(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写基材上に光硬化樹脂からなる樹脂層を形成し、
凹凸パターン部を有するモールドを前記樹脂層に押し当て、
前記モールドの外周部に向かうにつれ前記樹脂層に照射される光照射量が漸次小さくなるように前記樹脂層に光を照射し、
前記樹脂層に光を照射した後、前記樹脂層から前記モールドを離型し、前記樹脂層にパターン転写することを特徴とするナノインプリントによるパターン形成方法。
【請求項２】
光照射量が勾配をもつように前記樹脂層に光を照射することを特徴とする請求項１記載のナノインプリントによるパターン形成方法。
【請求項３】
転写基材上に光硬化樹脂からなる樹脂層を形成し、
凹凸パターン部を有するモールドを前記樹脂層に押し当て、
前記モールドの外周部に向かうにつれ前記樹脂層に照射される光照射量が小さくなるように前記樹脂層に光を照射し、
前記樹脂層に光を照射した後、前記樹脂層から前記モールドを離型し、前記樹脂層にパターン転写することを含み、
前記凹凸パターン部の周囲に前記モールドの外周部に向かうにつれ光透過率が低下する透過率調整部を前記モールドに形成しておき、該透過率調整部により前記樹脂層に照射される光照射量を制御することを特徴とするナノインプリントによるパターン形成方法。
【請求項４】
光透過率を調整する透過率調整部を有するアパーチャを介して前記凹凸パターン部の周囲に位置する部位の前記樹脂層に光を照射して、前記凹凸パターン部の周囲に位置する部位の前記樹脂層に照射される光照射量を漸次小さくすることを特徴とする請求項１に記載のナノインプリントによるパターン形成方法。
【請求項５】
複数の可動部材を組合わせて構成された開口部を有するアパーチャを用い、前記開口部の位置を変化させながら前記アパーチャを介して前記凹凸パターン部の周囲に位置する部位の前記樹脂層に光を照射して、前記凹凸パターン部の周囲に位置する部位の前記樹脂層に照射される光照射量を漸次低下させることを特徴とする請求項１に記載のナノインプリントによるパターン形成方法。
【請求項６】
前記モールドの外周部から前記モールドと前記樹脂層を離型することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のナノインプリントによるパターン形成方法。
【請求項７】
モールドを保持するモールドチャックと、
前記モールドチャックに対向し、転写基材を配置する転写基材ステージと、
前記モールドチャック側あるいは前記転写基材側の少なくともいずれか一方の側に配置され、前記転写基材ステージに配置する転写基材に光を照射する光源と、
前記光源と前記転写基材ステージの間に配置され、前記転写基材ステージに照射される光照射量を制御するアパーチャと、を備え、
前記アパーチャは外側に向かって光透過率が漸次小さくなる透過率調整部を有することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項８】
前記透過率調整部は、前記アパーチャの外側に向かって開口幅が徐々に狭くなる複数のスリットを有することを特徴とする請求項７に記載のパターン形成装置。
【請求項９】
前記透過率調整部は、前記アパーチャの外側に向かって配置数が徐々に少なくなる複数のピンホールを有することを特徴とする請求項７に記載のパターン形成装置。
【請求項１０】
基材と、
前記基材の一部に配置された凹凸パターン部と、
前記凹凸パターン部の周囲に配置され、該基材の外側に向かって光透過率が小さくなる透過率調整部と、
を備えることを特徴とするナノインプリントモールド。
【請求項１１】
前記透過率調整部は、前記基材の内部に配置されることを特徴とする請求項１０に記載のナノインプリントモールド。
【請求項１２】
前記透過率調整部は、前記基材の外側に向かって該基材の内部に配置する光透過を阻害する部材の割合を増やした部位からなることを特徴とする請求項１１に記載のナノインプリントモールド。
【請求項１３】
前記透過率調整部は、遮光膜からなることを特徴とする請求項１０又は１１記載のナノインプリントモールド。
【請求項１４】
前記遮光膜の厚さは、前記基材の外側に向かって漸次大きくなることを特徴とする請求項１３に記載のナノインプリントモールド。
【請求項１５】
前記透過率調整部は、前記基材の表面の粗度を前記基材の外側に向かって大きくした部位からなることを特徴とする請求項１０に記載のナノインプリントモールド。
【請求項１６】
基材の一部に凹凸パターン部が形成されるパターン領域を設定し、
前記パターン領域に凹凸パターン部を形成し、
前記パターン領域の周囲に前記基材の外側に向かって光透過率が漸次小さくなる透過率調整部を形成することを特徴とするナノインプリントモールドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光インプリントによりパターンを形成するパターン形成方法、パターン形成装置、光インプリント用のナノインプリントモールド、及びナノインプリントモールドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ナノオーダーの微細加工技術としてナノインプリント技術が注目されている。このナノインプリント技術は、微細な凹凸構造を有する型部材（以下、モールドと呼ぶ）を用いて、凹凸構造を転写基材上の樹脂に押し当てた状態で樹脂を硬化させ、モールドと樹脂を引き離し（以下、離型と呼ぶ）、微細な凹凸構造を等倍転写するパターン形成技術である。
【０００３】
従来のナノインプリントによるパターン形成ではモールドを樹脂から離型する際にモールドあるいは樹脂に破損が生じないように、例えば特許文献１〜３の記載された技術が提案されている。特許文献１では、凹凸パターン部を含むパターン領域の外側に位置し、かつ凹凸パターン部の凹部よりも大きいサイズ（開口寸法及び深さが大きい）を有する離型用の凹部を有するモールドと、この離型用の凹部に連通する通孔を形成したモールドを用い、通孔を通じて離型用の凹部に高圧ガスを供給するようにした離型方法等が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、凹凸パターン部の周囲に離型アシストガス導入用の貫通孔を設けたモールドを用い、貫通孔にガスを供給してモールドと樹脂の離型をアシストする方法が開示されている。
【０００５】
特許文献３では、凹凸パターン部の凹部内に遮光膜を配置したモールドを用い、この遮光膜により樹脂が未硬化となった部分を作製し、離型を容易に行う方法が開示されている。
【０００６】
上記特許文献１及び２では、離型時における樹脂、モールドや樹脂の破損を抑えるために、離型が開始する位置をモールドの外周部近傍に設定することで、そこを起点として離型作業を開始している。また、上記特許文献３では、凹凸パターン部に位置する樹脂に未硬化部分（あるいは分解反応部分）を形成することで離型を容易にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２４５０７号公報
【特許文献２】特開２００８−７８５５０号公報
【特許文献３】特開２００４−３０４０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
樹脂とモールドの接触面積が増大すると、両者の間の密着力が高まり、離型時に発生する応力は大きくなる。モールドと転写基材の間の樹脂が略均一に硬化した系では離型による大きな応力が発生するのはモールドが樹脂から剥れていく位置（以下、離型位置と呼ぶ）である。ここで離型作業の問題点について、図１８を参照して具体的に説明する。図１８は離型作業における問題点を説明する模式図であり、転写基材７０２上の光硬化した樹脂層７０３からモールド７０１を離型工程のうち、代表的な２つの段階を挙げている。図１８（Ａ）は離型作業が開始され、モールド７０１と樹脂層７０３の間に空隙ができた段階を模式的に表しており、図１８（Ｂ）は離型作業が進み、モールド７０１と樹脂層７０３が互いに離れる段階を模式的に表している。モールドチャック（ここでは図示せず）で保持されたモールド７０１は樹脂層７０３から離型する際、モールド７０１と樹脂層７０３とは常に平行度を保った状態で両者の表面が面内均一に離れていくわけではなく、図１８（Ａ）に示すようにモールド７０１の平行度が崩れ、少なからず傾きを持った状態となる（なお、図１８では説明のためモールドの傾き具合を強調して記載している）。このようにモールド７０１が傾くことで、モールド７０１の外周部から離型が開始され、離型位置に急峻な応力が発生する。離型作業をさらに進め、モールド７０１と樹脂層７０３が互いに離れる段階おいて再度離型位置に急峻な応力が発生する。このように特許文献１〜３の離型方法では、離型位置において樹脂及びモールドに大きな力が加わるため、樹脂及びモールドのいずれか又は両方に破損が生じる虞がある。
【０００９】
そこで本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、ナノインプリントモールドを樹脂から離型する際に樹脂あるいはモールドが破損するのを防止するパターン形成方法、パターン形成装置、ナノインプリントモールド、及び上記のナノインプリントモールドを製造する方法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】
【００１０】
本発明の一実施の形態に係るパターン形成方法は、転写基材上に光硬化樹脂からなる樹脂層を形成し、凹凸パターン部を有するモールドを前記樹脂層に押し当て、前記モールドの外周に向かうにつれ前記樹脂層に照射される光照射量が小さくなるように前記樹脂層に光を照射し、前記樹脂層に光を照射した後、前記樹脂層から前記モールドを離型し、前記樹脂層にパターン転写することを特徴とする。
【００１１】
本発明の一実施の形態に係るパターン形成装置は、モールドを保持するモールドチャックと、前記モールドチャックに対向し、転写基材を配置する転写基材ステージと、前記モールドチャック側あるいは前記転写基材側の少なくともいずれか一方の側に配置され、前記転写基材ステージに配置する転写基材に光を照射する光源と、前記光源と前記転写基材ステージの間に配置され、前記転写基材ステージに照射される光照射量を制御するアパーチャと、を備え、前記アパーチャは外側に向かって光透過率が小さくなる透過率調整部を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の一実施の形態に係るナノインプリントモールドは、基材と、前記基材の一部に配置された凹凸パターン部と、前記凹凸パターン部の周囲に配置され、該基材の外側に向かって光透過率が小さくなる透過率調整部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の一実施の形態に係るナノインプリントモールドの製造方法は、基材の一部に凹凸パターン部が形成されるパターン領域を設定し、前記パターン領域に凹凸パターン部を形成し、前記パターン領域の周囲に前記基材の外側に向かって光透過率が小さくなる透過率調整部を形成することを特徴とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、凹凸パターン部の周囲に位置する樹脂層に照射される光を制御することでナノインプリントモールドを樹脂層から離型する際の樹脂層やモールドの破損を防止することを可能にするパターン形成方法、パターン形成装置、ナノインプリントモールド、及びナノ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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るナノインプリントモールドの作用を説明するための模式図である。
【図２】第１の実施の形態に係るナノインプリントモールドの具体的構成を示す断面図である。
【図３】図２の透過率調整部の厚さと光透過率の関係を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係るナノインプリントモールドの他の具体的構成を示す断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係るナノインプリントモールドの変形例を示す断面図であり、（Ａ）は基材面上にある例を示す断面図（粗面化）、（Ｂ）は基材内部にある例を示す断面図（クラック）である。
【図６】第１の実施の形態に係るナノインプリントモールドの形成工程を示す図であり、（Ａ）は基材準備工程を示す図、（Ｂ）は外形加工工程を示す図、（Ｃ）は成膜工程を示す図、（Ｄ）は不要部除去工程を示す図、（Ｅ）は凹凸パターン形成工程を示す図である。
【図７】第１の実施の形態に係るナノインプリントモールドを用いたパターン形成工程を示す図であり、（Ａ）は基材準備工程を示す図、（Ｂ）はモールドと樹脂層の接触工程を示す図、（Ｃ）は樹脂層の硬化工程を示す図、（Ｄ）は離型工程を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成装置の概略構成を示す図である。
【図９】図８のアパーチャの構成を示す平面図である。
【図１０】図９の透過率調整部の構成例を示す平面図であり、（Ａ）はスリットの開口幅により光透過率を制御する透過率調整部の構成例を示す平面図、（Ｂ）はピンホールの数により光透過率を制御する透過率調整部の構成例を示す平面図である。
【図１１】第２の実施の形態に係るパターン形成工程を示す図であり、（Ａ）は基材準備工程を示す図、（Ｂ）はモールドと樹脂層の接触工程を示す図、（Ｃ）は樹脂層の硬化工程を示す図、（Ｄ）は離型工程を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係るアパーチャの概略構成を示す平面図である。
【図１３】可動部材が所定の位置に移動する前の様子を示す平面図である。
【図１４】可動部材が所定の位置に移動している段階を示す平面図である。
【図１５】可動部材が所定の位置に達した様子を示す平面図である。
【図１６】樹脂層に照射される光照射量を示す図である。
【図１７】第３の実施の形態に係るアパーチャの他の構成例を示す平面図であり、（Ａ）は可動部材が所定の位置に移動している段階を示す平面図、（Ｂ）は可動部材が所定の位置に達した様子を示す平面図である。
【図１８】離型作業における問題点を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施の形態）
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
＜ナノインプリントモールドの構成＞
本実施の形態に係るナノインプリントモールド（以下、モールドと呼ぶ）１００について、図面を参照して説明する。図１は、ナノインプリントモールドの作用を説明するための模式図である。図１において、モールド１００は、透明な基材１０１と、この基材１０１の一方の面に形成された凹凸パターン部１０１Ａと、基材１０１の内部、基材１０１の一方の面、あるいは基材１０１の他方の面に形成された透過率調整部１０１Ｂと、を有する。基材１０１は、例えば石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、青板ガラス、ソーダガラス等の透明基材からなり、その厚さや大きさは用途等に応じて適宜設定することができる。また、モールド１００の厚み、大きさ、形状は用途に応じて適宜設定することができる。凹凸パターン部１０１Ａは、例えば、基材１０１にレジスト等をマスクとして形成しておき、そのマスクの露出部にエッチング等を施して形成されたナノ（ｎｍ）オーダーの微細な凹凸構造である。
【００１８】
透過率調整部１０１Ｂは、一方の面側から基材１０１に入射した光の透過率がモールド１００の外側に向かって小さくなるようにする部分である。この透過率調整部１０１Ｂは、基材１０１の凹凸パターン部１０１Ａが形成された面、基材１０１の凹凸パターン部１０１Ａが形成されていない面、又は基材１０１の内部にあり、凹凸パターン部１０１Ａよりも外側に配置される。
【００１９】
また、図１では凹凸パターン部１０１Ａと透過率調整部１０１Ｂにおける光透過率の関係を模式的に示している。凹凸パターン部１０１Ａは、透過率調整部１０１Ｂに比べて光透過率が大きく、かつ光透過率は略一定である。樹脂に適正露光量で光を照射した場合、凹凸パターン部１０１Ａ下の樹脂は十分硬化される。一方、透過率調整部１０１Ｂは、その光透過率がモールド１００の外側に向かって小さくなるように設定されている。そのため樹脂に光を照射した場合、透過率調整部１０１Ｂ下の樹脂の硬化度がモールド１００の外側に向かって低くなる。一般に光硬化樹脂は、硬化が進むと柔軟性が乏しくなる傾向にあるため、モールド１００の外周部に位置する樹脂は、モールド１００の内側に位置する樹脂と比べて柔軟性に富み、離型しやすい箇所となる。なお、図１では透過率調整部１０１Ｂに相当する部分を、その作用を説明するためにグラデーションで表現しているが、これは透過率の変化の状態を模式的に表したものであり、実際のモールド１０１に形成する物の状態とは異なる。具体的構成については図２を用いて後述する。
【００２０】
透過率調整部１０１Ｂにおける光透過率変化の態様として、勾配Ａ，Ｂ，Ｃを例として挙げて説明する。光透過率変化はこれらの態様に限定されるものではなく、モールド１００の外周に行くに従い、漸次光透過率が小さくなるように設定されればよい。これらの勾配は、モールド１００を樹脂層から剥がす際、離型位置で発生する力の急峻な変化を緩和するように設定される。例えば、光透過率の変化を勾配Ａ、Ｂ又はＣの何れかに設定しても、離型する際の応力集中は緩和される。特に、好ましい態様としては勾配Ａのように光透過率が曲線で表現され、滑らかであることが望ましい。
【００２１】
次に、透過率調整部１０１Ｂの具体的な構成について図２を参照して説明する。図２はナノインプリントモールドの具体的構成を示す断面図である。光透過率を調整する具体的な構成として、遮光膜の厚さによる光透過率を制御する構成を挙げることができる。遮光膜の材料としては、紫外線を吸収する作用がある二酸化ジルコニウム、酸化セリウム等の無機材料、トリアジン化合物、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾエート系等の有機材料のうちの一種であってもよく、また、これらの二種以上の組み合わせからなるものであってもよい。また、遮光膜の材料としては、アルミニウム、ニッケル、コバルト、クロム、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、錫、亜鉛等の金属、シリコン等を挙げることができ、また、これらの酸化物、窒化物、合金等も使用することができる。なお、本明細書で遮光膜とは遮光性能を有する膜を意味し、光の吸収、散乱、反射により樹脂層に到達する光の一部又は全部を遮る機能を有するものを指している。また、遮光膜は複数の膜を積層してもよい。透過率調整部１０１Ｂの光学濃度ＯＤは遮光膜の厚さに比例し、以下の式１で決定される。
ＯＤ＝εｃｄ＝−ｌｏｇ（Ｔ／１００）・・・・（１）
なお、εは遮光膜の誘電率、ｃは光速、ｄは遮光膜の厚み、Ｔは光透過率（％）である。
【００２２】
透過率調整部１０１Ｂは、例えばモールド１００の内側に位置する部位の光学濃度ＯＤを２以上となるように遮光膜の膜厚を設定し、一方モールド１００の外側に位置する部位の光学濃度ＯＤを１以下となるように遮光膜の膜厚を設定する。このようにモールド１００の内側と外側の光学濃度差が１以上となるようにし、モールド１００の内側と外側の間を１次直線的、曲線的、あるいは段階的に光透過率を変化させることが好ましい。遮光膜の膜厚は１次直線的、あるいは曲線的に変化させてモールド１００の内側から外側へ徐々に光学濃度ＯＤが大きくなるようにする。
【００２３】
図２において、モールド１００の内側に位置し、遮光膜の厚さがｄ０の部分の光透過率をＴ０とする。Ｌは透過率調整部１０１Ｂの幅とし、モールド１００の最外周部からＸの位置における遮光膜の厚さをｄ、光透過率をＴとする。以上説明したように、下記の式２，式３が成立する。
Ｔ≧Ｔ０・・・・（２）
ｄ≧ｄ０・・・・（３）
例えば、ｄ１＝２×ｄ０とした場合、最外周部の光透過率は、最も凹凸パターン部１０１Ａに近い側の光透過率の１０％になる。図中に示す最外周部からの位置Ｘにおける遮光膜の厚みがｄ＝（ｄ０／Ｌ）（Ｌ−Ｘ）のように線形関数に従って変化させれば、光透過率は、図３に示すように指数関数（曲線）で設定することができる。
【００２４】
図４はナノインプリントモールドの他の具体的構成を示す断面図である。図４に示すように、遮光膜の厚さを階段状にして光透過率を制御してもよい。この場合、段数は２以上で設定すればよい。また段幅は適宜設定する。
【００２５】
モールドの変形例を図５を参照して説明する。図５はナノインプリントモールドの変形例を示す断面図である。
＜モールドの変形例１＞
モールド２００の一方の面あるいは他方の面を平均粗さＲａが０．１μｍ〜１００μｍの範囲で粗面化して、透過率調整部２０１Ｂとすることができる。モールド２００の内側から外側に向けて平均粗さＲａが小さくなるように、サンドブラストやエッチングといった処理を行う。なお、モールド２００の外周から５ｍｍの範囲内における表面を粗面化しないようにすることが好ましい。モールド２００の外周から５ｍｍ以内の表面が粗面化されていると、モールドチャックによるチャック不良が生じる虞があるからである。
【００２６】
＜モールドの変形例２＞
モールド２００の内部に微小なクラックを形成して透過率調整部１０１Ｂとすることができる。クラックを形成する厚みを例えば、モールド２００の内側から外側に向かって５０μｍ〜５００μｍの範囲で漸次大きくなるように設定する。モールド２００の内部に微小なクラックを作製するには、レーザー光としてＹＡＧレーザー、ＹＬＦレーザー等を用い、収斂させた部位で基材の絶縁破壊が起こるような条件でレーザー光をモールドに照射する。
【００２７】
＜モールドの製造方法＞
モールドの製造方法について図６を参照して説明する。図６はナノインプリントモールドの形成工程を示す図であり、図６（Ａ）〜（Ｅ）では、モールド１００に用いる基材１０１の断面を示す。
【００２８】
（Ａ）基材の準備（図６（Ａ）参照）
モールド１００に用いる基材１０１を準備する。基材１０１は、例えば、石英、フッ化カルシウム、珪酸系ガラス等の透明材料を用いる。基材１０１の外形や厚みは、用途に応じて適宜設定する。
【００２９】
（Ｂ）外形加工（図６（Ｂ）参照）
基材１０１をエッチング、研削、研磨等の加工により、図中に示す基材１０１の下面側の外周部を加工して、透過率調整部を配置するための切欠部１０２を形成する。切欠部１０２は後述する凹凸パターン部１０１Ａを含む領域（パターン領域）の周囲に形成される。なお、この外形加工を行わず、所望の膜厚分布となるように成膜・エッチング等を施してもよい。
【００３０】
（Ｃ）成膜（図６（Ｃ）参照）
基材１０１の切欠部１０２を形成した面に真空成膜法等により遮光膜１０３を成膜する。遮光膜１０３として前述の遮光材料を用いることができる。
【００３１】
（Ｄ）不要部除去（図６（Ｄ）参照）
遮光膜１０３の不要部分をエッチング、研磨等により除去する。遮光膜１０３の残った部分は透過率調整部１０１Ｂになる。外形加工を施して遮光膜形成面を平坦にすることにより、モールド１００を保持するモールドチャックによるチャック不良、モールドチャックとの接触による異物の発生等を抑えることが可能になるため有利である。また、透過率調整部１０１Ｂを基材１０１の内部に形成した場合は、モールド１００の表面に段差が生じないため、パターン形成装置（後述する）内においてモールド１００をモールドチャック（後述する）で保持する際に、モールドチャックによるチャック不良の発生を低減できる。また、透過率調整部１０１Ｂがモールドチャックと接触しないので異物が発生しない。
【００３２】
（Ｅ）凹凸パターン部形成（図６（Ｅ）参照）
基材１０１の遮光膜１０３を成膜した面と反対の面（図中の上面）に、凹凸パターン部１０１Ａを形成する。基材１０１上にレジスト（図示せず）を塗布し、このレジスト（図示せず）に電子線を照射した後パターニングし、レジスト（図示せず）のパターンをマスクとして基材をエッチングし、レジスト（図示せず）を除去することで凹凸パターン部１０１Ａを形成する。以上の工程により、透過率調整部１０１Ｂを有するモールド１００が完成する。
【００３３】
＜モールドを用いたパターン形成方法＞
モールドを用いたパターン形成方法について図７を参照して説明する。図７はナノインプリントモールドを用いたパターン形成工程を示す図であり、図７（Ａ）〜（Ｄ）は、パターン形成方法の各工程に係る各部の断面図である。
【００３４】
（Ａ）転写基材の準備（図７（Ａ）参照）
モールドの凹凸パターン部の反転パターンが転写される転写基材３０１上に、光硬化樹脂をスピンコート法、インクジェット法等により塗布して樹脂層３０２を形成する。ここでは図５（Ａ）に示したモールド２００を用いる例について以下説明する。転写基材３０１は、石英やソーダライムガラス、ホウ酸系ガラス等のガラス、シリコンやガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂基材、あるいは、これらの材料の組み合わせからなる複合材料基材からなる。転写基材３０１の厚み、大きさ、形状は用途に応じて適宜設定することができる。また樹脂層３０２は、光硬化性樹脂からなる。具体的には光ラジカル硬化樹脂やカチオン硬化樹脂等のインプリント材料からなる。
【００３５】
（Ｂ）モールドと樹脂層の接触（図７（Ｂ）参照）
モールド２００と転写基材３０１をそれぞれ位置決めを行った後、モールド２００と樹脂層３０２を接触させてモールド２００の押圧条件等を調整して、凹凸パターン部２０１Ａ内に漏れなく光硬化樹脂を充填する。
【００３６】
（Ｃ）樹脂層の硬化（図７（Ｃ）参照）
透過率調整部２０１Ｂを有するモールド２００を樹脂層３０２に接触させた状態で光を照射して樹脂層３０２の硬化を行う。このとき、凹凸パターン部２０１Ａ下に存在する樹脂層３０２は一様に硬化する。一方、透過率調整部２０２Ａ下に存在する樹脂層３０２は、モールド２００の外側に向かって徐々に樹脂の硬化度が低くなり、凹凸パターン部２０１Ａ下の樹脂層層３０２に比べて硬化が不足した硬化不足部３０２Ａとなる。
【００３７】
（Ｄ）離型（図７（Ｄ）参照）
所定量の光を照射した後、モールド２００を樹脂層３０２から離型する。このとき、硬化不足部３０２Ａが離型位置となり、スムーズな離型作業を行うことが可能になる。離硬化不足部３０２Ａは、モールド２００の外周に向かって樹脂の硬化度が低くなるように形成されているため、モールド２００及び樹脂層３０２と転写基材３０１に急峻な力が加わることが緩和される。離型作業をモールド２００の外周部から行うことでよりスムーズに離型することができる。モールド２００の一方の外周部から内側へ向けて離型作業を開始し、さらにその後モールド２００の内側から他方の外周部へ向けて離型作業を進行させることで、離型作業で急峻な応力が発生することを抑えることができる。したがって、モールド２００、及び樹脂層３０２と転写基材３０１のいずれかに破損が生じることを防止できる。
【００３８】
（第２の実施の形態）
本実施の形態では、パターン形成装置内に光透過率を調整するアパーチャを設けて、モールドを樹脂層に押し当てた状態で光を照射する際に、アパーチャを用いて凹凸パターン部の周囲に位置する樹脂の硬化度を調整することに特徴がある。
【００３９】
＜パターン形成装置の構成＞
本実施の形態に係るパターン形成装置４００の構成について、図８を参照して説明する。図８は、パターン形成装置４００の概略構成を示す図である。図８において、パターン形成装置４００は、ナノインプリントを実施する構成を処理室４１１に収納する。この処理室４１１は密閉チャンバとして図示したが、開放された空間であっても構わない。
【００４０】
４０１は凹凸パターン部４０２が形成されたモールドである。モールド４０１は一般的な光インプリント用のモールドであり、特に制限は無い。４０３は凹凸パターン部４０２の凹凸構造が転写される側の転写基材であり、転写基材４０３上には樹脂層４０４が形成されている。モールド４０１と転写基材４０３は対向して配置される。
【００４１】
モールド４０１はモールドチャック４０７により保持される。モールドチャック４０７は、モールド４０１の位置決めを行うための可動式のモールドステージ４０８に載置されている。モールドステージ４０８は、例えば、ＸＹＺ軸方向の駆動と各軸まわりの回転（ωｘ，ωｙ，ωθ）が可能である。モールドチャック４０７は、真空吸着によってモールド４０１を固定するタイプや機械的にモールド４０１を把持するタイプであってもよい。なお、転写基材ステージ４０６、モールドステージ４０８のいずれか、あるいは双方にステップアンドリピート方式で駆動できる駆動機構（図示せず）を備えるものであってもよい。
【００４２】
転写基材４０３は転写基材チャック４０５により保持される。転写基材チャック４０５は転写基材４０３の位置決めを行うための可動式の転写基材ステージ４０６に載置されている。転写基材ステージ４０６は、例えば、ＸＹＺ軸方向の駆動と各軸まわりの回転（ωｘ，ωｙ，ωθ）が可能である。なお、モールドステージ４０８と転写基材ステージ４０６は、図示しないステージ駆動手段により駆動される。
【００４３】
モールド４０１の背面側には、樹脂層４０４を硬化させるための光を照射する光源４１０が配置されている。光源４１０から照射される光は、アパーチャ４０９とモールド４０１を透過して樹脂層４０４に照射される。光源４１０から照射される光はｉ線等の紫外線である。
【００４４】
アパーチャ４０９は、光源４１０とモールド４０１の間に配置され、光源４１０から樹脂層４０４に照射される領域及び照射される光量を制御するために設けられている。アパーチャ４０９の構成例を図９に示す。図９はアパーチャ４０９を上面から見た平面図である。図９において、アパーチャ４０９は、図８に示したモールド４０１のパターン部４０２に対して照射する光を透過するための開口部４０９Ａと、その凹凸パターン部４０２の周囲に位置するモールドの外周部に対して照射する光の透過率を調整する透過率調整部４０９Ｂと、を有する。
【００４５】
図９に示した透過率調整部４０９Ｂの具体的な構成例を図１０に示す。図１０は、図９の透過率調整部４０９Ｂの構成例を示す平面図であり、図９における点線□部分で囲んだ部分を採り挙げて説明している。図１０（Ａ）は、透過率調整部４０９Ｂとしてスリットの開口幅を変化させて光透過率を制御する例を示す。この場合、複数のスリット４０９１が形成されている。これらのスリット４０９１は、凹凸パターン部側からアパーチャの外周部に向うに従い開口幅が徐々に狭くなるように設定されている。
【００４６】
図１０（Ｂ）は、透過率調整部４０９Ｂとしてピンホールの数を変化させて光透過率を制御する例を示す。この場合、円形状の複数のピンホール４０９２が形成されている。これらのピンホール４０９２は、凹凸パターン部側からアパーチャの外周部に向うに従い開口数が少なくなるように設定されている。
【００４７】
なお、光源４１０をモールド４０１の背面側にある例について説明したが、この態様に限定されるものではない。つまり、光源４１０が転写基材ステージ４０６の背面側にある場合には、アパーチャ４０９を光源４１０と転写基材ステージ４０６の間に配置し、かつ転写基材４０３及び転写基材ステージ４０６が光透過性を有するように構成し、アパーチャ４０９に光源４１０から樹脂層４０４に照射される領域及び照射される光量を制御する機能を持たせればよい。光源４１０が転写基材ステージ４０６の背面側にある場合には、モールドの材質は幅広く選択可能となり、石英やソーダライムガラス、ホウ酸系ガラス等のガラスといった透明材料のみならず、シリコンやガリウム砒素、窒化ガリウム等の加工しやすい半導体を用いることができる。また、本発明に係るパターン形成は一括転写方式であってもよいし、ステップアンドリピート方式等の様々な方式に適用可能である。
【００４８】
＜パターン形成方法＞
パターン形成方法について図８〜図１１を参照して説明する。図１１はパターン形成工程を示す図であり、図１１（Ａ）〜（Ｄ）は、パターン形成方法の各工程に係る各部の断面図である。
【００４９】
（Ａ）転写基材の準備（図１１（Ａ）参照）
転写基材４０１上にスピンコート法、インクジェット法等により光硬化樹脂を塗布して樹脂層４０２を形成する。
【００５０】
（Ｂ）モールドと樹脂層の接触（図１１（Ｂ）参照）
モールド４０１と転写基材４０３をそれぞれ位置決めを行った後、モールド４０１と樹脂層４０２を接触させモールド４０１の押圧条件等を調整して、凹凸パターン部４０２内に漏れなく樹脂を充填する。なお、モールド４０１は一般的な光インプリント用のモールドである。
【００５１】
（Ｃ）樹脂層の硬化（図１１（Ｃ）参照）
モールド４０１を樹脂層４０４に接触させた状態で光源４１０により光を照射して樹脂層４０４の硬化を行う。アパーチャ４０９の開口部４０９Ａの内側に位置する樹脂層４０４は一様に硬化する。一方、アパーチャ４０９の開口部４Ａの外側に位置し、透過率調整部４０９Ｂ下の樹脂層４０４はモールド４０１の外側に向かって樹脂の硬化度が低くなり、硬化不足部４０４Ａとなる。
【００５２】
（Ｄ）離型（図１１（Ｄ）参照）
所定量の光を照射した後、モールド４０１を樹脂層４０４から離型し、転写基材４０３を転写部外へ取り出す。このとき、硬化不足部４０４Ａが離型位置となり、スムーズな離型作業を行うことが可能になる。硬化不足部４０４Ａは、モールド４０１の外周に向かって樹脂の硬化度が低くなるように形成されているため、モールド４０１及び樹脂層４０４に急峻な力が加わることが緩和される。離型作業をモールド４０１の外周部から行うことでよりスムーズに離型することができる。モールド４０１の一方の外周部から内側へ向けて離型作業を開始し、さらにその後モールド４０１の内側から他方の外周部へ向けて離型作業を進行させることで、離型作業で急峻な応力が発生することを抑えることができる。したがって、モールド４０１、及び樹脂層４０４と転写基材４０３のいずれかに破損が生じることを防止できる。
【００５３】
本実施の形態に示したアパーチャ４０９の透過率調整部４０９Ｂは、開口幅、開口数により光透過率を制御する。上記の透過率調整部４０９Ｂは図１０（Ａ）及び（Ｂ）の態様は一例であって、これらに限定されるものではない。
【００５４】
（第３の実施の形態）
本実施の形態では、パターン形成装置内に遮光用のアパーチャを有し、モールドを樹脂層に押し当てた状態で紫外線を照射する際に、アパーチャの開口の位置を変化させることによりモールド下の樹脂層の硬化度を調整することに特徴がある。
【００５５】
＜アパーチャの別の態様＞
本実施の形態においてパターン形成装置の構成は、図７に示したものと略同様であるため、その図示及び構成説明は省略する。
【００５６】
図１２は、アパーチャ５００の概略構成を示す平面図である。アパーチャ５００は、２つのＬ字状の可動部材５０１，５０２により構成され、各可動部材５０１，５０２は少なくとも図の面内方向に移動可能である。モールド輪郭線Ａ１で囲まれた領域は、モールドが配置される領域である。また、パターン領域Ａ２は凹凸パターン部を含む領域である。この図では、可動部材５０１，５０２が離間している状態を示している。モールド輪郭線Ａ１の内側かつパターン領域Ａ２の外側の領域は、離型を容易にするために光透過率を調整するべき透過率調整領域Ａ３を示している。
【００５７】
２枚のＬ字状の可動部材５０１，５０２をそれぞれ内側に移動させ、これらを組合わせて開口部を形成する。可動部材５０１，５０２はスリットやピンホールを有していない遮光部材である。図１２では、Ａ−Ａ線による断面におけるアパーチャを通過する仮想的な透過光強度として「透過しうる光強度」を模式的に示している。
【００５８】
＜アパーチャの動作＞
次に、図１１（Ｃ）に示したモールド４０１を樹脂層４０４に接触させた状態で光源４１０により光を照射して樹脂層４０４の硬化を行う際のアパーチャ５００の動作例について図１３〜図１５を参照して説明する。
【００５９】
（１）始点（図１３参照）
図１３は可動部材５０１，５０２が所定の位置に移動する前の様子を示す平面図である。２つの可動部材５０１，５０２よりも内側の領域は透過率がほぼ一様である。図１３では、Ｂ−Ｂ線による断面におけるアパーチャを通過する仮想的な透過光強度「「透過しうる光強度」を模式的に示している。点線○部分は透過率調整領域Ａ３を表している。このとき、透過率調整領域Ａ３上には可動部材５０１，５０２が配置されておらず、光が透過できる状態である。
【００６０】
（２）途中（図１４参照）
図１４は、可動部材５０１，５０２が所定の位置に移動している段階を示す平面図である。図１４では、Ｃ−Ｃ線による断面におけるアパーチャを通過する仮想的な透過光強度「「透過しうる光強度（ａ．ｕ．）」を模式的に示している。このとき、透過率調整領域Ａ３の一部の上には可動部材５０１，５０２が配置されており、残りの一部において光が透過できる状態である。
【００６１】
（３）終点（図１５参照）
図１５は、可動部材５０１，５０２が所定の位置に達した様子を示す平面図である。図１５では、Ｄ−Ｄ線による断面におけるアパーチャを通過する仮想的な透過光強度「「透過しうる光強度（ａ．ｕ．）」を模式的に示している。このとき、透過率調整領域Ａ３全域の上には可動部材５０１，５０２が配置されており、２つのＬ字状の可動部材５０１，５０２により開口したパターン領域Ａ２において光が透過できる状態である。
【００６２】
以上のようなアパーチャ５００の動作を経時的に行うことによって樹脂層に照射される光照射量を図１６に示す。図１６は樹脂層に照射される光照射量を示す図である。常に可動部材５０１，５０２の内側に存在するパターン領域Ａ２では光の透過は制限されておらず、樹脂層４０４は一様に硬化する。一方、透過率調整領域Ａ３では可動部材５０１，５０２が始点から終点に移行する過程で光照射量が均一にならず、内側にいくに従って照射量が大きくなる。したがってモールドの外側に向かって徐々に硬化率が小さくなり硬化不足部を作製することができる。
【００６３】
そして、所定量の光を照射した後、モールドを樹脂層から離型する際に、硬化不足部が離型位置となり、スムーズな離型作業を行うことが可能になる。硬化不足部は、モールドの外周に向かって樹脂の硬化度が低くなるように形成されているため、モールド及び樹脂層に急峻な力が加わることが緩和される。したがって、モールド及び樹脂層のいずれかに破損が生じることを防止できる。
【００６４】
なお、アパーチャ５００は、２つの可動部材５０１，５０２により構成されるものを示したが、この構成に限定されるものではない。例えば、図１７に示すアパーチャ６００のように、４つの可動部材６０１〜６０４により構成されるものであってもよい。このアパーチャ６００は、図１７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように各可動部材６０１〜６０４が各矢印に示す方向に移動して終点に達する。また、上記の終点から始点へ移動させて上記同様の処理を行ってもよい。また、アパーチャは光源とモールドチャックの間に複数設けてもよい。
【実施例】
【００６５】
（参考実験）
スライドガラス上に以下の材料からなる光硬化樹脂を滴下し、５０μｍのギャップを介してカバーガラスで挟んで複数の試料を作製した。
【００６６】
＜光硬化樹脂組成物＞
参考実験及び実施例に用いた光硬化樹脂は以下のとおりである。
・ウレタンアクリレート・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３５質量％
（日本合成化学工業（株）製、ゴーセラックＵＶ−７５００Ｂ）
・１，６−ヘキサンジオールジアクリレート（日本化薬（株）製）・・３５質量％
・ペンタエリスリトールトリアクリレート（東亜合成（株）製）・・・１０質量％
・ビニルピロリドン（東亜合成（株）製）・・・・・・・・・・・・・１５質量％
・１−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン・・・・・・・・・・・２質量％
（チパ・スペシャルテイ・ケミカルズ（株）製、「イルガキュア１８４」を使用）
・ベンゾフェノン（日本化薬（株）製）・・・・・・・・・・・・・・・２質量％
・ポリエーテル変性シリコーン・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１質量％
（ＧＥ東芝シリコーン（株）製、ＴＳＦ４４４０）
【００６７】
試料に波長３６５ｎｍの紫外線を適正露光量により規格化した露光量０．２２（試料１），０．５０（試料２），０．７８（試料３），１．００（試料４）の条件でそれぞれ露光し、その後カバーガラスを外して各試料のショアーＤ硬度の測定を実施した。露光量の調整は露光する時間により行った。なお、露光後の樹脂層のシュアーＤ硬度は、ＪＩＳ  Ｋ７２１５に規定される測定法に従って行った。各試料とショアーＤ硬度は、試料１：試料２：試料３：試料４＝３０：４３：４６：５０であった。適正露光量に対して露光量を小さくすることで、光硬化樹脂の硬度は小さくなった。したがって、露光量が小さいと光硬化樹脂の硬化度は低下することが分かった。
【００６８】
（実施例）
厚み６．３５ｍｍの石英ガラス（６５ｍｍ角）をナノインプリントモールド用基材として準備し、基材の中央部１．０ｍｍ×１．０ｍｍの領域に深さ１００ｎｍのライン／スペースが１００ｎｍ／１００ｎｍのライン形状パターンを形成し、ナノインプリントモールドを得た。このナノインプリントモールドにシランカップリング剤（信越化学工業（株）製ＫＢＭ−４０３）からなる離型剤を表面に塗布し、ナノインプリント装置内に搬入したシリコン基板（転写基材）上に形成した上記の光硬化樹脂にナノインプリントモールドを押圧した状態で波長３６５ｎｍの紫外線を照射した。初期状態として基材の中央２０ｍｍ×２０ｍｍの領域に開口が存在するようにアパーチャを設定し、照射時間に伴ってナノインプリントモールドの外周側へ退避するようにアパーチャを０．５ｍｍ／ｓｅｃで移動させた。露光終了後、モールドを光硬化樹脂から離型した。形成されたパターンについて、欠陥率を測定した。その結果、欠陥率は０．０９であり、良好なインプリント転写が行われたことが確認された。なお、欠陥率は光学顕微鏡でパターン領域内を観察し、観察箇所（１．０ｍｍ×１．０ｍｍ）内で、樹脂層の剥がれや、パターン欠損が確認できた面積の割合を測定した。したがって、この欠陥率が大きい程、欠陥が多いことを意味し、本発明では、欠陥率が０．１未満を実用レベルと判定した。
【００６９】
（比較例）
実施例１と略同様の条件で、アパーチャをナノインプリントモールドの領域外に配置し、露光、離型を行った。形成されたパターンについて、欠陥率を測定した。その結果、欠陥率は０．２１であり、実用レベルを満たさないことが確認された。
【００７０】
以上のように、ナノインプリントモールドの外周に向かうに従って、光硬化樹脂の硬化率を低下させるように露光を行うことで、良好なインプリント転写を行うことができることが分かった。
【符号の説明】
【００７１】
１００，２００…モールド、１０１，２０１…基材、１０１Ａ，２０１Ａ…凹凸パターン部、１０１Ｂ，２０１Ｂ，４０９Ｂ…透過率調整部、３０２，４０４…樹脂層、４００…パターン形成装置、４０９，５００，６００…アパーチャ、５０１，５０２…可動部材。
【図４】
0005532854.tif 000002
【図５】
0005532854.tif 000003
【図６】
0005532854.tif 000004
【図１６】
0005532854.tif 000005
【図１８】
0005532854.tif 000006
【図１】
0005532854.tif 000007
【図２】
0005532854.tif 000008
【図３】
0005532854.tif 000009
【図７】
0005532854.tif 000010
【図８】
0005532854.tif 000011
【図９】
0005532854.tif 000012
【図１０】
0005532854.tif 000013
【図１１】
0005532854.tif 000014
【図１２】
0005532854.tif 000015
【図１３】
0005532854.tif 000016
【図１４】
0005532854.tif 000017
【図１５】
0005532854.tif 000018
【図１７】
0005532854.tif 000019