JP2014058151A - Mold for imprint, imprint method and pattern formed-body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インプリント用モールド及びインプリント用モールドを用いたインプリント方法、並びに該インプリント方法を用いて製造されたパターン形成体に関する。 The present invention relates to an imprint mold, an imprint method using the imprint mold, and a pattern forming body manufactured using the imprint method.
基材に特定の微細なパターンを形成した構造物は、広範に用いられている。微細なパターンを形成した構造物としては、例えば、半導体デバイス、光学素子、配線回路、記録デバイス、医療検査用チップ、ディスプレイパネル、マイクロ流路などが挙げられる。 Structures in which a specific fine pattern is formed on a substrate are widely used. Examples of the structure in which a fine pattern is formed include a semiconductor device, an optical element, a wiring circuit, a recording device, a medical test chip, a display panel, a micro flow path, and the like.
半導体デバイスの製造プロセス等における微細なパターンの形成には、光学的にパターンを転写する方法が用いられている。例えば、ガラス等の透明基板上にクロム等の不透明材料からなるパターンを形成したフォトマスクを作製し、感光性樹脂を塗布した半導体基板上に直接的あるいは間接的に乗せ、フォトマスクの背面から光を照射して光の透過部分の樹脂を選択的に感光させることにより、フォトマスクのパターンを基板上に転写することが行われている。この技術を一般にフォトリソグラフィと呼んでいる。 A method of optically transferring a pattern is used to form a fine pattern in a semiconductor device manufacturing process or the like. For example, a photomask in which a pattern made of an opaque material such as chrome is formed on a transparent substrate such as glass, is placed directly or indirectly on a semiconductor substrate coated with a photosensitive resin, and light is emitted from the backside of the photomask. The pattern of the photomask is transferred onto the substrate by selectively exposing the resin in the light transmitting portion by irradiating the film. This technique is generally called photolithography.
しかしながら、このようなパターン形成方法では、形成するパターンのサイズや形状が露光する光の波長に大きく依存するため、特に微細なパターンの転写においては、半導体基板上にパターンを忠実に転写することが困難となっている。 However, in such a pattern formation method, since the size and shape of the pattern to be formed greatly depend on the wavelength of light to be exposed, the pattern can be faithfully transferred onto a semiconductor substrate, particularly in the transfer of a fine pattern. It has become difficult.
また、光の回折現象による光コントラストの低下や、装置が複雑な機構を必要とするため高価であることも、問題となる。
これらの問題は、半導体デバイスの製造のみならず、ディスプレイや記録メディア、バイオチップ、光デバイス等、フォトリソグラフィ法を用いる様々なパターン形成においても、同様に当てはまる。
In addition, there is a problem that the optical contrast is reduced due to the diffraction phenomenon of light and the apparatus is expensive because it requires a complicated mechanism.
These problems apply not only to the manufacture of semiconductor devices, but also to various pattern formations using photolithography methods such as displays, recording media, biochips, and optical devices.
微細なパターンの他の形成方法としては、電子線リソグラフィや集束イオンビームリソグラフィ等があるが、スループットの悪さや、装置が高価であることが問題である。
そこで、近年、インプリント法と呼ばれる、簡便でありながら従来の方法よりも微細なパターンを忠実に転写可能な技術が提案されている(非特許文献1参照)。
Other methods for forming fine patterns include electron beam lithography and focused ion beam lithography, but there are problems with poor throughput and expensive equipment.
Therefore, in recent years, a technique called an imprint method has been proposed which can transfer a fine pattern more faithfully than the conventional method (see Non-Patent Document 1).
大面積にパターンを転写するためには、大面積のモールド作製、転写時のプレス圧の均一性等、多くの課題がある。
また、小さなモールドを用いて連続転写を行う、ステップリピート方式が研究されている(特許文献1参照)。
In order to transfer a pattern to a large area, there are many problems such as fabrication of a large area mold and uniformity of pressing pressure during transfer.
In addition, a step repeat method in which continuous transfer is performed using a small mold has been studied (see Patent Document 1).
以下、従来の典型的なステップリピート方式を用いた光インプリント法の一例を、図1を参照して説明する。 Hereinafter, an example of a conventional optical imprint method using a typical step repeat method will be described with reference to FIG.
まず、図1(a)に示すように、基材11上に光硬化性樹脂をコートして被転写樹脂層12を形成する。
次に、図1(b)に示すように、被転写樹脂層12にモールド10を押し当て、図1(c)に示すように、UV光(紫外線)を照射して被転写樹脂層12を硬化させる。
次に、図1(d)に示すように、モールド10を基材11から剥離する。以上により、被転写樹脂層12にパターン13が形成される。
First, as shown in FIG. 1A, a photocurable resin is coated on a
Next, as shown in FIG. 1 (b), the
Next, as shown in FIG. 1 (d), the
次に、図1(e)に示すように、硬化したパターン13に隣接した領域の被転写樹脂層12にモールド10を押し当て、図1(f)に示すように、UV光を照射して被転写樹脂層12を硬化させ、モールド10を基材11から剥離することにより、被転写樹脂層12にパターン13を形成する。
このようにして、硬化したパターン13に隣接した領域にインプリントを行う工程を繰り返すことにより、図1(g)〜(i)に示すように、大面積にパターン13を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 1 (e), the
Thus, by repeating the process of imprinting the region adjacent to the cured
しかしながら、多くの光硬化性樹脂は酸素によって、その硬化が阻害される。このため、モールド10を押し当てた際にモールド10より外側にはみ出した樹脂は、空気中の酸素の影響を受け、硬化しない。
このため、ステップアンドリピート方式で大面積にインプリントを行うと、図1(i)に示すように、基材11上に未硬化の樹脂14が残ってしまう。
However, the curing of many photocurable resins is inhibited by oxygen. For this reason, the resin that protrudes outside the
For this reason, when imprinting is performed on a large area by the step-and-repeat method,
このことは、未硬化の樹脂14がある部分の残膜15の厚さを制御することができず、残膜15の除去を適切に行うことが困難になるため、硬化した樹脂製のパターン13をエッチングマスクとして基材11のエッチングを行う際に問題となる。
また、このことは、樹脂製のパターン13を備えた基材11を後の工程で処理する際に、未硬化の樹脂14が治具や装置に付着し、汚染の原因となるため、問題となる。
This is because the thickness of the
In addition, this is a problem because when the
樹脂がはみ出さないようにモールドにダミーパターンや貫通穴を加工する方法が提案されているが、モールド作製工程が複雑になる(特許文献2、特許文献3参照)。
また、はみ出した樹脂を後で洗浄する方法が提案されているが、はみ出した樹脂を確実に未硬化のまま残すためには、モールド作製工程が複雑になる(特許文献4参照)。
A method of processing a dummy pattern or a through hole in a mold so that the resin does not protrude has been proposed, but the mold manufacturing process is complicated (see Patent Document 2 and Patent Document 3).
Moreover, although the method of wash | cleaning the protruding resin later is proposed, in order to leave the protruding resin uncured reliably, the mold manufacturing process becomes complicated (see Patent Document 4).
本発明は、上述したようなパターン形成方法の問題を解決するためになされたものであり、微細なパターンの形成に好適なインプリント用モールド及びインプリント用モールドを用いたインプリント方法、並びに該インプリント方法を用いて製造されるパターン形成体を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the problems of the pattern forming method as described above. The imprint mold suitable for forming a fine pattern, the imprint method using the imprint mold, and the It aims at providing the pattern formation body manufactured using an imprint method.
本発明の請求項1に係る発明は、インプリント用モールドであって、基材の表面上に塗布された被転写樹脂層に、凹凸からなるパターンを転写させるパターン転写モールドと、前記パターン転写モールドによる複数回のパターン転写後に前記パターン転写モールドの外周囲にはみ出して残留する複数の前記被転写樹脂層の部分を一括して平らにならし硬化させる残留樹脂硬化モールドとを備えることを特徴とする。
The invention according to
本発明の請求項2に係る発明は、請求項1記載のインプリント用モールドにおいて、前記残留樹脂硬化モールドは、前記被転写樹脂層に転写された各パターンをパターン毎に収容する二次元方向に配列された複数の凹部と、前記複数の凹部を取り囲み前記残留する複数の被転写樹脂層の部分に対向する凸部とからなるパターンを有し、前記凹部の平面視形状は、前記パターン転写モールド外形の平面視形状と一致することを特徴とする。
The invention according to claim 2 of the present invention is the imprint mold according to
本発明の請求項3に係る発明は、請求項1または2記載のインプリント用モールドにおいて、前記パターン転写モールドは平面視形状が正方形を呈し、前記残留樹脂硬化モールドは、前記被転写樹脂層に転写された各パターンをパターン毎に収容する二次元方向に配列された複数の凹部と、前記複数の凹部を取り囲み前記残留する複数の被転写樹脂層の部分に対向する凸部とからなる格子状パターンを有し、隣り合う前記凹部のピッチは、前記パターン転写モールドの1辺の長さに等しいことを特徴とする。
The invention according to claim 3 of the present invention is the imprint mold according to
本発明の請求項4に係る発明は、請求項1または2記載のインプリント用モールドであって、前記パターン転写モールドは平面視形状が長方形を呈し、前記残留樹脂硬化モールドは、前記被転写樹脂層に転写された各パターンをパターン毎に収容する二次元方向に配列された複数の凹部と、前記複数の凹部を取り囲み前記残留する複数の前記被転写樹脂層の部分に対向する凸部とからなる格子状パターンを有し、隣り合う前記凹部の縦方向及び横方向のピッチは、前記パターン転写モールドの縦及び横の1辺の長さにそれぞれ等しいことを特徴とする。
The invention according to claim 4 of the present invention is the imprint mold according to
本発明の請求項5に係る発明は、請求項2乃至4の何れか1項記載のインプリント用モールドにおいて、前記残留樹脂硬化モールドを構成する前記凹部の深さは、前記パターンと干渉しないように前記パターンの高さよりも大きいことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the imprint mold according to any one of the second to fourth aspects, the depth of the concave portion constituting the residual resin curing mold does not interfere with the pattern. And the height of the pattern is larger.
本発明の請求項6に係る発明は、インプリント方法であって、基材の上面に被転写樹脂層を塗布する樹脂塗布工程と、前記被転写樹脂層にパターン転写モールドにより凹凸からなるパターンを複数回転写し前記パターンを二次元方向に一定の間隔で形成するパターン転写工程と、前記パターン転写工程後、前記パターン転写モールドの外周囲にはみ出して残留する複数の前記被転写樹脂層の部分を残留樹脂硬化モールドにより一括して平らにならし硬化させる残留樹脂硬化工程とを備えることを特徴とする。 The invention according to claim 6 of the present invention is an imprinting method, wherein a resin coating step of applying a transfer resin layer on the upper surface of a substrate, and a pattern made of unevenness by a pattern transfer mold on the transfer resin layer A pattern transfer process in which the pattern is transferred a plurality of times to form the pattern at a predetermined interval in a two-dimensional direction, and after the pattern transfer process, a plurality of portions of the transferred resin layer that protrude and remain outside the pattern transfer mold remain. And a residual resin curing step of flattening and curing by a resin curing mold.
本発明の請求項7に係る発明は、請求項6記載のインプリント方法において、前記被転写樹脂層は、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂からなることを特徴とする。 The invention according to claim 7 of the present invention is the imprint method according to claim 6, wherein the transferred resin layer is made of a thermosetting resin or a photocurable resin.
本発明の請求項8に係る発明は、請求項6または7記載のインプリント方法において、前記被転写樹脂層は光硬化性樹脂からなり、前記パターン転写モールド及び前記残留樹脂硬化モールドは光透過性材料から形成されることを特徴とする。 The invention according to claim 8 of the present invention is the imprint method according to claim 6 or 7, wherein the transferred resin layer is made of a photocurable resin, and the pattern transfer mold and the residual resin cured mold are light transmissive. It is formed from a material.
本発明の請求項9に係る発明は、パターン成形体であって、請求項6乃至8の何れか1項記載のインプリント方法を用いて製造されたことを特徴とする。 The invention according to claim 9 of the present invention is a pattern molded body, which is manufactured using the imprint method according to any one of claims 6 to 8.
本発明によれば、微細なパターンの形成に好適なインプリント用モールド及びインプリント用モールドを用いたインプリント方法、並びにインプリント方法を用いて製造されるパターン形成体を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the imprint mold suitable for formation of a fine pattern, the imprint method using the imprint mold, and the pattern formation body manufactured using an imprint method can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、図2に示すように、所望のパターンを形成するためのパターン転写モールド20を作製する。このパターン転写モールド20の被転写樹脂層12と接する面には、転写用の凹凸からなるパターン201が形成されている。 また、パターン転写モールド20の材質は、適宜選択して良い。パターン転写モールド20の材質としては、例えば、シリコン、石英、ニッケル等を好適に用いて良い。
また、パターン転写モールド20の作製方法としては、適宜公知のモールド作製方法を用いて良い。
First, as shown in FIG. 2, a
Moreover, as a manufacturing method of the
ここで、例えば、パターン転写モールド20の材質として石英を用いた場合、石英は一般的な露光光に対して透過性を有しており、モールドの背面(凹凸パターンが形成されていない面)側から露光を行う光インプリントに本発明の実施の形態にかかるインプリント方法を用いる場合に好適である。
なお、パターン転写モールド20のパターン201が形成された面に、離型性向上のための表面処理を行っても良い。例えば、フッ素ポリマー加工やプラズマ処理等を行っても良い。
Here, for example, when quartz is used as the material of the
In addition, you may perform the surface treatment for mold release improvement to the surface in which the
次に、パターン転写モールド20による被転写樹脂層12への複数回のパターン転写後に、パターン転写モールド20の外周囲にはみ出して残留する複数の被転写樹脂層12の部分における未硬化の樹脂14を平らにならして硬化するための残留樹脂硬化モールド30を作製する。
残留樹脂硬化モールド30の材質は、適宜選択して良い。残留樹脂硬化モールド30の材質としては、例えば、シリコン、石英、ニッケル等を好適に用いて良い。
また、残留樹脂硬化モールド30の作製方法としては、適宜公知のモールド作製方法を用いて良い。
Next, after a plurality of times of pattern transfer to the transferred
The material of the residual
Moreover, as a manufacturing method of the residual
ここで、例えば、残留樹脂硬化モールド30の材質として石英を用いた場合、石英は一般的な露光光に対して透過性を有しており、残留樹脂硬化モールド30の背面側から露光を行う光インプリントに本発明の形態のインプリント方法を用いる場合に好適である。
Here, for example, when quartz is used as the material of the residual
残留樹脂硬化モールド30は、図3及び図4に示すように、被転写樹脂層12に転写された各パターン13をパターン毎に収容する二次元方向に配列された複数の凹部303と、この複数の凹部303を取り囲み、残留する複数の被転写樹脂層12の部分における未硬化の樹脂14に対向して突設された凸部302とからなる格子状パターン301を有している。
この場合、残留樹脂硬化モールド30に形成された格子状パターン301において、互いに隣接する凹部303間のピッチA(図3参照)は、パターン転写モールド20の一辺の長さA(図2参照)と等しいことが望ましい。
また、この場合、残留樹脂硬化モールド30に形成するパターン301の深さCは、パターン転写モールド20に形成されたパターン201の高さBより大きいことが望ましい。これは、残留樹脂硬化モールド30の凹部303とパターン201とが干渉しないようにするためである。
As shown in FIGS. 3 and 4, the residual
In this case, in the
In this case, the depth C of the
また、この場合、残留樹脂硬化モールド30に形成する格子状パターン301の凸部302の幅Dは、被転写樹脂層に転写される所望のパターンの面積や使用する光硬化性樹脂の量、粘度等に応じて適宜設定して良い。ここで、残留樹脂硬化モールド30に形成する格子状パターン301の凸部302の幅Dを10μm〜1mmとすることが望ましい。
なお、格子状パターン301を含む残留樹脂硬化モールド30の被転写樹脂層と接触する面に、離型性向上のための表面処理を行っても良い。例えば、フッ素ポリマー加工やプラズマ処理等を行っても良い。
Further, in this case, the width D of the
In addition, you may perform the surface treatment for mold release improvement on the surface which contacts the to-be-transferred resin layer of the residual
次に、パターン転写モールド20と残留樹脂硬化モールド30を用いて光インプリント方法によりパターン形成体を作製する場合について、図5、図6を参照して説明する。
Next, the case where a pattern formation body is produced by the optical imprint method using the
まず、図5(a)に示すように、基材11上に光硬化性樹脂をコートして被転写樹脂層12を形成する。被転写樹脂層12の形成方法としては、適宜公知の樹脂コート技術を用いて形成して良い。例えば、スピンコート法等を用いて良い。
基材11は、用途に応じて適宜選択して良い。基材11としては、例えば、シリコン基板、石英基板、サファイア基板、SOI基板等を好適に用いて良い。
ここで、例えば、基材として石英基板を用いた場合、石英は一般的な露光光に対して透過性を有しており、基材の背面側から露光を行う光インプリントに本発明の実施の形態に示すインプリント方法を用いる場合に好適である。
First, as shown in FIG. 5A, a photocurable resin is coated on the
The
Here, for example, when a quartz substrate is used as a base material, the quartz has transparency to general exposure light, and the present invention is applied to optical imprint in which exposure is performed from the back side of the base material. It is suitable when the imprint method shown in the form is used.
次に、図5(b)及び図6(b)に示すように、基材11上に形成された被転写樹脂層12にパターン転写モールド20を押し当て、パターン転写モールド20の凹凸からなるパターン201と逆の形状に相当するパターンを被転写樹脂層12に転写する。その後、図5(c)に示すように、パターン転写モールド20の背面側からUV光を照射して、被転写樹脂層12に転写されたパターン13を硬化させる。次いで、図5(d)に示すように、パターン転写モールド20を基材11から剥離する。
なお、被転写樹脂層12にパターン13を転写した時、パターン転写モールド20の外周囲に未硬化の樹脂14がはみ出して残留する。
Next, as shown in FIG. 5B and FIG. 6B, the
When the
次に、図5(e)及び図6(e)に示すように、ステップ・アンド・リピート方式で基材11とパターン転写モールド20との相対位置を変化させて、硬化されたパターン13に隣接する領域の被転写樹脂層12にパターン転写モールド20を再度押し当て、パターン転写モールド20の凹凸パターン201と逆の形状に相当するパターンを被転写樹脂層12に転写する。その後、図5(f)に示すように、パターン転写モールド20の背面側からUV光を照射して被転写樹脂層12に転写されたパターン13を硬化させ、パターン転写モールド20を基材11から剥離する。
以下同様にして、図5(g)〜(i)、図6(g)、(i)に示すように、上述の工程を繰り返すことにより、基材11上の被転写樹脂層12に二次元方向に一定の間隔で配列されたパターン13を形成する。
Next, as shown in FIG. 5 (e) and FIG. 6 (e), the relative position between the
Similarly, as shown in FIGS. 5G to 5I, FIGS. 6G and 6I, the above-described steps are repeated, so that the
被転写樹脂層12の所望の領域にパターン13が転写され硬化された後は、パターン13の転写時に、パターン転写モールド20の外周囲にはみ出した未硬化の樹脂14を硬化させる工程に移行される。
すなわち、図5(j)に示すように、基材11上の未硬化の樹脂14と残留樹脂硬化モールド30の凸部302が重なるように、かつ残留樹脂硬化モールド30の凹部303にパターン13が収容されるようにアライメントする。その後、図5(k)に示すように、残留樹脂硬化モールド30の凸部302を未硬化の樹脂14に押し当て、未硬化の樹脂14を、互いに隣接するパターン13間に形成された残膜15の上面と一致するように平らにならす。しかる後、残留樹脂硬化モールド30の背面側からUV光を照射することで、平らにならされた未硬化の樹脂を硬化させる。次に、図5(m)、図6(m)に示すように、残留樹脂硬化モールド30を基材11から剥離する。
After the
That is, as shown in FIG. 5 (j), the
この場合、残留樹脂硬化モールド30に形成された格子状パターン301の互いに隣接する凹部303間のピッチAは、パターン転写モールド20の一辺の長さAと等しいため、未硬化の樹脂14と残留樹脂硬化モールド30の凸部302を確実に重ねることができ、酸素による硬化阻害を受けることなく未硬化の樹脂14を平らにならして硬化させることができる。このことは、未硬化の樹脂14がある部分の残膜15の厚さを均一に制御することができ、残膜15の除去が容易になる。
In this case, since the pitch A between the
また、この場合、残留樹脂硬化モールド30に形成された格子状パターン301の凹部303の深さCは、パターン転写モールド20に形成されたパターン201の高さBよりも大きいため、残留樹脂硬化モールド30は、パターン転写モールド20を用いて基材上の被転写樹脂層12に転写された硬化樹脂パターン13に接触したり干渉することがなく、硬化樹脂パターン13を破損することなく未硬化の樹脂14を硬化させることができる。
Further, in this case, since the depth C of the
また、この場合、残留樹脂硬化モールド30に形成する格子状パターン301の凸部302の幅Dは、所望のパターンの面積や被転写樹脂層12に使用する光硬化性樹脂の量、粘度等に応じて10μm〜1mmに設定することにより、未硬化の樹脂14を平らにならして確実に硬化させることができ、残膜15の厚さを均一に制御することができる。
Further, in this case, the width D of the
以下、本発明のパターン形成方法について、光インプリント用モールドを構成するパターン転写モールド及び残留樹脂硬化モールドを作製してパターン形成を行う場合の実施例について説明する。本発明の実施例のパターン形成方法は、下記実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the pattern formation method of the present invention will be described with respect to an example in which a pattern transfer mold and a residual resin curing mold constituting a mold for optical imprinting are produced and pattern formation is performed. The pattern forming method of the embodiment of the present invention is not limited to the following embodiment.
まず、パターン転写モールドを作製する場合について、図7を参照して説明する。
パターン転写モールド20を構成する基板には石英基板を用いた。
パターン転写モールドの作製に際しては、まず、図7(a)に示すように、石英基板41上にハードマスク層としてCr膜を30nmの厚さに成膜してCr層42を形成し、このCr層42上にポジ型レジストFEP−171(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を200nmの厚さにコートしてレジスト膜43とした。
First, the case of producing a pattern transfer mold will be described with reference to FIG.
A quartz substrate was used as the substrate constituting the
When producing the pattern transfer mold, first, as shown in FIG. 7A, a Cr film is formed as a hard mask layer on a
次に、図7(b)に示すように、電子線描画装置にて、レジスト膜43に対して電子線をドーズ10μC/cm2で照射した後、現像液を用いた現像処理、リンス処理、及びリンス液の乾燥を行い、レジストパターン44を得た。ここで、現像液にはTMAH水溶液、リンス液には純水を用いた。このとき、パターン44を形成する領域は、20mm×20mmとした。
Next, as shown in FIG. 7B, after the electron beam is irradiated to the resist
次に、図7(c)に示すように、ICPドライエッチング装置を用いたドライエッチングによってCr層42のエッチングを行い、Crパターン45を得た。このとき、Cr層42のエッチング条件は、Cl2流量40sccm、O2流量10sccm、He流量80sccm、圧力30Pa、ICPパワー120W、RIEパワー50Wとした。
次に、O2プラズマアッシング(条件:O2流量500sccm、圧力30Pa、RIEパワー1000W)によってレジストパターン44を剥離した。
Next, as shown in FIG. 7C, the
Next, the resist
次に、図7(d)に示すように、ICPドライエッチング装置を用いたドライエッチングによって石英基板41のエッチングを行った。このとき、石英基板41のエッチングの条件は、C4F8流量10sccm、O2流量10〜25sccm、Ar流量75sccm、圧力2Pa、ICPパワー20W、RIEパワー550Wとした。また、このとき、パターン201の高さBを70nmとした。
Next, as shown in FIG. 7D, the
次に、図7(e)に示すように、パターン201が形成された石英基板46を1辺の長さAが20mmとなるように断裁した。
次に、図7(f)に示すように、残存したCrパターンのウェット洗浄を行った後、フッ素系離型剤を用いて離型処理を行った。
以上より、パターン転写モールド20を得ることができた。
Next, as shown in FIG. 7E, the
Next, as shown in FIG. 7F, after the remaining Cr pattern was wet cleaned, a mold release treatment was performed using a fluorine-based mold release agent.
From the above, the
次に、残留樹脂硬化モールドを作製する場合について、図8及び図9を参照して説明する。
残留樹脂硬化モールド30を構成する基板には石英基板を用いた。
残留樹脂硬化モールドの作製に際しては、まず、図8(a)に示すように、石英基板41上にハードマスク層としてCr膜を30nmの厚さに成膜してCr層42を形成し、このCr層42上にポジ型レジストFEP−171(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を200nmの厚さにコートしてレジスト膜43とした。
Next, the case of producing a residual resin curing mold will be described with reference to FIGS.
A quartz substrate was used as the substrate constituting the residual
When producing the residual resin curing mold, first, as shown in FIG. 8A, a Cr film is formed as a hard mask layer on a
次に、図8(b)に示すように、電子線描画装置にて、レジスト膜43に対し電子線をドーズ10μC/cm2で照射して格子状パターンを描画した後、現像液を用いた現像処理、リンス処理、及びリンス液の乾燥を行い、レジストパターン44を得た。ここで、現像液にはTMAH水溶液、リンス液には純水を用いた。このとき、形成した格子状パターンの互いに隣接する凹部303間のピッチAを20mm、凸部の幅Dを10μmとした。
Next, as shown in FIG. 8B, the resist
次に、図8(c)に示すように、ICPドライエッチング装置を用いたドライエッチングによってCr層42のエッチングを行い、Crパターン45を得た。このとき、Cr層42のエッチング条件は、Cl2流量40sccm、O2流量10sccm、He流量80sccm、圧力30Pa、ICPパワー120W、RIEパワー50Wとした。
次に、O2プラズマアッシング(条件:O2流量500sccm、圧力30Pa、RIEパワー1000W)によってレジストパターン44を剥離した。
Next, as shown in FIG. 8C, the
Next, the resist
次に、図8(d)に示すように、ICPドライエッチング装置を用いたドライエッチングによって石英基板41のエッチングを行った。このとき、石英基板41のエッチングの条件は、C4F8流量10sccm、O2流量10〜25sccm、Ar流量75sccm、圧力2Pa、ICPパワー20W、RIEパワー550Wとした。また、このとき、パターンの深さCは250nmとした。
Next, as shown in FIG. 8D, the
次に、図8(e)に示すように、残存したCrパターン45のウェット洗浄を行った後、フッ素系離型剤を用いて離型処理を行った。
以上より、残留樹脂硬化モールド30を得ることができた(図8(e)、図9)。
Next, as shown in FIG. 8E, after the remaining
From the above, the residual
次に、パターン転写モールドを用いて、ステップ・アンド・リピート方式にて、基材上の樹脂に光インプリントを行った。
まず、基材11にはシリコンウエハを用いた。シリコンウエハ11上に光硬化性樹脂PAK−01(東洋合成工業社製)を250nmの厚さにコートし、被転写樹脂層12とした(図5(a))。
Next, using a pattern transfer mold, photoimprinting was performed on the resin on the substrate by the step-and-repeat method.
First, a silicon wafer was used as the
次に、シリコンウエハ11上の被転写樹脂層12に、パターン転写モールド20のパターン201が形成された面が対向するようにしてパターン転写モールド20を押し当てた(図5(b)、図10(b))。
次に、パターン転写モールド20の裏側から、高圧水銀灯を光源として、20mJ/cm2の露光を行って被転写樹脂層12を硬化させた(図5(c))。
Next, the
Next, from the back side of the
次に、パターン転写モールド20をシリコンウエハ11から剥離し、シリコンウエハ11上の20mm×20mm角の領域に、硬化された樹脂からなるパターン13を得た(図5(d)、図10(d))。
次に、被転写樹脂層が硬化した領域に隣接する領域の被転写樹脂層12に、パターン転写モールド20のパターン201が形成された面が対向するようにしてパターン転写モールド20を押し当て(図5(e)、図10(e))、UV光を照射して被転写樹脂層12を硬化させた後(図5(f))、パターン転写モールド20をシリコンウエハ11から剥離することにより、硬化された樹脂からなるパターン13を得た(図10(f))。
上記の転写工程を計12回行い、図5(i)、図10(i)に示すようにシリコンウエハ11上に硬化された樹脂からなるパターン13を得た。
Next, the
Next, the
The transfer process described above was performed a total of 12 times to obtain a
次に、図9に示す残留樹脂硬化モールド30を用いて光インプリントを行い、基材11上の未硬化の樹脂14を硬化させた。
まず、パターン13が形成されたシリコンウエハ11上の未硬化の樹脂14に、残留樹脂硬化モールド30に形成された格子状パターン301の凸部302が対向するようにアライメントし、その凸部302を未硬化の樹脂14に押し当て、未硬化の樹脂14を平らにならした(図5(k))。
Next, optical imprinting was performed using the residual
First, the
次に、残留樹脂硬化モールド30の背面側から、高圧水銀灯を光源として、20mJ/cm2の露光を行って未硬化の樹脂14を硬化させた(図5(l))。 次に、残留樹脂硬化モールド30をシリコンウエハ11から剥離した(図5(m)、図10(m))。
Next, from the back side of the residual
以上により、シリコンウエハ11上にパターン転写モールド20に形成されたパターン201が12チップ転写され、シリコンウエハ11全面にコートされた光硬化性樹脂からなる被転写樹脂層12を確実に硬化させることができた。
As described above, 12 chips of the
次に、図11(a)に示すように、O2プラズマアッシングによって残膜15を除去した。このとき、O2プラズマアッシングの条件は、O2流量50sccm、圧力30Pa、RIEパワー100Wであった。
次に、図11(b)に示すように、樹脂パターン13をエッチングマスクとして、シリコンウエハ11のエッチングを行った。このとき、シリコンウエハ11のエッチング条件は、CF4流量30sccm、C4F8流量20sccm、圧力30Pa、ICPパワー500W、RIEパワー50Wであった。
Next, as shown in FIG. 11A, the remaining
Next, as shown in FIG. 11B, the
次に、図11(c)に示すように、O2プラズマアッシング(条件:O2流量50sccm、圧力30Pa、RIEパワー100W)によって残存した樹脂パターン13を除去した。
以上より、大面積にパターン16が形成されたシリコンウエハ17を得ることができた。
Next, as shown in FIG. 11C, the remaining
From the above, a
本発明のパターン形成方法は、微細なパターンを形成することが求められる広範な分野に利用することが期待される。例えば、パターン形成体として、インプリント用モールド、フォトマスク、半導体デバイス、光学素子、配線回路(デュアルダマシン構造の配線回路など)、記録デバイス(ハードディスクやDVDなど)、医療検査用チップ(DNA分析用途など)、ディスプレイ(拡散板、導光板など)、マイクロ流路など、に利用することが期待される。
また、本発明において使用される被転写樹脂層12は、光硬化性樹脂に限定されず、熱硬化性の樹脂を用いることもできる。
The pattern forming method of the present invention is expected to be used in a wide range of fields where a fine pattern is required. For example, imprint molds, photomasks, semiconductor devices, optical elements, wiring circuits (dual damascene wiring circuits, etc.), recording devices (hard disks, DVDs, etc.), medical testing chips (DNA analysis applications) Etc.), displays (diffusion plates, light guide plates, etc.), microchannels, etc. are expected.
The transferred
10…モールド
11…基材(シリコンウエハ)
12…被転写樹脂層
13…硬化樹脂パターン
14…未硬化の樹脂
15…残膜
16…パターン
17…パターンが形成されたシリコンウエハ
20…パターン転写モールド
201…凹凸パターン
30…残留樹脂硬化モールド
301…格子状パターン
302…格子状パターンの凸部
303…格子状パターンの凹部
41…石英基板
42…Cr層
43…レジスト膜
44…レジストパターン
45…Crパターン
46…パターンが形成された石英基板
10 ...
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記パターン転写モールドによる複数回のパターン転写後に前記パターン転写モールドの外周囲にはみ出して残留する複数の前記被転写樹脂層の部分を一括して平らにならし硬化させる残留樹脂硬化モールドと、
を備えることを特徴とするインプリント用モールド。 A pattern transfer mold for transferring a pattern consisting of irregularities to a transferred resin layer applied on the surface of the substrate;
A residual resin-curing mold for flattening and curing a plurality of portions of the plurality of transferred resin layers that protrude to the outer periphery of the pattern transfer mold after a plurality of times of pattern transfer by the pattern transfer mold; and
A mold for imprinting, comprising:
前記凹部の平面視形状は、前記パターン転写モールド外形の平面視形状と一致する、
ことを特徴とする請求項1記載のインプリント用モールド。 The residual resin curing mold includes a plurality of recesses arranged in a two-dimensional direction for accommodating each pattern transferred to the transfer resin layer for each pattern, and the plurality of residual transfer resins surrounding the plurality of recesses. It has a pattern consisting of convex parts facing the layer part,
The plan view shape of the recess matches the plan view shape of the pattern transfer mold outer shape,
The imprint mold according to claim 1.
前記残留樹脂硬化モールドは、前記被転写樹脂層に転写された各パターンをパターン毎に収容する二次元方向に配列された複数の凹部と、前記複数の凹部を取り囲み前記残留する複数の被転写樹脂層の部分に対向する凸部とからなる格子状パターンを有し、
隣り合う前記凹部のピッチは、前記パターン転写モールドの1辺の長さに等しい、
ことを特徴とする請求項1または2記載のインプリント用モールド。 The pattern transfer mold has a square shape in plan view,
The residual resin curing mold includes a plurality of recesses arranged in a two-dimensional direction for accommodating each pattern transferred to the transfer resin layer for each pattern, and the plurality of residual transfer resins surrounding the plurality of recesses. It has a lattice pattern consisting of convex portions facing the layer portions,
The pitch of the adjacent recesses is equal to the length of one side of the pattern transfer mold,
The imprint mold according to claim 1, wherein the mold is an imprint mold.
前記残留樹脂硬化モールドは、前記被転写樹脂層に転写された各パターンをパターン毎に収容する二次元方向に配列された複数の凹部と、前記複数の凹部を取り囲み前記残留する複数の被転写樹脂層の部分に対向する凸部とからなる格子状パターンを有し、
隣り合う前記凹部の縦方向及び横方向のピッチは、前記パターン転写モールドの縦及び横の1辺の長さにそれぞれ等しい、
ことを特徴とする請求項1または2記載のインプリント用モールド。 The pattern transfer mold has a rectangular shape in plan view,
The residual resin curing mold includes a plurality of recesses arranged in a two-dimensional direction for accommodating each pattern transferred to the transfer resin layer for each pattern, and the plurality of residual transfer resins surrounding the plurality of recesses. It has a lattice pattern consisting of convex portions facing the layer portions,
The vertical and horizontal pitches of the adjacent concave portions are equal to the length of one side in the vertical and horizontal directions of the pattern transfer mold, respectively.
The imprint mold according to claim 1, wherein the mold is an imprint mold.
前記被転写樹脂層にパターン転写モールドにより凹凸からなるパターンを複数回転写し前記パターンを二次元方向に一定の間隔で形成するパターン転写工程と、
前記パターン転写工程後、前記パターン転写モールドの外周囲にはみ出して残留する複数の前記被転写樹脂層の部分を残留樹脂硬化モールドにより一括して平らにならし硬化させる残留樹脂硬化工程と、
を備えることを特徴とするインプリント方法。 A resin application step of applying a transfer resin layer on the upper surface of the substrate;
A pattern transfer step of transferring a pattern of irregularities to the resin layer to be transferred a plurality of times by a pattern transfer mold and forming the pattern at a constant interval in a two-dimensional direction;
After the pattern transfer step, a residual resin curing step of flattening and curing the portions of the plurality of transferred resin layers that protrude to the outer periphery of the pattern transfer mold in a lump by a residual resin curing mold;
An imprint method comprising the steps of:
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