JP2013140917A - ナノインプリント用テンプレート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 精度が保証されたパターン作製技術を提供することができる。
【解決手段】 本発明のナノインプリント用テンプレートの製造方法は、無機材料からなる第１の層が片面に形成された第１基材を準備する第１基材準備工程と、第１の層をエッチングし、底壁及び側壁を含む凹凸構造を作製する凹凸構造作製工程と、凹凸構造に電子線を照射し凹凸構造から発生する電子を検出して、凹凸構造の外観を検査する検査工程と、凹凸構造上に第１の膜を成膜する第１の膜成膜工程と、第１の膜に異方性エッチングを行い、凹凸構造の側壁に配設された複数の構造体を作製する構造体作製工程と、凹凸構造をエッチングし、第１基材に配設された構造体を側壁とする凹部を形成する凹部形成工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、ナノインプリント用テンプレート及びその製造方法に関する。また、当該テンプレートをもとに半導体装置及び磁気記録媒体を製造する方法に関する。

近年、半導体装置の微細化に伴い、半導体装置の製造プロセスに用いられているフォトリソグラフィ工程での課題が顕著になりつつある。すなわち、現時点における最先端の半導体装置の設計ルールは、ハーフピッチ（ｈｐ）で数十ｎｍ程度にまで微細化してきており、従来の光を用いた縮小パターン転写によるリソグラフィでは解像力が不足し、パターン形成が困難な状況になっている。そこで、近年では、このようなリソグラフィに代わり、ナノインプリント技術が提案されている。

ナノインプリント技術は、基材の表面に微細な凹凸パターンを形成した型部材（テンプレートと呼ぶ）を用い、凹凸パターン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。上記のようなｈｐで数十ｎｍ程度の微細化に対応可能なテンプレートの製造方法として、有機レジスト材料からなり、かつ芯材となる凹凸パターンの側壁に成膜を施し、側壁に形成された膜を残すように芯材を除去し、該膜を用いて微細なパターンを形成する方法（いわゆる、側壁法）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２３９００９号公報

しかしながら、特許文献１に記載される従来の側壁法では、芯材となる凹凸パターンの寸法や形状等の精度を保証する技術については何ら検討されていない。本発明は、このような実情に鑑みなされたものであり、精度が保証されたパターンを作製する技術を提供することを主目的とする。

従来の側壁法では、芯材となる凹凸パターンを有機材料からなるレジストで形成するのが常法である。しかし、有機材料からなる凹凸パターンの側壁への成膜前や成膜後に、当該凹凸パターンが所望の設計通りに加工されたか否かを検査しようと試みるために、走査型電子顕微鏡などを用いて外観の計測を行ったところ、レジストである凹凸パターンに電子線が照射されることになり、電子線の影響で凹凸パターンが変動することが判った。本発明は、上記の知見に基いて創作されたものである。本発明は、以下の発明を包含する。

本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法は、無機材料からなる第１の層が片面に形成された第１基材を準備する第１基材準備工程と、前記第１の層をエッチングし、底壁及び側壁を含む凹凸構造を作製する凹凸構造作製工程と、前記凹凸構造に電子線を照射し前記凹凸構造から発生する電子を検出して、前記凹凸構造の外観を検査する検査工程と、前記凹凸構造上に第１の膜を成膜する第１の膜成膜工程と、前記第１の膜に異方性エッチングを行い、前記凹凸構造の側壁に配設された複数の構造体を作製する構造体作製工程と、前記凹凸構造をエッチングし、前記第１基材に配設された前記構造体を側壁とする凹部を形成する凹部形成工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法は、底壁及び側壁を含む凹凸構造が片面に形成され、かつ無機材料からなる第１基材を準備する第１基材準備工程と、前記凹凸構造に電子線を照射し前記凹凸構造から発生する電子を検出して、前記凹凸構造の外観を検査する検査工程と、前記第１基材の片面に第１の膜を成膜する第１の膜成膜工程と、前記第１の膜に異方性エッチングを行い、前記凹凸構造の側壁に配設された複数の構造体を作製する構造体作製工程と、前記構造体をマスクとして前記第１基材をエッチングし、前記構造体を側壁の一部に含み第１の深さを有する第１の凹部、及び前記構造体を側壁の少なくとも一部に含み前記第１の深さよりも浅い第２の深さを有する第２の凹部を形成する凹部形成工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法は、底壁及び側壁を含む凹凸構造が片面に形成され、かつ無機材料からなる第１基材を準備する第１基材準備工程と、前記凹凸構造に電子線を照射し前記凹凸構造から発生する電子を検出して、前記凹凸構造の外観を検査する検査工程と、前記第１基材の片面に第１の膜を成膜する第１の膜成膜工程と、前記第１の膜に異方性エッチングを行い、前記凹凸構造の側壁に配設された複数の構造体を作製する構造体作製工程と、前記構造体をマスクとして前記第１基材をエッチングし、その後、前記構造体を除去して、第１の深さを有する第１の凹部、及び第１の深さよりも浅い第２の深さを有する第２の凹部を形成する凹部形成工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートは、片面に、第１の深さを有する第１の凹部と、前記第１の深さよりも浅い第２の深さを有する第２の凹部とを有する第１基材と、前記第１基材の片面に配設され、前記第１の凹部の側壁の一部、又は前記第２の凹部の側壁の少なくとも一部を構成する複数の構造体と、を有し、前記構造体の材質は、前記第１基材の材質とは異なるものであることを特徴とする。

本発明によれば、精度が保証されたパターン作製技術を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの概略平面図である。 本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの部分断面図である。 本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法を説明する工程断面図である。 本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法を説明する工程断面図である。 本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法を説明する工程断面図である。 本発明の一実施形態に係るレプリカテンプレートの製造方法を説明する工程断面図である。 本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する模式図である。 本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する模式図である。 本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を説明する模式図である。

以下、図面を参照して本発明を説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略することがある。

＜ナノインプリント用テンプレート＞
まず図１〜２を参照して、本発明に係るナノインプリント用テンプレートについて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの概略平面図である。テンプレート１０００は、凹凸構造を包摂するパターン領域Ｘと、このパターン領域Ｘの周囲に存在する非パターン領域Ｙとを有する。パターン領域Ｘには、主に転写すべきパターンが形成されている。図では、テンプレート１０００の外形は矩形であるが、これに限定されるものではなく、円形などの任意形状であってもよい。また、パターン領域Ｘは、非パターン領域Ｙに対して凸構造となる、いわゆるメサ構造であってもよく、メサ構造の段数は1以上で適宜設定できる。テンプレート１０００は、以下説明する、テンプレート１００〜４００を包含する。

図２は、本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの部分断面図であり、図１のＩ−Ｉにおける断面図である。図２（Ａ）は、テンプレートの一実施形態を示
す図であり、テンプレート１００は、第１基材１０の片面に複数の構造体２０が配設されてなる。複数の構造体２０の間に凹部１２が存在する。なお、本明細書では、「凹部」という表現をパターン領域の表面に対して凹状である部位を説明するために用いている。構造体２０は、第１基材１０とは異なる材質により構成されている。

図２（Ｂ）は、ナノインプリント用テンプレートの他の実施形態を示す図であり、テンプレート２００は、片面に第１の深さを有する第１の凹部１２ａと、第１の深さよりも浅い第２の深さを有する第２の凹部１２ｂとを有する第１基材１０と、第１基材１０の片面に配設し、第１の凹部１２ａの側壁の一部、又は第２の凹部１２ｂの側壁の全部を構成する複数の構造体２０と、を有する。構造体２０は、第１基材１０とは異なる材質により構成されている。

図２（Ｃ）は、ナノインプリント用テンプレートの他の実施形態を示す図であり、テンプレート３００は、片面に第１の深さを有する第１の凹部１２ａと、第１の深さよりも浅い第２の深さを有する第２の凹部１２ｂとを有する第１基材１０と、第１基材１０の片面に配設され、第１の凹部１２ａの側壁の一部、又は第２の凹部１２ｂの側壁の一部を構成する複数の構造体２０と、を有する。構造体２０は、第１基材１０とは異なる材質により構成されている。

図２（Ｄ）は、ナノインプリント用テンプレートの他の実施形態を示す図であり、テンプレート４００は、片面に第１の深さを有する第１の凹部１２ａと、第１の深さよりも浅い第２の深さを有する第２の凹部１２ｂとを有する第１基材１０により構成されている。テンプレート３００において、構造体２０を除去した態様である。

図２（Ｂ）〜（Ｄ）に示すナノインプリント用テンプレートは、深さの異なる複数種類の凹部を有する。第１の凹部１２ａは、第２の凹部１２ｂよりも深い凹部であるので、インプリント時に被転写材料を内部へ引き込むキャピラリーフォースが相対的に大きくなり、その結果、被転写材料に含まれる気泡を当該凹部に引き込みやすくなる。したがって、気泡による転写欠陥を低減することができる。第１の凹部によるキャピラリーフォースにより気泡を引き込みやすくするために、第１の深さを第２の深さの１．２倍〜４倍に設定することが好ましい。

第１基材１０の材質は、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、シリコンやガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体、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。テンプレートを光インプリント法に用いる場合には、第１基材は光透過性を有する材質からなり、典型的には石英を用いることができる。第１基材の厚みは凹凸構造の形状、材料強度、取り扱い適性等を考慮して設定することができ、例えば、３００μｍ〜１０ｍｍの範囲で適宜設定することができる。

構造体２０の材質は、第１基材１０とは異なる材質により構成されていることが好ましい。後述する製造工程を考慮すると、第１基材１０よりも耐エッチング性の高い材質を選択することが好ましく、第１基材の材質及び製造に使用するエッチャントに応じて適宜選択すればよい。例えば、第１基材１０を石英とした場合には、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏなどの金属、又はこれらの酸化物、窒化物、及び酸窒化物を用いることができる。上記材料は、遮光膜としても機能しうるので、第１基材１０が透明基材である場合には、第１基材１０に対して光透過性が低くなり、構造体２０の直下に未硬化ないし硬化不足部分を生じさせてインプリント残膜除去処理を容易にすることができる。構造体２０の平面視における寸法は、後述する半導体装置の配線幅や、磁気記録媒体の記録ビットのビット寸法などに相当するものであり、微細であるほど好ましく、具体的な数値を挙げると２０ｎｍ以下であるとよい。

＜テンプレートの製造方法＞
図３〜７を参照して、本発明に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法について説明する。図３及び図６は、本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法を説明するフローチャートである。図４〜図５及び図７は、本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法を説明する工程断面図である。

（テンプレート１００の製造方法）
図３及び図４を参照して、本発明の一実施形態に係るテンプレート１００の製造方法を説明する。

Ｓ１１における第１基材準備工程は、片面に芯材となる凹凸構造が形成され、かつ無機材料からなる第１基材を準備する工程である。凹凸構造は、公知のリソグラフィ法により形成することができ、例えば、第１基材１０の片面に無機材料からなる第１の層３５を形成する（図４（Ａ）参照）。第１の層３５の材質は、無機材料であれば制限は無いが、具体的には、Ｎｉなどの金属、シリコンなどの半導体、ガラスなどを用いるとよい。なかでも第１の層３５は、第１基材１０及び後述する構造体よりもエッチング耐性が低い材質から選択するとよい。なお、第１の層には、本発明の効果を損なわない程度に有機材料が微量に含まれていてもよく、有機材料の含有を完全に排除するものではない。第１の層３５は、材質に応じて蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などの公知の手法により成膜することができる。例えば、第１基材が石英からなる場合には、第１の層として多結晶シリコンなどを選択するとよい。

その後、第１の層３５上にレジスト（図示せず）を塗布し、このレジストをパターニングした後、レジストをマスクとして第１の層３５をエッチングして底壁及び側壁を含む凹凸構造３０ａ、３０ｂを作製することができる（図４（Ｂ）参照）。凹凸構造３０ａ、３０ｂは平面視において、ライン状、ピラー状、ホール状などの任意の形状である。レジストのパターニングは、電子線、ＥＵＶ光等の放射線露光によるリソグラフィや、マスターテンプレートを用いたインプリントリソグラフィにより行うことができる。凹凸構造３０ａ、３０ｂの側壁は、第１基材１０の片面に対して垂直であってもよいし、側壁が傾斜したテーパー形状であってもよい。後述する凹凸構造の側壁への成膜の容易性を考慮すると、テーパー形状であることが好ましい。より好ましくは第１基材１０の片面と凹凸構造３０ａ、３０ｂの側壁のなす角度であるテーパー角度は、８５°〜８９°の範囲とするとよい。例えば、凹凸構造３０ａ、３０ｂの側壁が曲面であるような場合には、接線のうち最も傾きが大きい接線と第１基材１０の片面とのなす角をテーパー角度とする。

Ｓ１２における検査工程は、凹凸構造に電子線を照射し凹凸構造から発生する２次電子や反射電子を検出して、凹凸構造の外観を検査する工程である。典型的には、走査型電子顕微鏡により行うことができる。従来の側壁法では、芯材となる凹凸構造が有機材料からなるレジストであるため、検査時に電子線を照射すると、パターン変動が発生していた。このパターン変動は、電子線照射により高分子の架橋の進行、高分子の分解、高分子の側鎖の切断などの種々の要因によって起こるものと考えられる。本発明では、凹凸構造を無機材料により構成するため、電子線照射により上記不具合が発生する虞がないため、検査時に電子線を照射してもパターン変動の発生を抑制できる。本発明では芯材となる凹凸構造の検査工程を行うので、パターン精度を保証することができる。

Ｓ１３における判断工程は、上記検査工程の結果から、その結果が許容範囲となるかを判定し、修正工程が必要か否かを判断する工程である。例えば、凹凸構造の形状を測定し、設計に対して突起や大きなラフネスが存在する場合に、許容範囲外と判定し、修正工程が必要であると判断してもよい。また、例えば、凹凸構造の寸法を測定し、設計値から大きなズレが存在する場合に、許容範囲外と判定し、修正工程が必要であると判断してもよい。さらに、例えば、凹凸構造の表面を測定し、異物が存在する場合に、許容範囲外と判定し、修正工程が必要であると判断してもよい。検査した結果、修正が不要と判断した場合には、後述するＳ１４に進む。

Ｓ１３−１における修正工程は、上記判断工程において「要修正」と判断された場合に、凹凸構造を修正する工程である。凹凸構造を修正する手段としては、例えば、収束イオンビームによる修正を挙げることができる。修正が必要な箇所にイオンビームを収束し、不要部を物理的に除去する。また、修正する手段は上記に限らず、異物の除去の場合には、微細プローブを用いて物理的に除去してもよい。

必要に応じて、修正工程後に第１基材の洗浄を行う。従来の側壁法では、芯材となる凹凸構造が有機材料からなるレジストであるため、洗浄耐性が低く洗浄液に侵食され消失する場合もあった。本発明では、凹凸構造を無機材料により構成するため、洗浄耐性が高く洗浄液に侵食される虞が低減される。

修正工程を行った場合には、Ｓ１３−２において再度検査工程が必要かを判断する。検査必要と判断した場合には、再度検査工程（Ｓ１２）を行い、所期の修正が実行されたか否かを検査する。検査不要と判断した場合には、次のＳ１４に進む。修正後に再検査を行う方が、より保証精度を高めることができる。

Ｓ１４における第１の膜成膜工程は、芯材となる凹凸構造３０ａ、３０ｂ上に第１の膜４０を成膜する工程である（図４（Ｃ）参照）。第１の膜４０は、材料に応じて蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などにより成膜することができる。なかでも、より緻密な膜を得るためにスパッタ法を用いるとよい。スパッタ法は粒子の直進性が高いので、凹凸構造の側壁をテーパー状にするか、第１基材を傾けて成膜するとよい。第１の膜４０は、凹凸構造３０ａ、３０ｂよりもエッチング耐性が高い材質から選択するとよい。例えば、第１基材が石英、凹凸構造３０ａ、３０ｂが多結晶シリコンからなる場合には、第１の膜４０としてＣｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ等、又はこれらの酸化物、窒化物、及び酸窒化物から選択するとよい。

Ｓ１５における構造体作製工程は、第１の膜４０に異方性エッチングを行い、凹凸構造３０ａ、３０ｂの側壁に配設された複数の構造体２０を作製する工程である（図４（Ｄ）参照）。第１の膜４０に対して、異方性エッチングを行うことで、凹凸構造３０ａ、３０ｂの天面及び底面にある第１の膜を選択的に除去し、第１の膜を凹凸構造３０ａ、３０ｂの側壁に残存させることができる。

Ｓ１６における凹部形成工程は、凹凸構造３０ａ、３０ｂをエッチングし、第１基材１０に配設され複数の構造体２０を側壁とする凹部１２を形成する工程である（図４（Ｅ）参照）。以上により、第１基材１０の片面に凹凸構造３０よりも微細なパターンを有するテンプレート１００を作製することができる。

（テンプレート２００の製造方法）
図３及び図５を参照して、本発明の一実施形態に係るテンプレート２００の製造方法を説明する。製造工程の多くの部分はテンプレート１００の製造工程と共通し、重複説明は省略する。テンプレート２００の製造方法は、第１基材の一部を芯材となる凹凸構造に利用することに特徴がある。

第１基材準備工程（Ｓ１１）において、無機材料からなり、それ自体に凹凸構造３０が形成された第１基材１０を準備する（図５（Ａ）参照）。第１基材１０は、第１基材上にレジスト（図示せず）を塗布し、このレジストをパターニングした後、レジストをマスクとして第１基材をエッチングして凹凸構造３０を作製することができる。レジストのパターニングは、電子線、ＥＵＶ光等の放射線露光によるリソグラフィや、マスターテンプレートを用いたインプリントリソグラフィにより行うことができる。凹凸構造３０の側壁は、第１基材１０の片面に対して垂直であってもよいし、テーパー形状であってもよい。後述する凹凸構造の側壁への成膜の容易性を考慮すると、テーパー形状であることが好ましい。より好ましくは第１基材１０の片面と凹凸構造３０の側壁のなす角度であるテーパー角度は、９１°〜９５°の範囲とするとよい。例えば、凹凸構造３０の側壁が曲面であるような場合には、接線のうち最も傾きが大きい接線と第１基材１０の片面とのなす角をテーパー角度とする。なお、第１基材１０には、本発明の効果を損なわない程度に有機材料が微量に含まれていてもよく、有機材料の含有を完全に排除するものではない。

上記で説明したように、第１基材に対して検査工程（Ｓ１２）、必要に応じて判断工程（Ｓ１３）、修正工程（Ｓ１３−１）を行う。例えば、第１基材がフォトマスクで常用される石英基材である場合には、フォトマスクの検査装置及び欠陥修正装置を用いるとよい。

修正工程を行った場合には、Ｓ１３−２において再度検査工程を必要かを判断する。検査必要と判断した場合には、再度検査工程（Ｓ１２）を行い、所期の修正が実行されたか否かを検査する。検査不要と判断した場合には、次のＳ１４に進む。修正後に再検査を行う方が、より保証精度を高めることができる。

第１の膜成膜工程（Ｓ１４）において、芯材となる凹凸構造３０上に第１の膜４０を成膜する（図５（Ｂ）参照）。第１の膜４０の材質は、無機材料からなり第１基材１０に対して耐エッチング性の高い材料を含むようにするとよい。第１基材１０が石英からなる場合には、第１の膜４０としてＣｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ等、又はこれらの酸化物、窒化物、及び酸窒化物から選択するとよい。

構造体作製工程（Ｓ１５）において、第１の膜４０に異方性エッチングを行い、凹凸構造３０の側壁に配設された複数の構造体２０を作製する（図５（Ｃ）参照）。第１の膜４０に対して、異方性エッチングを行うことで、凹凸構造３０の天面及び底面にある第１の膜を選択的に除去し、第１の膜を凹凸構造３０の側壁に残存させることができる。

凹部形成工程（Ｓ１６）において、複数の構造体２０をマスクとして、第１基材１０をエッチングし、第１基材１０に配設され複数の構造体２０を側壁とする第１の深さを有する第１の凹部１２ａと、第１の深さよりも浅い第２の深さを有する第２の凹部１２ｂを形成する（図５（Ｄ）参照）。以上により、テンプレート２００を作製することができる。

（テンプレート３００の製造方法）
図３及び図５を参照して、本発明の一実施形態に係るテンプレート３００の製造方法を説明する。製造工程の凹部形成工程（Ｓ１６）以前は、テンプレート２００の製造工程と共通し、重複説明は省略する。

Ｓ１６において、複数の構造体２０をマスクとして、第１基材１０の一部よりなる凹凸構造３０をエッチングし、第１基材１０に配設され複数の構造体２０を側壁とする第１の深さを有する第１の凹部１２ａと、第１の深さよりも浅い第２の深さを有する第２の凹部１２ｂを形成する（図５（Ｅ）参照）。以上により、テンプレート３００を作製することができる。テンプレート３００の第１の凹部１２ａの側壁は、図示における上端部（テンプレート天面側）が構造体２０からなり、一方、下端部が第１基材１０からなる。

（テンプレート４００の製造方法）
図５〜図７を参照して、本発明の一実施形態に係るテンプレート４００の製造方法を説明する。図６は、本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法を説明するフローチャートであり、Ｓ２１〜Ｓ２６と図３に示すフローチャートのＳ１１〜Ｓ１６はそれぞれ対応し略同様であるため、Ｓ２７について詳細に説明を行う。製造工程の凹部形成工程であるＳ２６以前は、テンプレート３００の製造工程と共通する。

図７は、本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法を説明する工程断面図であり、図７（Ａ）は、構造体をマスクとして第１基材をエッチングした状態を示す。図７（Ａ）に至る前には、片面に芯材となる凹凸構造が形成され、かつ無機材料からなる第１基材を準備する第１基材準備工程（Ｓ２１）、凹凸構造に電子線を照射し凹凸構造から発生する電子を検出して、凹凸構造の外観を検査する検査工程（Ｓ２２）、必要に応じて判断工程（Ｓ２３）及び修正工程（Ｓ２３−１）、第１基材の片面に第１の膜を成膜する第１の膜成膜工程（Ｓ２４）、第１の膜に異方性エッチングを行い、凹凸構造の側壁に配設された複数の構造体を作製する構造体作製工程（Ｓ２５）、を経る。これらの工程断面図については、図５（Ａ）〜（Ｅ）を参照されたい。

Ｓ２６において、構造体を第１基材１０から除去して、第１基材１０の片面に第１の深さを有する第１の凹部１２ａと、第１の深さよりも浅い第２の深さを有する第２の凹部１２ｂとを有するテンプレート４００を作製する（図７（Ｂ）参照）。構造体の除去手段は、材質に応じて選択することができ、ドライエッチングやウェットエッチングにより行うことができる。

＜レプリカテンプレートの製造方法＞
次に、図８を参照して、上述のテンプレート１００〜４００を用いてレプリカテンプレートを作製する方法について説明する。なお、説明の便宜上、テンプレートとしてテンプレート２００を用いた例を示すが、テンプレート１００、３００、４００を用いてもよい。また、以下では、光インプリント法によりレプリカテンプレートを作製する態様を示すが、熱インプリント法を用いてもよい。

被転写側の基材である第２基材５１０を準備する。第２基材５１０の材質に制限はなく、石英やソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス等のガラス、シリコンやガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂基板、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。光インプリント法を行う場合には、テンプレート及び第２基材の少なくとも一方を光透過性がある材質を選択するとよい。第２基材５１０の厚みは、材料強度、取り扱い適性等を考慮して設定することができ、例えば、３００μｍ〜１０ｍｍの範囲で適宜設定することができる。

第２基材５１０上にインクジェット法、スピンコート法等の公知の塗布法により、被転写材料５２２を供給する。被転写材料は、光硬化性樹脂である。テンプレートと第２基材とを対向させて配置し、両者の間隔を縮め、テンプレート２００と被転写材料５２２とを接触させる。接触とともに被転写材料５２２は、テンプレート２００の面方向への展開、及び第１の凹部１２ａ、第２の凹部１２ｂ内への侵入が起こる。第１の凹部１２ａは、第２の凹部１２ｂよりも深い凹部であるので、接触時に被転写材料を凹部に引き込むキャピラリーフォースが相対的に大きい。その結果、被転写材料に含まれる気泡は、被転写材料の移動とともに当該凹部に引き込まれやすい。第１の凹部１２ａにより成形される被転写材料の高さは、第２の凹部１２ｂのそれよりも高くなる。第１の凹部１２ａにより成形される被転写材料の高さを、成形後に必要とされる高さ（第２の凹部１２ｂの深さに等しい）よりも高くすることで、第１の凹部１２ａ内に気泡が引き込まれても転写欠陥となる可能性が低い。したがって、転写欠陥を低減することができる。

硬化工程は、テンプレートと第２基材との間に被転写材料を介在させた状態で、前記被転写材料を硬化させる工程である（図８（Ａ）参照）。第１の凹部１２ａ、第２の凹部１２ｂに被転写材料５２２が充填された後、被転写材料５２２に光を照射して被転写材料５２２を硬化させる。被転写材料５２２への光照射は、テンプレート側又は第２基材側のいずれから行ってもよい。テンプレート側から光照射を行う場合、構造体をＣｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ等、又はこれらの酸化物、窒化物、及び酸窒化物などの遮光性の材質としておくことで、露光後の残膜部の硬化が十分に進行せずエッチングで除去しやすくなる。

離型工程は、テンプレートと硬化した被転写材料を引離し、第２基材上に転写層を形成する工程である（図８（Ｂ）参照）。テンプレート２００を被転写材料５２２から引離すと、第２基材５１０上に第１の凹部及び前記第２の凹部に対応して高さの異なる部位を含む転写層５２４が形成される。

離型工程の転写層５２４の残膜をエッチングにより除去し、第２基材５１０の一部を露出させる（図８（Ｃ）参照）。転写層５２４の残膜は、例えば、酸素プラズマによるエッチングで除去することができる。

複製パターン形成工程は、露出した前記第２基材に対してエッチングを行い、深さが揃った複製パターンを形成する工程である（図８（Ｄ）参照）。残膜を除去した転写層５２４をマスクとして第２基材５１０をエッチングし、第２基材５１０に複製パターン５３０を形成する。以上により、レプリカテンプレート５００を作製することができる。

＜半導体装置の製造方法＞
次に、図９及び図１０を参照して、上述のテンプレート１００〜４００、及びレプリカテンプレート５００のいずれかを用いて半導体装置を作製する方法について説明する。なお、以下では半導体装置の代表的な製造工程に適用した態様を説明するが、これに限定されるものではない。

（ゲート電極のパターニング）
本態様は、ナノインプリントリソグラフィによりゲート電極をパターニングする工程を含む、半導体装置の製造方法に関する。図９は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する模式図であり、ゲート電極のパターニングに上記テンプレート又は上記レプリカモールドによるナノインプリントリソグラフィを行う態様を示す。不純物を注入してソース電極７１２、ドレイン電極７１４が形成された半導体基板７１０を準備する。半導体基板７１０上にＳｉＯ₂などの絶縁層７２０を介して、多結晶シリコンなどの導電層７３０を形成する（図９（Ａ）参照）。導電層７３０上にレジスト（図示せず）を塗布し、レジストをテンプレート又はレプリカテンプレートによりパターニングしてレジストパターン（図示せず）を作成する。このレジストパターンをもとに導電層７３０をエッチングし、ゲート電極７３２を形成する（図９（Ｂ）参照）。上記の工程を経て半導体装置が作製される。

（導通ビアの形成）
本態様は、ナノインプリントリソグラフィにより絶縁層をパターニングする工程と、該絶縁層にダマシン法により導電材料を配設する工程と、を含む、半導体装置の製造方法に関する。図１０は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する模式図であり、層間接続用の導通ビアの形成に上記テンプレート又は上記レプリカモールドによるインプリントを行う態様を示す。配線層８３０及び絶縁層８２２、８２４が積層して形成された半導体基板８１０を準備する。最上層の絶縁層８２４をテンプレート又はレプリカテンプレートによりパターニングして貫通孔８２４ａ、８２４ｂを形成する（図１０（Ｂ）参照）。貫通孔８２４ａ、８２４ｂにダマシン法により、導電材を充填して導通ビア８３２ａ、８３２ｂを形成する（図１０（Ｃ）参照）。上記工程を経て半導体装置が作製される。

＜磁気記録媒体の製造方法＞
次に、図１１を参照して、上述のテンプレート１００〜４００、及びレプリカテンプレート５００のいずれかを用いて磁気記録媒体を作製する方法について説明する。なお、以下では磁気記録媒体の代表的な製造工程に適用した態様を説明するが、これに限定されるものではない。

本態様は、パターニングされたレジストを介して磁性層をパターニングし、パターニングされた該磁性層に磁性分離材料を配設する工程を含む、磁気記録媒体の製造方法に関する。図１１は、本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を説明する模式図である。磁性層９２０が形成されたディスク基板９１０を準備する（図１１（Ａ）参照）。磁性層９２０上にレジスト（図示せず）を塗布し、レジストをテンプレート又はレプリカテンプレートによりパターニングしてレジストパターン（図示せず）を作成する。このレジストパターンをもとに磁性層９２０をエッチングし、凹部９２０ａ〜９２０ｄを形成する（図１１（Ｂ）参照）。凹部９２０ａ〜９２０ｄに磁性分離材料を充填して記録ビット９３０ａ〜９３０ｄを作製する（図１１（Ｃ）参照）。上記工程を経て磁気記録媒体が作製される。

１００，２００，３００，４００，１０００…テンプレート、１０…第１基材、１２…凹部、１２ａ…第１の凹部、１２ｂ…第２の凹部、２０…構造体、３０，３０ａ，３０ｂ…凹凸構造、３５…第１の層、５１０…第２基材、５２２…転写材料、５２４…転写層、５３０…複製パターン、７１０…半導体基板、７１２…ソース電極、７１４…ドレイン電極、７２０…絶縁層、７３０…導電層、７３２…ゲート電極、８１０…半導体基板、８２２，８２４…絶縁層、８２４ａ，８２４ｂ…貫通孔，８３０…配線層，８３２ａ，８３２ｂ…導通ビア、９１０…ディスク基板、９２０…磁性層、９２０ａ，９２０ｂ，９２０ｃ，９２０ｄ…凹部、９３０ａ，９３０ｂ，９３０ｃ，９３０ｄ…記録ビット

Claims (16)

1. 無機材料からなる第１の層が片面に形成された第１基材を準備する第１基材準備工程と、
   前記第１の層をエッチングし、底壁及び側壁を含む凹凸構造を作製する凹凸構造作製工程と、
   前記凹凸構造に電子線を照射し前記凹凸構造から発生する電子を検出して、前記凹凸構造の外観を検査する検査工程と、
   前記凹凸構造上に第１の膜を成膜する第１の膜成膜工程と、
   前記第１の膜に異方性エッチングを行い、前記凹凸構造の側壁に配設された複数の構造体を作製する構造体作製工程と、
   前記凹凸構造をエッチングし、前記第１基材に配設された前記構造体を側壁とする凹部を形成する凹部形成工程と、
   を含むことを特徴とするナノインプリント用テンプレートの製造方法。
2. 底壁及び側壁を含む凹凸構造が片面に形成され、かつ無機材料からなる第１基材を準備する第１基材準備工程と、
   前記凹凸構造に電子線を照射し前記凹凸構造から発生する電子を検出して、前記凹凸構造の外観を検査する検査工程と、
   前記第１基材の片面に第１の膜を成膜する第１の膜成膜工程と、
   前記第１の膜に異方性エッチングを行い、前記凹凸構造の側壁に配設された複数の構造体を作製する構造体作製工程と、
   前記構造体をマスクとして前記第１基材をエッチングし、前記構造体を側壁の一部に含み第１の深さを有する第１の凹部、及び前記構造体を側壁の少なくとも一部に含み前記第１の深さよりも浅い第２の深さを有する第２の凹部を形成する凹部形成工程と、
   を含むことを特徴とするナノインプリント用テンプレートの製造方法。
3. 前記検査工程後、
   前記凹凸構造を修正する修正工程をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法。
4. 前記構造体は、前記第１基材に対して光透過性が低いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか1項記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法。
5. 前記第１基材の材質は石英であり、
   前記構造体の材質は、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏのいずれか１種以上を含む化合物であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法。
6. 底壁及び側壁を含む凹凸構造が片面に形成され、かつ無機材料からなる第１基材を準備する第１基材準備工程と、
   前記凹凸構造に電子線を照射し前記凹凸構造から発生する電子を検出して、前記凹凸構造の外観を検査する検査工程と、
   前記第１基材の片面に第１の膜を成膜する第１の膜成膜工程と、
   前記第１の膜に異方性エッチングを行い、前記凹凸構造の側壁に配設された複数の構造体を作製する構造体作製工程と、
   前記構造体をマスクとして前記第１基材をエッチングし、その後、前記構造体を除去して、第１の深さを有する第１の凹部、及び第１の深さよりも浅い第２の深さを有する第２の凹部を形成する凹部形成工程と、
   を含むことを特徴とするナノインプリント用テンプレートの製造方法。
7. 前記検査工程後、
   前記凹凸構造を修正する修正工程をさらに含むことを特徴とする請求項６記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項記載の方法により製造されたテンプレートを用いてレプリカテンプレートを製造する方法であって、
   前記テンプレートと第２基材との間に被転写材料を介在させた状態で、前記被転写材料を硬化させる硬化工程と、
   前記硬化工程後、前記テンプレートと前記被転写材料とを引離し、前記第２基材上に前記テンプレートの凹部に対応して高さの異なる部位を含む転写層を形成する離型工程と、
   前記転写層をエッチングして前記第２基材の一部を露出させ、露出した前記第２基材に対してエッチングを行い、複製パターンを形成する複製パターン形成工程と、を含むことを特徴とするレプリカテンプレートの製造方法。
9. 前記硬化工程に先立ち、
   前記被転写材料を前記第２基材上に供給し、前記被転写材料と前記テンプレートとを接触させるインプリント工程をさらに含むことを特徴とする請求項８記載のレプリカテンプレートの製造方法。
10. 請求項１〜７のいずれか１項記載の方法により製造されたテンプレートを用いて、ナノインプリントリソグラフィを行う工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. 請求項１〜７のいずれか１項記載の方法により製造されたテンプレートを用いて、ナノインプリントリソグラフィを行う工程を含むことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
12. 請求項８又は９記載の方法により製造されたレプリカテンプレートを用いて、ナノインプリントリソグラフィを行う工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
13. 請求項８又は９記載の方法により製造されたレプリカテンプレートを用いて、ナノインプリントリソグラフィを行う工程を含むことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
14. 片面に、第１の深さを有する第１の凹部と、前記第１の深さよりも浅い第２の深さを有する第２の凹部とを有する第１基材と、
    前記第１基材の片面に配設され、前記第１の凹部の側壁の一部、又は前記第２の凹部の側壁の少なくとも一部を構成する複数の構造体と、を有し、
    前記構造体の材質は、前記第１基材の材質とは異なるものであることを特徴とするナノインプリント用テンプレート。
15. 前記構造体は、前記第１基材に対して光透過性が低いことを特徴とする請求項１４記載のナノインプリント用テンプレート。
16. 前記第１基材の材質は石英であり、
    前記構造体の材質は、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏのいずれか１種以上を含む化合物であることを特徴とする請求項１４又は１５記載のナノインプリント用テンプレート。

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