e)は、従来の熱インプリント法によるパターン形成方法を示す工程の側断面図である。まず、表面上にシリコン酸化膜102を形成したシリコン基板101を用意し、シリコン基板101上のシリコン酸化膜102を、最終的に半導体基板等に転写すべきパターンのネガポジ反転像に対応するパターンを形成する。シリコン酸化膜102のパターニングには、例えば、通常の電子ビームリソグラフィー技術を用いることができる。こうして、半導体基板等の表面に転写すべきパターンのネガポジ反転像に対応す
る凹凸を有するインプリント用モールド100を形成する(図8(a)参照)。
S. Y. A conventional imprint method proposed by Chou et al. Will be described with reference to FIG. 8A to 8E are side cross-sectional views of steps showing a pattern forming method by a conventional thermal imprint method. First, a
次いで、パターンを形成しようとするシリコン基板111上に、PMMAなどのレジスト材料を塗布し、レジスト層112を形成する(図8(b)参照)。次いで、レジスト層112を形成したシリコン基板111を約120〜200℃程度に加熱し、レジスト層112を軟化させる。次いで、シリコン基板111のレジスト層の塗布面側にインプリント用モールドの凹凸面側が対向するようにインプリント用モールド100とシリコン基板111とを重ね合わせ、およそ3〜20MPa程度の圧力で圧着する(図8(c)参照)。次いで、インプリント用モールド100をシリコン基板111に圧着した状態で温度を約100℃以下まで降温してレジスト層112を硬化させ、インプリント用モールドを脱着する。これにより、シリコン基板111上のレジスト層112には、インプリント用モールド100の凹凸パターンに対応するパターンが形成される(図8(d)参照)。次いで、シリコン基板111上には、インプリント用モールド100の凸部に相当する部分が薄い残膜として残るため、O2RIE法(酸素ガスによる反応性イオンエッチング)により、これを除去する(図8(e)参照)。
Next, a resist material such as PMMA is applied on the
このようにして、インプリント法を用いたレジストパターンの形成が行われていた。この方法は昇温、冷却過程の熱サイクルを伴なうため、熱インプリント法と呼ばれる。 In this way, a resist pattern is formed using the imprint method. This method is called a thermal imprint method because it involves a thermal cycle of temperature rise and cooling.
前記熱インプリントについて説明する。しかしながら、上記従来の熱インプリント法を用いたパターン形成方法では、重ね合わせ位置精度やインプリント用モールドの強度・耐久性に解決すべき課題があった。つまり、上述のように、インプリント法を用いたパターン形成方法ではインプリント用モールドと基板との圧着の際に約3〜20MPaという極めて高い圧力を必要とするが、このような高い圧力を加えながら、インプリント用モールドと基板との間の水平方向の位置精度を維持することは極めて困難である。また、このような高い圧力では転写回数を増すとインプリント用モールドの破損という問題が発生する。さらには熱サイクルを伴なうため、転写される側の基板とインプリント用モールド材料の熱膨張係数の違いからも位置精度は悪化し、昇温・冷却のために処理時間が長いという問題が発生する。つまり、熱インプリントの原理的課題は、高いプレス圧力と高い温度の2点と言える。 The thermal imprint will be described. However, in the pattern forming method using the conventional thermal imprint method, there are problems to be solved in the overlay position accuracy and the strength and durability of the imprint mold. That is, as described above, the pattern forming method using the imprint method requires an extremely high pressure of about 3 to 20 MPa when the imprint mold and the substrate are pressed, and such a high pressure is applied. However, it is extremely difficult to maintain the horizontal positional accuracy between the imprint mold and the substrate. Further, when the number of times of transfer is increased at such a high pressure, there arises a problem that the imprint mold is damaged. Furthermore, because it involves a thermal cycle, the positional accuracy deteriorates due to the difference in thermal expansion coefficient between the substrate to be transferred and the mold material for imprinting, and the processing time is long due to temperature rise and cooling. appear. That is, it can be said that the fundamental problem of thermal imprinting is two points of high press pressure and high temperature.
このような問題を解決するため、特許文献1は、以下に説明するような光インプリント法によるパターンの形成方法を提案している。前記光インプリントについて説明する。図9(a)〜(e)は、従来の光インプリント法によるパターン形成方法を示す工程の側断面図である。具体的には、図9(a)に示すように、石英などの透光性を有する材料からなる基板を電子ビームリソグラフィ法などとエッチングにより表面に凹凸の形状を有するインプリント用モールド120を作製する。次に、図9(b)に示すように、シリコン基板上に粘度の低い液体状の光硬化性樹脂組成物(レジスト112)を塗布し、図9(c)に示すように、インプリント用モールド120を光硬化性樹脂組成物(レジスト112)に圧着させる。このときのプレス圧力は0.01〜5MPa程度と小さくて良い。この状態で、インプリント用モールド120の裏面から光を照射し、光硬化性樹脂組成物(レジスト112)を硬化させる。図9(d) に示すように、インプリント用モールド120のパターンが転写された光硬化性樹脂(レジスト112)の薄い残膜をO2RIE法などにより除去する。これにより、図9(e)に示すように、樹脂パターンが得られる。
In order to solve such a problem, Patent Document 1 proposes a pattern formation method by an optical imprint method as described below. The optical imprint will be described. 9A to 9E are side cross-sectional views of steps showing a pattern forming method by a conventional optical imprint method. Specifically, as shown in FIG. 9A, an
この方法によれば、樹脂の硬化を光反応によって行うため熱サイクルがなく(室温で良く)、処理時間を大幅に短縮することができ、熱サイクルによる位置精度の低下もない。また、光硬化性樹脂組成物は、粘度が低い液体であるため、熱インプリントのようにインプリント用モールドを高い圧力で光硬化性樹脂組成物に圧着させなくてもパターンの転写を行うことができる。よって、プレス圧力による位置精度の低下やインプリント用モール
ドの破損も劇的に少なくなる。つまり、光インプリントは、熱インプリントの原理的課題である高いプレス圧力と高い温度を解決した技術と言える。
According to this method, since the resin is cured by a photoreaction, there is no thermal cycle (room temperature is sufficient), the processing time can be greatly shortened, and the positional accuracy is not degraded by the thermal cycle. In addition, since the photocurable resin composition is a liquid having a low viscosity, the pattern can be transferred without pressing the imprint mold to the photocurable resin composition at a high pressure like thermal imprinting. Can do. Therefore, the degradation of the positional accuracy due to the press pressure and the damage of the imprint mold are dramatically reduced. That is, optical imprinting can be said to be a technology that solves the high pressing pressure and high temperature that are the fundamental problems of thermal imprinting.
また、前記熱インプリントにおけるインプリント用モールドの強度・耐久性の課題を解決する方法として、別の方法のSiCモールド等も提案されている。前記SiCモールドについて説明する。例えば、リコンモールドの表面をプラズマ浸炭処理あるいはプラズマ窒化処理することで、インプリント用モールド表面をSiC、SiN、SiCN等の硬く丈夫な材料に表面改質する方法や(特許文献2)、インプリント用モールド自体をSiCで作製するなどの方法(特許文献3参照)がある。 Further, as a method for solving the problems of the strength and durability of the imprint mold in the thermal imprint, another method such as SiC mold has been proposed. The SiC mold will be described. For example, the surface of the mold for imprinting can be modified to a hard and strong material such as SiC, SiN, SiCN by plasma carburizing or plasma nitriding on the surface of the recon mold (Patent Document 2), There exists a method (refer patent document 3), such as producing mold for itself with SiC.
しかしながら、インプリント用モールドをシリコン基板上に塗布されたレジストなどの感応基板へ圧着する際に、インプリント用モールドと感応基板は平面で圧着されるが、インプリント用モールド全面(全部分)が同時に感応基板に接触することは不可能である。なぜなら、インプリント用モールドや感応基板には装置起因もしくはインプリント用モールドの装着時もしくは感応基板の装着時による傾斜を、少なからず持っているためである。このため、必ずインプリント用モールドパターンのどこか1箇所が必ず最初に感応基板に接触するため、最初に接触したインプリント用モールドのパターン部はインプリントの荷重が集中するため破壊してしまう場合がある。通常はパターンエリアの一番端の部分のパターンが最初に接触し、パターン破壊となる。背景技術3の光インプリントのように比較的低圧条件でのインプリント法や背景技術4の硬く丈夫なインプリント用モールドであっても、インプリント装置の荷重が一点に集中するため、インプリント用モールドパターンの破壊は免れることは出来ない。 However, when the imprint mold is pressure-bonded to a sensitive substrate such as a resist coated on a silicon substrate, the imprint mold and the sensitive substrate are pressure-bonded in a plane, but the entire surface of the imprint mold (all parts) It is impossible to contact the sensitive substrate at the same time. This is because the imprint mold and the sensitive substrate have a certain degree of inclination caused by the apparatus or when the imprint mold is mounted or when the sensitive substrate is mounted. For this reason, because one part of the imprint mold pattern always comes into contact with the sensitive substrate first, the imprint mold pattern part that is first contacted breaks down due to the concentration of the imprint load. There is. Normally, the pattern at the extreme end of the pattern area comes into contact first, resulting in pattern destruction. Even in the case of the imprint method under relatively low pressure conditions such as the optical imprint of the background technology 3 and the hard and strong imprint mold of the background technology 4, the imprint apparatus load concentrates on one point. The destruction of the mold pattern cannot be avoided.
この様子について図10を用いて説明する。図10(a)〜(e)は、従来のインプリント用モールドが感応基板にインプリントされる様子を説明する断面図である。インプリント用モールドが感応基板にインプリントする様子をに示す。図10(a、b)は理想的にインプリントされる場合で、図10(c〜e)は実際にインプリントされる場合である。理想的には、インプリント用モールドは感応基板に対して寸分の狂いもなく平行に向かい合っていれば(図10(a)参照)、インプリント用モールドパターンが破壊されることなくインプリントされる(図10(b)参照)。しかし、上記の理由から実際には完全に平行に向かい合っていない(図10(c)参照)ため、インプリントにより最初に感応基板に接触したパターン部に荷重が集中し、パターン破壊が発生する(図10(d)参照)。その後、インプリント装置の設定した値まで荷重が加えられるため、インプリント用モールドと感応基板との傾斜は補正され平行になるため、パターンの大部分は予定通りにインプリントされる(図10(e)参照)。また、インプリント前後のインプリント用モールドの状態を観察すると、インプリント前は正常にパターンが形成されていたが(図11参照)、インプリント後にはパターンの一部が破壊されている(図12)。このため、インプリント用モールドの破壊されたパターン部分は、感応基板に正確にパターン転写することは出来ないだけでなく、インプリント用モールドの破片によって異物や欠陥となってしまう。さらに、このインプリント用モールドにもパターン欠陥となるため引き続きインプリントに用いることは出来なくなってしまう。 This will be described with reference to FIG. 10A to 10E are cross-sectional views illustrating a state in which a conventional imprint mold is imprinted on a sensitive substrate. A state where the imprint mold imprints on the sensitive substrate is shown. FIGS. 10A and 10B show a case of ideal imprinting, and FIGS. 10C to 10E show a case of actual imprinting. Ideally, the imprint mold is imprinted without breaking the imprint mold pattern as long as it faces the sensitive substrate parallel to the sensitive substrate (see FIG. 10A). (See FIG. 10B). However, since they are not completely parallel to each other for the above reasons (see FIG. 10C), the load concentrates on the pattern portion that first contacts the sensitive substrate by imprinting, and pattern destruction occurs ( (Refer FIG.10 (d)). Thereafter, since a load is applied up to a value set by the imprint apparatus, the inclination between the imprint mold and the sensitive substrate is corrected and parallel, so that most of the pattern is imprinted as planned (FIG. 10 ( e)). Further, when the state of the imprint mold before and after imprinting was observed, the pattern was normally formed before imprinting (see FIG. 11), but part of the pattern was destroyed after imprinting (see FIG. 11). 12). For this reason, the broken pattern portion of the imprint mold cannot be accurately transferred to the sensitive substrate, but also becomes a foreign matter or a defect due to a fragment of the imprint mold. Furthermore, since this imprint mold also has a pattern defect, it cannot be used for imprinting.
以下に公知文献を記す。
本発明の目的は、インプリント法において、インプリント用モールドのパターン破壊を防ぎ、インプリント用モールドの長寿命化が可能となり、さらにパターンを正確に転写することが可能なインプリント用モールドを提供することである。 An object of the present invention is to provide an imprint mold capable of preventing the pattern destruction of the imprint mold in the imprint method, extending the life of the imprint mold, and transferring the pattern accurately. It is to be.
本発明の請求項1に係る発明は、モールドに形成した凹凸パターンを基板表面上のレジスト層に転写するインプリント用モールドであって、モールドの凹凸パターンエリアの周辺部に緩衝部を配置することを特徴とするインプリント用モールドである。 The invention according to claim 1 of the present invention is an imprint mold for transferring a concavo-convex pattern formed on a mold to a resist layer on a substrate surface, and a buffer portion is disposed in a peripheral portion of the concavo-convex pattern area of the mold. The mold for imprint characterized by these.
本発明の請求項2に係る発明は、前記緩衝部は、凹凸パターンエリアを直線で囲んだ場合のコーナー部に少なくとも配置されていることを特徴とする請求項1記載のインプリント用モールドである。 The invention according to claim 2 of the present invention is the imprint mold according to claim 1, wherein the buffer portion is disposed at least at a corner portion when the uneven pattern area is surrounded by a straight line. .
本発明によれば、インプリント法において、これまで弱点であったインプリント用モールドのパターン破壊およびそれによるパターン欠陥や異物の発生を防止することが出来る。また、これによってインプリント用モールドの長寿命化が可能となるため、大幅なコストダウンすることが出来る。 According to the present invention, in the imprint method, it is possible to prevent the pattern destruction of the imprint mold, which has been a weak point, and the occurrence of pattern defects and foreign matters due to the pattern destruction. In addition, this makes it possible to extend the life of the imprint mold, which can greatly reduce the cost.
本発明のインプリント用モールドの最良の形態を説明し、並びにモールドの製造方法、インプリント方法についても説明する。 The best mode of the imprint mold of the present invention will be described, and the mold manufacturing method and imprint method will also be described.
図1は、本発明のパターンエリアのコーナー部に緩衝部を設けたインプリント用モールドを説明する斜視図である。また、図2は、本発明のパターンエリアの外周部全体に緩衝部を設けたインプリント用モールドを説明する斜視図である。図1及び図2は、本発明のインプリント用モールド160、170であって、モールドのパターン破壊およびそれによるパターン欠陥や異物の発生を防止するために、モールドのパターンエリア162、172の外周部に緩衝部163、173を配置する。
FIG. 1 is a perspective view illustrating an imprint mold in which a buffer portion is provided at a corner portion of a pattern area according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view illustrating an imprint mold in which a buffer portion is provided on the entire outer periphery of the pattern area of the present invention. 1 and 2
図1は、支持基板上171に、凹凸形状のパターンを形成し、該パターンエリア172の周辺部に緩衝部173を配置したインプリント用モールド170である。前記緩衝部173は、パターンエリア及びその周辺部を含む四角形の転写エリア内の、その周辺部の、コーナー部の四隅に配置されている。前記緩衝部173は、被転写基板の基板表面上に塗布されたレジスト層に転写する際、インプリント用モールドの凹凸形状のパターン破壊、又はそれによるパターン欠陥や異物の発生を防止する役割である。
FIG. 1 shows an
図2は、支持基板上161に、凹凸形状のパターンを形成し、該パターンエリア162の周辺部に緩衝部163を配置したインプリント用モールド160である。前記緩衝部163は、パターンエリア及びその周辺部を含む四角形の転写エリア内の、その周辺部の、全面に配置されている。前記緩衝部163は、被転写基板の基板表面上に塗布されたレジスト層に転写する際、インプリント用モールドの凹凸形状のパターン破壊、又はそれによるパターン欠陥や異物の発生を防止する役割である。
FIG. 2 shows an
リソグラフィ技術とエッチング技術によってインプリント用モールドの凹凸形状のパターンを形成する際に、緩衝部163も同時に形成するため、工程数を増やすことがなく、また、緩衝部163の高さがパターンエリア162のメインパターンと同じになるため、メインパターンのインプリントを阻害することもない。この緩衝部の配置の例として、前記のパターンエリア外周部に凹凸形状のパターンを取り囲むように配置する方法(図2参照)と、パターンエリアのコーナー部のみに配置する方法(図1参照)などがある。
When forming the concave / convex pattern of the imprint mold by the lithography technique and the etching technique, the
緩衝部の総面積が大き過ぎると、インプリント装置の最大荷重を与えても、パターンエリアに与えられるプレス圧力が期待する圧力に達しない場合があるため、必要に応じて緩衝部の面積や配置方法(図1、図2参照)を選択すると良い。実際、緩衝部は、パターンエリアを直線で囲んだ場合、例えばパターンエリアよりも大きい四角形の転写エリアを想定したときに、少なくとも転写エリアのコーナー部に配置されていれば良いので、それ意外の部分は自由に緩衝部を配置しても良く、図3に示すように配置することも可能である。 If the total area of the buffer is too large, the press pressure applied to the pattern area may not reach the expected pressure even when the maximum load of the imprint device is applied. A method (see FIGS. 1 and 2) may be selected. In fact, when the pattern area is surrounded by a straight line, for example, assuming a rectangular transfer area larger than the pattern area, the buffer section may be arranged at least at the corner of the transfer area. The buffer portion may be freely arranged, or may be arranged as shown in FIG.
図1〜図3のように緩衝部を設けた本発明のインプリント用モールドを用いてインプリントする場合の工程断面図を図4に示す。図4(a)〜(c)は、本発明の緩衝部を有するインプリント用モールドを用いてインプリントする場合の工程を説明する側断面図である。向かい合う面が傾斜しているインプリント用モールド190と、感応基板(のシリコン基板191、レジスト192)とは、インプリントが実施されると、まず緩衝部194が最初に接触する(図4(b)参照)。さらに、インプリント装置の設定荷重まで押圧される過程で、インプリント用モールド190と感応基板(191、192)との向かい合う面は平行になってからパターンエリア193がインプリントされる(図4(c)参照)。
FIG. 4 is a process cross-sectional view in the case of imprinting using the imprint mold of the present invention provided with a buffer portion as shown in FIGS. 4 (a) to 4 (c) are side cross-sectional views illustrating a process in the case of imprinting using an imprint mold having a buffer portion according to the present invention. When imprinting is performed, the
この方法によれば、インプリント用モールドの凹凸形状のパターン破壊はみられず、また、それによる転写パターン欠陥や異物の発生も見られない。また、インプリント用モールドは繰り返しインプリントに用いることが可能で、モールドの長寿命化が可能となる。 According to this method, there is no pattern destruction of the uneven shape of the imprint mold, and no transfer pattern defect or foreign matter is generated due to this. Further, the imprint mold can be used repeatedly for imprinting, and the life of the mold can be extended.
本発明のインプリント用モールドの材料は、シリコン、石英、ニッケル、ダイヤモンド、SiCなど一般にインプリントに用いられる材料だけでなく、シリコン化合物や、クロム、鉄、アルミなどの金属およびその化合物、PDMS(ポリジメチルシロキサン)等の有機金属化合物など、が使用可能である。 The material of the mold for imprinting of the present invention is not only a material generally used for imprinting such as silicon, quartz, nickel, diamond, SiC, but also a silicon compound, a metal such as chromium, iron, aluminum and the compound thereof, PDMS ( An organic metal compound such as polydimethylsiloxane can be used.
本発明のインプリント方法は、熱硬化性樹脂を用いた熱インプリント法、又は光硬化性樹脂を用いた光インプリント法、又は熱硬化を必要としないHSQ(Hydrogen Silses Quioxane)を転写材料として用いた室温インプリント法、又は無機材料に比べ柔らかい材料であるPDMS(ポリジメチルシロキサン)モールドを用いたソフトリソグラフィインプリント法など、あらゆるインプリント法に適用出来る。 The imprinting method of the present invention uses a thermal imprinting method using a thermosetting resin, a photoimprinting method using a photocurable resin, or HSQ (Hydrogen Silses Quioxane) that does not require thermosetting as a transfer material. The present invention can be applied to any imprinting method such as a room temperature imprinting method used, or a soft lithography imprinting method using a PDMS (polydimethylsiloxane) mold which is a soft material compared to an inorganic material.
以下に本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.
本発明においては、インプリント法の種類は限定されないが、本実施例1では、図2に示すパターンエリアの外周部に緩衝部が配置する熱インプリント用のSiモールドを製造した。まず、前記Siモールドの製造方法を図5に示す。図5(a)〜(d)は、本発明の実施例1における緩衝部を有する熱インプリント用Siモールドの作製工程を示す側断面図である。モールドの元となる支持基板として、4インチシリコンウェハ201を用意した。このシリコン基板201に電子線レジスト202(商品名、ZEP520/日本ゼ
オン(株)製造)を500nm厚コートし(図5(a)参照)、電子線描画装置にて描画および現像により、パターンエリア203に直径200nmドットの凹凸形状のパターンと、緩衝部206となるパターン204を形成した(図5(b)参照)。このときの条件は、描画時のドーズを100μC/cm2、現像時間を2分とした。
In the present invention, the type of imprint method is not limited, but in Example 1, a Si mold for thermal imprinting in which a buffer portion is arranged on the outer periphery of the pattern area shown in FIG. 2 was manufactured. First, a method for manufacturing the Si mold is shown in FIG. FIGS. 5A to 5D are side cross-sectional views showing the steps for manufacturing a Si mold for thermal imprinting having a buffer portion in Example 1 of the present invention. A 4-
次いで、ICPドライエッチング装置を用いたSiドライエッチングによって、Siパターンを形成した(図5(c)参照)。Siエッチングの条件は、CF4ガスの流量30sccm、Arの流量50sccm、圧力2Pa、ICPパワー500W、RIEパワー200Wの範囲で行なった。最後に、O2プラズマアッシング(条件:O2流量500sccm、圧力30Pa、RFパワー1000W)によってレジストを剥離した(図5(d)参照)。パターンエリア205の凹凸形状のSiパターンは、直径200nm、高さ200nmのピラー(円柱)で、400nmピッチで格子状に配置した。
Next, a Si pattern was formed by Si dry etching using an ICP dry etching apparatus (see FIG. 5C). The Si etching conditions were as follows: CF 4 gas flow rate 30 sccm, Ar flow rate 50 sccm, pressure 2 Pa, ICP power 500 W, RIE power 200 W. Finally, the resist was peeled off by O 2 plasma ashing (conditions: O 2 flow rate 500 sccm, pressure 30 Pa, RF power 1000 W) (see FIG. 5D). The uneven Si patterns in the
ここまでのモールドの製造技術は、従来の電子線リソグラフィ技術とドライエッチング技術によるもので、特別な技術ではないが、モールドが完成した時点で緩衝部となる部分を、メインパターンと同時に作り込む点が本発明の部分である。メインパターンと同時に作りこむ事で工程数を増やすことなく、また、緩衝部の高さがメインパターンと同じになるため、メインパターンのインプリントを阻害することもない。 The mold manufacturing technology so far is based on the conventional electron beam lithography technology and dry etching technology, and is not a special technology. However, when the mold is completed, the buffer part is created at the same time as the main pattern. Is part of the present invention. By creating simultaneously with the main pattern, the number of processes is not increased, and the height of the buffer portion is the same as that of the main pattern, so that imprinting of the main pattern is not hindered.
図6に本実施例にて作製したモールドを示す。図6の実施例1のインプリント用モールド210では、パターンエリア212は25mm角、緩衝部のパターン213を含めた転写エリア214は50mm角である。また、緩衝パターン213の幅は10mmとした。なお、図6(a)は、上面図であり、図6(b)は、側断面図である。
FIG. 6 shows a mold produced in this example. In the
次に、実施例1と同様の製造方法で、図1に示すパターンエリアのコーナー部に緩衝部を配置する熱インプリント用のSiモールドを製造した。製造方法は実施例1と同様であるため省略する。また、Siパターンも実施例1と同様に、直径200nm、高さ200nmのピラー(円柱)を、400nmピッチで格子状に配置した。 Next, a Si mold for thermal imprinting in which a buffer portion was arranged at a corner portion of the pattern area shown in FIG. 1 was manufactured by the same manufacturing method as in Example 1. Since the manufacturing method is the same as that of Example 1, it is omitted. Further, in the same manner as in Example 1, in the Si pattern, pillars (cylinders) having a diameter of 200 nm and a height of 200 nm were arranged in a lattice shape at a pitch of 400 nm.
図7に実施例2にて作製したモールドを示す。図7の実施例2のインプリント用モールド220では、パターンエリア222は25mm角、緩衝部のパターン223を含めたパターンエリア224は50mm角である。また、緩衝部のパターン223は10mm角とした。なお、図7(a)は、上面図であり、図7(b)は、側断面図である。
FIG. 7 shows the mold produced in Example 2. In the
次に、実施例3では、実施例1および実施例2にて作製したインプリント用のSiモールドを用いて、熱インプリント装置にて熱インプリントを実施した例を示す。インプリントの対象となる基板には、4インチシリコン基板上に熱硬化性レジストOEBR−1000(商品名、東京応化工業(株)製造)を350nm厚でコートしたものを用い、Siモールドのパターン面には、離型剤として、フッ素系表面処理剤EGC−1720(商品名、住友3M(株)製造)をあらかじめコートした。熱インプリント条件は、上記のSiモールド全てにおいて同じ条件(プリベーク110℃/1分、プレス圧力10MPa)とした。 Next, Example 3 shows an example in which thermal imprinting is performed by a thermal imprinting apparatus using the imprinting Si mold produced in Example 1 and Example 2. For the substrate to be imprinted, a 4-inch silicon substrate coated with a thermosetting resist OEBR-1000 (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) with a thickness of 350 nm is used. Was coated in advance with a fluorine-based surface treatment agent EGC-1720 (trade name, manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.) as a release agent. The thermal imprinting conditions were the same for all the above-described Si molds (pre-baking 110 ° C./1 minute, press pressure 10 MPa).
実施例3の評価をした。インプリント後のモールドパターンおよび転写のレジストパターンを走査電子顕微鏡にて観察したところ、モールドパターンの破壊やレジストパターンの破壊は見られず、良好な転写のパターン形状が得られた。実施例1及び2のインプリント用のSiモールドは、緩衝部を配置したことにより、モールドパターンの破壊やレジストパターンの破壊が発生しなかった。 Example 3 was evaluated. When the imprinted mold pattern and the transferred resist pattern were observed with a scanning electron microscope, the mold pattern and the resist pattern were not broken, and a good transfer pattern shape was obtained. The Si mold for imprinting in Examples 1 and 2 did not cause destruction of the mold pattern or resist pattern because the buffer portion was arranged.
100…インプリント用モールド
101…シリコン基板
102…シリコン酸化膜
111…シリコン基板
112…レジスト
120…石英モールド
130…インプリント用モールド
131…シリコン基板
132…レジスト
133…パターン破壊
140…インプリント用モールド
141…支持基板
142…パターンエリア
150…インプリント用モールド
151…支持基板
152…パターンエリア
153…パターン破壊エリア
160…インプリント用モールド
161…支持基板
162…パターンエリア
163…緩衝部
170…インプリント用モールド
171…支持基板
172…パターンエリア
173…緩衝部
180…インプリント用モールド
181…支持基板
182…パターンエリア
183…緩衝部
190…インプリント用モールド
191…シリコン基板
192…レジスト
193…パターンエリア
194…緩衝部
201…シリコン基板
202…レジスト
203…パターンエリア(レジスト)
204…緩衝部エリア(レジスト)
205…パターンエリア(シリコン)
206…緩衝部エリア(シリコン)
210…インプリント用モールド
211…支持基板
212…パターンエリア
213…緩衝部
214…転写エリア
220…インプリント用モールド
221…支持基板
222…パターンエリア
223…緩衝部
224…転写エリア
DESCRIPTION OF
204: Buffer area (resist)
205 ... Pattern area (silicon)
206: Buffer area (silicon)
210 ...
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