JP2020181878A - インプリント用モールド及びその製造方法、及びインプリント方法 - Google Patents
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Abstract
Description
基材から突出したメサ部を有するインプリント用モールドであって、
該メサ部は、有機材料からなる硬化性組成物が接触する接触面と、該接触面を基材から突出させている側壁の面と、を有しており、
少なくとも前記側壁の面において、前記接触面よりも前記硬化性組成物に対する接触角が高い撥液表面が形成されており、
前記撥液表面が、無機元素の酸化物、無機元素のフッ化物、無機元素の窒化物からなる群より選択される化合物の少なくとも一種を含む、
ことを特徴とする。
ナノインプリントに使用されるモールドは、モールドと被加工基板(ウエハ)の平行度が完全でない場合にも、被加工基板(ウエハ)と、接触面(インプリント面)以外のモールド基板が被加工基板には接触しないように、モールドの接触面が周囲の側壁面を有してモールド基材から出っ張った(突出した)形状になるように形成されている。上記接触面が形成される凸部分、すなわち接触面を上面として側壁面とから形成される台地部分をメサ部と呼ぶ。
撥液層(14)の材料としては、後述するモールド洗浄工程を行った後でも有機材料である硬化性組成物に対して5°以上の接触角を示す材料を用いる。さらに、撥液層(14)の材料は、撥液層(14)の上における硬化性組成物の接触角が、凹凸パターン(11b)の表面材料、例えば石英上における硬化性組成物の接触角より高くなるように選択される。
撥液膜である薄膜を成膜するには、液相成膜法と気相成膜法の二通りの方法がある。
図2の(2−1)はモールド基板上(1)にCr膜(2)を形成した図を示す。モールド基板上にCrを全面に蒸着して、メサ部を形成する領域にだけ硬化性組成物膜を形成し、その硬化性組成物をマスクにしてCrをエッチングして、その後硬化性組成物を除去すると、図2−1のようにモールド基板上にメサ領域に相当するCr膜を形成できる。
次に図3について説明する。撥液膜を成膜するフローとしては、図2と同様であるが、図2と図3の違いは、メサを形成する際のモールド基板のエッチングを図2ではドライエッチングを用いているが、図3ではウエットエッチングを用いる点である。
次に図4について説明する。撥液膜を成膜するフローとしては、図2同様であるが、図2と図4の違いは、図2ではメサの側面に撥液膜を形成していたが、図4ではメサのエッジ部に撥液膜を形成する。
図4と図5では、モールド基板(1)をエッチングする方法としてドライエッチングを用いたが、図6と図7には、それをウエットエッチングで加工する方法を示す。
次に、撥液膜がメサ側面に成膜されたモールド基板のインプリント面に微細パターンを形成するフローの例を図8〜図11に示す。図8〜図11は同じプロセスフロー図を示すが、違いは、モールド基板のメサが異方性エッチングで垂直形状に形成され、メサ側面に撥液膜が成膜されている場合(図8)、ウエットエッチングでメサ側面がラウンド形状に形成され、メサ側面に撥液膜が形成されている場合(図9)、モールド基板のメサが異方性エッチングでメサ上のインプリント面の外周部に撥液膜が形成されている場合(図10)、モールド基板のメサがウエットエッチングでメサ側面がラウンド形状に形成され、かつメサ上のインプリント面の外周部に撥液膜が形成されている場合(図11)の違いである。
本実施形態に係るインプリント用モールドの洗浄方法について説明する。後述するような型接触工程、離型工程を繰り返したモールドのインプリント面には、硬化性組成物の構成成分が微量に付着する場合があり、モールドパターン内に付着・硬化した硬化性組成物が原因で、後続のインプリント時に被加工基板上に連続した欠陥を引き起こす可能性がある。また、モールドに付着・硬化した硬化性組成物が被加工基板上に落下して、それを押印した場合には、モールドパターンが破壊され、本来の設計パターンとは異なるパターンのインプリントを繰り返す共通欠陥を招き、製品の歩留まりに支障をきたすことになる。
次に、本実施形態に係るインプリント方法の各工程について、図12の模式断面図を用いて説明する。
本工程(積層工程[1])の一例としては、図12に示す通り、硬化性組成物(102)の液滴を、基板(101)上に離散的に滴下して配置する。配置方法としてはインクジェット法が特に好ましい。硬化性組成物(102)の液滴は、モールド上に凹部が密に存在する領域に対向する基板上には密に、凹部が疎に存在する領域に対向する基板上には疎に配置される。このことにより、後述する残膜を、モールド上のパターンの疎密によらずに均一な厚さに制御することができる。
次に、図12[2]、[3]、[4]に示すように、前工程(積層工程[1])で形成された硬化性組成物(102)にパターン形状を転写するための原型パターンを有するインプリント用のモールド(104)を接触させる。これにより、モールド(104)が表面に有する微細パターンの凹部に硬化性組成物(102)が充填(フィル)されて、モールドの微細パターンに充填(フィル)された液膜となる。ここでも、矢印(103)は液滴(硬化性組成物)の広がる(凹部に充填されていく)方向を示している。
次に、図12[3]に示すように、硬化性組成物(102)に対し、モールド(104)を介して光(105)を照射する。より詳細には、モールド(104)の微細パターンに充填された硬化性組成物(102)に、モールド(104)を介して光(105)を照射する。これにより、モールド(104)の微細パターンに充填された硬化性組成物(102)は、照射光(105)によって硬化してパターン形状を有する硬化膜(106)となる。
次に、パターン形状を有する硬化膜(106)とモールド(104)と引き離す。本工程(離型工程)では、図1[4]に示すように、パターン形状を有する硬化膜(106)とモールド(104)とを引き離し、工程[3](光照射工程)においてモールド(104)上に形成された微細パターンの反転パターンとなるパターン形状を有する硬化膜(106)が自立した状態で得られる。なお、パターン形状を有する硬化膜(106)の凹凸パターンの凹部にも硬化膜が残存するが、この膜のことを残膜(107)と呼ぶこととする。
図13に示すようなモデルにおいて、撥液層表面上の硬化性組成物の接触角(θm)と浸み出し高さの関係を理論的に計算した。計算においては簡単のため、モールドを平坦で円柱状の剛体と近似し、基板も平坦な剛体と近似し、硬化性組成物をニュートン流体と近似した。モールド表面は凹凸パターンのない平坦面とした。硬化性組成物に対して潤滑近似を適用し、モールドへの印加荷重(F)をゼロN、メサ面積(A)を858mm2、初期の硬化性組成物の液膜厚(h)を15nm、硬化性組成物の物性値としては、粘度(μ)を5mPa・s、表面張力(γ)を30mN/m、基板接触角(θs)を0°として、撥液層表面上の接触角(θm)が0〜90°の場合の1秒後における浸み出し高さ(Lm)を計算した。
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布されたインプリント材に上記のモールドを利用可能なインプリント装置を用いてパターンを形成する工程(基板にインプリント処理を行う工程)と、かかる工程でパターンを形成された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程(酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等)を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
2 Crパターン
3 撥液膜
4 硬化性組成物
11 基板
12 ウエハ
13 硬化性組成物
14 撥液層
101 基板
102 硬化性組成物
103 液滴の広がる方向
104 モールド
105 照射光
106 パターン形状を有する硬化膜
107 残膜
Claims (14)
- 基材から突出したメサ部を有するインプリント用モールドであって、
該メサ部は、有機材料からなる硬化性組成物が接触する接触面と、該接触面を基材から突出させている側壁の面と、を有しており、
少なくとも前記側壁の面において、前記接触面よりも前記硬化性組成物に対する接触角が高い撥液表面が形成されており、
前記撥液表面が、無機元素の酸化物、無機元素のフッ化物、無機元素の窒化物からなる群より選択される化合物の少なくとも一種を含む、
ことを特徴とするインプリント用モールド。 - 基材から突出したメサ部を有するインプリント用モールドであって、
該メサ部は、有機材料からなる硬化性組成物を接触させる接触面と、該接触面を基材から突出させる側壁の面と、を有しており、
少なくとも前記側壁の面において、ドライ洗浄及びウエット洗浄に対する洗浄耐性を有し、かつ前記接触面よりも前記硬化性組成物に対する接触角が高い無機化合物の表面が形成されている
ことを特徴とするインプリント用モールド。 - 前記撥液表面が、無機元素の酸化物、無機元素のフッ化物、無機元素の窒化物からなる群より選択される無機化合物を少なくとも一種を含む、請求項2に記載のインプリント用モールド。
- 前記撥液表面が、前記無機化合物を含有する撥液層の表面である請求項1または3に記載のインプリント用モールド。
- 前記撥液層が、ハフニウム(Hf)の酸化物、ジルコニウム(Zr)の酸化物、イットリウム(Y)の酸化物、タンタル(Ta)の酸化物、ニオブ(Nb)の酸化物、ランタン(La)の酸化物、セリウム(Ce)の酸化物、プラセオジム(Pr)の酸化物、ネオジム(Nd)の酸化物、プロメチウム(Pm)の酸化物、サマリウム(Sm)の酸化物、ユウロピウム(Eu)の酸化物、ガドリニウム(Gd)の酸化物、テルビウム(Tb)の酸化物、ジスプロシウム(Dy)の酸化物、ホルミウム(Ho)の酸化物、エルビウム(Er)の酸化物、ツリウム(Tm)の酸化物、イッテルビウム(Yb)の酸化物、ルテチウム(Lu)の酸化物からなる群から選ばれる酸化物の層あるいは複数の酸化物の混合物の層であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のインプリント用モールド。
- 前記撥液層がシリコン(Si)のフッ化物、クロム(Cr)のフッ化物、カルシウム(Ca)のフッ化物、マグネシウム(Mg)のフッ化物、チタン(Ti)のフッ化物、アルミニウム(Al)のフッ化物、イットリウム(Y)のフッ化物、ニッケル(Ni)のフッ化物、のいずれかあるいは上記の混合物であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のインプリント用モールド。
- 前記撥液層がシリコン(Si)の窒化物、ゲルマニウム(Ge)の窒化物、ホウ素(B)の窒化物、アルミニウム(Al)の窒化物、のいずれかあるいは上記の混合物であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のインプリント用モールド。
- 前記撥液表面がフッ素原子でドープされた石英表面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。
- 前記撥液層が請求項5から7のいずれか一項に記載の材料の混合物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。
- 前記撥液表面の硬化性組成物に対する接触角が5°以上であることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載のインプリント用モールド。
- 前記撥液表面の水に対する接触角が93°以上であることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載のインプリント用モールド。
- 請求項1から11のいずれか一項に記載のインプリント用モールドを用いるインプリント方法。
- 請求項12に記載のインプリント方法であって、インプリントの実施後に、ドライ洗浄または/及びウエット洗浄で前記インプリント用モールドを洗浄し、洗浄後の前記インプリント用モールドを再び使用してインプリントを行うことを特徴とするインプリント方法。
- 請求項12または13に記載のインプリント方法を用いて、物品を製造する物品の製造方法。
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