JP2016174150A - インプリントモールド製造用基材とインプリントモールドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このようなインプリント方法に使用するモールドは、例えば、電子線リソグラフィーにより製造することができ、モールドの繰り返し使用によって凹凸構造に損傷が発生することがあり、このような場合、新たなモールドへの交換が必要となる。しかし、上記のような電子線リソグラフィーにより製造されるモールドは製造コストが高く、したがって、インプリントプロセスを経て製造される製品のコストアップにつながる。このため、電子線リソグラフィーで作製したモールドをマスターとして、インプリントリソグラフィーで複製したインプリントモールド(以下、レプリカモールドと記す)が作製され、このようなレプリカモールドがインプリント用として使用されている。
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、メサ構造を具備したインプリントモールドを高い精度で製造するための基材と、そのような基材を用いたインプリントモールドの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の他の態様として、前記ハードマスク材料層は、前記凸構造部の側壁面の全域を被覆するように位置するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記凸構造部の前記上平面に位置する前記ハードマスク材料層は、前記上平面の周縁部の全域において前記側壁面に位置するハードマスク材料層と連続しているような構成とした。
本発明の他の態様として、前記第1層は、クロムあるいはクロム化合物を含有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記基体は、前記基部の前記凸構造部が位置する面と反対側の面に凹構造部を有し、該凹構造部の平面視形状は、前記凸構造部の平面視形状を包含するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記残膜除去工程と前記ハードマスク形成工程との間に、前記レジストパターンに電子線を照射する照射工程を有するような構成とした。
本発明のインプリントモールドの製造方法は、欠陥がなく精度の高い凹凸構造パターンを凸構造部に備えたインプリントモールドの製造が可能となる。
尚、図面は模式的または概念的なものであり、各部材の寸法、部材間の大きさの比等は、必ずしも現実のものと同一とは限らず、また、同じ部材等を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比が異なって表される場合もある。
図1は、本発明のインプリントモールド製造用基材の一実施形態を示す平面図、図2は図1に示されるインプリントモールド製造用基材のA−A線における縦断面図、図3は、図2に鎖線で囲まれた部位の拡大断面図である。
図1〜図3に示される実施形態において、本発明のインプリントモールド製造用基材11は、基部13と当該基部13の一の面13aから突出する凸構造部14を一体的に有する基体12と、凸構造部14の上平面14a、側壁面14b、および、基部13の面13aを被覆するように位置するハードマスク材料層17と、を有している。尚、図1および図2では、ハードマスク材料層17を省略している。また、本発明においてハードマスク材料層とは、当該層をエッチングすることによりハードマスクを形成するための層であり、ハードマスクとは、ハードマスクよりも下層をエッチングする時の耐エッチングマスクとして機能するものである。
基体12の材質は、インプリントモールド製造用基材11を用いて製造するモールドの使用条件に応じて適宜決定することができる。例えば、被転写材料である樹脂組成物等が光硬化性である場合には、これらを硬化させるための照射光が透過可能な材料を用いることができ、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類の他、サファイアや窒化ガリウム、更にはポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル、ポリプロピレン等の樹脂、あるいは、これらの任意の積層材を挙げることができる。また、使用する被転写材料が光硬化性ではない場合や、転写基材側から被転写材料を硬化させるための光を照射可能である場合には、モールドは光透過性を具備する必要がないので、インプリントモールド製造用基材11の基体12は光透過性の材料でなくてもよく、上記の材料以外に、例えば、シリコンやニッケル、チタン、アルミニウム等の金属およびこれらの合金、酸化物、窒化物、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。
第1層17aを構成する金属あるいは金属化合物は、所望のエッチング条件下において第2層を構成するシリコンあるいはシリコン化合物よりもエッチングが容易であり、また、所望のエッチング条件下において基体12の凸構造部14が第1層17aを構成する金属あるいは金属化合物よりもエッチングが容易となるように、エッチング選択比等を考慮して材料を設定することができる。例えば、基体12が石英ガラスである場合、クロム、タンタル、アルミニウム、モリブデン、チタン、ジルコニウム、タングステン等の金属、これらの金属の合金、酸化クロム、酸化チタン等の金属酸化物、窒化クロム、窒化チタン等の金属窒化物、ガリウム砒素等の金属間化合物等の1種、あるいは、2種以上の組み合わせを挙げることができる。また、第1層17aは積層構造であってもよく、例えば、酸化クロムと窒化クロムの積層であってもよい。特に、クロム、クロム化合物は、基体12の材質が石英ガラスである場合に、フッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチングに対して強い耐性を有し、エッチング選択比が良好で好適である。
本発明のインプリントモールド製造用基材11は、メサ構造をなす凸構造部14の上平面14aを被覆するように位置するハードマスク材料層17が、凸構造部14の上平面14aの周縁部全域において、凸構造部14の側壁面14bに位置するハードマスク材料層17と連続している。また、ハードマスク材料層17は、シリコンあるいはシリコン化合物を含有する第2層17bが表面に位置しており、この第2層17bは、レジストに対する密着性が低いものである。これにより、インプリントモールドの製造時において、インプリントモールド製造用基材11の凸構造部14の上平面14aに供給されたレジストの余剰分が凸構造部14の周縁からはみ出しても、このレジストの余剰分は凸構造部14の側壁面14bに位置するハードマスク材料層17の第2層17bに接触するので、レジストの密着性は低いものとなる。したがって、凸構造部14の周縁からはみ出したレジストの余剰分は、洗浄により容易に除去することが可能であり、洗浄で除去されないレジストが凸構造部14の上平面14aに付着するような現象が抑制される。
インプリントモールド製造用基材41を構成する基体42は、上記のように、基部43の一の面43aから突出する凸構造部44を一体的に有する、いわゆるメサ構造である。凸構造部44の突出高さHは、例えば、3μm〜3mmの範囲で適宜設定することができ、凸構造部44の上平面44aの平面視形状は特に限定されず、正方形、円形等、所望の形状であってよく、上平面44aの大きさは適宜設定することができる。この基体42の材質は、石英ガラスであり、基体42の凸構造部44の側壁面44bは、ハードマスク材料層47に被覆されることなく露出している。
ハードマスク材料層47は、基体42の凸構造部44の上平面44aに第1層47aと第2層47bが当該順序で積層されており、第1層47aは金属あるいは金属化合物を含有し、第2層47bはシリコンあるいはシリコン化合物を含有するものである。尚、第1層47aは、上述の第1層17aと同様とすることができ、ここでの説明は省略する。
上述のインプリントモールド製造用基材の実施形態は例示であり、本発明のインプリントモールド製造用基材はこれらの例に限定されるものではない。例えば、インプリントモールド製造用基材11は、凸構造部14の上平面14aの周縁部の一部において、ハードマスク材料層17を構成する第2層17bが存在せず、第1層17aが露出するものであってもよい。このように上平面14aの周縁部の一部において第1層17aが露出する割合は、周縁部の10%以下、好ましくは5%以下である。第1層17aが露出する割合が、このような範囲内であれば、供給されたレジストの余剰分が凸構造部14の周縁からはみ出したとしても、はみ出し箇所は、ほぼ2層構造のハードマスク材料層17で被覆されているので、洗浄により容易にレジストを除去することが可能である。また、第2層17bで被覆されず第1層17aが露出している箇所にレジストの余剰分がはみ出してしまった場合でも、洗浄で除去されないレジスト量は相当に少なくなるため、欠陥発生を抑制することができる。このように凸構造部14の上平面14aの周縁部のわずかな部位に露出した第1層17aは、天地上下方向の認識のためのマークや、反射光を用いた光学的な計測部位、またはアースを取るための除電部位としてもよい。このような第1層17aが露出する位置は、上平面14aの周縁部が矩形の場合には、矩形の角部や、角部の近傍とすることができ、これにより、洗浄で除去されないレジストが存在したとしても、上平面14aに形成されるパターンへの影響を生じ難くすることができる。上述のインプリントモールド製造用基材41においても同様である。
また、例えば、図6および図7に示されるように、基体12が、基部13の凸構造部14の位置する面13aと反対側の面13bに、凹構造部15を有するものであってもよい。この凹構造部15の平面視形状(図6に2点鎖線で示す形状)は、凸構造部14の平面視形状を包含するものである。図示例では、凹構造部15の平面視形状は正方形であるが、これに限定されず、円形等、所望の形状であってよい。上述のインプリントモールド製造用基材41も、同様に凹構造部を有するものであってよい。
尚、インプリントモールド製造用基材11において、基体12が面13bに凹構造部15を備えることにより、凸構造部14直下の基体12の厚みが薄くなり、凸構造部14の上平面14aのエッチング時の熱が逃げにくく、エッチングで形成する凸部の形状が丸みを帯び易くなる場合がある。しかし、ハードマスク材料層17が第1層17a、第2層17bからなる2層構造であるため、凸構造部14に形成されるハードマスクも2層構造となり、これにより凸部の側壁形状をより垂直に作りやすくなり、上記のエッチング時の熱の逃げにくさによる凸部の丸みを防止することができる。上述のインプリントモールド製造用基材41においても同様である。
図8および図9は、本発明のインプリントモールドの製造方法の一実施形態を説明するための工程図であり、図1〜図3に示される本発明のインプリントモールド製造用基材11を用いた例である。尚、図8では、インプリントモールド製造用基材11を図2相当として示しており、ハードマスク材料層17を省略している。また、図9では、インプリントモールド製造用基材11を図3相当として示している。
この実施形態では、液滴供給工程において、本発明のインプリントモールド製造用基材11の凸構造部14の上平面に位置するハードマスク材料層17(図示せず)に光硬化性のレジスト21の液滴を供給する(図8(A))。使用する光硬化性のレジストには特に制限はなく、公知の光硬化性レジストを使用することができる。尚、本実施形態では、光硬化性のレジストを使用しているが、熱硬化性のレジストを使用することもでき、この場合も、公知の熱硬化性レジストを使用することができる。
供給するレジスト21の液滴量は、後工程において使用するマスターモールド31の凹部容積の総和、マスターモールド31とインプリントモールド製造用基材11の凸構造部14との近接時の間隙部の体積、レジスト21からの揮発量の合計量を考慮して設定することができる。レジスト21の液滴量が不足する場合、マスターモールド31の凹部へのレジスト21の充填不良が発生するので、通常、供給するレジスト21の液滴量は上記の合計量よりも多い量に設定する。
次いで、硬化工程において、レジスト層22に光を照射することにより、レジスト層22を硬化させ、その後、離型工程において、硬化させたレジスト層22とマスターモールド31を引き離して、レジストパターン層23をインプリントモールド製造用基材11の凸構造部14上に位置させた状態とする(図8(C))。
次に、残膜除去工程において、レジストパターン層23の凹部に位置する残膜を除去して、インプリントモールド製造用基材11の凸構造部14の上平面14aを被覆しているハードマスク材料層17上にレジストパターン24を形成する(図8(D)、図9(A))。このようにレジストパターン24が形成された状態において、上記のようにレジスト21の余剰分が凸構造部14の周縁からはみ出した部位には、庇状のレジストパターン24′が存在する。
次に、基材エッチング工程において、第2のハードマスク25bを介してインプリントモールド製造用基材11の凸構造部14をエッチングすることにより、凹部18を備えた凹凸構造パターンを凸構造部14に形成する(図9(C))。第2のハードマスク25bを介したインプリントモールド製造用基材11の凸構造部14のエッチングは、例えば、基体12が石英ガラスである場合、フッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチングとすることができる。
次いで、検査工程において、インプリントモールド製造用基材11の凸構造部14に形成した凹凸構造パターンを検査する。この検査工程が終了した後、残存する第1のハードマスク25a、第2のハードマスク25bを除去し、更に検査を行って、インプリントモールドを得ることができる。尚、製造したインプリントモールドにおいて、凸構造部14の側壁面14bにハードマスク材料層17が残存していてもよい。
本発明のインプリントモールドの製造方法は、本発明のインプリントモールド製造用基材11を使用するので、余剰のレジストが凸構造部の周縁からはみ出しても、容易に洗浄除去することができ、形成された凹凸構造パターン上へのレジスト残渣の付着を防止することができる。これにより、レジスト残渣が原因となる異物の発生が抑制され、したがって、異物除去のための洗浄の繰り返しが不要となり、凹凸構造パターンの凸部の細り、倒れ、あるいは、凹部の拡大が防止され、欠陥がなく精度の高い凹凸構造パターンを凸構造部に備えたインプリントモールドの製造が可能となる。
<インプリントモールド製造用基材の作製>
基部(152mm×152mm、厚み6.35mm)と、この基部の一の面の中央から突出する凸構造部(35mm角、高さ20μm)を一体的に有する基体(石英ガラス)を準備した。この基体の凸構造部が位置する側の面にスパッタリング法によりクロム(Cr)を成膜(厚み15nm)して第1層とし、次いで、ALD法により酸化シリコン(SiO2)を成膜(厚み3nm)して第2層として、2層構造のハードマスク材料層を基部、凸構造部の上面、凸構造部の側壁面に形成し、インプリントモールド製造用基材を作製した。
上記のインプリントモールド製造用基材の凸構造部のハードマスク材料層上に、光硬化性のレジストの液滴をインクジェット方式で供給した。
次に、インプリントモールド製造用基材とマスターモールドを近接させ、インプリントモールド製造用基材の凸構造部とモールドとの間にレジストの液滴を展開して、レジスト層を形成した。この状態のインプリントモールド製造用基材の凸構造部の周囲を観察したところ、レジストの余剰分が凸構造部の周縁からはみ出していることが確認された。
次いで、インプリント装置の照明光学系から平行光(ピーク波長が365nmの紫外線)をマスターモールド側に150mJ/cm2の条件で照射した。これにより、レジスト層を硬化させて、マスターモールドの凹凸構造パターンの凹凸が反転した凹凸構造パターンが形成されたレジストパターン層とした。
次に、レジストパターン層とマスターモールドを引き離して、レジストパターン層をインプリントモールド製造用基材の凸構造部上に位置させた状態とした。
次いで、フッ素系ガスを用いたプラズマエッチングにより、レジストパターン層の凹部に位置する残膜を除去して、インプリントモールド製造用基材の凸構造部の上面を被覆しているハードマスク材料層上にレジストパターンを形成した。
次に、上記のように形成した第2のハードマスクをエッチングマスクとしてインプリントモールド製造用基材の凸構造部をフッ素系ガスによる反応性イオンエッチングでエッチングすることにより、凸構造部に凹凸構造パターンを形成した。この状態のインプリントモールド製造用基材の凸構造部の周囲を観察したところ、凸構造部の周縁からはみ出したレジストの余剰分が、凸構造部の側壁面に庇状に存在していることが確認された。
検査後、塩素系ガスと酸素の混合ガスを用いたプラズマエッチングにより、残存する第2のハードマスクを除去して、インプリントモールドを作製した。
このようにして20個のインプリントモールドを作製した。各インプリントモールドの作製において、凹凸構造パターンの検査では、凹凸構造パターン上でのレジスト残渣の存在は認められなかった。
<インプリントモールド製造用基材の作製>
凸構造部の上面に位置する2層構造のハードマスク材料層と、側壁面に位置する2層構造のハードマスク材料層とが連続するものの、凸構造部の側壁面を基部側から高さ方向に0.5〜10μmの範囲で露出させ、かつ、基部を露出させるように2層構造のハードマスク材料層を形成した他は、実施例1と同様にして、インプリントモールド製造用基材を作製した。
上記のように作製したインプリントモールド作製用基材を使用した他は、実施例1と同様にして、20個のインプリントモールドを作製した。
このインプリントモールドの作製においても、インプリントモールド製造用基材の凸構造部とモールドとの間にレジストの液滴を展開してレジスト層を形成した段階で、レジストの余剰分が凸構造部の周縁からはみ出していることが確認された。また、凸構造部に凹凸構造パターンを形成した段階で、凸構造部の周縁からはみ出したレジストの余剰分が、凸構造部の側壁面に庇状に存在していることが確認された。
そして、各インプリントモールドの作製において、凹凸構造パターンの検査では、凹凸構造パターン上でのレジスト残渣の存在は認められなかった。
<インプリントモールド製造用基材の作製>
凸構造部の上面に位置する2層構造のハードマスク材料層と、凸構造部の側壁面に位置する2層構造のハードマスク材料層とにおいて、第2層(酸化シリコン(SiO2)薄膜)のみが不連続となるように形成し、凸構造部の高さ方向において凸構造部の上平面から0.5〜10μmの範囲の側壁面において、第1層(クロム(Cr)薄膜)を露出させた他は、実施例1と同様にして、インプリントモールド製造用基材を作製した。
上記のように作製したインプリントモールド作製用基材を使用した他は、実施例1と同様にして、20個のインプリントモールドを作製した。
このインプリントモールドの作製においても、インプリントモールド製造用基材の凸構造部とモールドとの間にレジストの液滴を展開してレジスト層を形成した段階で、レジストの余剰分が凸構造部の周縁からはみ出していることが確認された。また、凸構造部に凹凸構造パターンを形成した段階で、凸構造部の周縁からはみ出したレジストの余剰分が、凸構造部の側壁面に庇状に存在していることが確認された。
そして、各インプリントモールドの作製における凹凸構造パターンの検査では、20個中16個で、凹凸構造パターン上にレジスト残渣の存在が認められた。
<インプリントモールド製造用基材の作製>
クロム(Cr)を成膜(厚み6nm)して、単層構造のハードマスク材料層を形成した他は、実施例1と同様にして、インプリントモールド製造用基材を作製した。
上記のように作製したインプリントモールド作製用基材を使用した他は、実施例1と同様にして、20個のインプリントモールドを作製した。
このインプリントモールドの作製においても、インプリントモールド製造用基材の凸構造部とモールドとの間にレジストの液滴を展開してレジスト層を形成した段階で、レジストの余剰分が凸構造部の周縁からはみ出していることが確認された。また、凸構造部に凹凸構造パターンを形成した段階で、凸構造部の周縁からはみ出したレジストの余剰分が、凸構造部の側壁面に庇状に存在していることが確認された。
そして、各インプリントモールドの作製における凹凸構造パターンの検査では、20個中18個で、凹凸構造パターン上にレジスト残渣の存在が認められた。
<インプリントモールド製造用基材の作製>
凸構造部の上面のみに2層構造のハードマスク材料層を形成した他は、実施例1と同様にして、20個のインプリントモールド製造用基材を作製した。
<インプリントモールドの作製>
上記のように作製したインプリントモールド作製用基材を使用した他は、実施例1と同様にして、インプリントモールドを作製した。
そして、各インプリントモールドの作製において、凹凸構造パターンの検査では、凹凸構造パターン上でのレジスト残渣の存在は認められなかった。
<インプリントモールド製造用基材の作製>
基体の材質を、石英ガラスからアクリルガラスに変更した他は、実施例3と同様にして、インプリントモールド製造用基材を作製した。
上記のように作製したインプリントモールド作製用基材を使用した他は、実施例3と同様にして、20個のインプリントモールドを作製した。
このインプリントモールドの作製においても、インプリントモールド製造用基材の凸構造部とモールドとの間にレジストの液滴を展開してレジスト層を形成した段階で、レジストの余剰分が凸構造部の周縁からはみ出していることが確認された。また、凸構造部に凹凸構造パターンを形成した段階で、凸構造部の周縁からはみ出したレジストの余剰分が、凸構造部の側壁面に庇状に存在していることが確認された。
そして、各インプリントモールドの作製における凹凸構造パターンの検査では、20個中16個で、凹凸構造パターン上にレジスト残渣の存在が認められた。
12,42…基体
13,43…基部
14,44…凸構造部
14a,44a…凸構造部の上平面
14b,44b…凸構造部の側壁面
15…凹構造部
17,47…ハードマスク材料層
17a,47a…ハードマスク材料層の第1層
17b,47b…ハードマスク材料層の第2層
Claims (10)
- 基部と該基部の一の面から突出する凸構造部とを一体的に有する基体と、該凸構造部の上平面を被覆するように位置するとともに、前記凸構造部の側壁面の少なくとも一部に位置するハードマスク材料層と、を有し、
該ハードマスク材料層は前記凸構造部側から第1層と第2層が当該順序で積層しており、前記第1層は金属あるいは金属化合物を含有し、前記第2層はシリコンあるいはシリコン化合物を含有するものであり、
前記凸構造部の前記上平面に位置する前記ハードマスク材料層は、前記上平面の周縁部において前記側壁面に位置するハードマスク材料層と連続していることを特徴とするインプリントモールド製造用基材。 - 前記第1層は、クロムあるいはクロム化合物を含有することを特徴とする請求項1に記載のインプリントモールド製造用基材。
- 前記ハードマスク材料層は、前記凸構造部の側壁面の全域を被覆するように位置することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のインプリントモールド製造用基材。
- 前記凸構造部の前記上平面に位置する前記ハードマスク材料層は、前記上平面の周縁部の全域において前記側壁面に位置するハードマスク材料層と連続していることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のインプリントモールド製造用基材。
- 基部と該基部の一の面から突出する凸構造部とを一体的に有する基体と、該凸構造部の上平面を被覆するように位置するハードマスク材料層と、を有し、
前記基体は石英ガラスであり、
前記ハードマスク材料層は前記凸構造部側から第1層と第2層が当該順序で積層しており、前記第1層は金属あるいは金属化合物を含有し、前記第2層はシリコンあるいはシリコン化合物を含有するものであり、
前記凸構造部の側壁面は前記ハードマスク材料層に被覆されることなく前記基体が露出していることを特徴とするインプリントモールド製造用基材。 - 前記第1層は、クロムあるいはクロム化合物を含有することを特徴とする請求項5に記載のインプリントモールド製造用基材。
- 前記基体は、前記基部の前記凸構造部が位置する面と反対側の面に凹構造部を有し、該凹構造部の平面視形状は、前記凸構造部の平面視形状を包含することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか記載のインプリントモールド製造用基材。
- 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のインプリントモールド製造用基材の前記凸構造部の上平面に位置する前記ハードマスク材料層に感光性のレジストの液滴を供給する液滴供給工程と、
凹凸構造を有するモールドと前記インプリントモールド製造用基材を近接させて、前記モールドと前記インプリントモールド製造用基材の前記凸構造部に位置する前記ハードマスク材料層との間に前記レジストを展開してレジスト層を形成する接触工程と、
前記レジスト層に光を照射することにより、前記レジスト層を硬化させる硬化工程と、
硬化させた前記レジスト層と前記モールドを引き離して、レジストパターン層を前記インプリントモールド製造用基材の前記凸構造部に位置する前記ハードマスク材料層上に位置させた状態とする離型工程と、
前記レジストパターン層の凹部に位置する残膜を除去してレジストパターンを形成する残膜除去工程と、
前記レジストパターンを介して前記ハードマスク材料層の前記第2層をエッチングして第1のハードマスクを形成し、次いで、前記第1のハードマスクを介して前記ハードマスク材料層の前記第1層をエッチングして第2のハードマスクを形成するハードマスク形成工程と、
前記第2のハードマスクを介して前記インプリントモールド製造用基材の前記凸構造部をエッチングして凹凸構造パターンを形成する基材エッチング工程と、
前記インプリントモールド製造用基材を洗浄する洗浄工程と、
前記凹凸構造パターンを検査する検査工程と、を有することを特徴とするインプリントモールドの製造方法。 - 前記離型工程と前記残膜除去工程との間に、前記レジストパターン層に電子線を照射する照射工程を有することを特徴とする請求項8に記載のインプリントモールドの製造方法。
- 前記残膜除去工程と前記ハードマスク形成工程との間に、前記レジストパターンに電子線を照射する照射工程を有することを特徴とする請求項8に記載のインプリントモールドの製造方法。
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