(57)【要約】【課題】モールドの平坦性を維持することができ、インプリントにおいて被加工物側の樹脂の硬化を妨げないように構成することが可能な位置合わせ構造を有するモールド、モールドの製造方法、インプリント装置及びインプリント方法、インプリント方法を用いた構造体の製造方法を提供する。【解決手段】位置合わせ構造を有する位置合わせ構造領域１０３と、パターンを有するパターン形成領域１０２とを備え、基板上に塗布された樹脂に前記パターンをインプリントするモールド１０１である。このモールド１０１は位置合わせのために用いる光の少なくとも一部の波長域の光に対して透明な材料からなる。また、このモールド１０１の位置合わせ構造を構成する凹部の側壁には、モールド１０１とは異なる光学特性を有する材料からなる被覆層１０４が形成されている。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置合わせ構造を有する位置合わせ構造領域と、パターンを有するパターン形成領域とを備え、基板上に塗布された樹脂に前記パターンをインプリントするモールドであって、
前記モールドは位置合わせのために用いる光の少なくとも一部の波長域の光に対して透明な材料からなり、かつ、前記位置合わせ構造を構成する凹部の側壁には、該モールドとは異なる光学特性を有する材料からなる被覆層が形成されていることを特徴とするモールド。
【請求項２】
前記被覆層は、前記樹脂とは異なる光学特性を有する材料からなることを特徴とする請求項１に記載のモールド。
【請求項３】
前記位置合わせのために用いる光が、可視光であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモールド。
【請求項４】
前記被覆層は、樹脂硬化のために用いる光の少なくとも一部の波長域の光に対して透明である材料からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモールド。
【請求項５】
前記樹脂硬化のために用いる光が、紫外光であることを特徴とする請求項４に記載のモールド。
【請求項６】
前記被覆層は、酸化シリコン、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、窒化シリコン、酸化チタン、インジウム錫酸化物、酸化亜鉛から選択される材料により構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモールド。
【請求項７】
前記被覆層は、金属、シリコン、炭化シリコンから選択される材料により構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモールド。
【請求項８】
前記位置合わせ構造領域における凹部が、前記パターン形成領域における凹部と同じ深さ、又は異なる深さを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のモールド。
【請求項９】
基板上の樹脂にパターンをインプリントするためのモールドの製造方法であって、
前記モールドにおけるモールド本体の表面に、位置合わせ構造を有する位置合わせ構造領域、および前記パターンを有するパターン形成領域を形成する工程と、
前記モールド本体の表面に、前記モールド本体とは異なる光学特性を有する被覆層を形成する工程と、
前記被覆層を、平坦化処理し、あるいは異方性エッチング処理し、あるいはそれらの組み合わせにより、前記位置合わせ構造の凹部の底面上、及び前記位置合わせ構造の凸部に形成された被覆層を除去する工程と、
を有することを特徴とするモールドの製造方法。
【請求項１０】
前記被覆層を形成する工程において、該被覆層の材料として、前記基板上の樹脂とは異なる光学特性を有する材料を用いることを特徴とする請求項９に記載のモールドの製造方法。
【請求項１１】
前記位置合わせ構造の凹部の深さを調節することにより、前記位置合わせ構造の凹部に形成される被覆層の膜厚を調整する工程を有することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のモールドの製造方法。
【請求項１２】
前記位置合わせ構造の凹部の開口幅を調整する工程を有することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のモールドの製造方法。
【請求項１３】
基板上の樹脂にパターンをインプリントするためのモールドとして、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のモールドを備え、該モールドの位置合わせ構造によって位置合わせを行うことを特徴とするインプリント装置。
【請求項１４】
基板上の樹脂にパターンをインプリントするためのモールドとして、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のモールドを用い、該モールドの位置合わせ構造によって位置合わせを行うことを特徴とするインプリント方法。
【請求項１５】
構造体の製造方法であって、請求項１４に記載のインプリント方法を用いたことを特徴とする構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モールド、モールドの製造方法、インプリント装置及びインプリント方法、インプリント方法を用いた構造体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、モールド上の微細な構造を樹脂や金属等の被加工部材に転写する微細加工技術が開発され、注目を集めている。
この技術は、ナノインプリントあるいはナノエンボッシングなどと呼ばれ、数ｎｍオーダーの分解能を持つため、ステッパ、スキャナ等の光露光機に代わる次世代の半導体製造技術としての期待が高まっている。
さらに、立体構造をウエハレベルで一括加工可能なため、フォトニッククリスタル等の光学素子、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）など
のバイオチップの製造技術、等として幅広い分野への応用が期待されている。
【０００３】
このようなインプリントによる加工は、非特許文献１に紹介されているように、半導体製造技術に適用する場合には以下のように行われる。
即ち、基板（例えば半導体ウエハー）上に形成されている光硬化性樹脂層に対して、所望の凹凸パターンが形成されたモールドを押し当て、紫外光を照射することで樹脂を硬化させる（光インプリント）。
あるいは、熱可塑性樹脂を基板上に形成し、基板を加熱して柔らかくなった樹脂にモールドを押し当て加圧し、降温して樹脂を硬化させる（熱インプリント）。これにより、樹脂層に上記パターンが転写されるので、この樹脂層をマスク層としてエッチング等を行い、基板にモールドのパターンが転写される。
【０００４】
このようなインプリント技術においては、モールドの凹凸パターンの転写に際し、モールドと基板との位置合わせが重要な課題となる。
そこで、特許文献１では、以下のようにして両者の位置合わせを行っている。すなわち、光等の透過可能なモールド基板に位置参照用のマーク（以下、位置合わせ構造という。）を設け、基板側にも上記モールド基板に設けられた位置合わせ構造に対応したマークを形成して、モールドと基板との位置合わせをする技術が提案されている。これにより、モールド基板の上側から光等を透過させ、上記モールド基板に設けられた位置合わせ構造と基板に形成された位置合わせ構造とを同時に観察および参照することで、モールドと基板との位置合わせをすることができる。
【非特許文献１】Ｓｔｅｐｈａｎ  Ｙ．Ｃｈｏｕ  ｅｔ．ａｌ．，  Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，Ｖｏｌ．６７，Ｉｓｓｕｅ  ２１，ｐｐ．３１１４−３１１６（１９９５）
【特許文献１】特開２０００−３２３４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のように、光透過性のモールド基板に形成された凹凸による位置合わせ構造は見え難い。また、モールド基板が樹脂に接触すると、モールド基板と樹脂との屈折率差が小さいため、位置合わせ構造はより不鮮明になることが分かった。そこで、本発明者らは、モールド表面に、モールド本体とは光学特性の異なる材料を被覆層として形成することにより、モールド側の位置合わせ構造の観測を容易とすることを検討した。
【０００６】
ところが、このようにモールド基板に形成された位置合わせ構造の観測を容易とするため、モールド表面に、モールド本体とは光学特性の異なる材料を被覆層として形成した場合であっても、次のような問題が生じる。
すなわち、モールド本体と異なる材料を表面に被覆した場合、膜応力が働き、モールドが反ってしまうのである。
以下、図５を用いて、更に説明する。図５において、５１０１はモールド本体、５１０４はモールド表面に形成された被覆層、５２０１は被加工側の基板、５２０２は基板上に塗布された樹脂である。
図５に示すように、モールド本体５１０１と異なる材料による被覆層５１０４をモールド表面に被覆した場合、モールドが反ってしまう場合が生じる。
その結果、モールドの平坦性が失われ、インプリントの面内均一性が得られなくなってしまうこととなる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、モールドの平坦性を維持することができ、インプリントにおいて被加工物側の樹脂の硬化を妨げないように構成することが可能な位置合わせ構造を有するモールド、モールドの製造方法の提供を目的とする。
また、本発明は、上記モールドによるインプリント装置及びインプリント方法の提供、並びに該インプリント方法を用いた構造体の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、つぎのように構成したモールド、モールドの製造方法、インプリント装置及びインプリント方法、インプリント方法を用いた構造体の製造方法を提供するものである。
本発明のモールドは、位置合わせ構造を有する位置合わせ構造領域と、パターンを有するパターン形成領域とを備え、基板上に塗布された樹脂に前記パターンをインプリントするモールドであって、
前記モールドは位置合わせのために用いる光の少なくとも一部の波長域の光に対して透明な材料からなり、かつ、前記位置合わせ構造を構成する凹部の側壁には、該モールドとは異なる光学特性を有する材料からなる被覆層が形成されていることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記被覆層が、前記樹脂とは異なる光学特性を有する材料からなることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記位置合わせのために用いる光が、可視光であることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記被覆層が、樹脂硬化のために用いる光の少なくとも一部の波長域の光に対して透明である材料からなることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記樹脂硬化のために用いる光が、紫外光であることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記被覆層が、酸化シリコン、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、窒化シリコン、酸化チタン、インジウム錫酸化物、酸化亜鉛から選択される材料により構成されていることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記被覆層が、金属、シリコン、炭化シリコンから選択される材料により構成されていることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記位置合わせ構造領域における凹部が、前記パターン形成領域における凹部と同じ深さ、又は異なる深さを有することを特徴とする。
また、本発明のモールドの製造方法は、基板上の樹脂にパターンをインプリントするためのモールドの製造方法であって、
前記モールドにおけるモールド本体の表面に、位置合わせ構造を有する位置合わせ構造領域、および前記パターンを有するパターン形成領域を形成する工程と、
前記モールド本体の表面に、前記モールド本体とは異なる光学特性を有する被覆層を形成する工程と、
前記被覆層を、平坦化処理し、あるいは異方性エッチング処理し、あるいはそれらの組み合わせにより、前記位置合わせ構造の凹部の底面上、及び前記位置合わせ構造の凸部に形成された被覆層を除去する工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明のモールドの製造方法は、前記被覆層を形成する工程において、該被覆層の材料として、前記基板上の樹脂とは異なる光学特性を有する材料を用いることを特徴とする。
また、本発明のモールドの製造方法は、前記位置合わせ構造の凹部の深さを調節することにより、前記位置合わせ構造の凹部に形成される被覆層の膜厚を調整する工程を有することを特徴とする。
また、本発明のモールドの製造方法は、前記位置合わせ構造の凹部の開口幅を調整する工程を有することを特徴とする。
また、本発明のインプリント装置は、基板上の樹脂にパターンをインプリントするためのモールドとして、上記したいずれかに記載のモールドを備え、該モールドの位置合わせ構造によって位置合わせを行うことを特徴とする。
また、本発明のインプリント方法は、基板上の樹脂にパターンをインプリントするためのモールドとして、上記したいずれかに記載のモールドを用い、該モールドの位置合わせ構造によって位置合わせを行うことを特徴とする。
また、本発明の構造体の製造方法は、上記したインプリント方法を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、モールドの平坦性を維持することができ、インプリントにおいて被加工物側の樹脂の硬化を妨げないように構成することが可能な位置合わせ構造を有するモールド、モールドの製造方法を実現することができる。
また、上記モールドによるインプリント装置及びインプリント方法を実現することができ、該インプリント方法を用いた構造体の製造方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施形態に係るモールドについて説明する。
図１に、本実施形態におけるモールドの一例を説明するための模式的断面図を示す。
図１において、１０１はモールド本体、１０２は凹部と凸部によるパターンを有するパターン形成領域、１０３は凹部と凸部を有する位置合わせ構造領域、１０４は被覆層、１０５はモールドである。
【００１１】
本実施形態において、モールド本体１０１は、位置合わせのために用いる光の少なくとも一部の波長域の光に対して透明な材料で構成されている。
一般的に、位置合わせのために用いる光としては可視光（３８０ｎｍから７８０ｎｍの波長帯域）があり、例えば、６３３ｎｍの光である。
また、透明な材料とは、透過率が５０％以上の材料のことをいい、好ましくは７０％以上、さらに好ましくは９０％以上の材料のことをいう。
このモールド本体１０１の表面には、凹部と凸部による位置合わせ構造を有する位置合わせ構造領域１０３と、凹部と凸部によるパターンを有するパターン形成領域１０２とを備えている。
このパターン形成領域１０２と位置合わせ構造領域１０３が有する凹部の深さは、同じ深さであっても、互いに異なる深さであっても構わない。
【００１２】
このモールドに対し、位置合わせ構造を構成する凹部の側壁には、被覆層１０４が形成されている。
また、この被覆層１０４は、モールド本体１０１とは異なる光学特性を有する材料から選択される。
ここで、異なる光学特性を有する材料とは、位置合わせのために用いる光の少なくとも一部の波長域の光において、その差を識別できる材料を意味している。
すなわち、屈折率、透過率、反射率のいずれか一つが異なるような材料であり、特に屈折率が異なる材料のことをいう。
このように、被覆層１０４は、モールド本体１０１とは異なる光学特性を有しているため、モールド上の位置合わせ構造が容易に確認できるようになっている。また、被覆層１０４は凹部の側壁に設けられており、凸部に設けられていないことから、被覆層の応力による反りを防止することができる。
また、被覆層１０４は、基板上に塗布された樹脂とは異なる光学特性を有する材料を用いてもよい。
このように構成すれば、モールド本体１０１と樹脂との屈折率差が小さく、位置合わせ構造が見え難い場合であっても、位置合わせ構造を容易に確認することができる。
なお、このモールドを光インプリントに用いる場合には、モールド本体１０１は、樹脂硬化のために用いる光の少なくとも一部の波長域の光に対して透明な材料で構成されていてもよい。
樹脂硬化のために用いる光としては紫外光（１０ｎｍから４００ｎｍの波長帯域）があり、例えば、３６５ｎｍの光である。
透明な材料とは、例えば、透過率が５０％以上の材料のことをいい、好ましくは７０％以上、さらに好ましくは９０％以上の材料のことをいう。
【００１３】
モールド本体１０１は、例えば酸化シリコン、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、窒化シリコン、酸化チタン、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛等から選択できる。
また、被覆層１０４は、例えば、酸化シリコン、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、窒化シリコン、酸化チタン、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛等の中から、モールド本体１０１とは異なる材料を選ぶことが出来る。
また、被覆層１０４は、金属、シリコン、炭化シリコン等の樹脂硬化のために用いる光に対して不透明な材料を用いても良い。
【実施例】
【００１４】
本実施例では、基板上に塗布された樹脂とは異なる光学特性を有する材料により構成された被覆層が設けられたモールドについて説明する。
図２において、２０１はモールド本体、２０２は凹部と凸部によるパターンを有するパターン形成領域、２０３は凹部と凸部を有する位置合わせ構造領域、２０４は被覆層、２０５はモールドである。
また、２１０は基板、２２０は樹脂、２３０は位置合わせ構造である。
【００１５】
ここで、モールド本体１０１と被覆層２０４の組み合わせとしては、モールド本体１０１を酸化シリコンとし、被覆層２０４を窒化シリコンとすることができる。
すなわち、被覆層２０４としての窒化シリコンは、樹脂２２０とは異なる屈折率を有する材料である。
そのため、位置合わせ構造領域２０３の凹部の側壁に形成された被覆層２０４は、モールド２０５が樹脂２２０に浸った後にも観測することが出来る。
被覆層２０４は、位置合わせ構造領域２０３の凹部の深さに応じて形成されるため、この位置合わせ構造領域２０３の凹部の深さを調節することにより、光学観測に十分なコントラストが得られるように調整することが出来る。
例えば、被覆層２０４に不透明な材料をもちいた場合、膜厚が厚い方が、より遮光性が上がりコントラスト差を大きくできる。
【００１６】
また、位置合わせに用いる光の波長帯域に対して透明な材料を被覆層２０４として用いた場合、膜厚は光路長差に関係する。
そのため、膜厚を変化させて光路長差を調節することで、光の干渉条件により最適なコントラスト差を得ることが出来る。
被覆層２０４は位置合わせ構造の側壁に設けられているため、基板２１０の位置合わせ構造２３０を観測するのにほとんど妨げにはならない。
また、本実施例のモールドを光インプリントに用いる場合、樹脂を硬化するために用いる紫外光は周辺からの回りこみで２０４の直下にも十分に照射が可能である。
従って、被覆層２０４に紫外光を通過させない材料を用いても、この被膜層２０４が樹脂硬化の妨げとなることがない。
【００１７】
次に、本実施例におけるモールドの製造方法について説明する。
図３及び図４に、図２に示した本実施例におけるモールドの製造方法の一例を説明するための断面図を示す。
図３及び図４には図２のモールドと同じ構成には同一の符号が付されているので、共通する部分の説明は省略する。
図３及び図４において、３０１はレジスト、３０２はハードマスク層、３０３はマスク、
３０４はマスク、３０５は被覆層である。
【００１８】
（１）まず、モールド本体２０１の表面に、ハードマスク層３０２を形成した後に、レジスト３０１によるマスクを形成する（図３（ａ））。
なお、ハードマスク層３０２を用いずに、モールド本体２０１の表面にレジスト３０１を直接設けてもよい。
前記マスクは、パターン形成領域１０２と位置合わせ構造領域１０３とを形成するために用いられる。パターニング方法は、例えば、ステッパ、スキャナ等による光露光、電子ビームによる描画がある。
（２）次に、レジスト３０１をマスクにして、モールド本体２０１をエッチングする（図３（ｂ））。
ハードマスク層を用いた場合は、レジスト３０１とハードマスク層３０２の併用、あるいはレジスト３０１を除去後、ハードマスク層３０２をマスクとしてモールド本体２０１をエッチングしてもよい。
エッチング後にレジスト３０１を除去する。ハードマスク層３０２は必要に応じて除去する。
【００１９】
（３）次に、パターン形成領域２０２と位置合わせ構造領域２０３のエッチング深さを変えたい場合には、一方をマスク３０３で被覆し、他方を、ハードマスク層３０２をマスクとして追加エッチングする（図３（ｃ））。
その後、マスク３０３、及び、ハードマスク層３０２を除去する。
（４）次に、パターン形成領域１０２を、マスク３０４で被覆する。次に、被覆層３０５
を形成する（図３（ｄ））。被覆層３０５の形成方法としては、ＣＶＤ、スパッタ、ＥＢ蒸着、スピンコート等が挙げられる。パターンの表面と側壁の双方に一様に成膜出来る方法が望ましい。
（５）次に、被覆層３０５を、異方性エッチングにより全面エッチバックする。この処理により、エッチング方向（すなわちモールド表面と垂直な方向）に対して膜厚の厚い、パターン側壁の被覆層が残り、被覆層２０４が形成される（図３（ｅ））。
被覆層２０４の上端は、図に示すように、角が取れて丸くなっている。
なお、ここでは被覆層３０５を除去するに際し、異方性エッチング処理を用いたが、このような異方性エッチング処理に限られるものではない。
異方性エッチング処理以外にも、平坦化処理、あるいはそれらの組み合わせにより、位置合わせ構造の凹部の底面上、および位置合わせ構造の凸部に形成された被覆層を除去するようにしてもよい。
（６）最後に、マスク３０４を除去する。
【００２０】
以上のプロセスにより、本実施例のモールド２０５が作製出来る。
この作製方法を、パターンの開口寸法（開口幅）を調整する目的で用いることも可能である。
その場合、モールド本体２０１と被覆層２０４が同じ材料であっても良い。
また、被覆層３０５の成膜条件によっては、図４に示すように微細パターンの内部にほとんど材料が入らず、成膜されない場合がある。
パターン形成領域２０２のパターンの凹部には被覆層３０５が形成されておらず、かつ、位置合わせ構造領域２０３の凹部には被覆層が形成される場合、図３（ｄ）におけるマスク３０４を用いなくても、最終的に本構成のモールド２０５を得ることが可能である。
なお、本実施例に係るモールドは、光インプリントのみならず、熱インプリントにも用いることが出来る。また、本実施例のモールドを用いて、位置合わせを行い、フォトニック結晶や半導体デバイスなどの構造体を製造することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態におけるモールドの一例を説明するための模式的断面図である。
【図２】本発明の実施例におけるモールド、および基板との位置合わせ方法を説明するための断面図である。
【図３】本発明の実施例におけるモールドの製造方法の一例を説明するための断面図である。
【図４】本発明の実施例におけるモールドの製造方法の一例を説明するための断面図である。
【図５】従来例におけるモールドを説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０１：モールド本体
１０２：パターン形成領域
１０３：位置合わせ構造領域
１０４：被覆層
１０５：モールド
２０１：モールド本体
２０２：パターン形成領域
２０３：位置合わせ構造領域
２０４：被覆層
２０５：モールド
２１０：基板
２２０：樹脂
２３０：位置合わせ構造
３０１：レジスト
３０２：ハードマスク層
３０３：マスク
３０４：マスク
３０５：被覆層
【図１】
2008230232.tif 000003
【図２】
2008230232.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008230232.tif 000007