JP6241135B2 - インプリント用モールドの製造方法 - Google Patents
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Description
このような問題は、特許文献1に開示されるようなALD法による薄膜形成での寸法補正では解消されないものであった。
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、凹部形状が良好なインプリント用モールドの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の他の態様として、基材と、該基材の一の面に設定された凹凸構造領域に位置する凹凸構造と、を有し、該凹凸構造の凹部の側壁面は底部から開口端に向かって開口面積が拡大するテーパー形状であるモールドを準備する工程と、前記モールドの前記凹部における前記基材の側壁面に、前記凹部の底部から開口端に向かって膜厚が増大するような膜厚分布を有する側壁角度補正膜を形成する工程と、を有し、前記側壁角度補正膜を形成する工程では、真空蒸着法を使用し、前記凹凸構造領域が設定された前記基材の一の面に垂直な所望の軸を中心に前記モールドを一定の回転速度で回転させながら、前記凹凸構造領域が設定されている一の面に対して成膜材料を斜め方向から被着させるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記側壁角度補正膜の材質は、前記基材の材質と異なり、前記側壁角度補正膜の光透過率は、前記基材の光透過率よりも低く、前記側壁角度補正膜の水に対する接触角は、前記基材の水に対する接触角よりも大きいような構成とした。
本発明の他の態様として、前記モールドを準備する工程では、前記凹部を構成する側壁面と、前記凹凸構造領域が設定されている一の面とがなす角度が65°以上となるように前記基材をドライエッチングして前記凹凸構造を形成するような構成とした。
尚、図面は模式的または概念的なものであり、各部材の寸法、部材間の大きさの比等は、必ずしも現実のものと同一とは限らず、また、同じ部材等を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比が異なって表される場合もある。
図1は、本発明のインプリント用のモールドの一実施形態を説明するための断面図であり、図2は、図1に示されるインプリント用のモールドの部分拡大断面図である。図1および図2において、インプリント用のモールド11は、基部13の表面13aに位置する凸構造部14を有する、いわゆるメサ構造の基材12と、この基材12の一の面、図示例では、凸構造部14の表面14aに設定された凹凸構造領域Aに位置する凹凸構造15と、凹凸構造15の凹部15aを構成する側壁面12aを被覆する側壁角度補正膜16と、を有している。尚、図1では、側壁角度補正膜16の記載を省略している。
また、側壁面12aを被覆する側壁角度補正膜16は、凹部15aを構成する底部12bから開口端12cに向かって膜厚が増大するような膜厚分布を具備している。このような膜厚分布は、例えば、最小膜厚が0〜10nm程度、最大膜厚が10〜50nm程度となるように設定することができる。側壁角度補正膜16の最小膜厚が0nmである場合としては、凹部15aを構成する底部12bに側壁角度補正膜16が存在しない、あるいは、痕跡程度のみ存在する状態、または、凹部15aを構成する側壁面12aの底部12b側の近傍に側壁角度補正膜16が存在しない、あるいは、痕跡程度のみ存在する状態、または、凹部15aを構成する底部12bおよび側壁面12aの底部12b側の近傍に側壁角度補正膜16が存在しない、あるいは、痕跡程度のみ存在する状態を挙げることができる。
尚、本発明では、上記の凹部15aの寸法、側壁角度補正膜16の厚み、角度θ1、θ2は、サンプルをパターン方向を考慮して切断し、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて断面SEM画像を取得し、複数の断面SEM画像を解析して測定する。また、サンプルが小さい場合は、透過型電子顕微鏡(TEM)を利用してもよい。
モールド11の基材12の厚みは、基部13の表面13aに備える凸構造部14の形状、材質の強度、取り扱い適性等を考慮して設定することができ、例えば、300μm〜10mm程度の範囲で適宜設定することができる。尚、凸構造部14は、その表面14aが、その周囲の領域に対して2段以上の凸構造となっていてもよい。
本発明のモールド11を構成する側壁角度補正膜16の材質は、モールド11の基材12の材質と同じであってよい。
上述のインプリント用のモールドの実施形態は例示であり、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。例えば、図4に示されるように、メサ構造を備えない平板形状の基材22の一の面22aに設定された凹凸構造領域Aに位置する凹凸構造25を備えたモールド21であってもよい。この場合も、上述の実施形態と同様に、凹凸構造25の凹部25aを構成する側壁面は、側壁角度補正膜で被覆されており、側壁角度補正膜は、凹部25aを構成する底部から開口端に向かって膜厚が増大するような膜厚分布を具備している。尚、図4では、側壁角度補正膜を省略している。このようなモールド21は、基材22がメサ構造を備えない形状である他は、上述のモールド11と同様とすることができる。
次に、本発明のインプリント用モールドの製造方法について説明する。
図5は本発明のインプリント用モールドの製造方法の一実施形態を説明するための工程図である。
本発明では、基材と、この基材の一の面に設定された凹凸構造領域Aに位置する凹凸構造と、を有し、凹凸構造の凹部の側壁面は底部から開口端に向かって開口面積が拡大するテーパー形状であるモールドを準備する。図5(A)は、このようなモールドの一例を示す断面図であり、図5(B)は、図5(A)に示されるモールドの部分拡大断面図である。図示例では、モールド31′は、基部33の表面33aに位置する凸構造部34を有する、いわゆるメサ構造の基材32と、この基材32の一の面である凸構造部34の表面34aに設定された凹凸構造領域Aに位置する凹凸構造35と、を有している。凹凸構造35の凹部35aを構成する側壁面32aは、凹部35aを構成する底部32bから開口端32cに向かって開口面積が拡大するテーパー形状をなしている。
このように準備するモールド31′の凹部35aの底部32bにおける開口幅WBは3〜50nm程度、開口端32cにおける開口幅WSは10〜60nm程度、深さDは10〜100nm程度、アスペクト比D/[(WB+WS)/2]は1.5〜2.5程度を好適な範囲として挙げることができる。凹部35aの寸法が上記の範囲から外れる場合、後述するような側壁角度補正膜36の形成が困難となったり、本願において記載するような課題の発生頻度が低くなり側壁角度補正膜36の必要性が低下したり、作製されるモールドを用いたインプリントでの離型が困難になる場合がある。
このような側壁角度補正膜36の形成は、図5(C)に示すように、凹部35aを構成する側壁面32aと、凹凸構造領域Aが設定されている一の面34aとがなす角度をθ1とし、凹部35a内部の側壁角度補正膜36と一の面34aとがなす角度をθ2としたとき、θ1<θ2、70°≦θ2<90°の関係が成立するように行うことが好ましい。上記の角度θ2が70°未満であると、作製したモールド31を使用するインプリントリソグラフィにおいて、レジストパターンをエッチングマスクとした基材あるいはハードマスク材料層のドライエッチングで、サイドエッチングによるレジストパターンの細りが生じ易く、これに起因したエッチング精度の低下を生じるおそれがある。
このような本発明のインプリント用モールドの製造方法は、凹凸構造の凹部形状が良好なモールドを簡便に製造することができる。また、凹凸構造の凹部の形状、寸法が劣化した使用済みのモールドであっても、凹部の寸法を補正して再生し、使用可能とすることができる。
上述のインプリント用のモールドの実施形態は例示であり、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。
次に、本発明のパターン構造体の形成方法について図面を参照しながら説明する。
本発明のパターン構造体の形成方法は、インプリント用のモールドとして、本発明のインプリント用のモールドを使用する。図6は、本発明のパターン構造体の形成方法の一実施形態を説明するための工程図であり、上述の本発明のモールド11を使用した例とする。
本発明のパターン構造体の形成方法では、まず、インプリント用の転写基板51上の所望の領域に、インクジェットヘッド(図示せず)から被成形樹脂材料の液滴61を吐出して供給する(図6(A))。
本発明のパターン形成方法に使用する転写基板51は適宜選択することができ、例えば、石英やソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス等のガラス、シリコンやガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂基板、金属基板、あるいは、これらの材料の任意の組み合わせからなる複合材料基板であってよい。また、例えば、半導体やディスプレイ等に用いられる微細配線や、フォトニック結晶構造、光導波路、ホログラフィのような光学的構造等の所望のパターン構造物が形成されたものであってもよい。また、転写基板51は、クロム層等のハードマスク材料層を表面に備えるものであってもよい。
転写基板51上に供給する被成形樹脂材料の液滴61の個数、隣接する液滴の距離は、個々の液滴の滴下量、必要とされる被成形樹脂材料の総量、転写基板に対する被成形樹脂材料の濡れ性、後工程である接触工程におけるモールド11と転写基板51との間隙等から適宜設定することができる。
次に、本発明のインプリント用のモールド11と転写基板51を近接させて、このモールド11と転写基板51との間に被成形樹脂材料の液滴61を展開して被成形樹脂材料層62を形成する(図6(B))。
次いで、被成形樹脂材料層62を硬化させて、モールド11の凹凸構造が転写された転写樹脂65とする(図6(C))。この硬化工程では、使用する被成形樹脂材料が光硬化性樹脂材料であれば、モールド11側から光照射を行うことにより被成形樹脂材料層62を硬化させることができる。また、転写基板51が光透過性の材料からなる場合、転写基板51側から光照射を行ってもよく、また、転写基板51とモールド11の両側から光照射を行ってもよい。一方、使用する被成形樹脂材料が熱硬化性樹脂材料であれば、被成形樹脂材料層62に対して加熱処理を施すことにより硬化させることができる。
次に、離型工程にて、転写樹脂層65とモールド11を引き離して、転写樹脂層65であるパターン構造体71を転写基板51上に位置させた状態とする(図6(D))。この離型工程では、モールド11として、側壁角度補正膜16の水に対する接触角が、基材12の水に対する接触角よりも大きいモールドを使用した場合、モールド11と転写樹脂層65との離型性が向上し、離型時の転写樹脂層65の損傷、モールド11の損傷を抑制することができる。
このように、本発明は、インプリント方法によりパターン構造体を高い精度で形成することができ、また、形成したパターン構造体をエッチングマスクとしたドライエッチングによって高精度のパターン構造体を作製することができる。
また、本発明のパターン構造体の形成方法では、例えば、上述の本発明のインプリント用モールド11を使用し連続してインプリントを行う際に、インプリント用モールド11の凹部15a内部の側壁角度補正膜16と、凹凸構造領域Aが設定されている一の面14aとがなす角度を直接あるいは間接的に計測し、計測値が側壁角度に関する所定の閾値未満となった場合に、再び新たな側壁角度補正膜を成膜する工程を行うようにしてもよい。
また、本発明のパターン構造体の形成方法では、転写基板としてウエハを使用し、インプリントリソグラフィーにより半導体装置や磁気記録媒体等を製造することができる。
厚み675μmの石英ガラス(65mm角)を光インプリント用モールド用基材として準備した。この基材の表面にスパッタリング法によりクロム薄膜(厚み15nm)を成膜し、その後、このクロム薄膜上に市販の電子線官能型のレジストを塗布した。
次いで、市販の電子線描画装置内のステージ上に、基材の裏面がステージと対向するように基材を配置し、レジストに電子線を照射して、ライン/スペースのパターン潜像を形成した。このライン/スペースの設計値は30nm/35nmとした。
次に、レジストを現像してレジストパターンを形成し、このレジストパターンをエッチングマスクとしてドライエッチングによりクロムのハードマスクを形成し、さらに、このハードマスクをエッチングマスクとしてドライエッチングにより基材に凹凸構造を形成してモールドを作製した。
このように形成した凹凸構造の凹部を構成する側壁面と基材表面とがなす角度θ1(図2参照)は、75°であった。尚、この角度θ1は、カールツァイス(株)製 Ultra55を用いて、対象物の断面SEM画像を取得し、複数の断面SEM画像を解析して測定した。
(スパッタリング条件)
・成膜ターゲット : 珪素
・電流値 : 3A
・電圧値 : 3V
・反応ガス : 窒素(流量=50sccm)
・成膜厚 : 7nm
12,22…基材
13…基部
14…凸構造部
15,25…凹凸構造
15a,25a…凹部
16…側壁角度補正膜
51…転写基板
61…被成形樹脂材料
62…被成形樹脂材料層
65…転写樹脂層
71…パターン構造体
Claims (6)
- 基材と、該基材の一の面に設定された凹凸構造領域に位置する凹凸構造と、を有し、該凹凸構造の凹部の側壁面は底部から開口端に向かって開口面積が拡大するテーパー形状であるモールドを準備する工程と、
前記モールドの前記凹部における前記基材の側壁面に、前記凹部の底部から開口端に向かって膜厚が増大するような膜厚分布を有する側壁角度補正膜を形成する工程と、を有し、
前記側壁角度補正膜を形成する工程では、スパッタリング法を使用し、前記凹凸構造領域が設定された前記基材の一の面に垂直な所望の軸を中心に前記モールドを一定の回転速度で回転させながら、前記凹凸構造領域が設定されている一の面に対して成膜材料を斜め方向から被着させることを特徴とするインプリント用モールドの製造方法。 - 基材と、該基材の一の面に設定された凹凸構造領域に位置する凹凸構造と、を有し、該凹凸構造の凹部の側壁面は底部から開口端に向かって開口面積が拡大するテーパー形状であるモールドを準備する工程と、
前記モールドの前記凹部における前記基材の側壁面に、前記凹部の底部から開口端に向かって膜厚が増大するような膜厚分布を有する側壁角度補正膜を形成する工程と、を有し、
前記側壁角度補正膜を形成する工程では、真空蒸着法を使用し、前記凹凸構造領域が設定された前記基材の一の面に垂直な所望の軸を中心に前記モールドを一定の回転速度で回転させながら、前記凹凸構造領域が設定されている一の面に対して成膜材料を斜め方向から被着させることを特徴とするインプリント用モールドの製造方法。 - 前記側壁角度補正膜の材質は、前記基材の材質と異なることを特徴とする請求項1または2に記載のインプリント用モールドの製造方法。
- 前記側壁角度補正膜の光透過率は、前記基材の光透過率よりも低いことを特徴とする請求項3に記載のインプリント用モールドの製造方法。
- 前記側壁角度補正膜の水に対する接触角は、前記基材の水に対する接触角よりも大きいことを特徴とする請求項3または4に記載のインプリント用モールドの製造方法。
- 前記モールドを準備する工程では、前記凹部を構成する側壁面と、前記凹凸構造領域が設定されている一の面とがなす角度が65°以上となるように前記基材をドライエッチングして前記凹凸構造を形成することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のインプリント用モールドの製造方法。
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