JP6565415B2 - インプリントモールド製造用の基板およびインプリントモールドの製造方法 - Google Patents

インプリントモールド製造用の基板およびインプリントモールドの製造方法 Download PDF

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本発明は、微細な凹凸パターンを形成するインプリント法に使用されるインプリントモールドを製造するための基板と、このような基板を用いたインプリントモールドの製造方法に関する。
近年、特に半導体デバイスにおいては、微細化の一層の進展によって、高速動作、低消費電力動作が求められるようになっている。さらに、システムＬＳＩと称される機能の統合化などの高い技術も求められるようになっている。
このような状況下で、半導体デバイスのパターンを作製する要となるリソグラフィ技術は、デバイスパターンの微細化が進むにつれ露光波長の問題などからフォトリソグラフィ方式の限界が指摘されており、それに代わる微細加工・微細パターニング方法としてインプリント法が注目されている。インプリント法は、表面に微細な凹凸構造を備えた型部材（インプリントモールド）を、被加工基板表面に塗布形成された樹脂等の転写材料に押し付け、凹凸構造を転写材料に等倍で精密に転写させる技術である。そして、例えば、パターン形成された転写材料をレジストマスクとして用いることによって、被加工基板に微細加工を施すことができる。
インプリント法に使用する上記のようなインプリントモールドは、例えば、石英ガラス等の基材上に設けたクロム等の金属薄膜に電子線感応型レジストを塗布し、電子線リソグラフィ法を用いて露光、現像を行ってレジストパターンを形成し、当該レジストパターンをエッチングレジストとして金属薄膜をエッチングしてハードマスクを形成し、当該ハードマスクをエッチングマスクとして基材をエッチングし、基材の表面に凹凸構造を形成することにより製造される。しかし、ここでも電子線リソグラフィ法を用いたパターン形成における微細化の問題があり、ハーフピッチ２０ｎｍ以下のパターン形成は、困難であったり、あるいは、スループットの観点から望ましくないものであった。
そこで、より微細なパターンを高い精度で形成するために、電子線リソグラフィ法を用いて基材上に形成した芯材パターンをスリミング加工して、スリミングパターンを形成し、このスリミングパターンを被覆するように側壁デポジット膜を形成し、この側壁デポジット膜をエッチングしてスリミングパターンの側壁に側壁パターンを形成し、その後、スリミングパターンを除去し、側壁パターンをマスクとして基材をエッチングして、微細なパターンを形成する方法が提案されている（特許文献１）。
特開２０１１−２５８６０５号公報
しかしながら、上記特許文献１のインプリントモールドの製造方法では、基材上にスリミングパターンや側壁パターンが形成されているので、スリミングパターンの除去工程において、基材が損傷を受けるという問題があった。
また、高い精度でインプリントモールドを製造するためには、スリミングパターンの寸法が所定の範囲にあり、欠陥等が存在しないことが重要である。このため、芯材パターンをスリミング加工して形成したスリミングパターンの検査と、この検査で検出された欠陥箇所の修正が必要となる。したがって、スリミングパターンには、精度の高いパターン検査が可能で、かつ、パターンに不要な箇所が存在している欠陥箇所を除去したり、パターンの欠損による欠陥箇所を補充修復することが可能であることが要求される。しかし、従来から芯材パターンとして使用されるレジスト材料、酸化シリコン、窒化シリコン、ポリシリコン等は、欠陥箇所の修正が困難であったり、精度の高いパターン検査が難しいものであり、高い精度でインプリントモールドを製造する上で、支障を来していた。
本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたものであり、インプリントモールドを高い精度で製造するための基板と、このような基板を用いた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。
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製造用の基板は、基材と、該基材の一の主面に位置する基部ハードマスク材料層と、該基部ハードマスク材料層上に位置する芯材層と、を備え、該芯材層はプラズマ化したフッ素ガスを用いるエッチングが可能なシリコン系材料からなり、前記芯材層は２層構造であり、該２層のうち前記基部ハードマスク材料層側に位置する層は酸化シリコンを含有し、他の層は遷移金属とシリコンとを含有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記芯材層における前記遷移金属の含有量は、１原子％以上であるような構成とした。
本発明のインプリントモールド製造用基板は、基材と、該基材の一の主面に位置する基部ハードマスク材料層と、該基部ハードマスク材料層上に位置する芯材層と、を備え、該芯材層はプラズマ化したフッ素ガスを用いるエッチングが可能なシリコン系材料からなり、前記芯材層は遷移金属を含有し、前記芯材層における前記遷移金属の含有量は、１原子％以上であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記芯材層上に上部ハードマスク材料層を備えるような構成とした。
本発明の他の態様として、塩素系ガスと酸素との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングに対する前記上部ハードマスク材料層のエッチング耐性は、当該反応性イオンエッチングに対する前記基部ハードマスク材料層のエッチング耐性よりも低いような構成とした。
本発明の他の態様として、前記上部ハードマスク材料層の厚さは、前記基部ハードマスク材料層の厚さよりも薄いような構成とした。
本発明の他の態様として、前記上部ハードマスク材料層の光反射率は、前記基部ハードマスク材料層の光反射率と異なるような構成とした。
本発明のインプリントモールドの製造方法は、基材の一の主面に基部ハードマスク材料層と芯材層とがこの順序で積層されているインプリントモールド製造用の基板の前記芯材層上に、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、前記レジストパターンをエッチングマスクとして、前記芯材層をエッチングして芯材パターンを形成する芯材パターン形成工程と、前記芯材パターンを検査し、必要に応じて修正する検査・修正工程と、前記芯材パターンを被覆するように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バックして、前記芯材パターンの上面と前記基部ハードマスク材料層とを露出させるとともに、前記側壁材料膜を前記芯材パターンの側壁に残して、前記側壁材料膜からなる側壁パターンを形成するエッチバック工程と、前記芯材パターンを除去する芯材パターン除去工程と、前記側壁パターンをエッチングマスクとして前記基部ハードマスク材料層をエッチングしてハードマスクを形成し、該ハードマスクをエッチングマスクとして前記基材をエッチングする基材エッチング工程と、を有し、前記芯材層は、プラズマ化したフッ素ガスを用いるエッチングが可能なシリコン系材料からなり、前記芯材層は２層構造であり、該２層のうち前記基部ハードマスク材料層側に位置する層は酸化シリコンを含有し、他の層は遷移金属とシリコンとを含有するような構成とした。
本発明のインプリントモールドの製造方法は、基材の一の主面に基部ハードマスク材料層と芯材層とがこの順序で積層されているインプリントモールド製造用の基板の前記芯材層上に、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、前記レジストパターンをエッチングマスクとして、前記芯材層をエッチングして芯材パターンを形成する芯材パターン形成工程と、前記芯材パターンを検査し、必要に応じて修正する検査・修正工程と、前記芯材パターンを被覆するように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バックして、前記芯材パターンの上面と前記基部ハードマスク材料層とを露出させるとともに、前記側壁材料膜を前記芯材パターンの側壁に残して、前記側壁材料膜からなる側壁パターンを形成するエッチバック工程と、前記芯材パターンを除去する芯材パターン除去工程と、前記側壁パターンをエッチングマスクとして前記基部ハードマスク材料層をエッチングしてハードマスクを形成し、該ハードマスクをエッチングマスクとして前記基材をエッチングする基材エッチング工程と、を有し、前記芯材層は、プラズマ化したフッ素ガスを用いるエッチングが可能なシリコン系材料からなり、前記芯材層は遷移金属を含有し、前記芯材層における前記遷移金属の含有量は、１原子％以上であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記レジストパターン形成工程において、形成したレジストパターンを所望の寸法まで縮小するスリミングを行うような構成とした。
本発明の他の態様として、前記芯材パターン形成工程において、形成した芯材パターンを所望の寸法まで縮小するスリミングを行うような構成とした。
本発明のインプリントモールドの製造方法は、基材の一の主面に基部ハードマスク材料層と芯材層と上部ハードマスク材料層とがこの順序で積層されているインプリントモールド製造用の基板の前記上部ハードマスク材料層上に、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、前記レジストパターンをエッチングマスクとして、前記上部ハードマスク材料層をエッチングして上部ハードマスクを形成する上部ハードマスク形成工程と、前記上部ハードマスクをエッチングマスクとして、前記芯材層をエッチングして芯材パターンを形成する芯材パターン形成工程と、前記上部ハードマスクを除去した後、前記芯材パターンを被覆するように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バックして、前記芯材パターンの上面と前記基部ハードマスク材料層とを露出させるとともに、前記側壁材料膜を前記芯材パターンの側壁に残して、前記側壁材料膜からなる側壁パターンを形成するエッチバック工程と、前記芯材パターンを除去する芯材パターン除去工程と、前記側壁パターンをエッチングマスクとして前記基部ハードマスク材料層をエッチングしてハードマスクを形成し、該ハードマスクをエッチングマスクとして前記基材をエッチングする基材エッチング工程と、を有し、前記芯材層は、プラズマ化したフッ素ガスを用いるエッチングが可能なシリコン系材料からなり、前記芯材層は２層構造であり、該２層のうち前記基部ハードマスク材料層側に位置する層は酸化シリコンを含有し、他の層は遷移金属とシリコンとを含有し、前記上部ハードマスク形成工程と前記芯材パターン形成工程との間に、前記上部ハードマスク形成工程で形成した上部ハードマスクを検査し、必要に応じて修正する検査・修正工程を有する、または、前記芯材パターン形成工程と前記側壁材料膜形成工程との間に、前記芯材パターン形成工程で形成した芯材パターンを検査し、必要に応じて修正する検査・修正工程を有するような構成とした。
本発明のインプリントモールドの製造方法は、基材の一の主面に基部ハードマスク材料層と芯材層と上部ハードマスク材料層とがこの順序で積層されているインプリントモールド製造用の基板の前記上部ハードマスク材料層上に、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、前記レジストパターンをエッチングマスクとして、前記上部ハードマスク材料層をエッチングして上部ハードマスクを形成する上部ハードマスク形成工程と、前記上部ハードマスクをエッチングマスクとして、前記芯材層をエッチングして芯材パターンを形成する芯材パターン形成工程と、前記上部ハードマスクを除去した後、前記芯材パターンを被覆するように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バックして、前記芯材パターンの上面と前記基部ハードマスク材料層とを露出させるとともに、前記側壁材料膜を前記芯材パターンの側壁に残して、前記側壁材料膜からなる側壁パターンを形成するエッチバック工程と、前記芯材パターンを除去する芯材パターン除去工程と、前記側壁パターンをエッチングマスクとして前記基部ハードマスク材料層をエッチングしてハードマスクを形成し、該ハードマスクをエッチングマスクとして前記基材をエッチングする基材エッチング工程と、を有し、前記芯材層は、プラズマ化したフッ素ガスを用いるエッチングが可能なシリコン系材料からなり、前記芯材層は遷移金属を含有し、前記芯材層における前記遷移金属の含有量は、１原子％以上であり、前記上部ハードマスク形成工程と前記芯材パターン形成工程との間に、前記上部ハードマスク形成工程で形成した上部ハードマスクを検査し、必要に応じて修正する検査・修正工程を有する、または、前記芯材パターン形成工程と前記側壁材料膜形成工程との間に、前記芯材パターン形成工程で形成した芯材パターンを検査し、必要に応じて修正する検査・修正工程を有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記レジストパターン形成工程において、形成したレジストパターンを所望の寸法まで縮小するスリミングを行うような構成とした。
本発明の他の態様として、前記芯材パターン形成工程において、形成した芯材パターンを所望の寸法まで縮小するスリミングを行うような構成とした。
本発明のインプリントモールド製造用の基板は、インプリントモールドを高い精度で製造することを可能とする。
本発明のインプリントモールドの製造方法は、欠陥がなく精度の高いパターンを備えたインプリントモールドの製造が可能となる。
図１は、本発明のインプリントモールド製造用の基板の一実施形態を示す部分断面図である。 図２は、本発明のインプリントモールド製造用の基板の他の実施形態を示す部分断面図である。 図３は、本発明のインプリントモールド製造用の基板の他の実施形態を示す部分断面図である。 図４は、本発明のインプリントモールドの製造方法の一実施形態を説明するための工程図である。 図５は、本発明のインプリントモールドの製造方法の一実施形態を説明するための工程図である。 図６は、本発明のインプリントモールドの製造方法の他の実施形態を説明するための工程図である。 図７は、本発明のインプリントモールドの製造方法の他の実施形態を説明するための工程図である。 図８は、本発明のインプリントモールドの製造方法の他の実施形態を説明するための工程図である。 図９は、本発明のインプリントモールドの製造方法の他の実施形態を説明するための図である。
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する形態に限定されることはなく、技術思想を逸脱しない範囲において種々変形を行なって実施することが可能である。また、添付の図面においては、説明のために上下、左右の縮尺を誇張して図示することがあり、実際のものとは縮尺が異なる場合がある。
［インプリントモールド製造用の基板］
図１は、本発明のインプリントモールド製造用の基板の一実施形態を示す部分断面図である。図１において、インプリントモールド製造用の基板１１は、基材１２と、この基材の一の主面１２ａ上に位置する基部ハードマスク材料層１３と、この基部ハードマスク材料層１３上に位置する芯材層１４とを備えている。
基材１２の材質は適宜選択することができるが、例えば、インプリントモールドをいわゆる光インプリント用のモールドとして使用する場合、基材１２は照射光が透過可能な材質からなり、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や、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂等、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、例えば、インプリントモールドをいわゆる熱インプリント用のモールドとして使用する場合、基材１２は必ずしも透明基材である必要はなく、例えばニッケル、チタン、アルミニウムなどの金属、シリコンや窒化ガリウム等の半導体などを用いてもよい。このような基材１２の厚さは、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。
インプリントモールド製造用の基板１１を構成する基部ハードマスク材料層１３は、基材１２をエッチングする際に、基材１２に比べてエッチングレートが小さく耐エッチング性を有する材料を用いることができ、基材１２を考慮して適宜材料を選定することができる。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、酸窒化珪素等を挙げることができ、これらのいずれかを単独で、あるいは、２種以上の組み合わせで使用することができる。また、基部ハードマスク材料層１３は、２層以上の積層膜として構成してもよい。基部ハードマスク材料層１３の厚さは、例えば、５０ｎｍ以下、特に、１〜２０ｎｍ、より好ましくは３〜１０ｎｍ程度とすることができる。このような基部ハードマスク材料層１３は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等により形成することができる。
インプリントモールド製造用の基板１１を構成する芯材層１４は、プラズマ化したフッ素系ガスを用いるエッチング、例えば、ＣＦ4、ＣＨＦ3、Ｃ2Ｆ6等のフッ素系ガスをプラズマ化して行う反応性イオンエッチング等によりエッチングが可能なシリコン系材料からなる。このようなシリコン系材料としては、例えば、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等の遷移金属とシリコン（Ｓｉ）との化合物を挙げることができる。芯材層１４を構成するシリコン系材料に遷移金属が含有されることにより、後述するように芯材層１４をエッチングして形成される芯材パターンは、電子線照射等による修正時のエッチングレートが速くなる。シリコン系材料における遷移金属の含有量は、下限値については１原子％以上であることが好ましい。特に、遷移金属とシリコンの原子比をＡTM／ＡSiとした場合、ＡTM／ＡSi＞１／１０の関係であると、電子線照射等による修正時のエッチングレートが速く、修正が容易となる。しかし、遷移金属の含有量が１原子％未満であると、電子線照射等による芯材パターンの修正に時間がかかり好ましくない。一方、シリコン系材料における遷移金属の含有量の上限値については５０原子％以下が好ましい。遷移金属の含有量が５０原子％を超えると、プラズマ化したフッ素系ガスを用いるエッチングが困難となり好ましくない。芯材層１４の厚さは、例えば、１０〜５０ｎｍ、より好ましくは２０〜４０ｎｍ程度とすることができる。このような芯材層１４は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等により形成することができる。
図２は、本発明のインプリントモールド製造用の基板の他の実施形態を示す部分断面図である。図２において、インプリントモールド製造用の基板２１は、基材２２と、この基材の一の主面２２ａ上に位置する基部ハードマスク材料層２３、この基部ハードマスク材料層２３上に位置する芯材層２４、この芯材層２４上に位置する上部ハードマスク材料層２５とを備えている。
インプリントモールド製造用の基板２１を構成する基材２２、基部ハードマスク材料層２３および芯材層２４は、上述のインプリントモールド製造用の基板１１を構成する基材１２、基部ハードマスク材料層１３および芯材層１４と同様であり、ここでの説明は省略する。
インプリントモールド製造用の基板２１を構成する上部ハードマスク材料層２５は、芯材層２４をエッチングする際に、芯材層２４に比べてエッチングレートが小さく耐エッチング性を有する材料を用いることができ、基部ハードマスク材料層１３の説明で挙げた材料等から、芯材層２４を考慮して適宜を選定することができる。
ここで、基部ハードマスク材料層２３と上部ハードマスク材料層２５は、インプリントモールド製造用の基板２１を用いた後述のインプリントモールドの製造方法において、上部ハードマスク材料層２５から形成する上部ハードマスクを除去する際に、基部ハードマスク材料層２３が所望の厚みで残るように設定される。例えば、塩素系ガスと酸素との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングに対する上部ハードマスク材料層２５のエッチング耐性が、基部ハードマスク材料層２３のエッチング耐性よりも低いものとする。また、基部ハードマスク材料層２３と上部ハードマスク材料層２５が同じ材料で構成されている場合、上部ハードマスク材料層２５の厚さを、基部ハードマスク材料層２３の厚さよりも薄いものとする。尚、塩素系ガスと酸素との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングに対する上部ハードマスク材料層２５のエッチング耐性が、基部ハードマスク材料層２３のエッチング耐性よりも低い場合でも、上部ハードマスク材料層２５の厚さを、基部ハードマスク材料層２３の厚さより薄くしてもよい。
また、上部ハードマスク材料層２５は、その光反射率が、基部ハードマスク材料層２３の光反射率よりも高くなるようにしてもよい。これにより、後述するインプリントモールドの製造方法の検査・修正工程における光学的検査において、上部ハードマスク材料層２５において反射された検査光の光量と、基部ハードマスク材料層２３において反射された検査光の光量との差が大きくなり、検査精度が高いものとなる。また、逆に、上部ハードマスク材料層２５の光反射率を、基部ハードマスク材料層２３の光反射率よりも低くなるようにして、上部ハードマスク材料層２５において反射された検査光の光量よりも、基部ハードマスク材料層２３において反射された検査光の光量を大きくしてもよい。
上部ハードマスク材料層２５の厚さは、塩素系ガスと酸素との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングに対するエッチング耐性、基部ハードマスク材料層２３の厚さ等を考慮して設定することができ、例えば、１〜１０ｎｍ、より好ましくは２〜５ｎｍ程度とすることができる。このような上部ハードマスク材料層２５は、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等により形成することができる。
図３は、本発明のインプリントモールド製造用の基板の他の実施形態を示す部分断面図である。図３において、インプリントモールド製造用の基板３１は、基材３２と、この基材の一の主面３２ａ上に位置する基部ハードマスク材料層３３、この基部ハードマスク材料層３３上に位置する芯材層３４、この芯材層３４上に位置する上部ハードマスク材料層３５とを備え、芯材層３４が２層構造である点を除いて、上述のインプリントモールド製造用の基板２１と同じである。このため、基材３２、基部ハードマスク材料層３３、上部ハードマスク材料層３５の説明は省略する。
インプリントモールド製造用の基板３１を構成する２層構造の芯材層３４は、プラズマ化したフッ素系ガスを用いるエッチング、例えば、ＣＦ4、ＣＨＦ3、Ｃ2Ｆ6等のフッ素系ガスをプラズマ化して行う反応性イオンエッチング等によりエッチングが可能なシリコン系材料からなる。例えば、この芯材層３４を構成する２層のうち、基部ハードマスク材料層３３側に位置する構成層３４Ａは酸化シリコンを含有し、上部ハードマスク材料層３５側に位置する構成層３４Ｂは遷移金属とシリコンを含有するものであってよい。構成層３４Ａは、後述するように芯材層３４をエッチングして芯材パターンを形成する際に、基部ハードマスク材料層３３に対して垂直性のよいエッチングを可能とするものであり、厚さは、例えば、５〜４０ｎｍ、より好ましくは１０〜３０ｎｍ程度とすることができる。また、構成層３４Ｂは、上述の芯材層１４，２４と同様とすることができ、厚さは、例えば、５〜４０ｎｍ、より好ましくは１０〜３０ｎｍ程度とすることができる。このような２層構造の芯材層３４の厚さは、例えば、１０〜８０ｎｍ、より好ましくは２０〜５０ｎｍ程度とすることができる。この芯材層３４は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等により形成することができる。
このようなインプリントモールド製造用の基板１１，２１，３１は、芯材層１４，２４，３４がシリコン系材料からなるので、インプリントモールドの製造時に、芯材層１４，２４，３４をエッチングして形成される芯材パターンに欠陥等が存在する場合、欠陥箇所の除去や、欠陥箇所の補充修復を行うことができ、精度の高いインプリントモールドの製造を可能とする。
上述のインプリントモールド製造用の基板の実施形態は例示であり、本発明はこれらの実施形態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製造用の基板１１を構成する芯材層１４が、芯材層３４のような２層構造であってもよい。
［インプリントモールドの製造方法］
図４および図５は、本発明のインプリントモールドの製造方法の一実施形態を説明するための工程図である。この実施形態では、上述の本発明のインプリントモールド製造用の基板１１を使用した例としている。上述のように、インプリントモールド製造用の基板１１は、プラズマ化したフッ素系ガスを用いるエッチングが可能なシリコン系材料で芯材層１４が形成されたものである。
本発明のインプリントモールドの製造方法では、レジストパターン形成工程において、インプリントモールド製造用の基板１１の芯材層１４上に、レジストパターン５１を形成する（図４（Ａ））。尚、図４（Ａ）では、レジストパターンの一部に不要なレジストが存在する欠陥箇所５１′が発生している例としており、欠陥箇所５１′を鎖線で示している。この欠陥箇所５１′に起因する欠陥は、後述する検査・修正工程にて解消することができる。
レジストパターン５１は、例えば、電子線感応型のレジストを使用した電子線（ＥＢ）リソグラフィ法、感光性レジストを使用したフォトリソグラフィ法、インプリント法により形成することができる。
尚、本実施形態では、レジストパターン形成工程において、形成したレジストパターン５１に対して酸素プラズマ処理等を施して、所望の寸法まで縮小するスリミングを行ってもよい。
次に、芯材パターン形成工程において、レジストパターン５１をエッチングマスクとして、芯材層１４をエッチングして、基部ハードマスク材料層１３上に芯材パターン５４を形成する（図４（Ｂ））。芯材層１４のエッチングは、ＣＦ4、ＣＨＦ3、Ｃ2Ｆ6等のフッ素系ガスをプラズマ化して行う反応性イオンエッチング等により実施することができる。この芯材パターン５４の形成では、上記のレジストパターン５１の欠陥箇所５１′に対応した芯材パターンの欠陥箇所５４′（図４（Ｂ）では、鎖線で示している）が発生する。
尚、本実施形態では、芯材パターン形成工程において、形成した芯材パターン５４に対してウエットエッチング処理等を施して、所望の寸法まで縮小するスリミングを行ってもよい。
次いで、検査・修正工程において、芯材パターン５４を検査し、必要に応じて修正する。芯材パターン５４の検査は、光学顕微鏡、電子顕微鏡等を用いた公知の検査手段により、芯材パターン５４の寸法、形状を計測、観察する。この検査では、上記の芯材パターンの欠陥箇所５４′が検出される。本発明では、芯材層１４がシリコン系材料からなる基板を使用するので、形成された芯材パターン５４は、電子線照射等により不要箇所を除去する修正が可能であり、また、欠損箇所にシリコン系材料を補充し、さらに必要に応じて電子線照射により所望の寸法、形状とする修正が可能である。図示例では、欠陥箇所５４′は不要な部位が存在する欠陥であり、この欠陥箇所５４′が検出された後、これを電子線照射により除去することにより、欠陥箇所のない芯材パターン５４が得られる（図４（Ｃ））。
次に、側壁材料膜形成工程において、芯材パターン５４を被覆するように側壁材料膜６１を形成する（図４（Ｄ））。側壁材料膜６１は、例えば、プラズマ化したフッ素系ガスを用いるエッチングに対してエッチング耐性を有し、かつ、プラズマ化した塩素系ガスを用いるエッチングによりエッチングが可能な材料で形成することができる。このような材料としては、例えば、酸化アルミニウム、タンタル化合物、タンタルと窒素とを含む化合物、タンタルとホウ素とを含み更に酸素と窒素の少なくとも一方を含む化合物、タンタルとシリコンとを含む化合物、タンタルとシリコンと窒素とを含む化合物、タンタルとゲルマニウムとを含む化合物、タンタルとゲルマニウムと窒素とを含む化合物等を挙げることができる。側壁材料膜６１の形成は、所望の厚さで成膜が可能な公知の手段により行うことができ、例えば、ＡＬＤ法(原子層堆積法)、真空成膜法等により側壁材料膜６１を形成することができる。特に、ＡＬＤ法では、所定の厚さが得られるまで、一連の原子層が連続的に積み重ねられ、被着させる面が凹凸面、湾曲面等であっても均一な成膜が可能である。側壁材料膜６１の厚さは、後述するように形成する側壁パターンに要求される厚さに応じて設定することができ、例えば、数ｎｍ〜５０ｎｍの範囲で適宜設定することができる。
次いで、エッチバック工程において、側壁材料膜６１をエッチバックして、芯材パターン５４の上面と基部ハードマスク材料層１３とを露出させるとともに、側壁材料膜６１を芯材パターン５４の側壁に残して、側壁材料膜からなる側壁パターン６２を形成する（図５（Ａ））。エッチバックとは、エッチングにより表面を全体的に厚さ方向に削っていく操作であり、芯材パターン５４の上面と基部ハードマスク材料層１３とを確実に露出させることができるようにオーバーエッチングしてもよい。上述のように、側壁材料膜６１は、プラズマ化した塩素系ガスを用いるエッチングによりエッチングが可能な材料で形成されている。したがって、側壁材料膜６１のエッチバックは、塩素系ガスをプラズマ化して行う反応性イオンエッチング等により実施することができる。
次に、芯材パターン除去工程において、側壁パターン６２間に位置する芯材パターン５４を除去する（図５（Ｂ））。芯材パターン５４は、フッ素系ガスをプラズマ化して行う反応性イオンエッチング等により除去することができる。上述のように、側壁材料膜６１はプラズマ化したフッ素系ガスを用いるエッチングに対してエッチング耐性を具備しているので、この芯材パターン５４の除去では、側壁パターン６２にダメージを与えることなく芯材パターン５４を除去することができる。
次に、基材エッチング工程において、側壁パターン６２をエッチングマスクとして基部ハードマスク材料層１３をエッチングしてハードマスク５３を形成し（図５（Ｃ））、さらに、このハードマスク５３をエッチングマスクとして基材１２をエッチングし、その後、残存する側壁パターン６２とハードマスク５３を除去する（図５（Ｄ））。これにより、所望の凹凸構造を有するインプリントモールド１を作製することができる。ハードマスク材料層１３のエッチングは、塩素系ガスと酸素の混合ガスをプラズマ化して行う反応性イオンエッチング等により実施することができる。また、基材１２をエッチングするためのエッチングガスは、基材１２とハードマスク５３の材質を考慮して適宜選定することができる。例えば、基材１２の材質が石英であり、ハードマスク５３の材質がクロムである場合、エッチングガスを四フッ化炭素（ＣＦ4）等のフッ素系ガスとすることが好ましい。
図６、図７および図８は、本発明のインプリントモールドの製造方法の他の実施形態を説明するための工程図である。この実施形態では、上述の本発明のインプリントモールド製造用の基板２１を使用した例としている。上述のように、インプリントモールド製造用の基板２１では、芯材層２４は、プラズマ化したフッ素系ガスを用いるエッチングが可能なシリコン系材料で形成されている。
本発明のインプリントモールドの製造方法では、レジストパターン形成工程において、インプリントモールド製造用の基板２１の上部ハードマスク材料層２５上に、レジストパターン５１を形成する（図６（Ａ））。尚、図６（Ａ）では、レジストパターンの一部に不要なレジストが存在する欠陥箇所５１′が発生している例としており、欠陥箇所５１′を鎖線で示している。この欠陥箇所５１′に起因する欠陥は、後述する検査・修正工程にて解消することができる。
レジストパターン５１の形成は、上述のインプリントモールドの製造方法と同様とすることができる。また、本実施形態においても、レジストパターン形成工程において、形成したレジストパターン５１に対して酸素プラズマ処理等を施して、所望の寸法まで縮小するスリミングを行ってもよい。
次に、上部ハードマスク形成工程において、レジストパターン５１をエッチングマスクとして、上部ハードマスク材料層２５をエッチングして上部ハードマスク５５を形成する（図６（Ｂ））。上部ハードマスク材料層２５のエッチングは、塩素系ガスと酸素の混合ガスをプラズマ化して行う反応性イオンエッチング等により実施することができる。この上部ハードマスク５５の形成では、上記のレジストパターン５１の欠陥箇所５１′に対応した上部ハードマスク５５の欠陥箇所５５′（図６（Ｂ）では、鎖線で示している）が発生する。
次に、芯材パターン形成工程において、上部ハードマスク５５をエッチングマスクとして、芯材層２４をエッチングして、基部ハードマスク材料層２３上に芯材パターン５４を形成する（図６（Ｃ））。芯材層２４のエッチングは、ＣＦ4、ＣＨＦ3、Ｃ2Ｆ6等のフッ素系ガスをプラズマ化して行う反応性イオンエッチング等により実施することができる。図６（Ｃ）では、上記の上部ハードマスク５５の欠陥箇所５５′に対応した芯材パターンの欠陥箇所５４′（図６（Ｂ）では、鎖線で示している）が発生している。
本実施形態では、この芯材パターン形成工程と、後述する側壁材料膜形成工程との間に、検査・修正工程を有している。この検査・修正工程では、形成された芯材パターン５４を検査し、必要に応じて修正する。芯材パターン５４の検査では、芯材パターン５４上に残存する上部ハードマスク５５の寸法、形状を、光学顕微鏡、電子顕微鏡等を用いた公知の検査手段により計測、観察する。この検査により、上記の上部ハードマスク５５の欠陥箇所５５′、芯材パターンの欠陥箇所５４′が検出される。尚、上述のように、インプリントモールド製造用の基板２１は、上部ハードマスク材料層２５の光反射率が、基部ハードマスク材料層２３の光反射率よりも高くなるようにしてもよく、このような態様である場合、形成された上部ハードマスク５５において反射された検査光の光量と、基部ハードマスク材料層２３において反射された検査光の光量との差が大きくなり、検査精度が高いものとなる。また、インプリントモールド製造用の基板２１は、上部ハードマスク材料層２５の光反射率を、基部ハードマスク材料層２３の光反射率よりも低くなるようにして、上部ハードマスク５５において反射された検査光の光量よりも、基部ハードマスク材料層２３において反射された検査光の光量を大きくしてもよい。
検出された芯材パターンの欠陥箇所５４′の修正は、例えば、検出された上部ハードマスク５５の欠陥箇所５５′を電子線照射等により除去し、その後、芯材パターンの欠陥箇所５４′を電子線照射により除去することにより行うことができ、これにより、欠陥箇所のない芯材パターン５４が得られる（図７（Ａ））。本発明では、芯材層２４がシリコン系材料からなる基板を使用するので、形成された芯材パターン５４は、電子線照射等により不要箇所を除去する修正が可能であり、また、欠損箇所にシリコン系材料を補充し、さらに必要に応じて電子線照射により所望の寸法、形状とする修正が可能である。
尚、本実施形態では、芯材パターン形成工程において、形成した芯材パターン５４に対してウエットエッチング処理等を施して、所望の寸法まで縮小するスリミングを行ってもよい。
次に、側壁材料膜形成工程において、芯材パターン５４上に残存する上部ハードマスク５５を、塩素系ガスと酸素の混合ガスをプラズマ化して行う反応性イオンエッチング等により除去（図７（Ｂ））した後、芯材パターン５４を被覆するように側壁材料膜６１を形成する（図７（Ｃ））。側壁材料膜６１は、上述のインプリントモールドの製造方法における側壁材料膜６１の形成と同様にして、形成することができる。
上述のように、基板２１では、塩素系ガスと酸素との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングで上部ハードマスク５５を除去したときに、基部ハードマスク材料層２３は所望の厚さを維持するので、後工程において、この基部ハードマスク材料層２３から形成するハードマスク５３は、基材２１を所望の深さまでエッチングする際のエッチングマスクとして機能することができる。
次いで、エッチバック工程において、側壁材料膜６１をエッチバックして、芯材パターン５４の上面と基部ハードマスク材料層２３とを露出させるとともに、側壁材料膜６１を芯材パターン５４の側壁に残して、側壁材料膜からなる側壁パターン６２を形成する（図７（Ｄ））。側壁材料膜６１のエッチバックは、塩素系ガスをプラズマ化して行う反応性イオンエッチング等により実施することができる。
次に、芯材パターン除去工程において、側壁パターン６２間に位置する芯材パターン５４を除去する（図８（Ａ））。芯材パターン５４は、フッ素系ガスをプラズマ化して行う反応性イオンエッチング等により除去することができる。側壁材料膜６１はプラズマ化したフッ素系ガスを用いるエッチングに対してエッチング耐性を具備しているので、この芯材パターン５４の除去では、側壁パターン６２にダメージを与えることなく芯材パターン５４を除去することができる。
次に、基材エッチング工程において、側壁パターン６２をエッチングマスクとして基部ハードマスク材料層２３をエッチングしてハードマスク５３を形成し（図８（Ｂ））、さらに、このハードマスク５３をエッチングマスクとして基材２２をエッチングし（図８（Ｃ））、残存する側壁パターン６２、ハードマスク５３を除去する（図８（Ｄ））。これにより、所望の凹凸構造を有するインプリントモールド１を作製することができる。ハードマスク材料層２３のエッチングは、塩素系ガスと酸素の混合ガスをプラズマ化して行う反応性イオンエッチング等により実施することができる。また、基材２２をエッチングするためのエッチングガスは、基材２２とハードマスク５３の材質を考慮して適宜選定することができる。例えば、基材２２の材質が石英であり、ハードマスク５３の材質がクロムである場合、エッチングガスを四フッ化炭素（ＣＦ4）等のフッ素系ガスとすることが好ましい。
本実施形態では、芯材パターン形成工程と側壁材料膜形成工程との間に検査・修正工程を有することに代えて、上部ハードマスク形成工程と芯材パターン形成工程との間に検査・修正工程を有するものとしてもよい。この検査・修正工程では、上部ハードマスク形成工程において形成された上部ハードマスク５５（図９（Ａ））を検査し、必要に応じて修正する。上部ハードマスク５５の検査は、光学顕微鏡、電子顕微鏡等を用いた公知の検査手段により、上部ハードマスク５５の寸法、形状を計測、観察する。また、上述のように、インプリントモールド製造用の基板２１は、上部ハードマスク材料層２５の光反射率が、基部ハードマスク材料層２３の光反射率よりも高くなるようにしてもよく、このような態様である場合、形成された上部ハードマスク５５において反射された検査光の光量と、基部ハードマスク材料層２３において反射された検査光の光量との差が大きくなり、検査精度が高いものとなる。また、インプリントモールド製造用の基板２１は、上部ハードマスク材料層２５の光反射率を、基部ハードマスク材料層２３の光反射率よりも低くなるようにして、上部ハードマスク５５において反射された検査光の光量よりも、基部ハードマスク材料層２３において反射された検査光の光量を大きくしてもよい。
このような検査によって、上部ハードマスク５５の欠陥箇所５５′が検出される。検出された上部ハードマスク５５の欠陥箇所５５′は、電子線照射等により除去して修正することができる（図９（Ｂ））。また、上部ハードマスク５５の欠陥箇所５５′が、上部ハードマスク５５の欠損部位である場合、欠損部位にハードマスク材料を補充し、さらに必要に応じて電子線照射により所望の寸法、形状とする修正が可能である。
上述のインプリントモールドの製造方法の実施形態は例示であり、本発明はこれらの実施形態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製造用の基板として、基板３１を使用して、基板２１を使用した場合と同様に、インプリントモールドを製造してもよい。この基板３１の芯材層３４の構成層３４Ａは、芯材層３４をエッチングして芯材パターン５４を形成する際に、基部ハードマスク材料層３３に対して垂直性のよいエッチングが可能となり、より精度の高いインプリントモールドの製造が可能となる。
本発明は、微細加工に使用される種々のインプリントモールドの製造に適用することができる。
１１，２１，３１…インプリントモールド製造用の基板
１２，２２，３２…基材
１３，２３，３３…基部ハードマスク材料層
１４，２４，３４…芯材層
２５，３５…上部ハードマスク材料層
５１…レジストパターン
５３…ハードマスク
５４…芯材パターン
５５…上部ハードマスク
６１…側壁材料膜
６２…側壁パターン

Claims (15)

  1. 基材と、該基材の一の主面に位置する基部ハードマスク材料層と、該基部ハードマスク材料層上に位置する芯材層と、を備え、該芯材層はプラズマ化したフッ素ガスを用いるエッチングが可能なシリコン系材料からなり、
    前記芯材層は２層構造であり、該２層のうち前記基部ハードマスク材料層側に位置する層は酸化シリコンを含有し、他の層は遷移金属とシリコンとを含有することを特徴とするインプリントモールド製造用の基板。
  2. 前記芯材層における前記遷移金属の含有量は、１原子％以上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製造用の基板。
  3. 基材と、該基材の一の主面に位置する基部ハードマスク材料層と、該基部ハードマスク材料層上に位置する芯材層と、を備え、該芯材層はプラズマ化したフッ素ガスを用いるエッチングが可能なシリコン系材料からなり、
    前記芯材層は遷移金属を含有し、
    前記芯材層における前記遷移金属の含有量は、１原子％以上であることを特徴とするインプリントモールド製造用の基板。
  4. 前記芯材層上に上部ハードマスク材料層を備え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製造用の基板。
  5. 塩素系ガスと酸素との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングに対する前記上部ハードマスク材料層のエッチング耐性は、当該反応性イオンエッチングに対する前記基部ハードマスク材料層のエッチング耐性よりも低いことを特徴とする請求項４に記載のインプリントモールド製造用の基板。
  6. 前記上部ハードマスク材料層の厚さは、前記基部ハードマスク材料層の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のインプリントモールド製造用の基板。
  7. 前記上部ハードマスク材料層の光反射率は、前記基部ハードマスク材料層の光反射率と異なることを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれかに記載のインプリントモールド製造用の基板。
  8. 基材の一の主面に基部ハードマスク材料層と芯材層とがこの順序で積層されているインプリントモールド製造用の基板の前記芯材層上に、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
    前記レジストパターンをエッチングマスクとして、前記芯材層をエッチングして芯材パターンを形成する芯材パターン形成工程と、
    前記芯材パターンを検査し、必要に応じて修正する検査・修正工程と、
    前記芯材パターンを被覆するように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バックして、前記芯材パターンの上面と前記基部ハードマスク材料層とを露出させるとともに、前記側壁材料膜を前記芯材パターンの側壁に残して、前記側壁材料膜からなる側壁パターンを形成するエッチバック工程と、
    前記芯材パターンを除去する芯材パターン除去工程と、
    前記側壁パターンをエッチングマスクとして前記基部ハードマスク材料層をエッチングしてハードマスクを形成し、該ハードマスクをエッチングマスクとして前記基材をエッチングする基材エッチング工程と、を有し、
    前記芯材層は、プラズマ化したフッ素ガスを用いるエッチングが可能なシリコン系材料からなり、
    前記芯材層は２層構造であり、該２層のうち前記基部ハードマスク材料層側に位置する層は酸化シリコンを含有し、他の層は遷移金属とシリコンとを含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。
  9. 基材の一の主面に基部ハードマスク材料層と芯材層とがこの順序で積層されているインプリントモールド製造用の基板の前記芯材層上に、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
    前記レジストパターンをエッチングマスクとして、前記芯材層をエッチングして芯材パターンを形成する芯材パターン形成工程と、
    前記芯材パターンを検査し、必要に応じて修正する検査・修正工程と、
    前記芯材パターンを被覆するように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バックして、前記芯材パターンの上面と前記基部ハードマスク材料層とを露出させるとともに、前記側壁材料膜を前記芯材パターンの側壁に残して、前記側壁材料膜からなる側壁パターンを形成するエッチバック工程と、
    前記芯材パターンを除去する芯材パターン除去工程と、
    前記側壁パターンをエッチングマスクとして前記基部ハードマスク材料層をエッチングしてハードマスクを形成し、該ハードマスクをエッチングマスクとして前記基材をエッチングする基材エッチング工程と、を有し、
    前記芯材層は、プラズマ化したフッ素ガスを用いるエッチングが可能なシリコン系材料からなり、
    前記芯材層は遷移金属を含有し、
    前記芯材層における前記遷移金属の含有量は、１原子％以上であることを特徴とするインプリントモールドの製造方法。
  10. 前記レジストパターン形成工程において、形成したレジストパターンを所望の寸法まで縮小するスリミングを行うことを特徴とする請求項８または請求項９に記載のインプリントモールドの製造方法。
  11. 前記芯材パターン形成工程において、形成した芯材パターンを所望の寸法まで縮小するスリミングを行うことを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載のインプリントモールドの製造方法。
  12. 基材の一の主面に基部ハードマスク材料層と芯材層と上部ハードマスク材料層とがこの順序で積層されているインプリントモールド製造用の基板の前記上部ハードマスク材料層上に、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
    前記レジストパターンをエッチングマスクとして、前記上部ハードマスク材料層をエッチングして上部ハードマスクを形成する上部ハードマスク形成工程と、
    前記上部ハードマスクをエッチングマスクとして、前記芯材層をエッチングして芯材パターンを形成する芯材パターン形成工程と、
    前記上部ハードマスクを除去した後、前記芯材パターンを被覆するように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バックして、前記芯材パターンの上面と前記基部ハードマスク材料層とを露出させるとともに、前記側壁材料膜を前記芯材パターンの側壁に残して、前記側壁材料膜からなる側壁パターンを形成するエッチバック工程と、
    前記芯材パターンを除去する芯材パターン除去工程と、
    前記側壁パターンをエッチングマスクとして前記基部ハードマスク材料層をエッチングしてハードマスクを形成し、該ハードマスクをエッチングマスクとして前記基材をエッチングする基材エッチング工程と、を有し、
    前記芯材層は、プラズマ化したフッ素ガスを用いるエッチングが可能なシリコン系材料からなり、
    前記芯材層は２層構造であり、該２層のうち前記基部ハードマスク材料層側に位置する層は酸化シリコンを含有し、他の層は遷移金属とシリコンとを含有し、
    前記上部ハードマスク形成工程と前記芯材パターン形成工程との間に、前記上部ハードマスク形成工程で形成した上部ハードマスクを検査し、必要に応じて修正する検査・修正工程を有する、または、前記芯材パターン形成工程と前記側壁材料膜形成工程との間に、前記芯材パターン形成工程で形成した芯材パターンを検査し、必要に応じて修正する検査・修正工程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。
  13. 基材の一の主面に基部ハードマスク材料層と芯材層と上部ハードマスク材料層とがこの順序で積層されているインプリントモールド製造用の基板の前記上部ハードマスク材料層上に、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
    前記レジストパターンをエッチングマスクとして、前記上部ハードマスク材料層をエッチングして上部ハードマスクを形成する上部ハードマスク形成工程と、
    前記上部ハードマスクをエッチングマスクとして、前記芯材層をエッチングして芯材パターンを形成する芯材パターン形成工程と、
    前記上部ハードマスクを除去した後、前記芯材パターンを被覆するように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バックして、前記芯材パターンの上面と前記基部ハードマスク材料層とを露出させるとともに、前記側壁材料膜を前記芯材パターンの側壁に残して、前記側壁材料膜からなる側壁パターンを形成するエッチバック工程と、
    前記芯材パターンを除去する芯材パターン除去工程と、
    前記側壁パターンをエッチングマスクとして前記基部ハードマスク材料層をエッチングしてハードマスクを形成し、該ハードマスクをエッチングマスクとして前記基材をエッチングする基材エッチング工程と、を有し、
    前記芯材層は、プラズマ化したフッ素ガスを用いるエッチングが可能なシリコン系材料からなり、
    前記芯材層は遷移金属を含有し、
    前記芯材層における前記遷移金属の含有量は、１原子％以上であり、
    前記上部ハードマスク形成工程と前記芯材パターン形成工程との間に、前記上部ハードマスク形成工程で形成した上部ハードマスクを検査し、必要に応じて修正する検査・修正工程を有する、または、前記芯材パターン形成工程と前記側壁材料膜形成工程との間に、前記芯材パターン形成工程で形成した芯材パターンを検査し、必要に応じて修正する検査・修正工程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。
  14. 前記レジストパターン形成工程において、形成したレジストパターンを所望の寸法まで縮小するスリミングを行うことを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のインプリントモールドの製造方法。
  15. 前記芯材パターン形成工程において、形成した芯材パターンを所望の寸法まで縮小するスリミングを行うことを特徴とする請求項１２乃至請求項１４のいずれかに記載のインプリントモールドの製造方法。
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