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Description

本発明は、構造体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a structure.

微細パターン形成技術として注目されている、室温ナノインプリントリソグラフィー技術については、特許文献１に開示されている。ＳＯＧ（Spin-On-Glass）等の材料と溶剤を含む塗布剤を基板表面に塗布して塗布膜を形成した後、溶剤が揮発し硬化が完了する前に塗布膜にモールドでインプリントし、その後、モールドを塗布膜から離間することでナノ精度のＳｉＯ２微細パターンを形成することができる。 A room temperature nanoimprint lithography technique that is attracting attention as a fine pattern formation technique is disclosed in Patent Document 1. After applying a coating agent containing a material such as SOG (Spin-On-Glass) and a solvent to the substrate surface to form a coating film, the solvent is volatilized and imprinted on the coating film with a mold before curing is completed. Thereafter, a nano-accurate SiO 2 fine pattern can be formed by separating the mold from the coating film.

また、溶剤吸収性を有するポリジメチルシロキサン（以下、「ＰＤＭＳ」と称する。）製のモールドを用いてＳＯＧ材料にインプリントを行い、モールド側に塗布膜に含まれる溶剤を吸収させて、パターンを形成する技術も、非特許文献１に開示されている。   In addition, the SOG material is imprinted using a mold made of polydimethylsiloxane having solvent absorbability (hereinafter referred to as “PDMS”), and the solvent contained in the coating film is absorbed on the mold side to form a pattern. The forming technique is also disclosed in Non-Patent Document 1.

特開２００３−１００６０９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-100609

“Room-Temperature Nanoimpringing Using Liquid-Phase Hydrogen Silsesquioxane with Hard Poly (dimethylsiloxane) Mold, Jpn. J. Appl. Phys. 49 (2010) 06GL 13 (5 pages).“Room-Temperature Nanoimpringing Using Liquid-Phase Hydrogen Silsesquioxane with Hard Poly (dimethylsiloxane) Mold, Jpn. J. Appl. Phys. 49 (2010) 06GL 13 (5 pages).

しかしながら、従来提案された技術では、溶剤をモールド側に吸収させる場合、モールド側に溶剤吸収性のある材料を用いる必要があり材料の選択の幅が狭まるといった問題があった。また、モールドが溶剤を吸収することにより、モールドが膨潤するなどして劣化しうるため、これに伴いモールドの交換が必要となる場合がある。   However, in the conventionally proposed technique, when the solvent is absorbed on the mold side, it is necessary to use a solvent-absorbing material on the mold side, and there is a problem that the selection range of the material is narrowed. Further, since the mold can be deteriorated by absorbing the solvent, the mold may be swollen, and therefore, the mold may need to be replaced.

本発明は、室温インプリントにおいて、モールド側の材料の選択の幅を広げることを目的とする。   An object of the present invention is to broaden the range of selection of materials on the mold side in room temperature imprinting.

本発明の一実施の形態は、基材に、無機材料と溶剤を含有することにより塗布膜を形成する工程と、前記塗布膜と、モールドとを接触させることにより、前記モールドの表面の形状を前記塗布膜の表面に転写する工程と、を有し、前記基材は、少なくとも塗布膜が形成される側が溶剤吸収性を有することを特徴とする構造体の製造方法である。   In one embodiment of the present invention, a step of forming a coating film by containing an inorganic material and a solvent on a base material, and contacting the coating film with a mold, the shape of the surface of the mold is changed. And transferring to the surface of the coating film, and the base material has a solvent absorbability at least on the side on which the coating film is formed.

本発明の一実施の形態の別の態様として、前記モールドは、シリコン又は石英ガラスであっても良い。   As another aspect of an embodiment of the present invention, the mold may be silicon or quartz glass.

本発明の一実施の形態の別の態様として、前記モールドは、少なくとも前記塗布膜に対向する側が溶剤吸収性を有していてもよい。   As another aspect of an embodiment of the present invention, at least the side of the mold that faces the coating film may have solvent absorbability.

本発明の一実施の形態の別の態様として、前記無機材料は、シロキサンポリマーであってもよい。   As another aspect of an embodiment of the present invention, the inorganic material may be a siloxane polymer.

本発明の一実施の形態は、基材と、前記基材の一方の側に配置された無機膜と、を備え、前記基材の少なくとも一方の側はポーラス構造を有する材料により構成されていることを特徴とする構造体である。   One embodiment of the present invention includes a base material and an inorganic film disposed on one side of the base material, and at least one side of the base material is made of a material having a porous structure. It is a structure characterized by the above.

本発明の一実施の形態の別の態様として、前記基材の一方の側は、前記無機膜を形成するための塗布剤の溶剤を吸収する溶剤吸収性があるポーラス構造を有する材料により構成されていてもよい。   As another aspect of one embodiment of the present invention, one side of the substrate is made of a material having a porous structure having a solvent absorbability that absorbs a solvent of a coating agent for forming the inorganic film. It may be.

本発明によれば、室温インプリントにおいて、モールド側の材料の選択の幅を広げることができる。また溶剤の吸収によるモールドの耐用限界を引き延ばすことが可能となる。   According to the present invention, in room temperature imprinting, the range of selection of materials on the mold side can be expanded. In addition, it is possible to extend the service life limit of the mold due to absorption of the solvent.

本発明の一実施の形態による構造体の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the structure by one embodiment of this invention.

以下、本発明の一実施の形態による構造体の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、無機材料と溶剤を含む塗布剤を、溶剤吸収性のある基板に塗布して塗布膜を形成し、モールドを用いて塗布膜を成形する工程を例にして説明する。   Hereinafter, a structure manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Below, the coating agent containing an inorganic material and a solvent is apply | coated to a solvent absorptive board | substrate, a coating film is formed, and it demonstrates as an example the process of shape | molding a coating film using a mold.

図１は、本実施の形態による構造体の製造方法の要部工程を示す工程図である。図１（ａ）に示すように、溶剤吸収性のある基材１上に無機材料と溶剤を含む塗布剤を塗布することにより塗布膜３を形成する（塗布膜形成工程）。   FIG. 1 is a process diagram showing a main process of the structure manufacturing method according to the present embodiment. As shown to Fig.1 (a), the coating film 3 is formed by apply | coating the coating agent containing an inorganic material and a solvent on the base material 1 with a solvent absorptivity (coating film formation process).

塗布膜３の形成は、公知の塗布法により行うことができ、典型的にはスピンコート法を用いることができる。スピンコート法により塗布膜３を形成する場合には、塗布剤の溶剤量を多くし、塗布剤の粘度を低下させておくことで均一な薄膜が形成可能となる。塗布膜３の厚みは、特に制限はないが、例えば、０．０１μｍ〜０．５μｍの範囲で形成することができる。   The coating film 3 can be formed by a known coating method, and typically a spin coating method can be used. When the coating film 3 is formed by spin coating, a uniform thin film can be formed by increasing the solvent amount of the coating agent and decreasing the viscosity of the coating agent. Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of the coating film 3, For example, it can form in 0.01 micrometer-0.5 micrometer.

基材１は、少なくとも塗布膜３が形成される側が溶剤吸収性を有する。溶剤吸収性のある基材１としては、例えば、多孔質シリコン、多孔質シリカ、セラミックス、ＰＤＭＳ等のポーラスな多孔性のある材料、紙や繊維等の溶剤を含浸可能な３次元網目構造を有する材料などを用いることができる。なお、基材１全体が溶剤吸収性を有していてもよい。基材１の厚みは、特に制限はないが、後述する剥離の際に基材１を曲げる必要がある場合には１００μｍ〜３ｍｍの範囲で適宜設定することができる。また基材１は例えば多層状の構造体であってもよく、溶剤吸収性を有する層が少なくとも塗布膜３に接する面にあれば良い。基材１側に溶剤吸収性がある場合、溶剤の吸収によりモールドが膨潤するなどして劣化することを防ぐことができ、ひいてはモールドの耐用限界を引き延ばすことが可能となる。   The substrate 1 has solvent absorbability at least on the side on which the coating film 3 is formed. The substrate 1 having solvent absorbability has, for example, a porous porous material such as porous silicon, porous silica, ceramics, and PDMS, and a three-dimensional network structure that can be impregnated with a solvent such as paper or fiber. A material etc. can be used. In addition, the whole base material 1 may have solvent absorptivity. Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of the base material 1, When it is necessary to bend the base material 1 in the case of peeling mentioned later, it can set suitably in the range of 100 micrometers-3 mm. The substrate 1 may be a multilayer structure, for example, as long as the layer having solvent absorbability is at least on the surface in contact with the coating film 3. When the base material 1 has solvent absorbability, it is possible to prevent the mold from being swollen due to the absorption of the solvent, and thus to extend the useful life of the mold.

塗布剤に含まれる無機材料としては、共存する溶剤が減少したときに硬質無機膜が得られる材料であればよく、例えば、シリコン等の半導体、チタン、ニッケル、コバルト、金、銀、銅、パラジウム、白金、スズ、ロジウム、インジウム、 ルテニウム、亜鉛、アルミニウム、モリブデン、クロム等の金属に代表される材料、及び、それらの酸化物、窒化物を有する無機コロイドや無機ポリマーあるいは、これらのコロイド物を挙げることができる。   The inorganic material contained in the coating agent may be any material that can provide a hard inorganic film when the coexisting solvent decreases. For example, semiconductors such as silicon, titanium, nickel, cobalt, gold, silver, copper, palladium Materials such as platinum, tin, rhodium, indium, ruthenium, zinc, aluminum, molybdenum, chromium, etc. Can be mentioned.

以下、本件では、シリコン含有の無機ポリマーである、シロキサンポリマーを用いる方法であって、シロキサンポリマーのうち、水素化シルセスキオキサンポリマー（ＨＳＱ）を用いる場合に基づいて、発明の仔細を開示する。   Hereinafter, the present invention discloses a method of using a siloxane polymer, which is a silicon-containing inorganic polymer, based on the case of using a hydrogenated silsesquioxane polymer (HSQ) among siloxane polymers. .

塗布剤に含まれる溶剤としては、上記無機材料に応じて適宜選択することができるが、例えば、メタノール、エタノール、キシレン、トルエン、酢酸ブチル、シクロヘキサン、エチルベンゼン、イソプロピルアルコール、１−プロパノール、２−プロパノール、メトキシプロピルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセチレート等を挙げることができる。   The solvent contained in the coating agent can be appropriately selected according to the inorganic material. For example, methanol, ethanol, xylene, toluene, butyl acetate, cyclohexane, ethylbenzene, isopropyl alcohol, 1-propanol, 2-propanol , Methoxypropyl acetate, propylene glycol monoethyl ether acetylate and the like.

次いで、図１（ｂ）に示すように、モールド５の凹凸のパターンが形成された表面を塗布膜３ａに接触させる。これにより、モールド５の基板１の表面側のパターンが、基板１上の塗布膜３ａの表面に転写される（転写工程）。モールド５は、特に制限はないが、例えば、シリコン、金属、石英ガラス、ソーダガラス、蛍石、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス材料、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、その他ポリオレフィン類等の樹脂材料のほか、低膨張セラミックス等のセラミックス材料等が挙げられる。例えば、モールド５として、高精度に加工可能なシリコンや石英ガラスを用いることで、高精度のパターン形成が可能となる。なお、モールド５として、少なくとも塗布膜３が形成される側がＰＤＭＳのように溶剤吸収性を有しているものであってもよい。この場合、基材１側のみならずモールド５側からも溶剤が吸収されるため、塗布膜３に含まれる溶剤の減少速度を上げることができる。モールド５の厚みは、特に制限はないが、１００μｍ〜１０ｍｍの範囲で適宜設定することができる。モールドの厚みを薄くした場合、剥離の際に曲げることが容易となり、剥離に要する応力を低減することが可能になる。一方で厚くした場合には、外力や自重によるたわみが低減されるため、パターンの位置精度や寸法精度を向上させることができる。このようにモールドを自由に選択することが可能となる事で、厚みの選択性を持たせることも可能となるため、目的に応じて適切にモールド５を設計することも可能となる。   Next, as shown in FIG. 1B, the surface of the mold 5 on which the uneven pattern is formed is brought into contact with the coating film 3a. Thereby, the pattern on the surface side of the substrate 1 of the mold 5 is transferred to the surface of the coating film 3a on the substrate 1 (transfer process). The mold 5 is not particularly limited. For example, glass, such as silicon, metal, quartz glass, soda glass, fluorite, calcium fluoride, magnesium fluoride, acrylic glass, borosilicate glass, polycarbonate, polypropylene, polyethylene, In addition to resin materials such as polyolefins, ceramic materials such as low expansion ceramics can be used. For example, by using silicon or quartz glass that can be processed with high accuracy as the mold 5, it is possible to form a pattern with high accuracy. In addition, as the mold 5, at least the side on which the coating film 3 is formed may have solvent absorbability like PDMS. In this case, since the solvent is absorbed not only from the substrate 1 side but also from the mold 5 side, the reduction rate of the solvent contained in the coating film 3 can be increased. Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of the mold 5, It can set suitably in the range of 100 micrometers-10 mm. When the thickness of the mold is reduced, it becomes easy to bend at the time of peeling, and the stress required for peeling can be reduced. On the other hand, when the thickness is increased, the deflection due to the external force or the own weight is reduced, so that the positional accuracy and dimensional accuracy of the pattern can be improved. Since the mold can be freely selected as described above, it is possible to provide the selectivity of the thickness. Therefore, the mold 5 can be appropriately designed according to the purpose.

図１（ｃ）に示すように、モールド５と基材１との間に塗布膜３を介在させた状態を保持する。これにより、塗布膜３に含まれる溶剤が基材１に吸収され、塗布膜３の硬化が進む。このとき、仮に基材１への塗布膜３の溶剤の吸収速度が、モールド５よりも早くなり、モールド５に形成された凹凸パターンへの充填性が損なわれる場合には、図１（ｂ）や（ｃ）の様態とは異なり、モールドが下側となるようにしても良い。例えばモールド５の上へ塗布膜３を形成し、基材１をこれに接触させるようにしてもよい。あるいは、基材１へ塗布膜３を形成し、速やかにモールド５を接触させ、しかる後に塗布膜３から見てモールドが下側、基材１が上側となるようにしても良い。これにより重力の作用から、塗布膜３の溶剤が基材１へ吸収される速度を低減できるため、吸収によるパターン転写性が低減するのを防ぐことができる。   As shown in FIG. 1C, the state in which the coating film 3 is interposed between the mold 5 and the substrate 1 is maintained. Thereby, the solvent contained in the coating film 3 is absorbed by the substrate 1, and the coating film 3 is cured. At this time, if the absorption rate of the solvent of the coating film 3 to the base material 1 becomes faster than that of the mold 5 and the filling property to the concavo-convex pattern formed on the mold 5 is impaired, FIG. Unlike the mode of (c), the mold may be on the lower side. For example, the coating film 3 may be formed on the mold 5 and the substrate 1 may be brought into contact therewith. Alternatively, the coating film 3 may be formed on the base material 1 and the mold 5 may be brought into contact immediately, and then the mold may be on the lower side and the base material 1 may be on the upper side as viewed from the coating film 3. Thereby, since the speed at which the solvent of the coating film 3 is absorbed by the substrate 1 can be reduced due to the action of gravity, it is possible to prevent the pattern transferability due to absorption from being reduced.

次いで、図１（ｄ）に示すように、基材１上の硬化した塗布膜３からモールド５を離間することにより、モールド５のパターンが塗布膜３ａ側に転写され、例えば、開口部Ｏ１が形成された塗布膜パターン３ｂを形成することができる。このように、基材１と、基材１の一方の側に配置された塗布膜パターン３ｂ（無機膜）と、を備え、基材１の少なくとも一方の側はポーラス構造を有する材料により構成されている構造体を形成することができる。   Next, as shown in FIG. 1D, by separating the mold 5 from the cured coating film 3 on the substrate 1, the pattern of the mold 5 is transferred to the coating film 3a side. The formed coating film pattern 3b can be formed. Thus, the substrate 1 and the coating film pattern 3b (inorganic film) arranged on one side of the substrate 1 are provided, and at least one side of the substrate 1 is made of a material having a porous structure. Structure can be formed.

通常、インプリント時に基材１とモールド５とは所定の間隔をもって配置されることから、開口部Ｏ１内の塗布膜は一部が残膜３ｂ’として残存する。   Usually, since the substrate 1 and the mold 5 are arranged at a predetermined interval during imprinting, a part of the coating film in the opening O1 remains as a remaining film 3b '.

さらに、この残膜３ｂ’を除去したい場合には、図１（ｅ）に示すように、残膜除去のためのリアクティブイオンエッチング等によりエッチバックを行い、残膜を完全に除去することができる。さらに必要に応じて、図１（ｆ）に示すように、例えば、ＣＦ４、ＣＨＦ３などを用いたリアクティブイオンエッチング法などにより、基材１である例えばＳｉ基板を、塗布膜パターン３ｂをマスクとして加工することで、基材１の微細加工を行うことができる。 Further, when it is desired to remove the residual film 3b ', as shown in FIG. 1E, etching back is performed by reactive ion etching or the like for removing the residual film to completely remove the residual film. it can. If necessary, as shown in FIG. 1 (f), for example, a reactive ion etching method using CF 4 , CHF 3 or the like, for example, a Si substrate as a base material 1 and a coating film pattern 3b are formed. By processing as a mask, the substrate 1 can be finely processed.

以上のように、本実施形態によれば、室温インプリントにおいて、塗布膜に含まれる溶剤を減少させる時間を短縮させることができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to shorten the time for reducing the solvent contained in the coating film in the room temperature imprint.

上記の実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、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。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。   In the above-described embodiment, the configuration and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited to these, and can be appropriately changed within a range in which the effect of the present invention is exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.

また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。   Each component of the present invention can be arbitrarily selected, and an invention having a selected configuration is also included in the present invention.

１…基材、３…塗布膜、５…モールド。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base material, 3 ... Coating film, 5 ... Mold.

Claims (4)

室温インプリントによる構造体の製造方法であって、
基材に、無機材料と溶剤を含有する塗布剤を接触させることにより塗布膜を形成する工程と、
前記塗布膜と、モールドとを接触させることにより、前記モールドの表面の形状を前記塗布膜の表面に転写する工程と、を有し、
前記基材は、少なくとも塗布膜が形成される側が溶剤吸収性を有する多孔性のある材料もしくは３次元網目構造の材料であることを特徴とする構造体の製造方法。 A method of manufacturing a structure by room temperature imprinting,
Forming a coating film by bringing a coating material containing an inorganic material and a solvent into contact with a substrate; and
Transferring the shape of the surface of the mold to the surface of the coating film by bringing the coating film into contact with the mold; and
The method for producing a structure according to claim 1, wherein at least the side on which the coating film is formed is a porous material having a solvent absorbability or a material having a three-dimensional network structure. 前記モールドは、シリコン又は石英ガラスであることを特徴とする請求項１に記載の構造体の製造方法。   2. The structure manufacturing method according to claim 1, wherein the mold is made of silicon or quartz glass. 前記モールドは、少なくとも前記塗布膜に対向する側が溶剤吸収性を有することを特徴とする請求項１に記載の構造体の製造方法。   The method for producing a structure according to claim 1, wherein at least a side of the mold facing the coating film has solvent absorbability. 前記無機材料は、シロキサンポリマーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。   The method for producing a structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the inorganic material is a siloxane polymer.
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