(57)【要約】【課題】  ナノインプリント工程を用いて３次元微細パターンや多段パターンを成形する方法とこのようなパターンを成形するためのモールドの製作方法を提供する。【解決手段】  紫外線を遮断できる遮断膜がパターニングされている基板上にモールド用ポリマーをパターニングすることによって、ナノインプリント工程を適用する上で難が多かった多段インプリント用のモールドを１段形態に容易に製作し、製作された１段形態のモールドを用いて、複雑な工程を数回行うことなく容易に多段形態のパターンを成形することによって、大面積微細パターンの成形、平板ディスプレイに使われる大面積パターンの成形、さらには半導体工程の数十ナノパターンに適用し、工程コスト低減、工程時間短縮及び製造収率向上に寄与できる工程方法を提供する。【選択図】      図４
2010074162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線遮断膜がパターニングされた基板にモールド用ポリマーをパターニングしてモールドを製作する段階と、
成形基板にインプリント用レジンを塗布する段階と、
前記レジンが塗布された前記成形基板を前記モールドで加圧し、パターンをインプリンティングする段階と、
前記レジンを硬化する段階と、
前記モールドを前記成形基板から離型する段階と、
を含むナノインプリントを用いたパターン成形方法。
【請求項２】
前記モールド用基板が前記モールド用基板によって紫外線が透過する材質で形成された、請求項１に記載のナノインプリントを用いたパターン成形方法。
【請求項３】
前記モールド用基板がガラスや石英で形成された、請求項２に記載のナノインプリントを用いたパターン成形方法。
【請求項４】
前記紫外線遮断パターンが前記紫外線遮断パターンによって紫外線が透過することができない材質で形成された、請求項１に記載のナノインプリントを用いたパターン成形方法。
【請求項５】
前記紫外線遮断パターンがクロムで形成された、請求項４に記載のナノインプリントを用いたパターン成形方法。
【請求項６】
前記モールド用ポリマーと前記インプリント用レジンは互いに異なる材質である、請求項１に記載のナノインプリントを用いたパターン成形方法。
【請求項７】
前記モールドが前記インプリント用レジンを前記モールドで加圧する前に粘着防止膜をコーティングする、請求項１に記載のナノインプリントを用いたパターン成形方法。
【請求項８】
前記インプリント用レジンが紫外線によって硬化されるレジンである、請求項１に記載のナノインプリントを用いたパターン成形方法。
【請求項９】
前記成形基板がナノインプリント工程によって多段パターンが成形される基板である、請求項１に記載のナノインプリントを用いたパターン成形方法。
【請求項１０】
前記多段パターンが３次元微細パターンや大面積パターンを含む、請求項９に記載のナノインプリントを用いたパターン成形方法。
【請求項１１】
硬化されていない前記レジンを洗浄する段階をさらに含む、請求項１に記載のナノインプリントを用いたパターン成形方法。
【請求項１２】
前記モールド用ポリマーに粘着防止膜をコーティングし、前記モールドの離型特性を確保する、請求項１に記載のナノインプリントを用いたパターン成形方法。
【請求項１３】
基板に露光工程によって紫外線遮断膜をパターニングする段階と、
前記紫外線遮断膜がパターニングされた前記基板上にモールド用ポリマーをパターニングし、モールドを完成する段階と、
を含むモールド製作方法。
【請求項１４】
前記基板に前記紫外線遮断膜をパターニングする段階が、
前記基板に前記紫外線遮断膜を蒸着する段階と、
前記紫外線遮断膜が蒸着された前記基板にレジストを塗布し、前記露光工程によってレジストパターンを形成する段階と、
前記レジストパターンを用いて前記基板に前記紫外線遮断膜をパターニングする段階と、
を含む、請求項１３に記載のモールド製作方法。
【請求項１５】
前記基板上に前記モールド用ポリマーをパターニングする段階が、
前記紫外線遮断膜がパターニングされた前記基板上に前記モールド用ポリマーを塗布し、インプリント工程によって前記モールド用ポリマーをパターニングする、請求項１３に記載のモールド製作方法。
【請求項１６】
前記基板上に前記モールド用ポリマーをパターニングする段階が、
前記紫外線遮断膜がパターニングされた前記基板上に前記モールド用ポリマーを塗布し、露光工程によって前記モールド用ポリマーをパターニングする、請求項１３に記載のモールド製作方法。
【請求項１７】
前記モールド用ポリマーが紫外線硬化タイプまたは熱硬化タイプを含む、請求項１３に記載のモールド製作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノインプリント工程を用いて３次元微細パターンや多段パターンを成形する方法とこのようなパターンを成形するためのモールドの製作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モールドを用いてインプリント方式でナノ大きさ（１〜１００ｎｍ）のパターンを成形するナノインプリント（Ｎａｎｏ  ｉｍｐｒｉｎｔ）工程は、大きく、熱的（ｔｈｅｒｍａｌ）タイプと紫外線（ＵＶ）タイプとに区分される。かかるナノインプリント工程は、シリコン（Ｓｉ）などのような代表的な半導体基板に適用可能であることはもちろん、低温工程が要求されるプラスチック基板の他に、非伝導性のガラスや石英（ｑｕａｒｔｚ）基板にも容易に適用可能である。
【０００３】
ナノインプリント工程は、既存のフォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏ−ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程に比べて比較的簡単な工程を通じてパターンを成形できるので高生産性、低コストといった利点を有し、半導体工程や平板ディスプレイの製造工程に適用されている。
【０００４】
このようなナノインプリント工程を用いてパターンを成形するためには、ナノ大きさのパターンを成形するためのモールドが必要であり、ガラスや石英基板が主として用いられる。しかしながら、ガラスや石英基板のようなモールド上にナノ大きさのパターンを大面積に成形する技術は非常に複雑なため、工程コストと工程時間が多くかかる。特に、複雑な３次元微細パターンや多段パターンを成形するためには、ナノインプリント工程に適用する多段形態のモールドが要求されるだけでなく、このような多段形態のモールドは製作し難いという不具合があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、多段形態のモールドを製作せずに、１段形態のモールドを使って多段形態のパターン（３次元パターン）を成形する方法とこのようなパターンを成形するためのモールドの製作方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための本発明の一実施例によるナノインプリントを用いたパターン成形方法は、紫外線遮断膜がパターニングされた基板にモールド用ポリマーをパターニングしてモールドを製作する段階と、成形基板にインプリント用レジンを塗布する段階と、前記レジンが塗布された前記成形基板を前記モールドで加圧し、パターンをインプリンティングする段階と、前記レジンを硬化する段階と、前記モールドを前記成形基板から離型する段階と、を含む。
【０００７】
前記インプリント用レジンは、紫外線によって硬化されるレジンであることを特徴とする。
【０００８】
前記成形基板は、ナノインプリント工程によって多段パターンが成形される基板であることを特徴とする。
【０００９】
前記多段パターンは、３次元微細パターンや大面積パターンを含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一実施例によるナノインプリントを用いたパターン成形方法は、硬化されていない前記レジンを洗浄する段階をさらに含むことを特徴とする。
【００１１】
前記モールド用ポリマーには粘着防止膜をコーティングし、前記モールドの離型特性を確保することを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の実施例によるモールド製作方法は、基板に露光工程によって紫外線遮断膜をパターニングする段階と、前記紫外線遮断膜がパターニングされた前記基板上にモールド用ポリマーをパターニングし、モールドを完成する段階と、を含む。
【００１３】
前記基板に前記紫外線遮断膜をパターニングする段階は、前記基板に前記紫外線遮断膜を蒸着する段階と、前記紫外線遮断膜が蒸着された前記基板にレジストを塗布し、前記露光工程によってレジストパターンを形成する段階と、前記レジストパターンを用いて前記基板に前記紫外線遮断膜をパターニングする段階と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
前記基板上に前記モールド用ポリマーをパターニングする段階は、前記紫外線遮断膜がパターニングされた前記基板上に前記モールド用ポリマーを塗布し、インプリント工程によって前記モールド用ポリマーをパターニングすることを特徴とする。
【００１５】
前記基板上に前記モールド用ポリマーをパターニングする段階は、前記紫外線遮断膜がパターニングされた前記基板上に前記モールド用ポリマーを塗布し、露光工程によって前記モールド用ポリマーをパターニングすることを特徴とする。
【００１６】
前記モールド用ポリマーは、紫外線硬化タイプまたは熱硬化タイプを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一実施例によれば、ナノインプリント工程を適用する上で難が多かった多段モールドを容易に製作することができ、この製作されたモールドを用いて複雑な工程を数回行うことなく多段形態のパターンを成形でき、これにより、新しいデバイスを製作できる新しい工程を提示することができる。本発明の一実施例で提示した工程は、多段パターンが要求される半導体工程やディスプレイ製造工程に適用され、収率向上及びコスト節減を達成できるため、技術的な効果だけでなく経済的な効果も期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本発明の第１実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形するためのモールドの製作方法を説明する工程図である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形するためのモールドの製作方法を説明する工程図である。
【図１Ｃ】本発明の第１実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形するためのモールドの製作方法を説明する工程図である。
【図１Ｄ】本発明の第１実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形するためのモールドの製作方法を説明する工程図である。
【図１Ｅ】本発明の第１実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形するためのモールドの製作方法を説明する工程図である。
【図１Ｆ】本発明の第１実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形するためのモールドの製作方法を説明する工程図である。
【図１Ｇ】本発明の第１実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形するためのモールドの製作方法を説明する工程図である。
【図２Ａ】本発明の第２実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形するためのモールドの製作方法を説明する工程図である。
【図２Ｂ】本発明の第２実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形するためのモールドの製作方法を説明する工程図である。
【図２Ｃ】本発明の第２実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形するためのモールドの製作方法を説明する工程図である。
【図２Ｄ】本発明の第２実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形するためのモールドの製作方法を説明する工程図である。
【図２Ｅ】本発明の第２実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形するためのモールドの製作方法を説明する工程図である。
【図２Ｆ】本発明の第２実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形するためのモールドの製作方法を説明する工程図である。
【図２Ｇ】本発明の第２実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形するためのモールドの製作方法を説明する工程図である。
【図３Ａ】本発明の一実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形する方法を説明する工程図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形する方法を説明する工程図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形する方法を説明する工程図である。
【図３Ｄ】本発明の一実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形する方法を説明する工程図である。
【図４】本発明の一実施例によるナノインプリント工程を用いた多段パターンの成形方法を説明した動作流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施例を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２０】
図１Ａ〜図１Ｇは、本発明の第１実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形するためのモールドの製作方法を説明する工程図である。
【００２１】
図１Ａで、第１基板１１に、紫外線を遮断できる遮断膜１２としてクロム（Ｃｒ）を蒸着し、その上にフォトリソグラフィ工程のためのレジスト１３を塗布する。第１基板１１は、紫外線を透過させられるガラスや石英基板とする。
【００２２】
図１Ｂで、ＵＶ遮断膜１２が蒸着された第１基板１１にパターンを形成すべく、フォトリソグラフィ工程のための第１マスク３０を用意する。この第１マスク３０は、一面に感光乳剤や金属膜で一定パターンが形成されている基板構造で、基板上に不透明な膜３１を塗布し、その上に感光膜を塗布した後にｅ−ビームやレーザーなどを用いてパターニングしてなることができる。本実施例では不透明な膜３１の材質をクロムとする。
【００２３】
図１Ｃで、フォトリソグラフィ工程用の第１マスク３０を用いて、第１基板１１に塗布されたレジスト１３を露光し現像し、レジストパターン１３ａを形成する。
【００２４】
図１Ｄで、レジストパターン１３ａが形成された第１基板１１をエッチングし、ＵＶ遮断膜１２がパターニングされた第１基板１１を製作する。
【００２５】
図１Ｅで、ＵＶ遮断膜１２がパターニングされた第１基板１１上に、モールド用ポリマー１４をコーティングした後、スタンプ４０を用意する。このスタンプ４０は、陽刻部４１と陰刻部４２が交互に形成されてパターンが刻み込まれている構造物であり、この時に使われるモールド用ポリマー１４は、ＵＶによって硬化されるタイプで、高分子樹脂を使用する。
【００２６】
図１Ｆで、スタンプ４０を、第１基板１１上にコーティングされたモールド用ポリマー１４に加圧した後にＵＶを照射すると、ＵＶ遮断膜１２がパターニングされた領域にはＵＶが透過されず、ＵＶ遮断膜１２がパターニングされていない領域にのみＵＶが透過され、ＵＶ遮断膜１２がパターニングされている領域上にコーティングされたモールド用ポリマー１４部分のみがＵＶ照射によって硬化される。
【００２７】
図１Ｇで、スタンプ４０をモールド用ポリマー１４から離型させることで、ＵＶ遮断膜１２がパターニングされた第１基板１１上にモールド用ポリマー１４がパターニングされている１段形態の多段インプリント用第１モールド１０を完成する。
【００２８】
図２Ａ〜図２Ｇは、本発明の第２実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形するためのモールドの製作方法を説明する工程図である。
【００２９】
図２Ａで、第２基板２１に紫外線を遮断できる遮断膜２２としてクロムを蒸着し、その上にフォトリソグラフィ工程のためのレジスト２３を塗布する。第２基板２１は、第１基板１１と同様に、紫外線を透過させられるガラスや石英基板とする。
【００３０】
図２Ｂで、ＵＶ遮断膜２２が蒸着された第２基板２１にパターンを形成すべく、フォトリソグラフィ工程のための第１マスク３０を用意する。この第１マスク３０は、図１Ｂに示す第１マスク３０と同一なのでその説明は省略する。
【００３１】
図２Ｃで、フォトリソグラフィ工程用第１マスク３０を用いて、第２基板２１に塗布されたレジスト２３を露光し現像することで、レジストパターン２３ａを形成する。
【００３２】
図２Ｄで、レジストパターン２３ａが形成された第２基板２１をエッチングし、ＵＶ遮断膜２２がパターニングされた第２基板２１を製作する。
【００３３】
図２Ｅで、ＵＶ遮断膜２２がパターニングされた第２基板２１上に、モールド用ポリマー２４をコーティングした後、モールド用ポリマー２４がコーティングされた第２基板２１にパターンを形成すべく、フォトリソグラフィ工程のための第２マスク５０を用意する。この第２マスク５０は、第１マスク３０と同様に、一面に感光乳剤や金属膜で一定パターンが形成されている基板構造で、基板上に不透明な膜５１を塗布し、その上に感光膜を塗布した後、ｅ−ビームやレーザーなどを用いてパターニングして製作できる。本実施例では不透明な膜５１の材質をクロムとし、第２マスク５０は、第１マスク３０と同一なパターンを有しても良く、異なるパターンを有しても良い。一方、この時に使われるモールド用ポリマー２４は熱によって硬化される熱的タイプで、ポジティブフォトレジスト（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ＰＲ）を用いる。
【００３４】
図２Ｆで、フォトリソグラフィ工程用の第２マスク５０を用いて、第２基板２１にコーティングされたモールド用ポリマー２４を露光し現像することで、モールド用ポリマーパターン２４ａを形成する。
【００３５】
図２Ｇで、モールド用ポリマーパターン２４ａが形成された第２基板２１をエッチングすることで、ＵＶ遮断膜２２がパターニングされた第２基板２１上にモールド用ポリマー２４がパターニングされている１段形態の多段インプリント用の第２モールド２０を完成する。
【００３６】
図３Ａ〜図３Ｄは、本発明の実施例によるナノインプリントを用いて多段パターンを成形する方法を説明する工程図である。
【００３７】
図３Ａで、図１Ａ〜図１Ｇに示す本発明の第１実施例によって完成した１段形態の多段インプリント用第１モールド１０、または図２Ａ〜図２Ｇに示す本発明の第２実施例によって完成した１段形態の多段インプリント用第２モールド２０を用意する。
【００３８】
図３Ｂで、多段パターンが成形される基板６０に、ＵＶ硬化が可能なインプリント用レジン６１を塗布する。成形基板６０は、ＵＶナノインプリント工程が容易に適用されうる材質の基板が好ましく、本実施例では紫外線を透過させられるガラス、石英、金属のようなフラット基板やＰＥＴ、ＰＥＮなどのような全てのフレキシブル基板を使用することができる。インプリント用レジン６１は、第１モールド１０を製作するためにパターニングされたモールド用ポリマー１４と同様に、ＵＶにより硬化される高分子樹脂とする。この時、ＵＶ硬化タイプ間の粘着現象を防止すべく、第１モールド１０にパターニングされたモールド用ポリマー１４と成形基板６０に塗布されたインプリント用レジン６１は互いに異なる材質とするか、同じ材質としたい場合には、第１モールド１０のモールド用ポリマー１４に離型特性を確保するための粘着防止膜（ａｎｔｉ  ａｄｈｅｓｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）をコーティングすることが好ましい。
【００３９】
図３Ｃで、成形基板６０と１段形態の第１または第２モールド１０，２０を合着するが、第１または第２モールド１０，２０を、成形基板６０に塗布されたインプリント用レジン６１に加圧し、インプリント用レジン６１にパターンをインプリンティングする。以降、第１または第２モールド１０，２０の第１または第２基板１１，２１側から平行光ＵＶを照射すると、ＵＶ遮断膜１２，２２がパターニングされた領域にはＵＶが透過されず、ＵＶ遮断膜１２，２２がパターニングされていない領域にのみＵＶが透過されるので、ＵＶ遮断膜１２，２２がパターニングされていない領域に整列されたインプリント用レジン６１部分のみがＵＶ照射によって硬化される。
【００４０】
図３Ｄで、第１または第２モールド１０，２０をインプリント用レジン６１から離型させ、離型した後に硬化されていないインプリント用レジン６１を、アルコールなどを使って洗浄し除去することで、成形基板６０に多段パターンを成形する。
【００４１】
以下、上記のように構成された１段形態の第１または第２モールド１０，２０でナノインプリント工程を用いて多段パターンを成形する方法の動作過程及び作用効果について説明する。
【００４２】
図４は、本発明の実施例によるナノインプリント工程を用いた多段パターンの成形方法を説明する動作流れ図である。図４で、本発明の第１または第２実施例によって１段形態の多段インプリント用第１または第２モールド１０，２０を製作する（動作１００；図１Ａ〜図１Ｇ、図２Ａ〜図２Ｇ参照）。
【００４３】
ここで、１段形態の第１または第２モールド１０，２０は、ＵＶ遮断膜１２，２２がパターニングされた第１または第２基板１１，２１上にモールド用ポリマー１４、２４が、図３Ａに示すように１段にパターニングされている形態で、ナノインプリント工程を適用する上で難が多かった多段インプリント用のモールドを、１段形態に容易に製作することができる。
【００４４】
以降、ＵＶ硬化が可能なインプリント用レジン６１を、多段パターンが成形される基板６０上に塗布し（動作１０２）、成形基板６０と１段形態の第１または第２モールド１０，２０とを合着するが、第１または第２モールド１０，２０を、インプリント用レジン６１が塗布された成形基板６０に加圧する（動作１０４）。
【００４５】
平行光ＵＶを第１または第２モールド１０，２０の第１または第２基板１１、２１側から照射し、インプリント用レジン６１を硬化させる（動作１０６）。
【００４６】
その後、第１または第２モールド１０，２０をインプリント用レジン６１から離型させ、硬化されていないインプリント用レジン６１をアルコールなどを使って洗浄し（動作１０８）、成形基板６０に多段パターンを成形する（動作１１０）。
【００４７】
このようにして成形基板６０に多段パターンが成形されると、ＵＶナノインプリント工程を終了する。
【００４８】
したがって、本発明の一実施例は、１段形態で製作された多段インプリント用の第１または第２モールド１０，２０を用いて、複雑な工程を数回行うことなく容易に多段形態のパターンを成形できるため、大面積の微細パターンの成形、及び平板ディスプレイに使われる大面積パターンの成形に用いることができ、また半導体工程の数十ナノパターンにも適用可能になり、その結果、工程コストの低減、工程時間の短縮及び製造収率の向上に寄与できる。
【符号の説明】
【００４９】
１０，２０    第１及び第２モールド
１１，２１    第１及び第２基板
１２，２２    ＵＶ遮断膜
１３ａ，２３ａ  レジストパターン
１４，２４    モールド用ポリマー
２３    レジスト
３０、５０    第１及び第２マスク
３１、５１    不透明な膜
４０    スタンプ
４１    陽刻部
４２    陰刻部
６０    成形基板
６１    インプリント用レジン
【図１Ａ】
2010074162.tif 000003
【図１Ｂ】
2010074162.tif 000004
【図１Ｃ】
2010074162.tif 000005
【図１Ｄ】
2010074162.tif 000006
【図１Ｅ】
2010074162.tif 000007
【図１Ｆ】
2010074162.tif 000008
【図１Ｇ】
2010074162.tif 000009
【図２Ａ】
2010074162.tif 000010
【図２Ｂ】
2010074162.tif 000011
【図２Ｃ】
2010074162.tif 000012
【図２Ｄ】
2010074162.tif 000013
【図２Ｅ】
2010074162.tif 000014
【図２Ｆ】
2010074162.tif 000015
【図２Ｇ】
2010074162.tif 000016
【図３Ａ】
2010074162.tif 000017
【図３Ｂ】
2010074162.tif 000018
【図３Ｃ】
2010074162.tif 000019
【図３Ｄ】
2010074162.tif 000020
【図４】
2010074162.tif 000021