JP2007266384A - インプリント用モールド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 インプリント法において、モールドの離型性を向上し、転写パターンの品位を向上する。
【解決手段】 インプリント法において、凹凸パターンを形成したモールドのパターン表面に炭素膜を成膜した後、フッ素プラズマ処理により離型層を形成する。あるいはモールド支持基板の圧着面に炭素膜を成膜し、この炭素膜に凹凸パターンを形成した後、フッ素プラズマ処理により離型層を形成する。これにより、樹脂パターン破壊や欠陥の低減、モールドの長寿命化が可能となり、インプリント法における良好な転写パターン形成と大幅なコストダウンが期待できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体デバイス、光導波路や回折格子等の光学部品、ハードディスクやＤＶＤ等の記録デバイス、ＤＮＡ分析等のバイオチップ、拡散版や導光版などのディスプレイといった各種製品の製造工程において、インプリント法を用いたパターン形成を行う際に用いることができるインプリント用モールド及びその製造方法に関する。

＜背景技術１；フォトリソグラフィ＞
従来、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（以下、感応基板という）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。

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６５ｎｍ以下であり、光の回折現象による解像限界に達している。
そして、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、変形照明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。

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。

また、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限り、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、同様に存在し、マスクパターンを忠実に転写することはできない。

＜背景技術２；熱インプリント＞
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を提案している（例えば非特許文献１、２参照）。
なお、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、半導体デバイスや回折格子など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。

次に、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、図６（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。
まず、表面上にシリコン酸化膜１０２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１０２を、最終的に半導体基板等の被転写体に転写すべきパターンのネガポジ反転像に対応するパターンを形成する。シリコン酸化膜１０２のパターニングには、例えば、通常の電子ビームリソグラフィ技術を用いることができる。こうして、半導体基板等の表面に転写すべきパターンのネガポジ反転像に対応する凹凸を有するモールド１００を形成する（図６（ａ））。

次いで、パターンを形成しようとするシリコン基板１１１上に、ＰＭＭＡなどの熱可塑性のレジスト材料を塗布しレジスト層１１２を形成する（図６（ｂ））。次いで、レジスト層１１２を形成したシリコン基板１１１をレジストのガラス転移温度（Ｔｇ）以上（約１２０〜２００°Ｃ程度）に加熱し、レジスト層１１２を軟化させる。
次いで、シリコン基板１１１のレジスト層の塗布面側にモールドの凹凸面側が対向するようにモールド１００とシリコン基板１１１とを重ね合わせ、およそ５〜２０ＭＰａ程度の圧力で圧着する（図６（ｃ））。
次いで、モールド１００をシリコン基板１１１に圧着した状態で温度をレジストのガラス転移温度以下（約１００°Ｃ以下）まで降温してレジスト層１１２を硬化させ、モールドを脱着する。これにより、シリコン基板１１１上のレジスト層１１２には、モールド１００の凹凸パターンに対応するパターンが形成される（図６（ｄ））。
次いで、シリコン基板１１１上には、モールド１００の凸部に相当する部分が薄い残膜として残るため、Ｏ_２ＲＩＥ法（酸素ガスによる反応性イオンエッチング）により、これを除去する（図６（ｅ））。

このようにして、インプリント法を用いたレジストパターンの形成が行われていた。
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、もしくは熱ナノインプリント法と呼ばれる。

＜熱インプリント：課題＞
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、上述のように、インプリント法を用いたパターン形成方法では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も位置精度は悪化し、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。

＜背景技術３；光インプリント＞
このような問題を解決するため、以下に説明するようなインプリント法によるパターンの形成方法を提案している（例えば特許文献１参照）。
具体的には、図７（ａ）に示すように、石英などの透光性を有する材料からなる基板を電子ビームリソグラフィ法などとエッチングにより表面に凹凸の形状を有するモールド１２０を作製する。次に、図７（ｂ）に示すように、シリコン基板上に被転写体となる粘度の低い液体状の光硬化性樹脂組成物（レジスト１１２）を塗布し、図７（ｃ）に示すように、モールド１２０を光硬化性樹脂組成物（レジスト１１２）に圧着させる。このときのプレス圧力は０．０１〜５ＭＰａ程度と小さくて良い。この状態で、モールド１２０の裏面から光を照射し、光硬化性樹脂組成物（レジスト１１２）を硬化させる。図７（ｄ） に示すように、モールド１２０のパターンが転写された光硬化性樹脂（レジスト１１２）の薄い残膜をＯ_２ＲＩＥ法などにより除去する。これにより、図７（ｅ）に示すように、樹脂パターンが得られる。

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モールドを高い圧力で光硬化性樹脂組成物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。
ただし、熱インプリントで用いられる熱可塑性樹脂に比べ、光インプリントで用いられる光硬化性樹脂は被転写体として利用できる材料の種類が少なく、高価であるため、用途や製品に合わせて、熱インプリントと光インプリントを使い分ける必要がある。

＜背景技術４；インプリントの離型技術（ウェット）＞
これらインプリント法（背景技術２や背景技術３）においては、モールドと基板上に生成したレジスト等の樹脂パターンとの剥離性は極めて重要である。インプリントにおいて、プレスした後、モールドと樹脂を引き離す場合、モールドと樹脂の付着や摩擦により、部分的に樹脂が変形したり、モールドとともに剥離する現象が見られる。図８はこの様子を示しており、樹脂レジスト１３２の全部または一部がモールド１３０側に残り、シリコン基板１３１に適正なパターンが形成されないことになる（図８（ｂ）〜（ｄ））。これは、モールドまたは樹脂の表面エネルギーが大きい（＝疎水性の弱い＝接触角の小さい）ためである。

そこで、このような基板と樹脂の剥離を避けるために、表面エネルギーの小さいフッ素ポリマーを剥離剤としてモールド表面に形成し、モールドと基板上の樹脂との剥離性を向上させる必要がある（例えば非特許文献２、３、特許文献２参照）。図９はその方法を示している。一般的な剥離剤としては、モールドの表面のシリコン酸化膜のＯＨ基にシランカップリング剤の溶液を作用させることで、表面エネルギーの小さい膜（これを離型層と呼ぶ）をモールド表面に形成している。
図９において、まずモールド１４０を離型剤としてフッ素樹脂含有シランカップリング溶液１４３に数分間浸漬した後（図９（ｂ））、温度３０〜１５０°Ｃ、湿度８５％以上の雰囲気（恒温恒湿槽１４４）に１０分〜１日程度放置することで（図９（ｃ））、モールドと離型剤の反応が進行する。最後に、フッ素系不活性溶剤やアルコールや精製水などでリンスすると、表面に化学的に結合した離型層１４５が形成されたモールド１４６を得ることができる（図９（ｄ））。この離型層によりモールドと樹脂との付着力を下げることができる。

＜背景技術５；インプリントの離形技術（ドライ）＞
また、背景技術４とは別の離型処理方法として、モールドをプラズマ処理することによって、離型層をモールド表面に形成する方法も提案されている（例えば特許文献３参照）。図１０はこの方法を示している。これによると、真空チャンバー１５３内で、ＣＨＦ_３、Ｃ_３Ｆ_８、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３ＦなどのＦ原子ガスを原料に用いてプラズマ１５４を発生させ、その中にモールド１５０を置くことで（図１０（ｂ））、表面にフッ素原子を含む離型層（表面処理層）１５５を形成したモールド１５６を得ることができる（図１０（ｃ））。この方法によると、背景技術４の離型処理方法よりもモールドと樹脂の離型性が良いとしている。

＜背景技術６＞
一方、モールドの離型性を向上するために、モールドの表面層がシリコンを含む材質よりなるモールドが開示されている。さらに、モールドの鋼性の向上のため、前記シリコンを含む材質、例えばシリコン、炭化シリコン、酸化シリコンからなる表面層をもつモールド本体の材質が、ダイヤモンドを含む材質からなるモールドが示されている（例えば特許文献４参照）。

しかしながら、このようなモールドでは、離型層としてシリコン及びその化合物が適当としているが、これらはいずれも空気中で容易に自然酸化され、すなわちモールド表面層に酸素が化学吸着するため、疎水性とはならず、すなわち十分な離型性を得ることはできない。また、モールド本体にダイヤモンドを用いると記されているが、離型性を増すためにはシリコン及びシリコン化合物からなる表面層が必須とされており、ダイヤモンド層表面の化学吸着構造あるいは処理法については、述べられていない。
特開２０００−１９４１４２号公報 特開２００２−２８３３５４号公報 特開２００３−７７８０７号公報 特開２００４−３１１７１３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 J. Photopolym. Sci. Technol., Vol.14 (2001) pp.457-462 J. Taniguchi et al. JJAP Vol. 41 (2002) pp. 41944197, Measurement of Adhesive Force Between Mold and Photocurable Resin in Imprint Technology

しかしながら、背景技術４及び５にあるような方法でモールド表面に離型層を形成したとしても、この離型層は耐久性が低いという問題がある。
このため繰り返しインプリントを行うと、離型層がモールド表面から徐々に剥がれ、モールドと樹脂の離型性が低下してしまう。具体的には、熱インプリントや光インプリント等のインプリント条件にもよるが、一般に１０〜１００回程度でモールドと樹脂の離型性は低下し、樹脂がモールドに付着してしまう。
そして、このような樹脂の付着は、転写パターンの欠陥となってしまい、モールドパターンに忠実な転写パターンを得ることができない。また、パターンの溝に樹脂が充填されたままのモールドは、モールドパターンの欠陥となるため、その後、繰り返しインプリントに用いることができない（例えば非特許文献４参照）。

本発明の目的は、インプリント法に用いるモールドに高耐久性の離型層を形成し、繰り返しインプリント転写を行っても、樹脂のモールドへの付着を発生させない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である。

上述の目的を達成するため、本発明のインプリント用モールドは、凹凸パターンが形成された表面層を有し、前記凹凸パターン形状をインプリント法によって被転写体に転写するインプリント用モールドであって、前記凹凸パターンが形成された表面層が非晶質カーボン膜からなることを特徴とする。
また本発明のインプリント用モールドは、凹凸パターンが形成された表面層を有し、前記凹凸パターン形状をインプリント法によって被転写体に転写するインプリント用モールドであって、モールド支持基板上に積層された非晶質カーボン膜を有し、前記非晶質カーボン膜に凹凸パターンが形成されていることを特徴とする。
なお、本発明のインプリント用モールドにおいて、前記非晶質カーボン膜上に、フッ素プラズマ処理による離型層が形成されていることが好ましい。また、前記非晶質カーボン膜がダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜であってもよい。
また前記モールド支持基板の材料には、シリコン、ニッケル、クロム、鉄、タンタル、アルミニウム、タングステンのいずれかを含む金属、またはそれらの酸化物、窒化物、炭化物を用いることができる。

本発明のインプリント用モールド及びその製造方法によれば、インプリント法において、モールドの離型層の耐久性が向上するため、繰り返し行うインプリントプロセスでも、樹脂のモールドへの付着の発生を大幅に抑制することができる。さらに、樹脂の付着に起因するモールドのパターン破壊の発生も大幅に低減することが可能となる。
よって、転写パターン欠陥の低減、モールドの長寿命化も可能となり、インプリント法における良好な転写パターン形成と大幅なコストダウンが期待できる。

図１は本発明の実施の形態によるインプリント用モールドの製造方法を示す断面図であり、第１の例として、パターン形成後に炭素薄膜形成とフッ素プラズマ処理を行う方法を示している。
まず、図１（ａ）に示すモールド材料１６０は、シリコン、ニッケル、クロム、鉄、タンタル、タングステンなどの金属、及びそれらの酸化物、窒化物、炭化物を用いたモールド材料の表面に凹凸形状のパターンを形成したものである。
そして、図１（ｂ）では、このモールド材料１６０のパターン表面に、非晶質カーボン膜１６１を形成する。そして、さらにフッ素プラズマ処理１６２をすることで、離型層１６３を形成する（図１（ｃ）、（ｄ））。

非晶質カーボン膜の表面では、シリコンあるいは金属及びそれらの化合物のように、表面層に酸素原子が化学吸着されることがなく、ぬれ性が低くまた表面の摩擦係数が非常に小さい。そのため、接触する他物質が吸着されにくい性質を持つ。
したがって、モールド材料の表面に炭素原子を主成分とする非晶質膜を形成することで、シリコンあるいは金属及びそれらの化合物のように、表面層に酸素原子が化学吸着されることのない表面を得ることが可能となり、インプリントにおける離型層の耐久性を向上できる。なお、ここで非晶質カーボン膜には、製法により膜中に数１０％以上の水素を含有することが知られているが、そのような膜も含めて非晶質カーボン膜と定義する。

また、モールド材料の表面に炭素原子を主成分とする非晶質膜を形成することで、シリコンあるいは金属及びそれらの化合物のように、表面層に酸素原子が化学吸着されることのない表面を得ることが可能となり、表面の酸化膜の除去が不要であるため、表面のフッ素化が容易であるとともに、安定な表面を得ることができる。また、モールド材料の表面に炭素（Ｃ原子）を形成することで、離型層（Ｆ原子）との密着性をさらに上げ、インプリントにおける離型層の耐久性をさらに向上できる。これはＣ−Ｆの結合エネルギーの方が非常に大きいためである。

また、本実施の形態では、フッ素プラズマ処理する表面が非晶質カーボン膜であれば良いので、モールドパターン形成済みのモールド表面に非晶質カーボン膜を成膜しても良いし、モールド支持基板に非晶質カーボン膜を成膜してから非晶質カーボン膜をパターニングしてモールドパターンとしても良い。
図２はこの例を示している。まず、モールドの支持基板１７４に非晶質カーボン膜１７１を成膜し（図２（ａ））、この非晶質カーボン膜１７１をパターニングして表面パターンを形成する（図２（ｂ））。そして、これをプラズマ処理１７２することで、離型層１７３を形成する（図２（ｃ）、（ｄ））。

また、非晶質カーボン膜として、水素含有量が比較的少なく、高硬質なダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜を形成すれば、モールドパターンの高硬度化が可能となり、モールドパターン自体の耐久性も向上するため、なお良い。

以下、本発明にかかる実施例を説明する。
本発明においては、インプリントの方法やモールド材料は限定されないが、本実施例ででは、熱インプリント用のＳｉモールドを製造した。まず本実施例のモールドの製造方法を図３に示す。モールドの元となる基板１８１として、４インチシリコンウェハを用意した（図３（ａ））。この基板に電子線レジスト（ＺＥＰ５２０／日本ゼオン）１８２を２００ｎｍ厚コートし（図３（ｂ））、電子線描画装置にて１００〜４００ｎｍのラインパターン描画し、次いで有機現像によりレジストパターンを形成した（図３（ｃ））。このときの条件は、描画時のドーズを１００μＣ／ｃｍ^２、現像時間を２分とした。

次いで、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よって、深さ５０ｎｍのＳｉパターンを形成した（図３（ｄ））。Ｓｉエッチングの条件は、Ｃ_４Ｆ_８流量３０ｓｃｃｍ、Ｏ_２流量３０ｓｃｃｍ、Ａｒ流量５０ｓｃｃｍ、圧力２Ｐａ、ＩＣＰパワー５００Ｗ、ＲＩＥパワー１３０Ｗとした。
最後にＯ_２プラズマアッシング（条件：Ｏ_２流量５００ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＲＦパワー１０００Ｗ）によってレジストを剥離し、離型層形成前のＳｉモールド１８０を作製した（図３（ｅ））。

次いで、非晶質カーボン膜形成と離型層形成の工程を図４に示す。図４（ａ）（＝図３（ｅ））のＳｉモールド１９０の表面にプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）により非晶質カーボン膜としてダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜１９１を形成した（図４（ｂ））。成膜条件は、メタン２０ｓｃｃｍ、またはメタン１３ｓｃｃｍ＋窒素６ｓｃｃｍ、またはメタン１３ｓｃｃｍ＋アンモニア６ｓｃｃｍのいずれかとし、反応圧力は１０ｍＴｏｒｒとした。また、基板加熱なしで、成膜中の基板温度は１５０°Ｃ以下であった。このダイヤモンド状炭素薄膜の膜厚は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）により測定したところ、５ｎｍ程度であった。

次いで、ＩＣＰドライエッチング装置を用いてフッ素プラズマ処理１９２により離型層１９３を形成した（図４（ｃ））。プラズマ処理の条件は、ＣＦ４ガス３５ｓｃｃｍ、反応圧力３０ｍＴｏｒｒ、高周波パワー３００Ｗ、処理時間５分とした。

これにより、Ｓｉパターン上にＤＬＣ膜と離型層（フッ素終端された表面）１９３を有するＳｉモールド１９６が完成した（図４（ｄ））。この表面構造は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により解析したところ、Ｃ−Ｆ構造が確認できた。また、上記ＣＦ_４に変わり、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_８、ＣＨＦ_３、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３Ｆ、Ｆ_２、ＢＦ_３、ＮＦ_３、ＣｌＦ_３、ＰＦ_３、ＳＦ_６、ＳｉＦ_４のいずれかのガス、もしくはいずれかを含む混合ガスを用いても、離型層が形成できることも確認できた。

次に、もう一つの方法で熱インプリント用のＳｉモールドを作製した。製造方法を図５に示す。モールド支持基板２０４として４インチシリコンウェハを用意し、Ｓｉウェハの表面にプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によりＤＬＣ膜２０１を形成した（図５（ａ））。成膜条件は、メタン２０ｓｃｃｍ、またはメタン１３ｓｃｃｍ＋窒素６ｓｃｃｍ、またはメタン１３ｓｃｃｍ＋アンモニア６ｓｃｃｍのいずれかとし、反応圧力は１０ｍＴｏｒｒとした。また、基板加熱なしで、成膜中の基板温度は１５０°Ｃ以下であった。最終的には、このＤＬＣ膜にパターニングするため、膜厚を厚くなるように成膜時間を長くした。膜厚を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定したところ、６０ｎｍ程度であった。

次に、ＤＬＣ膜２０１の上に電子線レジスト（ＺＥＰ５２０／日本ゼオン）２０７を２００ｎｍ厚コートし、電子線描画装置にて１００〜４００ｎｍのラインパターン描画し、次いで有機現像によりレジストパターンを形成した（図５（ｂ））。このときの条件は、描画時のドーズを１００μＣ／ｃｍ^２、現像時間を２分とした。

次いで、リアクティブイオンエッチング装置（ＲＩＥ）を用いて、ＤＬＣ膜のドライエッチングを行い、深さ５０ｎｍのパターンを形成した。このときのエッチングの条件は、ＣＦ_４流量５ｓｃｃｍ、Ｏ_２流量５０ｓｃｃｍ、圧力１．３Ｐａ、ＩＣＰパワー５００Ｗ、ＲＩＥパワー３００Ｗとした。最後にＯ_２プラズマアッシング（条件：Ｏ_２流量５００ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＲＦパワー１０００Ｗ）によってレジストを剥離し、離型層形成前のＤＬＣモールド２００を作製した（図５（ｃ））。ここで、より選択比を得るために、レジスト層として窒化シリコン膜のような無機レジストをハードマスクとして、用いることが可能である。
この時、Ｏ_２プラズマアッシングにおいては、プラズマからのイオンの加速を行わないようにする（ＲＩＥパワーを与えない）ため、ＤＬＣ膜がエッチングされることはない。

次いで、ＩＣＰドライエッチング装置を用いてフッ素プラズマ処理（図５（ｄ））２０２により離型層２０３を形成した（図５（ｅ））。プラズマ処理の条件は、ＣＦ_４ガス３５ｓｃｃｍ、反応圧力３０ｍＴｏｒｒ、高周波パワー３００Ｗ、処理時間５分とした。

これにより、Ｓｉ支持基板２０４上にパターニングされたＤＬＣ膜と離型層（フッ素終端された表面）２０３を有するＤＬＣモールド２０６が完成した（図５（ｆ））。この表面構造は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により解析したところ、Ｃ−Ｆ構造が確認できた。また、上記ＣＦ４に変わり、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_８、ＣＨＦ_３、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３Ｆ、Ｆ_２、ＢＦ_３、ＮＦ_３、ＣｌＦ_３、ＰＦ_３、ＳＦ_６、ＳｉＦ_４のいずれかのガス、もしくはいずれかを含む混合ガスを用いても、離型層が形成できることも確認できた。

本発明の実施例１で作製したモールド（フッ素処理あり（図１（ｄ））となし（図１（ｂ））の２種類）と実施例２で作製したモールドを用いて熱インプリントを繰り返し実施し、モールドの離型性の低下とモールドパターンの耐久性を調べた。また、比較のためにフッ素プラズマ処理ではなく、一般的な離型剤としてフッ素系表面処理剤ＥＧＣ−１７２０（住友３Ｍ）にて浸漬処理されたＳｉモールドについても、同様に離型性の低下とモールドパターンの耐久性を調べた。

インプリントの対象となる転写基板にはシリコン基板を用い、シリコン基板上に熱可塑性樹脂ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）を３００ｎｍ厚でコートした。１回の熱インプリント条件は、基板及びモールドの加熱温度１４０°Ｃ、プレス圧力１５ＭＰａ、プレス保持時間１分、基板冷却温度３０°Ｃとした。

モールドの離型性の低下を評価する方法として、この条件の熱インプリントを最大２００回繰り返して、転写パターンがモールドへの付着し始める回数を調べ、モールドパターンの耐久性を評価する方法として、モールド破壊が発生する回数を調べた。

結果を図１１に示す。一般的なＳｉモールドは、転写パターンの付着が４０〜６０回の熱インプリントで樹脂のモールドへの付着が発生したが、本発明のモールド（実施例１（フッ素処理なし））では１５０回以上、さらに本発明によるモールド（実施例１（フッ素処理あり）及び実施例２のモールド）は、２００回の熱インプリントでもモールドへの付着は発生しなかった。このことから、一般的なＳｉモールドに比べ、本発明のモールドでは付着力の低下がほとんどないこが分かる。

また、モールドパターンの破壊については、一般的なＳｉモールドは４８回目で発生しているが、本発明のモールドは、１５０回以上あるいは２００回以上繰り返してもモールドパターン破壊は発生しなかった。このことから、一般的なＳｉモールドに比べ、本発明のモールドは、モールドパターンの耐久性も良いことが分かる。

なお、この結果を考察すると、離型性とモールドパターンの耐久性は、少なからず相関関係があると考えられる。つまり、モールドの離型性を高めるためには、表面の付着力を下げるだけでなくモールドパターンの剛性を高めることが必要であり、モールドパターンの耐久性を高めるためには、モールドパターンの剛性を高めるだけでなく、表面の付着力を下げることが必要であると考えられる。

本発明の実施の形態によるモールドの製造工程を示す断面図である。 本発明の実施の形態によるモールドの製造工程を示す断面図である。 本発明の実施の形態によるモールドの製造工程を示す断面図である。 本発明の実施の形態によるモールドの製造工程を示す断面図である。 本発明の実施の形態によるモールドの製造工程を示す断面図である。 従来技術によるモールドの製造工程を示す断面図である。 従来技術によるモールドの製造工程を示す断面図である。 従来技術によるモールドの製造工程を示す断面図である。 従来技術によるモールドの製造工程を示す断面図である。 従来技術によるモールドの製造工程を示す断面図である。 本発明の実施例によるモールドと従来技術によるモールドの離型特性の測定結果を対比して示す説明図である。

符号の説明

１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、２００……モールド、１５３……真空チャンバー、１５４、１６２、１７２、１９２、２０２……プラズマ、１５５、１６３、１７３、１９３、２０３……離型層、１６１、１７１、１９１、２０１、２１４……非晶質カーボン膜、１５６、１６６、１７６、１９６、２０６……離型処理がなされたモールド、１７４、２０４……モールド支持基板。

Claims (5)

1. 凹凸パターンが形成された表面層を有し、前記凹凸パターン形状をインプリント法によって被転写体に転写するインプリント用モールドであって、
   前記凹凸パターンが形成された表面層が非晶質カーボン膜からなる、
   ことを特徴とするインプリント用モールド。
2. 凹凸パターンが形成された表面層を有し、前記凹凸パターン形状をインプリント法によって被転写体に転写するインプリント用モールドであって、
   モールド支持基板上に積層された非晶質カーボン膜を有し、前記非晶質カーボン膜に凹凸パターンが形成されている、
   ことを特徴とするインプリント用モールド。
3. 前記非晶質カーボン膜上に、フッ素プラズマ処理による離型層が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のインプリント用モールド。
4. 前記非晶質カーボン膜が、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のインプリント用モールド。
5. 前記モールド支持基板の材料は、シリコン、ニッケル、クロム、鉄、タンタル、アルミニウム、タングステンのいずれかを含む金属、またはそれらの酸化物、窒化物、炭化物であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のインプリント用モールド。

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