JP2009071229A - Imprint mold, manufacturing method for imprint mold and optical imprint method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インプリントモールド、インプリントモールドの製造方法及び該インプリントモールドを用いた光インプリント法に関する。 The present invention relates to an imprint mold, a method for producing the imprint mold, and an optical imprint method using the imprint mold.
近年、半導体デバイス、ディスプレイ、記録メディア、バイオチップ、光デバイスなどの製造工程における微細パターンの形成工程について、インプリント法を用いることが提案されている(例えば、非特許文献1及び非特許文献2参照)。
インプリント法において、ナノメーターレベルのものを特にナノインプリント法と呼ぶが、以降、単にインプリント法と称するときはナノインプリント法も含むものとする。
In recent years, it has been proposed to use an imprint method for forming a fine pattern in a manufacturing process of a semiconductor device, a display, a recording medium, a biochip, an optical device, or the like (for example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2). reference).
In the imprint method, a nanometer-level method is particularly referred to as a nanoimprint method. Hereinafter, the imprint method is also simply referred to as a nanoimprint method.
インプリント法は、最終的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が形成されたインプリントモールド(テンプレートという場合もある)と呼ばれる金型を、樹脂に型押しし、その状態で樹脂を硬化させることにより、パターン転写を行うものである。このとき、露光光を照射することにより光硬化性樹脂を硬化させる光インプリント法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In the imprint method, a mold called an imprint mold (sometimes called a template) in which a pattern corresponding to a negative and positive reversal image of a pattern to be finally transferred is formed is impressed on a resin, and the state The pattern is transferred by curing the resin. At this time, a photoimprint method is known in which a photocurable resin is cured by irradiating exposure light (see, for example, Patent Document 1).
インプリント法において、インプリントモールドと基板上に生成した樹脂パターンとの剥離性は極めて重要である。図11(a)〜(d)を用いて説明する。一般的に、樹脂の硬化は樹脂収縮を引き起こし、インプリントモールドと樹脂パターンとの間に応力が発生し、さまざまなパターン剥離現象が発生する。
まず、インプリントモールド201を転写基板211上に形成されたフォトレジスト等からなる樹脂皮膜に型押しし、UV照射等を行って樹脂を硬化させ、樹脂パターン221を形成する(図11(a)参照)。
次に、インプリントモールド201と樹脂パターン221とを引き離す工程において、インプリントモールド201側に樹脂パターンの一部221aが移動する現象(図11(b)参照)や、樹脂パターン一部221aがインプリントモールド201側に残留する現象(図11(c)参照)などが発生し、転写基板211上の樹脂パターン221に欠陥が発生することが知られている。
In the imprint method, the peelability between the imprint mold and the resin pattern generated on the substrate is extremely important. This will be described with reference to FIGS. In general, the curing of the resin causes resin shrinkage, and stress is generated between the imprint mold and the resin pattern, and various pattern peeling phenomena occur.
First, the
Next, in the step of separating the
また、インプリントモールド201と樹脂パターン221とを引き離す工程において、図11(d)に示す樹脂パターン221b及び樹脂パターン221cのような欠陥は、剥離時に応力が集中する樹脂パターン221の凸パターン部と凹パターン部の境界であるコーナー部で頻度よく発生することが報告されている(例えば、非特許文献3参照)。
Further, in the process of separating the
また、インプリントモールド201の樹脂パターン211に対する剥離性を向上させる方法として、表面エネルギーの小さいフッ素ポリマーを剥離剤としてインプリントモールド201表面に塗布する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
Further, as a method for improving the peelability of the
一方、フォトリソグラフィの分野において、コヒーレントな露光光と、光路差が制御されたフォトマスクを用いることで露光強度を制御する露光方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
しかしながら、インプリントモールド表面に剥離剤を塗布したとしても、繰り返しインプリント法を行うと、剥離剤がインプリントモールド表面から徐々に剥がれ、インプリントモールドと樹脂パターンとの剥離性が低下してしまうという問題を有している。 However, even if the release agent is applied to the surface of the imprint mold, if the imprint method is repeatedly performed, the release agent is gradually peeled off from the surface of the imprint mold, and the peelability between the imprint mold and the resin pattern is lowered. Has the problem.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、インプリントモールドによる繰り返しインプリント法を行っても、インプリントモールドと樹脂パターンの剥離性が低下することのないインプリントモールド及びインプリントモールドの製造方法並びに光インプリント法を提供することを目的とする。特に、モールドパターンが2段階以上となる構造、例えば半導体デバイスでの配線構造の一種であるダマシン構造に類するパターンを形成するようなインプリントモールドを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and an imprint mold and an imprint in which the releasability between the imprint mold and the resin pattern does not deteriorate even when the imprint mold is repeatedly performed. An object of the present invention is to provide a method for producing a print mold and an optical imprint method. In particular, an object of the present invention is to provide an imprint mold that forms a pattern having two or more mold patterns, for example, a pattern similar to a damascene structure that is a kind of wiring structure in a semiconductor device.
本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項1においては、微細な凹凸パターンを転写するための光インプリント法に用いるインプリントモールドにおいて、
凸パターン部の断面寸法と凹パターン部の断面寸法の差分が、光インプリント法に用いるコヒーレントな露光光の半波長または半波長の奇数倍に相当する光路長と等しいように基板に凹凸パターンが形成されており、基板11の一方の面に第一モールドパターン40と第二モールドパターン50が形成され、基板の他方の面に前記第一モールドパターン40と相対するように第一位相差補正用パターン45が、前記第二モールドパターン50と相対するように第二位相差補正用パターン55がそれぞれ形成されていることを特徴とするインプリントモールドとしたものである。
In order to achieve the above object in the present invention, first, in claim 1, in an imprint mold used in an optical imprint method for transferring a fine uneven pattern,
The uneven pattern is formed on the substrate so that the difference between the cross-sectional dimension of the convex pattern part and the cross-sectional dimension of the concave pattern part is equal to the optical path length corresponding to the half wavelength of the coherent exposure light used in the optical imprint method or an odd multiple of the half wavelength. The
また、請求項2においては、前記第一モールドパターン40と第一位相差補正用パターン45との間の光路長及び前記第二モールドパターン50と第二位相差補正用パターン55との間の光路長は、露光光の半波長または半波長の奇数倍に相当する光路長と等しくなっ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モールドとしたものである。
Further, in claim 2, the optical path length between the
また、請求項3においては、インプリントモールドの製造方法において、
基板11の両面に犠牲膜21を形成する工程と
基板11の一方の面に第一モールドパターン40と第二モールドパターン50とを形成する工程と、
前記第一モールドパターン40と第二モールドパターン50とに保護層を充填する工程と、
基板11の他方の面に第一位相差補正用パターン45と第二位相差補正用パターン55とを形成する工程と、
前記保護層35を剥離する工程と、を具備していることを特徴とするインプリントモールドの製造方法としたものである。
Moreover, in Claim 3, in the manufacturing method of an imprint mold,
A step of forming the
Filling the
Forming a first phase
And a step of peeling off the
さらにまた、請求項4においては、露光光によりインプリントモールドを介して樹脂を硬化させ、転写パターンを形成する光インプリント法において、
転写基板111に光硬化性樹脂を塗布し、光硬化性樹脂膜12)を形成する工程と、
請求項1または2に記載のインプリントモールド100と光硬化性樹脂膜121が形成された転写基板111とを接合し、前記インプリントモールド100側から光硬化性樹脂膜121に露光光を照射する工程と、
前記インプリントモールド100を転写基板111から剥離する工程と、
露光光を照射した光硬化性樹脂膜121に硬化のための光照射を行う工程と、
残膜部141を除去する工程と、を備えていることを特徴とする光インプリント法としたものである。
Furthermore, in
Applying a photocurable resin to the
The
Peeling the
Performing light irradiation for curing on the
And a step of removing the
本発明のインプリントモールドを用いて光インプリントすることにより、凸モールドパターン部と凹モールドパターン部の境界において、露光光は180°位相が反転し、凸モールドパターン部と凹モールドパターン部の境界であるコーナー部において露光光の強度を低下させることが出来る。この結果、パターンコーナー部の光硬化性樹脂の硬化度合いを低くすることができ、樹脂収縮による応力の発生を低下させることが出来る。よって、インプリントモールドと樹脂パターンを剥離する工程において、樹脂パターンに欠陥が発生することを抑制することが可能となる。 By optical imprinting using the imprint mold of the present invention, the phase of the exposure light is reversed by 180 ° at the boundary between the convex mold pattern portion and the concave mold pattern portion, and the boundary between the convex mold pattern portion and the concave mold pattern portion. The intensity of exposure light can be reduced at the corner portion. As a result, the degree of curing of the photocurable resin at the pattern corner portion can be lowered, and the generation of stress due to resin shrinkage can be reduced. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of defects in the resin pattern in the step of peeling the imprint mold from the resin pattern.
以下、本発明の実施の形態につき説明する。
図1は、本発明のインプリントモールドの一実施例を示す模式構成断面図である。
本発明のインプリントモールド100は、基板11の一方の面に第一モールドパターン40と第二モールドパターン50が形成され、基板11の他方の面に前記第一モールドパターン40と相対するように第一位相差補正用パターン45が、前記第二モールドパターン50と相対するように第二位相差補正用パターン55がそれぞれ形成されたものである。さらに、第一モールドパターン40と第一位相差補正用パターン45及び第二モールドパターン50と第二位相差補正用パターン55とは、露光光の半波長または半波長の奇数倍に相当する光路長と等しくなっていることを特徴とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of the imprint mold of the present invention.
In the
図2は、本発明のインプリントモールドを用いた光インプリントの原理を説明するものであり、インプリントモールドにコヒーレントな露光光を照射した説明図である。
図2(a)でインプリントモールドに対して入射したコヒーレント光200の波面Aは410、420部で示したインプリントモールドの凹凸部間で距離A、距離Bをそれぞれ通過する。この凸パターン部の断面寸法(距離A)と凹パターン部の断面寸法(距離B)の差分距離Cをコヒーレントな露光光の半波長または半波長の奇数倍に相当する光路長にすれば、波面Bは隣り合った410、420で相対して位相反転した光として射出される。
FIG. 2 explains the principle of optical imprinting using the imprint mold of the present invention, and is an explanatory view in which coherent exposure light is irradiated to the imprint mold.
The wavefront A of the coherent light 200 incident on the imprint mold in FIG. 2A passes through the distance A and the distance B between the uneven portions of the imprint mold indicated by 410 and 420 parts, respectively. If the difference distance C between the cross-sectional dimension (distance A) of the convex pattern part and the cross-sectional dimension (distance B) of the concave pattern part is set to an optical path length corresponding to a half wavelength of the coherent exposure light or an odd multiple of the half wavelength, the wavefront B is emitted as light that is phase-inverted relative to each other at adjacent 410 and 420.
図2(b)、(c)を用いて光強度に関して説明する。410、420を透過した光において、光強度は同一である(ここでは説明の便宜上モールド100自体の透過率減衰は無視する)。位相が反転していることから、波面Bにおける410と420の光振幅(強度)を便宜上分離して相対的に縦軸を図面上下に対向させて示す。このとき、角部C、Dによる回折影響により、すそ引き状の回折光430を生じる。回折光430において光強度は同一であり、図2(c)に示す合成光強度440では反転した位相によって打ち消しあうため、角部Cでの光エネルギー強度はゼロに近くなる。この光エネルギーゼロの部分は、位相反転が発現する波面B位置で選択的に起こる。このため、剥離時に応力が集中する樹脂パターンの凸パターン部と凹パターン部の境界であるコーナー部(角部C)のみ選択的に光硬化性樹脂120が硬化しない部分が発生し、モールドの離型において光硬化し
た樹脂の収縮または膨張による密着力や摩擦力が作用しないことになる。
The light intensity will be described with reference to FIGS. In the light transmitted through 410 and 420, the light intensity is the same (here, for convenience of explanation, the transmittance attenuation of the
図2で示した位相反転に必要な距離Cについて説明する。位相反転のメカニズムは前述の通り、光路長で波長(λ)の2分の1または波長(λ)の2分の1の奇数倍変化をつければよい。光源波長をλ(nm)、インプリントモールド材質の屈折率をnq、凸パターン部の断面寸法と凹パターン部の断面寸法の差分をT、大気の屈折率をnairとした場合、関係式は下記の式1で表される。 The distance C necessary for the phase inversion shown in FIG. 2 will be described. As described above, the phase inversion mechanism may be an odd multiple of one half of the wavelength (λ) or one half of the wavelength (λ) in the optical path length. When the light source wavelength is λ (nm), the refractive index of the imprint mold material is n q , the difference between the cross-sectional dimension of the convex pattern part and the cross-sectional dimension of the concave pattern part is T, and the refractive index of the atmosphere is n air Is represented by Equation 1 below.
λ:193nm(ArFエキシマレーザーの波長)
nq:1.5(石英ガラス基板の屈折率)
nair:1(大気の屈折率)
n:1(整数)
また、本発明のインプリントモールドは基板の一方の面に第一モールドパターンと第二モールドパターンが形成され、基板の他方の面に前記第一モールドパターンと相対するように第一位相差補正用パターンが、前記第二モールドパターンと相対するように第二位相差補正用パターンがそれぞれ形成されている。
第一モールドパターンと相対するように形成することにより、第一位相差補正用パターンの凹部の深さを制御することで、凹パターン部の断面寸法を制御することが出来る。このため、第一モールドパターンの寸法によらず、凸パターン部の断面寸法と凹パターン部の断面寸法の差分が、コヒーレントな露光光の半波長または半波長の奇数倍に相当する光路長と等しくすることが出来る。このため、任意寸法の第一モールドパターンを形成する場合であっても、第一位相差補正用パターンの凹部の深度を制御することで、光路差を制御することが出来る。
λ: 193 nm (wavelength of ArF excimer laser)
n q : 1.5 (refractive index of quartz glass substrate)
n air : 1 (atmospheric refractive index)
n: 1 (integer)
In the imprint mold of the present invention, the first mold pattern and the second mold pattern are formed on one surface of the substrate, and the first phase difference correction is performed so as to face the first mold pattern on the other surface of the substrate. Second phase difference correction patterns are respectively formed so that the pattern faces the second mold pattern.
By forming the first mold pattern so as to face the first mold pattern, the cross-sectional dimension of the concave pattern portion can be controlled by controlling the depth of the concave portion of the first phase difference correction pattern. Therefore, regardless of the dimensions of the first mold pattern, the difference between the cross-sectional dimension of the convex pattern part and the cross-sectional dimension of the concave pattern part is equal to the optical path length corresponding to the half wavelength of the coherent exposure light or an odd multiple of the half wavelength. I can do it. For this reason, even when the first mold pattern having an arbitrary dimension is formed, the optical path difference can be controlled by controlling the depth of the concave portion of the first phase difference correction pattern.
図3に、第一位相差補正用パターンを形成した場合のインプリントモールドの一例を示す。図3において、第一モールドパターンの寸法をt1、第一位相差補正用パターンの寸法をt2とする。
この場合、式1において、凸パターン部の断面寸法と凹パターン部の断面寸法の差分に相当するTが2層に分かれることになるため、Tとnは別々のt1、t2、nr,nqに分割される。さらにインプリントモールドの場合は位相反転を発現させる光の伝播媒体の屈折率が波面Aの段階では一般に大気中(屈折率nair=1)であり、波面Bでは光硬化性樹脂中(屈折率nr)となる。
FIG. 3 shows an example of an imprint mold when the first phase difference correction pattern is formed. 3, the dimensions of the first mold pattern t 1, the dimensions of the first phase difference correction pattern and t 2.
In this case, in Equation 1, T corresponding to the difference between the cross-sectional dimension of the convex pattern portion and the cross-sectional dimension of the concave pattern portion is divided into two layers, so that T and n are different t 1 , t 2 , n r. , N q . Further, in the case of an imprint mold, the refractive index of the light propagation medium that causes phase inversion is generally in the atmosphere (refractive index n air = 1) at the stage of the wavefront A, and in the photocurable resin at the wavefront B (refractive index). n r ).
式1を式2に変形する。 Equation 1 is transformed into Equation 2.
λ:193nm(ArFエキシマレーザーの波長)
t1:100nm(第一モールドターンの寸法)
nq:1.5(石英ガラス基板の屈折率)
nr:1.7(光硬化樹脂の屈折率)
nair:1(大気の屈折率)
n:1(整数)
図4に、図3に示す場合における、光強度の分布を示す。インプリントモールドを透過した合成光強度は波面B位置で図4(b)に示す分布となり、剥離時に応力が集中する樹脂パターンの凸パターン部と凹パターン部の境界であるコーナー部が、光エネルギーゼロ部に対応する部に対応する。このため、露光の工程において、剥離時に応力が集中する樹脂パターンの凸パターン部と凹パターン部の境界であるコーナー部が、未硬化の部位となり、樹脂収縮による応力の発生を低下させることが出来る。
以上で本発明の原理を説明した。
λ: 193 nm (wavelength of ArF excimer laser)
t 1 : 100 nm (dimension of the first mold turn)
n q : 1.5 (refractive index of quartz glass substrate)
n r : 1.7 (refractive index of photo-curing resin)
n air : 1 (atmospheric refractive index)
n: 1 (integer)
FIG. 4 shows the light intensity distribution in the case shown in FIG. The composite light intensity transmitted through the imprint mold has the distribution shown in FIG. 4B at the wavefront B position, and the corner portion which is the boundary between the convex pattern portion and the concave pattern portion of the resin pattern where stress is concentrated at the time of peeling is light energy. Corresponds to the part corresponding to the zero part. For this reason, in the exposure process, the corner portion which is the boundary between the convex pattern portion and the concave pattern portion of the resin pattern where stress is concentrated at the time of peeling becomes an uncured portion, and the generation of stress due to resin shrinkage can be reduced. .
The principle of the present invention has been described above.
図5に、さらに位相反転を2回発現させる2段構成のモールドパターンの事例について説明する。便宜上前記した図2およびその説明を引用することとし、同じ記号を用いて説明する。図5では左半面(波面AからB)をインプリントモールド300とし、図2と同一とする。従って位相反転の原理も前記の通りである。さらに2段目のモールドパターンの右半面(波面BからC)をインプリントモールド400として追記の態様とした。 FIG. 5 illustrates an example of a mold pattern having a two-stage configuration that further causes phase inversion twice. For convenience, reference will be made to FIG. 2 described above and the description thereof, and description will be made using the same symbols. In FIG. 5, the left half surface (wave fronts A to B) is an imprint mold 300, which is the same as FIG. Therefore, the principle of phase inversion is also as described above. Further, the right half surface (wavefronts B to C) of the second-stage mold pattern was used as an additional recording mode as the imprint mold 400.
インプリントモールド400の420、415部での位相反転はインプリントモールド300での410、420部と同じく、波面Cで発現すればよく、波面B位置にコヒーレント光が入射したと考えればよい。その光路長はインプリントモールド300での距離A、B、Cと同じ関係となるA’、B’、C’を満たせばよいことは明らかである。インプリントモールド400においても位相反転に必要な光路長が図2のt2と同じく位相差補正用パターンとして確保が必要な場合がある。この場合は既にインプリントモールド300側の410,420部で位相反転が成立しているため、415部に形成すれば良い。 Similar to 410 and 420 parts in the imprint mold 300, the phase inversion at 420 and 415 parts of the imprint mold 400 may be expressed at the wavefront C, and it may be considered that coherent light is incident on the wavefront B position. It is obvious that the optical path length should satisfy A ′, B ′, and C ′ that have the same relationship as the distances A, B, and C in the imprint mold 300. It may require even likewise secured as the phase difference correction pattern optical path length required for phase inversion and t 2 in FIG. 2 in the imprint mold 400. In this case, since phase inversion has already been established at 410 and 420 parts on the imprint mold 300 side, it may be formed at 415 parts.
以下、本発明のインプリントモールド製造方法について説明を行う。
図6(a)〜(d)、図7(e)〜(h)及び図8(i)〜(k)は、本発明のインプリントモールド製造方法の一例を工程順に示す模式構成断面図である。
まず、基板11の両面に犠牲膜21を形成する(図6(a)参照)。
基板11は、光インプリント法に用いる露光光を透過する材料であることが求められる。一般的な露光光を透過する材料としては、例えば、石英ガラスなどが挙げられる。
Hereinafter, the imprint mold manufacturing method of the present invention will be described.
FIGS. 6A to 6D, FIGS. 7E to 7H, and FIGS. 8I to 8K are schematic cross-sectional views illustrating an example of the imprint mold manufacturing method of the present invention in the order of steps. is there.
First, the
The
次に、基板11の一方の面にフォトレジストを塗布し、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、レジストパターン31を形成する(図6(b)参照)。
Next, a photoresist is applied to one surface of the
次に、レジストパターン31をマスクにして犠牲膜21をエッチングして犠牲膜パターン21aを形成し(図6(c)参照)、さらに、基板11をドライエッチング等の公知の微細加工技術を用いて所定の深さエッチングし、レジストパターン31を剥離処理して、第一モールドパターン40を形成する(図6(d)参照)。
第一モールドパターン40を形成する方法としては、所望するモールドパターンの寸法、形状に応じて適宜公知の微細加工技術を用いて形成してよい。例えば、フォトリソグラフィ法、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、レーザ加工方法、微細機械加工方法、などを適宜組み合わせることにより形成することができる。
Next, the
As a method for forming the
次に、第一モールドパターン40に保護材を充填し、保護層32を形成する(図7(e)参照)。第一モールドパターン40に保護材を充填することにより、既に形成したモールドパターン部の機械的強度を補強する利点もある。このため、後述する第二モールドパターンの加工による損傷を防ぐことが出来る。
保護材は、第一モールドパターン40に対して程度良く充填される材料であれば良く、特に限定されるものではない。
Next, the
The protective material is not particularly limited as long as it is a material that can be filled to the
次に、保護層32及び犠牲膜21a上にフォトレジストを塗布し、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、レジストパターン33を形成する(図7(f)参照)。
Next, a photoresist is applied on the
次に、レジストパターン33をマスクにして犠牲膜21をエッチングして犠牲膜パターン21bを形成して(図7(g)参照)、レジストパターン33及び犠牲膜パターン21bをマスクにして基板11をドライエッチング等の公知の微細加工技術を用いて所定の深さエッチングして、第二モールドパターン50を形成する(図7(h)参照)。
第二モールドパターン50を形成する方法としては、所望するモールドパターンの寸法、形状に応じて適宜公知の微細加工技術を用いて形成してよい。例えば、フォトリソグラフィ法、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、レーザ加工方法、微細機械加工方法、などを適宜組み合わせることにより形成することができる。
Next, the
As a method of forming the
次に、犠牲膜パターン21b、レジストパターン33及び保護層32を剥離処理して、基板11の一方の面に第一モールドパターン40及び第二モールドパターン50を形成する(図8(i)参照)。
Next, the
次に、第一モールドパターン40及び第二モールドパターン50に保護材を充填し、保護層35を形成する(図8(j)参照)。第一モールドパターン40及び第二モールドパターン50に保護材を充填することにより、既に形成したモールドパターン部の機械的強度を補強する利点もある。
保護材は、第一モールドパターン40及び第二モールドパターン50に対して程度良く充填される材料であれば良く、特に限定されるものではない。
Next, the
The protective material may be any material that fills the
次に、第一モールドパターン40及び第二モールドパターン50が形成された基板11の他方の面に、第一モールドパターン40と相対する位置に第一位相差補正用パターン45を、第二モールドパターン50と相対する位置に第二位相差補正用パターン55を、上記第一モールドパターン40及び第二モールドパターン50と同じプロセスでそれぞれ形成し、基板11の一方の面に第一モールドパターン40及び第二モールドパターン50が、他方の面に第一位相差補正用パターン45及び第二位相差補正用パターン55が形成された本発明のインプリントモールド100を得ることができる(図8(k)参照)。
ここでは、第一位相差補正用パターン45及び第二位相差補正用パターン55の凹部の深さを制御することで、凹パターン部の断面寸法を制御することが出来る。このため、第一モールドパターン40及び第二モールドパターン50の寸法によらず、凸パターン部の断面寸法と凹パターン部の断面寸法の差分が、コヒーレントな露光光の半波長または半波長の奇数倍に相当する光路長と等しくすることが出来る。
Next, the first phase
Here, by controlling the depth of the concave portions of the first phase
第一位相差補正用パターン45及び第二位相差補正用パターン55を形成する方法としては、上記第一モールドパターン40及び第二モールドパターン50と同じプロセスが適用できるので、ここでは説明を省略する。
このとき、第一モールドパターン40と相対する位置に第一位相差補正用パターン45と、第二モールドパターン50と相対する位置に第二位相差補正用パターン55との位置合わせを精度良く行うことが必要である。
As a method of forming the first phase
At this time, the first phase
以下、本発明のインプリントモールド100を用いて、感光性の樹脂膜が形成された転写基材に転写パターンを形成する光インプリント法について説明する。
図9(a)〜(b)及び図10(c)〜(e)は、本発明のインプリントモールド100を用いた光インプリントの一実施例を工程順に示す模式構成断面図である。
まず、本発明のインプリントモールド100を準備し、転写基材111に光硬化性樹脂を塗布して、光硬化性樹脂膜121を形成する(図9(a)参照)。
Hereinafter, an optical imprint method for forming a transfer pattern on a transfer substrate on which a photosensitive resin film is formed using the
FIGS. 9A to 9B and FIGS. 10C to 10E are schematic configuration sectional views showing an example of optical imprinting using the
First, the
次に、インプリントモールド100と、光硬化性樹脂膜121が形成された転写基板111を大気中で接合し、樹脂硬化のためコヒーレントな露光光を照射し、インプリントモールド100と転写基板111との間の光硬化性樹脂膜121を硬化する(図9(b)参照)。
尚、インプリントモールド100と転写基板111との接合は、第1モールドパターン40、第2モールドパターン50内の空気が気泡として滞留するのを防ぐために真空中で行っても良い。
Next, the
The
次に、インプリントモールド100を転写基板111の接合方向とは反対側に引き戻し、インプリントモールド100を転写基板111から剥離し、転写基板111上に、光硬化性樹脂パターン131の角部Cで未硬化部が存在する光硬化性樹脂パターン131と残膜部141を形成する。(図10(c)参照)。
Next, the
次に、光硬化性樹脂パターン131と光硬化性樹脂パターン131の角部Cの未硬化部を硬化するため光照射を行う(図10(d)参照)。この硬化では必ずしもコヒーレントな露光光である必要はなく、光硬化性樹脂パターン131が硬化可能であれば他の波長の光源でも良い。
Next, light irradiation is performed to cure the
最後に、残膜部141を酸素プラズマなどで灰化処理し、転写基板111上に、本発明の光インプリント法にて転写パターン132を形成する(図10(e)参照)。
Finally, the remaining
本発明の光インプリント法は、凸パターン部の断面寸法と凹パターン部の断面寸法の差分が、コヒーレントな露光光の半波長または半波長の奇数倍に相当する光路長と等しいインプリントモールド100を用いることにより、凸パターン部と凹パターン部の境界において、露光光は180°位相が反転し、凸パターン部と凹パターン部の境界であるコーナー部において露光光の強度を低下することが出来る。
このため、パターンコーナー部の光硬化性樹脂について硬化の度合いを低くすることが出来、樹脂収縮による応力の発生を低下させることが出来る。よって、インプリントモールドと樹脂パターンを剥離する工程において、樹脂パターンの欠陥が発生することを抑制することが可能となる。
In the optical imprint method of the present invention, the difference between the cross-sectional dimension of the convex pattern part and the cross-sectional dimension of the concave pattern part is equal to the optical path length corresponding to the half wavelength of the coherent exposure light or an odd multiple of the half wavelength. , The phase of the exposure light is inverted by 180 ° at the boundary between the convex pattern portion and the concave pattern portion, and the intensity of the exposure light can be reduced at the corner portion that is the boundary between the convex pattern portion and the concave pattern portion. .
For this reason, the degree of curing of the photo-curing resin at the pattern corner portion can be lowered, and the generation of stress due to resin shrinkage can be reduced. Therefore, it becomes possible to suppress the occurrence of defects in the resin pattern in the step of peeling the imprint mold from the resin pattern.
本発明のインプリントモールドは、微細なパターン形成が所望される広範な分野に用いることが期待され、例えば、半導体デバイス、光導波路や回折格子等の光学部品、ハードディスクやDVDなどの記録デバイス、ライフサイエンス分野でDNA分析等に用いるバイオチップ、ディスプレイ分野などで画像・映像表示器に用いる拡散板、および導光板、などの製品の製造工程に用いることが期待される。 The imprint mold of the present invention is expected to be used in a wide range of fields where fine pattern formation is desired. For example, semiconductor devices, optical components such as optical waveguides and diffraction gratings, recording devices such as hard disks and DVDs, life It is expected to be used in the manufacturing process of products such as biochips used for DNA analysis and the like in the science field, diffusion plates and light guide plates used for image / video displays in the display field and the like.
以下実施例により本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.
まず、石英ガラス基板からなる基板11両面に導電性金属であるクロム(Cr)からなる犠牲膜21を形成した(図6(a))。
First, a
次に、基板11の一方の面にフォトレジストを塗布し、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、レジストパターン31を形成した(図6(b)参照)。
Next, a photoresist was applied to one surface of the
次に、レジストパターン31をマスクにして犠牲膜21をエッチングし(図6(c)参照)、さらに、塩素と酸素の混合ガスによるリアクティブエッチング(RIE)法によるドライエッチング法を用いて基板11を所定に深さエッチングし、レジストパターン31
を剥離処理して、第一モールドパターン40を形成した(図6(d)参照)。
Next, the
Was peeled to form a first mold pattern 40 (see FIG. 6D).
次に、第一モールドパターン40に保護材を充填し、保護層32を形成した(図7(e)参照)。
Next, the
次に、保護層32及び犠牲膜21a上にフォトレジストを塗布し、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、レジストパターン33を形成した(図7(f)参照)。
Next, a photoresist was applied on the
次に、レジストパターン33をマスクにして犠牲膜21をエッチングし(図7(g)参照)、レジストパターン33及び犠牲膜パターン21bをマスクにしてC2F6と酸素混合ガスによるリアクティブエッチング(RIE)法によるドライエッチング法を用いて基板11を所定の深さエッチングして、第二モールドパターン50を形成した(図7(h)参照)。
Next, the
次に、犠牲膜パターン21b、レジストパターン33及び保護層32を剥離処理して、基板11の一方の面に第一モールドパターン40及び第二モールドパターン50を形成した(図8(i)参照)。
Next, the
次に、第一モールドパターン40及び第二モールドパターン50に保護材を充填し、保護層35を形成した(図8(j)参照)。
Next, the
次に、上記第一モールドパターン40及び第二モールドパターン50と同じ作製プロセスで、第一モールドパターン40及び第二モールドパターン50が形成された基板11の他方の面に、第一モールドパターン40と相対する位置に第一位相差補正用パターン45を、第二モールドパターン50と相対する位置に第二位相差補正用パターン55を、それぞれ形成し、基板11の一方の面に第一モールドパターン40及び第二モールドパターン50が、他方の面に第一位相差補正用パターン45及び第二位相差補正用パターン55が形成された本発明のインプリントモールド100を得ることができた(図8(k)参照)。
Next, in the same manufacturing process as the
まず、上記実施例1で作製した本発明のインプリントモールド100を準備し、転写基材111に光硬化性樹脂を塗布して、光硬化性樹脂膜121を形成した(図9(a)参照)。
First, the
次に、インプリントモールド100と、光硬化性樹脂膜121が形成された転写基板111を大気中で接合し、樹脂硬化のためコヒーレントな露光光を照射し、インプリントモールド100と転写基板111との間の光硬化性樹脂膜121を硬化した(図9(b)参照)。
Next, the
次に、インプリントモールド100を転写基板111の接合方向とは反対側に引き戻し、インプリントモールド100を転写基板111から剥離し、転写基板111上に、光硬化性樹脂パターン131の角部Cで未硬化部が存在する光硬化性樹脂パターン131と残膜部141を形成した。(図10(c)参照)。
Next, the
次に、光硬化性樹脂パターン131と光硬化性樹脂パターン131の角部Cの未硬化部を硬化するため光照射を行った(図10(d)参照)。
Next, light irradiation was performed to cure the
最後に、残膜部141を酸素プラズマなどで灰化処理し、転写基板111上に、本発明の光インプリント法にて転写パターン132を形成した(図10(e)参照)。
Finally, the remaining
11……基板
21……犠牲膜
21a、21b……犠牲膜パターン
31、33……レジストパターン
32、35……保護層
40……第一モールドパターン
45……第一位相差補正用パターン
50……第二モールドパターン
55……第二位相差補正用パターン
100、201……インプリントモールド
111……転写基材
121……光硬化性樹脂膜
131……光硬化性樹脂パターン
132……転写パターン
141……残膜部
211……転写基板
221……樹脂パターン
221a……樹脂パターンの一部
221b、221c……樹脂パターン
DESCRIPTION OF
Claims (4)
凸パターン部の断面寸法と凹パターン部の断面寸法の差分が、光インプリント法に用いるコヒーレントな露光光の半波長または半波長の奇数倍に相当する光路長と等しいように基板に凹凸パターンが形成されており、基板(11)の一方の面に第一モールドパターン(40)と第二モールドパターン(50)が形成され、基板(11)の他方の面に前記第一モールドパターン(40)と相対するように第一位相差補正用パターン(45)が、前記第二モールドパターン(50)と相対するように第二位相差補正用パターン(55)がそれぞれ形成されていることを特徴とするインプリントモールド。 In the imprint mold used in the optical imprint method for transferring a fine uneven pattern,
The uneven pattern is formed on the substrate so that the difference between the cross-sectional dimension of the convex pattern part and the cross-sectional dimension of the concave pattern part is equal to the optical path length corresponding to the half wavelength of the coherent exposure light used in the optical imprint method or an odd multiple of the half wavelength. The first mold pattern (40) and the second mold pattern (50) are formed on one surface of the substrate (11), and the first mold pattern (40) is formed on the other surface of the substrate (11). The first phase difference correction pattern (45) is formed so as to face the second mold pattern (50), and the second phase difference correction pattern (55) is formed so as to face the second mold pattern (50). Imprint mold.
基板(11)の両面に犠牲膜(21)を形成する工程と
基板(11)の一方の面に第一モールドパターン(40)と第二モールドパターン(50)とを形成する工程と、
前記第一モールドパターン(40)と第二モールドパターン(50)とに保護材を充填し、保護層(35)を形成する工程と、
基板(11)の他方の面に第一位相差補正用パターン(45)と第二位相差補正用パターン(55)とを形成する工程と、
前記保護層(35)を剥離する工程と、を具備していることを特徴とするインプリントモールドの製造方法。 In the imprint mold manufacturing method,
Forming a sacrificial film (21) on both surfaces of the substrate (11), forming a first mold pattern (40) and a second mold pattern (50) on one surface of the substrate (11);
Filling the first mold pattern (40) and the second mold pattern (50) with a protective material to form a protective layer (35);
Forming a first phase difference correction pattern (45) and a second phase difference correction pattern (55) on the other surface of the substrate (11);
And a step of peeling off the protective layer (35).
転写基板(111)に光硬化性樹脂を塗布し、光硬化性樹脂膜(121)を形成する工程と、
請求項1または2に記載のインプリントモールド(100)と光硬化性樹脂膜(121)が形成された転写基板(111)とを接合し、前記インプリントモールド(100)側から光硬化性樹脂膜(121)に露光光を照射する工程と、
前記インプリントモールド(100)を転写基板(111)から剥離する工程と、
露光光を照射した光硬化性樹脂膜(121)に硬化のための光照射を行う工程と、
残膜部(141)を除去する工程と、を備えていることを特徴とする光インプリント法。 In the light imprint method of curing a resin through an imprint mold by exposure light and forming a transfer pattern,
Applying a photocurable resin to the transfer substrate (111) to form a photocurable resin film (121);
The imprint mold (100) according to claim 1 or 2 is joined to a transfer substrate (111) on which a photocurable resin film (121) is formed, and the photocurable resin is bonded from the imprint mold (100) side. Irradiating the film (121) with exposure light;
Peeling the imprint mold (100) from the transfer substrate (111);
Irradiating the photocurable resin film (121) irradiated with exposure light with light for curing;
And a step of removing the remaining film portion (141).
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JP2007240800A JP2009071229A (en) | 2007-09-18 | 2007-09-18 | Imprint mold, manufacturing method for imprint mold and optical imprint method |
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JP2015220356A (en) * | 2014-05-19 | 2015-12-07 | 大日本印刷株式会社 | Method of manufacturing substrate for imprint mold |
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- 2007-09-18 JP JP2007240800A patent/JP2009071229A/en active Pending
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