JPH10202741A - Mold for fine processing by transfer and production thereof - Google Patents

Mold for fine processing by transfer and production thereof

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JPH10202741A
JPH10202741A JP9014088A JP1408897A JPH10202741A JP H10202741 A JPH10202741 A JP H10202741A JP 9014088 A JP9014088 A JP 9014088A JP 1408897 A JP1408897 A JP 1408897A JP H10202741 A JPH10202741 A JP H10202741A
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JP
Japan
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film
substrate
oxide film
transfer
transfer mold
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Application number
JP9014088A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Sugimura
博之 杉村
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transfer mold for performing fine processing by transfer, having good mold releasability and excellent durability. SOLUTION: The surface of a base plate 1 is processed to form a desired embossed pattern to be transferred and an oxide film 5 is formed on the entire surface of this base plate 1. An org. molecule 7 having a carbon fluoride group at one terminal thereof and a functional group chemically reacting with a hydroxyl group at the other terminal thereof is supplied to the entire surface of the base plate 1 to chemically react the functional group of the molecule 7 with the hydroxyl group of the oxide film 5 to form an org. molecule film 9 on the oxide film 5 of the base plate 1. By this method, a carbon fluoride film can be uniformly formed on the surface of the base plate 1. Since the carbon fluoride film is hard to adhere to a polymer of a material to be transferred, a transfer mold good in mold releasability is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リソグラフィによ
って作製された微細なパターンを、PMMAやポリカー
ボネート樹脂のような高分子材料表面へ転写する技術に
関するものである。さらに詳しくは、ICやLSI等の
半導体素子、またフレネルゾーンプレート等のような緻
密な光学素子を精密に作製するために有用なナノメート
ル微細加工技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for transferring a fine pattern formed by lithography to the surface of a polymer material such as PMMA or polycarbonate resin. More specifically, the present invention relates to a nanometer fine processing technique useful for precisely manufacturing a semiconductor element such as an IC or an LSI or a dense optical element such as a Fresnel zone plate.

【0002】[0002]

【従来の技術】ICやLSI等の半導体素子製造工程の
一つに、半導体基板の表面に微細なIC回路パターンを
形成するためのリソグラフィ工程がある。従来より、こ
のリソグラフィ工程には、フォトリソグラフィ技術が用
いられている。フォトリソグラフィ工程では、基板表面
にフォトレジストを塗布し、予め作製しておいた所定の
パターンのフォトマスクを通して、フォトレジストに紫
外線等の電磁波を照射する。これによってフォトレジス
トにフォトマスク像を焼き付け、この後フォトレジスト
を溶媒で処理することにより、フォトレジストをフォト
マスク像のパターンに加工する。このフォトレジストパ
ターンをエッチングマスクとして半導体基板をエッチン
グ加工している。
2. Description of the Related Art One of the processes for manufacturing semiconductor devices such as IC and LSI includes a lithography process for forming a fine IC circuit pattern on the surface of a semiconductor substrate. Conventionally, a photolithography technique has been used for this lithography process. In the photolithography process, a photoresist is applied to the surface of the substrate, and the photoresist is irradiated with electromagnetic waves such as ultraviolet rays through a photomask having a predetermined pattern prepared in advance. Thus, a photomask image is printed on the photoresist, and then the photoresist is treated with a solvent to process the photoresist into a pattern of the photomask image. The semiconductor substrate is etched using this photoresist pattern as an etching mask.

【0003】しかしながら、このような従来のフォトリ
ソグラフィ技術の場合には、フォトレジストに焼き付け
可能な像の分解能が、光の波長によって制限されるた
め、焼き付け可能な像の分解能には限界があり、たとえ
波長の短い紫外線を用いたとしても、0.1μmより細
かいパターンを作製することはできなかった。
However, in the case of such a conventional photolithography technique, the resolution of an image that can be printed on a photoresist is limited by the wavelength of light, so that the resolution of an image that can be printed is limited. Even if ultraviolet light having a short wavelength was used, a pattern finer than 0.1 μm could not be produced.

【0004】このような欠点を克服し、より微細なパタ
ーンを作りだす技術として、電子線リソグラフィがあ
る。しかしながら、電子線リソグラフィは、細く絞られ
た電子ビームでパターンをひとつひとつ、いわゆる一筆
書きのように描画していくため、パターン描画に著しく
時間がかかるという欠点があった。
There is electron beam lithography as a technique for overcoming such disadvantages and producing finer patterns. However, electron beam lithography draws patterns one by one with a finely focused electron beam, so-called single-stroke writing, and thus has the drawback that it takes a considerable amount of time to draw patterns.

【0005】また、同じくナノメートルスケールの微細
パターン形成技術として、走査型トンネル顕微鏡や電子
間力顕微鏡等の走査型プローブ顕微鏡をもちいたリソグ
ラフィ技術がある。しかし、これらも、電子線リソグラ
フィと同様に、一筆書きのようにパターンをひとつひと
つプローブで描画していくため、パターン描画に時間が
かかるという欠点を有している。
[0005] Similarly, as a technique for forming a fine pattern on the nanometer scale, there is a lithography technique using a scanning probe microscope such as a scanning tunnel microscope or an electron force microscope. However, these methods also have a drawback that, as in the case of electron beam lithography, a pattern is drawn one by one using a probe like a single-stroke drawing, and it takes a long time to draw a pattern.

【0006】電子線や走査型プローブ顕微鏡を用いたい
わゆる一筆書きタイプのリソグラフィが持つ、描画速度
が遅く生産性が低いという欠点を克服するため、これら
のリソグラフィ技術によって作製された微細構造を型と
して用い、基板上に形成したポリマー層に型を押しつけ
てポリマー層の表面に微細構造を転写する技術が提案さ
れている。
In order to overcome the drawbacks of so-called one-stroke type lithography using an electron beam or a scanning probe microscope that the drawing speed is low and the productivity is low, a fine structure produced by these lithography techniques is used as a mold. A technique has been proposed in which a microstructure is transferred onto the surface of a polymer layer by pressing a mold against a polymer layer formed on a substrate.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
微細構造の型をポリマー層に押しつけて転写する技術に
おいては、型とポリマー分子とを離型させることが困難
であり、型をポリマーからはずす際にポリマーが型に付
着して、ポリマーの一部が型表面に残存しやすかった。
そのため、ポリマーに微細構造を精度良く転写できず、
また、型の耐久性も低くなるという問題点があった。
However, in the conventional technique of transferring a microstructured mold by pressing it against a polymer layer, it is difficult to release the mold from the polymer molecules. The polymer adhered to the mold, and a part of the polymer was easily left on the mold surface.
Therefore, the fine structure cannot be transferred to the polymer with high accuracy.
In addition, there is a problem that the durability of the mold is lowered.

【0008】この発明は、以上の通りの事情に鑑みてな
されたものであり、転写によって微細加工をするための
型であって、離型性が良く、より耐久性に優れた転写型
を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a mold for performing fine processing by transfer, which has good releasability and more excellent durability. It is intended to be.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、表面に所望のパターンの凹凸が形
成された基板と、前記基板表面を覆うように配置された
酸化物膜と、前記酸化物膜上に配置された皮膜とを有
し、前記皮膜は、膜表面にのみフッ化炭素を有すること
を特徴とする転写用型が提供される。
According to the present invention, in order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a substrate having a desired pattern of irregularities formed on a surface thereof, and an oxide film disposed so as to cover the substrate surface. And a film disposed on the oxide film, wherein the film has fluorocarbon only on the film surface.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described.

【0011】まず、図1、図2を用いて、本発明の一実
施の形態の転写による微細加工用の型の製造方法につい
て説明する。
First, a method of manufacturing a mold for fine processing by transfer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0012】まず、有機シラン単分子膜をレジストに用
い、走査型プローブ顕微鏡によるリソグラフィ技術によ
って、シリコン基板表面に微細な凹凸形状を作製する。
具体的には、まず、表面を清浄にしたシリコン基板1
を、ヘキサメチルジシラザン分子を含有した気体が満た
された容器中に放置し、シリコン基板1表面の酸化膜2
とヘキサメチルジシラザン分子とを化学反応させる。こ
れにより、図1(a)のようにシリコン基板1上に有機
シラン単分子膜3を形成する。
First, a fine uneven shape is formed on the surface of a silicon substrate by a lithography technique using a scanning probe microscope using an organic silane monomolecular film as a resist.
Specifically, first, the silicon substrate 1 whose surface has been cleaned
Is left in a container filled with a gas containing hexamethyldisilazane molecules, and an oxide film 2
And a hexamethyldisilazane molecule are chemically reacted. Thus, an organic silane monomolecular film 3 is formed on the silicon substrate 1 as shown in FIG.

【0013】つぎに、原子間力顕微鏡プローブ4を単分
子膜3の表面に十分に接近、または接触させる。プロー
ブ4としては、高濃度ドープにより導電性をもたせたシ
リコン素材からなるプローブ、あるいは金属被覆により
導電性を持たせたプローブを用いる。そして、シリコン
基板1とプローブ4との間に電圧を印加することによ
り、単分子膜3のうちプローブ3と接近または接触して
いる部分において、電気化学反応を誘起し、単分子膜3
を局所的に分解する。この電気化学反応は、大気中の酸
素または単分子膜3の表面に吸着している酸素によっ
て、単分子膜3を酸化させ分解する反応である。このよ
うに、プローブ4と単分子膜3とを接近または接触さ
せ、電圧を印加しながら、プローブ4を単分子膜3上で
相対的に走査させることにより、単分子膜3を所望の形
状にパターニングする(図1(b))。
Next, the atomic force microscope probe 4 is brought sufficiently close to or in contact with the surface of the monomolecular film 3. As the probe 4, a probe made of a silicon material having conductivity by high concentration doping or a probe having conductivity by metal coating is used. Then, by applying a voltage between the silicon substrate 1 and the probe 4, an electrochemical reaction is induced in a portion of the monomolecular film 3 approaching or in contact with the probe 3, and the monomolecular film 3
Is locally decomposed. This electrochemical reaction is a reaction in which the monomolecular film 3 is oxidized and decomposed by oxygen in the atmosphere or oxygen adsorbed on the surface of the monomolecular film 3. As described above, the probe 4 and the monomolecular film 3 are brought close to or in contact with each other, and the probe 4 is relatively scanned on the monomolecular film 3 while applying a voltage, so that the monomolecular film 3 has a desired shape. Patterning is performed (FIG. 1B).

【0014】つぎに、単分子膜3をパターニングした試
料を、エッチング液(フッ化アンモニウムと過酸化水素
の混合水溶液)でエッチングする。シリコン基板1のう
ち、プローブ4によって走査されたことによって単分子
膜3が分解され、単分子膜3で覆われていない部分が優
先的にエッチングされ、溝が形成される(図1
(c))。
Next, the sample on which the monomolecular film 3 has been patterned is etched with an etching solution (a mixed aqueous solution of ammonium fluoride and hydrogen peroxide). The monomolecular film 3 of the silicon substrate 1 is decomposed by being scanned by the probe 4, and a portion not covered with the monomolecular film 3 is preferentially etched to form a groove (FIG. 1).
(C)).

【0015】上記プロセスによって凹凸形状を形成した
型の表面を、フッ化炭素分子膜で被覆する。以下、この
工程について説明する。まず、図1(c)の工程によっ
てエッチングした試料6の表面を、一旦、紫外線−オゾ
ン洗浄によりクリーニングする。これにより、プローブ
走査がされなかった範囲に残る単分子膜3が分解される
とともに、試料表面全体が酸化され、2nm程度の厚さ
の清浄なシリコン酸化膜5に覆われる(図2(a))。
このようにして形成されたシリコン酸化膜5の表面に
は、水酸基が存在する。水酸基の存在は、ATR(Atte
nuated Total Reflection)法によって確認できる。な
お、紫外線−オゾン洗浄は、試料6の表面に酸素を供給
し、これに紫外線を照射することによってオゾンを発生
させて洗浄する方法である。
[0015] The surface of the mold having the irregularities formed by the above process is covered with a fluorocarbon molecular film. Hereinafter, this step will be described. First, the surface of the sample 6 etched in the step of FIG. 1C is once cleaned by ultraviolet-ozone cleaning. As a result, the monomolecular film 3 remaining in the area where the probe scanning has not been performed is decomposed, and the entire surface of the sample is oxidized and covered with a clean silicon oxide film 5 having a thickness of about 2 nm (FIG. 2A). ).
Hydroxyl groups are present on the surface of the silicon oxide film 5 thus formed. The presence of hydroxyl groups is determined by ATR (Atte
nuated Total Reflection) method. Note that the ultraviolet-ozone cleaning is a method of supplying oxygen to the surface of the sample 6 and irradiating the surface with ultraviolet light to generate ozone, thereby performing cleaning.

【0016】つぎに、密閉容器8内に、クリーニングし
た試料6と、フッ化炭素の末端がトリメトキシシリル基
で置換された分子、すなわち、フッ化炭素シラン(R−
Si(OCH3)3)の液体7とを入れる。ただし、Rはフ
ッ化炭素を示す。本実施の形態では、フッ化炭素シラン
として、 CF3(CF2)5CH2CH2Si(OCH3)3 を用いる。そして、容器8全体を50〜150℃に加熱
し、フッ化炭素シラン分子を蒸発させる(図2
(b))。これにより、フッ化炭素シラン分子の蒸気が
密閉容器8内の空間を満たし、試料6表面の微細パター
ン内に回り込み、試料6表面の各部においてフッ化炭素
シランのトリメトキシシリル基と、試料6表面の酸化膜
の水酸基とが化学反応し、試料6表面全体にフッ化炭素
シラン分子が固定される。これにより、試料6の表面全
体に、フッ化炭素シラン分子の単分子膜9が形成される
(図2(c))。
Next, in the closed container 8, the cleaned sample 6 and a molecule in which the terminal of the fluorocarbon is substituted by a trimethoxysilyl group, that is, a fluorocarbon silane (R-
And a liquid 7 of Si (OCH 3 ) 3 ). Here, R represents fluorocarbon. In this embodiment mode, CF 3 (CF 2 ) 5 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 is used as fluorocarbon silane. Then, the entire container 8 is heated to 50 to 150 ° C. to evaporate fluorocarbon silane molecules (FIG. 2).
(B)). As a result, the vapor of the fluorocarbon silane molecules fills the space in the closed container 8 and wraps around into the fine pattern on the surface of the sample 6, and the trimethoxysilyl group of the fluorocarbon silane and the surface of the sample 6 Chemically reacts with the hydroxyl groups of the oxide film, and fluorocarbon silane molecules are fixed on the entire surface of the sample 6. Thus, a monomolecular film 9 of fluorocarbon silane molecules is formed on the entire surface of the sample 6 (FIG. 2C).

【0017】このときフッ化炭素シラン分子の一方の端
部のトリメトキシシリル基が試料6側に固定されるた
め、分子の他方の端部のフッ化炭素基が、単分子膜9の
表面側に位置することになる。したがって、この工程に
より、表面にフッ化炭素基を有する単分子膜9を試料6
表面に形成することができる。
At this time, since the trimethoxysilyl group at one end of the fluorocarbon silane molecule is fixed to the sample 6 side, the fluorocarbon group at the other end of the molecule is Will be located. Therefore, by this step, the monomolecular film 9 having a fluorocarbon group on the surface is converted to the sample
Can be formed on the surface.

【0018】なお、単分子膜9の上に、2層目のフッ化
炭素シラン分子の単分子膜が形成される速度は、試料表
面に一層目の単分子膜が形成される速度と比較して格段
に遅いため、密閉容器8中に試料6を入れておく時間を
精密に制御しなくとも、試料6表面に単分子膜9を形成
することができる。
The speed at which the second monolayer of fluorocarbon silane molecules is formed on the monomolecular film 9 is compared with the speed at which the first monolayer is formed on the sample surface. Since the sample 6 is much slower, the monomolecular film 9 can be formed on the surface of the sample 6 without precisely controlling the time for keeping the sample 6 in the closed container 8.

【0019】最後に、単分子膜9が表面に固定された試
料を、有機溶媒と純水によってリンスし乾燥させる。こ
れにより、図2(c)のように、所望の形状にパターニ
ングされ、表面に、酸化膜5、その上に、フッ化炭素シ
ラン分子の単分子膜9を備えた基板1からなる転写型が
完成する。
Finally, the sample having the monomolecular film 9 fixed on the surface is rinsed with an organic solvent and pure water and dried. As a result, as shown in FIG. 2 (c), a transfer mold composed of a substrate 1 having an oxide film 5 on its surface and a monomolecular film 9 of fluorocarbon silane molecules on the surface is patterned as shown in FIG. Complete.

【0020】転写型の単分子膜9は、膜表面にフッ化炭
素基を有する。フッ化炭素は、ポリカーボネートやPM
MA樹脂等のポリマー材料との付着性が著しく低いた
め、単分子膜9で表面が被覆された本実施の形態の転写
型は、型とポリマー材料との離型性も高い。よって、型
の凹凸パターンを精度良くポリマー材料に転写できると
ともに、転写型の再使用回数を増やすことができる。
The transfer type monomolecular film 9 has a fluorocarbon group on the film surface. Fluorocarbon is polycarbonate or PM
Since the adhesion to the polymer material such as the MA resin is remarkably low, the transfer mold of the present embodiment in which the surface is covered with the monomolecular film 9 also has high releasability between the mold and the polymer material. Therefore, the concave and convex pattern of the mold can be accurately transferred to the polymer material, and the number of reuses of the transfer mold can be increased.

【0021】また、上述の工程で形成される単分子膜9
は、酸化膜とフッ化炭素シラン分子との化学反応により
形成されるため、試料表面の蒸着やスパッタリングのよ
うな成膜方法では膜を形成しにくい、基板の凹凸の側面
部分にも、底面部分と同様に一様な厚さの単分子膜9形
成することができる。これにより、型表面のいずれの部
分においても、転写型に被転写材料が付着することを防
止することができる。
Further, the monomolecular film 9 formed in the above-described steps is formed.
Is formed by a chemical reaction between an oxide film and fluorocarbon silane molecules, so that it is difficult to form a film by a film forming method such as vapor deposition or sputtering on a sample surface. In the same manner as described above, the monomolecular film 9 having a uniform thickness can be formed. Thereby, it is possible to prevent the material to be transferred from adhering to the transfer mold at any part of the mold surface.

【0022】さらに、単分子膜9は、化学反応により酸
化膜5に結合しているため、両者は強固に結合してお
り、単分子膜9の膜はがれが生じにくい。
Further, since the monomolecular film 9 is bonded to the oxide film 5 by a chemical reaction, both are strongly bonded, and the monomolecular film 9 is less likely to peel off.

【0023】しかも、単分子膜9は、わずか一分子の厚
さであるため、試料6表面の凹凸形状がナノメートルオ
ーダの微細な凹凸であっても、その形状を損なう心配が
ない。よって、微細なパターンの転写型を作製すること
ができる。
In addition, since the monomolecular film 9 has a thickness of only one molecule, there is no concern that the shape of the surface of the sample 6 is impaired even if it is fine irregularities on the order of nanometers. Therefore, a transfer mold having a fine pattern can be manufactured.

【0024】なお、本実施の形態では、フッ化炭素シラ
ン分子を試料6表面に供給するために、フッ化炭素シラ
ン分子の蒸気で満たされた容器中に試料6を配置する手
法を用いたが、このような気相法ではなく、液相法、例
えば、フッ化炭素シランのメタノール溶液中に、試料6
をディッピングすることによっても、フッ化炭素分子を
試料表面に固定化することができる。
In this embodiment, in order to supply fluorocarbon silane molecules to the surface of the sample 6, a method of arranging the sample 6 in a container filled with vapor of fluorocarbon silane molecules is used. Instead of such a gas phase method, a liquid phase method, for example, in a methanol solution of fluorocarbon silane,
Can also fix fluorocarbon molecules on the surface of the sample.

【0025】また、本実施の形態では、単分子膜9を形
成するための分子として末端官能基はトリメトキシシリ
ル基のフッ化炭素シラン分子を用いたが、酸化膜5の水
酸基と反応する基であれは、そのような基を末端官能基
として有する分子を用いることができる。たとえば、末
端官能基として、トリエトキシシリル基のような別のア
ルコキシシリル基、あるいは、トリクロロシリルのよう
なハロゲン化シリル基を有する分子を用いることができ
る。また、単分子膜9を形成するための分子のフッ化炭
素の炭素鎖の長さも上述の分子の炭素鎖の長さに限定さ
れるものではなく、先端にフッ化炭素基を備えるフッ化
炭素であれば炭素鎖の長さを自由に設計した分子を用い
ることができる。たとえば、具体的には、単分子膜9を
形成するための分子として、下記(1)〜(7)のよう
な分子を用いることができる。
Further, in this embodiment, the terminal functional group is a trimethoxysilyl fluorocarbon silane molecule as a molecule for forming the monomolecular film 9, but a group which reacts with a hydroxyl group of the oxide film 5 is used. In this case, a molecule having such a group as a terminal functional group can be used. For example, a molecule having another alkoxysilyl group such as a triethoxysilyl group or a halogenated silyl group such as trichlorosilyl can be used as the terminal functional group. Further, the length of the carbon chain of the fluorocarbon of the molecule for forming the monomolecular film 9 is not limited to the above-mentioned length of the carbon chain of the molecule. If so, a molecule whose carbon chain length is freely designed can be used. For example, specifically, the following molecules (1) to (7) can be used as molecules for forming the monomolecular film 9.

【0026】[0026]

【化1】 Embedded image

【0027】単分子膜9を形成するための分子として末
端官能基がトリメトキシシリル基やハロゲン化シリル基
を用いた場合には、50℃〜150℃の常温、常圧で酸
化膜5の水酸基と化学反応させることができるため、容
易に単分子膜9を形成することができる。しかし、高温
高圧化でこのプロセスを行うことも可能であり、この場
合には、末端官能基がアルコール基の分子を用い、これ
を酸化膜5の水酸基と反応させ単分子膜9を形成するこ
とができる。
When a trimethoxysilyl group or a halogenated silyl group is used as a terminal functional group as a molecule for forming the monomolecular film 9, the hydroxyl group of the oxide film 5 can be formed at a normal temperature and a normal pressure of 50 ° C. to 150 ° C. And the monomolecular film 9 can be easily formed. However, it is also possible to carry out this process at high temperature and high pressure. In this case, a monomolecular film 9 is formed by using a molecule whose terminal functional group is an alcohol group and reacting the molecule with a hydroxyl group of the oxide film 5. Can be.

【0028】さらに、本実施の形態では、試料6表面を
洗浄するとともに、清浄な酸化膜5を形成するために、
紫外線−オゾン洗浄を行ったが、このプロセスを溶液を
使った洗浄プロセスに代えることも可能である。たとえ
ば、塩酸や硫酸等の酸や、塩酸や硫酸と過酸化水素水と
の混合液で洗浄することにより同様の効果が得られる。
Further, in this embodiment, in order to clean the surface of the sample 6 and to form a clean oxide film 5,
Although ultraviolet-ozone cleaning was performed, this process can be replaced with a cleaning process using a solution. For example, similar effects can be obtained by washing with an acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid, or a mixed solution of hydrochloric acid or sulfuric acid and a hydrogen peroxide solution.

【0029】また、シリコン基板1をエッチングにより
所望のパターンに微細加工する際のレジストとして、本
実施の形態では有機シラン単分子膜3を用い、これに原
子間力顕微鏡プローブから電圧を印加することにより所
望のパターンに加工したが、シリコン基板を所望の微細
構造に加工することのできる方法であれば、この方法に
限らず別の方法を用いることもできる。例えば、通常の
フォトリソグラフィとエッチングとによってシリコン基
板1を微細加工することができる。
In the present embodiment, an organic silane monomolecular film 3 is used as a resist when the silicon substrate 1 is finely processed into a desired pattern by etching, and a voltage is applied to the monomolecular film 3 from an atomic force microscope probe. However, as long as the silicon substrate can be processed into a desired fine structure, another method can be used without being limited to this method. For example, the silicon substrate 1 can be finely processed by ordinary photolithography and etching.

【0030】また、本実施の形態では、試料表面に形成
するフッ化炭素シラン分子の皮膜を単分子膜にしたが、
かならず単分子膜でなければならないわけではなく、2
分子以上が積層された多分子膜にしても同様の効果が得
られる。
In this embodiment, the film of fluorocarbon silane molecules formed on the surface of the sample is a monomolecular film.
It does not necessarily have to be a monomolecular film;
The same effect can be obtained even when a multimolecular film in which molecules are stacked is used.

【0031】つぎに、本実施の形態により作製した転写
型を用いて微細加工を行う方法について説明する。
Next, a method of performing fine processing using the transfer mold manufactured according to the present embodiment will be described.

【0032】まず、圧縮成形による転写によって微細加
工を行う方法について説明する。圧縮成形によって、微
細加工を行う場合には、まず、100〜120℃に転写
型を加熱し、これを例えばアクリル樹脂表面に押しつけ
る。これによって、転写型表面の凹凸パターンを、樹脂
基板上に転写し、樹脂基板を微細加工することができ
る。この際、本実施の形態の転写型は、表面にフッ化炭
素基を有する単分子膜が形成されているため、アクリル
樹脂との離型性がよく、アクリル樹脂に転写型の表面パ
ターンを精密に転写することができる。また、繰り返し
転写しても、アクリル樹脂が転写型に付着することがな
いため、転写型のパターンを損なうことなく繰り返し使
用することができる。
First, a method of performing fine processing by transfer by compression molding will be described. When performing microfabrication by compression molding, first, the transfer mold is heated to 100 to 120 ° C., and this is pressed against, for example, an acrylic resin surface. Thereby, the concave and convex pattern on the transfer mold surface can be transferred onto the resin substrate, and the resin substrate can be finely processed. At this time, since the transfer mold of the present embodiment has a monomolecular film having a fluorocarbon group formed on the surface, the transfer mold has good releasability from the acrylic resin, and the transfer mold surface pattern is precisely formed on the acrylic resin. Can be transferred to Further, even if the transfer is repeated, the acrylic resin does not adhere to the transfer mold, so that the transfer mold can be used repeatedly without damaging the pattern.

【0033】次に紫外線重合樹脂を用いた転写によって
微細加工を行う方法について説明する。転写型と石英ガ
ラスでスペーサーを挟み、転写型と石英ガラスとの間隙
に紫外線重合樹脂を注入する。そして、石英ガラスの裏
側から紫外線を照射し、紫外線重合樹脂を硬化させる。
転写型は、表面にフッ化炭素基を有する単分子膜を形成
されているため、硬化した樹脂の転写型に対する接着性
は、石英ガラスに対する接着性より低いため、そのた
め、転写型と石英ガラスとをはがすと、硬化した樹脂は
石英ガラス側に残る。したがって、石英ガラスを基板と
する樹脂膜パターンを得ることができる。
Next, a method of performing fine processing by transfer using an ultraviolet polymerization resin will be described. A spacer is sandwiched between the transfer mold and the quartz glass, and an ultraviolet polymerization resin is injected into a gap between the transfer mold and the quartz glass. Then, ultraviolet rays are irradiated from the back side of the quartz glass to cure the ultraviolet polymerized resin.
Since the transfer mold is formed with a monomolecular film having a fluorocarbon group on the surface, the adhesiveness of the cured resin to the transfer mold is lower than the adhesiveness to quartz glass. When the resin is removed, the cured resin remains on the quartz glass side. Therefore, a resin film pattern using quartz glass as a substrate can be obtained.

【0034】また、IC等の半導体素子の製造プロセス
のレジストの加工を本実施の形態の転写型を用いた圧縮
成型によって行うことが可能である。この場合、半導体
基板にレジスト膜を形成して加熱し、これに転写型を押
しつけて、レジスト膜に凹凸パターンを転写する。その
後、レジスト膜の凹凸パターンの凹部が貫通孔になる程
度にレジスト全体をエッチングすると、凸部のみにレジ
スト膜が残る。このレジストをエッチングマスクとして
基板をエッチングすることができる。この方法では、フ
ォトリソグラフィのように光を用いないため、光の波長
による分解能の限界がないという利点がある。
The processing of the resist in the process of manufacturing a semiconductor element such as an IC can be performed by compression molding using the transfer mold of the present embodiment. In this case, a resist film is formed on a semiconductor substrate and heated, and a transfer mold is pressed against the resist film to transfer an uneven pattern onto the resist film. Thereafter, when the entire resist is etched to such an extent that the concave portions of the concave-convex pattern of the resist film become through holes, the resist film remains only in the convex portions. The substrate can be etched using this resist as an etching mask. Since this method does not use light unlike photolithography, there is an advantage that the resolution is not limited by the wavelength of light.

【0035】[0035]

【実施例】以下、本発明の一実施例として、回折格子を
製造するための転写型ならびにこれを用いた回折格子の
製造方法について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, as an embodiment of the present invention, a transfer mold for manufacturing a diffraction grating and a method for manufacturing a diffraction grating using the same will be described.

【0036】まず、回折格子用転写型の製造方法を説明
する。図3のように、主平面が11が100面の単結晶
シリコン基板10を1%フッ酸溶液で処理し、基板10
の表面11の自然酸化膜を除去すると同時に、表面を水
素終端化する。表面11が水素終端化された基板10上
に、走査型プローブ顕微鏡の探針12により、両者の間
に電圧を印加しながら走査させる。これにより、表面1
1上に酸化膜13のラインを描く。
First, a method of manufacturing a transfer mold for a diffraction grating will be described. As shown in FIG. 3, a single-crystal silicon substrate 10 whose main plane 11 has 100 surfaces is treated with a 1% hydrofluoric acid solution, and
At the same time as removing the natural oxide film on the surface 11, the surface is terminated with hydrogen. The substrate 10 whose surface 11 is hydrogen-terminated is scanned by a probe 12 of a scanning probe microscope while applying a voltage between the two. Thereby, the surface 1
A line of the oxide film 13 is drawn on 1.

【0037】つぎに、酸化膜13のラインを形成した基
板10を、25重量%のテトラメチルアンモニウムハイ
ドロキサイド水溶液中でエッチングする。エッチング
は、酸化膜13の形成されていない表面で選択的に進行
し、その結果、図5に示したようにシリコン基板10に
微細な溝14が形成される。
Next, the substrate 10 on which the lines of the oxide film 13 are formed is etched in a 25% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide. The etching selectively proceeds on the surface where the oxide film 13 is not formed, and as a result, fine grooves 14 are formed in the silicon substrate 10 as shown in FIG.

【0038】この後、上述の実施の形態と同様に、シリ
コン基板10を紫外線−オゾン洗浄することにより、溝
14が形成されたシリコン基板10の表面全体に清浄な
酸化膜を形成する。さらに、フッ化アルキルシランの蒸
気が満たされた容器中に基板10を配置することによ
り、上述の実施の形態と同様に、シリコン基板10の表
面に単分子膜を形成する。単分子膜は、表面にフッ化炭
素基を有する。以上により、回折格子用の転写型15が
作製できる。
Thereafter, similarly to the above-described embodiment, the silicon substrate 10 is subjected to ultraviolet-ozone cleaning to form a clean oxide film on the entire surface of the silicon substrate 10 in which the grooves 14 are formed. Furthermore, a monomolecular film is formed on the surface of the silicon substrate 10 by arranging the substrate 10 in a container filled with the vapor of fluorinated alkylsilane, as in the above-described embodiment. The monomolecular film has a fluorocarbon group on the surface. As described above, the transfer mold 15 for the diffraction grating can be manufactured.

【0039】つぎに、この転写型15を用いて、回折格
子を製造する方法について説明する。
Next, a method of manufacturing a diffraction grating using the transfer mold 15 will be described.

【0040】まず、被転写材であるアクリル樹脂基板1
6をガラス転移点以上の温度に加熱し、これに転写型1
5を押しつけて、転写型15の溝14形状をアクリル樹
脂基板上に転写する(図6)。転写後、アクリル樹脂基
板16から転写型15を剥離すると回折格子17を得る
ことができる。
First, the acrylic resin substrate 1 as a transfer material
6 was heated to a temperature equal to or higher than the glass transition point.
5 is pressed to transfer the shape of the groove 14 of the transfer die 15 onto the acrylic resin substrate (FIG. 6). After the transfer, the transfer mold 15 is separated from the acrylic resin substrate 16 to obtain the diffraction grating 17.

【0041】本実施例の転写型15は、表面にフッ化炭
素基を有する単分子膜で被覆されているため、アクリル
樹脂基板16と転写型15とをきれいに離型することが
できる。また、単分子膜の厚さが、一分子と非常に薄い
ため、溝14がナノメートルオーダの凹凸であっても、
溝形状を損なうことなく単分子膜で被覆できるため、ピ
ッチがナノメートルオーダの回折格子を容易に転写によ
り製造することができる。また、転写型は、単分子膜を
備えているため、アクリル樹脂が付着して溝形状が損な
われることがなく、繰り返し使用できる。このため、転
写により、ピッチがナノメートルオーダの回折格子を量
産することができる。
Since the transfer mold 15 of this embodiment is covered with a monomolecular film having a fluorocarbon group on its surface, the acrylic resin substrate 16 and the transfer mold 15 can be separated from each other cleanly. In addition, since the thickness of the monomolecular film is extremely small, ie, one molecule, even if the groove 14 has irregularities on the order of nanometers,
Since a monomolecular film can be coated without impairing the groove shape, a diffraction grating having a pitch on the order of nanometers can be easily manufactured by transfer. In addition, since the transfer type has a monomolecular film, it can be repeatedly used without the acrylic resin adhering to the groove shape being damaged. For this reason, a diffraction grating having a pitch on the order of nanometers can be mass-produced by transfer.

【0042】[0042]

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、転写に
よって微細加工を行うための型であって、離型性が良
く、しかも、耐久性に優れた転写型を提供することが可
能である。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a transfer mold for performing fine processing by transfer, which has good releasability and excellent durability. It is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a),(b),(c)本発明の一実施の形態
の転写型の製造工程を示す断面図。
FIGS. 1A, 1B, and 1C are cross-sectional views showing steps of manufacturing a transfer mold according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a),(b),(c)本発明の一実施の形態
の転写型の製造工程を示す断面図。
FIGS. 2A, 2B, and 2C are cross-sectional views illustrating steps of manufacturing a transfer mold according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例の回折格子用の転写型の製造
工程を示す説明図。
FIG. 3 is an explanatory view showing a manufacturing process of a transfer mold for a diffraction grating according to one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例の回折格子用の転写型の製造
工程を示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory view showing a manufacturing process of a transfer mold for a diffraction grating according to one embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例の回折格子用の転写型の製造
工程を示す説明図。
FIG. 5 is an explanatory view showing a manufacturing process of a transfer mold for a diffraction grating according to one embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例の転写型を用いて、回折格子
を製造する工程を示す説明図。
FIG. 6 is an explanatory view showing a step of manufacturing a diffraction grating using the transfer mold according to one embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例の転写型を用いて、回折格子
を製造する工程を示す説明図。
FIG. 7 is an explanatory view showing a step of manufacturing a diffraction grating using the transfer die according to one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・シリコン基板、2・・・酸化膜、3・・・有機
シラン単分子膜、4・・・プローブ、5・・・酸化膜、
6・・・試料、7・・・フッ化炭素シランの液体、8・
・・密閉容器、9・・・フッ化炭素シラン分子の単分子
膜、10・・・単結晶シリコン基板、11・・・基板表
面、12・・・探針、13・・・酸化膜、14・・・
溝、15・・・転写型、16・・・アクリル樹脂基板、
17・・・回折格子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... Oxide film, 3 ... Organosilane monomolecular film, 4 ... Probe, 5 ... Oxide film,
6 ... sample, 7 ... fluorocarbon silane liquid, 8.
..Closed container, 9: monomolecular film of fluorocarbon silane molecules, 10: single crystal silicon substrate, 11: substrate surface, 12: probe, 13: oxide film, 14 ...
Groove, 15: transfer type, 16: acrylic resin substrate,
17 ... Diffraction grating.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】表面に所望のパターンの凹凸が形成された
基板と、 前記基板表面を覆うように配置された酸化物膜と、 前記酸化物膜上に配置された皮膜とを有し、 前記皮膜は、前記酸化物膜と化学的に結合し、かつ、膜
表面部にのみフッ化炭素を有することを特徴とする転写
用型。
A substrate having a desired pattern of irregularities formed on a surface thereof; an oxide film disposed so as to cover the substrate surface; and a film disposed on the oxide film. A transfer mold, wherein the film is chemically bonded to the oxide film and has fluorocarbon only on the film surface.
【請求項2】請求項1において、前記皮膜は、末端にフ
ッ化炭素基を有する有機分子からなることを特徴とする
転写用型。
2. The transfer mold according to claim 1, wherein the film is made of an organic molecule having a terminal carbon fluoride group.
【請求項3】請求項2において、前記皮膜は、前記有機
分子の単分子膜であることを特徴とする転写用型。
3. The transfer mold according to claim 2, wherein the film is a monomolecular film of the organic molecule.
【請求項4】表面に所望のパターンの凹凸が形成された
基板と、 前記基板表面を覆うように配置された酸化物膜と、 前記酸化物膜上に配置された、フッ化炭素を含む皮膜と
を有し、 前記酸化物膜は、前記皮膜と化学的に結合していること
を特徴とする転写用型。
4. A substrate having a desired pattern of irregularities formed on a surface thereof; an oxide film disposed to cover the substrate surface; and a film containing carbon fluoride disposed on the oxide film. Wherein the oxide film is chemically bonded to the film.
【請求項5】基板の表面を転写すべき所望の凹凸パター
ンに加工する第1の工程と、 前記基板の表面全体に酸化物膜を形成する第2の工程
と、 一端にフッ化炭素基を有し、他端に水酸基と化学反応す
る官能基を有する有機分子を前記基板表面全体に供給す
ることにより、前記酸化物膜の水酸基と前記官能基とを
化学反応させ、前記基板の酸化物膜上に前記有機分子の
皮膜を形成する第3の工程とを有することを特徴とする
転写用型の製造方法。
5. A first step of processing the surface of the substrate into a desired concavo-convex pattern to be transferred, a second step of forming an oxide film on the entire surface of the substrate, and a fluorocarbon group at one end. By supplying an organic molecule having a functional group that chemically reacts with a hydroxyl group at the other end to the entire surface of the substrate, the hydroxyl group of the oxide film and the functional group chemically react with each other to form an oxide film on the substrate. A third step of forming a film of the organic molecule thereon.
【請求項6】請求項5において、前記第3の工程では、
前記有機分子を前記基板表面全体に供給するために、前
記有機分子の蒸気が満たされた空間に前記基板を配置す
ることを特徴とする転写用型の製造方法。
6. The method according to claim 5, wherein in the third step,
A method for manufacturing a transfer die, comprising: disposing the substrate in a space filled with vapor of the organic molecule in order to supply the organic molecule to the entire surface of the substrate.
【請求項7】請求項5において、前記有機分子として、
フッ化炭素シランを用いることを特徴とする転写用型の
製造方法。
7. The method according to claim 5, wherein the organic molecule is
A method for producing a transfer mold, comprising using fluorocarbon silane.
【請求項8】請求項5において、前記第2の工程では、
前記基板の表面全体に酸化物膜を形成するために、前記
基板表面をオゾン処理することを特徴とする転写用型の
製造方法。
8. The method according to claim 5, wherein in the second step,
A method for manufacturing a transfer mold, wherein the surface of the substrate is subjected to ozone treatment in order to form an oxide film on the entire surface of the substrate.
【請求項9】請求項5において、前記第1の工程では、
前記凹凸パターンを形成するために、前記基板上にレジ
スト膜を形成し、このレジスト膜にプローブを接近さ
せ、プローブと基板との間に電圧を印加することによ
り、前記レジスト膜を局部的に分解し、このレジスト膜
をエッチングマスクとして前記基板をエッチングするこ
とを特徴とする転写用型の製造方法。
9. The method according to claim 5, wherein in the first step,
In order to form the uneven pattern, a resist film is formed on the substrate, a probe is brought close to the resist film, and a voltage is applied between the probe and the substrate to locally decompose the resist film. And etching the substrate using the resist film as an etching mask.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010214859A (en) * 2009-03-18 2010-09-30 Dainippon Printing Co Ltd Mold for nanoimprinting and manufacturing method for the same
JP2013224035A (en) * 2013-06-05 2013-10-31 Dainippon Printing Co Ltd Method of manufacturing nanoimprint mold

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