JP2017028322A - Nanoimprinting template - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ナノインプリント用テンプレート及びこれを用いた構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to a template for nanoimprint and a method for producing a structure using the same.
微細加工技術としてナノインプリント技術に注目が集まっている。ナノインプリント技術は、基材の表面に微細な凹凸パターンを形成した型部材であるナノインプリント用テンプレート(以下、単にテンプレートと呼ぶことがある)を用い、凹凸パターンを被加工物に転写することで微細構造を等倍転写するパターン形成技術である。 Attention has been focused on nanoimprint technology as a microfabrication technology. Nanoimprint technology uses a template for nanoimprinting (hereinafter sometimes simply referred to as a template), which is a mold member with a fine concavo-convex pattern formed on the surface of a substrate, and transfers the concavo-convex pattern to the workpiece to form a fine structure. Is a pattern formation technique for transferring the same size.
特許文献1には、ナノインプリントプロセスの生産歩留りや生産効率を向上させるために、基板の中央部に窪み部が形成され、中央部が周縁部に対して薄化された、厚さが変化するナノインプリント用テンプレートが提案されている。このテンプレートでは、中央部を湾曲させることでパターン領域の中心から被転写材料に接触させ、周縁部に向かって気体を追い出しながらテンプレートのパターン領域と被転写材料を接触させることができる。そして、パターン領域と被転写材料とを接触させた後に被転写材料を硬化して、テンプレートを被転写材料から離型することで被転写材料をパターニングする。通常、このテンプレートは離型の際にも中央部が湾曲する。そしてパターン領域は、テンプレートの最も湾曲する位置を含むように配置される。
In
上記の従来のテンプレートを用いた問題点について、図18を参照して説明する。図18は、硬化した被転写材料から従来のテンプレートを引離す離型工程を示している。一般に、離型の開始位置や終了位置にはテンプレート及び/又は被転写材料に引張り応力が集中する傾向がある。そのため、応力集中箇所に位置するテンプレート及び/又は被転写材料には、破損又は変形が発生する可能性が高まる。従来のテンプレート1000を、転写基材2000上に形成された構造体2100から離型しようとすると、窪み部により薄化された領域が撓む。そしてテンプレート1000の周縁部から徐々に離型が進行し、離型の終了位置はテンプレート1000の最も撓む位置Gとなる。しかし、テンプレート1000では、最も撓む位置G´がパターン領域内に存在するため、本来欠陥が発生してほしくないパターン領域内に欠陥が生じる虞があった。
Problems with the above-described conventional template will be described with reference to FIG. FIG. 18 shows a mold release step for separating the conventional template from the cured transfer material. Generally, tensile stress tends to concentrate on the template and / or the material to be transferred at the release start position and end position. Therefore, there is an increased possibility that the template and / or the material to be transferred located at the stress concentration location will be damaged or deformed. When the
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、転写すべきパターン領域内に欠陥が発生することを抑制できるナノインプリント用テンプレート及びこれを用いた構造体の製造方法を提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is a main object of the present invention to provide a nanoimprint template that can suppress the occurrence of defects in a pattern region to be transferred, and a structure manufacturing method using the same. And
本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートは、基材と、前記基材の第1の側に位置する転写すべき凹凸パターンと、前記基材の前記第1の側に対向する第2の側に位置する窪み部とを備えたナノインプリント用テンプレートであって、前記窪み部により規定される第1の領域と、前記第1の領域の周囲に存在し、前記第1の領域のいずれの箇所よりも前記基材の厚さが大きい第2の領域と、前記第1の領域の一部であって、前記凹凸パターンを包含するパターン領域と、を有し、前記第1の領域の最も撓む部位である最大撓み部が、前記パターン領域外にあり、前記第1の領域は前記基材の厚さが異なる部分を有することを特徴とする。 A template for nanoimprinting according to an embodiment of the present invention includes a base material, a concavo-convex pattern to be transferred located on the first side of the base material, and a second facing the first side of the base material. A template for nanoimprinting having a depression portion located on the side, the first region defined by the depression portion, and existing around the first region, and any location of the first region And a pattern region that is a part of the first region and includes the concavo-convex pattern, and is the most flexible of the first region. The maximum deflection part which is a part to be removed is outside the pattern area, and the first area has a part having a different thickness of the base material.
他の態様として、前記第1の領域は、第1の固定端から、前記第1の固定端に対向する
第2の固定端に向かって前記基材の厚さが漸次大きくなるようにしてもよい。
As another aspect, the first region may be configured such that the thickness of the base material gradually increases from the first fixed end toward the second fixed end opposite to the first fixed end. Good.
他の態様として、前記パターン領域は、前記第1の固定端寄りに配置されていてもよい。 As another aspect, the pattern region may be arranged near the first fixed end.
他の態様として、前記第1の領域は、少なくとも一辺が直線により構成された形状を有し、かつ、前記第1の領域の撓みやすさが、直線により構成された一辺から離れるに従って一部領域又は全領域において小さくなるような形状を有していてもよい。このような前記第1の領域としては、三角形、台形の何れかから選択される幾何学形状とすることができる。さらに、前記パターン領域は、前記第1の領域の直線により構成された一辺に直交する方向に延びる線状の凹凸パターンを有していてもよい。 As another aspect, the first region has a shape in which at least one side is configured by a straight line, and a portion of the first region is more easily separated from the one side configured by the straight line. Or you may have a shape which becomes small in the whole area | region. Such a first region can be a geometric shape selected from either a triangle or a trapezoid. Furthermore, the pattern area may have a linear concavo-convex pattern extending in a direction orthogonal to one side formed by straight lines of the first area.
本発明の一実施形態に係る構造体の製造方法は、上記のナノインプリント用テンプレートを準備する工程と、転写基材を準備する工程と、前記転写基材に被転写材料を供給する工程と、前記ナノインプリント用テンプレートと前記転写基材とを対向させて配置する工程と、前記ナノインプリント用テンプレートの前記第1の領域を前記第1の側へ凸状となるように湾曲させる工程と、前記ナノインプリント用テンプレートと前記転写基材との間隔を縮めて前記ナノインプリント用テンプレートと前記被転写材料とを接触させる工程と、前記ナノインプリント用テンプレートと前記被転写材料とを接触した後、前記ナノインプリント用テンプレートの前記第1の領域を平坦化させる工程と、前記被転写材料を硬化させる工程と、前記第1の領域を前記第1の側へ凸状となるように湾曲させながら、前記第1の領域の、直線により構成された一辺に直交する方向に向かって前記被転写材料から前記ナノインプリント用テンプレートを引離す工程とを有することを特徴とする。 The structure manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes a step of preparing the nanoimprint template, a step of preparing a transfer substrate, a step of supplying a material to be transferred to the transfer substrate, Arranging the nanoimprint template and the transfer base material to face each other, bending the first region of the nanoimprint template so as to be convex toward the first side, and the nanoimprint template A step of bringing the nanoimprint template and the material to be transferred into contact with each other by reducing a distance between the first substrate and the transfer substrate; and contacting the nanoimprint template with the material to be transferred, and then the first of the nanoimprint template. The step of flattening the region, the step of curing the material to be transferred, and the first region Pulling the nanoimprint template away from the material to be transferred in a direction perpendicular to one side of the first region, while being curved so as to be convex toward the first side; It is characterized by having.
本発明によれば、転写すべきパターン領域内に欠陥が発生することを抑制できる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of defects in the pattern area to be transferred.
以下、図面を参照して本発明を説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略することがある。また、説明の便宜上、実際に比べて縮尺などを変更して説明を実施していることに注意されたい。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係るナノインプリント用テンプレートについて、図1〜図10を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るテンプレートの平面図である。図1に示すように、テンプレート100は、第1の領域110と、第1の領域110の周囲に存在する第2の領域120と、第1の領域110に包含され、その一部であるパターン領域130とを有する。第1の領域110は、任意の形状を有し、第2の領域120よりも基材が薄肉状に形成された可撓性領域である。一方、第2の領域120は、第1の領域110よりも基材が厚肉状に形成された固定領域である。第1の領域110の最も撓む部位を最大撓み部Gとして示している。最大撓み部Gは、パターン領域130の外に位置する。パターン領域は図示のように第1の領域内に1つのみ存在してもよいし、これに限らず複数存在していてもよい。テンプレート100の外形を矩形として示したが、これに限らず円形などの任意の形状であってもよい。
The present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes and should not be construed as being limited to the description of the embodiments described below. Note that in the drawings referred to in this embodiment, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof may be omitted. Also, it should be noted that for convenience of explanation, the scale is changed as compared with the actual explanation.
(First embodiment)
A nanoimprint template according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view of a template according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
図2は、本発明の一実施形態に係るテンプレートの断面図であり、図1のI−Iにおける断面図である。図2(A)は、テンプレートの一例である。テンプレート100は、基材101と、基材101の第1の側1aに位置する所望の凹凸パターン131と、基材101の第1の側1aに対向する第2の側1bに位置する窪み部111とを備える。窪み部111により、第1の領域110の基材の厚さが第2の領域120に比べて小さいものとなる。第1の領域110は、窪み部111の底面部の平面視形状により規定され、その基材の厚さは略一定である。なお、基材の厚さが略一定であるとは、100×(最大厚さ−最小厚さ)/(最大厚さ)が10(%)以内であることをいう。そして、パターン領域130は、第1の領域110の一部の領域であって、凹凸パターン131を包含する領域である。凹凸パターン131としては、メインパターンのみで構成されたり、メインパターンとダミーパターンの混合により構成されたりする場合があるが、対象物にその形状を等倍に転写することを目的とする転写すべきパターンである。対象物にその形状を等倍に転写されようが転写されまいが関係のない補助的なパターンは凹凸パターン131には含まないものとする。つまり、最大撓み部G又はその近傍には補助的なパターンなどが存在してもよいことを意味する。補助的なパターンとしては、例えば、転写時の位置合わせ用アライメントマーク、余剰の被転写材料を収容するパターン、被転写材料の伝播を遅くする迷路状のパターンなどを挙げることができる。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a template according to an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line II in FIG. FIG. 2A is an example of a template. The
基材101の材質は、例えば、石英やソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス等のガラス、シリコンやガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体、金属基板、あるいは、これらの材料の任意の組み合わせからなる複合材料基板であってよい。テンプレートを光インプリント法に用いる場合には、基材は光透過性を有する材質からなり、典型的には石英を用いることができる。このような基材に対して、第2の側から研磨、研削、エッチング等の加工を行うことで窪み部111を形成することができる。第1の領域110の基材の厚さは、後述するように第2の側より流体等で加圧して第1の領域を第1の側へ凸状となるように湾曲することができれば特に制限はなく、例えば、300μm〜2mmの範囲で適宜設定することができる。第2の領域120の基材の厚さは、第1の領域110の基材の厚さよりも大きければ特に制限はなく、例えば、500μm〜10mmの範囲で適宜設定することができる。
The material of the
図2(B)は、テンプレートの一例であり、図2(A)に比べて基材101の形態が異なる。基材101は、基部101aと、この基部101aの第1の側1aから突出した凸構造部101bを有するものであり、いわゆるメサ構造と呼ばれるものである。凹凸パターン131は、凸構造部101b上に位置する。図2(B)では、凸構造部101bによる段差が1段である例を示したが、段数は複数であってもよい。また、凸構造部1bを第1の領域110と略重なるように図示したが、凸構造部1bが第1の領域110よりも小さくてもよいし、大きくてもよい。
FIG. 2B is an example of a template, and the form of the
図3は、本発明の一実施形態に係るテンプレートの断面図であり、図2に比べて基材101の形態が異なる。窪み部111の開口が第2の側1bに向かうにつれて広がっている。この場合、第1の領域110は、窪み部111の底面部の平面視形状によって規定される領域である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a template according to an embodiment of the present invention, and the form of the
ここで、最大撓み部Gは、平面度測定装置FlatMaster-Mask300 (Corning Tropel社製)を用いて平面度を測定することにより特定される部位である。第1の領域110の形態によっては、最大撓み部Gは、点状、線状、又は面状になりうる。なお、第1の領域110の基材の厚さが略一定である場合には、第1の領域110の外郭線により規定される図形の重心を計算により求め、その重心を最大撓み部Gと定義してもよい。なお、パターン領域130に含まれ最大撓み部Gと最も近接する凹凸パターンと、最大撓み部Gとの間隔は5mm以上であることが好ましい。本発明のおける最大撓み部Gは、計測して特定した部位、あるいは計算により特定した部位の何れか一方に相当する部位である。
Here, the maximum bending part G is a site | part specified by measuring flatness using flatness measuring apparatus FlatMaster-Mask300 (made by Corning Tropel). Depending on the form of the
図4は、本発明の一実施形態に係るテンプレートの断面図である。第1の領域の基材の厚さは、上記のように基材101の面内において略一定であることに限らず、基材の厚さが異なる部分を有していてもよい。第1の領域の基材の厚さを変化させることで、第1の領域の形状という要素とは独立して最大撓み部Gの位置を制御することができる。これにより、基材101におけるパターン領域130の配置の自由度を向上させることができる。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a template according to an embodiment of the present invention. The thickness of the base material in the first region is not limited to being substantially constant in the plane of the
第1の領域と第2の領域が接続する部分は、第2の領域に対して相対的に変位する第1の領域が接続されてなる固定端とみなせる。そうすると、図4(A)に示すように、第1の領域は、第1の固定端112aから、第1の固定端112aに対向する第2の固定端112bに向かって基材の基部101aの厚さが漸次大きくなる。この場合、最大撓み部Gは、厚さが小さく可撓性が高い第1の固定端112a寄りに位置する。パターン領域130を最大撓み部Gを除外するように配置すれば、パターン領域の配置に制限はない。パターン領域の配置位置を選択できる場合には、パターン領域を第1の固定端112a側、又は、第2の固定端112b側に寄せて配置することができる。この場合、好ましくは、パターン領域130を第1の固定端112a側とすることで、パターン領域が変形しやすくなり、凹凸パターン内への被転写材料の充填や凹凸パターンからの硬化した被転写材料の引き抜きを容易に行うことができる。図示に限らず、第1の領域の基材の基部101aの厚さは、階段状に変化してもよい。
A portion where the first region and the second region are connected can be regarded as a fixed end formed by connecting the first region that is relatively displaced with respect to the second region. Then, as shown in FIG. 4A, the first region is formed on the
図4(B)に示すように、第1の領域は、第1の固定端112a及び第2の固定端112bから中央に向かって基材の基部101aの厚さが漸次小さくなっている。換言すると、窪み部111は、いわゆるすり鉢状になっている。第1の領域の基材の基部101aの最も厚さが小さくなる位置を変化させることで、最大撓み部Gの位置を制御することができる。図示に限らず、第1の領域の基材の基部101aの厚さは、階段状に変化してもよい。
As shown in FIG. 4B, in the first region, the thickness of the
図4(C)に示すように、第1の領域は、第1の固定端112a及び第2の固定端112bから中央に向かって基材の基部101aの厚さが漸次大きくなっている。換言すると、窪み部111は、いわゆるコマ(独楽)状になっている。第1の領域の基材の基部101aの厚さが最も大きくなる位置を変化させることで、最大撓み部Gの位置を制御することができる。第1の領域の基材の基部101aの厚さは、階段状に変化してもよい。図示に限らず、第1の領域の基材の基部101aの厚さは、階段状に変化してもよい。
As shown in FIG. 4C, in the first region, the thickness of the
図5〜図8は、本発明の一実施形態に係るテンプレートの平面図である。第1の領域110は任意の形状を採ることができるが、図5〜図8に示すように、円、楕円、矩形、台形、菱形、三角形の群から選択される幾何学形状であってもよい。第1の領域の形状を変化させることで、第1の領域の基材の厚さとは独立して最大撓み部Gの位置を制御することができる。これにより、基材101におけるパターン領域130の配置の自由度を向上させることができる。なお、以下では第1の領域の基材の厚さが略一定であることを前提として説明をするが、これに限らず基材の厚さが変化するものであってもよい。
5 to 8 are plan views of the template according to the embodiment of the present invention. The
図5は、本発明の一実施形態に係るテンプレートの平面図であり、第1の領域110が円形である。第1の領域110が円形である場合には、最大撓み部Gは円の中心に相当する。最大撓み部Gは、パターン領域130の外に存在する。パターン領域130は第1の領域内に島状に配置してもよいし(図5(A)参照)、最大撓み部Gを除くように環状に配置してもよい(図5(B)参照)。図6は、本発明の一実施形態に係るテンプレートの平面図であり、第1の領域110が楕円形である。第1の領域110が楕円形である場合には、最大撓み部Gは楕円の中心に相当する。最大撓み部Gは、パターン領域130の外に存在する。
FIG. 5 is a plan view of a template according to an embodiment of the present invention, in which the
外周から均一に離型を開始する場合、第1の領域110が円形又は楕円形であると、テンプレートと被転写材料との接触境界線が、最大撓み位置Gを中心とする同心の円状又は楕円状に生じ、最大撓み位置Gに向かって離型が進行する。離型により生じるテンプレートと被転写材料との接触境界線が角部を含まない同心の円状又は楕円状に伝播していくため、パターン領域に円形や矩形などのドット状の凹凸パターンが存在する場合に、当該凹凸パターンに急峻な応力が発生することを抑制することができる。
When the mold release is started uniformly from the outer periphery, if the
図7は、本発明の一実施形態に係るテンプレートの平面図であり、第1の領域110が矩形である。第1の領域110が矩形である場合には、最大撓み部Gは矩形の対角線の交点(重心)に相当する。最大撓み部Gは、パターン領域130の外に存在する。
FIG. 7 is a plan view of a template according to an embodiment of the present invention, in which the
図8は、本発明の一実施形態に係るテンプレートの平面図である。図8(A)は、第1の領域110が台形状である。最大撓み部Gは台形の重心に相当する。図8(B)は、第1の領域110が三角形状である。最大撓み部Gは三角形の重心に相当する。図8(C)は、第1の領域110が菱形状である。最大撓み部Gは菱形の重心に相当する。上記の例において、最大撓み部Gは、パターン領域130の外に存在する。
FIG. 8 is a plan view of a template according to an embodiment of the present invention. In FIG. 8A, the
長辺が第1の固定端側112aにある台形、第1の領域110の一の頂角が第2の固定端112b側を向く三角形、又は対となる頂角が第1の固定端112a及び第2の固定端側112b側に位置する菱形は、第1の固定端112a側から離型を開始すると第1の領域の撓みやすさが徐々に変化する図形であるといえる。このような図形によれば、第1の領域の撓みやすさが徐々に変化するので、急峻な応力が発生するのを抑制することができる。
A trapezoid having a long side on the first
なかでも第1の領域は、一辺から離型を開始したときにテンプレートと被転写材料との接触境界線が直線状となるように少なくとも一辺が直線により構成された形状を有し、かつ、第1の領域の撓みやすさが、直線により構成された一辺から離れるに従って一部領域又は全領域において小さくなるような形状を有するように構成することが特に好ましい。例えば、図8(A)及び(B)に示す態様は、前記の場合に特に好ましい例である。
In particular, the first region has a shape in which at least one side is constituted by a straight line so that a contact boundary line between the template and the material to be transferred is linear when release from one side is started, and It is particularly preferable that the
図9では、図8(A)及び図8(B)に示す態様において、離型により生じるテンプレートと被転写材料との接触境界線の伝播の様子を模式的に示している。図の点線は、ある時間ごとの接触境界線の位置を等高線様に表している。接触境界線に直交する方向は、剥離方向と平行であるとみなせる。ある一辺(第1の固定端側)から当該辺に直交するように対辺又は対向する頂点(第2の固定端)に向かって一方向に離型を行うと、離型が始まる辺に略平行に接触境界線が生じ、その後、接触境界線は最大撓み部Gに向かって進行していく。パターン領域の外郭線が接触境界線と略平行である場合、接触境界線とパターン領域との接触が点接触ではなく線接触となることから、剥し始めとなる凹凸パターンに大きな引張り応力が生じることが抑制され、安定的に離型を行うことができる。 FIG. 9 schematically shows a state of propagation of a contact boundary line between a template and a material to be transferred, which is generated by mold release, in the embodiment shown in FIGS. 8 (A) and 8 (B). The dotted line in the figure represents the position of the contact boundary line at certain intervals in a contour line manner. The direction orthogonal to the contact boundary line can be regarded as being parallel to the peeling direction. When mold release is performed in one direction from one side (first fixed end side) toward the opposite side or opposite vertex (second fixed end) so as to be orthogonal to the side, it is substantially parallel to the side where mold release starts. Then, a contact boundary line is generated, and then the contact boundary line proceeds toward the maximum bending portion G. When the contour line of the pattern area is substantially parallel to the contact boundary line, the contact between the contact boundary line and the pattern area is not a point contact but a line contact, which causes a large tensile stress on the uneven pattern that begins to peel off. Is suppressed, and mold release can be performed stably.
図10では、剥離方向に対する凹凸パターンの好ましい配置を模式的に示している。パターン領域130の凹凸パターンが線状のパターンを含む場合、線状のパターンが延びる方向と剥離方向を略一致することが好ましい。剥離方向と線状のパターンが延びる方向を略一致させることで、線状のパターンと被転写材料とがスムーズに引き離されることで、離型時に生じる欠陥を低減できる。なお、線状のパターンが延びる方向と剥離方向を略一致するとは、両者の方向のなす角度が5°以内であることをいう。
(第2の実施形態)
テンプレート100を用いた、本発明の第2の実施形態に係る構造体の製造方法について、図11を参照して説明する。図11は、本発明の一実施形態に係るテンプレートを用いた構造体の製造方法を説明する模式図である。以下では、光インプリント法によるパターン形成に適用する場合について説明する。これに限らず熱などの公知のインプリント法に適用可能である。
(1)テンプレート及び転写基材の準備工程
(1-a)テンプレート準備工程
光透過性のテンプレート100を準備する。テンプレート100は、例えば、窪み部が形成された石英からなる基材を準備し、基材の第1の側にウェットエッチングなどで凸構造部を形成してメサ構造を作製し、この凸構造部上にレジストを形成し、このレジストを電子線や光によるリソグラフィ、又はマスターテンプレートによるリソグラフィよりパターニングしてマスクパターンを形成し、このマスクパターンを介して基材をエッチングすることで作製できる。
(1-b)基材準備工程
転写基材500を準備する。転写基材の材質は、テンプレートに用いることができる材質と略同様であってもよい。転写基材500は予め構造体が形成されていてもよい。転写基材の厚さは凹凸パターンの形状、材料強度、取り扱い適性等を考慮して設定することができる。また、転写基材500の外形は、テンプレート100と同じであってもよいし、異なっていてもよい。ステップアンドリピート方式でテンプレートの凹凸パターンを転写基材に転写する場合には、通常、転写基材500はテンプレート100よりも大きいものとなる。
2.転写工程
(2-a)被転写材料供給工程(図11(A)参照)
転写基材500に被転写材料Mを供給する。被転写材料Mは光硬化性樹脂である。被転写材料の供給方法は、例えば、スピンコート法、スプレー法、インクジェット法などを用いることができ、より好ましくはインクジェット法を用いるとよい。インクジェット法により、転写基材500上に被転写材料Mの1以上の液滴を形成する。
(2-b)テンプレート接触工程(図11(B)参照)
テンプレート100と転写基材500を対向させ、テンプレート100の第2の側から窪み部へ流体を導入して第1の領域を第1の側へ凸状となるように湾曲させる。第1の領域が湾曲したテンプレート100と被転写材料Mとを接触させる。
(2-c)被転写材料成形工程(図11(C)参照)
窪み部へ流体を導入することを停止し、第1の領域の湾曲状態を解いて平坦化させる。被転写材料が流動性を有する状態で、必要に応じてテンプレート100と転写基材500との位置合せを行なう。また、必要に応じてテンプレートの側面からアクチュエーターなどで応力を加えて倍率補正などを行う。そして、転写基材500とテンプレート100との間に被転写材料Mを介在させた状態で、紫外線を照射して被転写材料Mに硬化させる。これにより被転写材料Mを成形する。
(2-d)離型工程(図11(D)参照)
被転写材料Mを硬化させた後、テンプレート100を被転写材料Mから引離す離型を行う。これにより、転写基材500上に構造体510を形成することができる。第1の領域は薄肉状に形成され可撓性を有するので、テンプレート100を引き上げると外周部分から離型が進行し、最後に最大撓み部Gが構造体510から離れる。テンプレート100を用いると、最大撓み部Gがパターン領域外にあるため、転写すべきパターン領域内に生じる欠陥の発生を抑制することができる。構造体510をもとにレプリカテンプレート、半導体装置、磁気記録媒体などを製造することができる。
FIG. 10 schematically shows a preferable arrangement of the uneven pattern with respect to the peeling direction. When the uneven pattern of the
(Second Embodiment)
A method of manufacturing a structure according to the second embodiment of the present invention using the
(1) Template and transfer substrate preparation step (1-a) Template preparation step A light-
(1-b) Substrate Preparation Step The
2. Transfer process (2-a) Transfer material supply process (see FIG. 11A)
The transfer material M is supplied to the
(2-b) Template contact process (see FIG. 11B)
The
(2-c) Transfer material forming process (see FIG. 11C)
The introduction of the fluid into the recess is stopped, and the curved state of the first region is solved and flattened. With the material to be transferred having fluidity, the
(2-d) Mold release process (refer to FIG. 11D)
After the transfer material M is cured, the
なお、離型は、第1の領域の形状や第1の領域の基材の厚さ分布といった条件に応じて、第1の固定端側から第2の固定端側に向けて一方向に行ってもよい。例えば、テンプレートや転写基材のチャックに付属された複数のアクチュエーターを制御して一方向に離型が進行するようにすることができる。
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係るナノインプリント用テンプレートについて、図12及び図13を参照して説明する。図12は、本発明の一実施形態に係るテンプレートの平面図である。図12に示すように、テンプレート200は、第1の領域110と、第1の領域110の周囲に存在する第2の領域120と、第1の領域の一部であるパターン領域130と、パターン領域130の外に配置されたアライメントマーク領域140とを有する。パターン領域130は、最大撓み部Gとアライメントマーク領域140を除くように島状に配置してもよいし、環状に配置してもよい。アライメントマーク領域140は、最大撓み部Gに重畳するか、又はその近傍に存在する。なお、アライメントマーク領域140が最大撓み部Gの近傍に存在するとは、最大撓み部Gと最も近接するアライメントマークと、最大撓み部Gとの間隔が1mm以内であることをいう。
The mold release is performed in one direction from the first fixed end side to the second fixed end side in accordance with conditions such as the shape of the first region and the thickness distribution of the base material in the first region. May be. For example, release can proceed in one direction by controlling a plurality of actuators attached to a template or a chuck of a transfer substrate.
(Third embodiment)
A nanoimprint template according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a plan view of a template according to an embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 12, the
図13は、本発明の一実施形態に係るテンプレートの断面図であり、図12のII−IIにおける断面図である。図13に示すようにテンプレート200は、基材101と、基材101の第1の側1aに位置する所望の凹凸パターン131と、凹凸パターン131に隣接して配置されたアライメントマーク141と、基材101の第1の側1aに対向する第2の側1bに位置する窪み部111とを備える。
13 is a cross-sectional view of a template according to an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. As shown in FIG. 13, the
アライメントマーク141としては、例えば、環状、矩形状、十字状などの図形形状の構造体を1個以上有するものや、回折格子等の周期構造のもの等を挙げることができる。アライメントマーク141は、例えば、寸法や深さなどを凹凸パターン131よりも大きくなるように設定し、凹凸パターン131よりも被転写材料の充填速度を遅らせるように構成してもよい。これにより、凹凸パターン131に被転写材料が充填されても、アライメントマーク141には被転写材料が完全に充填されないためにマークを視認可能となる。また、アライメントマーク141の表面は、凹凸パターン131の表面と高さ位置が揃って形成されているので、アライメント精度を向上させることができる。
Examples of the
アライメントマークは、テンプレートの周縁部分に配置されるのが一般的であるが、本発明の一実施形態に係るテンプレートではアライメントマークを最大撓み部G及びその近傍に配置する。テンプレート200の第1の領域100が湾曲したとき、最大撓み部G及びその近傍は第1の側への変位量は大きいが、面方向への変位量は他の部位に比べて小さく、位置ずれが生じにくい部位といえる。この性質を利用すれば、位置ずれ量が小さい部位における位置ずれ量が所定の許容値以上となれば、他の部位では相当量の位置ずれ量が発生しているものと推測できる。このようにテンプレート側のアライメントマークと転写基材側のアライメントマークを利用することで、離型時における製造管理を行うことができる。詳細は後述する。
(第4の実施形態)
テンプレート200を用いた、本発明の第4の実施形態に係る構造体の製造方法について、図14〜図17を参照して説明する。以下では、光インプリント法によるパターン形成に適用する場合について説明する。これに限らず熱などの公知のインプリント法に適用可能である。
(1)テンプレート及び転写基材の準備工程
(1-a)テンプレート準備工程
S11において、光透過性のテンプレート200を準備する。テンプレート200は、例えば、窪み部が形成された石英からなる基材を準備し、基材の第1の側にウェットエッチングなどで凸構造部を形成してメサ構造を作製し、この凸構造部上にレジストを形成し、このレジストを電子線や光によるリソグラフィ、又はマスターテンプレートによるリソグラフィよりパターニングしてマスクパターンを形成し、このマスクパターンを介して基材をエッチングすることで作製できる。テンプレート200側のアライメントマーク141は、凹凸パターンと同じ工程又は別の工程でエッチングにより作製できる。図14(A)に示すように、テンプレート200側のアライメントマーク141は、例えば、環状のパターンである。
(1-b)基材準備工程
また、S11において、転写基材500を準備する。転写基材の材質は、テンプレートに用いることができる材質と略同様であってもよい。転写基材500側のアライメントマーク541は、転写基材をエッチングすることにより作製できる。図14(B)に示すように、転写基材500側のアライメントマーク541は、例えば、アライメントマーク141内に収まる矩形状のパターンである。また、転写基材500の外形は、テンプレート200と同じであってもよいし、異なっていてもよい。ステップアンドリピート方式でテンプレートの凹凸パターンを転写基材に転写する場合には、通常、転写基材500はテンプレート200よりも大きいものとなる。
2.転写工程
(2-a)被転写材料供給工程
S12において、転写基材500に被転写材料Mを供給する。被転写材料Mは光硬化性樹脂である。被転写材料の供給方法は、例えば、スピンコート法、スプレー法、インクジェット法などを用いることができ、より好ましくはインクジェット法を用いるとよい。インクジェット法により、転写基材500上に被転写材料Mの1以上の液滴を形成する。
(2-b)テンプレート接触工程(図15(A)参照)
S13において、テンプレート200と転写基材500を対向させ、テンプレート200の第2の側から窪み部へ流体を導入して第1の領域を第1の側へ凸状となるように湾曲させる。第1の領域が湾曲したテンプレート200と被転写材料Mとを接触させる。
(2-c)位置合わせ工程(図15(B)参照)
窪み部へ流体を導入することを停止し、第1の領域の湾曲状態を解いて平坦化し、テンプレート200と転写基材500との位置合せを行なう。S14において、テンプレート側のアライメントマーク141と、転写基材側のアライメントマーク541とをカメラ等の撮像部600で撮像し、両パターンの位置関係に関する情報を取得する。
The alignment mark is generally arranged at the peripheral portion of the template. However, in the template according to the embodiment of the present invention, the alignment mark is arranged at the maximum deflection portion G and its vicinity. When the
(Fourth embodiment)
A method for manufacturing a structure according to the fourth embodiment of the present invention using the
(1) Template and transfer substrate preparation step (1-a) Template preparation step In S11, a light-
(1-b) Substrate Preparation Step In S11, the
2. Transfer Step (2-a) Transferred Material Supply Step In step S12, the transfer target material M is supplied to the
(2-b) Template contact process (see FIG. 15A)
In S13, the
(2-c) Positioning process (see FIG. 15B)
The introduction of the fluid into the recess is stopped, the curved state of the first region is solved and flattened, and the
S15において、アライメントマーク141とアライメントマーク541との位置ずれ量を測定する。図16(A)に示すように、アライメントマーク541がアライメントマーク141に収まり、かつ両パターンの中心が略一致するとき、テンプレート200と転写基材500との位置合せが良好に行われたと判断できる。一方、図16(B)に示すように、アライメントマーク141の中心C1とアライメントマーク541の中心C2とが位置ずれを起こしていることを確認したとき、テンプレート200と転写基材500との位置合せが良好に行われていないと判断できる。この場合、テンプレート200を転写基材500に対して面方向に相対的に移動させて、図16(A)に示す状態となるように調整する。
(2-c)被転写材料成形工程(図15(C)参照)
S16において、位置合わせが完了した後、転写基材500とテンプレート100との間に被転写材料Mを介在させた状態で、紫外線を照射して被転写材料Mに硬化させる。これにより被転写材料Mを成形する。
In S15, the amount of positional deviation between the
(2-c) Transfer material forming process (see FIG. 15C)
In step S <b> 16, after the alignment is completed, the transfer material M is cured by irradiation with ultraviolet rays in a state where the transfer material M is interposed between the
紫外線照射後に、撮像部600を再度アライメントマーク141、241が視認できる位置に配置し、両パターンの位置関係に関する情報を取得してもよい。被転写材料の硬化後において、硬化前のアライメント状態が維持されていれば、硬化後においても図16(A)に示した関係を満たすことになる。しかし、被転写材料の硬化後において、硬化前のアライメント状態が維持されていなければ、図16(B)に示すような関係をとることがある。アライメントマーク141の中心C1とアライメントマーク541の中心C2との位置ずれ量が所定の許容値よりも大きい場合には、この時点で構造体510を不良品として判別してもよい。
(2-d)離型工程(図15(D)参照)
被転写材料Mを硬化させた後、S17において、撮像部600でアライメントマーク141、241を視認しながら、テンプレート200を被転写材料Mから引離す離型を行う。離型の際、意図せずテンプレートと転写基材の一方又は両方に捻れや摺りが生じてしまうと、構造体510が変形したり、場合によっては破損することがある。アライメントマーク141、241は、最大撓み部Gに重畳するか、その近傍に配置されている。最大撓み部Gにおける第1の領域の変位は、転写基材500に対する垂直方向に限られ、転写基材500に対する水平方向には起こりづらい。これを利用すると、離型が進行する間、アライメントマーク141、241を視認することで、意図せずテンプレートと転写基材の捻れや摺りが生じたか否かを両パターンの位置ずれをもとに判断することができる。
After the ultraviolet irradiation, the
(2-d) Mold release process (see FIG. 15D)
After the material to be transferred M is cured, in S <b> 17, the
撮像部600により得られた位置ずれ量を、S18において所定の許容値と比較する。所定の許容値は、予めアライメントマーク141、241の位置ずれ量と欠陥との関係を理論的又は実験的に欠陥の有無やその程度に応じて設定しておく。位置ずれ量と所定の許容値とを比較することで、或る位置ずれ量が生じたときの構造体510の状態を推察できる。S19−1において、アライメントマーク141の中心C1とアライメントマーク541の中心C2との位置ずれ量が所定の許容値以下である場合には良品として判定する。逆に所定の許容値より大きい場合には、S19−2において、構造体510を不良品として判定する。
The amount of positional deviation obtained by the
これにより、転写基材500上に構造体510を形成することができる。第1の領域は薄肉状に形成され可撓性を有するので、テンプレート200を引き上げると外周部分から離型が進行し、最後に最大撓み部Gが構造体510から離れる。テンプレート200を用いると、最大撓み部Gがパターン領域外にあるため、パターン領域内で応力集中することを避けることができる。これにより、転写すべきパターン領域内に欠陥が発生するのを抑制することができる。構造体510をもとにレプリカテンプレート、半導体装置、磁気記録媒体などを製造することができる。
Thereby, the
なお、離型は、第1の領域の形状や第1の領域の基材の厚さ分布といった条件に応じて、外周の全周から内側に向けて離型を行ってもよいし、第1の固定端側から第2の固定端側に向けて一方向に行ってもよい。例えば、テンプレートや転写基材のチャックに付属された複数のアクチュエーターを制御して一方向に離型が進行するようにすることができる。 In addition, according to conditions, such as the shape of a 1st area | region and the thickness distribution of the base material of a 1st area | region, a mold release may be performed from the perimeter of an outer periphery toward an inner side, or 1st. It may be performed in one direction from the fixed end side to the second fixed end side. For example, release can proceed in one direction by controlling a plurality of actuators attached to a template or a chuck of a transfer substrate.
100,200…テンプレート、101…基材、101a…基部、101b…凸構造部、110…第1領域、111…窪み部、112a…第1の固定端、112b…第2の固定端、120…第2領域、130…パターン領域、131…凹凸パターン、140…アライメントマーク領域、141…アライメントマーク、500…転写基材、510…構造体、541…アライメントマーク、600…撮像部、1000…従来のテンプレート、2000…転写基材、2100…構造体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,200 ... Template, 101 ... Base material, 101a ... Base part, 101b ... Convex structure part, 110 ... 1st area | region, 111 ... Recessed part, 112a ... 1st fixed end, 112b ... 2nd fixed end, 120 ... Second region, 130 ... pattern region, 131 ... uneven pattern, 140 ... alignment mark region, 141 ... alignment mark, 500 ... transfer substrate, 510 ... structure, 541 ... alignment mark, 600 ... imaging unit, 1000 ... conventional Template, 2000 ... transfer substrate, 2100 ... structure
Claims (7)
前記窪み部により規定される第1の領域と、
前記第1の領域の周囲に存在し、前記第1の領域のいずれの箇所よりも前記基材の厚さが大きい第2の領域と、
前記第1の領域の一部であって、前記凹凸パターンを包含するパターン領域と、を有し、
前記第1の領域の最も撓む部位である最大撓み部が、前記パターン領域外にあり、
前記第1の領域は前記基材の厚さが異なる部分を有する、ナノインプリント用テンプレート。 Nanoimprint template comprising: a base material; a concavo-convex pattern to be transferred located on the first side of the base material; and a recess portion located on a second side facing the first side of the base material. Because
A first region defined by the recess,
A second region present around the first region and having a thickness of the base material greater than any portion of the first region;
A pattern region that is a part of the first region and includes the concave-convex pattern,
The maximum bending portion that is the most bent portion of the first region is outside the pattern region,
The template for nanoimprinting, wherein the first region has a portion where the thickness of the substrate is different.
転写基材を準備する工程と、
前記転写基材に被転写材料を供給する工程と、
前記ナノインプリント用テンプレートと前記転写基材とを対向させて配置する工程と、
前記ナノインプリント用テンプレートの前記第1の領域を前記第1の側へ凸状となるように湾曲させる工程と、
前記ナノインプリント用テンプレートを前記転写基材との間隔を縮めて前記ナノインプリント用テンプレートと前記被転写材料とを接触させる工程と、
前記ナノインプリント用テンプレートと前記被転写材料とを接触した後、前記ナノインプリント用テンプレートの前記第1の領域を平坦化させる工程と、
前記被転写材料を硬化させる工程と、
前記第1の領域を前記第1の側へ凸状となるように湾曲させながら、前記第1の領域の、直線により構成された一辺に直交する方向に向かって前記被転写材料から前記ナノインプリント用テンプレートを引離す工程とを有する、構造体の製造方法。 Preparing the nanoimprint template according to any one of claims 4 to 6, and
Preparing a transfer substrate;
Supplying a transfer material to the transfer substrate;
Arranging the nanoimprint template and the transfer substrate to face each other;
Curving the first region of the nanoimprint template to be convex toward the first side;
Reducing the distance between the nanoimprint template and the transfer substrate and bringing the nanoimprint template into contact with the material to be transferred;
Flattening the first region of the nanoimprint template after contacting the nanoimprint template and the material to be transferred;
Curing the material to be transferred;
For the nanoimprint from the material to be transferred toward the direction perpendicular to one side of the first region, the first region being curved so as to be convex toward the first side. And a step of separating the template.
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