(57)【要約】【課題】パターン寸法ばらつきが補正されたＣＤ精度の高いパターン形成方法、及びレプリカテンプレートを低コスト、高スループットで作製できるナノインプリント用テンプレートの製造方法を提供する。【解決手段】ナノインプリントリソグラフィにより、被転写基板上のレジストにテンプレートのパターンを転写するパターン形成方法であって、上記テンプレートを用いて、ナノインプリントリソグラフィにより上記被転写基板上にレジストパターンを形成する工程と、上記レジストパターンにエネルギー線を照射してレジストパターンをシュリンクさせて上記レジストパターンの寸法分布を補正する工程と、上記被転写基板をエッチングして凹凸の転写パターンを形成する工程と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
2014175434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸のパターンが形成されたテンプレートを用いて、ナノインプリントリソグラフィにより被転写基板上のレジストに前記テンプレートのパターンを転写するパターン形成方法であって、
前記テンプレートを用いて、ナノインプリントリソグラフィにより前記被転写基板上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にエネルギー線を照射して前記レジストパターンをシュリンクさせて前記レジストパターンの寸法分布を補正する工程と、前記被転写基板をエッチングして凹凸の転写パターンを形成する工程と、
を有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記エネルギー線の照射量分布が、
予め既知の、テンプレートのパターン寸法分布、ナノインプリントリソグラフィによるパターン寸法変動分布、被転写基板上のレジストパターン寸法分布、エネルギー線照射によるレジストパターン寸法変動分布、エネルギー線照射後の被転写基板のレジストパターン寸法分布、エッチングによるパターン寸法変動分布、および被転写基板のパターン寸法分布
のうちの少なくともいずれか一つに基づいて決定されることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記シュリンクさせて補正した前記レジストパターンの寸法分布が不適の場合には、
前記レジストパターン寸法分布に基づいて、エネルギー線照射量を再度決定し、前記レジストパターンを再度エネルギー線照射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記被転写基板をエッチングして形成したパターンの寸法分布を計測し、前記パターン寸法分布が不適の場合には、
前記被転写基板のパターン寸法分布に基づいて、エネルギー線照射量を再度決定し、前記パターン寸法分布を計測した被転写基板以後に用いる被転写基板に適用することを特徴とする請求項１から請求項３までのうちのいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記レジストが、前記被転写基板に設けた金属薄膜上に塗布されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのうちのいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記レジストパターンへのエネルギー線照射が、ナノインプリントリソグラフィにより前記被転写基板上にレジストパターンを形成し、前記被転写基板のエッチングする領域にレジスト残膜がある状態、または前記レジスト残膜を除去した後の状態のいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項５までのうちのいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記エネルギー線照射が、設定した照射部位に対して直接、あるいはマスクパターンを介して、照射を行うことを特徴とする請求項１から請求項６までのうちのいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項８】
凹凸のパターンが形成されたマスターテンプレートを用いて、ナノインプリントリソグラフィにより被転写基板上のレジストに前記マスターテンプレートのパターンを転写し、レプリカテンプレートを作製するナノインプリント用テンプレートの製造方法であって、
請求項１から請求項７までのうちのいずれか１項に記載のパターン形成方法により、被転写基板上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にエネルギー線を照射して前記レジストパターンをシュリンクさせて前記レジストパターンの寸法分布を補正する工程と、前記被転写基板をエッチングして凹凸の転写パターンを形成する工程と、
を有することを特徴とするナノインプリント用テンプレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凹凸のパターンが形成されたテンプレートを用いて、ナノインプリントリソグラフィにより被転写基板上のレジストにパターンを転写するパターン形成方法及びナノインプリント用テンプレートの製造方法に関し、さらに詳しくは、ナノインプリントリソグラフィにより被転写基板にパターンを転写するに際し、パターンの寸法精度を改善したパターン形成方法及びナノインプリント用テンプレートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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り、光源の短波長化や位相シフト露光法などの高解像手法が用いられるようになり、さらに電子線によるウェハへの直接描画技術や波長１３．５ｎｍ程度の極端紫外（ＥＵＶ）光による露光技術の開発が進められている。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、また、露光装置などが極めて高価になってきている。
【０００３】
その対案として、近年、低コスト、高スループットでパターンを形成できる微細凹凸パターンを用いたナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）が注目を集めている。１９９５年Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ大学のＣｈｏｕらによって提案されたナノインプリントリソグラフィは、装置価格や使用材料などが安価でありながら、１０ｎｍ程度の高解像度を有する微細パターンを形成できる技術として期待されている。
【０００４】
ナノインプリントリソグラフィは、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テンプレート（モールド、スタンパとも言われる）を、被転写基板表面に塗布形成された樹脂などの転写材料に押し付けて力学的に変形させて凹凸パターンを精密に転写し、パターン形成された転写材料をレジストマスクとして被転写基板を加工する技術である。一度テンプレートを作製すれば、ナノ構造が簡単に繰り返して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。
【０００５】
このようなナノインプリントリソグラフィには、熱可塑性材料を用いて熱により凹凸パターンを転写する熱ナノインプリントリソグラフィや、光硬化性材料を用いて紫外線により凹凸パターンを転写する光ナノインプリントリソグラフィなどが知られている。転写材料としては、熱ナノインプリントリソグラフィでは熱可塑性樹脂、光ナノインプリントリソグラフィでは光硬化性樹脂が用いられる。以後、本発明においては、転写材料をレジストと言う。光ナノインプリントリソグラフィは、室温で低い印加圧力でパターン転写でき、熱ナノインプリントリソグラフィのような加熱・冷却サイクルが不要でテンプレートや樹脂の熱による寸法変化が生じないために、解像性、アライメント精度、生産性などの点で優れていると言われている。以後、本発明では、光ナノインプリントリソグラフィを、単に、ナノインプリントリソグラフィと言う。
【０００６】
図６は、従来のナノインプリントリソグラフィによるパターン形成方法を示す工程断面図である。図６（ａ）に示すように、まず、転写すべきパターンを有するテンプレート６０を準備する。一方、被転写基板６１上にレジスト６２を塗布する。
【０００７】
次に、テンプレート６０の凹凸パターンを被転写基板６１上のレジスト６２に接触させて加圧し、図６（ｂ）に示すように、テンプレート６０を押し付けた状態で光（紫外光）６３を照射し、レジスト６２を硬化させる。
【０００８】
次に、テンプレート６０を硬化したレジスト６２から離型し、離型後、図６（ｃ）に示すように、被転写基板６１上に硬化したレジストパターン６４による転写パターンが形成される。
【０００９】
ナノインプリントリソグラフィでは、テンプレート６０の凸部に相当する部分のレジストが被転写基板６１上に薄い残膜として残るので、被転写基板６１表面を露出させる必要がある場合には、図６（ｄ）に示すように、酸素ガスを用いたイオンエッチング処理などで残膜を除去する。次いで、レジストパターン６４をマスクとして被転写基板６１をエッチングし、レジストパターン６４を除去して、図６（ｅ）に示すように、転写パターンを形成した被転写基板６５を得る。
【００１０】
従来、ナノインプリント用テンプレートの製造方法としては、テンプレートとなる石英基板などの基材表面に電子線レジストを塗布し、この電子線レジストに電子線描画を行ってレジストパターンを形成し、このレジストパターンをエッチングマスクとして基材表面をエッチングして凹凸パターンを形成することでテンプレートを製造する方法が用いられている。
【００１１】
しかし、電子線による微細パターンの描画は高価な描画装置を用いて描画時間も長くかかるために、テンプレートの製造コストを上昇させるという問題があった。また、ナノインプリントの際に、テンプレートと被転写体の界面に異物が混入していると、両者が大きな損傷を受け、損傷を受けたテンプレートは通常、再使用することができなくなり、電子線リソグラフィで作製した高価なテンプレートを損失してしまうという問題があった。
【００１２】
そこで、電子線リソグラフィで作製したテンプレートをマスターテンプレートとして母型とし、このマスターテンプレートからナノインプリントリソグラフィにより複製テンプレート（レプリカテンプレート）を作製するレプリカテンプレートの製造方法が提案されている。ウェハ基板などへの通常のナノインプリントにはこのレプリカテンプレートを使用することができる。ナノインプリントリソグラフィで作製するので製造コストが低減でき、複数のレプリカテンプレートを準備しておけばテンプレートの破損の問題に対処することができ、またテンプレートを用いるナノインプリント製造ラインを複数ラインとすることが可能となる利点がある。さらに、微細なパターンを有するマスターテンプレート及びレプリカテンプレートを作製する場合、ナノインプリント特有の工程以外の作業で、従来のフォトマスク用の製造装置を用いることにより、加工、検査などパターン精度の維持管理に有利であり、製造コストも低減できるという利点がある。
【００１３】
しかし、ナノインプリントリソグラフィにより被転写基板上のレジストに転写して形成したパターン寸法は、マスターテンプレート自体のパターン寸法ばらつきが転写されているため、もしも転写されたパターン寸法（ＣＤ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎとも言う）が仕様値を外れた場合には複製テンプレートでは補正ができず、再度、マスターテンプレートから作り直さなければならないという問題があった。
【００１４】
フォトマスクの分野においては、レチクルを用いてウェハ上に転写されたレジストパターンに寸法ばらつきが生じた場合には、マスターであるレチクルを再作製してパターン寸法を変える方法が提案されている（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００８−１５８０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献１に記載されたレチクルの再作製は、製造コストの増大を招き、ＴＡＴ（Ｔｕｒｎ  Ａｒｏｕｎｄ  Ｔｉｍｅ：工程処理時間）が長くなるという問題があった。ナノインプリントリソグラフィにおいても同様であり、レプリカテンプレートに寸法ばらつきが生じた場合、電子線リソグラフィでマスターテンプレートから再作製することは、製造コストの増大とＴＡＴ悪化の問題を生じていた。
【００１７】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、ナノインプリントリソグラフィにより被転写基板上のレジストにテンプレートのパターンを転写するパターン形成方法において、パターン寸法ばらつきが補正されたＣＤ精度の高いパターン形成方法、及びレプリカテンプレートを低コスト、高スループットで作製できるナノインプリント用テンプレートの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明者は、レプリカテンプレートを用いたウェハ基板などへのナノインプリントリソグラフィにおいては、レプリカテンプレートに寸法ばらつきが生じた場合、必ずしもマスターマスクを再作製しなくてもよく、実際に用いるレプリカテンプレートのパターン寸法のばらつきが補正されればよいことに着目し、インプリント用のレジストパターンがエネルギー線照射することでシュリンク（縮小）する現象を利用し、レプリカテンプレート製造時のレジストパターン形成におけるパターン寸法分布を簡易な方法で補正することにより、本発明を完成させたものである。
【００１９】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の発明に係るパターン形成方法は、凹凸のパターンが形成されたテンプレートを用いて、ナノインプリントリソグラフィにより被転写基板上のレジストに前記テンプレートのパターンを転写するパターン形成方法であって、前記テンプレートを用いて、ナノインプリントリソグラフィにより前記被転写基板上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にエネルギー線を照射して前記レジストパターンをシュリンクさせて前記レジストパターンの寸法分布を補正する工程と、前記被転写基板をエッチングして凹凸の転写パターンを形成する工程と、を有することを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の請求項２に記載の発明に係るパターン形成方法は、請求項1に記載のパターン形成方法において、前記エネルギー線の照射量分布が、予め既知の、テンプレートのパターン寸法分布、ナノインプリントリソグラフィによるパターン寸法変動分布、被転写基板上のレジストパターン寸法分布、エネルギー線照射によるレジストパターン寸法変動分布、エネルギー線照射後の被転写基板のレジストパターン寸法分布、エッチングによるパターン寸法変動分布、および被転写基板のパターン寸法分布のうちの少なくともいずれか一つに基づいて決定されることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の請求項３に記載の発明に係るパターン形成方法は、請求項１または請求項２に記載のパターン形成方法において、前記シュリンクさせて補正した前記レジストパターンの寸法分布が不適の場合には、前記レジストパターン寸法分布に基づいて、エネルギー線照射量を再度決定し、前記レジストパターンを再度エネルギー線照射することを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の請求項４に記載の発明に係るパターン形成方法は、請求項１から請求項３までのうちのいずれか１項に記載のパターン形成方法において、前記被転写基板をエッチングして形成したパターン寸法分布を計測し、前記パターン寸法分布が不適の場合には、前記被転写基板のパターン寸法分布に基づいて、エネルギー線照射量を再度決定し、前記パターン寸法分布を計測した被転写基板以後に用いる被転写基板に適用することを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の請求項５に記載の発明に係るパターン形成方法は、請求項１から請求項４までのうちのいずれか１項に記載のパターン形成方法において、前記レジストが、前記被転写基板に設けた金属薄膜上に塗布されていることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の請求項６に記載の発明に係るパターン形成方法は、請求項１から請求項５までのうちのいずれか１項に記載のパターン形成方法において、前記レジストパターンへのエネルギー線照射が、ナノインプリントリソグラフィにより前記被転写基板上にレジストパターンを形成し、前記被転写基板のエッチングする領域にレジスト残膜がある状態、または前記レジスト残膜を除去した後の状態のいずれかであることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の請求項７に記載の発明に係るパターン形成方法は、請求項１から請求項６までのうちのいずれか１項に記載のパターン形成方法において、前記エネルギー線照射が、設定した照射部位に対して直接、あるいはマスクパターンを介して、照射を行うことを特徴とするものである。
【００２６】
本発明の請求項８に記載の発明に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法は、  凹凸のパターンが形成されたマスターテンプレートを用いて、ナノインプリントリソグラフィにより被転写基板上のレジストに前記マスターテンプレートのパターンを転写し、レプリカテンプレートを作製するナノインプリント用テンプレートの製造方法であって、  請求項１から請求項７までのうちのいずれか１項に記載のパターン形成方法により、被転写基板上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にエネルギー線を照射して前記レジストパターンをシュリンクさせて前記レジストパターンの寸法分布を補正する工程と、前記被転写基板をエッチングして凹凸の転写パターンを形成する工程と、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のパターン形成方法によれば、ナノインプリントリソグラフィにより被転写基板上のレジストにテンプレートのパターンを転写するパターン形成方法において、テンプレートを再作製することなく、パターン寸法ばらつきが補正されたＣＤ精度の高いパターンを形成することができる。
【００２８】
本発明のナノインプリント用テンプレートの製造方法によれば、マスターテンプレートを再作製することなく、パターン寸法ばらつきが補正されたＣＤ精度の高いレプリカテンプレートを作製することにより、低コスト、高スループットで作製できるナノインプリント用テンプレートを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のパターン形成方法の工程フローと、被転写基板のパターン寸法（ＣＤ）を決定する因子を示す説明図である。
【図２】本発明のパターン形成方法の実施形態の一例を示し、ナノインプリント用テンプレートの製造方法の工程フロー図である。
【図３】本発明のパターン形成方法において、被転写基板のフィールド内のレジストパターンの各位置に照射するエネルギー線照射量を示すマップの一例である。
【図４】本発明のパターン形成方法に基づく、ナノインプリント用テンプレートの実施例を示す工程断面模式図である。
【図５】図４に続く本発明のパターン形成方法に基づく、ナノインプリント用テンプレートの実施例を示す工程断面模式図である。
【図６】従来のナノインプリントリソグラフィによるパターン形成方法を示す工程断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明のパターン形成方法は、ナノインプリントリソグラフィにより被転写基板上のレジストにテンプレートのパターンを転写するパターン形成方法であって、テンプレートを用いて、ナノインプリントリソグラフィにより被転写基板上にレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンにエネルギー線を照射してレジストパターンをシュリンクさせてレジストパターンの寸法分布を補正する工程と、被転写基板をエッチングして凹凸の転写パターンを形成する工程と、を有するパターン形成方法である。
【００３１】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係るパターン形成方法について詳細に説明する。
【００３２】
本発明のパターン形成方法においては、上記のエネルギー線の照射量分布が、予め既知の、テンプレートのパターン寸法分布、ナノインプリントリソグラフィによるパターン寸法変動分布、被転写基板上のレジストパターン寸法分布、エネルギー線照射によるレジストパターン寸法変動分布、エネルギー線照射後の被転写基板のレジストパターン寸法分布、エッチングによるパターン寸法変動分布、および被転写基板のパターン寸法分布のうちの少なくともいずれか一つに基づいて決定されるものである。
【００３３】
図１は、本発明のパターン形成方法の工程フローと、被転写基板のパターン寸法（ＣＤ）を決定する因子を示す説明図である。図１では、ナノインプリント用レプリカテンプレートの製造方法を例にして説明している。
【００３４】
図１に示すように、本発明のパターン形成方法は、テンプレート（マスターテンプレート）１０を用いて（図１（ａ））、ナノインプリントリソグラフィにより被転写基板１１上にレジストパターン１２を形成する工程（図１（ｂ））と、レジストパターン１２にエネルギー線を照射してレジストパターンをシュリンクさせてレジストパターンの寸法分布を補正する工程と、被転写基板１１をエッチングして凹凸の転写パターンを形成する工程（図１（ｃ））と、を備えたパターン形成方法である。図１（ｃ）では、レジストパターンを剥離除去した被転写基板（レプリカテンプレート）１３の状態を示している。
【００３５】
図１において、テンプレート（マスターテンプレート）１０のパターン寸法をＷ０、ナノインプリントリソグラフィの転写によるパターン寸法変動をＷＡ、被転写基板１１上のレジストパターン寸法をＷ１、エネルギー線照射によるレジストパターン寸法変動をＷＥ、エネルギー線照射後の被転写基板のレジストパターン寸法をＷ１’、被転写基板のエッチングによるパターン寸法変動をＷＢ、被転写基板（レプリカテンプレート）１３のパターン寸法をＷ２とすると、
ＷＡ＝Ｗ１−Ｗ０、ＷＥ＝Ｗ１’−Ｗ１、ＷＢ＝Ｗ２−Ｗ１’  ・・・（１）
という関係が成り立ち、被転写基板（レプリカテンプレート）１３のパターン寸法Ｗ２は、Ｗ０とＷＡとＷＥとＷＢの値で決められる。本発明では、便宜的に、
Ｗ２＝Ｗ０+ＷＡ+ＷＥ+ＷＢ  ・・・（２）
と記す。さらに、上記の関係からＷ２は、
Ｗ２＝Ｗ１+ＷＥ+ＷＢ＝Ｗ１'+ＷＢ  ・・・（３）
とも書ける。
【００３６】
したがって、本発明においては、上記のエネルギー線の照射量分布は、予め既知の、テンプレート（マスターテンプレート）のパターン寸法（Ｗ０）分布、ナノインプリントリソグラフィによるパターン寸法変動（ＷＡ）分布、被転写基板上のレジストパターン寸法（Ｗ１）分布、エネルギー線照射によるレジストパターン寸法変動（ＷＥ）分布、エネルギー線照射後の被転写基板のレジストパターン寸法（Ｗ１’）分布、被転写基板のエッチングによるパターン寸法変動（ＷＢ）分布、および被転写基板のパターン寸法（Ｗ２）分布のうちの少なくともいずれか一つに基づいて決定される。
【００３７】
本発明において、被転写基板上に金属薄膜をハードマスクとして設けた場合には、ハードマスクエッチングによるパターン寸法変動も考慮すべきであるが、上記以外の因子はそれだけでエネルギー線の照射量を決定し得るわけではなく、上記のエネルギー線の照射量分布を決める因子の少なくともいずれか一つと共に用いられるものである。
【００３８】
次に、本発明の実施形態に係るパターン形成方法及びナノインプリント用テンプレートの製造方法について、図面に基づいて例示しながら詳細に説明する。
（実施形態）
本実施形態は、まずテスト用のレプリカテンプレートを作製し、そのパターン寸法分布の結果をフィードバックし、本番用のレプリカテンプレートを作製するパターン形成方法である。
【００３９】
すなわち、パターン寸法が計測されたマスターテンプレートを用いて、ナノインプリントリソグラフィによりテスト用レプリカテンプレートを作製し、このテスト用レプリカテンプレートのパターン寸法分布を計測した後、ナノインプリントリソグラフィにより被転写基板にレジストパターンを形成し、マスターテンプレートのパターン寸法とテスト用レプリカテンプレートのパターン寸法分布に基づいて、レジストパターンの各位置に所定のエネルギー線量のエネルギー線を照射してレジストパターンをシュリンクさせ、レジストパターンの寸法分布を補正してから、被転写基板をエッチングして凹凸の転写パターンを形成するパターン形成方法である。
【００４０】
図２は、本発明のパターン形成方法の実施形態の一例を示し、ナノインプリント用テンプレートの製造方法の工程フロー図である。
【００４１】
まず、マスターテンプレートを作製し、マスターテンプレートのパターン寸法（マスターパターン寸法と記す）を計測する（ステップＳ２１）。
【００４２】
次に、上記のマスターテンプレートを用いて、ナノインプリントリソグラフィによりテスト用の被転写基板上に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被転写基板をエッチングして凹凸の転写パターンを形成し、テスト用のレプリカテンプレートを作製し、テスト用のレプリカテンプレートのパターン寸法を計測する（ステップＳ２２）。
【００４３】
次に、上記のマスターパターン寸法とテスト用のレプリカテンプレートのパターン寸法から、テスト用レプリカテンプレートの転写されるフィールド内のパターン寸法分布マップを作成し、被転写基板のフィールド内のレジストパターンの各位置に照射するエネルギー線照射量を決定する（ステップＳ２３）。
【００４４】
エネルギー線照射量とレジストパターンのシュリンク量との関係は、予め測定しておく。
【００４５】
図３は、本発明のパターン形成方法において、被転写基板のフィールド内のレジストパターンの各位置に照射するエネルギー線照射量を示すマップ３０の一例である。図３に示す例では、光透過性基板３１上の転写パターンのフィールド３２を１６個の矩形領域に区分し、エネルギー線照射による各領域におけるパターン寸法の補正を図の濃淡で示してある。図３において、例えば、Ａで示される白抜きの領域に位置するパターンは、ほぼ目的とするパターン寸法分布を示しており補正は不要であり、Ｂで示される黒点数の少ない淡い領域に位置するパターンは、パターン寸法幅を小さくする補正が必要であるが補正量は小さくてよいパターン寸法分布を示し、Ｃで示される黒点数の多い濃い領域に位置するパターンは、パターン寸法幅を小さくするための大きい補正量を必要とするパターン寸法分布を示すものとする。上記の図３に示す例では、照射するエネルギー線は、領域Ｂではやや少ないエネルギー線照射量、領域Ｃではやや多いエネルギー線照射量とする。
【００４６】
次に、ナノインプリントリソグラフィにより本番用の被転写基板にレジストパターンを形成する（ステップＳ２４）。
【００４７】
次に、本番用の被転写基板上のレジストパターンの各位置に、所定のエネルギー線照射量のエネルギー線を照射してレジストパターンをシュリンクさせてレジストパターンの寸法分布を補正する。
【００４８】
次いで、エネルギー線照射後の被転写基板上の転写パターンフィールド内におけるレジストパターンの寸法分布を測定する（ステップＳ２５）。
【００４９】
測定されたレジストパターンの寸法分布が良好（ＯＫ）であれば、このレジストパターンをマスクとして被転写基板をエッチングし、凹凸の転写パターンであるレプリカパターンを形成し、次に、このレプリカパターンの寸法分布を計測する（ステップＳ２７）。
【００５０】
レプリカパターンの寸法分布が良好（ＯＫ）であれば、レプリカテンプレートが完成する（ステップＳ２９）。
【００５１】
上記のナノインプリント用テンプレートの製造方法のステップＳ２５において、シュリンクして補正したレジストパターンの寸法分布が不適（ＮＧ）の場合には、上記のマスターテンプレートのパターン寸法分布を用いて各位置に照射するエネルギー線照射量を再度決定し、レジストパターンを再度エネルギー線照射してレジストパターンの寸法分布を補正する（ステップＳ２６）。
【００５２】
上記のナノインプリント用テンプレートの製造方法のステップＳ２７において、レプリカパターンの寸法分布が不適（ＮＧ）の場合には、レプリカパターンの寸法分布に基づいて、各位置に照射するエネルギー線照射量を再度決定し、以後に製造するレプリカテンプレートに適用する（（ステップＳ２８）。
【００５３】
本実施形態のパターン形成方法は、テスト用レプリカテンプレートのパターン寸法分布に基づいているため、より実際に即したパターン形成方法である。
（ＲＬＴ）
ナノインプリントリソグラフィでは、従来のフォトリソグラフィと異なる点の１つとして、パターン転写後にパターンの底部分に、厚み数ｎｍ〜数１０ｎｍの薄いレジスト層が残膜として残ることが挙げられる。フォトレジストと異なり、ナノインプリントリソグラフィではナノインプリント後の現像工程は不要である。レジスト残膜の厚みは、ＲＬＴ（Ｒｅｓｉｄｕａｌ  Ｌａｙｅｒ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）と呼ばれる。そこで、通常は、酸素ガスを用いたイオンエッチング処理などでレジスト残膜を除去する工程が必要となる。
【００５４】
本発明のナノインプリント用テンプレートの製造方法においては、上記のレジストパターンに所定のエネルギー線照射量のエネルギー線を照射する工程は、レジスト残膜がある状態、またはそのレジスト残膜を除去した後の状態のいずれにおいても可能である。
（エネルギー線照射）
本発明において、エネルギー線としては、電子線、Ｘ線、紫外線などをあげることができ、レジストパターンへのエネルギー線照射は、設定した照射部位に対して直接、あるいはマスクパターンを介して、照射を行なうことができる。例えば、エネルギー線として電子線を用いる場合には、電子線描画装置または走査型電子線顕微鏡（ＳＥＭ）等の装置機構による電子線照射方法や電子線装置でステンシルマスクを用いる電子線照射方法を適用することができる。
（レジストパターンおよびパターン寸法測定）
上記の実施形態において、レジストパターンおよびパターン寸法測定には、測長ＳＥＭ、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡、Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）、ＯＣＤ（光学式寸法測定器、Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）測定装置などを用いて測定することができる。しかし、測長ＳＥＭは観察用の電子線がレジストパターンに照射されるので、パターン補正用のエネルギー線（電子線）照射量の合計量が変動してしまうおそれがあり、あまり好ましくない。ＯＣＤ測定装置は、大気中で、非破壊で、測定対象物に汚染を生じないで短時間に測定できる利点を有するのでより好ましい。
【００５５】
ＯＣＤ測定装置は、周期的に配置されたレジストパターンに垂直な方向から入射される光の反射後のスペクトルを解析することにより、レジストパターンの幅寸法、膜厚、テーパ角度及び断面形状などを計測できる。
【００５６】
次に、本発明のパターン形成方法において用いる材料について説明する。
（被転写基板）
本発明のパターン形成方法において、被転写基板としては、ナノインプリントリソグラフィにより被転写基板上のレジストにテンプレートのパターンを転写し、ナノメートルサイズの微細パターンを形成するのに用いられる各種の材料が適用でき、被転写基板材料として特に限定されることはない。例えば、半導体基板材料、磁気記録材料、光学素子材料、バイオ素子材料、ディスプレイ材料などが用いられる。
【００５７】
被転写基板として、ナノインプリントリソグラフィで用いられるテンプレートには、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。テンプレートの基材となる被転写基板を構成する材料としては、ナノインプリントに用いる光を透過する石英ガラス、ソーダガラス、蛍石、フッ化カルシウム基板などが挙げられるが、石英ガラス基板は、フォトマスク用基板としての使用実績が高く品質が安定しており、凹凸パターンを設けることにより一体化した光透過性の構造とすることができ、高精度の微細な凹凸パターンを形成できるので、より好ましい。
（レジスト）
ナノインプリントリソグラフィに用いられる光硬化性樹脂としてのレジストは、反応機構の違いからラジカル重合タイプとイオン重合タイプに大別される。いずれのタイプのレジストもインプリント可能であるが、材料選択性の広さからラジカル重合型が一般的に用いられている。ラジカル重合タイプにおいては、ラジカル重合可能なビニル基や（メタ）アクリル基を有するモノマーと光重合開始剤を含んだ組成物が一般的に用いられ、光照射により光重合開始剤により発生したラジカルがモノマーのエチレン性不飽和結合と反応して重合反応が進み、ポリマーを形成する。上記のように、ナノインプリント用のレジストは、通常、ネガ型のレジストが用いられる。以後の説明では、ネガ型レジストの場合を例として説明する。
【００５８】
ナノインプリント用のレジストは、光硬化後であっても、レジストパターンをエネルギー線照射することにより、数ｎｍ〜１０ｎｍ程度のシュリンクが生じる。本発明は、このエネルギー線照射によるレジストパターンのシュリンク作用を利用してレジストパターン幅の補正を行うものである。エネルギー線照射によるレジストパターンのシュリンク量は、補正対象のパターンの種類、使用するレジストの種類、レジストの硬化条件（レジストパターン形成条件）、レジストパターンの膜厚、エネルギー線の種類、エネルギー線（電子線）の加速電圧、単位面積あたりの照射量（電荷量）などにより異なるので、目標とするレジストパターンに合わせて、予めシュリンク量を測定しておくことが好ましい。
【００５９】
エネルギー線照射によるレジストパターンのシュリンクは、レジストパターンを熱処理することなくシュリンクすることができる。熱処理が不要なため、レジストパターン精度を高精度に維持することができ、かつ、所望する領域のパターンを選択的、部分的に補正することが可能となる。もとより、本発明においては、パターン全面をエネルギー線で照射し、同一の補正量でシュリンクすることも可能である。
（金属薄膜）
本発明のパターン形成方法においては、上記のレジストは、被転写基板に設けた金属薄膜上に塗布されているのが好ましい。有機物であるレジストパターンはドライエッチング耐性が低いので、レジストパターンを金属薄膜パターンに変換して被転写基板のエッチングを行なうものであり、より微細なパターン形成が可能となる。
【００６０】
金属薄膜としては、被転写基板のエッチング時のマスクとして、石英ガラス基板等の被転写基板とエッチング選択比が十分にとれる耐エッチング性を有する材料が用いられる。エッチング選択比は大きいほど好ましい。材料としては、例えば、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属、あるいは窒化クロム（ＣｒＮ）、酸化クロム（ＣｒＯ）、酸窒化クロム（ＣｒＮＯ）等のクロム系化合物、酸化タンタル（ＴａＯ）、酸窒化タンタル（ＴａＮＯ）、酸化硼化タンタル（ＴａＢＯ）、酸窒化硼化タンタル（ＴａＢＮＯ）等のタンタル化合物、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等が、膜厚数ｎｍ〜１０ｎｍ程度の範囲で用いられる。これらの中で、クロム系材料は、石英ガラス基板のドライエッチングに用いるフッ素系ガスのプラズマに対して強い耐性をもち、またウェットエッチングが容易であり、好ましい材料である。
【００６１】
上記の金属薄膜の中で、特に導電性を有する金属薄膜は、石英ガラス基板をドライエッチングする時のエッチングマスクとしての機能と、電子線などの荷電粒子線によるエネルギー線をレジストパターンへ照射した時のチャージアップによるレジストパターンの歪みの発生を防止する機能とを有しており、より好ましい材料である。例えば、厚み数ｎｍ〜数１０ｎｍのクロム（Ｃｒ）などの導電性金属薄膜が用いられる。
【００６２】
また、エッチング選択比が確保されれば、金属薄膜は２層以上の多層膜であってもよく、例えば、クロムとシリコンの２層膜、あるいはクロムと酸化シリコンの２層膜等が挙げられる。
（反転パターン）
本発明のパターン形成方法において、ナノインプリント用レプリカテンプレートを作製する場合には、得られたレプリカテンプレートの凹凸パターンは、マスターテンプレートの凹凸パターンの凹凸関係、左右関係が反転したパターンとなる。したがって、必要とされるレプリカテンプレートのパターンに対応して、予めマスターテンプレートのパターンデータを変換し、凹凸関係、左右関係が反転したパターンを有するマスターテンプレートを用いてレプリカテンプレートを作製すれば、必要とされる所望のパターンを有するレプリカテンプレートを得ることができる。あらかじめパターンデータを変換しておく方法は、レプリカテンプレート製造プロセスに負荷がかからず、欠陥発生が増加することのない好ましい方法である。
【００６３】
以上、本発明に係るパターン形成方法及びナノインプリント用テンプレートの製造方法について実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するならば、いずれも本発明の技術的範囲に包含されるものである。
【００６４】
次に、実施例により本発明を説明する。
【実施例】
【００６５】
図４及び図４に続く図５は、本発明のパターン形成方法に基づく、ナノインプリント用テンプレートの実施例を示す工程断面模式図である。
【００６６】
マスターテンプレート用の光透過性基板として、外形が６インチ角、厚さ０．２５インチの石英基板を準備し、その一方の主面上にスパッタリング法で金属薄膜としてクロム（Ｃｒ）膜を膜厚５ｎｍ形成した。
【００６７】
次に、Ｃｒ膜の上に電子線レジストを塗布し、電子線描画し、現像し、レジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクとしてＣｒ膜を塩素と酸素の混合ガスでドライエッチングし、Ｃｒ膜パターンを形成し、次いで、レジストパターンを酸素プラズマで剥離除去し、Ｃｒ薄膜パターンをマスクとして、石英基板をフッ素系ガスを用いてドライエッチングし、凹凸パターンを形成し、次に、Ｃｒパターンをエッチングして除去し、図４（ａ）に示すように、石英基板の転写されるパターン領域（フィールド）に凹凸パターンを設けたマスターテンプレート４０を作製し、そのパターン寸法（パターン幅ｗ１；パターン間隔ｄ１）を計測した。
【００６８】
一方、テスト用のレプリカテンプレートの被転写基板として、マスターテンプレート用の光透過性基板と同様に、図４（ａ）に示すように、厚み５ｎｍのＣｒ薄膜４２を設けた同一サイズの合成石英の被転写基板４１を用意し、このＣｒ薄膜４２上にインクジェット法でレジスト（光硬化性樹脂）４３をレジスト残膜が厚み１０ｎｍとなる様に配設した。
【００６９】
次に、上記のマスターテンプレート４０を用いてナノインプリントリソグラフィにより、マスターテンプレート４０の凹凸パターンを被転写基板４１のレジスト（光硬化性樹脂）４３に接触させて加圧し、図４（ｂ）に示すように、マスターテンプレート４０を押し付けた状態で光（紫外光）４４を照射し、レジスト（光硬化性樹脂）４３を硬化させた。
【００７０】
次に、マスターテンプレート４０を硬化したレジストから離型し、図４（ｃ）に示すように、被転写基板４１に硬化した光硬化性樹脂のレジストパターン４５による転写パターンを形成した。
【００７１】
図４（ｃ）に示すように、ナノインプリントリソグラフィでは、マスターテンプレート４０の凸部に相当する部分のレジスト（光硬化性樹脂）が被転写基板４１上に薄い残膜４５ａとして残る。そこで、酸素ガスを用いたイオンエッチング処理などで残膜４５ａを除去し、図４（ｄ）に示すように、Ｃｒ薄膜４２を露出させ、レジストパターン４５ｂをマスクとしてＣｒ薄膜４２を塩素と酸素の混合ガスでドライエッチングしてＣｒ薄膜パターンを形成し、次いで、レジストパターン４５ｂを酸素プラズマで除去した。
【００７２】
次に、Ｃｒ薄膜パターンをマスクとして、被転写基板（石英基板）４１をフッ素系ガスを用いてドライエッチングし、図４（ｅ）に示すように、凹凸パターンを設けたテスト用レプリカテンプレート４６を作製した。
【００７３】
次に、測長ＳＥＭを用いてテスト用レプリカテンプレート４６のパターン寸法（パターン幅ｗ２；パターン間隔ｄ２）を計測し、マスターテンプレート４０のパターン寸法とテスト用レプリカテンプレート４６のパターン寸法から転写されるパターン領域（フィールド）内のパターン寸法分布を示すマップを作成し、フィールド内の各位置に照射する電子線量を決定した。すなわち、パターン寸法分布は、補正が不要な領域Ａ、レジストパターンのシュリンクによる補正が必要であるが補正量は小さくてよい領域Ｂ、やや大きい補正量を必要とする領域Ｃの３領域に分類し、領域Ｂ、領域Ｃの照射電子線量を決定した。
【００７４】
次に、図５（ａ）に示すように、テスト用レプリカテンプレートの被転写基板と同仕様の本番用の被転写基板５１を準備し、テスト用レプリカテンプレートの作製と同じ工程で、マスターテンプレート４０のパターンをナノインプリントリソグラフィで被転写基板５１上のレジスト（光硬化性樹脂）に転写して、レジストパターン５５を形成した。
【００７５】
次に、酸素ガスを用いたイオンエッチング処理などでレジスト残膜５５ａを除去し、図５（ｂ）に示すように、被加工基板５１上のＣｒ薄膜５２を露出させた。
【００７６】
次に、上記のテスト用レプリカテンプレート４６のパターン寸法分布に基づいて、図５（ｃ）に示すように、被転写基板５１上のレジストパターン５５ｂの各位置に所定の電子線量の電子線５６を照射し、レジストパターン５５ｂをシュリンクさせてレジストパターン５７とし、寸法分布を補正した。
【００７７】
次いで、図５（ｄ）に示すように、電子線照射後の被転写基板５１上の転写パターンフィールド内の各位置におけるシュリンクしたレジストパターン５７の寸法（パターン幅ｗ３；パターン間隔ｄ３）を、ＯＣＤ測定装置を用いて計測し、パターン寸法分布マップを作成した。
【００７８】
測定されたレジストパターン５７の寸法分布は仕様値内に入り良好（ＯＫ）であったので、このレジストパターン５７をマスクとしてＣｒ薄膜５２を塩素と酸素の混合ガスでドライエッチングし、図５（ｅ）に示すように、Ｃｒ薄膜パターン５２ａを形成し、次いで、図５（ｆ）に示すように、レジストパターン５７を酸素プラズマで除去した。
【００７９】
次に、Ｃｒ薄膜パターン５２ａをマスクとして、被転写基板（石英基板）５１をフッ素系ガスを用いてドライエッチングして凹凸パターンを形成し、次に、Ｃｒ薄膜パターン５２ａをエッチングして除去し、凹凸パターンよりなるレプリカパターンを形成した。
【００８０】
次に、このレプリカパターンの寸法分布を計測したところ、良好（ＯＫ）な結果であり、図５（ｇ）に示すように、被転写基板（石英基板）５１のパターン領域（フィールド）に、パターン寸法ばらつきが補正されたＣＤ精度の高い凹凸パターンを設けたレプリカテンプレート５８が完成した。
【００８１】
上記のパターン形成方法を用いたナノインプリント用テンプレートの製造方法の図５（ｄ）に示す工程において、もしもシュリンクして補正したレジストパターン５７の寸法分布が不適（ＮＧ）の場合には、上記のマスターテンプレートのパターン寸法分布を用いて各位置に照射する電子線量を再度決定し、レジストパターン５７を再度電子線照射してレジストパターンの寸法分布を補正することができる。
【００８２】
また、上記のパターン形成方法を用いたナノインプリント用テンプレートの製造方法のレプリカパターンの寸法分布を計測する工程において、もしもレプリカパターンの寸法分布が不適（ＮＧ）の場合には、レプリカパターンの寸法分布に基づいて、各位置に照射するエネルギー線量を再度決定し、以後に製造するレプリカテンプレートに適用して補正することができる。
【００８３】
本実施例では、レジストパターンに所定の電子線量の電子線を照射する工程は、レジスト残膜を除去した後の状態で行っているが、本発明においては、図５（ａ）に示す被転写基板のエッチングする領域にレジスト残膜がある状態で電子線照射を行うことも可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１０  テンプレート（マスターテンプレート）
１１  被転写基板
１２  被転写基板上のレジストパターン
１３  被転写基板（レプリカテンプレート）
Ｗ０  テンプレートのパターン寸法
ＷＡ  ナノインプリントリソグラフィによるパターン寸法変動
Ｗ１  被転写基板上のレジストパターン寸法
ＷＥ  エネルギー線照射によるレジストパターン寸法変動
Ｗ１’エネルギー線照射後の被転写基板のレジストパターン寸法
ＷＢ  被転写基板のエッチングによるパターン寸法変動
Ｗ２  被転写基板（レプリカテンプレート）のパターン寸法
３０  マップ
３１  被転写基板
３２  フィールド
Ａ  パターン寸法の補正量を示す領域
Ｂ  パターン寸法の補正量を示す領域
Ｃ  パターン寸法の補正量を示す領域
４０  マスターテンプレート
４１、５１  被転写基板
４２、５２  Ｃｒ薄膜
５２ａ    Ｃｒ薄膜パターン
４３  レジスト（光硬化性樹脂）
４４  光（紫外線）
４５、４５ｂ、５５、５５ｂ  レジストパターン
４５ａ、５５ａ  残膜
４６  テスト用レプリカテンプレート
５６  電子線
５７  シュリンクしたレジストパターン
５８  レプリカテンプレート
６０  テンプレート
６１  被転写基板
６２  レジスト
６３  光（紫外線）
６４  レジストパターン
６５  転写パターンを形成した被転写基板
【図１】
2014175434.tif 000003
【図２】
2014175434.tif 000004
【図３】
2014175434.tif 000005
【図４】
2014175434.tif 000006
【図５】
2014175434.tif 000007
【図６】
2014175434.tif 000008