JP2008132722A - ナノインプリント用モールドおよびその作成方法、ならびにデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 被加工基板上に形成されるパターンの寸法精度の低下を抑制できるナノインプリント用モールドを提供すること。
【解決手段】 ナノインプリント用モールド１０は、形成するべきパターンに対応した凸部７が表面に設けられた透明基板１１と、前記凸部７上に設けられた半透明膜１２とを備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体素子、光素子、バイオ製品等のデバイスの製造に使用されるナノインプリント用モールドおよびその作成方法、ならびにデバイスの製造方法に関する。

現在の高集積ＬＳＩ、微細光学素子、バイオ関連製品などの製造においては、微細パターン加工を低コストで実現するための技術がますます重要になっている。そのような技術の一つとして、ナノインプリント技術がある。

ナノインプリント技術は、形成するべきパターンと等倍のパターンを有するモールド（スタンパまたはテンプレートとも呼ばれる。）を予め作成し、このモールドのパターンを被加工基板上に形成した樹脂膜に直接押し付けることにより、上記樹脂膜に形成するべきパターンを転写する技術を指す。

このようにナノインプリント技術では、モールドのパターンを樹脂膜に直接押し付けることにより、型取りが行われる。そのため、樹脂膜には、以下の２点が要求される。一つは、樹脂膜はプレス時には十分柔らかいこと、もう一つは、樹脂膜は離型時には形を保持できるほどに固化していることである。

上記二つの要求を実現する方法の違いによって、ナノインプリント技術は、熱ナノインプリント、室温ナノインプリント、光（ＵＶ）ナノインプリントなどに分類される。

上記光ナノインプリントは、被加工基板上に光硬化性樹脂を塗布する工程、被加工基板とモールドとを位置合わせする工程（アライメント）、光硬化性樹脂にモールドを直接押し付ける工程（プレス）、光照射により光硬化性樹脂を硬化する工程、光硬化性樹脂からモールドを離す工程（離型）、被加工基板および光硬化性樹脂をリンスする工程、被加工基板上の不要な光硬化性樹脂（残膜）を除去する工程などの工程から構成されている（特許文献１)。

ここで、上記残膜の除去は、主として酸素プラズマによる異方性エッチングにて行われる。そのため、上記残膜を除去する時に、被加工基板上の除去すべきでない光硬化性樹脂（マスク）もエッチングされる。これにより、マスクの厚さ（マスク厚）が薄くなり、被加工基板をエッチングする際に必要なマスク厚を確保できなくなることがある。さらに、異方性エッチングであっても、多少は横方向のエッチングが生じる。そのため、被加工基板をエッチングして得られるパターンには、寸法誤差が生じたり、あるいは、基板面内での寸法ばらつきが生じる。その結果、従来の技術は、被加工基板上に形成されるパターンの寸法精度が低くなるという問題を抱えていた。
特開２０００−１９４１４２号公報

本発明の目的は、被加工基板上に形成されるパターンの寸法精度の低下を抑制できるナノインプリント用モールドおよびその作成方法、ならびに該ナノインプリント用モールドを用いたデバイスの製造方法を提供することにある。

本発明に係るナノインプリント用モールドは、形成するべきパターンに対応した凸部が表面に設けられた透明基板と、前記凸部上面に設けられた半透明膜とを具備してなることを特徴とする。

本発明に係るナノインプリント用モールドは、形成するべきパターンに対応した凸部が表面に設けられた透明基板と、前記透明基板の側面に設けられた遮光体とを具備してなることを特徴とする。

本発明に係るナノインプリント用モールドの作成方法は、透明基板上に半透明膜を形成する工程と、前記半透明膜上にレジスト膜を形成する工程と、リソグラフィプロセスにより、前記レジスト膜からなり、形成するべきパターンと等倍のパターン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にして前記半透明膜および前記半透明基板をエッチングすることにより、前記透明基板の表面に前記形成するべきパターンに対応した凸部を形成する工程とを含むことを特徴とする。

本発明に係るデバイスの製造方法は、被加工基板上に光硬化性樹脂を塗布する工程と、本発明に係るナノインプリント用モールドを前記光硬化性樹脂に押し付ける工程と、前記ナノインプリント用モールドを介して前記光硬化性樹脂に光を照射する工程と、前記光硬化性樹脂から前記ナノインプリント用モールドを離す工程と、前記被加工基板および前記光硬化性樹脂をリンスする工程と、前記光硬化性樹脂をマスクにして、前記被加工基板をエッチングする工程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、被加工基板上に形成されるパターンの寸法精度の低下を抑制できるナノインプリント用モールドおよびその作成方法、ならびに該ナノインプリント用モールドを用いたデバイスの製造方法を実現できるようになる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

図１−図７は、第１の実施形態に係るデバイスの製造方法を示す断面図である。

（第１の実施形態）
［図１］
被加工基板１上に光硬化性樹脂２が塗布される。被加工基板１は、例えば、石英基板（透明基板）、シリコン基板（半導体基板）、ＳＯＩ基板（半導体基板）である。被加工基板１は、多層構造のものであっても構わない。例えば、上記透明基板もしくは上記半導体基板と、その上に設けられた絶縁膜とで構成されたもの（多層構造の被加工基板）であっても構わない。上記絶縁膜は、例えば、ハードマスクとなるシリコン窒化膜やシリコン酸化膜である。上記絶縁膜は、多層の絶縁膜であっても構わない。

［図２］
被加工基板１と光ナノインプリント用モールド（以下、モールドという。）１０との位置合わせ（アライメント）が行われる。

モールド１０は、表面に凸部が設けられた透明基板１１と、該凸部上面に設けられた半透明膜１２とを備えている。

透明基板１１は、例えば、石英基板である。透明基板１１の材料は、照射する光に対応して適宜変更可能である。

透明基板１１の表面に設けられた凸部は、形成するべきパターンの凸パターンに対応する。

半透明膜１２は、例えば、ハーフトーンマスクで使用されているモリブデンシリコン（ＭｏxＳｉy）膜である。半透明膜１２の透過率は、代表的には、５−６％である。モールド１０の作成方法については第２の実施形態で説明する。

［図３］
光硬化性樹脂２にモールド１０が直接押し付けられる（プレス）。このとき、モールド１０の凸部と被加工基板１との間（隙間）には光硬化性樹脂２が薄く残る。この薄く残った光硬化性樹脂２が残膜となる。

［図４］
光硬化性樹脂２に光（ＵＶ〜ＥＵＶを含む）５を照射することにより、光硬化性樹脂２の硬化が行われる。このとき、モールド１０の凸部上面には半透明膜１２が設けられているので、凸部に相対する光硬化性樹脂２（残膜）は完全には硬化されない。そのため、光硬化性樹脂２（残膜）は後工程のリンス工程で除去される。

ここで、モールド１０の凸部の外側近傍に照射された光５ａは、半透明膜１２を通らないが、回折現象により、凸部のエッジ近傍下の光硬化性樹脂２に照射される。上記エッジ近傍下の光硬化性樹脂２には、半透明膜１２を通った光５ｂも照射される。光５ａの位相と光５ｂの位相との差（位相差）が１８０°であれば、上記エッジ近傍下の光硬化性樹脂２に照射される光の強度はゼロになる。この場合、上記エッジ近傍下の光硬化性樹脂２はほとんど硬化されない。

上記位相差は、後工程のリンス工程で、上記エッジ近傍下の光硬化性樹脂２を除去できるのであれば、１８０°以外でも構わない。光５ａと光５ｂとの位相差を１８０°にするには、半透明膜１２の厚さや、半透明膜１２の材料の組成比（例えばＭｏxＳｉyのx/y）を調整することにより可能である。すなわち、周知のハーフトーンマスク技術により可能である。

なお、半透明膜１２の代わりに、遮光膜（例えばクロム膜）を使用した場合には、上記エッジ近傍下の光硬化性樹脂２には、半透明膜１２を通った光５ｂしか照射されない。したがって、上記エッジ近傍下の光硬化性樹脂２は、リンス工程で除去できない程度に、硬化される。

［図５］
光硬化性樹脂２からモールド１０が離される（離型）。

［図６］
被加工基板１および光硬化性樹脂２がリンスされる。このとき、モールド１０の凸部に相対する光硬化性樹脂２（残膜）は、完全には硬化されていないので、リンス時に除去される。このようにして、残膜がない光硬化性樹脂からなるマスク（光硬化性樹脂マスク）２が得られる。

ここで、リンスでは、被加工基板１上の完全に硬化した光硬化性樹脂（光硬化性樹脂マスク）２は除去されない。したがって、本実施形態によれば、マスク厚の減少、パターンの寸法誤差、基板面内におけるパターン寸法のばらつきを解消でき、これにより、被加工基板１上に形成されるパターンの寸法精度の低下を抑制できるようになる。

［図７］
光硬化性樹脂マスク２をエッチングマスクに用いて、被加工基板１をエッチングすることにより、被加工基板１上にパターンが形成される。その後、光硬化性樹脂マスク２が除去される。

被加工基板１が透明基板または半導体基板の場合、透明基板または半導体基板がエッチングされる。一方、被加工基板１が多層構造の場合（透明基板／絶縁膜、半導体基板／絶縁膜）、絶縁膜がエッチングされる。これにより、光硬化性樹脂マスク２のパターンが転写された絶縁膜（ハードマスク）が得られる。その後、このハードマスクを用いて、透明基板または半導体基板をエッチングすることにより、パターンが形成される。

本実施形態では、モールド１０の凸部の断面形状が矩形状であるが、その形状は形成するべきデバイスのパターン（デバイスパターン）によって適宜変更される。例えば、ＣＣＤに用いられるマイクロレンズアレイ（サイズ２μｍ程度）の場合であれば、図８に示すように、モールド１０の凸部の側面は円弧状の形状を含む。

本実施形態のデバイスの製造方法は、マイクロレンズアレイ（光素子）以外にも、半導体デバイス（例えばＣＭＯＳロジックを構成するＭＯＳトランジスタ）、ＤＮＡチップ（バイオ製品）を構成するＳｉウェハ上に形成されるパターンにも適用できる（他の実施形態も同様）。

なお、本実施形態では、上記デバイスパターンに対応した凸部しかモールド１０には設けられていないが、被加工基板１とのアライメントのための凸部（アライメントマーク）がさらに設けられていても構わない。

図９に、上記デバイスパターンに対応した凸部７およびアライメントマーク８が設けられたモールド１０の一例を示す。アライメントは、アライメントマーク８を透過した光、または、アライメントマーク８で反射した光を検出することにより行われる。なお、被加工基板１上にもアライメントマークは設けられている。すなわち、通常のアライメントと同様に、位置合わせが行われる二つの部材にマークは設けられる。

（第２の実施形態）
図１０−図１４は、第２の実施形態に係るモールドの作成方法を示す断面図である。以下の図において、既出の図と対応する部分には既出の図と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。

［図１０］
透明基板１１上に半透明膜１２が形成される。半透明膜１２は、例えば、スパッタプロセスにより形成される。半透明膜１２上にレジスト膜１３が形成される。

［図１１］
光または電子ビームを用いた露光プロセスにより、形成するべきデバイスのパターン（デバイスパターン）の潜像がレジスト膜１３に形成される。現像プロセスによりレジスト膜１３が現像される。現像されたレジスト膜（レジストパターン）１３が、デバイスパターンと等倍のパターンを持つように、上記露光プロセスおよび現像プロセスを含むプロセス（リソグラフィプロセス）は行われる。

［図１２］
レジストパターン１３をマスクにして半透明膜１２をエッチングすることにより、モールドの凸部となる領域上に半透明膜１２を選択的に残置させる。

［図１３］
レジストパターン１３をマスクにして透明基板１１をエッチングすることにより、モールドの凸部（デバイスパターンの凸部に対応した凸部）が形成される。

［図１４］
レジストパターン１３が剥離される。このようにして、第１の実施形態で説明したモールド１０が得られる。

従来のモールドには半透明膜１２は使用されていない。すなわち、従来のモールドは、透明材料（透明基板１１）のみで構成されている。そのため、従来のモールドの場合、欠陥を光や電子ビームで検出することは困難である。この点について、図１４を用いてさらに説明する。

図１５は、モールドに光を照射し、モールドを通過した光の検出信号の強度分布が示されている。モールド１０上に形成された欠陥１４は、透明材料（透明基板１１）のみで構成されている。

図１５において、Ａ１はモールド１０の凸部での検出信号のレベル、Ａ２はモールド１０の凹部での検出信号のレベル、Ａ３はモールド１０上の欠陥１４での検出信号のレベルを示している。

図１５に示されるように、レベルＡ１は、レベルＡ２，レベルＡ３との差が小さいので（検査感度が小さいので）、検出号信号のレベルの差に基づいて、欠陥１４を検出することは困難である。電子ビームを用いた検査の場合も同様に、検出号信号のレベルの差が小さく、欠陥１４を検出することは困難である。これは、透明基板１１から電子が逃げしまうからである。

一方、本実施形態の場合、モールド１０の凸部上には半透明膜１２が設けられているので、レベルＡ１は、レベルＡ２，Ａ３に比べて、十分に低くなるので（検査感度が高くなるので）、検出号信号のレベルの差に基づいて、欠陥１４を容易に検出することが可能となる。電子ビームを用いた検査の場合も同様に、欠陥１４を容易に検出することが可能となる。これは、半透明膜１２上に電子が溜まりやすくなるからである。

（第３の実施形態）
図１６は、第３の実施形態に係るモールドを示す断面図である。

本実施形態のモールド１０は、表面に凸部が設けられた透明基板１１と、透明基板１１の側面に設けられた遮光体２０とを備えている。遮光体２０は、例えば、Ｃｒ膜、Ａｌ膜等の金属膜である。第１の実施形態と同様に、モールド１０は、半透明膜１２を備えていても構わない。

次に、図１７−図２２を用いて、本実施形態のモールド１０を用いたデバイスパターンの製造方法について説明する。

［図１７］
ステージ２１上に被加工基板１が載置される。周知の方法により、被加工基板１上に硬化した光硬化性樹脂からなるパターン（第１の転写パターン）２₁ が形成される。なお、第１の転写パターン２₁ は、一般には、本実施形態の遮光体を含むモールドを用いて形成する必要はない。また、第１の転写パターン２₁ は、第１の実施形態の方法を用いて形成しても構わない。第１の実施形態でも、被加工基板１はステージ２１上に載置されるが、簡単のため、省略した。

［図１８］
第２の転写パターンを形成するべき領域上に光硬化性樹脂２が塗布される。光硬化性樹脂２は、第１の転写パターン２₁ のエッジ（図では右側のエッジ）上にも塗布される。これは、第２の転写パターンを形成するべき領域の外側に光硬化性樹脂２がはみ出すことなく、光硬化性樹脂２を塗布することが困難であるからである。

［図１９］
光硬化性樹脂２に、図１６に示した実施形態のモールド１０が直接押し付けられる（プレス）。このときのプレス圧は、例えば、０．１ＭＰａである。

［図２０］
光硬化性樹脂２に光５を照射することにより、光硬化性樹脂２の硬化が行われる。

ここでは、光５として、波長３６５ｎｍ（ｉ−ｌｉｎｅ）のＵＶを用いた。このＵＶの照射量は２０ｍＪ／ｃｍ² とした。このようなＵＶを光硬化性樹脂２に照射することにより、光硬化性樹脂２のポリマー同士が架橋し、光硬化性樹脂２は硬化する。

このとき、モールド１０の側面には遮光体２０が設けられているので、モールド１０の側面から光５は漏れない。したがって、モールド１０の側面の外側（転写領域間）にある光硬化性樹脂２ｓには光５は照射されず、光硬化性樹脂２ｓの硬化は抑制される。

［図２１］
光硬化性樹脂２からモールド１０が離され、第２の転写パターン２₂ が得られる。

［図２２］
被加工基板１および光硬化性樹脂２がリンスされる。このとき、光硬化性樹脂２ｓは、硬化が抑制されているので、リンス時に除去される。これにより、光硬化性樹脂２ｓが残ること、つまり、欠陥（パターン欠陥）が発生することを防止できる。その結果、被加工基板１上に形成されるパターンの寸法精度の低下を防止でき、製品歩留まりを高められるようになる。

この後は、周知の方法により、残膜を除去する工程、第１および第２の転写パターン２₁ ，２₂ で構成された光硬化性樹脂マスク２をエッチングマスクに用いて、被加工基板１をエッチングする工程、光硬化性樹脂マスク２を除去する工程等を経て、被加工基板１上にパターンが形成される。

モールド１０が半透明膜１２を備えている場合には、残膜はリンス時に除去され、第１の実施形態で述べた効果が得られる。

本実施形態では、転写パターンの数が二つの場合について説明したが、三つ以上の場合も同様に実施できる。

図２３−図２６は、本実施形態のモールドの作成方法を示す断面図である。

［図２３］
周知の方法により、表面に凸部が設けられた透明基板１１が作成される。

［図２４］
透明基板１１の表面および裏面を覆うレジスト膜２２が形成される。ここでは、透明基板１１の表面の二つのエッジはレジスト膜２２で覆われていない。

［図２５］
透明基板１１の一方の側面を上にして、スパッタプロセスにより、前記一方の側面およびエッジ上に遮光体２０が形成される。遮光体２０は、先にも述べたように、例えば、Ｃｒ膜やＡｌ膜等の金属膜であるが、スパッタプロセスにより形成することができる他の遮光性を有する膜でも構わない。

［図２６］
透明基板１１の他方の側面を上にして、スパッタプロセスにより、前記他方の側面およびエッジ上に遮光体２０が形成される。この後、レジスト膜２２が除去される。

図２７は、本実施形態のモールドの変形例を示す断面図である。この変形例では、遮光体２０は、透明基板１１の側面のみに形成されている。このようなモールド１０を用いても本実施形態のモールドを用いた場合と同様の効果が得られる。

図２８は、実施形態のモールドの他の変形例を示す断面図である。この変形例では、透明基板１１の側面にナノオーダーのサイズの凹凸２３が設けられている。これにより、透明基板１１の表面から側面に達した光は、凹凸２３にて内側に向かうように散乱し、外にはほとんど漏れない。これにより、転写領域間の光硬化性樹脂の硬化を抑制でき、リンス工程で転写領域間の光硬化性樹脂を除去できるので、実施形態のモールドを用いた場合と同様の効果が得られる。凹凸２３は、例えば、ウエットエッチングやスパッタリングエッチングにより形成することができる。

（第４の実施形態）
図２９は、第４の実施形態に係るモールドを示す断面図である。

本実施形態のモールド１０は、表面に第１の凸部３１および第２の凸部３２が設けられた透明基板１１を備えている。

第２の凸部３２の面積は、第１の凸部３１の面積よりも広い。第２の凸部３２の表面には、第１の溝４１および第２の溝４２が設けられている。ここでは、第１の溝４１の断面形状は三角形、第２の溝４２の断面形状は四角形であるが、断面形状は適宜変更可能である。

第１の溝４１の深さＤ１および第２の溝４２の深さＤ２は、第１の凸部３１および第２の凸部３２の高さＨよりも小さい（Ｄ１，Ｄ２＜Ｈ）。深さＤ１と深さＤ２との大小関係は特に制限はない。

なお、凸部３１，３２の表面に第１の実施形態のように半透明膜が設けられていても構わない。

図３０−図３４は、本実施形態のモールド１０を用いたデバイスパターンの製造方法を示す断面図である。

［図３０］
被加工基板１上に光硬化性樹脂２が塗布される。被加工基板１とモールド１０との位置合わせ（アライメント）が行われる。

［図３１］
光硬化性樹脂２にモールド１０が直接押し付けられる（プレス）。

凸部３２は凸部３１よりも面積が広いので、凸部３２が押し退ける光硬化性樹脂２の体積は、凸部３１が押し退ける光硬化性樹脂２の体積よりも大きくなる。そのため、モールド１０の凸部３２の表面に溝４１，４２がない場合（従来技術）、凸部３２下の残膜は凸部３１下の残膜よりも厚くなる。

このように従来技術の場合、凸部の面積が大きい領域（凸部が多い領域）と凸部の面積が小さい領域（凸部が少ない領域）とで、残膜の厚さに差（残膜の面内差）が生じる。

残膜はエッチング等によって除去する必要がある。厚い残膜に合わせてエッチング等は行われるので、薄い残膜の領域においては必要以上にエッチング等が行われる。これは、均一な微細パターンを形成することの妨げになる。

しかし、本実施形態の場合、面積が大きい方の凸部３２によって押し退けられた光硬化性樹脂２の一部は、溝４１，４２内に流れ込む。その結果、凸部３２下の残膜は薄くなるので、残膜の面内差の問題は解消される。

［図３２］
光硬化性樹脂２に光５を照射することにより、光硬化性樹脂２が硬化される。

［図３３］
光硬化性樹脂２からモールド１０が離される（離型）。光硬化性樹脂２上には、溝４１，４２に対応したパターン２ｒが形成される。溝４１，４２は、一般には、微小で深く形成されるので、パターン２ｒは微小で細長いものとなる。

［図３４］
酸素等を用いたプラズマエッチングにより残膜を除去することにより、光硬化性樹脂マスク２が得られる。このとき、パターン２ｒは微小で細長いので容易に除去され。したがって、エッチング時間が長くなるなどの問題は起こらない。

この後は、周知の方法により、光硬化性樹脂マスク２をエッチングマスクに用いて、被加工基板１をエッチングする工程、光硬化性樹脂マスク２を除去する工程を経て、被加工基板１上にパターンが形成される。

モールド１０が半透明膜１２を備えている場合には、残膜およびパターン２ｒはリンス時に除去され、第１の実施形態で述べた効果が得られる。

以上述べたように本実施形態によれば、モールドの凸部に溝（光硬化性樹脂の逃げ用の溝）を設けることにより、粗密差の大きなパターンが混在していても精度良くパターンを形成できるようになる。粗密差の大きなパターンが混在しているデバイスを製造するために使用する、本実施形態を適用したモールドの一例を図３５に示す。図３５において、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅは凸部、４３ａ，４３ｂ，４３ｃは溝を示している。

なお、モールドの凸部の表面に設けられる溝の数、深さ、幅および長さは適宜変更可能である。すなわち、モールドの凸部の表面に設けられる溝の数、深さ、幅および長さの少なくとも一つは、上記凸部の面積、幅および体積の少なくとも一つに基づいて、残膜の面内差が解消されるように設定すれば良い。

（第５の実施形態）
図３６−図４３は、第５の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図である。

［図３６］
被加工基板１上に第１の薄膜５１が形成される。

ここでは、被加工基板１は、シリコン基板１ａと、このシリコン基板１ａ上に形成されたシリコン酸化膜１ｂとを備えている。本実施形態では、シリコン酸化膜１ｂが加工される。

第１の薄膜５１は、Ｓｉを含まない薄膜、または、Ｓｉ含有率が低い薄膜である。ここでは、第１の薄膜５１は、塗布型カーボン膜である。第１の薄膜５１は、シリコン酸化膜１ｂのエッチングマスクとなる。第１の薄膜５１は、被加工基板１（シリコン酸化膜１ｂの表面）を平坦化する役割も持つ。

第１の薄膜５１上に第２の薄膜５２が形成される。第２の薄膜５２は、Ｓｉ薄膜、または、Ｓｉ含有率が高い薄膜である。ここでは、第２の薄膜５２は、ＳＯＧ膜である。第２の薄膜５２は、第１の薄膜５１のエッチングマスクとなる。

第２の薄膜５２上に光硬化性樹脂２が形成される。光硬化性樹脂２は、例えば、スピンコート方式により、第２の薄膜５２の全面上に一括して形成される。一括形成ではなく、インクジェット方式を用いた複数のショットにより、第２の薄膜５２上に光硬化性樹脂２を形成しても構わない。

［図３７］
被加工基板１とモールド１０との位置合わせが行われ、光硬化性樹脂２にモールド１０が直接押し付けられる（プレス）。その後、光硬化性樹脂２に光５を照射することにより、光硬化性樹脂２は硬化される。ここでは、光５として、波長３６５ｎｍ（ｉ−ｌｉｎｅ）のＵＶを用いた。このＵＶの照射量は２０ｍＪ／ｃｍ² とした。

［図３８］
光硬化性樹脂２からモールド１０が離される（離型）。

［図３９］
酸素プラズマ系の異方性エッチングにより、残膜（本実施形態では残膜厚３０ｎｍ）が除去される。

［図４０］
モールド１０のパターンが転写された光硬化性樹脂（第１のマスク）２をエッチングマスクに用いて、第２の薄膜５２をエッチングすることにより、第２の薄膜５２に第１のマスク２のパターンが転写される。第２の薄膜５２（ここではＳＯＧ膜）のエッチングは、例えば、ＣＦ₄ またはＣＨＦ₃ ベースのプラズマの異方性エッチングにより行われる。

［図４１］
第１のマスク２のパターンが転写された第２の薄膜（第２のマスク）５２をエッチングマスクに用いて、第１の薄膜５１をエッチングすることにより、第１の薄膜５１に第２のマスク５２のパターンが転写される。このとき、光硬化性樹脂２が残っている場合には、光硬化性樹脂２もエッチングマスクとして使用される。第１の薄膜５１（ここでは塗布型カーボン膜）のエッチングは、例えば、酸素プラズマ系の異方性エッチングにより行われる。

［図４２］
第２のマスク５２が転写された第１の薄膜（第３のマスク）５１をエッチングマスクに用いて、シリコン酸化膜１ｂをエッチングすることにより、シリコン酸化膜１ｂに第３のマスク５１のパターンが転写される。このとき、第２のマスク５２が残っている場合には、第２のマスク５２もエッチングマスクとして使用される。シリコン酸化膜１ｂのエッチングは、例えば、フッ素系ガスを用いた異方性エッチングにより行われる。

［図４３］
塗布型カーボン膜からなる第３のマスク５２は、酸素プラズマを用いたアッシングにより除去される。

本実施形態によれば、ナノインプリントのプロセスにＳｉ含有率を変化させた多層薄膜５１，５２を用いた多層マスクプロセスを適用したことで、被加工基板１に対するエッチング耐性を確保しながら、光硬化性樹脂２に転写される凹部（パターン）のアスペクト比を低く抑えることができるので、図３８の離型時における剥がれ欠陥の発生を防ぐことができる。また、上記多層マスクプロセスにより、被加工基板１が平坦化されるので、被加工基板１上に寸法精度の高いパターンを形成することも可能となる。

（第６の実施形態）
図４４−図５３は、第６の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図である。

［図４４］
被加工基板１上に第１の薄膜５１、第２の薄膜５２が順次形形成される。ここまでは、第５の実施形態と同じである。

［図４５］
第２の薄膜５２上にＳｉを含む光硬化性樹脂２’（反転材）が形成される。Ｓｉを含む光硬化性樹脂２’を用いる理由は、本実施形態ではパターンを反転させるためである。

［図４６］
被加工基板１とモールド１０との位置合わせが行われ、光硬化性樹脂２’にモールド１０が直接押し付けられる（プレス）。その後、光硬化性樹脂２’に光５を照射することにより、光硬化性樹脂２’は硬化される。

［図４７］
光硬化性樹脂２’からモールド１０が離される（離型）。

［図４８］
光硬化性樹脂２’上に、Ｓｉを含まない有機膜６１が形成される。有機膜６１には、光硬化性樹脂２’の反転パターンが転写される。有機膜６１は、例えば、スピンコート方式により、光硬化性樹脂２’の全面上に一括して形成される。一括形成ではなく、インクジェット方式を用いた複数のショットにより、有機膜６１上に光硬化性樹脂２’を形成しても構わない。

［図４９］
光硬化性樹脂２’が露出するまで、有機膜６１はエッチバックされる。有機膜６１のエッチバックは、例えば、酸素プラズマ系の異方性エッチングまたはＣＭＰプロセスにより行われる。

［図５０］
有機膜６１をエッチングマスクに用いて、光硬化性樹脂２’、第２の薄膜５２をエッチングすることにより、光硬化性樹脂２’、第２の薄膜５２に有機膜６１のパターンが転写される。光硬化性樹脂２’、第２の薄膜５２（ここではＳＯＧ膜）のエッチングは、例えば、ＣＦ₄ またはＣＨＦ₃ ベースのプラズマの異方性エッチングにより行われる。

［図５１］
光硬化性樹脂２’、第２の薄膜５２をエッチングマスクに用いて、第１の薄膜５１をエッチングすることにより、第１の薄膜５１に光硬化性樹脂２’、第２の薄膜５２のパターンが転写される。このとき、有機膜６１が残っている場合には、有機膜６１もエッチングマスクとして使用される。第１の薄膜５１（ここでは塗布型カーボン膜）のエッチングは、例えば、酸素プラズマ系の異方性エッチングにより行われる。

［図５２］
第１の薄膜５１をエッチングマスクに用いて、シリコン酸化膜１ｂをエッチングすることにより、シリコン酸化膜１ｂに第１の薄膜５１のパターンが転写される。このとき、光硬化性樹脂２’、第２の薄膜５２が残っている場合には、光硬化性樹脂２’、第２の薄膜５２もエッチングマスクとして使用される。シリコン酸化膜１ｂのエッチングは、例えば、フッ素系ガスを用いた異方性エッチングにより行われる。

［図５３］
塗布型カーボン膜からなる第１の薄膜５２は、酸素プラズマを用いたアッシングにより除去される。

本実施形態でも第５の実施形態と同様に、多層マスクプロセスを適用したことで、光硬化性樹脂２’に転写される凹部（パターン）のアスペクト比を低く抑えることができるので、図４７の離型時における剥がれ欠陥の発生を防ぐことができる。また、上記多層マスクプロセスにより、被加工基板１が平坦化されるので、被加工基板１上に寸法精度の高いパターンを形成することも可能となる。

（第７の実施形態）
図５４−図６２は、第７の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図である。

［図５４］
被加工基板１上に第１の薄膜５１、第２の薄膜５２が順次形形成される。ここまでは、第５の実施形態と同じである。

第２の薄膜５２上に、レジスト膜７１が形成される。ここでは、レジスト膜７１は電子ビーム（ＥＢ）用のレジスト膜とするが、光（ＵＶ、ＥＵＶを含む）用のレジスト膜でも構わない。

レジスト膜７１上に光硬化性樹脂２が形成される。ここでは、光硬化性樹脂２として、Ｓｉを含み、光（ＵＶ）により架橋・硬化する有機膜が用いられる。光硬化性樹脂２は、例えば、スピンコート方式により、レジスト膜７１の全面上に一括して形成される。一括形成ではなく、インクジェット方式を用いた複数のショットにより、レジスト膜７１上に光硬化性樹脂２を形成しても構わない。

［図５５］
被加工基板１とモールド１０との位置合わせが行われ、光硬化性樹脂２にモールド１０が直接押し付けられる（プレス）。その後、光硬化性樹脂２に光５を照射することにより、光硬化性樹脂２は硬化される。ここでは、光５として、波長３６５ｎｍ（ｉ−ｌｉｎｅ）のＵＶを用いた。このＵＶの照射量は３０ｍＪ／ｃｍ² とした。

［図５６］
光硬化性樹脂２からモールド１０が離される（離型）。

［図５７］
フッ素を含むガス（例えばＣＦ₄ ）に酸素が添加されたソースガスを用いたプラズマ系の異方性エッチングにより、残膜（本実施形態では残膜厚３０ｎｍ）が除去される。

［図５８］
モールド１０のパターンが転写された光硬化性樹脂２をエッチングマスクに用いて、レジスト膜７１をエッチングすることにより、レジスト膜７１に光硬化性樹脂２のパターンが転写される。レジスト膜７１のエッチングは、例えば、酸素プラズマ系の異方性エッチングにより行われる。

［図５９］
光硬化性樹脂２のパターンが転写されたレジスト膜（レジストパターン）７１をエッチングマスクに用いて、第２の薄膜５２をエッチングすることにより、第２の薄膜５２にレジストパターン７１が転写される。このとき、光硬化性樹脂２が残っている場合には、光硬化性樹脂２もエッチングマスクとして使用される。第２の薄膜５２（ここではＳＯＧ膜）のエッチングは、例えば、ＣＦ₄ またはＣＨＦ₃ ベースのプラズマ系の異方性エッチングにより行われる。

［図６０］
レジストパターン７１が転写された第２の薄膜（第２のマスク）５２をエッチングマスクに用いて、第１の薄膜５１をエッチングすることにより、第１の薄膜５１に第２のマスク５２のパターンが転写される。このとき、レジストパターン７１が残っている場合には、レジストパターン７１もエッチングマスクとして使用される。第１の薄膜５１（ここでは塗布型カーボン膜）のエッチングは、例えば、酸素プラズマ系の異方性エッチングにより行われる。

［図６１］
第２のマスク５２が転写された第１の薄膜（第３のマスク）５１をエッチングマスクに用いて、シリコン酸化膜１ｂをエッチングすることにより、シリコン酸化膜１ｂに第３のマスク５１のパターンが転写される。このとき、第２のマスク５２が残っている場合には、第２のマスク５２もエッチングマスクとして使用される。シリコン酸化膜１ｂのエッチングは、例えば、フッ素系ガスを用いた異方性エッチングにより行われる。

［図６２］
塗布型カーボン膜からなる第３のマスク５２は、酸素プラズマを用いたアッシングにより除去される。

本実施形態でも第５の実施形態と同様に、多層マスクプロセスを適用したことで、光硬化性樹脂２に転写される凹部（パターン）のアスペクト比を低く抑えることができるので、図５６の離型時における剥がれ欠陥の発生を防ぐことができる。また、上記多層マスクプロセスにより、被加工基板１が平坦化されるので、被加工基板１上に寸法精度の高いパターンを形成することも可能となる。

なお、図５４の工程で、光硬化性樹脂２の代わりに、第６の実施形態と同様に光硬化性樹脂２’を用い、図６３に示すように、光硬化性樹脂２’からなるパターンを形成し、第６の実施形態と同様の方法により、デバイスパターンを形成しても構わない。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。

第１の実施形態に係るデバイスの製造方法を示す断面図。 図１に続く第１の実施形態に係るデバイスの製造方法を示す断面図。 図２に続く第１の実施形態に係るデバイスの製造方法を示す断面図。 図３に続く第１の実施形態に係るデバイスの製造方法を示す断面図。 図４に続く第１の実施形態に係るデバイスの製造方法を示す断面図。 図５に続く第１の実施形態に係るデバイスの製造方法を示す断面図。 図６に続く第１の実施形態に係るデバイスの製造方法を示す断面図。 第１の実施形態のモールドの変形例を示す断面図。 第１の実施形態のモールドの他の変形例を示す断面図。 第２の実施形態に係るモールドの作成方法を示す断面図。 図９に続く第２の実施形態に係るモールドの作成方法を示す断面図。 図１０に続く第２の実施形態に係るモールドの作成方法を示す断面図。 図１１に続く第２の実施形態に係るモールドの作成方法を示す断面図。 図１２に続く第２の実施形態に係るモールドの作成方法を示す断面図。 従来のモールドを通過した光の検出信号の強度分布を示す図。 第３の実施形態に係るモールドを示す断面図。 第３の実施形態のモールドを用いたデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図１７に続く第３の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図１８に続く第３の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図１９に続く第３の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図２０に続く第３の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図２１に続く第３の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 第３の実施形態のモールドの作成方法を示す断面図。 図２３に続く第３の実施形態に係るモールドの作成方法を示す断面図。 図２４に続く第３の実施形態に係るモールドの作成方法を示す断面図。 図２５に続く第３の実施形態に係るモールドの作成方法を示す断面図。 第３の実施形態に係るモールドの変形例を示す断面図。 第３の実施形態に係るモールドの他の変形例を示す断面図。 第４の実施形態に係るモールドを示す断面図。 第４の実施形態のモールドを用いたデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図３０に続く第４の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図３１に続く第４の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図３２に続く第４の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図３３に続く第４の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 第４の実施形態に係る他のモールドを示す斜視図。 第５の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図３７に続く第５の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図３８に続く第５の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図３９に続く第５の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図４０に続く第５の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図４１に続く第５の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図４２に続く第５の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図４３に続く第５の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 第６の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図４４に続く第６の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図４５に続く第６の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図４６に続く第６の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図４７に続く第６の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図４８に続く第６の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図４９に続く第６の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図５０に続く第６の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図５１に続く第６の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図５２に続く第６の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 第７の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図５４に続く第７の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図５５に続く第７の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図５６に続く第７の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図５７に続く第７の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図５８に続く第７の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図５９に続く第７の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図６０に続く第７の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 図６１に続く第７の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図。 第７の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法の変更例を示す断面図。

符号の説明

１…被加工基板、１ａ…シリコン基板、１ｂ…シリコン酸化膜、２，２’…光硬化性樹脂、２₁ …光硬化性樹脂（第１の転写パターン）、２₂ …光硬化性樹脂（第２の転写パターン）、２ｓ…転写領域間の光硬化性樹脂、２ｒ…第１の溝に対応したパターン、４…隙間、５，５ａ，５ｂ…光、７…凸部、８…アライメントマーク、１０…ナノインプリント用モールド、１１…透明基板、１２…半透明膜、１３…レジスト膜、１４…欠陥、２０…遮光体、２１…ステージ、２２…レジスト膜、２３…凹凸、３１…第１の凸部、３２…第２の凸部、３２ａ〜３２ｅ…凸部、４１…第１の溝、４２…第２の溝、４３ａ〜４３ｃ…溝、５１…第１の薄膜、５２…第２の薄膜、６１…有機膜、７１…レジスト膜。

Claims (5)

1. 形成するべきパターンに対応した凸部が表面に設けられた透明基板と、前記凸部上面に設けられた半透明膜とを具備してなることを特徴とするナノインプリント用モールド。
2. 形成するべきパターンに対応した凸部が表面に設けられた透明基板と、前記透明基板の側面に設けられた遮光体とを具備してなることを特徴とするナノインプリント用モールド。
3. 前記遮光体は、前記透明基板の側面に設けられた金属膜、または、前記透明基板の側面に形成された凹凸であることを特徴とする請求項２に記載のナノインプリント用モールド。
4. 透明基板上に半透明膜を形成する工程と、
   前記半透明膜上にレジスト膜を形成する工程と、
   リソグラフィプロセスにより、前記レジスト膜からなり、形成するべきパターンと等倍のパターン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にして前記半透明膜および前記半透明基板をエッチングすることにより、前記透明基板の表面に前記形成するべきパターンに対応した凸部を形成する工程と
   を含むことを特徴とするナノインプリント用モールドの作成方法。
5. 被加工基板上に光硬化性樹脂を塗布する工程と、
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載のナノインプリント用モールドを前記光硬化性樹脂に押し付ける工程と、
   前記ナノインプリント用モールドを介して前記光硬化性樹脂に光を照射する工程と、
   前記光硬化性樹脂から前記ナノインプリント用モールドを離す工程と、
   前記被加工基板および前記光硬化性樹脂をリンスする工程と、
   前記光硬化性樹脂をマスクにして、前記被加工基板をエッチングする工程と
   を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。

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