JP2017212263A - インプリント用モールド、及び、該モールドを用いたパターン形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、パターン形成した被転写基板において、繋ぎ目やアライメントマークが目視で見えなくなるようにしつつ、可視光で解像しない線幅の微細パターンであっても高精度に位置合わせして、モールドに形成されたパターンの領域よりも大きい面積に、微細パターンを連続的に形成することが可能な、インプリント用モールド及びパターン形成方法を提供する。
【解決手段】 複数の第１の凹部から構成される第１のパターンと、複数の第２の凹部から構成される第２のパターンを有し、アライメント光に含まれる波長をλ_Mとし、モールドを構成する材料の波長λ_Mにおける屈折率をｎ_Mとした場合に、第１の凹部の深さＤ₁と第２の凹部の深さＤ₂との差｜Ｄ₁−Ｄ₂｜が、ｄ_M＝λ_M／｛２（ｎ_M−１）｝で表される数値ｄ_Mの奇数倍所定の大きさとなるようにすることにより、上記課題を解決する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体、光学部材、ＭＥＭＳ部材、バイオ関連部材などの製造に使用するインプリント用モールド、及び、該モールドを用いたパターン形成方法に関するものである。

従来、微細パターンの形成方法としては、フォトマスクを用いるフォトリソグラフィー法がよく知られており、このフォトリソグラフィー法を用いることで、例えば、半導体デバイスに求められる微細なパターンの形成が可能である。しかし、このフォトリソグラフィー法により微細パターンを形成するためには、高価な露光装置（ステッパー、スキャナーと呼ばれる）が必要となる。そこで、フォトリソグラフィー法に代わる微細パターンの形成技術の１つとしてナノインプリント法が研究されている。

上記のナノインプリント法は、表面に微細な凹凸形状の転写パターンを形成したインプリント用のモールド（テンプレート、スタンパ、金型とも呼ばれる）を、半導体ウェハなどの被転写基板の上に形成された樹脂に接触させた後に前記樹脂を硬化させて、前記樹脂に前記モールドの有するパターンの凹凸形状（より詳しくは、凹凸反転形状）を転写させる技術である。
ナノインプリント法には、加熱により樹脂をガラス転移点以上にして軟化させ、そこにモールドを押し付けて樹脂を変形させ、被転写基板を冷却して樹脂を硬化させる熱インプリント法と、露光により樹脂を硬化させる光インプリント法がある。高い位置合わせ精度が要求される用途には、加熱による膨張や収縮の影響を受けない光インプリント法が、主に用いられる（例えば、特許文献１、２）。

ナノインプリント法を用いれば、微細なパターンを安価な装置で量産可能である。このため、大面積の基板やフィルムなどに微細パターンを形成する方法として、このナノインプリント法の活用が研究されている。
しかしながら、ナノインプリント法に用いられるモールドは、主に、フォトリソグラフィー法に用いられる半導体デバイス用のフォトマスクと同様な材料や設備を用いて製造されるため、通常のフォトマスクよりも大面積のモールドを製造することは、技術やコストの点で困難性がある。

ここで、大面積の基板にインプリントする方法として、基板の面積よりも小さな面積のモールドを用いて基板上を移動させて逐次転写する、ステップアンドリピート方式（ステップアンドフラッシュ方式とも呼ばれる）が知られている。
しかし、この方式を応用して、例えばディスプレイ関係部材等に連続して大面積にパターン形成するためには、高精度な位置合わせに加えて、パターン形成した被転写基板において、繋ぎ目やアライメントマーク等が目視で見えなくなる工夫をする必要がある。
そこで、転写する微細なパターンを形成した領域の中に、微細なパターンの深さを変えた領域を設けてアライメントマークとし、それを利用して位置合わせを行うことが提案されている（例えば、特許文献３）。

特表２００４−５０４７１８号公報 特開２００２−９３７４８号公報 特開２００７−２３０２２９号公報 特開２００９−２６５２９０号公報

しかしながら、上記の特許文献３においては、アライメントの方法として、高倍率の撮像系を用いるという程度の記載しかなく、通常の光学顕微鏡の倍率は最大１０００倍程度であることから、可視光で解像しない線幅（例えば、１μｍ未満）の微細パターンを精密に繋ぎ合わせるには、精度が不足していた。

上記のような、可視光で解像しない線幅の微細パターンを大面積にわたって形成する用途として、例えば、液晶ディスプレイ用の光配向膜を製造するための偏光子等がある。
ここで、光配向膜とは、直線偏光が照射されることにより配向規制力を発現する配向膜であって、従来の配向膜のように布等によるラビング処理を施すことなく配向規制力を付与できるため、布等が異物として残存する不具合がないことから近年注目されている。
このような光配向膜への配向規制力の付与のための直線偏光の照射方法としては、偏光子を介して露光する方法が一般的に用いられる。偏光子としては、光透過性基板の上に平行に配置された複数の細線を有するものが用いられている（例えば、特許文献４）。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、パターン形成した被転写基板において、繋ぎ目やアライメントマークが目視で見えなくなるようにしつつ、可視光で解像しない線幅の微細パターンであっても高精度に位置合わせして、モールドに形成されたパターンの領域よりも大きい面積に、微細パターンを連続的に形成することが可能な、インプリント用モールド、及び、該モールドを用いたパターン形成方法を提供することを主たる目的とする。

すなわち、本発明の請求項１に係る発明は、被転写基板の上の硬化性樹脂に、凹凸形状の転写パターンを形成するためのインプリント用モールドであって、複数の第１の凸部と第１の凹部から構成される第１のパターンと、複数の第２の凸部と第２の凹部から構成され、アライメントマークとして利用される第２のパターンと、を有し、前記第１のパターンと前記第２のパターンは、線幅及びピッチが互いに等しく、前記第１の凸部と前記第２の凸部の最表面の高さ位置が互いに等しく、前記第２のパターンをアライメントマークとして利用する際の、アライメントに使用する光に含まれる波長をλ_Mとし、前記インプリント用モールドを構成する材料の波長λ_Mにおける屈折率をｎ_Mとした場合に、前記第１の凹部の深さＤ₁と前記第２の凹部の深さＤ₂との差｜Ｄ₁−Ｄ₂｜が、
ｄ_M＝λ_M／｛２（ｎ_M−１）｝
で表される数値ｄ_Mの奇数倍の大きさであることを特徴とする、インプリント用モールドである。

また、本発明の請求項２に係る発明は、被転写基板の上の硬化性樹脂に、凹凸形状の転写パターンを形成するためのインプリント用モールドであって、複数の第１の凸部と第１の凹部から構成される第１のパターンと、複数の第２の凸部と第２の凹部から構成され、アライメントマークとして利用される第２のパターンと、を有し、前記第１のパターンと前記第２のパターンは、線幅及びピッチが互いに等しく、前記第１の凸部と前記第２の凸部の最表面の高さ位置が互いに等しく、前記第２のパターンから前記硬化性樹脂に形成される第２の転写パターンを、被転写基板側のアライメントマークとして利用する際の、アライメントに使用する光に含まれる波長をλ_Rとし、前記硬化性樹脂の硬化後の波長λ_Rにおける屈折率をｎ_Rとした場合に、前記第１の凹部の深さＤ₁と前記第２の凹部の深さＤ₂との差｜Ｄ₁−Ｄ₂｜が、
ｄ_R＝λ_R／｛２（ｎ_R−１）｝
で表される数値ｄ_Rの奇数倍の大きさであることを特徴とする、インプリント用モールド である。

また、本発明の請求項３に係る発明は、請求項１に記載のインプリント用モールドを用いて、被転写基板上の硬化性樹脂に凹凸形状の転写パターンを形成するパターン形成方法であって、前記インプリント用モールドを前記被転写基板上の前記硬化性樹脂に接触させて、前記インプリント用モールドが有する第１のパターンから第１の転写パターンを前記硬化性樹脂に形成すると共に、該インプリント用モールドが有する第２のパターンから第２の転写パターンを前記硬化性樹脂に形成し、その後、前記インプリント用モールドを前記被転写基板上の前記硬化性樹脂から離型する、第１の工程と、前記インプリント用モールドと前記被転写基板との相対位置を変化させる、第２の工程と、前記インプリント用モールドの前記第２のパターンと、前記被転写基板上の前記硬化性樹脂に形成された前記第２の転写パターンを用いたアライメントにより、前記インプリント用モールドと前記被転写基板との位置を合わせる、第３の工程と、前記第３の工程によって位置合わせされた相対位置で、前記インプリント用モールドを前記被転写基板上の前記硬化性樹脂に接触させて、前記インプリント用モールドが有する第１のパターンから第１の転写パターンを前記硬化性樹脂に形成すると共に、該インプリント用モールドが有する第２のパターンから第２の転写パターンを前記硬化性樹脂に形成し、その後、前記インプリント用モールドを前記被転写基板上の前記硬化性樹脂から離型する、第４の工程と、を有し、前記第３の工程において、波長λ_Mを含む光をアライメントに使用して、前記インプリント用モールドの前記第２のパターンの位置を検出することを特徴とする、パターン形成方法である。

また、本発明の請求項４に係る発明は、前記第１の工程の後に、前記第２の工程から前記第４の工程を繰り返すことを特徴とする、請求項３に記載のパターン形成方法である。

また、本発明の請求項５に係る発明は、請求項２に記載のインプリント用モールドを用いて、被転写基板上の硬化性樹脂に凹凸形状の転写パターンを形成するパターン形成方法であって、前記インプリント用モールドを前記被転写基板上の前記硬化性樹脂に接触させて、前記インプリント用モールドが有する第１のパターンから第１の転写パターンを前記硬化性樹脂に形成すると共に、該インプリント用モールドが有する第２のパターンから第２の転写パターンを前記硬化性樹脂に形成し、その後、前記インプリント用モールドを前記被転写基板上の前記硬化性樹脂から離型する、第１の工程と、前記インプリント用モールドと前記被転写基板との相対位置を変化させる、第２の工程と、前記インプリント用モールドの前記第２のパターンと、前記被転写基板上の前記硬化性樹脂に形成された前記第２の転写パターンを用いたアライメントにより、前記インプリント用モールドと前記被転写基板との位置を合わせる、第３の工程と、前記第３の工程によって位置合わせされた相対位置で、前記インプリント用モールドを前記被転写基板上の前記硬化性樹脂に接触させて、前記インプリント用モールドが有する第１のパターンから第１の転写パターンを前記硬化性樹脂に形成すると共に、該インプリント用モールドが有する第２のパターンから第２の転写パターンを前記硬化性樹脂に形成し、その後、前記インプリント用モールドを前記被転写基板上の前記硬化性樹脂から離型する、第４の工程と、を有し、前記第３の工程において、波長λ_Rを含む光をアライメントに使用して、前記硬化性樹脂に形成した前記第２の転写パターンの位置を検出することを特徴とする、パターン形成方法である。

また、本発明の請求項６に係る発明は、前記第１の工程の後に、前記第２の工程から前記第４の工程を繰り返すことを特徴とする、請求項５に記載のパターン形成方法である。

また、本発明の請求項７に係る発明は、前記硬化性樹脂が、紫外線により硬化する紫外線硬化樹脂であり、前記アライメントに使用する光が、前記紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線とは波長が異なる光であることを特徴とする、請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載のパターン形成方法である。

また、本発明の請求項８に係る発明は、前記アライメントに使用する光の波長が、４００ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の範囲であることを特徴とする、請求項７に記載のパターン形成方法である。

本発明のインプリント用テンプレート、及び、該モールドを用いたパターン形成方法を用いることにより、パターン形成した被転写基板において、繋ぎ目やアライメントマークが目視で見えなくなるようにしつつ、可視光で解像しない線幅の微細パターンであっても高精度に位置合わせして、モールドに形成されたパターンの領域よりも大きい面積に、微細パターンを連続的に形成することができる。

本発明に係るモールドの一例について示す図 本発明に係るモールドのアライメントマークの一例について示す図 本発明に係るモールドのアライメント方法について説明する図 本発明に係るモールドを用いて形成された被転写基板上の硬化性樹脂に形成されたアライメントマークについて説明する図 本発明に係るモールドの製造方法の一例について示す概略工程図 図５に続く本発明に係るモールドの製造方法の一例について示す概略工程図 本発明に係るモールドを用いたパターン形成方法の一例について示す図 図７に続く本発明に係るモールドを用いたパターン形成方法の一例について示す図 本発明に係るモールドを用いたパターン形成方法の他の例について示す図 図９に続く本発明に係るモールドを用いたパターン形成方法の他の例について示す図

以下、本発明に係るインプリント用モールド、及び、該モールドを用いたパターン形成方法について、図面を用いて詳しく説明する。

＜インプリント用モールド＞
まず、本発明に係るインプリント用モールドについて説明する。
図１は、本発明に係るモールドの一例について示す図である。より詳しくは、図１は、モールド１の構成を説明するための概略平面図を示している。

例えば、図１に示すように、モールド１は、第１のパターン２が形成された領域の中に、第２のパターン３が形成された領域を有している。より詳しくは、図１に示すモールド１においては、第１のパターン２が形成された領域の四隅の近傍のそれぞれに、第２のパターン３が形成された領域を４箇所有している。
モールド１において、第１のパターン２及び第２のパターン３は、いずれも、被転写基板の上の硬化性樹脂に転写される凹凸形状の転写パターンである。さらに、第２のパターン３は、アライメントマークとしても利用されるものである。

一例として、モールド１の外形寸法は、縦６５ｍｍ、横６５ｍｍ、厚さ０．２５インチ（６．３５ｍｍ）とし、第２のパターン３の領域を含む第１のパターン２の領域は、モールド１の中央部に２０ｍｍ×２０ｍｍの大きさとすることができる。また、第２のパターン３の領域は、上記の第１のパターン２の領域の四隅近傍に、２０μｍ×２０μｍの大きさとすることができる。

なお、第２のパターン３の領域の平面形態は、図１に示す正方形に限らず、長方形や十字型等、使用可能な形態であればよい。また、第２のパターン３の領域の配置位置も、図１に示す四隅に限らず、使用可能な位置であればよい。

図２は、本発明に係るモールドのアライメントマークの一例について示す図であり、（ａ）は図１に示すモールド１の第２のパターン３が形成された領域及びその近傍領域の概略拡大図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
なお、図２（ａ）においては、第２のパターン３が形成された領域を示す破線を、重複により判別しにくくなることを避けるため、第２のパターン３が形成された領域よりもやや大きな領域を囲む位置に記載している。

例えば、図２（ｂ）に示すように、モールド１の第１のパターン２は複数の第１の凸部２Ｔと第１の凹部２Ｂから構成されており、第２のパターン３は複数の第２の凸部３Ｔと第２の凹部３Ｂから構成されている。
なお、図２においては、煩雑となるのを避けるため、第１のパターン２を構成する第１の凸部２Ｔや、第２のパターン３を構成する第２の凸部３Ｔの本数が、２〜３本程度の例を示していないが、実際には、第１のパターン２、第２のパターン３のいずれも、より多い本数の凸部から構成されるものである。

図２（ａ）に示すように、第１のパターン２と第２のパターン３は、線幅（Ｗ）及びピッチ（Ｐ）が互いに等しいラインアンドスペースパターンである。
より詳しくは、第１のパターン２を構成する第１の凸部２Ｔと第２のパターン３を構成する第２の凸部３Ｔは、線幅（Ｗ）及びピッチ（Ｐ）が互いに等しく、平面視において、第２のパターン３は、第１のパターン２と連続するラインアンドスペースパターンを構成している。
言い換えれば、第１のパターン２の一部の領域が、第２のパターン３になっている。
なお、上記の「線幅及びピッチ（Ｐ）が互いに等しい」とは、モールド１に要求される精度において「等しい」ものとして扱われる範囲を含むものである。

また、図２（ｂ）に示すように、第１の凸部２Ｔと第２の凸部３Ｔの最表面の高さ位置は互いに等しい。なお、この「高さ位置は互いに等しい」とは、モールド１に要求される精度において「等しい」ものとして扱われる高さ範囲を含むものである。
しかしながら、第１の凹部２Ｂの深さ（Ｄ₁）と第２の凹部３Ｂの深さ（Ｄ₂）は異なっている。すなわち、第１のパターン２と第２のパターン３の違いは、その深さが異なっている点であると言える。
本発明においては、この第１の凹部２Ｂの深さＤ₁と第２の凹部３Ｂの深さＤ₂との差である｜Ｄ₁−Ｄ₂｜を、特定の大きさとすることにより、可視光で解像しない線幅の微細パターンであっても高精度に位置合わせすることを可能にしている。
この作用効果について、図３、４を用いて詳しく説明する。

まず、モールド１のアライメント方法について説明する。
図３は、本発明に係るモールドのアライメント方法について説明する図であり、（ａ）はモールド１を透過するアライメント光の光路差について示す図であり、（ｂ）はモールド１を透過するアライメント光の強度について示す図である。
なお、後述する図７にも示すように、モールド１は、インプリントに際し、通常、パターンが形成された面を下側にして、大気中で装置に配置される。

図３（ａ）に示すように、モールド１の第１のパターン２の第１の凹部２Ｂを透過するアライメント光４１と、モールド１の第２のパターン３の第２の凹部３Ｂを透過するアライメント光４２の光路差（経路差に媒質の屈折率を掛けたもの）は、アライメント光４１、４２の波長をλ_Mとし、モールド１を構成する材料の波長λ_Mにおける屈折率をｎ_Mとし、モールド１の周囲の大気の屈折率をｎ_Aとした場合に、
ｎ_M×｜Ｄ₁−Ｄ₂｜−ｎ_A×｜Ｄ₁−Ｄ₂｜
となる。
なお、通常、ｎ_Aの数値は１とすることができるため、上式は、
｜Ｄ₁−Ｄ₂｜×（ｎ_M−１）
と表せる。

ここで、光路差が波長の１／２の奇数倍となる２つの光は、位相が１８０°反転して互いに打ち消し合うという効果を生じる。
それゆえ、アライメント光４１、４２の波長をλ_Mとし、モールド１を構成する材料の波長λ_Mにおける屈折率をｎ_Mとした場合に、第１の凹部２Ｂの深さＤ₁と第２の凹部３Ｂの深さＤ₂との差｜Ｄ₁−Ｄ₂｜を、
ｄ_M＝λ_M／｛２（ｎ_M−１）｝
で表される数値ｄ_Mの奇数倍の大きさとなるように設計することにより、図３（ｂ）に示すように、第１のパターン２が形成された領域と第２のパターン３が形成された領域との境界、より詳しくは、第１の凹部２Ｂと、隣接する第２の凹部３Ｂとの間で、アライメント光の強度を小さくすることができる。

したがって、図３（ｂ）に示すように、アライメント光の強度分布を検出することにより、極小点間の距離ＬＭを得ることができ、その中心位置からモールド１のアライメントマークの中心位置を精度良く得ることができる。
そして、アライメントマークの中心位置を精度良く得ることで、モールド１の位置情報を精度良く得ることができる。

次に、被転写基板側のアライメント方法について説明する。
図４は、本発明に係るモールドを用いて形成された被転写基板上の硬化性樹脂に形成されたアライメントマークについて説明する図であり、（ａ）は被転写基板６０及び硬化性樹脂６１を透過するアライメント光の光路差について示す図であり、（ｂ）は被転写基板６０及び硬化性樹脂６１を透過するアライメント光の強度について示す図である。

図４（ａ）に示すように、モールド１を用いたパターン形成により、被転写基板６０の上の硬化性樹脂６１には、モールド１の第１のパターン２の凹凸形状（より詳しくは、凹凸反転形状）が転写された第１の転写パターン６２と、モールド１の第２のパターン３の凹凸形状（より詳しくは、凹凸反転形状）が転写された第２の転写パターン６３が形成される。
そして、第１の転写パターン６２の凸部を透過するアライメント光５１と、第２の転写パターン６３の凸部を透過するアライメント光５２の光路差（経路差に媒質の屈折率を掛けたもの）は、アライメント光５１、５２の波長をλ_Rとし、硬化性樹脂６１の硬化後の波長λ_Rにおける屈折率をｎ_Rとし、モールド１の周囲の大気の屈折率をｎ_Aとした場合に、
ｎ_R×｜Ｄ₁−Ｄ₂｜−ｎ_A×｜Ｄ₁−Ｄ₂｜
となる。
なお、通常、ｎ_Aの数値は１とすることができるため、上式は、
｜Ｄ₁−Ｄ₂｜×（ｎ_R−１）
と表せる。

それゆえ、アライメント光５１、５２の波長をλ_Rとし、硬化性樹脂６１の硬化後の波長λ_Rにおける屈折率をｎ_Rとした場合に、上記の｜Ｄ₁−Ｄ₂｜を、
ｄ_R＝λ_R／｛２（ｎ_R−１）｝
で表される数値ｄ_Rの奇数倍の大きさとなるように設計することにより、図４（ｂ）に示すように、第１の転写パターン６２が形成された領域と第２の転写パターン６３が形成された領域との境界、より詳しくは、第１の転写パターン６２の凸部と、隣接する第２の転写パターン６３の凸部との間で、アライメント光の強度を小さくすることができる。

したがって、図４（ｂ）に示すように、アライメント光の強度分布を検出することにより、極小点間の距離ＬＲを得ることができ、その中心位置から被転写基板６０のアライメントマークの中心位置（より詳しくは、被転写基板６０の上に形成された硬化性樹脂６１の第２の転写パターン６３の中心位置）を精度良く得ることができる。
そして、アライメントマークの中心位置を精度良く得ることで、被転写基板６０の位置情報を精度良く得ることができる。

そして、上記のようにして得たモールド１の位置情報、及び、被転写基板６０の位置情報から、モールド１と被転写基板６０を高精度に位置合わせすることができる。

モールド１を構成する材料は、光インプリント法に用いることが可能なものであって、インプリント時における露光光、及び、位置合わせ時のアライメント光を透過できるものである。

この露光光には、一般に、波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲、特に３００ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲、さらに典型的には３６５ｎｍ（いわゆるｉ線）の紫外線が用いられる。
一方、アライメント光には、被転写基板６０の上の硬化性樹脂６１を硬化させないように、露光光とは異なる波長の光を用いることが好ましい。アライメント光には、例えば、波長４００ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の範囲（特に６３３ｎｍ近傍）の可視光を用いることができる。他に、水銀ランプのｅ線（５４６ｎｍ）やナトリウムＤ線（５８９ｎｍ）を用いることができる。

モールド１を構成する材料としては、光インプリント法に適用可能なものであれば用いることができ、例えば、合成石英、ガラス、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）、及びアクリルガラス等の透明材料や、これら透明材料の積層構造物を挙げることができる。特に、合成石英は、剛性が高く、熱膨張係数が低く、かつ一般に使用される波長である３００ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲での透過率が良いため、モールド１に用いる材料として適している。
この合成石英の波長４００ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の範囲の光における屈折率は、１．４〜１．５程度である。

被転写基板６０を構成する材料も、上記のモールド１を構成する材料と同様に、光インプリント法に適用可能なものであれば用いることができ、例えば、合成石英、ガラス、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）、及びアクリルガラス等の透明材料や、これら透明材料の積層構造物を挙げることができる。

硬化性樹脂６１としては、光インプリント法に適用可能な光硬化性の樹脂であれば用いることができ、紫外線により硬化する紫外線硬化樹脂を好適に用いることができる。
例えば、ＰＡＫ−０１（東洋合成工業社製）、ＮＩＰ−Ｋ（Zen Photonics製）、およびＴＳＲ−８２０（帝人製機製）等を挙げることができる。
上記のような硬化性樹脂６１の、波長４００ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の範囲の光における屈折率は、一般的には１．５〜１．７程度である。

＜インプリント用モールドの製造方法＞
次に、本発明に係るインプリント用モールドの製造方法について説明する。
図５、６は、本発明に係るモールドの製造方法の一例について示す概略工程図である。
図５、６に示す製造方法により上記のモールド１を製造するには、まず、基材１１を準備し、その主面上にハードマスク層１２を形成する（図５（ａ））。

基材１１は、モールド１と同じ材料から構成され、光インプリント法に用いることが可能なものであって、インプリント時における露光光、及び、位置合わせ時のアライメント光を透過できるものである。例えば、合成石英は、基材１１に用いる材料として適している。

ハードマスク層１２は、後の工程で所定のパターン状に加工され、モールド１の第１のパターン２及び第２のパターン３を形成する際に、エッチングマスクとして作用するものである。ハードマスク層１２を構成する材料は、上記のエッチングマスクとして作用することができるものである。ハードマスク層１２としては、例えば、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）等を含む金属膜や、その酸化膜、窒化膜等を挙げることができる。

次に、ハードマスク層１２の上に第１の樹脂パターン１３を形成する（図５（ｂ））。
この第１の樹脂パターン１３は、モールド１の第１のパターン２及び第２のパターン３を形成するためのもの（より詳しくは、ハードマスクパターン１２Ｐを形成するためのもの）であって、例えば、電子線レジストを塗布し、電子線描画、現像して形成することができる。また、ナノインプリント法を用いて硬化性樹脂を所定の形状に加工することで形成しても良い。

次に、第１の樹脂パターン１３から露出するハードマスク層１２をエッチングして、ハードマスクパターン１２Ｐを形成する（図５（ｃ））。例えば、ハードマスク層１２にクロム（Ｃｒ）を含む金属膜を用いた場合、このエッチングには、酸素と塩素の混合ガスによるドライエッチングを用いることができる。

次に、第１の樹脂パターン１３及びハードマスクパターン１２Ｐから露出する基材１１を所定の深さ（Ｄ₂）でエッチングし（図５（ｄ））、次いで、第１の樹脂パターン１３を除去する（図６（ｅ））。
この所定の深さ（Ｄ₂）は、モールド１の第２のパターン３の第２の凹部３Ｂの深さＤ₂に相当するものである。基材１１が合成石英から構成される場合、このエッチングには、フッ素系ガスによるドライエッチングを用いることができる。また、第１の樹脂パターン１３の除去には、例えば、酸素ガスによるアッシングを用いることができる。

なお、図５、６に示す例においては、第１の樹脂パターン１３を残した状態で基材１１をエッチングし（図５（ｄ））、その後、第１の樹脂パターン１３を除去しているが（図６（ｅ））、本発明においては、これに限定されず、先に第１の樹脂パターン１３を除去し、その後、ハードマスクパターン１２Ｐをエッチングマスクに用いて、ハードマスクパターン１２Ｐから露出する基材１１を所定の深さ（Ｄ₂）でエッチングしてもよい。

次に、第２の樹脂パターン１４を所定の領域に形成する（図６（ｆ））。
この所定の領域は、モールド１の第２のパターン３が形成される領域に相当するものである。第２の樹脂パターン１４は、例えば、電子線レジストを塗布し、電子線描画、現像することで形成することができる。

次に、第２の樹脂パターン１４及びハードマスクパターン１２Ｐから露出する基材１１を所定の深さ（Ｄ₁−Ｄ₂）でエッチングする（図６（ｇ））。
この所定の深さのＤ₁は、モールド１の第１のパターン２の第１の凹部２Ｂの深さＤ₁に相当するものである。基材１１が合成石英から構成される場合、このエッチングには、フッ素系ガスによるドライエッチングを用いることができる。

その後、第２の樹脂パターン１４及びハードマスクパターン１２Ｐを除去して、第１のパターン２及び第２のパターン３を有するモールド１を得る（図６（ｈ））。
第２の樹脂パターン１４の除去には、例えば、酸素ガスによるアッシングを用いることができる。また、ハードマスクパターン１２Ｐにクロム（Ｃｒ）を含む金属膜を用いた場合、この除去には、酸素と塩素の混合ガスによるドライエッチングを用いることができる。

＜パターン形成方法＞
次に、本発明に係るインプリント用モールドを用いたパターン形成方法、特に、モールドに形成されたパターンの領域よりも大きい面積に、微細パターンを連続的に形成する方法について説明する。

図７は、本発明に係るモールドを用いたパターン形成方法の一例について示す図である。
本方法により、モールド１に形成された凹凸形状の転写パターン（第１のパターン２及び第２のパターン３）を、大面積の被転写基板６０上の硬化性樹脂６１に連続的に転写形成するには、まず、従来のナノインプリント法と同様にして、第１の（最初の）インプリントを行う。

より具体的には、図７（ａ）に示すように、モールド１のパターンが形成された面と被転写基板６０上の硬化性樹脂６１を対向配置して、互いを接触させ、この状態で、モールド１と接触している硬化性樹脂６１を硬化させ、モールド１が有する第１のパターン２から第１の転写パターン６２を硬化性樹脂６１に形成すると共に、モールド１が有する第２のパターン３から第２の転写パターン６３を硬化性樹脂６１に形成し、その後、モールド１を被転写基板６０上の硬化性樹脂６１から離型する（第１の工程）。

硬化性樹脂６１を硬化させる方法としては、硬化性樹脂６１に紫外線硬化樹脂を用い、モールド１の裏面（パターンが形成されていない面）側から、パターンを形成する領域に紫外線を照射する方法を挙げることができる。

この第１の（最初の）インプリントにおいては、そもそも繋ぎ目は生じないため、原則、高精度なアライメントは不要である。それゆえ、例えば、被転写基板６０の外形を基準としたアライメント程度で良い。

次に、図７（ｂ）に示すように、モールド１と被転写基板６０との相対位置を変化させ（第２の工程）、モールド１の第２のパターン３と、先のインプリント（第１のインプリント）により被転写基板６０上の硬化性樹脂６１に形成された第２の転写パターン６３とを用いたアライメントにより、モールド１と被転写基板６０との位置を合わせる（第３の工程）。

このアライメント工程（第３の工程）において、モールド１側の位置については、図３を用いて説明したように、波長λ_Mを含む光をアライメントに使用して、第２のパターン３の位置を検出することで、モールド１の位置情報を得ることができる。
同様に、被転写基板６０側の位置については、図４を用いて説明したように、波長λ_Rを含む光をアライメントに使用して、第２の転写パターン６３の位置を検出することで、被転写基板６０の位置情報（より詳しくは、被転写基板６０の上に形成された硬化性樹脂６１の位置情報）を得ることができる。

なお、本発明においては、モールド１に使用するアライメント光と、被転写基板６０に使用するアライメント光は、それぞれ、別の光を用いても良く、また、同じ光を用いても良い。同じ光を用いる場合は、波長λ_Mと波長λ_Rを含む光とする。

次に、上記の位置合わせされた相対位置で、従来のナノインプリント法と同様にして、第２のインプリントを行う。
より具体的には、図７（ｃ）に示すように、上記の位置合わせされた相対位置で、モールド１のパターンが形成された面を被転写基板６０上の硬化性樹脂６１に接触させ、この状態で、モールド１と接触している硬化性樹脂６１を硬化させ、モールド１が有する第１のパターン２から第１の転写パターン６２を硬化性樹脂６１に形成すると共に、モールド１が有する第２のパターン３から第２の転写パターン６３を硬化性樹脂６１に形成し、その後、モールド１を被転写基板６０上の硬化性樹脂６１から離型する（第４の工程）。

この第２のインプリントにおいて形成された転写パターンと、第１の（最初の）インプリントで形成した転写パターンとの間には、原則、繋ぎ目が存在することになるが、上記のようなアライメントにより、モールド１と被転写基板６０を高精度に位置合わせできるため、この繋ぎ目は目視で見えないようにすることができる。

次に、図７（ｄ）に示すように、再び、モールド１と被転写基板６０との相対位置を変化させ（第２の工程）、モールド１の第２のパターン３と、先のインプリント（第２のインプリント）により被転写基板６０上の硬化性樹脂６１に形成された第２の転写パターン６３とを用いたアライメントにより、モールド１と被転写基板６０との位置を合わせる（第３の工程）。

次に、上記の位置合わせされた相対位置で、従来のナノインプリント法と同様にして、第３のインプリントを行う。
より具体的には、図８（ｅ）に示すように、上記の位置合わせされた相対位置で、モールド１のパターンが形成された面を被転写基板６０上の硬化性樹脂６１に接触させ、この状態で、モールド１と接触している硬化性樹脂６１を硬化させ、モールド１が有する第１のパターン２から第１の転写パターン６２を硬化性樹脂６１に形成すると共に、モールド１が有する第２のパターン３から第２の転写パターン６３を硬化性樹脂６１に形成し、その後、モールド１を被転写基板６０上の硬化性樹脂６１から離型する（第４の工程）。

その後も同様の工程を繰り返すことで、すなわち、モールド１と被転写基板６０との相対位置を変化させる工程（第２の工程）、モールド１と被転写基板６０との位置を合わせる工程（第３の工程）、インプリント工程（第４の工程）、の一連の工程を繰り返すことで、図８（ｆ）に示すように、モールド１のパターン（第１のパターン２及び第２のパターン３）を、大面積の被転写基板６０上の硬化性樹脂６１に連続的に転写形成することができる。

ここで、図８（ｆ）に示すように、硬化性樹脂６１に形成された転写パターンには、第１の転写パターン６２のみならず、第２の転写パターン６３も含まれている。すなわち、この状態では、上記インプリントにおける繋ぎ目は、目視で見えないようにすることができていても、アライメントマーク（第２の転写パターン６３）は、その領域の大きさによっては、識別できてしまう。

そこで、次に、図８（ｇ）に示すように、硬化性樹脂６１から露出する被転写基板６０を所定の深さでエッチングする。このエッチングは、第２の転写パターン６３が消失する前に終了させるものである。
例えば、被転写基板６０がガラスから構成される場合、このエッチングには、フッ素系ガスによるドライエッチングを用いることができる。

その後、硬化性樹脂６１を除去して、図８（ｈ）に示すように、凹凸形状の微細パターンが連続的に形成された構造体７０を得ることができる。一例として、構造体７０の、微細パターンが連続的に形成された面積は、Ａ３サイズ（２９７ｍｍ×４２０ｍｍ）とすることができる。

ここで、上記図２を用いて説明したように、モールド１の第１のパターン２及び第２のパターン３は、線幅（Ｗ）及びピッチ（Ｐ）が互いに等しいラインアンドスペースパターンであり、平面視において、第２のパターン３は、第１のパターン２と連続するラインアンドスペースパターンを構成している。
それゆえ、この構造体７０に形成された微細パターンは、全域において、線幅及びピッチが互いに等しいラインアンドスペースパターンとなり、この構造体７０においては、もはやアライメントマーク（より詳しくは、第２の転写パターン６３の痕跡）は識別できないことになる。

すなわち、本発明のインプリント用テンプレート、及び、該モールドを用いたパターン形成方法を用いることにより、パターン形成した被転写基板において、繋ぎ目やアライメントマークが目視で見えなくなるようにしつつ、可視光で解像しない線幅の微細パターンであっても高精度に位置合わせして、モールドに形成されたパターンの領域よりも大きい面積に、微細パターンを連続的に形成することができる。

なお、上記の図７、８に示すパターン形成方法においては、図７（ｃ）に示すように、モールド１のアライメントマーク（第２のパターン３）と、先のインプリントで硬化性樹脂６１に形成した第２の転写パターン６３を、重ねるようにインプリントする例を示したが、本発明はこれに限定されず、パターン形成した被転写基板において、繋ぎ目やアライメントマークが目視で見えなくなるようにしつつ、高精度に位置合わせしてインプリントできれば良い。

例えば、モールド１の位置情報と、被転写基板６０の位置情報（より詳しくは、被転写基板６０の上に形成された硬化性樹脂６１の位置情報）を個別に取得しておき、各位置情報に基づいて、モールド１と被転写基板６０を位置決め配置して、図９、１０に示すように、先のインプリントで硬化性樹脂６１に形成した転写パターンとは重ねずに、先のインプリントで硬化性樹脂６１に形成した転写パターンの最外部に位置するパターンに続いて連続的に（全域で線幅及びピッチが連続的に等しいラインアンドスペースパターンとなるように）パターン形成してもよい。

以上、本発明に係るインプリント用モールド、及び、該モールドを用いたパターン形成方法について、それぞれの実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。

１ モールド
２ 第１のパターン
２Ｔ 第１の凸部
２Ｂ 第１の凹部
３ 第２のパターン
３Ｔ 第２の凸部
３Ｂ 第２の凹部
１１ 基材
１２ ハードマスク層
１２Ｐ ハードマスクパターン
１３ 第１の樹脂パターン
１４ 第２の樹脂パターン
４１、４２ アライメント光
５１、５２ アライメント光
６０ 被転写基板
６１ 硬化性樹脂
６２ 第１の転写パターン
６３ 第２の転写パターン
７０ 構造体

Claims (8)

1. 被転写基板の上の硬化性樹脂に、凹凸形状の転写パターンを形成するためのインプリント用モールドであって、
   複数の第１の凸部と第１の凹部から構成される第１のパターンと、
   複数の第２の凸部と第２の凹部から構成され、アライメントマークとして利用される第２のパターンと、を有し、
   前記第１のパターンと前記第２のパターンは、線幅及びピッチが互いに等しく、
   前記第１の凸部と前記第２の凸部の最表面の高さ位置が互いに等しく、
   前記第２のパターンをアライメントマークとして利用する際の、アライメントに使用する光に含まれる波長をλ_Mとし、
   前記インプリント用モールドを構成する材料の波長λ_Mにおける屈折率をｎ_Mとした場合に、
   前記第１の凹部の深さＤ₁と前記第２の凹部の深さＤ₂との差｜Ｄ₁−Ｄ₂｜が、
   ｄ_M＝λ_M／｛２（ｎ_M−１）｝
   で表される数値ｄ_Mの奇数倍の大きさであることを特徴とする、インプリント用モールド。
2. 被転写基板の上の硬化性樹脂に、凹凸形状の転写パターンを形成するためのインプリント用モールドであって、
   複数の第１の凸部と第１の凹部から構成される第１のパターンと、
   複数の第２の凸部と第２の凹部から構成され、アライメントマークとして利用される第２のパターンと、を有し、
   前記第１のパターンと前記第２のパターンは、線幅及びピッチが互いに等しく、
   前記第１の凸部と前記第２の凸部の最表面の高さ位置が互いに等しく、
   前記第２のパターンから前記硬化性樹脂に形成される第２の転写パターンを、被転写基板側のアライメントマークとして利用する際の、アライメントに使用する光に含まれる波長をλ_Rとし、
   前記硬化性樹脂の硬化後の波長λ_Rにおける屈折率をｎ_Rとした場合に、
   前記第１の凹部の深さＤ₁と前記第２の凹部の深さＤ₂との差｜Ｄ₁−Ｄ₂｜が、
   ｄ_R＝λ_R／｛２（ｎ_R−１）｝
   で表される数値ｄ_Rの奇数倍の大きさであることを特徴とする、インプリント用モールド。
3. 請求項１に記載のインプリント用モールドを用いて、被転写基板上の硬化性樹脂に凹凸形状の転写パターンを形成するパターン形成方法であって、
   前記インプリント用モールドを前記被転写基板上の前記硬化性樹脂に接触させて、前記インプリント用モールドが有する第１のパターンから第１の転写パターンを前記硬化性樹脂に形成すると共に、該インプリント用モールドが有する第２のパターンから第２の転写パターンを前記硬化性樹脂に形成し、その後、前記インプリント用モールドを前記被転写基板上の前記硬化性樹脂から離型する、第１の工程と、
   前記インプリント用モールドと前記被転写基板との相対位置を変化させる、第２の工程と、
   前記インプリント用モールドの前記第２のパターンと、前記被転写基板上の前記硬化性樹脂に形成された前記第２の転写パターンを用いたアライメントにより、前記インプリント用モールドと前記被転写基板との位置を合わせる、第３の工程と、
   前記第３の工程によって位置合わせされた相対位置で、前記インプリント用モールドを前記被転写基板上の前記硬化性樹脂に接触させて、前記インプリント用モールドが有する第１のパターンから第１の転写パターンを前記硬化性樹脂に形成すると共に、該インプリント用モールドが有する第２のパターンから第２の転写パターンを前記硬化性樹脂に形成し、その後、前記インプリント用モールドを前記被転写基板上の前記硬化性樹脂から離型する、第４の工程と、
   を有し、
   前記第３の工程において、波長λ_Mを含む光をアライメントに使用して、前記インプリント用モールドの前記第２のパターンの位置を検出することを特徴とする、パターン形成方法。
4. 前記第１の工程の後に、前記第２の工程から前記第４の工程を繰り返すことを特徴とする、請求項３に記載のパターン形成方法。
5. 請求項２に記載のインプリント用モールドを用いて、被転写基板上の硬化性樹脂に凹凸形状の転写パターンを形成するパターン形成方法であって、
   前記インプリント用モールドを前記被転写基板上の前記硬化性樹脂に接触させて、前記インプリント用モールドが有する第１のパターンから第１の転写パターンを前記硬化性樹脂に形成すると共に、該インプリント用モールドが有する第２のパターンから第２の転写パターンを前記硬化性樹脂に形成し、その後、前記インプリント用モールドを前記被転写基板上の前記硬化性樹脂から離型する、第１の工程と、
   前記インプリント用モールドと前記被転写基板との相対位置を変化させる、第２の工程と、
   前記インプリント用モールドの前記第２のパターンと、前記被転写基板上の前記硬化性樹脂に形成された前記第２の転写パターンを用いたアライメントにより、前記インプリント用モールドと前記被転写基板との位置を合わせる、第３の工程と、
   前記第３の工程によって位置合わせされた相対位置で、前記インプリント用モールドを前記被転写基板上の前記硬化性樹脂に接触させて、前記インプリント用モールドが有する第１のパターンから第１の転写パターンを前記硬化性樹脂に形成すると共に、該インプリント用モールドが有する第２のパターンから第２の転写パターンを前記硬化性樹脂に形成し、その後、前記インプリント用モールドを前記被転写基板上の前記硬化性樹脂から離型する、第４の工程と、
   を有し、
   前記第３の工程において、波長λ_Rを含む光をアライメントに使用して、前記硬化性樹脂に形成した前記第２の転写パターンの位置を検出することを特徴とする、パターン形成方法。
6. 前記第１の工程の後に、前記第２の工程から前記第４の工程を繰り返すことを特徴とする、請求項５に記載のパターン形成方法。
7. 前記硬化性樹脂が、紫外線により硬化する紫外線硬化樹脂であり、
   前記アライメントに使用する光が、前記紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線とは波長が異なる光であることを特徴とする、請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
8. 前記アライメントに使用する光の波長が、４００ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の範囲であることを特徴とする、請求項７に記載のパターン形成方法。

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