JP2008168641A - モールド、インプリント装置および構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光硬化樹脂の硬化を意図していない領域の硬化を低減、あるいは抑制することができるモールド等を提供する。
【解決手段】光硬化性の被加工物の形状を、凹凸パターンを有するモールドの該凹凸パターンが反転した形状にし、前記モールドを介して前記被加工物を硬化させるための光を照射して、前記被加工物に加工を施すインプリント装置に用いられるモールドにおいて、
凹凸パターンを有する加工面と、
前記加工面に相対する裏面と、
前記凹凸パターンが設けられていない非パターン部とを有し、
前記非パターン部を構成する前記モールドの側面には、該側面を介して前記被加工物に照射される光を減ずるための遮光部材が設けられている構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モールド（鋳型）またはワーク（被加工物）のいずれか一方の側を加圧し、モールドの形状をワークに転写するモールド、インプリント装置および構造体の製造方法に関するものである。

近年において、非特許文献１に紹介されているように、モールド上の微細な構造を半導体、ガラス、樹脂や金属等のワークに加圧転写する微細加工技術が開発され、注目を集めている。
この技術は、数ナノメートルオーダーの分解能を持つためナノインプリントあるいはナノエンボッシングなどと呼ばれている。
ナノインプリントは上記分解能をもつものの、最小加工幅１ｍｍ以下、又は最小加工幅１μｍ以下、或いは最小加工幅１００ｎｍ以下の加工にも好適に用いられる。
また、ナノインプリントは、例えば、ワークに対して、加工幅１００ｎｍ以下の領域と、加工幅１μｍ以上の領域とを同時に加工できる。
即ち、加工幅が一桁以上、より好ましくは３桁以上異なる加工を同時にワークに対して施せる点が、光リソグラフィーによるワークの加工と比べて優位な点である。
この技術は、半導体デバイスの製造だけではなく、立体構造体をウェハレベルで一括加工する際にも用いることができる。
そのため、フォトニッククリスタル等の光学素子、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）、バイオチップの製造技術等として幅広い分野への応用が期待されている。

ここで、光インプリント方式により構造体としての半導体デバイスを製造する場合について説明する。
まず、基板（例えば半導体ウエハ）上に光硬化性の樹脂層を形成する。
つぎに、樹脂層に、所望の凹凸構造が形成されたモールド（テンプレートと呼ぶこともある）を接触させる。
この状態で、紫外線を樹脂に照射することにより樹脂を硬化させる。
これにより、樹脂層に上記構造の凹凸が反転した凹凸構造が形成できる。これを凹凸構造の転写と云う。
更に、この樹脂層を耐エッチングマスクとして用いて基板表面のエッチング等を行い、基板へ凹凸構造が転写される。
Ｓｔｅｐｈａｎ Ｙ．Ｃｈｏｕ ｅｔ．ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，６７，３１１４，１９９５

以上のように、インプリント法は従来の光露光機を用いた加工方法と異なり、モールド上の微細構造を樹脂に接触させ、ワークに転写するものである。
このようなインプリント法により加工する際、モールドより外側にはみ出した基板上の光硬化性樹脂は、モールドの側面に付着する。
このモールド側面に付着した光硬化性樹脂は、露光時にモールドより外側を通過する光によって、凹凸構造（凹凸パターン）を形成すべき部分の光硬化性樹脂と同時に硬化してしまう。
このような硬化により、モールドをワークから離型する際に大きな力が作用し、モールドまたはワークに損傷を与えることがある。
また、露光の際にはモールドに形成されている凹凸パターン部より外側を通過する光によって、凹凸パターンを形成すべき部分より外側の感光性樹脂が過剰に露光され好ましくない形状になる場合があった。
特に、基板に樹脂をスピンコートなどによって塗布し、ステップアンドリピートによりワークの加工を繰り返すような場合には、加工前の凹凸パターンを形成すべき部分を露光してしまう。

本発明は、上記課題に鑑み、光硬化性樹脂の硬化を意図していない領域の硬化を低減、あるいは抑制することができるモールド、インプリント装置および構造体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、次のように構成したモールド、インプリント装置および構造体の製造方法を提供するものである。
本発明のモールドは、光硬化性の被加工物の形状を、凹凸パターンを有するモールドの該凹凸パターンが反転した形状にし、前記モールドを介して前記被加工物を硬化させるための光を照射して、前記被加工物に加工を施すインプリント装置に用いられるモールドにおいて、
凹凸パターンを有する加工面と、
前記加工面に相対する裏面と、
前記凹凸パターンが設けられていない非パターン部とを有し、
前記非パターン部を構成する前記モールドの側面には、該側面を介して前記被加工物に照射される光を減ずるための遮光部材が設けられていることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記非パターン部が、前記側面に加え、前記凹凸パターンを有する凹凸パターン部の周囲であって、且つ前記加工面と同じ側の面あるいは前記裏面と同じ側の面を含み構成されていることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記非パターン部を構成する前記加工面と同じ側の面あるいは前記裏面と同じ側の面の少なくとも一方に、前記被加工物に照射される光を減ずるための遮光部材が設けられていることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、インプリントパターンを有する加工面、該加工面に相対する裏面、及び側面を備えているインプリント用のモールドであって、
前記側面には、該側面を介して該モールドの外部に出る光を減ずるための遮光部材が設けられていることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記側面の前記加工面側下端を含む該加工面側下方に、前記遮光部材が設けられていることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記遮光部材が、金属あるいは有機材料あるいは無機材料で構成されていることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記金属が、Ｃｒであることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記有機材料が、アクリル系、ウレタン系、ポリカーボネート系の材料であることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記無機材料が、カーボン系の材料であることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記モールドが、石英ガラス、耐熱性ガラス、あるいはサファイアで構成されていることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記遮光部材が、前記側面の内、前記加工面側の該側面にのみ設けられていることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記側面に設けられている前記遮光部材は、前記側面を突き出ていることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記側面に設けられている前記遮光部材には、該側面の前記加工面側下端に補強部材が設けられていることを特徴とする。
また、本発明のモールドは、前記モールドが、前記加工面が突き出ている凸構造を有し、前記加工面と前記裏面との間に前記側面とは別の表面を有することを特徴とする。
また、本発明のインプリント装置は、光硬化性の被加工物に凹凸パターンを有するモールドを接触させた状態で、該モールドを介して前記被加工物に該被加工物を硬化させるための光を照射して、前記被加工物に加工を施すインプリント装置において、
前記モールドは、凹凸パターンを有する加工面と、前記加工面に相対する裏面と、前記凹凸パターンが設けられていない非パターン部とを有し、
前記非パターン部を構成する前記モールドの側面には、露光用光源から前記側面を介して前記被加工物に照射される光を減ずるように、遮光部材が設けられていることを特徴とする。
また、本発明のインプリント装置は、光硬化性の被加工物に凹凸パターンを有するモールドを接触させた状態で、該モールドを介して前記被加工物に該被加工物を硬化させるための光を照射して、被加工物に加工を施すインプリント装置において、
前記光を発生するための光源と、
前記モールドを保持するためのモールド保持部と、
前記被加工物を保持するための被加工物保持部とを有し、
前記光源から前記モールドを介することなく、前記被加工物に照射される光を減ずる遮光部材を有することを特徴とする。
また、本発明のインプリント装置は、前記遮光部材が、前記光源と前記モールド保持部との間の鏡筒に設けられていることを特徴とする。
また、本発明のインプリント装置は、前記遮光部材が、前記モールド保持部に設けられていることを特徴とする。
また、本発明のインプリント装置は、ステップアンドリピートにより、前記被加工物への加工を繰り返し行うために、
前記被加工物をＸＹ方向に移動する移動機構を有することを特徴とする。
また、本発明の構造体の製造方法は、
基板上に前記被加工物である光硬化性樹脂を塗布する工程と、
上記したインプリント装置を用いて、前記光硬化性 樹脂を硬化させて凹凸パターンを有する樹脂層を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
また、本発明の構造体の製造方法は、基板上に前記被加工物である光硬化性樹脂を塗布する工程と、
上記したインプリント装置を用いて、前記光硬化性樹脂を硬化させて凹凸パターンを有する樹脂層を形成する工程と、
前記凹凸パターンを有する前記樹脂層をマスクとして、前記基板にエッチング処理を施す工程と、
前記エッチング処理後に前記基板上に残留する前記樹脂層を除去する工程と、を含むことを特徴とする。
また、本発明のインプリント用のモールドは、
凹凸パターンを有する加工面と、
前記加工面に相対する裏面と、
前記凹凸パターンが設けられていない非パターン部とを有し、
前記非パターン部を構成する前記モールドの側面には、該側面を介して前記被加工物に照射される光を減ずるための遮光部材が設けられていることを特徴とする
また、本発明のインプリント用のモールドは、
インプリントのための凹凸パターンが設けられている加工面と、
前記加工面に相対する裏面と、
前記加工面と前記裏面との間に設けられている第３の表面とを有し、
前記加工面と前記第３の表面との間にある側面、及び前記第３の表面に遮光部材が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、光硬化性樹脂の硬化を意図していない領域の硬化を低減、あるいは抑制することができる。

本発明の実施形態において、凹凸パターンを有するインプリント用のモールドを、つぎのように構成することができる。
図１（Ａ）は本発明の実施形態によるモールドの断面を示している。
図１（Ａ）において、１０１は透明部材、１０２は加工面、１０３は遮光部材、１０４は凹凸パターン部（インプリントパターン）、１０５は非パターン部である。
なお、ここで破線は凹凸パターン部と非パターン部の境界を区別して説明するために便宜上、描いたものである。
１０６は第１の表面、１０７は第２の表面である。モールドの第１の表面１０６は、凹凸パターンを有する加工面であり、第２の表面１０７は非パターン部における該凹凸パターンを有する加工面と同じ向きの面である。

図１（Ａ）のように、非パターン部１０５が、凹凸パターン部１０４の周囲に設けられている場合には、遮光部材１０３は、少なくともつぎのいずれか一つの面に設けられる。
すなわち、非パターン部１０５における、凹凸パターンを有する加工面１０６と同じ向きの面１０７、又は、非パターン部１０５における裏面と同じ向きの面１０９、或いは、非パターン部１０５の側面のうち、少なくともいずれか一つの面に設けられる。

一方、非パターン部１０５の無いモールドの場合には、後述するようにモールドの側面に遮光部材を設けることができる。この場合、モールドの側面自体を非パターン部と見なすこともできる。
本発明に用いられる遮光部材としては、ワークの少なくとも一部となる光硬化性樹脂を硬化しうる光を完全に遮断するものは勿論、完全に遮断はしていないものを含む。
後者の場合は、遮光されていない領域と、遮光されている領域とで光硬化性樹脂の硬化度に、必要な差異が生じるものであればよい。
一方、本発明の別の実施形態においては、後述するように、インプリント装置は、露光用光源からモールドを介さずに被加工部材へ照射される光を遮光する遮光部材（遮光手段）を有することも好ましいものである。

本発明の実施形態によれば、モールドの側面付近の樹脂の硬化を低減することができる。
また、モールドを、加工時のモールドの側面付近の樹脂が硬化しない、あるいは凹凸パターン部直下の樹脂よりも硬化し難いように、遮光部材を設けた構成にすれば、離型時におけるモールドおよび被加工部材への損傷を抑制することが可能となる。
加えてステップアンドリピートによる加工方法の場合には、ワークの特定の加工領域内の未硬化樹脂のみを硬化させ、その後加工される予定の領域に存在する未硬化樹脂の露光を防止することができる。

ステップアンドリピートによる加工方法とは、以下のような方法である。
まず、光硬化性樹脂を基板の表面全面に予めコーティングしたワークを用意する。
そして、ワークの表面の一部分にモールドを接触させた状態で光を照射し、その部分の光硬化性樹脂のみを硬化させ、続いてワークからモールドを離す工程を、ワークを面内で移動させながら繰り返す方法である。
本明細書においては、光により硬化した樹脂は、もはや光硬化性樹脂とは云えないが、便宜上、このような硬化した樹脂も光硬化性樹脂と呼ぶことがある。

以下に、本発明の別の実施形態について説明する。
なお、本発明は、意図していない領域における光硬化性樹脂の硬化を抑制あるいは低減することにあり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
ここで、意図していない領域とは、凹凸パターン部の周辺に非パターン部を有するモールドの場合には例えば以下の領域である。
非パターン部直下の光硬化性樹脂の領域、あるいはモールドの外周部付近（側面付近）の光硬化性樹脂の領域、あるいは樹脂への接触時において、モールドの外周側面に位置する光硬化性樹脂の領域である。

つぎに、図１（Ｂ）〜図１（Ｈ）を参照して、本発明の幾つかの実施形態によるモールドの構成例を説明する。
図１（Ａ）と同じ部分には同じ符号を付す。
図１（Ｂ）は、モールドの側面の内、下方部の一部である加工面側の該側面にのみ遮光部材１０３を配置した構成である。
図１（Ｃ）は、モールドの加工面側下端を含む該加工面側下方に遮光部材１０３が突き出ている構成である。
以上の構成においては、図１（Ａ）の場合、即ち、モールドの側面が凹凸パターン部の凸部表面と同じレベルまで達していない場合に遮光の効果がより高まる。また、このモールドの側面より遮光部材１０３が突き出た部分の長さは、凹凸パターン部の凸部表面と、モールドの加工面と同じ向きの非パターン部の表面１０７と、の間の距離を超えない長さであることが望ましい。
図１（Ｄ）は、遮光部材１０３を補強する補強部材として、補強部１０８を設けた構成である。
例えば、遮光部材１０３の膜厚は５０ｎｍ程度と薄い時もある。このような場合で、十分な強度を持たないような時には、補強することによって遮光部材１０３の下端の破壊を防ぐことができる。
図１（Ｅ）は、遮光部材１０３が非パターン部の下面１０７に設けられた構成である。
ここで遮光部材１０３の厚みは、凹凸パターン部の凸部表面と、モールドの加工面と同じ向きの非パターン部の表面１０７と、の間の距離を超えない厚さであることが望ましい。
図１（Ｆ）は、遮光部材１０３が非パターン部１０５の裏面（上面）に配置した構成である。
図１（Ｇ）は、遮光部材１０３がモールドの側面に加えて、非パターン領域の下面にも配置された構成である。
ここで遮光部材１０３の厚みは、凹凸パターン部の凸部表面と、モールドの加工面と同じ向きの非パターン部の表面１０７と、の間の距離を超えない厚さであることが望ましい。
図１（Ｈ）は、モールドの側面に加えて、非パターン部の裏面にも遮光部材１０３を配置した構成である。

更に、本発明の別の実施形態について図７（Ａ）〜７（Ｄ）を用いて説明する。図１との違いは加工面と裏面の間に第３の表面を有する凸構造である。
図７（Ａ）において７０１は透明部材、７０２は遮光部材、７０３は第１の表面、７０４は第２の表面、７０５は第３の表面、７０６は裏面である。
図７（Ａ）は、第１の表面と第３の表面の間にある側面に遮光部材が配置された構造である。
図７（Ｂ）は第１の表面と第３の表面の間にある側面および第３の表面に遮光部材が配置された構造である。
図７（Ｃ）は第３の表面に遮光部材が配置された構造である。
図７（Ｄ）は第１の表面と第３の表面の間にある側面および第３の表面および第３の表面と裏面の間にある側面に遮光部材が配置された構造である。

つぎに、上記したモールドの作製方法について説明する。
図２（Ａ）、図２（Ｂ）に、本発明に用いられるモールド用の透明部材からなる基板の側面に遮光部材を設ける工程を示す。
図２（Ａ）、図２（Ｂ）において、２０１は基板、２０２はレジスト、２０３は遮光部材である。
ここで、モールド用の基板は加工面として加工する面を表面、その相対する面を裏面、表面と裏面をつなぐ面を側面とする。

最初に、蒸着による方法を、図２（Ａ）に示す工程図を用いて説明する。
まず、ａ−１工程において、基板を用意する。
ここで、基板２０１は石英ガラス、パイレックス（登録商標）のような耐熱性ガラス、サファイア等の光を透過する物質が使用される。
つぎに、ａ−２工程において、基板の加工面にネガレジスト２０２をスピンコーター等で塗布し、光を照射することによって変性させ現像液に溶け難くする。
つぎに、ａ−３工程において、基板の裏面にスピンコーター等によりネガレジスト２０２を塗布し、光を照射することによって変性させ現像液に溶け難くする。ここで、側面に付着したレジストは研磨することによって除去することができる。また側面にレジストが付着しないようにフィルム状のマスクをしておいても良い。
つぎに、ａ−４工程において、基板側面に遮光部材２０３を設ける。
ここで、遮光部材はＣｒなどの金属膜をスパッタ、ＣＶＤ、真空蒸着、イオンプレーティングなどによって蒸着する。この金属膜はＵＶ光を十分遮断できればよく、望ましくは５０ｎｍ以下である。
また、遮光部材はアクリル系、ウレタン系、ポリカーボネート系などの有機材料でも、カーボン系などの無機材料であってもよい。当然これらの材料は色素など他の材料を含有していても良い。
つぎに、ａ−５工程において、レジスト２０２を剥離することによって遮光部材２０３の設けられた基板を完成させる。
そして、不図示ではあるが、基板の表面を後述する方法により加工し凹凸パターンを形成する。

つぎに、研磨による方法を、図２（Ｂ）に示す工程図を用いて説明する。
まず、ｂ−１の工程において、基板２０１を用意する。
つぎに、ｂ−２の工程において、遮光部材となる材料あるいは該材料の前駆体を含む溶液に浸すこと（ディッピング）や塗装により遮光部材２０３を設ける。
この際、溶剤を飛ばすことによって定着させる。なお、遮光部材２０３を基板の側面の一部にのみ設ける場合には、基板を必要な深さまでディッピングすればよい。

ここで、遮光部材２０３は図２（Ａ）を参照して説明した方法の場合と同様の材料を用いることができる。
つぎに、ｂ−３の工程において、裏面を化学機械研磨（ＣＭＰ）などによって研磨し、裏面に形成されていた遮光部材を除去する。
つぎに、ｂ−４の工程において、表面を研磨し遮光部材２０３が側面に設けられた基板を完成させる。
なお、遮光部材２０３は、上述した液相堆積や気相堆積によるものに限られず、フィルム状の遮光性物質や板状の遮光性物質を基板に接着することにより形成しても良い。
また、遮光部材を設けたくない場所には図２（Ａ）のように、予めマスクをすることも可能である。
さらにまた、ｂ−２、ｂ−３の工程は何回かに分けて繰り返しても良い。
また、図２（Ａ）に示した方法と図２（Ｂ）に示した方法とを組み合わせても良い。
こうして完成させた遮光部材２０３を有する基板には、通常のフォトリソグラフィー、電子ビームリソグラフィー、収束イオンビーム（ＦＩＢ）加工、Ｘ線リソグラフィー等で加工面に凹凸パターンを形成する。こうして、モールドができる。
なお、遮光部材２０３を設ける工程は、加工面に凹凸パターンが形成された後であっても良い。

つぎに、本発明の実施形態によるインプリント装置の構成例について説明する。
図３（Ａ）に、本実施形態におけるインプリント装置の構成例を示す。
図３（Ａ）において、３０１はモールド、３０２はモールド保持部、３０３は鏡筒、３０４は光硬化性樹脂、３０５は基板、３０６はワーク保持部、３０７はワーク加圧機構、３０８はＸＹ移動機構である。
また、３０９は露光用光源、３１０は遮光部材、３１１は露光光、３１２はインプリント制御機構である。

本実施形態のインプリント装置は、モールド保持部３０２、鏡筒３０３、ワーク保持部（被加工物保持部）３０６、ワーク加圧機構３０７、ＸＹ移動機構３０８、露光用光源３０９、インプリント制御機構３１２から主として構成されている。
ここで、ワークとは光硬化性樹脂３０４が塗布された基板３０５である。
なお、塗布方法としてはスピンコート法やスリットコート法が挙げられる。また、ここでは図示および説明を省略するが、位置合わせを行うための位置検出装置なども備えている。

モールド保持部３０２は、真空チャック方式等によってモールド３０１のチャッキングを行う。
ワークはＸＹ移動機構により所望の位置に移動することができ、ワーク加圧機構３０７によりワークの高さの調整および加圧を行うことができる。
露光光源は鏡筒３０３を通り、モールド３０１に到達する。光はモールド３０１より外側には照射されないように、光束がレンズまたは絞りにより制限されている。
ワークの位置移動、加圧、露光の制御はインプリント制御機構３１２によって行う。
図３（Ａ）に示される本実施形態のモールドは透明部材からなり、モールドの側面（非パターン領域）全面に遮光部材１０３が設けられている。
そのため、モールドを介してモールド外部へ出射する光は無く、モールド外部の樹脂の硬化ないし樹脂の過露光を防ぐことができる。
特に、ワーク面内の加工前の領域を露光することがないので、加工前の領域における光硬化性樹脂が硬化して転写が行われなくなることを防ぐことができる。

図３（Ｂ）に、鏡筒やモールド保持部等の必要な部分に遮光部材を設け、モールドを介することなく露光の必要な部分以外へ到達する露光光、いわゆる迷光の到達を完全に遮断するようにした鏡筒の別の形態を示す。
図３（Ｂ）において、３１０は鏡筒及びモールド保持部に設けられた遮光部材である。
こうすれば、鏡筒及びモールド保持部を光透過性の材料で作製することができる。
また、光源からの光をレンズや絞りで照射範囲を制限する必要もない。光源から発生した露光光は鏡筒を通りモールド裏面に到達する。
露光光が広がる場合はもちろんのこと平行である場合や逆に絞られている場合であっても、装置構成によっては露光光が様々な部材で反射・散乱をすることがある。また、時には部材の隙間から漏れる場合もある。

このような場合に、図３（Ｂ）に示すような構成を採ることにより、さらに遮光の効果をあげることが可能となる。
すなわち、鏡筒３０３及びモールド保持部３０２の必要な部分、ここでは、鏡筒３０３の側面と、モールド保持部３０２の側面及び周辺部下面である。
これらの場所に遮光部材３１０を設け、露光の必要な部分以外への露光光の到達を完全に遮断する。
これらと、モールド側面の遮光部材とにより、ワークの被露光領域はモールドの凹凸パターン部の下面（加工面）と同じ範囲に限定される。

つぎに、本発明の一実施形態によるインプリント方法について説明する。
図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、ワークに加工を施す手順を説明するための模式図である。
図４（Ａ）は上面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＡＡ’位置における断面図である。
図４（Ａ）、図４（Ｂ）において、４０１はワーク、４０７はモールド、４０８は基板、４０９は光硬化性樹脂、４１０は凹凸パターンが転写された硬化後の樹脂である。モールド４０７の側面全面には遮光部材１０３が設けられている。
また、４０５は加工経路で、その順序は経路が最短になるようになっており、ワーク内の１−２１で示される番号は１ショット毎のエリアの加工の順番を示している。
破線で示される４０２は１−９番まで９箇所の加工後の領域を、太い実線で示される４０３は１０番の加工領域を、点線で示される４０４は１１−２１までの１１箇所の未加工領域をそれぞれ示す。
４０６はウエハエッジ近傍の未露光領域で、ワークの加工終了時においても露光されない領域である。

加工の方法はワークのＸＹ移動、加圧、露光、離型を繰り返す。
一例として、１０番で表される位置を加工する例について説明する。
まず、１０番位置に移動されたワークをモールドに接触させるか、モールドをワークに接触させる。その際、モールドとワークの間に収まらなくなった光硬化性樹脂は加工領域より外側に押し出される。
つぎに、露光によって１０番の加工領域内部のみの樹脂を硬化させる。その際、上述した遮光部材を用いれば、光源からの光照射に際し、モールドの加工面と、モールドの非パターン部を透過する光を遮断することができる。
このため、加工領域外に押し出された光硬化性樹脂は露光されないので硬化することがなく、離型時におけるモールドやワークへの損傷を抑制することが可能となる。
また、１０番の領域より外を照射する光を遮断することができるので、１−９番の領域が過露光になることがなく、さらに１１−２１番の未加工領域が露光されるのを防ぐことができる。
また、加工領域の加工マージンを小さくすることができる。したがって、モールドを移動させる際の距離を、モールドの一辺と同じ長さにすることも可能である。これにより、基板の面積を有効に使うことが可能になる。
凹凸パターンが形成された硬化した樹脂自体を構造体とする場合には、これで、構造体の作製は終了する。
ＬＳＩのような半導体デバイスの製造にインプリント方法を用いる場合には、凹凸パターンが形成された硬化した樹脂自体を耐エッチングマスクとして、下地の基板表面にエッチング処理を施し、上記凹凸パターンに対応した溝のような凹部を基板に形成する。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）に、加工が終了した後のワークを示す。
図５（Ａ）は上面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＡＡ’位置における断面図である。
図５（Ａ）、図５（Ｂ）において、５０１はワーク、５０２は加工後の領域、５０３は未露光領域、５０４は基板である。
また、５０５はパターンが転写された硬化後の光硬化樹脂である。
５０６は未硬化樹脂で、加工中に加工領域より外側に押し出され、加工領域の境界付近にある露光されなかった樹脂である。
加工領域の境界の未硬化樹脂や未露光領域の未硬化樹脂は、後の工程に良くない影響を与えることがある。
例えば、未硬化樹脂がパターン部を覆い、その状態でエッチングをするとエッチングレートが変わり、所望のパターンを得られなくなる場合がある。
このような影響を避けるために、エッチング処理後に基板上に残留する樹脂をブローして吹き飛ばしたり、洗浄して除去したり、露光して硬化させたりすることができる。

なお、樹脂の塗布方法として、インクジェットによって加工領域ごとに塗布する方法を用いることができる。この方法を用いて加工する場合には、加工領域へ樹脂の塗布、ワークのＸＹ方向への移動、加圧、露光、離型を繰り返す。
この場合、基板上にはパターンの転写された樹脂がある加工後の領域と樹脂の塗布されていない基板が剥き出しになった加工前の領域および加工中の領域がある。
この方法であっても、本実施例の遮光部材を用いることによって加工後の領域へ露光光の照射がなくなり、加工後の領域の樹脂が過露光になることを防ぐことができる。

ここで、遮光部材がモールドあるいはインプリント装置に設けられていない場合、どのように不都合が生じるかについてより詳しく説明する。
特に、樹脂の硬化を意図しない領域が、モールドの外周側面部付近の領域である場合について説明する。
遮光部材がモールドあるいはインプリント装置等に施されていない場合の構成例を図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に示す。
図６（Ａ）〜図６（Ｄ）において、６０１はモールド、６０２は露光光、６０３は基板、６０４は樹脂である。
６０５はモールドから外側へはみ出した樹脂である。６０６は離型に成功した加工領域で、加工領域はモールド領域６０７とマージン領域６０８からなる。
マージン領域はモールドの外側であって、露光によって樹脂が硬化する最小の領域である。
図６（Ａ）は露光過程を示す図である。露光光は光源から放射状に広がり、モールドの内側および内側を通りその外側を照射し、モールド領域だけでなくマージン領域にある樹脂も露光する。

つぎに、このように構成例による場合の不都合について説明する。
パターンの深さは１００ｎｍ程度であるのに対し、外側へはみ出した樹脂の厚みは数ｍｍになることもある。
この樹脂が硬化した場合、基板の樹脂層が薄いために基板の樹脂の一部又は全てを剥がす恐れがある。
また、逆に露光量が不足し、完全に硬化していないような場合にはモールドに付着し、それが移動中に落下し、欠陥が生じる恐れがある。

具体的な例を図６（Ｂ）〜図６（Ｄ）で説明する。
図６（Ｂ）は小さな樹脂片６０９が樹脂から引きちぎれ６１０、モールドに付着した例である。
このような樹脂片は加工途中にワークに落下する場合がある。仮に、ワークとモールドの間に挟まり、それがモールドの加工面に付着するとそれ以降の加工領域が欠陥となる。
図６（Ｃ）は大きな樹脂片６１１が基板から剥がされ、基板が剥き出し６１２になった例である。
この場合モールドに付着して硬化した樹脂により、これ以降の加工領域に欠陥が生じる。
図６（Ｄ）は樹脂６１３が基板から浮き上がった例である。この領域がマージン領域内であれば限定的な欠陥となる。
図６（Ｂ）〜図６（Ｄ）のような場合に対して、本発明の実施形態によれば、モールド周辺の樹脂の硬化を防ぐことが可能となり、欠陥等が生じることを防止することが可能となる。
なお、上述した本発明には、モールドとウエハなどのワークとの間に光硬化性樹脂が設けられ、モールドが有するパターン凹部に当該樹脂が充填されるのであれば、必ずしもモールド側あるいはワーク側から他方に対して、加圧力を加える必要はない。勿論、必要に応じて、加圧力を利用することもできる。

本発明の実施形態によるモールドの構成を説明するための図であり、図１（Ａ）〜図１（Ｈ）は本実施形態によるモールドのそれぞれの構成例を示す図である。 本発明の実施形態による遮光部材の設けられたモールドの作製方法を説明するための図であり、図２（Ａ）は蒸着による方法、図２（Ｂ）は研磨による方法を説明する図である。 本発明の実施形態によるインプリント装置を説明するための図であり、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）はその構成例を示す図である。 本発明の実施形態によるワークに加工を施す手順を説明するための図であり、図４（Ａ）はその上面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＡＡ’位置における断面図である。 本発明の実施形態による加工後のワークを示す図であり、図５（Ａ）はその上面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＡＡ’位置における断面図である。 図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は遮光部材を施さない場合に不都合が生じることを説明するための模式図である。 本発明の実施形態による凸型のモールドの構成を説明するための図であり、図７（Ａ）〜図７（Ｄ）は本実施形態によるモールドのそれぞれの構成例を示す図である。

符号の説明

１０１：透明部材
１０２：加工面
１０３：遮光部材
１０４：パターン領域
１０５：非パターン領域
１０６：第１の表面
１０７：第２の表面
１０８：補強部
２０１：基板
２０２：樹脂
２０３：遮光部材
３０１：モールド
３０２：モールド保持部
３０３：鏡筒
３０４：光硬化樹脂
３０５：基板
３０６：ワーク保持部
３０７：ワーク加圧機構
３０８：ＸＹ移動機構
３０９：露光用光源
３１０：遮光部材
３１１：露光光
３１２：インプリント制御機構
４０１：ワーク
４０２：加工後の領域
４０３：加工中の領域
４０４：加工前の領域
４０５：加工経路
４０６：未露光領域
４０７：モールド
４０８：基板
４０９：光硬化樹脂
４１０：硬化後の光硬化樹脂
５０１：ワーク
５０２：加工後の領域
５０３：未露光領域
５０４：基板
５０５：硬化後の光硬化樹脂
５０６：未硬化樹脂
６０１：モールド
６０２：露光光
６０３：基板
６０４：光硬化樹脂
６０５：押し出された樹脂、
６０６：加工領域
６０７：モールド領域
６０８：マージン領域
６０９：小さな樹脂片
６１０：引きちぎれた樹脂
６１１：大きな樹脂片
６１２：基板が出た領域
６１３：浮き上がった樹脂
７０１：透明部材
７０２：遮光部材
７０３：第１の表面
７０４：第２の表面
７０５：第３の表面
７０６：裏面

Claims (23)

1. 光硬化性の被加工物の形状を、凹凸パターンを有するモールドの該凹凸パターンが反転した形状にし、前記モールドを介して前記被加工物を硬化させるための光を照射して、前記被加工物に加工を施すインプリント装置に用いられるモールドにおいて、
   凹凸パターンを有する加工面と、
   前記加工面に相対する裏面と、
   前記凹凸パターンが設けられていない非パターン部とを有し、
   前記非パターン部を構成する前記モールドの側面には、該側面を介して前記被加工物に照射される光を減ずるための遮光部材が設けられていることを特徴とするモールド。
2. 前記非パターン部は、前記側面に加え、前記凹凸パターンを有する凹凸パターン部の周囲であって、且つ前記加工面と同じ側の面あるいは前記裏面と同じ側の面を含み構成されていることを特徴とする請求項１に記載のモールド。
3. 前記非パターン部を構成する前記加工面と同じ側の面あるいは前記裏面と同じ側の面の少なくとも一方に、前記被加工物に照射される光を減ずるための遮光部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のモールド。
4. インプリントパターンを有する加工面、該加工面に相対する裏面、及び側面を備えているインプリント用のモールドであって、
   前記側面には、該側面を介して該モールドの外部に出る光を減ずるための遮光部材が設けられていることを特徴とするモールド。
5. 前記側面の前記加工面側下端を含む該加工面側下方に、前記遮光部材が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のモールド。
6. 前記遮光部材は、金属あるいは有機材料あるいは無機材料で構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のモールド。
7. 前記金属は、Ｃｒであることを特徴とする請求項６に記載のモールド。
8. 前記有機材料は、アクリル系、ウレタン系、ポリカーボネート系の材料であることを特徴とする請求項６記載のモールド。
9. 前記無機材料は、カーボン系の材料であることを特徴とする請求項６記載のモールド。
10. 前記モールドは、石英ガラス、耐熱性ガラス、あるいはサファイアで構成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のモールド。
11. 前記遮光部材は、前記側面の内、前記加工面側の該側面にのみ設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のモールド。
12. 前記側面に設けられている前記遮光部材は、前記側面を突き出ていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のモールド。
13. 前記側面に設けられている前記遮光部材には、該側面の前記加工面側下端に補強部材が設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のモールド。
14. 前記モールドは、前記加工面が突き出ている凸構造を有し、前記加工面と前記裏面との間に前記側面とは別の表面を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のモールド。
15. 光硬化性の被加工物に凹凸パターンを有するモールドを接触させた状態で、該モールドを介して前記被加工物に該被加工物を硬化させるための光を照射して、前記被加工物に加工を施すインプリント装置において、
    前記モールドは、凹凸パターンを有する加工面と、前記加工面に相対する裏面と、前記凹凸パターンが設けられていない非パターン部とを有し、
    前記非パターン部を構成する前記モールドの側面には、露光用光源から前記側面を介して前記被加工物に照射される光を減ずるように、遮光部材が設けられていることを特徴とするインプリント装置。
16. 光硬化性の被加工物に凹凸パターンを有するモールドを接触させた状態で、該モールドを介して前記被加工物に該被加工物を硬化させるための光を照射して、被加工物に加工を施すインプリント装置において、
    前記光を発生するための光源と、
    前記モールドを保持するためのモールド保持部と、
    前記被加工物を保持するための被加工物保持部とを有し、
    前記光源から前記モールドを介することなく、前記被加工物に照射される光を減ずる遮光部材を有することを特徴とするインプリント装置。
17. 前記遮光部材は、前記光源と前記モールド保持部との間の鏡筒に設けられていることを特徴とする請求項１４に記載のインプリント装置。
18. 前記遮光部材は、前記モールド保持部に設けられていることを特徴とする請求項１４に記載のインプリント装置。
19. ステップアンドリピートにより、前記被加工物への加工を繰り返し行うために、
    前記被加工物をＸＹ方向に移動する移動機構を有することを特徴とする請求項５１４に記載のインプリント装置。
20. 構造体の製造方法において、
    基板上に前記被加工物である光硬化性樹脂を塗布する工程と、
    請求項１３あるいは１４に記載のインプリント装置を用いて、前記光硬化性 樹脂を硬化させて凹凸パターンを有する樹脂層を形成する工程と、
    を含むことを特徴とする構造体の製造方法。
21. 構造体の製造方法において、
    基板上に前記被加工物である光硬化性樹脂を塗布する工程と、
    請求項１３あるいは１４に記載のインプリント装置を用いて、前記光硬化性樹脂を硬化させて凹凸パターンを有する樹脂層を形成する工程と、
    前記凹凸パターンを有する前記樹脂層をマスクとして、前記基板にエッチング処理を施す工程と、
    前記エッチング処理後に前記基板上に残留する前記樹脂層を除去する工程と、
    を含むことを特徴とする構造体の製造方法。
22. インプリント用のモールドにおいて、
    凹凸パターンを有する加工面と、
    前記加工面に相対する裏面と、
    前記凹凸パターンが設けられていない非パターン部とを有し、
    前記非パターン部を構成する前記モールドの側面には、該側面を介して前記被加工物に照射される光を減ずるための遮光部材が設けられていることを特徴とするモールド。
23. インプリント用のモールドにおいて、
    インプリントのための凹凸パターンが設けられている加工面と、
    前記加工面に相対する裏面と、
    前記加工面と前記裏面との間に設けられている第３の表面とを有し、
    前記加工面と前記第３の表面との間にある側面、及び前記第３の表面に遮光部材が設けられていることを特徴とするインプリント用のモールド。

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