JP6972581B2 - インプリントモールド及びインプリントモールドの製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、インプリントモールド及びインプリントモールドを製造する方法に関する。

近年、半導体デバイス（例えば、半導体メモリ等）等の製造工程において、基板の表面に凹凸パターンを形成した型部材（インプリントモールド）を用い、凹凸パターンを基板等の被加工物に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利用されている。

ナノインプリント技術において用いられる凹凸パターンを有するモールドは、例えば、電子線リソグラフィー等により製造され得る。このようにして製造されるモールドは、高精度の形状や寸法等の凹凸パターンを有する。しかし、モールドの製造コストが高くなってしまうとともに、所定回数の転写工程を経ると、被加工物（インプリント用樹脂等）に形成される転写パターンに欠陥が生じてしまったり、モールドの凹凸パターンが損傷してしまったりすることがある。

転写パターンの欠陥やモールドの凹凸パターンの損傷が生じてしまった場合に、その都度新たなモールドに交換するとなると、ナノインプリントプロセスを経て製造される製品の製造コストが高くなってしまう。そのため、産業規模でナノインプリントプロセスを行う際には、一般に、上述のようにして電子線リソグラフィー等により製造された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たナノインプリントリソグラフィーにより作製したレプリカモールド等が用いられている（特許文献１参照）。

ところで、近年、ナノインプリント技術にいわゆる反転プロセスを応用する技術が提案されている（特許文献２、非特許文献１参照）。この反転プロセスは、モールドの凹凸パターンが転写された、基板上のインプリント樹脂層上に反転層を形成する工程、当該反転層をエッチバックしてインプリント樹脂層に形成された凹凸パターンの頂部を露出させる工程、及び残存する反転層をマスクとしてインプリント樹脂層をエッチングする工程を含む。この反転プロセスにより得られる反転層をマスクとして基板をエッチングすることで、モールドの凹凸パターンが基板に転写される。ナノインプリント技術に反転プロセスを利用すると、マスターモールドと同一形状の凹凸パターンを有するレプリカモールドを作製することが可能となる。例えば、ホールパターンを有するレプリカモールドをナノインプリント技術にて作製する場合、物理的強度が課題となるピラーパターンを有するマスターモールドを使用する必要があるが、反転プロセスを応用することで、ホールパターンを有するマスターモールドを用いて、ホールパターンを有するレプリカモールドの作製が可能となる。

国際公開第２０１１／１５５６０２号パンフレット 特開２００９−３８０８５号公報

"Reverse-tone ultraviolet nanoimprint lithography with fluorescent UV-curable resins", Japanese Journal of Applied Physics, 54, 06FM02, 2015

上記特許文献２及び非特許文献１において、インプリント樹脂層に対して十分な選択比を有する紫外線硬化性樹脂を、反転層を形成するための材料として用い、当該紫外線硬化性樹脂をスピンコート法により塗布して紫外線硬化性樹脂層を形成し、当該紫外線硬化性樹脂層に紫外線を照射することで反転層が形成される。

上記反転プロセスをレプリカモールドの製造工程に適用することを考える。通常のナノインプリント技術を利用してレプリカモールドを製造する場合、マスターモールドの凹凸パターンがホールパターン等の凹状パターンであれば、製造されるレプリカモールドの凹凸パターンはピラーパターン等の凸状パターンとなる。ピラーパターン等の凸状パターン、特に寸法が２０ｎｍ〜４０ｎｍ程度の凸状パターンにおいては、物理的強度の問題があるため、マスターモールドやレプリカモールドの寿命等の観点からは、マスターモールドもレプリカモールドもともに、凹凸パターンとして、ホールパターン等の凹状パターンを有するのが望ましい。そのような観点から、反転プロセスをレプリカモールドの製造工程に適用することができると非常に有用であると言える。

通常、レプリカモールド用基板は、第１面及びそれに対向する第２面を有する基部と、第１面から突出し、凹凸パターンが形成される凸構造部（いわゆるメサ構造）とを備える。レプリカモールド用基板の凸構造部上のインプリント樹脂層にマスターモールドの凹凸パターンを転写して凹凸パターン層を形成し、当該凹凸パターン層を被覆するように凸構造部上に紫外線硬化性樹脂をスピンコート法により塗布して反転層を形成すると、凸構造部の中心付近に形成される反転層の膜厚均一性は極めて高いものの、凸構造部の外縁近傍における反転層の膜厚が、その内側の膜厚よりも増大してしまう。すなわち、凹凸パターン層上に形成される反転層に膜厚ムラが生じてしまう。

レプリカモールドにおいては、凸構造部上の外縁の極めて近傍にまで凹凸パターンが形成されることもあるため、凸構造部の外縁近傍における反転層の膜厚がその内側の膜厚よりも増大することで、反転層をマスクとしたエッチング処理により凸構造部上に形成される凹凸パターンの寸法精度が低下してしまう。

凹凸パターン層上に塗布された紫外線硬化性樹脂に平坦な石英基板等を押し当てた状態で当該紫外線硬化性樹脂を硬化させることで、反転層における膜厚ムラを解消することも考えられる。しかし、スピンコート法により塗布、形成される紫外線硬化性樹脂層は、溶剤の揮発により粘度が上昇するため、平坦な石英基板等を押し当てたとしても、紫外線硬化性樹脂層の膜厚ムラを解消することは極めて困難である。

上記課題に鑑みて、本発明は、基板の凸構造部上に反転プロセスにより形成される反転層において膜厚ムラが生じたとしても、高精度に凹凸パターンを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及び高精度の凹凸パターンを有するインプリントモールドを提供することを一目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一実施形態として、第１面及び当該第１面に対向する第２面を有する基部、並びに前記基部の前記第１面から突出する凸構造部を有する基板を準備する工程と、前記凸構造部の上面に位置するパターン領域内に、複数の凹部及び凸部を含むレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターン上に反転層形成材料をスピンコート法により塗布することで、前記レジストパターンを被覆する反転層を形成する工程と、前記レジストパターンの前記凹部に前記反転層を埋設させた状態で、前記凸部の頂部を露出させるように前記反転層をエッチングする工程と、エッチングされた前記反転層をマスクとして前記レジストパターンをエッチングすることで、前記凸構造部の上面に反転層パターンを形成する工程と、前記反転層パターンをマスクとして前記基板をエッチングすることで、前記凸構造部の上面の前記パターン領域内に凹凸パターンを形成する工程と、前記凸構造部の上面に形成された前記凹凸パターンを少なくとも被覆し、前記第１面側からの平面視において、前記第１面上の一部の領域であって、前記凸構造部の上面における前記パターン領域を取り囲む外縁領域に連続する、前記凸構造部を取り囲む領域と、前記外縁領域とを露出させるようにレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層をマスクとして前記凸構造部の上面における前記外縁領域をエッチングする工程とを含む、インプリントモールドの製造方法が提供される。

前記レジストパターンは、前記レジストパターンの前記凹部及び前記凸部に対応する凹凸構造を有するレジストパターン形成用モールドを用いて、前記凸構造部の上面の前記パターン領域に形成され得る。

前記レジストパターン形成用モールドにおいて前記凹凸構造を有する凹凸領域の大きさを、前記凸構造部の上面に物理的に包含される大きさとすることができ、前記反転層形成材料として、Ｓｉ及び熱硬化性樹脂を含むものを用いることができる。

本発明の一実施形態として、第１面及び当該第１面に対向する第２面を有する基部と、前記基部の前記第１面から突出する凸構造部と、前記凸構造部の上面に形成されてなる、複数の凸部及び凹部を有する凹凸パターンとを備え、前記凸構造部は、前記凹凸パターンが形成されているパターン部と、前記パターン部よりも前記基部の前記第２面側に位置し、前記第１面側からの平面視において前記パターン部を取り囲む外縁部とを有し、前記基部の前記第１面は、前記凸構造部を取り囲む第１領域と、前記第１領域を取り囲む第２領域とを含み、前記第１領域は、前記外縁部及び前記第２領域よりも前記基部の前記第２面側に位置し、前記第２領域は、前記パターン部よりも前記基部の前記第２面側に位置する、インプリントモールドが提供される。

本発明によれば、基板の凸構造部上に反転プロセスにより形成される反転層において膜厚ムラが生じたとしても、高精度に凹凸パターンを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及び高精度の凹凸パターンを有す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の製造方法において用いられるマスターモールドの概略構成を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の製造方法において用いられるインプリントモールド用基板の概略構成を示す切断端面図である。 図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、本発明の一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用いられるマスターモールドのパターン領域とインプリントモールド用基板の凸構造部との大きさの関係を示す平面図である。 図４は、本発明の一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切断端面図にて示す工程フロー図である。 図５は、本発明の一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切断端面図にて示す、図４に続く工程フロー図である。 図６は、本発明の一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切断端面図にて示す、図５に続く工程フロー図である。 図７は、本発明の一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切断端面図にて示す、図６に続く工程フロー図である。 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用基板の凸構造部上にレジストパターン及び反転層が形成された状態を概略的に示す部分拡大断面図である。 図９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概略構成を示す切断端面図である。 図１０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他の態様の概略構成を示す切断端面図である。

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。本明細書に添付した図面においては、理解を容易にするために、各部の形状、縮尺、縦横の寸法比等を、実物から変更したり、誇張したりしている場合がある。

本明細書等において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値のそれぞれを下限値及び上限値として含む範囲であることを意味する。

本明細書等において、「フィルム」、「シート」、「板」等の用語は、呼称の相違に基づいて相互に区別されない。例えば、「板」は、「シート」、「フィルム」と一般に呼ばれ得るような部材をも含む概念である。

〔インプリントモールドの製造方法〕
図１は、本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用いられるマスターモールドの概略構成を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の製造方法において用いられるインプリントモールド用基板の概略構成を示す切断端面図であり、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、本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用いられるマスターモールドのパターン領域とインプリントモールド用基板の凸構造部との大きさの関係を示す平面図であり、図４は、本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切断端面図にて示す工程フロー図であり、図５は、本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切断端面図にて示す、図４に続く工程フロー図であり、図６は、本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切断端面図にて示す、図５に続く工程フロー図であり、図７は、本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切断端面図にて示す、図６に続く工程フロー図であり、図８は、本実施形態におけるインプリントモールド用基板の凸構造部上にレジストパターン及び反転層が形成された状態を概略的に示す部分拡大断面図である。

［基板準備工程］
まず、マスターモールド１０（図１参照）及びインプリントモールド用基板２０（図２参照）を準備する。図１に示すように、マスターモールド１０は、第１面１１Ａ及びそれに対向する第２面１１Ｂを有する基部１１と、基部１１の第１面１１Ａ上に設定されたパターン領域１３内に形成されている凹凸パターン１２とを備える。図２に示すように、インプリントモールド用基板２０は、第１面２１Ａ及びそれに対向する第２面２１Ｂを有する基部２１と、基部２１の第１面２１Ａ側における平面視略中央部に位置し、当該第１面２１Ａから突出する凸構造部２２と、基部２１の第２面２１Ｂ側における平面視略中央部に形成されてなる窪み部２４とを備える。

マスターモールド１０の基部１１を構成する材料は、特に限定されるものではなく、インプリントモールド用基材として一般的なものである。例えば、当該基部１１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。

マスターモールド１０の基部１１の厚さＴ₁₁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３００ｎｍ〜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。

マスターモールド１０の基部１１の大きさ（平面視における大きさ）も特に限定されるものではないが、当該基部１１が石英ガラスにより構成される場合、例えば、当該基部１１の大きさは１５２ｍｍ×１５２ｍｍ程度である。

マスターモールド１０の基部１１の平面視形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、略矩形状、略円形状等が挙げられる。マスターモールド１０が光インプリント用として一般的に用いられている石英ガラスにより構成される場合、通常、当該基部１１の平面視形状は略矩形状である。

マスターモールド１０の基部１１の第１面１１Ａ側に設定された略矩形状のパターン領域１３内に形成されている凹凸パターン１２の形状、寸法等は、本実施形態において製造されるインプリントモールド１（図９，１０参照）にて要求される形状、寸法等に応じて適宜設定され得る。例えば、凹凸パターン１２の形状としては、ラインアンドスペース状、ピラー状、ホール状、格子状等が挙げられる。図示例において、凹凸パターン１２は、第１面１１Ａ上に形成された複数の凹部と隣接する凹部間に位置する凸部とを有する凹状パターンである。また、凹凸パターン１２の寸法は、例えば、１０ｎｍ〜２００ｎｍ程度であればよい。

凹凸パターン１２が形成されているパターン領域１３の大きさは、インプリントモールド用基板２０の凸構造部２２の上面２２Ａに物理的に包含され得る大きさであって、当該凸構造部２２の上面２２Ａの大きさよりも小さい。凸構造部２２の上面２２Ａが略矩形状である場合（図３（Ａ）参照）、パターン領域１３の大きさは、凸構造部２２の外縁から０．４ｍｍ〜２０ｍｍ程度内側に入る大きさである。一方、凸構造部２２の上面２２Ａが略円形状である場合（図３（Ｂ）参照）、パターン領域１３のうち、凸構造部２２の外縁から最も近い位置が、凸構造部２２の外縁から０．３ｍｍ〜２ｍｍ程度内側に入る位置であり、凸構造部２２の外縁から最も遠い位置が、凸構造部２２の外縁から１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度内側に入る位置である。パターン領域１３の大きさは、インプリントモールド用基板２０の凸構造部２２の上面２２Ａに設定されるパターン領域２３１の大きさと略同一であり、凸構造部２２の上面２２Ａには、パターン領域２３１を取り囲む外縁領域２３２が設定される。この外縁領域２３２は、凸構造部２２の上面２２Ａが略矩形状である場合（図３（Ａ）参照）、凸構造部２２の外縁における幅０．４ｍｍ〜２０ｍｍ程度の領域であり、凸構造部２２の上面２２Ａが略円形状である場合（図３（Ｂ）参照）、凸構造部２２の外縁における最小幅が０．３ｍｍ〜２ｍｍ程度、最大幅が１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度の領域である。この外縁領域２３２が、後述する工程（図７（Ｃ）参照）においてエッチングされる領域である。

凹凸パターン１２は、例えば、電子線リソグラフィー法、フォトリソグラフィー法等の公知の方法を用い、ネガ型又はポジ型の電子線反応性レジスト材料、紫外線反応性レジスト材料等により構成されるレジストパターンをマスクとしたエッチング処理を通じて作製され得る。

インプリントモールド用基板２０の基部２１を構成する材料は、特に限定されるものではなく、インプリントモールド用基材として一般的なものである。例えば、当該基部２１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。

インプリントモールド用基板２０の基部２１の厚さＴ₂₁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。インプリントモールド用基板２０の基部２１の大きさ（平面視における大きさ）も特に限定されるものではないが、当該基部２１が石英ガラスにより構成される場合、例えば、当該基部２１の大きさは１５２ｍｍ×１５２ｍｍ程度である。

インプリントモールド用基板２０の基部２１の平面視形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、略矩形状、略円形状等が挙げられる。本実施形態において製造されるインプリントモールド１（図９、図１０参照）が光インプリント用として一般的に用いられる石英ガラスにより構成される場合、通常、当該基部２１の平面視形状は略矩形状である。

インプリントモールド用基板２０の基部２１の第１面２１Ａから突出する凸構造部２２は、平面視において基部２１（第１面２１Ａ）の略中央に設けられている。かかる凸構造部２２の形状は、略矩形状（図３（Ａ）参照）、略円形状（図３（Ｂ）参照）等を例示することができる。

パターン領域２３１の大きさ（寸法）は、マスターモールド１０のパターン領域１３の大きさ（寸法）及びインプリントモールド１（図９、図１０参照）を用いたインプリント処理を経て製造される製品等に応じて適宜設定される。また、外縁領域２３２の大きさ（幅）は、後述する工程において反転層形成材料をスピンコート法により塗布したときに反転層４１の膜厚が増大する部分の幅等に応じて適宜設定される。したがって、凸構造部２２の上面２２Ａの大きさは、パターン領域２３１及び外縁領域２３２の大きさによって適宜設定され得る。例えば、３０ｍｍ×３７ｍｍの略矩形状の上面２２Ａ、直径４２ｍｍ程度の略円形状の上面２２Ａを有する凸構造部２２を挙げることができる。

凸構造部２２の高さＴ₂₂は、インプリントモールド１（図９、図１０参照）が凸構造部２２を備える目的を果たし得る限り、特に制限されるものではなく、例えば、１０μｍ〜１００μｍ程度に設定され得る。なお、本実施形態において、「凸構造部２２の高さＴ₂₂」とは、基部２１の第１面２１Ａを基準とした高さ、すなわち第１面２１Ａから凸構造部２２の上面２２Ａまでの長さ（第１面２１Ａに対する垂直方向の長さ）を意味するものとする。

本実施形態におけるインプリントモールド用基板２０の基部２１の第２面２１Ｂ側には、凸構造部２２に対向する窪み部２４が形成されている。窪み部２４が形成されていることで、凸構造部２２の上面２２Ａを容易に湾曲させることができる。

レプリカモールド用基板２０の第２面２１Ｂ側からの平面視における窪み部２４の形状は、略円形であるのが好ましい。窪み部２４の平面視形状が略円形であることで、凸構造部２２の上面２２Ａを、略均一に湾曲させることができる。

レプリカモールド用基板２０の窪み部２４は、当該窪み部２４の外形を第１面２１Ａ側に投影した領域が、平面視における凸構造部２２の外形を物理的に包含するように、第２面２１Ｂ側に形成されている。

レプリカモールド用基板２０の窪み部２４の深さＴ₂₄は、特に限定されるものではない。凸構造部２２の上面２２Ａを効果的に湾曲させることができるように、窪み部２４の深さＴ₂₄が設定される。

本実施形態において、インプリントモールド用基板２０の基部２１の第１面２１Ａ及び凸構造部２２の上面２２Ａには、ハードマスク層２５が形成されている。ハードマスク層２５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２５は、後述する工程（図５（Ｄ）参照）にてパターニングされ、インプリントモールド用基板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る。そのため、インプリントモールド用基板２０の種類に応じ、エッチング選択比等を考慮して、ハードマスク層２５の構成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２０が石英ガラス基板である場合、ハードマスク層２５として金属クロム膜等が好適に選択され得る。

ハードマスク層２５の厚さは、インプリントモールド用基板２０の種類に応じたエッチング選択比、製造されるインプリントモールド１における凹凸パターン４のアスペクト比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２０が石英ガラス基板であって、ハードマスク層２５が金属クロム膜である場合、ハードマスク層２５の厚さは、１ｎｍ〜２０ｎｍ程度に設定され得る。

インプリントモールド用基板２０の基部２１の第１面２１Ａ及び凸構造部２２の上面２２Ａにハードマスク層２５を形成する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、スパッタリング、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の公知の成膜方法が挙げられる。

［レジストパターン形成工程］
次に、インプリントモールド用基板２０の凸構造部２２（ハードマスク層２５）上に、インクジェット法によりインプリント樹脂３０の液滴を離散的に供給する（図４（Ａ）参照）。インプリント樹脂３０の液滴は、マスターモールド１０の凹凸パターン１２のパターン密度等に応じて凸構造部２２（ハードマスク層２５）上に配置される。

インプリント樹脂３０にマスターモールド１０の第１面１１Ａに形成されている凹凸パターン１２を接触させる（図４（Ｂ）参照）。そして、第１面１１Ａ及び凸構造部２２の上面２２Ａ（ハードマスク層２５）間にインプリント樹脂３０を展開させ、インプリント樹脂３０を硬化させることで、インプリント樹脂３０にマスターモールド１０の凹凸パターン１２を転写する（図４（Ｂ）参照）。

インプリント樹脂３０（レジスト材料）としては、特に限定されるものではなく、インプリント処理に一般的に用いられる樹脂材料（例えば、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等）を用いることができる。インプリント樹脂３０には、マスターモールド１０を容易に引き離すための離型剤、インプリントモールド用基板２０の凸構造部２２の上面２２Ａ（ハードマスク層２５）への密着性を向上させるための密着剤等が含まれていてもよい。

続いて、硬化したインプリント樹脂３０からマスターモールド１０を引き離す（図４（Ｃ）参照）。これにより、インプリントモールド用基板２０の凸構造部２２（ハードマスク層２５）上に、マスターモールド１０の凹凸パターン１２が転写されてなり、複数の凹部３１１及び凸部３１２を有するレジストパターン３１を形成することができる。レジストパターン３１が有する凹部３１１及び凸部３１２は、マスターモールド１０の凹凸パターン１２が反転した形状を有する。図示例において、レジストパターン３１は、複数の凸部３１２及び隣接する凸部３１２間に位置する凹部３１１を有する凸状パターンである。

凸構造部２２（ハードマスク層２５）上に形成されたレジストパターン３１の最も外側に位置する凹部３１１又は凸部３１２と、凸構造部２２の外縁との間の距離Ｄ（第１面２１Ａに平行な方向における距離，図４（Ｃ）参照）は、４００μｍ〜２０ｍｍ程度である。

［反転層形成工程］
次に、インプリントモールド用基板２０の凸構造部２２（ハードマスク層２５）上に形成されたレジストパターン３１上に、当該レジストパターン３１を被覆するように反転層形成材料をスピンコート法により塗布し、反転層４１を形成する（図５（Ａ）参照）。スピンコート法により反転層４１を形成すると、凸構造部２２上に形成される反転層４１の外周縁の膜厚ＴＯ₄₁がその内側の膜厚ＴＩ₄₁よりも増大する（図８参照）。特に、凸構造部２２の上面２２Ａが略矩形状である場合（図３（Ａ）参照）、反転層４１の外周縁の膜厚ＴＯ₄₁のうち、当該凸構造部２２の上面２２Ａの４つの角部の近傍における反転層４１の膜厚は、当該上面２２Ａの４つの辺上に位置する反転層４１の膜厚よりもさらに増大しやすい。同様に、第１面２１Ａ（凸構造部２２の外側）上に形成される反転層４１の外周縁の膜厚は、その内側の膜厚よりも増大する。この反転層４１の膜厚のバラツキ（凸構造部２２の上面２２Ａ、基部２１の第１面２１Ａ上に形成される反転層４１の外周縁の膜厚の増大）は、スピンコート法における塗布条件（例えば、回転数等）や、反転層形成材料の粘度等を調整することにより改善することはできるものの、凸構造部２２の上面２２Ａ及び基部２１の第１面２１Ａ上に均一な膜厚の反転層４１を形成することは極めて困難である。なお、凸構造部２２の上面２２Ａが略円形状である場合であっても同様に（図３（Ｂ）参照）、反転層４１の外周縁の膜厚ＴＯ₄₁がその内側の膜厚ＴＩ₄₁よりも増大するものの、反転層４１の外周縁の膜厚ＴＯ₄₁は略一定である。

反転層４１を構成する反転層形成材料は、後述する工程において形成される反転層パターン４２を構成する材料であり、当該反転層パターン４２は、反転層４１をマスクとしたレジストパターン３１のエッチング処理により形成される（図５（Ｃ）参照）。そのため、反転層形成材料としては、レジストパターン３１を構成するインプリント樹脂３０との間で十分なエッチング選択比を有する材料が用いられ得る。例えば、反転層形成材料としては、Ｓｉ、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ等のシリコン系化合物を含有する硬化性樹脂（例えば、電子線硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等）等が挙げられる。

反転層４１を構成する反転層形成材料としては、１ｍＰａ・ｓ〜３０ｍＰａ・ｓ程度の粘度（２５℃）を有するものが用いられ得る。反転層形成材料の粘度（２５℃）が１ｍＰａ・ｓ未満であると、レジストパターン３１を被覆可能な程度の所定の膜厚で反転層４１を形成することが困難になるおそれがあり、３０ｍＰａ・ｓを超えると、スピンコート法により反転層４１を形成することが困難になるおそれがある。

反転層形成材料が電子線硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂を含む場合、レジストパターン３１上に形成された反転層４１を、所望により上方から平板が押し当てられた状態で硬化させてもよい。図８に示すように、レジストパターン３１上にスピンコート法により反転層形成材料を塗布すると、反転層４１のうちのレジストパターン３１の直上に形成される部分は相対的に均一な膜厚ＴＩ₄₁で形成される一方、凸構造部２２の外縁近傍における反転層４１の膜厚ＴＯ₄₁は、その内側の膜厚ＴＩ₄₁よりも増大してしまう。レジストパターン３１上に塗布された反転層形成材料に平板を接触させることで、反転層４１の上面を可能な限り平滑化することはできるものの、凸構造部２２の外縁近傍における反転層４１の膜厚ＴＯ₄₁の増大を抑制することは困難である。

なお、反転層形成材料に押し当てる（接触させる）平板としては、特に限定されるものではなく、例えば、石英ガラス等の透明基板を用いてもよいし、金属基板等を用いてもよい。平板における反転層形成材料に押し当てられる（接触させる）側の面の表面粗さ（Ｒａ）は０．１ｎｍ〜１．０ｎｍであるのが好ましく、０．２ｎｍ〜０．５ｎｍであるのがより好ましい。当該表面粗さ（Ｒａ）が０．１ｎｍ未満の面を有する平板は、そもそも作製困難なものである。一方、上記表面粗さ（Ｒａ）が１．０ｎｍを超えると、製造されるインプリントモールド１の凹凸パターン４の寸法精度等が低下するおそれがある。平板における反転層形成材料に押し当てられる（接触させる）側の面には、硬化した反転層４１からの引き離しを容易にするための離型層等が形成されていてもよい。

［エッチング工程］
上述のようにして形成された反転層４１は、レジストパターン３１の凹部３１１に充填されているとともに、凸部３１２上にも存在する。この凸部３１２上に存在する反転層４１を除去して凸部３１２の頂部を露出させるとともに、凹部３１１に充填されている反転層４１を残存させるように、反転層４１をエッチングする（図５（Ｂ）参照）。

反転層４１をエッチングする方法としては、反転層４１を構成する反転層形成材料の種類に応じて適宜選択され得るエッチングガスを用いたドライエッチング法を採用することができる。エッチングガスとしては、例えば、フッ素系ガス、酸素、アルゴン、酸素とアルゴンとの混合ガス等を用いることができる。

続いて、凹部３１１に充填されている反転層４１をマスクとしたドライエッチング法により、露出するレジストパターン３１（凸部３１２）を除去する（図５（Ｃ）参照）。上述したように、反転層４１を構成する反転層形成材料は、レジストパターン３１を構成するインプリント樹脂との間で十分なエッチング選択比を有する材料であるため、レジストパターン３１（凸部３１２）の除去により、反転層パターン４２を凸構造部２２（ハードマスク層２５）上に形成することができる。反転層パターン４２は、レジストパターン３１の凹凸構造が反転し、マスターモールド１０の凹凸パターン１２と同一の凹凸構造を有するパターンである。図示例において、反転層パターン４２は凹状パターンである。

レジストパターン３１をエッチングするためのエッチングガスとしては、レジストパターン３１を構成するインプリント樹脂３０の種類に応じて適宜選択され得るが、例えば、塩素系ガス、酸素、アルゴン、酸素とアルゴンとの混合ガスを用いることができる。なお、レジストパターン３１をエッチングするためのエッチングガスとして、反転層４１をエッチングするためのエッチングガスと異なるガスを用いてもよいが、反転層４１の構成材料（例えば、Ｓｉ系化合物含有熱硬化性樹脂等）とレジストパターン３１の構成材料（例えば、紫外線硬化性樹脂）との間におけるエッチング選択比が十分に大きいため、両者のエッチングガスとして同一のガスを用いてもよい。両者のエッチングガスとして同一のガスを用いることで、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示す工程を同一工程として実施することができる。

［ハードマスクパターン形成工程］
上記反転層パターン４２をマスクとして用い、例えば、塩素系（Ｃｌ₂＋Ｏ₂）のエッチングガスを用いるドライエッチング処理によりインプリントモールド用基板２０の凸構造部２２の上面２２Ａに形成されているハードマスク層２５をエッチングして、ハードマスクパターン２６を形成する（図５（Ｄ）参照）。

続いて、ハードマスクパターン２６上の反転層パターン４２及びレジストパターン３１をエッチング（ウェットエッチング等）により除去する（図６（Ａ）参照）。当該反転層パターン４２を除去すると、凸構造部２２の外縁近傍及び第１面２１Ａの外縁近傍に反転層４１が残存する。ここからさらにエッチングを進め、残存する反転層４１を除去しようとすると、ハードマスクパターン２６の開口から露出するインプリントモールド用基板２０（凸構造部２２の上面２２Ａの一部）にダメージが入ってしまい、インプリントモールド１に形成される凹凸パターン４の寸法精度が低下してしまう。

［インプリントモールド用基板のエッチング工程］
ハードマスクパターン２６をマスクとしてインプリントモールド用基板２０にドライエッチング処理を施し、凸構造部２２の上面２２Ａに凹凸パターン４を形成する（図６（Ｂ）参照）。図示例において、凹凸パターン４は凹状パターンである。インプリントモールド用基板２０のドライエッチングは、当該インプリントモールド用基板２０の構成材料の種類に応じて適宜エッチングガスを選択して行われ得る。エッチングガスとしては、例えば、フッ素系ガス等を用いることができる。なお、本実施形態において、反転層パターン４２及びレジストパターン３１を除去することなく、インプリントモールド用基板２０にドライエッチング処理を施し、凸構造部２２の上面２２Ａに凹凸パターン４を形成してもよい。すなわち、図６（Ａ）に示す工程は省略されてもよい。

続いて、インプリントモールド用基板２０の第１面２１Ａ及び凸構造部２２を被覆するようにしてポジ型又はネガ型のフォトレジスト材料を塗布又はドライフィルムを貼付することでフォトレジスト膜５０を形成し（図６（Ｃ）参照）、当該フォトレジスト膜５０の露光・現像処理を経て、凸構造部２２の上面２２Ａに形成された凹凸パターン４及び第１面２１Ａの外縁近傍を被覆し、凸構造部２２の外縁近傍を露出させるようにレジストパターン５１を形成する（図７（Ａ））。なお、フォトレジスト膜５０を形成する前に、インプリントモールド用基板２０の第１面２１Ａ及び凸構造部２２を被覆するハードマスク層（図示省略）を形成してもよい。

本実施形態におけるインプリントモールド１において凹凸パターン４が形成されるパターン部３Ａ（図９、図１０参照）の寸法は、当該インプリントモールド１を用いたインプリント処理を経て製造される製品の仕様等に応じて適宜設定される。後述するように、当該パターン部３Ａは、凹凸パターン４を被覆するレジストパターン５１をマスクとしたエッチングにより形成される。すなわち、本実施形態におけるインプリントモールド１におけるパターン部３Ａの大きさは、凹凸パターン４を被覆するレジストパターン５１の寸法により決定される。したがって、凹凸パターン４を被覆するレジストパターン５１の寸法は、本実施形態において製造されるインプリントモールド１において要求されるパターン部３Ａの設計寸法に応じて適宜設定され得る。

なお、本実施形態においては、凹凸パターン４及び第１面２１Ａの外縁近傍を被覆するレジストパターン５１を形成しているが、この態様に限定されるものではない。レジストパターン５１は、少なくとも凹凸パターン４を被覆し、凸構造部２２の外縁近傍を露出させていればよく、第１面２１Ａの外縁近傍を被覆していなくてもよい。

そして、レジストパターン５１をマスクとして凸構造部２２の外縁近傍において露出する反転層４１、レジストパターン３１及びハードマスク層２５をエッチングして除去する。その後、レジストパターン５１の開口から露出するインプリントモールド用基板２０に、例えばフッ素系ガス等を用いたドライエッチング処理を施す（図７（Ｃ））。これにより、第１面２Ａ及びそれに対向する第２面２Ｂを有する基部２と、第１面２Ａから突出する凸構造部３と、凸構造部３の上面に形成されてなる複数の凸部４Ａ及び凹部４Ｂを有する凹凸パターン４とを備えるインプリントモールド１が製造される（図９参照）。

本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、インプリントモールド用基板２０の凸構造部２２上のレジストパターン３１を被覆する反転層４１をスピンコート法により形成することで、少なくとも凹凸パターン４が形成されるパターン領域２３１上においては均一性の高い膜厚の反転層４１を形成することができる。よって、当該反転層４１から得られる反転層パターン４２をマスクとしたエッチング処理により、高精度な凹凸パターン４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。

一方で、反転層４１をスピンコート法により形成することで、凸構造部２２の外縁近傍においては、反転層４１の膜厚が厚くなってしまうが、本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２２の外縁近傍に残存する反転層４１を除去し（図７（Ｂ）参照）、当該反転層４１が除去されることで露出する凸構造部２２の外縁領域２３２には、凹凸パターン４が形成されることなく、当該外縁領域２３２はエッチングされる（図７（Ｃ）参照）。よって、インプリントモールド１において必要とされる凸構造部（パターン部３Ａ）を形成することができる。

さらに、本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、いわゆる反転プロセスを利用することで、凹凸パターン１２としての凹状パターンを有するマスターモールド１０を用いて、凹凸パターン４としての凹状パターン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。よって、マスターモールド１０やインプリントモールド１をインプリント処理に繰り返し利用しても、凹凸パターン１２，４の欠損等が生じ難く、マスターモールド１０やインプリントモールド１の寿命を延ばすことができる。

〔インプリントモールド〕
本実施形態において製造されるインプリントモールド１について説明する。図９は、本実施形態におけるインプリントモールドの概略構成を示す切断端面図であり、図１０は、本実施形態におけるインプリントモールドの他の態様の概略構成を示す切断端面図である。

本実施形態におけるインプリントモールド１は、第１面２Ａ及びそれに対向する第２面２Ｂを有する基部２と、第１面２Ａから突出する凸構造部３と、凸構造部３の上面に形成されてなる複数の凸部４Ａ及び凹部４Ｂを有する凹凸パターン４とを備える。

凸構造部３は、凹凸パターン４が形成されているパターン部３Ａと、パターン部３Ａよりも基部２の第２面２Ｂ側に位置し、第１面２Ａ側からの平面視においてパターン部３Ａを取り囲む外縁部３Ｂとを有する。基部２の第１面２Ａには、凸構造部３を取り囲む第１領域５Ａと、第１領域５Ａを取り囲む第２領域５Ｂとが設定され、第１領域５Ａは、第２領域５Ｂよりも基部２の第２面２Ｂ側に位置する。

なお、図９に示す態様においては、基部２の第１面２Ａのうちの第２領域５Ｂにハードマスク層３１及び反転層４１の一部が残存しているが、図１０に示すように、本実施形態におけるインプリントモールド１は、それらのハードマスク層３１及び反転層４１が除去されてなるものであってもよい。

このような構成を有するインプリントモールド１は、上述した本実施形態に係る製造方法（図４〜図７参照）によって製造されるため、高精度の凹凸パターン４を備えることができる。また、上記構成を有するインプリントモールド１によれば、パターン部３Ａ（図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すパターン領域２３１に相当）サイズの精度が良好であることで、インプリントモールド１を用いたインプリント処理において高精度で凹凸パターン４を転写することができる。さらに、上記構成を有するインプリントモールド１によれば、パターン部３Ａがドライエッチング処理により形成されることで、当該パターン部３Ａの外縁部３Ｂからの立ち上がり角度がより鋭角（例えば８０°〜９２°程度）になり、その結果、パターン部３Ａ（図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すパターン領域２３１に相当）の寸法精度が良好になり、使用する過程でインプリント性能を向上させ得る。

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、実施例等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等に何ら制限されるものではない。

〔実施例１〕
第１面１１Ａ及びそれに対向する第２面１１Ｂを有する基部１１と、第１面１１Ａに形成された凹凸パターン１２とを有するマスターモールド１０と、第１面２１Ａ及びそれに対向する第２面２１Ｂを有する基部２１と、第１面２１Ａから突出する凸構造部２２と、略矩形状の凸構造部２２（図３（Ａ）参照）上に設けられた金属クロムからなるハードマスク層２５とを具備する、石英ガラスからなるインプリントモールド用基板２０とを準備した。インプリントモールド用基板２０の凸構造部２２（ハードマスク層２５）上に紫外線硬化性樹脂３０の液滴をインクジェット法により供給し、当該紫外線硬化性樹脂３０の液滴にマスターモールド１０を押し当てて凹凸パターン１２を転写した。

凸構造部２２（ハードマスク層２５）上に形成されたレジストパターン３１上に、Ｓｉを含有する熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）からなる反転層形成材料をスピンコート法（塗布条件：１５００ｒｐｍ，１５秒間）により塗布した後、１１０℃で１０分間加熱して、塗布膜を硬化させて反転層４１を形成した。凸構造部２２上の反転層４１の膜厚分布を確認したところ、凸構造部２２の外周縁から内側０．５ｍｍの範囲の膜厚ＴＯ₄₁が、その範囲よりも内側における膜厚ＴＩ₄₁に比べて１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度厚く、凸構造部２２の上面２２Ａの４つの角部近傍における反転層４１の膜厚が、膜厚ＴＩ₄₁に比べて２００ｎｍ〜５００ｎｍ程度厚いことが確認された。これは、スピンコート法により反転層形成材料が塗布されると、凸構造部２２上の外周縁において反転層４１の盛り上がりが生じているためである。

硬化した反転層４１をマスクとしてレジストパターン３１をエッチングにより除去し、インプリントモールド用基板２０の凸構造部２２上に反転層パターン４２を形成した。このようにして形成された反転層パターン４２の寸法精度を、寸法測定装置（アドバンテスト社製，ＬＷＭ９０００）を用いて計測・評価した。その結果、寸法精度（３σ）は、Ｘ方向で１ｎｍ、Ｙ方向で２ｎｍであった。

〔比較例１〕
反転層形成材料をスリットコート法により塗布した以外は、実施例１と同様にして反転層パターン４２を形成し、当該反転層パターン４２の寸法精度を計測・評価した。その結果、寸法精度（３σ）は、Ｘ方向で３ｎｍ、Ｙ方向で４ｎｍであった。

本発明は、半導体デバイスの製造過程等において用いられるインプリントモールドを製造する方法等として有用である。

１…インプリントモールド
２…基部
２Ａ…第１面
２Ｂ…第２面
３…凸構造部
３Ａ…パターン部
３Ｂ…外縁部
４…凹凸パターン
４Ａ…凸部
４Ｂ…凹部
１０…マスターモールド
１１…基部
１１Ａ…第１面
１１Ｂ…第２面
１２…凹凸パターン
２０…インプリントモールド用基板
２１…基部
２１Ａ…第１面
２１Ｂ…第２面
２２…凸構造部
２３１…パターン領域
２３２…外縁領域
２５…ハードマスク層
２６…ハードマスクパターン
３１…レジストパターン
４１…反転層
４２…反転層パターン
５１…レジストパターン（レジスト層）

Claims (5)

1. 第１面及び当該第１面に対向する第２面を有する基部、並びに前記基部の前記第１面から突出する凸構造部を有する基板を準備する工程と、
   前記凸構造部の上面に位置するパターン領域内に、複数の凹部及び凸部を含むレジストパターンを形成する工程と、
   前記レジストパターン上に反転層形成材料をスピンコート法により塗布することで、前記レジストパターンを被覆する反転層を形成する工程と、
   前記レジストパターンの前記凹部に前記反転層を埋設させた状態で、前記凸部の頂部を露出させるように前記反転層をエッチングする工程と、
   エッチングされた前記反転層をマスクとして前記レジストパターンをエッチングすることで、前記凸構造部の上面に反転層パターンを形成する工程と、
   前記反転層パターンをマスクとして前記基板をエッチングすることで、前記凸構造部の上面の前記パターン領域内に凹凸パターンを形成する工程と、
   前記凸構造部の上面に形成された前記凹凸パターンを少なくとも被覆するようにレジスト層を形成する工程と、
   前記レジスト層をマスクとして前記基部の前記第１面側にエッチング処理を施す工程と
   を含み、
   前記レジスト層を形成する工程において、前記凸構造部の上面における前記パターン領域を取り囲む外縁領域と、前記外縁領域に連続する領域であって、前記凸構造部を取り囲む領域とを露出させるように前記レジスト層を形成し、
   前記エッチング処理を施す工程において、前記レジスト層の形成により前記第１面において露出する領域をエッチングする、インプリントモールドの製造方法。
2. 前記レジストパターンの前記凹部及び前記凸部に対応する凹凸構造を有するレジストパターン形成用モールドを用いて、前記レジストパターンを前記凸構造部の上面の前記パターン領域に形成する、請求項１に記載のインプリントモールドの製造方法。
3. 前記レジストパターン形成用モールドにおいて前記凹凸構造を有する凹凸領域の大きさが、前記凸構造部の上面に物理的に包含される大きさである、請求項２に記載のインプリントモールドの製造方法。
4. 前記反転層形成材料が、Ｓｉ及び熱硬化性樹脂を含む、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. 第１面及び当該第１面に対向する第２面を有する基部と、
   前記基部の前記第１面から突出する凸構造部と、
   前記凸構造部の上面に形成されてなる、複数の凸部及び凹部を有する凹凸パターンと
   を備え、
   前記凸構造部は、前記凹凸パターンが形成されているパターン部と、前記パターン部よりも前記基部の前記第２面側に位置し、前記第１面側からの平面視において前記パターン部を取り囲む外縁部とを有し、
   前記基部の前記第１面は、前記凸構造部を取り囲む第１領域と、前記第１領域を取り囲む第２領域とを含み、
   前記第１領域は、前記外縁部及び前記第２領域よりも前記基部の前記第２面側に位置し、
   前記第２領域は、前記パターン部よりも前記基部の前記第２面側に位置する、インプリントモールド。
   

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