JP4707347B2 - 樹脂材料を含む組成物、樹脂材料を含む組成物の特性の調整方法、三次元構造体の製造方法、及び三次元構造体 - Google Patents
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Description
本発明の第二の目的は、三次元構造体を提供することである。
本発明の第二の態様は、三次元形状の表面を備えた型の前記三次元形状の表面に、樹脂材料及び前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質を含む組成物を塗布する工程、及び前記組成物における前記樹脂材料を重合させて、前記樹脂を含む前記三次元形状の反転形状を備えた三次元構造体を得る工程を含む、三次元構造体の製造方法において、前記樹脂材料は、アクリル酸エステル、エポキシ樹脂のモノマー、フッ素化アクリル樹脂のモノマー、及びエポキシアクリルオリゴマーからなる群より選択されると共に、前記樹脂材料が、アクリル酸エステルである場合には、前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質は、メチルエチルケトン及び酢酸エチルからなる群より選択され、前記樹脂材料が、エポキシ樹脂のモノマー又はエポキシアクリルオリゴマーである場合には、前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質は、トルエン及びアセトンからなる群より選択され、前記樹脂材料が、フッ素化アクリル樹脂のモノマーである場合には、前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質は、トルエン及び酢酸エチルからなる群より選択されると共に、前記三次元構造体に含まれる前記樹脂と反応しない物質を減圧によって前記三次元構造体から除去する工程を含むことを特徴とする、三次元構造体の製造方法である。
本発明の第三の態様は、本発明の第一の態様又は本発明の第二の態様である三次元構造体の製造方法によって製造されることを特徴とする、三次元構造体である。
本発明の第四の態様は、三次元形状の表面を備えた型の前記三次元形状の表面に、樹脂材料及び前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質を含む組成物を塗布する工程、前記組成物における前記樹脂材料を重合させて、前記樹脂を含む前記三次元形状の反転形状を備えた樹脂構造体を得る工程、基板を前記樹脂構造体に接合させる工程、前記樹脂構造体を前記型から離型する工程、及び前記樹脂構造体を用いて前記基板をエッチングすることによって、前記三次元形状の反転形状を前記基板に転写して、三次元構造体を得る工程を含む、三次元構造体の製造方法において、前記樹脂材料は、アクリル酸エステル、エポキシ樹脂のモノマー、フッ素化アクリル樹脂のモノマー、及びエポキシアクリルオリゴマーからなる群より選択されると共に、前記樹脂材料が、アクリル酸エステルである場合には、前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質は、メチルエチルケトン及び酢酸エチルからなる群より選択され、前記樹脂材料が、エポキシ樹脂のモノマー又はエポキシアクリルオリゴマーである場合には、前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質は、トルエン及びアセトンからなる群より選択され、前記樹脂材料が、フッ素化アクリル樹脂のモノマーである場合には、前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質は、トルエン及び酢酸エチルからなる群より選択されることを特徴とする、三次元構造体の製造方法である。
本発明の第五の態様は、本発明の第四の態様である三次元構造体の製造方法によって製造されることを特徴とする、三次元構造体である。
本発明の第三の態様及び本発明の第五の態様の少なくとも一つによれば、三次元構造体を提供することが可能になる。
本発明の実施形態による樹脂材料を含む組成物及び樹脂材料を含む組成物の特性の調整方法において、樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質は、樹脂材料を含む組成物の粘度を調整する物質であってもよい。本発明の実施形態による樹脂材料を含む組成物及び樹脂材料を含む組成物の特性の調整方法において、樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質が、樹脂材料を含む組成物の粘度を調整する物質である場合には、樹脂材料を重合させて得られる樹脂の特性の変化が抑制されると同時に樹脂材料を含む組成物の粘度を調整することが可能な樹脂材料を含む組成物及びその特性の調整方法を提供することができる。
0.1μmの電子線描画用レジスト層が予め塗布された直径100mmのシリコン基板を用意し、EB(電子線)描画装置を使用して、所定の条件下でレジスト層の20mm×20mmの範囲にライン・アンド・スペース形状を描画した。ライン・アンド・スペース形状が描画されたレジスト層を現像及びリンスすることで、線幅50nm、間隔50nm、深さ150nmのライン・アンド・スペース形状の溝を形成した。得られたライン・アンド・スペース形状のレジストをマスクとして、シリコン基板をドライエッチングし、ライン・アンド・スペース形状を備えたマザー金型を製作した。マザー金型の表面を、硫酸及びH2O2の混合液で洗浄(キャロス洗浄)した。
製品基板として石英ガラス基板を使用した。まず、樹脂を製品基盤へ密着させる際に、製品基板及び樹脂間の密着性を向上させるために、製品基板の表面をカップリング剤でシランカップリング処理した。具体的には、市販のカップリング処理剤(信越シリコーン製、KBM503)を水に溶解させ、カップリング処理剤の水溶液を製品基盤の表面に塗布し、製品基盤の表面に設けられたカップリング処理剤の層を加熱することで、カップリング処理剤の層を硬化させる。その後、カップリング処理剤の層を有機溶剤で洗浄し、カップリング処理剤の一分子層のみを基板上に残留させる。次に、O2ガスの流れに対してエキシマ光を照射してO3を発生させ、製品の基板表面に残留する有機物質を酸化して、有機物質の酸化物を除去した(エキシマ洗浄)。
(3−1)マザー金型及び製品基板への樹脂の塗布
まず、樹脂吐出装置にマザー金型をセットし、マザー金型における転写したい部分に、紫外線硬化型樹脂(GRANDIC RC 8790(大日本インキ株式会社の製品))及びアセトンを4:1の割合で混合した混合物を0.3mgずつ塗布した。
次に、樹脂を塗布したマザー金型の樹脂層上に、樹脂を塗布した製品基板を載せて、マザー金型及び製品基板を、互いの樹脂層を介して面合わせした。このとき、樹脂層における転写領域に空気が入り込まないように注意した。
次に、面合わせしたマザー金型及び製品基板を互いに押し付けるように、自動加圧機を用いて、マザー金型及び製品基板を加圧した。
次に、マザー金型及び製品基板の間に挟み込まれた樹脂を仮硬化させた。すなわち、樹脂を完全に硬化するエネルギーの70%程度のエネルギーを樹脂に与え、樹脂にある程度の硬化度を付与した。より詳しくは、製品基板側から樹脂層の小さい範囲を露光し、露光の位置を少しずつ移動させて、マザー金型に形成された形状に従って仮硬化させた。このように、製品基板側から樹脂層の小さい範囲を露光し、露光の位置を少しずつ移動させることで、樹脂のモノマー及びアセトンの位置交換を引き起こし、アセトンが凝集する位置を、樹脂層におけるライン・アンド・スペース形状を形成する範囲の外へ偏移させた。これにより、アセトンを、硬化した樹脂の架橋構造に組み込むことなく、樹脂層におけるライン・アンド・スペース形状を形成する範囲から分離することができた。
次に、仮硬化させた樹脂に対して短時間で一度に露光し、樹脂を完全に硬化させた。これにより、樹脂に十分なエッチング耐性を付与することができた。また、樹脂は、硬化によって収縮した。これにより、マザー金型からの樹脂の離型を容易にすることができた。
次に、マザー金型及び製品基板の組みを、製品基板側を上にして離型治具に設置し、製品基板を金型から剥がした。これにより、マザー金型に樹脂が残らずに、マザー金型から樹脂を伴った製品基板を剥離することができた。マザー金型の表面には、樹脂から分離したアセトンが凝集して残ったが、先の仮硬化において樹脂層の小さい範囲を露光し、露光の位置を少しずつ移動させたことで、マザー金型のライン・アンド・スペースの反転形状が形成された部分以外の位置にアセトンが残留した。これにより、製品基板上の樹脂層に金型のライン・アンド・スペースの反転形状が転写され、製品基板上にライン・アンド・スペース形状を備えた樹脂層が形成された。なお、剥がされたマザー金型は、繰り返し使用のために、洗浄した。
(4−1)ダミー処理
樹脂層が付着してないダミー基板をチャンバーに設置した後、チャンバー内を4.0×10−4Torr以下に排気した。なお、ダミー基板は、特に限定されるものではないが、例えば、製品基板と同じもので、樹脂層の付着していないものである。その後、RIE(反応性イオンエッチング)装置の上部電極の出力を1250Wに設定し、下部電極の無線周波数(RF)の出力を50Wに設定し、CHF3ガスを17sccmで供給して、5分間ダミー基板をドライエッチングした。このダミー処理を実施することで、チャンバー内の雰囲気を、製品基板を処理するガス(CHF3ガス)にした。
次に、チャンバーからダミー基板を取り出し、ライン・アンド・スペース形状が形成された樹脂層が付着した製品基板をチャンバー内に設置した後、チャンバー内を4.0×10−4Torr以下に排気した。その後、RIE装置の上部電極の出力を1250Wに設定し、下部電極のRF出力を300Wに設定し、CHF3を17sccmで供給して、ライン・アンド・スペース形状が形成された樹脂層が付着した製品基板を15秒間ドライエッチングした。このドライエッチングにより、製品基板をライン・アンド・スペース形状の樹脂層をマスクとしてエッチングしたが、このドライエッチングは、ライン・アンド・スペース形状にエッチングされた製品基板上に、樹脂層のラインパターンの位置に樹脂の薄い層が残った状態で、終了した。
次に、樹脂の薄い層が残ったライン・アンド・スペース形状にエッチングされた製品基板にO2アッシング処理を施し、さらにH2SO4及びH2O2の混合液で6分間洗浄を行い、ライン・アンド・スペース形状にエッチングされた製品基板に残っていた樹脂層を除去した。
[付記]
付記(1):
樹脂材料及び前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質を含むことを特徴とする樹脂材料を含む組成物。
付記(2):
前記樹脂と反応しない物質は、粘度を調整する物質であることを特徴とする、付記(1)に記載の樹脂材料を含む組成物。
付記(3):
樹脂材料を含む組成物に、前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質を混合して、前記組成物の特性を調整することを特徴とする樹脂材料を含む組成物の特性の調整方法。
付記(4):
前記樹脂と反応しない物質は、前記組成物の粘度を調整する物質であることを特徴とする、付記(3)に記載の樹脂材料を含む組成物の特性の調整方法。
付記(5):
三次元形状の表面を備えた型の前記三次元形状の表面に、樹脂材料及び前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質を含む組成物を塗布する工程、及び
前記組成物における前記樹脂材料を重合させて、前記樹脂を含む前記三次元形状の反転形状を備えた三次元構造体を得る工程
を含むことを特徴とする三次元構造体の製造方法。
付記(6):
前記型に塗布された前記組成物の層に含まれる前記樹脂材料を局所的に重合させることを特徴とする、付記(5)に記載の三次元構造体の製造方法。
付記(7):
前記型に塗布された前記組成物の層における複数の局所的な領域に含まれる前記樹脂材料を、前記局所的な領域毎に、局所的に重合させることを特徴とする、付記(6)に記載の三次元構造体の製造方法。
付記(8):
前記三次元構造体に含まれる前記樹脂と反応しない物質を減圧によって前記三次元構造体から除去する工程を含むことを特徴とする、付記(5)乃至(7)のいずれか一つに記載の三次元構造体の製造方法。
付記(9):
付記(5)乃至(8)のいずれか一つに記載の三次元構造体の製造方法によって製造されることを特徴とする三次元構造体。
付記(10):
三次元形状の表面を備えた型の前記三次元形状の表面に、樹脂材料及び前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質を含む組成物を塗布する工程、
前記組成物における前記樹脂材料を重合させて、前記樹脂を含む前記三次元形状の反転形状を備えた樹脂構造体を得る工程、
基板を前記樹脂構造体に接合させる工程、
前記樹脂構造体を前記型から離型する工程、及び
前記樹脂構造体を用いて前記基板をエッチングすることによって、前記三次元形状の反転形状を前記基板に転写して、三次元構造体を得る工程を含むことを特徴とする三次元構造体の製造方法。
付記(11):
前記型に塗布された前記組成物の層に含まれる前記樹脂材料を局所的に重合させることを特徴とする、付記(10)に記載の三次元構造体の製造方法。
付記(12):
前記型に塗布された前記組成物の層における複数の局所的な領域に含まれる前記樹脂材料を、前記局所的な領域毎に、局所的に重合させることを特徴とする、付記(11)に記載の三次元構造体の製造方法。
付記(13):
前記三次元構造体に含まれる前記樹脂と反応しない物質を減圧によって前記三次元構造体から除去する工程を含むことを特徴とする、付記(10)乃至(12)のいずれか一つに記載の三次元構造体の製造方法。
付記(14):
付記(10)乃至(13)のいずれか一つに記載の三次元構造体の製造方法によって製造されることを特徴とする三次元構造体。
20 石英基板
30 樹脂材料の分子
40 レジューサーの分子
50 樹脂と反応しない溶剤の分子
60 樹脂組成物
70 樹脂構造体
80 紫外線
Claims (11)
- 三次元形状の表面を備えた型の前記三次元形状の表面に、樹脂材料及び前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質を含む組成物を塗布する工程、及び
前記組成物における前記樹脂材料を重合させて、前記樹脂を含む前記三次元形状の反転形状を備えた三次元構造体を得る工程
を含む、三次元構造体の製造方法において、
前記樹脂材料は、アクリル酸エステル、エポキシ樹脂のモノマー、フッ素化アクリル樹脂のモノマー、及びエポキシアクリルオリゴマーからなる群より選択されると共に、
前記樹脂材料が、アクリル酸エステルである場合には、前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質は、メチルエチルケトン及び酢酸エチルからなる群より選択され、
前記樹脂材料が、エポキシ樹脂のモノマー又はエポキシアクリルオリゴマーである場合には、前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質は、トルエン及びアセトンからなる群より選択され、
前記樹脂材料が、フッ素化アクリル樹脂のモノマーである場合には、前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質は、トルエン及び酢酸エチルからなる群より選択されると共に、
前記型に塗布された前記組成物の層に含まれる前記樹脂材料を局所的に重合させることを特徴とする、三次元構造体の製造方法。 - 請求項1に記載の三次元構造体の製造方法において、
前記型に塗布された前記組成物の層における複数の局所的な領域に含まれる前記樹脂材料を、前記局所的な領域毎に、局所的に重合させることを特徴とする、三次元構造体の製造方法。 - 三次元形状の表面を備えた型の前記三次元形状の表面に、樹脂材料及び前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質を含む組成物を塗布する工程、及び
前記組成物における前記樹脂材料を重合させて、前記樹脂を含む前記三次元形状の反転形状を備えた三次元構造体を得る工程
を含む、三次元構造体の製造方法において、
前記樹脂材料は、アクリル酸エステル、エポキシ樹脂のモノマー、フッ素化アクリル樹脂のモノマー、及びエポキシアクリルオリゴマーからなる群より選択されると共に、
前記樹脂材料が、アクリル酸エステルである場合には、前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質は、メチルエチルケトン及び酢酸エチルからなる群より選択され、
前記樹脂材料が、エポキシ樹脂のモノマー又はエポキシアクリルオリゴマーである場合には、前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質は、トルエン及びアセトンからなる群より選択され、
前記樹脂材料が、フッ素化アクリル樹脂のモノマーである場合には、前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質は、トルエン及び酢酸エチルからなる群より選択されると共に、
前記三次元構造体に含まれる前記樹脂と反応しない物質を減圧によって前記三次元構造体から除去する工程を含むことを特徴とする、三次元構造体の製造方法。 - 請求項3に記載の三次元構造体の製造方法において、
前記型に塗布された前記組成物の層に含まれる前記樹脂材料を局所的に重合させることを特徴とする、三次元構造体の製造方法。 - 請求項4に記載の三次元構造体の製造方法において、
前記型に塗布された前記組成物の層における複数の局所的な領域に含まれる前記樹脂材料を、前記局所的な領域毎に、局所的に重合させることを特徴とする、三次元構造体の製造方法。 - 請求項1から5までのうちいずれか一項に記載の三次元構造体の製造方法によって製造されることを特徴とする、三次元構造体。
- 三次元形状の表面を備えた型の前記三次元形状の表面に、樹脂材料及び前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質を含む組成物を塗布する工程、
前記組成物における前記樹脂材料を重合させて、前記樹脂を含む前記三次元形状の反転形状を備えた樹脂構造体を得る工程、
基板を前記樹脂構造体に接合させる工程、
前記樹脂構造体を前記型から離型する工程、及び
前記樹脂構造体を用いて前記基板をエッチングすることによって、前記三次元形状の反転形状を前記基板に転写して、三次元構造体を得る工程
を含む、三次元構造体の製造方法において、
前記樹脂材料は、アクリル酸エステル、エポキシ樹脂のモノマー、フッ素化アクリル樹脂のモノマー、及びエポキシアクリルオリゴマーからなる群より選択されると共に、
前記樹脂材料が、アクリル酸エステルである場合には、前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質は、メチルエチルケトン及び酢酸エチルからなる群より選択され、
前記樹脂材料が、エポキシ樹脂のモノマー又はエポキシアクリルオリゴマーである場合には、前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質は、トルエン及びアセトンからなる群より選択され、
前記樹脂材料が、フッ素化アクリル樹脂のモノマーである場合には、前記樹脂材料を重合させて得られる樹脂と反応しない物質は、トルエン及び酢酸エチルからなる群より選択される
ことを特徴とする、三次元構造体の製造方法。 - 請求項7に記載の三次元構造体の製造方法において、
前記型に塗布された前記組成物の層に含まれる前記樹脂材料を局所的に重合させることを特徴とする、三次元構造体の製造方法。 - 請求項8に記載の三次元構造体の製造方法において、
前記型に塗布された前記組成物の層における複数の局所的な領域に含まれる前記樹脂材料を、前記局所的な領域毎に、局所的に重合させることを特徴とする、三次元構造体の製造方法。 - 請求項7から9までのうちいずれか一項に記載の三次元構造体の製造方法において、
前記三次元構造体に含まれる前記樹脂と反応しない物質を減圧によって前記三次元構造体から除去する工程を含むことを特徴とする、三次元構造体の製造方法。 - 請求項7から10までのうちいずれか一項に記載の三次元構造体の製造方法によって製造されることを特徴とする、三次元構造体。
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