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JP6277643B2 - Manufacturing method of mold for nanoimprint - Google Patents
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Description

本発明は、ナノインプリント用モールドの製造方法およびナノインプリント用モールドの製造方法を用いて製造されたナノインプリント用モールドに関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a mold for nanoimprint and a mold for nanoimprint manufactured using the method for manufacturing a mold for nanoimprint.

現在、基材表面に微細凹凸構造を形成した構造物は、広範に用いられている。微細凹凸構造を形成した構造物の用途としては、例えば、反射防止、配向膜、撥水、放熱、および接着等が挙げられる。   At present, structures having a fine concavo-convex structure formed on the surface of a substrate are widely used. Examples of the use of the structure in which the fine concavo-convex structure is formed include antireflection, alignment film, water repellency, heat dissipation, and adhesion.

基材表面に微細凹凸構造を形成する方法として、例えば、光学部材表面にフォトレジストを塗布した後、このフォトレジストを露光し、現像することによりレジストパターンを形成し、さらに、このレジストパターンの露出部を腐食することで、光学部材表面に一品ごとに微細凹凸構造を形成するフォトリソグラフィ法(特許文献1を参照)や、光学部材表面に電子線によりパターニングすることによりサブミクロンピッチのレジストパターンを形成し、このレジストパターンを光学部材表面にドライエッチング処理により転写することで、光学部材表面に微細凹凸構造を形成する電子線リソグラフィ法(特許文献2を参照)が提案されている。   As a method for forming a fine concavo-convex structure on the substrate surface, for example, after applying a photoresist on the surface of the optical member, this photoresist is exposed and developed to form a resist pattern, and further, the resist pattern is exposed. By corroding the portion, a photolithographic method (see Patent Document 1) for forming a fine concavo-convex structure for each product on the surface of the optical member, or by forming a resist pattern with a submicron pitch by patterning with an electron beam on the surface of the optical member An electron beam lithography method (see Patent Document 2) is proposed in which a fine concavo-convex structure is formed on the surface of the optical member by forming and transferring this resist pattern onto the surface of the optical member by dry etching.

フォトリソグラフィ法は、高い寸法精度や位置精度が求められる製品を大量に製造する際に有効な手法であり、半導体デバイス等の製造に用いられている。また、電子線リソグラフィ法は、高い寸法精度や位置精度が求められる少量多品種の製品を製造する際に有効な手法であり、フォトリソグラフィ法に用いるフォトマスク等の製造に用いられている。   The photolithographic method is an effective method for manufacturing a large amount of products that require high dimensional accuracy and position accuracy, and is used for manufacturing semiconductor devices and the like. Further, the electron beam lithography method is an effective method for manufacturing a small variety of products requiring high dimensional accuracy and position accuracy, and is used for manufacturing a photomask used for the photolithography method.

しかしながら、フォトリソグラフィ法や電子線リソグラフィ法は、フォトマスク等の原版、露光装置等の高精度な光学機器、描画装置等の電子線機器といった高価で特別な設備が必要であり、コストが高くなる。また、装置の制限から、微細凹凸構造を数十cm以上の大面積に形成することも困難である。さらに、電子線リソグラフィ法は、電子線描画に多大な時間を要するため、特に生産性が悪い。   However, the photolithography method and the electron beam lithography method require expensive and special equipment such as an original plate such as a photomask, a high-precision optical device such as an exposure apparatus, and an electron beam device such as a drawing apparatus, and the cost increases. . In addition, it is difficult to form a fine concavo-convex structure in a large area of several tens of centimeters or more due to device limitations. Furthermore, since the electron beam lithography method requires a lot of time for electron beam drawing, the productivity is particularly bad.

そのため、これらの手法は、微細凹凸構造は必要とするものの、高い寸法精度や位置精度までは求められない製品(例えば、反射防止フィルム等)を製造する場合には適さない。また、これらの製品を大面積で製造することも困難である。   Therefore, these methods are not suitable for manufacturing a product (for example, an antireflection film or the like) that requires a fine concavo-convex structure but does not require high dimensional accuracy and position accuracy. It is also difficult to manufacture these products in a large area.

これらの手法の他、微細凹凸構造を形成する方法の1つとして、ナノインプリント法がある。ナノインプリント法は、微細な溝や穴等のパターンを形成した原版となるモールドを、被転写材に押し当てることで、パターンを機械的に転写する手法である(非特許文献1を参照)。ナノインプリント法の原理は比較的単純なものであるが、近年、数十nmから数nmといった非常に微細なパターンを転写できることが実証されてきたことで注目されている。   In addition to these methods, there is a nanoimprint method as one of the methods for forming a fine relief structure. The nanoimprint method is a method of mechanically transferring a pattern by pressing a mold, which is an original plate on which patterns such as fine grooves and holes, are formed, onto a transfer material (see Non-Patent Document 1). Although the principle of the nanoimprint method is relatively simple, it has attracted attention in recent years because it has been demonstrated that very fine patterns such as several tens to several nm can be transferred.

しかしながら、ナノインプリント法に用いるモールドは、フォトリソグラフィ法や電子線リソグラフィ法といった、半導体デバイスやフォトマスクの製造プロセスの一部を用いて製造することが一般的である。そのため、ナノインプリント法においても、モールドの製造コストが高いという問題がある。また、大面積のモールドを製造することも困難である。   However, a mold used for the nanoimprint method is generally manufactured by using a part of a semiconductor device or photomask manufacturing process such as a photolithography method or an electron beam lithography method. Therefore, the nanoimprint method also has a problem that the manufacturing cost of the mold is high. It is also difficult to produce a large area mold.

そこで、ナノインプリント用モールドの製造方法として、微細構造が自発的に形成される現象を利用したものが提案されている。例えば、斜方蒸着法により基材の表面に傾斜してなる複数の柱状物を形成し、これをモールドとして被転写材に転写することで液晶の配向膜を製造する方法が提案されている(特許文献3を参照)。この方法によれば、フォトリソグラフィ法や電子線リソグラフィ法でモールドを製造する場合に比べてコストや時間が抑えられ、生産性が向上している。   Therefore, as a method for manufacturing a nanoimprint mold, a method using a phenomenon in which a fine structure is spontaneously formed has been proposed. For example, there has been proposed a method for producing a liquid crystal alignment film by forming a plurality of columnar objects inclined on the surface of a base material by oblique vapor deposition, and transferring them to a transfer material as a mold ( (See Patent Document 3). According to this method, cost and time can be suppressed and productivity is improved as compared with the case where a mold is manufactured by a photolithography method or an electron beam lithography method.

しかしながら、特許文献3に記載の方法は、製造したナノインプリント用モールドの微細凹凸構造の詳細な形状には言及されておらず、形状の制御性が不明確である。また、平板状の基材を用いているため、大面積に均一に微細凹凸構造を形成することが困難である等の問題がある。   However, the method described in Patent Document 3 does not mention the detailed shape of the fine uneven structure of the manufactured nanoimprint mold, and the controllability of the shape is unclear. In addition, since a flat substrate is used, there is a problem that it is difficult to form a fine uneven structure uniformly over a large area.

フォトリソグラフィ法や電子線リソグラフィ法や特許文献3の方法等で形成した微細凹凸構造を大面積に転写する方法として、小面積に形成した微細凹凸構造を複数のフィルムに複製し、複製したフィルムをつなぎ合わせてロールに貼り付け、これをロール状のモールドとする方法が考えられる。しかし、このように複製したフィルムをつなぎ合わせたロール状のモールドを使用した場合でも、フィルムをつなぎ合わせた部分で微細凹凸構造に欠陥が生じるため、大面積の製品を、欠陥を生じさせることなく製造することは困難である。   As a method for transferring a fine concavo-convex structure formed by a photolithographic method, an electron beam lithography method, or the method of Patent Document 3 to a large area, the fine concavo-convex structure formed in a small area is duplicated on a plurality of films, A method is conceivable in which these are joined together and attached to a roll to form a roll-shaped mold. However, even when using a roll-shaped mold in which the replicated films are joined together, defects occur in the fine concavo-convex structure at the part where the films are joined together. It is difficult to manufacture.

特開昭50−70040号公報Japanese Patent Laid-Open No. 50-70040 特開2001−272505号公報JP 2001-272505 A 特開2007−47250号公報JP 2007-47250 A

アプライド・フィジクス・レターズ(Applied Physics Letters)、vol.67、P.3314、1995年Applied Physics Letters, vol. 67, p. 3314, 1995

上述した従来技術には、次の3つの課題が存在する。
第一の課題は、フォトリソグラフィ法や電子線リソグラフィ法等の高価で特別な設備が必要であるということである。
第二の課題は、微細凹凸構造の形状(例えば、微細凹凸構造の周期等)を容易に制御できないということである。
第三の課題は、微細凹凸構造を大面積に均一に転写できないということである。
The prior art described above has the following three problems.
The first problem is that expensive and special equipment such as a photolithography method and an electron beam lithography method is required.
The second problem is that the shape of the fine uneven structure (for example, the period of the fine uneven structure) cannot be easily controlled.
The third problem is that the fine concavo-convex structure cannot be uniformly transferred over a large area.

本発明の目的は、上記3つの課題を解決することができる、ナノインプリント用モールドの製造方法およびナノインプリント用モールドの製造方法を用いて製造されたナノインプリント用モールドを提供することである。   The objective of this invention is providing the mold for nanoimprint manufactured using the manufacturing method of the mold for nanoimprint which can solve the said three subject, and the manufacturing method of the mold for nanoimprint.

上記目的を達成するために、発明の一態様は、ナノインプリント用モールドの製造方法に関するものであって、遮蔽板で仕切られたスパッタチャンバ内の一方の領域にロール状の基材を配置し、他方の領域にスパッタターゲットを配置する工程と、ロール状の基材を回転しながら、スパッタターゲット下部の電極へ所定の電力を印加してプラズマ放電し、ロール状の基材の表面上に、ランダムに配列して形成された複数の突起物を有する無機層をスパッタリング法により形成する工程とを備え、遮蔽板は、ロール状の基材の長さ方向と平行な方向に均等な幅の開口部を有し、無機層形成工程において、スパッタターゲットから飛来するスパッタ粒子が遮蔽板の開口部を通過してロール状の基材の表面に到達することで、ロール状の基材の表面に対して突起物を形成し、かつ、突起物をロール状の基材に対してつなぎ目なく形成することを特徴とする。 In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention relates to a method for producing a mold for nanoimprinting, in which a roll-shaped substrate is disposed in one region in a sputtering chamber partitioned by a shielding plate, and the other The process of disposing the sputter target in the region of the above, and rotating the roll-shaped base material, applying a predetermined power to the electrode under the sputter target and performing plasma discharge , randomly on the surface of the roll-shaped base material A step of forming an inorganic layer having a plurality of protrusions formed in an array by a sputtering method , and the shielding plate has openings having a uniform width in a direction parallel to the length direction of the roll-shaped substrate. In the inorganic layer forming step, the sputter particles flying from the sputter target pass through the opening of the shielding plate and reach the surface of the roll-shaped base material, so that the surface of the roll-shaped base material To form a projection for, and you characterized in that joint without forming a protrusion with respect to the roll-shaped substrate.

機層には、クロムまたはクロム化合物(例えば、窒化クロム、酸化クロム等)を使用することができる。また、このナノインプリント用モールドの製造方法では、スパッタリング条件を変化させることで、突起物が配列する周期を制御することが可能である。 The free machine layer, can be used chromium or chromium compound (e.g., chromium nitride, chromium oxide, etc.). Further, in this method for producing a mold for nanoimprint, it is possible to control the period in which the protrusions are arranged by changing the sputtering conditions.

また、突起物をロール状の基材の表面に対して任意の角度で傾斜して形成することもできる。 Further, the protrusions can be formed to be inclined at an arbitrary angle with respect to the surface of the roll-shaped substrate.

本発明のナノインプリント用モールドの製造方法によれば、フォトリソグラフィ法や電子線リソグラフィ法等の、高価で特別な設備が必要な方法を用いることなく、微細凹凸構造を有するナノインプリント用モールドを容易に製造できる。   According to the method for producing a mold for nanoimprinting of the present invention, a nanoimprinting mold having a fine concavo-convex structure can be easily produced without using an expensive and special equipment method such as a photolithography method or an electron beam lithography method. it can.

また、本発明のナノインプリント用モールドの製造方法によれば、微細凹凸構造の形状を容易に制御することができるため、用途に応じて微細凹凸構造の形状を適宜選択することができる。   Moreover, according to the method for producing a mold for nanoimprinting of the present invention, the shape of the fine uneven structure can be easily controlled, and therefore the shape of the fine uneven structure can be appropriately selected according to the application.

また、本発明のナノインプリント用モールドの製造方法によれば、ロール状の基材につなぎ目なく微細凹凸構造を形成することができる。そのため、これを転写することで、大面積の製品を容易に製造することができる。   Moreover, according to the method for producing a mold for nanoimprinting of the present invention, a fine concavo-convex structure can be formed on a roll-shaped substrate without joints. Therefore, a large-area product can be easily manufactured by transferring this.

特に、斜方蒸着法を使用した場合、大面積に均一に微細凹凸構造を形成することは困難であるが、本発明のナノインプリント用モールドの製造方法によれば、微細凹凸構造をロール状の基材の表面に対して所定の角度で傾斜させて均一に形成することができる。そのため、これを転写することで、傾斜した微細凹凸構造を要する配向膜等の製品を大面積で製造することができる。   In particular, when the oblique deposition method is used, it is difficult to form a fine concavo-convex structure uniformly in a large area. However, according to the method for producing a mold for nanoimprinting of the present invention, the fine concavo-convex structure is formed into a roll-shaped base. It can be uniformly formed by inclining at a predetermined angle with respect to the surface of the material. Therefore, by transferring this, a product such as an alignment film that requires an inclined fine concavo-convex structure can be manufactured in a large area.

本発明の一実施形態に係るナノインプリント用モールドの製造方法の各工程を模式的に説明する断面図Sectional drawing which illustrates typically each process of the manufacturing method of the mold for nanoimprint which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の製造方法における複数の突起物を有する無機層の断面を俯瞰したSEM(Scanning Electron Microscope)画像The SEM (Scanning Electron Microscope) image which looked down at the section of the inorganic layer which has a plurality of projections in the manufacturing method of the present invention 本発明の製造方法における無機層の上面に形成される突起物を模式的に説明する断面図Sectional drawing which illustrates typically the protrusion formed in the upper surface of the inorganic layer in the manufacturing method of this invention ロール状の基材に凹凸を有する無機層を形成する工程を模式的に説明する図The figure which illustrates typically the process of forming the inorganic layer which has an unevenness | corrugation in a roll-shaped base material.

以下、本発明の実施形態に係るナノインプリント用モールドの製造方法およびナノインプリント用モールドについて、図1を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, a method for producing a mold for nanoimprinting and a mold for nanoimprinting according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

まず、図1(a)に示すように、基材10を用意し、基材10の表面上に、複数の突起物12を有する無機層11を形成し、ナノインプリント用モールド13を得る。   First, as shown to Fig.1 (a), the base material 10 is prepared, the inorganic layer 11 which has the some protrusion 12 is formed on the surface of the base material 10, and the mold 13 for nanoimprint is obtained.

基材10の材質は、モールドの基材として使用するために必要な機械的強度や表面粗さ等の条件が満たされていれば、特に限定されない。例えば、石英ガラス、シリコン、ニッケル、クロム等が挙げられる。後の工程で、ナノインプリント用モールド13の微細凹凸構造を転写する際に、UVナノインプリント法を用いる等の理由からモールドに透明性が求められる場合には、石英ガラスを用いるとよい。ただし、本形態の実施上問題がなければ、その他の材質を用いても構わない。   The material of the substrate 10 is not particularly limited as long as conditions such as mechanical strength and surface roughness necessary for use as a mold substrate are satisfied. For example, quartz glass, silicon, nickel, chromium and the like can be mentioned. In the later step, when transferring the fine concavo-convex structure of the nanoimprint mold 13, quartz glass may be used when the mold is required to be transparent for reasons such as using a UV nanoimprint method. However, other materials may be used if there is no problem in the implementation of this embodiment.

無機層11の材質は、無機層11の形成方法等に応じて適宜選択することができる。例えば、無機層11をスパッタリング法で形成する場合には、クロムやクロム化合物(例えば、窒化クロム、酸化クロム等)が好ましい。ナノインプリント用モールド13に透明性が求められる場合には、二酸化珪素等の透明な材質を用いるとよい。ただし、本形態の実施上問題がなければ、その他の材質を用いても構わない。   The material of the inorganic layer 11 can be appropriately selected according to the formation method of the inorganic layer 11 and the like. For example, when the inorganic layer 11 is formed by a sputtering method, chromium or a chromium compound (for example, chromium nitride, chromium oxide, etc.) is preferable. When the nanoimprint mold 13 is required to be transparent, a transparent material such as silicon dioxide may be used. However, other materials may be used if there is no problem in the implementation of this embodiment.

無機層11の形成方法は、無機層11に複数の突起物12が生じるように形成することを考慮すると、スパッタリング法が好ましい。スパッタリング法の中でも、反応性スパッタリング法が特に好ましい。反応性スパッタリング法によれば、放電電力、スパッタガス圧力、全スパッタガス流量中の反応性ガス流量の比率、スパッタターゲットと基材10との距離(以下、T−Sポジションと称する)、成膜時間をパラメータとして変化させることで、無機層11の形状(突起物12の形状とも言い得る)を容易に制御することができるためである。ただし、本形態の実施上問題がなければ、その他の形成方法を用いても構わない。   In consideration of forming the inorganic layer 11 so that a plurality of protrusions 12 are formed in the inorganic layer 11, a sputtering method is preferable. Of the sputtering methods, the reactive sputtering method is particularly preferable. According to the reactive sputtering method, the discharge power, the sputtering gas pressure, the ratio of the reactive gas flow rate to the total sputtering gas flow rate, the distance between the sputtering target and the substrate 10 (hereinafter referred to as the TS position), the film formation. This is because the shape of the inorganic layer 11 (also referred to as the shape of the protrusions 12) can be easily controlled by changing the time as a parameter. However, other formation methods may be used as long as there is no problem in implementation of this embodiment.

ここで、突起物12について説明する。突起物12とは、無機層11のうち、無機層11の上面において凹凸を形成する部位を示すが、突起物12の生じ方は、無機層11を形成する際の条件によって異なる。例えば、図2(a)および図3(a)に示すような、基材上に無機物が直接柱状に成長した柱状物を示す他、図2(c)および図3(b)に示すような、基材上に無機層が成長し、その無機層上に無機物が局所的に成長して形成された突起物を示すこともある。   Here, the protrusion 12 will be described. The protrusion 12 refers to a portion of the inorganic layer 11 where irregularities are formed on the upper surface of the inorganic layer 11. For example, as shown in FIG. 2 (a) and FIG. 3 (a), in addition to a columnar material in which an inorganic material has grown directly in a columnar shape on a substrate, as shown in FIG. 2 (c) and FIG. 3 (b) The protrusion may be formed by growing an inorganic layer on the substrate and locally growing an inorganic material on the inorganic layer.

尚、後述する凹凸構造の周期とは、柱状物や、突起物を形成した無機層11の断面をSEMにより観察し、断面に見られた突起物12の幅を測定した値である。ここで突起物12の幅wについて図3(a)および図3(b)を用いて説明する。突起物12の幅wは、断面図において、任意の突起物12に着目した際に、左側で接する突起物との間にある溝の底部から、右側で接する突起物との間にある溝の底部までの、水平方向の距離を示す。凹凸構造は、突起物12が配列することにより形成されるため、突起物12の幅wが凹凸構造の周期と考えることができる。
尚、突起物12はランダムに形成されるため、1つ1つの突起物12の形状は異なっている。そのため、凹凸構造の周期は、断面SEM画像からランダムに5つの突起物12を抽出し、その幅wの平均値から算出した。
In addition, the period of the concavo-convex structure to be described later is a value obtained by observing a cross-section of the columnar object or the inorganic layer 11 on which the protrusion is formed with an SEM and measuring the width of the protrusion 12 seen in the cross-section. Here, the width w of the protrusion 12 will be described with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b). The width w of the protrusion 12 is the width of the groove between the bottom of the groove between the protrusion contacting with the left side and the protrusion contacting with the right side when attention is paid to any protrusion 12 in the sectional view. Indicates the horizontal distance to the bottom. Since the concavo-convex structure is formed by arranging the protrusions 12, the width w of the protrusions 12 can be considered as the period of the concavo-convex structure.
Since the protrusions 12 are formed at random, the shape of each protrusion 12 is different. Therefore, the period of the concavo-convex structure was calculated from the average value of the width w of five protrusions 12 extracted at random from the cross-sectional SEM image.

また、凹凸構造の深さとは、無機層11の断面をSEMにより観察し、断面に見られた突起物12の高さを測定した値である。ここで突起物12の高さについて図3(a)および図3(b)を用いて説明する。突起物12の高さdは、断面図において、任意の突起物12に着目した際に、突起物12の先端を基準として、左側で接する突起物との間にある溝の底部までの深さd1と、右側で接する突起物との間にある溝の底部までの深さd2を測定し、深さd1と深さd2との平均値を算出した値である。
尚、突起物12はランダムに形成されるため、1つ1つの突起物12の形状は異なっている。そのため、凹凸構造の深さは、断面SEM画像からランダムに5つの突起物12を抽出し、その高さdの平均値から算出した。
Further, the depth of the concavo-convex structure is a value obtained by observing the cross section of the inorganic layer 11 with an SEM and measuring the height of the protrusion 12 seen in the cross section. Here, the height of the protrusion 12 will be described with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b). The height d of the protrusion 12 is the depth to the bottom of the groove between the protrusion 12 in contact with the left side with respect to the tip of the protrusion 12 when an arbitrary protrusion 12 is noted in the cross-sectional view. This is a value obtained by measuring the depth d2 to the bottom of the groove between d1 and the protrusion contacting on the right side and calculating the average value of the depth d1 and the depth d2.
Since the protrusions 12 are formed at random, the shape of each protrusion 12 is different. Therefore, the depth of the concavo-convex structure was calculated from the average value of the heights d obtained by randomly extracting five protrusions 12 from the cross-sectional SEM image.

例えば、スパッタガスとしてArを用い、反応性ガスとして窒素を導入して、クロムをスパッタリングする場合において、放電電力を600W、スパッタガス圧力を0.3Pa、反応性ガス流量の比率を10%、T−Sポジションを250mm、成膜時間を10分とすると、図2(a)に示す表面形態を有する無機層11が得られる。この場合、凹凸構造の周期(突起物12の幅とも言い得る)は27nmであり、凹凸構造の深さは12nmである。
また、上記場合において、例えば、放電電力を800W、スパッタガス圧力を0.2Pa、反応性ガス流量の比率を7%、T−Sポジションを250mm、成膜時間を10分とすると、図2(b)に示す表面形態を有する無機層11が得られる。この場合、凹凸構造の周期は61nmであり、凹凸構造の深さは35nmである。
また、上記場合において、例えば、放電電力を800W、スパッタガス圧力を0.2Pa、反応性ガス流量の比率を7%、T−Sポジションを250mm、成膜時間を40分とすると、図2(c)に示す表面形態を有する無機層11が得られる。この場合、凹凸構造の周期は221nmであり、凹凸構造の深さは60nmである。
For example, in the case of sputtering chromium using Ar as the sputtering gas and introducing nitrogen as the reactive gas, the discharge power is 600 W, the sputtering gas pressure is 0.3 Pa, the ratio of the reactive gas flow rate is 10%, T When the -S position is 250 mm and the film formation time is 10 minutes, the inorganic layer 11 having the surface form shown in FIG. In this case, the period of the concavo-convex structure (which may also be referred to as the width of the protrusion 12) is 27 nm, and the depth of the concavo-convex structure is 12 nm.
In the above case, for example, assuming that the discharge power is 800 W, the sputtering gas pressure is 0.2 Pa, the ratio of the reactive gas flow rate is 7%, the TS position is 250 mm, and the film formation time is 10 minutes, FIG. The inorganic layer 11 having the surface morphology shown in b) is obtained. In this case, the period of the concavo-convex structure is 61 nm, and the depth of the concavo-convex structure is 35 nm.
In the above case, for example, assuming that the discharge power is 800 W, the sputtering gas pressure is 0.2 Pa, the ratio of the reactive gas flow rate is 7%, the TS position is 250 mm, and the film formation time is 40 minutes, FIG. The inorganic layer 11 having the surface form shown in c) is obtained. In this case, the period of the concavo-convex structure is 221 nm, and the depth of the concavo-convex structure is 60 nm.

このように、発明者の実験によれば、前述したパラメータを制御することで、無機層11の形状を容易に制御することができた。このため、本発明のナノインプリント用モールドの製造方法によれば、用途に応じて微細凹凸構造の形状を適宜選択することができる。   As described above, according to the experiment by the inventors, the shape of the inorganic layer 11 could be easily controlled by controlling the parameters described above. For this reason, according to the method for producing a mold for nanoimprinting of the present invention, the shape of the fine concavo-convex structure can be appropriately selected according to the application.

また、基材10の形状は、平板状に限らず、ロール状でもよい。以下では、スパッタリング法を用いてロール状の基材につなぎ目なく無機層11を形成する方法を、図4を参照して説明する。   Further, the shape of the substrate 10 is not limited to a flat plate shape, and may be a roll shape. Below, the method to form the inorganic layer 11 seamlessly on a roll-shaped base material using sputtering method is demonstrated with reference to FIG.

図4(a)に示すように、スパッタチャンバ内に基材30を用意し、基材30とスパッタターゲット50との間に部分的な遮蔽板51を設置し、基材30を回転させながら、スパッタターゲット50下部の電極へ所定の電力を印加してプラズマ放電させ、基材30の表面に無機層31を形成する。   As shown in FIG. 4A, a base material 30 is prepared in a sputtering chamber, a partial shielding plate 51 is installed between the base material 30 and the sputter target 50, and the base material 30 is rotated. A predetermined power is applied to the electrode under the sputtering target 50 to cause plasma discharge, and the inorganic layer 31 is formed on the surface of the substrate 30.

ここでいう部分的な遮蔽板51とは、円柱の長さ方向に、均等な幅の開口部を有する遮蔽板を指す。スパッタターゲット50から飛来するスパッタ粒子は、部分的な遮蔽板51の開口部に該当する箇所でのみ基材30に到達する。   Here, the partial shielding plate 51 refers to a shielding plate having openings of uniform width in the length direction of the cylinder. Sputtered particles flying from the sputter target 50 reach the substrate 30 only at locations corresponding to partial openings of the shielding plate 51.

図4(a)に示すように、部分的な遮蔽板51の開口部をスパッタターゲット50と平行に配置した場合には、スパッタ粒子は基材30の表面にほぼ垂直に到達する。そのため、図4(b)に示すような、基材30の表面に垂直に突起物が成長した無機層31を有するロール状のナノインプリント用モールド33が得られる。   As shown in FIG. 4A, when the openings of the partial shielding plate 51 are arranged in parallel with the sputter target 50, the sputtered particles reach the surface of the substrate 30 almost perpendicularly. Therefore, as shown in FIG. 4B, a roll-shaped nanoimprint mold 33 having an inorganic layer 31 in which protrusions grow perpendicularly to the surface of the substrate 30 is obtained.

一方、図4(c)に示すように、スパッタターゲット50と部分的な遮蔽板51の開口部の相対的な位置関係を変化させて配置した場合には、スパッタ粒子は基材40の表面に所定の角度αから到達する。そのため、図4(d)に示すような、基材40の表面に対して角度αだけ傾斜して突起物が成長した無機層41を有するロール状のナノインプリント用モールド43が得られる。   On the other hand, as shown in FIG. 4C, when the relative positional relationship between the sputter target 50 and the opening of the partial shielding plate 51 is changed, the sputtered particles are placed on the surface of the substrate 40. It reaches from a predetermined angle α. Therefore, as shown in FIG. 4D, a roll-shaped nanoimprint mold 43 having an inorganic layer 41 in which protrusions are grown at an angle α with respect to the surface of the substrate 40 is obtained.

尚、図4(c)では、部分的な遮蔽板51の配置を変化させているが、部分的な遮蔽板51の配置は固定し、スパッタターゲット50の配置を変化させた場合も同様の効果が得られ、基材40の表面に対して突起物を傾斜して成長させることができる。   In FIG. 4C, the arrangement of the partial shielding plate 51 is changed. However, the same effect can be obtained when the arrangement of the partial shielding plate 51 is fixed and the arrangement of the sputter target 50 is changed. Thus, the protrusions can be grown with an inclination relative to the surface of the substrate 40.

図4を参照して説明したロール状の基材に無機層を形成する方法を用いると、無機層はロールの全面に亘って順次連続的に成長するため、微細凹凸構造につなぎ目が生じることはない。そのため、これをモールドとし、微細凹凸構造を転写すれば、大面積の製品を、つなぎ目等の欠陥を生じさせることなく製造することができる。特に、平板に対して斜方蒸着により柱状物を成長させた場合には、膜厚や柱状物の形状が不均一になるという問題があるが、本発明の方法によれば、突起物を傾斜して成長させた場合でも、膜厚や突起物の形状をロール状のモールド全域に渡って均一にすることができる。   When the method for forming an inorganic layer on the roll-shaped substrate described with reference to FIG. 4 is used, the inorganic layer grows sequentially over the entire surface of the roll, so that a joint is generated in the fine concavo-convex structure. Absent. Therefore, if this is used as a mold and a fine uneven structure is transferred, a product with a large area can be produced without causing defects such as joints. In particular, when the columnar material is grown on the flat plate by oblique vapor deposition, there is a problem that the film thickness and the shape of the columnar material become non-uniform, but according to the method of the present invention, the protrusion is inclined. Even when grown, the film thickness and the shape of the protrusions can be made uniform over the entire roll-shaped mold.

次に、製造したナノインプリント用モールドの微細凹凸構造を、被転写材に転写する工程を説明する。図1(b)に示すように、基材20を用意し、基材20上に被転写材21を形成し、ナノインプリント用モールド13の微細凹凸構造を被転写材21に転写することで、図1(c)に示す微細凹凸構造形成体22を得る。   Next, a process of transferring the fine uneven structure of the manufactured nanoimprint mold to a transfer material will be described. As shown in FIG. 1B, a substrate 20 is prepared, a transfer material 21 is formed on the substrate 20, and the fine uneven structure of the nanoimprint mold 13 is transferred to the transfer material 21. The fine concavo-convex structure formed body 22 shown in 1 (c) is obtained.

被転写材21にナノインプリント用モールド13の微細凹凸構造を転写する方法は、無機層11の微細凹凸構造が転写される方法であれば、特に限定されない。例えば、UVナノインプリント法、熱ナノインプリント法等が挙げられる。ただし、本形態の実施上問題がなければ、その他の転写方法を用いても構わない。   The method for transferring the fine uneven structure of the nanoimprint mold 13 to the transfer material 21 is not particularly limited as long as the fine uneven structure of the inorganic layer 11 is transferred. For example, UV nanoimprint method, thermal nanoimprint method and the like can be mentioned. However, other transfer methods may be used if there is no problem in the implementation of this embodiment.

基材20の材質は、使用する転写方法に応じて適宜選択することができる。例えば、UVナノインプリント法を用いる場合には、石英ガラス、シリコン、ポリエチレンテレフタレート(以下、PETと称する)等が挙げられる。また、例えば、熱ナノインプリント法を用いる場合には、石英ガラス、シリコン等が好ましい。PET等のポリマーフィルムを使用する場合には、転写時に基材20を加熱する温度が、基材20の物性が変化しない範囲である必要がある。ただし、本形態の実施上問題がなければ、その他の材質を用いても構わない。   The material of the base material 20 can be appropriately selected according to the transfer method used. For example, when the UV nanoimprint method is used, quartz glass, silicon, polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET), and the like can be given. In addition, for example, when the thermal nanoimprint method is used, quartz glass, silicon and the like are preferable. When a polymer film such as PET is used, the temperature at which the substrate 20 is heated during transfer needs to be within a range in which the physical properties of the substrate 20 do not change. However, other materials may be used if there is no problem in the implementation of this embodiment.

被転写材21の材質は、使用する転写方法に応じて適宜選択することができる。例えば、UVナノインプリント法を用いる場合には、光硬化性樹脂を用いるとよい。また、例えば、熱ナノインプリント法を用いる場合には、熱可塑性樹脂を用いるとよい。ただし、本形態の実施上問題がなければ、その他の材質を用いても構わない。   The material of the transfer material 21 can be appropriately selected according to the transfer method used. For example, when a UV nanoimprint method is used, a photocurable resin may be used. For example, when using the thermal nanoimprint method, a thermoplastic resin may be used. However, other materials may be used if there is no problem in the implementation of this embodiment.

被転写材21の形成方法は、用いる樹脂の粘度に応じて適宜選択することができる。例えば、バーコート法、スピンコート法、ダイコート法等が挙げられる。ただし、本形態の実施上問題がなければ、その他の形成方法を用いても構わない。   The method for forming the transfer material 21 can be appropriately selected according to the viscosity of the resin used. Examples thereof include a bar coating method, a spin coating method, and a die coating method. However, other formation methods may be used as long as there is no problem in implementation of this embodiment.

得られた微細凹凸構造形成体22は、反射防止、配向膜、撥水、放熱、および接着等の用途に使用することができる。   The obtained fine concavo-convex structure formed body 22 can be used for applications such as antireflection, alignment film, water repellency, heat dissipation, and adhesion.

(実施例)
以下に、本発明の実施形態に係るナノインプリント用モールドの実施例について説明する。
まず、シリコンウエハからなる基材10を用意し、基材10の表面に膜厚100nmの窒化クロムからなる無機層11を反応性スパッタリング法により形成し、ナノインプリント用モールド13を得た(図1(a))。
(Example)
Examples of the nanoimprint mold according to the embodiment of the present invention will be described below.
First, a base material 10 made of a silicon wafer was prepared, and an inorganic layer 11 made of chromium nitride having a thickness of 100 nm was formed on the surface of the base material 10 by a reactive sputtering method to obtain a nanoimprint mold 13 (FIG. 1 ( a)).

このスパッタリングに用いたクロムターゲットは、純度99.995%である。また、T−Sポジションは250mmとした。スパッタチャンバ内にアルゴンを90sccm、窒素を10sccm導入し、スパッタチャンバ内の圧力を0.3Paとし、DC電源により600Wをターゲット下部の電極へ印加してプラズマ放電させた。   The chromium target used for this sputtering has a purity of 99.995%. The TS position was 250 mm. 90 sccm of argon and 10 sccm of nitrogen were introduced into the sputtering chamber, the pressure in the sputtering chamber was set to 0.3 Pa, and 600 W was applied to the electrode under the target by a DC power source to cause plasma discharge.

図2(a)に、窒化クロムからなる無機層11の表面SEM画像を示す。無機層11は上面に複数の突起物12を有しており、形成された凹凸構造の周期は27nmであった。   FIG. 2A shows a surface SEM image of the inorganic layer 11 made of chromium nitride. The inorganic layer 11 has a plurality of protrusions 12 on the upper surface, and the period of the formed uneven structure was 27 nm.

次に、PETフィルムからなる基材20を用意し、基材20の表面に、光硬化性樹脂をバーコーターで塗布し、膜厚5μmの被転写材21を形成した(図1(b))。   Next, a substrate 20 made of a PET film was prepared, and a photocurable resin was applied to the surface of the substrate 20 with a bar coater to form a transfer material 21 having a film thickness of 5 μm (FIG. 1B). .

次に、基材20上に形成された被転写材21に対して、無機層11面側が接触するようにナノインプリント用モールド13を押し当てたまま、基材20側からUV光を照射して被転写材21を硬化させ、ナノインプリント用モールド13を離型し、微細凹凸構造形成体22を得た(図1(c))。   Next, the nanoimprint mold 13 is pressed against the material to be transferred 21 formed on the substrate 20 so that the surface of the inorganic layer 11 is in contact with the UV light from the substrate 20 side. The transfer material 21 was cured, and the nanoimprint mold 13 was released to obtain a fine concavo-convex structure formed body 22 (FIG. 1C).

尚、本実施例において、無機層11を反応性スパッタリング法により形成する際のスパッタリング条件を変更することで、図2(b)や図2(c)に示す微細凹凸構造を有するナノインプリント用モールド13が得られる。   In this example, the nanoimprint mold 13 having the fine concavo-convex structure shown in FIG. 2B or FIG. 2C is obtained by changing the sputtering conditions when the inorganic layer 11 is formed by the reactive sputtering method. Is obtained.

本発明のナノインプリント用モールドの製造方法およびナノインプリント用モールドは、微細凹凸構造を形成することが求められる広範な分野に利用することが期待される。例えば、反射防止、配向膜、撥水、放熱、および接着等の用途に利用することが期待される。   The method for producing a nanoimprint mold and the nanoimprint mold of the present invention are expected to be used in a wide range of fields in which it is required to form a fine relief structure. For example, it is expected to be used for applications such as antireflection, alignment film, water repellency, heat dissipation, and adhesion.

10、20、30、40 基材
11、31、41 無機層
12 突起物
13、33、43 ナノインプリント用モールド
21 被転写材
22 微細凹凸構造形成体
50 スパッタターゲット
51 部分的な遮蔽板
10, 20, 30, 40 Base material 11, 31, 41 Inorganic layer 12 Protrusion 13, 33, 43 Nanoimprint mold 21 Transfer material 22 Fine concavo-convex structure formed body 50 Sputter target 51 Partial shielding plate

Claims (4)

ナノインプリント用モールドの製造方法であって、
遮蔽板で仕切られたスパッタチャンバ内の一方の領域にロール状の基材を配置し、他方の領域にスパッタターゲットを配置する工程と、
前記ロール状の基材を回転しながら、前記スパッタターゲット下部の電極へ所定の電力を印加してプラズマ放電し、前記ロール状の基材の表面上に、ランダムに配列して形成された複数の突起物を有する無機層をスパッタリング法により形成する工程とを備え、
前記遮蔽板は、前記ロール状の基材の長さ方向と平行な方向に均等な幅の開口部を有し、
前記無機層形成工程において、前記スパッタターゲットから飛来するスパッタ粒子が前記遮蔽板の開口部を通過して前記ロール状の基材の表面に到達することで、前記ロール状の基材の表面に対して前記突起物を形成し、かつ、前記突起物を前記ロール状の基材に対してつなぎ目なく形成することを特徴とする、ナノインプリント用モールドの製造方法。
A method for producing a mold for nanoimprinting,
Arranging a roll-shaped substrate in one region in the sputtering chamber partitioned by a shielding plate, and disposing a sputtering target in the other region;
While rotating the roll-shaped substrate, a predetermined electric power is applied to the electrode under the sputter target to perform plasma discharge, and a plurality of randomly formed surfaces are formed on the surface of the roll-shaped substrate. A step of forming an inorganic layer having a protrusion by a sputtering method ,
The shielding plate has an opening having a uniform width in a direction parallel to the length direction of the roll-shaped substrate,
In the inorganic layer forming step, the sputtered particles flying from the sputter target pass through the opening of the shielding plate and reach the surface of the roll-shaped base material, so that the surface of the roll-shaped base material is The method for producing a mold for nanoimprint , wherein the projection is formed and the projection is formed seamlessly with respect to the roll-shaped substrate .
前記無機層が、クロムまたはクロム化合物からなることを特徴とする、請求項1に記載のナノインプリント用モールドの製造方法。 The method for producing a mold for nanoimprint according to claim 1, wherein the inorganic layer is made of chromium or a chromium compound. スパッタリング条件を変化させることで、前記突起物が配列する周期を制御することを特徴とする、請求項またはに記載のナノインプリント用モールドの製造方法。 The method for producing a mold for nanoimprinting according to claim 1 or 2 , wherein a period in which the protrusions are arranged is controlled by changing sputtering conditions. 前記突起物が、前記ロール状の基材の表面に対して任意の角度で傾斜して形成されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のナノインプリント用モールドの製造方法。 The production of the nanoimprint mold according to any one of claims 1 to 3, wherein the protrusion is formed to be inclined at an arbitrary angle with respect to the surface of the roll-shaped substrate. Method.
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