JP2015095501A - パターン形成方法とこれを用いたインプリントモールドの製造方法およびそれらに用いるインプリントモールド - Google Patents
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Abstract
【課題】パターン密度、寸法が異なる複数種のパターンを高い精度、歩留まりで形成するパターン形成方法と、このパターン形成方法を用いたインプリントモールドの製造方法と、インプリントモールドを提供する。
【解決手段】第１微細パターンのピッチの２倍のピッチを有する第１微細パターン形成用の低凸部と、第１微細パターンよりも寸法の大きい第２微細パターンを形成するための高凸部を有する芯材パターンを被加工体の一の面に形成し、芯材パターンを被覆するように側壁材料膜を形成し、次に側壁材料膜および芯材パターンに対してエッチング処理を施し残存する芯材パターンに側壁パターンを形成し、次いで芯材パターンの高凸部が残存するようにして低凸部を除去し、側壁パターンおよび残存する高凸部をエッチングマスクとして被加工体をエッチングして第１微細パターンと第２微細パターンを形成する。
【選択図】図１
【解決手段】第１微細パターンのピッチの２倍のピッチを有する第１微細パターン形成用の低凸部と、第１微細パターンよりも寸法の大きい第２微細パターンを形成するための高凸部を有する芯材パターンを被加工体の一の面に形成し、芯材パターンを被覆するように側壁材料膜を形成し、次に側壁材料膜および芯材パターンに対してエッチング処理を施し残存する芯材パターンに側壁パターンを形成し、次いで芯材パターンの高凸部が残存するようにして低凸部を除去し、側壁パターンおよび残存する高凸部をエッチングマスクとして被加工体をエッチングして第１微細パターンと第２微細パターンを形成する。
【選択図】図１
Description
本発明は、パターン密度、寸法が異なる複数種のパターンを同時形成するパターン形成方法、これを用いたインプリントモールドの製造方法と、それに用いるインプリントモールドに関する。
例えば、半導体装置においては、高速動作、低消費電力動作の要請からパターンの一層の微細化が求められており、近年では、より解像度を向上させる技術として、位相シフトマスクを用いたフォトリソグラフィーによって、超ＬＳＩ等の微細なパターンを製造している。しかし、更なる微細化に対応するためには、露光波長の問題などからフォトリソグラフィーのみによる方式の限界が指摘されている。
このような問題を解消するものとして、上記のフォトリソグラフィー法を用いて形成した芯材パターンを被覆するようにパターン形成用膜を形成し、このパターン形成用膜をエッチングして芯材パターンの側壁にパターン構造体を形成し、その後、芯材パターンを除去してパターン構造体を残し、このパターン構造体をエッチングマスクとして使用する、いわゆる側壁プロセスを用いた方法が提案されている（特許文献１）。
また、半導体装置では、配線パターン等が高密度で形成された領域と、周辺回路領域のようにパターン密度の低い領域とが存在する場合があり、このようにパターン密度が異なる微細パターンを、側壁プロセスを用いて形成する方法が提案されている（特許文献２）。
また、近年、フォトリソグラフィー技術に替わる微細なパターン形成技術として、インプリント方法を用いたパターン形成技術が注目されている。インプリント方法は、微細な凹凸構造を備えた型部材（モールド）を用い、凹凸構造を被成型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り、半導体装置に限らず、種々の分野への応用が進められている。
このような問題を解消するものとして、上記のフォトリソグラフィー法を用いて形成した芯材パターンを被覆するようにパターン形成用膜を形成し、このパターン形成用膜をエッチングして芯材パターンの側壁にパターン構造体を形成し、その後、芯材パターンを除去してパターン構造体を残し、このパターン構造体をエッチングマスクとして使用する、いわゆる側壁プロセスを用いた方法が提案されている（特許文献１）。
また、半導体装置では、配線パターン等が高密度で形成された領域と、周辺回路領域のようにパターン密度の低い領域とが存在する場合があり、このようにパターン密度が異なる微細パターンを、側壁プロセスを用いて形成する方法が提案されている（特許文献２）。
また、近年、フォトリソグラフィー技術に替わる微細なパターン形成技術として、インプリント方法を用いたパターン形成技術が注目されている。インプリント方法は、微細な凹凸構造を備えた型部材（モールド）を用い、凹凸構造を被成型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り、半導体装置に限らず、種々の分野への応用が進められている。
特許文献２に開示されている微細パターンの形成方法では、高密度パターン領域において、最終的に形成しようとする微細パターンのピッチよりも２倍大きい第１ピッチをもつモールドパターンを形成し、このモールドパターンを被覆するように全域に微細マスク層を形成し、その後、低密度パターン領域に上部ハードマスクを形成する工程を有している。しかし、モールドパターンや微細マスク層の寸法が極めて微細であるため、上部ハードマスク層を形成するスピンコーティングを含む一連の工程で、使用する材料による表面張力や、遠心力等の外力がモールドパターンや微細マスク層に作用し、倒れ、破損、剥がれ等を生じるおそれがある。このようなモールドパターンや微細マスク層の倒れ、破損、剥がれ等が生じると、高密度パターン領域における微細パターンの形成が困難になるという問題がある。
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、パターン密度、寸法が異なる複数種のパターンを高い精度、歩留まりで形成するためのパターン形成方法と、このパターン形成方法を用いたインプリントモールドの製造方法と、このようなパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法を容易、確実に実施するためのインプリントモールドを提供することを目的とする。
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、パターン密度、寸法が異なる複数種のパターンを高い精度、歩留まりで形成するためのパターン形成方法と、このパターン形成方法を用いたインプリントモールドの製造方法と、このようなパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法を容易、確実に実施するためのインプリントモールド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、本発明のパターン形成方法は、第１微細パターン、および、該第１微細パターンよりも寸法の大きい第２微細パターンを同一面に同時に形成するパターン形成方法であって、前記第１微細パターンのピッチの２倍の大きさのピッチを有する第１微細パターン形成用の低凸部と、前記第２微細パターン形成用の高凸部を有する芯材パターンを被加工体の一の面に形成し、少なくとも前記芯材パターンを被覆するように側壁材料膜を形成し、前記側壁材料膜および芯材パターンに対してエッチング処理を施し、残存する前記芯材パターンの側壁に前記側壁材料膜からなる側壁パターンを形成し、前記芯材パターンの前記高凸部が残存するようにして前記低凸部を除去し、前記側壁パターンおよび残存している前記高凸部をエッチングマスクとして前記被加工体をエッチングして前記第１微細パターンと前記第２微細パターンを形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記芯材パターンの前記高凸部は、一部の前記低凸部と連続しているような構成とし、また、前記高凸部は、前記低凸部から突出する部位の底部よりも上部が小さくなるような傾斜を側面に有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記芯材パターンの前記高凸部は、前記低凸部から離間しているような構成とした。
本発明の他の態様として、前記芯材パターンに対して、芯材パターンを所望の寸法まで縮小するスリミング処理を施した後に、前記側壁材料膜を形成すような構成とした。
本発明の他の態様として、前記被加工体の一の面に硬化型のレジストを供給し、前記低凸部に対応する浅い凹部と前記高凸部に対応する深い凹部を有するインプリントモールドと前記被加工体とを近接させて、前記インプリントモールドと前記被加工体との間に前記レジストを展開し、該レジストを硬化させた後に前記インプリントモールドを離間して前記芯材パターンを形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記芯材パターンの前記高凸部は、前記低凸部から離間しているような構成とした。
本発明の他の態様として、前記芯材パターンに対して、芯材パターンを所望の寸法まで縮小するスリミング処理を施した後に、前記側壁材料膜を形成すような構成とした。
本発明の他の態様として、前記被加工体の一の面に硬化型のレジストを供給し、前記低凸部に対応する浅い凹部と前記高凸部に対応する深い凹部を有するインプリントモールドと前記被加工体とを近接させて、前記インプリントモールドと前記被加工体との間に前記レジストを展開し、該レジストを硬化させた後に前記インプリントモールドを離間して前記芯材パターンを形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記被加工体の一の面に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布して電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により前記高凸部の基部と前記低凸部となるレジストパターンを形成し、その後、前記基部と前記低凸部を被覆するように電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布して電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により前記基部上にレジストパターンを形成して前記高凸部とすることにより前記芯材パターンを形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記低凸部に対応する凹部と、前記高凸部の前記低凸部と同じ高さまでの形状に対応する凹部と、を有するインプリントモールドを準備し、前記被加工体の一の面に硬化型のレジストを供給し、前記インプリントモールドと前記被加工体とを近接させて、前記インプリントモールドと前記被加工体との間に前記レジストを展開し、該レジストを硬化させた後に前記インプリントモールドを離間して前記高凸部の基部と前記低凸部とし、その後、前記基部と前記低凸部を被覆するように電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布して電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により前記基部上にレジストパターンを形成して前記高凸部とすることにより前記芯材パターンを形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記低凸部に対応する凹部と、前記高凸部の前記低凸部と同じ高さまでの形状に対応する凹部と、を有するインプリントモールドを準備し、前記被加工体の一の面に硬化型のレジストを供給し、前記インプリントモールドと前記被加工体とを近接させて、前記インプリントモールドと前記被加工体との間に前記レジストを展開し、該レジストを硬化させた後に前記インプリントモールドを離間して前記高凸部の基部と前記低凸部とし、その後、前記基部と前記低凸部を被覆するように電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布して電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により前記基部上にレジストパターンを形成して前記高凸部とすることにより前記芯材パターンを形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記被加工体の一の面に前記芯材パターン用の第１材料を用いて第１薄膜を形成し、次いで、該第１材料とはエッチング耐性が異なる前記芯材パターン用の第２材料を用いて第２薄膜を前記第１薄膜上に形成し、該第２薄膜上に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により第１エッチングマスクを形成し、該第１エッチングマスクを介して前記第２薄膜をエッチングして前記第１薄膜上に前記第２薄膜のパターンを形成して前記高凸部の上部パターンとし、該上部パターンと前記第１薄膜上に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により第２エッチングマスクを形成し、該第２エッチングマスクを介して前記第１薄膜をエッチングして前記低凸部を形成するとともに、前記高凸部の基部を形成して前記上部パターンと一体として前記高凸部とすることにより前記芯材パターンを形成するような構成とした。
本発明のインプリントモールドの製造方法は、基材と、該基材の一の面に位置する凹凸構造と、を備え、該凹凸構造は、電子線リソグラフィー法で解像が困難または不可能な寸法を有する第１微細パターンと、電子線リソグラフィー法で解像可能な寸法を有する第２微細パターンとを備えるインプリントモールドの製造方法において、モールド用の基材の一の面に上述のいずれかのパターン形成方法を用いて、前記第１微細パターンを構成する凹部と前記第２微細パターンを構成する凹部を形成するような構成とした。
本発明のインプリントモールドは、第１微細パターン、および、該第１微細パターンよりも寸法の大きい第２微細パターンを同一面に同時に形成するパターン形成方法に使用するインプリントモールドであって、基材と、該基材の一の面に設定された凹凸構造領域と、該凹凸構造領域に位置する凹凸構造と、を備え、該凹凸構造は、前記第１微細パターンのピッチの２倍の大きさのピッチを有する第１凹部と、前記第２微細パターンに対応する開口部を有し前記第１凹部よりも深い第２凹部と、を有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記凹凸構造の前記第２凹部は、一部の前記第１凹部と連続しているような構成とした。
本発明の他の態様として、前記芯材パターンの前記第２凹部と前記第１凹部との間に隔壁部が位置しているような構成とした。
本発明の他の態様として、前記芯材パターンの前記第２凹部と前記第１凹部との間に隔壁部が位置しているような構成とした。
本発明のパターン形成方法では、パターン密度、寸法が異なる複数種のパターンを、側壁プロセスを用いて高い精度、歩留まりで形成することができる。このような本発明により、パターン密度、寸法が異なる複数種のパターンを有する半導体装置、あるいは、パターン密度、寸法が異なる複数種の凹凸構造を有するインプリントモールド等を高い精度、歩留りで製造することができる。
また、本発明のインプリントモールドの製造方法では、モールド用の基材に、電子線リソグラフィー法で解像が困難または不可能な寸法の微細パターンと、解像可能な寸法の大パターンを同時に形成することができるとともに、微細パターン形成と大パターン形成を別の工程で行っていた従来のインプリントモールドの製造方法に比べて工程の簡略化が可能であり、これにより、電子線リソグラフィー法で解像が困難または不可能な寸法を有する第１微細パターンと、電子線リソグラフィー法で解像可能な寸法を有する第２微細パターンを有する凹凸構造を備えたインプリントモールドを高い精度、歩留りで製造することができる。
また、本発明のインプリントモールドは、本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の実施を容易、確実なものとすることができる。
また、本発明のインプリントモールドの製造方法では、モールド用の基材に、電子線リソグラフィー法で解像が困難または不可能な寸法の微細パターンと、解像可能な寸法の大パターンを同時に形成することができるとともに、微細パターン形成と大パターン形成を別の工程で行っていた従来のインプリントモールドの製造方法に比べて工程の簡略化が可能であり、これにより、電子線リソグラフィー法で解像が困難または不可能な寸法を有する第１微細パターンと、電子線リソグラフィー法で解像可能な寸法を有する第２微細パターンを有する凹凸構造を備えたインプリントモールドを高い精度、歩留りで製造することができる。
また、本発明のインプリントモールドは、本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の実施を容易、確実なものとすることができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
尚、図面は模式的または概念的なものであり、各部材の寸法、部材間の大きさの比等は、必ずしも現実のものと同一とは限らず、また、同じ部材等を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比が異なって表される場合もある。
［パターン形成方法・インプリントモールドの製造方法］
本発明のパターン形成方法は、第１微細パターンと、当該第１微細パターンよりも寸法の大きい第２微細パターンを同一面に同時に形成するパターン形成方法であり、第１微細パターンとして、電子線リソグラフィー法、フォトリソグラフィー法等のリソグラフィー法による解像が困難な寸法または不可能な寸法（リソグラフィー法の解像限界（限界露光線幅）未満の寸法）を有するパターンを形成することができる。上記のリソグラフィー法による解像が困難な寸法とは、特定の工程条件であれば解像が可能な場合があるものの、安定したパターン形成が困難であり、パターン寸法の変動、パターンエッジの粗化などの問題を生じるような寸法である。一方、第１微細パターンよりも寸法の大きい第２微細パターンは、電子線リソグラフィー法、フォトリソグラフィー法等のリソグラフィー法で解像可能な寸法を有するパターンであり、上記のような問題を生じることなくリソグラフィー法で形成できるパターンである。
尚、図面は模式的または概念的なものであり、各部材の寸法、部材間の大きさの比等は、必ずしも現実のものと同一とは限らず、また、同じ部材等を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比が異なって表される場合もある。
［パターン形成方法・インプリントモールドの製造方法］
本発明のパターン形成方法は、第１微細パターンと、当該第１微細パターンよりも寸法の大きい第２微細パターンを同一面に同時に形成するパターン形成方法であり、第１微細パターンとして、電子線リソグラフィー法、フォトリソグラフィー法等のリソグラフィー法による解像が困難な寸法または不可能な寸法（リソグラフィー法の解像限界（限界露光線幅）未満の寸法）を有するパターンを形成することができる。上記のリソグラフィー法による解像が困難な寸法とは、特定の工程条件であれば解像が可能な場合があるものの、安定したパターン形成が困難であり、パターン寸法の変動、パターンエッジの粗化などの問題を生じるような寸法である。一方、第１微細パターンよりも寸法の大きい第２微細パターンは、電子線リソグラフィー法、フォトリソグラフィー法等のリソグラフィー法で解像可能な寸法を有するパターンであり、上記のような問題を生じることなくリソグラフィー法で形成できるパターンである。
（第１の実施形態）
図１および図２は、本発明のパターン形成方法の一実施形態を説明するための工程図である。
本発明では、まず、被加工体１１の一の面に芯材パターン２１を形成する（図１（Ａ））。図示例において、被加工体１１は、第２加工体である基材１２の一方の面に、第１加工体であるハードマスク材料層１４が位置するものであり、このハードマスク材料層１４上に芯材パターン２１を形成する。
図１および図２は、本発明のパターン形成方法の一実施形態を説明するための工程図である。
本発明では、まず、被加工体１１の一の面に芯材パターン２１を形成する（図１（Ａ））。図示例において、被加工体１１は、第２加工体である基材１２の一方の面に、第１加工体であるハードマスク材料層１４が位置するものであり、このハードマスク材料層１４上に芯材パターン２１を形成する。
第２加工体である基材１２としては、例えば、パターン形成の目的がインプリントモールドの製造である場合、インプリントモールドの基材として適切な材質を選択することができる。具体的には、製造するインプリントモールドを用いたインプリントにおいて使用するレジストが光硬化性である場合には、これらを硬化させるための照射光が透過可能な材料を用いることができ、例えば、石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス等のガラス類の他、サファイアや窒化ガリウム、更にはポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル、ポリプロピレン等の樹脂、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。また、使用するレジストが光硬化性ではない場合や、インプリントにおいて使用するパターン被形成基板側からレジストを硬化させるための光を照射可能である場合には、基材１２は光透過性を具備しなくてもよく、上記の材料以外に、例えば、シリコンやニッケル、チタン、アルミニウム等の金属およびこれらの合金、酸化物、窒化物、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。また、パターン形成の目的が半導体素子や微細配線等の製造である場合、第２加工体である基材１２として、シリコンやニッケル、チタン、アルミニウム等の金属およびこれらの合金、酸化物、窒化物、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。さらに、パターン形成の目的に応じて、第２加工体である基材１２の材質を適宜選定することができる。
第１加工体であるハードマスク材料層１４としては、第２加工体である基材１２とのエッチング選択性を利用したドライエッチングが可能な金属、金属化合物を用いて、スパッタリング法等の真空成膜法により形成することができる。上記の金属、金属化合物としては、例えば、クロム、タンタル、アルミニウム、モリブデン、チタン、ジルコニウム、タングステン等の金属、これらの金属の合金、酸化クロム、酸化チタン等の金属酸化物、窒化クロム、窒化チタン等の金属窒化物、ガリウム砒素等の金属間化合物等を挙げることができる。このようなハードマスク材料層１４の厚みは、後述する側壁パターンと高凸部とを介したハードマスク材料層１４のドライエッチング時のエッチング選択比、後述するハードマスクを介した基材１２のドライエッチング時のエッチング選択比等を考慮して設定することができ、一概に厚み範囲を設定することはできないが、例えば、３〜５０ｎｍ、好ましくは３〜１０ｎｍの範囲で適宜設定することができる。
被加工体１１の第１加工体であるハードマスク材料層１４上に形成する芯材パターン２１は、形成しようとする第１微細パターンのピッチ（後述するピッチＰ１）の２倍の大きさのピッチＰ２を有する第１微細パターン形成用の低凸部２２と、第２微細パターン形成用の高凸部２４を有するものである。この芯材パターン２１では、高凸部２４は一部の低凸部２２と連続しており、図示例では、高凸部２４と低凸部２２との境界を便宜的に鎖線にて示している。芯材パターン２１を構成する低凸部２２の高さＨ１と幅Ｗ１、および、高凸部２４の高さＨ２と幅Ｗ２は、後述するように形成する側壁パターンに要求される高さ、幅、および、第２微細パターンの寸法等を考慮して適宜設定することがでる。また、高凸部２４の高さＨ２は、低凸部２２の高さＨ１の２倍以上であることが好ましい。高凸部２４の高さＨ２が、低凸部２２の高さＨ１の２倍未満であると、後述する芯材パターン２１の低凸部２２の除去において、高凸部２４の側壁に位置する後述するような側壁パターン４５ｂの倒れ、消失が生じるおそれがあり好ましくない。このような芯材パターン２１を構成する材料としては、例えば、電子線感応型レジスト、光感応型レジスト、熱硬化型レジスト等を硬化させたもの、あるいは、ポリシリコン、酸化ケイ素、窒化珪素、炭化珪素等のシリコン系化合物等を挙げることができ、後述する芯材パターンの除去適性、ハードマスク材料層１４とのエッチング選択比等を考慮して適宜選定することができる。尚、芯材パターン２１の形成については、後述する。
本発明では、芯材パターン２１にスリミング処理を施し、その後、次工程である側壁材料膜の形成を行ってもよい。本発明において、スリミングとは、ウエットエッチングあるいはドライエッチング（酸素プラズマ処理を含む）で芯材パターン２１のパターンの幅を細くすることである。例えば、酸素プラズマ処理によるスリミングを行うことによって、最初に形成された芯材パターン２１のパターンのピッチを変えずに、パターン幅を１／２程度とすることができる。芯材パターン２１にスリミング処理を施す場合、スリミング処理を施した後の低凸部２２の高さＨ１と幅Ｗ１、および、高凸部２４の高さＨ２と幅Ｗ２が、側壁パターンに要求される高さ、幅、および、第２微細パターンの寸法等を考慮して設定される寸法となるように、スリミング処理前の芯材パターン２１の寸法やスリミング処理の条件を設定する。
次に、芯材パターン２１を被覆するようにハードマスク材料層１４上に側壁材料膜４１を形成する（図１（Ｂ））。側壁材料膜４１の形成は、例えば、ＡＬＤ法（原子層堆積法）やＣＶＤ法（化学気相堆積法）等の低温真空成膜法により行うことができる。特に、ＡＬＤ法は、原子層を堆積させる面が凹凸面、湾曲面等如何なる形状の面であっても低温で精度良く成膜でき、好適に用いることができる。
このような側壁材料膜４１は、芯材パターン２１を構成する材料のガラス転移温度より十分低い温度、例えば、２０〜１００℃、好ましくは室温程度の温度で、芯材パターン２１に損傷を与えずに成膜することができる材料を用いて形成ることができる。例えば、ハードマスク材料層１４が金属層であり、このハードマスク材料層１４のドライエッチングにおいて耐エッチング性を発現できるような側壁材料膜４１の材料としては、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素等の珪素系、酸化アルミニウム等のアルミニウム系、酸化ハフニウム等のハフニウム系、窒化チタン等のチタン系の材料等が挙げられる。
形成する側壁材料膜４１は、単層であってよく、また、２層以上の積層膜であってもよい。側壁材料膜４１の膜厚は、第１微細パターンのピッチ（後述するピッチＰ１）の１／２の膜厚（ハーフピッチ設計分の膜厚）とすることが好ましく、例えば、数ｎｍ〜二十数ｎｍ程度の所望の厚さが得られるまで、一連の原子層を連続的に積み重ねることができる。
このような側壁材料膜４１は、芯材パターン２１を構成する材料のガラス転移温度より十分低い温度、例えば、２０〜１００℃、好ましくは室温程度の温度で、芯材パターン２１に損傷を与えずに成膜することができる材料を用いて形成ることができる。例えば、ハードマスク材料層１４が金属層であり、このハードマスク材料層１４のドライエッチングにおいて耐エッチング性を発現できるような側壁材料膜４１の材料としては、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素等の珪素系、酸化アルミニウム等のアルミニウム系、酸化ハフニウム等のハフニウム系、窒化チタン等のチタン系の材料等が挙げられる。
形成する側壁材料膜４１は、単層であってよく、また、２層以上の積層膜であってもよい。側壁材料膜４１の膜厚は、第１微細パターンのピッチ（後述するピッチＰ１）の１／２の膜厚（ハーフピッチ設計分の膜厚）とすることが好ましく、例えば、数ｎｍ〜二十数ｎｍ程度の所望の厚さが得られるまで、一連の原子層を連続的に積み重ねることができる。
次いで、側壁材料膜４１および芯材パターン２１に対してエッチング処理を施してエッチバックを行うことにより、ハードマスク材料層１４を露出させるとともに、残存する芯材パターン２１の側壁に側壁材料膜４１を残す。これにより、芯材パターン２１の低凸部２２の側壁に位置する側壁パターン４５ａと、高凸部２４の側壁に位置する側壁パターン４５ｂからなる側壁パターン４５を形成する（図１（Ｃ））。エッチバックとは、ドライエッチングにより表面を全体的に厚さ方向に削る操作であり、側壁材料膜４１を構成する材料に応じて適切なエッチングガスを用いて行うことができる。例えば、側壁材料膜４１が酸化珪素で構成されている場合には、ＣＦ4、ＣＨＦ3、Ｃ2Ｆ6等のフッ素系ガスをエッチングガスとして用いてエッチバックを行うことができる。
次に、芯材パターン２１の高凸部２４が残存するようにして低凸部２２を除去する（図２（Ａ））。このような芯材パターン２１の除去は、例えば、酸素プラズマによる選択的ドライエッチングで行うことができる。このような低凸部２２の除去により、高凸部２４に連続している低凸部２２は、側壁パターン４５ｂの下部に位置する部位を除いて除去され、また、低凸部２２の除去に対応する高さの消失が高凸部２４に生じる。したがって、高凸部２４の高さは低下することになるが、高凸部２４の側壁に位置していた側壁パターン４５ｂは残存する。
次に、側壁パターン４５および残存している高凸部２４をエッチングマスクとして、第１被加工体であるハードマスク材料層１４をドライエッチングして、ハードマスク１５を形成する（図２（Ｂ））。このように形成したハードマスク１５は、側壁パターン４５ａの下部に位置する第１微細パターン形成用のハードマスク１５ａと、高凸部２４と側壁パターン４５ｂの下部に位置する第２微細パターン形成用のハードマスク１５ｂからなる。
次に、側壁パターン４５および残存している高凸部２４をエッチングマスクとして、第１被加工体であるハードマスク材料層１４をドライエッチングして、ハードマスク１５を形成する（図２（Ｂ））。このように形成したハードマスク１５は、側壁パターン４５ａの下部に位置する第１微細パターン形成用のハードマスク１５ａと、高凸部２４と側壁パターン４５ｂの下部に位置する第２微細パターン形成用のハードマスク１５ｂからなる。
次いで、側壁パターン４５を除去し、ハードマスク１５をエッチングマスクとして、第２被加工体である基材１２をドライエッチングし（図２（Ｃ））、その後、ハードマスク１５を除去する（図２（Ｄ））。これにより、ピッチＰ１の第１微細パターン１３ａと、この第１微細パターン１３ａよりも寸法の大きい第２微細パターン１３ｂを基材１２の同一面に同時に形成することができる。また、基材１２として、上述のようにインプリントモールドの基材に適した材質を選択することにより、基材１２の同一面にピッチＰ１の第１微細パターン１３ａと、この第１微細パターン１３ａよりも寸法の大きい第２微細パターン１３ｂを備えたインプリントモールドを製造することができる。
そして、本発明では、第１微細パターン１３ａのピッチＰ１の１／２（ハーフピッチ）を、電子線リソグラフィー法、フォトリソグラフィー法等のリソグラフィー法によるパターン形成が困難または不可能な程度の寸法とすることができる。尚、上記の例では、側壁パターン４５を除去した後に基材１２のドライエッチングを行っているが、側壁パターン４５の除去は、基材１２のドライエッチング後に行ってもよい。
そして、本発明では、第１微細パターン１３ａのピッチＰ１の１／２（ハーフピッチ）を、電子線リソグラフィー法、フォトリソグラフィー法等のリソグラフィー法によるパターン形成が困難または不可能な程度の寸法とすることができる。尚、上記の例では、側壁パターン４５を除去した後に基材１２のドライエッチングを行っているが、側壁パターン４５の除去は、基材１２のドライエッチング後に行ってもよい。
図３は、上記のパターン形成方法に実施形態おいて、被加工体１１を構成するハードマスク材料層１４上に形成する芯材パターンの高凸部の形状を変更した例を説明するための工程図である。この実施形態では、ハードマスク材料層１４上に形成する芯材パターン２１′の高凸部２４が、高凸部２４に連続する低凸部２２から突出する部位の側面２４ｃに、その底部２４ｂ（鎖線を付して示している）よりも上部２４ａが小さくなるような傾斜を有している（図３（Ａ））。そして、このような形状の高凸部２４を有する芯材パターン２１′に対して、上記のパターン形成方法の実施形態と同様に、側壁材料膜４１を形成し、側壁材料膜４１および芯材パターン２１′に対してエッチング処理を施してエッチバックを行い、残存する芯材パターン２１′の低凸部２２の側壁に位置する側壁パターン４５ａと、高凸部２４の側壁に位置する側壁パターン４５ｂからなる側壁パターン４５を形成する（図３（Ｂ））。このように形成された側壁パターン４５ｂは、上述の実施形態において形成された側壁パターン４５ｂ（図１（Ｃ）参照）に比べて、高凸部２４の中心方向に傾斜した状態となる。したがって、その後、芯材パターン２１の高凸部２４が残存するように低凸部２２を除去する工程において、高凸部２４の高さが低下する際に、傾斜した側壁パターン４５ｂの内側に高凸部２４の一部が残存することになる（図３（Ｃ））。これにより、工程中における側壁パターン４５ｂの倒れ、消失をより確実に防止することができる。
（第２の実施形態）
図４および図５は、本発明のパターン形成方法の他の実施形態を説明するための工程図である。
本発明では、まず、被加工体１１の一の面に芯材パターン３１を形成する（図４（Ａ））。図示例において、被加工体１１は、第２加工体である基材１２の一方の面に、第１加工体であるハードマスク材料層１４が位置するものであり、上述の実施形態における被加工体１１と同様であり、ここでの説明は省略する。
被加工体１１の第１加工体であるハードマスク材料層１４上に形成する芯材パターン３１は、形成しようとする第１微細パターンのピッチ（後述するピッチＰ１）の２倍の大きさのピッチＰ２を有する第１微細パターン形成用の低凸部３２と、第２微細パターン形成用の高凸部３４を有するものである。この芯材パターン３１では、高凸部３４は低凸部３２から離間しており、高凸部３４と隣接する低凸部３２との間隙の幅Ｇは、後工程にて形成する側壁材料膜４１の厚みの２倍未満であることが好ましい。間隔の幅Ｇが側壁材料膜４１の厚みの２倍以上であると、形成される第１微細パターンと第２微細パターンとの間に、第２微細パターンを囲むような環状のパターンが形成されることになる。したがって、このような環状パターンが許容されない場合には、間隔の幅Ｇを側壁材料膜４１の厚みの２倍未満とする。
図４および図５は、本発明のパターン形成方法の他の実施形態を説明するための工程図である。
本発明では、まず、被加工体１１の一の面に芯材パターン３１を形成する（図４（Ａ））。図示例において、被加工体１１は、第２加工体である基材１２の一方の面に、第１加工体であるハードマスク材料層１４が位置するものであり、上述の実施形態における被加工体１１と同様であり、ここでの説明は省略する。
被加工体１１の第１加工体であるハードマスク材料層１４上に形成する芯材パターン３１は、形成しようとする第１微細パターンのピッチ（後述するピッチＰ１）の２倍の大きさのピッチＰ２を有する第１微細パターン形成用の低凸部３２と、第２微細パターン形成用の高凸部３４を有するものである。この芯材パターン３１では、高凸部３４は低凸部３２から離間しており、高凸部３４と隣接する低凸部３２との間隙の幅Ｇは、後工程にて形成する側壁材料膜４１の厚みの２倍未満であることが好ましい。間隔の幅Ｇが側壁材料膜４１の厚みの２倍以上であると、形成される第１微細パターンと第２微細パターンとの間に、第２微細パターンを囲むような環状のパターンが形成されることになる。したがって、このような環状パターンが許容されない場合には、間隔の幅Ｇを側壁材料膜４１の厚みの２倍未満とする。
芯材パターン３１を構成する低凸部３２の高さＨ１と幅Ｗ１、および、高凸部３４の高さＨ２と幅Ｗ２は、後述するように形成する側壁パターンに要求される高さ、幅、および、第２微細パターンの寸法等を考慮して適宜設定することがでる。また、高凸部３４の高さＨ２は、低凸部３２の高さＨ１よりも大きければよく、後述する第１被加工体であるハードマスク材料層１４のドライエッチングにおいて、高凸部３４がエッチングマスクとして機能するように、高さＨ２を適宜設定することができる。このような芯材パターン３１を構成する材料は、上述の芯材パターン２１を構成する材料と同様であり、ここでの説明は省略する。また、芯材パターン３１にスリミング処理を施し、その後、次工程である側壁材料膜の形成を行ってもよいことは、上述の芯材パターン２１と同様である。尚、芯材パターン３１の形成については、後述する。
次に、芯材パターン３１を被覆するようにハードマスク材料層１４上に側壁材料膜４１を形成する（図４（Ｂ））。この側壁材料膜４１の形成では、高凸部３４と隣接する低凸部３２との間隙にも側壁材料膜４１が形成される。側壁材料膜４１の形成は、上述の実施形態における側壁材料膜４１の形成と同様に行うことができ、ここでの説明は省略する。
次に、芯材パターン３１を被覆するようにハードマスク材料層１４上に側壁材料膜４１を形成する（図４（Ｂ））。この側壁材料膜４１の形成では、高凸部３４と隣接する低凸部３２との間隙にも側壁材料膜４１が形成される。側壁材料膜４１の形成は、上述の実施形態における側壁材料膜４１の形成と同様に行うことができ、ここでの説明は省略する。
次いで、側壁材料膜４１および芯材パターン３１に対してエッチング処理を施してエッチバックを行うことにより、ハードマスク材料層１４を露出させるとともに、芯材パターン３１の側壁に側壁材料膜４１を残す。これにより、芯材パターン３１の低凸部３２の側壁に位置する側壁パターン４５ａと、高凸部３４の側壁に位置する側壁パターン４５ｂからなる側壁パターン４５を形成する（図４（Ｃ））。形成された側壁パターン４５ｂは、ハードマスク材料層１４に当接して高凸部３４の側壁全域に位置しており、この点で、上述の実施形態における側壁パターン４５ｂとは異なる。このようなエッチバックは、上述の実施形態におけるエッチバックと同様に行うことができ、ここでの説明は省略する。
次に、芯材パターン３１の高凸部３４が残存するようにして低凸部３２を除去する（図５（Ａ））。この低凸部３２の除去により、これに対応する高さの消失が高凸部３４に生じる。したがって、高凸部２４の側壁に位置している側壁パターン４５ｂを残すようにして、高凸部２４の高さが低下する。このような芯材パターン３１の低凸部３２の除去は、上述の実施形態における芯材パターン２１の低凸部２２の除去と同様に行うことができ、ここでの説明は省略する。
次に、芯材パターン３１の高凸部３４が残存するようにして低凸部３２を除去する（図５（Ａ））。この低凸部３２の除去により、これに対応する高さの消失が高凸部３４に生じる。したがって、高凸部２４の側壁に位置している側壁パターン４５ｂを残すようにして、高凸部２４の高さが低下する。このような芯材パターン３１の低凸部３２の除去は、上述の実施形態における芯材パターン２１の低凸部２２の除去と同様に行うことができ、ここでの説明は省略する。
次に、側壁パターン４５および残存している高凸部３４をエッチングマスクとして、第１被加工体であるハードマスク材料層１４をドライエッチングして、ハードマスク１５を形成する（図５（Ｂ））。このように形成したハードマスク１５は、側壁パターン４５ａの下部に位置する第１微細パターン形成用のハードマスク１５ａと、高凸部３４と側壁パターン４５ｂの下部に位置する第２微細パターン形成用のハードマスク１５ｂからなる。
次いで、側壁パターン４５を除去し、ハードマスク１５をエッチングマスクとして、第２被加工体である基材１２をドライエッチングし（図５（Ｃ））、その後、ハードマスク１５を除去する（図５（Ｄ））。これにより、ピッチＰ１の第１微細パターン１３ａと、この第１微細パターン１３ａよりも寸法の大きい第２微細パターン１３ｂを基材１２の同一面に同時に形成することができる。また、基材１２として、上述のようにインプリントモールドの基材に適した材質を選択することにより、基材１２の同一面にピッチＰ１の第１微細パターン１３ａと、この第１微細パターン１３ａよりも寸法の大きい第２微細パターン１３ｂを備えたインプリントモールドを製造することができる。
そして、本発明では、第１微細パターン１３ａのピッチＰ１の１／２（ハーフピッチ）を、電子線リソグラフィー法、フォトリソグラフィー法等のリソグラフィー法によるパターン形成が困難または不可能な程度の寸法とすることができる。尚、上記の例では、側壁パターン４５を除去した後に基材１２のドライエッチングを行っているが、側壁パターン４５の除去は、基材１２のドライエッチング後に行ってもよい。
次いで、側壁パターン４５を除去し、ハードマスク１５をエッチングマスクとして、第２被加工体である基材１２をドライエッチングし（図５（Ｃ））、その後、ハードマスク１５を除去する（図５（Ｄ））。これにより、ピッチＰ１の第１微細パターン１３ａと、この第１微細パターン１３ａよりも寸法の大きい第２微細パターン１３ｂを基材１２の同一面に同時に形成することができる。また、基材１２として、上述のようにインプリントモールドの基材に適した材質を選択することにより、基材１２の同一面にピッチＰ１の第１微細パターン１３ａと、この第１微細パターン１３ａよりも寸法の大きい第２微細パターン１３ｂを備えたインプリントモールドを製造することができる。
そして、本発明では、第１微細パターン１３ａのピッチＰ１の１／２（ハーフピッチ）を、電子線リソグラフィー法、フォトリソグラフィー法等のリソグラフィー法によるパターン形成が困難または不可能な程度の寸法とすることができる。尚、上記の例では、側壁パターン４５を除去した後に基材１２のドライエッチングを行っているが、側壁パターン４５の除去は、基材１２のドライエッチング後に行ってもよい。
このような本発明のパターン形成方法は、パターン密度、寸法が異なる複数種のパターンを、側壁プロセスを用いて高い精度、歩留まりで形成することができる。したがって、パターン密度、寸法が異なる複数種のパターンを有する半導体装置等を高い精度、歩留りで製造することができる。
本発明のパターン形成方法を用いた本発明のインプリントモールドの製造方法では、モールド用の基材に、電子線リソグラフィー法で解像が困難または不可能な寸法である微細パターンと、解像可能な寸法の大パターンを同時に形成することができる。また、微細パターン形成と大パターン形成を別の工程で行っていた従来のインプリントモールドの製造方法に比べて工程の簡略化が可能となる。これにより、電子線リソグラフィー法で解像が困難または不可能な寸法を有する第１微細パターンと、電子線リソグラフィー法で解像可能な寸法を有する第２微細パターンを有する凹凸構造を備えたインプリントモールドを高い精度、歩留りで製造することができる。
本発明のパターン形成方法を用いた本発明のインプリントモールドの製造方法では、モールド用の基材に、電子線リソグラフィー法で解像が困難または不可能な寸法である微細パターンと、解像可能な寸法の大パターンを同時に形成することができる。また、微細パターン形成と大パターン形成を別の工程で行っていた従来のインプリントモールドの製造方法に比べて工程の簡略化が可能となる。これにより、電子線リソグラフィー法で解像が困難または不可能な寸法を有する第１微細パターンと、電子線リソグラフィー法で解像可能な寸法を有する第２微細パターンを有する凹凸構造を備えたインプリントモールドを高い精度、歩留りで製造することができる。
さらに、上記の本発明のパターン形成方法を用いたインプリントモールドの製造方法では、後述するように、電子線リソグラフィーをインプリントリソグラフィーに置き換えることができ、この場合、エッチングマスクパターンを形成するためのリソグラフィー工程のスループットを向上させることが可能となる。そして、このような本発明のインプリントモールドの製造方法は、従来の側壁プロセスを用いる製造方法では歩留りが悪いような凹凸構造を有するインプリントモールドの製造に適用する場合において、特に有効となる。
尚、上述の実施形態は例示であり、本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法は、これらの実施形態に限定されるものではない。例えば、複数種の第２微細パターンを形成することができ、この場合、形成しようとする第２微細パターンに応じた高凸部２４，３４を備えた芯材パターン２１，３１を形成して、上述の実施形態と同様にパターン形成を行う。
尚、上述の実施形態は例示であり、本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法は、これらの実施形態に限定されるものではない。例えば、複数種の第２微細パターンを形成することができ、この場合、形成しようとする第２微細パターンに応じた高凸部２４，３４を備えた芯材パターン２１，３１を形成して、上述の実施形態と同様にパターン形成を行う。
［インプリントモールド］
次に、本発明のインプリントモールドについて説明する。
本発明のインプリントモールドは、第１微細パターン、および、該第１微細パターンよりも寸法の大きい第２微細パターンを同一面に同時に形成するパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法に使用するインプリントモールドである。
図６は、本発明のインプリントモールドの一実施形態を示す概略断面図であり、図７は、図６に示されるインプリントモールドの部分拡大断面図である。図６および図７において、インプリントモールド６１は、基材６２と、この基材の一の面６２ａに設定された凹凸構造領域Ａと、凹凸構造領域Ａに位置する凹凸構造６３と、を備えている。凹凸構造６３は、形成しようとする第１微細パターンのピッチの２倍の大きさのピッチＰ２を有する第１凹部６４と、第２微細パターンに対応する開口部を有し第１凹部６４よりも深い第２凹部６６と、を有しており、第２凹部６６は隣接する第１凹部６４と連続している。尚、図６では、凹凸構造６３が有する第１凹部６４および第２凹部６６として、便宜的に同一寸法の凹部を記載している。
次に、本発明のインプリントモールドについて説明する。
本発明のインプリントモールドは、第１微細パターン、および、該第１微細パターンよりも寸法の大きい第２微細パターンを同一面に同時に形成するパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法に使用するインプリントモールドである。
図６は、本発明のインプリントモールドの一実施形態を示す概略断面図であり、図７は、図６に示されるインプリントモールドの部分拡大断面図である。図６および図７において、インプリントモールド６１は、基材６２と、この基材の一の面６２ａに設定された凹凸構造領域Ａと、凹凸構造領域Ａに位置する凹凸構造６３と、を備えている。凹凸構造６３は、形成しようとする第１微細パターンのピッチの２倍の大きさのピッチＰ２を有する第１凹部６４と、第２微細パターンに対応する開口部を有し第１凹部６４よりも深い第２凹部６６と、を有しており、第２凹部６６は隣接する第１凹部６４と連続している。尚、図６では、凹凸構造６３が有する第１凹部６４および第２凹部６６として、便宜的に同一寸法の凹部を記載している。
インプリントモールド６１を構成する基材６２の材質は、インプリントモールド６１を使用したインプリントに用いるレジストが光硬化性である場合には、これらを硬化させるための照射光が透過可能な材料を用いることができ、例えば、石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス等のガラス類の他、サファイアや窒化ガリウム、更にはポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル、ポリプロピレン等の樹脂、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。また、使用するレジストが光硬化性ではない場合や、パターン形成を行う被加工体からレジストを硬化させるための光を照射可能である場合には、基材６２は光透過性を具備しなくてもよく、上記の材料以外に、例えば、シリコンやニッケル、チタン、アルミニウム等の金属およびこれらの合金、酸化物、窒化物、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。
インプリントモールド６１の基材６２の厚みは、モールドの形状、材質の強度、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程度の範囲で適宜設定することができる。また、基材６２は、凹凸構造領域Ａが設定される面が、その周囲の領域に対して１段、あるいは、２段以上の凸構造となっている、いわゆるメサ構造であってもよい。
インプリントモールド６１の基材６２の厚みは、モールドの形状、材質の強度、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程度の範囲で適宜設定することができる。また、基材６２は、凹凸構造領域Ａが設定される面が、その周囲の領域に対して１段、あるいは、２段以上の凸構造となっている、いわゆるメサ構造であってもよい。
このようなインプリントモールド６１は、後述するように、本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法において、被加工体の一の面に芯材パターンを形成するインプリントに使用するものである。したがって、上記の第１凹部６４の深さＤ１と幅Ｗ′１、および、第２凹部６６の深さＤ２と幅Ｗ′２は、形成しようとする芯材パターンの低凸部の高さと幅、および、高凸部の高さと幅を考慮して適宜設定することがでる。また、第２凹部６６の深さＤ２は、第１凹部６４の深さＤ１の２倍以上であることが好ましい。第２凹部６６の深さＤ２が、第１凹部６４の深さＤ１の２倍未満であると、インプリントモールド６１を使用して芯材パターンを形成する本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法において、パターン形成の工程中で側壁パターンの倒れ、消失が生じることになり好ましくない。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターンに施す場合、インプリントモールド６１の第１凹部６４の深さＤ１と幅Ｗ′１、および、第２凹部６６の深さＤ２と幅Ｗ′２は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターンに施す場合、インプリントモールド６１の第１凹部６４の深さＤ１と幅Ｗ′１、および、第２凹部６６の深さＤ２と幅Ｗ′２は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
図７に示される例では、インプリントモールド６１の第２凹部６６の壁面が、基材６２の一の面６２ａに対して垂直に形成されているが、図８に示すように、第２凹部６６の底部近傍の壁面が、基材６２の一の面６２ａに対して傾斜するものであってもよい。また、第２凹部６６の底部近傍の壁面のみが傾斜するものであってもよい。
図９は、本発明のインプリントモールドの他の実施形態を示す図７相当の部分拡大断面図である。図９において、インプリントモールド６１′は、基材６２と、この基材の一の面６２ａに設定された凹凸構造領域Ａと、凹凸構造領域Ａに位置する凹凸構造６３と、を備えている。凹凸構造６３は、形成しようとする第１微細パターンのピッチの２倍の大きさのピッチＰ２を有する第１凹部６４と、第２微細パターンに対応する開口部を有し第１凹部６４よりも深い第２凹部６６と、を有している。そして、第２凹部６６と第１凹部６４との間には隔壁部６５が位置しており、第２凹部６６は第１凹部６４から離間した状態となっている。
図９は、本発明のインプリントモールドの他の実施形態を示す図７相当の部分拡大断面図である。図９において、インプリントモールド６１′は、基材６２と、この基材の一の面６２ａに設定された凹凸構造領域Ａと、凹凸構造領域Ａに位置する凹凸構造６３と、を備えている。凹凸構造６３は、形成しようとする第１微細パターンのピッチの２倍の大きさのピッチＰ２を有する第１凹部６４と、第２微細パターンに対応する開口部を有し第１凹部６４よりも深い第２凹部６６と、を有している。そして、第２凹部６６と第１凹部６４との間には隔壁部６５が位置しており、第２凹部６６は第１凹部６４から離間した状態となっている。
インプリントモールド６１′の第１凹部６４の深さＤ１と幅Ｗ′１、および、第２凹部６６の深さＤ２と幅Ｗ′２は、形成しようとする芯材パターンの低凸部の高さと幅、および、高凸部の高さと幅を考慮して適宜設定することがでる。また、第２凹部６６の深さＤ２は、第１凹部６４の深さＤ１よりも大きければよく、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法にインプリントモールド６１′を使用した場合、形成する芯材パターンの高凸部が、エッチングマスクとして機能できるような高さとなるように、第２凹部６６の深さＤ２を適宜設定することができる。また、隔壁６５の幅Ｇ′は、形成しようとする芯材パターンにおける高凸部３４と隣接する低凸部３２との間隙の幅Ｇ（図４（Ａ）参照）を決定するものである。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターンに施す場合、インプリントモールド６１′の第１凹部６４の深さＤ１と幅Ｗ′１、第２凹部６６の深さＤ２と幅Ｗ′２、および、隔壁６５の幅Ｇ′は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
上述の実施形態は例示であり、本発明のインプリントモールドはこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、複数種の第２凹部を有するものであってよく、この場合、第２凹部の深さは共通で、開口形状、開口面積を形成しようとする第２微細パターンに応じたものとすることができる。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターンに施す場合、インプリントモールド６１′の第１凹部６４の深さＤ１と幅Ｗ′１、第２凹部６６の深さＤ２と幅Ｗ′２、および、隔壁６５の幅Ｇ′は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
上述の実施形態は例示であり、本発明のインプリントモールドはこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、複数種の第２凹部を有するものであってよく、この場合、第２凹部の深さは共通で、開口形状、開口面積を形成しようとする第２微細パターンに応じたものとすることができる。
＜芯材パターンの形成について＞
次に、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターンの形成について説明する。
芯材パターンの形成は、例えば、下記に例示する［１］〜［４］を挙げることができる。
（芯材パターンの形成［１］）
まず、上述の本発明のインプリントモールドを使用した芯材パターンの形成について説明する。
図１０は、上述の本発明のインプリントモールド６１を使用して、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターン２１を形成する例を説明するための工程図である。この芯材パターン２１の形成では、被加工体１１の一の面に硬化型のレジスト２０を供給し、インプリントモールド６１と被加工体１１とを近接させて、インプリントモールド６１と被加工体１１との間にレジスト２０を展開する（図１０（Ａ））。
次に、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターンの形成について説明する。
芯材パターンの形成は、例えば、下記に例示する［１］〜［４］を挙げることができる。
（芯材パターンの形成［１］）
まず、上述の本発明のインプリントモールドを使用した芯材パターンの形成について説明する。
図１０は、上述の本発明のインプリントモールド６１を使用して、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターン２１を形成する例を説明するための工程図である。この芯材パターン２１の形成では、被加工体１１の一の面に硬化型のレジスト２０を供給し、インプリントモールド６１と被加工体１１とを近接させて、インプリントモールド６１と被加工体１１との間にレジスト２０を展開する（図１０（Ａ））。
図示例において、被加工体１１は、第２加工体である基材１２の一方の面に、第１加工体であるハードマスク材料層１４が位置するものであり、硬化型のレジスト２０をハードマスク材料層１４上に供給する。このような被加工体１１は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法にて説明した被加工体１１と同様であり、ここでの説明は省略する。
レジスト２０は、公知の光硬化型レジスト、あるいは、熱硬化型レジストを使用することができる。このようなレジスト２０は、例えば、インクジェットヘッドから被加工体１１の所望の部位に液滴として供給することができる。また、レジスト２０をスピンコート法により被加工体１１上に供給するようにしてもよい。
次に、レジスト２０を硬化させて前駆芯材パターン２０′とし、その後、インプリントモールド６１を離間し（図１０（Ｂ））、前駆芯材パターン２０′の凸部間に位置する残膜を除去することにより、被加工体１１上に芯材パターン２１を形成する（図１０（Ｃ））。
また、図８に示したインプリントモールド６１を用いて、上記と同様に芯材パターンを形成することにより、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法で挙げた図３（Ａ）に示されるような芯材パターン２１′を形成することができる。
レジスト２０は、公知の光硬化型レジスト、あるいは、熱硬化型レジストを使用することができる。このようなレジスト２０は、例えば、インクジェットヘッドから被加工体１１の所望の部位に液滴として供給することができる。また、レジスト２０をスピンコート法により被加工体１１上に供給するようにしてもよい。
次に、レジスト２０を硬化させて前駆芯材パターン２０′とし、その後、インプリントモールド６１を離間し（図１０（Ｂ））、前駆芯材パターン２０′の凸部間に位置する残膜を除去することにより、被加工体１１上に芯材パターン２１を形成する（図１０（Ｃ））。
また、図８に示したインプリントモールド６１を用いて、上記と同様に芯材パターンを形成することにより、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法で挙げた図３（Ａ）に示されるような芯材パターン２１′を形成することができる。
図１１は、上述の本発明のインプリントモールド６１′を使用して、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターン３１を形成する例を説明するための工程図である。この芯材パターン３１の形成においても、被加工体１１の一の面に硬化型のレジスト３０を供給し、インプリントモールド６１′と被加工体１１とを近接させて、インプリントモールド６１′と被加工体１１との間にレジスト３０を展開する（図１１（Ａ））。レジスト３０の供給は、上述のレジスト２０の供給と同様とすることができる。
次に、レジスト３０を硬化させて前駆芯材パターン３０′とし、その後、インプリントモールド６１′を離間し（図１１（Ｂ））、前駆芯材パターン３０′の凸部間に位置する残膜を除去することにより、被加工体１１上に芯材パターン３１を形成する（図１１（Ｃ））。
このように、本発明のインプリントモールドを使用することにより、高さの異なる低凸部と高凸部を有する芯材パターンを１回のインプリントにより形成することができ、かつ、形成する芯材パターンの形状、寸法は、使用するインプリントモールドの精度が反映された高い精度であり、本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の実施を容易、確実なものとすることができる。
次に、レジスト３０を硬化させて前駆芯材パターン３０′とし、その後、インプリントモールド６１′を離間し（図１１（Ｂ））、前駆芯材パターン３０′の凸部間に位置する残膜を除去することにより、被加工体１１上に芯材パターン３１を形成する（図１１（Ｃ））。
このように、本発明のインプリントモールドを使用することにより、高さの異なる低凸部と高凸部を有する芯材パターンを１回のインプリントにより形成することができ、かつ、形成する芯材パターンの形状、寸法は、使用するインプリントモールドの精度が反映された高い精度であり、本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の実施を容易、確実なものとすることができる。
（芯材パターンの形成［２］）
図１２は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターン２１を形成する他の例を説明するための工程図である。
この例では、まず、被加工体１１の一の面に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により低凸部２２と高凸部の基部２２″となるレジストパターンを形成する（図１２（Ａ））。このように形成する高凸部の基部２２″は、一部の低凸部２２と連続しており、図示例では、両者の境界を便宜的に鎖線で示している。
図示例において、被加工体１１は、第２加工体である基材１２の一方の面に、第１加工体であるハードマスク材料層１４が位置するものであり、低凸部２２と高凸部の基部２２″となるレジストパターンをハードマスク材料層１４上に形成する。このような被加工体１１は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法にて説明した被加工体１１と同様であり、ここでの説明は省略する。
図１２は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターン２１を形成する他の例を説明するための工程図である。
この例では、まず、被加工体１１の一の面に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により低凸部２２と高凸部の基部２２″となるレジストパターンを形成する（図１２（Ａ））。このように形成する高凸部の基部２２″は、一部の低凸部２２と連続しており、図示例では、両者の境界を便宜的に鎖線で示している。
図示例において、被加工体１１は、第２加工体である基材１２の一方の面に、第１加工体であるハードマスク材料層１４が位置するものであり、低凸部２２と高凸部の基部２２″となるレジストパターンをハードマスク材料層１４上に形成する。このような被加工体１１は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法にて説明した被加工体１１と同様であり、ここでの説明は省略する。
次いで、低凸部２２と高凸部の基部２２″を被覆するように電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により高凸部の基部２２″にレジストパターン２４′を形成する（図１２（Ｂ））。これにより、被加工体１１上に芯材パターン２１を形成することができる（図１２（Ｃ））。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターン２１に施す場合、上記のように形成する低凸部２２と高凸部の基部２２″、および、レジストパターン２４′の寸法は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
また、上記のレジストパターン２４′を形成するための電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法において、電子線照射、光照射に階調をもたせることにより、あるいは、現像条件等を調整することにより、底部２４′ｂよりも上部２４′ａが小さくなるような傾斜を側面２４′ｃに有する形状のレジストパターン２４′を形成してもよい（図１３（Ａ））。これにより、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法で挙げた図３（Ａ）に示されるような芯材パターン２１′を形成することができる（図１３（Ｂ））。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターン２１に施す場合、上記のように形成する低凸部２２と高凸部の基部２２″、および、レジストパターン２４′の寸法は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
また、上記のレジストパターン２４′を形成するための電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法において、電子線照射、光照射に階調をもたせることにより、あるいは、現像条件等を調整することにより、底部２４′ｂよりも上部２４′ａが小さくなるような傾斜を側面２４′ｃに有する形状のレジストパターン２４′を形成してもよい（図１３（Ａ））。これにより、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法で挙げた図３（Ａ）に示されるような芯材パターン２１′を形成することができる（図１３（Ｂ））。
図１４は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターン３１を形成する他の例を説明するための工程図である。
この例では、まず、被加工体１１の第１加工体であるハードマスク材料層１４に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により低凸部３２と高凸部の基部３２″となるレジストパターンを形成する（図１４（Ａ））。ここでは、高凸部の基部３２″を低凸部３２から離間するように形成し、基部３２″と隣接する低凸部３２との間隙の幅Ｇは、上述の芯材パターン３１における高凸部３４と隣接する低凸部３２との間隙の幅Ｇと同様とする。
この例では、まず、被加工体１１の第１加工体であるハードマスク材料層１４に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により低凸部３２と高凸部の基部３２″となるレジストパターンを形成する（図１４（Ａ））。ここでは、高凸部の基部３２″を低凸部３２から離間するように形成し、基部３２″と隣接する低凸部３２との間隙の幅Ｇは、上述の芯材パターン３１における高凸部３４と隣接する低凸部３２との間隙の幅Ｇと同様とする。
次いで、低凸部３２と高凸部の基部３２″を被覆するように電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により高凸部の基部３２″にレジストパターン３４′を形成する（図１４（Ｂ））。これにより、被加工体１１上に芯材パターン３１を形成することができる（図１４（Ｃ））。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターン３１に施す場合、上記のように形成する低凸部３２と高凸部の基部３２″の寸法、レジストパターン３４′の寸法、および、基部３２″と隣接する低凸部３２との間隙の幅は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターン３１に施す場合、上記のように形成する低凸部３２と高凸部の基部３２″の寸法、レジストパターン３４′の寸法、および、基部３２″と隣接する低凸部３２との間隙の幅は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
（芯材パターンの形成［３］）
図１５は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターン２１を形成する他の例を説明するための工程図である。
この例では、まず、基材１０２に、低凸部２２に対応してピッチＰ２で形成された凹部１０４と、高凸部２４の低凸部２２と同じ高さまでの形状に対応する凹部１０４′とを含む凹凸構造１０３を備えたインプリントモールド１０１を準備する（図１５（Ａ））。このインプリントモールド１０１の基材１０２は、上述の本発明のインプリントモールドを構成する基材と同様とすることができる。
次に、被加工体１１の一の面に硬化型のレジスト２０を供給し、インプリントモールド１０１と被加工体１１とを近接させて、インプリントモールド１０１と被加工体１１との間にレジスト２０を展開する（図１５（Ｂ））。
図１５は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターン２１を形成する他の例を説明するための工程図である。
この例では、まず、基材１０２に、低凸部２２に対応してピッチＰ２で形成された凹部１０４と、高凸部２４の低凸部２２と同じ高さまでの形状に対応する凹部１０４′とを含む凹凸構造１０３を備えたインプリントモールド１０１を準備する（図１５（Ａ））。このインプリントモールド１０１の基材１０２は、上述の本発明のインプリントモールドを構成する基材と同様とすることができる。
次に、被加工体１１の一の面に硬化型のレジスト２０を供給し、インプリントモールド１０１と被加工体１１とを近接させて、インプリントモールド１０１と被加工体１１との間にレジスト２０を展開する（図１５（Ｂ））。
図示例において、被加工体１１は、第２加工体である基材１２の一方の面に、第１加工体であるハードマスク材料層１４が位置するものであり、硬化型のレジスト２０をハードマスク材料層１４上に供給する。このような被加工体１１は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法にて説明した被加工体１１と同様であり、ここでの説明は省略する。
レジスト２０は、公知の光硬化型レジスト、あるいは、熱硬化型レジストを使用することができる。このようなレジスト２０は、例えば、インクジェットヘッドから被加工体１１の所望の部位に液滴として供給することができる。また、レジスト２０をスピンコート法により被加工体１１上に供給するようにしてもよい。
次に、レジスト２０を硬化させ、インプリントモールド１０１を離間し、上記の凹部１０４と凹部１０４′に対応する凸部間に位置する残膜を除去することにより、低凸部２２と、高凸部の基部２２″を形成する（図１５（Ｃ））。このように形成する高凸部の基部２２″は、一部の低凸部２２と連続しており、図示例では、両者の境界を便宜的に鎖線で示している。
次いで、低凸部２２と高凸部の基部２２″を被覆するように電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により高凸部の基部２２″にレジストパターン２４′を形成する（図１５（Ｄ））。これにより、被加工体１１上に芯材パターン２１を形成することができる。
レジスト２０は、公知の光硬化型レジスト、あるいは、熱硬化型レジストを使用することができる。このようなレジスト２０は、例えば、インクジェットヘッドから被加工体１１の所望の部位に液滴として供給することができる。また、レジスト２０をスピンコート法により被加工体１１上に供給するようにしてもよい。
次に、レジスト２０を硬化させ、インプリントモールド１０１を離間し、上記の凹部１０４と凹部１０４′に対応する凸部間に位置する残膜を除去することにより、低凸部２２と、高凸部の基部２２″を形成する（図１５（Ｃ））。このように形成する高凸部の基部２２″は、一部の低凸部２２と連続しており、図示例では、両者の境界を便宜的に鎖線で示している。
次いで、低凸部２２と高凸部の基部２２″を被覆するように電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により高凸部の基部２２″にレジストパターン２４′を形成する（図１５（Ｄ））。これにより、被加工体１１上に芯材パターン２１を形成することができる。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターン２１に施す場合、上記のように形成する低凸部２２と高凸部の基部２２″、および、レジストパターン２４′の寸法は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
また、上記のレジストパターン２４′を形成するための電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法において、電子線照射、光照射に階調をもたせることにより、あるいは、現像条件等を調整することにより、底部２４′ｂよりも上部２４′ａが小さくなるような傾斜を側面２４′ｃに有する形状のレジストパターン２４′を形成してもよい（図１３（Ａ）参照）。これにより、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法で挙げた図３（Ａ）に示されるような芯材パターン２１′を形成することができる（図１３（Ｂ）参照）。
また、上記のレジストパターン２４′を形成するための電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法において、電子線照射、光照射に階調をもたせることにより、あるいは、現像条件等を調整することにより、底部２４′ｂよりも上部２４′ａが小さくなるような傾斜を側面２４′ｃに有する形状のレジストパターン２４′を形成してもよい（図１３（Ａ）参照）。これにより、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法で挙げた図３（Ａ）に示されるような芯材パターン２１′を形成することができる（図１３（Ｂ）参照）。
図１６は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターン３１を形成する他の例を説明するための工程図である。
この例では、まず、基材１０２に、低凸部２２に対応してピッチＰ２で形成された凹部１０４と、高凸部２４の低凸部２２と同じ高さまでの形状に対応する凹部１０４′と、凹部１０４′と隣接する凹部１０４の間に位置する隔壁部１０５を有する凹凸構造１０３を備えたインプリントモールド１０１′を準備する（図１６（Ａ））。隔壁部１０５の幅Ｇ′は、形成しようとする芯材パターンにおける高凸部３４と隣接する低凸部３２との間隙の幅Ｇ（図４（Ａ）参照）を決定するものである。このインプリントモールド１０１′の基材１０２は、上述の本発明のインプリントモールドを構成する基材と同様とすることができる。
次に、被加工体１１の一の面に硬化型のレジスト３０を供給し、インプリントモールド１０１′と被加工体１１とを近接させて、インプリントモールド１０１′と被加工体１１との間にレジスト３０を展開する（図１６（Ｂ））。
次に、レジスト３０を硬化させ、インプリントモールド１０１′を離間し、上記の凹部１０４と凹部１０４′に対応する凸部間に位置する残膜を除去することにより、低凸部３２と、高凸部の基部３２″を形成する（図１６（Ｃ））。
この例では、まず、基材１０２に、低凸部２２に対応してピッチＰ２で形成された凹部１０４と、高凸部２４の低凸部２２と同じ高さまでの形状に対応する凹部１０４′と、凹部１０４′と隣接する凹部１０４の間に位置する隔壁部１０５を有する凹凸構造１０３を備えたインプリントモールド１０１′を準備する（図１６（Ａ））。隔壁部１０５の幅Ｇ′は、形成しようとする芯材パターンにおける高凸部３４と隣接する低凸部３２との間隙の幅Ｇ（図４（Ａ）参照）を決定するものである。このインプリントモールド１０１′の基材１０２は、上述の本発明のインプリントモールドを構成する基材と同様とすることができる。
次に、被加工体１１の一の面に硬化型のレジスト３０を供給し、インプリントモールド１０１′と被加工体１１とを近接させて、インプリントモールド１０１′と被加工体１１との間にレジスト３０を展開する（図１６（Ｂ））。
次に、レジスト３０を硬化させ、インプリントモールド１０１′を離間し、上記の凹部１０４と凹部１０４′に対応する凸部間に位置する残膜を除去することにより、低凸部３２と、高凸部の基部３２″を形成する（図１６（Ｃ））。
次いで、低凸部３２と高凸部の基部３２″を被覆するように電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により高凸部の基部３２″にレジストパターン３４′を形成する（図１６（Ｄ））。これにより、被加工体１１上に芯材パターン３１を形成することができる。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターン３１に施す場合、上記のように形成する低凸部３２と高凸部の基部３２″の寸法、基部３２″と隣接する低凸部３２との間隙の幅、レジストパターン３４′の寸法は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターン３１に施す場合、上記のように形成する低凸部３２と高凸部の基部３２″の寸法、基部３２″と隣接する低凸部３２との間隙の幅、レジストパターン３４′の寸法は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
（芯材パターンの形成［４］）
図１７は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターン２１を形成する他の例を説明するための工程図である。
この例では、まず、被加工体１１の一の面に、芯材パターン用の第１材料を用いて第１薄膜２０ａを形成し、この第１材料とはエッチング耐性が異なる芯材パターン用の第２材料を用いて第２薄膜２０ｂを第１薄膜２０ａ上に形成し、この第２薄膜２０ｂ上に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により第１エッチングマスク２５ａを形成する（図１７（Ａ））。
図示例において、被加工体１１は、第２加工体である基材１２の一方の面に、第１加工体であるハードマスク材料層１４が位置するものであり、ハードマスク材料層１４上に第１薄膜２０ａ、第２薄膜２０ｂをこの順に積層する。このような被加工体１１は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法にて説明した被加工体１１と同様であり、ここでの説明は省略する。
図１７は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターン２１を形成する他の例を説明するための工程図である。
この例では、まず、被加工体１１の一の面に、芯材パターン用の第１材料を用いて第１薄膜２０ａを形成し、この第１材料とはエッチング耐性が異なる芯材パターン用の第２材料を用いて第２薄膜２０ｂを第１薄膜２０ａ上に形成し、この第２薄膜２０ｂ上に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により第１エッチングマスク２５ａを形成する（図１７（Ａ））。
図示例において、被加工体１１は、第２加工体である基材１２の一方の面に、第１加工体であるハードマスク材料層１４が位置するものであり、ハードマスク材料層１４上に第１薄膜２０ａ、第２薄膜２０ｂをこの順に積層する。このような被加工体１１は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法にて説明した被加工体１１と同様であり、ここでの説明は省略する。
上記の芯材パターン用の第１材料、第２材料としては、上述の芯材パターンの形成［１］〜［３］で使用する硬化型のレジストを除く材料を使用することができ、例えば、ポリシリコン、酸化ケイ素、窒化珪素、炭化珪素等のシリコン化合物等を挙げることができ、第１材料と第２材料の加工適性、芯材パターンの除去適性、ハードマスク材料層１４とのエッチング選択比等を考慮して適宜選定することができる。第１材料と第２材料との加工適性は、エッチング耐性が異なる材料を使用することにより得ることができ、例えば、第１材料として窒化珪素、第２材料として酸化珪素を使用することができる。
次に、第１エッチングマスク２５ａを介して第２薄膜２０ｂをドライエッチングして、第１薄膜２０ａ上に高凸部の上部パターン２４′を形成する（図１７（Ｂ））。この第２薄膜２０ｂをドライエッチングでは、第１薄膜２０ａはエッチングストッパーとして機能する。
次いで、上部パターン２４′と第１薄膜２０ａを被覆するように、電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により第２エッチングマスク２５ｂを形成する（図１７（Ｃ））。
次に、第１エッチングマスク２５ａを介して第２薄膜２０ｂをドライエッチングして、第１薄膜２０ａ上に高凸部の上部パターン２４′を形成する（図１７（Ｂ））。この第２薄膜２０ｂをドライエッチングでは、第１薄膜２０ａはエッチングストッパーとして機能する。
次いで、上部パターン２４′と第１薄膜２０ａを被覆するように、電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により第２エッチングマスク２５ｂを形成する（図１７（Ｃ））。
次に、第２エッチングマスク２５ｂを介して第１薄膜２０ａをドライエッチングして、低凸部２２を形成するとともに、高凸部の基部２２″を形成して上部パターン２４′と一体として高凸部２４とすることにより芯材パターン２１を形成することができる（図１７（Ｄ））。このように形成する高凸部の基部２２″は、一部の低凸部２２と連続しており、図示例では、両者の境界を便宜的に鎖線で示している。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターン２１に施す場合、上記のように形成する低凸部２２と高凸部の基部２２″、および、第２薄膜のパターン２４′の寸法は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
また、上記の第２エッチングマスク２５ｂを形成するための電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法において、電子線照射、光照射に階調をもたせることにより、あるいは、現像条件等を調整することにより、第２エッチングマスク２５ｂの周縁部の厚みを薄くすることにより、第２薄膜のパターン２４′を、その側面２４′ｃに、その底部２４′ｂよりも上部２４′ａが小さくなるような傾斜を有するよう形成してもよい（図１３（Ａ）参照）。これにより、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法で挙げた図３（Ａ）に示されるような芯材パターン２１′を形成することができる（図１３（Ｂ）参照）。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターン２１に施す場合、上記のように形成する低凸部２２と高凸部の基部２２″、および、第２薄膜のパターン２４′の寸法は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
また、上記の第２エッチングマスク２５ｂを形成するための電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法において、電子線照射、光照射に階調をもたせることにより、あるいは、現像条件等を調整することにより、第２エッチングマスク２５ｂの周縁部の厚みを薄くすることにより、第２薄膜のパターン２４′を、その側面２４′ｃに、その底部２４′ｂよりも上部２４′ａが小さくなるような傾斜を有するよう形成してもよい（図１３（Ａ）参照）。これにより、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法で挙げた図３（Ａ）に示されるような芯材パターン２１′を形成することができる（図１３（Ｂ）参照）。
図１８は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターン３１を形成する他の例を説明するための工程図である。
この例では、まず、被加工体１１の一の面に、芯材パターン用の第１材料を用いて第１薄膜３０ａを形成し、この第１材料とはエッチング耐性が異なる芯材パターン用の第２材料を用いて第２薄膜３０ｂを第１薄膜３０ａ上に形成し、この第２薄膜３０ｂ上に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により第１エッチングマスク３５ａを形成する（図１７（Ａ））。
芯材パターン用の第１材料、第２材料としては、上述の図１７を参照して説明した芯材パターンの形成における第１材料、第２材料と同様とすることができる。
次に、第１エッチングマスク３５ａを介して第２薄膜３０ｂをドライエッチングして、第１薄膜３０ａ上に高凸部の上部パターン３４′を形成する（図１８（Ｂ））。この第２薄膜３０ｂをドライエッチングでは、第１薄膜３０ａはエッチングストッパーとして機能する。
この例では、まず、被加工体１１の一の面に、芯材パターン用の第１材料を用いて第１薄膜３０ａを形成し、この第１材料とはエッチング耐性が異なる芯材パターン用の第２材料を用いて第２薄膜３０ｂを第１薄膜３０ａ上に形成し、この第２薄膜３０ｂ上に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により第１エッチングマスク３５ａを形成する（図１７（Ａ））。
芯材パターン用の第１材料、第２材料としては、上述の図１７を参照して説明した芯材パターンの形成における第１材料、第２材料と同様とすることができる。
次に、第１エッチングマスク３５ａを介して第２薄膜３０ｂをドライエッチングして、第１薄膜３０ａ上に高凸部の上部パターン３４′を形成する（図１８（Ｂ））。この第２薄膜３０ｂをドライエッチングでは、第１薄膜３０ａはエッチングストッパーとして機能する。
次いで、上部パターン３４′と第１薄膜３０ａを被覆するように、電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により第２エッチングマスク３５ｂを形成する（図１８（Ｃ））。
次に、第２エッチングマスク３５ｂを介して第１薄膜３０ａをドライエッチングして、低凸部３２を形成するとともに、高凸部の基部３２″を形成して上部パターン３４′と一体として高凸部３４とすることにより芯材パターン３１を形成することができる（図１８（Ｄ））。ここでは、高凸部の基部３２″を低凸部３２から離間するように形成し、基部３２″と隣接する低凸部３２との間隙の幅Ｇは、上述の芯材パターン３１における高凸部３４と隣接する低凸部３２との間隙の幅Ｇと同様とする。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターン３１に施す場合、上記のように形成する低凸部３２と高凸部の基部３２″の寸法、基部３２″と隣接する低凸部３２との間隙の幅Ｇ、および、第２薄膜のパターン３４′の寸法は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
次に、第２エッチングマスク３５ｂを介して第１薄膜３０ａをドライエッチングして、低凸部３２を形成するとともに、高凸部の基部３２″を形成して上部パターン３４′と一体として高凸部３４とすることにより芯材パターン３１を形成することができる（図１８（Ｄ））。ここでは、高凸部の基部３２″を低凸部３２から離間するように形成し、基部３２″と隣接する低凸部３２との間隙の幅Ｇは、上述の芯材パターン３１における高凸部３４と隣接する低凸部３２との間隙の幅Ｇと同様とする。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターン３１に施す場合、上記のように形成する低凸部３２と高凸部の基部３２″の寸法、基部３２″と隣接する低凸部３２との間隙の幅Ｇ、および、第２薄膜のパターン３４′の寸法は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明では、被加工体として、第２加工体である基材１２の一方の面に、第１加工体であるハードマスク材料層１４が位置する被加工体１１を使用し、ハードマスク材料層１４をドライエッチングしてハードマスクを形成した後、このハードマスクを介して基材１２をエッチングして第１微細パターン１３ａと、第２微細パターン１３ｂを形成するが、本発明にて使用する被加工体、および、パターン形成は、上記の実施態様に限定されるものではない。例えば、被加工体として、基材１２のみからなる被加工体１１を使用し、ハードマスク材料層１４のドライエッチングによるハードマスク形成を行うことなく、直接、基材１２に第１微細パターン１３ａと当該第１微細パターン１３ａよりも寸法の大きい第２微細パターン１３ｂ（図２（Ｄ）参照）を形成してもよい。
また、図１９に示されるように、被加工体として、基材１２の一方の面に第２加工体である被加工層１４Ａと、第１加工体であるハードマスク材料層１４Ｂが積層された被加工体１１′を使用し、本発明のパターン形成方法により、被加工体１１′の第１加工体であるハードマスク材料層１４Ｂ上に芯材パターン２１を形成し（図１９（Ａ））、その後、芯材パターン２１を被覆するように側壁材料膜を形成し、この側壁材料膜および芯材パターンに対してエッチング処理を施し、残存する芯材パターンの側壁に側壁材料膜からなる側壁パターンを形成し、次いで、芯材パターン２１の高凸部２４が残存するようにして低凸部２２を除去し、側壁パターン４５（４５ａ，４５ｂ）および残存している高凸部２４をエッチングマスク（図１９（Ｂ））としてハードマスク材料層１４Ｂをドライエッチングして、第１微細パターン形成用のハードマスク１５ａと、この第１微細パターンよりも寸法の大きい第２微細形成用のハードマスク１５ｂからなるハードマスク１５を形成し（図１９（Ｃ））、その後、このハードマスク１５をエッチングマスクとして第２加工体である被加工層１４Ａをドライエッチングして、第１微細パターン１３ａと、この第１微細パターン１３ａよりも寸法の大きい第２微細パターン１３ｂを同時に形成してもよい（図１９（Ｄ））。このような被加工体１１′の基材１２、第２加工体である被加工層１４Ａとしては、例えば、ベース基板と機能層との組み合わせとすることができる。
このような被加工体１１′を用いる場合においても、上述のような芯材パターン２１′、３１を被加工体１１′に形成することにより本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法を実施することができる。
このような被加工体１１′を用いる場合においても、上述のような芯材パターン２１′、３１を被加工体１１′に形成することにより本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法を実施することができる。
リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法のパターン形成が必要な種々の製造分野に適用可能である。
１１，１１′…被加工体
２１，２１′，３１…芯材パターン
２２，３２…低凸部
２４，３４…高凸部
４１…側壁材料膜
４５，４５ａ，４５ｂ…側壁パターン
１３ａ…第１微細パターン
１３ｂ…第２微細パターン
６１，６１′…インプリントモールド
６２…基材
６３…凹凸構造
６４…第１凹部
６６…第２凹部
２１，２１′，３１…芯材パターン
２２，３２…低凸部
２４，３４…高凸部
４１…側壁材料膜
４５，４５ａ，４５ｂ…側壁パターン
１３ａ…第１微細パターン
１３ｂ…第２微細パターン
６１，６１′…インプリントモールド
６２…基材
６３…凹凸構造
６４…第１凹部
６６…第２凹部
Claims (13)
- 第１微細パターン、および、該第１微細パターンよりも寸法の大きい第２微細パターンを同一面に同時に形成するパターン形成方法において、
前記第１微細パターンのピッチの２倍の大きさのピッチを有する第１微細パターン形成用の低凸部と、前記第２微細パターン形成用の高凸部を有する芯材パターンを被加工体の一の面に形成し、
少なくとも前記芯材パターンを被覆するように側壁材料膜を形成し、
前記側壁材料膜および芯材パターンに対してエッチング処理を施し、残存する前記芯材パターンの側壁に前記側壁材料膜からなる側壁パターンを形成し、
前記芯材パターンの前記高凸部が残存するようにして前記低凸部を除去し、
前記側壁パターンおよび残存している前記高凸部をエッチングマスクとして前記被加工体をエッチングして前記第１微細パターンと前記第２微細パターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。 - 前記芯材パターンの前記高凸部は、一部の前記低凸部と連続していることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
- 前記高凸部は、前記低凸部から突出する部位の底部よりも上部が小さくなるような傾斜を側面に有することを特徴とする請求項２に記載のパターン形成方法。
- 前記芯材パターンの前記高凸部は、前記低凸部から離間していることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
- 前記芯材パターンに対して、芯材パターンを所望の寸法まで縮小するスリミング処理を施した後に、前記側壁材料膜を形成すことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のパターン形成方法。
- 前記被加工体の一の面に硬化型のレジストを供給し、前記低凸部に対応する浅い凹部と前記高凸部に対応する深い凹部を有するインプリントモールドと前記被加工体とを近接させて、前記インプリントモールドと前記被加工体との間に前記レジストを展開し、該レジストを硬化させた後に前記インプリントモールドを離間して前記芯材パターンを形成することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のパターン形成方法。
- 前記被加工体の一の面に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布して電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により前記高凸部の基部と前記低凸部となるレジストパターンを形成し、その後、前記基部と前記低凸部を被覆するように電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布して電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により前記基部上にレジストパターンを形成して前記高凸部とすることにより前記芯材パターンを形成することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のパターン形成方法。
- 前記低凸部に対応する凹部と、前記高凸部の前記低凸部と同じ高さまでの形状に対応する凹部と、を有するインプリントモールドを準備し、前記被加工体の一の面に硬化型のレジストを供給し、前記インプリントモールドと前記被加工体とを近接させて、前記インプリントモールドと前記被加工体との間に前記レジストを展開し、該レジストを硬化させた後に前記インプリントモールドを離間して前記高凸部の基部と前記低凸部とし、その後、前記基部と前記低凸部を被覆するように電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布して電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により前記基部上にレジストパターンを形成して前記高凸部とすることにより前記芯材パターンを形成することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のパターン形成方法。
- 前記被加工体の一の面に前記芯材パターン用の第１材料を用いて第１薄膜を形成し、次いで、該第１材料とはエッチング耐性が異なる前記芯材パターン用の第２材料を用いて第２薄膜を前記第１薄膜上に形成し、該第２薄膜上に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により第１エッチングマスクを形成し、該第１エッチングマスクを介して前記第２薄膜をエッチングして前記第１薄膜上に前記第２薄膜のパターンを形成して前記高凸部の上部パターンとし、該上部パターンと前記第１薄膜上に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により第２エッチングマスクを形成し、該第２エッチングマスクを介して前記第１薄膜をエッチングして前記低凸部を形成するとともに、前記高凸部の基部を形成して前記上部パターンと一体として前記高凸部とすることにより前記芯材パターンを形成することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のパターン形成方法。
- 基材と、該基材の一の面に位置する凹凸構造と、を備え、該凹凸構造は、電子線リソグラフィー法で解像が困難または不可能な寸法を有する第１微細パターンと、電子線リソグラフィー法で解像可能な寸法を有する第２微細パターンとを備えるインプリントモールドの製造方法において、
モールド用の基材の一の面に請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のパターン形成方法を用いて、前記第１微細パターンを構成する凹部と前記第２微細パターンを構成する凹部を形成することを特徴とするインプリントモールドの製造方法。 - 第１微細パターン、および、該第１微細パターンよりも寸法の大きい第２微細パターンを同一面に同時に形成するパターン形成方法に使用するインプリントモールドにおいて、
基材と、該基材の一の面に設定された凹凸構造領域と、該凹凸構造領域に位置する凹凸構造と、を備え、該凹凸構造は、前記第１微細パターンのピッチの２倍の大きさのピッチを有する第１凹部と、前記第２微細パターンに対応する開口部を有し前記第１凹部よりも深い第２凹部と、を有することを特徴とするインプリントモールド。 - 前記凹凸構造の前記第２凹部は、一部の前記第１凹部と連続していることを特徴とする請求項１１に記載のインプリントモールド。
- 前記芯材パターンの前記第２凹部と前記第１凹部との間に隔壁部が位置していることを特徴とする請求項１１に記載のインプリントモールド。
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