JP6375718B2 - インプリントモールド用基材、インプリントモールド及びそれらの製造方法、並びにインプリントモールド用基材の評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリントモールド用基材及びインプリントモールドに関する。

微細加工技術としてのナノインプリント技術は、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（特許文献１参照）。特に、半導体デバイスにおける配線パターン等のさらなる微細化の進行等に伴い、半導体デバイスの製造プロセス等においてナノインプリント技術が益々注目されている。

ナノインプリント技術において用いられる微細凹凸パターンを有するインプリントモールドとしては、従来、電子線（ＥＢ）リソグラフィーにより作製されてなるものが知られている（非特許文献１参照）。具体的には、電子線描画装置を用いてモールド用基板の一方の面上にレジストパターンを形成し、当該レジストパターンをマスクとしてモールド用基板をドライエッチング処理に付することによりインプリントモールドが作製される。このようにして作製されるインプリントモールドは、その作製工程において電子線描画装置により極小スポットビームを走査させる必要があることで作製に膨大な時間を要し、作製コストの非常に高いものとなる。また、所定回数の転写工程に使用されると、被転写材料（インプリント用樹脂等）に形成される微細凹凸パターンに欠陥が生じてしまったり、インプリントモールドの微細凹凸パターンが損傷してしまったりすることがある。

このようにして被転写材料に形成される微細凹凸パターンの欠陥やインプリントモールドの微細凹凸パターンの損傷が生じてしまった場合に、その都度、電子線（ＥＢ）リソグラフィーにより作製された新たなインプリントモールドに交換するとなると、ナノインプリント技術を経て製造される半導体デバイス等の製品の多大なるコストアップにつながってしまう。

そのため、産業規模でナノインプリント技術を実施する際には、一般に、電子線（ＥＢ）リソグラフィーにより作製されたインプリントモールドをマスターモールドとし、当該マスターモールドを用いてマスターモールドの微細凹凸パターンを反転させた微細凹凸パターンを有するレプリカモールドを多数作製し、そのレプリカモールドをナノインプリント技術におけるインプリントモールドとして用いるのが通常である（特許文献１参照）。

このようにして得られるレプリカモールドは、低コストでの大量生産が可能である。そのため、それらをナノインプリント技術におけるインプリントモールドとして用いることで、仮に当該インプリントモールドが損傷してしまったり、当該インプリントモールドにより被転写材料に形成される微細凹凸パターンに欠陥が生じてしまったりしても、次々と新しいインプリントモールドに交換しながらナノインプリント技術を実施することができ、半導体デバイス等の製品の製造コストを低減することができる。また、多数のレプリカモールドを作製しておくことで、複数のインプリント装置のそれぞれにレプリカモールドをセットして同時に使用することができ、半導体デバイス等の製品の生産性を向上させることができる。

特開２０１０−２８２９９５号公報

谷口淳著，「はじめてのナノインプリント技術」，Ｐ１８０，２００５年，工業調査会刊

一般に、レプリカモールドにおいては、その用途等に応じ、所望とする位置精度で微細凹凸パターンが形成されていることが要求される。特に、半導体デバイス等の製品を製造するために用いられるレプリカモールドにおいては、極めて厳しい位置精度での微細凹凸パターンの形成が要求されており、半導体デバイス等のさらなる微細化の進行等に伴い、さらに厳しい位置精度での微細凹凸パターンの形成が要求されることが予想される。なお、「位置精度」とは、設計値（座標値）に対する微細凹凸パターンの位置ずれ量（ｎｍ）を意味するものとする。

このような要求を満足するために、レプリカモールド用基板における微細凹凸パターンの形成される面（主面）には、極めて高い平坦度が要求されている現状がある。当該主面の平坦度が低いと、マスターモールドの微細凹凸パターンを高精度に転写することができず、レプリカモールドにおいて微細凹凸パターンの位置精度が低下してしまうためである。

しかしながら、主面の平坦度が極めて高いレプリカモールド用基板を用いても、製造されるレプリカモールドにおいて微細凹凸パターンの位置精度が低下してしまうことがある。この原因を本発明者らが鋭意検討した結果、レプリカモールド用基板の主面に対向する対向面（裏面）の面形状が、レプリカモールドの微細凹凸パターンの位置精度に影響を与えていることが判明した。

すなわち、マスターモールドを用いたインプリント処理によりレプリカモールド用基板の主面に微細凹凸パターンを形成する場合、通常、レプリカモールド用基板は、インプリント装置の基板ステージ上に載置され、真空吸着される。このとき、レプリカモールド用基板の裏面の面形状に応じ、真空吸着されたレプリカモールド用基板の主面に歪みが生じる。歪みが生じている状態で、レプリカモールド用基板の主面上の被転写材料（インプリント樹脂等）に微細凹凸パターンが形成された後、レプリカモールド用基板の真空吸着の解除に伴い歪みが解消することで、被転写材料に形成された微細凹凸パターンは伸長又は収縮する。

このレプリカモールド用基板の主面側の平面視における一方向（Ｘ方向）及びその直交方向（他方向，Ｙ方向）における各歪み量に依拠して、レプリカモールドの微細凹凸パターンの位置精度が低下してしまうという問題が生じる。また、一般に、多数のレプリカモールド用基板を用いて多数のレプリカモールドを作製するが、レプリカモールド用基板ごとに歪み量にバラツキがあることで、所望とする位置精度の微細凹凸パターンを有するレプリカモールドを安定的に製造することが困難であるという問題も生じ得る。

また、レプリカモールドを作製するために用いられるマスターモールドは、インプリント装置のモールドホルダに真空吸着されてインプリント処理に供される。そのため、マスターモールドの裏面の面形状に応じ、真空吸着されたマスターモールドの主面（微細凹凸パターンが形成されている面）側に歪みが生じると、真空吸着されたマスターモールドの微細凹凸パターンの位置精度が低下してしまう。その結果、低下した位置精度がレプリカモールド用基板にそのまま転写され、レプリカモールドの微細凹凸パターンの位置精度がより低下してしまうという問題が生じる。

上記課題に鑑みて、本発明は、微細凹凸パターンの位置精度が低下するのを防止し得るインプリントモールド用基材及び当該インプリントモールド用基材を用いて得られるインプリントモールド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、第１の面及び当該第１の面に対向する第２の面を有する基部を備え、微細凹凸パターンの形成されるパターン領域が前記第１の面側に設定されており、前記第２の面側の平面視略中央に窪み部が形成されており、前記第２の面側における前記窪み部の周囲の領域内に、基準体積以上の凹凸体積を有し、前記パターン領域に形成される前記微細凹凸パターンの倍率に影響を与える程度の歪みを前記パターン領域に生じさせる凹部が存在せず、前記基準体積は、下記数式（１）及び（２）から算出される前記凹部の半径と最大たわみ量との関係に基づいて求められる前記パターン領域に許容される許容変形量に応じた体積であることを特徴とするインプリントモールド用基材を提供する（発明１）。

上記数式（１）及び（２）において、Ｗ _MAX は「最大たわみ量（ｍ）」を、Ｒは「凹部の半径（ｍｍ）」を、ｐは「真空吸着によりインプリントモールド用基材に印加される圧力（Ｐａ）」を、ｔは「インプリントモールド用基材の厚さ（ｍｍ）」を、ｖは「ポアゾン比」を、Ｅは「ヤング率（Ｐａ）」を、Ｄは「たわみ剛性」を表す。

本発明者が鋭意研究した結果、インプリントモールド用基材の基部の第２の面側における窪み部の周囲の領域内に基準体積以上の凹凸体積を有する凹部が存在すると、第１の面側に形成される微細凹凸パターンの位置精度が低下してしまうことが判明した。そこで、上記発明（発明１）によれば、基準体積以上の凹凸体積を有する凹部が存在しないため、当該インプリントモールド用基材を用いることで、所望とする位置精度で微細凹凸パターンの形成が可能となる。

本発明において「基準体積」とは、インプリントモールド用基材から製造されるインプリントモールドの微細凹凸パターンが所望とする位置精度で形成されるために許容される、インプリントモールド用基材の第２の面に存在する凹部の体積を意味する。

上記発明（発明１）において、前記凹凸体積は、前記第２の面の面形状に基づいて算出される体積であるのが好ましく（発明２）、前記第２の面の面形状は、前記第２の面側から前記インプリントモールド用基材を真空吸着したときの前記第１の面の面形状であるのが好ましい（発明３）。

上記発明（発明１〜３）において、前記凹凸体積は、前記第２の面側から前記インプリントモールド用基材を真空吸着したときの前記第１の面の面形状を回転楕円体で近似し、前記回転楕円体で近似された前記第１の面の面形状に基づいて算出される体積であるのが好ましい（発明４）。

また、本発明は、上記発明（発明１〜４）に係るインプリントモールド用基材の前記第１の面側の前記パターン領域に前記微細凹凸パターンが形成されてなることを特徴とするインプリントモールドを提供する（発明５）。
本発明は、第１の面及び当該第１の面に対向する第２の面を有する基部を備え、微細凹凸パターンの形成されるパターン領域が前記第１の面側に設定されており、前記第２の面側の平面視略中央に窪み部が形成されているインプリントモールド用基材の評価方法であって、前記インプリントモールド用基材の前記第２の面側における前記窪み部の周囲の領域内に存在する凹部が、基準体積以上の凹凸体積を有するか否かを評価する工程を含み、前記評価する工程は、前記基準体積を求める工程と、前記凹部の前記凹凸体積を求める工程と、前記基準体積及び前記凹凸体積を対比して前記凹部が前記基準体積以上の前記凹凸体積を有するか否かを判断する工程とを有し、前記基準体積を求める工程は、前記インプリントモールド用基材の前記第２の面側からの真空吸着によって前記凹部に対向する前記第１の面上に生じる凹みの最大深さで表される最大たわみ量を、下記数式（１）及び（２）から算出する工程と、前記最大たわみ量及び前記凹部の半径に基づき、前記パターン領域の外縁部近傍における変形量と前記凹部の半径との関係を求める工程と、前記凹部が円錐状であると仮定し、前記変形量を前記円錐の高さとして前記円錐の体積を算出し、前記円錐の体積と前記変形量との関係から、前記インプリントモールド用基材に許容される前記変形量に応じた前記円錐の体積を前記基準体積として求める工程とを有し、前記凹凸体積を求める工程は、前記インプリントモールド用基材を前記第２の面側から真空吸着する工程と、前記真空吸着された前記インプリントモールド用基材の前記第１の面の高さ分布を計測することで、前記第１の面の面形状を取得する工程と、前記第１の面の面形状を回転楕円体で近似し、前記第１の面の高さ分布と前記回転楕円体面の高さとの差分を算出する工程と、前記算出された前記差分を積分することで、前記凹凸体積を求める工程とを有することを特徴とするインプリントモールド用基材の評価方法を提供する（発明６）。

上記数式（１）及び（２）において、Ｗ_MAXは「最大たわみ量（ｍ）」を、Ｒは「凹部の半径（ｍｍ）」を、ｐは「真空吸着によりインプリントモールド用基材に印加される圧力（Ｐａ）」を、ｔは「インプリントモールド用基材の厚さ（ｍｍ）」を、ｖは「ポアゾン比」を、Ｅは「ヤング率（Ｐａ）」を、Ｄは「たわみ剛性」を表す。
本発明は、第１の面及びそれに対向する第２の面を有する基部における前記第２の面の平面視略中央に窪み部を形成することでインプリントモールド用基材を作製する工程と、前記作製された前記インプリントモールド用基材を評価する基材評価工程とを含み、前記基材評価工程において、上記インプリントモールド用基材の評価方法に従って前記インプリントモールド用基材を評価することで、前記第２の面側における前記窪み部の周囲の領域内に、前記基準体積以上の前記凹凸体積を有する前記凹部が存在しない前記インプリントモールド用基材を選別することを特徴とするインプリントモールド用基材の製造方法を提供する（発明７）。
本発明は、上記インプリントモールド用基材の製造方法により製造された前記インプリントモールド用基材の前記第１の面の前記パターン領域に微細凹凸パターンを形成する工程を含む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）。

本発明によれば、微細凹凸パターンの位置精度が低下するのを防止し得るインプリントモールド用基材及び当該インプリントモールド用基材を用いて得られるインプリントモールドを提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るインプリントモールド用基材の構成を概略的に示す切断端面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るインプリントモールド用基材の他の構成例を概略的に示す切断端面図である。 図３（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るインプリントモールド用基材を示す平面図である。 図４（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るインプリントモールド用基材の第２の面に凹部が存在する場合に、当該インプリントモールド用基材の真空吸着により第１の面側に歪みが生じる態様を概略的に示す切断端面図である。 図５は、本発明の一実施形態において算出され得る最大たわみ量と凹部の半径との関係を示すグラフである。 図６は、本発明の一実施形態において算出されうる変形量と凹部の半径との関係を示すグラフである。 図７は、本発明の一実施形態において基準体積を求めるために用いられるグラフである。 図８は、本発明の一実施形態におけるインプリントモールドの構成を概略的に示す切断他面図である。

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。図１は、本実施形態に係るインプリントモールド用基材の構成を概略的に示す切断端面図であり、図２は、本実施形態に係るインプリントモールド用基材の他の構成例を概略的に示す切断端面図であり、図３（Ａ）及び（Ｂ）は、本実施形態に係るインプリントモールド用基材を示す平面図である。

図１に示すように、本実施形態に係るインプリントモールド用基材１は、第１の面２ａ及び第２の面２ｂを有する基部２を備え、第１の面２ａ側から凸構造部３が突出し、第２の面２ｂ側には窪み部４が形成されている。

基部２を構成する材料としては、本実施形態に係るインプリントモールド用基材１を用いて製造され得るインプリントモールドの用途（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る。例えば、当該基部２は、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）により構成され得る。

基部２の厚さは、強度や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、本実施形態において「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。

本実施形態に係るインプリントモールド用基材１は、第１の面２ａの略中央から凸構造部３が突出し、第２の面２ｂの略中央に窪み部４が形成されているが、このような態様に限定されるものではない。例えば、インプリントモールド用基材１’は、上記凸構造部３を有しないもの、すなわち第１の面２ａが平坦面により構成されるものであってもよい（図２参照）。

本実施形態に係るインプリントモールド用基材１においては、凸構造部３の上面３ａが、インプリントモールドにおける微細凹凸パターンの形成されるパターン領域ＰＡである。また、凸構造部を有しないインプリントモールド用基材１’においては、当該基材１’の第１の面２ａ’の所定の領域がパターン領域ＰＡ’として設定され得る（図２参照）。

本実施形態において、窪み部４は、当該窪み部４の外形を第１の面２ａ側に投影した投影領域４ａが、平面視における凸構造部３（パターン領域ＰＡ）の外形を物理的に包含するように、第２の面２ｂ側に形成されている（図３（Ａ）参照）。凸構造部を有しないインプリントモールド用基材１’（図２参照）においては、上記投影領域４ａが平面視におけるパターン領域ＰＡ’の外形を物理的に包含するように、窪み部４が第２の面２ｂ側に形成されている（図３（Ｂ）参照）。このような窪み部３を有するインプリントモールド用基材１，１’を用いて製造されるインプリントモールドによれば、インプリント処理時、特に離型時に当該インプリントモールドを湾曲させることができ、インプリントモールドの離型を容易に行うことができる。

本実施形態に係るインプリントモールド用基材１は、第２の面２ｂ（第２の面２ｂ側からの平面視における窪み部４の周囲の領域）内に、基準体積以上の凹凸体積を有する凹部が存在しない、という条件を具備する。当該凹部の凹凸体積が基準体積未満であることで、インプリントモールド用基材１の第１の面２ａ（パターン領域ＰＡ）に所望とする位置精度で微細凹凸パターンを形成することができる。

本実施形態において「基準体積」とは、インプリントモールド用基材１から製造されるインプリントモールドの微細凹凸パターンが所望とする位置精度で形成されるために許容される、インプリントモールド用基材１の第２の面２ｂの凹部の体積を意味する。

本実施形態における「基準体積」を求める方法を、以下に説明する。
まず、インプリントモールド用基材１の第２の面２ｂに存在し得る凹部の半径Ｒと最大たわみ量Ｗ_MAX（ｍ）との関係を求める。具体的には、図４（Ａ）に示すように、第２の面２ｂに存在し得る凹部２１上（インプリントモールド用基材１の厚さ方向）の部分２２を周辺固定円板と仮定して、当該凹部２１の半径Ｒと、最大たわみ量Ｗ_MAX（ｍ）との関係を下記数式（１）及び（２）により求める。

上記数式（１）〜（２）中、ｐは「真空吸着によりインプリントモールド用基材１に印加される圧力（Ｐａ）」、Ｒは「凹部の半径（ｍｍ）」、ｔは「インプリントモールド用基材１の厚さ（ｍｍ）」、ｖは「ポアゾン比」、Ｅは「ヤング率（Ｐａ）」、Ｄは「たわみ剛性」を表す。

そして、凹部の半径Ｒを変動させて、上記数式（１）及び（２）により最大たわみ量Ｗ_MAXを算出し、凹部の半径Ｒと最大たわみ量Ｗ_MAXとの関係を示すグラフ（図５参照）を作成する。

上述のようにして算出された最大たわみ量Ｗ_MAXは、半径Ｒの凹部２１がインプリントモールド用基材１の第２の面２ｂに存在する場合に、インプリントモールド用基材１の真空吸着により当該凹部２１上の部分２２における第１の面２ａ上に生じ得る最大たわみ量の最大値である。具体的には、図４（Ｂ）に示すように、インプリントモールド用基材１の真空吸着により、第２の面２ｂが平坦面になると仮定すると、凹部２１に対向する第１の面２ａ上に凹み２３が生じ得る。この凹み２３の最大深さ（凹み２３の平面視中央における深さ）が最大たわみ量Ｗ_MAXとして算出される。

上述のようにして算出した凹部の半径Ｒと最大たわみ量Ｗ_MAXとの関係から、凹部の半径Ｒと、インプリントモールド用基材１の第１の面１１の凸構造部３の上面３ａにおける変形量（ｎｍ）との関係を示すグラフ（図６参照）を作成する。なお、凸構造部３の上面３ａにおける変形量（ｎｍ）は、凸構造部３の上面３ａの外縁部近傍における変形量（ｎｍ）である。当該変形量（ｎｍ）は、上記数式（１）及び（２）にて算出される最大たわみ量Ｗ_MAXに基づく第１の面２ａ上の歪みが窪み部４の近傍において生じた（凹部２１が窪み部４の近傍に存在した）という条件の下、例えば、汎用有限要素法解析ソフト（Ａｂａｑｕｓ，Ｄａｓｓａｕｌｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｓｉｍｕｌｉａ社製）等のシミュレーションソフトを用いたシミュレーションによって算出され得る。

そして、インプリントモールド用基材１の第２の面２ｂに存在し得る凹部を円錐状とし、凹部の半径Ｒに対応する上記変形量（ｎｍ）を円錐の高さと仮定して、当該円錐の体積（ｍ³）を算出し、当該円錐の体積（ｍ³）と、上記変形量（ｎｍ）との関係を示すグラフ（図７参照）を作成する。このグラフ（図７参照）から、許容される変形量（許容変形量，ｎｍ）に応じた体積が、基準体積Ｖ_b（インプリントモールド用基材１から製造されるインプリントモールドの微細凹凸パターンが所望とする位置精度で形成されるために許容される、インプリントモールド用基材１の第２の面２ｂに存在する凹部の体積）として算出される。なお、許容変形量（ｎｍ）は、本実施形態に係るインプリントモールド用基材１から作製されるインプリントモールドの用途（当該インプリントモールドを用いて製造される製品種）に応じて許容される変形量（ｎｍ）である。例えば、インプリントモールドを用いて製造される製品が半導体製品等であれば、半導体技術ロードマップ（ＩＴＲＳ）等で要求されるパターンの位置精度等に応じて、上記許容変形量（ｎｍ）は定められ得る。

次に、インプリントモールド用基材１の第２の面２ｂに存在する凹部の体積（凹凸体積）を求める方法の一例を説明する。

まず、インプリントモールド用基材１を真空吸着可能な基板ステージ等に載置して、当該インプリントモールド用基材１を真空吸着する。そして、レーザー変位計（例えば、ＬＫ−Ｇ５０００，キーエンス社製）等を用いて、基板ステージ上に真空吸着されたインプリントモールド用基材１の第１の面２ａの高さ分布を計測し、当該高さ分布データから第１の面２ａの面形状を取得する。

当該第１の面２ａ側における高さ分布の計測領域としては、少なくともパターン領域ＰＡを包含し、かつパターン領域ＰＡの外周縁から外側の所定の領域であればよいが、好ましくは第１の面２ａ側の全面である。また、上記計測領域が第1の面２ａの一部の領域である場合、当該計測領域の形状は、円形であってもよいし、矩形であってもよい。本実施形態のように、インプリントモールド用基材１の第１の面２ａ側に凸構造部３が設けられている場合、当該凸構造部３の外側に位置する所定の領域の高さ分布を計測するのが好ましい。当該所定の領域は、上記許容変形量に基づいた求めた半径Ｒに応じて適宜設定され得る。具体的には、インプリントモールド用基材１の平面視において、パターン領域ＰＡ（凸構造部３を有する場合には当該凸構造部３の上面３ａ）の外周縁から外側に向かって、少なくとも半径Ｒ以上等方的に拡げた領域を、上記所定の領域として設定することができる。

なお、インプリントモールド用基材１の第１の面２ａ側は、通常、極めて平坦度（平面度）が高いため、インプリントモールド用基材１を基板ステージに真空吸着させたとき、インプリントモールド用基材１の第２の面２ｂの面形状が、第１の面２ａ側に実質的に現われる。よって、基板ステージに真空吸着させたインプリントモールド用基材１の第１の面２ａの高さ分布から得られる第１の面２ａの表面形状を、第２の面２ｂの面形状として推定することができる。

次に、上述のようにして取得した第１の面２ａの面形状に対して回転楕円体によるフィッティング処理（最小二乗法によるフィッティング処理）を行い、上記第１の面２ａの高さ分布と、フィッティング処理により求めた回転楕円体面の高さとの差分を算出する。このようにして算出された差分を積分することで、真空吸着により第１の面２ａに表われた、第２の面２ｂに存在する凹部の体積（凹凸体積）を求めることができる。

この差分を積分するときの範囲（積分範囲）は、例えば、凹部の半径Ｒと、インプリントモールド用基材１の第１の面１１の凸構造部３の上面３ａにおける変形量（ｎｍ）との関係を示すグラフ（図６参照）から、上記許容変形量（ｎｍ）に応じた凹部の半径Ｒを求め、当該半径Ｒの円が外接円となる正方形状の範囲に設定され得る。そして、この積分範囲を所定の距離ずつスライドさせながら、上記差分を積分することにより、上記基準体積との対比の対象となり得る上記凹凸体積を求めることができる。

本実施形態に係るインプリントモールド用基材１においては、上述のようにして求められる凹凸体積であって、基準体積以上の凹凸体積を有する凹部が、第２の面２ｂに存在しない。そのため、当該インプリントモールド用基材１が真空吸着されたとしても、当該インプリントモールド用基材１から製造されるインプリントモールドの微細凹凸パターンの倍率に影響を与える程度の歪みを、インプリントモールド用基材１のパターン領域ＰＡに生じさせることがない。よって、当該インプリントモールド用基材１からインプリントモールドを製造したときに、当該インプリントモールドの微細凹凸パターンの位置精度の低下を防止することができる。

〔インプリントモールド〕
本実施形態におけるインプリントモールド１０は、図８に示すように、上述した本実施形態に係るインプリントモールド用基材１の第１の面２ａ側、すなわち凸構造部３の上面３ａ（パターン領域ＰＡ）に微細凹凸パターン１１が形成されてなる。

本実施形態におけるインプリントモールド１０は、上述した本実施形態に係るインプリントモールド用基材１を用いて作製されるものであるため、インプリントモールド１０の第２の面２ｂに基準体積以上の凹凸体積を有する凹部が存在しない。よって、位置精度に優れた微細凹凸パターン１１を有するため、当該インプリントモールド１０を用いたインプリント処理により、位置精度の優れた転写パターンを形成することができる。

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。

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〕
インプリントモールド用基材１として平面視正方形状の石英ガラス基板（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）を準備し、上記数式（１）及び（２）により最大たわみ量Ｗ_MAXを算出し、図５〜７に示すようなグラフを作成した（ヤング率Ｅ：７．２６９６７×１０¹⁰Ｐａ，ポアゾン比ｖ：０．１８，インプリントモールド用基材１の厚さｔ：６．３５ｍｍ，真空吸着によりインプリントモールド用基材１に印加される圧力：１０１３００Ｐａ）。そして、当該グラフから、基準体積Ｖ_bを算出した。その結果、基準体積Ｖ_bは、５．７×１０^-11（ｍ³）であった。なお、許容変形量は、ＩＴＲＳのロードマップにおけるＸ方向及びＹ方向の位置精度の要求に従い、３．４ｎｍ（３σ）とした。

次に、上記インプリントモールド用基材１をインプリント装置の基板ステージ５０上に載置し、そのインプリントモールド用基材１の第１の面２ａ側の高さ分布を、レーザー変位計（ＬＫ−Ｇ５０００，キーエンス社製）を用いて計測し、当該高さ分布データからインプリントモールド用基材１の第１の面２ａ側の面形状（高さ分布）を求めた。

続いて、インプリントモールド用基材１の第１の面２ａ側の面形状に、回転楕円体を最小二乗法によりフィッティングし、第１の面２ａの高さ分布と、フィッティング処理により求めた回転楕円体面の高さとの差分を算出した。そして、当該差分を積分し、上記面形状を求めた領域内の最大凹部体積（当該領域内に存在する凹部の体積のうちの最大値）を算出した。その結果、最大凹部体積は、５．６１×１０^-11（ｍ³）であり、基準体積未満であった。

上記インプリントモールド用基材１の凸構造部３の上面３ａに、インクジェット装置を用いて、光硬化性のインプリント樹脂を供給し、マスターモールドを用いたインプリント処理を行い、レジストパターンを形成した。

そして、上述のようにして形成されたレジストパターンの位置精度を、座標測定装置（ケーエルエー・テンコール社製，ＩＰＲＯ Ｓｅｒｉｅｓ）を用いて計測・評価した。その結果、位置精度（３σ）は、Ｘ方向が３．２ｎｍ、Ｙ方向が３．４ｎｍであり、所望とする位置精度で微細凹凸パターンを形成可能であることが確認された。

〔比較例１〕
実施例１と同様にして、インプリントモールド用基材１を基板ステージ５０上に載置し、真空吸着した状態で、第１の面２ａ側の面形状を計測して最大凹部体積を算出した。その結果、最大凹部体積は、７．７４×１０^-11（ｍ³）であり、基準体積Ｖ_b以上であった。

上記インプリントモールド用基材１の凸構造部３の上面３ａに、実施例１と同様にして、レジストパターンを形成した。そして、このようにして形成されたレジストパターンの位置精度を、座標測定装置（ケーエルエー・テンコール社製，ＩＰＲＯ Ｓｅｒｉｅｓ）を用いて計測・評価した。その結果、位置精度（３σ）は、Ｘ方向が３．７ｎｍ、Ｙ方向が４．５ｎｍであり、位置精度が低下してしまうことが確認された。

上述した実施例１及び比較例１の結果から明らかなように、実施例１のインプリントモールド用基材１においては、その第２の面２ｂに基準体積以上の凹部体積を有する凹部が存在していないため、当該インプリントモールド用基材１を用いることで、位置精度の優れた微細凹凸パターン１１を有するインプリントモールド１０を作製可能であることが確認された。

本発明は、半導体デバイスの製造過程において半導体基板等に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や、半導体デバイス等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用基材
２…基部
２ａ…第１の面
２ｂ…第２の面
３…凸構造部
４…窪み部
１０…インプリントモールド
１１…微細凹凸パターン

Claims (8)

1. 第１の面及び当該第１の面に対向する第２の面を有する基部を備え、
   微細凹凸パターンの形成されるパターン領域が前記第１の面側に設定されており、
   前記第２の面側の平面視略中央に窪み部が形成されており、
   前記第２の面側における前記窪み部の周囲の領域内に、基準体積以上の凹凸体積を有し、前記パターン領域に形成される前記微細凹凸パターンの倍率に影響を与える程度の歪みを前記パターン領域に生じさせる凹部が存在せず、
   前記基準体積は、下記数式（１）及び（２）から算出される前記凹部の半径と最大たわみ量との関係に基づいて求められる前記パターン領域に許容される許容変形量に応じた体積であることを特徴とするインプリントモールド用基材。
   

   

   上記数式（１）及び（２）において、Ｗ_MAXは「最大たわみ量（ｍ）」を、Ｒは「凹部の半径（ｍｍ）」を、ｐは「真空吸着によりインプリントモールド用基材に印加される圧力（Ｐａ）」を、ｔは「インプリントモールド用基材の厚さ（ｍｍ）」を、ｖは「ポアゾン比」を、Ｅは「ヤング率（Ｐａ）」を、Ｄは「たわみ剛性」を表す。
2. 前記凹凸体積は、前記第２の面の面形状に基づいて算出される体積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用基材。
3. 前記第２の面の面形状は、前記第２の面側から前記インプリントモールド用基材を真空吸着したときの前記第１の面の面形状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用基材。
4. 前記凹凸体積は、前記第２の面側から前記インプリントモールド用基材を真空吸着したときの前記第１の面の面形状を回転楕円体で近似し、前記回転楕円体で近似された前記第１の面の面形状に基づいて算出される体積であ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用基材。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のインプリントモールド用基材の前記第１の面側の前記パターン領域に前記微細凹凸パターンが形成されてなることを特徴とするインプリントモールド。
6. 第１の面及び当該第１の面に対向する第２の面を有する基部を備え、微細凹凸パターンの形成されるパターン領域が前記第１の面側に設定されており、前記第２の面側の平面視略中央に窪み部が形成されているインプリントモールド用基材の評価方法であって、
   前記インプリントモールド用基材の前記第２の面側における前記窪み部の周囲の領域内に存在する凹部が、基準体積以上の凹凸体積を有するか否かを評価する工程を含み、
   前記評価する工程は、前記基準体積を求める工程と、前記凹部の前記凹凸体積を求める工程と、前記基準体積及び前記凹凸体積を対比して前記凹部が前記基準体積以上の前記凹凸体積を有するか否かを判断する工程とを有し、
   前記基準体積を求める工程は、
   前記インプリントモールド用基材の前記第２の面側からの真空吸着によって前記凹部に対向する前記第１の面上に生じる凹みの最大深さで表される最大たわみ量を、下記数式（１）及び（２）から算出する工程と、
   前記最大たわみ量及び前記凹部の半径に基づき、前記パターン領域の外縁部近傍における変形量と前記凹部の半径との関係を求める工程と、
   前記凹部が円錐状であると仮定し、前記変形量を前記円錐の高さとして前記円錐の体積を算出し、前記円錐の体積と前記変形量との関係から、前記インプリントモールド用基材に許容される前記変形量に応じた前記円錐の体積を前記基準体積として求める工程と
   を有し、
   前記凹凸体積を求める工程は、
   前記インプリントモールド用基材を前記第２の面側から真空吸着する工程と、
   前記真空吸着された前記インプリントモールド用基材の前記第１の面の高さ分布を計測することで、前記第１の面の面形状を取得する工程と、
   前記第１の面の面形状を回転楕円体で近似し、前記第１の面の高さ分布と前記回転楕円体面の高さとの差分を算出する工程と、
   前記算出された前記差分を積分することで、前記凹凸体積を求める工程と
   を有することを特徴とするインプリントモールド用基材の評価方法。
   

   

   上記数式（１）及び（２）において、Ｗ_MAXは「最大たわみ量（ｍ）」を、Ｒは「凹部の半径（ｍｍ）」を、ｐは「真空吸着によりインプリントモールド用基材に印加される圧力（Ｐａ）」を、ｔは「インプリントモールド用基材の厚さ（ｍｍ）」を、ｖは「ポアゾン比」を、Ｅは「ヤング率（Ｐａ）」を、Ｄは「たわみ剛性」を表す。
7. 第１の面及びそれに対向する第２の面を有する基部における前記第２の面の平面視略中央に窪み部を形成することでインプリントモールド用基材を作製する工程と、
   前記作製された前記インプリントモールド用基材を評価する基材評価工程と
   を含み、
   前記基材評価工程において、請求項６に記載のインプリントモールド用基材の評価方法に従って前記インプリントモールド用基材を評価することで、前記第２の面側における前記窪み部の周囲の領域内に、前記基準体積以上の前記凹凸体積を有する前記凹部が存在しない前記インプリントモールド用基材を選別することを特徴とするインプリントモールド用基材の製造方法。
8. 請求項７に記載のインプリントモールド用基材の製造方法により製造された前記インプリントモールド用基材の前記第１の面の前記パターン領域に微細凹凸パターンを形成する工程を含むことを特徴とするインプリントモールドの製造方法。

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