(57)【要約】【課題】室温インプリントにおいて、塗布膜に含まれる溶剤を減少させる時間を短縮する。【解決手段】基材に、無機材料と溶剤とを含有する塗布剤を塗布することにより塗布膜を形成する工程と、前記塗布膜に含まれる溶剤を所定量減少させる工程と、前記塗布膜と、少なくとも前記塗布膜に対向する側が溶剤吸収性を有するモールドとを接触させることにより、前記モールドの表面の形状を前記塗布膜の表面に転写する工程とを有することを特徴とする構造体の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に、無機材料と溶剤とを含有する塗布剤を塗布することにより塗布膜を形成する工程と、
前記塗布膜に含まれる溶剤を所定量減少させる工程と、
前記塗布膜と、少なくとも前記塗布膜に対向する側が溶剤吸収性を有するモールドとを接触させることにより、前記モールドの表面の形状を前記塗布膜の表面に転写する工程と
を有することを特徴とする構造体の製造方法。
【請求項２】
前記モールドは可撓性を有することを特徴とする請求項１記載の構造体の製造方法。
【請求項３】
前記所定量の溶剤が減少した前記塗布膜は、前記モールドの自重で前記モールドの凹凸内に前記塗布膜の一部が充填されうる状態であることを特徴とする請求項２に記載の構造体の製造方法。
【請求項４】
前記無機材料は、シロキサンポリマーであることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
【請求項５】
前記モールドは、ポーラス構造を有する樹脂であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細パターン形成技術として注目されている、室温ナノインプリントリソグラフィー技術については、特許文献１に開示されている。ＳＯＧ（Spin-On-Glass）等の材料と溶剤を含む塗布剤を基板表面に塗布して塗布膜を形成した後、溶剤が揮発し硬化が完了する前に塗布膜にモールドでインプリントし、その後、モールドを塗布膜から離間することでナノ精度のＳｉＯ２微細パターンを形成することができる。
【０００３】
また、溶剤吸収性を有するポリジメチルシロキサン（以下、「ＰＤＭＳ」と称する。）製のモールドを用いてＳＯＧ材料にインプリントを行い、モールド側に塗布膜に含まれる溶剤を吸収させて、パターンを形成する技術も、非特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１００６０９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“Room-Temperature Nanoimpringing Using Liquid-Phase Hydrogen Silsesquioxane with Hard Poly (dimethylsiloxane) Mold, Jpn. J. Appl. Phys. 49 (2010) 06GL 13 (5 pages).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、溶剤をモールド側に吸収させるには時間がかかるという問題があった。
【０００７】
本発明は、室温インプリントにおいて、塗布膜に含まれる溶剤を減少させる時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施の形態は、基材に、無機材料と溶剤とを含有する塗布剤を塗布することにより塗布膜を形成する工程と、前記塗布膜に含まれる溶剤を所定量減少させる工程と、前記塗布膜と、少なくとも前記塗布膜に対向する側が溶剤吸収性を有するモールドとを接触させることにより、前記モールドの表面の形状を前記塗布膜の表面に転写する工程と、を有することを特徴とする構造体の製造方法である。
【０００９】
本発明の一実施の形態の別の態様として、前記モールドは可撓性を有していてもよい。
【００１０】
本発明の一実施の形態の別の態様として、前記所定量は、前記モールドの自重で前記モールドの凹凸内に前記塗布膜の一部が充填できる量であってもよい。
【００１１】
本発明の一実施の形態の別の態様として、前記無機材料は、シロキサンポリマーであってもよい。
【００１２】
本発明の一実施の形態の別の態様として、前記モールドは、ポーラス構造を有する樹脂であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、室温インプリントにおいて、塗布膜に含まれる溶剤を減少させる時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態による構造体の製造工程を示す図である。
【図２】ＨＳＱ塗布完了時からの溶剤量の時間変化の様子を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態による構造体の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、無機材料と溶剤を含む塗布剤を塗布膜として基板に塗布し、溶剤吸収性のあるモールドを用いて塗布膜を成形する工程を例にして説明する。
【００１６】
図１は、本実施の形態による構造体の製造方法の要部工程を示す工程図である。図１（ａ）に示すように、基材１上に無機材料と溶剤を含む塗布剤を塗布することにより、塗布膜３を形成する（塗布膜形成工程）。塗布膜３の形成は、公知の塗布法により行うことができ、典型的にはスピンコート法を用いることができる。スピンコート法により塗布膜３を形成する場合には、塗布剤の溶剤量を多くし、塗布剤の粘度を低下させておくことで均一な薄膜が形成可能となる。塗布膜３の厚みは、特に制限はないが、例えば、０．０１μｍ〜０．５μｍの範囲で形成することができる。
【００１７】
基材１は、特に制限はないが、例えば、シリコン、金属、石英ガラス、ソーダガラス、蛍石、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス材料、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、その他ポリオレフィン類等の樹脂材料のほか、低膨張セラミックス等のセラミックス材料等が挙げられる。また、基材１に溶剤吸収性を持たせてもよく、この場合、例えば、多孔質シリコン、多孔質シリカ、セラミックス、ＰＤＭＳ等のポーラス構造を有する材料、紙や繊維等の溶剤を含浸可能な３次元網目構造を有する材料などを用いることができる。
【００１８】
塗布剤に含まれる無機材料としては、共存する溶剤が減少したときに硬質無機膜が得られる材料であればよく、例えば、シリコン等の半導体、チタン、ニッケル、コバルト、金、銀、銅、パラジウム、白金、スズ、ロジウム、インジウム、 ルテニウム、亜鉛、アルミニウム、モリブデン、クロム等の金属に代表される材料、及び、それらの酸化物、窒化物を有する無機ポリマーや、あるいは、これらのコロイド物を挙げることができる。図示例においては、シリコン含有の無機ポリマーである、シロキサンポリマーを用いる例を開示しており、とりわけシロキサンポリマーのうち、水素化シルセスキオキサンポリマー（ＨＳＱ）を用いる例を示している。
【００１９】
塗布剤に含まれる溶剤としては、上記無機材料に応じて適宜選択することができるが、例えば、メタノール、エタノール、キシレン、トルエン、酢酸ブチル、シクロヘキサン、エチルベンゼン、イソプロピルアルコール、１−プロパノール、２−プロパノール、メトキシプロピルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセチレート等を挙げることができる。
【００２０】
次いで、所定時間待機して塗布膜３に含まれる溶剤を所定量減少させて図１（ｂ）に示すように、溶剤の量が所定の量まで減少した塗布膜３ａとする（溶剤減少工程）。このとき、常温下で塗布膜３に含まれる溶剤の減少を待つことが好ましい。昇温を伴うと、昇温後の冷却に要する待機時間が必要となったり、基材１に温度ムラが発生して溶剤の減少量にムラが生じたりすることがあるからである。
【００２１】
次いで、図１（ｃ）に示すように、モールド５の凹凸のパターンが形成された表面を塗布膜３ａに接触させる。これにより、モールド５の基板１の表面側のパターンが、基板１上の塗布膜３ａの表面に転写される（転写工程）。モールド５は、少なくとも塗布膜３ａに対向する側が溶剤吸収性を有する。なお、モールド５全体が溶剤吸収性を有していてもよい。溶剤吸収性のあるモールド５としては、例えば、ポーラス構造を有する材料を用いることができ、ポーラス構造を有する樹脂が好ましく、具体的にはＰＤＭＳを利用するとよい。モールド５の厚みは、特に制限はないが、可撓性を有するように１００μｍ〜３０００μｍの範囲で設定するとよい。可撓性を有すると、剥離の際の応力を低減できたり、基材側の形状に対する追従性が向上できたりするからである。なお、モールド５のみならず、基材１とモールド５の両方を溶剤吸収性のある材料とし、塗布膜３に含まれる溶剤の減少速度を速めてもよい。塗布膜３に含まれる溶剤が基材１にも吸収されることにより、塗布膜３の硬化が進む。
【００２２】
図１（ｄ）に示すように、基材１上の硬化した塗布膜３ａからモールド５を離間することにより、モールド５のパターンが塗布膜３ａ側に転写され、例えば、開口部Ｏ１が形成された塗布膜パターン３ｂを形成することができる。通常、インプリント時に基材１とモールド５とは所定の間隔をもって配置されることから、開口部Ｏ１内の塗布膜は一部が残膜３ｂ’として残存する。
【００２３】
さらに、この残膜３ｂ’を除去したい場合には、図１（ｅ）に示すように、残膜除去のためのリアクティブイオンエッチング等によりエッチバックを行い、残膜を完全に除去することができる。さらに必要に応じて、図１（ｆ）に示すように、例えば、ＣＦ４、ＣＨＦ３などを用いたリアクティブイオンエッチング法などにより、基材１である例えばＳｉ基板を、塗布膜パターン３ｂをマスクとして加工することで、基材１の微細加工を行うことができる。
【００２４】
図２は、塗布膜に含まれる溶剤の量の時間変化を模式的に示した図である。符号Ｌ１は、本実施形態における図１（ｂ）の工程である溶剤減少処理を経ない従来例をさし、一方、符号Ｌ２は、本実施の形態をさす。符号Ｌ１に示すように、時間ｔ０でモールドの押圧が開始され、塗布膜に含まれる溶剤はモールド側に吸収されて次第に減少し、時間ｔ３で一定の量の溶剤が減少することで塗布膜が硬化する。すなわち、塗布膜が硬化するのに要する時間は、ｔ３−ｔ０である。
【００２５】
一方、本実施の形態では、符号Ｌ２で示すように、時間ｔ０でモールドを押圧せずに時間ｔ１まで待機する。このとき、塗布膜の、基材に接していない側の面は開放されて露出しているため、その面から溶剤が揮発する。開放された状態で揮発する溶剤の減少速度は、モールドを塗布膜に接触させた状態でモールド側に吸収される溶剤の減少速度よりも速い。そして、例えば、時間ｔ１において、モールドを塗布膜に接触させる。塗布膜に含まれる溶剤はモールド側に吸収されて次第に減少し、時間ｔ２で一定の量の溶剤が減少することで塗布膜が硬化する。溶剤の量が所定の量に到達するのに要する時間は、ｔ２−ｔ０である。このように、本実施の形態によれば、塗布膜中の溶剤の減少に要する時間を短縮することができる。
【００２６】
ここで、本実施の形態におけるモールドを塗布膜に接触させるタイミングは、以下のような方針で決めることができる。塗布膜の溶剤が減少し塗布膜の硬さが増すと、インプリントするためにはモールド及び基材の少なくとも一方側より荷重を加える必要が生じる。しかし、例えば、モールドが可撓性を有する場合、当該荷重により、パターン自体及びモールドの躯体自体が歪みを生じる。このことから、塗布膜中に含まれる溶剤を減少させすぎると塗布膜の硬さは増すため、インプリントの際にパターン転写の忠実性が失われることになる。
【００２７】
そのため、塗布膜中の溶剤は、モールドに変形を伴う程の荷重を加えずにインプリントできる程度に減少していることが好ましい。このような一態様として、例えば、モールドの自重でインプリントできる程度に塗布膜中の溶剤が減少している状態を挙げることができる。このように、塗布膜に含まれる溶剤は、塗布剤を基材に塗布した直後から、モールドの変形を伴う程の荷重を必要としない程度、具体的には主としてモールドの自重で塗布膜を成形できる程度の硬さが得られるまでの間にインプリントを実行すればよい。
【００２８】
以上のように、本実施形態によれば、室温インプリントにおいて、塗布膜に含まれる溶剤を減少させる時間を短縮させることができる。
【実施例】
【００２９】
実施例１
以下の組成の塗布剤を準備した。
【００３０】
［塗布剤組成］
・無機材料：水素化シルセスキオキサン（東レ・ダウコーニング社製ＦＯＸ−１６：約２０ｗｔ％）
・溶剤：メチルイソブチルケトン（約８０ｗｔ％）
なお、無機材料と溶剤とを合計して１００ｗｔ％とした。
【００３１】
基材として石英ガラス基板（外形２０ｃｍΦ、厚さ０．７２５ｃｍ）を準備し、石英ガラス基板の上に塗布剤をスピンコート法（２５００ｒｐｍ、６０秒）により塗布し、膜厚０．０５μｍの塗布膜を得た。
【００３２】
常温で塗布膜を石英ガラス基板上で静置し、約１２０秒後に塗布膜上にＰＤＭＳ製のモールド（外形２０ｃｍΦ、厚さ１０００μｍ）を、荷重を加えずに静かに置いた。モールドと塗布膜とが接触した状態で５分間待機した後、塗布膜からモールドを離間して石英ガラス基板の上にパターニングされた酸化シリコン層を得ることができた。
【００３３】
上記の実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００３４】
また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３５】
１…基材、３…塗布膜、５…モールド。
【図１】
2015139936.tif 000003
【図２】
2015139936.tif 000004