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JP2007069301A - Nanoimprint method and nanoimprint apparatus - Google Patents

Nanoimprint method and nanoimprint apparatus Download PDF

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JP2007069301A JP2005258483A JP2005258483A JP2007069301A JP 2007069301 A JP2007069301 A JP 2007069301A JP 2005258483 A JP2005258483 A JP 2005258483A JP 2005258483 A JP2005258483 A JP 2005258483A JP 2007069301 A JP2007069301 A JP 2007069301A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nanoimprint method and a nanoimprint apparatus in which reproducibility of a pattern to be formed is improved. <P>SOLUTION: The nanoimprint method for forming a pattern on a substrate or a film provided on the substrate by using a mold includes steps of disposing a mold opposing to the substrate or the film provided on the substrate to leave a gap between the substrate or the film provided on the substrate and the mold, and applying a voltage between the mold and the substrate or the film provided on the substrate. The nanoimprint apparatus for forming a pattern on a substrate or a film provided on a substrate by using a mold includes a means of disposing the mold to oppose to the substrate or the film provided on the substrate to leave a gap between the substrate or the film provided on the substrate and the mold, and a means of applying a voltage between the mold and the substrate or the film provided on the substrate and the mold. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、ナノインプリント方法及びナノインプリントに関する。   The present invention relates to a nanoimprint method and nanoimprint.

LSIを始めとする大規模・高性能デバイスを作製するためには、極微細パターンが必要となる。このようなパターンは、露光、現像、洗浄(リンス)を経て形成されるレジストパターンやエッチング、洗浄(水洗)を経て形成されるエッチングパターンである。レジストとは光、X線、電子線などに感光する高分子材料であり、粉末状もしくは高粘性液体を有機溶媒に溶解したものが使われる。露光は、回路設計に基づいて形成されたパターンを有するマスクを介して、レジスト上に光や電子線を照射して行われる。しかしながら、露光に使用される装置は、ステッパと称される数十億円の価格の装置が主体となっている。そのため、安価で微細パターンが形成できる装置が要望されてきた。   In order to fabricate large-scale and high-performance devices such as LSIs, extremely fine patterns are required. Such a pattern is a resist pattern formed through exposure, development, and cleaning (rinsing), and an etching pattern formed through etching and cleaning (water washing). A resist is a polymer material that is sensitive to light, X-rays, electron beams, and the like, and a powder or a highly viscous liquid dissolved in an organic solvent is used. The exposure is performed by irradiating the resist with light or an electron beam through a mask having a pattern formed based on circuit design. However, an apparatus used for exposure is mainly an apparatus of several billion yen called a stepper. Therefore, there has been a demand for an apparatus that can form a fine pattern at low cost.

そこで、近年インプリントリソグラフィと呼ばれる手法が着目されてきた(例えば、非特許文献1及び非特許文献2参照。)。この方法は、従来DVD作製で用いられているインプリント法を応用したものである。インプリントリソグラフィは、モールド(スタンパー)を加工すべき薄膜上のレジスト膜に押しつけてパターン転写し、この後エッチングを施して半導体に必要な薄膜パターンを得るものである。図12は、従来のインプリントリソグラフィの工程を説明する図である。すなわち、図12(a)に示す公知の露光法で形成したシリコン等のモールド1001を、図12(b)に示すようにPMMA等のレジスト膜1002に押しつけて、図12(c)に示すようにモールド1001のパターンをレジスト膜1002に転写し、図12(d)に示すようにレジストパターンを得る。   Therefore, a technique called imprint lithography has recently attracted attention (see, for example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2). This method is an application of the imprint method conventionally used in DVD production. In the imprint lithography, a mold (stamper) is pressed against a resist film on a thin film to be processed to transfer a pattern, and then etched to obtain a thin film pattern necessary for a semiconductor. FIG. 12 is a diagram illustrating a conventional imprint lithography process. That is, a mold 1001 such as silicon formed by a known exposure method shown in FIG. 12A is pressed against a resist film 1002 such as PMMA as shown in FIG. 12B, and as shown in FIG. Then, the pattern of the mold 1001 is transferred to the resist film 1002 to obtain a resist pattern as shown in FIG.

また、インプリントリソグラフィには、一括転写法とステップ・アンド・リピート法がある。一括転写法は、基板と同サイズのモールドを形成して基板とモールドをそのまま押しつけるものである。ステップ・アンド・リピート法はモールドをチップサイズにしておき、1チップごとインプリントリソグラフィを行うものである。例えば、パターンが形成された20mm角のモールドを200mm径のシリコンウェハ上に、縦方向5個及び横方向5個押しつけて、25チップのパターンを転写する。一般に基板及びモールドには反りがあり、反りの程度は、基板のサイズが大きくなるほど、大きくなる。その結果、基板が大きくなると、モールドのパターンが押しつけられる深さが基板面内で違ってくるおそれがある。このため、大口径基板ではステップ・アンド・リピート法が要望されている。   Imprint lithography includes a batch transfer method and a step-and-repeat method. The batch transfer method is to form a mold having the same size as the substrate and press the substrate and the mold as they are. In the step-and-repeat method, the mold is set to a chip size and imprint lithography is performed for each chip. For example, a 20-mm square mold on which a pattern has been formed is pressed onto a 200 mm diameter silicon wafer by 5 pieces in the vertical direction and 5 pieces in the horizontal direction to transfer a 25-chip pattern. In general, the substrate and the mold are warped, and the degree of warpage increases as the size of the substrate increases. As a result, when the substrate becomes large, the depth to which the mold pattern is pressed may be different within the substrate surface. For this reason, a step-and-repeat method is desired for large-diameter substrates.

このようなインプリントリソグラフィの大きな問題点は、図12(d)に示すように、モールド1001をレジスト膜1002の付いた基板に押しつけたとき、モールド1001にレジスト膜1002が付いて欠陥になることである。これを回避するため、モールド1001にフッ素系のシランカップリング剤等の離型剤を塗布すること等が行われているが、完全な問題解決にはなっていない。特にステップ・アンド・リピート法では何回もモールド1001をレジスト膜1002に押すため、このレジスト片の付着によるパターンの欠陥は顕著な問題になっている。   A major problem with such imprint lithography is that when the mold 1001 is pressed against the substrate with the resist film 1002 as shown in FIG. 12D, the resist film 1002 is attached to the mold 1001 and becomes a defect. It is. In order to avoid this, a mold release agent such as a fluorine-based silane coupling agent is applied to the mold 1001, but the problem is not completely solved. In particular, since the mold 1001 is pushed against the resist film 1002 many times in the step-and-repeat method, the defect of the pattern due to the adhesion of the resist piece is a significant problem.

一方、最近のインプリントリソグラフィでレジスト膜を用いないパターン形成方法は、モールドパターンの凸部と基板を密着させて電圧を印加し、密着部で陽極酸化を施すものである(例えば、非特許文献3、非特許文献4、及び非特許文献5参照。)。より詳しくは、モールドパターンの凸部と密着した基板の部分のみに対して陽極酸化を施している。このように、レジスト膜を用いないため、上記欠陥を生むことはなくなる。   On the other hand, a pattern forming method that does not use a resist film in recent imprint lithography is a method in which a convex portion of a mold pattern and a substrate are brought into close contact with each other, a voltage is applied, and anodization is performed at the close contact portion (for example, non-patent document). 3, see Non-Patent Document 4 and Non-Patent Document 5.) More specifically, only the portion of the substrate in close contact with the convex portion of the mold pattern is anodized. Thus, since the resist film is not used, the above-described defects are not generated.

しかしながら、この方法では再現性良くパターンを形成するまでには至っていない。すなわち、インプリントして形成したパターンの寸法精度が悪く、最悪の場合には、パターンを形成することができないという問題を生じさせることもある。
Journal of Vacuum Science and Technology B Vol.14,No.6,pp.4129−4133(1996) Japanese Journal of Applied Physics,Vol.43,No.6B,pp.4045−4049(2004) Japanese Journal of Applied Physics,Vol.42,Part 2,No.2A,pp.L92−L94(2003) Journal of Vacuum Science and Technology B Vol.21,No.6,pp.2966−2969(2003) Japanese Journal of Applied Physics,Vol.44,No.2,pp.1119−1122(2005)
However, this method has not yet achieved a pattern with good reproducibility. That is, the dimensional accuracy of the pattern formed by imprinting is poor, and in the worst case, there is a problem that the pattern cannot be formed.
Journal of Vacuum Science and Technology B Vol. 14, no. 6, pp. 4129-4133 (1996) Japan Journal of Applied Physics, Vol. 43, no. 6B, pp. 4045-4049 (2004) Japan Journal of Applied Physics, Vol. 42, Part 2, no. 2A, pp. L92-L94 (2003) Journal of Vacuum Science and Technology B Vol. 21, no. 6, pp. 2966-2969 (2003) Japan Journal of Applied Physics, Vol. 44, no. 2, pp. 1119-1122 (2005)

本発明の第一の目的は、形成されるパターンの再現性が改善されるナノインプリント方法を提供することである。   A first object of the present invention is to provide a nanoimprint method in which the reproducibility of a pattern to be formed is improved.

本発明の第二の目的は、形成されるパターンの再現性が改善されるナノインプリント装置を提供することである。   The second object of the present invention is to provide a nanoimprint apparatus in which the reproducibility of a pattern to be formed is improved.

本発明の第一の態様は、基体又は基体に設けられた膜に、型を用いてパターンを形成するナノインプリント方法において、該基体又は基体に設けられた膜と該型との間に間隙を設けるように該基体又は基体に設けられた膜に該型を対向させ、且つ、該基体又は基体に設けられた膜と該型との間に電圧を印加することを含むことを特徴とするナノインプリント方法である。   According to a first aspect of the present invention, in the nanoimprint method for forming a pattern on a substrate or a film provided on the substrate using a mold, a gap is provided between the substrate or the film provided on the substrate and the mold. The mold is made to face the substrate or the film provided on the substrate, and a voltage is applied between the substrate or the film provided on the substrate and the mold. It is.

本発明の第二の態様は、基体又は基体に設けられた膜に、型を用いてパターンを形成するナノインプリント装置において、該基体又は基体に設けられた膜と該型との間に間隙を設けるように該基体又は基体に設けられた膜に該型を対向させる手段、及び、該基体又は基体に設けられた膜と該型との間に電圧を印加する手段を含むことを特徴とするナノインプリント装置である。   According to a second aspect of the present invention, in a nanoimprint apparatus for forming a pattern on a substrate or a film provided on the substrate using a mold, a gap is provided between the substrate or the film provided on the substrate and the mold. In this way, the nanoimprint includes means for making the mold face the substrate or the film provided on the substrate, and means for applying a voltage between the substrate or the film provided on the substrate and the mold. Device.

本発明の第一の態様によれば、形成されるパターンの再現性が改善されるナノインプリント方法を提供することができる。   According to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a nanoimprint method in which the reproducibility of a pattern to be formed is improved.

本発明の第二の態様によれば、形成されるパターンの再現性が改善されるナノインプリント装置を提供することができる。   According to the second aspect of the present invention, it is possible to provide a nanoimprint apparatus in which the reproducibility of the formed pattern is improved.

次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の第一の実施形態は、基体又は基体に設けられた膜に、型を用いてパターンを形成するナノインプリント方法であって、基体又は基体に設けられた膜と型との間に間隙を設けるように基体又は基体に設けられた膜に型を対向させ、且つ、基体又は基体に設けられた膜と型との間に電圧を印加することを含む。   A first embodiment of the present invention is a nanoimprint method in which a pattern is formed on a substrate or a film provided on the substrate using a mold, and a gap is provided between the substrate or the film provided on the substrate and the mold. The method includes causing the mold to face the base or the film provided on the base so as to be provided, and applying a voltage between the base or the film provided on the base and the mold.

本発明の第二の実施形態は、基体又は基体に設けられた膜に、型を用いてパターンを形成するナノインプリント装置であって、基体又は基体に設けられた膜と型との間に間隙を設けるように基体又は基体に設けられた膜に型を対向させる手段、及び、基体又は基体に設けられた膜と型との間に電圧を印加する手段を含む。   A second embodiment of the present invention is a nanoimprint apparatus for forming a pattern on a substrate or a film provided on the substrate using a mold, and a gap is provided between the substrate or the film provided on the substrate and the mold. Means for making the substrate face the mold on the substrate or the film provided on the substrate, and means for applying a voltage between the film provided on the substrate or the substrate and the mold.

ナノインプリント方法及びナノインプリント装置は、それぞれ、基体又は基体に設けられた膜に型を用いてパターンを形成する方法及び装置であるが、好ましくは、数十ナノメートル〜数百ナノメートルの大きさの非常に微細なパターンを、基体又は基体に設けられた膜に形成することができる方法及び装置である。   The nanoimprinting method and the nanoimprinting apparatus are respectively a method and an apparatus for forming a pattern using a mold on a substrate or a film provided on the substrate. Preferably, the nanoimprinting method and the nanoimprinting device have a size of several tens of nanometers to several hundreds of nanometers. And a method and apparatus capable of forming a fine pattern on a substrate or a film provided on the substrate.

基体又は基体に設けられた膜の形状は、基体又は基体に設けられた膜に、型の形状の少なくとも一部に対応する形状を転写することができれば、特に制限されないが、基体の形状は、例えば、板の形状であってもよく、基体に設けられた膜は、いわゆる薄膜であってもよい。薄膜の厚さは、例えば、10nm〜20nmである。すなわち、基体は、例えば、基板であってもよい。基体は、単独では、表面が酸化される基体であり、基体に膜が設けられる場合には、基体は、表面が酸化される基体又は表面が酸化されない基体のいずれであってもよく、基体に設けられた膜は、酸化される膜である。表面が酸化される基体の材料及び酸化される膜の材料としては、シリコン(珪素)、ゲルマニウム、ガリウム・ヒ素(GaAs)、インジウムリン(InP)のような各種半導体材料、及び、アルミニウム、亜鉛、チタン、クロム、鉄、ニッケル、鉛のような各種金属材料が挙げられる。表面が酸化されない基体の材料としては、シリコン酸化物、ゲルマニウム酸化物、GaAs酸化物、InP酸化物のような各種半導体材料の酸化物、アルミニウムの酸化物、亜鉛の酸化物、チタンの酸化物、クロムの酸化物、鉄の酸化物、ニッケルの酸化物、鉛の酸化物のような各種金属材料の酸化物、ボリカーボネートなどの各種有機高分子材料、各種ガラス材料が挙げられる。なお、以下において、“基体又は基体に設けられた膜”を、“基体等“と呼ぶことにする。   The shape of the substrate or the film provided on the substrate is not particularly limited as long as the shape corresponding to at least a part of the shape of the mold can be transferred to the substrate or the film provided on the substrate. For example, it may be in the form of a plate, and the film provided on the substrate may be a so-called thin film. The thickness of the thin film is, for example, 10 nm to 20 nm. That is, the substrate may be a substrate, for example. The substrate alone is a substrate whose surface is oxidized. When a film is provided on the substrate, the substrate may be either a substrate whose surface is oxidized or a substrate whose surface is not oxidized. The provided film is a film to be oxidized. As the material of the substrate whose surface is oxidized and the material of the film to be oxidized, various semiconductor materials such as silicon (silicon), germanium, gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), and aluminum, zinc, Various metal materials such as titanium, chromium, iron, nickel, and lead are listed. Examples of the base material whose surface is not oxidized include oxides of various semiconductor materials such as silicon oxide, germanium oxide, GaAs oxide, and InP oxide, aluminum oxide, zinc oxide, titanium oxide, Examples thereof include oxides of various metal materials such as chromium oxide, iron oxide, nickel oxide and lead oxide, various organic polymer materials such as polycarbonate, and various glass materials. In the following, “substrate or film provided on the substrate” will be referred to as “substrate or the like”.

型(モールド)の形状は、少なくとも、基体等に転写する形状に対応する形状を含む。型の材料は、シリコンでもよいが、より好ましくは、鉄、SUS、チタン、ニッケル、金のような金属やカーボン、炭化珪素(SiC)である。これは、鉄(電解分離率6〜9)及びニッケル(電解分離率4〜6)のような金属並びにカーボン(電解分離率7〜8)は、水の電解分離率が高い電極になるためである。特に、型は、好ましくは、カーボンを含み、より好ましくは、カーボンからなる。グラッシーカーボンのような、カーボンの高分子塊を加工してパターンを形成した後、加工されたものを焼成して得られる材料は、その強度が、非常に強固であるため、型として十分に使用することができる。また、型の材料は、上記のような金属、カーボン、炭化珪素で被覆された材料であってもよい。型の材料は、好ましくは、導電性材料を含むが、型の全体が、導電性を有する必要は無く、型の少なくとも一部分が、絶縁性材料で構成されてもよい。   The shape of the mold (mold) includes at least a shape corresponding to the shape to be transferred to the substrate or the like. The material of the mold may be silicon, but more preferably a metal such as iron, SUS, titanium, nickel, gold, carbon, or silicon carbide (SiC). This is because metals such as iron (electrolytic separation ratio 6 to 9) and nickel (electrolytic separation ratio 4 to 6) and carbon (electrolytic separation ratio 7 to 8) are electrodes with high electrolytic separation ratio of water. is there. In particular, the mold preferably comprises carbon and more preferably consists of carbon. A material obtained by processing a polymer block of carbon, such as glassy carbon, after forming a pattern and then firing the processed material is extremely strong, so it can be used as a mold can do. The mold material may be a material coated with the above metal, carbon, or silicon carbide. The mold material preferably includes a conductive material, but the entire mold need not be conductive, and at least a portion of the mold may be composed of an insulating material.

また、型の表面に、触媒作用を備えた金属や化合物を被覆させることも、好都合である。触媒作用を備えた金属としては、例えば、Pt、Pd、Agなどが挙げられる。また、触媒作用を備えた化合物としては、例えば、二酸化チタンのような光触媒が挙げられる。この場合には、型の塗布面に触れた酸素及び水から活性酸素が生成し、活性酸素の酸化作用によって、基板の表面における酸化反応を促進させることができる。また、V、MoO、CuO、CoO、MnO、WOのような酸化触媒を用いてもよい。 It is also convenient to coat the surface of the mold with a catalytic metal or compound. Examples of the metal having a catalytic action include Pt, Pd, Ag, and the like. Examples of the compound having a catalytic action include a photocatalyst such as titanium dioxide. In this case, active oxygen is generated from oxygen and water touching the coated surface of the mold, and the oxidation reaction on the surface of the substrate can be promoted by the oxidizing action of active oxygen. Also, V 2 O 5, MoO 3 , Cu 2 O, CoO, may be used an oxidation catalyst such as MnO 2, WO 3.

基体等と型との間に間隙を設けるように基体等に型を対向させる手段は、特に限定されず、基体等と型との間に所定の間隙を設ける手段であってもよいが、基体等に型を対向させる手段は、好ましくは、基体等及び型の相対的な位置を調整することができる手段である。基体等に型を対向させる手段としては、基体等と型との間に設けられる同一又は異なる大きさのスペーサ、基体等及び型の少なくとも一方を保持すると共に互いに対して機械的に移動させる手段などが挙げられる。例えば、パターンが形成された型を保持する上下(水平)移動治具及び加工される基板を保持するXYステージなどが挙げられる。   The means for making the mold face the base or the like so as to provide a gap between the base or the like and the mold is not particularly limited, and may be a means for providing a predetermined gap between the base or the like and the mold. The means for making the mold face each other is preferably a means capable of adjusting the relative positions of the base body and the mold. Means for making the mold face the base or the like is a spacer provided between the base or the like and the same size or different size, means for holding at least one of the base and the mold, and mechanically moving them relative to each other. Is mentioned. For example, an up / down (horizontal) moving jig for holding a pattern-formed mold and an XY stage for holding a substrate to be processed can be used.

基体等と型との間に電圧を印加する手段は、特に限定されないが、基体等と型とを電気的に接合し、基体等と型との間の電圧を、公知の電圧制御系で制御してもよい。ここで、電圧は、基体等が型に対して正の電位を有するように、印加される。すなわち、基体等が、陽極になり、型が、陰極になる。このようにして、基体等と型との間に電圧を印加することによって、基体等の表面を陽極酸化し、基体等の表面に陽極酸化膜を形成することが可能となる。例えば、基体等と型との間に設けられる間隙には、空気中の水分などの水が存在する。ここで、基体等と型との間に電圧を印加すると、基体等と型との間に設けられる間隙に存在する水が、式
2HO − 4e → O(又は2O・) + 4H
に従って、電気分解される。その結果、水の電気分解によって生じた酸素又は酸素ラジカルが、陽極である基体等の表面を酸化し、基体等の表面には、陽極酸化膜が形成されることになる。なお、基体等と型との間に電圧を印加する際に、基体等と型との間に電流が流れてもよい。
The means for applying a voltage between the substrate and the mold is not particularly limited, but the substrate and the mold are electrically joined to each other, and the voltage between the substrate and the mold is controlled by a known voltage control system. May be. Here, the voltage is applied so that the substrate or the like has a positive potential with respect to the mold. That is, the substrate or the like becomes an anode, and the mold becomes a cathode. In this way, by applying a voltage between the base and the like and the mold, the surface of the base and the like can be anodized and an anodized film can be formed on the surface of the base and the like. For example, water such as moisture in the air exists in the gap provided between the substrate and the mold. Here, when a voltage is applied between the substrate or the like and the mold, the water present in the gap provided between the substrate or the like and the mold becomes the formula 2H 2 O −4e → O 2 (or 2O ·) + 4H. +
In accordance with electrolysis. As a result, oxygen or oxygen radicals generated by the electrolysis of water oxidize the surface of the substrate, which is the anode, and an anodic oxide film is formed on the surface of the substrate. In addition, when a voltage is applied between the substrate and the mold, a current may flow between the substrate and the mold.

基体等と型との間に設けられる間隙(ギャップ)の大きさは、好ましくは、0.4μm〜1.2μmであり、より好ましくは、0.5μm〜0.8μmである。基体等と型との間に設けられる間隙の大きさが、0.4μm未満であると、特に基体等と型とが密着すると、基体等と型との間に電流が流れるだけであり、基体等の表面を十分に陽極酸化することができず、基体等の表面に陽極酸化膜を形成することが困難になることがある。一方、基体等と型との間に設けられる間隙の大きさが、1.2μmを超えると、基体等と型との間に印加される電圧が弱く、基体等の表面を十分に陽極酸化することができず、基体等の表面に陽極酸化膜を形成することが困難になることがある。よって、基体等の表面に酸化膜を、良好な再現性で、形成するためには、基体等と型との間に設けられる間隙の大きさが、0.4μm〜1.2μmの範囲にあることが、好ましい。また、基体等と型との間に間隙を設けることによって、基体等と型との間に水又は水分を介在させることが可能となる。   The size of the gap (gap) provided between the substrate and the mold is preferably 0.4 μm to 1.2 μm, and more preferably 0.5 μm to 0.8 μm. If the size of the gap provided between the substrate and the mold is less than 0.4 μm, particularly when the substrate and the mold are in close contact with each other, only a current flows between the substrate and the mold. Such a surface cannot be sufficiently anodized, and it may be difficult to form an anodized film on the surface of the substrate or the like. On the other hand, when the size of the gap provided between the substrate and the mold exceeds 1.2 μm, the voltage applied between the substrate and the mold is weak, and the surface of the substrate and the like is sufficiently anodized. In some cases, it may be difficult to form an anodized film on the surface of a substrate or the like. Therefore, in order to form an oxide film on the surface of the substrate or the like with good reproducibility, the size of the gap provided between the substrate and the mold is in the range of 0.4 μm to 1.2 μm. It is preferable. Further, by providing a gap between the substrate and the mold, water or moisture can be interposed between the substrate and the mold.

なお、シリコン表面にパターンを形成したモールド及びシリコン基板を用いて実験を行った結果、モールド及びシリコン基板に0.5MPaの加重を加え、モールド及びシリコン基板を完全に密着させたときには、モールドとシリコン基板との間に20Vのパルス電圧を印加しても、シリコン基板の表面にモールドのパターンに対応した陽極酸化膜は、形成されなかった。一方、モールドとシリコン基板との間の間隙を形成すると、シリコン基板の表面にパターンが形成されるようになり、モールドとシリコン基板との間の間隙をさらに大きくすると、今度は逆に、シリコン基板の表面にパターンを形成することができなかった。   As a result of performing an experiment using a mold and a silicon substrate having a pattern formed on the silicon surface, a load of 0.5 MPa was applied to the mold and the silicon substrate, and when the mold and the silicon substrate were completely adhered, the mold and silicon Even when a pulse voltage of 20 V was applied to the substrate, an anodic oxide film corresponding to the mold pattern was not formed on the surface of the silicon substrate. On the other hand, when the gap between the mold and the silicon substrate is formed, a pattern is formed on the surface of the silicon substrate. When the gap between the mold and the silicon substrate is further increased, this time, the silicon substrate is reversed. A pattern could not be formed on the surface.

基体等に形成される陽極酸化膜の厚さは、通常、2nm程度である。陽極酸化膜の形成は、水酸化カリウム水溶液で基体等の表面をエッチングすることによって、確認することができる。すなわち、陽極酸化膜が、存在すれば、陽極酸化膜は、全くエッチングすることができないので、基体等の表面におけるパターンの形成を確認することができる。   The thickness of the anodic oxide film formed on the substrate or the like is usually about 2 nm. Formation of the anodic oxide film can be confirmed by etching the surface of the substrate or the like with an aqueous potassium hydroxide solution. That is, if an anodic oxide film is present, the anodic oxide film cannot be etched at all, so that the formation of a pattern on the surface of the substrate or the like can be confirmed.

本発明の第一の実施形態であるナノインプリント方法において、基体等と型との間に設けられる間隙の大きさを変動させてもよい。言い換えれば、基体等と型との間に設けられる間隙の大きさは、所望の一定の間隔である必要はなく、所望の間隔を含むように変動させてもよい。すなわち、基体等と型との間に設けられる間隙の大きさが、所望の間隔と同程度であるとき、基体等の表面を効果的に陽極酸化することが可能となる。また、基体等と型との間に電圧を印加すると同時に、基体等に型を対向させる手段によって、基体等と型との間に設けられる間隙の大きさを変動させてもよい。ここで、基体等と型との間に設けられる間隙の大きさの変動は、基体等と型との間に設けられる間隙の大きさの増加及び/又は減少を含む。例えば、基体等と型との間に電圧を印加すると同時に、下側にある基体等に向かって上側の型を降下させてもよく、上側の型に向かって下側の基体等を上昇させてもよく、基体等と型との間における間隙の大きさを、増加させる及び減少させることを繰り返してもよい。   In the nanoimprint method according to the first embodiment of the present invention, the size of the gap provided between the substrate and the mold may be varied. In other words, the size of the gap provided between the substrate or the like and the mold does not need to be a desired constant interval, and may be varied so as to include the desired interval. That is, when the size of the gap provided between the substrate or the like and the mold is about the same as the desired distance, the surface of the substrate or the like can be effectively anodized. In addition, the size of the gap provided between the substrate and the mold may be varied by means of applying a voltage between the substrate and the mold and simultaneously making the mold face the substrate and the like. Here, the variation in the size of the gap provided between the substrate and the mold includes an increase and / or decrease in the size of the gap provided between the substrate and the mold. For example, at the same time as applying a voltage between the base body and the mold, the upper mold may be lowered toward the lower base body, or the lower base body and the like may be raised toward the upper mold. Alternatively, increasing and decreasing the size of the gap between the substrate or the like and the mold may be repeated.

基体等と型との間に設けられる間隙の大きさを変動させる場合には、基体等と型との間に設けられる間隙の大きさを変動させる手段としては、基体等及び型の少なくとも一方を機械的に保持すると共に互いに対して移動させる手段の他に、基体等と型との間に伸縮性のスペーサを有すると共に基体等及び型の少なくとも一方に力を加える手段、基体等及び型の少なくとも一方を変形させる手段などが挙げられる。   When changing the size of the gap provided between the substrate and the mold and the mold, the means for changing the size of the gap provided between the substrate and the mold is at least one of the substrate and the mold. In addition to means for mechanically holding and moving relative to each other, means for having a stretchable spacer between the base and the mold and applying force to at least one of the base and the mold, at least the base and the mold Means for deforming one of them can be mentioned.

基体等及び型の少なくとも一方を機械的に保持すると共に互いに対して移動させる手段によれば、基体等及び型の少なくとも一方を保持すると同時に、基体等及び型の少なくとも一方を互いに対して移動させることによって、基体等と型との間に設けられる間隙の大きさを変動させることができる。   According to the means for mechanically holding at least one of the base body and the mold and moving them relative to each other, at least one of the base body and the mold and the mold is simultaneously moved with respect to each other. Thus, the size of the gap provided between the base body and the mold can be varied.

基体等と型との間に伸縮性のスペーサを有すると共に基体等及び型の少なくとも一方に力を加える手段によれば、基体等及び型の少なくとも一方に力を加えると共に基体等と型との間における伸縮性のスペーサを伸縮させることによって、基体等と型との間に設けられる間隙の大きさを変動させることができる。基体等と型との間に設けられる間隙の大きさは、均一に変動させてもよく、また不均一に変動させてもよい。基体等と型との間に設けられる間隙の大きさを、均一に変動させる場合には、複数の実質的に同一である伸縮性のスペーサを用いることが好ましい。ここで、実質的に同一であるとは、基体等と型との間に設けられる間隙の大きさの均一な変動を達成することができる程度に同一であることを意味する。一方、基体等と型との間に設けられる間隙の大きさを、不均一に変動させる場合には、異なる伸縮性の複数のスペーサを用いることが好ましく、これら複数のスペーサの少なくとも一つは、非伸縮性のスペーサであってもよい。ここで、非伸縮性とは、基体等と型との間に設けられる間隙の大きさの不均一な変動を達成することができる程度に非伸縮性であることを意味する。   According to the means having a stretchable spacer between the base body and the mold and applying a force to at least one of the base body and the mold, a force is applied to at least one of the base body and the mold and between the base body and the mold. The size of the gap provided between the base body and the mold can be varied by expanding and contracting the stretchable spacer. The size of the gap provided between the substrate and the mold may be changed uniformly or may be changed non-uniformly. In the case where the size of the gap provided between the substrate or the like and the mold is uniformly changed, it is preferable to use a plurality of substantially the same stretchable spacers. Here, “substantially the same” means that they are the same to the extent that a uniform variation in the size of the gap provided between the substrate and the mold can be achieved. On the other hand, when the size of the gap provided between the substrate or the like and the mold is varied non-uniformly, it is preferable to use a plurality of different stretchable spacers, and at least one of the plurality of spacers is A non-stretchable spacer may be used. Here, the term “non-stretchable” means non-stretchable to such an extent that a nonuniform variation in the size of the gap provided between the base body and the mold can be achieved.

基体等及び型の少なくとも一方を変形させる手段によれば、基体等及び型の少なくとも一方を変形させることによって、基体等と型との間に設けられる間隙の大きさを変動させることができる。この場合には、基体等及び型の少なくとも一方を変形させるために、基体等と型との間に実質的に非伸縮性のスペーサを設けてもよい。ここで、実質的に非伸縮性は、基体等及び型の少なくとも一方を変形させることができる程度に非伸縮性であることを意味する。基体等及び型の少なくとも一方を変形させるために、基体等及び型の少なくとも一方に力を加える手段を用いてもよい。また、必要に応じて、基体等及び型の少なくとも一方に加える力を変更して、基体等及び型の少なくとも一方に力を複数回加えてもよく、基体等及び型の少なくとも一方における力を加える位置を変更して、基体等及び型の少なくとも一方に力を複数回加えてもよい。   According to the means for deforming at least one of the substrate and the mold, the size of the gap provided between the substrate and the mold can be varied by deforming at least one of the substrate and the mold. In this case, a substantially non-stretchable spacer may be provided between the substrate and the mold in order to deform at least one of the substrate and the mold. Here, substantially non-stretchable means that it is non-stretchable to such an extent that at least one of the base body and the mold can be deformed. In order to deform at least one of the base body and the mold, means for applying a force to at least one of the base body and the mold may be used. If necessary, the force applied to at least one of the substrate and the mold may be changed, and the force may be applied to at least one of the substrate and the mold multiple times. The position may be changed, and a force may be applied to at least one of the base body and the mold several times.

本発明の第一の実施形態であるナノインプリント方法によれば、形成されるパターンの再現性が改善されるナノインプリント方法を提供することができる。本発明の第二の実施形態であるナノインプリント装置によれば、形成されるパターンの再現性が改善されるナノインプリント装置を提供することができる。   According to the nanoimprint method which is the first embodiment of the present invention, it is possible to provide a nanoimprint method in which the reproducibility of the formed pattern is improved. According to the nanoimprint apparatus which is the second embodiment of the present invention, it is possible to provide a nanoimprint apparatus in which the reproducibility of the formed pattern is improved.

本発明の第一の実施形態であるナノインプリント方法は、ステップ・アンド・リピート法に従って、実施されてもよい。本発明の第一の実施形態であるナノインプリント方法は、一括転写法に従って実施されてもよいが、ステップ・アンド・リピート法に従って実施することが、より効果的である。ステップ・アンド・リピート法は、大口径の基板でも均一性の良好なパターンの形成を可能とするが、従来のインプリント法においては、基板に設けられたレジスト層のレジスト片が、型に付着し、基体等に形成されるパターンに欠陥が生じることがある。しかしながら、本発明の第一の実施形態であるナノインプリント方法においては、レジストを用いないため、型に対するレジスト片の付着による、基体等に形成されるパターンの欠陥のないステップ・アンド・リピート法を実現させることができる。   The nanoimprint method according to the first embodiment of the present invention may be performed according to a step-and-repeat method. The nanoimprint method according to the first embodiment of the present invention may be carried out according to the batch transfer method, but it is more effective to carry out according to the step-and-repeat method. The step-and-repeat method makes it possible to form patterns with good uniformity even on large-diameter substrates. However, in the conventional imprint method, the resist pieces on the resist layer provided on the substrate adhere to the mold. In addition, a defect may occur in the pattern formed on the substrate or the like. However, since the nanoimprint method according to the first embodiment of the present invention does not use a resist, it realizes a step-and-repeat method in which a resist piece is attached to a mold and there is no pattern defect formed on a substrate or the like. Can be made.

このように、本発明の第一の実施形態であるナノインプリント方法によれば、型に対するレジスト片の付着による、基体等に形成されるパターンの欠陥のないインプリントリソグラフィ方法を用いて、欠損のより少ない高解像のパターンを形成することが可能となる。よって、微細パターンを備えた構造体を、安価且つ容易に形成することが可能となり、高性能デバイスを、安価で且つ高スループットで、製造することが可能になる。   As described above, according to the nanoimprint method according to the first embodiment of the present invention, the imprint lithography method free from defects in the pattern formed on the substrate or the like due to the adhesion of the resist piece to the mold is used to remove defects. A small number of high resolution patterns can be formed. Therefore, a structure having a fine pattern can be easily formed at low cost, and a high-performance device can be manufactured at low cost and with high throughput.

好ましくは、本発明の第二の実施形態であるナノインプリント装置は、基体等及び型を囲む雰囲気の湿度を制御する手段をさらに含む。また、本発明の第二の実施形態であるナノインプリント装置は、基体等及び型を囲む雰囲気の湿度並びに基体等及び型の温度の両方を制御する手段を含んでもよい。なお、ここで基体等及び型を囲む雰囲気の湿度は、基体等及び型を囲む雰囲気の相対湿度(%)である。このような基体等及び型を囲む雰囲気の湿度(並びに基体等及び型の温度の両方)を制御する手段としては、基体等及び型を囲む雰囲気の湿度(並びに基体等及び型の温度の両方)を制御するチャンバであってもよい。基体等及び型を囲む雰囲気の湿度(並びに基体等及び型の温度の両方)を制御する手段を用いることによって、基体等の表面に陽極酸化膜をより効率的に形成することができるように、基体等及び型を囲む雰囲気の湿度(並びに基体等及び型の温度の両方)を制御することができる。   Preferably, the nanoimprint apparatus according to the second embodiment of the present invention further includes means for controlling the humidity of the atmosphere surrounding the substrate and the mold. The nanoimprint apparatus according to the second embodiment of the present invention may include means for controlling both the humidity of the atmosphere surrounding the substrate and the mold and the temperature of the substrate and the mold. Here, the humidity of the atmosphere surrounding the substrate and the mold is the relative humidity (%) of the atmosphere surrounding the substrate and the mold. As a means for controlling the humidity of the atmosphere surrounding the substrate and the mold (and both the temperature of the substrate and the mold), the humidity of the atmosphere surrounding the substrate and the mold (and both the temperature of the substrate and the mold) It may be a chamber for controlling. By using means for controlling the humidity of the atmosphere surrounding the substrate and the mold (and both the temperature of the substrate and the mold), an anodic oxide film can be more efficiently formed on the surface of the substrate and the like. The humidity of the atmosphere surrounding the substrate and the mold (and both the temperature of the substrate and the mold) can be controlled.

好ましくは、本発明の第一の実施形態であるナノインプリント方法は、基体等及び型を囲む雰囲気の湿度を30%以上に制御することをさらに含む。本発明の第一の実施形態であるナノインプリント方法において、基体等及び型を囲む雰囲気の湿度が、30%未満である場合には、基体等の表面の陽極酸化が起こらないことがある。例えば、シリコン表面にパターンを形成したモールドとシリコン基板との間に間隙を設け、モールド及びシリコン基板を室温に維持し、モールドとシリコン基板との間に20Vのパルス電圧を印加した場合、基体等及び型を囲む雰囲気の湿度が、30%以上でない限り、シリコン基板の表面にモールドのパターンに対応した陽極酸化膜は、形成されなかった。よって、基体等の表面に陽極酸化膜をより効率的に形成するためには、基体等及び型を囲む雰囲気の湿度が、30%以上であることが好ましい。   Preferably, the nanoimprint method according to the first embodiment of the present invention further includes controlling the humidity of the atmosphere surrounding the substrate and the mold to 30% or more. In the nanoimprint method according to the first embodiment of the present invention, when the humidity of the atmosphere surrounding the substrate and the mold is less than 30%, anodization of the surface of the substrate or the like may not occur. For example, when a gap is provided between a mold having a pattern formed on the silicon surface and the silicon substrate, the mold and the silicon substrate are maintained at room temperature, and a pulse voltage of 20 V is applied between the mold and the silicon substrate, the substrate, etc. In addition, an anodic oxide film corresponding to the mold pattern was not formed on the surface of the silicon substrate unless the humidity surrounding the mold was 30% or more. Therefore, in order to more efficiently form the anodic oxide film on the surface of the substrate or the like, the humidity of the atmosphere surrounding the substrate and the mold is preferably 30% or more.

好ましくは、本発明の第二の実施形態であるナノインプリント装置は、基体等及び型の少なくとも一方に水を付着させる手段をさらに含む。好ましくは、本発明の第一の実施形態であるナノインプリント方法は、基体等及び型の少なくとも一方に水を付着させることをさらに含む。基体等及び型の少なくとも一方に水を付着させることは、通常、基体等と型との間に電圧を印加すると同時又は前に、行われる。基体等及び型の少なくとも一方に水を付着させる手段は、特に限定されないが、例えば、基体等及び型の少なくとも一方に水滴を噴霧する手段であってもよい。なお、基体等及び型の少なくとも一方は、基体等のみ、型のみ、並びに、基体等及び型の両方を含む。基体等と型との間に電圧を印加する前に、基体等及び型の少なくとも一方に水を付着させることによって、基体等と型との間で、空気中の水分に加えて、基体等及び型の少なくとも一方に付着した水を電気分解し、基体等の表面の陽極酸化を促進させることができる。その結果、基体等の表面に陽極酸化膜をより効率的に形成することが可能となる。   Preferably, the nanoimprint apparatus according to the second embodiment of the present invention further includes means for attaching water to at least one of the substrate and the mold. Preferably, the nanoimprint method according to the first embodiment of the present invention further includes attaching water to at least one of the substrate and the mold. The attachment of water to at least one of the substrate and the mold or the mold is usually performed at the same time or before the voltage is applied between the substrate and the mold and the mold. The means for adhering water to at least one of the substrate and the mold is not particularly limited, and for example, a means for spraying water droplets on at least one of the substrate and the mold may be used. Note that at least one of the base body and the mold includes only the base body and the like, only the mold, and both the base body and the mold. Before applying a voltage between the substrate or the like and the mold, water is attached to at least one of the substrate or the mold and the substrate, in addition to the moisture in the air. Water attached to at least one of the molds can be electrolyzed to promote anodic oxidation on the surface of the substrate or the like. As a result, an anodized film can be more efficiently formed on the surface of the substrate or the like.

好ましくは、本発明の第二の実施形態であるナノインプリント装置において、基体等及び型の少なくとも一方の温度を制御する手段をさらに含む。基体等及び型の少なくとも一方は、基体等のみ、型のみ、並びに、基体等及び型の両方を含む。基体等及び型の少なくとも一方の温度を制御する手段は、水などの温度調整媒体を循環させて、基体等及び型の少なくとも一方に温度調整媒体を接触させる手段であってもよいが、好ましくは、ペルチェ素子を用いて基体等及び型の少なくとも一方の温度を制御する手段である。ペルチェ素子を用いる手段は、省スペース化のために、好ましい。基体等及び型の少なくとも一方の温度を制御することによって、基体等及び型の少なくとも一方に結露を起こさせることが可能となる。   Preferably, the nanoimprint apparatus according to the second embodiment of the present invention further includes means for controlling the temperature of at least one of the substrate and the mold. At least one of the base and the like and the mold includes only the base and the like, only the mold, and both the base and the like. The means for controlling the temperature of at least one of the substrate and the mold may be a means for circulating a temperature adjustment medium such as water and bringing the temperature adjustment medium into contact with at least one of the substrate and the mold, but preferably And means for controlling the temperature of at least one of the substrate and the mold using a Peltier element. Means using a Peltier element is preferable for space saving. By controlling the temperature of at least one of the substrate and the mold, it is possible to cause condensation on at least one of the substrate and the mold.

好ましくは、本発明の第一の実施形態であるナノインプリント方法において、基体等及び型の少なくとも一方の温度を、露点温度以下の温度に制御することをさらに含む。また、基体等及び型の少なくとも一方の温度を、露点温度以下の温度に制御すると、基体等及び型の少なくとも一方の表面に自発的に結露が起こる。すなわち、基体等及び型の少なくとも一方の表面に薄い水の層を容易に形成することができる。このように、基体等及び型の少なくとも一方の表面の結露を効率的に起こさせることによって、基体等と型との間で、空気中の水分に加えて、基体等及び型の少なくとも一方の表面に形成された薄い水層の水を電気分解し、基体等の表面の陽極酸化をより促進させることができる。例えば、雰囲気湿度が30%であり、モールドの温度を10℃以下の温度に低下させることで、モールドの表面には、水が吸着されて水の薄い層が形成された。この方法で、モールドの表面に水を吸着させ、モールドと基板との間に電圧を印加したところ、良好な陽極酸化膜のパターンを得ることができた。なお、基体等及び型を囲む雰囲気の湿度が高すぎると、基体等及び型の少なくとも一方の表面における凝集水が多くなる。よって、基体等及び型を囲む雰囲気の湿度を低下させ、基体等及び型の少なくとも一方の温度を低下させ、基体等及び型の少なくとも一方の表面に薄い層を形成するように、水が吸着されることが、好ましい。   Preferably, the nanoimprinting method according to the first embodiment of the present invention further includes controlling the temperature of at least one of the substrate and the mold to a temperature not higher than the dew point temperature. Further, when the temperature of at least one of the substrate and the mold is controlled to a temperature equal to or lower than the dew point temperature, dew condensation occurs spontaneously on the surface of at least one of the substrate and the mold. That is, a thin water layer can be easily formed on at least one surface of the substrate and the mold. In this way, by causing dew condensation on the surface of at least one of the substrate and the mold efficiently, in addition to moisture in the air between the substrate and the mold, the surface of at least one of the substrate and the mold The water in the thin water layer formed on the substrate can be electrolyzed to further promote the anodic oxidation of the surface of the substrate or the like. For example, the atmospheric humidity was 30%, and the mold temperature was lowered to a temperature of 10 ° C. or lower, so that water was adsorbed and a thin layer of water was formed on the mold surface. With this method, when water was adsorbed on the surface of the mold and a voltage was applied between the mold and the substrate, a good anodic oxide film pattern could be obtained. Note that if the humidity of the atmosphere surrounding the substrate and the mold is too high, the amount of condensed water on at least one surface of the substrate and the mold increases. Therefore, water is adsorbed so as to reduce the humidity of the atmosphere surrounding the substrate and the mold, reduce the temperature of at least one of the substrate and the mold, and form a thin layer on at least one surface of the substrate and the mold. It is preferable.

好ましくは、本発明の第二の実施形態であるナノインプリント装置において、基体等及び型の少なくとも一方の表面は、親水化処理されている。親水化処理は、例えば、コロナ放電による親水化処理及び界面活性剤による親水化処理が挙げられる。   Preferably, in the nanoimprint apparatus according to the second embodiment of the present invention, the surface of at least one of the substrate and the mold is subjected to a hydrophilic treatment. Examples of the hydrophilic treatment include a hydrophilic treatment using corona discharge and a hydrophilic treatment using a surfactant.

コロナ放電による親水化処理は、基体等及び型を囲む雰囲気中のオゾン、酸素、窒素、水分などが、コロナ放電により活性化し、カルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基などの極性官能基を、基体等及び型の少なくとも一方の表面に生成させるような処理である。コロナ放電による親水化処理は、コロナ放電により基体等及び型の少なくとも一方の表面を親水化して、基体等及び型の少なくとも一方の表面の濡れ性を改善する。その結果、基体等及び型の少なくとも一方の表面に水をさらに容易に吸着させることができ、基体等と型との間における水の電気分解をさらに促進させることができる。結果として、基体等の表面の陽極酸化をより促進させることができる。例えば、コロナ放電によるシリコン基板の親水化処理では、シリコン基板におけるパターン形成に要する反応時間が、平均して30%短縮されることを確認した。   In the hydrophilization treatment by corona discharge, ozone, oxygen, nitrogen, moisture, etc. in the atmosphere surrounding the substrate and the mold are activated by corona discharge, and polar functional groups such as carbonyl group, carboxyl group, hydroxyl group, etc. And a process that is generated on at least one surface of the mold. The hydrophilic treatment by corona discharge improves the wettability of the surface of at least one of the substrate and the mold by hydrophilizing the surface of the substrate and the mold by corona discharge. As a result, water can be more easily adsorbed onto the surface of at least one of the substrate and the mold and the electrolysis of water between the substrate and the mold can be further promoted. As a result, anodization of the surface of the substrate or the like can be further promoted. For example, it has been confirmed that the reaction time required for pattern formation on the silicon substrate is shortened on average by 30% in the hydrophilization treatment of the silicon substrate by corona discharge.

界面活性剤による親水化処理は、界面活性剤の官能基が、基体等及び型の少なくとも一方の表面に吸着された水分と結合し、基体等及び型の少なくとも一方の表面に吸着された水層をより安定に形成するような処理である。界面活性剤としては、例えば、脂肪酸ジエタノールアミド(C1123CON(CHCHOH))、ボリオキシエチレンアルキルエーテル(C1225O(CHCHO)H)、ボリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル(C19(C)O(CHCHO)H)のような非イオン系界面活性剤、脂肪酸塩(C1123COONa)、アルファスルホ脂肪酸エステル塩(C1021CH(SO33Na)COOCH)、アルキルベンゼンスルホン酸塩(C1225(C)SONa)、アルキル硫酸塩(C1225OSONa)、アルキルエーテル硫酸エステル塩(C1225O(CHCHO)SONa)、アルキル硫酸トリエタノールアミン(C1225OSO NH(CHCHOH))のような陰イオン系界面活性剤、アルキルトリメチルアンモニウム塩(C1225(CH・Cl)、ジアルキルジメチルアンモニウムクロリド(C1225(C17)(CH・Cl)、アルキルピリジニウムクロリド(C1225(N)・Cl)のような陽イオン系界面活性剤、アルキルカルボキシベタイン(C1225(CH・CHCOO)のような両性イオン系界面活性剤が挙げられる。界面活性剤による親水化処理は、基体等及び型の少なくとも一方の表面を親水化して、基体等及び型の少なくとも一方の表面の濡れ性を改善する。その結果、基体等及び型の少なくとも一方の表面に水をさらに安定して吸着させることができ、基体等と型との間における水の電気分解をさらに促進させることができる。例えば、界面活性剤によるシリコン基板の親水化処理では、シリコン基板におけるパターン形成に要する反応時間が、平均して50%短縮されることを確認した。 In the hydrophilization treatment with the surfactant, the functional group of the surfactant is bonded to the moisture adsorbed on the surface of at least one of the substrate and the mold, and the water layer is adsorbed on at least the surface of the substrate and the mold. Is a process for forming the film more stably. Examples of the surfactant include fatty acid diethanolamide (C 11 H 23 CON (CH 2 CH 2 OH) 2 ), polyoxyethylene alkyl ether (C 12 H 25 O (CH 2 CH 2 O) 8 H), poly nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl phenyl ether (C 9 H 19 (C 6 H 4) O (CH 2 CH 2 O) 8 H), fatty acid salts (C 11 H 23 COONa), alpha sulfo fatty acid ester salts (C 10 H 21 CH (SO 33 Na) COOCH 3), alkylbenzene sulfonate (C 12 H 25 (C 6 H 4) SO 3 Na), alkyl sulfate (C 12 H 25 OSO 3 Na ), alkyl ether sulfate (C 12 H 25 O (CH 2 CH 2 O) 3 SO 3 Na), alkyl sulfates Triethanolamine - anionic surface active agents such as (C 12 H 25 OSO 3 · + NH (CH 2 CH 2 OH) 3), alkyl trimethyl ammonium salts (C 12 H 25 N + ( CH 3) 3 · Cl ), dialkyldimethylammonium chloride (C 12 H 25 N + (C 8 H 17 ) (CH 3 ) 2 · Cl ), alkylpyridinium chloride (C 12 H 25 (N + C 5 H 5 ) · Cl) And a zwitterionic surfactant such as alkylcarboxybetaine (C 12 H 25 N + (CH 3 ) 2 .CH 2 COO ). The hydrophilic treatment with a surfactant improves the wettability of the surface of at least one of the substrate and the mold by hydrophilizing the surface of the substrate and the mold. As a result, water can be more stably adsorbed on the surface of at least one of the substrate and the mold, and the electrolysis of water between the substrate and the mold can be further promoted. For example, it has been confirmed that the reaction time required for pattern formation on a silicon substrate is reduced by 50% on average in the hydrophilic treatment of a silicon substrate with a surfactant.

次に、本発明の第一の実施形態であるナノインプリント方法及び本発明の第二の実施形態であるナノインプリント装置の例を図面と共に説明する。   Next, examples of the nanoimprint method according to the first embodiment of the present invention and the nanoimprint apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1(a)〜(g)は、本発明によるナノインプリント方法の例及びナノインプリント装置の例を説明する図である。図1(a)は、モールド及び基板を設置する段階を示し、図1(b)は、モールドを基板に接近させる段階を示し、図1(c)は、モールドの凸部の下における基板の表面に酸化膜を形成する段階を示し、図1(d)は、モールドを基板から遠ざける段階を示し、図1(e)は、基板の表面に対してモールドを移動させる段階を示し、図1(f)は、モールドを再度基板の表面における別の場所に接近させて酸化膜を形成する段階を示し、図1(g)は、基板の表面に形成された酸化膜をマスクとして基板をエッチングする段階を示す。   1A to 1G are diagrams illustrating an example of a nanoimprint method and an example of a nanoimprint apparatus according to the present invention. FIG. 1 (a) shows the step of installing the mold and the substrate, FIG. 1 (b) shows the step of bringing the mold closer to the substrate, and FIG. 1 (c) shows the state of the substrate under the convex part of the mold. 1D shows a step of forming an oxide film on the surface, FIG. 1D shows a step of moving the mold away from the substrate, FIG. 1E shows a step of moving the mold relative to the surface of the substrate, and FIG. (F) shows the step of forming the oxide film by bringing the mold again to another place on the surface of the substrate, and FIG. 1 (g) shows the etching of the substrate using the oxide film formed on the surface of the substrate as a mask. The stage to do is shown.

図1(a)に示すように、ナノインプリント装置は、図示してない、内部の温度及び湿度が制御された湿度温度制御チャンバ内に、モールド11、電圧制御系12、及び温度調節機構13を有する。ナノインプリント装置10には、加工される基板14が導入される。モールド11は、例えば、シリコン、カーボン、SiC、金属等の材料からなり、モールド11は、公知の方法で所望の形状にパターン形成されている。図1(a)においては、モールド11は、凹部及び凸部からなるライン・アンド・スペース形状のパターンを有する。モールド11は、モールド11の凹凸部が、基板14の表面と対向すると共に基板14の表面から離れるように、設置される。基板14は、シリコン、ガリウム・ヒ素等の材料からなる。そして、モールド11及び基板14は、それぞれ、電圧制御系12と電気的に接続されており、モールド11と基板14との間には、基板14が、陽極であり、モールド11が、陰極であるように、電圧が印加されている。モールド11は、さらにペルチェ素子等を用いる温度調節機構13にも接続されている。   As shown in FIG. 1A, the nanoimprint apparatus has a mold 11, a voltage control system 12, and a temperature adjustment mechanism 13 in a humidity temperature control chamber (not shown) in which the internal temperature and humidity are controlled. . A substrate 14 to be processed is introduced into the nanoimprint apparatus 10. The mold 11 is made of, for example, a material such as silicon, carbon, SiC, or metal, and the mold 11 is patterned into a desired shape by a known method. In FIG. 1A, the mold 11 has a line-and-space pattern composed of concave and convex portions. The mold 11 is installed such that the uneven portion of the mold 11 faces the surface of the substrate 14 and is separated from the surface of the substrate 14. The substrate 14 is made of a material such as silicon or gallium / arsenic. The mold 11 and the substrate 14 are electrically connected to the voltage control system 12, respectively. Between the mold 11 and the substrate 14, the substrate 14 is an anode, and the mold 11 is a cathode. Thus, a voltage is applied. The mold 11 is further connected to a temperature adjustment mechanism 13 that uses a Peltier element or the like.

次に、図1(b)に示すように、モールド11と基板14との間に電圧を印加したまま、モールド11の凸部と基板14の表面との間にギャップが形成されるように、モールド11を基板14に向かって下降させて、モールド11を基板14に接近させる。なお、モールド11の凸部と基板14の表面との間にギャップの大きさを、所望のギャップの大きさを含む範囲内で、変動させてもよい。また、モールド11は、温度調節機構13によって、露点以下の温度まで冷却される。このとき、モールド11の表面において結露が起こり、モールド11の表面には、空気中の水分に由来する水15が付着する。   Next, as shown in FIG. 1B, with a voltage applied between the mold 11 and the substrate 14, a gap is formed between the convex portion of the mold 11 and the surface of the substrate 14. The mold 11 is lowered toward the substrate 14 to bring the mold 11 closer to the substrate 14. Note that the size of the gap between the convex portion of the mold 11 and the surface of the substrate 14 may be varied within a range including the desired size of the gap. The mold 11 is cooled to a temperature not higher than the dew point by the temperature adjusting mechanism 13. At this time, condensation occurs on the surface of the mold 11, and water 15 derived from moisture in the air adheres to the surface of the mold 11.

次に、図1(c)に示すように、モールド11の凸部と基板14との間における空気中の水分及びモールド11の凸部の表面に付着した水15が、モールド11と基板14との間に印加された電圧によって、電気分解され、酸素又は酸素ラジカルを発生させる。発生した酸素は、陽極に対応する基板14の表面を陽極酸化し、モールド11の凸部に対応する基板14の表面の部分に厚さ2nm程度の陽極酸化膜16の微細なパターンが形成される。なお、モールド11の凸部の高さは、通常、0.2μm以上であるため、モールド11の凹部と基板14の表面との間における電界は、弱く、モールド11の凹部に対応する基板14の表面の部分には、陽極酸化膜16は、形成されない。また、モールド11の凸部が、基板14の表面に接触した場合にも、その接触した凸部の周辺におけるモールド11の凹部と基板の表面14との間には、十分な電界が印加されないので、モールド11の凹部に対応する基板14の表面の部分は、同様に、酸化されない。よって、モールド11の凸部に対応する基板14の表面の部分のみが、酸化されて、陽極酸化膜16が形成されるので、微細なパターンを形成することができる。   Next, as shown in FIG. 1C, moisture in the air between the convex portion of the mold 11 and the substrate 14 and water 15 attached to the surface of the convex portion of the mold 11 Is electrolyzed by the voltage applied during the period to generate oxygen or oxygen radicals. The generated oxygen anodizes the surface of the substrate 14 corresponding to the anode, and a fine pattern of the anodic oxide film 16 having a thickness of about 2 nm is formed on the surface portion of the substrate 14 corresponding to the convex portion of the mold 11. . In addition, since the height of the convex part of the mold 11 is usually 0.2 μm or more, the electric field between the concave part of the mold 11 and the surface of the substrate 14 is weak, and the height of the substrate 14 corresponding to the concave part of the mold 11 is low. The anodic oxide film 16 is not formed on the surface portion. Further, even when the convex portion of the mold 11 comes into contact with the surface of the substrate 14, a sufficient electric field is not applied between the concave portion of the mold 11 and the surface 14 of the substrate around the convex portion in contact with the mold 11. Similarly, the portion of the surface of the substrate 14 corresponding to the recess of the mold 11 is not oxidized. Therefore, only the surface portion of the substrate 14 corresponding to the convex portion of the mold 11 is oxidized to form the anodic oxide film 16, so that a fine pattern can be formed.

次に、図1(d)に示すように、モールド11を上昇させて、モールド11を基板14から遠ざける。次に、必要に応じて、図1(e)に示すように、モールド11を、基板14の表面における別の場所に移動させて、図1(f)に示すように、同様にナノインプリント方法を実施して、微細なパターンを形成する。このように、ステップ・アンド・リピート法に従って、ナノインプリント方法を実施し、基板14の表面における必要な部分に、陽極酸化膜16のパターンを形成する。   Next, as shown in FIG. 1 (d), the mold 11 is raised to move the mold 11 away from the substrate 14. Next, if necessary, the mold 11 is moved to another location on the surface of the substrate 14 as shown in FIG. 1E, and the nanoimprint method is similarly performed as shown in FIG. Perform to form a fine pattern. Thus, the nanoimprint method is performed according to the step-and-repeat method, and the pattern of the anodic oxide film 16 is formed on a necessary portion on the surface of the substrate 14.

最後に、図1(g)に示すように、表面にパターンが形成された基板14を、ナノインプリント装置から取り出し、公知のエッチング方法を用いて、基板14の表面に形成された陽極酸化膜16のパターンをマスクとして、基板14をエッチングして、基板のパターン17を得る。   Finally, as shown in FIG. 1G, the substrate 14 with the pattern formed on the surface is taken out from the nanoimprint apparatus, and the anodic oxide film 16 formed on the surface of the substrate 14 using a known etching method. Using the pattern as a mask, the substrate 14 is etched to obtain a substrate pattern 17.

図2(a)〜(d)は、本発明において使用される型としてのパターン電極の構造の例を説明する図である。   FIGS. 2A to 2D are views for explaining an example of the structure of a patterned electrode as a mold used in the present invention.

本発明にて用いられるパターン電極の構造としては、図2(a)に示されるような、導電性基板101の表面に凹凸構造を有するパターン電極、図2(b)に示されるような、導電性基板102の表面の少なくとも一部分を化学反応又は物理的な埋め込みにより絶縁物103としたパターン電極、図2(c)に示されるような、導電性基板104の表面の少なくとも一部分に絶縁物105を堆積させたパターン電極、図2(d)に示されるような、導電性基板106の表面の凹凸構造の少なくとも一部分を、化学反応又は物理的な埋め込みにより、絶縁物107としたパターン電極などがある。ここで、導電性基板の全体が、必ずしも導電性である必要はなく、絶縁性基板の表面に導電性物質が蒸着又は塗布された導電性基板もまた用いることができる。   The structure of the pattern electrode used in the present invention includes a pattern electrode having a concavo-convex structure on the surface of the conductive substrate 101 as shown in FIG. 2A, and a conductive pattern as shown in FIG. A patterned electrode in which at least a part of the surface of the conductive substrate 102 is made an insulator 103 by chemical reaction or physical embedding, and an insulator 105 is provided on at least a part of the surface of the conductive substrate 104 as shown in FIG. As shown in FIG. 2D, there is a patterned electrode in which at least a part of the concavo-convex structure on the surface of the conductive substrate 106 is made into an insulator 107 by chemical reaction or physical embedding as shown in FIG. . Here, the entire conductive substrate is not necessarily conductive, and a conductive substrate in which a conductive substance is deposited or applied on the surface of the insulating substrate can also be used.

次に、本発明における型としてのパターン電極と基体としての基板との間に設けられる間隙(ギャップ)を変動させる手段及び方法を説明する。   Next, means and a method for changing the gap (gap) provided between the pattern electrode as the mold and the substrate as the base in the present invention will be described.

(ギャップ制御例1)
ギャップ制御例1は、図3に示す方法による。
(Gap control example 1)
The gap control example 1 is based on the method shown in FIG.

図3において、導電性のパターン電極201を直接もしくはスペーサー202を介し、加工対象基板203の上に配置する。パターン電極201上に荷重204を加えた状態で、加工対象基板203とパターン電極201の間に電源205を用いて電圧を印加する。電流計206でモニタしながら、荷重を大きくしていき、電流値が所定の値を示すところで荷重を固定する。この際流れる電流により、加工対象基板203上で、パターン電極201の凸部に対応する場所に電気化学反応が生じ、反応部207と未反応部208を形成し、パターンニングされた基板309が得られる。   In FIG. 3, a conductive pattern electrode 201 is disposed on a processing target substrate 203 directly or via a spacer 202. In a state where a load 204 is applied on the pattern electrode 201, a voltage is applied between the processing target substrate 203 and the pattern electrode 201 using the power source 205. While monitoring with the ammeter 206, the load is increased and the load is fixed when the current value shows a predetermined value. Due to the current flowing at this time, an electrochemical reaction occurs on the processing target substrate 203 at a location corresponding to the convex portion of the pattern electrode 201 to form a reaction portion 207 and an unreacted portion 208, whereby a patterned substrate 309 is obtained. It is done.

パターン電極として、ステンレス基板表面に電子ビームリソグラフィとドライェッチングにより100nmピッチのラインアンドスペースの凹凸パターンを作製したものを用いた。加工対象基板としてSi基板を用いた。スペーサーとして、基板上に膜厚50nmのポリイミド薄膜を形成し、フォトリソグラフィにより、加工対象基板の目的の場所が露出するように窓あけ加工した。パターン電極を加工対象基板にスペーサーを介して接触させた。パターン電極と加工対象基板の間に20Vの電圧を印加した状態で、パターン電極全体に圧力を加えた。電流値をモニターしながら圧力を上昇させると、圧力が50g/mmとなったところで、電流値が急激に上昇し、2Aとなった。このまま、180秒電流を流しつづけた。SEM観察により、パターン電極導電部に対応するSiOパターンが形成されていることが確認された。また、加工対象基板としてGaAs基板を用いた場合には、パターン電極を加工対象基板に直接接触させて荷重をかけ、圧力が2g/mmとなったところで、電流値が急激に上昇し、2Aとなった。このまま、180秒電流を流しつづけた。SEM観察により、パターン電極導電部に対応するGaAs酸化物パターンが形成されていることが確認された。 As a pattern electrode, a surface of a stainless steel substrate having a 100 nm pitch line-and-space pattern formed by electron beam lithography and dry etching was used. A Si substrate was used as the substrate to be processed. As a spacer, a polyimide thin film having a film thickness of 50 nm was formed on the substrate, and a window was formed by photolithography so that a target location of the substrate to be processed was exposed. The pattern electrode was brought into contact with the substrate to be processed through a spacer. A pressure was applied to the entire pattern electrode while a voltage of 20 V was applied between the pattern electrode and the substrate to be processed. When the pressure was increased while monitoring the current value, the current value increased rapidly to 2A when the pressure reached 50 g / mm 2 . The current continued to flow for 180 seconds. By SEM observation, it was confirmed that a SiO 2 pattern corresponding to the pattern electrode conductive portion was formed. When a GaAs substrate is used as the substrate to be processed, a load is applied by bringing the pattern electrode into direct contact with the substrate to be processed, and when the pressure reaches 2 g / mm 2 , the current value increases rapidly. It became. The current continued to flow for 180 seconds. By SEM observation, it was confirmed that a GaAs oxide pattern corresponding to the pattern electrode conductive portion was formed.

(ギャップ制御例2)
ギャップ制御例2は図4に示す方法による。
(Gap control example 2)
The gap control example 2 is based on the method shown in FIG.

図4において、導電性のパターン電極301を加工対象基板302上に配置する。この際、パターン電極支持ステージ303と加工対象支持ステージ304が、異なる高さを有する絶縁スペーサー310と311によって非平行に配置されているため、それぞれのステージによって支持されているパターン電極301と加工対象基板302の表面は非平行な状態になっている。パターン電極支持ステージ303と加工対象支持ステージ304を接近させると、パターン電極301と加工対象基板302との距離が電気化学反応に適した反応最適領域305が、加工対象基板上に必ず生じる。この状態で加工対象基板302とパターン電極301の間に電源306を用いて電圧を印加する。この際流れる電流により、上記の反応最適領域305において、パターン電極301の凸部に対応する場所に電気化学反応が生じ、反応部307と未反応部308を形成し、パターンニングされた基板309が得られる。   In FIG. 4, a conductive pattern electrode 301 is disposed on a processing target substrate 302. At this time, since the pattern electrode support stage 303 and the processing target support stage 304 are arranged non-parallel by the insulating spacers 310 and 311 having different heights, the pattern electrode 301 supported by each stage and the processing target The surface of the substrate 302 is in a non-parallel state. When the pattern electrode support stage 303 and the processing target support stage 304 are brought close to each other, a reaction optimum region 305 in which the distance between the pattern electrode 301 and the processing target substrate 302 is suitable for an electrochemical reaction is necessarily generated on the processing target substrate. In this state, a voltage is applied between the processing target substrate 302 and the pattern electrode 301 using the power source 306. Due to the current flowing at this time, an electrochemical reaction occurs at a location corresponding to the convex portion of the pattern electrode 301 in the reaction optimal region 305, forming a reaction portion 307 and an unreacted portion 308, and the patterned substrate 309 is formed. can get.

パターン電極として、ステンレス基板表面に電子ビームリソグラフィとドライエッチングにより100nmピッチのラインアンドスペースの凹凸パターンを作製したものを用いた。加工対象基板としてSi基板を用いた。パターン電極を上部ステージに、加工対象基板を下部ステージに取り付け、上部ステージと下部ステージが平行状態から0.05傾くようにスペーサー高さを設定した。上部ステージと下部ステージを近づけ、パターン電極をスペーサーに接触させた。パターン電極と加工対象基板の間に20Vの電圧を印加した状態で、180秒電流を流しつづけた。SEM観察により、加工対象基板の一部にパターン電極導電部に対応するSiOパターンが形成されていることが確認された。 As a pattern electrode, a surface of a stainless steel substrate having a 100 nm pitch line-and-space pattern formed by electron beam lithography and dry etching was used. A Si substrate was used as the substrate to be processed. The pattern electrode was attached to the upper stage, the substrate to be processed was attached to the lower stage, and the spacer height was set so that the upper stage and the lower stage were inclined 0.05 from the parallel state. The upper stage and the lower stage were brought close to each other, and the pattern electrode was brought into contact with the spacer. With a voltage of 20 V applied between the pattern electrode and the substrate to be processed, a current was kept flowing for 180 seconds. By SEM observation, it was confirmed that a SiO 2 pattern corresponding to the pattern electrode conductive portion was formed on a part of the substrate to be processed.

(ギャップ制御例3)
ギャップ制御例3は図5に示す方法による。
(Gap control example 3)
The gap control example 3 is based on the method shown in FIG.

図5において、導電性のパターン電極401を直接もしくは絶縁スペーサー402を介して加工対象基板403上に配置する。パターン電極401の一部に荷重404を加える。この際、加工対象基板もしくはパターン電極の材料や厚さに応じた所定の大きさ以上の荷重を加えればよい。電流のモニタや荷重の調整を行う必要はなく、加工対象基板もしくはパターン基板のたわみにより、加工対象基板403の一部に、パターン電極と基板との距離が反応に適したものとなる反応最適領域405が発生する。この状態で、加工対象基板403とパターン電極401の間に電源406を用いて電圧を印加する。この際流れる電流により、上記の反応最適領域405において、パターン電極401の凸部に対応する場所に電気化学反応が生じ、反応部407と未反応部408を形成し、パターンニングされた基板409が得られる。   In FIG. 5, a conductive pattern electrode 401 is disposed on a processing target substrate 403 directly or via an insulating spacer 402. A load 404 is applied to a part of the pattern electrode 401. At this time, a load having a predetermined size or more according to the material and thickness of the substrate to be processed or the pattern electrode may be applied. There is no need to monitor the current or adjust the load, and the reaction optimal region where the distance between the pattern electrode and the substrate is suitable for the reaction in a part of the processing target substrate 403 due to the deflection of the processing target substrate or the pattern substrate. 405 occurs. In this state, a voltage is applied between the processing target substrate 403 and the pattern electrode 401 using the power source 406. Due to the current flowing at this time, an electrochemical reaction occurs at a location corresponding to the convex portion of the pattern electrode 401 in the reaction optimum region 405, thereby forming a reaction portion 407 and an unreacted portion 408, and a patterned substrate 409 is formed. can get.

パターン電極として、ステンレス基板表面に電子ビームリソグラフィとドライエッチングにより100nmピッチのラインアンドスペースの凹凸パターンを作製したものを用いた。加工対象基板としてSi基板を用いた。絶縁スペーサーとして、基板上に膜厚50nmのポリイミド薄膜を形成し、フォトリソグラフィにより、加工対象基板の目的の場所が露出するように窓あけ加工した。周囲に残るポリイミド膜がスペーサーの役割を果たす。パターン電極と加工対象基板を接触させた時に生じるパターン電極もしくは加工対象基板のたわみにより、反応最適距離を有する場所は必ず存在し、さらに、その場所は加圧位置もしくは荷重により制御できるため、ポリイミド膜の厚みは精度を要するものではなく、およそ0.5μmとした。パターン電極を加工対象基板にスペーサーを介して接触させた。パターン電極と加工対象基板の間に20Vの電圧を印加した状態で、先端が球状になったパンチを用いてパターン電極の一部を押し、10g/mmとなるように圧力を加えた。このまま、180秒間電圧を印加しつづけた。加工対象基板上に、図6(a)に示されるような箇所に、パターン電極導電部に対応するSiOパターンが形成されていることがSEM観察により確認された。また、先端が円筒状になったパンチを用いてパターン電極の一部を押し、電圧を印加した場合には、加工対象基板上に、図6(b)に示されるような箇所に、パターン電極導電部に対応するSiOパターンが形成されていることが確認された。また、絶縁スペーサーを用いずに、パターン電極を加工対象基板に直接接触させた場合には、パターン基板と加工対象が直接接触した場所でなく、加圧部を中心とするパターン基板のたわみにより適当なギャップが生じた場所にパターンが転写された。パターン電極と加工対象基板の間に20Vの電圧を印加した状態で、先端が球状になったパンチを用いてパターン電極の一部を押し、50g/mmとなるように圧力を加えた。スペーサーを介してパターン基板と加工対象を直接接触させた場合に比べ高い圧力を必要としたのは、パターン基板と加工対象の間に空間が少なく、パターン基板もしくは加工対象に、たわみが発生しにくいためである。このまま、180秒間電圧を印加しつづけた。上記の図6(a)と類似した箇所に、パターン電極導電部に対応するSiOパターンが形成されていることがSEM観察により確認された。また、先端が円筒状になったパンチを用いてパターン電極の一部を押し、電圧を印加した場合にも、上記の図6(b)と類似した箇所に、パターン電極導電部に対応するSiOパターンが形成されていることが確認された。 As a pattern electrode, a surface of a stainless steel substrate having a 100 nm pitch line-and-space pattern formed by electron beam lithography and dry etching was used. A Si substrate was used as the substrate to be processed. A polyimide thin film having a film thickness of 50 nm was formed on the substrate as an insulating spacer, and a window was formed by photolithography so that the target location of the substrate to be processed was exposed. The polyimide film remaining around serves as a spacer. Due to the deflection of the pattern electrode or the substrate to be processed that occurs when the pattern electrode and the substrate to be processed are brought into contact with each other, there is always a place having the optimum reaction distance, and furthermore, the place can be controlled by the pressurizing position or the load. The thickness of the film does not require accuracy, and is about 0.5 μm. The pattern electrode was brought into contact with the substrate to be processed through a spacer. In a state where a voltage of 20 V was applied between the pattern electrode and the substrate to be processed, a part of the pattern electrode was pushed using a punch having a spherical tip, and pressure was applied so as to be 10 g / mm 2 . In this state, the voltage was continuously applied for 180 seconds. It was confirmed by SEM observation that a SiO 2 pattern corresponding to the pattern electrode conductive portion was formed on the substrate to be processed at a location as shown in FIG. 6A. In addition, when a part of the pattern electrode is pressed using a punch having a cylindrical tip and a voltage is applied, the pattern electrode is placed on the substrate to be processed at a position as shown in FIG. It was confirmed that a SiO 2 pattern corresponding to the conductive portion was formed. In addition, when the pattern electrode is brought into direct contact with the processing target substrate without using an insulating spacer, the pattern substrate and the processing target are not in direct contact with each other, but are more suitable due to the deflection of the pattern substrate centering on the pressurizing part. The pattern was transferred to the place where the gap was generated. With a voltage of 20 V applied between the pattern electrode and the substrate to be processed, a part of the pattern electrode was pressed using a punch with a spherical tip, and pressure was applied to 50 g / mm 2 . The reason why high pressure is required compared to the case where the pattern substrate and the object to be processed are in direct contact with each other through the spacer is that there is less space between the pattern substrate and the object to be processed, and the pattern substrate or the object to be processed is less likely to bend. Because. In this state, the voltage was continuously applied for 180 seconds. It was confirmed by SEM observation that a SiO 2 pattern corresponding to the pattern electrode conductive portion was formed at a location similar to the above FIG. Further, even when a part of the pattern electrode is pressed using a punch having a cylindrical tip and a voltage is applied, the SiO 2 corresponding to the pattern electrode conductive portion is located at a position similar to the above-described FIG. It was confirmed that two patterns were formed.

(ギャップ制御例4)
ギャップ制御例4は図7に示す方法による。
(Gap control example 4)
The gap control example 4 is based on the method shown in FIG.

図7において、導電性のパターン電極501を直接もしくは絶縁スペーサー502を介して加工対象基板503上に配置する。パターン電極501の一部に荷重504を加える。この際、加工対象基板もしくはパターン電極の材料や厚さに応じた所定の大きさ以上の荷重を加えればよい。電流のモニタを行う必要はなく、加工対象基板もしくはパターン基板のたわみにより、加工対象基板503の一部に、パターン電極と基板との距離が反応に適したものとなる反応最適領域A505が発生する。この状態で、加工対象基板503とパターン電極501の間に電源506を用いて電圧を印加する。この際流れる電流により、上記の反応最適領域A505において、パターン電極501の凸部に対応する場所に電気化学反応が生じ、パターンA507が形成される。次に、荷重を変化させると、加工対象基板もしくはパターン基板のたわみが変化し、パターン電極と基板との距離が反応に適したものとなる反応最適領域は反応最適領域B508に移動する。従って、反応最適領域B508にパターンB509が形成される。荷重の変化を連続的に行うことにより、全面にわたりパターンが形成されたパターン形成基板510を得ることができる。   In FIG. 7, a conductive pattern electrode 501 is disposed on a processing target substrate 503 directly or via an insulating spacer 502. A load 504 is applied to a part of the pattern electrode 501. At this time, a load having a predetermined size or more according to the material and thickness of the substrate to be processed or the pattern electrode may be applied. There is no need to monitor the current, and due to the deflection of the substrate to be processed or the pattern substrate, a reaction optimum region A505 in which the distance between the pattern electrode and the substrate is suitable for the reaction occurs in a part of the substrate to be processed 503. . In this state, a voltage is applied between the processing target substrate 503 and the pattern electrode 501 using the power source 506. Due to the current flowing at this time, an electrochemical reaction occurs at a position corresponding to the convex portion of the pattern electrode 501 in the reaction optimum region A505, and a pattern A507 is formed. Next, when the load is changed, the deflection of the substrate to be processed or the pattern substrate changes, and the optimum reaction region in which the distance between the pattern electrode and the substrate is suitable for the reaction moves to the optimum reaction region B508. Accordingly, the pattern B509 is formed in the reaction optimum region B508. By continuously changing the load, it is possible to obtain the pattern forming substrate 510 on which the pattern is formed over the entire surface.

パターン電極として、ステンレス基板表面に電子ビームリソグラフィとドライエッチングにより100nmピッチのラインアンドスペースの凹凸パターンを作製したものを用いた。加工対象基板としてSi基板を用いた。絶縁スペーサーとして、基板上に膜厚50nmのポリイミド薄膜を形成し、フォトリソグラフィにより、加工対象基板の目的の場所が露出するように窓あけ加工した。パターン電極を加工対象基板にスペーサーを介して接触させた。パターン電極と加工対象基板の間に20Vの電圧を印加した状態で、先端が球状になったパンチを用いてパターン電極の一部を押し、15g/mmとなるように圧力を加え、さらに、パンチにかかる圧力を1g/mm/秒の割合で減少させながら、10分間電圧印加と加圧を続けた。加工対象基板上、図8(a)に示される箇所にパターン電極導電部に対応するSiOパターンが形成されていることがSEM観察により確認された。また、先端が円筒状になったパンチを用いてパターン電極の一部を押し、電圧を印加した場合には、加工対象基板上、図8(b)に示される箇所にパターン電極導電部に対応するSiOパターンが形成されていることがSEM観察により確認された。また、パターン電極を加工対象基板に直接接触させた場合には、パターン基板と加工対象が直接接触した場所でなく、加圧部を中心とするパターン基板のたわみにより適当なギャップが生じた場所にパターンが転写された。パターン電極と加工対象基板の間に20Vの電圧を印加した状態で、先端が球状になったパンチを用いてパターン電極の一部を押し、50g/mmとなるように圧力を加え、さらに、パンチにかかる圧力を1g/mm/秒の割合で減少させながら、10分間電圧印加と加圧を続けた。スペーサーを介してパターン基板と加工対象を直接接触させた場合に比べ高い圧力を必要としたのは、パターン基板と加工対象の間に空間が少なく、パターン基板もしくは加工対象に、たわみが発生しにくいためである。このまま、10分間電圧印加と荷重変化を続けた。上記の図8(a)と類似した箇所に、パターン電極導電部に対応するSiOパターンが形成されていることがSEM観察により確認された。また、先端が円筒状になったパンチを用いてパターン電極の一部を押し、電圧を印加しながら、荷重変化させた場合にも、上記の図8(b)と類似した箇所に、パターン電極導電部に対応するSiOパターンが形成されていることがSEM観察により確認された。 As a pattern electrode, a surface of a stainless steel substrate having a 100 nm pitch line-and-space pattern formed by electron beam lithography and dry etching was used. A Si substrate was used as the substrate to be processed. A polyimide thin film having a film thickness of 50 nm was formed on the substrate as an insulating spacer, and a window was formed by photolithography so that the target location of the substrate to be processed was exposed. The pattern electrode was brought into contact with the substrate to be processed through a spacer. While applying a 20V voltage between the processing object substrate with the pattern electrodes, pressing a part of the pattern electrode using a punch tip becomes spherical, a pressure such that the 15 g / mm 2 was added, further, While decreasing the pressure applied to the punch at a rate of 1 g / mm 2 / sec, voltage application and pressurization were continued for 10 minutes. It was confirmed by SEM observation that the SiO 2 pattern corresponding to the pattern electrode conductive portion was formed on the processing target substrate at the position shown in FIG. In addition, when a part of the pattern electrode is pressed using a punch with a cylindrical tip and a voltage is applied, the pattern electrode conductive portion corresponds to the portion shown in FIG. It was confirmed by SEM observation that the SiO 2 pattern to be formed was formed. In addition, when the pattern electrode is brought into direct contact with the substrate to be processed, it is not at the place where the pattern substrate and the object to be processed are in direct contact but at the place where an appropriate gap is generated due to the deflection of the pattern substrate around the pressurizing part. The pattern was transferred. In a state where a voltage of 20 V is applied between the pattern electrode and the substrate to be processed, a part of the pattern electrode is pressed using a punch having a spherical tip, and pressure is applied to 50 g / mm 2 , While decreasing the pressure applied to the punch at a rate of 1 g / mm 2 / sec, voltage application and pressurization were continued for 10 minutes. The reason why high pressure is required compared to the case where the pattern substrate and the object to be processed are in direct contact with each other through the spacer is that there is less space between the pattern substrate and the object to be processed, and the pattern substrate or object to be processed is less likely to bend. Because. In this state, voltage application and load change were continued for 10 minutes. It was confirmed by SEM observation that a SiO 2 pattern corresponding to the pattern electrode conductive portion was formed at a location similar to FIG. Also, when a load is changed while a part of the pattern electrode is pressed using a punch whose tip is cylindrical and a voltage is applied, the pattern electrode is located at a position similar to that shown in FIG. It was confirmed by SEM observation that a SiO 2 pattern corresponding to the conductive portion was formed.

(ギャップ制御例5)
ギャップ制御例5は図9に示す方法による。
(Gap control example 5)
The gap control example 5 is based on the method shown in FIG.

図9において、導電性のパターン電極601を直接もしくは絶縁スペーサー602を介して加工対象基板603上に配置する。パターン電極601の加圧位置A604に荷重605を加える。この際、加工対象基板もしくはパターン電極の材料や厚さに応じた所定の大きさ以上の荷重を加えればよい。電流のモニタを行う必要はなく、加工対象基板もしくはパターン基板のたわみにより、加工対象基板603の一部に、パターン電極と基板との距離が反応に適したものとなる反応最適領域A606が発生する。この状態で、加工対象基板603とパターン電極601の間に電源607を用いて電圧を印加する。この際流れる電流により、上記の反応最適領域A606において、パターン電極601の凸部に対応する場所に電気化学反応が生じ、パターンA608が形成される。次に、加圧位置を加圧位置A604から加圧位置B609に変化させると、加工対象基板もしくはパターン基板のたわみが変化し、パターン電極と基板との距離が反応に適したものとなる反応最適領域は反応最適領域B610に移動する。従って、反応最適領域B610にパターンB611が形成される。加圧位置の変化を連続的に行うことにより、全面にわたりパターンが形成されたパターン形成基板612を得ることができる。   In FIG. 9, a conductive pattern electrode 601 is disposed on a processing target substrate 603 directly or via an insulating spacer 602. A load 605 is applied to the pressurization position A604 of the pattern electrode 601. At this time, a load having a predetermined size or more according to the material and thickness of the substrate to be processed or the pattern electrode may be applied. There is no need to monitor the current, and due to the deflection of the substrate to be processed or the pattern substrate, a reaction optimum region A606 in which the distance between the pattern electrode and the substrate is suitable for the reaction occurs in a part of the substrate to be processed 603. . In this state, a voltage is applied between the processing target substrate 603 and the pattern electrode 601 using the power source 607. Due to the current flowing at this time, an electrochemical reaction occurs in a place corresponding to the convex portion of the pattern electrode 601 in the reaction optimum region A606, and a pattern A608 is formed. Next, when the pressure position is changed from the pressure position A604 to the pressure position B609, the deflection of the substrate to be processed or the pattern substrate changes, and the distance between the pattern electrode and the substrate is suitable for the reaction. The region moves to the reaction optimum region B610. Therefore, the pattern B611 is formed in the reaction optimum region B610. By continuously changing the pressure position, a pattern forming substrate 612 having a pattern formed on the entire surface can be obtained.

パターン電極として、ステンレス基板表面に電子ビームリソグラフィとドライエッチングにより100nmピッチのラインアンドスペースの凹凸パターンを作製したものを用いた。加工対象基板としてSi基板を用いた。絶縁スペーサーとして、基板上に膜厚50nmのポリイミド薄膜を形成し、フォトリソグラフィにより、加工対象基板の目的の場所が露出するように窓あけ加工した。パターン電極を加工対象基板にスペーサーを介して接触させた。パターン電極と加工対象基板の間に20Vの電圧を印加した状態で、先端が球状になったパンチを用いてパターン電極の一部を押し、10g/mmとなるように圧力を加え、さらに、パンチを一定方向に5μm/秒の速度で移動した。このまま、10分間電圧印加とパンチの移動を続けた。加工対象基板上、図10(a)に示される箇所にパターン電極導電部に対応するSiOパターンが形成されていることがSBM観察により確認された。また、先端が円筒状になったパンチを用いてパターン電極の一部を押し、電圧を印加した場合には、加工対象基板上、図10(b)に示される箇所にパターン電極導電部に対応するSiOパターンが形成されていることがSEM観察により確認された。また、パターン電極を加工対象基板に直接接触させた場合には、パターン基板と加工対象が直接接触した場所でなく、加圧部を中心とするパターン基板のたわみにより適当なギャップが生じた場所にパターンが転写された。パターン電極と加工対象基板の間に20Vの電圧を印加した状態で、先端が球状になったパンチを用いてパターン電極の一部を押し、50g/mmとなるように圧力を加えた。スペーサーを介してパターン基板と加工対象を直接接触させた場合に比べ高い圧力を必要としたのは、パターン基板と加工対象の間に空間が少なく、パターン基板もしくは加工対象に、たわみが発生しにくいためである。さらに、パンチを一定方向に5μm/秒の速度で移動した。このまま、10分間電圧印加とパンチの移動を続けた。上記の図10(a)と類似した箇所に、パターン電極導電部に対応するSiOパターンが形成されていることがSEM観察により確認された。また、先端が円筒状になったパンチを用いてパターン電極の一部を押し、電圧を印加しながら、パンチを移動させた場合にも、上記の図10(b)と類似した箇所に、パターン電極導電部に対応するSiOパターンが形成されていることがSEM観察により確認された。 As a pattern electrode, a surface of a stainless steel substrate having a 100 nm pitch line-and-space pattern formed by electron beam lithography and dry etching was used. A Si substrate was used as the substrate to be processed. A polyimide thin film having a film thickness of 50 nm was formed on the substrate as an insulating spacer, and a window was formed by photolithography so that the target location of the substrate to be processed was exposed. The pattern electrode was brought into contact with the substrate to be processed through a spacer. In a state where a voltage of 20 V is applied between the pattern electrode and the substrate to be processed, a part of the pattern electrode is pressed using a punch having a spherical tip, and pressure is applied to 10 g / mm 2 . The punch was moved in a fixed direction at a speed of 5 μm / second. In this state, voltage application and punch movement were continued for 10 minutes. It was confirmed by SBM observation that the SiO 2 pattern corresponding to the pattern electrode conductive portion was formed on the processing target substrate at the position shown in FIG. In addition, when a part of the pattern electrode is pressed using a punch having a cylindrical tip and a voltage is applied, the pattern electrode conductive portion corresponds to the portion shown in FIG. It was confirmed by SEM observation that the SiO 2 pattern to be formed was formed. In addition, when the pattern electrode is brought into direct contact with the substrate to be processed, it is not at the place where the pattern substrate and the object to be processed are in direct contact but at the place where an appropriate gap is generated due to the deflection of the pattern substrate around the pressurizing part. The pattern was transferred. With a voltage of 20 V applied between the pattern electrode and the substrate to be processed, a part of the pattern electrode was pressed using a punch with a spherical tip, and pressure was applied to 50 g / mm 2 . The reason why high pressure is required compared to the case where the pattern substrate and the object to be processed are in direct contact with each other through the spacer is that there is less space between the pattern substrate and the object to be processed, and the pattern substrate or the object to be processed is less likely to bend. Because. Further, the punch was moved in a fixed direction at a speed of 5 μm / second. In this state, voltage application and punch movement were continued for 10 minutes. It was confirmed by SEM observation that a SiO 2 pattern corresponding to the pattern electrode conductive portion was formed at a location similar to FIG. In addition, when a punch is moved while pressing a part of the pattern electrode using a punch having a cylindrical tip and applying a voltage, a pattern is formed at a location similar to that shown in FIG. It was confirmed by SEM observation that a SiO 2 pattern corresponding to the electrode conductive portion was formed.

シリコン基板上に公知の電子線リソグラフィー法を用いて50〜300nmの幅のレジストパターンを形成した。シリコン層を塩素プラズマで200nmの深さにエッチング加工した後、レジストを酸素プラズマで除去して、シリコンモールドを形成した。   A resist pattern having a width of 50 to 300 nm was formed on a silicon substrate by using a known electron beam lithography method. After etching the silicon layer with chlorine plasma to a depth of 200 nm, the resist was removed with oxygen plasma to form a silicon mold.

フッ酸水溶液で表面を洗浄したシリコン基板を上記のように形成したモールドとともに20%に湿度制御されたチャンバに導入した。モールドの温度を10℃にするとともに、モールドとシリコン基板との間に20Vの電圧をパルス印加した。モールドと基板の平行度をチェックした後、モールドと基板との間の距離を、1mmから0.1mm/分の速度で減少させ、モールドを基板に向かって降下させた。0.5MPaの押しつけ圧力で加重をかけながら、モールドの凸部を完全に基板に密着させた。これを2回繰り返した。モールドを上昇させるとともに次のチップ位置にモールドを移動させて、同様にモールドを降下させた。モールドを降下させた部分は極薄酸化膜が形成された。   A silicon substrate whose surface was washed with a hydrofluoric acid aqueous solution was introduced into a chamber whose humidity was controlled to 20% together with the mold formed as described above. While the mold temperature was 10 ° C., a voltage of 20 V was applied between the mold and the silicon substrate. After checking the parallelism between the mold and the substrate, the distance between the mold and the substrate was decreased from 1 mm to 0.1 mm / min, and the mold was lowered toward the substrate. While applying a load with a pressing pressure of 0.5 MPa, the convex portion of the mold was completely adhered to the substrate. This was repeated twice. While raising the mold, the mold was moved to the next chip position, and the mold was lowered similarly. An ultrathin oxide film was formed on the part where the mold was lowered.

図11は、基板とモールドの凸部との間の間隙の大きさと基板に転写されたパターンの数との関係を示す図である。図11の横軸は、基板とモールドの凸部との間の間隙の大きさ[μm]であり、図11の縦軸は、基板に転写されたパターンの数である。図11に示すように、基板にパターンを転写するためには、基板とモールドの凸部との間に設けられる間隙(ギャップ)に好適な範囲が存在することが確認された。具体的には、基板とモールドの凸部との間に設けられる間隙の大きさは、好ましくは、0.4μm〜1.2μmであり、より好ましくは、0.5μm〜0.8μmであった。   FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the size of the gap between the substrate and the convex portion of the mold and the number of patterns transferred to the substrate. The horizontal axis in FIG. 11 is the size [μm] of the gap between the substrate and the convex portion of the mold, and the vertical axis in FIG. 11 is the number of patterns transferred to the substrate. As shown in FIG. 11, in order to transfer the pattern to the substrate, it was confirmed that there was a suitable range for the gap (gap) provided between the substrate and the convex portion of the mold. Specifically, the size of the gap provided between the substrate and the convex portion of the mold is preferably 0.4 μm to 1.2 μm, and more preferably 0.5 μm to 0.8 μm. .

所望の位置に必要な数だけ酸化膜を形成した後、基板をチャンバから取り出し、塩素ガスのエレクトロンサイクロトロン共鳴プラズマを用いて基板をエッチングすることにより、モールドパターンに相当する基板パターンを得ることができた。この結果、50〜300nm幅のパターンを基板に欠損なく形成することができた。   After forming the required number of oxide films at desired positions, the substrate is taken out of the chamber and etched using electron cyclotron resonance plasma of chlorine gas to obtain a substrate pattern corresponding to the mold pattern. It was. As a result, a pattern having a width of 50 to 300 nm could be formed on the substrate without any defects.

ポリメチルメタクリレートの有機高分子の基板上に公知の電子線リソグラフィー法を用いて50〜300nmの幅のシリコン含有レジストパターンを形成した。有機高分子の基板を酸素プラズマで200nmの深さにエッチング加工した後、400℃で焼成してカーボンモールドを形成した。   A silicon-containing resist pattern having a width of 50 to 300 nm was formed on an organic polymer substrate of polymethylmethacrylate by using a known electron beam lithography method. An organic polymer substrate was etched to a depth of 200 nm with oxygen plasma and then baked at 400 ° C. to form a carbon mold.

ガリウム・ヒ素基板を上記のように形成したモールドとともに20%に湿度制御されたチャンバに導入した。モールドの温度を10℃にするとともに、モールドとガリウム・ヒ素基板との間に10Vの電圧を印加した。モールドと基板の平行度をチェックした後、モールドと基板との間の距離を、1mmから0.1mm/分の速度で減少させ、モールドを基板に向かって降下させた。0.5MPaの押しつけ圧力で加重をかけながら、モールドの凸部を完全に基板に密着させた。モールドを上昇させるとともに次のチップ位置にモールドを移動させて、同様にモールドを降下させた。モールドを降下させた部分は極薄酸化膜が形成された。   A gallium arsenide substrate was introduced into a chamber whose humidity was controlled to 20% together with the mold formed as described above. While the mold temperature was 10 ° C., a voltage of 10 V was applied between the mold and the gallium arsenide substrate. After checking the parallelism between the mold and the substrate, the distance between the mold and the substrate was decreased from 1 mm to 0.1 mm / min, and the mold was lowered toward the substrate. While applying a load with a pressing pressure of 0.5 MPa, the convex portion of the mold was completely adhered to the substrate. While raising the mold, the mold was moved to the next chip position, and the mold was lowered similarly. An ultrathin oxide film was formed on the part where the mold was lowered.

所望の位置に必要な数だけ酸化膜を形成した後、基板をチャンバから取り出し、塩素ガスのエレクトロンサイクロトロン共鳴プラズマを用いて基板をエッチングすることにより、モールドパターンに相当する基板パターンを得ることができた。この結果、50〜300nm幅のパターンを基板に欠損なく形成することができた。   After forming the required number of oxide films at desired positions, the substrate is taken out of the chamber and etched using electron cyclotron resonance plasma of chlorine gas to obtain a substrate pattern corresponding to the mold pattern. It was. As a result, a pattern having a width of 50 to 300 nm could be formed on the substrate without any defects.

ポリメチルメタクリレートの有機高分子の基板上に公知の電子線リソグラフィー法を用いて50〜300nmの幅のシリコン含有レジストパターンを形成した。有機高分子の基板を酸素プラズマで200nmの深さにエッチング加工した後、400℃で焼成してカーボンモールドを形成した。   A silicon-containing resist pattern having a width of 50 to 300 nm was formed on an organic polymer substrate of polymethylmethacrylate by using a known electron beam lithography method. An organic polymer substrate was etched to a depth of 200 nm with oxygen plasma and then baked at 400 ° C. to form a carbon mold.

フッ酸水溶液で表面を洗浄したシリコン基板を上記のように形成したモールドとともにチャンバに導入した。湿度を50%に制御し、モールドの温度を20℃にするとともに、モールドとシリコン基板との間に5Vの電圧を印加した。モールドと基板の平行度をチェックした後、モールドと基板との間の距離を、1mmから0.1mm/分の速度で減少させ、モールドを基板に向かって降下させた。0.5MPaの押しつけ圧力で加重をかけながら、モールドの凸部を完全に基板に密着させた。モールドを上昇させるとともに次のチップ位置にモールドを移動させて、同様にモールドを降下させた。モールドを降下させた部分は極薄酸化膜が形成された。   A silicon substrate whose surface was cleaned with a hydrofluoric acid aqueous solution was introduced into the chamber together with the mold formed as described above. The humidity was controlled to 50%, the mold temperature was 20 ° C., and a voltage of 5 V was applied between the mold and the silicon substrate. After checking the parallelism between the mold and the substrate, the distance between the mold and the substrate was decreased from 1 mm to 0.1 mm / min, and the mold was lowered toward the substrate. While applying a load with a pressing pressure of 0.5 MPa, the convex portion of the mold was completely adhered to the substrate. While raising the mold, the mold was moved to the next chip position, and the mold was lowered similarly. An ultrathin oxide film was formed on the part where the mold was lowered.

所望の位置に必要な数だけ酸化膜を形成した後、基板をチャンバから取り出し、塩素ガスプラズマを用いて基板をエッチングすることにより、モールドパターンに相当する基板パターンを得ることができた。この結果、50〜300nm幅のパターンを基板に欠損なく形成することができた。   After the required number of oxide films were formed at desired positions, the substrate was taken out of the chamber and etched using chlorine gas plasma to obtain a substrate pattern corresponding to the mold pattern. As a result, a pattern having a width of 50 to 300 nm could be formed on the substrate without any defects.

以上、本発明の実施の形態及び実施例を具体的に説明してきたが、本発明は、これらの実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、これら本発明の実施の形態及び実施例を、本発明の主旨及び範囲を逸脱することなく、変更又は変形することができる。   Although the embodiments and examples of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to these embodiments and examples, and these embodiments and examples of the present invention are not limited thereto. Can be changed or modified without departing from the spirit and scope of the present invention.

(a)〜(g)は、本発明によるナノインプリント方法の例及びナノインプリント装置の例を説明する図である。(A)-(g) is a figure explaining the example of the nanoimprint method by this invention, and the example of a nanoimprint apparatus. 本発明において使用される型としてのパターン電極の構造の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the structure of the pattern electrode as a type | mold used in this invention. 本発明におけるギャップ制御例1を説明する図である。It is a figure explaining the gap control example 1 in this invention. 本発明におけるギャップ制御例2を説明する図である。It is a figure explaining the example 2 of gap control in this invention. 本発明におけるギャップ制御例3を説明する図である。It is a figure explaining the gap control example 3 in this invention. (a)及び(b)は、本発明におけるギャップ制御例3に従って形成されるパターンを説明する図である。(A) And (b) is a figure explaining the pattern formed according to the gap control example 3 in this invention. 本発明におけるギャップ制御例4を説明する図である。It is a figure explaining the gap control example 4 in this invention. (a)及び(b)は、本発明におけるギャップ制御例3に従って形成されるパターンを説明する図である。(A) And (b) is a figure explaining the pattern formed according to the gap control example 3 in this invention. 本発明によるギャップ制御例5を説明する図である。It is a figure explaining the example 5 of gap control by this invention. (a)及び(b)は、本発明におけるギャップ制御例5に従って形成されるパターンを説明する図である。(A) And (b) is a figure explaining the pattern formed according to the gap control example 5 in this invention. 基板とモールドの凸部との間の間隙の大きさと基板に転写されたパターンの数との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the magnitude | size of the clearance gap between a board | substrate and the convex part of a mold, and the number of the patterns transcribe | transferred to the board | substrate. 従来のインプリントリソグラフィの工程を説明する図である。It is a figure explaining the process of the conventional imprint lithography.

符号の説明Explanation of symbols

11 モールド
12 電圧制御系
13 温度調節機構
14 基板
15 水
16 陽極酸化膜
17 基板のパターン
101,102,104,106 導電性基板
103,105,107 絶縁物
201,301,401,501,601 パターン電極
202,402,502,602 スペーサー
203,302,403,503,603 加工対象基板
204,404,504,605 荷重
205,306,406,506,607 電源
206 電流計
207,307,407 反応部
208,308,408 未反応部
209,409 パターン形成基板1
303 パターン電極支持装置
304 加工対象支持ステージ
305,405 反応最適領域
309,510,612 パターン形成基板
505,606 反応最適領域A
507,608 パターンA
508,610 反応最適領域B
509,611 パターンB
604 加圧位置A
609 加圧位置B
1001 モールド
1002 レジスト膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Mold 12 Voltage control system 13 Temperature control mechanism 14 Substrate 15 Water 16 Anodized film 17 Substrate pattern 101,102,104,106 Conductive substrate 103,105,107 Insulator 201,301,401,501,601 Pattern electrode 202, 402, 502, 602 Spacers 203, 302, 403, 503, 603 Substrate 204, 404, 504, 605 Load 205, 306, 406, 506, 607 Power supply 206 Ammeter 207, 307, 407 Reaction unit 208, 308,408 Unreacted part 209,409 Pattern forming substrate 1
303 Pattern electrode support device 304 Work target support stage 305,405 Reaction optimum region 309,510,612 Pattern forming substrate 505,606 Reaction optimum region A
507,608 Pattern A
508,610 Reaction optimum region B
509,611 Pattern B
604 Pressurizing position A
609 Pressurizing position B
1001 Mold 1002 Resist film

Claims (10)

基体又は基体に設けられた膜に、型を用いてパターンを形成するナノインプリント方法において、
該基体又は基体に設けられた膜と該型との間に間隙を設けるように該基体又は基体に設けられた膜に該型を対向させ、且つ、該基体又は基体に設けられた膜と該型との間に電圧を印加することを含むことを特徴とするナノインプリント方法。
In the nanoimprint method of forming a pattern on a substrate or a film provided on the substrate using a mold,
The mold is opposed to the base or the film provided on the base so as to provide a gap between the base or the film provided on the base and the mold, and the base or the film provided on the base and the film A nanoimprinting method comprising applying a voltage between the mold and the mold.
前記基体又は基体に設けられた膜及び前記型の少なくとも一方に水を付着させることをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のナノインプリント方法。   The nanoimprint method according to claim 1, further comprising attaching water to at least one of the substrate or the film provided on the substrate and the mold. 前記基体又は基体に設けられた膜及び前記型の少なくとも一方の温度を、露点温度以下の温度に制御することをさらに含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のナノインプリント方法。   3. The nanoimprint method according to claim 1, further comprising controlling a temperature of at least one of the substrate or the film provided on the substrate and the mold to a temperature equal to or lower than a dew point temperature. 4. 前記基体又は基体に設けられた膜及び前記型を囲む雰囲気の湿度を30%以上に制御することをさらに含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のナノプリント方法。   4. The nanoprinting method according to claim 1, further comprising controlling a humidity of an atmosphere surrounding the substrate or the film provided on the substrate and the mold to 30% or more. 5. 前記型は、カーボンを含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のナノインプリント方法。   The nanoimprint method according to claim 1, wherein the mold includes carbon. 基体又は基体に設けられた膜に、型を用いてパターンを形成するナノインプリント装置において、
該基体又は基体に設けられた膜と該型との間に間隙を設けるように該基体又は基体に設けられた膜に該型を対向させる手段、及び、該基体又は基体に設けられた膜と該型との間に電圧を印加する手段を含むことを特徴とするナノインプリント装置。
In a nanoimprint apparatus that forms a pattern on a substrate or a film provided on the substrate using a mold,
Means for causing the mold to face the base or the film provided on the base so as to provide a gap between the base or the film provided on the base and the mold; and the film provided on the base or the base A nanoimprint apparatus comprising means for applying a voltage between the mold and the mold.
前記基体又は基体に設けられた膜及び前記型の少なくとも一方に水を付着させる手段をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載のナノインプリント装置。   The nanoimprint apparatus according to claim 6, further comprising means for attaching water to at least one of the substrate or the film provided on the substrate and the mold. 前記基体又は基体に設けられた膜及び前記型の少なくとも一方の温度を制御する手段をさらに含むことを特徴とする請求項6又は7に記載のナノインプリント装置。   The nanoimprint apparatus according to claim 6 or 7, further comprising means for controlling a temperature of at least one of the substrate or a film provided on the substrate and the mold. 前記基体又は基体に設けられた膜及び前記型を囲む雰囲気の湿度を制御する手段をさらに含むことを特徴とする請求項6乃至8のいずれか一項に記載のナノインプリント装置。   The nanoimprint apparatus according to any one of claims 6 to 8, further comprising means for controlling humidity of an atmosphere surrounding the base or the film provided on the base and the mold. 前記型は、カーボンを含むことを特徴とする請求項6乃至9のいずれか一項に記載のナノインプリント装置。   The nanoimprint apparatus according to any one of claims 6 to 9, wherein the mold includes carbon.
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