JP6232731B2 - インプリントモールドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、断面階段形状の多段凹凸構造を有するインプリントモールドを製造する方法に関する。

基材の表面に微細凹凸パターンが形成されてなる型部材（インプリントモールド）を用い、当該微細凹凸パターンをインプリント樹脂等の被加工物に転写することで微細凹凸パターンを等倍転写するパターン形成技術であるナノインプリント技術が注目されている。特に、近年、断面階段形状の多段凹凸構造を有する構造物や、その多段凹凸構造を有する構造物を加工して作製される構造物、例えば、半導体デバイス、ディスプレイデバイス、光学素子、ＭＥＭＳ／ＮＥＭＳデバイス等を、ナノインプリント技術を用いて製造する試みがなされている。

このような断面階段形状の多段凹凸構造を有する構造物を製造するために用いられるインプリントモールドは、従来、複数回のフォトリソグラフィー工程を経て作製されている。このようなインプリントモールドを製造する方法として、例えば、図９及び図１０に示すような方法が提案されている（特許文献１参照）。

まず、基材１００上にハードマスク層１１０を形成し、当該ハードマスク層１１０上にレジストパターン１２０を形成する（図９（ａ）参照）。そして、当該ハードマスク層１１０をその膜厚が１／２程度になるまでエッチングして、ハードマスク層１１０に段差（凸部１１０ａ）を形成する（図９（ｂ）参照）。次に、ハードマスク層１１０の凸部１１０ａ上に、当該凸部１１０ａよりも寸法の小さいレジストパターン１４０を形成し（図９（ｃ）参照）、当該レジストパターン１４０をマスクとしてハードマスク層１１０をエッチングして断面階段形状のハードマスクパターン１３０を形成する（図９（ｄ）参照）。そして、ハードマスクパターン１３０をマスクとして基材１００をエッチングした後（図１０（ｅ）参照）、ハードマスクパターン１３０の凸部１３０ａ部分を残存させるようにしてハードマスクパターン１３０をエッチングする（図１０（ｆ）参照）。最後に、基材１００をエッチングすることで、複数の段部（第１段部３０ａ，第２段部３０ｂ）を含む断面階段形状の多段凹凸構造３０を有するインプリントモールドを作製することができる（図１０（ｇ）参照）。

特開２０１１−１６７７８０号公報

上述のようにして作製される、複数の段部（第１段部３０ａ，第２段部３０ｂ）を含む断面階段形状の多段凹凸構造３０を有するインプリントモールドは、上述したように、半導体デバイス、ディスプレイデバイス、光学素子、ＭＥＭＳ／ＮＥＭＳデバイス等をインプリントリソグラフィーにより製造する用途で用いられる。そのため、インプリントモールドの平面視において、一の段部（例えば第１段部３０ａ）は、その直下の段部（例えば第２段部３０ｂ）の中央に高精度に形成されていることが要求される。よって、図９及び図１０に示す製造方法において、ハードマスク層１１０の凸部１１０ａ上に形成されるレジストパターン１４０（図９（ｃ）参照）は、平面視において凸部１１０ａの中央に高精度に形成されていなければならない。

しかしながら、電子線描画装置等を用いて上記レジストパターン１４０を形成する際に、基材１００上のアライメントマークを用いて位置合わせが行われるため、凸部１１０ａ上に形成されるレジストパターン１４０の位置精度は、当該電子線描画装置等におけるアライメント精度（±数十ｎｍ程度）に依存することになる。

そのため、インプリントモールドにおける断面階段形状の多段凹凸構造の寸法（特に第１段部３０ａの寸法）が、上記電子線描画装置等におけるアライメント精度程度に微細化されると、当該アライメント精度に起因して生じる、凸部１１０ａ上に形成されるレジストパターン１４０の位置ずれが課題となる。すなわち、インプリントモールドの断面階段形状の多段凹凸構造における、第２段部３０ｂの中央からの第１段部３０ａの位置ずれ量が許容値を超えて不良となってしまうおそれがある。よって、上記特許文献１に開示されている製造方法の適用可能範囲としては、上記アライメント精度に起因する各段部の位置ずれ量が許容され得る範囲であるインプリントモールドの製造、例えば十分に大きい寸法の多段凹凸構造を有するインプリントモールドの製造に限定されてしまうという問題がある。一般に、凹凸構造の寸法が微細になるほど、多段凹凸構造における各段部の位置ずれの許容量が厳しくなることが多いため、それに応じて多段凹凸構造を作製するための電子線描画装置等に要求されるアライメント精度は厳しくなる。

上記課題に鑑みて、本発明は、複数の段部を含む断面階段形状の多段凹凸構造を有するインプリントモールドを製造する方法であって、多段凹凸構造の寸法が非常に微細な場合のように、多段凹凸構造における各段部の位置ずれの許容量が電子線描画装置等によるアライメント精度よりも厳しい場合であっても、平面視における各段部の中心を略一致させるようにして形成することのできるインプリントモールドの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、基板部と、前記基板部の主面から突出するように一体的に形成されてなる凸構造部又は前記基板部の主面側に形成されてなる凹構造部とを有する基材の前記主面側に、前記基板部の主面と、前記凸構造部又は前記凹構造部とを覆う側壁材料膜を形成する側壁材料膜形成工程と、前記側壁材料膜をエッチングして、前記凸構造部又は前記凹構造部の側壁に側壁パターンを形成する側壁パターン形成工程と、前記側壁パターンをマスクとして前記基材をエッチングすることで、前記基板部の主面に当該主面から突出する複数の段部を有する断面階段形状の多段凸パターン又は前記基板部の主面に複数の段部を有する断面階段形状の多段凹パターンを形成するエッチング工程とを含み、前記側壁パターン形成工程において、前記複数の段部を有する多段凸パターン又は多段凹パターンを形成可能な程度の高さを有する前記側壁パターンを形成することを特徴とするインプリントモールドの製造方法を提供する（発明１）。

上記発明（発明１）においては、前記側壁材料膜形成工程から前記エッチング工程までの一連の工程を、ｎ回（ｎは２以上の整数である）繰り返して行うのが好ましい（発明２）。

また、本発明は、基板部と、前記基板部の主面から突出するように一体的に形成されてなる凸構造部又は前記基板部の主面側に形成されてなる凹構造部とを有する基材の前記主面側に、前記基板部の主面と、前記凸構造部又は前記凹構造部とを覆う側壁材料膜を形成する側壁材料膜形成工程と、前記側壁材料膜をエッチングして、前記凸構造部又は前記凹構造部の側壁に側壁パターンを形成する側壁パターン形成工程と、前記側壁パターンをマスクとして前記基材をエッチングするエッチング工程とを含み、前記側壁材料膜形成工程から前記エッチング工程までの一連の工程を、ｎ回（ｎは２以上の整数である）繰り返して行い、第ｍ回目（ｍは２以上ｎ以下の整数である）の前記一連の工程における前記側壁材料膜形成工程において、第ｍ−１回目の前記一連の工程における前記側壁材料膜形成工程により形成される前記側壁材料膜の膜厚よりも薄い膜厚で前記側壁材料膜を形成することを特徴とするインプリントモールドの製造方法を提供する（発明３）。

上記発明（発明１〜３）においては、前記凸構造部は、その頂部にハードマスク層が設けられているのが好ましい（発明４）。

また、本発明は、基板部と、前記基板部の主面側に形成されてなる凸構造部とを有する基材の前記主面側に、前記基板部の主面及び前記凸構造部を覆う側壁材料膜を形成する側壁材料膜形成工程と、前記側壁材料膜をエッチングして、前記凸構造部の側壁に側壁パターンを形成する側壁パターン形成工程と、前記側壁パターン及び前記凸構造部をマスクとして前記基材をエッチングすることで、前記基板部の主面に当該主面から突出する複数の段部を有する断面階段形状の多段凸パターン又は前記基板部の主面に複数の段部を有する断面階段形状の多段凹パターンを形成するエッチング工程とを含み、前記側壁パターン形成工程において、前記複数の段部を有する多段凸パターン又は多段凹パターンを形成可能な程度の高さを有する前記側壁パターンを形成することを特徴とするインプリントモールドの製造方法を提供する（発明５）。

上記発明（発明５）においては、前記凸構造部は、ハードマスクパターンを含むのが好ましい（発明６）。

上記発明（発明５，６）においては、前記側壁材料膜形成工程から前記エッチング工程までの一連の工程を、ｎ回（ｎは２以上の整数である）繰り返して行うのが好ましい（発明７）。

また、本発明は、基板部と、前記基板部の主面側に形成されてなる凸構造部とを有する基材の前記主面側に、前記基板部の主面及び前記凸構造部を覆う側壁材料膜を形成する側壁材料膜形成工程と、前記側壁材料膜をエッチングして、前記凸構造部の側壁に側壁パターンを形成する側壁パターン形成工程と、前記側壁パターン及び前記凸構造部をマスクとして前記基材をエッチングするエッチング工程とを含み、前記側壁材料膜形成工程から前記エッチング工程までの一連の工程を、ｎ回（ｎは２以上の整数である）繰り返して行い、第ｍ回目（ｍは２以上ｎ以下の整数である）の前記一連の工程における前記側壁材料膜形成工程において、第ｍ−１回目の前記一連の工程における前記側壁材料膜形成工程により形成される前記側壁材料膜の膜厚よりも薄い膜厚で前記側壁材料膜を形成することを特徴とするインプリントモールドの製造方法を提供する（発明８）。

さらに、本発明は、基板部と、前記基板部の主面から突出するように一体的に形成されてなる凸構造部又は前記基板部の主面側に形成されてなる凹構造部とを有する基材の前記主面側に、前記基板部の主面と、前記凸構造部の側壁及び頂部又は前記凹構造部の側壁及び底部とを覆う側壁材料膜を形成する側壁材料膜形成工程と、前記側壁材料膜をエッチングして、前記凸構造部又は前記凹構造部の側壁に側壁パターンを形成し、前記凸構造部の側壁の一部及び頂部、又は前記凹構造部の側壁の一部及び底部の一部を露出させる側壁パターン形成工程とを含み、前記側壁パターン形成工程により形成される側壁パターンの高さは、前記凸構造部の側壁高さ又は前記凹構造部の側壁深さよりも低く、前記凸構造部又は前記凹構造部の側壁に前記側壁パターンが形成された前記基材をエッチングしないことを特徴とするインプリントモールドの製造方法を提供する（発明９）。

本発明によれば、複数の段部を含む断面階段形状の多段凹凸構造を有するインプリントモールドを製造する方法であって、多段凹凸構造の寸法が非常に微細な場合のように、多段凹凸構造における各段部の位置ずれの許容量が電子線描画装置等によるアライメント精度よりも厳しい場合であっても、平面視における各段部の中心を略一致させるようにして形成することのできるインプリントモールドの製造方法を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態により製造されるインプリントモールドの概略構成を示す断面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係るインプリントモールドの製造方法の各工程を断面図にて示す工程フロー図（その１）である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係るインプリントモールドの製造方法の各工程を断面図にて示す工程フロー図（その２）である。 図４は、本発明の第２の実施形態に係るインプリントモールドの製造方法の各工程を断面図にて示す工程フロー図である。 図５は、本発明の他の実施形態（その１）に係るインプリントモールドの製造方法の各工程を断面図にて示す工程フロー図である。 図６は、本発明の他の実施形態（その２）に係るインプリントモールドの製造方法の各工程を断面図にて示す工程フロー図である。 図７は、本発明の他の実施形態（その３）に係るインプリントモールドの製造方法の各工程を断面図にて示す工程フロー図である。 図８は、本発明の他の実施形態（その４）に係るインプリントモールドの製造方法の各工程を断面図にて示す工程フロー図である。 図９は、従来のインプリントモールドの製造方法の各工程を断面図にて示す工程フロー図（その１）である。 図１０は、従来のインプリントモールドの製造方法の各工程を断面図にて示す工程フロー図（その２）である。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
［インプリントモールド］
まずは、本実施形態により製造されるインプリントモールドの構成について説明する。図１は、本実施形態により製造されるインプリントモールドの概略構成を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態により製造されるインプリントモールド１は、基部２と、基部２の主面２ａから突出する凸パターン３とを有する。凸パターン３は、基部２の主面２ａから突出する第２段部３ｂと、第２段部３ｂ上から突出する第１段部３ａとにより構成される、断面階段形状の多段（本実施形態においては２段）凸パターンである。第１段部３ａは、インプリントモールド１の平面視において、第２段部３ｂの略中央に位置している。凸パターン３の形状としては、特に制限されず、例えば、平面視方形状又は円形状等のピラー状多段凸パターン、ライン状多段凸パターン等が挙げられる。

［インプリントモールドの製造方法］
続いて、上述した構成を有するインプリントモールド１を製造する方法について説明する。

〔第１の実施形態〕
図２及び図３は、本発明の第１の実施形態に係るインプリントモールドの製造方法の各工程を断面図にて示す工程フロー図である。

（インプリントモールド用基板準備工程）
図２に示すように、第１の実施形態に係るインプリントモールドの製造方法においては、まず、ハードマスク層１１が主面１０ａに設けられてなるインプリントモールド用基板１０を準備する（図２（ａ））。

インプリントモールド用基板１０としては、インプリントモールド１の用途（光インプリント用、熱インプリント用等の用途）に応じて適宜選択され得るものであり、インプリントモールドを製造する際に一般的に用いられている基板（例えば、石英ガラス、ソーダガラス、蛍石、フッ化カルシウム基板、フッ化マグネシウム基板、アクリルガラス等のガラス基板、ポリカーボネート基板、ポリプロピレン基板、ポリエチレン基板等の樹脂基板、これらのうちから任意に選択された２以上の基板を積層してなる積層基板等の透明基板；ニッケル基板、チタン基板、アルミニウム基板等の金属基板；シリコン基板、窒化ガリウム基板等の半導体基板等）を用いることができる。インプリントモールド用基板１０の厚さは、基板の強度、取り扱い適性等を考慮し、例えば、３００μｍ〜１０ｍｍ程度の範囲で適宜設定され得る。なお、第１の実施形態において「透明」とは、波長３００〜４５０ｎｍの光線の透過率が８５％以上であることを意味し、好ましくは９０％以上、特に好ましくは９５％以上である。

ハードマスク層１１を構成する材料としては、例えば、クロム、チタン、タンタル、珪素、アルミニウム等の金属；窒化クロム、酸化クロム、酸窒化クロム等のクロム系化合物、酸化タンタル、酸窒化タンタル、酸化硼化タンタル、酸窒化硼化タンタル等のタンタル化合物、窒化チタン、窒化珪素、酸窒化珪素等を単独で、又は任意に選択した２種以上を組み合わせて用いることができる。

ハードマスク層１１は、後述するハードマスクパターン形成工程（図２（ｃ））にてパターニングされ、後述する第１エッチング工程（図２（ｄ））にてインプリントモールド用基板１０をエッチングする際のマスクとして用いられるものであるため、インプリントモールド用基板１０の種類に対応したエッチング選択比等を考慮して当該材料を選択するのが好ましい。例えば、インプリントモールド用基板１０が石英ガラスである場合、ハードマスク層１１として金属クロム膜等が好適に選択され得る。

なお、ハードマスク層１１の厚さは、インプリントモールド用基板１０の種類に対応したエッチング選択比、後述する第１エッチング工程（図２（ｄ））にてインプリントモールド用基板１０の主面１０ａに形成される凸構造部２２の高さＴ₂₂等を考慮して適宜設定される。例えば、インプリントモールド用基板１０が石英ガラスであって、ハードマスク層１１が金属クロム膜であり、形成しようとする凸構造部２２の高さＴ₂₂が４０ｎｍである場合、ハードマスク層１１の厚さは、３〜１０ｎｍ程度である。

（レジストパターン形成工程）
次に、後述するハードマスクパターン形成工程（図２（ｃ））にてハードマスクパターン１３を形成するためのマスクとして用いられるレジストパターン１２を当該ハードマスク層１１上に形成する（図２（ｂ））。

レジストパターン１２を構成するレジスト材料としては、例えば、電子線感応型レジスト材料等を用いることができる。ハードマスク層１１上に形成された電子線感応型レジスト材料からなるレジスト膜に電子線を照射してレジストパターン像を形成し、現像処理、リンス処理及び乾燥処理の一連のプロセスを施すことで、レジストパターン１２が形成される。

第１の実施形態において、上記レジストパターン１２を構成するレジスト材料としては、電子線の照射面積や照射時間（描画時間）等の観点から問題がない限り、ネガ型レジストを用いてもよいし、ポジ型レジストを用いてもよい。

レジストパターン１２の寸法Ｗ₁₂は、特に限定されるものではないが、インプリントモールド１における第１段部３ａの寸法Ｗ₃₂（図１参照）と略同一に設定され得る。例えば、インプリントモールド１における第１段部３ａの寸法Ｗ_3aが３０ｎｍである場合、レジストパターン１２の寸法Ｗ₁₂も３０ｎｍ程度に設定される。なお、第１段部３ａの寸法Ｗ_3a及びレジストパターン１２の寸法Ｗ₁₂とは、例えば、第１段部３ａ及びレジストパターン１２の形状が平面視正方形状のピラー形状である場合、平面視における一辺の長さを意味し、ライン形状である場合、平面視における短手方向の長さを意味するものとする。

レジストパターン１２は、後述するハードマスクパターン形成工程（図２（ｃ））にてハードマスク層１１をエッチングする際のマスクとして用いられるものであるため、レジストパターン１２の厚さ（レジスト膜の厚さ）は、ハードマスク層１１の厚さに応じて適宜設定され得るものであり、通常、ハードマスク層１１をエッチングする際のエッチング条件等を考慮し、ハードマスクパターン１３を形成するまでの間（ハードマスク層１１のエッチング終了までの間）に消失してしまわない程度に設定され得る。

隣接するレジストパターン１２，１２の間隔Ｐ₁₂は、インプリントモールド１の凸パターン３の段数、各段部の寸法（幅）、凸パターン３のピッチ等を考慮して、適宜設定され得る。

なお、上記レジストパターン形成工程（図２（ｂ））において、紫外線（ＵＶ、ＥＵＶ等）やレーザー等の照射によりレジストパターン像を形成してもよく、この場合において、レジストパターン１２を構成するレジスト材料としては、露光光源（ＵＶ、ＥＵＶ、レーザー等）の種類に適切なレジスト材料（ＵＶ感応型レジスト材料、ＥＵＶ感応型レジスト材料、レーザー感応型レジスト材料等）を用いればよい。

また、上記レジストパターン形成工程（図２（ｂ））において、形成しようとするレジストパターン１２に対応する凹凸パターンを有するインプリントモールドを用いたインプリント処理により、レジストパターン１２を形成してもよい。

（ハードマスクパターン形成工程）
続いて、レジストパターン１２をマスクとして用いて、ドライエッチング法によりハードマスク層１１をエッチングし、ハードマスクパターン１３を形成する（図２（ｃ））。

（第１エッチング工程）
そして、ハードマスクパターン１３をマスクとして用いて、インプリントモールド用基板１０をドライエッチング法によりエッチングする（図２（ｄ））。これにより、基板部２１と、基板部２１の主面２１ａから突出するように一体的に形成されてなる凸構造部２２とを有するモールド基材２０を作製することができる。

上記凸構造部２２は、第１の実施形態により製造されるインプリントモールド１の第１段部３ａとなる部分である。そして、凸構造部２２は、後述する第２エッチング工程（図３（ｃ））にてエッチングされる。そのため、第１エッチング工程にて形成される凸構造部２２の高さＴ₂₂、すなわち第１エッチング工程におけるエッチング量は、第２エッチング工程（図３（ｃ））におけるエッチング量及び第１段部３ａの設計寸法（高さＴ_3a）等を考慮して適宜設定され得る。

（側壁材料膜形成工程）
次に、図３に示すように、第１エッチング工程（図２（ｄ））にて凸構造部２２が形成されたモールド基材２０の基板部２１の主面２１ａ上に、主面２１ａ及び凸構造部２２を覆うようにして、側壁パターン３２を構成する側壁材料膜３１を形成する（図３（ａ））。なお、第１の実施形態においては、凸構造部２２上にハードマスクパターン１３が残存していないが、ハードマスクパターン１３が残存したまま側壁材料膜形成工程（図３（ａ））を行ってもよい。ハードマスクパターン１３が残存したままの状態で側壁材料膜３１及び側壁パターン３２を形成し、そのまま第２エッチング工程（図３（ｃ））を行えば、凸構造部２２の高さＴ₂₂を維持したまま第１段部３ａ及び第２段部３ｂを有する凸パターン３を形成することができる。すなわち、凸構造部２２の高さＴ₂₂が第１段部３ａの高さＴ_3aとなり、第１段部３ａの高さＴ_3aが第１エッチング工程（図２（ｄ））におけるエッチング量に依存することになるため、インプリントモールド１における第１段部３ａの高さＴ_3aの精度を向上させることができる。また、ハードマスクパターン１３が残存したままの状態で第２エッチング工程（図３（ｃ））を行えば、第１段部３ａと第２段部３ｂとの高さの比率を第２エッチング工程（図３（ｃ））のエッチング量により調整することが可能となる。

側壁材料膜３１は、シリコン系材料（シリコン酸化物等）の側壁材料をＡＬＤ法（Atom
ic layer deposition）、ＣＶＤ法、スパッタリング法等の従来公知の成膜法により堆積させることで形成され得る。好ましくは、原子層レベルで膜厚コントロールが可能なＡＬＤ法により側壁材料膜３１を形成する。

インプリントモールド１における第２段部３ｂの幅Ｗ_3b（図１参照）は、この側壁材料膜３１の成膜厚さに依存するため、側壁材料膜３１の成膜厚さＴ₃₁は、当該第２段部３ｂの幅Ｗ_3bの設計寸法等に応じて適宜設定され得る。

（側壁パターン形成工程）
続いて、モールド基材２０の基板部２１の主面２１ａ上に形成された側壁材料膜３１に対し、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等の異方性エッチングによりエッチバック処理を施し、凸構造部２２の側壁に側壁パターン３２を形成する（図３（ｂ））。

側壁パターン３２は、後述する第２エッチング処理（図３（ｃ）参照）にてモールド基材２０をエッチングする際のマスクとして用いられるものであって、凸構造部２２の側壁に形成される側壁パターン３２の下方に位置するモールド基材部分が、第２エッチング工程（図３（ｃ））を経て第２段部３ｂ（の上面）となる。よって、側壁パターン３２の高さＴ₃₂（モールド基材２０の厚さ方向における長さ）は、第２エッチング工程（図３（ｃ））におけるモールド基材２０と側壁パターン３２（側壁材料）とのエッチング選択比、第２段部３ｂの高さＴ_3b（後述する第２エッチング工程（図３（ｃ））におけるエッチング量）等に応じて、適宜設定され得る。なお、図３（ｂ）においては、側壁パターン３２の高さＴ₃₂は、凸構造部２２の高さＴ₂₂の約半分である例を示しているが、このような態様には限定されない。

（第２エッチング工程）
側壁パターン３２をマスクとして用いてモールド基材２０をエッチングする（図３（ｃ））。これにより、基部２と、基部２の主面２ａから突出する凸パターン３とを備え、凸パターン３が、基部２の主面２ａから突出する第２段部３ｂ及び第２段部３ｂ上に立設する第１段部３ａを有するインプリントモールド１を製造することができる。

なお、第１の実施形態においては、第２エッチング工程（図３（ｃ））にて、第２段部３ｂ上の側壁パターン３２が完全に消失するまでモールド基材２０をエッチングしているが、このような態様に限定されるものではない。例えば、第２エッチング工程後、第２段部３ｂ上の側壁パターン３２を一部残存させ、製造されるインプリントモールド１において、第２段部３ｂ上に側壁パターン３２が残存していてもよい。

上述した第１の実施形態に係るインプリントモールドの製造方法においては、インプリントモールド１の第１段部３ａに相当する凸構造部２２の側壁に側壁パターン３２を形成し、当該側壁パターン３２をマスクとしたドライエッチング処理により第２段部３ｂが形成される。そして、当該側壁パターン３２は、凸構造部２２の側壁に略均一な厚さで形成されるため、第２段部３ｂが第１段部３ａの略中央に位置するように形成されることになる。よって、第１の実施形態に係るインプリントモールドの製造方法によれば、複数の段部を含む断面階段形状の多段凹凸構造を有するインプリントモールドにおける各段部を略中央に高精度に形成することができる。

このように、第１の実施形態に係るインプリントモールドの製造方法によれば、断面階段形状の多段凹凸構造における各段部の平面視中心が略一致してなるインプリントモールドを容易に製造することができる。よって、かかるインプリントモールドを用いたインプリントリソグラフィー処理を通じて、断面階段形状の多段凹凸構造を有する構造物を高い精度で製造することができる。特に、当該多段凹凸構造が、電子線描画装置におけるアライメント精度よりも微細な寸法を有するものであったとしても、多段凹凸構造を有する構造物を高い精度で製造することができる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係るインプリントモールドの製造方法について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係るインプリントモールドの製造方法の各工程を断面図にて示す工程フロー図である。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。

（凸構造部形成工程）
まず、インプリントモールド用基板１０の主面１０ａ上に、当該主面１０ａから突出する凸構造部４１を形成する（図４（ａ））。

凸構造部４１としては、例えば、インプリントモールド用基板１０の主面１０ａ上に設けられてなるハードマスク層をパターニングしてなるハードマスクパターン等が挙げられる。なお、ハードマスク層を構成する材料としては、例えば、クロム、チタン、タンタル、珪素、アルミニウム等の金属；窒化クロム、酸化クロム、酸窒化クロム等のクロム系化合物、酸化タンタル、酸窒化タンタル、酸化硼化タンタル、酸窒化硼化タンタル等のタンタル化合物、窒化チタン、窒化珪素、酸窒化珪素等を単独で、又は任意に選択した２種以上を組み合わせて用いることができる。

凸構造部４１は、後述する第２エッチング工程（図４（ｅ））にてエッチングマスクとして用いられ、インプリントモールド用基板１０における凸構造部４１の下方部分に第１段部３ａ（図１参照）が形成される。そのため、凸構造部４１の寸法Ｗ₄₁は、第１段部３ａの寸法Ｗ_3aと略同一に設定され得る。

また、凸構造部４１は、後述する側壁パターン形成工程（図４（ｃ））にて側壁パターン３２を形成するための芯材としての役割を果たすものでもあるため、凸構造部４１の高さＴ₄₁は、形成される側壁パターン３２の高さＴ₃₂等に応じて適宜設定され得る。
（側壁材料膜形成工程）

次に、凸構造部形成工程（図４（ａ））にて凸構造部４１が形成されたインプリントモールド用基板１０の主面１０ａ上に、主面１０ａ及び凸構造部４１を覆うように、側壁パターン３２を構成する側壁材料膜３１を形成する（図４（ｂ））。なお、側壁材料膜３１の膜厚Ｔ３１は、第１の実施形態と同様に、第２段部３ｂの幅Ｗ_3b（図１参照）の設計寸法等に応じて適宜設定され得る。

（側壁パターン形成工程）
続いて、インプリントモールド用基板１０の主面１０ａ上に形成された側壁材料膜３１に対し、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等の異方性エッチングによりエッチバック処理を施し、凸構造部４１の側壁に側壁パターン３２を形成する（図４（ｃ））。

側壁パターン３２の高さＴ₃₂は、第１エッチング工程（図４（ｄ））におけるインプリント用モールド基板１０と側壁パターン３２とのエッチング選択比、第２段部３ｂの高さＴ_3b等に応じて適宜設定され得る。なお、図４（ｃ）においては、側壁パターン３２の高さＴ₃₂が、凸構造部４１の高さＴ₄₁の約半分である例を示しているが、このような態様には限定されない。

（第１エッチング工程）
そして、凸構造部４１及び側壁パターン３２をマスクとして用いてインプリントモールド用基板１０をエッチングする（図４（ｄ））。これにより、基板部２１と、インプリントモールド１における第２段部３ｂに相当する段部２３とを有するモールド基材２０を作製することができる。

（第２エッチング工程）
最後に、凸構造部４１をマスクとして用いてモールド基材２０をエッチングし、凸構造部４１を除去する（図４（ｅ））。これにより、基部２と、基部２の主面２ａから突出する凸パターン３とを備え、凸パターン３が、基部２の主面２ａから突出する第２段部３ｂ及び第２段部３ｂ上に立設する第１段部３ａを有するインプリントモールド１を製造することができる。

なお、第２の実施形態においては、第２エッチング工程（図４（ｅ））後に第２段部３ｂ上の側壁パターン３２を一部残存させ、製造されるインプリントモールド１において、第２段部３ｂ上に側壁パターン３２が残存していてもよい。

上述した第２の実施形態に係るインプリントモールドの製造方法においては、凸構造部４１の側壁に側壁パターン３２を形成し、第１段部３ａを形成するためのエッチングマスクとして凸構造部４１を用い、第２段部３ｂに相当する段部２３を形成するためのエッチングマスクとして側壁パターン３２を用いる。この側壁パターン３２は、凸構造部４１の側壁に均一な厚さで形成されるため、第１エッチング工程（図４（ｄ））及び第２エッチング工程（図４（ｅ））を経て、第１段部３ａが第２段部３ｂの略中央に位置するように形成されることになる。よって、第２の実施形態に係るインプリントモールドの製造方法によれば、複数の段部を含む断面階段形状の多段凹凸構造を有するインプリントモールドにおける各段部を略中央に高精度に形成することができる。

このように、第２の実施形態に係るインプリントモールドの製造方法によれば、断面階段形状の多段凹凸構造における各段部の平面視中心が略一致してなるインプリントモールドを容易に製造することができる。よって、かかるインプリントモールドを用いたインプリントリソグラフィー処理を通じて、断面階段形状の多段凹凸構造を有する構造物を高い精度で製造することができる。特に、当該多段凹凸構造が、電子線描画装置におけるアライメント精度よりも微細な寸法を有するものであったとしても、多段凹凸構造を有する構造物を高い精度で製造することができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

上記実施形態においては、側壁パターン３２の形成後（図３（ｂ））、第２エッチング工程（図３（ｃ））にてモールド基材２０をエッチングし、断面階段形状の多段凸パターン３を有するインプリントモールド１を製造しているが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、モールド基材２０の凸構造部２２の側壁に、凸構造部２２の高さＴ₂₂よりも低い高さＴ₃₂の側壁パターン３２を形成し（図３（ｂ）参照）、その後の第２エッチング工程（図３（ｃ）参照）を省略してもよい。すなわち、図３（ｂ）に示す構造物を、凸構造部２２を第１段部３ａとし、側壁パターン３２を第２段部３ｂとする断面階段形状の多段凸パターン３を有するインプリントモールド１としてもよい。このような態様によれば、断面階段形状の多段凸パターンを有するインプリントモールドの製造工程をより簡略化することができる。

上記実施形態において製造されるインプリントモールド１の断面階段形状の凸パターン３として、第１段部３ａと第２段部３ｂとにより構成される２段凸パターンを例に挙げて説明したが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、３段以上の凸パターンを有するインプリントモールドを製造する方法であってもよい。例えば、図５に示すように、第１段部３ａ及び第２段部３ｂにより構成される２段凸パターン３を形成した後（図５（ａ）、図３（ｃ）参照）、当該２段凸パターン３を覆う側壁材料膜３１を形成する（図５（ｂ））。図５（ｂ）に示す工程において、側壁材料膜３１は、上記実施形態の側壁材料膜形成工程（図３（ａ）参照）にて形成された側壁材料膜３１の膜厚Ｔ₃₁と略同一の膜厚で形成する。そして、エッチバックにより各段部３ａ，３ｂの側壁に側壁パターン３２を形成した後（図５（ｃ））、エッチング処理を施す（図５（ｄ））。これにより、第１段部３ａ、第２段部３ｂ及び第３段部３ｃにより構成される３段凸パターン３を有するインプリントモールド１を製造することができる。このように、側壁材料膜形成工程（図５（ｂ））から第２エッチング工程（図５（ｄ））までの一連の工程を１回繰り返して行うごとに、インプリントモールドにおける多段凸パターンの段数を１段ずつ増やすことができる。したがって、図５に示すように、本発明においては、側壁材料膜形成工程（図５（ｂ））から第２エッチング工程（図５（ｄ））までの一連の工程をｎ回（ｎは２以上の整数である）繰り返すことで、第１〜第ｎ段部により構成され、第ｍ−１段部（ｍは２以上ｎ以下の整数である）が第ｍ段部の略中央に位置する多段凸パターンを有するインプリントモールドを高精度に製造することができる。

また、図６に示すように、第１段部３ａ及び第２段部３ｂにより構成される２段凸パターン３を形成した後（図６（ａ）、図３（ｃ）参照）、当該２段凸パターン３を覆う側壁材料膜３１を形成する（図６（ｂ））。図６（ｂ）に示す工程において、側壁材料膜３１は、上記実施形態の側壁材料膜形成工程（図３（ａ）参照）にて形成された側壁材料膜３１の膜厚Ｔ₃₁と略半分の膜厚で形成する。そして、エッチバックにより各段部３ａ，３ｂの側壁に側壁パターン３２を形成した後（図６（ｃ））、エッチング処理を施す（図６（ｄ））。これにより、第１段部３ａ、第２段部３ｂ、第３段部３ｃ及び第４段部３ｄにより構成される４段凸パターン３を有するインプリントモールド１を製造することができる。このように、図６に示す態様によれば、側壁材料膜形成工程（図６（ｂ））から第２エッチング工程（図６（ｄ））までの一連の工程を繰り返して行うことで、インプリントモールドにおける多段凸パターンの段数を倍増することができ、４段以上の段部により構成される凸パターンを有するインプリントモールドを製造するにあたり、上記一連の工程の繰り返し数を少なくすることができる。

さらに、図５に示す態様及び図６に示す態様を組み合わせて行ってもよい。すなわち、側壁材料膜形成工程、側壁パターン形成工程及びエッチング工程の一連の工程をＮ回繰り返し行う中で、第Ｍ回目（Ｍは２以上Ｎ以下の整数である）の側壁材料膜形成工程により形成される側壁材料膜３１の膜厚Ｔ₃₁を、第Ｍ−１回目の側壁材料膜形成工程により形成した側壁材料膜３１の膜厚Ｔ₃₁よりも薄く形成する。これにより、４段以上の段部により構成される凸パターンを、段数等に応じて適宜形成することができる。

さらにまた、３段以上の段部により構成される多段凸パターンを有するインプリントモールドを、図７に示す工程により製造してもよい。具体的には、まず、凸構造部２２が形成されたモールド基材２０の基板部２１の主面２１ａ上に、主面２１ａ及び凸構造部２２を覆うようにして、側壁パターン３２Ａを構成する側壁材料膜３１Ａを形成する（図７（ａ），図３（ａ）参照）。次に、モールド基材２０の基板部２１の主面２１ａ上に形成された側壁材料膜３１Ａに対し、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等の異方性エッチングによりエッチバック処理を施し、凸構造部２２の側壁に側壁パターン３２Ａを形成する（図７（ｂ），図３（ｂ）参照）。続いて、凸構造部２２及び側壁パターン３２Ａを覆うようにして、側壁材料膜３１Ｂを形成する（図７（ｃ））。そして、側壁材料膜３１Ｂに対し、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等の異方性エッチングによりエッチバック処理を施し、側壁パターン３２Ａの側壁及び凸構造部２２の側壁に側壁パターン３２Ｂを形成する（図７（ｄ））。最後に、側壁パターン３２Ａ，３２Ｂをエッチングマスクとしてモールド基材２０をエッチングする（図７（ｅ））。これにより、第１段部３ａ、第２段部３ｂ及び第３段部３ｃにより構成される３段凸パターン３を有するインプリントモールド１を製造することができる。このように、側壁材料膜形成工程（図７（ａ））から側壁パターン形成工程（図７（ｂ））までの一連の工程を再度行い、最後に１回の第２エッチング工程（図７（ｅ））を行うことで、３段の多段凸パターンを有するインプリントモールドを製造することができる。このような態様によれば、１回のエッチングにより３段以上の多段凸パターンを有するインプリントモールドを高精度に製造することができるため、製造工程の簡略化を図ることができる。

また、上記実施形態においては、多段凸パターンを有するインプリントモールドを製造する方法を例に挙げて説明したが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、例えば、断面階段形状の多段凹パターンを有するインプリントモールドを製造する方法であってもよい。この場合において、例えば、図８に示すように、基板部２１’と、基板部２１’の主面２１ａ’に形成されてなる凹構造部２２’とを有するモールド基材２０’を準備し（図８（ａ））、基板部２１’の主面２１ａ’上に、主面２１ａ’及び凹構造部２２’を覆うように、側壁パターン３２を構成する側壁材料膜３１を形成する（図８（ｂ））。続いて、モールド基材２０’の基板部２１’の主面２１ａ’上に形成された側壁材料膜３１に対し、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等の異方性エッチングによりエッチバック処理を施し、凹構造部２２’の側壁に側壁パターン３２を形成する（図８（ｃ））。そして、側壁パターン３２をマスクとして用いてモールド基材２０’をエッチングする（図８（ｄ））。これにより、基部２’と、第１段部３ａ’及び第２段部３ｂ’により構成される、断面階段形状の凹パターン３’とを備えるインプリントモールド１’を高精度に製造することができる。

なお、図８に示す態様において、モールド基材２０’をエッチングする工程（図８（ｄ））を省略し、図８（ｃ）に示す構造物、すなわち凹構造部２２’の側壁に、凹構造部２２’の深さよりも低い高さの側壁パターン３２が形成されてなる構造物をもって、凹構造部２２’の底面（側壁パターン３２の存在しない部分）を第１段部３ａ’とし、側壁パターン３２を第２段部３ｂ’とする断面階段形状の多段凹パターン３’を有するインプリントモールド１’としてもよい。このような態様によれば、断面階段形状の多段凹パターンを有するインプリントモールドの製造工程をより簡略化することができる。

以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

〔実施例１〕
厚さ７ｎｍのＣｒからなるハードマスク層１１が主面１０ａに設けられているインプリントモールド用基板１０としての石英基板を用意し、ハードマスク層１１上に電子線感応型レジスト（ＺＥＰ５２０Ａ，日本ゼオン社製）を塗布し、電子線描画装置を用いてレジストパターン１２（寸法Ｗ₁₂：３０ｎｍ、高さＴ₁₂：６０ｎｍ）を形成した（レジストパターン形成工程，図２（ｂ））。

そして、レジストパターン１２をマスクとして用いてハードマスク層１１をドライエッチング（エッチングガス：Ｃｌ₂＋Ｏ₂）し、ハードマスクパターン１３を形成した（ハードマスクパターン形成工程，図２（ｃ））。

上述のようにして形成されたハードマスクパターン１３をマスクとして用いて石英基板（インプリントモールド用基板１０）をエッチングし、基板部２１と、基板部２１の主面２１ａから突出するように一体的に形成されてなる凸構造部２２とを有するモールド基材２０を作成した（第１エッチング工程，図２（ｄ））。

続いて、基板部２１の主面２１ａ側に、基板部２１の主面２１ａ及び凸構造部２２を覆う、ＳｉＯ₂からなる側壁材料膜３１（厚さＴ₃₁：３０ｎｍ）をＡＬＤ法により形成し（側壁材料膜形成工程，図３（ａ））、エッチングガス（ＣＨＦ₃＋ＣＦ₄）を用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によりエッチバックして、凸構造部２２の側壁に側壁パターン３２（高さＴ₃₂：３０ｎｍ）を形成した（側壁パターン形成工程，図３（ｂ））。

上述のようにして形成された側壁パターン３２をマスクとして用いてモールド基材２０をエッチングした（第２エッチング工程，図３（ｃ））。これにより、基部２と、基部２の主面２ａから突出する凸パターン３とを有し、凸パターン３が、基部２の主面２ａから突出する第２段部３ｂと、第２段部３ｂ上から突出する第１段部３ａとにより構成される、断面階段形状の２段凸パターンであるインプリントモールド１を製造することができた。かかるインプリントモールド１の平面視において、第１段部３ａの中心と第２段部３ｂの中心とは略一致していた。

このように、上述したインプリントモールドの製造方法によれば、複数の段部を含む断面階段形状の多段凹凸構造の寸法が非常に微細な場合のように、多段凹凸構造における各段部の位置ずれの許容量が電子線描画装置等によるアライメント精度よりも厳しい場合であっても、平面視における各段部の中心を略一致させるようにして当該多段凹凸構造を形成可能である、という効果を奏する。

本発明は、断面階段形状の微細凹凸パターンを形成するためのナノインプリント工程にて用いられるインプリントモールドを製造する方法として有用である。

１，１’…インプリントモールド
２０…モールド基材（基材）
２１…基板部
２１ａ…主面
２２…凸構造部
２２’…凹構造部
３１…側壁材料膜
３２…側壁パターン

Claims (9)

1. 基板部と、前記基板部の主面から突出するように一体的に形成されてなる凸構造部又は前記基板部の主面側に形成されてなる凹構造部とを有する基材の前記主面側に、前記基板部の主面と、前記凸構造部又は前記凹構造部とを覆う側壁材料膜を形成する側壁材料膜形成工程と、
   前記側壁材料膜をエッチングして、前記凸構造部又は前記凹構造部の側壁に側壁パターンを形成する側壁パターン形成工程と、
   前記側壁パターンをマスクとして前記基材をエッチングすることで、前記基板部の主面に当該主面から突出する複数の段部を有する断面階段形状の多段凸パターン又は前記基板部の主面に複数の段部を有する断面階段形状の多段凹パターンを形成するエッチング工程と
   を含み、
   前記側壁パターン形成工程において、前記複数の段部を有する多段凸パターン又は多段凹パターンを形成可能な程度の高さを有する前記側壁パターンを形成することを特徴とするインプリントモールドの製造方法。
2. 前記側壁材料膜形成工程から前記エッチング工程までの一連の工程を、ｎ回（ｎは２以上の整数である）繰り返して行う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の製造方法。
3. 基板部と、前記基板部の主面から突出するように一体的に形成されてなる凸構造部又は前記基板部の主面側に形成されてなる凹構造部とを有する基材の前記主面側に、前記基板部の主面と、前記凸構造部又は前記凹構造部とを覆う側壁材料膜を形成する側壁材料膜形成工程と、
   前記側壁材料膜をエッチングして、前記凸構造部又は前記凹構造部の側壁に側壁パターンを形成する側壁パターン形成工程と、
   前記側壁パターンをマスクとして前記基材をエッチングするエッチング工程と
   を含み、
   前記側壁材料膜形成工程から前記エッチング工程までの一連の工程を、ｎ回（ｎは２以上の整数である）繰り返して行い、
   第ｍ回目（ｍは２以上ｎ以下の整数である）の前記一連の工程における前記側壁材料膜形成工程において、第ｍ−１回目の前記一連の工程における前記側壁材料膜形成工程により形成される前記側壁材料膜の膜厚よりも薄い膜厚で前記側壁材料膜を形成することを特徴とするインプリントモールドの製造方法。
4. 前記凸構造部は、その頂部にハードマスク層が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインプリントモールドの製造方法。
5. 基板部と、前記基板部の主面側に形成されてなる凸構造部とを有する基材の前記主面側に、前記基板部の主面及び前記凸構造部を覆う側壁材料膜を形成する側壁材料膜形成工程と、
   前記側壁材料膜をエッチングして、前記凸構造部の側壁に側壁パターンを形成する側壁パターン形成工程と、
   前記側壁パターン及び前記凸構造部をマスクとして前記基材をエッチングした後、前記凸構造部をマスクとして前記基材をエッチングすることで、前記基板部の主面に当該主面から突出する複数の段部を有する断面階段形状の多段凸パターン又は前記基板部の主面に複数の段部を有する断面階段形状の多段凹パターンを形成するエッチング工程と
   を含み、
   前記側壁パターン形成工程において、前記複数の段部を有する多段凸パターン又は多段凹パターンを形成可能な程度の高さを有する前記側壁パターンを形成することを特徴とするインプリントモールドの製造方法。
6. 前記凸構造部は、ハードマスクパターンを含むことを特徴とする請求項５に記載のインプリントモールドの製造方法。
7. 前記側壁材料膜形成工程から前記エッチング工程までの一連の工程を、ｎ回（ｎは２以上の整数である）繰り返して行うことを特徴とする請求項５又は６に記載のインプリントモールドの製造方法。
8. 基板部と、前記基板部の主面側に形成されてなる凸構造部とを有する基材の前記主面側に、前記基板部の主面及び前記凸構造部を覆う側壁材料膜を形成する側壁材料膜形成工程と、
   前記側壁材料膜をエッチングして、前記凸構造部の側壁に側壁パターンを形成する側壁パターン形成工程と、
   前記側壁パターン及び前記凸構造部をマスクとして前記基材をエッチングするエッチング工程と
   を含み、
   前記側壁材料膜形成工程から前記エッチング工程までの一連の工程を、ｎ回（ｎは２以上の整数である）繰り返して行い、
   第ｍ回目（ｍは２以上ｎ以下の整数である）の前記一連の工程における前記側壁材料膜形成工程において、第ｍ−１回目の前記一連の工程における前記側壁材料膜形成工程により形成される前記側壁材料膜の膜厚よりも薄い膜厚で前記側壁材料膜を形成することを特徴とするインプリントモールドの製造方法。
9. 基板部と、前記基板部の主面から突出するように一体的に形成されてなる凸構造部又は前記基板部の主面側に形成されてなる凹構造部とを有する基材の前記主面側に、前記基板部の主面と、前記凸構造部の側壁及び頂部又は前記凹構造部の側壁及び底部とを覆う側壁材料膜を形成する側壁材料膜形成工程と、
   前記側壁材料膜をエッチングして、前記凸構造部又は前記凹構造部の側壁に側壁パターンを形成し、前記凸構造部の側壁の一部及び頂部、又は前記凹構造部の側壁の一部及び底部の一部を露出させる側壁パターン形成工程と
   を含み、
   前記側壁パターン形成工程により形成される側壁パターンの高さは、前記凸構造部の側壁高さ又は前記凹構造部の側壁深さよりも低く、
   前記凸構造部又は前記凹構造部の側壁に前記側壁パターンが形成された前記基材をエッチングしないことを特徴とするインプリントモールドの製造方法。

Images