JP2010030057A - Imprint mold, imprint apparatus, imprint mold manufacturing method, and structure manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インプリント型、インプリント装置、インプリント型の製造方法、及び構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to an imprint mold, an imprint apparatus, an imprint mold manufacturing method, and a structure manufacturing method.
半導体装置や光学素子などを安価に大量生産できる技術としてインプリント法が知られている。インプリント法は、電子ビームリソグラフィ等により凹凸状のパターンが形成されたインプリント型(モールド)を基板上に塗布された樹脂などへ機械的に押し付けることにより、パターンを基板上の樹脂などに転写する技術である。 An imprint method is known as a technique capable of mass-producing semiconductor devices and optical elements at a low cost. In the imprint method, the pattern is transferred to the resin on the substrate by mechanically pressing the imprint mold (mold) on which the concavo-convex pattern is formed by electron beam lithography or the like to the resin applied on the substrate. Technology.
このインプリント法に用いられるインプリント型には、ハードモールドとソフトモールドと呼ばれるものがある。ハードモールドは石英、ニッケル(Ni)、シリコン(Si)などの硬い材料を用いて形成されたものであり、ソフトモールドはポリジメチルシロキサン(Polydimethylsiloxane:PDMS)、メタクリル酸メチル樹脂(Polymethylmethacrylate:PMMA)などの柔らかい材料を用いて形成されたものである。 The imprint mold used for this imprint method includes a so-called hard mold and soft mold. Hard molds are made of hard materials such as quartz, nickel (Ni), silicon (Si), etc. Soft molds are polydimethylsiloxane (PDMS), polymethylmethacrylate (PMMA), etc. It is formed using a soft material.
ハードモールドは硬い材料で形成されているため解像度やパターン転写精度は高い。しかしながら、ガラス基板や化合物半導体基板のように平坦度の低い基板上において転写を行う場合、基板の歪みに対応しきれず大面積を一括して転写することが困難である。 Since the hard mold is formed of a hard material, the resolution and pattern transfer accuracy are high. However, when transfer is performed on a substrate with low flatness such as a glass substrate or a compound semiconductor substrate, it is difficult to cope with the distortion of the substrate and it is difficult to transfer a large area at once.
一方、ソフトモールドは柔らかい材料で形成されているため基板の歪みに対応することができる。そのため、大面積を一括して転写することが可能となる。しかしながら、解像度やパターン転写精度がハードモールドと比べて低くなるという問題がある。 On the other hand, since the soft mold is made of a soft material, it can cope with the distortion of the substrate. Therefore, it is possible to transfer a large area at once. However, there is a problem that the resolution and pattern transfer accuracy are lower than those of the hard mold.
ここで、比較的硬い材料からなるソフトモールドと基台との間に柔らかい材料からなる層を設けたインプリント型が提案されている(非特許文献1を参照)。非特許文献1に開示された技術によれば、柔らかい材料からなる層が撓むことで基板の歪みに対応することができる。しかしながら、比較的硬い材料からなるソフトモールドの強度が低く寿命が短くなるおそれがある。また、解像度やパターン転写精度がハードモールドと比べて低くなるおそれもある。
本発明は、転写不良を抑制することができ、型寿命の長いインプリント型、インプリント装置、インプリント型の製造方法、及び構造体の製造方法を提供する。 The present invention provides an imprint mold, an imprint apparatus, a method for manufacturing an imprint mold, and a method for manufacturing a structure that can suppress transfer defects and have a long mold life.
本発明の一態様によれば、金属及び無機材料の少なくともいずれかを含む基部と、前記基部の第1の主面上に設けられ、金属及び無機材料の少なくともいずれかを含むパターン部と、前記基部の前記第1の主面とは反対の第2の主面上に設けられ、有機材料を含む緩衝部と、を備え、前記基部と、前記緩衝部と、が撓むことで被転写層が設けられた基板の主面の形状に前記パターン部が倣うこと、を特徴とするインプリント型が提供される。 According to one aspect of the present invention, a base portion including at least one of a metal and an inorganic material, a pattern portion provided on the first main surface of the base portion and including at least one of a metal and an inorganic material, A buffer portion including an organic material provided on a second main surface opposite to the first main surface of the base portion, and the base layer and the buffer portion are bent so that the layer to be transferred There is provided an imprint mold characterized in that the pattern portion follows the shape of the main surface of the substrate provided with.
また、本発明の他の一態様によれば、上記のインプリント型と、前記インプリント型を保持する保持手段と、前記保持手段を昇降させる押圧手段と、前記保持手段と対向して設けられ、被転写層が設けられた基板を載置する載置台と、を備えたことを特徴とするインプリント装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, the imprint mold, the holding means for holding the imprint mold, the pressing means for raising and lowering the holding means, and the holding means are provided. There is provided an imprint apparatus comprising: a mounting table on which a substrate provided with a transfer layer is mounted.
また、本発明の他の一態様によれば、金属または無機材料を含む第1の平板状部材の第1の主面上にパターン部を形成し、前記第1の平板状部材の前記第1の主面とは反対側の第2の主面を加工して所定の厚み寸法を有する基部を形成し、金属または無機材料を含む第2の平板状部材を加工して基台を形成し、前記基台の主面上に有機材料を含む緩衝部を形成し、前記緩衝部と、前記基部と、を接合する、ことを特徴とするインプリント型の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a pattern portion is formed on a first main surface of a first flat plate-like member containing a metal or an inorganic material, and the first flat plate-like member has the first portion. Forming a base having a predetermined thickness by processing the second main surface opposite to the main surface, and forming a base by processing a second flat plate member containing a metal or an inorganic material; There is provided an imprint type manufacturing method, wherein a buffer part including an organic material is formed on a main surface of the base, and the buffer part and the base part are joined.
また、本発明の他の一態様によれば、金属または無機材料を含む第1の平板状部材を所定の厚み寸法に加工し、前記所定の厚み寸法に加工された第1の平板状部材の第1の主面にパターン部を形成するとともに基部を形成し、金属または無機材料を含む第2の平板状部材を加工して基台を形成し、前記基台の主面上に有機材料を含む緩衝部を形成し、前記緩衝部と、前記基部と、を接合する、ことを特徴とするインプリント型の製造方法が提供される。 Moreover, according to the other one aspect | mode of this invention, the 1st flat plate member containing a metal or an inorganic material is processed into a predetermined thickness dimension, and the 1st flat plate member processed into the said predetermined thickness dimension is used. A pattern portion is formed on the first main surface, a base portion is formed, a second flat plate member containing a metal or an inorganic material is processed to form a base, and an organic material is formed on the main surface of the base An imprint mold manufacturing method is provided, wherein a buffer portion including the buffer portion is formed, and the buffer portion and the base portion are joined.
また、本発明の他の一態様によれば、上記のインプリント型を用いて、構造体の表面に凹凸状のパターンを形成すること、を特徴とする構造体の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a structure, characterized in that an uneven pattern is formed on the surface of the structure using the imprint mold.
本発明によれば、転写不良を抑制することができ、型寿命の長いインプリント型、インプリント装置、インプリント型の製造方法、及び構造体の製造方法が提供される。 The present invention provides an imprint mold, an imprint apparatus, an imprint mold manufacturing method, and a structure manufacturing method that can suppress transfer defects and have a long mold life.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be illustrated with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
図1は、第1の実施の形態に係るインプリント型を例示するための模式図である。なお、図中の矢印XYは互いに直交する二方向を表している。
図2、図3は、比較例に係るインプリント型を用いた転写を例示するための模式工程図である。
まず、比較例に係るインプリント型を用いた転写について例示をする。
図2に例示をするインプリント型100aは、いわゆるハードモールドと呼ばれているものである。ハードモールドであるインプリント型100aは、石英、ニッケル(Ni)、シリコン(Si)などの硬い材料を用いて一体に形成されている。このようなインプリント型100aを用いて、平坦度の低い基板101の主面に形成された被転写層102に転写を行う場合を例示する。
FIG. 1 is a schematic diagram for illustrating an imprint type according to the first embodiment. Note that arrows XY in the drawing represent two directions orthogonal to each other.
2 and 3 are schematic process diagrams for illustrating transfer using an imprint mold according to a comparative example.
First, the transfer using the imprint mold according to the comparative example is illustrated.
The
まず、図2(a)に示すように、インプリント型100aを被転写層102に対向させて配設する。次に、図2(b)に示すように、インプリント型100aを被転写層102へ機械的に押し付ける。ここで、いわゆるUV(Ultraviolet)インプリント法を用いて転写を行う場合には、被転写層102を紫外線硬化樹脂などからなるものとし、インプリント型100aを被転写層102へ機械的に押し付けた状態で紫外線を照射して被転写層102を硬化させることで転写を行う。また、いわゆる熱インプリント法を用いて転写を行う場合には、被転写層102を熱可塑性樹脂からなるものとし、これを加熱、軟化させた状態でインプリント型100aを機械的に押し付け、押し付けた状態で冷却、硬化させることで転写を行う。
First, as shown in FIG. 2A, the
この転写の際、インプリント型100aが硬い材料で形成されているため、基板101の歪み具合によっては倣うようにして撓むことができない場合がある。そして、そのような場合には図2(c)に示すような転写不良102aが発生するおそれがある。
At the time of this transfer, since the
図3に例示をするインプリント型100bは、いわゆるソフトモールドと呼ばれているものである。ソフトモールドであるインプリント型100bは、ポリジメチルシロキサン(Polydimethylsiloxane:PDMS)、メタクリル酸メチル樹脂(Polymethylmethacrylate:PMMA)などの柔らかい材料を用いて一体に形成されている。このようなインプリント型100bを用いて、平坦度の低い基板101の主面に形成された被転写層102に転写を行う場合を例示する。
The
まず、図3(a)に示すように、インプリント型100bを被転写層102に対向させて配設する。次に、図3(b)に示すように、インプリント型100bを被転写層102へ機械的に押し付ける。そして、前述したUV(Ultraviolet)インプリント法や熱インプリント法を用いて転写を行う。
この転写の際、インプリント型100bが柔らかい材料で形成されているため、基板101の歪みに対応して撓むことができる。そのため、図3(c)に示すように転写不良のない転写を行うことができる。
First, as shown in FIG. 3A, the
At the time of this transfer, since the
このように、平坦度の低い基板(例えば、液晶表示装置のガラス基板や化合物半導体基板など)の主面に形成された被転写層102に転写を行う場合には、転写不良の低減のためにソフトモールドを用いる方が好ましい。しかしながら、ソフトモールドは変形しやすいのでハードモールドより解像度やパターン転写精度が低下するという問題がある。
As described above, when transfer is performed on the
図4は、比較例に係るインプリント型の変形を例示するための解析図である。なお、図4(a)は石英からなるハードモールド、図4(b)はポリジメチルシロキサン(Polydimethylsiloxane:PDMS)からなるソフトモールドの場合である。また、印加圧力を0.3MPaとした場合である。
図4(a)に示すように、ハードモールドの場合には形状変化がほとんど見られない。そのため、凹凸状のパターンを精度よく、また解像度よく転写することができる。
一方、図4(b)に示すように、ソフトモールドの場合には凹部の形状が変化し、また凸部の位置も図中の左側に移動している。なお、凸部の近傍に記載された破線は凸部の変形前の位置である。そのため、図4(a)に示すハードモールドの場合より解像度やパターン転写精度が低下することになる。
FIG. 4 is an analysis diagram for illustrating an imprint type modification according to the comparative example. 4A shows a hard mold made of quartz, and FIG. 4B shows a soft mold made of polydimethylsiloxane (PDMS). The applied pressure is 0.3 MPa.
As shown to Fig.4 (a), in the case of a hard mold, a shape change is hardly seen. Therefore, the uneven pattern can be transferred with high accuracy and high resolution.
On the other hand, as shown in FIG. 4B, in the case of the soft mold, the shape of the concave portion is changed, and the position of the convex portion is also moved to the left side in the drawing. In addition, the broken line described in the vicinity of the convex portion is the position before the convex portion is deformed. Therefore, the resolution and pattern transfer accuracy are lower than in the case of the hard mold shown in FIG.
このように、高い解像度やパターン転写精度が要求されるような場合には、ハードモールドを用いる方が好ましい。ところが、近年、平坦度の低い基板の主面に形成された被転写層に転写を行う場合であっても、高い解像度やパターン転写精度が要求されるようになってきている。 Thus, when high resolution and pattern transfer accuracy are required, it is preferable to use a hard mold. However, in recent years, even when transferring to a transfer layer formed on the main surface of a substrate with low flatness, high resolution and pattern transfer accuracy have been required.
この場合、非特許文献1に開示がされた技術のように、比較的硬い材料からなるソフトモールドと基台との間に柔らかい材料からなる層を設けたインプリント型とすることもできる。しかしながら、比較的硬い材料とはいえ凹凸状のパターンが形成された部分が樹脂で形成されることになるため強度が低く寿命が短くなるおそれがある。また、解像度やパターン転写精度がハードモールドと比べて低くなるおそれもある。
In this case, as in the technique disclosed in
次に、図1に戻って本実施の形態に係るインプリント型1について例示をする。
図1に示すように、インプリント型1には型部2、緩衝部3、基台4が設けられている。 型部2には、平板状を呈する基部2bと、基部2bの一方の主面に形成された凹凸状のパターン部2aとが設けられている。また、基部2bの凹凸状のパターン部2aが形成された主面とは反対側の主面には緩衝部3が設けられている。型部2(パターン部2a、基部2b)は、金属や無機材料などの高剛性で硬さの硬い材料で形成されている。そのような材料としては、例えば、石英、ニッケル(Ni)、シリコン(Si)などを例示することができる。このような材料により形成されたパターン部2aは、図中のX方向に変形しにくくなる。また、その形状変化も生じにくくなる。そのため、形成されたパターン形状を精度よく、また解像度よく転写することができる。
Next, returning to FIG. 1, the
As shown in FIG. 1, the
一方、型部2の基部2bと緩衝部3とが図中のY方向に撓むことができれば、被転写層102が設けられた基板の主面の形状にパターン部2aを倣わすことができる。そのようにすれば、平坦度の低い基板の主面に形成された被転写層102に転写を行う場合であっても転写不良を低減させることができる。
ここで、基部2bを撓みやすくするためには、その厚み寸法を薄くすることが好ましい。ただし、余り薄くしすぎると破損しやすくなる。そこで、基部2bの厚み寸法が所定の範囲内に収まるようになっている。なお、基部2bの厚み寸法に関しては後述する(図7を参照)。
On the other hand, if the
Here, in order to make the
緩衝部3は、基部2bのパターン部2aが形成された主面とは反対側の主面に設けられている。すなわち、緩衝部3は、型部2と基台4との間に膜状となるようにして設けられている。また、緩衝部3は、有機材料などの柔軟性を有する材料で形成されている。そのような材料としては、例えば、ポリジメチルシロキサン(Polydimethylsiloxane:PDMS)、メタクリル酸メチル樹脂(Polymethylmethacrylate:PMMA)などを例示することができる。前述したように、型部2と緩衝部3とが図中のY方向に撓むことができるようにすることが好ましい。そのため、緩衝部3を撓みやすくするために緩衝部3の厚み寸法を厚くすることが好ましい。ただし、余り厚くしすぎると図中のX方向に変形しやすくなる。そこで、緩衝部3の厚み寸法が所定の範囲内に収まるようになっている。なお、緩衝部3の厚み寸法に関しては後述する(図8を参照)。
The
基台4は、緩衝部3の基部2bとは反対側の主面に設けられ、基部2bと、緩衝部3と、を支持する。また、図示しないインプリント装置にインプリント型1が装着される際に保持される部分でもある(図12を参照)。そのため、金属や無機材料などの高剛性な材料で形成されている。この場合、基台4と型部2とを同じ材料で形成するようにすることもできる。そのような材料としては、例えば、石英、ニッケル(Ni)、シリコン(Si)などを例示することができる。また、型部2や緩衝部3が図中のY方向に撓んでも、基台4が大きく変形しないような剛性とされていることが好ましい。そのため、基台4の厚み寸法を厚くすることが好ましい。ただし、余り厚くしすぎると重量が重くなったり、スペース効率が低下したりするおそれがある。そこで、基台4の厚み寸法は、1mm〜3mm程度とされている。
なお、基台4は、必ずしも必要ではなく緩衝部3を図示しないインプリント装置に装着するようにしてもよい。例えば、基台4を図示しないインプリント装置に設けるようにすることもできる。ただし、基台4を設けるようにすればインプリント型1全体としてのハンドリングや圧力印加を容易にすることができる。
The
The
次に、インプリント型1の構造解析シミュレーションについて例示をする。
図5は、シミュレーションの条件を例示するための模式図である。
図5(a)はインプリント型1の全体構成を例示するための模式図である。この場合、シミュレーションの対象とした部分は図中Aに示す部分である。すなわち、型部2の基部2b、膜状の緩衝部3の撓みの様子をシミュレーションの対象とすることにしている。
Next, the structure analysis simulation of the
FIG. 5 is a schematic diagram for illustrating simulation conditions.
FIG. 5A is a schematic diagram for illustrating the overall configuration of the
図5(b)は、図5(a)のA部を拡大した図である。ここで、基部2bと基台4とは石英で形成され、緩衝部3はポリジメチルシロキサン(Polydimethylsiloxane:PDMS)で形成されたものとした。また、基部2bと緩衝部3との幅寸法を6mmとし、基部2bの厚み寸法を500μm、緩衝部3の厚み寸法を1mmとした。また、基部2bのヤング率を73GPa、緩衝部3のヤング率を5MPaとした。また、平均印加圧力は0.3MPaとした。
FIG.5 (b) is the figure which expanded the A section of Fig.5 (a). Here, the
図5(c)、(d)は、図5(b)に示したものを機械的に押し付ける基板の主面の様子を例示するものである。すなわち、図5(c)は基板の主面の平坦度が高い場合を表し、図5(d)は基板の主面の平坦度が低い場合を表している。なお、図5(d)に示す基板の主面上の高低差を24μmとしている。 FIG. 5C and FIG. 5D illustrate the state of the main surface of the substrate that mechanically presses the one shown in FIG. That is, FIG. 5C shows a case where the flatness of the main surface of the substrate is high, and FIG. 5D shows a case where the flatness of the main surface of the substrate is low. The height difference on the main surface of the substrate shown in FIG. 5D is 24 μm.
図6は、シミュレーションの結果を例示するための図である。なお、各図中の矢印XYは互いに直交する二方向を表している。また、各図中の破線で示す部分は変形前の状態を表している。また、図6(a)は図5(c)に示した平坦度の高い基板に押しつけた場合を表し、図6(b)は図5(d)に示した平坦度の低い基板に押しつけた場合を表している。また、シミュレーション結果のY方向の変位量を実際の変位量の10倍として認識しやすいようにしている。 FIG. 6 is a diagram for illustrating the result of the simulation. In addition, arrow XY in each figure represents two directions orthogonal to each other. Moreover, the part shown with the broken line in each figure represents the state before a deformation | transformation. FIG. 6A shows the case of pressing against the substrate with high flatness shown in FIG. 5C, and FIG. 6B shows pressing with the substrate with low flatness shown in FIG. 5D. Represents the case. In addition, the displacement amount in the Y direction of the simulation result is easily recognized as 10 times the actual displacement amount.
図6(a)に示すように、平坦度の高い基板に押し付ける場合は、端部B、端部Cにおける印加圧力はともに0.3MPaとした。その結果、端部B、端部CにおけるY方向の変位量はともに80μmとなった。これは、緩衝部3が均等に圧縮され基部2bが基板の主面に均等に押しつけられたことを示している。なお、X方向の変位量はほぼ0であった。
図6(b)に示すように、平坦度の低い基板に押しつける場合は、端部Dにおける印加圧力は0.6MPa、端部Eにおける印加圧力は0MPaとして印加圧力に傾斜を与えた。その結果、端部DにおけるY方向の変位量は90μmとなった。また、端部EにおけるY方向の変位量は66μmとなった。なお、X方向の変位量はほぼ0であった。これは、基部2bと緩衝部3とが基板の主面に倣うようにして押しつけられたことを示している。
As shown in FIG. 6A, when pressed against a substrate having a high flatness, the applied pressure at the end B and the end C was set to 0.3 MPa. As a result, the amount of displacement in the Y direction at both end B and end C was 80 μm. This indicates that the
As shown in FIG. 6B, when pressing against a substrate with low flatness, the applied pressure at the end D was 0.6 MPa, the applied pressure at the end E was 0 MPa, and the applied pressure was inclined. As a result, the amount of displacement in the Y direction at the end D was 90 μm. Further, the amount of displacement in the Y direction at the end E was 66 μm. The amount of displacement in the X direction was almost zero. This indicates that the
図7は、基部の厚み寸法とY方向の変位量との関係を例示するためのグラフ図である。なお、緩衝部3はポリジメチルシロキサン(Polydimethylsiloxane:PDMS)で形成されたものとし、その厚み寸法を1mmとした場合である。また、基部2bは石英で形成されたものとした。
図7に示すように、基部2bの厚み寸法を薄くするほどY方向の変位量を大きくすることができる。そのため、基部2bの厚み寸法を薄くするほど基板の歪みに対する許容度を向上させることができる。しかしながら、基部2bの厚み寸法を余り薄くしすぎると破損しやすくなる。一方、基部2bの厚み寸法を余り厚くしすぎるとY方向の変位量が少なくなりすぎて基板の歪みに対する許容度が少なくなるおそれがある。
この場合、基部2bの強度と基板の歪み量などを考慮して、基部2bの厚み寸法を300μm以上、500μm以下とすることが好ましい。そのようにすれば、実用上好ましい結果を得ることができる。
FIG. 7 is a graph for illustrating the relationship between the thickness dimension of the base and the amount of displacement in the Y direction. The
As shown in FIG. 7, the amount of displacement in the Y direction can be increased as the thickness of the
In this case, in consideration of the strength of the
図8は、緩衝部の厚み寸法とY方向の変位量との関係を例示するためのグラフ図である。なお、基部2bは石英で形成されたものとし、その厚み寸法を300μmとした場合である。また、緩衝部3はポリジメチルシロキサン(Polydimethylsiloxane:PDMS)で形成されたものとした。
図8に示すように、緩衝部3の厚み寸法を厚くするほどY方向の変位量を大きくすることができる。そのため、緩衝部3の厚み寸法を厚くするほど基板の歪みに対する許容度を向上させることができる。しかしながら、緩衝部3の厚み寸法を余り厚くしすぎると平坦度が低下するおそれがある。すなわち、一般的には厚み寸法が厚く、かつ平坦度の高い膜を形成することは困難である。そのため、緩衝部3の厚み寸法を余り厚くしようとすると平坦度が低下するおそれがある。一方、緩衝部3の厚み寸法を余り薄くしすぎるとY方向の変位量が少なくなりすぎて基板の歪みに対する許容度が少なくなるおそれがある。
この場合、緩衝部3のX方向の変形量と基板の歪み量などを考慮して、緩衝部3の厚み寸法を0.6mm以上、3mm以下とすることが好ましい。そのようにすれば、実用上好ましい結果を得ることができる。
FIG. 8 is a graph for illustrating the relationship between the thickness dimension of the buffer portion and the amount of displacement in the Y direction. The
As shown in FIG. 8, the amount of displacement in the Y direction can be increased as the thickness of the
In this case, it is preferable that the thickness dimension of the
図9は、第2の実施の形態に係るインプリント型を例示するための模式図である。なお、図中の矢印XYは互いに直交する二方向を表している。
図9に示すように、インプリント型10には型部2、緩衝部13、基台4が設けられている。また、型部2には、平板状を呈する基部2bと、基部2bの一方の主面に形成された凹凸状のパターン部2aが設けられている。また、基部2bの凹凸状のパターン部2aが形成された主面とは反対側の主面には緩衝部13が設けられている。
FIG. 9 is a schematic diagram for illustrating an imprint type according to the second embodiment. Note that arrows XY in the drawing represent two directions orthogonal to each other.
As shown in FIG. 9, the
緩衝部13は、基部2bのパターン部2aが形成された主面とは反対側の主面に設けられている。すなわち、緩衝部13は、型部2と基台4との間に設けられている。また、緩衝部13は、有機材料などの柔軟性を有する材料で形成されている。そのような材料としては、例えば、ポリジメチルシロキサン(Polydimethylsiloxane:PDMS)、メタクリル酸メチル樹脂(Polymethylmethacrylate:PMMA)などを例示することができる。
The
本実施の形態においては、柱状を呈する緩衝部13を複数設けるようにしている。そして、緩衝部13同士の間に空間を設けることで図中のY方向にさらに撓みやすくなるようにしている。この場合、緩衝部13の数や太さを変更することでY方向への撓みやすさを適宜変更することができる。なお、緩衝部13の断面形状には特に限定はないが、撓み方向が片寄らないように対称形とすることが好ましい。この場合、例えば、緩衝部13の断面形状を円形とすることができる。
In the present embodiment, a plurality of
図10は、第2の実施の形態に係るインプリント型の構造解析シミュレーションについて例示をするための図である。
図10(a)は、図5(b)に例示をしたもののようにシミュレーションの対象とした部分を例示するための模式図である。
ここで、基部2bと基台4とは石英で形成され、緩衝部13はポリジメチルシロキサン(Polydimethylsiloxane:PDMS)で形成されたものとした。また、基部2bの幅寸法を6mmとし、基部2bの厚み寸法を500μm、緩衝部13の厚み寸法を1mmとした。また、緩衝部13の配設数を3、断面形状を円形、直径寸法を1mm、配設ピッチを2mmとした。また、基部2bのヤング率を73GPa、緩衝部13のヤング率を5MPaとした。また、平均印加圧力は0.3MPaとした。
FIG. 10 is a diagram for illustrating an imprint type structural analysis simulation according to the second embodiment.
FIG. 10A is a schematic diagram for illustrating a portion subjected to simulation as illustrated in FIG. 5B.
Here, the
図10(b)は、シミュレーションの結果を例示するための図である。なお、図中の矢印XYは互いに直交する二方向を表している。また、平坦度の低い基板に押しつけた場合をシミュレーションするものとしている。また、図中の破線で示す部分は変形前の状態を表している。また、シミュレーション結果のY方向の変位量を実際の変位量の5倍として認識しやすいようにしている。 FIG. 10B is a diagram for illustrating the result of the simulation. Note that arrows XY in the drawing represent two directions orthogonal to each other. In addition, the simulation is performed when pressed against a substrate having low flatness. Moreover, the part shown with the broken line in a figure represents the state before a deformation | transformation. In addition, the displacement amount in the Y direction of the simulation result is easily recognized as five times the actual displacement amount.
図10(b)に示すように、平坦度の低い基板に押しつける場合は、端部Fにおける印加圧力は0.6MPa、端部Gにおける印加圧力は0MPaとして印加圧力に傾斜を与えた。その結果、端部FにおけるY方向の変位量は199μmとなった。また、端部GにおけるY方向の変位量は172μmとなった。なお、X方向の変位量はほぼ0であった。 As shown in FIG. 10B, when pressing against a substrate with low flatness, the applied pressure at the end F was 0.6 MPa, the applied pressure at the end G was 0 MPa, and the applied pressure was inclined. As a result, the amount of displacement in the Y direction at the end F was 199 μm. Further, the amount of displacement in the Y direction at the end G was 172 μm. The amount of displacement in the X direction was almost zero.
このように柱状の緩衝部13を設けるものとすれば、図5に例示をした膜状の緩衝部3と比べてY方向の変位量を大きくすることができる。このことは、基板の歪みに対する許容度を大きくすることができることを意味する。
If the
図11は、緩衝部の形態とY方向の変位量との関係を例示するためのグラフ図である。なお、図中のHは図5に例示をした膜状の緩衝部3の場合、図中のIは図10に例示をした柱状の緩衝部13の場合である。
図11に示すように、基部2bの厚み寸法が500μm以下の場合には、緩衝部の形態の違いによる影響が大きくなることがわかる。そして、図中のIに示すように緩衝部13の形態を柱状とすれば、図中のHに示す膜状の緩衝部3と比べてY方向の変位量を大きくすることができる。
FIG. 11 is a graph for illustrating the relationship between the configuration of the buffer portion and the amount of displacement in the Y direction. In addition, H in the figure is the case of the film-shaped
As shown in FIG. 11, when the thickness dimension of the
以上例示をしたように、本実施の形態に係るインプリント型によれば、平坦度の低い基板(例えば、液晶表示装置のガラス基板や化合物半導体基板など)の主面に形成された被転写層に転写を行う場合であっても、型部の基部と緩衝部とを撓ませることができる。そのため、基部と緩衝部とが撓むことで被転写層が設けられた基板の主面の形状にパターン部が倣うことができる。その結果、転写不良を低減させることができる。また、基板の歪みに対応することができるので大面積を一括して転写することが可能となる。また、型部が高剛性で硬さの硬い材料で形成されているため、解像度やパターン転写精度の向上、型寿命の延長、メンテナンス時間の削減、生産性の向上などを図ることができる。 As illustrated above, according to the imprint type according to the present embodiment, the transferred layer formed on the main surface of a substrate with low flatness (for example, a glass substrate or a compound semiconductor substrate of a liquid crystal display device). Even when transfer is performed, the base part of the mold part and the buffer part can be bent. Therefore, the pattern portion can follow the shape of the main surface of the substrate on which the transfer layer is provided by bending the base portion and the buffer portion. As a result, transfer defects can be reduced. In addition, since it is possible to cope with the distortion of the substrate, a large area can be transferred at once. Further, since the mold part is formed of a material having high rigidity and hardness, it is possible to improve the resolution and pattern transfer accuracy, extend the mold life, reduce the maintenance time, improve the productivity, and the like.
次に、本実施の形態に係るインプリント装置について例示をする。
図12は、本実施の形態に係るインプリント装置について例示をするための模式図である。
図12に示すように、インプリント装置50には、本実施の形態に係るインプリント型、保持手段51、押圧手段52、載置台53が設けられている。
保持手段51は、本実施の形態に係るインプリント型(図12に例示をしたものはインプリント型1)を保持する機能を有する。インプリント型の保持としては基台4を機械的に保持するものを例示することができる。
Next, the imprint apparatus according to the present embodiment is illustrated.
FIG. 12 is a schematic diagram for illustrating the imprint apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 12, the
The holding means 51 has a function of holding the imprint mold according to the present embodiment (the
押圧手段52は、保持手段51を昇降させる機能を有する。そして、保持手段51に保持されたインプリント型を基板103の主面に形成された被転写層102へ機械的に押し付けることができるようになっている。押圧手段52としては、例えば、動力源として空圧や油圧を利用したものなどを例示することができる。ただし、押圧手段52の駆動方式は例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
The
載置台53は、保持手段51と対向して設けられ、被転写層102が設けられた基板103を載置、保持する。また、保持された基板103を水平面内において移動させる機能も有する。載置台53としては、例えば、XYテーブルを例示することができる。また、載置台53に設けられた図示しない保持手段としては、例えば、機械的な保持装置、真空チャック、静電チャックなどを例示することができる。ただし、移動方式や保持方式は例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
The mounting table 53 is provided to face the holding
次に、インプリント装置50の作用について例示をする。
図示しない搬送装置により被転写層102が形成された基板103が搬入され、載置台53の上面に載置される。載置された基板103は載置台53に設けられた図示しない保持手段により保持され、載置台53により所定の位置に移動される。また、載置台53と対向する保持手段51には本実施の形態に係るインプリント型が保持され、押圧手段52により保持手段51を下降させることでインプリント型のパターン部2aを被転写層102へ機械的に押し付ける。
Next, the operation of the
The
ここで、いわゆるUV(Ultraviolet)インプリント法を用いて転写を行う場合には、インプリント型のパターン部2aを被転写層102へ機械的に押し付けた状態で紫外線を照射して被転写層102を硬化させることで転写を行う。この場合、紫外線が透過するようにインプリント型は透明な材料で形成されている。また、紫外線の照射により硬化するように被転写層102は紫外線硬化樹脂などからなるものとされている。
Here, when transfer is performed using a so-called UV (Ultraviolet) imprint method, ultraviolet rays are irradiated in a state where the
また、いわゆる熱インプリント法を用いて転写を行う場合には、被転写層102を熱可塑性樹脂からなるものとし、これを加熱、軟化させた状態でインプリント型のパターン部2aを機械的に押し付け、押し付けた状態で冷却、硬化させることで転写を行う。
In addition, when transfer is performed using a so-called thermal imprint method, the transferred
被転写層102への転写が終了した場合には、押圧手段52により保持手段51を上昇させ、図示しない搬送装置により転写が終了した基板103が搬出される。なお、載置台53により基板103の位置を移動させてインプリント型による転写を継続することもできる。
When the transfer to the
本実施の形態によれば、保持手段51に保持された本実施の形態に係るインプリント型の作用により、基板103の平坦度が低い場合であっても転写不良の低減を図ることができる。また、型部2が高剛性で硬さの硬い材料で形成されているため、解像度やパターン転写精度の向上、型寿命の延長、メンテナンス時間の削減、生産性の向上などを図ることができる。
According to the present embodiment, due to the imprinting function according to the present embodiment held by the holding means 51, transfer defects can be reduced even when the flatness of the
次に、本実施の形態に係るインプリント型の製造方法について例示をする。
図13は、本実施の形態に係るインプリント型の製造方法について例示をするための模式工程図である。
まず、図13(a)に示すように、電子ビームリソグラフィー法や機械加工などを用いて、金属または無機材料を含む平板状部材20の一方の主面にパターン部2aを形成する。
Next, an imprint type manufacturing method according to the present embodiment will be illustrated.
FIG. 13 is a schematic process diagram for illustrating the imprint mold manufacturing method according to the present embodiment.
First, as shown in FIG. 13A, a
次に、図13(b)に示すように、パターン部2aに保護用の樹脂21を塗布した後、平板状部材20の他方の主面(パターン部2aが形成された主面とは反対側の主面)を加工することで所定の厚み寸法を有する基部2bを形成する。
なお、図13(a)、(b)においてはパターン部2aの形成後に所定の厚み寸法を有する基部2bを形成するようにしているが、金属または無機材料を含む平板状部材20を所定の厚み寸法に加工し、それを治具に貼り付けて平板状部材20の一方の主面にパターン部2aを形成するとともに基部2bを形成し、これを治具から外すようにしてもよい。
Next, as shown in FIG. 13B, after the
13A and 13B, the
一方、図13(c)に示すように、金属または無機材料を含む平板状部材を加工することで基台4を形成する。
次に、図13(d)に示すように、基台4の一方の主面に液状の有機材料を塗布し、これを硬化させることで緩衝部3を形成する。有機材料としては、例えば、ポリジメチルシロキサン(Polydimethylsiloxane:PDMS)、メタクリル酸メチル樹脂(Polymethylmethacrylate:PMMA)などを例示することができる。また、硬化させる方法としては加熱によるものを例示することができる。例えば、ポリジメチルシロキサン(Polydimethylsiloxane:PDMS)の場合には加熱温度を70℃〜120℃程度とすることができる。また、二液混合硬化タイプのポリジメチルシロキサン(Polydimethylsiloxane:PDMS)の場合には、所定の割合で混合させることで硬化させることができる。
On the other hand, as shown in FIG.13 (c), the
Next, as shown in FIG. 13 (d), the
なお、柱状の緩衝部13とする場合には、図示しないマスクなどを用いて柱状に樹脂を塗布しこれを硬化させればよい。また、膜状に形成された緩衝部3の一部を除去することで柱状の緩衝部13を形成させるようにしてもよい。
In the case where the
次に、図13(e)に示すように、緩衝部3(緩衝部13)と基部2bとを接合させる。接合には接着剤を用いることができる。この場合、インプリント型をいわゆるUV(Ultraviolet)インプリント法に用いる場合には、接合に用いる接着剤を透明なものとする。
なお、接着剤を用いずに緩衝部3(緩衝部13)の主面をドライエッチングプロセスなどにより荒すことで表面エネルギーを高め、この表面エネルギーを利用して緩衝部3(緩衝部13)と基部2bとを接合させてもよい。
Next, as shown in FIG.13 (e), the buffer part 3 (buffer part 13) and the
Note that the surface energy is increased by roughening the main surface of the buffer portion 3 (buffer portion 13) by a dry etching process or the like without using an adhesive, and the buffer portion 3 (buffer portion 13) and the base portion are utilized by utilizing this surface energy. 2b may be joined.
なお、インプリント型をいわゆるUV(Ultraviolet)インプリント法に用いる場合には、型部2、基台4、緩衝部3、13を透明な材料で形成するようにする。例えば、型部2、基台4を石英などで形成し、緩衝部3、13をポリジメチルシロキサン(Polydimethylsiloxane:PDMS)などで形成するようにする。
When the imprint mold is used for the so-called UV (Ultraviolet) imprint method, the
また、インプリント型をいわゆる熱インプリント法に用いる場合には、型部2、基台4、緩衝部3、13の形成に透明な材料を用いる必要はない。例えば、型部2、基台4をニッケル(Ni)、シリコン(Si)などで形成することができる。なお、熱インプリント法に用いる場合であっても、型部2、基台4、緩衝部3、13を透明な材料で形成することもできる。
Further, when the imprint mold is used for the so-called thermal imprint method, it is not necessary to use a transparent material for forming the
次に、本実施の形態に係る構造体の製造方法について例示をする。
本実施の形態に係る構造体の製造方法においては、本実施の形態に係るインプリント型、インプリント装置を用いて構造体の表面に凹凸状のパターンを形成する。
凹凸状のパターンを有する構造体としては、例えば、半導体装置や発光ダイオードなどの電子デバイス、ディスクリートトラック型パタンド媒体などのような磁気記録媒体などを例示することができる。
Next, a method for manufacturing the structure according to this embodiment is illustrated.
In the structure manufacturing method according to the present embodiment, an uneven pattern is formed on the surface of the structure using the imprint mold and the imprint apparatus according to the present embodiment.
Examples of the structure having an uneven pattern include an electronic device such as a semiconductor device and a light emitting diode, and a magnetic recording medium such as a discrete track pattern medium.
例えば、半導体装置の製造方法においては、成膜・レジスト塗布・露光・現像・エッチング・レジスト除去などによりウェーハ表面にパターンを形成するが、本実施の形態に係るインプリント型、インプリント装置を用いてレジストパターンを形成し、エッチング・レジスト除去を行うことでウェーハ表面にパターンを形成することができる。なお、前述した本実施の形態に係るインプリント型、インプリント装置以外は、既知の技術を適用できるのでそれらの説明は省略する。 For example, in a semiconductor device manufacturing method, a pattern is formed on a wafer surface by film formation, resist application, exposure, development, etching, resist removal, etc., and the imprint type and imprint apparatus according to this embodiment are used. By forming a resist pattern and performing etching and resist removal, the pattern can be formed on the wafer surface. In addition, since a known technique can be applied except for the imprint type and the imprint apparatus according to the present embodiment described above, description thereof will be omitted.
なお、一例として、半導体装置や発光ダイオードなどの電子デバイス、ディスクリートトラック型パタンド媒体などのような磁気記録媒体などを例示したがこれらに限定されるわけではない。表面に凹凸状のパターンを有する構造体の製造に広く適用させることができる。 As an example, an electronic device such as a semiconductor device or a light-emitting diode, a magnetic recording medium such as a discrete track pattern medium, and the like are illustrated, but the invention is not limited thereto. The present invention can be widely applied to the manufacture of structures having a concavo-convex pattern on the surface.
本実施の形態によれば、解像度やパターン転写精度に優れた転写を行うことができるので、構造体の機能を向上させることができる。また、転写不良を低減させることができるので製品歩留まり、生産性の向上も図ることができる。 According to this embodiment, transfer with excellent resolution and pattern transfer accuracy can be performed, so that the function of the structure can be improved. In addition, since transfer defects can be reduced, product yield and productivity can be improved.
以上、本実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、前述したインプリント型、インプリント装置などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
Heretofore, the present embodiment has been illustrated. However, the present invention is not limited to these descriptions.
As long as the features of the present invention are provided, those skilled in the art appropriately modified the design of the above-described embodiments are also included in the scope of the present invention.
For example, the shape, size, material, arrangement, number, and the like of each element included in the above-described imprint mold, imprint apparatus, and the like are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate.
Moreover, each element with which each embodiment mentioned above is combined can be combined as much as possible, and what combined these is also included in the scope of the present invention as long as the characteristics of the present invention are included.
1 インプリント型、2 型部、2a パターン部、2b 基部、3 緩衝部、4 基台、10 インプリント型、13 緩衝部、50 インプリント装置、51 保持手段、52 押圧手段、53 載置台、102 被転写層、103 基板
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記基部の第1の主面上に設けられ、金属及び無機材料の少なくともいずれかを含むパターン部と、
前記基部の前記第1の主面とは反対の第2の主面上に設けられ、有機材料を含む緩衝部と、
を備え、
前記基部と、前記緩衝部と、が撓むことで被転写層が設けられた基板の主面の形状に前記パターン部が倣うこと、を特徴とするインプリント型。 A base including at least one of a metal and an inorganic material;
A pattern portion provided on the first main surface of the base portion and including at least one of a metal and an inorganic material;
A buffer portion provided on a second main surface opposite to the first main surface of the base portion and containing an organic material;
With
An imprint mold characterized in that the pattern portion follows the shape of the main surface of the substrate on which the transfer layer is provided by bending the base portion and the buffer portion.
前記インプリント型を保持する保持手段と、
前記保持手段を昇降させる押圧手段と、
前記保持手段と対向して設けられ、被転写層が設けられた基板を載置する載置台と、
を備えたことを特徴とするインプリント装置。 The imprint mold according to any one of claims 1 to 4,
Holding means for holding the imprint mold;
Pressing means for raising and lowering the holding means;
A mounting table on which the substrate provided with a transfer layer is provided, facing the holding unit;
An imprint apparatus comprising:
前記第1の平板状部材の前記第1の主面とは反対側の第2の主面を加工して所定の厚み寸法を有する基部を形成し、
金属または無機材料を含む第2の平板状部材を加工して基台を形成し、
前記基台の主面上に有機材料を含む緩衝部を形成し、
前記緩衝部と、前記基部と、を接合する、
ことを特徴とするインプリント型の製造方法。 Forming a pattern portion on the first main surface of the first flat plate-like member containing a metal or an inorganic material;
Processing the second main surface opposite to the first main surface of the first flat plate member to form a base portion having a predetermined thickness dimension;
Processing a second flat plate-like member containing a metal or an inorganic material to form a base;
Forming a buffer part containing an organic material on the main surface of the base,
Joining the buffer portion and the base portion;
An imprint type manufacturing method characterized by the above.
前記所定の厚み寸法に加工された第1の平板状部材の第1の主面にパターン部を形成するとともに基部を形成し、
金属または無機材料を含む第2の平板状部材を加工して基台を形成し、
前記基台の主面上に有機材料を含む緩衝部を形成し、
前記緩衝部と、前記基部と、を接合する、
ことを特徴とするインプリント型の製造方法。 Processing the first flat plate-like member containing a metal or an inorganic material into a predetermined thickness;
Forming a pattern portion on the first main surface of the first flat plate member processed into the predetermined thickness and forming a base portion;
Processing a second flat plate-like member containing a metal or an inorganic material to form a base;
Forming a buffer part containing an organic material on the main surface of the base,
Joining the buffer portion and the base portion;
An imprint type manufacturing method characterized by the above.
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