JP2013045875A - ナノインプリントリソグラフィ用モールド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 略矩形状の上面に転写領域を有するメサ構造体を備えたナノインプリントリソグラフィ用モールドにおいて、前記メサ構造体の上面の四隅の少なくとも一の角部に、先端角度が鋭角である第1の突起形状と、前記第1の突起形状の両脇の第2および第3の突起形状とを有する離型開始構造を形成することにより、上記課題を解決する。
【選択図】 図1
Description
上記の光インプリント法は、室温でパターン転写でき、熱インプリント法のような加熱・冷却サイクルが不要でモールドや樹脂の熱による寸法変化が生じないために、解像性、アライメント精度、生産性などの点で優れていると言われている。
すなわち、ナノインプリントリソグラフィ用モールドは、通常、その転写領域の面が、前記非転写領域の面から所定の高さの位置に形成されたメサ構造を有している。
より具体的には、例えば、図11に示すように、一般的なナノインプリントリソグラフィ用モールド101は、基板107の上に、略矩形状の上面(転写領域102)と傾斜領域103からなるメサ構造体105を有しており、転写領域102と非転写領域106とは、高さ位置が異なっている。
まず、図12(a)に示すように、ナノインプリントリソグラフィ用モールド101を準備し、被転写基板111上に未硬化の硬化型樹脂112を形成する。
次に、モールド101と被転写基板111上の樹脂112とを接触させ(図12(b))、例えば、紫外線114を所定量照射することにより、樹脂112を硬化させ(図12(c))、その後、モールド101を離型して硬化した樹脂パターン113を得る((図12(d)))。
上記の離型を容易に行うために、一般的に、硬化した樹脂がモールドに付着することを防ぐために、モールド側に離型処理が行われている。さらに、例えば、離型開始点として、転写領域の外側に、転写領域内の凹部よりも開口寸法および深さが大きい凹形状を形成する方法や、断面形状が、円錐形状又は三角柱形状の凸部を形成する方法が提案されている(特許文献3)。
まず、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用モールドについて説明する。
図1は、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用モールドの一例を示す概観図であり、(a)は平面図、(b)は(a)におけるA−A断面図を示す。
図1(a)および(b)に示すように、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用モールド1は、基板7の上に、略矩形状の上面に転写領域2を有するメサ構造体5と、前記メサ構造体5の周辺に非転写領域6を備えており、平面視上、前記メサ構造体5の上面の四隅の角部には、先端角度が鋭角である第1の突起形状と、前記第1の突起形状の両脇の第2および第3の突起形状を有する離型開始構造4が形成されている。
次に、本発明に係る離型開始構造について説明する。
図2は、本発明に係る離型開始構造の例を示す説明図である。ここで、図2(a)は第2および第3の突起形状9、10の先端角度(β1、β2)が鈍角である例を示し、図2(b)は第2および第3の突起形状11、12の先端角度(β3、β4)が鋭角である例を示している。
例えば、図2(a)に示すように、本発明に係る離型開始構造4は、先端角度(α1)が鋭角である第1の突起形状8と、前記第1の突起形状8の両脇にある第2の突起形状9、および第3の突起形状10を有している。
それゆえ、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用モールドは、前記メサ構造体の角部以外の転写領域における凹凸パターンと、被転写体上に形成された樹脂との間の離型力を低減させることができ、モールドを被転写体から離型する際のパターン欠陥の発生を抑制することができる。
このような形態であれば、後述するシミュレーション結果から、図2(b)に示すような、第2および第3の突起形状11、12の先端角度(β3、β4)が鋭角である場合よりも、前記離型開始構造に応力集中させる効果が高いからである。
このような形態であれば、被転写体における所定の転写領域を飛び出さない範囲で、前記第1の突起形状の先端角度を効率的に鋭角にできるからである。
このような形態であれば、後述するシミュレーション結果に示すように、前記先端角度が40度〜90度の範囲である場合よりも、前記離型開始構造に応力集中させる効果が高いからである。
以下、本発明の作用効果について検証したシミュレーションに基づいて、本発明をさらに具体的に説明する。
まず、シミュレーションモデルについて説明する。
図4は、本発明に係る離型開始構造のシミュレーションモデルを説明する図であり、(a)はメサ構造体全体の平面図、(b)はシミュレーションモデルの平面図を示す。
それゆえ、本シミュレーションでは、計算時間が増大になることを抑制しながら、効率的な計算結果を得るために、図4(b)に示すように、平面視上、メサ構造体5を、その中心からXY方向に四等分した領域の一つを切り出し、シミュレーションのモデルとした。
続いて、前記切り出したモデルに対して、どのような条件でシミュレーションしたかについて説明する。
図5は、本発明に係るシミュレーション条件を説明する図であり、(a)はシミュレーションモデルの斜視図、(b)はシミュレーションモデルの側面図を示す。
図5(a)、および(b)に示すように、シミュレーションモデル20は、仮想基板21、仮想メサ構造体22、仮想硬化型樹脂23から構成されている。なお、図5(a)、(b)においては、実際のナノインプリントリソグラフィのインプリント工程に合わせて、メサ構造体の上面(転写領域)側が下側になるように図示している。
また、弾性率は、仮想基板21および仮想メサ構造体22が72GPa、仮想硬化型樹脂23が1GPaとした。
また、ポアッソン比は、仮想基板21および仮想メサ構造体22が0.17、仮想硬化型樹脂23が0.3とした。
なお、計算には、SIMULIA社の汎用非線形有限要素解析(FEM)ソフトであるAbaqusを用いた。
<突起形状の数の違いに対する歪みの比較>
まず、メサ構造体の角部に形成する突起形状の数の違いに対する歪みの比較に関するシミュレーション結果について説明する。
ここで、図6(a)は、上述の図3(a)に示すような従来の角部構造の例(比較例1)を示し、図6(b)は、上述の図3(b)に示すような突起形状が2個の角部構造の例(比較例2)を示し、図6(c)は、上述の図2(b)に示すような本発明に係る離型開始構造の例(実施例1)を示している。
一方、突起形状が2個の比較例2は、従来の角部構造の比較例1よりも、その最大歪は小さな値であり、応力集中させる効果は低いことが判明した。
次に、突起形状を3個有する本発明に係る離型開始構造において、中央の第1の突起形状の先端角度を一定にして両脇の第2、第3の突起形状の先端角度を変更した場合のシミュレーション結果について説明する。
図7(a)〜(c)に示すいずれの離型開始構造においても、中央の第1の突起形状8の先端角度(α1)は等しい角度(鋭角)である。
一方、両脇の第2および第3の突起形状の先端角度については、図7(a)に示す第2および第3の突起形状9A、10Aの先端角度(β9A、β10A)は共に63.4°であり、図7(b)に示す第2および第3の突起形状9B、10Bの先端角度(β9B、β10B)は共に116.6°であり、図7(c)に示す第2および第3の突起形状9C、10Cの先端角度(β9C、β10C)は共に166.0°になっている。
ここで、図8(a)は、上述の図7(a)に示す本発明に係る離型開始構造の例(実施例1)の結果を示し、図8(b)は、上述の図7(b)に示す本発明に係る離型開始構造の例(実施例2)の結果を示し、図8(c)は、上述の図7(c)に示す本発明に係る離型開始構造の例(実施例3)の結果を示している。なお、図8(a)は、上述の図6(c)と同じものである。
図8に示す各離型開始構造のシミュレーション結果に基づいて、上述の表1に示した従来の角部構造の例(比較例1)の最大歪の値を1とした場合の相対最大歪を計算した。結果を表2に示す。
さらに、本発明において、その最大歪は、第2および第3の突起形状の先端角度に依存し、前記先端角度が大きいほど、前記最大歪の値が大きくなる傾向を示すことも判明した。
そして、上記の結果から、第2および第3の突起形状の先端角度が鈍角である実施例2および実施例3は、前記角度が鋭角の実施例1よりも、その最大歪は大きな値となり、角部に応力を集中させる効果が高いことから、離型開始構造としてより好ましい形態であることも判明した。
次に、本発明に係る離型開始構造において、両脇の第2、第3の突起形状の先端角度を一定にして、中央の第1の突起形状の先端角度を変更した場合のシミュレーション結果について説明する。
本シミュレーションにおいては、両脇の第2および第3の突起形状9、10の先端角度(β1、β2)を一定(共に135度)とし、中央の第1の突起形状8の先端角度(α1)を、20度〜90度の範囲で変更した。
そして、先端角度(α1)が90度の場合(すなわち、従来の角部構造)の最大歪の値を1として、各種の先端角度(α1)に対する相対最大歪を計算した。結果を図10に示す。
さらに、第1の突起形状8の先端角度(α1)が20度〜40度の範囲における図10のグラフの傾きは、40度〜90度の範囲における傾きよりも急であることから、本発明においては、前記第1の突起形状の先端角度は、20度〜40度の範囲であることが好ましいものと考えられる。
2・・・転写領域
3・・・傾斜領域
4・・・離型開始構造
5・・・メサ構造体
6・・・非転写領域
7・・・基板
8、8A、8B・・・第1の突起形状
9、9A、9B、9C、11・・・第2の突起形状
10、10A、10B、10C、12・・・第3の突起形状
20・・・シミュレーションモデル
21・・・仮想基板
22・・・仮想メサ構造体
23・・・仮想硬化型樹脂
31、32・・・角部構造
41、42・・・突起形状
101・・・ナノインプリントリソグラフィ用モールド
102・・・転写領域
103・・・傾斜領域
105・・・メサ構造体
106・・・非転写領域
107・・・基板
111・・・被転写基板
112・・・硬化型樹脂
113・・・樹脂パターン
114・・・紫外線
Claims (4)
- 略矩形状の上面に転写領域を有するメサ構造体と、前記メサ構造体の周辺に非転写領域を備え、前記転写領域に形成された転写パターンを、被転写体の硬化型樹脂に転写するナノインプリントリソグラフィに用いられるモールドであって、
平面視上、前記メサ構造体の上面の四隅の少なくとも一の角部に、
先端角度が鋭角である第1の突起形状と、
前記第1の突起形状の両脇の第2および第3の突起形状と、
を有する離型開始構造を備えることを特徴とするナノインプリントリソグラフィ用モールド。 - 前記第2および第3の突起形状の先端角度が鈍角であ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リソグラフィ用モールド。
- 前記第1の突起形状の先端の頂点位置が、前記メサ構造体の上面の直交する2辺が交差する位置に一致することを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載のナノインプリントリソグラフィ用モールド。
- 前記第1の突起形状の先端角度が、20度〜40度の範囲であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のナノインプリントリソグラフィ用モールド。
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