JP2011071399A - ナノインプリントパターン形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基材上の少なくとも一部に、樹脂層を形成し、前記樹脂層に凹状のパターンを有するモールドを接触させた後に、前記基材、前記樹脂層、および前記モールドの周囲の気体の圧力を上げることにより前記樹脂層の一部を前記凹状のパターン内に充填し、前記樹脂層を硬化させて形状を固定した後に、前記樹脂層から前記モールドを剥離し、前記樹脂層に前記凹状のパターンに対応した凸状のパターンを形成することにより課題を解決する。
【選択図】 図1
Description
それゆえ、近年、別の微細加工技術として、基材上に形成した樹脂層をモールドで押圧して、所望の微細なパターンを転写成型するナノインプリント技術が注目を集めている。
熱ナノインプリント技術は、熱可塑性樹脂をガラス転移温度以上に加熱した状態で、モールドを押圧することによりインプリントし、冷却後にモールドを離型して、パターンを転写成型する技術である。モールド、基材ともに材料の選択性が広いという長所がある。
その後、樹脂層2を硬化させて形状を固定し(図2(d))、最後に、モールド3を基材1上の樹脂層2から剥離して、樹脂層2に凹状のパターン4に対応した凸状のパターン9を得る。
すなわち、上述の残留気体の圧力が小さいほど、そして、モールド押圧力が大きいほど、樹脂に転写された凸状のパターンの高さは高いものとなり、アスペクト比の高い樹脂パターンを得ることができる(特許文献3)。
図1は、本発明のパターン形成方法の一例を示す工程図である。
図1(a)に示すように、まず、圧力により変形可能な樹脂層2を形成した基材1と、凹状のパターン4を有するモールド3とを準備する。
ここで、樹脂層2はモールド4の転写領域に応じて形成されていれば良く、基材1の表面の一部に形成されていても、全面に形成されていても良い。また、樹脂層2は予め基材1上に形成されていても良いし、モールドと接触する直前に基材1上に形成されても良い。
本発明においては、紫外線の照射によって架橋反応を起こして硬化する紫外線硬化樹脂であることが、高温過熱などの処理を必要としない点から、好ましい。
次に、図1(b)に示すように、モールド3の凹状のパターン4が設けられた面を、基材1上の樹脂層2に接触させる。この工程により、モールド3の凹状のパターン4は樹脂層2で密閉されることになる。
次に、図1(c)に示すように、基材1、樹脂層2、およびモールド3の周囲の気体の圧力5を上げることにより、樹脂層2の一部を凹状のパターン4内に充填する。
そして、樹脂層2が周囲の全方向から受ける圧力5と密閉された低圧空間である凹状のパターン4内の気圧との圧力差は、モールド3の中央付近、または淵のいずれの部位においても同じである。そのため、本発明においては、上述のエッジ効果の影響を受けずに、アスペクト比の高い樹脂パターンを得ることができる。
後者の方法の場合、生み出せる差圧は最大で大気圧と同じ1×105Pa程度となり、前者の方法の場合よりも生み出せる差圧の最大値は小さくなるが、加圧機構および高圧に耐えるチャンバー等を必要としないため、経済性や安全性の点からは有益である。
次に、図1(d)に示すように、樹脂層2の一部を凹状のパターン4内に充填させた状態で、樹脂層2を硬化させて形状を固定する。
樹脂層2に紫外線硬化樹脂を用いた場合は、例えば、紫外線透過性を有するモールド3を通して樹脂層2に紫外線6を所定量照射することで樹脂層2を硬化させることができる。
最後に、図1(e)に示すように、モールド3を基材1上の樹脂層2から剥離し、樹脂層2に凹状のパターン4に対応した凸状のパターン7を得る。
特に、図1(b)における接触時の凹状のパターン4内の気圧よりも小さい圧力に基材1、樹脂層2、およびモールド3の周囲の気圧を減圧することが好ましい。凹状のパターン4に残留した気体が、凹状のパターン4の体積よりも膨張し、差圧のみでモールドの離型ができることになるからである。
基材として直径100mmのSiウェハを用い、このSiウェハの表面全域に、樹脂層として膜厚800nmの紫外線硬化樹脂PAK−01(東洋合成工業製)をスピン塗布により形成した。
一方、モールドとして、凹状のパターンを有する接触面の大きさが40mm角、厚さが6.35mmの石英モールドを用意した。この石英モールドの接触面40mm角の領域には、凹状のパターンとして、幅100nm、ピッチ200nm、深さ500nmのライン・アンド・スペース・パターンを形成した。
実施例1と同じ基材、樹脂層、モールドを用いて、大気圧雰囲気下で従来のモールド押圧によるナノインプリントパターン形成を実施した。モールド押圧力は1.0×105Paとした。また、樹脂硬化工程は実施例1と同様に、波長365nmの紫外線を、100mJ/cm2の条件でモールド側から照射することにより実施した。
2・・・樹脂層
3・・・モールド
4・・・凹状のパターン
5・・・圧力
6・・・紫外線
7、9・・・凸状のパターン
8・・・モールド押圧力
Claims (6)
- 基材上の少なくとも一部に、樹脂層を形成し、
前記樹脂層に凹状のパターンを有するモールドを接触させた後に、
前記基材、前記樹脂層、および前記モールドの周囲の気体の圧力を上げることにより前記樹脂層の一部を前記凹状のパターン内に充填し、
前記樹脂層を硬化させて形状を固定した後に、
前記樹脂層から前記モールドを剥離し、
前記樹脂層に前記凹状のパターンに対応した凸状のパターンを形成することを特徴とするナノインプリントパターン形成方法。 - 請求項1に記載のナノインプリントパターン形成方法において、
前記樹脂層に前記モールドを接触させる段階の前記基材、前記樹脂層、および前記モールドの周囲の気圧と、
前記基材、前記樹脂層、および前記モールドの周囲の気体の圧力を上げることにより前記樹脂層の一部を前記凹状のパターン内に充填する段階の前記基材、前記樹脂層、および前記モールドの周囲の気圧との差圧が、
1×104Pa〜1×107Paの範囲であることを特徴とするナノインプリントパターン形成方法。 - 請求項1または請求項2に記載のナノインプリントパターン形成方法において、前記基材、前記樹脂層、および前記モールドの周囲の気体の圧力を下げた後に前記樹脂層に前記モールドを接触させることを特徴とするナノインプリントパターン形成方法。
- 請求項3に記載のパターン形成方法において、前記基材、前記樹脂層、および前記モールドの周囲の気体の圧力を下げた後の気圧が、1Pa〜1×10-7Paの範囲であることを特徴とするナノインプリントパターン形成方法。
- 請求項1〜請求項4のいずれかに記載のパターン形成方法において、前記樹脂層を硬化させて形状を固定した後に、前記基材、前記樹脂層、および前記モールドの周囲の気体の圧力を下げ、続いて前記樹脂層から前記モールドを剥離することを特徴とするパターン形成方法。
- 請求項5に記載のパターン形成方法において、前記樹脂層を硬化させて形状を固定した後に、前記基材、前記樹脂層、および前記モールドの周囲の気体の圧力を下げて到達する気圧が、前記樹脂層に前記モールドを接触させる前に、前記樹脂層と前記モールドとの周囲の気体の圧力を下げて到達した気圧よりも小さい圧力であることを特徴とするナノインプリントパターン形成方法。
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