JP5638460B2

JP5638460B2 - インプリント用テンプレート及びインプリント方法

Info

Publication number: JP5638460B2
Application number: JP2011106410A
Authority: JP
Inventors: 江寛徳
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2031-05-11
Also published as: US20120288636A1; JP2012238706A

Description

本発明の実施形態は、インプリント用テンプレート及びインプリント方法に関する。

微細パターンを低コストに形成するための技術として、光ナノインプリント法が知られている。これは、基板上に形成したいパターンに対応する凹凸を有するテンプレートを、基板表面に塗布された光硬化性有機材料層に押しつけ、これに光照射を行って有機材料層を硬化させ、テンプレートを有機材料層から離型することで、パターンを転写する方法である。

しかし、テンプレートを有機材料層から離型する工程において、テンプレートの凹凸パターンの側壁に接触している有機材料層に摩擦力がかかり、有機材料層のパターンが破壊されるという問題があった。

特開２０１０−２３２３５６号公報

本発明は、パターンの破壊を防止するインプリント用テンプレート及びインプリント方法を提供することを目的とする。

本実施形態によれば、インプリント用テンプレートは、１面に凹凸パターンを有するテンプレートであって、光透過性を有する基材と、前記基材上に設けられ、前記凹凸パターンの凸部となる樹脂層とを備えている。前記樹脂層は、第１波長の光の照射により収縮して体積が小さくなり、前記第１波長とは異なる第２波長の光の照射により膨張して体積が大きくなる。

本発明の実施形態に係るインプリント用テンプレートの縦断面図である。同実施形態に係るインプリント方法を説明する工程断面図である。同実施形態に係るインプリント方法を説明する工程断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るテンプレート１０の一部の縦断面図である。テンプレート１０は後述するインプリント処理に使用されるものであり、一方の面に凹凸パターンを有している。図１に示すように、テンプレート１０は、基材１１と、基材１１上に設けられた樹脂層１２とを備えている。

基材１１は、光透過性を有しており、例えば石英ガラスで形成されている。

基材１１及び樹脂層１２は凹凸パターンを成している。この凹凸パターンは、後述するインプリント処理において被加工基板上に形成するパターンに対応した形状になっている。

図１に示すように、樹脂層１２はテンプレート１０の凹凸パターンの凸部に対応した凸形状パターンになっている。また、テンプレート１０の凹凸パターンの凹部では基材１１の表面が露出している。これは、インプリント処理時に、インプリント材料を硬化させるための光が、樹脂層１２に遮られず、インプリント材料に十分到達できるようにするためである。

樹脂層１２は、光の照射により収縮／膨張する性質を有している。具体的には、樹脂層１２は、波長λ１の光を照射することにより収縮して体積が小さくなる。また、樹脂層１２は、波長λ１とは異なる波長λ２の光を照射することにより膨張して体積が大きくなる。

樹脂層１２は、基材１１（石英ガラス）に対する密着性がよい材料が好ましく、主成分として、ＵＶ硬化性を有する樹脂材料を用いる。樹脂層１２は、市販の半導体用ＵＶ硬化性樹脂、ＥＢ硬化性樹脂、または市販のナノインプリント用光硬化性樹脂等に、アゾベンゼンを添加して形成される。アゾベンゼンを重量比で５ｗｔ％添加した場合、波長３５０ｎｍ（＝λ１）のＵＶ光（紫外線）を所定時間照射することで、樹脂層１２は収縮し、体積が１０％程度小さくなる。また、収縮した（体積が小さくなった）状態の樹脂層１２に波長４４０ｎｍ（＝λ２）のＵＶ光を所定時間照射すると、樹脂層１２は膨張し、体積は元に戻る。

基材１１上にアゾベンゼンを添加した樹脂材を塗布し、この樹脂材を電子ビーム（Electron Beam）描画装置または一般の半導体露光装置を使用して露光・現像して加工するか、あるいはナノインプリントの手法を使って加工することで、樹脂層１２の凹凸パターンを形成することができる。

次に、このようなテンプレート１０を使用したインプリント処理について、図２（ａ）〜（ｃ）及び図３（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。テンプレート１０の樹脂層１２にはアゾベンゼンが添加されているものとする。

図２（ａ）に示すように、被加工基板２０上にインプリント材料２１を塗布する。インプリント材料２１は、例えばアクリルモノマー等の液状の光硬化性有機材料である。なお、インプリント材料２１を硬化させる光の波長は、樹脂層１２を収縮させる光の波長とは異なるものとする。インプリント材料２１を硬化させる際に樹脂層１２が収縮すると、被加工基板２０上に所望のサイズのパターンを形成できなくなるためである。

この例では、インプリント材料２１は波長３００ｎｍのＵＶ光で硬化するものとする。

図２（ｂ）に示すように、塗布されたインプリント材料２１に、テンプレート１０の凹凸パターン面を接触させる。このとき、テンプレート１０の樹脂層１２は通常状態（収縮していない状態）であるものとする。

図２（ｃ）に示すように、液状のインプリント材料２１は、テンプレート１０の凹凸パターンに従って流動して入り込む。

図３（ａ）に示すように、凹凸パターン内にインプリント材料２１が充填された後、波長３００ｎｍのＵＶ光をテンプレート１０の裏面側（図中上側）から照射する。ＵＶ光はテンプレート１０の基材１１を透過してインプリント材料２１に到達し、インプリント材料２１を硬化させる。このとき、樹脂層１２の体積に変化は無い。

インプリント材料２１の硬化後、図３（ｂ）に示すように、波長３５０ｎｍのＵＶ光を照射して樹脂層１２（テンプレート１０の凸形状パターン部分）を収縮させる。既にこの状態ではインプリント材料１２は硬化されているので、樹脂層１２が収縮することにより、インプリント材料２１と樹脂層１２との間に隙間３０ができる。

図３（ｃ）に示すように、テンプレート１０をインプリント材料２１から離型する。テンプレート１０（樹脂層１２）の凹凸パターンの側壁とインプリント材料２１との間には隙間があるため、インプリント材料２１にはテンプレート１０の凹凸パターンの側壁による摩擦力が発生しない。そのため、テンプレート１０を離型する際にインプリント材料２１のパターンが破壊されることを防止できる。

そして、テンプレート１０をインプリント材料２１から離型した後、テンプレート１０の樹脂層１２に波長４４０ｎｍのＵＶ光を照射して、樹脂層１２を膨張させ、元の体積（サイズ）に戻す。樹脂層１２を膨張させる処理は、図２（ｂ）に示すテンプレート１０をインプリント材料２１に接触させる工程の前であればいつ行ってもよい。

図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）〜（ｃ）に示す工程を繰り返すことで、被加工基板２０上に所望の凹凸パターンを有するインプリント材料２１を複数形成することができる。

このように、波長の異なる光により収縮／膨張する樹脂層１２を含む凹凸パターンを有するテンプレート１０を用いることにより、インプリント処理のテンプレート離型時にテンプレート１０とインプリント材料２１との間に隙間３０を設けることができ、これにより被加工基板上のパターンが破壊することを防止できる。

上記実施形態では、インプリント材料２１を硬化させる光の波長は、樹脂層１２を収縮させる光の波長とは異なるとしたが、さらに樹脂層１２を膨張させる光の波長と異なってもよい。インプリント材料２１を硬化させる際に、樹脂層１２の体積が変動する（大きくなる）ことを防止するためである。

上記実施形態では、テンプレート１０を基材１１及び樹脂層１２を備える構成としたが、樹脂層１２が光透過性を有する場合は、樹脂層１２のみで構成してもよい。但し、その場合、テンプレート１０全体が収縮／膨張することになり、テンプレート１０の位置合わせが困難になり得る。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１０テンプレート
１１基材
１２樹脂層
２０被加工基板
２１インプリント材料
３０隙間

Claims

１面に凹凸パターンを有するインプリント用テンプレートであって、
光透過性を有する基材と、
前記基材上に設けられ、前記凹凸パターンの凸部となる樹脂層と、
を備え、
前記樹脂層は、第１波長の光の照射により収縮して体積が小さくなり、前記第１波長とは異なる第２波長の光の照射により膨張して体積が大きくなり、第１体積の状態で前記第１波長の光を所定時間照射されると前記第１体積より小さい第２体積に変化し、前記第２体積の状態で前記第２波長の光を所定時間照射されると前記第２体積から前記第１体積に変化し、アゾベンゼンを含み、前記第１波長は３５０ｎｍ、前記第２波長は４４０ｎｍであり、
前記凹凸パターンの凹部では、前記基材の表面が露出していることを特徴とするインプリント用テンプレート。
１面に凹凸パターンを有するインプリント用テンプレートであって、
光透過性を有する基材と、
前記基材上に設けられ、前記凹凸パターンの凸部となる樹脂層と、
を備え、
前記樹脂層は、第１波長の光の照射により収縮して体積が小さくなり、前記第１波長とは異なる第２波長の光の照射により膨張して体積が大きくなり、
前記樹脂層は、アゾベンゼンを含むことを特徴とするインプリント用テンプレート。
前記樹脂層は、第１体積の状態で前記第１波長の光を所定時間照射されると前記第１体積より小さい第２体積に変化し、前記第２体積の状態で前記第２波長の光を所定時間照射されると前記第２体積から前記第１体積に変化することを特徴とする請求項２に記載のインプリント用テンプレート。
前記凹凸パターンの凹部では、前記基材の表面が露出していることを特徴とする請求項２又は３に記載のインプリント用テンプレート。
前記第１波長は３５０ｎｍであり、前記第２波長は４４０ｎｍであることを特徴とする請求項２に記載のインプリント用テンプレート。
請求項１乃至５のいずれかに記載のインプリント用テンプレートを用いたインプリント方法であって、
被加工膜上に光硬化性材料を塗布する工程と、
前記テンプレートの前記凹凸パターンを前記光硬化性材料に接触させる工程と、
前記テンプレートを接触させた状態で前記光硬化性材料に前記第１波長とは異なる第３波長の光を照射し、前記光硬化性材料を硬化させる工程と、
前記第３波長の光の照射後に、前記樹脂層に前記第１波長の光を照射する工程と、
前記テンプレートを前記光硬化性材料から離型する工程と、
を備えることを特徴とするインプリント方法。
前記テンプレートを前記光硬化性材料に接触させる前、又は前記テンプレートを前記光硬化性材料から離型した後に、前記樹脂層に前記第２波長の光を照射することを特徴とする請求項６に記載のインプリント方法。