JP2013016734A - ナノインプリント用モールドを作製する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 パターンを有する領域の寸法のバラツキを抑制しつつ繰り返し再生可能なナノインプリント用モールドを作製する方法を提供する。
【解決手段】 ガラスモールド１における第２のメサ部１２の上面１２ａ上に設けられた樹脂製のパターン樹脂部４０がパターンＰを有している。したがって、ナノインプリント用モールド５０を繰り返し使用してパターンＰに汚れやキズが生じた場合には、酸素アッシング等を行うことにより、パターン樹脂部４０のみを除去して再生することができる。また、パターン樹脂部４０が、ガラスモールド１の主面１ａから突出した第２のメサ部１２の上面１２ａに塗布されたレプリカ用樹脂３０から形成される。したがって、ナノインプリント用モールド５０を繰り返し再生する場合において、パターンＰを有するパターン領域の寸法が、第２のメサ部１２の上面１２ａの寸法にバラツキなく固定される。
【選択図】図６

Description

本発明は、ナノインプリントのためのパターンを有するナノインプリント用モールドを作製する方法に関する。

上記技術分野の従来の方法として、例えば特許文献１に記載の微細構造体の製造方法が知られている。この製造方法においては、まず、支持基材としての石英板を準備し、その石英板の表面に緩衝層原料を塗布する。続いて、平面プレートによって緩衝層原料を加圧・平坦化した状態において、緩衝層原料に紫外線を照射することにより、緩衝層を形成する。平面プレートを除いた後に、パターン層となる樹脂組成物を緩衝層の上に滴下する。一方で、ナノインプリントのためのパターンに対応したマスターパターンを有する石英製マスターモールドを用意する。そのマスターモールドを、緩衝層の上に滴下された樹脂組成物に押し付けた状態において、樹脂組成物に紫外線を照射することにより樹脂組成物を硬化させる。そして、硬化した樹脂組成物からマスターモールドを離間させることにより、ナノインプリントのためのパターンを有するパターン層を形成する。これにより、支持基材、緩衝層、及びパターン層からなる微細構造体が製造される。

特開２０１０−５９７１号公報

特許文献１に記載の微細構造体の製造方法においては、樹脂製のパターン層と石英製の支持基材との間に緩衝層を設けることにより、うねりのある被転写体に対するナノインプリントにおいて転写不良領域を低減可能な微細構造体を提供することを図っている。しかしながら、この製造方法は、上述したように緩衝層を設けるため、製造工程が煩雑となる。このため、繰り返し使用することによってパターン層に汚れやキズが生じた場合には、微細構造体を再生して使用することが困難である。一方で、特許文献１に記載の微細構造体の製造方法においては、平坦な支持基材の上にパターン層が形成される。このため、たとえ微細構造体を再生できたとしても、パターンを有する領域を同一の寸法に再現することが困難である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、パターンを有する領域の寸法のバラツキを抑制しつつ繰り返し再生可能なナノインプリント用モールドを作製する方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のナノインプリント用モールドを作製する方法は、ナノインプリントのためのパターンを有するナノインプリント用モールドを作製する方法であって、ナノインプリント用モールドの基体の突出面の上に設けられパターンを有するパターン樹脂部を除去することにより、基体の突出面を露出する工程と、突出面を露出した後に、突出面の上に新たなパターン樹脂部のための樹脂を塗布する工程と、樹脂を塗布した後に、パターンのためのマスターパターンを有するマスターモールドを、樹脂に押し付ける工程と、マスターモールドを樹脂に押し付けた後に、樹脂を硬化させることによりマスターパターンを樹脂に転写する工程と、マスターパターンを樹脂に転写した後に、マスターモールドを樹脂から離間することにより、パターンを有する新たなパターン樹脂部を突出面の上に形成する工程と、を備え、基体は、主面と、主面から突出した第１のメサ部とを有し、基体の突出面は、第１のメサ部の上面であり、基体は、石英ガラスからなり、突出面を露出する工程においては、パターン樹脂部を除去するために少なくとも酸素アッシング行う、ことを特徴とする。

この方法においては、石英ガラス製の基体の上に設けられた樹脂製のパターン樹脂部が、ナノインプリントのためのパターンを有している。したがって、繰り返し使用して当該パターンに汚れやキズが生じた場合には、例えば酸素アッシング等を行うことにより、パターン樹脂部のみを除去して容易に再生することができる。また、この方法においては、パターン樹脂部が、基体の主面から突出したメサ部の上面に塗布された樹脂から形成される。したがって、ナノインプリント用モールドを繰り返し再生する場合においても、ナノインプリントのためのパターンを有する領域の寸法を、メサ部の上面の寸法にバラツキなく固定することができる。

本発明のナノインプリント用モールドを作製する方法は、突出面を露出する工程と樹脂を塗布する工程との間において、突出面の接触角を測定する工程をさらに備えることができる。この方法によれば、突出面の接触角を測定することにより、突出面の表面状態がパターン樹脂部のための樹脂の塗布に適した状態であるか否かを判定することができる。

また、本発明のナノインプリント用モールドを作製する方法は、突出面を露出する工程と樹脂を塗布する工程との間において、突出面の上に密着剤を塗布する工程をさらに備え、樹脂を塗布する工程においては、密着剤を介して突出面の上に樹脂を塗布するものとすることができる。この方法によれば、基体の突出面とパターン樹脂部との密着性を高めることができる。

また、本発明のナノインプリント用モールドを作製する方法は、突出面を露出する工程においては、パターン樹脂部を除去するために硫酸と過酸化水素との混合液による洗浄をさらに行うものとすることができる。この方法によれば、例えば、パターン樹脂部を形成する際に基体のメサ部の側面等に樹脂が付着した場合においても、その樹脂を確実に除去することができる。

また、本発明のナノインプリント用モールドを作製する方法は、突出面を露出する工程においては、パターン樹脂部を除去するために水素プラズマ処理をさらに行うものとすることができる。例えば、パターン樹脂部のための樹脂がフッ素を含む場合には、パターン樹脂部を除去した後においても、基体の突出面上にフッ化物が残存する場合がある。この方法によれば、そのように突出面に残存したフッ化物を確実に除去することができる。

さらに、本発明のナノインプリント用モールドを作製する方法においては、基体は、第１のメサ部の上面から突出した第２のメサ部を有し、基体の突出面は、第２のメサ部の上面であるものとすることができる。この場合、基体の主面には、第１のメサ部と第２のメサ部との２段のメサが設けられることとなる。このため、第１のメサ部と第２のメサ部との間の領域が、樹脂の逃げシロとして機能する。その結果、パターン樹脂部のための樹脂等の余剰分が、その逃げシロに逃がされ、ナノインプリントに悪影響を及ぼすことが避けられる。

本発明によれば、パターンを有する領域の寸法のバラツキを抑制しつつ繰り返し再生可能なナノインプリント用モールドを作製する方法を提供することができる。

本発明のナノインプリント用モールドを作製する方法の一実施形態の方法の主要な工程を示す図である。 本発明のナノインプリント用モールドを作製する方法の一実施形態の方法の主要な工程を示す図である。 本発明のナノインプリント用モールドを作製する方法の一実施形態の方法の主要な工程を示す図である。 本発明のナノインプリント用モールドを作製する方法の一実施形態の方法の主要な工程を示す図である。 本発明のナノインプリント用モールドを作製する方法の一実施形態の方法により作製されたナノインプリント用モールドを用いてナノインプリントを行う様子を示す図である。 本発明のナノインプリント用モールドを作製する方法の一実施形態の方法の主要な工程を示す図である。

本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明のナノインプリント用モールドを作製する方法に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一部分には同一の符号を付する。

図１〜４、及び図６は、本発明のナノインプリント用モールドを作製する方法の一実施形態の方法の主要な工程を示す図である。本実施形態に係る方法において作成されるナノインプリント用モールドは、例えば、複数のショットエリアに順次ナノインプリントを行うステップアンドリピート方式に用いることができる。

本実施形態に係る方法においては、まず、図１に示されるように、ガラスモールド（基体）１を用意する（工程Ｓ１０１）。ガラスモールド１は、紫外線を透過する石英ガラスによって、正方形板状に形成されている。より具体的には、ガラスモールド１は、６０２５基板を１／４カットすることにより形成される。ガラスモールド１の平面視における一辺の長さＬ１は、例えば６５ｍｍ程度である。ガラスモールド１の厚さＴ１は、例えば６ｍｍ程度である。

ガラスモールド１は、主面１ａを有している。また、ガラスモールド１は、主面１ａから突出して設けられた島状のメサ部１０を有している。メサ部１０は、ガラスモールド１の主面１ａの略中央部に設けられている。メサ部１０は、正方形板状を呈している。メサ部１０は、ガラスモールド１の主面１ａと略平行な上面（突出面）１０ａを有している。後の工程において、この上面１０ａの上にパターン樹脂部が形成される。上面１０ａの角部には、一対のアライメントマークＡが設けられている。

メサ部１０は、第１のメサ部１１と第２のメサ部１２とからなる。第１のメサ部１１は、正方形板状を呈している。第１のメサ部１１は、ガラスモールド１の主面１ａから突出して設けられている。第１のメサ部１１は、ガラスモールド１の主面１ａと略平行な上面１１ａを有している。第１のメサ部１１の幅Ｗ１１は、例えば６ｍｍ程度である（ただし、第１のメサ部１１の幅Ｗ１１は、後述する第２のメサ部１２の幅Ｗ１２の値に応じて決定することができる）。ガラスモールド１の主面１ａからの第１のメサ部１１の高さＨ１１は、例えば１０μｍ程度である。

第２のメサ部１２は、第１のメサ部１１の上面１１ａから突出して設けられている。第２のメサ部１２は、第１のメサ部１１の上面１１ａの略中央部に設けられている。第２のメサ部１２は、正方形板状を呈している。第２のメサ部１２は、ガラスモールド１の主面１ａ及び第１のメサ部１１の上面１１ａと略平行な上面１２ａを有している。メサ部１０の上面１０ａは、この第２のメサ部１２の上面１２ａである。

本実施形態に係る方法において作製されるナノインプリント用モールドを用いたナノインプリントにおいては、第２のメサ部１２の上面１２ａがショットフィールドとなる。換言すれば、本実施形態に係る方法において作製されるナノインプリント用モールドにおいては、第２のメサ部１２の上面１２ａの寸法がショットエリアの寸法を規定する。第２のメサ部１２の幅Ｗ１２は、例えば５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲において、所望するショットエリアの寸法に応じて任意に設定される。第１のメサ部１１の上面１１ａからの第２のメサ部１２の高さＨ１２は、例えば１μｍ程度である。なお、第１のメサ部１１の幅Ｗ１１と第２のメサ部１２の幅Ｗ１２との差Ｄ１２は、例えば７０μｍ程度とすることができる。

続いて、図２の（ａ）部に示されるように、第２のメサ部１２の上面１２ａの上に、密着剤２０を塗布する（工程Ｓ１０２）。これにより、第２のメサ部１２の上面１２ａと、後述するパターン樹脂部との密着性を向上させることができる。密着剤２０は、例えばスピン塗布によって上面１２ａの全面に塗布される。密着剤２０としては、例えば、２−プロパノール、ＴＥＯＳ、シラン系カップリング剤（例えば信越化学工業（株）社製ＬＳ−３３８０（商品名））、及び硝酸水溶液の混合液を用いることができる。

続いて、図２の（ｂ）部に示されるように、第２のメサ部１２の上面１２ａの上に、レプリカ用樹脂３０を塗布する（工程Ｓ１０３）。より具体的には、この工程では、密着剤２０を介して第２のメサ部１２の上面１２ａの上に密着剤２０を塗布する。レプリカ用樹脂３０の塗布量は、例えば０．０１３μＬ程度とすることができる。レプリカ用樹脂３０としては、離形性や密着剤２０との密着性を考慮すると、例えばフッ素を含有する感光性樹脂を用いることができる。

続いて、図３の（ａ）部に示されるように、マスターモールドＭの位置合わせを行う（工程Ｓ１０４）。より具体的には、この工程では、まずマスターモールドＭを用意する。マスターモールドＭは、ナノインプリントのためのパターンに対応したマスターパターンＭＰを有している。そして、マスターパターンＭＰが第２のメサ部１２の上面１２ａに対向するように、アライメントマークＡを参照してマスターモールドＭの位置合わせを行う。なお、マスターモールドＭのマスターパターンＭＰの表面には、レプリカ用樹脂３０との離形性を向上させるために、所定の離形剤を予め塗布することができる。

続いて、図３の（ｂ）部に示されるように、マスターモールドＭをレプリカ用樹脂３０に押し付ける（工程Ｓ１０５）。より具体的には、この工程では、マスターモールドＭのマスターパターンＭＰを第２のメサ部１２の上面１２ａの上に配置されたレプリカ用樹脂３０に押し付ける。このとき、レプリカ用樹脂３０の余剰分が第２のメサ部１２の上面１２ａからはみ出る場合があるが、その余剰分は、第２のメサ部１２と第１のメサ部１１との間の領域（すなわち、第２のメサ部１２の側面１２ｂと第１のメサ部１１の上面１１ａとで画定される領域）に逃がされる。

続いて、図４の（ａ）部に示されるように、レプリカ用樹脂３０にマスターモールドＭを押し付けた状態において、レプリカ用樹脂３０を硬化させ、マスターモールドＭのマスターパターンＭＰをレプリカ用樹脂３０に転写する（工程Ｓ１０６）。より具体的には、この工程では、レプリカ用樹脂３０にマスターモールドＭを押し付けた状態において、マスターモールドＭの裏面側からレプリカ用樹脂３０に紫外線ＵＶを照射することによって、レプリカ用樹脂３０を硬化させる。

続いて、図４の（ｂ）部に示されるように、硬化されたレプリカ用樹脂３０からマスターモールドＭを離間することにより、ナノインプリントのためのパターンＰを有するパターン樹脂部４０を第２のメサ部１２の上面１２ａの上に形成する（工程Ｓ１０７）。これにより、ナノインプリントのためのパターンＰを有するナノインプリント用モールド５０が作製される。なお、パターンＰは、例えば、半導体光素子の回折格子のためのパターンとすることができる。

以上の工程により作製されたナノインプリント用モールド５０は、例えば以下のようにしてナノインプリントに用いることができる。すなわち、まず、図５に示されるように、ナノインプリントの対象となる基板６０を用意する。基板６０としては、例えば、Ｓｉ、ＩｎＰ、及びＧａＡｓといった半導体基板や、金属、ガラス、石英及びプラスチックといった各種材料の基板であって、所定の強度及び加工性を有するものを用いることができる。基板６０の表面６０ａには、複数のショットエリアＳＨが設定されている。

続いて、基板６０の表面６０ａの一のショットエリアＳＨの上にナノインプリント用の樹脂７０を塗布する。樹脂７０は、例えば、フッ素を含有する感光性樹脂とすることができる。そして、ナノインプリント用モールド５０を樹脂７０に押し付けつつ樹脂７０を硬化し、ナノインプリント用モールド５０を離間する。これにより、当該一のショットエリアＳＨの上にパターンＰが転写される。

なお、樹脂７０にナノインプリント用モールド５０を押し付けたとき、樹脂７０の余剰分が、第２のメサ部１２の上面１２ａ及びパターンＰからはみ出る場合があるが、その余剰分は、第２のメサ部１２と第１のメサ部１１との間の領域（すなわち、第２のメサ部１２の側面１２ｂと第１のメサ部１１の上面１１ａとで画定される領域）に逃がされるので、隣接する別のショットエリアＳＨに侵入することが避けられる。

このようにナノインプリント用モールド５０を用いてナノインプリントを繰り返すと、パターン樹脂部４０のパターンＰに汚れや傷が生じる場合がある。そのような場合には、本実施形態に係る方法においては、以下のようにナノインプリント用モールド５０の再生を行うことができる。すなわち、まず、図６の（ａ）部及び（ｂ）部に示されるように、第２のメサ部１２の上面１２ａに設けられたパターン樹脂部４０を除去することにより、第２のメサ部１２の上面１２ａを露出させる（工程Ｓ１０８）。この工程では、例えば、酸素アッシング、硫酸と過酸化水素との混合液による洗浄、及び水素プラズマ処理を行うことによって、パターン樹脂部４０を除去することができる。

この工程において、酸素アッシングに加えて硫酸と過酸化水素との混合液による洗浄をさらに行えば、第２のメサ部１２の側面１２ｂ等にレプリカ用樹脂３０が付着した場合においても、そのレプリカ用樹脂３０を確実に除去することができる。また、この工程において、酸素アッシングや硫酸と過酸化水素との混合液による洗浄に加えて、水素プラズマ処理をさらに行えば、第２のメサ部１２の上面１２ａにフッ化物が残存した場合においても、そのフッ化物を確実に除去することができる。

続いて、図６の（ｂ）部に示されるように、第２のメサ部１２の上面１２ａの表面状態を確認する（工程Ｓ１０９）。このように、第２のメサ部１２の上面１２ａの表面状態を確認すれば、パターン樹脂部４０の除去が確実に行われたか否かを確認することができる。したがって、例えば、パターン樹脂部４０の除去が確実に行われていない状態において、後の工程が行われることを避けることができる。

特に、この工程Ｓ１０９においては、第２のメサ部１２の上面１２ａの表面状態として、第２のメサ部１２の上面１２ａの接触角を測定することができる。その場合、測定された接触角が、所定の値（例えば５度）よりも小さいか否かを確認する。これにより、第２のメサ部１２の上面１２ａの表面状態が、パターン樹脂部４０のためのレプリカ用樹脂３０の塗布に適した状態であるか否かを確実に判定することができる。この確認の結果、第２のメサ部１２の上面１２ａの接触角が、所定の値よりも大きい場合には、工程Ｓ１０８を再度行う。

このような工程Ｓ１０９の確認の結果、例えば、第２のメサ部１２の上面１２ａの接触角が所定の値よりも小さい場合には、上述した工程Ｓ１０２〜工程Ｓ１０７を再度実行する。つまり、ナノインプリント用モールド５０を再生する場合には、上述した工程Ｓ１０８、工程Ｓ１０９、工程Ｓ１０２、工程Ｓ１０３、工程Ｓ１０４、工程Ｓ１０５、工程Ｓ１０６、及び工程Ｓ１０７の順に実行する。これにより、パターン樹脂部４０が一旦除去された後に、第２のメサ部１２の上面１２ａの上に新たなパターン樹脂部４０が形成され、ナノインプリント用モールド５０の再生が行われる。

以上説明したように、本実施形態に係る方法においては、石英ガラス製のガラスモールド１における第２のメサ部１２の上面１２ａ上に設けられた樹脂製のパターン樹脂部４０が、ナノインプリントのためのパターンＰを有している。したがって、ナノインプリント用モールド５０を繰り返し使用して当該パターンＰに汚れやキズが生じた場合には、例えば酸素アッシング等を行うことにより、パターン樹脂部４０のみを除去して容易に再生することができる。また、本実施形態に係る方法においては、パターン樹脂部４０が、ガラスモールド１の主面１ａから突出した第２のメサ部１２の上面１２ａに塗布されたレプリカ用樹脂３０から形成される。したがって、ナノインプリント用モールド５０を繰り返し再生する場合においても、ナノインプリントのためのパターンＰを有する領域の寸法が、第２のメサ部１２の上面１２ａの寸法にバラツキなく固定される。

以上の実施形態は、本発明に係るナノインプリント用モールドを作製する方法の一実施形態を説明したものであり、本発明に係るナノインプリント用モールドを作製する方法は、本実施形態に係る方法に限定されない。本発明のナノインプリント用モールドを作製する方法は、各請求項の要旨を変更しない範囲において、本実施形態に係る方法を任意に変更したものとすることができる。

例えば、ガラスモールド１として、第２のメサ部１２を有さないものを用いることができる。その場合には、第１のメサ部１１の上面１１ａの上にパターン樹脂部４０を形成する。したがって、その場合には、第１のメサ部１１の上面１１ａの幅Ｗ１１を、所望するショットエリアの寸法に応じて設定する。

１…ガラスモールド（基体）、１０…メサ部、１０ａ…上面（突出面）、１１…第１のメサ部、１１ａ…上面（突出面）、１２…第２のメサ部、１２ａ…上面（突出面）、２０…密着剤、３０…レプリカ用樹脂（樹脂）、４０…パターン樹脂部、５０…ナノインプリント用モールド、Ｐ…パターン、Ｍ…マスターモールド、ＭＰ…マスターパターン。

Claims (6)

1. ナノインプリントのためのパターンを有するナノインプリント用モールドを作製する方法であって、
   ナノインプリント用モールドの基体の突出面の上に設けられ前記パターンを有するパターン樹脂部を除去することにより、前記基体の前記突出面を露出する工程と、
   前記突出面を露出した後に、前記突出面の上に新たなパターン樹脂部のための樹脂を塗布する工程と、
   前記樹脂を塗布した後に、前記パターンのためのマスターパターンを有するマスターモールドを、前記樹脂に押し付ける工程と、
   前記マスターモールドを前記樹脂に押し付けた後に、前記樹脂を硬化させることにより前記マスターパターンを前記樹脂に転写する工程と、
   前記マスターパターンを前記樹脂に転写した後に、前記マスターモールドを前記樹脂から離間することにより、前記パターンを有する前記新たなパターン樹脂部を前記突出面の上に形成する工程と、を備え、
   前記基体は、主面と、前記主面から突出した第１のメサ部とを有し、
   前記基体の前記突出面は、前記第１のメサ部の上面であり、
   前記基体は、石英ガラスからなり、
   前記突出面を露出する工程においては、前記パターン樹脂部を除去するために少なくとも酸素アッシング行う、
   ことを特徴とするナノインプリント用モールドを作製する方法。
2. 前記突出面を露出する工程と前記樹脂を塗布する工程との間において、前記突出面の接触角を測定する工程をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載のナノインプリント用モールドを作製する方法。
3. 前記突出面を露出する工程と前記樹脂を塗布する工程との間において、前記突出面の上に密着剤を塗布する工程をさらに備え、
   前記樹脂を塗布する工程においては、前記密着剤を介して前記突出面の上に前記樹脂を塗布する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のナノインプリント用モールドを作製する方法。
4. 前記突出面を露出する工程においては、前記パターン樹脂部を除去するために硫酸と過酸化水素との混合液による洗浄をさらに行う、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のナノインプリント用モールドを作製する方法。
5. 前記突出面を露出する工程においては、前記パターン樹脂部を除去するために水素プラズマ処理をさらに行う、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のナノインプリント用モールドを作製する方法。
6. 前記基体は、前記第１のメサ部の前記上面から突出した第２のメサ部を有し、
   前記基体の前記突出面は、前記第２のメサ部の上面である、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のナノインプリント用モールドを作製する方法。

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