JP2014160754A - インプリントモールド、インプリント方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インプリント処理時において、インプリント樹脂に転写される凹凸パターンの外周にインプリント樹脂が漏出するのを防止可能なインプリントモールド、インプリント方法及び半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】基材２，３と、基材２，３のパターン形成面ＰＳ内におけるパターン領域３１Ａに形成されている転写用凹凸パターン３１とを備え、転写用凹凸パターン３１をインプリント樹脂に転写するために用いられるインプリントモールド１であって、パターン形成面ＰＳ内に位置する、パターン領域３１Ａの外周を囲む撥液性領域３２Ａに、撥液性凹凸パターン３２が形成されており、撥液性凹凸パターン３２は、液体状のインプリント樹脂に対する接触角が９０°よりも大きくなる凹凸構造を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、インプリントモールド、インプリント方法及び当該インプリント方法を用いた半導体装置の製造方法に関する。

微細加工技術としてのナノインプリント技術は、基材の表面に微細凹凸パターンが形成されてなる型部材（インプリントモールド）を用い、当該微細凹凸パターンをインプリント樹脂等の被加工物に転写することで微細凹凸パターンを等倍転写するパターン形成技術である（特許文献１参照）。特に、半導体デバイスにおける配線パターン等のさらなる微細化等に伴い、半導体デバイスの製造プロセス等においてナノインプリント技術が益々注目されている。

このようなナノインプリント技術としては、インプリント樹脂として熱可塑性樹脂を用いて熱の印加を通じてインプリントモールドの微細凹凸パターンを転写する熱インプリント法、インプリント樹脂としてエネルギー線硬化性樹脂を用いてエネルギー線（例えば紫外線）の照射を通じてインプリントモールドの微細凹凸パターンを転写する光インプリント法等が知られている（特許文献２参照）。

光インプリント法は、室温で低い印加圧力により微細凹凸パターンの転写が可能であり、熱インプリント法のような加熱・冷却サイクルが不要であることでインプリントモールドや樹脂の熱による寸法変化が生じないため、熱インプリント法に比して、解像性、アライメント精度、生産性等の点で優れていると言われている。

この光インプリント法において、基材表面へのインプリント樹脂の塗布方法としては、スピンコート法、インクジェット法等が知られている。これらのうち、インクジェット法は、インプリント処理に必要な量のインプリント樹脂を塗布することができる点で優れている。

しかしながら、インクジェット法により滴下されるインプリント樹脂の一滴の液適量は数ｐＬであって、インプリント樹脂が濡れ広がる予定の領域（インプリント樹脂に転写されるべき微細凹凸パターンが形成されているインプリントモールド上の領域（パターン領域）に対向する基材上の領域）内にインプリント樹脂が十分に行き渡るように、インプリント樹脂の滴下量（供給量）を精確に制御するのは極めて困難である。そのため、インプリント樹脂が濡れ広がる予定の領域から余剰分のインプリント樹脂が漏出してしまうことがある。

例えば、図９（Ａ）に示すように、基部２００と基部２００の一面から突出する凸構造部３００とを有し、凸構造部３００の天面の略全体が微細凹凸パターン３１０の形成されているパターン領域３１０Ａであるインプリントモールド１００（いわゆるメサ構造を有するインプリントモールド）を用い、基板１１０上に離散的に滴下されたインプリント樹脂１２０に微細凹凸パターン３１０を転写する場合を考える。

このとき、図９（Ｂ）に示すように、パターン領域３１０Ａからインプリント樹脂１２０が漏出してしまうと、インプリント樹脂１２０が漏出しない場合（図９（Ｃ）参照）と比べて、酸素等が存在する周辺環境に露出するインプリント樹脂１２０の表面積が増大する。そして、ラジカル重合により反応し、硬化するタイプの紫外線硬化性樹脂をインプリント樹脂１２０として用いた場合、その周辺環境に存在する酸素等の影響により、漏出したインプリント樹脂１２０の硬化阻害（表面硬化阻害）が生じることがある。その結果、漏出したインプリント樹脂１２０が基板１１０に十分に密着せず、欠陥や異物が発生してしまう。特に、インプリントモールド１００を用いたインプリント処理を繰り返し行う過程において、発生した異物がインプリントモールド１００と基板１１０との間に挟み込まれてしまうと、インプリントモールド１００の破損等を生じさせかねない。

なお、インプリント樹脂１２０の供給量を精確に制御することができれば、図９（Ｃ）に示すように、インプリント樹脂１２０がパターン領域３１０Ａから漏出しないようにすることも可能である。しかしながら、インプリント樹脂１２０の供給量を精確に制御するのは極めて困難である。そのため、パターン領域３１０Ａから漏出しないようにインプリント樹脂１２０の供給量を制御することで、本来転写されるべき微細凹凸パターン３１０全体にインプリント樹脂１２０が行き渡らなくなってしまうと、樹脂量の不足による欠陥を生じさせてしまうという問題がある。

このような問題を解消するために、従来、インプリント樹脂に転写されるべきメインパターンが形成されている領域の周囲の領域に、当該メインパターンとは別に余剰分のインプリント樹脂を吸収するためのダミーパターンが形成されているインプリントモールドが提案されている（特許文献３参照）。

米国特許第５，７７２，９０５号 特開２００２−９３７４８号公報 特開２００８−９１７８２号公報

上記特許文献３に開示されているインプリントモールドにおいては、ダミーパターンが形成されていることで、当該ダミーパターン近傍において漏出する余剰分のインプリント樹脂は回収され得る。しかしながら、ダミーパターンがメインパターンの周囲の領域の一部にしか形成されていないため、ダミーパターンから離れた位置において漏出する余剰分のインプリント樹脂を回収することが困難であり、そのような余剰分のインプリント樹脂の漏出による課題が依然として解決されないという問題がある。

上記課題に鑑みて、本発明は、インプリント処理時において、インプリント樹脂に転写される凹凸パターンの外周にインプリント樹脂が漏出するのを防止可能なインプリントモールド、インプリント方法及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、基材と、前記基材のパターン形成面内におけるパターン領域に形成されている転写用凹凸パターンとを備え、前記転写用凹凸パターンをインプリント樹脂に転写するために用いられるインプリントモールドであって、前記パターン形成面内に位置する、前記パターン領域の外周を囲む撥液性領域に、撥液性凹凸パターンが形成されており、前記撥液性凹凸パターンは、液体状の前記インプリント樹脂に対する接触角が９０°よりも大きくなる凹凸構造を有することを特徴とするインプリントモールドを提供する（発明１）。

上記発明（発明１）によれば、転写用凹凸パターンが形成されているパターン領域の外周を囲む撥液性領域に撥液性凹凸パターンが形成されており、撥液性凹凸パターンのインプリント樹脂に対する接触角が９０°よりも大きいことで、インプリント処理時にパターン領域から外側にインプリント樹脂が漏出するのを防止することができる。したがって、漏出したインプリント樹脂の硬化不十分に起因する欠陥、異物の発生等を抑制することができる。

上記発明（発明１）においては、前記転写用凹凸パターンにおける凸部の天面と前記撥液性凹凸パターンにおける凸部の天面とが略面一であるのが好ましい（発明２）。かかる発明（発明２）によれば、転写用凹凸パターンにおける凸部の天面と撥液性凹凸パターンにおける凸部の天面とが略面一であることで、撥液性凹凸パターンによる作用がより効果的に奏され、インプリント処理時にパターン領域から外側にインプリント樹脂が漏出するのを防止することができる。したがって、漏出したインプリント樹脂の硬化が不十分であることに起因する欠陥、異物の発生等を抑制することができる。

上記発明（発明１，２）においては、前記パターン領域と前記撥液性領域とが５０μｍ以上離間しており、前記パターン領域と前記撥液性領域との間に、凹凸パターンの形成されないパターン非形成領域が設けられているのが好ましい（発明３）。

パターン領域に形成されている転写用凹凸パターンと撥液性領域に形成されている撥液性凹凸パターンとが近すぎると、毛細管力により転写用凹凸パターン内に充填されるインプリント樹脂が、撥液性凹凸パターン内にも充填されやすくなる。しかしながら、上記発明（発明３）のように両者が５０μｍ以上離間していることで、撥液性凹凸パターン内にインプリント樹脂が充填されることがなく、撥液性凹凸パターンによる作用がより効果的に奏され、インプリント処理時にパターン領域から外側にインプリント樹脂が漏出するのを防止することができる。したがって、漏出したインプリント樹脂の硬化不十分に起因する欠陥、異物の発生等を抑制することができる。

上記発明（発明１〜３）においては、前記撥液性凹凸パターンの形状は、ラインアンドスペース状であって、前記撥液性凹凸パターンは、前記インプリントモールドの平面視において、前記撥液性凹凸パターンのライン方向が前記パターン領域の外周に沿うようにして形成されているのが好ましい（発明４）

また、本発明は、上記発明（発明１〜４）に係るインプリントモールドの前記パターン形成面と、基材上に離散的に滴下された前記インプリント樹脂とを接触させて、前記インプリントモールドの前記転写用凹凸パターンの凹部に前記インプリント樹脂を充填させながら前記パターン形成面内に濡れ広げる工程と、前記パターン形成面内に濡れ広がった前記インプリント樹脂を硬化させる工程と、硬化した前記インプリント樹脂と前記インプリントモールドとを引き離す工程とを含むことを特徴とするインプリント方法を提供する（発明５）。

さらに、本発明は、転写用凹凸パターンがパターン形成面に形成されているインプリントモールドを用いたインプリント方法であって、前記インプリントモールドの前記パターン形成面と、基材上に離散的に滴下されたインプリント樹脂とを接触させて、前記インプリントモールドの前記転写用凹凸パターンの凹部に前記インプリント樹脂を充填させながら前記パターン形成面内に濡れ広げる工程と、前記パターン形成面内に濡れ広がった前記インプリント樹脂を硬化させる工程と、硬化した前記インプリント樹脂と前記インプリントモールドとを引き離す工程とを含み、前記基材は、前記インプリントモールドの前記転写用凹凸パターンが転写される前記基材における領域の外周を囲み、かつ前記パターン形成面に対向する領域内に、液体状の前記インプリント樹脂に対する接触角が９０°よりも大きくなる構造の撥液性凹凸パターンを有することを特徴とするインプリント方法を提供する（発明６）。

上記発明（発明５，６）によれば、インプリントモールド又は基材に撥液性凹凸パターンが形成されていることで、インプリントモールドのパターン形成面との接触によりインプリント樹脂が濡れ広がる領域を制御することができ、パターン形成面における転写用凹凸パターンが形成されている領域（パターン領域）から外側にインプリント樹脂が漏出するのを防止することができる。したがって、漏出したインプリント樹脂の硬化が不十分であることに起因する欠陥、異物の発生等を抑制することができる。

さらにまた、本発明は、上記発明（発明５，６）に係るインプリント方法を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する（発明７）。

本発明によれば、インプリント処理時において、インプリント樹脂に転写される凹凸パターンの外周にインプリント樹脂が漏出するのを防止可能なインプリントモールド、インプリント方法及び半導体装置の製造方法を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るインプリントモールドを示す断面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るインプリントモールドのパターン形成面を示す平面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るインプリントモールドの撥液性凹凸パターンにより奏される撥液性の作用機序を説明する断面図である。 図４は、本発明の一実施形態に係るインプリントモールドのパターン領域及び撥液性領域を示す部分拡大平面図である。 図５は、本発明の一実施形態に係るインプリントモールドの転写用凹凸パターン及び撥液性凹凸パターンを示す部分拡大断面図である。 図６は、本発明の一実施形態に係るインプリントモールドを用いたインプリント工程を含む半導体装置の製造方法を示す工程フロー図である。 図７は、本発明の一実施形態に係るインプリントモールドを用いたインプリント工程において、撥液性凹凸パターン近傍におけるインプリント樹脂の濡れ広がりを防止する過程を示す部分拡大断面図である。 図８は、本発明の他の実施形態における半導体装置の製造方法（インプリント工程）に用いられる半導体基板を示す平面図である。 図９は、従来のインプリントモールド及びそれを用いたインプリント工程の一部を示す断面図である。 図１０は、本発明の一実施形態に係るインプリントモールドにおいて、転写用凹凸パターンの凸部天面と撥液性凹凸パターンの凸部天面とが略面一でない場合の問題点を概略的に説明する断面図である。

本発明の実施の形態にについて、図面を参照しながら説明する。
〔インプリントモールド〕
図１に示すように、本実施形態に係るインプリントモールド１は、基部２と、基部２の一面から突出する凸構造部３とを備える。この凸構造部３の天面が、インプリント樹脂に転写されるべき転写用凹凸パターン３１と、撥液性凹凸パターン３２とが形成されているパターン形成面ＰＳとして構成されている。

本実施形態において、インプリントモールド１（基部２及び凸構造部３）を構成する基材としては、一般に光インプリント用モールドとして使用されるものを用いることができ、例えば、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等が挙げられる。

図２に示すように、転写用凹凸パターン３１の形成されているパターン領域３１Ａが、インプリントモールド１のパターン形成面ＰＳの略中央に位置し、撥液性凹凸パターン３２の形成されている撥液性領域３２Ａが、パターン領域３１Ａの外周を囲むように位置している。パターン領域３１Ａと撥液性領域３２Ａとの間には、凹凸パターンの形成されない非パターン領域３３Ａが位置している。なお、図２において、転写用凹凸パターン３１及び撥液性凹凸パターン３２の図示が省略されており、理解を容易にするためにパターン領域３１Ａ及び撥液性領域３２Ａを斜線により示している。

転写用凹凸パターン３１は、本実施形態に係るインプリントモールド１を用いてインプリント樹脂に形成される微細パターン構造体の用途等に応じた構造や寸法を有するものである。

撥液性凹凸パターン３２は、本実施形態に係るインプリントモールド１を用いたインプリントにおいて使用される、ラジカル重合タイプの紫外線硬化性樹脂等のインプリント樹脂１２に対して良好な撥液性を奏し得る凹凸構造を有する。具体的には、図３に示すように、インプリント樹脂１２の液滴を撥液性凹凸パターン３２上に置いたときに、当該液滴が撥液性凹凸パターン３２における凸部天面３２１に接触した状態のまま、凹部３２２にはインプリント樹脂１２が充填されないような凹凸構造を有する。

このような撥液性を奏し得る撥液性凹凸パターン３２は、インプリント樹脂１２に対する撥液性凹凸パターン３２表面の接触角θ_CBであって、下記式（１）及び（２）により表される接触角θ_CBが９０°よりも大きくなる凹凸構造により構成される。当該接触角θ_CBが９０°よりも大きくなる凹凸構造においては面内方向の毛細管力が働き難いため、撥液性凹凸パターン３２の凹部３２２にインプリント樹脂が充填されず、その結果、撥液性凹凸パターン３２を越えてパターン形成面ＰＳの外周にインプリント樹脂が漏出するのを防止することができる。

ｃｏｓθ_CB＝ｒ₁・ｃｏｓθ₁＋ｒ₂・ｃｏｓθ₂ ・・・（１）
ｒ₁＋ｒ₂＝１ ・・・（２）
式（１）及び（２）中、ｒ₁は「撥液性凹凸パターン３２の平面視における表面積中の凸部天面３２１の占める面積の割合」を、ｒ₂は「撥液性凹凸パターン３２の平面視における表面積中の凸部天面３２１以外の部分の占める面積（凹部３２２の開口面積）の割合」を、θ₁は「撥液性凹凸パターン３２の凸部天面３２１のインプリント樹脂に対する接触角（°）」を、θ₂は「撥液性凹凸パターン３２表面における凸部天面３２１以外の部分（凹部３２２の開口部）のインプリント樹脂に対する接触角（°）」を表し、ｒ₁及びｒ₂は、いずれも１未満の正数である。

ここで、撥液性凹凸パターン３２の接触角θ_CBが９０°よりも大きくなる凹凸構造を有し、撥液性が発揮され得ることで、当該撥液性凹凸パターン３２における凹部３２２内にインプリント樹脂１２は入り込むことができない。そのため、図３に示すような状態において、撥液性凹凸パターン３２表面における凸部天面３２１以外の部分（凹部３２２上）のインプリント樹脂は空気と接触していることになる。すなわち、撥液性凹凸パターン３２表面における凸部天面３２１以外の部分のインプリント樹脂に対する接触角θ₂は１８０°である。よって、上記式（１）は、下記式（３）により表すことができる。
ｃｏｓθ_CB＝ｒ₁・ｃｏｓθ₁−ｒ₂＝ｒ₁(ｃｏｓθ₁＋１)−１ ・・・（３）

すなわち、撥液性凹凸パターン３２の表面の接触角θ_CBは、撥液性凹凸パターン３２における凸部天面３２１の占める面積割合ｒ₁と、凸部天面３２１のインプリント樹脂に対する接触角θ₁（インプリントモールド１を構成する基材のインプリント樹脂に対する接触角）とにより決定される。そのため、インプリントモールド１を構成する基材の種類及びインプリント樹脂１２の種類を考慮して、効果的に撥液性を奏し得るための撥液性凹凸パターン３２の構造、寸法等が決定されることになる。

撥液性凹凸パターン３２の構造としては、上記接触角θ_CBが９０°よりも大きくなる凹凸構造である限り特に制限はなく、例えば、ラインアンドスペース状、ポール状、ホール状、格子状等が挙げられる。

なお、上記接触角θ₁は、例えば、温度２５℃、湿度（ＲＨ）３０％の条件下でインプリントモールド１を構成する基材の表面にマイクロシリンジからインプリント樹脂を滴下して１０秒後に接触角測定装置（協和界面化学社製，自動接触角計ＤＭ−５０１）を用いて測定され得る。

撥液性凹凸パターン３２がラインアンドスペース状である場合、図４に示すように、略方形状のパターン領域３１Ａの各辺３１Ｂと、当該各辺３１Ｂの最近傍に位置する撥液性凹凸パターン３２のライン方向（長手方向）とが略平行になるように、撥液性凹凸パターン３２が形成されているのが好ましい。すなわち、撥液性凹凸パターン３２のライン方向（長手方向）が略方形状のパターン領域３１Ａの外周に沿うようにして、撥液性凹凸パターン３２が形成されているのが好ましい。パターン領域３１Ａの各辺３１Ｂと、当該各辺３１Ｂの最近傍に位置する撥液性凹凸パターン３２のライン方向（長手方向）とが略平行であることで、パターン領域３１Ａから撥液性領域３２Ａに向かって濡れ広がるインプリント樹脂が撥液性領域３２Ａ内に侵入するのをさらに困難にすることができるため、パターン形成面ＰＳの外周へのインプリント樹脂の漏出をさらに効果的に防止することができる。なお、図４において、転写用凹凸パターン３１の図示を省略し、理解を容易にするために撥液性凹凸パターン３２における凸部天面３２１を斜線により示している。

撥液性凹凸パターン３２の寸法（凸部の寸法）及びピッチ（隣接する凸部の中心間の長さ）は、インプリント樹脂の液滴の大きさ（直径）等を考慮して、撥液性凹凸パターン３２がインプリント樹脂に対して撥液性を奏し得る程度である限り特に限定されるものではない。しかしながら、凸部の寸法に比して凹部の寸法を大きくすることで、上記式（３）により表される撥液性凹凸パターン３２の接触角θ_CBを大きくすることができるため（ｃｏｓθ_CBの値を−１に近づけることができるため）、より効果的にインプリント樹脂に対する撥液性が奏され得る。一般に、インプリント樹脂の液滴の直径が２０μｍ程度である場合、撥液性凹凸パターン３２の凸部の寸法を５０ｎｍ程度、ピッチを５０ｎｍ程度とし、凸部と凹部との比率（平面視における面積比率）を１：１程度とすることで、インプリント樹脂に対する良好な撥液性が発揮され得る。

図５に示すように、撥液性凹凸パターン３２における凸部天面３２１は、転写用凹凸パターン３１における凸部天面３１１と略面一であるのが好ましい。撥液性凹凸パターン３２における凸部天面３２１が、転写用凹凸パターン３１における凸部天面３１１よりも高い位置にあると、インプリントにより形成される微細パターン構造体の残膜厚の最小値が制限されてしまい、それよりも小さい残膜厚の微細パターン構造体を形成することができなくなってしまう。

また、撥液性凹凸パターン３２における凸部天面３２１が、転写用凹凸パターン３１における凸部天面３１１よりも低い位置にあると、インプリント樹脂の液滴に対して上方からパターン形成面ＰＳ（パターン領域３１Ａ）を接触させるようにしてインプリントするときに、パターン領域３１Ａから撥液性領域３２Ａへと向かって濡れ広がるインプリント樹脂１２が、撥液性凹凸パターン３２に接触し難くなり、パターン形成面ＰＳの外周に漏出してしまうおそれがある（図１０（Ａ）参照）。一方、インプリント樹脂の液滴に対して下方からパターン形成面ＰＳ（パターン領域３１Ａ）を接触させるようにしてインプリントするときには（例えば、インプリントモールド１のパターン形成面ＰＳを上方に向けた状態で当該パターン形成面ＰＳ（パターン領域３１Ａ）にインプリント樹脂を滴下し、インプリント樹脂の液滴に対して上方から基板等を接触させるとき等）、撥液性凹凸パターン３２によってインプリント樹脂の漏出が防止され得るものの、濡れ広がったインプリント樹脂１２の外周において酸素等に露出する表面積が増大し、それによる硬化阻害が生じ、欠陥等が生じるおそれや、形成される微細パターン構造体の基板に対する密着性が低下するおそれがある（図１０（Ｂ）参照）。

したがって、撥液性凹凸パターン３２における凸部天面３２１と、転写用凹凸パターン３１における凸部天面３１１とが略面一であることで、撥液性凹凸パターン３２によるインプリント樹脂に対する撥液性がより効果的に発揮され、パターン形成面ＰＳの外周へのインプリント樹脂の漏出をより効果的に防止することができる。

非パターン領域３３Ａは、パターン領域３１Ａと撥液性領域３２Ａとを離間させるために設けられ、好ましくは両領域３１Ａ，３２Ａを５０μｍ以上離間させるように、より好ましくは両領域３１Ａ，３２Ａを１００μｍ程度離間させるように設けられる。パターン領域３１Ａと撥液性領域３２Ａとが近すぎると、パターン領域３１Ａから撥液性領域３２Ａ側に漏出してくるインプリント樹脂量が多くなり、撥液性領域３２Ａによる十分な撥液性効果をもってしても、撥液性領域３２Ａに漏出したインプリント樹脂に外部から圧力がかかったときに、転写用凹凸パターン３１と同様にして撥液性凹凸パターン３２の凹部にもインプリント樹脂が充填されるおそれがある。しかしながら、両領域３１Ａ，３２Ａの間が５０μｍ以上であれば、パターン領域３１Ａから撥液性領域３２Ａに向かって濡れ広がるインプリント樹脂が、撥液性領域３２Ａ内に侵入し難くなり、パターン形成面ＰＳの外周へのインプリント樹脂の漏出をより効果的に防止することができる。

上述した構成を有する本実施形態に係るインプリントモールド１は、例えば、以下のようにして作製することができる。

まず、基部２と基部２の一面から突出する凸構造部３とを有する基材を準備し、凸構造部３の天面（パターン形成面ＰＳ）に電子線感応型レジスト膜を形成する。次に、電子線描画装置を用いて、電子線感応型レジスト膜に転写用凹凸パターン３１及び撥液性凹凸パターン３２を形成するためのパターン像を描画する。

その後、所定の現像液にて現像し、凸構造部３の天面（パターン形成面ＰＳ）に転写用凹凸パターン３１及び撥液性凹凸パターン３２を形成するためのレジストパターンを形成する。そして、当該レジストパターンをマスクとしてドライエッチングすることにより、凸構造部３のパターン形成面ＰＳに転写用凹凸パターン３１及び撥液性凹凸パターン３２が形成されてなるインプリントモールド１を作製することができる。

上述した本実施形態に係るインプリントモールド１によれば、転写用凹凸パターン３１の形成されているパターン領域３１Ａの外周を囲む撥液性領域３２Ａに撥液性凹凸パターン３２が形成されていることで、インプリント時において、パターン領域３１Ａから撥液性領域３２Ａに向かって面内方向に濡れ広がるインプリント樹脂が、撥液性領域３２Ａを越えてパターン形成面ＰＳの外周に漏出するのを防止することができる。したがって、本実施形態に係るインプリントモールド１を用いたインプリントにより形成しようとする微細パターン構造体の外周部におけるインプリント樹脂の硬化阻害が生じることなく、硬化阻害により欠陥や異物が発生するのを防止することができる。

〔半導体装置の製造方法〕
続いて、本実施形態に係るインプリントモールド１を用いて半導体装置を製造する方法について説明する。

本実施形態における半導体装置の製造方法は、本実施形態に係るインプリントモールド１を用い、インプリント樹脂により構成される微細パターン構造体を半導体基板上に形成するインプリント工程と、インプリント工程により形成された微細パターン構造体をエッチングマスクとして半導体基板をエッチングするエッチング工程とを有する。

上記インプリント工程は、図６に示すように、半導体基板（Ｓｉ単結晶基板、Ｓｉエピタキシャル基板、ＧａＡｓ基板、ＧａＰ基板、ＧａＮ基板等の一般的に半導体装置に用いられる基板、またはこれらに配線や絶縁膜などが形成された基板）１１上に被転写材料としてのインプリント樹脂１２を離散的に滴下する第１工程（図６（Ａ）参照）、半導体基板１１上のインプリント樹脂１２と本実施形態に係るインプリントモールド１とを接触させて、半導体基板１１上にインプリント樹脂１２を濡れ広げさせる第２工程（図６（Ｂ）参照）、紫外線１３の照射により半導体基板１１上に濡れ広げられたインプリント樹脂１２を硬化させる第３工程（図６（Ｃ）参照）及び硬化したインプリント樹脂１２からインプリントモールド１を剥離し、半導体基板１１上に微細パターン構造体１４を形成する第４工程（図６（Ｄ）参照）を含む。

上記インプリント工程中の第１工程（図６（Ａ））において半導体基板１１上にインプリント樹脂１２を離散的に滴下する際に、第２工程（図６（Ｂ））においてインプリントモールド１の転写用凹凸パターン３１がインプリント樹脂の液滴に直接接触するが、撥液性凹凸パターン３２がインプリント樹脂の液滴に直接接触しないような位置にインプリント樹脂１２を滴下する。第２工程（図６（Ｂ））において撥液性凹凸パターン３２がインプリント樹脂１２の液滴に直接接触してしまうと、撥液性凹凸パターン３２内にインプリント樹脂が充填され、パターン形成面ＰＳの外周にインプリント樹脂が漏出してしまうおそれがあり、また充填されなくても撥液性凹凸パターン３２に直接接触したインプリント樹脂１２の液滴がパターン形成面ＰＳの外周に飛び出してしまうおそれがある。

上記インプリント工程中の第２工程（図６（Ｂ））において、インプリントモールド１の転写用凹凸パターン３１に接触したインプリント樹脂１２の液滴は、毛細管現象により転写用凹凸パターン３１の凹部に充填されながらパターン領域３１Ａ内に濡れ広がる。

このとき、パターン領域３１Ａの外周に向かって面内方向に濡れ広がるインプリント樹脂１２は、非パターン領域３３Ａを通って撥液性領域３２Ａに達する。しかし、当該撥液性領域３２Ａに撥液性凹凸パターン３２が形成されていることで、撥液性凹凸パターン３２の凹部３２２に充填されることがなく、撥液性領域３２Ａを越えて濡れ広がることがない（図７参照）。そのため、パターン形成面ＰＳの外周側へのインプリント樹脂の漏出が防止され得る。よって、インプリント樹脂１２の最外周において、酸素の影響等による硬化阻害が生じるのを効果的に防止することができる。

本実施形態における半導体装置の製造方法によれば、インプリント工程において用いられるインプリントモールド１が、転写用凹凸パターン３１の形成されているパターン領域３１Ａの外周を囲むように、撥液性凹凸パターン３２の形成されている撥液性領域３２Ａを備えることで、パターン領域３１Ａの外周に向かって濡れ広がるインプリント樹脂１２が、撥液性領域３２Ａを越えてパターン形成面ＰＳの外周から漏出するのを防止することができる。そのため、インプリント樹脂１２がパターン形成面ＰＳの外周から漏出し、酸素等の影響を受けて硬化不十分となるのを防止することができ、半導体基板１１上に形成される微細パターン構造体１４に欠陥や異物が発生するのを防止することができる。よって、微細パターン構造体１４を高精度で形成可能であり、その後のエッチング工程において半導体基板１１を高精度にエッチングすることができ、半導体装置における配線パターン等を高精度で形成することができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

上記実施形態に係るインプリントモールド１において、パターン形成面ＰＳ内における撥液性領域３２Ａのさらに外側に、インプリントモールド１と被転写基板（半導体基板１１）との位置合わせ用のアライメントマークが形成されるアライメント領域が設けられていてもよい。インプリントモールドに形成されるアライメントマークとしては、一般に凹状パターンが用いられる。このアライメントマークと被転写基板上のアライメントマークとを同時に観察することで、インプリントモールドと被転写基板との位置合わせをすることができるが、アライメントマークとしての凹状パターンに、インプリントモールドと略同一の屈折率を有するインプリント樹脂が充填されてしまうと、インプリントモールドのアライメントマークの観察が困難となり、両者の位置合わせ精度が低下してしまう。しかしながら、上記実施形態に係るインプリントモールド１においては、撥液性凹凸パターン３２が形成されている撥液性領域３２Ａを備えることで、撥液性領域３２Ａの外周側に位置するアライメントマークとしての凹状パターンにインプリント樹脂が充填されることがない。したがって、インプリントモールドと被転写基板との位置合わせを容易に、かつ高精度に行うことができる。

上記実施形態において、いわゆるメサ構造を有するインプリントモールドを例に挙げて説明したが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、平板状のインプリントモールドであってもよい。

上記実施形態における半導体装置の製造方法に含まれるインプリント工程においては、インプリントモールド１のパターン形成面ＰＳ内の撥液性領域３２Ａに撥液性凹凸パターン３２が形成されている例を挙げて説明したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、図８に示すように、撥液性凹凸パターン３２が形成されていないインプリントモールド１’を用い、インプリント時にインプリントモールド１’のパターン領域３１Ａに対向する半導体基板１１上の領域１１Ａ（微細パターン構造体１４が形成される領域）の外周を囲み、かつインプリントモールド１のパターン形成面ＰＳに対向する領域内に含まれる領域１１Ｂに、撥液性凹凸パターン３２が形成されていてもよいし、インプリントモールド１と半導体基板１１との両者に撥液性凹凸パターン３２が形成されていてもよい。

本発明は、半導体装置の製造過程において微細な凹凸パターンを形成するためのナノインプリント工程にて用いられるインプリントモールドとして有用である。

１…インプリントモールド
２…基部（基材）
３…凸構造部（基材）
３１…転写用凹凸パターン
３１Ａ…パターン領域
３２…撥液性凹凸パターン
３２Ａ…撥液性領域
３３Ａ…非パターン領域（パターン非形成領域）

Claims (7)

1. 基材と、前記基材のパターン形成面内におけるパターン領域に形成されている転写用凹凸パターンとを備え、前記転写用凹凸パターンをインプリント樹脂に転写するために用いられるインプリントモールドであって、
   前記パターン形成面内に位置する、前記パターン領域の外周を囲む撥液性領域に、撥液性凹凸パターンが形成されており、
   前記撥液性凹凸パターンは、液体状の前記インプリント樹脂に対する接触角が９０°よりも大きくなる凹凸構造を有することを特徴とするインプリントモールド。
2. 前記転写用凹凸パターンにおける凸部の天面と前記撥液性凹凸パターンにおける凸部の天面とが略面一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モールド。
3. 前記パターン領域と前記撥液性領域とが５０μｍ以上離間しており、
   前記パターン領域と前記撥液性領域との間に、凹凸パターンの形成されないパターン非形成領域が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインプリントモールド。
4. 前記撥液性凹凸パターンの形状は、ラインアンドスペース状であって、
   前記撥液性凹凸パターンは、前記インプリントモールドの平面視において、前記撥液性凹凸パターンのライン方向が前記パターン領域の外周に沿うようにして形成されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインプリントモールド。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のインプリントモールドの前記パターン形成面と、基板上に離散的に滴下された前記インプリント樹脂とを接触させて、前記インプリントモールドの前記転写用凹凸パターンの凹部に前記インプリント樹脂を充填させながら前記パターン形成面内に濡れ広がらせる工程と、
   前記パターン形成面内に濡れ広がった前記インプリント樹脂を硬化させる工程と、
   硬化した前記インプリント樹脂と前記インプリントモールドとを引き離す工程と
   を含むことを特徴とするインプリント方法。
6. 転写用凹凸パターンがパターン形成面に形成されているインプリントモールドを用いたインプリント方法であって、
   前記インプリントモールドの前記パターン形成面と、基板上に離散的に滴下されたインプリント樹脂とを接触させて、前記インプリントモールドの前記転写用凹凸パターンの凹部に前記インプリント樹脂を充填させながら前記パターン形成面内に濡れ広げる工程と、
   前記パターン形成面内に濡れ広がった前記インプリント樹脂を硬化させる工程と、
   硬化した前記インプリント樹脂と前記インプリントモールドとを引き離す工程と
   を含み、
   前記基板は、前記インプリントモールドの前記転写用凹凸パターンが転写される前記基板における領域の外周を囲み、かつ前記パターン形成面に対向する領域内に、液体状の前記インプリント樹脂に対する接触角が９０°よりも大きくなる凹凸構造を有する撥液性凹凸パターンを備える
   ことを特徴とするインプリント方法。
7. 請求項５又は６に記載のインプリント方法を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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