JP4957139B2 - Mold manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、ナノインプリントに用いられるモールドの製造方法に関するものである。
The present invention relates to a method for producing a mold used for nanoimprinting.

半導体等の製造分野においては、微細なレジストパターンを効率よく作製する方法として、フォトリソグラフィが用いられている。また、現在のフォトリソグラフィ技術では難しいナノオーダーのパターンを正確に形成できる手法の確立が望まれている。しかしながら、従来のフォトリソグラフィを用いて、凹凸形状を有するパターンを形成する際には、工程数および使用材料の種類の多いプロセスを経る必要がある。   In the field of manufacturing semiconductors and the like, photolithography is used as a method for efficiently producing a fine resist pattern. In addition, establishment of a technique capable of accurately forming a nano-order pattern that is difficult with current photolithography technology is desired. However, when forming a pattern having a concavo-convex shape using conventional photolithography, it is necessary to go through a process with a large number of steps and types of materials used.

そこで、レジストパターンの形成をインプリント用のモールド、すなわち型で行なう、ナノインプリントリソグラフィ(以下NILと称する。)が提案されている。   In view of this, nanoimprint lithography (hereinafter referred to as NIL) in which a resist pattern is formed by an imprint mold, that is, a mold, has been proposed.

NILでは、シリコンや石英等の基板にエッチングを施し、基板の表面に凹凸のパターンを形成した平板状のモールドによって転写が行われる。一方で、高いスループットが要求されるので、平板状のモールドではなく、円筒状(ローラー型)のモールドを用いて、モールドの回転によって短い時間でNILを行う仕組みが提案されている(例えば「特許文献1」参照。)。
特開2005−5284号公報
In NIL, transfer is performed using a flat plate mold in which a substrate such as silicon or quartz is etched and an uneven pattern is formed on the surface of the substrate. On the other hand, since high throughput is required, a mechanism for performing NIL in a short time by rotating a mold using a cylindrical (roller type) mold instead of a flat plate mold has been proposed (for example, “Patent” Reference 1 ”).
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-5284

ローラー型モールドでは、円筒型に加工しやすいことから、ニッケル(Ni)や樹脂等の材料が用いられる。   In the roller mold, a material such as nickel (Ni) or resin is used because it is easily processed into a cylindrical mold.

しかしながら、ニッケル(Ni)製や樹脂製のモールドは、NILの際に高い加工精度が得られにくいという問題点がある。   However, a mold made of nickel (Ni) or resin has a problem that it is difficult to obtain high processing accuracy during NIL.

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、加工精度が高く、ローラー型として利用できるモールドの製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a mold manufacturing method that has high processing accuracy and can be used as a roller mold .

前述した目的を達成するために本発明は、スナノインプリントに用いられるモールドの製造方法であって、
パターン部となる材料の基板表面に微小凹凸からなるパターンを形成する工程(a)と、前記パターン部を薄膜化する工程(b)と、薄膜化された前記パターン部を、円筒部または多角柱部の外周に設ける工程(c)と、を具備することを特徴とするモールドの製造方法である。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a method for producing a mold used for snanoimprinting,
A step (a) of forming a pattern made of minute irregularities on a substrate surface of a material to be a pattern portion, a step (b) of thinning the pattern portion, and the thinned pattern portion is a cylindrical portion or a polygonal column. And a step (c) provided on the outer periphery of the part.

前記工程(a)は、例えば、基板の表面にパターン形成層を形成する工程と、前記パターン形成層に凹凸で構成されたパターンを形成する工程と、前記パターンの形成されたパターン形成層をマスクとして、前記基板をエッチングし、前記基板上に凹凸で構成されたパターンを形成し、パターン部とする工程から成る。   The step (a) includes, for example, a step of forming a pattern forming layer on the surface of the substrate, a step of forming a pattern composed of irregularities on the pattern forming layer, and a mask of the pattern forming layer on which the pattern is formed. The method includes a step of etching the substrate to form a pattern composed of irregularities on the substrate to form a pattern portion.

前記工程(b)では、バックグラインド、エッチング、ブラスト、スライス、または基板が二層以上で構成されている場合、表面に凹凸を有している層以外を分離すること等により、パターン部を薄膜化する。   In the step (b), when the back grinding, etching, blasting, slicing, or the substrate is composed of two or more layers, the pattern portion is formed into a thin film by separating the layer other than the surface having irregularities on the surface. Turn into.

本発明によれば、加工精度が高く、ローラー型として利用できるモールドの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a mold manufacturing method that has high processing accuracy and can be used as a roller mold .

以下図面に基づいて、本発明の実施形態に係るモールド1及びモールド1の製造方法について詳細に説明する。モールド1は、円筒形または多角柱形の形状をなす。ここでは、円筒形状のモールド1を例に挙げて説明を行う。   Hereinafter, a mold 1 and a method for manufacturing the mold 1 according to an embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings. The mold 1 has a cylindrical shape or a polygonal column shape. Here, the cylindrical mold 1 will be described as an example.

図1はモールド1の概略図、図2はモールド1の、図1のN−Nによる断面図である。図1に示すように、モールド1は、円筒部5と、円筒部5の円筒面上に形成された凹凸のパターンを有するパターン部3から構成される。円筒部5は、モールド1の芯になる部分である。パターン部3は、モールド1の円筒形状を構成する板状の部材である。
図2に示すように、モールド1では、円筒部5の外周面に複数のパターン部3が接合される。モールド1はナノインプリントに用いられる。
FIG. 1 is a schematic view of the mold 1, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the mold 1 taken along line NN in FIG. As shown in FIG. 1, the mold 1 includes a cylindrical portion 5 and a pattern portion 3 having an uneven pattern formed on the cylindrical surface of the cylindrical portion 5. The cylindrical portion 5 is a portion that becomes the core of the mold 1. The pattern portion 3 is a plate-like member that forms the cylindrical shape of the mold 1.
As shown in FIG. 2, in the mold 1, a plurality of pattern portions 3 are joined to the outer peripheral surface of the cylindrical portion 5. The mold 1 is used for nanoimprinting.

図3及び図4はモールド1の製造方法の各工程を示す図である。   3 and 4 are diagrams showing each step of the method for manufacturing the mold 1.

図3(a)は、モールド1のパターン部3を構成する基板11を示す。基板11には、凹凸パターンが形成される。基板11の材料は、シリコン(Si)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、石英、その他ガラス、クロム(Cr)、炭化ケイ素(SiC)、窒化ケイ素(SiN)等である。微細な凹凸パターンを形成するためには、ナノオーダーの加工装置が入手しやすいことから、基板11はシリコン(Si)であることが望ましい。なお、以下の説明においては基板11はシリコン(Si)を用いる。   FIG. 3A shows the substrate 11 constituting the pattern portion 3 of the mold 1. An uneven pattern is formed on the substrate 11. The material of the substrate 11 is silicon (Si), aluminum (Al), titanium (Ti), quartz, other glass, chromium (Cr), silicon carbide (SiC), silicon nitride (SiN), or the like. In order to form a fine concavo-convex pattern, it is desirable that the substrate 11 be silicon (Si) because a nano-order processing apparatus is easily available. In the following description, the substrate 11 uses silicon (Si).

最初に、図3(b)に示すように、基板11の表面にレジスト等のパターン形成層13を形成する。パターン形成層13は、凹凸パターンを基板に作製するのに必要な層であり、最終的には除去される。例えばパターン形成層13がレジストの場合、スピン塗布、スプレー塗布等の方法でパターン形成層13が形成可能である。次に、パターン形成層13の形成したいパターンに対応した表面に電子ビーム等を照射し、露光する。露光の方法としては、電子ビームによる露光の他に、レーザー描画機を用いた露光、マスクを使った紫外光による露光等がある。   First, as shown in FIG. 3B, a pattern formation layer 13 such as a resist is formed on the surface of the substrate 11. The pattern formation layer 13 is a layer necessary for producing a concavo-convex pattern on a substrate, and is finally removed. For example, when the pattern forming layer 13 is a resist, the pattern forming layer 13 can be formed by a method such as spin coating or spray coating. Next, the surface of the pattern forming layer 13 corresponding to the pattern to be formed is irradiated with an electron beam or the like to be exposed. Examples of the exposure method include exposure using an electron beam, exposure using a laser drawing machine, exposure using ultraviolet light using a mask, and the like.

次に、図3(c)に示すように、現像等の処理を行い、パターン形成層13の表面にパターン15aを形成する。さらに、パターン15aの形成されたパターン形成層13をマスクとして基板11にエッチングを施し、基板11、パターン形成層13上にパターン15bを形成する(図3(d))。   Next, as shown in FIG. 3C, processing such as development is performed to form a pattern 15a on the surface of the pattern forming layer 13. Further, the substrate 11 is etched using the pattern forming layer 13 on which the pattern 15a is formed as a mask to form a pattern 15b on the substrate 11 and the pattern forming layer 13 (FIG. 3D).

エッチングは、ドライエッチング、ウェットエッチングのいずれでもよい。ドライエッチングの場合、エッチングガスとしては、一般にはCF、SF、CHF等のフッ素系ガス、Cl、CCl等の塩素系ガス、HBr等の臭素系ガス等が用いられる。
ウェットエッチングの場合、薬液としては、水酸化カリウム(KOH)、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)、フッ硝酸(フッ酸と硝酸の混合液)が用いられる。ウェットエッチングの薬液としてKOH、TMAHを用いた場合、エッチングの対象となる基板が単結晶であるならエッチングによって現われた側壁はファセット面となる。その際、ファセット面は、用いた基板のもつ結晶方位、およびエッチングを行ったパターン15aの形状によって現われる面が異なる。また、深さは面方位およびエッチング時間によって異なる。
Etching may be either dry etching or wet etching. In the case of dry etching, as the etching gas, generally, a fluorine-based gas such as CF 4 , SF 6 , or CHF 3 , a chlorine-based gas such as Cl 2 or CCl 4 , a bromine-based gas such as HBr, or the like is used.
In the case of wet etching, potassium hydroxide (KOH), tetramethylammonium hydroxide (TMAH), or hydrofluoric acid (mixed liquid of hydrofluoric acid and nitric acid) is used as the chemical solution. When KOH or TMAH is used as a chemical solution for wet etching, if the substrate to be etched is a single crystal, the side wall that appears by etching becomes a facet surface. At that time, the facet plane differs depending on the crystal orientation of the used substrate and the shape of the etched pattern 15a. The depth varies depending on the plane orientation and etching time.

次に、図3(e)に示すように、パターン形成層13を剥離すると、基板11上に微細な凹凸の集合であるパターン15cが形成される。   Next, as shown in FIG. 3E, when the pattern forming layer 13 is peeled off, a pattern 15 c that is a set of fine irregularities is formed on the substrate 11.

次に、基板11上にコーティング材17の層を形成する(図3(f))。コーティング材17は、パターン15cの形成された基板11を薄膜化する際に、研磨や切削による基板11の損傷を防ぐためのものである。コーティング材17としては、例えばテープ、樹脂(例えばワックス)等があげられる。
テープは、例えば保護面側に接着剤のついた樹脂製のテープであり、これを基板11に貼り付けることによってパターン15cの形成された面を保護する。
樹脂は、基板11の、パターン15cの形成された面に塗布される。後述の工程で研磨に十分に耐えられるような性質の樹脂を、十分に厚みを持たせて塗布する必要がある。
また、基板11の、パターン15cの形成された面に鋼板等を貼り付けてもよい。鋼板を貼り付ける場合、樹脂等の接着剤を用いる。
Next, a layer of the coating material 17 is formed on the substrate 11 (FIG. 3F). The coating material 17 is for preventing damage to the substrate 11 due to polishing or cutting when the substrate 11 on which the pattern 15c is formed is thinned. Examples of the coating material 17 include a tape and a resin (for example, wax).
The tape is, for example, a resin tape with an adhesive on the protective surface side, and the surface on which the pattern 15c is formed is protected by attaching the tape to the substrate 11.
The resin is applied to the surface of the substrate 11 on which the pattern 15c is formed. It is necessary to apply a resin having a sufficient thickness so as to sufficiently withstand polishing in a process described later.
Further, a steel plate or the like may be attached to the surface of the substrate 11 on which the pattern 15c is formed. When a steel plate is attached, an adhesive such as a resin is used.

次に、基板11を薄膜化する(図4(a))。薄膜化は、基板11を湾曲させて曲面にしやすくするために行われる。即ち、基板11は、円筒部5の円筒面に貼り付けられるように十分に薄く加工される必要がある。薄膜化の方法としては、バックグラインド、エッチング、ブラスト、スライス、薄膜層の分離等があげられる。   Next, the substrate 11 is thinned (FIG. 4A). The thinning is performed in order to make the substrate 11 curved so that it can be easily curved. That is, the substrate 11 needs to be processed sufficiently thin so that it can be attached to the cylindrical surface of the cylindrical portion 5. Examples of the thinning method include back grinding, etching, blasting, slicing, and separation of a thin film layer.

バックグラインドは、後述するように、基板11を、研磨剤によって研磨、切削する。エッチングはドライエッチング及びウェットエッチングであり、薬品やプラズマを用いて基板11を切削する方法である。ブラストは高圧の微粒子で物理的に基板11を切削する方法である。スライスは、基板11を物理的な切削によって薄くする方法である。
基板が二層以上で構成されている場合については、凹凸を有しているパターン部と、パターン部を支える支持基板とにより構成されているとみなすことができる。よってパターン部を支持基板と分離することで上述の他の方法と同様、基板を薄くしたのと同様の効果が得られる。即ち、基板11の代りに薄膜を用い、支持基板を用いて薄膜を固定して薄膜に凹凸加工を行う。凹凸を加工した後、支持基板を取り除き、薄膜部分のみを円筒化させる。
As described later, the back grinding grinds and cuts the substrate 11 with an abrasive. Etching is dry etching or wet etching, and is a method of cutting the substrate 11 using chemicals or plasma. Blasting is a method of physically cutting the substrate 11 with high-pressure fine particles. Slicing is a method of thinning the substrate 11 by physical cutting.
In the case where the substrate is composed of two or more layers, it can be considered that the substrate is composed of a pattern portion having irregularities and a support substrate that supports the pattern portion. Therefore, by separating the pattern portion from the support substrate, the same effect as that obtained by thinning the substrate can be obtained as in the other methods described above. That is, a thin film is used in place of the substrate 11, and the thin film is fixed using a support substrate, and the thin film is processed to be uneven. After processing the irregularities, the support substrate is removed, and only the thin film portion is cylindricalized.

薄膜化の方法としては、バックグラインドが望ましい。
薄膜化された基板11は、円筒部5の半径に対して十分薄く、曲げに耐えられることが必要である。
As a thinning method, back grinding is desirable.
The thinned substrate 11 needs to be sufficiently thin with respect to the radius of the cylindrical portion 5 and be able to withstand bending.

次に図5を参照しながらバックグラインドによる基板11の薄膜化についてさらに詳細に説明を行う。
バックグラインドはグラインダ20を用いて行われる。図5に示すように、グラインダ20は回転部21と定盤25で構成される。コーティング材17を形成した基板11を回転部21に固定する。回転部21はA方向に回転する。定盤25と基板11の間には研磨剤23があり、この研磨剤23によって基板11の裏面、即ちパターン15cが形成された面と反対の面が研磨される。
Next, the thinning of the substrate 11 by back grinding will be described in more detail with reference to FIG.
The back grinding is performed using the grinder 20. As shown in FIG. 5, the grinder 20 includes a rotating unit 21 and a surface plate 25. The substrate 11 on which the coating material 17 is formed is fixed to the rotating unit 21. The rotating unit 21 rotates in the A direction. There is an abrasive 23 between the surface plate 25 and the substrate 11, and the rear surface of the substrate 11, that is, the surface opposite to the surface on which the pattern 15 c is formed is polished by this abrasive 23.

研磨剤23としては、例えば、ダイヤモンドの微粒子やスラリー(微小粒子状セラミック)が用いられる。尚、定盤25も回転する場合もある。また、定盤25と研磨剤23の代りに、表面に凹凸を有する研磨板を用いてもよい。   As the abrasive 23, for example, diamond fine particles or slurry (microparticulate ceramic) is used. The surface plate 25 may also rotate. Further, instead of the surface plate 25 and the abrasive 23, a polishing plate having irregularities on the surface may be used.

以上のように、基板11は薄膜化加工され、円筒部5に貼り合わせる際の曲げに耐えられる十分な薄さの基板11となる。   As described above, the substrate 11 is thinned to become a sufficiently thin substrate 11 capable of withstanding bending when being bonded to the cylindrical portion 5.

次に、図4(b)に示すように、コーティング材17を基板11から分離させ、パターン部3を得る。分離の方法は、コーティング材17の種類によって異なるが、コーティング材17を溶解する薬品にて除去するのが一般的である。またこれがテープの場合であると、UV光の照射により粘着力が弱まるものがある。   Next, as shown in FIG. 4B, the coating material 17 is separated from the substrate 11 to obtain the pattern portion 3. The separation method differs depending on the type of the coating material 17, but is generally removed by a chemical that dissolves the coating material 17. Moreover, when this is a case of a tape, there exists a thing with which adhesive force weakens by irradiation of UV light.

ここで、必要であれば基板11の外形形状の加工を行う。即ち、例えば円形の基板11を四角に加工する等の処理である。外形形状の加工は、ダイシング、エッチング等の方法で行われる。ダイシングは、物理的に切断する切削方法であり、ブレードによる方法とレーザーによる方法がある。   Here, if necessary, the outer shape of the substrate 11 is processed. That is, for example, processing such as processing the circular substrate 11 into a square. The processing of the outer shape is performed by a method such as dicing or etching. Dicing is a cutting method that physically cuts, and there are a blade method and a laser method.

次に、図4(c)に示すように、薄膜化したパターン部3を円筒部5の円筒面に沿わせるように曲げて、円筒部5に接合させて貼り付ける。ここで、モールド1が熱インプリントに使用される場合、円筒部5の熱膨張係数を考慮する必要がある。
接合方法としては、例えば接着剤による接合、共晶をなす金属による接合、酸化膜を介したシロキサン結合、また界面活性化による直接接合などが挙げられる。
Next, as shown in FIG. 4C, the thinned pattern portion 3 is bent along the cylindrical surface of the cylindrical portion 5, joined to the cylindrical portion 5, and attached. Here, when the mold 1 is used for thermal imprinting, it is necessary to consider the thermal expansion coefficient of the cylindrical portion 5.
Examples of the bonding method include bonding with an adhesive, bonding with a eutectic metal, siloxane bonding via an oxide film, and direct bonding by surface activation.

パターン部3と円筒部5の間には、シリコン以外の材質からなる補助層を形成することもある。前述のような接合により接合層が形成され、補助層となる場合もある。補助層の有無は問わないが、補助層は無い方が好ましい。   An auxiliary layer made of a material other than silicon may be formed between the pattern portion 3 and the cylindrical portion 5. In some cases, a bonding layer is formed by the bonding as described above to serve as an auxiliary layer. The presence or absence of an auxiliary layer does not matter, but it is preferable that there is no auxiliary layer.

図2及び図4(c)の場合、複数のパターン部3を円筒部5に貼り合わせる。パターン部3同士の継ぎ目は平滑か、あるいは転写しようとするパターンよりも凹んでいることが望ましい。   In the case of FIG.2 and FIG.4 (c), the some pattern part 3 is bonded together to the cylindrical part 5. FIG. It is desirable that the joint between the pattern portions 3 is smooth or recessed from the pattern to be transferred.

図6は、パターン部3の接合の状態を示す図である。図6(a)に示すように、パターン部3aとパターン部3bとを接合する際に、継ぎ目27が凸状であると、モールド1を回転させ、転写を行う場合に、継ぎ目27が転写面に圧力を加えてしまう。   FIG. 6 is a diagram illustrating a bonding state of the pattern unit 3. As shown in FIG. 6A, when the pattern portion 3a and the pattern portion 3b are joined, if the seam 27 is convex, the seam 27 is transferred to the transfer surface when the mold 1 is rotated and transferred. Pressure.

そのためパターン部3cとパターン部3dとを接合する際に、継ぎ目27を凹状とする。これにより、モールド1の回転で継ぎ目27が転写面に接するのを防ぐことができる。このように、複数のパターン部3を円筒部5に貼り合わせる際には、パターン部3同士の継ぎ目を平滑か、あるいは凹状とすることが望まれる。
また、図6(b)に示すように、パターン3e、3fの間にすき間を設けるようにしてもよい。
Therefore, when joining the pattern part 3c and the pattern part 3d, the joint 27 is made concave. Thereby, it is possible to prevent the joint 27 from coming into contact with the transfer surface due to the rotation of the mold 1. As described above, when the plurality of pattern portions 3 are bonded to the cylindrical portion 5, it is desirable that the joints between the pattern portions 3 be smooth or concave.
Further, as shown in FIG. 6B, a gap may be provided between the patterns 3e and 3f.

以上のように、凹凸のパターンを有するパターン部3を円筒部5に貼り合わせることによって、図2に示すようなモールド1が作製される。   As mentioned above, the mold 1 as shown in FIG. 2 is produced by bonding the pattern portion 3 having the uneven pattern to the cylindrical portion 5.

図10は、補助層12がある場合の、モールド1aを示す図である。図10に示すように、円筒部5に補助層12を介して基板11が貼り付けられる。
ここでは、パターン部3は、基板11(パターン形成層)と補助層12を含むものとする。
FIG. 10 is a diagram showing the mold 1a when the auxiliary layer 12 is present. As shown in FIG. 10, the substrate 11 is attached to the cylindrical portion 5 via the auxiliary layer 12.
Here, the pattern unit 3 includes a substrate 11 (pattern forming layer) and an auxiliary layer 12.

前述した実施の形態では、複数のパターン部3を、円筒部5に貼り付けるものであるが、1枚のパターン部3を円筒部5に貼り付けるようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the plurality of pattern portions 3 are attached to the cylindrical portion 5, but one pattern portion 3 may be attached to the cylindrical portion 5.

尚、凹凸のパターンの形成と薄膜化の工程は順序を入れ替えてもよい。また、コーティング材17の分離はパターン部3を円筒部5に貼り付けた後で行うこともできる。   In addition, the order of the formation of the uneven pattern and the thinning process may be reversed. The coating material 17 can also be separated after the pattern portion 3 is attached to the cylindrical portion 5.

本実施の形態によれば、モールド1を円筒状(ローラー型)にし、モールド1の回転によって凹凸で構成されたパターンを転写することができるので、高速でインプリントを行うことができる。
また、シリコンを使用することによって微細なパターンを転写することができる。
According to the present embodiment, the mold 1 can be cylindrical (roller type), and a pattern composed of irregularities can be transferred by the rotation of the mold 1, so that imprinting can be performed at high speed.
Moreover, a fine pattern can be transferred by using silicon.

モールド1は主に熱によるパターン転写、つまり熱インプリントに使用される。熱インプリントでは、円筒状のモールド1を、パターンを転写する対象に対し接触させ、軸を中心に回転させることによってインプリントを行う。これにより、従来の押し付けて離す方法に比べて、高速でインプリントを行うことができる。   The mold 1 is mainly used for pattern transfer by heat, that is, thermal imprint. In thermal imprinting, the cylindrical mold 1 is brought into contact with an object to which a pattern is to be transferred, and imprinting is performed by rotating about a shaft. Thereby, compared with the conventional method of pressing and releasing, imprinting can be performed at high speed.

また、モールド1は、パターンを転写する対象の材料が透明であれば、光インプリントに使用することもできる。この場合は、転写する対象の裏側、即ちモールド1と反対の側から紫外光等をあててレジストを硬化させる。   The mold 1 can also be used for optical imprinting if the material to which the pattern is transferred is transparent. In this case, the resist is cured by applying ultraviolet light or the like from the back side of the object to be transferred, that is, the side opposite to the mold 1.

次に、図7、図8を参照しながら、本発明における実施例について説明を行う。図7、図8は実施例におけるモールド45の製造の工程を示す図である。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8 are diagrams showing a process of manufacturing the mold 45 in the embodiment.

図7(a)はモールド45の材料となる単結晶シリコン基板31の平面図、図7(b)は単結晶シリコン基板31の側面図である。
単結晶シリコン基板31は、直径200mm、厚さ725μmのものを2枚準備した。まず、単結晶シリコン基板31の表面にレジスト33を塗布した(図7(c))。次に電子ビームBを照射し(図7(d))、パターン35aを描画した(図7(e))。パターン35は300nmのホールとした。
次に、ドライエッチングにより基板31上にパターン35bを形成した(図7(f))。エッチングガスにはHBrとOの混合ガスを用いた。このときのエッチングの深さが200nmとなるように、エッチングの時間を設定した。
FIG. 7A is a plan view of the single crystal silicon substrate 31 that is the material of the mold 45, and FIG. 7B is a side view of the single crystal silicon substrate 31.
Two single crystal silicon substrates 31 having a diameter of 200 mm and a thickness of 725 μm were prepared. First, a resist 33 was applied to the surface of the single crystal silicon substrate 31 (FIG. 7C). Next, the electron beam B was irradiated (FIG. 7D), and the pattern 35a was drawn (FIG. 7E). The pattern 35 was a 300 nm hole.
Next, a pattern 35b was formed on the substrate 31 by dry etching (FIG. 7F). A mixed gas of HBr and O 2 was used as the etching gas. The etching time was set so that the etching depth at this time was 200 nm.

次に、レジスト33を除去し、単結晶シリコン基板31上にコーティング材として、研磨専用のテープ37を貼り、パターン面を保護した(図7(g))。
次に、単結晶シリコン基板31を研磨し、厚さ100μm、50μmの2種類の単結晶シリコン基板31を得た(図8(a))。研磨にはバックグラインダを用いた。
Next, the resist 33 was removed, and a polishing tape 37 was applied as a coating material on the single crystal silicon substrate 31 to protect the pattern surface (FIG. 7G).
Next, the single crystal silicon substrate 31 was polished to obtain two types of single crystal silicon substrates 31 having a thickness of 100 μm and 50 μm (FIG. 8A). A back grinder was used for polishing.

次に、図8(b)に示すように、単結晶シリコン基板31をパターン部41として、テープ37を貼ったままの状態で円筒部43に貼りつけた。基板円筒部43は半径32mm、長さ200mmのものを用いた。このとき、パターン部41の厚さが50μmのものは、円筒部43に対して貼り付けが可能であった。しかし、パターン部41の厚さが100μmのものは、曲げの途中で砕けた。以下に、シリコン製の基板の、曲げによる損傷や破損について、さらに詳細に示す。   Next, as shown in FIG. 8 (b), the single crystal silicon substrate 31 was pasted as a pattern portion 41 on the cylindrical portion 43 with the tape 37 being stuck. As the substrate cylindrical portion 43, one having a radius of 32 mm and a length of 200 mm was used. At this time, the pattern portion 41 having a thickness of 50 μm could be attached to the cylindrical portion 43. However, the pattern part 41 having a thickness of 100 μm was crushed during bending. In the following, damage and breakage due to bending of a silicon substrate will be described in more detail.

図9は、シリコン製の基板51の曲げ性に関するテストの概略を示すものである。使用したのはシリコン基板51で、表面の面方位は(100)、ノッチは〈110〉方向であった。
シリコン基板51は、前述と同様、直径200mm、厚さ50μmのものと、直径200mm、厚さ100μmのものと2種類、それぞれ3枚ずつ準備した。それぞれ、曲げ方向を〈110〉〈100〉〈−110〉とし、半径32mm、長さ200mmの円筒部53に巻きつけた。
FIG. 9 shows an outline of a test relating to the bendability of the silicon substrate 51. The silicon substrate 51 that was used had a surface orientation of (100) and a notch in the <110> direction.
Similar to the above, three silicon substrates 51 each having a diameter of 200 mm and a thickness of 50 μm and a silicon substrate 51 having a diameter of 200 mm and a thickness of 100 μm were prepared. The bending directions were <110>, <100>, and <-110>, respectively, and they were wound around a cylindrical portion 53 having a radius of 32 mm and a length of 200 mm.

図9(a)はシリコン基板51を円筒部53に巻きつけた状態の正面図、図9(b)はその側面図である。図9(a)は、図9(b)のH方向からの矢視である。図9(a)、図9(b)に示すように、シリコン基板51を、矢印Dの向きに3種類の面方位〈110〉〈100〉〈−110〉を合わせ、円筒部53の円筒面に沿ってCのように曲げた。曲げ幅E、Eは同じ長さになるようにし、シリコン基板51が破損したときの曲げ幅E(=E)を記録した。以上のテストを行った結果を表1に示す。 FIG. 9A is a front view showing a state in which the silicon substrate 51 is wound around the cylindrical portion 53, and FIG. 9B is a side view thereof. FIG. 9A is an arrow view from the H direction in FIG. 9A and 9B, the silicon substrate 51 is aligned with three types of plane orientations <110>, <100>, and <-110> in the direction of the arrow D, and the cylindrical surface of the cylindrical portion 53 And bent like C. The bending widths E 1 and E 2 were set to the same length, and the bending width E 1 (= E 2 ) when the silicon substrate 51 was damaged was recorded. Table 1 shows the results of the above tests.

表1で、厚さは、シリコン基板51の厚さを示す。曲げ方向Dの面方位は、図9(a)に示す曲げ方向Dに合わせた基板51の面方位である。曲げ幅Eは、シリコン基板51が破損したときの曲げ幅Eを示す。曲げによって破損が生じなかった場合には、曲げ幅Eが0となる。 In Table 1, the thickness indicates the thickness of the silicon substrate 51. The plane orientation in the bending direction D is the plane orientation of the substrate 51 in accordance with the bending direction D shown in FIG. Bending width E 1 shows the bending width E 1 when the silicon substrate 51 is damaged. When bent by breakage did not occur, the bent width E 1 is 0.

Figure 0004957139
Figure 0004957139

表1の結果からもわかるように、厚さ50μm、曲げ方向〈100〉の場合は、破損が発生しなかった。即ち、シリコン基板51を半径32mmの円筒部53のまわりを1周巻きつけることができた。厚さ100μmのシリコン基板51では、すべて途中で破損し、巻きつけることができなかった。
以上のように、半径32mmの円筒部53に対し、厚さ50μmのシリコン基板51であれば、貼り付けが可能であるが、同一の材質、結晶性、厚みなどの外形形状を有する物体であっても、曲げの方向により破損のしやすさが異なるため、貼りつけの際には曲げ方向も考慮する必要がある。
As can be seen from the results in Table 1, no breakage occurred when the thickness was 50 μm and the bending direction was <100>. That is, the silicon substrate 51 could be wound once around the cylindrical portion 53 having a radius of 32 mm. The silicon substrate 51 having a thickness of 100 μm was all damaged in the middle and could not be wound.
As described above, the silicon substrate 51 with a thickness of 50 μm can be attached to the cylindrical portion 53 with a radius of 32 mm, but the object has the same outer shape such as material, crystallinity, and thickness. However, since the ease of breakage differs depending on the bending direction, it is necessary to consider the bending direction when applying.

また、テストの際、シリコン基板51全体が一定の曲率ではなく、円筒部53付近に応力が加わるので、実際にはこの実験で用いた円筒部53より小さな半径の円筒部に巻きつけられる可能性はある。   Further, during the test, the entire silicon substrate 51 does not have a constant curvature, and stress is applied in the vicinity of the cylindrical portion 53, so that the silicon substrate 51 may actually be wound around a cylindrical portion having a smaller radius than the cylindrical portion 53 used in this experiment. There is.

以上のテストの結果より、モールド1ではパターン部3の厚さは円筒部5の円周半径に対して十分に小さいことが必要である。   From the results of the above test, in the mold 1, the thickness of the pattern portion 3 needs to be sufficiently smaller than the circumferential radius of the cylindrical portion 5.

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係るモールド及びモールドの製造方法等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment, such as a mold concerning the present invention and a manufacturing method of a mold, was described, referring to an accompanying drawing, the present invention is not limited to this example. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

例えば、前述の例では、円筒状のモールド1について説明を行ったが、多角柱状のモールド1であってもよい。ただし、この場合は、モールドを用いて転写を行う場合、転写の対象物に対してモールド1の転写面が接する場合と多角形の角が接する場合とで回転中心となる軸が上下に移動する。従って、対象物に対して角が接する場合の圧迫や破損を防ぐために、回転の際に接触圧力を制御する必要がある。また、多角形の角が多いと、形状としては円形に近づき、軸のぶれは少なくなるが、パターン部3の1つあたりの面積が小さくなる。その場合には多角形の底面積を大きくする等の考慮が必要となる。   For example, in the above-described example, the cylindrical mold 1 has been described, but a polygonal column-shaped mold 1 may be used. However, in this case, when transfer is performed using a mold, the axis serving as the center of rotation moves up and down depending on whether the transfer surface of the mold 1 is in contact with the object to be transferred or the corner of the polygon is in contact. . Therefore, it is necessary to control the contact pressure during rotation in order to prevent compression or breakage when the corner contacts the object. Further, when the polygon has a large number of corners, the shape is close to a circle, and the shake of the axis is reduced, but the area per pattern portion 3 is reduced. In that case, it is necessary to consider increasing the bottom area of the polygon.

モールド1の斜視図Perspective view of mold 1 モールド1の断面図Cross section of mold 1 モールド1の製造方法における各工程を示す図The figure which shows each process in the manufacturing method of the mold 1 モールド1の製造方法における各工程を示す図The figure which shows each process in the manufacturing method of the mold 1 グラインダ20を示す図The figure which shows the grinder 20 複数のパターン部3の接合を示す図The figure which shows joining of the some pattern part 3 実施例におけるモールド45の製造工程を示す図The figure which shows the manufacturing process of the mold 45 in an Example. 実施例におけるモールド45の製造工程を示す図The figure which shows the manufacturing process of the mold 45 in an Example. 実施例における単結晶シリコン基板51と円筒部53の配置を示す図The figure which shows arrangement | positioning of the single crystal silicon substrate 51 and the cylindrical part 53 in an Example. 補助層12がある場合のパターン部3と円筒部5の接合を示す図The figure which shows joining of the pattern part 3 and the cylindrical part 5 in case there exists the auxiliary layer 12

符号の説明Explanation of symbols

1、1a………モールド
3………パターン部
5………円筒部
11………基板
12………補助層
13………パターン形成層
15………パターン
17………コーティング材
20………グラインダ
21………回転部
23………研磨剤
25………定盤
31………単結晶シリコン基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a ......... Mold 3 ......... Pattern part 5 ......... Cylinder part 11 ......... Substrate 12 ......... Auxiliary layer 13 ......... Pattern forming layer 15 ......... Pattern 17 ......... Coating material 20 ... …… Grinder 21 ……… Rotating part 23 ……… Abrasive 25 ……… Surface plate 31 ……… Single crystal silicon substrate

Claims (6)

ナノインプリントに用いられるモールドの製造方法であって、
パターン部となる材料の基板表面に微小凹凸からなるパターンを形成する工程(a)と、
前記パターン部を薄膜化する工程(b)と、
薄膜化された前記パターン部を、円筒部または多角柱部の外周に設ける工程(c)と、
を具備することを特徴とするモールドの製造方法。
A method for producing a mold used for nanoimprinting,
A step (a) of forming a pattern consisting of minute irregularities on a substrate surface of a material to be a pattern portion;
A step (b) of thinning the pattern portion;
Providing the thinned pattern part on the outer periphery of the cylindrical part or the polygonal column part (c);
A method for manufacturing a mold, comprising:
前記工程(a)は、
基板の表面にパターン形成層を形成する工程と、
前記パターン形成層に凹凸で構成されたパターンを形成する工程と、
前記パターンの形成されたパターン形成層をマスクとして、前記基板をエッチングし、前記基板上に凹凸で構成されたパターンを形成し、パターン部とする工程と、
を具備することを特徴とする請求項記載のモールドの製造方法。
The step (a)
Forming a pattern forming layer on the surface of the substrate;
Forming a pattern composed of irregularities on the pattern forming layer;
Etching the substrate using the pattern forming layer on which the pattern is formed as a mask, forming a pattern composed of irregularities on the substrate, and forming a pattern portion;
Method for producing a mold according to claim 1, characterized by including the.
少なくとも前記パターン部はシリコンを材料とすることを特徴とする請求項記載のモールドの製造方法。 At least the pattern unit manufacturing method for a mold according to claim 1, characterized in that the silicon as a material. 前記工程(b)は、バックグラインド、エッチング、ブラスト、スライス、または基板が二層以上で構成されている場合、表面に凹凸を有している層以外を分離することにより、パターン部を薄膜化することを特徴とする請求項記載のモールドの製造方法。 In the step (b), when the back grinding, etching, blasting, slicing, or the substrate is composed of two or more layers, the pattern portion is thinned by separating the layer other than the surface having irregularities on the surface. The method for producing a mold according to claim 1, wherein: 前記工程(c)は、前記円筒部または多角柱部の外周に、単数又は複数のパターン部が接合されて設けられることを特徴とする請求項記載のモールドの製造方法。 Wherein step (c), the outer periphery of the cylindrical portion or polygonal portion, one or mold fabrication method of claim 1, wherein the plurality of patterns is characterized in that it is provided to be joined. 前記複数のパターン部同士の接合部では、継ぎ目が平滑ないし凹状となるように、隣接するパターン部同士が接合されることを特徴とする請求項記載のモールドの製造方法。
The mold manufacturing method according to claim 5 , wherein adjacent pattern portions are bonded to each other so that a joint is smooth or concave at the bonding portion between the plurality of pattern portions.
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