JP2009170773A - インプリントモールドおよびインプリント装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パターンの破損を防止し、離型工程を容易にするモールド作成法および転写装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のインプリントモールドは、凹凸パターンが形成された面と逆側の面の基板に、基板外縁部から基板中心部に向けて窪みが深くなるように形成された凹部を形成したことを特徴とする。本発明の構成によれば、剥離時に樹脂とインプリントモールドの付着力によってインプリントモールド自体が湾曲し、剥離力が付着面の周囲に集中して働くため、従来よりも小さな力で剥離を開始する事が出来る。また、剥離が進行するにつれて剥離力は周囲から中心へと順次効率よく働いていくため、パターン破損の減少と転写スピードの向上の両立を図る事が出来る。
【選択図】 図２

Description

本発明は、インプリントモールドおよび該インプリントモールドを用いるのに好適なインプリント装置に関する。

近年、微細な寸法が要求されるパターンの形成にインプリント法を用いることが提案されている。インプリント法は、微細パターンが形成されたインプリントモールドを樹脂を塗布した転写基板に型押し、パターン転写するものである。

インプリント法には、樹脂をガラス転移温度以上に加熱した状態でインプリントモールドを押し付け、温度が低下してから剥離を行う熱サイクル法や、紫外線硬化性樹脂をレジストとして用い、光透過性を有するインプリントモールドを押し付けた状態で紫外線を照射し、レジスト硬化させてパターン転写する光インプリント法などがある（特許文献１参照）。

半導体デバイスの製造においては、高度なアラインメント技術と高速なスループットが要求されるため、モールド裏面側からのアラインメントが容易な透明モールドである光インプリント法を用いる事が多い。

光インプリント法の転写原理を図１に示す。被転写基板１に光感光性樹脂２を塗布し（ａ）、光透過性を有するインプリントモールド３を樹脂がモールド内に入る程度の圧力で上から押し付ける（ｂ）。この状態でインプリントモールド３側より露光光４を照射するとモールドパターン形状通りにレジスト２が硬化する。最後にインプリントモールド３を基板１から引き剥がし、基板１上に所望のパターンを形成する（ｃ）。

インプリント法では硬化した樹脂とモールドが強く付着してしまうため、剥離時に樹脂に強い力が加わり、形成したパターンやインプリントモールド自体が破損する問題がある。

例えば、インプリントモールドのパターン面にフッ素ポリマーなどで剥離層を形成し、モールドと樹脂間の剥離性を向上させることが提案されている（非特許文献１参照）。

特に、光インプリント法では、レジスト樹脂とインプリントモールドが密着した状態で露光光照射時に硬化するため、両者は強く付着してしまい、剥離時に形成したパターンやインプリントモールドが破損する問題は顕著である。
特開２０００−１９４１４２号公報 「ナノインプリント技術徹底解説」、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｊｏｕｒｎａｌ、２００４年１１月２２日、Ｐ２０−３８

しかしながら、剥離層を形成することでは、転写を繰り返しているうちに剥離層が磨耗し、その性能が劣化してしまう。また、このような剥離層を形成してもモールドと硬化樹脂が密着している状態から剥離するためには強い力を要し、スループットの低下や転写されたパターンの破壊を引き起こす原因となる。

そこで、本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、パターンの破損を防止し、離型工程を容易にするモールド作成法および転写装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の本発明は、微細なパターンを形成するために用いるインプリントモールドにおいて、基板と、前記基板に、形成された凹凸パターンと、前記凹凸パターンが形成された面と逆側の面の基板に、基板外縁部から基板中心部に向けて窪みが深くなるように形成された凹部と、を備えたことを特徴とするインプリントモールドである。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のインプリントモールドであって、凹部は、曲面で構成された凹部であることを特徴とするインプリントモールドである。

請求項３に記載の本発明は、請求項１または２のいずれかに記載のインプリントモールドであって、基板は、露光光を透過する材料からなる基板であることを特徴とするインプリントモールドである。

請求項４に記載の本発明は、インプリントモールドを用いて微細なパターンを形成するインプリント装置において、インプリントモールドを保持する機構は、インプリントモールドの凹凸パターン側の保持位置が逆側の面の保持位置に比べ基板の外縁部側の位置に保持する機構であることを特徴とするインプリント装置である。

請求項５に記載の本発明は、請求項４に記載のインプリント装置であって、インプリントモールドを保持する機構は、インプリントモールドの凹凸パターンに対応する位置に露光光を透過するための開口部を設けていることを特徴とするインプリント装置である。

本発明のインプリントモールドは、凹凸パターンが形成された面と逆側の面の基板に、基板外縁部から基板中心部に向けて窪みが深くなるように形成された凹部を形成したことを特徴とする。
本発明の構成によれば、剥離時に樹脂とインプリントモールドの付着力と剥離方向に働く力によって凹部に応力がかかり、インプリントモールド自体が湾曲する。このため、剥離力が付着面の周囲に集中して働くため、従来よりも小さな力で剥離を開始する事が出来る。また、剥離が進行するにつれて剥離力は周囲から中心へと順次効率よく働いていくため、パターン破損の減少と転写スピードの向上の両立を図る事が出来る。

以下、本発明のインプリントモールドについて説明を行う。
本発明のインプリントモールドは、
基板と、
前記基板に、形成された凹凸パターンと、
前記凹凸パターンが形成された面と逆側の面の基板に、基板外縁部から基板中心部に向けて窪みが深くなるように形成された凹部と、備える（図２（ａ））。

本発明のインプリントモールドは、凹凸パターンが形成された面と逆側の面の基板に、基板外縁部から基板中心部に向けて窪みが深くなるように形成された凹部を形成したことを特徴とする。
剥離工程時に（図２（ｂ））点線のようにインプリントモールドが湾曲し、樹脂とインプリントモールドの界面のうち、転写領域に隣接した転写周辺部分に力が集中する。そして、周辺から順次剥離が進行していくため、従来よりも小さな力で離型が可能となる。この結果、転写されたパターンの破壊およびインプリントモールド自体の破壊を防止する事が出来る。

また、本発明のインプリントモールドは、凹部は、曲面で構成された凹部であることが好ましい。
曲面で構成された凹部のとき、モールド圧着時にかかる鉛直方向の力に対し、伝達方向の断面方向に一様な圧縮応力が働き、モールド水平方向への力となる。従って、インプリント装置内でインプリントモールドが水平方向に広がらないように固定されていればモールドは変形せず、凹型形状に加工したことによるモールドの剛性の低下が抑えられる。
曲面で構成された凹部としては、例えば、アーチ型形状などが挙げられる。

凹部の寸法は設計事項であり、インプリントモールドの大きさ、厚み、撓み量などに応じて、適宜決定してよい。
また、凹部の形成は、適宜公知の微細加工方法により形成して良い。このとき、微細加工方法としては、例えば、微細加工技術として、リソグラフィ方法、エッチング方法、微細機械加工法（レーザ加工、マシニング加工、研削加工など）などを用いても良い。

基板は、用いるインプリント法に応じて適宜選択すればよく、限定されるものではない。例えば、金属、樹脂、ガラスなどであっても良い。例えば、基板として、シリコン基板、石英基板、ＳＯＩ基板、などを用いても良い。

また、基板は、露光光を透過する材料からなる基板であることが好ましい。露光光を透過する材料からなる基板用いることにより、好適に光インプリント法に用いることが出来る。光インプリント法は、レジスト樹脂とインプリントモールドが密着した状態で露光光照射時に硬化するため両者は強く付着することが知られており、本発明の剥離時に樹脂とインプリントモールドの付着力によってインプリントモールド自体が湾曲するインプリントモールドは特に好適に作用する。
露光光を透過する材料からなる基板としては、例えば、一般的な露光光に対して透過性を有する石英基板などが挙げられる。

凹凸パターンは、所望する転写パターンに応じて、適宜設計し、適宜公知の微細加工方法により形成して良い。このとき、微細加工方法としては、例えば、微細加工技術として、リソグラフィ方法、エッチング方法、微細機械加工法（レーザ加工、マシニング加工、研削加工など）などを用いても良い。

以下、本発明のインプリント装置について説明を行う。
本発明のインプリント装置は、インプリントモールドを保持する機構は、インプリントモールドの凹凸パターン側の保持位置が逆側の面の保持位置に比べ基板の外縁部側の位置に保持する機構であることを特徴とする。

図３に示すように、インプリントモールドの凹凸パターン側の保持位置が逆側の面の保持位置に比べ基板の外縁部側の位置に保持すること（モールド転写面側固定部１１１は、モールド裏面側固定部１１２よりも外側に位置している）により、圧着時はモールド裏面側固定部１１２を通して圧着力が加わりモールドが逆方向に撓むことが防止される。また、剥離時はモールド転写面側固定部１１１を通して力が加わるため、インプリントモールドの湾曲が容易になる。
このため、好適に本発明のインプリントモールドを用いてインプリント法を行うことが出来る。

また、本発明のインプリント装置は、インプリントモールドを保持する機構は、インプリントモールドの凹凸パターンに対応する位置に露光光を透過するための開口部を設けていることが好ましい。凹凸パターンに対応する位置に開口部を設けることで、好適に光インプリント法を行うことが出来る。
光インプリント法は、レジスト樹脂とインプリントモールドが密着した状態で露光光照射時に硬化するため両者は強く付着することが知られており、本発明の剥離時に樹脂とインプリントモールドの付着力によってインプリントモールド自体が湾曲するインプリントモールドは特に好適に作用する。

以下、本発明のインプリント装置の一例として、転写基板上にインプリントモールドの凹凸パターンを複数箇所順次転写するステップアンドリピート方式の光インプリント装置を挙げ、図４を用いながら説明を行う。

転写基板１０１はウェハステージ１０２上に設置される。ウェハステージ１０２は水平方向に移動可能であり、レーザー干渉計（図示せず）からの情報により、正確な位置制御が行われる。インプリントモールド１０３は裏面側よりモールド保持機構１０４に固定されている。さらにその上部には、レベライザ１０５があり、ｎｍオーダーのパターンをウェハに水平に転写するための平行出しを行う。照明光学系１０６は、レンズ群と光源１０７からの光路を変化させるためのミラーから構成される。インプリントモールドを含む転写側の機構は駆動部１０８に固定されており、全体が上下動することにより転写される。また、検出器１０９はウェハとのアラインメントをとるために設けられ、転写装置によっては、あらかじめレジストがコートされた転写基板を使用せずに転写ステップ毎にレジストを滴下するディスペンサー１１０が設置されているものもある。

図５は、図４のインプリントモールド近傍拡大図である。インプリントモールド１０３は転写面周囲がエッチングされて段差を有し、転写部分以外は転写基板１０１と接触しない構造となっている。また、モールド背面側から露光光を照射するため、インプリントモールド１０３は開口部を有するモールド保持機構１０４で固定されている。

インプリント法により、パターン転写を行う工程では、スピンコートもしくはディスペンサー１１０によってレジストが塗布されたウェハに対し、駆動部１０８によりインプリントモールド１０３が降下して基板に圧着する。次に、上部より露光光を照射し、レジストが硬化した後、駆動部１０８が上昇することによってモールドがレジストから剥離し、基板にパターンが転写される。

光インプリント法の原理を説明する図である。 本発明のインプリントモールドの一例を示す図である。 本発明のインプリント装置の保持機構の一例を示す図である。 本発明のインプリント装置の全体概略図である。 本発明のインプリント装置のインプリントモールド近傍拡大図である。

符号の説明

１・・・基板
２・・・レジスト
３・・・インプリントモールド
４・・・露光光
５・・・レジスト残膜
１０１・・・転写基板
１０２・・・ウェハステージ
１０３・・・インプリントモールド
１０４・・・モールド保持機構
１０５・・・レベライザ
１０６・・・照明光学系
１０７・・・光源
１０８・・・駆動部
１０９・・・検出器
１１０・・・ディスペンサー
１１１・・・モールド転写面側固定部
１１２・・・モールド裏面側固定部

Claims (5)

1. 微細なパターンを形成するために用いるインプリントモールドにおいて、
   基板と、
   前記基板に、形成された凹凸パターンと、
   前記凹凸パターンが形成された面と逆側の面の基板に、基板外縁部から基板中心部に向けて窪みが深くなるように形成された凹部と、
   を備えたことを特徴とするインプリントモールド。
2. 請求項１に記載のインプリントモールドであって、
   凹部は、曲面で構成された凹部であること
   を特徴とするインプリントモールド。
3. 請求項１または２のいずれかに記載のインプリントモールドであって、
   基板は、露光光を透過する材料からなる基板であること
   を特徴とするインプリントモールド。
4. インプリントモールドを用いて微細なパターンを形成するインプリント装置において、
   インプリントモールドを保持する機構は、インプリントモールドの凹凸パターン側の保持位置が逆側の面の保持位置に比べ基板の外縁部側の位置に保持する機構であること
   を特徴とするインプリント装置。
5. 請求項４に記載のインプリント装置であって、
   インプリントモールドを保持する機構は、インプリントモールドの凹凸パターンに対応する位置に露光光を透過するための開口部を設けていること
   を特徴とするインプリント装置。