(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写材料に凹凸パターンを転写するためのインプリントモールドであって、
基板と、
前記基板の主面に形成された第１の微細凹凸構造を含むメインパターンと、
前記基板の前記メインパターンが形成された面のうち前記メインパターンが形成されていない領域の少なくとも一部に形成され、前記第１の微細凹凸構造のピッチより微細なピッチを有する第２の微細凹凸構造を含む補助パターンとを備え、
前記基板のうち、少なくとも前記メインパターンと前記補助パターンが形成された面は硬化した前記転写材料との離型性が高くなるように形成されており、
前記補助パターンは、前記転写材料をディスペンスするためのパターンであり、
前記メインパターンは、前記補助パターンから広げられた前記転写材料に対して転写を行うためのパターンである、インプリントモールド。
【請求項２】
請求項１に記載のインプリントモールドの前記補助パターン上に前記転写材料をディスペンスするディスペンス工程と、
基材を前記転写材料に接触させ、前記転写材料を前記メインパターンの領域全体に広げる転写工程と、
前記転写材料を硬化させる硬化工程と、
前記基材と前記インプリントモールドとを剥離する剥離工程とをこの順に備える、インプリント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプリントモールド、インプリントモールドを用いたインプリント方法、並びに該インプリント方法を用いて製造されたパターン形成体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の用途に応じて、特定の微細な凹凸パターン（３次元構造パターン）を形成する方法が求められている。
【０００３】
例えば、半導体デバイス、光学素子、配線回路、データストレージメディア（ハードディスク、光学メディアなど）、医療用部材（分析検査用チップ、マイクロニードルなど）、バイオデバイス（バイオセンサ、細胞培養基板など）、精密検査機器用部材（検査プローブ、試料保持部材など）、ディスプレイパネル、パネル部材、エネルギーデバイス（太陽電池、燃料電池など）、マイクロ流路、マイクロリアクタ、ＭＥＭＳデバイス、インプリントモールド、フォトマスクなどの用途が挙げられる。
【０００４】
このような微細な凹凸パターンを形成する方法として、インプリント法と呼ばれる技術が注目されている。
【０００５】
インプリント法は、転写すべき凹凸パターンを有するインプリントモールドと呼ばれる原版を、基材上の樹脂に接触させ、樹脂が原版の凹凸パターンの形状に沿った状態で、樹脂を硬化させることにより、基材上の樹脂に凹凸パターンが転写される。
【０００６】
代表的なインプリント法のひとつに、露光により樹脂を硬化させる光インプリント法がある（特許文献１参照）。
【０００７】
一例として、図１を参照して、従来の一般的な光インプリント法によるパターン形成について説明する。
【０００８】
まず、図１（ａ）に示すように、インプリントモールド１１上にＵＶ硬化樹脂１２をディスペンスする。次に、図１（ｂ）に示すように、基材１３をＵＶ硬化樹脂１２に接触させ、ＵＶ硬化樹脂１２を所望のパターン領域に広げる。次に、図１（ｃ）に示すように、ＵＶ光９９を照射してＵＶ硬化樹脂１２を硬化させる。次に、図１（ｄ）に示すように、基材１３とインプリントモールド１１を剥離し遠ざけることで、基材１３上に転写パターン１４を有するパターン形成体１５を得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１９４１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
硬化後の樹脂１２がインプリントモールド１１に付着して転写パターン１４が破損することを防ぐために、インプリントモールド１１には硬化後の樹脂１２との剥離性が高い材質を用いる、または予め剥離性を向上させるための表面処理を行う。
【００１１】
インプリントモールド１１のパターン領域１６に効率良く樹脂１２を広げる方法として、図２及び図３に示すように、インプリントモールド１１の端付近に樹脂１２をディスペンスし（図２（ａ）、図３）、基材１３を樹脂１２に接触するように被せた後（図２（ｂ））、パターン領域１６に延伸させる（図２（ｃ））方法がある。
【００１２】
しかしながら、剥離性の良いインプリントモールド１１の表面に樹脂１２をディスペンスすると、接触角が非常に高いために、樹脂の液滴がインプリントモールド１１上の所望の位置に留まらずに転がって移動してしまうという不具合が発生する（図４の符号１７〜１９参照）。
【００１３】
基材１３を被せる前に樹脂１２が所望の位置から移動してしまうと、樹脂１２がインプリントモールド１１の外側に転落してしまったり（図４の符号１８参照）、樹脂１２がインプリントモールド１１のパターン領域１６全体に広がらなかったり、広がった樹脂１２に気泡が入ったりする不良が発生する懸念がある。また、移動した複数の液滴が一体化してしまう場合もある（図４の符号１９参照）
【００１４】
樹脂１２がインプリントモールド１１の外側に転落すると、転写に必要な樹脂１２の量が不足して転写パターン１４に欠陥が生じたり、インプリントモールド１１の側面や裏面が樹脂によって汚染されクリーニングが必要になったりする。樹脂１２がパターン領域１６全体に広がらないと、所望の転写パターン１４を有するパターン形成体１５を得ることができない。また、樹脂１２に気泡が入ると、その気泡が転写パターンの欠陥となる。
【００１５】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、剥離性の良いインプリントモールド上にディスペンスされた転写材料を所望の位置に留まらせ、欠陥のないパターン形成体を形成できるインプリントモールド、インプリント方法、該インプリント方法を用いて製造されたパターン形成体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の請求項１に係る発明は、転写材料に凹凸パターンを転写するためのインプリントモールドであって、基板と、前記基板の主面に形成された第１の微細凹凸構造を含むメインパターンと、前記基板の前記メインパターンが形成された面のうち前記メインパターンが形成されていない領域の少なくとも一部に形成され、第１の微細凹凸構造のピッチより微細なピッチを有する第２の微細凹凸構造を含む補助パターンとを備え、前記基板のうち少なくとも前記メインパターンと前記補助パターンが形成された面は硬化した転写材料との離型性が高く設計されており、補助パターンは、転写材料をディスペンスするためのパターンであり、メインパターンは、補助パターンから広げられた転写材料に対して転写を行うためのパターンであることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載のインプリントモールドの前記補助パターン上に転写材料をディスペンスするディスペンス工程と、基材を転写材料に接触させ、前記転写材料を前記メインパターンの領域全体に広げる転写工程と、転写材料を硬化させる硬化工程と、前記基材と前記インプリントモールドとを剥離する剥離工程とをこの順に備えることを特徴とするインプリント方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、インプリント時に転写材料をインプリントモールド上の所望の位置に留まらせることができ、欠陥のないパターン形成体が得られるインプリントモールド、インプリント方法、該インプリント方法を用いて製造されたパターン形成体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来の光インプリント法によるパターン形成体製造方法を示す概略断面図である。
【図２】従来の光インプリント法によるパターン形成体製造方法を示す概略断面図である。
【図３】図２（ａ）に対応する、従来の光インプリント法によるパターン形成体製造方法を示す概略平面図である。
【図４】従来の光インプリント法によるパターン形成体製造方法における問題点を示す概略平面図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるインプリントモールドの概略平面図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるインプリント方法を説明する概略断面図である。
【図７】本発明の実施例におけるインプリントモールド作製工程を説明する概略断面図である。
【図８】本発明の実施例におけるインプリントモールドを示す概略平面図である。
【図９】本発明の実施例のインプリント方法によるパターン形成体の製造工程を説明する概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態に係るインプリントモールドついて、図５に基づいて説明する。
【００２２】
本発明の一実施の形態に係るインプリントモールド３１は、転写材料に凹凸パターンを転写するためのものであり、基板を有し、図５（ａ）に示すように、この基板の上面には、上記パターンを転写するためのメインパターン２１が形成されている。インプリントモールド３１の基板上には、更に、ディスペンスされた硬化前の転写材料を基板上の所望の位置に留まらせるための補助パターン２２が設けられている。
【００２３】
また、このインプリントモールド３１の表面のうち少なくとも上面は、硬化した転写材料との剥離性が高くなるように設計されている。これは、基板自体に硬化した転写材料との剥離性の高い材料を用いても良いし、硬化した転写材料との剥離性が高くなるように基板の最表面を処理しても良い。
【００２４】
本発明のインプリントモールド３１は、特定のインプリント法に限定されること無く、公知のインプリント法に広範に適用することができる。例えば、光インプリント、熱インプリント、ゾルゲルインプリントなどのインプリント法が挙げられる。
【００２５】
また、基板としては、使用するインプリント法に適するように適宜選択することができる。例えば、石英ガラス、シリコン、ニッケルなどが挙げられる。ここで、例えば、基板として石英ガラスを用いた場合、石英は一般的な露光光に対して透過性を有しており、インプリントモールドの背面側から露光を行う光インプリントに本発明の実施の形態に示すインプリント方法を用いる場合に好適である。また、インプリントモールド３１の作製方法としては、適宜公知のモールド作製方法を用いて良い。
【００２６】
また、メインパターン２１は転写材料に転写するパターンに応じて設計可能である。例えば、ラインアンドスペース、ホール、ドットパターンなどが挙げられる。メインパターンの段差は一段に限定されることなく二段以上の階段状であっても良い。
【００２７】
補助パターン２２は、メインパターン２１を構成する凹凸構造のピッチより微細なピッチを有する凹凸構造からなる。補助パターン２２は、ナノ〜ミクロンサイズの微細パターンであり、この補助パターン２２上にディスペンスされた転写材料が、転写動作開始前に補助パターン２２領域外に移動することを防ぐ。
【００２８】
また、補助パターン２２は、図５（ａ）に示す位置に限らず、インプリントモールド３１と転写材料とが接触する面内において、メインパターン２１に支障を及ぼさない任意の位置に設けることができる。例えば、補助パターン２２の位置は、図５（ａ）に示すようにメインパターン２１の領域外でも良いし、図５（ｂ）に示すようにメインパターン２１が配置された領域内のうちメインパターン２１に支障を及ぼさない位置でも良いし、図５（ｃ）に示すように複数箇所に設けても良い。
【００２９】
次に、本発明の一実施の形態に係るインプリント方法について、図６に基づいて説明する。
【００３０】
まず、図６（ａ）に示すように、インプリントモールド３１上面に設けられた補助パターン２２上に、転写材料３２をディスペンスする。ディスペンス方法は、転写材料３２の種類、ディスペンス量などに応じて適宜選択して良く、ピペット、ディスペンサー、インクジェットなどを用いて良い。
【００３１】
このとき、転写材料３２を補助パターン２２の上にディスペンスすることで、転写材料３２の液滴がインプリントモールド３１上面を転がって移動してしまうことを防ぐことができる。
【００３２】
次に、図６（ｂ）に示すように、基材３３をインプリントモールド３１上の転写材料３２に接触するように乗せる。基材３３は、用途に応じて適宜選択して良い。基材３３の材質としては、例えば、ＰＥＴフィルム、石英ガラス、シリコンなどが挙げられる。ここで、例えば、基材としてＰＥＴフィルムまたは石英ガラスを用いた場合、ＰＥＴや石英は一般的な露光光に対して透過性を有しており、基材３３の背面側から露光を行う光インプリントに本発明の実施の形態に示すインプリント法を用いる場合に好適である。
【００３３】
このとき、基材３３は、インプリントモールド３１に設けられたメインパターン２１及び補助パターン２２を覆う大きさとすることで、補助パターン２２上にディスペンスした転写材料３２をメインパターン２１上に広げることが可能になる。
【００３４】
また、基材３３の表面のうち少なくとも下面、すなわち転写材料３２と接する面は、硬化した転写材料３２との密着性が高くなるように形成される。これは、基材３３自体に硬化した転写材料３２との密着性の高い材料を用いても良いし、硬化した転写材料３２との密着性が高くなるように基材３３の最表面を処理しても良い。
【００３５】
次に、図６（ｃ）に示すように、転写材料３２をメインパターン２１全体に広げる。転写材料３２を広げる方法は、転写材料３２の粘度、転写材料３２の量、メインパターン２１のパターン高さ（深さ）、メインパターン２１の面積、メインパターン２１及び補助パターン２２の配置、基材３３の材質、所望のパターン形成体３５の厚さ、などに応じて適宜選択して良い。例えば、ローラーで加圧しながら塗り広げる、垂直方向に加圧して押し広げる、基材自体の重みで押し広げる、などが挙げられる。
【００３６】
次に、図６（ｄ）に示すように、転写材料３２を硬化させる。硬化の方法は、インプリント法や、転写材料３２に応じて適宜選択して良い。例えば、インプリントモールド３１または基材３３のうち、光透過性を有する材料からなるものの背面側から露光を行って、光インプリントを行うことができる。
【００３７】
次に、図６（ｅ）に示すように、基材３３をインプリントモールド３１から剥離することで、基材３３上にメインパターン２１及び補助パターン２２を持つ転写パターン３４が形成されたパターン形成体３５を得る。
【００３８】
また、この後、図６（ｆ）に示すように、必要に応じて補助パターン２２が転写された領域を除去しても良い。
【実施例】
【００３９】
以下、図７から図９を参照して、本発明のインプリントモールド、インプリント方法、パターン形成体製造方法の具体例を説明する。図７から図９は、光インプリント用の石英インプリントモールドを作製して光インプリントを行いパターン形成体を製造する例を示す図である。
【００４０】
まず、光インプリント用の石英インプリントモールドを作製する方法について説明を行う。
【００４１】
まず、図７（ａ）に示すように、石英基板４１上に厚さ１０ｎｍのクロム層４２が形成された積層基板上にレジスト材料を１００ｎｍの厚さにコートしてレジスト膜４３とした。
【００４２】
次に、図７（ｂ）に示すように、電子線描画装置にて、レジスト膜４３に対して電子線を照射してパターニングした後、現像処理、リンス、リンス液の乾燥を行い、レジストパターン４４を得た。このとき、図８に示すように、メインパターン２１の領域外の、基板の端から２ｃｍ離れた位置に、樹脂を滴下するための補助パターン２２も同時に形成した。補助パターン２２は、ピッチ６００ｎｍ〜２０μｍのラインアンドスペースパターンとした。
【００４３】
次に、図７（ｃ）に示すように、レジストパターン４４をマスクとして、塩素系の混合ガスプラズマを用いたドライエッチングによりメインパターン２１及び補助パターン２２を持つクロムパターン４５を形成した。
【００４４】
次に、図７（ｄ）に示すように、クロムパターン４５をマスクとして、フルオロカーボン系の混合ガスプラズマを用いて石英基板４１を１２０ｎｍの深さにドライエッチングし、メインパターン２１及び補助パターン２２を持つ石英パターン４６を形成した。
【００４５】
次に、図７（ｅ）に示すように、残存したクロムパターン４５をウエット洗浄処理によって除去した後、フッ素系離型剤を用いて離型処理を行った。
【００４６】
以上により、石英インプリントモールド５１を得た。
【００４７】
次に、作製した石英インプリントモールドを用いて光インプリントを行いパターン形成体を製造する方法について説明を行う。
【００４８】
まず、図９（ａ）に示すように、石英インプリントモールド５１の補助パターン２２上に転写材料５２として光硬化性樹脂ＰＡＫ−０２（東洋合成工業社製）を滴下した。
【００４９】
次に、図９（ｂ）に示すように、ＰＥＴフィルム５３の易接着面が転写材料５２に接触するように、ＰＥＴフィルム５３を乗せた。
【００５０】
次に、図９（ｃ）及び図９（ｄ）に示すように、転写材料５２がメインパターン２１の領域に行き渡るように、ゴムローラー８８で転写材料５２を押し広げた。
【００５１】
次に、図９（ｅ）に示すように、ＰＥＴフィルム５３を乗せた側から、ピーク波長３６５ｎｍの光源を用いて１００ｍＪ／ｍ２の露光を行って転写材料５２を硬化させた。
【００５２】
次に、ＰＥＴフィルム５３を石英インプリントモールド５１から剥離し、ＰＥＴフィルム５３上にメインパターン２１及び補助パターン２２を持つ樹脂パターン５４が形成されたパターン形成体５５を得た。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明のインプリントモールド、インプリント方法、並びにパターン形成体は、微細なパターンを形成することが求められる広範な分野に利用できる。例えば、パターン形成体として、フォトマスク、半導体デバイス、光学素子、配線回路、データストレージメディア（ハードディスク、光学メディアなど）、医療用部材（分析検査用チップ、マイクロニードルなど）、バイオデバイス（バイオセンサ、細胞培養基板など）、精密検査機器用部材（検査プローブ、試料保持部材など）、ディスプレイパネル、パネル部材、エネルギーデバイス（太陽電池、燃料電池など）、マイクロ流路、マイクロリアクタ、ＭＥＭＳデバイスなどに用いることが期待される。
【符号の説明】
【００５４】
１１・・・インプリントモールド
１２・・・ＵＶ硬化樹脂
１３・・・基材
１４・・・転写パターン
１５・・・パターン形成体
１６・・・パターン領域
１７・・・移動したＵＶ硬化樹脂
１８・・・移動してインプリントモールドから転落したＵＶ硬化樹脂
１９・・・移動して複数の液滴が一体化したＵＶ硬化樹脂
２１・・・メインパターン
２２・・・補助パターン
３１・・・インプリントモールド
３２・・・転写材料
３３・・・基材
３４・・・転写パターン
３５・・・パターン形成体
４１・・・石英基板
４２・・・クロム層
４３・・・レジスト膜
４４・・・レジストパターン
４５・・・クロムパターン
４６・・・石英パターン
５１・・・石英インプリントモールド
５２・・・転写材料
５３・・・ＰＥＴフィルム
５４・・・樹脂パターン
５５・・・パターン形成体
８８・・・ゴムローラー
９９・・・ＵＶ光
【図１】
0006582511.tif 000002
【図２】
0006582511.tif 000003
【図３】
0006582511.tif 000004
【図４】
0006582511.tif 000005
【図５】
0006582511.tif 000006
【図６】
0006582511.tif 000007
【図７】
0006582511.tif 000008
【図８】
0006582511.tif 000009
【図９】
0006582511.tif 000010