インプリントモールド用マスクブランク及びインプリントモールドの製造方法
【課題】微細ガラスパターンを高いパターン精度で形成することができるインプリントモールド用マスクブランクを提供する。
【解決手段】ガラス基板１と該基板上に形成された薄膜２とを有するインプリントモールド用マスクブランク１０であって、上記薄膜２は、Ｔａ又はＴａ化合物、或いはＳｉまたはＳｉ化合物の何れかを主成分とし、フッ素系ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工が可能な材料で形成された上層４と、Ｃｒ又はＣｒ化合物で形成された下層３との積層膜からなる。
【解決手段】ガラス基板１と該基板上に形成された薄膜２とを有するインプリントモールド用マスクブランク１０であって、上記薄膜２は、Ｔａ又はＴａ化合物、或いはＳｉまたはＳｉ化合物の何れかを主成分とし、フッ素系ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工が可能な材料で形成された上層４と、Ｃｒ又はＣｒ化合物で形成された下層３との積層膜からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体等の集積回路や微細パターンにより光学的機能を付加した光学部品作製に使用するインプリントモールドの製造方法、この製造に用いるインプリントモールド用マスクブランクに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体装置の製造工程では、フォトリソグラフィー法を用いて微細パターンの形成が行われている。また、この微細パターンの形成には通常何枚ものフォトマスクと呼ばれている基板が使用される。このフォトマスクは、一般に透光性のガラス基板上に、金属薄膜等からなる遮光性の微細パターンを設けたものであり、このフォトマスクの製造においてもフォトリソグラフィー法が用いられている。
【０００３】
このフォトマスクや、インプリントモールドは同じ微細パターンを大量に転写するための原版となる。フォトマスク上に形成されたパターンの寸法精度は、作製される微細パターンの寸法精度に直接影響する。また、インプリントモールドは転写対象物上に塗布されたレジスト膜に直接押し付けてパターンを転写する方式のため、さらにパターンの断面形状も作製される微細パターンの形状に大きく影響する。半導体回路の集積度が向上するにつれ、パターンの寸法は小さくなり、フォトマスクやインプリントモールドの精度もより高いものが要求される。とくに、インプリントモールドは、前記のとおり直接押し付ける転写方式であり、等倍でのパターン転写となるため、半導体回路パターンと要求される精度が同じになるため、インプリントモールドの方がフォトマスクよりも高精度のものが要求される。
【０００４】
従来のインプリントモールドの作製においては、石英ガラスなどの透光性基板上にクロム等の薄膜を形成したマスクブランクが用いられ、このマスクブランク上にレジストを塗布した後、電子線露光などを用いて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薄膜をエッチング加工することにより薄膜パターン（マスクパターン）を形成している。
【０００５】
さらに、光硬化型樹脂が塗布された転写対象物に対して使用するインプリントモールドでは転写時に光を照射する目的で、薄膜パターンをマスクとして透光性基板をエッチング加工して段差パターンを作製するが、この場合にも、透光性基板のパターン寸法、精度は薄膜パターンの寸法、精度に直接影響を受ける。したがって、最終的に高精度の微細パターンが形成されたインプリントモールドを作製するためには、マスクブランクにおける上記薄膜パターンを高いパターン精度で形成する必要がある。
【０００６】
ところで、例えばクロム等を含む薄膜をエッチングする手段としては、硝酸第二アンモニウムセリウムを用いたウェットエッチング、もしくは塩素系と酸素の混合ガスを用いたドライエッチングが通常用いられている。
従来、クロム膜のエッチング幅や深さの不均一性を改善するための、多段のエッチングを用いて複数の層からなる薄膜パターンを形成する方法（下記特許文献１）や、レジストの薄膜化を可能とするための、レジストパターンをマスクとして薄膜のパターンを形成し、さらに形成した薄膜パターンをマスクとして第２層以降の薄膜パターンを形成する方法（下記特許文献２）などが知られている。
【０００７】
【特許文献１】特表２００５−５３０３３８号公報
【特許文献２】特開２００６−７８８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
半導体回路の集積度が向上するにつれ、パターンの寸法はより一層の微細化が要求されており、パターンの寸法が微細化した場合、例えばウェットエッチング方法を用いた場合、クロムパターンのエッチングには問題が生じることが知られている。すなわち、上記硝酸第二アンモニウムセリウムを用いたウェットエッチングでは、レジストの後退や消失といった問題があまり発生しない利点がある一方で、クロムパターンの断面形状が垂直にならない、レジストパターンに対してクロム膜がパターン断面横方向にエッチングされるエッチングバイアスの発生等の問題がある。
【０００９】
一方、例えば塩素と酸素の混合ガスを用いたドライエッチングでは、レジストの後退や消失といった問題があるものの、ウェットエッチングと比較して垂直なクロムパターンの断面形状が得られるため、微細パターンの形成には有利である。
【００１０】
また、パターンの寸法が微細化した場合には、レジスト膜厚にも制約が生じる。つまり、レジストの膜厚がおおむねパターン幅の３倍以上になると、レジスト露光時の解像性低下やレジストパターン形成後のパターン倒壊やレジストの剥離等の問題が発生するので、微細パターンを形成するためには、レジスト膜厚を薄くすることが望ましい。ところが、例えばドライエッチングによりクロムパターンを形成する場合、レジストがエッチングにより徐々に消失するため、レジスト膜厚をあまり薄くすると、クロムパターン形成完了前にレジストが消失し、エッチングを行うべきではないクロム部分もエッチングされてしまい、結果的に微細パターンを形成できなくなってしまう。
【００１１】
なお、クロム膜のエッチング幅や深さの不均一性を解決する方法として、前記特許文献１に開示されたような、多段のエッチングを用いて複数の層からなる薄膜パターンを形成する方法が知られている。この方法ではエッチングストッパーによりエッチング深さの不均一性は改善されるが、エッチング幅の不均一性をもたらすレジスト幅の後退を防止する方法や、微細パターンを形成する上で必要なレジストの薄膜化を可能にする方法等についての開示はなく、微細パターンを実現する上での従来技術の問題を十分に解決するに到っていない。
【００１２】
また、レジストの薄膜化を可能とする方法としては、前記特許文献２に開示されたような、レジストパターンをマスクとして薄膜のパターンを形成し、さらに形成した薄膜パターンをマスクとして第２層以降の薄膜パターンを形成する方法が知られている。この方法では、レジストパターンをマスクとして薄膜をエッチングする際に用いるエッチングガスに、酸素含有の塩素系ガスを用いているが、ドライエッチング中にレジストの厚み方向のみでなく断面横方向にもエッチングが進行してレジストパターンが後退するため、結果的にあまり良好なパターン精度が得られない場合がある。
【００１３】
また、インプリントモールドの製造における課題は、一般のフォトマスクの場合とは異なり、上述したような微細パターンを形成することだけではない。すなわち、光硬化型樹脂に対してパターンを転写するインプリントモールドとして機能させるためには、ガラス基板をエッチング加工するために形成した薄膜パターン（マスクパターン）を最終的には除去する必要がある。したがって、このような薄膜パターンを除去するのにドライ（エッチング）処理を用いるにしても、あるいはウェット処理を用いるにしても、除去後のガラスパターンにダメージを与えないように薄膜パターンを除去する必要がある。そのためには、インプリントモールド製造に用いるマスクブランクにおけるガラス基板上の薄膜材料は、最終的にガラスパターンには何らダメージを与えないようにウェット処理またはドライ処理により容易に除去（ないしは剥離）できるという観点からも検討される必要がある。
【００１４】
そこで、本発明は、このような従来の事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、第１に、インプリントモールドの製造において微細ガラスパターンを高いパターン精度で形成することができるインプリントモールド用マスクブランクを提供することであり、第２に、このマスクブランクを用いて高精度の微細ガラスパターンが形成されたインプリントモールドの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
すなわち、上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）
ガラス基板と該ガラス基板上に形成された薄膜とを有してなり、前記薄膜及び前記ガラス基板をエッチング加工してインプリントモールドを作製するためのインプリントモールド用マスクブランクであって、前記薄膜は、少なくとも上層および下層の積層膜よりなり、前記上層は、タンタル（Ｔａ）又はタンタル化合物、あるいはケイ素（Ｓｉ）又はケイ素化合物のいずれかを主成分とし、且つフッ素系ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工が可能な材料で形成され、前記下層は、クロム（Ｃｒ）又はクロム化合物で形成されていることを特徴とするインプリントモールド用マスクブランクである。
【００１６】
（構成２）
前記薄膜の上層は、タンタルの窒化物を主成分とする材料で形成されていることを特徴とする構成１に記載のインプリントモールド用マスクブランクである。
（構成３）
前記薄膜の上層は、モリブデン（Ｍｏ）のケイ素化合物を主成分とする材料で形成されていることを特徴とする構成１に記載のインプリントモールド用マスクブランクである。
（構成４）
前記薄膜の下層は、クロムの窒化物で形成されていることを特徴とする構成１乃至３のいずれかに記載のインプリントモールド用マスクブランクである。
【００１７】
（構成５）
前記薄膜の上層の膜厚が、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲であることを特徴とする構成１乃至４のいずれかに記載のインプリントモールド用マスクブランクである。
（構成６）
前記薄膜上に形成するレジスト膜の膜厚が、１００ｎｍ以下であることを特徴とする構成１乃至５のいずれかに記載のインプリントモールド用マスクブランクである。
【００１８】
（構成７）
構成１乃至６のいずれかに記載のインプリントモールド用マスクブランクにおける前記薄膜上に形成したレジストパターンをマスクとして前記薄膜の上層を、フッ素系ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工して前記上層のパターンを形成する工程と、該上層パターンをマスクとして前記薄膜の下層を、酸素及び塩素の混合ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工して前記下層のパターンを形成する工程と、該下層パターンをマスクとして前記ガラス基板を、フッ素系ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工する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である。
【００１９】
構成１にあるように、本発明のインプリントモールド用マスクブランクは、ガラス基板と該ガラス基板上に形成された薄膜とを有してなり、前記薄膜及び前記ガラス基板をエッチング加工してインプリントモールドを作製するためのインプリントモールド用マスクブランクであって、前記薄膜は、少なくとも上層および下層の積層膜よりなり、前記上層は、タンタル（Ｔａ）又はタンタル化合物、あるいはケイ素（Ｓｉ）又はケイ素化合物のいずれかを主成分とし、フッ素系（ＣＨＦ3，Ｃ4Ｆ8，ＣＦ4またはこれらのいずれかと酸素との混合ガス等）ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工が可能な材料で形成され、前記下層は、クロム（Ｃｒ）又はクロム化合物で形成されていることを特徴としている。
【００２０】
このような本発明のインプリントモールド用マスクブランクによれば、インプリントモールドの製造において微細なマスクパターンを高いパターン精度で形成することができる。また、当該マスクブランクに形成された微細マスクパターンをエッチングマスクとしてドライエッチングにより形成されるガラスパターンについても高精度の微細パターンを形成することができる。したがって、本発明のインプリントモールド用マスクブランクを用いて高精度の微細ガラスパターンが形成されたインプリントモールドを得ることができる。
【００２１】
ここで、本発明のマスクブランクにおけるガラス基板としては、石英ガラスやＳｉＯ2−ＴｉＯ2系低膨張ガラス等のガラス基板が一般的である。これらのガラス基板は、平坦度及び平滑度に優れるため、本発明により得られるインプリントモールドを使用してパターン転写を行う場合、転写パターンの歪み等が生じないで高精度のパターン転写を行える。
【００２２】
本発明のマスクブランクは、ドライエッチング処理により、ガラス基板上の前記薄膜及びガラス基板をパターニングしてインプリントモールドを製造するのに用いるドライエッチング処理用のマスクブランクである。
微細なパターン、例えばハーフピッチ３２ｎｍ未満のパターンを精度よく形成するためには、レジストを薄膜化する、レジストパターン断面横方向のエッチング進行（レジストの後退）を抑制する、薄膜パターン断面横方向のエッチング進行（エッチングの等方性）を抑制する、といった課題があるが、薄膜パターンをウェットエッチングで形成した場合には、薄膜パターン断面横方向のエッチング進行が本質的に発生するため、微細パターンの形成時には本発明のようにドライエッチングが好適である。
【００２３】
ドライエッチングで薄膜パターンを形成する場合に、レジストを薄膜化するためには、レジストのエッチング速度を小さくする、レジストパターンをマスクとしてパターニングする薄膜のエッチング時間を短縮する、といった方法がある。
【００２４】
従来、クロムを主成分とする薄膜を有するマスクブランクをドライエッチング加工してインプリントモールドを作製する場合においては、エッチングガスとして、塩素と酸素の混合ガスが一般的に用いられている。しかし、一般にレジストは酸素を含有するエッチングガスへのドライエッチング耐性が非常に低く、問題となっていた。本発明においては、マスクブランク上に形成したレジストパターンをマスクとして前記薄膜のうちの上層を、フッ素系（ＣＨＦ3，Ｃ4Ｆ8，ＣＦ4またはこれらのいずれかと酸素との混合ガス等）ガスを用いてエッチング加工し、形成された上層のパターンをマスクとして下層を、酸素と塩素の混合ガスを用いてエッチング加工する。酸素を実質的に含まないエッチングガスによるドライエッチングでは、レジストパターン断面縦方向及び横方向へのエッチング進行が酸素を含む塩素系ガスによるドライエッチングと比較して小さくエッチング時のレジストの断面方向の消費量を抑制でき、かつレジストの寸法変化を抑制することができるため、本発明においては、マスクブランクにおける前記薄膜の上層のドライエッチングとしては、酸素を実質的に含まないエッチングガスを用いたドライエッチングが好適である。なお、酸素を実質的に含まないとは、酸素を全く含まない場合の他、エッチング装置内で発生する酸素を含む場合であってもその含有量が５％以下であることをいうものとする。そして、下層のエッチングには酸素を含む塩素系ガスを用いるが、上記上層のパターンをマスクとして行うため、レジストの寸法変化は問題とならない。したがって、上層パターンと同じく良好なパターン精度で下層パターンを形成することができる。
【００２５】
また、ガラス基板上の薄膜のエッチング時間を短縮するためには、パターンを形成する薄膜のドライエッチング速度を大きくする方法と、パターンを形成する薄膜の厚みを小さくする方法がある。インプリントモールド製造においては、上記薄膜は主にハードマスク層（エッチングマスク層）として機能するので、薄膜は一定以上の膜厚が必要となるため、薄膜の厚みを小さくするといっても限界がある。そこで、ドライエッチング速度の大きい材料を薄膜（パターン形成層）として選択する必要がある。本発明のインプリントモールド用マスクブランクにおいては、ガラス基板上の前記薄膜は、少なくとも上層および下層の積層膜よりなる。
【００２６】
この薄膜のうち上記上層はハードマスク層としての機能のほかにレジストとの密着性確保の機能を有する。本発明では、かかる薄膜の上層は、Ｔａ又はその化合物、あるいはケイ素又はケイ素化合物のいずれかを主成分とする材料で形成されている。また上記上層は、フッ素系ガスエッチングで大きなドライエッチング速度が得られ、しかも洗浄に対して十分な耐性を有することが好ましい。このような観点から、上層の材料としては、具体的には、例えばＴａ単体、またはＴａＸ，ＴａＳｉＸ（ここでＸはＮ，Ｏ，Ｂ，Ｎｂ，Ｖのうちの少なくとも一種）などのＴａ化合物、あるいは、ＭｏＳｉ，Ｓｉ，ＳｉＸ，ＭｏＳｉＸ（ここでＸはＮ，Ｏ，Ｂ，Ｎｂ，Ｖのうちの少なくとも一種）などが好ましく挙げられる。とりわけ、Ｔａ窒化物（例えばＴａＮ）は、酸化しにくい特性を有する。また、ＴａにＢを含有させることにより、アモルファス構造になりやすく、ラインエッジラフネスを小さくすることができる。
【００２７】
上記薄膜の上層は、主にハードマスク層の機能を持たせ、また微細パターン形成の観点から、本発明においては、膜厚が、５〜２０ｎｍの範囲であることが好適である。かかる上層の膜厚が５ｎｍ未満であると、上層のパターンをマスクとして下層をエッチング加工するときに、加工が終わる前に上層のパターンがエッチングされて消失してしまう恐れがあり、好ましくない。一方、上層の膜厚が２０ｎｍよりも厚くなると、後述のガラス基板をフッ素系ガスでドライエッチング加工する際に、上層の膜が十分に除去しきれずに残ってしまい、残った薄膜を除去する際にガラスパターンにダメージを与えることがあるので好ましくない。
【００２８】
また、上記薄膜のうち下層は、ガラス基板をフッ素系ガスを用いてドライエッチング加工する際のハードマスク（エッチングマスク）としての機能を有する。本発明では、かかる薄膜の下層は、クロム（Ｃｒ）又はＣｒ化合物材料で形成されている。また、かかる薄膜の下層は、ガラス基板をエッチング加工してガラスパターンを形成した後は、最後に除去する必要があるため、例えばウェット処理又はドライエッチング処理によってガラスパターンにはダメージを与えずに除去できることが肝要である。このような観点から、本発明では下層は、クロム（Ｃｒ）又はＣｒ化合物で形成され、例えばＣｒ単体、またはＣｒＮ，ＣｒＣ，ＣｒＣＮ，ＣｒＯなどのＣｒ化合物が好ましく挙げられる。なかでも、とりわけＣｒ窒化物（例えばＣｒＮ）は、結晶がアモルファス構造で結晶粒界がなくなるため、ドライエッチングによるパターン形成時にエッチング端部が滑らかになる。すなわち、ラインエッジラフネスが小さくなり、パターン精度をより向上させることができる。
【００２９】
前記薄膜のうち、ＣｒまたはＣｒ化合物材料で形成される下層は、主にエッチングマスク層としての機能を持たせる観点から、本発明においては、ガラス基板の掘り込み深さにもよるが、下層の膜厚は、５〜２０ｎｍの範囲であることが好適である。
【００３０】
また、上記薄膜のうちの上層と下層のいずれかの層は、ハードマスク層としての機能のほかに、レジストパターン形成の際の電子線描画時にチャージアップを防止するために必要な導電性を確保する機能を持たせることが好適である。したがって、このような観点からも上層と下層のそれぞれの材料を選択することが望ましい。
【００３１】
また、上述したように、上記薄膜のうち上層は、レジストとの密着性を確保する必要があるが、Ｓｉ系の材料に代表されるように上層の材質によってはレジストとの密着性が低い場合には、例えばＨＭＤＳ（Hexamethyldisilazane）等の密着性向上剤を用いて薄膜表面を処理するようにしてもよい。
【００３２】
ガラス基板上に上層と下層の積層膜からなる薄膜を形成する方法は、特に制約される必要はないが、なかでもスパッタリング成膜法が好ましく挙げられる。スパッタリング成膜法によると、均一で膜厚の一定な膜を形成することが出来るので好適である。スパッタリング成膜法によって上記薄膜の下層としてＣｒＮ膜を成膜する場合、スパッタターゲットとしてクロム（Ｃｒ）ターゲットを用い、チャンバー内に導入するスパッタガスは、アルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスに窒素ガスを混合したものを用いる。また、スパッタリング成膜法によって上記薄膜の上層として例えばＴａＮ膜を成膜する場合、スパッタターゲットとしてタンタルターゲットを用い、チャンバー内に導入するスパッタガスは、アルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスに窒素ガスを混合したものを用いる。
【００３３】
また、本発明のマスクブランクは、上記薄膜の上に、レジスト膜を形成した形態であっても構わない。
【００３４】
また、本発明は、構成７にあるように、本発明のマスクブランクにおける前記薄膜上に形成したレジストパターンをマスクとして薄膜の上層を、フッ素系ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工して上層のパターンを形成する工程と、該上層パターンをマスクとして前記薄膜の下層を、酸素及び塩素の混合ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工して下層のパターンを形成する工程と、該下層パターンをマスクとして前記ガラス基板を、フッ素系ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工する工程と、を有するインプリントモールドの製造方法を提供する。
【００３５】
本発明では、インプリントモールドの製造においては、上記のようにマスクブランク上のレジストパターンをマスクとして、前記薄膜の上層を、フッ素系ガスを用いてドライエッチング加工して上層のパターンを形成し、引き続いて該上層パターンをマスクとして、前記薄膜の下層を、酸素と塩素の混合ガスを用いてドライエッチング加工するため、マスクブランク上に形成されるレジストパターンをマスクとしたドライエッチングの対象物が前記薄膜の上層だけとなり、しかも該薄膜の上層の膜厚は微細パターン形成の観点から最適化できるため、レジスト膜の膜厚を従来より薄くしても、レジストの膜厚不足を生じることなく、微細パターンの形成が可能となる。
また、ガラス掘り込み時にフッ素系のエッチングガスで上層も同時にエッチング除去されるので、ガラス掘り込み完了後の薄膜をガラスパターンに悪影響を与えることなく剥離することが可能となる。
【００３６】
本発明では、例えばハーフピッチ３２ｎｍ未満の微細パターンを形成する観点からは、前記薄膜上に形成するレジスト膜の膜厚を、１００ｎｍ以下とすることが可能であり、特に４０〜８０ｎｍの範囲とすることが好適である。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、インプリントモールドの製造において微細なガラスパターンを高いパターン精度で形成することができるインプリントモールド用マスクブランクを提供することができる。
また、本発明によれば、このマスクブランクを用いて高精度の微細ガラスパターンが形成されたインプリントモールドの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は本実施の形態にかかるインプリントモールド用マスクブランクの断面概略図、図２は上記マスクブランクを用いたインプリントモールドの製造工程を説明するための断面概略図である。
本実施の形態に使用するインプリントモールド用マスクブランク（以下、単にマスクブランクと称する）１０は、図１に示すように、ガラス基板１上に、上層４と下層３の積層膜よりなる薄膜２を有する構造のものである。このマスクブランク１０は、以下のようにして作製される。
【００３９】
ガラス基板１として合成石英基板（大きさ１５２ｍｍ×１５２ｍｍ×厚み６．３５ｍｍ）をスパッタリング装置に導入し、クロムターゲットをアルゴンと窒素の混合ガス（混合流量比９：１）でスパッタリングし、ＣｒＮ（Ｃｒ：Ｎ＝９：１原子比）膜からなる下層３を１０ｎｍの厚みで成膜した。続いて、大気放置は行わず、タンタル（Ｔａ）ターゲットをアルゴンと窒素の混合ガス（混合流量比３：２）でスパッタリングし、ＴａＮ（Ｔａ：Ｎ＝７：３原子比）膜からなる上層４を１０ｎｍの厚みで成膜した。
こうして石英基板上にＣｒＮ膜とＴａＮ膜の積層膜を形成したマスクブランクの上面に、電子線描画用のレジスト（日本ゼオン社製ＺＥＰ５２０Ａ）を５０ｎｍの厚みに塗布し、所定のベーク処理を行って、マスクブランク１０上にレジスト膜を形成した。
【００４０】
次に、電子線描画機を用いて、上記マスクブランク１０のレジスト膜にハーフピッチ２０ｎｍのラインアンドスペースパターンを描画した後、レジスト膜を現像してレジストパターン６を形成した（図２（ａ）参照）。
【００４１】
次に、レジストパターン６を形成したマスクブランク１０を、ドライエッチング装置に導入し、フッ素系（ＣＨＦ3）ガスを用いたドライエッチングを行うことにより、上記レジストパターン６をマスクとして上層４のＴａＮ膜をエッチング加工して、図２（ｂ）に示すようにＴａＮ膜（上層４）のパターン（上層パターン７）を形成した。この時のエッチング終点は、反射光学式の終点検出器を用いることで判別した。
ここで、ドライエッチング装置からマスクブランクを一旦取り出して、残存する上記レジストパターン６を硫酸過水溶液によって除去した（図２（ｃ）参照）。
【００４２】
次いで、再びマスクブランクを同じドライエッチング装置に導入し、酸素と塩素の混合ガス（Ｏ2：Ｃｌ2＝２：８流量比）を用いたドライエッチングを行うことにより、上記上層パターン７をマスクとして下層３のＣｒＮ膜をエッチング加工して、図２（ｄ）に示すようにＣｒＮ膜（下層３）のパターン（下層パターン８）を形成した。この時のエッチング終点は、反射光学式の終点検出器を用いることで判別した。
【００４３】
続いて、同じドライエッチング装置内で、フッ素系（ＣＨＦ3）ガスを用いたドライエッチングを行うことにより、上記下層３のＣｒＮ膜のパターン８をマスクとしてガラス基板１をエッチング加工して、図２（ｅ）に示すガラスパターン９を形成した。この時、ガラスパターン９の深さが７０ｎｍになるようエッチング時間を調整した。なお、このフッ素系ガスを用いたドライエッチングによって、上記上層４のＴａＮ膜パターンも同時にエッチングされた。
【００４４】
ここでパターンの断面形状を確認するため、上記と同様に作製した評価用のブランクを破断し、走査型電子顕微鏡によるパターン断面の観察を行ったところ、上記ＴａＮ膜パターンが消失しＣｒＮ膜パターン８の表面が露出していた。そして、ガラスパターン９の幅が、上記ＣｒＮ膜パターン８の幅とほとんど同じであること、およびガラスパターン９の深さが均一であることを確認した。
【００４５】
次に、上記ガラスパターン９を形成したマスクブランク上にフォトレジスト（東京応化社製 ｉＰ３５００）を４６０ｎｍの厚さに塗布し、紫外光による露光と現像を行い、図２（ｆ）に示す台座構造用のレジストパターン１１を形成した。
【００４６】
次に、上記レジストパターン１１を形成したマスクブランクについて、硝酸第２セリウムアンモニウム液によるウェットエッチングにより、レジストパターン１１で保護されている部分以外のＣｒＮ膜を除去し、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液（ＨＦ濃度４．６ｗｔ％、ＮＨ4Ｆ濃度３６．４ｗｔ％）でガラス基板にウェットエッチングを行い、さらに硫酸過水によりレジストパターン１１を除去することで、図２（ｇ）に示すように深さが例えば１５μｍ程度の台座構造１２を作製した。さらに上記ＣｒＮ膜パターン８を硝酸第２セリウムアンモニウム液で除去し、図２（ｈ）に示す構造のインプリントモールド２０を得た。
【００４７】
得られたインプリントモールド２０は、上記薄膜の上層のパターン７及び下層のパターン８のいずれも断面形状が垂直形状となり良好であり、且つこれらのパターンのパターン精度も良好であったため、ガラスパターン９についても寸法、精度の良好なパターンが得られた。
【００４８】
本実施の形態では、上記ＣｒＮ膜パターン８を最後にウェット処理により除去したが、例えば塩素ガスを用いたドライエッチングによって除去するようにしてもよい。
なお、上記上層４として、本実施の形態では、上記ＴａＮを用いたが、このＴａＮに代えて、例えばＴａＢ，ＴａＧｅ，ＴａＮｂ，ＴａＶ及びこれらの酸化物、窒化物、酸窒化物等のＴａ化合物、タンタルシリサイド（ＴａＳｉ）、ＴａＳｉＯ，ＴａＳｉＮ，ＴａＳｉＯＮ等、またはモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）、ＭｏＳｉＯ，ＭｏＳｉＮ，ＭｏＳｉＯＮ等、などを用いることができる。また、上記下層３として、上記ＣｒＮの代わりに、例えばＣｒＣ，ＣｒＯ，ＣｒＣＮ、ＣｒＯＣＮなどを用いてもよい。
【００４９】
また、上述の実施の形態においては、マスクブランク１０上に形成したレジストパターン６をマスクとして上層のＴａＮ膜をエッチング加工し、ＴａＮ膜（上層４）のパターン７を形成した後、残存するレジストパターン６を除去したが（図２（ｃ）の工程）、ここでレジストパターン６を除去せずに、続いて、上記上層パターン７をマスクとして下層のＣｒＮ膜をエッチング加工して、ＣｒＮ膜（下層３）のパターン８を形成する。この後に、残存する上記レジストパターン６と上層のＴａＮ膜パターン７を、例えば塩素ガスを用いたドライエッチングによって除去してもよい。この場合は、引き続いて、上記下層のＣｒＮ膜のパターンをマスクとしてガラス基板のエッチング加工を行う。
【００５０】
また、別の実施態様としては、マスクブランク１０上に形成したレジストパターン６をマスクとして上層のＴａＮ膜をエッチング加工し、ＴａＮ膜（上層４）のパターン７を形成した後、続いて、上記上層パターン７をマスクとして下層のＣｒＮ膜をエッチング加工して、ＣｒＮ膜（下層３）のパターン８を形成し、さらに引き続いて、上記下層パターン８をマスクとしてガラス基板をフッ素系ガスを用いたドライエッチングによってエッチング加工する際に同時に、残存する上記レジストパターン６と上記上層のＴａＮ膜パターン７をフッ素系ガスエッチングにより除去するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明のインプリントモールド用マスクブランクの断面概略図である。
【図２】本発明のインプリントモールドの製造工程を説明するための断面概略図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ ガラス基板
２ 薄膜
３ 下層
４ 上層
６ レジストパターン
７ 上層パターン
８ 下層パターン
９ ガラスパターン
１０ インプリントモールド用マスクブランク
１１ レジストパターン
１２ 台座構造
２０ インプリントモールド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体等の集積回路や微細パターンにより光学的機能を付加した光学部品作製に使用するインプリントモールドの製造方法、この製造に用いるインプリントモールド用マスクブランクに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体装置の製造工程では、フォトリソグラフィー法を用いて微細パターンの形成が行われている。また、この微細パターンの形成には通常何枚ものフォトマスクと呼ばれている基板が使用される。このフォトマスクは、一般に透光性のガラス基板上に、金属薄膜等からなる遮光性の微細パターンを設けたものであり、このフォトマスクの製造においてもフォトリソグラフィー法が用いられている。
【０００３】
このフォトマスクや、インプリントモールドは同じ微細パターンを大量に転写するための原版となる。フォトマスク上に形成されたパターンの寸法精度は、作製される微細パターンの寸法精度に直接影響する。また、インプリントモールドは転写対象物上に塗布されたレジスト膜に直接押し付けてパターンを転写する方式のため、さらにパターンの断面形状も作製される微細パターンの形状に大きく影響する。半導体回路の集積度が向上するにつれ、パターンの寸法は小さくなり、フォトマスクやインプリントモールドの精度もより高いものが要求される。とくに、インプリントモールドは、前記のとおり直接押し付ける転写方式であり、等倍でのパターン転写となるため、半導体回路パターンと要求される精度が同じになるため、インプリントモールドの方がフォトマスクよりも高精度のものが要求される。
【０００４】
従来のインプリントモールドの作製においては、石英ガラスなどの透光性基板上にクロム等の薄膜を形成したマスクブランクが用いられ、このマスクブランク上にレジストを塗布した後、電子線露光などを用いて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薄膜をエッチング加工することにより薄膜パターン（マスクパターン）を形成している。
【０００５】
さらに、光硬化型樹脂が塗布された転写対象物に対して使用するインプリントモールドでは転写時に光を照射する目的で、薄膜パターンをマスクとして透光性基板をエッチング加工して段差パターンを作製するが、この場合にも、透光性基板のパターン寸法、精度は薄膜パターンの寸法、精度に直接影響を受ける。したがって、最終的に高精度の微細パターンが形成されたインプリントモールドを作製するためには、マスクブランクにおける上記薄膜パターンを高いパターン精度で形成する必要がある。
【０００６】
ところで、例えばクロム等を含む薄膜をエッチングする手段としては、硝酸第二アンモニウムセリウムを用いたウェットエッチング、もしくは塩素系と酸素の混合ガスを用いたドライエッチングが通常用いられている。
従来、クロム膜のエッチング幅や深さの不均一性を改善するための、多段のエッチングを用いて複数の層からなる薄膜パターンを形成する方法（下記特許文献１）や、レジストの薄膜化を可能とするための、レジストパターンをマスクとして薄膜のパターンを形成し、さらに形成した薄膜パターンをマスクとして第２層以降の薄膜パターンを形成する方法（下記特許文献２）などが知られている。
【０００７】
【特許文献１】特表２００５−５３０３３８号公報
【特許文献２】特開２００６−７８８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
半導体回路の集積度が向上するにつれ、パターンの寸法はより一層の微細化が要求されており、パターンの寸法が微細化した場合、例えばウェットエッチング方法を用いた場合、クロムパターンのエッチングには問題が生じることが知られている。すなわち、上記硝酸第二アンモニウムセリウムを用いたウェットエッチングでは、レジストの後退や消失といった問題があまり発生しない利点がある一方で、クロムパターンの断面形状が垂直にならない、レジストパターンに対してクロム膜がパターン断面横方向にエッチングされるエッチングバイアスの発生等の問題がある。
【０００９】
一方、例えば塩素と酸素の混合ガスを用いたドライエッチングでは、レジストの後退や消失といった問題があるものの、ウェットエッチングと比較して垂直なクロムパターンの断面形状が得られるため、微細パターンの形成には有利である。
【００１０】
また、パターンの寸法が微細化した場合には、レジスト膜厚にも制約が生じる。つまり、レジストの膜厚がおおむねパターン幅の３倍以上になると、レジスト露光時の解像性低下やレジストパターン形成後のパターン倒壊やレジストの剥離等の問題が発生するので、微細パターンを形成するためには、レジスト膜厚を薄くすることが望ましい。ところが、例えばドライエッチングによりクロムパターンを形成する場合、レジストがエッチングにより徐々に消失するため、レジスト膜厚をあまり薄くすると、クロムパターン形成完了前にレジストが消失し、エッチングを行うべきではないクロム部分もエッチングされてしまい、結果的に微細パターンを形成できなくなってしまう。
【００１１】
なお、クロム膜のエッチング幅や深さの不均一性を解決する方法として、前記特許文献１に開示されたような、多段のエッチングを用いて複数の層からなる薄膜パターンを形成する方法が知られている。この方法ではエッチングストッパーによりエッチング深さの不均一性は改善されるが、エッチング幅の不均一性をもたらすレジスト幅の後退を防止する方法や、微細パターンを形成する上で必要なレジストの薄膜化を可能にする方法等についての開示はなく、微細パターンを実現する上での従来技術の問題を十分に解決するに到っていない。
【００１２】
また、レジストの薄膜化を可能とする方法としては、前記特許文献２に開示されたような、レジストパターンをマスクとして薄膜のパターンを形成し、さらに形成した薄膜パターンをマスクとして第２層以降の薄膜パターンを形成する方法が知られている。この方法では、レジストパターンをマスクとして薄膜をエッチングする際に用いるエッチングガスに、酸素含有の塩素系ガスを用いているが、ドライエッチング中にレジストの厚み方向のみでなく断面横方向にもエッチングが進行してレジストパターンが後退するため、結果的にあまり良好なパターン精度が得られない場合がある。
【００１３】
また、インプリントモールドの製造における課題は、一般のフォトマスクの場合とは異なり、上述したような微細パターンを形成することだけではない。すなわち、光硬化型樹脂に対してパターンを転写するインプリントモールドとして機能させるためには、ガラス基板をエッチング加工するために形成した薄膜パターン（マスクパターン）を最終的には除去する必要がある。したがって、このような薄膜パターンを除去するのにドライ（エッチング）処理を用いるにしても、あるいはウェット処理を用いるにしても、除去後のガラスパターンにダメージを与えないように薄膜パターンを除去する必要がある。そのためには、インプリントモールド製造に用いるマスクブランクにおけるガラス基板上の薄膜材料は、最終的にガラスパターンには何らダメージを与えないようにウェット処理またはドライ処理により容易に除去（ないしは剥離）できるという観点からも検討される必要がある。
【００１４】
そこで、本発明は、このような従来の事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、第１に、インプリントモールドの製造において微細ガラスパターンを高いパターン精度で形成することができるインプリントモールド用マスクブランクを提供することであり、第２に、このマスクブランクを用いて高精度の微細ガラスパターンが形成されたインプリントモールドの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
すなわち、上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）
ガラス基板と該ガラス基板上に形成された薄膜とを有してなり、前記薄膜及び前記ガラス基板をエッチング加工してインプリントモールドを作製するためのインプリントモールド用マスクブランクであって、前記薄膜は、少なくとも上層および下層の積層膜よりなり、前記上層は、タンタル（Ｔａ）又はタンタル化合物、あるいはケイ素（Ｓｉ）又はケイ素化合物のいずれかを主成分とし、且つフッ素系ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工が可能な材料で形成され、前記下層は、クロム（Ｃｒ）又はクロム化合物で形成されていることを特徴とするインプリントモールド用マスクブランクである。
【００１６】
（構成２）
前記薄膜の上層は、タンタルの窒化物を主成分とする材料で形成されていることを特徴とする構成１に記載のインプリントモールド用マスクブランクである。
（構成３）
前記薄膜の上層は、モリブデン（Ｍｏ）のケイ素化合物を主成分とする材料で形成されていることを特徴とする構成１に記載のインプリントモールド用マスクブランクである。
（構成４）
前記薄膜の下層は、クロムの窒化物で形成されていることを特徴とする構成１乃至３のいずれかに記載のインプリントモールド用マスクブランクである。
【００１７】
（構成５）
前記薄膜の上層の膜厚が、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲であることを特徴とする構成１乃至４のいずれかに記載のインプリントモールド用マスクブランクである。
（構成６）
前記薄膜上に形成するレジスト膜の膜厚が、１００ｎｍ以下であることを特徴とする構成１乃至５のいずれかに記載のインプリントモールド用マスクブランクである。
【００１８】
（構成７）
構成１乃至６のいずれかに記載のインプリントモールド用マスクブランクにおける前記薄膜上に形成したレジストパターンをマスクとして前記薄膜の上層を、フッ素系ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工して前記上層のパターンを形成する工程と、該上層パターンをマスクとして前記薄膜の下層を、酸素及び塩素の混合ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工して前記下層のパターンを形成する工程と、該下層パターンをマスクとして前記ガラス基板を、フッ素系ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工する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である。
【００１９】
構成１にあるように、本発明のインプリントモールド用マスクブランクは、ガラス基板と該ガラス基板上に形成された薄膜とを有してなり、前記薄膜及び前記ガラス基板をエッチング加工してインプリントモールドを作製するためのインプリントモールド用マスクブランクであって、前記薄膜は、少なくとも上層および下層の積層膜よりなり、前記上層は、タンタル（Ｔａ）又はタンタル化合物、あるいはケイ素（Ｓｉ）又はケイ素化合物のいずれかを主成分とし、フッ素系（ＣＨＦ3，Ｃ4Ｆ8，ＣＦ4またはこれらのいずれかと酸素との混合ガス等）ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工が可能な材料で形成され、前記下層は、クロム（Ｃｒ）又はクロム化合物で形成されていることを特徴としている。
【００２０】
このような本発明のインプリントモールド用マスクブランクによれば、インプリントモールドの製造において微細なマスクパターンを高いパターン精度で形成することができる。また、当該マスクブランクに形成された微細マスクパターンをエッチングマスクとしてドライエッチングにより形成されるガラスパターンについても高精度の微細パターンを形成することができる。したがって、本発明のインプリントモールド用マスクブランクを用いて高精度の微細ガラスパターンが形成されたインプリントモールドを得ることができる。
【００２１】
ここで、本発明のマスクブランクにおけるガラス基板としては、石英ガラスやＳｉＯ2−ＴｉＯ2系低膨張ガラス等のガラス基板が一般的である。これらのガラス基板は、平坦度及び平滑度に優れるため、本発明により得られるインプリントモールドを使用してパターン転写を行う場合、転写パターンの歪み等が生じないで高精度のパターン転写を行える。
【００２２】
本発明のマスクブランクは、ドライエッチング処理により、ガラス基板上の前記薄膜及びガラス基板をパターニングしてインプリントモールドを製造するのに用いるドライエッチング処理用のマスクブランクである。
微細なパターン、例えばハーフピッチ３２ｎｍ未満のパターンを精度よく形成するためには、レジストを薄膜化する、レジストパターン断面横方向のエッチング進行（レジストの後退）を抑制する、薄膜パターン断面横方向のエッチング進行（エッチングの等方性）を抑制する、といった課題があるが、薄膜パターンをウェットエッチングで形成した場合には、薄膜パターン断面横方向のエッチング進行が本質的に発生するため、微細パターンの形成時には本発明のようにドライエッチングが好適である。
【００２３】
ドライエッチングで薄膜パターンを形成する場合に、レジストを薄膜化するためには、レジストのエッチング速度を小さくする、レジストパターンをマスクとしてパターニングする薄膜のエッチング時間を短縮する、といった方法がある。
【００２４】
従来、クロムを主成分とする薄膜を有するマスクブランクをドライエッチング加工してインプリントモールドを作製する場合においては、エッチングガスとして、塩素と酸素の混合ガスが一般的に用いられている。しかし、一般にレジストは酸素を含有するエッチングガスへのドライエッチング耐性が非常に低く、問題となっていた。本発明においては、マスクブランク上に形成したレジストパターンをマスクとして前記薄膜のうちの上層を、フッ素系（ＣＨＦ3，Ｃ4Ｆ8，ＣＦ4またはこれらのいずれかと酸素との混合ガス等）ガスを用いてエッチング加工し、形成された上層のパターンをマスクとして下層を、酸素と塩素の混合ガスを用いてエッチング加工する。酸素を実質的に含まないエッチングガスによるドライエッチングでは、レジストパターン断面縦方向及び横方向へのエッチング進行が酸素を含む塩素系ガスによるドライエッチングと比較して小さくエッチング時のレジストの断面方向の消費量を抑制でき、かつレジストの寸法変化を抑制することができるため、本発明においては、マスクブランクにおける前記薄膜の上層のドライエッチングとしては、酸素を実質的に含まないエッチングガスを用いたドライエッチングが好適である。なお、酸素を実質的に含まないとは、酸素を全く含まない場合の他、エッチング装置内で発生する酸素を含む場合であってもその含有量が５％以下であることをいうものとする。そして、下層のエッチングには酸素を含む塩素系ガスを用いるが、上記上層のパターンをマスクとして行うため、レジストの寸法変化は問題とならない。したがって、上層パターンと同じく良好なパターン精度で下層パターンを形成することができる。
【００２５】
また、ガラス基板上の薄膜のエッチング時間を短縮するためには、パターンを形成する薄膜のドライエッチング速度を大きくする方法と、パターンを形成する薄膜の厚みを小さくする方法がある。インプリントモールド製造においては、上記薄膜は主にハードマスク層（エッチングマスク層）として機能するので、薄膜は一定以上の膜厚が必要となるため、薄膜の厚みを小さくするといっても限界がある。そこで、ドライエッチング速度の大きい材料を薄膜（パターン形成層）として選択する必要がある。本発明のインプリントモールド用マスクブランクにおいては、ガラス基板上の前記薄膜は、少なくとも上層および下層の積層膜よりなる。
【００２６】
この薄膜のうち上記上層はハードマスク層としての機能のほかにレジストとの密着性確保の機能を有する。本発明では、かかる薄膜の上層は、Ｔａ又はその化合物、あるいはケイ素又はケイ素化合物のいずれかを主成分とする材料で形成されている。また上記上層は、フッ素系ガスエッチングで大きなドライエッチング速度が得られ、しかも洗浄に対して十分な耐性を有することが好ましい。このような観点から、上層の材料としては、具体的には、例えばＴａ単体、またはＴａＸ，ＴａＳｉＸ（ここでＸはＮ，Ｏ，Ｂ，Ｎｂ，Ｖのうちの少なくとも一種）などのＴａ化合物、あるいは、ＭｏＳｉ，Ｓｉ，ＳｉＸ，ＭｏＳｉＸ（ここでＸはＮ，Ｏ，Ｂ，Ｎｂ，Ｖのうちの少なくとも一種）などが好ましく挙げられる。とりわけ、Ｔａ窒化物（例えばＴａＮ）は、酸化しにくい特性を有する。また、ＴａにＢを含有させることにより、アモルファス構造になりやすく、ラインエッジラフネスを小さくすることができる。
【００２７】
上記薄膜の上層は、主にハードマスク層の機能を持たせ、また微細パターン形成の観点から、本発明においては、膜厚が、５〜２０ｎｍの範囲であることが好適である。かかる上層の膜厚が５ｎｍ未満であると、上層のパターンをマスクとして下層をエッチング加工するときに、加工が終わる前に上層のパターンがエッチングされて消失してしまう恐れがあり、好ましくない。一方、上層の膜厚が２０ｎｍよりも厚くなると、後述のガラス基板をフッ素系ガスでドライエッチング加工する際に、上層の膜が十分に除去しきれずに残ってしまい、残った薄膜を除去する際にガラスパターンにダメージを与えることがあるので好ましくない。
【００２８】
また、上記薄膜のうち下層は、ガラス基板をフッ素系ガスを用いてドライエッチング加工する際のハードマスク（エッチングマスク）としての機能を有する。本発明では、かかる薄膜の下層は、クロム（Ｃｒ）又はＣｒ化合物材料で形成されている。また、かかる薄膜の下層は、ガラス基板をエッチング加工してガラスパターンを形成した後は、最後に除去する必要があるため、例えばウェット処理又はドライエッチング処理によってガラスパターンにはダメージを与えずに除去できることが肝要である。このような観点から、本発明では下層は、クロム（Ｃｒ）又はＣｒ化合物で形成され、例えばＣｒ単体、またはＣｒＮ，ＣｒＣ，ＣｒＣＮ，ＣｒＯなどのＣｒ化合物が好ましく挙げられる。なかでも、とりわけＣｒ窒化物（例えばＣｒＮ）は、結晶がアモルファス構造で結晶粒界がなくなるため、ドライエッチングによるパターン形成時にエッチング端部が滑らかになる。すなわち、ラインエッジラフネスが小さくなり、パターン精度をより向上させることができる。
【００２９】
前記薄膜のうち、ＣｒまたはＣｒ化合物材料で形成される下層は、主にエッチングマスク層としての機能を持たせる観点から、本発明においては、ガラス基板の掘り込み深さにもよるが、下層の膜厚は、５〜２０ｎｍの範囲であることが好適である。
【００３０】
また、上記薄膜のうちの上層と下層のいずれかの層は、ハードマスク層としての機能のほかに、レジストパターン形成の際の電子線描画時にチャージアップを防止するために必要な導電性を確保する機能を持たせることが好適である。したがって、このような観点からも上層と下層のそれぞれの材料を選択することが望ましい。
【００３１】
また、上述したように、上記薄膜のうち上層は、レジストとの密着性を確保する必要があるが、Ｓｉ系の材料に代表されるように上層の材質によってはレジストとの密着性が低い場合には、例えばＨＭＤＳ（Hexamethyldisilazane）等の密着性向上剤を用いて薄膜表面を処理するようにしてもよい。
【００３２】
ガラス基板上に上層と下層の積層膜からなる薄膜を形成する方法は、特に制約される必要はないが、なかでもスパッタリング成膜法が好ましく挙げられる。スパッタリング成膜法によると、均一で膜厚の一定な膜を形成することが出来るので好適である。スパッタリング成膜法によって上記薄膜の下層としてＣｒＮ膜を成膜する場合、スパッタターゲットとしてクロム（Ｃｒ）ターゲットを用い、チャンバー内に導入するスパッタガスは、アルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスに窒素ガスを混合したものを用いる。また、スパッタリング成膜法によって上記薄膜の上層として例えばＴａＮ膜を成膜する場合、スパッタターゲットとしてタンタルターゲットを用い、チャンバー内に導入するスパッタガスは、アルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスに窒素ガスを混合したものを用いる。
【００３３】
また、本発明のマスクブランクは、上記薄膜の上に、レジスト膜を形成した形態であっても構わない。
【００３４】
また、本発明は、構成７にあるように、本発明のマスクブランクにおける前記薄膜上に形成したレジストパターンをマスクとして薄膜の上層を、フッ素系ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工して上層のパターンを形成する工程と、該上層パターンをマスクとして前記薄膜の下層を、酸素及び塩素の混合ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工して下層のパターンを形成する工程と、該下層パターンをマスクとして前記ガラス基板を、フッ素系ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工する工程と、を有するインプリントモールドの製造方法を提供する。
【００３５】
本発明では、インプリントモールドの製造においては、上記のようにマスクブランク上のレジストパターンをマスクとして、前記薄膜の上層を、フッ素系ガスを用いてドライエッチング加工して上層のパターンを形成し、引き続いて該上層パターンをマスクとして、前記薄膜の下層を、酸素と塩素の混合ガスを用いてドライエッチング加工するため、マスクブランク上に形成されるレジストパターンをマスクとしたドライエッチングの対象物が前記薄膜の上層だけとなり、しかも該薄膜の上層の膜厚は微細パターン形成の観点から最適化できるため、レジスト膜の膜厚を従来より薄くしても、レジストの膜厚不足を生じることなく、微細パターンの形成が可能となる。
また、ガラス掘り込み時にフッ素系のエッチングガスで上層も同時にエッチング除去されるので、ガラス掘り込み完了後の薄膜をガラスパターンに悪影響を与えることなく剥離することが可能となる。
【００３６】
本発明では、例えばハーフピッチ３２ｎｍ未満の微細パターンを形成する観点からは、前記薄膜上に形成するレジスト膜の膜厚を、１００ｎｍ以下とすることが可能であり、特に４０〜８０ｎｍの範囲とすることが好適である。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、インプリントモールドの製造において微細なガラスパターンを高いパターン精度で形成することができるインプリントモールド用マスクブランクを提供することができる。
また、本発明によれば、このマスクブランクを用いて高精度の微細ガラスパターンが形成されたインプリントモールドの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は本実施の形態にかかるインプリントモールド用マスクブランクの断面概略図、図２は上記マスクブランクを用いたインプリントモールドの製造工程を説明するための断面概略図である。
本実施の形態に使用するインプリントモールド用マスクブランク（以下、単にマスクブランクと称する）１０は、図１に示すように、ガラス基板１上に、上層４と下層３の積層膜よりなる薄膜２を有する構造のものである。このマスクブランク１０は、以下のようにして作製される。
【００３９】
ガラス基板１として合成石英基板（大きさ１５２ｍｍ×１５２ｍｍ×厚み６．３５ｍｍ）をスパッタリング装置に導入し、クロムターゲットをアルゴンと窒素の混合ガス（混合流量比９：１）でスパッタリングし、ＣｒＮ（Ｃｒ：Ｎ＝９：１原子比）膜からなる下層３を１０ｎｍの厚みで成膜した。続いて、大気放置は行わず、タンタル（Ｔａ）ターゲットをアルゴンと窒素の混合ガス（混合流量比３：２）でスパッタリングし、ＴａＮ（Ｔａ：Ｎ＝７：３原子比）膜からなる上層４を１０ｎｍの厚みで成膜した。
こうして石英基板上にＣｒＮ膜とＴａＮ膜の積層膜を形成したマスクブランクの上面に、電子線描画用のレジスト（日本ゼオン社製ＺＥＰ５２０Ａ）を５０ｎｍの厚みに塗布し、所定のベーク処理を行って、マスクブランク１０上にレジスト膜を形成した。
【００４０】
次に、電子線描画機を用いて、上記マスクブランク１０のレジスト膜にハーフピッチ２０ｎｍのラインアンドスペースパターンを描画した後、レジスト膜を現像してレジストパターン６を形成した（図２（ａ）参照）。
【００４１】
次に、レジストパターン６を形成したマスクブランク１０を、ドライエッチング装置に導入し、フッ素系（ＣＨＦ3）ガスを用いたドライエッチングを行うことにより、上記レジストパターン６をマスクとして上層４のＴａＮ膜をエッチング加工して、図２（ｂ）に示すようにＴａＮ膜（上層４）のパターン（上層パターン７）を形成した。この時のエッチング終点は、反射光学式の終点検出器を用いることで判別した。
ここで、ドライエッチング装置からマスクブランクを一旦取り出して、残存する上記レジストパターン６を硫酸過水溶液によって除去した（図２（ｃ）参照）。
【００４２】
次いで、再びマスクブランクを同じドライエッチング装置に導入し、酸素と塩素の混合ガス（Ｏ2：Ｃｌ2＝２：８流量比）を用いたドライエッチングを行うことにより、上記上層パターン７をマスクとして下層３のＣｒＮ膜をエッチング加工して、図２（ｄ）に示すようにＣｒＮ膜（下層３）のパターン（下層パターン８）を形成した。この時のエッチング終点は、反射光学式の終点検出器を用いることで判別した。
【００４３】
続いて、同じドライエッチング装置内で、フッ素系（ＣＨＦ3）ガスを用いたドライエッチングを行うことにより、上記下層３のＣｒＮ膜のパターン８をマスクとしてガラス基板１をエッチング加工して、図２（ｅ）に示すガラスパターン９を形成した。この時、ガラスパターン９の深さが７０ｎｍになるようエッチング時間を調整した。なお、このフッ素系ガスを用いたドライエッチングによって、上記上層４のＴａＮ膜パターンも同時にエッチングされた。
【００４４】
ここでパターンの断面形状を確認するため、上記と同様に作製した評価用のブランクを破断し、走査型電子顕微鏡によるパターン断面の観察を行ったところ、上記ＴａＮ膜パターンが消失しＣｒＮ膜パターン８の表面が露出していた。そして、ガラスパターン９の幅が、上記ＣｒＮ膜パターン８の幅とほとんど同じであること、およびガラスパターン９の深さが均一であることを確認した。
【００４５】
次に、上記ガラスパターン９を形成したマスクブランク上にフォトレジスト（東京応化社製 ｉＰ３５００）を４６０ｎｍの厚さに塗布し、紫外光による露光と現像を行い、図２（ｆ）に示す台座構造用のレジストパターン１１を形成した。
【００４６】
次に、上記レジストパターン１１を形成したマスクブランクについて、硝酸第２セリウムアンモニウム液によるウェットエッチングにより、レジストパターン１１で保護されている部分以外のＣｒＮ膜を除去し、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液（ＨＦ濃度４．６ｗｔ％、ＮＨ4Ｆ濃度３６．４ｗｔ％）でガラス基板にウェットエッチングを行い、さらに硫酸過水によりレジストパターン１１を除去することで、図２（ｇ）に示すように深さが例えば１５μｍ程度の台座構造１２を作製した。さらに上記ＣｒＮ膜パターン８を硝酸第２セリウムアンモニウム液で除去し、図２（ｈ）に示す構造のインプリントモールド２０を得た。
【００４７】
得られたインプリントモールド２０は、上記薄膜の上層のパターン７及び下層のパターン８のいずれも断面形状が垂直形状となり良好であり、且つこれらのパターンのパターン精度も良好であったため、ガラスパターン９についても寸法、精度の良好なパターンが得られた。
【００４８】
本実施の形態では、上記ＣｒＮ膜パターン８を最後にウェット処理により除去したが、例えば塩素ガスを用いたドライエッチングによって除去するようにしてもよい。
なお、上記上層４として、本実施の形態では、上記ＴａＮを用いたが、このＴａＮに代えて、例えばＴａＢ，ＴａＧｅ，ＴａＮｂ，ＴａＶ及びこれらの酸化物、窒化物、酸窒化物等のＴａ化合物、タンタルシリサイド（ＴａＳｉ）、ＴａＳｉＯ，ＴａＳｉＮ，ＴａＳｉＯＮ等、またはモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）、ＭｏＳｉＯ，ＭｏＳｉＮ，ＭｏＳｉＯＮ等、などを用いることができる。また、上記下層３として、上記ＣｒＮの代わりに、例えばＣｒＣ，ＣｒＯ，ＣｒＣＮ、ＣｒＯＣＮなどを用いてもよい。
【００４９】
また、上述の実施の形態においては、マスクブランク１０上に形成したレジストパターン６をマスクとして上層のＴａＮ膜をエッチング加工し、ＴａＮ膜（上層４）のパターン７を形成した後、残存するレジストパターン６を除去したが（図２（ｃ）の工程）、ここでレジストパターン６を除去せずに、続いて、上記上層パターン７をマスクとして下層のＣｒＮ膜をエッチング加工して、ＣｒＮ膜（下層３）のパターン８を形成する。この後に、残存する上記レジストパターン６と上層のＴａＮ膜パターン７を、例えば塩素ガスを用いたドライエッチングによって除去してもよい。この場合は、引き続いて、上記下層のＣｒＮ膜のパターンをマスクとしてガラス基板のエッチング加工を行う。
【００５０】
また、別の実施態様としては、マスクブランク１０上に形成したレジストパターン６をマスクとして上層のＴａＮ膜をエッチング加工し、ＴａＮ膜（上層４）のパターン７を形成した後、続いて、上記上層パターン７をマスクとして下層のＣｒＮ膜をエッチング加工して、ＣｒＮ膜（下層３）のパターン８を形成し、さらに引き続いて、上記下層パターン８をマスクとしてガラス基板をフッ素系ガスを用いたドライエッチングによってエッチング加工する際に同時に、残存する上記レジストパターン６と上記上層のＴａＮ膜パターン７をフッ素系ガスエッチングにより除去するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明のインプリントモールド用マスクブランクの断面概略図である。
【図２】本発明のインプリントモールドの製造工程を説明するための断面概略図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ ガラス基板
２ 薄膜
３ 下層
４ 上層
６ レジストパターン
７ 上層パターン
８ 下層パターン
９ ガラスパターン
１０ インプリントモールド用マスクブランク
１１ レジストパターン
１２ 台座構造
２０ インプリントモールド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板と該ガラス基板上に形成された薄膜とを有してなり、前記薄膜及び前記ガラス基板をエッチング加工してインプリントモールドを作製するためのインプリントモールド用マスクブランクであって、
前記薄膜は、少なくとも上層および下層の積層膜よりなり、
前記上層は、タンタル（Ｔａ）又はタンタル化合物、あるいはケイ素（Ｓｉ）又はケイ素化合物のいずれかを主成分とし、且つフッ素系ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工が可能な材料で形成され、
前記下層は、クロム（Ｃｒ）又はクロム化合物で形成されていることを特徴とするインプリントモールド用マスクブランク。
【請求項２】
前記薄膜の上層は、タンタルの窒化物を主成分とする材料で形成されてい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用マスクブランク。
【請求項３】
前記薄膜の上層は、モリブデン（Ｍｏ）のケイ素化合物を主成分とする材料で形成されてい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用マスクブランク。
【請求項４】
前記薄膜の下層は、クロムの窒化物で形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインプリントモールド用マスクブランク。
【請求項５】
前記薄膜の上層の膜厚が、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のインプリントモールド用マスクブランク。
【請求項６】
前記薄膜上に形成するレジスト膜の膜厚が、１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のインプリントモールド用マスクブランク。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のインプリントモールド用マスクブランクにおける前記薄膜上に形成したレジストパターンをマスクとして前記薄膜の上層を、フッ素系ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工して前記上層のパターンを形成する工程と、該上層パターンをマスクとして前記薄膜の下層を、酸素及び塩素の混合ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工して前記下層のパターンを形成する工程と、該下層パターンをマスクとして前記ガラス基板を、フッ素系ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工する工程と、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。
【請求項１】
ガラス基板と該ガラス基板上に形成された薄膜とを有してなり、前記薄膜及び前記ガラス基板をエッチング加工してインプリントモールドを作製するためのインプリントモールド用マスクブランクであって、
前記薄膜は、少なくとも上層および下層の積層膜よりなり、
前記上層は、タンタル（Ｔａ）又はタンタル化合物、あるいはケイ素（Ｓｉ）又はケイ素化合物のいずれかを主成分とし、且つフッ素系ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工が可能な材料で形成され、
前記下層は、クロム（Ｃｒ）又はクロム化合物で形成されていることを特徴とするインプリントモールド用マスクブランク。
【請求項２】
前記薄膜の上層は、タンタルの窒化物を主成分とする材料で形成されてい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用マスクブランク。
【請求項３】
前記薄膜の上層は、モリブデン（Ｍｏ）のケイ素化合物を主成分とする材料で形成されてい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用マスクブランク。
【請求項４】
前記薄膜の下層は、クロムの窒化物で形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインプリントモールド用マスクブランク。
【請求項５】
前記薄膜の上層の膜厚が、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のインプリントモールド用マスクブランク。
【請求項６】
前記薄膜上に形成するレジスト膜の膜厚が、１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のインプリントモールド用マスクブランク。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のインプリントモールド用マスクブランクにおける前記薄膜上に形成したレジストパターンをマスクとして前記薄膜の上層を、フッ素系ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工して前記上層のパターンを形成する工程と、該上層パターンをマスクとして前記薄膜の下層を、酸素及び塩素の混合ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工して前記下層のパターンを形成する工程と、該下層パターンをマスクとして前記ガラス基板を、フッ素系ガスを用いたドライエッチング処理によりエッチング加工する工程と、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。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２０６３３９（Ｐ２００９−２０６３３９Ａ）
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４８０２７（Ｐ２００８−４８０２７）
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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