JP2008193035A - Fine shape transfer method and fine shape transfer device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、所望の微細形状を基板上に転写する微細形状転写方法、およびその転写方法を実現する微細形状転写装置に関する。 The present invention relates to a fine shape transfer method for transferring a desired fine shape onto a substrate, and a fine shape transfer apparatus for realizing the transfer method.
電子デバイス,光学デバイスなどの製造プロセスにおいて、被加工物の表面に所定の形状を形成する方法として、フォトリソグラフィ技術あるいはエッチング技術を用いたパターニング方法が現在一般的に用いられている。これらの技術は、基板上に形成した感光性のレジストを、部分的に露光した後、現像して所定のパターンを形成し、このパターニングされたレジストをマスクにして、イオンミリングあるいはリアクティブイオンエッチングなどの真空技術を用いたエッチング処理を施すことによって、所定の形状を加工するものである。 In a manufacturing process for electronic devices, optical devices, and the like, a patterning method using a photolithography technique or an etching technique is generally used as a method for forming a predetermined shape on the surface of a workpiece. In these technologies, a photosensitive resist formed on a substrate is partially exposed and then developed to form a predetermined pattern. Using this patterned resist as a mask, ion milling or reactive ion etching is performed. A predetermined shape is processed by performing an etching process using a vacuum technique.
しかしながら、近年の電子機器の低価格化に伴い、プロセスのコストダウンの要請が強く、高価な露光装置・エッチング装置を用いた前記パターニング方法は、コストダウンにおいて最も大きな障害になっており、簡便で低コストなパターニング方法が求められている。 However, with the recent price reduction of electronic devices, there is a strong demand for cost reduction of the process, and the patterning method using an expensive exposure apparatus / etching apparatus is the biggest obstacle in cost reduction, and is simple. There is a need for a low-cost patterning method.
その1つの方法として、近年、インプリントと呼ばれる、成形技術を応用したパターンを転写する手法の開発が盛んに行われている。 As one of the methods, in recent years, a technique called imprint, which transfers a pattern applying a molding technique, has been actively developed.
この方法は、所定のパターン形状の凹凸を形成したモールド(型部材)を、被加工物に密着させて加圧することにより、モールドの形状を転写する方法であり、代表的な方法には、レジストを用いる「レジストインプリント法」と、レジストを用いない「直接インプリント法」がある。 This method is a method of transferring the shape of a mold by pressing a mold (mold member) in which irregularities having a predetermined pattern shape are brought into close contact with a work piece. There are a “resist imprint method” using “a” and a “direct imprint method” not using a resist.
このうち「レジストインプリント法」は、レジストが塗布された基板を用い、モールドをレジストにプレスすることにより、モールドの形状をレジストに転写する方法である。この方法によれば、コスト高の主要因の一つであり、また半導体製造工程の一つであるフォトリソグラフィ工程における露光および現像工程を省略できるため、微細なパターニングを必要とするデバイスを、低コストで製造することができる(例えば特許文献1参照)。ただし、パターニングされたレジストをマスクとして用い、エッチング装置を使用して下地をさらにエッチングすることが必要になる。 Among these, the “resist imprint method” is a method of transferring the shape of the mold to the resist by pressing the mold onto the resist using a substrate coated with the resist. According to this method, one of the main causes of high cost and the exposure and development steps in the photolithography process, which is one of the semiconductor manufacturing processes, can be omitted, so that a device requiring fine patterning can be reduced. It can be manufactured at a cost (see, for example, Patent Document 1). However, it is necessary to further etch the base using an etching apparatus using the patterned resist as a mask.
一方、「直接インプリント法」は、レジストを用いず、ガラスなどの基板にモールドの表面形状を直接転写する方法である。特許文献2には、表面に微細な加工溝が形成された成形用金型をガラス基板にプレスすることにより、マイクロオーダーからナノオーダーまでの溝を基板の表面に直接形成する方法が開示されている。
On the other hand, the “direct imprint method” is a method for directly transferring the surface shape of a mold to a substrate such as glass without using a resist.
直接インプリント法によれば、露光・現像工程のみならず、エッチング工程も省略することができるため、露光・現像工程のみ省略し得る前記レジストインプリント法よりもコスト低減効果が大きいと考えられる。 According to the direct imprint method, not only the exposure / development process but also the etching process can be omitted. Therefore, it is considered that the cost reduction effect is greater than the resist imprint method in which only the exposure / development process can be omitted.
また、インプリント法以外の安価な形状の加工方法として、カーボン基板を選択的な酸化反応によって基板をエッチングすることにより、高価なエッチング装置を用いずに、微細な凹凸加工を施す方法が開示されている(例えば特許文献3参照)。 Further, as a method for processing an inexpensive shape other than the imprint method, a method is disclosed in which a substrate is etched by a selective oxidation reaction on a carbon substrate, thereby performing fine uneven processing without using an expensive etching apparatus. (For example, refer to Patent Document 3).
前記特許文献3には、酸化性の雰囲気下に、あらかじめ耐酸化性のマスクを形成したカーボン基板を置き、400〜700℃程度に加熱することにより、マスクで被覆していない部分を選択的に酸化・エッチングすることによって、安価に所望の形状を形成するという手法が開示されており、また、従来の機械加工に比べ、安定した加工が可能になると記載されている。
In
さらに、本発明者らが提案した方法および装置として、酸素雰囲気中で炭素原子からなる微細な凹凸加工を施したモールドを押し付け、基板にレーザ光を照射することにより、凹部と基板の表面で構成される空間に含まれる酸素によって、基板の表面を選択的に燃焼させ、前記モールドに形成された前記所定の形状を転写する方法がある(特許文献4参照)。
しかしながら、前記従来のインプリント法は、例えば特許文献1に開示されている通り、モールドの表面に一定の処理を施すことで離型性は改善されているものの、長期間に渡って離型性を確保することは困難であって、例えば、数百から数千ショットごとに再処理が必要となる。
However, in the conventional imprint method, as disclosed in, for example,
また、インプリント法では、被加工物との離型不良が発生した場合、モールドに微細な被加工物が付着したり、大きなプレス力で加工を行うため、破損などでモールドのパターンに欠陥が生じやすく、パターン不良が起きやすいといった問題があった。 In addition, in the imprint method, when a mold release failure occurs with a work piece, a fine work piece adheres to the mold or processing is performed with a large pressing force. There was a problem that it was likely to occur and pattern defects were likely to occur.
さらに、インプリント法は、一般に、レジストやガラスをガラス転移点以上に加熱する(レジストの場合は100〜200℃程度、ガラスの場合は500〜700℃程度)必要があり、スループットを上げることが困難であった。 Furthermore, the imprint method generally requires heating the resist or glass to the glass transition point or higher (about 100 to 200 ° C. in the case of resist, about 500 to 700 ° C. in the case of glass), which can increase the throughput. It was difficult.
また、前記カーボンを酸化により選択的にエッチングする方法は、400〜700℃の高温に加熱することが必要とされ、加熱や冷却に時間を要するため、インプリント法と同じく、スループットを上げることが困難であった。また、エッチングの際にマスクとして用いる耐酸化皮膜に関して、その形成工程やエッチング後の除去工程が必要なため、工程が複雑であった。 In addition, the method of selectively etching carbon by oxidation requires heating to a high temperature of 400 to 700 ° C., and it takes time for heating and cooling. It was difficult. In addition, the oxidation-resistant film used as a mask during etching requires a formation process and a removal process after etching, and thus the process is complicated.
さらに、モールドを押し付けレーザ照射することにより、モールド形状を転写する方法は酸素雰囲気で行われ、被加工材料がカーボン材料に限定されていた。さらに、レーザ光照射後、酸素によって昇華したカーボン材料は、モールドの微細な凹部に付着し、付着したカーボン膜が、次の加工のためのレーザ強度を妨げることになり、連続的な微細なパターン転写は不可能であった。 Furthermore, the method of transferring the mold shape by pressing the mold and irradiating with the laser is performed in an oxygen atmosphere, and the material to be processed is limited to the carbon material. Furthermore, after the laser light irradiation, the carbon material sublimated with oxygen adheres to the minute recesses of the mold, and the adhered carbon film hinders the laser intensity for the next processing, and the continuous fine pattern. Transcription was impossible.
本発明は、前記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高スループットで高連続処理性を有し、さらには、離型性が極めて良好であって、モールドの破損が生じにくく、低コストで加工が可能な微細形状転写方法および微細形状転写装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and its purpose is to have a high throughput and a high continuous processability, and furthermore, a releasability is extremely good, and the mold is not damaged. An object of the present invention is to provide a fine shape transfer method and a fine shape transfer apparatus that are unlikely to occur and can be processed at low cost.
本発明に係る微細形状転写方法は、所定の凹凸パターン形状が形成された型部材の凸部と、加工対象膜を有する基板とを密着させる工程と、前記基板側または前記型部材側からレーザ光を照射し、前記型部材の凹部における前記加工対象膜を昇華させて除去する工程と、前記型部材を前記基板から離す工程とを含む方法である。 The fine shape transfer method according to the present invention includes a step of bringing a convex portion of a mold member having a predetermined uneven pattern shape into contact with a substrate having a film to be processed, and a laser beam from the substrate side or the mold member side. , And sublimating and removing the film to be processed in the recess of the mold member, and separating the mold member from the substrate.
さらに、前記型部材を前記基板から離す前記工程を実行した後、前記型部材を加工領域外に移動させる工程と、前記型部材にレーザ光を照射させクリーニングする工程とを含む微細形状転写方法である。 Furthermore, after executing the step of separating the mold member from the substrate, a fine shape transfer method including a step of moving the mold member out of a processing region and a step of irradiating the mold member with a laser beam to clean it. is there.
好ましい実施形態として、前記加工対象膜が金属薄膜であること、また、前記加工対象膜の膜厚が5nm以上1000nm以下であることが望ましい。 As a preferred embodiment, the film to be processed is a metal thin film, and the film thickness of the film to be processed is preferably 5 nm to 1000 nm.
また、前記型部材の前記パターン寸法が5nm以上100μm以下であることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the pattern dimension of the mold member is 5 nm or more and 100 μm or less.
さらに、前記レーザ光の光源として、100nm以上1100nm未満の短パルスレーザまたはエキシマレーザを用いることが望ましく、また、前記レーザ光を照射する雰囲気は大気圧もしくは大気圧より低い圧力であってもよい。 Further, it is desirable to use a short pulse laser or excimer laser of 100 nm or more and less than 1100 nm as the laser light source, and the atmosphere for irradiating the laser light may be atmospheric pressure or a pressure lower than atmospheric pressure.
本発明に係る微細形状転写装置は、請求項1〜7いずれか1項記載の微細形状転写方法を実行する微細形状転写装置であって、所定の凹凸パターン形状が形成された型部材を保持する手段と、前記型部材を基板に押し付ける手段と、前記型部材にレーザ光を照射する手段と、前記型部材を移動させる手段とを備えたものである。
The fine shape transfer device according to the present invention is a fine shape transfer device that executes the fine shape transfer method according to any one of
本発明に係る微細形状転写方法によれば、型部材(モールド)の凹部では空間が存在するため、レーザ光の照射によってレーザエネルギを吸収した加工対象膜はアブレーション(昇華)され加工対象膜が除去される。一方、モールドの凸部に対向する部分は、モールドの凸部によってカバーされていることによって、加工対象膜がエネルギを受けてもアブレーションする領域(昇華する領域)が塞がれているため、アブレーションされずに除去されない。その結果、基板上にモールドの凹凸に対応したパターンを極めて短時間に形成することができる。 According to the fine shape transfer method of the present invention, since there is a space in the concave portion of the mold member (mold), the film to be processed that has absorbed the laser energy by the laser light irradiation is ablated (sublimated) and the film to be processed is removed. Is done. On the other hand, the part facing the convex part of the mold is covered with the convex part of the mold, so that the ablation area (sublimation area) is blocked even if the film to be processed receives energy. Will not be removed. As a result, a pattern corresponding to the unevenness of the mold can be formed on the substrate in a very short time.
さらに、モールドをパターン転写に関係ない部分まで移動させた後、モールドにレーザ光を照射させ、モールドの凹部に付着したアブレーション時に除去された膜を除去するクリーニング工程を導入することにより、長期間メンテナンスしなくてもモールドを使用することが可能になる。 In addition, after moving the mold to a part not related to pattern transfer, the mold is irradiated with laser light, and a cleaning process is introduced to remove the film removed during ablation adhering to the concave portion of the mold. Even if it does not do, it becomes possible to use a mold.
また、本発明に係る微細形状転写装置によれば、加工原理上、プレス力が不要になるため、従来のインプリント装置と比べて、大掛かりな圧力発生装置が不要で、かつ大きな加重に耐える構造も必要ないため、装置の構成を簡略化でき、装置の低価格化を実現することができる。 In addition, according to the fine shape transfer device according to the present invention, a pressing force is not required on the processing principle, so that a large pressure generator is unnecessary and a structure capable of withstanding a large load compared to a conventional imprint device. Therefore, the configuration of the apparatus can be simplified, and the price of the apparatus can be reduced.
従来のインプリント法を用いてパターニングを行う技術では、背景技術および発明が解決しようとする課題にて説明したように、塑性変形を伴うプロセスを含むため、離型不良を起こしやすい。その結果、離型性を確保するため、モールド表面に離型を促す処理を施す必要がある。また、加熱手段によって基板を所定温度(ガラス転移点から軟化点程度の温度)に加熱する必要があるため、スループットを上げることが困難であって、製造コストの大幅な削減を実現するのは難しい。また、従来の酸化によるパターニング法においても、400〜700℃の高温下でのプロセスのため、同じくスループットを上げるのは困難である。 As described in the background art and the problem to be solved by the invention, the conventional technique for performing patterning using the imprint method includes a process accompanied by plastic deformation, and is likely to cause a mold release failure. As a result, in order to ensure releasability, it is necessary to perform a process for urging the mold surface. Further, since it is necessary to heat the substrate to a predetermined temperature (temperature from the glass transition point to the softening point) by the heating means, it is difficult to increase the throughput and it is difficult to realize a significant reduction in manufacturing cost. . Further, in the conventional patterning method by oxidation, it is difficult to increase the throughput because of the process at a high temperature of 400 to 700 ° C.
そこで、本発明者は鋭意研究・実験を行った結果、パターンの転写対象である基板の表面にレーザ光を照射してアブレーションすることにより、微細なパターンの転写を高いスループットで実現できること、および極めて良好な離型性を示すことなどを見出し、本発明を想到するに至ったのである。 Therefore, as a result of intensive studies and experiments, the present inventor has realized that it is possible to realize transfer of a fine pattern at a high throughput by irradiating the surface of the substrate, which is a pattern transfer target, with laser light and ablating. The inventors have found that it exhibits good releasability, and have come up with the present invention.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(a)〜(g)は本発明に係る微細形状転写方法の実施形態を説明する断面図であって、図1(a)〜(d)は本実施形態における転写方法を模式的に示す工程図、図1(e)〜(g)は本実施形態におけるモールドクリーニングを模式的に示す工程図である。図2は本発明に係る微細形状転写装置の実施形態を説明するための装置構造を模式的に示す平面図である。 1A to 1G are cross-sectional views for explaining an embodiment of a fine shape transfer method according to the present invention, and FIGS. 1A to 1D schematically show the transfer method in the embodiment. FIGS. 1E to 1G are process diagrams schematically showing mold cleaning in the present embodiment. FIG. 2 is a plan view schematically showing an apparatus structure for explaining an embodiment of the fine shape transfer apparatus according to the present invention.
本実施形態では、所望の凹凸パターンが形成された表面を有するモールド1を用いて、その形状を加工対象膜へ転写する。また、本実施形態では、モールド1を透過するようにレーザ光4を加工材料表面に照射するため、モールド1の材質としては、レーザ光4に対する透過率ができるだけ大きいことが好ましい。このような要件を満足するモールド1の材料としては、例えば、サファイアや石英などが好ましい。
In this embodiment, the
まず、図1(a)に示すように、基板3上に形成した加工対象膜2の表面にモールド1を接触させ、基板3の表面に圧力を印加する。本実施形態に用いられる基板3は、レーザ光4の照射によって加工されないように、レーザ光4の透過率ができるだけ大きい材料がよい。
First, as shown in FIG. 1A, the
一方、加工対象膜2は、表面が効率よくレーザ光4のエネルギを吸収するように、照射するレーザ光4に対する加工対象膜2の光吸収係数ができるだけ大きいことが必要である。加工対象膜2の厚みは、レーザ光4により効率よくアブレーションされるために、5nm以上1000nm以下であることが望ましい。
On the other hand, the
図1(a)中の矢印は、その圧力の方向を示している。なお、この圧力は、インプリント法のように基板3を塑性変形させる目的ではなく、モールド1の凸部1bを加工対象膜2に密着させるためであり、例えば0.1〜1MPaの範囲で設定される。
The arrow in Fig.1 (a) has shown the direction of the pressure. This pressure is not for the purpose of plastically deforming the
次に、図1(b)に示すように、モールド1を接触させた状態で加工対象膜2の表面にレーザ光4を照射し、加工対象膜2にエネルギを与える。本実施形態で用いるレーザ光源は、熱による加工ではなく、レーザ光4のエネルギで短時間に加工対象膜2を加工するため、照射時間の短い単パルスレーザが望ましい。レーザ光4の波長は、加工対象膜2の吸収係数と加工を行わない基板材料と透過率とで決定するが、100nm以上1100nm未満の短パルスレーザを用いることが望ましい。このような要件を満足するレーザ光源として、例えばエキシマレーザやYAGレーザなどを使用することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 1B, the surface of the
前記のようにエネルギを与えられた加工対象膜2の表面において、モールド1の凹部1aでは、加工対象膜2がアブレーションされ、ガス化が生じて凹部1aの空間に飛び散る。このとき、大気圧より低い圧力の雰囲気下でレーザ光4を照射することにより、さらに加工対象膜2は低エネルギでアブレーションされて除去しやすい。一方、対向する凸部1bにおける加工対象膜2と密着した部分では、加工対象膜2は昇華してガス化する空間部がないため、加工対象膜2はアブレーションされずに残る。
As described above, on the surface of the
図1(b)のようにモールド1を介してレーザ光4を照射する場合、モールド1はレーザ光4を透過する材料で構成するのが望ましい。好ましくは、レーザ光4の波長において、透過率が80%以上を持つ材料とする。レーザ光4の強度および照射時間は、加工対象膜2がアブレーションする時間とする。また、基板3の材質によっては、基板3側からレーザ光4を照射することも考えられる。
When irradiating the laser beam 4 through the
前記レーザ光4の照射により、図1(c)に示すように、モールド1の凹部1aに対応した加工対象膜2aは除去され、除去された加工対象材料の残骸物5はモールド1の凹部1aに一部が堆積する。一方、モールド1の凸部1bに対応した加工対象膜2bは残る。このため、所定のモールドパターンを加工対象膜2に転写することができる。
As shown in FIG. 1 (c), the
図1(d)に示すように、モールド1を基板3の表面から離すことによって加工工程が完了する。
As shown in FIG. 1D, the processing step is completed by separating the
このとき、図1(c)に示すように、加工対象膜2とモールド1との間で接しているのは、基板3上に形成された凸部である加工対象膜2bとモールド1の凸部1bのみであって、かつ単一面同士の接触であるため、離型性は極めて良好となる。
At this time, as shown in FIG. 1 (c), the
本実施形態によれば、レーザ光4の照射によって基板3の表面が短時間(例えば1ミリ秒以下)でアブレーションされるため、従来の加熱手段を用いたインプリント法における加工時間よりも、極めて短時間でパターンの転写を行うことが可能になる。
According to the present embodiment, the surface of the
次に、図1(e)〜(g)にて本発明によるモールドクリーニングについて説明する。 Next, mold cleaning according to the present invention will be described with reference to FIGS.
先ず、図1(e)に示すように、加工対象膜2の残骸物5が付着したモールド1を加工に影響を与えない場所に移動する。すなわち、図2に示すように、今まで加工していた位置(図2の左側)の基板保持ステージ6から、加工に影響を与えない位置(図2の右側)に設置されたクリーニングステージ7までモールド1を移動させる。
First, as shown in FIG. 1E, the
この場合、モールド保持具8を回転させることで、モールド1を移動させてもよい。さらに、処理連続性を向上させるように、2つ以上のモールド1を交互に加工とクリーニングを実施できるようにしてもよい。
In this case, the
次に、図1(f)に示すように、加工対象膜2の残骸物5を除去するために、図1(b)と同様に、モールド1にレーザ光4を照射して加工対象膜2の残骸物5をアブレーションする。このときのレーザ照射は、既述したレーザ照射条件と同等の強度、もしくはその条件よりもレーザエネルギが高い条件にてレーザ照射を行う。これにより、加工対象膜2の残骸物5は完全に除去することが可能である。
Next, as shown in FIG. 1 (f), in order to remove the
図2における左側のモールドクリーニング場所のクリーニングステージ7には、排気機構などを備え、クリーニングで除外した加工対象膜2の残骸物5を排気することができるようにすることが望ましい。
The cleaning stage 7 at the mold cleaning place on the left side in FIG. 2 is preferably provided with an exhaust mechanism or the like so that the
最後に図1(g)において、モールド1を図2のクリーニングステージ7から基板保持ステージ6に移動させる。これを繰り返し行うことによって、パターン転写を高スループットで高連続処理を維持することができる。
Finally, in FIG. 1 (g), the
具体的には、基板3としてPET(ポリエチレンテレフタレート)を、また加工対象膜2としてクロム薄膜を使用するとき、下記条件のレーザ光4を照射すれば、モールドパターンの転写を効果的に行うことができる。
波長 : 532nm(YAGレーザの2倍高調波)
パルス幅 : 10マイクロ秒
照射回数 : 1回
パワー密度 : 0.5mJ/cm2
本実施形態によれば、加工対象膜2の表面は短時間でエネルギを吸収することができ、選択的にアブレーションされるため、モールド1の表面に形成された形状は、極めて短時間(約1ミリ秒以内)で加工対象膜2の表面に転写されることになる。従来の直接インプリント法では、基板3への転写に要する時間として、転写前後に必要な加熱と冷却を含めて、概ね5分間以上要していたことを考慮すると、本実施形態によれば生産効率が著しく上昇する。
Specifically, when PET (polyethylene terephthalate) is used as the
Wavelength: 532 nm (twice harmonic of YAG laser)
Pulse width: 10 microseconds Irradiation number: Once Power density: 0.5 mJ / cm 2
According to the present embodiment, the surface of the
なお、レーザ光源の出力が低い場合は、照射面積を狭めて、所定のパワー密度(光源の出力を照射面積で割った値)を確保した上で、モールドを基板内で移動させながら、あるいは、レーザ光のみを移動させながら、繰り返し本転写工程を行う、いわゆるステップ・アンド・リピートを行うことも可能である。 When the output of the laser light source is low, the irradiation area is narrowed and a predetermined power density (value obtained by dividing the output of the light source by the irradiation area) is secured, while the mold is moved in the substrate, or It is also possible to perform so-called step-and-repeat, in which the main transfer process is repeatedly performed while moving only the laser beam.
以下、本実施形態の具体的な実施例について説明する。 Hereinafter, specific examples of the present embodiment will be described.
まず、電子ビーム(EB)蒸着法で厚さ100nmのクロム薄膜を形成した、一辺が20mmの正方形のPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムを用意した。 First, a square PET (polyethylene terephthalate) film having a side of 20 mm on which a chromium thin film having a thickness of 100 nm was formed by an electron beam (EB) evaporation method was prepared.
次に、5μmの直線パターンを10μmピッチで形成した一辺が20mmの正方形をなす石英製のモールドを用い、下記条件に従ってクロム薄膜への転写を行った。このときのパターンの高さ(凹凸の高低差)は約3μmであった。石英モールドとPET基板(クロム薄膜を含む)をチャンバー内に設置し、ロータリーポンプにて100Paの圧力とした。 Next, transfer to a chromium thin film was performed according to the following conditions using a quartz mold in which a 5 μm linear pattern was formed at a pitch of 10 μm and a square having a side of 20 mm. At this time, the height of the pattern (the height difference of the unevenness) was about 3 μm. A quartz mold and a PET substrate (including a chromium thin film) were placed in the chamber, and a pressure of 100 Pa was set with a rotary pump.
次に、石英モールドの上面より下記条件でレーザ光の照射を行った。
圧力(押し当て力) : 0.3MPa
波長 : 532nm(YAGレーザの2倍高調波)
パルス幅 : 10マイクロ秒
照射回数 : 1回
パワー密度 : 0.5mJ/cm2
本実施例で使用したクロム薄膜は、300nmから1500nmの波長では、約40〜50%の一定の吸収率を持っている。またPETフィルムは、300nm〜1500nmの波長では約95%以上透過するため、前記波長のレーザや1064nmのYAGレーザで照射を行えば、クロム薄膜だけにエネルギを与えることができる。そのため、PETフィルムはダメージを受けずクロム薄膜だけをアブレーションすることが可能である。
Next, laser light was irradiated from the upper surface of the quartz mold under the following conditions.
Pressure (pressing force): 0.3 MPa
Wavelength: 532 nm (twice harmonic of YAG laser)
Pulse width: 10 microseconds Irradiation number: Once Power density: 0.5 mJ / cm 2
The chromium thin film used in this example has a constant absorption rate of about 40 to 50% at a wavelength of 300 nm to 1500 nm. Further, since the PET film transmits about 95% or more at a wavelength of 300 nm to 1500 nm, energy can be applied only to the chromium thin film if irradiation is performed with a laser of the above wavelength or a YAG laser of 1064 nm. Therefore, the PET film is not damaged and only the chromium thin film can be ablated.
この条件下でパターン転写工程に要した時間は1秒以下であった。本実施例によれば、石英モールドに形成された5μmの直線パターンを短時間でクロム薄膜に転写できる。また、特に力を加えることなく、石英モールドと基板と自然に分離することができた。さらに、その後、石英モールドの表面を光学顕微鏡で観察したが、異物や破損などによるパターン不良は確認されなかった。 Under this condition, the time required for the pattern transfer process was 1 second or less. According to this embodiment, a 5 μm linear pattern formed on a quartz mold can be transferred to a chromium thin film in a short time. Moreover, the quartz mold and the substrate could be naturally separated without applying any particular force. Further, after that, the surface of the quartz mold was observed with an optical microscope, but no pattern defect due to foreign matter or damage was confirmed.
次に、石英モールドを加工場所から加工に影響のないモールドクリーニング場所まで移動させる。その後、石英モールドの上部より前記条件と同等、あるいはその条件よりもレーザエネルギが高い条件でレーザ照射を行った。その結果、前記パターン転写時に石英モールドの凹部に加工材料の残骸物を完全に除去することができた。 Next, the quartz mold is moved from the processing location to a mold cleaning location that does not affect the processing. Thereafter, laser irradiation was performed from the upper part of the quartz mold under the same condition as that described above, or under a condition where the laser energy was higher than that condition. As a result, the debris of the processing material could be completely removed in the concave portion of the quartz mold during the pattern transfer.
上述したように、本実施形態による微細形状転写によれば、従来のインプリント法や炭素の酸化プロセスに比べ、加工時間を大幅に短縮することができ、すなわち、高スループットで処理が可能となる。また、上述したように処理後クリーニング工程を設けることにより、高連続処理性も有することが可能である。 As described above, according to the fine shape transfer according to the present embodiment, the processing time can be significantly reduced as compared with the conventional imprint method and the carbon oxidation process, that is, the processing can be performed with high throughput. . Further, by providing a post-treatment cleaning step as described above, it is possible to have high continuous processability.
さらに、モールドと基板との間で変形を伴わないため、転写工程の終了後においても、モールドの凹部と基板との間には空間があり、その結果、離型の不良が発生することはない。また、インプリントのようにプレスする必要がないため、モールドの破損が発生しにくく、モールドの長寿命化を実現することができる。 Furthermore, since there is no deformation between the mold and the substrate, there is a space between the concave portion of the mold and the substrate even after the completion of the transfer process, and as a result, no mold release defect occurs. . Further, since there is no need to press like in the case of imprinting, it is difficult for the mold to be damaged, and the life of the mold can be extended.
本発明に係る微細形状転写方法および装置は、微細な形状が形成される電子デバイス,光学デバイスなどの製造プロセスに適用され、特に微細加工が低コスト・高スループットにて実現することができるため、微細形状が形成されたデバイスを安価に量産でき、産業上極めて有用であるといえる。 The fine shape transfer method and apparatus according to the present invention are applied to a manufacturing process of an electronic device, an optical device, or the like in which a fine shape is formed, and in particular, fine processing can be realized at low cost and high throughput. It can be said that the device in which a fine shape is formed can be mass-produced at low cost and is extremely useful in industry.
1 モールド
1a モールドの凹部
1b モールドの凸部
2 加工対象膜
3 基板
4 レーザ光
5 加工対象膜の残骸物
6 基板保持ステージ
7 クリーニングステージ
8 モールド保持具
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記基板側または前記型部材側からレーザ光を照射し、前記型部材の凹部における前記加工対象膜を昇華させて除去する工程と、
前記型部材を前記基板から離す工程とを含むことを特徴とする微細形状転写方法。 A step of closely adhering a convex portion of a mold member on which a predetermined uneven pattern shape is formed and a substrate having a film to be processed;
Irradiating a laser beam from the substrate side or the mold member side to sublimate and remove the film to be processed in the concave portion of the mold member;
And a step of separating the mold member from the substrate.
前記型部材にレーザ光を照射させクリーニングする工程とを含むことを特徴とする請求項1記載の微細形状転写方法。 After performing the step of separating the mold member from the substrate, moving the mold member outside the processing region;
2. The fine shape transfer method according to claim 1, further comprising a step of cleaning the mold member by irradiating the mold member with laser light.
所定の凹凸パターン形状が形成された型部材を保持する手段と、
前記型部材を基板に押し付ける手段と、
前記型部材にレーザ光を照射する手段と、
前記型部材を移動させる手段とを備えたことを特徴とする微細形状転写装置。 A fine shape transfer apparatus for executing the fine shape transfer method according to claim 1,
Means for holding a mold member on which a predetermined uneven pattern shape is formed;
Means for pressing the mold member against the substrate;
Means for irradiating the mold member with laser light;
A fine shape transfer apparatus comprising means for moving the mold member.
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