JP2007042715A

JP2007042715A - Imprinting mold and its manufacturing method

Info

Publication number: JP2007042715A
Application number: JP2005222545A
Authority: JP
Inventors: Norihito Fukugami; 典仁福上
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2005-08-01
Filing date: 2005-08-01
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2025-08-01
Also published as: JP5119579B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imprinting mold capable of preventing occurrence of resist pattern defects due to gas taken in between the recess of the imprinting mold and a resist layer in embossing and pressing steps of an imprint method. <P>SOLUTION: The imprinting mold 10 is composed so that line-shaped or hole-shaped recesses 13 are formed to a silicon substrate 11 and a micro-trench (a fine recessed part) 12 is formed to a corner of each line-shaped or hole-shaped recess 13. The imprinting mold 10 is mainly used as an imprinting mold for thermal imprinting. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、インプリント法にてパターン形成するためのインプリント用モールド及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an imprint mold for forming a pattern by an imprint method and a method for manufacturing the same.

これまで、半導体デバイスの製造プロセスなど微細加工が要求されるパターンの形成には、光学的にパターンを転写する方法が用いられていた。その例として、ガラスなどの透明基板上の一部にクロム等の不透明材料からなるパターンを形成したフォトマスクを作成し、これを、レジストを塗布した半導体基板（以後、感応基板と呼ぶ）上に直接的に或いは間接的に載せ、フォトマスクの背面から光を照射して光の透過部分のレジストを選択的に感光させることにより、フォトマスクのパターンを感応基板に転写することが行われていた。この技術を一般にフォトリソグラフィ法と呼んでいる。
また、現在の半導体デバイスの製造プロセスにおいては、光学的にマスクパターンを縮小して半導体基板上にパターンを転写する方法が主流となっている。 Until now, a method of optically transferring a pattern has been used to form a pattern that requires fine processing, such as a manufacturing process of a semiconductor device. As an example, a photomask in which a pattern made of an opaque material such as chromium is formed on a part of a transparent substrate such as glass is formed, and this is formed on a semiconductor substrate (hereinafter referred to as a sensitive substrate) coated with a resist. The pattern of the photomask was transferred onto the sensitive substrate by placing it directly or indirectly and irradiating light from the back of the photomask to selectively expose the resist in the light transmitting portion. . This technique is generally called a photolithography method.
Further, in the current semiconductor device manufacturing process, a method of optically reducing a mask pattern and transferring the pattern onto a semiconductor substrate has become mainstream.

しかしながら、これらのパターン形成方法は、形成するパターンのサイズや形状は露光する光の波長に大きく依存する。例えば、昨今の先端半導体デバイスの製造においては、フォトリソグラフィに用いる露光波長は１５０ｎｍ以上であるのに対し、最小線幅は９０ｎｍ以下であり、光の回折現象による解像限界に達している。レジストの解像度を増すために、近接効果補正（ＯＰＣ：Optical Proximity Correction）や位相シフトマスク等の超解像技術を用いてはいるものの、マスクパターンを半導体基板上に忠実に転写することが困難となっている。 However, in these pattern forming methods, the size and shape of the pattern to be formed greatly depend on the wavelength of light to be exposed. For example, in the manufacture of advanced semiconductor devices in recent years, the exposure wavelength used for photolithography is 150 nm or more, while the minimum line width is 90 nm or less, reaching the resolution limit due to the light diffraction phenomenon. Although super-resolution technology such as proximity effect correction (OPC) and phase shift mask is used to increase the resolution of the resist, it is difficult to faithfully transfer the mask pattern onto the semiconductor substrate. It has become.

更に縮小投影露光の場合には、基板の水平方向のみならず垂直方向にも位置合わせ精度が要求されるため、フォトマスク及び半導体基板の精密ステージ制御（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ）などが必要となるため、装置のコストが高くなるという欠点があった。 Furthermore, in the case of reduced projection exposure, since alignment accuracy is required not only in the horizontal direction of the substrate but also in the vertical direction, precise stage control (X, Y, Z, θ) of a photomask and a semiconductor substrate is necessary. Therefore, there has been a drawback that the cost of the apparatus becomes high.

これらの光の回折現象によるパターンボケや複雑な機構を必要とする装置コストの問題は、半導体デバイスの製造のみならず、ディスプレイや記録メディア、バイオチップ、光デバイスなど様々なパターン形成においてもフォトリソグラフィ法を用いているため同様であり、マスクパターンを忠実に転写することは出来ない。 The problem of equipment cost that requires pattern blurring due to the diffraction phenomenon of light and complicated mechanisms is not only in the manufacture of semiconductor devices, but also in the formation of various patterns such as displays, recording media, biochips, and optical devices. This is the same because the method is used, and the mask pattern cannot be faithfully transferred.

このような背景から、Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ等は、インプリント法（もしくはナノインプリント法）と呼ばれる非常に簡易であるが大量生産に向き、従来の方法よりも格段に微細なパターンを忠実に転写可能な技術が提案されている（例えば、非特許文献１及び非特許文献２参照）。
ちなみに、インプリント法とナノインプリント法に厳密な区別はないが、半導体デバイスの製造に用いられるようなナノメーターオーダーのものをナノインプリント法と呼び、その他のマイクロメーターオーダーのものをインプリント法と呼ぶことが多い。以後、全てインプリント法と呼ぶことにする。 From such a background, S.I. Y. Chou et al. Have proposed a technique called imprint method (or nanoimprint method) that is very simple but suitable for mass production, and can transfer a much finer pattern faithfully than conventional methods (for example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2).
By the way, although there is no strict distinction between imprinting and nanoimprinting, nanometer-order methods used in the manufacture of semiconductor devices are called nanoimprint methods, and other micrometer-order methods are called imprint methods. There are many. Hereinafter, all are referred to as an imprint method.

ここで、Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ等が提案している従来のインプリント法について説明する。まず、熱インプリント法について説明する。図９（ａ）〜（ｅ）は、熱インプリント法によるパターン形成方法の一例を示す模式構成断面図である。
まず、表面にシリコン酸化膜１１１を形成したシリコン基板１０１を用意し、シリコン基板１０１上のシリコン酸化膜１１１上に形成した電子ビーム感光層を、例えば、通常の電子ビームリソグラフィー技術を用いて、パターン描画、現像等のパターニング処理を行っ
て、レジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクにして、ドライエッチング等によりシリコン酸化膜１１１をエッチングし、レジストパターンを剥離して、シリコン基板１０１上にシリコン酸化膜１１１からなる凹部１１２が形成されたインプリント用モールド１００を作製する（図９（ａ）参照）。 Here, S.M. Y. A conventional imprint method proposed by Chou et al. Will be described. First, the thermal imprint method will be described. FIGS. 9A to 9E are schematic configuration cross-sectional views illustrating an example of a pattern forming method using a thermal imprint method.
First, a silicon substrate 101 having a silicon oxide film 111 formed on the surface is prepared, and an electron beam photosensitive layer formed on the silicon oxide film 111 on the silicon substrate 101 is patterned using, for example, a normal electron beam lithography technique. Patterning processes such as drawing and development are performed to form a resist pattern. Using the resist pattern as a mask, the silicon oxide film 111 is etched by dry etching or the like, the resist pattern is peeled off, and silicon oxide is formed on the silicon substrate 101. The imprint mold 100 in which the concave portion 112 made of the film 111 is formed is manufactured (see FIG. 9A).

次に、シリコン基板１０２上にＰＭＭＡなどのレジスト材料を塗布し、レジスト層１２１が形成されたレジスト層形成基板１１０を作製する（図９（ｂ）参照）。 Next, a resist material such as PMMA is applied on the silicon substrate 102 to produce a resist layer formation substrate 110 on which a resist layer 121 is formed (see FIG. 9B).

次に、レジスト層１２１が形成されたレジスト層形成基板１１０を約１２０〜２００℃程度に加熱し、レジスト層１２１を軟化させる。
次いで、レジスト層１２１が軟化したレジスト層形成基板１１０上にインプリント用モールド１００の凹部１１２が対向するようにインプリント用モールド１００を重ね合わせ、およそ３〜２０ＭＰa程度の圧力で圧着する（図９（ｃ）参照）。 Next, the resist layer forming substrate 110 on which the resist layer 121 is formed is heated to about 120 to 200 ° C. to soften the resist layer 121.
Next, the imprint mold 100 is overlaid on the resist layer forming substrate 110 in which the resist layer 121 is softened so that the concave portion 112 of the imprint mold 100 is opposed to the resist layer formation substrate 110, and pressure-bonded with a pressure of about 3 to 20 MPa (FIG. 9). (See (c)).

次に、インプリント用モールド１００をレジスト層形成基板１１０に圧着した状態で温度を約１００℃以下まで降温して、レジスト層形成基板１１０上の型押しされたレジスト層１２１を硬化させ、インプリント用モールド１００を離型する。
これにより、シリコン基板１０２上には、インプリント用モールド１００の凹部１１２に対応するレジストパターン１２１ａとレジスト薄膜領域１２１ｂが形成される（図９（ｄ）参照）。 Next, the temperature is lowered to about 100 ° C. or less in a state where the imprint mold 100 is pressure-bonded to the resist layer forming substrate 110, and the embossed resist layer 121 on the resist layer forming substrate 110 is cured to imprint. The mold 100 for mold is released.
Thus, a resist pattern 121a and a resist thin film region 121b corresponding to the recess 112 of the imprint mold 100 are formed on the silicon substrate 102 (see FIG. 9D).

次に、レジスト薄膜領域１２１ｂをＯ₂ＲＩＥ法（酸素ガスによる反応性イオンエッチング）にて除去し、シリコン基板１０２上にレジストパターン１２１ｃを形成する（図９（ｅ）参照）。
このようにして、シリコン基板１０２上に熱インプリント法を用いてレジストパターンの形成が行われる。この方法は昇温、冷却過程の熱サイクルを伴うため、熱インプリント法と呼ばれている。 Next, the resist thin film region 121b is removed by an O ₂ RIE method (reactive ion etching using oxygen gas) to form a resist pattern 121c on the silicon substrate 102 (see FIG. 9E).
In this manner, a resist pattern is formed on the silicon substrate 102 using the thermal imprint method. This method is called a thermal imprint method because it involves a thermal cycle of temperature rise and cooling processes.

しかしながら、上記従来の熱インプリント法を用いたパターン形成方法では、重ね合わせ位置精度やインプリント用モールドの強度・耐久性に解決すべき課題があった。
つまり、熱インプリント法を用いたパターン形成方法ではインプリント用モールドと基板との圧着の際に約５〜１５ＭＰａという極めて高い圧力を必要とするが、このような高い圧力を加えながら、モールドと基板との間の水平方向の位置精度を維持することは極めて困難である。
また、このような高い圧力では転写回数を増すとインプリント用モールドの破損という問題が発生する。さらには、熱サイクルを伴うため、転写される側の基板とモールド材料の熱膨張係数の違いから位置精度は悪化し、昇温・冷却のために処理時間が長いという問題が発生する。
つまり、熱インプリント法の原理的課題は、高いプレス圧力と高い温度の２点と言える。 However, in the pattern forming method using the conventional thermal imprint method, there are problems to be solved in the overlay position accuracy and the strength and durability of the imprint mold.
That is, in the pattern formation method using the thermal imprint method, an extremely high pressure of about 5 to 15 MPa is required when the imprint mold and the substrate are pressure-bonded. It is extremely difficult to maintain horizontal positional accuracy with the substrate.
Further, when the number of times of transfer is increased at such a high pressure, there arises a problem that the imprint mold is damaged. Furthermore, since it involves a thermal cycle, the positional accuracy deteriorates due to the difference in thermal expansion coefficient between the substrate on the transfer side and the mold material, and there is a problem that the processing time is long for temperature rise and cooling.
That is, it can be said that the fundamental problem of the thermal imprinting method is two points of high press pressure and high temperature.

上記の問題を解決するため、光インプリント法によるパターンの形成方法が提案されている（例えば、特許文献1参照）。
この光インプリント法について説明する。図１０（ａ）〜（ｅ）は、光インプリント法によるパターン形成方法の一例を示す模式構成断面図である。
まず、石英などの透光性を有する材料からなる透明基材上に形成した電子ビーム感光層を、例えば、通常の電子ビームリソグラフィー技術を用いて、パターン描画、現像等のパターニング処理を行って、レジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクにして、ドライエッチング等により透明基材をエッチングし、レジストパターンを剥離して、透明基板上に凹部１２１が形成された透明基材からなるインプリント用モールド１２０を作製する（図１０（ａ）参照）。 In order to solve the above problem, a pattern forming method using a photoimprint method has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
This optical imprint method will be described. FIGS. 10A to 10E are schematic configuration cross-sectional views showing an example of a pattern forming method by the optical imprint method.
First, an electron beam photosensitive layer formed on a transparent substrate made of a light-transmitting material such as quartz is subjected to patterning processing such as pattern drawing and development using, for example, ordinary electron beam lithography technology, Forming a resist pattern, using the resist pattern as a mask, etching the transparent base material by dry etching, etc., peeling the resist pattern, and forming an imprint mold comprising the transparent base material having the recess 121 formed on the transparent substrate 120 is manufactured (see FIG. 10A).

次に、シリコン基板１０２上に粘度の低い液体状の光硬化性樹脂組成物を塗布してレジスト層１２２が形成されたレジスト層形成基板１３０を作製する（図１０（ｂ）参照）。 Next, a liquid photocurable resin composition having a low viscosity is applied onto the silicon substrate 102 to produce a resist layer forming substrate 130 on which a resist layer 122 is formed (see FIG. 10B).

次に、レジスト層１２２が形成されたレジスト層形成基板１３０上に凹部１２１が対向するように透明基材モールド１２０を重ね合わせ、およそ０．０１〜５ＭＰa程度の低い圧力で圧着し、インプリント用モールド１２０の裏面からＵＶ光を照射し、レジスト層１２２を硬化させる（図１０（ｃ）参照）。 Next, the transparent base material mold 120 is overlaid on the resist layer forming substrate 130 on which the resist layer 122 is formed so that the concave portions 121 face each other, and is pressure-bonded at a low pressure of about 0.01 to 5 MPa, for imprinting. UV light is irradiated from the back surface of the mold 120 to cure the resist layer 122 (see FIG. 10C).

次に、インプリント用モールド１２０を離型する。これにより、シリコン基板１０２上には、インプリント用モールド１２０の凹部１２１に対応するレジストパターン１２２ａとレジスト薄膜領域１２２ｂが形成される（図１０（ｄ）参照）。 Next, the imprint mold 120 is released. As a result, a resist pattern 122a and a resist thin film region 122b corresponding to the recess 121 of the imprint mold 120 are formed on the silicon substrate 102 (see FIG. 10D).

次に、レジスト薄膜領域１２２ｂをＯ₂ＲＩＥ法（酸素ガスによる反応性イオンエッチング）にて除去し、シリコン基板１０２上にレジストパターン１２２ｃを形成する（図１０（ｅ）参照）。
このようにして、シリコン基板１０２上に光インプリント法を用いてレジストパターンの形成が行われる。この方法によれば、樹脂の硬化を光反応によって行うため熱サイクルがなく（室温で良く）、処理時間を大幅に短縮することができ、熱サイクルによる位置精度の低下もない。
また、光硬化性樹脂組成物は、粘度が低い液体であるため、熱インプリントのようにインプリント用モールドを高い圧力でレジスト層形成基板に圧着させなくてもパターンの転写を行うことができる。よって、プレス圧力による位置精度の低下やインプリント用モールドの破損も劇的に少なくなる。
つまり、光インプリント法は、熱インプリントの原理的課題である高いプレス圧力と高い温度を解決した技術と言える。 Next, the resist thin film region 122b is removed by O ₂ RIE (reactive ion etching using oxygen gas) to form a resist pattern 122c on the silicon substrate 102 (see FIG. 10E).
In this manner, a resist pattern is formed on the silicon substrate 102 using the photoimprint method. According to this method, since the resin is cured by a photoreaction, there is no thermal cycle (room temperature is sufficient), the processing time can be greatly shortened, and the positional accuracy is not degraded by the thermal cycle.
Further, since the photocurable resin composition is a liquid having a low viscosity, the pattern can be transferred without pressing the imprint mold to the resist layer forming substrate with a high pressure as in thermal imprinting. . Therefore, the degradation of the positional accuracy due to the press pressure and the damage of the imprint mold are dramatically reduced.
In other words, the optical imprint method can be said to be a technique that solves the high pressing pressure and high temperature, which are the fundamental problems of thermal imprinting.

次に、モールド材料のパターン形成技術について、詳しく述べる。
図１１（ａ）は、シリコン基板にレジストパターン１４２ａ及び１４２ｂを形成した状態を、図１１（ｂ）〜（ｇ）は、レジストパターン１４２ａ及び１４２ｂマスクにしてドライエッチングにて形成されたパターン形状を模式的に示す。
まず、シリコン基板１４１の所定位置にＥＢリソグラフィ法もしくはフォトリソグラフィ法にてレジストパターン１４２ａ及び１４２ｂを形成する（図１１（ａ）参照）。
次に、レジストパターン１４２及び１４２ｂをエッチングマスクとしてシリコン基板１４１のドライエッチングを行ない、シリコン基板１４１に凹凸状のパターンを形成する。
このときのドライエッチング装置は、ＩＣＰ、ＲＩＥ、平行平板等の様々な放電方式があるが、いずれもシリコン基板をエッチングするために、シリコン基板と反応しやすいハロゲンガスやハロゲン化合物からなるガスを用いて、異方性エッチングを行う。
しかしながら、エッチング材料、エッチングマスク材料、パターン形状などに合わせて、ドライエッチングの様々な条件を最適化しないと、パターンの側壁が垂直かつ平滑な、完全な異方性エッチングは達成できない。 Next, the pattern forming technique of the mold material will be described in detail.
11A shows a state in which resist patterns 142a and 142b are formed on a silicon substrate, and FIGS. 11B to 11G show patterns formed by dry etching using the resist patterns 142a and 142b as masks. This is shown schematically.
First, resist patterns 142a and 142b are formed at predetermined positions on the silicon substrate 141 by EB lithography or photolithography (see FIG. 11A).
Next, dry etching of the silicon substrate 141 is performed using the resist patterns 142 and 142b as etching masks to form a concavo-convex pattern on the silicon substrate 141.
The dry etching apparatus at this time has various discharge methods such as ICP, RIE, and parallel plate. All use a gas composed of a halogen gas or a halogen compound that easily reacts with the silicon substrate in order to etch the silicon substrate. Then, anisotropic etching is performed.
However, unless various dry etching conditions are optimized in accordance with the etching material, etching mask material, pattern shape, etc., complete anisotropic etching in which the side wall of the pattern is vertical and smooth cannot be achieved.

上記ドライエッチングにおける特徴的な形状として、順テーパ形状を有する凹部（図１１（ｂ）参照）や、逆テーパ形状を有する凹部（図１１（ｃ）参照）や、アンダーカット形状を有する凹部（図１１（ｄ）参照）や、側壁荒れ形状を有する凹部（図１１（ｅ）参照）や、マイクロトレンチ（微小な凹部）を有する凹部（図１１（ｆ）参照）などが得られるとしている（例えば、非特許文献３参照）。
図１１（ｂ〜ｆ）には、分かりやすくするために極端な形状の例を示したが、一般にインプリント用モールドにおいては、モールドを型としてパターン転写を行なうため、パターン側壁が垂直かつ平滑な理想的な異方性エッチングが求められる（図１１（ｇ）参照）。
特開２０００−１９４１４２号公報Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ.,vol.67,p.3314（1995）ナノインプリント技術徹底解説 Electric Journal 2004年11月22日発行Ｐ20-38 日経マイクロデバイス1987年5月号 p.323 塚田勉著 As a characteristic shape in the dry etching, a concave portion having a forward tapered shape (see FIG. 11B), a concave portion having a reverse tapered shape (see FIG. 11C), and a concave portion having an undercut shape (see FIG. 11). 11 (d)), a concave portion having a rough side wall shape (see FIG. 11 (e)), a concave portion having a micro trench (a minute concave portion) (see FIG. 11 (f)), etc. are obtained (for example, Non-Patent Document 3).
FIG. 11B to FIG. 11F show examples of extreme shapes for the sake of clarity. In general, in an imprint mold, pattern transfer is performed using the mold as a mold, so that the pattern side walls are vertical and smooth. Ideal anisotropic etching is required (see FIG. 11G).
JP 2000-194142 A Appl. Phys. Lett., Vol. 67, p. 3314 (1995) A thorough explanation of nanoimprint technology Electric Journal Published November 22, 2004 P20-38 Nikkei Microdevice May 1987 p.323 Tsutomu Tsukada

しかしながら、上記熱インプリント法及び光インプリント法のようなインプリント法において、インプリント用モールドをレジスト層形成基板にプレスする際に、大気雰囲気中で行なうとモールドの凹部とレジストとの間に大気が取りこまれてしまうため、インプリント用モールドの凹凸形状を正確に転写出来なくなる。 However, in the imprinting method such as the thermal imprinting method and the optical imprinting method, when the imprint mold is pressed on the resist layer forming substrate, if it is performed in an air atmosphere, it is between the concave portion of the mold and the resist. Since the atmosphere is taken in, the uneven shape of the imprint mold cannot be accurately transferred.

例えば、図１２（ａ）に示すように、シリコン基板２０３にレジスト層２１３を形成したレジスト層形成基板２２０にインプリント用モールド１２０を型押し、プレスする際に取りこまれた大気は、インプリント用モールド１２０の凹部において圧縮され体積が減少するものの、そのまま凹部に留まる（図１２（ｂ）参照）。
このとき、圧縮された大気はインプリント用モールド１２０の凹部に均一に留まるのでははなく、図１２（ｃ）に示すように、モールド１２０凹部のコーナー部に気泡１５１として留まる。
この結果、インプリント用モールド１２０を離型した状態のシリコン基板２０３には、コーナー部に欠陥を有するレジストパターン２１３ａとレジスト薄膜領域２１３ｂが形成され、レジストパターン２１３ａのコーナー部に欠陥が生じてしまう。 For example, as shown in FIG. 12A, the atmosphere taken in by impressing and pressing the imprint mold 120 on the resist layer forming substrate 220 in which the resist layer 213 is formed on the silicon substrate 203 is imprinted. Although the volume is reduced by being compressed in the concave portion of the mold 120 for use, it remains in the concave portion as it is (see FIG. 12B).
At this time, the compressed air does not stay uniformly in the concave portion of the imprint mold 120 but remains as bubbles 151 in the corner portion of the concave portion of the mold 120 as shown in FIG.
As a result, a resist pattern 213a and a resist thin film region 213b having defects at the corners are formed on the silicon substrate 203 in a state where the imprint mold 120 is released, and defects are generated at the corners of the resist pattern 213a. .

その対策として、インプリント法でインプリント用モールドをレジスト層形成基板に型押し、プレスする工程を真空中で行なう方法と、モールドプレスする圧力を非常に大きくすることで取りこまれた大気の体積を減少させる方法とがある。
しかしながら、前者は装置を真空にするための大掛かりな装置を要するためにコスト増になり、さらにはスループットが大幅に低下する。
また、後者は大きな圧力を使用するためにインプリント用モールド自身が変形してしまい、位置精度や残膜厚の面内均一性の低下を招き、さらには、モールドや基板の破損を起こす可能性がある。 As countermeasures, an imprint mold is impressed on a resist layer forming substrate, and the pressing process is performed in a vacuum, and the volume of the air taken in by increasing the mold pressing pressure is extremely high. There is a way to reduce the.
However, since the former requires a large-scale device for evacuating the device, the cost is increased, and the throughput is greatly reduced.
In the latter case, the imprint mold itself is deformed due to the use of a large pressure, leading to a decrease in in-plane uniformity of positional accuracy and residual film thickness, and possibly causing damage to the mold and the substrate. There is.

本発明は上記問題点に鑑み考案されたもので、インプリント法の型押し、プレス工程で、インプリント用モールドの凹部とレジスト層との間に取り込まれた気体によるレジストパターン欠陥の発生を防止できるインプリント用モールド及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of the above problems, and prevents the occurrence of resist pattern defects due to the gas taken in between the recess of the imprint mold and the resist layer in the stamping and pressing processes of the imprint method. An object of the present invention is to provide a mold for imprinting and a method for manufacturing the same.

本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項１においては、インプリント用モールドに形成された凹凸状のパターンをレジスト層形成基板のレジスト層に転写するインプリント法に使用するインプリント用モールドであって、前記インプリント用モールドの凹凸状のパターンの凹部にマイクロトレンチ（微小凹部）が形成されていることを特徴とするインプリント用モールドとしたものである。 In order to achieve the above object in the present invention, first, in claim 1, an imprinting method used for transferring an uneven pattern formed on an imprinting mold to a resist layer of a resist layer forming substrate is used. A mold for printing, wherein the mold for imprint is characterized in that a microtrench (a minute recess) is formed in a recess of the uneven pattern of the imprint mold.

また、請求項２においては、前記インプリント用モールドの凹部の断面積をＳ１、マイクロトレンチの断面積をＳ２、プレス直前の雰囲気圧力をＰ１、型押し、プレスする際の
プレス圧力をＰ２、マイクロトレンチの理想断面積Ｓ２_Lcalを下記の式１とすると、モールドのパターンがラインの場合、Ｓ２／Ｓ２_Lcalの値が０．５以上１．５以下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用モールドとしたものである。 Further, in claim 2, the cross-sectional area of the concave portion of the imprint mold is S1, the cross-sectional area of the micro-trench is S2, the atmospheric pressure immediately before pressing is P1, the pressing pressure during pressing and pressing is P2, and the micro The ideal cross-sectional area S2 _Lcal of the trench is _represented by the following formula 1, and when the mold pattern is a line, the value of S2 / S2 _Lcal is 0.5 or more and 1.5 or less. This is a mold for imprinting.

また、前記インプリント用モールドの凹部の断面積をＳ１、マイクロトレンチの断面積をＳ２、プレス直前の雰囲気圧力をＰ１、型押し、プレスする際のプレス圧力をＰ２、マイクロトレンチの理想断面積Ｓ２_Hcalを下記の式２とすると、モールドのパターンがホールの場合、Ｓ２／Ｓ２_Hcalの値が０．５以上１．５以下であることを特徴と請求項１に記載のインプリント用モールドとしたものである。

Further, the cross-sectional area of the concave portion of the imprint mold is S1, the cross-sectional area of the micro-trench is S2, the atmospheric pressure immediately before pressing is P1, the pressing pressure during pressing and pressing is P2, and the ideal cross-sectional area of the micro-trench S2 _{When Hcal} is _represented by the following formula 2, when the mold pattern is a hole, the value of S2 / S2 _Hcal is 0.5 or more and 1.5 or less. Is.

さらにまた、請求項４においては、少なくとも以下の（ａ）〜（ｆ）の工程を具備することを特徴とするインプリント用モールドの製造方法としたものである。。
（ａ）シリコン基板にマイクロトレンチ（微小凹部）を形成するためのレジストパターンを形成する工程。
（ｂ）レジストパターンをマスクにしてシリコン基板を所定の深さドライエッチングする工程。
（ｃ）レジストパターンを剥離処理して、シリコン基板の所定位置にマイクロトレンチ（微小凹部）を形成する工程。
（ｄ）マイクロトレンチ（微小凹部）が形成されたシリコン基板上にレジスト層を形成し、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、レジストパターンを形成する工程。
（ｅ）レジストパターンをマスクにしてシリコン基板を所定の深さドライエッチングにてエッチングする工程。
（ｆ）レジストパターンを剥離処理して、シリコン基板の所定位置にメインパターン用の凹部とマイクロトレンチ（微小凹部）を形成する工程。

Furthermore, in Claim 4, it is set as the manufacturing method of the mold for imprint characterized by comprising the process of the following (a)-(f) at least. .
(A) A step of forming a resist pattern for forming a microtrench (a minute recess) in a silicon substrate.
(B) A step of dry etching the silicon substrate to a predetermined depth using the resist pattern as a mask.
(C) A step of peeling the resist pattern to form a microtrench (a minute recess) at a predetermined position of the silicon substrate.
(D) A step of forming a resist layer on a silicon substrate on which micro trenches (micro concave portions) are formed, and performing a patterning process such as pattern exposure and development to form a resist pattern.
(E) A step of etching the silicon substrate by a predetermined depth dry etching using the resist pattern as a mask.
(F) A step of stripping the resist pattern to form a main pattern recess and a microtrench (minute recess) at a predetermined position of the silicon substrate.

本発明のインプリント用モールドを用いてレジスト層形成基板のレジスト層にインプリントすることにより、インプリント用モールドとレジスト層との間に取りこまれる気体に起因するレジストパターンの欠陥を低減させ、良好なレジストパターンの形成が可能となる。
また、本発明のインプリント用モールドの製造方法にてインプリント用モールドを作製することにより、マイクロトレンチ（微小凹部）と凹部の形状を高精度に制御することが可能となる。 By imprinting on the resist layer of the resist layer forming substrate using the imprint mold of the present invention, reducing defects in the resist pattern caused by the gas trapped between the imprint mold and the resist layer, A good resist pattern can be formed.
In addition, by producing an imprint mold by the method for producing an imprint mold of the present invention, it is possible to control the shape of the microtrench (minute recess) and the recess with high accuracy.

以下、本発明の実施の形態につき説明する。
図１（ａ）は、本発明のインプリント用モールドの一実施例を示す模式構成断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ部を拡大した模式構成断面図である。
本発明のインプリント用モールド１０は、請求項１に係るインプリント用モールドの一実施例を示すもので、図１（ａ）に示すように、シリコン基板１１にライン状もしくはホール状の凹部１３とライン状もしくはホール状の凹部１３のコーナー部にマイクロトレンチ（微小凹部）１２が形成されたもので、主に熱インプリントするためのインプリントモールド用モールドとして使用される。
本発明のインプリント用モールド２０は、請求項１に係るインプリント用モールドの一実施例を示すもので、図２に示すように、石英基板等からなる透明基板２１にライン状もしくはホール状の凹部２３とライン状もしくはホール状の凹部２３のコーナー部にマイクロトレンチ（微小凹部）２２が形成されたもので、主に光インプリントするためのインプリ
ントモールド用モールドとして使用される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of an imprint mold of the present invention. FIG.1 (b) is the typical structure sectional drawing which expanded the A section of Fig.1 (a).
An imprint mold 10 according to the present invention is an embodiment of an imprint mold according to claim 1. As shown in FIG. 1A, a line-shaped or hole-shaped recess 13 is formed in a silicon substrate 11. A micro-trench (micro-recess) 12 is formed at the corner of the line-shaped or hole-shaped recess 13 and is mainly used as an imprint mold for thermal imprinting.
An imprint mold 20 according to the present invention shows an embodiment of an imprint mold according to claim 1, and as shown in FIG. 2, a line or hole shape is formed on a transparent substrate 21 made of a quartz substrate or the like. A micro trench (micro concave portion) 22 is formed at a corner portion of the concave portion 23 and the line-shaped or hole-shaped concave portion 23, and is mainly used as an imprint mold for optical imprinting.

このように、ライン状もしくはホール状の凹部１３もしくは２３のコーナー部にマイクロトレンチ（微小凹部）１２もしくは２２を形成することにより、後記するインプリント用モールド１０もしくは２０を用いてレジスト層形成基板のレジスト層にインプリントすることにより、インプリント用モールドとレジスト層との間に取りこまれる気体に起因するレジストパターンの欠陥を低減させ、良好なレジストパターンの形成を可能としている。 In this way, by forming the micro-trench (micro-recess) 12 or 22 at the corner of the line-shaped or hole-shaped recess 13 or 23, the imprint mold 10 or 20 described later is used to form the resist layer forming substrate. By imprinting on the resist layer, defects in the resist pattern caused by gas trapped between the imprint mold and the resist layer are reduced, and a good resist pattern can be formed.

請求項２に係るインプリント用モールドについて図１（ｂ）を用いて説明する。
請求項２に係るインプリント用モールドは凹部１３がライン状のパターンに適用されるもので、マイクロトレンチ（微小凹部）１２の断面積をＳ２、マイクロトレンチ（微小凹部）の理想断面積をＳ２_Lcalとしたとき、Ｓ２／Ｓ２_Lcalの値が０．５以上１．５以下になるようなマイクロトレンチ（微小凹部）１２を形成したものである。 An imprint mold according to claim 2 will be described with reference to FIG.
The imprint mold according to claim 2 is applied to a pattern in which the recess 13 is a line pattern. The cross-sectional area of the micro-trench (micro-recess) 12 is S2, and the ideal cross-section of the micro-trench (micro-recess) is S2 _Lcal. In this case, the _microtrench (small concave portion) 12 is formed so that the value of S2 / S2 _Lcal is 0.5 or more and 1.5 or less.

図１（ｂ）において、凹部１３のパターン開口幅をＷ１、深さをＤ１、断面積をＳ１、マイクロトレンチの開口幅をＷ２、深さをＤ２、断面積をＳ２とすると、凹部１３の断面積Ｓ１は、Ｓ１＝Ｗ１×Ｄ１、マイクロトレンチ（微小凹部）１２の断面積Ｓ２は、Ｓ２＝Ｗ２×Ｄ２と表わせる。
凹部１３がライン状のパターンで形成されており、その長さをＬとすれば、凹部１２の体積Ｖ１は、Ｖ１＝Ｓ１×Ｌ、マイクロトレンチ部（微小凹部）１２の体積Ｖ２は、Ｖ２＝Ｓ２×Ｌとなる。 In FIG. 1B, when the pattern opening width of the recess 13 is W1, the depth is D1, the cross-sectional area is S1, the micro-trench opening width is W2, the depth is D2, and the cross-sectional area is S2, the recess 13 is cut. The area S1 can be expressed as S1 = W1 × D1, and the cross-sectional area S2 of the microtrenches (small concave portions) 12 can be expressed as S2 = W2 × D2.
If the concave portion 13 is formed in a line pattern and the length thereof is L, the volume V1 of the concave portion 12 is V1 = S1 × L, and the volume V2 of the microtrench portion (micro concave portion) 12 is V2 = S2 × L.

ここで、インプリント用モールドの凹部１３とマイクロトレンチ１２の全気体が、インプリント中には圧縮され全ての気体が両側のマイクロトレンチ部に過不足なく収まるとすると、温度一定の場合における気体の状態方程式は式３となり、凹部１２の圧力をＰ１、体積をＶ１、マイクロトレンチ１３の圧力をＰ２（＝プレス圧力）、体積をＶ２とすると、式４が成り立つ。
Ｐ×Ｖ＝一定（温度が一定の場合）………………式３
Ｐ１×（Ｖ１＋Ｖ２）＝Ｐ２×Ｖ２×２…………式４
また、凹部１３の体積Ｖ１はＶ１＝Ｓ１×Ｌ、マイクロトレンチ１２の体積Ｖ２はＶ２＝Ｓ２×Ｌであるから、式４は式５となり、さらには式６、式７と書き変えられる。
Ｐ１×（Ｓ１＋Ｓ２）＝Ｐ２×Ｓ２×２…………式５ Here, if all the gas in the recess 13 of the imprint mold and the micro-trench 12 is compressed during the imprint and all the gas fits in the micro-trench portions on both sides, the gas in the case of a constant temperature is assumed. The equation of state is Equation 3, and Equation 4 is established if the pressure of the recess 12 is P1, the volume is V1, the pressure of the microtrenches 13 is P2 (= pressing pressure), and the volume is V2.
P × V = constant (when temperature is constant) …………
P1 × (V1 + V2) = P2 × V2 × 2 ............ Formula 4
Further, since the volume V1 of the recess 13 is V1 = S1 × L and the volume V2 of the micro-trench 12 is V2 = S2 × L, Expression 4 becomes Expression 5, and further, Expression 6 and Expression 7 can be rewritten.
P1 × (S1 + S2) = P2 × S2 × 2 ............ Formula 5

つまり、上記の式７を満足するようなマイクロトレンチ（微小凹部）１２を形成すれば、インプリント用モールドとレジスト層との間にとりこまれた気体の全てが、マイクロトレンチ（微小凹部）１２に充填されるため、気泡欠陥やマイクロトレンチ（微小凹部）１２へのレジストの入り込みがなくなるため、インプリント法にて良好なレジストパターンを形成できる。

That is, if the micro-trench (small concave portion) 12 that satisfies the above formula 7 is formed, all of the gas trapped between the imprint mold and the resist layer is transferred to the micro-trench (small concave portion) 12. Since it is filled, there is no bubble defect or entry of the resist into the micro-trench (micro-recess) 12, so that a good resist pattern can be formed by the imprint method.

ここで、上記インプリント用モールド１０を用いた熱インプリントの事例について説明する。
図５（ａ）〜（ｄ）は、インプリント用モールド１０を用いた熱インプリントの工程を示す模式構成断面図である。
まず、シリコン基板１１にライン状のパターンからなる凹部１３とマイクロトレンチ（微小凹部１２が形成されたモールド１０とシリコン基板１５上にＰＭＭＡ等のレジスト材料からなるレジスト層３６が形成されたレジスト層形成基板３０を用意する（図５（ａ）参
照）。 Here, an example of thermal imprinting using the imprint mold 10 will be described.
FIGS. 5A to 5D are schematic cross-sectional views showing a process of thermal imprinting using the imprint mold 10.
First, a recess layer 13 and a micro-trench (a mold 10 having a micro-recess 12 formed thereon and a resist layer 36 made of a resist material such as PMMA on the silicon substrate 15 are formed on the silicon substrate 11. A substrate 30 is prepared (see FIG. 5A).

次に、レジスト層形成基板３０上にインプリント用モールド１０を重ねあわせ、所定の温度で加熱しながら、１０ＭＰａ前後の圧力で圧着する（図５（ｂ）参照）。
次に、圧着した状態で降温してインプリント用モールド１０を離型し、シリコン基板１５上にレジストパターン３６ａとレジスト薄膜領域３６ｂを形成する（図５（ｃ）参照）。次に、レジスト薄膜領域３６ｂをＯ₂ＲＩＥ法（酸素ガスによる反応性イオンエッチング）にて除去し、シリコン基板１５上にレジストパターン３６ｃを形成する（図５（ｄ）参照）。 Next, the imprint mold 10 is overlaid on the resist layer forming substrate 30 and is pressure-bonded at a pressure of about 10 MPa while being heated at a predetermined temperature (see FIG. 5B).
Next, the temperature is lowered in a pressure-bonded state, the imprint mold 10 is released, and a resist pattern 36a and a resist thin film region 36b are formed on the silicon substrate 15 (see FIG. 5C). Next, the resist thin film region 36b is removed by O ₂ RIE (reactive ion etching using oxygen gas) to form a resist pattern 36c on the silicon substrate 15 (see FIG. 5D).

通常熱インプリントは大気中で実施することが多いため、Ｐ１＝０．１ＭＰａ（大気圧）、Ｐ２＝１０ＭＰａ（プレス圧力）の場合、Ｓ２＝Ｓ１／１９９となり、マイクロトレンチ（微小凹部）１２の断面積Ｓ２は、凹部１３の断面積Ｓ１の１９９分の１の場合に、気泡欠陥やマイクロトレンチ（微小凹部）１２にレジストが入りこむ等のレジストパターンの形状異常が発生しない。 Usually, thermal imprinting is often performed in the atmosphere. Therefore, when P1 = 0.1 MPa (atmospheric pressure) and P2 = 10 MPa (pressing pressure), S2 = S1 / 199, and the micro-trench 12 When the cross-sectional area S2 is 1 / 199th of the cross-sectional area S1 of the concave portion 13, there is no occurrence of an abnormality in the shape of the resist pattern such as bubble defects or resist entering the micro-trench (micro concave portion) 12.

さらに、上記インプリント用モールド２０を用いた光インプリントの事例について説明する。
図６（ａ）〜（ｄ）は、インプリント用モールド２０を用いた光インプリントの工程を示す模式構成断面図である。
まず、石英基板２１にライン状のパターンからなる凹部２３とマイクロトレンチ（微小凹部）２２が形成されたインプリント用モールド２０とシリコン基板１５上に光硬化性のレジスト材料からなるレジスト層３７が形成されたレジスト層形成基板４０を用意する（図６（ａ）参照）。 Further, an example of optical imprinting using the imprint mold 20 will be described.
6A to 6D are schematic configuration cross-sectional views showing the steps of optical imprinting using the imprint mold 20.
First, a resist layer 37 made of a photo-curable resist material is formed on the imprint mold 20 in which a concave portion 23 made of a line pattern and a micro-trench (small concave portion) 22 are formed on the quartz substrate 21 and the silicon substrate 15. The prepared resist layer forming substrate 40 is prepared (see FIG. 6A).

次に、レジスト層形成基板４０上にインプリント用モールド２０を重ねあわせ、１Ｍｐａ前後の低い圧力で圧着した状態でインプリント用モールド２０の裏面からＵＶ光を照射し、レジスト層３７を硬化させる（図６（ｂ）参照）。
次に、インプリント用モールド２０を離型し、シリコン基板１５上にレジストパターン３７ａとレジスト薄膜領域３７ｂを形成する（図６（ｃ）参照）。
次に、レジスト薄膜領域３７ｂをＯ₂ＲＩＥ法（酸素ガスによる反応性イオンエッチング）にて除去し、シリコン基板１５上にレジストパターン３７ｃを形成する（図６（ｄ）参照）。 Next, the imprint mold 20 is overlaid on the resist layer forming substrate 40, and UV light is irradiated from the back surface of the imprint mold 20 in a state where the imprint mold 20 is pressure-bonded at a low pressure of about 1 Mpa to cure the resist layer 37 ( (Refer FIG.6 (b)).
Next, the imprint mold 20 is released to form a resist pattern 37a and a resist thin film region 37b on the silicon substrate 15 (see FIG. 6C).
Next, the resist thin film region 37b is removed by O ₂ RIE (reactive ion etching using oxygen gas) to form a resist pattern 37c on the silicon substrate 15 (see FIG. 6D).

ここで、プレス圧Ｐ２＝０．５ＭＰａ、プレス前は大気圧（Ｐ１＝０．１ＭＰａ）の光インプリントの場合を想定すると、Ｓ２＝Ｓ１／９となり、マイクロトレンチ（微小凹部）２２の断面積Ｓ２は、凹部２３の面積Ｓ１の９分の１の場合に、気泡欠陥やマイクロトレンチ（微小凹部）２２にレジストが入りこむ等のレジストパターンの形状異常が発生しないことが分かる。よって熱インプリントに比べてマイクロトレンチ（微小凹部）２２を大きくする必要がある。 Here, assuming a case of optical imprinting at a press pressure P2 = 0.5 MPa and before the press at atmospheric pressure (P1 = 0.1 MPa), S2 = S1 / 9, and the cross-sectional area of the microtrench 22 S2 shows that when the area S1 of the recess 23 is 1/9, there is no occurrence of a resist pattern shape abnormality such as a bubble defect or a resist entering the microtrenches (microrecesses) 22. Therefore, it is necessary to enlarge the microtrench (small concave portion) 22 as compared with the thermal imprint.

請求項３に係るインプリント用モールドの発明を図１（ｂ）を用いて説明する。
請求項３に係るインプリント用モールドは凹部１３がホール状のパターンに適用されるもので、マイクロトレンチ（微小凹部）１２の断面積をＳ２、マイクロトレンチ（微小凹部）の理想断面積をＳ２_Hcalとしたとき、Ｓ２／Ｓ２_Hcalの値が０．５以上１．５以下になるようマイクロトレンチ（微小凹部）１２を形成したものである。 The invention of the imprint mold according to claim 3 will be described with reference to FIG.
The imprint mold according to claim 3 is applied to a pattern in which the concave portion 13 has a hole shape. The cross sectional area of the micro trench (small concave portion) 12 is S2, and the ideal cross sectional area of the micro trench (small concave portion) is S2 _Hcal. In this case, the _microtrench (small concave portion) 12 is formed so that the value of S2 / S2 _Hcal is 0.5 or more and 1.5 or less.

凹部１３がホール状のパターンの場合、マイクロトレンチ（微小凹部）１２は凹部１３の両サイドだけでなく、前後にも存在する。よって、気体の状態方程式から式８のように書ける。
Ｐ１×（Ｖ１＋Ｖ２）＝Ｐ２×Ｖ２×４…………式８
よって、マイクロトレンチ部の最適な断面積Ｓ２は式９となる。 When the recess 13 has a hole-like pattern, the micro-trench (small recess) 12 exists not only on both sides of the recess 13 but also on the front and rear sides. Therefore, it can be written as Equation 8 from the gas equation of state.
P1 × (V1 + V2) = P2 × V2 × 4 ............ Formula 8
Therefore, the optimum cross-sectional area S2 of the micro-trench portion is expressed by Equation 9.

つまり、上記の式９を満足するようなマイクロトレンチ（微小凹部）１２を形成すれば、インプリント用モールドとレジスト層との間にとりこまれた気体の全てが、マイクロトレンチ（微小凹部）１２に充填されるため、気泡欠陥やマイクロトレンチ（微小凹部）１２へのレジストの入り込みがなくなるため、インプリント法にて良好なレジストパターンを形成できる。

That is, if the micro-trench (small concave portion) 12 that satisfies the above equation 9 is formed, all of the gas trapped between the imprint mold and the resist layer is transferred to the micro-trench (small concave portion) 12. Since it is filled, there is no bubble defect or entry of the resist into the micro-trench (micro-recess) 12, so that a good resist pattern can be formed by the imprint method.

請求項４に係る本発明のインプリント用モールドの製造方法について説明する。
図３（ａ）〜（ｆ）は、本発明のインプリント用モールドの製造方法の一実施例を工程順に示す模式構成断面図である。
まず、シリコン基板１１上にレジスト層を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、マイクロトレンチ（微小凹部）を形成するための開口部３２を有するレジストパターン３１を形成する（図３（ａ）参照）。 A method for producing the imprint mold of the present invention according to claim 4 will be described.
FIGS. 3A to 3F are schematic configuration cross-sectional views showing an embodiment of the method for producing an imprint mold of the present invention in the order of steps.
First, a resist layer is formed on the silicon substrate 11, and a series of patterning processes such as pattern exposure and development are performed to form a resist pattern 31 having an opening 32 for forming a microtrench (a minute recess) ( (See FIG. 3 (a)).

次に、レジストパターン３１をマスクにして、シリコン基板１１を所定の深さドライエッチングを行い、レジストパターン３１を剥離処理して、シリコン基板１１の所定位置にマイクロトレンチ（微小凹部）１２を形成する（図３（ｂ）参照）。 Next, using the resist pattern 31 as a mask, the silicon substrate 11 is dry-etched to a predetermined depth, and the resist pattern 31 is peeled off to form a microtrench (small concave portion) 12 at a predetermined position on the silicon substrate 11. (See FIG. 3B).

次に、マイクロトレンチ（微小凹部）１２が形成されたシリコン基板１１上にレジスト層を形成する（図３（ｃ）参照）。
さらに、マイクロトレンチ（微小凹部）１２と位置合わせを行ってパターン露光し、現像等の一連のパターニング処理を行って、開口部３４を有するレジストパターン３３ａを形成する（図３（ｄ）参照）。 Next, a resist layer is formed on the silicon substrate 11 on which the microtrench (minute recess) 12 is formed (see FIG. 3C).
Further, the resist pattern 33a having the opening 34 is formed by aligning with the micro-trench (micro-recess) 12 and performing pattern exposure and performing a series of patterning processes such as development (see FIG. 3D).

次に、レジストパターン３３ａをマスクにして、シリコン基板１１を所定の深さドライエッチングし、メインパターンを形成するための凹部１３を形成する（図３（ｅ）参照）。
ここで、あらかじめ形成しておいたマイクロトレンチ（微小凹部）１２も同じエッチング速さでエッチングされるため、凹部１３の底部にマイクロトレンチ（微小凹部）１２が形成される。 Next, using the resist pattern 33a as a mask, the silicon substrate 11 is dry-etched to a predetermined depth to form the recess 13 for forming the main pattern (see FIG. 3E).
Here, since the micro-trench (micro-recess) 12 formed in advance is also etched at the same etching speed, the micro-trench (micro-recess) 12 is formed at the bottom of the recess 13.

次に、レジストパターン３３ａを剥離処理して、シリコン基板１１にメインパターンを形成するための凹部１３と、凹部１３の底部にマイクロトレンチ（微小凹部）１２が形成されたインプリント用モールド１０を作製する（図３（ｆ）参照）。
このように、本発明のインプリント用モールドの製造方法では、レジストパターン形成ととドライエッチングを２回繰り返すことにより、マイクロトレンチ（微小凹部）１２と凹部１３の形状を高精度に制御することが可能となる。 Next, the resist pattern 33a is peeled off to produce the imprint mold 10 in which the concave portion 13 for forming the main pattern on the silicon substrate 11 and the micro trench (micro concave portion) 12 is formed at the bottom of the concave portion 13. (See FIG. 3F).
As described above, in the method for manufacturing an imprint mold of the present invention, the shape of the microtrench (small concave portion) 12 and the concave portion 13 can be controlled with high accuracy by repeating resist pattern formation and dry etching twice. It becomes possible.

以下、各種のインプリン用モールドを試作し、熱もしくは光インプリントした場合のパターン転写性と形状評価した結果について説明する。
まず、表１に示すように、シリコン基板にパターン開口幅Ｗ１と深さＤ１を１０００〜１００ｎｍの範囲で変えた４種類のラインパターンからなる凹部１３に対し、マイクロトレンチ（微小凹部）１２の開口幅Ｗ２と深さＤ２を１００〜５ｎｍの範囲で変えた合計１６種類のインプリン用モールドを作製し、シリコン基板に５００ｎｍ厚の熱硬化性レジストを形成したレジスト層形成基板に初期圧力Ｐ１＝０．１ＭＰａ、プレス圧力Ｐ２＝１０ＭＰａで熱インプリントして、パターン転写性を評価した結果を表１に示す。 Hereinafter, the results of pattern transferability and shape evaluation when various types of imprint molds are manufactured and thermal or optical imprinting is performed will be described.
First, as shown in Table 1, the opening of the micro-trench (micro-recess) 12 with respect to the recess 13 composed of four types of line patterns in which the pattern opening width W1 and the depth D1 are changed in the range of 1000 to 100 nm on the silicon substrate. A total of 16 types of imprint molds were prepared by changing the width W2 and the depth D2 in the range of 100 to 5 nm, and an initial pressure P1 = 0 was applied to a resist layer forming substrate in which a 500 nm thick thermosetting resist was formed on a silicon substrate. Table 1 shows the result of thermal imprinting performed at a pressure of 1 MPa and a press pressure P2 of 10 MPa, and the pattern transferability was evaluated.

インプリン用モールド及びシリコン基板上のレジストパターンは走査電子顕微鏡にて観察し、インプリン用モールドの形状確認とレジストパターンの形状異常（気泡欠陥や突起）の有無によりパターン転写性を評価した。
Ｓ２／Ｓ２_Lcalの値が０．５以上１．５以下のＮｏ２、３、６〜８、１１，１２、１５のインプリン用モールドサンプルでは、図５（ｄ）に示すようなレジストパターン３７ｃが得られ、良好な転写性を示した。
Ｓ２／Ｓ２_Lcalの値が１．５以上（凹部１３に対してマイクロトレンチ（微小凹部）１２の断面積が大きすぎる場合）のＮｏ１、５、９、１０、１３、１４のインプリン用モールドサンプルでは、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、レジストパターンの端部がマイクロトレンチ（微小凹部）１２に一部入り込んで形成された突起欠陥が発生した。
また、Ｓ２／Ｓ２_Lcalの値が０．５以下（凹部１３に対してマイクロトレンチ（微小凹部）１２の断面積が小さすぎる場合）のＮｏ４、１６のインプリン用モールドサンプルでは、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、インプリントの際に凹部１３に残留した気泡５１による欠陥が発生した。

The imprint mold and the resist pattern on the silicon substrate were observed with a scanning electron microscope, and the pattern transferability was evaluated based on the confirmation of the shape of the imprint mold and the presence / absence of abnormal resist pattern shapes (bubble defects and protrusions).
In the imprint mold samples of Nos. 2, 3, _6-8 , ₁₁ , ₁₂ , and _{15 in which} the value of S2 / S2 _Lcal is 0.5 or more and 1.5 or less, a resist pattern 37c as shown in FIG. Obtained and showed good transferability.
_No.1 , 5, ₉ , ₁₀ , 13 and 14 mold samples for _{imprinting having} a S2 / S2 _Lcal value of 1.5 or more (when the cross-sectional area of the micro-trench (micro-recess) 12 is too large with respect to the recess 13) Then, as shown in FIGS. 8A and 8B, a protrusion defect was formed in which the end portion of the resist pattern partially formed in the microtrench (small concave portion) 12.
In addition, in the mold samples for imprinting _{No. 4 and No. 16 in which} the value of S2 / S2 _Lcal is 0.5 or less (when the cross-sectional area of the micro-trench (small concave portion) 12 is too small with respect to the concave portion 13), FIG. ) And (b), defects due to the bubbles 51 remaining in the recesses 13 occurred during imprinting.

次に、表２に示すように、シリコン基板にパターン開口幅Ｗ１と深さＤ１を１０００〜１００ｎｍの範囲で変えた４種類のホールパターンからなる凹部１３に対し、マイクロトレンチ（微小凹部）１２の開口幅Ｗ２と深さＤ２を１００〜５ｎｍの範囲で変えた合計１６種類のインプリン用モールドを作製し、シリコン基板に５００ｎｍ厚の熱硬化性レジストを形成したレジスト層形成基板に初期圧力Ｐ１＝０．１ＭＰａ、プレス圧力Ｐ２＝１０ＭＰａで熱インプリントして、パターン転写性を評価した結果を表２に示す。 Next, as shown in Table 2, the micro-trench (micro-recess) 12 is formed with respect to the recess 13 formed of four types of hole patterns in which the pattern opening width W1 and the depth D1 are changed in the range of 1000 to 100 nm on the silicon substrate. A total of 16 types of imprint molds were prepared by changing the opening width W2 and the depth D2 in the range of 100 to 5 nm, and the initial pressure P1 = on the resist layer forming substrate in which a 500 nm thick thermosetting resist was formed on the silicon substrate. Table 2 shows the result of thermal imprinting performed at a pressure of 0.1 MPa and a press pressure P2 = 10 MPa, and the pattern transferability was evaluated.

インプリン用モールド及びシリコン基板上のレジストパターンは走査電子顕微鏡にて観察し、インプリン用モールドの形状確認とレジストパターンの形状異常（気泡欠陥や突起）の有無によりパターン転写性を評価した。
いずれもＳ２／Ｓ２_Hcalの値が０．５以上１．５以下の範囲のＮｏ３、４、７、８、１２、１５、１６のインプリン用モールドサンプルでは、図５（ｄ）に示すようなレジストパターン３７ｃが得られ、良好な転写性を示した。
Ｓ２／Ｓ２_Hcalの値が１．５以上（凹部１３に対してマイクロトレンチ（微小凹部）１２の断面積が大きすぎる場合）のＮｏ１、２、５、６、９、１０、１１、１３、１４のインプリン用モールドサンプルでは、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、レジストパターンの端部がマイクロトレンチ（微小凹部）１２に一部入り込んで形成された突起欠陥が発生した。

The imprint mold and the resist pattern on the silicon substrate were observed with a scanning electron microscope, and the pattern transferability was evaluated based on the confirmation of the shape of the imprint mold and the presence / absence of abnormal resist pattern shapes (bubble defects and protrusions).
As shown in FIG. 5 (d), in the case of No.3, 4, 7, 8, 12, ₁₅ , ₁₆ in which the S2 / S2 _Hcal value is 0.5 or more and 1.5 or less, A resist pattern 37c was obtained and exhibited good transferability.
_{No. 1} , 2, ₅ , ₆ , ₉ , ₁₀ , ₁₁ , 13, _{14 in which} the value of _S 2 / S 2 _Hcal is 1.5 or more (when the cross-sectional area of the micro-trench 12 is too large with respect to the recess 13) In the mold sample for imprinting, as shown in FIGS. 8A and 8B, a protrusion defect formed by partially entering the end portion of the resist pattern into the micro-trench 12 was generated.

次に、表３に示すように、シリコン基板にパターン開口幅Ｗ１と深さＤ１を１０００〜１００ｎｍの範囲で変えた４種類のラインパターンからなる凹部１３に対し、マイクロトレンチ（微小凹部）１２の開口幅Ｗ２と深さＤ２を４００〜１０ｎｍの範囲で変えた合計１６種類のインプリン用モールドを作製し、シリコン基板に５００ｎｍ厚の熱硬化性レジストを形成したレジスト層形成基板に初期圧力Ｐ１＝０．１ＭＰａ、プレス圧力Ｐ２＝１ＭＰａで光インプリントして、パターン転写性を評価した結果を表３に示す。 Next, as shown in Table 3, the micro-trench (micro-recess) 12 is formed with respect to the recess 13 composed of four types of line patterns in which the pattern opening width W1 and the depth D1 are changed in the range of 1000 to 100 nm on the silicon substrate. A total of 16 types of imprint molds were prepared by changing the opening width W2 and the depth D2 in the range of 400 to 10 nm, and the initial pressure P1 = on the resist layer forming substrate in which a 500 nm thick thermosetting resist was formed on the silicon substrate. Table 3 shows the results of evaluating the pattern transfer performance by photoimprinting at 0.1 MPa and the press pressure P2 = 1 MPa.

インプリン用モールド及びシリコン基板上のレジストパターンは走査電子顕微鏡にて観察し、インプリン用モールドの形状確認とレジストパターンの形状異常（気泡欠陥や突起）の有無によりパターン転写性を評価した。
Ｓ２／Ｓ２_Lcalの値が０．５以上１．５以下のＮｏ２、６、９、１０、１４、１５のインプリン用モールドサンプルでは、図５（ｄ）に示すようなレジストパターン３７ｃが得られ、良好な転写性を示した。
Ｓ２／Ｓ２_Lcalの値が１．５以上（凹部１３に対してマイクロトレンチ（微小凹部）１２の断面積が大きすぎる場合）のＮｏ１、５のインプリン用モールドサンプルでは、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、レジストパターンの端部がマイクロトレンチ（微小凹部）１２に一部入り込んで形成された突起欠陥が発生した。
また、Ｓ２／Ｓ２_Lcalの値が０．５以下（凹部１３に対してマイクロトレンチ（微小凹部）１２の断面積が小さすぎる場合）のＮｏ３、４、７、８、１１、１２、１６のインプリン用モールドサンプルでは、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、インプリントの際に凹部１３に残留した気泡５１による欠陥が発生した。

The imprint mold and the resist pattern on the silicon substrate were observed with a scanning electron microscope, and the pattern transferability was evaluated based on the confirmation of the shape of the imprint mold and the presence / absence of abnormal resist pattern shapes (bubble defects and protrusions).
In the imprint mold samples No. 2, ₆ , ₉ , ₁₀ , ₁₄ , and _{15 having} an S2 / S2 _Lcal value of 0.5 or more and 1.5 or less, a resist pattern 37c as shown in FIG. 5D is obtained. Good transferability was exhibited.
In the mold samples for imprinting No. 1 and No. 5 _having a value of S2 / S2 _Lcal of 1.5 or more (when the cross-sectional area of the micro-trench (micro-recess) 12 is too large with respect to the recess 13), FIG. As shown in (b), a protrusion defect formed by partially entering the end portion of the resist pattern into the micro-trench (small concave portion) 12 occurred.
Further, the S2 / S2 _Lcal values of 0.5 or less (when the cross-sectional area of the microtrenches (micro-recesses) 12 is too small with respect to the recesses 13) of Nos. 3, 4, 7, 8, 11, 12, 16 In the mold sample for pudding, as shown in FIGS. 7A and 7B, defects due to the bubbles 51 remaining in the recess 13 occurred during imprinting.

次に、表４に示すように、シリコン基板にパターン開口幅Ｗ１と深さＤ１を１０００〜１００ｎｍの範囲で変えた４種類のホールパターンからなる凹部１３に対し、マイクロトレンチ（微小凹部）１２の開口幅Ｗ２と深さＤ２を４００〜５ｎｍの範囲で変えた合計１６種類のインプリン用モールドを作製し、シリコン基板に５００ｎｍ厚の熱硬化性レジスト層を形成したレジスト層形成基板に初期圧力Ｐ１＝０．１ＭＰａ、プレス圧力Ｐ２＝１ＭＰａで光インプリントして、パターン転写性を評価した結果を表４に示す。 Next, as shown in Table 4, the micro-trench (micro-recess) 12 is formed with respect to the recess 13 formed of four types of hole patterns in which the pattern opening width W1 and the depth D1 are changed in the range of 1000 to 100 nm on the silicon substrate. A total of 16 types of imprint molds were prepared by changing the opening width W2 and the depth D2 in the range of 400 to 5 nm, and an initial pressure P1 was applied to the resist layer forming substrate in which a 500 nm thick thermosetting resist layer was formed on the silicon substrate. Table 4 shows the results of evaluating the pattern transferability by photoimprinting at = 0.1 MPa and the press pressure P2 = 1 MPa.

インプリン用モールド及びシリコン基板上のレジストパターンは走査電子顕微鏡にて観察し、インプリン用モールドの形状確認とレジストパターンの形状異常（気泡欠陥や突起）の有無によりパターン転写性を評価した。
Ｓ２／Ｓ２_Hcalの値が０．５以上１．５以下の範囲のＮｏ２、３、７、９、１０、１４のインプリン用モールドサンプルでは、図５（ｄ）に示すようなレジストパターン３７ｃが得られ、良好な転写性を示した。
Ｓ２／Ｓ２_Hcalの値が１．５以上（凹部１３に対してマイクロトレンチ（微小凹部）１２の断面積が大きすぎる場合）のＮｏ１、５、６のインプリン用モールドサンプルでは、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、レジストパターンの端部がマイクロトレンチ（微小凹部）１２に一部入り込んで形成された突起欠陥が発生した。
また、Ｓ２／Ｓ２_Hcalの値が０．５以下（凹部１３に対してマイクロトレンチ（微小凹部）１２の断面積が小さすぎる場合）のＮｏ４、８、１１、１２、１５、１６のインプリン用モールドサンプルでは、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、インプリントの際に凹部１３に残留した気泡５１による欠陥が発生した。

The imprint mold and the resist pattern on the silicon substrate were observed with a scanning electron microscope, and the pattern transferability was evaluated based on the confirmation of the shape of the imprint mold and the presence / absence of abnormal resist pattern shapes (bubble defects and protrusions).
In the mold samples for imprinting of _Nos . 2, 3, ₇ , ₉ , ₁₀ , and _{14 where} the value of S2 / S2 _{Hcal is in} the range of 0.5 to 1.5, a resist pattern 37c as shown in FIG. Obtained and showed good transferability.
In the mold samples for imprinting of No. 1, 5, and _{6 in which} the value of S2 / S2 _Hcal is 1.5 or more (when the cross-sectional area of the micro-trench (small concave portion) 12 is too large with respect to the concave portion 13), FIG. As shown in (b) and (b), a protrusion defect was formed in which the end portion of the resist pattern partially formed in the micro-trench (micro-recess) 12.
Moreover, for the _imprinting of _{Nos. 4} , ₈ , ₁₁ , ₁₂ , ₁₅ , and _{16 where} the value of S2 / S2 _Hcal is 0.5 or less (when the cross-sectional area of the micro-trench (micro-recess) 12 is too small with respect to the recess 13) In the mold sample, as shown in FIGS. 7A and 7B, defects due to the bubbles 51 remaining in the recess 13 occurred during imprinting.

上記したように、Ｓ２／Ｓ２_Lcal及びＳ２／Ｓ２_Hcalの値が０．５以上１．５以下の範囲になるように設計されたマイクロトレンチ（微小凹部）１２を有する凹部１３が形成されたインプリン用モールドを用いて、熱もしくは光でインプリントすることにより、形状良好なレジストパターン再現性が得られることが確認された。 As described above, the indentation 13 having the _{microtrench (microrecess} ) 12 designed so that the values of S2 / S2 _Lcal and S2 / S2 _Hcal are in the range of 0.5 to 1.5 is formed. It was confirmed that resist pattern reproducibility with a good shape can be obtained by imprinting with heat or light using a mold for pudding.

まず、４インチシリコンウェハからなるシリコン基板１１上に電子線レジスト（ＺＥＰ５２０：日本ゼオン製）をコートして、５００ｎｍ厚のレジスト層を形成し、電子線描画装置にて２００〜３０００ｎｍのラインおよびホールパターンに相当する領域を描画し、有機現像処理して、開口部３２を有するレジストパターン３１を形成した（図３（ａ）参照）。
ここで、描画時のドーズを１００μＣ／ｃｍ²、現像時間を２分とした。 First, an electron beam resist (ZEP520: manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) is coated on a silicon substrate 11 made of a 4-inch silicon wafer to form a 500 nm thick resist layer, and 200 to 3000 nm lines and holes are formed by an electron beam drawing apparatus. A region corresponding to the pattern was drawn and subjected to organic development to form a resist pattern 31 having an opening 32 (see FIG. 3A).
Here, the dose during drawing was 100 μC / cm ² , and the development time was 2 minutes.

次に、ＩＣＰドライエッチング装置を用いたＳｉドライエッチングにて、レジストパターン３１をマスクにして、シリコン基板１１を１００ｎｍの深さエッチングして、Ｏ₂プラズマアッシング（条件：Ｏ₂流量５００ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＲＦパワー１０００Ｗ）にてレジストパターン３１を剥離処理して、シリコン基板１１の所定位置に深さＤ２が１００ｎｍのマイクロトレンチ（微小凹部）１２を形成した（図３（ｂ）参照）。
ここで、Ｓｉエッチングの条件は、Ｃ₂Ｆ₆流量１０〜３０ｓｃｃｍ、Ｏ₂流量１０〜３０ｓｃｃｍ、Ａｒ流量４０〜８０ｓｃｃｍ、圧力２〜４Ｐａ、ＩＣＰパワー５００Ｗ、ＲＩＥパワー１０〜１５０Ｗの範囲で行なった。 Next, in Si dry etching using an ICP dry etching apparatus, the silicon substrate 11 is etched to a depth of 100 nm using the resist pattern 31 as a mask, and O ₂ plasma ashing (conditions: O ₂ flow rate 500 sccm, pressure 30 Pa). The resist pattern 31 was peeled off with an RF power of 1000 W to form a micro-trench (small concave portion) 12 having a depth D2 of 100 nm at a predetermined position of the silicon substrate 11 (see FIG. 3B).
Here, the Si etching conditions were C ₂ F ₆ flow rate 10-30 sccm, O ₂ flow rate 10-30 sccm, Ar flow rate 40-80 sccm, pressure 2-4 Pa, ICP power 500 W, RIE power 10-150 W. .

次に、マイクロトレンチ（微小凹部）１２が形成されたシリコン基板１１上に電子線レジスト（ＺＥＰ５２０：日本ゼオン製）をコートして、レジスト層を形成し（図３（ｃ）参照）、マイクロトレンチ（微小凹部）１２と位置合わせを行ってパターン描画し、現像等の一連のパターニング処理を行って、開口部３４を有するレジストパターン３３ａを形成した（図３（ｄ）参照）。 Next, an electron beam resist (ZEP520: manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) is coated on the silicon substrate 11 on which the microtrenches (microrecesses) 12 are formed to form a resist layer (see FIG. 3C). A pattern was drawn by aligning with the (micro-recess) 12 and a series of patterning processes such as development were performed to form a resist pattern 33a having an opening 34 (see FIG. 3D).

次に、ＩＣＰドライエッチング装置を用いたＳｉドライエッチングにて、レジストパターン３３ａをマスクにして、シリコン基板１１を１０００ｎｍの深さドライエッチングし、メインパターンを形成するための幅Ｗ１が１０００ｎｍ、深さＤ１が１０００ｎｍの凹部１３を形成した（図３（ｅ）参照）。 Next, in Si dry etching using an ICP dry etching apparatus, the silicon substrate 11 is dry-etched to a depth of 1000 nm using the resist pattern 33a as a mask, and the width W1 for forming the main pattern is 1000 nm and the depth A recess 13 having D1 of 1000 nm was formed (see FIG. 3E).

次に、Ｏ₂プラズマアッシング（条件：Ｏ₂流量５００ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＲＦパワー１０００Ｗ）にてレジストパターン３３ａを剥離処理して、シリコン基板１１にメインパターンを形成するための幅Ｗ１が１０００ｎｍ、深さＤ１が１０００ｎｍの凹部１３と、凹部１３の底部に幅Ｗ２が７５ｎｍ、深さＤ２が１００ｎｍのマイクロトレンチ（微小凹部）１２が形成されたインプリント用モールド１０を作製した（図３（ｆ）参照）。 Next, the resist pattern 33a is stripped by O ₂ plasma ashing (conditions: O ₂ flow rate 500 sccm, pressure 30 Pa, RF power 1000 W), and the width W1 for forming the main pattern on the silicon substrate 11 is 1000 nm, deep. An imprint mold 10 was produced in which a recess 13 having a thickness D1 of 1000 nm and a micro-trench 12 having a width W2 of 75 nm and a depth D2 of 100 nm were formed at the bottom of the recess 13 (FIG. 3F). reference).

次に、熱インプリント装置にて熱インプリントを実施するために、上記インプリント用モールド１０とシリコン基板１５上に熱硬化性レジストＯＥＢＲ−１０００（東京応化工業製）をコートして、３５０ｎｍ厚のレジスト層３６が形成されたレジスト層形成基板３０を用意した（図５（ａ）参照）。
ここで、インプリント用モールド１０のパターン面には、離型剤として、フッ素系表面処理剤ＥＧＣ−１７２０（住友３Ｍ）をあらかじめコートした。 Next, in order to perform thermal imprinting with a thermal imprinting apparatus, a thermosetting resist OEBR-1000 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is coated on the imprint mold 10 and the silicon substrate 15 to have a thickness of 350 nm. A resist layer forming substrate 30 having the resist layer 36 formed thereon was prepared (see FIG. 5A).
Here, the pattern surface of the imprint mold 10 was previously coated with a fluorine-based surface treatment agent EGC-1720 (Sumitomo 3M) as a release agent.

次に、レジスト層形成基板３０上にインプリント用モールド１０を重ねあわせ、１１０℃の温度で加熱しながら、１０ＭＰａの圧力で圧着した（図５（ｂ）参照）。
次に、圧着した状態で降温してインプリント用モールド１０を離型し、シリコン基板１５上にレジストパターン３６ａとレジスト薄膜領域３６ｂを形成した（図５（ｃ）参照）。次に、レジスト薄膜領域３６ｂをＯ₂ＲＩＥ法（酸素ガスによる反応性イオンエッチング）にて除去し、シリコン基板１５上にレジストパターン３６ｃを形成した（図５（ｄ）参照）。
シリコン基板１５上のレジストパターン３６ｃの断面形状を走査電子顕微鏡にて観察した結果、欠陥の無い良好なレジストパターンが形成されているのが確認された。 Next, the imprint mold 10 was overlaid on the resist layer forming substrate 30 and was pressure-bonded at a pressure of 10 MPa while being heated at a temperature of 110 ° C. (see FIG. 5B).
Next, the temperature was lowered in a pressure-bonded state, the imprint mold 10 was released, and a resist pattern 36a and a resist thin film region 36b were formed on the silicon substrate 15 (see FIG. 5C). Next, the resist thin film region 36b was removed by O ₂ RIE (reactive ion etching using oxygen gas) to form a resist pattern 36c on the silicon substrate 15 (see FIG. 5D).
As a result of observing the cross-sectional shape of the resist pattern 36c on the silicon substrate 15 with a scanning electron microscope, it was confirmed that a good resist pattern having no defect was formed.

まず、石英基板２１上に１０ｎｍ厚のクロム層４１が形成されたフォトマスク基板を用意した（図４（ａ）参照）。
次に、クロム層４１が形成されたフォトマスク基板上に電子線レジスト（ＺＥＰ５２０：日本ゼオン製）を塗布し、５００ｎｍ厚のレジスト層３８を形成した（図４（ｂ）参照）。 First, a photomask substrate having a 10 nm thick chromium layer 41 formed on a quartz substrate 21 was prepared (see FIG. 4A).
Next, an electron beam resist (ZEP520: manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) was applied on the photomask substrate on which the chromium layer 41 was formed to form a resist layer 38 having a thickness of 500 nm (see FIG. 4B).

次に、電子線描画装置にて寸法の異なるラインパターンとホールパターンを描画し、有機現像処理により、開口部３９を有するレジストパターン３８ａを形成した（図４（ｃ）参照）。
ここで、描画時のドーズを１００μＣ／ｃｍ²、現像時間を２分とした。 Next, line patterns and hole patterns having different dimensions were drawn by an electron beam drawing apparatus, and a resist pattern 38a having an opening 39 was formed by organic development processing (see FIG. 4C).
Here, the dose during drawing was 100 μC / cm ² , and the development time was 2 minutes.

次に、ＩＣＰドライエッチング装置にて、レジストパターン３８ａをマスクにしてクロム層４１をエッチングし、さらに、バレル式アッシング装置を用いたＯ₂プラズマアッシングによって、レジストパターン３８ａを剥離処理してクロムパターン４１ａを形成した（図４（ｄ）参照）。
ここで、クロム層４１のエッチングの条件は、Ｃｌ₂流量：２０ｓｃｃｍ、Ｏ₂流量：１０ｓｃｃｍ、Ｈｅ流量：３０ｓｃｃｍ、圧力：３Ｐａ、ＩＣＰパワー：５００Ｗ、ＲＩＥパワー：５０Ｗ、エッチング時間：４０秒とし、Ｏ₂プラズマアッシングの条件は、Ｏ₂流量：５００ｓｃｃｍ、圧力：３０Ｐａ、ＲＦパワー：１０００Ｗとした。 Next, in the ICP dry etching apparatus, the chromium layer 41 is etched using the resist pattern 38a as a mask, and further, the resist pattern 38a is stripped by O ₂ plasma ashing using a barrel ashing apparatus to remove the chromium pattern 41a. (See FIG. 4D).
Here, the etching conditions of the chromium layer 41 are Cl ₂ flow rate: 20 sccm, O ₂ flow rate: 10 sccm, He flow rate: 30 sccm, pressure: 3 Pa, ICP power: 500 W, RIE power: 50 W, etching time: 40 seconds, The conditions of O ₂ plasma ashing were O ₂ flow rate: 500 sccm, pressure: 30 Pa, and RF power: 1000 W.

次に、ＩＣＰドライエッチング装置を用いて、クロムパターン４１ａをエッチングマスクとして、石英基板２１を所定の深さエッチングして、メインパターンを形成するための幅Ｗ１が１０００ｎｍ、深さＤ１が１０００ｎｍの凹部２３と、凹部２３の底部に幅Ｗ２が２００ｎｍ、深さＤ２が３００ｎｍのマイクロトレンチ（微小凹部）２２を形成した（図４（ｅ）参照）。
ここで、石英基板２１のエッチング条件は、Ｃ₄Ｆ₈流量：１０〜３０ｓｃｃｍ、Ｏ₂流量：１０〜２５ｓｃｃｍ、Ａｒ流量：７５ｓｃｃｍ、圧力：１〜２Ｐａ、ＩＣＰパワー：２００Ｗ、ＲＩＥパワー：２００〜５５０Ｗとし、これらの各条件をコントロールすることで、凹部２３のマイクロトレンチ（微小凹部）２２の大きさを制御した。 Next, using an ICP dry etching apparatus, the quartz substrate 21 is etched to a predetermined depth using the chromium pattern 41a as an etching mask, and a recess having a width W1 of 1000 nm and a depth D1 of 1000 nm for forming the main pattern is formed. 23, and a micro-trench 22 having a width W2 of 200 nm and a depth D2 of 300 nm was formed at the bottom of the recess 23 (see FIG. 4E).
Here, the etching conditions for the quartz substrate 21 are: C ₄ F ₈ flow rate: 10 to 30 sccm, O ₂ flow rate: 10 to 25 sccm, Ar flow rate: 75 sccm, pressure: 1 to 2 Pa, ICP power: 200 W, RIE power: 200 to By controlling each of these conditions at 550 W, the size of the microtrenches (microrecesses) 22 in the recesses 23 was controlled.

次に、Ｏ₂プラズマアッシング（Ｏ₂流量：５００ｓｃｃｍ、圧力：３０Ｐａ、ＲＦパワー：１０００Ｗ）にてクロムパターン４１ａを剥離処理して、石英基板２１にメインパターンを形成するための幅Ｗ１が１０００ｎｍ、深さＤ１が１０００ｎｍの凹部２３と、凹部１３の底部に幅Ｗ２が２００ｎｍ、深さＤ２が３００ｎｍのマイクロトレンチ（微小凹部）２２が形成されたインプリント用モールド２０を作製した（図４（ｆ）参照）。 Next, the chromium pattern 41a is stripped by O ₂ plasma ashing (O ₂ flow rate: 500 sccm, pressure: 30 Pa, RF power: 1000 W), and the width W1 for forming the main pattern on the quartz substrate 21 is 1000 nm. An imprint mold 20 was produced in which a recess 23 having a depth D1 of 1000 nm and a micro-trench 22 having a width W2 of 200 nm and a depth D2 of 300 nm were formed at the bottom of the recess 13 (FIG. 4F). )reference).

次に、光インプリント装置にて光インプリントを実施するために、上記インプリント用モールド２０とシリコン基板１５上に光硬化性レジストＰＡＫ−０１（東洋合成工業製）をコートして、３００ｎｍ厚のレジスト層３７が形成されたレジスト層形成基板４０を用意した（図６（ａ）参照）。
ここで、インプリント用モールド２０のパターン面には、離型剤として、フッ素系表面処理剤ＥＧＣ−１７２０（住友３Ｍ）をあらかじめコートした。 Next, in order to carry out optical imprinting with an optical imprinting apparatus, a photocurable resist PAK-01 (manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.) is coated on the imprint mold 20 and the silicon substrate 15 to a thickness of 300 nm. A resist layer forming substrate 40 having the resist layer 37 formed thereon was prepared (see FIG. 6A).
Here, the pattern surface of the imprint mold 20 was coated in advance with a fluorine-based surface treatment agent EGC-1720 (Sumitomo 3M) as a release agent.

次に、レジスト層形成基板４０上にインプリント用モールド２０を重ねあわせ、室温でプレス圧力：１ＭＰａの圧力で圧着した状態でインプリント用モールド２０の裏面よりＵＶ波長３００〜４００ｎｍのブロード光を、４０ｍＪ照射して、レジスト層３７を硬化させた（図６（ｂ）参照）。 Next, the imprint mold 20 is superimposed on the resist layer forming substrate 40, and broad light having a UV wavelength of 300 to 400 nm is applied from the back surface of the imprint mold 20 in a state where the press pressure is 1 MPa at room temperature. The resist layer 37 was cured by irradiation with 40 mJ (see FIG. 6B).

次に、インプリント用モールド２０を離型し、シリコン基板１５上にレジストパターン３７ａとレジスト薄膜領域３７ｂを形成した（図６（ｃ）参照）。
次に、レジスト薄膜領域３７ｂをＯ₂ＲＩＥ法（酸素ガスによる反応性イオンエッチング）にて除去し、シリコン基板１５上にレジストパターン３７ｃを形成した（図６（ｄ）参照）。
シリコン基板１５上のレジストパターン３７ｃの断面形状を走査電子顕微鏡にて観察した結果、欠陥の無い良好なレジストパターンが得られているのが確認された。 Next, the imprint mold 20 was released to form a resist pattern 37a and a resist thin film region 37b on the silicon substrate 15 (see FIG. 6C).
Next, the resist thin film region 37b was removed by O ₂ RIE (reactive ion etching using oxygen gas) to form a resist pattern 37c on the silicon substrate 15 (see FIG. 6D).
As a result of observing the cross-sectional shape of the resist pattern 37c on the silicon substrate 15 with a scanning electron microscope, it was confirmed that a good resist pattern without defects was obtained.

（ａ）は、本発明のインプリント用モールドの一実施例を示す部分模式構成断面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ部を拡大した部分模式構成断面図である。(A) is a partial schematic cross-sectional view showing an embodiment of an imprint mold of the present invention. (B) is the partial schematic structure sectional drawing which expanded the A section of (a). 本発明のインプリント用モールドの他の実施例を示す部分模式構成断面図である。It is a partial model structure sectional view showing other examples of an imprint mold of the present invention. （ａ）〜（ｆ）は、本発明のインプリント用モールドの製造方法の一例を工程順に示す部分模式構成断面図である。(A)-(f) is a partial schematic structure sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the mold for imprint of this invention in order of a process. （ａ）〜（ｆ）は、本発明のインプリント用モールドの製造方法の一例を示す部分模式構成断面図である。(A)-(f) is a partial schematic structure sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the mold for imprint of this invention. （ａ）〜（ｄ）は、本発明のインプリント用モールドを用いた熱インプリント法にてレジストパターンを形成する方法を示す説明図である。(A)-(d) is explanatory drawing which shows the method of forming a resist pattern with the thermal imprint method using the mold for imprint of this invention. （ａ）〜（ｄ）は、本発明のインプリント用モールドを用いた光インプリント法にてレジストパターンを形成する方法を示す説明図である。(A)-(d) is explanatory drawing which shows the method of forming a resist pattern by the optical imprint method using the mold for imprint of this invention. （ａ）は、熱インプリント法にてインプリント用モールドをレジスト層形成基板に圧着した状態で気泡が混入した状態を示す説明図である。（ｂ）は、インプリント用モールドを離型し、シリコン基板に欠陥のあるレジストパターンが形成された状態を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the state in which the bubble mixed in the state which pressure-bonded the imprint mold to the resist layer formation board | substrate with the thermal imprint method. (B) is explanatory drawing which shows the state by which the mold for imprint was released and the defective resist pattern was formed in the silicon substrate. （ａ）は、熱インプリント法にてインプリント用モールドをレジスト層形成基板に圧着した状態でマイクロトレンチ（微小凹部）にレジストが進入した状態を示す説明図である。（ｂ）は、インプリント用モールドを離型し、シリコン基板に欠陥のあるレジストパターンが形成された状態を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the state which the resist approached into the micro trench (micro recessed part) in the state which pressure-bonded the imprint mold to the resist layer formation board | substrate with the thermal imprint method. (B) is explanatory drawing which shows the state by which the mold for imprint was released and the defective resist pattern was formed in the silicon substrate. （ａ）〜（ｅ）は、従来の熱インプリント法にてレジストパターンを形成する工程を示す説明図である。(A)-(e) is explanatory drawing which shows the process of forming a resist pattern by the conventional thermal imprint method. （ａ）〜（ｅ）は、従来の光インプリント法にてレジストパターンを形成する工程を示す説明図である。(A)-(e) is explanatory drawing which shows the process of forming a resist pattern by the conventional optical imprint method. （ａ）は、シリコン基板にレジストパターンを形成した状態を示す。（ｂ）〜（ｇ）は、ドライエッチングにより形成されたパターン形状を模式的に示す説明図である。(A) shows the state which formed the resist pattern in the silicon substrate. (B)-(g) is explanatory drawing which shows typically the pattern shape formed by dry etching. （ａ）〜（ｄ）は、インプリント法にてインプリント用モールドに空気が残留し、気泡欠陥が発生している状態を示す説明図である。(A)-(d) is explanatory drawing which shows the state which air remains in the mold for imprint by the imprint method, and the bubble defect has generate | occur | produced.

符号の説明Explanation of symbols

１０、２０、１００、１２０……インプリント用モールド
１１、１５、１０１、１０２、１４１、２０３……シリコン基板
１２、２２……マイクロトレンチ（微小凹部）
１３、２３、１１２、１２１……凹部
２１……石英基板
３０、４０、１１０、１３０、２２０……レジスト層形成基板
３１、３３ａ、３８ａ、１４２ａ、１４２ｂ……レジストパターン
３２、３４、３９、４２……開口部
３３、３６、３７、３８、１２１、１２２、２１３……レジスト層
３６ａ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、３７ａ、３７ｃ、１２１ａ、１２１ｃ、１２２ａ、１２２ｃ、２１３ａ……レジストパターン
３６ｂ、３７ｂ、１２１ｂ、１２２ｂ、２１３ｂ……レジスト薄膜領域
４１……クロム層
４１ａ……クロムパターン
５１、１５１……気泡
１０１……シリコン酸化膜 10, 20, 100, 120... Imprint mold 11, 15, 101, 102, 141, 203... Silicon substrate 12, 22.
13, 23, 112, 121... Recess 21... Quartz substrate 30, 40, 110, 130, 220... Resist layer forming substrate 31, 33 a, 38 a, 142 a, 142 b ...... resist pattern 32, 34, 39, 42 ... Openings 33, 36, 37, 38, 121, 122, 213 ... Resist layers 36a, 36c, 36d, 36e, 37a, 37c, 121a, 121c, 122a, 122c, 213a ... Resist patterns 36b, 37b, 121b, 122b, 213b... Resist thin film region 41... Chromium layer 41a... Chromium pattern 51, 151.

Claims

インプリント用モールドに形成された凹凸状のパターンをレジスト層形成基板のレジスト層に転写するインプリント法に使用するインプリント用モールドであって、前記インプリント用モールドの凹凸状のパターンの凹部にマイクロトレンチ（微小凹部）が形成されていることを特徴とするインプリント用モールド。 An imprint mold for use in an imprint method for transferring a concavo-convex pattern formed in an imprint mold to a resist layer of a resist layer forming substrate, wherein the concavo-convex pattern in the imprint mold has a concave portion. A mold for imprinting, characterized in that a microtrench (small concave portion) is formed.

前記インプリント用モールドの凹部の断面積をＳ１、マイクロトレンチの断面積をＳ２、プレス直前の雰囲気圧力をＰ１、型押し、プレスする際のプレス圧力をＰ２、マイクロトレンチの理想断面積Ｓ２_Lcalを下記の式１とすると、モールドのパターンがラインの場合、Ｓ２／Ｓ２_Lcalの値が０．５以上１．５以下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用モールド。

The cross-sectional area of the concave portion of the imprint mold is S1, the cross-sectional area of the micro-trench is S2, the atmospheric pressure immediately before pressing is P1, the pressing pressure during pressing and pressing is P2, and the ideal cross-sectional area of the micro-trench S2 _Lcal is When the following formula 1 is used, when the mold pattern is a line, the value of S2 / S2 _Lcal is 0.5 or more and 1.5 or less.

前記インプリント用モールドの凹部の断面積をＳ１、マイクロトレンチの断面積をＳ２、プレス直前の雰囲気圧力をＰ１、型押し、プレスする際のプレス圧力をＰ２、マイクロトレンチの理想断面積Ｓ２_Hcalを下記の式２とすると、モールドのパターンがホールの場合、Ｓ２／Ｓ２_Hcalの値が０．５以上１．５以下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用モールド。

The cross-sectional area of the concave portion of the imprint mold is S1, the cross-sectional area of the micro-trench is S2, the atmospheric pressure immediately before pressing is P1, the pressing pressure during pressing and pressing is P2, and the ideal cross-sectional area S2 _Hcal of the micro-trench is 2. The imprint mold according to claim 1, wherein when the mold pattern is a hole, the value of S2 / S2 _Hcal is 0.5 or more and 1.5 or less.

少なくとも以下の（ａ）〜（ｆ）の工程を具備することを特徴とするインプリント用モールドの製造方法。
（ａ）シリコン基板にマイクロトレンチ（微小凹部）を形成するためのレジストパターンを形成する工程。
（ｂ）レジストパターンをマスクにしてシリコン基板を所定の深さドライエッチングする工程。
（ｃ）レジストパターンを剥離処理して、シリコン基板の所定位置にマイクロトレンチ（微小凹部）を形成する工程。
（ｄ）マイクロトレンチ（微小凹部）が形成されたシリコン基板上にレジスト層を形成し、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、レジストパターンを形成する工程。
（ｅ）レジストパターンをマスクにしてシリコン基板を所定の深さドライエッチングにてエッチングする工程。
（ｆ）レジストパターンを剥離処理して、シリコン基板の所定位置にメインパターン用の凹部とマイクロトレンチ（微小凹部）を形成する工程。 A method for producing an imprint mold, comprising at least the following steps (a) to (f):
(A) A step of forming a resist pattern for forming a microtrench (a minute recess) in a silicon substrate.
(B) A step of dry etching the silicon substrate to a predetermined depth using the resist pattern as a mask.
(C) A step of peeling the resist pattern to form a microtrench (a minute recess) at a predetermined position of the silicon substrate.
(D) A step of forming a resist layer on a silicon substrate on which micro trenches (micro concave portions) are formed, and performing a patterning process such as pattern exposure and development to form a resist pattern.
(E) A step of etching the silicon substrate by a predetermined depth dry etching using the resist pattern as a mask.
(F) A step of stripping the resist pattern to form a main pattern recess and a microtrench (minute recess) at a predetermined position of the silicon substrate.