JP6784108B2 - Replica mold manufacturing method and imprinting equipment - Google Patents
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Description
本発明は、レプリカモールドを製造する方法及びインプリント装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a replica mold and an imprinting apparatus.
近年、半導体デバイス(例えば、半導体メモリ等)等の製造工程において、基板の表面に凹凸パターンを形成した型部材(モールド)を用い、凹凸パターンを基板等の被加工物に等倍転写するパターン形成技術であるナノインプリント技術が利用されている。 In recent years, in the manufacturing process of semiconductor devices (for example, semiconductor memory, etc.), a mold member (mold) having an uneven pattern formed on the surface of a substrate is used to form a pattern in which the uneven pattern is transferred to a workpiece such as a substrate at the same magnification. Nanoimprint technology, which is a technology, is used.
かかるナノインプリント技術において用いられる微細凹凸パターンを有するモールドは、例えば、電子線(EB)リソグラフィー等により製造することができる。このようにして製造されるモールドは、微細凹凸パターンの形状や寸法等が高精度のものである一方、製造コストが高くなってしまうとともに、所定回数の転写工程を経ると、被加工物(インプリント用樹脂等)に形成される転写パターンに欠陥が生じてしまったり、モールドの微細凹凸パターンが損傷してしまったりすることがある。 The mold having a fine uneven pattern used in such nanoimprint technology can be manufactured by, for example, electron beam (EB) lithography or the like. The mold manufactured in this way has a high-precision shape and dimensions of the fine concavo-convex pattern, but the manufacturing cost is high, and after a predetermined number of transfer steps, the workpiece (in) is processed. The transfer pattern formed on the printing resin, etc.) may be defective, or the fine uneven pattern of the mold may be damaged.
このようにして転写パターンの欠陥やモールドの微細凹凸パターンの損傷が生じてしまった場合に、新たなモールドに交換するとなると、ナノインプリントプロセスを経て製造される製品のコストアップにつながってしまう。そのため、産業規模でナノインプリントプロセスを行う際には、一般に、上述のようにして電子線(EB)リソグラフィー等により製造されたモールドをマスターモールドとし、当該マスターモールドを用いたナノインプリントリソグラフィーにより作製したレプリカモールド等が用いられている。 If a defect in the transfer pattern or damage to the fine uneven pattern of the mold occurs in this way and the mold is replaced with a new mold, the cost of the product manufactured through the nanoimprint process will increase. Therefore, when performing a nanoimprint process on an industrial scale, generally, a mold manufactured by electron beam (EB) lithography or the like as described above is used as a master mold, and a replica mold manufactured by nanoimprint lithography using the master mold is generally used. Etc. are used.
レプリカモールドを製造する工程の一工程であるナノインプリント工程において、マスターモールドにおける微細凹凸パターンの形成されている面(パターン形成面)をレプリカモールド用基板側に湾曲させるとともに、レプリカモールド用基板における微細凹凸パターンの転写される面(被転写面)もまたマスターモールド側に湾曲させる。そして、被転写面上に滴下されたインプリント樹脂を介してマスターモールドのパターン形成面の最突出部(レプリカモールド用基板に最も近接する部分)とレプリカモールド用基板の被転写面の最突出部(マスターモールドに最も近接する部分)とを接触させる。その後、マスターモールドのパターン形成面及びレプリカモールド用基板の被転写面は、元の平坦面に戻るように変形される(特許文献1,2参照)。
In the nanoimprinting process, which is one of the steps of manufacturing a replica mold, the surface (pattern forming surface) on which the fine uneven pattern is formed in the master mold is curved toward the replica mold substrate side, and the fine irregularities in the replica mold substrate are formed. The surface to which the pattern is transferred (the surface to be transferred) is also curved toward the master mold. Then, the most protruding portion of the pattern forming surface of the master mold (the portion closest to the replica molding substrate) and the most protruding portion of the transferred surface of the replica molding substrate via the imprint resin dropped on the transferred surface. Make contact with (the part closest to the master mold). After that, the pattern forming surface of the master mold and the transferred surface of the replica molding substrate are deformed so as to return to the original flat surface (see
上記特許文献1及び2においては、マスターモールドのパターン形成面とレプリカモールド用基板の被転写面との間に、空気だまりが生じることによるパターン欠陥の発生を防止することを目的とし、マスターモールドのパターン形成面及び/又はレプリカモールド用基板の被転写面を湾曲させた状態でパターン形成面と被転写面とを接触させている。すなわち、いずれか一方又は双方を湾曲させることで、上記目的は達成される。
In the
このように、マスターモールド及びレプリカモールド用基板のいずれか一方又は双方を湾曲させることで、空気だまりによるパターン欠陥の発生を防止することはできる。マスターモールドのパターン形成面とレプリカモールド用基板の被転写面との双方を湾曲させた状態で両者を接触させた後、両者を元の平坦面に同時に戻す必要がある。湾曲させたパターン形成面及び被転写面の曲率が同一であり、双方を元の平坦面に同時に戻すことで、優れた位置精度で被転写面上にレジストパターンを形成することができるからである。一方、湾曲させたパターン形成面及び被転写面の曲率が異なると、いずれか一方が元の平坦面に戻っているにもかかわらず、他方は未だ湾曲した状態のままで両者が接触してしまい、その結果として、被転写面上に形成されるレジストパターンの位置精度が低下してしまう。 By bending either or both of the master mold and replica mold substrates in this way, it is possible to prevent the occurrence of pattern defects due to air pools. After both the pattern forming surface of the master mold and the transfer surface of the replica molding substrate are brought into contact with each other in a curved state, it is necessary to return both to the original flat surface at the same time. This is because the curvature of the curved pattern forming surface and the surface to be transferred are the same, and by returning both to the original flat surface at the same time, a resist pattern can be formed on the surface to be transferred with excellent position accuracy. .. On the other hand, if the curvature of the curved pattern forming surface and the surface to be transferred are different, even though one of them has returned to the original flat surface, the other remains curved and comes into contact with each other. As a result, the positional accuracy of the resist pattern formed on the surface to be transferred is lowered.
一般に、パターン形成面及び被転写面を容易に湾曲させるために、マスターモールド及びレプリカモールド用基板は、ともに窪み部を有しており、各窪み部内を加圧することでパターン形成面及び被転写面を湾曲させることができる。 Generally, in order to easily bend the pattern forming surface and the transfer surface, both the master mold and the replica molding substrate have recesses, and the pattern formation surface and the transfer surface are transferred by pressurizing the inside of each recess. Can be curved.
通常、マスターモールドとレプリカモールド用基板とは、同一材料(例えば石英ガラス等)により構成されることが多い。そのため、マスターモールド及びレプリカモールド用基板のそれぞれの窪み部に対して同一の圧力を印加し、その後同一の比率で各窪み部内を減圧すれば、マスターモールドのパターン形成面及びレプリカモールド用基板の被転写面の曲率を同一にすることができ、かつマスターモールドのパターン形成面及びレプリカモールド用基板の被転写面を同時に元の平坦面に戻すことができると考えるのが通常である。 Usually, the master mold and the replica mold substrate are often made of the same material (for example, quartz glass). Therefore, if the same pressure is applied to the respective recesses of the master mold and the replica mold substrate and then the pressure inside each recess is reduced at the same ratio, the pattern forming surface of the master mold and the cover of the replica mold substrate are covered. It is usually considered that the curvature of the transfer surface can be made the same, and the pattern forming surface of the master mold and the transfer surface of the replica molding substrate can be returned to the original flat surface at the same time.
しかしながら、各窪み部に同一の圧力を印加したとしても、マスターモールドのパターン形成面及びレプリカモールド用基板の被転写面の曲率が同一にならないという問題がある。例えば、窪み部の寸法(窪み部の直径、パターン形成面・被転写面部分の厚さ(窪み部の深さ)等)により、各窪み部内に同一圧力が印加されたとしてもパターン形成面及び被転写面の曲率は異なることになる。 However, even if the same pressure is applied to each recessed portion, there is a problem that the curvatures of the pattern forming surface of the master mold and the surface to be transferred of the replica molding substrate are not the same. For example, depending on the size of the recess (diameter of the recess, thickness of the pattern forming surface / transferred surface (depth of the recess), etc.), even if the same pressure is applied to each recess, the pattern forming surface and The curvature of the surface to be transferred will be different.
また、マスターモールド及びレプリカモールド用基板が、ともに石英ガラスにより構成されている場合であっても、当該石英ガラスに金属元素等がドープされているか否かによって、また、当該石英ガラスに金属元素等がドープされている場合でも、そのドープ量等によって曲率が異なることになる。 Further, even when the master mold and the replica mold substrate are both made of quartz glass, depending on whether or not the quartz glass is doped with a metal element or the like, and whether the quartz glass is doped with a metal element or the like. Even if is doped, the curvature will differ depending on the amount of doping and the like.
特に、レプリカモールド用基板において、クロム系材料等により構成されるハードマスク層が被転写面上に形成されていることも多いため、各窪み部内に同一圧力が印加されたときにおけるレプリカモールド用基板の被転写面の曲率とマスターモールドのパターン形成面の曲率とは異なることになるし、ハードマスク層の厚さによっても同一圧力が印加されたときにおけるレプリカモールド用基板の被転写面の曲率が、マスターモールドのパターン形成面の曲率と異なることになる。 In particular, in a replica molding substrate, a hard mask layer made of a chromium-based material or the like is often formed on the surface to be transferred, so that the replica molding substrate when the same pressure is applied to each recessed portion. The curvature of the surface to be transferred and the curvature of the pattern forming surface of the master mold will be different, and the curvature of the surface to be transferred of the replica molding substrate when the same pressure is applied depends on the thickness of the hard mask layer. , It will be different from the curvature of the pattern forming surface of the master mold.
上記課題に鑑みて、本発明は、位置精度に優れた微細凹凸パターンを有するレプリカモールドの製造方法及びインプリント装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a replica mold having a fine uneven pattern having excellent position accuracy and an imprinting apparatus.
上記課題を解決するために、本発明は、第1面及び当該第1面に対向する第2面を有する基部を有し、当該基部の第1面側に設定されたパターン領域内に微細凹凸パターンが形成されてなり、当該基部の第2面側における平面視略中央に窪み部が形成されてなるマスターモールドを用いてレプリカモールドを製造する方法であって、第1面及び当該第1面に対向する第2面を有する基部を有し、当該基部の第2面側における平面視略中央に窪み部が形成されてなるレプリカモールド用基板と、前記マスターモールドとを準備する第1工程と、前記レプリカモールド用基板の前記窪み部内の圧力を調整することで当該レプリカモールド用基板の前記第1面側を凸状に湾曲させ、かつ前記マスターモールドの前記窪み部内の圧力を調整することで当該マスターモールドの前記第1面側の少なくとも前記パターン領域を凸状に湾曲させた状態で、前記レプリカモールド用基板の前記第1面と前記マスターモールドの前記第1面とを、それらの間に被転写材料を介在させるようにして接触させる第2工程と、前記レプリカモールド用基板の前記窪み部内及び前記マスターモールドの前記窪み部内のそれぞれの圧力が所定の圧力になるまで当該窪み部内の圧力を調整して、前記微細凹凸パターンを前記被転写材料に転写する第3工程と、前記微細凹凸パターンが転写された前記被転写材料と前記マスターモールドとを引き離す第4工程とを有し、前記第2工程において、凸状に湾曲した前記レプリカモールド用基板の前記第1面の曲率と、凸状に湾曲した前記マスターモールドの前記第1面の前記パターン領域の曲率とが実質的に同一となるように、前記レプリカモールド用基板の前記窪み部内及び前記マスターモールドの前記窪み部内のそれぞれの圧力を調整し、前記第3工程において、前記レプリカモールド用基板の前記窪み部内及び前記マスターモールドの前記窪み部内のそれぞれの圧力変化比率が実質的に同一となるように、前記レプリカモールド用基板の前記窪み部内及び前記マスターモールドの前記窪み部内のそれぞれの圧力を調整することを特徴とするレプリカモールドの製造方法を提供する(発明1)。 In order to solve the above problems, the present invention has a base having a first surface and a second surface facing the first surface, and fine irregularities are formed in a pattern region set on the first surface side of the base. A method of manufacturing a replica mold using a master mold in which a pattern is formed and a recess is formed substantially in the center of the plan view on the second surface side of the base portion, wherein the first surface and the first surface are formed. A first step of preparing a replica molding substrate having a base having a second surface facing the base and having a recess formed in a substantially central portion in a plan view on the second surface side of the base, and the master mold. By adjusting the pressure in the recessed portion of the replica molding substrate, the first surface side of the replica molding substrate is convexly curved, and the pressure in the recessed portion of the master mold is adjusted. In a state where at least the pattern region on the first surface side of the master mold is curved in a convex shape, the first surface of the replica molding substrate and the first surface of the master mold are placed between them. In the second step of bringing the material to be transferred into contact with each other, the pressure in the recessed portion of the replica molding substrate and the pressure in the recessed portion of the master mold are adjusted to a predetermined pressure. It has a third step of adjusting and transferring the fine concavo-convex pattern to the material to be transferred, and a fourth step of separating the material to be transferred and the master mold to which the fine concavo-convex pattern has been transferred. In the two steps, the curvature of the first surface of the replica molding substrate curved in a convex shape and the curvature of the pattern region of the first surface of the master mold curved in a convex shape become substantially the same. As described above, the pressures in the recessed portion of the replica molding substrate and in the recessed portion of the master mold are adjusted, and in the third step, the recessed portion of the replica molding substrate and the recessed portion of the master mold are used. Manufacture of a replica mold, characterized in that the respective pressures in the recessed portion of the replica molding substrate and in the recessed portion of the master mold are adjusted so that the respective pressure change ratios in the portions are substantially the same. A method is provided (Invention 1).
上記発明(発明1)によれば、マスターモールドの窪み部内の圧力及びレプリカモールド用基板の窪み部内の圧力をそれぞれ調整して、マスターモールドの第1面とレプリカモールド用基板の第1面とを、実質的に同一の曲率となるように湾曲させた状態でインプリント処理を行うため、位置精度に優れた微細凹凸パターンを有するレプリカモールドを製造することができる。 According to the above invention (Invention 1), the pressure in the recessed portion of the master mold and the pressure in the recessed portion of the replica molding substrate are adjusted to obtain the first surface of the master mold and the first surface of the replica molding substrate. Since the imprinting process is performed in a state of being curved so as to have substantially the same curvature, it is possible to manufacture a replica mold having a fine uneven pattern having excellent position accuracy.
なお、本発明において「マスターモールドの第1面のパターン領域の曲率」とは、当該第1面(パターン領域)を凸状に湾曲させた状態におけるマスターモールドの側面視において、微細凹凸パターンが形成されていないと仮定したときにおける当該第1面(パターン領域)により構成される湾曲線の曲率を意味する。また、「レプリカモールド用基板の第1面の曲率」とは、当該第1面を凸状に湾曲させた状態におけるレプリカモールド用基板の側面視において、当該第1面(パターン領域)により構成される湾曲線の曲率を意味する。これらの曲率は、例えば、真空吸着可能な基板ステージ(例えば、インプリント装置における基板ステージ等)等にマスターモールド又はレプリカモールド用基板を載置して、マスターモールド又はレプリカモールド用基板を真空吸着し、レーザー変位計(例えば、LK−G5000,キーエンス社製)等を用いて、基板ステージ上に真空吸着されたマスターモールド又はレプリカモールド用基板の高さ分布を計測し、当該高さ分布データから面形状を取得することで測定され得る。 In the present invention, the "curvature of the pattern region of the first surface of the master mold" means that a fine uneven pattern is formed in the side view of the master mold in a state where the first surface (pattern region) is curved in a convex shape. It means the curvature of the curved line composed of the first surface (pattern region) when it is assumed that the first surface (pattern region) is not provided. Further, the "curvature of the first surface of the replica molding substrate" is composed of the first surface (pattern region) in the side view of the replica molding substrate in a state where the first surface is curved in a convex shape. It means the curvature of the curved line. For these curvatures, for example, a master mold or replica mold substrate is placed on a substrate stage capable of vacuum adsorption (for example, a substrate stage in an imprinting apparatus), and the master mold or replica mold substrate is vacuum attracted. , Laser displacement meter (for example, LK-G5000, manufactured by Keyence), etc., measures the height distribution of the master mold or replica mold substrate vacuum-adsorbed on the substrate stage, and the surface is measured from the height distribution data. It can be measured by acquiring the shape.
上記発明(発明1)において、前記第2工程において、前記レプリカモールド用基板の前記窪み部内の圧力と前記第1面の曲率との相関関係、及び前記マスターモールドの前記窪み部内の圧力と前記第1面の曲率との相関関係を予め求めておき、それらの相関関係に基づき、前記レプリカモールド用基板の前記窪み部内及び前記マスターモールドの前記窪み部内のそれぞれの圧力を調整するのが好ましく(発明2)、前記レプリカモールド用基板は、前記第1面上に設けられてなるハードマスク層を備えるのが好ましく(発明3)、前記第3工程において、前記マスターモールドの前記窪み部内及び前記レプリカモールド用基板の前記窪み部内のそれぞれの圧力が前記第2工程における調整前の圧力になるまで、前記窪み部内のそれぞれの圧力を調整するのが好ましく(発明4)、前記マスターモールドの前記第1面における前記パターン領域の平坦度を予め求めておき、前記第3工程において、前記平坦度が所定の範囲内になるまで前記マスターモールドの前記窪み部内の圧力を調整するとともに、前記レプリカモールド用基板の前記窪み部内の圧力が前記第2工程における調整前の圧力になるまで前記レプリカモールド用基板の前記窪み部内の圧力を調整するのが好ましく(発明5)、前記平坦度が100nm以下になるまで前記マスターモールドの前記窪み部内の圧力を調整するのが好ましい(発明6)。 In the above invention (Invention 1), in the second step, the correlation between the pressure in the recessed portion of the replica molding substrate and the curvature of the first surface, and the pressure in the recessed portion of the master mold and the first. It is preferable to obtain the correlation with the curvature of one surface in advance and adjust the pressures in the recessed portion of the replica molding substrate and in the recessed portion of the master mold based on the correlation (invention). 2) The replica molding substrate preferably includes a hard mask layer provided on the first surface (Invention 3), and in the third step, the inside of the recessed portion of the master mold and the replica molding. It is preferable to adjust each pressure in the recess until the pressure in the recess of the substrate becomes the pressure before adjustment in the second step (Invention 4), and the first surface of the master mold. The flatness of the pattern region in the above pattern region is obtained in advance, and in the third step, the pressure in the recessed portion of the master mold is adjusted until the flatness falls within a predetermined range, and the replica molding substrate is used. It is preferable to adjust the pressure in the recess of the replica molding substrate until the pressure in the recess becomes the pressure before the adjustment in the second step (Invention 5), and the flatness becomes 100 nm or less. It is preferable to adjust the pressure in the recessed portion of the master mold (Invention 6).
また、本発明は、第1面及びそれに対向する第2面を有する基部と、前記基部の前記第1面側に設定されたパターン領域内に形成されてなる微細凹凸パターンと、前記基部の前記第2面側に形成されてなる窪み部とを備えるインプリントモールドを用いて、第1面及びそれに対向する第2面を有するとともに当該第2面側に窪み部が形成されてなる被転写基板の前記第1面に、前記インプリントモールドの前記微細凹凸パターンを転写するためのインプリント装置であって、前記被転写基板を保持するステージと、前記被転写基板の前記第1面に前記微細凹凸パターンを対向させるようにして前記インプリントモールドを保持するモールドホルダと、前記インプリントモールドの前記窪み部内の圧力を調整することで、前記インプリントモールドの前記第1面側を湾曲させ得る第1圧力調整部と、前記被転写基板の前記窪み部内の圧力を調整することで、前記被転写基板の前記第1面側を湾曲させ得る第2圧力調整部と、前記第1圧力調整部及び第2圧力調整部による前記圧力の調整を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記インプリントモールドの前記第1面と前記被転写基板の前記第1面とが接触する前に、凸状に湾曲した前記インプリントモールドの前記第1面の曲率と、凸状に湾曲した前記被転写基板の前記第1面の曲率とが実質的に同一となるように、前記第1圧力調整部及び前記第2圧力調整部による前記圧力の調整を制御し、凸状に湾曲した前記インプリントモールドの前記第1面と、凸状に湾曲した前記被転写基板の前記第1面とがそれらの間に位置する被転写材料を介して接触した後、前記インプリントモールドの前記窪み部内及び前記被転写基板の前記窪み部内のそれぞれの圧力変化比率が実質的に同一となるように、前記第1圧力調整部及び前記第2圧力調整部による前記圧力の調整を制御することを特徴とするインプリント装置を提供する(発明7)。 Further, in the present invention, a base portion having a first surface and a second surface facing the first surface, a fine uneven pattern formed in a pattern region set on the first surface side of the base portion, and the said base portion. A transfer substrate having a first surface and a second surface facing the first surface and having a recess formed on the second surface side by using an imprint mold having a recess formed on the second surface side. An imprint device for transferring the fine uneven pattern of the imprint mold to the first surface of the above, a stage holding the transfer substrate, and the fine particles on the first surface of the transfer substrate. By adjusting the pressure in the recessed portion of the imprint mold and the mold holder that holds the imprint mold so that the uneven patterns face each other, the first surface side of the imprint mold can be curved. A pressure adjusting unit, a second pressure adjusting unit that can bend the first surface side of the transferred substrate by adjusting the pressure in the recessed portion of the transferred substrate, the first pressure adjusting unit, and the first pressure adjusting unit. A control unit that controls the adjustment of the pressure by the second pressure adjusting unit is provided, and the control unit is provided before the first surface of the imprint mold and the first surface of the transfer substrate come into contact with each other. The first pressure adjustment is made so that the curvature of the first surface of the imprint mold that is curved in a convex shape and the curvature of the first surface of the substrate to be transferred that is curved in a convex shape are substantially the same. The first surface of the imprint mold that is curved in a convex shape and the first surface of the substrate to be transferred that is curved in a convex shape control the adjustment of the pressure by the unit and the second pressure adjusting unit. After contacting through the material to be transferred located between the above, the pressure change ratio in the recessed portion of the imprint mold and in the recessed portion of the substrate to be transferred is substantially the same. (Invention 7) provides an imprint device characterized by controlling the adjustment of the pressure by the pressure adjusting unit and the second pressure adjusting unit (Invention 7).
上記発明(発明7)において、前記制御部は、前記インプリントモールドの前記窪み部内の圧力と前記第1面の曲率との相関関係に基づき、前記第1圧力調整部による圧力の調整を制御し、前記被転写基板の前記窪み部内の圧力と前記第1面の曲率との相関関係に基づき、前記第2圧力調整部による圧力の調整を制御するのが好ましく(発明8)、凸状に湾曲した前記インプリントモールドの前記第1面と、凸状に湾曲した前記被転写基板の前記第1面とがそれらの間に位置する被転写材料を介して接触した後、前記第1圧力調整部は、前記インプリントモールドの前記窪み部内の圧力が、前記インプリントモールドの前記第1面を凸状に湾曲させる前における前記窪み部内の圧力になるまで、前記インプリントモールドの前記窪み部内の圧力を調整し、前記第2圧力調整部は、前記被転写基板の前記窪み部内の圧力が、前記被転写基板の前記第1面を凸状に湾曲させる前における前記窪み部内の圧力になるまで、前記被転写基板の前記窪み部内の圧力を調整するのが好ましく(発明9)、前記第1圧力調整部は、凸状に湾曲した前記インプリントモールドの前記第1面と、凸状に湾曲した前記被転写基板の前記第1面とがそれらの間に位置する被転写材料を介して接触した後、前記第1圧力調整部は、前記インプリントモールドの前記第1面における前記パターン領域の平坦度が所定の範囲内になるまで前記インプリントモールドの前記窪み部内の圧力を調整するのが好ましく(発明10)、前記平坦度が100nm以下になるまで前記インプリントモールドの前記窪み部内の圧力を調整するのが好ましい(発明11)。
In the above invention (Invention 7), the control unit controls pressure adjustment by the first pressure adjusting unit based on the correlation between the pressure in the recessed portion of the imprint mold and the curvature of the first surface. It is preferable to control the pressure adjustment by the second pressure adjusting unit based on the correlation between the pressure in the recessed portion of the transferred substrate and the curvature of the first surface (Invention 8) , and the pressure is curved in a convex shape. After the first surface of the imprint mold and the first surface of the convexly curved substrate to be transferred come into contact with each other via a material to be transferred located between them, the first pressure adjusting unit is used. Is the pressure in the recess of the imprint mold until the pressure in the recess of the imprint mold becomes the pressure in the recess before the first surface of the imprint mold is convexly curved. The second pressure adjusting unit adjusts the pressure until the pressure in the recessed portion of the transferred substrate becomes the pressure in the recessed portion before the first surface of the transferred substrate is convexly curved. It is preferable to adjust the pressure in the recessed portion of the transfer substrate (Invention 9 ), and the first pressure adjusting portion is convexly curved with the first surface of the imprint mold which is curved in a convex shape. After the first surface of the transfer substrate comes into contact with the transfer material located between them, the first pressure adjusting unit flattens the pattern region on the first surface of the imprint mold. is preferably degrees to adjust the pressure in the recess portion of the imprint mold until within a predetermined range (
本発明によれば、位置精度に優れた微細凹凸パターンを有するレプリカモールドの製造方法及びインプリント装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a replica mold having a fine uneven pattern having excellent position accuracy and an imprinting apparatus.
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
〔レプリカモールドの製造方法〕
図1は、本実施形態に係るレプリカモールドの製造方法を示すフローチャートであり、図2及び図3は、本実施形態に係るレプリカモールドの製造方法の各工程を切断端面にて示す工程フロー図であり、図4は、本実施形態におけるマスターモールドの概略構成を示す切断端面図(図4(A))及び平面図(図4(B))であり、図5は、本実施形態におけるレプリカモールド用基板の概略構成を示す切断端面図(図5(A))及び平面図(図5(B))である。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Manufacturing method of replica mold]
FIG. 1 is a flowchart showing a replica mold manufacturing method according to the present embodiment, and FIGS. 2 and 3 are process flow diagrams showing each process of the replica mold manufacturing method according to the present embodiment on a cut end face. Yes, FIG. 4 is a cut end view (FIG. 4 (A)) and a plan view (FIG. 4 (B)) showing a schematic configuration of the master mold in the present embodiment, and FIG. 5 is a replica mold in the present embodiment. It is a cut end view (FIG. 5 (A)) and a plan view (FIG. 5 (B)) which show the schematic structure of the substrate.
[マスターモールド・レプリカモールド用基板準備工程(S01)]
まず、第1面11A及びそれに対向する第2面11Bを有する基部11及び基部11の第1面11A上に設定されたパターン領域12内に形成されてなる微細凹凸パターン13を具備するマスターモールド10(図4(A)及び(B)参照)と、第1面21A及びそれに対向する第2面21Bを有する基部21及び基部21の第2面21B側における平面視略中央部に形成されてなる窪み部24を具備するレプリカモールド用基板20(図5(A)及び(B)参照)とを準備する(S01)。
[Substrate preparation process for master mold / replica mold (S01)]
First, a
マスターモールド10の基部11を構成する材料は、特に限定されるものではなく、インプリントモールド用基材として一般的なものである。例えば、当該基部11は、インプリントモールドを製造する際に一般的に用いられている基板(例えば、石英ガラス、ソーダガラス、蛍石、フッ化カルシウム基板、フッ化マグネシウム基板、アクリルガラス等のガラス基板、ポリカーボネート基板、ポリプロピレン基板、ポリエチレン基板等の樹脂基板、これらのうちから任意に選択された2以上の基板を積層してなる積層基板等の透明基板;ニッケル基板、チタン基板、アルミニウム基板等の金属基板;シリコン基板、窒化ガリウム基板等の半導体基板等)により構成され得る。
The material constituting the
マスターモールド10の基部11の厚さT11は、強度や取り扱い適性等を考慮し、例えば、300μm〜10mm程度の範囲で適宜設定され得る。なお、本実施形態において「透明」とは、波長300〜450nmの光線の透過率が85%以上であることを意味し、好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上である。
The thickness T 11 of the
マスターモールド10の基部11の大きさ(平面視における大きさ)も特に限定されるものではないが、当該基部11が石英ガラスにより構成される場合、例えば、当該基部11の大きさは152mm×152mm程度である。
The size of the
マスターモールド10の基部11の平面視形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、略矩形状、略円形状等が挙げられる。マスターモールド10が光インプリント用として一般的に用いられている石英ガラスにより構成される場合、通常、当該基部11の平面視形状は略矩形状である。
The plan view shape of the
マスターモールド10の基部11の第1面11A側に設定されたパターン領域12内に形成されてなる微細凹凸パターン13の形状、寸法等は、本実施形態において製造されるレプリカモールド1(図3(B)参照)にて要求される形状、寸法等に応じて適宜設定され得る。例えば、微細凹凸パターン13の形状としては、ラインアンドスペース状、ピラー状、ホール状、格子状等が挙げられる。また、微細凹凸パターン13の寸法としては、例えば、10〜200nm程度であり、特に10〜40nm程度であると、本実施形態による効果が顕著に奏されるため好ましい。
The shape, dimensions, and the like of the fine concavo-
本実施形態におけるマスターモールド10の基部11の第2面11B側には、第1面11A側に形成されてなる微細凹凸パターン13に対向する窪み部14が形成されており、窪み部14が形成されている部分における基部11として薄板部15が構成される。窪み部14が形成されていることで、微細凹凸パターン13の形成されている第1面11A(薄板部15)を容易に湾曲させることができる。
On the
マスターモールド10の第2面11B側からの平面視における窪み部14の形状は、略円形であるのが好ましい。窪み部14の平面視形状が略円形であることで、微細凹凸パターン13の形成されている第1面11A(薄板部15)を、効果的に湾曲させることができる。
The shape of the recessed
マスターモールド10の窪み部14は、当該窪み部14の外形を第1面11A側に投影した領域が、平面視におけるパターン領域12の外形を物理的に包含するように、第2面11B側に形成されている。
The recessed
マスターモールド10の窪み部14の深さT14は、特に限定されるものではないが、薄板部15(微細凹凸パターン13の形成されているパターン領域12)の厚みT15を、当該薄板部15を効果的に湾曲させることができるような厚みとすることができるように設定される。薄板部15の厚みT15は、当該薄板部15を凸状に湾曲させ得る程度である限りにおいて特に制限はなく、通常、300〜2000μm程度である。
The depth T 14 of the recessed
レプリカモールド用基板20の基部21を構成する材料は、特に限定されるものではなく、インプリントモールド用基材として一般的なものである。例えば、当該基部21は、インプリントモールドを製造する際に一般的に用いられている基板(例えば、石英ガラス、ソーダガラス、蛍石、フッ化カルシウム基板、フッ化マグネシウム基板、アクリルガラス等のガラス基板、ポリカーボネート基板、ポリプロピレン基板、ポリエチレン基板等の樹脂基板、これらのうちから任意に選択された2以上の基板を積層してなる積層基板等の透明基板;ニッケル基板、チタン基板、アルミニウム基板等の金属基板;シリコン基板、窒化ガリウム基板等の半導体基板等)により構成され得る。
The material constituting the
レプリカモールド用基板20の基部21の厚さT21は、強度や取り扱い適性等を考慮し、例えば、300μm〜10mm程度の範囲で適宜設定され得る。レプリカモールド用基板20の基部21の大きさ(平面視における大きさ)も特に限定されるものではないが、当該基部21が石英ガラスにより構成される場合、例えば、当該基部21の大きさは152mm×152mm程度である。
The thickness T 21 of the
レプリカモールド用基板20の基部21の平面視形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、略矩形状、略円形状等が挙げられる。本実施形態において製造されるレプリカモールド1(図3(B)参照)が光インプリント用として一般的に用いられる石英ガラスにより構成される場合、通常、当該基部21の平面視形状は略矩形状である。
The plan view shape of the
本実施形態において、レプリカモールド用基板20の基部21の第1面21A側には、ハードマスク層23が形成されている。ハードマスク層23を構成する材料としては、例えば、クロム、チタン、タンタル、珪素、アルミニウム等の金属;窒化クロム、酸化クロム、酸窒化クロム等のクロム系化合物、酸化タンタル、酸窒化タンタル、酸化硼化タンタル、酸窒化硼化タンタル等のタンタル化合物、窒化チタン、窒化珪素、酸窒化珪素等を単独で、又は任意に選択した2種以上を組み合わせて用いることができる。
In the present embodiment, the
ハードマスク層23は、後述する工程(図3(A)参照)にてパターニングされ、レプリカモールド用基板20をエッチングする際のマスクとして用いられるものである。そのため、レプリカモールド用基板20の種類に応じ、エッチング選択比等を考慮して、ハードマスク層23の構成材料を選択するのが好ましい。例えば、レプリカモールド用基板20が石英ガラス基板である場合、ハードマスク層23として金属クロム膜等が好適に選択され得る。
The
ハードマスク層23の厚さT23は、レプリカモールド用基板20の種類に応じたエッチング選択比、製造されるレプリカモールド1(図3(B)参照)における微細凹凸パターン2のアスペクト比等を考慮して適宜設定される。例えば、レプリカモールド用基板20が石英ガラス基板であって、ハードマスク層23が金属クロム膜である場合、ハードマスク層23の厚さT23は、3〜20nm程度である。
The thickness T 23 of the
レプリカモールド用基板20の基部21の第1面21A上にハードマスク層23を形成する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、スパッタリング、PVD、CVD等の公知の成膜方法が挙げられる。
The method for forming the
本実施形態におけるレプリカモールド用基板20の基部21の第2面21B側には、第1面21A側に微細凹凸パターン2(図3(B)参照)が形成される領域(パターン被形成領域)22に対向する窪み部24が形成されており、窪み部24が形成されている部分における基部21として薄板部25が構成される。窪み部24が形成されていることで、微細凹凸パターン2の形成されるパターン被形成領域22(薄板部25)を容易に湾曲させることができる。
On the
レプリカモールド用基板20の第2面21B側からの平面視における窪み部24の形状は、略円形であるのが好ましい。窪み部24の平面視形状が略円形であることで、パターン被形成領域22を、略均一に湾曲させることができる。
The shape of the recessed
レプリカモールド用基板20の窪み部24は、当該窪み部24の外形を第1面21A側に投影した領域が、平面視におけるパターン被形成領域22の外形を物理的に包含するように、第2面21B側に形成されている。
The recessed
レプリカモールド用基板20の窪み部24の深さT24は、特に限定されるものではない。薄板部25の厚みT25を、当該薄板部25を効果的に湾曲させることができるような厚みとすることができるように、窪み部24の深さT24が設定される。薄板部25の厚みT25は、当該薄板部25を凸状に湾曲させ得る程度である限りにおいて特に制限はなく、通常、300〜2000μm程度である。
The depth T 24 of the recessed
[インプリント処理工程(S02〜S05)]
次に、マスターモールド10の第1面11A側(薄板部15)を凸状に湾曲させるとともに、レプリカモールド用基板20の第1面21A側(薄板部25)を凸状に湾曲させ(S02,図2(A)参照)、その状態で、レプリカモールド用基板20の第1面21A(ハードマスク層23)上に塗布されたインプリント樹脂30にマスターモールド10の第1面11Aに形成されている微細凹凸パターン13を接触させる(S03,図2(B)参照)。
[Imprint processing steps (S02 to S05)]
Next, the
図2(A)において、マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)の曲率とレプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)の曲率とが実質的に同一となるように、マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)及びレプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)を凸状に湾曲させる。マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)及びレプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)を凸状に湾曲させる方法としては、例えば、マスターモールド10の窪み部14内及びレプリカモールド用基板20の窪み部24内のそれぞれに対して加圧する方法等が挙げられる。このとき、マスターモールド10の窪み部14内の圧力及びレプリカモールド用基板20の窪み部24内の圧力のそれぞれを別途に調整することで、マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)の曲率とレプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)の曲率とを実質的に同一にすることができる。なお、本実施形態において、マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)の曲率とレプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)の曲率との比が、1:0.87〜1.13程度であるのが好ましく、1:0.93〜1.07程度であるのがより好ましい。
In FIG. 2A, the curvature of the
マスターモールド10の窪み部14内及びレプリカモールド用基板20の窪み部24内に同一圧力を印加したとしても、マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)の曲率とレプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)との曲率とは、互いに異なる場合がある。マスターモールド10とレプリカモールド用基板20との構成材料が異なれば、当然に両者の曲率は異なることとなるが、両者の構成材料が同一であったとしても、両者の窪み部14,24の寸法の違い等により、両者の曲率は異なることになる。
Even if the same pressure is applied to the recessed
そこで、本実施形態においては、マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)の曲率と、窪み部14内の圧力との相関関係、及びレプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)の曲率と、窪み部24内の圧力との相関関係を求め、それらの相関関係に基づいて、両者の曲率が実質的に同一となるように、窪み部14,24内の圧力をそれぞれ調整する。
Therefore, in the present embodiment, the correlation between the curvature of the
マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)の曲率rと、窪み部14内の圧力pとの相関関係は、マスターモールド10の薄板部15を周辺固定円板と仮定して、窪み部14の半径Rと、最大たわみ量WMAXとの関係を表す下記数式(1)及び(2)により求めることができる。
The correlation between the curvature r of the
上記数式(1)〜(2)中、pは「窪み部14内の圧力(Pa)」、Rは「窪み部14の半径(mm)」、tは「薄板部15の厚さ(mm)」、vは「ポアゾン比」、Eは「ヤング率(Pa)」、Dは「たわみ剛性」を表す。
In the above formulas (1) to (2), p is "pressure in the recess 14 (Pa)", R is "radius of recess 14 (mm)", and t is "thickness (mm) of
そして、窪み部14内の圧力を変動させて、上記数式(1)及び(2)により最大たわみ量WMAXを算出し、窪み部14内の圧力p(Pa)と薄板部15の曲率rとの相関関係を示すグラフ(図6参照)を作成する。
Then, the maximum amount of deflection W MAX is calculated by fluctuating the pressure in the recessed
また、同様にして、レプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)の曲率rと、窪み部24内の圧力pとの相関関係は、レプリカモールド用基板20の薄板部25を周辺固定円板と仮定して、窪み部24の半径Rと、最大たわみ量WMAXとの関係を表す上記数式(1)及び(2)により求めることができる。そして、窪み部24内の圧力を変動させて、上記数式(1)及び(2)により最大たわみ量WMAXを算出し、窪み部24内の圧力p(Pa)と薄板部25の曲率rとの相関関係を示すグラフ(図6参照)を作成する。
Similarly, the correlation between the curvature r of the
なお、薄板部15,25の曲率rは、凸状に湾曲した薄板部15,25の形状が円弧形状であると近似して、周辺固定円板の両端の2点と、最大たわみ量WMAXとなる中心部の1点との3点を通る円の半径を、当該円の方程式から算出することによって求めることができる。
The curvature r of the
上述のようにして算出される最大たわみ量WMAXは、半径Rの窪み部14(24)がマスターモールド10(レプリカモールド用基板20)の第2面11B(21B)に形成されている場合に、窪み部14(24)内に所定の圧力が印加されたときの薄板部15(25)のたわみ量(変形量)の最大値である。具体的には、マスターモールド10(レプリカモールド用基板20)の第1面11A(21A)(薄板部15(25))が平坦面である状態で窪み部14(24)内に所定の圧力が印加されると、第1面11A(21A)(薄板部15(25))が凸状に湾曲する。そして、最大たわみ量WMAXは、加圧前の平坦面から凸状に湾曲させた状態までの最大変化量(基部11(21)の厚さ方向における最大変化量)として算出される。
The maximum amount of deflection W MAX calculated as described above is when the recessed portion 14 (24) having a radius R is formed on the
このようにして得られた相関関係(図6参照)から、マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)が所定の曲率rとなる窪み部14内の圧力p14を求め、レプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)の曲率rが上記のようにして求めたマスターモールド10の第1面11A(薄板部15)の曲率rと実質的に同一となる窪み部24内の圧力p24を求める。そして、それぞれの窪み部14,24内の圧力を、このようにして求めた圧力に調整する(加圧する)ことで、両者の曲率rが実質的に同一となるように、両者の第1面11A,21A(薄板部15,25)を凸状に湾曲させることができる。
From the correlation thus obtained (see FIG. 6), the pressure p14 in the recessed
上記のようにして凸状に湾曲させた第1面11A,21A(薄板部15,25)を、インプリント樹脂30を介して接触させた後、当該湾曲した第1面11A,21A(薄板部15,25)を徐々に元の平坦面(凸状に湾曲させる前の平坦面)に戻すようにして、第1面11A,21A(薄板部15,25)を互いに実質的に平行にし、第1面11A,21A(薄板部15,25)間にインプリント樹脂30を展開させ、インプリント樹脂30を硬化させることで、インプリント樹脂30にマスターモールド10の微細凹凸パターン13を転写する(図2(C)参照)。
The
マスターモールド10の第1面11A及びレプリカモールド用基板20の第1面21Aを元の平坦面に戻すには、マスターモールド10の窪み部14内及びレプリカモールド用基板20の窪み部24内の圧力をそれぞれ調整する。具体的には、両者の窪み部14,24内を減圧する。このとき、両者の窪み部14,24内の圧力の変化の比率(圧力変化比率)として、当該圧力の単位時間あたりの減衰率(圧力減衰率)を実質的に同一にする。これにより、マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)及びレプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)を元の平坦面に戻す過程において、両者の曲率を実質的に同一に維持し続けることができる。これにより、マスターモールド10の微細凹凸パターン13を優れた位置精度で転写することができる。なお、マスターモールド10の窪み部14内の圧力減衰率とレプリカモールド用基板20の窪み部24内の圧力減衰率との比を、好ましくは1:0.88〜1.15の範囲、より好ましくは1:0.93〜1.08の範囲に維持しながら両者の窪み部14,24内を減圧する。
To return the
硬化したインプリント樹脂30からマスターモールド10を引き離す(図2(D)参照)。これにより、レプリカモールド用基板20の第1面21A(ハードマスク層23)上に、マスターモールド10の微細凹凸パターン13が転写されてなるレジストパターン31を形成することができる。
The
[ハードマスクパターン形成工程(S06)]
上記レジストパターン31をマスクとして用い、例えば、塩素系(Cl2+O2)のエッチングガスを用いるドライエッチング処理によりレプリカモールド用基板20の第1面21A上に形成されてなるハードマスク層23をエッチングして、ハードマスクパターン26を形成する。その後、レジストパターン31をウェットエッチング等により除去する(図3(A)参照)。
[Hard mask pattern forming step (S06)]
Using the resist
[レプリカモールド用基板のエッチング工程(S07)]
最後に、ハードマスクパターン26をマスクとしてレプリカモールド用基板20にドライエッチング処理を施し、第1面21A側に微細凹凸パターン2を形成し、ハードマスクパターン26を除去する。これにより、レプリカモールド1が製造される(図3(B)参照)。
[Etching process of replica molding substrate (S07)]
Finally, the
本実施形態に係るレプリカモールドの製造方法において、マスターモールド10を用いたインプリント処理によりレプリカモールド用基板20の第1面21A上に、優れた位置精度でレジストパターン31が形成され得る。そのため、それをマスクとしたエッチングにより形成されるハードマスクパターン26及び当該ハードマスクパターン26をマスクとしたエッチングにより形成される微細凹凸パターン2もまた、優れた位置精度で形成され得る。よって、本実施形態に係るレプリカモールドの製造方法によれば、優れた位置精度の微細凹凸パターン2を有するレプリカモールド1を製造することができる。
In the replica mold manufacturing method according to the present embodiment, the resist
[インプリント装置]
次に、上述したレプリカモールドの製造方法におけるインプリント処理(S02〜S05)を実施可能なインプリント装置について説明する。図7は、本実施形態におけるインプリント装置を示す概略構成図である。
[Imprint device]
Next, an imprint apparatus capable of performing the imprint processing (S02 to S05) in the replica mold manufacturing method described above will be described. FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing an imprint device according to the present embodiment.
図7に示すように、本実施形態におけるインプリント装置100は、上記レプリカモールド用基板20を保持する基板ステージ101と、レプリカモールド用基板20の第1面21Aに微細凹凸パターン13を対向させるようにして上記マスターモールド10を保持するモールドホルダ102と、マスターモールド10を介してインプリント樹脂30に光を照射する光源103と、インプリント装置100の制御を行う制御系110とを備える。制御系110は、制御部111と、第1圧力調整部112と、第2圧力調整部113とを有し、第1圧力調整部112は、第1配管104を通じてモールドホルダ102に接続され、第2圧力調整部113は、第2配管105を通じて基板ステージ101に接続されている。
As shown in FIG. 7, in the
マスターモールド10はモールドホルダ102に保持されることで、マスターモールド10の窪み部14とモールドホルダ102とにより、第1空間106が形成される。第1配管104は、第1空間106に通じるように設けられている。レプリカモールド用基板20は基板ステージ101に保持されることで、レプリカモールド用基板20と基板ステージ101とにより、第2空間107が形成される。第2配管105は、第2空間107に通じるように設けられている。
By holding the
制御部111は、マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)の曲率と窪み部14内の圧力との相関関係(図6参照)に基づき、第1圧力調整部112を制御する。具体的には、第1圧力調整部112は、当該相関関係に基づく制御部111からの指示により、マスターモールド10の第1面11A側(薄板部15)が所定の曲率にて凸状に湾曲するように、第1空間106内に圧縮空気等を供給して加圧する。また、第1圧力調整部112は、当該凸状に湾曲した第1面11A(薄板部15)を元の平坦面に戻すように、所定の圧力減衰率にて第1空間106内を減圧する。
The
また、制御部111は、レプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)の曲率と窪み部24内の圧力との相関関係(図6参照)に基づき、第2圧力調整部113を制御する。具体的には、第2圧力調整部113は、当該相関関係に基づく制御部111からの指示により、レプリカモールド用基板20の第1面21A側(薄板部25)が所定の曲率にて凸状に湾曲するように、第2空間107内に圧縮空気等を供給して加圧する。また、第2圧力調整部113は、当該凸状に湾曲した第1面21A(薄板部25)を元の平坦面に戻すように、所定の圧力減衰率にて第2空間107内を減圧する。
Further, the
なお、第1圧力調整部112及び第2圧力調整部113は、それぞれ、例えば、第1空間106及び第2空間107に圧縮空気等を供給する機能、並びに第1空間106及び第2空間107を真空にする機能を有するポンプ、当該ポンプの機能を切り替えるための切換弁等により構成され得る。
The first
上記インプリント装置100において、制御部111は、マスターモールド10の第1面11A側(薄板部25)が所定の曲率にて凸状に湾曲するように、第1圧力調整部112による圧力調整を制御する。具体的には、第1圧力調整部112は、第1空間106(マスターモールド10の窪み部14)内に圧縮空気を供給することで、第1空間106内の圧力を所定の値に調整する。
In the
同様に、制御部111は、レプリカモールド用基板20の第1面21A側(薄板部25)が所定の曲率にて凸状に湾曲するように、第2圧力調整部113による圧力調整を制御する。具体的には、第2圧力調整部113は、第2空間107(レプリカモールド用基板20の窪み部24)内に圧縮空気を供給することで、第2空間107内の圧力を所定の値に調整する。
Similarly, the
このとき、制御部111からの指示により、第2圧力調整部113は、レプリカモールド用基板20の第1面21A側(薄板部25)の曲率が、第1圧力調整部112によって第1空間106内が所定の圧力に調整されたときの曲率(マスターモールド10の第1面11A側(薄板部15)の曲率)と同一になるように、第2空間107内への圧縮空気の供給量を制御し、第2空間107内の圧力を調整する。これにより、凸状に湾曲した第1面11A,21A(薄板部15,25)の曲率を実質的に同一にすることができる。
At this time, according to the instruction from the
マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)がレプリカモールド用基板20の第1面21A(ハードマスク層23)上に塗布されたインプリント樹脂30に接触した後、制御部111からの指示により、第1圧力調整部112及び第2圧力調整部113は、第1空間106内及び第2空間107内を減圧する。
After the
本実施形態において、マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)の曲率とレプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)の曲率とが実質的に同一なるように両者を凸状に湾曲させているため、凸状に湾曲させたときの第1空間106内の圧力と第2空間107内の圧力とは異なることがある。そのため、減圧速度(単位時間当たりの減圧値)を同一にして第1空間106内及び第2空間107内を減圧すると、マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)とレプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)とが元の平坦面に戻るタイミングがずれるおそれがある。しかしながら、本実施形態におけるインプリント装置100においては、マスターモールド10及びレプリカモールド用基板20の第1面11A,21A(薄板部15,25)を元の平坦面(加圧する前の平坦面)に戻す際に、第1空間106内の圧力の単位時間あたりの減衰率(圧力減衰率)と、第2空間107内の圧力の単位時間あたりの減衰率(圧力減衰率)とが実質的に同一となるように、第1空間106及び第2空間107内を減圧する。このように、第1空間106内の圧力減衰率と第2空間107内の圧力減衰率とを実質的に同一として、第1空間106内及び第2空間107内をそれぞれ減圧することで、マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)とレプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)とが実質的に同時に元の平坦面に戻ることになる。
In the present embodiment, both are convex so that the curvature of the
本実施形態におけるインプリント装置100によれば、インプリント処理時(転写時)にマスターモールド10の第1面11A(薄板部15)とレプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)とのそれぞれの曲率が実質的に同一になるように、マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)とレプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)とのそれぞれを凸状に湾曲させることができるとともに、マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)とレプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)とを実質的に同時に元の平坦面に戻すことができる。そのため、優れた位置精度にて微細凹凸パターン2をレプリカモールド用基板20の第1面21A側に形成することができる。
According to the
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiments described above are described for facilitating the understanding of the present invention, and are not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
上記実施形態におけるマスターモールド10及びレプリカモールド用基板20は、いずれも第1面11A,21A側にメサ構造を有するものであってもよいし、いずれか一方がメサ構造を有するものであってもよい。マスターモールド10がメサ構造を有する場合、当該メサ構造の上面に微細凹凸パターン13が形成されており、レプリカモールド用基板20がメサ構造を有する場合、当該メサ構造の上面がパターン被形成領域22となる。
The
上記実施形態において、マスターモールド10及びレプリカモールド用基板20がモールドホルダ102及び基板ステージ101にセットされた状態をイニシャル状態とし、当該イニシャル状態から第1空間106及び第2空間107内を加圧するとともに、当該イニシャル状態まで減圧しているが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、マスターモールド10及びレプリカモールド用基板20の窪み部14,24(第1空間106及び第2空間107)内を加圧又は減圧することで、マスターモールド10の第1面11A及びレプリカモールド用基板20の第1面21Aの平坦度を所定の範囲(例えば100nm以下程度)にした状態をイニシャル状態とし、当該イニシャル状態から第1空間106及び第2空間107内を加圧することで、第1面11A,21A(薄板部15,25)を凸状に湾曲させてもよい。この場合において、マスターモールド10及びレプリカモールド用基板20の第1面11A,21A(薄板部15,25)を接触させた後、上記イニシャル状態(第1面11A,21Aの平坦度を所定の範囲(例えば100nm以下程度)にした状態)まで第1空間106及び第2空間107内を実質的に同一の圧力減衰率にて減圧すればよい。
In the above embodiment, the state in which the
以下、実施例等を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例等に何ら制限されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and the like, but the present invention is not limited to the following Examples and the like.
〔実施例1〕
図4に示す構成を有する、石英ガラス基板(152mm×152mm×6.35mm)からなる基部11を備えるマスターモールド10と、図5に示す構成を有する、石英ガラス基板(152mm×152mm×6.35mm)からなる基部21を備えるレプリカモールド用基板20とを準備した。なお、マスターモールド10として、その第1面11Aに設定されたパターン領域12に、寸法40nmのホール状の微細凹凸パターン13が形成されてなるものを準備した。また、マスターモールド10及びレプリカモールド用基板20として、第2面11B,21Bの略中央に、直径65mm、深さ5.35mmの窪み部14,24が形成されてなるものを用いた。さらに、レプリカモールド用基板20として、第1面21A上に金属クロムからなるハードマスク層23(厚さ:5nm)が形成されてなるものを用いた。
[Example 1]
A
図7に示す構成を有するインプリント装置100のモールドホルダ102にマスターモールド10を保持させ、基板ステージ101にレプリカモールド用基板20を保持させた。そして、第1圧力調整部112によりマスターモールド10の窪み部14内に4000Paの圧力を印加するとともに、第2圧力調整部113によりレプリカモールド用基板20の窪み部24内に3400Paの圧力を印加し、マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)及びレプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)を凸状に湾曲させた。なお、マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)及びレプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)の曲率を、インプリント装置100に付属されているレーザー変位計(LK−G5000,キーエンス社製)を用いて測定したところ、前者の曲率rは、0.0214であり、後者の曲率rは0.0212であった。
The
次に、第1面21A(薄板部25)が凸状に湾曲したレプリカモールド用基板20の当該第1面21A(ハードマスク層23)上に塗布されたインプリント樹脂30と、マスターモールド10の凸状に湾曲した第1面11A(薄板部15)とを接触させ、第1空間106内の圧力減衰率と第2空間107内の圧力減衰率との比を1:0.94〜1.07の範囲内に維持しながら、マスターモールド10及びレプリカモールド用基板20の第1面11A,21A(薄板部15,25)を元の平坦面に戻すようにして、第1面11A,21A間にインプリント樹脂30を展開させた。インプリント樹脂30を硬化させた後、マスターモールド10を引き離すことで、レプリカモールド用基板20の第1面21A(ハードマスク層23)上にレジストパターン31を形成した。
Next, the
レプリカモールド用基板20の第1面21A(ハードマスク層23)上に形成されたレジストパターン31の位置精度を、座標測定装置(ケーエルエー・テンコール社製,IPRO Series)を用いて計測・評価した。その結果、位置精度(3σ)は、X方向が2.25nm、Y方向が2.88nmであった。
The position accuracy of the resist
〔比較例1〕
第1圧力調整部112により第1空間106内に印加される圧力と、第2圧力調整部113により第2空間107内に印加される圧力とを、ともに4000Paに設定した以外は、実施例1と同様にしてインプリント処理を行い、レプリカモールド用基板20の第1面21A(ハードマスク層23)上にレジストパターン31を形成した。なお、マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)及びレプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)の曲率を、インプリント装置100に付属されているレーザー変位計(LK−G5000,キーエンス社製)を用いて測定したところ、前者の曲率は0.0214であり、後者の曲率は0.0249であった。
[Comparative Example 1]
Example 1 except that the pressure applied in the
レプリカモールド用基板20の第1面21A(ハードマスク層23)上に形成されたレジストパターン31の位置精度を、座標測定装置(ケーエルエー・テンコール社製,IPRO Series)を用いて計測・評価した。その結果、位置精度(3σ)は、X方向が2.61nm、Y方向が3.32nmであった。
The position accuracy of the resist
以上の結果から、マスターモールド10の第1面11A(薄板部15)の曲率とレプリカモールド用基板20の第1面21A(薄板部25)の曲率とが実質的に同一となるように、第1面11A,21A(薄板部15,25)を凸状に湾曲させるとともに、第1面11A,21A(薄板部15,25)を元の平坦面に戻す際の圧力減衰率を実質的に同一とすることで、優れた位置精度でレジストパターン31を形成可能であることが明らかとなった。したがって、位置精度の優れたレジストパターン31をマスクとするエッチング処理を経て、優れた位置精度の微細凹凸パターン2を備えるレプリカモールド1の製造が可能であると考えられる。
From the above results, the curvature of the
本発明は、半導体デバイスの製造過程において半導体基板等に微細凹凸パターンを形成するためのナノインプリント工程にて用いられるレプリカモールドを製造する方法等として有用である。 The present invention is useful as a method for manufacturing a replica mold used in a nanoimprint step for forming a fine uneven pattern on a semiconductor substrate or the like in the manufacturing process of a semiconductor device.
1…レプリカモールド
2…微細凹凸パターン
10…マスターモールド
20…レプリカモールド用基板
11,21…基部
12…パターン領域
13…微細凹凸パターン
14,24…窪み部
15,25…薄板部
100…インプリント装置
101…基板ステージ
102…モールドホルダ
111…制御部
112…第1圧力調整部
113…第2圧力調整部
1 ...
Claims (11)
第1面及び当該第1面に対向する第2面を有する基部を有し、当該基部の第2面側における平面視略中央に窪み部が形成されてなるレプリカモールド用基板と、前記マスターモールドとを準備する第1工程と、
前記レプリカモールド用基板の前記窪み部内の圧力を調整することで当該レプリカモールド用基板の前記第1面側を凸状に湾曲させ、かつ前記マスターモールドの前記窪み部内の圧力を調整することで当該マスターモールドの前記第1面側の少なくとも前記パターン領域を凸状に湾曲させた状態で、前記レプリカモールド用基板の前記第1面と前記マスターモールドの前記第1面とを、それらの間に被転写材料を介在させるようにして接触させる第2工程と、
前記レプリカモールド用基板の前記窪み部内及び前記マスターモールドの前記窪み部内のそれぞれの圧力が所定の圧力になるまで当該窪み部内の圧力を調整して、前記微細凹凸パターンを前記被転写材料に転写する第3工程と、
前記微細凹凸パターンが転写された前記被転写材料と前記マスターモールドとを引き離す第4工程と
を有し、
前記第2工程において、凸状に湾曲した前記レプリカモールド用基板の前記第1面の曲率と、凸状に湾曲した前記マスターモールドの前記第1面の前記パターン領域の曲率とが実質的に同一となるように、前記レプリカモールド用基板の前記窪み部内及び前記マスターモールドの前記窪み部内のそれぞれの圧力を調整し、
前記第3工程において、前記レプリカモールド用基板の前記窪み部内及び前記マスターモールドの前記窪み部内のそれぞれの圧力変化比率が実質的に同一となるように、前記レプリカモールド用基板の前記窪み部内及び前記マスターモールドの前記窪み部内のそれぞれの圧力を調整する
ことを特徴とするレプリカモールドの製造方法。 It has a base portion having a first surface and a second surface facing the first surface, and a fine uneven pattern is formed in a pattern region set on the first surface side of the base portion, and the second surface of the base portion is formed. It is a method of manufacturing a replica mold using a master mold in which a recess is formed substantially in the center of a plan view on the surface side.
A replica molding substrate having a base having a first surface and a second surface facing the first surface, and a recess formed in a substantially center of a plan view on the second surface side of the base, and the master mold. The first step to prepare and
By adjusting the pressure in the recessed portion of the replica molding substrate, the first surface side of the replica molding substrate is convexly curved, and by adjusting the pressure in the recessed portion of the master mold, the pressure is adjusted. In a state where at least the pattern region on the first surface side of the master mold is convexly curved, the first surface of the replica molding substrate and the first surface of the master mold are covered between them. The second step of contacting with the transfer material intervening,
The pressure in the recessed portion of the replica molding substrate and the pressure in the recessed portion of the master mold are adjusted to a predetermined pressure to transfer the fine uneven pattern to the material to be transferred. Third step and
It has a fourth step of separating the material to be transferred and the master mold to which the fine uneven pattern has been transferred.
In the second step, the curvature of the first surface of the replica molding substrate curved in a convex shape and the curvature of the pattern region of the first surface of the master mold curved in a convex shape are substantially the same. The pressures in the recessed portion of the replica molding substrate and in the recessed portion of the master mold are adjusted so as to be.
In the third step, the inside of the recessed portion of the replica molding substrate and the said portion of the replica molding substrate so that the pressure change ratios in the recessed portion of the replica molding substrate and in the recessed portion of the master mold are substantially the same. A method for manufacturing a replica mold, which comprises adjusting the respective pressures in the recessed portion of the master mold.
前記第3工程において、前記平坦度が所定の範囲内になるまで前記マスターモールドの前記窪み部内の圧力を調整するとともに、前記レプリカモールド用基板の前記窪み部内の圧力が前記第2工程における調整前の圧力になるまで前記レプリカモールド用基板の前記窪み部内の圧力を調整することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のレプリカモールドの製造方法。 The flatness of the pattern region on the first surface of the master mold is determined in advance.
In the third step, the pressure in the recessed portion of the master mold is adjusted until the flatness falls within a predetermined range, and the pressure in the recessed portion of the replica molding substrate is before the adjustment in the second step. The method for manufacturing a replica mold according to any one of claims 1 to 3, wherein the pressure in the recessed portion of the replica molding substrate is adjusted until the pressure reaches the above.
前記被転写基板を保持するステージと、
前記被転写基板の前記第1面に前記微細凹凸パターンを対向させるようにして前記インプリントモールドを保持するモールドホルダと、
前記インプリントモールドの前記窪み部内の圧力を調整することで、前記インプリントモールドの前記第1面側を湾曲させ得る第1圧力調整部と、
前記被転写基板の前記窪み部内の圧力を調整することで、前記被転写基板の前記第1面側を湾曲させ得る第2圧力調整部と、
前記第1圧力調整部及び第2圧力調整部による前記圧力の調整を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記インプリントモールドの前記第1面と前記被転写基板の前記第1面とが接触する前に、凸状に湾曲した前記インプリントモールドの前記第1面の曲率と、凸状に湾曲した前記被転写基板の前記第1面の曲率とが実質的に同一となるように、前記第1圧力調整部及び前記第2圧力調整部による前記圧力の調整を制御し、
凸状に湾曲した前記インプリントモールドの前記第1面と、凸状に湾曲した前記被転写基板の前記第1面とがそれらの間に位置する被転写材料を介して接触した後、前記インプリントモールドの前記窪み部内及び前記被転写基板の前記窪み部内のそれぞれの圧力変化比率が実質的に同一となるように、前記第1圧力調整部及び前記第2圧力調整部による前記圧力の調整を制御する
ことを特徴とするインプリント装置。 A base having a first surface and a second surface facing the first surface, a fine concavo-convex pattern formed in a pattern region set on the first surface side of the base, and a fine uneven pattern formed on the second surface side of the base. Using an imprint mold provided with a recessed portion, the first surface of the substrate to be transferred, which has a first surface and a second surface facing the first surface and has a recessed portion formed on the second surface side. , An imprint device for transferring the fine uneven pattern of the imprint mold.
A stage that holds the transfer substrate and
A mold holder that holds the imprint mold so that the fine concavo-convex pattern faces the first surface of the transfer substrate.
A first pressure adjusting portion capable of bending the first surface side of the imprint mold by adjusting the pressure in the recessed portion of the imprint mold.
A second pressure adjusting portion capable of bending the first surface side of the transferred substrate by adjusting the pressure in the recessed portion of the transferred substrate.
A control unit for controlling the pressure adjustment by the first pressure adjusting unit and the second pressure adjusting unit is provided.
The control unit
The curvature of the first surface of the imprint mold and the convex curvature of the imprint mold before the first surface of the imprint mold and the first surface of the substrate to be transferred come into contact with each other. The pressure adjustment by the first pressure adjusting unit and the second pressure adjusting unit is controlled so that the curvature of the first surface of the substrate to be transferred is substantially the same.
After the first surface of the convexly curved imprint mold and the first surface of the convexly curved substrate to be transferred come into contact with each other via a material to be transferred located between them, the inn The pressure is adjusted by the first pressure adjusting unit and the second pressure adjusting unit so that the pressure change ratios in the recessed portion of the print mold and in the recessed portion of the substrate to be transferred are substantially the same. An imprinting device characterized by being controlled.
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