JP2007245318A - パターンの形成方法及びモールドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 そこで、本発明は、伸縮可能な基板を用いたパターン形成方法において、基板に変位量検出用マークを有しており、該変位量検出用マーク位置を検出する工程と、該基板表面にパターンを形成する工程と、該パターンを付与した基板を延伸または収縮する工程とから成るパターン形成方法を提供するものである。
【選択図】 図1
Description
伸縮可能な基板を用いたパターン形成方法において、
基板に変位量検出用マークを有しており、該変位量検出用マーク位置を検出する工程と、該基板表面にパターンを形成する工程と、
該パターンを付与した基板を延伸または収縮する工程とから成るパターン形成方法を提供するものである。
基板に変位量検出用マークを有しており、該変位量検出用マーク位置を検出する工程と、該基板表面にパターンを形成する工程と、
該パターンを付与した基板を延伸または収縮する工程とからパターンを形成し、
得られたパターン表面に金属膜を形成する工程と、
該金属膜を伸縮可能な基板より剥離することにより金属モールドを形成する工程とを備えるモールドの製造方法を提供するものである。
まず、パターン形成方法について説明する。伸縮可能な基板としては弾性率1〜20MPaと低くゴム弾性を有する材料が適している。基板の延伸は概ね弾性変形の範囲内で行うことが好ましい。ただしこれに限定されるものではなく、加圧により表面の面積が縮小する材料ならばどのような材料でも良いし、熱収縮フィルムなど加熱により面積が縮小する材料、UV照射により面積が縮小する材料を用いてもいい。
本発明において、基板として0.6mm厚で100mm角のシリコンゴムシートを用いる。図1(a)に示すように、シリコンゴム基板上にスパッタにより銅を100nm厚形成した後に、フォトリソグラフィーおよびエッチングにより、基板四隅に直径5μmの円形銅パターンを形成し変位量検出用マークとする。その後、液状ゴムから成る感光性材料をシリコンゴムシート基板上にスピンコートにより5μm形成し、基板の四隅をクランプし基板を同一面内で延伸する(図1(b))。液状ゴムから成る感光性材料としては、例えば東レダウコーニング社製WL−5351を用いることができる。延伸時には基板四隅に形成した銅パターンを、基板の被加工面の裏面よりカメラで読み込み、マーク重心の相対位置を制御しながら基板を延伸することで、各延伸方向における基板の拡大倍率を所望のものとする。拡大倍率1.5倍にするためには、銅パターン間の相対距離が延伸前と比較してすべて1.5倍になるように基板を延伸する。延伸時に基板を固定後、300nmピッチで幅150nm、高さ100nmのスリットパターン表面に形成した5mm角のニッケルモールドを液状ゴム層に押し当て、モールドを押し当てた面の反対面より液状ゴム層にUV光を照射して液状ゴム層をUV硬化する(図1(c))。硬化後にモールドを離型し、基板を縮小する。これにより基板表面に200nmピッチで幅が100nmの凹凸パターンから成る微細構造体が形成される(図1(d))。凹凸パターン上にニッケルを200nmスパッタした後に、フルファミン酸ニッケルめっき夜により電解ニッケルめっきを50μm厚付与する。ニッケル膜をシリコンゴムより剥離することで、200nmピッチで100nm幅のニッケル微細構造体が得られ、これはモールドとして使用可能である。
本発明において、基板として0.6mm厚で100mm角に成形した熱可塑性エラストマーを用いる。熱可塑性エラストマーとしては、例えばスチレン−イソプレンから成る共重合体である日本ゼオン製クインタックを用いることができる。パターン形成には、200nmピッチで三角格子状に配置した100nm径・100nm高の円柱状突起が5mm角のエリアに形成し、その周辺に1辺20mmの正方形の頂点に高さ10μm・直径10μmの突起状パターンを形成したSiモールドを用いる。図2に示すように、Siモールドは100℃に加熱後、拡大倍率が3倍に延伸した熱可塑性エラストマー基板にプレス・離型する。これにより基板表面には、200nmピッチで三角格子状に配置したが100nm径の凹状パターンが5mm角のエリアに形成され、その周囲に1辺20mmの正方形の頂点に、深さ10μm・直径10μmの凹状パターンが形成される。その後、深さ10μm・直径10μmの凹状パターンを変位量検出用マークとして用いる。基板縮小時には変位量検出用マークをカメラで読み取り、凹状パターンの重心位置を検出し1辺が10mm角の正方形になるように基板延伸量を制御する。このとき基板は、拡大倍率が3倍から1.5倍程度に縮小する。これにより、基板表面に100nmピッチで三角格子状に配置した円形凹状パターンから成る微細構造体が得られる。
本発明において、基板として0.6mm厚で100mm角のシリコンゴムシートを用いる。シリコンゴム基板上に20nm厚コバルトをスパッタにより形成した後にフォトリソグラフィーおよびエッチングにより、基板四隅に直径200nmの円柱状のコバルトパターンを形成し変位量検出用マークとする。基板の延伸時に、コバルトから成る変位量検出用マークを、表面をパーマロイでコートした磁気プローブで読み取り、変位量検出用マーク間の相対位置を検知する。そこで実施例1と同様の方法によりシリコンゴムシート上に微細構造体を形成することができる。
本発明において、基板として0.6mm厚で100mm角のシリコンゴムシートを用いる。シリコンゴムシートは液状シリコンゴムを用いて作製しており、ドライエッチングにより一部に溝を作製したシリコンウェハー上で液状シリコンゴムを熱硬化することにより、図3に示すように、シリコンゴムシートの一部に回折格子を形成する。液状シリコンゴムとしては、例えば東レダウコーニング社製Sylguard 184を用いることができる。シリコンゴム中の回折格子に光を照射しながら基板を延伸することにより、基板の延伸量を計測することが可能である。1μmピッチ溝を形成したシリコンウェハー上で液状シリコンゴムを硬化し、シリコンゴムをシリコンウェハーより離型することで1μmピッチの回折格子が得られる。波長300nm〜750nmの光を基板に対して垂直方向より照射して回折光を検出する時に、入射方向に対して30°の回折光の強度が最大となるピーク波長は、延伸前は350nmであり、回折光が700nmまで延伸することで回折格子を形成したシリコンゴム基板は拡大倍率2倍に延伸していることわかる。延伸時に基板表面に100nmピッチの溝パターンを延伸方向に対して垂直方向にFIBで形成し基板を縮小することで、50nmピッチの溝パターンが得られる。
Claims (7)
- 伸縮可能な基板を用いたパターン形成方法において、
基板に変位量検出用マークを有しており、該変位量検出用マーク位置を検出する工程と、該基板表面にパターンを形成する工程と、
該パターンを付与した基板を延伸または収縮する工程とから成ることを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項1において、該基板表面にパターンを形成する工程の前に該基板を延伸する工程と、
該基板表面にパターンを形成する工程の後に該パターンを付与した基板を収縮する工程と有することを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項1又は2のいずれかにおいて、
伸縮可能な基板を延伸する工程と、
該基板表面にパターン及び変位量検出用マーク位置を形成する工程と、
該変位量検出用マーク位置を検出する工程と、
該パターンを付与した基板を延伸または収縮する工程とから成ることを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項1から3のいずれかにおいて、
変位量検出用マークが、基板の凹凸、遮光性材料、磁性材料のいずれかであることを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項1から4のいずれかにおいて、
変位量検出用マークが基板の凹凸で形成された回折格子であることを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項1から5のいずれかにおいて、
変位量検出用マーク位置の検出をパターン形成面の裏面より行うことを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項1から6のいずれかに示すパターン形成方法により得られたパターン表面に金属膜を形成する工程と、
該金属膜を伸縮可能な基板より剥離することにより金属モールドを形成する工程とを備えることを特徴とするモールドの製造方法。
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