JP2008260173A - Mold suitable for washing, mold washing method and mold manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
成型技術に用いる型およびその洗浄方法に関するものである。 The present invention relates to a mold used for molding technology and a cleaning method thereof.
所定のパターンを有する型を基板等の加工対象物に押圧して、加工対象物にパターンを転写する成型技術がある（例えば、特許文献１）。この成型技術において、型のパターンが転写される加工対象物としては種々のものがあり、例えばシリコンやガラス等からなる基板本体の表面に、「配線パターンを形成するためのアルミニウム、金、銀などの金属薄膜」や、「樹脂、フォトレジスト等の被覆層」等の薄膜が形成されたものがある。また、「ポリカーボネート、ポリイミド等の樹脂」、「アルミニウム等の金属」、「ガラス、石英ガラス、シリコン、ガリウム砒素、サファイア、酸化マグネシウム等の無機材料」などの成形素材が、そのまま基板形状をなしているものもある。更に、加工対象物は、基板以外の形状、例えばフィルム状に形成されるものもある。 There is a molding technique in which a mold having a predetermined pattern is pressed against a workpiece such as a substrate and the pattern is transferred to the workpiece (for example, Patent Document 1). In this molding technique, there are various processing objects to which the pattern of the mold is transferred. For example, “aluminum, gold, silver or the like for forming a wiring pattern” is formed on the surface of the substrate body made of silicon or glass. Thin films such as “metal thin film” and “covering layer of resin, photoresist, etc.”. In addition, molding materials such as “resins such as polycarbonate and polyimide”, “metals such as aluminum”, “inorganic materials such as glass, quartz glass, silicon, gallium arsenide, sapphire, and magnesium oxide” form the substrate shape as it is. Some are. Furthermore, the processing object may be formed in a shape other than the substrate, for example, a film shape.
このような加工対象物にパターンの転写を繰り返すと、型に付着物等の汚れが生じ、所望のパターンを形成することができなくなる。特に、ナノインプリント技術に用いられる型のパターンは、ミクロン、サブミクロンオーダーであるため、微小な付着物であっても、転写性に大きく影響を及ぼす。 When the pattern transfer is repeated on such an object to be processed, dirt such as a deposit is generated on the mold, and a desired pattern cannot be formed. In particular, since the pattern of the type used in the nanoimprint technology is on the order of microns and sub-microns, even a minute deposit greatly affects the transferability.
そこで、従来は、超音波洗浄のような振動や衝撃などの物理的なエネルギーを型に加えることにより洗浄する方法や、有機溶剤、アルカリ溶剤、専用洗浄剤、酸を含む溶剤などを用いて付着物等の汚れを溶かすことにより化学的に洗浄する方法があった（例えば、特許文献２）。 Therefore, conventionally, a method of cleaning by applying physical energy such as vibration and impact to the mold, such as ultrasonic cleaning, an organic solvent, an alkaline solvent, a special cleaning agent, a solvent containing an acid, etc. are used. There has been a method of chemically washing by dissolving dirt such as kimono (for example, Patent Document 2).
しかしながら、付着物は小さくなるほど型表面に強く付着するため、振動や衝撃などの物理的エネルギーでは除去が困難である。また、型のパターンが小さくなると、大きな衝撃によりパターンを破損するという問題もある。 However, the smaller the deposits, the stronger the adhesion to the mold surface. Therefore, it is difficult to remove them with physical energy such as vibration and impact. Further, when the pattern of the mold becomes small, there is a problem that the pattern is damaged by a large impact.
また、化学的に除去する方法では、付着物の種類により様々な溶剤が必要になる他、付着物の種類によっては化学反応が起き難く、洗浄するのが困難であった。また、型の種類によっては、付着物除去の際に型も溶解されてしまうため使用できないという問題もある。例えば、Ｎｉ製の型の場合には、酸を用いることができず、Ｓｉ製の型の場合には、フッ化水素や水酸化カリウムを用いることができない。また、微細な付着物の成分を特定するには多大な時間や労力が必要であるという問題もあった。更に、微細な汚れの成分を特定するには、高価な分析機器が必要であり、費用が掛かるという問題もあった。 In addition, the chemical removal method requires various solvents depending on the type of deposit, and it is difficult to perform a chemical reaction depending on the type of deposit and is difficult to clean. Further, depending on the type of mold, there is also a problem that the mold cannot be used because the mold is dissolved when removing the deposits. For example, in the case of a Ni type, acid cannot be used, and in the case of a Si type, hydrogen fluoride or potassium hydroxide cannot be used. There is also a problem that it takes a lot of time and labor to identify the components of fine deposits. Furthermore, in order to specify the component of the fine dirt, an expensive analytical instrument is required, and there is a problem that it is expensive.
そこで本発明は、付着した汚れの種類によらず、簡易かつ低コストで洗浄することができる型およびその洗浄方法、当該型の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a mold that can be cleaned easily and at a low cost, a cleaning method thereof, and a manufacturing method of the mold, regardless of the kind of attached dirt.
上記目的を達成するために、本発明の型は、所定のパターンを有する型本体と、前記パターンの表面に形成されると共に、所定の方法によって除去可能な洗浄用膜と、を具備することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a mold of the present invention comprises a mold body having a predetermined pattern, and a cleaning film formed on the surface of the pattern and removable by a predetermined method. Features.
また、本発明の更に好ましい型は、所定のパターンを有する型本体と、前記パターンの表面に形成されると共に、前記パターンを損傷することなく除去可能な洗浄用膜と、を具備することを特徴とする。 Furthermore, a more preferable mold of the present invention comprises a mold body having a predetermined pattern, and a cleaning film that is formed on the surface of the pattern and can be removed without damaging the pattern. And
これらの場合、前記洗浄用膜は、前記パターンを損傷することのない溶剤又はガスにより除去可能な材料で形成される方が好ましい。例えば、前記型本体を金属によって形成し、前記洗浄用膜をフッ素系樹脂によって形成するか、または、前記型本体をシリコン、石英ガラス、ＳｉＯ２のいずれかによって形成し、前記洗浄用膜をフッ素系樹脂によって形成するようにすれば良い。 In these cases, the cleaning film is preferably formed of a material that can be removed by a solvent or gas that does not damage the pattern. For example, the mold body is formed of metal and the cleaning film is formed of a fluorine resin, or the mold body is formed of silicon, quartz glass, or SiO 2 and the cleaning film is formed of fluorine. It may be formed by a system resin.
また、本発明の洗浄方法は、所定のパターンを有する型本体と、前記パターンの表面に形成される洗浄用膜と、を有する型から、前記洗浄用膜を除去することを特徴とする。この場合、前記洗浄膜の除去は、型を溶剤又はガスで処理することにより行えば良い。また、前記溶剤又はガスは、前記型本体のパターンを損傷することがないものである方が好ましい。例えば、所定のパターンを有する金属製の型本体と、前記パターンの表面に形成されるフッ素系樹脂からなる洗浄用膜と、を有する型の場合、当該型を有機溶媒を含む薬液、アルカリを含む薬液、界面活性剤を含む薬液、フッ素を含む薬液、アルカリ蒸気を含むガス、界面活性剤蒸気を含むガス、フッ素を含む物質のガス、酸素を含む物質のガスの少なくともいずれかで処理することにより、前記洗浄用膜を除去すれば良い。また、所定のパターンを有するシリコン、石英ガラス、ＳｉＯ２のいずれかからなる型本体と、前記パターンの表面に形成されるフッ素系樹脂からなる洗浄用膜と、を有する型の場合、型を有機溶媒を含む薬液、界面活性剤を含む薬液、フッ素を含む薬液、界面活性剤蒸気を含むガス、フッ素を含む物質のガス、酸素を含む物質のガスの少なくともいずれかで処理することにより、前記洗浄用膜を除去すれば良い。 The cleaning method of the present invention is characterized in that the cleaning film is removed from a mold having a mold body having a predetermined pattern and a cleaning film formed on the surface of the pattern. In this case, the cleaning film may be removed by treating the mold with a solvent or a gas. The solvent or gas is preferably one that does not damage the pattern of the mold body. For example, in the case of a mold having a metal mold body having a predetermined pattern and a cleaning film made of a fluororesin formed on the surface of the pattern, the mold includes a chemical solution containing an organic solvent and an alkali. By treating with at least one of a chemical solution, a chemical solution containing a surfactant, a chemical solution containing fluorine, a gas containing alkali vapor, a gas containing a surfactant vapor, a gas containing fluorine, or a gas containing a substance containing oxygen The cleaning film may be removed. In the case of a mold having a mold body made of any one of silicon, quartz glass, and SiO 2 having a predetermined pattern, and a cleaning film made of a fluororesin formed on the surface of the pattern, the mold is organic The cleaning is performed by treatment with at least one of a chemical solution containing a solvent, a chemical solution containing a surfactant, a chemical solution containing fluorine, a gas containing a surfactant vapor, a gas containing a fluorine substance, or a gas containing a substance containing oxygen. The film for use may be removed.
また、本発明の型の製造方法は、所定のパターンを有する型本体に、所定の方法によって除去可能な材料を溶かした溶液を前記型本体のパターン上に滴下してスピンコートすることにより洗浄用膜を形成することを特徴とする Further, the mold manufacturing method of the present invention is for cleaning by dropping a solution in which a material that can be removed by a predetermined method is dropped onto the pattern of the mold body and spin-coating it onto the mold body having a predetermined pattern. It is characterized by forming a film
また、本発明の型の別の製造方法は、所定のパターンを有する型本体に、所定の方法によって除去可能な材料を溶かした溶液に前記型本体を浸漬することにより洗浄用膜を形成することを特徴とする。 Another method of manufacturing the mold of the present invention is to form a cleaning film by immersing the mold body in a solution in which a material removable by the predetermined method is dissolved in a mold body having a predetermined pattern. It is characterized by.
また、本発明の型の更に別の製造方法は、所定のパターンを有する型本体に、所定の方法によって除去可能な材料を化学気相成長法（ＣＶＤ）又は物理気相成長法（ＰＶＤ）を用いて堆積させることにより洗浄用膜を形成することを特徴とする。 Still another method of manufacturing the mold of the present invention is to apply a chemical vapor deposition method (CVD) or a physical vapor deposition method (PVD) to a mold body having a predetermined pattern by removing a material that can be removed by the predetermined method. A cleaning film is formed by using and depositing.
本発明の型は、所定のパターンを有する型本体と、パターンの表面に形成されると共に、所定の方法によって除去可能な洗浄用膜と、を具備するので、付着した汚れを洗浄用膜ごと除去することができる。 The mold of the present invention includes a mold body having a predetermined pattern, and a cleaning film that is formed on the surface of the pattern and can be removed by a predetermined method. can do.
また、本発明の洗浄方法は、所定のパターンを有する型本体と、パターンの表面に形成される洗浄用膜と、を有する型から、洗浄用膜を除去するので、パターン表面に付着した汚れの種類によらず、所定の洗浄方法で簡易かつ低コストで洗浄することができる。 Further, the cleaning method of the present invention removes the cleaning film from the mold having the mold body having a predetermined pattern and the cleaning film formed on the surface of the pattern. Regardless of the type, cleaning can be performed easily and at low cost by a predetermined cleaning method.
また、本発明の型の製造方法は、簡易な方法で洗浄用膜を形成することができるので、洗浄に適した型を容易に作製することができる。 Moreover, since the washing | cleaning film | membrane can be formed with a simple method by the manufacturing method of the type | mold of this invention, the type | mold suitable for washing | cleaning can be produced easily.
本発明の型１００は、図１に示すように、所定のパターンを有する型本体１と、パターンの表面に形成されると共に、所定の方法によって除去可能な洗浄用膜２と、で構成される。
As shown in FIG. 1, the
型本体１の材料は、例えば「ニッケル等の金属」、「セラミックス」、「ガラス状カーボン等の炭素素材」、「シリコン」などから形成されており、その一端面（成型面１ａ）に凹凸からなる所定のパターンが形成されている。このパターンは、その成型面１ａに精密機械加工を施すことで形成することができる。また、型１００の原盤となるシリコン基板等にエッチング等の半導体微細加工技術によって所定のパターンを形成した後、このシリコン基板等の表面に電気鋳造(エレクトロフォーミング)法（例えばニッケルメッキ法）によって金属メッキを施し、この金属メッキ層を剥離してパターンを形成することもできる。もちろん型本体１は、微細パターンを転写できるものであれば材料やその製造方法が特に限定されるものではない。なお、ここでいうパターンには、凹凸からなる幾何学的な形状のみならず、例えば所定の表面粗さを有する鏡面状態の転写のように所定の表面状態を転写するためのものや、所定の曲面を有するレンズ等の光学素子を転写するためのものも含む。
The material of the
このパターンの幅（成型面１ａの平面方向の寸法）は、用いられる加工対象物２００の種類にもよるが、１００μｍ以下、１０μｍ以下、２μｍ以下、１μｍ以下、１００ｎｍ以下、１０ｎｍ以下等種々の大きさに形成される。更に、このパターンの深さ（成型面１ａと直交する方向の寸法）は、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以上、２００ｎｍ以上、５００ｎｍ以上、１μｍ以上、１０μｍ以上、１００μｍ以上等種々の大きさに形成される。また、このパターンのアスペクト比としては、０．２以上、０．５以上、１以上、２以上等種々のものがある。 The width of this pattern (the dimension in the plane direction of the molding surface 1a) varies depending on the type of the workpiece 200 used, but various sizes such as 100 μm or less, 10 μm or less, 2 μm or less, 1 μm or less, 100 nm or less, 10 nm or less. Formed. Furthermore, the depth of this pattern (dimension in the direction perpendicular to the molding surface 1a) is formed in various sizes such as 10 nm or more, 100 nm or more, 200 nm or more, 500 nm or more, 1 μm or more, 10 μm or more, 100 μm or more. The aspect ratio of this pattern includes various patterns such as 0.2 or more, 0.5 or more, 1 or more, 2 or more.
また、型本体１は、型１００と加工対象物２００とを押圧した際に、型１００又は加工対象物２００のうねりや凹凸に合わせて変形できる厚さ、例えば１μｍないし２ｍｍに形成される。また、この型１００は、インプリントプロセス中に加熱・冷却されるため、できる限り薄型化し、その熱容量を小さくする方が好ましい。
The
洗浄用膜２は、型本体１の表面、特にパターンの表面を覆う薄い膜で、所定の方法を用いることによって簡易に除去することができるものである。これにより、型１００の表面に付着物等の汚れが生じても、この洗浄用膜２を除去することによって、付着物を洗浄用膜２と共に除去することができる。
The
ここで、洗浄用膜２は、簡易に除去することができるものであればどのようなものでも良く、例えば、溶剤やガスなどの化学的な方法で除去できるものを用いることができる。また、洗浄用膜２は、型本体１を損傷することのない溶剤やガスで除去できるものである方が好ましい。例えば、Ｎｉ等の金属は酸に弱いため、型本体１が金属製である場合には、酸以外の溶剤やガスによって除去できる洗浄用膜２を形成する。例えば、アルカリ系溶剤やフッ素系溶剤、界面活性剤等の酸以外の溶剤やガスによって除去できるフッ素系樹脂を用いることができる。また、シリコン（Ｓｉ）や石英ガラス、ＳｉＯ２などはアルカリに弱いため、型本体１がシリコン（Ｓｉ）製や石英ガラス製、ＳｉＯ２製である場合には、アルカリ以外の溶剤やガスによって除去できる洗浄用膜２を形成する。例えば、フッ素系溶剤、界面活性剤等のアルカリ以外の溶剤やガスによって除去できるフッ素系樹脂を用いることができる。
Here, the
なお、洗浄用膜２の膜厚が厚すぎると型本体１のパターンが埋まってしまうため、洗浄用膜２の厚さは付着物を除去できる範囲でできる限り薄く形成する方が好ましい。
If the thickness of the
また、洗浄用膜２は、型本体１に簡単に形成できる方が好ましい。例えば、上述した洗浄用膜２の材料を溶かした溶液を型本体１のパターン上に滴下してスピンコートする方法や、当該材料を溶かした溶液中に型本体１を浸漬する方法、当該材料を化学気相成長法（ＣＶＤ）や物理気相成長法（ＰＶＤ）等を用いて堆積させる方法を用いることができる。これにより、型１００を洗浄し洗浄用膜２を除去した後であっても、再度型本体１に洗浄用膜２を形成して、型１００を再生することができる。
Further, it is preferable that the
次に、本発明の型の洗浄方法について説明する。 Next, the mold cleaning method of the present invention will be described.
本発明の型の洗浄方法は、所定のパターンを有する型本体と、パターンの表面に形成される洗浄用膜とを有する型から、洗浄用膜を除去するものである。 The mold cleaning method of the present invention removes a cleaning film from a mold having a mold body having a predetermined pattern and a cleaning film formed on the surface of the pattern.
このように洗浄用膜を除去すれば、型に付着している付着物の種類によらず、所定の洗浄方法で型を洗浄することができる。換言すると、汚れの種類によって種々の洗浄を行う必要がなく、簡易かつ低コストで洗浄を行うことができる。 By removing the cleaning film in this way, the mold can be cleaned by a predetermined cleaning method regardless of the kind of deposits attached to the mold. In other words, it is not necessary to perform various types of cleaning depending on the type of dirt, and cleaning can be performed easily and at low cost.
ここで洗浄用膜の除去は、型本体１を損傷することなく除去できるものであればどのようなものでも良く、例えば、洗浄用膜を溶剤やガスなどの化学的な方法で反応させて除去すれば良い。具体的には、ニッケル等の金属製の型本体１にフッ素系の洗浄用膜が形成されている型を洗浄する場合、少なくとも有機溶媒を含む薬液、アルカリを含む薬液、界面活性剤を含む薬液、フッ素を含む薬液等に浸漬して処理するか、あるいはアルカリ蒸気を含むガス、界面活性剤蒸気を含むガス、フッ素を含む物質のガス、酸素を含む物質のガスのいずれかと反応させて処理すれば良い。また、シリコンの型本体１にフッ素系の洗浄用膜が形成されている型を洗浄する場合、少なくとも有機溶媒を含む薬液、界面活性剤を含む薬液、フッ素を含む薬液等に浸漬して処理するか、あるいは界面活性剤蒸気を含むガス、フッ素を含む物質のガス、酸素を含む物質のガスのいずれかと反応させて処理すれば良い。また、これらの処理を適宜組み合わせて洗浄することも勿論可能である。
Here, the cleaning film may be removed by any means as long as it can be removed without damaging the
以下に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
実施例１
まず、ニッケル（Ｎｉ）製の型本体１をフッ素系樹脂溶液（ダイキン化成品販売製、商品名：デュラサーフ（HD-2101Z）に浸漬した後、乾燥して洗浄用膜を形成し、これを型として使用した。
Example 1
First, the
次に、この型を用いて環状オレフィン系樹脂フィルム（オプテス製、商品名：ゼオノアフィルムZF-14-100：厚み100ミクロン）に複数回パターンを転写すると、図２に示すように、型の表面に付着物等の汚れが生じた。
Next, when this pattern is used to transfer a pattern onto a cyclic olefin resin film (manufactured by Optes, trade name: ZEONOR film ZF-14-100:
この型を十分な量の水酸化カリウム（ＫＯＨ）に浸漬して洗浄を行った。その表面を光学顕微鏡によって観察した。その結果を図３に示す。 This mold was washed by dipping in a sufficient amount of potassium hydroxide (KOH). The surface was observed with an optical microscope. The result is shown in FIG.
比較例１
まず、洗浄用膜のないニッケル（Ｎｉ）製の型を用いて環状オレフィン系樹脂フィルム（オプテス製、商品名：ゼオノアフィルムZF-14-100：厚み100ミクロン）に複数回パターンを転写すると、図４に示すように、型の表面に付着物等の汚れが生じた。
Comparative Example 1
First, when a pattern is transferred to a cyclic olefin resin film (manufactured by Optes, trade name: ZEONOR film ZF-14-100:
この型を十分な量のトルエンに浸漬し、超音波洗浄を行った。その表面を光学顕微鏡によって観察した。その結果を図５に示す。 This mold was immersed in a sufficient amount of toluene and subjected to ultrasonic cleaning. The surface was observed with an optical microscope. The result is shown in FIG.
比較例２
まず、洗浄用膜のないニッケル（Ｎｉ）製の型を用いて環状オレフィン系樹脂フィルム（オプテス製、商品名：ゼオノアフィルムZF-14-100：厚み100ミクロン）に数回パターンを転写すると、図６に示すように、型の表面に付着物等の汚れが生じた。
Comparative Example 2
First, when a pattern is transferred several times to a cyclic olefin resin film (manufactured by Optes, trade name: ZEONOR film ZF-14-100:
この型を十分な量の水酸化カリウム（ＫＯＨ）に浸漬して洗浄を行った。その表面を光学顕微鏡によって観察した。その結果を図７に示す。 This mold was washed by dipping in a sufficient amount of potassium hydroxide (KOH). The surface was observed with an optical microscope. The result is shown in FIG.
比較例１は、従来行われていた洗浄方法であるが、図４と図５から型に付着した汚れが落ちていない。これに対し、本発明に係る実施例１は、図２と図３から型に付着した汚れがきれいに落ちているのがわかる。また、比較例３は、実施例１と同じ洗浄方法で洗浄用膜のない型を洗浄したものであるが、図６と図７から型に付着した汚れが落ちていないのがわかる。 Comparative Example 1 is a conventional cleaning method, but the dirt attached to the mold is not removed from FIGS. 4 and 5. On the other hand, in Example 1 according to the present invention, it can be seen from FIGS. 2 and 3 that the dirt attached to the mold is cleanly removed. In Comparative Example 3, the mold without the cleaning film was cleaned by the same cleaning method as in Example 1, but it can be seen from FIGS. 6 and 7 that the dirt attached to the mold was not removed.
以上より、本発明の型およびその洗浄方法は、型の洗浄に適している。 From the above, the mold of the present invention and the cleaning method thereof are suitable for mold cleaning.
１ 型本体
１ａ 成型面
２ 洗浄用膜
１００ 型
1 Mold body
Claims (13)
前記パターンの表面に形成されると共に、所定の方法によって除去可能な洗浄用膜と、
を具備することを特徴とする型。 A mold body having a predetermined pattern;
A cleaning film formed on the surface of the pattern and removable by a predetermined method;
A mold characterized by comprising:
前記パターンの表面に形成されると共に、前記パターンを損傷することなく除去可能な洗浄用膜と、
を具備することを特徴とする型。 A mold body having a predetermined pattern;
A cleaning film formed on the surface of the pattern and removable without damaging the pattern;
A mold characterized by comprising:
Priority Applications (1)
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