(57)【要約】一側面に形成されたパターンを利用して基板上に目標パターンを形成する鋳型は、非結晶性フッ素樹脂からなる。前記鋳型は、前記パターンに対向するパターン構造を有するマスターモールドを利用して製造される。【選択図】      図１Ａ
2007536107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一側面に形成されたパターンを利用して基板上に目標パターンを形成する鋳型において、
前記鋳型が非結晶性フッ素樹脂からなることを特徴とする鋳型。
【請求項２】
前記鋳型は、前記パターンに対向する面に所定の厚さの高分子弾性体が接着された２層構造の鋳型であることを特徴とする請求項１に記載の鋳型。
【請求項３】
一側面に形成されたパターンを利用して基板上に目標パターンを形成する鋳型において、
前記鋳型が非結晶性フッ素樹脂と高分子弾性体が混合された複合体からなることを特徴とする鋳型。
【請求項４】
一側面に形成されたパターンを利用して基板上に目標パターンを形成する鋳型の製造方法において、
前記パターンに対向するパターン構造を有するマスターモールドを利用する圧縮成形技法により前記鋳型を製造し、前記鋳型が非結晶性フッ素樹脂からなることを特徴とする鋳型の製造方法。
【請求項５】
前記マスターモールドをそのパターン構造面が上方を向くようにして治具内部の所定の位置に配置する工程と、
前記治具内部に非結晶性フッ素樹脂粉末を充填する工程と、
設けられたプレス板を前記非結晶性フッ素樹脂粉末に接触させて配置する工程と、
前記非結晶性フッ素樹脂を所定の工程条件下で圧縮成形して圧縮成形された非結晶性フッ素樹脂を生成する工程と、
前記圧縮成形された非結晶性フッ素樹脂を前記マスターモールドから分離して前記鋳型を完成する工程とを含むことを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
前記マスターモールドを、そのパターン構造面が上方を向くようにして治具内部の所定の位置に配置する工程と、
前記治具内部に非結晶性フッ素樹脂粉末を充填する工程と、
設けられたプレス板を前記非結晶性フッ素樹脂粉末に接触させて配置する工程と、
前記非結晶性フッ素樹脂を所定の工程条件下で圧縮成形して圧縮成形された非結晶性フッ素樹脂を生成する工程と、
前記治具内部で圧縮成形された非結晶性フッ素樹脂の上部にＰＤＭＳ弾性体前駆体を満たす工程と、
前記ＰＤＭＳ弾性体前駆体を硬化させＰＤＭＳ弾性体を形成する工程と、
前記圧縮成形された非結晶性フッ素樹脂と硬化されたＰＤＭＳ弾性体からなる２層構造物を前記マスターモールドから分離して２層構造の鋳型を完成する工程とを含むことを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【請求項７】
前記治具内部に非結晶性フッ素樹脂粉末を所定の厚さだけ充填する工程と、
設けられたプレス板を前記非結晶性フッ素樹脂粉末に接触させて配置する工程と、
前記非結晶性フッ素樹脂を所定の工程条件下で圧縮成形して非結晶性フッ素樹脂板を形成する工程と、
前記非結晶性フッ素樹脂板を前記マスターモールドのパターン構造に整列させる工程と、
前記非結晶性フッ素樹脂板を圧縮成形して圧縮成形された非結晶性フッ素樹脂を生成する工程と、
前記圧縮成形された非結晶性フッ素樹脂を前記マスターモールドから分離して前記鋳型を完成する工程とを含むことを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【請求項８】
前記治具内部に非結晶性フッ素樹脂粉末を所定の厚さだけ充填する工程と、
設けられたプレス板を前記非結晶性フッ素樹脂粉末に接触させて配置する工程と、
前記非結晶性フッ素樹脂を所定の工程条件下で圧縮成形して非結晶性フッ素樹脂板を形成する工程と、
前記非結晶性フッ素樹脂板を前記マスターモールドのパターン構造に整列させる工程と、
前記非結晶性フッ素樹脂板を圧縮成形して圧縮成形された非結晶性フッ素樹脂を生成する工程と、
前記治具内部で圧縮成形された非結晶性フッ素樹脂の上部にＰＤＭＳ弾性体前駆体を満たす工程と、
前記ＰＤＭＳ弾性体前駆体を硬化させＰＤＭＳ弾性体を形成する工程と、
前記圧縮成形された非結晶性フッ素樹脂と硬化されたＰＤＭＳ弾性体からなる２層構造物を前記マスターモールドから分離して２層構造の鋳型を完成する工程とを含むことを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【請求項９】
一側面に形成されたパターンを利用して基板上に目標パターンを形成する鋳型の製造方法において、
前記鋳型は、前記パターンに対向するパターン構造が一側面に形成された鋳型枠を利用する射出成形技法により製造され、前記鋳型が非結晶性フッ素樹脂からなることを特徴とする鋳型製造方法。
【請求項１０】
一側面に形成されたパターンを利用して基板上に目標パターンを形成する鋳型の製造方法において、
前記パターンに対向するパターン構造を有するマスターモールドを、そのパターン構造面が上方を向くようにして容器内部の所定の位置に配置する工程と、
前記容器内部に非結晶性フッ素樹脂溶液を充填する工程と、
前記非結晶性フッ素樹脂溶液を硬化させ、硬化された非結晶性フッ素樹脂を生成する工程と、
前記マスターモールドから硬化された非結晶性フッ素樹脂を分離する工程とを含むことを特徴とする鋳型の製造方法。
【請求項１１】
前記硬化工程は、高温熱処理工程により促進されることを特徴とする請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記硬化工程は、高温真空熱処理工程により促進されることを特徴とする請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記硬化工程は、前記容器を高速回転させることにより促進されることを特徴とする請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１４】
硬化された非結晶性フッ素樹脂の上部にＰＤＭＳ弾性体前駆体を充填する工程と、
前記ＰＤＭＳ弾性体前駆体を硬化させる工程とを前記分離工程前にさらに含み、
前記鋳型は、前記硬化された非結晶性フッ素樹脂とＰＤＭＳ弾性体からなる２層構造物であることを特徴とする請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１５】
一側面に形成されたパターンを利用して基板上に目標パターンを形成する鋳型を製造する方法において、
高分子弾性体オリゴマーと非結晶性フッ素樹脂溶液を混合して混合溶液を生成する工程と、
溶媒を蒸発させて溶媒が蒸発された混合溶液を生成する工程と、
前記溶媒が蒸発された混合溶液に硬化剤を添加して複合体を生成する工程と、
前記複合体を前記パターンに対向するパターン構造を有するマスターモールドが内部に配置された容器に注入する工程と、
前記複合体を硬化させ、硬化された複合体を生成する工程と、
前記マスターモールドから前記硬化された複合体を分離する工程とを含むことを特徴とする鋳型の製造方法。
【請求項１６】
前記蒸発工程は、高温熱処理工程により促進されることを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記蒸発工程は、高温真空熱処理工程により促進されることを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１８】
前記蒸発工程は、前記容器を高速回転させることにより促進されることを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１９】
前記硬化工程は、熱または紫外線を利用して行われることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項２０】
一側面に形成されたパターンを利用して基板上に目標パターンを形成する鋳型を製造する方法において、
高分子弾性体オリゴマー、非結晶性フッ素樹脂及び硬化剤を混合して複合体を生成する工程と、
前記複合体を前記パターンに対向するパターン構造を有するマスターモールドが内部に配置された容器に注入する工程と、
前記複合体を硬化させる工程と、
前記マスターモールドから硬化された複合体を分離する工程とを含むことを特徴とする鋳型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に様々な大きさ（ｎｍからｃｍまで）のパターンを形成するための鋳型に関し、より詳しくは、集積回路、電子素子、光電素子、磁気素子などの製造工程において基板（例えば、シリコン基板、セラミック基板、金属層、高分子層など）上にパターン（超微細パターン、微細パターン、パターンなど）を形成するのに使用される非結晶性フッ素樹脂を用いた鋳型及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、半導体、電子、光電、磁気、表示素子、微細電気機械素子などを製造するとき、基板上に微細パターンを形成する工程を行うことになるが、このように基板上に微細パターンを形成する代表的な技法として、光を用いて微細パターンを形成するフォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）方法がある。
【０００３】
上記のフォトリソグラフィ方法は、光に対する反応性を有する高分子物質（例えば、フォトレジストなど）をパターニングしようとする物質が積層（または蒸着）された基板上に塗布し、目標とする任意のパターンに設計されたレティクルにより高分子物質上に光を透過させて露光し、現像工程により露光された高分子物質を除去することによって、パターニングしようとする物質上に目標パターンを有するパターンマスク（またはエッチングマスク）を形成する。その後、パターンマスクを用いるエッチング工程を行うことによって、基板上に積層された物質を所望のパターンにパターニングする。
【０００４】
一方、上述したようなフォトリソグラフィ方法は、回路線幅（またはパターン線幅）が露光工程に使用される光の波長によって決定される。よって、現在の技術水準を考慮すると、フォトリソグラフィ工程を利用して基板上に超微細パターン、例えば、線幅が１００ｎｍ以下の超微細パターンの形成は極めて困難であるというのが現状である。
【０００５】
また、このような従来のフォトリソグラフィ方法は、様々な段階の工程（例えば、基板洗浄、基板表面処理、感光性高分子コーティング、低温熱処理、露光、現像、洗浄、高温熱処理など）を介さなければならないため、工程が複雑であり、多くの工程時間がかかるだけでなく、高価の工程装備を必要とするという問題があり、このような問題によって、製造コストの上昇及び生産性低下をもたらす根本的な欠点を有する。
【０００６】
上述したような従来のフォトリソグラフィ方法が有する限界を克服するための方法として、非伝統的方式によるリソグラフィ方法が提案されている。
【０００７】
上記の非伝統的方式によるリソグラフィ方法の１つとして、ナノインプリントリソグラフィ（ｎａｎｏ−ｉｍｐｒｉｎｔ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）方法があるが、この方法では、まず所望のパターンが製造されたケイ素（Ｓｉ）などの硬い鋳型を設けて熱可塑性高分子薄膜がコーティングされた基板と対向させた後、プレス板の間に入れて高温、高圧で処理した後、鋳型と基板を分離する方式で、基板の高分子薄膜パターンに鋳型のパターンを転写させる。
【０００８】
このようなナノインプリントリソグラフィ方法の利点は、Ｓｉなどの硬い鋳型（ｈａｒｄ  ｍｏｌｄ）を使用するため、超微細パターンを容易に実現できるということにある。実際に、文献によって報告されたところによれば、実現した最小パターンの大きさが略７ｎｍであると提示されている。
【０００９】
しかし、従来のナノインプリントリソグラフィ方法は、高温、高圧工程を行った後に鋳型と基板との分離が容易でないという問題があり、高い圧力によって鋳型及び基板が破損する恐れがあるという問題があり、高温で加熱された高分子物質の流動性を利用してパターニングするため、サイズが大きいパターンの場合、完璧なパターニングにかかる時間が極めて長くなるという問題、すなわち、工程時間が長くなる問題がある。
【００１０】
次に、非伝統的方式によるリソグラフィ方法の他の例として、微細接触印刷法（μＣＰ；ｍｉｃｒｏ−ｃｏｎｔａｃｔ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、微細毛細管モールディング（ＭＩＭＩＣ；ｍｉｃｒｏ−ｍｏｌｄｉｎｇ  ｉｎ  ｃａｐｉｌｌａｒｉｅｓ）、微細転移モールディング（μＴＭ；ｍｉｃｒｏ−ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｍｏｌｄｉｎｇ）、軟性成形モールディング（ｓｏｆｔ−ｍｏｌｄｉｎｇ）、毛細管力リソグラフィ（ＣＦＬ；ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｆｏｒｃｅ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）などの方法があり、このような方法の共通点は、鋳型として高分子弾性体の一種であるＰＤＭＳ（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）を使用するということにある。
【００１１】
ここで使用されるＰＤＭＳ鋳型の利点として、弾性体であるため、パターニングする基板表面との均一な接触（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ  ｃｏｎｔａｃｔ）が容易であることや、表面エネルギーが低い物質であるため、他の物質表面との接着力が弱く、パターニング後に基板表面から容易に分離が可能であること、３次元網目構造（ｎｅｔ−ｗｏｒｋ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）に起因した高い気体透過性（ｈｉｇｈ  ｇａｓ  ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）により溶媒の吸収が容易であることが挙げられる。
【００１２】
その反面、ＰＤＭＳ鋳型は、機械的強度が低い弾性体であるため、変形が生じ易く微細パターン（例えば、略５００μｍ以下）の実現が不可能であり、実現するパターンの縦横比に大きく依存すると共に、トルエンなどの一般的な有機溶媒によって膨潤されて変形が発生するため、パターニングに使用する高分子及び溶媒の選定に相当な制約があるといった欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、パターンを形成しようとする基板との分離が容易であり、優れた気体透過性を有し、柔軟性と機械的強度を適切に保持することができる非結晶性フッ素樹脂を用いた鋳型及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、一側面に形成された少なくとも１層構造のパターンを利用して基板上に目標パターンを形成するのに使用される鋳型において、前記鋳型の材質が非結晶性フッ素樹脂であり、前記鋳型は、そのパターン構造面の対向する面に所定の厚さの高分子弾性体が接着された２層構造の鋳型であることを特徴とする鋳型を提供する。
【００１５】
本発明の他の一実施形態によれば、一側面に形成された少なくとも１層構造のパターンを利用して基板上に目標パターンを形成するのに使用される鋳型において、前記鋳型の材質が非結晶性フッ素樹脂と高分子弾性体が混合された複合体であることを特徴とする鋳型を提供する。
【００１６】
前記目的を達成するための他の観点の一形態による本発明は、一側面に形成された少なくとも１層構造のパターンを利用して基板上に目標パターンを形成するのに使用される鋳型を製造する方法において、前記超微細パターンに対向するパターン構造を有するマスターモールドを利用する圧縮成形技法により前記鋳型を製造し、前記鋳型の材質が非結晶性フッ素樹脂であることを特徴とする鋳型製造方法を提供する。
【００１７】
本発明のさらに他の一実施形態によれば、一側面に形成された少なくとも１層構造のパターンを利用して基板上に目標パターンを形成するのに使用される鋳型を製造する方法において、前記パターンに対向するパターン構造が一側面に形成された鋳型枠を利用する射出成形技法により前記鋳型を製造し、前記鋳型の材質が非結晶性フッ素樹脂であることを特徴とする鋳型製造方法を提供する。
【００１８】
本発明のさらに他の一実施形態によれば、一側面に形成された少なくとも１層構造のパターンを利用して基板上に目標パターンを形成するのに使用される鋳型を製造する方法において、前記パターンに対向するパターン構造を有するマスターモールドをそのパターン構造面が上方を向くようにして容器内部の所定の位置に配置する第２過程と、前記容器内部に非結晶性フッ素樹脂溶液を満たす第３過程と、前記非結晶性フッ素樹脂溶液を硬化させる第４過程と、前記容器から硬化された非結晶性フッ素樹脂を取り外して鋳型を完成する第５過程とを含むことを特徴とする鋳型製造方法を提供する。
【００１９】
本発明のさらに他の一実施形態によれば、一側面に形成された少なくとも１層構造のパターンを利用して基板上に目標パターンを形成するのに使用される鋳型を製造する方法において、高分子弾性体オリゴマーと非結晶性フッ素樹脂溶液を混合した後、溶媒を蒸発させる過程と、前記溶媒が蒸発された混合溶液に硬化剤を添加して複合体を生成する過程と、前記複合体を前記パターンに対向するパターン構造を有するマスターモールドが内部に配置された容器に注入する過程と、前記注入された複合体を硬化させる過程と、前記容器から硬化された複合体を取り外して複合体鋳型を完成する過程とを含むことを特徴とする鋳型製造方法を提供する。
【００２０】
本発明のさらに他の一実施形態によれば、一側面に形成された少なくとも１層構造のパターンを利用して基板上に目標パターンを形成するのに使用される鋳型を製造する方法において、高分子弾性体オリゴマー、非結晶性フッ素樹脂及び硬化剤を混合して複合体を生成する過程と、前記複合体を前記パターンに対向するパターン構造を有するマスターモールドが内部に配置された容器に注入する過程と、前記注入された複合体を硬化させる過程と、前記容器から硬化された複合体を取り外して複合体鋳型を完成する過程とを含むことを特徴とする鋳型製造方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の前記及びその他の目的と様々な利点は、この技術分野に熟練した人によって添付の図面を参照して下記に記述される本発明の好適な実施形態からさらに明確になるだろう。
【００２２】
以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２３】
まず、本発明の核心技術思想は、基板上にパターンを形成するための鋳型として、低い機械的強度により変形に脆く、有機溶媒に起因する膨潤による変形に脆い高分子弾性体の一種であるＰＤＭＳを使用する上述した従来の技術とは異なり、基板上にパターン（ｎｍ〜ｃｍの大きさのパターン）を形成するための鋳型の材料として、非結晶性テフロン（登録商標）、すなわち、低い表面エネルギーによって鋳型分離が容易であり、適切な機械的強度を有し、高い気体透過度及び有機溶媒への非膨潤特性及び基板表面との均一な接触を提供することができる非結晶性フッ素樹脂のテフロン（登録商標）を使用するということで、このような技術的手段により、本発明で目的とするところを容易に達成することができる。
【００２４】
ここで、非結晶性フッ素樹脂を利用する本発明の鋳型は、非結晶性フッ素樹脂粉末を用いた圧縮成形、射出成形などの方法で製造するか、あるいは、非結晶性フッ素樹脂溶液状態を用いたコーティング、キャスティングなどの方法で製造することができる。
【００２５】
また、鋳型の材料として利用される非結晶性フッ素樹脂としては、アメリカのデュポン社により開発されたＴｅｆｌｏｎ  ＡＦ（登録商標）を使用することができるが、これは非結晶性テフロンの一種で、ＴＦＥ（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＤＤ（２，２−ｂｉｓｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ−４，５−ｄｉｆｌｕｏｒｏ−１、３−ｄｉｏｘｏｌｅ）の共重合高分子樹脂であり、共重合比率は全領域にかけて可能であり、商用製品としてＴＦＥとＰＤＤの共重合比率が異なるＡＦ−１６００、ＡＦ−２４００などがある。
【００２６】
よって、非結晶性フッ素樹脂からなる鋳型は、従来のＰＤＭＳ鋳型と比較してみると、次のような利点を有する。
【００２７】
第１に、低い表面エネルギーを有するため、パターニング後、基板からの分離が容易である。
【００２８】
第２に、気体透過性が優れると共に特定溶媒により膨潤されないため、変形に強い。
【００２９】
第３に、弾性体に比べて相対的に大きい機械的強度、例えば、５００ｎｍ以下の超微細パターニングが可能な程度の強度を有する。
【００３０】
第４に、極めて薄く柔軟な薄膜形態の加工が可能であるため、基板との均一な接触を実現することができる。
【００３１】
次に、上述したような非結晶性フッ素樹脂を用いた鋳型を製造する過程について説明する。
【００３２】
図１Ａ及び１Ｂは、本発明の第１実施形態によって非結晶性フッ素樹脂を用いた鋳型を製造する過程を示す工程図である。
【００３３】
図１Ａに示すように、設けられた治具１０２の内側に任意のパターン構造、すなわち、製造しようとする鋳型のパターンと対向するパターン構造を有するマスターモールド１０４をそのパターン構造面が上方を向くようにして配置し、治具１０２の内部を必要とする適切な厚さだけのテフロンＡＦ粉末１０６ａを充填させる。
【００３４】
次に、圧着のためのプレス板、詳細には、その内部にヒーター１１０が内蔵されたプレス板１０８を設けた後、任意の工程条件、例えば、温度３４０℃、圧力３０００ｐｓｉの工程条件で、プレス板１０８をテフロンＡＦ粉末１０６ａに所定時間（例えば、１２０分）圧縮成形させる。
【００３５】
その後、プレス板１０８を持ち上げた後、治具１０２から圧縮成形されたテフロンＡＦ粉末を分離することにより、一例として図１Ｂに示すようなパターン構造を有する鋳型１０６を完成する。このように、完成された非結晶性フッ素樹脂を用いた鋳型は、基板上にパターン（ｎｍからｃｍまでの大きさ）を形成するのに使用される。
【００３６】
一方、本発明では、上述した方法とは異なって、治具内部にまずテフロンＡＦ粉末を充填し、プレス板で圧着して平坦な板を形成した後、治具から分離し、また平坦な板と任意のパターン構造面を有するマスターモールドをプレスで圧着する圧縮成形方式（一種のインプリント方式）で製造することもできる。
【００３７】
他に、本発明のフッ素樹脂を用いた鋳型は、上述したような圧縮成形方法ではなく、一側に任意のパターン構造（すなわち、射出成形で製造しようとする鋳型のパターンと対向するパターン構造）を形成した鋳型枠などを利用する射出成形方法で製造することができる。
【００３８】
図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の第２実施形態によって非結晶性フッ素樹脂を用いた鋳型を製造する過程を示す工程図である。
【００３９】
図２Ａに示すように、設けられた容器２０２の内側に任意のパターン構造、すなわち、製造しようとする鋳型のパターンと対向するパターン構造を有するマスターモールド２０４をそのパターン構造面が上方を向くようにして配置し、容器２０２の内部に適切量のテフロンＡＦ溶液２０６ａを満たす。ここで、容器２０２の内部に溶液を満たす方法として、例えば、スピンコーティング（ｓｐｉｎ  ｃｏａｔｉｎｇ）、スプレーコーティング（ｓｐｒａｙ  ｃｏａｔｉｎｇ）、ディップコーティング（ｄｉｐ  ｃｏａｔｉｎｇ）、溶液キャスティングなどの方式を使用することができる。
【００４０】
次に、所定の工程温度（例えば、２５℃）で所定時間（例えば、２４０分）処理して溶媒を蒸発させることにより、テフロンＡＦ溶液を硬化させる。このような硬化工程は、高温熱処理（または高温真空熱処理）条件で行い、溶液に含有されている溶媒の蒸発を促進させることにより、さらに迅速に実現できるだけでなく、テフロンＡＦ溶液が入っている容器を高速回転させて溶液に含有されている溶媒の蒸発を促進させることにより、さらに迅速に実現できる。
【００４１】
その後、容器２０２から硬化されたテフロンＡＦを分離することにより、一例として図２Ｂに示すようなパターン構造を有する鋳型２０６を完成する。このように、完成された非結晶性フッ素樹脂を用いた鋳型は、基板上にパターン（ｎｍからｃｍまでの大きさ）を形成するのに使用される。
【００４２】
一方、本実施形態では、マスターモールド２０４が入った容器２０２の内部にテフロンＡＦ溶液を入れた後、溶媒を蒸発させて、再びその上にテフロンＡＦ溶液を入れた後に蒸発させる過程を必要な回数だけ繰り返して行う方式により、所望の目標の厚さを有する鋳型を得ることができる。
【００４３】
図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の第３実施形態によって非結晶性フッ素樹脂を用いた鋳型を製造する過程を示す工程図である。
【００４４】
図３Ａに示すように、設けられた治具または容器３０２の内側に任意のパターン構造を有するマスターモールド３０４をそのパターン構造面が上方を向くようにして配置し、上述した実施形態１または実施形態２の方法及びその変形方法を利用して、治具または容器３０２内に数μｍ〜数百μｍの厚さを有する圧縮成形または硬化されたテフロンＡＦ鋳型層３０６を形成する。
【００４５】
次に、圧縮成形または硬化されたテフロンＡＦ鋳型層３０６の上部にＰＤＭＳ、ＰＵなどの高分子弾性体溶液３０８ａを所定の量だけ満たした後、硬化工程を行って高分子弾性体鋳型３０８ａを硬化させる。
【００４６】
この後、治具または容器３０２からテフロンＡＦ鋳型層３０６と高分子弾性体鋳型層３０８の２層構造からなる鋳型を分離することにより、一例として図３Ｂに示すようなパターン構造を有する２層構造の鋳型を完成する。このように、完成された非結晶性フッ素樹脂を用いた２層構造の鋳型は、基板上にパターン（ｎｍからｃｍまでの大きさ）を形成するのに使用される。
【００４７】
本実施形態によって製造される鋳型は、非結晶性フッ素樹脂の鋳型に高分子弾性体（ＰＤＭＳ、ＰＵなどの高分子弾性体）が取付けられた形態を有するため、基板上に様々な大きさのパターンを形成するための鋳型の取扱をより円滑にすることができる。
【００４８】
一方、本発明による鋳型は、非結晶性樹脂であるテフロンの材質で形成するか、あるいは、テフロンの一端側（すなわち、パターン構造が形成されていない側）に高分子弾性体（ＰＤＭＳ、ＰＵなどの高分子弾性体）を取付けた２層構造に形成することに限定されるものではなく、非結晶性フッ素樹脂と高分子弾性体を混合した複合体材質で形成することができるのは勿論である。
【００４９】
このように、テフロンなどの非結晶性フッ素樹脂とＰＤＭＳ、ＰＵなどの高分子弾性体を混合した材質からなる複合体鋳型は、高分子弾性体のオリゴマーと非結晶性フッ素樹脂溶液を適正な割合で混合した後に溶媒を蒸発させ、この後、硬化剤を添加した後によく混合して複合体を作って、かかる複合体をマスターモールドが挿入された容器に注いで硬化（例えば、熱、紫外線などを利用して硬化）させた後、マスターモールドから取り外す方式で製造することができる。
【００５０】
ここで、溶媒の除去促進のために、上述した実施形態と同様に、高温熱処理または高温真空熱処理工程を行うか、または、容器を高速回転させる工程を行うことができる。
【００５１】
また、複合体鋳型は、前記方式とは異なって、ｎｍの大きさの極めて微細な非結晶性フッ素樹脂粉末と高分子弾性体オリゴマー及び硬化剤を同時に混合して複合体を作り、これをマスターモールドが挿入された容器に注いで硬化（例えば、熱、紫外線などを利用して硬化）させた後、マスターモールドから取り外す方式で製造することができる。ここで上記と同様に、熱または紫外線などを利用して硬化させることができる。
【００５２】
本発明の発明者は、非結晶性フッ素樹脂を用いた鋳型を製造し、これを用いて基板上に微細パターンを形成する実験を行った。
【００５３】
マスターモールドとしてパターンが形成されたシリコン基板を使用して温度３４０℃、圧力２０００ｐｓｉ、時間５分の工程条件及び常温まで自然冷却させる方式で非結晶性テフロン鋳型が製造される場合、非結晶性テフロン鋳型は、１μｍ間隔のラインアンドスペースパターンを有する。本実験例では、マスターモールドとしてシリコン基板を使用し、高分子物質としてポリスチレンを使用し、非結晶性テフロン鋳型を利用する毛細管力リソグラフィ方法（工程条件：温度１５０℃、時間３０分）でパターニングを行った。
【００５４】
本発明者による実験結果によれば、パターニング後に基板との分離が容易であり、気体透過性が優れると共に、特定溶媒に起因する変形に強く、弾性体に比べて大きい機械的強度を有し、柔軟性確保により基板との均一な接触が可能な非結晶性テフロン鋳型を得ることができ、かかる非結晶性テフロン鋳型を利用して基板上に安定、且つ、信頼性の高い微細パターンを形成することができる。
【００５５】
以上説明したように本発明によれば、基板上にパターンを形成するための鋳型として、低い機械的強度によって変形に脆く、有機溶媒に起因する膨潤による変形に脆い高分子弾性体の一種であるＰＤＭＳを使用する上述した従来の技術とは異なって、基板上に様々な大きさのパターンを形成するための鋳型の材料として非結晶性テフロン、すなわち、低い表面エネルギーにより鋳型の分離が容易であり、適切な機械的強度を有し、高い気体透過度及び有機溶媒への非膨潤特性及び基板表面度の均一な接触を提供することができる非結晶性フッ素樹脂であるテフロンを使用することにより、パターニング後に基板との分離が容易であり、気体透過性が優れると共に特定溶媒に起因する変形に強く、弾性体に比べて大きい機械的強度を有し、柔軟性確保により基板との均一な接触を実現することができる。
【００５６】
本発明は、上述した実施形態に限定されず、請求範囲に開示された本発明の技術的範囲内で当業者により多様に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態によって非結晶性フッ素樹脂を用いた鋳型を製造する過程を示す工程図である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態によって非結晶性フッ素樹脂を用いた鋳型を製造する過程を示す工程図である。
【図２Ａ】本発明の第２実施形態によって非結晶性フッ素樹脂を用いた鋳型を製造する過程を示す工程図である。
【図２Ｂ】本発明の第２実施形態によって非結晶性フッ素樹脂を用いた鋳型を製造する過程を示す工程図である。
【図３Ａ】本発明の第３実施形態によって非結晶性フッ素樹脂を用いた鋳型を製造する過程を示す工程図である。
【図３Ｂ】本発明の第３実施形態によって非結晶性フッ素樹脂を用いた鋳型を製造する過程を示す工程図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【国際調査報告】
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