JP6205347B2 - モールド及びレジスト積層体の製造方法 - Google Patents
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Description
式(12)
50nm≦Pave≦1500nm
0.4<(Sh/Scm)≦0.95
式(3)
0.01≦(lcv/lcc)<1.0
式(4)
50nm≦H≦1500nm
本実施の形態に係るモールドは、被転写材にモールドの微細パタンを転写するために用いられるものである。本実施の形態に係るモールドは、表面に微細パタンを具備し、下記4つの条件を同時に満たす微細パタンを、モールドの一部又は全面に有すことを特徴とする。
第2に、該比率(Sh/Scm)が下記式(2)を満たす。
第3に、該比率(lcv/lcc)が下記式(3)を満たす。
最後に、微細パタンの高さHは下記式(4)を満たす。
0.23<(Sh/Scm)≦0.99
式(3)
0.01≦(lcv/lcc)<1.0
式(4)
50nm≦H≦1500nm
式(16)
0.1≦(Vr2/Vcm)≦1
まず、無機基板及び一層のレジスト層が積層されてなる積層体を用意する。表面に微細パタンが設けられたモールドの微細パタンを、該積層体のレジスト層に転写し、表面に凹凸構造を有するレジスト積層体を形成する。そして、このレジスト層の凹凸構造の凹部を、無機基板の主面が露出するまでエッチングして、レジスト層による微細マスクパタンを無機基板上に形成する。最後に、この微細マスクパタンを介して被処理体としての無機基板をエッチングすることにより凹凸構造体を形成する。このような、無機基板とモールドとの間に設けられるレジスト層が1層の場合を単層レジストと称す。なお、無機基板上に予めハードマスクを設けた基板を、上記説明した無機基板として使用することもできる。この場合、レジスト層の凹凸構造によりハードマスクを加工し、ハードマスクパタンにより無機基板を加工できる。
まず、無機基板及びn層のレジスト層が積層されてなる積層体を用意する。表面に微細パタンが設けられたモールドの微細パタンを、該積層体の最外層、すなわち第n番目の第nレジスト層に転写し、表面に凹凸構造を有するレジスト積層体を形成する。そして、この第nレジスト層の凹凸構造の凹部及び第1から第(n−1)レジスト層の一部を無機基板と第1レジスト層との界面が露出するまでエッチングしてn層のレジスト層による微細マスクパタンを無機基板上に形成する。最後に、この微細マスクパタンを介して被処理体としての無機基板をエッチングすることにより凹凸構造体を形成する。このような、無機基板とモールドとの間に設けられるレジスト層がn層(n≧2)の場合を多層レジストと称す。なお、無機基板上に予めハードマスクを設けた基板を、上記説明した無機基板として使用することもできる。この場合、レジスト層の凹凸構造によりハードマスクを加工し、ハードマスクパタンにより無機基板を加工できる。
本実施の形態に係るレジスト積層体の製造方法においては、無機基板及びこの無機基板の一主面上に設けられたn層のレジスト層(n≧1)を具備する積層体と、表面に微細パタンを有するモールドと、を使用する。
本実施の形態に係る凹凸構造体の製造方法は、エッチングにより第nレジスト層の残膜RFを除去して第nレジスト層の凹凸構造によるマスクを形成する第1のエッチング工程と、第nレジスト層をマスクとして、無機基板と第1レジスト層との界面まで第1から第(n−1)レジスト層をエッチングして第1から第nレジスト層によるマスクを形成する第2のエッチング工程と、第1から第nレジスト層によるマスクを介して、ドライエッチング又はウェットエッチングにより無機基板をエッチングして凹凸構造体を形成する第3のエッチング工程と、を含む。
0.23<(Sh/Scm)≦0.99
式(3)
0.01≦(lcv/lcc)<1.0
式(4)
50nm≦H≦1500nm
式(3)
0.01≦(lcv/lcc)<1.0
式(9)
0.1≦(Vr2/Vcm)≦1.5
モールド10は、表面の一部又は全面に微細パタン12を有し、微細パタン12の凸部頂部幅(lcv)と凹部開口幅(lcc)との比率(lcv/lcc)と、微細パタン12面の単位面積(Scm)の領域下に存在する開口部面積(Sh)と単位面積(Scm)との比率(Sh/Scm)と、が下記式(1)を満たすと共に、比率(Sh/Scm)、比率(lcv/lcc)及び高さHが、それぞれ下記式(2)、下記式(3)及び下記式(4)を同時に満たすものであれば、特に限定されない。
0.23<(Sh/Scm)≦0.99
式(3)
0.01≦(lcv/lcc)<1.0
式(4)
50nm≦H≦1500nm
0.23<(Sh/Scm)≦0.99
式(3)
0.01≦(lcv/lcc)<1.0
式(4)
50nm≦H≦1500nm
比率(lcv/lcc)が、√(0.5/(Sh/Scm))−1以上、或いは、比率(lcv/lcc)が√(1.1/(Sh/Scm))−1以下の場合、微細パタン12のと凸部12aの頂部外縁部12cにおける第nレジスト層23を構成するレジスト材の流れの乱れが大きくなる。このため、第nレジスト層23内の残留応力が大きくなると推定される。さらに、離型工程における微細パタン12の凸部12aの頂部外縁部12cより加えられる第nレジスト層23の凹凸構造23aの凸部23cの底部外縁部23dへの応力分布が大きくなる。換言すれば、凹凸構造23aの凹部23bの底部外縁部23dにおいて応力が極度に集中するポイントが発生する。以上から、凹凸構造23a内の残留応力が大きくなると考えられるため、凹凸構造23aの力学強度が減少し、且つ、凹凸構造23aの凹部23bの底部外縁部23dへの集中応力が大きくなることから、凹凸構造23aの破壊、又は残膜RFの破損が引き起こされる頻度が高くなる。比率(lcv/lcc)が、上記式(1)の範囲を満たすことで、特に、既に説明した押圧工程時における第nレジスト層流の乱れが抑制されるため、第nレジスト層23内の残留応力が減少し、凹凸構造23aの力学的強度が向上すると考えられる。さらに、離型工程時における凹凸構造23aの凹部23bの底部外縁部23dに加わる応力を分散化できることから、該底部外縁部23dに加わる集中応力を抑制でき、転写精度を向上させることができる。
比率(Sh/Scm)が0.23以下の場合、押圧工程時において、微細パタン12の凸部下部に配置される第nレジスト層23の流動性が低下すると考えられる。これは、微細パタン12の凸部12aの下部に配置される第nレジスト層23の膜厚(RF)が薄くなる程、該第nレジスト層23の粘度が見かけ上大きくなる現象が、早期に生じるためと推定される。一方で、比率(Sh/Scm)が0.99超の場合、第nレジスト層23に微細パタン12を押圧した際の微細パタン12の変形或いは破損程度が大きくなるため、転写精度が低下する。上記効果をより発揮する観点から、比率(Sh/Scm)は、0.28以上であることが好ましい。特に、(A)押圧工程時における微細パタン12の凸部12aの下部に配置される第nレジスト層23の流出性を促進させと共に、微細パタン12の凹部12bの下部に配置される第nレジスト層の流入性を向上させる観点から、0.4以上であることが好ましく、0.45以上であることがより好ましく、0.6以上であると最も好ましい。
式(7)
0.4≦(Sh/Scm)≦0.95
式(8)
0.6≦(Sh/Scm)≦0.95
モールド10の微細パタン12における凸部頂部幅(lcv)と凹部開口幅(lcc)との比率(lcv/lcc)が、1.0未満であることにより、(C)モールド10の微細パタン12の凹部12bの開口部の下に配置される第nレジスト層23の、該凹部12bへの流入性が向上すると共に、(A)モールド10の微細パタン12の凸部12aの頂部下における第nレジスト層23のモールド10の微細パタン12の凹部12bへの流出性が向上するため、モールド10の微細パタン12の凹部12bの内部に対する第nレジスト層23の充填性を向上させると共に、残膜RFの膜厚を薄くできる。また、(E)第nレジスト層23からモールド10を剥離する際に凹凸構造23aの凸部23cの底部外縁部23dに加わる応力を小さくすることが可能となる。すなわち、(lcv/lcc)<1.0であることにより、(1)微細パタン12への第nレジスト層23の充填性を向上させると共に、(2)残膜RFの膜厚が薄い凹凸構造23aを転写精度高く得ることが可能となる。また、0.01≦(lcv/lcc)を満たすことにより、(2)第nレジスト層23からモールド10を剥離する際の微細パタン12の凸部12aの破壊を抑制できる。
以上説明した、比率(lcv/lcc)と比率(Sh/Scm)と、の関係、比率(lcv/lcc)の範囲、及び比率(Sh/Scm)の範囲を満たすと共に、微細パタンの高さHは、上記式(4)を満たす。図12は、本実施の形態に係るモールドを示す断面概略図である。図12に示す高さ(H)は、微細パタン12の高さ(又は深さ、以下同様)を意味する。高さ(H)にばらつきがある場合は、次の手順に従い、凸部高さ(H)の相加平均値を求め、凸部高さ(H)として使用する。まず、モールド10を10mm×10mm角の領域が含まれるように、サンプリングする。なお、この試料片は、微細パタン12の第1〜第4の条件を構成するパラメーターであるlcv、lcc、Sh、及びScmを測定する際にも使用する。すなわち、高さ(H)、lcv、lcc、Sh、及びScmは、該10mm×10mm角の領域内にて測定される。次に、10mm×10mm角以上の試料片の断面を走査型電子顕微鏡により観察する。走査型電子顕微鏡観察においては、長さ10mmの試料片の中から、任意に5点を選び出し、高さHを測定する。ここでは、サンプル点A、B、C、D及びEを選択したとする。まず、サンプル点Aに対して、少なくとも10か所以上の微細パタン12の凹部形状が写るまで拡大する。次に、観察された10以上の凹部に対して高さ(H)を測定する。測定された高さ(H)の最大の高さ(H)をhAとする。サンプル点B、サンプル点C、サンプル点D及びサンプル点Eについても同様の操作を行い、hB、hC、hD及びhEを求める。凸部高さ(H)の相加平均値は、(hA+hB+hC+hD+hE)/5として与えられる。高さ(H)がこの範囲を満たすことにより、(1)微細パタン12への第nレジスト層23の充填性を確保し、且つ、(2)離型工程時における第nレジスト層23に形成された凹凸構造23aのパタン破壊を抑制できる。特に、押圧工程時における(C)第nレジスト層23の微細パタン12の凹部12bへの流入性を向上させると共に、離型工程時における(D)凹凸構造23aの凸部23cに加わるモーメントエネルギーを小さくする観点から、高さ(H)は、50nm以上1000nm以下であることがより好ましく、100nm以上800nm以下であると最も好ましい。さらに、微細パタン12内部に巻き込まれる押圧環境雰囲気を低減し、第nレジスト層23により形成される凹凸構造23aの転写精度を向上させる観点から、高さ(H)は、600nm以下であることがより好ましく、400nm以下であることが最も好ましい。なお、モールド10の、上記説明した本実施の形態に係る微細パタン12の第1〜第4の条件を満たさない部分は、上記説明した本実施の形態に係る微細パタン12とは異なる微細パタンより構成されても、微細パタンのない平坦部であってもよい。
記号(lcc)は、モールド10における微細パタン12の凹部12bの開口幅と定義する。
記号(lcv)は、モールド10における微細パタン12の凸部頂部幅と定義する。
図25は、本実施の形態に係るモールドにおける微細パタンと単位面積(Scm)との関係を示す説明図である。図25Aにおいては微細パタン12の上面を模式的に示し、図25Bにおいては微細パタン12の断面を模式的に示している。図25A及び図25Bに示すように、単位面積(Scm)とは、微細パタン12の一主面に平行な面内における微細パタン12の上部に配置され、且つ、微細パタン12の一主面と平行な面の面積である。単位面積(Scm)の大きさは、以下に説明する平均ピッチ(Pave)を用いて、10Pave×10Paveの正方形の領域として定義する。また、既に説明した高さ(H)の相加平均値を求めるのに使用した10mm×10mm角の領域が含まれる試料片に対して、観察を行う。すなわち、高さ(H)と、既に説明した凹部開口幅(lcc)、既に説明した凸部頂部幅(lcv)及び比率(Sh/Scm)とは、同一試料片の異なる箇所にて観察される。また、既に説明した凹部開口幅(lcc)、既に説明した凸部頂部幅(lcv)及び比率(Sh/Scm)は、同一試料片の同一箇所にて観察される。
図26は、本実施の形態に係るモールドにおける微細パタンの開口率の説明図である。モールド10の微細パタン12がホール構造の場合は、図26Aに示すように、微細パタン12の主面と平行な面内において、微細パタン12上の単位面積(Scm)下に含まれる、凹部12bの面積(Sh’)の比率が開口率である。図26Cは、図26Aに示す単位面積(Scm)下に含まれる微細パタン12を抜き出した模式図である。図26Cに示す例では、単位面積(Scm)内に微細ホール(凹部12b)が12個含まれている。この12個の微細ホール(凹部12b)の開口部面積(Sh’1〜Sh’12)の和がSh’として与えられ、開口率は、Sh’をShと置き換えて、(Sh/Scm)で与えられる。一方で、微細パタン12がドット状の場合は、図26Bに示すように、微細パタンの主面と平行な面内において、微細パタン上の単位面積(Scm)下に含まれる、凹部12bの面積(Scm−Sh’)の比率が開口率である。図26Cは、図26Bに示す単位面積(Scm)下に含まれる微細パタンを抜き出した模式図である。図26Cに示す例では、単位面積(Scm)内に微細ドット(凸部12a)が12個含まれている。この12個の微細ドット(凸部12a)の頂部面積(Sh’1〜Sh’12)の和がSh’として与えられ、開口率は、(Scm−Sh’)をShにて書き換えて(Sh/Scm)で与えられる。開口率を100倍すればパーセントとして表記できる。
凹部開口幅(lcc)と凸部頂部幅(lcv)と、の和(lcc+lcv)は、以下に説明する平均ピッチ(Pave)を用いて、(lcc+lcv)≦3Pave以下であることが好ましい。この範囲を満たすことにより、微細パタン12のと凸部23cの頂部外縁部における第nレジスト層23を構成するレジスト材料の流れ(以下、第nレジスト層流ともいう)の乱れを小さくできる。このため、第nレジスト層23内の残留応力が小さくなると推定される。さらに、離型工程における微細パタン12の凸部12aの頂部外縁部12cより加えられる第nレジスト層23の凹凸構造23aの凹部23bの底部外縁部23dへの応力分布が小さくなる。換言すれば、凹凸構造23aの凹部23bの底部外縁部23dにおいて応力の極度に集中するポイントが発生することを抑制できる。以上から、凹凸構造23a内の残留応力が小さくなると考えられるため、凹凸構造23aの力学強度が向上し、且つ、凹凸構造23aの凹部23bの底部外縁部23dへの集中応力が小さくなることから、凹凸構造23aの破壊、又は残膜RFの破損を抑制できる。上記効果をより発揮する観点から、(lcc+lcv)≦2√2以下であることがより好ましく、(lcc+lcv)≦1.2以下であることがより好ましく、(lcc+lcv)≦1であることが最も好ましい。
微細パタン12の配列や形状は、上記説明した第1〜第4の条件である比率(lcv/lcc)と比率(Sh/Scm)と、の関係、比率(lcv/lcc)の範囲、比率(Sh/Scm)の範囲、及び高さHの範囲を満たせば、(1)第nレジスト層23の微細パタン12への充填性及び(2)転写性を良好に保つことができるため、特に限定されない。微細パタン12の配列や形状としては、例えば、複数の柵状体が配列したラインアンドスペース構造、複数のドット(凸部、突起)状構造が配列したドット構造、複数のホール(凹部)状構造が配列したホール構造などが挙げられる。ドット構造やホール構造は、例えば、円錐、円柱、四角錐、四角柱、リング状、二重リング状、多重リング状などの構造が挙げられる。また、これらが混在してもよい。
図12に示すピッチ(P)は、微細パタン12における隣接する凸部12a間の距離、又は隣接する凹部12b間の距離を意味する。微細パタン12がホール構造の場合、図32に示すように、あるホールA1から最も近くにあるホールB1を選択し、ホールA1の中心とホールB1の中心との距離PA1B1をピッチ(P)と定義する。
式(12)
50nm≦Pave≦1500nm
アスペクト比(H/lcc)とは、微細パタン12の凹部開口幅(lcc)と高さ(H)との比率である。このアスペクト比(H/lcc)は、押圧工程における第nレジスト層23の充填性と離型工程における第nレジスト層23に形成された凹凸構造23aのパタン破壊抑制の観点から、5.0以下であることが好ましい。特に、押圧工程時における(C)微細パタン12の凹部下部に配置される第nレジスト層の微細パタン12の凹部への流入性を向上させると共に、離型工程時における(D)凹凸構造23aの凸部に加わるモーメントエネルギーを小さくする観点から、アスペクト比は、3.0以下がより好ましく、2.5以下であると最も好ましい。さらに、離型工程時における微細パタン12を剥離する際の摩擦エネルギーを小さくし、(E)凹凸構造23aに加わる集中応力を小さくし、これに伴い(F)残膜RFに加わる剥離エネルギーを小さくする観点から、アスペクト比は2.0以下であることがより好ましく、1.5以下であることが最も好ましい。なお、下限値は、レジスト積層体30を使用し被処理体としての無機基板21上に微細マスクパタン25を精度高く形成する観点から、0.1以上であることが好ましく、0.5以上であることがより好ましい。なお、アスペクト比は、上記定義に従い算出され高さ(H)と凹部開口幅(lcc)より計算される値である。
化学式(A)
−(CH2)aSi(M1)3−b(M2)b
図34は、本実施の形態に係るレジスト積層体30の断面模式図である。図34に示すように、レジスト積層体30においては、無機基板21、第1から第(n−1)レジスト層22、及び第nレジスト層23がこの順に積層され、且つ、第nレジスト層23の表面に凹凸構造23aが設けられている。レジスト積層体30のレジスト層の積層数nは1以上の整数である。ここで、積層数nが1の場合を単層レジストと呼び、積層数nが2以上の場合を、多層レジストと呼ぶ。積層数nは1以上の整数であれば特に限定されない。これは、上記説明した微細パタン12を具備するモールド10を使用することで、レジスト積層体30の凹凸構造23aの残膜RFを薄く且つ均等にすることができるためである。特に、積層数nが2以上10以下である場合、第1から第(n−1)レジスト層22を、微細パタン12を第nレジスト層23に押圧する際の緩衝層として機能させることができるため、上記説明した(A)第nレジスト層23の流出性、(B)第nレジスト層流に対するアンカーやピン止め、及び(C)第nレジスト層の流入性をより好適に進行させることができるため、好ましい。また、積層数nが、2以上5以下である場合、無機基板21の加工精度を向上させることができる。なお、積層数nが2以上3以下であれば、無機基板21の加工性を向上させると共に、過剰なレジストの使用を抑制できるため、環境適合性が向上する。最も好ましくは、積層数nは2である。
図34に示す記号(S1)は、第nレジスト層23の凹部23bの底部の位置、すなわち凹部底部位置を意味する。なお、凹凸構造23aの凹部23bの底部の位置にバラつきがある場合には、凹部底部位置(S1)は、各凹部23bの底部の位置の面内平均の位置を意味する。平均数としては、10点が好ましい。
図34に示す記号(S2)は、第nレジスト層23と第(n−1)レジスト層22との界面の位置、すなわち界面位置を意味する。当該界面の位置にバラつきがある場合には、界面位置(S2)は、各界面の位置の面内平均の位置を意味する。平均数としては、10点が好ましい。
図34に示す記号(S3)は、第1レジスト層22と無機基板21との界面の位置、すなわち界面位置を意味する。当該界面の位置にバラつきがある場合には、界面位置(S3)は、各界面の位置の面内平均の位置を意味する。平均数としては、10点が好ましい。
図34における残膜RFの厚さ(残膜厚)は、凹部底部位置(S1)と界面位置(S2)との間の最短距離を意味する。
図34に示す記号(lr1)は、界面位置(S2)と界面位置(S3)との間の最短距離であって、第1から第(n−1)レジスト層22の膜厚と定義する。
多層レジストの場合、積層体における第1から第(n−1)レジスト層22の膜厚(lr1)と微細パタン12の平均ピッチ(Pave)との比率(lr1/Pave)は、下記式(11)を満たすことが好ましい。この範囲を満たすことにより、第1から第(n−1)レジスト層22の膜厚を、微細パタン12の構造分解能に応じて選択できる。これにより、第1から第(n−1)レジスト層22を、モールド10の微細パタン12を第nレジスト層23に押圧する際の微細パタン12の凸部頂部に対する応力集中緩和のための層として機能させることが可能となり、第nレジスト層23の残膜厚を略均等にすることが可能となる。さらに、(4)後述するレジスト積層体30を用いた無機基板21の加工時における微細マスクパタン25の安定性及び加工精度が向上すると共に、無機基板21の加工精度が向上するため好ましい。
式(11)
0.01≦(lr1/Pave)≦5
図35は、本実施の形態に係るレジスト積層体の微細パタンにおける単位面積(Scm)及び凹部体積(Vcm)の関係を示す説明図である。図35Aにおいては、微細パタン12の上面を模式的に示し、図35Bにおいては、微細パタン12の断面を模式的に示している。凹部体積(Vcm)は、図35A及び図35Bに示すように、単位面積(Scm)の領域下に存在する微細パタン12の凹部体積として定義される。この単位面積(Scm)を微細パタン12の主面方向に垂直に降下させたときに、単位面積(Scm)が、微細パタン12の頂部と交わってから底部と交わり終えるまでに通過した微細パタン12の凹部12b体積が凹部体積(Vcm)である。なお、図35における微細パタンの配列や形状は、凹部体積(Vcm)の定義には影響を与えず、凹凸構造の配列や形状は後述する形状を採用することができる。
図37は、本実施の形態に係るレジスト積層体における第nレジスト層と単位面積(Scr2)との関係を示す説明図である。図37Aにおいては、第nレジスト層23の上面を模式的に示しており、図37Bにおいては、第nレジスト層23の断面を模式的に示している。図37A及び図37Bに示すように、単位面積(Scr2)とは、レジスト積層体30における無機基板21の一主面に平行な面内における第nレジスト層23の上部に配置され、無機基板21の一主面と平行な面における単位面積(Scm)と同一の面積である。この単位面積(Scr2)は、第nレジスト層23の上部に配置され、且つ、無機基板21の一主面と平行な面を形成する。
また、図37A及び図37Bに示すように、体積(Vr2)とは、レジスト積層体30における単位面積(Scr2)の領域下に存在する第nレジスト層23の体積と定義される。この体積(Vr2)とは、単位面積(Scr2)を無機基板21の主面に対して垂直に降下させたときに、単位面積(Scr2)が、第nレジスト層23の表面と交わってから第(n−1)レジスト層22と第nレジスト層23との界面と交わるまでに通過した第nレジスト層23の領域の体積である。
モールド10の微細パタン12における凹部体積(Vcm)と第nレジスト層23の体積(Vr2)との比率(Vr2/Vcm)は、0.1≦(Vr2/Vcm)≦1.5を満たすことが好ましい。0.1≦(Vr2/Vcm)を満たすことにより、詳細については後述する押圧工程における貼り合わせ時のマイクロ・ナノバブルやマクロな気泡抱き込みを抑制できるため好ましい。また、(Vr2/Vcm)≦1.5を満たすことにより、モールド10の微細パタン12への第nレジスト層23の充填性が向上するため好ましい。
式(14)
0.5≦(Vr2/Vcm)≦1.4
押圧工程においては、第nレジスト層23の微細パタン12の凹部12b内部への充填と第nレジスト層23の残膜RFの薄肉とを行う。第nレジスト層23の充填性・残膜RFの薄肉化は、上述した<<モールド10>>に記載の微細パタン12を具備するモールド10を使用することで、既に説明した効果から実現できる。このため、押圧工程については、第nレジスト層23の充填性及び残膜RFの薄肉化を実現できるものであれば特に制限はない。
離型工程は、残膜RFを薄くしている場合、剥離時の応力が残膜RFに集中するため、第nレジスト層23の第(n−1)レジスト層22からの剥離などの離型不良を生じる場合がある。このような問題は、上述した<<モールド10>>に記載の微細パタン12を使用することや、第1から第(n−1)レジスト層22及び第nレジスト層23の組成最適化の他により解決可能である。このため、離型工程の機構は特に限定されない。以下に説明する離型の方法によっても対応可能であり、モールドの剥離速度を向上させることができる。
積層体20における第nレジスト層23とモールド10における微細パタン12とを貼り合わせた後に、エネルギー線を照射することにより、第1から第(n−1)レジスト層22及び第nレジスト層23の安定性を向上させると共に、第(n−1)レジスト層22と第nレジスト層23との界面密着力を大幅に向上させることができる。このエネルギー線の照射は、特に、第(n−1)レジスト層22と第nレジスト層23との界面に、化学反応に基づく化学結合が生じる場合及び、n層のレジスト層のうちいずれかの層にエネルギー線硬化性物質を含む場合に有効である。特に、第nレジスト層23にエネルギー線硬化性物質が含まれる場合に有効である。
エネルギー線照射後に、モールド積層体全体を加熱することで、第1から第(n−1)レジスト層22及び第nレジスト層23の組成にもよるが、第1から第(n−1)レジスト層22及び第nレジスト層23の安定性が向上し、離型工程時の転写不良を減少させる効果が得られる。より詳細には、離型工程時の(D)凹凸構造23aの凸部に加わるモーメントエネルギー、(E)凹凸構造23aの凸部23cの底部外縁部23dに加わる集中応力、そして(F)残膜RFに加わる剥離エネルギーに対する凹凸構造23aの耐性を向上させることができる。加熱温度は、概ね40℃〜200℃の範囲で、第1から第(n−1)レジスト層22及び第nレジスト層23のガラス転移点(Tg)よりも低い温度が好ましい。また、加熱時間は、概ね20秒〜20分であることが好ましい。
後処理工程は、第nレジスト層23の凹凸構造23aが形成された表面と無機基板21が設けられた表面の両側又はいずれか一方側から、エネルギー線を照射することで行う。又は、後処理工程は、第nレジスト層23を含むレジスト積層体30を加熱することで行う。また、後処理工程においては、エネルギー線照射と加熱の双方を行ってもよい。
第1のエッチング工程においては、第nレジスト層23に形成された凹凸構造23aをマスクとして、第nレジスト層23の残膜RFをエッチング法により除去する。エッチング法としては、ドライエッチング法及びウェットエッチング法のいずれを用いてもよい。ドライエッチング法を使用することにより、より精度高く残膜RFを除去することが可能となる。ドライエッチングの条件としては、第nレジスト層23の材質や、第nレジスト層23の残膜厚により適宜選択できるため特に限定されないが、少なくとも酸素を用いたドライエッチング法(酸素アッシング)を用いることができる。
第2のエッチング工程においては、第nレジスト層23をマスクとして、無機基板21と第1レジスト層22との界面まで第1から第(n−1)レジスト層22をドライエッチングする。ドライエッチング条件としては、第nレジスト層23及び第1から第(n−1)レジスト層22の材質により適宜選択できるため、特に限定されないが、例えば、以下のような条件が挙げられる。
第3のエッチング工程においては、無機基板21をドライエッチング又はウェットエッチングにより加工して凹凸構造体31を製造する。なお、第1から第(n−1)レジスト層22は、第3のエッチング工程におけるエッチングにより除去しても、第3のエッチング工程におけるエッチング後のアルカリ処理やピラニア処理に代表されるウェット剥離処理により除去してもよい。第3のエッチング工程においては、ドライエッチングにより第1から第(n−1)レジスト層22がなくなるまでエッチングを行い、無機基板21の加工を終了することが好ましい。なお、このような第1から第(n−1)レジスト層22が消失するまで第3のエッチング工程のドライエッチングを行う場合においても、得られた凹凸構造体31に対し、アルカリ洗浄又は酸洗浄を行い、表面残渣やパーティクルの除去、又は無機基板21のドライエッチングにより表面変質した部位を取り除くことが好ましい。ドライエッチング条件は、第nレジスト層23、第1から第(n−1)レジスト層22、又は無機基板21の材質により適宜選択されるため、特に限定されないが、例えば、以下の条件が挙げられる。
レジスト層の積層数nが2以上の多層レジストの場合、第nレジスト層23を構成する材料と、第1から第(n−1)レジスト層22を構成する材料と、は異なる。以下、多層レジストとして説明する。なお、積層数nが1である単層の場合、以下に説明する積層数nが2以上の多層の場合の第1から第(n−1)レジスト層22を構成する材料及び第nレジスト層23を構成する材料を選択できる。
一般式(10)
−O−Me1−O−Me2−
(一般式(10)中、Me1及びMe2は、Si、Ti、Zr、Zn、Mg、In、Al、W、Cr、B、Snのいずれかであり、Me1とMe2は同一元素でも異なっていてもよい。「O」は酸素元素を意味する。)
第1から第(n−1)レジスト層22を構成する材料としては、後述する所定の選択比(エッチングレート比)を満たすものであれば特に限定されない。これらの中でも、第nレジスト層23と第(n−1)レジスト層と、の界面における残膜RFの剥離を抑制する観点から、第(n−1)レジスト層は、第nレジスト層23を構成する材料と化学的結合を形成するものが好ましい。このような材料としては、例えば、光重合性官能基、熱重合性官能基、及びゾルゲル反応などの縮合反応を生じ得る置換基を有する材料などが挙げられる。これらの中でも、転写精度をより向上させる観点から、熱重合性官能基を含む材料で構成することが好ましい。
選択比(エッチングレート比)とは、物質Aよりなる薄膜に対するドライエッチングレート(Va)と、該ドライエッチング条件を適用した物質Bよりなる薄膜に対するドライエッチングレート(Vb)と、の比率(Va/Vb)である。第2のエッチング工程における第nレジスト層23のエッチングレート(Vml)と第1から第(n−1)レジスト層22のエッチングレート(Vol)との比率(Vo1/Vm1)は、第nレジスト層23をマスクとして第1から第(n−1)レジスト層22をエッチングする際の加工精度に影響を与えるので、1<(Vo1/Vm1)≦150の範囲内であることが好ましい。比率(Vo1/Vm1)は、第nレジスト層23が第1から第(n−1)レジスト層22よりもエッチングされやすくなる観点から、1<(Vo1/Vm1)であることが好ましく、第nレジスト層23の凹凸構造の転写精度の観点から、(Vo1/Vm1)≦150であることが好ましい。比率(Vo1/Vm1)は、耐エッチング性の観点から、3≦(Vo1/Vm1)であることが好ましく、10≦(Vo1/Vm1)であることがより好ましく、15≦(Vo1/Vm1)であることがさらに好ましい。また、比率(Vo1/Vm1)は、(Vo1/Vm1)≦100であることがより好ましい。
無機基板21の材質は、用途に応じて適宜選択できるため特に限定されない。無機基板21の材質としては、例えば、サファイア、シリコン、酸化インジウムスズ(ITO)に代表される透明導電性基板、ZnO、SiC、Cu−W、窒化ガリウムに代表される窒化物半導体などの半導体基板、石英等が挙げられる。半導体基板としては、例えば、GaAsP、GaP、AlGaAs、InGaN、GaN、AlGaN、ZnSe、AlHaInP、ZnO、SiCから構成されたものを使用することもできる。石英を用いた無機基板21としては、例えば、ガラス板やガラスフィルムが挙げられる。
・DACHP…フッ素系添加材(ダイキン工業社製、OPTOOL DAC HP))
・M350…トリメチロールプロパン(EO変性)トリアクリレート(東亞合成社製、M350)
・M309…トリメチロールプロパントリアクリレート(東亞合成社製、M309)
・I.184…1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(BASF社製、Irgacure(登録商標) 184)
・I.369…2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1(BASF社製 Irgacure(登録商標) 369)
・M211B…ビスフェノールA EO変性時アクリレート(東亞合成社製 アロニックスM211B)
・PGME…プロピレングリコールモノメチルエーテル
・MEK…メチルエチルケトン
・MIBK…メチルイソブチルケトン
・TTB…チタニウム(IV)テトラブトキシドモノマー(和光純薬工業社製)
・DEDFS…ヂエトキシヂフェニルシラン(信越シリコーン社製、LS−5990)
・SH710…フェニル変性シリコーン(東レ・ダウコーニング社製、SH710 Fluid)
・3APTMS…3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製、KBM−5103)
・PO−A…フェノキシエチルアクリレート(共栄社化学社製、ライトアクリレートPO−A)
(a)円筒状マスタースタンパの作製(樹脂モールド作製用鋳型の作製)
円筒状マスタースタンパの基材には石英ガラスを用い、半導体レーザを用いた直接描画リソグラフィ法により凹凸構造を石英ガラス表面に形成した。まず、石英ガラス表面上にスパッタリング法により無機レジスト層を成膜した。スパッタリング法は、ターゲット(レジスト層)として、φ3インチのCuO(8atm%Si含有)を用いて、RF100Wの電力で実施し、20nmの無機レジスト層を成膜した。
光ナノインプリントに使用する転写材として以下の材料1を使用した。
・材料1…DACHP:M350:I.184:I.369=17.5g:100g:5.5g:2.0gで混合した。
樹脂モールドBを作製する工程では、リール状樹脂モールドAをテンプレートとして機能させ、材料1に対し転写を行った。
平板状マスタースタンパの基材には石英ガラスを用い、半導体レーザを用いた直接描画リソグラフィ法により微細パタンを石英ガラス表面に形成した。まず、石英ガラス表面上にスパッタリング法により無機レジスト層を成膜した。続いて、平板状石英ガラスを回転させながら、波長405nmn半導体レーザを用い露光を行った。続いて、一度露光された無機レジスト層に対して、波長405nmの半導体レーザを用いさらに露光を行った。次に、露光後の無機レジスト層を現像した。無機レジスト層の現像は、0.03wt%のグリシン水溶液を用いて、240sec処理とした。次に、現像した無機レジスト層をマスクとし、ドライエッチングによるエッチング層(石英ガラス)のエッチングを行った。ドライエッチングは、エッチングガスとしてSF6を用い、処理ガス圧1Pa、処理電力300W、処理時間5分の条件で実施した。次に、表面に微細パタンが付与された平板状の石英ガラスから、無機レジスト層残渣のみを、pH1の塩酸を用い剥離した。剥離時間は6分間とした。
<積層体20の作製>
続いて、第2レジスト層23/第1レジスト層22/無機基板21からなり、第2レジスト層23がメタロキサン結合を含む積層体20を作製した。この積層体20の作製には、後述する下記材料2〜下記材料7を使用した。
次に、作製した8個の積層体20に対して、樹脂モールドNo.1〜No.8を用いて押圧工程、エネルギー線照射工程及び離型工程を実施して8種類のレジスト積層体30を作製した。押圧工程及びエネルギー線照射工程では、ナノインプリント装置(EUN−4200、エンジニアリングシステム社製)を使用した。
押圧工程では、フィルム貼合装置(TMS−S2、サンテック社製)を使用し、貼合ニップ力90N、貼合速度1.5m/sでモールド10と積層体20とを貼り合わせた。
光源としては、主波長が365nmのUV−LED光源を使用した。樹脂モールドNo.1〜No.4を用いた場合には、0.1MPaの圧力を保持した状態で、積算光量2500mJ/cm2にて、UV光を10分間照射した。また、後述する離型工程後に第2レジスト層23が形成された表面側から高圧水銀灯から積算光量1500mJ/cm2にて光線を再度照射した。樹脂モールドNo.5、No.6を使用した場合には、105℃にて1分間加熱した状態でUV光を照射した。
モールド10を第2レジスト層23から剥離することにより実施した。積層体20を105℃にて3分間加熱した。樹脂モールドNo.7、No.8を用いた場合には、剥離後に積層体20を105℃にて3分間加熱した。
次に、作製したレジスト積層体30を用いて凹凸構造体31を作製した。
第1のエッチング工程及び第2のエッチング工程は、酸素ガスを用いたドライエッチング(処理圧力:1Pa,電力:300W)により実施した。作製したレジスト積層体30の第2レジスト層23が形成された表面側からドライエッチングを実施し、第2レジスト層23の残膜RFを除去して微細マスクパタン25を形成した。次に、この微細マスクパタン25を介して第1レジスト層22を除去して凹凸構造体31を形成した。
第3のエッチング工程は、反応性イオンエッチング装置(RIE−101iPH、サムコ社製)を使用して実施した。エッチングガスとしては、塩素系ガスとしてのBCl3ガスを使用した。ICP:150W、BIAS:50W、圧力0.2Paの条件下、微細マスクパタン25を介して第nレジスト層23が形成された表面側から無機基板21(サファイア基板)をエッチングし、無機基板21の表面に凹凸構造31aを形成して凹凸構造体31を作製した。
<積層体20の作製>
積層体20は、下記材料2を用いて第1レジスト層22を形成し、下記材料10を用いて第2レジスト層23の形成したこと以外は実施例1と同様にして作製した。実施例2では、7個の積層体20を作製した。
モールド10としては、実施例1で作製した樹脂モールドNo.1〜No.7を使用した。作製した7個の積層体20を用いて7個のレジスト積層体30を作製した。
押圧工程は、実施例1と同様の貼合機を使用して実施した。樹脂モールドNo.1〜No.6を使用した場合は、貼合後、シリコーンゴム1上から0.05MPaにて5分間押圧したこと以外は、実施例1の樹脂モールドNo.1〜No.6の場合と同様の条件で実施した。樹脂モールドNo.7を使用した場合は、押圧工程は、押圧条件を0.05MPaで5分間としたこと以外は実施例1の樹脂モールドNo.7、No.8の場合と同様の条件で実施した。
押圧後の0.05MPaの圧力を保持した状態で、積算光量2500mj/cm2にて、UV光を10分間照射した。また、後述する離型工程後には、第2レジスト層23が形成された表面側からUV光を、積算光量1500mJ/cm2にて再度照射した。
離型工程は、実施例1と同様にして実施した。
(第1のエッチング工程〜第3のエッチング工程)
続いて、実施例1と同様にして第1のエッチング工程〜第3のエッチング工程を実施した。エッチング後、硫酸及び過酸化水素水を2:1の重量比にて混合した溶液を使用し、凹凸構造体31の表面を洗浄した。
<積層体20の作製>
積層体20は、実施例2と同様にして8個作製した。
モールド10としては、実施例1で作製した樹脂モールドNo.1〜No.8を使用した。作製した8個の積層体20を用いて8個のレジスト積層体30を作製した。
樹脂モールドNo.1〜No.6及び樹脂モールドNo.8を使用した場合は、押圧工程は、圧力を0.05MPaとしたこと以外は、実施例1の樹脂モールドNo.1〜No.6の場合と同様にして実施した。樹脂モールドNo.7を使用した場合は、圧力を0.05MPaで5分間としたこと以外は、実施例1の樹脂モールドNo.7、No.8の場合と同様にして実施した。
0.05MPaの圧力及び真空状態を保持した状態で、積算光量2500mJ/cm2にて、UV光を10分間照射した。また、後述する離型工程後に、第2レジスト層23が形成された表面側からUV光を、積算光量1500mJ/cm2にて再度照射した。
次に、得られたレジスト積層体30を用いて凹凸構造体31を実施した。
第1のエッチング工程〜第3のエッチング工程は、実施例1の第3のエッチング工程と同様の条件で実施した。その後、実施例1と同様にして凹凸構造体31を洗浄し、得られた凹凸構造31aが設けられた凹凸構造体31を走査型電子顕微鏡で確認した。その結果、モールド10の微細パタン12の間隔(ピッチ)に応じた複数の凸部が凹凸構造体31の表面に井形成されていることが確認された。樹脂モールドNo.5を使用した場合は、凸部の底部径は約400nmであり、高さは500nmであった。また、凸部の側面は上に凸の曲線を描いており、凸部側面には凸部頂部から凸部底部方向へと筋状のラフネスが形成されていた。また、凸部頂部に平坦部(テーブルトップ)は見られなかった。
実施例1と同様にして、3種類の樹脂モールドNo.9〜No.11及び3個の積層体20を作製し、作製したモールド10及び積層体20を用いてレジスト積層体30及び凹凸構造体31を作製した。作製条件及び結果を下記表3及び下記表4に示す。なお、表3中の略語は、表1及び表2と同様である。
樹脂モールドNo.12及び第nレジスト層23を構成する材料からメタロキサン結合を省いた積層体20を作製した。下記材料8及び下記材料9を使用して第nレジスト層23を形成し、2個の積層体20を作製した。作製条件及び結果を下記表3及び下記表4に示す。
樹脂モールドNo.9〜No.11を使用したこと以外は実施例2と同様にしてレジスト積層体30の作製及び凹凸構造体の作製を実施した。その結果、樹脂モールドNo.9及びNo.11を用いて作製したレジスト積層体30は、欠陥を多く含んでいたため、凹凸構造体31の作製は行わなかった。
樹脂モールドNo.1,3,5,7を使用し、エネルギー線照射工程を省いたこと以外は実施例2と同様にしてレジスト積層体30を作製した。結果は全て同様であり、モールド10を剥離した際に、第nレジスト層23がモールド10の微細パタン12の表面側と第1から第(n−1)レジスト層22の表面側の両方に付着し、凹凸構造23aの転写はできなかった。
樹脂モールドNo.9〜No.11を使用し、押圧工程を酸素を含む一般大気圧下にて行った以外は実施例3と同様にしてレジスト積層体30を作製した。作製条件及び結果を下記表3及び下記表4に示す。
樹脂モールドNo.1,3,5,7を使用し、エネルギー線照射工程を省いたこと以外は実施例3と同様にしてレジスト積層体30を作製した。結果は全て同様であり、モールドを剥離した際に、第2のレジスト層がモールドの微細パタン12の表面側と第1のレジスト層22の表面側の両方に付着し、凹凸構造の転写はできなかった。
・No.…モールドの管理番号である。
・Pave…微細パタンのピッチを意味し、ディメンジョンはナノメートルとした。
・H…微細パタンの高さ(深さ)を意味し、ディメンジョンはナノメートルとした。
・(lcv/lcc)…微細パタンの凸部頂部の距離(lcv)と、凹部開口幅(lcc)と、の比率を意味する。
・(Sh/Scm)…微細パタンの平面視における空隙の割合を意味する無次元値である。
・アスペクト比…微細パタンにおける深さ/開口幅の比率であり、無次元値である。
・(Vr2/Vcm)…第nレジスト層23の体積(Vr2)と、凹凸構造23aの凹部の体積(Vcm)と、の比率を意味する。
・(lr1/Pave)…第1から第(n−1)レジスト層22の膜厚(lr1)と、凹凸構造23aの平均ピッチ(Pave)と、の比率を意味する。
・残膜の膜厚…第nレジスト層23の残膜RFの膜厚を意味する。ディメンジョンはナノメートルである。
・エッチング…第1から第(n−1)レジスト層22をサファイア基板との界面までエッチング可能であり、且つ、エッチング後の第1から第(n−1)レジスト層22の高さが成膜厚よりも5%以内の目減りだった場合を(〇)とし、5%以上の目減りをした場合は、(×)として評価した。
・材料2…ベンジル系アクリルポリマー:M211B:PO−A:M350:I.184:I.369=150g:40g:40g:20g:11g:4gで混合した材料。
ベンジル系アクリルポリマーとしては、ベンジルメタクリレート80質量%、メタクリル酸20質量%の2元共重合体のメチルエチルケトン溶液(固形分50%、重量平均分子量56000、酸当量430、分散度2.7)を使用した。なお、上記質量は固形分質量で記載した。
・材料3…TTB:DEDFS:SH710=170g:50g:40gで混合したもの100重量部に上記ベンジル系アクリルポリマーを150重量部加え、80℃雰囲気下にて部分縮合した材料。縮合は25℃における粘度が550cPになるまで進行させた。この材料3は、Ti−O−Ti、及びSi−O−Siのメタロキサン結合を第2のレジスト層に導入した材料。
・材料4…TTB:3APTMS=65g:35gで混合し、80℃雰囲気にて部分縮合(プレポリマー化)した。部分縮合は、25℃における粘度が360cPになるまで進行させた。部分縮合した材料100重量部に、I.184を2.0g及びI.369を0.8g添加した材料。この材料4を用いた場合、Ti−O−Ti、及びSi−O−Siのメタロキサン結合が第nレジスト層23に導入される。
・材料5…水素シルセスキオキサン(HSQ/Dow Corning社製、FOX):3APTMS=60g:40gで混合し、80℃の環境下にて部分縮合を行った材料100重量部に対し、I.184を2.2g及びI.369を0.8g添加した材料。
この材料5を用いた場合、Si−O−Siのメタロキサン結合が第nレジスト層23に導入される。
・材料6…TTB:DEDFS:TEOS(テトラエトキシシラン)=170g:50g:40gで混合し、80℃雰囲気にて部分縮合(プレポリマー化)した材料。
・材料7…水素シルセスキオキサン(HSQ/Dow Corning社製、FOX)この材料7を用いた場合、Si−O−Siのメタロキサン結合が第nレジスト層23に導入される。
・材料8…M211B:PO−A:M350:I.184:I.369=40g:40g:20g:11g:4gで混合した材料。
・材料9…DACHP:M350:I.184:I.369=17.5g:100g:5.5g:2.0gで混合した材料
・材料10…TTB:DEDFS:SH710:3APTMS:M211B:PO−A:M350:I.184:I.369=170g:50g:40g:60g:40g:40g:20g:11g:4gで混合した材料。
1.使用したモールドの微細パタン12面に対する水滴の接触角が全て90度超であることから、モールドの微細パタン12と第nレジスト層23と、の密着性を低減できていること、
2.比率(lcv/lcc)と比率(Sh/Scm)と、の関係、比率(lcv/lcc)、比率(Sh/Scm)及び高さHが所定の範囲を満たすため、上記1.の状態においても第nレジスト層23のモールド10の微細パタン12への流動が促進されたこと、
3.比率(lcv/lcc)と比率(Sh/Scm)と、の関係、比率(lcv/lcc)、比率(Sh/Scm)及び高さHが所定の範囲を満たすため、モールド10剥離時の第nレジスト層23の凸部外縁部に加わる剥離エネルギーが減少したこと。
<積層体20の作製>
上記材料3からなる第1レジスト層23/無機基板21からなる積層体20を作製した。なお、積層体20は単層レジストである。
次に、積層体20に対して、PDMS製の樹脂モールドを用いて押圧工程、エネルギー線照射工程及び離型工程を実施して単層のレジスト積層体30を作製した。押圧工程及びエネルギー線照射工程では、ナノインプリント装置(EUN−4200、エンジニアリングシステム社製)を使用した。
まず、PDMS製のモールド10を、ハンドローラにて材料3にラミネーションした。続いて、シリコーンゴム1(弾性体28:t10mm、硬度20)/両面研磨2インチφサファイア基板/モールド10/第1レジスト層23/無機基板21(サファイア基板)/シリコーンゴム2(t20mm、硬度20)のモールド積層体24としてから押圧した。押圧は、シリコーンゴム1上から0.12MPaにて5分間実施した。
光源としては、主波長が365nmのUV−LED光源を使用した。0.12MPaの圧力を保持した状態で、積算光量2500mJ/cm2にて、UV光を10分間照射した。
モールド10を第1レジスト層23から剥離することにより実施した。
次に、作製したレジスト積層体30を用いて凹凸構造体31を作製した。
第1のエッチング工程は、酸素ガスを用いたドライエッチング(処理圧力:1Pa,電力:300W)により実施した。作製したレジスト積層体30の第1レジスト層23が形成された表面側からドライエッチングを実施し、第1レジスト層23の残膜RFを除去して微細マスクパタン25を形成した。
第3のエッチング工程は、反応性イオンエッチング装置(RIE−101iPH、サムコ社製)を使用して実施した。エッチングガスとしては、塩素系ガスとしてのBCl3ガスとArガスと、の混合ガスを使用した。ICP:150W、BIAS:50W、圧力0.2Paの条件下、微細マスクパタン25を介して無機基板21(サファイア基板)をエッチングし、無機基板21の表面に凹凸構造31aを形成して凹凸構造体31を作製した。
・破線の三角印
…残膜厚の最大値が50nm以下、平均残膜厚±10%以下の精度、凹凸構造の凸部の欠損割合が5%以下、第1のエッチング工程による凸部高さ及び凸部底部径の分布変化が5%以下、且つ、凹凸構造31aの凸部の高さ及び凸部底部径の分布が10%以下の場合。
・実線の三角印
…残膜厚の最大値が50nm以下、平均残膜厚±10%以下の精度、凹凸構造の凸部の欠損割合が3%以下、第1のエッチング工程による凸部高さ及び凸部底部径の分布変化が4%以下、且つ、凹凸構造31aの凸部の高さ及び凸部底部径の分布が10%以下の場合。
・白抜き破線の丸印
…残膜厚の最大値が50nm以下、平均残膜厚±8%以下の精度、凹凸構造の凸部の欠損割合が5%以下、第1のエッチング工程による凸部高さ及び凸部底部径の分布変化が3%以下、且つ、凹凸構造31aの凸部の高さ及び凸部底部径の分布が8%以下の場合。
・白抜き実線の丸印
…残膜厚の最大値が50nm以下、平均残膜厚±8%以下の精度、凹凸構造の凸部の欠損割合が3%以下、第1のエッチング工程による凸部高さ及び凸部底部径の分布変化が2%以下、且つ、凹凸構造31aの凸部の高さ及び凸部底部径の分布が6%以下の場合。
・黒く塗りつぶした丸印
…残膜厚の最大値が50nm以下、平均残膜厚±6%以下の精度、凹凸構造の凸部の欠損割合が3%以下、第1のエッチング工程による凸部高さ及び凸部底部径の分布変化が1%以下、且つ、凹凸構造31aの凸部の高さ及び凸部底部径の分布が4%以下の場合。
<積層体20の作製>
下記材料11からなる第2レジスト層23/上記材料2からなる第1レジスト層22/無機基板21からなる積層体20を作製した。
材料11…TTB:3APTMS:SH710:I.184:I.369=80g:20g:5.5g:1.1g:0.4g
次に、積層体20に対して、樹脂モールドを用いて押圧工程、エネルギー線照射工程及び離型工程を実施して単層のレジスト積層体30を作製した。押圧工程及びエネルギー線照射工程では、ナノインプリント装置(EUN−4200、エンジニアリングシステム社製)を使用した。
まず、樹脂モールドを、ハンドローラにて材料3にラミネーションした。続いて、シリコーンゴム1(弾性体28:t10mm、硬度20)/両面研磨2インチφサファイア基板/モールド10/第1レジスト層23/無機基板21(サファイア基板)/シリコーンゴム2(t20mm、硬度20)のモールド積層体24としてから押圧した。押圧は、シリコーンゴム1上から0.12MPaにて5分間実施した。
光源としては、主波長が365nmのUV−LED光源を使用した。0.08MPaの圧力を保持した状態で、積算光量2500mJ/cm2にて、UV光を10分間照射した。
モールド10を第1レジスト層23から剥離することにより実施した。
・破線の三角印
…凹凸構造の凸部が破損している割合が5%以下、残膜厚の最大値が50nm以下且つ、平均残膜厚±10%以下の精度の場合。
・実線の三角印
…凹凸構造の凸部が破損している割合が3%以下、残膜厚の最大値が50nm以下且つ、平均残膜厚±10%以下の精度の場合。
・白抜き破線の丸印
…凹凸構造の凸部が破損している割合が5%以下、残膜厚の最大値が50nm以下且つ、平均残膜厚±8%以下の精度の場合。
・白抜き実線の丸印
…凹凸構造の凸部が破損している割合が3%以下、残膜厚の最大値が50nm以下且つ、平均残膜厚±8%以下の精度の場合。
・黒く塗りつぶした丸印
…凹凸構造の凸部が破損している割合が3%以下、残膜厚の最大値が50nm以下且つ、平均残膜厚±6%以下の精度の場合。
次に、上記実施例5の図44の結果を得たレジスト積層体30を用いて凹凸構造体31を作製した。
第1のエッチング工程及び第2のエッチング工程は、酸素ガスを用いたドライエッチング(処理圧力:1Pa,電力:300W)により実施した。作製したレジスト積層体30の第2レジスト層23が形成された表面側からドライエッチングを実施し、第2レジスト層23の残膜RFを除去して微細マスクパタン25を形成した。次に、この微細マスクパタン25を介して第1レジスト層22を除去して微細マスクパタン25を形成した。
第3のエッチング工程は、第1及び第2のエッチング工程と同様の装置を使用し、真空を解放することなく連続的に処理するように行った。第3のエッチング工程としては、反応性イオンエッチング装置(RIE−101iPH、サムコ社製)を使用して実施した。エッチングガスとしては、塩素系ガスとしてのBCl3ガスを使用し、Arを添加して行った。ICP:150W、BIAS:50W、圧力0.2Paの条件下、微細マスクパタン25を介して第2レジスト層23が形成された表面側から無機基板21(サファイア基板)をエッチングし、無機基板21の表面に凹凸構造31aを形成して凹凸構造体31を作製した。
・破線の三角印
…第1のエッチング工程前の凸部高さ及び凸部底部径の分布の変化が5%以下、第2のエッチング工程後の微細マスクパタンの幹の太さに対する分布が10%以下、且つ、第3のエッチング工程後に得られる凹凸構造31aの凸部の高さ及び凸部底部径の分布が10%以下の場合。
・実線の三角印
…第1のエッチング工程前の凸部高さ及び凸部底部径の分布の変化が5%以下、第2のエッチング工程後の微細マスクパタンの幹の太さに対する分布が8%以下、且つ、第3のエッチング工程後に得られる凹凸構造31aの凸部の高さ及び凸部底部径の分布が8%以下の場合。
・白抜き破線の丸印
…第1のエッチング工程前の凸部高さ及び凸部底部径の分布の変化が4%以下、第2のエッチング工程後の微細マスクパタンの幹の太さに対する分布が8%以下、且つ、第3のエッチング工程後に得られる凹凸構造31aの凸部の高さ及び凸部底部径の分布が8%以下の場合。
・白抜き実線の丸印
…第1のエッチング工程前の凸部高さ及び凸部底部径の分布の変化が3%以下、第2のエッチング工程後の微細マスクパタンの幹の太さに対する分布が6%以下、且つ、第3のエッチング工程後に得られる凹凸構造31aの凸部の高さ及び凸部底部径の分布が6%以下の場合。
・黒く塗りつぶした丸印
…第1のエッチング工程前の凸部高さ及び凸部底部径の分布の変化が2%以下、第2のエッチング工程後の微細マスクパタンの幹の太さに対する分布が5%以下、且つ、第3のエッチング工程後に得られる凹凸構造31aの凸部の高さ及び凸部底部径の分布が5%以下の場合。
…発光出力の分布が±20%超であった場合。
・破線の三角印
…発光出力の分布が±20%以下であった場合。
・実線の三角印
…発光出力の分布が±15%以下であった場合。
・白抜き破線の丸印
…発光出力の分布が±10%以下であった場合。
・白抜き実線の丸印
…発光出力の分布が±8%以下であった場合。
・黒く塗りつぶした丸印
…発光出力の分布が±5%以下であった場合。
実施例5にて黒く塗りつぶした丸印の評価であった、lcv/lccが0.022、Sh/Scmが0.87の樹脂モールドを使用し、第1レジスト層22の膜厚(lr1)の最適化を行った。
×……凹凸構造体31の凸部の径及び高さの分布が10%超、且つ凹凸構造体31の高さが0.3P未満の場合。
△…凹凸構造体31の凸部の径及び高さの分布が10%以下、且つ凹凸構造体31の高さが0.3P以上の場合。
〇…凹凸構造体31の凸部の径及び高さの分布が7%以下、且つ凹凸構造体31の高さが0.4P以上の場合。
◎…凹凸構造体31の凸部の径及び高さの分布が5%以下、且つ凹凸構造体31の高さが0.5P以上の場合。
Claims (9)
- 表面の一部又は全面に微細パタンを具備するモールドであって、
前記微細パタンは、
複数の凹部から構成され、
前記凹部開口部が非n角形であるホール構造であり、
正六方配列、正四方配列、準六方配列、準四方配列、又は、前記複数の凹部のうち隣接する凹部間のピッチが±5%〜±25%の変動を有した六方配列であり、平均ピッチPaveが式(12)を満たし、
凸部頂部幅(lcv)と凹部開口幅(lcc)との比率(lcv/lcc)と、前記微細パタンの単位面積(Scm)の領域下に存在する開口部面積(Sh)と前記単位面積(Scm)との比率(Sh/Scm)と、が下記式(6)を満たすと共に、
前記比率(Sh/Scm)は下記式(7)を満たし、
前記比率(lcv/lcc)は下記式(3)を満たし、
前記微細パタンの高さ(H)は下記式(4)を満たし、且つ、
前記凸部頂部幅(lcv)は500nm以下であることを特徴とするモールド。
式(12)
50nm≦Pave≦1500nm
0.4<(Sh/Scm)≦0.95
式(3)
0.01≦(lcv/lcc)<1.0
式(4)
50nm≦H≦1500nm - 前記微細パタンを構成する凹部は、底部から開口部へ向かうに従い、径が大きくなることを特徴とする請求項1記載のモールド。
- 前記微細パタンは、下記式(8)を満たすことを特徴とする請求項2記載のモールド。
式(8)
0.6≦(Sh/Scm)≦0.93 - 前記微細パタンに対する水滴の接触角が、90度以上であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のモールド。
- 前記微細パタンは、メチル基、フッ素元素又はシリコン元素からなる群より選ばれる1以上の要素を含むことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のモールド。
- 前記モールドの曲げ弾性率は、5Mpa以上10Gpa以下であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載のモールド。
- LED用基板の加工に使用することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載のモールド。
- 表面の一部又は全面に凹凸構造を有するレジスト積層体の製造方法であって、
一主面上にレジスト層が設けられた無機基板を用意する工程と、
前記レジスト層に請求項1から請求項6のいずれかに記載のモールドを押圧する工程と、を具備することを特徴とするレジスト積層体の製造方法。 - 前記モールドの前記凹凸構造は、以下の要件(i)〜(v)を満たすことを特徴とする請求項8記載のレジスト積層体の製造方法。
(i)前記凹凸構造の単位面積(Scm)と、前記単位面積(Scm)の領域下に存在する開口部面積(Sh)との比率(Sh/Scm)が、0.4≦(Sh/Scm)≦0.99を満し、
(ii)前記凹凸構造の凸部頂部幅(lcv)と凹部開口幅(lcc)との比率(lcv/lcc)が0.01≦(lcv/lcc)<1.0を満たし、
(iii)前記比率(lcv/lcc)及び前記比率(Sh/Scm)が、下記式(5)を満たし、
(v)前記凸部頂部幅(lcv)は500nm以下である。
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