JP2013149884A - パターン構造体の製造方法とナノインプリントリソグラフィ方法およびインプリント装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度の膜厚・寸法制御が可能なパターン構造体の製造方法と高い精度での微細加工が可能なナノインプリントリソグラフィ方法、これらを可能とするインプリント装置とを提供する。
【解決手段】パターン構造体の製造方法を、基材上またはモールド上の所望の領域に光硬化性樹脂の液滴を供給する液滴供給工程と、凹凸構造を備えたモールドを液滴に接触させてモールドと基材との間に光硬化性樹脂層を形成する接触工程と、光照射を行い光硬化性樹脂層の所望領域を硬化させて凹凸構造が転写された転写樹脂層とする硬化工程と、転写樹脂層とモールドを引き離して、基材上にパターン構造体である転写樹脂層を備えたものとする離型工程と、を有するものとし、基材上またはモールド上に供給された液滴を、光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の揮発を抑制する環境下に置くようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インプリントを用いて所望のパターン（線、模様等の凹凸構造からなる図形）および／またはパターンを有しない平滑な薄膜を有する構造体を製造する方法と、これを用いたナノインプリントリソグラフィ方法、および、それらに使用するインプリント装置に関する。

被加工体上の感光性レジストをフォトリソグラフィ法でパターニングしてレジストパターン形成し、このレジストパターンをマスクとして被加工体をエッチングするパターン形成方法が従来から用いられている。このようなフォトリソグラフィ技術を用いて製造されていた製品群、例えば、半導体、磁気記録媒体、光学素子等は、微細化、高集積化が益々進んでいる。これらの微細加工を実現するためのパターン形成技術として種々のフォトリソグラフィ技術の開発が検討されているが、近年、フォトリソグラフィ技術に替わるパターン形成技術として、インプリント方法を用いたパターン形成技術、および、リソグラフィ技術が注目されている。また、インプリント方法は、特にサブミクロン以下の膜厚制御が必要な製品、例えば、多層膜や表面コーティングなどを利用する光学素子の製造方法に代表される微細パターンの形成技術としても注目されている。

インプリント方法は、微細な凹凸構造を備えた型部材（モールド）を用い、凹凸構造を被成型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。例えば、光硬化性樹脂を用いたナノインプリントリソグラフィでは、被加工体表面に被成型物として光硬化性樹脂の液滴を供給し、所望の凹凸構造を有するモールドと被加工体とを所定の距離まで近接させて凹凸構造内に光硬化性樹脂を充填し、この状態でモールド側から光を照射して光硬化性樹脂を硬化させ、その後、モールドを樹脂層から引き離すことにより、モールドが有する凹凸が反転した凹凸構造（凹凸パターン）を有するパターン構造体を形成する。このように形成されたパターン構造体には凹凸パターンの高低差のみが形成されており、被加工体表面が露出しておらず、ここから凹凸パターンの凹部に該当する部位に被加工体表面を露出させたい場合には、凹部に残る樹脂（残膜）を除去しなければならない。この残膜の除去では、アルゴンイオン流、フッ素含有プラズマ、反応性イオンエッチングガス等の環境下にパターン構造体が曝されることになり、残膜を除去する間に、エッチングマスクとして機能するパターンの寸法変動が大きくなるという問題があった。このため、残膜の厚みを可能な限り薄くすることが好ましく、このような要請に応える手段として、下記の特許文献１および特許文献２のような先行技術が挙げられる。

特表２００８−５０２１５７号公報 特開２００８−１０５４１４号公報

特許文献１では、光硬化性樹脂の液滴（容積１〜４２ｐＬ）を被加工体の所望の箇所にインクジェットにより供給して、残膜の厚みを制御することが提案されている。この方法では、ある領域に配置するパターンの容積を算出し、これと残膜の厚みとを考慮して、光硬化性樹脂の供給容積を設定するので、残膜の厚みを任意に設計することができる。しかし、一般に、ｐＬ単位の微量液滴では、その環境での蒸気圧が低い場合であっても揮発が生じる。例えば、光硬化性樹脂の成分として知られるベンジルアクリレートの場合、蒸気圧は２１０℃において１０１．３ｋＰａであり、２５℃において９．６６×１０^-3ｋＰａであるが、このような材料を用いた場合であっても、例えば、３０ｐＬの液滴をシリコン基板上に滴下し、温度２３℃、湿度５０％に制御したクリーンルーム内の環境に曝した場合には、約１２０秒以内に液滴は揮発しシリコン基板上から消失する。このように、光硬化性樹脂に用いられる材料の中でも蒸気圧が低いとされる材料群、例えば、２００℃以上の環境下において蒸気圧が０．１ｋＰａ〜１００ｋＰａ程度、あるいはそれ以下の材料であっても揮発が生じる可能性が高い。したがって、基板上にインクジェットやスプレー等で複数の微量な液滴として供給された光硬化性樹脂は、容易に揮発しやすく、また、順次供給された複数の液滴間での液量の相違も生じ、結果的に転写に至るまでの間に意図した液量が維持できず、設計通りの残膜の厚み制御ができず、パターン欠陥が生じやすくなるという問題があった。

また、特許文献２では、分子内にエチレン性不飽和結合を有する部位とヘテロ原子の少なくとも１種を有する部位を含有する１官能重合性不飽和単量体の１種を所定量含有する重合性不飽和単量体と、光重合開始剤と、界面活性剤とを所定の範囲で含有する光ナノインプリントリソグラフィ用硬化性組成物を使用することが提案されている。このような特定の光硬化性樹脂を使用することにより、上記の特許文献１における問題は解消されるが、要求されるエッチング耐性、光学特性等から、他の光硬化性樹脂を使用したい場合には、上記の特許文献１における問題は解消され得ないことになる。
上述のような問題は、ナノインプリントによる所望部位へのベタ薄膜からなるパターン構造体の製造、例えば、多層膜や表面コーティングなどの膜形成での膜厚制御においても、同様に、重大な支障を来すものである。
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、高精度の膜厚・寸法制御が可能なパターン構造体の製造方法と高い精度での微細加工が可能なナノインプリントリソグラフィ方法、これらを可能とするインプリント装置と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、本発明のパターン構造体の製造方法は、基材上または凹凸構造を備えたモールド上の所望の領域に光硬化性樹脂の液滴を供給する液滴供給工程と、前記モールドと前記基材を近接させて、前記モールドと前記基材との間に前記液滴を展開して光硬化性樹脂層を形成する接触工程と、光照射を行い前記光硬化性樹脂層の所望領域を硬化させて前記凹凸構造が転写された転写樹脂層とする硬化工程と、前記転写樹脂層と前記モールドを引き離して、前記転写樹脂層であるパターン構造体を前記基材上に位置させた状態とする離型工程と、を有し、前記基材上または前記モールド上に供給された液滴を、前記光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の揮発を抑制する環境下に置くような構成とした。

本発明の他の態様として、少なくとも前記液滴供給工程と前記接触工程では、前記液滴を前記環境下に置くような構成とした。
本発明の他の態様として、前記光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の気体を供給して前記環境を形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記環境に供給された前記気体の圧力を、対応する光硬化性樹脂成分の前記環境の温度における飽和蒸気圧未満とするような構成とした。
本発明の他の態様として、前記環境に供給する気体は、前記光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の気体とキャリアガスとの混合気体であるような構成、あるいは、前記光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分のみからなる気体であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記環境に供給する前記気体は、前記光硬化性樹脂の前記環境の温度における飽和蒸気圧が最も高い成分の気体を少なくとも含有するような構成とした。

本発明の他の態様として、昇圧して高圧状態とすることにより前記環境を形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記高圧状態は、設定した圧力において前記液滴に含まれる成分の中で最も沸点が低く揮発しやすい成分が前記液滴中に維持される状態であるような構成とした。
本発明の他の態様として、冷却して低温状態とすることにより前記環境を形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記低温状態は、設定した温度において前記液滴に含まれる成分の中で最も蒸気圧が高く揮発しやすい成分が前記液滴中に維持される状態であるような構成とした。
本発明の他の態様として、高圧低温状態とすることにより前記環境を形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記高圧低温状態は、設定した圧力において前記液滴に含まれる成分の中で最も沸点が低く揮発しやすい成分が前記液滴中に維持され、かつ、設定した温度において前記液滴に含まれる成分の中で最も蒸気圧が高く揮発しやすい成分が前記液滴中に維持される状態であるような構成とした。

本発明のナノインプリントリソグラフィ方法は、基材上に、上述のパターン構造体の製造方法によりパターン構造体を形成する工程と、前記パターン構造体の残膜を除去してエッチングマスクとする工程と、前記エッチングマスクを介して前記基材に対してエッチング加工を行う工程と、を有するような構成とした。

また、本発明のナノインプリントリソグラフィ方法は、基材上に位置するハードマスク上に、上述のパターン構造体の製造方法によりパターン構造体を形成する工程と、前記パターン構造体の残膜を除去してエッチングマスクとし、該エッチングマスクを介して前記ハードマスクにエッチング処理を施してハードマスクパターンを作製する工程と、前記ハードマスクパターンを介して前記基材に対してエッチング加工を行う工程と、を有するような構成とした。

本発明のインプリント装置は、モールドを保持するためのモールド保持部と、基材を保持するための基材保持部と、基材上に光硬化性樹脂の液滴を供給するための液滴供給部と、前記モールド保持部と前記基材保持部とを離接可能とする転写機構部と、前記基材上に供給された液滴の環境を前記光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の揮発を抑制する環境とする環境制御部と、を備えるような構成とした。

本発明の他の態様として、前記環境制御部は、気体供給部を有し、該気体供給部から前記光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の気体を前記液滴の環境に供給するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記環境制御部は、前記液滴の環境に供給された前記気体の圧力を、対応する光硬化性樹脂成分の前記環境の温度における飽和蒸気圧未満とする分圧制御部を備えるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記気体供給部は、前記光硬化性樹脂に含有される所望の成分の気体とキャリアガスとの混合気体を前記液滴の環境に供給するような構成、あるいは、前記光硬化性樹脂に含有される所望の成分の気体のみを前記液滴の環境に供給するような構成とした。
本発明の他の態様として、さらに、少なくとも前記モールド保持部、前記基材保持部、および、前記液滴供給部を内部に収納するチャンバーを備えるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記環境制御部は、前記チャンバー内部の圧力調整機構を有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記環境制御部は、前記チャンバー内部の温度調整機構を有するような構成とした。

本発明のパターン構造体の製造方法では、基材上またはモールド上に供給された光硬化性樹脂の液滴を、その光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の揮発を抑制する環境下に置くので、液滴として供給された光硬化性樹脂の量、組成を意図する範囲に制御することができ、これにより、光硬化性樹脂量の不足による欠陥発生や、光硬化性樹脂の組成変化による特性低下が防止され、特定の光硬化性樹脂を使用しなくても、パターン構造体を高い精度で製造することができる。

また、本発明のナノインプリントリソグラフィ方法では、パターン構造体の形成における残膜の制御が可能であるため、この残膜除去により作製されるエッチングマスクの寸法精度が高く、このエッチングマスクを介した被加工体に対する高精度のエッチング加工、あるいは、このエッチングマスクを介して作製した高精度のハードマスクパターンを介した被加工体に対する高精度のエッチング加工が可能である。

また、本発明のインプリント装置は、液滴として供給される光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の揮発を抑制する環境を整える環境制御部を備えるので、基材上に供給された液滴の量、組成、濡れ広がり等を制御することができ、インプリント方法によるパターン構造体の製造、ナノインプリントリソグラフィ方法による被加工体のエッチング加工を高い精度で実施可能としている。

本発明のパターン構造体の製造方法の一実施形態を説明するための工程図である。 本発明のナノインプリントリソグラフィ方法の一実施形態を説明するための工程図である。 本発明のナノインプリントリソグラフィ方法の他の実施形態を説明するための工程図である。 本発明のインプリント装置の一実施形態を示す構成図である。 本発明のインプリント装置の他の実施形態を示す構成図である。 本発明のインプリント装置の他の実施形態を示す構成図である。 本発明のインプリント装置の他の実施形態を示す構成図である。 本発明のインプリント装置の他の実施形態を示す構成図である。

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。
［パターン構造体の製造方法］
本発明のパターン構造体の製造方法は、液滴供給工程、接触工程、硬化工程、離型工程を有しており、図１は、本発明のパターン構造体の製造方法の一実施形態を説明するための工程図である。

＜液滴供給工程＞
本発明では、まず、液滴供給工程で、インプリント用の基材１上の所望の領域に光硬化性樹脂の液滴５を供給する（図１（Ａ））。
基材１は適宜選択することができ、例えば、石英やソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス等のガラス、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板、金属基板、あるいは、これらの材料の任意の組み合わせからなる複合材料基板であってよい。また、例えば、半導体やディスプレイ等に用いられる微細配線や、フォトニック結晶構造、光導波路、ホログラフィのような光学的構造等の所望のパターン構造物が形成されたものであってもよい。
また、光硬化性樹脂を液滴５として滴下する手段としては、ディスペンサやインクジェット装置等を挙げることができる。

光硬化性樹脂は、一般に主剤、開始剤、架橋剤により構成され、また、必要に応じて、モールドとの付着を抑制するための離型剤や、基材との密着性を向上させるための密着剤を含有している。本発明で使用する光硬化性樹脂には特に制限はなく、公知の光硬化性樹脂から、パターン構造体の用途、要求される特性、物性、例えば、パターン構造体の用途がリソグラフィ用途であれば、エッチング耐性や粘度が低く残膜厚みが少ないことが要求され、パターン構造体の用途が光学部材であれば、特定の屈折率、光透過性が要求され、これらの要求に応じて光硬化性樹脂を適宜選択することができる。但し、いずれの用途であっても、液滴５として供給できるような特性、例えば、インクジェットヘッドへの適合性を満たす特性（粘度、表面張力等）を具備していることが要求される。より具体的には、光硬化性樹脂として、例えば、特開２００４−５９８２０号公報、特開２００４−５９８２２号公報に記載されているイソシアネート基を含有する重合体を含む光硬化性樹脂、米国公開２００４／１１０８５６号公報に記載されているポリマー、光重合開始剤、粘度調整剤を含む光硬化性樹脂、特開２００６−１１４８８２号公報に記載されているフッ素系の離型剤を含有する光硬化性樹脂、J.Photopolymer Sci.Technol. Vol.18,No.4531(2005)に記載されている３官能アクリルモノマーと光重合開始剤を含む光硬化性樹脂や光硬化性エポキシ化合物と光酸発生剤を含む光硬化性樹脂、J.Vac.Sci.Technol.B22(1),131(2004)に記載されている特定のビニルエーテル化合物と光酸発生剤を含む光硬化性樹脂等を挙げることができる。尚、インクジェットヘッドは、その構造および材質等に応じて、適合する液体の粘度、表面張力等が異なる。このため、光硬化性樹脂の粘度や表面張力等を適宜に調整すること、あるいは、使用する光硬化性樹脂に適合するインクジェットヘッド等の液滴供給手段を適宜に選択することが可能であり、光硬化性樹脂は上記の例のみに限定されるものではない。

基材１上に供給された光硬化性樹脂の液滴５は、後工程の接触工程でモールドを接触させ、必要に応じて圧力を加えられることで、モールドや基材との接触面積が広がり、意図した膜厚分布をもつ連続した光硬化性樹脂層を形成することが要求される。例えば、基材に対する接触角が９０°の光硬化性樹脂があるとき、３ｐＬの液滴として基材上に供給した場合、基材平面視における液滴の直径は２２．６μｍ程度となり、接触工程におけるモールドと基材との間隙が０．１μｍであって、仮にモールドに対する接触角も９０°である場合には、モールド・基材間での液滴の広がり直径は５５．２μｍ程度となる。また、同じ光硬化性樹脂を１５ｐＬの液滴として基材上に供給した場合、基材平面視における液滴の直径は３８．６μｍ程度となり、接触工程におけるモールドと基材との間隙が０．１μｍであれば、モールド・基材間での液滴の広がり直径は１２３．３μｍ程度となる。同様に、光硬化性樹脂を３０ｐＬの液滴として基材上に供給した場合、基材平面視における液滴の直径は４８．６μｍ程度となり、接触工程におけるモールドと基材との間隙が０．１μｍであれば、モールド・基材間での液滴の広がり直径は１７４．４μｍ程度となる。したがって、基材１上に供給する液滴５の個数、隣接する液滴の距離は、個々の液滴の滴下量、必要とされる光硬化性樹脂の総量、基材に対する光硬化性樹脂の濡れ性、接触工程におけるモールドと基材との間隙等から適宜設定することができる。

尚、本発明では、基材に対する光硬化性樹脂の濡れ性（接触角）は、温度２５℃、湿度３０％、大気圧下でマイクロシリンジから基材に光硬化性樹脂（液量１．０μＬ）を滴下して３秒後に接触角測定器（協和界面科学（株）製 ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定した値とする。

しかし、液滴に揮発が生じて意図した液量が維持できない場合、液滴とモールドや基材との接触面積が意図した大きさにならないおそれがある。この場合、後工程の接触工程で形成される光硬化性樹脂層の厚みが不均一となることがあり、さらに、隣接する液滴同士が接触できず、連続した光硬化性樹脂層が形成されないという問題が生じる。また、光硬化性樹脂を構成する成分の飽和蒸気圧の違いから、揮発のしやすさに違いがあり、結果的に液滴の組成が意図した組成から外れる場合がある。例えば、揮発しやすい成分が開始剤や架橋剤であると、光照射による主剤の重合が不完全になることがあり、光硬化性樹脂層の硬化が阻害されたり、未硬化のままモールドに付着したり、パターン構造体が未重合成分を含むために、エッチング耐性等の要求される特性を発現できなくなるおそれがある。また、例えば、揮発しやすい成分が主剤であると、光照射による重合が急速に進むことがあり、光硬化性樹脂層が硬化した転写樹脂層とモールドとの剥離性が低下したり、転写樹脂層が意図した分子結合とならず、エッチング耐性等の要求される特性をパターン構造体が発現できなくなるおそれがある。

さらに、基材１に供給された複数の液滴５の揮発により、基材１上での液滴５の濡れ広がり方が影響を受けることがある。すなわち、複数の液滴中の１個の液滴の環境に注目すると、隣接する液滴との間に位置する環境は、両方の液滴から揮発した成分の気相により分圧が高くなり、一方、隣接する液滴が存在しない環境では、当該液滴から揮発した成分の気相のみによる低い分圧となる。このため、当該液滴からの成分の揮発は、分圧が高い側では少なくなり、分圧が低い側で多くなる傾向となり、均一な揮発が妨げられる。したがって、１個の液滴の濡れ広がりに方向性が生じたり、各個の液滴の濡れ広がりに相対的な変化が生じるおそれがある。また、液滴同士の距離が小さいほど揮発に影響を及ぼす傾向がある。液滴の量や蒸気圧等の性質等によって差は生じるが、滴下した液滴が基材と接触する面の長さ（直径）に対して、液滴同士の距離が該接触面の長さ（直径）の２倍以下である場合に、液滴相互の影響がより顕著となる。例えば、３ｐＬの液滴を、接触角が９０℃である基材上に滴下したときの液滴の接触面の直径が２２．６μｍであるので、液滴同士の距離が４５．６μｍ以下である場合に、揮発性に影響が及ぶことになる。
このため、本発明では、基材１上に供給された液滴５を、光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の揮発を抑制する環境（以下、「揮発抑制環境」とも記す）下に置くようにする。本発明では、液滴５の液量と組成とを意図した範囲内に維持することが重要であり、これが担保される範囲内での液滴５の揮発は許容される。したがって、揮発抑制環境は、少なくとも許容される範囲まで揮発を抑制できる環境である。このような揮発抑制環境は、少なくとも液滴供給工程と、後述する接触工程まで維持することが好ましい。

ここで、意図する液量の範囲とは、（Ａ）後工程の接触工程において、モールドと基材とを目的の距離に近接させたときに、基材１上の液滴５がモールド１１と接触し、モールドが備える凹凸構造内へ充填可能な高さを維持できること、（Ｂ）複数の液滴５が展開して液滴５とモールドおよび基材との接触面積が広がり、意図した膜厚分布をもつ連続した光硬化性樹脂層を形成することができること、のいずれか、あるいは、（Ａ）と（Ｂ）の両方を満たすことが可能な範囲である。また、意図する組成の範囲とは、作製したパターン構造体が、意図する物性、特性を具備できる範囲であり、使用する光硬化性樹脂、作製するパターン構造体の形状、寸法、要求される物性、特性に応じて自ずと定まる範囲である。また、上記の揮発抑制環境の範囲は、少なくとも基材１上に供給された液滴５の周囲の空間であり、通常、モールドと基材との間の空間域であり、また、この空間域よりも広い範囲であってもよく、さらに、本発明の一連の工程がチャンバー内の密閉空間で行われる場合には、このチャンバー内の空間となる。また、液滴５が供給される部材、上述の例では基材１（基材１の表面）も揮発抑制環境の範囲となり得る。

一般に光硬化性樹脂を構成する複数の成分の飽和蒸気圧は異なり、成分により揮発のしやすさに違いがある。液滴５が置かれる揮発抑制環境を、光硬化性樹脂に含有される１つの成分の揮発を抑制する環境とする場合、この１つの成分は、例えば、（１）最も揮発しやすい成分、したがって、その環境の温度における飽和蒸気圧が最も高い成分を１つの成分とすることができ、また、（２）揮発による減少で、意図した組成範囲から外れるおそれが最も大きい成分とすることができる。また、多成分からなる微量液滴では、１つの成分の揮発を抑制することにより、他の成分の揮発も抑制される傾向にあるため、上記の（１）の成分または（２）の成分とは異なる成分を１つの成分としてもよい。但し、この場合であっても、上記の（１）に該当する成分が揮発する可能性は否めないため、揮発を抑制する成分として、揮発しやすい成分から順に候補として挙げることが、より好ましい。さらに、本発明では、液滴５が置かれる揮発抑制環境を、上記の（１）の成分または（２）の成分を含む２以上の成分の揮発を抑制する環境、更には、全成分の揮発を抑制する環境とすることが好ましい。

上記の光硬化性樹脂の飽和蒸気圧、あるいは、光硬化性樹脂を構成する各成分の飽和蒸気圧の測定方法は様々であるが、例えば、静止法、沸点法、ＤＳＣ（示差走査熱量測定）法等により測定することができる。また、蒸気圧を計測しなくても、例えば、ＧＣ−ＭＳ（ガスクロマトグラフ質量分析）により光硬化性樹脂に含まれる成分の比率を時間経過毎に計測するなどして、上記の（１）の成分または（２）の成分を、相対的な指標、すなわち、成分比率変化から求めることも可能である。
尚、光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の揮発を抑制する環境については、後述する。

＜接触工程＞
本発明では、次に、接触工程にて、凹凸構造を備えたモールド１１と基材１を近接させて、このモールド１１と基材１との間に液滴５を展開して光硬化性樹脂層６を形成する（図１（Ｂ））。
図示例では、モールド１１の面１１ａは、凹部１２を有する凹凸構造領域Ａと、凹部１２が形成されていない非凹凸構造領域Ｂからなっている。このようなモールド１１の材質は適宜選択することができるが、光硬化性樹脂層６を硬化させるための照射光が透過可能な透明基材を用いて形成することができ、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。モールド１１の厚みは凹凸構造の形状、材料強度、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。また、モールド１１は、凹凸構造領域Ａが非凹凸構造領域Ｂに対して凸構造となっている、いわゆるメサ構造であってもよい。
上述のように、本発明では、基材１上に供給された液滴５を、光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の揮発を抑制する環境下に置くことにより、液滴５の液量を意図した範囲内に維持することができ、液滴５と基材１およびモールド１１との接触面積を意図した大きさとし、意図した膜厚分布をもつ連続した光硬化性樹脂層６を形成することができる。

＜硬化工程＞
次いで、硬化工程で、モールド１１側から光照射を行い、光硬化性樹脂層６を硬化させて、モールド１１の凹凸構造が転写された転写樹脂層７とする（図１（Ｃ））。この硬化工程では、基材１が光を透過する材料であれば、基材１側から光照射を行ってもよく、また、基材１とモールド１１の両側から光照射を行ってもよい。

＜離型工程＞
次に、離型工程にて、転写樹脂層７とモールド１１を引き離して、転写樹脂層７であるパターン構造体２１を基材１上に位置させた状態とする（図１（Ｄ））。
ここで、光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の揮発を抑制する環境（揮発抑制環境）について説明する。
このような揮発抑制環境は、例えば、（Ｉ）光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の気体を供給すること、（II）高圧状態とすること、（III）低温状態とすること、により形成することができる。また、気体は、高圧あるいは低温となるに従い液体となりやすく、装置による都合を除けば、圧力と温度は対等なパラメータであり、したがって、上記のうち、（II）と（III）を併用して揮発抑制環境を形成してもよい。

（Ｉ） まず、光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の気体を供給して、光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の揮発を抑制する環境を形成することについて説明する。
この場合の気体は、上述のように、（１）最も揮発しやすい成分、したがって、その環境の温度における飽和蒸気圧が最も高い成分の気体、（２）揮発による減少で、意図した組成範囲から外れるおそれが最も大きい成分の気体、上記の（１）の成分や（２）の成分を除く他の成分の気体、上記の（１）の成分または（２）の成分を含む２以上の成分の気体、光硬化性樹脂に含有される全成分の気体とすることができる。

このような気体は、光硬化性樹脂に含有される所望の成分の気体とキャリアガスとの混合気体であってよい。この場合、例えば、所望の成分の組成物を密閉容器内に収容し、この組成物内にキャリアガスを供給して接触させ、所望の成分が分圧成分として存在する混合気体を生成し、これを供給して揮発抑制環境を形成することができる。使用するキャリアガスとしては、光硬化性樹脂との結合が生じ難い不活性ガスが好ましく、例えば、ヘリウム、窒素、アルゴン等のキャリアガスが挙げられる。また、接触工程にて、モールド１１と基材１との間に形成される光硬化性樹脂層６に気泡が含まれないように、凝集性を有するガスをキャリアガスとして使用することもできる。このような凝集性を有するガスとしては、例えば、ペンタフルオロプロパン、トリクロロフルオロメタン等が挙げられる。また、キャリアガスは、光硬化性樹脂の硬化阻害を起しやすい酸素や、有機物の分子結合を切断するオゾンを含まないことが好ましく、酸素やオゾンを含む場合には、その含有量は２１体積％以下であることが必要である。
また、環境を形成するために供給する気体は、光硬化性樹脂に含有される所望の成分のみからなる気体であってもよい。この場合、例えば、所望の成分の組成物を加熱して揮発させた気体を供給して揮発抑制環境を形成することができる。あるいは、少なくとも液滴供給工程から接触工程までをチャンバー内で実施可能とし、予めチャンバー内を減圧して大気を排除し、その後、所望の成分の気体を供給して揮発抑制環境を形成することができる。さらに、その他の気体を別途チャンバーに送り込み、チャンバー内部の圧力が適正となるように調整してもよい。

上記のように、光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の気体を供給して形成される揮発抑制環境では、供給した気体の圧力（分圧）が、対応する光硬化性樹脂成分の飽和蒸気圧を超えると、環境中に存在する気体と対応する光硬化性樹脂成分との気液平衡が崩れて液滴が生じることになる。このような液滴は、基材１上に供給された光硬化性樹脂の液滴５と必然的に混じることとなり、これにより液量増加、組成変化を生じ、液滴５の液量と組成を意図した範囲内に維持するための制御が難しくなる。また、環境中に存在する気体の圧力（分圧）が、対応する光硬化性樹脂成分の飽和蒸気圧と同等であっても、例えば、環境の温度が低下すると、液滴が生じることになる。このため、環境中に存在する気体の圧力（分圧）を、環境の温度における対応する光硬化性樹脂成分の飽和蒸気圧未満に設定することが好ましく、さらに、温度の変動等、外乱の影響も考慮するならば、飽和蒸気圧の８０％以下に設定することがより好ましい。一方、環境中に存在する気体の圧力（分圧）の下限は、液滴５の供給開始から、接触工程におけるモールド１１と液滴５との接触までの時間、液滴５の液量と組成とを意図した範囲内に維持するために許容される液滴５の揮発量、成分比率の変動幅等から設定することができる。
尚、気体中の所望の成分の圧力（分圧）は、マスフィルターを用いた計測器等により測定することができる。

本発明では、揮発抑制環境を形成するために、例えば、上記のような気体を供給し続けることができる。この場合、環境の気密性が確保されていないときには、少なくとも基材１上の液滴５の周囲の環境が揮発抑制環境となるように気体を供給することが好ましい。このような気体供給では、気体供給用のノズルを基材１に向けて気体を供給することが好ましく、また、気体供給用のノズルの狭窄や閉塞を防止して気体を安定して供給するために、気体供給用のノズルに温度調整機構、加圧機構等を設けてもよい。また、環境中に存在する気体の圧力（分圧）を上記の範囲となるように制御するために、供給する気体の流量、濃度等を測定し調整する制御装置、排気装置等からなる制御部を設けてもよい。尚、供給する気体の比重が環境中の他の気体の比重よりも大きく、供給された気体を基材１上の液滴５の周囲に降下させ、結果的に気体を滞留させることが可能である場合には、必ずしも気体供給用のノズルを基材１に向ける必要はない。

また、少なくとも液滴供給工程から接触工程までをチャンバー内で実施可能とし、このチャンバー内に上記のような気体を供給して揮発抑制環境を形成することもできる。チャンバー内での揮発抑制環境の形成では、気密性の確保が容易であり揮発抑制環境が安定したものとなる。しかし、供給した気体が過剰となると、その圧力（分圧）が対応する光硬化性樹脂成分の環境の温度における飽和蒸気圧を超えることになるので、圧力（分圧）調整用の排気設備を設けてもよく、また、チャンバーから排気した気体をチャンバーに戻す循環設備を設けてもよい。さらに、チャンバー内の揮発抑制環境を一定とするために、例えば、圧力測定調整装置、温度測定調整装置、濃度測定調整装置等を設け、気体の供給、排気、循環等を制御してもよい。

（II） 次に、光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の揮発を抑制する環境として、高圧状態である揮発抑制環境について説明する。
高圧下では沸点が上昇し、１気圧での沸点を大きく超える温度でも液相を維持することが可能となる。本発明では、高圧状態とすることにより、揮発抑制環境を形成する。このような揮発抑制環境を形成するために、少なくとも液滴供給工程から接触工程までをチャンバー内で実施可能とし、このチャンバー内を高圧状態とする。チャンバー内の高圧状態としては、例えば、光硬化性樹脂に含有される成分の中で１気圧における沸点が最も低い成分に着目し、この成分の揮発が防止、あるいは、抑制される程度の圧力に設定することが最も容易である。また、各成分の蒸気圧曲線に着目し、設定する圧力において揮発しやすい成分の順位が変化していないことを確認することが、より好ましい。このように考えると、各成分の蒸気圧曲線に着目しながら圧力を上げ、その圧力において最も沸点が低い、つまり蒸気圧が高い成分の揮発が防止、あるいは、抑制される程度の圧力となるように設定することができる。

（III） 次に、光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の揮発を抑制する環境として、低温状態である揮発抑制環境について説明する。
本発明では、低温状態とすることにより、飽和蒸気圧を低下させ揮発量を減少させて、揮発抑制環境を形成してもよい。このような揮発抑制環境を形成するためには、少なくとも液滴供給工程から接触工程までをチャンバー内で実施可能とし、このチャンバー内を低温状態とする。また、基材１上の液滴５に、光硬化性樹脂との結合が生じ難いガス、例えば、炭酸ガス、窒素ガス等のガスを、光硬化性樹脂の性能、特性に影響を生じない程度に吹き付けることにより、液滴５の周囲に低温状態の環境を形成することもできる。さらに、基材１を保持する部材を介して基材１を予め低温状態とし、供給される光硬化性樹脂の液滴５を所望の低温状態としてもよい。このような低温状態としては、例えば、光硬化性樹脂に含有される成分の中で２５℃における飽和蒸気圧が最も高い成分に着目し、この成分の飽和蒸気圧が低下して揮発が防止、あるいは、抑制される程度の温度に設定することが最も容易である。また、各成分の蒸気圧曲線に着目し、設定する温度において揮発しやすい成分の順位が変化していないことを確認することが、より好ましい。このように考えると、各成分の蒸気圧曲線に着目しながら温度を下げ、その温度において最も蒸気圧が高い成分の揮発が防止、あるいは、抑制される程度の温度となるように設定することができる。

上述の本発明のパターン構造体の製造方法は、基材上に供給された光硬化性樹脂の液滴を、その光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の揮発を抑制する環境下に置くので、液滴として供給する光硬化性樹脂の量を意図する範囲に制御することができ、また、光硬化性樹脂の組成を意図する範囲に制御することができ、さらに、液滴相互間の影響が抑制されて、濡れ広がり方を制御することができる。これにより、光硬化性樹脂量の不足による欠陥発生や光硬化性樹脂の組成変化による特性低下が防止され、特定の光硬化性樹脂を使用しなくても、パターン構造体を高い精度で製造することが可能となる。
尚、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。例えば、液滴供給工程において、モールド１１に光硬化性樹脂の液滴５を供給してもよい。
また、モールドが凹凸構造を有しておらず、基材と対向して光硬化性樹脂層を形成する面が平面であってもよい。このようなモールドを用いることにより、本発明では、高い精度で厚みを制御されたベタ薄膜のパターン構造体を製造することが可能となる。

［ナノインプリントリソグラフィ方法］
図２は、本発明のナノインプリントリソグラフィ方法の一実施形態を説明するための工程図である。
本発明では、まず、所望のモールドを使用し、上述の本発明のパターン構造体の製造方法により、被加工体としての基材３１上にパターン構造体４１を形成する（図２（Ａ））。
基材３１としては、例えば、石英やソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス等のガラス、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板、金属基板、あるいは、これらの材料の任意の組み合わせからなる複合材料基板等、特に制限はない。また、例えば、半導体やディスプレイ等に用いられる微細配線や、フォトニック結晶構造、光導波路、ホログラフィのような光学的構造等の所望のパターン構造物が形成されたものであってもよい。
形成されたパターン構造体４１は、使用したモールドの凹凸構造が反転した凹凸構造を有するものであり、図示例では、パターン構造体４１は複数の凹部４１ａを有し、この凹部４１ａ内には残膜４１ｂが存在している。本発明のナノインプリントリソグラフィ方法では、パターン構造体４１を形成するための光硬化性樹脂を３〜３０ｐＬ、特にナノスケールの微細なパターンを転写する場合のように３〜１８ｐＬ程度の微量な液滴として供給する場合であっても、パターン構造体４１を高い精度で形成することができるとともに、残膜４１ｂの厚み制御が可能である。

次に、パターン構造体４１をドライエッチングして残膜４１ｂを除去し、エッチングマスク４１Ｍを作製する（図２（Ｂ））。本発明では、パターン構造体４１の残膜４１ｂの厚みを薄いものとすることができ、このため、エッチングマスク４１Ｍの作製は、残膜４１ｂの除去におけるパターンの寸法変動を防止、あるいは、最小限に抑えて高い精度で行うことができる。
次いで、エッチングマスク４１Ｍを介して基材３１にエッチング加工を行い（図２（Ｃ））、その後、エッチングマスク４１Ｍを除去することにより、ナノインプリントリソグラフィ方法により微細な凹部３１ａが形成された基材３１が得られる（図２（Ｄ））。基材３１のエッチング加工は、例えば、フッ素系ガス、塩素系ガス等を用いたドライエッチングとすることができる。

また、図３は、本発明のナノインプリントリソグラフィ方法の他の実施形態を説明するための工程図である。
この実施形態で、被加工体としての基材６１は、被加工面にハードマスク７１を有しており、所望のモールドを用いて上述の本発明のパターン構造体の製造方法により、基材６１のハードマスク７１上にパターン構造体８１を形成する（図３（Ａ））。ハードマスク７１の形成は、基材６１とのエッチング選択性を利用したドライエッチングが可能な材料を用いて、スパッタリング法等により行うことができる。ハードマスク７１の材料としては、例えば、クロム、モリブデン、チタン、タンタル、ジルコニウム、タングステン等の金属、これらの金属の合金、酸化クロム、酸化チタン等の金属酸化物、窒化クロム、窒化チタン等の金属窒化物、ガリウム砒素等の金属間化合物等を挙げることができる。他にも、シリコンやその酸窒化物、更には、光硬化性樹脂とは異なる組成の樹脂等も適宜選択することができる。また、ハードマスク７１の厚みは、基材６１のドライエッチング条件と、ドライエッチング時のエッチング選択比（基材６１のエッチング速度／ハードマスク７１のエッチング速度）を考慮して設定することができ、例えば、１〜５００ｎｍの範囲で適宜設定することができる。

形成されたパターン構造体８１は、使用したモールドの凹凸構造が反転した凹凸構造を有するものであり、図示例では、パターン構造体８１は複数の凹部８１ａを有し、この凹部８１ａ内には残膜８１ｂが存在している。本発明のナノインプリントリソグラフィ方法では、パターン構造体８１を形成するための光硬化性樹脂を３〜３０ｐＬ、特にナノスケールの微細なパターンを転写する場合のように３〜１８ｐＬ程度の微量な液滴として複数供給する場合であっても、パターン構造体８１を高い精度で形成することができるとともに、残膜８１ｂの厚み制御が可能である。

次に、パターン構造体８１をドライエッチングして残膜８１ｂを除去し、エッチングマスク８１Ｍを作製し（図３（Ｂ））、さらに、このエッチングマスク８１Ｍを介してハードマスク７１をドライエッチングして、開口部７１ａを有するハードマスクパターン７１Ｍを作製する（図３（Ｃ））。本発明では、パターン構造体８１の残膜８１ｂの厚みを薄いものとすることができ、このため、エッチングマスク８１Ｍの作製では、残膜８１ｂの除去におけるパターンの寸法変動を防止、あるいは、最小限に抑えることができ、したがって、ハードマスクパターン７１Ｍを高い精度で作製することができる。ハードマスク７１のドライエッチングでは、ハードマスク材料、あるいは、エッチング選択比（ハードマスク７１のエッチング速度／パターン構造体８１のエッチング速度）を考慮して、例えば、フッ素系ガス、塩素系ガス等を使用することができる。

次いで、ハードマスクパターン７１Ｍを介して基材６１にエッチング加工を行い（図３（Ｄ））、その後、ハードマスクパターン７１Ｍを除去することにより、ナノインプリントリソグラフィ方法により微細な凹部６１ａが形成された基材６１が得られる（図３（Ｅ））。基材６１のエッチング加工は、例えば、フッ素系ガス、塩素系ガス等を使用することができる。

このような本発明のナノインプリントリソグラフィ方法では、パターン構造体の形成における残膜の制御が可能であるため、この残膜除去により作製されるエッチングマスクの寸法精度が高く、基材に対する高精度のエッチング加工が可能である。
尚、上述の図２および図３に示したような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。例えば、上述の例では、残膜８１ｂの除去によるエッチングマスク８１Ｍの作製と、ハードマスクパターン７１Ｍの作製とを、一連のドライエッチングで行っているが、それぞれを異なる条件のドライエッチングで行ってもよい。また、エッチングマスク８１Ｍが基材６１のエッチング条件に耐えうるのであれば、あるいは、ハードマスクを介してエッチングすることが良好な凹凸構造を形成するための必須要件ではないのであれば、ハードマスク７１は必ずしも必要ではなく、この場合、図２に示した実施形態とすることができる。

［インプリント装置］
図４は、本発明のインプリント装置の一実施形態を示す構成図である。図４において、インプリント装置１０１は、モールド１１を保持するためのモールド保持部１０２と、基材１を保持するための基材保持部１０３と、基材１上に光硬化性樹脂の液滴５を供給するための液滴供給部１０５と、モールド保持部１０２と基材保持部１０３とを離接可能とする転写機構部１０７と、基材１上に供給された液滴５の環境を、光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の揮発を抑制する環境（以下、「揮発抑制環境」とも記す）とする環境制御部１１１と、を備えている。
インプリント装置１０１を構成するモールド保持部１０２は、凹凸構造領域を有する面１１ａを基板保持部１０３方向に向けてモールド１１を保持するものである。このモールド保持部１０２は、例えば、吸引による保持機構、機械挟持による保持機構等によりモールド１１を保持するものであり、保持機構には特に制限はない。
インプリント装置１０１を構成する基材保持部１０３は、インプリント用の基材１を保持するものであり、例えば、吸引による保持機構、機械挟持による保持機構等により基材１を保持可能とされている。図示例では、基材保持部１０３はモールド保持部１０２の下方に位置している。

また、インプリント装置１０１を構成する液滴供給部１０５は、基材保持部１０３に保持された基材１上に光硬化性樹脂の液滴５を供給するものである。図示例では、液滴供給部１０５はインクジェット装置１０６（図示例ではインクジェットヘッド部分のみを示している）を備えているが、インクジェット装置１０６に代えて、ディスペンサ装置等を備えるものであってもよい。尚、本発明では、液滴供給部１０５は、モールド保持部１０２に保持されたモールド１１に液滴５を供給するものであってもよく、この場合、モールド保持部１０２と基材保持部１０３の位置関係を上下逆にする必要がある。
インプリント装置１０１を構成する転写機構部１０７は、図示例では、基材保持部１０３に配設されている昇降部材１０８と、この昇降部材１０８を矢印Ｚ方向に昇降可能な駆動装置１０９を備えており、モールド保持部１０２に対して基材保持部１０３を離接可能としている。

インプリント装置１０１を構成する環境制御部１１１は、図示例では、気体供給部１１２を有し、この気体供給部１１２は光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の気体を液滴５が滴下される基材１に供給するものである。図示例では、気体供給部１１２は、キャリアガス供給容器１１３、光硬化性樹脂に含有される所望の成分からなる組成液を収容する密閉容器１１４、キャリアガス供給容器１１３から密閉容器１１４内の組成液にキャリアガスを導入するためのパイプ１１５、組成液とキャリアガスとの接触（バブリング）により生成された組成液の気体とキャリアガスとの混合気体を、密閉容器１１４内の上部空間から基材１に供給するパイプ１１６を備えている。また、パイプ１１６の先端はノズル１１６ａとなっており、基材１に向けられている。ノズル１１６ａの向きは、既に述べたように、供給する気体成分によって適宜に変更してもよい。例えば、転写環境中の他の気体よりも比重が大きい気体を供給する場合には、基材１の、特に液滴５が存在する領域およびその近傍に気体が滞留するようにノズル１１６ａの向きを調整することができる。また、転写環境中の他の気体よりも比重が小さい気体を供給する場合には、液滴５が存在する領域およびその近傍やモールド１１にノズル１１６ａを向けることで、基材１とモールド１１との間隙に気体が留まりやすいようにすることが好ましい。

このようなインプリント装置１０１では、液滴供給部１０５によって基材１上に供給された光硬化性樹脂の液滴５を、環境制御部１１１によって揮発抑制環境下に置くことができるので、液滴５の液量、組成、濡れ広がりを制御することができる。このため、転写機構部１０７によってモールド保持部１０２と基材保持部１０３が近接して液滴５にモールド１１を接触させたときに、液滴５が展開して液滴５とモールド１１および基材１との接触面積が広がり、意図した膜厚分布をもつ連続した光硬化性樹脂層を形成することができる。この状態で光照射により光硬化性樹脂層を硬化させて転写樹脂層とし、その後、転写機構部１０７によりモールド保持部１０２と基材保持部１０３を離間させて、転写樹脂層からモールド１１を引き離すことにより、インプリントが終了する。したがって、本発明のインプリント装置１０１は、インプリント方法によるパターン構造体の製造、ナノインプリントリソグラフィ方法による加工を高い精度で実施可能とすることができる。
上記のインプリント装置１０１では、気体供給用のノズル１１６ａの狭窄や閉塞を防止して気体を安定して供給するために、ノズル１１６ａに温度調整機構、加圧機構等を設けてもよい。

また、環境制御部１１１は、気体供給部１１２から供給する気体の圧力（分圧）を、その気体成分に対応する光硬化性樹脂成分の環境の温度における飽和蒸気圧未満とするための分圧制御部を備えていてもよい。このような分圧制御部としては、例えば、供給する気体の流量、濃度等を測定する測定装置、このような測定装置で測定されたデータを基に気体供給部１１２をから供給する気体の流量、濃度を調整する調整機構等からなるものであってよい。
また、本発明のインプリント装置はチャンバーを備えていてもよい。図５は、このようなインプリント装置の例を示す構成図であり、上述の図４に示されるインプリント装置１０１のモールド保持部１０２、基材保持部１０３、液滴供給部１０５、転写機構部１０７、および、環境制御部１１１を内部に収納するチャンバー１２０を備えている。このようなチャンバー１２０を備えることにより、チャンバー１２０内での揮発抑制環境の形成において気密性の確保が容易となり、揮発抑制環境が安定したものとなる。図示例は、インプリント装置の全体をチャンバー１２０で覆う構造であるが、少なくとも液滴５が滴下される部分と、気体が供給される部分とが同一のチャンバー内にあればよく、例えば、転写機構部１０７や環境制御部１１１の全てをチャンバーで覆うことは必須ではない。

また、本発明のインプリント装置は、供給した気体がチャンバー内で過剰となり、その圧力（分圧）が対応する光硬化性樹脂成分の環境の温度における飽和蒸気圧を超えることを防止するために、圧力（分圧）調整用の排気設備や、チャンバーから排気した気体をチャンバーに戻す循環装置等を設けてもよい。図６は、このようなインプリント装置の例を示す構成図であり、上述の図５に示されるインプリント装置１０１のチャンバー１２０に、循環装置１２１を設け、環境制御部１１１の気体供給部１１２と循環装置１２１とを接続したものである。この図６に示されるインプリント装置１０１では、チャンバー１２０の一方の開口１２０Ａと他方の開口１２０Ｂとが、循環用ポンプ１２２と循環用パイプ１２３、１２４を介して連通されている。また、循環用パイプ１２４には、三方弁１２６を介して排気用パイプ１２５が接続されている。このようなインプリント装置１０１では、循環用ポンプ１２２を作動させてチャンバー１２０内の気体を循環させるとともに、チャンバー１２０内の揮発抑制環境における供給気体の圧力（分圧）を測定する測定部（図示せず）で測定されたデータを基に、適宜気体供給部１１２から気体を供給し、また、排気用パイプ１２５から排気を行って、チャンバー１２０内の揮発抑制環境を制御することができる。

図７は、本発明のインプリント装置の他の実施形態を示す構成図である。図７において、インプリント装置２０１は、モールド１１を保持するためのモールド保持部２０２と、基材１を保持するための基材保持部２０３と、基材１上に光硬化性樹脂の液滴５を供給するための液滴供給部２０５と、モールド保持部２０２と基材保持部２０３とを離接可能とする転写機構部２０７と、基材１上に供給された液滴５の環境を、光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の揮発を抑制する環境とする環境制御部２１１と、を備えている。さらに、インプリント装置２０１は、モールド保持部２０２、基材保持部２０３、液滴供給部２０５、および、転写機構部２０７を内部に収納するチャンバー２２０を備えている。このようなインプリント装置２０１を構成するモールド保持部２０２、基材保持部２０３、液滴供給部２０５、および、転写機構部２０７は、上述の図４に示されるインプリント装置１０１のモールド保持部１０２、基材保持部１０３、液滴供給部１０５、および、転写機構部１０７と同様であり、ここでの説明は省略する。
インプリント装置２０１における環境制御部２１１は、チャンバー２２０内部の圧力調整機構２３１を有している。この圧力調整機構２３１は、チャンバー２２０の一方の開口２２０Ａに弁２２６を備えたパイプ２２４を介して接続されたコンプレッサー２３２と、チャンバー２２０の他方の開口２２０Ｂに接続された弁２２７付きのパイプ２２５とを有している。

このようなインプリント装置２０１では、環境制御部２１１の圧力調整機構２３１の弁２２６と弁２２７を調整するとともにコンプレッサー２３２を駆動させることにより、チャンバー２２０内を高圧状態とすることができ、これにより、揮発抑制環境を形成することができる。したがって、液滴供給部２０５によって基材１上に供給された光硬化性樹脂の液滴５は、揮発抑制環境下に置かれ、液量、組成、濡れ広がりを制御することができる。このため、転写機構部２０７によってモールド保持部２０２と基材保持部２０３が近接して液滴５にモールド１１を接触したときに、液滴５が展開して液滴５とモールド１１および基材１との接触面積が広がり、意図した膜厚分布をもつ連続した光硬化性樹脂層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装置２０１は、インプリント方法によるパターン構造体の製造、ナノインプリントリソグラフィ方法による加工を高い精度で実施することを可能としている。
尚、図７に示される例では、インプリント装置の全体をチャンバー２２０で覆う構造であるが、少なくとも液滴５が滴下される部分がチャンバー内にあればよく、例えば、転写機構部２０７の全てをチャンバーで覆うことは必須ではない。

図８は、本発明のインプリント装置の他の実施形態を示す構成図である。図８に示されるインプリント装置３０１は、モールド保持部３０２、基材保持部３０３、液滴供給部３０５、転写機構部３０７、および、基材１上に供給された液滴５の環境を、光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の揮発を抑制する環境とする環境制御部３１１と、を備え、さらに、モールド保持部３０２、基材保持部３０３、液滴供給部３０５、および、転写機構部３０７を内部に収納するチャンバー３２０を備えている。このようなインプリント装置３０１を構成するモールド保持部３０２、基材保持部３０３、液滴供給部３０５、および、転写機構部３０７は、上述の図４に示されるインプリント装置１０１のモールド保持部１０２、基材保持部１０３、液滴供給部１０５、および、転写機構部１０７と同様であり、ここでの説明は省略する。
インプリント装置３０１における環境制御部３１１は、チャンバー３２０内部の温度調整機構３３１を有している。この圧力調整機構３３１は、チャンバー３２０の一方の開口３２０Ａにパイプ３３３を介して連通された冷却装置３３２を有し、この冷却装置は、チャンバー３２０の他方の開口部３２０Ｂにパイプ３３４を介して連通されている。

このようなインプリント装置３０１では、環境制御部３１１の冷却装置３３２を駆動させることにより、チャンバー３２０内を低温状態とすることができ、これにより、揮発抑制環境を形成することができる。したがって、液滴供給部３０５によって基材１上に供給された光硬化性樹脂の液滴５を揮発抑制環境下に置くことができ、液量、組成、濡れ広がりを制御することができる。このため、転写機構部３０７によってモールド保持部３０２と基材保持部３０３が近接して液滴５にモールド１１を接触したときに、液滴５が展開して液滴５とモールド１１および基材１との接触面積が広がり、意図した膜厚分布をもつ連続した光硬化性樹脂層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装置３０１は、インプリント方法によるパターン構造体の製造、ナノインプリントリソグラフィ方法による加工を高い精度で実施することを可能としている。

尚、図８に示される例では、インプリント装置の全体をチャンバー３２０で覆う構造であるが、少なくとも液滴５が滴下される部分がチャンバー内にあればよく、例えば、転写機構部３０７の全てをチャンバーで覆うことは必須ではない。
上述のインプリント装置の実施形態は例示であり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。

次に、実際に光硬化性樹脂に使用する成分を用いて、本発明による揮発性の制御について詳細に説明する。
［実施例１］
ベンジルアクリレート（蒸気圧：２５℃において９．６６×１０^-3ｋＰａ）をインクジェットにより滴下した後の揮発性を下記のように計測した。
まず、インクジェット装置にて、ベンジルアクリレートの液滴（１滴あたり６ｐＬ）を５滴、シリコン基板上の同一箇所に滴下し、シリコン基板上にて３０ｐＬの液滴となるようにした。尚、使用したシリコン基板は、その表面の濡れによる液滴形状への影響を低減するために、オプツールＤＳＸ（ダイキン工業製）を塗布した。これにより、フッ素による撥水作用でベンジルアクリレートの接触角はおよそ８０°で一定となった。シリコン基板に対するベンジルアクリレートの接触角は、温度２５℃、湿度３０％、大気圧下でマイクロシリンジから液滴（液量１．０μＬ）を滴下して３秒後に接触角測定器（協和界面科学（株）製 ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定した。

上記のように滴下した液滴をシリコン基板上面から見た画像として撮影し、その液滴の大きさ（画面内におけるピクセル数で求める）の推移を見ることで揮発性を計測した。このベンジルアクリレートの液滴の滴下、および、揮発性の計測は、下記の２種の環境Ａ、環境Ｂで行った。

（環境Ａでの揮発性の計測）
インクジェット装置にてベンジルアクリレートの液滴を滴下する環境を密閉し、この密閉環境に予めベンジルアクリレートを揮発させて充填し、その後、上記のようにインクジェットを実施した。ベンジルアクリレートの揮発方法は、ベンジルアクリレートを入れたビーカーへ超音波を加える方法を採用し、揮発したベンジルアクリレートの気液平衡が崩れて液滴が生じることがない状態で環境Ａを設定した。この環境Ａで液滴の大きさの推移を計測した結果、滴下直後の液滴ピクセル数を１００としたときの３０秒後、６０秒後、１２０秒後の液滴ピクセル数は９９、９４、７７であった。

（環境Ｂでの揮発性の計測）
環境Ｂとして、温度２３℃、湿度５０％に制御したクリーンルーム内の環境を設定した。この環境Ｂで液滴の大きさの推移を計測した結果、滴下直後の液滴ピクセル数を１００としたときの３０秒後、６０秒後の液滴ピクセル数は５１、１６であり、約１２０秒以内に液滴は揮発してシリコン基板上から消失した。
上記の環境Ａ、環境Ｂでの揮発性の計測結果から、環境Ａが揮発抑制環境としての効果を奏することが確認された。

［実施例２］
ベンジルアクリレート（蒸気圧：２５℃において９．６６×１０^-3ｋＰａ）とイソボニルアクリレート（蒸気圧：２５℃において４.０３×１０^-3ｋＰａ）との１：１混合液体を使用した他は、実施例１と同様にして、２種の環境Ａ、環境Ｂで揮発性を計測した。
但し、環境Ａでは、充填する気体として、ベンジルアクリレートとイソボニルアクリレートの一方のみを選択する場合、蒸気圧から考えればベンジルアクリレートを選択することが揮発・充填のしやすさという点において容易であり、実施のうえでも好ましいことが理解できる。そこで、確認のために検証実験を行った。この検証実験では、ベンジルアクリレートとイソボニルアクリレートの混合液体５０ｍＬを、温度２３℃、湿度５０％に制御した環境に放置し、時間の経過共にＧＣ−ＭＳにて成分比率を検査した。その結果、調製直後は混合液体におけるベンジルアクリレートとイソボニルアクリレートの比率が１：１であったが、２日後に混合液体を計測した結果、イソボニルアクリレートの比率が６０％を超えていることを確認した。このことから、ベンジルアクリレートの揮発性が高いことが確認され、密閉環境下において雰囲気に充填する気体をベンジルアクリレートとした。尚、先にも述べたように、装置の構成上において困難でなければベンジルアクリレートとイソボニルアクリレートとを揮発させても構わないし、イソボニルアクリレートを選択しても構わない。あくまで本実施例では、揮発を制御する環境Ａを準備することがより容易であり、好ましい例を提示するものである。

（環境Ａでの揮発性の計測）
環境Ａで液滴の大きさの推移を計測した結果、滴下直後の液滴ピクセル数を１００としたときの３０秒後、６０秒後、１２０秒後の液滴ピクセル数は９９、９８、８６であった。
（環境Ｂでの揮発性の計測）
環境Ｂで液滴の大きさの推移を計測した結果、滴下直後の液滴ピクセル数を１００としたときの３０秒後、６０秒後、１２０秒後の液滴ピクセル数は５９、３４、２８であり、液滴が揮発しシリコン基板上から消失することは無かったものの、急速に揮発することが確認された。
上記の環境Ａ、環境Ｂでの揮発性の計測結果から、環境Ａが揮発抑制環境としての効果を奏することが確認された。

インプリント方法を用いた種々のパターン構造体の製造、被加工体へ微細加工等に適用可能であり、特に３〜１８ｐＬ程度の微量な液滴の供給が要求されるような場合であっても好適に適用できる。

１…基材
５…液滴
６…光硬化性樹脂層
７…転写樹脂層
１１…モールド
２１，４１，８１…パターン構造体
３１，６１…基材（被加工体）
４１Ｍ，８１Ｍ…エッチングマスク
７１…ハードマスク
７１…ハードマスクパターン
１０１，２０１，３０１…インプリント装置
１０２，２０２，３０２…モールド保持部
１０３，２０３，３０３…基材保持部
１０５，２０５，３０５…液滴供給部
１０７，２０７，３０７…転写機構部
１１１，２１１，３１１…環境制御部

Claims (23)

1. 基材上または凹凸構造を備えたモールド上の所望の領域に光硬化性樹脂の液滴を供給する液滴供給工程と、
   前記モールドと前記基材を近接させて、前記モールドと前記基材との間に前記液滴を展開して光硬化性樹脂層を形成する接触工程と、
   光照射を行い前記光硬化性樹脂層の所望領域を硬化させて前記凹凸構造が転写された転写樹脂層とする硬化工程と、
   前記転写樹脂層と前記モールドを引き離して、前記転写樹脂層であるパターン構造体を前記基材上に位置させた状態とする離型工程と、を有し、
   前記基材上または前記モールド上に供給された液滴を、前記光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の揮発を抑制する環境下に置くことを特徴とするパターン構造体の製造方法。
2. 少なくとも前記液滴供給工程と前記接触工程では、前記液滴を前記環境下に置くことを特徴とする請求項１に記載のパターン構造体の製造方法。
3. 前記光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の気体を供給して前記環境を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパターン構造体の製造方法。
4. 前記環境に供給された前記気体の圧力を、対応する光硬化性樹脂成分の前記環境の温度における飽和蒸気圧未満とすることを特徴とする請求項３に記載のパターン構造体の製造方法。
5. 前記環境に供給する気体は、前記光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の気体とキャリアガスとの混合気体であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のパターン構造体の製造方法。
6. 前記環境に供給する気体は、前記光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分のみからなる気体であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のパターン構造体の製造方法。
7. 前記環境に供給する前記気体は、前記光硬化性樹脂の前記環境の温度における飽和蒸気圧が最も高い成分の気体を少なくとも含有することを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれかに記載のパターン構造体の製造方法。
8. 昇圧して高圧状態とすることにより前記環境を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のパターン構造体の製造方法。
9. 前記高圧状態は、設定した圧力において前記液滴に含まれる成分の中で最も沸点が低く揮発しやすい成分が前記液滴中に維持される状態であることを特徴とする請求項８に記載のパターン構造体の製造方法。
10. 冷却して低温状態とすることにより前記環境を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のパターン構造体の製造方法。
11. 前記低温状態は、設定した温度において前記液滴に含まれる成分の中で最も蒸気圧が高く揮発しやすい成分が前記液滴中に維持される状態であることを特徴とする請求項１０に記載のパターン構造体の製造方法。
12. 高圧低温状態とすることにより前記環境を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のパターン構造体の製造方法。
13. 前記高圧低温状態は、設定した圧力において前記液滴に含まれる成分の中で最も沸点が低く揮発しやすい成分が前記液滴中に維持され、かつ、設定した温度において前記液滴に含まれる成分の中で最も蒸気圧が高く揮発しやすい成分が前記液滴中に維持される状態であることを特徴とする請求項１２に記載のパターン構造体の製造方法。
14. 基材上に、請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載のパターン構造体の製造方法によりパターン構造体を形成する工程と、
    前記パターン構造体の残膜を除去してエッチングマスクとする工程と、
    前記エッチングマスクを介して前記基材に対してエッチング加工を行う工程と、を有することを特徴とするナノインプリントリソグラフィ方法。
15. 基材上に位置するハードマスク上に、請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載のパターン構造体の製造方法によりパターン構造体を形成する工程と、
    前記パターン構造体の残膜を除去してエッチングマスクとし、該エッチングマスクを介して前記ハードマスクにエッチング処理を施してハードマスクパターンを作製する工程と、
    前記ハードマスクパターンを介して前記基材に対してエッチング加工を行う工程と、を有することを特徴とするナノインプリントリソグラフィ方法。
16. モールドを保持するためのモールド保持部と、基材を保持するための基材保持部と、基材上に光硬化性樹脂の液滴を供給するための液滴供給部と、前記モールド保持部と前記基材保持部とを離接可能とする転写機構部と、前記基材上に供給された液滴の環境を前記光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の揮発を抑制する環境とする環境制御部と、を備えることを特徴とするインプリント装置。
17. 前記環境制御部は、気体供給部を有し、該気体供給部から前記光硬化性樹脂に含有される成分の少なくとも１つの成分の気体を前記液滴の環境に供給することを特徴とする請求項１６に記載のインプリント装置。
18. 前記環境制御部は、前記液滴の環境に供給された前記気体の圧力を、対応する光硬化性樹脂成分の前記環境の温度における飽和蒸気圧未満とする分圧制御部を備えることを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載のインプリント装置。
19. 前記気体供給部は、前記光硬化性樹脂に含有される所望の成分の気体とキャリアガスとの混合気体を前記液滴の環境に供給することを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載のインプリント装置。
20. 前記気体供給部は、前記光硬化性樹脂に含有される所望の成分の気体のみを前記液滴の環境に供給することを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載のインプリント装置。
21. さらに、少なくとも前記モールド保持部、前記基材保持部、および、前記液滴供給部を内部に収納するチャンバーを備えることを特徴とする請求項１６乃至請求項２０のいずれかに記載のインプリント装置。
22. 前記環境制御部は、前記チャンバー内部の圧力調整機構を有することを特徴とする請求項２１に記載のインプリント装置。
23. 前記環境制御部は、前記チャンバー内部の温度調整機構を有することを特徴とする請求項２１に記載のインプリント装置。

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