説明

インプリント方法とこれに用いる転写基材および密着剤

【課題】モールドと樹脂層との離型時の転写欠陥の発生を防止したインプリント方法と、このようなインプリント方法を可能とする転写基材、密着剤を提供する。
【解決手段】インプリント方法を、密着層形成工程にて、1個の加水分解性基と2個の不活性基とを有する4価の原子と該原子に結合した反応性官能基とを1分子中に有する化合物を含有する密着剤を、基材に接触させ、その後、洗浄することにより、基材に密着層を形成して転写基材を作製し、充填工程にて、モールドと密着層との間に被加工物が介在するようしてモールドと転写基材とを近接させ被加工物をモールドの転写形状部に充填し、硬化工程にて、被加工物を硬化させ、離型工程にて、被加工物からモールドを引き離すような各工程を有するものとした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、被加工物に所望のパターン(線、模様等の図形であり、平坦面も含む)を転写形成するインプリント方法と、このインプリント方法に使用する転写基材と密着剤に関する。
【背景技術】
【0002】
微細加工技術として、近年インプリント方法に注目が集まっている。インプリント方法は、基体の表面に微細な凹凸構造を形成したモールド(型部材)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。
このインプリント方法の一つとして、光インプリント法が知られている。この光インプリント法では、例えば、インプリント用の転写基材に被加工物として光硬化性の樹脂層を形成し、この樹脂層に所望の凹凸構造を有するモールド(型部材)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紫外線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。これにより、モールドが有する凹凸が反転した凹凸構造を被加工物である樹脂層に形成することができる。このような光インプリント法は、従来のフォトリソグラフィ技術では形成が困難なナノメートルオーダーの微細パターンの形成が可能であり、次世代リソグラフィ技術として有望視されている。
このようなインプリント方法では、硬化した樹脂層からモールドを引き離す際に、樹脂層がモールドに付着するのを防止する必要がある。この付着防止の方法として、モールド表面へ離型処理を施す方法(特許文献1)、インプリント用の転写基材と硬化した樹脂層との間に密着層を介在させて両者の密着性を向上させる方法(特許文献2、3)、あるいは、モールド表面に設けた光触媒性物質膜に紫外線を照射して、硬化した樹脂層との離型性を向上させる方法(特許文献4)等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第4154595号公報
【特許文献2】特開2009−16000号公報
【特許文献3】特表2010−526426号公報
【特許文献4】特開2007−144995号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述のモールドへの樹脂層の付着防止方法のうち、インプリント用の転写基材と硬化した樹脂層との密着性を向上させる方法では、転写基材との間で結合を形成するような官能基、および、樹脂層との間で結合を形成するような官能基を有する材料を用いて密着層が形成されている。このような材料として、シランカップリング剤が挙げられている。そして、転写基材との反応点が多いほど密着性向上には有利であることから、転写基材との結合に供する官能基がケイ素原子に3個結合したシランカップリング剤が好適に使用されている。
【0005】
しかし、このようなシランカップリング剤を用いた従来の付着防止方法では、硬化した樹脂層からモールドを引き離す際に、樹脂層の一部がモールドに付着して転写欠陥を生じることがあり、安定したパターン形成を行うことができないという問題があった。また、上記のシランカップリング剤は、大気中の水分と加水分解反応を生じて劣化し易いため、長期保管が難しく、製造工程管理が煩雑となったり、パターン形成におけるコスト低減に支障を来すという問題もあった。さらに、スピンコート法を用いてシランカップリング剤を転写基材に塗布して密着層を形成する場合、転写基材の端部や、転写基材表面の段差部分で密着層の厚みが大きくなり、高精度のパターン形成を行うことができないという問題があった。
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、モールドと樹脂層との離型時の転写欠陥の発生を防止したインプリント方法と、このようなインプリント方法を可能とする転写基材、密着剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者は、シランカップリング剤と転写基材との結合反応よりも、シランカップリング剤の分子間の縮合反応による鎖状や網目状の層が生じやすく、転写基材との結合に供する官能基がケイ素原子に3個結合したシランカップリング剤を用いて形成した密着層では、表面に凸部が生じて平坦性が低下することに着目して本発明をなすに至った。
すなわち、上記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、所望の形状の転写形状部を有するモールドと転写基材との間に被加工物を介在させ、該被加工物に前記転写形状部の形状を転写するインプリント方法であって、基材に密着層を形成して転写基材を作製する密着層形成工程と、前記モールドと前記密着層との間に前記被加工物が介在するようして前記モールドと前記転写基材とを近接させ前記被加工物を前記転写形状部に充填する充填工程と、前記被加工物を硬化させる硬化工程と、前記被加工物から前記モールドを引き離す離型工程と、を有し、前記密着層形成工程は、1個の加水分解性基と2個の不活性基とを有する4価の原子と該原子に結合した反応性官能基とを1分子中に有する化合物を含有する密着剤を、前記基材に接触させ、その後、洗浄する工程を有するものであるような構成とした。
【0007】
本発明の他の態様として、前記密着層形成工程における洗浄は、極性溶媒を使用するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記密着剤の前記4価の原子はケイ素であるような構成とした。
本発明の転写基材は、基材と、該基材上に位置する密着層とを備えるインプリント用の転写基材であって、密着層は、酸素原子を介して前記基材に結合するとともに2個の不活性基とを有する4価の原子と、該原子に結合した反応性官能基と、を有するような構成とした。
本発明の他の態様として、隣接する前記4価の原子同士は結合していないような構成とした。
本発明の他の態様として、前記4価の原子はケイ素であるような構成とした。
本発明の密着剤は、インプリント方法に用いる転写基板に密着層を形成するための密着剤であって、1個の加水分解性基と2個の不活性基とを有する4価の原子と該原子に結合した反応性官能基とを1分子中に有する化合物を含むような構成とした。
【0008】
本発明の他の態様として、前記化合物は、下記式(1)で表される化合物であるような構成とした。
【化1】

前記式(1)において、Rは加水分解性基であり、アルコキシ基を示し、X1、X2は不活性基であり、アルキル基を示し、これらは同一であっても異なってもよく、Yは反応性官能基であり、アミノ基、エポキシ基、メルカプト基、スルフィド基、アシル基、イソシアネート基、不飽和炭化水素基からなる群から選択される基を示し、nは1〜10の整数を示す。
【0009】
本発明の他の態様として、前記化合物は、下記式(2)で表される化合物であるような構成とした。
【化2】

前記式(2)において、X3、X4、X5、X6は不活性基であり、アルキル基を示し、これらは同一であっても異なってもよく、Y1、Y2は反応性官能基であり、アミノ基、エポキシ基、メルカプト基、スルフィド基、アシル基、イソシアネート基、不飽和炭化水素基からなる群から選択される基を示し、これらは同一であっても異なってもよく、n1、n2は1〜10の整数を示し、これらは同一であっても異なってもよい。
【発明の効果】
【0010】
本発明のインプリント方法は、密着層形成工程において使用する密着剤を構成する4価の原子が加水分解性基を1個のみ有しているので、この加水分解性基が加水分解を受けた後、基材表面の水酸基が存在する反応点との結合(水素結合を経て、酸素原子を介した共有結合を形成)がなされるとともに、4価の原子が2個の不活性基を有しているので、基材表面と結合した4価の原子は、他の分子の4価の原子と結合を生じることが抑制され、さらに、基材と未反応の密着剤が洗浄によって除去されるので、基材の端部や、基材表面の段差部分においても不要な密着剤が存在せず、均一な厚みの密着層を備えた転写基材の形成が可能であり、その後の充填工程、硬化工程において、密着層の反応性官能基と被加工物とが反応して結合を生じ、硬化した被加工物が密着層を介して転写基材に確実に密着した状態となり、これにより、離型工程では、モールドへの被加工物の付着による転写欠陥を防止することができる。
【0011】
本発明の転写基材は、酸素原子を介して前記基材に結合するとともに2個の不活性基とを有する4価の原子と、該原子に結合した反応性官能基と、を有する密着層を備えており、このような密着層の表面は平坦性に優れており、インプリントにおいて密着層上に配設された被加工物を、密着層の表面に位置している反応性官能基との反応によって確実に結合保持し、モールドとの離型時にモールドに付着して剥離させることを防止することができる。
【0012】
本発明の密着剤は、1個の加水分解性基と2個の不活性基とを有する4価の原子と該原子に結合した反応性官能基とを1分子中に有する化合物を含むので、加水分解性基が加水分解を受けることにより、基材表面の水酸基との水素結合を介して4価の原子が基材表面に移行し、さらに、脱水縮合反応を経て基材表面と強固な共有結合を生成し、このように基材表面に結合した4価の原子は、2個の不活性基とを有しているので他の分子の4価の原子との間で縮合反応による結合を生じることが抑制され、密着剤の凝集物生成が防止され、また、基材と未反応の密着剤は、例えば、二量体を形成することはあっても、基材表面に結合した4価の原子とは結合していないため洗浄で除去することができ、これにより、均一な厚みの密着層の形成が可能である。また、ケイ素が複数の加水分解性基を有するシランカップリング剤に比べて、保存安定性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の転写基材の一実施形態を示す部分断面図である。
【図2】本発明のインプリント用の転写基材を構成する密着層の分子構造を説明するための図である。
【図3】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。
【図4】基材の段差部分における密着層の厚みを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
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。
[インプリント用の転写基材]
図1は、本発明の転写基材の一実施形態を示す部分断面図である。図1において、転写基材1は、基材2と、基材2の一方の面2aに位置する密着層3とを備えている。
転写基材1を構成する基材2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、シリコンや酸化シリコン、窒化シリコン、ガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体、クロム、タンタル、アルミニウム、ニッケル、チタン、銅、鉄、コバルト等の金属基板、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、基材2は所望のパターン構造物が面2a側に形成されたものであってもよい。このパターン構造物としては、特に限定されず、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が挙げられる。
【0015】
また、転写基材1を構成する密着層3は、酸素原子を介して基材2に結合するとともに2個の不活性基とを有する4価の原子と、この原子に結合した反応性官能基と、を有するものである。図2は、このような密着層3の分子構造を説明するための図である。図2に示されるように、4価の原子Mは、酸素原子Oを介して基材2に結合するとともに2個の不活性基X、X′を有している。また、4価の原子Mには反応性官能基Yが結合している。そして、隣接する4価の原子M同士は結合しておらず、したがって密着層3を構成する分子間の縮合反応により形成された鎖状や網目状の層が存在せず、単分子構造となっていると考えられる。
密着層3を構成する4価の原子Mは、ケイ素、チタン等とすることができ、この中でケイ素が好適に用いられる。また、不活性基X、X′は加水分解反応を生じない基であり、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ベンジル基等のアルキル基であり、これらは同一であっても異なってもよい。また、反応性官能基Yは、被加工物である有機成分との反応を生じる基であり、例えば、アミノ基、エポキシ基、メルカプト基、スルフィド基、アシル基、イソシアネート基、不飽和炭化水素基からなる群から選択される基であり、結合手−(CH2)n−を介して4価の原子Mに結合している。不飽和炭化水素基としては、ビニル基、メタクリル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基等を挙げることができる。また、結合手のnは1〜10の整数であるが、密着層を構成する分子の密度分布をより均一にするためには分子量が低いことが好ましいので、nは1〜3の範囲が好適である。
【0016】
このような本発明の転写基材1は、密着層3を構成する分子間の縮合反応により形成される鎖状や網目状の層のような不均一な層が存在せず、表面の平坦性に優れる。また、密着層3は、鎖状や網目状の層構造をとらず異物が付着しにくい構造を有しているため、離型時における被加工物の欠陥原因となりうる密着層の不均一性あるいは異物による微細な凸部の発生を低減でき、転写欠陥を防止することができる。また、基材2の表面と結合した4価の原子は、他の分子の4価の原子と結合を生じることが抑制され、より高密度に基材表面と密着し、インプリントにおいて密着層3上に配設された被加工物を、密着層3の表面に位置している反応性官能基Yとの反応によって確実に結合保持することができる。
尚、上述のインプリント用の転写基材の実施形態は例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。
【0017】
[密着剤]
上記のような転写基材1の密着層3を形成するには、1個の加水分解性基と2個の不活性基とを有する4価の原子と、この原子に結合した反応性官能基と、を1分子中に有する化合物を含む本発明の密着剤を使用することができる。以下に本発明の密着剤について説明する。
本発明の密着剤は、上記のように、1個の加水分解性基と2個の不活性基とを有する4価の原子と該原子に結合した反応性官能基とを1分子中に有する化合物を含むものである。このような化合物の一例として、4価の原子がケイ素である下記式(1)で表される化合物を挙げることができる。
【化3】

上記式(1)において、Rは加水分解性基であり、アルコキシ基を示し、X1、X2は不活性基であり、アルキル基を示し、これらは同一であっても異なってもよく、Yは反応性官能基でありアミノ基、エポキシ基、メルカプト基、スルフィド基、アシル基、イソシアネート基、不飽和炭化水素基からなる群から選択される基を示し、nは1〜10の整数を示す。
【0018】
上記のアルコキシ基Rとしては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、イソプロポキシ基、シクロヘキシルオキシ基等を挙げることができる。また、上記のアルキル基X1、X2としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ベンジル基等を挙げることができる。さらに、上記の不飽和炭化水素基としては、ビニル基、メタクリル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基等を挙げることができる。
反応性官能基Yは、被加工物である有機成分を考慮して適宜選択することができ、例えば、被加工物が酸、エステル、エポキシ、ケトン、ハロゲン化物を含有する有機成分であれば、反応性官能基Yとしてアミノ基を選択することができ、被加工物がアミノ基やカルボキシル基を含有する有機成分であれば、反応性官能基Yとしてエポキシ基を選択することができ、被加工物がチオールを含有する有機成分であれば、反応性官能基Yとしてメルカプト基を選択することができ、被加工物がアクリルモノマーを含有する有機成分であれば、反応性官能基Yとして不飽和炭化水素基を選択することができる。
【0019】
上記式(1)で表される化合物の具体例としては、(3−アクリロキシメチル)ジメチルメトキシシラン、(3−アクリロキシエチル)ジメチルメトキシシラン、(3−アクリロキシプロピル)ジメチルメトキシシラン、(3−メタクリロキシメチル)ジメチルメトキシシラン、(3−メタクリロキシエチル)ジメチルメトキシシラン、(3−メタクリロキシプロピル)ジメチルメトキシシラン等を挙げることができる。また、形成した密着層の分子の密度分布をより均一にするためには、立体障害の低減等を考慮して、上記式(1)で表される化合物の分子量が低いことが好ましく、アルコキシ基Rとしてメトキシ基またはエトキシ基を有し、アルキル基X1、X2としては、メチル基、エチル基、あるいは、プロピル基を有し、nが1〜3である化合物が好ましい。
【0020】
また、本発明の密着剤を構成する化合物の他の例として、4価の原子がケイ素であり、1個の加水分解性基(>NH)を2個のケイ素が共有する下記式(2)で表されるジシラザン化合物を挙げることができる。
【化4】

上記の式(2)において、X3、X4、X5、X6は不活性基であり、アルキル基を示し、これらは同一であっても異なってもよく、Y1、Y2は反応性官能基であり、アミノ基、エポキシ基、メルカプト基、スルフィド基、アシル基、イソシアネート基、不飽和炭化水素基からなる群から選択される基を示し、これらは同一であっても異なってもよく、n1、n2は1〜10の整数を示し、これらは同一であっても異なってもよい。
【0021】
上記のアルキル基X3、X4、X5、X6としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ベンジル基等を挙げることができる。さらに、上記の不飽和炭化水素基としては、ビニル基、メタクリル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基等を挙げることができる。
反応性官能基Y1、Y2は、被加工物である有機成分を考慮して適宜選択することができ、例えば、被加工物が酸、エステル、エポキシ、ケトン、ハロゲン化物を含有する有機成分であれば、反応性官能基Y1、Y2としてアミノ基を選択することができ、被加工物がアミノ基やカルボキシル基を含有する有機成分であれば、反応性官能基Y1、Y2としてエポキシ基を選択することができ、被加工物がチオールを含有する有機成分であれば、反応性官能基Y1、Y2としてメルカプト基を選択することができ、被加工物がアクリルモノマーを含有する有機成分であれば、反応性官能基Y1、Y2として不飽和炭化水素基を選択することができる。
【0022】
上記式(2)で表される化合物の具体例として、1,3−ビス(3−アクリロキシメチル)テトラメチルジシラザン、1,3−ビス(3−アクリロキシメチル)テトラエチルジシラザン、3−ビス(3−アクリロキシメチル)テトラプロピルジシラザン、1,3−ビス(3−アクリロキシエチル)テトラメチルジシラザン、1,3−ビス(3−アクリロキシエチル)テトラエチルジシラザン、1,3−ビス(3−アクリロキシエチル)テトラプロピルジシラザン、1,3−ビス(3−アクリロキシプロピル)テトラメチルジシラザン、1,3−ビス(3−アクリロキシプロピル)テトラエチルジシラザン、1,3−ビス(3−アクリロキシプロピル)テトラプロピルジシラザン等を挙げることができる。また、形成した密着層の分子の密度分布をより均一にするためには、立体障害の低減等を考慮して、上記式(2)で表される化合物の分子量が低いことが好ましく、アルキル基X3、X4、X5、X6としては、メチル基、あるいは、エチル基を有し、n1、n2が1〜3である化合物が好ましい。
また、本発明の密着剤は、上記のような化合物とともに、必要に応じてメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、キシレン、アセトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルセロソルブ等の溶媒を含有してもよい。
【0023】
このような本発明の密着剤は、加水分解性基が加水分解を受けることにより、基材表面の水酸基との水素結合を介して4価の原子が基材表面に移行し、さらに、脱水縮合反応を経て基材表面と強固な共有結合を生成する。そして、このように基材表面に結合した4価の原子は、2個の不活性基を有しているので他の分子の4価の原子との間で縮合反応による結合を生じることが抑制され、密着剤の凝集物生成が防止される。また、基材と未反応の密着剤は、例えば、二量体を形成することはあっても、基材表面に結合した4価の原子とは結合していないため洗浄で除去することができる。これにより、均一な厚みの密着層の形成が可能である。また、ケイ素が複数の加水分解性基を有するシランカップリング剤に比べて、加水分解を受け難いので、保存安定性に優れている。
尚、上述の密着剤の実施形態は例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、4価の原子がチタン等であってもよい。
【0024】
[インプリント方法]
次に、本発明のインプリント方法について説明する。
本発明のインプリント方法は、所望の形状の転写形状部を有するモールドと転写基材との間に被加工物を介在させ、被加工物に転写形状部の形状を転写するものである。
図3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。
本発明では、まず、密着層形成工程にて、基材12に密着層13を形成して転写基材11を作製する(図3(A))。この基材12は、上述の本発明の転写基材1を構成する基材2として挙げたものと同様のものを使用することができる。また、密着層13は、1個の加水分解性基と2個の不活性基とを有する4価の原子と該原子に結合した反応性官能基とを1分子中に有する化合物を含有する密着剤を、基材12に接触させ、その後、洗浄することにより形成することができる。
【0025】
基材12への密着剤の接触は、例えば、化学蒸着法、ウェットプロセス等により行うことができる。ウェットプロセスとしては、スピンコート法、浸漬コート法、ディッピング法等を挙げることができ、このようなウェットプロセスは、簡便にできる方法として好ましい。
基材12に接触された密着剤は、4価の原子に結合している1個の加水分解性基が加水分解を受け、基材12の表面の水酸基が存在する反応点との結合(水素結合を経て、酸素原子を介した共有結合を形成)がなされる。また、4価の原子は2個の不活性基を有しているので、基材12の表面に結合した4価の原子が、他の分子の4価の原子と縮合反応を生じることが抑制される。したがって、基材と未反応の密着剤は、例えば、二量体を形成することはあっても、基材12の表面に結合した4価の原子とは結合していないため、洗浄によって除去される。これにより、例えば、図4に示すように、基材12の段差部分12Aにおいても不要な密着剤による密着層の厚みの増大(図4に鎖線で示した盛り上がり部位)を抑制することができ、表面に反応性官能基が位置する均一な厚みの密着層13を形成することができる。基材12と未反応の密着剤を除去するための洗浄は、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ベンゼン、トルエン、キシレン、アセトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルセロソルブ等の極性溶媒を使用して行うことができる。また、洗浄方法としては、スピンコート法、浸漬コート法、ディッピング法等を挙げることができる。尚、密着剤の接触前、あるいは、接触後に基材12を加熱することにより、密着剤と基材12との反応を促進してもよい。
このような密着層形成工程において使用する密着剤は、上記の本発明の密着剤であってよい。
【0026】
次いで、充填工程において、転写基材11の密着層13上に被加工物31′を供給し(図3(B))、転写形状部22を有するモールド21と密着層13との間に被加工物31′が介在するようしてモールド21と転写基材11とを近接させ、被加工物31′をモールド21の転写形状部22に充填する(図3(C))。尚、上記のモールド21の転写形状部22への被加工物31′の充填は、モールド21上に被加工物31′を供給し、この被加工物31′に転写基材11の密着層13を押し当てて行ってもよい。
モールド21は、被加工物31′が光硬化性樹脂である場合に、被加工物31′を硬化させるための照射光を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。モールド21が有する転写形状部22は、図示例では凹部が形成された凹凸構造を有しているが、これに限定されるものではなく、形状、寸法は任意に設定することができる。また、使用するモールド21は、転写形状部22が位置する部位が周囲に対して凸構造となった、いわゆるメサ構造であってもよい。
【0027】
次に、硬化工程において、転写基材11とモールド21との間に介在する被加工物31′を硬化させて被加工物31とする(図3(D))。この被加工物31は、密着層13の表面に位置する反応性官能基と反応し結合して、密着層13に確実に保持される。このような硬化工程では、被加工物31′が光硬化性の樹脂である場合、モールド21側から光照射を行って硬化処理を施すことができる。また、転写基材11が照射光を透過可能である場合には、転写基材11側から光照射を行って被加工物31′を硬化させてもよい。
次いで、離型工程において、被加工物31からモールド21を引き離す(図3(E))。これにより、被加工物31にパターン形成(モールド21の転写形状部22の転写)が行われる。本発明では、被加工物31が密着層13を介して転写基材11の基材12に確実に保持されているので、モールド21への被加工物31の付着による転写欠陥が防止され、高精度のパターン形成を行うことが可能である。
【0028】
また、図示していないが、上記の離型工程の後、被加工物31の残膜部分を、その下部に位置する密着層13とともに除去して基材12の表面を露出させ、この状態で残存する被加工物31をレジストパターンとして基材12の表面にエッチングを施し、基材12に凹凸構造のパターンを形成してもよい。この場合、密着層13の厚みが不均一であると、密着層13を含めた被加工物31の残膜部分の厚みが不均一になり、レジストパターンの精度が低下し、その結果、レジストパターンを介してエッチングにより基材12に形成されるパターンの精度低下を招くことになる。本発明のインプリント方法によれば、密着層の厚みが均一であるため、高精度のパターン形成を行うことができる。
【0029】
また、このような本発明のインプリント方法は、密着層形成工程において使用する密着剤が加水分解を受け難く、ケイ素が複数の加水分解性基を有するシランカップリング剤に比べて、保存安定性に優れるため、製造工程管理が容易で、パターン形成におけるコスト低減が可能である。
上述の本発明のインプリント方法の実施形態は例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【0030】
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]
<密着層形成工程>
基材として、シリコンウエハ(直径150mm)を準備した。この基材は、一方の面の中央部に26mm×32mmの凸状平坦面を有し、この凸状平坦面における基材厚みは0.625mmであり、その周囲の基材厚み0.595mmとの間に0.03mmの段差を有するものであった。
【0031】
また、密着剤Aとして、(3−アクリロキシプロピル)ジメチルメトキシシラン(Gelest社製)を準備した。この密着剤Aについて、下記の条件でNMR分光法により1H−NMRおよび29Si−NMRの経時変化を測定することにより、密着剤に経時的に生じる加水分解、脱水縮合の程度を判断し、保存安定性を評価して、結果を下記の表1に示した。
(NMR分光法の測定条件)
日本電子(株)製 JNM−LA400WBを用いて1H−NMRおよび29Si
−NMRを測定し、シランカップリング剤重縮合の反応過程を解析した。共鳴
周波数は、400MHzおよび79.3MHzとし、外部基準としてテトラメ
チルシランを用いた。
(保存安定性の評価基準)
○:密着剤の容器を開封し、1ヶ月でメタノールが生成されておらず、保
存安定性は良好
×:密着剤の容器を開封し、1ヶ月でメタノールが生成されており、保存
安定性は不良
【0032】
上記の密着剤Aを基材の凸状平坦面側にスピンコート法により塗布して接触させ、その後、洗浄液としてイソプロピルアルコールを用いてスピンコート法で基材の密着剤塗布面を洗浄した。その後、基材を80℃に加熱して10分間保持した。これにより、凸状平坦面に密着層を備えた転写基材を作製した。
また、下記の条件で接触角の経時変化を測定することにより、形成後の密着層に経時的に生じる表面の劣化の程度を判断し、保存安定性を評価して、結果を下記の表1に示した。
(接触角の測定条件)
密着層上にマイクロシリンジから水滴を滴下し、10秒後に協和界面科学(株)
製 DM−700型を用いて水に対する接触角を測定した。
(保存安定性の評価基準)
○:密着層形成後、1週間の接触角変化が2°以下であり、保存安定性は
良好
×:密着層形成後、1週間の接触角変化が2°を超えるものであり、保存
安定性は不良
【0033】
作製した転写基材の密着層の表面における凸部(密着剤の凝集により生成したものと考えられる)の存在の有無を、下記の条件で原子間力顕微鏡(AFM)により観察、評価して、結果を下記の表1に示した。
(原子間力顕微鏡による評価条件)
原子間力顕微鏡(SIIナノテクノロジー(株)製 L−trace)を用い、
密着層の0.03mm×0.03mmの領域を測定し、高さ5nm以上の凸部の
存在有無を評価した。高さ5nm以上の凸部は、転写欠陥の原因となりうるため
である。
(密着層表面の評価基準)
○:高さ5nm以上の凸部が存在しない
×:高さ5nm以上の凸部が存在する
【0034】
<充填工程>
厚み6.35mmの石英ガラス(40mm×40mm)の凹凸構造パターンの無い平坦なモールドを準備した。
また、被加工物として下記組成の光硬化性樹脂を準備し、この被加工物の液滴を、上記の転写基材の密着層上の5×5箇所(計25箇所)に0.5mmピッチで供給し、その後、インプリント装置の基板ステージに載置した。次に、被加工物に上記のモールドを押し込み、転写形状部の凹凸構造に被加工物を充填した。
(光硬化性樹脂の組成)
・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%
【0035】
<硬化工程>
モールドと転写基材との間に被加工物である光硬化性樹脂が存在する状態で、インプリント装置の照明光学系により紫外線をモールド側から100mJ/cm2照射した。これにより、光硬化性樹脂を硬化させた。
<離型工程>
次に、硬化した被加工物からモールドを引き離し、転写面を形成した。
【0036】
[実施例2]
密着剤Bとして、1,3−ビス(3−アクリロキシメチル)テトラメチルジシラザン(信越化学工業(株)製)を準備し、この密着剤Bを密着剤Aに代えて使用した他は、実施例1と同様にして、被加工物にモールドの平坦面を転写形成した。
使用した密着剤Bの保管安定性を、実施例1と同様に評価して、結果を下記の表1に示した。
また、作製した転写基材の密着層の表面における凸部の存在の有無を、実施例1と同様に観察して、結果を下記の表1に示した。
【0037】
[比較例1]
密着剤Cとして、(3−アクリロキシメチル)トリメトキシシラン(Gelest社製)を準備し、この密着剤Cを密着剤Aに代えて使用した他は、実施例1と同様にして、被加工物にモールドの平坦面を転写形成した。
使用した密着剤Cの保管安定性を、実施例1と同様に評価して、結果を下記の表1に示した。
また、作製した転写基材の密着層の表面における凸部の存在の有無を、実施例1と同様に観察して、結果を下記の表1に示した。
【0038】
[比較例2]
密着層形成工程において、洗浄液を用いた洗浄を実施しない他は、実施例1と同様にして、被加工物にモールドの平坦面を転写形成した。
作製した転写基材の密着層の表面における凸部の存在の有無を、実施例1と同様に観察して、結果を下記の表1に示した。
【0039】
【表1】

【0040】
表1に示されるように、本発明の密着剤である密着剤A、Bは、保管安定性に優れることが確認された。また、実施例1、2において、密着剤A、Bを用いて密着層を形成して作製した本発明の転写基材では、密着層の表面に凸部の存在が確認されず、また、基材の段差部位での密着層の盛り上がりがないことが確認された。このことから、基材表面に結合したケイ素原子と他の分子のケイ素原子との間で、縮合反応による結合を生じることが抑制されていることが確認され、また、洗浄によって、基材と未反応の密着剤が確実に除去されていることが確認された。さらに、実施例1、2において形成された転写面は、いずれも転写欠陥が発生せず、本発明のインプリント方法による良好なパターン形成(モールドの平坦面の転写)が行われたことが確認された。
これに対して、密着剤Cは、保管安定性が劣るものであった。また、比較例1において、密着剤Cを用いて密着層を形成して作製した転写基材、および、比較例2において洗浄を行わずに密着層を形成して作製した転写基材では、密着層の表面に凸部の存在が確認された。
【産業上の利用可能性】
【0041】
インプリント技術を用いたパターン形成、微細加工に利用可能である。
【符号の説明】
【0042】
1,11…転写基材
2,12…基材
3,13…密着層
4…濡れ性変化層
21…モールド
22…転写形状部
31′…被加工物
31…硬化した被加工物

【特許請求の範囲】
【請求項1】
所望の形状の転写形状部を有するモールドと転写基材との間に被加工物を介在させ、該被加工物に前記転写形状部の形状を転写するインプリント方法において、
基材に密着層を形成して転写基材を作製する密着層形成工程と、
前記モールドと前記密着層との間に前記被加工物が介在するようして前記モールドと前記転写基材とを近接させ前記被加工物を前記転写形状部に充填する充填工程と、
前記被加工物を硬化させる硬化工程と、
前記被加工物から前記モールドを引き離す離型工程と、を有し、
前記密着層形成工程は、1個の加水分解性基と2個の不活性基とを有する4価の原子と該原子に結合した反応性官能基とを1分子中に有する化合物を含有する密着剤を、前記基材に接触させ、その後、洗浄する工程を有するものであることを特徴とするインプリント方法。
【請求項2】
前記密着層形成工程における洗浄は、極性溶媒を使用することを特徴とする請求項1に記載のインプリント方法。
【請求項3】
前記密着剤の前記4価の原子はケイ素であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のインプリント方法。
【請求項4】
基材と、該基材上に位置する密着層とを備えるインプリント用の転写基材において、
密着層は、酸素原子を介して前記基材に結合するとともに2個の不活性基とを有する4価の原子と、該原子に結合した反応性官能基と、を有することを特徴とする転写基材。
【請求項5】
隣接する前記4価の原子同士は結合していないことを特徴とする請求項4に記載の転写基材。
【請求項6】
前記4価の原子はケイ素であることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の転写基材。
【請求項7】
インプリント方法に用いる転写基板に密着層を形成するための密着剤において、
1個の加水分解性基と2個の不活性基とを有する4価の原子と該原子に結合した反応性官能基とを1分子中に有する化合物を含むことを特徴とする密着剤。
【請求項8】
前記化合物は、下記式(1)で表される化合物であることを特徴とする請求項7に記載の密着剤。
【化1】

前記式(1)において、Rは加水分解性基であり、アルコキシ基を示し、X1、X2は不活性基であり、アルキル基を示し、これらは同一であっても異なってもよく、Yは反応性官能基であり、アミノ基、エポキシ基、メルカプト基、スルフィド基、アシル基、イソシアネート基、不飽和炭化水素基からなる群から選択される基を示し、nは1〜10の整数を示す。
【請求項9】
前記化合物は、下記式(2)で表される化合物であることを特徴とする請求項7に記載の密着剤。
【化2】

前記式(2)において、X3、X4、X5、X6は不活性基であり、アルキル基を示し、これらは同一であっても異なってもよく、Y1、Y2は反応性官能基であり、アミノ基、エポキシ基、メルカプト基、スルフィド基、アシル基、イソシアネート基、不飽和炭化水素基からなる群から選択される基を示し、これらは同一であっても異なってもよく、n1、n2は1〜10の整数を示し、これらは同一であっても異なってもよい。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2012−86484(P2012−86484A)
【公開日】平成24年5月10日(2012.5.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−236181(P2010−236181)
【出願日】平成22年10月21日(2010.10.21)
【出願人】(000002897)大日本印刷株式会社 (14,506)
【Fターム(参考)】