JP5760412B2 - Imprint method and imprint apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、被加工物に所望のパターン(線、模様等の図形)を転写形成するインプリント方法とインプリント装置に関する。 The present invention relates to an imprint method and an imprint apparatus for transferring and forming a desired pattern (a figure such as a line or a pattern) on a workpiece.
微細加工技術として、インプリント方法に注目が集まっている。このインプリント方法は、基材の表面に微細な凹凸構造を形成した型部材(モールド)を用い、凹凸構造を被加工物に転写することで微細構造を等倍転写するパターン形成技術である。
上記のインプリント方法として、例えば、光インプリント方法が知られている。この光インプリント方法では、例えば、基板表面に被加工物として光硬化性の樹脂層を配設し、この樹脂層に所望の凹凸構造を有するモールドを押し当てる。そして、この状態でモールド側から樹脂層に光を照射して硬化させ、その後、モールドを樹脂層から引き離すことにより、モールドが有する凹凸が反転した凹凸構造(凹凸パターン)を被加工物である樹脂層に形成することができる(特許文献1)。
このようにインプリント方法では、基板表面への被加工物である樹脂材料の供給工程、モールドの凹凸構造への樹脂の充填工程、樹脂層の硬化工程、モールドと樹脂層との離型工程とがあり、この中でスループットの点から充填工程の時間短縮が重要な課題となっている。すなわち、モールドに対する濡れ性の良い樹脂は、モールドの凹凸構造内部への充填が容易で充填工程の時間短縮が可能であるが、離型工程において、硬化した樹脂層がモールドに付着し易いという問題がある。逆に、モールドに対する濡れ性が悪い樹脂を使用することにより、離型工程において、硬化した樹脂層がモールドに付着するのを防止することができるが、モールドの凹凸構造内部への充填において空気(バブル)が入り込み易く、充填に要する時間を長くする必要があり、スループットの低下を来すことになる。
Attention has been focused on imprinting as a microfabrication technology. This imprinting method is a pattern formation technique that uses a mold member (mold) in which a fine concavo-convex structure is formed on the surface of a substrate, and transfers the concavo-convex structure to a workpiece to transfer the fine structure at an equal magnification.
As the above imprint method, for example, an optical imprint method is known. In this optical imprinting method, for example, a photocurable resin layer is disposed as a workpiece on the substrate surface, and a mold having a desired uneven structure is pressed against the resin layer. Then, in this state, the resin layer is irradiated with light from the mold side to be cured, and then the mold is separated from the resin layer, thereby forming a concavo-convex structure (concavo-convex pattern) in which the concavo-convex structure of the mold is inverted as a workpiece. It can form in a layer (patent document 1).
As described above, in the imprint method, a process of supplying a resin material, which is a workpiece, to the substrate surface, a process of filling the resin into the uneven structure of the mold, a process of curing the resin layer, a process of releasing the mold and the resin layer, Among them, shortening the filling process time is an important issue from the viewpoint of throughput. That is, a resin with good wettability with respect to the mold can be easily filled into the uneven structure of the mold and the filling process time can be shortened, but the problem is that the cured resin layer easily adheres to the mold in the mold release process. There is. Conversely, by using a resin having poor wettability with respect to the mold, it is possible to prevent the cured resin layer from adhering to the mold in the mold release step, but air ( Bubble) easily enters, and it is necessary to lengthen the time required for filling, resulting in a decrease in throughput.
このため、モールドの凹凸構造内部への樹脂の充填に要する時間が短く、かつ、空気が入り込むことを防止するインプリント方法が提案されている。例えば、樹脂をインクジェット方式で微小液滴としてモールド側に供給し、硬化して樹脂膜とした後、接着層を介して樹脂基板に接着し、モールドから樹脂膜を離型する方法(特許文献2)、セットテーブルに載置したワークの下面の中央から周縁方向へ順次エアを送入し、ワークをモールドに押し付けるとともに、ワーク上の樹脂を広げることにより充填する方法(特許文献3)、モールドと基板側にそれぞれ樹脂を塗布しておき、それらをインプリント時に一体化して硬化し、その後、モールドを離型する方法(特許文献4)等がある。 For this reason, an imprint method has been proposed in which the time required to fill the resin into the concavo-convex structure of the mold is short, and air is prevented from entering. For example, a method in which resin is supplied to the mold side as fine droplets by an ink jet method and cured to form a resin film, which is then adhered to a resin substrate via an adhesive layer, and the resin film is released from the mold (Patent Document 2) ), A method of filling air by sequentially feeding air from the center of the lower surface of the work placed on the set table in the peripheral direction, pressing the work against the mold, and spreading the resin on the work (Patent Document 3), There is a method (Patent Document 4) or the like in which a resin is applied to the substrate side, integrated and cured at the time of imprinting, and then the mold is released.
しかし、特許文献2に記載のインプリント方法では、樹脂液滴の滴下ポイント数が少ないと従来と同様に空気の入り込みが生じ易く、これを防止するためには、充填に要する時間を長くする必要があり、樹脂液滴の滴下ポイント数を多くすれば、モールドへの充填が容易となるが、樹脂液滴の供給に時間を要し、いずれにしても、スループットの低下を阻止することができない。また、接着層を介して樹脂基板に接着するので、モールドからの離型に際して樹脂膜がモールドに付着することが防止できるが、樹脂基板上の樹脂膜が厚くなり、残膜(形成されたパターンの凹部に残る樹脂)の厚みが大きくなり易く、残膜を除去する間にパターン寸法の変動を起こすリスクが増え、リソグラフィーへの利用に支障を来すという問題もある。
However, in the imprint method described in
また、特許文献3に記載のインプリント方法では、セットテーブルの駆動、エアを送入するタイミング等の制御が極めて煩雑であるとともに、高い機械精度が要求され、また、モールドへの充填の容易性(モールドへの親和性)が大きい程、モールドからの離型に際して硬化した樹脂がモールドに付着し易くなるという問題がある。
また、特許文献4に記載のインプリント方法では、基板上に形成される樹脂パターンが厚くなり、残膜(形成されたパターンの凹部に残る樹脂)の厚みが大きくなり易く、残膜を除去する間にパターン寸法の変動を起こすリスクが増え、リソグラフィーへの利用に支障を来すという問題がある。
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、高精細なインプリント転写が安定して行えるインプリント方法とインプリント装置を提供することを目的とする。
Further, in the imprint method described in Patent Document 3, the control of the drive of the set table, the timing of feeding air, etc. is extremely complicated, and high mechanical accuracy is required, and the mold can be easily filled. There is a problem that the greater the (affinity to the mold), the more easily the cured resin adheres to the mold upon release from the mold.
Further, in the imprint method described in Patent Document 4, the resin pattern formed on the substrate becomes thick, and the thickness of the remaining film (resin remaining in the recessed portion of the formed pattern) tends to increase, and the remaining film is removed. There is a problem that the risk of causing pattern dimension fluctuations increases in the meantime, which hinders the use in lithography.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an imprint method and an imprint apparatus that can stably perform high-definition imprint transfer.
このような目的を達成するために、本発明のインプリント方法は、モールドの凹凸構造領域を有する面と、充填用基材との少なくとも一方に樹脂材料を供給する供給工程と、前記モールドの凹凸構造領域を有する面と前記充填用基材との間に前記樹脂材料を充填する充填工程と、前記樹脂材料を未硬化状態あるいは不完全な硬化状態として前記充填用基材と前記モールドを引き離して、前記モールド側に前記樹脂材料を残す離間工程と、インプリント用の基板と前記樹脂材料とを接触させる押し当て工程と、前記樹脂材料から前記モールドを引き離す離型工程と、を有し、前記モールドに対する前記樹脂材料の接触角θmと、前記充填用基材に対する前記樹脂材料の接触角θjと、前記インプリント用の基板に対する前記樹脂材料の接触角θkとの間に、θk<θm<θjの関係が成立するような構成とした。 In order to achieve such an object, the imprinting method of the present invention includes a supplying step of supplying a resin material to at least one of a surface having a concavo-convex structure region of a mold and a base material for filling; A filling step of filling the resin material between a surface having a structural region and the filling substrate; and the filling substrate and the mold are separated by leaving the resin material in an uncured state or an incompletely cured state. A separation step of leaving the resin material on the mold side, a pressing step of bringing the substrate for imprinting into contact with the resin material, and a release step of separating the mold from the resin material, Contact angle θm of the resin material with respect to the mold, contact angle θj of the resin material with respect to the base material for filling, and contact angle θk of the resin material with respect to the substrate for imprinting During, θk <θm <θj relationship is configured as established.
本発明の他の態様として、接触角θjと接触角θmとの差が30°以上であり、接触角θmと接触角θkとの差が30°以上であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記供給工程では、前記モールドに樹脂材料を滴下し、前記充填工程では、前記モールドと前記充填用基材とを接近させるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記充填用基材として、少なくとも1つの供給用孔部を前記モールドと対向する面に備えるものを使用し、該供給用孔部から前記樹脂材料を前記モールドと前記充填用基材の間に供給するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記充填用基材として、前記モールドと対向する面に溝部を備えるものを使用し、該溝部の毛管現象を利用して前記樹脂材料を前記モールドと前記充填用基材の間に充填するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記充填用基材として、複数の吸引孔を前記モールドと対向する面の周縁部に備えるものを使用し、該吸引孔から吸引しながら前記樹脂材料を前記モールドと前記充填用基材の間に充填するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記吸引孔から前記樹脂材料の余剰分を吸引して回収するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記離間工程では、前記樹脂材料を未硬化状態あるいは不完全な硬化状態として、前記充填用基材と前記モールドとを引き離すような構成とした。
As another aspect of the present invention, the difference between the contact angle θj and the contact angle θm is 30 ° or more, and the difference between the contact angle θm and the contact angle θk is 30 ° or more.
As another aspect of the present invention, a resin material is dropped onto the mold in the supplying step, and the mold and the filling base material are brought close to each other in the filling step.
As another aspect of the present invention, as the base material for filling, a material provided with at least one supply hole on the surface facing the mold is used, and the resin material is supplied from the supply hole to the mold and the mold. It was set as the structure supplied between the base materials for filling.
As another aspect of the present invention, a material having a groove on the surface facing the mold is used as the filling substrate, and the resin material is used for the mold and the filling base by utilizing capillary action of the groove. It was set as the structure filled between materials.
As another aspect of the present invention, the base material for filling is provided with a plurality of suction holes at the peripheral edge of the surface facing the mold, and the resin material and the mold are sucked from the suction holes. It was set as the structure filled between the said base materials for filling.
As another aspect of the present invention, a configuration is adopted in which an excess of the resin material is sucked and collected from the suction hole.
As another aspect of the present invention, in the separation step, the resin material is set in an uncured state or an incompletely cured state, and the filling base material and the mold are separated from each other.
本発明のインプリント装置は、モールドを保持するためのモールド保持装置と、インプリント用の基板を保持するための基板保持装置と、充填用基材を保持するための充填用基材保持装置と、を備え、該充填用基材保持装置は、保持する充填用基材を前記モールド保持装置に保持されているモールドに対して離接可能であり、前記モールド保持装置に保持されたモールドの凹凸構造領域を有する面と、前記充填用基材保持装置に保持された充填用基材との少なくとも一方に樹脂材料を供給するための供給機構と、前記モールドの凹凸構造領域を有する面と前記充填用基材との間に前記樹脂材料を充填し、前記樹脂材料が未硬化状態あるいは不完全な硬化状態であるときに前記充填用基材と前記モールドを引き離すための充填機構と、を備えるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記モールド保持装置に保持され樹脂材料が充填されているモールドを、基板保持装置に保持されたインプリント用の基板の所望のインプリント部位に位置させる位置決め機構と、前記モールド保持装置と前記基板保持装置とを離接可能とする転写機構と、を備えるような構成とした。
An imprint apparatus according to the present invention includes a mold holding apparatus for holding a mold, a substrate holding apparatus for holding a substrate for imprinting, and a base material holding apparatus for filling for holding a base material for filling. the provided, the filling substrate holding apparatus, Ri disjunction can der against mold held a filling base material held in the mold holding apparatus, the mold held by the mold holding device A supply mechanism for supplying a resin material to at least one of the surface having the concavo-convex structure region and the filling substrate held by the filling substrate holding device, the surface having the concavo-convex structure region of the mold, and the A filling mechanism for filling the resin material between the filling substrate and separating the filling substrate from the mold when the resin material is in an uncured state or an incompletely cured state; Ru It was UNA configuration.
Another aspect of the present invention, a positioning mechanism for positioning the mold resin material held in the mold holding apparatus is filled, to a desired imprint portion of the substrate for imprinting held by the substrate holding apparatus, A transfer mechanism that allows the mold holding device and the substrate holding device to be separated from each other is provided.
本発明の他の態様として、前記基板保持装置は、前記インプリント用の基板を保持する保持面内の直交する2軸方向に移動可能であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記供給機構は、前記モールドの凹凸構造領域を有する面に樹脂材料を供給するための手段を有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記供給機構は、前記充填用基材保持装置に保持された充填用基材の供給用孔部に樹脂材料を供給するための手段を有するような構成とした。
As another aspect of the present invention, the substrate holding device is configured to be movable in two orthogonal directions within a holding surface for holding the imprint substrate.
As another aspect of the present invention, the supply mechanism is configured to have means for supplying a resin material to the surface of the mold having the concavo-convex structure region.
As another aspect of the present invention, the supply mechanism includes a means for supplying a resin material to the supply hole of the filling base material held by the filling base material holding device.
本発明のインプリント方法では、モールドに対する樹脂材料の接触角θmに対して、θm<θjとの関係が成立する樹脂材料の接触角θjを具備する充填用基材を用いて、モールドと充填用基材との間に樹脂材料を充填するので、樹脂材料はモールドの凹凸構造領域の凹部に充填され易く、空気(バブル)が入り込むことが防止され、かつ、充填用基材をモールドから引き離す際に、モールド側に樹脂材料を確実に残すことができ、また、モールドに対する樹脂材料の接触角θmは、インプリント用の基板に対する樹脂材料の接触角θkとの間に、θk<θmの関係が成立するので、モールドを引き離す際に、樹脂材料はインプリント用の基板に確実に転写され、これにより、高精細なインプリント転写を安定して行うことができる。 In the imprint method of the present invention, the mold and the filling material are used by using the filling base material having the contact angle θj of the resin material that satisfies the relationship of θm <θj with respect to the contact angle θm of the resin material to the mold. Since the resin material is filled between the base material and the resin material, the resin material is easily filled in the concave portion of the concave-convex structure region of the mold, air (bubbles) is prevented from entering, and the base material for filling is separated from the mold. In addition, the resin material can be reliably left on the mold side, and the contact angle θm of the resin material to the mold has a relationship of θk <θm with the contact angle θk of the resin material to the imprint substrate. Therefore, when the mold is pulled apart, the resin material is reliably transferred to the imprint substrate, whereby high-definition imprint transfer can be stably performed.
本発明のインプリント装置は、充填用基材保持装置によって充填用基材とモールドとが離接可能であるため、モールドと充填用基材との間で樹脂材料を挟み込み、空気(バブル)が入り込むことを抑制しながらモールドの凹凸構造領域の凹部に樹脂材料を充填することができ、樹脂材料の接触角がθmであるモールドと、この接触角θmに対してθm<θjとの関係が成立する樹脂材料の接触角θjを具備する充填用基材を、それぞれモールド保持部と充填用基材保持部に保持し、モールドに対する樹脂材料の接触角θmに対してθk<θmの関係が成立する樹脂材料の接触角θkを具備するインプリント用の基板を基板保持部に保持することにより、本発明のインプリント方法を確実に行うことができる。 In the imprint apparatus of the present invention, the filling base material and the mold can be separated from each other by the filling base material holding device, so that the resin material is sandwiched between the mold and the filling base material, and air (bubbles) are generated. The resin material can be filled in the concave portion of the concave / convex structure region of the mold while suppressing the intrusion, and the relationship of θm <θj is established with respect to the mold having a resin material contact angle θm and the contact angle θm. The filling base material having the contact angle θj of the resin material to be held is held in the mold holding portion and the filling base material holding portion, respectively, and the relationship of θk <θm is established with respect to the contact angle θm of the resin material with respect to the mold. By holding the substrate for imprinting having the contact angle θk of the resin material on the substrate holding part, the imprinting method of the present invention can be performed reliably.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
<インプリント方法>
図1は、本発明のインプリント方法の一実施形態を説明するための工程図である。
本実施形態では、供給工程において、モールド1の凹凸構造領域A1を有する面1aに樹脂材料5を供給する(図1(A))。モールド1の面1aは、凹部2を有する凹凸構造領域A1と、凹凸構造が形成されていない非凹凸構造領域A2からなっている。モールド1の面1aへ樹脂材料5を供給する手段としては、ディスペンサやインクジェット等を挙げることができる。また、図示例では、樹脂材料5の液滴が複数個示されているが、樹脂材料5の液滴の数、滴下位置は適宜設定することができる。
モールド1の面1aに対する樹脂材料5の接触角θmは、後工程で使用する充填用基材11に対する樹脂材料5の接触角θj、インプリント用の基板7に対する樹脂材料5の触角θkとの間に、θk<θm<θjの関係が成立するものであり、好ましくは接触角θjと接触角θmとの差は30°以上であり、接触角θmと接触角θkとの差も30°以上である。このような接触角θmは、凹凸構造領域A1の凹部2への充填性を考慮して、例えば、30°〜70°、好ましくは40°〜65°の範囲とすることができる。尚、本発明では、樹脂材料の接触角は、温度25℃、湿度30%、大気圧下でマイクロシリンジから対象物に樹脂材料を滴下して20秒後に接触角測定器(協和界面科学(株)製 CA−Z型)を用いて測定した値とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Imprint method>
FIG. 1 is a process diagram for explaining an embodiment of an imprint method of the present invention.
In the present embodiment, in the supplying step, the
The contact angle θm of the
このようなモールド1の材質は適宜選択することができるが、樹脂材料5が光硬化性である場合には、樹脂材料5を硬化させるための照射光が透過可能な透明基材を用いて形成することができ、例えば、石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス等、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。また、モールド1は、面1aに対する樹脂材料5の接触角θmを所望の範囲に調整するための離型剤層を備えていてもよい。モールド1の厚みは凹凸構造の形状、基材の強度、取り扱い適性等を考慮して設定することができ、例えば、300μm〜10mm程度の範囲で適宜設定することができる。また、モールド1は、凹凸構造領域A1が非凹凸構造領域A2に対して凸構造となっている、いわゆるメサ構造であってもよい。
尚、供給工程において、モールド1と対向する充填用基材11の面11aに樹脂材料5を供給してもよく、また、モールド1と充填用基材11の双方に樹脂材料5を供給してもよい。
The material of such a
In the supplying step, the
次に、充填工程において、充填用基材11の面11aをモールド1の凹凸構造領域1Aを有する面1aに対向させ、モールド1と充填用基材11とを接近させ、モールド1の面1aと充填用基材11の面11aとの間に樹脂材料5を充填する(図1(B))。充填用基材11は、その面11aに対する樹脂材料5の接触角θjが、上記のように、モールド1の面1aに対する樹脂材料5の接触角θmとの間に、θm<θjの関係が成立するものである。この接触角θjは、モールド1の凹部2への充填性を考慮して、例えば、40°以上、好ましくは60°以上の範囲とすることができる。
このような充填用基材11は、例えば、石英やシリコン基板等の剛性を有する材質からなるものであってよく、モールド1に対向する面11aの形状は平坦面とすることができる。また、面11aの形状を凸状の曲面として、樹脂材料5の充填、広がりを促進してもよい。また、充填用基材11を、例えば、フッ素樹脂等の可撓性を有する材質からなるものとし、モールド1方向へ凸状となるように変形させて、樹脂材料5の充填、広がりを促進してもよい。このような充填用基材11は、面11aに対する樹脂材料5の接触角θjを所望の範囲に調整するための離型剤層を備えていてもよい。
Next, in the filling step, the
Such a filling
次に、離間工程において、充填用基材11とモールド1を引き離す(図1(C))。モールド1の面1aに対する樹脂材料5の接触角θmと、充填用基材11の面11aに対する樹脂材料5の接触角θjとの間には、θm<θjの関係が成立するので、充填用基材11とモールド1の引き離しでは、樹脂材料5は未硬化状態でモールド1に残ることになる。また、接触角θjと接触角θmとの差を30°以上とすることにより、モールド1に樹脂材料5が残るようした充填用基材11とモールド1の引き離しが更に確実なものとなる。
尚、本発明では、離間工程で充填用基材11とモールド1を引き離す前に、樹脂材料5を不完全な硬化状態としてもよい。この場合の不完全な硬化状態は、後工程において樹脂材料5にインプリント用の基板を接触させ硬化させた際に、硬化した樹脂材料がインプリント用の基板に固着可能な範囲での硬化状態とする。
Next, in the separation step, the filling
In the present invention, the
次いで、押し当て工程において、インプリント用の基板7と樹脂材料5とを接触させる(図1(D))。インプリント用の基板7は、例えば、石英やソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス等のガラス、シリコンやガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂基板、金属基板、あるいは、これらの材料の任意の組み合わせからなる複合材料基板であってよい。また、例えば、半導体やディスプレイ等に用いられる微細配線や、フォトニック結晶構造、光導波路、ホログラフィのような光学的構造等の所望のパターン構造物が形成されたものであってもよい。このような基板7の面7aに対する樹脂材料5の接触角θkは、上記のように、モールド1の面1aに対する樹脂材料5の接触角θmとの間に、θk<θmの関係が成立するものである。
Next, in the pressing step, the
次に、離型工程において、樹脂材料5を硬化させ、この樹脂材料5からモールド1を引き離すことにより、モールド1が有する凹凸構造が反転した凹凸構造が形成された樹脂層5′がインプリント用の基板7に転写される(図1(E))。モールド1の面1aに対する樹脂材料5の接触角θmと、インプリント用の基板7の面7aに対する樹脂材料5の接触角θkとの間には、θk<θmの関係が成立するので、モールド1の引き離しでは、硬化した樹脂材料5(樹脂層5′)は基板7に確実に転写保持される。また、接触角θmと接触角θkとの差を30°以上とすることにより、基板7に樹脂層5′を転写保持させることが更に確実なものとなる。樹脂材料5の硬化は、樹脂材料が光硬化性の場合には、モールド1側から光を照射することにより行い、樹脂材料が熱硬化性の場合には、加熱により行い、また、樹脂材料が熱可塑性の場合には、可塑状態の樹脂材料の温度を低下させることにより行うことができる。
Next, in the mold release step, the
また、上述の実施形態では、充填用基材11として複数の吸引孔を備えるものを使用することができる。図2は、このような充填用基材11を使用する状態を示す図1(B)に対応した図面であり、モールド1の面1aと対向する充填用基材11の面11aの周縁部に複数の吸引孔13が設けられている。このような吸引孔13から図示しない吸引装置を用いて吸引を行うことにより、モールド1の面1aと充填用基材11の面11aとの間に充填されるとともにモールド1の周囲にはみ出す樹脂材料5の余剰分を、吸引することができる。これにより、不要部位への樹脂材料5の付着を防止したり、回収した樹脂材料5の再利用を図ることができる。このような吸引孔13の形状、大きさ、数、配設位置は適宜設定することができ、例えば、断面が円形の貫通孔とし、開口直径を100〜1000μmの範囲とすることができる。
また、充填用基材11は、溝部を面11aに備えていてもよい。この溝部は、毛管現象により樹脂材料5の充填、広がりを促進することを目的としたものであり、溝部の深さと幅は、毛管現象が発揮され、かつ、離間工程にて充填用基材11を剥離した後の樹脂材料5の表面に溝部の形状が残らないように、樹脂材料5の粘度、充填用基材11の面11aに対する接触角θj等を考慮して設定することができる。例えば、溝部の深さは1〜100μm、溝部の幅は、1〜100μmの範囲で設定することができる。図3は、このような溝部14と、上記の吸引孔13を備えた充填用基材11の面11aを示す図であり、図示例では、溝部14は充填用基材11の中心から放射状に複数設けられており、各溝部間に位置するように、面11aの周縁部に複数の吸引孔13が設けられている。尚、吸引孔13、溝部14の形状、数、配設位置は図示例に限定されるものではない。
Moreover, in the above-mentioned embodiment, what is provided with the several suction hole as the
Moreover, the
図4は、本発明のインプリント方法の他の実施形態を説明するための工程図である。
本実施形態では、まず、充填用基材21の面21aをモールド1の凹凸構造領域A1を有する面1aに所望の間隙を介して対向させる(図4(A))。その後、充填用基材21の供給用孔部22から樹脂材料5を供給する。そして、モールド1の面1aと充填用基材21の面21aとの間に樹脂材料5を充填する(図4(B))。
モールド1は、上記の実施形態におけるモールド1と同様であり、モールド1の面1aに対する樹脂材料5の接触角θmは、使用する充填用基材21に対する樹脂材料5の接触角θj、インプリント用の基板7に対する樹脂材料5の接触角θkとの間に、θk<θm<θjの関係が成立するものであり、好ましくは接触角θjと接触角θmとの差が30°以上となり、接触角θmと接触角θkとの差が30°以上となるものである。このような接触角θmは、凹凸構造領域A1の凹部2への充填性を考慮して、例えば、30°〜70°、好ましくは40°〜65°の範囲とすることができる。
FIG. 4 is a process diagram for explaining another embodiment of the imprint method of the present invention.
In the present embodiment, first, the
The
充填用基材21は、モールド1と対向する面21aに供給用孔部22の一方の開口端が位置し、供給用孔部22の他方の開口端には樹脂材料供給装置(図示せず)が移送パイプ等を介して接続されている。供給用孔部22の位置、数は、モールド1の面1aと充填用基材21の面21aとの間への樹脂材料5の充填性を考慮して適宜設定するこができ、例えば、充填用基材21の面21aの略中央部に1個の供給用孔部22を設けることができる。また、充填用基材21は、その面21aに対する樹脂材料5の接触角θjが、上記のように、モールド1の面1aに対する樹脂材料5の接触角θmとの間に、θm<θjの関係が成立するものである。この接触角θjは、モールド1の凹部2への充填性を考慮して、例えば、40°以上、好ましくは60°以上の範囲とすることができる。
このような充填用基材21は、例えば、石英やシリコン基板等の剛性を有する材質からなるものであってよく、モールド1に対向する面21aの形状は平坦面とすることができる。また、面21aの形状を凸状の曲面として、樹脂材料5の充填、広がりを促進してもよい。また、充填用基材21は、面21aに対する樹脂材料5の接触角θjを所望の範囲に調整するための離型剤層を備えていてもよい。
The filling
Such a filling
上記のモールド1の面1aと充填用基材21の面21aとの間への樹脂材料5の充填工程では、充填用基材21の面21aとモールド1の面1aとの間隙を、予め設定した間隙に維持し、充填用基材21の供給用孔部22から樹脂材料5を供給することにより行うことができる。また、樹脂材料5を充填する前の充填用基材21の面21aとモールド1の面1aとの間隙を、予め設定した間隙よりも大きくしておき、充填用基材21の供給用孔部22から樹脂材料5を供給しながら、あるいは、モールド1の面1aと充填用基材21の面21aとの間に樹脂材料5を充填した後に、予め設定した間隙となるようにモールド1と充填用基材21とを接近させてもよい。
In the filling process of the
次に、離間工程において、充填用基材21とモールド1を引き離す(図4(C))。モールド1の面1aに対する樹脂材料5の接触角θmと、充填用基材21の面21aに対する樹脂材料5の接触角θjとの間には、θm<θjの関係が成立するので、充填用基材21とモールド1の引き離しに際し、樹脂材料5は未硬化状態でモールド1に残ることになる。また、接触角θjと接触角θmとの差を30°以上とすることにより、モールド1に樹脂材料5が残るように充填用基材21とモールド1を引き離すことが、更に確実なものとなる。
尚、本発明では、離間工程で充填用基材11とモールド1を引き離す前に、樹脂材料5を不完全な硬化状態としてもよい。この場合の不完全な硬化状態は、後工程において樹脂材料5にインプリント用の基板を接触させ硬化させた際に、硬化した樹脂材料がインプリント用の基板に固着可能な範囲での硬化状態とする。
Next, in the separation step, the filling
In the present invention, the
次いで、上述の実施形態と同様に、押し当て工程にて、インプリント用の基板7と樹脂材料5とを接触させ(図4(D))、その後、離型工程にて、樹脂材料5を硬化させ、この樹脂材料5からモールド1を引き離すことにより、モールド1が有する凹凸構造が反転した凹凸構造が形成された樹脂層5′がインプリント用の基板7に転写される(図4(E))。
また、上述の実施形態では、充填用基材21として複数の吸引孔を備えるものを使用することができる。図5は、このような充填用基材21を使用する状態を示す図4(B)に対応した図面であり、モールド1の面1aと対向する充填用基材21の面21aの周縁部に複数の吸引孔23が設けられている。このような吸引孔23から図示しない吸引装置を用いて吸引を行うことにより、充填用基材21の供給用孔部22から供給されてモールド1の面1aと充填用基材21の面21aとの間に充填されるとともにモールド1の周囲にはみ出す樹脂材料5の余剰分を、吸引除去することができる。これにより、不要部位への樹脂材料5の付着を防止したり、回収した樹脂材料5の再利用を図ることができる。このような吸引孔23の形状、大きさ、数、配設位置は適宜設定することができ、例えば、断面が円形の貫通孔とし、開口直径を100〜1000μmの範囲とすることができる。
Next, as in the above-described embodiment, the
Moreover, in the above-mentioned embodiment, what is provided with the several suction hole as the
また、充填用基材21は、溝部を面21aに備えていてもよい。この溝部は、毛管現象により樹脂材料5の充填、広がりを促進することを目的としたものであり、溝部の深さと幅は、毛管現象が発揮され、かつ、離間工程にて充填用基材21を剥離した後の樹脂材料5の表面に溝部の形状が残らないように、樹脂材料5の粘度、充填用基材21の面21aに対する接触角θj等を考慮して設定することができる。例えば、溝部の深さは1〜100μm、溝部の幅は、1〜100μmの範囲で設定することができる。図6は、このような溝部24と、上記の吸引孔23を備えた充填用基材21の面21aを示す図であり、図示例では、充填用基材21の中央に位置する供給用孔部22から放射状に溝部24が複数設けられており、各溝部間に位置するように、面21aの周縁部に複数の吸引孔23が設けられている。尚、吸引孔23、溝部24の形状、数、配設位置は図示例に限定されるものではない。
Moreover, the
このような本発明では、モールド1に対する樹脂材料5の接触角θmに対して、θm<θjとの関係が成立する樹脂材料5の接触角θjを具備する充填用基材11,21を用いて、モールド1と充填用基材11,21との間に樹脂材料5を充填するので、樹脂材料5はモールド1の凹凸構造領域1Aの凹部2に充填され易く、空気(バブル)が入り込むことが防止される。また、充填用基材11,21をモールド1から引き離す際に、モールド1側に樹脂材料5を確実に残すことができる。さらに、モールド1の接触角θmと、インプリント用の基板7の接触角θkとの間に、θk<θmの関係が成立するので、モールド1を引き離す際に、硬化された樹脂材料(樹脂層5′)はインプリント用の基板7に確実に転写される。これにより、高精細なインプリント転写を安定して行うことができる。
上述のインプリント方法の実施形態は例示であり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
In the present invention, the filling
The above-described embodiments of the imprint method are examples, and the present invention is not limited to these embodiments.
<インプリント装置>
本発明のインプリント装置は、モールドを保持するためのモールド保持装置と、インプリント用の基板を保持するための基板保持装置と、充填用基材を保持するための充填用基材保持装置と、を備えている。そして、充填用基材保持装置は、保持する充填用基材をモールド保持装置に保持されているモールドに対して離接可能とされている。
図7は、このような本発明のインプリント装置の一実施形態を示す平面図であり、図8は図7のY軸方向からの側面図であり、図9は図7のX軸方向からの側面図である。また、図10は図8において鎖線で囲まれた部位Iの拡大図であり、図11は図9において鎖線で囲まれた部位IIの拡大図であり、図12は図8において鎖線で囲まれた部位IIIの拡大図である。尚、図7〜図12では、インプリント装置を、図1で説明した本発明のインプリント方法を実施するためのモールド1、インプリント用の基板7、充填用基材11を使用した例として示している。
<Imprint device>
An imprint apparatus according to the present invention includes a mold holding apparatus for holding a mold, a substrate holding apparatus for holding a substrate for imprinting, and a base material holding apparatus for filling for holding a base material for filling. It is equipped with. And the base material holding device for filling can be separated from the mold held by the mold holding device.
7 is a plan view showing an embodiment of such an imprint apparatus of the present invention, FIG. 8 is a side view from the Y-axis direction of FIG. 7, and FIG. 9 is from the X-axis direction of FIG. FIG. 10 is an enlarged view of a part I surrounded by a chain line in FIG. 8, FIG. 11 is an enlarged view of a part II surrounded by a chain line in FIG. 9, and FIG. 12 is surrounded by a chain line in FIG. FIG. 7 to 12, the imprint apparatus is an example using the
図7〜図12において、インプリント装置51は、基板保持装置52と、この基板保持装置52の周囲に複数配置された充填用基材保持装置55(図示例では基板保持装置52の三方に配置された3個の充填用基材保持装置55A,55B,55C)と、駆動アーム75(図示例では各充填用基材保持装置55A,55B,55Cに対応して配設されている3本の駆動アーム75)に着脱可能に配置されたモールド保持装置58を備えている。
インプリント装置51を構成する基板保持装置52は、インプリント用の基板7を保持するための保持部材53を有している。この保持部材53は、例えば、吸引による保持機構、機械挟持による保持機構等により基板7を保持可能とされている。また、基板保持装置52は、図示しない駆動装置により、基板7を保持する保持部材53の面内の直交する2軸方向(図7に示すX軸方向とY軸方向)に移動可能とされている。
インプリント装置51を構成する充填用基材保持装置55は、充填用基材11を保持するための保持部材56を有している。この保持部材56は、例えば、吸引による保持機構、機械挟持による保持機構等により充填用基材11を保持可能とされている。また、充填用基材保持装置55は、図示しない駆動装置により、基板保持装置52の保持部材53の保持面に垂直な方向(図8および図9に示すZ軸方向)に移動可能とされている。
7 to 12, the
The
The filling base
インプリント装置51を構成するモールド保持装置58は、凹凸構造領域を有する面1aが上方を向くようにモールド1を保持するものである。このモールド保持装置58は、図示例では機械的チャック59を有し、モールド1を挟持して保持するものであるが、これに限定されるものではない。
モールド保持装置58が着脱可能に配設されている駆動アーム75は、各充填用基材保持装置55A,55B,55Cの下方に配設されており、基板保持装置52と各充填用基材保持装置55A,55B,55Cとを結ぶ経路上でモールド保持装置58を往復移動可能とするものである。また、駆動アーム75のモールド保持装置58が着脱可能に配設されている部位には、貫通開口部76(図12参照)が設けられている。この貫通開口部76は、駆動アーム75が駆動してモールド保持装置58が後述する昇降装置92の上方に位置したときに、昇降装置92の昇降部材94を挿入するための開口部である。そして、モールド保持装置58の底面は、貫通開口部76よりも大きく、駆動アーム75にモールド保持装置58が載置されているときは、モールド保持装置58によって貫通開口部76が閉塞されている。尚、駆動アーム75上でモールド保持装置58が不要な位置ズレを生じないように、例えば、モールド保持装置58の底面の周縁部位と、これに当接する駆動アーム75の貫通開口部76の近傍部位には、着脱可能に係合する凹部と凸部、あるいは、チャック機構等が設けられていてもよい。
The
The
また、本発明のインプリント装置51は、供給機構61を有している。この供給機構61は、モールド保持装置58に保持されたモールド1の凹凸構造領域1Aを有する1a面に樹脂材料を供給するものである。図示例では、供給機構61はインクジェット装置62を備えている。そして、図7および図8に示されるように、駆動アーム75がモールド保持装置58を供給機構61の下方に位置させたときに、インクジェット装置62から樹脂材料5をモールド1上に供給する(図10参照)。また、インプリント装置51の供給機構61は、充填用基材保持装置55に保持された充填用基材11に樹脂材料を供給するものであってもよい。この場合、供給機構61は、図8に二点鎖線で示すように、上下移動可能なインクジェット装置62を充填用基材保持装置55の下方に備えるものとすることができる。そして、図8に示されるように、充填用基材保持装置55Aの下方よりも外側に駆動アーム75が位置したときに、インクジェット装置62が上方に移動して、充填用基材保持装置55Aに保持されている充填用基材11に樹脂材料を供給し、その後、駆動アーム75の駆動を妨げないように、下方の待機位置に戻る。このような供給機構61は、インクジェット装置62に代えて、ディスペンサ装置等を備えるものであってもよい。尚、本発明では、供給機構61がモールド1と充填用基材11の双方に樹脂材料を供給するものであってもよい。
Further, the
また、インプリント装置51は、充填機構71を有している。この充填機構71は、モールド1の凹凸構造領域1Aを有する1a面と充填用基材11との間に樹脂材料5を充填し、その後、充填用基材11とモールド1を引き離すものであり、図示例では、充填機構71として充填用基材保持装置55が機能する。すなわち、図9および図11に示されるように、駆動アーム75がモールド保持装置58を充填用基材保持装置55Bの下方に位置させたときに、充填用基材保持装置55Bは、図示しない駆動装置によりZ軸方向(図9および図11参照)に降下し、所定の間隙を設けるようにモールド1に接近する。これにより、モールド1に供給された樹脂材料は、モールド1の面1aと充填用基材11の面11aとの間に充填される(図11参照)。その後、充填用基材保持装置55Bは、図示しない駆動装置によりZ軸方向(図9および図11参照)に上昇し、充填用基材11はモールド1から引き離され、樹脂材料5はモールド1に残る。尚、駆動アーム75をその軸方向を維持したまま、Z軸方向(図9および図11参照)に上下移動可能とし、保持したモールド保持装置85を充填用基材保持装置55方向に上昇させて、モールド1を充填用基材11の面11aに接近させてもよい。
Further, the
また、インプリント装置51は、位置決め機構81を有している。この位置決め機構81は、モールド保持装置58に保持され樹脂材料5が充填されているモールド1を、基板保持装置52に保持されたインプリント用の基板7の所望のインプリント部位に位置させるものである。図示例では、位置決め機構81として基板保持装置52が機能する。すなわち、図8および図12に示されるように、駆動アーム75がモールド保持装置58を基板保持装置52の下方であり、かつ、後述する転写機構91の上方に位置させたときに、基板保持装置52は、図示しない駆動装置により、基板7を保持する保持部材53の面内の直交する2軸方向(図7に示すX軸方向とY軸方向)に移動し、モールド1に対してインプリント用の基板7の所望のインプリント部位を位置させることができる。モールド1と基板7との位置決めは、モールド1(後述する転写機構91)のXY座標位置に対する基板保持装置52のインプリント部位毎のXY座標位置との整合を用いる方法、モールド1の位置合わせマークと基板7のインプリント部位毎の位置合わせマークとを合わせる方法等により行うことができる。
In addition, the
さらに、インプリント装置51は、転写機構91を有している。この転写機構91は、モールド保持装置58と基板保持装置52とを離接可能とするものである。図示例では、転写機構91として昇降装置92が機能し、昇降装置92は、駆動装置93により昇降部材94をZ軸方向(図8および図12参照)に昇降可能としたものである。すなわち、上述の位置決め機構81によりモールド1をインプリント用の基板7の所望のインプリント部位に位置させた後、昇降装置92の昇降部材94が上昇し、その先端面94aは駆動アーム75の貫通開口部76に挿入され、その後、駆動アーム75に着脱可能に配置されているモールド保持装置58の底面に当接する。昇降装置92の昇降部材94は、さらに上昇し、これにより、モールド保持装置58は駆動アーム75から離間して基板保持装置52に接近する。そして、モールド保持装置58に保持されているモールド1に充填された樹脂材料5がインプリント用の基板7に接触する状態で、昇降装置92は昇降部材94を停止する。モールド保持装置58が昇降部材94の先端面94a上で位置ズレを生じないように、例えば、モールド保持装置58の底面と昇降部材94の先端面94aには、着脱可能なように凹部と凸部、あるいは、チャック機構等が設けられていてもよい。
このようにして樹脂材料5がインプリント用の基板7に接触した状態で、樹脂材料5を硬化させる。その後、昇降装置92の昇降部材94を降下させ、硬化した樹脂材料5からモールド1を引き離し、さらに昇降部材94を降下させてモールド保持装置58を駆動アーム75の所定位置に配置し、駆動アーム75の貫通開口部76から昇降部材94を引き出すことにより、インプリント用の基板7への転写が終了する。
Further, the
In this way, the
このようなインプリント装置51では、本発明のインプリント方法を実施するためのモールド、インプリント用の基板、充填用基材を使用(樹脂材料5の接触角がθmであるモールドと、この接触角θmに対してθm<θjとの関係が成立する樹脂材料5の接触角θjを具備する充填用基材を、それぞれモールド保持部58と充填用基材保持部55に保持し、モールドに対する樹脂材料5の接触角θmに対してθk<θmの関係が成立する樹脂材料5の接触角θkを具備するインプリント用の基板を基板保持部52に保持)することにより、高い機械精度を要求されることなく高精細なインプリント転写を安定して行うことができる。また、基板保持装置52の三方に配置された3個の充填用基材保持装置55A,55B,55Cに対応した供給機構61および充填機構71を、例えば、55A→55B→55Cの順に時間差を設けて循環作動させることにより、基板7へのインプリント転写を高い効率で行うことができる。
In such an
本発明のインプリント装置51では、図4で説明した本発明のインプリント方法を実施するための充填用基材21を使用することもできる。図13は、このようなインプリント装置の充填用基材保持装置55を説明するための図であり、図11に対応したものである。この場合、充填用基材保持装置55を構成する保持部材56は、充填用基材21が有する供給用口部22に接続可能な供給流路57aを備えたものであり、この供給流路57aには移送パイプ57bを介して樹脂材料の供給装置(図示せず)が接続されている。
そして、このようなインプリント装置では、充填用基材保持装置55が充填機構71として機能するとともに供給機構61としても機能する。すなわち、図13に示されるように、駆動アーム75がモールド保持装置58を充填用基材保持装置55(55B)の下方に位置させたときに、充填用基材保持装置55Bは、図示しない駆動装置によりZ軸方向に降下し、所定の間隙を設けるようにモールド1に接近する。次いで、図示しない供給装置から移送パイプ57b、供給流路57a、および、充填用基材21の供給用口部22を介して樹脂が供給され、供給された樹脂材料は、モールド1の面1aと充填用基材21の面21aとの間に充填される。その後、充填用基材保持装置55(55B)は、図示しない駆動装置によりZ軸方向に上昇し、充填用基材21はモールド1から引き離され、樹脂材料5はモールド1に残る。尚、駆動アーム75をその軸方向を維持したまま、Z軸方向に上下移動可能とし、駆動アーム75に保持したモールド保持装置85を充填用基材保持装置55(55B)方向に上昇させて、モールド1を充填用基材21の面21aに接近させてもよい。
In the
In such an imprint apparatus, the filling
上述のインプリント装置の実施形態は例示であり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、基板保持装置52に対する充填用基材保持装置の配設位置、配設数は図示例に限定されるものではない。
また、基板保持装置52を固定とし、駆動アーム75と昇降装置92をXY方向に移動可能とすることにより、駆動アーム75と昇降装置92が位置決め機構81として機能するようにしてもよい。また、インプリント用の基板へのインプリントが、1枚の基板に1回のインプリントである場合には、予め基板保持装置52と駆動アーム75および昇降装置92との位置を設定しておき、位置決め機構81を備えないものであってもよい。
The above-described embodiments of the imprint apparatus are examples, and the present invention is not limited to these embodiments. For example, the arrangement position and the number of arrangement of the filling base material holding device with respect to the
Further, the
次に、より具体的な実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
[実施例1]
まず、厚み6.35mmの石英ガラスを用いてモールドを作製した。このモールドは、大きさが25mm×25mmであり、深さ100nm、ライン/スペースが50nm/50nmの凹凸構造のパターンを備えるものであった。
次に、モールドの凹凸構造のパターンを備える面に離型剤(関東化学(株)製 HMDS)を塗布して、離型剤層を形成した。このように離型剤層を形成したモールドに対する後述の樹脂材料の接触角θmは60°であった。尚、接触角の測定は、温度25℃、湿度30%、大気圧下でマイクロシリンジから対象物に樹脂材料を滴下して20秒後に接触角測定器(協和界面科学(株)製 CA−Z型)を用いて測定した。
Next, the present invention will be described in more detail by showing more specific examples.
[Example 1]
First, a mold was produced using quartz glass having a thickness of 6.35 mm. This mold had a concavo-convex structure pattern having a size of 25 mm × 25 mm, a depth of 100 nm, and a line / space of 50 nm / 50 nm.
Next, a mold release agent (HMDS manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was applied to the surface having the pattern of the concavo-convex structure of the mold to form a mold release agent layer. The contact angle θm of the resin material described later with respect to the mold having the release agent layer thus formed was 60 °. The contact angle was measured by dropping the resin material from the microsyringe onto the object at a temperature of 25 ° C., a humidity of 30% and atmospheric pressure, and 20 seconds later, contact angle measuring instrument (CA-Z manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) Type).
(供給工程)
上記のように作製したモールドの凹凸構造のパターンを備える面に、1滴の滴下量が5pLとなるように下記組成の光硬化性の樹脂材料を500列×500列(計250000箇所)に50μmピッチで滴下した。この樹脂材料の滴下はインクジェット装置を用いて行った。
(光硬化性樹脂材料の組成)
・イソボルニルアクリレート … 38重量%
・エチレングリコールジアクリレート … 20重量%
・ブチルアクリレート … 38重量%
・2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン
… 2重量%
・2−ペルフルオロデシルエチルアクリレート … 1重量%
・メチルペルフルオロオクタノレート … 1重量%
(Supply process)
A photocurable resin material having the following composition is 50 μm in 500 rows × 500 rows (250,000 places in total) so that the drop amount of one drop is 5 pL on the surface of the mold having the concavo-convex structure pattern prepared as described above. It was dripped at a pitch. The resin material was dropped using an ink jet apparatus.
(Composition of photocurable resin material)
・ Isobornyl acrylate: 38% by weight
・ Ethylene glycol diacrylate: 20% by weight
・ Butyl acrylate: 38% by weight
2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one
... 2% by weight
・ 2-Perfluorodecylethyl acrylate: 1% by weight
・ Methyl perfluorooctanolate: 1% by weight
(充填工程)
充填用基材として、厚み1mmの石英板を準備し、一方の面に離型剤(ダイキン工業(株)製 オプツールDSX)を塗布して、離型剤層を形成した。この充填用基材の離型剤層を有する面に対する樹脂材料の接触角θjを上記と同様に測定した結果、100°であり、上記の接触角θmよりも30°以上大きいものであった。
上記のように樹脂材料を供給したモールドに、充填用基材の離型剤層を形成した面を接近させた。ここでは、モールドの非凹凸構造領域(凹凸構造が形成されていない部位)での充填用基材との間隙を0.05μmとした。
(Filling process)
A quartz plate having a thickness of 1 mm was prepared as a base material for filling, and a release agent (Optool DSX manufactured by Daikin Industries, Ltd.) was applied to one surface to form a release agent layer. As a result of measuring the contact angle θj of the resin material with respect to the surface having the release agent layer of the filling base material in the same manner as described above, it was 100 ° and was 30 ° or more larger than the contact angle θm.
The surface on which the release agent layer of the base material for filling was formed was brought close to the mold supplied with the resin material as described above. Here, the gap with the base material for filling in the non-relief structure region of the mold (the part where the uneven structure is not formed) was set to 0.05 μm.
(離間工程)
次いで、その後、充填用基材とモールドを引き離し、モールド側に樹脂材料を残した。
(Separation process)
Subsequently, the base material for filling and the mold were separated, and the resin material was left on the mold side.
(押し当て工程)
インプリント用の基板として、厚み0.8mmのシリコン基板を準備した。この基板に対する樹脂材料の接触角θkを上記と同様に測定した結果、20°であり、上記の接触角θmよりも30°以上小さいものであった。
上記のインプリント用の基板をモールドに接近させ、モールドに充填された樹脂材料に押し当てた。
(Pushing process)
A silicon substrate having a thickness of 0.8 mm was prepared as an imprint substrate. As a result of measuring the contact angle θk of the resin material to the substrate in the same manner as described above, it was 20 °, which was 30 ° or more smaller than the contact angle θm.
The imprint substrate was brought close to the mold and pressed against the resin material filled in the mold.
(離型工程)
モールドに充填された樹脂材料と基板を上記のように接触させた状態で、インプリント装置の照明光学系から平行光(ピーク波長が365nmの紫外線)をモールド側に100mJ/cm2の条件で照射した。これにより、光硬化性の樹脂材料を硬化させて樹脂層とした。その後、硬化した樹脂層からモールドを引き離してインプリント転写を完了した。
(Release process)
In the state where the resin material filled in the mold and the substrate are in contact as described above, the illumination optical system of the imprint apparatus irradiates parallel light (ultraviolet light having a peak wavelength of 365 nm) on the mold side under the condition of 100 mJ / cm 2. did. As a result, the photocurable resin material was cured to form a resin layer. Thereafter, the mold was pulled away from the cured resin layer to complete imprint transfer.
このようにして形成されたサンプルについて、欠陥率を下記のように測定し、その結果を下記の表1に示した。
(欠陥率の測定)
形成されたパターン領域内を光学顕微鏡で5箇所観察し、一つの観察箇所(1.0mm×1.0mm)内で、樹脂層の剥がれや、パターン欠損が確認できた面積の割合を測定した。したがって、この欠陥率が大きい程、欠陥が多いことを意味し、本発明では、欠陥率が0.1未満を実用レベルと判定する。
About the sample formed in this way, the defect rate was measured as follows, and the results are shown in Table 1 below.
(Defect rate measurement)
The formed pattern region was observed at five locations with an optical microscope, and the ratio of the area where the peeling of the resin layer or the pattern defect could be confirmed was measured within one observation location (1.0 mm × 1.0 mm). Therefore, it means that there are many defects, so that this defect rate is large, and in this invention, it determines with a defect rate being less than 0.1 as a practical use level.
[実施例2]
離型剤(関東化学(株)製 HMDS)を希釈し塗布して、モールドに対する樹脂材料の接触角θmを40°とし、また、離型剤(関東化学(株)製 HMDS)を塗布して、充填用基材に対する樹脂材料の接触角θjを60°とした他は、実施例1と同様にして、インプリント転写を行った。
このようにして形成されたサンプルについて、実施例1と同様に欠陥率を測定し、その結果を下記の表1に示した。
[Example 2]
The mold release agent (HMDS manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) is diluted and applied, and the contact angle θm of the resin material to the mold is set to 40 °, and the mold release agent (HMDS manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) is applied. Imprint transfer was performed in the same manner as in Example 1 except that the contact angle θj of the resin material with respect to the filling substrate was set to 60 °.
For the sample thus formed, the defect rate was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1 below.
[実施例3]
離型剤(関東化学(株)製 HMDS)を希釈し塗布した後、SPM洗浄を実施して、モールドに対する樹脂材料の接触角θmを30°とし、また、離型剤(関東化学(株)製 HMDS)を希釈し塗布して、充填用基材に対する樹脂材料の接触角θjを40°とした他は、実施例1と同様にして、インプリント転写を行った。
このようにして形成されたサンプルについて、実施例1と同様に欠陥率を測定し、その結果を下記の表1に示した。
[Example 3]
After diluting and applying a release agent (HMDS manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.), SPM cleaning was performed to set the contact angle θm of the resin material to the mold to 30 °. Also, the release agent (Kanto Chemical Co., Ltd.) Imprint transfer was carried out in the same manner as in Example 1 except that HMDS manufactured and manufactured and the contact angle θj of the resin material with respect to the filling substrate was 40 °.
For the sample thus formed, the defect rate was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1 below.
[比較例1]
実施例1と同様にモールドに樹脂材料を供給した後、実施例1の充填工程と離間工程を行わず、実施例1の押し当て工程と離型工程を行って、インプリント転写を完了した。
このようにして形成されたサンプルについて、実施例1と同様に欠陥率を測定し、その結果を下記の表1に示した。
[Comparative Example 1]
After supplying the resin material to the mold in the same manner as in Example 1, the imprint transfer was completed by performing the pressing process and the releasing process in Example 1 without performing the filling process and the separating process in Example 1.
For the sample thus formed, the defect rate was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1 below.
[比較例2]
充填用基材に離型剤層を形成せず、樹脂材料の接触角θjが30°である充填用基材を使用した他は、実施例1と同様にして、インプリント転写を行った。
このようにして形成されたサンプルについて、実施例1と同様に欠陥率を測定し、その結果を下記の表1に示した。
[Comparative Example 2]
Imprint transfer was carried out in the same manner as in Example 1 except that the release agent layer was not formed on the filling substrate and the filling substrate having a resin material contact angle θj of 30 ° was used.
For the sample thus formed, the defect rate was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1 below.
[比較例3]
モールドに離型剤層を形成せず、樹脂材料の接触角θmが15°であるモールドを使用した他は、実施例1と同様にして、インプリント転写を行った。
このようにして形成されたサンプルについて、実施例1と同様に欠陥率を測定し、その結果を下記の表1に示した。
Imprint transfer was performed in the same manner as in Example 1 except that a mold release agent layer was not formed on the mold and a mold having a resin material contact angle θm of 15 ° was used.
For the sample thus formed, the defect rate was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1 below.
表1に示されるように、実施例1〜3におけるインプリント方法では、欠陥率が低く、良好なインプリント転写が行われたことが確認された。
これに対して、比較例1におけるインプリント方法では、モールドへの樹脂材料の充填における空気(バブル)の入り込みが原因と思われる欠陥がみられ、実用レベルを満足していないことが確認された。
また、比較例2におけるインプリント方法では、充填工程後の離間工程において、樹脂材料の一部が充填用基材に取られることが原因と思われる欠陥がみられ、実用レベルを満足していないことが確認された。
また、比較例3におけるインプリント方法では、離型工程において、樹脂層の一部がモールドに取られることが原因と思われる欠陥がみられ、実用レベルを満足していないことが確認された。
As shown in Table 1, it was confirmed that in the imprint methods in Examples 1 to 3, the defect rate was low and good imprint transfer was performed.
On the other hand, in the imprint method in Comparative Example 1, defects that seem to be caused by the entry of air (bubbles) in filling the resin material into the mold were observed, and it was confirmed that the practical level was not satisfied. .
Moreover, in the imprint method in the comparative example 2, in the separation step after the filling step, a defect that seems to be caused by a part of the resin material being taken on the filling base material is seen, and the practical level is not satisfied. It was confirmed.
Further, in the imprint method in Comparative Example 3, it was confirmed that in the mold release process, defects that seem to be caused by part of the resin layer being taken by the mold were observed, and the practical level was not satisfied.
ナノインプリント技術を用いた微細加工に利用可能である。 It can be used for microfabrication using nanoimprint technology.
1…モールド
2…凹部
5…樹脂材料
7…インプリント用の基板
11,21…充填用基材
22…供給孔
13,23…吸引孔
14,24…溝部
51…インプリント装置
52…モールド保持装置
55…充填用基材保持装置
58…基板保持装置
61…供給機構
71…充填機構
81…位置決め機構
91…転写機構
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記モールドの凹凸構造領域を有する面と前記充填用基材との間に前記樹脂材料を充填する充填工程と、
前記樹脂材料を未硬化状態あるいは不完全な硬化状態として前記充填用基材と前記モールドを引き離して、前記モールド側に前記樹脂材料を残す離間工程と、
インプリント用の基板と前記樹脂材料とを接触させる押し当て工程と、
前記樹脂材料から前記モールドを引き離す離型工程と、を有し、
前記モールドに対する前記樹脂材料の接触角θmと、前記充填用基材に対する前記樹脂材料の接触角θjと、前記インプリント用の基板に対する前記樹脂材料の接触角θkとの間に、θk<θm<θjの関係が成立することを特徴とするインプリント方法。 A supply step of supplying a resin material to at least one of the surface having the concavo-convex structure region of the mold and the base material for filling;
A filling step of filling the resin material between the surface having the concavo-convex structure region of the mold and the base material for filling;
A separation step in which the resin material is uncured or incompletely cured, and the filling base and the mold are separated to leave the resin material on the mold side;
A pressing step of bringing the substrate for imprinting into contact with the resin material;
A mold release step of separating the mold from the resin material,
Between the contact angle θm of the resin material to the mold, the contact angle θj of the resin material to the filling base material, and the contact angle θk of the resin material to the imprint substrate, θk <θm < An imprint method characterized in that the relationship θj is established.
前記モールド保持装置に保持されたモールドの凹凸構造領域を有する面と、前記充填用基材保持装置に保持された充填用基材との少なくとも一方に樹脂材料を供給するための供給機構と、
前記モールドの凹凸構造領域を有する面と前記充填用基材との間に前記樹脂材料を充填し、前記樹脂材料が未硬化状態あるいは不完全な硬化状態であるときに前記充填用基材と前記モールドを引き離すための充填機構と、を備えることを特徴とするインプリント装置。 A mold holding device for holding a mold, a substrate holding device for holding a substrate for imprinting, and a filling substrate holding device for holding a filling substrate. wood holding device Ri disjunction can der against mold held a filling base material held in the mold holding apparatus,
A supply mechanism for supplying a resin material to at least one of the surface having the concavo-convex structure region of the mold held by the mold holding device and the filling base material held by the filling base material holding device;
The resin material is filled between the surface having the concavo-convex structure region of the mold and the filling base material, and the filling base material and the filling material when the resin material is in an uncured state or an incompletely cured state imprint apparatus according to claim Rukoto and a charging mechanism for separating the mold.
前記モールド保持装置と前記基板保持装置とを離接可能とする転写機構と、を備えることを特徴とする請求項9に記載のインプリント装置。 A positioning mechanism to position the mold resin material held in the mold holding apparatus is filled, to a desired imprint portion of the substrate for imprinting held by the substrate holding apparatus,
The imprint apparatus according to claim 9, further comprising: a transfer mechanism that allows the mold holding apparatus and the substrate holding apparatus to be separated from each other.
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