JP6221795B2 - インプリントモールドとこれを用いたインプリント方法およびインプリントモールドを製造するためのマスターモールド - Google Patents

Description

本発明は、インプリント方法、特にナノインプリント方法にて高精度のパターン形成が可能なインプリントモールドと、そのようなインプリントモールドを用いたインプリント方法、および、インプリントモールドを製造するためのマスターモールドに関する。

近年、フォトリソグラフィ技術に代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、凹凸構造を被成形樹脂材料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る。例えば、被成形樹脂材料として光硬化性樹脂組成物を用いたインプリント方法では、被転写体の表面に光硬化性樹脂組成物の液滴を供給し、所望の凹凸構造を有するモールドと被転写体とを所定の距離まで近接させて凹凸構造内に光硬化性樹脂組成物を充填し、この状態でモールド側から光を照射して光硬化性樹脂組成物を硬化させて樹脂層を形成し、その後、モールドを樹脂層から引き離すことにより、モールドが備える凹凸が反転した凹凸構造を有するパターン（凹凸パターン）を被転写体上に形成する。そして、このパターンをエッチングマスクとして被転写体をエッチングすることにより、基板にパターン構造体を形成することができる。

このようなインプリント方法は、例えば、集積回路の形成において、メモリセルのような周期的なライン／スペース形状のパターン形成等に用いられている（特許文献１）。
また、近年の半導体装置等のパターンの微細化に伴い、コンタクトホールの微細化や配置の高密度化が進み、フォトリソグラフィ法によるコンタクトホールの形成が困難であり、また、極紫外線（ＥＵＶ）を使用した場合であっても露光に要する時間が長く、スループットが低くなるという問題がった。
このため、インプリント方法によるコンタクトホールの形成が検討されている。例えば、被転写体の表面に予めレジスト層を形成しておき、モールドが備える凹凸構造の凸部の途中までをレジスト層に刺し込み、この状態でレジスト層を硬化させ、その後、モールドを引き離すことにより、モールドが備える凸部に対応した凹部を有するレジスト層を被転写体上に形成する。そして、このレジスト層をエッチングマスクとして被転写体をエッチングすることにより、コンタクトホールを形成する方法が検討されている（特許文献２）。

特開２０１２−６８４５０号公報 特開２０１３−６９９２１号公報

被転写体に液滴として供給した被成形樹脂材料をモールドが備える凹凸構造内に充填させるインプリント方法とは異なり、モールドが備える凸部の途中までを予め形成したレジスト層に刺し込むインプリント方法では、泡噛みによる欠陥発生、モールドの凸部の損傷が防止される。しかし、レジスト層に形成された凹部の底部から被転写体までの間に残存するレジスト層、いわゆる残膜の厚みが、被成形樹脂材料をモールドが備える凹凸構造内に充填させるインプリント方法に比べて大きなものとなる。このようにレジスト層の残膜厚みが大きくなると、レジスト層を介したエッチングが被転写体に到達するまでの時間が長くなり、レジスト層の凹部に削れが生じて、開口形状が維持できなくなるという問題があった。すなわち、通常、コンタクトホールは、コンタクト面積を確保した上で配置密度を高めるために、円形ではなく矩形が採用されている。したがって、インプリント方法でレジスト層に形成する凹部の開口形状は矩形とされるが、エッチング工程でレジスト層の残膜が除去される間に凹部の内壁面が削られて開口形状に丸みを生じ、目的とする形状のコンタクトホールが形成できないという問題があった。

このようなレジスト層の凹部の形状変化は、例えば、ライン／スペース形状のパターン形成においても、パターンの端部が丸みを帯びるという形で生じるが、ライン／スペース形状のパターンでは、端部が回路パターンとして使用されない場合には、端部を切断して丸みを帯びた部位を排除することができる。しかし、コンタクトホール形成では、丸みを帯びた形状がそのまま回路パターンとなるため、コンタクトホールの形状が所望のデザイン形状と異なるものとなり、多層配線の他の層のパターンとの重ね合わせに際して接続不良を生じたり、配線間の短絡を生じるという問題があった。
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、所望の形状のホールパターンを形成するためのインプリントモールドと、このようなインプリントモールドを製造するためのマスターモールドと、所望の形状のホールパターンを形成するインプリント方法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、本発明のインプリントモールドは、基材と、該基材の一の平面に設定された凹凸構造領域に位置する柱状の凸部と、を少なくとも有し、前記凸部は、側壁面の一部に基部から頂部に向かう方向に沿って設けられた補正用凸部を備え、前記平面に平行な面における前記凸部の断面形状の輪郭線は、前記補正用凸部に対応した突出部を有し、前記輪郭線に内接する最大面積の内接矩形を設定したときに、前記突出部は前記内接矩形の四隅に位置するような構成とした。

本発明の他の態様として、前記輪郭線の中で前記内接矩形の一辺と一致する部位に対する前記突出部の角度が鈍角であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記角度が１２０°以上であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記内接矩形の一辺の長さは１０〜５０ｎｍの範囲であり、前記輪郭線の前記突出部が前記内接矩形から突出する長さは３〜１０ｎｍの範囲であるような構成とした。

本発明のマスターモールドは、基材と、該基材の一の平面に設定された凹凸構造領域に位置する柱状空間をなす凹部と、を少なくとも有し、前記凹部は、内壁面の一部に開口部から底部に向かう方向に沿って設けられた補正用凹部を備え、前記平面に平行な面における前記凹部空間の断面形状の輪郭線は、前記補正用凹部に対応した突出部を有し、前記輪郭線に内接する最大面積の内接矩形を設定したときに、前記突出部は前記内接矩形の四隅に位置するような構成とした。

本発明の他の態様として、前記輪郭線の中で前記内接矩形の一辺と一致する部位に対する前記突出部の角度が鈍角であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記角度が１２０°以上であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記内接矩形の一辺の長さは１０〜５０ｎｍの範囲であり、前記輪郭線の前記突出部が前記内接矩形から突出する長さは３〜１０ｎｍの範囲であるような構成とした。

本発明のインプリント方法は、被転写体の所望の面に、被成形樹脂材料層を形成する工程と、上述のいずれかのインプリントモールドの柱状の凸部の途中までを前記被成形樹脂材料層に押し込み、当該状態で前記被成形樹脂材料層を硬化させて樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層と前記インプリントモールドを引き離し、前記モールドが備える柱状の凸部に対応した柱状空間からなる凹部を有する樹脂層を前記被転写体上に位置させる工程と、を有するような構成とした。

また、本発明のインプリント方法は、被転写体の所望の面に、被成形樹脂材料層を形成する工程と、上述のいずれかのインプリントモールドの柱状の凸部の途中までを前記被成形樹脂材料層に押し込み、当該状態で前記被成形樹脂材料層を半硬化させて樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層と前記インプリントモールドを引き離す工程と、を前記被成形樹脂材料層の所望の領域に繰り返し行い、その後、前記樹脂層を硬化させて、前記モールドが備える柱状の凸部に対応した柱状空間からなる凹部を有する樹脂層を前記被転写体上に位置させるような構成とした。

本発明のインプリントモールドは、開口形状が矩形のホールパターン形成を可能とするものである。
また、本発明のマスターモールドは、本発明のインプリントモールドを簡便に製造することができる。
本発明のインプリント方法は、開口形状が矩形のホールパターンを形成することができる。

図１は、本発明のインプリントモールドの一実施形態を説明するための側面図である。 図２は、インプリントモールドが有する柱状の凸部の一例を示す斜視図である。 図３は、凸構造部の平面に平行な面における凸部の断面形状の輪郭線を示す図である。 図４は、面積が最大ではない内接矩形の例を示す図である。 図５は、図３に示される輪郭線において２点鎖線で囲まれた部位の拡大図である。 図６は、輪郭線の突出部の状態が好ましくない例を示す図である。 図７は、本発明のインプリントモールドの他の実施形態における凸部の断面形状の輪郭線を示す図３相当の図である。 図８は、本発明のインプリントモールドの他の実施形態における凸部の断面形状の輪郭線を示す図３相当の図である。 図９は、本発明のインプリントモールドの他の実施形態における凸部の断面形状の輪郭線を示す図３相当の図である。 図１０は、本発明のインプリントモールドの他の実施形態における凸部の断面形状の輪郭線を示す図３相当の図である。 図１１は、インプリントモールドに設定された凹凸構造領域に位置している柱状の凸部の配列例を示す図である。 図１２は、本発明のインプリントモールドを製造するためのマスターモールドの一実施形態を説明するための側面図である。 図１３は、マスターモールドが有する凹部の一例を示す斜視図である。 図１４は、基材の平面に平行な面における凹部の断面形状の輪郭線を示す図である 図１５は、図１４に示される輪郭線において２点鎖線で囲まれた部位の拡大図である。 図１６は、本発明のインプリント方法の一実施形態を説明するための工程図である。 図１７は、実施例において形成したホールパターンの断面形状を測定する位置を示す図である。

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。

［インプリントモールド］
図１は、本発明のインプリントモールドの一実施形態を説明するための側面図である。図１において、本発明のインプリントモールド１１は、支持部１３の表面１３ａに凸構造部１４を備えた、いわゆるメサ構造の基材１２を有し、凸構造部１４の平面１４ａには、凹凸構造領域Ａが設定されており、この凹凸構造領域Ａに柱状の凸部２１が位置している。図１では、凸構造部１４の平面１４ａに位置する凸部２１を記載しているが、基材１２と凸部２１との大きさの比等は便宜的なものである。尚、凸構造部１４は、その表面１４ａが、その周囲の領域に対して２段以上の凸構造となっていてもよい。また、基材１２は、メサ構造ではなく、平板形状等の他の形状であってもよい。
インプリントモールド１１の基材１２は、光透過性が必要な場合には、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、基材１２に光透過性が必要ではない場合には、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、基材１２の厚みは、凸構造部１４の突出高さ、基材１２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。
図２は、インプリントモールド１１が有する柱状の凸部２１の一例を示す斜視図であり、図３は、凸構造部１４の平面１４ａに平行な面における凸部２１の断面形状の輪郭線を示す図である。図２に示すように、凸部２１は、角柱形状であり、頂部２１ａから基部２１ｂに向けて太くなるようなテーパー形状を有している。また、凸部２１は、側壁面２１ｃの一部に、図示例では、角柱形状の４つの角部に、頂部２１ａから基部２１ｂに向かう方向に沿って設けられた補正用凸部２２を備えている。尚、図示例では、凸部２１はテーパー形状であるが、頂部２１ａから基部２１ｂまで同じ太さのストレート形状であってもよい。
ここで、上記のような凸部２１の断面形状の輪郭線は、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて頂部２１ａからの所望の位置を設定して観察することにより得られる。

このような凸部２１の断面形状は、図３に示すような輪郭線２５を有しており、この断面形状の輪郭線２５に内接するように設定した最大面積の内接矩形２６（図３に鎖線で示す）は正方形である。そして、輪郭線２５は、設定した内接矩形２６の四隅２６ａに位置するように、補正用凸部２２に対応した突出部２５ａを有しており、このような輪郭線２５の突出部位２５ａは、円形状ないし楕円形状の一部のような曲線である。内接矩形２６は、角柱形状の凸部の各側壁面に対応した輪郭線２５の直線部分に辺が内接するような状態が最も面積が大きいものとなる。したがって、例えば、図４に示すように、角柱形状の凸部の各側壁面に対応した輪郭線２５の直線部分に頂点が内接するような状態の内接矩形２８（図４に１点鎖線で示す）は、面積が最大の内接矩形とはならない。
図５は、図３に示される輪郭線２５において２点鎖線で囲まれた部位の拡大図である。この図５に示されるように、輪郭線２５の中で、内接矩形２６の一辺と一致する部位２５ｂに対する突出部２５ａの角度αは鈍角であり、好ましくは１２０°以上である。この角度αは、輪郭線２５の突出部２５ａにおける接線と部位２５ｂとがなす角度であり、例えば、図示の点Ｐ１における接線ｔ１と部位２５ｂとがなす角度、点Ｐ２における接線ｔ２と部位２５ｂとがなす角度である。この角度αが鈍角であることにより、凸部２１の側壁面２１ｃに位置する補正用凸部２２の強度が向上し、インプリント時における凸部２１の損傷が防止される。すなわち、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示されるように、上記の角度αが直角あるいは鋭角であると、インプリント時に作用する応力が補正用凸部２２の付け根部分に集中し易く、補正用凸部２２の欠け、脱落を生じるおそれがある。

このような凸部２１の形状、寸法は、インプリントモールド１１を用いたインプリント方法により形成しようとするホールパターンの形状、寸法に応じて適宜設定することがでる。例えば、上記の内接矩形２６の一辺の長さＬ１は、１０〜５０ｎｍの範囲で設定することが好ましく、このとき、輪郭線２５の突出部２５ａが内接矩形２６から突出する長さＬ２は３〜１０ｎｍの範囲であることが好ましい。また、凸部２１の高さＨ（凸構造部１４の平面１４ａから頂部２１ａまでの垂直距離）は２０〜２００ｎｍ程度の範囲で設定することができる。

内接矩形２６の一辺の長さＬ１は、内接矩形２６の形状が図示例のように正方形であれば１種であり、長方形であれば長辺と短辺の２種となる。また、図示例のように、凸部２１が頂部２１ａから基部２１ｂに向けて太くなるようなテーパー形状を有している角柱形状である場合、内接矩形２６の一辺の長さＬ１の寸法は、凸部２１の高さ方向の断面位置によって変化するが、断面位置にかかわらず、内接矩形２６の一辺の長さＬ１が上記の数値範囲で設定されることが好適である。内接矩形２６の一辺の長さＬ１が１０ｎｍ未満であると、本発明の効果が十分に奏されず、本発明のインプリントモールドを使用して凹部を形成した樹脂層をエッチングマスクとして被転写体をエッチングしたときに、開口形状が矩形のホールパターンを形成することが難しくなる。一方、内接矩形２６の一辺の長さＬ１が５０ｎｍを超えると、フォトリソグラフィ法によるパターン形成が可能となり、スループットの点からも本発明のインプリントモールドを使用する利点が希薄となり好ましくない。
尚、凸部２１が、図２に示すように、頂部２１ａから基部２１ｂに向けて太くなるようなテーパー形状を有している場合、後述するようなインプリント方法において、被成形樹脂材料層に凸部を押し込む深さを考慮して、上記の長さＬ１を設定することができる。

また、突出部２５ａが内接矩形２６から突出する長さＬ２は、内接矩形２６の一辺を外側に延長した線から直角方向に測定したときの輪郭線２５の突出部２５ａまでの最長距離である。内接矩形２６の１つの角部では、直交する二辺のそれぞれに対して突出する長さＬ２が存在する。したがって、内接矩形２６の四隅において合計８種の突出する長さＬ２が存在することになるが、このような８種の突出する長さＬ２が上記の数値範囲にあればよく、同一であれば更に好適である。
凸部２１の高さが２０ｎｍ未満であると、後述する本発明のインプリント方法において、被成形樹脂材料層に凸部の途中までを押し込むような制御が難しくなることがあり、また、樹脂層に形成する凹部の底部に残る残膜厚みが大きくなることがあり好ましくない。一方、凸部２１の高さが２００ｎｍを超えると、凸部２１の倒れを生じ易くなることがあり好ましくない。

図７は、本発明のインプリントモールドの他の実施形態における凸部の断面形状の輪郭線を示す図３相当の図である。図７に示される凸部３１の断面形状は、輪郭線３５に直線部分がほとんどなく、４箇所に位置する突出部３５ａを結ぶ輪郭線が曲線である。図示例では、断面形状の輪郭線３５に内接するように設定した最大面積の内接矩形３６（図７に鎖線で示す）は正方形である。そして、上記の突出部３５ａは、内接矩形３６の四隅３６ａに位置しており、輪郭線３５の突出部位３５ａは、円形状ないし楕円形状の一部のような曲線である。また、輪郭線３５の中で内接矩形３６の一辺と一致する部位３５ｂに対する突出部３５ａの角度αは鈍角であり、好ましくは１２０°以上である。このような凸部３１においても、例えば、内接矩形３６の一辺の長さＬ１は、１０〜５０ｎｍの範囲であることが好ましく、このとき、輪郭線３５の突出部３５ａが内接矩形３６から突出する長さＬ２は３〜１０ｎｍの範囲であることが好ましい。また、凸部３１の高さは２０〜２００ｎｍ程度の範囲で設定することができる。

図８は、本発明のインプリントモールドの他の実施形態における凸部の断面形状の輪郭線を示す図３相当の図である。図８に示される凸部４１の断面形状も、輪郭線４５に直線部分がほとんどなく、４箇所に位置する突出部４５ａを結ぶ輪郭線がほぼ曲線である。図示例では、断面形状の輪郭線４５に内接するように設定した最大面積の内接矩形４６（図８に鎖線で示す）は正方形であり、上記の突出部４５ａは、内接矩形４６の四隅４６ａに位置している。この突出部４５ａは、上記の実施形態における突出部２５ａ、３５ａに比べて先端部がやや先鋭なものとなっている。また、輪郭線４５の中で内接矩形４６の一辺と一致する部位４５ｂに対する突出部４５ａの角度αは鈍角であり、好ましくは１２０°以上である。このような凸部４１においても、例えば、内接矩形４６の一辺の長さＬ１は、１０〜５０ｎｍの範囲であることが好ましく、このとき、輪郭線４５の突出部４５ａが内接矩形４６から突出する長さＬ２は３〜１０ｎｍの範囲であることが好ましい。また、凸部４１の高さは２０〜２００ｎｍ程度の範囲で設定することができる。

図９は、本発明のインプリントモールドの他の実施形態における凸部の断面形状の輪郭線を示す図３相当の図である。図９に示される凸部５１の断面形状の輪郭線５５では、この輪郭線５５に内接するように設定した最大面積の内接矩形５６（図９に鎖線で示す）が長方形である。そして、輪郭線５５は、設定した内接矩形５６の四隅５６ａに位置するように、補正用凸部に対応した突出部５５ａを有しており、この突出部位５５ａは、円形状ないし楕円形状の一部のような曲線である。また、輪郭線５５の中で内接矩形５６の一辺と一致する部位５５ｂに対する突出部５５ａの角度αは鈍角であり、好ましくは１２０°以上である。このような凸部５１においても、例えば、内接矩形５６の一辺の長さＬ１、Ｌ１′は、１０〜５０ｎｍの範囲であることが好ましく、このとき、輪郭線５５の突出部５５ａが内接矩形５６から突出する長さＬ２は３〜１０ｎｍの範囲であることが好ましい。また、凸部５１の高さは２０〜２００ｎｍ程度の範囲で設定することができる。尚、図９に示されるような凸部５１においても、突出部の輪郭線が上記の図８に示されるような補正用凸部を有していてもよい。

図１０は、本発明のインプリントモールドの他の実施形態における凸部の断面形状の輪郭線を示す図３相当の図である。図１０に示される凸部６１の断面形状の輪郭線６５では、この輪郭線６５に内接するように設定した最大面積の内接矩形６６（図１０に鎖線で示す）が正方形である。そして、輪郭線６５は、設定した内接矩形６６の四隅６６ａに位置するように、補正用凸部に対応した突出部６５ａを有している。この実施形態では、輪郭線６５の突出部６５ａは多角形であり、輪郭線６５の中で内接矩形６６の一辺と一致する部位６５ｂに対する突出部６５ａの角度αは鈍角であり、好ましくは１２０°以上である。このような凸部６１においても、例えば、内接矩形６６の一辺の長さＬ１は、１０〜５０ｎｍの範囲であることが好ましく、このとき、輪郭線６５の突出部６５ａが内接矩形６６から突出する長さＬ２は３〜１０ｎｍの範囲であることが好ましい。また、凸部６１の高さは２０〜２００ｎｍ程度の範囲で設定することができる。

本発明のインプリントモールドは、凹凸構造領域Ａに位置している複数の柱状の凸部の配置には特に制限がなく、例えば、半導体装置の配線設計におけるコンタクトホールの位置等、形成しようとするホールパターンに応じて、適宜配置を設定することができる。図１１は、インプリントモールド１１の凸構造部１４の平面１４ａに設定された凹凸構造領域Ａに位置している複数の柱状の凸部２１の配置の例を示す図である。図１１（Ａ）に示される例では、隣接する凸部２１の側壁面２１ｃ同士が対向するように配置されており、また、図１１（Ｂ）に示される例では、凸部２１の側壁面２１ｃに隣接する凸部２１の補正用凸部２２が対向するように配置されている。さらに、凹凸構造領域Ａに個々の凸部２１が孤立した状態で複数配置されていてもよい。尚、図１１では、便宜的に３個の凸部２１を用いて配置の例を示しているが、これに限定されるものではない。

上述のような本発明のインプリントモールドは、インプリント方法により樹脂層に形成する凹部の空間形状を、単純な角柱、あるいは、截頭角錐のような空間形状ではなく、四隅の樹脂層が更に抉られた空間形状とすることができる。これにより、被成形樹脂材料層に凸部の途中までを押し込むインプリント方法を用いたために、樹脂層に形成した凹部の底部に残る樹脂層、いわゆる残膜の厚みが大きくなっても、樹脂層をエッチングマスクとして被転写体をエッチングしたときに、開口形状が矩形のホールパターンを形成することができる。すなわち、残膜の厚みが大きくなると、樹脂層を介したエッチングが被転写体に到達するまでの時間が長くなり、樹脂層に形成した凹部、特に凹部の空間形状の内壁面に削れを生じるが、本発明では、凹部の空間形状の四隅の樹脂層が更に抉られた形状となっているので、エッチングが被転写体に到達したときの樹脂層の開口形状が矩形となる。したがって、その後、被転写体のエッチングが矩形の開口形状で進行することになる。
上述のインプリントモールドの実施形態は例示であり、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。

［マスターモールド］
上述の本発明のインプリントモールドは、例えば、電子線リソグラフィにより形成したマスクを用いてドライエッチングにより石英ガラスやシリコン基板に精密微細加工を施して製造することができる。このようなインプリントモールドは繰り返し使用され、凹凸構造が損傷した場合、新たなモールドに交換することになる。しかし、上記のような電子線リソグラフィを用いたモールド製造はコストが高く、したがって、インプリントプロセスを経て製造される製品のコストアップにつながる。このため、電子線リソグラフィを用いて製造したモールドをマスターモールドとし、インプリントリソグラフィでレプリカモールドとして上述の本発明のインプリントモールドを製造することが好適である。

図１２は、本発明のインプリントモールドを製造するためのマスターモールドの一実施形態を説明するための側面図である。以下、図１２〜図１５を参照して説明するマスターモールドは、上述の本発明のインプリントモールド１１を製造するためのマスターモールドを例としている。図１２において、本発明のマスターモールド１１１は、基材１１２の平面１１２ａに凹凸構造領域Ｂが設定されており、この凹凸構造領域Ｂに柱状空間をなす凹部１２１が位置している。図１２では、基材１１２の平面１１２ａに位置する凹部１２１を鎖線で記載しているが、基材１１２と凹部１２１との大きさの比等は便宜的なものである。尚、基材１１２は、メサ構造であってもよい。
マスターモールド１１１の基材１１２は、光透過性が必要な場合には、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、基材１１２に光透過性が必要ではない場合には、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、基材１１２の厚みは、基材１１２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。

図１３は、マスターモールド１１１が有する凹部１２１の一例を示す斜視図であり、図１４は、基材１１２の平面１１２ａに平行な面における凹部１２１の断面形状の輪郭線を示す図である。図１３に示すように、凹部１２１は柱状空間をなすものであり、開口部１２１ａから底部１２１ｂに向けて細くなるようなテーパー形状を有している。また、凹部１２１は、内壁面１２１ｃの一部に、図示例では、角柱形状の柱状空間の４つの角部に、開口部１２１ａから底部１２１ｂに向かう方向に沿って設けられた補正用凹部１２２を備えている。尚、図示例では、凹部１２１はテーパー形状であるが、開口部１２１ａから底部１２１ｂまで同じ開口幅であるストレート形状であってもよい。
このような凹部１２１の断面形状は、図１４に示すような輪郭線１２５を有しており、この断面形状の輪郭線１２５に内接するように設定した最大面積の内接矩形１２６（図１４に鎖線で示す）は正方形である。そして、輪郭線１２５は、設定した内接矩形１２６の四隅１２６ａに位置するように、補正用凹部１２２に対応した突出部１２５ａを有している。図示例では、このような輪郭線１２５の突出部位１２５ａは、円形状ないし楕円形状の一部のような曲線である。輪郭線１２５の最大面積の内接矩形は、上述のインプリントモールドにおける輪郭線２５の最大面積の内接矩形と同様に設定することができる。
ここで、上記のような凹部１２１の断面形状の輪郭線は、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて開口部１２１ａからの所望の位置を設定して観察することにより得られる。

図１５は、図１４に示される輪郭線１２５において２点鎖線で囲まれた部位の拡大図である。この図１５に示されるように、輪郭線１２５の中で、内接矩形１２６の一辺と一致する部位１２５ｂに対する突出部１２５ａの角度βは鈍角であり、好ましくは１２０°以上である。この角度βは、輪郭線１２５の突出部１２５ａにおける接線と部位１２５ｂとがなす角度であり、例えば、図示の点Ｐ３における接線ｔ３と部位１２５ｂとがなす角度、点Ｐ４における接線ｔ４と部位１２５ｂとがなす角度である。この角度βが鈍角であることにより、マスターモールド１１１を用いて製造するインプリントモールド１１における凸部２１の側壁面２１ｃに位置する補正用凸部２２の強度が向上し、インプリント時における凸部２１の損傷が防止される。
このような柱状空間をなす凹部１２１の形状、寸法は、製造しようとするインプリントモールド１１に要求される凸部２１の形状、寸法に応じて適宜設定することがでる。例えば、上記の内接矩形１２６の一辺の長さＬ３は、１０〜５０ｎｍの範囲で設定することが好ましく、このとき、輪郭線１２５の突出部１２５ａが内接矩形１２６から突出する長さＬ４は３〜１０ｎｍの範囲であることが好ましい。また、凹部１２１の深さＤ（基材１２１の平面１２１ａから底部１２１ｂまでの垂直距離）は２０〜２００ｎｍ程度の範囲で設定することができる。

尚、突出部１２５ａが内接矩形１２６から突出する長さＬ４は、内接矩形１２６の一辺を外側に延長した線から直角方向に測定したときの輪郭線１２５の突出部１２５ａまでの最長距離である。このため、内接矩形１２６の１つの角部で直交する二辺のそれぞれに対して突出する長さＬ４が存在し、したがって、内接矩形１２６の四隅において合計８種の突出する長さＬ４が存在する。このような８種の突出する長さＬ４が上記の数値範囲にあればよく、同一であれば更に好適である。
このようなマスターモールドが備える凹部の柱状空間の断面形状は、製造しようとするインプリントモールドに要求される凸部の断面形状に応じて適宜設定することができるので、凹部の断面形状の輪郭線は、例えば、上記の図７〜図１０に示される凸部の断面形状の輪郭線３５，４５，５５，６５に対応するような形状とすることができる。

上記のマスターモールド１１１を用いたインプリントモールド１１の製造は、例えば、以下のように行うことができる。まず、基材１２の凸構造部１４上に被成形樹脂材料の液滴を供給し、マスターモールド１１１と基材１２とを近接させて、マスターモールド１１１と基材１２の間に被成形樹脂材料を展開し凹部１２１に被成形樹脂材料を充填させて被成形樹脂材料層を形成し、この状態で被成形樹脂材料層を硬化させて樹脂層とし、この樹脂層とマスターモールド１１１とを離間させる。これにより、マスターモールド１１１の凹部１２１に対応した凸部を備えた樹脂層が基材１２上に形成される。このような樹脂層は、凸部が存在しない部位における樹脂層、いわゆる残膜の厚みが小さく、この樹脂層をエッチングマスクとして基材１２をエッチングすることにより、凹部１２１を反転させた形状の凸部２１を備えたインプリントモールド１１が得られる。
上述のマスターモールドの実施形態は例示であり、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。

［インプリント方法］
次に、本発明のインプリント方法について説明する。
図１６は、本発明のインプリント方法の一実施形態を説明するための工程図であり、上述の本発明のインプリントモールド１１を使用する例を示しいている。
本発明のインプリント方法では、まず、被転写体２１１上の所望の面に被成形樹脂材料層２２１を形成する（図１６（Ａ））。使用する被成形樹脂材料は、例えば、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の樹脂を挙げることができる。被成形樹脂材料層２２１の形成方法は特に制限はなく、例えば、被転写体２１１上に被成形樹脂材料を供給し、スピンコート法で形成することができる。被成形樹脂材料層２２１の厚みは、後述するように被成形樹脂材料層２２１を硬化させて形成する樹脂層２２２が具備するエッチング耐性、すなわち、被転写体２１１をエッチングする際のエッチングマスクとしての機能を考慮して適宜設定することができ、例えば、３０〜２００ｎｍ程度の範囲で設定することができる。

次に、本発明のインプリントモールド１１の柱状の凸部２１の途中までを被成形樹脂材料層２２１に押し込む（図１６（Ｂ））。被成形樹脂材料層２２１への凸部２１の押し込み量は、被成形樹脂材料層２２１の厚み、凸部２１の高さ等を考慮して設定することができ、例えば、被成形樹脂材料層２２１の厚みが８０ｎｍであり、凸部２１の高さが８０ｎｍである場合、押し込み量を５０ｎｍ程度とすることができる。また、この押し込み量は、凸部２１が、図２に示すように、頂部２１ａから基部２１ｂに向けて太くなるようなテーパー形状を有している場合、樹脂層２２２に形成する凹部の開口寸法が所望の寸法となるような位置まで押し込むように設定することができる。

次いで、凸部２１の途中までを被成形樹脂材料層２２１に押し込んだ状態で被成形樹脂材料層２２１を硬化させて樹脂層２２２を形成し、この樹脂層２２２とインプリントモールド１１を引き離し、インプリントモールド１１が備える柱状の凸部２１に対応した柱状空間からなる凹部２２３を有する樹脂層２２２を被転写体２１１上に位置させる（図１６（Ｃ））。凹部２２３の空間形状は、単純な角柱、あるいは、截頭角錐のような柱状空間ではなく、凸部２１の形状に対応して、凹部の四隅の樹脂層が更に抉られた空間形状となっている。被成形樹脂材料層２２１の硬化は、被成形樹脂材料が光硬化性であり、インプリントモールド１１がこれらを硬化させるための照射光を透過可能である場合には、インプリントモールド１１側から光照射することができる。また、被転写体２１１が光を透過可能である場合には、被転写体２１１側から光照射を行ってもよく、さらに、インプリントモールド１１側と被転写体２１１側の両方から光照射を行ってもよい。被成形樹脂材料が熱硬化性、あるいは、熱可塑性である場合には、それぞれ被転写材料に対して加熱処理、あるいは、冷却（放冷）処理を施すことができる。

上記のように形成した樹脂層２２２を介して被転写体２１１をエッチングすることにより、ホールパターン２１２を被転写体２１１に形成する（図１６（Ｄ））。この樹脂層２２２を介した被転写体２１１のエッチングでは、樹脂層２２２に形成した凹部２２３の底部に残る樹脂層、いわゆる残膜の厚みが大きく、樹脂層２２２を介したエッチングが被転写体２１１に到達するまでの時間が長くなっても、凹部２２３の空間形状の四隅の樹脂層が更に抉られた形状となっているので、エッチングが被転写体２１１に到達したときの樹脂層２２２の開口形状が矩形となる。したがって、その後、被転写体２１１のエッチングが矩形の開口形状で進行する。
尚、被転写体２１１としてハードマスク材料層を備えた基材を使用してもよい。この場合、樹脂層２２２を介してハードマスク材料層をエッチングしてハードマスクを作製し、このハードマスクを介して被転写体２１１をエッチングすることができる。
このような本発明のインプリント方法は、インプリントモールドが具備する柱状の凸部を転写した柱状空間の凹部を有する樹脂層を介して被転写体のエッチングを行うので、開口形状が矩形のホールパターンを形成することができる。

上述のインプリント方法の実施形態は例示であり、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。例えば、被転写体２１１に多面付けでホールパターンを形成する場合、インプリントモールド１１を用いてステップ＆リピート方式でインプリントを行うことができる。この際、各インプリントの工程毎に、上記にように、インプリントモールド１１の柱状の凸部２１の途中までを被成形樹脂材料層２２１に押し込んだ状態で硬化させて樹脂層２２２を形成してもよく、また、各インプリントの工程では、半硬化の状態で樹脂層２２２を形成し、最後に、樹脂層２２２を完全に硬化させてもよい。

次に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
［実施例］
（マスターモールドの作製）
厚み６．３５ｍｍの石英ガラス（１５２ｍｍ角）をマスターモールド用の基材として準備し、この基材の一方の面の中央に凹凸構造領域（２６ｍｍ×３３ｍｍ）を設定した。この基材にスパッタリング法によりクロム薄膜（厚み５ｎｍ）を成膜してハードマスク材料層とし、その後、このクロム薄膜上に市販の電子線感応型のレジストを塗布した。
次いで、市販の電子線描画装置内のステージ上に基材を載置し、レジストに電子線を照射して、凹凸構造領域内のレジストにパターン潜像を形成した。
次に、レジストを現像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エッチングマスクとしてハードマスク材料層をドライエッチングして、クロムのハードマスクを形成した。その後、このハードマスクをエッチングマスクとしてドライエッチングにより、基材の凹凸構造領域に複数の凹部パターンを形成してマスターモールドを作製した。

このように作製したマスターモールドが有する凹部は、図１３に示すように、開口部から底部に向けて開口幅が狭くなるようなテーパー形状を有する角柱形状空間をなす凹部であり、凹部の内壁面の４つの角部に、開口部から底部に向かう方向に沿って設けられた補正用凹部を備えたものであった。そして、凹凸構造領域を設定した基材面における凹部の断面形状の輪郭線は、図１４に示すような形状であった。この輪郭線に内接する最大面積の内接矩形は正方形であり、その一辺の長さＬ３は４０ｎｍであり、輪郭線の中で、内接矩形の一辺と一致する部位に対する突出部の角度は１２０°以上であり、輪郭線の突出部が内接矩形から突出する長さＬ４は５ｎｍであった。また、凹部の深さは８０ｎｍであった。

（インプリントモールドの作製）
次に、インプリントモールド用の基材として、中央に２６ｍｍ×３３ｍｍ、高さ３０μｍの凸構造部を有するメサ構造の石英ガラス基板（１５２ｍｍ角、厚み６．３５ｍｍ）を準備した。この石英ガラス基板の凸構造部が位置する側の面にスパッタリング法によりクロム薄膜（厚み５ｎｍ）を成膜してハードマスク材料層を形成した。この基材を凸構造部を有する面が水平に上面となるようにインプリント装置の基板保持部に装着保持した。
次に、この基材の凸構造部のハードマスク材料層上に、被成形樹脂材料として光硬化性樹脂組成物の液滴をインクジェット方式で供給した。
次いで、上記のように作製したマスターモールドと基材とを近接させ、マスターモールドと基材との間に液滴を展開して、光硬化性樹脂層を形成した。
次に、インプリント装置の照明光学系から平行光（ピーク波長が３６５ｎｍの紫外線）をマスターモールド側に２００ｍＪ／ｃｍ²の条件で照射した。これにより、光硬化性樹脂層を硬化させて樹脂層とした。

次に、樹脂層とマスターモールドを離間させて、マスターモールドが有する凹部に対応する凸部を有する樹脂層を基材上に形成した。この樹脂層において、凸部が存在しない箇所の厚み、すなわち、残膜の厚みは１５ｎｍであり、薄いものであった。
次いで、この樹脂層をエッチングマスクとしてハードマスク材料層をドライエッチングして、クロムのハードマスクを形成した。その後、このハードマスクをエッチングマスクとしてドライエッチングにより、基材の凹凸構造領域に複数の凸部パターンを形成して、インプリントモールドを作製した。
このように作製したインプリントモールドが有する凸部は、図２に示すように、頂部から基部に向けて太くなるようなテーパー形状を有する角柱形状であり、角柱形状の４つの角部に、頂部から基部に向かう方向に沿って設けられた補正用凸部を備えたものであった。そして、基材の凸構造部の表面における凸部の断面形状の輪郭線は、図３に示すような形状であった。この輪郭線に内接する最大面積の内接矩形は正方形であり、その一辺の長さＬ１は４０ｎｍであった。また、輪郭線の中で、内接矩形の一辺と一致する部位に対する突出部の角度は１２０°以上であり、輪郭線の突出部が内接矩形から突出する長さＬ２は５ｎｍであり、凸部の高さは８０ｎｍであった。

（ホールパターンの形成）
被転写体として、石英ガラス基板（１５２ｍｍ角、厚み６．３５ｍｍ）を準備し、一方の面にスパッタリング法によりクロム薄膜（厚み５ｎｍ）を成膜してハードマスク材料層を形成した。
次に、この被転写体のハードマスク材料層上に、被成形樹脂材料として光硬化性樹脂組成物を供給し、スピンコート法により被成形樹脂材料層（厚み８０ｎｍ）を形成した（図１６（Ａ）参照）。この被転写体を、被成形樹脂材料層を有する面が水平に上面となるようにインプリント装置の基板保持部に装着保持した。
次いで、上述にように作製したインプリントモールドを被転写体に近接させ、インプリントモールドの凸部を被成形樹脂材料層に５０ｎｍ押し込み、この状態でインプリント装置の照明光学系から平行光（ピーク波長が３６５ｎｍの紫外線）をモールド側に２００ｍＪ／ｃｍ²の条件で照射した。これにより、被成形樹脂材料層を硬化させて樹脂層とした（図１６（Ｂ）参照）。

次に、樹脂層とインプリントモールドを引き離し、インプリントモールドが備える柱状の凸部に対応した柱状空間からなる凹部を有する樹脂層を被転写体上に位置させた（図１６（Ｃ）参照）。この樹脂層において、凹部の底部に位置する樹脂層、すなわち残膜の厚みは３０ｎｍであり、マスターモールドを用いたインプリントモールドの作製時の樹脂層の残膜厚みに比べて大幅に厚いものであった。
次いで、上記のように形成した樹脂層をエッチングマスクとしてハードマスク材料層をドライエッチングして、クロムのハードマスクを形成した。さらに、このハードマスクをエッチングマスクとしてドライエッチングにより、基材の凹凸構造領域に複数のホールパターンを形成した（図１６（Ｄ）参照）。
このように形成したホールパターン１０個について、基材表面における凹部の断面形状をＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて観察した。そして、図１７に示すように、凹部開口の中心における幅Ｗ１と、中心から１０ｎｍ離間して幅Ｗ１の測定位置と平行な位置における幅Ｗ２，Ｗ３を測定した。そして、幅Ｗ１に対する幅Ｗ２の比率（Ｗ２／Ｗ１）１０点、幅Ｗ１に対する幅Ｗ３の比率（Ｗ３／Ｗ１）１０点を求め、計２０点の平均を算出した結果、０．９５であり、開口形状が矩形のホールパターンが形成されたことを確認した。

［比較例］
（マスターモールドの作製）
電子線描画によるレジストへのパターン潜像の形成を変更した他は、実施例と同様にして、マスターモールドを作製した。
作製したマスターモールドが有する凹部は、開口部から底部に向けて開口幅が狭くなるようなテーパー形状を有する角柱形状空間をもつものであった。また、凹凸構造領域を設定した基材面における凹部の断面形状の輪郭線は、一辺の長さが４０ｎｍである正方形であり、また、凹部の深さは８０ｎｍであった。

（インプリントモールドの作製）
上記のように作製したマスターモールドを使用して、実施例と同様にして、インプリントモールドを作製した。
作製したインプリントモールドが有する凸部は、頂部から基部に向けて太くなるようなテーパー形状を有する角柱形状であり、基材の凸構造部の表面における凸部の断面形状の輪郭線は、一辺の長さが４０ｎｍである正方形であり、また、凸部の高さは８０ｎｍであった。

（ホールパターンの形成）
上記のように作製したインプリントモールドを使用して、実施例と同様にして、ホールパターンを形成した。
このように形成したホールパターン１０個について、実施例と同様に観察を行い、幅Ｗ１に対する幅Ｗ２の比率（Ｗ２／Ｗ１）１０点、幅Ｗ１に対する幅Ｗ３の比率（Ｗ３／Ｗ１）１０点を求め、計２０点の平均を算出した。その結果、比率の平均は０．８５であり、形成されたホールパターンの開口形状は、矩形ではなく円形に近いことが確認された。

本発明はインプリント方法を使用する種々の微細加工に適用することができ、例えば、半導体メモリのコンタクトホール形成、バイオチップの作製、光学素子、磁気記録メディア用のホールパターン形成等に有用である。

１１…インプリントモールド
１２…基材
２１，３１，４１，５１，６１…凸部
２２…補正用凸部
２５，３５，４５，５５，６５…輪郭線
２５ａ，３５ａ，４５ａ，５５ａ，６５ａ…突出部
２６，３６，４６，５６，６６…内接矩形
１１１…マスターモールド
１１２…基材
１２１…凹部
１２２…補正用凹部
１２５…輪郭線
１２５ａ…突出部
１２６…内接矩形
Ａ，Ｂ…凹凸構造領域

Claims (10)

1. 基材と、該基材の一の平面に設定された凹凸構造領域に位置する柱状の凸部と、を少なくとも有し、
   前記凸部は、側壁面の一部に基部から頂部に向かう方向に沿って設けられた補正用凸部を備え、
   前記平面に平行な面における前記凸部の断面形状の輪郭線は、前記補正用凸部に対応した突出部を有し、前記輪郭線に内接する最大面積の内接矩形を設定したときに、前記突出部は前記内接矩形の四隅に位置することを特徴とするインプリントモールド。
2. 前記輪郭線の中で前記内接矩形の一辺と一致する部位に対する前記突出部の角度が鈍角であることを特徴とする請求項１に記載のインプリントモールド。
3. 前記角度が１２０°以上であることを特徴とする請求項２に記載のインプリントモールド。
4. 前記内接矩形の一辺の長さは１０〜５０ｎｍの範囲であり、前記輪郭線の前記突出部が前記内接矩形から突出する長さは３〜１０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインプリントモールド。
5. 基材と、該基材の一の平面に設定された凹凸構造領域に位置する柱状空間をなす凹部と、を少なくとも有し、
   前記凹部は、内壁面の一部に開口部から底部に向かう方向に沿って設けられた補正用凹部を備え、
   前記平面に平行な面における前記凹部空間の断面形状の輪郭線は、前記補正用凹部に対応した突出部を有し、前記輪郭線に内接する最大面積の内接矩形を設定したときに、前記突出部は前記内接矩形の四隅に位置することを特徴とするマスターモールド。
6. 前記輪郭線の中で前記内接矩形の一辺と一致する部位に対する前記突出部の角度が鈍角であることを特徴とする請求項５に記載のマスターモールド。
7. 前記角度が１２０°以上であることを特徴とする請求項６に記載のマスターモールド。
8. 前記内接矩形の一辺の長さは１０〜５０ｎｍの範囲であり、前記輪郭線の前記突出部が前記内接矩形から突出する長さは３〜１０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載のマスターモールド。
9. 被転写体の所望の面に、被成形樹脂材料層を形成する工程と、
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のインプリントモールドの柱状の凸部の途中までを前記被成形樹脂材料層に押し込み、当該状態で前記被成形樹脂材料層を硬化させて樹脂層を形成する工程と、
   前記樹脂層と前記インプリントモールドを引き離し、前記モールドが備える柱状の凸部に対応した柱状空間からなる凹部を有する樹脂層を前記被転写体上に位置させる工程と、を有することを特徴とするインプリント方法。
10. 被転写体の所望の面に、被成形樹脂材料層を形成する工程と、
    請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のインプリントモールドの柱状の凸部の途中までを前記被成形樹脂材料層に押し込み、当該状態で前記被成形樹脂材料層を半硬化させて樹脂層を形成する工程と、
    前記樹脂層と前記インプリントモールドを引き離す工程と、を前記被成形樹脂材料層の所望の領域に繰り返し行い、その後、前記樹脂層を硬化させて、前記モールドが備える柱状の凸部に対応した柱状空間からなる凹部を有する樹脂層を前記被転写体上に位置させることを特徴とするインプリント方法。

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