JP7194068B2 - モールド作製方法、および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、レプリカモールドを作製するモールド作製方法、および物品の製造方法に関する。

半導体デバイス等の量産用リソグラフィ装置の１つとして、モールドを用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置が知られている。インプリント装置で用いられるモールドは、一般的に、微細なパターンを形成可能な電子線リソグラフィ技術により作製されうるが、電子線リソグラフィ技術は量産性で不利であり、モールドが高価になり易い。そのため、電子線リソグラフィ技術で作製されたモールドを半導体デバイスの製造に用いて当該モールドに破損や汚染が生じた場合には、非常に大きな損失が生じうる。したがって、電子線リソグラフィ技術で作製されたマスタモールドからレプリカモールドを作製し、レプリカモールドを半導体デバイスの製造に用いることが好ましい。特許文献１には、電子線リソグラフィ技術で作製されたマスタモールドの破損リスクを低減するため、インプリント技術により、マスタモールドからサブマスタモールドを作製し、更にサブマスタモールドからレプリカモールドを作製する方法が提案されている。

特表２０１１－５１３９７２号公報

半導体デバイス等の製造に用いられるモールド（レプリカモールド）には、他の部分と比べて高さが異なるメサ領域が設けられており、当該メサ領域に、半導体ウェハ等の基板に転写すべき回路パターンが凹凸形状で形成される。このようなメサ領域には、近年における回路パターンの高集積化に伴い、レプリカモールドの作製に使用されるアライメントマークは形成されないことが好ましい。

そこで、本発明は、レプリカモールドの作製に有利な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのモールド作製方法は、パターンとマークとを有するマスタモールドからレプリカモールドを作製するモールド作製方法であって、前記マスタモールドの前記パターンと前記マークとを第１モールド上の組成物に転写する転写工程を経ることで、前記第１モールドに第１パターンおよび第１マークを形成する第１処理と、前記第１モールドの前記第１マークが第２モールド上の組成物に転写されないように、前記第１モールドの前記第１パターンを前記第２モールド上の組成物に転写する転写工程を経ることで、前記第２モールドに第２パターンを形成する第２処理と、を含み、前記第２処理により前記第２パターンが形成された前記第２モールドが前記レプリカモールドとして得られる、ことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、レプリカモールドの作製に有利な技術を提供することができる。

インプリント装置の構成を示す概略図 マスタモールドＭＭの構成を示す概略図 サブマスタモールドＳＭの作製処理を示すフローチャート サブマスタモールドＳＭを作製している様子を経時的に示す図 レプリカモールドの作製処理を示すフローチャート レプリカモールドを作製している様子を経時的に示す図 サブマスタモールドＳＭを作製している様子を経時的に示す図 レプリカモールドを作製している様子を経時的に示す図 凹状マークと凸状マークとを有するマスタモールドＭＭを示す図 第１モールドのメサ領域の形状例を示す図 物品の製造方法を示す図

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜第１実施形態＞
本発明に係る第１実施形態のモールド作製方法について説明する。本実施形態のモールド作製方法は、半導体デバイス等を製造するためのインプリント装置に用いられるレプリカモールドを、インプリント技術を用いて作成する方法である。具体的には、本実施形態のモールド作製方法は、インプリント技術を用いてマスタモールドからサブマスタモールドを作製する処理（第１処理）と、インプリント技術を用いてサブマスタモールドからレプリカモールドを作製する処理（第２処理）とを含みうる。

［インプリント装置の構成］
まず、レプリカモールドを作製するためのインプリント技術を適用したインプリント装置１００について説明する。インプリント装置１００は、基板上に供給されたインプリント材（組成物）と型とを接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギを与えることにより、型の凹凸パターンが転写された硬化物のパターンを形成する装置である。例えば、インプリント装置１００は、基板上にインプリント材を供給し、凹凸のパターンが形成された型を基板上のインプリント材に接触させた状態で当該インプリント材を硬化させる。そして、型と基板との間隔を広げて、硬化したインプリント材から型を剥離（離型）することで、基板上のインプリント材に型のパターンを転写することができる。このような一連の処理を、以下では「インプリント処理」と呼ぶことがある。

本実施形態の場合、「型」としては、半導体デバイス等の回路パターンを規定する凹凸形状のメインパターン（凹凸パターン）が形成されたモールドが用いられうる。また、「基板」としては、メインパターンが形成される前のモールド（ブランクモールド）が用いられうる。なお、以下で説明するインプリント装置１００は、レプリカモールドを作製するために用いられるだけでなく、半導体デバイス等を製造するためにも用いられてもよい。即ち、作製されたレプリカモールドにより、半導体ウェハ等の基板にインプリント材のパターンを形成するために用いられてもよい。

インプリント材には、硬化用のエネルギが与えられることにより硬化する硬化性組成物（未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある）が用いられる。硬化用のエネルギとしては、電磁波、熱等が用いられる。電磁波としては、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される、赤外線、可視光線、紫外線などの光である。

硬化性組成物は、光の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物である。このうち、光により硬化する光硬化性組成物は、重合成化合物と光重合開始材とを少なくとも含有し、必要に応じて非重合成化合物または溶剤を含有してもよい。非重合成化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマ成分などの群から選択される少なくとも一種である。

インプリント材は、スピンコータやスリットコータにより基板上に膜状に付与される。あるいは、液体噴射ヘッドにより、液滴状、あるいは複数の液滴が繋がってできた島状または膜状となって基板上に付与されてもよい。インプリント材の粘度（２５℃における粘度）は、例えば、１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下である。

図１は、インプリント装置１００の構成を示す概略図である。インプリント装置１００は、例えば、インプリントヘッド１１０と、ステージ１２０と、供給部１３０（吐出部）と、硬化部１４０と、第１計測部１５０と、第２計測部１６０と、制御部１７０とを含みうる。制御部１７０は、例えばＣＰＵやメモリなどを有するコンピュータによって構成され、インプリント装置１００の各部を制御してインプリント処理を制御する。ここで、Ｚ方向は、インプリントヘッド１１０により保持されたマスタモールドＭＭ（サブマスタモールドＳＭ）と、ステージ１２０により保持されたブランクモールドＢＭとを、インプリント材Ｒを介して互いに接触させるために相対的に移動させる方向である。また、Ｘ方向およびＹ方向は、Ｚ方向に垂直な面内において互いに直交する方向である。

インプリントヘッド１１０は、メインパターンが形成されたマスタモールドＭＭ（またはサブマスタモールドＳＭ）を保持するとともに、マスタモールドＭＭをＺ方向に駆動可能に構成される。このような構成により、ステージ１２０により保持されたブランクモールドＢＭ上のインプリント材ＲにマスタモールドＭＭを接触させたり、硬化したインプリント材ＲからマスタモールドＭＭを剥離したりする処理を行うことができる。また、本実施形態のインプリントヘッド１１０は、Ｚ方向に限られず、ＸＹ方向およびθ方向（Ｚ軸周りの回転方向）にマスタモールドＭＭを駆動可能に構成されてもよい。

ステージ１２０は、メインパターンを転写する対象のブランクモールドＢＭを保持するとともに、ブランクモールドＢＭをＸＹ方向に駆動可能に構成される。このようなステージ１２０の構成により、インプリントヘッド１１０により保持されたマスタモールドＭＭに対して、ブランクモールドＢＭの位置合わせ（ＸＹ方向）を行うことができる。また、本実施形態のステージ１２０は、ＸＹ方向に限られず、Ｚ方向およびθ方向にブランクモールドＢＭを駆動可能に構成されてもよい。

供給部１３０は、ステージ１２０により供給部１３０の下方に配置されたブランクモールドＢＭに向けてインプリント材Ｒ（組成物）を吐出することにより、当該ブランクモールドＢＭ上にインプリント材Ｒを供給する。硬化部１４０は、マスタモールドＭＭとブランクモールドＢＭ上のインプリント材Ｒとが接触している状態で、当該インプリント材ＲにマスタモールドＭＭを介して光（例えば紫外線）を照射することにより、当該インプリント材Ｒを硬化させる。

第１計測部１５０は、例えば、マスタモールドＭＭ（またはサブマスタモールドＳＭ）に形成されたアライメントマークＡＭ（以下、マークＡＭと呼ぶことがある）を検出するスコープを有し、当該マークＡＭの位置を計測する。第１計測部１５０は、マスタモールドＭＭに形成されたマークＡＭの数に応じて、複数設けられてもよい。また、本実施形態の場合、マスタモールドＭＭにおけるメインパターンとマークＡＭとの位置関係を示す情報が事前に取得されている。そのため、第１計測部１５０で計測されたマークＡＭの位置に基づいてメインパターンの位置を特定（決定）し、メインパターンの位置決めを行うことができる。

ここで、マスタモールドＭＭにおけるメインパターンとマークＡＭとの位置関係を示す情報は、外部の計測装置を用いて当該位置関係を事前に計測することによって取得されうるが、それに限られるものではない。例えば、メインパターンとマークＡＭとが共通の設計データで規定されている場合、メインパターンおよびマークＡＭは、当該設計データに基づいて、電子線リソグラフィ技術等により並行して（一括に）マスタモールドＭＭに形成されうる。この場合、マスタモールドＭＭにおけるメインパターンとマークＡＭとの位置関係を示す情報を、当該設計データから取得することができる。

第２計測部１６０は、例えば、ブランクモールドＢＭに形成された基準マークＲＭを検出するスコープを有し、当該基準マークＲＭの位置を計測する。第２計測部１６０は、ブランクモールドＢＭに形成された基準マークＲＭの数に応じて、複数設けられてもよい。また、本実施形態の場合、ブランクモールドＢＭに形成されたメサ領域と基準マークＲＭとの位置関係を示す情報が事前に取得されている。そのため、第２計測部１６０で計測された基準マークＲＭの位置に基づいてメサ領域の位置を特定（決定）し、メサ領域の位置決めを行うことができる。つまり、第１計測部１５０での計測結果と第２計測部１６０での計測結果とに基づいて、マスタモールドＭＭのメインパターンとブランクモールドＢＭのメサ領域ＭＲとの位置合わせを行うことができる。

ここで、メサ領域と基準マークＲＭとの位置関係を示す情報は、外部の計測装置を用いて当該位置関係を事前に計測することによって取得されうるが、それに限られるものではない。例えば、メサ領域と基準マークＲＭとが共通の設計データに規定されている場合、メサ領域および基準マークＲＭは、当該設計データに基づいて並行して（一括に）形成されうる。この場合、メサ領域と基準マークＲＭとの位置関係を示す情報を、当該設計データから取得することができる。

［マスタモールドの構成］
次に、マスタモールドＭＭの構成について説明する。図２は、マスタモールドＭＭの構成を示す概略図である。マスタモールドＭＭの母材１としては、硬化部１４０から射出される光（例えば紫外線）を透過可能な石英等の材料が用いられうる。また、マスタモールドＭＭは、パターン２（メインパターン）が形成されたパターン領域４と、パターン領域４の周囲においてマーク３が形成された周囲領域５とを含む。

パターン２は、半導体デバイス等の回路パターンを規定する凹凸形状のパターン（凹凸パターン）であり、母材１の表面（図２では下面）から掘り込んで形成された複数の凹部によって構成されうる。また、マーク３は、パターン２の位置決めを行うために第１計測部１５０によって位置が計測されるマークＡＭであり、半導体デバイス等の製造時には使用されない。当該マーク３は、母材１の表面（図２では下面）から掘り込んで形成された凹部によって構成されうる。パターン２およびマーク３は、電子線リソグラフィ技術を用いて高精度に形成される。

［サブマスタモールドの作製］
次に、マスタモールドＭＭからサブマスタモールドＳＭを作製する処理（第１処理）について、図３～図４を参照しながら説明する。図３は、サブマスタモールドＳＭの作製処理を示すフローチャートである。また、図４は、サブマスタモールドＳＭを作製している様子を経時的に示す図であり、図３に示すフローチャートの各工程を説明するために用いられる。なお、図４では、説明に必要な構成要素のみを図示しており、その他の構成要素の図示を省略している。

本実施形態におけるサブマスタモールドＳＭの作製処理では、メサ領域１６（第１メサ領域）と当該メサ領域以外の領域に形成された基準マーク１７（第１基準マーク）とを有する第１モールド１０がブランクモールドＢＭとして用いられる。第１モールド１０のメサ領域１６は、マスタモールドＭＭのパターン２が転写されて第１パターン１２が形成されるパターン領域１４と、マスタモールドＭＭのマーク３が転写されて第１マーク１３が形成される周囲領域１５とを含みうる。第１モールド１０の母材１１としては、硬化部１４０から射出される光（例えば紫外線）を透過可能な石英等の材料が用いられうる。

第１モールド１０のメサ領域１６は、その周囲の母材１１がエッチング処理等により掘り込まれることで、当該周囲より突出した凸形状に構成された領域である。第１モールド１０のメサ領域１６は、マスタモールドＭＭのパターン２およびマーク３を転写することができる寸法（ＸＹ方向）で構成されうる。また、第１モールド１０の基準マーク１７は、メサ領域１６の位置決めを行うために第２計測部１６０によって位置が計測される基準マークＲＭであり、メサ領域１６の形成時に作成されうる。具体的には、第１モールド１０の基準マーク１７は、メサ領域１６の周囲の母材１１を掘り込む際に当該周囲の一部を残すことにより第１モールド１０に形成されうる。

以下に、図３に示すフローチャートを参照して、本実施形態におけるサブマスタモールドＳＭの作製処理の各工程について説明する。Ｓ１１～Ｓ１７は、ブランクモールドＢＭとしての第１モールド１０にインプリント処理を行い、マスタモールドＭＭのパターン２とマーク３とを第１モールド１０上のインプリント材Ｒに転写する工程である。Ｓ１１～Ｓ１７の工程では、インプリント装置１００において、マスタモールドＭＭがインプリントヘッド１１０により保持され、ブランクモールドＢＭとしての第１モールド１０がステージ１２０によって保持される。また、Ｓ１１～Ｓ１７の各工程は、インプリント装置１００の制御部１７０によって制御されうる。

Ｓ１１では、図４（ａ）に示すように、第１計測部１５０によりマスタモールドＭＭのマーク３の位置（ＸＹ方向）を計測し、その計測結果に基づいて、マスタモールドＭＭのパターン２の位置（ＸＹ方向）を特定する。本実施形態では、上述したように、マスタモールドＭＭにおけるパターン２とマーク３との位置関係を示す情報（以下、マスタモールドＭＭの位置関係情報）が、設計データや外部の計測装置などにより事前に取得されている。したがって、マスタモールドＭＭのマーク３の位置を第１計測部１５０で計測することにより、その計測結果とマスタモールドＭＭの位置関係情報とに基づいて、マスタモールドＭＭのパターン２の位置を特定することができる。

Ｓ１２では、供給部１３０によってインプリント材Ｒ（組成物）を第１モールド１０のメサ領域１６上に供給する。本実施形態では、例えば図４（ｂ）に示すように、インプリント材Ｒを、メサ領域１６の上面の全体にわたって塗布しているが、それに限られず、メサ領域１６の上面に複数の液滴として供給してもよい。

Ｓ１３では、第２計測部１６０により第１モールド１０の基準マーク１７の位置（ＸＹ方向）を計測し、その計測結果に基づいて、第１モールド１０のメサ領域１６の位置（ＸＹ方向）を特定する。本実施形態では、上述したように、ブランクモールドＢＭとしての第１モールド１０におけるメサ領域１６と基準マーク１７との位置関係を示す情報（以下、第１モールドの位置関係情報）が、設計データや外部の計測装置などにより事前に取得されている。そのため、第１モールド１０の基準マーク１７の位置を第２計測部１６０で計測することにより、その計測結果と第１モールド１０の位置関係情報とに基づいて、第１モールド１０のメサ領域１６の位置を特定することができる。

Ｓ１４では、図４（ｂ）に示すように、マスタモールドＭＭの下方に第１モールド１０を配置し、マスタモールドＭＭのパターン２と第１モールド１０のメサ領域１６との位置合わせを行う。当該位置合わせは、Ｓ１１で特定されたマスタモールドＭＭのパターン２の位置と、Ｓ１３で特定された第１モールド１０のメサ領域１６の位置とを示す情報に基づいて行われる。

Ｓ１５では、マスタモールドＭＭと第１モールド１０とをＺ方向に相対的に駆動し、マスタモールドＭＭと第１モールド１０（メサ領域１６）上のインプリント材Ｒとを接触させる。第１モールド１０のメサ領域１６は、上述したように、マスタモールドＭＭのパターン２およびマーク３を転写することができる寸法で構成されている。したがって、本工程では、図４（ｃ）に示すように、第１モールド１０のメサ領域上のインプリント材Ｒに、マスタモールドＭＭのパターン２とマーク３とを接触させることができる。

Ｓ１６では、マスタモールドＭＭと第１モールド１０（メサ領域１６）上のインプリント材Ｒとが接触している状態で、硬化部１４０により当該インプリント材Ｒに光を照射し、当該インプリント材Ｒを硬化させる。また、Ｓ１７では、硬化したインプリント材ＲからマスタモールドＭＭを剥離する（マスタモールドＭＭと第１モールド１０の間隔を広げる）。これにより、図４（ｄ）に示すように、第１モールド１０のメサ領域１６上のインプリント材Ｒに、マスタモールドＭＭのパターン２とマーク３とを転写することができる。

Ｓ１８は、公知のエッチング装置などの加工装置を用いて、Ｓ１１～Ｓ１７の工程を経た第１モールド１０を加工する工程である。具体的には、Ｓ１１～Ｓ１７の工程によりマスタモールドＭＭのパターン２とマーク３とが転写されたインプリント材Ｒをエッチングマスクとして、公知のエッチング装置等により第１モールド１０にエッチング処理を行う。これにより、図４（ｅ）に示すように、第１モールド１０のメサ領域１６に第１パターン１２と第１マーク１３とを形成することができる。このように第１パターン１２と第１マーク１３とが形成された第１モールド１０は、サブマスタモールドＳＭとして、レプリカモールドを作製するために使用されうる。

ここで、特開２００９－３８０８５号公報に開示されている加工処理をＳ１８の工程に適用すると、マスタモールドＭＭのパターン２およびマーク３とそれぞれ同様の構成の第１パターン１２および第１マーク１３を第１モールド１０に形成することができる。即ち、マスタモールドＭＭのパターン２およびマーク３と同様の凹凸形状を有する第１パターン１２および第１マーク１３を、第１モールド１０に形成することができる。

特開２００９－３８０８５号公報に開示されている加工処理は、例えば、モールドを用いて基板上のインプリント材に形成された凹凸パターンの凹部に反転層を埋め込み、当該反転層をマスクとして基板のエッチングを行う処理である。これにより、モールドのパターンの凹凸形状と同様の凹凸形状を有するパターンを基板に形成することができる。当該加工処理は「反転プロセス」とも呼ばれる。以下では、当該加工処理を「反転プロセス」と呼ぶことがある。

［レプリカモールドの作製］
次に、サブマスタモールドＳＭからレプリカモールドを作製する処理（第２処理）について、図５～図６を参照しながら説明する。図５は、レプリカモールドの作製処理を示すフローチャートである。また、図６は、レプリカモールドを作製している様子を経時的に示す図であり、図５に示すフローチャートの各工程を説明するために用いられる。なお、図６では、説明に必要な構成要素のみを図示しており、その他の構成要素の図示を省略している。

本実施形態におけるレプリカモールドの作製処理では、第１パターン１２と第１マーク１３とが形成された第１モールド１０がサブマスタモールドＳＭとして用いられる。また、メサ領域２６（第２メサ領域）と当該メサ領域以外の領域に形成された基準マーク２７（第２基準マーク）とを有する第２モールド２０がブランクモールドＢＭとして用いられる。第２モールド２０のメサ領域２６は、サブマスタモールドＳＭとしての第１モールド１０の第１パターン１２が転写されて第２パターン２２が形成されるパターン領域２４を含みうる。第２モールド２０の母材２１としては、硬化部１４０から射出される光（例えば紫外線）を透過可能な石英等の材料が用いられうる。

第２モールド２０のメサ領域２６は、その周囲の母材２１がエッチング処理等により掘り込まれることで、当該周囲より突出した凸形状に構成された領域である。第２モールド２０のメサ領域２６は、第１モールド１０のメサ領域１６より一回り小さく構成され、第１モールド１０の第１パターン１２は転写されるが、第１モールド１０の第１マーク１３は転写されない寸法（ＸＹ方向）で構成される。ここで、後述する工程を経てレプリカモールドとして作製された第２モールド２０は、半導体デバイスの作製時において、半導体ウェハ等の基板における複数のショット領域の各々に対してインプリント処理を行う際に用いられる。そのため、第２モールド２０のメサ領域２６は、１つのショット領域の寸法と同じ寸法（ＸＹ方向）で構成されるとよい。

第２モールド２０の基準マーク２７は、メサ領域２６の位置決めを行うために第２計測部１６０によって位置が計測される基準マークＲＭであり、メサ領域２６の形成時に作成されうる。具体的には、第２モールド２０の基準マーク２７は、メサ領域２６の周囲の母材２１を掘り込む際に当該周囲の一部を残すことにより第２モールド２０に形成されうる。

以下に、図５に示すフローチャートを参照して、本実施形態におけるレプリカモールドの作製処理の各工程について説明する。Ｓ２１～Ｓ２７は、ブランクモールドＢＭとしての第２モールド２０にインプリント処理を行い、サブマスタモールドＳＭとしての第１モールド１０の第１パターン１２を第２モールド２０上のインプリント材Ｒに転写する工程である。Ｓ２１～Ｓ２７の工程では、サブマスタモールドＳＭとしての第１モールド１０がインプリントヘッド１１０により保持され、ブランクモールドＢＭとしての第２モールド２０がステージ１２０によって保持される。また、Ｓ２１～Ｓ２７の各工程は、インプリント装置１００の制御部１７０によって制御されうる。

Ｓ２１では、図６（ａ）に示すように、第１計測部１５０により第１モールド１０の第１マーク１３の位置（ＸＹ方向）を計測し、その計測結果に基づいて、第１モールド１０の第１パターン１２の位置（ＸＹ方向）を特定する。第１モールド１０の第１パターン１２および第１マーク１３は、マスタモールドＭＭのパターン２およびマーク３を一括に転写する工程を経て形成されている。そのため、第１モールド１０における第１パターン１２と第１マーク１３との位置関係は、マスタモールドＭＭのパターン２とマーク３との位置関係と同様になる。本実施形態では、上述したように、マスタモールドＭＭにおけるパターン２とマーク３との位置関係を示す情報（マスタモールドＭＭの位置関係情報）が事前に取得されている。したがって、第１モールド１０の第１マーク１３の位置を第１計測部１５０で計測することにより、その計測結果とマスタモールドＭＭの位置関係情報とに基づいて、第１モールド１０の第１パターン１２の位置を特定することができる。

Ｓ２２では、供給部１３０によってインプリント材Ｒ（組成物）を第２モールド２０のメサ領域２６上に供給する。本実施形態では、例えば図６（ｂ）に示すように、インプリント材Ｒを、メサ領域２６の上面の全体にわたって塗布しているが、それに限られず、メサ領域２６の上面に複数の液滴として供給してもよい。

Ｓ２３では、第２計測部１６０により第２モールド２０の基準マーク２７の位置（ＸＹ方向）を計測し、その計測結果に基づいて、第２モールド２０のメサ領域２６の位置（ＸＹ方向）を特定する。本実施形態では、上述したように、ブランクモールドＢＭとしての第２モールド２０におけるメサ領域２６と基準マーク２７との位置関係を示す情報（以下、第２モールドの位置関係情報）が、設計データや外部の計測装置などにより事前に取得されている。そのため、第２モールド２０の基準マーク２７の位置を第２計測部１６０で計測することにより、その計測結果と第２モールド２０の位置関係情報とに基づいて、第２モールド２０のメサ領域２６の位置を特定することができる。

Ｓ２４では、図６（ｂ）に示すように、第１モールド１０の下方に第２モールド２０を配置し、第１モールド１０の第１パターン１２と第２モールド２０のメサ領域２６との位置合わせを行う。当該位置合わせは、Ｓ２１で特定された第１モールドの第１パターンの位置と、Ｓ２３で特定された第２モールドのメサ領域の位置とを示す情報に基づいて行われる。

Ｓ２５では、第１モールド１０と第２モールド２０とをＺ方向に相対的に駆動し、第１モールド１０と第２モールド２０（メサ領域２６）上のインプリント材Ｒとを接触させる。第２モールド２０のメサ領域２６は、上述したように、第１モールド１０の第１パターン１２は転写されるが、第１モールド１０の第１マーク１３は転写されない寸法で構成される。つまり、第２モールド２０のメサ領域２６は、第１モールド１０の第１パターン１２を第２モールド２０のメサ領域２６上のインプリント材Ｒに接触させたときに、第１モールド１０の第１マーク１３が当該メサ領域２６の外側に位置するように構成されている。したがって、本工程では、図６（ｃ）に示すように、第２モールド２０のメサ領域上のインプリント材Ｒに、第１モールド１０の第１パターン１２のみを接触させることができる。

Ｓ２６では、第１モールド１０と第２モールド２０（メサ領域２６）上のインプリント材Ｒとが接触している状態で、硬化部１４０により当該インプリント材Ｒに光を照射し、当該インプリント材Ｒを硬化させる。また、Ｓ２７では、硬化したインプリント材Ｒから第１モールド１０を剥離する（第１モールド１０と第２モールド２０の間隔を広げる）。これにより、図６（ｄ）に示すように、第２モールド２０のメサ領域２６上のインプリント材Ｒに、第１モールド１０の第１パターン１２を転写することができる。

Ｓ２８は、公知のエッチング装置などの加工装置を用いて、Ｓ２１～Ｓ２７の工程を得た第１モールド１０を加工する工程である。具体的には、Ｓ２１～Ｓ２７の工程により第１モールド１０の第１パターン１２が転写されたインプリント材Ｒをエッチングマスクとして、公知のエッチング装置等により第２モールド２０にエッチング処理を行う。これにより、図６（ｅ）に示すように、第２モールド２０のメサ領域２６に第２パターン２２を形成することができる。また、上述したように、第２モールド２０のメサ領域２６上のインプリント材Ｒには、第１モールド１０の第１マーク１３が転写されず、本工程を経た第２モールド２０のメサ領域２６には、第１モールド１０の第１マーク１３に対応するマークが形成されない。このように第２パターン２２が形成された第２モールド２０は、レプリカモールドとして、半導体ウェハ等の基板にインプリント処理を行うために使用されうる。

ここで、特開２００９－３８０８５号公報に開示されている加工処理（反転プロセス）をＳ２８の工程に適用すると、第１モールド１０の第１パターン１２と同様の構成の第２パターン２２を第２モールド２０に形成することができる。即ち、第１モールド１０の第１パターン１２と同様の凹凸形状を有する第２パターン２２を、第２モールド２０に形成することができる。

上述したように、本実施形態のモールド作製方法は、マスタモールドＭＭからサブマスタモールドＳＭを作製する第１処理と、サブマスタモールドＳＭからレプリカモールドを作製する第２処理とを含む。レプリカモールドを用いて基板に半導体デバイス等のパターンを形成する。これにより、電子線リソグラフィ技術等を用いて作成された高価なマスタモールドＭＭの破損リスクを低減することができる。

また、第１処理では、ブランクモールドＢＭとしての第１モールド１０に、マスタモールドＭＭのパターン２だけでなくマーク３も転写して、第１モールド１０に第１パターン１２および第１マーク１３を形成する。これにより、第１モールド１０をサブマスタモールドＳＭとして使用した場合に、第１モールド１０の第１マーク１３の位置の検出結果に基づいて、第１モールド１０の第１パターン１２の位置を特定することができる。

さらに、第２処理では、ブランクモールドＢＭとしての第２モールド２０に、サブマスタモールドＳＭとしての第１モールド１０の第１パターン１２を転写して、第２モールド２０に第２パターン２２を形成する。このとき、第１モールド１０の第１マーク１３は、第２モールド２０に転写されない。即ち、半導体デバイス等の製造時に使用されない第１マーク１３が第２モールド２０のメサ領域２６に転写されない。そのため、半導体デバイス等の回路パターンの高集積化に応じて、第２モールド２０のメサ領域２６に形成される第２パターン２２の高集積化を図ることができる。

＜第２実施形態＞
本発明に係る第２実施形態のモールド作製方法について説明する。本実施形態では、サブマスタモールドＳＭの作製処理（第１処理）、およびレプリカモールドの作製処理（第２処理）において、特開２００９－３８０８５に開示された加工処理（以下、反転プロセスと呼ぶ）を用いない例について説明する。

まず、本実施形態におけるサブマスタモールドＳＭの作製処理（第１処理）について説明する。本実施形態におけるサブマスタモールドＳＭの作製処理は、図３のフローチャートに従って行われるが、Ｓ１８の工程において反転プロセスを用いない点で第１実施形態と異なる。

図７は、本実施形態におけるサブマスタモールドＳＭを作製している様子を経時的に示す図である。図７（ａ）～（ｄ）は、第１実施形態で説明した図４（ａ）～（ｄ）と同様であり、図３のフローチャートにおけるＳ１１～Ｓ１７の工程を示している。具体的には、インプリント装置１００を用いて、ブランクモールドＢＭとしての第１モールド１０にインプリント処理を行い、マスタモールドＭＭのパターン２とマーク３とを第１モールド上のインプリント材Ｒに転写する工程である。

また、図７（ｅ）は、図３のフローチャートの各工程を経て第１パターン１２と第１マーク１３とが形成された第１モールド１０を示している。本実施形態の場合、Ｓ１８の工程において反転プロセスが適用されない。そのため、Ｓ１８の工程後の第１モールド１０には、図７（ｅ）に示すように、マスタモールドＭＭのパターン２およびマーク３の凹凸形状が反転した凹凸形状を有する第１パターン１２および第１マーク１３が形成される。ここで、凹凸形状の反転とは、例えば、マスタモールドＭＭのパターン２の凹部が、第１モールド１０に凸部として形成され、マスタモールドＭＭのパターン２の凸部が、第１モールド１０に凹部として形成されることである。

図８は、本実施形態におけるレプリカモールドを作製している様子を経時的に示す図である。図８（ａ）～（ｄ）は、図５のフローチャートにおけるＳ２１～Ｓ２７の工程を示している。具体的には、インプリント装置１００を用いて、ブランクモールドＢＭとしての第２モールド２０にインプリント処理を行い、サブマスタモールドＳＭとしての第１モールド１０の第１パターン１２を第２モールド上のインプリント材Ｒに転写する工程である。図８（ａ）～（ｄ）は、第１実施形態で説明した図６（ａ）～（ｄ）に対応しているが、第１モールド１０の第１パターン１２および第１マーク１３の凹凸形状が、マスタモールドＭＭのパターン２およびマーク３の凹凸形状に対して反転している点で異なる。

また、図８（ｅ）は、図５のフローチャートの各工程を経て第２パターン２２が形成された第２モールド２０を示している。本実施形態の場合、Ｓ２８の工程において反転プロセスが適用されない。そのため、Ｓ２８の工程後の第２モールド２０には、図８（ｅ）に示すように、サブマスタモールドＳＭとしての第１モールド１０の第１パターン１２の凹凸形状が反転した凹凸形状を有する第２パターン２２が形成される。即ち、本実施形態では、第１モールド１０には、マスタモールドＭＭのパターン２の凹凸形状が反転した第１パターン１２が形成され、第２モールド２０には、第１モールド１０の第１パターン１２の凹凸形状が反転した第２パターン２２が形成される。したがって、結果として、第２モールド２０の第２パターン２２の凹凸形状を、マスタモールドＭＭのパターン２の凹凸形状と同様にすることができる。

ここで、第１モールド１０の第１マーク１３が、マスタモールドＭＭのマーク３に対して反転して形成された場合、第１計測部１５０の特性に起因して、第１計測部１５０による第１マーク１３の位置の計測が困難になることがある。その対処方法の１つとして、例えば、図９に示すように、マスタモールドＭＭに、凹形状に構成されたマーク（凹状マーク３ａ）と凸形状に構成されたマーク（凸状マーク３ｂ）とを含むマークセットをマーク３として形成するとよい。図９は、マスタモールドＭＭをＺ方向から見た図である。図９に示す例では、パターン領域４が矩形形状を有しており、周囲領域５では、凹状マーク３ａおよび凸状マーク３ｂを少なくとも１つずつ含むマークセットが、パターン領域４の四隅のそれぞれに対してマーク３として形成されている。周囲領域５内における各マークセットの配置、および、各マークセット内における凹状マーク３ａおよび凸状マーク３ｂの配置は、図９に示す例に限られるものではなく、任意に設定することができる。

このように凹状マーク３ａと凸状マーク３ｂとを含むマークセットを用いることで、第１計測部１５０により、第１モールド１０の第１マーク１３の位置の測定を精度よく行うことができる。例えば、第１計測部１５０が、凹状マーク３ａの方が凸状マーク３ｂより精度よく位置の測定を行うことができる場合を想定する。この場合において、マスタモールドＭＭを用いる際には、第１計測部１５０により凹状マーク３ａの位置を計測することができる。一方、第１モールド１０には、マスタモールドＭＭの凸状マーク３ｂが反転した凹状の第１マーク１３が形成される。そのため、第１モールド１０をサブマスタモールドＳＭとして用いる際には、第１計測部１５０により、当該凹状の第１マーク１３の位置を計測することができる。

＜第３実施形態＞
本発明に係る第３実施形態について説明する。本実施形態では、第１モールド１０のメサ領域１６の形状について説明する。図１０（ａ）は、第１モールド１０をＺ方向から見た図であり、図１０（ｂ）～（ｅ）は、第１モールド１０のメサ領域１６の形状例を示す図である。図１０（ｂ）～（ｃ）に示す例では、第１モールド１０のメサ領域１６は、矩形形状を有しており、第１パターン１２が形成されるパターン領域１４と、第１マーク１３が形成される周囲領域１５とが含まれる。また、図１０（ｄ）～（ｅ）に示す例では、第１モールド１０のメサ領域１６は、矩形形状のパターン領域１４と、パターン領域１４の四隅にそれぞれ配置された島状の周囲領域１５とを含みうる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に供給（塗布）されたインプリント材に上記のインプリント装置を用いてパターンを形成する形成工程と、形成工程でパターンが形成された基板を加工する工程とを含む。形成工程では、インプリント装置に適用されるモールドとして、上記のモールド作製方法により作製されたレプリカモールドが用いられ、基板として、半導体ウェハやガラスプレートなどが用いられうる。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

インプリント装置を用いて成形した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。

硬化物のパターンは、上記物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。

次に、物品の具体的な製造方法について説明する。図１１（ａ）に示すように、絶縁体等の被加工材２ｚが表面に形成されたシリコンウェハ等の基板１ｚを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材２ｚの表面にインプリント材３ｚを付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材３ｚが基板上に付与された様子を示している。

図１１（ｂ）に示すように、インプリント用の型４ｚを、その凹凸パターンが形成された側を基板上のインプリント材３ｚに向け、対向させる。図１１（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１ｚと型４ｚとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｚは型４ｚと被加工材２ｚとの隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギとして光を型４ｚを通して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図１１（ｄ）に示すように、インプリント材３ｚを硬化させた後、型４ｚと基板１ｚを引き離すと、基板１ｚ上にインプリント材３ｚの硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、型の凹部が硬化物の凸部に、型の凸部が硬化物の凹部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材３ｚに型４ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。

図１１（ｅ）に示すように、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材２ｚの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝５ｚとなる。図１１（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材２ｚの表面に溝５ｚが形成された物品を得ることができる。ここでは硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

ＭＭ：マスタモールド、１：母材、２：パターン、３：マーク、４：パターン領域、５：周囲領域
ＳＭ：サブマスタモールド、ＢＭ：ブランクモールド
１０：第１モールド、１１：第１母材、１２：第１パターン、１３：第１マーク、１４：第１パターン領域、１５：第１周囲領域、１６：第１メサ領域、１７：第１基準マーク
２０：第２モールド、２１：第２母材、２２：第２パターン、２４：第２パターン領域、２６：第２メサ領域、２７：第２基準マーク

Claims (12)

1. パターンとマークとを有するマスタモールドからレプリカモールドを作製するモールド作製方法であって、
   前記マスタモールドの前記パターンと前記マークとを第１モールド上の組成物に転写する転写工程を経ることで、前記第１モールドに第１パターンおよび第１マークを形成する第１処理と、
   前記第１モールドの前記第１マークが第２モールド上の組成物に転写されないように、前記第１モールドの前記第１パターンを前記第２モールド上の組成物に転写する転写工程を経ることで、前記第２モールドに第２パターンを形成する第２処理と、
   を含み、
   前記第２処理により前記第２パターンが形成された前記第２モールドが前記レプリカモールドとして得られる、ことを特徴とするモールド作製方法。
2. 前記第１処理では、前記マスタモールドの前記パターンと前記マークとを前記第１モールドの第１メサ領域上の組成物に転写する転写工程を経ることで、前記第１メサ領域に前記第１パターンおよび前記第１マークを形成する、ことを特徴とする請求項１に記載のモールド作製方法。
3. 前記第１モールドは、前記第１メサ領域以外の領域に形成された第１基準マークを有し、
   前記第１処理は、前記マスタモールドの前記マークの位置の計測結果と前記第１モールドの前記第１基準マークの位置の計測結果とに基づいて、前記マスタモールドの前記パターンと前記第１モールドの前記第１メサ領域との位置合わせを行う工程を含む、ことを特徴とする請求項２に記載のモールド作製方法。
4. 前記第１処理は、前記マスタモールドの前記パターンと前記マークとが転写された前記第１モールド上の組成物をマスクとして、前記第１モールドを加工する工程を含む、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモールド作製方法。
5. 前記第２処理では、前記第１モールドの前記第１パターンを前記第２モールドの第２メサ領域上の組成物に転写する転写工程を経ることで、前記第２メサ領域に前記第２パターンを形成する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモールド作製方法。
6. 前記第２モールドの前記第２メサ領域は、前記第２処理において前記第１モールドの前記第１パターンを前記第２メサ領域上の組成物に接触させたときに、前記第１モールドの前記第１マークが前記第２メサ領域の外側に配置されるように構成されている、ことを特徴とする請求項５に記載のモールド作製方法。
7. 前記第２モールドは、前記第２メサ領域以外の領域に形成された第２基準マークを有し、
   前記第２処理は、前記第１モールドの前記第１マークの位置の計測結果と前記第２モールドの前記第２基準マークの位置の計測結果とに基づいて、前記第１モールドの前記第１パターンと前記第２モールドの前記第２メサ領域との位置合わせを行う工程を含む、ことを特徴とする請求項５又は６に記載のモールド作製方法。
8. 前記第２処理は、前記第１モールドの前記第１パターンが転写された前記第２モールド上の組成物をマスクとして、前記第２モールドを加工する工程を含む、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のモールド作製方法。
9. 前記第１処理の転写工程では、前記マスタモールドを前記第１モールド上の組成物に接触させることで、前記マスタモールドの前記パターンと前記マークとを前記第１モールド上の組成物に転写する、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のモールド作製方法。
10. 前記第２処理の転写工程では、前記第１モールドを前記第２モールド上の組成物に接触させることで、前記第１モールドの前記第１パターンを前記第２モールド上の組成物に転写する、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のモールド作製方法。
11. 前記マスタモールドには、凹形状に構成されたマークと凸形状に構成されたマークとを少なくとも１つずつ含むマークセットが前記マークとして形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のモールド作製方法。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のモールド作製方法により作成されたレプリカモールドを用いて、基板上にパターンを形成する形成工程と、
    前記形成工程でパターンが形成された基板を加工する加工工程と、を含み、
    前記加工工程で加工された前記基板から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。

Images