JP2007220797A - Nanoimprint lithography method - Google Patents

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Tomohisa Goto
智久 五藤
Katsumi Maeda
勝美 前田
Etsuo Hasegawa
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel nanoimprint lithography method which prevents the existence of a residual film of polymer as a material onto which a pattern is to be transferred on a transferred pattern, and can easily separate a mold and the material onto which a pattern is to be transferred. <P>SOLUTION: In the nanoimprint lithography method, the mold is brought into close contact with a substrate coated with the material onto which a pattern is to be transferred to transfer a concave and convex pattern of the mold onto a layer of the material onto which a pattern is to be transferred. The material onto which a pattern is to be transferred is a material containing depolymerization polymer. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板表面にナノサイズのパターンを形成できるナノインプリントリソグラフィ方法に関する。   The present invention relates to a nanoimprint lithography method capable of forming a nanosize pattern on a substrate surface.

半導体製造分野のリソグラフィ技術として、S.Y.Chouらによって開示された、流体の排出を基本原理とする、ナノインプリント方式(非特許文献1)は、シンプルなプロセスで高解像度が達成され、また環境にも優しいという特徴のため次世代半導体の微細加工技術として注目されている。   As a lithography technology in the field of semiconductor manufacturing, S. Y. The nanoimprint method (Non-Patent Document 1) disclosed by Chou et al. Based on fluid discharge as a basic principle achieves high resolution with a simple process and is also environmentally friendly. It is attracting attention as a processing technology.

ナノインプリント方式では、シリコンウエハやガラス基板上に形成された被転写材料の薄膜に微細な凹凸が形成されたモールドを押し付けることにより、モールドの凸部の流体が排除され凹部に移動しパターン形状が形成される。   In the nanoimprint method, pressing the mold with fine irregularities formed on the thin film of the material to be transferred formed on the silicon wafer or glass substrate eliminates the fluid at the convex part of the mold and moves it to the concave part to form a pattern shape. Is done.

方式としては、熱を利用する熱ナノインプリント方式と、光を利用する光ナノインプリント方式がある。   As a method, there are a thermal nanoimprint method using heat and an optical nanoimprint method using light.

熱ナノインプリント方式は、ホットエンボス技術や射出成形技術と呼ばれる高分子加工技術をナノレベルの微細加工に応用したものである。   The thermal nanoimprint method is an application of polymer processing technology called hot embossing technology or injection molding technology to nano-level microfabrication.

S.Y.Chouらのナノインプリント方式は、この熱インプリント方式である。一般に、この方式では被転写材料として、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂が利用されている。   S. Y. The nanoimprint method of Chou et al. Is this thermal imprint method. In general, in this method, a thermoplastic resin such as polymethyl methacrylate, polycarbonate, or polystyrene is used as a material to be transferred.

熱ナノインプリント方式では、これらの被転写材料のガラス転移点以上でインプリント処理を行うため、200℃程度の高温が得られるヒーターが必要となる。   In the thermal nanoimprint system, since the imprint process is performed above the glass transition point of these materials to be transferred, a heater capable of obtaining a high temperature of about 200 ° C. is required.

また、モールドとしては、シリコン、石英等が利用されている。これらのモールドは基本的には硬い材質が選択されている。   As the mold, silicon, quartz or the like is used. For these molds, a hard material is basically selected.

一方、J.Haismaらによって開発された光ナノインプリント方式(非特許文献2)は、光で化学反応が起こり硬化する光硬化性樹脂を被転写材料としている。なお、光源としては、通常、紫外光が利用されている。この光ナノインプリント方式は反応速度が速いため、熱ナノインプリント方式よりもプロセスが短時間で終了するという利点がある。   On the other hand, J.H. The photo nanoimprint method (Non-patent Document 2) developed by Haisma et al. Uses a photo-curing resin that undergoes a chemical reaction by light and cures as a material to be transferred. In general, ultraviolet light is used as the light source. Since this optical nanoimprint method has a high reaction rate, it has an advantage that the process can be completed in a shorter time than the thermal nanoimprint method.

光ナノインプリント方式では、パターンの形成を紫外線照射のみで行うことが可能となるため、熱ナノインプリントプロセスに比べ温度による寸法精度の低下を防ぐことができるという利点がある。   Since the optical nanoimprint method can form a pattern only by ultraviolet irradiation, there is an advantage that a decrease in dimensional accuracy due to temperature can be prevented as compared with a thermal nanoimprint process.

しかしながら、これらのナノインプリント技術は以下のような問題を有しており、技術的には未完成と言わざるを得ない。   However, these nanoimprint technologies have the following problems and must be technically incomplete.

第一の点は、大きなパターンに対応できないということである。これは、ナノインプリント方式が粘性流体の体積排除を基本原理としていることに起因している。   The first point is that it cannot handle large patterns. This is due to the fact that the nanoimprint system is based on the volume exclusion of viscous fluid.

第二の点は、直接、基板をエッチングできないということである。これは、転写後のパターンに必ず残膜が存在することに起因している。   The second point is that the substrate cannot be etched directly. This is because a residual film always exists in the pattern after transfer.

第三の点は、モールドが汚染されやすく、汚染はパターンの欠陥の原因となるということである。これは、被転写材料とモールドの剥離が難しいことに起因している。特に、光インプリント方式の被転写材料として利用される光硬化性樹脂はモールドとの接着性は一般的に高いことがよく知られている。
S.Y.Chou、P.R.Krauss and P.J.Renstron、Appl.Phys.Lett.、67(21)、3114(1995) J.Haisma、M.Verheijen、K.Van der Heuvel and J.Van den Berg、J.Vac.Sci.&Technol. B、14(6)4124(1996)
The third point is that the mold is easily contaminated, and the contamination causes pattern defects. This is because it is difficult to separate the material to be transferred from the mold. In particular, it is well known that a photo-curable resin used as a material to be transferred in the photo-imprint method generally has high adhesion to a mold.
S. Y. Chou, P.A. R. Krauss and P.M. J. et al. Renstron, Appl. Phys. Lett. , 67 (21), 3114 (1995) J. et al. Haisma, M .; Verheijen, K.M. Van der Heuvel and J.M. Van den Berg, J.A. Vac. Sci. & Technol. B, 14 (6) 4124 (1996)

したがって、本発明の課題は、上述したナノインプリント技術における複数の欠点及び問題を解消したナノインプリントリソグラフィ方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a nanoimprint lithography method that solves the above-described disadvantages and problems in the nanoimprint technology.

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討し、被転写材料として解重合性ポリマーを含む材料を用いると、モールドを密着させ、密着部の解重合性ポリマーを解重合反応により低分子化することにより、密着部の被転写材料コート層がきれいに除去されることを見出し、本発明に到達した。   The present inventors have intensively studied to solve the above problems, and when a material containing a depolymerizable polymer is used as a material to be transferred, the mold is brought into close contact, and the depolymerizable polymer in the adhesion portion is reduced by a depolymerization reaction. As a result, it was found that the transfer material coating layer in the close contact portion was removed cleanly, and the present invention was achieved.

すなわち、本発明は、被転写材料をコートした基板にモールドを密着させて、モールドの凹凸パターンを被転写材料層に転写するナノインプリントリソグラフィ方法において、該被転写材料が解重合性ポリマーを含む材料であることを特徴するナノインプリントリソグラフィ方法である。   That is, the present invention relates to a nanoimprint lithography method in which a mold is brought into close contact with a substrate coated with a transfer material, and the uneven pattern of the mold is transferred to the transfer material layer, and the transfer material is a material containing a depolymerizable polymer. It is a nanoimprint lithography method characterized by being.

また、本発明は、解重合性ポリマーが、酸の存在下で解重合を起こすものである上記ナノインプリントリソグラフィ方法である。   The present invention is also the above-described nanoimprint lithography method, wherein the depolymerizable polymer causes depolymerization in the presence of an acid.

そして、本発明は、酸発生材料を含有する解重合性ポリマーを含む材料を基板表面にコートする工程、モールドを加熱する工程、加熱したモールドの凸部を基板上にコートされた酸発生材料を含有する解重合性ポリマーを含む材料と密着させる工程、密着したモールド凸部の熱で酸発生材料を熱分解して酸を発生させる工程及び発生した酸で解重合性ポリマーを解重合させ、モールド凸部との密着部の解重合性ポリマーを含む材料を除去する工程を少なくとも有する上記ナノインプリントリソグラフィ方法である。   The present invention also includes a step of coating a substrate surface with a material containing a depolymerizable polymer containing an acid generating material, a step of heating the mold, and an acid generating material coated on the substrate with the convex portions of the heated mold. The step of closely adhering to the material containing the depolymerizable polymer to be contained, the step of thermally decomposing the acid generating material by the heat of the closely attached mold convexes, and the step of depolymerizing the depolymerizable polymer with the generated acid It is the said nanoimprint lithography method which has at least the process of removing the material containing the depolymerizable polymer of the contact | adherence part with a convex part.

さらに、本発明は、解重合性ポリマーを含む材料を基板表面にコートする工程、凸部表面に酸性部を有するモールドと基板上にコートされた解重合性ポリマーを含む材料とを密着させる工程及び密着したモールド凸部表面の酸性部の酸で解重合性ポリマーを解重合させ、モールド凸部との密着部の解重合性ポリマーを含む材料を除去する工程を少なくとも有する上記ナノインプリントリソグラフィ方法である。   Furthermore, the present invention includes a step of coating a substrate surface with a material containing a depolymerizable polymer, a step of closely adhering a mold having an acidic part on the surface of a convex portion and a material containing a depolymerizable polymer coated on the substrate, and The nanoimprint lithography method having at least a step of depolymerizing a depolymerizable polymer with an acid in an acidic portion on the surface of a mold convex portion that is in close contact, and removing a material containing the depolymerizable polymer in the adhesive portion with the mold convex portion.

本発明によれば、上述の課題を全て解決でき、高解像のパターンを再現性良く得ることが可能となる。   According to the present invention, all the above-mentioned problems can be solved, and a high-resolution pattern can be obtained with good reproducibility.

すなわち、第一の効果は、解重合性ポリマーを解重合させて固体状の解重合性ポリマーを含む材料を分解除去することで大きなパターンにも対応できる。   That is, the first effect can be applied to a large pattern by depolymerizing the depolymerizable polymer to decompose and remove the material containing the solid depolymerizable polymer.

第二の効果は、解重合性ポリマーを含む材料を分解除去してパターンを形成していくため、モールドを基板近傍まで近づけることが可能となり、転写後のパターンに被転写材料である解重合性ポリマーの残膜を形成させることがない。したがって、インプリントの後に基板を直接エッチングすることが可能となる。   The second effect is that the material containing the depolymerizable polymer is decomposed and removed to form the pattern, making it possible to bring the mold closer to the substrate, and the depolymerized material that is the transferred material to the transferred pattern. No polymer residue film is formed. Therefore, it is possible to directly etch the substrate after imprinting.

第三の効果は、モールドが密着した部分の解重合性ポリマーを含む材料を分解除去するので、モールド(固体)表面全体が固体である解重合性ポリマーにモールドが密着することがないため、モールドを被転写材料から容易に剥離することが可能である。また、インプリントによりモールドが汚染された場合でも、付着した物質は解重合性ポリマーを含む材料の分解で発生した低分子物質であるため、容易にモールドから除去することが可能であり、欠陥の発現を抑制することができる。   The third effect is that the mold does not adhere to the depolymerizable polymer whose entire surface of the mold (solid) is solid because the material containing the depolymerizable polymer in the part where the mold is in close contact is decomposed and removed. Can be easily peeled off from the material to be transferred. Even if the mold is contaminated by imprinting, the adhered substance is a low-molecular substance generated by the decomposition of the material containing the depolymerizable polymer, so it can be easily removed from the mold, Expression can be suppressed.

本発明の上記の目的、特徴及び利点を明確にすべく、添付した図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳述する。   In order to clarify the above objects, features and advantages of the present invention, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本発明のナノインプラントリソグラフィ方法は、被転写材料をコートした基板とモールドとを互いに密着させ、モールドの凹凸パターンを被転写材料へ転写することを特徴とするナノインプリントリソグラフィ方法であって、被転写材料として、解重合性ポリマーを含む材料を使用する点に特徴がある。なお、「解重合性ポリマーを含む材料」とは、解重合性ポリマーに種々の副成分が配されている材料、及び、解重合性ポリマーのみで構成されている材料を意味する。   The nanoimplant lithography method of the present invention is a nanoimprint lithography method characterized in that a substrate coated with a transfer material and a mold are brought into close contact with each other, and a concavo-convex pattern of the mold is transferred to the transfer material. Is characterized in that a material containing a depolymerizable polymer is used. The “material containing a depolymerizable polymer” means a material in which various subcomponents are arranged in the depolymerizable polymer and a material composed only of the depolymerizable polymer.

「解重合性ポリマー」とは、具体的には、熱、酸、光等で構成単量体にまで分解する(解重合する)ポリマーのことであり、本発明では、酸により解重合するものが好ましい。   The “depolymerizable polymer” specifically refers to a polymer that decomposes (depolymerizes) into constituent monomers with heat, acid, light, etc., and in the present invention, depolymerizes with an acid. Is preferred.

本発明のナノインプリントリソグラフィ方法では、被転写材料をインプラント処理に際して除去する方法として、モールド側を加熱することにより行なうが、被転写部材に熱により分解して酸を発生する酸発生材料を含ませて置く形態(第一の形態)及びモールドの被転写材料と接触する面に酸性部を形成した形態(第二の形態)を好ましいものとして示すことができる。   In the nanoimprint lithography method of the present invention, as a method for removing the material to be transferred at the time of implanting, the mold side is heated by adding an acid generating material that decomposes by heat to generate an acid. The form (first form) to be placed and the form (second form) in which an acidic part is formed on the surface of the mold that contacts the material to be transferred can be shown as preferable.

なお、本発明のナノインプリントリソグラフィ方法では、少なくとも次の二つの条件を満たしている必要がある。
(1)被転写材料が解重合性ポリマーを含む材料であること。
(2)解重合性ポリマーを含む材料を解重合させるために、酸(含む酸発生材料)と熱を利用すること。
In the nanoimprint lithography method of the present invention, at least the following two conditions must be satisfied.
(1) The material to be transferred is a material containing a depolymerizable polymer.
(2) Utilizing an acid (containing an acid generating material) and heat in order to depolymerize a material containing a depolymerizable polymer.

(第一の形態)
第一の形態では、本発明のナノインプリントリソグラフィ方法において、被転写材料が少なくとも解重合性ポリマー及び酸発生材料から構成されている。詳しくは、解重合性ポリマー中に酸発生材料が分散している。
(First form)
In the first aspect, in the nanoimprint lithography method of the present invention, the material to be transferred is composed of at least a depolymerizable polymer and an acid generating material. Specifically, the acid generating material is dispersed in the depolymerizable polymer.

本発明の第一の形態のプロセスの概略を図1に示す。   An outline of the process of the first embodiment of the present invention is shown in FIG.

図1(a)では、基板20、該基板20上に形成された被転写材料層50及びモールド10を具備し、被転写材料層50は酸発生材料40を含有した解重合性ポリマー30から構成されている。モールド10は基板20の被転写材料層50が形成された面側に配置されている。   In FIG. 1A, a substrate 20, a transfer material layer 50 formed on the substrate 20, and a mold 10 are provided. The transfer material layer 50 includes a depolymerizable polymer 30 containing an acid generating material 40. Has been. The mold 10 is disposed on the side of the substrate 20 on which the transfer material layer 50 is formed.

なお、酸発生材料及び解重合性ポリマーを含む被転写材料を基板表面にコートする方法としては、ポリマーを基板にコートする公知の手法が利用できるが、コートする際には酸発生材料の熱分解温度よりも低い温度で行われることが必要である。   As a method for coating the substrate surface with a material to be transferred containing an acid generating material and a depolymerizable polymer, a known technique for coating the substrate with a polymer can be used. It is necessary to be performed at a temperature lower than the temperature.

例えば、スピンコート法で被転写材料を基板20にコートする場合、被転写材料を溶剤に溶解させて被転写材料の溶液を作製する際の温度及びその被転写材料の溶液をスピンコート法でコートした後の溶媒を乾燥除去する温度が酸発生材料の熱分解温度よりも低い温度である。   For example, when the transfer material is coated on the substrate 20 by the spin coating method, the temperature at which the transfer material is dissolved in a solvent to prepare a solution of the transfer material and the solution of the transfer material are coated by the spin coating method. The temperature at which the solvent after drying is removed is lower than the thermal decomposition temperature of the acid generating material.

本発明における基板としては、公知のものを利用することができる。例えば、シリコン基板、ガラス基板等がある。また、基板は単一の材質である必要はなく、複数の材質で構成されていても構わない。   A well-known thing can be utilized as a board | substrate in this invention. For example, there are a silicon substrate and a glass substrate. Further, the substrate does not need to be made of a single material, and may be made of a plurality of materials.

図1(b)は、モールド10を被転写材料層50に密着させて、インプリントを行う工程を示している。   FIG. 1B shows a process of imprinting the mold 10 in close contact with the transfer material layer 50.

この第一の形態では、酸発生材料40は加熱により酸を発生する熱潜在性の酸触媒である。そのため、まず、モールド10を特定の温度まで加熱する。その加熱したモールド10を被転写材料層50に密着させると、密着した部分すなわちモールド10の凸部の先端部で酸発生材料40がモールドの熱で分解して酸を発生する。その酸により解重合性ポリマー30が解重合する。モールド10をさらに基板20に近づけることにより、解重合反応部60を被転写材料層50の膜厚方向に移動させることができる。   In this first form, the acid generating material 40 is a heat-latent acid catalyst that generates an acid by heating. Therefore, first, the mold 10 is heated to a specific temperature. When the heated mold 10 is brought into intimate contact with the transfer material layer 50, the acid generating material 40 is decomposed by the heat of the mold to generate an acid at the adhering portion, that is, the tip of the convex portion of the mold 10. The depolymerizable polymer 30 is depolymerized by the acid. By bringing the mold 10 closer to the substrate 20, the depolymerization reaction part 60 can be moved in the film thickness direction of the transfer material layer 50.

図1(c)は、モールド10の凸部を基板20に最も近づけた場合、いわゆるストップポイントを示している。   FIG. 1C shows a so-called stop point when the convex portion of the mold 10 is closest to the substrate 20.

この時、モールド10の凸部と基板20の間にあるのは解重合反応部60のみであり、解重合を起こしていない解重合性ポリマー30は存在しない。なお、モールド10の凸部と基板20との間には、解重合反応部60が存在するために、モールド10の凸部を基板20に密着させなくとも解重合性ポリマー材料30を解重合させることができ、被転写材料50を完全に基板から除去することが可能となる。また、モールド10を基板20に密着させる必要が無いため、基板20及びモールド10の破損を回避することができる。   At this time, only the depolymerization reaction part 60 exists between the convex part of the mold 10 and the substrate 20, and there is no depolymerizable polymer 30 that has not undergone depolymerization. In addition, since the depolymerization reaction part 60 exists between the convex part of the mold 10 and the substrate 20, the depolymerizable polymer material 30 is depolymerized without causing the convex part of the mold 10 to adhere to the substrate 20. Thus, the material to be transferred 50 can be completely removed from the substrate. Moreover, since it is not necessary to make the mold 10 adhere to the board | substrate 20, damage to the board | substrate 20 and the mold 10 can be avoided.

図1(d)は、モールド10の凸部を基板20に最も近づけてインプリントを完全に行った後、モールド10の凹凸に従うパターンが被転写材料層50にインプリントされた基板20からモールド10が離される工程を示している。この工程では、モールド10は加熱した状態で離すことが可能である。   In FIG. 1D, after the imprint is completely performed with the convex portion of the mold 10 closest to the substrate 20, the mold 10 is transferred from the substrate 20 on which the pattern according to the irregularities of the mold 10 is imprinted on the transfer material layer 50. Shows a process in which is released. In this step, the mold 10 can be released in a heated state.

つまり、この第一の形態では、モールドがインプリントに必要な温度に保たれていれば良く、その温度で繰り返しインプリントを行うことができる。   That is, in the first embodiment, it is sufficient that the mold is maintained at a temperature necessary for imprinting, and imprinting can be repeatedly performed at that temperature.

すなわち、従来の一度のインプリントのプロセスで加熱と冷却を必要とする熱インプリント方式に比して、この第一の形態では、モールド10を冷却する必要がないために、作業時間を著しく短縮することができる。また、モールドが密着した被転写部材はモールドと接触した部分が解重合により低分子化しているために、モールドは非常に剥離が容易であり、剥離による欠陥の発現を抑制することができる。   In other words, compared to the conventional thermal imprinting method that requires heating and cooling in a single imprinting process, the mold 10 does not need to be cooled in this first embodiment, so the working time is significantly reduced. can do. In addition, since the portion of the member to be transferred, which is in close contact with the mold, has a low molecular weight due to depolymerization, the mold is very easy to peel off, and the occurrence of defects due to peeling can be suppressed.

図2は、基板20の被転写材料層50にパターンを形成した後の基板20のエッチングの工程を説明するものである。   FIG. 2 illustrates an etching process of the substrate 20 after the pattern is formed on the transfer material layer 50 of the substrate 20.

上述したように、第一の形態では、モールド10の凸部が密着した被転写材料層50は、解重合反応により低分子化しており、また、酸発生材料も分解している。   As described above, in the first embodiment, the transferred material layer 50 to which the convex portions of the mold 10 are in close contact is reduced in molecular weight by the depolymerization reaction, and the acid generating material is also decomposed.

そのため、これらの低分子材料は洗浄、気化などの処理により容易に除去することが可能である。特に、解重合反応生成物が気化するような解重合性ポリマーを利用することが好ましく、これにより解重合反応生成物をより容易に除去することが可能となる。   Therefore, these low molecular weight materials can be easily removed by a process such as washing and vaporization. In particular, it is preferable to use a depolymerizable polymer that vaporizes the depolymerization reaction product, which makes it possible to remove the depolymerization reaction product more easily.

例えば、解重合性ポリマーとしてポリ(フタルアルデヒド)を利用した場合、その解重合反応生成物であるフタルアルデヒドは常圧で沸点248℃であり、減圧により、より低温で気化除去できる。   For example, when poly (phthalaldehyde) is used as a depolymerizable polymer, phthalaldehyde as a depolymerization reaction product has a boiling point of 248 ° C. at normal pressure and can be vaporized and removed at a lower temperature by reducing pressure.

また、解重合反応生成物が気化するような解重合性ポリマーと熱分解した物質が気化する酸発生材料を同時に利用することはさらに好ましい。これにより、洗浄等の工程なしにパターンを形成することが可能となる。酸発生材料はもともと低分子材料であり、量も少なく、容易に水洗等により容易に除去可能である。   Further, it is more preferable to simultaneously use a depolymerizable polymer that vaporizes a depolymerization reaction product and an acid generating material that vaporizes a thermally decomposed substance. Thereby, a pattern can be formed without a process such as cleaning. The acid generating material is originally a low-molecular material and is small in quantity and can be easily removed by washing with water or the like.

図2(a)は、解重合反応生成物及び熱により分解した酸発生材料を除去した後の基板20のエッチングの工程を説明する基板の断面模式図である。   FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of the substrate for explaining the etching process of the substrate 20 after removing the depolymerization reaction product and the acid generating material decomposed by heat.

このエッチング手法は公知の方法から適宜選択することができる。例えば、ウェットエッチング、反応性イオンエッチング、イオンミリング等があげられるが、これらに限定されるものではない。しかし、基板上に残った被転写材料中にはまだ熱潜在性の酸触媒である酸発生剤が存在するため、酸発生材料が分解しない温度でエッチングを行うことが好ましい。   This etching method can be appropriately selected from known methods. For example, wet etching, reactive ion etching, ion milling, and the like can be mentioned, but the invention is not limited to these. However, since the acid generator that is a heat-latent acid catalyst still exists in the transfer material remaining on the substrate, it is preferable to perform etching at a temperature at which the acid generation material does not decompose.

図2(b)は、エッチング後の基板の断面模式図である。パターンが形成された部分、すなわち被転写材料が無い部分の基板がエッチングされ、基板の表面に被転写材料のパターンが形成される。   FIG. 2B is a schematic cross-sectional view of the substrate after etching. A portion where the pattern is formed, that is, a portion of the substrate where there is no material to be transferred is etched, and a pattern of the material to be transferred is formed on the surface of the substrate.

図2(c)は、基板上の被転写材料を除去した後の基板の断面模式図である。エッチング後、基板上の被転写材料は基板から除去されるが、この除去方法としては公知のレジスト除去方法から適宜選択することができる。   FIG. 2C is a schematic cross-sectional view of the substrate after the transfer material on the substrate is removed. After the etching, the material to be transferred on the substrate is removed from the substrate, and this removal method can be appropriately selected from known resist removal methods.

また、それとは異なる除去方法として、基板を加熱して、基板上に存在する被転写材料を分解除去する方法がある。これは、基板を酸発生材料の分解温度以上に加熱し、酸を発生させて解重合性ポリマー材料を解重合させるものである。この加熱工程により、基板上の被転写材料は低分子化するため、より容易に除去が可能となる。特に、解重合反応生成物が気化するような解重合性ポリマーを利用することが好ましく、これにより解重合反応生成物をより容易に除去することが可能となる。また、さらに好ましくは、解重合反応生成物が気化するような解重合性ポリマーと熱分解した物質が気化する酸発生材料を同時に利用する。これにより、洗浄等の工程なしに被転写材料を除去することが可能となる。   As another removal method, there is a method in which the substrate is heated to decompose and remove the material to be transferred existing on the substrate. In this method, the substrate is heated to a temperature equal to or higher than the decomposition temperature of the acid generating material to generate an acid to depolymerize the depolymerizable polymer material. By this heating step, the material to be transferred on the substrate is reduced in molecular weight, and thus can be removed more easily. In particular, it is preferable to use a depolymerizable polymer that vaporizes the depolymerization reaction product, which makes it possible to remove the depolymerization reaction product more easily. More preferably, a depolymerizable polymer that vaporizes a depolymerization reaction product and an acid generating material that vaporizes a thermally decomposed substance are used at the same time. As a result, the transfer material can be removed without a step such as cleaning.

図3は、第一の形態に利用されるモールドの断面模式図である。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a mold used in the first embodiment.

モールドの形状は、図3(a)に示すような矩形に限定されるものではなく、図3(b)や図3(c)に示すような傾きを有するものや波状のものでも構わない。なお、図3(b)や図3(c)のような形状のモールドを利用することにより、モールド凸部の側面から被転写材料への熱の伝播を抑制できるために、より精度の高いパターン形成が可能となる。   The shape of the mold is not limited to a rectangular shape as shown in FIG. 3A, and may be an inclined shape or a wavy shape as shown in FIGS. 3B and 3C. In addition, since the propagation of heat from the side surface of the mold convex portion to the transfer material can be suppressed by using the mold having the shape as shown in FIG. 3B or FIG. Formation is possible.

モールドの材質として、シリコン、石英、炭化珪素、タンタル、サファイア、ダイアモンド、ガラス等の硬質の材料のみならず、テフロンのようなアモルファスフルオロポリマー、ポリジメチルシロキサン(PDMS)などのエラストマーを利用することができる。なお、1H、1H、2H、2H−パーフルオロデシル−トリクロロシラン(FDTS)等の界面活性剤で表面処理したモールドを使用しても構わない。   As a material of the mold, not only a hard material such as silicon, quartz, silicon carbide, tantalum, sapphire, diamond, and glass but also an amorphous fluoropolymer such as Teflon and an elastomer such as polydimethylsiloxane (PDMS) can be used. it can. A mold surface-treated with a surfactant such as 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl-trichlorosilane (FDTS) may be used.

本発明に利用できる解重合性ポリマーの例として、下記に示すようなポリマー主鎖にアセタール結合を有するポリマー(a)〜(d)或いは炭酸エステル結合を有するポリマー(e)を挙げることができる。   Examples of the depolymerizable polymer that can be used in the present invention include polymers (a) to (d) having an acetal bond in the polymer main chain as shown below, or a polymer (e) having a carbonate ester bond.

Figure 2007220797
Figure 2007220797

解重合性ポリマーがポリ(フタルアルデヒド)誘導体(上記(a))である場合、その酸による解重合反応は下記式に示すように進行する。   When the depolymerizable polymer is a poly (phthalaldehyde) derivative (above (a)), the depolymerization reaction with the acid proceeds as shown in the following formula.

Figure 2007220797
Figure 2007220797

すなわち、ポリ(フタルアルデヒド)誘導体にプロトンが付加した後、熱の存在下でポリ(フタルアルデヒド)誘導体は解重合を起こし、フタルアルデヒドが生成し、同時にプロトンが生成し、反応が継続する。つまり、解重合性ポリマーの酸による解重合反応は酸を発生させる酸再生反応である。   That is, after protons are added to the poly (phthalaldehyde) derivative, the poly (phthalaldehyde) derivative undergoes depolymerization in the presence of heat to produce phthalaldehyde, and at the same time, protons are produced and the reaction continues. That is, the depolymerization reaction of the depolymerizable polymer with an acid is an acid regeneration reaction that generates an acid.

本発明における酸発生材料とは、加熱により分解し、酸を発生するものである。これらの酸発生材料は解重合性ポリマー中に分散した状態で利用される。本発明に利用できる酸発生材料の例を下記に示す。   The acid generating material in the present invention is one that decomposes by heating to generate an acid. These acid generating materials are utilized in a state dispersed in a depolymerizable polymer. Examples of acid generating materials that can be used in the present invention are shown below.

Figure 2007220797
Figure 2007220797

通常は、酸発生材料及び解重合性ポリマーを溶液とし、基板上にコートする。この時、コートに用いた溶液の溶媒を除去するために加熱を行う場合、酸発生材料の熱分解温度を考慮して温度を設定する。すなわち、酸発生材料が分解を起こさないように、基板上にコートするプロセスは酸発生材料の熱分解温度以下で行う。なお、溶媒として高沸点溶媒を使用した場合は、減圧下で乾燥する。   Usually, the acid generating material and the depolymerizable polymer are used as a solution and coated on the substrate. At this time, when heating is performed to remove the solvent of the solution used for coating, the temperature is set in consideration of the thermal decomposition temperature of the acid generating material. That is, the process of coating on the substrate is performed at a temperature lower than the thermal decomposition temperature of the acid generating material so that the acid generating material does not decompose. In addition, when a high boiling-point solvent is used as a solvent, it dries under reduced pressure.

上記した酸発生材料(a)〜(e)の熱分解温度は、それぞれ、208℃、226℃、384℃、180℃、125℃である。   The thermal decomposition temperatures of the acid generating materials (a) to (e) described above are 208 ° C., 226 ° C., 384 ° C., 180 ° C., and 125 ° C., respectively.

なお、溶媒として、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、2−ヘプタノール等を用いることができる。   As a solvent, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate, 2-heptanol or the like can be used.

(第二の形態)
第二の形態は、被転写材料をコートした基板とモールドとを互いに密着させ、モールドの凹凸パターンを被転写材料層へ転写すること、その被転写材料が解重合性ポリマーを含む材料であること、そして、解重合性ポリマーが酸の存在下で解重合を起こすものであることは、第一の形態と同等である。しかし、酸発生材料は解重合性ポリマー中には無く、モールドの凸部表面に位置している。すなわち、モールドの凸部表面に酸性部を具備していることを特徴とする。
(Second form)
In the second embodiment, the substrate coated with the transfer material and the mold are brought into close contact with each other, and the uneven pattern of the mold is transferred to the transfer material layer, and the transfer material is a material containing a depolymerizable polymer. And it is equivalent to a 1st form that a depolymerizable polymer raise | generates depolymerization in presence of an acid. However, the acid generating material is not in the depolymerizable polymer, but is located on the convex surface of the mold. That is, it is characterized in that an acid part is provided on the surface of the convex part of the mold.

図4は、第二の形態のプロセスの概略図である。   FIG. 4 is a schematic diagram of the second form of the process.

図4(a)は、本発明のナノインプリントリソグラフィ方法の第二の形態が、少なくとも基板20と、基板上に形成された被転写材料層50と凸部表面に酸性部70を有するモールド10とを具備し、被転写材料層50は解重合性ポリマー30から構成されていること、モールド10は基板20の被転写材料層50が形成された面側に配置されていることを説明する断面模式図である。   FIG. 4A shows a second embodiment of the nanoimprint lithography method of the present invention, which includes at least a substrate 20, a transfer material layer 50 formed on the substrate, and a mold 10 having an acidic portion 70 on a convex surface. And a schematic cross-sectional view explaining that the material layer 50 to be transferred is composed of a depolymerizable polymer 30 and that the mold 10 is disposed on the surface side of the substrate 20 on which the material layer 50 to be transferred is formed. It is.

なお、解重合性ポリマー30を被転写材料層50として基板表面にコートする方法は、ポリマーを基板にコートする公知の手法が利用できる。また、酸性部70としては、スルホン酸基、カルボン酸基等の基を有し、酸性を示す材料であれば、いずれの材料も使用できる。第二の形態では、酸性部は室温においても酸性状態にある。   As a method for coating the substrate surface with the depolymerizable polymer 30 as the material layer 50 to be transferred, a known technique for coating the substrate with the polymer can be used. Moreover, as the acidic part 70, any material can be used as long as it has a group such as a sulfonic acid group and a carboxylic acid group and exhibits acidity. In the second form, the acidic part is in an acidic state even at room temperature.

図4(b)は、モールド10の凸部表面の酸性部70を被転写材料である解重合性ポリマー30に密着させてインプリントを行う工程を示している。   FIG. 4B shows a process of performing imprinting by bringing the acidic portion 70 on the surface of the convex portion of the mold 10 into close contact with the depolymerizable polymer 30 that is a material to be transferred.

この第二の形態では、酸性部70が密着した部分の解重合性ポリマー30が解重合反応を起こす訳であるが、解重合反応を発現させるためには熱の存在が必要である。   In this second form, the depolymerizable polymer 30 in the part where the acidic part 70 is in close contact causes a depolymerization reaction. However, the presence of heat is necessary to develop the depolymerization reaction.

第二の形態の場合は、第一の形態とは異なり、加熱はモールドでも基板でも構わない。つまり、酸を発生する材料が解重合性ポリマー中に分散していないために基板を加熱することが可能である。   In the case of the second form, unlike the first form, heating may be performed on a mold or a substrate. That is, since the material that generates acid is not dispersed in the depolymerizable polymer, the substrate can be heated.

モールド10をさらに基板20に近づけることにより、解重合反応部60を被転写材料である解重合性ポリマー30の膜厚方向に移動させることができる。   By bringing the mold 10 closer to the substrate 20, the depolymerization reaction part 60 can be moved in the film thickness direction of the depolymerizable polymer 30 that is a material to be transferred.

図4(c)は、モールド10の凸部を基板20に最も近づけた場合、いわゆるストップポイントを示している。この時、モールド10の凸部表面の酸性部70と基板20の間にあるのは解重合反応部60のみであり、解重合を起こしていない解重合性ポリマー30は存在しない。   FIG. 4C shows a so-called stop point when the convex portion of the mold 10 is closest to the substrate 20. At this time, only the depolymerization reaction portion 60 is between the acidic portion 70 on the surface of the convex portion of the mold 10 and the substrate 20, and there is no depolymerizable polymer 30 that has not undergone depolymerization.

なお、モールド10の凸部と基板20との間には、解重合反応部60が存在するために、モールド10の凸部表面の酸性部70を基板20に密着させなくとも被転写材料である解重合性ポリマー30を完全に基板から除去することが可能となる。   In addition, since the depolymerization reaction part 60 exists between the convex part of the mold 10 and the substrate 20, it is a material to be transferred even if the acidic part 70 on the convex part surface of the mold 10 is not in close contact with the substrate 20. The depolymerizable polymer 30 can be completely removed from the substrate.

また、モールド10の凸部表面の酸性部70を基板20に密着させる必要が無いため、基板20あるいはモールド10の破損を回避することができる。また、たとえモールド10の凸部表面の酸性部70を基板20に密着させても、酸性部70にポリマー等の弾性の高い材料を利用することにより基板等の破損を回避することができる。   Moreover, since it is not necessary to make the acidic part 70 of the convex part surface of the mold 10 contact | adhere to the board | substrate 20, damage to the board | substrate 20 or the mold 10 can be avoided. Even if the acidic portion 70 on the surface of the convex portion of the mold 10 is brought into close contact with the substrate 20, damage to the substrate or the like can be avoided by using a highly elastic material such as a polymer for the acidic portion 70.

図4(d)は、モールド10の凸部を基板20に最も近づけてインプリントを完全に行った後の、モールド10を解重合性ポリマー30から離す剥離工程を示している。この工程では、モールドあるいは基板を加熱した状態でモールドを基板から剥離することが可能である。   FIG. 4D shows a peeling process for separating the mold 10 from the depolymerizable polymer 30 after imprinting is performed by bringing the convex portion of the mold 10 closest to the substrate 20. In this step, it is possible to peel the mold from the substrate while the mold or the substrate is heated.

つまり、この第二の形態では、モールドあるいは基板の温度をインプリントに必要な温度に保っていれば良く、その温度で繰り返しインプリントを行うことができる。   That is, in the second embodiment, it is only necessary to maintain the temperature of the mold or the substrate at a temperature necessary for imprinting, and imprinting can be performed repeatedly at that temperature.

すなわち、従来の一度のインプリントのプロセスで加熱と冷却を必要とする熱インプリント方式に比して、この第二の形態では、モールド10あるいは基板20を冷却する必要がないために、作業時間を著しく短縮することができる。また、モールド10が密着した被転写部材層50はモールドと接する部分が解重合により低分子化しているために、モールドの剥離が非常に容易であり、剥離による欠陥の発現を抑制することができる。   That is, as compared with the conventional thermal imprinting method that requires heating and cooling in a single imprinting process, the mold 10 or the substrate 20 does not need to be cooled in this second embodiment, so that the working time is reduced. Can be significantly shortened. In addition, since the transferred member layer 50 to which the mold 10 is in close contact is reduced in molecular weight by depolymerization, the mold can be easily peeled off and the occurrence of defects due to peeling can be suppressed. .

図5は、基板20の被転写材料である解重合性ポリマー30にパターンを形成した後の基板20のエッチングの工程を説明するものである。   FIG. 5 illustrates an etching process of the substrate 20 after a pattern is formed on the depolymerizable polymer 30 which is a material to be transferred of the substrate 20.

上述したように、本発明のナノインプリントリソグラフィ方法では、モールド10の凸部にある酸性部70が密着した解重合性ポリマー30は、加熱下で解重合反応により低分子化する。   As described above, in the nanoimprint lithography method of the present invention, the depolymerizable polymer 30 to which the acidic portion 70 on the convex portion of the mold 10 is in close contact is reduced in molecular weight by a depolymerization reaction under heating.

そのため、これらの低分子材料は洗浄あるいは加熱等の処理により容易に除去することが可能である。特に、解重合反応生成物が気化するような解重合性ポリマー材料を利用することにより、解重合反応生成物を容易に除去することが可能となり、洗浄等の工程なしにパターンを形成することも可能となる。特に、本発明の第二の実施の形態では、解重合性ポリマー材料中には、酸発生材料は分散していない。そのため、解重合反応により生成した材料(単量体)は回収することにより、再度解重合性ポリマーの原料として利用することができる。   Therefore, these low molecular materials can be easily removed by a treatment such as washing or heating. In particular, by using a depolymerizable polymer material that vaporizes the depolymerization reaction product, the depolymerization reaction product can be easily removed, and a pattern can be formed without a step such as washing. It becomes possible. In particular, in the second embodiment of the present invention, the acid generating material is not dispersed in the depolymerizable polymer material. Therefore, the material (monomer) produced by the depolymerization reaction can be recovered and reused as a raw material for the depolymerizable polymer.

図5(a)はインプリントによりパターンを解重合性ポリマー30に形成した後の基板20のエッチング工程を説明する基板の断面模式図である。   FIG. 5A is a schematic cross-sectional view of a substrate for explaining an etching process of the substrate 20 after a pattern is formed on the depolymerizable polymer 30 by imprinting.

このエッチング手法は公知の方法から適宜選択することができる。例えば、ウェットエッチング、反応性イオンエッチング、イオンミリング等があげられるがこれらに限定されるものではない。基板上に残った被転写材料50中には熱潜在性の酸触媒である酸発生剤が存在しないので、エッチングに最適な温度でエッチングを行うことができる。   This etching method can be appropriately selected from known methods. Examples include, but are not limited to, wet etching, reactive ion etching, ion milling, and the like. Since there is no acid generator that is a heat-latent acid catalyst in the transfer material 50 remaining on the substrate, etching can be performed at a temperature optimum for etching.

図5(b)は、エッチング後の基板の断面模式図である。パターンが形成された部分、すなわち解重合性ポリマーが無い部分の基板がエッチングされ、基板の表面に被転写材料のパターンが形成される。   FIG. 5B is a schematic cross-sectional view of the substrate after etching. The substrate where the pattern is formed, that is, the portion where there is no depolymerizable polymer is etched, and a pattern of the material to be transferred is formed on the surface of the substrate.

図5(c)は、基板上の被転写材料を除去した後の基板の断面模式図である。エッチング後、基板上の被転写材料は基板から除去されるが、この除去方法としては公知のレジスト除去方法から適宜選択することができる。   FIG. 5C is a schematic cross-sectional view of the substrate after the transfer material on the substrate is removed. After the etching, the material to be transferred on the substrate is removed from the substrate, and this removal method can be appropriately selected from known resist removal methods.

また、それとは異なる除去方法として、基板を加熱して、基板上に存在する被転写材料を分解除去する方法がある。これは、被転写部材層の表面に酸発生材料を塗布し、その分解温度以上に加熱して、酸を発生させて解重合性ポリマー材料を解重合させるものであり、この加熱工程により、基板上の被転写材料は低分子化するため、より容易に除去が可能となる。特に、解重合反応生成物が気化するような解重合性ポリマー及び酸発生材料を利用することが好ましく、これにより解重合反応生成物をより容易に除去することが可能となる。   As another removal method, there is a method in which the substrate is heated to decompose and remove the material to be transferred existing on the substrate. This is a method in which an acid generating material is applied to the surface of a member layer to be transferred and heated to a temperature equal to or higher than its decomposition temperature to generate an acid and depolymerize the depolymerizable polymer material. Since the upper transfer material has a low molecular weight, it can be removed more easily. In particular, it is preferable to use a depolymerizable polymer and an acid-generating material that vaporize the depolymerization reaction product, which makes it possible to remove the depolymerization reaction product more easily.

ここで、酸性部は酸性を示す材料により形成されており、酸性を示す材料は直接モールドの表面に化学的に結合している場合、物理的に薄膜としてコーティングされている場合がある。   Here, the acidic part is formed of a material showing acidity, and the material showing acidity may be physically coated as a thin film when it is chemically bonded directly to the surface of the mold.

化学的に結合した例としては、例えば、下記式のように、モールド材料として表面にOH基を有する基板(例えば、ガラス基板、シリコン基板にSiO2をコートした基板等)の表面のOH基にシランカップッリング剤のメルカプトプロピルトリメトキシシランを反応させた後、メルカプト基を酸化してスルホン酸基としたようなものがある。 As an example of chemical bonding, for example, as shown in the following formula, the OH group on the surface of a substrate having an OH group as a molding material (for example, a glass substrate, a silicon substrate coated with SiO 2 , etc.) After reacting mercaptopropyltrimethoxysilane as a silane coupling agent, mercapto groups are oxidized to form sulfonic acid groups.

Figure 2007220797
Figure 2007220797

一方、薄膜の酸性部としては、スルホン酸基等の酸性の基を有するポリマーのような材料であればいずれでも構わないが、レジストを用いたモールドのパターンニング工程にこれらの適応させるためには、利用する薄膜がモールドのパターンニング工程に利用されるレジスト溶媒に不溶であることが望ましい。利用されるポリマーとしては例えば、下記式に示すような繰り返し単位を有する、スルホン酸基を有したポリイミド膜等が挙げられる。なお、ポリイミド膜は、モールドの基板表面にポリアミド酸の溶液で塗布し、加熱することで容易に作製される。   On the other hand, the acidic part of the thin film may be any material such as a polymer having an acidic group such as a sulfonic acid group, but in order to adapt these to the patterning process of a mold using a resist. It is desirable that the thin film used is insoluble in the resist solvent used in the patterning process of the mold. Examples of the polymer used include a polyimide film having a repeating unit represented by the following formula and having a sulfonic acid group. The polyimide film is easily produced by applying a polyamic acid solution to the mold substrate surface and heating.

Figure 2007220797
Figure 2007220797

また、薄膜の酸性部としては、必ずしも、単一の組成である必要はなく、陽イオン交換樹脂のような酸性を示す材料が他のバインダーポリマー中に分散していても構わない。ここで利用されるバインダーポリマーとしては、光硬化性樹脂あるいは熱硬化性樹脂のような架橋性材料が好ましいが、モールドのパターンニング工程に利用されるレジスト材料の溶剤に不溶であれば、何れのポリマーでも利用することができる。なお、ここで使用する陽イオン交換樹脂は、下記のような構造を有するものが好ましく、通常の陽イオン交換樹脂から適宜選択して用いることができる。   Further, the acidic part of the thin film does not necessarily have a single composition, and a material exhibiting acidity such as a cation exchange resin may be dispersed in another binder polymer. The binder polymer used here is preferably a crosslinkable material such as a photo-curable resin or a thermosetting resin, but any one is not insoluble in the solvent of the resist material used in the patterning process of the mold. Polymers can also be used. The cation exchange resin used here preferably has the following structure, and can be appropriately selected from ordinary cation exchange resins.

Figure 2007220797
Figure 2007220797

なお、本発明に利用される解重合性ポリマーの酸による解重合反応は上記したように酸再生反応であるので、凸部表面に酸性部を具備したモールドは、再利用が可能である。   Since the depolymerization reaction of the depolymerizable polymer used in the present invention with an acid is an acid regeneration reaction as described above, the mold having an acidic part on the surface of the convex part can be reused.

以下、本発明の実施例について詳細に説明する。   Examples of the present invention will be described in detail below.

製造例1(ポリ(フタルアルデヒド)の製造)
フタルアルデヒドを、n−ブチルリチウムを用いて、アニオン重合し、次いで、無水酢酸により末端をキャップした。なお、この反応は下記に示すようなものである。このようにして合成したポリ(フタルアルデヒド)は約200℃まで安定であった。
Production Example 1 (Production of poly (phthalaldehyde))
Phthalaldehyde was anionically polymerized with n-butyllithium and then end-capped with acetic anhydride. This reaction is as shown below. The poly (phthalaldehyde) synthesized in this way was stable up to about 200 ° C.

Figure 2007220797
Figure 2007220797

実施例1
シリコン基板上に電子線レジストをコートし、電子線露光、現像、反応性イオンエッチング(RIE)した後、電子線レジストをアッシングにより除去し、表面にライン・アンド・スペースのパターンを有するシリコンモールドを作製した。なお、形成したパターンはピッチが500nmであり、ライン巾とスペースの比は1:1であった。また、パターンの深さは300nmであった。
Example 1
An electron beam resist is coated on a silicon substrate, electron beam exposure, development, and reactive ion etching (RIE) are performed, and then the electron beam resist is removed by ashing to form a silicon mold having a line-and-space pattern on the surface. Produced. The formed pattern had a pitch of 500 nm and the line width to space ratio was 1: 1. The pattern depth was 300 nm.

上記の酸発生材料(e)0.15質量部と製造例1で作製したポリ(フタルアルデヒド)4.85質量部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート95質量部に溶解して、被転写部材用原料溶液を作製した。この溶液を石英基板上にスピンコートし、減圧下、50℃で乾燥して、厚さ200nmの被転写材料層を基板上に形成した。   0.15 parts by mass of the acid generating material (e) and 4.85 parts by mass of the poly (phthalaldehyde) prepared in Production Example 1 are dissolved in 95 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate to obtain a raw material solution for a member to be transferred. Was made. This solution was spin-coated on a quartz substrate and dried at 50 ° C. under reduced pressure to form a transfer material layer having a thickness of 200 nm on the substrate.

上記で作製したシリコンモールドを130℃に加熱し、パターンが形成された面を石英基板上に形成された被転写材料層に密着しパターンの転写を行った。モールドの密着による熱で被転写材料層内の酸発生材料が熱分解して酸を発生し、その酸により解重合性ポリマーが解重合反応により解重合した。酸発生材料の熱分解物質及び解重合性ポリマーの解重合物質は減圧条件下で気化させて除去した。   The silicon mold produced above was heated to 130 ° C., and the surface on which the pattern was formed was brought into close contact with the transfer material layer formed on the quartz substrate, and the pattern was transferred. The acid generating material in the transferred material layer was thermally decomposed by heat generated by the adhesion of the mold to generate an acid, and the depolymerizable polymer was depolymerized by the depolymerization reaction. The pyrolysis substance of the acid generating material and the depolymerization substance of the depolymerizable polymer were removed by vaporization under reduced pressure conditions.

次いで、反応性イオンエッチングで処理し、テトラヒドロフランで石英基板上の被転写材料層を除去した。石英基板表面に形成されたパターンを評価した結果、ライン巾が240nmでスペースが260nmであった。   Subsequently, it processed by reactive ion etching, and the to-be-transferred material layer on a quartz substrate was removed with tetrahydrofuran. As a result of evaluating the pattern formed on the surface of the quartz substrate, the line width was 240 nm and the space was 260 nm.

なお、反応性イオンエッチング処理の後の被転写材料層の除去を、テトラヒドロフランでの除去に代えて、減圧下に石英基板を130℃で加熱したところ、テトラヒドロフランで被転写材料層を除去したのと同じ結果を得た。   The removal of the material layer to be transferred after the reactive ion etching process was carried out at 130 ° C. under reduced pressure instead of the removal with tetrahydrofuran, and the material layer to be transferred was removed with tetrahydrofuran. The same result was obtained.

実施例2
シリコン基板上に電子線レジストをコートし、電子線露光、現像を行なった。形成したレジストパターンはピッチが500nmであり、ライン巾とスペースの比は1:1であった。反応性イオンエッチング(RIE)工程においてエッチング前半はソフトなエッチングで、後半はハードな条件にして下部に行くほどエッチング量を多くすることにより図3(b)で示すような逆テーパー形状のエッチングパターンを形成した。なお、逆テーパーのライン幅は最も広いところで250nm、最も狭いところで190nmであった。反応性イオンエッチング(RIE)後、電子線レジストをアッシングにより除去し、表面にライン・アンド・スペースのパターンを有する逆テーパー形状のシリコンモールドを作製した。
Example 2
An electron beam resist was coated on a silicon substrate, and electron beam exposure and development were performed. The formed resist pattern had a pitch of 500 nm, and the ratio of line width to space was 1: 1. In the reactive ion etching (RIE) process, the first half of the etching is soft etching, and the second half is a hard condition, and the etching amount is increased toward the lower portion, so that an inverse taper-shaped etching pattern as shown in FIG. Formed. The line width of the reverse taper was 250 nm at the widest point and 190 nm at the narrowest point. After reactive ion etching (RIE), the electron beam resist was removed by ashing to produce a reverse-tapered silicon mold having a line-and-space pattern on the surface.

次に、逆テーパー形状のモールドを使用する以外は実施例1と同様にして、インプリントパターンニング及び石英基板の反応性イオンエッチングを行なった。その結果、ライン巾が250nmでスペースが250nmのパターンが得られた。   Next, imprint patterning and reactive ion etching of the quartz substrate were performed in the same manner as in Example 1 except that a reverse taper-shaped mold was used. As a result, a pattern having a line width of 250 nm and a space of 250 nm was obtained.

実施例3
製造例1で作製したポリ(フタルアルデヒド)5質量部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート95質量部に溶解させた溶液を石英基板上にスピンコートし、減圧下、50℃で乾燥して、厚さ200nmのポリ(フタルアルデヒド)層を基板上に形成した。
Example 3
A solution prepared by dissolving 5 parts by mass of poly (phthalaldehyde) prepared in Production Example 1 in 95 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate was spin-coated on a quartz substrate, dried at 50 ° C. under reduced pressure, and a thickness of 200 nm. A poly (phthalaldehyde) layer was formed on the substrate.

一方、ガラス基板の表面をメルカプトプロピルトリメトキシシランにより表面処理し、さらに末端のメルカプト基を酸化させた。このようにしてガラス表面にスルホン酸基を有するガラス基板を得た。このガラス基板上に、電子線レジストをコートし、電子線露光、現像、反応性イオンエッチング(RIE)をした後、電子線レジストを有機溶剤で除去し、凸部表面のみに酸性部(スルホン酸基)を有するライン・アンド・スペース状のパターンのガラス基板モールドを作製した。なお、形成したパターンはピッチが500nmであり、ライン巾とスペースの比は1:1であった。また、パターンの深さは300nmであった。   On the other hand, the surface of the glass substrate was surface-treated with mercaptopropyltrimethoxysilane, and the terminal mercapto group was oxidized. In this way, a glass substrate having a sulfonic acid group on the glass surface was obtained. The glass substrate is coated with an electron beam resist, subjected to electron beam exposure, development, and reactive ion etching (RIE), and then the electron beam resist is removed with an organic solvent. A glass substrate mold having a line-and-space pattern having a base) was prepared. The formed pattern had a pitch of 500 nm and the line width to space ratio was 1: 1. The pattern depth was 300 nm.

このようにして作製したガラス基板モールドを120℃に加熱し、パターンが形成された面を石英基板上に形成されたポリ(フタルアルデヒド)層に密着しパターンの転写を行った。   The glass substrate mold thus produced was heated to 120 ° C., and the surface on which the pattern was formed was brought into close contact with the poly (phthalaldehyde) layer formed on the quartz substrate to transfer the pattern.

モールドの密着による表面のスルホン酸基の酸ならびにモールドの熱の効果によりポリ(フタルアルデヒド)は解重合してフタルアルデヒドが生成した。生成したフタルアルデヒドは減圧条件下で気化させて除去した。   Poly (phthalaldehyde) was depolymerized to produce phthalaldehyde by the effects of the acid of the sulfonic acid group on the surface due to the adhesion of the mold and the heat of the mold. The produced phthalaldehyde was removed by evaporation under reduced pressure.

インプリント完了後、反応性イオンエッチング法により石英基板をエッチングした。その後、テトラヒドロフランで石英基板上の被転写材料(ポリ(フタルアルデヒド))層を除去した。石英基板表面に形成されたパターンを評価した結果、ライン巾が245nmでスペースが255nmであった。   After completion of imprinting, the quartz substrate was etched by reactive ion etching. Thereafter, the transfer material (poly (phthalaldehyde)) layer on the quartz substrate was removed with tetrahydrofuran. As a result of evaluating the pattern formed on the surface of the quartz substrate, the line width was 245 nm and the space was 255 nm.

実施例4
実施例3のインプリントプロセスを同じ基板内で位置だけを変更して3回繰り返し行った。なお、このインプリント処理の間、酸性部付きモールドは洗浄しなかった。その後、反応イオンエッチング法により石英基板をエッチングした。その結果、得られたパターンは、実施例3の結果と同様にいずれも良好であり、インプリントの順による差異は観察されなかった。
Example 4
The imprint process of Example 3 was repeated three times while changing only the position in the same substrate. In addition, the mold with an acidic part was not wash | cleaned during this imprint process. Thereafter, the quartz substrate was etched by a reactive ion etching method. As a result, the obtained patterns were all good as in the case of Example 3, and no difference depending on the order of imprinting was observed.

本発明は、微細パターン形成に有用であるので、例えば、半導体産業へ応用できる。   Since the present invention is useful for forming a fine pattern, it can be applied to, for example, the semiconductor industry.

本発明のナノインプリントリソグラフィ方法の第一の形態の概略図である。It is the schematic of the 1st form of the nanoimprint lithography method of this invention. 第一の形態における基板のエッチングの概略図である。It is the schematic of the etching of the board | substrate in a 1st form. 第一の形態に利用されるモールドの例の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the example of the mold utilized for a 1st form. 本発明のナノインプリントリソグラフィ方法の第二の形態の概略図である。It is the schematic of the 2nd form of the nanoimprint lithography method of this invention. 第二の形態における基板のエッチングの概略図である。It is the schematic of the etching of the board | substrate in a 2nd form.

符号の説明Explanation of symbols

10 モールド
20 基板
30 解重合性ポリマー
40 酸発生材料
50 被転写材料層
60 解重合反応部
70 酸性部
100 反応性イオンエッチング
10 Mold 20 Substrate 30 Depolymerizable Polymer 40 Acid Generating Material 50 Transferred Material Layer 60 Depolymerization Reaction Portion 70 Acidic Portion 100 Reactive Ion Etching

Claims (16)

被転写材料をコートした基板にモールドを密着させて、モールドの凹凸パターンを被転写材料層に転写するナノインプリントリソグラフィ方法において、該被転写材料が解重合性ポリマーを含む材料であることを特徴するナノインプリントリソグラフィ方法。   In a nanoimprint lithography method in which a mold is brought into close contact with a substrate coated with a transfer material, and the uneven pattern of the mold is transferred to the transfer material layer, the nanoimprint characterized in that the transfer material is a material containing a depolymerizable polymer Lithographic method. 解重合性ポリマーが、酸の存在下で解重合を起こすものである請求項1に記載のナノインプリントリソグラフィ方法。   The nanoimprint lithography method according to claim 1, wherein the depolymerizable polymer undergoes depolymerization in the presence of an acid. 解重合性ポリマーを含む材料が、酸発生材料を含有する請求項1又は2に記載のナノインプリントリソグラフィ方法。   The nanoimprint lithography method according to claim 1, wherein the material containing a depolymerizable polymer contains an acid generating material. 酸発生材料が加熱により酸を発生する熱潜在性の酸触媒である請求項3に記載のナノインプリントリソグラフィ方法。   The nanoimprint lithography method according to claim 3, wherein the acid generating material is a heat-latent acid catalyst that generates an acid by heating. 酸発生材料を含有する解重合性ポリマーを含む材料を基板表面にコートする工程、モールドを加熱する工程、加熱したモールドの凸部を基板上にコートされた酸発生材料を含有する解重合性ポリマーを含む材料と密着させる工程、密着したモールド凸部の熱で酸発生材料を熱分解して酸を発生させる工程及び発生した酸で解重合性ポリマーを解重合させ、モールド凸部との密着部の解重合性ポリマーを含む材料を除去する工程を少なくとも有する請求項4に記載のナノインプリントリソグラフィ方法。   The step of coating a substrate surface with a material containing a depolymerizable polymer containing an acid generating material, the step of heating the mold, and the depolymerizing polymer containing an acid generating material coated on the substrate with the convex part of the heated mold A step of causing the acid generating material to thermally decompose by the heat of the mold convex portion that has adhered, a step of generating an acid by decomposing the depolymerizable polymer with the generated acid, and a portion that is in close contact with the mold convex portion. The nanoimprint lithography method according to claim 4, comprising at least a step of removing a material containing the depolymerizable polymer. 解重合性ポリマーを含む材料が、解重合した物質の気化により除去されうるものである請求項2〜5のいずれかに記載のナノインプリントリソグラフィ方法。   The nanoimprint lithography method according to claim 2, wherein the material containing the depolymerizable polymer can be removed by vaporizing the depolymerized substance. 酸発生材料が、熱分解した物質の気化により除去される請求項4〜6のいずれかに記載のナノインプリントリソグラフィ方法。   The nanoimprint lithography method according to any one of claims 4 to 6, wherein the acid generating material is removed by vaporization of a thermally decomposed substance. 酸発生材料の熱分解温度が、酸発生材料を含有する解重合性ポリマーを含む材料を基板にコートする際の温度より高い請求項3〜7のいずれかに記載のナノインプリントリソグラフィ方法。   The nanoimprint lithography method according to any one of claims 3 to 7, wherein a thermal decomposition temperature of the acid generating material is higher than a temperature at which a material containing a depolymerizable polymer containing the acid generating material is coated on a substrate. モールドが、モールド凸部表面に酸性部が形成されている請求項1又は2に記載のナノインプリントリソグラフィ方法。   The nanoimprint lithography method according to claim 1, wherein the mold has an acidic part formed on a surface of the mold convex part. 酸性部が、少なくともスルホン酸基を具備することを特徴とする請求項9に記載のナノインプリントリソグラフィ方法。   The nanoimprint lithography method according to claim 9, wherein the acidic part includes at least a sulfonic acid group. 解重合性ポリマーを含む材料を基板表面にコートする工程、凸部表面に酸性部を有するモールドと基板上にコートされた解重合性ポリマーを含む材料とを密着させる工程及び密着したモールド凸部表面の酸性部の酸で解重合性ポリマーを解重合させ、モールド凸部との密着部の解重合性ポリマーを含む材料を除去する工程を少なくとも有する請求項1、2、9及び10のいずれかに記載のナノインプリントリソグラフィ方法。   The step of coating the surface of the substrate with a material containing a depolymerizable polymer, the step of bringing the mold having an acidic part on the surface of the convex portion into close contact with the material containing the depolymerizable polymer coated on the substrate, and the surface of the mold convex portion in close contact The depolymerizable polymer is depolymerized with an acid in the acidic part, and at least the step of removing the material containing the depolymerizable polymer in the close contact part with the mold convex part is provided. The nanoimprint lithography method described. 解重合性ポリマーの酸による解重合反応が、酸を発生させる酸再生反応である請求項1、2及び9〜11のいずれかに記載のナノインプリントリソグラフィ方法。   The nanoimprint lithography method according to any one of claims 1, 2, and 9 to 11, wherein the depolymerization reaction of the depolymerizable polymer with an acid is an acid regeneration reaction that generates an acid. 解重合性ポリマーを含む材料が、解重合した物質の気化により除去されうるものであることを特徴とする請求項11に記載のナノインプリントリソグラフィ方法。   The nanoimprint lithography method according to claim 11, wherein the material containing the depolymerizable polymer can be removed by vaporization of the depolymerized substance. 解重合性ポリマーが、ポリマー主鎖にアセタール結合を有することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載のナノインプリントリソグラフィ方法。   The nanoimprint lithography method according to claim 1, wherein the depolymerizable polymer has an acetal bond in the polymer main chain. ポリマー主鎖にアセタール結合を有する解重合性ポリマーが、ポリ(フタルアルデヒド)誘導体であることを特徴とする請求項14に記載のナノインプリントリソグラフィ方法。   15. The nanoimprint lithography method according to claim 14, wherein the depolymerizable polymer having an acetal bond in the polymer main chain is a poly (phthalaldehyde) derivative. 解重合性ポリマーが、ポリマー主鎖に炭酸エステル結合を有することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載のナノインプリントリソグラフィ方法。   The nanoimprint lithography method according to claim 1, wherein the depolymerizable polymer has a carbonate ester bond in the polymer main chain.
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