JP2017059853A - ナノインプリント用テンプレートのパターン配置方法、テンプレート及びパターン形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ナノインプリントリソグラフィにおいて、被加工基板上に供給された光硬化性材料にテンプレートを接触させて光硬化性材料を展開する際に、光硬化性材料の展開不良により、未充填の欠陥が発生するのを低減する。
【解決手段】 本パターンを有する本パターン領域の周囲に、境界部を介して、ダミーパターンを有するダミーパターン領域を配置し、前記境界部の幅を１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とし、前記本パターンの凹部の深さと、前記ダミーパターンの凹部の深さを同じとし、
前記本パターン及び前記ダミーパターンが、ラインアンドスペースパターンを含み、前記本パターンのラインの長手方向と前記ダミーパターンのラインの長手方向を同じとすることにより、上記の課題を解決する。
【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ナノインプリント用テンプレートのパターン配置方法、テンプレート及び該テンプレートを用いたパターン形成方法に関する。

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、光源の短波長化や位相シフト露光法などの高解像手法が用いられるようになり、さらに電子線によるウェハへの直接描画技術や波長１３．５ｎｍ程度の極端紫外（ＥＵＶ）光による露光技術の開発が進められている。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、低コスト、高スループットでパターンを形成できる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）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リソグラフィは、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。

ナノインプリントリソグラフィは、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（モールド、スタンパとも言われる）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リソグラフィには、熱可塑性材料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リソグラフィや、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リソグラフィ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リソグラフィでは熱可塑性樹脂、光ナノインプリントリソグラフィでは光硬化性樹脂が用いられる。光ナノインプリントリソグラフィは、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リソグラフィのような加熱・冷却サイクルが不要でテンプレートや光硬化性材料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リソグラフィを単に、ナノインプリントリソグラフィと言う。

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光硬化性材料を微小な液滴として塗布する方法が用いられる場合が多い。

ナノインプリント法においては、インプリント後の光硬化性材料の残膜厚を考慮して、光硬化性材料の滴下量や滴下位置などが決定され、光硬化性材料が被加工基板上に供給される。しかし、テンプレートを接触させたときに被加工基板上の光硬化性材料の展開が不十分であると、テンプレートのパターンの凹部内に残留した空気などにより気泡が生じ、光硬化性材料が充填されない空隙部が生じるおそれがある。この光硬化性材料が未充填の空隙部が転写すべきパターンに生じてしまうとオープン欠陥につながり、被加工基板が不良となってしまうという問題があった。

図９は、従来のナノインプリント用テンプレート９１を用いて、被加工基板９５上の光硬化性材料９６にナノインプリントした時の光硬化性材料９６の挙動を説明するための断面図である。ナノインプリントすることにより、光硬化性材料９６はテンプレート９１と被加工基板９５との間のスペースを移動し（図９（ａ））、テンプレート９１の凹部にも展開し始める（図９（ｂ））。光硬化性材料の展開が正常な場合には、凹部に残存する空気も光硬化性材料９６の展開に伴い移動し（図９（ｃ−１））、凹部には光硬化性材料９６が充填される（図９（ｄ））。しかし、光硬化性材料の展開が不十分であると、テンプレート９１のパターンの凹部内に閉じ込められた空気により気泡９７が残留し、光硬化性材料が充填されない空隙部が生じ（図９（ｃ−２））、オープン欠陥の原因となる。

光硬化性材料に混入した気泡により未充填の空隙部が生ずるのを無くすには、例えば、テンプレートと光硬化性材料を接触させてから光照射するまでの時間を長くとる方法、あるいは、雰囲気ガスを光硬化性材料に溶解し易いＨｅガスなどに置換する方法などが提案されているが、いずれの方法も混入した気泡の排出に長時間を必要とし、スループットが大きく低下してしまうという問題があった。

ところで、従来、ナノインプリント法においては、転写すべき配線などの主となる本パターン（実パターンとも言う。）に加えて、ダミーのパターン（以下、ダミーパターンと呼ぶ。）を配置したテンプレートが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。

特開２００８−９１７８２号公報 特表２０１２−５０６６１８号公報

特許文献１では、複数のチップに対応するパターンが隣接して配置されたテンプレートにおいて、隣接するチップへ余剰な光硬化性材料が漏出することを防止する目的で、ダミー溝であるダミーパターンを配置したテンプレートが開示されている。しかしながら、ダミー溝は余剰な光硬化性材料を吸収することはできるが、被加工基板上の光硬化性材料の展開を促進し、未充填の空隙部の発生を低減するものではない。

また、特許文献２では、テンプレートを光硬化性材料から引離す離型時に発生する応力を低減することを目的に、ダミーパターンが形成されているテンプレートが開示されている。しかしながら、主となるパターンとダミーパターンとの関係については言及されていない。さらにダミーパターンはテンプレートと硬化後の光硬化性材料の分離前線の伝搬速度を制御することはできるが、硬化前の光硬化性材料の展開を促進するものではない。

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、テンプレートの凹凸のパターンを被加工基板に転写するナノインプリントリソグラフィにおいて、被加工基板上に供給された光硬化性材料にテンプレートを接触させて光硬化性材料を展開する際に、光硬化性材料の展開不良により、光硬化性材料が未充填の欠陥が発生するのを低減したナノインプリント用テンプレートのパターン配置方法、テンプレート及び該テンプレートを用いたパターン形成方法を提供することにある。

本発明者は、上記課題に対して光硬化性材料の液滴の広がり挙動に着目し、転写すべき本パターンの領域とそれ以外の領域とで光硬化性材料の液滴の広がり挙動に極力差が生じないように、本パターンの周囲にダミーパターンを配置することを検討した。なお、本発明において、本パターンとは半導体デバイスの配線パターンなどのパターンであり、テンプレートから被加工基板へ転写すべきパターンを意味するものである。ダミーパターンは、本パターンの転写を円滑に行うために付加的に設けるパターンである。

しかし、従来のダミーパターンの配置では、主となる本パターンにおける液滴の広がり挙動を考慮して設計されていないため、光硬化性材料の展開不良が低減されなかった。そこで、ダミーパターンの配置方法を検討することで上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成させたものである。

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テンプレートのパターン配置方法は、被加工基板上に塗布された光硬化性材料に凹凸のパターンを転写するために用いられるナノインプリント用テンプレートのパターン配置方法であって、本パターンを有する本パターン領域の周囲に、境界部を介して、ダミーパターンを有するダミーパターン領域を配置し、前記境界部の幅を１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とし、前記本パターンの凹部の深さと、前記ダミーパターンの凹部の深さを同じとし、前記本パターン及び前記ダミーパターンが、ラインアンドスペースパターンを含み、前記本パターンのラインの長手方向と前記ダミーパターンのラインの長手方向を同じとす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テンプレートは、被加工基板上に塗布された光硬化性材料に凹凸のパターンを転写するために用いられるナノインプリント用テンプレートであって、光透過性基材の一方の面に、本パターンを有する本パターン領域と、ダミーパターンを有するダミーパターン領域とを備え、前記ダミーパターン領域は、境界部を介して、前記本パターン領域の周囲に設けられており、前記境界部の幅が１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、前記本パターンの凹部の深さと、前記ダミーパターンの凹部の深さが同じであり、前記本パターン及び前記ダミーパターンが、ラインアンドスペースパターンを含み、前記本パターンのラインの長手方向と前記ダミーパターンのラインの長手方向が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パターン形成方法は、請求項２に記載のナノインプリント用テンプレートを準備し、被加工基板を準備し、前記被加工基板の一方の面上に光硬化性材料を供給し、前記テンプレートと前記被加工基板とを対向させて配置し、前記テンプレートと前記被加工基板との間隔を縮めて前記テンプレートの一方の面と前記光硬化性材料を接触させ、前記光硬化性材料を前記テンプレートの一方の面と前記被加工基板の一方の面との間に展開してな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テンプレートのパターン配置方法によれば、光硬化性材料が未充填の欠陥が発生するのを低減したテンプレートのパターン設計が可能となる。

本発明のナノインプリント用テンプレートによれば、被加工基板上に供給された光硬化性材料にテンプレートを接触させて光硬化性材料を展開する際に、光硬化性材料の展開不良により、光硬化性材料が未充填の欠陥が発生するのを低減することができる。

また、本発明のパターン形成方法によれば、本発明のナノインプリント用テンプレートを用いることにより、被加工基板上の光硬化性材料に気泡による欠陥が発生するのを低減し、スループットを低下させること無く、転写パターンを形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パターン配置方法の第１の実施形態の一例を示す平面模式図である。 本発明のナノインプリント用テンプレートのパターン配置方法の第２の実施形態の一例を示す平面模式図である。 本発明のナノインプリント用テンプレートの第１の実施形態の一例を示す平面模式図及び断面模式図である。 本発明のナノインプリント用テンプレートの第２の実施形態の一例を示す平面模式図である。 本発明のナノインプリント用テンプレートの第２の実施形態の他の例を示す平面模式図である。 本発明のナノインプリント用テンプレートを用いて、ナノインプリントした時の本パターン領域、ダミーパターン領域及び境界部における光硬化性材料の挙動を説明するための平面図及び断面図である。 テンプレートのパターンと光硬化性材料の広がりとの関係を説明する平面模式図である。 本発明のナノインプリント用テンプレートを用いたパターン形成方法の一例を示す工程断面図である。 従来のナノインプリント用テンプレートを用いて、ナノインプリントした時の光硬化性材料の挙動を説明するための断面図である。

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テンプレートのパターン配置方法、テンプレート及び該テンプレートを用いたパターン形成方法について説明する。

本発明者は、上記のように、ナノインプリント時の光硬化性材料の液滴の広がり挙動に着目し、転写すべき本パターンの領域とそれ以外の領域とで光硬化性材料の液滴の展開に極力差が生じないように、本パターンの周囲にダミーパターンを配置し、シミュレーションと実験により、気泡の残留によるオープン欠陥が発生しにくい各種条件を検討した。

気泡の残留によるオープン欠陥の発生を左右する主な因子と気泡発生の防止策を以下に示す。まず、光硬化性材料の濡れ性がよいほど気泡の発生は少ない。これは、光硬化性材料とテンプレート、及び被加工基板との接触角が小さいほど好ましいことを意味している。

ナノインプリント法では、パターン転写後にパターンの底部分に、光硬化性材料が厚み数ｎｍ〜数１０ｎｍの薄い残膜として残る。この残膜の厚みは、ＲＬＴ（Ｒｅｓｉｄｕａｌ Ｌａｙｅｒ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）と呼ばれており、ナノインプリント前にＲＬＴの厚みは所定の値に予め設定されるが、ＲＬＴをあまり厚くすると、その後の酸素ガスを用いたイオンエッチング処理などで残膜を除去する工程が困難になる。一方、気泡発生との関係では、ＲＬＴは薄いほど気泡が生じ易い傾向にあるので、気泡発生を低減する点からは、ＲＬＴは１０ｎｍ以上の厚みが好ましい。

図７は、テンプレートのパターンと光硬化性材料の広がりとの関係を説明する平面模式図である。図７（ａ）に示すように、本パターン７１が一方向の微細なラインアンドスペース（Ｌ＆Ｓ）パターンであるときには、光硬化性材料７６ａのラインアンドスペース（Ｌ＆Ｓ）パターンの長手方向（紙面上下方向）への広がりが良好である。ラインアンドスペースパターンの長手方向への光硬化性材料の広がりは、表面張力が大きい光硬化性材料７６ａほど大きくなり、毛細管現象によるものと解釈される。一方、図７（ｂ）に示すように、ラインアンドスペース（Ｌ＆Ｓ）パターンの長手方向に垂直な方向（紙面左右方向）への光硬化性材料の広がりは、光硬化性材料７６ｂの濡れ性が良いほど大きくなる。

上記のように、光硬化性材料のテンプレート及び被加工基板に対する濡れ性が良いほど、光硬化性材料は広がり、気泡の発生が低減されるが、光硬化性材料の展開はパターンの配置にも依存する。本発明者は、本パターンとダミーパターンの配置方法を検討することで上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成させたものである。
＜ナノインプリント用テンプレートのパターン配置方法＞
（第１の実施形態）
本発明のパターン配置方法の第１の実施形態は、被加工基板上に塗布された光硬化性材料に凹凸のパターンを転写するために用いられるナノインプリント用テンプレートのパターン配置方法であって、本パターンを有する本パターン領域と、この本パターン領域の周囲に所定の間隔を隔てて配置されたダミーパターンを有するダミーパターン領域とを設け、本パターン領域とダミーパターン領域との間の距離を２００ｎｍ以下とし、且つ、本パターンとダミーパターンとが短絡しない距離とするものである。

図１は、本発明のナノインプリント用テンプレートのパターン１０の配置方法の第１の実施形態の一例を示す平面模式図である。本パターン領域１１の周囲に、境界部１３を介してダミーパターンを有するダミーパターン領域１２が設けられており、本パターン領域１１とダミーパターン領域１２との間の距離、すなわち境界部１３の幅（ｗ１）を２００ｎｍ以下とするパターンである。

テンプレート１０のパターンの境界部１３の幅（ｗ１）を２００ｎｍ以下とし、後述するように、このパターンに基づいて作成されたテンプレートを用いてナノインプリントを行うことにより、光硬化性材料の展開不良により、光硬化性材料が未充填の欠陥が発生するのを低減することができる。したがって、テンプレートのパターン配置において、テンプレートの設計制約に、本パターン領域とダミーパターン領域との間の距離を２００ｎｍ以下とし、且つ、本パターンとダミーパターンとが短絡しない距離とする制約を盛り込むのが好ましい。

パターンの境界部１３の幅（ｗ１）が上限とする２００ｎｍを超えると、本パターン領域１１に存在する気泡が境界部１３を介してダミーパターン領域１２側に抜け出しにくくなり、本パターン領域１１に気泡が残存し、光硬化性材料が未充填の欠陥が発生するからである。一方、パターンの境界部１３の幅（ｗ１）の下限は、本パターン領域１１の本パターンとダミーパターン領域１２のダミーパターンとが短絡しない距離が必要であり、本パターンとダミーパターンのパターンの種類、形状、寸法等に依存するが、通常、数１０ｎｍ以上離れている距離が好ましい。図１では、境界部１３の幅（ｗ１）は図面上のＸ方向とＹ方向とで同じ幅を示す符号を用いているが、上記の設計制約の範囲内であるならば、Ｘ方向とＹ方向が異なる幅であってもよい。

光硬化性材料の展開を容易にし、気泡の発生を低減するために、ダミーパターンの形状は本パターンの形状に類似しているのが好ましく、本パターン及びダミーパターンがラインアンドスペースパターンであり、本パターンのラインの長手方向とダミーパターンのラインの長手方向とが同じであるのがより好ましい。

ダミーパターン領域１２の面積は、本パターン領域１１の形状、寸法、パターンの凹部の深さ、基材の表面状態、光硬化性材料などの種々の条件を考慮して適宜設定すればよい。
（第２の実施形態）
本発明のパターン配置方法の第２の実施形態は、被加工基板上に塗布された光硬化性材料に凹凸のパターンを転写するために用いられるナノインプリント用テンプレートのパターン配置方法であって、本パターンを有する本パターン領域と、本パターン領域の周囲に所定の間隔を隔てて配置されたダミーパターンを有するダミーパターン領域とを設け、本パターン領域とダミーパターン領域との間に、本パターン領域とダミーパターン領域とをつなぐ複数の櫛歯状のパターンが形成されているものである。

本実施形態の場合、本パターンとダミーパターンとは複数の櫛歯状のパターンを介して部分的に短絡させた状態になっており、本パターン領域とダミーパターン領域との間の距離が２００ｎｍ以上であっても、光硬化性材料の展開は機能する。

図２は、本発明のナノインプリント用テンプレートのパターン２０の配置方法の第２の実施形態の一例を示す平面模式図である。

図２において、本パターンとダミーパターンとはラインアンドスペースパターンで、本パターンのラインの長手方向とダミーパターンのラインの長手方向とが同じであって、本パターン領域２１とダミーパターン領域２２との間の境界部２３に、本パターン領域２１とダミーパターン領域２２とをつなぐ複数の櫛歯状パターン２４が形成されているものである。櫛歯状パターン２４は、テンプレート作製時には凹部となるパターンであり、光硬化性材料を展開するための流路を形成するパターンである。図２において、境界部２３の幅（ｗ２）は、Ｘ方向とＹ方向が同じ幅であってもよいし異なる幅であってもよい。

上記の第１の実施形態及び第２の実施形態のパターン配置方法によれば、光硬化性材料が未充填の欠陥が発生するのを低減したパターン設計が可能となる。

次に、本発明のナノインプリント用テンプレートについて説明する。
＜ナノインプリント用テンプレート＞
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態のナノインプリント用テンプレートは、被加工基板上に塗布された光硬化性材料に凹凸のパターンを転写するために用いられるナノインプリント用テンプレートであって、光透過性基材の一方の面に、主となる本パターンを有する本パターン領域と、本パターン領域の周囲に所定の間隔を隔てて配置されたダミーパターンを有するダミーパターン領域とを備え、本パターン領域とダミーパターン領域との間の距離が２００ｎｍ以下であり、且つ、本パターンとダミーパターンとが短絡しない距離であるものである。

図６は、本実施形態のナノインプリント用テンプレートを用いて、ナノインプリントした時の本パターン領域、ダミーパターン領域及び本パターン領域とダミーパターン領域の間の境界部における光硬化性材料の挙動を説明するための模式的な平面図（図６（ａ））及び断面図（図６（ｂ））である。図６（ａ）は、テンプレート６０を被加工基板６５側から見た平面模式図であるが、被加工基板は図示してない。図６（ｂ）は、境界部６３を含む周辺の断面模式図である。

図６（ａ）に示すように、テンプレート６０は、本パターン領域６１の周囲に、境界部６３を介してダミーパターンを有するダミーパターン領域６２が設けられており、本パターン領域６１とダミーパターン領域６２との間の距離、すなわち境界部６３の幅を２００ｎｍ以下とし、且つ、本パターンとダミーパターンとが短絡しない距離とするテンプレートである。

図６（ｂ）に示すように、被加工基板６５上に光硬化性材料６６を塗布した後、テンプレート６０を接触させると、光硬化性材料６６は展開し、本パターン領域６１を充填した後、本パターン領域６１の周囲に所定の間隔を隔てて配置されたダミーパターン領域６２へ向かって、境界部６３と被加工基板６５との隙間を通って移動する。光硬化性材料６６が通る境界部６３が、ＲＴＬ（残膜厚）部６７となる。境界部６３の距離が大きくなると、本パターン領域６１に存在する気泡が境界部６３を介してダミーパターン領域６２へ抜け出しにくくなり、本パターン領域６１に気泡による未充填欠陥が発生し易くなる。本発明のテンプレートは、本パターン領域とダミーパターン領域との間の距離を２００ｎｍ以下とすることにより、光硬化性材料の種類に左右されることなく、未充填欠陥の発生を低減するものである。

図３は、本発明のナノインプリント用テンプレートの第１の実施形態の一例を示す模式図であり、図３（ａ）はテンプレート３０の平面模式図、図３（ｂ）は図３（ａ）のテンプレート３０のＡ−Ａ線における断面模式図である。本実施形態のテンプレート３０は、本パターン領域３１の周囲に、境界部３３を介してダミーパターンを有するダミーパターン領域３２が設けられており、本パターン領域３１とダミーパターン領域３２との間の境界部３３の距離、すなわち境界部３３の幅を２００ｎｍ以下とし、且つ、本パターンとダミーパターンとが短絡しない距離とするテンプレートである。

図３においては、本パターン領域３１とダミーパターン領域３２と境界部３３とは、テンプレート上に１つの単位領域として示しているが、本発明においては、テンプレート上に複数の本パターン領域と、その複数の本パターン領域を含む周囲に境界部が設けられ、該境界部を介してダミーパターン領域が設けられていてもよい。

本実施形態においては、テンプレート３０の本パターン領域３１とダミーパターン領域３２との間の距離、すなわち境界部３３の幅を２００ｎｍ以下とし、且つ、本パターンとダミーパターンとが短絡しない距離とし、このテンプレートを用いてナノインプリントを行うことにより、後述するように、光硬化性材料の展開不良により、光硬化性材料が未充填の欠陥が発生するのを低減することができる。

本実施形態のテンプレート３０は、本パターンとダミーパターンがラインアンドスペースパターンであり、本パターンのラインの長手方向とダミーパターンのラインの長手方向とが同じであるのが好ましい。ダミーパターンを含めてテンプレートの全面のパターンが一方向のラインアンドスペースパターンであると、光硬化性材料の濡れ広がりが良好になり、オープン欠陥の発生が低減するからである。この場合、ダミーパターンは本パターンと必ずしも同一寸法でなくてもよい。

本発明において、テンプレート３０とする光透過性基材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、光透過性基材の一主面を掘り込んで形成した凹凸の主パターンの凹部の深さは、被加工基板に転写形成するレジストパターンの所望するパターン厚さに依存する。光透過性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、厚み３００μｍ〜１０ｍｍの範囲で適宜設定することができ、凹凸パターンの凹部の深さが４０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲で用いることができる。

本発明において、主パターンの凹部とダミーパターンの凹部とを同時に形成する場合には、両者は同じ深さとなるので、主パターンの凹部とダミーパターンの凹部は同じ深さに設定するのが、パターン作成が容易となり好ましい。
（第２の実施形態）
図４及び図５は、本発明のナノインプリント用テンプレートの第２の実施形態の例を示す平面模式図である。

図４に示すテンプレート４０は、本パターン領域４１の周囲に、境界部４３を介してダミーパターンを有するダミーパターン領域４２が設けられており、本パターン領域４１とダミーパターン領域４２との間の境界部４３に、本パターン領域４１とダミーパターン領域４２とをつなぎ、光硬化性材料を展開するための複数の櫛歯状の凹部を有する流路４４が形成されているテンプレートである。

図４に示すテンプレート４０は、本パターンとダミーパターンがラインアンドスペースパターンであり、本パターンのラインの長手方向とダミーパターンのラインの長手方向とが同じであるのが好ましい。第１の実施形態と同様に、ダミーパターンを含めてテンプレートの全面のパターンが一方向のラインアンドスペースパターンであると、光硬化性材料の濡れ広がりが良好になり、オープン欠陥の発生が低減するからである。本実施形態においては、さらに境界部４３に複数の櫛歯状の凹部を有する流路４４を設け、流路４４を本パターンのラインの長手方向と同じ方向の凹部とすることにより、光硬化性材料は流路４４を介して濡れ広がり、光硬化性材料の展開効果はより顕著になる。

本発明において、流路４４の凹部の深さは、本パターンの凹部の深さと同じであるのが好ましい。深さを同じにすることにより、テンプレートの製造工程が簡単になり、また、ナノインプリント時には光硬化性材料の濡れ広がりが良好となるからである。

本発明において、流路４４の凹部の幅は、３０ｎｍ〜１μｍの範囲にあるのが好ましい。流路４４の凹部の幅が３０ｎｍ未満では、凹部を通る光硬化性材料の量が少なすぎて、光硬化性材料の展開する効果が不十分となり、一方、凹部の幅が１μｍを超えると、ダミーパターン領域４２に向かって流動する光硬化性材料の量が多くなり、光硬化性材料の本パターン領域４１の塗布量が増大するからである。

また、流路４４とスペース部とのピッチは、１：１〜１：１０の範囲にあるのが好ましい。ここで、スペース部はテンプレートとする光透過性基材のパターンのない表面を意味しており、流路（凹部）に対する凸部（スペース）となる。流路とスペース部とのピッチが１：１未満となり、流路（凹部）の幅がスペース部（凸部）の幅よりも大きくなると、ダミーパターン領域４２に向かって流動する光硬化性材料の量が多くなり、光硬化性材料の塗布量が増大してしまう。一方、流路とスペース部の比が１：１０を超え、流路（凹部）の幅がスペース部（凸部）の幅の１０分の１よりも小さくなると、流路を通る光硬化性材料の量が少なすぎて、光硬化性材料の展開する効果が不十分となる。そこで、本発明では、流路とスペース部との好ましいピッチは、１：１〜１：１０の範囲としている。

図５は、本発明のナノインプリント用テンプレートの第２の実施形態の他の例を示す模式図である。図５に示すテンプレート５０は、本パターン領域５１の周囲に、境界部５３を介してダミーパターンを有するダミーパターン領域５２が設けられており、本パターン領域５１とダミーパターン領域５２との間の境界部５３に、本パターン領域５１とダミーパターン領域５２とをつなぎ、光硬化性材料を展開するための複数の櫛歯状の凹部を有する流路５４が、境界部５３の四方向に形成されているテンプレートである。

図５に示すテンプレート５０は、本パターンとダミーパターンがラインアンドスペースパターンであり、本パターンのラインの長手方向とダミーパターンのラインの長手方向とが同じであるのが好ましい。ダミーパターンを含めてテンプレートの全面のパターンが一方向のラインアンドスペースパターンであると、光硬化性材料の濡れ広がりが良好になり、オープン欠陥の発生が低減するからである。本実施形態の例においては、境界部５３に複数の櫛歯状の凹部を有する流路５４を設け、本パターンの長手方向に垂直な方向（紙面左右方向）の境界部５３にも流路５４を設けることにより、光硬化性材料は流路５４を介して境界部５３の四方向に濡れ広がり、光硬化性材料の展開する効果はより顕著になる。

本実施形態においては、流路として、複数の櫛歯状の凹部を有する流路について説明したが、光硬化性材料を展開するという効果が得られるならば、本発明における流路は、必ずしも図４、図５に示す例に限定されるわけではない。

次に、本発明のナノインプリント用テンプレートを用いたパターン形成方法について説明する。
＜パターン形成方法＞
図８は、本発明の第１の実施形態におけるナノインプリント用テンプレートを用いたパターン形成方法の一例を示す工程断面図で、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。

本発明のパターン形成方法は、まず、ナノインプリント用テンプレート（マスターテンプレート）及び被加工基板を準備する。

マスターとするテンプレートは、合成石英などの光透過性基材を準備し、この基材上にレジストを形成し、このレジストを電子線リソグラフィあるいはレーザリソグラフィなどによりパターニングしてレジストパターンを形成し、このレジストパターンを介して基材をエッチングして作製する。

図８（ａ）に示すように、本パターン形成方法に用いるテンプレート８０は、本パターン領域８１と、本パターン領域８１の周囲に境界部８３を介して、ダミーパターン領域８２とが設けられ、本パターン領域８１とダミーパターン領域８２との間の距離、すなわち境界部８３の幅を２００ｎｍ以下とし、且つ、本パターンとダミーパターンとが短絡しない距離とするテンプレートである。

一方、被加工基板を準備する。被加工基板は、テンプレートと同じ材質、外形寸法であってもよいし、異なっていてもよい。また、被加工基板は予め構造体が形成されていてもよい。本例はレプリカテンプレートを作製する場合なので、図８（ａ）に示すように、被加工基板８５は、マスターテンプレート８０と同一の石英基材を用いている。

図８（ａ）に示すように、被加工基板８５の一方の面上に光硬化性材料８６を供給する。光硬化性材料の供給方法としては、例えば、スピンコート法、スプレー法、インクジェット法などを用いることができ、より好ましくは塗布量が制御できるインクジェット法が用いられる。インクジェット法により、被加工基板上に光硬化性材料の複数の液滴を形成する。

次に、図８（ｂ）に示すように、テンプレート８０と被加工基板８５を対向させ、テンプレート８０と被加工基板８５の間隔を小さくし、テンプレート８０と光硬化性材料８６とを接触させる。光硬化性材料８６の特性にもよるが、毛細管現象を利用してテンプレート８０のパターンの凹凸構造内に光硬化性材料８６を充填してもよいし、テンプレート８０及び被加工基板８５の少なくとも一方を他方に押圧してテンプレート８０の凹凸構造内に光硬化性材料８６を充填してもよい。テンプレート８０のダミーパターンが存在することにより、本パターン領域８１からダミーパターン領域８２への光硬化性材料８６の移動が促進され、本パターン領域８１における気泡の発生を低減し、目的とする本パターン領域８１に光硬化性材料８６を均一性良く展開することが可能となる。

さらに、テンプレート８０の本パターン領域８１とダミーパターン領域８２との間の距離（境界部８３の幅）を２００ｎｍ以下としているので、本パターン領域８１に存在する気泡は境界部８３を介してダミーパターン領域８２に抜け出し易くなり、本パターン領域８１に、光硬化性材料８６が未充填の気泡として残存してオープン欠陥が発生するのを低減することができる。

次に、図８（ｃ）に示すように、被加工基板８５とテンプレート８０との間に光硬化性材料８６を介在させた状態で、紫外線８８を照射して光硬化性材料８６を硬化させ、成形する。

光硬化性材料を硬化させた後、図８（ｄ）に示すように、テンプレート８０を光硬化性材料から引離す離型を行う。これにより、被加工基板８５上に凹凸の光硬化性材料パターン８６ａが転写形成される。

以後、上記のパターン形成された光硬化性材料パターン８６ａをもとにして、被加工基板８５を加工する。

図８（ｄ）の段階の光硬化性材料パターン８６ａは、薄い残膜（ＲＬＴ部）を有しているので、次に、図８（ｅ）に示すように、硬化した光硬化性材料パターン８６ａの薄い残膜を酸素プラズマでドライエッチングして除去し、硬化した光硬化性材料のパターン８６ｂを形成する。

次に、硬化した光硬化性材料のパターン８６ｂをマスクにして、被加工基板の石英をＣＦ₄ガスでドライエッチングした後、硬化した光硬化性材料のパターン８６ｂを剥離して、図８（ｆ）に示すように、石英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９０を作製する。

上記の説明のように、本発明のパターン形成方法によれば、本発明のナノインプリント用テンプレートを用いることにより、被加工基板上の光硬化性材料に気泡による欠陥が発生するのが抑制され、スループットを低下させること無く、転写パターンを形成することが可能となる。

１０、２０ テンプレートのパターン
１１、２１ 本パターン領域
１２、２２ ダミーパターン領域
１３、２３ 境界部
２４ 櫛歯状パターン
３０、４０、５０、６０、８０ テンプレート
３１、４１、５１、６１、８１ 本パターン領域
３２、４２、５２、６２、８２ ダミーパターン領域
３３、４３、５３、６３、８３ 境界部
４４、５４ 流路
６５、８５ 被加工基板
６６、８６ 光硬化性材料
６７ ＲＬＴ部
７１ 本パターン
７６ａ、７６ｂ 光硬化性材料
８６ａ、８６ｂ 硬化した光硬化性材料
９０ レプリカテンプレート
９１ テンプレート
９５ 被加工基板
９６ 光硬化性材料
９７ 気泡

Claims (3)

1. 被加工基板上に塗布された光硬化性材料に凹凸のパターンを転写するために用いられるナノインプリント用テンプレートのパターン配置方法であって、
   本パターンを有する本パターン領域の周囲に、境界部を介して、ダミーパターンを有するダミーパターン領域を配置し、
   前記境界部の幅を１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とし、
   前記本パターンの凹部の深さと、前記ダミーパターンの凹部の深さを同じとし、
   前記本パターン及び前記ダミーパターンが、ラインアンドスペースパターンを含み、前記本パターンのラインの長手方向と前記ダミーパターンのラインの長手方向を同じとすることを特徴とする、ナノインプリント用テンプレートのパターン配置方法。
2. 被加工基板上に塗布された光硬化性材料に凹凸のパターンを転写するために用いられるナノインプリント用テンプレートであって、
   光透過性基材の一方の面に、本パターンを有する本パターン領域と、ダミーパターンを有するダミーパターン領域とを備え、
   前記ダミーパターン領域は、境界部を介して、前記本パターン領域の周囲に設けられており、
   前記境界部の幅が１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、
   前記本パターンの凹部の深さと、前記ダミーパターンの凹部の深さが同じであり、
   前記本パターン及び前記ダミーパターンが、ラインアンドスペースパターンを含み、前記本パターンのラインの長手方向と前記ダミーパターンのラインの長手方向が同じ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。
3. 請求項２に記載のナノインプリント用テンプレートを準備し、被加工基板を準備し、
   前記被加工基板の一方の面上に光硬化性材料を供給し、
   前記テンプレートと前記被加工基板とを対向させて配置し、
   前記テンプレートと前記被加工基板との間隔を縮めて前記テンプレートの一方の面と前記光硬化性材料を接触させ、前記光硬化性材料を前記テンプレートの一方の面と前記被加工基板の一方の面との間に展開してなることを特徴とする、パターン形成方法。

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