JP2016131257A - ナノインプリント用マスターテンプレート及びレプリカテンプレートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ナノ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際に、マスターテンプレート側の余分な光硬化性材料により次のナノインプリントに影響が生じるのを防止し、マスターテンプレートの汚れを洗浄する回数を低減するマスターテンプレート、及びレプリカテンプレートの製造方法を提供する。
【解決手段】 凸状の段差構造を有する光透過性基板にナノインプリント法により凹凸のパターンを転写してレプリカテンプレートを作製する際に用いるマスターテンプレート１０であって、平行平面の石英ガラス基板１１の一方の主面上に、フィールドエリア１２を有しており、フィールドエリア１２に凹凸のパターンが設けられており、フィールドエリア１２の外側に、ナノインプリント時に生じる余分な光硬化性材料を吸収して溜めるための凹部１３が設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図１

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リソグラフィに用いるマスターテンプレートに関し、さらに詳しくは、ナノインプリント用テンプレートを光ナノインプリント法により複製する際に用いるマスターテンプレート、及び該マスターテンプレートを用いたレプリカ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。このような中、半導体デバイスのパターンを作製する要となる半導体リソグラフィ技術は、デバイスの微細化に対して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法（以後、ナノインプリント法と記す）が注目を集めている。ナノインプリント法は、あらかじ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。

このようなナノインプリント法には、熱可塑性樹脂を用いて熱により凹凸パターンを転写する熱ナノインプリント法や、光硬化性材料を用いて紫外線により凹凸パターンを転写する光ナノインプリント法などが知られている。転写材料としては、熱ナノインプリント法では熱可塑性樹脂、光ナノインプリント法では光硬化性樹脂などの光硬化性材料（以後、レジストとも言う）が用いられる。光ナノインプリント法は、室温で低い印加圧力でパターン転写でき、熱ナノインプリント法のような加熱・冷却サイクルが不要でテンプレートや樹脂の熱による寸法変化が生じないために、解像性、アライメント精度、生産性などの点で優れていると言われている。以後、本発明では、光ナノインプリント法を単にナノインプリント法と言う。

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樹脂などの転写材料に転写しなければならないので、一般的には光硬化に用いる紫外線を透過する石英ガラス基板がテンプレートに用いられている。ナノインプリント法では、テンプレートを直接被転写基板に押し当てて使用するコンタクトプロセスであることから、テンプレートの劣化が早い。そこで複製テンプレート（以後、レプリカテンプレートと称する）を作製して使用するのが望ましいとされている。レプリカテンプレートの作製にもナノインプリント法を活用することができる（例えば、特許文献１参照）。

ナノインプリント法における転写材料となる光硬化性材料の塗布方法には、スピン塗布方式やインクジェット塗布方式などが用いられる。スピン塗布方式は光硬化性材料の塗布面全面が均一膜厚となる塗布方法である。しかし、ナノインプリント法では、塗布する光硬化性材料の必要量を転写すべきパターン密度に応じて変化させる必要が生じるため、インクジェット塗布方式を用いてパターン領域ごとに必要な量の転写材料を塗布する方法が用いられる場合が多い。

しかしながら、現状のインクジェット技術では滴下される液滴の大きさが大きく、所定の液量を所定の位置に精度よく光硬化性材料を滴下できない。その結果として、光硬化性材料が場所によって不足したり、過剰になったりする。テンプレートの転写すべき凹凸パターンが設けられているフィールドエリア内で光硬化性材料が不足すると、光硬化性材料が未充填になった部分が形成され、その部分が欠陥化するため、通常は光硬化性材料を過剰に供給するようにインクジェットで光硬化性材料の塗布を行う。

図４は、従来のマスターテンプレート５０を用いて、ナノインプリント法により光透過性基板５４に凹凸のパターンを転写してレプリカテンプレートを作製する工程の一例を示す断面模式図である。

図４（ａ）において、光透過性基板５４は、パターンを形成するパターン領域５５が周囲よりも高い凸状の段差構造（メサ構造とも言う）５６を有しており、パターン領域５５に相対する光透過性基板５４の他方の面はパターン領域５５と重なり、かつ、パターン領域５５よりも広い面積のくぼみ５７を有しており、パターン領域５５に光硬化性材料（レジスト）５８が塗布形成されている状態を示す。マスターテンプレート５０は、平行平面の石英ガラス基板５１上のフィールドエリア５２に凹凸のパターンが形成されている。

次に、図４（ｂ）に示すように、マスターテンプレート５０を光透過性基板５４の光硬化性材料５８に押し付け、紫外線（図示してない）を照射して光硬化性材料５８を硬化させた後、マスターテンプレート５０と光透過性基板５４を引き離すことにより、図４（ｃ）に示すように、光透過性基板５４の凸状の段差構造５６上に硬化した光硬化性材料パターン５８ａを形成する。紫外線を照射する領域はフィールドエリア５２内である。

次に、硬化した光硬化性材料パターン５８ａをマスクとして、光透過性基板５４をドライエッチングした後、硬化した光硬化性材料パターン５８ａを除去して、図４（ｄ）に示すように、光透過性基板５４に転写された凹凸パターン６１を形成したレプリカテンプレート６０を得る。

上記の従来のマスターテンプレート５０を用いたレプリカテンプレートの作製工程において、光透過性基板５４は段差構造（メサ構造）を有し、光硬化性材料５８はメサ構造上のパターン領域５５にしか塗布形成されていないが、マスターテンプレート５０を光硬化性材料５８に押し付けたとき、過剰に供給された光硬化性材料５８はフィールドエリア５２の外に押し出される。フィールドエリア５２の外に押し出された光硬化性材料は、パターン形成には影響を与えないが、マスターテンプレート５０上に余分な光硬化性材料５９が突起状の残渣として残ることになる。複製される光透過性基板５４側に残渣が残る場合は、後工程の洗浄で光透過性基板５４側の残渣は除去されるので問題は生じないが、マスターテンプレート側に残渣が形成された場合には、残渣が次のインプリントの時にマスターテンプレートと光透過性基板との間に挟み込まれ、光硬化性材料の膜厚に分布ができたり、マスターテンプレートに歪を生じさせ、転写パターンの位置精度を低下させたりする。それを防ぐためには、マスターテンプレートを毎回洗浄する必要があり、ナノインプリントのスループットを低下させてしまうという問題があった。

従来、テンプレートに、転写パターンとは別に余剰なナノインプリント材料（レジスト）を吸収するためのダミー溝を形成し、被加工基板の近隣チップへの余剰レジストの漏出を防ぐテンプレートが提案されている（特許文献２参照）。

特開２００７−１３０８７１号公報 特開２００８−９１７８２号公報

しかしながら、特許文献２に記載のテンプレートを用いても、ダミー溝の形成領域はダイシング領域などに限定されており、この限定された領域だけで余剰なレジストを全て吸収するという効果はあまり期待できなかった。ダミー溝を大きくとろうとするとウェハへのショット間の寸法が大きくなり、生産効率の低下を招くという問題があった。また、ダミー溝が被加工基板に転写形成されないように、ダミー溝を覆うように遮光膜等を形成する必要があり、テンプレート製造工程が複雑になるという問題があった。

また特許文献２に記載のテンプレートは、被加工基板の近隣チップへの余剰インプリント材料の漏出を防ぐことが目的であり、テンプレート側に光硬化性材料の残渣が形成された場合に、残渣が次のインプリントに影響し、光硬化性材料の膜厚に分布を生じてパターン寸法が変わったり、テンプレートに歪が生じて位置精度が低下したり、テンプレートを毎回洗浄することにより、ナノインプリントのスループットを低下させてしまうという問題については考慮されていないという問題があった。

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、ナノインプリント法によりマスターテンプレートの凹凸のパターンを光透過性基板に転写してレプリカテンプレートを作製する際に、マスターテンプレート側の余分な光硬化性材料を吸収することにより、次のインプリントに影響を与えて転写パターンの寸法を変えたり位置精度を低下させたりすることがなく、マスターテンプレートの洗浄回数を低減してナノインプリントのスループットを向上させることが可能なナノインプリント用のマスターテンプレート、及び該マスターテンプレートを用いたレプリカ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マスターテンプレートは、凸状の段差構造を有する光透過性基板にナノインプリント法により凹凸のパターンを転写してレプリカテンプレートを作製する際に用いるマスターテンプレートであって、前記マスターテンプレートは、平行平面の石英ガラス基板の一方の主面上に、前記光透過性基板の凸状の段差構造の上面と光硬化性材料を介して接触するフィールドエリアを有しており、前記フィールドエリアに前記凹凸のパターンが設けられており、前記フィールドエリアの外側に、前記ナノインプリント時に生じる余分な光硬化性材料を吸収し溜めるための凹部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２に記載の発明に係るマスターテンプレートは、請求項１に記載のマスターテンプレートにおいて、前記余分な光硬化性材料を吸収するための前記凹部の深さが、前記凹凸のパターンの凹部の深さと同じであ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マスターテンプレートは、請求項１または請求項２に記載のマスターテンプレートにおいて、前記フィールドエリアの外側に、前記余分な光硬化性材料を前記凹部に誘導するための複数の微細な放射状の溝が形成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マスターテンプレートは、請求項３に記載のマスターテンプレートにおいて、前記放射状の溝の深さが、前記凹凸のパターンの凹部の深さと同じ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マスターテンプレートは、請求項１から請求項４までのうちのいずれか１項に記載のマスターテンプレートにおいて、前記マスターテンプレートは、大きさ６インチ角、厚さ０．２５インチの平行平面の石英ガラス基板上に前記凹凸のパターンと、前記光硬化性材料を吸収し溜めるための凹部が少なくとも形成され、段差構造及びくぼみを有していないマスターテンプレートであ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レプリカテンプレートの製造方法は、光透過性基板にナノインプリント法によりマスターテンプレートの凹凸のパターンを転写してレプリカテンプレートを作製するレプリカテンプレートの製造方法であって、前記マスターテンプレートが、請求項１から請求項５までのうちのいずれか１項に記載のマスターテンプレートであり、前記光透過性基板が、前記マスターテンプレートの凹凸のパターンが転写されるパターン領域を、凸状の段差構造の上面に有し、前記パターン領域に相対する前記光透過性基板の他方の面が前記パターン領域と重なり、かつ、前記パターン領域よりも広い面積のくぼみを有しており、前記パターン領域に光硬化性材料を塗布してナノインプリントすることを特徴とするものである。

本発明のマスターテンプレートによれば、マスターテンプレートのフィールドエリアの外側に凹部を形成し、ナノインプリント時にフィールドエリアの外側に浸み出してくる余分な光硬化性材料を凹部で吸収し溜めることにより、マスターテンプレートの表面に光硬化性材料の残渣が突き出るのを防止し、連続インプリント時に次の基板でのインプリントで、光硬化性材料の膜厚が不均一になったり、マスターテンプレートに歪を生じて位置精度を低下させたりすることがなくなる。フィールドエリアの外側に余分な光硬化性材料を吸収し溜める凹部を形成するので、ショット間の寸法を大きくする必要がなく、凹部に遮光膜を設けることも不要となり、マスターテンプレートの製造が容易になる。また、余分な光硬化性材料の残渣による影響を排除するためのマスターテンプレートの洗浄回数を削減することができ、ナノインプリントのスループットを向上させることができる。

フィールドエリアの外側に光硬化性材料を吸収する凹部を設けた本発明のマスターテンプレートの実施形態の一例を示す平面模式図および断面模式図である。 光硬化性材料を凹部に誘導するための複数の微細な放射状の溝を形成した本発明のマスターテンプレートの別な実施形態を示す平面模式図である。 本発明のマスターテンプレートを用いてレプリカテンプレートを作製する場合の一例を示す工程断面模式図である。 従来のマスターテンプレートを用いてレプリカテンプレートを作製する場合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マスターテンプレートについて詳細に説明する。

（マスターテンプレートの実施形態）
図１は、本発明のマスターテンプレートの実施形態の一例を示す平面模式図（図１（ａ））、および図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面模式図（図１（ｂ））である。図１（ａ）は、凹凸パターンを形成した側から見た平面図である。
図１において、マスターテンプレート１０は石英ガラス基板１１の一主面に転写すべき凹凸パターンを設けたフィールドエリア１２が形成されており、フィールドエリア１２の外側に、ナノインプリントに際して、石英ガラス基板１１上の余分な光硬化性材料を吸収して溜めるための凹部１３（以後、単に凹部１３とも記す）が設けられている。凹部１３に吸収された光硬化性材料の揮発成分は、時間の経過とともに蒸発し、インプリントに影響を与えることはない。

本発明において、マスターテンプレートのフィールドエリアとは、マスターテンプレートから光透過性基板へナノインプリント法により１対１でパターンを転写してレプリカテンプレートを作製する際に、マスターテンプレート上に形成されている凹凸パターンを含む領域である。１フィールドエリアはナノインプリントして転写される１ショットサイズに相当し、光硬化性材料を光硬化させるための紫外線を照射する領域である。フィールドエリアは、マスターテンプレートの中央部に形成され、フィールドエリア内には、ウェハ等の被転写基板へのナノインプリント時に必要となる位置合わせマークやダイシング領域も含まれ、フィールドエリアの大きさは、通常、一辺の長さが数ｍｍ〜数１０ｍｍの矩形形状で形成される。

フィールドエリアの外側に設けられる余分な光硬化性材料を吸収して溜めるための凹部１３の大きさや深さは、吸収すべき光硬化性材料の量に応じて作製することができる。凹部１３の位置は、フィールドエリアの外側であれば、フィールドエリアの端部に接していてもよく、また、凹部１３が石英ガラス基板１１の外周部の周辺まで及んでいる状態であってもよい。余分な光硬化性材料を吸収して溜めるための凹部１３の深さは、深い方がレジストを吸収する能力が高いが、簡便に作製するにはフィールドエリア内の凹凸パターンの凹部の深さと同じ深さにすると、マスターテンプレートの作製にかかる負荷は少なくてすむので好ましい。

（マスターテンプレートの他の実施形態）
図２は、本発明のマスターテンプレートの別な実施形態を示す平面模式図で、凹凸パターンを形成した側から見た図である。図２に示すマスターテンプレート２０は、フィールドエリア２２の外側に、余分な光硬化性材料を吸収して溜めるための凹部２３（単に凹部２３とも記す）に誘導するための複数の微細な放射状の溝２４が、凹部２３に接続して形成されている。フィールドエリア２２のエッジからはみ出した光硬化性材料は、複数の微細な放射状の溝２４により毛細管力によってマスターテンプレート２０の外周部に設けられた凹部２３に向かって濡れ広がり、凹部２３に吸収され溜められる。放射状の溝２４及び凹部２３に吸収された光硬化性材料の揮発成分は、時間の経過とともに蒸発し、インプリントに影響を与えることはない。本実施形態によれば、フィールドエリアの周辺に光硬化性材料が溜まらない効果がより顕著になる。

光硬化性材料を誘導する複数の微細な放射状の溝２４の数、大きさ、深さは、凹部２３の大きさ、深さにも依存し、特に限定されることはないが、放射状の溝２４の幅は広いほうが誘導する余分な光硬化性材料の量が増えて好ましい。しかし、溝幅が広すぎると毛細管力を発生させず、光硬化性材料の凹部２３への誘導が不十分になる。したがって、本発明において光硬化性材料を誘導する放射状の溝２４の幅は、毛細管力が有効に作用する５００ｎｍ以下とするのが好ましい。放射状の溝２４の本数（密度）は多いほど、余分な光硬化性材料を運ぶ能力が高くなる。また、余分な光硬化性材料を流動性よく凹部２３に導くには、放射状の溝２４の深さは凹部２３の深さよりも浅いほうが好ましいが、フィールドエリア２２の凹凸のパターンの凹部および光硬化性材料を吸収して溜めるための凹部２３の深さと同じにすれば、マスターテンプレートの製造工程が簡単になり、より好ましい。

本発明において、ナノインプリント法により転写パターンを形成する光透過性基板を構成する材料としては、光学研磨された合成石英ガラス、ソーダガラス、蛍石、フッ化カルシウムなどが挙げられるが、合成石英ガラスは、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。

本発明において、マスターテンプレート１０、及び２０の石英ガラス基板１１、及び２１の一主面を掘り込んで形成したフィールドエリア１２、及び２２の凹凸パターンの凹部の深さは、被加工基板である光透過性基板に転写形成する光硬化性材料のパターンの所望するパターン厚さに依存するが、例えば、凹凸パターンの凹部の深さが４０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲で用いられる。

（レプリカテンプレートの製造方法）
図３は、本発明のマスターテンプレート３０を用いて、ナノインプリント法により光透過性基板３４に凹凸のパターンを転写してレプリカテンプレート４０を作製する工程を示す断面模式図である。

図３（ａ）において、光透過性基板３４は、パターンを形成するパターン領域３５が周囲よりも高い凸状の段差構造（メサ構造）３６を有し、パターン領域３５に相対する光透過性基板３４の他方の面はパターン領域３５と重なり、かつ、パターン領域３５よりも広い面積のくぼみ３７を有しており、パターン領域３５に光硬化性材料（レジスト）３８が塗布形成されている状態を示す。マスターテンプレート３０は、平行平面の石英ガラス基板３１上のフィールドエリア３２に凹凸のパターンが形成されており、フィールドエリア３２の外側に余分な光硬化性材料を吸収し溜めるための凹部３３（単に、凹部３３とも記す）が設けられている。

本発明のレプリカテンプレートの製造方法において、光透過性基板３４が、上記のようにパターン領域３５が周囲よりも高い凸状の段差構造（メサ構造）３６を有しているのは、凸状の段差構造とすることにより、インプリント時にパターン領域以外の光透過性基板３４の部位がマスターテンプレート３０と接触して欠陥や破損が生じるのを防止し、また接触部分を少なくすることにより両者の離型をし易くするためである。

さらに、凸状の段差構造３６とすることにより、光透過性基板３４のパターンを形成する一方の主面上に光硬化性材料を塗布形成するに際し、マスターテンプレート３０のフィールドエリアに基づいて、インクジェット方式により凸状の段差構造３６上にのみ光硬化性材料を塗布し、均一な塗布層とすることを容易にしている。

従来のレプリカテンプレートの製造方法のように、マスターテンプレートと被転写基板が厚い基板同士では、インプリント後に離型することが困難であるのに対し、本発明のレプリカテンプレートの製造方法における光透過性基板３４は、パターン領域３５と重なり、かつ、パターン領域３５よりも広い面積のくぼみ３７を有することにより、インプリント後にマスターテンプレート３０と離型する際に、光透過性基板３４がある程度変形し、光透過性基板３４の端部から引き離していくことが容易となる。また、上記光透過性基板３４は、インプリント時においても、凹凸パターン周辺の空気を押し出す効果があり、マスターテンプレート３０との転写時の密着性を良くして、欠陥発生が抑えられた光硬化性材料のパターンを転写することができる。

上記のように、離型を容易に開始させるためには、マスターテンプレートまたは被転写基板の少なくとも一方にくぼみを設ければよい。しかし、マスターテンプレートは電子線リソグラフィでパターンを形成するので、フォトマスク製造装置やマスクプロセスに適合し易い基板構造のままにしておくのが好ましく、また、製造工程が増えることによる欠陥の発生を防止する点からも、マスターテンプレートにくぼみを設けるのは避けた方がよい。したがって、本発明において、マスターテンプレートとしては、例えば、大きさ６インチ角、厚さ０．２５インチの平行平面石英ガラス基板上に凹凸パターンと、光硬化性材料を吸収し溜めるための凹部または該凹部と放射線状の溝とが少なくとも形成され、凸状の段差構造及びくぼみを有していないマスターテンプレートが好ましい。

次に、図３（ｂ）に示すように、マスターテンプレート３０を光透過性基板３４の光硬化性材料３８に押し付ける。光透過性基板３４は凸状の段差構造（メサ構造）３６を有し、光硬化性材料３８は凸状の段差構造３６上のパターン領域３５にしか塗布形成されていないが、マスターテンプレート３０を光硬化性材料３８に押し付けたとき、過剰に供給された光硬化性材料３８はフィールドエリア３２の外に押し出され、マスターテンプレート３０側へも転移する。フィールドエリア３２の外に押し出された光硬化性材料は、マスターテンプレート３０のフィールドエリア３２の外側に設けられた凹部３３に吸収され、溜められる。

次に、マスターテンプレート３０側からフィールドエリア３２内に紫外線（図示してない）を照射して光硬化性材料３８を硬化させた後、マスターテンプレート３０と光透過性基板３４を引き離すことにより、図３（ｃ）に示すように、光透過性基板３４の凸状の段差構造３６上に硬化した光硬化性材料パターン３８ａを形成する。紫外線照射する領域は、マスターテンプレート３０のフィールドエリア３２内であり、光透過性基板３４の凸状の段差構造３６の領域である。

図３（ｃ）に示すように、マスターテンプレート３０の凹部３３には、余分な光硬化性材料３９が吸収され溜められている。余分な光硬化性材料３９が溜められている凹部３３はパターン転写に影響しないフィールドエリア３２の外側であり、マスターテンプレート３０の表面から突き出ることはなく、光硬化性材料３９は残渣として次のナノインプリントに影響を及ぼすことはない。したがって、光硬化性材料の残渣が、次のインプリントの時にマスターテンプレートと光透過性基板との間に挟み込まれ、光硬化性材料の膜厚に分布ができたり、マスターテンプレートに歪が生じて位置精度が低下したりすることが防止され、マスターテンプレートを毎回洗浄する必要性もなく、ナノインプリントのスループットを向上させることができる。

ナノインプリント法では、マスターテンプレート３０の凹凸パターンの凸部に相当する部分の光硬化性材料が光透過性基板３４の凸状の段差構造３６上に薄い残膜として残るので、酸素ガスを用いたイオンエッチング処理などで薄い残膜を除去し、硬化した光硬化性材料のパターンを形成する（図示していない）。

次いで、光硬化性材料のパターンをマスクとし、ＣＦ4ガスなどを用いて光透過性基板３４をドライエッチングし、光硬化性材料のパターンを除去して、図３（ｄ）に示すように、光透過性基板３４のパターン領域に転写された凹凸パターン４１を形成したレプリカテンプレート４０を得る。

図３に示すように、本発明のマスターテンプレートを用いたレプリカテンプレートの製造方法においては、得られたレプリカテンプレート４０のパターンは、マスターテンプレート３０のパターンと鏡像関係にある反転したパターンとなる。したがって、実際に必要とされるレプリカテンプレートのパターンに対応して、あらかじめマスターテンプレートのパターンデータを変換し、鏡像関係にある反転パターンを有するマスターテンプレートを用いればよい。

（実施例１）
マスターテンプレートとして、大きさ６インチ角、厚さ０．２５インチの合成石英ガラス基板の一主面上にスパッタリング法により石英エッチングマスク膜としてクロム膜を１０ｎｍの厚さに成膜した。次に、クロム膜上に電子線レジストを塗布し、電子線描画し、現像して、パターン領域に凹凸パターンと、このパターン領域を含むフィールドエリアの外側に余分な光硬化性材料を吸収し溜めるための凹部パターンとの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、クロム膜を塩素と酸素の混合ガス、次いで石英ガラスをＣＦ₄ガスで順にドライエッチングした後、レジストパターンとクロム膜を剥離して、図１に示すように、石英ガラス基板に主パターンとなる凹凸パターンと余分な光硬化性材料吸収用の複数の凹部からなるラインパターンを形成したマスターテンプレートを作製した。

作製したマスターテンプレートのパターンの凹部の深さは、主パターン及び光硬化性材料吸収用パターンともに５０ｎｍとした。主パターンは、凹部の幅４０ｎｍ、ピッチ８０ｎｍの複数のラインアンドスペースパターンと、凹部の幅３０ｎｍ、ピッチ６０ｎｍの複数のラインアンドスペースパターンとの２つのパターンとし、１フィールドエリアの大きさは２５ｍｍ×３０ｍｍで、マスターテンプレートの中央部に形成した。余分な硬化性材料吸収用の凹部は、フィールドエリアの外側にフィールドエリアの端（フィールドエッジ）から１μｍ離れた位置に、凹部の幅５ｍｍ、長さ２５ｍｍのラインパターンで、４辺のフィールドエッジごとにフィールドエッジに平行に４箇所に設けた。上記のマスターテンプレートのパターンは、必要とされるレプリカテンプレートのパターンと鏡像関係にある反転したパターンをあらかじめ設定したものである。

次に、レプリカテンプレート用の光透過性基板として、大きさが６インチ角、厚さ０．２５インチの合成石英ガラス基板の一方の主面の中央部に、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、他方の主面に、上記の一方の主面のパターン領域と重なり、かつ、一方の主面のパターン領域よりも広い面積を有する直径６０ｍｍの円形状のくぼみを有する基板を準備した。くぼみを形成している箇所の石英ガラス基板の厚さは１ｍｍとした。

次に、上記の光透過性基板の凸状の段差構造上に、ナノインプリント用の光硬化性材料をインクジェット方式でパターンごとに塗布量を変えて１フィールドエリア分を塗布した。続いて、上記のマスターテンプレートを用いて、光透過性基板上の光硬化性材料に押し付けると共に、マスターテンプレートを介して光硬化性材料を感光させる紫外光をマスターテンプレートのフィールドエリア内に照射して、光硬化性材料を光硬化させた。ナノインプリント時にフィールドエリアから浸み出した余分な光硬化性材料は、フィールドエリアの外側に設けられた凹部に吸収され溜められた。

次に、光透過性基板の相対する２箇所の端面から下方に離型力を加えて、光透過性基板をマスターテンプレートから離型した。光透過性基板上には光硬化性材料の凹凸パターンが転写され、凸状の段差構造上に硬化した光硬化性材料の高さ５０ｎｍ、残膜厚１５ｎｍの均一な膜厚のパターンが形成された。マスターテンプレートでは、余分な光硬化性材料はフィールドエリアの外側に設けられた凹部に吸収されているため、マスターテンプレートの表面には光硬化性材料の残渣は無く、マスターテンプレートの洗浄の必要性はなかった。

次に、光透過性基板上に薄い残膜として残った光硬化性材料を、酸素ガスを用いたイオンエッチング処理を行って除去し、光透過性基板上に硬化した高さ３５ｎｍの光硬化性材料のパターンを形成した。

次いで、光硬化性材料パターンをマスクとし、ＣＦ4ガスを用いて光透過性基板の石英ガラスをドライエッチングして、凸状の段差構造上のパターン領域に、石英ガラスによる凹凸の転写パターンを形成したレプリカテンプレートを得た。レプリカテンプレートのパターンは、マスターテンプレートのパターンと鏡像関係にある反転パターンであり、凸状の段差構造上に、凹部の深さ５０ｎｍ、凹部の幅４０ｎｍ、ピッチ８０ｎｍの複数のラインアンドスペースパターンと、凹部の幅３０ｎｍ、ピッチ６０ｎｍの複数のラインアンドスペースパターンとの２つのパターンを有するものである。

上記のレプリカテンプレートの製造方法を繰り返すことにより、マスターテンプレートを洗浄せずに、１枚のマスターテンプレートから複数枚のレプリカテンプレートを作製することができた。マスターテンプレート及びレプリカテンプレートのいずれにも損傷は生ぜず、上記のレプリカテンプレートを用いてウェハ基板にナノインプリントするに際し、欠陥発生が少なく、高品質の転写パターンが得られた。

（実施例２）
実施例１と同様にして、図２に示すように、大きさ６インチ角、厚さ０．２５インチの合成石英ガラス基板上に凹凸パターンを有するフィールドエリアと、このフィールドエリアの外側に、余分な光硬化性材料を吸収し溜めておくための凹部と、余分な光硬化性材料を上記の凹部に誘導するための複数の微細な放射状の溝を形成したマスターテンプレートを作製した。

作製したマスターテンプレートの凹凸パターンの凹部の深さ、光硬化性材料吸収用凹部の深さ及び微細な放射状の溝の深さは、ともに５０ｎｍとした。凹凸パターンは、実施例１と同じパターンを形成した。光硬化性材料吸収用の凹部は、フィールドエリアの外側にフィールドエッジから１０ｍｍ離れた位置に、凹部の幅５ｍｍ、長さ２５ｍｍのラインパターンで、４辺のフィールドエッジごとにフィールドエッジに平行に４箇所に設けた。余分な光硬化性材料を上記の凹部に誘導するための放射状の溝は、フィールドエリアの外側にフィールドエッジから１μｍ離れた位置から凹部までを直線状に凹部の端に直角に接続させた。溝のピッチは１５０ｎｍで溝幅は１００ｎｍとした。

次に、実施例１と同様の寸法形状の光透過性基板を作製し、この光透過性基板の凸状の段差構造を含む一方の主面にクロムをスパッタリング成膜し厚さ３０ｎｍのクロム膜を形成した。次に、上記の光透過性基板の凸状の段差構造上のクロム膜に、光硬化性樹材料をインクジェット方式で１フィールドエリア分を塗布形成し、上記のマスターテンプレートを用いナノインプリント法により、光硬化性材料とマスターテンプレートとを密着させて加圧し、紫外線を照射して光硬化性材料を硬化させ、次いでマスターテンプレートを光硬化性材料から離型し、硬化した光硬化性材料の薄い残膜をエッチングして除去し、光硬化性材料のパターンを形成した。

マスターテンプレートでは、余分な光硬化性材料はフィールドエリアの外側に設けられた放射状の溝により凹部まで誘導されて、凹部に吸収されて溜められるため、マスターテンプレートの表面には余分な光硬化性材料の残渣は無く、マスターテンプレートの洗浄の必要性はなかった。

次に、光硬化性材料のパターンをマスクにしてクロム膜を塩素と酸素の混合ガスでドライエッチングしてパターン化し、光硬化性材料のパターンを剥離した後、パターン化したクロム膜をマスクとして光透過性基板の石英ガラスをＣＦ4ガスでドライエッチングした後、クロム膜パターンをエッチング除去して、石英ガラス基板に凹凸の転写パターンを形成したレプリカテンプレートを作製した。

マスターテンプレートを洗浄せずに、上記の製造方法を繰り返し、１枚のマスターテンプレートから複数枚のレプリカテンプレートを作製することができた。マスターテンプレート及びレプリカテンプレートのいずれにも損傷は生ぜず、上記のレプリカテンプレートを用いてウェハ基板にナノインプリントし、欠陥発生が少なく、高品質の転写パターンを得ることができた。

１０、２０、３０ マスターテンプレート
１１、２１、３１ 石英ガラス基板
１２、２２、３２ フィールドエリア
１３、２３、３３ 余分な光硬化性材料を吸収して溜めるための凹部
２４ 放射状の溝
３４ 光透過性基板
３５ パターン領域
３６ 凸状の段差構造（メサ構造）
３７ くぼみ
３８ 光硬化性材料
３８ａ 硬化した光硬化性材料パターン
３９ 余分な光硬化性材料
４０ レプリカテンプレート
４１ 転写された凹凸パターン
５１ 石英ガラス基板
５２ フィールドエリア
５４ 光透過性基板
５５ パターン領域
５６ 凸状の段差構造（メサ構造）
５７ くぼみ
５８ 光硬化性材料
５８ａ 硬化した光硬化性材料パターン
５９ 余分な光硬化性材料
６０ レプリカテンプレート
６１ 転写された凹凸パターン

Claims (6)

1. 凸状の段差構造を有する光透過性基板にナノインプリント法により凹凸のパターンを転写してレプリカテンプレートを作製する際に用いるマスターテンプレートであって、
   前記マスターテンプレートは、
   平行平面の石英ガラス基板の一方の主面上に、
   前記光透過性基板の凸状の段差構造の上面と光硬化性材料を介して接触するフィールドエリアを有しており、
   前記フィールドエリアに前記凹凸のパターンが設けられており、
   前記フィールドエリアの外側に、前記ナノインプリント時に生じる余分な光硬化性材料を吸収し溜めるための凹部が設けられていることを特徴とするマスターテンプレート。
2. 前記余分な光硬化性材料を吸収するための前記凹部の深さが、前記凹凸のパターンの凹部の深さと同じであることを特徴とする請求項１に記載のマスターテンプレート。
3. 前記フィールドエリアの外側に、前記余分な光硬化性材料を前記凹部に誘導するための複数の微細な放射状の溝が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマスターテンプレート。
4. 前記放射状の溝の深さが、前記凹凸のパターンの凹部の深さと同じであることを特徴とする請求項３に記載のマスターテンプレート。
5. 前記マスターテンプレートは、大きさ６インチ角、厚さ０．２５インチの平行平面の石英ガラス基板上に前記凹凸のパターンと、前記光硬化性材料を吸収し溜めるための凹部が少なくとも形成され、段差構造及びくぼみを有していないマスターテンプレートであることを特徴とする請求項１から請求項４までのうちのいずれか１項に記載のマスターテンプレート。
6. 光透過性基板にナノインプリント法によりマスターテンプレートの凹凸のパターンを転写してレプリカテンプレートを作製するレプリカテンプレートの製造方法であって、
   前記マスターテンプレートが、請求項１から請求項５までのうちのいずれか１項に記載のマスターテンプレートであり、
   前記光透過性基板が、前記マスターテンプレートの凹凸のパターンが転写されるパターン領域を、凸状の段差構造の上面に有し、前記パターン領域に相対する前記光透過性基板の他方の面が前記パターン領域と重なり、かつ、前記パターン領域よりも広い面積のくぼみを有しており、
   前記パターン領域に光硬化性材料を塗布してナノインプリントすることを特徴とするレプリカテンプレートの製造方法。

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