JP6024377B2 - ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランク、その製造方法、および、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ナノインプリントリソグラフィに用いられるテンプレートブランク、その製造方法、および、前記テンプレートブランクを用いたナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法に関するものである。

半導体デバイス製造においては、従来から、フォトマスクを使って縮小（例えば１／４縮小）露光するフォトリソグラフィの技術が用いられており、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。
しかしながら、さらなる微細化に対応するためには、露光波長の問題や製造コストの問題などから上記のフォトリソグラフィによる方式の限界が指摘されており、次世代のリソグラフィ技術として、テンプレート（モールド、スタンパ、金型とも呼ばれる）を使うナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ：Ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）が提案されている。

このナノインプリントリソグラフィは、表面に微細な凹凸形状の転写パターンを形成したナノインプリントリソグラフィ用テンプレートを、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、この樹脂の表面側の形状をテンプレートの転写パターンの凹凸形状に成型した後に、テンプレートを離型し、次いで、ドライエッチング等により余分な樹脂部分（残膜部分）を除去することで、被転写基板の上の樹脂にテンプレートの転写パターンの凹凸形状（より詳しくは、凹凸反転形状）を転写する技術である。

このナノインプリントリソグラフィに用いる樹脂成型方法には、熱可塑性樹脂を用いて、まず、前記樹脂をガラス転移温度以上に加熱して変形可能とし、この状態でテンプレートの転写パターンの凹凸形状に成型し、その後、ガラス転移温度以下に冷却することでテンプレートの転写パターンの凹凸形状を前記樹脂に転写する熱インプリント法や（例えば、特許文献１）、紫外線硬化性樹脂を用いて、硬化前の変形可能な前記樹脂をテンプレートの転写パターンの凹凸形状に成型し、その後、紫外線を照射して前記樹脂を硬化させて、テンプレートの転写パターンの凹凸形状を前記樹脂に転写する光インプリント法などが提案されている（例えば、特許文献２）。

上記のように、光インプリント法は、熱インプリント法のような加熱と冷却の工程が不要であり、室温でパターン転写できる。また、テンプレートや被転写基板が、熱によって寸法変化を生じてしまうリスクを低減できる。
それゆえ、一般的には、熱インプリント法よりも光インプリント法の方が、生産性、解像性、アライメント精度などの点で優れている。

上記の光インプリント法に用いるナノインプリントリソグラフィ用テンプレートを製造するには、例えば、図４（ａ）に示すように、まず、合成石英ガラス基板等の光透過性基板１１３の上に、クロム（Ｃｒ）等から構成されるハードマスク層１１２を有する構造体（ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランク１００）を準備する。
次に、ハードマスク層１１２の上に、例えば、電子線描画等のレジスト製版技術を用いてレジストパターン１１４Ｐを形成する（図４（ｂ））。
続いて、レジストパターン１１４Ｐから露出するハードマスク層１１２をエッチングしてハードマスクパターン１１２Ｐを形成する（図４（ｃ））。
その後、レジストパターン１１４Ｐを除去し、次いで、ハードマスクパターン１１２Ｐから露出する光透過性基板１１３をエッチングして凹部１１０ｓを形成し（図４（ｄ））、最後に、ハードマスクパターン１１２Ｐを除去して、所望の凹凸形状の転写パターンを有するナノインプリントリソグラフィ用テンプレート１１０を得る（図４（ｅ））。
なお、図４（ｅ）において、符号１１０ｓはテンプレート１１０の転写パターンの凹部を示し、符号１１０ｔはテンプレート１１０の転写パターンの凸部を示す。

ここで、上記の製造方法において、ハードマスク層１１２を介して転写パターンを形成する理由について説明する。
ナノインプリントリソグラフィにおいては、テンプレートの転写パターンを等倍で被転写基板上の樹脂に転写するため、その転写パターンのサイズは、１／４縮小露光に用いられるフォトマスクのマスクパターンに比べて、より微細になる。
また、転写された樹脂パターンの高さを所望の高さにするためには、転写パターンの凹部１１０ｓの深さも所望の深さ（例えば、凹部の最小幅の２〜３倍程度）に形成する必要がある。
それゆえ、レジストパターン１１４Ｐだけで転写パターンをエッチング形成することは困難であり、ハードマスク層１１２を介して転写パターンを形成することが行われている。

特表２００４−５０４７１８号公報 特開２００２−９３７４８号公報 特許第４５２３６６１号公報

例えば、転写パターンの凹部の幅寸法が２０ｎｍ未満といった、さらなる微細化の要求に応じるためには、レジストパターン１１４Ｐの膜厚をより薄くする必要がある。
しかしながら、薄膜化したレジストパターンでは、ハードマスク層１１２のエッチングが完了する前に、そのレジストパターンが消失してしまうおそれがある。
それゆえ、光透過性基板１１３の上にハードマスク層１１２を１層だけ設けたテンプレートブランク１００のような構成では限界があり、例えば、光透過性基板１１３をエッチング加工するための下層のハードマスク層の上に、下層のハードマスク層をエッチング加工するための上層のハードマスク層を設けるといった構成が必要になる。
ここで、通常、上層のハードマスク層には、その膜厚が下層のハードマスク層の膜厚以下のものが用いられる。薄膜化したレジストパターンが消失してしまう前に、上層のハードマスク層のエッチングを完了させるためである。

ここで、上記のハードマスク層を１層だけ設けたテンプレートブランク１００のハードマスク層１１２には、例えば、５ｎｍ以上１０ｎｍ未満程度の膜厚のクロム（Ｃｒ）膜が用いられていた。
それゆえ、例えば、下層のハードマスク層に上記の膜厚５ｎｍのクロム（Ｃｒ）膜を用いる場合、上層のハードマスク層の膜厚は５ｎｍ未満であることが好ましいことになる。
しかしながら、従来のスパッタや蒸着による成膜方法では、例えば、形成される膜の膜厚中心値が成膜ごとに変動しやすいという課題や、面内分布がターゲットや基板材料の状態に依存して刻々と変化してしまうという課題があることから、膜厚５ｎｍ未満で、テンプレートの転写領域（例えば、２６ｍｍ×３３ｍｍ）全域に及んで膜厚均一な膜を安定して形成することは困難であった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、微細化の要求に応じることが可能なハードマスク層構成を有するナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランク、その製造方法、および、前記ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクを用いたナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、種々研究した結果、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクの構成を、光透過性基板の主面の上に、少なくとも、光透過性基板をエッチング加工するための下層のハードマスク層と、下層のハードマスク層をエッチング加工するための上層のハードマスク層を有する構成とし、上層のハードマスク層を原子層堆積膜とすることにより、上記課題を解決できることを見出して本発明を完成したものである。

すなわち、本発明の請求項１に係る発明は、光透過性基板の主面に凹凸形状の転写パターンを有するナノインプリントリソグラフィ用テンプレートを作製するためのナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクであって、前記光透過性基板の主面の上に複数層のハードマスク層を有し、前記複数層のハードマスク層の最表層のハードマスク層が、原子層堆積膜であり、前記複数層のハードマスク層が、前記最表層のハードマスク層である第１のハードマスク層と、下層のハードマスク層である第２のハードマスク層を有しており、前記第１のハードマスク層がシリコンを含む材料から構成されており、前記第２のハードマスク層がクロムを含む材料から構成されており、前記光透過性基板が酸化シリコンを含む材料から構成されており、前記第１のハードマスク層の膜厚が、２ｎｍ以上５ｎｍ未満の範囲であり、前記第２のハードマスク層の膜厚が、５ｎｍ以上１０ｎｍ未満の範囲であることを特徴とするナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクである。

また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクの製造方法であって、前記第１のハードマスク層を、シリコンを含むガスと、酸素、窒素、フッ素のいずれか一種または複数種を含むガスとを交互に供給する原子層堆積法を用いて形成する工程を備え、前記第１のハードマスク層を形成する工程において、前記光透過性基板を、２００℃以上６００℃未満の温度範囲に加熱することを特徴とするナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクの製造方法である。

また、本発明の請求項３に係る発明は、前記第２のハードマスク層を形成する工程と、前記第２のハードマスク層の表面を大気に曝さずに、前記第２のハードマスク層の上に前記第１のハードマスク層を形成する工程と、を順に備えることを特徴とする請求項２に記載のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクの製造方法である。

また、本発明の請求項４に係る発明は、請求項１に記載のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクを用いたナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法であって、前記第１のハードマスク層の上にレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンから露出する前記第１のハードマスク層を、フッ素を含むガスを用いてドライエッチングして、第１のハードマスクパターンを形成する工程と、前記第１のハードマスクパターンから露出する前記第２のハードマスク層を、酸素と塩素を含む混合ガスを用いてドライエッチングして、第２のハードマスクパターンを形成する工程と、前記第２のハードマスクパターンから露出する前記光透過性基板の主面を、フッ素を含むガスを用いてドライエッチングして、凹凸形状の転写パターンを形成する工程と、を順に備えることを特徴とするナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法である。

また、本発明の請求項５に係る発明は、前記第１のハードマスクパターンを形成する工程の後であって、前記転写パターンを形成する工程の前に、前記レジストパターンを除去する工程を備えており、前記転写パターンを形成する工程において、前記第１のハードマスクパターンを除去することを特徴とする請求項４に記載のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法である。

本発明のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクは、最表層のハードマスク層が原子層堆積膜であることから、例え膜厚５ｎｍ未満であっても、この最表層のハードマスク層をテンプレートの転写領域全域に及んで膜厚均一な膜とすることができる。
それゆえ、本発明によれば、最表層のハードマスク層の上に形成するレジストパターンの膜厚を従来よりも薄くすることができ、さらなる微細化の要求に応じることができる。

本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクの例を示す概略断面図である。 本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクの製造方法の例を示す概略工程図である。 本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法の例を示す概略工程図である。 従来のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法の例を示す概略工程図である。

以下、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランク、その製造方法、および、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法について、図面を用いて説明する。

＜ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランク＞
まず、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクについて、図１を用いて説明する。ここで、図１は、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクの例を示す概略断面図である。

本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクは、光透過性基板の主面に凹凸形状の転写パターンを有するナノインプリントリソグラフィ用テンプレートを作製するためのナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクであって、前記光透過性基板の主面の上に複数層のハードマスク層を有し、前記複数層のハードマスク層の最表層のハードマスク層が、原子層堆積膜であることを特徴とする。

例えば、図１に示す例において、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランク１は、光透過性基板１３の主面の上に、上層の第１のハードマスク層１１と、下層の第２のハードマスク層１２で構成される２層のハードマスク層を有しており、最表層のハードマスク層（すなわち、上層の第１のハードマスク層１１）が、原子層堆積法（ＡＬＤ法：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）を用いて形成された原子層堆積膜で構成されている。

上記の原子層堆積法（ＡＬＤ法：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）は、金属あるいはシリコンを含む原料ガスと酸素やフッ素等を含む反応ガスの２種類のガスを交互に用いて、基板上に原子層単位で薄膜（原子層堆積膜）を形成する技術であり、金属あるいはシリコンを含むガスの供給、余剰ガスの排除、酸素等を含むガスの供給、余剰ガスの排除、の４工程を１サイクルとして、これを複数回繰り返して所望の厚さの膜を形成する成膜技術である（例えば、特許文献３）。
原子層堆積法は、上記のように、原子層単位で薄膜（原子層堆積膜）を形成することができるため、高い膜厚制御性、膜厚均一性を有している。すなわち、原子層堆積法によって形成される膜（原子層堆積膜）は、従来のスパッタ法や蒸着法によって形成される膜よりも、膜厚中心値が安定しており、面内分布も良好となる。

そして、本発明のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクは、最表層のハードマスク層が原子層堆積膜であることから、本発明においては、この最表層のハードマスク層を、テンプレートの転写領域（例えば、２６ｍｍ×３３ｍｍ）全域に及んで膜厚５ｎｍ未満の均一な膜とすることができる。それゆえ、本発明によれば、最表層のハードマスク層の上に形成するレジストパターンの膜厚を従来よりも薄くすることができ、さらなる微細化の要求に応じることができる。

ここで、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造をより容易に行うためには、光透過性基板の主面の上に形成されるハードマスク層の層数は少ない方が好ましいことになる。通常、ハードマスク層毎に、それぞれ特有のエッチング工程が必要になるからである。
すなわち、本発明においては、複数層のハードマスク層は、図１に示すように、２層であることが好ましい。

ここで、光透過性基板１３は、合成石英ガラス基板のように、通常、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）を含む材料から構成されているため、光透過性基板１３をエッチング加工するための下層のハードマスク層（第２のハードマスク層１２）には、通常、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）をドライエッチングする際に用いられるガス（例えば、フッ素を含むガス）に耐性を有する材料（例えば、クロム等）が用いられる。そして、上記のフッ素を含むガスは、シリコン（Ｓｉ）を含む材料をドライエッチングする際に用いられるガスでもある。

それゆえ、下層のハードマスク層（第２のハードマスク層１２）をエッチング加工するための上層のハードマスク層（第１のハードマスク層１１）が、シリコン（Ｓｉ）を含む材料から構成されていれば、例えば、フッ素を含むガスを用いて上層のハードマスク層（第１のハードマスク層１１）をドライエッチングすることで、下層のハードマスク層（第２のハードマスク層１２）をエッチングすることなく、上層のハードマスク層（第１のハードマスク層１１）のみを加工精度良くエッチングできることになる。

したがって、本発明においては、最表層のハードマスク層を構成する原子層堆積膜が、シリコン（Ｓｉ）を含む材料から構成されていることが好ましい。

例えば、原子層堆積膜として酸化シリコン（ＳｉＯｘ）膜を形成する場合には、上記の原子層堆積法において、シリコン（Ｓｉ）を含む原料ガスと、酸素（Ｏ）を含む反応ガスを用いることで形成することができる。同様に、シリコン（Ｓｉ）を含む原料ガスと窒素（Ｎ）を含む反応ガスを用いて、原子層堆積膜として窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を形成することもできる。
また、反応ガスには複数種の元素を含むガスを用いても良い。例えば、シリコン（Ｓｉ）を含む原料ガスと、酸素（Ｏ）および窒素（Ｎ）を含む反応ガスを用いて、シリコン酸窒化（ＳｉＯＮ）膜を形成することや、シリコン（Ｓｉ）を含む原料ガスと、酸素（Ｏ）およびフッ素（Ｆ）を含む反応ガスを用いて、フッ素含有シリコン酸化膜（ＳｉＯＦ）膜を形成することもできる。

また、本発明においては、最表層のハードマスク層を構成する原子層堆積膜の膜厚が、２ｎｍ以上５ｎｍ未満の範囲であることが好ましい。

最表層のハードマスク層を構成する原子層堆積膜の膜厚が５ｎｍ以上の場合には、上述のように、原子層堆積膜のエッチングが完了する前に、薄膜化したレジストパターンが消失してしまうおそれがある。

一方、異物等を排除して高品質の転写パターンを形成するために、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクには、洗浄耐性が求められる。例えば、ウェット洗浄の場合には、ＳＰＭ（硫酸と過酸化水素水の混合液）洗浄などが用いられ、ドライ洗浄の場合には、プラズマアッシング装置を用いて、酸素ガス、オゾンガスなどが使用される。
ここで、最表層のハードマスク層を構成する原子層堆積膜の膜厚が２ｎｍ未満の場合には、上記のＳＰＭ（硫酸と過酸化水素水の混合液）洗浄等で原子層堆積膜が消失してしまうおそれがある。

それゆえ、本発明においては、最表層のハードマスク層を構成する原子層堆積膜の膜厚が、２ｎｍ以上５ｎｍ未満の範囲であることが好ましい。

以上、本発明のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクを構成する最表層のハードマスク層について説明してきたが、続いて、最表層のハードマスク層以外の本発明のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクの構成要素について、以下、説明する。

本発明において、光透過性基板１３には、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートに適用可能なものであれば用いることができるが、転写精度を得るために表面平坦性が高く、テンプレート製造工程の洗浄などに用いる洗浄液への耐性に優れたものであることが好ましい。それゆえ、一般的には、合成石英ガラス基板が用いられる。

本発明において、光透過性基板１３の主面上に形成される複数層のハードマスク層の各材料としては、最下層のハードマスク層以外は、それぞれ、直下のハードマスク層をドライエッチングする際に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れば用いることができる。

一方、光透過性基板１３の主面の直上に形成される最下層のハードマスク層（図１における第２のハードマスク層１２）の材料としては、光透過性基板１３を構成する材料をドライエッチングする際に、エッチングマスクとして作用することができる材料であることが必要となる。
そして、上述のように、光透過性基板１３は、通常、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）を含む材料から構成されているため、最下層のハードマスク層の材料としては、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）をドライエッチングする際に用いられるガス（例えば、フッ素を含むガス）に耐性を有する材料であることが好ましい。
例えば、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属や、前記金属等の酸化物、あるいは窒化物等を用いることができる。上記の材料の中で、クロム（Ｃｒ）系の材料は、合成石英ガラス基板のドライエッチングに用いるフッ素系ガスのプラズマに対して強い耐性をもち、好ましい材料である。
なお、この最下層のハードマスク層（図１における第２のハードマスク層１２）は、スパッタ膜や蒸着膜であっても良いし、原子層堆積膜であってもよい。

例えば、図１に示す例において、光透過性基板１３として合成石英ガラス基板を用いる場合には、第２のハードマスク層１２としてクロム（Ｃｒ）のスパッタ膜を用いることができ、その膜厚は、形成する転写パターンのサイズにもよるが、例えば、５ｎｍ以上１０ｎｍ未満程度の範囲とすることができる。

したがって、図１に示す本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランク１の構成例としては、例えば、第１のハードマスク層１１がシリコン（Ｓｉ）を含む材料から構成された原子層堆積膜であり、第２のハードマスク層１２がクロム（Ｃｒ）を含む材料から構成されており、光透過性基板１３が酸化シリコン（ＳｉＯｘ）を含む材料から構成されているものとすることができる。

＜ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクの製造方法＞
次に、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクの製造方法について、図２を用いて説明する。ここで、図２は、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクの製造方法の例を示す概略工程図である。

本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクの製造方法は、光透過性基板の主面上に複数層のハードマスク層を有するナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクの製造方法であって、前記複数層のハードマスク層の最表層のハードマスク層を、シリコンを含むガスと、酸素、窒素、フッ素のいずれか一種または複数種を含むガスとを交互に供給する原子層堆積法を用いて形成する工程を、備えるものである。

例えば、上記の図１に示す本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランク１を製造するには、まず光透過性基板１３を準備し（図２（ａ））、その主面の上に、例えば、スパッタ法等を用いて第２のハードマスク層１２を形成し（図２（ｂ））、次いで、第２のハードマスク層１２の上に、シリコンを含むガスと、酸素、窒素、フッ素のいずれか一種または複数種を含むガスとを交互に供給する原子層堆積法を用いて第１のハードマスク層１１を形成する（図２（ｃ））。

上記のような製造方法により、第１のハードマスク層１１（すなわち、最表層のハードマスク層）がシリコンを含む材料から構成された原子層堆積膜である、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランク１を製造することができる。

ここで、本発明においては、その上に最表層のハードマスク層を形成することになるハードマスク層（最表層から２番目のハードマスク層）を形成した後、前記ハードマスク層の表面を大気に曝さずに、前記ハードマスク層の上に最表層のハードマスク層を形成することが好ましい。
前記ハードマスク層（最表層から２番目のハードマスク層）の表面に酸化膜が形成されてしまうことを防ぐためである。

例えば、図２（ｂ）に示す第２のハードマスク層１２を形成した後は、第２のハードマスク層１２の表面を大気に曝さずに、図２（ｃ）に示す第１のハードマスク層１２を形成することが好ましい。

例えば、第２のハードマスク層１２の表面に酸化膜が形成されてしまうと、第１のハードマスク層１１から形成されるハードマスクパターンをエッチングマスクに用いて第２のハードマスク層１２をエッチングする際に、その酸化膜もエッチングする必要が生じてしまい、第２のハードマスク層１２を精度良くエッチング加工することが阻害されるおそれがあるからである。

上記のように、第２のハードマスク層１２を形成した後、第２のハードマスク層１２の表面を大気に曝さずに、第１のハードマスク層１２を形成するには、例えば、スパッタ成膜装置で第２のハードマスク層１２を形成した後、真空状態を保持したまま、第２のハードマスク層１２を形成した光透過性基板１３を、原子層堆積装置に搬送すればよい。
また、第２のハードマスク層１２が原子層堆積膜の場合は、同一の原子層堆積装置において、第２のハードマスク層１２を形成し、続いて、第１のハードマスク層１１を形成しても良い。

また、本発明においては、前記最表層のハードマスク層を形成する工程において、前記光透過性基板を１００℃以上の温度に加熱することが好ましく、さらに望ましくは、２００℃以上６００℃未満の温度範囲に加熱することが好ましい。
光透過性基板を加熱することで形成される原子層堆積膜を緻密な膜とすることができ、より洗浄耐性を有する膜とすることができるからである。
なお、光透過性基板の加熱は、最表層のハードマスク層を構成する原子層堆積膜を形成した後に行っても良い。

＜ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法＞
次に、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法について、図３を用いて説明する。ここで、図３は、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法の例を示す概略工程図である。

本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法は、最表層側から、シリコンを含む材料から構成されている原子層堆積膜である第１のハードマスク層と、クロムを含む材料から構成されている第２のハードマスク層と、酸化シリコンを含む材料から構成されている光透過性基板を有するナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクを用いたナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法であって、前記第１のハードマスク層の上にレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンから露出する前記第１のハードマスク層を、フッ素を含むガスを用いてドライエッチングして、第１のハードマスクパターンを形成する工程と、前記第１のハードマスクパターンから露出する前記第２のハードマスク層を、酸素と塩素を含む混合ガスを用いてドライエッチングして、第２のハードマスクパターンを形成する工程と、前記第２のハードマスクパターンから露出する前記光透過性基板の主面を、フッ素を含むガスを用いてドライエッチングして、凹凸形状の転写パターンを形成する工程と、を順に備えるものである。

例えば、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレート１０を製造するには、まず、シリコン（Ｓｉ）を含む材料から構成されている原子層堆積膜である第１のハードマスク層１１と、クロム（Ｃｒ）を含む材料から構成されている第２のハードマスク層１２と、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）を含む材料から構成されている光透過性基板１３を有するナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランク１を準備する（図３（ａ））。

次に、第１のハードマスク層１１の上に、例えば、電子線描画等のレジスト製版技術を用いて、レジストパターン１４Ｐを形成し（図３（ｂ））、次いで、レジストパターン１４Ｐから露出する第１のハードマスク層１１を、フッ素を含むガスを用いてドライエッチングして、第１のハードマスクパターン１１Ｐを形成する（図３（ｃ））。

次に、形成した第１のハードマスクパターン１１Ｐから露出する第２のハードマスク層１２を、酸素と塩素を含む混合ガスを用いてドライエッチングして、第２のハードマスクパターン１２Ｐを形成する（図３（ｄ））。

次に、上記にて形成した第２のハードマスクパターン１２Ｐから露出する光透過性基板１３の主面を、フッ素を含むガスを用いてドライエッチングして、凹部１０ｓを形成し（図３（ｅ））、最後に、第２のハードマスクパターン１２Ｐを除去して、所望の凹凸形状の転写パターンを有するナノインプリントリソグラフィ用テンプレート１０を得る（図３（ｆ））。

ここで、本発明においては、前記第１のハードマスクパターンを形成する工程の後であって、前記転写パターンを形成する工程の前に、前記レジストパターンを除去する工程を備えており、前記転写パターンを形成する工程において、前記第１のハードマスクパターンを除去することが好ましい。
例えば、図３（ｃ）に示す第１のハードマスクパターン１１Ｐを形成した後であって、図３（ｅ）に示す光透過性基板１３の主面をドライエッチングする前に、レジストパターン１４Ｐを除去しておき、図３（ｅ）に示す光透過性基板１３の主面をドライエッチングする工程において、第１のハードマスクパターン１１Ｐも、フッ素を含むガスを用いたエッチングによって除去する。

本発明においては、第１のハードマスクパターン１１Ｐがシリコンを含む材料から構成されているため、第２のハードマスクパターン１２Ｐを形成することによって、光透過性基板１３の主面を露出させた後においては、通常、酸化シリコンを含む材料から構成されている光透過性基板１３をエッチングせずに、第１のハードマスクパターン１１Ｐのみを除去することが困難になる。いずれも、フッ素を含むガスを用いたドライエッチングでエッチングされてしまうからである。

例えば、光透過性基板１３をエッチングせずに、第１のハードマスクパターン１１Ｐのみを除去しようとする場合、第２のハードマスクパターン１２Ｐから露出する光透過性基板１３の主面のみをレジスト等で被覆した後に、第１のハードマスクパターン１１Ｐをエッチング除去するというような、複雑な工程を施す必要がある。

それゆえ、本発明においては、製造工程を容易とするために、図３（ｅ）に示す光透過性基板１３の主面をドライエッチングする工程において、第１のハードマスクパターン１１Ｐも、フッ素を含むガスを用いたエッチングによって除去する。
ここで、第１のハードマスクパターン１１Ｐの上にレジストパターン１４Ｐが残存していると、第１のハードマスクパターン１１Ｐの除去を阻害するため、上記のように、光透過性基板１３の主面をドライエッチングする前に、レジストパターン１４Ｐを除去しておく。

なお、上述のように、第１のハードマスク層１１の膜厚が２ｎｍ以上５ｎｍ未満の範囲であるのに対し、ドライエッチングで形成する転写パターンの凹部１０ｓの深さは、凹部１０ｓの最小幅の２〜３倍程度（例えば、２０ｎｍ〜６０ｎｍ程度）であるため、通常、凹部１０ｓを形成するためのドライエッチングが完了する前に、第１のハードマスクパターン１１Ｐは除去される。

上記のように、本発明によれば、転写パターンの凹部の幅寸法が２０ｎｍ未満のような微細な転写パターンを有するナノインプリントリソグラフィ用テンプレートを製造することが可能となる。
さらに、上記のように、転写パターンを形成する工程において第１のハードマスクパターンを除去することにより、複雑な工程を施すことなく、上記のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートを製造することができる。

以上、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランク、その製造方法、および、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法についてそれぞれ説明したが、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。

以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。

（実施例１）
光透過性基板１３に合成石英ガラス基板を用い、その主面の上に、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、Ｃｒターゲットを用いて、Ａｒガス雰囲気下で、Ｃｒ膜を６ｎｍの厚さに成膜して第２のハードマスク層１２を形成した。

次に、第２のハードマスク層１２を形成した光透過性基板１３を原子層堆積装置に搭載し、光透過性基板１３を３００℃の温度に加熱しながら、第２のハードマスク層１２の上に、シリコンを含む原料ガス（トリ−ジメチルアミノシランガス）と、酸素を含む反応ガス（Ｏ₂ガスとＨ₂Ｏガスの混合ガス）を交互に供給する原子層堆積法を用いて、膜厚３ｎｍのＳｉＯ₂膜からなる第１のハードマスク層１１を形成し、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランク１を得た。

次に、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランク１の第１のハードマスク層１１の上に、ポジ型電子線レジストを膜厚４０ｎｍで形成し、加速電圧１００ｋＶのスポットビームの電子線描画装置を用いて、スペース幅が１８ｎｍ〜１００ｎｍの１：１Ｌ＆Ｓパターンを描画し、現像して、レジストパターン１４Ｐを形成した。

次に、レジストパターン１４Ｐから露出する第１のハードマスク層１１を、フッ素系のガス（ＣＦ₄ガス）を用いてドライエッチングして第１のハードマスクパターン１１Ｐを形成し、その後、レジストパターン１４Ｐを酸素プラズマで除去した。

次に、第１のハードマスクパターン１１Ｐから露出する第２のハードマスク層１２を、塩素と酸素の混合ガスを用いてドライエッチングして第２のハードマスクパターン１２Ｐを形成した。

次に、第２のハードマスクパターン１２Ｐから露出する光透過性基板１３の主面を、フッ素系のガス（ＣＦ₄ガス）を用いてドライエッチングして、深さ３０ｎｍの凹部１０ｓを形成し、最後に、第２のハードマスクパターン１２Ｐを、塩素と酸素の混合ガスを用いたドライエッチングで除去して、凹部１０ｓの深さが３０ｎｍ、凹部１０ｓの幅が１８ｎｍ〜１００ｎｍの１：１Ｌ＆Ｓパターンの凹凸形状の転写パターンを有するナノインプリントリソグラフィ用テンプレート１０を得た。

１・・・ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランク
１０・・・ナノインプリントリソグラフィ用テンプレート
１１・・・第１のハードマスク層
１１Ｐ・・・第１のハードマスクパターン
１２・・・第２のハードマスク層
１２Ｐ・・・第２のハードマスクパターン
１３・・・光透過性基板
１４Ｐ・・・レジストパターン
１０ｓ・・・凹部
１０ｔ・・・凸部
１００・・・ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランク
１１０・・・ナノインプリントリソグラフィ用テンプレート
１１２・・・ハードマスク層
１１２Ｐ・・・ハードマスクパターン
１１３・・・光透過性基板
１１４Ｐ・・・レジストパターン
１１０ｓ・・・凹部
１１０ｔ・・・凸部

Claims (5)

1. 光透過性基板の主面に凹凸形状の転写パターンを有するナノインプリントリソグラフィ用テンプレートを作製するためのナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクであって、
   前記光透過性基板の主面の上に複数層のハードマスク層を有し、
   前記複数層のハードマスク層の最表層のハードマスク層が、原子層堆積膜であり、
   前記複数層のハードマスク層が、前記最表層のハードマスク層である第１のハードマスク層と、下層のハードマスク層である第２のハードマスク層を有しており、
   前記第１のハードマスク層がシリコンを含む材料から構成されており、
   前記第２のハードマスク層がクロムを含む材料から構成されており、
   前記光透過性基板が酸化シリコンを含む材料から構成されており、
   前記第１のハードマスク層の膜厚が、２ｎｍ以上５ｎｍ未満の範囲であり、
   前記第２のハードマスク層の膜厚が、５ｎｍ以上１０ｎｍ未満の範囲であることを特徴とするナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランク。
2. 請求項１に記載のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクの製造方法であって、
   前記第１のハードマスク層を、シリコンを含むガスと、酸素、窒素、フッ素のいずれか一種または複数種を含むガスとを交互に供給する原子層堆積法を用いて形成する工程を備え、
   前記第１のハードマスク層を形成する工程において、前記光透過性基板を、２００℃以上６００℃未満の温度範囲に加熱することを特徴とするナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクの製造方法。
3. 前記第２のハードマスク層を形成する工程と、
   前記第２のハードマスク層の表面を大気に曝さずに、前記第２のハードマスク層の上に前記第１のハードマスク層を形成する工程と、
   を順に備えることを特徴とする請求項２に記載のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクの製造方法。
4. 請求項１に記載のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートブランクを用いたナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法であって、
   前記第１のハードマスク層の上にレジストパターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンから露出する前記第１のハードマスク層を、フッ素を含むガスを用いてドライエッチングして、第１のハードマスクパターンを形成する工程と、
   前記第１のハードマスクパターンから露出する前記第２のハードマスク層を、酸素と塩素を含む混合ガスを用いてドライエッチングして、第２のハードマスクパターンを形成する工程と、
   前記第２のハードマスクパターンから露出する前記光透過性基板の主面を、フッ素を含むガスを用いてドライエッチングして、凹凸形状の転写パターンを形成する工程と、
   を順に備えることを特徴とするナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法。
5. 前記第１のハードマスクパターンを形成する工程の後であって、前記転写パターンを形成する工程の前に、前記レジストパターンを除去する工程を備えており、前記転写パターンを形成する工程において、前記第１のハードマスクパターンを除去することを特徴とする請求項４に記載のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法。

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