(57)【要約】【課題】転写工程の時間を短縮できる、インプリント用のモールドの提供。【解決手段】基材との間に転写材を挟み、該転写材に対し凹凸パターンを転写するインプリント用のモールドであって、前記凹凸パターンが形成される第１面と、前記第１面に対し平行な第２面と、前記第２面に形成される非貫通穴とを有し、平面視において前記非貫通穴と重なる位置に前記凹凸パターンが形成され、前記凹凸パターンとして、前記第１面のうちの第１領域に形成される第１凹凸パターンと、前記第１面のうちの平面視において前記非貫通穴の中心を基準に前記第１領域の外側に配され、かつ、前記転写材に対し前記第１領域よりも高い濡れ性を有する第２領域に形成される第２凹凸パターンとを有する、インプリント用のモールド。【選択図】図３
2016119372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材との間に転写材を挟み、該転写材に対し凹凸パターンを転写するインプリント用のモールドであって、
前記凹凸パターンが形成される第１面と、
前記第１面に対し平行な第２面と、
前記第２面に形成される非貫通穴とを有し、
平面視において前記非貫通穴と重なる位置に前記凹凸パターンが形成され、
前記凹凸パターンとして、
前記第１面のうちの第１領域に形成される第１凹凸パターンと、
前記第１面のうちの平面視において前記非貫通穴の中心を基準に前記第１領域の外側に配され、かつ、前記転写材に対し前記第１領域よりも高い濡れ性を有する第２領域に形成される第２凹凸パターンと
を有する、インプリント用のモールド。
【請求項２】
基材との間に転写材を挟み、該転写材に対し凹凸パターンを転写するインプリント用のモールドであって、
前記凹凸パターンが形成される第１面と、
前記第１面に対し平行な第２面と、
前記第２面に形成される非貫通穴とを有し、
平面視において前記非貫通穴と重なる位置に前記凹凸パターンが形成され、
前記凹凸パターンとして、
前記第１面のうちの第１領域に形成される第１凹凸パターンと、
前記第１面のうちの平面視において前記非貫通穴の中心を基準に前記第１領域の外側に配され、かつ、所定の元素を質量％基準の合計で前記第１領域よりも多く含む第２領域に形成される第２凹凸パターンと
を有し、
前記第１領域はＳｉＯ２を主成分とするガラスで形成され、前記第２領域は金属酸化物で形成され、
前記所定の元素は、Ｓｉより電気陰性度の低い元素であって、遷移金属元素から選ばれる少なくとも１種類である、インプリント用のモールド。
【請求項３】
基材との間に転写材を挟み、該転写材に対し凹凸パターンを転写するインプリント用のモールドであって、
前記凹凸パターンが形成される第１面と、
前記第１面に対し平行な第２面と、
前記第２面に形成される非貫通穴とを有し、
平面視において前記非貫通穴と重なる位置に前記凹凸パターンが形成され、
前記凹凸パターンとして、
前記第１面のうちの第１領域に形成される第１凹凸パターンと、
前記第１面のうちの平面視において前記非貫通穴の中心を基準に前記第１領域の外側に配され、かつ、所定の元素を質量％基準の合計で前記第１領域よりも多く含む第２領域に形成される第２凹凸パターンと
を有し、
前記第１領域はＳｉＯ２を主成分とするガラスで形成され、前記第２領域はＳｉＯ２を主成分とする材料で形成され、該材料はＳｉＯ２を主成分とするガラスと金属元素とを含み、
前記所定の元素は、Ｓｉより電気陰性度の低い元素であって、遷移金属元素から選ばれる少なくとも１種類である、インプリント用のモールド。
【請求項４】
前記所定の元素は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＣｒおよびＺｎから選ばれる少なくとも１種類である、請求項２または３に記載のインプリント用のモールド。
【請求項５】
前記第２凹凸パターンの凹部の最小横断面積が、前記第１凹凸パターンの凹部の最大横断面積よりも大きい、請求項１〜４のいずれか１項に記載のインプリント用のモールド。
【請求項６】
前記第１凹凸パターンの凹部の最大溝幅が５０ｎｍ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のインプリント用のモールド。
【請求項７】
前記第１凹凸パターンは、ラインアンドスペースの凹凸パターンを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のインプリント用のモールド。
【請求項８】
前記モールドは、ＳｉＯ２を９０質量％以上含むガラスを有し、
前記第２領域は、前記ガラスの表面の一部を表面改質することにより形成され、
前記第１領域は、前記ガラスの表面の表面改質しない残部により形成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載のインプリント用のモールド。
【請求項９】
前記第１面および前記第２面に対し平行な第３面と、
前記第３面から前記第２面とは反対側に突出するメサ部とを有し、
前記第１面は、前記メサ部の先端面である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のインプリント用のモールド。
【請求項１０】
前記転写材は、光硬化性樹脂であって、フッ素系界面活性剤を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載のインプリント用のモールド。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のモールドの凹凸パターンを前記転写材に転写するインプリント方法であって、
前記第１面の前記凹凸パターンが形成される部分を、前記非貫通穴の中心線を中心に前記基材に向けて凸に曲げ変形した状態で、前記基材に塗布された前記転写材に対し接触させる工程を有する、インプリント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプリント用のモールド、およびインプリント方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィ法の代替技術として、インプリント法が注目されている（例えば特許文献１参照）。インプリント法は、モールドと基材との間に転写材を挟み、モールドの凹凸パターンを転写材に転写する技術である。フォトリソグラフィ法では露光に使用する光の波長により分解能が制限されるが、インプリント法ではモールドに刻まれたパターン通りにパターンを形成することができ、非常に微細なパターン形成が可能となる。またフォトリソグラフィ法と比較し高価な光学系装置が不要になり、低コストの装置で超高分解能のリソグラフィを行うことが期待できる。インプリント法は、半導体素子だけでなく、反射防止シート、バイオチップ、磁気記録媒体など様々な製品の製造に適用できる。
【０００３】
インプリント法は特に半導体集積回路用への展開が期待される。近年、半導体集積回路は微細化、集積化が進んでおり、その微細加工を実現するためのパターン転写技術としてフォトリソグラフィ装置の高精度化が進められてきた。しかし、パターンの微細化が進むにつれて装置を大型化せざるを得ないほか、高精度に制御する必要になるなど、装置価格が非常に高くなる課題があった。
【０００４】
これに対し、微細パターンを低コストで行うためにインプリント法があり、１０ナノメートル程度のパターンの転写が可能であるとされている。インプリント法は大容量記録媒体の記録ビット形成、半導体集積回路パターン形成等への応用が検討され、量産化に向けて検討が進められている。
【０００５】
ここで、インプリント技術を量産適応する上の課題の１つとして高スループット化がある。インプリント装置価格が安価でも、スループットが低い場合、製品コストが高くなり、従来のフォトリソグラフィ法で製造する製品と比較し、コストメリットが得られない。
【０００６】
また、パターンの転写工程において、モールドと基材との間に、気泡が巻き込まれやすい。巻き込まれた気泡は転写材に徐々に吸収され、気泡が消失する。転写工程では転写材が凹凸パターンと基材とで囲まれた空間に完全に充填するまで待機する必要がある。吸収しきれない気泡が存在したまま転写材を固化させた場合、パターン欠陥となるからである。
【０００７】
さらに、気泡の巻き込まれ量を少なくする技術として、パターンと反対側の面に非貫通の穴を有するモールドを湾曲させながら転写させる技術が開発されている。これはモールド中央部と転写材とをまず接触させ、この状態でモールド中央部からモールド外周部に転写材との接触部位を徐々に広げることで、気泡を外周に追い出し、気泡の取り込み量を低減させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１４９４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
モールドを湾曲させながら転写する前記方法では、凹凸パターンを転写材に押しつける際、凹凸パターンの中心部が最初に転写材に接触し、中心部から外周部へと転写材との接触部位が広がり、凹凸パターン全体に転写材が接触する。すなわち、中心部と外周部では、転写材との接触開始時間に時間差が生じるので、これにより、凹凸パターンの中心部と外周部とでは、転写材の充填完了時間に時間差が生じている。
【００１０】
今後スループットの向上の要求がさらに高まるとこの時間差のさらなる低減が求められると考えられる。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、転写工程の時間を短縮できる、インプリント用のモールドの提供を主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
基材との間に転写材を挟み、該転写材に対し凹凸パターンを転写するインプリント用のモールドであって、
前記凹凸パターンが形成される第１面と、
前記第１面に対し平行な第２面と、
前記第２面に形成される非貫通穴とを有し、
平面視において前記非貫通穴と重なる位置に前記凹凸パターンが形成され、
前記凹凸パターンとして、
前記第１面のうちの第１領域に形成される第１凹凸パターンと、
前記第１面のうちの平面視において前記非貫通穴の中心を基準に前記第１領域の外側に配され、かつ、前記転写材に対し前記第１領域よりも高い濡れ性を有する第２領域に形成される第２凹凸パターンと
を有する、インプリント用のモールドが提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様によれば、転写工程の時間を短縮できる、インプリント用のモールドが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態によるインプリント用のモールドの平面図である。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図である。
【図３】図２のメサ部を拡大して示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるインプリント方法を示す図であって、モールドの第１面を曲げ変形させた状態を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によるインプリント方法を示す図であって、モールドの第１面の曲げ変形を解除させた状態を示す図である。
【図６】変形例によるメサ部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。本明細書において、数値範囲を表す「〜」はその前後の数値を含む範囲を意味する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態によるインプリント用のモールドの平面図である。図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。図３は、図２のメサ部を拡大して示す断面図である。図４は、本発明の一実施形態によるインプリント方法を示す図であって、モールドの第１面を曲げ変形させた状態を示す図である。図５は、本発明の一実施形態によるインプリント方法を示す図であって、モールドの第１面の曲げ変形を解除させた状態を示す図である。
【００１７】
モールド１０は、図４〜図５に示すように、基材２０との間に転写材３０を挟み、転写材３０に対し凹凸パターン１６を転写するものである。
【００１８】
すなわち、図４に示すように、基材２０の上に転写材３０をドット状に塗布し、その上から転写材３０を挟むようにモールド１０の凹凸パターン１６を押し付ける。図５のように凹凸パターン１６内に転写材３０が完全に充填するまで保持した後、転写材３０を固化させることにより、転写材３０に対し凹凸パターン１６を転写する。
【００１９】
モールド１０は、図１〜図３に示すように、凹凸パターン１６が形成される第１面１１と、第１面１１に対し平行な第２面１２と、第２面１２に形成される非貫通穴１４とを有する。
【００２０】
非貫通穴１４は、図２に示すように、側面１４ａと、底面１４ｂとを有する。底面１４ｂは、第１面１１および第２面１２に対し平行であることが好ましい。
【００２１】
非貫通穴１４は、第１面１１および第２面１２に対し垂直な中心線を中心に対称に形成されてよく、例えば円柱状、円錐台状などに形成される。尚、非貫通穴１４の形状は、特に限定されず、例えば角柱状、角錐台状などに形成されてもよい。
【００２２】
図１に示すように、平面視において非貫通穴１４と重なる位置に凹凸パターン１６が形成される。図２に示すように、非貫通穴１４が形成される部分は、その周辺部分に比べ、薄いため、外力によって曲げ変形し易い。よって、第１面１１の凹凸パターン１６が形成される部分を、非貫通穴１４の中心線を中心に、図４に示すように基材２０に向けて凸に曲げ変形させることが可能である。この曲げ変形は、例えば、モールド１０の外周面や非貫通穴１４の底面１４ｂを押圧することにより実施される。非貫通穴１４の底面１４ｂは、非貫通穴１４内に形成されるガス室の気圧で押圧されてよい。
【００２３】
モールド１０は、図１〜図３に示すように、第１面１１および第２面１２に対し平行な第３面１３と、第３面１３から第２面１２とは反対側に突出するメサ部１５とを有してもよい。メサ部１５の周囲は段差で囲まれ、メサ部１５の先端面が第１面１１とされる。第１面１１が第３面１３よりも突出しているため、第３面１３と転写材３０との接触が制限できる。
【００２４】
尚、本実施形態のモールド１０は、メサ部１５を有するが、メサ部１５を有さなくてもよい。つまり、第３面１３と第１面１１との間に段差がなく、第３面１３と第１面１１とが面一とされてもよい。
【００２５】
凹凸パターン１６は、図２および図３に示すように、第１面１１のうちの第１領域１１ａに形成される第１凹凸パターン１６ａと、第１面１１のうち平面視において非貫通穴１４の中心を基準に第１領域１１ａの外側に配され、かつ、転写材に対し前記第１領域１１ａよりも高い濡れ性を有する第２領域１１ｂに形成される第２凹凸パターン１６ｂとを有する。
【００２６】
第１面１１は第１領域１１ａと第２領域１１ｂとを有する。第１領域１１ａと第２領域１１ｂとは接していてもよく、離れていてもよい。第１面１１は第１領域１１ａと第２領域１１ｂとの間に第３領域を有し、第３領域にも凹凸パターンがあってもよい。第３領域の転写材３０に対する濡れ性は特に限定されない。平面視において非貫通穴１４の中心を基準に第１領域１１ａの外側に配される領域として、第２領域の他に、第４領域が設けられてもよく、第４領域にも凹凸パターンがあってもよい。第４領域の転写材３０に対する濡れ性は特に限定されない。
【００２７】
また、非貫通穴１４の中心を基準に第２領域１１ｂの外側に第５領域が設けられ、第５領域にも凹凸パターンがあってもよい。第５領域の転写材３０に対する濡れ性は特に限定されない。
【００２８】
第１凹凸パターン１６ａとしては、例えばデバイスパターンなどが挙げられる。ここで、デバイスパターンとは、半導体デバイスの回路パターンに対応する凹凸パターンであり、例えばラインアンドスペースの凹凸パターンである。尚、図１では、１つのデバイスパターンに対応する凹凸パターンが第１面１１に形成されているが、複数のデバイスパターンに対応する凹凸パターンが第１面１１に形成されてもよい。
【００２９】
第２凹凸パターン１６ｂとしては、インプリント工程に必要なパターンであり、例えばダミーパターン、アライメントパターンなどが挙げられる。ここで、ダミーパターンとは、デバイスパターン平面視における凹部と凸部の割合の調整を目的として形成される凹凸パターンである。また、アライメントパターンとは、モールド１０と基材２０との位置合わせに用いられるパターンである。アライメントパターンをＣＣＤカメラで撮像し、撮像した画像を用いて位置合わせを行う場合、アライメントパターンの凹部の溝幅は１〜５００μｍである。
【００３０】
第２凹凸パターン１６ｂの凹部の溝幅は、第１凹凸パターン１６ａの凹部の溝幅よりも広いことが多い。
【００３１】
ところで、凹凸パターン１６の転写工程では、先ず、第１面１１の凹凸パターン１６が形成される部分を、非貫通穴１４の中心線を中心に、図４に示すように基材２０に向けて凸に曲げ変形させる。この状態で、モールド１０と基材２０とを接近させ、基材２０に塗布された転写材３０に対しモールド１０を接触させる。その後、第１面１１の凹凸パターン１６が形成される部分を、曲げ変形させた状態から、図５に示すように平坦な状態に戻す。モールド１０と転写材３０との接触は、非貫通穴１４の中心線から外方に向けて徐々に生じる。モールド１０と基材２０との間の気体が逃げやすく、気体の閉じ込めが抑制できる。
【００３２】
第２領域１１ｂは、平面視において、非貫通穴１４の中心を基準に、第１領域１１ａの外側に配される。そのため、第２領域１１ｂは、第１領域１１ａよりも後から、転写材３０に対する接触を開始する。そうして、第２領域１１ｂは、第１領域１１ａよりも後から、転写材３０に対する接触を完了する。従って、第２領域１１ｂにおける気泡消失は、第１領域１１ａにおける気泡消失よりも、後から開始する。
【００３３】
転写工程では、モールド１０の曲げ変形を解除した後、モールド１０と基材２０との間の気泡が消失するまで、モールド１０と基材２０との位置関係を保つ。モールド１０と基材２０との間に取り込まれる気泡は、気泡内の気体のモル数が同じ場合、モールド１０と転写材３０との濡れ性が良いほど、体積が小さく、気圧が大きい。気泡内の気体は、ヘンリーの法則に従って液体に溶解する。ヘンリーの法則によれば、気体の気圧が高いほど、気体の液体への溶解度が大きく、気体が液体に溶解しやすい。
【００３４】
本実施形態の第２領域１１ｂは、液状の転写材３０に対し、第１領域１１ａよりも高い濡れ性を有する。気泡消失の開始が第１領域１１ａよりも遅い第２領域１１ｂにおいて、気泡消失時間が短縮できる。よって、転写工程の時間が短縮できる。
【００３５】
この効果は、第２凹凸パターン１６ｂの凹部の最小横断面積が、第１凹凸パターン１６ａの凹部の最大横断面積よりも大きい場合に顕著である。凹部の横断面積が大きいほど、凹部への転写材の充填時間が長くなるためである。凹部の横断面積は、凹部の溝幅と凹部の溝深さとの積で表される。従って、凹部の溝深さがほぼ同等である場合、第２凹凸パターン１６ｂの凹部の最小溝幅が、第１凹凸パターン１６ａの凹部の最大溝幅よりも大きい場合に上記効果が顕著である。
【００３６】
第１凹凸パターン１６ａの凹部の最大溝幅は、５０ｎｍ以下であってよい。微細なデバイスパターンが形成できる。
【００３７】
第２領域１１ｂは、液状の転写材３０に対し第１領域１１ａよりも高い濡れ性を有するように、第１領域１１ａよりも所定の元素を質量％基準の合計で多く含む。第１領域１１ａは例えばＳｉＯ２を主成分とする（ＳｉＯ２を７０質量％以上含み、好ましくは９０質量％以上含む）ガラスで形成され、第２領域１１ｂは金属酸化物で形成されることが好ましい。
【００３８】
ここで、金属酸化物は、２種以上の金属元素からなる複合酸化物でもよい。また、金属酸化物は、結晶質、非結晶質（ガラス）のいずれでもよい。
【００３９】
また、第２領域１１ｂは、ＳｉＯ２を主成分とする（ＳｉＯ２を７０質量％以上含み、好ましくは９０質量％以上含む）材料で形成され、当該材料はＳｉＯ２を主成分とするガラスと金属元素とを含んでもよい。この金属元素はガラスと複合酸化物を形成することが好ましい。
【００４０】
これらの場合、所定の元素は、Ｓｉより電気陰性度の低い元素であって、遷移金属元素から選ばれる少なくとも１種類である。遷移金属元素とは、第３族元素から第１２族元素までの元素をいう。
【００４１】
このような元素が選ばれる理由としては固体と液体との親和性で説明できる。固体と液体との濡れ性は、固体と液体との親和性に依存する。固体と液体との親和性が高いほど、固体と液体との濡れ性が高い。
【００４２】
固体と液体との間の親和性は、（Ａ）固体表面に存在するＯＨ基と液体との間に生じる相互作用の強さおよび（Ｂ）固体表面に存在するＯＨ基の量に依存する。
ここで、−ＯＨ基と相互作用する液体側の官能基としては、例えばアシル基（−ＣＯＨ）、メチル基（−ＣＨ３）、カルボニル基（−Ｃ（＝Ｏ）−）、エーテル結合（−Ｏ−）、フェニル基（−Ｃ６Ｈ５）などが挙げられる。
【００４３】
上記（Ａ）の相互作用の強さは、固体側の−ＯＨ基の正に帯電しているＨの電荷の大きさおよび液体側の負に帯電している元素の電荷の大きさと相関があり、各々の電荷が大きいほど相互作用は強くなる。ここで、固体側のＯＨ基の正に帯電しているＨの電荷の大きさは、Ｏの電荷の大きさに依存する。このＯの電荷の大きさは、Ｏと、固体中の正に帯電しているＳｉなどの元素との間の電気陰性度の差で決まる。この差が大きいほどＯの電荷の大きさは大きくなる。従って、固体中の正に帯電している元素のうち、Ｓｉよりも電気陰性度が低い元素（例えばＴｉ）の割合が増えるほど、Ｏの電荷の大きさが大きくなり、官能基（−ＯＨ）の末端のＨの電荷は大きくなると考えられる。
【００４４】
また、上記（Ｂ）の固体表面に存在するＯＨ基の量は、固体中の正に帯電しているＳｉなどの元素とＯとの結合の強さに依存する。この結合の強さは、Ｓｉなどの元素とＯ間の電荷の偏りに強く依存する。電荷の偏りが大きいほど、結合は切れやすくなる。その電荷の偏りは、これら元素間の電気陰性度の差に強く依存する。例えば、Ｓｉ−Ｏ−ＳｉとＳｉ−Ｏ−Ｔｉの結合状態を比較した場合、ＴｉはＳｉよりも電気陰性度が低いので、Ｓｉ−Ｏ−Ｔｉ内の電荷の偏りはＳｉ−Ｏ−Ｓｉよりも大きくなる。その結果、Ｓｉ−Ｏ−Ｔｉの方が結合が切れやすくなる。つまり、ＯＨ基の量が多くなる。
【００４５】
第２領域１１ｂは、第１領域１１ａよりも、Ｓｉより電気陰性度の低い元素を多く含むため、転写材３０に対し高い親和性を有し、転写材３０に対し高い濡れ性を有する。
【００４６】
Ｓｉより電気陰性度の低い元素としては、表面改質のしやすさなどの点から、好ましくはＴｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＣｒおよびＺｎから選ばれる少なくとも１種類の遷移金属元素が特に好ましい。表１に、これらの元素、およびＳｉの電気陰性度を示す。なお、この電気陰性度の値はＰａｕｌｉｎｇの電気陰性度による。
【００４７】
【表１】
2016119372.tif 000003
モールド１０はガラスなどで形成される。モールド１０は、ガラス基材を表面改質して形成されてもよいし、樹脂基材に成膜されたガラス膜を表面改質して形成されてもよい。
【００４８】
ガラス基材またはガラス膜を形成するガラスは、ＳｉＯ２を９０質量％以上含むガラスが好ましい。ＳｉＯ２含有量の上限は実質的に１００質量％である。ＳｉＯ２を９０質量％以上含むガラスは、一般的なソーダライムガラスに比べて、紫外線の透過率が高い。また、ＳｉＯ２を９０質量％以上含むガラスは、一般的なソーダライムガラスに比べて、線膨張係数が小さく、温度変化による凹凸パターンの寸法変化が小さい。
【００４９】
ガラス基材またはガラス膜を形成するガラスは、ＳｉＯ２の他に、ＴｉＯ２含んでよい。ＴｉＯ２含有量が多いほど、ガラス面のＯＨ基の密度が大きく、ガラス面と転写材３０との親和性が高い。よって、モールド１０と基材２０との間に巻き込まれた気泡の消失時間が短縮できる。
【００５０】
ガラス基材またはガラス膜を形成するガラスは、ＳｉＯ２を９０〜９５質量％、ＴｉＯ２を５〜１０質量％含んでよい。ＴｉＯ２含有量が５〜１０質量％であると、室温付近での線膨張係数が略ゼロであり、室温付近での寸法変化がほとんど生じない。
【００５１】
ガラス基材またはガラス膜を形成するガラスは、ＳｉＯ２およびＴｉＯ２以外の微量成分を含んでもよいが、微量成分を含まないことが好ましい。
【００５２】
モールド１０は、上述の如く、ガラス基材を表面改質して形成されてもよいし、樹脂基材に成膜されたガラス膜を表面改質して形成されてもよい。
【００５３】
第２領域１１ｂは、ガラスの表面の一部を表面改質することにより形成されてよい。この場合、第１領域１１ａは、ガラスの表面の表面改質しない残部により形成されてよい。第１領域１１ａは、第２領域１１ｂを形成する表面改質の影響を受けない。よって、第１凹凸パターン１６ａの寸法精度が良い。第１凹凸パターン１６ａがデバイスパターンである場合に特に有効である。
【００５４】
例えば、第２領域１１ｂは、図３に示すようにガラスの表面から所定の深さで表面改質層１７を形成することで、形成されてよい。この場合の表面改質方法としては、例えばイオン注入法が用いられる。
【００５５】
イオン注入法は、ガラス中にイオンをドープする方法であり、所定の元素（例えばＴｉ）のイオンを、ガラスの表面に注入する。注入された所定の元素は、ガラス中の酸素と結合することで、ガラスの表面を改質する。ガラス中の所定の元素の濃度は、ドーズ量で調整できる。所定の元素の注入深さは、イオンの加速電圧で調整できる。
【００５６】
例えば、合成石英ガラスからなるモールドを用い、Ｔｉイオンをモールドの表面の第２領域１１ｂに相当する領域に注入することにより、ＳｉＯ２ガラスからなる第１領域１１ａと、Ｔｉを含むＳｉＯ２ガラスからなる第２領域１１ｂからなるモールドが得られる。また、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２ガラスからなるモールドを用い、Ｔｉイオンをモールドの表面の第２領域１１ｂに相当する領域に注入することにより、ＴｉＯ２が濃度が低いＴｉＯ２−ＳｉＯ２ガラスからなる第１領域１１ａと、ＴｉＯ２が濃度高いＴｉＯ２−ＳｉＯ２ガラスからなる第２領域１１ｂとからなるモールドを得ることができる。
【００５７】
尚、図６に示すように、第２領域１１ｂＡは、ガラスの表面に表面改質層１７Ａを成膜することで、形成されてよい。この場合、第２領域１１ｂＡと第１領域１１ａとの間には段差が形成される。この場合の表面改質方法としては、例えばＰＶＤ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法などが挙げられる。ＰＶＤ法としては、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などが挙げられる。ＣＶＤ法としては、原子層堆積法（ＡＬＤ法）、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、エピタキシャルＣＶＤ法などが挙げられる。ゾルゲルの代わりに、前駆体が用いられてもよい。ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法は、ガラスの表面に薄膜を形成する。薄膜は、金属酸化物膜である。
【００５８】
スパッタリング法は、高電圧を印可してイオン化させた希ガスを所定の元素（例えばＴｉ）のターゲットに対し衝突させ、ターゲット表面から飛び出した粒子をガラスの表面に堆積させる。スパッタリング法では、希ガスに加えて酸素ガスを用いることで、酸化物の膜を成膜できる。所定の元素から選ばれる複数種類の元素を含む膜を製膜する場合、複数種類のターゲットを用意し同時にスパッタリングしてもよいし、複数種類の元素で構成されるターゲットをスパッタリングしてもよい。
【００５９】
ＡＬＤ法では、所定の元素（例えばＴｉ）を含有する前駆体のガスを導入し、このガスの反応によって生じる所定の元素の膜を成膜する工程を繰り返し行う。ＡＬＤ法では、１サイクル毎にほぼ１原子層に相当する超薄膜が形成され、その薄膜が成膜領域の全範囲においてほぼ同じ速度で成長する。よって、膜厚を原子層レベルで精度良く制御することができ、また、均一な膜を再現性良く形成することができる。さらに、段差被覆性の高い膜を形成することができる。ＡＬＤ法では、前駆体のガスを導入して所定の元素の膜を成膜する工程と、酸化ガスを導入して所定の元素の膜を酸化させる工程とを交互に繰り返し行うことで、酸化物の膜を形成できる。
【００６０】
元素の濃度測定方法としては、例えばオージェ電子分光法（ＡＥＳ）、蛍光Ｘ線法（ＸＲＦ）、Ｘ線マイクロアナライシス法（ＸＭＡ）、荷電粒子励起Ｘ線分析法（ＲＢＳ）、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）、真空紫外光電子分光法（ＵＰＳ）、赤外吸収分光法（ＩＲ）、ラマン分光法、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）、低エネルギーイオン散乱分光法（ＩＳＳ）などが用いられる。
【００６１】
例えば、合成石英ガラスからなるモールドを用い、モールドの表面の第２領域１１ｂに相当する領域にＴｉＯ２膜を成膜することにより、ＳｉＯ２ガラスからなる第１領域１１ａと、ＴｉＯ２膜からなる第２領域１１ｂからなるモールドが得られる。また、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２ガラスからなるモールドを用い、ガラスの表面の第２領域１１ｂに相当する領域にＴｉＯ２膜を成膜することにより、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２ガラスからなる第１領域１１ａと、ＴｉＯ２膜からなる第２領域１１ｂとからなるモールドを得ることができる。
【００６２】
次に、図４および図５を再度参照して、モールド１０を用いたインプリント方法について説明する。インプリント方法は、モールド１０と基材２０との間に転写材３０を挟み、モールド１０の凹凸パターンを転写材３０に転写する。転写材３０の凹凸パターンは、モールド１０の凹凸パターンが略反転したものとなる。
【００６３】
モールド１０と基材２０とを挟む圧力（インプリント圧力）は、例えば０．０１〜１ＭＰａ、好ましくは０．０５〜０．５ＭＰａである。インプリント圧力が１ＭＰａ以下であると、基材２０の変形やモールド１０の破損のリスクが低減できる。インプリント圧力が０．０５ＭＰａ以上であると、凹凸パターンの転写性が良い。
【００６４】
基材２０としては、例えばシリコンウエハが用いられる。シリコンウエハは素子、回路、端子などが形成されたものであってもよく、シリコンウエハに形成された素子などに転写材３０が塗布されてもよい。尚、基材２０として、ガラス板、セラミック板、樹脂板、金属板などが用いられてもよい。
【００６５】
転写材３０としては、例えば光硬化性樹脂が用いられる。光硬化性樹脂は、光インプリント法に用いられる一般的なものが使用できる。例えば、光硬化性樹脂は、重合性化合物と、光重合開始剤とを有する。光硬化性樹脂は、フッ素系界面活性剤を有してもよい。
【００６６】
フッ素系界面活性剤としては、重合性を有さないフッ素原子含有界面活性剤を用いることができる。フッ素系界面活性剤の添加により、モールド１０と転写材３０との界面に生じる結合力（界面結合力）を低減することができ、離型力を低減させることができる。
【００６７】
フッ素系界面活性剤は、好ましくは、下記一般式（１）に示される化合物である。
Ｒｆ1−Ｒc−Ｘ・・・（１）
一般式（１）において、Ｒｆ1は、少なくともフッ素原子と炭素原子とを有する撥水撥油性基を表す。尚、Ｒｆ1は、フッ素原子や炭素原子の他に、例えば、酸素原子を有していてもよい。Ｒｆ1で表される撥水撥油性基の具体例として、パーフロロアルキル基、パーフロロポリエーテル等が挙げられる。
一般式（１）において、Ｒcは、親油性基を表す。Ｒｃで表される親油性基の具体例として、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン等のポリオキシアルキレン基やアルキレン基等が挙げられる。
一般式（１）において、Ｘは、極性官能基である。Ｘで表される極性官能基の具体例として、ヒドロキシル基、カルボキシル基、スルホ基、アミノ基、アルコキシ基等が挙げられる。
【００６８】
光硬化性樹脂において、フッ素系界面活性剤は、一種類を単独で用いてもよいし二種類以上を混合して用いてもよい。
【００６９】
光硬化性樹脂において、フッ素系界面活性剤の配合割合は、重合性化合物の全量に対して、例えば、０．００１重量％〜１０重量％である。好ましくは、０．００２重量％〜５重量％であり、さらに好ましくは、０．００５重量％〜３重量％である。配合割合が０．００１重量％未満であると、離型力の低減効果を十分に発揮することができない。配合割合が１０重量％を超えると、表面張力が低くなったり、モールド１０や基材２０に対する接触角が高くなったりするため、光硬化性樹脂の充填性が低くなる。
【００７０】
転写材３０は、基材２０に対し、図４に示すようにドット状に塗布されてもよいし、膜状に塗布されてもよい。転写材３０は、液体の状態でモールド１０と基材２０との間に挟まれ、その状態で固化される。固化の方法は、転写材３０の種類に応じて適宜選択される。転写材３０が光硬化性樹脂の場合、光（例えば紫外線）が用いられる。
【００７１】
光硬化性樹脂は、光の照射によって液体から固体に変化する。光硬化性樹脂は非ニュートン流体や粘弾性を有する液体であってもよい。光は、モールド１０を透過して転写材３０に照射されてよい。尚、基材２０が光透過性を有する場合、基材２０側から転写材３０に光が照射されてもよく、この場合、モールド１０は光透過性を有しなくてもよい。モールド１０と基材２０の両側から転写材３０に光が照射されてもよい。
【００７２】
光インプリント法では、室温での成型が可能であり、モールド１０と基材２０との線膨張係数差による歪みが発生しにくく、転写精度が良い。尚、硬化反応の促進のため、光硬化性樹脂は加熱されてもよい。
【００７３】
尚、本実施形態では、光インプリント法が用いられるが、熱インプリント法が用いられてもよい。熱インプリント法の場合、転写材３０として、熱可塑性樹脂、または熱硬化性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂は、加熱によって溶融し、冷却によって固化する。熱硬化性樹脂は、加熱によって液体から固体に変化する。熱硬化性樹脂は非ニュートン流体や粘弾性を有する液体であってもよい。
【００７４】
転写材３０の固化後、転写材３０とモールド１０とが分離される。転写材３０を固化してなる凹凸層と、基材２０とで構成される製品が得られる。製品の凹凸パターンは、モールド１０の凹凸パターンが略反転したものである。
【００７５】
以上、インプリント用のモールド、およびインプリント方法の実施形態などについて説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１０  モールド
１１  第１面
１１ａ  第１領域
１１ｂ  第２領域
１２  第２面
１３  第３面
１４  非貫通穴
１４ａ  側面
１４ｂ  底面
１５  メサ部
１６  凹凸パターン
１６ａ  第１凹凸パターン
１６ｂ  第２凹凸パターン
１７  表面改質層
２０  基材
３０  転写材
【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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