JP4696813B2 - Mold manufacturing method - Google Patents

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  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

本発明は、型を構成する部分が樹脂からなる型の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a mold in which a portion constituting the mold is made of a resin.

紫外線硬化型樹脂を用いた転写技術は、多方面で使われている。特に近年はその忠実な転写特性と化学的安定性から、成形されたものをそのまま光学素子として用いることが行われている。また、この転写技術は、光ナノインプリントなどの、微細パターンの転写プロセスで広く採用されている。   Transfer technology using UV curable resin is used in many fields. In particular, in recent years, the molded product has been used as an optical element as it is because of its faithful transfer characteristics and chemical stability. In addition, this transfer technique is widely used in fine pattern transfer processes such as optical nanoimprint.

転写するための型は各種方法で作られている。主に機械加工、ステッパーによるレジスト露光、電子線によるレジスト描画など多岐に渡って開発が進んでいる。特にレジストをステッパーや電子線描画等で露光現像することによって形状を創成する技術は、半導体プロセスで確立された技術を基としているため既存装置設備での実施が容易である。   The mold for transcription is made by various methods. Development is progressing mainly in various fields such as machining, resist exposure with a stepper, and resist drawing with an electron beam. In particular, a technique for creating a shape by exposing and developing a resist with a stepper or electron beam drawing is based on a technique established in a semiconductor process, so that it can be easily implemented in existing equipment.

通常、これらの型を作成する方法としては、石英やSi基板上にレジストを塗布し、光リソグラフィを使用して、レジストパターンを感光させ、レジストを現像することにより、所定のパターンをレジストに彫り込む。そして、レジストと基板とを同時にドライエッチングすることにより、レジスト形状を基板上に転写して型を形成する。または、所定の形状を有するレジスト面から、直接電鋳転写することで金属反転型を作成する手法がある。これらは光ディスクなどのスタンパ作成で一般的に用いられている。   Usually, these molds are made by applying a resist on a quartz or Si substrate, exposing the resist pattern using photolithography, and developing the resist, thereby engraving a predetermined pattern into the resist. Include. Then, the resist and the substrate are simultaneously dry-etched to transfer the resist shape onto the substrate to form a mold. Alternatively, there is a method of creating a metal inversion mold by directly electroforming and transferring from a resist surface having a predetermined shape. These are generally used for creating stampers for optical disks and the like.

これらの型の作成方法のうち、最も一般的なレジストの露光・現像と、レジスト・基板のエッチングを用いて型を作成する方法は、まず、最終目的の型の形状を形成するためのレジスパターン形状をシミュレーション等により正確に計算する。昨今では光学的特性の厳密性を要求するアイテムが増えており、回折格子などの形状公差を数nm規模で調整する必要が出てきている。たとえば最終目的の回折格子を、屈折率1.5の樹脂で深さ1500±10nm、L/Sピッチ5μmとした場合、この逆転形状に樹脂の収縮率を逆算した形状の型を必要とする。仮に樹脂の収縮率を1%とすると、型は深さ1515nm±10nmに作成する必要がある。   Among these mold creation methods, the most common method of creating a mold using resist exposure / development and resist / substrate etching is to start with a resist pattern for forming the final target mold shape. The shape is accurately calculated by simulation or the like. In recent years, the number of items that require strict optical characteristics has increased, and it has become necessary to adjust the shape tolerance of diffraction gratings on the order of several nanometers. For example, when the final diffraction grating is a resin having a refractive index of 1.5 and a depth of 1500 ± 10 nm and an L / S pitch of 5 μm, a mold having a shape obtained by reversely calculating the shrinkage rate of the resin is required for this reversed shape. If the shrinkage rate of the resin is 1%, it is necessary to make the mold at a depth of 1515 nm ± 10 nm.

これに対し、通常、横方向への樹脂の収縮は考慮する必要はない。厚い基板上に薄く紫外線硬化型樹脂を転写する場合、一般的に深さ方向にのみ収縮し、面方向への収縮は殆どない。樹脂が基板に固定されるためである。   On the other hand, it is not usually necessary to consider the shrinkage of the resin in the lateral direction. When a thin UV curable resin is transferred onto a thick substrate, it generally shrinks only in the depth direction and hardly shrinks in the surface direction. This is because the resin is fixed to the substrate.

次に、レジストと基板とのエッチング選択比を計算し、それに十分な量のレジストを石英等の基板に塗布する。必要に応じてレジストはプリベイクをしてもよい。一方でパターンに対応したレチクルを作成する。そのレチクルを用いてレジストにパターンを露光し現像を行う。現像後レジストパターンの状態を確認し、必要に応じてベイクをした後、レジストと基板のドライエッチングを行う。あらかじめ計算した選択比を用いてエッチング時間を設定し、基板に所望の形状を彫り込む。その後レジストを洗浄して型が完成する。   Next, the etching selectivity between the resist and the substrate is calculated, and a sufficient amount of resist is applied to a substrate such as quartz. The resist may be pre-baked as necessary. On the other hand, a reticle corresponding to the pattern is created. Using the reticle, the resist is exposed to a pattern and developed. After the development, the state of the resist pattern is confirmed, and if necessary, the resist and the substrate are dry etched after baking. An etching time is set using a selection ratio calculated in advance, and a desired shape is engraved on the substrate. Thereafter, the resist is washed to complete the mold.

ところが、ここで問題となるのは、レジストの状態やエッチング装置の状態により、エッチング量は微妙に異なってくるので、正確なエッチング量を実現するには、ドライエッチングを数段階に分けて行う必要があるということである。すなわち、本来必要な量より少なめにエッチングを行い、寸法を測定して、足らない分だけ更にエッチングを繰り返し、精度を追い込んでいく必要があるので、深さ精度が厳しいものの場合は特にこの繰り返し工程が必要になる。   However, the problem here is that the etching amount varies slightly depending on the resist state and the state of the etching apparatus. Therefore, in order to achieve an accurate etching amount, it is necessary to perform dry etching in several steps. Is that there is. In other words, it is necessary to perform etching to a smaller amount than originally required, measure the dimensions, repeat etching further as much as necessary, and pursue accuracy, so this repeat process is especially necessary when depth accuracy is severe Is required.

通常は有効領域外に確認用のパターンを作っておき、あらかじめ計算したエッチング量よりも少し少ない量をエッチングし、確認用パターン部分のみのレジストを洗浄して基板に形成されたパターンの深さを計測する。計測結果から目標深さとの差分をエッチングする。このような方法で深さの精度を向上させる。   Usually, a confirmation pattern is created outside the effective area, etched a little less than the pre-calculated etching amount, and the resist only on the confirmation pattern portion is washed to reduce the depth of the pattern formed on the substrate. measure. The difference from the target depth is etched from the measurement result. The depth accuracy is improved by such a method.

しかし、エッチングを中断して確認用パターンを測定する方法には幾つかの問題がある。まず、レジストの状態が変わることを防ぐため素早く測定する必要がある。よって、測定手段は簡易的にならざるを得ない。つまり断面SEMなどの手法を使用することは不可能であり、接触式の針を用いた装置や光学的干渉を用いた方式を使用せざるを得ない。これらの場合、接触式針方式では、所望パターンのアスペクト比が大きい場合には針先端が入り込まない可能性がある。もちろん確認用パターンと所望の回折格子パターンを変える(確認用パターンのピッチを広くする)ことにより測定は可能となるが、エッチングの特性上アスペクト比が変わると選択比が微妙に変化することが知られており、所望のパターンの実寸法が正確に測定できないことになる。光学的干渉による測定方法の場合でもピッチが1μm以下のL/Sパターンなどの場合は面内解像度が足りず、正確に測定できない。   However, there are several problems with the method of measuring the confirmation pattern by interrupting the etching. First, it is necessary to measure quickly to prevent the resist state from changing. Therefore, the measurement means must be simplified. In other words, it is impossible to use a technique such as a cross-sectional SEM, and an apparatus using a contact-type needle or a system using optical interference must be used. In these cases, in the contact-type needle method, there is a possibility that the tip of the needle does not enter when the aspect ratio of the desired pattern is large. Of course, it is possible to measure by changing the confirmation pattern and the desired diffraction grating pattern (widening the pitch of the confirmation pattern), but it is known that the selectivity changes slightly when the aspect ratio changes due to the etching characteristics. Therefore, the actual dimension of the desired pattern cannot be measured accurately. Even in the case of a measurement method based on optical interference, in-plane resolution is insufficient for an L / S pattern with a pitch of 1 μm or less, and accurate measurement is impossible.

また、いずれの方法においても、レジストを同一基板の一部分のみ洗浄する方法で測定面を露出させるため、ワイプするなどの洗浄方法ではレジストがきれいにとり切れていない場合がある。これにより深さ測定に狂いが生じる。さらに、確認用パターンは、端部に設けられるため、実際に使用される場所と、端部とのエッチング選択比の違いにより、実際に使用される場所でのエッチング深さを正確に測定できないという問題点がある。   In either method, since the measurement surface is exposed by a method of cleaning only a part of the same substrate, the resist may not be completely removed by a cleaning method such as wiping. This leads to an error in depth measurement. Furthermore, since the confirmation pattern is provided at the end, the etching depth at the actually used location cannot be accurately measured due to the difference in the etching selection ratio between the actually used location and the end. There is a problem.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、正確な寸法精度を持つ型の製造方法を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, and makes it a subject to provide the manufacturing method of the type | mold with exact dimensional accuracy.

前記課題を解決するための第1の手段は、型を構成する部分が樹脂からなる型であり、前記型の型面を構成する部分が、平面上に垂直な凹凸部分が形成された形状を有するものを製造する方法であって、前記型から形成される成形品における段差の大きさと、前記樹脂が固化するときの収縮率、及びベース補正値、予定転写回数に基づいて、マスター型を形成し、前記マスター型から型取りして第1の仮の成形品を形成し、前記第1の仮の成形品を型として使用して、型取りして第2の成形品を形成し、と言う工程を繰り返すことにより、第m(m≧3)までの仮の成形品を、段差の大きさが設計値以下となるまで繰り返し作成し、第mの仮の成形品、又は第(m−1)、(m−2)の仮の成形品を最終的な型として採用することを特徴とする型の製造方法である。   A first means for solving the above problem is that the part constituting the mold is a mold made of resin, and the part constituting the mold surface of the mold has a shape in which a vertical uneven part is formed on a plane. A master mold is formed based on the size of the step in the molded product formed from the mold, the shrinkage rate when the resin is solidified, the base correction value, and the number of scheduled transfers. And taking a mold from the master mold to form a first temporary molded article, using the first temporary molded article as a mold, taking a mold to form a second molded article, and By repeating the above-mentioned process, the temporary molded product up to the m-th (m ≧ 3) is repeatedly created until the size of the step becomes a design value or less, and the m-th temporary molded product or the (m− 1) The temporary molded product of (m-2) is adopted as a final mold. It is the type method of manufacturing.

なお、平面上に垂直な凹凸部分が形成された形状とは、全体としての形状をいうのであって、平面部分と凹凸部分が分かれているような形状のみを指すものではなく、両者が一体となっているものをも含むものである。   In addition, the shape in which the vertical concavo-convex portion is formed on the plane refers to the shape as a whole, and does not indicate only the shape in which the flat portion and the concavo-convex portion are separated. It also includes what is.

前記課題を解決するための第2の手段は、前記第1の手段であって、前記繰り返し転写時において、少なくとも1回、段差を補正する値であるベース補正値を変化させることを特徴とするものである。   A second means for solving the above-mentioned problem is the first means, characterized in that a base correction value that is a value for correcting a step is changed at least once during the repetitive transfer. Is.

本発明によれば、正確な寸法精度を持つ型の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the type | mold with exact dimensional accuracy can be provided.

以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態の1例である型の製造方法を説明するための図である。形成される型は、平面の上に断面が垂直な凹凸形状が形成されたような型とし、型材は紫外線硬化型樹脂であるとする。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining a mold manufacturing method as an example of an embodiment of the present invention. The mold to be formed is a mold in which an uneven shape having a vertical cross section is formed on a plane, and the mold material is an ultraviolet curable resin.

紫外線硬化型樹脂は、硬化物のアスペクト比が大きい場合に、紫外線照射の際に、型の深さ方向に収縮を起こす。これに対し、型の平面方向に対しては、ほとんど収縮しない。型の側壁により強い拘束力を受けるためであると推定される。   When the aspect ratio of the cured product is large, the ultraviolet curable resin contracts in the depth direction of the mold when irradiated with ultraviolet rays. On the other hand, it hardly shrinks in the planar direction of the mold. This is presumed to be due to receiving a strong restraining force on the side wall of the mold.

型の形状を転写して紫外線硬化型樹脂の成形物を形成する場合に、1回の転写で、段差が以下のように変わるとする。   When the mold shape is transferred to form an ultraviolet curable resin molding, it is assumed that the step changes as follows in one transfer.

Figure 0004696813
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ここで、dは型の段差(凹凸の深さ)αは紫外線硬化型樹脂の収縮率、βは、ベース補正値で、離型膜などの影響によって生じる段差であり負の場合もある。dは、紫外線硬化型樹脂の成形物の段差である。 Here, d 0 is a mold step (depth of unevenness) α is a shrinkage rate of the ultraviolet curable resin, β is a base correction value, which is a step caused by the influence of a release film, and may be negative. d 1 is the step of molding of the ultraviolet curable resin.

今、型から紫外線硬化型樹脂の成形物を形成し、それを新たな型として、紫外線硬化型樹脂の成形物を形成し、それを又新たな型として、紫外線硬化型樹脂の成形物を形成しするという工程をn回繰り返したとすると、上記の式より、n回目に形成される紫外線硬化型樹脂における段差dは、 Now, a mold of UV curable resin is formed from the mold, and a mold of UV curable resin is formed as a new mold, and a mold of UV curable resin is formed as a new mold. When the process was repeated n times that then, from the above equation, the step d n in the ultraviolet ray curable resin formed on the n-th is

Figure 0004696813
Figure 0004696813

となる。これから、α、βが既知であり、nを適当に決定したとき、最初に製造される母型における段差dは、 It becomes. From this, α and β are known, and when n is appropriately determined, the step d 0 in the mother die that is manufactured first is

Figure 0004696813
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と決定される。実際には、後に述べるような事情により、dの値は、(3)式で計算されるより大きくしておくことが好ましい。 Is determined. Actually, for the reasons described later, it is preferable to set the value of d 0 larger than that calculated by the expression (3).

最初に、上記のような段差dを有する石英基板からなる母型(マスター型)を製造する。図1(a)に示すように、石英基板1の上にレジスト2を塗布し、露光装置を使用してマスク3に形成されたパターンをレジスト2上に投影して感光させる。次にレジスト2を現像して(b)に示すようなレジスト2の凹凸パターンを形成する。続いて、レジスト2と石英基板1とを同時にドライエッチングして、レジスト2の凹凸パターンを石英基板1に転写する(c)。このとき、石英基板の段差として、設計されたdが得られるように、エッチングレートを考慮して、レジスト2の厚さを決めておく。 First, a master mold (master mold) made of a quartz substrate having the step d 0 as described above is manufactured. As shown in FIG. 1A, a resist 2 is applied on a quartz substrate 1, and a pattern formed on a mask 3 is projected onto the resist 2 using an exposure apparatus to be exposed. Next, the resist 2 is developed to form an uneven pattern of the resist 2 as shown in FIG. Subsequently, the resist 2 and the quartz substrate 1 are simultaneously dry etched to transfer the uneven pattern of the resist 2 to the quartz substrate 1 (c). At this time, the thickness of the resist 2 is determined in consideration of the etching rate so that the designed d 0 can be obtained as the step of the quartz substrate.

このようにして石英基板1の成形品が形成されるが、以下の工程においては、これを母型(マスター型)として使用する。すなわち、母型4と、定盤5の間に紫外線硬化型樹脂6を挟み込み、紫外線を照射して、紫外線硬化型樹脂6を硬化させ(d)、硬化後、紫外線硬化型樹脂6を母型4から剥離する。予め母型4と未硬化の紫外線硬化型樹脂6との間に離型剤を塗布しておくことが好ましい。このようにして紫外線硬化型樹脂6の第1成形品が形成されるが(e)、これを第1番型7として使用する。   In this way, a molded product of the quartz substrate 1 is formed. In the following steps, this is used as a mother die (master die). That is, the ultraviolet curable resin 6 is sandwiched between the mother die 4 and the surface plate 5 and irradiated with ultraviolet rays to cure the ultraviolet curable resin 6 (d). After curing, the ultraviolet curable resin 6 is used as the mother die. 4 is peeled off. It is preferable to apply a release agent in advance between the matrix 4 and the uncured ultraviolet curable resin 6. A first molded product of the ultraviolet curable resin 6 is thus formed (e), which is used as the first mold 7.

すなわち、第1番型7と、定盤5の間に紫外線硬化型樹脂8を挟み込み、紫外線を照射して、紫外線硬化型樹脂8を硬化させ(f)、硬化後、紫外線硬化型樹脂8を第1番型7から剥離する。予め型と未硬化の紫外線硬化型樹脂8との間に離型剤を塗布しておくことが好ましい。このようにして紫外線硬化型樹脂8の第2成形品が形成されるが(g)、これを第2番型9として使用する。このようにして、次々に紫外線硬化型樹脂の成形を行い、第n番型(n≧3)を作成する。いずれの場合も、予め型と未硬化の紫外線硬化型樹脂との間に離型剤を塗布しておくことが好ましい。   That is, the ultraviolet curable resin 8 is sandwiched between the first mold 7 and the surface plate 5 and irradiated with ultraviolet rays to cure the ultraviolet curable resin 8 (f). Peel from No. 1 mold 7. It is preferable to apply a release agent in advance between the mold and the uncured ultraviolet curable resin 8. A second molded product of the ultraviolet curable resin 8 is thus formed (g), which is used as the second mold 9. In this way, the ultraviolet curable resin is molded one after another to create the nth mold (n ≧ 3). In any case, it is preferable to apply a release agent between the mold and the uncured ultraviolet curable resin in advance.

前述のように、1回の転写成形毎に、型の段差(凹凸の深さ)は、(1)式に従って減少するが、理論どおりに減少するわけではない。そこで、目的とする番数の型に近くなったら、段差の実測を行う。本方法の優れているところは、破壊検査が可能なことである。すなわち、1つの型から2つの成形品を形成し、そのうちの1つを次の型として使用し、他の1つは破壊して、SEM等により段差を正確に測定することができる。   As described above, the level difference of the mold (the depth of the unevenness) decreases according to the expression (1) for each transfer molding, but does not decrease as theoretically. Therefore, when the target number is close to the number, the step is measured. The advantage of this method is that it allows destructive inspection. That is, it is possible to form two molded articles from one mold, use one of them as the next mold, destroy the other, and accurately measure the step by SEM or the like.

このようにして、初めて目的とする段差より小さな段差を有する成形品が現れたら、それを作るのに使用した型を、最終的に型として採用するのが好ましい。このようにすると、目的とする段差より極わずか小さな段差を有するが、目的とする段差に近い段差を有する成形品を形成するための型を作ることができる。   Thus, when a molded product having a step smaller than the target step appears for the first time, it is preferable to finally adopt the die used to make it as a die. In this way, it is possible to make a mold for forming a molded product having a step slightly smaller than the target step but having a step close to the target step.

しかし、上述のような工程においては、型取りのたびに型の凹凸が反転する。よって、目的とする凹凸が、上記のような型の採用方法では逆転してしまう場合には、初めて目的とする段差より小さな段差を有する成形品が現れたら、その成型品を作るのに使用した2世代前の型を、最終的に型として採用するのが好ましい。この場合は、最終的な型から成形される成形品は、目的とする段差より極わずか大きな段差を有するが、目的とする段差に近い段差を有するものとなる。   However, in the process as described above, the unevenness of the mold is reversed every time the mold is taken. Therefore, when the target unevenness is reversed by the above-described method of using the mold, when a molded product having a step smaller than the target step appears for the first time, it was used to make the molded product. It is preferable to finally adopt a mold two generations before as a mold. In this case, the molded product molded from the final mold has a step slightly larger than the target step, but has a step close to the target step.

また、目的とする段差より小さな段差の成形品を作ることが許されない場合で、前述の方法では、型形状が逆転してしまう場合には、初めて目的とする段差より小さな段差を有する成形品が現れたら、その成型品を作るのに使用した3世代前の型を最終的に型として採用することになる。   In addition, when it is not allowed to make a molded product having a step smaller than the target step, and in the above-described method, when the mold shape is reversed, a molded product having a step smaller than the target step is not used for the first time. When it appears, the 3rd generation mold used to make the molded product will eventually be adopted as the mold.

本手法においては、何番目のものを型として採用するかが決まれば、それを、1つ前の型から型取りにより何個も作ることができるので、製造方法として優れている。なお、図においては、定盤5を剥離しているが、これを例えばガラス板で作り、硬化した紫外線硬化型樹脂と密着させたままにしておいてもよい。これは、紫外線硬化型樹脂の厚さが薄い場合には、強度を持たせるのに有効な手段である。このとき、ガラス等の定盤の表面にシランカップリング処理を施しておくと、定盤と紫外線硬化型樹脂の密着性が良くなる。   In this method, if it is determined what number is to be adopted as a mold, it is possible to make a number of molds from the previous mold by molding, which is an excellent manufacturing method. In the figure, the surface plate 5 is peeled off, but it may be made of, for example, a glass plate and kept in close contact with the cured ultraviolet curable resin. This is an effective means for imparting strength when the thickness of the ultraviolet curable resin is thin. At this time, if the surface of a surface plate such as glass is subjected to a silane coupling treatment, the adhesion between the surface plate and the ultraviolet curable resin is improved.

さらに、前記式のαとβを故意に変えることで、一回の樹脂転写深さ調整の幅を変えることができる。収縮率は樹脂材料の変更などで可変である。ベース補正値は離型剤塗布条件を変えることにより、凹凸部塗布厚を変化させることによって可能である。もしくは離型剤とともに離型膜としてNiなどをスパッタするが、特にアスペクト比の大きな物(開口が深さに対して小さい物)は凹凸部付着膜厚が変化しやすい。この特性を上手に使うことによってパラメータを変えることができる。   Furthermore, by deliberately changing α and β in the above formula, the width of one-time resin transfer depth adjustment can be changed. The shrinkage rate is variable by changing the resin material. The base correction value can be obtained by changing the uneven part coating thickness by changing the release agent coating condition. Alternatively, Ni or the like is sputtered as a release film together with the release agent. Particularly, an object having a large aspect ratio (an object whose opening is small with respect to the depth) tends to change the film thickness of the uneven portion. You can change the parameters by using this property well.

以下、ベース補正値について詳しく説明する。まず、その前に樹脂転写でなぜ形状が変化していくのかについて説明する。一般的に紫外線硬化樹脂に限らず、熱硬化型樹脂でも射出成形用樹脂でも殆どの樹脂が硬化収縮をする。樹脂のタイブによってその値は異なるが、一般的には数〜10%もの体積が減少する。しかし、本実施の形態のような非常に浅い表面形状、たとえば数百μm以下の凹凸形状面を転写した場合には、バルク時の硬化収縮率そのままでその凹凸表面形状も収縮するわけではない。表面をそのままに、下地の樹脂層が体積変化により収縮する。樹脂は連鎖的に硬化し、最後に硬化する所にしわ寄せがくる。樹脂層の厚さや、初期硬化時の紫外線をどのように当てるかによっても変わってくる。たとえば照射パワーを低めにして長時間硬化を行う場合と、照射パワーを高くして一気に硬化させてしまう場合では、後者の場合、「ヒケ」と呼ぱれる樹脂不足による転写ムラが発生することが知られている。当然、紫外線のパワーによって微細な形状変化が発生することも十分考えられる。重要なのは同じ条件で紫外線を照射してその変形の傾向をつかむことである。実際に発明者等が実験を行い、その微細形状の変形傾向を確認したところ、単純な収縮率で表されるものだけでは無かった。その理由の一つとして、毎回の転写に伴う離型剤や離型膜の影響もある。液体状離型剤は凹凸の凹部に溜まりやすく、凸部に溜まりにくい。すなわち凹凸の段差が小さくなる方向に働く。当然ながら離型剤の塗布方法を工夫することによってこの差を十分小さくすることも可能であるが、逆にすることも可能である。たとえば予定していた凹凸よりもかなり深めになってしまった場合、その離型剤(この場合は離型剤と呼ぶよりもむしろ補正層)を凹に厚く着くように形成することで、転写回数をより減らすこともできる。これは(3)式で言うところのベース補正値βを大きくするということである。一方、凹部分より凸部分に厚く離型剤や金属・酸化物膜を形成することができれば、前記βの値は負の値を持つことになる。スパッタや蒸看などによる成膜では基板凸部に厚く、凹部に薄くなる傾向がある。特にアスペクト比の大きいパターンではその傾向は顕著に表れる。離型膜をスパッタで形成するときに導入するArガス圧力を高めにすると、ターゲットから飛び出した原子の平均自由工程が短くなり、入りロの狭い凹部底面へは届きにくくなる。このように、離型剤、離型膜、または補正層を作為的に形成することで、べ一ス補正値βをコントロールして、成型品を所望の形状に近づけることが可能である。この工程はすべての転写時に行ってもよいし、途中、もしくは最初・最後の1回に行ってもよいし、任意の段階で複数回行ってもよい。   Hereinafter, the base correction value will be described in detail. First, the reason why the shape changes by resin transfer will be described. In general, not only ultraviolet curable resins, but also most resins, such as thermosetting resins and injection molding resins, undergo curing shrinkage. Although the value varies depending on the type of resin, the volume is generally reduced by several to 10%. However, when a very shallow surface shape as in the present embodiment, for example, an uneven surface with a size of several hundred μm or less is transferred, the uneven surface shape does not shrink with the curing shrinkage rate at the time of bulk. The underlying resin layer shrinks due to volume change, leaving the surface intact. The resin cures in a chain and wrinkles where it lasts. It also depends on the thickness of the resin layer and how the ultraviolet rays are applied during initial curing. For example, when curing with a low irradiation power for a long time or when curing with a high irradiation power, the latter causes transfer unevenness due to lack of resin called “sink”. It has been. Of course, it is fully conceivable that a minute shape change occurs due to the power of ultraviolet rays. What is important is to grasp the tendency of deformation by irradiating with ultraviolet rays under the same conditions. When the inventors actually conducted an experiment and confirmed the deformation tendency of the fine shape, it was not only a simple shrinkage rate. One of the reasons is the influence of a release agent and a release film accompanying each transfer. The liquid release agent is likely to accumulate in the concave and convex portions, and is difficult to accumulate in the convex portion. That is, it works in the direction in which the uneven step becomes smaller. Of course, this difference can be made sufficiently small by devising the application method of the release agent, but it is also possible to reverse it. For example, if it becomes considerably deeper than the planned unevenness, the release agent (in this case, the correction layer rather than calling it a release agent) is formed so as to be thickly recessed, so that the number of transfers Can be further reduced. This is to increase the base correction value β in the expression (3). On the other hand, if the release agent or the metal / oxide film can be formed thicker on the convex portion than the concave portion, the value of β has a negative value. In film formation by sputtering or steaming, the convex portion of the substrate tends to be thick and the concave portion tends to be thin. This tendency is particularly noticeable in patterns with a large aspect ratio. If the Ar gas pressure introduced when the release film is formed by sputtering is increased, the mean free path of atoms jumping out of the target is shortened and it is difficult to reach the bottom surface of the recess where the entry is narrow. In this way, by forming the release agent, the release film, or the correction layer intentionally, it is possible to control the base correction value β and bring the molded product closer to a desired shape. This process may be performed at the time of all the transfer, may be performed in the middle, or at the first and last time, or may be performed a plurality of times at an arbitrary stage.

図1に示すような方法で型を製造した。目的とする型は、L/Sからなる回折格子用型とし、溝の深さを1500±10nm、L/Sのピッチを5μmとした。使用する樹脂の収縮率は0.3%であった。また、ベース補正値は、型表面に塗布する離型膜の厚さが約1nmであることを考慮して1nmとした。   A mold was manufactured by the method shown in FIG. The target mold was a diffraction grating mold made of L / S, the groove depth was 1500 ± 10 nm, and the L / S pitch was 5 μm. The shrinkage of the resin used was 0.3%. The base correction value was set to 1 nm in consideration of the thickness of the release film applied to the mold surface being about 1 nm.

石英基板で母型を形成し、この母型から、複数回の転写を繰り返して型を形成する前述の方法において、母型からの転写の回数を4回とした。その結果、(3)式により、母型と第n番目の型の溝の深さは表1のように計算された。
(表1)
In the above-described method in which a mother die is formed on a quartz substrate, and the die is formed by repeating a plurality of times of transfer from this mother die, the number of times of transfer from the mother die is four. As a result, the depths of the master mold and the nth mold groove were calculated as shown in Table 1 by the equation (3).
(Table 1)

Figure 0004696813
Figure 0004696813

実際には、母型を形成するときのドライエッチング精度、レジストの成膜精度を考慮して、母型の溝深さは計算値より大きくしておくことが好ましい。実施例においては、設計値の1%増しである1530nmを母型の深さのターゲットとした。   Actually, it is preferable that the depth of the master groove is larger than the calculated value in consideration of the dry etching accuracy when forming the master die and the film formation accuracy of the resist. In the example, 1530 nm, which is an increase of 1% of the design value, was used as a target for the depth of the matrix.

はじめにエッチング選択比を計算し、それに十分な量のレジストを石英基板に塗布する。ここではレジストを1μm程度スピン法で塗布した。その後プリベイクを行い、準備しておいたレチクルをセットし、パターンをi線ステッパーで露光した。その後現像を行い、パターンのL/S比が最適である事を確認した。ポストベイクを行い、石英エッチングを行った。あらかじめ計算した選択比を用いてエッチング時間を設定し、石英基板に深さ1530nmをねらってエッチングした。その後レジストを洗浄して石英母型(石英原盤)を得た。   First, the etching selectivity is calculated, and a sufficient amount of resist is applied to the quartz substrate. Here, the resist was applied by a spin method of about 1 μm. Thereafter, pre-baking was performed, the prepared reticle was set, and the pattern was exposed with an i-line stepper. Thereafter, development was performed, and it was confirmed that the L / S ratio of the pattern was optimum. Post-baking was performed and quartz etching was performed. Etching time was set using the selectivity calculated in advance, and the quartz substrate was etched with a depth of 1530 nm. Thereafter, the resist was washed to obtain a quartz master (quartz master).

石英原盤面にフッ素系離型剤を塗布し、紫外線硬化型樹脂を塗布した後厚さ1mmのガラス板に接着転写させレプリカを作成した。このガラス板は、表面を軽く研磨した後シラン処理が施してあり、紫外線硬化型樹脂が強固に密着するようになっている。   A fluorine mold release agent was applied to the surface of the quartz master disk, an ultraviolet curable resin was applied, and then transferred to a 1 mm thick glass plate to make a replica. This glass plate is lightly polished and then subjected to silane treatment so that the ultraviolet curable resin is firmly adhered.

このようにして作成した石英原盤からのレプリカの断面を測長SEMで測定した結果、およそ1519.2nmであることがわかった。逆算すると、石英原盤の溝深さはおよそ1524.8nm深さで作成されていたことになる。   As a result of measuring the cross section of the replica from the quartz master disk thus prepared with a length measuring SEM, it was found to be about 1519.2 nm. In reverse calculation, the groove depth of the quartz master was created at a depth of approximately 1524.8 nm.

母型である石英原盤から、図1に示すような方法で、5回の転写を行い、紫外線硬化型樹脂の成形品を形成した。各成形品の溝深さを表2に示す。
(表2)
From the quartz master, which is the mother mold, the transfer was performed five times by the method shown in FIG. 1 to form a molded product of an ultraviolet curable resin. Table 2 shows the groove depth of each molded product.
(Table 2)

Figure 0004696813
Figure 0004696813

このうち、型番号1に対応するものが非破壊検査による実測値であり、残りの値は、(1)式を用いて計算したものである。この場合、溝深さが目標値以下となった1つ前の4番目の型が、凹凸の方向が目標とする型と一致していたので、最終的な型として採用することにした。そして、この型を使用して製造した成形品の溝深さを、非破壊検査により測定したところ、1498.8nmであった。表2における計算値とのずれは、各時点での測定誤差や微妙な測定条件のずれによるものと思われるが、非常に小さい。又、目標値である1500nmとの誤差も非常に小さいと言える。   Among these, the one corresponding to the model number 1 is an actual measurement value by nondestructive inspection, and the remaining value is calculated using the equation (1). In this case, the previous fourth mold whose groove depth was equal to or less than the target value was adopted as the final mold because the direction of the unevenness coincided with the target mold. The groove depth of the molded product produced using this mold was measured by nondestructive inspection and found to be 1498.8 nm. The deviation from the calculated values in Table 2 is very small although it seems to be due to the measurement error at each time point and a slight deviation in measurement conditions. It can also be said that the error from the target value of 1500 nm is very small.

凹凸の方向が目標とする型と一致していない場合は、第5番目の型、又は第3番目の型を使用することになる。また、溝深さが1500nm未満となることが許されない場合は、第3番目の型を使用することになる。このようにして、目的に応じて、適宜最適な型を選定して使用する。   When the direction of the unevenness does not match the target mold, the fifth mold or the third mold is used. If the groove depth is not allowed to be less than 1500 nm, the third mold is used. In this way, an optimal mold is appropriately selected and used according to the purpose.

なお、この実施例においては、図1における定盤5として、3〜5mmのガラス板を使用し、紫外線硬化型樹脂の硬化後は、剥がさずに基板として使用した。   In this example, a 3-5 mm glass plate was used as the surface plate 5 in FIG. 1, and after curing of the ultraviolet curable resin, it was used as a substrate without being peeled off.

本発明の実施の形態の1例である型の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the type | mold which is an example of embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…石英基板、2…レジスト、3…マスク、4…母型、5…定盤、6…紫外線硬化型樹脂、7…第1番型、8…紫外線硬化型樹脂、9…第2番型
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Quartz substrate, 2 ... Resist, 3 ... Mask, 4 ... Master mold, 5 ... Surface plate, 6 ... Ultraviolet curable resin, 7 ... 1st type, 8 ... Ultraviolet curable resin, 9 ... 2nd type

Claims (2)

型を構成する部分が樹脂からなる型であり、前記型の型面を構成する部分が、平面上に垂直な凹凸部分が形成された形状を有するものを製造する方法であって、前記型から形成される成形品における段差の大きさと、前記樹脂が固化するときの収縮率、及びベース補正値、予定転写回数に基づいて、マスター型を形成し、前記マスター型から型取りして第1の仮の成形品を形成し、前記第1の仮の成形品を型として使用して、型取りして第2の成形品を形成し、と言う工程を繰り返すことにより、第m(m≧3)までの仮の成形品を、段差の大きさが設計値以下となるまで繰り返し作成し、第mの仮の成形品、又は第(m−1)、(m−2)の仮の成形品を最終的な型として採用することを特徴とする型の製造方法。 The mold is a mold made of resin, and the mold surface of the mold is a method for manufacturing a mold having a shape in which a vertical concavo-convex portion is formed on a plane, from the mold Based on the size of the step in the formed product, the shrinkage rate when the resin solidifies, the base correction value, and the expected number of transfers, a master mold is formed, and the first mold is formed from the master mold. A temporary molded product is formed, and the first temporary molded product is used as a mold, and a mold is formed to form a second molded product. ) Until the step size is less than the design value, the m-th temporary molded product, or the (m-1) and (m-2) temporary molded products. Is used as a final mold. 前記繰り返し転写時において、少なくとも1回、段差を補正する値であるベース補正値を変化させることを特徴とする請求項1に記載の型の製造方法。 The mold manufacturing method according to claim 1, wherein a base correction value that is a value for correcting a step is changed at least once during the repetitive transfer.
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