ロールプレス方式を用いた液体分離方式インプリントによる残膜制御

摘要

近年の情報処理機器の高速化、大容量化は主に集積回路デザインルールの微細化によって支えられている。しかし、設計パターンの更なる微細化を進めていく上で製造装置コストの肥大化が問題とされている。そこで、次世代の微細パターン形成技術として、ナノインプリントリソグラフィ（以降はNIL と表記）が1995 年にPrinceton 大学のS. Y. Chou 教授らによって提案された。ナノインプリントリソグラフィは基板上に樹脂を滴下、または回転塗布した後に、予めパターニングされたモールドを押し付けながら樹脂をモールド通りに硬化させるという簡便なプロセスである。現在ではナノインプリントリソグラフィの応用範囲は集積回路のみならず、光学素子、パターンドメディア、プラズモンデバイスと多岐に渡る。次世代デバイスにおいて微細なパターン作製は重要であるが、繰り返しインプリントを行っていると、マスターモールド(原版)に劣化が生じてくる。モールドの単価は高いため、劣化する度に新しいモールドに交換することはコスト高となってしまう。そこで、装置コストを低くかつ容易なプロセスによってSi マスターモールドを複製する方法を模索した結果、Si 基板上に液体分離方式インプリントによる残膜厚を制御した転写を行い、残留した樹脂をマスクとしたドライエッチングを行うことでSi マスターモールドを複製する方法を試みた。液体分離方式インプリントとは通常のNIL プロセスで硬化を行う前に一度基板からモールドを離型することで液体分離操作を行い、モールドに樹脂が付着した状態で新たな基板に転写することで残膜厚の制御を行う技術である。残膜厚を0に制御することによって転写した基板上にはモールドの凹パターン部分のみが残り、この基板上に残った樹脂をマスクとしてドライエッチングをすることによってSi マスターモールドを複製することができる。本研究では、転写時の加圧をロールで行うロールプレス方式を採用し、UV 硬化樹脂はドライエッチング耐性があり、Si との相性も良い丸善石油化学株式会社製MUR-XR01 を使用した。ロールプレス方式で行うことによって転写時に均一に圧力をかけることができ、樹脂薄く伸ばすことにも適しているため大面積パターンの転写ができる。上記のプロセスによってSi 基板上に残膜70nmのホールパターンが転写可能であり、さらに転写した試料をドライエッチングすることでUV 硬化樹脂をマスクとしたSi 基板のエッチングに成功した。