JP5476796B2 - Nanoimprint mold and pattern forming method - Google Patents
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Description
本発明は、微細なパターン形成が可能なナノインプリントモールドと、このナノインプリントモールドを用いたパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a nanoimprint mold capable of forming a fine pattern and a pattern forming method using the nanoimprint mold.
微細加工技術として、近年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構造を形成した型部材を用い、凹凸構造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(特許文献1)。
上記のナノインプリント技術の一つの方法として、光インプリント法が知られている。この光インプリント法では、例えば、基材表面に光硬化性の樹脂層を形成し、この樹脂層に所望の凹凸構造を有するモールド(型部材)を圧着する。そして、この状態でモールド側から樹脂層に紫外線を照射して樹脂層を硬化させ、その後、モールドを樹脂層から離型する。これにより、モールドが有する凹凸が反転した凹凸構造を被加工物である樹脂層に形成することができる(特許文献2)。このような光インプリント法は、従来のフォトリソグラフィ技術では形成が困難なナノメートルオーダーの微細パターンの形成が可能であり、次世代リソグラフィ技術として有望視されている。
In recent years, attention has been focused on nanoimprint technology as a microfabrication technology. The nanoimprint technology is a pattern formation technology that uses a mold member having a fine concavo-convex structure formed on the surface of a substrate and transfers the concavo-convex structure to a workpiece to transfer the fine structure at the same magnification (Patent Document 1).
As one method of the nanoimprint technique, an optical imprint method is known. In this optical imprinting method, for example, a photocurable resin layer is formed on the surface of a substrate, and a mold (mold member) having a desired concavo-convex structure is pressure-bonded to the resin layer. In this state, the resin layer is irradiated with ultraviolet rays from the mold side to cure the resin layer, and then the mold is released from the resin layer. Thereby, the uneven structure in which the unevenness of the mold is inverted can be formed on the resin layer as the workpiece (Patent Document 2). Such an optical imprint method is capable of forming a fine pattern on the order of nanometers, which is difficult to form with conventional photolithography technology, and is promising as a next-generation lithography technology.
しかし、光インプリント法では、モールドと被加工物との間の平行度が確保されない場合、凹凸構造が転写形成された樹脂層に厚みムラが生じ、高精細なパターン形成が困難になるという問題があった。このため、レーザー光をモールドの裏面から入射させ、モールドの表面(凹凸構造が形成されている面)に設けたアライメントマークで生じた回折光と参照光との干渉を光検出器で検出してモールドの複数箇所で表面位置を計測し、平行度を制御することが行われている(特許文献3)。また、レーザー光をモールドの表面(凹凸構造が形成されている面)に斜めに照射し、表面からの反射光の位置をモニターし、位置を計測して平行度を制御することが行われている(特許文献4)。 However, in the case of the optical imprint method, when the parallelism between the mold and the workpiece is not ensured, the thickness of the resin layer on which the concavo-convex structure is transferred is formed, which makes it difficult to form a high-definition pattern. was there. For this reason, laser light is incident from the back side of the mold, and interference between the diffracted light and the reference light generated by the alignment mark provided on the surface of the mold (surface on which the concavo-convex structure is formed) is detected by a photodetector. Measuring the surface position at a plurality of locations on the mold and controlling the parallelism is performed (Patent Document 3). In addition, laser light is obliquely applied to the surface of the mold (surface on which the concavo-convex structure is formed), the position of reflected light from the surface is monitored, and the parallelism is controlled by measuring the position. (Patent Document 4).
しかし、上記の特許文献3のような平行度の制御は、モールドからの反射光と参照光の干渉を利用して位置計測を行うので、測定対象のモールドがウエハモールドのように薄い場合(例えば、厚さが4mm以下)、モールドの裏面と表面の多重反射により、計測値がぼける可能性があり、また、モールドの表面での反射率と裏面での反射率の差が小さくなり、どの干渉ピークがモールドの表面に相当するか不明確になるという問題があった。
一方、上記の特許文献4のような平行度の制御は、レーザー光をモールドの表面に照射するので、上記のような問題はなく、モールドの表面側に反射平面が存在し、その反射平面の厚みが、例えば、4mmを超えるような十分な厚みを有していれば、モールド表面の位置検出が可能である。このことを、図16を参照して説明する。モールド61が十分な厚みを有する場合には、モールド61に対して光源71から斜めに入射した入射光Aがモールド61の表面で反射された光(表面反射光B1)のピーク位置と、モールド61に入射して裏面で反射された光(反射戻り光B2)のピーク位置とが離れており、これらが光束位置検出器72で同時に検出されることはない。
However, the control of the parallelism as in
On the other hand, the parallelism control as described in
しかし、モールドがウエハモールドのように、厚さが4mm以下である場合、上記のモールド61の表面からの反射光(表面反射光B1)と裏面からの反射光(反射戻り光B2)とが接近し、図17(A)に示すように、光束位置検出器72でこれらを同時に検出することになる。このように、表面反射光B1の位置ピークと反射戻り光B2の位置ピークが光束位置検出器72の光束検出面内に同時に入射した場合、光束位置検出器72側では両方の信号を用いてモールドの表面位置を算出するため、実際の表面位置とは異なる値が算出される。すなわち、図17(B)に示すように、見かけの反射光B″によるピーク位置によってモールドの表面位置が算出されることになり、図示に2点鎖線で示すように、実際の位置よりも高い位置が算出されてしまう。このように、モールドの複数の箇所で計測した表面位置が正確でない場合、モールドと被加工物との平行度の制御を高い精度で行うことができないという問題があった。
However, when the mold is 4 mm or less like the wafer mold, the reflected light from the surface of the mold 61 (surface reflected light B1) and the reflected light from the back surface (reflected return light B2) approach each other. Then, as shown in FIG. 17A, the light
このような目的を達成するために、本発明のナノインプリントモールドは、厚みが4mm以下である透明な基材と、該基材の表面側に形成された凹凸パターンと、反射防止部とを有し、該反射防止部は前記基材の裏面側の少なくとも一部の領域、あるいは前記基材の内部の少なくとも一部の領域に位置し、前記基材の表面は、前記凹凸パターンが形成されたパターン領域と、該パターン領域の周囲に位置する非パターン領域とに画定され、前記パターン領域は前記非パターン領域に対して凸状であり、前記反射防止部は前記パターン領域から前記基材に入射した検出光が反射して前記パターン領域から出射するのを防止するような構成とした。 In order to achieve such an object, the nanoimprint mold of the present invention has a transparent substrate having a thickness of 4 mm or less, a concavo-convex pattern formed on the surface side of the substrate, and an antireflection part. The antireflection portion is located in at least a part of the back side of the base material or at least a part of the base material, and the surface of the base material is a pattern in which the uneven pattern is formed. An area and a non-pattern area located around the pattern area, the pattern area is convex with respect to the non-pattern area, and the antireflection part is incident on the substrate from the pattern area The detection light is configured to be prevented from being reflected and emitted from the pattern region.
また、本発明の他の態様として、前記反射防止部は、検出光(ガウシアンビーム)の広がりをa、基材の表面への入射角をθとする光学的な基材の表面位置検出機構にて、基材表面から反射防止部までの厚さがD、基材の屈折率がnsであり、基材表面からの反射光と反射防止部と基材との界面あるいは基材裏面からの反射戻り光との強度比がαであり、合成されるガウシアンビームの断面強度分布が
f=exp(-x2/a2) +αexp(-(x-d)2/a2)
ここで、dは反射光と反射戻り光との位置ずれ量であり、
d=2Dcosθtan(sin-1(sinθ/ns))である
で表される系において、前記断面強度分布プロファイルの微分値が0となるXの値に1/(2tanθcosθ)を乗じた値が10μm以下となるような強度比αの範囲を求め、反射戻り光の強度が該強度比αの範囲を満たすような反射防止構造を備えるような構成とした。
As another aspect of the present invention, the antireflection portion is an optical substrate surface position detection mechanism in which the spread of the detection light (Gaussian beam) is a and the incident angle to the substrate surface is θ. The thickness from the substrate surface to the antireflection portion is D, the refractive index of the substrate is ns, and the reflected light from the substrate surface is reflected from the interface between the antireflection portion and the substrate or from the back surface of the substrate. The intensity ratio with the return light is α, and the cross-sectional intensity distribution of the synthesized Gaussian beam is f = exp (−x 2 / a 2 ) + αexp (− (x−d) 2 / a 2 )
Here, d is the amount of positional deviation between the reflected light and the reflected return light,
In a system represented by d = 2Dcosθtan (sin −1 (sinθ / ns)), a value obtained by multiplying the value of X at which the differential value of the cross-sectional intensity distribution profile becomes 0 by 1 / (2tanθcosθ) is 10 μm or less. The range of the intensity ratio α is determined so that an antireflection structure is provided so that the intensity of the reflected return light satisfies the range of the intensity ratio α.
また、本発明の他の態様として、前記反射防止部は、前記基材の裏面に設けた粗面部であるような構成とした。
また、本発明の他の態様として、前記反射防止部は、前記基材の裏面に配設された反射防止層からなり、該反射防止層の屈折率nは1.30以下であり、また、検出光の波長をλとしたときに、前記反射防止層の厚みLは、位相条件より、
nL=(2m−1)λ/4 (mは整数)
を満足するような構成とした。
また、本発明の他の態様として、前記反射防止部は、前記基材の裏面に反射防止層が積層されてなる2層構造であり、前記基材の裏面側に位置する反射防止層の屈折率は、前記基材の屈折率よりも大きいような構成とした。
また、本発明の他の態様として、前記反射防止部は、前記基材の裏面に配設された光吸収層からなるような構成とした。
また、本発明の他の態様として、前記反射防止部は、前記基材の内部に位置する低光透過率層であるような構成とした。
As another aspect of the present invention, the antireflection portion is configured to be a rough surface portion provided on the back surface of the base material.
Further, as another aspect of the present invention, the antireflection portion is composed of an antireflection layer disposed on the back surface of the base material, and the refractive index n of the antireflection layer is 1.30 or less, When the wavelength of the detection light is λ, the thickness L of the antireflection layer is based on the phase condition,
nL = (2m−1) λ / 4 (m is an integer)
To satisfy the requirements.
As another aspect of the present invention, the antireflection portion has a two-layer structure in which an antireflection layer is laminated on the back surface of the base material, and the antireflection layer located on the back surface side of the base material is refracted. The rate was set to be larger than the refractive index of the substrate.
Moreover, as another aspect of the present invention, the antireflection portion is constituted by a light absorption layer disposed on the back surface of the base material.
As another aspect of the present invention, the antireflection portion is configured to be a low light transmittance layer located inside the base material.
本発明のナノインプリントモールドは、厚みが4mm以下である透明な基材と、該基材の表面側に形成された凹凸パターンと、反射防止部とを有し、該反射防止部は前記基材の裏面側の少なくとも一部の領域、あるいは前記基材の内部の少なくとも一部の領域に位置し、前記反射防止部は、検出光(ガウシアンビーム)の広がりをa、基材の表面への入射角をθとする光学的な基材の表面位置検出機構にて、基材表面から反射防止部までの厚さがD、基材の屈折率がnsであり、基材表面からの反射光と反射防止部と基材との界面あるいは基材裏面からの反射戻り光との強度比がαであり、合成されるガウシアンビームの断面強度分布が
f=exp(-x 2 /a 2 ) +αexp(-(x-d) 2 /a 2 )
ここで、dは反射光と反射戻り光との位置ずれ量であり、
d=2Dcosθtan(sin -1 (sinθ/ns))である
で表される系において、前記断面強度分布プロファイルの微分値が0となるXの値に1/(2tanθcosθ)を乗じた値が10μm以下となるような強度比αの範囲を求め、反射戻り光の強度が該強度比αの範囲を満たすような反射防止構造を備えるような構成とした。
また、本発明の他の態様として、前記反射防止部は、前記基材の裏面に設けた粗面部であるような構成とした。
また、本発明の他の態様として、前記反射防止部は、前記基材の裏面に配設された反射防止層からなり、該反射防止層の屈折率nは1.30以下であり、また、検出光の波長をλとしたときに、前記反射防止層の厚みLは、位相条件より、
nL=(2m−1)λ/4 (mは整数)
を満足するような構成とした。
また、本発明の他の態様として、前記反射防止部は、前記基材の裏面に反射防止層が積層されてなる2層構造であり、前記基材の裏面側に位置する反射防止層の屈折率は、前記基材の屈折率よりも大きいような構成とした。
また、本発明の他の態様として、前記反射防止部は、前記基材の裏面に配設された光吸収層からなるような構成とした。
また、本発明の他の態様として、前記光吸収層は、前記基材の屈折率との差が±12%以下である屈折率を有する材料からなり、かつ、検出光に対する吸光度が前記強度比αを満たすものであるような構成とした。
また、本発明の他の態様として、前記反射防止部は、前記基材の内部に位置する低光透過率層であるような構成とした。
The nanoimprint mold of the present invention has a transparent base material having a thickness of 4 mm or less, a concavo-convex pattern formed on the surface side of the base material, and an antireflection part, and the antireflection part is formed of the base material. Located in at least a part of the back surface side or at least a part of the inside of the base material, the antireflection portion a spreads the detection light (Gaussian beam), and is incident on the surface of the base material. In the optical substrate surface position detection mechanism where θ is θ, the thickness from the substrate surface to the antireflection portion is D, the refractive index of the substrate is ns, and the reflected light and reflection from the substrate surface The intensity ratio of the reflected light from the interface between the prevention part and the substrate or the back surface of the substrate is α, and the cross-sectional intensity distribution of the synthesized Gaussian beam is
f = exp (-x 2 / a 2 ) + αexp (-(x-d) 2 / a 2 )
Here, d is the amount of positional deviation between the reflected light and the reflected return light,
d = 2D cos θ tan (sin −1 (sin θ / ns))
In this system, the range of the intensity ratio α is obtained such that the value obtained by multiplying the value of X at which the differential value of the cross-sectional intensity distribution profile becomes 0 by 1 / (2 tan θcos θ) is 10 μm or less, and the reflected return light Is provided with an antireflection structure that satisfies the range of the intensity ratio α.
As another aspect of the present invention, the antireflection portion is configured to be a rough surface portion provided on the back surface of the base material.
Further, as another aspect of the present invention, the antireflection portion is composed of an antireflection layer disposed on the back surface of the base material, and the refractive index n of the antireflection layer is 1.30 or less, When the wavelength of the detection light is λ, the thickness L of the antireflection layer is based on the phase condition,
nL = (2m−1) λ / 4 (m is an integer)
To satisfy the requirements.
As another aspect of the present invention, the antireflection portion has a two-layer structure in which an antireflection layer is laminated on the back surface of the base material, and the antireflection layer located on the back surface side of the base material is refracted. The rate was set to be larger than the refractive index of the substrate.
Moreover, as another aspect of the present invention, the antireflection portion is constituted by a light absorption layer disposed on the back surface of the base material.
As another aspect of the present invention, the light absorption layer is made of a material having a refractive index that is ± 12% or less from the refractive index of the base material, and the absorbance with respect to the detection light is the intensity ratio. The configuration satisfies α.
As another aspect of the present invention, the antireflection portion is configured to be a low light transmittance layer located inside the base material.
本発明のパターン形成方法は、基材表面に光硬化性の樹脂層を備えた被加工物と、上述のいずれかのナノインプリントモールドとの間の平行度を確保し、ナノインプリントモールドの凹凸パターン形成面を前記樹脂層に接触させ、この状態で前記ナノインプリントモールドを介して前記被加工物に紫外線を照射して前記樹脂層を硬化させ、その後、前記ナノインプリントモールドを前記樹脂層から離型するような構成とした。 The pattern forming method of the present invention ensures parallelism between a workpiece having a photocurable resin layer on the substrate surface and any one of the above-described nanoimprint molds, and the uneven pattern forming surface of the nanoimprint molds. In this state, the workpiece is irradiated with ultraviolet rays through the nanoimprint mold to cure the resin layer, and then the nanoimprint mold is released from the resin layer. It was.
本発明のナノインプリントモールドは、基材が反射防止部を備えているので、基材の表面に照射された検出光が基材裏面で反射して表面に出射することが抑制され、ナノインプリントモールドの表面に照射された検出光のうち、基材表面で反射された反射光(表面反射光のピーク位置)のみによるモールドの表面位置の検出が可能となり、これにより、インプリント時において、モールドと被加工物との間の平行度を高い精度で確保することができる。
また、本発明のパターン形成方法は、モールドと被加工物との間の平行度を高い精度で確保することができるので、微細パターンを高い精度で形成することができる。
In the nanoimprint mold of the present invention, since the base material includes an antireflection portion, the detection light irradiated on the surface of the base material is prevented from being reflected on the back surface of the base material and emitted to the surface, and the surface of the nanoimprint mold It is possible to detect the mold surface position only by the reflected light reflected from the substrate surface (peak position of the surface reflected light) from the detection light irradiated on the mold. Parallelism between objects can be ensured with high accuracy.
In addition, the pattern forming method of the present invention can ensure the parallelism between the mold and the workpiece with high accuracy, so that a fine pattern can be formed with high accuracy.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
[ナノインプリントモールド]
図1は本発明のナノインプリントモールドの一実施形態を示す断面図である。図1において、ナノインプリントモールド1は、透明な基材2と、この基材2の表面2a側に形成された凹凸パターン3と、基材の裏面2b側に形成された反射防止部4とを有している。また、本発明のナノインプリントモールドは、図2に示すように、反射防止部4を基材2の内部に備えるものであってもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Nanoimprint mold]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a nanoimprint mold of the present invention. In FIG. 1, a
上記の反射防止部4は、基材2の表面2a側からモールド1に入射した表面位置検出用の光が、基材2の裏面2bで反射して表面2a側に出射するのを防止するものである。このような反射防止部4は、基材2の裏面2b側の少なくとも一部の領域、あるいは基材2の内部の少なくとも一部の領域に配置される。図3は、反射防止部4の配置を説明するための図であり、反射防止部4の配置部位には斜線を付して示している。図3(A)に示されるように、反射防止部4は、凹凸パターン3が形成された領域(鎖線で囲まれた領域)を含むように配置されたものであってよい。また、図3(B)に示されるように、凹凸パターン3が形成された領域(鎖線で囲まれた領域)を除く部位で、この凹凸パターン3を囲むように回廊形状に配置されていてもよい。さらに、図3(C)に示すように、凹凸パターン3が形成された領域(鎖線で囲まれた領域)を除く部位で、この凹凸パターン3を囲むように部分的に配置されていてもよい。勿論、反射防止部4は、基材2の裏面2bの全域、あるいは基材2の内部の全域に配置されていてもよい。
The
図4は本発明のナノインプリントモールドの他の実施形態を示す断面図である。図4において、ナノインプリントモールド11は、透明な基材12と、この基材12の表面側に形成された凹凸パターン13と、基材の裏面12b側に形成された反射防止部14とを有している。そして、基材12の表面は、凹凸パターン3が形成されたパターン領域10Aと、このパターン領域10Aの周囲に位置する非パターン領域10Bとに画定され、パターン領域10Aの表面12aは非パターン領域10Bの表面12a′に対して凸状となっており、いわゆるメサ型構造を有している。また、本発明のナノインプリントモールド11は、図5に示すように、反射防止部14を基材12の内部に備えるものであってもよい。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the nanoimprint mold of the present invention. In FIG. 4, the
上記の反射防止部14も、反射防止部4と同様に、基材12のパターン領域10Aの表面12a側からモールド11に入射した表面位置検出用の光が、基材12の裏面12bで反射して表面12a側に出射するのを防止するものである。このような反射防止部14は、基材12の裏面12b側の少なくとも一部の領域、あるいは基材12の内部の少なくとも一部の領域に配置される。図6は、反射防止部14の配置を説明するための図であり、反射防止部14の配置部位には斜線を付して示している。図6(A)に示されるように、反射防止部14は、パターン領域10Aを含むように配置されたものであってよい。また、図6(B)に示されるように、パターン領域10Aであって、かつ、凹凸パターン13が形成された領域(鎖線で囲まれた領域)を除く部位に、この凹凸パターン13を囲むように回廊形状に配置されていてもよい。さらに、図6(C)に示すように、パターン領域10Aであって、かつ、凹凸パターン13が形成された領域(鎖線で囲まれた領域)を除く部位に、この凹凸パターン13を囲むように部分的に配置されていてもよい。勿論、反射防止部14は、基材12の裏面12bの全域、あるいは基材12の内部の全域に配置されていてもよい。
Similarly to the
ここで、反射防止部4,14は、検出光(ガウシアンビーム)の広がりをa、基材2,12の表面2a,12aへの入射角をθとする光学的な基材2,12の表面位置検出機構にて、表面2a,12aから反射防止部4,14までの厚さがD、基材2,12の屈折率がnsであり、表面2a,12aからの反射光と、反射防止部4,14と基材2,12との界面あるいは基材2,12の裏面2b,12bからの反射戻り光との強度比がαであり、合成されるガウシアンビームの断面強度分布が
f=exp(-x2/a2) +αexp(-(x-d)2/a2)
ここで、dは反射光と反射戻り光との位置ずれ量であり、
d=2Dcosθtan(sin-1(sinθ/ns))である
で表される系において、
断面強度分布プロファイルの微分値が0となるXの値に1/(2tanθcosθ)を乗じた値が10μm以下となるような強度比αの範囲を求め、反射戻り光の強度が該強度比αの範囲を満たすような反射防止構造を備えるものである。
Here, the
Here, d is the amount of positional deviation between the reflected light and the reflected return light,
In a system represented by d = 2D cos θ tan (sin −1 (sin θ / ns)),
A range of the intensity ratio α is obtained such that the value obtained by multiplying the X value at which the differential value of the cross-sectional intensity distribution profile becomes 0 by 1 / (2 tan θcos θ) is 10 μm or less, and the intensity of the reflected return light is the intensity ratio α. An antireflection structure that satisfies the range is provided.
ナノインプリントモールド1,11を構成する基材2,12は透明基材であり、材料としては、例えば、石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、パイレックス(登録商標)ガラス、青板ガラス、ソーダガラス、BK−7等を用いることができる。基材2,12の厚みは4mm以下であり、用途などによって適宜設定することができ、また、厚みの下限は特に制限はなく、凹凸パターン3,13の形状、寸法や基材の強度、取り扱い適性等を考慮して設定することができる。
ナノインプリントモールド1を構成する凹凸パターン3,13は、基材2,12の表面2a,12aに形成されたマイクロ〜ナノオーダーの微小な凹凸構造である。このような凹凸パターン3,13の寸法などは用途等に応じて適宜設定することができ、特に限定されない。
The
The
本発明では、上述のような反射防止部4を、図7に示されるように、基材2の裏面2bに設けられた粗面部21とすることができる。このような粗面部21は、例えば、機械研磨、サンドブラスト研磨、化学エッチング等を用いて行うことができる。粗面化の程度は、例えば、平均粗さRaが0.4〜100μm、好ましくは1〜40μm、より好ましくは10〜40μm程度となるように設定することができる。粗面部21の平均粗さRaが0.4μm未満であると、上述のような反射防止構造とならず十分な反射防止効果が得られない。また、平均粗さRaが100μmを超えると、反射防止部4の機能は得られるものの、モールド自体の剛性が不充分となり、インプリント時に歪みが生じる等の不具合が発生することがあり好ましくない。ここで、平均粗さRaは、アルバック社製 段差計測装置DEKTAK8000により測定したものとする。このような粗面部21は、基材2の表面2a側から基材2内に入射してきた光を散乱させることができ、低い反射率を有するものである。したがって、反射防止部4として粗面部21を備えた本発明のモールド1は、検出光の波長が異なる複数のインプリント装置に対して使用することができる。また、インプリント時において、モールド1の裏面から照射された照射光が粗面部21によって拡散され、被加工物が均一に露光される。
尚、図7では、反射防止部4について説明しているが、反射防止部14も同様とすることができる。以下の図8〜図11を用いた反射防止部4についての説明においても同様である。
In the present invention, the
In FIG. 7, the
また、反射防止部4は、図8に示されるように、基材2の裏面2bに設けられた反射防止層22とすることができる。この反射防止層22は、以下のように屈折率と厚みを特定の範囲とすることにより、上述のような反射防止構造を具備したものとすることができる。すなわち、反射防止層22は、その屈折率が基材2の屈折率よりも小さいものであり、屈折率が1.30以下、好ましくは基材2の屈折率をnsとしたときに、振幅条件よりns1/2程度、例えば、ns1/2の±10%程度の屈折率を有する材料で形成することができる。尚、屈折率は市販のエリプソメトリー装置を用いて測定することができる。このような材料としては、例えば、フッ素系樹脂、テフロン(登録商標)AF、サイトップ(登録商標)、ポーラスシリカナノ粒子分散液等を挙げることができる。このような反射防止層22の厚みLは、検出光の波長をλとしたときに、位相条件より、
nL=(2m−1)λ/4 (mは整数)
を満足するように設定することができる。したがって、反射率が極小となる厚みは周期的に存在し、反射防止層22の厚みLは、極小となる厚みに対して、±0.03μm、好ましくは±0.02μmの範囲で適宜設定することができる。また、この位相条件では、ある厚みに対して、短波長側に反射率が極小となる波長が存在する。すなわち、反射防止層22は、屈折率と厚みを調整することによって多波長に対して薄膜干渉による低反射機能を発現することができる。したがって、検出光の波長が異なる複数のインプリント装置に対して使用することができる。
Moreover, the
nL = (2m−1) λ / 4 (m is an integer)
Can be set to satisfy. Therefore, the thickness at which the reflectivity is minimized periodically exists, and the thickness L of the
さらに、反射防止部4は、図9に示されるように、基材2の裏面2bに反射防止層23a、23bを積層して2層構造の反射防止部4としてもよい。このような2層構造の反射防止部4は、2層構造における振幅条件、および、位相条件を満たすように屈折率と厚みを適宜設定することができる。例えば、周囲が空気(屈折率n1=1)である場合、2層構造の反射防止部4を構成する反射防止層23aの屈折率、厚さをn1、L1とし、反射防止層23bの屈折率、厚さをn2、L2とし、基材2の屈折率をnsとすると、n1L1=n2L2=λ/4となる厚みで基材2に形成したときの反射率Rは、
R=[1−ns(n2/n1)2]2/[1+ns(n2/n1)2]2
で与えられる。反射率Rを0とするためには、ns(n2/n1)2が1となるように材料を選択すればよい。ここでは、吸収が無視できる透明材料を用い、n1L1=n2L2=λ/4となる厚みで積層構造を形成した場合を記載したが、この条件に限定されず、薄膜の光学定数で定義される特性行列の計算によって、材料と厚みを適宜設定することができる。このような2層構造の反射防止部4は、それぞれ選択した材料を用いて、スピンコート等の塗布方法で塗布し乾燥(硬化)する方法、スパッタリング等の真空成膜法で形成することができる。
Further, as shown in FIG. 9, the
R = [1-n s (
Given in. In order to set the reflectance R to 0, a material may be selected so that n s (n 2 / n 1 ) 2 becomes 1. Here, a case is described in which a transparent material with negligible absorption is used and a laminated structure is formed with a thickness of n 1 L 1 = n 2 L 2 = λ / 4. The material and thickness can be set as appropriate by calculation of a characteristic matrix defined by constants. The
また、反射防止部4は、図10に示されるように、基材2の裏面2bに設けられた光吸収層24とすることができる。この光吸収層24は、基材2の屈折率との差が±12%以下、好ましくは±10%以下の範囲である光吸収性材料を用いて、スピンコート等の塗布方法で塗布し乾燥(硬化)する方法、スパッタリング等の真空成膜法で形成することができる。光吸収層24が入射した光を減衰させる場合、膜厚に依存した薄膜干渉による反射率の増減が無くなるため、光吸収層24の屈折率と基材2の屈折率との差が大きくなるにつれて、基材2と光吸収層24の界面での反射が大きくなる。光吸収層24の屈折率と基材2の屈折率との差が±12%を超えると、光吸収層24がほぼ100%光を吸収する場合でも、上述の反射防止構造とならず十分な反射防止作用が得られない。
Moreover, the
また、光吸収層24は、吸収係数と厚みを適宜設定することによって、その効果が決められる。すなわち、光吸収層24は、材料の吸収係数と厚さで光吸収の度合いが変わるので、光吸収層24を、厚さと吸収係数で決まる吸光度で規定することが好ましい。そして、上述の強度比αを満たす(反射防止構造を有する)ように光吸収層24を形成する。このような光吸収層24は、例えば、フタロシアニン化合物、アントラキノン化合物、ナフトキノン化合物等の赤色吸収有機顔料色素を含む顔料レジスト等の材質を用いて形成することができる。
このように、光吸収層24の屈折率が基材2の屈折率に近く(屈折率整合している)、かつ、光吸収層24の吸光度が所定の範囲にあり、上述のような反射防止構造を有するので、低反射作用が発現される。したがって、検出光の波長が異なる複数のインプリント装置に対して使用することができる。
The effect of the
Thus, the refractive index of the
さらに、反射防止部4は、図11に示されるように、基材2の内部に位置する低光透過率層25とすることができる。この低光透過率層25は、基材2に対して光学的性質が異なる層であり、このような低光透過率層25の光透過率は、基材2の光透過率の5〜18%程度とすることができる。低光透過率層25の光透過率が基材2の光透過率の18%を超える場合、上述のような反射防止構造とならず十分な反射防止作用が得られない。また、5%未満の場合は、極めて高い精度での表面位置検出が可能であるが、インプリント工程での転写樹脂硬化の時間が長くなりスループットが低くなるため、インプリントモールドとして適さないものとなる。低光透過率層25は、例えば、基材2の内部にレーザー光を収斂して、基材2の光学的性質を変化させた層とすることができる。具体的には、レーザー光によって基材2に絶縁破壊を生じさせて不透明化された層とすることができる。この場合、レーザー光としては、YAGレーザー、YLFレーザー等を用いることができ、収斂させた部位で基材の絶縁破壊が起るような条件でレーザー光を照射する。絶縁破壊を生じさせる厚みは、例えば、100μm以上で、基材2の厚み以下の範囲で設定することができる。
Furthermore, the
また、低光透過率層25は、基材2に平均径が10〜100μm程度の気泡が密集あるいは散在して構成されている層とすることができる。この場合、基材2の作製時に気泡を形成する必要がある。気泡の形成方法としては、例えば、シリカ粉末に窒化ケイ素を添加して成形し窒素雰囲気中で加熱する方法がある。独立気泡数は、例えば、3×105〜5×106個/cm3の範囲で設定することができ、また、厚み方向の気泡密度が勾配を有するものであってもよい。尚、独立気泡数の計測は、目盛りつきレンズを有する偏光顕微鏡を用いて行うことができる。このような低光透過率層25は、上述のような反射防止構造を有し、多波長に対して低い光透過性を示すので、検出光の波長が異なる複数のインプリント装置に対して使用することができる。
Moreover, the low
次に、本発明のナノインプリントモールドの製造例を図1に示されるモールド1を例として説明する。
図12は、本発明のナノインプリントモールドの製造例を説明するための工程図である。まず、透明な基材2の裏面2b側に反射防止部4を形成する(図12(A))。使用する基材2は、例えば、石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、パイレックス(登録商標)ガラス、青板ガラス、ソーダガラス、BK−7等を挙げることができる。基材2の厚みは4mm以下であり、用途などによって適宜設定することができ、また、厚みの下限は特に制限はなく、凹凸パターン3の形状、寸法や基材の強度、取り扱い適性等を考慮して設定することができる。
反射防止部4の形成は、上述の粗面部21、反射防止層22、内側反射防止層23、光吸収層24、低光透過率層25の説明で記述したように行うことができ、ここでの説明は省略する。
Next, the manufacture example of the nanoimprint mold of this invention is demonstrated taking the
FIG. 12 is a process diagram for explaining a production example of the nanoimprint mold of the present invention. First, the
The
次の工程として、基材2の表面上にクロム薄膜6を介してレジスト膜7を形成し、電子線描画装置内のステージ(図示せず)上に、基材2の裏面2bがステージと対向するように基材2を配置する(図12(B))。尚、クロム薄膜6を介さずにレジスト膜7を形成してもよい。
次いで、基材2に対して高さ検出光を照射し、高さ検出光が基材2の表面2aで反射された反射光(表面反射光のピーク位置)を検出して基材2の高さを検出し、検出した基材2の表面位置に適するように電子線のフォーカス位置を制御しながらレジスト膜7に対して電子線を照射して、所望のパターン潜像を形成する。
次に、レジスト膜7を現像してレジストパターン8を形成し(図12(C))、このレジストパターン8をマスクとして基材2に凹凸パターン3を形成する。その後、不要となったレジストパターン8とクロム薄膜6を除去することにより、ナノインプリントモールド1が得られる(図12(D))。レジストパターン8をマスクとした凹凸パターン3の形成は、例えば、化学エッチング、反応性イオンエッチング等を用いて行うことができる。凹凸パターンの寸法等は用途等に応じて適宜設定することができる。
尚、本発明のナノインプリントモールドは、凹凸パターン3の形成をエッチングではなく、基材2上に構造物を配設することによって行ってもよい。
As the next step, a resist
Next, the
Next, the resist
In the nanoimprint mold of the present invention, the
上述のような本発明のナノインプリントモールドは、基材が反射防止部を備えているので、モールドの表面に照射された検出光が基材に入射し、裏面で反射されて表面に出射することを抑制することができる。例えば、モールド1が基材2に反射防止部4を備えていない場合、図17(B)に示したのと同様に、モールド1に照射された検出光Aは、基材2の表面2aで反射された表面反射光B1と、基材2の裏面2bで反射された反射戻り光B2として検出される。すなわち、表面反射光B1と反射戻り光B2の合成光(見かけの反射光)B″によるピーク位置によってモールド1の位置が算出される。したがって、合成光B″と表面反射光B1とのズレ量d′(図17(B)参照)が小さいほど、モールド1の表面位置の検出精度が高くなる。そして、合成光B″は反射戻り光B2の強度が小さくなるにつれて表面反射光B1に接近し、ズレ量d′が小さくなる。本発明では、基材に設けた反射防止部によって反射戻り光B2の強度を小さくすることができ、上記のズレ量d′が極めて小さくなる。したがって、モールドの表面に照射された検出光のうち、基材表面で反射された反射光(表面反射光のピーク位置)のみによる表面位置の検出と同等の検出が可能となる。これにより、インプリント時において、モールドと被加工物との間の平行度を高い精度で確保することが可能となり、微細パターンを高い精度で形成することができる。
In the nanoimprint mold of the present invention as described above, since the base material is provided with the antireflection part, the detection light irradiated on the surface of the mold is incident on the base material, reflected on the back surface and emitted to the surface. Can be suppressed. For example, when the
[パターン形成方法]
次に、本発明のパターン形成方法の一例を図13〜図15を参照して説明する。
図13に示されるように、本発明のナノインプリントモールド1の裏面2b側を真空チャック31によって吸着保持してインプリント装置に装着する。図示例では、ナノインプリントモールド1は図1に例示されるものであり、基材2の裏面2b側に反射防止部4を備えている。また、基板42の表面に光硬化性の樹脂層43を備えた被加工物41を基板ステージ(図示せず)に載置する。図示例のインプリント装置では、照明光学系36からの紫外線を適切な部位に照射するために、ブラインド37が照明光学系36とナノインプリントモールド1との間に介在している。このインプリント装置は、一対の光源33と光束位置検出器34からなるモールド位置検出手段を複数対備えている。そして、インプリント装置に装着したモールド1の複数のポイントに光源33から検出光を照射し、モールド1の表面2aで反射した反射光を光束位置検出器34で検出して、モールド1の複数の測定ポイントでの表面位置情報(高さ、傾き)を得ることができる。このように検出光を照射して表面位置を測定する複数のポイントは、図3、図6に示されるように反射防止部が形成されており、モールドの基材に入射した光が裏面で反射されることを防止あるいは抑制することが可能な領域から任意に設定することができる。また、測定ポイントの数は2個以上、好ましくは4個以上であるが、特に制限はなく、表面位置の測定精度を高めるために、測定ポイントはモールドに均等に振り分けることが好ましい。
[Pattern formation method]
Next, an example of the pattern forming method of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 13, the
次いで、この表面位置情報に基づいて、制御手段(図示せず)により真空チャック31を調整して、モールド1の傾きを補正する。その後、モールド1と樹脂層43との間隔を狭めていき、図14に示されるように、樹脂層43にモールド1を接触させる。この状態で照明光学系36からナノインプリントモールド1に紫外線を照射し、モールド1を透過した紫外線により樹脂層43を硬化させる。
その後、図15に示されるように、ナノインプリントモールド1を樹脂層43から離型する。これにより、ナノインプリントモールド1が有する凹凸パターン3が反転した凹凸構造44が樹脂層43に転写形成される。
上述の実施形態は例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。
Next, based on this surface position information, the
Thereafter, as shown in FIG. 15, the
The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention is not limited to this.
次に、より具体的な実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
[実施例1]
厚み675μmの石英ガラス((株)アトック製 合成石英ウェーハ、屈折率1.45)をナノインプリントモールド用基材として準備した。この基材の裏面に機械研磨により粗面化を施して粗面部(反射防止部)を形成した。ここでは、粗面化処理の程度を変化させ、下記の表1に示されるような種々の平均粗さRaを有する粗面部を形成して、5種の基材を作製した。尚、平均粗さRaの測定は、アルバック社製 段差計測装置DEKTAK8000を用いて行った。
このような基材の表面には、例えば、図12を参照しながら上述したようにして凹凸パターンを形成し、本発明のナノインプリントモールドを製造することができる。但し、本実施例では、モールドの表面位置の検出精度を評価することを目的とし、このため凹凸パターンを形成せずに、反射防止部を形成した上記基材をナノインプリントモールドとみなして、下記のように、モールドの表面位置の検出を行った。以下の実施例においても同様である。
Next, the present invention will be described in more detail by showing more specific examples.
[Example 1]
Quartz glass having a thickness of 675 μm (manufactured by Atock Co., Ltd., synthetic quartz wafer, refractive index 1.45) was prepared as a base material for a nanoimprint mold. The back surface of this base material was roughened by mechanical polishing to form a rough surface portion (antireflection portion). Here, five kinds of base materials were produced by changing the degree of the roughening treatment and forming rough surface portions having various average roughness Ra as shown in Table 1 below. The average roughness Ra was measured using a step measuring device DEKTAK8000 manufactured by ULVAC.
For example, a concavo-convex pattern can be formed on the surface of such a substrate as described above with reference to FIG. 12 to produce the nanoimprint mold of the present invention. However, in this example, the purpose is to evaluate the detection accuracy of the surface position of the mold. For this reason, the base material on which the antireflection part is formed without forming the uneven pattern is regarded as a nanoimprint mold, and the following: Thus, the surface position of the mold was detected. The same applies to the following embodiments.
すなわち、反射防止部である粗面部を有する基材を外形65mm角の大きさに加工して、ナノインプリントモールド(試料1−1〜試料1−7)とした。尚、試料1−1は粗面部を形成していないモールドとした。このナノインプリントモールドの裏面(粗面部側)が照明光学系に向くようにして、モールドをインプリント装置に装着した。使用したインプリント装置は、65mm角のモールドの四隅近傍を測定ポイントとするものであった。次いで、モールドの表面に対して入射角70°で検出光(波長680nm)を照射し、反射光をフォトディテクターで検出した。そして、ビーム形状と基材の反射率、透過率をパラメータにして、ガウシアンビーム( Gaussian beam )の合成( f = exp(-x2/a2) +αexp(-(x-d)2/a2)、ビーム形状a=0.5)により算出した合成光B″のピーク位置と表面反射光B1のピーク位置のズレ量d′(図17(B)参照)、および、モールドの表面位置のズレ量ΔDを算出して、下記の表1に示した。尚、モールドの表面位置の検出を高精度で行うためには、ズレ量ΔDが10μm以下であることを要件とする。以下の実施例においても同様である。 That is, a base material having a rough surface portion which is an antireflection portion was processed into a size of 65 mm square, thereby obtaining nanoimprint molds (Sample 1-1 to Sample 1-7). Sample 1-1 was a mold having no rough surface portion. The mold was mounted on the imprint apparatus so that the back surface (rough surface portion side) of the nanoimprint mold was directed to the illumination optical system. The imprint apparatus used was a measuring point in the vicinity of the four corners of a 65 mm square mold. Next, the surface of the mold was irradiated with detection light (wavelength 680 nm) at an incident angle of 70 °, and the reflected light was detected with a photodetector. Then, using the beam shape and the reflectance and transmittance of the substrate as parameters, the Gaussian beam synthesis (f = exp (-x 2 / a 2 ) + αexp (-(x-d) 2 / a 2 ) The amount of deviation d ′ (see FIG. 17B) between the peak position of the composite light B ″ calculated by the beam shape a = 0.5) and the peak position of the surface reflected light B1 (see FIG. 17B), and the surface position of the mold The amount of deviation ΔD was calculated and shown in the following Table 1. It should be noted that the amount of deviation ΔD is required to be 10 μm or less in order to detect the mold surface position with high accuracy. The same applies to the examples.
また、比較試料として、6025基材(厚さ6.35mm)を外形65mm角の大きさに加工してナノインプリントモールド(凹凸パターンは形成せず)とみなし、上記と同様にしてモールドの表面位置の検出を行った。 In addition, as a comparative sample, a 6025 base material (thickness 6.35 mm) was processed into a 65 mm square outer shape and regarded as a nanoimprint mold (no concavo-convex pattern was formed). Detection was performed.
表1に示されるように、平均粗さRaが0.4〜100μmの範囲内にある粗面部を有する試料1−3〜試料1−7では、表面位置のズレ量ΔDが10μm以下であり、極めて高い精度でモールドの表面位置を検出できることが確認された。
これに対して、粗面化処理を施していない試料1−1、平均粗さRaが0.4μm未満である試料1−2では、表面位置のズレ量ΔDが10μmを超えるものであった。
尚、比較試料は4mmを超える十分な厚みを有しているので、高い精度でモールドの表面位置検出が可能であった。
As shown in Table 1, in Sample 1-3 to Sample 1-7 having a rough surface portion with an average roughness Ra in the range of 0.4 to 100 μm, the amount of deviation ΔD of the surface position is 10 μm or less, It was confirmed that the surface position of the mold can be detected with extremely high accuracy.
On the other hand, in the sample 1-1 that has not been subjected to the surface roughening treatment and the sample 1-2 in which the average roughness Ra is less than 0.4 μm, the deviation amount ΔD of the surface position exceeds 10 μm.
Since the comparative sample had a sufficient thickness exceeding 4 mm, it was possible to detect the surface position of the mold with high accuracy.
[実施例2]
実施例1と同様の石英ガラスをナノインプリントモールド用基材として準備した。この基材の裏面にスピンコート法によりポーラスシリカナノ粒子分散液を塗布し成膜して反射防止層(反射防止部)を形成した。この反射防止層の屈折率は1.27であった。ここでは、反射防止層の厚みを変化させ、下記の表2に示される5種(試料2−2〜試料2−6)のナノインプリントモールド(凹凸パターンは形成せず)を作製した。すなわち、反射防止層の厚みLは、n=1.27で、検出光の波長をλ(680nm)としたときに、位相条件より、
nL=(2m−1)λ/4 (mは整数)
を満足するように設定することができるので、試料2−3〜試料2−5の反射防止層の厚みは、上記式を満足する反射防止層の厚みL(m=1のときL=0.135μm)に対して、±0.005μmの範囲で設定した。また、試料2−2と試料2−6は、上記式を満足する反射防止層の厚みLの±0.005μmの範囲から外れるように反射防止層の厚みを設定した。
[Example 2]
The same quartz glass as in Example 1 was prepared as a base material for a nanoimprint mold. A porous silica nanoparticle dispersion was applied to the back surface of the base material by spin coating and formed into a film to form an antireflection layer (antireflection part). The refractive index of this antireflection layer was 1.27. Here, the thickness of the antireflection layer was changed, and five types (samples 2-2 to 2-6) of nanoimprint molds (no concavo-convex pattern formed) shown in Table 2 below were produced. That is, when the thickness L of the antireflection layer is n = 1.27 and the wavelength of the detection light is λ (680 nm), from the phase condition,
nL = (2m−1) λ / 4 (m is an integer)
Therefore, the thicknesses of the antireflection layers of Sample 2-3 to Sample 2-5 are the thickness L of the antireflection layer satisfying the above formula (L = 0.0 when m = 1). 135 .mu.m) was set within a range of. ± .0.005 .mu.m. In Sample 2-2 and Sample 2-6, the thickness of the antireflection layer was set so as to be out of the range of ± 0.005 μm of the thickness L of the antireflection layer satisfying the above formula.
また、反射防止層の形成に用いる材料を下記の表2に示すものとして、反射防止層の屈折率を変化させ、下記の表2に示される2種のモールド(試料2−7〜試料2−8)を作製した。尚、反射防止層の厚みは、n=1.35、n=1.38で、それぞれ検出光の波長をλ(680nm)としたときに、位相条件より、
nL=(2m−1)λ/4 (mは整数)
を満足する反射防止層の厚みLを設定した。
次に、各ナノインプリントモールドについて、実施例1と同様にして、合成光B″のピーク位置と表面反射光B1のピーク位置のズレ量d′、および、表面位置のズレ量ΔDを算出して、下記の表2に示した。
Further, assuming that the materials used for forming the antireflection layer are those shown in Table 2 below, the refractive index of the antireflection layer is changed, and two types of molds shown in Table 2 below (Sample 2-7 to Sample 2). 8) was produced. The thickness of the antireflection layer is n = 1.35, n = 1.38, and the wavelength of the detection light is λ (680 nm), respectively, from the phase condition,
nL = (2m−1) λ / 4 (m is an integer)
The thickness L of the antireflection layer satisfying the above was set.
Next, for each nanoimprint mold, in the same manner as in Example 1, the deviation amount d ′ between the peak position of the synthesized light B ″ and the peak position of the surface reflected light B1 and the deviation amount ΔD of the surface position are calculated. The results are shown in Table 2 below.
表2に示されるように、反射防止層の厚みが上記式を満足する反射防止層の厚みLの±0.005μmの範囲である試料2−3〜試料2−5は、表面位置のズレ量ΔDが10μm以下であり、極めて高い精度でモールドの表面位置を検出できることが確認された。
これに対して、反射防止層の厚みが上記式を満足する反射防止層の厚みLの±0.005μmの範囲から外れる試料2−2および試料2−6は、反射防止層を形成していない試料2−1に比べて表面位置のズレ量ΔDが小さいものの、その値は10μmを超えるものであった。
また、反射防止層の屈折率が1.30を超える試料2−7、2−8は、表面位置のズレ量ΔDが10μmを超えるものであった。
As shown in Table 2, Sample 2-3 to Sample 2-5, in which the thickness of the antireflection layer satisfies the above formula, is within a range of ± 0.005 μm, the amount of deviation of the surface position ΔD is 10 μm or less, and it was confirmed that the surface position of the mold can be detected with extremely high accuracy.
On the other hand, Sample 2-2 and Sample 2-6 in which the thickness of the antireflection layer deviates from the range of ± 0.005 μm of the thickness L of the antireflection layer that satisfies the above formula does not form the antireflection layer. Although the amount of deviation ΔD of the surface position was smaller than that of Sample 2-1, the value exceeded 10 μm.
In Samples 2-7 and 2-8, in which the refractive index of the antireflection layer exceeded 1.30, the deviation ΔD of the surface position exceeded 10 μm.
ここで、使用した基材の屈折率ns=1.45から、振幅条件よりns1/2に相当する屈折率1.2の材料からなる反射防止層を想定すると、反射防止層の厚みLは、n=1.2、検出光の波長λ=680nm)としたときに、位相条件より、
nL=(2m−1)λ/4 (mは整数)
を満足するように設定することができ、m=1では、反射防止層の厚みLは0.142μmとなり、このとき表面位置のズレ量ΔDは0μmとなる。したがって、反射防止膜は、振幅条件を満たす屈折率により近い材料を選択することが重要であり、このことは、上記の試料2−3〜試料2〜5、試料2−7の表面位置のズレ量ΔDに対する試料2−8の表面位置のズレ量ΔDの対比から明らかである。
Here, from the refractive index ns = 1.45 of the used base material, assuming an antireflection layer made of a material having a refractive index of 1.2 corresponding to ns 1/2 from the amplitude condition, the thickness L of the antireflection layer is , N = 1.2, detection light wavelength λ = 680 nm), from the phase condition,
nL = (2m−1) λ / 4 (m is an integer)
When m = 1, the thickness L of the antireflection layer is 0.142 μm, and at this time, the deviation amount ΔD of the surface position is 0 μm. Therefore, it is important to select a material for the antireflection film that is closer to the refractive index satisfying the amplitude condition. This is due to the deviation of the surface positions of Sample 2-3 to Sample 2-5 and Sample 2-7. It is clear from the comparison of the amount of deviation ΔD of the surface position of the sample 2-8 with respect to the amount ΔD.
[実施例3]
実施例1と同様の石英ガラスをナノインプリントモールド用基材として準備した。この基材の裏面にスパッタリング法により、酸化マグネシウム(屈折率1.70)、または、クロム(屈折率2.51)を成膜して、1層目の反射防止層を形成した。次いで、この反射防止層上にスピンコート法によりテフロン(登録商標)AFを塗布し成膜して2層目の反射防止層(屈折率1.3)を形成し、2層構造の反射防止部として、2種(試料3−1〜試料3−2)のナノインプリントモールド(凹凸パターンは形成せず)を作製した。
2層構造の反射防止部の形成では、2層構造における振幅条件、および、位相条件を満たすよう薄膜の光学定数で定義される特性行列を用いて反射率を求めることにより、厚みを下記表3に示すように設定した。
次に、各ナノインプリントモールドについて、実施例1と同様にして、合成光B″のピーク位置と表面反射光B1のピーク位置のズレ量d′、および、表面位置のズレ量ΔDを算出して、下記の表3に示した。
[Example 3]
The same quartz glass as in Example 1 was prepared as a base material for a nanoimprint mold. A magnesium oxide (refractive index: 1.70) or chromium (refractive index: 2.51) film was formed on the back surface of the base material by sputtering to form a first antireflection layer. Next, Teflon (registered trademark) AF is applied onto the antireflection layer by spin coating to form a second antireflection layer (refractive index: 1.3). As a result, two types (sample 3-1 to sample 3-2) of nanoimprint molds (without forming an uneven pattern) were prepared.
In the formation of the antireflection portion having the two-layer structure, the thickness is determined by using the characteristic matrix defined by the optical constants of the thin film so as to satisfy the amplitude condition and the phase condition in the two-layer structure. It set as shown in.
Next, for each nanoimprint mold, in the same manner as in Example 1, the deviation amount d ′ between the peak position of the synthesized light B ″ and the peak position of the surface reflected light B1 and the deviation amount ΔD of the surface position are calculated. The results are shown in Table 3 below.
表3に示されるように、反射防止部を2層構造とすることにより、反射率をほぼ0にすることができ、表面位置のズレ量ΔDが0μmと、極めて高い精度でモールドの表面位置を検出できることが確認された。 As shown in Table 3, by making the antireflection part into a two-layer structure, the reflectance can be made almost zero, and the surface position deviation ΔD is 0 μm, and the mold surface position can be adjusted with extremely high accuracy. It was confirmed that it could be detected.
[実施例4]
実施例1と同様の石英ガラスをナノインプリントモールド用基材として準備した。この基材の裏面にスピンコート法により赤色吸収有機顔料色素を含む顔料レジストを塗布し成膜して光吸収層(反射防止部)を形成し、下記の表4に示される6種(試料4−2〜試料4−7)のナノインプリントモールド(凹凸パターンは形成せず)を作製した。ここでは、顔料レジストとして、吸収係数の異なる3種の顔料レジストを使用し、各顔料レジストに対して、光吸収層の厚みを変化させた。光吸収層の屈折率は何れの顔料レジストを用いたものであっても1.45であった。このように、光吸収層の屈折率を基材と同じ1.45としたので、光吸収層と基材との界面での反射率をほぼ0にすることができた。尚、各光吸収層の吸光度を下記の表4に示した。
また、基材の屈折率(1.45)と異なる屈折率を有する材料を用いて光吸収層を形成して2種(試料4−8、試料4−9)のナノインプリントモールド(凹凸パターンは形成せず)を作製した。尚、光吸収層の厚みは、試料4−8、試料4−9共に、光吸収能がほぼ飽和する5μmとした。
次に、各ナノインプリントモールドについて、実施例1と同様にして、合成光B″のピーク位置と表面反射光B1のピーク位置のズレ量d′、および、表面位置のズレ量ΔDを算出して、下記の表4に示した。
[Example 4]
The same quartz glass as in Example 1 was prepared as a base material for a nanoimprint mold. A pigment resist containing a red-absorbing organic pigment dye is applied to the back surface of this base material by spin coating, and a film is formed to form a light-absorbing layer (antireflection part). Six types (sample 4) shown in Table 4 below are formed. A nanoimprint mold (no concavo-convex pattern was formed) of -2 to Sample 4-7) was produced. Here, three types of pigment resists having different absorption coefficients were used as the pigment resists, and the thickness of the light absorption layer was changed for each pigment resist. The refractive index of the light absorbing layer was 1.45 regardless of which pigment resist was used. Thus, since the refractive index of the light absorption layer was set to 1.45, which is the same as that of the base material, the reflectance at the interface between the light absorption layer and the base material could be almost zero. The absorbance of each light absorbing layer is shown in Table 4 below.
In addition, a light-absorbing layer is formed using a material having a refractive index different from the refractive index (1.45) of the base material, and two types (sample 4-8, sample 4-9) of nanoimprint molds (a concavo-convex pattern is formed) Not). In addition, the thickness of the light absorption layer was set to 5 μm so that the light absorption ability was almost saturated in both the samples 4-8 and 4-9.
Next, for each nanoimprint mold, in the same manner as in Example 1, the deviation amount d ′ between the peak position of the synthesized light B ″ and the peak position of the surface reflected light B1 and the deviation amount ΔD of the surface position are calculated. The results are shown in Table 4 below.
表4に示されるように、光吸収層の吸光度が1.04以上である試料4−3、試料4−5、試料4−7は、表面位置のズレ量ΔDが10μm以下であり、極めて高い精度でモールドの表面位置を検出できることが確認された。
これに対して、光吸収層の吸光度が1.04未満である試料4−2、試料4−4、試料4−6は、光吸収層を形成していない試料4−1に比べて表面位置のズレ量ΔDが小さいものの、その値が10μmを超えるものであった。
また、光吸収層の屈折率が1.28〜1.62の範囲内(基材の屈折率1.45との差が±12%以下)である試料4−8は、表面位置のズレ量ΔDが10μm以下であり、極めて高い精度でモールドの表面位置を検出できることが確認された。
これに対して、反射防止層の屈折率が上記の範囲(基材の屈折率との差が±12%以下)から外れる試料4−9は、表面位置のズレ量ΔDが10μmを超えるものであった。
As shown in Table 4, Sample 4-3, Sample 4-5, and Sample 4-7 in which the absorbance of the light absorption layer is 1.04 or more have a surface position deviation amount ΔD of 10 μm or less, which is extremely high. It was confirmed that the surface position of the mold can be detected with accuracy.
On the other hand, sample 4-2, sample 4-4, and sample 4-6 in which the absorbance of the light absorption layer is less than 1.04 are compared with the surface position of sample 4-1 in which the light absorption layer is not formed. The amount of deviation ΔD was small, but the value exceeded 10 μm.
Sample 4-8 in which the refractive index of the light absorption layer is in the range of 1.28 to 1.62 (difference from the refractive index of 1.45 of the base material is ± 12% or less) is the amount of deviation of the surface position. ΔD is 10 μm or less, and it was confirmed that the surface position of the mold can be detected with extremely high accuracy.
On the other hand, Sample 4-9 in which the refractive index of the antireflection layer is out of the above range (the difference from the refractive index of the base material is ± 12% or less) is such that the amount of deviation ΔD of the surface position exceeds 10 μm. there were.
[実施例5]
実施例1と同様の石英ガラスをナノインプリントモールド用基材として準備した。この基材の表面から、レーザー光を400μJのエネルギーで基材内部に収斂し絶縁破壊を発生させて低光透過率層(反射防止部)を深さ100〜500μmの位置に形成した。ここでは、レーザー照射条件を変化させて低光透過率層の厚みを制御することにより、光透過率が異なる4種(試料5−2〜試料5−5)のナノインプリントモールド(凹凸パターンは形成せず)を作製した。尚、基材の光透過率は、光透過率測定装置(大塚電子(株)製 MCPD)を用いて測定した。
次に、各ナノインプリントモールドについて、実施例1と同様にして、合成光B″のピーク位置と表面反射光B1のピーク位置のズレ量d′、および、表面位置のズレ量ΔDを算出して、下記の表5に示した。
[Example 5]
The same quartz glass as in Example 1 was prepared as a base material for a nanoimprint mold. From the surface of the base material, laser light was converged inside the base material with an energy of 400 μJ to cause dielectric breakdown, and a low light transmittance layer (antireflection portion) was formed at a depth of 100 to 500 μm. Here, by changing the laser irradiation conditions and controlling the thickness of the low light transmittance layer, four types of nanoimprint molds (Sample 5-2 to Sample 5-5) having different light transmittances (form an uneven pattern). Was prepared. The light transmittance of the substrate was measured using a light transmittance measuring device (MCPD manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.).
Next, for each nanoimprint mold, in the same manner as in Example 1, the deviation amount d ′ between the peak position of the synthesized light B ″ and the peak position of the surface reflected light B1 and the deviation amount ΔD of the surface position are calculated. The results are shown in Table 5 below.
表5に示されるように、光透過率が5〜18%の範囲内にある試料5−3〜試料5−5は、表面位置のズレ量ΔDが10μm以下であり、極めて高い精度でモールドの表面位置を検出できることが確認された。
これに対して、光透過率が上記の範囲から外れる試料5−2は、絶縁破壊層を形成していない試料5−1に比べて表面位置のズレ量ΔDが小さいものの、その値が10μmを超えるものであった。尚、光透過率5%未満のモールドは、極めて高い精度での表面位置検出が可能であるが、インプリント工程での転写樹脂硬化の時間が長くなりスループットが低くなるため、インプリントモールドとして適さないものであった。
As shown in Table 5, Sample 5-3 to Sample 5-5 having a light transmittance in the range of 5 to 18% have a surface position deviation amount ΔD of 10 μm or less, and the mold has a very high accuracy. It was confirmed that the surface position could be detected.
On the other hand, sample 5-2 whose light transmittance is out of the above range has a smaller amount of deviation ΔD of the surface position than sample 5-1 where the dielectric breakdown layer is not formed, but its value is 10 μm. It was over. Note that a mold with a light transmittance of less than 5% can detect the surface position with extremely high accuracy, but it is suitable as an imprint mold because the transfer resin curing time in the imprint process becomes long and the throughput decreases. It was not.
ナノインプリント技術を用いた微細加工に利用可能である。 It can be used for microfabrication using nanoimprint technology.
1,11…ナノインプリントモールド
2,12…基材
3,13…凹凸パターン
4,14…反射防止部
10A…パターン領域
10B…非パターン領域
21…粗面部
22…反射防止層
23a,23b…反射防止層
24…光吸収層
25…低光透過率層
DESCRIPTION OF
Claims (15)
f=exp(-x2/a2) +αexp(-(x-d)2/a2)
ここで、dは反射光と反射戻り光との位置ずれ量であり、
d=2Dcosθtan(sin-1(sinθ/ns))である
で表される系において、
前記断面強度分布プロファイルの微分値が0となるXの値に1/(2tanθcosθ)を乗じた値が10μm以下となるような強度比αの範囲を求め、反射戻り光の強度が該強度比αの範囲を満たすような反射防止構造を備えることを特徴とした請求項1に記載のナノインプリントモールド。 The antireflection part is an optical base material surface position detection mechanism in which the detection light (Gaussian beam) spreads a and the angle of incidence on the base material surface is θ, from the base material surface to the antireflection part. The thickness of the substrate is D, the refractive index of the substrate is ns, and the intensity ratio between the reflected light from the substrate surface and the reflected return light from the interface between the antireflection part and the substrate or the substrate back surface is α. The cross-sectional intensity distribution of the synthesized Gaussian beam is f = exp (−x 2 / a 2 ) + αexp (− (x−d) 2 / a 2 )
Here, d is the amount of positional deviation between the reflected light and the reflected return light,
d = 2D cos θ tan (sin −1 (sin θ / ns))
In the system represented by
A range of the intensity ratio α is obtained such that a value obtained by multiplying the value of X at which the differential value of the cross-sectional intensity distribution profile is 0 by 1 / (2 tan θcos θ) is 10 μm or less, and the intensity of the reflected return light is the intensity ratio α The nanoimprint mold according to claim 1 , further comprising an antireflection structure that satisfies the above-described range.
nL=(2m−1)λ/4 (mは整数)
を満足することを特徴とした請求項1または請求項2に記載のナノインプリントモールド。 The antireflection portion is composed of an antireflection layer disposed on the back surface of the substrate, and the refractive index n of the antireflection layer is 1.30 or less, and the wavelength of the detection light is λ The thickness L of the antireflection layer is determined from the phase condition,
nL = (2m−1) λ / 4 (m is an integer)
The nanoimprint mold according to claim 1 or 2 , wherein the nanoimprint mold is satisfied.
前記反射防止部は、検出光(ガウシアンビーム)の広がりをa、基材の表面への入射角をθとする光学的な基材の表面位置検出機構にて、基材表面から反射防止部までの厚さがD、基材の屈折率がnsであり、基材表面からの反射光と反射防止部と基材との界面あるいは基材裏面からの反射戻り光との強度比がαであり、合成されるガウシアンビームの断面強度分布が
f=exp(-x 2 /a 2 ) +αexp(-(x-d) 2 /a 2 )
ここで、dは反射光と反射戻り光との位置ずれ量であり、
d=2Dcosθtan(sin -1 (sinθ/ns))である
で表される系において、
前記断面強度分布プロファイルの微分値が0となるXの値に1/(2tanθcosθ)を乗じた値が10μm以下となるような強度比αの範囲を求め、反射戻り光の強度が該強度比αの範囲を満たすような反射防止構造を備えることを特徴としたナノインプリントモールド。 A transparent base material having a thickness of 4 mm or less, a concavo-convex pattern formed on the surface side of the base material, and an antireflection part, wherein the antireflection part is at least part of the back side of the base material Located in a region, or at least a portion of the interior of the substrate ,
Before SL antireflective portion, the detection light spreads a, by the surface position detecting mechanism of the optical substrate to the incident angle to the surface of the substrate theta, antireflective portion from the substrate surface (Gaussian beam) The thickness ratio is D, the refractive index of the substrate is ns, and the intensity ratio between the reflected light from the substrate surface and the reflected return light from the interface between the antireflection part and the substrate or the back surface of the substrate is α. Yes, the cross-sectional intensity distribution of the synthesized Gaussian beam is
f = exp (-x 2 / a 2 ) + αexp (-(x-d) 2 / a 2 )
Here, d is the amount of positional deviation between the reflected light and the reflected return light,
d = 2D cos θ tan (sin −1 (sin θ / ns))
In the system represented by
A range of the intensity ratio α is obtained such that a value obtained by multiplying the value of X at which the differential value of the cross-sectional intensity distribution profile is 0 by 1 / (2 tan θcos θ) is 10 μm or less, and the intensity of the reflected return light is the intensity ratio α nanoimprint molds characterized by Rukoto provided with anti-reflection structure that satisfies the range.
nL=(2m−1)λ/4 (mは整数)
を満足することを特徴とした請求項8に記載のナノインプリントモールド。 The antireflection portion is composed of an antireflection layer disposed on the back surface of the substrate, and the refractive index n of the antireflection layer is 1.30 or less, and the wavelength of the detection light is λ The thickness L of the antireflection layer is determined from the phase condition,
nL = (2m−1) λ / 4 (m is an integer)
The nanoimprint mold according to claim 8 , wherein:
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