JP2012164787A - Mold for imprint, and imprint method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細な凹凸パターンを、被転写基板上に形成された被転写樹脂に転写するインプリントリソグラフィに用いられるモールド、およびインプリント方法に関するものである。 The present invention relates to a mold used in imprint lithography for transferring a fine uneven pattern to a transfer resin formed on a transfer substrate, and an imprint method.
近年、特に半導体デバイスについては、微細化の一層の進展により高速動作、低消費電力動作が求められ、また、システムLSIという名で呼ばれる機能の統合化などの高い技術が求められている。このような中、半導体デバイスのパターンを作製する要となるリソグラフィ技術は、パターンの微細化が進むにつれ、露光装置などが極めて高価になってきており、また、それに用いるマスク価格も高価になっている。 In recent years, especially for semiconductor devices, high speed operation and low power consumption operation are required due to further progress in miniaturization, and high technology such as integration of functions called system LSIs is required. Under such circumstances, the lithography technology that is necessary for producing the pattern of the semiconductor device has become very expensive as the exposure apparatus and the like as the pattern becomes finer, and the price of the mask used therefor also becomes expensive. Yes.
これに対して、1995年Princeton大学のChouらによって提案されたナノインプリント法(インプリント法とも呼ばれる)は、装置価格や使用材料などが安価でありながら、10nm程度の高解像度を有する微細パターン形成技術として注目されている(特許文献1)。 On the other hand, the nanoimprint method (also called imprint method) proposed by Chou et al. In Princeton University in 1995 is a fine pattern formation technology having a high resolution of about 10 nm while the apparatus price and the materials used are low. (Patent Document 1).
インプリント法は、予め表面にナノメートルサイズの凹凸パターンを形成したモールド(テンプレート、スタンパ、金型とも呼ばれる)を、半導体ウエハなどの被転写基板表面に塗布形成された樹脂に押し付けて、前記樹脂を力学的に変形させて前記凹凸パターンを転写し、このパターン転写された樹脂をレジストマスクとして被転写基板を加工する技術である。一度モールドを作製すれば、ナノ構造が簡単に繰り返して成型できるため高いスループットが得られて経済的であるとともに、有害な廃棄物が少ないナノ加工技術であるため、近年、半導体デバイスに限らず、さまざまな分野への応用が期待されている。 In the imprint method, a mold (also referred to as a template, a stamper, or a mold) in which a nanometer-sized uneven pattern is formed on a surface in advance is pressed against a resin formed on the surface of a substrate to be transferred such as a semiconductor wafer. Is a technique for transferring the concavo-convex pattern by mechanically deforming the substrate and processing the substrate to be transferred using the resin to which the pattern is transferred as a resist mask. Once the mold is made, the nanostructure can be easily and repeatedly molded, resulting in high throughput and economics, and because it is a nano-processing technology with little harmful waste, not only semiconductor devices in recent years, Application to various fields is expected.
このようなインプリント法には、熱可塑性樹脂を用いて熱により凹凸パターンを転写する熱インプリント法や、光硬化性樹脂を用いて紫外線により凹凸パターンを転写する光インプリント法などが知られている(特許文献2)。
光インプリント法は、室温で低い印加圧力でパターン転写でき、熱インプリント法のような加熱・冷却サイクルが不要でモールドや樹脂の熱による寸法変化が生じないために、解像性、アライメント精度、生産性などの点で優れていると言われている。
As such an imprint method, there are known a thermal imprint method in which a concavo-convex pattern is transferred by heat using a thermoplastic resin, and a photo imprint method in which a concavo-convex pattern is transferred by ultraviolet rays using a photocurable resin. (Patent Document 2).
The optical imprint method can transfer a pattern at a low applied pressure at room temperature, and does not require a heating / cooling cycle like the thermal imprint method and does not cause dimensional changes due to mold or resin heat. It is said that it is excellent in terms of productivity.
ここで、上述のようなインプリント法を用いて凹凸パターンを被転写基板に転写する際には、モールドと被転写基板との位置合わせを精密に行う必要がある。
一般的には、モールドに設けられているアライメントマークと、被転写基板に設けられているアライメントマークとを、モールド側から光学的に検出することにより位置合わせを行う。
Here, when the concavo-convex pattern is transferred to the transfer substrate using the imprint method as described above, it is necessary to precisely align the mold and the transfer substrate.
In general, alignment is performed by optically detecting an alignment mark provided on the mold and an alignment mark provided on the transfer substrate from the mold side.
図4は、従来のインプリント用モールドの例を示す説明図であり、(a)はモールド全体の模式的断面図を示し、(b)は(a)におけるアライメントマーク部の拡大図を示す。
図4(a)に示すように、一般に、インプリント用モールド101は、透明な材料からなるメサ構造をしており、このメサ構造のトップ面に転写領域102とアライメントマーク領域103を有している。
そして、図4(b)に示すように、アライメントマーク領域103に形成されるアライメントマークは、通常、モールド材105を凹凸状に加工した段差構造のマークである。
このアライメントマークの平面形状は、例えば、矩形状、十字型状の形状が1個以上配設されたものや、モアレ縞等の周期構造のもの等がある。
4A and 4B are explanatory views showing an example of a conventional imprint mold. FIG. 4A is a schematic cross-sectional view of the entire mold, and FIG. 4B is an enlarged view of an alignment mark portion in FIG.
As shown in FIG. 4A, the imprint mold 101 generally has a mesa structure made of a transparent material, and has a
As shown in FIG. 4B, the alignment mark formed in the
Examples of the planar shape of the alignment mark include those in which one or more rectangular and cross-shaped shapes are arranged, and those having a periodic structure such as moire fringes.
次に、従来のインプリント方法の例を、図5に示す。ここで、図5は、従来のインプリント用モールドと被転写基板上に形成された被転写樹脂との関係を示す説明図であり、(a)はアライメントマーク検出の概要を示し、(b)はアライメントマークにおける被転写樹脂の充填状態を示す。 Next, an example of a conventional imprint method is shown in FIG. Here, FIG. 5 is an explanatory view showing the relationship between a conventional imprint mold and a resin to be transferred formed on the substrate to be transferred, (a) shows an outline of alignment mark detection, and (b) Indicates the filled state of the resin to be transferred in the alignment mark.
図5(a)に示すように、インプリント用モールド101の転写パターンをアライメント転写する際には、まず、被転写基板111上に形成された硬化前の被転写樹脂121にインプリント用モールド101を接触させ、検出器131により、モールド側のアライメントマーク領域103のアライメントマークと基板側のアライメントマーク領域113のアライメントマークとを光学的に検出し、そのズレを補正するようにモールド101と被転写基板111を相対的に移動させて両者の位置を合わせる。
そして、位置合わせした状態で被転写樹脂121を硬化させることにより、前記モールドの転写パターンを被転写樹脂121に転写する。
As shown in FIG. 5A, when the transfer pattern of the imprint mold 101 is transferred by alignment, first, the imprint mold 101 is applied to the transfer-receiving resin 121 before being cured formed on the transfer substrate 111. And the detector 131 optically detects the alignment mark in the
Then, the transferred resin 121 is cured in the aligned state, whereby the transfer pattern of the mold is transferred to the transferred resin 121.
上述のように、モールド101を被転写基板111上の被転写樹脂121に接触させた状態で位置合わせを行う理由は、モールド101が被転写樹脂121から離れた状態でアライメントを行った後にモールド101を被転写樹脂121に接触させる方法では、モールド101を被転写樹脂121に接触させる過程で位置ズレ(いわゆるロックズレ)が生じてしまうからである。 As described above, the alignment is performed in a state where the mold 101 is in contact with the transfer resin 121 on the transfer substrate 111 because the mold 101 is aligned after the mold 101 is separated from the transfer resin 121. This is because a positional shift (so-called lock shift) occurs in the process of bringing the mold 101 into contact with the transferred resin 121 in the process of bringing the mold 101 into contact with the transferred resin 121.
しかしながら、従来のモールドにおいては、アライメントのためにモールドを被転写樹脂に接触させると、図5(b)に示すように、モールド側のアライメントマークの凹部に被転写樹脂121が充填され、モールド側のアライメントマークの凹部が、被転写樹脂121によって満たされた状態になると、モールド側のアライメントマークを構成するモールド材(一般的には、石英)の屈折率と、被転写樹脂の屈折率とがほとんど同じであることから、モールド側のアライメントマークを光学的に識別することが困難になってしまうという課題がある。 However, in the conventional mold, when the mold is brought into contact with the transfer resin for alignment, as shown in FIG. 5B, the transfer resin 121 is filled in the recess of the alignment mark on the mold side, and the mold side When the recess of the alignment mark is filled with the transferred resin 121, the refractive index of the molding material (generally quartz) constituting the alignment mark on the mold side and the refractive index of the transferred resin are Since they are almost the same, there is a problem that it is difficult to optically identify the alignment mark on the mold side.
ここで、一般に、屈折率が大きく異なる物質間では、その界面における光の屈折や散乱、若しくは反射によって構造物を認識することができる。しかしながら、上述のように屈折率の差が小さい場合は、構造物を認識することは困難になり、特に微細な構造体においてコントラストを得るためには、光路長の差が重要になる。 Here, in general, a structure can be recognized by refraction, scattering, or reflection of light at the interface between substances having greatly different refractive indexes. However, when the difference in refractive index is small as described above, it is difficult to recognize the structure, and the difference in the optical path length is important in order to obtain contrast in a fine structure.
例えば、図5(b)に示すように、モールド101のアライメントマークの凸部と凹部に、モールド101の裏面側(図5(b)において上側)から入射し、被転写樹脂121を通過して被転写基板111表面で反射する検出光132a、132bの光路長の差は、モールド材の屈折率をn1、被転写樹脂の屈折率をn2、モールド側アライメントマークの凸部と凹部の段差をtとすると、2×t×|n2−n1|になる。 For example, as shown in FIG. 5 (b), the light enters the convex portion and the concave portion of the alignment mark of the mold 101 from the back side of the mold 101 (upper side in FIG. 5 (b)) and passes through the transferred resin 121. The difference in the optical path lengths of the detection lights 132a and 132b reflected from the surface of the transferred substrate 111 is determined by the difference in refractive index of the molding material n1, the refractive index of the transferred resin n2, and the difference in level between the convex portion and the concave portion of the mold side alignment mark t. Then, 2 × t × | n2-n1 |.
ここで、検出光132a、132bには、被転写樹脂が硬化しない波長域の光が用いられ、一般的には可視光域の波長が用いられる。
また、一般的なモールド材である石英(SiO2)の波長633nmの光における屈折率は、1.45であり、また、インプリント法に用いられる被転写樹脂の屈折率は、一般的には1.5程度である。
Here, as the detection light 132a and 132b, light in a wavelength region where the resin to be transferred is not cured is used, and generally a wavelength in the visible light region is used.
In addition, the refractive index of light having a wavelength of 633 nm of quartz (SiO 2 ), which is a general mold material, is 1.45, and the refractive index of the resin to be transferred used in the imprint method is generally About 1.5.
そこで、例えば、検出光の光源として、633nmの単波長の光源を用いる場合を仮定し、モールド101のアライメントマークの凸部と凹部の段差tを150nm、モールド材の屈折率n1を1.45、被転写樹脂の屈折率n2を1.50として、上式を計算すると、得られる光路長の差は15nmになり、この値は波長633nmの1/40程の違いしかないため、モールドのアライメントマークを良好に識別することは困難になってしまう。 Therefore, for example, assuming that a light source having a single wavelength of 633 nm is used as the light source of detection light, the step t between the convex portion and the concave portion of the alignment mark of the mold 101 is 150 nm, the refractive index n1 of the mold material is 1.45, If the refractive index n2 of the resin to be transferred is 1.50 and the above equation is calculated, the optical path length difference obtained is 15 nm, and this value is only about 1/40 of the wavelength of 633 nm. It becomes difficult to identify well.
この課題に対して、例えば、チタン酸化物(屈折率2.4)等の高屈折率材料でアライメントマークを構成し、モールド側のアライメントマークの凹部に被転写樹脂が充填された状態でも、前記高屈折率材料の屈折率と、被転写樹脂の屈折率との間で差が出るようにしてモールドのアライメントマークを光学的に識別する方法が提案されている(特許文献3)。 In response to this problem, for example, even when the alignment mark is configured with a high refractive index material such as titanium oxide (refractive index 2.4) and the concave portion of the alignment mark on the mold side is filled with the transferred resin, A method has been proposed in which the alignment mark of the mold is optically identified so that a difference is generated between the refractive index of the high refractive index material and the refractive index of the resin to be transferred (Patent Document 3).
しかしながら、上述のような方法では、従来のモールド製造技術に加えて、チタン酸化物等の高屈折率材料をモールド上に形成する工程や、アライメントマーク構造への加工工程が必要となり、製造工程が複雑化するため好ましくない。 However, in the above-described method, in addition to the conventional mold manufacturing technology, a process of forming a high refractive index material such as titanium oxide on the mold and a process of processing the alignment mark structure are required. It is not preferable because it is complicated.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、モールドの製造に複雑な工程を要することなく、モールド材と同じ材料からなるアライメントマークを光学的に識別することを可能とし、高いアライメント精度で位置合わせすることができるインプリント用モールド、およびインプリント方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and enables alignment marks made of the same material as the mold material to be optically identified without requiring a complicated process for manufacturing the mold, and has high alignment accuracy. It is an object of the present invention to provide an imprint mold and an imprint method that can be aligned with each other.
本発明者は、種々研究した結果、前記モールドのアライメントマーク領域の表面が、硬化前のインプリント用被転写樹脂に対して、少なくとも、前記モールドの転写領域の表面よりも高い撥液性を生じるようにすることにより、上記課題を解決できることを見出して本発明を完成したものである。 As a result of various studies, the inventor has developed that the surface of the alignment mark region of the mold has higher liquid repellency than the surface of the mold transfer region with respect to the imprinted transfer resin before curing. Thus, the present invention has been completed by finding that the above-mentioned problems can be solved.
すなわち、本発明の請求項1に係る発明は、凹凸の転写パターンが形成された転写領域と、凹凸のアライメントマークが形成されたアライメントマーク領域とを有するインプリント用モールドであって、前記アライメントマーク領域の表面には、硬化前のインプリント用被転写樹脂に対して、前記転写領域の表面よりも高い撥液性を有する撥液層が形成されていることを特徴とするインプリント用モールドである。
That is, the invention according to
また、本発明の請求項2に係る発明は、前記撥液層の表面における前記硬化前のインプリント用被転写樹脂の接触角が、60°〜110°であることを特徴とする請求項1に記載のインプリント用モールドである。
The invention according to
また、本発明の請求項3に係る発明は、前記撥液層が、撥液性官能基を有するシランカップリング剤により形成されていることを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載のインプリント用モールドである。
In the invention according to
また、本発明の請求項4に係る発明は、請求項1〜3のいずれかに記載のインプリント用モールドを用い、被転写基板上に形成された硬化前のインプリント用被転写樹脂に、前記モールドの転写領域とアライメントマーク領域を接触させ、前記モールドに形成されたアライメントマークの凹部に気体を有する状態で、前記モールドに形成されたアライメントマークと、前記被転写基板に形成されたアライメントマークとを、光学的に位置合わせし、前記被転写樹脂を硬化させ、硬化した前記被転写樹脂と前記モールドとを離型して、前記モールドの転写パターンを前記被転写基板上の前記被転写樹脂に転写することを特徴とするインプリント方法である。
In addition, the invention according to
本発明によれば、モールドのアライメントマーク領域の表面には、硬化前のインプリント用被転写樹脂に対して、モールドの転写領域の表面よりも高い撥液性を有する撥液層が形成されているため、アライメントのためにモールドを被転写樹脂に接触させた場合に、被転写樹脂がアライメントマークの凹部に浸入することを抑制する効果を奏する。 According to the present invention, a liquid repellent layer having higher liquid repellency than the surface of the mold transfer region is formed on the surface of the mold alignment mark region with respect to the imprinted transfer resin before curing. Therefore, when the mold is brought into contact with the transferred resin for alignment, an effect of suppressing the transferred resin from entering the concave portion of the alignment mark is obtained.
上述のような効果のため、本発明においては、モールドのアライメントマークの凹部が硬化前のインプリント用被転写樹脂によって満たされていない状態、すなわち、アライメントマークの凹部内に、インプリント時のモールド周囲の気体を有する状態で、アライメントすることができることになる。 Due to the effects as described above, in the present invention, the recess of the alignment mark of the mold is not filled with the imprinted transfer resin before curing, that is, the mold during imprinting is in the recess of the alignment mark. The alignment can be performed in a state having the surrounding gas.
そして、モールド材の屈折率と、上記アライメントマークの凹部内に残留した気体の屈折率とは、その大きさに差があるため、モールド材と同じ材料からなるアライメントマークを光学的に識別することを可能とし、高いアライメント精度でモールドの転写パターンを被転写樹脂にインプリントすることができる。 Since the refractive index of the molding material and the refractive index of the gas remaining in the recess of the alignment mark are different in size, the alignment mark made of the same material as the molding material is optically identified. Therefore, the mold transfer pattern can be imprinted on the transferred resin with high alignment accuracy.
[インプリント用モールド]
まず、本発明に係るインプリント用モールドについて説明する。
図1は、本発明に係るインプリント用モールドの例を示す説明図であり、(a)はモールド全体の模式的断面図を示し、(b)は(a)におけるアライメントマーク部の拡大図を示す。
[Imprint mold]
First, the imprint mold according to the present invention will be described.
FIG. 1 is an explanatory view showing an example of an imprint mold according to the present invention, wherein (a) shows a schematic cross-sectional view of the whole mold, and (b) shows an enlarged view of an alignment mark portion in (a). Show.
図1(a)および(b)に示すように、インプリント用モールド1は、モールド材5を加工して凹凸の転写パターンが形成された転写領域2と、凹凸のアライメントマークが形成されたアライメントマーク領域3とを有しており、前記アライメントマーク領域3の表面には、硬化前のインプリント用被転写樹脂に対して、前記転写領域2の表面よりも高い撥液性を有する撥液層4が形成されている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, an
モールド材5の材料としては、インプリント法に適用可能な透明な材料であれば用いることができるが、好ましくは、石英である。モールド側アライメントマークはモールド材を凹凸状に加工した段差構造のマークであり、その平面形状は、例えば、矩形状、十字型状の形状が1個以上配設されたものや、モアレ縞等の周期構造のもの等がある。
As a material of the
上述の撥液層4がアライメントマーク領域3の表面に形成されているため、本発明においては、アライメントのためにモールドを被転写樹脂に接触させた場合に、硬化前のインプリント用被転写樹脂がアライメントマークの凹部に浸入することを抑制する効果、若しくは、硬化前のインプリント用被転写樹脂がアライメントマークの凹部に浸入する速度を遅くする効果を奏する。
Since the above-mentioned
上述のような効果のため、本発明においては、モールドのアライメントマークの凹部が硬化前のインプリント用被転写樹脂によって満たされていない状態、すなわち、アライメントマークの凹部内に、インプリント時のモールド周囲の気体を有する状態で、アライメントすることができることになる。 Due to the effects as described above, in the present invention, the recess of the alignment mark of the mold is not filled with the imprinted transfer resin before curing, that is, the mold during imprinting is in the recess of the alignment mark. The alignment can be performed in a state having the surrounding gas.
そして、モールド材の屈折率と、上記アライメントマークの凹部内の気体の屈折率とは、その大きさに差があるため、モールド材と同じ材料からなるアライメントマークを光学的に識別することを可能とし、高いアライメント精度でモールドの転写パターンを被転写樹脂にインプリントすることができる。 Since the refractive index of the molding material and the refractive index of the gas in the recess of the alignment mark are different in size, it is possible to optically identify the alignment mark made of the same material as the molding material. Then, the transfer pattern of the mold can be imprinted on the transferred resin with high alignment accuracy.
上述のアライメントの状態について、図2を用いて、より詳しく説明する。
図2は、本発明に係るインプリント用モールドと被転写基板上に形成された被転写樹脂との関係を示す説明図であり、(a)はアライメントマーク検出の概要を示し、(b)はアライメントマークにおける被転写樹脂の充填状態を示す。
The above-described alignment state will be described in more detail with reference to FIG.
2A and 2B are explanatory views showing the relationship between the imprint mold according to the present invention and the transferred resin formed on the transferred substrate. FIG. 2A shows an outline of alignment mark detection, and FIG. The filling state of the resin to be transferred in the alignment mark is shown.
図2(a)に示すように、インプリント用モールド1の転写パターンをアライメント転写する際には、まず、被転写基板11上に形成された硬化前の被転写樹脂21に、インプリント用モールド1を接触させる。
As shown in FIG. 2A, when the transfer pattern of the
ここで、本発明に係るモールド1においては、撥液層4がアライメントマーク領域3の表面に形成されているため、被転写樹脂21がアライメントマークの凹部に浸入することを抑制することができる。それゆえ、アライメントマークの凹部内に、インプリント時のモールド周囲の気体を有する状態で、アライメントすることができることになる。
Here, in the
例えば、図2(b)に示すように、モールド1のアライメントマークの凸部と凹部に、モールド1の裏面側(図2(b)において上側)から入射し、被転写樹脂21を通過して被転写基板11表面で反射する検出光32a、32bの光路長の差は、モールド材5の屈折率をn1、被転写樹脂21の屈折率をn2、モールド1のアライメントマークの凹部内の気体22の屈折率をn3、モールド1のアライメントマークの凸部と凹部の段差をt、モールド1のアライメントマーク凹部内の気体22が占める高さをTとすると、
2×|T×n3+(t−T)×n2−t×n1|になる。
なお、図2(b)は、モールド1のアライメントマークの凸部と凹部の段差tと、アライメントマークの凹部内の気体22が占める高さTが同じである状態を示している。
For example, as shown in FIG. 2 (b), the light enters the convex portion and the concave portion of the alignment mark of the
2 × | T × n3 + (t−T) × n2−t × n1 |
2B shows a state in which the height t occupied by the
ここで、一般的なモールド材である石英(SiO2)の波長633nmの光における屈折率は、1.45であり、また、空気の屈折率は、1.00であることから、上述同様に、検出光の光源として、633nmの単波長の光源を用いる場合を仮定し、モールドのアライメントマークの凹部内が全て空気で満たされており(すなわち、t=T)、その段差tを150nm、モールド材の屈折率n1を1.45、空気の屈折率n3を1.00として、上式を計算すると、得られる光路長の差は135nmになり、この値は波長633nmの1/5程の大きさであるため、モールドのアライメントマークを良好に識別することができる。 Here, the refractive index of light having a wavelength of 633 nm of quartz (SiO 2 ), which is a general mold material, is 1.45, and the refractive index of air is 1.00. Assuming that a light source having a single wavelength of 633 nm is used as a light source for detection light, the concave portion of the mold alignment mark is completely filled with air (ie, t = T), and the step t is 150 nm. When the above equation is calculated with the refractive index n1 of the material being 1.45 and the refractive index n3 of the air being 1.00, the difference in optical path length obtained is 135 nm, which is as large as 1/5 of the wavelength of 633 nm. Therefore, the alignment mark of the mold can be identified well.
そして、上述のようにして検出したモールド側のアライメントマークと、被転写基板側のアライメントマークとを、光学的に位置合わせした状態で、被転写樹脂を硬化させることにより、モールドの転写パターンを、高いアライメント精度で、被転写樹脂にインプリントすることができる。 Then, in a state where the alignment mark on the mold side detected as described above and the alignment mark on the transfer substrate side are optically aligned, the transfer resin of the mold is cured, thereby transferring the mold transfer pattern, Imprinting on the resin to be transferred with high alignment accuracy.
[撥液層]
次に、本発明に係る撥液層について説明する。
本発明に係る撥液層は、図1(a)に示すように、モールド1のアライメントマーク領域3の表面に形成され、硬化前のインプリント用被転写樹脂に対して、モールドの転写領域2の表面よりも高い撥液性を有する層である。
[Liquid repellent layer]
Next, the liquid repellent layer according to the present invention will be described.
As shown in FIG. 1A, the liquid repellent layer according to the present invention is formed on the surface of the
本発明においては、アライメントマーク領域3の表面に形成された撥液層4が、上述のような機能を有するため、アライメントのためにモールドを被転写樹脂に接触させた際に、少なくとも、硬化前のインプリント用被転写樹脂がアライメントマークの凹部に浸入する速度を、転写領域2の転写パターンの凹部への充填速度より遅くすることができる。
それゆえ、アライメントマークの凹部内が被転写樹脂によって満たされる前に、上述のようなモールド材とアライメントマークの凹部内の気体との屈折率の差を利用して、モールドのアライメントマークを識別することができる。
In the present invention, since the
Therefore, before the recess of the alignment mark is filled with the resin to be transferred, the alignment mark of the mold is identified using the difference in refractive index between the mold material and the gas in the recess of the alignment mark as described above. be able to.
また、本発明に係る撥液層は、その表面における硬化前のインプリント用被転写樹脂の接触角が60°以上であることが好ましく、例えば、接触角が60°〜110°となる範囲が好ましい。上記のような接触角であれば、アライメントマークの凹部のような微細な凹部への毛細管力による被転写樹脂の浸入が抑えられるからである。 In addition, the liquid repellent layer according to the present invention preferably has a contact angle of the imprinted transfer resin before curing on the surface thereof of 60 ° or more, for example, a range in which the contact angle is 60 ° to 110 °. preferable. This is because, if the contact angle is as described above, the penetration of the resin to be transferred into the fine concave portion such as the concave portion of the alignment mark by the capillary force can be suppressed.
また、本発明に係る撥液層は、撥液性官能基を有するシランカップリング剤により形成されたものであることが好ましい。撥液性に優れた撥液層を容易に形成することができるからである。 In addition, the liquid repellent layer according to the present invention is preferably formed of a silane coupling agent having a liquid repellent functional group. This is because a liquid repellent layer having excellent liquid repellency can be easily formed.
上記のような撥液層としては、例えば、シランカップリング剤を基板上の官能基と反応させ単分子膜を形成したもの、あるいは、シランカップリング剤を基板上の官能基と反応させるとともに、ゾルゲル反応等により加水分解、重縮合させたもの等を挙げることができ、中でもシランカップリング剤を基板上の官能基と反応させ単分子膜を形成したものが好ましい。 As the liquid repellent layer as described above, for example, a silane coupling agent reacted with a functional group on the substrate to form a monomolecular film, or a silane coupling agent reacted with a functional group on the substrate, Examples thereof include those hydrolyzed and polycondensed by a sol-gel reaction or the like, and among them, those obtained by reacting a silane coupling agent with a functional group on a substrate to form a monomolecular film are preferable.
また、上記シランカップリング剤が有する撥液性官能基としては、例えば、メチル基(−CH3)、エチル基(−C2H5)およびフルオロメチル基(−CF3)等を挙げることができる。さらに、上記撥液性官能基を有するシランカップリング剤としては、例えば、CF3Si(OCH2CH3)3、CF3(CF2)5CH2CH2Si(OCH2CH3)3、およびCH3(CH2)5Si(OCH3)3等を挙げることができる。 Examples of the liquid repellent functional group possessed by the silane coupling agent include a methyl group (—CH 3 ), an ethyl group (—C 2 H 5 ), and a fluoromethyl group (—CF 3 ). it can. Furthermore, examples of the silane coupling agent having the liquid repellent functional group include CF 3 Si (OCH 2 CH 3 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 5 CH 2 CH 2 Si (OCH 2 CH 3 ) 3 , And CH 3 (CH 2 ) 5 Si (OCH 3 ) 3 and the like.
上記のような撥液層を、モールドのアライメントマーク領域にのみ形成する方法としては、例えば、フォトレジスト等を用いた製版により、転写領域を被覆し、アライメントマーク領域を露出させたモールドを、撥液層を形成する材料の溶液に浸漬し、加熱乾燥した後に、転写領域を被覆していたフォトレジスト等を除去する手法(リフトオフ)等をもちいることで、アライメントマーク領域のみに撥液層を形成することができる。 As a method of forming the liquid repellent layer as described above only in the alignment mark region of the mold, for example, a mold that covers the transfer region and exposes the alignment mark region by plate making using a photoresist or the like is used. After dipping in the solution of the material that forms the liquid layer, heating and drying, a method (lift-off) or the like that removes the photoresist that has covered the transfer region is used, so that the liquid repellent layer is applied only to the alignment mark region. Can be formed.
上記の撥液層の厚みとしては、構成する材料等により異なるが、例えば、1nm〜100nmの範囲内である。 The thickness of the liquid repellent layer varies depending on the constituent materials and the like, but is, for example, in the range of 1 nm to 100 nm.
なお、本発明に用いる被転写樹脂としては、インプリント法に適用可能なものであれば用いることができ、例えば、光硬化性樹脂としては、PAK−01(東洋合成工業社製)、NIP−K(Zen Photonics製)、およびTSR−820(帝人製機製)等を挙げることができる。一方、熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリスチレン(PS)、およびポリカーボネート(PC)等を挙げることができる。 As the resin to be transferred used in the present invention, any resin that can be applied to the imprint method can be used. For example, PAK-01 (manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.), NIP- K (manufactured by Zen Photonics), TSR-820 (manufactured by Teijin Seiki) and the like. On the other hand, examples of the thermosetting resin include polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene (PS), and polycarbonate (PC).
上述のように、本発明に係るインプリント用モールドにおいては、従来と同様の技術を用いて、モールド材を凹凸状に加工してアライメントマークを形成することができ、その後、アライメントマーク領域の表面に撥液層を浸漬等の方法で形成するため、本発明に係るインプリント用モールドは、従来と同様の信頼性を確保できる。
また、チタン酸化物等の高屈折率材料を用いてアライメントマークを形成する方法のような、従来とは異なる複雑な工程が増えることもないため、製造コストの点からも有益である。
As described above, in the imprint mold according to the present invention, the alignment mark can be formed by processing the molding material into a concavo-convex shape using a technique similar to the conventional technique, and then the surface of the alignment mark region. Since the liquid repellent layer is formed by dipping or the like, the imprint mold according to the present invention can ensure the same reliability as the conventional one.
Further, since there is no increase in complicated steps different from the conventional method such as a method of forming an alignment mark using a high refractive index material such as titanium oxide, it is advantageous from the viewpoint of manufacturing cost.
[インプリント方法]
次に、本発明に係るインプリント方法について説明する。
本発明に係るインプリント方法は、上述のような構成を有する本発明に係るインプリント用モールドを用い、被転写基板上に形成された硬化前のインプリント用被転写樹脂に、前記モールドの転写領域の表面とアライメントマーク領域の表面を接触させ、前記モールドに形成されたアライメントマークの凹部に気体を有する状態で、前記モールドに形成されたアライメントマークと、前記被転写基板に形成されたアライメントマークとを、光学的に位置合わせする工程に特徴があり、その他の工程、例えば、被転写樹脂の硬化工程や、モールド離型工程については、従来の方法を用いることができる。
[Imprint method]
Next, the imprint method according to the present invention will be described.
The imprint method according to the present invention uses the imprint mold according to the present invention having the above-described configuration, and transfers the mold to an imprint transfer resin before curing formed on the transfer substrate. An alignment mark formed on the transfer substrate and an alignment mark formed on the transfer substrate in a state where the surface of the region and the surface of the alignment mark region are brought into contact with each other and a gas is contained in a recess of the alignment mark formed on the mold. Are characterized in the process of optically aligning them, and conventional processes can be used for other processes, for example, the curing process of the resin to be transferred and the mold release process.
図3は、本発明に係るインプリント方法の例を示す模式的工程図である。なお、図3においては、煩雑になることを避けるため記載を省略しているが、モールド1のアライメントマーク領域3の表面には、本発明に係る撥液層が形成されている。
FIG. 3 is a schematic process diagram showing an example of an imprint method according to the present invention. In FIG. 3, the description is omitted to avoid complication, but the liquid repellent layer according to the present invention is formed on the surface of the
本発明に係るインプリント方法においては、まず、図3(a)に示すように、本発明に係るインプリント用モールド1を準備し、被転写基板11上の、少なくとも、被転写領域12および基板側アライメントマーク領域13上に未硬化の被転写樹脂21を形成する。
なお、この例においては、被転写樹脂21は光硬化型樹脂である。
In the imprint method according to the present invention, first, as shown in FIG. 3A, an
In this example, the transferred
次に、図3(b)に示すように、モールド1と被転写基板11上の被転写樹脂21とを接触させ、モールド側アライメントマークおよび相対する基板側アライメントマークの位置情報を、検出光32を用いて検出器31で検出することにより、モールド1と被転写基板11との位置合わせを行う。
Next, as shown in FIG. 3 (b), the
この際、モールドの転写領域2の凹凸パターンの凹部は被転写樹脂21で充填されるが、本発明に係るインプリント用モールドにおいては、アライメントマーク領域3の表面には、本発明に係る撥液層が形成されているため、アライメントマーク領域3の凹部への被転写樹脂21の浸入は抑制され、モールド周囲の気体22が残留することになる。
それゆえ、例え、モールド材と被転写樹脂の屈折率が近い値の場合であっても、前記気体の屈折率の値との差によって、モールド側アライメントマークを十分識別することができる。
At this time, the concave portion of the concave / convex pattern in the
Therefore, even if the refractive index of the mold material and the transferred resin are close to each other, the mold-side alignment mark can be sufficiently identified by the difference from the gas refractive index.
次に、図3(c)に示すように、紫外線42を所定量照射することにより、被転写樹脂21を硬化させ、その後、図3(d)に示すように、モールド1を離型して硬化した被転写樹脂のパターン23を得る。
Next, as shown in FIG. 3 (c), the resin to be transferred 21 is cured by irradiating a predetermined amount of ultraviolet rays 42, and then the
以上、本発明に係るインプリント用モールドおよびインプリント方法について、それぞれの実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と、実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。 As mentioned above, although each embodiment was described about the mold for imprint and the imprint method which concern on this invention, this invention is not limited to the said embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the technical idea described in the claims of the present invention has substantially the same configuration and exhibits the same function and effect regardless of the case. It is included in the technical scope of the invention.
以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。
(実施例1)
モールド用基板として、縦152mm、横152mm、厚さ0.25インチの合成石英基板を用い、この合成石英基板の一主面上に、電子線レジストを厚さ200nmで塗布し、電子線描画し、現像した後、ドライエッチングして、深さ150nm、幅100nm、ピッチ200nmのライン/スペースパターンの転写パターンが形成された転写領域と、深さ150nmの凹凸形状の周期構造のアライメントマークが形成されたアライメントマーク領域とを有するインプリント用モールドを形成した。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Example 1
A synthetic quartz substrate having a length of 152 mm, a width of 152 mm, and a thickness of 0.25 inch is used as a mold substrate. An electron beam resist is applied to a thickness of 200 nm on one main surface of the synthetic quartz substrate, and an electron beam is drawn. After development, dry etching is performed to form a transfer region in which a transfer pattern of a line / space pattern having a depth of 150 nm, a width of 100 nm, and a pitch of 200 nm is formed, and an alignment mark having a concavo-convex shape having a depth of 150 nm. An imprint mold having an alignment mark region was formed.
次に、撥液層を形成する材料の溶液として、CF3(CF2)5CH2CH2Si(OCH2CH3)3溶液(溶媒:1,3−ビストリフルオロベンゼン)を用意し、フォトレジストを用いた製版により転写領域を被覆し、アライメントマーク領域を露出させた前記モールドを、前記溶液に5分間室温で浸漬し、55度で30分間加熱した後に、転写領域を被覆していた前記フォトレジストを除去して、アライメントマーク領域に撥液層を有する本発明に係るインプリント用モールドを得た。 Next, a CF 3 (CF 2 ) 5 CH 2 CH 2 Si (OCH 2 CH 3 ) 3 solution (solvent: 1,3-bistrifluorobenzene) is prepared as a solution of a material for forming the liquid repellent layer, and a photo The transfer area was covered by plate making using a resist, and the mold exposing the alignment mark area was immersed in the solution for 5 minutes at room temperature and heated at 55 degrees for 30 minutes, and then the transfer area was covered. The photoresist was removed to obtain an imprint mold according to the present invention having a liquid repellent layer in the alignment mark region.
次に、インプリント用被転写樹脂として光硬化型樹脂(東洋合成工業社製、PAK−01)を用い、前記モールドのアライメントマーク領域に形成された撥液層の表面における接触角を接触角測定機(協和界面科学社製、CA−Z型)で測定したところ、接触角は70°であった。 Next, a photocurable resin (manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd., PAK-01) is used as a transfer resin for imprinting, and the contact angle on the surface of the liquid repellent layer formed in the alignment mark region of the mold is measured. When measured with a machine (Kyowa Interface Science Co., Ltd., CA-Z type), the contact angle was 70 °.
次に、被転写基板として、直径200mmのシリコン・ウェハに、被転写領域と基板側アライメントマーク領域とを有する基板を用意した。 Next, a substrate having a transferred region and a substrate-side alignment mark region was prepared on a silicon wafer having a diameter of 200 mm as a transferred substrate.
次に、上記の被転写基板上に、被転写樹脂として光硬化型樹脂PAK−01(東洋合成工業社製)を形成し、前記の本発明に係るモールドを接触させ、波長633nmの検出光を用いて、アライメントマーク検出したところ、モールド側アライメントマークを良好に識別することができた。 Next, a photocurable resin PAK-01 (manufactured by Toyo Gosei Kogyo Co., Ltd.) is formed on the substrate to be transferred as a resin to be transferred, the mold according to the present invention is brought into contact therewith, and detection light having a wavelength of 633 nm is emitted. When the alignment mark was detected by using it, the mold side alignment mark could be identified well.
次に、前記モールドと前記被転写基板を位置合わせした後に、波長320nmの紫外線を照射して前記被転写樹脂を硬化させ、その後、前記モールドを前記被転写基板から離型して、前記被転写基板上に硬化した樹脂パターンを得た。 Next, after aligning the mold and the substrate to be transferred, the resin to be transferred is cured by irradiating with ultraviolet rays having a wavelength of 320 nm, and then the mold is released from the substrate to be transferred, A cured resin pattern was obtained on the substrate.
1・・・モールド
2・・・転写領域
3・・・アライメントマーク領域
4・・・撥液層
5・・・モールド材
11・・・被転写基板
12・・・被転写領域
13・・・基板側アライメントマーク領域
14・・・基板側アライメントマーク
21・・・被転写樹脂
22・・・気体
23・・・硬化した樹脂パターン
31・・・検出器
32・・・検出光
42・・・紫外線
101・・・モールド
102・・・転写領域
103・・・モールド側アライメントマーク領域
105・・・モールド材
111・・・被転写基板
112・・・被転写領域
113・・・基板側アライメントマーク領域
114・・・基板側アライメントマーク
121・・・被転写樹脂
131・・・検出器
132、132a、132b・・・検出光
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記アライメントマーク領域の表面には、硬化前のインプリント用被転写樹脂に対して、前記転写領域の表面よりも高い撥液性を有する撥液層が形成されていることを特徴とするインプリント用モールド。 An imprint mold having a transfer region in which an uneven transfer pattern is formed and an alignment mark region in which an uneven alignment mark is formed,
An imprint characterized in that a liquid repellent layer having higher liquid repellency than the surface of the transfer area is formed on the surface of the alignment mark area with respect to the imprinted transfer resin before curing. Mold.
被転写基板上に形成された硬化前のインプリント用被転写樹脂に、前記モールドの転写領域とアライメントマーク領域を接触させ、
前記モールドに形成されたアライメントマークの凹部に気体を有する状態で、前記モールドに形成されたアライメントマークと、前記被転写基板に形成されたアライメントマークとを、光学的に位置合わせし、
前記被転写樹脂を硬化させ、
硬化した前記被転写樹脂と前記モールドとを離型して、
前記モールドの転写パターンを前記被転写基板上の前記被転写樹脂に転写することを特徴とするインプリント方法。
Using the imprint mold according to any one of claims 1 to 3,
The imprint transfer resin before curing formed on the transfer substrate is brought into contact with the transfer area of the mold and the alignment mark area,
The alignment mark formed on the mold and the alignment mark formed on the substrate to be transferred are optically aligned in a state of having gas in the recess of the alignment mark formed on the mold,
Curing the transferred resin,
Release the cured resin to be transferred and the mold,
An imprint method comprising transferring a transfer pattern of the mold onto the transfer resin on the transfer substrate.
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