JP6988223B2 - 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）等の技術分野において、半導体デバイスの小型化、微細化の一層の進展により、フォトリソグラフィー法を用いた製造に限界が訪れつつある。また、小型化、微細化が進展する半導体デバイスをフォトリソグラフィー法で製造するために用いられる露光装置やフォトマスクも、従来に比して極めて高価になってくる。そのため、小型化、微細化が進展する半導体デバイスを安価に製造することが困難となってきている現状がある。

そのような現状において、近年、半導体デバイス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きている。

ナノインプリント技術において用いられるインプリントモールド１００として、図７に示すように、第１面１０１Ａ及び当該第１面１０１Ａに対向する第２面１０１Ｂを有する基部１０１と、基部１０１の第１面１０１Ａから突出する凸構造部１０２と、凸構造部１０２の上面に形成されてなる凹凸パターン１０３とを有するものが知られている。第１面１０１Ａ上における凸構造部１０２の周囲に位置する所定の領域には、インプリントモールド１００の品名、型番等を示すネームマーク、ＩＤコード、アライメントマーク等、凹凸構造により構成されるマーク構造体１０４が形成されている。ナノインプリント技術においては、一度インプリントモールドを製造すれば、凹凸パターンを容易に繰り返し転写形成することができるため、高いスループットが得られ経済的である。そのため、近年、半導体デバイスの技術分野に限らず、様々な技術分野への応用が期待されている。

上記インプリントモールド１００は、凸構造部１０２の上面にハードマスク層２０１が形成されているインプリントモールド用ブランクス２００を用い、例えば、電子線リソグラフィー等により製造され、このインプリントモールド用ブランクス２００は、以下に説明する工程を経て製造される。

まず、第１面３０１Ａ及び第１面３０１Ａに対向する第２面３０１Ｂを有する透明基材（石英ガラス基板等）３０１を準備し、金属クロム等により構成されるハードマスク層３０２を当該透明基材３０１の第１面３０１Ａ上に形成する（図８（Ａ）参照）。次に、ハードマスク層３０２上に、凸構造部１０２及びマーク構造体１０４に対応するレジストパターン３０３を形成し（図８（Ｂ）参照）、当該レジストパターン３０３をマスクとしてハードマスク層３０２をエッチングしてハードマスクパターン３０４を形成する（図８（Ｃ）参照）。このハードマスクパターン３０４をマスクとして透明基材３０１の第１面３０１Ａにウェットエッチング処理を施すことで、第１面３０１Ａに凸構造部１０２及びマーク構造体１０４を同時に形成してインプリントモールド用ブランクス２００が製造される（図８（Ｄ）参照）。

このようにしてインプリントモールド用ブランクス２００の製造工程において凸構造部１０２及びマーク構造体１０４を同時に形成すると、凸構造部１０２の上面とマーク構造体１０４の上面とが同じ高さになってしまう。その結果、当該インプリントモールド用ブランクス２００を用いて製造されるインプリントモールド１００を用い、凸構造部１０２の上面に形成されている凹凸パターン１０３を被転写基板上のインプリント樹脂に押し当てるときに、凹凸パターン１０３とともにマーク構造体１０４も被転写基板等に接触してしまうという問題がある。

このような課題を解決すべく、従来、マーク構造体１０４用のレジストパターン３０３の寸法を、凸構造部１０２の高さ（設計値）の２倍よりも小さくし、等方性のエッチング液を用いたウェットエッチングにより透明基材３０１の第１面３０１Ａを加工することで、凸構造部１０２とマーク構造体１０４とを同時に形成するとともに、マーク構造体１０４の上面位置を凸構造部１０２の上面位置よりも低くすることのできるインプリントモールドの製造方法が提案されている（特許文献１参照）。

特許第５４４５７１４号公報

上記特許文献１に記載のインプリントモールドの製造方法によれば、マーク構造体１０４用のレジストパターン３０３の寸法を凸構造部１０２の高さとの関係において適切に設定し、等方性のエッチング液によって生じるアンダーカット（サイドエッチング）の現象を利用することで、マーク構造体１０４の上面位置を凸構造部１０２の上面位置よりも低くすることができる。

しかしながら、等方性のエッチング液によるアンダーカット（サイドエッチング）量をより高い精度で制御することは困難であるため、凸構造部１０２やマーク構造体１０４の寸法精度、位置精度等をさらに向上させることは困難である。また、マーク構造体１０４がアライメントマークである場合、当該マーク構造体１０４を用いたアライメント精度をさらに向上させることが困難であるという問題もある。さらに、上面位置が凸構造部１０２よりも低いマーク構造体１０４を、等方性エッチングによるアンダーカットを利用して凸構造部１０２と同時に形成する以上、マーク構造体１０４の寸法の微細化には限界があり、より微細な寸法のマーク構造体１０４を形成することが困難であるという問題もある。

上記課題に鑑みて、本発明は、凸構造部及びマーク構造体がさらに高精度に形成されてなるインプリントモールド用ブランクス及びインプリントモールド、並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、インプリントモールドを製造するために用いられるインプリントモールド用ブランクスであって、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、前記基部の前記第１面上に設けられてなり、凹凸構造により構成されるマーク構造体とを備え、前記凸構造部の周壁は、前記第１面から所定の角度をもって立ち上がる実質的に平坦面により構成され、前記マーク構造体を構成する前記凹凸構造の凸部の頂部が、前記凸構造部の上面よりも前記第１面側に位置し、前記凸構造部の周壁の前記第１面からの立ち上がり部分に、前記凸構造部を取り囲む凹状溝部が形成されているインプリントモールド用ブランクスを提供する。

前記凹状溝部の深さを１００ｎｍ〜２００ｎｍとすることができ、前記マーク構造体を構成する前記凹凸構造の前記凸部の前記第１面からの立ち上がり部分に、前記凸部を取り囲む凹状溝部が形成されていてもよい。
また、本発明は、インプリントモールドを製造するために用いられるインプリントモールド用ブランクスであって、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、前記基部の前記第１面上に設けられてなり、凹凸構造により構成されるマーク構造体とを備え、前記凸構造部の周壁は、前記第１面から所定の角度をもって立ち上がる実質的に平坦面により構成され、前記マーク構造体を構成する前記凹凸構造の凸部の頂部が、前記凸構造部の上面よりも前記第１面側に位置し、前記マーク構造体を構成する前記凹凸構造の前記凸部の前記第１面からの立ち上がり部分に、前記凸部を取り囲む凹状溝部が形成されているインプリントモールド用ブランクスを提供する。
前記凸構造部の周壁が、前記第１面から７５°〜９５°の角度をもって立ち上がっていてもよい。

前記マーク構造体を構成する前記凹凸構造の前記凸部の周壁の前記第１面に対するなす角度を、９０°未満とすることができ、前記マーク構造体としてはアライメントマークを例示することができ、前記凸構造部の上面に設けられてなるハードマスク層をさらに備えていてもよい。

本発明は、上記インプリントモールド用ブランクスの前記凸構造部の上面に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提供する。

本発明は、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、前記基部の前記第１面上に設けられてなり、凹凸構造により構成されるマーク構造体とを備えるインプリントモールド用ブランクスを製造する方法であって、第１面及び当該第１面に対向する第２面を有する基材であって、前記基材の前記第１面にハードマスク層が形成されてなる基材を準備する工程と、前記ハードマスク層上に前記凸構造部及び前記マーク構造体のそれぞれに対応するレジストパターンを形成する工程と、前記ハードマスク層上に前記凸構造部及び前記マーク構造体のそれぞれに対応する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をマスクとして前記ハードマスク層をエッチングすることで、前記凸構造部及び前記マーク構造体のそれぞれに対応するハードマスクパターンを形成する工程と、前記ハードマスクパターンをマスクとして前記基材の前記第１面にドライエッチング処理を施す工程とを含み、前記マーク構造体を構成する凹凸構造の凸部の頂部が、前記凸構造部の上面よりも前記第１面側に位置し、前記凸構造部の周壁の前記第１面からの立ち上がり部分に、前記凸構造部を取り囲む凹状溝部が形成されるようなエッチング条件にて前記基材の前記第１面にドライエッチング処理を施すインプリントモールド用ブランクスの製造方法を提供する。

上記インプリントモールド用ブランクスの製造方法において、前記凹状溝部の深さが１００ｎｍ〜２００ｎｍとなるようなエッチング条件にて、前記マーク構造体を構成する前記凹凸構造の前記凸部が前記基部の前記第１面から立ち上がる部分に、前記凸部を取り囲む凹状溝部が形成されるようなエッチング条件にて前記基材の前記第１面にドライエッチング処理を施すことができる。
また、本発明は、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、前記基部の前記第１面上に設けられてなり、凹凸構造により構成されるマーク構造体とを備えるインプリントモールド用ブランクスを製造する方法であって、第１面及び当該第１面に対向する第２面を有する基材であって、前記基材の前記第１面にハードマスク層が形成されてなる基材を準備する工程と、前記ハードマスク層上に前記凸構造部及び前記マーク構造体のそれぞれに対応するレジストパターンを形成する工程と、前記ハードマスク層上に前記凸構造部及び前記マーク構造体のそれぞれに対応する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をマスクとして前記ハードマスク層をエッチングすることで、前記凸構造部及び前記マーク構造体のそれぞれに対応するハードマスクパターンを形成する工程と、前記ハードマスクパターンをマスクとして前記基材の前記第１面にドライエッチング処理を施す工程とを含み、前記マーク構造体を構成する凹凸構造の凸部の頂部が、前記凸構造部の上面よりも前記第１面側に位置し、前記マーク構造体を構成する前記凹凸構造の前記凸部が前記基部の前記第１面から立ち上がる部分に、前記凸部を取り囲む凹部溝部が形成されるようなエッチング条件にて前記基材の前記第１面にドライエッチング処理を施すインプリントモールド用ブランクスの製造方法を提供する。
前記凸構造部の周壁が前記基部の前記第１面から７５°〜９５°の角度をもって立ち上がるようなエッチング条件にて前記基材の前記第１面にドライエッチング処理を施すことができる。

本発明は、インプリントモールドを製造する方法であって、上記インプリントモールド用ブランクスの前記凸構造部上に設けられている前記ハードマスク層上に、複数の凹状溝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をマスクとして前記凸構造部上の前記ハードマスクをエッチングすることで、ハードマスクパターンを形成する工程と、前記ハードマスクパターンをマスクとして前記凸構造部をエッチングすることで、前記凸構造部上に凹凸パターンを形成する工程とを含むことを特徴とするインプリントモールドの製造方法を提供する。

本発明によれば、凸構造部及びマーク構造体がさらに高精度に形成されてなるインプリントモールド用ブランクス及びインプリントモールド、並びにそれらの製造方法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用ブランクスの概略構成を示す切断端面図である。 図２Ａは、本発明の一実施形態に係るインプリントモールド用ブランクスにおける凸構造部の周壁部分及びマーク構造体の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。 図２Ｂ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ブランクスにおける凸構造部の周壁と基部の第１面とのなす角度を説明するための側面図である。 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用ブランクスにおけるマーク構造体の概略構成を示す平面図である。 図４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５（Ａ）〜（Ｃ）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ブランクスの製造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６（Ａ）〜（Ｃ）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製造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７は、従来の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８（Ａ）〜（Ｄ）は、従来のインプリントモールド用ブランクスの製造方法の各工程を切断端面にて示す工程フロー図である。

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用ブランクス〕
図１は、本実施形態に係るインプリントモールド用ブランクス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用ブランクスにおける凸構造部の周壁部分及びマーク構造体の概略構成を示す部分拡大切断端面図であり、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用ブランクスにおけるマーク構造体の概略構成を示す平面図である。

本実施形態に係るインプリントモールド用ブランクス１は、第１面２Ａ及び当該第１面２Ａに対向する第２面２Ｂを有する基部２と、基部２の第１面２Ａ側における平面視略中央部に位置し、当該第１面２Ａから突出する凸構造部２１と、基部２の第１面２Ａ上に設けられてなり、凹凸構造により構成されるマーク構造体２２と、基部２の第２面２Ｂ側における平面視略中央部に形成されてなる窪み部２３とを備え、インプリントモールド１０（図４参照）を製造するために用いられるものである。

インプリントモールド用ブランクス１の基部２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ブランクスとして一般的なものである。例えば、当該基部２は、インプリントモールド１０（図４参照）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ブランクス１の基部２の厚さＴ₂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ブランクス１の基部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、当該基部２が石英ガラスにより構成される場合、例えば、当該基部２の大きさは１５２ｍｍ×１５２ｍｍ程度である。

インプリントモールド用ブランクス１の基部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。本実施形態に係るインプリントモールド用ブランクス１から製造されるインプリントモールド１０（図４参照）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２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ブランクス１の基部２の第１面２Ａから突出する凸構造部２１は、平面視において基部２（第１面２Ａ）の略中央に設けられている。かかる凸構造部２１の形状は、略矩形状、略円形状等を例示することができる。

凸構造部２１の上面の大きさ（寸法）は、インプリントモールド１０（図４参照）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。例えば、凸構造部２１が平面視矩形状である場合、凸構造部２１の上面の大きさは２６ｍｍ×３３ｍｍ程度に設定され得る。

凸構造部２１の高さＴ₂₁は、インプリントモールド１０（図４参照）が凸構造部２１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２１の高さＴ₂₁」とは、基部２の第１面２Ａを基準とした高さ、すなわち第１面２Ａから凸構造部２１の上面までの長さ（第１面２Ａに対する垂直方向の長さ）を意味するものとする。

凸構造部２１の周壁２１１は、基部２の第１面２Ａから所定の角度をもって立ち上がる実質的に平坦面により構成される。本実施形態に係るインプリントモールド用ブランクス１の凸構造部２１は、後述するようにドライエッチング処理により形成される（図５参照）ため、凸構造部２１の周壁２１１が実質的な平坦面により構成されることになる。その結果、形状、寸法精度の高い転写領域を有する凸構造部２１を形成することができる。より具体的には、凸構造部２１の周壁２１１と基部２の第１面２Ａとのなす角度θ₁は、７５°〜９５°であるのが好ましく、８５°〜９０°であるのがより好ましい。当該角度θ₁が９５°を超えると、インプリントモールド用ブランクス１から作製されたインプリントモールド１０（図４参照）の凹凸パターン１１を転写するときに、凹凸パターン１１が形成されている凸構造部２１の上面を均一に押圧することが困難となり、凹凸パターン１１が転写されて形成される転写パターンの寸法が変化したり、形状が歪んだりする等の転写不良が発生するおそれがある。なお、本実施形態において、凸構造部２１の周壁２１１と基部２の第１面２Ａとのなす角度θ₁は、下記式により定義される。
ｔａｎθ₁＝Ｔ₂₁／Ｄ₂₁
上記式において、Ｔ₂₁は「凸構造部２１の高さ」を表し、Ｄ₂₁は「インプリントモールド用ブランクス１の側面視において、凸構造部２１の上面の周縁部２１Ｅと、基部２の第１面２Ａからの周壁２１１の立ち上がり部２１Ｂとの間の水平方向（第１面２Ａの平行方向）の長さ」を表す（図２Ｂ参照）。

凸構造部２１の周壁２１１の第１面２Ａからの立ち上がり部分に、凸構造部２１を取り囲む凹状溝部２１２が形成されている。凸構造部２１を取り囲む凹状溝部２１２が形成されていることで、インプリントモールド用ブランクス１から作製されたインプリントモールド１０（図４参照）を用いた転写工程において基部２を撓ませる際に生じる応力を凹状溝部２１２に集中させることができるため、凸構造部２１の上面の変形を抑制することができ、その結果、凸構造部２１の上面に形成されている凹凸パターン１１を転写して形成される転写パターンの寸法、形状変化を抑制し、高精度での転写パターンの形成が可能となる。また、凹状溝部２１２が形成されていることで、凸構造部２１の周壁２１１と基部２の第１面２Ａとの境界が明確になるため、インプリントモールド用ブランクス１の凸構造部２１を形成した後、容易に検査することができる。凹状溝部２１２の深さＤ₂₁₂は、本実施形態に係るインプリントモールド用ブランクス１の製造工程において凸構造部２１を形成する際のエッチング条件に応じて適宜設定され得るが、例えば、１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度に設定され得る。

一般に、インプリントモールド用ブランクス１の検査工程において、凹状溝部２１２を検出・検査した後、凸構造部２１の周縁を検査するが、凸構造部２１とその周壁２１１とのなす角度（１８０°−θ₁）が９０°に近い方が、凸構造部２１の周縁部と凹状溝部２１２との距離が小さくなることに加え、当該周縁部がさらに明確に見えるようになるため、当該周縁部の検出・検査を容易に行うことができる。角度θ₁が７５°未満であると、凸構造部２１の周縁部と凹状溝部２１２との距離が大きくなり、当該周縁部が不明瞭になり、当該周縁部の検出・検査が困難となるおそれがある。

本実施形態に係るインプリントモールド用ブランクス１において、基部２の第１面２Ａ上における凸構造部２１の周囲の所定の領域に、凹凸構造により構成されるマーク構造体２２が形成されている。マーク構造体２２としては、例えば、品名、型番等を示すネームマーク、ＩＤコード、アライメントマーク等が挙げられる。

マーク構造体２２の凸部２２１の頂部２２２の高さ位置は、凸構造部２１の上面の高さ位置よりも低い。マーク構造体２２の凸部２２１の頂部２２２の高さ位置が凸構造部２１の上面の高さ位置よりも低いことで、本実施形態に係るインプリントモールド用ブランクス１から製造されるインプリントモールド１０（図４参照）を用いたインプリント処理時に、マーク構造体２２が被転写基板やインプリント樹脂に接触してしまうのを防止することができる。

マーク構造体２２の第１面２Ａからの高さＴ₂₂（頂部２２２の高さ位置）は、凸構造部２１の第１面２Ａからの高さＴ₂₁（凸構造部２１の上面の高さ位置）等との関係において、本実施形態に係るインプリントモールド用ブランクス１から製造されるインプリントモールド１０（図４参照）を用いたインプリント処理時に、マーク構造体２２が被転写基板やインプリント樹脂に接触しない程度に適宜設定されればよい。

マーク構造体２２がアライメントマークである場合、当該マーク構造体２２の平面視形状は、特に限定されるものではなく、例えば、図３（Ａ）に示すような十字形状であってもよいし、図３（Ｂ）に示すようなラインアンドスペース形状であってもよい。アライメントマークとして用いられるマーク構造体２２が、図３（Ｂ）に示すラインアンドスペース形状である場合、このマーク構造体２２を備えるインプリントモールド１０（図４参照）を用いて被転写基板に凹凸パターン１１を転写する際に、マーク構造体２２とはピッチの異なるラインアンドスペース形状のアライメントマークが被転写基板に形成されていれば、アライメントマーク同士を重ねることで観察され得るモアレ模様（干渉縞）によってインプリントモールド１０と被転写基板との位置合わせが可能となる。

マーク構造体２２を構成する凹凸構造の凸部２２１の周壁２２４の第１面２Ａに対するなす角度θ₂は、９０°未満であるのが好ましく、８０°〜８９°であるのがより好ましい。当該角度θ₂が９０°を超えると、マーク構造体２２の高さと凸部構造２１の高さＴ₂₁とが同一になってしまい、インプリントモールド用ブランクス１から作製されたインプリントモールド１０（図４参照）を用いて凹凸パターン１１を被転写基板に転写するときにマーク構造体２２が被転写基板に接触してしまうおそれがある。一方、角度θ₂が８０°未満であると、マーク構造体２２がアライメントマークとして用いられる場合、アライメントにおいて適当な高さを有するためには幅（寸法）を大きくしなければならないが、平面視におけるマーク構造体２２の寸法が大きくなってしまうことでアライメント精度が低下してしまうおそれがある。また、角度θ₂が８０°未満のマーク構造体２２は、その形成工程としてのエッチングにおける再現性が低下してしまうため、マーク構造体２２の寸法や形状に要求される精度を満足することができないおそれがある。

マーク構造体２２を構成する凹凸構造の凸部２２１の第１面からの立ち上がり部分に、凸部２２１を取り囲む凹状溝部２２３が形成されている。凸部２２１を取り囲む凹状溝部２２３が形成されていることで、マーク構造体２２の視認性が向上し、位置検出精度が向上する。その結果、マーク構造体２２を使用したアライメント精度が向上され得る。

本実施形態に係るインプリントモールド用ブランクス１の基部２の第２面２Ｂ側には、凸構造部２１に対向する窪み部２３が形成されている。窪み部２３が形成されていることで、凸構造部２１の上面を容易に湾曲させることができる。

インプリントモールド用ブランクス１の第２面２Ｂ側からの平面視における窪み部２３の形状は、略円形であるのが好ましい。窪み部２３の平面視形状が略円形であることで、凸構造部２１の上面を、略均一に湾曲させることができる。

インプリントモールド用ブランクス１の窪み部２３は、当該窪み部２３の外形を第１面２Ａ側に投影した投影領域が、平面視における凸構造部２１の外形を物理的に包含するように、好ましくは凸構造部２１の上面の中心と上記投影領域の中心とを一致させるように、第２面２Ｂ側に形成されている。

インプリントモールド用ブランクスの窪み部２３の深さＤ₂₃は、特に限定されるものではない。凸構造部２１の上面を効果的に湾曲させることができるように、窪み部２３の深さＤ₂₃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ブランクスの基部２の第１面２Ａ及び凸構造部２１の上面には、ハードマスク層３が形成されている。ハードマスク層３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３は、後述するインプリントモールドの製造方法における一工程（図６（Ｂ）参照）にてパターニングされ、インプリントモールド用ブランクス１の凸構造部２１の上面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ブランクス１の構成材料の種類に応じ、エッチング選択比等を考慮して、ハードマスク層３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ブランクス１の基部２が石英ガラスにより構成される場合、ハードマスク層３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３の厚さは、インプリントモールド用ブランクス１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１０における凹凸パターン１１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ブランクス１の基部２が石英ガラスにより構成され、ハードマスク層３が金属クロムにより構成される場合、ハードマスク層３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ブランクス１の基部２の第１面２Ａ及び凸構造部２１の上面にハードマスク層３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、本実施形態に係るインプリントモールド用ブランクス１から製造されるインプリントモールド１０について説明する。図４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４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、第１面２Ａ及び第１面２Ａに対向する第２面２Ｂを有する基部２と、基部２の第１面２Ａから突出する凸構造部２１と、凸構造部２１の上面に形成されてなる凹凸パターン１１と、基部２の第１面２Ａ上に設けられてなり、凹凸構造により構成されるマーク構造体２２と、基部２の第２面２Ｂ側における平面視略中央部に形成されてなる窪み部２３とを備える。本実施形態におけるインプリントモールド１０は、上述したインプリントモールド用ブランクス１から製造され得る。以下に説明するインプリントモールド１０において、インプリントモールド用ブランクス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。

本実施形態におけるインプリントモールド１０が備える凹凸パターン１１の形状、寸法等は、インプリントモールド１０（図４参照）にて要求される形状、寸法等に応じて適宜設定され得るものであって、特に制限されるものではない。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。図示例において、凹凸パターン１１は、凸構造部２１の上面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１１の寸法は、例えば、１０ｎｍ〜２００ｎｍ程度であればよい。

本実施形態におけるインプリントモールド１０においては、凸構造部２１の周壁２１１が実質的な平坦面により構成される。これにより、インプリント工程においてインプリントモールド１０を押圧する時に発生するインプリントモールド１０の撓み、歪みの予測が容易になり、予測精度を高めることができる。その結果、インプリント工程によって形成される転写パターンの精度を高めることができ、同時に、より微細な転写パターンの形成が可能になる。また、凸構造部２１の周壁２１１と基部２の第１面２Ａとのなす角度θ₁は、７５°〜９５°であるのが好ましく、８５°〜９０°であるのがより好ましい。当該角度θ₁が７５°未満であると、インプリント工程におけるインプリントモールド１０押圧する時に、インプリントモールド１０が撓む際に凸構造部２１にも撓み、歪みが発生し、凸構造部２１の上面の凹凸パターン１１が変形し、転写パターンの寸法が変化したり、形状が歪んだりする等の転写不良が発生するおそれがあり、９５°を超えると、インプリントモールド１０の凹凸パターン１１を転写するときに、凹凸パターン１１が形成されている凸構造部２１の上面を均一に押圧することが困難となり、凹凸パターン１１が転写されて形成される転写パターンの寸法が変化したり、形状が歪んだりする等の転写不良が発生するおそれがある。

さらに、本実施形態におけるインプリントモールド１０においては、凸構造部２１の周壁２１１の第１面２Ａからの立ち上がり部分に、凸構造部２１を取り囲む凹状溝部２１２が形成されている。凸構造部２１を取り囲む凹状溝部２１２が形成されていることで、インプリントモールド１０を用いた転写工程において基部２を撓ませる際に生じる応力を凹状溝部２１２に集中させることができるため、凸構造部２１の上面の変形を抑制することができ、その結果、凸構造部２１の上面に形成されている凹凸パターン１１を転写して形成される転写パターンの寸法、形状変化を抑制し、高精度での転写パターンの形成が可能となる。

さらにまた、本実施形態におけるインプリントモールド１０においては、マーク構造体２２の頂部２２２の高さ位置が凸構造部２１の上面の高さ位置よりも低いことで、インプリント処理時に、マーク構造体２２が被転写基板やインプリント樹脂に接触してしまうのを防止することができる。また、マーク構造体２２を構成する凹凸構造の凸部２２１の第１面からの立ち上がり部分に、凸部２２１を取り囲む凹状溝部２２３が形成されている。凸部２２１を取り囲む凹状溝部２２３が形成されていることで、マーク構造体２２の視認性が向上し、位置検出精度が向上する。その結果、マーク構造体２２を使用したアライメント精度を向上させることができる。

本実施形態におけるインプリントモールド１０においては、凸構造部２１が高い寸法精度にて形成されていることで、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高精度で凹凸パターン１１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１０によれば、後述するように凸構造部２１がドライエッチング処理により形成されることで、当該凸構造部２１の側壁２１１の第１面２Ａからの立ち上がり角度がより鋭角（例えば７５°〜９５°程度）になり、その結果、凸構造部２１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。

さらにまた、上記構成を有するインプリントモールド１０によれば、後述するように凸構造部２１及びマーク構造体２２がドライエッチング処理により形成されてなるものであることで、インプリントモールド１０の基部２の側面や第２面２Ｂはエッチングされず、ダメージを有しない。そのため、当該インプリントモールド１０をインプリント装置のモールド保持部に安定的に真空吸着させることができ、インプリント処理中にアライメント精度が低下するのを防止することができる。

〔インプリントモールド用ブランクスの製造方法〕
本実施形態におけるインプリントモールド用ブランクスを製造する方法について説明する。図５は、本実施形態におけるインプリントモールド用ブランクスの製造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用ブランクス１（図１参照）を製造するために用いられる、第１面４０Ａ及び第１面４０Ａに対向する第２面４０Ｂを有し、第１面４０Ａにハードマスク層４１が形成されている基材４０（図５（Ａ）参照）を準備する。

基材４０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ブランクスとして一般的なものである。例えば、当該基材４０は、インプリントモールド１０（図４参照）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。

ハードマスク層４１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４１は、後述する工程（図５（Ｂ）参照）にてパターニングされ、インプリントモールド用ブランクス１の凸構造部２１及びマーク構造体２２の上面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ブランクス１の構成材料の種類に応じ、エッチング選択比等を考慮して、ハードマスク層４１の構成材料を選択するのが好ましい。例えば、基材４０が石英ガラスにより構成される場合、ハードマスク層４１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４１の厚さは、基材４０の種類に応じたエッチング選択比、凸構造部２１の高さＴ₂₁等を考慮して適宜設定される。例えば、基材４０が石英ガラスにより構成され、ハードマスク層４１が金属クロムにより構成される場合、ハードマスク層４１の厚さは、１００ｎｍ〜１μｍ程度に設定され得る。

基材４０の第１面４０Ａにハードマスク層４１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。

ハードマスク層４１上に、インプリントモールド用ブランクス１の凸構造部２１及びマーク構造体２２のそれぞれに対応する、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４２を形成する（図５（Ａ）参照）。ハードマスク層４１上にレジストパターン４２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、ハードマスク層４１上にレジスト膜を形成し、レジストパターン４２に対応する遮光部又は開口部を有するフォトマスクを用いて上記レジスト膜に露光・現像処理を施す方法（フォトリソグラフィー法）等が挙げられる。

続いて、レジストパターン４２をマスクとしてハードマスク層４１にドライエッチング処理を施してハードマスクパターン４３を形成し（図５（Ｂ）参照）、当該ハードマスクパターン４３をマスクとして第１面４０Ａに、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃等のフッ素系のエッチングガスを用いたドライエッチング処理を施すことで、凸構造部２１及びマーク構造体２２を形成する（図５（Ｃ）参照）。

ハードマスクパターン４３をマスクとする第１面４０Ａのドライエッチング処理において、マーク構造体２２を構成する凹凸構造の凸部２２１の頂部２２２の高さ位置が、凸構造部２１の上面の高さ位置よりも低くなるようなエッチング条件を設定する。このようなエッチング条件としては、通常のドライエッチングより等方性の高い条件（例えば、真空度：１８０ｍｍＴｏｒｒ、ＣＦ₄流量：３０ｃｍ³／秒、Ｏ₂流量：２０ｃｍ³／秒等）等が挙げられる。このようなエッチング条件により第１面４０Ａにドライエッチング処理を施すことで、マーク構造体２２を構成する凹凸構造の凸部２２１の頂部２２２の高さ位置を、凸構造部２１の上面の高さ位置よりも低くすることができる。また、第１ステップとして等方性の高い条件（例えば、真空度：３００ｍｍＴｏｒｒ、ＣＦ₄流量：４０ｃｍ³／秒、Ｏ₂流量：２０ｃｍ³／秒等）にてエッチングし（エッチング深さ：１〜１０μｍ）、第２ステップとして異方性の高い条件（例えば、真空度：１２０Ｔｏｒｒ、ＣＦ₄流量：２０ｃｍ³／秒、Ｏ₂流量：１０ｃｍ³／秒等）にてエッチングする（全エッチング深さ：３０μｍ）２段階エッチングを行うことによっても、マーク構造体２２を構成する凹凸構造の凸部２２１の頂部２２２の高さ位置を、凸構造部２１の上面の高さ位置よりも低くすることができる。

上記ドライエッチング処理において、凸構造部２１の周壁２１１の立ち上がり部分及びマーク構造体２２を構成する凹凸構造の凸部２２１の立ち上がり部分のそれぞれに、凸構造部２１及び凸部２２１のそれぞれを取り囲む凹状溝部２１２，２２３が形成されるようなエッチング条件、凸構造部２１の周壁２１１の第１面２Ａに対するなす角度θ₁が７５°〜９５°となるようなエッチング条件、凸部２２１の第１面２Ａに対するなす角度θ₂が９０°未満となるようなエッチング条件を設定するのが好ましい。

上述したインプリントモールド用ブランクスの製造方法によれば、凸構造部２１及びマーク構造体２２を同一のドライエッチング工程により形成することができるため、凸構造部２１及びマーク構造体２２を極めて高い寸法精度及び位置精度にて形成することができる。

〔インプリントモールドの製造方法〕
上記のようにして製造されるインプリントモールド用ブランクスを用いてインプリントモールドを製造する方法を説明する。図６は、本実施形態におけ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にて示す工程フロー図である。

本実施形態におけるインプリントモールドの製造方法においては、まず、上記インプリントモールド用ブランクス１（図１，図５（Ｃ）参照）を準備し、凸構造部２１の上面のハードマスク層３上に、インプリントモールド１０の凹凸パターン１１に対応するレジストパターン５１を形成する（図６（Ａ）参照）。なお、インプリントモールド用ブランクス１が、凸構造部２１の上面にハードマスク層３が設けられていない態様のものであれば、予めハードマスク層３を設けておく。

レジストパターン５１は、当該レジストパターン５１に対応する開口部及び遮光部を有するフォトマスクを用いたフォトリソグラフィー方法により形成されてもよいし、電子線描画装置を用いた電子線リソグラフィー方法により形成されてもよいし、レジストパターン５１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方法により形成されてもよい。

そして、レジストパターン５１をマスクとしてハードマスク層３をエッチングしてハードマスクパターン５２を形成し（図６（Ｂ）参照）、当該ハードマスクパターン５２をマスクとして凸構造部２１の上面をエッチングすることで、凹凸パターン１１を形成する。このようにして、本実施形態におけるインプリントモールド１０（図４参照）を製造することができる。

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、インプリントモールド用ブランクス１の凸構造部２１の上面にハードマスク層３が設けら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く、当該ハードマスク層３は設けられていなくてもよい。

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用ブランクス
２…基部
２１…凸構造部
２２…マーク構造体
１０…インプリントモールド
１１…凹凸パターン

Claims (15)

1. インプリントモールドを製造するために用いられるインプリントモールド用ブランクスであって、
   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、
   前記基部の前記第１面上に設けられてなり、凹凸構造により構成されるマーク構造体と
   を備え、
   前記凸構造部の周壁は、前記第１面から所定の角度をもって立ち上がる実質的に平坦面により構成され、
   前記マーク構造体を構成する前記凹凸構造の凸部の頂部が、前記凸構造部の上面よりも前記第１面側に位置し、
   前記凸構造部の周壁の前記第１面からの立ち上がり部分に、前記凸構造部を取り囲む凹状溝部が形成されているインプリントモールド用ブランクス。
2. 前記凹状溝部の深さが、１００ｎｍ〜２００ｎｍである請求項１に記載のインプリントモールド用ブランクス。
3. 前記マーク構造体を構成する前記凹凸構造の前記凸部の前記第１面からの立ち上がり部分に、前記凸部を取り囲む凹状溝部が形成されている請求項１又は請求項２に記載のインプリントモールド用ブランクス。
4. インプリントモールドを製造するために用いられるインプリントモールド用ブランクスであって、
   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、
   前記基部の前記第１面上に設けられてなり、凹凸構造により構成されるマーク構造体と
   を備え、
   前記凸構造部の周壁は、前記第１面から所定の角度をもって立ち上がる実質的に平坦面により構成され、
   前記マーク構造体を構成する前記凹凸構造の凸部の頂部が、前記凸構造部の上面よりも前記第１面側に位置し、
   前記マーク構造体を構成する前記凹凸構造の前記凸部の前記第１面からの立ち上がり部分に、前記凸部を取り囲む凹状溝部が形成されているインプリントモールド用ブランクス。
5. 前記凸構造部の周壁が、前記第１面から７５°〜９５°の角度をもって立ち上がる請求項１〜４のいずれかに記載のインプリントモールド用ブランクス。
6. 前記マーク構造体を構成する前記凹凸構造の前記凸部の周壁の前記第１面に対するなす角度が、９０°未満である請求項１〜５のいずれかに記載のインプリントモールド用ブランクス。
7. 前記マーク構造体がアライメントマークである請求項１〜６のいずれかに記載のインプリントモールド用ブランクス。
8. 前記凸構造部の上面に設けられてなるハードマスク層をさらに備える請求項１〜７のいずれかに記載のインプリントモールド用ブランクス。
9. 請求項１〜７のいずれかに記載のインプリントモールド用ブランクスの前記凸構造部の上面に凹凸パターンが形成されてなるインプリントモールド。
10. 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、前記基部の前記第１面上に設けられてなり、凹凸構造により構成されるマーク構造体とを備えるインプリントモールド用ブランクスを製造する方法であって、
    第１面及び当該第１面に対向する第２面を有する基材であって、前記基材の前記第１面にハードマスク層が形成されてなる基材を準備する工程と、
    前記ハードマスク層上に前記凸構造部及び前記マーク構造体のそれぞれに対応するレジストパターンを形成する工程と、
    前記ハードマスク層上に前記凸構造部及び前記マーク構造体のそれぞれに対応する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をマスクとして前記ハードマスク層をエッチングすることで、前記凸構造部及び前記マーク構造体のそれぞれに対応するハードマスクパターンを形成する工程と、
    前記ハードマスクパターンをマスクとして前記基材の前記第１面にドライエッチング処理を施す工程と
    を含み、
    前記マーク構造体を構成する凹凸構造の凸部の頂部が、前記凸構造部の上面よりも前記第１面側に位置し、前記凸構造部の周壁の前記第１面からの立ち上がり部分に、前記凸構造部を取り囲む凹状溝部が形成されるようなエッチング条件にて前記基材の前記第１面にドライエッチング処理を施すインプリントモールド用ブランクスの製造方法。
11. 前記凹部溝部の深さが１００ｎｍ〜２００ｎｍとなるようなエッチング条件にて前記基材の前記第１面にドライエッチング処理を施す請求項１０に記載のインプリントモールド用ブランクスの製造方法。
12. 前記マーク構造体を構成する前記凹凸構造の前記凸部が前記基部の前記第１面から立ち上がる部分に、前記凸部を取り囲む凹部溝部が形成されるようなエッチング条件にて前記基材の前記第１面にドライエッチング処理を施す請求項１０又は請求項１１に記載のインプリントモールド用ブランクスの製造方法。
13. 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、前記基部の前記第１面上に設けられてなり、凹凸構造により構成されるマーク構造体とを備えるインプリントモールド用ブランクスを製造する方法であって、
    第１面及び当該第１面に対向する第２面を有する基材であって、前記基材の前記第１面にハードマスク層が形成されてなる基材を準備する工程と、
    前記ハードマスク層上に前記凸構造部及び前記マーク構造体のそれぞれに対応するレジストパターンを形成する工程と、
    前記ハードマスク層上に前記凸構造部及び前記マーク構造体のそれぞれに対応する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をマスクとして前記ハードマスク層をエッチングすることで、前記凸構造部及び前記マーク構造体のそれぞれに対応するハードマスクパターンを形成する工程と、
    前記ハードマスクパターンをマスクとして前記基材の前記第１面にドライエッチング処理を施す工程と
    を含み、
    前記マーク構造体を構成する凹凸構造の凸部の頂部が、前記凸構造部の上面よりも前記第１面側に位置し、前記マーク構造体を構成する前記凹凸構造の前記凸部が前記基部の前記第１面から立ち上がる部分に、前記凸部を取り囲む凹部溝部が形成されるようなエッチング条件にて前記基材の前記第１面にドライエッチング処理を施すインプリントモールド用ブランクスの製造方法。
14. 前記凸構造部の周壁が前記基部の前記第１面から７５°〜９５°の角度をもって立ち上がるようなエッチング条件にて前記基材の前記第１面にドライエッチング処理を施す請求項１０〜１３のいずれかに記載のインプリントモールド用ブランクスの製造方法。
15. インプリントモールドを製造する方法であって、
    請求項８に記載のインプリントモールド用ブランクスの前記凸構造部上に設けられている前記ハードマスク層上に、複数の凹状溝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をマスクとして前記凸構造部上の前記ハードマスクをエッチングすることで、ハードマスクパターンを形成する工程と、
    前記ハードマスクパターンをマスクとして前記凸構造部をエッチングすることで、前記凸構造部上に凹凸パターンを形成する工程と
    を含む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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