(57)【要約】【課題】凹凸パターン内への光硬化性有機材料の充填速度が低下することを防止し、インプリント処理に要する時間の増加を抑制する。【解決手段】本実施形態によれば、インプリント用テンプレート１０は、１面に凹凸パターンを有するインプリント用テンプレートであって、光透過性を有する基材１２と、基材１２上に設けられ、複数の粒子１４を含んだ第１層１６と、第１層１６上に設けられ、前記凹凸パターンが形成されており、光透過性及びガス透過性を有する第２層１８と、を備える。粒子１４は、所定波長の光を吸収して熱を放出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１面に凹凸パターンを有するインプリント用テンプレートであって、
光透過性を有する基材と、
前記基材上に設けられ、所定波長の光を吸収して熱を放出する複数の粒子を含んだ第１層と、
前記第１層上に設けられ、前記凹凸パターンが形成されており、光透過性及びガス透過性を有する第２層と、
を備え、
前記基材は、前記第１層及び前記第２層の下方領域の厚さが、前記下方領域以外での厚さよりも薄く、前記第２層はポーラス構造を有することを特徴とするインプリント用テンプレート。
【請求項２】
１面に凹凸パターンを有するインプリント用テンプレートであって、
光透過性を有する基材と、
前記基材上に設けられ、所定波長の光を吸収して熱を放出する複数の粒子を含んだ第１層と、
前記第１層上に設けられ、前記凹凸パターンが形成されており、光透過性及びガス透過性を有する第２層と、
を備えるインプリント用テンプレート。
【請求項３】
前記基材は、前記第１層及び前記第２層の下方領域の厚さが、前記下方領域以外での厚さよりも薄いことを特徴とする請求項２に記載のインプリント用テンプレート。
【請求項４】
前記第２層はポーラス構造を有することを特徴とする請求項２又は３に記載のインプリント用テンプレート。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のインプリント用テンプレートを用いたインプリント方法であって、
被加工膜上に光硬化性材料を塗布する工程と、
前記テンプレートの前記凹凸パターンを前記光硬化性材料に接触させ、前記凹凸パターン内に前記光硬化性材料を充填させる工程と、
前記テンプレートを接触させた状態で光を照射し、前記光硬化性材料を硬化させる工程と、
前記テンプレートを前記光硬化性材料から離型する工程と、
前記凹凸パターン内への前記光硬化性材料の充填時間が所定時間以上であった場合に、前記テンプレートに対して、前記所定波長の光を照射する工程と、
を備えることを特徴とするインプリント方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載のインプリント用テンプレートを用いたインプリント方法であって、
被加工膜上に光硬化性材料を塗布する工程と、
前記テンプレートの前記凹凸パターンを前記光硬化性材料に接触させ、前記凹凸パターン内に前記光硬化性材料を充填させる工程と、
前記テンプレートを接触させた状態で光を照射し、前記光硬化性材料を硬化させる工程と、
前記テンプレートを前記光硬化性材料から離型する工程と、
を繰り返して、前記被加工膜上に複数のパターンを形成し、
前記被加工膜上に所定数のパターンを形成するごとに、前記テンプレートに対して、前記所定波長の光を照射することを特徴とするインプリント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インプリント用テンプレート及びインプリント方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細パターンを低コストに形成するための技術として、光ナノインプリント法が知られている。これは、基板上に形成したいパターンに対応した凹凸を有するテンプレートを、基板表面に塗布された光硬化性有機材料層に押しつけ、これに光照射を行って有機材料層を硬化させ、テンプレートを有機材料層から離型することで、パターンを転写する方法である。
【０００３】
しかし、インプリント処理の回数の増加に伴い、テンプレートの凹凸パターン内への光硬化性有機材料の充填速度が低下し、インプリント処理に要する時間が長くなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−７６３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、凹凸パターン内への光硬化性有機材料の充填速度が低下することを防止し、インプリント処理に要する時間の増加を抑制できるインプリント用テンプレート及びインプリント方法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】
【０００６】
本実施形態によれば、インプリント用テンプレートは、１面に凹凸パターンを有するインプリント用テンプレートであって、光透過性を有する基材と、前記基材上に設けられ、複数の粒子を含んだ第１層と、前記第１層上に設けられ、前記凹凸パターンが形成されており、光透過性及びガス透過性を有する第２層と、を備える。前記粒子は、所定波長の光を吸収して熱を放出する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係るテンプレートの縦断面図である。
【図２】同実施形態に係るテンプレートの製造方法を説明する工程断面図である。
【図３】図２に続く工程断面図である。
【図４】図３に続く工程断面図である。
【図５】同実施形態に係るインプリント方法を説明するフローチャートである。
【図６】同実施形態に係るインプリント方法を説明する工程断面図である。
【図７】図６に続く工程断面図である。
【図８】図７に続く工程断面図である。
【図９】図８に続く工程断面図である。
【図１０】図９に続く工程断面図である。
【図１１】蓄積ガス放出処理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１は、本発明の実施形態に係るテンプレート１０の縦断面図である。テンプレート１０は、基材１２と、基材１２上に設けられ、複数の粒子１４を含む粒子層１６と、粒子層１６上に設けられ凹凸パターンが形成されたパターン層１８とを備えており、後述するインプリント処理に使用されるものである。
【００１０】
基材１２は、光透過性を有しており、例えば石英ガラスで形成されている。また、基材１２は、多数の微小な孔を有するポーラス構造になっており、ガスが通過するようになっている。また、基材１２は、粒子層１６及びパターン層１８に対応する部分、言い換えれば図１において粒子層１６及びパターン層１８の下方部分の厚みが薄くなっている。
【００１１】
粒子層１６に含まれている粒子１４は、微小な粒子であり、粒子層１６は光透過性を有している。粒子１４は、例えば、金又は銀のナノ粒子である。このような微粒子は、光が照射されると、表面プラズモン吸収を示し、特定の波長の光を吸収して熱として周囲に放出する。粒子１４が吸収する光の波長は、粒子１４の材料や大きさによって異なる。
【００１２】
パターン層１８は、インプリント処理において被加工基板上に形成するパターンに対応した形状の凹凸パターンを有している。また、パターン層１８は、多数の孔を有するポーラス構造になっており、ガスが通過するようになっている。パターン層１８の孔は極めて微小であるため、後述するインプリント処理の際に使用されるインプリント材料（光硬化性有機材料）がこの孔に浸透するという問題は生じない。
【００１３】
パターン層１８は、例えば石英ガラスで形成され、光透過性を有したものである。
【００１４】
基材１２やパターン層１８の微小な孔は、後述するインプリント処理の際に凹凸パターン内のガスを外部へ放出させるため、インプリント材料を凹凸パターン内に充填しやすくする。しかし、インプリント処理を繰り返し行うと、微小孔にガスが蓄積して通気性（ガス透過性）が低下し、凹凸パターン内にインプリント材料を充填させるために要する時間が長くなる。
【００１５】
本実施形態に係るテンプレート１０では、基材１２やパターン層１８の微小な孔にガスが蓄積され、通気性が低下した場合、粒子１４が吸収する波長の光をテンプレート１０に照射し、粒子１４を発熱させる（粒子１４から熱を放出させる）。これにより、テンプレート１０の温度が上昇し、テンプレート１０と外気との温度勾配によりガスが拡散して、微小な孔に蓄積されているガスが外に放出される。また、テンプレート１０の温度上昇により、ガス圧力やガス運動量が増加し、ガスが放出されやすくなる。さらに、基材１２やパターン層１８の孔のポーラス径が拡張し、ガスが放出されやすくなる。このように、テンプレート１０では、粒子１４からの熱放出により、内部に蓄積されたガスを放出することができる。
【００１６】
粒子１４を含む粒子層１６は、凹凸パターンを有するパターン層１８の近傍（直下）に設けられているため、パターン層１８を効率良く加熱し、蓄積されているガスを放出させることができる。また、粒子層１６は光透過性を有しているため、後述するインプリント処理の際に、インプリント材料を硬化させるための光を透過することができる。
【００１７】
また、基材１２は粒子層１６に対応する部分の厚みが薄くなっているため、基材１２中に蓄積されているガスが放出されやすくなっている。
【００１８】
次に、図２〜図４を用いて、テンプレート１０の製造方法の一例を説明する。
【００１９】
図２に示すように、多数の微小な孔を有するポーラス構造の石英ガラスからなる基材１２を準備する。そして、基材１２の表面に粒子１４を含む樹脂をスピンコートにより塗布し、加熱等を行い、粒子層１６を形成する。樹脂には例えばアクリル酸エステルを用いることができる。粒子１４はサイズが５０ｎｍ以下の金のナノ粒子である。
【００２０】
図３に示すように、粒子層１６上にスパッタリングにより二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜を成膜し、多数の微小な孔を有するポーラス構造のパターン層１８を形成する。
【００２１】
図４に示すように、ＥＢ（電子ビーム）描画により、パターン層１８に所望の凹凸パターンを加工する。この凹凸パターンの幅は、粒子１４のサイズより大きい。また、パターン層１８の下方領域以外の粒子層１６を除去する。
【００２２】
さらに、基材１２の裏面をエッチングにより加工し、粒子層１６及びパターン層１８の下方領域の一部を除去することで、図１に示すような、基材１２とパターン層１８との間に粒子層１６を有するテンプレート１０を製造することができる。
【００２３】
次に、このようなテンプレート１０を使用したインプリント方法を図５に示すフローチャート及び図６〜図１１に示す工程断面図を用いて説明する。使用するテンプレート１０の粒子層１６の粒子１４はサイズ５０ｎｍ以下の金のナノ粒子とする。
【００２４】
（ステップＳ１０１）図６に示すように、被加工基板２０上にインプリント材料２２を塗布する。インプリント材料２２は、例えばアクリルモノマー等の液状の光硬化性有機材料である。
【００２５】
（ステップＳ１０２）図７に示すように、塗布されたインプリント材料２２に、テンプレート１０のパターン層１８の凹凸パターン面を接触させる。液状のインプリント材料２２は、テンプレート１０の凹凸パターン内に流動して入り込む。テンプレート１２のパターン層１８及び基材１２はポーラス構造になっており、凹凸パターン内のガスが抜けやすいため、凹凸パターン内にインプリント材料２２が充填しやすくなっている。
【００２６】
また、このとき、インプリント材料２２の充填時間の計測を開始する。
【００２７】
（ステップＳ１０３）図８に示すように、凹凸パターン内にインプリント材料２２が充填される。インプリント材料の充填時間の計測を終了し、充填時間を求める。
【００２８】
（ステップＳ１０４）図９に示すように、テンプレート１０の裏面側（図中上側）からＵＶ光を照射する。ＵＶ光はテンプレート１０の基材１２、粒子層１６及びパターン層１８を透過してインプリント材料２２に到達し、インプリント材料２２を硬化させる。なお、このＵＶ光はインプリント材料２２を硬化させる波長の光であり、粒子１４に吸収される波長ではない。
【００２９】
（ステップＳ１０５）図１０に示すように、テンプレート１０をインプリント材料２２から離型する。
【００３０】
（ステップＳ１０６）ステップＳ１０３で求めた充填時間が所定時間未満であった場合はステップＳ１０８へ進み、所定時間以上であった場合はステップＳ１０７へ進む。
【００３１】
（ステップＳ１０７）基材１２やパターン層１８の微小な孔にガスが蓄積され、通気性が低下したと考えられるため、図１１に示すように、テンプレート１０に、粒子１４に吸収される波長の光を照射する。粒子１４が、サイズ５０ｎｍ以下の金のナノ粒子である場合、波長５８０ｎｍの光を照射する。これにより、粒子１４から熱が放出され、テンプレート１０が昇温し、微小な孔に蓄積されたガスが放出される。
【００３２】
（ステップＳ１０８）次のインプリントのショットを行う場合は、ステップＳ１０１に戻る。
【００３３】
ステップＳ１０１〜Ｓ１０７を繰り返すことで、被加工基板２０上に所望の凹凸パターンを有するインプリント材料２２を複数形成することができる。また、インプリント材料２２の充填速度が低下し、充填時間が所定時間以上になった場合は、粒子１４に吸収される波長の光をテンプレート１０に照射し、テンプレート１０を昇温することで、テンプレート１０内に蓄積されたガスを放出し、次のインプリントのショットの際の充填時間を短縮することができる。
【００３４】
このように、本実施形態によるテンプレート１０を用いることで、凹凸パターン内への光硬化性有機材料の充填速度が低下することを防止し、インプリント処理に要する時間の増加を抑制できる。
【００３５】
上記実施形態では、インプリント材料２２の充填時間を計測し、計測値が所定時間以上になった場合に、粒子１４に吸収される波長の光をテンプレート１０に照射する処理（蓄積ガス放出処理）を行っていたが、充填時間を計測せずに、前回の蓄積ガス放出処理を行ってからのインプリント処理のショット数が所定値に達したら蓄積ガス放出処理を行うようにしてもよい。言い換えれば、インプリント処理のショットを所定回数行うごとに、蓄積ガス放出処理を行うようにしてもよい。
【００３６】
上記実施形態において、インプリント材料２２を凹凸パターン内に充填させている間に、蓄積ガス放出処理を並行して行ってもよい。
【００３７】
粒子１４には、金や銀だけでなく、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｌ等の金属や、それらを含む合金を使用してもよい。また、粒子１４に半導体材料を使用してもよい。
【００３８】
粒子１４の好適なサイズは、パターン層１８に形成される凹凸パターンの形状に応じて決定される。例えば、凹凸パターンの深さが１００ｎｍ、幅が１００ｎｍの場合は、粒子１４の径を１０ｎｍ以下にすることが好ましい。表面の荒れを抑制するため、粒径をパターン凹凸幅に対して５％以下にすることがさらに好ましい。
【００３９】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１０  テンプレート
１２  基材
１４  粒子
１６  粒子層
１８  パターン層
２０  被加工基板
２２  インプリント材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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