(57)【要約】【課題】微細なパターンを有するパターン構造体を高い精度で製造するための製造方法と、このような製造方法に使用できるパターン形成用基材を提供する。【解決手段】インプリントモールド用の基材の所望の面に画定したパターン形成領域にハードマスク材料層を形成し、非パターン形成領域にエッチング安定化層を形成する工程と、ハードマスク材料層にレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンを介してハードマスク材料層をエッチングしてハードマスクを形成する工程と、形成したハードマスクを介して基材をエッチングしてパターン形成領域に凹凸構造を形成する工程と、を備えるようにした。【選択図】  図６
2014008631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の電気絶縁性を具備する面にパターン形成領域と非パターン形成領域を画定し、パターン形成領域にハードマスク材料層を形成し、非パターン形成領域にエッチング安定化層を形成する工程と、
前記ハードマスク材料層に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介して前記ハードマスク材料層をエッチングしてハードマスクを形成する工程と、
前記ハードマスクを介して前記基材をエッチングして前記パターン形成領域に凹凸構造を形成する工程と、を備え、
少なくとも前記ハードマスクの形成が完了するまで前記基材の前記非パターン形成領域が露出しないような厚みで前記エッチング安定化層を形成することを特徴とするパターン構造体の製造方法。
【請求項２】
前記ハードマスク材料層と前記エッチング安定化層を形成する工程は、前記パターン形成領域および前記非パターン形成領域を被覆するようにハードマスク材料層を形成した後、前記非パターン形成領域に位置する前記ハードマスク材料層を被覆するように耐エッチング層を形成するものであり、前記非パターン形成領域におけるハードマスク材料層と耐エッチング層との積層をエッチング安定化層とすることを特徴とする請求項１に記載のパターン構造体の製造方法。
【請求項３】
前記ハードマスク材料層と前記エッチング安定化層を形成する工程は、前記パターン形成領域および前記非パターン形成領域を被覆するように耐エッチング層を形成した後、前記パターン形成領域に位置する前記耐エッチング層を除去し、その後、パターン形成領域および非パターン形成領域を被覆するようにハードマスク材料層を形成するものであり、前記非パターン形成領域における耐エッチング層とハードマスク材料層との積層をエッチング安定化層とすることを特徴とする請求項１に記載のパターン構造体の製造方法。
【請求項４】
前記ハードマスク材料層と前記エッチング安定化層を形成する工程は、前記パターン形成領域および前記非パターン形成領域を被覆するようにハードマスク材料層を形成した後、前記非パターン形成領域に位置する前記ハードマスク材料層を除去し、その後、前記非パターン形成領域にエッチング安定化層を形成することを特徴とする請求項１に記載のパターン構造体の製造方法。
【請求項５】
前記ハードマスク材料層と前記エッチング安定化層を形成する工程は、前記パターン形成領域および前記非パターン形成領域を被覆するようにエッチング安定化層を形成した後、前記パターン形成領域に位置する前記エッチング安定化層を除去し、その後、前記パターン形成領域にハードマスク材料層を形成することを特徴とする請求項１に記載のパターン構造体の製造方法。
【請求項６】
前記ハードマスク材料層と、前記耐エッチング層とを、同一の金属あるいは金属化合物を含む層として形成することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のパターン構造体の製造方法。
【請求項７】
前記ハードマスク材料層と、前記エッチング安定化層とを、同一の金属あるいは金属化合物を含み、かつ、前記エッチング安定化層が前記ハードマスク材料層よりも厚くなるように形成することを特徴とする請求項４または請求項５に記載のパターン構造体の製造方法。
【請求項８】
前記エッチング安定化層を、前記ハードマスク材料層の材料よりもエッチング耐性の高い材料で形成することを特徴とする請求項４または請求項５に記載のパターン構造体の製造方法。
【請求項９】
電気絶縁性を具備する面を少なくとも１つ有する基材と、前記基材の電気絶縁性を具備する所望の面に画定したパターン形成領域および非パターン形成領域と、前記パターン形成領域を被覆するハードマスク材料層と、前記非パターン形成領域を被覆するエッチング安定化層とを備え、該エッチング安定化層は、前記ハードマスク材料層よりも厚い層、または、前記ハードマスク材料層のエッチングにおける前記エッチング安定化層のエッチング速度が前記ハードマスク材料層のエッチング速度よりも遅い層であることを特徴とするパターン形成用基材。
【請求項１０】
前記エッチング安定化層は、少なくとも前記ハードマスク材料層をエッチングしてハードマスクを形成するまで前記基材の前記非パターン形成領域を被覆した状態が維持できることを特徴とする請求項９に記載のパターン形成用基材。
【請求項１１】
前記ハードマスク材料層と、前記エッチング安定化層は、同一の金属あるいは金属化合物を含み、前記エッチング安定化層は前記ハードマスク材料層よりも厚いことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のパターン形成用基材。
【請求項１２】
前記エッチング安定化層は、前記ハードマスク材料層の材料よりもエッチング耐性の高い材料で構成され、かつ、前記エッチング安定化層は前記ハードマスク材料層よりも薄いことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のパターン形成用基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードマスクを用いたドライエッチングにより、所望のパターン（線、模様等の図形であり、平坦面も含む）を有するパターン構造体の製造方法と、これに用いるパターン形成用基材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から基材上に配設した感光性レジストをフォトリソグラフィー法でパターニングしてレジストパターン形成し、このレジストパターンをマスクとして基板をエッチングしてパターン構造体を製造する方法が用いられている。しかし、ｎｍオーダーの微細なレジストパターンを形成するためには、感光性レジストの露光に使用するエネルギー線を、例えば、波長２００ｎｍ以下のエネルギー線とする必要があるが、このような短波長に感光域を有する感光性レジストのドライエッチング耐性が劣るため、ｎｍオーダーの微細な凹凸構造の形成には限界があった。このため、基材の表面にハードマスク用の材料層を配設しておき、この上に形成したレジストパターンをマスクとして材料層をドライエッチングしてハードマスクを形成し、このハードマスクを介して基材をドライエッチングし、ハードマスクと基材のエッチング選択性を利用して微細な凹凸構造を形成することが行われている。
【０００３】
また、近年、微細加工技術としてインプリント方法が用いられている。このインプリント方法は、凹凸構造を主面に備えたモールド（型部材）を用いて、基板上の樹脂層に凹凸構造を等倍転写してパターンを形成する技術である。このようなインプリント方法では、一般に、電子線描画等を用いて作製されたマスターモールドの凹凸構造を転写して作製したインプリントモールド（レプリカモールド）が使用される。
このインプリントモールドは、例えば、基材上に配設した感光性レジストにマスターモールドを押し付け、凹凸構造を転写したレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして基材をドライエッチングすることにより作製される。しかし、ｎｍオーダーの凹凸構造を有するナノインプリントモールドの製造では、上記と同様に、レジストパターンをマスクとしたドライエッチングに限界があり、ハードマスクと基材のエッチング選択性を利用した微細な凹凸構造の形成が必要であった（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２０７１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ハードマスクを用いたドライエッチングによる凹凸構造の形成であっても、例えば、石英等の電気絶縁性を具備する基材の主面の内、凹凸構造を形成する領域（パターン領域）にのみレジストパターンを形成してハードマスクを作製する場合、高精度でのパターン構造体の製造が難しいという問題があった。いわゆるメサ構造のモールドを形成するための凸構造部を備えたインプリント用の基材を使用する場合を例にとると、この基材では、パターン形成領域である凸構造部の主面と、その周囲に一段低い状態で位置する基部の主面とにハードマスク材料層が形成される。そして、凸構造部に位置するハードマスク材料層上に液滴として供給された感光性レジストにマスターモールドを押し付けて形成されるレジストパターンは、凸構造部に位置するハードマスク材料層上にのみ形成される。このため、凸構造部の周囲の領域は、ハードマスク材料層が露出した状態となる。この状態でドライエッチングを開始した場合、エッチング開始当初は、基材全体がハードマスク材料層で被覆されているため、反応性原子（ラジカル）が電極側（基材側）に引き寄せられ、エッチングが効率的に進行する。しかし、レジストパターンの開口面積や開口率が小さくなるほどエッチング速度が低下するというマイクロローディング効果により、凸構造部に位置しレジストパターンが形成されているハードマスク材料層のエッチング速度が、基材の基部に位置するハードマスク材料層のエッチング速度よりも小さくなり、凸構造部におけるハードマスク材料層のパターニングが完了する前に、基材の基部に位置するハードマスク材料層が消失することになる。特に、マイクロローディング効果の影響を強く受けるハードマスク材料を使用した場合、この傾向が顕著となる。このように、基材の基部に位置するハードマスク材料層が消失すると基材の導電性が低下し、反応性原子（ラジカル）を効率的に電極側（基材側）に引き寄せることができなくなり、凸構造部におけるハードマスク材料層のエッチング速度が更に低下する。このようなエッチングプロセス中でのエッチング速度の低下により、ハードマスク材料層のパターニング時間の算出が難しくなり、加工の制御性が低下し、特にｎｍオーダーのパターンの形成部位ではマイクロローディング効果の影響によるエッチング速度の低下が顕著となり、ハードマスクの加工が更に難しくなるという問題が生じる。このような問題を解消するために、エッチング時間を従来の想定され得るエッチング時間よりも長く設定することが考えられるが、凸構造部におけるハードマスク材料層のパターニングが完了する前に、レジストパターンが消失することが懸念される。特に、ｎｍオーダーのパターンを有するレジストパターンは、倒れや滑りを防止するために、厚みが数十ｎｍ以下の薄膜であり、エッチング時間が長くなることにより消失が生じ易い。このようなレジストパターンの消失が生じると、ハードマスクの加工精度が大幅に低下し、基材への精度の高い凹凸構造の形成が困難となる。このような問題は、メサ構造の基材に限られるものではなく、平坦面を有する基材の一主面に形成されたハードマスク材料層の一部領域にレジストパターンが形成され、他の領域のハードマスク材料層が露出した状態で行われるドライエッチングでも、同様に発生する問題である。
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、微細なパターンを有するパターン構造体を高い精度で製造するための製造方法と、このような製造方法に使用できるパターン形成用基材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的を達成するために、本発明のパターン構造体の製造方法は、基材の電気絶縁性を具備する面にパターン形成領域と非パターン形成領域を画定し、パターン形成領域にハードマスク材料層を形成し、非パターン形成領域にエッチング安定化層を形成する工程と、前記ハードマスク材料層に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介して前記ハードマスク材料層をエッチングしてハードマスクを形成する工程と、前記ハードマスクを介して前記基材をエッチングして前記パターン形成領域に凹凸構造を形成する工程と、を備え、少なくとも前記ハードマスクの形成が完了するまで前記基材の前記非パターン形成領域が露出しないような厚みで前記エッチング安定化層を形成するような構成とした。
【０００７】
本発明の他の態様として、前記ハードマスク材料層と前記エッチング安定化層を形成する工程は、前記パターン形成領域および前記非パターン形成領域を被覆するようにハードマスク材料層を形成した後、前記非パターン形成領域に位置する前記ハードマスク材料層を被覆するように耐エッチング層を形成するものであり、前記非パターン形成領域におけるハードマスク材料層と耐エッチング層との積層をエッチング安定化層とするような構成とした。
本発明の他の態様として、前記ハードマスク材料層と前記エッチング安定化層を形成する工程は、前記パターン形成領域および前記非パターン形成領域を被覆するように耐エッチング層を形成した後、前記パターン形成領域に位置する前記耐エッチング層を除去し、その後、パターン形成領域および非パターン形成領域を被覆するようにハードマスク材料層を形成するものであり、前記非パターン形成領域における耐エッチング層とハードマスク材料層との積層をエッチング安定化層とするような構成とした。
【０００８】
本発明の他の態様として、前記ハードマスク材料層と前記エッチング安定化層を形成する工程は、前記パターン形成領域および前記非パターン形成領域を被覆するようにハードマスク材料層を形成した後、前記非パターン形成領域に位置する前記ハードマスク材料層を除去し、その後、前記非パターン形成領域にエッチング安定化層を形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記ハードマスク材料層と前記エッチング安定化層を形成する工程は、前記パターン形成領域および前記非パターン形成領域を被覆するようにエッチング安定化層を形成した後、前記パターン形成領域に位置する前記エッチング安定化層を除去し、その後、前記パターン形成領域にハードマスク材料層を形成するような構成とした。
【０００９】
本発明の他の態様として、前記ハードマスク材料層と、前記耐エッチング層とを、同一の金属あるいは金属化合物を含む層として形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記ハードマスク材料層と、前記エッチング安定化層とを、同一の金属あるいは金属化合物を含み、かつ、前記エッチング安定化層が前記ハードマスク材料層よりも厚くなるように形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記エッチング安定化層を、前記ハードマスク材料層の材料よりもエッチング耐性の高い材料で形成するような構成とした。
【００１０】
本発明のパターン形成用基材は、電気絶縁性を具備する面を少なくとも１つ有する基材と、前記基材の電気絶縁性を具備する所望の面に画定したパターン形成領域および非パターン形成領域と、前記パターン形成領域を被覆するハードマスク材料層と、前記非パターン形成領域を被覆するエッチング安定化層とを備え、該エッチング安定化層は、前記ハードマスク材料層よりも厚い層、または、前記ハードマスク材料層のエッチングにおける前記エッチング安定化層のエッチング速度が前記ハードマスク材料層のエッチング速度よりも遅い層であるような構成とした。
【００１１】
本発明の他の態様として、前記エッチング安定化層は、少なくとも前記ハードマスク材料層をエッチングしてハードマスクを形成するまで前記基材の前記非パターン形成領域を被覆した状態が維持できるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記ハードマスク材料層と、前記エッチング安定化層は、同一の金属あるいは金属化合物を含み、前記エッチング安定化層は前記ハードマスク材料層よりも厚いような構成とした。
本発明の他の態様として、前記エッチング安定化層は、前記ハードマスク材料層の材料よりもエッチング耐性の高い材料で構成され、かつ、前記エッチング安定化層は前記ハードマスク材料層よりも薄いような構成とした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のパターン構造体の製造方法では、非パターン形成領域に位置するエッチング安定化層により、ハードマスク材料層のエッチング速度の変化が抑制され、エッチングが安定するので、ハードマスクパターンを高い精度で形成することができ、これにより、精度の高いパターン構造体の製造が可能となる。
また、本発明のパターン形成用基材は、非パターン形成領域にエッチング安定化層を備えており、これにより、パターン形成領域のハードマスク材料層のみにレジストパターンを形成したエッチングにおいても、ハードマスク材料層のエッチング速度の変化が抑制され、高い精度でハードマスクパターンが形成され、基材への高精度のパターン形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明のパターン形成用基材の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図２は、本発明のパターン形成用基材の他の実施形態を示す概略断面図である。
【図３】図３は、本発明のパターン形成用基材を構成する基材の他の例を示す概略断面図である。
【図４】図４は、本発明のパターン形成用基材におけるパターン形成領域と非パターン形成領域の他の画定例を示す図である。
【図５】図５は、ハードマスク材料層のエッチング、および、基材のエッチングにおけるエッチング速度を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明のパターン構造体の製造方法の一実施形態を説明するための工程図である。
【図７】図７は、本発明のパターン構造体の製造方法の第１の実施形態を説明するための工程図である。
【図８】図８は、本発明のパターン構造体の製造方法の他の実施形態を説明するための工程図である。
【図９】図９は、本発明のパターン構造体の製造方法の第２の実施形態を説明するための工程図である。
【図１０】図１０は、本発明のパターン構造体の製造方法の第３の実施形態を説明するための工程図である。
【図１１】図１１は、本発明のパターン構造体の製造方法の第４の実施形態を説明するための工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明において、図示される層構造の各層の厚み比率、凹凸構造の形状、寸法等は便宜的に記載したものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。
［パターン形成用基材］
図１は、本発明のパターン形成用基材の一実施形態を示す概略断面図である。図１において、パターン形成用基材１１は、基部１３の一方の主面１３ａに凸構造部１４を備えた、いわゆるメサ構造の基材１２を備えている。この基材１２は、凸構造部１４の主面１４ａがパターン形成領域Ａとして画定され、凸構造部１４の周囲に位置する基部１３の主面１３ａが非パターン形成領域Ｂとして画定されている。さらに、パターン形成領域Ａに位置するハードマスク材料層１５と、非パターン形成領域Ｂ上に位置するエッチング安定化層１６とを備えている。このエッチング安定化層１６は、ハードマスク材料層１５よりも厚い層、または、ハードマスク材料層１５のエッチングにおけるエッチング安定化層１６のエッチング速度がハードマスク材料層１５のエッチング速度よりも遅いような層であり、図示例では、エッチング安定化層１６はハードマスク材料層１５よりも厚いものである。尚、図示例のメサ構造は、基部１３から１段突出した凸構造部１４を有するものであるが、２段以上の突出からなる凸構造部を有するメサ構造であってもよい。
【００１５】
また、図２は、本発明のパターン形成用基材の他の実施形態を示す概略断面図である。図２において、パターン形成用基材２１は、平板形状の基材２２を備え、この基材２２の一主面２２ａの一部にパターン形成領域Ａが画定され、パターン形成領域Ａの周囲に非パターン形成領域Ｂが画定されている。さらに、パターン形成領域Ａに位置するハードマスク材料層２５と、非パターン形成領域Ｂ上に位置するエッチング安定化層２６と、を備えている。このエッチング安定化層２６は、ハードマスク材料層２５よりも厚い層、または、ハードマスク材料層２５のエッチングにおけるエッチング安定化層２６のエッチング速度がハードマスク材料層２５のエッチング速度よりも遅いような層であり、図示例では、エッチング安定化層２６はハードマスク材料層２５よりも厚いものである。
【００１６】
本発明のパターン形成用基材を構成する基材は、電気絶縁性を具備する面を少なくとも１つ有するものであり、パターン形成領域および非パターン形成領域は、このような基材の電気絶縁性を具備する面に画定されている。図１に示される基材１２は、電気絶縁性の材料からなっており、したがって、パターン形成領域Ａが画定されている凸構造部１４の主面１４ａ、および、非パターン形成領域Ｂが画定されている基部１３の主面１３ａは、電気絶縁性を具備する面である。また、図２に示される基材２２も、電気絶縁性の材料からなっており、したがって、パターン形成領域Ａ、および、非パターン形成領域Ｂが画定されている基材２２の一主面２２ａは、電気絶縁性を具備する面である。このような電気絶縁性を具備した基材１２，２２としては、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用いることができる。これらの基材は、光透過性を有しており、パターン形成後の基材に光透過性が要求される場合には好適である。尚、基材が光透過性を具備することが要求されない場合には、パターン形成後の基材に使用目的等に応じて、従来公知の電気絶縁性の材料から適宜選択して使用することができる。
【００１７】
また、基材１２として、例えば、図３（Ａ）に示されるように、導電性の基材１２ａに電気絶縁性の基材１２ｂが積層され、基材１２ｂに基部１３と凸構造部１４が設けられているもの、図３（Ｂ）に示されるように、導電性の材料からなるメサ構造の基材１２の表面に電気絶縁層１７を備えるもの等であってもよい。一方、基材２２として、例えば、図３（Ｃ）に示されるように、導電性の基材２２ａに電気絶縁性の基材２２ｂが積層され、基材２２ｂ側にパターン形成領域Ａおよび非パターン形成領域Ｂが画定されているもの等であってもよい。このような電気絶縁性部位と導電性部位とを有する複合基材では、電気絶縁性の材料として、上記のような材料を挙げることができる。また、導電性の材料としては、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等が挙げられるが、これらは光透過性を具備していないので、パターン形成後の基材に光透過性が要求される場合には、上記のような光透過性を有する電気絶縁性の材料からなる基材が好ましい。
【００１８】
基材１２，２２に画定されているパターン形成領域Ａと非パターン形成領域Ｂは、図示の実施形態では、パターン形成領域Ａの周囲に非パターン形成領域Ｂが位置しているが、これに限定されるものではない。例えば、図４に示されるように、基材の電気絶縁性を具備する面に複数のパターン形成領域Ａを画定し、これらを囲むように非パターン形成領域Ｂを画定してもよい。
【００１９】
パターン形成領域Ａに位置するハードマスク材料層１５，２５、および、非パターン形成領域Ｂ上に位置するエッチング安定化層１６，２６は、例えば、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からなるものであってよい。さらに、エッチング安定化層１６，２６を構成する材料として、フェノール系、ノボラック系、アクリル系等の一般的な樹脂材料、レジスト材料を挙げることができる。ハードマスク材料層１５，２５を構成する材料と、エッチング安定化層１６，２６を構成する材料は、同一、異なるもの、いずれであってもよい。また、エッチング安定化層１６，２６は、異種材料からなる多層構造であってもよく、その場合、エッチング安定化層１６，２６を構成する異種材料は、その全てがハードマスク材料層１５，２５を構成する材料と異なるものでもよく、また、エッチング安定化層１６，２６を構成する異種材料の中に、ハードマスク材料層１５，２５を構成する材料と同種のものが含まれてもよい。後者の場合、エッチング安定化層１６，２６の構成層のうち基材１２，２２側に位置する構成層は、ハードマスク材料層１５，２５と同じ材料からなるものとしてもよく、この場合、基材１２，２２に対するエッチング安定化層１６，２６の密着性が、基材１２，２２に対するハードマスク材料層１５，２５の密着性と同じものとなり、パターン形成時の加工性が向上するので好ましい。
【００２０】
非パターン形成領域Ｂ上に位置するエッチング安定化層１６，２６は、上述のように、パターン形成領域Ａに位置するハードマスク材料層１５，２５よりも厚い層、または、ハードマスク材料層１５，２５のエッチングにおけるエッチング安定化層１６，２６のエッチング速度がハードマスク材料層１５，２５のエッチング速度よりも遅いような層とされる。したがって、例えば、ハードマスク材料層１５，２５の構成材料がクロムであり、ハードマスク材料層１５，２５のエッチングがＣｌ2ガスとＯ2ガスを用いたドライエッチングである場合、エッチング安定化層１６，２６の構成材料を、クロムよりエッチング耐性が高いタンタルすることができ、この場合、エッチング安定化層１６，２６をハードマスク材料層１５，２５よりも厚い層としてもよく、また、エッチング安定化層１６，２６の厚みをハードマスク材料層１５，２５の厚み以下としてもよい。
このようなエッチング安定化層１６，２６の厚みは、少なくともハードマスク材料層１５，２５をエッチングしてハードマスクを形成するまで、基材１２，２２の非パターン形成領域Ｂをエッチング安定化層１６，２６により被覆できるように設定する。
【００２１】
パターン形成領域Ａに位置するハードマスク材料層１５，２５の厚みは、レジストパターンを介したハードマスク材料層１５，２５のドライエッチング時のエッチング選択比（ハードマスク材料層のエッチング速度／レジストのエッチング速度）、ハードマスクを介した基材１２，２２のドライエッチング時のエッチング選択比（基材のエッチング速度／ハードマスク（ハードマスク材料層）のエッチング速度）、レジストパターンの開口面積や開口率によるエッチング速度の相違等を考慮して設定することができ、一概に厚み範囲を設定することはできないが、例えば、１〜１０００ｎｍ、好ましくは１〜１００ｎｍ、さらに好ましくは１〜５０ｎｍの範囲で適宜設定することができる。ハードマスク材料層１５，２５の厚みが１ｎｍ未満であると、ピンホール等の欠陥の発生確率が高くなり、特にエッチングによる基材１２，２２への彫り込みが深くなると、加工に支障をきたすおそれがある。一方、ハードマスク材料層１５，２５の厚みが１０００ｎｍを超えると、レジストパターンを介したハードマスク材料層１５，２５のエッチングによるハードマスク形成や、基材１２，２２の加工が困難になる場合がある。すなわち、ハードマスク材料層１５，２５をエッチング加工するためのレジストパターンの厚みは、レジストのエッチング耐性に左右されるが、ハードマスク材料層１５，２５の厚みと同程度、あるいは、それ以上となる場合がある。しかし、このような場合、ハードマスク材料層１５，２５に対する数十ｎｍオーダーの微細なパターンの形成では、レジストパターンのアスペクト比（レジスト厚／凸部幅）が大きくなり、レジストパターンに倒れ、滑り等による欠陥が生じやすくなり、ハードマスク材料層の加工、その後の基材の加工が困難となる。このような問題は、例えば、ナノインプリントモールド製造において、寸法が数十ｎｍオーダー、具体的には５０ｎｍ以下の微細なパターンを形成する場合において顕著にみられる。
【００２２】
また、非パターン形成領域Ｂ上に位置するエッチング安定化層１６，２６の厚みは、少なくともハードマスク材料層１５，２５におけるハードマスク形成のためのドライエッチングが完了するまで残存可能となるように設定される。したがって、エッチング安定化層１６，２６の厚みは、ハードマスク材料層１５，２５に対するエッチング条件でのエッチング安定化層１６，２６を構成する材料のエッチング速度、パターン形成領域Ａにおけるハードマスク形成に要する時間等を考慮して設定することができ、ハードマスク材料層１５，２５におけるハードマスク形成のためのドライエッチングが完了した後においても、エッチング安定化層１６，２６が残存していてもよい。
【００２３】
例えば、図５（Ａ）に示すようなレジストパターン（鎖線で示している）を介したハードマスク材料層１５におけるハードマスク形成において、ハードマスク材料層１５のエッチング速度がＲａ、エッチング安定化層１６のエッチング速度がＲｂ、厚みｄのレジストパターンのエッチング速度がＲｒであり、図５（Ｂ）に示すようなハードマスクを介した基材１２のエッチングにおいて、ハードマスク（ハードマスク材料層１５）のエッチング速度がＲａ′、基材１２のエッチング速度がＲｓ、基材１２へのエッチングの設定深さがＤである場合、下記の関係式が成立するように、ハードマスク材料層１５の厚みＴａ、エッチング安定化層１６の厚みＴｂを設定することができる。尚、図５（Ｂ）では、ハードマスク材料層１５が残存している場合を想像線（二点鎖線）で記載している。
・  Ｔａ／Ｒａ  ＜  Ｔｂ／Ｒｂ  
・  Ｔａ／Ｒａ  ≦  ｄ／Ｒｒ  
（ハードマスク形成が完了するまでレジストが残存する条件）
・  Ｔａ／Ｒａ′  ≧  Ｄ／Ｒｓ  
（基材へのパターン形成が完了するまでハードマスクが残存する条件）
【００２４】
また、エッチング安定化層１６，２６が多層構造である場合、各層について、ハードマスク形成のエッチングにおける当該層のエッチング速度を考慮して、少なくともハードマスク材料層１５，２５のドライエッチングが完了するまでエッチング安定化層１６，２６が残存可能となるように、エッチング安定化層１６，２６の各層の厚みを設定することができる。
上述のような本発明のパターン形成用基材は、非パターン形成領域Ｂにエッチング安定化層を備えており、これにより、パターン形成領域のハードマスク材料層のみにレジストパターンを形成したエッチングにおいても、ハードマスク材料層のエッチング速度の変化が抑制され、高い精度でハードマスクパターンが形成され、基材への高精度のパターン形成が可能となる。このような本発明のパターン形成用基材は、特にラインやピラー等のパターンの凸部幅が５０ｎｍ以下であるような微細なパターンの形成により好適に用いることができる。
上述の実施形態は例示であり、本発明のパターン成形用基材はこれらに限定されるものではない。したがって、例えば、基材の形状は、メサ構造、平板形状に限定されるものではない。
【００２５】
［パターン構造体の製造方法］
（第１の実施形態）
図６および図７は、インプリントモールドの製造方法を例として本発明のパターン構造体の製造方法の第１の実施形態を説明するための工程図である。尚、このパターン構造体の製造方法は、上述の本発明のパターン形成用基材の製造の一例を含むものである。
本実施形態では、基材として、インプリントモールド用の基材３２を準備する（図６（Ａ））。この例では、基材３２は、基部３３の一方の主面３３ａに凸構造部３４を備えた、いわゆるメサ構造であり、凸構造部３４の主面３４ａがパターン形成領域Ａとして画定され、凸構造部３４の周囲に位置する基部３３の主面３３ａが非パターン形成領域Ｂとして画定されている。尚、図示例のメサ構造は、基部３３から１段突出した凸構造部３４を有するものであるが、２段以上の突出からなる凸構造部を有するメサ構造であってもよい。
【００２６】
基材３２は、少なくとも上記のパターン形成領域Ａと非パターン形成領域Ｂが画定されている面が、電気絶縁性を具備している。このように電気絶縁性を具備する面を備える基材３２としては、基材全体が電気絶縁性を具備するものを使用することができ、例えば、インプリントにおいて使用する転写材料（レジスト材料）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て形成することができる。具体的には、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用いることができる。また、インプリントにおいて使用する転写材料が光硬化性ではない場合や、転写材料側から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、基材３２は転写材料を硬化させるための光が透過可能な材料でなくてもよく、上記の材料以外に、従来公知の電気絶縁性の材料、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料等を用いることができる。また、上述の本発明のパターン形成用基材の例として図３（Ａ）、図３（Ｂ）に挙げたように、パターン形成領域Ａと非パターン形成領域Ｂを画定する面が電気絶縁性を具備するような基材も使用することができる。
【００２７】
次に、基材３２のパターン形成領域Ａである凸構造部３４の主面３４ａと、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａに、ハードマスク材料層３５を形成する（図６（Ｂ））。次いで、パターン形成領域Ａである凸構造部３４の主面３４ａ上に形成されたハードマスク材料層３５を被覆するように保護膜３８を形成し（図６（Ｃ））、この保護膜３８上と、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａに形成されたハードマスク材料層３５上に、耐エッチング層３７を形成し、その後、保護膜３８を除去するとともに、この保護層３８上に位置する耐エッチング層３７をリフトオフする（図６（Ｄ））。これにより、基材３２のパターン形成領域Ａである凸構造部３４の主面３４ａにはハードマスク材料層３５が位置する。また、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａにはハードマスク材料層３５と耐エッチング層３７との積層であるエッチング安定化層３６が位置することになる。上記の工程から明らかなように、パターン形成領域Ａである凸構造部３４の主面３４ａに位置するハードマスク材料層３５の厚みよりも、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａに位置するハードマスク材料層３５と耐エッチング層３７との積層であるエッチング安定化層３６の厚みが大きいものとなる。これにより、本発明のパターン形成用基材であるパターン形成用基材３１が得られる。
【００２８】
ハードマスク材料層３５、耐エッチング層３７の形成は、基材３２とのエッチング選択性を利用したドライエッチングが可能な金属、金属化合物を用いて、スパッタリング法等の真空成膜法により行うことができる。また、耐エッチング層３７の形成は、ハードマスク材料層３５に対するエッチングにおいて、エッチング安定化層３６による非パターン形成領域Ｂの被覆が維持されるような金属、金属化合物を含有した樹脂組成物を用いて、スピンコート法等の塗布方法により行うこともできる。さらに、耐エッチング層３７の形成は、ハードマスク材料層３５に対するエッチングにおいて、エッチング安定化層３６による非パターン形成領域Ｂの被覆が維持されるような樹脂組成物を用いて、スピンコート法等の塗布方法により行うことができる。
上記の金属、金属化合物としては、例えば、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を挙げることができる。
【００２９】
ハードマスク材料層３５と耐エッチング層３７は、同一の金属あるいは金属化合物を含む材料からなるものであってよく、この場合、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａに位置するハードマスク材料層３５と耐エッチング層３７との積層であるエッチング安定化層３６は、実質的に単層のエッチング安定化層３６となる。
また、ハードマスク材料層３５と耐エッチング層３７を異種材料で形成して、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａに位置するエッチング安定化層３６を２層構造としてもよい。さらに、異種材料を用いて耐エッチング層３７の形成を複数回行い、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａに位置するエッチング安定化層３６を３層以上の構造としてもよい。このような場合であっても、基材３２に固着するのは、共通のハードマスク材料層３５であるため、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａと、パターン形成領域Ａである凸構造部３４の主面３４ａとにおいて、同等の密着性が担保される。これにより、耐エッチング層３７の材料選択では、基材３２との密着性を考慮する必要がなく、したがって選択の自由度は高いものとなる。
【００３０】
上記のようなハードマスク材料層３５の厚みは、後述するレジストパターンを介したハードマスク材料層３５のドライエッチング時のエッチング選択比（ハードマスク材料層３５のエッチング速度／レジストのエッチング速度）、後述するハードマスクを介した基材３２のドライエッチング時のエッチング選択比（基材のエッチング速度／ハードマスク（ハードマスク材料層３５）のエッチング速度）、レジストパターンの開口面積や開口率によるエッチング速度の相違等を考慮して設定することができ、一概に厚み範囲を設定することはできないが、例えば、１〜１０００ｎｍ、好ましくは１〜１００ｎｍ、さらに好ましくは１〜５０ｎｍの範囲で適宜設定することができる。ハードマスク材料層３５の厚みが１ｎｍ未満であると、ピンホール等の欠陥の発生確率が高くなり、特に後工程で形成するハードマスクを用いた基材３２への彫り込みが深くなると、加工に支障をきたすおそれがある。一方、ハードマスク材料層３５の厚みが１０００ｎｍを超えると、後工程におけるレジストパターンを介したハードマスク材料層３５のエッチングによるハードマスク形成や、基材３２の加工が困難になる場合がある。すなわち、ハードマスク材料層３５をエッチング加工するためのレジストパターンの厚みは、レジストのエッチング耐性に左右されるが、ハードマスク材料層３５の厚みと同程度、あるいは、それ以上となる場合がある。しかし、このような場合、ハードマスク材料層３５に対する数十ｎｍオーダーの微細なパターンの形成では、レジストパターンのアスペクト比（レジスト厚／凸部幅）が大きくなり、レジストパターンに倒れ、滑り等による欠陥が生じやすくなり、ハードマスク材料層の加工、その後の基材の加工が困難となる。このような問題は、寸法が数十ｎｍオーダー、具体的には５０ｎｍ以下の微細なパターンを形成する場合において顕著にみられる。
【００３１】
また、耐エッチング層３７の厚みは、後述する工程において、少なくともレジストパターンを介したハードマスク材料層３５のエッチングによりハードマスクが形成されるまで、非パターン形成領域である基部３３に位置するエッチング安定化層３６が消失することなく存在するように設定される。したがって、ハードマスク材料層３５におけるハードマスク形成のためのドライエッチングが完了した際に、エッチング安定化層３６が残存してもよい。このような耐エッチング層３７の厚みは、後述するハードマスク材料層３５のドライエッチング条件における耐エッチング層３７のエッチング速度およびハードマスク材料層３５のエッチング速度、パターン形成領域Ａにおけるハードマスク形成に要する時間等を考慮して適宜設定することができる。例えば、数ｎｍ〜数十ｎｍの微細な凹凸構造を有するパターン構造体を作製する場合、ハードマスク材料層３５をクロムで形成し、その厚みを１〜１０ｎｍの範囲内で設定したときに、耐エッチング層３７をクロムで形成し、厚みを１０〜１００ｎｍの範囲内で設定することができる。
上記の保護膜３８は、例えば、ネガ型あるいはポジ型の感光性レジスト等の材料を用いて、スピンコート、インクジェット等により塗膜を形成し、これをフォトリソグラフィー法等によりパターニングして形成することができるが、特に限定されるものではない。このような保護膜３８の厚みは、保護膜３８の剥離除去とともに、保護層３８上に位置する耐エッチング層３７をリフトオフすることが可能なように適宜設定することができる。
【００３２】
次いで、パターン形成領域Ａである凸構造部３４に位置するハードマスク材料層３５にレジストパターン３９を形成する（図７（Ａ））。このレジストパターン３９の形成は、例えば、マスターモールドを用いて行うことができる。この場合、凸構造部３４の主面３４ａに光硬化性、熱硬化性、あるいは、熱可塑性のレジスト材料の液滴をインクジェット法等により滴下し、凸構造部３４の主面３４ａにマスターモールドを近接させて液滴を展開してレジスト層を形成し、このレジスト層を硬化させた後にマスターモールドを引き離すことにより、レジストパターン３９が得られる。また、レジストパターン３９は、凸構造部３４の主面３４ａに感光性レジスト材料の液滴をインクジェット法等によりを滴下し、感光性レジスト材料に対する離型性を有する平坦化部材を接触させて液滴を展開してレジスト層を形成し、平坦化部材を離間させた後、レジスト層に電子線描画装置、レーザ描画装置、ステッパー、スキャナー等の装置を用いて電子線等を照射し、所望のパターン潜像を形成し、その後、レジスト層を現像することにより形成することもできる。尚、レジスト材料の供給は、上記のインクジェット法に限られるものではないが、インクジェット法では、滴下量等を調整することでレジストパターン３９の薄膜化が可能であること、凸構造部３４上に選択的にレジスト材料を配設することが可能であることから、微細加工性や省液性の観点から好ましい方法といえる。
【００３３】
このようなレジストパターン３９の厚みは、後工程におけるハードマスク材料層３５のエッチング条件、ハードマスク材料層３５の厚み、レジストのエッチング耐性を考慮して設定することができ、一概に厚み範囲を設定することはできないが、例えば、１〜１０００ｎｍ、好ましくは１〜１００ｎｍ、さらに好ましくは１〜５０ｎｍの範囲で適宜設定することができる。レジストパターン３９の厚みが１ｎｍ未満であると、レジストパターン３９を介したハードマスク材料層３５のドライエッチングにおいて、エッチングが完了する前にレジストパターン３９が消失するおそれがある。一方、レジストパターン３９の厚みが１０００ｎｍを超えると、例えば、数十ｎｍオーダーの微細なパターンの形成では、レジストパターンのアスペクト比（レジスト厚／凸部幅）が大きくなり、レジストパターンに倒れ、滑り等による欠陥が生じやすくなる。このため、レジストパターン３９の厚みは、レジストパターンのアスペクト比を考慮して設定してもよく、例えば、アスペクト比が０．５〜２の範囲となるようにレジストパターンの厚みを設定してもよい。アスペクト比が０．５未満であると、上述のようにレジストパターンの消失のおそれがあり、一方、アスペクト比が２を超えると、レジストパターンに倒れ、滑り等による欠陥が生じやすくなる。
【００３４】
次に、レジストパターン３９を介してハードマスク材料層３５をドライエッチングして、ハードマスク３５Ａを形成する（図７（Ｂ））。このドライエッチングでは、レジストパターン３９が、パターン形成領域Ａである凸構造部３４の主面３４ａに位置するハードマスク材料層３５上にのみ設けられているので、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａに位置するエッチング安定化層３６は、全域が同様のドライエッチングを受けることになる。しかし、ハードマスク材料層３５と耐エッチング層３７との積層であるエッチング安定化層３６は、少なくともハードマスク３５Ａの形成が完了するまで残存して非パターン形成領域Ｂを被覆する。
次に、ハードマスク３５Ａを介して基材３２をドライエッチングし、パターン形成領域Ａである凸構造部３４の主面３４ａに凹凸構造２を形成し、その後、ハードマスク３５Ａを剥離除去して、インプリントモールド１を得る（図７（Ｃ））。この基材３２のドライエッチングでは、エッチング選択比（基材３２のエッチング速度／ハードマスク３５Ａのエッチング速度）を考慮して、例えば、フッ素系ガス、塩素系ガス等を使用することができる。
【００３５】
このような本発明のパターン構造体の製造方法では、非パターン形成領域Ｂに位置するエッチング安定化層３６により、ハードマスク材料層３５のエッチング速度の変化が抑制され、エッチングが安定するので、ハードマスクを高い精度で形成することができ、これにより、精度の高いパターン構造体の製造が可能となる。
上述のパターン構造体の製造方法の実施形態は例示であり、例えば、基材として平板形状の基材を使用することもできる。図８は、このような基材を使用したパターン構造体の製造方法の実施形態を説明するための工程図である。この実施形態では、平板形状の基材４２は、その一主面４２ａの中央部がパターン形成領域Ａとして画定され、周囲の領域が非パターン形成領域Ｂとして画定されている。そして、パターン形成領域Ａと非パターン形成領域Ｂが画定されている基材４２の主面４２ａに、ハードマスク材料層４５を形成し、次いで、パターン形成領域Ａ上に形成されたハードマスク材料層４５を被覆するように保護膜４８を形成する（図８（Ａ））。
【００３６】
基材４２は、少なくともパターン形成領域Ａと非パターン形成領域Ｂが画定されている主面４２ａが電気絶縁性を具備するものであり、例えば、基材４２が電気絶縁性の材料からなるものを使用することができ、また、上述の本発明のパターン形成用基材の例として図３（Ｃ）に挙げたような構成の基材も使用することができる。また、基材４２がインプリントモールドとして使用される場合には、上述の実施形態における基材３２と同様の材料からなる基材を使用することができる。
また、ハードマスク材料層４５の形成、保護膜４８の形成は、上述の実施形態におけるハードマスク材料層３５の形成、保護膜３８の形成と同様とすることができる。
次に、保護膜４８上と、非パターン形成領域Ｂに位置するハードマスク材料層４５上に、耐エッチング層４７を形成し、その後、保護膜４８を除去するとともに、この保護層４８上に位置する耐エッチング層４７をリフトオフすることにより（図８（Ｂ））、基材４２のパターン形成領域Ａにはハードマスク材料層４５が位置する。また、非パターン形成領域Ｂにはハードマスク材料層４５と耐エッチング層４７との積層であるエッチング安定化層４６が位置し、これは、パターン形成領域Ａに位置するハードマスク材料層４５よりも厚いものとなる。これにより、本発明のパターン形成用基材であるパターン形成用基材４１が得られる。尚、耐エッチング層４７の形成は、上述の実施形態における耐エッチング層３７の形成と同様とすることができる。
【００３７】
次いで、パターン形成領域Ａに位置するハードマスク材料層４５にレジストパターン４９を形成し（図８（Ｃ））、このレジストパターン４９を介してハードマスク材料層４５をドライエッチングして、パターン形成領域Ａにハードマスク４５Ａを形成する（図８（Ｄ））。レジストパターン４９の形成、および、ハードマスク４５Ａの形成は、上述の実施形態におけるレジストパターン３９の形成、ハードマスク３５Ａの形成と同様とすることができる。
次に、ハードマスク４５Ａを介して基材４２をドライエッチングし、パターン形成領域Ａに凹凸構造２′を形成し、その後、ハードマスク４５Ａを剥離除去して、パターン構造体１′を得る（図８（Ｅ））。
【００３８】
（第２の実施形態）
図９は、インプリントモールドの製造方法を例として本発明のパターン構造体の製造方法の第２の実施形態を説明するための工程図である。尚、このパターン構造体の製造方法も、上述の本発明のパターン形成用基材の製造の一例を含むものである。
本実施形態では、まず、基材３２のパターン形成領域Ａである凸構造部３４の主面３４ａと、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａに、耐エッチング層５７を形成する（図９（Ａ））。使用する基材３２は、上述の第１の実施形態で使用したインプリントモールド用の基材３２と同様であり、同じ部材番号を使用するとともに、ここでの基材３２の説明は省略する。
耐エッチング層５７の形成は、上述の第１の実施形態における耐エッチング層３７と同様とすることができ、基材３２とのエッチング選択性を利用したドライエッチングが可能な金属、金属化合物を用いて、スパッタリング法等の真空成膜法により行うことができる。また、耐エッチング層５７の形成は、後工程で形成されるハードマスク材料層５５に対するエッチングにおいて、後工程で形成されるエッチング安定化層５６による非パターン形成領域Ｂの被覆が維持されるような金属、金属化合物を含有した樹脂組成物を用いて、スピンコート法等の塗布方法により行うこともできる。さらに、耐エッチング層５７の形成は、ハードマスク材料層５５に対するエッチングにおいて、エッチング安定化層５６による非パターン形成領域Ｂの被覆が維持されるような樹脂組成物を用いて、スピンコート法等の塗布方法により行うことができる。
【００３９】
次いで、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａに形成された耐エッチング層５７を被覆するようにレジストパターン５８を形成する（図９（Ｂ））。レジストパターン５８は、例えば、ネガ型あるいはポジ型の感光性レジスト等の材料を用いて、スピンコート、インクジェット等により塗膜を形成し、これをフォトリソグラフィー法等によりパターニングして形成することができるが、特に限定されるものではない。
次に、レジストパターン５８をマスクとして、凸構造部３４の主面３４ａ上に形成された耐エッチング層５７をエッチングにより除去し、主面３４ａを露出させ、その後、レジストパターン５８を剥離除去する（図９（Ｃ））。
次いで、基材３２のパターン形成領域Ａである凸構造部３４の主面３４ａと、非パターン形成領域Ｂに形成されている耐エッチング層５７上とに、ハードマスク材料層５５を形成する（図９（Ｄ））。ハードマスク材料層５５の形成は、上述の第１の実施形態におけるハードマスク材料層３５と同様とすることができ、基材３２とのエッチング選択性を利用したドライエッチングが可能な金属、金属化合物を用いて、スパッタリング法等の真空成膜法により行うことができる。
【００４０】
これにより、基材３２のパターン形成領域Ａである凸構造部３４の主面３４ａにはハードマスク材料層５５が位置する。また、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａには耐エッチング層５７とハードマスク材料層５５との積層であるエッチング安定化層５６が位置することになる。上記の工程から明らかなように、パターン形成領域Ａである凸構造部３４の主面３４ａに位置するハードマスク材料層５５の厚みよりも、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａに位置する耐エッチング層５７とハードマスク材料層５５との積層であるエッチング安定化層５６の厚みが大きいものとなる。これにより、本発明のパターン形成用基材であるパターン形成用基材５１が得られる。
耐エッチング層５７とハードマスク材料層５５は、同一の金属あるいは金属化合物を含む材料からなるものであってよい。この場合、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａに位置する耐エッチング層５７とハードマスク材料層５５との積層であるエッチング安定化層５６は、実質的に単層のエッチング安定化層５６となる。
また、耐エッチング層５７とハードマスク材料層５５を異種材料で形成して、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａに位置するエッチング安定化層５６を２層構造としてもよい。さらに、異種材料を用いて耐エッチング層５７の形成を複数回行い、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａに位置するエッチング安定化層５６を３層以上の構造としてもよい。
【００４１】
また、ハードマスク材料層５５の厚みは、上述の第１の実施形態におけるハードマスク材料層３５と同様に、レジストパターンを介したハードマスク材料層５５のドライエッチング時のエッチング選択比（ハードマスク材料層５５のエッチング速度／レジストのエッチング速度）、ハードマスクを介した基材３２のドライエッチング時のエッチング選択比（基材のエッチング速度／ハードマスク（ハードマスク材料層５５）のエッチング速度）、レジストパターンの開口面積や開口率によるエッチング速度の相違等を考慮して設定することができる。
また、耐エッチング層５７の厚みは、上述の第１の実施形態における耐エッチング層３７と同様に、少なくともレジストパターンを介したハードマスク材料層５５のエッチングによりハードマスクが形成されるまで、非パターン形成領域である基部３３に位置するエッチング安定化層５６が消失することなく存在するように設定される。したがって、ハードマスク材料層５５におけるハードマスク形成のためのドライエッチングが完了した際に、エッチング安定化層５６が残存してもよい。このような耐エッチング層５７の厚み設定では、ハードマスク材料層５５のドライエッチング条件における耐エッチング層５７のエッチング速度およびハードマスク材料層５５のエッチング速度、ハードマスク形成に要する時間等を考慮して適宜設定することができる。例えば、数ｎｍ〜数十ｎｍの微細な凹凸構造を有するパターン構造体を作製する場合、耐エッチング層５７をクロムで形成し、厚みを１０〜１００ｎｍの範囲内で設定したときに、ハードマスク材料層５５もクロムで形成し、その厚みを１〜１０ｎｍの範囲内で設定することができる。
【００４２】
次いで、パターン形成領域Ａである凸構造部３４に位置するハードマスク材料層５５にレジストパターン５９を形成する（図９（Ｅ））。このレジストパターン５９は、上述の第１の実施形態におけるレジストパターン３９と同様に形成することができる。
次に、上述の第１の実施形態と同様（図７（Ｂ）、図７（Ｃ）参照）に、レジストパターン５９を介してハードマスク材料層５５をドライエッチングしてハードマスクを形成し、このハードマスクを介して基材３２をドライエッチングし、パターン形成領域Ａである凸構造部３４の主面３４ａに凹凸構造２を形成して、インプリントモールド１を得ることができる。
尚、このパターン構造体の製造方法の実施形態においても、基材として平板形状の基材を使用することができる。
このような本発明のパターン構造体の製造方法では、非パターン形成領域Ｂに位置するエッチング安定化層５６により、ハードマスク材料層５５のエッチング速度の変化が抑制され、エッチングが安定するので、ハードマスクを高い精度で形成することができ、これにより、精度の高いパターン構造体の製造が可能となる。
【００４３】
（第３の実施形態）
図１０は、インプリントモールドの製造方法を例として本発明のパターン構造体の製造方法の第３の実施形態を説明するための工程図である。尚、このパターン構造体の製造方法も、上述の本発明のパターン形成用基材の製造の一例を含むものである。
本実施形態では、まず、基材３２のパターン形成領域Ａである凸構造部３４の主面３４ａと、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａに、ハードマスク材料層６５を形成する（図１０（Ａ））。使用する基材３２は、上述の第１の実施形態で使用したインプリントモールド用の基材３２と同様であり、同じ部材番号を使用するとともに、ここでの基材３２の説明は省略する。
ハードマスク材料層６５の形成は、上述の第１の実施形態におけるハードマスク材料層３５の形成と同様とすることができ、基材３２とのエッチング選択性を利用したドライエッチングが可能な金属、金属化合物を用いて、スパッタリング法等の真空成膜法により行うことができる。
【００４４】
次いで、パターン形成領域Ａである凸構造部３４の主面３４ａに形成されたハードマスク材料層６５を被覆するようにレジストパターン６８を形成し、このレジストパターン６８をマスクとして、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａに形成されたハードマスク材料層６５をエッチングにより除去し、主面３３ａを露出させる（図１０（Ｂ））。レジストパターン６８は、例えば、ネガ型あるいはポジ型の感光性レジスト等の材料を用いて、スピンコート、インクジェット等により塗膜を形成し、これをフォトリソグラフィー法等によりパターニングして形成することができるが、特に限定されるものではない。
次に、レジストパターン６８上と、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａに、エッチング安定化層６６を形成する（図１０（Ｃ））。その後、レジストパターン６８を除去するとともに、このレジストパターン６８上に位置するエッチング安定化層６６をリフトオフして、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａ上に選択的にエッチング安定化層６６を形成する（図１０（Ｄ））。これにより、本発明のパターン形成用基材であるパターン形成用基材６１が得られる。
【００４５】
エッチング安定化層６６の形成は、ハードマスク材料層６５に対するエッチングにおいて、エッチング安定化層６６による非パターン形成領域Ｂの被覆が維持されるような金属、金属化合物を含有した樹脂組成物を用いて、スピンコート法等の塗布方法により行うこともできる。さらに、エッチング安定化層６６の形成は、ハードマスク材料層６５に対するエッチングにおいて、エッチング安定化層６６による非パターン形成領域Ｂの被覆が維持されるような樹脂組成物を用いて、スピンコート法等の塗布方法により行うことができる。
上記の金属、金属化合物としては、例えば、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を挙げることができる。
【００４６】
ハードマスク材料層６５とエッチング安定化層６６は、同一の金属あるいは金属化合物を含む材料からなるものであってよく、この場合、エッチング安定化層６６は、ハードマスク材料層６５よりも厚くなるように形成する。また、エッチング安定化層６６を、ハードマスク材料層６５の材料よりもエッチング耐性の高い材料で形成してもよく、この場合、エッチング安定化層６６は、ハードマスク材料層６５よりも薄く形成することができる。いずれの場合においても、ハードマスクの形成が完了するまで基材３２の非パターン形成領域Ｂが露出しないような厚みでエッチング安定化層６６を形成する。例えば、数ｎｍ〜数十ｎｍの微細な凹凸構造を有するパターン構造体を作製する場合、ハードマスク材料層６５をクロムで形成し、その厚みを１〜１０ｎｍの範囲内で設定したときに、エッチング安定化層６６もクロムで形成し、厚みを１０〜１００ｎｍの範囲内で設定することができる。また、ハードマスク材料層６５をクロムで形成し、その厚みを１〜１０ｎｍの範囲内で設定したときに、エッチング安定化層６６をクロムよりエッチング耐性の高いタンタルで形成し、厚みを１〜５ｎｍの範囲内で設定することができる。
【００４７】
次いで、パターン形成領域Ａである凸構造部３４に位置するハードマスク材料層６５にレジストパターン６９を形成する（図１０（Ｅ））。このレジストパターン６９は、上述の第１の実施形態におけるレジストパターン３９と同様に形成することができる。
次に、上述の第１の実施形態と同様（図７（Ｂ）、図７（Ｃ）参照）に、レジストパターン６９を介してハードマスク材料層６５をドライエッチングしてハードマスクを形成し、このハードマスクを介して基材３２をドライエッチングし、パターン形成領域Ａである凸構造部３４の主面３４ａに凹凸構造２を形成して、インプリントモールド１を得ることができる。
尚、このパターン構造体の製造方法の実施形態においても、基材として平板形状の基材を使用することができる。
このような本発明のパターン構造体の製造方法では、非パターン形成領域Ｂに位置するエッチング安定化層６６により、ハードマスク材料層６５のエッチング速度の変化が抑制され、エッチングが安定するので、ハードマスクを高い精度で形成することができ、これにより、精度の高いパターン構造体の製造が可能となる。
【００４８】
（第４の実施形態）
図１１は、インプリントモールドの製造方法を例として本発明のパターン構造体の製造方法の第４の実施形態を説明するための工程図である。尚、このパターン構造体の製造方法も、上述の本発明のパターン形成用基材の製造の一例を含むものである。
本実施形態では、まず、基材３２のパターン形成領域Ａである凸構造部３４の主面３４ａと、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａに、エッチング安定化層７６を形成する（図１１（Ａ））。使用する基材３２は、上述の第１の実施形態で使用したインプリントモールド用の基材３２と同様であり、同じ部材番号を使用するとともに、ここでの基材３２の説明は省略する。
エッチング安定化層７６の形成は、上述の第３の実施形態におけるエッチング安定化層６６の形成と同様とすることができる。
次いで、非パターン形成領域Ｂである基部３３の主面３３ａに形成されたエッチング安定化層７６を被覆するようにレジストパターン７８を形成し、このレジストパターン７８をマスクとして、パターン形成領域Ａである凸構造部３４の主面３４ａに形成されたエッチング安定化層７６をエッチングにより除去し、主面３４ａを露出させる（図１１（Ｂ））。レジストパターン７８は、上述の第３の実施形態におけるレジストパターン６８と同様に形成することができる。
【００４９】
次に、パターン形成領域Ａである凸構造部３４の主面３４ａ上と、レジストパターン７８上に、ハードマスク材料層７５を形成する（図１１（Ｃ））。その後、レジストパターン７８を除去するとともに、このレジストパターン７８上に位置するハードマスク材料層７５をリフトオフして、パターン形成領域Ａである凸構造部３４の主面３４ａ上に選択的にハードマスク材料層７５を形成する（図１１（Ｄ））。これにより、本発明のパターン形成用基材であるパターン形成用基材７１が得られる。
ハードマスク材料層７５の形成は、上述の第１の実施形態におけるハードマスク材料層３５の形成と同様とすることができ、基材３２とのエッチング選択性を利用したドライエッチングが可能な金属、金属化合物を用いて、スパッタリング法等の真空成膜法により行うことができる。
次いで、パターン形成領域Ａである凸構造部３４に位置するハードマスク材料層７５にレジストパターン７９を形成する（図１１（Ｅ））。このレジストパターン７９は、上述の第１の実施形態におけるレジストパターン３９と同様に形成することができる。
【００５０】
次に、上述の第１の実施形態と同様（図７（Ｂ）、図７（Ｃ）参照）に、レジストパターン７９を介してハードマスク材料層７５をドライエッチングしてハードマスクを形成し、このハードマスクを介して基材３２をドライエッチングし、パターン形成領域Ａである凸構造部３４の主面３４ａに凹凸構造２を形成して、インプリントモールド１を得ることができる。
尚、このパターン構造体の製造方法の実施形態においても、基材として平板形状の基材を使用することができる。
このような本発明のパターン構造体の製造方法では、非パターン形成領域Ｂに位置するエッチング安定化層７６により、ハードマスク材料層７５のエッチング速度の変化が抑制され、エッチングが安定するので、ハードマスクを高い精度で形成することができ、これにより、精度の高いパターン構造体の製造が可能となる。
【実施例】
【００５１】
次に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
［実施例］
平板形状の基材として、石英ガラス基板（直径６インチ、厚み０．２５インチ）を準備し、この基材の一主面の中央に、直径１０ｍｍの円形のパターン形成領域を画定し、その周囲を非パターン領域として画定した。
次に、この基材の上記の主面上にスパッタリング法によりクロム薄膜（厚みＴａが約１０ｎｍ）を成膜してハードマスク材料層とした。次に、このハードマスク材料層上にレジスト材料の塗膜を設け、フォトリソグラフィー法によりパターニングして、パターン形成領域をレジスト（保護層）で被覆し、非パターン形成領域のハードマスク材料層を露出させた状態とした。
次いで、この保護膜上と、非パターン形成領域に位置するハードマスク材料層上に、スパッタリング法によりクロム（厚み約１００ｎｍ）を成膜して耐エッチング層を形成した。その後、保護膜を剥離するとともに、保護膜上の耐エッチング層をリフトオフした。これにより、パターン形成領域にはクロム薄膜からなるハードマスク材料層（厚みＴａが約１０ｎｍ）を備え、非パターン形成領域にはハードマスク材料層と耐エッチング層の積層であるクロム厚膜からなるエッチング判定化層（厚みＴｂが約１１０ｎｍ）を備えた、図２、図８（Ｂ）に示されるようなパターン形成用基材を得た。
【００５２】
次に、このパターン形成用基材のハードマスク材料層上に、スピンコート法により、電子線感応ネガ型レジスト（住友化学（株）製  ＮＥＢ）を塗布（塗布厚み５０ｎｍ）した。この塗膜を電子線露光、現像して、パターン形成領域内のハードマスク材料層上に、パターンの開口形状がライン＆スペースであり、パターン幅が１００〜４００ｎｍの範囲であるレジストパターン（厚みｄが約５０ｎｍ）、および、レジストのエッチングレート計測用のレジストパターンを形成した。尚、このように形成したレジストパターンは、走査型電子顕微鏡で観察し、寸法を計測した。
【００５３】
次いで、下記の条件でレジストパターンを介してクロム薄膜からなるハードマスク材料層（厚みＴａが約１０ｎｍ）をエッチングしてハードマスクを形成した。
（クロムのドライエッチング条件）
・Ｃｌ2ガス流量    ：  １５０ｓｃｃｍ    
・Ｏ2ガス流量      ：  ５０ｓｃｃｍ    
・ＩＣＰパワー    ：  ４００Ｗ
・ＲＩＥパワー    ：  １００Ｗ
・圧力            ：  １．０Ｐａ
【００５４】
尚、このドライエッチング条件でのクロムのエッチング速度（Ｒａ＝Ｒｂ）は３８．６ｎｍ／分であり、レジストのエッチング速度（Ｒｒ）は３４．２ｎｍ／分であった。したがって、下記の関係式が成立することが確認された。（上記の層厚みＴａ，Ｔｂ，ｄ、および、エッチング速度Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｒは、図５（Ａ）を参照。）
・  Ｔａ／Ｒａ  ＜  Ｔｂ／Ｒｂ  
・  Ｔａ／Ｒａ  ≦  ｄ／Ｒｒ  
【００５５】
次に、上記のように形成したハードマスクを介して基材（石英ガラス）に対し、下記の条件でエッチングを実施して加工した。
（石英ガラスのドライエッチング条件）
・Ｃｌ2ガス流量    ：  ４０ｓｃｃｍ    
・ＩＣＰパワー    ：  ４００Ｗ
・ＲＩＥパワー    ：  ２００Ｗ
・圧力            ：  １．５Ｐａ
【００５６】
基材の加工後、基材に形成したパターンの寸法（エッチングで形成された凹部の開口寸法）を、走査型電子顕微鏡を用いて計測した。その結果、下記の表１に示されるように、設計寸法が２００ｎｍ以下のパターンにおいてもアンダーエッチングがなく、設計通りの寸法でパターンが形成されていることが確認できた。尚、パターン寸法は、１．５μｍ角の視野内でライン＆スペースのスペース部を５点測定した平均値である。
【００５７】
【表１】
2014008631.tif 000003
【００５８】
［比較例］
耐エッチング層の形成を行わない他は、実施例と同様にして、パターン形成用基材を作製した。このパターン形成用基材は、パターン形成領域にクロム薄膜からなるハードマスク材料層（厚みＴａが約１０ｎｍ）を備え、また、非パターン形成領域にも、クロム薄膜からなるエッチング安定化層（厚みＴｂ（＝Ｔａ）が約１０ｎｍ）を備えるものであった。
次に、実施例と同様にして、パターン形成領域内のハードマスク材料層上にレジストパターン、および、レジストのエッチングレート計測用のレジストパターンを形成した。尚、この比較例では、Ｔａ＝Ｔｂであり、かつ、Ｒａ＝Ｒｂであるため、下記の関係式が不成立であった。（層厚みＴａ，Ｔｂ、および、エッチング速度Ｒａ，Ｒｂは、図５（Ａ）を参照。）
・  Ｔａ／Ｒａ  ＜  Ｔｂ／Ｒｂ  
次いで、実施例と同様の条件で、レジストパターンを介してクロム薄膜からなるハードマスク材料層（厚みＴａが約１０ｎｍ）をエッチングしてハードマスクを形成した。
次に、上記のように形成したハードマスクを介して基材（石英ガラス）に対し、実施例と同様の条件でエッチングを実施して加工した。
【００５９】
基材の加工後、基材に形成したパターンの寸法（エッチングで形成された凹部の開口寸法）を、実施例と同様に計測した。その結果、下記の表２に示されるように、設計寸法が２００ｎｍ以下のパターンでは、アンダーエッチングとなり、仕上がり寸法が設計寸法より小さいものであった。例えば、設計寸法２００ｎｍに対する仕上がり寸法の差は−１６ｎｍであるが、設計寸法１００ｎｍに対する仕上がり寸法の差は−３０ｎｍであり、設計寸法２００ｎｍから１００ｎｍに微細化が進に従って、精度が更に１４ｎｍも低下した。また、上述の実施例では、１００ｎｍにおける設計寸法と仕上がり寸法との差（＋３ｎｍ）と、４００ｎｍにおける設計寸法と仕上がり寸法との差（＋４１ｎｍ）との相違が３８ｎｍであったが、比較例では４５ｎｍまで拡大していた。したがって、比較例は、実施例に比べて微細なパターン加工性が劣ることが確認された。
【００６０】
【表２】
2014008631.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００６１】
インプリント法に使用するレプリカモールド等、微細な凹凸構造を有するパターン構造体の形成を必要とする種々の加工に利用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１…インプリントモールド
２…凹凸構造
１１，２１…パターン形成用基材
１２，２２…基材
１４…凸構造部
１５，２５…ハードマスク材料層
１６，２６…エッチング安定化層
３２，４２…基材
３５，４５，５５…ハードマスク材料層
３６，４６，５６…エッチング安定化層
３７，４７，５７…耐エッチング層
３９，４９，５９…レジストパターン
３５Ａ，４５Ａ…ハードマスク
Ａ…パターン形成領域
Ｂ…非パターン形成領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014008631.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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