JP2013251320A - ナノインプリントモールドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 微細な凹凸のパターンを備えるナノインプリントモールドの凹凸部の寸法精度に優れ、モールド製造コストの低減化を図ることができるナノインプリントモールドおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】 平面からなる第１主面部を有する基板を準備する工程と、基板の第１主面部の上に、直接あるいは中間膜を介して、凸状レジスト体を所定のパターンで形成させるレジストパターン形成工程と、凸状レジスト体の側面および上面、ならびに前記基板の第１主面部あるいは中間膜の上面を覆うように第１の膜部を被着させる第１膜部形成工程と、第１の膜部をエッチバックして、凸状レジスト体の上面および基板の第１主面部あるいは中間膜の上面を露出させるとともに、第１の膜部を凸状レジスト体の側面に残して側壁凸部を形成するエッチバック工程と、を有するように構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、微細な凹凸パターンを形成するナノインプリント法に使用されるナノインプリントモールドおよびその製造方法に関する。

近年、特に半導体デバイスにおいては、微細化の一層の進展によって、高速動作、低消費電力動作が求められるようになっている。さらに、システムＬＳＩと称される機能の統合化などの高い技術も求められるようになっている。

このような状況下で、半導体デバイスのパターンを作製する要となるリソグラフィ技術は、デバイスパターンの微細化が進むにつれ露光波長の問題などからフォトリソグラフィ方式の限界が指摘されており、それに代わる微細加工・微細パターニング方法としてナノインプリント法が注目されている。

ナノインプリント法は、予め表面にナノメートルサイズの凹凸パターンを形成したナノインプリントモールド（テンプレート）を、被加工基板表面に塗布形成された樹脂等の転写材料に押し付け、転写材料を力学的に変形させて凹凸パターンを精密に転写させる技術である。そして、例えば、パターン形成された転写材料をレジストマスクとして用いることによって、被加工基板に微細加工を施すことができる。

このようなナノインプリント法は、一度ナノインプリントモールドを作製しておけば、同様なナノ構造が簡単に繰り返し成型できるため、高いスループットが得られて経済的であるとともに、有害な廃棄物が少ないナノ加工技術であるため、近年、半導体デバイスに限らず、さまざまな分野への応用が進められている。

ナノインプリント法で用いられるナノインプリントモールドには、パターン寸法の安定性、耐薬品性、加工特性などが求められる。ナノインプリント法においては、ナノインプリントモールドの凹凸パターン形状を忠実に樹脂等の転写材料に転写しなければならず、光ナノインプリント法の場合を例にとると、一般的には光硬化用の紫外線を透過させる石英ガラス基板がモールド基板として用いられている。

ナノインプリントモールドの製造方法としては、石英ガラス等の基板にエッチングを施し、基板の表面に凹凸のパターンを形成することによって行われる（例えば、特許文献１参照）。図６は、従来のナノインプリントモールドの製造方法の工程例を経時的に説明するための断面図である。

まず、図６（Ａ）に示されるように、ナノインプリントモールドとなる石英ガラス等の基板１３１上に、基板エッチング時のハードマスク材としてクロム（Ｃｒ）等の金属薄膜１３２を成膜し、その上に電子線感応性樹脂（電子線レジスト）を塗布し、電子線（ＥＢ）リソグラフィ技術を用いて、露光、現像等を行い、レジストパターン１３３を形成する。

次いで、図６（Ｂ）に示されるように、上記のレジストパターン１３３を酸素プラズマでスリミング処理を行い、レジストパターンの膜厚および幅のスリム化が図られる。この工程におけるスリミング処理は、必須の工程ではなく、例えば、目標とするレジストパターン線幅に応じて実施するか否かを決定すればよい。

次いで、図６（Ｃ）に示されるように、スリミングしたレジストパターン１３３ａをマスクとして金属薄膜１３２をエッチングし、金属薄膜パターン１３２ａを形成する。次いで、金属薄膜パターン１３２ａをマスクとして基板１３１をエッチングし、図６（Ｄ）に示されるように、凹部１３６を形成した基板１３１とする。次いで、図６（Ｅ）に示されるように、レジストパターン１３３ａを剥離除去する。レジストパターン１３３ａの剥離除去は、基板１３１をエッチングする前でもよい。

次いで、図６（Ｆ）に示されるように、金属薄膜パターン１３２ａをエッチング除去し、基板１３１上に凹凸パターン１３７を設けたナノインプリントモールド１３０を作製する方法が用いられている。

特開２００５−３４５７３７号公報

しかしながら、上記ナノインプリントモールドは、基板そのものを加工するいわゆるバルクプロセスを用いて製造されている。そのため、特に、凹凸のパターンが微細になればなるほど、エッチング加工においていわゆるマイクロローディングが顕著となり、加工深さや加工形状の均一性を維持することが困難となる傾向が生じる。

また、上記の基板そのものを加工するバルクプロセスでは、微細なパターンのマスクを製造し、当該マスクを利用して基板そのものを加工するプロセスが必要となるので、工程の短縮化を図りモールド製造コストの低減化を図ることが困難である傾向が生じる。

このような実情のもとに本発明は創案されたものであって、その目的は、微細な凹凸のパターンを備えるナノインプリントモールドの凹凸部の寸法精度に優れ、モールド製造コストの低減化を図ることができるナノインプリントモールドおよびその製造方法を提供することにある。

上述してきた課題を解決するために、本発明のナノインプリントモールドの製造方法は、平面からなる第１主面部を有する基板を準備する工程と、前記基板の第１主面部の上に、直接あるいは中間膜を介して、凸状レジスト体を所定のパターンで形成させるレジストパターン形成工程と、前記凸状レジスト体の側面および上面、ならびに前記基板の第１主面部あるいは中間膜の上面を覆うように第１の膜部を被着させる第１膜部形成工程と、前記第１の膜部をエッチバックして、前記凸状レジスト体の上面および前記基板の第１主面部あるいは中間膜の上面を露出させるとともに、前記第１の膜部を前記凸状レジスト体の側面に残して側壁凸部を形成するエッチバック工程と、前記凸状レジスト体を除去することによって側壁凸部のパターンを形成させる側壁凸部パターン形成工程と、を有するように構成される。

また、本発明のナノインプリントモールドの製造方法の好ましい態様として、前記側壁凸部パターン形成工程により形成された側壁凸部の側面および上面、ならびに前記基板の第１主面部あるいは中間膜の上面を覆うように第２の膜部を被着させる第２の膜部形成工程がさらに設けられて構成される。

また、本発明のナノインプリントモールドの製造方法の好ましい態様として、前記第１の膜部がＡＬＤ法(原子層堆積法)で形成される。

また、本発明のナノインプリントモールドの製造方法の好ましい態様として、前記第２の膜部がＡＬＤ法(原子層堆積法)で形成される。

また、本発明のナノインプリントモールドの製造方法の好ましい態様として、レジストパターン形成工程における凸状レジスト体を形成させる手法が、電子線（ＥＢ）リソグラフィ法、光リソグラフィ法、またはナノインプリント法として構成される。

本発明のナノインプリントモールドは、転写層に押し付けられることにより前記転写層に凹凸転写パターンを転写するためのナノインプリントモールドであって、当該ナノインプリントモールドは、平面からなる第１主面部を有する基板と、前記第１主面部の上に、直接あるいは中間膜を介して、前記凹凸転写パターンの形成に寄与する凸状体を有し、前記凹凸転写パターンの形成に寄与するすべての凸状体は、第１の膜部から構成され、当該第１の膜部は、ＡＬＤ膜(原子層堆積膜)から形成されるように構成される。

また、本発明のナノインプリントモールドの好ましい態様として、前記凸状体は、前記基板および前記中間膜とは別の部材として構成され、前記基板の上に直接、あるいは前記中間膜を介して立設された状態で存在しているように構成される。

また、本発明のナノインプリントモールドの好ましい態様として、前記第１の膜部から構成される凸状体の側面および上面、ならびに前記基板の第１主面部あるいは中間膜の上面を覆うように第２の膜部が被着されており、当該第２の膜部がＡＬＤ膜(原子層堆積膜)から形成されるように構成される。

また、本発明のナノインプリントモールドの好ましい態様として、前記凹凸転写パターンの形成に寄与するすべての凸状体は、第１の膜部および第２の膜部から構成される。

また、本発明のナノインプリントモールドの好ましい態様として、前記必要に応じて設けられる中間膜は、密着性を向上させる機能を有する膜もしくは導電性を有する膜、または、これら双方の機能を有する膜として構成される。

本発明のナノインプリントモールドの製造方法は、平面からなる第１主面部を有する基板を準備する工程と、前記基板の第１主面部の上に、直接あるいは中間膜を介して、凸状レジスト体を所定のパターンで形成させるレジストパターン形成工程と、前記凸状レジスト体の側面および上面、ならびに前記基板の第１主面部あるいは中間膜の上面を覆うように第１の膜部を被着させる第１膜部形成工程と、前記第１の膜部をエッチバックして、前記凸状レジスト体の上面および前記基板の第１主面部あるいは中間膜の上面を露出させるとともに、前記第１の膜部を前記凸状レジスト体の側面に残して側壁凸部を形成するエッチバック工程と、前記凸状レジスト体を除去することによって側壁凸部のパターンを形成させる側壁凸部パターン形成工程と、を有して構成され、基板を掘り込む工程がないので、ナノインプリントモールドの凹凸部の寸法精度に優れ、しかもモールド製造コストの低減化を図ることができる。

図１（Ａ）〜（Ｆ）は、本発明のナノインプリントモールドの製造方法の工程例を経時的に説明するための断面図である。 図２は、本発明のナノインプリントモールドの製造方法の工程例を説明するための断面図であり、図１（Ｆ）の工程後にさらに第２の膜部形成工程が設けられた際の断面図である。 図３は、本発明のナノインプリントモールドの製造方法の工程例を説明するための平面図であり、図１（Ｆ）に示される工程時における平面図に相当する図面である。 図４は、図３に示される平面図における閉ループパターンの長手方向の両端部を除去した後の状態を示す平面図である。 図５は、閉ループパターンの状態が分かり易くなるように描いた斜視図であり、図１（Ｆ）に示される工程時における斜視図の一部に相当する。 図６は、従来のナノインプリントモールドの製造方法の工程例を経時的に説明するための断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する形態に限定されることはなく、技術思想を逸脱しない範囲において種々変形を行なって実施することが可能である。また、添付の図面においては、説明のために上下、左右の縮尺を誇張して図示することがあり、実際のものとは縮尺が異なる場合がある。

本発明のナノインプリントモールドの構成がより分かり易く理解できるよう、まず、最初に、本発明のナノインプリントモールドの製造方法について図１〜図５を参照しつつ説明する。

＜ナノインプリントモールドの製造方法＞
図１（Ａ）〜（Ｆ）は、本発明のナノインプリントモールドの製造方法の工程例を経時的に説明するための断面図であり、図２は、図１（Ｆ）に示される工程後にさらに第２の膜部形成工程を設けた際の断面図であり、図３は、図１（Ｆ）に示される工程時における平面図であり、図４は、追加工程の一例として図３に示される平面図における閉ループパターンの長手方向の両端部を除去した後の状態を示す平面図であり、図５は、閉ループパターンの状態が分かり易くなるように描いた概略斜視図であって、図１（Ｆ）に示される工程時における斜視図である。

本発明のナノインプリントモールドの製造方法は、（１）平面からなる第１主面部を有する基板を準備する工程と、（２）基板の第１主面部の上に、直接あるいは中間膜を介して、凸状レジスト体を所定のパターンで形成させるレジストパターン形成工程と、（３）凸状レジスト体の側面および上面、ならびに基板の第１主面部あるいは中間膜の上面を覆うように第１の膜部を被着させる第１膜部形成工程と、（４）第１の膜部をエッチバックして、凸状レジスト体の上面および基板の第１主面部あるいは中間膜の上面を露出させるとともに、第１の膜部を凸状レジスト体の側面に残して側壁凸部を形成するエッチバック工程と、（５）凸状レジスト体を除去することによって側壁凸部のパターンを形成させる側壁凸部パターン形成工程と、を有して構成される。なお、本発明の実施の形態として、上記（２）のレジストパターン形成工程の後に、好ましい態様として設けることができるスリミング工程を有する場合を例示している。

以下、各工程毎に順次説明する。

（１）平面からなる第１主面部を有する基板を準備する工程
図１（Ａ）に示されるように、ナノインプリントモールドの基台となる基板１０が準備される。基板１０の片側の主面１１には、第１主面部１１ａが形成されており、この第１主面部１１ａは、後述する凸状レジスト体を形成することができる平面である。図１（Ａ）においては、基板１０の片側の主面１１の全エリアが平面からなる第１主面部１１ａを構成している例が示されているが、この構成に限定されることなく、例えば、凸状レジスト体を設けるエリアのみが部分的に突出した平面の第１主面部を構成する、いわゆるメサ構造の基板１０とすることもできる。

基板１０の材質は適宜選択することができるが、例えば、ナノインプリントモールドをいわゆる光インプリント用のモールドとして使用する場合、基板１０は、照射光が透過可能な透明基材を用いて形成され、例えば、石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス等のガラスや、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂等、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。また、例えば、ナノインプリントモールドをいわゆる熱インプリント用のモールドとして使用する場合、基板１０は必ずしも透明基材である必要はなく、例えばニッケル、チタン、アルミニウムなどの金属、シリコンや窒化ガリウム等の半導体などを用いてもよい。

ナノインプリントモールドの基台となる基板１０の厚さは、基板の強度、取り扱い適性等を考慮して設定することができ、例えば、３００μｍ〜１０ｍｍ程度の範囲で適宜設定することができる。また、前述したように基板１０は、凸状レジスト体が形成される第１主面部１１ａが突出した平面となっている、いわゆるメサ構造としてもよい。メサ構造の段数の数も１段に限らず、複数段としてもよい。

（２）レジストパターン形成工程
次いで、図１（Ｂ）に示されるように、基板１０の第１主面部１１ａの上に、中間膜２０を介して、凸状レジスト体３０が所定のパターンで形成されるレジストパターン形成工程が実施される。なお、図示例では中間膜２０が介在されているが、この中間膜２０を介在させることなく、基板１０の第１主面部１１の上に直接、凸状レジスト体３０を所定のパターンで形成するようにしてもよい。

凸状レジスト体３０のパターン形成は、電子線（ＥＢ）リソグラフィ法、光リソグラフィ法、またはナノインプリント法により形成することができる。

第１の手法として、電子線（ＥＢ）リソグラフィ法を用いる場合、基板１０の中間膜２０上に、電子線感応性樹脂膜を形成するレジスト形成工程が行なわれ、次いで、形成された電子線感応性樹脂膜に対して、所望のパターンを形成するように電子線描画が行われる。

電子線描画が完了した後、電子線感応性樹脂膜を現像するレジスト現像工程が行なわれる。例えば、ポジ型の電子線感応性樹脂膜を用いた場合、未照射部分が分解しない状態でレジストとして残り、凸状レジスト体３０が所定のパターンで形成される（ネガ型の電子線感応性樹脂膜を用いた場合、照射部分が分解しない状態でレジストとして残り、ポジ型と逆のパターンが形成される）。

第２の手法として、光リソグラフィ法を用いる場合、基板１０の中間膜２０上に、感光性樹脂膜を形成するレジスト形成工程が行なわれ、次いで、形成された感光性樹脂膜に対して、所望のパターンを形成するようにマスクパターンを介して露光操作が行われる。露光操作が完了した後、感光性樹脂膜を現像するレジスト現像工程が行なわれる。例えば、ポジ型の感光性樹脂膜を用いた場合、未露光部分が分解しない状態でレジストとして残り、凸状レジスト体３０が所定のパターンで形成される（ネガ型の感光性樹脂膜を用いた場合、露光部分が分解しない状態でレジストとして残り、ポジ型と逆のパターンが形成される）。

第３の手法として、ナノインプリント法を用いる場合、例えば、基板１０の中間膜２０上に、被転写物として光硬化性の樹脂材料がディスペンサやインクジェット等によって供給・配設される。次いで、配設された樹脂材料に所望の凹凸構造を有するモールドを接触させ、必要に応じて圧力が加えられる（いわゆるモールドの押し込み工程）。この状態において、樹脂材料は凹凸構造を有する樹脂層となり、当該樹脂層に対して紫外線照射が行なわれることによって、樹脂材料が硬化される（いわゆる樹脂硬化工程）。次いで、樹脂材料からモールドを引き離すことにより、モールドが有する凹凸構造が反転した凹凸構造が所定のパターンで基板１０の中間膜２０上に形成される。しかる後、いわゆる残膜を酸素アッシング等により除去することで、凸状レジスト体３０のパターンが形成される。なお、本発明でいう凸状レジスト体３０とは、樹脂材料を主成分として含む構造体をいう。

基板１０の上に必要に応じて設けられる中間膜２０は、例えば、基板１０と後述する第１の膜部４０との密着性を向上させる機能を有する膜、もしくは導電性を有する膜、または、これら双方の機能を有する膜等から構成されることが好ましい。中間膜２０は２層以上の積層膜として構成してもよい。導電性を有する中間膜２０は、例えば、電子線（ＥＢ）リソグラフィにおけるパターン描画の際に電子を導くよう作用させることができる。ただし、電子線（ＥＢ）リソグラフィであっても、電子線感応性樹脂膜の表面に導電膜を形成させた状態でパターン描画することも可能であり、導電性を有する中間膜２０の存在は必須ではない。また、基板１０と第１の膜部４０との密着性が良好な場合には、中間膜２０はなくてもよい。

中間膜２０を設ける場合、具体的材料として、Ｓｉ系、Ｔａ系、Ｃｒ系の膜等を挙げることができる。膜厚は、通常、５０ｎｍ以下、特に数ｎｍ〜５０ｎｍ程度とされる 。

また、ナノインプリントモールドをいわゆる光インプリント用のモールドとして使用する場合、中間層２０は、照射光が透過可能な透明材料とすることが望ましい。

（２´）スリミング工程
本実施の形態においては、図１（Ｃ）に示されるように、レジストパターン形成工程後に、必要に応じて設けることができるスリミング工程が付加されている。

スリミング工程においては、凸状レジスト体３０を例えば酸素プラズマ等で処理してスリミングして、図１（Ｃ）に示されるごとくスリミングさせた凸状レジスト体３０ａが形成される。

本明細書において、スリミングとは、ウエットエッチングあるいはドライエッチング（酸素プラズマ処理を含む）で凸状レジスト体３０のパターンの幅を細くするとともに、膜厚を薄くすることである。例えば、酸素プラズマ処理によるスリミングを行うことによって、最初に形成された凸状レジスト体３０のパターンのピッチは変えずに、１／２程度のパターン幅を形成することができる。

（３）第１膜部形成工程
次いで、図１（Ｄ）に示されるように、凸状レジスト体３０ａの側面３２および上面３１、ならびに中間膜２０の上面（中間膜２０を設けない場合には、基板１０の第１主面部１１ａ）を覆うように第１の膜部４０を被着させる第１膜部形成工程が実施される。

第１の膜部４０は、被着させる面上に沿って、一連の膜を形成させたものであれば特に限定されるものではないが、好適には、ＡＬＤ法(原子層堆積法)で形成させた原子層堆積膜とすることが望ましい。被着させる面は、凹凸面、湾曲面等如何なる形状の面であってもよい。ＡＬＤ法を用いることにより、低温で 精度良く成膜できる。さらに、ステップカバーレッジも極めてよい。

第１の膜部４０は、１層から構成してもよいし、２層以上の積層膜として構成してもよい。第１の膜部４０の膜厚は、例えば、ハーフピッチ設計分の膜厚とすることが好ましく、例えば、数ｎｍ〜数百ｎｍ程度の厚さが得られるまで、一連の原子層が連続的に積み重ねられる。

第１の膜部４０を構成する具体的材料としては、Ｓｉ系, Ａｌ系、Ｔｉ系等の膜を例示することができる。また、ナノインプリントモールドをいわゆる光インプリント用のモールドとして使用する場合、第１の膜部４０は、照射光が透過可能な透明材料とすることが望ましい。

第１の膜部４０を成膜する際は、予め形成している凸状レジスト体３０（３０ａ）に損傷を与えないように、凸状レジスト体３０（３０ａ）を構成するレジストのガラス転移温度Ｔｇより十分低い第１の温度Ｔ_L、（例えば、２０〜１００℃、より好ましくは室温）で操作されることが望ましい。

（４）エッチバック工程
次いで、図１（Ｅ）に示されるように、第１の膜部４０をエッチバックして、凸状レジスト体３０ａの上面３１および中間膜２０の上面（中間膜２０を設けていない場合は、基板１０の第１主面部１１ａを露出させるとともに、第１の膜部４０を凸状レジスト体３０ａの側面３２に残して側壁凸部４５を形成するエッチバック工程が実施される。エッチバックとは、エッチングにより表面を全体的に厚さ方向に削っていく操作をいう。

エッチバックは、第１の膜部４０を構成する材料に応じて適切なエッチングガスを用いて行うようにすればよい。例えば、第１の膜部４０が酸化シリコン（ＳｉＯ₂）で構成されている場合には、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃、Ｃ₂Ｆ₆等のフッ素系ガスをエッチングガスとして用いてエッチバックすればよい。

（５）側壁凸部パターン形成工程
次いで、図１（Ｆ）に示されるように、凸状レジスト体３０ａを除去することによって残余の第１の膜部４０から構成される側壁凸部４５のパターンを形成させる側壁凸部パターン形成工程が実施される。

本発明においては、その前の工程であるエッチバック工程において、第１の膜部４０をエッチバックし、凸状レジスト体３０ａの上面３１が露出された状態になっているので、凸状レジスト体３０ａの除去が容易にできる。

凸状レジスト体３０ａの除去は、酸素系のガスを用いたドライ処理によって選択的に除去することができる。例えば、酸素プラズマによるドライエッチングやオゾン処理等のドライ処理を好適例として挙げることができる。凸状レジスト体３０ａは側壁凸部４５のパターンを形成させる際のいわゆるコアとなる部分であり、本願の凸状レジスト体３０ａに代えて、無機化合物からなる同様な凸状物をコアとして用いた場合、 当該無機化合物を形成するための工程が増えるだけでなく、当該無機化合物コアを除去するドライエッチングの選択比は凸状レジスト体３０ａコアの場合よりも悪いため、パターン寸法バラツキの原因となる。また、当該無機化合物コアの除去にウエットエッチングを用いた場合には、ウエットエッチング液の表面張力による側壁凸部４５のパターンの倒壊や変形が生じるおそれがある。本発明においては、凸状レジスト体３０ａコアとドライ処理を用いることによって、側壁凸部４５のパターンの倒壊や変形を最小限に抑えることが可能となる。

なお、レジストコア（凸状レジスト体３０（３０ａ））の除去が完了した時点で、第１の膜部４０の密着強度や膜強度等を向上させるために、例えば、２００〜８００℃程度の高温で熱処理（アニール処理）することが望ましい。

本発明においては、棒状の凸状レジスト体３０ａをコアとしてその側面に側壁凸部４５を形成しているために、図１（Ｆ）に示されるような側壁凸部４５のパターン形成工程が完了した時点で、当該側壁凸部４５のパターンを平面から見た場合、図３に示されるような閉ループを形取る側壁凸部４５が複数個、所定のピッチで配置された状態が形成される。一つの閉ループを形取る側壁凸部４５は、凸状レジスト体３０ａを挟持するように配置された一対の側壁凸部４５、４５から形成されている。図１（Ｆ）を参照すれば、左から１つ目と２つ目の側壁凸部４５によって、一つの閉ループを形取る側壁凸部４５が形成され、右から１つ目と２つ目の側壁凸部４５によって、一つの閉ループを形取る側壁凸部４５が形成される。

ナノインプリントモールド製造の際に、図４に示されるようなラインアンドスペース形態の側壁凸部４５のパターンを形成しておきたい場合には、図３に示される閉ループを形取る側壁凸部４５の長手方向の両端部４６を除去しておく必要がある。

長手方向の両端部４６を除去するには、例えば、光リソグラフィ法によって図３におけるａ−ｂ−ｃ−ｄで囲まれるエリアにレジスト膜をマスクとして被せた状態で、露出した状態にある側壁凸部４５の両端部４６近傍をエッチング除去する方法が挙げられる。

なお、ナノインプリントモールド製造に際して、図３に示される閉ループを形取る側壁凸部４５の長手方向の両端部４６を残しておいてもよい。この場合には、実際のナノインプリント操作によって、被処理基板の上に転写層の凹凸転写パターンを転写した後に、転写された端部相当部位の存在によって発生した転写層の不具合を必要に応じて追加処理等するようにすればよい。ナノインプリントモールドの構造として、閉ループを形取る側壁凸部４５の長手方向の両端部４６を残しておいた場合には、閉ループであるがゆえに側壁凸部４５の倒壊や変形に対する強度がより一層高まるという効果が発現する。

なお、閉ループを形取る側壁凸部４５の長手方向の両端部４６の除去は 、第１膜部形成工程完了後であれば、どの段階で実施しても良い。

（６）好適に設けられる第２の膜部形成工程
上述の側壁凸部パターン形成工程の後に、図２に示されるごとく、側壁凸部パターン形成工程により形成された側壁凸部４５の側面４５ｂおよび上面４５ａ、ならびに中間膜２０の上面（中間膜２０を設けていない場合は、基板１０の第１主面部１１ａ）を覆うように第２の膜部５０を被着させる第２の膜部形成工程をさらに実施することが好ましい。

この工程を設けるによって、側壁凸部４５に被着された第２の膜部５０を含む複合凸状体５５は、第２の膜部５０の存在によって、より強固に形成されることとなり、倒壊や変形に対する強度がより一層高まる。

第２の膜部５０は、被着させる面上に沿って、一連の膜を形成させたものであれば特に限定されるものではないが、好適には、ＡＬＤ法(原子層堆積法)で形成させた原子層堆積膜とすることが望ましい。ＡＬＤ法を用いることにより、 極めて膜密度の高い薄膜が精度良く成膜できる。さらに、ステップカバーレッジも極めてよい。

第２の膜部５０は、１層から構成してもよいし、２層以上の積層膜として構成してもよい。第２の膜部５０は、特に補強的な作用を奏するものであり、その膜厚は、例えば、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度とされる。

第２の膜部５０を構成する具体的材料としては、Ｓｉ系、Ａｌ系、Ｔｉ系等の膜を例示することができる。また、ナノインプリントモールドをいわゆる光インプリント用のモールドとして使用する場合、第２の膜部５０は、照射光が透過可能な透明材料とすることが望ましい。

第２の膜部５０の成膜は、低温（例えば、室温〜１００℃程度）で成膜することもできるし、密着強度や膜強度等を向上させるために高温（例えば、１００〜６００℃程度）で成膜することもできる。低温で成膜した場合には、密着強度や膜強度等を向上させるために、例えば、２００〜８００℃程度の高温で熱処理（アニール処理）することが望ましい。

前述したように第１の膜部４０についても、密着強度や膜強度を向上させるために、成膜後 に例えば、２００〜８００℃程度の高温で熱処理（アニール処理）することが望ましい。なお、第１の膜部４０は、凸状レジスト体３０の上に形成されるために低温での成膜を行なうことが好ましく、熱処理（アニール処理）は、凸状レジスト体３０（３０ａ）を除去した後（例えば、レジストコア除去工程後）に行うことが好ましい。

第１の膜部４０および第２の膜部５０を組み合わせて形成する場合の熱処理等の具体的な態様は以下のとおり。すなわち、（ａ）第１の膜部４０を低温で成膜し、その後当該第１の膜部４０を熱処理し、後に第２の膜部５０を高温で成膜する。（ｂ）第１の膜部４０を低温で成膜し、その後当該第１の膜部４０を熱処理し、後に第２の膜部５０を低温で成膜し、しかる後、高温での熱処理を行う。（ｃ）第１の膜部４０を低温で成膜し、後の第２の膜部５０を高温で成膜する。（ｄ）第１の膜部４０を低温で成膜し、後の第２の膜部５０を低温で成膜し、しかる後、高温での熱処理を行う。上記の（ａ）、（ｂ）で示されるごとく、早い段階で第１の膜部４０を熱処理して第１の膜部４０そのものの密着強度や膜強度を向上させておくことにより、その後の各工程での各操作処理の際に、第１の膜部４０を基礎として形成される側壁凸部４５のパターンの倒壊や変形が起こり難くなるというメリットがある。この一方で、上記の（ｃ）（ｄ）で示されるごとく、後の第２の膜部５０の成膜中あるいは成膜後に、第２の膜部５０と第１の膜部４０の熱処理を纏めて行うことにより熱処理工程の簡略化を図ることができる。

上記の工程を経て、図１（Ｆ）や図２に示されるようなナノインプリントモールドが形成される。

本発明のナノインプリントモールドは、ナノインプリント法を実施するために用いられ、例えば、被処理基板の上に設けられた樹脂等の転写層に押し付けられることにより転写層に凹凸転写パターンを転写するためのモールドである。樹脂等の転写層は、最初、被処理基板側ではなく、ナノインプリントモールド側に設けるようにしてもよい。

第１の実施形態としてのナノインプリントモールドは、例えば図１（Ｆ）に示されるように、平面からなる第１主面部１１ａを有する基板１０と、前記第１主面部１１ａの上に、中間膜２０を介して凹凸転写パターンの形成に寄与する凸状体（側壁凸部４５）を有して構成されている。中間膜２０は必要に応じて設けられるものであり、中間膜２０を設けることなく、基板１０の第１主面部１１ａの上に、直接、凹凸転写パターンの形成に寄与する凸状体（側壁凸部４５）を有するようにしてもよい。

本発明における凸状体（側壁凸部４５）は、基板１０の主面を掘り込むようにして一体的に加工形成されたものではなく、基板１０や中間膜２０とは別の部材として、基板１０の上に直接、あるいは中間膜２０を介して立設された状態で存在している。従って、凸状体（側壁凸部４５）の底部と、基板１０あるいは中間膜２０とが接合されている箇所には、接合界面が存在する。本発明でいう別の部材とは、材料の一致・不一致で判断されるものではなく、接合されている界面が存在するか否かで判断され、一体的に加工形成されているもののみを排除する趣旨である。接合界面が存在する本発明のモールドは、ナノインプリントモールドの凹凸パターンが劣化して実用に供しなくなった場合や、凹凸パターンの仕様が変更されて当該パターンを作り直す場合において、接合界面から凸状体（側壁凸部４５）を除去することによって、基板１０の再利用が可能となる。

さらに、本発明のナノインプリントモールドは、前記凹凸転写パターンの形成に寄与するすべての凸状体が１層あるいは２層以上の膜部から構成されている。すなわち、凸状体は、図１（Ｆ）に示されるごとく第１の膜部４０の一部である側壁凸部４５として構成されている。第１の膜部４０は、好適には、ＡＬＤ膜(原子層堆積膜)として構成される。ＡＬＤ膜(原子層堆積膜)は１層からなる原子層であってもよいが、通常は、２層以上の原子層として構成されることが望ましい。凹凸転写パターンの形成に寄与するすべての凸状体（側壁凸部４５）を１層あるいは２層以上の膜部(原子層堆積膜)から構成することによって、パターンの変形が起こりづらいという効果が発現する。

本発明のナノインプリントモールドを構成する基板１０の形状、材質、厚さ等や、必要に応じて設けることができる中間膜２０の特性、材料、膜厚等や、第１の膜部４０の一部である側壁凸部４５の積層構成、材料等については、上述したナノインプリントモールドの製造方法を説明する際に説明しているので、そこでの記載を参照されたい。また、上述したようにナノインプリントモールドの構造として、閉ループを形取る側壁凸部４５の長手方向の両端部４６を残すようにすることもできる（図３参照）。

第２の実施形態としてのナノインプリントモールドは、例えば、図２に示されるように、第１の膜部４０の一部である側壁凸部４５からなる凸状体と、凸状体の側面および上面、ならびに中間膜の上面を覆うように被着された第２の膜部５０との一体化物から構成されている。

これによって、図２に示されるごとく凸状体（側壁凸部４５）と、第２の膜部５０とから構成される新たな複合凸状体５５は、直接、凹凸転写パターンの形成に寄与するものであるが、その心材として構成される凸状体（側壁凸部４５）もやはり、凹凸転写パターンの形成に寄与するものとして構成されている。凸状体（側壁凸部４５）なしでは、所望の複合凸状体５５の凸状形態が構成できないからである。

第２の膜部５０の積層構成、材料、膜厚等については、上述したナノインプリントモールドの製造方法を説明する際に説明しているので、当該箇所での記載を参照されたい。なお、ナノインプリントモールドの構造として、閉ループを形取る側壁凸部４５の長手方向の両端部４６を残すようにした場合には（図３参照）、その閉ループの構造を維持したまま第２の膜部５０が側壁凸部４５の上に被着される。

＜ナノインプリントモールドのその他の実施形態＞
その他の実施形態として、図１（Ｆ）に示される凸状体（側壁凸部４５）の基部に位置する中間膜２０のみを残し、凸状体（側壁凸部４５）が立設されていない箇所の中間膜２０をすべて除去し、 かつ、中間膜２０をＣｒ等の、当該中間膜の有無によって検査時にコントラスト差がつきやすい材料から構成させる。このような構成を採択することによって、当該ナノインプリントモールドに対して検査光を照射させることによって凸状体（側壁凸部４５）が立設されている位置の確認検査等を行うことが可能となる。

以下、具体的実施例を示し本発明をさらに詳細に説明する。

光透過性の基板１０として、外形が６インチ角、厚さ０．２５インチの合成石英ガラス基板を準備した。準備した基板１０の一方の主面上に、ＳｉＯ₂をスパッタリング法で成膜して膜厚１０ｎｍのＳｉＯ₂膜２０（中間膜２０）を形成した。

次いで、このＳｉＯ₂膜２０上に電子線感応性樹脂（電子線レジスト）を塗布し、電子線描画によってパターン幅３０ｎｍ、ピッチ ６０ｎｍのラインアンドスペースのパターン形態からなるレジスト厚４０ｎｍのレジストパターン（凸状レジスト体３０のパターン）を形成した。

次いで、形成されたレジストパターンを酸素プラズマ処理によりスリミングを行い、スリミング後のレジストのパターン幅を２０ｎｍとした。レジスト厚は３５ｎｍであった。

スリミングしたレジストパターンの側面および上面、並びにＳｉＯ₂膜の上面を覆うようにＡＬＤ法によりＳｉＯ₂膜を成膜し、厚さ１０ｎｍのＳｉＯ₂被覆膜（第１の膜部）を形成した。成膜温度は、室温とした。

次いで、ＣＦ₄ガスを用いてＳｉＯ₂の被覆膜（第１の膜部）の全面をドライエッチングによりエッチバックし、レジストパターンおよびＳｉＯ₂膜（中間膜）を露出させるとともに、ＳｉＯ₂の被覆膜をレジストパターンの側面に残して側壁凸部を形成した。

次いで、酸素プラズマによるドライエッチングにより、選択的にレジストパターンを除去し（レジストコア除去操作）、ＳｉＯ₂膜（中間膜）上にＳｉＯ₂の側壁凸部が形成された基板を作製した。

ＳｉＯ₂の側壁（側壁凸部）は、パターン幅１０ｎｍ、厚さ（高さ）３５ｎｍ、ピッチ３０ｎｍのラインアンドスペースのパターン形態であった。

本発明においては、コア材が有機レジストであるので、レジストの除去（レジストコア除去操作）は容易であり、側壁凸部の倒れや変形は生じなかった。さらには側壁凸部の寸法精度も極めて優れたものであった。

次いで、側壁凸部パターンの側面および上面、並びにＳｉＯ₂膜（中間膜）の上面を覆うようにＡＬＤ法によりＳｉＯ₂膜を成膜し、厚さ５ｎｍのＳｉＯ₂被覆膜（第２の膜部）を形成し、側壁凸部４５と、第２の膜部５０とから構成される新たな複合凸状体５５を形成した。複合凸状体５５は、パターン幅２０ｎｍ、厚さ（凸部として機能する実質的な高さ）３５ｎｍ 、ピッチ３０ｎｍのラインアンドスペースのパターン形態を有するナノインプリントモールドを作製した。

複合凸状体５５の寸法精度は極めて優れたものであった。すなわち、凸部の高さのバラツキは基準となる設計寸法に対して±１％以内の誤差であった。同様に凸部幅のバラツキは基準となる設計寸法に対して±２％以内の誤差であった。

なお、上記の製造方法において、２つのＡＬＤ膜（上記第１の膜部および上記第２の膜部）の高温での熱処理は、以下の要領で実施した。

すなわち、（ａ）第１の膜部を室温で成膜し、レジストコア除去操作の後、第１の膜部を４００℃で熱処理し、後に第２の膜部を４００℃で成膜した。

なお、これとは別の熱処理手法、すなわち、（ｂ）第１の膜部を室温で成膜し、レジストコア除去操作の後、第１の膜部を４００℃で熱処理し、後に第２の膜部を室温で成膜し、しかる後、第２の膜部を４００℃で熱処理する手法、（ｃ）第１の膜部を室温で成膜し、レジストコア除去操作の後、第２の膜部を４００℃で成膜する手法、（ｄ）第１の膜部を室温で成膜し、レジストコア除去操作の後、第２の膜部を室温で成膜し、しかる後、４００℃で熱処理する手法、のいずれの手法によっても、上述した効果と同様な効果を確認することができた。

また、上述してきた実施例において、ＡＬＤ膜をＳｉＯ₂膜から、ＳｉＮ膜に変えた場合においても、上述した効果と同様な効果を確認することができた。

本発明は、種々の微細加工を要する技術分野に利用可能であり、例えば、半導体集積回路を備える電子部品や高密度記録媒体の製造に適用することができる。

１０…基板
１１…主面
１１ａ…第１主面部
２０…中間膜
３０、３０ａ…凸状レジスト体
４０…第１の膜部
４５…側壁凸部
５０…第２の膜部
５５…複合凸状体

Claims (10)

1. 平面からなる第１主面部を有する基板を準備する工程と、
   前記基板の第１主面部の上に、直接あるいは中間膜を介して、凸状レジスト体を所定のパターンで形成させるレジストパターン形成工程と、
   前記凸状レジスト体の側面および上面、ならびに前記基板の第１主面部あるいは中間膜の上面を覆うように第１の膜部を被着させる第１膜部形成工程と、
   前記第１の膜部をエッチバックして、前記凸状レジスト体の上面および前記基板の第１主面部あるいは中間膜の上面を露出させるとともに、前記第１の膜部を前記凸状レジスト体の側面に残して側壁凸部を形成するエッチバック工程と、
   前記凸状レジスト体を除去することによって側壁凸部のパターンを形成させる側壁凸部パターン形成工程と、を有することを特徴とするナノインプリントモールドの製造方法。
2. 前記側壁凸部パターン形成工程により形成された側壁凸部の側面および上面、ならびに前記基板の第１主面部あるいは中間膜の上面を覆うように第２の膜部を被着させる第２の膜部形成工程がさらに設けられる請求項１に記載のナノインプリントモールドの製造方法。
3. 前記第１の膜部がＡＬＤ法(原子層堆積法)で形成される請求項１または請求項２に記載のナノインプリントモールドの製造方法。
4. 前記第２の膜部がＡＬＤ法(原子層堆積法)で形成される請求項２または請求項３に記載のナノインプリントモールドの製造方法。
5. レジストパターン形成工程における凸状レジスト体を形成させる手法が、電子線（ＥＢ）リソグラフィ法、光リソグラフィ法、またはナノインプリント法である請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のナノインプリントモールドの製造方法。
6. 転写層に押し付けられることにより前記転写層に凹凸転写パターンを転写するためのナノインプリントモールドであって、
   当該ナノインプリントモールドは、
   平面からなる第１主面部を有する基板と、
   前記第１主面部の上に、直接あるいは中間膜を介して、前記凹凸転写パターンの形成に寄与する凸状体を有し、
   前記凹凸転写パターンの形成に寄与するすべての凸状体は、第１の膜部から構成され、当該第１の膜部は、ＡＬＤ膜(原子層堆積膜)から構成されてなることを特徴とするナノインプリントモールド。
7. 前記凸状体は、前記基板および前記中間膜とは別の部材として構成され、前記基板の上に直接、あるいは前記中間膜を介して立設された状態で存在している請求項６に記載のナノインプリントモールド。
8. 前記第１の膜部から構成される凸状体の側面および上面、ならびに前記基板の第１主面部あるいは中間膜の上面を覆うように第２の膜部が被着されており、当該第２の膜部がＡＬＤ膜(原子層堆積膜)から構成される請求項６または請求項７に記載のナノインプリントモールド。
9. 前記凹凸転写パターンの形成に寄与するすべての凸状体は、第１の膜部および第２の膜部から構成される請求項８に記載のナノインプリントモールド。
10. 前記必要に応じて設けられる中間膜は、密着性を向上させる機能を有する膜もしくは導電性を有する膜、または、これら双方の機能を有する膜である請求項６ないし請求項９のいずれかに記載のナノインプリントモールド。

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