JP6377480B2 - 基板の製造方法、マスクブランクの製造方法及びインプリントモールドの製造方法 - Google Patents
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Description
さらに、台座構造が形成された表側の主表面とは反対側にある裏側の主表面に機械加工で凹部を形成する。
すなわち、上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
2つの主表面を備える基板を準備する工程と、基板の一方の前記主表面における台座構造形成領域上に、エッチング液に対して前記基板との間でエッチング選択性を有するエッチングマスク膜を形成する工程と、基板の他方の前記主表面における凹部形成領域内で当該凹部形成領域と同一或いはこれよりも小さい領域に、前記基板を支持するための支持具の基板支持部を当接させて前記エッチングマスク膜が形成された基板を支持した状態で、前記エッチング液中に前記基板を浸漬させて前記基板のウェットエッチングを行い、前記台座構造形成領域に台座構造を形成する工程と、前記台座構造が形成された基板から前記支持具を取り外し、基板の前記凹部形成領域に凹部を形成する工程とを有することを特徴とする基板の製造方法である。
前記支持具は、2つの基板支持部を備え、一方の前記基板支持部を前記凹部形成領域に当接させるとともに、他方の前記基板支持部を前記エッチングマスク膜の表面に当接させることで前記基板を支持することを特徴とする構成1に記載の基板の製造方法である。
(構成3)
前記台座構造を形成する工程における前記基板は、前記エッチングマスク膜上にレジスト膜を有し、前記支持具は、2つの基板支持部を備え、一方の前記基板支持部を前記凹部形成領域に当接させるとともに、他方の前記基板支持部を前記レジスト膜の表面に当接させることで前記基板を支持することを特徴とする構成1に記載の基板の製造方法である。
基板の台座構造形成領域上に前記エッチングマスク膜を形成する工程は、基板の前記一方の主表面上に前記エッチングマスク膜を形成する工程と、当該エッチングマスク膜上の台座構造形成領域にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜をマスクとするエッチングを前記エッチングマスク膜に対して行い、台座構造形成領域以外の前記エッチングマスク膜を除去する工程とを有することを特徴とする構成1乃至3のいずれかに記載の基板の製造方法である。
前記台座構造を形成する工程の後、前記エッチングマスク膜を除去する工程を有することを特徴とする構成1乃至4のいずれかに記載の基板の製造方法である。
(構成6)
前記基板はガラスからなり、前記エッチング液はフッ酸を含有することを特徴とする構成1乃至5のいずれかに記載の基板の製造方法である。
前記エッチングマスク膜は、クロムを含有する材料で形成されることを特徴とする構成1乃至6のいずれかに記載の基板の製造方法である。
(構成8)
前記凹部形成領域は、前記台座構造形成領域を含む大きさの領域であることを特徴とする構成1乃至7のいずれかに記載の基板の製造方法である。
前記基板の中心の位置と前記凹部の中心の位置が一致している、またはこれら2つの中心の位置のずれが100μm以下であることを特徴とする構成1乃至8のいずれかに記載の基板の製造方法である。
(構成10)
前記基板の中心の位置と前記台座構造の中心の位置が一致している、またはこれら2つの中心の位置のずれが100μm以下であることを特徴とする構成1乃至9のいずれかに記載の基板の製造方法である。
前記基板は、インプリントモールドを製造するために用いられる基板であり、前記凹部を形成した方の主表面は、モールドパターンの転写を行う転写装置のモールド保持部にチャックされる面であることを特徴とする構成1乃至10のいずれかに記載の基板の製造方法である。
(構成12)
前記台座構造形成領域は、インプリントモールドの製造時にモールドパターンが形成される領域であることを特徴とする構成11に記載の基板の製造方法である。
構成1乃至12のいずれかに記載の基板の製造方法によって製造された基板の前記台座構造を形成した方の主表面に、パターン形成用薄膜を形成する工程を備えることを特徴とするマスクブランクの製造方法である。
前記パターン形成用薄膜は、クロムを含有する材料で形成されることを特徴とする構成13に記載のマスクブランクの製造方法である。
(構成15)
前記パターン形成用薄膜は、クロム金属、クロム窒化物、クロム炭化物、クロム炭化窒化物およびクロム酸化炭化窒化物のうちのいずれかの材料で形成されることを特徴とする構成14に記載のマスクブランクの製造方法である。
構成13乃至15のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法によって製造されたマスクブランクを用いるインプリントモールドの製造方法であって、前記パターン形成用薄膜上に形成されたモールドパターンを有するレジスト膜をマスクとし、ドライエッチングによって前記パターン形成用薄膜にモールドパターンを形成する工程と、前記モールドパターンが形成されたパターン形成用薄膜をマスクとし、ドライエッチングによって前記基板の台座構造が形成された領域にモールドパターンを形成す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の製造方法。
また、本発明によれば、この基板の製造方法により得られる基板を用いて、上記インプリントモールドの製造に好適なマスクブランクの製造方法を提供することができる。
さらに、本発明によれば、このマスクブランクの製造方法により得られるマスクブランクを用いて製造され、転写装置の固定治具に固定し、転写対象物にモールドパターンを精度良く転写することが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。
(基板の製造方法)
まず、本発明に係るインプリントモールドの製造に好適な基板(インプリントモールド用基板)の製造方法について説明する。
本発明に係る基板の製造方法は、上記構成1にあるように、2つの主表面を備える基板を準備する工程と、基板の一方の前記主表面における台座構造形成領域上に、エッチング液に対して前記基板との間でエッチング選択性を有するエッチングマスク膜を形成する工程と、基板の他方の前記主表面における凹部形成領域内で当該凹部形成領域と同一或いはこれよりも小さい領域に、前記基板を支持するための支持具の基板支持部を当接させて前記エッチングマスク膜が形成された基板を支持した状態で、前記エッチング液中に前記基板を浸漬させて前記基板のウェットエッチングを行い、前記台座構造形成領域に台座構造を形成する工程と、前記台座構造が形成された基板から前記支持具を取り外し、基板の前記凹部形成領域に凹部を形成する工程とを有することを特徴とするものである。
図1に示されるように、本発明に係る基板の製造方法は、
・2つの主表面を備える基板を準備する工程(図1(a))、
・基板の一方の前記主表面における台座構造形成領域上にエッチングマスク膜を形成する工程(同図(b)〜(d))、
・基板の他方の前記主表面における凹部形成領域内で当該凹部形成領域と同一或いはこれよりも小さい領域に、前記基板を支持するための支持具の基板支持部を当接させて基板を支持した状態で、基板のウェットエッチングを行い、前記台座構造形成領域に台座構造を形成する工程(同図(e)、(f))、
・基板の前記凹部形成領域に凹部を形成する工程(同図(g))
とを有するものである。
以下、各工程について詳しく説明する。
本発明に適用する基板1は、そのパターン形成面(例えば一方の主表面1A)にモールドパターン(マスクパターン)である凹凸パターンが形成されることにより、インプリントモールドとして使用されるため、材質としては、インプリントモールドとして使用するのに要求される適度な強度や剛性を有する材料であれば特に制約はなく任意に用いることができる。例えば、石英ガラスやSiO2−TiO2系低膨張ガラス、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、CaF2ガラス等のガラス素材、シリコンなどが挙げられる。これらのうちガラス素材は特に好適である。ガラス素材は、非常に精度の高い加工が可能で、しかも平坦度及び平滑度に優れるため、本発明により得られるインプリントモールドを使用してパターン転写を行う場合、転写パターンの歪み等が生じないで高精度のパターン転写を行える。基板1から製造されるインプリントモールドが紫外線硬化樹脂等の光硬化性樹脂に対して使用される場合においては、高い光透過性を有するガラス素材で基板1を形成することが好ましい。
また、上記基板1の大きさ(サイズ)や板厚についても特に制約される必要は無く、インプリントモールドの用途、大きさなどに応じて適宜決定される。
この基板1の台座構造形成領域上にエッチングマスク膜を形成する工程は、具体的には、本実施の形態に示すように、基板1の前記一方の主表面1A上にエッチングマスク膜2を形成する工程(図1(b)参照)と、当該エッチングマスク膜2上の所定の台座構造形成領域4にレジストパターン3を形成する工程(図1(c)参照)と、当該レジストパターン3をマスクとするエッチングをエッチングマスク膜2に対して行い、台座構造形成領域4以外のエッチングマスク膜2を除去する工程(図1(d)参照)とを有することが好ましい。これらの工程を行うことによって、図1(d)に示されるように、基板1の一方の主表面1Aにおける台座構造形成領域4上にエッチングマスク膜パターン2aが形成される。なお、この台座構造形成領域4は、本発明により得られる基板を用いたインプリントモールドの製造時にモールドパターンが形成される領域である。この台座構造形成領域4の形状(つまり形成される台座構造の平面視形状)は、例えば全体が矩形状である(図4参照)。もちろん、台座構造形成領域4の形状は、このような矩形状に限定される必要はなく、インプリントモールドの用途、大きさなどに応じて適宜決定される。
なお、エッチングマスク膜2の材質は、選択される基板1の材質、台座構造を形成するためのウェットエッチングで用いるエッチング液の組成によっても異なるので、上記クロムを含有する材料に限定されるわけではない。
上記エッチングマスク膜2の膜厚は、後の台座構造を形成するためのウェットエッチング条件(エッチング深さ乃至はエッチング時間等)にもよるが、通常50nm以上200nm以下の範囲であることが好適である。かかるエッチングマスク膜2の膜厚が50nm未満であると、上記エッチングマスク膜パターン2aをマスクとして基板1をウェットエッチング加工するときに、加工が終わる前にエッチングマスク膜パターン2aがエッチングされて消失してしまう恐れがある。一方、エッチングマスク膜2の膜厚が200nmよりも厚くなると、エッチングマスク膜2をエッチングしてエッチングマスク膜パターン2aを形成するときにエッチングマスクとして用いられるレジストパターン3の膜厚を大幅に厚くする必要があるため、好ましくない。
なお、上記エッチング後に残存する上記レジストパターン3は、そのまま残しておいてもよいし、あるいはこの段階で除去してもよい。レジストパターン3を残しておいた方が、エッチングマスク膜2にピンホールや局所的に低密度の領域が存在していた場合でも、基板1をウェットエッチングするときに使用するエッチング液がそのピンホールを通過して基板1に接触し、基板1の表面をエッチングしてしまうことを抑制できるため、好ましい。
本発明において、この工程では、上記基板1の他方の主表面(上記台座構造を形成する主表面1Aとは反対側の主表面)1Bにおける凹部形成領域内で当該凹部形成領域と同一或いはこれよりも小さい領域に、基板1を支持するための支持具の基板支持部を当接させて上記エッチングマスク膜パターン2aが形成された基板1を支持した状態で、上記エッチング液中に基板1を浸漬させて基板1のウェットエッチングを行い、上記台座構造形成領域4に台座構造を形成することを特徴としている。
図2は、本発明における台座構造を形成するウェットエッチング工程の一実施の形態を示す構成図である。
図2に示すように、上述の前工程において基板1の主表面1Aに上記エッチングマスク膜パターン2aが形成された基板1を支持具52によって支持した状態で、当該基板1を処理槽50内に収容されたエッチング液51中に浸漬させている。
この場合のエッチング液51としては、上記基板1がガラスからなる場合、フッ酸(HF)を含有するエッチング液が好ましい。エッチング液の液温は適宜設定される。また、エッチング処理中は、必要に応じて適宜エッチング液を攪拌するようにしてもよい。また、エッチング時間は、形成しようとする台座構造の段差に応じて適宜決定される。
図3に示す実施の形態においても、基板1の主表面1Aにエッチングマスク膜パターン2aが形成された基板1を支持具56によって支持した状態で、当該基板1を処理槽50内に収容されたエッチング液51中に浸漬させている。
なお、形成される凹部7の平面視形状が円形状の場合は、真円形状であることが望ましい。転写装置にインプリントモールドを固定して転写するときの凹部7と転写装置の固定装置とで形成される空間内の内圧が表側主表面の変形に与える影響が同心円状の分布となり調整しやすいためである。
このように、インプリントモールド用基板の端面は高い平坦度が求められるが、本発明によれば、インプリントモールド用の基板端面に要求されている平坦度の品質を確保することが可能である容易である。
次に、本発明に係るマスクブランクの製造方法について説明する。
本発明は、上述の本発明に係る基板の製造方法によって製造された基板の前記台座構造を形成した方の主表面に、パターン形成用薄膜を形成する工程を備えることを特徴とするマスクブランクの製造方法についても提供するものである。
すなわち、図5(a)に示すマスクブランク(インプリントモールド用マスクブランク)20は、本発明のマスクブランク用基板10の前記台座構造5を形成した表側主表面、すなわちインプリントモールドのモールドパターンを形成する側の面(パターン形成面)に、パターン形成用の薄膜11を備えたものである。
なお、マスクブランク用基板10の表側主表面の全面ではなく、少なくとも台座構造5を形成した領域を含む一部の領域にパターン形成用薄膜11を備えた構造のもの(図5(b))や、台座構造形成領域にのみパターン形成用薄膜を備えた構造のもの(図5(c)参照)であってもよい。
勿論、このようなパターン形成用薄膜11の構成および材料の例示はあくまでも一例であり、本発明はこれらに制約される必要はまったくない。
また、本発明のマスクブランク20は、上記パターン形成用薄膜11の上に、レジスト膜を形成した形態であっても構わない。
次に、本発明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。
本発明は、上述のマスクブランク20を用いたインプリントモールドの製造方法についても提供するものである。
すなわち、本発明は、上述のマスクブランクを用いるインプリントモールドの製造方法であって、前記パターン形成用薄膜上に形成されたモールドパターンを有するレジスト膜をマスクとし、ドライエッチングによって前記パターン形成用薄膜にモールドパターンを形成する工程と、前記モールドパターンが形成されたパターン形成用薄膜をマスクとし、ドライエッチングによって前記基板の台座構造が形成された領域にモールドパターンを形成する工程とを有することを特徴としている。
以下、図6を参照してインプリントモールドの製造工程を説明する。
本発明のマスクブランク(インプリントモールド用マスクブランク)20の上面に、液体状の光硬化型樹脂(または熱硬化型樹脂)を塗布する(図6(a)参照)。次に、上記の液体状の樹脂に対し、微細パターンを備えるマスターモールドを直接押し付けた状態で光照射処理(または加熱処理)を行って樹脂を硬化させてからマスターモールドを剥離する。さらに、酸素プラズマ等を用いるアッシングによって樹脂の残膜部分を除去するデスカム処理を行うことで、パターン形成用薄膜11上にレジストパターン21aが形成される(図6(b)参照)。
ここで、ドライエッチング装置からマスクブランクを一旦取り出して、残存する上記レジストパターン21aを除去してもよい(図6(d)参照)。
なお、上記薄膜11の膜構成、材質によっては、上記エッチング加工を1段階ではなく、2段階以上で行うこともある。
本発明により得られるインプリントモールド30は、被転写体(転写対象物)40における被転写体構成層(例えばシリコンウェハ)41上に塗布されたレジスト膜(例えば光硬化型樹脂や熱硬化型樹脂)42に直接押し付けてモールドパターン31を転写する。本発明により得られるインプリントモールドを用いることにより、転写対象物にモールドパターンを精度良く転写することができる。
また、本発明によれば、上記により得られる基板を用いて、上記インプリントモールドの製造に好適なマスクブランクを得ることができる。
さらに、本発明によれば、上記により得られるマスクブランクを用いて製造され、転写装置の固定治具に固定し、転写対象物にモールドパターンを精度良く転写することができるインプリントモールドを得ることができる。
(実施例1)
本実施例に使用するインプリントモールド用基板を以下のようにして作製した。
ガラス基板として合成石英基板(大きさ約152mm×152mm×厚み(6.35mm))をクロム(Cr)ターゲットを備えるDCスパッタリング装置に導入し、基板側からCrN層、CrC層、CrON層が積層する構造を有するエッチングマスク膜を105nmの厚みで成膜した。
次に、上記台座構造用のレジストパターンを形成したガラス基板について、塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスをエッチングガスに用いたドライエッチングにより、台座構造用のレジストパターンで保護されている部分以外のエッチングマスク膜を除去して、台座構造用のエッチングマスク膜パターンを形成した。
以上のようにして、インプリントモールド用基板を作製した。
なお、上記台座構造の中心の位置と上記凹部の中心の位置は、いずれもガラス基板の中心の位置とのずれがいずれも100μm以下であった。また、上記基板の各端面の平坦度はいずれも20μm以下に仕上がっていた。
上記インプリントモールド用基板をDCスパッタリング装置に導入し、クロム(Cr)ターゲットを用い、アルゴン(Ar)、二酸化炭素(CO2)および窒素(N2)の混合ガスをスパッタリングガスとする反応性スパッタリングにより、上記インプリントモールド用基板の台座構造を形成した主表面上の全面にCrOCN膜からなるパターン形成用薄膜を5nmの厚みで成膜し、マスクブランクを作製した。
まず、こうしてCrOCN膜からなるパターン形成用薄膜を成膜したマスクブランクの上面に、液体状の光硬化型樹脂を塗布した。次に、上記の液体状の光硬化性樹脂に対し、微細パターンを備えるマスターモールドを直接押し付けた状態で光照射処理を行って樹脂を硬化させてからマスターモールドを剥離した。さらに、酸素プラズマ等を用いるアッシングによって樹脂の残膜部分を除去するデスカム処理を行うことにより、パターン形成用薄膜上にレジストパターンを形成した。
ここで、上記マスクブランクを一旦ドライエッチング装置から取り出して、残存するレジストパターンを酸素プラズマアッシングによって除去した。
ここで、走査型電子顕微鏡(SEM)によるパターン検査を行ったところ、モールドパターンの幅、深さの寸法、精度において良好なパターンが形成されていることを確認した。
比較例1のインプリントモールド用基板の製造方法は、台座構造を形成する工程において、ガラス基板を端面の一部や端面近傍の主表面で支持するような構造の支持具を支持した状態でウェットエッチングをガラス基板に対して行う以外は、実施例1と同様の手順で行った。また、比較例1のマスクブランクの製造方法およびインプリントモールドの製造方法においても、比較例1のインプリントモールド用基板の製造方法で製造されたインプリントモールド用基板を適用する以外は、実施例1のマスクブランクの製造方法およびインプリントモールドの製造方法と同様の手順で行った。
2 エッチングマスク膜
3 レジストパターン
4 台座構造形成領域
5 台座構造
6 段差
7 凹部
8 凹部形成領域
10 基板(インプリントモールド用基板)
11 パターン形成用薄膜
20 マスクブランク(インプリント用マスクブランク)
21 レジスト膜
30 インプリントモールド
31 モールドパターン
40 被転写体
41 被転写体構成層
42 レジスト膜
50 処理槽
51 エッチング液
52 支持具
53 ベース
54 シャフト
55 基板支持部
56 支持具
57 基板支持部
58 シャフト
Claims (16)
- 2つの主表面を備える基板を準備する工程と、
基板の一方の前記主表面における台座構造形成領域上に、エッチング液に対して前記基板との間でエッチング選択性を有するエッチングマスク膜を形成する工程と、
基板の他方の前記主表面における凹部形成領域内で当該凹部形成領域と同一或いはこれよりも小さい領域に、前記基板を支持するための支持具の基板支持部を当接させて前記エッチングマスク膜が形成された基板を支持した状態で、前記エッチング液中に前記基板を浸漬させて前記基板のウェットエッチングを行い、前記台座構造形成領域に台座構造を形成する工程と、
前記台座構造が形成された基板から前記支持具を取り外し、基板の前記凹部形成領域に凹部を形成する工程と
を有することを特徴とする基板の製造方法。 - 前記支持具は、2つの基板支持部を備え、一方の前記基板支持部を前記凹部形成領域に当接させるとともに、他方の前記基板支持部を前記エッチングマスク膜の表面に当接させることで前記基板を支持することを特徴とする請求項1に記載の基板の製造方法。
- 前記台座構造を形成する工程における前記基板は、前記エッチングマスク膜上にレジスト膜を有し、
前記支持具は、2つの基板支持部を備え、一方の前記基板支持部を前記凹部形成領域に当接させるとともに、他方の前記基板支持部を前記レジスト膜の表面に当接させることで前記基板を支持することを特徴とする請求項1に記載の基板の製造方法。 - 基板の台座構造形成領域上に前記エッチングマスク膜を形成する工程は、基板の前記一方の主表面上に前記エッチングマスク膜を形成する工程と、当該エッチングマスク膜上の台座構造形成領域にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜をマスクとするエッチングを前記エッチングマスク膜に対して行い、台座構造形成領域以外の前記エッチングマスク膜を除去する工程とを有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の基板の製造方法。
- 前記台座構造を形成する工程の後、前記エッチングマスク膜を除去する工程を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の基板の製造方法。
- 前記基板はガラスからなり、前記エッチング液はフッ酸を含有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の基板の製造方法。
- 前記エッチングマスク膜は、クロムを含有する材料で形成されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の基板の製造方法。
- 前記凹部形成領域は、前記台座構造形成領域を含む大きさの領域であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の基板の製造方法。
- 前記基板の中心の位置と前記凹部の中心の位置が一致している、またはこれら2つの中心の位置のずれが100μm以下であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の基板の製造方法。
- 前記基板の中心の位置と前記台座構造の中心の位置が一致している、またはこれら2つの中心の位置のずれが100μm以下であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の基板の製造方法。
- 前記基板は、インプリントモールドを製造するために用いられる基板であり、前記凹部を形成した方の主表面は、モールドパターンの転写を行う転写装置のモールド保持部にチャックされる面であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の基板の製造方法。
- 前記台座構造形成領域は、インプリントモールドの製造時にモールドパターンが形成される領域であることを特徴とする請求項11に記載の基板の製造方法。
- 請求項1乃至12のいずれかに記載の基板の製造方法によって製造された基板の前記台座構造を形成した方の主表面に、パターン形成用薄膜を形成する工程を備えることを特徴とするマスクブランクの製造方法。
- 前記パターン形成用薄膜は、クロムを含有する材料で形成されることを特徴とする請求項13に記載のマスクブランクの製造方法。
- 前記パターン形成用薄膜は、クロム金属、クロム窒化物、クロム炭化物、クロム炭化窒化物およびクロム酸化炭化窒化物のうちのいずれかの材料で形成されることを特徴とする請求項14に記載のマスクブランクの製造方法。
- 請求項13乃至15のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法によって製造されたマスクブランクを用いるインプリントモールドの製造方法であって、
前記パターン形成用薄膜上に形成されたモールドパターンを有するレジスト膜をマスクとし、ドライエッチングによって前記パターン形成用薄膜にモールドパターンを形成する工程と、
前記モールドパターンが形成されたパターン形成用薄膜をマスクとし、ドライエッチングによって前記基板の台座構造が形成された領域にモールドパターンを形成する工程と
を有することを特徴とするインプリントモールドの製造方法。
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