JP2007027361A - Mold for imprint - Google Patents

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Norihito Fukugami
典仁 福上
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Toppan Printing Co Ltd
凸版印刷株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mold for imprint for preventing pattern destruction of mold for imprint, enabling long-life of the mold for imprint, and realizing accurate transfer of pattern in the mold for imprint to form projected/recessed patterns on a resist layer coated on the substrate surface to be transferred, and also to provide a method of manufacturing the mold for in-print.
SOLUTION: In the mold for imprint, a buffer area is allocated in the periphery of the pattern area 172 of the mold in order to prevent pattern destruction and resultant pattern defect and generation of foreign matter of the mold 170 for imprint wherein the projected/recessed pattern formed on the mold is transferred to the resist layer coated on the substrate surface. The buffer area 173 in the mold for imprint is allocated at least to corners formed by surrounding the pattern area with straight lines.
COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

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 for use in the pattern formation using the imprint technique.

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。 Previously, such microfabricated semiconductor device manufacturing process of the formation of pattern required, a method of transferring an optically pattern has been used. 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。 As an example, to create a photomask to form a pattern made of an opaque material such as chromium on a part of the transparent substrate such as glass, which, semiconductor substrate (hereinafter, referred to as photosensitive substrate) having a resist is coated on the directly or indirectly is placed, by being irradiated with light from the back of the photo mask to selectively expose the resist transmitting portion of the light, is performed to transfer the pattern of the photomask to the photosensitive substrate which was. この技術を一般にフォトリソグラフィ法と呼んでいる。 Commonly referred to as a photolithography method this technology. 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。 In the manufacturing process of current semiconductor devices, a method of transferring a pattern on a semiconductor substrate by reducing the optically mask pattern is the 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。 However, these patterning methods, the size and shape of the pattern to be formed is highly dependent on the wavelength of the light exposure. 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。 For example, in the production of recent advanced semiconductor devices, while the exposure wavelength used for the photolithography is 150nm or more, the minimum line width is less than 90 nm, it has reached the limit of resolution due to diffraction of light. 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。 To increase the resist resolution, proximity effect correction (OPC: Optical Proximity Correction) and although by using super-resolution techniques such as phase shift masks, it is difficult to faithfully transfer the mask pattern onto a semiconductor substrate going on.

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 reduction projection exposure, since the alignment accuracy is required in the vertical direction as well as the horizontal direction only of the substrate, a precision stage control of photomasks and semiconductor substrate (X, Y, Z, θ), etc. need next, there is a drawback that the cost of the apparatus is increased.

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。 These devices cost issues that require pattern blurring or complex mechanisms due to the diffraction phenomenon of light not only the manufacture of semiconductor devices, displays and recording media, bio chips, optical devices, in a variety of patterning such as hot embossing also similar because of the use of photolithography, can not be faithfully transfer the mask pattern.

このような背景から、S. Against this background, S. Y. 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。 Chou, etc. are very simple called imprinting (or a nanoimprint method) suitable for mass production, proposes faithfully transferable technology much finer patterns than the conventional method. (非特許文献1参照)。 (See Non-Patent Document 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。 Incidentally, there is no strict distinction imprinting and nanoimprinting, called a nanoimprint method those nanometer order as used in the manufacture of semiconductor devices, is referred to others micrometer orders and imprinting there are many. 以後、全てインプリント法と呼ぶことにする。 Thereafter, it will be referred to as all imprint method.

S. S. Y. 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。 The conventional imprint methods Chou etc. have proposed, will be described with reference to FIG. 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。 Figure 8 (a) ~ (e) is a side sectional view of a step showing a pattern forming method according to the conventional thermal imprinting method. 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。 First, a silicon substrate 101 formed with the silicon oxide film 102 on the surface, the silicon oxide film 102 on the silicon substrate 101, a final pattern corresponding to the negative-positive inverted image of the pattern to be transferred to a semiconductor substrate such as a Form. 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。 The patterning of the silicon oxide film 102, for example, can be used ordinary electron beam lithography. 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)。 Thus, to form the imprint mold 100 having an uneven corresponding to the negative-positive inverted image of the pattern to be transferred onto the surface of a semiconductor substrate (see FIG. 8 (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)。 Then, on the silicon substrate 111 to be patterned, applying a resist material such as PMMA, a resist layer 112 (see Figure 8 (b)). 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。 Next, the silicon substrate 111 to form a resist layer 112 is heated to about 120 to 200 [° C., to soften the resist layer 112. 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)。 Then, the uneven surface side of the imprint mold to the coating surface of the resist layer of the silicon substrate 111 is superposed and imprint mold 100 and the silicon substrate 111 so as to face, crimped at a pressure of about about 3 to 20 mPa ( Figure 8 (c) refer). 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。 Then, to cure the resist layer 112 was lowered to a temperature of about 100 ° C. or less in a state that crimp the imprinting mold 100 in the silicon substrate 111, to desorb the imprint mold. 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)。 Accordingly, the resist layer 112 on the silicon substrate 111, a pattern corresponding to the uneven pattern of the imprint mold 100 is formed (see FIG. 8 (d)). 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、O 2 RIE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)。 Then, on the silicon substrate 111, since the portion corresponding to the convex portion of the imprint mold 100 remains as a thin residual film, O 2 RIE method (reactive ion etching with oxygen gas), to remove it (Figure 8 (e) reference).

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。 In this way, formation of a resist pattern using the imprint method has been carried out. 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。 The method raised, since entails thermal cycling of the cooling process, called thermal imprinting method.

前記熱インプリントについて説明する。 It is described the thermal imprint. 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。 However, in the pattern formation method using a conventional thermal imprint method described above has a problem to be solved in the strength and durability of the positional accuracy or imprint mold overlay. 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。 That is, as described above, requires a very high pressure of about 3~20MPa upon pressure contact between the mold and the substrate for imprinting the pattern forming method using the imprint method, such a high pressure to while, it is very difficult to maintain the horizontal position accuracy between the mold and the substrate for imprinting. 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。 Also, a problem that breakage of the imprint mold is generated when increasing the number of times of transfer in such a high pressure. 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。 For further entails thermal cycle, a position accuracy from the difference in thermal expansion coefficient of the molding material for the side of the substrate and the imprint to be transcribed deteriorated, problem processing time that long for the heating and cooling Occur. 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。 That is, in principle subject of thermal imprinting, it can be said that the two points of high pressing 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。 To solve such a problem, Patent Document 1 proposes a method of forming a pattern by photo-imprinting method, as described below. 前記光インプリントについて説明する。 It will be described the optical imprint. 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。 Figure 9 (a) ~ (e) is a side sectional view of a step showing a pattern forming method according to the conventional photo-imprinting method. 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。 Specifically, as shown in FIG. 9 (a), making the imprint mold 120 having the shape of irregularities on the surface of the substrate made of a material having a light transmitting property by etching with electron beam lithography such as quartz to. 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。 Next, as shown in FIG. 9 (b), a low liquid photocurable resin composition viscosity on a silicon substrate (resist 112) was applied, as shown in FIG. 9 (c), the imprint the mold 120 is pressed against the photocurable resin composition (resist 112). このときのプレス圧力は0.01〜5MPa程度と小さくて良い。 Press pressure at this time may be as small as about 0.01~5MPa. 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。 In this state, is irradiated with light from the back surface of the imprint mold 120, it is cured photocurable resin composition (resist 112). 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O 2 RIE法などにより除去する。 As shown in FIG. 9 (d), it is removed by a thin residual film of imprint mold 120 photocurable resin on which the pattern is transferred (resist 112) O 2 RIE method or the like. 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。 Thus, as shown in FIG. 9 (e), the resin pattern.

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。 According to this method, (well at room temperature) without thermal cycling for carrying out the curing of the resin by light reaction, the treatment time can be greatly shortened, no reduction in the positional accuracy due to thermal cycling. 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。 Further, the photocurable resin composition, the viscosity is low liquid, to perform the transfer of the pattern even without compression in the photocurable resin composition for imprints mold at a high pressure as hot imprint can. 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。 Therefore, even breakage of the reduced or imprint mold of positional accuracy by press pressure becomes drastically reduced. 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。 That is, the light imprint, it can be said that technology that solves high pressing pressures and high temperatures in principle subject 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。 Further, as a method of solving the problems of strength and durability of the imprint mold in the heat imprint, it has also been proposed SiC mold such alternative methods. 前記SiCモールドについて説明する。 It will be described the SiC mold. 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。 For example, by plasma carburizing or plasma nitriding treatment to the surface of the silicon mold, method and (Patent Document 2) surface modification of the mold surface imprint SiC, SiN, hard and durable material such as SiCN, imprint the use mold itself there is a method such as manufactured by SiC (see Patent Document 3).

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。 However, when crimping the sensitive substrate such as a resist coated mold for imprinting on a silicon substrate, but the mold and the photosensitive substrate for imprint is crimped in plan, the imprint mold entire (all parts) of it is impossible to contact the photosensitive substrate at the same time. 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。 This is because the inclination due when mounting the connecting state or the sensitive substrate of the mold apparatus resulting from or imprint on the mold and the photosensitive substrate for imprinting, have not a little. 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。 Thus, for contacting always somewhere one place always initially sensitive substrate of the mold pattern imprint, if the pattern portions of the first contacts the imprint mold is destroy order to concentrate the load imprint there is. 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。 Usually initially contacts the pattern portions of the endmost pattern area, the pattern destruction. 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。 Even relatively hard durable imprint mold imprinting method or Background 4 at low pressure conditions as the photo-imprinting of the background art 3, since the load of the imprint apparatus is concentrated on one point, imprint destruction of use mold pattern can not be spared.

この様子について図10を用いて説明する。 This situation will be described with reference to FIG. 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。 Figure 10 (a) ~ (e) are cross-sectional views for explaining how the conventional imprint mold is imprinted on the sensitive substrate. 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。 It is shown in a state in which the imprint mold is imprinted on the sensitive substrate. 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。 Figure 10 (a, b) in the case that is ideally imprint, FIG 10 (c-e) shows a case that is actually imprinted. 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)。 Ideally, if the imprint mold facing parallel without an inch of deviation with respect to the sensitive substrate (see FIG. 10 (a)), is imprinted without the mold pattern for imprint is destroyed (see Figure 10 (b)). 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)。 However, not completely parallel to opposite actually the above reasons (see FIG. 10 (c)) for, load is concentrated in the pattern portion in contact with the first sensitive substrate by imprinting the pattern failure occurred ( Figure 10 (d) reference). 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)。 Then, since the load is applied to the set value of the imprint apparatus, since the inclination of the imprint mold and the sensitive substrate becomes parallel corrected, most of the patterns are imprinted on schedule (FIG. 10 ( e) reference). 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)。 Further, when observing the state of the imprint mold around the imprint, but before imprinting has been formed successfully pattern (see FIG. 11), are destroyed part of the pattern after imprinting (Figure 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。 Thus, broken pattern portion of the mold for imprint not only can not be accurately pattern transfer to the sensitive substrate, resulting in a particle or defect by debris imprint mold. 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。 Further, it becomes impossible to be used for continued imprint for a pattern defect in the imprint mold.

以下に公知文献を記す。 It marks the known literature below.
特開2000−194142号公報 JP 2000-194142 JP 特開2004−148494号公報 JP 2004-148494 JP 特開2004−160647号公報 JP 2004-160647 JP

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, provided in the imprint method, preventing pattern destruction of the imprint mold, it is possible to extend the life of the imprint mold, the imprint mold capable of accurately transferring a further pattern 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, an uneven pattern formed on the mold a imprint mold for transferring the resist layer on the substrate surface, placing the buffer section in the peripheral portion of the concavo-convex pattern area of ​​the mold it is the imprint mold according to claim.

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, the buffering portion is a imprint mold according to claim 1, characterized in that it is arranged at least a corner portion of the case surrounding the uneven pattern area 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。 According to the present invention, in the imprint method, hitherto pattern destruction was weakness imprint mold and it due it is possible to prevent the occurrence of pattern defects and foreign matter. 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。 This also since it becomes possible service life of the imprint mold can be significant cost down.

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。 Describe the best mode of imprint mold of the present invention, and a method of manufacturing a mold, also described imprint method.

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。 Figure 1 is a perspective view illustrating the imprint mold having a buffer section in the corner portion of the pattern area of ​​the present invention. 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。 2 is a perspective view illustrating the imprint mold having a buffer section in the entire outer periphery of the pattern area of ​​the present invention. 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。 1 and 2, an imprint mold 160, 170 of the present invention, in order to prevent the occurrence of the pattern of the mold destruction and it by the pattern defect or foreign matter, an outer peripheral portion of the pattern area 162 and 172 of the mold disposing the buffer unit 163, 173 to.

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。 1, the supporting substrate 171, forming a pattern of irregularities, an imprint mold 170 arranged a buffer portion 173 on the periphery of the pattern area 172. 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。 The buffer unit 173 in the transfer area of ​​a rectangle including a pattern area and its peripheral portion, the peripheral portion, are arranged at the four corners of the corner portions. 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。 The buffer unit 173 is a function of preventing the time of transferring the resist layer applied on the substrate surface of the transfer substrate, the pattern destruction of the uneven shape of the imprint mold, or by the occurrence of pattern defects and foreign matter .

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。 2, the supporting substrate 161, forming a pattern of irregularities, an imprint mold 160 arranged a buffer portion 163 on the periphery of the pattern area 162. 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。 The buffer unit 163 in the transfer area of ​​a rectangle including a pattern area and its peripheral portion, the peripheral portion is disposed on the entire surface. 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。 The buffer unit 163 is a function of preventing the time of transferring the resist layer applied on the substrate surface of the transfer substrate, the pattern destruction of the uneven shape of the imprint mold, or by the occurrence of pattern defects and foreign matter .

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。 When forming the pattern of the mold of irregular shape for imprint by lithography and etching techniques, for buffering unit 163 is formed at the same time, without increasing the number of steps, also the height of the buffer portion 163 is pattern area 162 to become the same as the main pattern, nor to inhibit imprint of the main pattern. 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。 Examples of the arrangement of the buffer portion, a method of placing so as to surround a pattern of irregularities in the pattern area outer circumference of the (see FIG. 2), a method of placing only the corner portion of the pattern area (see FIG. 1) such as there is.

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。 When the total area of ​​the buffer section is too large, it can give the maximum load of the imprint apparatus, since the pressing pressure applied to the pattern area may not reach the pressure expected, a buffer portion of the area and arrangement as required method (see FIGS. 1 and 2) may be selected. 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。 In fact, the buffer unit may, if you enclose the pattern area in a straight line, when assuming a transfer area of ​​the larger square than the example pattern area, so may be arranged at a corner portion of at least the transfer area, it surprisingly parts may be arranged freely buffer unit, it can 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。 Figure 4 shows the cross-sectional views in the case of imprinting using the imprint mold of the present invention that the buffer section is provided as shown in FIGS. 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。 Figure 4 (a) ~ (c) is a side cross-sectional view illustrating a process when imprinting with the imprint mold having a buffer portion of the present invention. 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)。 The imprint mold 190 opposite the surface is inclined, the sensitive substrate (a silicon substrate 191, a resist 192) and, when the imprint is carried out, first, the buffer unit 194 first contacts (FIG. 4 (b )reference). 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)。 Furthermore, in the process of being pressed to the set load of the imprint apparatus, the pattern area 193 is opposed surfaces of the imprint mold 190 and the photosensitive substrate (191, 192) after becoming parallel is imprinted (FIG. 4 ( c)).

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。 According to this method, a pattern disruption of mold uneven imprint is not observed, nor even seen the occurrence of transfer pattern defects and foreign substances by it. 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。 Further, imprint mold is can be used for repeated imprinting, it is possible to extend the life of the mold.

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。 In the print mold material of the present invention, silicon, quartz, as well as materials used nickel, diamond, commonly imprint like SiC, silicon compounds and, chromium, iron, metals and their compounds such as aluminum, PDMS ( polydimethylsiloxane) organometallic compounds such as such, 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。 Imprinting method of the present invention, the thermal imprint method using a thermosetting resin, or photo-imprinting method using a photocurable resin, or thermosetting not require HSQ a (Hydrogen Silses Quioxane) as a transfer material room-temperature imprinting method using, or compared to the inorganic material is a soft material PDMS (polydimethylsiloxane) soft lithography imprinting method using the mold, etc., it can be applied to any imprint method.

以下に本発明の実施例を説明する。 The embodiments 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。 In the present invention, but are not limited to the type of imprint method, according to the first embodiment, the buffer unit to produce a Si mold for thermal imprint that disposed on the outer peripheral portion of the pattern area shown in FIG. まず、前記Siモールドの製造方法を図5に示す。 First, the manufacturing method of the Si mold in FIG. 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。 Figure 5 (a) ~ (d) is a side sectional view showing a manufacturing process of a Si mold hot imprint having a buffering unit according to the first embodiment of the present invention. 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。 As a supporting substrate serving as a mold of the original, was prepared 4-inch silicon wafer 201. 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)。 Electron beam resist 202 on the silicon substrate 201 (trade name, ZEP520 / Nippon Zeon Co. preparation) was 500nm thick coating (see FIG. 5 (a)), by drawing and developing with an electron beam drawing apparatus, a pattern area 203 forming a pattern of irregularities having a diameter of 200nm dots, a pattern 204 comprising a buffer 206 (see Figure 5 (b)). このときの条件は、描画時のドーズを100μC/cm 2 、現像時間を2分とした。 Condition at this time is the dose at the time of drawing 100 .mu.C / cm 2, and the developing time was 2 minutes.

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)。 Then, the Si dry etching using ICP dry etching apparatus to form a Si pattern (see FIG. 5 (c)). Siエッチングの条件は、CF 4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。 Conditions of Si etching, CF 4 gas flow rate 30 sccm, Ar flow rate 50 sccm, pressure 2 Pa, ICP power 500 W, was performed in the range of RIE power 200 W. 最後に、O 2プラズマアッシング(条件:O 2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)。 Finally, O 2 plasma ashing (conditions: O 2 flow rate 500 sccm, pressure 30 Pa, RF power 1000W) removing the resist (see FIG. 5 (d)). 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。 Si pattern of irregularities of the pattern area 205 has a diameter 200 nm, in pillar height 200 nm (cylinder), and arranged in a grid at 400nm pitch.

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。 Manufacturing technology of the mold so far is due to the conventional electron beam lithography and dry etching techniques, is not a special technique, in that the portion to be the buffer portion when the mold is completed, it fabricated main pattern at the same time There is a part of the present invention. 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。 Without increasing the number of steps in that to fabricate at the same time as the main pattern, also, the height of the buffer portion is the same as the main pattern, nor to inhibit imprint of the main pattern.

図6に本実施例にて作製したモールドを示す。 It shows the mold prepared in this example in FIG. 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。 In imprint mold 210 of the first embodiment of FIG. 6, the pattern area 212 is 25mm square, the transfer area 214 including a pattern 213 of the buffer section is 50mm square. また、緩衝パターン213の幅は10mmとした。 The width of the buffer pattern 213 was 10 mm. なお、図6(a)は、上面図であり、図6(b)は、側断面図である。 Incidentally, FIG. 6 (a) is a top view, FIG. 6 (b) is a side cross-sectional view.

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。 Then, in the same production method as in Example 1 to produce a Si mold for thermal imprint of placing a buffer portion in the corner portion of the pattern area shown in FIG. 製造方法は実施例1と同様であるため省略する。 It omitted because the production method is the same as in Example 1. 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。 Similarly, Si pattern as in Example 1, the diameter 200nm, a height of 200nm pillars (cylinder), and arranged in a grid at 400nm pitch.

図7に実施例2にて作製したモールドを示す。 Figure 7 shows a mold produced in Example 2. 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。 In imprint mold 220 of the second embodiment of FIG. 7, the pattern area 222 is 25mm square, the pattern area 224 including a pattern 223 of the buffer section is 50mm square. また、緩衝部のパターン223は10mm角とした。 Further, the buffer portion of the pattern 223 was 10mm square. なお、図7(a)は、上面図であり、図7(b)は、側断面図である。 Incidentally, FIG. 7 (a), a top view, FIG. 7 (b) is a side sectional view.

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。 Then, in Example 3, using a Si mold for imprinting prepared in Example 1 and Example 2 shows an example of performing thermal imprinting in thermal imprinting apparatus. 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。 The substrate to be imprinted, 4 inches thermoset on a silicon substrate resist OEBR-1000 used as coated (trade name, Tokyo Ohka Kogyo Co. production) at 350nm thickness, the pattern surface of the Si mold the, as a mold release agent, a fluorine-based surface treatment agent EGC-1720 was pre-coat (trade name, 3M Sumitomo Co., Ltd. production). 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。 Thermal imprinting conditions were the same conditions in the Si mold all of the above (pre-bake 110 ° C. / 1 ​​minute, press pressure 10 MPa).

実施例3の評価をした。 And the evaluation of Example 3. 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。 Observation of the mold pattern and the transfer of the resist pattern after imprinting with a scanning electron microscope, the destruction of destruction and resist pattern of the mold pattern is not observed, the pattern shape of good transfer were obtained. 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。 Si mold for imprint Examples 1 and 2, by disposing the buffer unit, the destruction of destruction and resist pattern of the mold pattern did not occur.

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。 Is a perspective view illustrating the imprint mold having a buffer section in the corner portion of the pattern area of ​​the present invention. 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。 Is a perspective view illustrating the imprint mold having a buffer section in the entire outer periphery of the pattern area of ​​the present invention. (a)〜(b)は、本発明のパターンエリアの周辺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。 (A) ~ (b) are perspective views illustrating the imprint mold having a buffer section in the periphery of the pattern area of ​​the present invention. (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。 (A) ~ (c) is a side cross-sectional view illustrating a process when imprinting with the imprint mold having a buffer portion of the present invention. (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。 (A) ~ (d) is a side sectional view showing a manufacturing process of a Si mold hot imprint having a buffering unit according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1のインプリント用モールドを説明する図面で、(a)は、上面図と(b)は側断面図である。 In the drawings for explaining the imprint mold of Example 1 of the present invention, (a) is a top view and (b) is a side sectional view. 本発明の実施例2のインプリント用モールドを説明する図面で、(a)は、上面図と(b)は側断面図である。 In the drawings for explaining the imprint mold of the second embodiment of the present invention, (a) is a top view and (b) is a side sectional view. (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。 (A) ~ (e) is a side sectional view of a step showing a pattern forming method according to the conventional thermal imprinting method. (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。 (A) ~ (e) is a side sectional view of a step showing a pattern forming method according to the conventional photo-imprinting method. (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。 (A) ~ (e) is a cross-sectional view a conventional imprint mold illustrating how to be imprinted on the sensitive substrate. 従来のインプリント前のインプリント用モールドを説明する斜視図である。 It is a perspective view illustrating a conventional imprint previous imprint mold. 従来のインプリント後にモールドパターンの一部に破壊が生じたインプリント用モールドを説明する斜視図である。 Breaking a part of the mold pattern after conventional imprinting is a perspective view illustrating the imprint mold produced.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

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 100 ... imprint mold 101 ... silicon substrate 102 ... silicon oxide film 111 ... silicon substrate 112 ... resist 120 ... quartz mold 130 ... imprint mold 131 ... silicon substrate 132 ... resist 133 ... pattern destroyed 140 ... imprint mold 141 mold ... supporting substrate 142 ... pattern area 150 ... imprint mold 151 ... supporting substrate 152 ... mold pattern area 153 ... pattern destroyed area 160 ... imprint 161 ... supporting substrate 162 ... pattern area 163 ... buffer unit 170 ... imprint 171 ... supporting substrate 172 ... pattern area 173 ... buffer unit 180 ... imprint mold 181 ... supporting substrate 182 ... pattern area 183 ... buffer unit 190 ... imprint mold 191 ... silico 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) Substrate 192 ... resist 193 ... pattern area 194 ... buffer section 201 ... silicon substrate 202 ... resist 203 ... pattern area (resist)
204…緩衝部エリア(レジスト) 204 ... the buffer section area (resist)
205…パターンエリア(シリコン) 205 ... pattern area (silicon)
206…緩衝部エリア(シリコン) 206 ... buffer section area (silicon)
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 210 ... imprint mold 211 ... supporting substrate 212 ... pattern area 213 ... buffer unit 214 ... transfer area 220 ... imprint mold 221 ... supporting substrate 222 ... pattern area 223 ... buffer unit 224 ... transfer area

Claims (2)

  1. 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。 An uneven pattern formed on the mold a imprint mold for transferring the resist layer on the substrate surface, imprint mold, which comprises placing a cushioning portion on the periphery of the concavo-convex pattern area of ​​the mold.
  2. 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。 The buffer unit, the imprint mold according to claim 1, characterized in that it is arranged at least a corner portion of the case surrounding the uneven pattern area in a straight line.
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