JP2008100376A - インプリント用モールド - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、インプリント時に用いられる台座の歪みや反りを緩和することができるインプリント用モールドを提供することを主目的とするものである。
【解決手段】本発明は、基板と、上記基板の一方の表面上に形成され、表面に凹凸パターンを有する凹凸パターン層と、上記基板の他方の表面上に形成され、台座に固定した際の歪みを緩和する台座側クッション層と、を有することを特徴とするインプリント用モールドを提供することにより、上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、凹凸パターンを、精度良く大面積で転写することができるインプリント用モールドに関するものである。

例えば半導体集積回路やマイクロレンズを作製する際に、現在、フォトリソグラフィー法が広く使用されている。一方、このようなフォトリソグラフィーと比較して、安価に凹凸パターンを形成する方法として、インプリント法が知られている。インプリント法とは、表面に予め所望の凹凸パターンを有するモールドを用いて、被転写基板と密着させ、熱や光等の外部刺激を与えることによって、被転写基板の表面に凹凸パターンを形成する方法である（例えば特許文献１）。

ところが、インプリント法においては、以下のような問題があった。すなわち、図３（ａ）に示すように、基板１および凹凸パターン層２を有するモールド１０は、通常、インプリント時に台座１１に固定された状態で用いられるが、モールド１０の凹凸パターンを精度良く、支持体１２上に形成された被転写樹脂層１３に転写するためには、モールド１０と被転写樹脂層１３とを平行に保つ必要がある。しかしながら、実際には、台座１１には、反りや歪みがあり、図３（ｂ）に示すように、モールド１０を台座１１に固定した場合に、被転写樹脂層１３と平行にならず、モールド１０の凹凸パターンを精度良く被転写樹脂層１３に転写することができないという問題があった。さらに、台座１１の反りや歪みにより、モールド１０自体に反りや歪みが生じてしまうという問題もあった。これらの問題は、凹凸パターンが微細な場合や、凹凸パターンを大面積で転写する場合等に特に顕著になる。

このような問題に対する先行技術は発見されていないが、例えば、特許文献２においては、基板と凹凸パターン層との間に、エラストマー層を配置したテンプレート（モールド）が開示されている。このエラストマー層は、平滑性の低い被転写樹脂層に対して、均一に凹凸パターンを転写するために用いられるものである。しかしながら、精度良く被転写樹脂層に凹凸パターンを転写するためには、エラストマー層を薄くする必要があり、エラストマー層が薄いと、上記のような台座の歪みや反りを充分に緩和することができないという問題があった。

米国特許第５，７７２，９０５号 米国特許出願公開第２００５／０２３６３６０号

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、インプリント時に用いられる台座の歪みや反りを緩和することができるインプリント用モールドを提供することを主目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明においては、基板と、上記基板の一方の表面上に形成された凹凸パターン層と、上記基板の他方の表面上に形成され、台座に固定した際の歪みを緩和する台座側クッション層と、を有することを特徴とするインプリント用モールドを提供する。

本発明によれば、台座側クッション層を設けることにより、台座に固定した際の歪みを緩和することができ、被転写基板の被転写樹脂層に対して均一に凹凸パターンを転写することができる。そのため、被転写基板に対して、大面積でインプリントを行うことができる。

上記発明においては、上記基板と上記凹凸パターン層との間に、上記基板表面の凹凸による歪みを緩和する凹凸パターン層側クッション層が形成されていることが好ましい。さらに精度良く凹凸パターンを転写することができるからである。

上記発明においては、上記基板が、石英基板であることが好ましい。石英基板は平滑性に優れており、精度良く凹凸パターンを転写することができるからである。

本発明においては、精度良く大面積で凹凸パターンを転写することができるという効果を奏する。

以下、本発明のインプリント用モールド（単に、「モールド」と称する場合がある。）について詳細に説明する。

本発明のインプリント用モールドは、基板と、上記基板の一方の表面上に形成された凹凸パターン層と、上記基板の他方の表面上に形成され、台座に固定した際の歪みを緩和する台座側クッション層と、を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、台座側クッション層を設けることにより、台座に固定した際の歪みを緩和することができ、被転写基板の被転写樹脂層に対して均一に凹凸パターンを転写することができる。そのため、被転写基板に対して、大面積でインプリントを行うことができる。

次に、本発明のインプリント用モールドについて、図面を用いて説明する。図１は、本発明のインプリント用モールドの一例を示す概略断面図である。図１に示されるインプリント用モールド１０は、基板１と、基板１の一方の表面上に形成された凹凸パターン層２と、基板１の他方の表面上に形成され、台座１１に固定した際の歪みを緩和する台座側クッション層３と、を有するものである。

図２は、本発明のインプリント用モールドの他の例を示す概略断面図である。図２に示されるインプリント用モールド１０は、基板１と、基板１の一方の表面上に形成された凹凸パターン層側クッション層４と、凹凸パターン層側クッション層４上に形成された凹凸パターン層２と、基板１の他方の表面上に形成され、台座１１に固定した際の歪みを緩和する台座側クッション層３と、を有するものである。基板１と凹凸パターン層２との間に、基板１表面の凹凸による歪みを緩和する凹凸パターン層側クッション層４を設けることにより、さらに精度良く凹凸パターンを転写することができる。
以下、本発明のインプリント用モールドについて、構成ごとに説明する。

１．台座側クッション層
まず、本発明に用いられる台座側クッション層について説明する。本発明に用いられる台座側クッション層は、基板の表面上に形成され、台座に固定した際の歪みを緩和する層である。「台座に固定した際の歪み」とは、具体的には、台座の歪みや反りの影響によりモールドが被転写基板に対して平行に設置されないこと、および台座の歪みや反りの影響によりモールド自体に歪みや反りが生じ、正確にパターンの転写が行えないことをいう。

台座側クッション層の曲げ弾性率としては、特に限定されるものではないが、例えば０．１ＭＰａ〜１００ＭＰａの範囲内にあることが望ましい。

台座側クッション層の厚さとしては、モールドを台座に固定した際の歪みを緩和することができれば特に限定されるものではないが、例えば１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内、中でも３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内、特に５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内であることが好ましい。台座側クッション層が薄すぎると、モールドを台座に固定した際の歪みを充分に緩和することができない可能性があり、台座側クッション層が厚すぎると、精度良く凹凸パターンを転写することができない可能性があるからである。

本発明において、台座側クッション層は、透明であっても良く、不透明であっても良い。中でも、凹凸パターンを転写する被転写樹脂層の被転写樹脂が光硬化性樹脂である場合であって、さらに、モールドを介して光照射を行う場合は、台座側クッション層が透明であることが好ましい。なお、被転写基板を介して光照射を行う場合は、台座側クッション層は透明である必要は無い。被転写樹脂が熱硬化性樹脂である場合も、台座側クッション層は透明である必要は無い。なお、これらの事項は、後述する凹凸パターン層側クッション層、凹凸パターン層および基板等についても同様である。

台座側クッション層の材料としては、歪みを緩和することができる充分な弾性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えばＰＤＭＳ(polydimethylsiloxane)等のシリコンエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリスチレンエラストマー、ポリアミドエラストマー等を挙げることができる。

台座側クッション層の形成方法としては、上述した台座側クッション層を得ることができる方法であれば特に限定されるものではない。例えば、台座側クッション層の材料がＰＤＭＳである場合は、ＰＤＭＳを有機溶媒に溶解させた塗工液を基板上に塗布し、有機溶媒を除去する方法等を挙げることができる。また、台座側クッション層の材料がゴムである場合は、ゴムを所定の大きさにカットした後、接着剤を用いて、基板およびゴムを接着する方法等を挙げることができる。

また、台座側クッション層は、インプリント時に台座に固定され、その際の歪みを緩和するものである。上記台座の材料としては、特に限定されるものではないが、通常石英、金属およびプラスチック等が用いられる。また、台座がモールドを固定する方法としては、例えば真空吸着法、固定治具による固定等をあげることができる。

２．凹凸パターン層側クッション層
次に、本発明に用いられる凹凸パターン層側クッション層について説明する。本発明においては、基板と凹凸パターン層との間に、基板表面の凹凸による歪みを緩和する凹凸パターン層側クッション層が形成されていることが好ましい。さらに精度良く凹凸パターンを転写することができるからである。「基板表面の凹凸による歪み」とは、具体的には、基板の一方または両方の表面上に存在する微細な凹凸による歪みをいう。

凹凸パターン層側クッション層の曲げ弾性率としては、特に限定されるものではないが、例えば０．１ＭＰａ〜１００ＭＰａの範囲内にあることが望ましい。

凹凸パターン層側クッション層の厚さとしては、基板表面の凹凸による歪みを緩和することができれば特に限定されるものではないが、例えば１０ｎｍ〜１μｍの範囲内、中でも１００ｎｍ〜１μｍの範囲内、特に５００ｎｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましい。凹凸パターン層側クッション層が薄すぎると、基板表面の凹凸による歪みを充分に緩和することができない可能性があり、凹凸パターン層側クッション層の厚さが大きすぎると、精度良く凹凸パターンを転写することができない可能性があるからである。

本発明において、凹凸パターン層側クッション層は、上述した台座側クッション層よりも薄いことが好ましい。凹凸パターン層側クッション層は、主に基板の表面の凹凸による歪みを緩和するものであり、台座側クッション層は、主にモールドを台座に固定した際の歪みを緩和するものである。通常、基板よりも台座の方が、歪みや反りの度合いが大きいことから、台座側クッション層を凹凸パターン層側クッション層よりも厚くすることによって、さらに精度良く凹凸パターンを転写することができるのである。本発明においては、台座側クッション層の厚さが、例えば凹凸パターン層側クッション層の厚さの１０倍〜１０００倍の範囲内、中でも１００倍〜１０００倍の範囲内であることが好ましい。

凹凸パターン層側クッション層の材料としては、歪みを緩和することができる充分な弾性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えばＰＤＭＳ等のシリコンエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリスチレンエラストマー、ポリアミドエラストマー等を挙げることができる。

凹凸パターン層側クッション層の形成方法としては、特に限定されるものではないが、上述した台座側クッション層の形成方法と同様の方法等を挙げることができるので、ここでの説明は省略する。

３．凹凸パターン層
次に、本発明に用いられる凹凸パターン層について説明する。本発明に用いられる凹凸パターン層は、通常、基板表面上に形成されるものである。なお、上述した凹凸パターン層側クッション層が形成される場合においては、凹凸パターン層は、凹凸パターン層側クッション層の表面上に形成される。

本発明においては、上記凹凸パターン層が、ナノオーダーの凹凸を有するナノ凹凸パターン層であることが好ましい。ナノオーダーの凹凸を有することにより、半導体デバイスの製造等に有用だからである。さらに、凹凸パターン層がナノオーダーの凹凸を有する場合は、上述した台座の歪みや反りによる影響が顕著になるが、台座側クッション層の作用によりその影響を効果的に緩和することができる。

上記凹凸パターン層は、後述する基板と一体化したものであっても良く、基材とは別部材であっても良い。基板と一体化したものである場合、基板表面に凹凸パターンが形成されることとなる。すなわち、本発明のインプリント用モールドは、凹凸パターン部を一方の表面に有する基板と、上記凹凸パターンが形成されている表面とは反対側の基板表面に形成され、台座に固定した際の歪みを緩和する台座側クッション層と、を有するものであっても良い。

凹凸パターン層の材料としては、所望のパターンを転写することができるものであれば特に限定されるものではないが、例えばＰＤＭＳ、石英、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｔｉ等を挙げることができる。

凹凸パターン層の厚さとしては、特に限定されるものではないが、通常０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。

凹凸パターン層の形成方法としては、上述した凹凸パターンを得ることができる方法であれば特に限定されるものではない。例えば、基板上にレジストを塗布することによりレジスト膜を形成し、露光装置を用いてパターニングする方法等を挙げることができる。この場合、通常、パターニングされたレジスト膜をそのまま凹凸パターン層として用いる。また、石英等に対して、通常のフォトリソグラフィー等により凹凸パターンを形成しても良い。

４．基板
次に、本発明に用いられる基板について説明する。本発明に用いられる基板は、上述した台座側クッション層等を保持するものである。上記基板の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば石英、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｔｉ等を挙げることができ、中でも石英が好ましい。石英基板は平滑性に優れており、精度良く凹凸パターンを転写することができるからである。

上記基板の厚みとしては、特に限定されるものではないが、例えば０．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内である。また、上記基板の長さおよび幅等については、一般的なインプリント法に用いられるモールドと同様であるので、ここでの説明は省略する。

５．インプリント用モールド
本発明のインプリント用モールドは、上述した基板と、凹凸パターン層と、台座側クッション層とを少なくとも有するものである。さらに、上述したように、基板と凹凸パターン層との間に、凹凸パターン層側クッション層が形成されていることが好ましい。

本発明においては、台座側クッション層を設けることにより、大面積でのインプリントが可能となる。本発明において、被転写樹脂層と接触する凹凸パターン層の面積としては、例えば、２５ｃｍ^２以上、中でも２３２ｃｍ^２〜９００ｃｍ^２の範囲内であることが好ましい。

本発明のインプリント用モールドの用途としては、一般的なインプリント法全般に用いることができ、特に限定されるものではないが、具体的にはＵＶインプリント、熱インプリント、およびコンタクトインプリント等のインプリントリソグラフィに用いることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と、実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。
［実施例１］
６インチ石英ウェハー基板（厚さ ０．６ｍｍ）の表面に、ＰＤＭＳ（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ ＳｙｌｇａｒｄＴＭ１８４）とその硬化剤とを１０：１の割合で混ぜた混合液を塗布し、熱インプリント法によりＰＤＭＳにナノパターンを作製し、凹凸パターン層を形成した。次に、上記の石英ウェハー基板の裏面にＰＤＭＳ（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ ＳｙｌｇａｒｄＴＭ１８４）とその硬化剤とを１０：１の割合で混ぜた混合液をスピンコート法により塗布した。その後、塗布されたＰＤＭＳを３０分間１３０℃で加熱し硬化させ、台座側クッション層を形成した。これにより、ＰＤＭＳ−石英基板−台座クッション層の三層構造を有するモールドを作製した。このモールドを用いて真空吸着により台座に吸着させ、インプリントした結果、台座との歪と転写基板との歪が解消され、６インチウェハー基板一面に均一にインプリントされることが確認された。

［実施例２］
６インチ石英ウェハー(厚さ ０．２ｍｍ)に通常のリソグラフィプロセスを用いて石英のナノパターンを作製した。次に６インチ石英ウェハー基板（厚さ ０．６ｍｍ）の表面に、ＰＤＭＳ（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ製 ＳｙｌｇａｒｄＴＭ１８４）とその硬化剤とを１０：１の割合で混ぜた混合液をスピンコートし、その上にナノパターンが付いた６インチ石英ウェハー(厚さ ０．２ｍｍ)を貼り付け、３０分間１３０℃で加熱しＰＤＭＳを硬化させた。次に、実施例１と同様な方法で台座側クッション層を作製し、石英パターン−パターン層側クッション層−石英基板−台座クッション層の四層構造を有するモールドを作製した。このモールドを用いて真空吸着により台座に吸着させ、インプリントした結果、台座との歪と転写基板との歪が解消され、６インチウェハー基板一面に均一にインプリントされることが確認された。

［実施例３］
ＰＤＭＳ（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ製 ＳｙｌｇａｒｄＴＭ１８４）とその硬化剤とを１０：１の割合で混ぜた混合液を、表にナノパターンが描かれた６インチ石英ウェハー基板（厚さ ０．６ｍｍ）の裏面にスピンコート法により塗布した。次に、塗布されたＰＤＭＳを３０分間１３０℃で加熱し硬化させ、台座側クッション層を有するモールドを作製した。このモールドを用いて真空吸着により台座に吸着し、インプリントした結果、台座との歪が解消され、６インチウェハー基板一面に均一にインプリントされることが確認された。

本発明のインプリント用モールドの一例を示す概略断面図である。 本発明のインプリント用モールドの他の例を示す概略断面図である。 従来のインプリント法を説明する説明図である。

符号の説明

１ … 基板
２ … 凹凸パターン層
３ … 台座側クッション層
４ … 凹凸パターン層側クッション層
１０ … インプリント用モールド
１１ … 台座
１２ … 支持体
１３ … 被転写樹脂層

Claims (3)

1. 基板と、前記基板の一方の表面上に形成された凹凸パターン層と、前記基板の他方の表面上に形成され、台座に固定した際の歪みを緩和する台座側クッション層と、を有することを特徴とするインプリント用モールド。
2. 前記基板と前記凹凸パターン層との間に、前記基板表面の凹凸による歪みを緩和する凹凸パターン層側クッション層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインプリント用モールド。
3. 前記基板が、石英基板であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインプリント用モールド。

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