JP2011054594A - エッチング方法とこれを利用したナノインプリント用モールドの製造方法と検査方法およびエッチング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光の波長以下の微細加工における深さ制御を高い精度で行うことが可能なエッチング方法と、これを利用したナノインプリント用モールドの製造方法と検査方法およびエッチング装置を提供する。
【解決手段】 開口部（３）を有するエッチングマスク（２）を介して基材（１）をエッチングする際に、予めエッチングによるエッチングマスク（２）の減少量（ａ−ｂ）と基材１のエッチング深さｄとの関係式を設定し、エッチングマスク（２）の減少量（ａ−ｂ）を測定することにより上記関係式から対応するエッチング深さｄを算出して、エッチングの制御を行うこととする。
【選択図】 図１
【解決手段】 開口部（３）を有するエッチングマスク（２）を介して基材（１）をエッチングする際に、予めエッチングによるエッチングマスク（２）の減少量（ａ−ｂ）と基材１のエッチング深さｄとの関係式を設定し、エッチングマスク（２）の減少量（ａ−ｂ）を測定することにより上記関係式から対応するエッチング深さｄを算出して、エッチングの制御を行うこととする。
【選択図】 図１
Description
本発明は、光の波長以下の幅を有する形状で被加工物をエッチングする方法と、これを利用したナノインプリント用モールドの製造方法と検査方法およびエッチング装置に関する。
半導体装置の製造における半導体ウエハへの微細孔の形成や、透明基材への微細凹部の形成等に、従来からエッチング加工が行われている。このエッチング加工における深さ精度を向上させるために、例えば、エッチング部からの回折光と非エッチング部からの回折光の光強度が同程度になる部分の光強度変化を検出してエッチング深さを測定する方法（特許文献１）、厚さ方向に連続的に多孔質状態が変化した透明基材の透過光を測定することによりエッチング深さを制御する方法（特許文献２）等がある。
一方、微細加工技術として、近年ナノインプリント技術に注目が集まっている。ナノインプリント技術は、基材の表面に微細な凹凸構造を形成したナノインプリント用モールドを用い、凹凸構造を感光性樹脂等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。
一方、微細加工技術として、近年ナノインプリント技術に注目が集まっている。ナノインプリント技術は、基材の表面に微細な凹凸構造を形成したナノインプリント用モールドを用い、凹凸構造を感光性樹脂等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。
しかし、上記のようなナノインプリント用モールドの凹凸構造をエッチングで形成する場合、凹凸構造の線幅は光の波長以下、例えば、５０ｎｍ以下であるため、上記のような光を使う方法によるエッチング加工の深さ制御は行えないという問題があった。
また、このような微細なエッチング加工における深さ制御の方法として、光を用いた測定が可能なモニタパターンを被加工物に設け、このモニタパターンのエッチング量を測定することにより、エッチング加工対象の形状（実パターン）のエッチング量を算出して制御する方法が可能である。しかし、ナノインプリント用モールドでは、実パターンではない凹凸構造が存在すると、インプリント転写の際の樹脂の広がりが変化したり、離型力が変化するという不具合が生じるので、モニタパターンを用いたエッチング加工の深さ制御はできないという問題があった。
また、光を使う方法による深さ検査が不可能な微細な凹部であっても、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いることにより深さを測定することが可能であるが、ＡＦＭの針が入らない更に微細なパターンの形成が要望されている。
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、光の波長以下の微細加工における深さ制御を高い精度で行うことが可能なエッチング方法と、これを利用したナノインプリント用モールドの製造方法と検査方法およびエッチング装置を提供することを目的とする。
また、このような微細なエッチング加工における深さ制御の方法として、光を用いた測定が可能なモニタパターンを被加工物に設け、このモニタパターンのエッチング量を測定することにより、エッチング加工対象の形状（実パターン）のエッチング量を算出して制御する方法が可能である。しかし、ナノインプリント用モールドでは、実パターンではない凹凸構造が存在すると、インプリント転写の際の樹脂の広がりが変化したり、離型力が変化するという不具合が生じるので、モニタパターンを用いたエッチング加工の深さ制御はできないという問題があった。
また、光を使う方法による深さ検査が不可能な微細な凹部であっても、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いることにより深さを測定することが可能であるが、ＡＦＭの針が入らない更に微細なパターンの形成が要望されている。
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、光の波長以下の微細加工における深さ制御を高い精度で行うことが可能なエッチング方法と、これを利用したナノインプリント用モールドの製造方法と検査方法およびエッチング装置を提供することを目的とする。
このような目的を達成するために、本発明は、開口部を有するエッチングマスクを基材に設け、該エッチングマスクを介して基材をエッチングする方法において、エッチングによるエッチングマスクの減少量と基材のエッチング深さとの関係式を予め設定し、エッチングマスクの減少量を測定することにより前記関係式から対応するエッチング深さを算出してエッチングの制御を行うような構成とした。
本発明の他の態様として、エッチングマスクのパラメータを変化させた複数のテスト基材における選択比（基材のエッチング速度／エッチングマスクのエッチング速度）を計測し、該選択比が一定となるパラメータの範囲においてエッチングマスクの減少量とエッチング深さの仮関係式を設定し、エッチングで使用するエッチングマスクの開口部が、前記選択比が一定となる範囲にあれば、前記仮関係式を前記関係式として使用し、エッチングで使用するエッチングマスクの開口部が、前記選択比が一定となる範囲から外れるときは、エッチングで使用するエッチングマスクのパラメータを盛り込んだマスクを備えたテスト基材でエッチングマスクの減少量とエッチング深さの関係式を設定し、これを前記関係式として使用するような構成とした。
本発明の他の態様として、エッチングマスクのパラメータを変化させた複数のテスト基材における選択比（基材のエッチング速度／エッチングマスクのエッチング速度）を計測し、該選択比が一定となるパラメータの範囲においてエッチングマスクの減少量とエッチング深さの仮関係式を設定し、エッチングで使用するエッチングマスクの開口部が、前記選択比が一定となる範囲にあれば、前記仮関係式を前記関係式として使用し、エッチングで使用するエッチングマスクの開口部が、前記選択比が一定となる範囲から外れるときは、エッチングで使用するエッチングマスクのパラメータを盛り込んだマスクを備えたテスト基材でエッチングマスクの減少量とエッチング深さの関係式を設定し、これを前記関係式として使用するような構成とした。
本発明の他の態様として、微細化の度合い、開口面積率、形状の少なくとも１種をエッチングマスクのパラメータとするような構成とした。
本発明の他の態様として、エッチングマスクの光透過率の変化を測定することによりエッチングマスクの減少量を算出するような構成とした。
本発明の他の態様として、エッチングマスクの光透過率の変化を測定することによりエッチングマスクの減少量を算出するような構成とした。
また、本発明は、基材と、該基材の一方の面に形成された凹部を有するナノインプリント用モールドの製造方法において、前記基材に所望の開口部を有するエッチングマスクを形成し、上述のエッチング方法によって前記基材をエッチングして前記凹部を形成する工程を有するような構成とした。
また、本発明は、基材の一方の面に、所望の開口部を有するエッチングマスクを設け、該エッチングマスクを介して前記基材をエッチングすることにより凹部を形成したナノインプリント用モールドの前記凹部の検査方法において、エッチングによる前記エッチングマスクの減少量と前記基材のエッチング深さとの関係式を予め設定し、凹部形成のエッチングにおけるエッチングマスクの減少量を求め、該減少量に相当するエッチング深さを前記関係式から算出して前記凹部の深さを検出するような構成とした。
本発明の他の態様として、エッチングマスクのパラメータを変化させた複数のテスト基材における選択比（基材のエッチング速度／エッチングマスクのエッチング速度）を計測し、該選択比が一定となるパラメータの範囲においてエッチングマスクの減少量とエッチング深さの仮関係式を設定し、ナノインプリント用モールドの前記凹部を形成するためのエッチングで使用するエッチングマスクの開口部が、前記選択比が一定となる範囲にあれば、前記仮関係式を前記関係式として使用し、ナノインプリント用モールドの前記凹部を形成するためのエッチングで使用するエッチングマスクの開口部が、前記選択比が一定となる範囲から外れるときは、エッチングで使用する前記エッチングマスクのパラメータを盛り込んだマスクを備えたテスト基材でエッチングマスクの減少量とエッチング深さの関係式を設定し、これを前記関係式として使用するような構成とした。
本発明の他の態様として、微細化の度合い、開口面積率、形状の少なくとも１種をエッチングマスクのパラメータとするような構成とした。
本発明の他の態様として、エッチングマスクの光透過率の変化を測定することによりエッチングマスクの減少量を算出するような構成とした。
本発明の他の態様として、エッチングマスクのパラメータを変化させた複数のテスト基材における選択比（基材のエッチング速度／エッチングマスクのエッチング速度）を計測し、該選択比が一定となるパラメータの範囲においてエッチングマスクの減少量とエッチング深さの仮関係式を設定し、ナノインプリント用モールドの前記凹部を形成するためのエッチングで使用するエッチングマスクの開口部が、前記選択比が一定となる範囲にあれば、前記仮関係式を前記関係式として使用し、ナノインプリント用モールドの前記凹部を形成するためのエッチングで使用するエッチングマスクの開口部が、前記選択比が一定となる範囲から外れるときは、エッチングで使用する前記エッチングマスクのパラメータを盛り込んだマスクを備えたテスト基材でエッチングマスクの減少量とエッチング深さの関係式を設定し、これを前記関係式として使用するような構成とした。
本発明の他の態様として、微細化の度合い、開口面積率、形状の少なくとも１種をエッチングマスクのパラメータとするような構成とした。
本発明の他の態様として、エッチングマスクの光透過率の変化を測定することによりエッチングマスクの減少量を算出するような構成とした。
また、本発明のエッチング装置は、ガス導入口と排気口を備えたチャンバーと、該チャンバー内に対向して配設された上部電極と下部電極と、それぞれ前記上部電極と前記下部電極に貫通して配設され光軸が一致している光ファイバーと、前記上部電極の前記光ファイバーに接続するように前記チャンバーの外部に配設されたレーザー発振機と、前記下部電極の前記光ファイバーに接続するように前記チャンバーの外部に配設された光量計と、前記下部電極に接続されているとともに前記光量計からの信号でＯＮとＯＦＦの切り替えが可能な高周波発振機と、を備えているような構成とした。
本発明のエッチング方法によれば、光を使う方法による深さ制御が行えないような微細な開口幅の凹部のエッチング加工において、高い精度でエッチング深さの制御を行うことができ、目的のエッチング深さに相当するエッチングマスクの減少量に到達したところでエッチングを停止することにより、精度高く所望の深さ加工ができる。
また、本発明のナノインプリント用モールドの製造方法によれば、光を用いた測定が可能なモニタパターン等の深さ制御を目的とした凹部を設けることなく、所望の深さの凹部を備えたモールドの形成が可能である。
また、本発明のナノインプリント用モールドの検査方法によれば、エッチングマスクを介して基材をエッチングして凹部を形成したナノインプリント用モールドについて、予め設定したエッチングによるエッチングマスクの減少量と基材のエッチング深さとの関係式を基に、凹部形成のエッチングにおけるエッチングマスクの減少量から凹部の深さを算出するので、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いた深さ検査が不可能な微細な凹部を有するナノインプリント用モールドを高い精度で検査することが可能である。また、この検査方法を用いることにより、条件出しにより、所望のエッチング深さ凹部を形成するのに要するエッチング時間が把握された後は、その設定したエッチング時間でエッチング加工を行い、複数回のエッチング加工毎にエッチング深さを検査し、必要に応じてエッチング条件を調整することができ、ナノインプリント用モールドの製造を高精度で、かつ、簡便なものとすることができる。
さらに、本発明のエッチング装置によれば、エッチングマスクを設けた基材を下部電極上に載置し、エッチングマスクを介して基材をエッチングしたときに、光量計における光量変化からエッチングマスクの光透過率の変化が検出され、これによりエッチングマスクの減少量が検出され、本発明のエッチング方法を簡便に実施することができる。
以下、本発明の実施形態について説明する。
［エッチング方法］
本発明のエッチング方法は、エッチングによるエッチングマスクの減少量と基材のエッチング深さとの関係式を予め設定し、エッチングマスクの減少量を測定することにより関係式から対応するエッチング深さを算出してエッチングの制御を行うものである。
［エッチング方法］
本発明のエッチング方法は、エッチングによるエッチングマスクの減少量と基材のエッチング深さとの関係式を予め設定し、エッチングマスクの減少量を測定することにより関係式から対応するエッチング深さを算出してエッチングの制御を行うものである。
このような本発明のエッチング方法を、図１を参照して説明する。
本発明では、開口部３を有する膜厚ａのエッチングマスク２を基材１に設け（図１（Ａ））、この段階で、開口部３の周辺のエッチングマスク２に光を照射し、エッチングマスク２と基材１を透過する際の光透過率Ａを測定する。この光照射の位置、数は適宜設定することができ、例えば、複数の開口部３からなるパターン形成領域が１辺２ｍｍの正方形であって、この領域の中心を座標（０ｍｍ，０ｍｍ）としたときに、下記の座標で表される８点を光照射位置として設定することができる。
（−３ｍｍ，３ｍｍ） （０ｍｍ，３ｍｍ） （３ｍｍ，３ｍｍ）
（−３ｍｍ，０ｍｍ） （３ｍｍ，０ｍｍ）
（−３ｍｍ，−３ｍｍ） （０ｍｍ，−３ｍｍ） （３ｍｍ，−３ｍｍ）
尚、光透過率の測定は、光透過率計（大塚電子（株）製 ＭＣＰＤ）を用いて行うことができる。
本発明では、開口部３を有する膜厚ａのエッチングマスク２を基材１に設け（図１（Ａ））、この段階で、開口部３の周辺のエッチングマスク２に光を照射し、エッチングマスク２と基材１を透過する際の光透過率Ａを測定する。この光照射の位置、数は適宜設定することができ、例えば、複数の開口部３からなるパターン形成領域が１辺２ｍｍの正方形であって、この領域の中心を座標（０ｍｍ，０ｍｍ）としたときに、下記の座標で表される８点を光照射位置として設定することができる。
（−３ｍｍ，３ｍｍ） （０ｍｍ，３ｍｍ） （３ｍｍ，３ｍｍ）
（−３ｍｍ，０ｍｍ） （３ｍｍ，０ｍｍ）
（−３ｍｍ，−３ｍｍ） （０ｍｍ，−３ｍｍ） （３ｍｍ，−３ｍｍ）
尚、光透過率の測定は、光透過率計（大塚電子（株）製 ＭＣＰＤ）を用いて行うことができる。
次に、エッチングが進行して凹部４が形成された段階（図１（Ｂ））で、開口部３の周辺のエッチングマスク２に光を照射し、エッチングマスク２と基材１を透過する際の光透過率Ｂを測定する。そして、エッチングマスク２の膜厚ａ0と光透過率Ａ0との間には、下記式（１）が成立するので、エッチングが進行した段階での光透過率Ｂと、エッチング前の光透過率Ａおよびエッチングマスク２の膜厚ａとから、式（１）を用いてエッチングによるエッチングマスク２の減少量（ａ−ｂ）を算出する。
ａ0＝−ln（Ａ0／ｐ）／ｑ 式（１）
（ｐ、ｑは物質固有の定数）
ａ0＝−ln（Ａ0／ｐ）／ｑ 式（１）
（ｐ、ｑは物質固有の定数）
一方、エッチングによるエッチングマスク２の減少量と基材１の凹部４のエッチング深さｄとの関係式（下記の式２）を予め設定し、この関係式と、上記のように算出したエッチングマスク２の減少量（ａ−ｂ）とから、対応するエッチング深さｄを算出する。そして、凹部４のエッチング深さｄが所望の深さに到達したところでエッチングを停止する。
ｄ＝α（ａ−ｂ）＋β 式（２）
上記の関係式とエッチングマスク２の減少量（ａ−ｂ）とから、対応するエッチング深さｄを算出する操作は、エッチング加工の開始から停止まで連続的に行ってもよく、あるいは間欠的に行ってもよい。また、一度条件出しが完了し、凹部４のエッチング深さｄが所望の深さに到達するまでに要するエッチング時間が把握された後は、その設定したエッチング時間でエッチング加工を行うようにしてもよい。但し、この場合も、複数回のエッチング加工毎にエッチングマスクの減少量を測定してエッチング深さｄの確認し、必要に応じてエッチング条件を調整する。
ｄ＝α（ａ−ｂ）＋β 式（２）
上記の関係式とエッチングマスク２の減少量（ａ−ｂ）とから、対応するエッチング深さｄを算出する操作は、エッチング加工の開始から停止まで連続的に行ってもよく、あるいは間欠的に行ってもよい。また、一度条件出しが完了し、凹部４のエッチング深さｄが所望の深さに到達するまでに要するエッチング時間が把握された後は、その設定したエッチング時間でエッチング加工を行うようにしてもよい。但し、この場合も、複数回のエッチング加工毎にエッチングマスクの減少量を測定してエッチング深さｄの確認し、必要に応じてエッチング条件を調整する。
本発明のエッチング方法を適用する対象となる基材は、エッチングマスク２の光透過率を測定するための照射光を透過可能、例えば、照射光に対して０．０１％以上の光透過率を有する材質であれば特に制限はない。尚、基材の光透過率の測定は、上記の光透過率の測定方法と同様に行うことができる。
また、エッチングマスク２の材質、厚みは、エッチングマスク２の光透過率を測定するための照射光を透過可能、例えば、照射光に対して０．０１％以上の光透過率を有する材質であり、かつ、エッチングによる厚み減少を生じてもエッチングマスクとしての機能を発現できる厚みを有するものであれば特に制限はない。例えば、材質は、クロム、タンタル、これらの化合物等を挙げることができ、さらにハードマスク材料を挙げることができる。また、厚みは１〜１００ｎｍ程度の範囲で適宜設定することができる。また、開口部３の形状は、ラインアンドスペース、円形状、正方形状、柱形状等の種々の形状、あるいは、所望の電気配線形状等、エッチングによって形成しようとする凹部の形状に応じて設定され、特に制限はない。但し、後述するエッチングマスクの減少量と基材のエッチング深さとの関係式の設定において、選択比ｒ（ｒ＝（基材のエッチング速度）／（エッチングマスクのエッチング速度））が一定となる形状であることが好ましい。尚、開口部３の形状が、選択比ｒが一定となる形状ではない場合には、後述のステップ７、８で説明するように関係式を設定することができる。
また、エッチングマスク２の光透過率を測定するための照射光は、基材１、エッチングマスク２の材質や厚みを考慮して選択することができる。例えば、基材１が石英でエッチングマスク２がクロムの場合、照射光は波長２００〜８００ｎｍ程度の光を使用することができる。
ここで、エッチングによるエッチングマスク２の減少量（ａ−ｂ）と基材１のエッチング深さｄとの関係式［ｄ＝α（ａ−ｂ）＋β］の設定について、図２〜図７を参照して説明する。
（ステップ１）
まず、使用する基材１およびエッチングマスク２の材質の組み合わせにおいて、選択比ｒ（ｒ＝（基材のエッチング速度）／（エッチングマスクのエッチング速度））が、基板１の面内でより均一となるように（バラツキが小さくなるように）エッチング加工条件を決定する。ここで、基材のエッチング速度はエッチング深さｄから算出し、エッチングマスクのエッチング速度はエッチングマスクの減少量（ａ−ｂ）から算出する。エッチング条件としては、例えば、導入ガス種、チャンバーの真空度、高周波の印加パワー等が挙げられ、選択比ｒのバラツキが、例えば、±１％以内となるようにエッチング加工条件を決定することができる。
尚、エッチングマスクの減少量（ａ−ｂ）は、エッチングマスクの光透過率の変化を測定し、上述のように式（１）を用いて算出する。また、エッチング深さｄは、断面形状をＳＥＭ（走査電子顕微鏡）で観察することにより測定する。
（ステップ１）
まず、使用する基材１およびエッチングマスク２の材質の組み合わせにおいて、選択比ｒ（ｒ＝（基材のエッチング速度）／（エッチングマスクのエッチング速度））が、基板１の面内でより均一となるように（バラツキが小さくなるように）エッチング加工条件を決定する。ここで、基材のエッチング速度はエッチング深さｄから算出し、エッチングマスクのエッチング速度はエッチングマスクの減少量（ａ−ｂ）から算出する。エッチング条件としては、例えば、導入ガス種、チャンバーの真空度、高周波の印加パワー等が挙げられ、選択比ｒのバラツキが、例えば、±１％以内となるようにエッチング加工条件を決定することができる。
尚、エッチングマスクの減少量（ａ−ｂ）は、エッチングマスクの光透過率の変化を測定し、上述のように式（１）を用いて算出する。また、エッチング深さｄは、断面形状をＳＥＭ（走査電子顕微鏡）で観察することにより測定する。
（ステップ２）
次に、エッチングマスクのパラメータを変化させた複数のテスト基材について、ステップ１で決定したエッチング条件で基材１のエッチングを行い、選択比ｒ（ｒ＝（基材のエッチング速度）／（エッチングマスクのエッチング速度））を計測する。エッチングマスクのパラメータとしては、例えば、微細化の度合い、開口面積率、形状等が挙げられる。微細化の度合いは、例えば、パターンがラインアンドスペースならば線幅、円形状ならば開口径、正方形状ならば一辺の長さ、柱形状ならば柱（底面）の直径がパラメータとなる。また、基材に対するパターンの面積率がある値を超えると、エッチングするイオンが不足することが想定されるので、基材全体の面積に対するエッチングされるパターン面積の割合（開口面積率）をパラメータとして用いることは有用である。また、形状は、ラインアンドスペース、円形状、正方形状、柱形状等のパターン形状が挙げられる。
次に、エッチングマスクのパラメータを変化させた複数のテスト基材について、ステップ１で決定したエッチング条件で基材１のエッチングを行い、選択比ｒ（ｒ＝（基材のエッチング速度）／（エッチングマスクのエッチング速度））を計測する。エッチングマスクのパラメータとしては、例えば、微細化の度合い、開口面積率、形状等が挙げられる。微細化の度合いは、例えば、パターンがラインアンドスペースならば線幅、円形状ならば開口径、正方形状ならば一辺の長さ、柱形状ならば柱（底面）の直径がパラメータとなる。また、基材に対するパターンの面積率がある値を超えると、エッチングするイオンが不足することが想定されるので、基材全体の面積に対するエッチングされるパターン面積の割合（開口面積率）をパラメータとして用いることは有用である。また、形状は、ラインアンドスペース、円形状、正方形状、柱形状等のパターン形状が挙げられる。
（ステップ３）
次に、選択比ｒが一定となる各パラメータの範囲を決定する。例えば、開口部がラインアンドスペースである場合の線幅をパラメータとした複数のテスト基材における選択比ｒが、図３に示されるように、線幅がＷ１以上で一定（ｒ1）となるとき、パラメータとしての線幅の範囲をＷ１以上とする。この例のように、線幅がＷ１未満で選択比ｒが一定とならない理由としては、線幅が小さくなるとエッチングするイオンがエッチングマスクの開口部に入り難くなるためと考えられる。
ここで、選択比ｒが一定とは、複数の選択比ｒの平均値に対し、個々の選択比ｒの差が±１％以下である一群の選択比ｒが存在する場合を意味する。以下においても同様である。
次に、選択比ｒが一定となる各パラメータの範囲を決定する。例えば、開口部がラインアンドスペースである場合の線幅をパラメータとした複数のテスト基材における選択比ｒが、図３に示されるように、線幅がＷ１以上で一定（ｒ1）となるとき、パラメータとしての線幅の範囲をＷ１以上とする。この例のように、線幅がＷ１未満で選択比ｒが一定とならない理由としては、線幅が小さくなるとエッチングするイオンがエッチングマスクの開口部に入り難くなるためと考えられる。
ここで、選択比ｒが一定とは、複数の選択比ｒの平均値に対し、個々の選択比ｒの差が±１％以下である一群の選択比ｒが存在する場合を意味する。以下においても同様である。
また、開口部が円形状等である場合の面積開口率をパラメータとした複数のテスト基材における選択比ｒが、図４に示されるように、面積開口率がＲ１以下で一定（ｒ1）となるとき、パラメータとしての面積開口率の範囲をＲ１以下とする。この例のように、面積開口率がＲ１を超えると選択比ｒが一定とならない理由としては、面積開口率が大きくなるとエッチングするイオンが不足するためと考えられる。
また、開口部の形状（ラインアンドスペース、円形状、正方形状、柱形状）をパラメータとした複数のテスト基材における選択比ｒが、図５に示されるように、ラインアンドスペース、円形状、正方形状では一定（ｒ1）となるが、柱形状ではｒ2（ｒ1＜ｒ2）となるとき、パラメータとしての形状は、ラインアンドスペース、円形状、正方形状の範囲とする。この例のように、開口部の形状によって選択比ｒが異なる理由としては、開口部の形状によってイオンに曝される基材１の表面積が異なり、エッチング速度が変わるためと考えられる。
また、開口部の形状（ラインアンドスペース、円形状、正方形状、柱形状）をパラメータとした複数のテスト基材における選択比ｒが、図５に示されるように、ラインアンドスペース、円形状、正方形状では一定（ｒ1）となるが、柱形状ではｒ2（ｒ1＜ｒ2）となるとき、パラメータとしての形状は、ラインアンドスペース、円形状、正方形状の範囲とする。この例のように、開口部の形状によって選択比ｒが異なる理由としては、開口部の形状によってイオンに曝される基材１の表面積が異なり、エッチング速度が変わるためと考えられる。
尚、図６に示すように、エッチング開始から時間Ｔ１が経過するまでのエッチングの初期段階においてエッチング速度が安定していない場合がある。例えば、基材１が珪素であり、表面に二酸化珪素の薄膜が存在する表面状態のときには、二酸化珪素薄膜を考慮し、初期のエッチングガスとしてＣＨＦ3を使用し、二酸化珪素薄膜がエッチングされた後に、基材１をエッチングする本来のエッチングガスＨＢｒに切り替えてエッチングが行われることがある。このような場合には、エッチング時間がＴ１以降のエッチング速度が安定している状態において、上記の選択比ｒが一定となる各パラメータの範囲を決定する。
（ステップ４）
次に、選択比ｒが一定となる各パラメータの範囲においてエッチングマスクの減少量（ａ−ｂ）とエッチング深さｄの仮関係式［ｄ＝α（ａ−ｂ）＋β］を設定する。開口部がラインアンドスペースである場合の線幅をＷ１以上の値であるＷ２に設定したとき、エッチングマスクの減少量（ａ−ｂ）とエッチング深さｄの関係は、例えば、図７の線Ｌ１に示される仮関係式［ｄ＝α1（ａ−ｂ）＋β1］となる。また、開口部が円形状である場合の面積開口率をＲ１以下の値であるＲ２に設定したとき、エッチングマスクの減少量（ａ−ｂ）とエッチング深さｄの関係は、例えば、図の線Ｌ２に示される仮関係式［ｄ＝α2（ａ−ｂ）＋β2］となる。この関係式における縦軸の切片βは、上述の図６に示したように、エッチングの初期段階においてエッチング速度が安定していない場合に対応して適宜設定される。例えば、図６に示されるように、エッチング速度が初期段階の遅い状態から、安定した状態まで高まる場合、線Ｌ１を例として図７に鎖線で示したように、線Ｌ１の立ち上がりは徐々に傾きが大きくなる曲線を示す。そこで、線Ｌ１では、エッチング速度が安定している状態から得られる直線を外挿して縦軸の切片βが設定される。
次に、選択比ｒが一定となる各パラメータの範囲においてエッチングマスクの減少量（ａ−ｂ）とエッチング深さｄの仮関係式［ｄ＝α（ａ−ｂ）＋β］を設定する。開口部がラインアンドスペースである場合の線幅をＷ１以上の値であるＷ２に設定したとき、エッチングマスクの減少量（ａ−ｂ）とエッチング深さｄの関係は、例えば、図７の線Ｌ１に示される仮関係式［ｄ＝α1（ａ−ｂ）＋β1］となる。また、開口部が円形状である場合の面積開口率をＲ１以下の値であるＲ２に設定したとき、エッチングマスクの減少量（ａ−ｂ）とエッチング深さｄの関係は、例えば、図の線Ｌ２に示される仮関係式［ｄ＝α2（ａ−ｂ）＋β2］となる。この関係式における縦軸の切片βは、上述の図６に示したように、エッチングの初期段階においてエッチング速度が安定していない場合に対応して適宜設定される。例えば、図６に示されるように、エッチング速度が初期段階の遅い状態から、安定した状態まで高まる場合、線Ｌ１を例として図７に鎖線で示したように、線Ｌ１の立ち上がりは徐々に傾きが大きくなる曲線を示す。そこで、線Ｌ１では、エッチング速度が安定している状態から得られる直線を外挿して縦軸の切片βが設定される。
（ステップ５）
次に、エッチングで使用するエッチングマスクの開口部（実パターン）のデータを入力する。
次に、エッチングで使用するエッチングマスクの開口部（実パターン）のデータを入力する。
（ステップ６）
実パターンの各パラメータが、ステップ３で設定した選択比ｒが一定となる各パラメータの範囲にあれば、ステップ４で設定した仮関係式を関係式として使用することとし、エッチングによるエッチングマスク２の減少量（ａ−ｂ）と基材１のエッチング深さｄとの関係式の設定は終了する。
一方、実パターンの各パラメータが、ステップ３で設定した選択比ｒが一定となる各パラメータの範囲から外れるときは、次のステップ７に移る。
実パターンの各パラメータが、ステップ３で設定した選択比ｒが一定となる各パラメータの範囲にあれば、ステップ４で設定した仮関係式を関係式として使用することとし、エッチングによるエッチングマスク２の減少量（ａ−ｂ）と基材１のエッチング深さｄとの関係式の設定は終了する。
一方、実パターンの各パラメータが、ステップ３で設定した選択比ｒが一定となる各パラメータの範囲から外れるときは、次のステップ７に移る。
（ステップ７）
エッチングで使用するエッチングマスクのパラメータを盛り込んだマスクを備えたテスト基材で、エッチングマスク２の減少量（ａ−ｂ）と基材１のエッチング深さｄを測定する。
エッチングで使用するエッチングマスクのパラメータを盛り込んだマスクを備えたテスト基材で、エッチングマスク２の減少量（ａ−ｂ）と基材１のエッチング深さｄを測定する。
（ステップ８）
ステップ７で得られたデータから、エッチングマスク２の減少量（ａ−ｂ）と基材１のエッチング深さｄとの関係式［ｄ＝α（ａ−ｂ）＋β］を設定し、終了する。
このような本発明では、光を使う方法による深さ制御が行えないような微細な開口幅の凹部のエッチング加工において、高い精度でエッチング深さの制御を行うことができ、目的のエッチング深さに相当するエッチングマスクの減少量に到達したところでエッチングを停止することにより、精度高く所望の深さ加工ができる。
ステップ７で得られたデータから、エッチングマスク２の減少量（ａ−ｂ）と基材１のエッチング深さｄとの関係式［ｄ＝α（ａ−ｂ）＋β］を設定し、終了する。
このような本発明では、光を使う方法による深さ制御が行えないような微細な開口幅の凹部のエッチング加工において、高い精度でエッチング深さの制御を行うことができ、目的のエッチング深さに相当するエッチングマスクの減少量に到達したところでエッチングを停止することにより、精度高く所望の深さ加工ができる。
［ナノインプリント用モールドの製造方法］
本発明の製造方法は、基材と、この基材の一方の面に形成された凹部を有するナノインプリント用モールドの製造方法であり、所望の開口部を有するエッチングマスクを基材上に形成し、上述のような本発明のエッチング方法によって基材をエッチングして凹部を形成する工程を有するものである。図８は本発明のナノインプリント用モールドの製造方法により製造されたナノインプリント用モールドの一例を示す断面図であり、ナノインプリント用モールド１１は、基材１２と、この基材１２の一方の面に形成された凹部１３を有している。
本発明の製造方法は、基材と、この基材の一方の面に形成された凹部を有するナノインプリント用モールドの製造方法であり、所望の開口部を有するエッチングマスクを基材上に形成し、上述のような本発明のエッチング方法によって基材をエッチングして凹部を形成する工程を有するものである。図８は本発明のナノインプリント用モールドの製造方法により製造されたナノインプリント用モールドの一例を示す断面図であり、ナノインプリント用モールド１１は、基材１２と、この基材１２の一方の面に形成された凹部１３を有している。
次に、ナノインプリント用モールド１１を例として、本発明の製造方法を図９〜図１１を参照して説明する。
まず、基材１２の一方の面にエッチングマスクとするための薄膜１４′を形成し、この薄膜１４′上に感光性レジスト膜１７′を形成する（図９（Ａ））。薄膜１４′は、例えば、クロムまたはその化合物の薄膜等とすることができる。このような薄膜１４′は、例えば、スパッタリング法等により厚みを１〜１００ｎｍ程度の範囲で適宜設定して成膜することができる。
次いで、感光性レジスト膜１７′に対し、電子線描画装置、レーザー描画装置、ステッパー、スキャナー等の装置を用いて電子線等を照射し、所望のパターン潜像を形成し、その後、感光性レジスト膜１７′を現像して、所望の貫通孔１７ａが形成されたレジスト層１７を形成する（図９（Ｂ））。
まず、基材１２の一方の面にエッチングマスクとするための薄膜１４′を形成し、この薄膜１４′上に感光性レジスト膜１７′を形成する（図９（Ａ））。薄膜１４′は、例えば、クロムまたはその化合物の薄膜等とすることができる。このような薄膜１４′は、例えば、スパッタリング法等により厚みを１〜１００ｎｍ程度の範囲で適宜設定して成膜することができる。
次いで、感光性レジスト膜１７′に対し、電子線描画装置、レーザー描画装置、ステッパー、スキャナー等の装置を用いて電子線等を照射し、所望のパターン潜像を形成し、その後、感光性レジスト膜１７′を現像して、所望の貫通孔１７ａが形成されたレジスト層１７を形成する（図９（Ｂ））。
次に、このレジスト層１７をマスクとしてエッチングにより薄膜１４′に開口部１５を形成し（図９（Ｃ））、その後、レジスト層１７を除去して、基材１２上に、開口部１５を有するエッチングマスク１４を形成した状態とする（図１０（Ａ））。開口部１５の形状は、ラインアンドスペース、円形状、正方形状、柱形状等の種々の形状、あるいは、所望の電気配線形状等、ナノインプリント用モールド１１に使用目的に応じて設定され、特に制限はない。但し、上述の本発明のエッチング方法でのエッチングマスクの減少量と基材のエッチング深さとの関係式の設定において、選択比ｒ（ｒ＝（基材のエッチング速度）／（エッチングマスクのエッチング速度））が一定となる形状であることが好ましい。また、開口部１５の形状が、選択比ｒが一定となる形状ではない場合であっても、上述の本発明のエッチング方法の説明におけるステップ７、８で説明したように関係式を設定することができる。
次いで、エッチングマスク１４をマスクとして、上述の本発明のエッチング方法により基材１２に凹部１３を形成する（図１０（Ｂ））。すなわち、エッチングによるエッチングマスク１４の減少量（ａ−ｂ）と基材１２の凹部１３のエッチング深さｄとの関係式［ｄ＝α（ａ−ｂ）＋β］を予め設定し、エッチングマスク１４の減少量を測定することにより関係式から対応するエッチング深さｄを算出してエッチングの制御を行う。
次に、エッチングマスク１４を除去することにより、ナノインプリント用モールド１１を得ることができる（図１０（Ｃ））。
次に、エッチングマスク１４を除去することにより、ナノインプリント用モールド１１を得ることができる（図１０（Ｃ））。
また、本発明のナノインプリント用モールドの製造方法では、凹部１３を形成した所定の領域（パターン領域Ｘ）を凸状構造とし、その周辺の領域（非パターン領域Ｙ）から突出したモールドを製造することも可能である。この場合、例えば、エッチングマスク１４をマスクとして、本発明のエッチング方法により基材１２に凹部１３を形成（図１０（Ｂ））した後、エッチングマスク１４上に感光性レジストを塗布し、所望のマスクを介しての露光、あるいは直接描画を行い、その後、現像することにより、エッチングマスク１４のパターン領域Ｘに対応する部位にエッチングレジスト１８を形成する（図１１（Ａ））。その後、エッチングレジスト１８をマスクとして、基材１２を所定の深さまでエッチングして、凸構造部１２ａとその周囲に位置する基部１２ｂを形成する（図１１（Ｂ））。次いで、レジスト１８を除去し、エッチングマスク１４を除去することにより、ナノインプリント用モールド１１′を得ることができる（図１１（Ｃ））。
このような本発明の製造方法によれば、光を用いた測定が可能なモニタパターンを設けることなく、所望の深さの凹部を備えたモールドの形成が可能である。
このような本発明の製造方法によれば、光を用いた測定が可能なモニタパターンを設けることなく、所望の深さの凹部を備えたモールドの形成が可能である。
［ナノインプリント用モールドの検査方法］
本発明の検査方法は、基材の一方の面に、所望の開口部を有するエッチングマスクを設け、このエッチングマスクを介して基材をエッチングすることにより凹部を形成したナノインプリント用モールドの凹部の検査方法であり、エッチングによるエッチングマスクの減少量と基材のエッチング深さとの関係式を予め設定し、凹部形成のエッチングにおけるエッチングマスクの減少量を求め、この減少量に相当するエッチング深さを上記の関係式から算出して凹部の深さを検出するものである。図１２は、エッチングにより凹部が形成されたナノインプリント用モールドの一例を示す断面図であり、モールド２１は基材２２の一方の面に、開口部２５を有するエッチングマスク２４を設け、このエッチングマスク２４を介して基材２２をエッチングすることにより凹部２３が形成されたものである。
本発明の検査方法は、基材の一方の面に、所望の開口部を有するエッチングマスクを設け、このエッチングマスクを介して基材をエッチングすることにより凹部を形成したナノインプリント用モールドの凹部の検査方法であり、エッチングによるエッチングマスクの減少量と基材のエッチング深さとの関係式を予め設定し、凹部形成のエッチングにおけるエッチングマスクの減少量を求め、この減少量に相当するエッチング深さを上記の関係式から算出して凹部の深さを検出するものである。図１２は、エッチングにより凹部が形成されたナノインプリント用モールドの一例を示す断面図であり、モールド２１は基材２２の一方の面に、開口部２５を有するエッチングマスク２４を設け、このエッチングマスク２４を介して基材２２をエッチングすることにより凹部２３が形成されたものである。
次に、このナノインプリント用モールド２１を例として、本発明の検査方法を図１３を参照して説明する。
本発明では、開口部２５を有するエッチングマスク２４のエッチング前の膜厚ａと、開口部２５の周辺のエッチングマスク２４に光を照射したときの光透過率Ａを予め測定する（図１３（Ａ））。次に、エッチングが終了した検査対象のナノインプリント用モールド２１について、開口部２５の周辺のエッチングマスク２４に光を照射して光透過率Ｂを測定する（図１３（Ｂ））。そして、エッチングマスク２４の膜厚ａ0と光透過率Ａ0との間には、下記式（１）が成立するので、検査対象のナノインプリント用モールド２１の光透過率Ｂと、エッチング前の光透過率Ａおよびエッチングマスク２４の膜厚ａとから、式（１）を用いてエッチングによるエッチングマスク２４の減少量（ａ−ｂ）を算出する。
ａ0＝−ln（Ａ0／ｐ）／ｑ 式（１）
（ｐ、ｑは物質固有の定数）
本発明では、開口部２５を有するエッチングマスク２４のエッチング前の膜厚ａと、開口部２５の周辺のエッチングマスク２４に光を照射したときの光透過率Ａを予め測定する（図１３（Ａ））。次に、エッチングが終了した検査対象のナノインプリント用モールド２１について、開口部２５の周辺のエッチングマスク２４に光を照射して光透過率Ｂを測定する（図１３（Ｂ））。そして、エッチングマスク２４の膜厚ａ0と光透過率Ａ0との間には、下記式（１）が成立するので、検査対象のナノインプリント用モールド２１の光透過率Ｂと、エッチング前の光透過率Ａおよびエッチングマスク２４の膜厚ａとから、式（１）を用いてエッチングによるエッチングマスク２４の減少量（ａ−ｂ）を算出する。
ａ0＝−ln（Ａ0／ｐ）／ｑ 式（１）
（ｐ、ｑは物質固有の定数）
一方、エッチングによるエッチングマスク２４の減少量と基材２２の凹部２３のエッチング深さｄとの関係式（下記の式２）を予め設定し、この関係式と、上記のように算出したエッチングマスク２４の減少量（ａ−ｂ）とから、対応するエッチング深さｄを算出し、これにより検査対象のナノインプリント用モールド２１の凹部２３の深さを検出する。
ｄ＝α（ａ−ｂ）＋β 式（２）
尚、エッチングによるエッチングマスク２４の減少量（ａ−ｂ）と基材２２のエッチング深さｄとの関係式［ｄ＝α（ａ−ｂ）＋β］の設定は、上述の本発明のエッチング方法における関係式［ｄ＝α（ａ−ｂ）＋β］の設定と同様に行えるので、ここでの説明は省略する。
ｄ＝α（ａ−ｂ）＋β 式（２）
尚、エッチングによるエッチングマスク２４の減少量（ａ−ｂ）と基材２２のエッチング深さｄとの関係式［ｄ＝α（ａ−ｂ）＋β］の設定は、上述の本発明のエッチング方法における関係式［ｄ＝α（ａ−ｂ）＋β］の設定と同様に行えるので、ここでの説明は省略する。
このような本発明の検査方法によれば、エッチングマスクを介して基材をエッチングして凹部を形成したナノインプリント用モールドについて、エッチングによるエッチングマスクの減少量と基材のエッチング深さとの関係式を基に、凹部形成のエッチングにおけるエッチングマスクの減少量から凹部の深さを算出するので、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いた深さ検査が不可能な微細な凹部を有するナノインプリント用モールドを高い精度で検査することが可能である。
したがって、例えば、条件出しが完了し、凹部２３のエッチング深さｄが所望の深さに到達するまでに要するエッチング時間が把握された後は、エッチングの管理をエッチング時間で行い、所定回数のエッチング加工毎に、本発明の検査方法で凹部のエッチング深さｄを検査し、エッチング加工の精度を確認し、エッチング加工の時間管理にフィードバックすることができる。これにより、工程管理の簡略化が可能である。
したがって、例えば、条件出しが完了し、凹部２３のエッチング深さｄが所望の深さに到達するまでに要するエッチング時間が把握された後は、エッチングの管理をエッチング時間で行い、所定回数のエッチング加工毎に、本発明の検査方法で凹部のエッチング深さｄを検査し、エッチング加工の精度を確認し、エッチング加工の時間管理にフィードバックすることができる。これにより、工程管理の簡略化が可能である。
［エッチング装置］
図１４は、本発明のエッチング装置の一実施形態を示す構成図である。図１４において、本発明のエッチング装置３１は、ガス導入口３３と排気口３４を備えたチャンバー３２と、このチャンバー内に対向して配設された上部電極３５と下部電極３６とを備えている。また、上部電極３５には光ファイバー３８が貫通して配設されており、下部電極３６には光ファイバー３９が貫通して配設されており、この光ファイバー３８と光ファイバー３９は、その光軸が一致するように設定されている。また、上部電極３５の光ファイバー３８に接続するように、チャンバー３２の外部に配設されたレーザー発振機４１と、下部電極３６の光ファイバー３９に接続するように、チャンバー３２の外部に配設された光量計４２と、下部電極３６に接続されている高周波発振機４３と、を備えている。
図１４は、本発明のエッチング装置の一実施形態を示す構成図である。図１４において、本発明のエッチング装置３１は、ガス導入口３３と排気口３４を備えたチャンバー３２と、このチャンバー内に対向して配設された上部電極３５と下部電極３６とを備えている。また、上部電極３５には光ファイバー３８が貫通して配設されており、下部電極３６には光ファイバー３９が貫通して配設されており、この光ファイバー３８と光ファイバー３９は、その光軸が一致するように設定されている。また、上部電極３５の光ファイバー３８に接続するように、チャンバー３２の外部に配設されたレーザー発振機４１と、下部電極３６の光ファイバー３９に接続するように、チャンバー３２の外部に配設された光量計４２と、下部電極３６に接続されている高周波発振機４３と、を備えている。
このようなエッチング装置３１では、開口部３を有するエッチングマスク２を設けた基材１を下部電極３６上に載置したときに、レーザー発振機４１から発生した光は、光ファイバー３８を介してエッチングマスク２の開口部３の周辺の所望部位に照射される。そして、エッチングマスク２と基材１を透過した光が、光ファイバー３９を介して光量計４２に送られる。また、光量計４２は、高周波発振機４３のＯＮとＯＦＦを切り替える信号が発信可能である。
このエッチング装置３１のチャンバー３２内を所定の真空度まで減圧し、ガス導入口３３から所望のエッチングガスをチャンバー３２内に導入し、高周波発振機４３から所定の高周波を印加することにより、上部電極３５と下部電極３６の間にプラズマが発生し、イオンによるエッチングマスク２を介した基板１のエッチングが開始される。エッチングマスク２はエッチングの進行により厚みが減少して光透過率が変化するが、この光透過率の変化は光量計４２で検出される。そして、目的のエッチング深さに対応したエッチングマスク２の減少量を、光量計４２が光透過率の変化として検出すると、光量計４２からＯＦＦ信号が発信され、高周波発振機４３が停止され、エッチングが終了する。
このように、本発明のエッチング装置は、エッチングマスクを設けた基材を下部電極上に載置し、エッチングマスクを介して基材をエッチングしたときに、光量計における光量変化からエッチングマスクの光透過率の変化が検出され、これによりエッチングマスクの減少量が検出され、本発明のエッチング方法を簡便に実施することができる。
上述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。
このように、本発明のエッチング装置は、エッチングマスクを設けた基材を下部電極上に載置し、エッチングマスクを介して基材をエッチングしたときに、光量計における光量変化からエッチングマスクの光透過率の変化が検出され、これによりエッチングマスクの減少量が検出され、本発明のエッチング方法を簡便に実施することができる。
上述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。
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］
厚み６．３５ｍｍの合成石英ガラス（１５２ｍｍ角）をエッチング加工の対象基材として準備した。
［実施例］
厚み６．３５ｍｍの合成石英ガラス（１５２ｍｍ角）をエッチング加工の対象基材として準備した。
＜エッチングマスクの減少量とエッチング深さの関係式の設定＞
（ステップ１）
この基材の一方の面にスパッタリング法によりクロム薄膜（厚み１５ｎｍ）を成膜し、その後、このクロム薄膜上に市販のレジストを塗布した。
次いで、市販の電子線描画装置内のステージ上に、基材の裏面がステージと対向するように基材を配置し、レジストに電子線を照射して、所望のパターン潜像を形成した。
次に、レジストを現像してレジスト層を形成し、このレジスト層をマスクとしてドライエッチングによりクロム薄膜に開口部（１００ｎｍ角の正方形開口がピッチ５００ｎｍで格子配置されたもの）を形成して、エッチングマスクとした。
（ステップ１）
この基材の一方の面にスパッタリング法によりクロム薄膜（厚み１５ｎｍ）を成膜し、その後、このクロム薄膜上に市販のレジストを塗布した。
次いで、市販の電子線描画装置内のステージ上に、基材の裏面がステージと対向するように基材を配置し、レジストに電子線を照射して、所望のパターン潜像を形成した。
次に、レジストを現像してレジスト層を形成し、このレジスト層をマスクとしてドライエッチングによりクロム薄膜に開口部（１００ｎｍ角の正方形開口がピッチ５００ｎｍで格子配置されたもの）を形成して、エッチングマスクとした。
このようなテスト基材について、図１４に示すようなエッチング装置において、選択比（基材（石英）のエッチング速度／エッチングマスク（クロム）のエッチング速度）の面内バラツキが±１％以下となるように、エッチング加工条件を下記のように決定した。尚、エッチングマスクの減少量は、波長３６５ｎｍの光を用いてエッチングマスクの光透過率の変化を大塚電子（株）製 ＭＣＰＤを使用して測定し、上記の式（１）を用いて算出した。
（クロムエッチング加工条件）
・Ｃｌ2ガス流量 ： １５０sccm
・Ｏ2ガス流量 ： ５０sccm
・ＲＩＥパワー ： ５００Ｗ
・圧力 ： ５Ｐａ
（合成石英エッチング加工条件）
・ＣＦ4ガス流量 ： ４０sccm
・ＲＩＥパワー ： ４００Ｗ
・圧力 ： ４Ｐａ
（クロムエッチング加工条件）
・Ｃｌ2ガス流量 ： １５０sccm
・Ｏ2ガス流量 ： ５０sccm
・ＲＩＥパワー ： ５００Ｗ
・圧力 ： ５Ｐａ
（合成石英エッチング加工条件）
・ＣＦ4ガス流量 ： ４０sccm
・ＲＩＥパワー ： ４００Ｗ
・圧力 ： ４Ｐａ
（ステップ２、３）
次に、正方形の開口部の開口幅をエッチングマスクのパラメータとし、開口幅を２０、３０、５０、１００、２００、３００、３５０、４００ｎｍとした８種のテスト基材を上記と同様にして作製した。これらのテスト基材について、上記のエッチング加工条件でエッチングを行い、選択比ｒ（基材（石英）のエッチング速度／エッチングマスク（クロム）のエッチング速度）を計測した。その結果、開口幅が３０ｎｍ以上、３５０ｎｍ以下で選択比ｒが一定となることが確認された。
次に、正方形の開口部の開口幅をエッチングマスクのパラメータとし、開口幅を２０、３０、５０、１００、２００、３００、３５０、４００ｎｍとした８種のテスト基材を上記と同様にして作製した。これらのテスト基材について、上記のエッチング加工条件でエッチングを行い、選択比ｒ（基材（石英）のエッチング速度／エッチングマスク（クロム）のエッチング速度）を計測した。その結果、開口幅が３０ｎｍ以上、３５０ｎｍ以下で選択比ｒが一定となることが確認された。
（ステップ４）
次に、正方形の開口部の開口幅が３０ｎｍ以上、３５０ｎｍ以下の範囲においてエッチングマスクの減少量（ａ−ｂ）とエッチング深さｄ（ｎｍ）の仮関係式［ｄ＝３０（ａ−ｂ）−５］を設定した。
次に、正方形の開口部の開口幅が３０ｎｍ以上、３５０ｎｍ以下の範囲においてエッチングマスクの減少量（ａ−ｂ）とエッチング深さｄ（ｎｍ）の仮関係式［ｄ＝３０（ａ−ｂ）−５］を設定した。
（ステップ５、６）
次に、エッチングで使用するエッチングマスクの開口部（実パターン＝開口幅１００ｎｍ）のデータを入力し、この実パターンの開口部がステップ３で設定した範囲（選択比ｒが一定となる開口幅の範囲）にあるので、ステップ４で設定した仮関係式を関係式として設定した。
次に、エッチングで使用するエッチングマスクの開口部（実パターン＝開口幅１００ｎｍ）のデータを入力し、この実パターンの開口部がステップ３で設定した範囲（選択比ｒが一定となる開口幅の範囲）にあるので、ステップ４で設定した仮関係式を関係式として設定した。
＜エッチング加工＞
基材上に開口部（１００ｎｍ角の正方形開口がピッチ５００ｎｍで格子配置されたもの）を形成してエッチングマスクとし、図１４に示すようなエッチング装置において、ステップ１で決定したエッチング加工条件で、目標とするエッチング深さを１００ｎｍに設定してエッチングを行った。このエッチングでは、エッチングマスクの光透過率の変化から算出した厚みの減少量を常時測定し、上記のように設定した関係式からエッチング深さを算出し、上記の設定深さに到達したところでエッチングを停止した。同じようにして、１０枚の基材に対してエッチングを行った。
このようにエッチング加工を行った１０枚の基材について、エッチングで形成した凹部にかかるように基材を破断し、凹部の断面深さを観察ＳＥＭ（Carl-Zeiss社製 Ultra55）を用いて測定した。その結果、設定深さに対する凹部の深さのバラツキは±１％以下であり、高い精度でエッチング制御がなされたことが確認できた。
基材上に開口部（１００ｎｍ角の正方形開口がピッチ５００ｎｍで格子配置されたもの）を形成してエッチングマスクとし、図１４に示すようなエッチング装置において、ステップ１で決定したエッチング加工条件で、目標とするエッチング深さを１００ｎｍに設定してエッチングを行った。このエッチングでは、エッチングマスクの光透過率の変化から算出した厚みの減少量を常時測定し、上記のように設定した関係式からエッチング深さを算出し、上記の設定深さに到達したところでエッチングを停止した。同じようにして、１０枚の基材に対してエッチングを行った。
このようにエッチング加工を行った１０枚の基材について、エッチングで形成した凹部にかかるように基材を破断し、凹部の断面深さを観察ＳＥＭ（Carl-Zeiss社製 Ultra55）を用いて測定した。その結果、設定深さに対する凹部の深さのバラツキは±１％以下であり、高い精度でエッチング制御がなされたことが確認できた。
［比較例］
実施例と同様に、基材上に開口部（１００ｎｍ角の正方形開口がピッチ５００ｎｍで格子配置されたもの）を形成してエッチングマスクとし、図１４に示すようなエッチング装置において、実施例と同様のエッチング加工条件でエッチングを行った。このエッチングでは、目標のエッチング深さを、実施例と同様に、１００ｎｍとし、それに要するエッチング時間を８分間に設定して、１０枚の基材に対して同じ条件でエッチングを行った。
このようにエッチング加工を行った１０枚の基材について、エッチングで形成した凹部にかかるように基材を破断し、凹部の断面深さを観察ＳＥＭ（Carl-Zeiss社製 Ultra55）を用いて測定した結果、設定深さに対する凹部の深さのバラツキは±５％であり、実施例に比べてエッチングの精度が低いことが確認できた。
実施例と同様に、基材上に開口部（１００ｎｍ角の正方形開口がピッチ５００ｎｍで格子配置されたもの）を形成してエッチングマスクとし、図１４に示すようなエッチング装置において、実施例と同様のエッチング加工条件でエッチングを行った。このエッチングでは、目標のエッチング深さを、実施例と同様に、１００ｎｍとし、それに要するエッチング時間を８分間に設定して、１０枚の基材に対して同じ条件でエッチングを行った。
このようにエッチング加工を行った１０枚の基材について、エッチングで形成した凹部にかかるように基材を破断し、凹部の断面深さを観察ＳＥＭ（Carl-Zeiss社製 Ultra55）を用いて測定した結果、設定深さに対する凹部の深さのバラツキは±５％であり、実施例に比べてエッチングの精度が低いことが確認できた。
ナノオーダーの微細なエッチング加工が要求される種々の製造分野において利用可能である。
１…基材
２…エッチングマスク
３…開口部
４…凹部
１１，２１…ナノインプリント用モールド
１２，２２…基材
１３，２３…凹部
１４，２４…エッチングマスク
１５，２５…開口部
３１…エッチング装置
３２…チャンバー
３５…上部電極
３６…下部電極
３８，３９…光ファイバー
４１…レーザー発振機
４２…光量計
４３…高周波発振機
２…エッチングマスク
３…開口部
４…凹部
１１，２１…ナノインプリント用モールド
１２，２２…基材
１３，２３…凹部
１４，２４…エッチングマスク
１５，２５…開口部
３１…エッチング装置
３２…チャンバー
３５…上部電極
３６…下部電極
３８，３９…光ファイバー
４１…レーザー発振機
４２…光量計
４３…高周波発振機
Claims (10)
- 開口部を有するエッチングマスクを基材に設け、該エッチングマスクを介して基材をエッチングする方法において、
エッチングによるエッチングマスクの減少量と基材のエッチング深さとの関係式を予め設定し、エッチングマスクの減少量を測定することにより前記関係式から対応するエッチング深さを算出してエッチングの制御を行うことを特徴としたエッチング方法。 - エッチングマスクのパラメータを変化させた複数のテスト基材における選択比（基材のエッチング速度／エッチングマスクのエッチング速度）を計測し、該選択比が一定となるパラメータの範囲においてエッチングマスクの減少量とエッチング深さの仮関係式を設定し、
エッチングで使用するエッチングマスクの開口部が、前記選択比が一定となる範囲にあれば、前記仮関係式を前記関係式として使用し、
エッチングで使用するエッチングマスクの開口部が、前記選択比が一定となる範囲から外れるときは、エッチングで使用するエッチングマスクのパラメータを盛り込んだマスクを備えたテスト基材でエッチングマスクの減少量とエッチング深さの関係式を設定し、これを前記関係式として使用することを特徴とした請求項１に記載のエッチング方法。 - 微細化の度合い、開口面積率、形状の少なくとも１種をエッチングマスクのパラメータとすることを特徴とした請求項２に記載のエッチング方法。
- エッチングマスクの光透過率の変化を測定することによりエッチングマスクの減少量を算出することを特徴とした請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のエッチング方法。
- 基材と、該基材の一方の面に形成された凹部を有するナノインプリント用モールドの製造方法において、
前記基材に所望の開口部を有するエッチングマスクを形成し、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のエッチング方法によって前記基材をエッチングして前記凹部を形成する工程を有することを特徴としたナノインプリント用モールドの製造方法。 - 基材の一方の面に、所望の開口部を有するエッチングマスクを設け、該エッチングマスクを介して前記基材をエッチングすることにより凹部を形成したナノインプリント用モールドの前記凹部の検査方法において、
エッチングによる前記エッチングマスクの減少量と前記基材のエッチング深さとの関係式を予め設定し、凹部形成のエッチングにおけるエッチングマスクの減少量を求め、該減少量に相当するエッチング深さを前記関係式から算出して前記凹部の深さを検出することを特徴としたナノインプリント用モールドの検査方法。 - エッチングマスクのパラメータを変化させた複数のテスト基材における選択比（基材のエッチング速度／エッチングマスクのエッチング速度）を計測し、該選択比が一定となるパラメータの範囲においてエッチングマスクの減少量とエッチング深さの仮関係式を設定し、
ナノインプリント用モールドの前記凹部を形成するためのエッチングで使用するエッチングマスクの開口部が、前記選択比が一定となる範囲にあれば、前記仮関係式を前記関係式として使用し、
ナノインプリント用モールドの前記凹部を形成するためのエッチングで使用するエッチングマスクの開口部が、前記選択比が一定となる範囲から外れるときは、エッチングで使用する前記エッチングマスクのパラメータを盛り込んだマスクを備えたテスト基材でエッチングマスクの減少量とエッチング深さの関係式を設定し、これを前記関係式として使用することを特徴とする請求項６に記載のナノインプリント用モールドの検査方法。 - 微細化の度合い、開口面積率、形状の少なくとも１種をエッチングマスクのパラメータとすることを特徴とする請求項７に記載のナノインプリント用モールドの検査方法。
- エッチングマスクの光透過率の変化を測定することによりエッチングマスクの減少量を算出することを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載のナノインプリント用モールドの検査方法。
- ガス導入口と排気口を備えたチャンバーと、該チャンバー内に対向して配設された上部電極と下部電極と、それぞれ前記上部電極と前記下部電極に貫通して配設され光軸が一致している光ファイバーと、前記上部電極の前記光ファイバーに接続するように前記チャンバーの外部に配設されたレーザー発振機と、前記下部電極の前記光ファイバーに接続するように前記チャンバーの外部に配設された光量計と、前記下部電極に接続されているとともに前記光量計からの信号でＯＮとＯＦＦの切り替えが可能な高周波発振機と、を備えていることを特徴とするエッチング装置。
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