JP2013202900A - Mold and method of manufacturing the same, nanoimprint method, and method of manufacturing patterned substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、所定の凹凸パターンを表面に有するモールドおよびその製造方法並びにナノインプリント方法およびパターン化基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a mold having a predetermined concavo-convex pattern on its surface, a manufacturing method thereof, a nanoimprinting method, and a manufacturing method of a patterned substrate.
ナノインプリントは、凹凸パターンを形成した型(一般的にモールド、スタンパ、テンプレートとも呼ばれる)を被加工物上に塗布されたレジストに押し付け(インプリント)、レジストを力学的に変形または流動させて微細なパターンを精密にレジスト膜に転写する技術である。モールドを一度作製すれば、ナノレベルの微細構造を簡単に繰り返して成型できるため経済的であるとともに、有害な廃棄物および排出物が少ない転写技術であるため、近年、さまざまな分野へ応用が期待されている(特許文献1)。 In nanoimprinting, a mold (generally referred to as a mold, stamper, or template) in which a concavo-convex pattern is formed is pressed against the resist applied on the workpiece (imprinting), and the resist is mechanically deformed or fluidized to make fine patterns. This is a technology that precisely transfers a pattern to a resist film. Once a mold is made, it is economical because nano-level microstructures can be easily and repeatedly molded. In addition, it is a transfer technology with little harmful waste and emissions, so it is expected to be applied in various fields in recent years. (Patent Document 1).
例えば、半導体デバイスをナノインプリントで製造する場合には、複数のパターンサイズを含むレジストパターンを同時に形成でき、製造工程を簡素化できるということが期待されている。 For example, when a semiconductor device is manufactured by nanoimprint, it is expected that a resist pattern including a plurality of pattern sizes can be formed at the same time, and the manufacturing process can be simplified.
しかしながら、モールドパターンがnmサイズ(例えば1nm〜数百nm)とμmサイズ(例えば1μm〜数百μm)のように大きく異なるパターンサイズ(特に凹部の幅)のパターンを含む場合には、モールドパターンへのレジストの充填性、およびモールドをレジストから剥す際の離型性の挙動がそれぞれのパターンサイズで大きく異なるため、これらのパターンサイズのレジストパターンを同時に形成することが困難である場合がある。 However, if the mold pattern includes patterns of significantly different pattern sizes (particularly the width of the recesses) such as nm size (for example, 1 nm to several hundred nm) and μm size (for example, 1 μm to several hundred μm), Since the resist filling property and the release behavior when the mold is peeled off from the resist are greatly different depending on the pattern sizes, it may be difficult to simultaneously form resist patterns having these pattern sizes.
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、異なるパターンサイズを含むパターンを有するモールドを用いたナノインプリントにおいて、レジストパターンの欠陥の発生を低減することを可能とするモールドおよびその製造方法並びにナノインプリント方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a nanoimprint using a mold having patterns having different pattern sizes, a mold capable of reducing the occurrence of defects in a resist pattern, a manufacturing method thereof, and a nanoimprint It is intended to provide a method.
さらに本発明は、パターン化基板の製造において生産性を向上させることを可能とする製造方法を提供することを目的とするものである。 Furthermore, an object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of improving productivity in manufacturing a patterned substrate.
上記課題を解決するために、本発明に係るモールドは、
幅が異なる複数の凹部を含む微細な凹凸パターンが表面に形成されたナノインプリン用のモールドにおいて、
上記凹凸パターンが形成されたパターン領域の分割領域であって凹部の幅についての所定区分に応じて分割された分割領域に関して、幅が大きい区分に属する分割領域ほど凹部における表面エネルギーが高いことを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the mold according to the present invention is:
In the mold for nano-imprint in which a fine uneven pattern including a plurality of recesses having different widths is formed on the surface,
Regarding the divided region of the pattern region in which the concave / convex pattern is formed and divided according to the predetermined division with respect to the width of the concave portion, the divided region belonging to the larger width portion has a higher surface energy in the concave portion. It is what.
本明細書において、凹部の幅についての「所定区分」とは、凹部の幅の大きさに基づいた凹部の分類を意味する。 In the present specification, the “predetermined section” for the width of the recess means classification of the recess based on the size of the width of the recess.
そして、本発明に係るモールドにおいて、凹部の幅が250nm未満である区分に属する分割領域における上記表面エネルギーは20mJ/mm2未満であり、
凹部の幅が250nm以上750nm未満である区分に属する分割領域における上記表面エネルギーは20mJ/mm2以上40mJ/mm2未満であり、
凹部の幅が750nm以上である区分に属する分割領域における上記表面エネルギーは40mJ/mm2以上であることが好ましい。
And in the mold according to the present invention, the surface energy in the divided region belonging to the section where the width of the recess is less than 250 nm is less than 20 mJ / mm 2 ,
The surface energy in the divided region width of the recess is in segments less than 750nm or 250nm is less than 20 mJ / mm 2 or more 40 mJ / mm 2,
The surface energy in the divided region belonging to the section where the width of the recess is 750 nm or more is preferably 40 mJ / mm 2 or more.
この場合において、凹部の幅が50nm未満である区分に属する分割領域における上記表面エネルギーは15mJ/mm2未満であることが好ましく、および/または、凹部の幅が1000nm以上である区分に属する分割領域における上記表面エネルギーが70mJ/mm2以上であることが好ましい。 In this case, the surface energy in the divided region belonging to the section where the width of the recess is less than 50 nm is preferably less than 15 mJ / mm 2 and / or the divided region belonging to the section where the width of the recess is 1000 nm or more. It is preferable that the surface energy in is 70 mJ / mm 2 or more.
また、本発明に係るモールドにおいて、パターン領域の少なくとも一部の領域に、分割領域ごとにこの分割領域が属する区分に応じた離型層を有する構成を採用できる。 In the mold according to the present invention, it is possible to adopt a configuration in which at least a part of the pattern region has a release layer corresponding to the division to which the divided region belongs for each divided region.
本発明に係るナノインプリン用のモールドの製造方法は、
幅が異なる複数の凹部を含む微細な凹凸パターンが表面に形成されたモールド本体を用意し、
凹凸パターンが形成されたパターン領域の分割領域であって凹部の幅についての所定区分に応じて分割された分割領域に関して、幅が大きい区分に属する分割領域ほど凹部における表面エネルギーが高くなるように、分割領域ごとにこの分割領域が属する区分に応じた処理内容で、パターン領域の少なくとも一部の領域に表面処理を行うことを特徴とするものである。
The method for producing a mold for nanoimprinting according to the present invention includes:
Prepare a mold body with a fine concavo-convex pattern that includes a plurality of recesses with different widths on the surface,
Regarding the divided region of the pattern region in which the concave / convex pattern is formed and divided according to the predetermined division about the width of the concave portion, the divided region belonging to the larger width portion has a higher surface energy in the concave portion, The surface treatment is performed on at least a part of the pattern area with the processing content corresponding to the division to which the divided area belongs for each divided area.
そして、本発明に係るモールドの製造方法において、表面処理は、凹部の幅が250nm未満である区分に属する分割領域における上記表面エネルギーを20mJ/mm2未満とし、凹部の幅が250nm以上750nm未満である区分に属する分割領域における上記表面エネルギーを20mJ/mm2以上40mJ/mm2未満とし、凹部の幅が750nm以上である区分に属する分割領域における上記表面エネルギーを40mJ/mm2以上とするものであることが好ましい。 In the method for producing a mold according to the present invention, the surface treatment is performed so that the surface energy in the divided region belonging to the section where the width of the recess is less than 250 nm is less than 20 mJ / mm 2 and the width of the recess is 250 nm or more and less than 750 nm. intended to be located above the surface energy in the belonging divided region division and 20 mJ / mm 2 or more 40 mJ / mm less than 2, the surface energy in the divided regions included in each segment the width of the recess is 750nm or more 40 mJ / mm 2 or more Preferably there is.
この場合において、表面処理は、凹部の幅が50nm未満である区分に属する分割領域における上記表面エネルギーを15mJ/mm2未満とするものであることが好ましく、凹部の幅が1000nm以上である区分に属する分割領域における上記表面エネルギーを70mJ/mm2以上とするものであることが好ましい。 In this case, the surface treatment is preferably such that the surface energy in the divided region belonging to the section where the width of the recess is less than 50 nm is less than 15 mJ / mm 2, and the section where the width of the recess is 1000 nm or more. The surface energy in the divided region to which it belongs is preferably set to 70 mJ / mm 2 or more.
また、本発明に係るモールドの製造方法において、処理内容は、分割領域が属する区分に応じて離型処理条件を変更しながらインクジェット法により離型材料を塗布するものであることが好ましい。 Further, in the mold manufacturing method according to the present invention, the processing content is preferably that the release material is applied by an ink jet method while changing the release processing conditions according to the division to which the divided region belongs.
本発明に係るナノインプリン方法は、
上記に記載のナノインプリント用のモールドを用いて、基板上に塗布されたレジスト膜を押し付け、レジスト膜を硬化させた後、モールドをレジスト膜から剥離することを特徴とするものである。
The nano-imprint method according to the present invention comprises:
Using the nanoimprint mold described above, the resist film applied on the substrate is pressed, the resist film is cured, and then the mold is peeled off from the resist film.
本発明に係るパターン化基板の製造方法は、
上記に記載のナノインプリント方法により、凹凸パターンが転写されたレジスト膜を被加工基板上に形成した後、このレジスト膜をマスクとしてエッチングすることを特徴とするものである。
A method for producing a patterned substrate according to the present invention includes:
A resist film having a concavo-convex pattern transferred thereon is formed on a substrate to be processed by the nanoimprint method described above, and then etched using the resist film as a mask.
本発明に係るモールドおよびその製造方法並びにナノインプリント方法によれば、モールドパターンの凹部の幅についての所定区分に応じて分割された分割領域に関して、幅が大きい区分に属する分割領域ほど凹部における表面エネルギーが高く設定されていることにより、パターンサイズの異なる凹部のそれぞれにおいてレジストの充填性およびパターンの離型性の挙動の差を小さくすることができる。この結果、異なるパターンサイズを含むパターンを有するモールドを用いたナノインプリントにおいて、レジストパターンの欠陥の発生を低減することが可能となる。 According to the mold, the manufacturing method thereof, and the nanoimprint method according to the present invention, with respect to the divided region divided according to the predetermined division about the width of the concave portion of the mold pattern, the surface energy in the concave portion is higher in the divided region belonging to the larger width portion. By setting it high, it is possible to reduce the difference in behavior of resist filling property and pattern releasability in each of the recesses having different pattern sizes. As a result, it is possible to reduce the occurrence of resist pattern defects in nanoimprints using molds having patterns including different pattern sizes.
また、本発明に係るパターン化基板の製造方法によればパターン欠陥の発生が低減されて効率よくパターン化基板を製造することができる。この結果、パターン化基板の製造において生産性を向上させることが可能となる。 Moreover, according to the manufacturing method of the patterned substrate which concerns on this invention, generation | occurrence | production of a pattern defect is reduced and a patterned substrate can be manufactured efficiently. As a result, productivity can be improved in the manufacture of the patterned substrate.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれに限られるものではない。なお、視認しやすくするため、図面中の各構成要素の縮尺等は実際のものとは適宜異ならせてある。 Hereinafter, although an embodiment of the present invention is described using a drawing, the present invention is not limited to this. In addition, for easy visual recognition, the scale of each component in the drawings is appropriately changed from the actual one.
「モールドおよびモールドの製造方法」
まず、モールドおよびモールドの製造方法の実施形態について説明する。図1は、本実施形態のモールドを示す概略断面図である。
"Mold and mold manufacturing method"
First, an embodiment of a mold and a method for manufacturing the mold will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the mold of this embodiment.
<モールド>
本実施形態のモールド1は、凹凸パターンが形成されたパターン領域の分割領域であって凹部の幅Wについての所定区分に応じて分割された分割領域に関して、幅Wが大きい区分に属する分割領域ほど凹部における表面エネルギーが高いものである。
<Mold>
The mold 1 according to the present embodiment is a divided region of a pattern region where a concavo-convex pattern is formed and divided according to a predetermined division with respect to the width W of the concave portion. The surface energy in the recess is high.
モールド1の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、Si、Si酸化物、Si窒化物、石英、金属、及び樹脂のいずれかの材料が好適である。前記金属としては、例えばNi、Cu、Al、Mo、Co、Cr、Ta、Pd、Pt、Au等の各種金属、又はこれらの合金を用いることができる。これらの中でも、Ni、Ni合金が特に好ましい。前記樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリメタアクリル酸メチル(PMMA)、トリアセテートセルロース(TAC)、低融点フッ素樹脂等が用いられる。 There is no restriction | limiting in particular as a material of the mold 1, Although it can select suitably according to the objective, Any material of Si, Si oxide, Si nitride, quartz, a metal, and resin is suitable. As said metal, various metals, such as Ni, Cu, Al, Mo, Co, Cr, Ta, Pd, Pt, Au, or these alloys can be used, for example. Among these, Ni and Ni alloys are particularly preferable. Examples of the resin include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), triacetate cellulose (TAC), and a low melting point fluororesin.
<凹凸パターン>
凹凸パターン(モールドパターンとも言う)は、パターンサイズ(凹部の幅W)が異なる複数の区分にそれぞれ属する複数の凹部を含む。凹凸パターンは、レジストに転写すべき形状に応じて適宜設計される。例えば、凹凸パターンの凹部の幅(凹部における半値全幅とする)、凹部の深さおよび凹部同士の間隔は、例えばそれぞれ10〜20000nm、20〜200nmおよび10〜2000nmである。凹凸パターンの凹部および/または凸部の形状は、例えば平面視で矩形状またはドット形状である。また、凹凸パターンの凹部および/または凸部の形状は、平面視で長方形の凸部を基本単位として、複数の凸部が頂点で結合したり一部の辺を共有したりした形状となる場合もある。実施形態では、凹凸パターンは、モールド1の中央付近に形成されているが、必ずしもこれに限られない。なお、モールド1の表面領域のうち実際に凹凸パターンが形成されている領域Rを「パターン領域」と称する。
<Uneven pattern>
The concavo-convex pattern (also referred to as a mold pattern) includes a plurality of concave portions respectively belonging to a plurality of sections having different pattern sizes (widths W of the concave portions). The uneven pattern is appropriately designed according to the shape to be transferred to the resist. For example, the width of the concave portion of the concave / convex pattern (the full width at half maximum in the concave portion), the depth of the concave portion, and the interval between the concave portions are, for example, 10 to 20000 nm, 20 to 200 nm, and 10 to 2000 nm, respectively. The shape of the concave portion and / or the convex portion of the concavo-convex pattern is, for example, a rectangular shape or a dot shape in plan view. In addition, the shape of the concave and / or convex portion of the concave / convex pattern is a shape in which a plurality of convex portions are combined at the apex or share some sides with a rectangular convex portion as a basic unit in plan view. There is also. In the embodiment, the concavo-convex pattern is formed near the center of the mold 1, but is not necessarily limited thereto. In addition, the area | region R in which the uneven | corrugated pattern is actually formed among the surface areas of the mold 1 is called a “pattern area”.
<分割領域>
分割領域は、パターン領域Rのうち、凹部の幅Wの大きさ、つまりその領域内の凹部が属する区分に基づいて分割された領域である。本実施形態のモールド1上には、例えば図1に示されるように、最も幅が大きい凹部が属する区分の第1分割領域R1、その次に幅が大きい凹部が属する区分の第2分割領域R2、そして最も幅が小さい凹部が属する区分の第3分割領域R3を有する。なお、個々の凹部をどの区分に分配するかは、モールドパターンの構成、レジストパターンの欠陥を低減する精度などに基づいて適宜設定される。例えば、パターン欠陥を低減する精度を上げたい場合にはそれぞれの区分に当てはめる凹部の幅の範囲を狭くしてモールドパターン中の凹部を細かく分類したり、モールドパターンの構成が単純で凹部を細かく分類する必要がない場合にはそれぞれの区分に割り当てる凹部の幅の範囲を広くして凹部を粗く分類したりすることができる。また、限られた範囲内で離散的に異なる幅を有する凹部のみをモールドパターンが含む場合には、それぞれの幅ごとに1つの区分を割り当ててもよい。
<Division area>
The divided region is a region divided based on the size of the width W of the concave portion in the pattern region R, that is, the section to which the concave portion in the region belongs. On the mold 1 of the present embodiment, for example, as shown in FIG. 1, the first divided region R1 of the section to which the concave portion having the largest width belongs, and the second divided region R2 of the section to which the concave portion having the next largest width belongs. And the third divided region R3 of the section to which the concave portion having the smallest width belongs. Note that the division into which the individual concave portions are distributed is appropriately set based on the configuration of the mold pattern, the accuracy of reducing the defects of the resist pattern, and the like. For example, if you want to increase the accuracy of reducing pattern defects, narrow the width range of the recesses applied to each category to classify the recesses in the mold pattern finely, or the mold pattern configuration is simple and the recesses are finely classified If it is not necessary to do so, the range of the width of the concave portion assigned to each section can be widened to roughly classify the concave portion. Further, when the mold pattern includes only concave portions having different widths within a limited range, one section may be assigned for each width.
それぞれの分割領域R1、R2およびR3において、幅Wが大きい区分に属する分割領域ほど凹部における表面エネルギーが高く設定されている。したがって、本実施形態においては、第1分割領域内の凹部における表面エネルギーが最も高く、第2分割領域内の凹部における表面エネルギーが次に高く、第3分割領域内の凹部における表面エネルギーが最も低い。 In each divided region R1, R2, and R3, the surface energy in the concave portion is set higher in the divided region belonging to the section having the larger width W. Therefore, in this embodiment, the surface energy in the recess in the first divided region is the highest, the surface energy in the recess in the second divided region is the next highest, and the surface energy in the recess in the third divided region is the lowest. .
表面エネルギーの制御は、部分的に表面改質を行える表面処理方法であれば特に限定されない。例えばイオン注入法等のドライプロセスや塗布法等のウェットプロセスを採用することができる。特にウェットプロセスの場合には、インクジェット法やディスペンス法によって表面改質剤を塗布する方法を採用することが好ましい。また、基板上に表面改質剤の液滴を塗布する際は、所望の液滴量に応じてインクジェットプリンターまたはディスペンサーを使い分けても良い。例えば、液滴量が100nl未満の場合はインクジェットプリンターを用い、100nl以上の場合はディスペンサーを用いるなどの方法がある。 The control of the surface energy is not particularly limited as long as it is a surface treatment method capable of partially modifying the surface. For example, a dry process such as an ion implantation method or a wet process such as a coating method can be employed. Particularly in the case of a wet process, it is preferable to employ a method of applying a surface modifier by an ink jet method or a dispensing method. In addition, when applying droplets of the surface modifier on the substrate, an ink jet printer or a dispenser may be used depending on the desired droplet amount. For example, there are methods such as using an ink jet printer when the amount of droplets is less than 100 nl, and using a dispenser when the amount is 100 nl or more.
各区分に属する凹部の幅に適した表面エネルギーは適宜調整されるが、幅が大きい区分に属する凹部ほど表面エネルギーを高くする。特に、凹部の幅が250nm未満である区分に属する分割領域における上記表面エネルギーは20mJ/mm2未満であり、凹部の幅が250nm以上750nm未満である区分に属する分割領域における上記表面エネルギーは20mJ/mm2以上40mJ/mm2未満であり、凹部の幅が750nm以上である区分に属する分割領域における上記表面エネルギーは40mJ/mm2以上であることが好ましい。さらに、この場合において、凹部の幅が50nm未満である区分に属する分割領域における上記表面エネルギーは15mJ/mm2未満であることが好ましく、および/または、凹部の幅が1000nm以上である区分に属する分割領域における上記表面エネルギーが70mJ/mm2以上であることが好ましい。 The surface energy suitable for the width of the concave portion belonging to each section is appropriately adjusted, but the concave portion belonging to the section having a larger width increases the surface energy. In particular, the surface energy in the divided region belonging to the section where the width of the recess is less than 250 nm is less than 20 mJ / mm 2 , and the surface energy in the divided region belonging to the section where the width of the recess is not less than 250 nm and less than 750 nm is 20 mJ / mm. It is preferable that the surface energy is 40 mJ / mm 2 or more in the divided region belonging to the section of mm 2 or more and less than 40 mJ / mm 2 and the width of the recess is 750 nm or more. Furthermore, in this case, it is preferable that the surface energy in the divided region belonging to the section where the width of the recess is less than 50 nm is less than 15 mJ / mm 2 and / or belongs to the section where the width of the recess is 1000 nm or more. The surface energy in the divided region is preferably 70 mJ / mm 2 or more.
<モールドの製造方法>
一方、図2は、実施形態のモールドの製造方法の一工程を示す概略断面図である。
<Mold manufacturing method>
On the other hand, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing one step of the mold manufacturing method of the embodiment.
本実施形態のモールド1の製造方法は、幅が異なる複数の凹部を含む微細な凹凸パターンが表面に形成されたモールド本体10を用意し、凹凸パターンが形成されたパターン領域の分割領域R1、R2およびR3であって凹部の幅についての所定区分に応じて分割された分割領域R1、R2およびR3に関して、幅が大きい区分に属する分割領域ほど凹部における表面エネルギーが高くなるように、分割領域R1、R2およびR3ごとに該分割領域R1、R2およびR3が属する区分に応じた処理内容で、パターン領域の少なくとも一部の領域に表面処理を行うものである。 The manufacturing method of the mold 1 of this embodiment prepares the mold main body 10 in which the fine uneven | corrugated pattern containing the several recessed part from which width differs is formed in the surface, and division | segmentation area | region R1, R2 of the pattern area | region in which the uneven | corrugated pattern was formed And R3, and the divided regions R1, R2, and R3 divided according to the predetermined division of the width of the concave portion, the divided regions R1, R2, and R3 so that the divided regions belonging to the larger width have higher surface energy in the concave portion. The surface treatment is performed on at least a part of the pattern region with the processing content corresponding to the division to which the divided regions R1, R2, and R3 belong for each of R2 and R3.
モールド本体10の材料については、モールド1の材料と同様である。本実施形態では、一例として合成石英基板上に凹凸パターンを形成した石英モールドを製造する場合について述べる。 The material of the mold body 10 is the same as that of the mold 1. In this embodiment, as an example, a case where a quartz mold having a concavo-convex pattern formed on a synthetic quartz substrate is described will be described.
モールド本体10は、表面処理が行われる前の部材であり、その表面にはモールド1の凹凸パターンを同じ凹凸パターンを有する。例えば、モールド本体10は、モールド1の基となる基板表面上にフォトレジスト膜を形成し、モールドパターンに対応する部分のフォトレジスト膜を電子線により露光し、露光した部分のフォトレジスト膜を現像により除去し、残ったフォトレジストをマスクとしてエッチングすることにより形成される、
<レジストのパターニング>
まず、モールド材料となる基板として、外形が縦・横6インチ、厚さが0.25インチの合成石英基板を用意する。続いて、当該石英基板の表面にレジストを塗布する。レジストは後述するパターニング方法に適したものを選択する。つまり、その後のパターニングに電子線描画装置を用いる場合は電子線レジスト、イオンビーム描画装置を用いる場合はイオンビーム用レジスト、レーザ描画装置を用いる場合はフォトレジストが選択される。選択したレジストに対して、例えば電子線レジストであれば、凹凸パターンに対応する部分のレジスト膜を電子線により露光し、露光したレジスト膜を現像により除去することにより、レジストのパターニングが行われる。また、石英基板とレジストの間にクロム等の無機物からなる膜を形成してもよい。
The mold main body 10 is a member before the surface treatment is performed, and has the same uneven pattern as the uneven pattern of the mold 1 on the surface thereof. For example, the mold body 10 forms a photoresist film on the substrate surface on which the mold 1 is based, exposes a portion of the photoresist film corresponding to the mold pattern with an electron beam, and develops the exposed portion of the photoresist film. Formed by etching using the remaining photoresist as a mask,
<Resist patterning>
First, a synthetic quartz substrate having an outer shape of 6 inches in length and width and a thickness of 0.25 inch is prepared as a substrate to be a mold material. Subsequently, a resist is applied to the surface of the quartz substrate. A resist suitable for the patterning method described later is selected. That is, when an electron beam lithography apparatus is used for subsequent patterning, an electron beam resist is selected. When an ion beam lithography apparatus is used, an ion beam resist is selected. When a laser lithography apparatus is used, a photoresist is selected. If the selected resist is, for example, an electron beam resist, the resist film in a portion corresponding to the concavo-convex pattern is exposed with an electron beam, and the exposed resist film is removed by development, whereby the resist is patterned. A film made of an inorganic material such as chromium may be formed between the quartz substrate and the resist.
<エッチングによる基板のパターンニング>
前述した方法により、レジストをパターニングした面から、石英基板のドライエッチング処理を行うことにより、レジストに形成したパターンが石英基板に転写される。エッチング処理は、異方性エッチング(垂直エッチング)であればよく、例えば、ドライエッチングを好適に用いることが出来る。ドライエッチング装置は、誘導結合(ICP)型ドライエッチング装置、反応性イオン(RIE)型ドライエッチング装置、電子サイクロトロン共鳴(ECR)型ドライエッチング装置、マイクロ波型ドライエッチング装置、並行平板型ドライエッチング装置、ヘリコン派型ドライエッチング装置などを用いることができる。
<Pattern patterning by etching>
By performing the dry etching process of the quartz substrate from the surface on which the resist is patterned by the method described above, the pattern formed on the resist is transferred to the quartz substrate. The etching process may be anisotropic etching (vertical etching), and for example, dry etching can be suitably used. Dry etching equipment includes inductively coupled (ICP) dry etching equipment, reactive ion (RIE) dry etching equipment, electron cyclotron resonance (ECR) dry etching equipment, microwave dry etching equipment, and parallel plate dry etching equipment. A helicon type dry etching apparatus or the like can be used.
ドライエッチングに用いるガスは、選択した基板材料に応じて適宜選択される。例えば、フッ素、塩素、臭素等のハロゲン族の原子を含むガス(CF4、CHF3、C2F6、C3F8、C4F8、SF6、Cl2、BCl3、HCl、HBr、I2)の単体もしくは混合ガスを、基板材料に応じて用いても良い。また、エッチング形状や対レジスト選択比の調整のために、O2、N2、H2、ArおよびHe等のガスを添加しても良い。 The gas used for dry etching is appropriately selected according to the selected substrate material. For example, a gas containing a halogen group atom such as fluorine, chlorine, bromine (CF 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 8 , SF 6 , Cl 2 , BCl 3 , HC l , HBr, I 2 ) or a mixed gas may be used depending on the substrate material. Further, gas such as O 2 , N 2 , H 2 , Ar, and He may be added for adjusting the etching shape and the resist selectivity.
一方、シリコンを基板材料としドライエッチングを行う場合には、例えばフッ素、塩素、臭素などを含むガスを用いることが好ましい。また、アルミ、クロム及びその酸化物または窒化物を基板材料としてドライエッチングを行う場合、塩素を含むガスを用いることが好ましい。また、SiO2を含む材料を基板材料としドライエッチングを行う場合、フッ素、塩素などを含むガスを用いることが好ましい。 On the other hand, when dry etching is performed using silicon as a substrate material, for example, a gas containing fluorine, chlorine, bromine or the like is preferably used. In addition, when dry etching is performed using aluminum, chromium, and an oxide or nitride thereof as a substrate material, it is preferable to use a gas containing chlorine. When dry etching is performed using a material containing SiO 2 as a substrate material, it is preferable to use a gas containing fluorine, chlorine, or the like.
<表面処理方法>
表面処理は、モールド本体10の凹凸パターン上の表面エネルギーを制御する。本実施形態では、表面処理は例えば、表面改質剤としての離型材料を塗布する離型処理である。本実施形態では、モールド本体10上の所望の分割領域に離型層を形成するため、離型処理は例えば、インクジェット(以下IJ)法を用いて所望の分割領域のみに離型材料を塗布することにより行われる。離型材料としては、特に制限されないが、フッ素系樹脂、炭化水素系潤滑剤、フッ素系潤滑剤、フッ素系シランカップリング剤などが使用できる。表面処理の処理内容については、分割領域が属する区分に応じて離型処理条件が適宜変更される。つまり、分割領域それぞれの表面エネルギーをどのように制御したいかに応じて処理内容が決定される。例えば本実施形態では、最も表面エネルギーを低くしたい第3分割領域R3に最も表面エネルギーを低くすることが可能な離型材料2が塗布され(図2a)、そして次に表面エネルギーを低くしたい第2分割領域R2に次に表面エネルギーを低くすることが可能な離型材料3が塗布される(図2b)。なお、表面処理がされていない状態での表面エネルギーが、その分割領域の区分に適した表面エネルギーの範囲に入る場合には、その分割領域に対しては表面処理を行わなくてもよい。すなわち本発明では、表面処理の有無にかかわらず、それぞれの分割領域においてそれぞれの区分に適した表面エネルギー状態が実現されていることが重要である。離型処理条件の変更には、離型材料を変更することの他、離型時間や離型材料の希釈度の変更なども含まれる。
<Surface treatment method>
The surface treatment controls the surface energy on the uneven pattern of the mold body 10. In the present embodiment, the surface treatment is, for example, a mold release process in which a mold release material as a surface modifier is applied. In this embodiment, in order to form a release layer in a desired divided region on the mold body 10, the release process is performed by applying a release material only to the desired divided region using, for example, an ink jet (hereinafter, IJ) method. Is done. Although it does not restrict | limit especially as a mold release material, A fluorine-type resin, a hydrocarbon type lubricant, a fluorine-type lubricant, a fluorine-type silane coupling agent, etc. can be used. Regarding the processing content of the surface treatment, the mold release processing conditions are appropriately changed according to the division to which the divided region belongs. That is, the processing content is determined depending on how the surface energy of each divided region is to be controlled. For example, in the present embodiment, the release material 2 capable of reducing the surface energy is applied to the third divided region R3 where the surface energy is desired to be lowest (FIG. 2a). Next, a release material 3 capable of lowering the surface energy is applied to the divided region R2 (FIG. 2b). In addition, when the surface energy in the state which is not surface-treated enters the range of the surface energy suitable for the division | segmentation of the division area, it is not necessary to perform surface treatment with respect to the division area. That is, in the present invention, it is important that a surface energy state suitable for each section is realized in each divided region regardless of the presence or absence of the surface treatment. In addition to changing the release material, the change of the release treatment condition includes change of the release time and the dilution degree of the release material.
<作用効果>
以下本発明の作用効果を説明する。
<Effect>
The effects of the present invention will be described below.
発明の課題において、モールドパターンが大きく異なるパターンサイズのパターンを含む場合には、レジストの充填性およびパターンの離型性の挙動がそれぞれのパターンサイズで大きく異なるため、これらのパターンサイズのレジストパターンを同時に形成することが困難である場合があることを指摘した。これは、モールド1の表面全体一様な条件で離型層を形成した場合には幅が大きい凹部でパターン欠陥が生じやすくなり、離型層を全く形成しない場合には幅が小さい凹部でパターン欠陥が生じやすくなるためである。 In the problem of the invention, when the mold pattern includes patterns of pattern sizes that are greatly different, the behavior of resist filling and pattern releasability varies greatly depending on the pattern size. It was pointed out that it may be difficult to form at the same time. This is because, when the release layer is formed under uniform conditions over the entire surface of the mold 1, pattern defects are likely to occur at the recesses having a large width, and when the release layer is not formed at all, the pattern is formed at the recesses having a small width. This is because defects tend to occur.
具体的には以下の通りである。図3は、パターン欠陥があるレジスト膜を示す概略断面図である。特に図3aは基板4上に塗布されたにレジスト5をモールド1によってインプリントした時の概略図であり、図3bはモールド1をレジスト5から剥離した時に生じ得るパターン欠陥を示す概略図である。離型層は一般的に離型力(レジストからモールドを剥離する際に必要な力)を低減するために表面エネルギーを下げる働きのある離型材料から構成される。しかしながら、凹部の表面エネルギーが下がることはモールド1とレジスト5との界面に働く表面張力も減少し、レジストをモールドパターンの凹部へ積極的に流動させる作用が抑制されることを意味する。この場合、幅が小さい凹部(nmサイズのパターン)では毛管現象によって凹部へ積極的に流動させる作用を確保することが可能であるが、幅が大きい凹部(umサイズ以上のパターン)ではそのような作用が弱まるため、インプリント時に凹部に気泡6が残り例えば未充填欠陥7aが生じやすくなる(図3aおよび図3b)。 Specifically, it is as follows. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a resist film having a pattern defect. In particular, FIG. 3a is a schematic view when the resist 5 is applied on the substrate 4 and imprinted by the mold 1, and FIG. 3b is a schematic view showing pattern defects that may occur when the mold 1 is peeled from the resist 5. . The release layer is generally composed of a release material that functions to lower the surface energy in order to reduce the release force (force required when peeling the mold from the resist). However, the reduction of the surface energy of the recess means that the surface tension acting on the interface between the mold 1 and the resist 5 is also reduced, and the action of positively flowing the resist to the recess of the mold pattern is suppressed. In this case, it is possible to ensure the action of positively flowing into the concave portion by capillary action in the concave portion having a small width (nm size pattern), but such a concave portion having a large width (pattern having a size of um size or more). Since the action is weakened, bubbles 6 remain in the recesses during imprinting, and for example, unfilled defects 7a are likely to occur (FIGS. 3a and 3b).
一方、離型層を形成しない場合、幅が小さい凹部において、モールドパターンの凹部における単位面積当たりの接触面積が大きくなってモールド1とレジスト5との間に働く相互作用が増大する。これにより、レジストがモールドパターンの凹部に残って欠損してしまったり(図3bの7b)、レジストパターンが引き延ばされたり(図3bの7c)、レジストパターンが折れ曲がったり(図3bの7d)して離型故障欠陥が生じやすくなる。 On the other hand, when the release layer is not formed, the contact area per unit area in the recess of the mold pattern is increased in the recess having a small width, and the interaction between the mold 1 and the resist 5 is increased. As a result, the resist remains in the recess of the mold pattern and is lost (7b in FIG. 3b), the resist pattern is extended (7c in FIG. 3b), or the resist pattern is bent (7d in FIG. 3b). As a result, a release failure defect is likely to occur.
この点、特許文献1では、レジストの充填性を向上させるために、モールドパターンの凹部の側面と底面に所定の離型層を形成し、凸部の上面には別の材料からなる離型層を形成することが開示され、パターンの側面および底部と、凸部とにおいて離型性が異なり、凸部から離型が開始するという利点が記載されている。しかしながら、凸部から離型が開始することは、レジストがモールドパターン内部に引っ張られることを意味しており、この場合、レジストパターンの寸法精度が低下したり、レジストパターンが破壊されたりしてしまう恐れがある。また、特許文献1では凹部ごとで見れば表面処理の内容は同一であるため、特許文献1の発明は、異なるパターンサイズのパターンを含むモールドパターンにおける問題を解決できるものではない。 In this regard, in Patent Document 1, in order to improve the filling property of the resist, a predetermined release layer is formed on the side surface and the bottom surface of the concave portion of the mold pattern, and the release layer made of another material is formed on the upper surface of the convex portion. And the advantage that the mold release property is different between the side surface and bottom portion of the pattern and the convex portion and the mold release starts from the convex portion is described. However, the release from the convex portion means that the resist is pulled inside the mold pattern, and in this case, the dimensional accuracy of the resist pattern is lowered or the resist pattern is destroyed. There is a fear. Further, in Patent Document 1, since the contents of the surface treatment are the same when viewed for each recess, the invention of Patent Document 1 cannot solve the problem of mold patterns including patterns having different pattern sizes.
一方、本発明では、幅が大きい区分に属する分割領域ほど凹部における表面エネルギーを高く設定することにより、幅が大きい区分に属する分割領域では、レジストをモールドパターンの凹部へ積極的に流動させる作用を確保しつつ、幅が小さい区分に属する分割領域では、モールド1とレジスト5との間に働く相互作用の増大を抑制することができる。つまり、本発明によれば、パターンサイズが異なるそれぞれの領域におけるレジストの充填性およびパターンの離型性の挙動を近づけることが可能となる。 On the other hand, in the present invention, by setting the surface energy in the concave portion higher in the divided region belonging to the section having a larger width, in the divided region belonging to the section having a larger width, the resist is actively flowed to the concave portion of the mold pattern. It is possible to suppress an increase in the interaction between the mold 1 and the resist 5 in the divided region belonging to the section having a small width while ensuring. In other words, according to the present invention, it is possible to bring the behavior of resist filling and pattern releasability close to each other in different pattern sizes.
以上より、本発明によれば、異なるパターンサイズを含むパターンを有するモールドを用いたナノインプリントにおいて、レジストパターンの欠陥の発生を低減することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the occurrence of resist pattern defects in nanoimprints using molds having patterns including different pattern sizes.
「ナノインプリント方法」
次にナノインプリント方法の実施形態について説明する。
"Nanoimprint method"
Next, an embodiment of the nanoimprint method will be described.
本実施形態のナノインプリント方法は、前述した実施形態のモールド1を用いて、ナノインプリント用基板上にレジストを塗布し、モールド1をナノインプリント用基板のレジストが塗布された面に押し付け、レジストを硬化させた後モールド1をレジストから離型するものである。 In the nanoimprint method of the present embodiment, using the mold 1 of the above-described embodiment, a resist is applied onto the nanoimprint substrate, the mold 1 is pressed against the surface of the nanoimprint substrate on which the resist is applied, and the resist is cured. The post mold 1 is released from the resist.
<インプリント用基板>
Siモールドに対しては、レジストへの露光を可能とするために石英基板が好ましい。石英基板は、光透過性を有し、厚さが0.3mm以上であれば、特に制限されることなく、目的に応じて適宜選択される。例えば、石英基板表面をシランカップリング剤で被覆したもの、レジストとの密着性を向上させるためのポリマーなどからなる有機物層を積層したもの、石英基板上にCr、W、Ti、Ni、Ag、Pt、Auなどからなる金属層を積層したもの、石英基板上にCrO2、WO2、TiO2などからなる金属酸化膜層を積層したもの、および、前記積層体の表面をシランカップリング剤で被覆したものなどが挙げられる。有機物層、金属層または金属酸化膜層の厚さは、通常30nm以下、好ましくは20nm以下にする。30nmを超えるとUV透過性が低下し、レジストの硬化不良が起こりやすいためである。
<Imprint substrate>
For the Si mold, a quartz substrate is preferable in order to enable exposure to a resist. The quartz substrate is appropriately selected according to the purpose without particular limitation as long as it has light transparency and a thickness of 0.3 mm or more. For example, a quartz substrate surface coated with a silane coupling agent, an organic layer made of a polymer for improving adhesion to a resist, and the like, Cr, W, Ti, Ni, Ag, A laminate of metal layers made of Pt, Au, etc., a laminate of metal oxide films made of CrO 2 , WO 2 , TiO 2 etc. on a quartz substrate, and the surface of the laminate with a silane coupling agent For example, a coated one. The thickness of the organic material layer, metal layer or metal oxide film layer is usually 30 nm or less, preferably 20 nm or less. This is because when the thickness exceeds 30 nm, the UV transmittance is lowered and the resist is hard to be cured.
一方、石英モールドに対する基板は、その形状、構造、大きさ、材質等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。形状としては、例えば、情報記録媒体である場合には、円板状である。構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。材料としては基板材料として公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、シリコン、ニッケル、アルミニウム、ガラス、樹脂、などが挙げられる。これらの基板材料は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。基板は、適宜合成したものであってもよいし、市販品を使用してもよい。また、表面をシランカップリング剤で被覆したものでも良い。基板の厚さとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.05mm以上が好ましく、0.1mm以上がより好ましい。基板の厚さが0.05mm未満であると、基板とモールドとの密着時に基板側に撓みが発生し、均一な密着状態を確保できない可能性がある。 On the other hand, the shape, structure, size, material and the like of the substrate for the quartz mold are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, in the case of an information recording medium, the shape is a disk shape. The structure may be a single layer structure or a laminated structure. The material can be appropriately selected from those known as substrate materials, and examples thereof include silicon, nickel, aluminum, glass, and resin. These board | substrate materials may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. The substrate may be appropriately synthesized or a commercially available product may be used. Moreover, what coat | covered the surface with the silane coupling agent may be used. There is no restriction | limiting in particular as thickness of a board | substrate, Although it can select suitably according to the objective, 0.05 mm or more is preferable and 0.1 mm or more is more preferable. If the thickness of the substrate is less than 0.05 mm, the substrate may be bent when the substrate and the mold are in close contact with each other, and a uniform contact state may not be ensured.
<レジスト>
レジストは、特に制限されるものではないが、本実施形態では例えば重合性化合物に、光重合開始剤(2質量%程度)、フッ素モノマー(0.1〜1質量%)を加えて調製されたレジストを用いることができる。レジスト中のフッ素モノマー有無で表面エネルギーが異なるが、フッ素が含まれている方が好ましい。
<Resist>
The resist is not particularly limited, but in this embodiment, for example, a photopolymerization initiator (about 2% by mass) and a fluorine monomer (0.1 to 1% by mass) are added to a polymerizable compound. A resist can be used. Although the surface energy differs depending on the presence or absence of the fluorine monomer in the resist, it is preferable that fluorine is contained.
<レジストの塗布方法>
レジスト塗布方法は、特に限定されず、スピンコート法など公知の方法を採用できる。また、インクジェット法やディスペンス法など所定の量の液滴を基板またはモールド上の所定の位置に配置できる方法を用いることもできる。
<Resist application method>
The resist coating method is not particularly limited, and a known method such as a spin coating method can be adopted. In addition, a method that can dispose a predetermined amount of droplets at a predetermined position on a substrate or a mold, such as an inkjet method or a dispensing method, can also be used.
基板上にレジストの液滴を配置する際は、所望の液滴量に応じてインクジェットプリンターまたはディスペンサーを使い分けても良い。例えば、液滴量が100nl未満の場合はインクジェットプリンターを用い、100nl以上の場合はディスペンサーを用いるなどの方法がある。 When disposing the resist droplets on the substrate, an ink jet printer or a dispenser may be used depending on the desired droplet amount. For example, there are methods such as using an ink jet printer when the amount of droplets is less than 100 nl, and using a dispenser when the amount is 100 nl or more.
<インプリント方法>
モールド1とレジストを接触させる前に、モールド1とナノインプリント用の基板間の雰囲気を減圧または真空雰囲気にすることで残留気体を低減することが好ましい。ただし、高真空雰囲気下では硬化前のレジストが揮発し、均一な膜厚を維持することが困難となる可能性がある。そこで、好ましくはモールド1と基板間の雰囲気を、He雰囲気または減圧He雰囲気にすることで残留気体を低減する方法を採用する。Heは石英基板を透過するため、取り込まれた残留気体(He)は徐々に減少する。Heの透過には時間を要すため減圧He雰囲気とすることがより好ましい。減圧雰囲気は、1〜90kPaであることが好ましく、1〜10kPaが特に好ましい。
<Imprint method>
Before bringing the mold 1 into contact with the resist, the residual gas is preferably reduced by reducing the atmosphere between the mold 1 and the nanoimprint substrate to a reduced pressure or vacuum atmosphere. However, in a high vacuum atmosphere, the resist before curing is volatilized and it may be difficult to maintain a uniform film thickness. Therefore, a method of reducing the residual gas is preferably adopted by setting the atmosphere between the mold 1 and the substrate to a He atmosphere or a reduced pressure He atmosphere. Since He permeates the quartz substrate, the trapped residual gas (He) gradually decreases. Since it takes time to permeate He, it is more preferable to use a reduced pressure He atmosphere. The reduced pressure atmosphere is preferably 1 to 90 kPa, and particularly preferably 1 to 10 kPa.
以上のように、本実施形態のナノインプリント法では本発明のモールドを用いているから、異なるパターンサイズを含むパターンを有するモールドを用いたナノインプリントにおいて、レジストパターンの欠陥の発生を低減することが可能となる。 As described above, since the mold of the present invention is used in the nanoimprint method of the present embodiment, it is possible to reduce the occurrence of resist pattern defects in nanoimprint using molds having patterns having different pattern sizes. Become.
「パターン化基板の製造方法」
次に、パターン化基板(例えばモールド複版)の製造方法の実施形態について説明する。本実施形態では、例えばシリコンモールドを原盤として、前述したナノインプリント方法を用いてモールドの複版が製造される。
"Method for manufacturing patterned substrate"
Next, an embodiment of a method for producing a patterned substrate (for example, a mold duplicate) will be described. In this embodiment, for example, using a silicon mold as a master, a duplicate of the mold is manufactured using the nanoimprint method described above.
まず、上記のナノインプリント方法を用いて、パターン転写されたレジスト膜を基板の一方の面に形成する。次に、パターン転写されたレジスト膜をマスクにして、ドライエッチングを行い、レジスト膜に形成された凹凸パターンに対応した凹凸パターンを基板上に形成して、所定のパターンを有する基板を得る。 First, using the nanoimprint method, a pattern-transferred resist film is formed on one surface of the substrate. Next, dry etching is performed using the resist film having the pattern transferred as a mask to form a concavo-convex pattern corresponding to the concavo-convex pattern formed on the resist film on the substrate to obtain a substrate having a predetermined pattern.
一方、基板が積層構造を有しており表面上に金属層を含む場合には、レジスト膜をマスクにして、ドライエッチングを行い、レジスト膜に形成された凹凸パターンに対応した凹凸パターンを当該金属層に形成し、その金属薄層をエッチストップ層にして基板にさらにドライエッチングを行い、凹凸パターンを基板上に形成して、所定のパターンを有する基板を得る。 On the other hand, when the substrate has a laminated structure and includes a metal layer on the surface, dry etching is performed using the resist film as a mask, and the concavo-convex pattern corresponding to the concavo-convex pattern formed on the resist film is applied to the metal. Then, the substrate is further dry-etched using the metal thin layer as an etch stop layer to form a concavo-convex pattern on the substrate to obtain a substrate having a predetermined pattern.
ドライエッチングとしては、基板に凹凸パターンを形成できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、イオンミリング法、反応性イオンエッチング(RIE)、スパッタエッチング、などが挙げられる。これらの中でも、イオンミリング法、RIEが特に好ましい。 The dry etching is not particularly limited as long as it can form a concavo-convex pattern on the substrate, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, ion milling, reactive ion etching (RIE), sputter etching, etc. Is mentioned. Among these, ion milling and RIE are particularly preferable.
イオンミリング法は、イオンビームエッチングとも言われ、イオン源にArなどの不活性ガスを導入し、イオンを生成する。これを、グリッドを通して加速させ、試料基板に衝突させてエッチングするものである。イオン源としては、カウフマン型、高周波型、電子衝撃型、デュオプラズマトロン型、フリーマン型、ECR(電子サイクロトロン共鳴)型などが挙げられる。 The ion milling method is also called ion beam etching and introduces an inert gas such as Ar into an ion source to generate ions. This is accelerated through the grid, and collides with the sample substrate for etching. Examples of the ion source include a Kaufman type, a high frequency type, an electron impact type, a duoplasmatron type, a Freeman type, an ECR (electron cyclotron resonance) type, and the like.
イオンミリング法におけるプロセスガスとしては、Arガス、RIEのエッチャントとしては、フッ素系ガスや塩素系ガスを用いることができる。 Ar gas can be used as a process gas in the ion milling method, and fluorine-based gas or chlorine-based gas can be used as an etchant for RIE.
以上のように、本発明のパターン化基板の製造方法によれば、未充填欠陥の発生が低減されたレジスト膜をマスクとして基板のエッチングをしているから、パターン欠陥の発生が低減されて効率よくパターン化基板を製造することができる。この結果、パターン化基板の製造において生産性を向上させることが可能となる。 As described above, according to the method for manufacturing a patterned substrate of the present invention, since the substrate is etched using the resist film in which the occurrence of unfilled defects is reduced as a mask, the occurrence of pattern defects is reduced and the efficiency is increased. Well patterned substrates can be manufactured. As a result, productivity can be improved in the manufacture of the patterned substrate.
本発明に係るマスターモールドの製造方法の実施例を以下に示す。 Examples of the method for producing a master mold according to the present invention are shown below.
<実施例>
まず、インプリント用のモールドの基となる基板として、縦・横6インチ、板厚みが0.25インチの合成石英基板を用意した。次に、シリコンウェハに、ポジ型電子線レジスト(ZEP520/日本ゼオン株式会社製)を100nm厚コートし、電子線描画装置(日本電子株式会社製)を用いて、ドーズ量を20μC/cm2で描画し、現像によりレジストパターンを形成した。
<Example>
First, a synthetic quartz substrate having a length and width of 6 inches and a plate thickness of 0.25 inches was prepared as a base substrate for an imprint mold. Next, a positive electron beam resist (ZEP520 / manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) is coated to a thickness of 100 nm on the silicon wafer, and the dose is 20 μC / cm 2 using an electron beam drawing apparatus (manufactured by JEOL Ltd.). A resist pattern was formed by drawing and developing.
次に、ICPドライエッチング装置を用いた異方性ドライエッチングによって、石英基板をエッチングすることで、凹凸パターンを形成した。異方性エッチングの条件は、CHF3流量20sccm、CF4流量20sccm、Ar流量80sccm、圧力2Pa、ICPパワー300W、RIEパワー50Wとした。次に、O2プラズマアッシング(条件:O2流量500sccm、圧力30Pa、RFパワー1000W)によってレジストを剥離し、石英モールドを製造した。モールドパターンは、幅が異なる凹部を含むライン&スペースパターンであり、パターン領域には、凹部の線幅が25nmの分割領域、凹部の線幅が500nmの分割領域および凹部の線幅が1000nmの分割領域を形成した。 Next, the concavo-convex pattern was formed by etching the quartz substrate by anisotropic dry etching using an ICP dry etching apparatus. The anisotropic etching conditions were as follows: CHF3 flow rate 20 sccm, CF4 flow rate 20 sccm, Ar flow rate 80 sccm, pressure 2 Pa, ICP power 300 W, and RIE power 50 W. Next, the resist was peeled off by O 2 plasma ashing (conditions: O 2 flow rate 500 sccm, pressure 30 Pa, RF power 1000 W) to manufacture a quartz mold. The mold pattern is a line & space pattern including recesses having different widths. The pattern region includes a split region having a recess width of 25 nm, a split region having a recess line width of 500 nm, and a split region having a recess width of 1000 nm. A region was formed.
続いて、線幅25nmと500nmの分割領域の表面のみに離型処理を施し離型層を成膜した。離型材料にはダイキン工業株式会社製のデュラサーフ(登録商標)HD−1101Zを使用した。IJ塗布にはFUJIFILM Dimatix社製のインクジェットプリンターDMP2831を使用した。線幅25nmの分割領域に対しては、離型材料をIJヘッドに充填し、石英モールドの所望の分割領域に吐出し、毛管現象を利用して離型材料でパターン表面を覆いつくした。その後、三井・デュポンフロロケミカル株式会社製のバートレル(登録商標)XF−UPに浸漬速度15mm/sec、引き上げ速度5mm/secの条件でリンス処理し、離型処理を終了した。また、線幅500nmの分割領域に対しては、離型材料をオプツール(登録商標)HD−ZVで50%濃度に希釈したものを使用し、線幅25nmの時と同様に処理をして離型層を形成した。線幅1000nmパターン部分については離型処理を行わなかった。 Subsequently, a release process was performed only on the surfaces of the divided regions having a line width of 25 nm and a 500 nm to form a release layer. Durasurf (registered trademark) HD-1101Z manufactured by Daikin Industries, Ltd. was used as the release material. For IJ application, an inkjet printer DMP2831 manufactured by FUJIFILM Dimatix was used. For the divided region having a line width of 25 nm, the mold release material was filled in the IJ head, discharged to the desired divided region of the quartz mold, and the pattern surface was covered with the mold release material using capillary action. Thereafter, a rinsing process was performed on a Bertrell (registered trademark) XF-UP manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemical Co., Ltd. under conditions of an immersion speed of 15 mm / sec and a lifting speed of 5 mm / sec, and the mold release process was completed. For the divided region with a line width of 500 nm, a release material diluted with OPTOOL (registered trademark) HD-ZV to a concentration of 50% is used and processed in the same manner as when the line width is 25 nm. A mold layer was formed. The mold release process was not performed on the pattern portion having a line width of 1000 nm.
以上の工程により、一部の分割領域上にのみ離型層を有する石英モールドを製造した。 Through the above steps, a quartz mold having a release layer only on a part of the divided regions was manufactured.
それぞれの分割領域における表面エネルギーを測定した結果、下記表1のようになった。なお、測定には、協和界面科学株式会社製のDM−501を使用した。 As a result of measuring the surface energy in each divided region, it was as shown in Table 1 below. In addition, Kyowa Interface Science Co., Ltd. DM-501 was used for the measurement.
<比較例1>
離型処理方法として浸漬塗布を実施したこと以外は実施例1と同様にして石英モールドを製造した。具体的な浸漬方法は下記の通りである。離型材料としてデュラサーフ(登録商標)HD−1101Zをオプツール(登録商標)HD−ZVで25%濃度に希釈した。そして、石英モールドに対して、離型材料に浸漬速度15mm/sec、浸漬時間2時間、引き上げ速度5mm/secの条件で浸漬塗布を実施した。その後、実施例1と同様にリンス処理を行った。
<Comparative Example 1>
A quartz mold was produced in the same manner as in Example 1 except that the dip coating was performed as a mold release treatment method. The specific immersion method is as follows. As a release material, Durasurf (registered trademark) HD-1101Z was diluted with Optool (registered trademark) HD-ZV to a concentration of 25%. The quartz mold was subjected to dip coating on the release material under the conditions of a dip speed of 15 mm / sec, a dip time of 2 hours, and a pulling speed of 5 mm / sec. Then, the rinse process was performed like Example 1. FIG.
それぞれの分割領域における表面エネルギーを測定した結果、下記表2のようになった。 As a result of measuring the surface energy in each divided region, it was as shown in Table 2 below.
<比較例2>
離型処理方法としてIJ塗布方法を用いて、離型材料としてのデュラサーフ(登録商標)HD−1101Zをオプツール(登録商標)HD−ZVで50%濃度に希釈したものをパターン全面に塗布して離型層を形成したこと以外は、実施例1の場合と同様にして石英モールドを製造した。
<Comparative example 2>
Using the IJ coating method as a mold release treatment method, Durasurf (registered trademark) HD-1101Z as a mold release material diluted to 50% concentration with OPTOOL (registered trademark) HD-ZV was applied to the entire pattern surface. A quartz mold was produced in the same manner as in Example 1 except that the release layer was formed.
それぞれの分割領域における表面エネルギーを測定した結果、下記表3のようになった。 As a result of measuring the surface energy in each divided region, it was as shown in Table 3 below.
<比較例3>
離型処理を一切行わないこと以外は実施例1と同様にして石英モールドを製造した。
<Comparative Example 3>
A quartz mold was manufactured in the same manner as in Example 1 except that no mold release treatment was performed.
それぞれの分割領域における表面エネルギーを測定した結果、下記表4のようになった。 As a result of measuring the surface energy in each divided region, it was as shown in Table 4 below.
<評価法>
実施例および比較例のそれぞれで製造した石英モールドを用いて、それぞれのモールドパターンに対し「レジスト充填性」および「パターン離型性」の項目について評価を行って、それらの評価結果に基づいて総合的な判断を行った。
<Evaluation method>
Using the quartz molds manufactured in each of the examples and comparative examples, the items of “resist filling” and “pattern releasability” are evaluated for each mold pattern, and comprehensively based on the evaluation results Judgment was made.
レジスト充填性の評価は、UVで硬化した後に、モールドを離型しない状態での断面形状を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することにより実施した。すべてのモールドパターンの凹部にレジストが充填されている場合レジスト充填性は良好(○)と評価し、例えば図3aに示すように未充填部分があった場合レジスト充填性は不良(×)と評価した。 The resist filling property was evaluated by observing the cross-sectional shape of the mold without releasing the mold with a scanning electron microscope (SEM) after curing with UV. When the resists are filled in the recesses of all the mold patterns, the resist filling property is evaluated as good (◯). For example, when there is an unfilled portion as shown in FIG. 3a, the resist filling property is evaluated as poor (×). did.
パターン離型性の評価は、モールドを離型した後のレジストパターンの形状を原子間力顕微鏡(AFM)またはSEMで観察することにより実施した。レジストパターンに欠陥がなかった場合パターン離型性は良好(○)と評価し、例えば図3bに示すようにレジストパターンに欠陥があった場合パターン離型性は不良(×)と評価した。 The evaluation of pattern releasability was performed by observing the shape of the resist pattern after releasing the mold with an atomic force microscope (AFM) or SEM. When there was no defect in the resist pattern, the pattern releasability was evaluated as good (◯). For example, when the resist pattern was defective as shown in FIG. 3B, the pattern releasability was evaluated as poor (×).
そして、総合判断においては上記2つの項目の評価を踏まえて、全てのパターンサイズ(分割領域)において、「レジスト充填性」および「パターン離型性」のいずれの項目も良好(○)である場合、総合的に良好(○)であると判断し、それ以外の場合総合的に不良(×)と判断した。 And in the overall judgment, based on the evaluation of the above two items, when all items of “resist filling property” and “pattern releasability” are good (◯) in all pattern sizes (divided regions) In general, it was judged as being good (O), and in other cases, it was judged as being overall poor (X).
<結果>
下記表5は、実施例および比較例についての個別の評価結果及びこれらに基づいた総合判断の結果を示す。実施例で製造したモールドを用いてナノインプリントを実施したところ、線幅25nm、500nm、1000nmのすべての分割領域において欠陥なく、かつモールドパターンを正確に反転した形状となり良好な結果となった。
<Result>
Table 5 below shows the individual evaluation results for the examples and comparative examples, and the results of comprehensive judgment based on them. When nanoimprinting was performed using the mold manufactured in the example, there was no defect in all the divided regions having a line width of 25 nm, 500 nm, and 1000 nm, and the shape was accurately reversed, and good results were obtained.
一方、比較例1で製造したモールドを用いてナノインプリントを実施したところ、線幅25nmに係る分割領域のレジストパターンの形状は、モールドパターンを反転した形状となり良好であった。しかしながら、500nm、1000nmに係る分割領域では一部でレジストがモールドパターンに充填されていない部分があった。 On the other hand, when nanoimprinting was performed using the mold manufactured in Comparative Example 1, the shape of the resist pattern in the divided region having a line width of 25 nm was favorable because the mold pattern was inverted. However, in the divided regions related to 500 nm and 1000 nm, there was a part where the resist was not filled in the mold pattern.
比較例2で製造したモールドを用いてナノインプリントを実施したところ、線幅500nmに係る分割領域のパターン形状は、モールドパターンを反転した形状となり良好であった。しかしながら、線幅25nmに係る分割領域ではレジストパターンの一部が欠損していた。また、線幅1000nmに係る分割領域では一部でレジストがモールドパターンに充填されていない部分があった。 When nanoimprinting was performed using the mold manufactured in Comparative Example 2, the pattern shape of the divided region having a line width of 500 nm was favorable because the mold pattern was inverted. However, a part of the resist pattern was missing in the divided region having a line width of 25 nm. In addition, in the divided region relating to the line width of 1000 nm, there was a portion where the resist was not filled in the mold pattern.
比較例3で製造したモールドを用いてナノインプリントを実施したところ、線幅1000nmに係る分割領域のパターン形状は、モールドパターンを反転した形状となり良好であった。しかしながら、線幅25nmまたは線幅500nmに係る分割領域ではレジストパターンの一部が欠損していた。 When nanoimprinting was performed using the mold manufactured in Comparative Example 3, the pattern shape of the divided region having a line width of 1000 nm was favorable because the mold pattern was inverted. However, a part of the resist pattern was missing in the divided region having a line width of 25 nm or a line width of 500 nm.
この結果、本発明のモールドを使用することで、複数のパターンサイズが1つのモールドパターン内に存在していても、レジストパターンの欠陥の発生を低減することが立証された。 As a result, it was proved that the use of the mold of the present invention reduces the occurrence of resist pattern defects even when a plurality of pattern sizes exist in one mold pattern.
本発明のインプリント用モールドは、特定のインプリント法に限定されず、熱可塑性樹脂にパターン転写する熱インプリント法、光硬化性樹脂にパターン転写する光インプリント法、熱や光を必要としないHSQ(Hydrogen Silses Quioxane)にパターン転写する室温インプリント法、ゲル状のガラス材料にパターン転写するゾルゲルインプリント法、金属やガラスへ直接パターン転写する直接インプリント法等にも適用することができる。 The mold for imprinting of the present invention is not limited to a specific imprinting method, and requires a thermal imprinting method for pattern transfer to a thermoplastic resin, a photoimprinting method for pattern transfer to a photocurable resin, and heat and light. It can also be applied to room temperature imprint methods that transfer patterns to HSQ (Hydrogen Silses Quioxane), sol-gel imprint methods that transfer patterns to gel-like glass materials, and direct imprint methods that transfer patterns directly to metal or glass. .
1 モールド
2、3 離型材料
4 基板
5 レジスト
6 気泡
10 モールド本体
R パターン領域
R1、R2、R3 分割領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mold 2, 3 Release material 4 Board | substrate 5 Resist 6 Bubble 10 Mold main body R Pattern area | region R1, R2, R3 Division | segmentation area | region
Claims (12)
前記凹凸パターンが形成されたパターン領域の分割領域であって前記凹部の幅についての所定区分に応じて分割された分割領域に関して、幅が大きい区分に属する前記分割領域ほど前記凹部における表面エネルギーが高いことを特徴とするモールド。 In the mold for nano-imprint in which a fine uneven pattern including a plurality of recesses having different widths is formed on the surface,
With respect to the divided region that is a divided region of the pattern region in which the uneven pattern is formed and is divided according to a predetermined division with respect to the width of the concave portion, the divided region belonging to the larger width portion has a higher surface energy in the concave portion. A mold characterized by that.
前記凹部の幅が250nm以上750nm未満である区分に属する前記分割領域における前記表面エネルギーが20mJ/mm2以上40mJ/mm2未満であり、
前記凹部の幅が750nm以上である区分に属する前記分割領域における前記表面エネルギーが40mJ/mm2以上であることを特徴とする請求項1に記載のモールド。 The surface energy in the divided region belonging to the section where the width of the recess is less than 250 nm is less than 20 mJ / mm 2 ;
The surface energy of the divided regions where the width of the recess in segments less than 750nm or 250nm is less than 20 mJ / mm 2 or more 40 mJ / mm 2,
The mold according to claim 1, wherein the surface energy in the divided region belonging to the section in which the width of the concave portion is 750 nm or more is 40 mJ / mm 2 or more.
幅が異なる複数の凹部を含む微細な凹凸パターンが表面に形成されたモールド本体を用意し、
前記凹凸パターンが形成されたパターン領域の分割領域であって前記凹部の幅についての所定区分に応じて分割された分割領域に関して、幅が大きい区分に属する前記分割領域ほど前記凹部における表面エネルギーが高くなるように、前記分割領域ごとに該分割領域が属する区分に応じた処理内容で、前記パターン領域の少なくとも一部の領域に表面処理を行うことを特徴とするモールドの製造方法。 In a method for producing a mold for nanoimprinting,
Prepare a mold body with a fine concavo-convex pattern that includes a plurality of recesses with different widths on the surface,
With respect to the divided area of the pattern area where the uneven pattern is formed and divided according to a predetermined section with respect to the width of the recess, the divided area belonging to the section with a larger width has a higher surface energy in the recess. As described above, a method for manufacturing a mold is characterized in that surface treatment is performed on at least a part of the pattern region with the processing content corresponding to the division to which the divided region belongs for each divided region.
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