JP2014072500A - ナノインプリント用ブランクスおよびナノインプリント用テンプレートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】凹凸パターンのエッチング深さが均一で、パターン寸法差が生じにくく、パターンの微細化に対応し得るナノインプリント用ブランクス、およびエッチング深さが制御できるナノインプリント用テンプレートの製造方法を提供する。
【解決手段】第１の主面と第２の主面を有する光透過性基板に凹凸パターンを形成してナノインプリント用テンプレートとするためのナノインプリント用ブランクスであって、
上記光透過性基板の上記凹凸パターンを形成する第１の主面に、イオン注入がされていることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、微細な凹凸パターンを形成するナノインプリント法に用いるナノインプリント用ブランクス（以下、単にブランクスとも言う）、および該ブランクスを用いたナノインプリント用テンプレートの製造方法に関する。

近年、特に半導体デバイスにおいては、微細化の一層の進展により高速動作、低消費電力動作が求められ、また、システムＬＳＩという名で呼ばれる機能の統合化などの高い技術が求められている。このような状況下で、半導体デバイスのパターンを作製する要となるリソグラフィ技術は、デバイスパターンの微細化が進むにつれ露光波長の問題などからフォトリソグラフィ方式の限界が指摘され、また、露光装置などが極めて高価になってきている。

その対案として、近年、微細凹凸パターンを用いたナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）法が注目を集めている。１９９５年Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ大学のＣｈｏｕらによって提案されたナノインプリント法は、装置価格や使用材料などが安価でありながら、１０ｎｍ程度の高解像度を有する微細パターンを形成できる技術として期待されている。

ナノインプリント法は、予め表面にナノメートルサイズの凹凸パターンを形成したテンプレートを、被加工基板表面に塗布形成された光硬化性樹脂などの転写材料に押し付けて力学的に変形させて凹凸パターンを精密に転写し、パターン形成されたナノインプリント材料をレジストマスクとして被加工基板を加工する技術である。一度テンプレートを作製すれば、ナノ構造が簡単に繰り返して成型できるため高いスループットが得られて経済的であるとともに、有害な廃棄物が少ないナノ加工技術であるため、近年、半導体デバイスに限らず、さまざまな分野への応用が進められている。

ナノインプリント法で用いられるテンプレートには、パターン寸法の安定性、耐薬品性、加工特性などが求められる。ナノインプリント法においては、テンプレートのパターン形状を忠実に光硬化性樹脂などの転写材料に転写しなければならないので、光ナノインプリント法の場合を例に取ると、光硬化に用いる紫外線を透過する光透過性基板として、通常、石英基板がテンプレート基材に用いられている。

従来、ナノインプリント用テンプレートの製造方法としては、石英基板などの光透過性基板にエッチングを施し、基板の表面に凹凸のパターンを形成することによって行われている。図８は、従来のナノインプリント用テンプレートの製造方法の一例を示す工程断面模式図である。

まず、図８（ａ）に示すように、テンプレートとなる石英基板などの光透過性基板８１上に、基板をドライエッチングする時のマスク材としてクロム（Ｃｒ）などの金属薄膜８２を成膜し、その上に電子線レジストを塗布し、電子線（ＥＢ）リソグラフィ技術を用いて露光、現像を行い、レジストパターン８３を形成する。光透過性基板に直接レジストパターンを形成してもよいが、レジストの光透過性基板への密着性やレジストのドライエッチング耐性が不十分なため、通常、光透過性基板上に金属薄膜が設けられる。

次に、レジストパターン８３をマスクとして金属薄膜８２をドライエッチングし、図８（ｂ）に示すように、金属薄膜パターン８２ａを形成する。次に、金属薄膜パターン８２ａをマスクとして光透過性基板８１を、フッ素系ガスなどを用いてドライエッチングし、図８（ｃ）に示すように、凹部８４を形成した光透過性基板８１とする。次に、図８（ｄ）に示すように、レジストパターン８３を剥離除去する。レジストパターン８３の除去は、光透過性基板８１をドライエッチングする前であってもよい。

次に、金属薄膜パターン８２ａをエッチングして除去し、図８（ｅ）に示すように、光透過性基板８１上に凹凸パターン８５を設けたテンプレート８０を作製する方法が用いられている。

ナノインプリント法においては、テンプレートの凹凸パターンを１対１で被加工基板にナノインプリントするために、テンプレートには微細で高アスペクト比のパターンが求められる。

しかし、パターンの微細化に伴いテンプレートの作製工程において、光透過性基板のエッチング時に、微細パターンがエッチングしにくくなるマイクロローディング現象などにより、光透過性基板の凹凸パターンのエッチング深さが不均一になったり、パターン寸法差を生じたりする問題が生じていた。

凹凸パターンの目的とする凹部の深さを得ようとしても、レジストあるいは金属薄膜のエッチング耐性を維持するために一定の厚さ以上の膜厚が必要となるため、レジストあるいは金属薄膜の膜厚をさらに薄膜化することが難しく、パターンの微細化に対応できないという問題があった。

また、ナノインプリント法においては、密着したテンプレートと被転写基板とを離型するのに困難を伴う場合が多く、この離型工程で転写パターンに欠陥を発生したり、転写パターンにディストーション（歪み）を生じたりする問題があった。

上記の離型工程での欠陥発生などを防ぐために、テンプレートの凹凸パターンの反対の裏面側を加工して、凹凸パターン領域よりも広い面積のくぼみ（以後、「コアアウト」とも言う）を形成し、厚さを薄くして厚さが変化するテンプレートを用い、被転写基板とテンプレートの間、パターン層内のガスの閉じ込め及び／またはガス・ポケットを防止、最小化するテンプレートが開示されている（特許文献１参照）。テンプレートのパターンを形成する領域は、周囲よりも高い凸状の段差構造（以後、「メサ構造」あるいは「メサ」とも言う）を有している。

また、ナノインプリント法においては、テンプレートに形成されたパターンへの光硬化性樹脂の充填不良に起因する欠陥を無くすためには、テンプレートを光硬化性樹脂に接触させてから光照射を行うまでの保持時間を長くして、光硬化性樹脂がテンプレートのパターンに完全に充填されるようにする必要がある。しかしながら、保持時間を必要以上に長くすると、スループットが低下するなどの問題が生じる。

そこで、ナノインプリント法において、テンプレートに形成されたパターンへの光硬化性樹脂の充填不良欠陥を減少させ、かつ、スループットの低下を抑制するために、凹凸パターンの寸法又は形状と光硬化性樹脂の充填時間の関係に基づいて、テンプレートに形成する凹凸パターンの深さを調整するパターンの生成方法が提案されている（特許文献２参照）。図７は、上記の特許文献２に開示されたパターンの生成方法で、一実施形態に係る描画データの分割方法の作製工程概略図である。

特表２００９−５３６５９１号公報 特開２０１０−１７１３３８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された裏面側にくぼみ（コアアウト）を有するテンプレートを用いる場合、その表面側の凸状の段差構造（メサ構造）に所定の凹凸パターンを形成する際に、後述するように、コアアウト領域とその周辺領域では、凹凸パターンのエッチング速度に差が生じ、エッチング深さが均一に入らないという問題があった。

また、特許文献２に記載された製造方法は、凹凸パターンの深さごとにリソグラフィが必要になり、図７に示される実施形態の場合には、凹部深さＡはパターンａ、凹部深さBはパターンｂと２回のリソグラフィが必要となり、凹凸パターンの製造工程が長く複雑となり、欠陥発生の増加が問題となる。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、ナノインプリント用テンプレートを作製するに際し、凹凸パターンのエッチング深さが均一になり、パターン寸法差が生じにくく、パターンの微細化に対応し得るナノインプリント用ブランクス、およびエッチング深さが均一となるナノインプリント用テンプレートの製造方法を提供することにある。また、１回のリソグラフィで複数の深さの凹部が形成できるナノインプリント用ブランクス、およびエッチング深さを制御できるナノインプリント用テンプレートの製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の発明に係るナノインプリント用ブランクスは、第１の主面と第２の主面を有する光透過性基板に凹凸パターンを形成してナノインプリント用テンプレートとするためのナノインプリント用ブランクスであって、前記光透過性基板の前記凹凸パターンを形成する第１の主面に、イオン注入がされていることを特徴とするものである。

本発明の請求項２に記載の発明に係るナノインプリント用ブランクスは、請求項１に記載のナノインプリント用ブランクスにおいて、前記イオン注入が、前記光透過性基板の前記第１の主面の全面にされていることを特徴とするものである。

本発明の請求項３に記載の発明に係るナノインプリント用ブランクスは、請求項１に記載のナノインプリント用ブランクスにおいて、前記イオン注入が、前記光透過性基板の前記第１の主面に部分的にされていることを特徴とするものである。

本発明の請求項４に記載の発明に係るナノインプリント用ブランクスは、請求項３に記載のナノインプリント用ブランクスにおいて、前記イオン注入が部分的にされている領域が、メサ構造領域であることを特徴とするものである。

本発明の請求項５に記載の発明に係るナノインプリント用ブランクスは、請求項３または請求項４に記載のナノインプリント用ブランクスにおいて、前記第１の主面に相対する前記第２の主面が、前記第１の主面の前記凹凸パターンを形成する領域と重なり、かつ、前記第１の主面の凹凸パターンを形成する領域よりも広い面積のくぼみを備えていることを特徴とするものである。

本発明の請求項６に記載の発明に係るナノインプリント用ブランクスは、請求項１から請求項３までのうちのいずれか１項に記載のナノインプリント用ブランクスにおいて、前記イオン注入された単位面積当たりのイオン濃度が、イオン注入する領域により異なることを特徴とするものである。

本発明の請求項７に記載の発明に係るナノインプリント用ブランクスは、請求項１から請求項６までのうちのいずれか１項に記載のナノインプリント用ブランクスにおいて、前記光透過性基板の前記第１の主面に金属薄膜が設けられていることを特徴とするものである。

本発明の請求項８に記載の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は、 第１の主面と第２の主面を有する光透過性基板の前記第１の主面をエッチングして凹凸パターンを形成するナノインプリント用テンプレートの製造方法であって、前記光透過性基板の前記凹凸パターンを形成する第１の主面に、あらかじめイオン注入をしておくことを特徴とするものである。

本発明の請求項９に記載の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は、請求項８に記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法において、前記イオン注入を、前記光透過性基板の前記第１の主面の全面にしておくことを特徴とするものである。

本発明の請求項１０に記載の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は、請求項８に記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法において、前記イオン注入を、前記光透過性基板の前記第１の主面に部分的にしておくことを特徴とするものである。

本発明の請求項１１に記載の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は、請求項８から請求項１０までのうちのいずれか１項に記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法において、前記イオン注入された単位面積当たりのイオン濃度が、イオン注入する領域により異なることを特徴とするものである。

本発明の請求項１２に記載の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は、請求項１０に記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法において、前記光透過性基板が、前記第１の主面に相対する前記第２の主面に、前記第１の主面の前記凹凸パターンを形成する領域と重なり、かつ、前記第１の主面の凹凸パターンを形成する領域よりも広い面積のくぼみを備えており、前記くぼみに相対する前記第１の主面に部分的にイオン注入をしておくことを特徴とするものである。

本発明の請求項１３に記載の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は、請求項１２に記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法において、前記部分的にイオン注入をしておく領域が、メサ構造領域であることを特徴とするものである。

本発明の請求項１４に記載の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は、請求項８から請求項１１までのうちのいずれか１項に記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法において、前記イオン注入する単位面積当たりのイオン濃度を、イオン注入する領域により変え、１回のエッチングでエッチング深さの異なる複数の凹凸パターンを形成することを特徴とするものである。

本発明のナノインプリント用ブランクスによれば、光透過性基板にあらかじめイオン注入しておくことで、光透過性基板のエッチング速度を早くし、テンプレート製造工程で用いるレジストや金属薄膜の膜厚を薄くすることができ、パターンの微細化に対応した高解像パターンを作成することが可能となる。

本発明のナノインプリント用テンプレートの製造方法によれば、光透過性基板の裏面にくぼみ（コアアウト）を設けた基板は、パターン形成においてエッチング速度が遅く均一にエッチングできないが、あらかじめパターン形成面にイオン注入しておくことにより、均一エッチングが可能となる。

また、光透過性基板にあらかじめイオン注入し、さらにイオン注入量を変えることにより、１回のリソグラフィでエッチング深さの異なるパターンを形成することができる。

本発明における石英基板への単位面積当たりのイオン注入量（注入イオンドーズ量）とエッチング深さとの関係を示すグラフである。 本発明のナノインプリント用ブランクスの代表的な例を示す断面模式図である。 本発明で凹凸パターンのエッチング深さ計測用に用いた石英基板の平面模式図及び断面模式図である。 通常基板及びコアアウト有り基板を用いて作製したテンプレートにおいて、テンプレートの中央からの位置におけるパターン深さを示す図である。 本発明のナノインプリント用テンプレートの製造方法の一実施形態を示す工程の部分的な断面模式図である。 本発明のナノインプリント用テンプレートの製造方法の他の実施形態を示す工程の部分的な断面模式図である。 従来のナノインプリント用テンプレートの製造方法の一実施形態を示す描画データの分割方法の作製工程図である。 従来のナノインプリント用テンプレートの製造方法を示す工程断面模式図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係るナノインプリント用ブランクスおよびナノインプリント用テンプレートの製造方法について詳細に説明する。
（予備テスト）
本発明における予備テストとして、石英基板への単位面積当たりのイオン注入量（注入イオンドーズ量）とエッチング深さとの関係を求めた。イオン注入量は、石英基板上の任意の４カ所の領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに、イオン注入量の範囲を、１×１０¹⁶ｉｏｎｓ／ｃｍ²〜１×１０¹⁷ｉｏｎｓ／ｃｍ²として、Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄの順に注入量を大きくして行った。

次に、上記のイオン注入された石英基板を、フッ素系ガスを用いて同一条件でドライエッチングし、イオン注入量とエッチング深さとの関係を示したグラフが図１である。パターン深さは規格化してある。

図１に示されるように、規格化されたイオン注入なしの部分のエッチング深さ１に比べて、イオン注入量Ａ〜Ｄのエッチング深さは１．２２〜１．３５と深くなり、イオン注入なしの部分に対し２２％〜３５％深くエッチングされている。また、イオン注入量Ａ〜Ｄを比較すると、高ドーズ量でイオン注入されるほどエッチング深さが深くなる、すなわち、エッチング速度が速くなることが示される。

本発明は、上記のように、光透過性基板のイオン注入された領域のエッチング速度が速くなることに着目し、あらかじめイオン注入したブランクスを用いることにより、微細凹凸パターンを有するテンプレートの作製を可能とするものである。

本発明において、光透過性基板としては、ナノインプリントに用いる光を透過する光学研磨された合成石英、ソーダガラス、蛍石、フッ化カルシウムなどの基板が挙げられるが、石英基板は、フォトマスク用基板としての使用実績が高く品質が安定しており、凹凸パターンや段差構造、あるいは基板の裏面側にくぼみを設けることにより、一体化した光透過性の構造とすることができ、高精度の微細な凹凸パターンを形成できるので、より好ましい。
（ナノインプリント用ブランクス）
本発明のナノインプリント用ブランクスの実施形態は、第１の主面と第２の主面を有する光透過性基板において、凹凸パターンを形成する第１の主面にイオン注入がされているブランクスである。

以下、本発明のブランクスの実施形態について説明する。図２は、本発明のナノインプリント用ブランクスの代表的な例を示す断面模式図である。図２（ａ）〜図２（ｆ）は、それぞれ異なるブランクスであるが、同じ箇所を示す場合には同じ符号を用いている。

図２（ａ）は、イオン注入が、光透過性基板１１の第１の主面の全面にされてイオン注入領域１２を形成しているブランクスである。

イオン注入領域１２のエッチング速度が速くなるため、凹凸パターン形成時のレジストや金属薄膜の膜厚を薄くすることができ、高解像パターンを作成することができる。

イオン注入が、光透過性基板の第１の主面に部分的にされている場合には、次のような例が挙げられる。図２（ｃ）は、光透過性基板１１の第２の主面が広い面積のくぼみ（コアアウト）１５を備え、第１の主面の凹凸パターンを形成する領域が周囲よりも高い段差構造（メサ構造）１４を有し、このメサ構造１４にイオン注入がされてイオン注入領域１２を形成しているブランクスである。メサ構造１４も同一の光透過性基板１１を加工して形成されており、一体化した構造で高精度の微細な凹凸パターンを形成できる。

後述するように、光透過性基板が、第２の主面をザグリ加工して、くぼみを有する場合には、その影響で第２の主面に相対する第１の主面の光透過性基板のエッチングが遅くなり、第１の主面を面内均一にエッチングできないが、あらかじめ、パターンを形成するエッチングが遅い領域（メサ領域）に部分的にイオン注入し、イオン注入をしない部分のエッチング速度と略同じにすることにより、面内均一にエッチングすることができる。

さらに、イオン注入を部分的にし、かつ、イオン注入された単位面積当たりのイオン濃度を、イオン注入領域により異ならせるようにする実施形態が挙げられる。図２（ｅ）は、光透過性基板１１へのイオン注入が部分的であり、場所によりイオン注入領域１２のイオン濃度が異なるブランクスである。

光透過性基板の所定の領域のイオン濃度が異なることにより、１回のリソグラフィでエッチング深さが異なる複数の凹凸パターンを形成することができる。

本発明のナノインプリント用ブランクスは、光透過性基板１１の第１の主面の全面に金属薄膜を設けた構成とする実施形態とすることができる。図２（ｂ）、図２（ｄ）、図２（ｆ）は、各々順に、図２（ａ）、図２（ｃ）、図２（ｅ）のブランクスの全面に金属薄膜１３を設けたブランクスである。

本発明のナノインプリント用ブランクスは、イオン注入領域１２を形成した光透過性基板１１をドライエッチングして凹凸パターンを形成するに際し、レジストパターンのみではエッチング耐性がまだ十分でない場合がある。そこで、金属薄膜１３を設け、レジストパターンを金属薄膜１３のパターンに変換し、金属薄膜１３をハードマスクとして光透過性基板１１をドライエッチングする方法を用いるのが好ましい。

上記の金属薄膜１３としては、光透過性基板である石英基板などをエッチングするときに用いるフッ素系ガスに耐性が大きいクロムまたはクロムを含む化合物（酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロムなど）が好ましく、膜厚数ｎｍ〜１００ｎｍ程度の範囲で用いられる。

本発明のナノインプリント用ブランクスにイオン注入されるイオンの元素は特に限定されるわけではないが、半導体用として実績のある、リン（Ｐ）、アンチモン（Ｓｂ）、窒素（Ｎ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、シリコン（Ｓｉ）、鉛（Ｐｂ）、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）などが好ましい。

注入イオンのドーズ量としては、５×１０¹⁰ｉｏｎｓ／ｃｍ²〜１×１０¹⁸ｉｏｎｓ／ｃｍ²程度の範囲が好ましい。５×１０¹⁰ｉｏｎｓ／ｃｍ²未満では、エッチング速度向上の効果が小さく、一方、１×１０¹⁸ｉｏｎｓ／ｃｍ²を超えると、光透過性基板の透過率低下のおそれが生じてくるからである。
（ナノインプリント用ブランクスの製造方法）
本発明のナノインプリント用ブランクスは、光透過性基板にイオン注入装置を用いて所定のイオンを注入することにより作成することができる。

注入イオンの加速エネルギーは、１０ｋｅＶ〜１ＭｅＶ程度の範囲で用いられる。イオン注入後に、基板を加熱処理して注入イオンを活性化する工程を加えてもよい。

ブランクスとして光透過性基板に金属薄膜を設ける場合には、光透過性基板にイオン注入してから金属薄膜をスパッタリング法などで形成してもよいし、あるいは、金属薄膜を設けた光透過性基板に金属薄膜を介してイオン注入してもよい。後者の金属薄膜を設けてからイオン注入する場合には、高い加速エネルギーにより、金属薄膜を突き抜けさせて光透過性基板にイオン注入が行われる。
（ナノインプリント用テンプレートの製造方法）
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、第１の主面と第２の主面を有する光透過性基板の第１の主面をエッチングして凹凸パターンを形成するに際し、光透過性基板の凹凸パターンを形成する第１の主面に、あらかじめイオン注入をしておくものである。

以下、図面を用いて説明する。

図５は、本発明のナノインプリント用テンプレートの製造方法の一実施形態を示す工程の部分断面模式図である。

まず、図５（ａ）に示すように、テンプレートとするための第１の主面５１ａと第２の主面５１ｂを有する光透過性基板５１を準備する。

次に、図５（ｂ）に示すように、上記の光透過性基板５１の凹凸パターンを形成する第１の主面５１ａの全面に、イオン注入装置を用いてイオン注入５２を行い、イオン注入領域５３を形成する。

上記のナノインプリント用ブランクスで説明したように、イオン注入されるイオンの元素は、半導体用として実績のある、リン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、アルミニウム（Ａｌ）などが好ましい。注入イオンのドーズ量としては、５×１０¹⁰ｉｏｎｓ／ｃｍ²〜１×１０¹⁸ｉｏｎｓ／ｃｍ²程度の範囲が好ましい。５×１０¹⁰ｉｏｎｓ／ｃｍ²未満では、エッチング速度向上の効果が小さく、一方、１×１０¹⁸ｉｏｎｓ／ｃｍ²を超えると、光透過性基板の透過率低下のおそれが生じてくるからである。注入イオンの加速エネルギーは、１０ｋｅＶ〜１ＭｅＶ程度の範囲で用いられる。イオン注入後に、基板を加熱処理して注入イオンを電気的に活性化する工程を加えてもよい。

次に、図５（ｃ）に示すように、イオン注入した光透過性基板５１に金属薄膜５４をスパッタリング法などの方法で成膜し、イオン注入したブランクス５５を形成する。

光透過性基板５１をドライエッチングして凹凸パターンを形成する際に、光透過性基板に直接レジストパターンを形成してもよいが、レジストの光透過性基板への密着性やレジストのドライエッチング耐性が不十分なため、通常、金属薄膜が設けられる。

イオン注入した光透過性基板５１に設けられる金属薄膜５４は、イオン注入した基板表面の全面、あるいは基板表面の所定の領域に部分的に設けることができる。

次に、図５（ｄ）に示すように、金属薄膜５４の上に電子線レジストを塗布し、電子線（ＥＢ）リソグラフィ技術を用いて露光、現像を行い、レジストパターン５６を形成する。

次に、図５（ｅ）に示すように、レジストパターン５６をマスクとして金属薄膜５４をドライエッチングし、金属薄膜パターン５４ａを形成する。次に、レジストパターン５６を酸素プラズマなどで剥離除去する。レジストパターン５６の除去は、光透過性基板５１のイオン注入領域５３をドライエッチングした後であってもよい。

次に、金属薄膜パターン５４ａをマスクとして光透過性基板５１のイオン注入領域５３を、フッ素系ガスなどを用いてドライエッチングし、図５（ｆ）に示すように、凹部５７および凸部５３ａを形成した光透過性基板５１とする。

次に、図５（ｇ）に示すように、金属薄膜パターン５４ａをエッチングして除去し、光透過性基板５１上に光透過性基板をエッチングして形成した凹凸パターン５８を設けたテンプレート５０を作製する。

本実施形態では、光透過性基板の全面にイオン注入した工程のために、テンプレートの凹凸パターンの凸部はイオン注入された領域となるが、イオン注入を部分的に行って選択的にエッチングでイオン注入領域を除去することにより、テンプレートにイオン注入領域を残さない形態とすることも可能である。

次に、実施例により本発明を説明する。

（実施例１）
本実施例は、裏面側にくぼみ（コアアウト）を有する光透過性基板を用い、その表面側の凸状の段差構造（メサ構造）に所定の凹凸パターンを形成する際に、コアアウト領域に相対する表面側ではエッチング速度が遅くなり、エッチング深さが均一に入らないという問題を解決する例である。
（予備テスト）
図３に示すように、外形が６インチ角、厚さ０．２５インチの石英基板（通常基板と記す）３１と、同サイズであって第２の主面に円形状のくぼみ（コアアウト）３３を備えた石英基板（コアアウト有り基板と記す）３２との２種類の石英基板を準備した。図３において、図３（ａ）−１は通常基板の平面模式図、図３（ａ）−２は、図３（ａ）−１のＡ−Ａ線における断面模式図であり、図３（ｂ）−１はコアアウト有り基板の平面模式図、図３（ｂ）−２は、図３（ｂ）−１のＢ−Ｂ線における断面模式図である。

次に、各々の石英基板のパターンを形成する第１の主面上に、クロム（Ｃｒ）を５０ｎｍの厚さに成膜して２種類のブランクスを作製した。

次に、上記の２種類の各ブランクスにレジストを塗布した後、レーザ描画装置（ＡＬＴＡ；アプライドマテリアルズ社製）によりエッチング深さの計測用のパターンを描画し、現像してレジストパターンを形成し、次いで、レジストパターンをマスクにして酸素と塩素の混合ガスでＣｒをドライエッチングしてＣｒパターンを形成した。次いで、レジストパターンを剥離し、Ｃｒパターンをマスクにして石英基板をＣＦ₄ガスでドライエッチングし、Ｃｒをエッチング除去して、各々の石英基板に計測用のパターンの凹凸パターンを形成したテンプレートを作製し、各々のテンプレートの凹凸パターンの凹部のエッチング深さを計測した。エッチング深さの計測は、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡、Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いた。

図４は、図３に示す通常基板３１とコアアウト有り基板３２のブランクスを用いて作製したテンプレートにおいて、テンプレートの中央（コアアウトの中央）からの凹凸パターンの位置（距離：ｍｍ）におけるエッチングによる凹部のパターン深さを、ＡＦＭで測定した結果である。凹凸パターンの位置は、テンプレートの中央から一方向に６８ｍｍの距離までとし、各位置におけるエッチングによるパターン深さは、各々のテンプレートの凹凸パターンの最外側の６８ｍｍのパターン深さを１として、規格化してある。図４において、黒三角がコアアウトの無い通常基板で作製したテンプレート、黒丸がコアアウト有り基板で作製したテンプレートを示し、コアアウトは、図４に破線で示した位置までであり、中央からの位置（距離）が３２ｍｍまでである。

図４に示されるように、コアアウトの無い通常基板で作製したテンプレートは、測定した６８ｍｍの領域において、ほぼ同じエッチング深さを示している。一方、コアアウト有り基板で作製したテンプレートは、エッチングによる凹部のパターン深さが、コアアウト外ではほぼ１であるのに対して、コアアウト内ではほぼ０．７となり、コアアウト外に比べて、コアアウト内のパターンのエッチング速度は約３０％も減少していることになる。

以下、上記の予備テストで示されたコアアウト内にあるパターンはエッチング速度が遅くなり、テンプレート作製においてエッチング深さが均一に入らないという課題について、本実施例を説明する。

テンプレート用の光透過性基板として、外形が６インチ角、厚さ０．２５インチの合成石英基板を準備し、その第１の主面の中央部に、パターンを形成する領域（パターン領域）として、周囲よりも３０μｍ高い面積２５ｍｍ×３０ｍｍの凸状の段差構造（メサ構造）を有し、第２の主面に、第１の主面のパターン領域と重なり、かつ、第１の主面のパターン領域よりも広い面積を有する直径６４ｍｍの円形状のくぼみ（コアアウト）を有する基板を作製した。くぼみ（コアアウト）は、ザグリ加工で形成し、くぼみを形成している箇所の石英基板の厚さは１ｍｍとした。

次に、上記の石英基板の凹凸パターンを形成する第１の主面のメサ構造に、イオン注入装置を用いてリン（Ｐ）イオンの注入を行い、メサ構造をイオン注入領域とした。注入イオンの加速エネルギーは３０ｋｅＶ、注入イオンのドーズ量は２×１０¹⁶ｉｏｎｓ／ｃｍ²とした。

次に、石英基板の第１の主面の全面にスパッタリング法でクロム（Ｃｒ）薄膜を膜厚５ｎｍ形成した。

次に、Ｃｒ薄膜の上に電子線レジストを塗布し、電子線描画し、現像し、メサ構造上にレジストパターンを形成した。

次に、レジストパターンをマスクとしてＣｒ薄膜を塩素と酸素の混合ガスでドライエッチングし、Ｃｒ薄膜パターンを形成し、次いで、レジストパターンを酸素プラズマで剥離除去した。

次に、Ｃｒ薄膜パターンをマスクとして、イオン注入したメサ構造の石英基板をフッ素系ガスを用いてドライエッチングし、メサ構造に凹凸パターンを形成した。

次に、Ｃｒパターンをエッチングして除去し、石英基板のメサ構造に凹凸パターンを設けたテンプレートを作製した。

本実施例では、コアアウト領域に相対するイオン注入したメサ領域の石英基板のエッチング速度が速くなり、コアアウト領域に相対しない領域の石英基板のエッチング速度とほぼ等しくなり、エッチング深さが均一に入り、パターンの微細化に対応した高解像パターンを作成することができた。
（実施例２）
本実施例は、凹凸パターンの深さごとにリソグラフィが必要になり、凹凸パターンの製造工程が長く複雑となり、欠陥が増加するという問題を解決する例である。

図６は、本実施例のナノインプリント用ブランクスおよびナノインプリント用テンプレートの製造方法の工程を示す部分断面模式図である。

テンプレート用の光透過性基板として、外形が６インチ角、厚さ０．２５インチの合成石英基板６１を用い、図６（ａ）に示すように、この石英基板６１の凹凸パターンを形成する第１の主面の全面にスパッタリング法でクロム（Ｃｒ）薄膜６２を膜厚５ｎｍ形成した。Ｃｒ薄膜を設けた石英基板には、パターン描画用のアライメントマークをあらかじめ設けた。

次に、図６（ｂ）に示すように、上記の石英基板６１の凹凸パターンを形成する第１の主面に、アライメントマークを基準にして、Ｃｒ薄膜６２を介して、イオン注入装置を用いてイオン注入する領域によりイオン濃度を変えて、リン（Ｐ）イオンのイオン注入６３を行い、部分的にイオン注入領域６４を形成した。注入イオンの加速エネルギーは１５０ｋｅＶ、注入イオンのドーズ量は、図６（ｂ）において、左より右に順に、５×１０¹⁶ｉｏｎｓ／ｃｍ²、３×１０¹⁶ｉｏｎｓ／ｃｍ²、２×１０¹⁶ｉｏｎｓ／ｃｍ²とした。

次に、図６（ｃ）に示すように、Ｃｒ薄膜６２の上に電子線レジストを塗布し、基板上のアライメントマークを読んで電子線描画し、現像して、レジストパターン６６を形成した。

次に、図６（ｄ）に示すように、レジストパターン６６をマスクとしてＣｒ薄膜６２をドライエッチングし、Ｃｒパターン６２ａを形成した。次に、レジストパターン６６を酸素プラズマで剥離除去した。

次に、Ｃｒパターン６２ａをマスクとして石英基板６１のイオン注入領域６４を、フッ素系ガスを用いてドライエッチングし、図６（ｅ）に示すように、１回のエッチングでエッチング深さの異なる複数の凹部６７を設けた石英基板６１を形成した。エッチング深さは、図６（ｅ）において、左より右に順に、８１ｎｍ、７８ｎｍ、７３ｎｍであった。エッチング深さは、ＡＦＭで計測した。

次に、図６（ｆ）に示すように、Ｃｒパターン６２ａをエッチングして除去し、石英基板６１に深さの異なる複数の凹部６７を有する凹凸パターン６８を設けたテンプレート６０を作製した。

本実施例の製造方法によれば、石英基板にあらかじめイオン注入しておき、さらにイオン注入量を注入場所により変えることにより、１回のリソグラフィでエッチング深さの異なるパターンを有するテンプレートを製造することができた。

１１ 光透過性基板
１２ イオン注入領域
１３ 金属薄膜
１４ 段差構造（メサ構造；メサ）
１５ くぼみ（コアアウト）
３１ 石英基板（通常基板）
３２ 石英基板（コアアウト有り基板）
３３ くぼみ（コアアウト）
５０、６０ テンプレート
５１ 光透過性基板
５１ａ 第１の主面
５１ｂ 第２の主面
５２、６３ イオン注入
５３、６４ イオン注入領域
５３ａ 凸部
５４ 金属薄膜
５４ａ 金属薄膜パターン
５５、６５ ブランクス
５６、６６ レジストパターン
５７、６７ 凹部
５８、６８ 凹凸パターン
６１ 石英基板
６２ Ｃｒ薄膜
７１ テンプレート
７２ マスク
７３、７６ レジスト
７４、７７ 開口部
７５、７８ 凹部
８０ テンプレート
８１ 光透過性基板
８２ 金属薄膜
８２ａ 金属薄膜パターン
８３ レジストパターン
８４ 凹部
８５ 凹凸パターン

Claims (14)

1. 第１の主面と第２の主面を有する光透過性基板に凹凸パターンを形成してナノインプリント用テンプレートとするためのナノインプリント用ブランクスであって、
   前記光透過性基板の前記凹凸パターンを形成する第１の主面に、イオン注入がされていることを特徴とするナノインプリント用ブランクス。
2. 前記イオン注入が、前記光透過性基板の前記第１の主面の全面にされていることを特徴とする請求項１に記載のナノインプリント用ブランクス。
3. 前記イオン注入が、前記光透過性基板の前記第１の主面に部分的にされていることを特徴とする請求項１に記載のナノインプリント用ブランクス。
4. 前記イオン注入が部分的にされている領域が、メサ構造領域であることを特徴とする請求項３に記載のナノインプリント用ブランクス。
5. 前記第１の主面に相対する前記第２の主面が、前記第１の主面の前記凹凸パターンを形成する領域と重なり、かつ、前記第１の主面の凹凸パターンを形成する領域よりも広い面積のくぼみを備えていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のナノインプリント用ブランクス。
6. 前記イオン注入された単位面積当たりのイオン濃度が、イオン注入する領域により異なることを特徴とする請求項１から請求項３までのうちのいずれか１項に記載のナノインプリント用ブランクス。
7. 前記光透過性基板の前記第１の主面に金属薄膜が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６までのうちのいずれか１項に記載のナノインプリント用ブランクス。
8. 第１の主面と第２の主面を有する光透過性基板の前記第１の主面をエッチングして凹凸パターンを形成するナノインプリント用テンプレートの製造方法であって、
   前記光透過性基板の前記凹凸パターンを形成する第１の主面に、あらかじめイオン注入をしておく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。
9. 前記イオン注入を、前記光透過性基板の前記第１の主面の全面にしておくことを特徴とする請求項８に記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法。
10. 前記イオン注入を、前記光透過性基板の前記第１の主面に部分的にしておくことを特徴とする請求項８に記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法。
11. 前記イオン注入された単位面積当たりのイオン濃度が、イオン注入する領域により異なることを特徴とする請求項８から請求項１０までのうちのいずれか１項に記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法。
12. 前記光透過性基板が、前記第１の主面に相対する前記第２の主面に、前記第１の主面の前記凹凸パターンを形成する領域と重なり、かつ、前記第１の主面の凹凸パターンを形成する領域よりも広い面積のくぼみを備えており、
    前記くぼみに相対する前記第１の主面に部分的にイオン注入をしておくことを特徴とする請求項１０に記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法。
13. 前記部分的にイオン注入をしておく領域が、メサ構造領域であることを特徴とする請求項１２に記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法。
14. 前記イオン注入する単位面積当たりのイオン濃度を、イオン注入する領域により変え、１回のエッチングでエッチング深さの異なる複数の凹凸パターンを形成することを特徴とする請求項８から請求項１１までのうちのいずれか１項に記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法。

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