(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２段以上の段差構造から構成されるｎ段の多段構造体を主面に有するテンプレートの製造方法であって、
（ｎ−１）段の段差構造から構成される第１の構造体を主面に複数配列した形態を有する第１のテンプレートを準備する工程と、
前記第１の構造体を被覆する第１のマスク材層を形成する工程と、
前記第１の構造体の最上段の上面を露出させる工程と、
少なくとも前記露出させた第１の構造体の最上段の上面の上に、第２のマスク材層を形成する工程と、
前記第２のマスク材層の上にネガ型のフォトレジスト層を形成する工程と、
前記第１のテンプレートの主面とは反対側の裏面側から紫外光を照射して、前記第１の構造体の最上段の上面の上に位置する前記フォトレジスト層の部分を硬化させ、現像して第１のレジストパターンを形成する工程と、
前記第１のレジストパターンをスリミングして第２のレジストパターンを形成する工程と、
平面視において、前記第２のレジストパターンから露出する前記第２のマスク材層をエッチングして、第２のマスク材パターンを形成する工程と、
平面視において、前記第２のマスク材パターンから露出する前記第１の構造体を、前記ｎ段の多段構造体の最上段の段差に相当する深さだけエッチングして、前記ｎ段の多段構造体を形成する工程と、
を順に備えることを特徴とする、多段構造体を有するテンプレートの製造方法。
【請求項２】
前記第２のマスク材パターンを形成する工程と、
前記ｎ段の多段構造体を形成する工程と、
の間に、
前記第１のマスク材層を、前記ｎ段の多段構造体の最上段の段差に相当する深さだけエッチングする工程、
を備えることを特徴とする、請求項１に記載の多段構造体を有するテンプレートの製造方法。
【請求項３】
前記ｎ段の多段構造体のｎが２であり、
前記第１の構造体が、ラインパターンまたはピラーパターンであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の多段構造体を有するテンプレートの製造方法。
【請求項４】
前記フォトレジスト層が、波長３６５ｎｍの紫外光に感光するものであり、
前記第１のテンプレートおよび前記第２のマスク材層が、波長３６５ｎｍの紫外光を透過するものであることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の多段構造体を有するテンプレートの製造方法。
【請求項５】
前記第１の構造体の最上段の上面の幅が３００ｎｍ以上であることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の多段構造体を有するテンプレートの製造方法。
【請求項６】
前記第１のテンプレートが、合成石英から構成されるものであることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の多段構造体を有するテンプレートの製造方法。
【請求項７】
前記第１のマスク材層が、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）から構成されるものであることを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の多段構造体を有するテンプレートの製造方法。
【請求項８】
前記第２のマスク材層が、クロム（Ｃｒ）を含むものであることを特徴とする、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の多段構造体を有する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、多段構造体を有するテンプレートの製造方法に関するものである。より詳しくは、２段以上の段差構造から構成されるｎ段の多段構造体を主面に有するテンプレートの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体用デバイス製造等において微細なパターンを転写形成する技術として、ナノインプリントリソグラフィが知られている。
上記のナノインプリントリソグラフィは、表面に微細な凹凸形状の転写パターンを形成したテンプレート（モールド、スタンパ、金型とも呼ばれる）を、半導体ウェハなどの被転写基板の上に形成された樹脂に密着させ、前記樹脂の表面側の形状を、前記テンプレートの転写パターンの凹凸形状に成形した後に前記テンプレートを離型し、次いで、ドライエッチング等により余分な樹脂部分（残膜部分）を除去することで、前記被転写基板の上の樹脂に前記テンプレートの転写パターンの凹凸形状（より詳しくは、凹凸反転形状）を転写する技術である（例えば、特許文献１、２）。
【０００３】
上記のナノインプリントリソグラフィに用いられるテンプレート（以降、インプリント用テンプレート、若しくは、単にテンプレートと呼ぶ）に形成される凹凸形状の転写パターンは、従来、断面矩形状のラインパターンやピラーパターン、すなわち、１段の段差構造から構成される構造体であった。
一方、転写パターンとして２段以上の段差構造から構成される多段構造体を形成したテンプレートを用いれば、複雑な３次元形状を、より少ない工程で得ることができる。
それゆえ、半導体用デバイス製造のみならず、例えば、光学素子、配線回路、記録デバイス、ディスプレイパネル、医療検査用チップ、マイクロ流路などの製造分野において、多段構造体を有するテンプレートの提供が望まれている。
【０００４】
上記のような多段構造体を有するテンプレートを製造する方法として、まず、従来同様の断面矩形状（すなわち、段差が１段）の構造体を形成し、次いで、その上に形成したレジストに電子線描画装置等を用いてアライメント描画することにより、所望の多段構造体を形成する方法（例えば、特許文献３の図１）や、電子線描画装置を用いたアライメント描画及びハーフエッチングの手法により、石英基板の上に形成した導電性のハードマスク層を段差構造とし、このハードマスク層をエッチングマスクに用いて石英基板をエッチングする方法（例えば、特許文献３の図４）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００４−５０４７１８号公報
【特許文献２】特開２００２−９３７４８号公報
【特許文献３】特開２０１２−２３２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようなアライメント描画により所望の多段構造体を形成する方法においては、電子線描画装置等のアライメント精度によって、下段に対する上段の位置精度が決定づけられる。それゆえ、高精度なアライメント機能を備えた高額な描画装置が必要となり、生産コストの上昇を引き起こしていた。
【０００７】
また、上記のようなテンプレートは、通常、合成石英から構成されるため、電子線を用いたアライメント描画では、何ら対策を施さない場合は、帯電により電子線が歪められてしまい、求められる位置精度を満たすことも困難になるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、２段以上の段差構造の形成に、アライメント機能を備えた描画装置を要することなく、高い位置精度で、微細な多段構造体を形成することが可能な、多段構造体を有するテンプレートの製造方法を提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に係る発明は、２段以上の段差構造から構成されるｎ段の多段構造体を主面に有するテンプレートの製造方法であって、（ｎ−１）段の段差構造から構成される第１の構造体を主面に複数配列した形態を有する第１のテンプレートを準備する工程と、前記第１の構造体を被覆する第１のマスク材層を形成する工程と、前記第１の構造体の最上段の上面を露出させる工程と、少なくとも前記露出させた第１の構造体の最上段の上面の上に、第２のマスク材層を形成する工程と、前記第２のマスク材層の上にネガ型のフォトレジスト層を形成する工程と、前記第１のテンプレートの主面とは反対側の裏面側から紫外光を照射して、前記第１の構造体の最上段の上面の上に位置する前記フォトレジスト層の部分を硬化させ、現像して第１のレジストパターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターンをスリミングして第２のレジストパターンを形成する工程と、平面視において、前記第２のレジストパターンから露出する前記第２のマスク材層をエッチングして、第２のマスク材パターンを形成する工程と、平面視において、前記第２のマスク材パターンから露出する前記第１の構造体を、前記ｎ段の多段構造体の最上段の段差に相当する深さだけエッチングして、前記ｎ段の多段構造体を形成する工程と、を順に備えることを特徴とする、多段構造体を有するテンプレートの製造方法である。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係る発明は、前記第２のマスク材パターンを形成する工程と、前記ｎ段の多段構造体を形成する工程と、の間に、前記第１のマスク材層を、前記ｎ段の多段構造体の最上段の段差に相当する深さだけエッチングする工程、を備えることを特徴とする、請求項１に記載の多段構造体を有するテンプレートの製造方法である。
【００１１】
また、本発明の請求項３に係る発明は、前記ｎ段の多段構造体のｎが２であり、前記第１の構造体が、ラインパターンまたはピラーパターンであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の多段構造体を有するテンプレートの製造方法である。
【００１２】
また、本発明の請求項４に係る発明は、前記フォトレジスト層が、波長３６５ｎｍの紫外光に感光するものであり、前記第１のテンプレートおよび前記第２のマスク材層が、波長３６５ｎｍの紫外光を透過するものであることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の多段構造体を有するテンプレートの製造方法である。
【００１３】
また、本発明の請求項５に係る発明は、前記第１の構造体の最上段の上面の幅が３００ｎｍ以上であることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の多段構造体を有するテンプレートの製造方法である。
【００１４】
また、本発明の請求項６に係る発明は、前記第１のテンプレートが、合成石英から構成されるものであることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の多段構造体を有するテンプレートの製造方法である。
【００１５】
また、本発明の請求項７に係る発明は、前記第１のマスク材層が、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）から構成されるものであることを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の多段構造体を有するテンプレートの製造方法である。
【００１６】
また、本発明の請求項８に係る発明は、前記第２のマスク材層が、クロム（Ｃｒ）を含むものであることを特徴とする、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の多段構造体を有するテンプレートの製造方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、２段以上の段差構造の形成にアライメント機能を備えた描画装置を要することなく、高い位置精度で、２段以上の段差構造から構成される微細な多段構造体を、テンプレートの主面に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る多段構造体を有するテンプレートの製造方法の一例を示すフローチャート
【図２】本発明に係る多段構造体を有するテンプレートの製造方法の第１の実施形態の一例を示す概略工程図
【図３】図２に続く、本発明に係る多段構造体を有するテンプレートの製造方法の第１の実施形態の一例を示す概略工程図
【図４】図３に続く、本発明に係る多段構造体を有するテンプレートの製造方法の第１の実施形態の一例を示す概略工程図
【図５】図４に続く、本発明に係る多段構造体を有するテンプレートの製造方法の第１の実施形態の一例を示す概略工程図
【図６】第１の実施形態のシミュレーションモデルを説明する図
【図７】第１の実施形態のシミュレーション結果を示す図
【図８】図７に続く、第１の実施形態のシミュレーション結果を示す図
【図９】図８に続く、第１の実施形態のシミュレーション結果を示す図
【図１０】図９に続く、第１の実施形態のシミュレーション結果を示す図
【図１１】第１のマスク材層を構成する材料の例を示す図
【図１２】本発明に係る多段構造体を有するテンプレートの製造方法の第２の実施形態の一例を示す概略工程図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参考にして、本発明に係る多段構造体を有するテンプレートの製造方法について説明する。
なお、従来のナノインプリントリソグラフィに用いられるテンプレートの製造方法と共通する事項については、従来と同様な技術を用いることができるため、詳細説明は省略する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る多段構造体を有するテンプレートの製造方法の一例を示すフローチャートである。また、図２〜図５は、本発明に係る多段構造体を有するテンプレートの製造方法の第１の実施形態の一例を示す概略工程図である。
この第１の実施形態は、本発明に係る製造方法において、特に、２段の段差構造から構成される多段構造体を主面に有するテンプレートの製造方法に関するものである。
【００２１】
本実施形態により、２段の段差構造から構成される多段構造体（第２の構造体１１）を主面に有するテンプレート（第２のテンプレート１０）を製造するには、まず、図２（ａ）に示すような、１段の段差構造から構成される第１の構造体１１Ａを主面に複数配列した形態を有する第１のテンプレート１０Ａを準備する（図１に示す工程Ｓ１）。
【００２２】
この第１のテンプレート１０Ａは、従来のナノインプリントリソグラフィに用いられるテンプレートと同様なものであり、従来のナノインプリントリソグラフィに用いられるテンプレートの製造方法と同様にして製造することができる。
ここで、第１のテンプレート１０Ａは、合成石英から構成されるものであることが好ましい。後述するように、合成石英は波長３６５ｎｍの紫外光を透過することができ、また、ナノインプリントリソグラフィに用いられるテンプレートの材料として実績があり、微細な加工や洗浄等において優れているからである。
【００２３】
図２（ａ）に示す例において、第１の構造体１１Ａは、１：１のラインアンドスペースを構成するラインパターンであり、その高さ（段差）Ｔ1は、例えば、６０ｎｍ〜１００ｎｍである。また、上面の幅Ｗ1は、３００ｎｍ以上であることが好ましく、さらに３４０ｎｍ以上であることが、より好ましい。この好適範囲の理由については、後述するシミュレーションの説明において、図６〜図１０を用いて詳しく説明する。
なお、この図２に示す例においては、第１の構造体１１Ａをラインパターンとして説明するが、第１の構造体１１Ａはピラーパターンであっても良い。
【００２４】
次に、図２（ｂ）に示すように、第１の構造体１１Ａを被覆する第１のマスク材層２０を形成し（図１に示す工程Ｓ２）、次いで、第１の構造体１１Ａの上面の上に形成された第１のマスク材層２０を除去して、図２（ｃ）に示すように、第１の構造体１１Ａの上面を露出させる（図１に示す工程Ｓ３）。
【００２５】
本発明において、この第１のマスク材層２０は、後述する第１のレジストパターンを形成する工程（図５（ｆ）、（ｇ））における遮光マスクとしての作用、及び、第１の構造体１１Ａをエッチングして第２の構造体１１を構成する工程（図５（ｌ））のエッチングマスクとしての作用、の２つの作用を奏するものである。
第１のマスク材層２０を構成する材料としては、上記のような２つの作用を奏するものであれば用いることができるが、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）を好適に挙げることができる。
【００２６】
図２（ｂ）に示す第１のマスク材層２０の形成には、化学気層成長法（ＣＶＤ法）や原子層堆積法（ＡＬＤ法）を用いることができる。特に、被覆性が高い点で、原子層堆積法（ＡＬＤ法）は好ましい方法である。
なお、原子層堆積法（ＡＬＤ法：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）は、金属あるいはシリコン（Ｓｉ）を含む原料ガスと酸素やフッ素等を含む反応ガスの２種類のガスを交互に用いて、基板上に原子層単位で薄膜を形成する技術であり、金属あるいはシリコン（Ｓｉ）を含むガスの供給、余剰ガスの排除、酸素等を含むガスの供給、余剰ガスの排除、の４工程を１サイクルとして、これを複数回繰り返して所望の厚さの膜を形成する成膜技術である。
【００２７】
化学気層成長法（ＣＶＤ法）、または，原子層堆積法（ＡＬＤ法）のいずれを用いた場合でも、第１のマスク材層２０は、複数配列された第１の構造体１１Ａの間（すなわち、ラインアンドスペースのスペース部分）のみならず、複数配列された第１の構造体１１Ａの上面の上にも形成される。例えば、図２（ｂ）に示す例においては、第１の構造体１１Ａの上面の上に厚さＴ2の第１のマスク材層２０が形成されている。
この厚さＴ2の第１のマスク材層２０は、例えば、後述する第１のレジストパターンを形成する工程（図５（ｆ）、（ｇ））を阻害する要因となり得るため、図２（ｃ）に示すように、除去して第１の構造体１１Ａの上面を露出させる。
上記の第１のマスク材層２０の除去方法としては、例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ）やドライエッチングやウェットエッチングによるエッチバックの方法を用いることができる。
【００２８】
次に、図２（ｄ）に示すように、露出させた第１の構造体１１Ａの上面の上に、第２のマスク材層３０を形成する（図１に示す工程Ｓ４）。
本発明において、第２のマスク材層３０は、少なくとも、露出させた第１の構造体１１Ａの上面の上に形成されていればよい。但し、通常は、図２（ｄ）に示すように、第１のマスク材層２０の上にも形成される。なお、この第１のマスク材層２０の上に形成された第２のマスク材層３０は、後述する第２のマスク材パターンを形成する工程（図４（ｉ））で除去される。
【００２９】
この第２のマスク材層３０は、後述する第１のレジストパターンを形成する工程（図５（ｆ）、（ｇ））において、裏面側から照射される紫外光を透過する作用、及び、第１の構造体１１Ａをエッチングして第２の構造体１１を構成する工程（図５（ｌ））のエッチングマスクとしての作用、の２つの作用を奏するものである。
【００３０】
第２のマスク材層３０を構成する材料としては、上記のような２つの作用を奏するものであれば用いることができる。例えば、クロム（Ｃｒ）を好適に挙げることができる。
クロム（Ｃｒ）はフォトマスクやインプリント用テンプレートの製造でエッチングマスク等の材料として実績があり、例えば、スパッタ法により形成された薄膜のクロム（Ｃｒ）層は、波長３６５ｎｍの紫外光を透過することができ、また、合成石英のエッチングマスクとしても用いることができる。
第２のマスク材層３０の形成には、上記のように、例えばスパッタ法を好適に用いることができる。
【００３１】
次に、図３（ｅ）に示すように、第２のマスク材層３０の上に、ネガ型のフォトレジスト層４０を形成し（図１に示す工程Ｓ５）、続いて、図３（ｆ）に示すように、第１のテンプレート１０Ａの主面とは反対側の裏面側から紫外光５０を照射して、第１の構造体１１Ａの上面の上に位置するフォトレジスト層４０の部分を硬化させ、その後、図３（ｇ）に示すように、現像して、幅Ｗ2の第１のレジストパターン４１を形成する（図１に示す工程Ｓ６）。幅Ｗ2は、紫外光の照射条件や現像条件にも影響されるが、通常は、第１の構造体１１Ａの上面の幅Ｗ1と概ね同じ大きさになる。
【００３２】
本実施形態において、紫外光５０は、波長３６５ｎｍ（いわゆるｉ線）の光を含むものであることが好ましく、ネガ型のフォトレジスト層４０は、波長３６５ｎｍの紫外光に感光するもの（いわゆるｉ線ネガレジスト）であることが好ましい。
波長３６５ｎｍの紫外光に感光するネガ型のフォトレジスト（いわゆるｉ線ネガレジスト）は、半導体製造の分野で実績があり、品質等において信頼できるからである。
紫外光５０の光源には、例えば高圧水銀ランプを用いることができる。この場合、光学フィルターで特に波長３６５ｎｍ（いわゆるｉ線）の光が抽出されるようにすることが好ましい。
【００３３】
ここで、第１のテンプレート１０Ａを構成する材料として好適な合成石英や、第２のマスク材層３０を構成する材料として好適な薄膜のクロム（Ｃｒ）層は、波長３６５ｎｍの紫外光を透過することができる。
クロム（Ｃｒ）層の膜厚としては、合成石英のエッチングマスクとして用いることができ、且つ、波長３６５ｎｍの紫外光を透過することができるものであれば採用することができる。
ここで、合成石英のエッチングマスクとしての作用を奏するためには、クロム（Ｃｒ）層の膜厚として１ｎｍ以上あれば良い。一方、膜厚が増すほど透過率は低下することになる。
それゆえ、例えば、クロム（Ｃｒ）層の膜厚として、１ｎｍ〜１５ｎｍとすることができ、膜厚１ｎｍ〜１０ｎｍとすることがより好ましく、さらに好ましくは膜厚１ｎｍ〜５ｎｍの範囲である。
例えば、石英基板の上に各膜厚のクロム（屈折率ｎ＝１．８５、消衰係数ｋ＝３．４６）層を設けたモデル（クロム層の上は空気）で計算した、波長３６５ｎｍの紫外光の透過率は、膜厚１５ｎｍにおいて９．４９％、膜厚１０ｎｍにおいて１８．５７％、膜厚５ｎｍにおいて３９．０５％になる。
【００３４】
一方、第１のマスク材層２０が、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）から構成されている場合、その膜厚（原則、第１の構造体１１Ａの高さＴ1と同じ）が６０ｎｍ以上あれば、遮光マスクとして十分に作用し、フォトレジスト層４０において、感光して硬化する部分（第１のレジストパターン４１に相当）と、未硬化の部分とをコントラスト良く分けることができる。
なお、上記のように、第１の構造体１１Ａの上面の幅Ｗ1は、３００ｎｍ以上であることが好ましく、さらに３４０ｎｍ以上であることが、より好ましい。この好適範囲の理由については、後述するシミュレーションの説明において、図６〜図１０を用いて詳しく説明する。
【００３５】
次に、図４（ｈ）に示すように、幅Ｗ2の第１のレジストパターン４１をスリミングして、幅Ｗ3の第２のレジストパターン４２を形成する（図１に示す工程Ｓ７）。
このレジストスリミングは、半導体製造の分野等で用いられている公知の方法を用いることができる。例えば、酸素等を含むガスを用いたドライエッチングを用いることができる。
第２のレジストパターン４２の幅Ｗ3は、得ようとする第２の構造体１１に応じて適宜設定すればよい。なお、幅Ｗ2から幅Ｗ3へのスリミング条件は、用いるエッチング装置等において、予め試験を行うことで取得することができる。
【００３６】
次に、図４（ｉ）に示すように、平面視において、第２のレジストパターン４２から露出する第２のマスク材層３０をエッチングして、第２のマスク材パターン３１を形成し（図１に示す工程Ｓ８）、次いで、図４（ｉ）に示すように、第２のレジストパターン４２を除去する。
上記のように、第２のマスク材層３０がクロム（Ｃｒ）を含むものである場合、そのエッチングには、酸素と塩素の混合ガスを用いたドライエッチングや、硝酸第２セリウムアンモンを含む水溶液を用いたウェットエッチングを用いることができる。
また、第２のレジストパターン４２の除去には、例えば、酸素ガスを用いたアッシングを用いることができる。なお、第２のレジストパターン４２が微細なパターンの場合は、例えば、第２のマスク材層３０を酸素と塩素の混合ガスを用いたドライエッチングする工程で、通常、この第２のレジストパターン４２も除去される。
【００３７】
次に、図５（ｋ）に示すように、第１のマスク材層２０を、得ようとするｎ段の多段構造体（第２の構造体１１）の最上段の段差に相当する深さだけエッチングする（図１に示す工程Ｓ９）。ここで、本実施形態においてはｎ＝２であり、最上段の段差は、２段目の段差（高さ）Ｔ3になる。
上記のように、第１のマスク材層２０が、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）から構成されている場合、このエッチングには、例えば、塩素ガスを用いたドライエッチングを用いることができる。
【００３８】
なお、この図５（ｋ）に示す工程は、次に説明する第１の構造体１１Ａのエッチングがウェットエッチングである場合に必要不可欠な工程である。一方、次に説明する第１の構造体１１Ａのエッチングがドライエッチングで行われる場合には、エッチングするサイズにもよるが、本工程を省略することも可能である。
【００３９】
次に、図５（ｌ）に示すように、平面視において、第２のマスク材パターン３１から露出する第１の構造体１１Ａを、ｎ段の多段構造体（第２の構造体１１）の最上段の段差（２段目の段差）に相当する深さ（Ｔ3）だけエッチングし、次いで、図５（ｍ）に示すように、第１のマスク材層２０、及び、第２のマスク材パターン３１を除去して、ｎ段の多段構造体（第２の構造体１１）を形成する（図１に示す工程Ｓ１０）。なお、本実施形態においてはｎ＝２であり、最上段の段差は、２段目の段差（高さ）Ｔ3になる。
【００４０】
上記のように、第１のテンプレート１０Ａが合成石英から構成されるものである場合、すなわち、第１の構造体１１Ａが合成石英から構成されるものである場合、そのエッチングには、例えば、フッ素系ガスを用いたドライエッチングや、フッ酸水溶液を用いたウェットエッチングを用いることができる。
また、第１のマスク材層２０、及び、第２のマスク材パターン３１の除去には、上記において説明したガスや液体を用いて、それぞれに適したドライエッチングやウェットエッチングを施すことで達成できる。
【００４１】
以上のようにして、２段の段差構造から構成される多段構造体（第２の構造体１１）を主面に有するテンプレート（第２のテンプレート１０）を得ることができる。
本実施形態においては、特に、裏面側から紫外光照射して第１のレジストパターン４１を形成する工程（図４（ｈ））や、第１のレジストパターン４１をスリミングして第２のレジストパターン４２を形成する工程（図４（ｈ））を備えていることにより、上段（２段目）の段差構造は、自己整合（セルフアライメント）的に下段（１段目）の断面中央に形成される。
すなわち、本実施形態によれば、２段の段差構造の形成にアライメント機能を備えた描画装置を要することなく、高い位置精度で、２段の段差構造から構成される微細な多段構造体を、テンプレートの主面に形成することができる。
【００４２】
（シミュレーション）
次に、上記の第１の実施形態における図３（ｆ）に示す工程、より詳しくは、第１のテンプレート１０Ａの主面とは反対側の裏面側から紫外光５０を照射して、第１の構造体１１Ａの上面の上に位置するフォトレジスト層４０の部分を硬化させる工程に関し、「回折光学素子の数値解析とその応用」（丸善出版、小舘香椎子監修）に記載のＲＣＷＡ（Rigorous  Coupled  Wave  Analysis）に基づくシミュレーションを行った結果について説明する。
【００４３】
図６は、上記のシミュレーションに使用したシミュレーションモデルを説明する図であり、図７〜図１０は、上記のシミュレーション結果を示す図である。
【００４４】
まず、図６に示すシミュレーションモデルについて説明する。
図６（ａ）は、上記のシミュレーションに使用する、複数配列された第１の構造体１１Ａと、第１の構造体１１Ａ間を埋設する第１のマスク材層２０の平面形態を示すものである。
図６（ａ）に示すように、このシミュレーションにおいては、第１の構造体１１Ａを、上面が正方形（幅Ｗ1）のピラーパターンとし、この第１の構造体１１Ａが、３行３列の配置で形成されているものとした。
【００４５】
図６（ｂ）は、上記の図３（ｆ）に示す工程に相当する、シミュレーションモデルを示すものである。
ここで、第１の構造体１１Ａの材料は合成石英とし、第１のマスク材層２０の材料はアルミニウム（Ａｌ）とし、紫外光５０は波長３６５ｎｍの光とした。
なお、計算を複雑にしてしまうことを避けるため、第１のテンプレート１０Ａの主面から下の部分（すなわち、第１の構造体１１Ａ以外の部分）および第２のマスク材層３０は省略したモデルとした。
【００４６】
上記のようなモデルにおいて、第１の構造体１１Ａの幅Ｗ1を２６０ｎｍ〜４００ｎｍｍに変化させて、フォトレジスト層４０が受ける光強度（より詳しくは、第１の構造体１１Ａの底面から１４０ｎｍの高さ位置における光強度）について、シミュレーションを行った。
なお、第１の構造体１１Ａの高さＴ1（本モデルにおいては、第１のマスク材層２０の厚みと同じ）は、６０ｎｍ（図７〜図８）と８０ｎｍ（図９〜図１０）の２種類について計算した。
【００４７】
次に、シミュレーション結果について説明する。
まず、第１の構造体１１Ａの高さＴ1（すなわち、第１のマスク材層２０の厚み）が６０ｎｍの場合について説明すると、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ピラー幅Ｗ1が２８０ｎｍ以下では、光強度の波形が低く、第１の構造体１１Ａに相当する位置と第１のマスク材層２０に相当する位置とでコントラストは得られない。
一方、図７（ｃ）〜図８（ｈ）に示すように、ピラー幅Ｗ1が３００ｎｍ以上であれば、第１の構造体１１Ａに相当する位置の光強度が高くなり、第１のマスク材層２０に相当する位置の光強度に対してコントラストを得ることができる。さらに、ピラー幅Ｗ1が３４０ｎｍ以上であれば、より明瞭にコントラストを得ることができる。
【００４８】
次に、第１の構造体１１Ａの高さＴ1（すなわち、第１のマスク材層２０の厚み）が８０ｎｍの場合について説明すると、図９（ａ）に示すように、ピラー幅Ｗ1が２６０ｎｍでは、光強度の波形が低く、第１の構造体１１Ａに相当する位置と第１のマスク材層２０に相当する位置とでコントラストは得られない。
一方、図９（ｂ）〜図１０（ｈ）に示すように、ピラー幅Ｗ1が２８０ｎｍ以上であれば、第１の構造体１１Ａに相当する位置の光強度が高くなり、第１のマスク材層２０に相当する位置の光強度に対してコントラストを得ることができる。さらに、ピラー幅Ｗ1が３４０ｎｍ以上であれば、より明瞭にコントラストを得ることができる。
【００４９】
上記のシミュレーション結果から、第１の構造体１１Ａの幅Ｗ1が３００ｎｍ以上、より好ましくは３４０ｎｍ以上であれば、波長３６５ｎｍの紫外光に感光するフォトレジスト（いわゆるｉ線ネガレジスト）を用いて、上記のような多段構造体（第２の構造体１１）を主面に有するテンプレート（第２のテンプレート１０）を製造することができることが、確認できた。
【００５０】
なお、上記のシミュレーションにおいては、第１のマスク材層２０の材料をアルミニウム（Ａｌ）としたが、その他にも、第１のマスク材層２０を構成する材料として、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）を好適に用いることができる。
上記のモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）は、図１１に示すように、いずれも厚さ５０ｎｍ以上あれば、十分に波長３６５ｎｍの紫外光を遮光することができ、遮光マスクとしての作用を奏することができる。
例えば、厚さ５０ｎｍにおける、アルミニウム（Ａｌ）の透過率は０．０４６％、モリブデン（Ｍｏ）の透過率は０．２４１％、タングステン（Ｗ）の透過率は０．５７１％、タンタル（Ｔａ）の透過率は１．３４４％である。なお、図１１に示す透過率は、煩雑となるのを避けるため、石英基板の上に上記各金属層を設けたモデル（金属層の上は空気）で計算した。
上記のモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）は、いずれも原子層堆積法（ＡＬＤ法）を用いて、第１のマスク材層２０として形成することが可能である。
【００５１】
（第２の実施形態）
次に、本発明に係る多段構造体を有するテンプレートの製造方法により、３段以上の段差構造から構成される多段構造体を主面に有するテンプレートを製造する方法について説明する。
なお、本実施形態においても、図１に示すフローチャートに沿って、目的の多段構造体を形成することができる。
【００５２】
図１２は、本発明に係る多段構造体を有するテンプレートの製造方法の第２の実施形態の一例を示す概略工程図である。この図１２は、特に、３段の段差構造から構成される多段構造体を主面に有するテンプレートの製造方法を示すものである。この図１２においては、煩雑となるのを避けるため、特徴的な工程のみ図示し、上記の第１の実施形態と共通する工程については説明を省略する。
【００５３】
本実施形態により、図１２（ｄ）に示すような、３段の段差構造から構成される多段構造体（第２の構造体１０１）を主面に有するテンプレート（第２のテンプレート１００）を製造するには、まず、図１２（ａ）に示すような、２段の段差構造から構成される第１の構造体１０１Ａを主面に複数配列した形態を有する第１のテンプレート１００Ａを準備する（図１に示す工程Ｓ１）。
【００５４】
この第１のテンプレート１００Ａは、例えば、上記の第１の実施形態の製造方法により、製造することができる。上記の第１の実施形態と同様に、第１のテンプレート１００Ａは、合成石英から構成されるものであることが好ましい。
【００５５】
図１２（ａ）において、第１の構造体１０１Ａの最上段の上面の幅Ｗ101は、３００ｎｍ以上であることが好ましく、さらに３４０ｎｍ以上であることが、より好ましい。
上記の第１の実施形態と同様に、第１の構造体１０１Ａの最上段の上面の幅Ｗ101が３００ｎｍ以上、より好ましくは３４０ｎｍ以上であれば、波長３６５ｎｍの紫外光に感光するフォトレジスト（いわゆるｉ線ネガレジスト）を用いて、図１２（ｄ）に示すような多段構造体（第２の構造体１０１）を主面に有するテンプレート（第２のテンプレート１００）を製造することができるからである。
【００５６】
次に、図示は省略するが、上記の第１の実施形態と同様にして、第１の構造体１０１Ａを被覆する第１のマスク材層１２０を形成し（図１に示す工程Ｓ２）、次いで、第１の構造体１０１Ａの上面の上に形成された第１のマスク材層１２０を除去して、第１の構造体１０１Ａの上面を露出させ（図１に示す工程Ｓ３）、続いて、露出させた第１の構造体１０１Ａの上面の上に、第２のマスク材層１３０を形成する（図１に示す工程Ｓ４）。
【００５７】
第１のマスク材層１２０を構成する材料としては、上記の第１の実施形態と同様に、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）を好適に挙げることができる。また、第２のマスク材層１３０を構成する材料としては、例えば、クロム（Ｃｒ）を好適に挙げることができる。
また、第１のマスク材層１２０の形成（図１に示す工程Ｓ２）、第１の構造体１０１Ａの上面の露出（図１に示す工程Ｓ３）、第２のマスク材層１３０の形成（図１に示す工程Ｓ４）、の各工程には、上記の第１の実施形態で説明した方法と同様の方法を用いることができる。
【００５８】
次に、第２のマスク材層１３０の上に、ネガ型のフォトレジスト層を形成し（図１に示す工程Ｓ５）、続いて、第１のテンプレート１００Ａの主面とは反対側の裏面側から紫外光を照射して、第１の構造体１０１Ａの上面の上に位置するフォトレジスト層の部分を硬化させ、現像して、図１２（ｂ）に示すように、幅Ｗ102の第１のレジストパターン１４１を形成する（図１に示す工程Ｓ６）。
上記の第１の実施形態と同様に、第１のレジストパターン１４１の幅Ｗ102は、紫外光の照射条件や現像条件にも影響されるが、通常、第１の構造体１０１Ａの上面の幅Ｗ101と概ね同じ大きさになる。
【００５９】
上記の第１の実施形態と同様に、用いる紫外光は、波長３６５ｎｍ（いわゆるｉ線）の光を含むものであることが好ましく、ネガ型のフォトレジスト層は、波長３６５ｎｍの紫外光に感光するもの（いわゆるｉ線ネガレジスト）であることが好ましい。
【００６０】
次に、図１２（ｃ）に示すように、幅Ｗ102の第１のレジストパターン１４１をスリミングして、幅Ｗ103の第２のレジストパターン１４２を形成する（図１に示す工程Ｓ７）。
上記の第１の実施形態と同様に、このレジストスリミングは、半導体製造の分野等で用いられている公知の方法を用いることができる。例えば、酸素等を含むガスを用いたドライエッチングを用いることができる。
【００６１】
次に、図示は省略するが、上記の第１の実施形態と同様に、平面視において、第２のレジストパターン１４２から露出する第２のマスク材層１３０をエッチングして、第２のマスク材パターンを形成し（図１に示す工程Ｓ８）、次いで、第２のレジストパターン１４２を除去する。
上記の第１の実施形態と同様に、第２のマスク材層１３０がクロム（Ｃｒ）を含むものである場合、そのエッチングには、酸素と塩素の混合ガスを用いたドライエッチングや、硝酸第２セリウムアンモンを含む水溶液を用いたウェットエッチングを用いることができる。
なお、第２のレジストパターン１４２が微細なパターンの場合は、例えば、第２のマスク材層１３０を酸素と塩素の混合ガスを用いたドライエッチングする工程で、通常、この第２のレジストパターン１４２も除去される。
【００６２】
その後は、上記の第１の実施形態と同様にして、適宜、第１のマスク材層１２０のエッチング等を行い、平面視において、第２のマスク材パターンから露出する第１の構造体１０１Ａを、３段の多段構造体（第２の構造体１０１）の最上段の段差（３段目の段差）に相当する深さだけエッチングし、次いで、第１のマスク材層１２０、及び、第２のマスク材パターンを除去して、３段の多段構造体（第２の構造体１０１）を形成し（図１に示す工程Ｓ１０）、図１２（ｄ）に示すような、３段の段差構造から構成される多段構造体（第２の構造体１０１）を主面に有するテンプレート（第２のテンプレート１００）を得る。
【００６３】
上記においては、図１２を用いて、３段の段差構造から構成される多段構造体を主面に有するテンプレートの製造方法を説明したが、さらに多段の段差構造から構成されるｎ段（ｎは２以上の自然数）の多段構造体を主面に有するテンプレートを製造するには、図１に示すフローチャートに沿って、まず、（ｎ−１）段の段差構造から構成される第１の構造体を主面に複数配列した形態を有する第１のテンプレートを準備し（図１に示す工程Ｓ１）、その後は、上記の第１の実施形態や第２の実施形態と同様にして、図１に示す工程Ｓ２〜Ｓ１０を適宜施していけば良い。
【００６４】
ここで、図１に示す工程Ｓ１で準備する、（ｎ−１）段の段差構造から構成される第１の構造体の最上段の上面の幅は、３００ｎｍ以上とすることが好ましく、さらに３４０ｎｍ以上とすることが、より好ましい。
（ｎ−１）段の段差構造から構成される第１の構造体の最上段の上面の幅が３００ｎｍ以上、より好ましくは３４０ｎｍ以上であれば、上記の第１の実施形態と同様に、波長３６５ｎｍの紫外光に感光するフォトレジスト（いわゆるｉ線ネガレジスト）を用いて、ｎ段の多段構造体を主面に有するテンプレートを製造することができるからである。
【００６５】
なお、（ｎ−１）段の段差構造から構成される第１の構造体を主面に複数配列した形態を有する第１のテンプレートは、例えば、上記の第１の実施形態の製造方法により、２段の段差構造から構成される多段構造体（第２の構造体１１）を主面に有するテンプレート（第２のテンプレート１０）を製造できることから、図１に示すフローチャートに沿って、順次、２段、３段と、ｎ数が増すように製造していくことで、準備することができる。
【００６６】
そして、本発明においては、特に、裏面側から紫外光照射して第１のレジストパターンを形成する工程（図１に示す工程Ｓ６）や、第１のレジストパターンをスリミングして第２のレジストパターンを形成する工程（図１に示す工程Ｓ７）を備えていることにより、上段の段差構造は、自己整合（セルフアライメント）的に下段の断面中央に形成される。
すなわち、本発明によれば、２段以上の段差構造の形成にアライメント機能を備えた描画装置を要することなく、高い位置精度で、２段以上の段差構造から構成される微細な多段構造体を、テンプレートの主面に形成することができる。
【００６７】
以上、本発明に係る多段構造体を有するテンプレートの製造方法について説明したが、本発明は、上記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ものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６８】
１０Ａ、１００Ａ  第１のテンプレート
１０、１００  第２のテンプレート
１１Ａ、１０１Ａ  第１の構造体
１１、１０１  第２の構造体
２０、１２０  第１のマスク材層
３０、１３０  第２のマスク材層
３１  第２のマスク材パターン
４０  フォトレジスト層
４１、１４１  第１のレジストパターン
４２、１４２  第２のレジストパターン
５０  紫外光
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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