KR101654095B1 - 나노임프린팅 방법, 액적 배치 패턴의 작성 방법, 및 기판 가공 방법 - Google Patents

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Abstract

잉크젯법을 이용하여 레지스트 제료의 액적으로 기판을 코팅하는 나노임프린팅 방법에 있어서, 요철 패턴이 전사된 레지스트 필름의 잔막 두께의 불균일 및 잔류 기체로 인한 결함을 억제한다. 잉크젯법을 사용하여 레지스트 재료의 액적 D로 기판을 코팅하는 나노임프린팅 방법에 있어서, 라인 형상 요철 패턴 P1의 라인 방향과 실질적으로 평행한 A방향에 따른 액적 D 간의 간격 Wa는 A방향과 실질적으로 수직인 B방향에 따른 액적 D 간격보다 더 길도록 액적 D을 기판 3에 코팅한다.

Description

나노임프린팅 방법, 액적 배치 패턴의 작성 방법, 및 기판 가공 방법{NANOIMPRINTING METHOD, METHOD FOR PRODUCING A DROPLET ARRANGEMENT PATTERN, AND METHOD FOR FABRICATING SUBSTRATES}
본 발명은 요철의 미세한 패턴을 갖는 몰드를 이용한 나노임프린팅 방법, 특히 잉크젯법을 사용한 레지스트로 기판을 코팅한 후 나노임프린팅을 행하는 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 나노임프린팅 방법에 사용되는 액적 배치 패턴의 작성 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 나노임프린팅 방법 및 액적 배치 패턴의 작성 방법을 이용하여 기판을 가공하는 방법에 관한 것이다.
DTM(디스크리트 트랙 미디어) 및 BPM(비트 패턴 미디어) 등의 자기기록매체 및 반도체 소자의 제조의 적용에 있어서 피가공물 상에 코팅된 레지스트에의 패턴을 전사시키기 위해 나노임프린팅 방법을 이용하는 패턴 전사 기술의 이용에 관하여 기대가 높다.
나노임프린팅 방법은 광 디스크 제작에 이용되는 공지의 엠보싱 기술의 발전이다. 나노임프린팅 방법에 있어서, 요철 패턴 상에 형성된 몰드 원형(일반적으로 스탬퍼 또는 템플릿이라 불림)은 피가공물 상에 코팅된 레지스트에 대해 프레싱된다. 레지스트에의 원형의 프레싱은 레지스트가 역학적으로의 변형 또는 유동하게 하여 미세 패턴을 정밀하게 전사시킨다. 몰드를 1회 제작하면, 나노 레벨 미세 구조를 간단한 방법으로 반복적으로 몰딩할 수 있다. 따라서, 나노임프리팅 방법은 유해한 폐기물 및 배출물이 매우 적은 경제적인 전사 기술이다. 따라서, 다양한 분야에 있어서 나노임프린팅 방법의 적용에 대하여 기대가 높아지고 있다.
종래의 나노임프린팅 방법에 있어서, 피가공물은 스핀 코트법 등에 의해 레지스트에 균일하게 코팅되어 레지스트 필름을 형성한다. 그 후, 요철 패턴을 갖는 몰드의 패턴은 레지스트 필름에 대해 프레싱하여 패턴을 전사시킨다. 그러나, 이러한 방법으로 패턴 전사를 행하는 경우, 패턴이 전사된 레지스트 필름의 잔막(임프린트 몰딩 시에 프레싱되지 않고, 몰드의 요철 패턴의 볼록부에 상응하는 위치에 남아있는 레지스트 필름 잔사; 또한 "잔사"라고 함)의 두께 불균이 생기는 경우가 있다. 이러한 경우, 잔막은 통상 가장 두꺼운 잔막이 제거될 수 있도록 설정하여 드라이 에칭에 의해 제거된다. 이러한 제거 시, 얇은 잔막 부분에 베이스막이 에칭되고, 마스크로서 남아있는 패턴의 볼록부가 지나치게 에칭되어 기판의 가공 정도가 저하된다는 등의 문제가 발생한다. 이것은 면적이 큰 볼록부의 상부면(임프린팅 시 레지스트 필름에 대향하는 표면)에 가해지는 압력 및 면적이 작은 볼록부의 상부면에 가해지는 압력이 다르기 때문이라고 여겨진다. 요철 패턴은 성질에 의해 폭이 다른 볼록부 또는 오목부, 및 패턴을 레지스트에 프레싱할 때 레지스트의 도피로가 되는 거칠고 미세한 오목부를 가지고 있어도 레지스트가 균일하게 코팅되는 것이 다른 요인이다.
상기 관점에 대하여, 일본 PCT 공개 2008-502157호, 및 미국 특허 출원 공개 20090014917호, 20090115110호, 20070228593호, 및 20090148619호에는 잉크젯법을 이용하여 몰드를 피가공물에 프레싱할 때 요철 패턴의 패턴 밀도(요철 패턴을 위에서 바라보았을 때의 단위면적당 요철의 비율)에 따라 피가공물의 각 영역에 코팅되는 레지스트의 양을 조정하는 방법이 개시되어 있다. 즉, 상기 기재된 공보에서는 잉크젯법을 이용하여 레지스트 재료의 액적이 패턴 밀도에 따라 피가공물 상에 배치된 위치분포(액적 배치 패턴)을 최적화함으로써 잔막 두께의 불균일을 감소시킨다.
또한, 일본 미심사 공개된 특허 공보 2008-042187호에는 액적량 및 코팅 순서를 조정하는 방법이 개시되어 있어 액적이 코팅되는 타이밍 간의 시간차로 인해 성분의 증발 시간이 달라지는 문제를 해결한다.
그러나, 상기 공보에 개시된 방법은 몰드를 액적에 프레싱할 때 액적은 등방성으로 확산되는 것으로 추정되고, 인접한 액적 간의 간격이 최소가 되도록 액적 배치를 결정한다. 따라서, 패턴이 라인으로 형성된 요철 패턴의 영역에 있어서 잔막 두께의 두께 불균일 및 잔류 기체로 인한 결함이 생긴다는 문제가 계속되고 있다.
본 발명은 상기 상황의 관점으로부터 개선되어 왔다. 본 발명의 목적은 잉크젯법을 이용하여 레지스트 재료의 액적으로 기판을 코팅하는 나노임프린팅 방법에 있어서 요철 패턴이 전사된 레지스트 필름의 잔막 두께의 불균일 및 잔류 기체로 인한 결함을 억제하는 나노임프린팅 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 잉크젯법을 이용하여 요철 패턴이 전사된 레지스트 필름의 잔막 두께의 불균일 및 잔류 기체로 인한 결함이 억제될 수 있게 하는 레지스트 재료의 액적으로 기판을 코팅하는 나노임프린팅 방법에 있어서 이용될 수 있는 액적 배치 패턴을 작성하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 요철 패턴이 전사된 레지스트 필름의 잔막 두께의 불균일 및 잔류 기체로 인한 결함을 억제함으로써 고정밀도 및 고수율의 기판 가공을 가능하게 하는 기판 가공법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 나노임프린팅 방법으로서:
잉크젯법에 의해 기판을 레지스트 필름의 복수의 액적으로 코팅하고;
액적으로 코팅을 행한 기판 표면에 몰드의 라인 형상의 요철 패턴을 프레싱사여 기판 상에 액적을 확산시키고, 확산된 복수의 액적 간의 결합에 의해 이루어지는 레지스트 필름을 형성하여 레지스트 필름에 라인 형상의 요철 패턴을 전사시키는 것을 포함한다.
라인 형상 요철 패턴을 기판에 프레싱할 때 라인 형상 요철 패턴에 대향하는 기판의 라인 전사 영역 내에 라인 형상 요철 패턴의 라인 방향과 실질적으로 평행한 A방향의 액적 간의 간격은 A방향과 실질적으로 수직인 B방향의 액적 간의 간격보다 길도록 기판 상에 액적을 코팅한다.
본 명세서에 있어서, "라인 형상 요철 패턴"이란 패턴을 액적에 프레싱할 때 패턴의 형상으로 인해 액적의 형상이 거의 타원이 되도록 액정의 확산 방향으로 이방성이 생기는 요철 패턴을 말한다. 가장 전형적인 라인 형상 요철 패턴은 라인 앤드 스페이스 형상의 요철 패턴이다. 라인 형상 요철 패턴은 몰드 표면 상에 요철 패턴 중 적어도 일부를 포함해도 좋다.
"확산된 복수의 액적 간의 결합에 의해 이루어지는 레지스트 필름"이란 레지스트 재료의 액적이 확산될 때 프레싱함으로써 서로 확산 결합되어 스페이스가 중복된 액적에 의해 형성된 레지스트 재료의 필름을 말한다.
"라인 전사 영역"이란 라인 형상 요철 패턴을 기판에 프레싱할 때 라인 형상 요철 패턴에 대향하는 기판 영역을 말한다.
"라인 형상 요철 패턴의 라인 방향"이란 몰드의 패턴 형성 표면에 따른 방향으로부터 액적을 확산시키기 쉬운 방향을 말한다.
"라인 방향과 실질적으로 평행한 A방향"이란 라인 형상 요철 패턴의 라인 방향 이외에 본 발명의 작용 효과를 얻을 수 있는 범위 내에서 라인 형상 요철 패턴의 라인 방향에 거의 동등한 방향을 포함한다.
"A방향과 실질적으로 수직인 방향"이란 A방향에 수직인 방향 이외에 본 발명의 작용 효과가 얻어질 수 있는 범위 내에서 A방향에 수직인 방향에 거의 동등한 방향을 포함한다.
"A방향에 따른 액적 간의 간격" 또는 "B방향에 따른 액적 간의 간격"이란 액적과 A방향 또는 B방향에 따른 액적으로부터 멀리 떨어져 있는 다른 액적 간의 A방향 또는 B방향에 따른 거리를 말한다. 복수의 다른 액적이 있는 경우, 간격은 가까이 인접한 액적의 거리를 말한다.
또한, 본 발명의 제 1 나노임프린팅 방법은 A방향에 따른 액적 간의 평균 간격 Wa와 B방향에 따른 액적 간의 평균 간격 Wb 사이의 비 Wa/Wb는 하기 식(1)을 만족하는 것이 바람직하다.
Figure 112012088201343-pct00001
본 명세서에 있어서, V는 각각의 코팅된 액적의 평균 체적을 나타내고, d는 액적 확산 후 요철 패턴이 전사된 레지스트 필름(잔막 포함)의 목표 평균 두께를 나타낸다.
본 명세서에 있어서, "액적 간의 평균 간격"이란 기판 상에 배치된 복수의 액적의 중심 좌표 간격을 라인 전사 영역 내에 적어도 2개소를 측정함으로써 얻어지는 값이다. 라인 형상 요철 패턴이 불연속적으로 변화되는 경우, 라인 전사 영역은 라인 형상 요철 패턴을 연속적인 영역으로 분할해도 좋고, 액적 간의 평균 간격은 각 분할된 영역에 대해 측정되어도 좋다.
잉크젯 헤드의 토출 성능, 액체 및 기판의 표면 성질 간의 양립성, 잉크젯 장치를 이용할 수 있는 환경 조건(온도 등), 및 잉크젯 묘화 시 XY 주사계의 정밀도에 의해 잉크젯법에 있어서의 액적 간의 간격의 설정값과 실제값 사이의 차이가 생긴다. 따라서, 잉크젯법에 의해 기판 상에 액적을 배치할 때 잉크젯 프린터 시스템을 설정하는 것으로부터 차이가 A방향 및 B방향에 따른 액적 간의 간격에 있어서 발생할 가능성이 있다. 따라서, 복수의 액적의 중심 좌표 간격을 실질적으로 측정 및 조정할 필요가 있다.
본 발명의 제 1 나노임프린팅 방법에 있어서, 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 A방향의 해상도가 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 B방향의 해상도보다 낮게 설정되도록 액적으로 코팅하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 나노임프린팅 방법에 있어서,
A방향 및 B방향 중 하나는 잉크젯법에 있어서 주 주사 방향으로 설정하고, 또한 다른 하나는 잉크젯법에 있어서의 부 주사 방향으로 설정되고;
상기 잉크젯 헤드는 상기 복수의 액적이 각각 배치되는 위치에 상응하는 복수의 격자점으로 이루어지는 액적 배치 패턴에 따라 액적을 코팅할 때, 상기 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격은 상기 부 주사 방향에 따른 상기 잉크젯 헤드의 잉크 토출구 간의 실효 간격의 정수배가 되도록 설정하는 것이 바람직하다.
본 명세서에 있어서, "부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격"이란 하나의 격자점과 다른 격자점 간의 부 주사 방향에 따른 최소 거리를 말한다.
"잉크 토출구 간의 실효 간격"이란 하나의 잉크 토출구와 다른 잉크 토출구 간의 부 주사 방향에 따른 최소 거리를 말한다.
본 발명의 제 2 나노임프린트 방법은:
잉크젯법에 의해 레지스트 재료의 복수의 액적으로 기판을 코팅하는 공정; 및
상기 액적으로 코팅을 행한 기판의 표면 상에 직선 형상 요철 패턴을 프레싱하여 상기 기판 상에 액적을 확산시켜서 상기 확산된 복수의 액적 간의 결합에 의해 이루어지는 레지스트 필름을 형성하고, 상기 레지스트 필름 상에 직선 형상의 요철 패턴을 전사하는 공정을 포함하는 나노임프린팅 방법으로서:
상기 액적은 상기 직선 형상 요철 패턴을 상기 기판에 프레싱할 때 상기 직선 형상 요철 패턴에 대향하는 기판의 직선 전사 영역 내에 상기 복수의 액적이 각각 배치되는 위치에 상응하는 복수의 격자점으로 이루어지는 액적 배치 패턴에 따른 상기 기판 상에 코팅되고;
상기 액적 배치 패턴은 상기 직선 형상 패턴의 볼록부의 라인 방향과 실질적으로 평행한 A방향 및 상기 A방향과 실질적으로 평행한 B방향으로 각각 주기성을 갖는 기본 단위 격자를 갖고, 상기 A방향의 주기성의 주기는 상기 B방향의 주기성의 주기보다 긴 것을 포함한다.
본 명세서에 있어서, "직선 형상 요철 패턴"이란 상기 라인 형상 요철 패턴이고, 특히 패턴을 액적에 프레싱할 때 복수 액적의 타원 형상의 장축이 단일 방향으로 향하는 요철 패턴을 말한다.
"직선 전사 영역"이란 직선 형상 요철 패턴을 기판에 프레싱할 때 직선 형상 요철 패턴에 대향하는 기판 영역을 말한다.
"직선 형상 요철 패턴의 라인 방향"이란 상기 라인 방향을 말하고, 특히 복수 타원의 장축에 따른 방향을 말한다.
"복수의 액적이 각각 배치되는 위치에 상응하는 복수의 격자점으로 이루어지는 액적 배치 패턴"이란 기판 상에 액적을 배치할 때 액적 배치의 기준으로서 기능하는 복수의 액적의 배치를 나타내는 격자점 군으로 이루어지는 2차원 좌표계를 말한다.
"기본 단위 격자"란 주기성을 갖는 액적 배치 패턴의 최소 반복 단위를 말한다.
또한, A방향의 단일 주기를 나타내는 벡터 a의 시작점 및 B방향의 단일 주기를 나타내는 시작점이 단일 격자점으로 설정되어 기본 단위 격자가 벡터 a 및 벡터 b에 의해 평행 사변형으로 형성된 경우, 각 기본 단위 격자는 L1=0·a+0·b 및 L2=1/2·a+1/2·b 격자점을 포함하는 단위 구조인 것이 바람직하다.
본 명세서에 있어서, "단위 구조"란 기본 단위 격자로 이루어지는 격자점의 구체적인 배치를 말한다. 즉, 액적 배치 패턴으로 이루어지는 격자점 군은 단위 구조를 갖는 기본 단위 격자의 반복으로 표현된다.
또한, A방향의 단일 주기의 길이 Ta와 B방향의 단일 주기의 길이 Tb 간의 비 Ta/Tb는 하기 식(2)을 만족하는 것이 바람직하다.
Figure 112012088201343-pct00002
본 명세서에 있어서, V는 기본 단위 격자의 대표 격자점에 상응하는 액적의 평균 체적을 나타내고, d는 레지스트 필름(잔막 포함)의 평균 두께를 나타낸다.
본 발명의 제 2 나노임프린팅 방법에 있어서, 액적을 도포하는 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 A방향의 해상도는 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 B방향의 해상도보다 낮게 설정되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 2 나노임프린팅 방법에 있어서, A방향 및 B방향 중 하나를 잉크젯법에 있어서 주 주사 방향으로 설정하고, 다른 하나를 잉크젯법에 의해 부 주사 방향으로 설정하는 것이 바람직하다.
복수의 액적이 각각 배치되는 위치에 상응하는 복수의 격자점으로 이루어지는 액적 배치 패턴에 따라 액적을 코팅할 때, 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격이 부 주사 방향에 따른 잉크젯 헤드의 잉크 토출구 간의 실효 간격의 정수배가 되도록 잉크젯 헤드를 설정한다.
잉크젯법에 의해 레지스트 재료의 복수의 액적으로 제 1 기판을 코팅하고, 상기 액적으로 코팅된 제 1 기판의 표면 상에 몰드의 라인 형상 요철 패턴을 프레싱하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법에 이용되는 액적 배치의 기준이 되는 본 발명의 액적 배치 패턴을 작성하는 방법으로서:
상기 제 1 기판과 다른 제 2 기판 상에 레지스트의 복수의 액적을 표준량으로 코팅하는 공정;
라인 형상 요철 패턴과 동일한 요철 패턴을 갖는 제 2 몰드를 액적으로 코팅된 제 2 기판 표면에 프레싱하여 액적이 서로 접촉하는 정도로 액적을 확산시키는 공정;
상기 확산된 표준량의 액적 형상을 타원에 근사시키는 공정;
상기 타원의 배치를 측정하는 공정;
복수의 타원이 조밀하게 패킹되도록 측정된 타원의 배치를 재배치하는 공정;
상기 재배치된 복수의 타원의 각각의 중심을 격자점으로서 설정함으로써 복수의 액적이 배치되는 위치에 상응하는 복수의 격자점으로 이루어지는 액적 배치 패턴을 얻는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서에 있어서, "표준량"이란 제 1 기판을 레지스트 재료의 복수의 액적으로 코팅할 때, 액적당 레지스트 재료의 근사치를 말한다.
제 2 기판에 제 2 몰드를 프레싱할 때 "액적이 서로 접촉하는 정도로 액적을 확산시킨다"란 제 2 기판에 제 2 몰드를 완전히 프레싱하지 않고, 액적이 서로 접촉한 상태로 프레싱 작업을 정지시키고, 제 2 기판에 제 2 몰드를 반복적으로 완전히 프레싱한 후 액적이 서로 접촉하도록 액적 및 액적 배치 패턴당 레지스트 재료의 양을 조정하는 것을 말한다.
본 발명의 제 3 나노임프린팅 방법은:
상기 잉크젯법에 의해 기판을 레지스트 재료의 복수의 액적으로 코팅하는 공정; 및
상기 액적으로 코팅된 기판의 표면 상에 몰드의 라인 형상 요철 패턴을 프레싱하여 상기 기판 상에 액적을 확산시키고, 상기 확산된 복수의 액적 간의 결합에 의해 이루어지는 레지스트 필름을 형성하고, 레지스트 필름 상에 상기 라인 형상의 요철 패턴을 전사시키는 공정을 포함하는 나노임프린팅 방법으로서;
본 발명의 액적 배치 패턴의 작성 방법에 의해 작성된 액적 배치 패턴에 따라 기판 상에 액적을 코팅하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 나노임프린팅 방법에 있어서,
액적이 코팅된 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 타원의 장축 방향의 해상도는 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 타원의 단축 방향의 해상도보다 더 낮게 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 3 나노임프린팅 방법에 있어서, 장축 방향 및 단축 방향 중 하나는 잉크젯법의 주 주사 방향으로 설정하고, 다른 하나는 잉크젯법의 부 주사 방향으로 설정하고;
복수의 액적이 각각 배치되는 위치에 상응하는 복수의 격자점으로 이루어지는 액적 배치 패턴에 따라 액적을 코팅할 때, 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격이 부 주사 방향에 따른 잉크젯 헤드의 잉크 토출구 간의 실효 간격의 정수배가 되도록 잉크젯 헤드를 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기판 가공 방법은:
요철 패턴이 형성된 레지스트 필름을 상기 기재된 본 발명의 나노임프린팅 방법으로 기판 상에 형성되고;
마스크로서 레지스트 필름을 사용하여 드라이 에칭을 행하고, 레지스트 필름 상에 전사된 요철 패턴에 상응하는 요철 패턴을 형성하여 소정의 패턴을 갖는 기판을 얻는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1 나노임프린팅 방법에 있어서, 라인 형상 요철 패턴의 라인 방향과 실질적으로 평행한 A방향에 따른 액적 간의 간격이 A방향과 실질적으로 수직인 B방향에 따른 액적 간의 간격보다 더 길도록 기판상에 액적을 코팅한다. 즉, 라인 방향을 고려하여 액적을 배치한다. 따라서, 라인 형상 요철 패턴의 패턴 형상으로 인해 액적의 확산 방향에 이방성이 생겨도 액적은 균일하게 확산될 수 있다. 그 결과, 잉크젯법을 이용해서 레지스트 재료의 액적으로 기판을 코팅한 후 나노임프린팅을 행하는 나노임프린팅 방법에 있어서 요철 패턴이 전사된 잔류 레지스트 필름의 두께 불균일 및 잔류 기체로 인한 결함이 억제될 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 나노임프린팅 방법에 있어서, 액적은 액적 배치 패턴에 따라 기판의 직선 전사 영역에 코팅된다. 액적 배치 패턴은 라인 형상 요철 패턴의 라인 방향과 실질적으로 평행한 A방향, 및 B방향에 거의 수직인 B방향 모두에 주기성을 갖는 기본 단위 격자를 갖는다. A방향의 주기성의 주기는 B방향의 주기성의 주기보다 길고, 즉, 라인 방향을 고려하여 액적을 배치한다. 따라서, 제 2 나노임프린팅 방법은 본 발명의 제 1 나노임프린팅 방법에 의해 나타내어지는 것과 동일한 유리한 효과를 나타낸다.
본 발명의 제 1 및 제 2 나노임프린팅 방법에 있어서, 액적을 코팅하는 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 A방향의 해상도를 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 B방향의 해상도보다 낮게 설정하는 배치를 선택해도 좋다. 이 경우, 전체로서 잉크젯 프린터의 해상 성능을 유지하면서 액적 토출 시의 스루풋을 향상시킬 수 잇다.
본 발명의 제 1 및 제 2 나노임프린팅 방법에 있어서, A방향 및 B방향 중 하나를 잉크젯법에 있어서의 주 주사 방향으로 설정하고, 다른 하나는 잉크젯법에 있어서의 부 주사 방향으로 설정하고; 복수의 액적이 각각 배치되는 위치에 상응하는 복수의 격자점으로 이루어지는 액적 배치 패턴에 따라 액적을 코팅할 때, 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격이 부 주사 방향에 따른 잉크젯 헤드의 잉크 토출구 간의 실효 간격의 정수배가 되도록 잉크젯 헤드를 설정하는 배치를 선택해도 좋다. 이 경우, 액적이 효과적으로 코팅될 수 있고, 액적 토출 시의 스루풋이 더욱 향상될 수 있다.
본 발명의 제 3 나노임프린팅 방법에 있어서, 본 발명의 액적 배치 패턴의 작성 방법에 의해 작성된 액적 배치 패턴에 따라 기판 상에 액적이 코팅된다. 그 결과, 라인 방향을 고려하여 액적을 배치한다. 따라서, 제 3 나노임프린팅 방법은 본 발명의 제 1 나노임프린팅 방법에 의해 나타내어지는 것과 동일한 유리한 효과를 나타낸다.
본 발명의 제 3 나노임프린팅 방법에 있어서, 액적을 코팅하는 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 타원의 장축 방향의 해상도는 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 타원의 단축 방향의 해상도보다 낮게 설정되는 배치를 선택해도 좋다. 이 경우, 전체로서 잉크젯 프린터의 해상 성능을 유지시키면서 액적 토출 시의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제 3 나노임프린팅 방법에 있어서, 장축 방향 및 단축 방향 중 어느 하나가 잉크젯법에 있어서의 주 주사 방향으로 설정되고, 다른 하나는 잉크젯법에 있어서의 부 주사 방향으로 설정되고; 복수의 액적이 각각 배치되는 위치에 상응하는 복수의 격자점으로 이루어지는 액적 배치 패턴에 따라 액적을 코팅할 때, 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격이 부 주사 방향에 따른 잉크젯 헤드의 잉크 토출구 간의 실효 간격의 정수배가 되도록 잉크젯 헤드를 설정하는 배치를 선택해도 좋다. 이 경우, 액적이 효과적으로 코팅되고, 액적 토출 시의 스루풋이 더욱 향상될 수 있다.
본 발명의 액적 배치 패턴의 작성 방법은: 테스트 기판 상에 레지스트 재료의 복수의 액적을 표준량으로 코팅하는; 액적이 코팅되는 테스트 기판 표면에 라인 형상 요철 패턴의 적어도 일부와 동일한 요철 패턴을 갖는 테스트 몰드를 프레싱하여 액적이 서로 접촉하는 정도로 액적을 확산시키고; 확산된 표준량의 액적 형상을 타원에 근사시키고; 타원의 배치를 측정하고; 복수의 타원이 조밀하게 패킹되도록 측정된 타원의 배치를 재배치하고; 복수의 타원의 각각의 중심을 격자점으로 설정함으로써 복수의 액적이 배치되는 위치에 상응하는 복수의 격자점으로 이루어지는 액적 배치 패턴이 얻어지는 공정을 특징으로 한다. 라인 형상 요철 패턴의 라인 방향을 고려한 액적 배치 패턴은 본 발명의 액적 배치 패턴의 작성 방법에 의해 얻어진다. 따라서, 잉크젯법을 사용하여 레지스트 재료의 액적을 기판에 코팅한 후 나노임프린팅을 행하는 나노임프린팅 방법에 있어서 상기 방법으로 작성된 액적 배치 패턴을 이용함으로써 요철 패턴이 전사된 잔류 레지스트 필름의 두께 불균일, 및 잔류 기체에 의한 결함이 억제될 수 있다.
또한, 기판 가공 방법은 본 발명의 나노임프린팅 방법으로 패턴이 전사된 레지스트 필름을 마스크로서 사용하여 드라이 에칭한다. 드라이 에칭은 잔막 두께의 불균일 및 잔류 기체로 인한 결함이 없는 상기 방법으로 형성된 마스크를 사용하여 드라이 에칭을 행한다. 따라서, 고정밀도 및 고수율로 기판이 제작된다.
도 1은 제 1 나노임프린팅 방법에 있어서, 라인 형상 요철 패턴의 라인 방향과 광경화성 수지를 포함하는 복수의 액적을 도포 배치하는 것 간의 관계를 나타내는 개략도이다.
도 2A는 라인 형상 요철 패턴의 예를 나타내는 개략도이다.
도 2B는 라인 형상 요철 패턴의 다른 예를 나타내는 개략도이다.
도 2C는 라인 형상 요철 패턴의 또 다른 예를 나타내는 개략도이다.
도 2D는 라인 형상 요철 패턴의 또 다른 예를 나타내는 개략도이다.
도 2E는 라인 형상 요철 패턴이 아닌 패턴의 예를 나타내는 개략도이다.
도 3A는 라인 형상 요철 패턴이 형성된 몰드를 나타내는 개략도이다.
도 3B는 도 3A의 몰드를 공정의 타겟으로서 프레싱한 기판을 나타내는 개략도이다.
도 4A는 도 3A의 I-I선에 따른 개략적인 단면도이다.
도 4B는 도 3B의 II-II선에 따른 개략적인 단면도이다.
도 5A는 평판을 프레싱하기 전의 상태에 있어서, 액적이 균일하게 배치된 투명 기판을 나타내는 개략도이다.
도 5B는 투명 기판 상에 균일하게 배치된 액적이 평판을 프레싱한 것과 같이 확산되는 모습을 나타내는 개략도이다.
도 5C는 투명 기판 상에 액적을 균일하게 배치한 후 기판 상에 평판을 프레싱한 결과로서 형성된 레지스트 필름을 나타내는 개략도이다.
도 6A는 몰드를 프레싱하기 전의 상태에 있어서, 액적이 균일하게 배치된 투명 기판을 나타내는 개략도이다.
도 6B는 투명 기판 상에 균일하게 배치된 액적이 몰드를 프레싱한 것과 같이 확산되는 모습을 나타내는 개략도이다.
도 6C는 투명 기판 상에 액적을 균일하게 배치한 후 기판 상에 몰드를 프레싱한 결과로서 형성된 레지스트 필름을 나타내는 개략도이다.
도 7A는 몰드를 프레싱하기 전의 상태에 있어서, 라인 방향을 고려하여 액적을 배치한 투명 기판을 나타내는 개략도이다.
도 7B는 라인 방향을 고려하여 투명 기판 상에 배치된 액적이 몰드가 프레싱된 것과 같이 확산되는 모습을 나타내는 개략도이다.
도 7C는 라인 방향을 고려하여 투명 기판 상에 액적을 배치한 후 기판 상에 몰드를 프레싱한 결과로서 형성된 레지스트 필름을 나타내는 개략도이다.
도 8은 라인 방향을 고려하여 원을 단단히 패킹한 상태를 나타내는 개략도이다.
도 9는 A방향의 액적 간의 평균 간격 Wa와 B방향의 액적 간의 평균 간격 Wb 간의 비 및 액적이 확산될 때의 타원 형상의 장축 방향의 반경과 단축 방향의 반경이 일치할 때, 액적이 확산된 모습을 나타내는 개략도이다.
도 10은 제 2 나노임프린팅 방법에 있어서의 액적 배치 패턴을 나타내는 개략도이다.
도 11A는 단위 구조 내의 격자점이 2개인 경우 확산된 액적의 바깥 가장자리를 나타내는 개략도이다.
도 11B는 단위 구조 내에 격자점이 1개인 경우 확산된 액적의 바깥 가장자리를 나타내는 개략도이다.
도 12A 및 도 12b는 타원에 가까운 액적의 재배치를 설명하는 개략도이다.
도 13A는 종래의 잉크젯법에 있어서 해상도와 액적 배치 패턴의 관계를 나타내는 개략도이다.
도 13B는 본 발명의 잉크젯법에 있어서 해상도와 액적 배치 패턴의 관계를 나타내는 개략도이다.
도 14A는 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격, 잉크 토출구의 배치 간격, 및 잉크 토출구의 실효 간격 사이의 관계를 설명하는 제 1 개략도이다.
도 14B는 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격, 잉크 토출구의 배치 간격, 및 잉크 토출구의 실효 간격 사이의 관계를 설명하는 제 1 개략도이다.
도 14C는 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격, 잉크 토출구의 배치 간격, 및 잉크 토출구의 실효 간격 사이의 관계를 설명하는 제 3 개략도이다.
도 15A는 잉크젯 헤드의 잉크 토출구가 다수의 열을 이루어 배치되는 경우 잉크 토출구의 배치 간격 및 잉크 토출구의 실효 간격을 설명하는 제 1 개략도이다.
도 15B는 잉크젯 헤드의 잉크 토출구가 다수의 열을 이루어 배치되는 경우 잉크 토출구의 배치 간격 및 잉크 토출구의 실효 간격을 설명하는 제 2 개략도이다.
도 16A는 제 3 실시형태의 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격, 잉크 토출구의 배치 간격, 및 잉크 토출구의 실효 간격 사이의 관계를 설명하는 개략도이다.
도 16B는 제 4 실시형태의 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격, 잉크 토출구의 배치 간격, 및 잉크 토출구의 실효 간격 사이의 관계를 설명하는 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하에 설명되는 실시형태에 한정되지 않는다. 도면에 있어서, 비주얼 인식을 용이하게 하기 위해서 구성 요소의 치수를 실제 치수와 다르게 했다.
[제 1 나노임프린팅 방법]
우선, 본 발명의 제 1 나노임프린팅 방법의 실시형태를 설명한다. 본 실시형태에 있어서, 레지스트 필름을 광경화시키는 광경화성 나노임프린팅을 제 1 나노임프린팅 방법의 예로서 설명한다.
제 1 나노임프린팅 방법에 있어서, Si 몰드의 라인 형상 요철 패턴에 대향하는 석영 기판의 라인 전사 영역 내 라인 형상의 요철 패턴의 라인 방향과 실질적으로 평행한 A방향에 따른 액적 간의 간격이 A방향과 실질적으로 수직인 B방향에 따른 액적 간의 간격보다 길도록 잉크젯법에 의해 광경화성 수지를 함유하는 복수의 액적이 석영 기판에 코팅된다(도 1). 그 후, 액적을 도포한 석영 기판의 표면 상에 Si 몰드의 라인 형상 요철 패턴을 프레싱하여 석영 기판 상에 액적이 확산됨으로써 확산된 복수의 액적 간의 결합에 의해 이루어지는 광경화성 수지 필름을 형성한다. 그 후, 광경화성 수지 필름은 석영 기판 측면에 대하여 자외선에 의해 노광되어 광경화성 수지 필름을 경화시킨다. 그 결과, 경화 후 광경화성 수지 필름으로부터 Si 몰드가 분리되어 광경화성 수지 필름 상에 라인 형상 요철 패턴을 전사시킨다.
광경화성 수지 필름은 후에 행해지는 에칭 공정 시 레지스트 필름으로서 기능한다. 도 1은 제 1 임프린팅 방법에 있어서, 라인 형상 요철 패턴의 라인 방향과 광경화성 수지를 포함하는 복수의 액적을 코팅 배치하는 것 사이의 관계를 나타내는 개략도이다. 여기서, 라인 형상 요철 패턴의 "라인 방향과 실질적으로 평행한 A방향"이란 라인 형상 요철 패턴의 라인 방향 이외에 본 발명의 작용 효과를 얻을 수 있는 범위 내에서 라인 형상 요철 패턴의 라인 방향에 실질적으로 평행한 방향을 포함한다. 바람직하게는, "라인 방향과 실질적으로 평행한 A방향"이란 라인 방향으로부터 ±30°각도 범위 내의 방향을 말하고, 라인 방향으로부터 ±15°각도 범위 내의 방향이 보다 바람직하다. 한편, "A방향과 실질적으로 수직인 방향"이란 A방향에 수직인 방향 이외에 본 발명의 작용 효과가 얻어지는 범위 내에서 A방향에 수직인 방향에 실질적으로 동일한 방향을 포함한다. 바람직하게는, "A방향과 실질적으로 수직인 방향"은 라인 방향에 수직인 방향으로부터 ±30°각도 범위 내의 방향을 말하고, 라인 방향에 수직인 방향으로부터 ±15°각도 범위 내의 방향이 보다 바람직하다.
(광경화성 수지)
광경화성 수지의 재료는 특별히 한정되지 않는다. 본 실시형태에 있어서, 중합성 화합물 R-1에 광중합성 개시제(2질량%), 계면활성제 W-1(0.1질량%), 계면활성제 W-2(0.04질량%), 산화방지제 A-1(1질량%), 및 산화방지제 A-2(1질량%)를 첨가함으로써 광경화성 수지를 제조했다. 상기 과정으로 제조된 광경화성 수지는 파장 360nm의 자외광에 의해 경화될 수 있다. 용해성이 낮은 수지에 대하여, 소량의 아세톤 또는 아세트산 에테르를 첨가하여 수지를 용해시킨 후 용제를 제거하는 것이 바람직하다.
<중합성 화합물>
R-1: 벤질 아크릴레이트(Osaka Organic Chemical Industries, K.K 제작 V#160)
<광중합성 개시제>
P-1: 2,4,6-트리메틸벤조일-에톡시페닐-포스핀 옥시드(BASF 제작 Lucirin TPO-L)
<계면활성제>
W-1: 불소계 계면활성제(Tochem Producus, K.K 제작 불소계 계면활성제)
W-2: 실리콘 계면활성제(Dainippon Ink Chemical Industries, K.K 제작 Megafac Peinted 31)
<산화방지제>
A-1: Sumitomo Chemical Industries, K.K. 제작 Sumilizer GA80
A-2: K.K. ADEKA 제작 ADK STAB AO503
(Si 몰드)
본 실시형태에 이용되는 Si 몰드는 예를 들면, 이하 과정에 의해 제조될 수 있다. 우선, Si 기판을 스핀 코트 방법 등으로 노볼락 수지 또는 아크릴 수지 등의 포토레지스트 액으로 코팅하여 포토레지스트층을 형성한다. 이어서, Si 기판 상에 레이저빔(또는 전자빔)을 조사하여 포토레지스트층의 표면에 소정의 패턴을 노광시킨다. 그 후, 포토레지스트층을 현상하여 노광 부분을 제거한다. 그 결과, 노광 부분이 제거된 후 포토레지스트층을 사용하여 RIE 등에 의해 선택적 에칭을 행하여 소정의 패턴을 갖는 Si 몰드가 얻어진다.
본 발명의 임프린팅 방법에 사용된 몰드는 이형 처리를 행하여 광경화성 수지와 몰드 간의 분리성을 향상시켜도 좋다. 이러한 몰드의 예는 실리콘 또는 불소계 실란 커플링제에 의해 처리된 것을 포함한다. Daikin Industries K.K 제작의 Optool DSX 및 Sumitomo 3M K.K 제작의 Novec EGC-1720 등의 시판의 이형제가 바람직하게 이용된다. 한편, Si 몰드가 사용된 경우에 대해서 본 실시형태를 설명하지만, 몰드는 Si 몰드에 한정되지 않고, 석영 몰드를 사용해도 좋다. 이 경우, 석영 몰드는 후술하는 몰드의 제작 방법에 의해 제작되어도 좋다.
(기판)
광경화성 수지가 광에 노출될 수 있도록 석영 기판을 사용한다. Si 몰드에 사용되는 석영 기판은 광투과성을 갖고 두께가 0.3mm 이상인 한 특별히 제한은 없고, 용도에 따라 적당하게 선택해도 좋다. 석영 기판의 예는: 석영 기판의 표면이 실란 커플링제로 코팅된 것; 석영 기판의 표면 상에 Cr, W, Ti, Ni, Ag, Pt, 또는 Au의 금속층이 형성된 것; 석영 기판의 표면 상에 CrO2, WO2, 또는 TiO2 의 금속산화막이 형성된 것; 및 석영 기판의 표면 상에 Cr, W, Ti, Ni, Ag, Pt, 또는 Au의 금속층 또는 CrO2, WO2, 또는 TiO2의 금속산화막이 형성된 후, 실란 커플링제로 코팅된 것을 포함한다. 금속층 또는 금속산화막의 두께는 통상 30nm 이하이고, 바람직하게는 20nm 이하이다. 금속층 또는 금속산화막의 두께가 30nm를 초과하면, UV 투과성이 저하되고, 광경화성 수지의 경화 불량이 발생하기 쉽다.
또한, "광투과성"이란 광경화성 수지 필름이 형성되는 기판의 반대측면에 광이 입사될 때 광경화성 수지 필름의 경화성이 충분해질 수 있는 광투과성의 정도를 말한다. 구체적으로, "광투과성"이란 광경화성 수지 필름이 형성된 기판의 측면에 광경화성 수지 필름이 형성된 기판의 반대측면에 대해 200nm 이상의 파장을 갖는 광에 대하여 광투과성이 5% 이상인 것을 말한다.
석영 기판의 두께는 0.3mm 이상이 바람직하다. 석영 기판의 두께가 0.3mm 미만이면, 취급성이나 임프린팅 시의 프레싱으로 인해 손상되기 쉽다.
한편, 석영 몰드에 사용되는 기판은 그것의 형상, 구조, 크기 또는 재료에 대하여 한정되지 않지만, 용도에 따라서 선택할 수 있다. 기판의 형상에 대하여, 나노임프린팅을 행하여 데이터 기록 매체를 제작하는 경우 원반 형상의 기판을 이용해도 좋다. 기판의 구조에 대하여, 단층 기판을 이용해도 좋고, 적층된 기판을 이용해도 좋다. 기판의 재료에 대하여, 실리콘, 니켈, 알루미늄, 유리 등의 공지의 기판용 재료 중으로부터 선택되어도 좋다. 이들 재료를 단독으로 또는 조합해서 이용해도 좋다. 상기 기판은 제작되어도 좋고, 시판품이어도 좋다. 기판의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 용도에 따라 선택할 수 있다. 그러나, 기판의 두께는 0.05mm 이상인 것이 바람직하고, 0.1mm 이상이 보다 바람직하다. 기판의 두께가 0.05mm 미만이면, 몰드와 가까이 접촉할 시 기판이 유연해져 균일한 접촉 상태를 확보할 수 없을 가능성이 있다.
(라인 형상 요철 패턴)
라인 형상 요철 패턴은 전사되는 패턴으로서 Si 몰드 상에 형성된다. "라인 형상 요철 패턴"이란 패턴을 액적에 프레싱 때 패턴의 형상으로 인해 액적의 확산 방향에 있어서 이방성이 생겨 액적의 형상이 타원에 가깝도록 하는 요철 패턴을 말한다. 패턴을 액적에 프레싱할 때 복수 액적의 타원 형상의 장축 방향이 단일 방향으로 향하게 하는 요철 패턴을 "직선 형상 요철 패턴"이라고 한다.
"라인 형상 요철 패턴의 라인 방향"이란 몰드의 패턴 형성 표면에 따른 방향으로부터 액적의 확산이 용이한 방향을 말한다. 즉, "라인 형상 요철 패턴의 라인 방향"이란 라인 형상 요철 패턴을 액적에 프레싱할 때 액적이 타원에 가까운 복수 타원의 장축에 따른 방향을 말한다.
도 2A~도 2D는 라인 형상 요철 패턴의 예를 나타내는 개략도이다. 도 2A, 도 2B, 및 도 2C는 가늘고 긴 볼록부 1가 서로 평행하게 배치되는 라인 앤드 스페이스형의 요철 패턴을 나타내는 개략도이다. 도 2D는 단일 방향으로 조밀하게 배치된 도트 형상의 볼록부 1의 열이 서로 평행하게 배치된 패턴을 나타내는 개략도이다. 이들 패턴에 있어서, 코팅된 액적은 볼록부 1 사이의 공간 내에 확산되기 쉽다. 따라서, 액적의 확산에 있어서 이방성이 생기고, 확산된 액적의 형상은 타원에 가깝다. 따라서, 라인 방향은 가늘고 긴 볼록부의 길이 방향에 따른 방향 또는 조밀하게 배치된 도트 형상의 볼록부의 길이 방향에 따른 방향이다. 도 2A~도 2D는 볼록부 1가 직선으로 형성 및/또는 배치된 경우를 나타낸다. 그러나, 라인 형상 패턴은 직선 형상 패턴에 한정되지 않고, 라인 형상 패턴은 그들이 곡선 및/또는 지그재그되도록 형성 또는 배치되어도 좋다. 도 2E는 도트 형상의 볼록부 1가 수직 또는 수평으로 균일하게 배치된 패턴을 나타내는 개략도이다. 액적의 확산 방향에 있어서 이방성이 명확하게 발생되지 않기 때문에, 이러한 패턴은 본 명세서에 규정된 바와 같은 라인 형상 요철 패턴이 아니다.
상술한 바와 같이, 라인 형상 요철 패턴의 라인 방향은 액적이 확산되기 쉬운 방향이다. 따라서, 라인 형상 요철 패턴이 곡선 및/또는 지그재그인 요철 패턴을 포함하는 경우, 라인 방향은 이러한 형상을 반영하여 곡선 및/또는 지그재그가 된다. 이러한 경우, A방향 및 B방향은 기본적으로 각 액적이 배치된 지점을 기준으로 규정된다.
그러나, 라인 형상 요철 패턴 내 라인 방향이 곡선 형상 또는 복수의 직선 방향인 경우, 잉크젯법에 있어서의 주 주사 방향과 부 주사 방향 간의 관계에 의해 단일 직선 방향을 직선 형상 요철 패턴의 라인 방향으로서 규정할 필요가 있는 경우이다. 이러한 경우, 라인 형상 요철 패턴의 형상을 개별적으로 고려하여 단일 직선 방향은 라인 형상 요철 패턴을 반영하는 "직선 방향"으로서 선택한다. 이러한 방향의 선택은 예를 들면, 프레싱한 액적이 전체로 확산되기 쉰운 방향인지를 고려하여 행해진다. 보다 구체적으로, 기판 상에 코팅된 복수의 액적을 라인 형상 요철 패턴으로 프레싱하는 작업을 미리 실험적으로 행해도 좋다. 그 후, 확산된 액적의 수가 가장 많은 방향을 "라인 형상 요철 패턴을 반영하는" 단일 직선 방향으로서 선택해도 좋다. 이러한 선택이 항상 필요한 것은 아니다. 예를 들면, 기판을 회전시키면서 원반 형상의 기판 상에 액적을 코팅하는 경우, 잉크젯 헤드가 고정되어 있어도 주 주사 방향과 원주에 따른 라인 방향을 일치시키는 것이 가능하다.
(광경화성 수지의 코팅 방법)
잉크젯 프린터를 사용하여 기판 상에 광경화성 수지의 액적을 배치시킨다. 노즐로부터 광경화성 수지를 토출시키는 잉크젯 헤드의 예는 압전식, 열식, 정전식을 포함한다. 이들 중, 각 액적의 광경화성 수지의 양 및 토출 속도를 조정가능한 압전형 잉크젯 헤드가 바람직하다. 기판 상에 광경화성 수지의 액적을 재배치하기 전에 각 액적의 광경화성 수지의 양 및 토출 속도를 설정 및 조정한다. 예를 들면, 각 액적의 광경화성 수지의 양은 요철 패턴의 오목부의 공간 체적이 큰 영역에 있어서는 더 많고, 요철 패턴의 오목부의 공간 체적이 작은 영역에 있어서는 더 적게 조정하는 것이 바람직하다. 조정한 후 소정의 액적 배치 패턴에 따라 기판 상에 액적을 배치한다.
본 발명의 제 1 나노임프린팅 방법에 있어서, 액적을 도포한 잉크젝 헤드에 의해 규정되는 A방향의 해상도를 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 B방향의 해상도보다 더 낮게 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 나노임프린팅 방법에 있어서: A방향 및 B방향 중 하나가 잉크젯법에 있어서 주 주사 방향으로서 설정되고, 다른 하나는 잉크젯법에 있어서 부 주사 방향으로 설정되고;
복수의 액적이 각각 배치된 위치에 상응하는 복수의 격자점으로 이루어지는 액적 배치 패턴에 따라 액적을 코팅할 때, 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격은 부 주사 방향에 따른 잉크젯 헤드의 잉크 토출구 간의 실효 간격의 정수배가 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 잉크젯 헤드의 설정에 대한 상세한 것은 이하에 설명된다.
액적 배치 패턴은 액적의 배치 위치에 상응하는 격자점군으로 이루어지는 2차원 좌표계이고, 기판 영역은 전사 영역 또는 직선 전사 영역이 되는 것에 관한 정보를 포함한다. 도 3B 및 도 4B에 나타낸 바와 같이, "라인 전사 영역" 및 "직선 전사 영역"은 라인 형상 요철 패턴 P1 및 직선 형상 요철 패턴 P2를 기판 3에 프레싱할 때 라인 형상 요철 패턴 P1 및 직선 형상 요철 패턴 P2에 대향하는 영역 R1 및 영역 R2를 말한다. 도 3A는 형성된 라인 형상 요철 패턴을 갖는 몰드 2를 나타내는 개략도이다. 도 3B는 몰드 2를 공정의 타겟으로서 프레싱하는 기판 3을 나타내는 개략도이다. 도 4A 및 도 4B는 각각 도 3A 및 도 3B의 I-I선 및 II-II선에 따른 개략적인 단면도이다. 요철 패턴에 대향하는 도 4B에 나타내어지는 기판 3의 부분은 라인 전사 영역 R1 및 직선 전사 영역 R2이다.
본 실시형태의 액적 배치 패턴은 라인 형상 요철 패턴의 라인 방향과 실질적으로 평행한 A방향에 따른 격자점 간의 간격이 A방향과 실질적으로 수직인 B방향에 따른 격자점 간의 간격보다 더 큰 2차원 좌표 정보를 가지고 있다. 그 때문에, 라인 형상 요철 패턴의 라인 방향과 실질적으로 평행한 A방향에 따른 액적 간의 간격이 A방향과 실질적으로 수직인 B방향에 따른 간격보다 더 길어진다.
이 액적 배치 패턴은 라인 형상 요철 패턴의 라인 방향에 따른 액적의 확산 방향을 고려하여 이방성이 생긴다. 예를 들면, 도 5A~도 5C는 석영 기판 등의 투명 기판 상에 균일하게 배치된 액적 D를 기판에 프레싱한 요철 패턴이 없는 평판 9에 확산된 모습을 나타내는 개략도이다. 도 6A~도 6C는 투명 기판 상에 균일하게 배치된 액적 D가 직선 형상 요철 패턴 P2를 갖는 몰드 2에 프레싱할 때 확산되는 모습을 나타내는 개략도이다. 도 5A~도 5c에 나타낸 바와 같은 경우, 액적 D는 등방적으로 확산된다. 따라서, 액적 D의 배치는 수직 및 수평 방향을 고려하지 않고 레지스트 필름 4이 균일하게 배치된 액적 D로 형성될 수 있으면 문제되지 않는다. 그러나, 도 6A~도 6C에 나타낸 바와 같은 경우, 액적 D는 이방적으로 확산된다. 따라서, 액적의 레지스트 양이 동일하면, 직선 라인 방향(A)을 고려할 필요가 있다. 즉, A방향의 액적 간의 간격 Wa와 B방향의 액적 간의 간격 Wb가 동등하면, 액적 D가 확산되기 쉬운 A방향에 있어서의 액적 D는 과잉되고, 레지스트 필름 4의 두께에 불균일이 발생한다. 동시에, 액적 D가 확산되기 쉽지 않은 B방향에 있어서 액적 D의 양이 부족하고, 잔류 기체로 인해 레지스트 필름 4에 결함을 발생시킬 가능성이 있다. 따라서, 본 발명은 요철 패턴의 라인 방향 A, 즉, 액적 D의 확산의 용이성 및 곤란성을 고려하여 직선 형상 요철 패턴 P2를 갖는 몰드 2를 사용하는 경우이다. 구체적으로, 도 7A~도 7C에 나타낸 바와 같이, A방향의 액적 간의 간격 Wa가 넓어지고 B방향의 액적 간의 간격 Wb가 좁아지도록 액적 D의 배치를 설정한다. 그 때문에, 직선 라인 방향(A)을 고려하지 않은 경우에 비해서 레지스트 필름 4의 두께 불균일 및 잔류 기체로 인한 결함이 억제된다.
A방향의 액적 간의 평균 간격 Wa와 B방향의 액적 간의 평균 간격 Wb 간의 비 Wa/Wb는 하기 식(1)을 만족하는 것이 바람직하다.
Figure 112012088201343-pct00003
식(1)에 있어서, V는 각각의 코팅된 액적의 평균 체적을 나타내고, d는 액적이 확산된 후 요철 패턴이 전사된 레지스트 필름(잔막 포함)의 목표 평균 두께를 나타낸다.
Wa/Wb 값의 하한을 1.8로 설정한 이유를 설명한다. 도 8에 나타낸 바와 같이 원 형상의 액적이 조밀하게 패킹되어 배치된 경우, A방향의 액적 간의 간격 Wa는 B방향의 액적 간의 간격 Wb의 약 1.73배이다. 따라서, 액적이 타원 형상으로 확산되는 경우 Wa/Wb 값을 1.73보다 큰 값으로 설정함으로써 보다 효과적으로 액적을 사용할 수 있다.
한편, Wa/Wb 값의 상한을 0.52V1 /3/d로 설정하는 이유는 실제 A방향의 액적의 확산이 각각의 코팅된 액적의 평균 체적 V 및 소망의 레지스트 필름의 두께 d에 의해 제한되기 때문이다. 구체적으로, 이 값은 이하와 같이 얻어진다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 확산된 액적이 거의 타원 형상일 때 타원 형상의 액적은 A방향(장축 방향) 및 B방향(단축 방향)에 인접하는 다른 타원 형상의 액적과 동시에 접촉한 상태를 거쳐 확산되어 액적 배치를 결정할 때 확산된 액적이 겹치는 부분을 최소화하는 것이 바람직하다. 이것은 Wa/Wb 값이 장축 방향의 타원 반경 ra과 단축 방향의 타원 반경 rb 간의 비 ra/rb와 일치하는 것이 바람직한 것을 의미한다. Wa/Wb 값의 범위는 ra/rb의 가능한 값의 범위에 의해 결정된다.
따라서, 각각의 코팅된 액적의 체적이 V이며 소망의 레지스트 필름의 평균 두께가 d인 경우 ra/rb의 가능한 값이 무엇인지를 하기에 설명한다.
우선, V=π·ra·rb·d이고 따라서, 하기 식(3)이 성립한다.
Figure 112012088201343-pct00004
통상, 단축 반경 rb 및 확산 전의 액적 접촉면 반경 r(확산 전 액적과 기판 사이의 접촉면이 거의 원형 반경임)이 rb≥r 관계를 갖는다(액적인 B방향으로 확산되지 않는 경우 rb=r이다). 따라서, ra/rb 값의 가능한 범위는 하기 식(4)으로 표현될 수 있다.
Figure 112012088201343-pct00005
한편, 확산 전 액적 접촉면의 반경 r은 액적의 체적 V 및 접촉각 θ를 사용하여 하기 식(5)으로 표현될 수 있다.
Figure 112012088201343-pct00006
식(5)를 식(4)에 대입함으로써, 하기 식(6)이 얻어지고, 식(7)을 적용하여 식(8)이 얻어진다.
Figure 112012088201343-pct00007
여기서, 식(7)의 F(θ)는 접촉각θ에만 의존하는 함수이다. 통상, 액적과 기판 간의 밀착성을 고려하여 접촉각θ은 작은 것이 바람직하다. 접촉각θ은 적어도 0°<θ≤90°범위 내로 설명되고, 0°<θ≤30°범위 내인 것이 바람직하고, 0°<θ≤10°범위 내인 것이 보다 바람직하다. F(θ)가 0°<θ≤90°및 0<F(θ)≤0.52의 경우 단조 증감 함수인 사실을 고려하여 하기 식(9)이 얻어진다.
Figure 112012088201343-pct00008
상기 이유로 Wa/Wb의 하한은 0.52V1 /3/d으로 설정된다.
(몰드 프레싱 공정)
몰드와 기판 간의 분위기를 감압, 또는 몰드와 기판 간의 분위기를 진공으로 야기시킨 후 몰드를 기판에 프레싱함으로써 잔류 기체량을 저감한다. 그러나, 진공 환경 하에서 경화 전 광경화성 수지가 휘발되고, 균일한 필름 두께를 유지하는 데에 어려움이 있을 가능성이 있다. 따라서, 기판과 몰드 간의 분위기를 He 분위기 또는 감압 He 분위기로 함으로써 잔류 기체량을 저감하는 것이 바람직하다. He는 석영 기판을 통과하기 때문에 잔류 기체(He)량은 서서히 감소한다. 석영 기판을 통한 He의 통과는 시간이 걸리기 때문에, 감압 He 분위기로 하는 것이 보다 바람직하다.
몰드는 100kPa~10MPa 범위 내의 압력으로 기판에 프레싱된다. 압력이 더 커지면 수지의 유동이 촉진되고, 잔류 기체가 압축되고, 잔류 기체가 광경화성 수지에 용해되고, 석영 기판을 통한 He의 통과가 촉진된다. 그러나, 압력이 지나치게 커지면, 몰드를 기판에 접촉 시 몰드와 기판 간의 이물질이 끼면 몰드와 기판이 손상될 가능성이 있다. 따라서, 압력은 100kPa~10MPa 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100kPa~5MPa 범위 내이고, 가장 바람직하게는 100kPa~1MPa 범위 내이다. 대기 중에서 임프린팅을 행할 때 몰드와 기판 사이의 공간이 액체로 차있는 경우, 압력의 하한을 100kPa로 설정하는 이유는 몰드와 기판 사이의 공간이 대기압(약 101kPa)에 의해 가압되어 있기 때문이다.
(이형 공정)
몰드를 기판에 프레싱하고 광경화성 수지 필름이 형성된 후, 광경화성 수지 필름으로부터 몰드가 분리된다. 분리 방법의 예로서는, 몰드 및 기판 중 어느 하나의 바깥 가장자리 부분은 유지되어도 좋고, 몰드 및 기판 중 다른 하나의 이면이 진공 흡인에 의해 유지되면서 바깥 가장자리의 유지 부분 또는 이면의 유지 부분을 각각 가압 방향의 반대 방향으로 이동시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 나노임프린팅 방법에 있어서, 라인 형상 요철 패턴의 라인 방향과 실질적으로 평행한 A방향에 따른 액적 간의 간격이 A방향과 실질적으로 수직인 B방향에 따른 액적 간의 간격 보다 더 길어지도록 기판 상에 액적을 코팅한다. 즉, 라인 방향을 고려하여 액적을 배치한다. 따라서, 라인 형상 요철 패턴의 패턴 형태로 인해 액적의 확산 방향으로 이방성이 발생되어도 액적은 균일하게 확산될 수 있다. 그 결과, 잉크젯법을 사용하여 레지스트 재료의 액적을 기판에 코팅한 후 나노임프린팅을 행하는 나노임프린팅 방법에 있어서 요철 패턴이 전사된 잔류 레지스트 필름의 두께 불균일, 및 잔류 기체로 인한 결함이 억제될 수 있다.
[제 2 나노임프린팅 방법]
이어서, 본 발명의 제 2 나노임프린팅 방법의 실시형태를 설명한다. 또한 본 실시형태는 레지스트 필름을 광경화시킨 광경화성 나노임프린팅이 이용된 예로서 설명한다. 본 실시형태는 라인 형상 요철 패턴이 직선 형상 요철 패턴이고, 액적 배치 패턴은 주기적인 격자점군으로 이루어지는 2차원 좌표계로 구성되는 점에서 상술한 실시형태와는 다르다. 따라서, 상술한 실시형태와 동일한 다른 구성 요소에 대하여 상세한 설명은 특별히 필요하지 않는 한 생략된다.
제 2 나노임프린팅 방법에 있어서, Si 몰드의 직선 형상 요철 패턴에 대향하는 석영 기판의 직선 전사 영역 내, 직선 형상 요철 패턴의 라인 방향과 실질적으로 평행한 A방향 및 A방향과 실질적으로 수직인 B방향에 각각 주기성을 갖는 기본 단위 격자를 갖고, A방향의 주기성의 주기가 B방향의 주기성의 주기보다 긴 액적 배치 패턴에 따라 잉크젯법에 의해 광경화성 수지를 함유하는 복수의 액적으로 석영 기판을 코팅한다. 그 후, Si 몰드의 직선 형상 요철 패턴을 액적이 코팅된 석영 기판의 표면 상에 프레싱하여 석영 기판 상에 액적을 확산시킴으로써 복수의 액적 간의 결합에 의해 이루어지는 광경화성 수지 필름을 형성한다. 그 후, 광경화성 수지 필름은 석영 기판의 측면으로부터 자외선에 노광되어 광경화성 수지 필름을 경화시킨다. 그 결과, 경화된 후 광경화성 수지 필름으로부터 Si 몰드를 분리시켜 직선 형상 요철 패턴을 광경화성 수지 필름 상에 전사시킨다.
도 10은 제 2 나노임프린팅 방법에 있어서의 액적 배치 패턴을 나타내는 개략도이다. 본 실시형태의 액적 배치 패턴은 주기적으로 배치된 복수의 격자점 L으로 이루어지는 2차원 좌표 정보를 가지고 있다. 즉, 액적 배치 패턴은 A방향 및 B방향에 주기성을 갖는 기본 단위 격자 U를 가지고 있다. 본 실시형태에 있어서, A방향 및 B방향의 기본 단위 격자 U의 주기성 주기는 상술한 실시형태에 있어서의 B방향의 액적 간의 간격에 상응한다. A방향의 주기성의 주기 Ta는 B방향의 주기성의 주기 Tb보다 길게 설정된다. 기본 단위 격자 U의 주기성에 대하여, A방향의 단일 주기 Ta와 B방향의 단일 주기 Tb 간의 비 Ta/Tb는 하기 식(2)을 만족하는 것이 바람직하다. 상한 및 하한은 상술한 식(1)과 동일하다. 그러나, 식(2)의 V는 기본 단위 격자 U의 대표적인 격자점에 상응하는 액적의 평균 체적을 나타낸다. 여기서, 기본 단위 격자 U의 대표적인 격자점이란 그것에 상응하는 액적의 총 체적이 기본 단위 격자 U 내의 모든 격자점에 상응하는 액적의 총 체적의 소정값(90% 이상)으로 구성된 격자점을 말한다. 대표 격자점은 단일점일 필요는 없다.
Figure 112012088201343-pct00009
기본 단위 격자 U의 지정은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 도 10에 있어서, A방향 및 B방향의 각 주기성의 단일 주기에 상응하는 길이의 벡터 a 및 벡터 b 로 형성된 평행사변형은 기본 단위 격자 U로서 설정된다.
두께의 불균일 및 잔류 기체로 인한 결함을 억제할 목적 뿐만 아니라 충전율을 고려하여, 기본 단위 격자로 이루어지는 단위 구조는 단일 격자점 L1=0·a+0·b, 또는 격자점 L1 및 다른 격자점 L2=1/2·a+1/2b를 포함한다. 여기서, a 및 b는 벡터 a 및 벡터 b를 나타낸다. 도 11A는 단위 구조 내에 2개의 격자점이 있는 경우 확산된 액적의 바깥 가장자리를 나타내는 개략도이다. 도 11B는 단위 구조 내에 1개의 격자점이 있는 경우 확산된 액적의 바깥 가장자리를 나타내는 개략도이다. 도 11A 및 도 11B에 나타낸 바와 같이, 같은 액적수로 코팅되어도 L1 및 L2 지점에 액적을 배치함으로써 레지스트 필름을 보다 효율적으로 형성할 수 있다. 또한, 기본 단위 격자 U 내의 모든 액적에 있어서 레지스트의 양은 동일할 필요는 없다. 예를 들면, 대부분의 레지스트 필름을 형성할 수 있는 양의 액적을 L1 지점에 배치해도 좋지만, 그 사이의 틈을 단지 충전할 수 있는 정도의 양의 액적을 L2 지점에 배치해도 좋다.
본 발명의 제 2 나노임프린팅 방법에 있어서, 액적을 코팅하는 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 A방향의 해상도는 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 B방향의 해상도보다 낮게 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 2 나노임프린팅 방법에 있어서: A방향 및 B방향 중 하나를 잉크젯법에 있어서 주 주사 방향으로 설정하고, 다른 하나는 잉크젯법에 있어서 부 주사 방향으로 설정하고; 복수의 액적이 각각 배치된 위치에 상응하는 복수의 격자점으로 이루어지는 액적 배치 패턴에 따라 액적을 코팅할 때, 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격이 부 주사 방향에 따른 잉크젯 헤드의 잉크 토출구 간의 실효 간격의 정수배가 되도록 잉크젯 헤드를 설정하는 것이 바람직하다. 잉크젯 헤드의 설정에 대한 상세한 것은 이하에 설명한다.
본 실시형태의 제 2 나노임프린팅 방법에 있어서, 액적 배치 패턴에 따라 기판의 직선 전사 영역에 액적을 코팅한다. 액적 배치 패턴은 라인 형상 요철 패턴의 라인 방향과 실질적으로 평행한 A방향, 및 B방향에 거의 수직인 B방향에 주기성을 갖는 기본 단위 격자를 가지고 있다. A방향의 주기성의 주기는 B방향의 주기성의 주기보다 길고, 즉, 라인 방향을 고려하여 액적을 배치한다. 따라서, 제 2 나노임프린팅 방법은 제 1 나노임프린팅 방법에 의해 나타내어지는 것과 같은 유리한 효과를 나타낸다.
[제 3 나노임프린팅 방법 및 이것에 사용된 액적 배치 패턴의 작성 방법]
이어서, 본 발명의 제 3 나노임프린팅 방법의 실시형태를 설명한다. 또한 레지스트 필름을 광경화시킨 광경화성 나노임프린팅이 사용된 예로서 본 실시형태를 설명한다. 본 실시형태는 본 발명의 액적 배치 패턴의 작성 방법을 실시하여 작성된 액적 배치 패턴에 따라 액적을 기판 상에 코팅한 점에서 제 1 실시형태와 다르다. 따라서, 상술한 실시형태와 동일한 다른 구성 요소에 대한 상세한 설명은 특별히 필요하지 않는 한 생략한다.
제 3 나노임프린팅 방법에 있어서, Si 몰드의 라인 형상 요철 패턴에 대향하는 석영 기판의 라인 전사 영역 내에 있어서 본 실시형태의 액적 배치 패턴을 작성하는 방법에 의해 작성된 액적 배치 패턴에 따라 잉크젯법에 의해 광경화성 수지를 함유하는 복수의 액적으로 석영 기판을 코팅한다. 그 후, 액적으로 코팅을 행한 석영 기판의 표면에 Si 몰드의 라인 형상 요철 패턴을 프레싱하고, 석영 기판 상에 액적을 확산시킴으로써 확산된 복수의 액적 간의 결합에 의해 이루어지는 광경화성 수지 필름이 형성된다. 그 후, 광경화성 수지 필름은 석영 기판의 측면으로부터 자외선에 노광되어 광경화성 수지 필름을 경화시킨다. 그 결과, 경화된 후 광경화된 수지 필름으로부터 Si 몰드가 분리되어 광경화성 수지 필름에 라인 형상 요철 패턴을 전사시킨다.
한편, 본 실시형태의 액적 배치 패턴의 작성 방법은: 상기 성영 기판과는 다른 제 2 석영 기판에 광경화성 수지를 표준량으로 함유하는 복수의 액적을 코팅하고; 액적으로 코팅을 행한 제 2 석영 기판의 표면에 대하여 라인 형상 요철 패턴과 동일한 요철 패턴을 갖는 제 2 Si 몰드를 프레싱하여 액적이 서로 접촉하는 정도로 액적을 확산시키고; 확산된 표준량의 액적의 형상을 타원에 근사시키고; 상기 타원의 배치를 측정하고; 복수의 타원이 조밀하게 패킹되도록 측정된 타원의 배치를 재배치하고; 각각 재배치된 복수의 타원의 중심을 격자점으로서 지정함으로써 복수의 액적이 배치된 위치에 상응하는 복수의 격자점으로 이루어지는 액적 배치 패턴이 얻어지는 공정을 특징으로 한다.
본 명세서에 있어서, "표준량"이란 제 1 기판을 레지스트 재료의 복수의 액적으로 코팅할 때 각각의 액적의 레지스트 재료의 양을 말한다. 일반적인 잉크젯 프린트의 토출 성능에 대하여, 표준량은 1pl~100pl 범위 내이다.
액적 배치 패턴은 나노임프린팅 시에 확산된 액적의 2차원 형상에 의거하여 본 실시형태의 액적 배치 패턴의 작성 방법에 의해 작성된다.
액적 배치 패턴의 작성 방법에 관한 구체적인 방법 및 개념은 이하와 같다. 액적이 라인 형상 요철 패턴을 갖는 몰드에 의해 이미 확산된 경우, 액적은 그것의 라인 방향을 따라 확산된다. 따라서, 확산된 액적의 2차원 형상은 거의 타원이다. 그러나, 이들 2차원 형상은 몰드의 패턴 설계나 및 사용되는 액적에 대한 조건에 크게 의존하여 복잡한 모습으로 변화된다. 예를 들면, 확산된 액적의 2차원 형상은 패턴의 형상(패턴의 높이, 폭, 피치, 경사각 등), 패턴의 2차원 배치(직선, 곡선, 도트의 반복 구조, 도트와 라인의 공존), 액적의 코팅 조건(각각의 액적의 체적, 코팅 밀도 등), 및 액적의 액성(점성, 표면장력 등)에 따라 변화한다. 따라서, 본 실시형태에 있어서, 동일한 요철 패턴을 갖는 몰드를 사용하여 나노임프린팅을 행하는 테스트 공정을 실시하여 소정의 요철 패턴을 갖는 몰드를 사용하여 나노임프린팅을 행하기 전 액적 배치 조건을 결정한다. 그 때문에, 나노임프린팅을 실시하기에 적합한 액적 배치 패턴이 작성된다.
테스트 공정은 예를 들면 하기 공정에 의해 행해진다. (1) 기준 액적 배치 패턴(예를 들면, 정방형 격자나 삼각형 격자의 격자점에 액적이 배치된 패턴)을 작성하고, 액적에 있어서의 수지의 양을 표준량 범위 내에서 서서히 변화시키면서 2차원 형상을 반복적으로 측정한다. (2) 배치 패턴 내에 있어서, 표준량의 범위 내에서 수지의 기준량을 함유하는 액적 간의 간격을 서서히 변화시키면서 2차원 형상을 반복적으로 측정한다. 공정(1) 및/또는 공정(2)를 반복함으로써, 테스트 몰드에 의해 확산된 인접한 액적이 서로 접촉하지 않는 조건이 얻어진다. 2차원 형상의 측정 방법은 특별히 제한되지 않지만, 광학법 또는 촉침법이 사용되어도 좋다. 예를 들면, 광학현미경을 사용하여 2차원 형상의 화상을 얻을 수 있고, 형상은 화상 처리에 의해 측정될 수 있다. 또한, 2차원 화상의 측정은 몰드를 테스트 기판에 프레싱한 상태, 또는 몰드가 테스트 기판으로부터 분리된 상태에서 행해져도 좋다. 이것은 액적이 노광에 의해 경화되면 액적의 형상은 이들 2가지 상태 간에서 크게 변화되지 않기 때문이다. 측정된 2차원 형상은 화상 처리에 의해 타원에 근사하다. 근사 방법은 특별히 제한되지 않지만, 통상, 최소 제곱법이 사용되는 경우가 많다. 그 후, 유사한 타원의 배치를 재배치함으로써 타원이 가장 조밀하게 패킹된 2차원 배치가 얻어진다. 여기서, 가장 조밀하게 패킹된 배치란 2차원 화상 내 타원이 차지하는 면적이 70% 이상인 경우를 말한다. 그 결과, 2차원 배치 내 타원의 중심 좌표가 추출되고, 격자점으로서 좌표를 갖는 액적 배치의 2차원 좌표가 얻어진다. 상기 공정은 라인 형상 요철 패턴의 라인 방향이 고려된 액적 배치(액적 배치 패턴)의 2차원 좌표가 된다. 따라서, 실제로 이 액적 배치 패턴을 사용하여 나노임프린팅이 행해지는 경우, 실제 액적 코팅 조건에 따라 액적에 있어서의 수지의 양을 미세하게 조정할 필요가 있다.
본 발명의 제 3 나노임프린팅 방법에 있어서, 액적을 코팅하는 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 타원의 장축 방향의 해상도는 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 타원의 단축 방향의 해상도보다 낮게 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 3 나노임프린팅 방법에 있어서, 장축 방향 및 단축 방향 중 어느 하나가 잉크젯법에 있어서의 주 주사 방향으로 설정되고, 다른 하나는 잉크젯법에 있어서의 부 주사 방향으로 설정되고;
복수의 액적이 각각 배치되는 위치에 상응하는 복수의 격자점으로 이루어지는 액적 배치 패턴에 따라 액적을 코팅할 때, 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격은 부 주사 방향에 따른 잉크젯 헤드의 잉크 토출구 간의 실효 간격의 정수배가 되도록 잉크젯 헤드를 설정하는 것이 바람직하다. 잉크젯 헤드의 설정에 대한 상세한 것은 이하에 설명한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제 3 나노임프린팅 방법에 있어서, 본 발명의 액적 패턴의 작성 방법에 의해 작성된 액적 배치 패턴에 따라 기판 상에 액적을 코팅한다. 라인 방향을 고려하여 액적을 배치한다. 따라서, 제 3 나노임프린팅 방법은 제 1 나노임프린팅 방법에 의해 나타내어지는 것과 같은 유리한 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명의 액적 배치 패턴의 작성 방법은: 테스트 기판 상에 레지스트 재료의 복수의 액적을 표준량으로 코팅하고; 라인 형상 요철 패턴과 적어도 부분적으로 동일한 요철 패턴을 갖는 테스트 몰드를 액적으로 코팅을 행한 테스트 기판의 표면에 프레싱하여 액적이 서로 접촉하는 정도로 액적을 확산시키고; 확산된 표준량의 액적의 형상을 타원에 근사시키고; 상기 타원의 배치를 측정하고; 복수의 타원이 조밀하게 패킹되도록 측정된 타원의 배치를 재배치하고; 재배치된 복수의 타원의 각 중심을 격자점으로서 지정함으로써 복수의 액적이 배치되는 위치에 상응하는 복수의 격자점으로 이루어지는 액적 배치 패턴이 얻어지는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 그 결과, 라인 형상 요철 패턴의 라인 방향을 고려한 액적 배치 패턴이 얻어진다. 이로써, 잉크젯법을 사용하여 레지스트 재료의 액적을 기판에 코팅한 후 나노임프린팅을 행하는 나노임프린팅 방법에 있어서, 이 방법으로 작성된 액적 배치 패턴을 사용함으로써 요철 패턴이 전사된 잔류 레지스트 필름의 두께 불균일, 및 잔류 기체로 인한 결함이 억제될 수 있다.
<설계 변경>
상기 제 1 나노임프린팅 방법으로부터 제 3 나노임프린팅 방법 및 액적 배치 패턴의 작성 방법의 실시형태는 레지스트 필름을 광경화시킨 광경화성 나노임프린팅이 사용된 경우에 대해 설명한다. 그러나, 본 발명은 이러한 배치에 한정되는 것은 아니고, 열경화성 수지를 사용한 열경화성 나노임프린팅에 적용해도 좋다.
[본 발명의 나노임프린팅 방법에 있어서의 잉크젯 헤드의 설정 방법]
본 실시형태에 있어서, 액적으로 코팅을 행한 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 A방향의 해상도가 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 B방향의 해상도보다 낮게 설정되는 경우에 대해서 설명한다. 본 발명의 제 3 나노임프린팅 방법에 대하여, "A방향" 및 "B방향"은 각각 재배치된 타원의 "장축 방향" 및 "단축 방향"으로 지정한다.
"잉크젯 헤드에 의해 규정되는 해상도"란 액적이 배치될 수 있는 밀도가 얼마인지를 나타내는 배치 성능(후술하는 격자무늬의 촘촘함)의 지표를 말한다. 이들 지표는 잉크젯 헤드의 잉크 토출구의 간격, 토출 주파수, 및 주사 속도에 의해 결정된다. 도 13A는 종래의 잉크젯법에 있어서의 해상도와 액적 배치 패턴 간의 관계를 나타내는 개략도이다. 도 13B는 본 발명의 잉크젯법에 있어서의 해상도와 액적 배치 패턴 간의 관계를 나타내는 개략도이다. 도면에 있어서, BM은 잉크젯 프린터에 의해 액적을 배치할 수 있는 격자무늬의 맵(비트맵)을 의미하고, L은 액적이 배치되는 위치에 상응하는 격자점을 의미한다. 잉크젯법은 액적 배치 패턴을 참조하면서 기판 상에 비트맵 BM의 격자무늬를 각각 주사하고, 액적 배치 패턴의 격자점 (L)에 상응하는 격자무늬의 일부에 액적을 코팅하는 잉크젯 헤드에 의해 실시된다.
종래의 드롭 온 디맨드법에 있어서, 액적 배치 밀도를 최대화하는 배치가 바람직하다. 따라서, 도 13A에 나타낸 바와 같이, 비트맵의 해상도가 높고(격자무늬는 작음), 주 주사 방향 및 부 주사 방향에 있어서 해상도는 동등하도록 설정된다. 그러나, 그들이 라인 형상 요철 패턴 등의 이방성을 갖는 패턴에 접촉될 때 액적은 이방적으로 확산된다. 즉, 이러한 경우, 액적의 확산이 등방성을 띠는 드롭 온 디맨드법은 효과적이지 않다.
한편, 본 발명의 나노임프린팅 방법에 있어서, 액적 배치 패턴의 격자점 간의 간격이 B방향에서보다 A방향에서 더 긴 영역 내의 A방향 및 B방향에 있어서의 해상도는 동일할 필요가 없다. 또한, B방향보다 A방향에 있어서의 주사를 더 미세하게 행할 필요는 없다. 따라서, 본 발명의 나노임프린팅 방법에 있어서 종래에는 필요로 여겨져 왔던 액적 배치의 밀도의 최대화를 고의적으로 행하지 않고, 성능 수준이 과잉되어 왔던 해상도가 저감한다. 이로써, 액적 코팅 공정의 스루풋이 향상된다. 보다 구체적으로, 비트맵 BM의 격자무늬의 형상은 도 13B에 나타낸 바와 같이 A방향으로 긴 직사각형으로 설정하고, A방향의 해상도는 B방향의 해상도 보다 낮게 설정한다. 이러한 방법으로 해상도를 설정함으로써, A방향의 미세한 주사를 배제하면서 필요한 해상도는 B방향으로 유지되기 때문에, 전체로서 잉크젯 프린터의 해상 성능을 유지시키면서 액적 토출 시 스루풋을 향상시킬 수 있다.
잉크젯법의 주 주사 방향은 A방향 및 B방향 중 하나이어도 좋다. A방향이 주 주사 방향인 경우, 주 주사 방향의 해상도가 낮기 때문에 주 주사 속도를 가속시킬 수 있다. 그 결과, 각 주사 작업 시 코팅하는 데에 요구되는 시간이 단출되어 총 코팅 시간이 단축될 수 있다. B방향이 주 주사 방향인 경우, 스테이지 공급 방향의 해상도가 낮으므로 부 주사 방향의 주사 작업의 횟수가 감소된다. 그 결과, 총 코팅 시간은 단출될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 나노임프린팅 방법은 액적으로 코팅을 행한 헤드에 의해 규정되는 A방향의 해상도가 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 B방향의 해상도보다 더 낮게 설정되는 배치를 적용해도 좋다. 이 경우, 전체로서 잉크젯 프린터의 해상 성능을 유지시키면서 액적 토출 시 스루풋을 향상시킬 수 있다.
이어서, A방향 및 B방향 중 하나를 잉크젯법에 있어서의 주 주사 방향으로 설정하고, 다른 하나는 잉크젯법에 있어서의 부 주사 방향으로 설정하고; 복수의 액적이 배치되는 위치에 상응하는 복수의 격자점으로 이루어지는 액적 배치 패턴에 따라 액적을 코팅 할 때, 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격은 부 주사 방향에 따른 잉크젯 헤드의 잉크 토출구 간의 실효 간격의 정수배가 되는 경우를 설명한다.
본 명세서에 있어서, "부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격"이란 격자점과 다른 격자점 간의 부 주사 방향에 따른 최소 거리를 말한다. 즉, 도 10에 나타낸 바와 같이 L1 및 L2를 단위 구조로서 갖는 액적 배치 패턴의 경우, 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격은 부 주사 방향에 따라 설정되는 주기의 절반이다. 또한, "잉크 토출구의 실효 간격"이란 잉크 토출구 및 다른 잉크 토출구 간의 부 주사 방향에 따른 최소 거리를 말한다. 따라서, 토출구가 소정의 배치 간격을 두고 열을 이루는 경우에 있어서 "잉크 토출구의 실효 간격"은 배치 간격과 동일하다.
구체적으로, 상기 잉크젯 헤드의 설정은 하기 방법으로 실시된다. 도 14A~도 14C는 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격, 잉크 토출구의 배치 간격, 및 잉크 토출구의 실효 간격 간의 관계를 설명하는 개략도이다. 도 14A~도 14C에 있어서, A방향은 주 주사 방향 Sm으로 설정하고, B방향은 부 주사 방향 Sv로 설정한다. 또한, 도 14A~도 14C에 있어서의 격자점 간의 간격은 격자점의 주기와 일치한다.
도 14A는 부 주사 방향 Sv에 따른 격자점 L의 간격 Lb와 잉크젯 헤드 10의 잉크 토출구 12의 배치 간격 x가 일치되는 경우를 나타낸다. 한편, 도 14B는 부 주사 방향 Sv에 따른 격자점 L의 간격 Lb과 잉크젯 헤드 10의 잉크 토출구 12의 배치 간격 x가 Lb=2x 관계를 갖는 경우를 나타낸다. 즉, 상기한 바와 같이, 격자점 간의 간격 Lb에 대하여 Lb=nx(n은 양의 정수) 관계를 만족하는 배치 간격 x를 갖는 잉크젯 헤드를 선택해도 좋다. 배치 간격 x가 상기 관계를 만족하지 않는 경우, 잉크 토출구의 배치 방향은 부 주사 방향에 대하여 각도θ로 경사져 Lb=ny(n은 양의 정수) 관계를 만족시킬 수 있도록 잉크 토출구의 실효 간격 y를 조정해도 좋다. 이러한 경우, x 및 y는 y=x·cosθ 관계를 갖는다. 여기서, 각도θ는 부 주사 방향 Sv와 잉크젯 헤드가 기운 방향 G 사이에 형성된 예각이다.
또한, 잉크의 토출구가 복수의 열을 이루는 잉크젯 헤드 10를 이용해도 좋다. 예를 들면, 도 15A 및 도 15B는 잉크젯 헤드의 잉크 토출구가 복수의 열을 이루어 배치되는 경우 잉크 토출구의 배치 간격 및 잉크 토출구의 실효 간격을 설명하는 개략도이다. 도 15A 및 도 15B의 잉크젯 헤드 10은 소정의 간격으로 배치된 잉크젯 토출구를 각각 갖는 잉크젯 헤드 10a 및 10b로 이루어진다. 이들의 경우, 잉크 토출구(12a 및 12b)가 같거나 다른 열로 이루어지는 지의 여부는 고려하지 않는다. 즉, 이러한 잉크젯 헤드 10의 잉크 토출구의 배치 간격 x은 잉크젯 헤드 10a의 잉크 토출구 12a와 잉크젯 헤드 10b의 잉크 토출구 12b의 부 주사 방향 Sv에 따른 간격이다(도 15A). 잉크 토출구의 열이 부 주사 방향 Sv에 대하여 기울어져 있는 경우, 잉크 토출구의 실효 간격 y은 잉크젯 헤드 10a의 잉크 토출구 12a와 잉크젯 헤드 10b의 잉크 토출구 12b의 부 주사 방향에 따른 간격이다(도 15B).
상기한 바와 같이, 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격이 부 주사 방향에 따른 잉크젯 헤드의 잉크 토출구 간의 실효 간격의 정수배가 되지 않는 경우, 다른 설정으로 주사 작업을 반복적으로 행할 필요가 있고, 다수의 주사 작업이 필요로 된다. 그러나, 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격을 부 주사 방향에 따른 잉크젯 헤드의 잉크 토출구 간의 실효 간격의 정수배가 되도록 잉크젯 헤드를 설정함으로써, 액적을 효율적으로 코팅할 수 있고, 액적 토출 시 스루풋을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 격자점 간의 간격이 다른 영역이 있는 경우, 격자점 간의 간격의 최대 공약수를 부 주사 방향에 따른 잉크 토출구의 배치 간격 x(또는 실효 간격 y)으로 설정해도 좋다. 그 때문에, 이들의 영역에 단일 주사 작업으로 액적을 코팅할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 나노임프린팅 방법은: A방향 및 B방향 중 하나를 잉크젯법에 있어서의 주 주사 방향으로 설정하고, 다른 하나를 잉크젯법에 있어서의 부 주사 방향으로 설정하고; 복수의 액적이 배치된 위치에 상응하는 복수의 격자점으로 이루어지는 액적 배치 패턴에 따라 액적을 코팅할 때 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격은 부 주사 방향에 따른 잉크젯 헤드의 잉크 토출구 간의 실효 간격의 정수배가 되도록 잉크젯 헤드를 설정하는 배치를 적용해도 좋다. 이 경우, 액적을 효육적으로 코팅할 수 있고, 액적 토출 시 스루풋을 더욱 향상시킬 수 있다.
[기판 제작 방법]
이어서, 본 발명의 기판 제작 방법의 실시형태를 설명한다. 본 실시형태는 Si 몰드를 원판으로서 사용하여 상술한 제 1 나노임프린팅 방법에 의해 기판이 제작되는 경우에 대해 설명한다.
우선, 제 1 나노임프린팅 방법에 의해 패턴이 전사된 레지스트 필름은 기판의 표면 상에 형성된다. 그 후, 전사된 패턴을 갖는 레지스트 필름을 마스크로서 사용해서 드라이 에칭을 행하여 레지스트 필름의 요철 패턴에 상응하는 요철 패턴을 형성한다. 이로써, 소정의 패턴을 갖는 기판이 얻어진다.
기판이 적층 구조를 갖고 그 표면 상에 금속층을 포함하는 경우, 레지스트 필름을 마스크로서 사용해서 드라이 에칭을 행하여 금속층에 있어서 레지스트 피름의 요철 패턴에 상응하는 요철 패턴을 형성한다. 그 후, 얇은 금속층을 에칭 스톱층으로 해서 드라이 에칭을 더 행하여 기판에 요철 패턴을 형성한다. 이로써, 소정의 패턴을 갖는 기판이 얻어진다.
드라이 에칭 방법은 기판에 요철 패턴이 형성될 수 있는 한 특별히 제한은 없고, 구체적인 목적에 따라 선택해도 좋다. 이용될 수 있는 드라이 에칭 방법의 예는: 이온 에칭법; RIE(반응성 이온 에칭)법; 스퍼터 에칭법 등을 포함한다. 이들 방법 중, 이온 에칭법 및 RIE법이 특히 바람직하다.
이온 에칭법은 이온빔 에칭이라고도 한다. 이온 에칭법에 있어서, Ar 등의 비활성 기체를 이온원에 투입하여 이온을 발생시킨다. 발생된 이온은 격자무늬를 통해 가속되고 샘플 기판에 충돌시켜서 에칭을 행한다. 이온원의 예는: 카우프만형 이온원; 고주파 이온원; 전자 충격 이온원; 듀오플라즈마트론 이온원; 프리먼 이온원; 및 ECR(전자 사이클론트론 공명) 이온원을 포함한다. 이온빔 에칭 시 공정 기체로서 Ar기체를 이용해도 좋다. RIE 시 에천트로서 불소계 기체 또는 염소계 기체를 사용해도 좋다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 기판 제작 방법은 본 발명의 나노임프린팅 방법에 의해 패턴이 전사된 레지스트 필름을 마스크로서 사용하여 드라이 에칭을 행한다. 즉, 잔막 두께의 불균일이 없고 잔류 기체로 인한 결함도 없는 마스크를 이용하여 드라이 에칭을 행한다. 따라서, 고수율로 고정밀하게 기판을 제작하는 것이 가능해진다.
<설계 변경>
상술한 기판 제작 방법의 실시형태는 제 1 나노임프린팅 방법에 의해 형성된 레지스트 필름을 마스크로서 사용한 예에 대해 설명했다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니고, 제 2 나노임프린팅 방법 또는 제 3 나노임프린팅 방법에 의해 형성된 레지스트 필름을 마스크로서 대신에 사용해도 좋다.
이하, 본 발명의 실시예를 설명한다.
[실시예 1]
(Si 몰드의 제작)
우선, Si 기판이 스핀 코트법에 의해 PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트)를 주성분으로 하는 포토레지스트액으로 코팅되어 포토레지스트막을 형성했다. 그 후, Si 기판을 회전시키면서 100nm의 라인폭 및 200nm의 피치를 갖는 동심원 패턴에 따라 조절된 전자빔을 포토레지스트막에 조사하여 반경 15mm~30mm 범위 내의 동심원 패턴을 노광시켰다. 그 후, 포토레지스트막을 현상 처리하여 노광 부분을 제거했다. 그 결과, 노광 부분이 제거됨으로써 포토레지스트막을 마스크로서 사용하여 RIE에 의해 깊이가 80nm가 되도록 선택적인 에칭을 행하여 동심원 패턴을 갖는 제 1 Si 몰드를 얻었다.
(광경화성 수지)
중합성 화합물(R-1)에 광중합 개시제(2질량%), 계면활성제(W-1)(0.1질량%), 계면활성제(W-2)(0.04질량%), 산화방지제(A-1)(1질량%), 산화방지제(A-2)(1질량%)을 첨가함으로써 제조된 상기 광경화성 수지를 사용했다.
(기판)
0.525mm 두께의 석영 웨이퍼의 표면을 광경화성 수지에 대하여 밀착성이 우수한 실란 커플링제인 KBM-5103(Shin-Etsu Chemical Industries, K.K 제작)으로 처리했다. PGMEA(프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트)를 사용하여 KBM-5103을 1질량%로 희석하고, 스핀 코트법에 의해 기판의 표면 상에 코팅했다. 이어서, 코팅된 기판을 핫플레이트 상에서 20분간 120℃에서 아닐링하고, 실란 커플링제를 기판 표면에 결합시켰다.
(광경화성 수지 코팅 공정)
압전식 잉크젯 프린터인 FUJIFILM Dimatix 제작의 DMP-2831을 사용했다. 10pl 헤드 전용인 DMC-11610을 잉크젯 헤드로서 사용했다. 액적당 수지의 양을 10pl이 되도록 잉크 토출 조건을 미리 설정 및 조정했다. 본 발명의 액적 배치 패턴의 작성 방법에 의해 액적 배치 패턴을 작성했다. 액적 배치 패턴의 액적 간의 간격 Wa 및 Wb는 각각 1000㎛ 및 250㎛였다. 이어서, 잉크 토출 조건을 미리 설정 및 조정하여 액적 배치 패턴에 따라 라인 전사 영역에 액적을 배치시켰다.
(Si 몰드 프레싱 공정)
액적 배치 패턴 및 Si 몰드의 요철 패턴. 구체적으로, Si 몰드와 석영 기판을 갭이 0.1mm 이하가 되도록 서로 접근시켰다. 이어서, 액적 배치 패턴 및 몰드의 요철 패턴을 석영 기판의 밑면으로부터 현미경으로 관찰하고, Si 몰드 또는 석영 기판이 위치한 스테이지를 이동시켜 그들의 위치를 일치시켰다. Si 몰드와 석영 기판의 공간을 90체적% 이상의 He 기체로 대체했다. 이어서, 50kPa까지 감압하여 감압 He 환경을 형성했다. 감압 He 조건 하에서 Si 몰드를 액적에 접촉시켰다. 접촉 후, 액적이 확산된 모습을 석영 기판의 밑면으로부터 현미경으로 관찰하고, 액적 확산 공정 시 타원 형상의 화상을 얻었다. 접촉 상태를 1분간 유지시키고, 360nm의 파장을 포함하는 자외광을 300mJ/㎠의 조사량으로 광경화성 수지를 경화시켰다.
(Si 몰드 이형 공정)
석영 기판의 바깥 가장자리 부분을 유지시키고, Si 몰드의 이면이 진공 흡인에 의해 유지시키면서 가압 방향의 반대 방향으로 Si 몰드를 상대 이동시켰다. 이로써, 요철 패턴이 전사된 제 1 광경화성 수지 필름이 얻어졌다.
(석영 기판 처리 공정)
요철 패턴이 전사된 광경화성 레지스트 필름을 마스크로서 사용하여 이하와 같이 드라이 에칭을 행했다. 이로써, 광경화성 수지 필름의 요철 패턴에 따른 요철의 형상을 석영 기판 상에 형성하여 소정의 요철 패턴을 갖는 제 1 석영 몰드를 얻었다. 우선, 패턴의 오목부에 존재하는 잔막을 산소 플라즈마 에칭에 의해 제거하여 패턴의 오목부에 석영 기판을 노출시켰다. 이 때, 에칭량으로 요철 패턴 영역 내의 가장 두꺼운 잔막을 제거할 수 있도록 조건을 설정했다. 이어서, 패턴의 볼록부를 마스크로서 사용하여 석영 기판 상에 불소계 기체를 사용한 RIE를 행했다. 에칭 깊이가 80nm가 되도록 RIE 조건을 설정했다. 그 결과, 패턴의 오목부의 잔사가 산소 플라즈마 에칭에 의해 제거되었다.
[실시예 2]
(Si 몰드의 제작)
Si 기판을 회전시키면서 100nm의 라인폭 및 200nm의 피치를 갖는 직선 형상 요철 패턴에 따라 조절된 전자빔을 100mm 정방형 포토레지스트막의 전체 표면에 조사하여 직선 형상 요철 패턴을 노광시켰다. 그 후, 실시예 1과 동일한 공정을 행하여 직선 형상 요철 패턴을 갖는 제 2 Si 몰드를 얻었다.
제 2 Si 몰드를 사용하여 실시예 1 동일한 공정을 실시하여 요철 패턴이 전사된 광경화성 레지스트 필름, 및 소정의 요철 패턴을 갖는 제 2 석영 몰드를 얻었다.
[비교예 1]
액적 간의 간격 Wa 및 Wb가 500㎛인 것 이외에는 실시예 1과 동일한 공정을 실시하여 요철 패턴이 전사된 광경화성 레지스트 필름, 및 소정의 요철 패턴을 갖는 석영 몰드를 얻었다.
[비교예 2]
액적 간의 간격 Wa 및 Wb가 500㎛인 것 이외에는 실시예 2와 동일한 공정을 실시하여 요철 패턴이 전사된 광경화성 레지스트 필름, 및 소정의 레지스트 필름을 갖는 석영 몰드를 얻었다.
(평가 방법)
실시예 1 및 실시예 2 뿐만 아니라 비교예 1 및 비교예 2에 의해 얻어진 광경화성 수지 필름의 요철 패턴을 광학현미경(배율: 50x~1500x)으로 암시야 측정함으로써 검사했다.
우선, 50x의 배율로 2㎟ 시야를 규정했다. 이어서, 측정 시야를 주사하여 잔류 기체로 인한 결함의 존재를 확인했다. 정상 패턴에 존재하지 않는 산란광이 관찰되는 경우 잔류 기체로 인한 결함이 존재한다고 판단했다. 잔류 기체로 인한 결함의 총 수를 세었다. 1㎠당 결함의 수가 0개인 경우, 결함이 존재하지 않는다고 판단했다(양호). 1㎠당 결함의 수가 1개인 경우, 결함이 존재한다고 판단했다(불량).
이어서, 광경화성 수지 필름의 잔막 두께를 측정했다. 광경화성 수지 필름의 패턴 영역의 일부를 스크래치 또는 제거함으로써 기판을 노출시키고, 제거된 영역과 패턴 영역의 경계부를 AFM(원자간력 현미경)으로 측정함으로써 잔막의 두께를 측정했다.잔막 두께는 각 패턴 영역 내 10개소에서 측정하여 측정된 10개소의 값 중 표준편차가 20nm 미만인 경우 필름 두께의 불균일이 존재하지 않는다고 판단하고(양호), 측정된 10개소의 값 중 표준편차가 20nm 이상인 경우 필름 두께의 불균일이 존재한다고 판단했다(불량).
또한, 실시예 1 및 실시예 2 뿐만 아니라 비교예 1 및 비교예 2의 석영 몰드의 요철 패턴을 광학현미경으로 암시야 측정을 함으로써 검사했다.
(실시예 1 및 실시예 2의 평가 결과)
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2의 광경화성 수지 필름은 결함이나 잔막 두께의 불균일이 없는 Si 몰드의 요철 패턴을 정확하게 반영했다. 또한, 균일한 라인폭 및 패턴 높이를 갖는 석영 몰드가 얻어지고, 본 발명은 바람직한 기판을 제작할 수 있다는 것을 확인했다.
Figure 112012088201343-pct00010
[실시예 3]
실시예 2와 동일한 방법으로 Si 몰드를 제작하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 광경화성 수지 및 기판을 제작한 후 코팅 공정을 실시했다. 이어서, 액적을 코팅하기 위해 필요한 코팅 시간에 대하여 평가를 행했다.
(광경화성 수지 코팅 공정)
압전식 잉크젯 프린터인 FUJIFILM Dimatix 제작의 DMP-2831을 사용했다. 1pl 헤드 전용인 DMC-11601을 잉크젯 헤드로서 사용했다. 액적당 수지의 양을 1pl이 되도록 잉크 토출 조건을 미리 설정 및 조정했다. 본 발명의 액적 배치 패턴의 작성 방법에 의해 액적 배치 패턴을 작성했다. A방향 및 B방향에 따른 액적 배치 패턴에 있어서의 격자점 간의 간격 La 및 격자점 간의 간격 Lb은 각각 316㎛ 및 79㎛였다.
DMC-11601에는 16개의 잉크 토출구가 254㎛ 간격으로 설치되었다. 액적 배치 패턴의 격자점 간의 간격이 254㎛ 이하이기 때문에, 부 주사 방향에 대하여 각도θ1 로 회전시켜 부 주사 방향에 따른 인접하는 잉크 토출구의 실효 간격이 소정의 거리가 되도록 변화켰다. 액적 배치 패턴의 격자점 간의 간격이 254㎛보다 큰 경우, 사용되는 잉크 토출구가 가늘어지거나, 실효 간격이 소정값이 되도록 헤드를 회전시키면서 인접하는 잉크 토출구의 실효 간격을 조정했다. 상술한 바와 같이 잉크젯 헤드의 잉크 토출구의 실효 간격이 부 주사 방향의 격자점 간의 간격의 정수배가 되도록 조정했다.
주 주사 방향으로서 설정되는 방향은 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 본 실시예에 있어서 B방향을 주 주사 방향으로 설정하고 A방향을 부 주사 방향으로 설정했다.
A방향의 해상도를 헤드의 회전각으로 조정하고, B방향의 해상도를 소정의 토출 주파수에서의 주사 속도로 조정하여 A방향의 해상도를 80dpi, B방향의 해상도를 322dpi로 설정했다. 즉, A방향의 해상도를 B방향의 해상도보다 낮게 설정했다. 잉크 토출구의 실효 간격은 79㎛였다(도 16A).
주사 작업의 횟수, 스테이지 공급 시간 등에 의해 코팅 시간을 결정했다. 본 실시예에 있어서, 액적을 코팅하기 위해 요구되는 코팅 시간을 T로 했다.
상기 조건 하에서, 액적 배치 패턴에 따라 직선 전사 영역 내에 액적을 배치시켰다.
[실시예 4]
잉크젯 헤드를 각도θ2로 회전시켜 잉크 토출구의 실효 간격을 158㎛로 한 것 이외에는 실시예 3과 동일한 방법으로 액적을 배치했다(도 16B).
[비교예 3]
A방향의 해상도를 종래 방법에 의해 322dpi로 설정하여 B방향의 해상도를 322dpi로 일치시킨 것 이외에는 실시예 3과 동일한 방법으로 액적을 배치했다.
(실시예 3 및 실시예 4의 평가 결과)
표 2에 나타낸 바와 같이, 액적 코팅에 요구되는 시간은 실시예 3에 있어서 종래 방법의 1/4, 실시예 4에 있어서의 종래 방법의 1/8로 단축되었다. 그 결과, 본 발명은 잉크젯 프린터의 전체로서의 해상 성능을 유지하면서 액적 토출 시 스루풋의 향상된다는 것을 확인했다.
Figure 112012088201343-pct00011

Claims (17)

  1. 잉크젯법에 의해 레지스트 재료의 복수의 액적으로 기판을 코팅하는 공정; 및
    상기 액적으로 코팅된 기판의 표면 상에 몰드의 라인 형상 요철 패턴을 프레싱하여 상기 기판 상에 액적을 확산시켜서 상기 확산된 복수의 액적 간의 결합에 의해 이루어지는 레지스트 필름을 형성하고, 상기 레지스트 필름 상에 라인 형상 요철 패턴을 전사하는 공정을 포함하는 나노임프린팅 방법으로서:
    상기 라인 형상 요철 패턴을 기판에 프레싱할 때 상기 라인 형상 요철 패턴의 라인 방향과 평행한 A방향의 액적 간의 간격이 상기 라인 형상 요철 패턴에 대향하는 상기 기판의 라인 전사 영역 내의 A방향과 수직인 B방향의 액적 간의 간격보다 더 길도록 상기 액적을 상기 기판 상에 코팅하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 A방향의 액적 간의 평균 간격 Wa와 상기 B방향의 액적 간의 평균 간격 Wb 사이의 비 Wa/Wb는 하기 식(1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법.
    Figure 112012088201343-pct00012

    [여기서, V는 각각의 코팅된 액적의 평균 체적을 나타내고, d는 레지스트 필름의 평균 두께를 나타낸다]
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액적으로 코팅을 행한 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 상기 A방향의 해상도는 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 상기 B방향의 해상도보다 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 A방향 및 상기 B방향 중 하나는 잉크젯법에 있어서의 주 주사 방향으로 설정되고, 다른 하나는 잉크젯법에 있어서의 부 주사 방향으로 설정되고;
    상기 잉크젯 헤드는 상기 복수의 액적이 각각 배치되는 위치에 상응하는 복수의 격자점으로 이루어지는 액적 배치 패턴에 따라 액적을 코팅할 때, 상기 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격이 상기 부 주사 방향에 따른 상기 잉크젯 헤드의 잉크 토출구 간의 실효 간격의 정수배가 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법.
  5. 잉크젯법에 의해 레지스트 재료의 복수의 액적으로 기판을 코팅하는 공정; 및
    상기 액적으로 코팅을 행한 기판의 표면 상에 몰드의 직선 형상 요철 패턴을 프레싱하여 상기 기판 상에 액적을 확산시키고, 상기 확산된 복수의 액적 간의 결합에 의해 이루어지는 레지스트 필름을 형성하고, 레지스트 필름 상에 상기 직선 형상 요철 패턴을 전사시키는 공정을 포함하는 나노임프린팅 방법으로서:
    상기 액적은 상기 직선 형상 요철 패턴을 기판에 프레싱할 때 상기 직선 형상 요철 패턴에 대향하는 기판의 직선 전사 영역 내에 상기 복수의 액적이 각각 배치되는 위치에 상응하는 복수의 격자점으로 이루어지는 액적 배치 패턴에 따라 상기 기판에 코팅되고;
    상기 액적 배치 패턴은 상기 직선 형상 요철 패턴의 라인 방향과 평행한 A방향 및 상기 A방향과 수직인 B방향에 각각 주기성을 갖는 기본 단위 격자를 갖고, 상기 A방향의 주기성의 주기는 상기 B방향의 주기성의 주기보다 더 긴 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 A방향의 단일 주기를 나타내는 벡터 a의 시작점 및 상기 B방향의 단일 주기를 나타내는 벡터 b의 시작점을 단일 격자점으로 설정하고, 상기 기본 단위 격자는 상기 벡터 a 및 상기 벡터 b로 형성되는 평행사변형으로 설정하는 경우, 상기 각각의 기본 단위 격자는 격자점 L1=0·a+0·b 및 L2=1/2·a+1/2·b를 포함하는 단위 구조인 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 A방향의 단일 주기의 길이 Ta 및 상기 B방향의 단일 주기의 길이 Tb 사이의 비 Ta/Tb는 하기 식(2)을 만족하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법.
    Figure 112012091345717-pct00013

    [여기서, V는 기본 단위 격자의 대표 격자점에 상응하는 액적의 평균 체적을 나타내고, d는 레지스트 필름의 평균 두께를 나타낸다]
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 A방향의 단일 주기의 길이 Ta 및 상기 B방향의 단일 주기의 길이 Tb 사이의 비 Ta/Tb는 하기 식(2)을 만족하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법.
    Figure 112012091345717-pct00030

    [여기서, V는 기본 단위 격자의 대표 격자점에 상응하는 액적의 평균 체적을 나타내고, d는 레지스트 필름의 평균 두께를 나타낸다]
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액적으로 코팅을 행하는 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 상기 A방향의 해상도는 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 상기 B방향의 해상도보다 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 A방향 및 상기 B방향 중 하나는 잉크젯법에 있어서의 주 주사 방향으로 설정하고, 다른 하나는 잉크젯법에 있어서의 부 주사 방향으로 설정하고;
    상기 잉크젯 헤드는 상기 액적 배치 패턴에 따라 액적을 코팅할 때, 상기 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격이 상기 부 주사 방향에 따른 상기 잉크젯 헤드의 잉크 토출구 간의 실효 간격의 정수배가 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법.
  11. 잉크젯법에 의해 레지스트 재료의 복수의 액적으로 제 1 기판을 코팅하고, 상기 액적으로 코팅된 제 1 기판의 표면 상에 몰드의 라인 형상 요철 패턴을 프레싱하는 것을 포함하는 나노임프린팅 방법에 사용되는 액적 배치의 기준이 되는 액적 배치 패턴의 작성 방법으로서:
    상기 제 1 기판과는 다른 제 2 기판 상에 레지스트 재료의 복수의 액적을 표준량으로 코팅하는 공정;
    상기 라인 형상 요철 패턴과 적어도 부분적으로 동일한 요철 패턴을 갖는 제 2 몰드를 상기 액적으로 코팅된 제 2 기판의 표면에 프레싱하여 상기 액적이 서로 접촉하는 정도로 액적을 확산시키는 공정;
    상기 확산된 표준량의 액적의 형상을 타원에 근사시키는 공정;
    상기 타원의 배치를 측정하는 공정;
    복수의 상기 타원이 조밀하게 패킹되도록 상기 측정된 타원의 배치를 재배치하는 공정;
    상기 재배치된 복수의 타원의 각 중심을 격자점으로 설정함으로써 상기 복수의 액적이 배치되는 위치에 상응하는 복수의 격자점으로 이루어지는 액적 배치 패턴을 얻는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 배치 패턴의 작성 방법.
  12. 잉크젯법에 의해 레지스트 재료의 복수의 액적으로 기판을 코팅하는 공정; 및
    상기 액적으로 코팅된 기판의 표면 상에 몰드의 라인 형상 요철을 프레싱하여 상기 기판 상에 액적을 확산시키고, 상기 확산된 복수의 액적 간의 결합에 의해 이루어지는 레지스트 필름을 형성하고, 상기 레지스트 필름 상에 라인 형상 요철 패턴을 전사하는 공정을 포함하는 나노임프린팅 방법으로서:
    상기 액적은 제 11 항에 기재된 액적 배치 패턴의 작성 방법에 의해 작성된 액적 배치 패턴에 따라 기판 상에 코팅되는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 액적으로 코팅을 행하는 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 타원의 장축 방향의 해상도는 잉크젯 헤드에 의해 규정되는 타원의 단축 방향의 해상도보다 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 장축 방향 및 상기 단축 방향 중 하나는 잉크젯법에 있어서 주 주사 방향으로 설정되고, 다른 하나는 잉크젯법에 있어서 부 주사 방향으로 설정하고;
    상기 잉크젯 헤드는 상기 액적 배치 패턴에 따라 액적을 코팅할 때, 상기 부 주사 방향에 따른 격자점 간의 간격이 상기 부 주사 방향에 따른 상기 잉크젯 헤드의 잉크 토출구 간의 실효 간격의 정수배가 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법.
  15. 제 1 항에 기재된 나노임프린팅 방법에 의해 요철 패턴이 형성된 레지스트 필름을 기판 상에 형성하는 공정; 및
    상기 레지스트 필름을 마스크로서 사용하여 드라이 에칭을 행하여 상기 레지스트 필름 상에 전사된 요철 패턴에 상응하는 요철 패턴을 형성해서 소정의 패턴을 갖는 기판을 얻는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가공 방법.
  16. 제 5 항에 기재된 나노임프린팅 방법에 의해 요철 패턴이 형성된 레지스트 필름을 기판 상에 형성하는 공정; 및
    상기 레지스트 필름을 마스크로서 사용하여 드라이 에칭을 행하여 상기 레지스트 필름 상에 전사된 요철 패턴에 상응하는 요철 패턴을 형성해서 소정의 패턴을 갖는 기판을 얻는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가공 방법.
  17. 제 12 항에 기재된 나노임프린팅 방법에 의해 요철 패턴이 형성된 레지스트 필름을 기판 상에 형성하는 공정; 및
    상기 레지스트 필름을 마스크로서 사용하여 드라이 에칭을 행하여 상기 레지스트 필름 상에 전사된 요철 패턴에 상응하는 요철 패턴을 형성해서 소정의 패턴을 갖는 기판을 얻는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가공 방법.
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