JP6996333B2 - ブランクス基材、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インプリント方法 - Google Patents

Description

本開示は、ブランクス基材、インプリントモールド及びその製造方法、並びにインプリント方法に関する。

微細加工技術として知られている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インプリントモールドを用い、当該微細凹凸パターンを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等に伴い、その製造プロセス等においてナノインプリント技術が注目されている。

ナノインプリント技術において一般に用いられるインプリントモールドとしては、例えば、基材と、基材の表面から突出する凸構造部と、凸構造部の上面に形成されてなる微細凹凸パターンとを備えるものが知られている。このようなインプリントモールドを用い、被転写基板上に供給された被加工物としてのインプリント樹脂にインプリントモールドの微細凹凸パターンを接触させることで、当該微細凹凸パターンにインプリント樹脂を充填させる。そして、その状態で当該インプリント樹脂を硬化させることにより、インプリントモールドの微細凹凸パターンが転写されてなるパターン構造体が形成される。

インプリント樹脂の供給量が不十分であると、微細凹凸パターンにインプリント樹脂が十分に充填されず、パターン構造体に欠陥（未充填欠陥）を生じさせてしまう。一方で、インプリント樹脂の供給量を高精度に制御するのは極めて困難である。未充填欠陥を生じさせないために十分すぎる量のインプリント樹脂を被転写基板に供給すると、インプリント樹脂にインプリントモールドを接触させたときに、インプリントモールドの凸構造部の外側に余剰のインプリント樹脂がはみ出し、凸構造部の側面に付着してしまう。凸構造部の外側にはみ出し、側面に付着したインプリント樹脂は、微細凹凸パターンに充填されたインプリント樹脂と同時に硬化されてしまう。その結果、インプリントモールドをインプリント樹脂から引き離す際に大きな応力が作用し、インプリントモールドやパターン構造体に損傷を生じさせるおそれがある。また、いわゆるステップアンドリピート方式によりインプリント処理を行う場合、凸構造部の外側にはみ出し、硬化したインプリント樹脂と重ならないように、インプリントされる領域を離間させる必要があるため、１枚の被転写基板にインプリント処理を行うことのできる回数が制限されてしまう。

このような問題を解決するために、従来、微細凹凸パターンが形成されているパターン領域の外周を取り囲むように、凸構造部の側面に高撥液性部等を設けてなるインプリントモールドが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１６－１５７７８５号公報

上記特許文献１に記載のインプリントモールドにおいては、凸構造部の側面に凹凸構造又は撥液性被膜からなる高撥液性部が設けられており、インプリント処理時にパターン領域からのインプリント樹脂のはみ出しを抑制することができる。しかしながら、撥液性被膜からなる高撥液性部が設けられているインプリントモールドを用いて複数回のインプリントを連続して行うと、撥液性被膜が徐々に剥がれ、撥液性が劣化してしまうおそれがある。また、凸構造部の側面に設けられている高撥液性部としての凹凸構造は、当該側面に対して直交する凹凸方向を有する。この凹凸構造は、撥液性被膜とは異なり、複数回のインプリントによりその撥液性が劣化してしまうことはない点で優れてはいるものの、凸構造部の側面に直交する凹凸方向を有する凹凸構造を精度よく形成するのは極めて困難である。そのため、特許文献１に記載のインプリントモールドにおいても、依然として、パターン領域の外側へインプリント樹脂が大きくはみ出してしまうおそれがある。

上記課題に鑑みて、本開示は、凸構造部の凹凸パターン形成領域から外側へのインプリント樹脂のはみ出しを抑制可能なインプリントモールド及びそれを製造するために用いられるブランクス基材、並びに当該インプリントモールドの製造方法及びインプリント方法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、本開示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、並びに前記第１面に設定されるパターン領域の外側を取り囲む機能性領域が設定される第３面を有する基部と、前記第３面に形成されてなる接触角調整用凹凸構造部とを備え、前記第３面は、前記第１面の外縁部に連続する内周縁部と、前記内周縁部よりも前記第２面側に位置する外周縁部とを有し、前記接触角調整用凹凸構造部は、前記第１面に対して実質的に直交する凹凸方向を有するブランクス基材が提供される。

前記第３面は、第１傾斜角を有する第１傾斜面と、前記第１傾斜角と異なる角度の第２傾斜角を有する第２傾斜面とを含んでいればよく、前記第１傾斜角が、前記第２傾斜角よりも大きくてもよいし、前記第１傾斜角が、前記第２傾斜角よりも小さくてもよい。

前記第３面は、前記第２面に向かって凹状の凹曲面を含んでいてもよいし、前記第１面に向かって凸状の凸曲面を含んでいてもよい。また、前記第３面は、前記内周縁部から前記外周縁部に向けて傾斜する傾斜面であってもよい。

前記接触角調整用凹凸構造の凹部の前記第３面側における凹幅が、前記凹部の底部における凹幅よりも大きくてもよく、前記接触角調整用凹凸構造の凹部の凹幅が、前記第３面側から前記底部に向けて漸減してもよい。また、前記接触角調整用凹凸構造の凹部の凹幅が、前記凹部の深さ方向において実質的に同一であってもよい。

前記基部の厚さ方向における前記内周縁部と前記外周縁部との高さの差が、１００μｍ以下であってもよく、前記第３面を少なくとも被覆する遮光膜をさらに有していてもよい。

本開示の一実施形態として、上記ブランクス基材の前記パターン領域に形成されてなる凹凸パターンを有するインプリントモールドが提供される。

本開示の一実施形態として、上記インプリントモールドを製造する方法であって、前記ブランクス基材の前記パターン領域に、前記凹凸パターンに対応するマスクパターンを形成する工程と、前記マスクパターンが形成された前記ブランクス基材をエッチングすることで、前記凹凸パターンを形成する工程とを有するインプリントモールドの製造方法が提供される。

本開示の一実施形態として、上記インプリントモールドを用いたインプリント方法であって、前記インプリントモールドの前記第３面のインプリント樹脂に対する濡れ性とは異なる濡れ性を有する被転写面を有する被転写基板を準備する工程と、前記被転写面に前記インプリント樹脂を供給する工程と、前記被転写面上の前記インプリント樹脂に前記凹凸パターンを接触させることで、前記インプリント樹脂に前記凹凸パターンを転写する工程と、前記凹凸パターンが転写された前記インプリント樹脂から前記インプリントモールドを引き離す工程とを有するインプリント方法が提供される。

前記第３面の前記インプリント樹脂に対する接触角が、前記被転写面の前記インプリント樹脂に対する接触角よりも大きくてもよいし、前記被転写面の前記インプリント樹脂に対する接触角よりも小さくてもよい。

前記第３面の前記インプリント樹脂に対する接触角を、前記第１面の前記インプリント樹脂に対する接触角よりも大きくすることができる。第１面の接触角よりも第３面の接触角の方が小さく、かつ第３面の傾斜角度が小さいと、被転写面と第３面との間の狭い空間に働く毛管力とあわせてインプリント樹脂がはみ出しやすくなるおそれがあるが、第１面の接触角よりも第３面の接触角の方が大きいことで、インプリント樹脂のはみ出しを抑制することができる。

本開示によれば、凸構造部の凹凸パターン形成領域から外側へのインプリント樹脂のはみ出しを抑制可能なインプリントモールド及びそれを製造するために用いられるブランクス基材、並びに当該インプリントモールドの製造方法及びインプリント方法を提供することができる。

図１は、本開示の一実施形態に係るブランクス基材の一態様の概略構成を示す切断端面図である。 図２は、図１におけるＡ部の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。 図３は、図２におけるＢ部の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。 図４は、本開示の一実施形態における接触角調整用凹凸構造における作用を示す部分拡大切断端面図（その１）である。 図５は、本開示の一実施形態における接触角調整用凹凸構造における作用を示す部分拡大切断端面図（その２）である。 図６は、本開示の一実施形態における接触角調整用凹凸構造における作用を示す部分拡大切断端面図（その３）である。 図７は、本開示の一実施形態に係るブランクス基材の傾斜面の他の態様（その１）の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。 図８は、本開示の一実施形態に係るブランクス基材の傾斜面の他の態様（その２）の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。 図９は、本開示の一実施形態に係るブランクス基材の傾斜面の他の態様（その３）の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。 図１０は、本開示の一実施形態に係るブランクス基材の傾斜面の他の態様（その４）の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。 図１１は、本開示の一実施形態に係るブランクス基材の傾斜面の他の態様（その５）の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。 図１２は、本開示の一実施形態に係るブランクス基材の傾斜面の他の態様（その６）の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。 図１３は、本開示の一実施形態に係るブランクス基材の傾斜面の他の態様（その７）の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。 図１４は、本開示の一実施形態に係るブランクス基材の概略構成を示す平面図である。 図１５は、本開示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１６は、本開示の一実施形態に係るブランクス基材の製造方法の一工程を概略的に示す部分拡大切断端面図である。 図１７は、本開示の一実施形態に係るブランクス基材の製造方法の一工程であって、図１６に示す工程の続きの工程を概略的に示す部分拡大切断端面図である。 図１８は、本開示の一実施形態に係るブランクス基材の製造方法の一工程であって、図１７に示す工程の続きの工程を概略的に示す部分拡大切断端面図である。 図１９は、本開示の一実施形態に係るブランクス基材の製造方法の一工程であって、図１８に示す工程の続きの工程を概略的に示す部分拡大切断端面図である。 図２０は、本開示の一実施形態に係るブランクス基材の製造方法の一工程であって、図１９に示す工程の続きの工程を概略的に示す部分拡大切断端面図である。 図２１は、本開示の一実施形態に係るブランクス基材の製造方法の一工程であって、図２０に示す工程の続きの工程を概略的に示す部分拡大切断端面図である。 図２２は、本開示の一実施形態におけるインプリント方法の各工程を切断端面にて示す工程フロー図である。 図２３は、本開示の一実施形態におけるインプリント方法の各工程であって、図２２に示す工程の続きの工程を切断端面にて示す工程フロー図である。 図２４は、本開示の他の実施形態に係るブランクス基材の概略構成を示す切断端面図である。

本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
当該図面においては、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、誇張したりして示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。

〔ブランクス基材〕
図１は、本実施形態に係るブランクス基材の一態様の概略構成を示す切断端面図であり、図２は、図１におけるＡ部の概略構成を示す部分拡大切断端面図であり、図３は、図２におけるＢ部の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。

図１～３に示すように、本実施形態に係るブランクス基材１は、表面２Ａ及び当該表面２Ａに対向する裏面２Ｂを有する基部２と、基部２の表面２Ａから突出する凸構造部３と、裏面２Ｂ側に形成されている窪み部４とを備える。

基部２としては、インプリントモールド用基板として一般的なもの、例えば、石英ガラス基板、ソーダガラス基板、蛍石基板、フッ化カルシウム基板、フッ化マグネシウム基板、バリウムホウケイ酸ガラス、アミノホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス等の無アルカリガラス基板等のガラス基板、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、ポリメチルメタクリレート基板、ポリエチレンテレフタレート基板等の樹脂基板、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等を用いることができる。なお、本実施形態において「透明」とは、インプリント樹脂を硬化させ得る波長の光を透過可能であることを意味し、波長１５０ｎｍ～４００ｎｍの光線の透過率が６０％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。

基部２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。基部２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基板からなるものである場合、通常、基部２の平面視形状は略矩形状である。

基部２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、基部２が上記石英ガラス基板からなる場合、例えば、基部２の大きさは１５２ｍｍ×１５２ｍｍ程度である。また、基部２の厚さは、強度、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。

基部２の表面２Ａから突出する凸構造部３は、平面視において基部２の略中央に設けられている。凸構造部３の平面視における形状は、例えば、略矩形状であればよいが、それに限定されるものではなく、略八角形等の略多角形状、略円形状、略楕円形状等の任意の形状であってもよい。凸構造部３の大きさは、インプリントモールド１０（図１５参照）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ものであり、例えば、３３ｍｍ×２６ｍｍ程度の略矩形状の凸構造部３を挙げることができる。

凸構造部３の突出高さ（基部２の表面２Ａと凸構造部３の上面３１との間の基部２厚み方向に沿った長さ）は、本実施形態におけるインプリントモールド１０（図１５参照）が凸構造部３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。

凸構造部３は、凹凸パターン１１（図１５参照）が形成される予定のパターン領域ＰＡを有する上面３１と、上面３１の縁部に連続する内周縁部３２Ａ及び当該内周縁部３２Ａよりも裏面２Ｂ側に位置する外周縁部３２Ｂを有する傾斜面３２と、傾斜面３２の外周縁部３２Ｂに連続し、上面３１に実質的に直交する（基部２の厚み方向に実質的に平行な）側面３３とを有する。

傾斜面３２の幅Ｗ３２（表面２Ａ側からの平面視における内周縁部３２Ａ及び外周縁部３２Ｂ間の長さ）は、特に限定されるものではないが、例えば、５０μｍ～７００μｍ程度であればよく、１００μｍ～５００μｍ程度であるのが好ましい。後述するように、本実施形態に係るブランクス基材１から製造されるインプリントモールド１０において、傾斜面３２に形成されている接触角調整用凹凸構造５によりパターン領域ＰＡからのインプリント樹脂８１のはみ出しを抑制することができるが、傾斜面３２の幅Ｗ３２が５０μｍ未満であると、傾斜面３２の接触角調整用凹凸構造５による所望とする樹脂はみ出し抑制効果が得られなくなるおそれがある。

傾斜面３２の高さＴ３２（内周縁部３２Ａと外周縁部３２Ｂとの、基部２の厚さ方向における高さ位置の差分）は、特に限定されるものではなく、例えば、１００μｍ程度以下、好ましくは５０μｍ以下であればよい。傾斜面３２の高さＴ３２が１００μｍを超えると、後述する接触角調整用凹凸構造５を形成する際に、その寸法制御が難しくなり、所望とする樹脂はみ出し抑制効果が得られなくなるおそれがある。

傾斜面３２には、凹部５１及び凸部５２を有する接触角調整用凹凸構造５が形成されている。当該接触角調整用凹凸構造５は、いわゆるロータス効果によりインプリント樹脂に対する接触角を任意の値に調整することができる。本実施形態において、接触角調整用凹凸構造５は、傾斜面３２の全面（内周縁部３２Ａと外周縁部３２Ｂとの間）に形成されている態様を例に挙げているが（図２参照）、この態様に限定されるものではない。本実施形態における接触角調整用凹凸構造５は、本実施形態に係るブランクス基材１から製造されるインプリントモールド１０において、傾斜面３２に形成されている接触角調整用凹凸構造５によりパターン領域ＰＡからのインプリント樹脂８１のはみ出しを抑制することができる限りにおいて、内周縁部３２Ａから外側（平面視における外周縁部３２Ｂ側）に向かって傾斜面３２の一部に形成されていてもよい。

本実施形態に係るブランクス基材１から製造されるインプリントモールド１０（図１５参照）を用いたインプリント処理時に用いられるインプリント樹脂に対する接触角調整用凹凸構造５の接触角θ５は、当該インプリント処理時に用いられる被転写基板８０（図２２（Ａ）参照）のインプリント樹脂に対する接触角θ８０よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。例えば、被転写基板８０のインプリント樹脂に対する接触角θ８０とインプリント樹脂に対する接触角調整用凹凸構造５の接触角θ５との差分が２°以上であればよく、好ましくは４°以上であればよい。なお、接触角は、例えば、温度２５℃、湿度（ＲＨ）３０％の条件下で撥液性凹凸構造５の表面にマイクロシリンジを用いてインプリント樹脂を滴下し、それから１０秒後に接触角測定装置（協和界面化学社製，自動接触角計ＤＭ－５０１）を用いて測定され得る。

当該インプリントモールド１０を用いてインプリントされる対象である被転写基板８０としては、例えば、石英ガラス基板、シリコンウェハ等が挙げられる。通常、被転写基板８０の被転写面には、インプリント樹脂との密着性を向上させるための密着層、インプリント樹脂の濡れ広がりやすさを向上させるための接触角調整層等が設けられており、被転写面のインプリント樹脂に対する接触角は５０°以下程度、好ましくは１０°～４０°程度、特に好ましくは２０°～３０°以下程度である。

また、接触角調整用凹凸構造５の接触角θ５が被転写基板８０の接触角θ８０よりも小さいと、図５に示すように、パターン領域ＰＡから外側にはみ出したインプリント樹脂８１は被転写基板８０よりも傾斜面３２（接触角調整用凹凸構造５）に沿って濡れ広がりやすい。そのため、パターン領域ＰＡから外側にはみ出すインプリント樹脂は、傾斜面３２側に引っ張られるため、被転写基板８０側においては図４に示す状態よりもはみ出し難くなる（図５における破線は、図４に示す状態において傾斜面３２（接触角調整用凹凸構造５）及び被転写基板８０のそれぞれに沿ってインプリント樹脂８１が濡れ広がる領域の外縁を示している。）。また、傾斜面３２に沿ってインプリント樹脂８１が外側に向かって濡れ拡がるため、被転写基板８０上においてパターン領域ＰＡからはみ出すインプリント樹脂の量を低減することができる。その結果、インプリント樹脂８１のはみ出しを抑制することができる。

さらに、接触角調整用凹凸構造５の接触角θ５が被転写基板８０の接触角θ８０よりも大きいと、図６に示すように、傾斜面３２に沿ってインプリント樹脂８１が濡れ広がり難くなるため、傾斜面３２側及び被転写基板８０側のそれぞれにおいてインプリント樹脂８１がパターン領域ＰＡ側に引っ張られるようになる。その結果、インプリント樹脂８１のはみ出しを抑制することができる。

接触角調整用凹凸構造５の凹部５１及び凸部５２の寸法（ブランクス基材１の上面３１に対する垂直方向に沿って見たときの傾斜面３２上における寸法）は、接触角調整用凹凸構造５のインプリント樹脂に対する接触角θ５を被転写基板８０のインプリント樹脂に対する接触角θ８０よりも大きく又は小さくすることができる寸法であればよく、その限りにおいて特に制限されるものではない。なお、凹部５１の寸法とは、当該凹部５１が正方形状のホール形状である場合にはその一辺の長さを、円形状のホール形状である場合にはその直径を意味し、凹部５１がスペース形状である場合にはその短手方向の長さを意味するものとする。

例えば、基部２を構成する基板と同一の基板に接触角調整用凹凸構造５が形成されていない場合に、当該基板のインプリント樹脂に対する接触角をθｓ、インプリント雰囲気（ガス）とインプリント樹脂８１との接触角をθｇ、接触角調整用凹凸構造５の凹部５１の面積密度をＲｓとした場合、接触角調整用凹凸構造５が形成されている傾斜面３２とインプリト樹脂との接触角θ５は、Ｃａｓｓｉｅ式を用いて、
ｃｏｓθ５＝(１－Ｒｓ)ｃｏｓθｓ＋Ｒｓ・ｃｏｓθｇ
Ｒｓ＜１
と表される。この接触角θ５が被転写基板８０のインプリント樹脂に対する接触角θ８０と異なるように（接触角θ８０よりも大きくなる又は小さくなるように）、接触角調整用凹凸構造５の凹部５１の面積密度Ｒｓを設定すればよい。

例えば、接触角調整用凹凸構造５の凹部５１が平面視正方形状のホール形状である場合、平面視における凹部５１のホールの一辺の長さをＷｓ、凹部５１のピッチをＷｐとすると、上記式は、
ｃｏｓθ５＝((Ｗｐ²－Ｗｓ²)／Ｗｐ²)・ｃｏｓθｓ＋(Ｗｓ²／Ｗｐ²)・ｃｏｓθｇ
となる。
また、凹部５１がスペース形状である場合には、平面視における短手方向の幅をＷｓ、凹部５１のピッチをＷｐとすると、上記式は、
ｃｏｓθ５＝((Ｗｐ－Ｗｓ)／Ｗｐ)・ｃｏｓθｓ＋(Ｗｓ/Ｗｐ)・ｃｏｓθｇ
となる。
さらに、凹部５１が平面視円形状のホール形状である場合、平面視における凹部５１のホールの半径をＷｒ、凹部５１のピッチをＷｐとすると、上記式は、
ｃｏｓθ５＝((Ｗｐ²－πＷｒ²)／Ｗｐ²)・ｃｏｓθｓ＋(πＷｒ²／Ｗｐ²)・ｃｏｓθｇ
となる。
したがって、凹部５１の形状に応じ、上記式を満たすように、凹部５１の寸法と凹部５１のピッチとが設定されればよい。

接触角調整用凹凸構造５の凹部５１の深さ方向は、凸構造部３の上面３１に対して実質的に垂直方向であるのが好ましい。凹部５１の深さ方向が傾斜面３２に対して垂直方向であると、傾斜面３２に沿って濡れ拡がるインプリント樹脂の一部が凹部５１に浸入して硬化したときにインプリントモールド１０の離型が困難となったり、インプリントモールド１０の離型時に接触角調整用凹凸構造５に応力が印加されて欠陥が発生したりするおそれがある。しかしながら、当該凹部５１の深さ方向が凸構造部３の上面３１に対して実質的に垂直方向であることで、上記のような問題が生じるのを抑制することができる。なお、実質的に垂直方向とは、凸構造部３の上面３１に対する凹部５１の深さ方向のなす角度が９０°±２°であることを意味するものとする。

図２に示すように、本実施形態における傾斜面３２は、凸構造部３の上面３１に対して所定の傾斜角度を有する面であってもよいが、図７に示すように、基部２の表面２Ａに向かって凸状の湾曲面（凸曲面）により構成されていてもよいし、図８に示すように、基部２の裏面２Ｂに向かって凹状の湾曲面（凹曲面）により構成されていてもよい。また、傾斜面３２は、第１傾斜角を有する第１傾斜面３２１と第２傾斜角を有する第２傾斜面３２２とを含み、第１傾斜角が、第２傾斜角よりも小さくてもよいし（図９参照）、第２傾斜角よりも大きくてもよい（図１０参照）。さらに、所定の傾斜角度を有する面と湾曲面（凹曲面又は凸曲面）とにより構成されていてもよい。なお、傾斜面３２の少なくとも一部が湾曲面（凹曲面又は凸曲面）により構成される場合、凹部５１の寸法、ピッチは、接触角調整用凹凸構造５のインプリント樹脂に対する接触角θ５を被転写基板８０のインプリント樹脂に対する接触角θ８０よりも大きく又は小さくすることができる寸法、ピッチであればよい。上述した、凹部５１の形状に応じた下記式は、傾斜面３２が平面であることを前提として成立するものであるため、傾斜面３２の少なくとも一部が湾曲面により構成される場合には、厳密に言えば成立しないこととなる。しかしながら、本実施形態に係るブランクス基材１において、傾斜面３２を構成する湾曲面の曲率半径が、傾斜面３２の幅Ｗ３２や高さＴ３２に比して非常に大きいことからすると、凹部５１の形状に応じて下記式を満たすように当該凹部５１の寸法、ピッチを設定すれば、接触角調整用凹凸構造５のインプリント樹脂に対する接触角θ５を被転写基板８０のインプリント樹脂に対する接触角θ８０よりも大きく又は小さくすることができると推察される。
（凹部５１が平面視正方形状のホール形状である場合。Ｗｓ：平面視における凹部５１のホールの一辺の長さ，Ｗｐ：平面視における凹部５１のピッチ）
ｃｏｓθ５＝((Ｗｐ²－Ｗｓ²)／Ｗｐ²)・ｃｏｓθｓ＋(Ｗｓ²／Ｗｐ²)・ｃｏｓθｇ
（凹部５１がスペース形状である場合。Ｗｓ：平面視における凹部５１の短手方向の幅，Ｗｐ：平面視における凹部５１のピッチ）
ｃｏｓθ５＝((Ｗｐ－Ｗｓ)／Ｗｐ)・ｃｏｓθｓ＋(Ｗｓ/Ｗｐ)・ｃｏｓθｇ
（凹部５１が平面視円形状のホール形状である場合。Ｗｓ：平面視における凹部５１のホールの半径，Ｗｐ：平面視における凹部５１のピッチ）
ｃｏｓθ５＝((Ｗｐ²－πＷｒ²)／Ｗｐ²)・ｃｏｓθｓ＋(πＷｒ²／Ｗｐ²)・ｃｏｓθｇ

接触角調整用凹凸構造５の凹部５１の傾斜面３２上における寸法は、凹部５１の底部における寸法よりも大きくてもよく、この場合において凹部５１の寸法は、傾斜面３２から底部に向かって漸減していてもよい。例えば、凹部５１の断面形状が針状であってもよいし（図１１参照）、凹部５１の深さ方向の途中から底部に向けて凹部５１の寸法が漸減していてもよいし（図１２参照）、凹部５１の底部が湾曲形状を有していてもよい（図１３参照）。

基部２の裏面２Ｂには、所定の大きさの窪み部４が形成されている。窪み部４が形成されていることで、本実施形態に係るブランクス基材１から製造されるインプリントモールド１０（図１５参照）を用いたインプリント処理時、特にインプリント樹脂との接触時やインプリントモールド１０の剥離時に、基部２、特に凸構造部３の上面３１を湾曲させることができる。その結果、凸構造部３の上面３１とインプリント樹脂とを接触させるときに、凸構造部３の上面３１に形成されている凹凸パターン１１（図１５参照）とインプリント樹脂との間に気体が挟みこまれてしまうのを抑制することができ、また、インプリント樹脂に凹凸パターン１１が転写されてなる転写パターンからインプリントモールド１０を容易に剥離することができる。

窪み部４の平面視形状は、略円形状であるのが好ましい。略円形状であることで、インプリント処理時、特に凸構造部３の上面３１とインプリント樹脂とを接触させるときやインプリント樹脂からインプリントモールド１０を剥離するときに、インプリントモールド１０の凸構造部３の上面３１を、その面内において実質的に均一に湾曲させることができる。

図１４に示すように、窪み部４の平面視における大きさは、窪み部４を基部２の表面２Ａ側に投影した投影領域内に、凸構造部３が包摂される程度の大きさである限り、特に制限されるものではない。当該投影領域が凸構造部３を包摂不可能な大きさであると、インプリントモールド１０（図１５参照）の凸構造部３の上面の全面を効果的に湾曲させることができないおそれがある。

なお、本実施形態に係るブランクス基材１において、少なくとも傾斜面３２にはクロム系化合物等により構成される遮光層（図示省略）が形成されていてもよい。傾斜面３２に遮光層が形成されていることで、パターン領域ＰＡから外側にはみ出したインプリント樹脂が硬化するのを防止することができる。

〔インプリントモールド〕
図１５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る。
図１５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１０は、本実施形態に係るブランクス基材１の凸構造部３の上面３１に設定されるパターン領域ＰＡに凹凸パターン１１が形成されてなるものである。

凹凸パターン１１の形状、寸法等は、本実施形態におけるインプリントモールド１０を用いて製造される製品等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１１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。また、凹凸パターン１１の寸法は、例えば、１０ｎｍ～２００ｎｍ程度に設定され得る。なお、凹凸パターン１１の寸法とは、凹凸パターン１１がラインアンドスペース状又は格子状である場合にはその凹部又は凸部の短手方向の幅を意味し、凹凸パターン１１がピラー状又はホール状である場合にはその凹部又は凸部の直径又は一辺の長さを意味するものとする。

〔ブランクス基材の製造方法〕
本実施形態に係るブランクス基材１を製造する方法について説明する。図１６～２１は、本実施形態に係るモールド基材の製造方法の各工程を示す部分拡大切断端面図である。なお、上記ブランクス基材１と同様の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。

まず、表面２Ａ及びそれに対向する裏面２Ｂを有する基部２と、基部２の表面２Ａ側における平面視略中央部に位置し、当該表面２Ａから突出する凸構造部３とを具備し、凸構造部３が上面３１、傾斜面３２及び側面３３を有するモールド用基板１’を準備する（図１６参照）。モールド用基板１’は、傾斜面３２に接触角調整用凹凸構造５が形成されていない以外は本実施形態に係るブランクス基材１（図１～３参照）と同様の構成を有するものである。

本実施形態において、モールド用基板１’の凸構造部３の上面３１、傾斜面３２及び側面３３、並びに基部２の表面２Ａには、ハードマスク層６が形成されている。ハードマスク層６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、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素等を単独で、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６は、後述する工程（図２０参照）にてパターニングされ、モールド用基板１’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、モールド用基板１’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６の構成材料を選択するのが好ましい。例えば、モールド用基板１’が石英ガラス基板である場合、ハードマスク層６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６の厚さは、モールド用基板１’の種類に応じたエッチング選択比、製造されるブランクス基材１における接触角調整用凹凸構造５のアスペクト比等を考慮して適宜設定される。例えば、モールド用基板１’が石英ガラス基板であって、ハードマスク層６が金属クロム膜である場合、ハードマスク層６の厚さは、１ｎｍ～２０ｎｍ程度に設定され得る。

モールド用基板１’にハードマスク層６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。

次に、モールド用基板１’の凸構造部３（ハードマスク層６）の上面３１及び傾斜面３２を少なくとも覆うレジスト膜７を形成する（図１７参照）。レジスト膜７は、例えば、公知のポジ型感光性樹脂材料を、スピンコート法等によりハードマスク層６上に塗布し、感光性樹脂材料中に含まれる有機溶剤を加熱等により除去することにより形成され得る。ここで、ポジ型感光性樹脂材料とは、フォトマスクを介して露光された露光部に存在する材料が、後述するレジスト膜７の現像工程により除去され、露光されていない未露光部に存在する材料が残存するようになる感光性樹脂材料である。

レジスト膜７の膜厚は、特に限定されるものではなく、後述のレジストパターン７１をマスクとしたハードマスク層６のエッチング処理中に、当該レジストパターン７１が消失してしまわない程度に適宜設定され得る。

接触角調整用凹凸構造５に対応する遮光パターンを有するフォトマスクを準備し、モールド用基板１’に位置合わせされたフォトマスク（図示省略）を介して、特定波長域の光Ｌ、例えば紫外線、電子線等をレジスト膜７に照射する（図１８参照）。フォトマスクを介した露光は、例えば、フォトマスクをレジスト膜７に密着させてフォトマスクの裏面側から露光するコンタクト露光、フォトマスクをレジスト膜７から離間させて配置してフォトマスクの裏面側から露光するプロキシミティ露光、フォトマスクとレジスト膜７との間にレンズや鏡等の光学装置を配置し、フォトマスクを透過した光が当該光学装置を介してレジスト膜７に投影されるプロジェクション露光等により行われ得る。また、電子線描画装置等を用い、接触角調整用凹凸構造５に対応するパターン潜像をレジスト膜７に直接描画露光してもよい。接触角調整用凹凸構造５に対応するレジストパターン７１（図１９参照）を高精度で形成することで、接触角調整用凹凸構造５を高精度に形成することができる。本実施形態において、当該レジストパターン７１は、傾斜面３２に形成されるが、傾斜面３２の高さＴ３２（内周縁部３２Ａと外周縁部３２Ｂとの、基部２の厚さ方向における高さ位置の差分）が大きすぎる（高すぎる）と、電子線描画装置においてエラーと認識し描画することができなくなるおそれがある。仮に描画することができたとしても、電子線ボケの影響でレジストパターン７１の寸法精度が低下するおそれがある。また、電子線を用いたコンタクト露光の場合も同様に、レジスト膜７上にフォトマスクからの距離が異なる部分が存在すると、レジストパターン７１の寸法精度が低下するおそれがある。この点、本実施形態のように、傾斜面３２の高さＴ３２が１００μｍ以下程度であれば、上記問題が生じ難くなり、レジストパターン７１を高精度に形成することができる。

露光されたレジスト膜７を現像してレジストパターン７１を形成する（図１９参照）。例えば、スプレー法、浸漬法、パドル法等の公知の方法により、有機溶剤や有機アルカリ水溶液等の現像液をレジスト膜７に接触させ、露光部に存在するレジスト膜７を溶解・除去し、純水等のリンス液ですすぐ。これにより、フォトマスクの遮光パターン、すなわち接触角調整用凹凸構造５に対応するレジストパターン７１が形成される。

上記レジストパターン７１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モールド用基板１’の傾斜面３２上に形成されているハードマスク層６をエッチングして、ハードマスクパターン６１を形成する（図２０参照）。その後、残存するレジストパターン７１をウェットエッチング等により除去する。

最後に、ハードマスクパターン６１をマスクとしてモールド用基板１’にドライエッチング処理を施すことで接触角調整用凹凸構造５を形成し、ハードマスクパターン６１を除去する。このようにして、本実施形態に係るブランクス基材１が製造される（図２２参照）。

上述のようにして製造されるブランクス基材１の凸構造部３の上面３１に、所望のハードマスクパターンを形成し、当該ハードマスクパターンをマスクとしてブランクス基材１にドライエッチング処理を施すことで凹凸パターン１１を形成する。これによりインプリントモールド１０が製造され得る。ハードマスクパターンは、凸構造部３の上面３１に形成されたハードマスク層上にレジスト膜を形成し、凹凸パターン１１に対応する遮光パターンを有するフォトマスクを介した露光現像処理や直接露光現像処理により形成されたレジストパターンをマスクとしたエッチング処理、凹凸パターン１１に対応する凹凸パターンを有するマスターモールドを用いたインプリント処理により形成されたレジストパターンをマスクとしたエッチング処理により形成され得る。

〔インプリント方法〕
上述した構成を有するインプリントモールド１０を用いたインプリント方法について説明する。図２２及び図２３は、本実施形態におけるインプリント方法の各工程を切断端面にて示す工程フロー図である。

まず、インプリントモールド１０と、被転写面８０Ａ及び被転写面８０Ａに対向する対向面８０Ｂを有する被転写基板８０とを準備する（図２２（Ａ）参照）。被転写基板８０としては、例えば、石英ガラス基板、ソーダガラス基板、フッ化カルシウム基板、フッ化マグネシウム基板、アクリルガラス等や、これらのうちから任意に選択される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、アルニウム基板等の金属基板等；シリコン基板、窒化ガリウム基板等の半導体基板等が挙げられる。

被転写面８０Ａのインプリント樹脂８１（図２２（Ｂ）参照）に対する接触角は、インプリントモールド１０の凸構造部３の傾斜面３２のインプリント樹脂８１に対する接触角よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。

次に、被転写基板８０の被転写面８０Ａ側にインプリント樹脂８１を供給する（図２２（Ｂ）参照）。インプリント樹脂８１としては、従来公知の紫外線硬化性樹脂等を用いることができる。インプリント樹脂８１の供給量は、本実施形態におけるインプリント方法により作製されるパターン構造体８２（図２３（Ｂ）参照）の残膜厚及びインプリントモールド１０の凹凸パターン１１の容積等に応じて適宜算出され、決定され得る。このとき、インプリント樹脂８１の供給量不足によってパターン構造体８２に欠陥（未充填欠陥）が生じるのを防止するために、インプリント樹脂８１の供給量は、パターン構造体８２の残膜厚及びインプリントモールド１０の凹凸パターン１１の容積等に応じて算出される量よりも僅かに多い量に決定されればよい。

続いて、インプリント樹脂８１にインプリントモールド１０の凸構造部３の上面３１の凹凸パターン１１（パターン領域ＰＡ）を接触させ、被転写基板８０の被転写面８０Ａとインプリントモールド１０の凹凸パターン１１（パターン領域ＰＡ）との間にインプリント樹脂８１を展開させる（図２２（Ｃ）参照）。このとき、インプリント樹脂８１は、パターン領域ＰＡから外側に向かって濡れ広がるように展開し、インプリントモールド１０の傾斜面３２に達する。この傾斜面３２には接触角調整用凹凸構造５が形成されているため、インプリント樹脂８１のはみ出しが抑制され得る。

そして、その状態でインプリント樹脂８１にインプリントモールド１０を介してエネルギー線（ＵＶ等）ＥＬを照射し、当該インプリント樹脂８１を硬化させる（図２３（Ａ）参照）。

最後に、硬化したインプリント樹脂８１からインプリントモールド１０を剥離する（図２３（Ｂ）参照）。これにより、被転写基板８０の被転写面８０Ａ上に、インプリントモールド１０の凹凸パターン１１が転写されてなるパターン構造体８２を作製することができる。

上述したように、本実施形態に係るインプリントモールド１０を用いてインプリント処理を行うことで、インプリントモールド１０の凸構造部３の外側にインプリント樹脂８１がはみ出すのを防止することができる。したがって、ステップアンドリピート方式により被転写基板８０の被転写面８０Ａ上に複数のインプリント処理を繰り返す場合、被転写基板８０の被転写面８０Ａ上における隣接する被インプリント領域（インプリントされる領域）の間隔を狭めることができ、１枚の被転写基板８０におけるインプリント処理回数を増大させることができる。また、インプリント樹脂８１がはみ出して凸構造部３の外側（側面３３）に沿って盛り上がるようにして硬化してしまうと、当該盛り上がって硬化した部分によりインプリントモールド１０が破損したり、パーティクルが発生したりするおそれがあるが、本実施形態に係るインプリントモールド１０を用いたインプリント処理においては、凸構造部３の外側（側面３３）にまでインプリント樹脂８１がはみ出してしまうのを防止することができるため、上記インプリントモールド１０の破損やパーティクルの発生を防止することもできる。

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。

上記実施形態においては、基部２の表面２Ａから突出する凸構造部３を備え、凸構造部３の傾斜面３２に接触角調整用凹凸構造５が形成されている態様を例に挙げて説明したが、この態様に限定されるものではない。例えば、図２４に示すように、凸構造部３を有さず、基部２の表面２Ａは、当該表面２Ａに設定されるパターン領域ＰＡを取り囲む傾斜面２２を含み、当該傾斜面２２に接触角調整用凹凸構造５が形成されていてもよい。

上記実施形態において、少なくとも傾斜面３２（接触角調整用凹凸構造５）を被覆する遮光層が設けられていてもよい。この場合において、遮光層は、通常、インプリント樹脂８１に照射される光（例えば、波長２００ｎｍ～４５０ｎｍの光線等）に対して所望とする遮光性能（例えば、光学濃度値（ＯＤ値）が３以上）を奏するように設計されており、遮光層を構成する材料としては、例えば、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸窒化クロム等のクロム系材料；モリブデン、モリブデンシリサイド等のモリブデン系材料；金等が用いられ得る。傾斜面３２を被覆する遮光層が設けられていることで、凸構造部３の上面３１（パターン領域ＰＡ）から外側にはみ出し、傾斜面３２（接触角調整用凹凸構造５）に接触するインプリント樹脂８１が、インプリントモールド１０の基部２の厚み方向に沿って進行するエネルギー線（ＵＶ等）ＥＬを遮光し、当該エネルギー線（ＵＶ等）ＥＬが、インプリントモールド１０の凸構造部３の上面３１（パターン領域ＰＡ）から外側にはみ出し、傾斜面３２（接触角調整用凹凸構造５）にて留まるインプリント樹脂８１に照射されるのを防止することができる。

上記実施形態において、モールド用基板１’の凸構造部３（ハードマスク層６）の上面３１及び傾斜面３２にポジ型感光性樹脂材料からなるレジスト膜７を形成しているが、この態様に限定されるものではなく、レジスト膜７は、ネガ型感光性樹脂材料により構成されていてもよい。

上記実施形態において、ブランクス基材１及びインプリントモールド１０として、基部２の裏面２Ｂ側に窪み部４が形成されてなる態様を例に挙げて説明したが、この態様に限定されるものではない。例えば、基部２の裏面２Ｂ側に窪み部４が形成されていなくてもよい。窪み部４が形成されていないインプリントモールド１０を用いて被転写基板８０にインプリントする場合には、被転写基板８０の被転写面８０Ａに対向する面８０Ｂに窪み部が形成されているのが望ましい。

上記実施形態において、傾斜面３２に接触角調整用凹凸構造５が設けられてなるブランクス基材１を例に挙げて説明したが、この態様に限定されるものではない。例えば、ブランクス基材１は、接触角調整用凹凸構造５が形成されていないが、接触角調整用凹凸構造５を形成可能な傾斜面３２を有するものであってもよい。この場合において、接触角調整用凹凸構造５は、凹凸パターン１１と同時に形成されてもよいし、凹凸パターン１１とは別個に形成されてもよい。

上記実施形態のブランクス基材１及びインプリントモールド１０において、凸構造部３の傾斜面３２のインプリント樹脂に対する接触角は、凸構造部３の上面３１のインプリント樹脂に対する接触角よりも大きくてもよい。凸構造部３の上面３１と被転写基板８０の被転写面８０Ａとの間のインプリント樹脂は、凸構造部３の傾斜面３２に沿ってはみ出していくが、傾斜面３２の接触角が上面３１の接触角よりも大きいことで、インプリント樹脂のはみ出しを抑制することができる。

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やそれを製造するためのモールド基材等の技術分野において有用である。

１…ブランクス基材
２…基部
３…凸構造部
３１…上面
３２…傾斜面
３３…側面
４…窪み部
１０…インプリントモールド
１１…凹凸パターン

Claims (18)

1. 第１面及び当該第１面に対向する第２面、並びに前記第１面に設定されるパターン領域の外側を取り囲む、機能性領域が設定される第３面を有する基部と、
   前記第３面に形成されてなる接触角調整用凹凸構造部と
   を備え、
   前記第３面は、前記第１面の外縁部に連続する内周縁部と、前記内周縁部よりも前記第２面側に位置する外周縁部とを有し、
   前記接触角調整用凹凸構造部は、前記第１面に対して実質的に直交する凹凸方向を有する
   ブランクス基材。
2. 前記第３面は、第１傾斜角を有する第１傾斜面と、前記第１傾斜角と異なる角度の第２傾斜角を有する第２傾斜面とを含む
   請求項１に記載のブランクス基材。
3. 前記第１傾斜角が、前記第２傾斜角よりも大きい
   請求項２に記載のブランクス基材。
4. 前記第１傾斜角が、前記第２傾斜角よりも小さい
   請求項２に記載のブランクス基材。
5. 前記第３面は、前記第２面に向かって凹状の凹曲面を含む
   請求項１～４のいずれかに記載のブランクス基材。
6. 前記第３面は、前記第１面に向かって凸状の凸曲面を含む
   請求項１～５のいずれかに記載のブランクス基材。
7. 前記第３面は、前記内周縁部から前記外周縁部に向けて傾斜する傾斜面である
   請求項１に記載のブランクス基材。
8. 前記接触角調整用凹凸構造の凹部の前記第３面側における凹幅が、前記凹部の底部における凹幅よりも大きい
   請求項１～７のいずれかに記載のブランクス基材。
9. 前記接触角調整用凹凸構造の凹部の凹幅が、前記第３面側から前記底部に向けて漸減する
   請求項８に記載のブランクス基材。
10. 前記接触角調整用凹凸構造の凹部の凹幅が、前記凹部の深さ方向において実質的に同一である
    請求項１～７のいずれかに記載のブランクス基材。
11. 前記基部の厚さ方向における前記内周縁部と前記外周縁部との高さの差が、１００μｍ以下である
    請求項１～１０のいずれかに記載のブランクス基材。
12. 前記第３面を少なくとも被覆する遮光膜をさらに有する
    請求項１～１１のいずれかに記載のブランクス基材。
13. 請求項１～１２のいずれかに記載のブランクス基材の前記パターン領域に形成されてなる凹凸パターンを有するインプリントモールド。
14. 請求項１３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、
    前記ブランクス基材の前記パターン領域に、前記凹凸パターンに対応するマスクパターンを形成する工程と、
    前記マスクパターンが形成された前記ブランクス基材をエッチングすることで、前記凹凸パターンを形成する工程と
    を有するインプリントモールドの製造方法。
15. 請求項１３に記載のインプリントモールドを用いたインプリント方法であって、
    前記インプリントモールドの前記第３面のインプリント樹脂に対する濡れ性とは異なる濡れ性を有する被転写面を有する被転写基板を準備する工程と、
    前記被転写面に前記インプリント樹脂を供給する工程と、
    前記被転写面上の前記インプリント樹脂に前記凹凸パターンを接触させることで、前記インプリント樹脂に前記凹凸パターンを転写する工程と、
    前記凹凸パターンが転写された前記インプリント樹脂から前記インプリントモールドを引き離す工程と
    を有するインプリント方法。
16. 前記第３面の前記インプリント樹脂に対する接触角が、前記被転写面の前記インプリント樹脂に対する接触角よりも大きい
    請求項１５に記載のインプリント方法。
17. 前記第３面の前記インプリント樹脂に対する接触角が、前記被転写面の前記インプリント樹脂に対する接触角よりも小さい
    請求項１５に記載のインプリント方法。
18. 前記第３面の前記インプリント樹脂に対する接触角が、前記第１面の前記パターン領域の前記インプリント樹脂に対する接触角よりも大きい
    請求項１５～１７のいずれかに記載のインプリント方法。

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