JP6307281B2 - Roll mold - Google Patents
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Description
本発明は、ロールモールドに関し、特にシームレスロールモールドに関する。 The present invention relates to a roll mold, and more particularly to a seamless roll mold.
近年、半導体、光学・磁気記録等の分野において高密度化、高集積化等の要求が高まるにつれ、数百nm〜数十nm程度以下の微細パターン加工技術が必須となっている。 In recent years, with increasing demands for higher density and higher integration in the fields of semiconductors, optical / magnetic recording, etc., a fine pattern processing technique of several hundred nm to several tens of nm or less is essential.
微細パターンの転写方法として、ナノインプリント法が提案されている。ナノインプリント法は、微細パターンが付与されたモールドを作製し、そのモールドを元型として、樹脂等に転写して微細パターンを得る手法である。 A nanoimprint method has been proposed as a method for transferring a fine pattern. The nanoimprint method is a technique for producing a fine pattern by producing a mold having a fine pattern and transferring the mold to a resin or the like.
近年、ナノインプリント法で大面積の微細パターンを得る方法としてロールモールドが注目を集めている。例えば、ロールモールドを得る方法として、平板モールドをロール状基材に巻きつけて作製する疑似ロールモールドが報告されている。 In recent years, a roll mold has attracted attention as a method for obtaining a fine pattern of a large area by a nanoimprint method. For example, as a method for obtaining a roll mold, a pseudo roll mold produced by winding a flat plate mold around a roll-shaped substrate has been reported.
しかしながら、疑似ロールモールドは、平板モールドを巻き付けるため、巻き付け開始部と終了部にどうしても接合点(シーム)ができてしまい、均一な大面積の微細パターンを得ることが困難であった。一方、本出願人は、ロール状基材に直接微細パターンを形成するシームレスロールモールドについて提案している(特許文献1参照)。 However, since the pseudo roll mold winds a flat plate mold, joint points (seams) are inevitably formed at the winding start portion and the end portion, and it is difficult to obtain a uniform large-area fine pattern. On the other hand, the present applicant has proposed a seamless roll mold that directly forms a fine pattern on a roll-shaped substrate (see Patent Document 1).
また、モールドのパターン微細化に伴い、転写樹脂等との接触界面が大幅に増加するためモールドから転写樹脂が離型しにくいという問題があった。そこで、モールドのパターン表面に離型剤により構成された離型層を被覆し離型性を上げる検討がなされている(例えば特許文献2参照)。この方法は、離型剤中にモールドを含侵し、その後モールドを引上げ、風乾又は加熱してモールド表面に離型層を被覆して、離型性を向上させる方法である。一方、スパッタ法や蒸着法等のドライ工程で離型層をモールドに被覆する方法が公開されている(例えば特許文献3参照)。この方法は、溶液(ウェット)工程を介さないためゴミ等による汚れの影響を少なくすることができる。 Further, as the pattern of the mold is miniaturized, the contact interface with the transfer resin or the like is greatly increased, so that there is a problem that the transfer resin is difficult to release from the mold. In view of this, studies have been made to increase the releasability by covering the mold pattern surface with a release layer composed of a release agent (see, for example, Patent Document 2). In this method, the mold is impregnated in the mold release agent, and then the mold is pulled up, air-dried or heated to coat the mold surface with the mold release layer, and the mold release property is improved. On the other hand, a method of covering a mold with a release layer by a dry process such as a sputtering method or a vapor deposition method has been disclosed (for example, see Patent Document 3). Since this method does not involve a solution (wet) process, it is possible to reduce the influence of dirt due to dust and the like.
上述の疑似ロールモールドの場合、離型処理は、まず、平板モールド表面に離型層を被覆し、その後、離型層が被覆された平板モールドをロール状基材に巻きつける。そのため、平板モールドの離型層の被覆方法がそのまま使用できる(例えば特許文献4参照)。 In the case of the above-described pseudo roll mold, the mold release treatment first coats the mold layer on the surface of the plate mold, and then winds the plate mold coated with the mold release layer around the roll-shaped substrate. Therefore, the coating method of the release layer of the flat plate mold can be used as it is (see, for example, Patent Document 4).
しかしながら、従来においては、良好な離型性とともに、微細パターンの変形を抑制でき、更に高強度且つ耐食性等に優れた離形層を円筒形のモールド表面に形成したシームレスモールドは存在しなかった。 However, in the past, there has been no seamless mold in which a release layer that has excellent mold release properties and can suppress deformation of a fine pattern, and further has a release layer having high strength and excellent corrosion resistance, etc. formed on the surface of a cylindrical mold.
また上述のように平板モールドに離型層を被覆する方法は多数開示されているが、シームレスロールモールドのような円筒形のモールドの表面に離型層を被覆する方法については開示がなかった。 Further, as described above, many methods for coating a release layer on a flat plate mold have been disclosed, but there has been no disclosure on a method for coating a release layer on the surface of a cylindrical mold such as a seamless roll mold.
ロールモールドに離型剤により構成された離型層を被覆する方法では、装置等の設備が簡便なウェット工程、及び、ゴミ等の影響が少ないドライ工程が挙げられる。中でも、微細パターンの欠陥を防ぐ上で、ゴミ等の影響が少ないドライ工程が好適であると考えられる。しかしながら、ドライ工程において、被処理物に繰り返し転写が可能な離型性を維持しつつ、離型層の被覆によるモールド表面の微細パターンの変形を抑制する必要があるが、これらの要求を実現する、ロールモールドへの離型層を被覆する方法の指針がなかった。 In the method of coating a roll mold with a release layer composed of a release agent, there are a wet process in which equipment such as an apparatus is simple and a dry process in which the influence of dust or the like is small. In particular, it is considered that a dry process that is less affected by dust and the like is suitable for preventing fine pattern defects. However, in the dry process, it is necessary to suppress the deformation of the fine pattern on the mold surface due to the coating of the release layer while maintaining the releasability that can be repeatedly transferred to the object to be processed. There was no guide on how to coat the release layer on the roll mold.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ロールモールド本体の周面に、繰り返し転写に対して良好な離型性を維持しつつ微細パターンの変形を抑制できる離型層を具備したロールモールドを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and has a release layer on the peripheral surface of a roll mold body that can suppress deformation of a fine pattern while maintaining good release properties for repeated transfer. An object is to provide a roll mold.
本発明者らは、かかる課題を解決すべき鋭意検討し実験を重ねた結果、ピッチが1nm以上1μm以下の凹凸構造で構成される微細パターンを有するロールモールドの周面(微細パターンが形成されている円筒表面)を離型層で被覆する際、繰り返し転写に対して良好な離型性を確保しつつ、微細パターン形状の変化を抑制するためには、離型層がアモルファス金属の離型剤により構成されるとともに、離型層の膜厚が0.5nm以上10nm以下であって、かつ、離型層の膜厚の分布が±5.0%以下であるべきことを見出し、本発明をなすに至った。すなわち、本発明は、以下のとおりである。 As a result of intensive studies and repeated experiments to solve the above problems, the present inventors have found that the peripheral surface of a roll mold (a fine pattern is formed) having a fine pattern composed of a concavo-convex structure having a pitch of 1 nm to 1 μm. In order to suppress changes in the shape of the fine pattern while ensuring good releasability for repeated transfer, the release layer is an amorphous metal release agent. And found that the thickness of the release layer should be not less than 0.5 nm and not more than 10 nm, and the thickness distribution of the release layer should be ± 5.0% or less. It came to an eggplant. That is, the present invention is as follows.
本発明に係るロールモールドは、ピッチが1nm以上1μm以下の凹凸構造で構成される微細パターンを有するロールモールド本体と、前記ロールモールド本体の前記凹凸構造を構成する凸部及び凹部を含む周面をアモルファス金属から成る離型剤により被覆してなる離型層と、を具備し、前記離型層の膜厚が0.5nm以上10nm以下であって、かつ、膜厚の分布が±5.0%以下であることを特徴とする。
The roll mold according to the present invention includes a roll mold body having a fine pattern composed of a concavo-convex structure having a pitch of 1 nm or more and 1 μm or less, and a peripheral surface including convex portions and concave portions constituting the concavo-convex structure of the roll mold body. A release layer coated with a release agent made of an amorphous metal, the release layer has a thickness of 0.5 nm to 10 nm, and the thickness distribution is ± 5.0. % Or less.
このような構成により、繰り返し転写に対して離型性を維持しつつ微細パターンの変形を抑制できる。 With such a configuration, it is possible to suppress deformation of the fine pattern while maintaining releasability with respect to repeated transfer.
本発明に係るロールモールドにおいて、前記離型層と前記ロールモールド本体との密着性が、前記離型層と被処理物との密着性に比べて高いことが好ましい。 The roll mold which concerns on this invention WHEREIN: It is preferable that the adhesiveness of the said mold release layer and the said roll mold main body is high compared with the adhesiveness of the said mold release layer and a to-be-processed object.
また本発明では、前記離型層が、Zr基アモルファス金属、Pd基アモルファス金属、Pt基アモルファス金属、Cu基アモルファス金属、Ti基アモルファス金属、Fe基アモルファス金属、Au基アモルファス金属、Co基アモルファス金属、Ni基アモルファス金属、Mo基アモルファス金属、Nb基アモルファス金属、及び、Ca基アモルファス金属の群から選択される少なくとも一つで構成されていることが好ましい。 In the present invention, the release layer may be a Zr-based amorphous metal, a Pd-based amorphous metal, a Pt-based amorphous metal, a Cu-based amorphous metal, a Ti-based amorphous metal, an Fe-based amorphous metal, an Au-based amorphous metal, or a Co-based amorphous metal. It is preferably composed of at least one selected from the group consisting of Ni-based amorphous metal, Mo-based amorphous metal, Nb-based amorphous metal, and Ca-based amorphous metal.
また本発明では、前記Zr基アモルファス金属は、ZrCu、ZrNi、ZrPd、ZrAlCu、ZrAlCuNi、ZrNiAl、ZrCuAg、ZrCuAlAg、及び、ZrCuAlAgPdから選択される少なくともいずれか一つで構成され、前記Pd基アモルファス金属は、PdCuSi、PdCuNiP、PdNiFeP、PdCuBSi、PdCuP、及び、PdPtCuPから選択される少なくともいずれか一つで構成され、前記Pt基アモルファス金属は、PtCuPであり、前記Cu基アモルファス金属は、CuZrTi、CuZrTiY、及び、CuZrAlAgから選択される少なくともいずれか一つで構成され、前記Ti基アモルファス金属は、TiNbSi、TiCuNiSn、TiCuZrCo、及び、TiCuNiZrSnから選択される少なくともいずれか一つで構成され、前記Fe基アモルファス金属は、FePC、FeB、FeAlP、FeNbAlP、FeZrB、FeCoLaB、FeSiBNb、FeCrCLa、FeGaP、FeSiBP、及び、FeCrMoCBから選択される少なくともいずれか一つで構成され、前記Au基アモルファス金属は、AuCuSi、AuCuSiAg、及び、AuCuSiAgPdから選択される少なくともいずれか一つで構成され、前記Co基アモルファス金属は、CoFeB、及び、CoTaBから選択される少なくともいずれか一つで構成され、前記Ni基アモルファス金属は、NiP、NiSiB、NiFePBSi、NiZrTiSnSi、NiPdP、及び、NiPdPBから選択される少なくともいずれか一つで構成され、前記Mo基アモルファス金属は、MoSiBであり、前記Nb基アモルファス金属はNbSiBであり、前記Ca基アモルファス金属は、CaMgZnであることが好ましい。 In the present invention, the Zr-based amorphous metal is composed of at least one selected from ZrCu, ZrNi, ZrPd, ZrAlCu, ZrAlCuNi, ZrNiAl, ZrCuAg, ZrCuAlAg, and ZrCuAlAgPd, and the Pd-based amorphous metal is , PdCuSi, PdCuNiP, PdNiFeP, PdCuBSi, PdCuP, and PdPtCuP, the Pt-based amorphous metal is PtCuP, and the Cu-based amorphous metal is CuZrTi, CuZrTiY, and , CuZrAlAg, and the Ti-based amorphous metal is TiNbSi, TiCuNiSn, TiCuZrCo, and T. The Fe-based amorphous metal is composed of at least one selected from CuNiZrSn, and the Fe-based amorphous metal is at least one selected from FePC, FeB, FeAlP, FeNbAlP, FeZrB, FeCoLaB, FeSiBNb, FeCrCLa, FeGaP, FeSiBP, and FeCrMoCB. The Au-based amorphous metal is composed of at least one selected from AuCuSi, AuCuSiAg, and AuCuSiAgPd, and the Co-based amorphous metal is selected from CoFeB and CoTaB. The Ni-based amorphous metal is selected from NiP, NiSiB, NiFePBSi, NiZrTiSnSi, NiPdP, and NiPdPB. Is composed of at least any one is, the Mo-based amorphous metals are MoSiB, the Nb-based amorphous metal is NbSiB, the Ca-based amorphous metal is preferably CaMgZn.
また本発明では、前記離型層の表面には不動態被膜が形成されていることが好ましい。これにより耐食性を向上させることができる。 Moreover, in this invention, it is preferable that the passive film is formed in the surface of the said mold release layer. Thereby, corrosion resistance can be improved.
本発明に係るロールモールドにおいて、蒸着法、CVD法又はスパッタ法のいずれかを用いて、前記ロールモールド本体を円周方向に10回転以上回転させて前記離型層を得ることが好ましい。 In the roll mold according to the present invention, it is preferable to obtain the release layer by rotating the roll mold main body 10 times or more in the circumferential direction using any one of a vapor deposition method, a CVD method, and a sputtering method.
本発明によれば、繰り返し転写に対して良好な離型性を維持しつつ微細パターンの変形を抑制できるロールモールドを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the roll mold which can suppress the deformation | transformation of a fine pattern can be provided, maintaining favorable mold release property with respect to repetitive transfer.
以下、本発明の一実施の形態(以下、「実施の形態」と略記する。)について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。 Hereinafter, an embodiment of the present invention (hereinafter abbreviated as “embodiment”) will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary.
本実施の形態に係るロールモールドは、ピッチが1nm以上1μm以下の凹凸構造で構成される微細パターンを有するロールモールド本体1(図1参照)と、ロールモールド本体1の周面1aをアモルファス金属から成る離型剤により構成された離型層と、を具備し、離型層の膜厚が0.5nm以上10nm以下であって、かつ、膜厚の分布が±5.0%以下である。
In the roll mold according to the present embodiment, a roll mold body 1 (see FIG. 1) having a fine pattern composed of a concavo-convex structure with a pitch of 1 nm or more and 1 μm or less, and a
図1は、本実施の形態に係るロールモールド本体を示す斜視概略図である。ロールモールド本体1は、図1に示すように、略円筒形であって、その周面上(曲面を成す円筒表面)に微細パターン2が形成されている。図2は、図1中のII−II線に対応する、本実施の形態に係るロールモールド本体を示す断面概略図である。図2に示すように、ロールモールド本体1の周面1a上に、微細パターン2を構成する凹凸構造が形成されている。凹凸構造は、複数の凸部3及び凹部4の繰り返しで構成されている。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a roll mold body according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the roll mold
図3は、本実施の形態に係る凹凸構造を示す断面模式図である。図3に示すロールモールド本体1(図3中では便宜上平板状で示している)には、複数の凸部3及び凹部4からなる凹凸構造が形成されている。本実施の形態においては、この凹凸構造の隣接する凸部3間の距離をピッチPという。図3では、隣り合う凸部3の図示右端間の距離をピッチPとしているが、隣り合う凸部3の図示左端間の距離をピッチPとしてもよいし、また隣り合う各凸部3の上面の幅方向の中心間距離をピッチPとすることもできる。なお、本発明において、ピッチPは、図3に示すように、必ずしも凹凸構造の隣接する凸部3間のピッチPでなくとも良く、隣接する凹部4間のピッチであっても良い。また、図3では、平板状でピッチPを示しているが、ロールモールド本体1の周面は曲面であり、その際の凸部3間のピッチPは、隣り合う凸部3の上面の例えば、右端端部3a間(左端端部でも幅中心でもよい)を直線状に結んだ距離P´が、ピッチに該当する。なお、ロールモールド本体1の直径φはcm以上オーダーで、ピッチPはnm〜μmオーダーであるため、ピッチPは曲率の影響を受けず、ピッチPを凸部の高さ方向のどの位置で測定しても一定のピッチP(上面側と下面側とでピッチ誤差は1/100%以下程度)を得ることができる。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the concavo-convex structure according to the present embodiment. The
また、本実施の形態において凹凸構造の形状としては、特に限定はないが、ラインアンドスペース形状、ドット形状、長穴形状、さらにこれらの混合形状等が挙げられる。また、凹凸構造の断面構造としては、矩形形状、三角形状、ドーム形状、レンズ形状等が挙げられる。 In the present embodiment, the shape of the concavo-convex structure is not particularly limited, and examples thereof include a line and space shape, a dot shape, a long hole shape, and a mixed shape thereof. In addition, examples of the cross-sectional structure of the concavo-convex structure include a rectangular shape, a triangular shape, a dome shape, and a lens shape.
本実施の形態に係るロールモールド本体1は、シームレスモールドである。ロールモールド本体1の製造方法は、例えば、特許文献1に開示されているように、ロール状基材の周面にレジスト膜を成膜し、レジスト膜を露光・現像して微細パターンに対応するマスクパターンを形成する。このレジスト膜をマスクとしてロール状基材をエッチングし、ロール状基材の周面に凹凸構造を形成し、ロールモールド本体1を得ることができる。
The roll mold
図4は、本実施の形態に係るロールモールドの一部を示す断面概略図である。上述のロールモールド本体1には、図4に示すように、微細パターン2の凹凸構造を構成する凸部3及び凹部4を含む周面を覆うようにして、アモルファス金属から成る離型剤から構成される離型層5が形成されている。離型層5は、周面全体を隙間なく被覆している。この際、アモルファス金属から成る離型層5の膜厚が、0.5nm以上10nm以下であって、かつ、膜厚の分布が±5.0%以下とする。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a part of the roll mold according to the present embodiment. As shown in FIG. 4, the roll mold
アモルファス金属から成る離型層5の膜厚を0.5nm以上10nm以下にすることで、ロールモールドの繰り返し転写に対して良好な離型性を確保しつつ、微細パターン形状を被処理物に適切に転写できる。微細パターン2の形状転写性は、微細パターン2のピッチやアスペクト比(溝の深さをパターン幅で除した値)にも依存するが、アモルファス金属から成る離型層5の膜厚が厚くなるにつれ、パターン形状がなまる(パターンの形状が不明瞭になる)傾向にある。従って、ロールモールドの微細パターン形状を可能な限り維持するためには、アモルファス金属から成る離型層5の膜厚を10nm以下にすることが好ましく、より好ましくは5nm以下である。なお、膜厚の上限はピッチとアスペクト比の観点からも選択することができ、例えば、溝深さに対して10%以下の膜厚が好ましく、5%以下の膜厚がより好ましい。一方、繰り返し転写に対する離型性を確保するという観点では、0.5nm以上の膜厚が好ましい。以上のように、ピッチが1nm以上1μm以下の凹凸構造で構成される微細パターンを有するロールモールド本体に対し、微細パターン形状を可能な限り維持し且つ良好な離型性を確保するために、アモルファス金属から成る離型剤により形成された離型層5の膜厚を0.5nm以上10nm以下に設定している。
By setting the film thickness of the
さらには、アモルファス金属から成る離型層5の膜厚の分布が±5.0%以下であることが好ましい。「±5%以下」とは、−5%〜5%の範囲内を指す。膜厚の分布を±5.0%以下にすることで、ピッチが1nm以上1μm以下の凹凸構造で構成される微細パターン2を被処理物に転写するにあたり、均一な微細パターン2の転写ができる。光学用途や、撥水性及び親水性等の表面改質用途等を考慮すると、微細パターン形状の分布は可能な限り小さい方が好ましい。アモルファス金属から成る離型層5の膜厚の分布が大きいとその分布の影響を受けて、ロールモールドの微細パターン形状の転写の均一性が低下することになる。従って、アモルファス金属から成る離型層5の膜厚の分布は、±5.0%以下であることが好ましく、さらに好ましくは±3.0%以下であり、最も好ましくは±1.5%以下ある。アモルファス金属から成る離型層5の膜厚の分布が小さいほど、ロールモールドの微細パターン形状の転写の均一性が向上する。なお、上述の膜厚に対する分布(%)は、標準偏差から算出された値をいう。
Furthermore, it is preferable that the film thickness distribution of the
本実施の形態において、アモルファス金属から成る離型層5の膜厚及び膜厚の分布の測定方法は特に制限はないが、蛍光X線(XRF)を用いて測定することができる。蛍光X線測定による膜厚及び膜厚の分布の測定は、対象となるアモルファス金属から成る離型層5の種類に応じて検量線を作成して、その検量線を元に実際のロールモールドを蛍光X線で測定して膜厚を算出して行う。なお、本発明の膜厚及び膜厚の分布において、例えば凹凸状のパターンの膜厚及び膜厚の分布を前記蛍光X線で測定する場合、凹凸状パターンの頂部、底部、側部の平均の膜厚及び膜厚の分布を指し、さらに蛍光X線の測定エリア内にある複数個の凹凸状パターンの平均の膜厚及び膜厚の分布のことを指す。なお、膜厚の分布は、標準偏差を指し、下記の式1、2から算出したσとして計算することができる。
In the present embodiment, the method for measuring the film thickness and the film thickness distribution of the
式1
式2
式2により、N個のデータ(X1,X2・・・XN)からなる母集団において、母平均(m)を使って算出するσ2(分散)の正の平方根σを標準偏差とする。
According to
本実施の形態に係るロールモールドにおいて、ロールモールドのアモルファス金属から成る離型層5としては、ロールモールドのアモルファス金属から成る離型層5とロールモールド本体1との密着性が、ロールモールドのアモルファス金属から成る離型層5と転写に用いられる被処理物を構成する樹脂又は無機物(以下、被転写剤)との密着性に比べて高い組成からなるアモルファス金属から成る離型層5を用いることが好ましい。ロールモールド本体1とロールモールドのアモルファス金属から成る離型層5との密着性が高い場合、ロールモールドと被転写剤との密着性よりも低い場合に比べて、続けて複数回転写を繰り返しても離型層5はロールモールド本体1から剥がれにくく、離型層5をロールモールド本体1に適切に保持でき、良好な繰り返し転写性を得ることができる。
In the roll mold according to the present embodiment, as the
一般的にアモルファス金属の特徴として、高強度、高弾性、高耐食性、軟磁性、表面エネルギーが挙げられる。アモルファス金属の主な特徴は、アモルファスで粒界がないため、金属結晶のようなすべり面がなく、強度と粘りを両立することができる。また、化学的な活性が高いため、合金中にクロムのような不動態をつくるような元素を添加すると、厚い不動態被膜を作りやすく、高い耐腐食性を示す。さらに均一性が高く、腐食の起点となる結晶粒界が存在しないことも耐腐食性の高さに寄与している。本発明者らは、アモルファス金属と被転写剤との濡れ性を測定した所、非常に良好であることを見出した。これはアモルファス金属特有の表面状態に起因すると推測される。加えて、ロールモールドにアモルファス金属を離型層として付与した場合、ロールモールド本体1と離型層5との間の密着性が非常に優れることもわかった。これは、アモルファス金属には粒界がないため接触面積が増加したためだと推測される。高い濡れ性や高い密着性は、微細パターンの転写性能(離型性、繰り返し転写性)の向上に非常に大きく影響する。
In general, characteristics of amorphous metal include high strength, high elasticity, high corrosion resistance, soft magnetism, and surface energy. The main feature of amorphous metal is that it is amorphous and has no grain boundary, so there is no slip surface like a metal crystal, and both strength and viscosity can be achieved. In addition, since chemical activity is high, when an element that creates a passive state such as chromium is added to the alloy, it is easy to form a thick passive film and exhibits high corrosion resistance. Furthermore, the high uniformity and the absence of crystal grain boundaries as starting points of corrosion also contribute to the high corrosion resistance. The inventors of the present invention have found that the wettability between the amorphous metal and the transfer agent is very good. This is presumed to be due to the surface condition peculiar to the amorphous metal. In addition, it was also found that the adhesion between the
本発明では繰り返し転写に対して良好な離型性を確保でき、具体的には、ロールモールドの1回転分を転写1回と便宜上呼ぶと、平均転写回数を、200回以上としても良好な離型性を確保でき、平均転写回数を400回以上にできるとより好ましく、平均転写回数を600回以上にできるとさらに好ましく、平均転写回数を800回以上にできると最も好ましい。なお、平均転写回数とは、同じ条件で転写を3バッチ実施し、各バッチの転写回数を相加平均した値をいう。アモルファス金属から成る離型層5は、離型性が高いため微細パターンの転写が可能であり且つ、ロールモールドとの密着性が高いため、離型層5の脱離・劣化が少なく転写回数の増加が可能になる。
In the present invention, good releasability can be ensured for repeated transfer. Specifically, when one roll mold rotation is referred to as one transfer for convenience, the average transfer number is 200 times or more. More preferably, the moldability can be ensured and the average number of transfer times can be 400 times or more, the average number of transfer times can be more preferably 600 times or more, and the average number of transfer times can be most preferably 800 times or more. The average number of times of transfer refers to a value obtained by carrying out three batches under the same conditions and arithmetically averaging the number of times of transfer in each batch. The
また、アモルファス金属は、導電性を有する。従って、アモルファス金属から成る離型層5は導電性を有し、特許文献2にて離型層として用いられるF系樹脂(フッ素系樹脂)と比べ静電気が発生しない。静電気は製造環境下や使用環境下にてゴミ等のパーティクルを吸い寄せ、微細パターンの欠損発生させる原因になる。従って、本願発明のアモルファス金属から成る離型層5は、パーティクルによる欠損発生を抑制するという観点でも好ましい。
In addition, the amorphous metal has conductivity. Therefore, the
なお、被転写剤としては、樹脂やガラスなどであり、一般的な光硬化性樹脂(PAK−01(東洋合成工業社製)、NIAC、NICT、NIHBシリーズ(ダイセル化学工業社製)、MURシリーズ(丸善石油化学社製)等)、熱硬化性樹脂(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、MTRシリーズ(丸善石油化学社製)等)、水素化シルセスキオキサン(HSQ)、液状ガラス、低融点ガラス、ポリジメチルシロキサン(PDMS)等が好適である。ロールモールド本体1と被転写剤の密着性の観点から、被転写剤としては光硬化樹脂、熱硬化樹脂が好ましい。
The transfer agent is a resin or glass, and is a general photo-curing resin (PAK-01 (manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.), NIAC, NICT, NIHB series (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), MUR series. (Manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd.)), thermosetting resins (polystyrene, polymethyl methacrylate, MTR series (manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd.), etc.), hydrogenated silsesquioxane (HSQ), liquid glass, low melting glass, Polydimethylsiloxane (PDMS) or the like is preferable. From the viewpoint of adhesion between the roll mold
本実施の形態において、アモルファス金属から成る離型層5には、離型性を発現する材料であれば特に限定はされないが、例えば、Zr基アモルファス金属、Pd基アモルファス金属、Pt基アモルファス金属、Cu基アモルファス金属、Ti基アモルファス金属、Fe基アモルファス金属、Au基アモルファス金属、Co基アモルファス金属、Ni基アモルファス金属、Mo基アモルファス金属、Nb基アモルファス金属、及び、Ca基アモルファス金属の群から選択される少なくともいずれか一つで構成されることが好ましい。中でも、離型性の観点からZr基アモルファス金属、Pt基アモルファス金属、Pd基アモルファス金属、Au基アモルファス金属、Fe基アモルファス金属、Cr基アモルファス金属、及び、Ti基アモルファス金属の群から選択される少なくともいずれか一つで構成されることがより好ましく、後述する実験結果に基づいて、離型性と繰り返し転写性の観点からはZr基アモルファス金属、及びPd基アモルファス金属の少なくともいずれか一つから構成されることが最も好ましい。
In the present embodiment, the
本実施の形態において、離型層5に用いられるZr基アモルファス金属は、ZrCu、ZrNi、ZrPd、ZrAlCu、ZrAlCuNi、ZrNiAl、ZrCuAg、ZrCuAlAg、及び、ZrCuAlAgPdから選択される少なくともいずれか一つで構成されることが好ましい。また離型層5に用いられるPd基アモルファス金属は、PdCuSi、PdCuNiP、PdNiFeP、PdCuBSi、PdCuP、及び、PdPtCuPから選択される少なくともいずれか一つで構成されることが好ましい。また離型層5に用いられるPt基アモルファス金属は、PtCuPであることが好ましい。また離型層5に用いられるCu基アモルファス金属は、CuZrTi、CuZrTiY、及び、CuZrAlAgから選択される少なくともいずれか一つで構成されることが好ましい。また離型層5に用いられるTi基アモルファス金属は、TiNbSi、TiCuNiSn、TiCuZrCo、及び、TiCuNiZrSnから選択される少なくともいずれか一つで構成されることが好ましい。また離型層5に用いられるFe基アモルファス金属は、FePC、FeB、FeAlP、FeNbAlP、FeZrB、FeCoLaB、FeSiBNb、FeCrCLa、FeGaP、FeSiBP、及び、FeCrMoCBから選択される少なくともいずれか一つで構成されることが好ましい。また離型層5に用いられるAu基アモルファス金属は、AuCuSi、AuCuSiAg、及び、AuCuSiAgPdから選択される少なくともいずれか一つで構成されることが好ましい。また離型層5に用いられるo基アモルファス金属は、CoFeB、及び、CoTaBから選択される少なくともいずれか一つで構成されることが好ましい。また離型層5に用いられるNi基アモルファス金属は、NiP、NiSiB、NiFePBSi、NiZrTiSnSi、NiPdP、及び、NiPdPBから選択される少なくともいずれか一つで構成されることが好ましい。また離型層5に用いられるMo基アモルファス金属は、MoSiBであることが好ましい。また離型層5に用いられるNb基アモルファス金属はNbSiBであることが好ましい。また離型層5に用いられるCa基アモルファス金属は、CaMgZnであることが好ましい。なお、例えば、Zr基アモルファス金属とは、アモルファス金属を構成する組成の中で主要素となる金属がZrであることを表し、多くの場合Zr量が最も多いアモルファス金属を指す。他のアモルファス金属についても同様である。
In the present embodiment, the Zr-based amorphous metal used for the
次に、アモルファス金属から成る離型層5の膜厚及び膜厚の分布を制御する方法について説明する。本実施の形態におけるアモルファス金属から成る離型層5の成膜方法として、ドライ工程を実施することができる。
Next, a method for controlling the film thickness and film thickness distribution of the
ドライ工程においては、まず、ロールモールド本体1を回転させながら、蒸着法、CVD法又はスパッタ法のいずれかを用いてアモルファス金属から成る離型層5をロールモールド本体1の周面上に成膜することが挙げられる。
In the dry process, first, a
図5は、本実施の形態に係るロールモールドの製造に用いるスパッタリング法を用いた成膜装置を示す模式図である。スパッタリング法を用いた成膜装置30は、被処理体としてのロールモールド本体1をロードするロードロック室31と、ロードロック室31とバルブ32を介して連結するチャンバ33とを具備する。チャンバ33内には、ターゲット34が配設されており、このターゲット34に対面するようにロールモールド本体1が設置される。ここでは、ロールモールド本体1が立設されるように設置されており、駆動手段35により矢印方向に回転するようになっている。また、チャンバ33には、バルブ36を介して真空ポンプ37が接続されており、チャンバ33内を減圧するようになっている。また、チャンバ33には、Arガスのような放電ガスを供給する放電ガス供給部38及び反応ガスを供給する反応ガス供給部39が接続されている。さらに、ターゲット34には、マッチング回路40を介して電源41が接続されている。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a film forming apparatus using a sputtering method used for manufacturing the roll mold according to the present embodiment. A
このような成膜装置30において、真空ポンプ37でチャンバ33内を減圧し、ロールモールド本体1を回転させる。そして、放電ガス供給部38から放電ガスを供給し、反応ガス供給部39から反応ガスを供給して、電源41を投入すると、ロールモールド本体1に対してスパッタリングが行われ、ロールモールド本体1の周面上にアモルファス金属から成る離型層5が成膜される。
In such a
上述のようなスパッタリング法によるアモルファス金属から成る離型層5の成膜処理において、アモルファス金属から成る離型層5の膜厚の分布の制御は、ロールモールド本体1の回転数を制御することにより実現できる。すなわち、本実施の形態においては、ロールモールド本体1を円周方向に10回転以上回転させることで膜厚の分布を±5.0%以下にすることができる。さらに、アモルファス金属から成る離型層5の膜厚の分布をより確実に±5.0%以下にするには、ロールモールド本体1を円周方向に20回転以上回転させることが好ましく、さらに好ましくは50回転以上である。回転数を増やすことで円周方向のアモルファス金属から成る離型層5の膜厚の分布を低減することができ、ロールモールドの微細パターン形状を維持した均一なパターン転写を実施することができる。なお、縦(ロール軸方向)方向のアモルファス金属から成る離型層5の膜厚及び膜厚の分布は、投入材料やターゲットのサイズ、組成、電力等で調整することができる。
In the film forming process of the
ロールモールド本体1に賦形された微細パターン2の凹凸構造に関して、深さ方向が深い微細パターン2やピッチが非常に狭い微細パターン2においては、凹部4の底まで均一に離型層5を塗布する方法が求められる。この場合、例えばスパッタ法においては、スパッタ圧力を低くして成膜する方法や、ロールモールド直上に、スリットを配して微細パターンの深さ方向に平行したスパッタ粒子の成分の割合を多くすることで、凹部4の底までアモルファス金属から成る離型層5を均一に塗布することができる。
With regard to the concavo-convex structure of the
また、アモルファス金属から成る離型層5の膜厚の制御は、以下の方法により実現できる。すなわち、電源41に投入する電力を制御することで、成膜レートを制御することができ、成膜レートと成膜時間から、膜厚を制御することができる。投入電力を大きくすると成膜レートが早くなり、投入電力を小さくすると成膜レートが遅くなる。成膜レートを遅く設定し、成膜時間を長くすることで、ロールモールド本体1の回転数を多くすることができる。アモルファス金属から成る離型層5の所望の膜厚及び膜厚の分布からロールモールド本体1の回転数、成膜レート、成膜時間を決定することができる。
The film thickness of the
アモルファス金属から成る離型層5の成膜方法として、蒸着法、CVD法、スパッタ法を挙げたが、これらの中でも、様々な離型層5を大面積に、かつ、均一に膜厚を塗布する手法として、スパッタ法が好ましい。
As the film formation method of the
本実施の形態に係るロールモールドにおいて、ロールモールド本体1の材質は、アモルファス金属から成る離型層5の成膜方法やロールモールド本体1のエッチング方法の種類や条件に応じて適宜選択することができる。
In the roll mold according to the present embodiment, the material of the
ロールモールド本体1の材質は、例えば、石英ガラス、高ケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、アミノケイ酸ガラス、無アルカリガラス、鉛ガラス、バリウムガラス、リン珪酸ガラス、フッ化物ガラス、ランタンガラス、透明結晶化ガラス、熱線吸収ガラス等のガラス材、アルミ、銅、SUS、チタン等の金属材、前述のガラス材、金属材の表面にクロムやニッケル等をメッキしたメッキ被覆材等を用いることができ、中でも、エッチングの観点で、石英ガラスが最も好ましい。
The material of the
なお、ロールモールド本体1自身をアモルファス金属で作製することも可能であるが、以下の問題点がある。
(1)アモルファス金属表面に微細パターンを作製するのが難しい(ドライエッチング特性等)。
(2)アモルファス金属をロール形状に成形するのが難しい。
(3)アモルファス金属をバルクで作製するのが難しい。
(4)コスト高になる。
Although the
(1) It is difficult to produce a fine pattern on the amorphous metal surface (dry etching characteristics, etc.).
(2) It is difficult to form an amorphous metal into a roll shape.
(3) It is difficult to produce amorphous metal in bulk.
(4) High cost.
以上により、ロールモールド本体1の周面に離型層5としてアモルファス金属を成膜することが好ましい。
As described above, it is preferable to form an amorphous metal film as the
本実施の形態に係るロールモールドを用いて、被処理物に微細パターン2を転写することができる。転写方法は、従来から当業者に知られている方法を用いることができる。
The
以上説明したように本実施の形態に係るロールモールドを用いることで、設計されたパターン形状を忠実に転写することができるため、モスアイ無反射用途や光取出用途等の光学設計されたパターンを忠実に転写することが必要な用途等に好適である。 As described above, since the designed pattern shape can be faithfully transferred by using the roll mold according to the present embodiment, the optically designed pattern for moth-eye non-reflective use or light extraction use can be faithfully reproduced. It is suitable for applications that need to be transferred.
以下、本発明の効果を明確にするために実施した実施例及び比較例により本発明を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples and comparative examples carried out in order to clarify the effects of the present invention. In addition, this invention is not limited at all by the following examples.
(実施例1)
ロールモールド本体として、ピッチが300nmのホールパターン(φ150nm)を有するφ100mm、長さ400mmの石英ガラスモールドを準備した。離型層を構成する離型剤としてZr65Al7.5Cu27.5(ターゲット組成)、Zr50Al10Cu40(ターゲット組成)、Zr60Al10Cu30(ターゲット組成)及び、Zr55Al10Cu30Ni5(ターゲット組成)を夫々、選択し、スパッタリング法を用いて表1の条件で膜厚2nmの離型層を、準備したロールモールド本体の周面に夫々、成膜した。成膜は、成膜レートを調整することで、成膜中のロール基材の回転数を25回として実施した。
Example 1
A quartz glass mold having a diameter of 100 mm and a length of 400 mm having a hole pattern (φ150 nm) with a pitch of 300 nm was prepared as a roll mold body. Zr 65 Al 7.5 Cu 27.5 (target composition), Zr 50 Al 10 Cu 40 (target composition), Zr 60 Al 10 Cu 30 (target composition), and Zr 55 are used as a release agent constituting the release layer . Each of Al 10 Cu 30 Ni 5 (target composition) was selected, and a release layer having a film thickness of 2 nm was formed on the peripheral surface of the prepared roll mold body using the sputtering method under the conditions shown in Table 1. The film formation was performed by adjusting the film formation rate so that the number of rotations of the roll base material during film formation was 25 times.
その結果、表1に併記したように、実施例1では、いずれの場合にも、離型層の膜厚が2nmとなり、且つ膜厚の分布が±0.05nm(±2.5%の分布)と非常に良好な値を示した。 As a result, as shown in Table 1, in Example 1, in any case, the film thickness of the release layer was 2 nm, and the film thickness distribution was ± 0.05 nm (± 2.5% distribution). ) And very good value.
(実施例2)
実施例1で準備したロールモールドに、離型層を構成する離型剤としてPt60Ni15P25(ターゲット組成)、Pt49Pd10Cu19P22(ターゲット組成)、Pd40Cu30Ni10P20(ターゲット組成)、Au60Cu15.5Si17Ag5Pd2.5(ターゲット組成)、Fe42Cr16Mo16C18B8(ターゲット組成)、Cu36Zr48Al8Ag8(ターゲット組成)、Ti50Cu25Ni15Zr5Sn5(ターゲット組成)を夫々、選択し、スパッタリング法を用いて表1の条件で膜厚4nmの離型層を、準備したロールモールド本体の周面に夫々、成膜した。成膜は、成膜レートを調整することで、成膜中のロール基材の回転数を50回として実施した。
(Example 2)
In the roll mold prepared in Example 1, Pt 60 Ni 15 P 25 (target composition), Pt 49 Pd 10 Cu 19 P 22 (target composition), Pd 40 Cu 30 Ni 10 are used as a release agent constituting the release layer. P 20 (target composition), Au 60 Cu 15.5 Si 17 Ag 5 Pd 2.5 ( target composition), Fe 42 Cr 16 Mo 16 C 18 B 8 ( target composition), Cu 36 Zr 48 Al 8 Ag 8 ( Target composition) and Ti 50 Cu 25 Ni 15 Zr 5 Sn 5 (target composition), respectively, and a release layer having a film thickness of 4 nm was prepared under the conditions shown in Table 1 using a sputtering method. A film was formed on each surface. Film formation was performed by adjusting the film formation rate so that the number of rotations of the roll substrate during film formation was 50 times.
その結果、表1に併記したように、実施例2では、いずれの場合にも、離型層の膜厚が4nmとなり、且つ及び膜厚の分布が±0.03nm(±0.75%の分布)と非常に良好な値を示した。 As a result, as shown in Table 1, in Example 2, in any case, the thickness of the release layer was 4 nm, and the thickness distribution was ± 0.03 nm (± 0.75%). Distribution) and very good value.
以上のように離型層を塗布した実施例1、2のロールモールドを用いて転写性を調べた。転写は、被処理物としてUV硬化樹脂フィルムを使い、ロールモールドの表面の凹凸形状をUV硬化樹脂フィルムに繰り返し200回転写し、200回転写後のフィルムをSEMにて表面形状を観察した。ロールモールドの微細パターン形状が反転した微細パターンφ150nmが観察され、ロールモールドパターンをほぼ維持しており、良好な転写が実施できていた。 The transferability was examined using the roll molds of Examples 1 and 2 to which the release layer was applied as described above. For the transfer, a UV curable resin film was used as an object to be processed, and the uneven shape on the surface of the roll mold was repeatedly transferred to the UV curable resin film 200 times, and the surface shape of the film after the 200 times transfer was observed with an SEM. A fine pattern φ150 nm in which the fine pattern shape of the roll mold was inverted was observed, and the roll mold pattern was almost maintained, and good transfer could be performed.
さらに、平均転写回数を測定した所、それぞれ、表1に示す通りの値で、全て200回以上の転写が可能で、繰り返し転写に対して離型性が非常に優れていた。 Furthermore, when the average number of times of transfer was measured, each of the values shown in Table 1 was able to be transferred 200 times or more, and the releasability was extremely excellent for repeated transfer.
なお、本実施例では、パターンとして孤立した円形状を使用したが、形成する形状は目的とする用途によっては連続の溝形状や孤立した楕円形状等でも構わず、本発明は形状によって何ら制限を受けるものではない。 In this embodiment, an isolated circular shape is used as a pattern, but the shape to be formed may be a continuous groove shape, an isolated elliptical shape, or the like depending on the intended application, and the present invention is not limited by the shape. It is not something to receive.
(比較例1、2)
比較例1では、離型層としてZr65Al7.5Cu27.5(ターゲット組成)を選択し、実施例1で実施した内容において、成膜レートを速く調整することで、成膜中のロール基材の回転数を2回にした以外は、すべて同じ条件で実験を行った。
(Comparative Examples 1 and 2)
In Comparative Example 1, Zr 65 Al 7.5 Cu 27.5 (target composition) was selected as the release layer, and in the content performed in Example 1, the film formation rate was adjusted quickly, so that All experiments were performed under the same conditions except that the number of rotations of the roll substrate was set to two.
その結果、比較例1では、離型層の膜厚は2nmであったが、膜厚の分布が0.5nm(±25%の分布)と悪かった。 As a result, in Comparative Example 1, the film thickness of the release layer was 2 nm, but the film thickness distribution was as bad as 0.5 nm (± 25% distribution).
比較例2では、離型層としてZr65Al7.5Cu27.5(ターゲット組成)を選択し、実施例1で実施した内容において、成膜時間を長くして離型層の膜厚を20nmにした以外はすべて同じ条件で実験をおこなった。このとき、膜厚の分布は±0.05nm(±2.5%の分布)であった。このように膜厚の分布は良好であったが、上記したように20nmの厚い膜厚となった。 In Comparative Example 2, Zr 65 Al 7.5 Cu 27.5 (target composition) was selected as the release layer, and in the content carried out in Example 1, the film formation time was increased to increase the thickness of the release layer. The experiment was performed under the same conditions except that the thickness was 20 nm. At this time, the film thickness distribution was ± 0.05 nm (± 2.5% distribution). Thus, although the film thickness distribution was good, the film thickness was 20 nm thick as described above.
以上のように離型層を塗布した比較例1〜2のロールモールドを用いて転写性を調べた。転写は、被処理物としてUV硬化樹脂フィルムを使い、ロールモールドの表面の凹凸形状をUV硬化樹脂フィルムに繰り返し200回転写し、200回転写後のフィルムをSEMにて表面形状を観察した。その結果、離型層を成膜する前のロールモールドのパターンを維持している箇所と維持していない箇所が観察された。 As described above, the transferability was examined using the roll molds of Comparative Examples 1 and 2 coated with the release layer. For the transfer, a UV curable resin film was used as an object to be processed, and the uneven shape on the surface of the roll mold was repeatedly transferred to the UV curable resin film 200 times, and the surface shape of the film after the 200 times transfer was observed with an SEM. As a result, a portion where the pattern of the roll mold before the release layer was formed and a portion where the pattern was not maintained were observed.
(比較例3)
比較例3では、実施例1で実施した内容において、離型層をTaにした以外は、すべて同じ条件で実験を行った。その結果、表1に併記したように離型層の膜厚は、2nmで、膜厚の分布は、±0.05nm(±2.5%の分布)と非常に良好な値を示した。しかしながら、ロールモールドとTaとの密着性に比べ、被転写剤(UV硬化樹脂)とTaとの密着性が高いため、離型性に乏しく、繰り返し転写ができなかった。
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, the experiment was performed under the same conditions as in Example 1, except that the release layer was Ta. As a result, as shown in Table 1, the release layer had a thickness of 2 nm, and the thickness distribution was a very good value of ± 0.05 nm (± 2.5% distribution). However, since the adhesiveness between the transfer agent (UV curable resin) and Ta is higher than the adhesiveness between the roll mold and Ta, the releasability is poor and repeated transfer cannot be performed.
なお、上記離型層の膜厚及び膜厚の分布は、蛍光X線(XRF)を用い、標準サンプルから作成した検量線から算出した。 The release layer thickness and thickness distribution were calculated from a calibration curve prepared from a standard sample using fluorescent X-rays (XRF).
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状等については、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change and implement variously. In the above-described embodiment, the size, shape, and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within a range in which the effects of the present invention are exhibited.
本発明は、例えば、半導体、光学・磁気記録等の分野におけるナノインプリント法に用いるロールモールドに好適に適用することが可能である。 The present invention can be suitably applied to, for example, a roll mold used in a nanoimprint method in the fields of semiconductors, optical / magnetic recording, and the like.
1 ロールモールド本体
2 微細パターン
3 凸部
4 凹部
5 離型層
30 成膜装置
31 ロードロック室
32、36 バルブ
33 チャンバ
34 ターゲット
35 駆動手段
37 真空ポンプ
38 放電ガス供給部
39 反応ガス供給部
40 マッチング回路
41 電源
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記離型層の膜厚が0.5nm以上10nm以下であって、かつ、前記膜厚の分布が±5.0%以下であることを特徴とするロールモールド。 A roll mold body having a fine pattern composed of a concavo-convex structure with a pitch of 1 nm or more and 1 μm or less, and a peripheral surface including a convex part and a concave part constituting the concavo-convex structure of the roll mold body by a release agent made of an amorphous metal A release layer formed by coating,
A roll mold characterized in that a film thickness of the release layer is 0.5 nm or more and 10 nm or less, and a distribution of the film thickness is ± 5.0% or less.
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