JP6260252B2 - インプリントモールド、インプリントモールドの製造方法、及びパターン形成方法 - Google Patents
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Description
本発明は、凹凸パターンを有するインプリントモールド、そのインプリントモールドを製造する方法、及びインプリントモールドの凹凸パターンを転写して転写材料にパターンを形成する方法に関する。
近年、種々の用途に応じて、特定の微細な凹凸パターン（３次元構造パターン）を形成する方法が求められている。
例えば、半導体デバイス、光学素子、配線回路、データストレージメディア（ハードディスク、光学メディアなど）、医療用部材（分析検査用チップ、マイクロニードルなど）、バイオデバイス（バイオセンサ、細胞培養基板など）、精密検査機器用部材（検査プローブ、試料保持部材など）、ディスプレイパネル、パネル部材、エネルギーデバイス（太陽電池、燃料電池など）、マイクロ流路、マイクロリアクタ、ＭＥＭＳデバイス、インプリントモールド、フォトマスクなどの用途が挙げられる。
例えば、半導体デバイス、光学素子、配線回路、データストレージメディア（ハードディスク、光学メディアなど）、医療用部材（分析検査用チップ、マイクロニードルなど）、バイオデバイス（バイオセンサ、細胞培養基板など）、精密検査機器用部材（検査プローブ、試料保持部材など）、ディスプレイパネル、パネル部材、エネルギーデバイス（太陽電池、燃料電池など）、マイクロ流路、マイクロリアクタ、ＭＥＭＳデバイス、インプリントモールド、フォトマスクなどの用途が挙げられる。
このような微細な凹凸パターンを形成する方法として、インプリント法と呼ばれるパターン転写技術が提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。
インプリント法は、最終的に転写すべき凹凸パターンのネガポジ反転像に対応する凹凸パターンが形成されたインプリントモールドと呼ばれる原版を、転写材料に型押しし、その状態で転写材料を硬化させることで、凹凸パターンの転写を行うものである。繰り返し転写をすることで、容易に微細なパターンを形成することが出来る。
インプリント法は、最終的に転写すべき凹凸パターンのネガポジ反転像に対応する凹凸パターンが形成されたインプリントモールドと呼ばれる原版を、転写材料に型押しし、その状態で転写材料を硬化させることで、凹凸パターンの転写を行うものである。繰り返し転写をすることで、容易に微細なパターンを形成することが出来る。
例えば、特許文献１では、熱により転写材料を硬化させる熱インプリント法が提案されている。
また、例えば、特許文献２には、露光により転写材料を硬化させる光インプリント法が提案されている。
また、例えば、特許文献２には、露光により転写材料を硬化させる光インプリント法が提案されている。
一例として、図１により、従来の一般的な光インプリント法によるパターン形成について説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、転写基板１１１上に、転写材料１１２を積層し、凹凸パターンが形成されたインプリントモールド１１０を対向して配置する。
次に、図１（ｂ）に示すように、転写材料１１２とインプリントモールド１１０とを接触させ、その状態でＵＶ光１１３を照射して転写材料１１２を硬化させる。
次に、図１（ｃ）に示すように、転写基板１１１からインプリントモールド１１０を剥離し遠ざけることで、転写パターン１１４を有するパターン形成体を得る。
また、図１（ｄ）に示すように、転写基板１１１上には、インプリントモールド１１０の凸部で押された部分が薄い樹脂膜として残るため、Ｏ２ＲＩＥ法などにより、残膜を除去しても良い。
まず、図１（ａ）に示すように、転写基板１１１上に、転写材料１１２を積層し、凹凸パターンが形成されたインプリントモールド１１０を対向して配置する。
次に、図１（ｂ）に示すように、転写材料１１２とインプリントモールド１１０とを接触させ、その状態でＵＶ光１１３を照射して転写材料１１２を硬化させる。
次に、図１（ｃ）に示すように、転写基板１１１からインプリントモールド１１０を剥離し遠ざけることで、転写パターン１１４を有するパターン形成体を得る。
また、図１（ｄ）に示すように、転写基板１１１上には、インプリントモールド１１０の凸部で押された部分が薄い樹脂膜として残るため、Ｏ２ＲＩＥ法などにより、残膜を除去しても良い。
アプライド・フィジクス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、ｖｏｌ．６７、Ｐ．３３１４、１９９５年
インプリントモールドに形成された凹凸パターンにおいて、同一基板内のパターン部に疎密の偏りがある場合（図２（ａ））、密領域１２３と疎領域１２４とで充填される転写材料の量が異なるため、形成される転写パターン１２５に生じる残膜の分布に偏りが生じる（図２（ｂ））。この偏った残膜分布は、密領域１２３における転写パターン１２５の高さと疎領域１２４における転写パターン１２５の高さとのズレに結びつく。
また、Ｏ２ＲＩＥ法による残膜を除去する工程においては、転写パターン１２５が残膜層と共にエッチングされるため、密領域１２３における転写パターン１２５の高さと疎領域１２４における転写パターン１２５の高さとのズレが生じていると、残膜除去後でも転写パターン１２６の高さに偏りが生じる（図２（ｃ））という問題が起こる。
また、Ｏ２ＲＩＥ法による残膜を除去する工程においては、転写パターン１２５が残膜層と共にエッチングされるため、密領域１２３における転写パターン１２５の高さと疎領域１２４における転写パターン１２５の高さとのズレが生じていると、残膜除去後でも転写パターン１２６の高さに偏りが生じる（図２（ｃ））という問題が起こる。
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、インプリント法を用いて疎密の偏りがある凹凸パターンを転写させたときに、均一な残膜高さと、残膜除去後の均一な転写パターン高さとを形成可能な、インプリントモールド、その製造方法、及びこのインプリントモールドの凹凸パターンを転写して転写材料にパターンを形成する方法を提供することを目的とする。
請求項１に係わる発明は、基板の一方の面に形成された第１の凹凸パターン領域及び第２の凹凸パターン領域を備え、第１の凹凸パターン領域及び第２の凹凸パターン領域を転写基板上の転写材料に型押しすることで転写材料に第１の凹凸パターン領域及び第２の凹凸パターン領域に形成されたパターンに対応する転写パターンを形成するインプリントモールドであって、第１の凹凸パターン領域には、複数の第１の凹部により構成される第１の凹凸パターンが形成され、第２の凹凸パターン領域には、深さが第１の凹部と同じである複数の第２の凹部により構成される第２の凹凸パターンと、深さが第１の凹部よりも浅い複数の第３の凹部により構成される補助パターンとが形成され、第２の凹凸パターン領域における第２の凹凸パターンは、第１の凹凸パターン領域における第１の凹凸パターンよりも疎であり、第１の凹凸パターン領域及び第２の凹凸パターン領域を転写材料に型押ししたときに、転写基板上に形成された第１の凹部、第２の凹部及び第３の凹部に対応する転写パターン以外の部分からなる残膜層が均一となるように、補助パターンの第３の凹部に転写材料の一部が収容され、第３の凹部の開口寸法及び深さは、第１の凹部及び第２の凹部に収容される転写材料の体積に基づいて定められることを特徴とする。
請求項２に係わる発明は、請求項１に記載のインプリントモールドを製造する方法であって、基板の上面に、第１ハードマスク層と第１レジスト材料とを順に塗膜する工程と、第１レジスト材料をパターニングして、第１の凹凸パターン及び第２の凹凸パターンに対応したレジストマスクを形成する工程と、レジストマスクを用いて第１ハードマスク及び基板をエッチングし、第１の凹凸パターン及び第２の凹凸パターンを形成する工程と、第１の凹凸パターン及び第２の凹凸パターンが形成された基板の上面に、第２ハードマスク層と第２レジスト材料とを順に塗膜する工程と、第２レジスト材料をパターニングして、補助パターンに対応した補助レジストマスクを形成する工程と、補助レジストマスクを用いて第２ハードマスク及び基板をエッチングし、補助パターンを形成する工程とを備えていることを特徴とする。
請求項３に係わる発明は、パターン形成体の形成方法であって、請求項１に記載のインプリントモールドを転写材料に型押して、転写基板上に、第１の凹部、第２の凹部及び第３の凹部に対応する転写パターン並びに均一な残膜層を形成する工程と、第３の凹部に対応する転写パターン及び残膜層を除去する工程とを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、凹凸パターン領域を転写材料に型押ししたときに形成される残膜量が均一（一定）となるように、凹凸パターン領域内に補助パターンを設けている。これにより、転写時における凹凸パターン領域に充填される転写材料の量を均一化することが出来る。よって、疎密の偏りがある凹凸パターンを有するインプリントモールドを用いても、均一な高さの残膜を形成することが可能で、また残膜除去後でも均一な高さのパターンを形成することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について、図３から図５に基づいて詳細に説明する。
１．インプリントモールドの形状
本発明の一実施形態に係るインプリントモールド１３０は、図３に示すように、転写材料１３２に凹凸からなるパターンを転写するためのものである。
本実施形態のインプリントモールド１３０は、基板の上面に、パターンを転写するための疎密の偏りがある凹凸パターン１３３及び１３４が、混在して形成されている。さらに、本実施形態のインプリントモールド１３０は、基板の上面に、転写対象の転写材料１３２に均一な残膜高さ及び残膜除去後の均一なパターン高さを形成するための補助パターン１３５が設けられている。
１．インプリントモールドの形状
本発明の一実施形態に係るインプリントモールド１３０は、図３に示すように、転写材料１３２に凹凸からなるパターンを転写するためのものである。
本実施形態のインプリントモールド１３０は、基板の上面に、パターンを転写するための疎密の偏りがある凹凸パターン１３３及び１３４が、混在して形成されている。さらに、本実施形態のインプリントモールド１３０は、基板の上面に、転写対象の転写材料１３２に均一な残膜高さ及び残膜除去後の均一なパターン高さを形成するための補助パターン１３５が設けられている。
本実施形態のインプリントモールド１３０は、特定のインプリント法に限定されることなく、公知のインプリント法を広範に適用することが出来る。例えば、光インプリント、熱インプリント、ゾルゲルインプリントなどのインプリント法が挙げられる。
また、インプリントモールド１３０の基板としては、使用するインプリント法に適するように適宜選択することが出来る。例えば、石英ガラス、シリコンなどが挙げられる。
また、インプリントモールド１３０の基板としては、使用するインプリント法に適するように適宜選択することが出来る。例えば、石英ガラス、シリコンなどが挙げられる。
また、凹凸パターン１３３及び１３４は、転写材料１３２に転写するパターンに応じて設計可能である。例えば、ラインアンドスペース（Ｌｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅ）やホール、ドット（Ｈｏｌｅ、Ｄｏｔ）パターンなどが挙げられる。段差は、一段に限定されることなく多段の階段状であっても良い。
補助パターン１３５は、凹凸パターン１３３及び／又は１３４の領域内に設けられた凹状のパターンである。図３では、凹凸パターン１３４の領域内に補助パターン１３５が設けられている例を示している。この補助パターン１３５に転写材料の一部を収容することで、疎密の偏りがある凹凸パターン１３３及び１３４を転写材料１３２へ型押ししても、均一な残膜高さを持つ転写パターン１３６を形成することが出来る（図３（ｂ））。また、残膜の高さが均一なので残膜を除去した後でも均一な高さを持つパターン１３７を形成可能である（図３（ｃ））。
なお、補助パターン１３５は、図３に示した箇所に限らず、インプリントモールド１３０と転写材料１３２とが接触する面内において、任意の位置に設けることが出来る。
なお、補助パターン１３５は、図３に示した箇所に限らず、インプリントモールド１３０と転写材料１３２とが接触する面内において、任意の位置に設けることが出来る。
すなわち、インプリントモールド１３０は、基板の一方の面に形成された疎密の偏りがある凹凸パターン１３３及び１３４と、補助パターン１３５とを有する、凹凸パターン領域を備えている。この凹凸パターン１３３及び１３４は、凹部と凸部の組み合わせからなる。
インプリントモールド１３０は、凹凸パターン１３３及び１３４を転写材料１３２に型押しすることで、転写材料１３２に凹凸パターン１３３及び１３４に対応する転写パターン１３６を形成するものである。
補助パターン１３５は、凹凸パターン１３３及び１３４の領域内にあり、転写材料１３２の一部を収容する凹状部を備えている。この凹状部は、転写材料１３２が凹凸パターン１３３及び１３４の領域内における流動量を制御する幅と高さで形成されている。
インプリントモールド１３０は、凹凸パターン１３３及び１３４を転写材料１３２に型押しすることで、転写材料１３２に凹凸パターン１３３及び１３４に対応する転写パターン１３６を形成するものである。
補助パターン１３５は、凹凸パターン１３３及び１３４の領域内にあり、転写材料１３２の一部を収容する凹状部を備えている。この凹状部は、転写材料１３２が凹凸パターン１３３及び１３４の領域内における流動量を制御する幅と高さで形成されている。
２．インプリントモールドに形成する凹状部の決定方法
次に、本発明の一実施形態に係るインプリントモールドに形成される補助パターン１３５における凹状部のサイズを決定する手法について、図４を用いて説明する。
なお、下記の例では、凹状部の断面積を用いて補助パターン１３５を決定する手法を説明するが、断面積の代わりに凹状部の体積を用いて補助パターン１３５を決定しても良い。言い換えると、凹状部の幅と高さは、凹凸パターン１３３及び１３４に収容される転写材料１３２の体積、あるいは、面積に基づいて定められる。
次に、本発明の一実施形態に係るインプリントモールドに形成される補助パターン１３５における凹状部のサイズを決定する手法について、図４を用いて説明する。
なお、下記の例では、凹状部の断面積を用いて補助パターン１３５を決定する手法を説明するが、断面積の代わりに凹状部の体積を用いて補助パターン１３５を決定しても良い。言い換えると、凹状部の幅と高さは、凹凸パターン１３３及び１３４に収容される転写材料１３２の体積、あるいは、面積に基づいて定められる。
図４（ａ）に示すように、パターンエリアＰ及びパターン高さＨ１のインプリントモールド１３０において、密領域である凹凸パターン１３３の凹状部幅をＳ１と、凸状部幅をＬ１とする。また、転写基板１３１上に積層した転写材料１３２の膜厚をｈと、形成される残膜高さをｈ１とすると、下記に示すような式にて表すことが可能である。なお、ｎは、凹凸パターン１３３のパターンエリアＰに含まれる凹状部の数である。
ｎＳ１・Ｈ１ ＋ Ｐ・ｈ１ ＝ Ｐ・ｈ ……（１）
図４（ｂ）に示すように、パターンエリアＰ及びパターン高さＨ１のインプリントモールドにおいて、疎領域である凹凸パターン１３４の凹状部幅をＳ２と、凸状部幅をＬ２とする。また、転写基板１３１上に積層した転写材料１３２の膜厚をｈと、形成される残膜高さをｈ２とすると、下記に示すような式にて表すことが可能である。なお、ｍは、凹凸パターン１３４のパターンエリアＰに含まれる凹状部の数である。
ｍＳ２・Ｈ１ ＋ Ｐ・ｈ２ ＝ Ｐ・ｈ ……（２）
上述した式１及び式２における残膜高さｈ１とｈ２とを等しくさせるため、凹状部幅Ｓ３及びパターン高さＨ２を持つ補助パターン１３５を、凹凸パターン１３４の疎領域内に形成すると、下記に示すような式にて表すことが可能である（図４（ｃ））。
ｍＳ２・Ｈ１ ＋ Ｐ・ｈ１ ＋ Ｓ３・Ｈ２ ＝ Ｐ・ｈ ……（３）
ｎＳ１・Ｈ１ ＋ Ｐ・ｈ１ ＝ Ｐ・ｈ ……（１）
図４（ｂ）に示すように、パターンエリアＰ及びパターン高さＨ１のインプリントモールドにおいて、疎領域である凹凸パターン１３４の凹状部幅をＳ２と、凸状部幅をＬ２とする。また、転写基板１３１上に積層した転写材料１３２の膜厚をｈと、形成される残膜高さをｈ２とすると、下記に示すような式にて表すことが可能である。なお、ｍは、凹凸パターン１３４のパターンエリアＰに含まれる凹状部の数である。
ｍＳ２・Ｈ１ ＋ Ｐ・ｈ２ ＝ Ｐ・ｈ ……（２）
上述した式１及び式２における残膜高さｈ１とｈ２とを等しくさせるため、凹状部幅Ｓ３及びパターン高さＨ２を持つ補助パターン１３５を、凹凸パターン１３４の疎領域内に形成すると、下記に示すような式にて表すことが可能である（図４（ｃ））。
ｍＳ２・Ｈ１ ＋ Ｐ・ｈ１ ＋ Ｓ３・Ｈ２ ＝ Ｐ・ｈ ……（３）
図４に示すインプリントモールド１３０及び転写材料１３２は、同一基板面内であることから、式（１）及び（３）の右辺は等しく、式を整理すると、補助パターン１３５は下記に示すような式にて表すことが可能である。但し、Ｈ１＞Ｈ２の条件を満たすとき成り立つ。
Ｓ３・Ｈ２ ＝ ｎＳ１・Ｈ１ − ｍＳ２・Ｈ１ ……（４）
Ｓ３・Ｈ２ ＝ ｎＳ１・Ｈ１ − ｍＳ２・Ｈ１ ……（４）
上記式４を満たすような補助パターン１３５の配置、凹状部の高さ、及び開口寸法を任意に設けることが出来る。
このように補助パターン１３５の凹状部の配置、高さ、及び開口寸法を制御することで、疎密の偏りがある凹凸パターンを有するインプリントモールドを転写材料に接触させても、均一な高さの残膜を形成することが出来る。
このように補助パターン１３５の凹状部の配置、高さ、及び開口寸法を制御することで、疎密の偏りがある凹凸パターンを有するインプリントモールドを転写材料に接触させても、均一な高さの残膜を形成することが出来る。
３．インプリントモールドの製造方法
次に、本発明の一実施形態に係るインプリントモールド１３０の製造方法について、図５を用いて説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、基板１４０の上面に、ハードマスク層１４１とレジスト材料１４２とを順に塗膜する（第１の工程）。このハードマスク層１４１の形成方法としては、ハードマスク層１４１に選択した材料に応じて、適宜公知の薄膜形成法を用いて形成して良い。例えば、スパッタ法などを用いられる。
次に、本発明の一実施形態に係るインプリントモールド１３０の製造方法について、図５を用いて説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、基板１４０の上面に、ハードマスク層１４１とレジスト材料１４２とを順に塗膜する（第１の工程）。このハードマスク層１４１の形成方法としては、ハードマスク層１４１に選択した材料に応じて、適宜公知の薄膜形成法を用いて形成して良い。例えば、スパッタ法などを用いられる。
基板１４０は、用途に応じて適宜選択して良い。例えば、シリコン基板、石英基板、サファイア基板、ＳＯＩ基板などが用いられる。ハードマスク層１４１は、選択した基板１４０に対して、エッチング選択比が高い材料であれば良い。
また、基板１４０は、石英基板であり、ハードマスク層１４１は、クロムからなる層であることが好ましい。石英基板は、一般的な露光光に対して透過性を有しており、特に、光インプリント法に用いるインプリントモールドや、フォトマスクなどの製造工程に本発明のパターン形成方法を用いる場合に好適である。この場合、石英基板に対するハードマスク層１４１としてはクロムからなる層を用いることで、一般的なエッチング条件において、ハードマスク層１４１を基板１４０に対してエッチング選択比を高く設定することが出来る。これにより、後述する凹凸用レジストパターン１４３の形成において、基板の帯電（チャージアップ）を抑制することが出来る。
レジスト材料１４２は、パターニングを行うフォトリソグラフィや電子線などに応じて、適宜選択して良い。また、レジスト材料１４２の塗膜形成方法としては、粘度に応じて適宜公知の薄膜形成技術を用いれば良い。例えば、ダイコート法、スピンコート法などを用いても良い。
次に、図６（ｂ）に示すように、凹凸用レジストパターン１４３のパターニング工程に移行する。このパターニング工程では、レジスト材料１４２に、電子線を用いた後に現像処理を行って、凹凸用レジストパターン１４３を形成する（第２の工程）。現像処理は、用いたレジスト膜に応じて適宜行って良い。また、フォトリソグラフィ法を用いても良い。
次に、図５（ｃ）に示すように、凹凸用レジストパターン１４３をマスクとして、ハードマスク層１４１にエッチングを行い、凹凸用ハードマスクパターン１４４を形成する（第３の工程）。この場合のエッチングとしては、適宜公知の方法により行って良い。例えば、ドライエッチング、ウェットエッチングなどを行っても良い。エッチングの条件は、用いたレジスト／基板に応じて、適宜調節して良い。
次に、図５（ｄ）に示すように、凹凸用ハードマスクパターン１４４をマスクとして、基板１４０に凹凸用レジストパターン１４３側からエッチングを行い、基板１４０の上面に凹凸パターンを形成する（第４の工程）。その後、凹凸用ハードマスクパターン１４４を除去することにより、図５（ｅ）に示す凹凸用石英パターン１４５が作製される（第５の工程）。この場合のエッチングとしては、適宜公知のエッチング方法を用いて良く、例えば、ドライエッチング、ウェットエッチングなどを行っても良い。また、エッチングの条件は、用いたハードマスク層／基板に応じて、適宜調節して良い。
続いて、図５（ｆ）及び図５（ｇ）に示すように、凹凸用石英パターン１４５の上面にハードマスク層１４１（第６の工程）とレジスト材料１４２とを順に塗膜する（第７の工程）。このハードマスク層１４１及びレジスト材料の形成方法としては、第１の工程と同様である。
次に、図５（ｈ）に示すように、補助レジストパターン１４６のパターニング工程に移行する（第８の工程）。このパターニング方法は、第２の工程と同様である。また、補助レジストパターン１４６が形成される領域は、インプリントモールドと転写材料との接触する面内において、任意の位置に設けることが出来る。また、補助レジストパターンの開口寸法は、上述した式４中の凹状部幅Ｓ３にあたり、式４を満たすよう任意に設けることが出来る。
次に、図５（ｉ）に示すように、補助レジストパターン１４６をマスクとして、ハードマスク層１４１にエッチングを行い、補助ハードマスクパターン１４７を形成する（第９の工程）。この補助ハードマスクパターン１４７の形成方法としては、第３の工程と同様である。
次に、図５（ｊ）に示すように、補助ハードマスクパターン１４７をマスクとして、凹凸用石英パターン１４５に補助レジストパターン１４６側からエッチングを行い、凹凸用石英パターン１４５の上面に補助パターンを形成する（第１０の工程）。その後、補助ハードマスクパターン１４７を除去することにより、図５（ｋ）に示す補助パターン付きインプリントモールド１４８が作製される（第１１の工程）。この場合のエッチングとしては、適宜公知のエッチング方法を用いて良く、例えば、ドライエッチング、ウェットエッチングなどを行っても良い。また、エッチングの条件は、用いたハードマスク層／基板に応じて、適宜調節して良い。
また、補助パターンの高さは、上述した式４中のパターン高さＨ２にあたり、式４を満たすよう任意に設けることが出来る。
以上により、本発明のインプリントモールドを製造することが出来る。
また、補助パターンの高さは、上述した式４中のパターン高さＨ２にあたり、式４を満たすよう任意に設けることが出来る。
以上により、本発明のインプリントモールドを製造することが出来る。
４．インプリントモールドを用いたパターン形成体の形成方法
次に、本発明の一実施形態に係るインプリントモールドを用いたパターン形成体の形成方法について、図３を用いて説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、転写基板１３１上に、転写材料１３２を積層し、インプリントモールド１３０を対向して配置する。インプリントモールド１３０上には、密な凹凸パターン１３３、疎な凹凸パターン１３４、及び補助パターン１３５が形成されている。
次に、本発明の一実施形態に係るインプリントモールドを用いたパターン形成体の形成方法について、図３を用いて説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、転写基板１３１上に、転写材料１３２を積層し、インプリントモールド１３０を対向して配置する。インプリントモールド１３０上には、密な凹凸パターン１３３、疎な凹凸パターン１３４、及び補助パターン１３５が形成されている。
次に、転写材料１３２とインプリントモールド１３０とを接触させ、ＵＶ光にて転写材料１３２を硬化させる。硬化後に転写基板１３１からインプリントモールド１３０を剥離して遠ざけることで、疎密パターンに影響を受けない均一な残膜を持つ均一な高さの転写パターン１３６を得る（図３（ｂ））。
そして、転写基板１３１上には、インプリントモールド１３０の凸部に相当する部分が薄い樹脂膜として残るため、残膜を除去して、疎密パターンに影響を受けない均一な高さのパターン１３７を持つパターン形成体が得られる（図３（ｃ））。
この場合の残膜除去方法として、Ｏ２ＲＩＥ法など、適宜公知のエッチング方法を用いて良く、例えば、ドライエッチングなどを行っても良い。また、エッチングの条件は、用いた転写材料／基板に応じて、適宜調節して良い。
以上により、本発明のパターン形成体を形成することが出来る。
この場合の残膜除去方法として、Ｏ２ＲＩＥ法など、適宜公知のエッチング方法を用いて良く、例えば、ドライエッチングなどを行っても良い。また、エッチングの条件は、用いた転写材料／基板に応じて、適宜調節して良い。
以上により、本発明のパターン形成体を形成することが出来る。
以下、上述した本発明のインプリントモールドの製造方法及びパターン形成体の形成方法について、実施例を説明する。
［実施例１］
実施例１として、光インプリントモールドを製造した。
まず、石英基板１４０上にハードマスク層としてクロム層１４１が１０ｎｍ厚に形成された積層基板上に、レジスト材料１４２を１００ｎｍの厚さにコートした（図５（ａ）を参照）。
次に、電子線描画装置にて、レジスト材料１４２に対して電子線を照射してパターニングした後、現像及びリンス処理を行い、エリア１０００ｎｍ及びＬｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅ２００ｎｍの凹凸用レジストパターン１４３を形成した（図５（ｂ）を参照）。
次に、凹凸用レジストパターン１４３をマスクとして塩素系の混合ガスプラズマを用いたドライエッチングによりクロムパターン（凹凸用ハードマスクパターン）１４４を形成した（図５（ｃ）を参照）。
次に、クロムパターン１４４をマスクとして、石英基板１４０にフルオロカーボン系の混合ガスプラズマを用いたドライエッチングにより２００ｎｍの深さの凹凸用石英パターン１４５を形成した（図５（ｄ）を参照）。
次に、ウェットエッチングにより、クロムパターン１４４の剥離洗浄を行い、これにより、石英基板１４０に凹凸パターンを持つ凹凸用石英パターン１４５を形成した（図５（ｅ）を参照）。
［実施例１］
実施例１として、光インプリントモールドを製造した。
まず、石英基板１４０上にハードマスク層としてクロム層１４１が１０ｎｍ厚に形成された積層基板上に、レジスト材料１４２を１００ｎｍの厚さにコートした（図５（ａ）を参照）。
次に、電子線描画装置にて、レジスト材料１４２に対して電子線を照射してパターニングした後、現像及びリンス処理を行い、エリア１０００ｎｍ及びＬｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅ２００ｎｍの凹凸用レジストパターン１４３を形成した（図５（ｂ）を参照）。
次に、凹凸用レジストパターン１４３をマスクとして塩素系の混合ガスプラズマを用いたドライエッチングによりクロムパターン（凹凸用ハードマスクパターン）１４４を形成した（図５（ｃ）を参照）。
次に、クロムパターン１４４をマスクとして、石英基板１４０にフルオロカーボン系の混合ガスプラズマを用いたドライエッチングにより２００ｎｍの深さの凹凸用石英パターン１４５を形成した（図５（ｄ）を参照）。
次に、ウェットエッチングにより、クロムパターン１４４の剥離洗浄を行い、これにより、石英基板１４０に凹凸パターンを持つ凹凸用石英パターン１４５を形成した（図５（ｅ）を参照）。
続いて、凹凸用石英パターン１４５上にクロム層１４１が１０ｎｍ厚に形成された積層基板上に、レジスト材料１４２を３００ｎｍの厚さにコートした（図５（ｆ）、（ｇ）を参照）。
次に、電子線描画装置にて、レジスト材料１４２に対して電子線を照射してパターニングした後、現像及びリンス処理を行い、Ｌｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅ６００ｎｍの補助レジストパターン１４６を形成した（図５（ｈ）を参照）。
次に、補助レジストパターン１４６をマスクとして塩素系の混合ガスプラズマを用いたドライエッチングにより補助クロムパターン（補助ハードマスクパターン）１４７を形成した（図５（ｉ）を参照）。
次に、補助クロムパターン１４７をマスクとして、凹凸用石英パターン１４５にフルオロカーボン系の混合ガスプラズマを用いたドライエッチングにより１３５ｎｍの深さの補助石英パターンを形成した（図５（ｊ）を参照）。
次に、ウェットエッチングにより、補助クロムパターン１４７の剥離洗浄を行い、これにより、補助パターン付き光インプリントモールド１４８を形成した（図５（ｋ）を参照）。
以上の手順により、光インプリントモールド１４８を製造することが出来た。
次に、電子線描画装置にて、レジスト材料１４２に対して電子線を照射してパターニングした後、現像及びリンス処理を行い、Ｌｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅ６００ｎｍの補助レジストパターン１４６を形成した（図５（ｈ）を参照）。
次に、補助レジストパターン１４６をマスクとして塩素系の混合ガスプラズマを用いたドライエッチングにより補助クロムパターン（補助ハードマスクパターン）１４７を形成した（図５（ｉ）を参照）。
次に、補助クロムパターン１４７をマスクとして、凹凸用石英パターン１４５にフルオロカーボン系の混合ガスプラズマを用いたドライエッチングにより１３５ｎｍの深さの補助石英パターンを形成した（図５（ｊ）を参照）。
次に、ウェットエッチングにより、補助クロムパターン１４７の剥離洗浄を行い、これにより、補助パターン付き光インプリントモールド１４８を形成した（図５（ｋ）を参照）。
以上の手順により、光インプリントモールド１４８を製造することが出来た。
［実施例２］
実施例２として、実施例１で製造されたインプリントモールド１４８を用いてパターン形成体を形成した。
まず、転写基板１３１上に転写材料１３２を１３０ｎｍの厚さにコートし、インプリントモールド１３０を対向して配置する（図３（ａ）を参照）。インプリントモールド１３０上には、密な凹凸パターン１３３及び疎な凹凸パターン１３４及び、補助パターン１３５が形成されている。
次に、転写材料１３２とインプリントモールド１３０を接触させ、ＵＶ光にて転写材料１３２を硬化する。転写基板１３１からインプリントモールド１３０を剥離し遠ざけることで、疎密パターンに影響を受けない均一な残膜高さ１０ｎｍを持つ転写パターン１３６を得る（図３（ｂ）を参照）。
次に、転写基板１３１上の残膜高さ１０ｎｍを持つ転写パターン１３６を、酸素プラズマを用いたドライエッチングにより残膜除去し、疎密パターンに影響を受けない均一な高さ５５ｎｍを持つパターン１３７が形成されたパターン形成体が得られた（図３（ｃ）を参照）。
以上より、本発明のパターン形成体を形成することが出来る。
実施例２として、実施例１で製造されたインプリントモールド１４８を用いてパターン形成体を形成した。
まず、転写基板１３１上に転写材料１３２を１３０ｎｍの厚さにコートし、インプリントモールド１３０を対向して配置する（図３（ａ）を参照）。インプリントモールド１３０上には、密な凹凸パターン１３３及び疎な凹凸パターン１３４及び、補助パターン１３５が形成されている。
次に、転写材料１３２とインプリントモールド１３０を接触させ、ＵＶ光にて転写材料１３２を硬化する。転写基板１３１からインプリントモールド１３０を剥離し遠ざけることで、疎密パターンに影響を受けない均一な残膜高さ１０ｎｍを持つ転写パターン１３６を得る（図３（ｂ）を参照）。
次に、転写基板１３１上の残膜高さ１０ｎｍを持つ転写パターン１３６を、酸素プラズマを用いたドライエッチングにより残膜除去し、疎密パターンに影響を受けない均一な高さ５５ｎｍを持つパターン１３７が形成されたパターン形成体が得られた（図３（ｃ）を参照）。
以上より、本発明のパターン形成体を形成することが出来る。
この発明は、上記実施形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより、種々の発明が抽出され得る。
例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成発明として抽出され得る。
例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成発明として抽出され得る。
本発明のパターン形成方法及びパターン形成体は、半導体デバイス、光学素子、配線回路、データストレージメディア（ハードディスク、光学メディアなど）、医療用部材（分析検査用チップ、マイクロニードルなど）、バイオデバイス（バイオセンサ、細胞培養基板など）、精密検査機器用部材（検査プローブ、試料保持部材など）、ディスプレイパネル、パネル部材、エネルギーデバイス（太陽電池、燃料電池など）、マイクロ流路、マイクロリアクタ、ＭＥＭＳデバイスなどの製造方法において用いられる微細なパターン形成に有用に用いることが期待できる。
１１０、１２０、１３０…インプリントモールド
１１１、１２１、１３１…転写基板
１１２、１２２、１３２…転写材料
１１３…ＵＶ光
１１４、１２５、１３６…転写パターン
１１５、１２６、１３７…残膜除去後パターン
１２３、１３３…密領域の凹凸パターン
１２４、１３４…疎領域の凹凸パターン
１３５…補助パターン
１４０…石英基板
１４１…ハードマスク層
１４２…レジスト材料
１４３…凹凸用レジストパターン
１４４…凹凸用ハードマスクパターン
１４５…凹凸用石英パターン
１４６…補助用レジストパターン
１４７…補助用ハードマスクパターン
１４８…補助パターン付き光インプリントモールド
１１１、１２１、１３１…転写基板
１１２、１２２、１３２…転写材料
１１３…ＵＶ光
１１４、１２５、１３６…転写パターン
１１５、１２６、１３７…残膜除去後パターン
１２３、１３３…密領域の凹凸パターン
１２４、１３４…疎領域の凹凸パターン
１３５…補助パターン
１４０…石英基板
１４１…ハードマスク層
１４２…レジスト材料
１４３…凹凸用レジストパターン
１４４…凹凸用ハードマスクパターン
１４５…凹凸用石英パターン
１４６…補助用レジストパターン
１４７…補助用ハードマスクパターン
１４８…補助パターン付き光インプリントモールド
Claims (3)
- 基板の一方の面に形成された第１の凹凸パターン領域及び第２の凹凸パターン領域を備え、前記第１の凹凸パターン領域及び前記第２の凹凸パターン領域を転写基板上の転写材料に型押しすることで前記転写材料に前記第１の凹凸パターン領域及び前記第２の凹凸パターン領域に形成されたパターンに対応する転写パターンを形成するインプリントモールドであって、
前記第１の凹凸パターン領域には、複数の第１の凹部により構成される第１の凹凸パターンが形成され、
前記第２の凹凸パターン領域には、深さが前記第１の凹部と同じである複数の第２の凹部により構成される第２の凹凸パターンと、深さが前記第１の凹部よりも浅い複数の第３の凹部により構成される補助パターンとが形成され、
前記第２の凹凸パターン領域における前記第２の凹凸パターンは、前記第１の凹凸パターン領域における前記第１の凹凸パターンよりも疎であり、
前記第１の凹凸パターン領域及び前記第２の凹凸パターン領域を前記転写材料に型押ししたときに、前記転写基板上に形成された前記第１の凹部、前記第２の凹部及び前記第３の凹部に対応する転写パターン以外の部分からなる残膜層が均一となるように、前記補助パターンの前記第３の凹部に前記転写材料の一部が収容され、
前記第３の凹部の開口寸法及び深さは、前記第１の凹部及び前記第２の凹部に収容される前記転写材料の体積に基づいて定められることを特徴とする、インプリントモールド。 - 請求項１に記載のインプリントモールドを製造する方法であって、
基板の上面に、第１ハードマスク層と第１レジスト材料とを順に塗膜する工程と、
前記第１レジスト材料をパターニングして、前記第１の凹凸パターン及び前記第２の凹凸パターンに対応したレジストマスクを形成する工程と、
前記レジストマスクを用いて前記第１ハードマスク及び前記基板をエッチングし、前記第１の凹凸パターン及び前記第２の凹凸パターンを形成する工程と、
前記第１の凹凸パターン及び前記第２の凹凸パターンが形成された基板の上面に、第２ハードマスク層と第２レジスト材料とを順に塗膜する工程と、
前記第２レジスト材料をパターニングして、前記補助パターンに対応した補助レジストマスクを形成する工程と、
前記補助レジストマスクを用いて前記第２ハードマスク及び前記基板をエッチングし、前記補助パターンを形成する工程とを備えていることを特徴とする、インプリントモールドの製造方法。 - パターン形成体の形成方法であって、
請求項１に記載のインプリントモールドを前記転写材料に型押して、前記転写基板上に、前記第１の凹部、前記第２の凹部及び前記第３の凹部に対応する転写パターン並びに均一な前記残膜層を形成する工程と、
前記第３の凹部に対応する転写パターン及び前記残膜層を除去する工程とを備えていることを特徴とする、パターン形成体の形成方法。
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