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JP2009531734A - ナノパターン形成方法およびこれによって形成されたパターンを有する基板 - Google Patents

ナノパターン形成方法およびこれによって形成されたパターンを有する基板 Download PDF

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JP2009531734A JP2009502671A JP2009502671A JP2009531734A JP 2009531734 A JP2009531734 A JP 2009531734A JP 2009502671 A JP2009502671 A JP 2009502671A JP 2009502671 A JP2009502671 A JP 2009502671A JP 2009531734 A JP2009531734 A JP 2009531734A
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Abstract

【課題】
【解決手段】本発明は、ナノパターンを形成する方法、特に、大面積に連続してナノパターンを形成する方法と、ロール状の基板にナノパターンを形成する方法、およびこれによって形成されたパターンを有する基板に関するものである。本発明は、大面積試片と干渉光の光源を互いに相対的に移動させる方法と、ロール状の基板を回転させながら、干渉光の光源と前記ロール状基板との基板の軸方向への相対運動によって露光する方法を利用することにより、ナノパターンを形成するときに求められる広い設備空間、レーザ出力の制限性、およびパターン自由度の制限性などの従来問題を解決したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ナノパターンを形成する方法、特に大面積に連続してナノパターンを形成する方法、ロール状の基板にナノパターンを形成する方法、およびこれによって形成されたパターンを有する基板に関するものである。
本出願は２００６年３月２８日および２００６年４月１１日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２００６−２７９４６号および第１０−２００６−３２６５５号の出願日の利益を主張し、その内容の全ては本明細書に含まれる。
一般的に、半導体回路素子およびＬＣＤなどのディスプレイ装置に微細パターンを形成したり、前記素子や装置に微細パターンを形成するためのスタンパーを製造したりするためには、感光性樹脂（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）を用いた光リソグラフィー法（ｏｐｔｉｃａｌ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）が多く利用されている。光学リソグラフィ法で, 基板上にコーティングされた感光膜は適当な？度の光が誘導された部位に選択的に反応する. 以後, 局所的にフォトレジストを洗い出す現象工程を通じて微細パターンを提供することができる。感光膜を選択的に露光する方法としてはマスクを用いる方法または光学干渉(ｏｐｔｉｃｌａ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ)を利用したる方法などが挙げられる。
最近では集積回路の飛躍的な発展に伴ってより微細なパターンの形成が要求されており、パターンの規模をナノメートル領域に拡張するための技術が研究されている。本明細書では、以下にてナノメートルピッチ、すなわち1μｍ下の間隔を有する所定の形状が連続して形成されているものをナノパターンと称する。一方、ディスプレイ装置の大型化に伴って微細パターンを大面積に形成することが要求されている。
一般的に、光学干渉リソグラフィ法を利用して高精密のパターンを形成するためには UV(ultraviolet) またはこれより短い波長を持つレーザービームのような光源を使わなければならない。しかし、現存する短波長のレーザはその出力に限界があるために、それを利用して形成できる全体パターンの領域は限定がある。また、従来技術においては、試片は大面積のパターンを得るために光源から数メーター距離を置いて配置する。例えば、図２は光学干渉を利用したパターン形成過程の模式図を示すものである。しかし、前記のような方法は莫大な空間が必要であるだけでなく、より精巧なパターンを得るために２００ｎｍ下の短い波長の光源を使う場合にレーザ光が大気に多く吸収される問題がある。よって、ある程度以下の短波長光を使うときには真空状態で加工を施さなければならない場合が生じる。
一方、マスクを用いた光学リソグラフィー法は、微細パターンのマスクを製作する費用が高いだけでなく、ナノパターンを有するマスクを製作し難い問題がある。また、試片から一定間隔を置いて固定した干渉のための光源を利用して試片にパターンを形成する光学干渉リソグラフィー法は、形成できるパターン形状の自由度に制限があるだけでなく、前記試片と光源の距離が遠いほどパターンの精密度が悪くなる問題がある。
最近では大面積に微細パターンを形成するためにナノインプリント方法を応用した技術が研究されている（韓国特許公開第２００５−３７７７３号（特許文献１）、韓国特許公開第２００５−７５５８０号（特許文献２）など）。しかし、ナノインプリント方法を使用することにより表示するためのスタンパーも前述したような理由で大面積に製造し難い。よって、ナノインプリント方法を応用した技術において、大面積に微細パターンを形成するためには、複数のスタンパーを同時に用いるか、スタンパーを数回繰り返し用いるしかない。このような従来のナノインプリント方法を利用して大面積に微細パターンを形成する場合、微細パターンを大面積に連続して形成することができず、パターンの縫い目（ｓｅａｍ）が数十マイクロメーター以上となってディスプレイへの応用が難しい。
要するに、従来には大面積にナノパターンを連続して形成した例がない。ここで、大面積（ｄｉａｇｏｎａｌ ｌｅｎｇｔｈ）とは、所定形状において、最長幅、例えば円形では直径、長方形では対角線が１２インチ超過、好ましくは２０インチ以上、より好ましくは４０インチ以上であるものを意味する。現在半導体チップメーカーにおいて光リソグラフィー用として用いるウェハーの最大大きさは直径１２インチである。当該技術分野においては大面積に連続して微細パターンを形成できる方法の開発が要求されている。
韓国特許公開第２００５−３７７７３号 韓国特許公開第２００５−７５５８０号
本発明者らは、大面積試片と干渉光の光源を互いに相対的に移動させる方法と、ロール状の基板を回転させながら、干渉のための光源とロール状の基板との前記基板の軸方向への相対運動によって露光する方法を利用することにより、ナノパターンの形成時に求められる前述した広い設備空間、レーザ出力の制限性、およびパターン自由度の制限性などの従来技術の問題を解決できるということを明らかにした。よって、本発明は、大面積に連続してナノパターンを形成する方法、ロール状の基板にナノパターンを形成する方法、およびこれによって形成されたパターンを有する基板を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、
Ａ）基板上に感光性樹脂層を形成するステップ；
Ｂ）前記感光性樹脂層が形成された基板と干渉のための光源を互いに相対的に動かせることにより、光学干渉によって形成されるパターンに応じて感光性樹脂層を選択的に露光するステップ；および
Ｃ）前記選択的に露光された感光性樹脂層を現像して感光性樹脂層にパターンを形成するステップ；を含むパターン形成方法を提供する。
また、本発明は、
ａ）ロール状の基板上に感光性樹脂層を形成するステップ；
ｂ）前記感光性樹脂層が形成されたロール状の基板を回転させながら、干渉のための光源と前記ロール状の基板との前記基板の軸方向への相対運動により、光学干渉によって形成されるパターンに応じて前記感光性樹脂層を選択的に露光するステップ；および
ｃ）前記選択的に露光された感光性樹脂層を現像して感光性樹脂層にパターンを形成するステップ；を含むパターン形成方法を提供する。
本発明によれば、ナノパターンを大面積に連続して形成できるだけでなく、従来技術に比べ、ナノパターンの自由度および精密度を向上させることができ、大面積へのパターン形成のための設備空間を減らすことができる。
本発明は、Ａ）基板上に感光性樹脂層を形成するステップ、Ｂ）前記感光性樹脂層が形成された基板と干渉のための光源を互いに相対的に動かせることにより、光学干渉によって形成されるパターンに応じて感光性樹脂層を選択的に露光するステップ、およびＣ）前記選択的に露光された感光性樹脂層を現像して感光性樹脂層にパターンを形成するステップを含むパターン形成方法を提供する。
前記パターン形成方法は、Ｄ）前記パターン化された感光性樹脂層を用いて前記基板を選択的にエッチングするステップをさらに含むことができ、Ｅ）感光性樹脂層を除去するステップをさらに含むことができる。
また、前記パターン形成方法は、Ｄ’）前記パターン化された感光性樹脂層にメッキをし、形成されたメッキ部を前記感光性樹脂層を有する基板から分離して金型を製造するステップをさらに含むことができ、Ｅ’）前記金型を用いてナノパターンを転写するステップをさらに含むことができる。
また、本発明は、一面以上に前記Ａ）、Ｂ）およびＣ）ステップを含む方法により、ナノメートル領域以下の間隔を有する感光性樹脂パターンが、最長幅が１２インチより大きい領域に連続して形成されている基板を提供する。前記パターンが形成された領域の最長幅は２０インチ以上であることが好ましく、４０インチ以上であることがより好ましい。
また、本発明は、前記Ａ）、Ｂ）、Ｃ）、Ｄ）およびＥ）ステップを含む方法またはＡ）、Ｂ）、Ｃ）、Ｄ’）およびＥ’）ステップを含む方法により、ナノメートルピッチ以下の間隔を有するパターンが、最長幅が１２インチより大きい領域に連続して形成されている基板を提供する。前記パターンが形成された領域の最長幅は２０インチ以上であることが好ましく、４０インチ以上であることがより好ましい。
また、本発明は、前記Ａ）、Ｂ）、Ｃ）およびＤ’）ステップを含む方法により、ナノメートルピッチ以下の間隔を有するパターンが、最長幅が１２インチより大きい領域に連続して形成されている金型を提供する。前記パターンが形成された領域の最長幅は２０インチ以上であることが好ましく、４０インチ以上であることがより好ましい。
また、本発明は前記方法によって形成されたナノパターンを含む電子素子、電子装置またはスタンパーを提供する。前記電子素子としてはビームスプリティング偏光子（Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）など挙げられ、前記電子装置としてはディスプレイ装置が挙げられる。
また、本発明は、ａ）ロール状の基板上に感光性樹脂層を形成するステップ；ｂ）前記感光性樹脂層が形成されたロール状の基板を回転させながら、干渉のための光源と前記ロール状の基板との前記基板の軸方向への相対運動により、光学干渉によって形成されるパターンに応じて前記感光性樹脂層を選択的に露光するステップ；およびｃ）前記選択的に露光された感光性樹脂層を現像して感光性樹脂層にパターンを形成するステップ；を含むパターン形成方法を提供する。
前記パターン形成方法は、ｄ）前記パターン化された感光性樹脂層を用いて前記ロール状の基板を選択的にエッチングするステップをさらに含むことができ、ｅ）感光性樹脂層を除去するステップをさらに含むことができる。
また、前記パターン形成方法は、ｄ’）前記パターン化された感光性樹脂層にメッキをし、形成されたメッキ部を前記感光性樹脂層を有する基板から分離して金型を製造するステップをさらに含むことができ、ｅ’）前記金型を用いてナノパターンを転写するステップをさらに含むことができる。
また、本発明は、一面以上に、前記ａ）、ｂ）およびｃ）ステップを含む方法により、ナノメートルピッチ以下の間隔を有する感光性樹脂パターンが、最長幅が１２インチより大きい領域に連続して形成されているロール状の基板を提供する。前記パターンが形成された領域の最長幅は２０インチ以上であることが好ましく、４０インチ以上であることがより好ましい。
また、本発明は、前記ａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）およびｅ）ステップを含む方法またはａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ’）およびｅ’）ステップを含む方法により、ナノメートルピッチ以下の間隔を有するパターンが、最長幅が１２インチより大きい領域に連続して形成されているロール状の基板を提供する。前記パターンが形成された領域の最長幅は２０インチ以上であることが好ましく、４０インチ以上であることがより好ましい。
また、本発明は、前記ａ）、ｂ）、ｃ）およびｄ’）ステップを含む方法により、ナノメートルピッチ以下の間隔を有するパターンが、最長幅が１２インチより大きい領域に連続して形成されている金型を提供する。前記パターンが形成された領域の最長幅は２０インチ以上であることが好ましく、４０インチ以上であることがより好ましい。
また、本発明は、前記方法によって形成されたナノパターンを含む電子素子、電子装置またはスタンパーを提供する。前記電子素子としてはビームスプリティング偏光子（Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）などが挙げられ、前記電子装置としてはディスプレイ装置が挙げられる。
また、本発明は、前記ｃ）ステップ後、ｄ’’）感光性樹脂パターン上にＣｒまたはＣｒ合金などの金属を蒸着させるステップをさらに含むスタンパーの製造方法およびその方法によって製造されたスタンパーを提供する。
以下、本発明についてより詳細に説明する。
本発明に係るパターン形成方法のうちの１つは、光リソグラフィーを用いたパターン形成方法において、感光性樹脂層のパターン化のために光学干渉を利用すると同時に、感光性樹脂層の露光時に前記干渉のための光源と感光性樹脂層が形成された基板の位置を互いに相対的に移動させることを特徴とする。
本発明に係る他のパターン形成方法は、感光性樹脂層のパターン化のために干渉光を利用すると同時に、感光性樹脂層の露光時にロール状の基板を回転させながら、前記干渉光の光源と前記感光性樹脂層に形成されたロール状の基板との相対位置を前記基板の軸方向に移動させることを特徴とする。
本発明では干渉光を利用することによってナノパターンを形成することができる。また、露光時に光源と感光性樹脂層が形成された基板の位置を互いに相対的に移動させる方式を使うことにより、従来技術に比べ、光源と基板を近く配置しつつも、大面積に連続してパターンを形成することができる。ロール状の基板を用いる場合にはロールの長さだけ伸ばせると容易に大面積を実現することができ、露光時に前記ロール状の基板を回転させながら、干渉のための光源と前記ロール状の基板との前記基板の軸方向への相対運動によって露光する方法を利用することにより、従来技術に比べ、光源と基板を近く配置しつつも、大面積ロールの側面に螺旋状に連続してパターンを形成することができる。
すなわち, 従来には光源を大面積の基板に照射（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）するため, 大面積試片と光源を数メートル距離で置いて配置する方法を利用したが, 本発明では光源と平板状基板(またはロール状基板)を互いに相対的に移動させる方式を利用することで光源と基板を近く配置しながらも大面積に連続的にパターンを形成するようにしたのだ.
よって、従来技術に比べて大面積にパターンを形成するための設備空間を減らすことができる。また、光源と基板との間の距離が短いために大面積パターンの精密度を向上させることができる。更には、このようにパターン加工に精密度が保障されると、使用する単一波長周辺の波長の光を共に使ってパターンの微細調整が可能な利点もある。
また、光源と基板との間の距離が短いために多重干渉が容易であり、干渉生成ヘッドの回転または ステップアンドリピートを容易に果たすことができる。それによって多様なパターンを駆使できるので、従来方法におけるパターン形状の制限性を克服することができる。例えば、本発明の方法によれば、図４および図７に例示した二光束干渉（ｔｗｏ ｂｅａｍ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を利用する場合だけでなく、図５および図８に例示した四光束干渉（ｆｏｕｒ ｂｅａｍ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を利用する場合などの多重干渉によって多様なパターンを駆使することができる。
本発明は、大面積に連続して高精密のパターンを形成する必要がある分野においては特に制限されることなく全てに有用に利用することができる。本発明の方法により微細パターンが形成されたロール状の基板は、目的とする用途に応じてロール状そのまま用いることができ、当技術分野で知られている方法を利用して平板に加工して用いることができる。例えば、本発明は、ＡＧ（ａｎｔｉ−ｇｌａｒｅ）／ＡＲ（ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）／ＬＲ（ｌｏｗ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）フィルム、耐水／耐性フィルム、輝度向上フィルム、非等方性フィルム、偏光フィルム、自己洗浄装置（ｓｅｌｆ ｃｌｅａｎｉｎｇ）、太陽電池、大容量ホログラフィックメモリー（ｈｉｇｈ ｖｏｌｕｍｅ ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｓｔｏｒａｇｅ）、光結晶（ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ）、電界放出ディスプレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＦＥＤ）電極などおよび前記高精密パターンを転写するためのスタンパーなどに適用することができる。
本発明に用いられる光学干渉によるパターン形成原理は図１に例示されている。図１において、λは光の波長、θは光源の入射角、ｐは前記２つの光源から出た光が干渉を起こして形成されるパターンのピッチ（ｐｉｔｃｈ）である。パターンのピッチは下記数学式のように計算される。
［数学式１］
ｐ＝λ／（２ｓｉｎθ）
よって、本発明においては光源の数と種類、光の入射方式、干渉させる光源と光源がなす角などを調節することによってパターンの形状および規模を決定することができる。本発明においては光源として紫外線領域（１９３ｎｍ〜３５１ｎｍ）の光を使うことができる。本発明においては感光性樹脂に応じて光源の種類を決めるか、光源に応じて感光性樹脂の種類を決めることができる。
また、形成しようとするパターンが一次元形状である場合、図４のように試片と光源の相対運動で大面積に連続してパターンを形成することができる。ロール基板の場合、形成しようとするパターンが一次元形状である場合、図７のようにロール状の基板を回転させながら、光源と前記ロール状の基板との前記基板の軸方向への相対運動によってロールの全側面に螺旋状に連続したパターンを形成することができる。
形成しようとするパターンが二次元または三次元形状のうちの簡単な模様である場合、図５のように横方向の干渉強度を下げると同時に、縦方向の形状周期と同期化して水平干渉強度のパルシングを利用することによってパターンを形成することができる。ロール基板の場合は、図８のように基板の回転軸方向の干渉強度を下げると同時に、基板の円周方向の形状周期と同期化してパルシングすることによってパターンを形成することができる。
より複雑な形状については図６および図９のように半導体工程でよく用いられるスタンピング方式、すなわち加工と移送を繰り返し行い、全面積に縫い目（ｓｅａｍ）がなくエッチングする方法を用いることができる。特に、移送時には光源をシャッターやチョッパーなどで遮断しなければならない。
本発明において、干渉のための光源と感光性樹脂層が形成された基板の位置を互いに相対的に移動させる方式は特に限定されない。本発明の一実施形態においては、図４に示すように、Ｂ１）感光性樹脂層が形成された基板を光源に対し相対的に移動させ、感光性樹脂層に干渉光を照射（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）するステップ、およびＢ２）前記Ｂ１）ステップで露光されていない感光性樹脂層を照射（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）するように光源を前記基板に対し相対的に移動させるステップを繰り返し行うことによってなされる。前記Ｂ１）ステップにおける基板の移動方向は縦方向となり、前記Ｂ２）ステップにおいては横方向となる。
本発明の他の１つの実施形態においては、図７に示すように、ｂ１）感光性樹脂層が形成されたロール基板を感光成層上に干渉光を照射するための光源に対し相対的に移動させ、感光性樹脂層に干渉光を照射するステップ、およびｂ２）前記ｂ１）ステップで露光されていない感光性樹脂層を照射（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）するように前記基板を光源に対し相対的に軸方向に移動させるステップを繰り返し行うことによってなされる。前記ｂ１）ステップにおける基板の移動方向は縦方向となり、前記ｂ２）ステップにおいては横方向となる。
本発明のまた他の実施形態においては、干渉生成ヘッドを回転または往復運動させることによって多様なパターンを提供することができる。本発明において、干渉生成ヘッドとしては図１０〜図１２に例示したハーフミラー（ｈａｌｆ ｍｉｒｒｏｒ）、ロイドミラー（Ｌｏｙｄ ｍｉｒｒｏｒ）およびプリズムなどを使うことができるが、これらの例だけに限定されるものではない。図１２に示されたプリズムヘッドを回転させると同心円状、すなわちフレネルレンズ形状を得ることができる。
本発明において、感光性樹脂としては当技術分野で光リソグラフィー法に用いられ得るものであれば制限されることなく用いることができ、例えば、Ｍｉｃｒｏｃｈｅｍ社のＳＵ−６、ＳＵ−８などを用いることができる。感光性樹脂を用いて基板上に感光性樹脂層を形成する方法は特に限定されることなく、当技術分野における公知の方法を利用することができる。例えば、基板上にＳＵ−８感光性樹脂を塗布し、その上にＵＶ光を照射（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）した後、ＰＧＭＥＡ（Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｇｌｙｃｏｌ Ｍｏｎｏｍｅｔｈｙｌ Ｅｔｈｅｒ Ａｃｅｔａｔｅ）、ＧＢＬ（Ｇａｍｍａ−Ｂｕｔｙｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、ＭＩＢＫ（Ｍｅｔｈｙｌ Ｉｓｏ−Ｂｕｔｙｌ Ｋｅｔｏｎｅ）などのような有機溶媒で現像することによってパターンを得ることができる。
本発明において、感光性樹脂層を形成するロール状の基板は外部の表面がロールの形状を有していれば良く、その内部は空いていても満たされていても良い。目的とする基板の材料をロール状の支持体上に塗布してロール状をなす場合も含む。
本発明において、感光性樹脂層を形成する基板の材料はこれらが用いられる最終目的に応じて決められる。例えば、前述した微細パターン化された感光性樹脂層が備えられた基板をＡＧ（ａｎｔｉ−ｇｌａｒｅ）／ＡＲ（ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）／ＬＲ（ｌｏｗ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）フィルム、耐水／耐性フィルム、輝度向上フィルム、非等方性フィルム、偏光フィルムなどとして用いようとする場合、前記基板の材料としては光学的に透明な材料、例えば、ガラス、石英、透明樹脂などを用いることができる。また、前述した方法によってパターン化された感光性樹脂層を用いて基板そのものに微細パターンを形成しようとする場合、前記基板の材料としては当技術分野に知られているエッチング液によって選択的にエッチングできる材料、例えば、金属材料などを用いることができる。例えば、前述した方法によって形成されたパターンを有する基板をスタンパーとして用いようとする場合、前記基板の材料としてはガラスまたは石英などの材料を用いることができる。
前述したＡ）、Ｂ）、およびＣ）ステップを含む方法によれば、一面以上にナノメートルピッチ以下の間隔を有する感光性樹脂パターンが、最長幅が１２インチより大きい領域に連続して形成されている基板を提供することができる。また、前述したａ）、ｂ）、およびｃ）ステップを含む方法によれば、一面以上にナノメートルピッチ以下の間隔を有する感光性樹脂パターンが、最長幅が１２インチより大きい領域に連続して形成されているロール状の基板を提供することができる。
ここで、前記パターン形成領域の最長幅は２０インチ以上であることが好ましく、４０インチ以上であることがより好ましい。前記ナノサイズの感光性樹脂パターンが形成された基板またはロール状の基板はＡＧ（ａｎｔｉ−ｇｌａｒｅ）／ＡＲ（ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）／ＬＲ（ｌｏｗ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）フィルム、耐水／耐性フィルム、輝度向上フィルム、非等方性フィルム、偏光フィルムなどとして用いることができ、これらのフィルムはディスプレイ装置などに利用することができる。
本発明の方法においては、前記Ｃ）ステップ後にＤ’’）ＣｒまたはＣｒ合金などの金属を蒸着させるステップをさらに含むことができ、この方法によって製造された基板はスタンパーとして用いることができる。スタンパー製作工程は図３に例示されている。
前述した本発明の方法に係るパターン形成方法は、Ｄ）前記パターン化された感光性樹脂層を用いて前記基板を選択的にエッチングするステップをさらに含むことができ、ｅ）感光性樹脂層を除去するステップをさらに含むことができる。
前記基板を感光性樹脂層のパターンに応じて選択的にエッチングするためには、当技術分野に知られているエッチング技術およびエッチング剤を用いることができる。例えば、ＰＧＭＥＡ（Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｇｌｙｃｏｌ Ｍｏｎｏｍｅｔｈｙｌ Ｅｔｈｅｒ Ａｃｅｔａｔｅ）などのような溶媒に浸すことによって基板を選択的にエッチングすることができる。
前述したＡ）、Ｂ）、Ｃ）、Ｄ）およびＥ）ステップを含む方法またはＡ）、Ｂ）、Ｃ）、Ｄ’）およびＥ’）ステップを含む方法によれば、ナノメートルピッチ以下の間隔を有するパターンが、最長幅が１２インチより大きい領域に連続して形成されている基板を提供することができる。前記パターンが形成された領域の最長幅は２０インチ以上であることが好ましく、４０インチ以上であることがより好ましい。前記ナノパターンが形成された基板はＡＧ（ａｎｔｉ−ｇｌａｒｅ）／ＡＲ（ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）／ＬＲ（ｌｏｗ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）フィルム、耐水／耐性フィルム、輝度向上フィルム、非等方性フィルム、偏光フィルム、自己洗浄装置（ｓｅｌｆ ｃｌｅａｎｉｎｇ）、太陽電池、大容量ホログラフィックメモリー（ｈｉｇｈ ｖｏｌｕｍｅ ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｓｔｏｒａｇｅ）、光結晶（ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ）、電界放出ディスプレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＦＥＤ）電極などおよび前記高精密パターンを転写するためのスタンパーなどとして用いることができる。
前述した本発明の方法に係るパターン形成方法は、Ｄ’）前記パターン化された感光性樹脂層にメッキをし、形成されたメッキ部を前記感光性樹脂層を有する基板から分離して金型を製造するステップをさらに含むことができ、Ｅ’）前記金型を用いてナノパターンを転写するステップをさらに含むことができる。
前記Ｄ’）におけるメッキは当技術分野に知られている方法を利用することができ、例えば、電気メッキ方法を利用することができる。この時、メッキに用いられる材料としてはニッケル、アルミニウムなどを用いることができる。前記Ｅ’）におけるパターン転写も当技術分野に知られている方法を利用することができ、例えば、前記金型を硬化性樹脂に圧着した後に熱硬化または光硬化して金型を樹脂層から分離することによってパターンを転写することができる。
前述したＡ）、Ｂ）、Ｃ）およびＤ’）ステップを含む方法によれば、ナノメートルピッチ以下の間隔を有するパターンが、最長幅が１２インチより大きい領域に連続して形成されている金型を提供することができる。前記パターンが形成された領域の最長幅は２０インチ以上であることが好ましく、４０インチ以上であることがより好ましい。また、前記金型を用いてパターンを転写することによって微細パターンが必要なフィルム、例えば、ＡＧ（ａｎｔｉ−ｇｌａｒｅ）／ＡＲ（ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）／ＬＲ（ｌｏｗ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）フィルム、耐水／耐性フィルム、輝度向上フィルム、非等方性フィルム、偏光フィルムなどを大量に製造することができる。また、前記金型の材料に応じ、これを半永久的に利用することもできる。
本発明の他の方法においては、前記ｃ）ステップ後にｄ’’）感光性樹脂パターン上にＣｒまたはＣｒ合金などの金属を直接的に蒸着させるステップをさらに含むことができ、この方法によって製造されたロール状の基板はロール状のスタンパーとして用いることができる。スタンパー製作工程は図３に例示されている。
前記ロール状の基板を感光性樹脂層のパターンに応じて選択的にエッチングするためには、当技術分野に知られているエッチング技術およびエッチング剤を用いることができる。例えば、ＰＧＭＥＡ（Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｇｌｙｃｏｌ Ｍｏｎｏｍｅｔｈｙｌ Ｅｔｈｅｒ Ａｃｅｔａｔｅ）などのような溶媒に浸すことによってロール状の基板を選択的にエッチングすることができる。
前述したａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）およびｅ）ステップを含む方法またはａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ’）およびｅ’）ステップを含む方法によれば、ナノメートルピッチ以下の間隔を有するパターンが、最長幅が１２インチより大きい領域に連続して形成されているロール状の基板を提供することができる。前記パターンが形成された領域の最長幅は２０インチ以上であることが好ましく、４０インチ以上であることがより好ましい。前記ナノパターンが形成されたロール状の基板はＡＧ（ａｎｔｉ−ｇｌａｒｅ）／ＡＲ（ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）／ＬＲ（ｌｏｗ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）フィルム、耐水／耐性フィルム、輝度向上フィルム、非等方性フィルム、偏光フィルム、自己洗浄装置（ｓｅｌｆ ｃｌｅａｎｉｎｇ）、太陽電池、大容量ホログラフィックメモリー（ｈｉｇｈ ｖｏｌｕｍｅ ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｓｔｏｒａｇｅ）、光結晶（ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ）、電界放出ディスプレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＦＥＤ）電極および前記高精密パターンを転写するためのスタンパーとして用いることができる。
前述した本発明の方法に係るパターン形成方法は、ｄ’）前記パターン化された感光性樹脂層にメッキをし、形成されたメッキ部を前記感光性樹脂層を有するロール状の基板から分離して金型を製造するステップをさらに含むことができ、ｅ’）前記金型を用いてナノパターンを転写するステップをさらに含むことができる。
前記ｄ’）におけるメッキは当技術分野に知られている方法を利用することができ、例えば、電気メッキ方法を利用することができる。この時、メッキに用いられる材料としてはニッケル、アルミニウムなどを用いることができる。前記ｅ’）におけるパターン転写も当技術分野に知られている方法を利用することができ、例えば、前記金型を硬化性樹脂に圧着した後に熱硬化または光硬化して金型を樹脂層から分離することによってパターンを転写することができる。
前述したａ）、ｂ）、ｃ）およびｄ’）ステップを含む方法によれば、ナノメートルピッチ以下の間隔を有するパターンが、最長幅が１２インチより大きい領域に連続して形成されている金型を提供することができる。前記パターンが形成された領域の最長幅は２０インチ以上であることが好ましく、４０インチ以上であることがより好ましい。また、前記金型を用いてパターンを転写することによって微細パターンが必要なフィルム、例えば、ＡＧ（ａｎｔｉ−ｇｌａｒｅ）／ＡＲ（ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）／ＬＲ（ｌｏｗ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）フィルム、耐水／耐性フィルム、輝度向上フィルム、非等方性フィルム、偏光フィルムなどを大量に製造することができる。また、前記金型の材料に応じ、これを半永久的に利用することもできる。
本発明によれば、最長幅が１２インチより大きい、好ましくは２０インチ以上、より好ましくは４０インチ以上の大面積にナノパターンを連続して形成することができる。現在、半導体チップメーカーにおいて光リソグラフィー用として用いるウェハーの最大大きさは直径１２インチであり、直径または対角線の長さが１２インチより大きい領域に連続してナノパターンが形成された例は未だ開示されたことがない。
前述した方法によって形成されたナノパターンは電子素子または電子装置に適用することができ、スタンパーとしても用いることができる。前記電子素子としてはビームスプリティング偏光子（Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）などが挙げられ、前記電子装置としてはディスプレイ装置などが挙げられる。
光学干渉を利用したパターン形成原理を示す図である。 光学干渉を利用したパターニング工程のレイアウトを示す図である。 スタンパーの製作方法を例示する図である。 本発明の実施形態により基板と光源を相対的に移動させながらパターンを形成する過程を例示する模式図である。 本発明の実施形態により基板と光源を相対的に移動させながらパターンを形成する過程を例示する模式図である。 本発明の実施形態により基板と光源を相対的に移動させながらパターンを形成する過程を例示する模式図である。 本発明の実施形態によりロール状の基板を回転させながら、ロール状の基板と光源を相対的に移動させパターンを形成する過程を例示する模式図である。 本発明の実施形態によりロール状の基板を回転させながら、ロール状の基板と光源を相対的に移動させパターンを形成する過程を例示する模式図である。 本発明の実施形態によりロール状の基板を回転させながら、ロール状の基板と光源を相対的に移動させパターンを形成する過程を例示する模式図である。 干渉生成ヘッドの種類を例示する図である。 干渉生成ヘッドの種類を例示する図である。 干渉生成ヘッドの種類を例示する図である。

Claims (37)

  1. Ａ）基板上に感光性樹脂層を形成するステップ、
    Ｂ）前記感光性樹脂層が形成された基板と干渉光の光源を互いに相対的に動かせることにより、干渉光によって形成されるパターンに応じて感光性樹脂層を選択的に露光するステップ、および
    Ｃ）前記選択的に露光された感光性樹脂層を現像して感光性樹脂層にパターンを形成するステップを含むパターン形成方法。
  2. 前記Ｂ）ステップは、
    Ｂ１）感光性樹脂層が形成された基板を光源に対し相対的に移動させ、感光性樹脂層に干渉光を照射するステップ、および
    Ｂ２）前記Ｂ１）ステップで露光されていない感光性樹脂層を照射するように光源を前記基板に対し相対的に移動させるステップを繰り返し行うことによってなされる、請求項１に記載のパターン形成方法。
  3. 前記方法は、Ｄ）前記パターン化された感光性樹脂層を用いて前記基板を選択的にエッチングするステップをさらに含む、請求項１に記載のパターン形成方法。
  4. 前記方法は、Ｅ）感光性樹脂層を除去するステップをさらに含む、請求項３に記載のパターン形成方法。
  5. 前記方法は、Ｄ’）前記パターン化された感光性樹脂層にメッキをし、形成されたメッキ部を前記感光性樹脂層を有する基板から分離して金型を製造するステップをさらに含む、請求項１に記載のパターン形成方法。
  6. 前記方法は、Ｅ’）前記金型を用いてナノパターンを転写するステップをさらに含む、請求項５に記載のパターン形成方法。
  7. 一面以上に、請求項１の方法により、ナノメートル領域以下の間隔を有する感光性樹脂パターンが、最長幅が１２インチより大きい領域に連続して形成されている基板。
  8. 前記感光性樹脂パターンが形成された領域は最長幅が２０インチ以上である、請求項７に記載の基板。
  9. 請求項４の方法により、ナノメートル領域以下の間隔を有するパターンが、最長幅が１２インチより大きい領域に連続して形成されている基板。
  10. 前記パターンが形成された領域は最長幅が２０インチ以上である、請求項９に記載の基板。
  11. 請求項５の方法により、ナノメートル領域以下の間隔を有するパターンが、最長幅が１２インチより大きい領域に連続して形成されている金型。
  12. 前記パターンが形成された領域は最長幅が２０インチ以上である、請求項１１に記載の金型。
  13. 請求項１〜４および６のうちのいずれか１項の方法によって形成された最長幅が１２インチより大きい領域に形成されたナノメートル領域以下の間隔を有するパターンを有する電子素子。
  14. 前記電子素子はビームスプリティング偏光子（Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）である、請求項１３に記載の電子素子。
  15. 請求項１〜４および６のうちのいずれか１項の方法によって形成された最長幅が１２インチより大きい領域に形成されたナノメートル領域以下の間隔を有するパターンを有する電子装置。
  16. 前記電子装置はディスプレイ装置である、請求項１５に記載の電子装置。
  17. Ａ）基板上に感光性樹脂層を形成するステップ、
    Ｂ）前記感光性樹脂層が形成された基板と干渉光の光源を互いに相対的に動かせることにより、干渉光によって形成されるパターンに応じて感光性樹脂層を選択的に露光するステップ、
    Ｃ）前記選択的に露光された感光性樹脂層を現像して感光性樹脂層にパターンを形成するステップ、および
    Ｄ’’）感光性樹脂パターン上に金属を蒸着させるステップを含むスタンプの製造方法。
  18. 前記Ｄ’’）ステップの金属はＣｒまたはＣｒ合金である、請求項１７に記載のスタンプの製造方法。
  19. 請求項１７の方法によって製造されたものであって、最長幅が１２インチより大きい領域にナノメートル領域以下の間隔を有するパターンを有するスタンプ。
  20. ａ）ロール状の基板上に感光性樹脂層を形成するステップ、
    ｂ）前記感光性樹脂層が形成されたロール状の基板を回転させながら、干渉光の光源と前記ロール状の基板との前記基板の軸方向への相対運動により、干渉光によって形成されるパターンに応じて前記感光性樹脂層を選択的に露光するステップ、および
    ｃ）前記選択的に露光された感光性樹脂層を現像して感光性樹脂層にパターンを形成するステップ、
    を含むパターン形成方法。
  21. 前記方法は、ｄ）前記パターン化された感光性樹脂層を用いて前記ロール状の基板を選択的にエッチングするステップをさらに含む、請求項２０に記載のパターン形成方法。
  22. 前記方法は、ｅ）感光性樹脂層を除去するステップをさらに含む、請求項２１に記載のパターン形成方法。
  23. 前記方法は、ｄ’）前記パターン化された感光性樹脂層にメッキをし、形成されたメッキ部を前記感光性樹脂層を有するロール状の基板から分離して金型を製造するステップをさらに含む、請求項２０に記載のパターン形成方法。
  24. 前記方法は、ｅ’）前記金型を用いてナノパターンを転写するステップをさらに含む、請求項２３に記載のパターン形成方法。
  25. 請求項２０の方法により、ナノメートル領域以下の間隔を有する感光性樹脂パターンが、最長幅が１２インチより大きい領域に連続して形成されているロール状の基板。
  26. 前記感光性樹脂パターンが形成された領域は最長幅が２０インチ以上である、請求項２５に記載のロール状の基板。
  27. 請求項２２の方法により、ナノメートル領域以下の間隔を有するパターンが、最長幅が１２インチより大きい領域に連続して形成されているロール状の基板。
  28. 前記パターンが形成された領域は最長幅が２０インチ以上である、請求項２７に記載のロール状の基板。
  29. 請求項２３の方法により、ナノメートル領域以下の間隔を有するパターンが、最長幅が１２インチより大きい領域に連続して形成されている金型。
  30. 前記パターンが形成された領域は最長幅が２０インチ以上である、請求項２９に記載の金型。
  31. 請求項２０〜２２および２４のうちのいずれか１項の方法により、最長幅が１２インチより大きい領域に形成されたナノメートル領域以下の間隔を有するパターンを有する電子素子。
  32. 前記電子素子はビームスプリティング偏光子（Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）である、請求項３１に記載の電子素子。
  33. 請求項２０〜２２および２４のうちのいずれか１項の方法により、最長幅が１２インチより大きい領域に形成されたナノメートル領域以下の間隔を有するパターンを有する電子装置。
  34. 前記電子装置はディスプレイ装置である、請求項３３に記載の電子装置。
  35. ａ）ロール状の基板上に感光性樹脂層を形成するステップ、
    ｂ）前記感光性樹脂層が形成されたロール状の基板を回転させながら、干渉光の光源と前記ロール状の基板との前記基板の軸方向への相対移動により、干渉光によって形成されるパターンに応じて前記感光性樹脂層を選択的に露光するステップ、
    ｃ）前記選択的に露光された感光性樹脂層を現像して感光性樹脂層にパターンを形成するステップ、および
    ｄ’’）感光性樹脂パターン上に金属を蒸着させるステップを含むロール状のスタンプの製造方法。
  36. 前記ｄ’’）ステップの金属はＣｒまたはＣｒ合金である、請求項３５に記載のロール状のスタンプの製造方法。
  37. 請求項３５の方法によって製造されたものであって、最長幅が１２インチより大きい領域にナノメートル領域以下の間隔を有するパターンを有するロール状のスタンプ。
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