JP5257225B2 - ナノインプリント用モールドおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、被加工物に所望のパターンを転写形成するナノインプリント用モールドとその製造方法に関する。

微細加工技術として、近年ナノインプリント技術に注目が集まっている。ナノインプリント技術は、基材の表面に微細な凹凸構造を形成した型部材を用い、凹凸構造を被加工物に転写することで微細構造を等倍転写するパターン形成技術である（特許文献１）。
上記のナノインプリント技術の一つの方法として、光インプリント法が知られている。この光インプリント法では、例えば、基板表面に被加工物として光硬化性の樹脂層を形成し、この樹脂層に所望の凹凸構造を有するモールド（型部材）を押し当てる。そして、この状態でモールド側から樹脂層に紫外線を照射して樹脂層を硬化させ、その後、モールドを樹脂層から引き離す。これにより、モールドが有する凹凸が反転した凹凸構造を被加工物である樹脂層に形成することができる（特許文献２）。このような光インプリントは、従来のフォトリソグラフィ技術では形成が困難なナノメートルオーダーの微細パターンの形成が可能であり、次世代リソグラフィ技術として有望視されている。

しかし、光インプリント法では、モールドを押し当てることで余剰となった樹脂が、モールドと樹脂とが接触している領域よりも外側にはみ出し、モールドの側面に付着する。この側面に付着した光硬化性樹脂は紫外線照射によって、凹凸構造を形成すべき部位の樹脂層と同時に硬化する。このとき光の照射を制御せずに硬化を生じさせると、モールドを離型する際に樹脂層には不均一に力が作用し、モールドや被加工物に損傷を与えるという問題があった。
また、モールドが有する微細な凹凸構造を、被加工物上の複数箇所へ形成する際には、ステップアンドリピート方式でパターン形成を行う場合がある。従来のモールドを用いた場合、凹凸構造が形成されているパターン領域より外側を通過する光により、凹凸構造を形成すべき部位より外側の樹脂層も露光され、一度のパターン形成で硬化する領域はモールドのパターン領域よりも大きくなる。一方、光硬化性樹脂層が露光され硬化してしまうと、その箇所にはパターン形成が行えない。このため、隣接するパターンが形成された領域間の境界幅を大きく設定せざるを得ないという問題があった。

さらに、モールドを樹脂層から離型する際に樹脂層が異物として付着し、次の加工領域に欠陥を生じるという問題もあった。
このような問題を解消するために、パターン領域ではない部位（非パターン領域）に遮光部材を設けたモールドが提案されている（特許文献３）。

米国特許第５，７７２，９０５号 特表２００２−５３９６０４号公報 特開２００７−１０３９２４号公報

上記の遮光部材を設けたモールドは、モールドの側面に遮光部材を設けることにより、モールドの圧着時に外側にはみ出した光硬化性の樹脂層の硬化を防止している。
しかし、このようなモールドでは、ステップアンドリピート方式でパターン形成を行う場合に、加工前の領域の樹脂が露光され硬化することを防止することは可能であるが、以下のような問題が存在する。まず、モールドの側面に設けた遮光部材による遮光が完全である場合、モールドの圧着時に外側にはみ出した光硬化性の樹脂層は硬化されていないので、モールドが樹脂層から離間した後、未硬化の樹脂層が流動して、転写形成された凹凸構造の部位に流れ込んで欠陥を生じさせるという問題があった。また、モールドの側面に設けた遮光部材による遮光が不完全であり、モールドの側面に接触した部位の光硬化性樹脂層の一部が硬化した場合、その他の硬化した樹脂層との結合力が不十分であるため、基板上の硬化した樹脂側に残らず、離型の際にモールド側へ付着し、結果として異物となり、次の加工領域に欠陥を生じるという問題があった。

また、モールドと光硬化性樹脂層との界面に存在する凹凸構造において、照射された紫外線の反射（散乱）が発生する。一方、特許文献３では、パターン形成面が凸形状となっている（パターン形成面の周辺部に段差が存在する）構造、いわゆるメサ構造を有するモールドにおいて、光硬化性樹脂層と所定の間隙を介して対向している面にも遮光部材が配設されている。このため、上記の凹凸構造で反射された光（散乱光）が、モールドの側面を透過して、光硬化性樹脂層と所定の間隙を介して対向している面に設けられた上記の遮光部材に到達し、この遮光部材で反射されて再び光硬化性樹脂層に入射する。これにより意図しない領域（モールドを被加工物に押し当て紫外線を照射した際、モールドのパターン領域の外周に位置しており、かつ、その紫外線照射では未硬化のままとしたい領域）の光硬化性樹脂層まで硬化してしまうという問題があった。

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、光インプリント後の被加工物との離型性に優れ、かつ、被加工物の意図しない部位への露光を確実に抑制できるナノインプリント用モールドと、このようなナノインプリント用モールドを簡便に製造するための製造方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明のナノインプリント用モールドは、透明な基材と、該基材の表面側に画定されたパターン領域と該パターン領域の周囲に位置する非パターン領域とを有し、前記基材の前記パターン領域の表面は前記非パターン領域の表面に対して段差を介し凸状であり、かつ、前記基材の前記パターン領域の表面は凹凸パターンを備え、前記基材の前記非パターン領域の表面は基材側から遮光膜と機能性膜がこの順序で積層されてなる積層膜で被覆されており、該機能性膜は光吸収膜または低反射膜であるような構成とした。

本発明の他の態様として、凸状となっているパターン領域の長さをａとし、被加工物へのモールドの押し込み深さをｄとし、被加工物の厚みをｔとし、凸状となっているパターン領域の外周にはみ出して壁面に接触している被加工物の盛り上がり部の高さをｈとし、盛り上がり部の壁面からの幅をＷとし、基材の裏面側から照射された光の斜入射成分の最大入射角度をθとし、斜入射成分により露光され硬化した被加工物が基板と接触する長さをｂとしたとき、パターン領域の表面から積層膜の表面までの距離Ｈを、下記の式（１）、式（２）から算出される範囲のうち、下限値が大きい方の範囲内となるように設定するような構成とした。
Ｈ≧（ｂ−ａ）／２tanθ ＋ｄ−ｔ 式（１）
Ｈ≧Ｗ／tanθ＋ｈ 式（２）

本発明の他の態様として、前記積層膜は前記段差をなす壁面との間に所定の幅で非形成部位を設けるように前記非パターン領域を被覆しているような構成とした。
本発明の他の態様として、凸状となっているパターン領域の長さをａとし、パターン領域の表面から積層膜の表面までの距離をＨとし、被加工物へのモールドの押し込み深さをｄとし、被加工物の厚みをｔとし、凸状となっているパターン領域の外周にはみ出して壁面に接触している被加工物の盛り上がり部の高さをｈとし、盛り上がり部の壁面からの幅をＷとし、基材の裏面側から照射された光の斜入射成分の最大入射角度をθとし、斜入射成分により露光され硬化した被加工物が基板と接触する長さをｂとしたとき、前記非形成部位の幅ｃを、下記の式（３）、式（４）から算出される範囲のうち、下限値が大きい方の範囲内で設定するような構成とした。
ｃ≧（ｂ−ａ）／２−（Ｈ＋ｔ−ｄ）tanθ 式（３）
ｃ≧Ｗ−（Ｈ−ｈ）tanθ 式（４）

本発明の他の態様として、前記段差をなす壁面には、前記非パターン領域を被覆している前記積層膜に接するように壁面遮光膜が形成されており、該壁面遮光膜の前記基材の表面側となる端部は前記パターン領域の基材の表面まで所定の距離Ｌを設けるように配設されているような構成とした。

本発明の他の態様として、凸状となっているパターン領域の長さをａとし、被加工物へのモールドの押し込み深さをｄとし、被加工物の厚みをｔとし、凸状となっているパターン領域の外周にはみ出して壁面に接触している被加工物の盛り上がり部の高さをｈとし、盛り上がり部の壁面からの幅をＷとし、基材の裏面側から照射された光の斜入射成分の最大入射角度をθとし、斜入射成分により露光され硬化した被加工物が基板と接触する長さをｂとしたとき、壁面遮光膜の端部からパターン領域の基材の表面までの前記距離Ｌを、下記の式（５）、式（６）から算出される範囲のうち、下限値が大きい方の範囲内で、かつ、パターン領域の表面から積層膜の表面までの距離Ｈ未満となるように設定するような構成とした。
Ｌ≧（ｂ−ａ）／２tanθ ＋ｄ−ｔ 式（５）
Ｌ≧Ｗ／tanθ＋ｈ 式（６）
本発明の他の態様として、前記壁面遮光膜の光学濃度は２以上であるような構成とした。

また、本発明のナノインプリント用モールドの製造方法は、透明な基材と、該基材の表面側に画定されたパターン領域と該パターン領域の周囲に位置する非パターン領域とを有し、前記基材の前記パターン領域の表面は前記非パターン領域の表面に対して段差を介し凸状であり、かつ、前記基材の前記パターン領域の表面は凹凸パターンを備え、前記基材の前記非パターン領域の表面は基材側から遮光膜と機能性膜がこの順序で積層されてなる積層膜で被覆されており、該機能性膜は光吸収膜または低反射膜であるナノインプリント用モールドの製造方法の製造方法において、凸状となっているパターン領域の表面から積層膜の表面までの距離をＨとし、段差をなす壁面との間に所定の幅で非形成部位が存在するように積層膜を非パターン領域に形成する場合の非形成部位の幅をｃとし、段差をなす壁面に前記積層膜に接するように壁面遮光膜を形成する場合の壁面遮光膜の端部からパターン領域の基材の表面までの距離をＬとしたときに、予め、凸状となっているパターン領域の長さと、被加工物へのモールドの押し込み深さと、被加工物の厚みと、凸状となっているパターン領域の外周にはみ出して壁面に接触している被加工物の盛り上がり部の高さと、該盛り上がり部の壁面からの幅と、基材の裏面側から照射される光が斜入射成分を有する場合の最大入射角度と、斜入射成分により露光され硬化された被加工物が基板と接触する長さとを設定して、距離Ｈの設計、または、距離Ｈと距離Ｌの設計、または、距離Ｈと幅ｃの設計を行う工程を有するような構成とした。

本発明の他の態様として、前記距離Ｈの設計は、照射光が斜入射成分を有している場合に行われ、凸状となっているパターン領域の長さをａとし、被加工物へのモールドの押し込み深さをｄとし、被加工物の厚みをｔとし、凸状となっているパターン領域の外周にはみ出して壁面に接触している被加工物の盛り上がり部の高さをｈとし、盛り上がり部の壁面からの幅をＷとし、基材の裏面側から照射される光の斜入射成分の最大入射角度をθとし、斜入射成分により露光され硬化された被加工物が基板と接触する長さをｂとしたとき、前記距離Ｈの下限値を、下記の式（１）、式（２）から算出される値のうち、大きい方の値とし、使用するナノインプリント装置が許容し得るパターン領域の表面から積層膜の表面までの距離以下で、かつ、モールドとして作製可能な値の範囲となるように前記距離Ｈを設定するような構成とした。
Ｈ≧（ｂ−ａ）／２tanθ ＋ｄ−ｔ 式（１）
Ｈ≧Ｗ／tanθ＋ｈ 式（２）

本発明の他の態様として、前記距離Ｌの設計は、下記の式（５）、式（６）から算出される値のうち、大きい方の値を前記距離Ｌの下限値とし、該下限値が前記距離Ｈより小さいときに、前記距離Ｈよりも小さく、かつ、被加工物の意図しない部位の露光が抑制できる範囲内で距離Ｌを設定するような構成とした。
Ｌ≧（ｂ−ａ）／２tanθ ＋ｄ−ｔ 式（５）
Ｌ≧Ｗ／tanθ＋ｈ 式（６）

本発明の他の態様として、幅ｃの設計は、下記の式（５）、式（６）から算出される値のうち、大きい方の値を前記距離Ｌの下限値としたときに、該下限値が前記距離Ｈ以上である場合に行われ、
Ｌ≧（ｂ−ａ）／２tanθ ＋ｄ−ｔ 式（５）
Ｌ≧Ｗ／tanθ＋ｈ 式（６）
下記の式（３）、式（４）から算出される値のうち、大きい方の値を幅ｃの下限値とし、被加工物の意図しない部位の露光が抑制できる範囲内で幅ｃを設定するような構成とした。
ｃ≧（ｂ−ａ）／２−（Ｈ＋ｔ−ｄ）tanθ 式（３）
ｃ≧Ｗ−（Ｈ−ｈ）tanθ 式（４）

本発明の他の態様として、幅ｃの設計は、照射光が斜入射成分を有していない場合、または、照射光が斜入射成分を有している場合であって、凸状となっているパターン領域の長さをａとし、被加工物へのモールドの押し込み深さをｄとし、被加工物の厚みをｔとし、凸状となっているパターン領域の外周にはみ出して壁面に接触している被加工物の盛り上がり部の高さをｈとし、盛り上がり部の壁面からの幅をＷとし、基材の裏面側から照射される光の斜入射成分の最大入射角度をθとし、斜入射成分により露光され硬化された被加工物が基板と接触する長さをｂとしたとき、前記距離Ｈの下限値を、下記の式（１）、式（２）から算出される値のうち、大きい方の値とし、該下限値が、使用するナノインプリント装置が許容し得るパターン領域の表面から積層膜の表面までの距離を超えたり、モールドとして作製不可能な値である場合に行われ、使用するナノインプリント装置が許容し得るパターン領域の表面から積層膜の表面までの距離以下で、かつ、モールドとして作製可能な値の範囲となるように前記距離Ｈを仮設定し、該仮設定の距離Ｈを用いて下記の式（３）、式（４）から算出される値のうち、大きい方の値を幅ｃの下限値とし、被加工物の意図しない部位の露光が抑制できる範囲内で幅ｃを設定し、設定した幅ｃに対応する距離Ｈを上記の式（３）、式（４）から逆算により決定するような構成とした。
ｃ≧（ｂ−ａ）／２−（Ｈ＋ｔ−ｄ）tanθ 式（３）
ｃ≧Ｗ−（Ｈ−ｈ）tanθ 式（４）

本発明のナノインプリント用モールドは、凹凸パターンを備えたパターン領域の表面がモールド表側の非パターン領域に対して段差を介し凸状であり、非パターン領域の表面は遮光膜と機能性膜がこの順序で積層されてなる積層膜で被覆されており、機能性膜は光吸収膜または低反射膜であるので、ナノインプリントにおいて被加工物に凸状のパターン領域が押し込まれた状態でモールドの裏側から照射された光のうち、基材内を透過してモールド表側の非パターン領域に照射された光は積層膜を構成する遮光膜により遮蔽され、また、モールドと被加工物との界面に存在する凹凸パターンにおいて反射（散乱）された光は、その一部がパターン領域と非パターン領域の段差をなす壁面から出射して非パターン領域を被覆する積層膜に到達するが、このような光は、積層膜を構成する光吸収膜により吸収され、あるいは、同じく積層膜を構成する低反射膜により反射が低減され、照射光による被加工物の意図しない部位の露光が確実に抑制される。さらに、上記のように、反射（散乱）されてパターン領域と非パターン領域の段差をなす壁面から出射した光は、この壁面に接触する被加工物に照射され、また、照射光に斜入射成分が含まれる場合には、この斜入射成分も上記の壁面を透過して、同様に、壁面に接触する被加工物に照射され、これにより、モールド周辺の被加工物の硬化が生じ、ナノインプリント後の硬化部位の被加工物とモールドとの離型が安定し、モールドとともに被加工物が基板から剥離することが防止される。また、積層膜を構成する機能性膜は、積層膜を構成する遮光膜を保護する作用をなし、遮光膜からの異物の発生が防止される。

また、照射される光に斜入射成分が含まれず、上記のようなモールド周辺の被加工物の硬化が十分に行えない場合、あるいは、ナノインプリントにおける被加工物への凸状のパターン領域の押し込み深さが大きく、このため段差をなす壁面に接触する被加工物量が多く、上記のようなモールド周辺の被加工物の硬化が十分に行えない場合には、段差をなす壁面との間に所定の幅で非形成部位を設けるように積層膜が非パターン領域を被覆することにより、壁面との間に位置する非形成部位を透過した光によりモールド周辺の被加工物に硬化を生じさせることができ、ナノインプリント後の硬化部位の被加工物とモールドとの離型が安定したものとなる。
さらに、段差をなす壁面に壁面遮光膜を備える場合には、モールドと被加工物との界面に存在する凹凸パターンにおいて反射（散乱）された光のうち、壁面に接触する被加工物に照射されずに、段差をなす壁面から出射しようとする光が上記の壁面遮光膜により遮蔽され出射が抑制されるので、被加工物の意図しない部位への露光が更に確実に抑制される。

また、本発明の製造方法では、凸状となっているパターン領域の表面から積層膜の表面までの距離をＨとし、段差をなす壁面との間に所定の幅で非形成部位が存在するように積層膜を非パターン領域に形成する場合の非形成部位の幅をｃとし、段差をなす壁面に前記積層膜に接するように壁面遮光膜を形成する場合の壁面遮光膜の端部からパターン領域の基材の表面までの距離をＬとしたときに、距離Ｈの設計、または、距離Ｈと距離Ｌの設計、または、距離Ｈと幅ｃの設計を行った後に、モールドの作製工程に進むので、上述のような顕著な効果を奏するナノインプリント用モールドを確実に、かつ、簡便に製造することができる。

本発明のナノインプリント用モールドの一実施形態を示す平面図である。 図１のＩ−Ｉ矢視断面図である。 パターン領域の表面から積層膜の表面までの距離Ｈの設定を説明するための図である。 図３に示されるナノインプリント用モールドの基材表面および樹脂層への押し込み深さを説明するための図である。 積層膜の非形成部位の幅ｃの設定を説明するための図である。 積層膜の非形成部位の幅ｃの設定を説明するための図である。 図２に示されるナノインプリント用モールドを用いたインプリント装置によるナノインプリントでのパターン形成の一例を説明するための図である。 図２に示されるナノインプリント用モールドを用いたインプリント装置によるナノインプリントでのパターン形成の一例を説明するための図である。 本発明のナノインプリント用モールドの他の実施形態を示す図２相当の断面図である。 図９に示されるナノインプリント用モールドの壁面遮光部の端部から基材表面までの距離および樹脂層への押し込み深さを説明するための図である。 壁面遮光膜の端部からパターン領域の表面までの距離Ｌの設定を説明するための図である。 図９に示されるナノインプリント用モールドを用いたインプリント装置によるナノインプリントでのパターン形成の一例を説明するための図である。 本発明のナノインプリント用モールドの製造方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
［ナノインプリント用モールド］
図１は本発明のナノインプリント用モールドの一実施形態を示す平面図であり、図２は図１のＩ−Ｉ矢視断面図である。図１および図２において、ナノインプリント用モールド１は、透明な基材２を有し、この基材２の表面２ａ側は、パターン領域４と、このパターン領域４の周囲に位置する非パターン領域５（図１では斜線を付して示している）とに画定されている。基材２のパターン領域４の表面２ａは非パターン領域５の表面２ａ′に対して段差６を介し凸状となっており、壁面２ｃが表面２ａ′から立ち上がっている。また、基材２のパターン領域４の表面２ａは凹凸パターン３を備え、基材２の非パターン領域４の表面２ａ′は遮光膜８と機能性膜９がこの順序で積層されてなる積層膜７で被覆されており、機能性膜９は光吸収膜または低反射膜である。

ナノインプリント用モールド１を構成する基材２は、被加工物を硬化させるための照射光を透過可能な透明基材である。このような基材２の材料としては、例えば、石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス等、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。また、基材２の厚みは被加工物の材質、凹凸パターン３の形状、基材の強度、取り扱い適性等を考慮して設定することができ、例えば、３００μｍ〜１０ｍｍ程度の範囲で適宜設定することができる。さらに、基材２における段差６の大きさ（パターン領域４の表面２ａから積層膜７の表面までの距離Ｈ）は、被加工物の意図しない部位の露光を抑制するために、積層膜７の厚み、モールド１の加工条件、強度、モールド１を使用するナノインプリント装置への装着性等を考慮して後述するように設定することができる。尚、被加工物の意図しない部位の露光とは、モールド１のパターン領域４を被加工物に押し当て紫外線を照射した際、パターン領域４の外周に位置しており、かつ、その紫外線照射では未硬化のままとしたい部位の被加工物が露光されてしまうことを意味する。以下の説明においても同様である。

ナノインプリント用モールド１を構成する凹凸パターン３は、基材２の表面２ａに形成されたマイクロ〜ナノオーダーの微細な凹凸構造である。図示例では、凹凸パターン３は基材２のパターン領域４にエッチングにより微細な凹部を形成して構成されている。また、基材２のパターン領域４上に微細な凸部を配設して凹凸パターン３としてもよい。凹凸パターン３の寸法、形状は用途等に応じて適宜設定することができ、特に制限されない。
ナノインプリント用モールド１の積層膜７を構成する遮光膜８は、基材２の裏面２ｂから非パターン領域５に照射された光（以下、照射光を紫外線として説明する）を遮蔽するための部材であり、波長が２００〜４００ｎｍ程度の紫外線に対して光学濃度（ＯＤ）が２以上、好ましくは３以上の薄膜である。この遮光膜８の材質としては、例えば、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。また、複数の膜を積層して遮光膜８としてもよい。このような遮光膜８の厚みや層構成、組成比等は、上記の光学濃度を満たすように設定することができる。

また、ナノインプリント用モールド１の積層膜７を構成する機能性膜９は、モールド１と被加工物との界面に存在する凹凸パターン３において反射（散乱）され、パターン領域４と非パターン領域５の段差６をなす壁面２ｃから出射して非パターン領域５を被覆する積層膜７に到達した紫外線を吸収し、あるいは反射を低減するための部材である。
積層膜７を構成する機能性膜９が光吸収膜である場合、例えば、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１種であってよく、また、これらの２種以上の組み合わせからなるものであってよい。また、酸化亜鉛、酸化チタン等の微粒子をバインダ樹脂中に含有させたものであってもよい。このような光吸収膜の厚みは、例えば、波長が２００〜４００ｎｍ程度の紫外線に対する光吸収率が７０％以上、好ましくは８０％以上となるように設定することができる。

一方、積層膜７を構成する機能性膜９が低反射膜である場合、遮光膜８の屈折率より小さい屈折率を有するものであってもよい。この場合、例えば、酸化チタン（遮光膜（屈折率２．４５））と酸化マグネシウム（低反射膜（屈折率１．７３））または酸化アルミニウム（低反射膜（屈折率１．６５））との組み合わせ等を挙げることができる。この他にも、遮光膜材料として、酸化タンタル（屈折率２．１０）、酸化チタンジルコニウム（屈折率２．１０）、モリブデン（屈折率２．４０）、シリコン（屈折率４．２０）等を挙げることができ、低反射膜材料として、酸化ケイ素（屈折率１．５２）、窒化ケイ素（屈折率２．０２）、フッ化マグネシウム（屈折率１．３８）、フッ化アルミネイトナトリウム（屈折率１．４０）、チオライト（屈折率１．３４）等を挙げることができる。

また、低反射膜は、低屈折率薄膜と高屈折率薄膜とが積層されたもの、あるいは、２回以上の繰り返しで積層されたものであり、膜厚を被吸収光の１／４波長の倍数としたものであってもよい。この場合、例えば、クロムの酸化物、窒化物、酸窒化物や酸化ケイ素等を高屈折率薄膜として挙げることができ、この中で酸化ケイ素（屈折率１．５２）との組み合わせを考えただけでも、低屈折率薄膜としてフッ化マグネシウム（屈折率１．３８）、フッ化アルミネイトナトリウム（屈折率１．４０）、チオライト（屈折率１．３４）等を挙げることができる。特に、クロムの酸化物、窒化物、酸窒化物は、組成比を変化させることで屈折率を制御できるほか、遮光膜をクロムとした場合、同一元素を使用していることから、薄膜層間の密着性も良好である。
さらに、低反射膜は、その表面（遮光膜８との界面とは反対側の面）に被吸収光の波長以下の微細な凹凸構造を有するものであってもよい。

ここで、凸状となっているパターン領域４の表面２ａから積層膜７の表面までの距離Ｈの設定について、図３を参照しながら説明する。図３は、基板３２の表面に被加工物として配設された光硬化性の樹脂層３３（厚みｔ）に、ナノインプリント用モールド１の凸状のパターン領域４を深さｄまで押し込んだ状態を示している。尚、ナノインプリント用モールド１の凸状のパターン領域４の表面２ａの形状は必ずしも平坦ではなく、例えば、図４に示すように若干の凸面となっている場合がある。このような場合、上記の距離Ｈは、積層膜７の表面からパターン領域４の表面２ａまでの最大距離（最も突出している箇所までの距離）とする。また、被加工物である樹脂層３３の表面は必ずしも平坦ではなく、例えば、図４に示すように、うねりや凹凸を生じている場合がある。本発明では、樹脂層３３の表面から最小二乗平面（二点鎖線で示している）を求め、この最小二乗平面とパターン領域４の表面２ａまでの最大距離（最も突出している箇所までの距離）を押し込み深さｄとする。

また、図３では、凸状となっているパターン領域４の長さをａとし、凸状となっているパターン領域４の外周にはみ出して壁面２ｃに接触している樹脂層３３の盛り上がり部３３′の高さ（パターン領域４の表面２ａからの高さ）をｈとし、盛り上がり部３３′の壁面２ｃからの幅をＷとしている。さらに、基材２の裏面２ｂから照射された紫外線の斜入射成分の最大入射角度をθとし、樹脂層３３に照射される斜入射成分により露光され硬化した被加工物が基板３２と接触する長さをｂとしている。

このような図３に示される状態において、まず、力学的バランスを考慮した距離Ｈの設定について説明する。樹脂層３３はモールド１との界面および基板３２との界面を有しており、紫外線照射後のモールド１と樹脂層３３との離型時に、樹脂層３３がモールド１から剥離し、基板３２からは剥離しないことが必要である。このためには、離型時に加わる力の分布を考慮すると、樹脂層３３と基板３２の界面側での硬化領域の大きさが、樹脂層３３とモールド１の界面側での硬化領域の大きさ以上であることが好ましい。このような、モールド１と樹脂層３３との離型時の力学的バランスを考慮したうえで、図３に示されるように、積層膜７の内側の端部を点ｘとし、壁面２ｃの延長と基板３２との交点ｙと、露光最大領域の端部ｚとからなる直角三角形ｘｙｚを想定すると、下記の式（１′）が成立する。
tanθ≧［（ｂ−ａ）／２］／（Ｈ＋ｔ−ｄ）
＝（ｂ−ａ）／２（Ｈ＋ｔ−ｄ） 式（１′）

次に、図３に示される状態において、はみ出した樹脂層３３（盛り上がり部３３′）を硬化させることを考慮した距離Ｈの設定について説明する。紫外線照射後のモールド１と樹脂層３３との離型時に、モールド１の壁面２ｃに樹脂層３３の一部が異物として付着するのを防止するためには、盛り上がり部３３′が露光され硬化されていることが好ましい。しかし、盛り上がり部３３′の形状規定が困難であるため、図３に示した点ｚ′（盛り上がり部３３′の高さｈと同じで、壁面からの距離は幅Ｗと同じ点）から壁面２ｃまでの領域が斜入射成分により露光されることを必須と仮定する。この場合、上記の点ｘと、盛り上がり部３３′が壁面２ｃに接触する最高点ｙ′と、上記の点ｚ′とからなる直角三角形ｘｙ′ｚ′を想定すると、下記の式（２′）が成立する。
tanθ≧Ｗ／（Ｈ−ｈ） 式（２′）

ここでは、盛り上がり部３３′が硬化する必要があるため、最大入射角度θ＞０とし、したがってｔａｎθ＞０の前提のもとで上記の式（１′）、式（２′）をＨが左辺となるように整理すると、下記の式（１）、式（２）となる。
Ｈ≧（ｂ−ａ）／２tanθ ＋ｄ−ｔ 式（１）
Ｈ≧Ｗ／tanθ＋ｈ 式（２）

上記の変数ａ、ｂ、ｄ、ｈ、ｔ、Ｗは、樹脂層の粘性、モールドの押し込み圧力、パターン密度、樹脂層と基板との密着性、樹脂層とモールドとの密着性により変化する値であるため、上記の式（１）、式（２）のいずれか一方を基準として距離Ｈの設定を行うことはできない。このため、上記の式（１）、式（２）から算出される値のうち、大きい方の値を距離Ｈの下限値とする。また、距離Ｈが大きくなると被加工物の露光部位が拡大するので、距離Ｈの上限は被加工物の意図しない部位の露光が抑制できる範囲とし、さらに、モールド１の加工条件、強度、モールド１を使用するナノインプリント装置への装着性等から適宜設定することができる。ただし、ナノインプリント装置に装着されたモールド１は、転写前には被加工物である樹脂層３３から離間している必要があるため、ナノインプリント装置に装着可能なモールドの距離Ｈは、使用するナノインプリント装置に応じて自ずと制限される。すなわち、モールドの距離Ｈは、使用するナノインプリント装置が許容し得るパターン領域４の表面２ａから積層膜７の表面までの距離Ｈ₀以上の値をとることはできない。

このような式（１）、式（２）では、斜入射成分の最大入射角度θが小さくなるほど、押し込み深さｄが大きくなるほど、盛り上がり部３３′の幅Ｗが大きくなるほど、距離Ｈの下限値が大きくなる。そして、式（１）、式（２）から設定される距離Ｈの下限値が、モールド１の加工条件、強度、ナノインプリント装置への装着性等から許容できる範囲を超える場合、例えば、ナノインプリント装置が許容可能な距離Ｈ₀を超える場合がある。この場合、距離Ｈ₀未満の範囲内で距離Ｈを予め設定したうえで、図５および図６に示すように、本発明のナノインプリント用モールドを、段差６をなす壁面２ｃとの間に所定の幅で非形成部位５ａを設けるように積層膜７を非パターン領域に形成したナノインプリント用モールド１′とすることができる。このようなモールド１′における非形成部位５ａの幅ｃの設定を図５および図６を参照して説明する。

図５は、図３に比べて斜入射成分の最大入射角度θが小さい場合を示しており、図６は、図３に比べて押し込み深さｄと盛り上がり部３３′の幅Ｗが大きくなった場合を示している。図５および図６では、変数ａ、ｄ、ｈ、ｔ、Ｗが図３と同様に設定されており、さらに、斜入射成分の最大入射角度をθとし、非形成部位５ａの最も外側を透過して樹脂層３３に照射される斜入射成分により露光され硬化した被加工物が基板３２と接触する長さをｂとしている。また、非形成部位５ａの幅をｃとしている。
上記と同様に、モールド１′と樹脂層３３との離型時の力学的バランスを考慮した幅ｃの設定について説明する。この場合、図５および図６に示されるように、積層膜７の内側の端部を点ｘとし、点ｘから基板３２へ下ろした垂線と基板３２の交点ｙと、露光最大領域の端部ｚとからなる直角三角形ｘｙｚを想定すると、下記の式（３′）が成立する。
tanθ≧［（ｂ−ａ）／２−ｃ］／（Ｈ＋ｔ−ｄ）
＝（ｂ−ａ−２ｃ）／２（Ｈ＋ｔ−ｄ） 式（３′）

次に、上記と同様に、はみ出した樹脂層３３（盛り上がり部３３′）を硬化させることを考慮した幅ｃの設定について説明する。この場合、図５および図６に示されるように、点ｘと、点ｘから基板３２へ下ろした垂線が盛り上がり部３３′の高さｈに到達する点ｙ′と、点ｚ′（盛り上がり部３３′の高さｈと同じで、壁面からの距離は幅Ｗと同じ点）とからなる直角三角形ｘｙ′ｚ′を想定すると、下記の式（４′）が成立する。
tanθ≧（Ｗ−ｃ）／（Ｈ−ｈ） 式（４′）
上記の式（３′）、式（４′）をｃを左辺として整理すると、下記の式（３）、式（４）となる。
ｃ≧（ｂ−ａ）／２−（Ｈ＋ｔ−ｄ）tanθ 式（３）
ｃ≧Ｗ−（Ｈ−ｈ）tanθ 式（４）

上記の変数ａ、ｂ、ｄ、ｈ、ｔ、Ｗは、樹脂層の粘性、モールドの押し込み圧力、パターン密度、樹脂層と基板あるいはモールドとの密着性により変化する値であるため、上記の式（３）、式（４）のいずれか一方を基準として幅ｃの設定を行うことはできない。このため、上記の式（３）、式（４）から算出される値のうち、大きい方の値を非形成部位５ａの幅ｃの下限値とする。また、幅ｃが大きくなると被加工物の露光部位が拡大するので、幅ｃの上限は被加工物の意図しない部位の露光が抑制できる範囲とする。したがって、ナノインプリント時に照射される紫外線が斜入射成分を含まない場合（θ＝０）や、上記の式（１）、式（２）から距離Ｈの下限値が設定できない場合には、本発明のナノインプリント用モールドを、非形成部位５ａを備えたナノインプリント用モールド１′とし、上記のように非形成部位５ａの幅ｃを設定することができる。

次に、このようなナノインプリント用モールド１を用いたインプリント装置によるナノインプリントでのパターン形成の一例を図７を参照して説明する。
図７に示されるように、基板３２の表面に被加工物として配設された光硬化性の樹脂層３３に、ナノインプリント用モールド１の凸状のパターン領域４を所定の深さまで押し込む。そして、この状態で照明光学系（図示せず）からナノインプリント用モールド１の裏面２ｂに紫外線を照射し、ナノインプリント用モールド１を透過した紫外線により樹脂層３３を硬化させる。

この際、非パターン領域５に照射された紫外線は積層膜７を構成する遮光膜８により遮蔽される。また、ナノインプリント用モールド１と被加工物（樹脂層３３）との界面に存在する凹凸パターン３において反射（散乱）された紫外線は、その一部がパターン領域４と非パターン領域５の段差６をなす壁面２ｃから出射する。このように壁面２ｃから出射した紫外線の一部は、非パターン領域５の表面２ａ′を被覆する積層膜７に到達するが、積層膜７を構成する機能性膜９により紫外線の吸収または反射の低減がなされる。これにより、樹脂層３３の意図しない部位への露光（図７に二点鎖線で記載したような反射光による露光）が確実に抑制される。

また、上記のように、反射（散乱）されて段差６をなす壁面２ｃから出射した紫外線は、この壁面２ｃに接触する樹脂層３３に照射され、さらに、照射された紫外線の斜入射成分が壁面２ｃを透過して、同様に、壁面２ｃに接触する樹脂層３３に照射される。これにより、モールド１の周辺の樹脂層３３に硬化が生じる。尚、照射された紫外線に斜入射成分が含まれない場合には、上述の図５で説明したように、壁面２ｃとの間に所定の幅で非形成部位５ａを設けるように積層膜７を非パターン領域に形成したナノインプリント用モールド１′を使用することができる。
その後、図８に示すように、ナノインプリント用モールド１を樹脂層３３から引き離すことにより、ナノインプリント用モールド１が有する凹凸パターン３が反転した凹凸構造３４が被加工物である樹脂層３３に転写形成される。この際、上記のように、モールド１の周辺の樹脂層３３が硬化されているので、ナノインプリント後の樹脂層３３の硬化部位とモールド１との離型が安定したものとなる。特に、盛り上がり部３３′も周辺の樹脂層と同様に硬化され、しかも未硬化領域を介することなく連続し一体化している。これにより、モールド１に樹脂層３３の一部が異物３５（図８に鎖線で表示している）として付着したり、モールド１とともに樹脂層３３が基板３２から剥離することが防止される。

また、積層膜７を構成する機能性膜９は、積層膜７を構成する遮光膜８を保護する効果も奏する。例えば、遮光膜８が酸化亜鉛、酸化チタン等の微粒子をバインダ樹脂中に含有させたものである場合、ナノインプリント時に繰り返される機械的な上下動や、保持機構による保持の繰り返しにより、ナノインプリント用モールド１に機械的外力が作用し、遮光膜８から微粒子が異物として発生するおそれがある。しかし、機能性膜９が遮光膜８に積層されているので、遮光膜８からの異物の発生が防止される。したがって、遮光膜８の材料、構成の選択自由度が高いものとなる。

図９は本発明のナノインプリント用モールドの他の実施形態を示す断面図であり、図１のＩ−Ｉ矢視における図２対応の断面図である。図９において、ナノインプリント用モールド１１は、透明な基材１２を有し、この基材１２の表面１２ａ側は、パターン領域１４と、このパターン領域１４の周囲に位置する非パターン領域１５とに画定されている。基材１２のパターン領域１４の表面１２ａは非パターン領域１５の表面１２ａ′に対して段差１６を介し凸状となっている。また、基材１２のパターン領域１４の表面１２ａは凹凸パターン１３を備え、基材１２の非パターン領域１４の表面１２ａ′は遮光膜１８と機能性膜１９がこの順序で積層されてなる積層膜１７で被覆されており、機能性膜１９は光吸収膜または低反射膜である。さらに、段差１６をなす壁面１２ｃには、非パターン領域１５を被覆している積層膜１７に接するように壁面遮光膜２０が形成されている。尚、このようなナノインプリント用モールド１１におけるパターン領域１４、非パターン領域１５は、上述のナノインプリント用モールド１のパターン領域４、非パターン領域５と同様であり、上述の図１を参考とすることができる。

ナノインプリント用モールド１１を構成する基材１２、凹凸パターン１３は、上述のナノインプリント用モールド１を構成する基材２、凹凸パターン３と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。
また、ナノインプリント用モールド１１を構成する積層膜１７（遮光膜１８と機能性膜１９）は、上述のナノインプリント用モールド１を構成する積層膜７（遮光膜８と機能性膜９）と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。
ナノインプリント用モールド１１を構成する壁面遮光膜２０は、被加工物を硬化させるために使用する照射光によって被加工物の意図しない部位が露光されるのを抑制するものであり、例えば、波長が２００〜４００ｎｍ程度の光に対する光学濃度（ＯＤ）が２以上、好ましくは３以上の薄膜であり、例えば、上述の遮光膜８で挙げたような材料からなるものであってよい。また、壁面遮光膜２０の厚みは、その光遮蔽性を考慮して適宜設定することができる。

このような壁面遮光膜２０は、基材１２の表面１２ａ側の端部２０ａが、パターン領域１４の基材の表面１２ａまで所定の距離Ｌとなるように設定されている。また、壁面遮光膜２０の他方の端部２０ｂは積層膜１７に接しているので、積層膜１７と壁面遮光膜２０との間には、露光された紫外線が透過するような間隙は存在しない。尚、ナノインプリント用モールド１１の凸状のパターン領域１４の平面１２ａの形状は必ずしも平坦ではなく、例えば、図１０に示すように若干の凸面となっている場合がある。このため、上記の距離Ｌは、端部２０ａからパターン領域１４の表面１２ａまでの最大距離（最も突出している箇所までの距離）とする。

ここで、壁面遮光膜２０の端部２０ａからパターン領域１４の基材の表面１２ａまでの距離Ｌの設定について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、基板３２の表面に被加工物として配設された光硬化性の樹脂層３３（厚みｔ）に、ナノインプリント用モールド１１の凸状のパターン領域１４を深さｄまで押し込んだ状態を示している。尚、被加工物である樹脂層３３の表面は必ずしも平坦ではなく、例えば、図１０に示すように、うねりや凹凸を生じている場合がある。本発明では、樹脂層３３の表面から最小二乗平面（図１０に二点鎖線で示している）を求め、この最小二乗平面とパターン領域１４の表面１２ａまでの最大距離（最も突出している箇所までの距離）を押し込み深さｄとする。
また、図１１では、凸状となっているパターン領域１４の長さをａとし、凸状となっているパターン領域１４の外周にはみ出して壁面１２ｃに接触している樹脂層３３の盛り上がり部３３′の高さ（パターン領域１４の表面１２ａからの高さ）をｈとし、盛り上がり部３３′の壁面１２ｃからの幅をＷとしている。さらに、斜入射成分の最大入射角度をθとし、樹脂層３３に照射される斜入射成分により露光され硬化した被加工物が基板３２と接触する長さをｂとしている。

このような図１１に示される状態において、上記のモールド１の場合と同様に、まず、力学的バランスを考慮した距離Ｌの設定について説明する。すなわち、図１１に示されるように、壁面遮光膜２０の端部２０ａを点ｘとし、壁面１２ｃの延長と基板３２との交点ｙと、露光最大領域の端部ｚとからなる直角三角形ｘｙｚを想定すると、下記の式（５′）が成立する。
tanθ≧［（ｂ−ａ）／２］／（Ｌ＋ｔ−ｄ）
＝（ｂ−ａ）／２（Ｌ＋ｔ−ｄ） 式（５′）
次に、上記のモールド１の場合と同様に、はみ出した樹脂層３３（盛り上がり部３３′）を硬化させることを考慮した距離Ｌの設定について説明する。すなわち、図１１に示されるように、上記の点ｘと、盛り上がり部３３′が壁面１２ｃに接触する最高点ｙ′と、点ｚ′（盛り上がり部３３′の高さｈと同じで、壁面からの距離は幅Ｗと同じ点）とからなる直角三角形ｘｙ′ｚ′を想定すると、下記の式（６′）が成立する。
tanθ≧Ｗ／（Ｌ−ｈ） 式（６′）

このとき、はみ出た樹脂層（盛り上がり部３３′）を硬化させるためには、壁面遮光膜２０の端部２０ａから入射する斜入射成分が必要となる。つまり最大入射角度θ＞０となることから、ｔａｎθ＞０となる。この前提のもとで上記の式（５′）、式（６′）をＬを左辺として整理すると、下記の式（５）、式（６）となる。
Ｌ≧（ｂ−ａ）／２tanθ ＋ｄ−ｔ 式（５）
Ｌ≧Ｗ／tanθ＋ｈ 式（６）

上記の変数ａ、ｂ、ｄ、ｈ、ｔ、Ｗは、樹脂層の粘性、モールドの押し込み圧力、パターン密度、樹脂層と基板との密着性、樹脂層とモールドとの密着性により変化する値であるため、上記の式（５）、式（６）のいずれか一方を基準として距離Ｌの設定を行うことはできない。このため、上記の式（５）、式（６）から算出される値のうち、大きい方の値を距離Ｌの下限値とする。また、距離Ｌが大きくなると被加工物の露光部位が拡大するので、距離Ｌの上限は距離Ｈ（パターン領域１４の表面１２ａから積層膜１７の表面までの距離）より小さく、さらに、被加工物の意図しない部位の露光が抑制できる範囲とし、モールド１１の加工条件、強度、ナノインプリント装置への装着性等を考慮して適宜設定することができる。ただし、ナノインプリント装置に装着されたモールド１は、転写前には被加工物である樹脂層３３から離間している必要があるため、ナノインプリント装置に装着可能なモールドの距離Ｈは、使用するナノインプリント装置に応じて自ずと制限される。すなわち、モールドの距離Ｈは、使用するナノインプリント装置が許容し得るパターン領域４の表面２ａから積層膜７の表面までの距離Ｈ₀以上の値をとることはできない。

また、上記の式（５）、式（６）では、斜入射成分の最大入射角度θが小さくなると距離Ｌの下限値が大きくなり、また、押し込み深さｄが大きくなっても距離Ｌの下限値が大きくなる。そして、式（５）、式（６）から設定される距離Ｌの下限値が、距離Ｈ以上となる場合や、モールド１の加工条件、強度、ナノインプリント装置への装着性等から許容できる範囲を超える場合がある。この場合、距離Ｈ₀未満の範囲内で距離Ｈを予め設定したうえで、図５および図６に示すように、壁面遮光膜２０を設けることなく、段差１６をなす壁面１２ｃとの間に所定の幅で非形成部位を設けるように積層膜１７を非パターン領域に形成した構成とする。そして、上記の式（３）、式（４）から非形成部位の幅ｃを設定することができる。

次に、このようなナノインプリント用モールド１１を用いたインプリント装置によるナノインプリントでのパターン形成の一例を図１２を参照して説明する。
図１２に示されるように、基板３２の表面に被加工物として配設された樹脂層３３に、ナノインプリント用モールド１１の凸状のパターン領域１４を所定の深さｄまで押し込む。そして、この状態で照明光学系（図示せず）からナノインプリント用モールド１１の裏面１２ｂに紫外線を照射し、ナノインプリント用モールド１１を透過した紫外線により樹脂層３３を硬化させる。

この際、非パターン領域１５に照射された紫外線は積層膜１７を構成する遮光膜１８により遮蔽される。また、ナノインプリント用モールド１１と被加工物（樹脂層３３）との界面に存在する凹凸パターン１３において反射（散乱）された紫外線は、その一部がパターン領域１４と非パターン領域１５の段差１６をなす壁面１２ｃに到達する。壁面１２ｃに到達した紫外線のうち、壁面遮光膜２０が形成された部位に到達した紫外線は、この壁面遮光膜２０で遮蔽され、壁面１２ｃから出射することが防止される。また、壁面遮光膜２０の端部２０ａと樹脂層３３との間隙部位の壁面１２ｃから出射した紫外線は、非パターン領域１５の表面１２ａ′を被覆する積層膜１７に到達するが、積層膜１７を構成する機能性膜１９により紫外線の吸収または反射の低減がなされる。これにより、樹脂層３３の意図しない部位への露光が確実に抑制される。

また、上記のように、反射（散乱）された紫外線の一部は、段差１６をなす壁面１２ｃに接触する樹脂層３３に照射される。照射される紫外線に斜入射成分が含まれる場合には、この斜入射成分が上記の壁面遮光膜２０が形成されていない壁面１２ｃを透過して、同様に、壁面１２ｃに接触する樹脂層３３に照射される。これにより、モールド１１の周辺の樹脂層３３に硬化が生じる。
その後、ナノインプリント用モールド１１を樹脂層３３から離型する。この際、上記のように、モールド１１の周辺の樹脂層３３が硬化されているので、ナノインプリント後の樹脂層３３の硬化部位とモールド１１との離型が安定し、モールド１１とともに樹脂層３３が基板３２から剥離することが防止される。特に、樹脂層の盛り上がり部も周辺の樹脂層と同様に硬化され、しかも未硬化領域を介することなく連続し一体化している。これにより、ナノインプリント用モールド１１が有する凹凸パターン１３が反転した凹凸構造が被加工物である樹脂層３３に転写形成される。
上述の実施形態は例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。

［ナノインプリント用モールドの製造方法］
次に、本発明のナノインプリント用モールドの製造方法について説明する。
本発明で製造するナノインプリント用モールドは、上述の図２、図５、図９に例示されるような本発明のナノインプリント用モールドであり、透明な基材２，１２と、この基材２，１２の表面２ａ，１２ａ側に画定されたパターン領域４，１４と、パターン領域４，１４の周囲に位置する非パターン領域５，１５とを有し、基材２，１２のパターン領域４，１４の表面２ａ，１２ａは非パターン領域の表面２ａ′，１２ａ′に対して段差６，１６を介し凸状である。また、基材２，１２のパターン領域４，１４の表面２ａ，１２ａは凹凸パターン３，１３を備え、基材２，１２の非パターン領域５，１５の表面２ａ′，１２ａ′は、基材２，１２側から遮光膜８，１８と機能性膜９，１９がこの順序で積層されてなる積層膜７，１７で被覆されており、機能性膜は光吸収膜または低反射膜である。

本発明のナノインプリント用モールドの製造方法では、まず、凸状となっているパターン領域４，１４の表面２ａ，１２ａから積層膜７，１７の表面までの距離Ｈ（図２、図５参照）の設計、段差６をなす壁面２ｃとの間に所定の幅で非形成部位５ａが存在するように積層膜７を非パターン領域５に形成する場合には、非形成部位５ａの幅ｃ（図５参照）の設計、段差１６をなす壁面１２ｃに、非パターン領域１５を被覆している積層膜１７に接するように壁面遮光膜２０を形成する場合には、壁面遮光膜２０の端部２０ａからパターン領域１４の基材の表面１２ａまでの距離Ｌ（図９参照）の設計を行う必要がある。
そして、本発明では、凸状となっているパターン領域の長さａと、被加工物へのモールドの押し込み深さｄと、被加工物の厚みｔと、凸状となっているパターン領域の外周にはみ出して壁面に接触している被加工物の盛り上がり部の高さｈと、この盛り上がり部の壁面からの幅Ｗと、基材の裏面側から照射される光が斜入射成分を有する場合の最大入射角度θと、斜入射成分により露光され硬化された被加工物が基板と接触する長さｂとを、予め設定して、上記の距離Ｈの設計、または、距離Ｈと距離Ｌの設計、または、距離Ｈと幅ｃの設計を行うものである。

このような距離Ｈ、幅ｃ、距離Ｌの設計について、図１３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
（ステップＳ−１）
まず、照射光が斜入射成分（最大入射角度θ）を有しているかを判断する。

（ステップＳ−２）
照射光が斜入射成分を有している場合、下記の式（１）、式（２）から算出される値のうち、大きい方の値を距離Ｈの下限値とする。尚、下記式の変数ａ、ｂ、ｄ、ｈ、ｔ、Ｗは、パターン領域の大きさや樹脂層の粘性など、ナノインプリント用モールドを用いてパターンを形成するにあたって最初に決められるべき設計事項により決定される。特にａはパターン領域の大きさであるため、自ずと値が与えられる変数である。また、ｔは使用する樹脂の粘度や塗布方法によって決定付けられる。その他の変数はａやＷの他にも転写樹脂の粘度、更にはパターンの深さや、モールドの押し込み圧力、パターン密度、樹脂層と基板との密着性、樹脂層とモールドとの密着性、斜入射成分θ等から予め設定することができる。以下の式（３）、式（４）を用いる場合、式（５）、式（６）を用いる場合も同様である。
Ｈ≧（ｂ−ａ）／２tanθ ＋ｄ−ｔ 式（１）
Ｈ≧Ｗ／tanθ＋ｈ 式（２）

（ステップＳ−３）
ステップＳ−２で得られた距離Ｈの下限値が、使用するナノインプリント装置が許容し得るパターン領域４，１４の表面２ａ，１２ａから積層膜７，１７の表面までの距離Ｈ₀を超えたり、モールドとして作製不可能な値であるというような問題がないかを判断する。

（ステップＳ−４）
ステップＳ−３で問題なしと判断された場合、ステップＳ−２で得られた値を下限値とし、距離Ｈ₀およびモールドとして作製可能な値の範囲内で距離Ｈを設定する。

（ステップＳ−５）
作製するモールドが、段差１６をなす壁面１２ｃに壁面遮光膜２０を備えるものであるかを判断する。壁面遮光膜を備えない態様であれば、幅ｃ、距離Ｌの設計は不要であり、図２に示されるようなナノインプリント用モールドの距離Ｈの設計が完了する（ＥＮＤ）。

（ステップＳ−６）
ステップＳ−５において、作製するモールドが壁面遮光膜を備える態様と判断したときは、下記の式（５）、式（６）から算出される値のうち、大きい方の値を距離Ｌの下限値とする。
Ｌ≧（ｂ−ａ）／２tanθ ＋ｄ−ｔ 式（５）
Ｌ≧Ｗ／tanθ＋ｈ 式（６）

（ステップＳ−７）
ステップＳ−６で得られた距離Ｌの下限値が、ステップＳ−４で設定された距離Ｈよりも小さいか判断する。

（ステップＳ−８）
ステップＳ−７で距離Ｌが距離Ｈより小さいと判断された場合、ステップＳ−６で得られた値を下限値とし、距離Ｈよりも小さく、さらに、被加工物の意図しない部位の露光が抑制できる範囲内で距離Ｌを設定する。これにより、図９に示されるようなナノインプリント用モールドの距離Ｈおよび距離Ｌの設計が完了する（ＥＮＤ）。

（ステップＳ−９）
ステップＳ−７で距離Ｌが距離Ｈ以上であると判断された場合、図９に示されるようなナノインプリント用モールドの製造は不可能であり、図５に示されるようなナノインプリント用モールドに必要な距離Ｈと幅ｃの設計に移る。すなわち、下記の式（３）、式（４）から算出される値のうち、大きい方の値を幅ｃの下限値とする。
ｃ≧（ｂ−ａ）／２−（Ｈ＋ｔ−ｄ）tanθ 式（３）
ｃ≧Ｗ−（Ｈ−ｈ）tanθ 式（４）

（ステップＳ−１０）
ステップＳ−９で得られた値を下限値とし、被加工物の意図しない部位の露光が抑制できる範囲内で幅ｃを設定する。これにより、図５に示されるようなナノインプリント用モールドの距離Ｈおよび幅ｃの設計が完了する（ＥＮＤ）。

（ステップＳ−１１）
ステップＳ−１で照射光が斜入射成分を有していないと判断された場合、および、ステップＳ−３で問題ありと判断された場合、図２および図９に示されるようなナノインプリント用モールドの製造は不可能であり、図５に示されるようなナノインプリント用モールドに必要な距離Ｈと幅ｃの設計に移る。すなわち、まず、使用するナノインプリント装置が許容し得る距離Ｈ₀（パターン領域４，１４の表面２ａ，１２ａから積層膜７，１７の表面までの距離）を超えない範囲で、かつ、モールドとして作製可能な範囲で、距離Ｈを仮設定する。

（ステップＳ−１２）
ステップＳ−１１で仮設定された距離Ｈに基づいて、ステップ９と同様に、上記の式（３）、式（４）から算出される値のうち、大きい方の値を幅ｃの下限値とする。

（ステップＳ−１３）
ステップＳ−１２で得られた値を下限値とし、被加工物の意図しない部位の露光が抑制できる範囲内で幅ｃを設定し、これに対応する距離Ｈを上記の式（３）、式（４）から逆算により決定する。これにより、図５に示されるようなナノインプリント用モールドの距離Ｈおよび幅ｃの設計が完了する（ＥＮＤ）。尚、この幅ｃの下限値は、ステップＳ−１１で仮設定した距離Ｈにより変動するので、ステップＳ−１１で距離Ｈを仮設定せず、被加工物の意図しない部位の露光が抑制できる範囲内で先に幅ｃを設定し、上記の式（３）、式（４）から逆算により距離Ｈを決定してもよい。

上述のように、距離Ｈ、あるいは、距離Ｈと距離Ｌ、あるいは、距離Ｈと幅ｃの設計が完了した後、例えば、以下のようなナノインプリント用モールドの作製工程に移る。
すなわち、透明な基材の表面にレジストを塗布し、これを電子線描画装置、レーザー描画装置、ステッパー、スキャナー等の、モールドに形成したいパターン形状でレジストを感光させることが可能な装置内のステージ上に、基材の裏面がステージと対向するように配置し、レジストに電子線等を照射して、所望のパターン潜像を形成する。この場合、基材の表面に予めクロム薄膜等、基材をエッチングする際のマスクとなる薄膜を成膜してもよい。基材としては、上述のナノインプリント用モールドの説明で挙げた基材材料を使用することができる。
次に、レジストを現像し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エッチングにより基材に凹凸パターンを形成する。

次いで、この基材の表面（凹凸パターンが形成された面）にレジストを塗布し、所定のフォトマスクを介して露光し現像することにより、凹凸パターンが形成されたパターン領域を被覆するようにレジストパターンを形成する。露光はフォトマスクを用いる光露光の他に、上述の電子線描画装置、レーザー露光装置等を用いてもよい。その後、このレジストパターンをマスクとして、露出している基材の表面（非パターン領域）をエッチングして段差を形成し、凹凸パターンが形成されたパターン領域が凸状であるメサ構造とする。このエッチングの深さは、後工程で形成される遮光膜と機能性膜からなる積層膜の厚みと、上記のように設計した距離Ｈに基づいて決定する。
次に、レジストパターンをそのまま残して、基材の表面から遮光膜と機能性膜を順次成膜して積層膜を形成し、その後、レジストパターンを除去すると同時に不要な積層膜を除去して、非パターン領域のみに積層膜を形成する。これにより、図２に示されるようなナノインプリント用モールドを製造することができる。尚、遮光膜と機能性膜は、上述のナノインプリント用モールドの説明で記述したような材料を使用し、真空成膜方法、塗布液の塗布・乾燥による成膜方法等によって形成することができる。

また、図５に示されるような形状のナノインプリント用モールドの製造は、例えば、以下のように行うことができる。まず、段差を形成してメサ構造とするまでを、上記の工程と同様に行い、レジストパターンを除去する。
次いで、この基材の表面（パターン領域および非パターン領域）にレジスト組成物を塗布し、所定のフォトマスクを介して露光し現像することにより、凹凸パターンが形成されたパターン領域と、段差をなす壁面と、この壁面から非パターン領域へ幅ｃで入り込んだ部位と、を被覆するようにレジストパターンを形成する。この幅ｃは上記のように設計したものである。露光はフォトマスクを用いる光露光の他に、上述の電子線描画装置、レーザー露光装置等を用いてもよい。その後、このレジストパターンをマスクとして、基材の表面から遮光膜と機能性膜を順次成膜して積層膜を形成し、その後、レジストパターンを除去すると同時に不要な積層膜を除去して、非パターン領域のみに積層膜を形成する。これにより、積層膜に幅ｃの非形成部位が存在する図５に示されるようなナノインプリント用モールドを製造することができる。

また、図９に示されるような形状のナノインプリント用モールドの製造は以下のように行うことができる。まず、段差を形成してメサ構造とし、積層膜を形成するまでを、上述の図２に示されるような形状のナノインプリント用モールドの製造と同様に行う。
次いで、この基材の表面（凹凸パターンを有するパターン領域、積層膜が形成された非パターン領域）にレジスト組成物を塗布し、所定のフォトマスクを介して露光し現像して、段差をなす壁面のうち、積層膜の表面から基材の表面方向に所定の幅の帯状領域が露出するようなレジストパターンを形成する。露光はフォトマスクを用いる光露光の他に、上述の電子線描画装置、レーザー露光装置等を用いてもよい。この帯状領域の幅は、上記のように設計した距離Ｈと距離Ｌとの差として決定される。

次に、このレジストパターンをマスクとして、遮光性の薄膜を形成し、その後、レジストパターンを除去すると同時に不要な遮光性の薄膜を除去することにより、段差をなす壁面に壁面遮光膜を形成する。この壁面遮光膜の基材表面側の端部から、パターン領域の基材の表面までの距離Ｌは、上記のように設計した距離Ｌとなる。これにより、図９に示されるようなナノインプリント用モールドを製造することができる。尚、壁面遮光膜は、上述のナノインプリント用モールドの説明で記述したような材料を使用し、真空成膜方法、塗布液の塗布・乾燥による成膜方法等によって形成することができる。
上述の実施形態は例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。

ナノインプリント技術を用いた微細加工に利用可能である。

１，１′，１１…ナノインプリント用モールド
２，１２…基材
２ｃ、１２ｃ…段差をなす壁面
３，１３…凹凸パターン
４，１４…パターン領域
５，１５…非パターン領域
５ａ…非形成部位
６，１６…段差
７，１７…積層膜
８，１８…遮光膜
９，１９…機能性膜（光吸収膜または低反射膜）
２０…壁面遮光膜

Claims (12)

1. 透明な基材と、該基材の表面側に画定されたパターン領域と該パターン領域の周囲に位置する非パターン領域とを有し、前記基材の前記パターン領域の表面は前記非パターン領域の表面に対して段差を介し凸状であり、かつ、前記基材の前記パターン領域の表面は凹凸パターンを備え、前記基材の前記非パターン領域の表面は基材側から遮光膜と機能性膜がこの順序で積層されてなる積層膜で被覆されており、該機能性膜は光吸収膜または低反射膜であることを特徴としたナノインプリント用モールド。
2. 凸状となっているパターン領域の長さをａとし、被加工物へのモールドの押し込み深さをｄとし、被加工物の厚みをｔとし、凸状となっているパターン領域の外周にはみ出して壁面に接触している被加工物の盛り上がり部の高さをｈとし、盛り上がり部の壁面からの幅をＷとし、基材の裏面側から照射された光の斜入射成分の最大入射角度をθとし、斜入射成分により露光され硬化した被加工物が基板と接触する長さをｂとしたとき、パターン領域の表面から積層膜の表面までの距離Ｈを、下記の式（１）、式（２）から算出される範囲のうち、下限値が大きい方の範囲内となるように設定することを特徴とした請求項１に記載のナノインプリント用モールド。
   Ｈ≧（ｂ−ａ）／２tanθ ＋ｄ−ｔ 式（１）
   Ｈ≧Ｗ／tanθ＋ｈ 式（２）
3. 前記積層膜は前記段差をなす壁面との間に所定の幅で非形成部位を設けるように前記非パターン領域を被覆していることを特徴とした請求項１に記載のナノインプリント用モールド。
4. 凸状となっているパターン領域の長さをａとし、パターン領域の表面から積層膜の表面までの距離をＨとし、被加工物へのモールドの押し込み深さをｄとし、被加工物の厚みをｔとし、凸状となっているパターン領域の外周にはみ出して壁面に接触している被加工物の盛り上がり部の高さをｈとし、盛り上がり部の壁面からの幅をＷとし、基材の裏面側から照射された光の斜入射成分の最大入射角度をθとし、斜入射成分により露光され硬化した被加工物が基板と接触する長さをｂとしたとき、前記非形成部位の幅ｃを、下記の式（３）、式（４）から算出される範囲のうち、下限値が大きい方の範囲内で設定することを特徴とした請求項３に記載のナノインプリント用モールド。
   ｃ≧（ｂ−ａ）／２−（Ｈ＋ｔ−ｄ）tanθ 式（３）
   ｃ≧Ｗ−（Ｈ−ｈ）tanθ 式（４）
5. 前記段差をなす壁面には、前記非パターン領域を被覆している前記積層膜に接するように壁面遮光膜が形成されており、該壁面遮光膜の前記基材の表面側となる端部は前記パターン領域の基材の表面まで所定の距離Ｌを設けるように配設されていることを特徴とした請求項１に記載のナノインプリント用モールド。
6. 凸状となっているパターン領域の長さをａとし、被加工物へのモールドの押し込み深さをｄとし、被加工物の厚みをｔとし、凸状となっているパターン領域の外周にはみ出して壁面に接触している被加工物の盛り上がり部の高さをｈとし、盛り上がり部の壁面からの幅をＷとし、基材の裏面側から照射された光の斜入射成分の最大入射角度をθとし、斜入射成分により露光され硬化した被加工物が基板と接触する長さをｂとしたとき、壁面遮光膜の端部からパターン領域の基材の表面までの前記距離Ｌを、下記の式（５）、式（６）から算出される範囲のうち、下限値が大きい方の範囲内で、かつ、パターン領域の表面から積層膜の表面までの距離Ｈ未満となるように設定することを特徴とした請求項５に記載のナノインプリント用モールド。
   Ｌ≧（ｂ−ａ）／２tanθ ＋ｄ−ｔ 式（５）
   Ｌ≧Ｗ／tanθ＋ｈ 式（６）
7. 前記壁面遮光膜の光学濃度は２以上であることを特徴とした請求項５または請求項６に記載のナノインプリント用モールド。
8. 透明な基材と、該基材の表面側に画定されたパターン領域と該パターン領域の周囲に位置する非パターン領域とを有し、前記基材の前記パターン領域の表面は前記非パターン領域の表面に対して段差を介し凸状であり、かつ、前記基材の前記パターン領域の表面は凹凸パターンを備え、前記基材の前記非パターン領域の表面は基材側から遮光膜と機能性膜がこの順序で積層されてなる積層膜で被覆されており、該機能性膜は光吸収膜または低反射膜であるナノインプリント用モールドの製造方法の製造方法において、
   凸状となっているパターン領域の表面から積層膜の表面までの距離をＨとし、段差をなす壁面との間に所定の幅で非形成部位が存在するように積層膜を非パターン領域に形成する場合の非形成部位の幅をｃとし、段差をなす壁面に前記積層膜に接するように壁面遮光膜を形成する場合の壁面遮光膜の端部からパターン領域の基材の表面までの距離をＬとしたときに、予め、凸状となっているパターン領域の長さと、被加工物へのモールドの押し込み深さと、被加工物の厚みと、凸状となっているパターン領域の外周にはみ出して壁面に接触している被加工物の盛り上がり部の高さと、該盛り上がり部の壁面からの幅と、基材の裏面側から照射される光が斜入射成分を有する場合の最大入射角度と、斜入射成分により露光され硬化された被加工物が基板と接触する長さとを設定して、距離Ｈの設計、または、距離Ｈと距離Ｌの設計、または、距離Ｈと幅ｃの設計を行う工程を有することを特徴としたナノインプリント用モールドの製造方法。
9. 前記距離Ｈの設計は、照射光が斜入射成分を有している場合に行われ、
   凸状となっているパターン領域の長さをａとし、被加工物へのモールドの押し込み深さをｄとし、被加工物の厚みをｔとし、凸状となっているパターン領域の外周にはみ出して壁面に接触している被加工物の盛り上がり部の高さをｈとし、盛り上がり部の壁面からの幅をＷとし、基材の裏面側から照射される光の斜入射成分の最大入射角度をθとし、斜入射成分により露光され硬化された被加工物が基板と接触する長さをｂとしたとき、前記距離Ｈの下限値を、下記の式（１）、式（２）から算出される値のうち、大きい方の値とし、使用するナノインプリント装置が許容し得るパターン領域の表面から積層膜の表面までの距離以下で、かつ、モールドとして作製可能な値の範囲となるように前記距離Ｈを設定することを特徴とした請求項８に記載のナノインプリント用モールドの製造方法。
   Ｈ≧（ｂ−ａ）／２tanθ ＋ｄ−ｔ 式（１）
   Ｈ≧Ｗ／tanθ＋ｈ 式（２）
10. 前記距離Ｌの設計は、下記の式（５）、式（６）から算出される値のうち、大きい方の値を前記距離Ｌの下限値とし、該下限値が前記距離Ｈより小さいときに、前記距離Ｈよりも小さく、かつ、被加工物の意図しない部位の露光が抑制できる範囲内で距離Ｌを設定することを特徴とした請求項９に記載のナノインプリント用モールドの製造方法。
    Ｌ≧（ｂ−ａ）／２tanθ ＋ｄ−ｔ 式（５）
    Ｌ≧Ｗ／tanθ＋ｈ 式（６）
11. 幅ｃの設計は、下記の式（５）、式（６）から算出される値のうち、大きい方の値を前記距離Ｌの下限値としたときに、該下限値が前記距離Ｈ以上である場合に行われ、
    Ｌ≧（ｂ−ａ）／２tanθ ＋ｄ−ｔ 式（５）
    Ｌ≧Ｗ／tanθ＋ｈ 式（６）
    下記の式（３）、式（４）から算出される値のうち、大きい方の値を幅ｃの下限値とし、被加工物の意図しない部位の露光が抑制できる範囲内で幅ｃを設定することを特徴とした請求項９に記載のナノインプリント用モールドの製造方法
    ｃ≧（ｂ−ａ）／２−（Ｈ＋ｔ−ｄ）tanθ 式（３）
    ｃ≧Ｗ−（Ｈ−ｈ）tanθ 式（４）
12. 幅ｃの設計は、照射光が斜入射成分を有していない場合、または、照射光が斜入射成分を有している場合であって、凸状となっているパターン領域の長さをａとし、被加工物へのモールドの押し込み深さをｄとし、被加工物の厚みをｔとし、凸状となっているパターン領域の外周にはみ出して壁面に接触している被加工物の盛り上がり部の高さをｈとし、盛り上がり部の壁面からの幅をＷとし、基材の裏面側から照射される光の斜入射成分の最大入射角度をθとし、斜入射成分により露光され硬化された被加工物が基板と接触する長さをｂとしたとき、前記距離Ｈの下限値を、下記の式（１）、式（２）から算出される値のうち、大きい方の値とし、該下限値が、使用するナノインプリント装置が許容し得るパターン領域の表面から積層膜の表面までの距離を超えたり、モールドとして作製不可能な値である場合に行われ、
    使用するナノインプリント装置が許容し得るパターン領域の表面から積層膜の表面までの距離以下で、かつ、モールドとして作製可能な値の範囲となるように前記距離Ｈを仮設定し、該仮設定の距離Ｈを用いて下記の式（３）、式（４）から算出される値のうち、大きい方の値を幅ｃの下限値とし、被加工物の意図しない部位の露光が抑制できる範囲内で幅ｃを設定し、設定した幅ｃに対応する距離Ｈを上記の式（３）、式（４）から逆算により決定することを特徴とした請求項８に記載のナノインプリント用モールドの製造方法
    ｃ≧（ｂ−ａ）／２−（Ｈ＋ｔ−ｄ）tanθ 式（３）
    ｃ≧Ｗ−（Ｈ−ｈ）tanθ 式（４）

Images