JP2012000992A - インプリント用モールドおよびパターン形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 モールド欠陥の発生を抑制できるインプリント用モールドを提供すること。
【解決手段】 基板と、前記基板上に設けられ、転写するべきパターンに対応した凹凸パターンと、不純物が添加されていない溶融石英よりも不活性ガスに対する透過性が高いガス透過性領域とを具備してなり、前記不活性ガスに対する透過性は、被処理基板上に塗布されたインプリント剤に前記凹凸パターンを接触させた場合に、前記凹凸パターンとは反対側の面から前記基板内に前記不活性ガスを取り込む性質であり、前記ガス透過性領域は、前記凹凸パターンが形成された面と反対側の面から、前記凹凸パターンが形成された面に向かって、前記不活性ガスに対する透過性が異なる複数の領域を具備することを特徴とするインプリント用モールド。
【選択図】 図１７

Description

本発明は、インプリントリソグラフィに使用されるインプリント用モールドおよびそれを用いたパターン形成方法に関する。

先端半導体製品の製造工程では、主に露光装置の解像力向上によって微細化が進められている。露光装置の解像力向上は、露光光の波長と投影レンズの高開口数（ＮＡ）によって決まり、波長は短いほど、ＮＡは高いほど高い解像力が得られることが知られている。近年では波長１９３ｎｍの深紫外線が用いられている。また、ＮＡは１が大気中での理論的最高値であるが、さらに高いＮＡを得るために、投影レンズと処理基板の間を水で満たし、ＮＡを１．３５まで高めた液浸露光装置も実用化されている。現在、更なる微細化要求に応えるため、波長１３．５ｎｍの極端紫外線（ＥＵＶ）を光源としたＥＵＶリソグラフィが検討されているが、未だ研究段階にあり、実用化にはまだまだ解決しなければならない課題が多く山積している状況である。

一方、インプリントリソグラフィも、次の微細パターン形成技術の１つとして注目されている（特許文献１）。インプリントリソグラフィとは、転写するべきパターンに対応した凹凸パターンをもつモールド（テンプレート、原版、スタンパとも呼ばれる。）を予め作成し、このモールドの凹凸パターンを被処理基板上に形成したインプリント剤に接触させ、インプリント剤に形成するべきパターンを転写する技術を指す。インプリント剤の種類（硬化方法）によって、インプリントリソグラフィは、光（ＵＶ）インプリントや、熱インプリントなどに分類される。

光インプリントリソグラフィは、被処理基板上に光硬化性インプリント剤を塗布する工程と、この被処理基板と透光性のモールドとを位置合わせする工程（アライメント）と、光硬化性インプリント剤にモールドを接触させる工程と、この状態で光照射により光硬化性インプリント剤を硬化する工程と、硬化した光硬化性インプリント剤（レジストパターン）からモールドを離す工程（離型）とを含む。

しかし、従来のインプリントリソグラフィには以下の問題があった。すなわち、モールドの離型時にインプリント剤が千切れて、モールドの凹凸パターンにインプリント剤が残る、所謂モールド欠陥が発生するという問題がある。このような欠陥が一度発生してしまうと、インプリントリソグラフィにおいては、同じモールドを用いて次のインプリント（ショット）を行うため、その欠陥が繰り返され、歩留まりが悪くなる。また、モールドの凹凸パターンに残ったインプリント剤は、適切な洗浄を行わないと、除去することが難しいという問題もある。

特開２００７−１５００５３号公報

本発明の目的は、モールド欠陥の発生を抑制できるインプリント用モールドおよびパターン形成方法を提供することにある。

本発明の一態様によるインプリント用モールドは、転写するべきパターンに対応した凹凸パターンを備えたインプリント用モールドの少なく一部は、不純物が添加されていない溶融石英よりもガスに対する透過性が高いことを特徴とするインプリント用モールド。

本発明の一態様によるパターン形成方法は、被処理基板上にインプリント剤を塗布する工程と、前記被処理基板上に塗布した前記インプリント剤に、本発明の一態様によるインプリント用モールドを接触させて、前記インプリント用モールドの凹凸パターンに前記インプリント剤を充填する工程と、前記インプリント剤に前記インプリント用モールドを接触させた状態で、前記インプリント剤を硬化する工程と、前記硬化したインプリント剤から前記インプリント用モールドを離す工程とを含むことを特徴とする。

モールドと、モールドの凹凸パターンと、被処理基板上に塗布されたインプリント剤と、インプリント剤２を固化するための光との位置関係を示す図。 第１の実施形態のパターン形成方法を説明するための断面図。 図２に続く第１の実施形態のパターン形成方法を説明するための断面図。 図３に続く第１の実施形態のパターン形成方法を説明するための断面図。 図４に続く第１の実施形態のパターン形成方法を説明するための断面図。 図５に続く第１の実施形態のパターン形成方法を説明するための断面図。 第２の実施形態のパターン形成方法を説明するための断面図。 第２の実施形態のパターン形成方法を説明するための断面図。 第３の実施形態のパターン形成方法を説明するための断面図。 第４の実施形態のパターン形成方法を説明するための断面図。 第４の実施形態のモールドの形成方法を説明するための断面図。 第５の実施形態のパターン形成方法を説明するための断面図。 第５の実施形態のモールドの形成方法を説明するための断面図。 第６の実施形態のパターン形成方法を説明するための断面図。 第６の実施形態のモールドの形成方法を説明するための断面図。 第６の実施形態のモールドの他の形成方法を説明するための断面図。 第７の実施形態のモールドおよびその形成方法を説明するための断面図。 第８の実施形態のモールドおよびその形成方法を説明するための断面図。 第９の実施形態のパターン形成方法を説明するための断面図。 第１０の実施形態のパターン形成方法を説明するための断面図。 第１１の実施形態のパターン形成方法を説明するための断面図。 第１２の実施形態の洗浄方法の原理を説明するための断面図。 第１２の実施形態のパターン形成方法を説明するためのフローチャート。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、光インプリント用のモールド１、モールド１に形成された転写するべきパターンに対応した凹凸パターン１１、被処理基板３上に塗布されたインプリント剤２、インプリント剤２を固化するための光１０の位置関係を示す図である。図２−図６は、本実施形態のパターン形成方法を説明するための断面図である。これらの断面図は、図１の側面から見た場合の断面図に相当する。

［図２］
インプリント剤２を被処理基板３上に塗布する。

本実施形態では、インプリント剤２は光により硬化する樹脂（光硬化性インプリント剤）である。また、本実施形態では、インプリント剤２の塗布は、インクジェット方式によるワンショット毎の塗布とする。なお、本実施形態の方法は、スピンコート方式により被処理基板３の全面にインプリント剤２を塗布する方法にも適用できる。

また、被処理基板３は、例えば、シリコン基板やＳＯＩ基板等の半導体基板である。被処理基板３は、多層構造のものであっても構わない。例えば、上記半導体基板とその上に設けられた導電膜または絶縁膜とで構成されたもの（多層構造の被処理基板）であっても構わない。上記導電膜は、例えば、配線となる金属膜、ゲート電極となるポリシリコン膜である。上記絶縁膜は、例えば、ハードマスクとなるシリコン窒化膜やシリコン酸化膜である。

［図３］
モールド１と被処理基板３との位置合わせを行う（アライメント）。

ここで、本実施形態のモールド１は、以下の点で従来のものとは異なる。

すなわち、本実施形態のモールド１は、ガスを透過させることができるガス透過性領域４を備えている。上記ガスは、例えば、ヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスである。ガス透過性領域４の孔のサイズは、インプリント剤２を構成する分子よりも小さい。すなわち、本実施形態におけるガス透過性領域４は、シリコンの多孔質体（ポーラス）におけるような大きな孔を持っていない。したがって、凹凸パターン１１の凹部内に浸透するべきインプリント剤２が、ガス透過性領域４内に浸透するという問題は生じない。

本実施形態では、モールド１の全体がガス透過性領域４となっている例について説明する。ガス透過性領域４の上記ガスに対する透過性は、同じ温度（例えば室温）で比較すると、溶融石英のそれよりも高い。

このようなモールド１の全体がガス透過性領域４であるモールド構造は、モールド材料として、ガス透過性材料を用いることで実現できる。例えば、不純物が添加された石英を用いる。この種の材料においては、石英を構成する原子の一部が上記不純物と置換され、格子間隔が広がることにより、不純物が添加されていない溶融石英よりも透過性が高くなる。

石英は不純物が添加されても膨張係数が小さい。そのため、モールド材料として不純物が添加された石英を用いることは、モールド１の熱膨張によるアライメントずれの影響を小さくでき、インプリントリソグラフィにおいて有利である。また、上記の不純物が添加された石英は、石英が主成分であるので、光インプリントに使用するモールド１の材料（光透過性材料）としても適切である。

モールド材料の他の例としては、インプリント剤は浸透しない材料であって、多孔質ガラス、多孔質セラミックなどの多孔質材料、あるいは、透過するべきガス分子よりも分子間が大きいモノマー混合物、あるいは、共重合体の樹脂などがあげられる。

また、従来からモールド素材として用いられている溶融石英に不純物を添加することなく、モールド作成時に改質処理を施して、ガス透過性領域を含むモールド構造を形成しても構わない。これにより、モールドは、ガスを透過するが、インプリント剤を浸透しない構造となる。ここで改質処理の例としては、石英を作る際に加熱・冷却条件を調整することが挙げられる。

［図４］
モールド１の凹凸パターンを被処理基板３上のインプリント剤２に接触させ、その後さらにモールド１の凹凸パターンを被処理基板３に近接させ、この状態でモールド１の凹凸パターンの凹部内に液状のインプリント剤２が充填するように一定時間保持する。

この時、モールド１はガス透過性領域４を備えているので、インプリント剤２と接触している面（凹凸パターン面）とは反対側の面（裏面）から、モールド１内にガス５を取り込むことが可能となる。これにより、モールド１とインプリント剤２との間の真空度は従来に比べて低くなる。

［図５］
一定時間保持の後、モールド１の凹凸パターンをインプリント剤２に接触させた状態で、モールド１の裏面側から、インプリント剤２に光（ＵＶ）１０を照射し、インプリント剤２を硬化する。

［図６］
硬化したインプリント剤２からモールド１を離す（離型）。

この時、モールド１とインプリント剤２との間の真空度は従来よりも低くなっているので、硬化したインプリント剤２の一部がモールド１の凹凸パターンの凹部内に詰まったままちぎれる、所謂モールド欠陥（レジストパターンの離型欠陥）の発生を抑制することが可能となる。

図６の離型工程の後は、周知のエッチング工程、その他の周知の工程を行うことで、被処理基板３上にパターンを形成することができる。上記の周知のエッチング工程、その他の工程について簡単に説明する。

エッチング工程においては、被処理基板３上の残膜（インプリント剤２）が例えば主に酸素プラズマによる異方性エッチングにより除去されて、硬化したインプリント剤２で構成されたレジストパターンが形成される。さらに、このレジストパターンをマスクに用いて、被処理基板３へイオンを注入する、あるいは、被処理基板３をエッチングする等の処理を行う。

その他の工程としては、例えば、離型工程後に行われるパターンの欠陥を検査する検査工程、レジストパターン（インプリント剤２）の除去工程などがある。

残りのショット領域に対しても以上述べた工程を行う。本実施形態の場合、上記の通りに、モールド欠陥の発生を抑制できるので、同じモールド１を用いて次のインプリント（ショット）を行っても、モールド欠陥が繰り返されることによる、歩留まりの低下を軽減できる。また、モールド欠陥を抑制できることによって、モールド１の洗浄の頻度を下げることができ、生産性が向上する。

その後、必要に応じてより上層のパターンを形成することが行われる。一つの被処理基板（ウェハ）についてパターン形成が完成したら、同様の方法により、残りの被処理基板に対してパターン形成を行うというシーケンスにうつる。

かくして本実施形態によれば、ガスを透過するモールド１を用いることにより、硬化したインプリント剤２とモールド１との間に働く力を小さくでき、離型工程時においてモールド１の凹部内にインプリント剤２の一部が残ることを抑制でき、もって、モールド欠陥の減少、歩留まりの向上、生産性の向上を図れるようになる。

（第２の実施形態）
図７および図８は、本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法を説明するための断面図である。なお、以下の図において、既出の図と対応する部分には既出の図と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。

本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、モールド１を透過するガスを積極的に制御することにある。

図７は、モールド１の離型工程において、モールド１の上面上の雰囲気の圧力をモールド１とインプリント剤２との間の雰囲気の圧力よりも上げ、モールド１とインプリント剤２との間にガス５を注入し、モールド１とインプリント剤２との間の圧力を高くすることにより、硬化したインプリント剤２がモールド１から押し出されるようにし、モールド欠陥の発生をより効果的に抑制できる方法を示している。

図８は、モールド１の凹凸パターンへのインプリント材２の充填工程において、モールド１の上面上の雰囲気の圧力をモールド１とインプリント剤２との間の雰囲気の圧力よりもよりも下げ、モールド１とインプリント剤２との間に残存するガス５を、モールド１を通して抜くことにより、インプリント剤２の充填速度を速くする方法を示している。

（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法を説明するための断面図である。

本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、ガス５が飽和状態になる程度まで含まれたモールド１を用いることにある。このようなガス５が含まれたモールド１を用いることにより、インプリント剤２充填工程において、モールド１中のガス５が漏れて、モールド１とインプリント剤２との間にガスの層５１が形成される。これにより、モールド１の凹部内にインプリント剤２の一部が残ることを抑制でき、第１の実施形態と同様の効果が得られる。本実施形態の方法は、モールド１自身のガス透過率が小さい場合でも、ガスの層５１の補助によって、モールド欠陥の発生を効果的に抑制できるという利点を有する。

同様の効果は、モールド１の周辺のガス圧を飽和状態になる程度に保つか、あるいは、飽和状態よりわずかに高いガス圧をモールド１にかけながらインプリント剤２に接触させることで、モールド１とインプリント剤２との間にガスの層５１を形成することでも、得られる。

ガス透過率が高い場合はインプリント時にガス圧を減らすことで充填速度を速めるという効果も考えられるが、モールド１のガス透過率が小さい場合は、逆に加圧した状態でわずかにガスが表面から出るような状態でインプリントすることで離型欠陥を抑制する効果が期待できる。

（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第４の実施形態に係るパターン形成方法を説明するための断面図である。

本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、モールド１の全体ではなく一部分がガス透過性領域４になっていることにある。本実施形態では、凹凸パターンのない裏面側から多少凹凸パターンにかかるところまでをガス透過性領域４とし、残りの凹凸パターン自体はガス非透過性領域７とする。ガス非透過性領域７は、例えば、従来のモールド１と同じ材料で構成する。

本実施形態の場合、凹凸パターンの側面はガス非透過性領域７となっているため、凹凸パターンの側面からはガス５の出入りがない。そのため、離型工程において、硬化したインプリント剤２の凸部は、凹凸パターンの側面から圧力を受けずに済む。この側面から圧力は、硬化したインプリント剤２の凸部をくびれさせる力として働き、レジスト千切れの原因となる。したがって、硬化したインプリント剤２の凸部はその上面からは圧力を受けるが、側面からは圧力は受けない。すなわち、硬化したインプリント剤２はそのままの形で押し出される。これにより、離型工程におけるモールド欠陥の発生をより効果的に抑制することができるようになる。

なお、本実施形態の方法と第２の実施形態で述べた方法（図７、図８）を組み合わせても構わない。図７の方法と組み合わせた場合には、離型工程において、モールド１とインプリント剤２との間にガス５が積極的に注入されるので、本実施形態の効果（モールド欠陥の抑制）はより高くなる。一方、図８の方法と組み合わせた場合には、インプリント剤の充填工程において、モールド１とインプリント剤２との間に残存するガス５が積極的に抜かれるので、インプリント剤２の充填速度を速くすることができる。

図１１（ａ）−図１１（ｃ）は、本実施形態のモールドの形成方法を説明するための断面図である。

まず、図１１（ａ）に示すように、ガス透過性素材で形成された基板（ガス透過性領域）４を用意する。

次に、図１１（ｂ）に示すように、上記基板（ガス透過性領域）４上にガス非透過性領域７を形成する。具体的には、所定の厚さを有するガス非透過性の基板を、上記基板（ガス透過性領域）４上に接着するか、所定の厚さになるまでガス非透過性の素材を、上記基板（ガス透過性領域）４上に蒸着するか、あるいは、凹凸パターンが形成される側の上記基板（ガス透過性領域）４の面を加熱して溶かすことにより、ガス非透過性領域７を形成する。

そして、図１１（ｃ）に示すように、ガス非透過性領域７上に形成した図示しないレジストパターンをマスクにして、ガス非透過性領域７および上記基板（ガス透過性領域）４をエッチングし、凹部の底がガス透過性領域４にある凹凸パターンを形成することにより、モールド１が得られる。

（第５の実施形態）
図１２は、本発明の第５の実施形態に係るパターン形成方法を説明するための断面図である。

本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、互いにガス透過性が異なる第１および第２のガス透過性領域４₁ ,４₂ を備えたモールド１を用いることにある。

第１のガス透過性領域４₁ は第２のガス透過性領域４₂ よりもガス透過性が高い。凹凸パターンを含まないモールド１の裏面側の部分が第１のガス透過性領域４₁ であり、凹凸パターンを含むモールド１の残りの部分が第２のガス透過性領域４₂ である。

このようなモールド１は、例えば、ガス透過性の高い材料（第１の材料）でガス透過性領域４₁ を形成し、ガス透過性の低い材料（第２の材料）で第２のガス透過性領域４₂ を形成することにより実現できる。第１の材料と第２の材料は主成分が同じ場合もある。このような例としては、石英が主成分で、添加される不純物の種類や量が異なることで、ガス透過性が制御された材料があげられる。

ここで、第１のガス透過性領域４₁ のガス透過性が、第１の実施形態のガス透過性領域４のガス透過性よりも高く、第２のガス透過性領域４₂ のガス透過性が、第１の実施形態のガス透過性領域４のガス透過性と同じであるとすると、本実施形態は第１の実施形態に比べて、モールド１の裏面からの圧力に対するモールド１内のガスの応答性が速くなる。

第１および第２のガス透過性領域４₁ ,４₂ の合計の厚さと、第１の実施形態のガス透過性領域４の厚さとが同じ場合であれば、第１のガス透過性領域４₁ の厚さの分だけ、応答性は速くなる。

また、第１および第２のガス透過性領域４₁ ,４₂ の合計の厚さが、第１の実施形態のガス透過性領域４の厚さよりも大きい場合でも、第１および第２のガス透過性領域４₁ ,４₂ の厚さの比率を調整することにより、応答性を速くできる。

このように本実施形態によれば、モールド１の裏面からの圧力に対するモールド１内のガスの応答性を向上できるので、インプリント剤の充填工程においてはインプリント剤２の充填速度を速めることができ、離型工程においてはモールド１の離型速度を速めることができるようになる。

また、凹凸パターンを含むガス透過性領域４₂ をガス透過性は高いが強度の弱い素材で構成し、凹凸パターンを含まないガス透過性領域４₁ をガス透過性は低いが強度の高い素材で構成することにより、充填速度や離型速度を速めることができるとともに、モールド強度を保つことができるのでモールドの寿命を延ばすことができる。

また、ガス透過性領域４₁ ,４₂ の強度に異方性がある場合、強度の方向が異なるようにガス透過性領域４₁ ,４₂ を配置し、モールド全体としては強度が弱くなる方向が少なくなるように構成することにより、モールド１の寿命を延ばすことができる。

図１３（ａ）−図１３（ｃ）は、本実施形態のモールドの形成方法を説明するための断面図である。

まず、図１３（ａ）に示すように、低ガス透過性素材で形成された基板（第２のガス透過性領域）４₂ を用意する。

次に、図１３（ｂ）に示すように、上記基板（第２のガス透過性領域）４₂ 上に、高ガス透過性素材で形成された第１のガス透過性領域４₁ を形成する。具体的には、接着面でガス透過性が損なわれないように、所定の厚さを有するガス透過性の高い基板を、上記基板（第２のガス透過性領域）４₂ 上に接着するか、所定の厚さになるまで高ガス透過性素材を、上記基板（第２のガス透過性領域）４₂ 上に蒸着するか、あるいは、凹凸パターンが形成される面と反対の上記基板（第２のガス透過性領域）４₂ の面を加熱することにより、第１のガス透過性領域４₁ を形成する。

そして、図１１（ｃ）に示すように、上記基板（第２のガス透過性領域）４₂ を図示しないレジストパターンをマスクにしてエッチングし、凹凸パターンを形成することにより、モールド１が得られる。

（第６の実施形態）
図１４は、本発明の第６の実施形態に係るパターン形成方法を説明するための断面図である。

本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、第１および第２のガス透過性領域４₁ ,４₂ ならびにガス非透過性領域７で構成されたモールド１を用いることにある。すなわち、本実施形態は、第４の実施形態と第５の実施形態とを組合せた実施形態に相当する。

本実施形態では、凹凸パターンの無い裏面側から多少凹凸パターンにかかるところまでをガス透過性領域４₁ ,４₂ とし、残りの凹凸パターン自体は従来と同じガス非透過性領域７とする。ガス非透過性領域７は、例えば、従来のモールド１と同じ材料で構成する。

第４の実施形態と同様に、パターンをくびれさせるような圧力がかからないためモールド欠陥の抑制する効果と、モールドのパターンではない部分を２種類以上のガス透過性の素材を用いて構成することで、第５の実施形態に示したようにガス圧を制御した時の応答が速くなり、インプリント剤の充填速度や離型速度を速めることや、モールドの強度を高めモールドの寿命を延ばすことができる。

図１５（ａ）−図１５（ｄ）は、本実施形態のモールドの形成方法を説明するための断面図である。

まず、図１５（ａ）に示すように、低ガス透過性素材で形成された基板（第２のガス透過性領域）４₂ を用意する。

次に、図１５（ｂ）に示すように、上記基板（第２のガス透過性領域）４₂ 上にガス非透過性領域７を形成する。具体的には、所定の厚さを有するガス非透過性の基板を、上記基板（第２のガス透過性領域）４₂ 上に接着するか、所定の厚さになるまでガス非透過性の素材を、上記基板（第２のガス透過性領域）４₂ 上に蒸着するか、あるいは、凹凸パターンが形成される側の上記基板（第２のガス透過性領域）４₂ の面を加熱して溶かすことにより、ガス非透過性領域７を形成する。

次に、図１５（ｃ）に示すように、ガス非透過性領域７を形成した面と反対側の上記基板（第２のガス透過性領域）４₂ の面（裏面）上に、高ガス透過性素材で形成された第１のガス透過性領域４₁ を形成する。具体的には、接着面でガス透過性が損なわれないように、所定の厚さを有するガス透過性の高い基板を、上記基板（第２のガス透過性領域）４₂ 上に接着するか、所定の厚さになるまで高ガス透過性素材を、上記基板（第２のガス透過性領域）４₂ 上に蒸着するか、あるいは、凹凸パターンが形成される面と反対の上記基板（第２のガス透過性領域）４₂ の面を加熱することにより、第１のガス透過性領域４₁ を形成する。

そして、図１５（ｄ）に示すように、ガス非透過性領域７上に形成した図示しないレジストパターンをマスクにして、ガス非透過性領域７および上記基板（第２のガス透過性領域）４₂ をエッチングし、凹部の底が上記基板（第２のガス透過性領域）４₂ 上にある凹凸パターンを形成することにより、モールド１が得られる。

図１６（ａ）−図１６（ｄ）は、本実施形態のモールドの他の形成方法を説明するための断面図である。この他の形成方法が、先の形成方法（図１５（ａ）−図１５（ｄ））と異なる点は、第１のガス透過性領域４₁ を形成した後に、ガス非透過性領域７を形成することにある。その他、第１のガス透過性領域４₁ 、第２のガス透過性領域４₂ 、ガス非透過性領域７の形成順序は適宜変更可能である。

（第７の実施形態）
図１７（ａ）および図１７（ｂ）は、本発明の第７の実施形態に係るモールドおよびその形成方法を説明するための断面図である。

まず、図１７（ａ）に示すように、表面Ｓ１ではガス透過性が低く、表面Ｓ１から裏面Ｓ２に向かってガス透過性が徐々に高くなる基板（ガス透過性領域）４’を用意する。

次に、図１７（ｂ）に示すように、図示しないレジストパターンをマスクにして上記基板（ガス透過性領域）４’をエッチングし、ガス透過性が低い側の面に凹凸パターンを形成することにより、モールド１が得られる。

本実施形態によれば、凹凸パターンの凹部の底の方がガス透過性は高くなるため、離型時のモールド欠陥を抑制できるなど、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

（第８の実施形態）
図１８（ａ）および図１８（ｂ）は、本発明の第８の実施形態に係るモールドおよびその形成方法を説明するための断面図である。

まず、図１８（ａ）に示すように、表面Ｓ１から一定の深さＨ０まではガス透過性がなく、それ以降は裏面Ｓ２に向かってガス透過性が徐々に高くなる基板（ガス非透過性／透過性領域）４７を用意する。

次に、図１８（ｂ）に示すように、図示しないレジストパターンをマスクにして上記基板（ガス非透過性／透過性領域４７）をエッチングし、ガス透過性がない側の面に凹凸パターンを形成することにより、モールド１が得られる。

本実施形態によれば、凹凸パターンの凸部の頂点部（先端部）にガス透過性がないことから、被処理基板に形成されるインプリント剤の凸パターンの付け根の部分に横からくびれさせるような圧力の発生を避けることができ、第７の実施形態に比べて、離型時のモールド欠陥をより効果的に抑制できるようになる。

（第９の実施形態）
図１９（ａ）−図１９（ｄ）は、本発明の第９の実施形態に係るパターン形成方法を説明するための断面図である。

本実施形態では、モールド１の上面上の雰囲気の圧力を制御するための方法／手段について具体的について説明する。本実施形態は、以上述べたいずれのモールド１にも適用できる。

まず、図１９（ａ）に示すように、周知の方法により、被処理基板３上にインプリント剤２を塗布し、その後、モールド１を被処理基板３上に配置し、アライメントを行う。

この時、モールド１は図示しないモールドステージに固定され、このモールドステージはモールドステージ保持機構８に保持されている。

モールドステージ保持機構８は、モールド１の凹凸パターン面と反対側の面（モールド外部）の雰囲気９を、モールド１の凹凸パターンの凹部（モールド内部）の雰囲気９’とを隔離し、雰囲気９,９’間の圧力の差を保持できるような、硬質な材料で構成されている。上記硬質な材料は、例えば、金属、セラミックまたはガラス等ある。モールド１の上面の雰囲気９は、例えば、Ｈｅなどの不活性ガスなどである。

また、モールドステージ保持機構８は、図示しない駆動機構に接続されている。この駆動機構は、モールドステージ保持機構８を上下に駆動するためのものである。

次に、図１９（ｂ）に示すように、モールドステージ保持機構８を上記駆動機構により下げ、モールド１をインプリント剤２に接触させる。

この時、図示しない圧力制御機構（減圧手段）により、モールド１の上面とモールドステージ保持機構８との内壁で構成された空間の圧力（モールド上面側圧力）９０を制御する。すなわち、モールド１をインプリント剤２に接触させた後に、モールド上面側圧力９０を低くするか、または、モールド上面側圧力９０を低くしながら、モールド１をインプリント剤２に接触させる。このようにモールド上面側圧力９０を制御することにより、インプリント剤２の充填速度を効果的に速められ、スループットを高められる。

上記の図示しない圧力制御機構（減圧手段）は、例えば、モールド１の上面とモールドステージ保持機構８との内壁で構成された空間内に存在するガスを排気するための、真空ポンプで構成されている。

次に、図１９（ｃ）に示すように、モールド１の裏面側から光を照射し、インプリント剤２を硬化させる（光硬化）。ここでは、モールドステージ保持機構８は光を通さないとする。そのため、図１９に示すように、モールドステージ保持機構８を外した状態で光硬化を行う。

なお、モールドステージ保持機構８を外さないで、モールドステージ保持機構内部からモールドに光を照射することも可能である。モールドステージ保持機構内部からモールドに光を照射する利点は以下の通りである。

インプリント剤の塗布工程において、インプリント剤を塗布するべきショット領域以外の領域にインプリント剤が塗布されることもある。しかし、モールドステージ保持機構内部からモールドに光を照射することで、ショット領域以外の領域に塗布されたインプリント剤（余剰インプリント剤）は光照射されず、余剰インプリント剤の硬化を防止できる。

ここで、余剰インプリント剤は、塗布するべきショット領域に隣接するショット領域（隣接ショット領域）上に塗布されることが多い。隣接ショット領域は次にショットするべきショット領域である可能性が高い。次にショットするべきショット領域上において余剰インプリント剤が硬化した場合、インプリント剤の硬化工程の後に、硬化した余剰インプリント剤を除去する工程を追加する必要がある。

しかし、光を通さないモールドステージ保持機構８を用い、モールドステージ保持機構内部からモールドに光を照射すれば、余剰インプリント剤の硬化は防止できるので、硬化した余剰インプリント剤を除去する工程を行わずに、インプリントを繰り返すことができる。したがって、余剰インプリント剤の発生に起因するスループットの低下を防止できる。

次に、図１９（ｄ）に示すように、モールドステージ保持機構８を再び取り付け、モールドステージ保持機構８を上記の図示しない駆動機構により上げ、硬化したインプリント剤２からモールド１を離す（離型）。

この時、図示しない圧力制御機構（加圧手段）により、モールド１の上面とモールドステージ保持機構８との内壁で構成された空間の圧力（モールド上面側圧力）９０’が高くなるように制御する。これにより、モールド１内にガスを効果的に透過させることができ、より効果的に離型を行えるようになる。

上記の図示しない圧力制御機構（加圧手段）は、例えば、モールド１の上面とモールドステージ保持機構８との内壁で構成された空間内に、Ｈｅ等の不活性ガスを供給するためのガス供給装置で構成されている。

（第１０の実施形態）
図２０（ａ）−図２０（ｃ）は、本発明の第１０の実施形態に係るパターン形成方法を説明するための断面図である。図２０（ａ）−図２０（ｃ）の工程は、それぞれ、第８の実施形態の図１９（ｂ）−図１９（ｄ）の工程に対応する。

本実施形態が第９の実施形態と異なる点は、光を通すモールドステージ保持機構８’を用いたことにある。したがって、本実施形態によれば、図２０（ｂ）のインプリント剤２の硬化工程において、モールドステージ保持機構８’を取り外す必要がなく、モールドステージ保持機構８’の上から光を照射でき、また、図２０（ｃ）の離型工程において、モールドステージ保持機構８’を再び取り付けるという作業も不要となる。したがって、モールドステージ保持機構８’取り外し／の取り付けに起因するスループットの低下を防止できる。本実施形態においても、以上述べたいずれのモールド１も使用可能である。

（第１１の実施形態）
図２１（ａ）−図２１（ｃ）は、本発明の第１１の実施形態に係るパターン形成方法を説明するための断面図である。図２０（ａ）−図２０（ｃ）の工程は、それぞれ、第８の実施形態の図１９（ｂ）−図１９（ｄ）の工程に対応する。

本実施形態が第８の実施形態と異なる点は、図２１（ｂ）の硬化工程において、加熱によりインプリント剤２を硬化することにある。すなわち、本実施形態は、熱硬化性のインプリント剤２を用いた熱インプリントの例である。モールドステージ保持機構８の代わりに、モールドステージ保持機構８’を用いても構わない。本実施形態においても、以上述べたいずれのモールド１も使用可能である。

（第１２の実施形態）
図２２（ａ）には、第９の実施形態で述べたモールドステージ保持機構８およびそれを用いて保持されたモールド１が示されている。一方、図２２（ｂ）には、第１０の実施形態で述べたモールドステージ保持機構８’およびそれを用いて保持されたモールド１が示されている。

モールド１の裏面（凹凸パターンが形成された面とは反対側の面）にはガス５５が供給されている。ガス５５は予め決められた流量でもって供給される。ガス５５はモールド１を通り抜け、モールド１の表面（凹凸パターンが形成された面）から抜け出る。

モールド１の表面から抜け出たガス５５’の流量は、モールド欠陥３１（凹凸パターンの凹部内に付着した硬化したインプリント剤）の状態によって変わる。モールド欠陥３１のサイズが大きいほど、または、モールド欠陥３１の数が多いほど、ガス５５’の流量は減る。

したがって、ガス５５’の流量を測定し、この測定したガス５５’の流量Ｆ’とガス５５の予め決められた流量Ｆとの差分（Ｆ−Ｆ’）を評価することにより、手間のかかるパターンレベルの細かい欠陥検査を行わずとも、モールド欠陥３１が生じたかどうか確認することが可能となる。これにより、モールド１を洗浄するタイミングを管理することができる。

上記知見に基づいたモールド洗浄工程を含む、本実施形態のパターン形成方法について説明する。図２３は、本実施形態のパターン形成方法を示すフローチャートである。

［ステップＳ１］
実施形態のモールドを用いた実施形態のパターン形成方法（インプリント）により、１ショット分の領域上にパターンを形成する。

［ステップＳ２］
これまでに行ったインプリントの回数が、予め求めておいた所定の回数（基準回数）に達した否かを判断する。ここで、基準回数とは、モールドの洗浄が必要となるインプリントの回数である。基準回数は、例えば、以下のようにして決定する。すなわち、ステップＳ１において使用するモールドと同じモールドを用いて複数回のショットを行い、各ショット毎にモールド欠陥の有無を調べ、モールド欠陥が発見された時の回数を基準回数とする。

ステップＳ２の判断の結果、インプリントの回数が基準回数に達していなければ（Ｎｏ）、ステップＳ１を再び行う。

［ステップＳ３］
ステップＳ２の判断の結果、インプリントの回数が基準回数に達していたならば（Ｙｅｓ）、これまでに行ったインプリントの回数が、一枚のウェハを処理するために必要な回数（トータル回数）に達した否かを判断する。

ステップＳ３の判断の結果、インプリントの回数がトータル回数に達していたならば（Ｙｅｓ）、その一枚のウェハについてはインプリントを終了する。

［ステップＳ４］
ステップＳ３の判断の結果、インプリントの回数がトータル回数に達していなければ（Ｎｏ）、ステップＳ１で使用しているモールドを透過するガスの流量を測定する。この流量測定は、例えば、図２２（ａ）および図２２（ｂ）に示しように、モールド１の表面から抜け出たガス５５’の流量を測定することである。

［ステップＳ５］
ステップＳ４で測定したガス流量に基づいて、モールドを透過するガスの流量が低下しているか否かを判断する。この判断は、例えば、ステップＳ４で測定したガス流量と、予め測定しておいたガス流量（基準流量）とを比べることにより行われる。ここで、基準流量とは、例えば、インプリントに使用されてない（モールド欠陥がない）、ステップＳ１において使用するモールドと同じモールドを用いて調べたガス流量である。

ステップＳ５の判断の結果、ステップＳ４で測定したガス流量が基準流量と同じであるならば、流量の低下はないと判断し（Ｎｏ）、ステップＳ１に進む。

［ステップＳ６］
ステップＳ５の判断の結果、ステップＳ４で測定したガス流量が基準流量よりも少なければ、流量の低下はあると判断し（Ｙｅｓ）、モールドを洗浄する。

なお、ステップＳ４で測定したガス流量が基準流量よりも少なくても、その減少量が一定の範囲内なら、流量の低下はないと判断しても構わない。

モールドを洗浄した後、ステップＳ４に進む。すなわち、洗浄によりモールド欠陥が除去されたことを確認し、その後、インプリント（ステップＳ１）を再び行う。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ガス透過性領域の場所は、以下の条件を満たせば、特に限定はされない。すなわち、インプリント用モールドにおいて、少なくとも、凹凸パターンの凹部の底と、この凹部の底と対向する、凹凸パターンが形成された面と対向する側の面との間の領域が、石英よりもガスに対する透過性が高ければよい。

付記
（１）基板と、前記基板上に設けられ、転写するべきパターンに対応した凹凸パターンと、不純物が添加されていない溶融石英よりもガスに対する透過性が高いガス透過性領域とを具備してなることを特徴するインプリント用テンプレート。

（２）前記ガス透過性領域は、前記凹凸パターンの凹部の底と、前記凹部の底と対向する、前記凹凸パターンが形成された面と反対側の面との間の領域に設けられていることを特徴とする（１）に記載のインプリント用テンプレート。

（３）前記ガス透過性領域は、石英よりもガスに対する透過性が高いことを特徴とする（１）に記載のインプリント用テンプレート。

（４）前記凹凸パターンの凸部は、前記ガスに対して非透過性を有することを特徴とする（１）に記載のインプリント用テンプレート。

（５）前記ガス透過性領域は、前記凹凸パターンが形成された面と反対側の面から、前記凹凸パターンが形成された面に向かって、前記ガスに対する透過性が異なる複数の領域を具備することを特徴とする（１）に記載のインプリント用テンプレート。

（６）前記ガスは、不活性ガスであることを特徴とする（１）に記載のインプリント用テンプレート。

（７）前記不活性ガスは、ヘリウムガスであることを特徴とする（６）に記載のインプリント用テンプレート。

（８）前記ガス透過性領域の孔のサイズは、インプリントに使用されるインプリント剤を構成する分子よりも小さいことを特徴とする（１）に記載のインプリント用テンプレート。

（９）前記基板および前記凹凸パターンの全体が前記ガス透過性領域であることを特徴とする（１）に記載のインプリント用テンプレート。

（10）前記ガス透過性領域は、インプリントに使用されるインプリント剤を浸透しない材料で構成されていることを特徴とする（１）に記載のインプリント用テンプレート。

（11）前記インプリント剤を浸透しない材料は、多孔質材料、前記ガスを構成する分子よりも分子間が大きいモノマー混合物、または、共重合体の樹脂であることを特徴とする（10）に記載のインプリント用テンプレート。

（12）前記ガス透過性領域は、ガスを含んでいることを特徴とする（１）に記載のインプリント用テンプレート。

さらに、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。

１…モールド、２…インプリント剤、３…被処理基板、４，４₁ ,４₂ ,４’…ガス透過性領域、５…ガス、７…ガス非透過性領域、８,８’…モールドステージ保持機構、９…モールド外部の雰囲気、９’…モールド内部の雰囲気、１０…光、１１…凹凸パターン、４７…基板（ガス非透過性／透過性領域）、５１…ガスの層、９０,９０’…モールド上面

Claims (7)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられ、転写するべきパターンに対応した凹凸パターンと、
   不純物が添加されていない溶融石英よりも不活性ガスに対する透過性が高いガス透過性領域とを具備してなり、
   前記不活性ガスに対する透過性は、被処理基板上に塗布されたインプリント剤に前記凹凸パターンを接触させた場合に、前記凹凸パターンとは反対側の面から前記基板内に前記不活性ガスを取り込む性質であり、
   前記ガス透過性領域は、前記凹凸パターンが形成された面と反対側の面から、前記凹凸パターンが形成された面に向かって、前記不活性ガスに対する透過性が異なる複数の領域を具備することを特徴とするインプリント用モールド。
2. 前記ガス透過性領域は、前記凹凸パターンが形成された面から、前記凹凸パターンが形成された面と反対側の面に向かって、前記不活性ガスに対する透過性が高くなることを特徴とする請求項１に記載のインプリント用モールド。
3. 前記凹凸パターンの凸部は、前記不活性ガスに対して非透過性を有することを特徴とする請求項２に記載のインプリント用モールド。
4. 前記不活性ガスは、ヘリウムガスであることを特徴とする請求項１に記載のインプリント用モールド。
5. 前記ガス透過性領域は、インプリントに使用されるインプリント剤を浸透しない材料で構成され、前記材料は、多孔質材料、前記ガスを構成する分子よりも分子間が大きいモノマー混合物、または、共重合体の樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のインプリント用モールド。
6. 前記ガス透過性領域は、ガスを含んでいることを特徴とする請求項１に記載のインプリント用モールド。
7. 被処理基板上にインプリント剤を塗布する工程と、
   前記被処理基板上に塗布した前記インプリント剤に、請求項１に記載のインプリント用モールドを接触させて、前記インプリント用モールドの凹凸パターンに前記インプリント剤を充填する工程と、
   前記インプリント剤に前記インプリント用モールドを接触させた状態で、前記インプリント剤を硬化する工程と、
   前記硬化したインプリント剤から前記インプリント用モールドを離す工程と
   を含むことを特徴とするパターン形成方法。

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