JP2019043090A - ソフトモールドおよびソフトモールドを用いたインプリント方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インプリント時のレジストの残膜を十分に低減することが可能なソフトモールドおよびソフトモールドを用いたインプリント方法を提供する。【解決手段】複数の柱状の凹部もしくは複数の柱状の凸部を備えた凹凸パターンを一面に有するインプリント用のソフトモールドを、柱状の凹部もしくは柱状の凸部の中心を結ぶ線を含む、一面に直交する断面における凸断面がアスペクト比２〜５であり、凸断面の先端５％〜２０％の領域が断面幅方向中心に向かって先端先細り形状を有するものとする。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、ソフトモールドおよびソフトモールドを用いたインプリント方法に関する。

凹凸パターンを表面に有するモールドを被転写基板上に塗布された光硬化性組成物の塗膜に押し付け、塗膜を力学的に変形または流動させて微細なパターンを精密に転写するインプリント法という技術が知られている。微細な凹凸パターンとしては、１０ｎｍ程度のものから１００μｍ程度のものまで存在している。金型を一度作製すれば、ナノレベルの微細構造のものでも簡単に繰り返して成形できるため経済的であるとともに、有害な廃棄物および排出物が少ない転写技術であるため、半導体分野等のさまざまな分野への応用が期待されている。

スマートウォッチ、スマートフォンあるいはタブレット等の画面の基板として従来ゴリラガラスが利用されているが、落としても割れない、傷が付きにくい等の目的で、ダイヤモンドに次ぐ硬さと言われているサファイアガラスの実用化が望まれている。しかしながら、サファイアガラスを使用すると従来のゴリラガラスよりも反射するため、ぎらついて画面内容が見えにくいという問題があった。

それを解決する方法として、サイファイアガラス表面に誘電体多層膜からなる反射防止膜を設ける方法があったが、斜めに入った光に対する反射防止性能と耐久性において性能が不足していた。

一方、反射しない蛾の目（モスアイ）の原理で、可視光短波長以下の高さ、例えば２８０ｎｍ、ピッチ、例えば２００ｎｍの凹凸形状、所謂モスアイ構造をサイファイア表面に設けて反射防止効果を得る構成が提案されている。このモスアイ構造が表面に設けられていれば、親水性のサファイアガラス上でも空気を取り込むことで疎水性に変えることができて、手汗などが付着し難く指紋付着防止の効果がある。

サファイアはダイヤモンドに次ぐ硬さなので、表面に形成されたモスアイ構造は擦っても壊れることはなく、実用上の耐久性能は十分にある。このようなサファイアガラスにモスアイ凹凸パターンを微細加工する手法として、上述のインプリント法を用いることができる。この場合、サファイア基板上にレジスト組成物をインプリントして、塩素系ガスによりエッチング処理する必要がある。

サファイア基板のように硬く、平たん度が直径２インチ円盤で０．１〜１μｍもある基板に、モスアイ形状の微細な凹凸形状をインプリントするためには、基板に追従させるためモールドが柔軟（フレキシブル）であることが必須である。基板への追従が不十分だとレジスト組成物が残膜となり、エッチング処理により得られる形状が、モールドを再現しなくなるからである。また、サファイア基板のように不透明な基板上にインプリントを行う場合には、レジスト組成物を光硬化させるためにモールドは透明であることを要する。

特許文献１、２等には、うねりや反りのある基板表面に追随可能な柔軟性のあるポリジメチルシロキサン等からなるソフトモールドを用いたインプリント法が提案されている。特許文献１ではソフトモールドを用いたインプリント法において、残膜厚みを均一にするためのパターン形成方法が提案されている。具体的には、レジストを塗膜後に粘度を高くする工程を設け、塗膜にモールドを押し付けた後に、粘度を低くするという工程を含む方法が提案されている。

特開２０１６−７２４５３号公報 特開２０１４−１４６６９５号公報

しかしながら特許文献１、２においては、レジストの残膜を低減するためのモールド形状についての検討はなされていない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、インプリント時のレジストの残膜を十分に低減することが可能なソフトモールドおよびソフトモールドを用いたインプリント方法を提供することを目的とする。

本発明のソフトモールドは、複数の柱状の凹部もしくは複数の柱状の凸部を備えた凹凸パターンを一面に有するインプリント用のソフトモールドであって、
柱状の凹部もしくは柱状の凸部の中心を結ぶ線を含む、一面に直交する断面において、凸断面がアスペクト比２〜５であり、凸断面の先端５％〜２０％の領域が断面幅方向中心に向かって先端先細り形状である。

本発明のソフトモールドは、凹凸パターンが、複数の柱状の凹部と、柱状の凹部を囲む隔壁を構成し柱状の凹部間を占める連続的に連なった凸部領域とからなり、凸部領域には、凹部間を通る高さが一定の稜線が形成されており、凸断面における先端先細り形状の頂点が稜線の一部であることが好ましい。

本発明のソフトモールドは、凹凸パターンを正面視した場合に、凸断面における先細り形状の根元の面積がパターン全体の面積の３０％〜７０％であることが好ましい。

本発明のソフトモールドは、凹凸パターンを正面視した場合に、柱状の凹部もしくは柱状の凸部が周期的に配置されていることが好ましい。

本発明のソフトモールドは、硬度がゴム硬度タイプＡで７０〜８０である材料から構成されていることが好ましい。

本発明のソフトモールドは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ:Polydimethylsiloxane）から構成されていてもよい。

本発明のインプリント方法は、基板上に塗布されたレジスト層に本発明のソフトモールドを押し付け、ソフトモールドの厚み変形量を３％〜１０％とした状態でレジスト層を硬化させる。

本発明のソフトモールドは、複数の柱状の凹部もしくは複数の柱状の凸部を備えた凹凸パターンを一面に有し、柱状の凹部もしくは柱状の凸部の中心を結ぶ線を含む、一面に直交する断面において、凸断面がアスペクト比２〜５であり、凸断面の先端５％〜２０％の領域が断面幅方向中心に向かって先端先細り形状を有する。係る構成により、インプリント時のレジストの残膜を十分に低減することが可能となる。

第１の実施形態に係るソフトモールドの斜視図である。 第１の実施形態に係るソフトモールドの平面図である。 第１の実施形態に係るソフトモールドの端面模式図である。 第２の実施形態に係るソフトモールドの斜視図である。 第２の実施形態に係るソフトモールドの平面図である。 第２の実施形態に係るソフトモールドの端面模式図である。 ソフトモールドの凸部形状の他の例を示す端面模式図である。 ソフトモールドの凸部形状の他の例を示す端面模式図である。 図３の凸型モールドの凹凸パターン正面視における先端部の面積の占める領域を模式的に示す図である。 図４の凸型モールドの凹凸パターン正面視における先端部の面積の占める領域を模式的に示す図である。 凹型のソフトモールドの凹凸パターン正面視のＳＥＭ画像である。 インプリント方法の工程を模式的に示す図である。 モールドの変形量を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態のソフトモールドおよびインプリント方法について説明する。本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。

＜ソフトモールド＞
ソフトモールドは、高分子弾性体材質からなる可撓性を有するインプリント用のモールドである。ソフトモールドは基本的に平板状であり、一方の面にインプリント用の微細凹凸パターンを備え、他方の面は平坦面を構成している。ソフトモールドは、ゴム硬度タイプＡ５０〜１００程度の硬さを有する。なお、ソフトモールドのゴム硬度は７０〜８０であることが特に好ましい。構成材料は問わないが、インプリントにおいて、光硬化性組成物レジストを用い、かつレジストを塗布する基板が透明でない場合には、ソフトモールドは透明であることを要する。透明かつ、上記ゴム硬度を満たす材料としては、例えば、硬化機構がヒドロシリル化反応である一般的なＰＤＭＳがあげられる。ＰＤＭＳの硬化収縮率は２〜３％以下である。具体的には、信越化学工業社のＫＥ−１０６、およびモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社のＴＳＥ３０３２などが挙げられるが、これらに限るものではない。特には、硬化機構がヒドロシル化反応であり、ＵＶ（ultra violet)照射および室温硬化で収縮率０．１％以下である信越化学工業のＫＥＲ４６９０ Ａ／Ｂが好ましい。

ゴム硬度の測定はＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠しておこなうこととする。中硬さ用試験用のゴム硬度計タイプＡを用いる。厚さ１．０ｍｍの試験片を用意して、６枚重ねたものに押針を試験片表面に押し付けた際の押込み深さを基に硬さを測定する。なお、数値は少なくとも３点についての硬度を測定して平均値を取ることとする。

なお、ゴム硬度が７０〜８０であるソフトモールドを用いると、インプリント時において、基板追従性が良好であるからインプリントのムラを抑制することができる効果が高い。

図１Ａに第１の実施形態に係るソフトモールドの斜視図を示す。図１Ｂは第１の実施形態に係るソフトモールドの平面図、図１Ｃはその一部の端面模式図である。
図１Ａ〜図１Ｃに示すように、第１の実施形態のソフトモールド１０は、複数の柱状の凹部１１を備えた凹凸パターンを一方の面１０ａに有するインプリント用のソフトモールドである。以下において図中に座標軸を示すように、ソフトモールドの面をｘｙ面とし、厚み方向をｚ方向として説明する。

本実施形態のソフトモールド１０（以下において、単にモールド１０という。）において、柱状の凹部１１がｘｙ方向に周期的に配列されている。凹凸パターンは、複数の柱状の凹部１１と、各柱状の凹部１１を囲む隔壁を構成し柱状の凹部１１間を占める連続的に連なった凸部領域１２（以下において、隔壁１２ともいう。）とからなる。図１Ｂのように凹凸パターンを正面に見た場合（正面視した場合）、隔壁１２は網目状の連続的につながっている。本モールド１０のように複数の柱状の凹部１１を備えた凹凸パターンを有するモールドを凹型モールドと称する。なお、本明細書において、柱状の凸部は凸部自体が柱状である、物として実体のある部分を指す。一方、柱状の凹部は、柱状の凸部の反転パターンであり、物（ここでは、隔壁）で囲まれた空間が柱状である、実体のない部分を指す。

隔壁１２には、最隣接する凹部１１同士の中心線に沿って高さが一定の稜線１８が形成されている。モールド１０の、最隣接の柱状の凹部１１の中心１１ａ同士を結ぶ線ＩＣ−ＩＣ（図１Ｂ参照）を含む断面（ｘｚ面：図１Ｃ参照）において、各凸断面１３は、稜線１８の一部をなす頂点から高さｔの範囲に断面幅方向の中心に対称な先端先細り形状を有している。この先細り形状を有する範囲ｔは凸断面１３の高さＴの５％〜２０％の高さである。すなわち、凸断面１３は、その凸断面１３の頂点から５％以上２０％以下までの範囲が先細り形状となっている。また、凸断面１３のアスペクト比は２〜５である。ここで、アスペクト比は凸断面１３の高さＴと幅Ｗの比Ｔ／Ｗである。なお、凸断面１３において先細り形状を有する部分を凸部領域１２の先端部１６と称し、凸断面１３において先端部１６の根元から凹部底面までの矩形の部分を凸部領域（隔壁）１２の凸本体部１４と称する。すなわち、本モールド１０の隔壁１２は、凸本体部１４と先端部１６とからなる。そして、先端部１６は、稜線１８を有して稜線１８に対称な傾斜面１９を備えている。傾斜面１９のモールド１０の面に垂直な方向からの傾き（傾斜角度）は１０°以上４５°以下であることが好ましい。

隔壁１２の高さＴはモスアイ構造を形成するための高さであり、２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度である。一方、モールド１０の厚みは特に制限されないが、１．０±０．５ｍｍが好ましく、１．０±０．２ｍｍであることが取り扱い上より好ましい。

図２Ａに第２の実施形態に係るソフトモールドの斜視図を示す。図２Ｂは第２の実施形態に係るソフトモールドの平面図、図２Ｃはその一部の端面模式図である。
図２Ａ〜図２Ｃに示すように、第２の実施形態のソフトモールド２０は、複数の柱状の凸部２２を備えた凹凸パターンを一方の面に有するインプリント用のソフトモールドである。第１の実施形態の場合と同様に、以下において図中に座標軸を示すように、ソフトモールドの面をｘｙ面とし、厚み方向をｚ方向として説明する。

本実施形態のソフトモールド２０（以下において、単にモールド２０という、）において、柱状の凸部２２がｘｙ方向に周期的に配列されている。凹凸パターンは柱状の凸部２２と凸部２２間の面からなる凹部領域から構成されている。本モールド２０のように複数の柱状の凸部２２を備えた凹凸パターンを有するモールドを凸型モールドと称する。

複数の凸部２２同士はほぼ同一の形状を有し、凸部２２は、略垂直に立設する円柱状の凸本体部２４と、その凸本体部２４に連続して設けられ、頂上に近づくほど先細る形状の先端部２６とからなる。モールド２０の、最隣接の柱状の凸部２２の中心２２ａ同士を結ぶ線ＩＩＣ−ＩＩＣ（図２Ｂ参照）を含む断面（ｘｙ面：図２Ｃ参照）において、各凸断面２３は、凸部２２の中心２２ａと一致する頂点２８から高さｔの範囲に断面幅方向の中心に対称な先端先細り形状を有している。第２の実施形態のモールド２０についても、先細り形状を有する範囲ｔは凸断面２３の高さＴの５％〜２０％の高さである。すなわち、凸断面２３は、その凸断面２３の頂点２８から５％以上２０％以下までの範囲が先細り形状となっている。また、凸断面２３のアスペクト比は２〜５である。

上記第１の実施形態のモールド１０の柱状の凹部１１の並び方向に沿った凹部中心１１ａを通る断面、すなわち図１Ｃに示した断面図と、第２の実施形態のモールド２０の柱状の凸部２２の並び方向に沿った凸部中心２２ａを通る断面、すなわち図２Ｃに示した断面図とにおいて、凸断面１３、２３の形状は同様である。

このように凸部領域１２もしくは凸部２２を備えたソフトモールド１０、２０は、インプリント時に先端部１６、２６が先細り形状になっているために、容易に変形させることができ、その変形に伴い凸部先端が当接する部分のレジストを効果的に掻き出すことができ、レジスト残膜の厚みを減らすことができる。特に、ソフトモールド１０の凸部領域１２の先端部１６の高さｔが凸断面１３の高さＴに対して５％から２０％である場合に、残膜のムラを抑制し、より精度の高いインプリントが可能となることを本発明者は見出した（後記実施例参照）。

インプリント用のソフトモールドとしては、基板追従性を有し、残膜低減が可能であり、転写性が良好であることが求められる。ソフトモールドが基板に追従することにより、面内において均一な転写が可能となり、インプリント時にモールドの凸部でレジスト（光硬化性組成物）を十分に掻き出させて、残膜を低減することで、凹凸パターンの転写性を向上させることができる。本発明のソフトモールドは、基板追従性が高く、凸部領域もしくは凸部の先端の変形により残膜を掻き出す効果がたかいため、残膜を低減させることができるので、高い転写性を奏する。

凸断面１３、２３の形状は、図１Ｃおよび図２Ｃに示すように、底面から垂直に立設した凸本体部の矩形と頂点に向かって徐々に小さくなる先細り形状とからなるが、その頂点部分は丸みを帯びていてもよいし、角を有していてもよい。

凸断面の他の例を図３および図４に示す。ここでは、凸型モールドの凸部２２の断面を例に説明するが、凹型モールドの隔壁の断面であっても同様である。図３に示すように、凸部の凸本体部２４は、側面が垂直な方向からの傾きθ_１は５°以下であれば傾斜を有していてもよい。他方、先端部２６の側面の、垂直な方向からの傾きθ_２は１０°以上、４５°以下である。図３に示す凸部２２においては先端部２６が四角錐をなしている。

また、図４に示すように、凸部全体が円錐様であって、先端部２６が丸みを帯びた形状であってもよい。ここでも、凸本体部２４の側面の垂直な方向からの傾きθ_１は５°以下、先端部２６の側面の垂直な方向からの傾きθ_２は１０°以上、４５°以下である。図３に示す円錐様の形状の凸部２２について、先端部２６と凸本体部２４との境界は側面の傾きが急激に変化した位置で規定する。

本発明のソフトモールドにおいては、凹凸パターンを正面からみた（正面視した）場合の、凸断面における先細り形状の根元の面積がパターン全体の面積の３０％〜７０％であることが好ましい。ここで、凸断面における先細り形状の根元の面積とは凸部もしくは凸部領域の先端部の凸本体部との境界面の面積であり、モールドの面に平行な断面の面積をいう。以下において、先端部の凸本体部との境界面の面積を、凸部もしくは凸領域の「先端部の面積」と称する。図３の例において、四角錐である１つの先端部２６の面積は先端部２６と凸本体部２４の境界の断面２６ａの面積である。同様に図４の例において、先端部２６の面積は先端部２６と凸本体部２４との境界の断面２６ａの面積である。

図５は、図３に示す断面の凸部を有する凸型モールドの凹凸パターン正面視における先端部の面積の占める領域を模式的に示す図である。また、図６は、図４に示す断面の凸部を有する凸型モールドの凹凸パターン正面視における先端部の面積の占める領域を模式的に示す図である。先端部の面積はパターン全体の面積に対して４０％〜６０％が好ましく、さらには４５％〜５５％であることがより好ましい。図５に示すように、凸部と凹部が縦横に交互配置されたパターンにおいては、凸部の凸本体部の側面がモールドの面に垂直（すなわち図３におけるθ_１＝０°）である場合に、先端部の面積を、全体の面積に対して最大５０％とすることができる。凸部の配置パターンは図５に示すパターンに限らず、適宜設定可能である。

凹型モールドにおいても、凸部領域の先端部の面積の全体に占める割合の好ましい範囲は凸型モールドの場合と同様である。

先端部の面積がパターン全体の面積の３０〜７０％であれば、圧縮による変形量が大きくなりすぎたり、モールド全体の変形量が大きくなりすぎたり、あるいは凸形状が部分的に傾いたりして転写精度を低下させることなく、良好なインプリントが可能となる。なお、ソフトモールドの先端部の面積は、ソフトモールドの凹凸パターン面を正面から観察した正面視した、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope、ＳＥＭ）画像から求めものとする。

図７は、凹型のソフトモールドの凹凸パターン面についての正面視のＳＥＭ画像である。凹部を囲む隔壁をなす凸部領域の面積は、略矩形状の凹部面積を画像から求め、画面全体の凹部の個数を数え、画像全体の面積から凹部面積と個数の積を差し引いて求めることができる。

なお、柱状の凹部および柱状の凸部の配列は、必ずしも周期的なものでなくてもよいが、縦横に単パターンもしくは基礎パターンが繰り返し配置された周期的な配置であることが好ましい。凹凸が周期パターンであることによって、インプリント時に全面に均等な押圧力を加えることができるため、パターンのムラを低減することができる。

上記形態のソフトモールドは、次の手順で作製することができる。
シリコン基板上に電子ビームレジスト膜を形成し、所望のパターンに電子ビーム（ＥＢ：Electron Beam)照射を行い、現像することによりレジストに微細な凹凸パターンを形成する。この凹凸パターン状のレジストをマスクとしてシリコン基板表面をエッチングする。これにより、微細な凹凸パターンを表面に有するシリコン原盤を得る。そして、このシリコン原盤を用いたインプリントによりソフトモールドを作製する。なお、ＥＢ描画により作製する原盤は高価であるため、シリコン原盤は繰り返し利用したい。そのため、電鋳によりレプリカ金型を作製して、そのレプリカ金型を用いたインプリントによりソフトモールドを作製してもよい。レプリカ金型は、原盤の凹凸パターンに離型処理してＮｉ電鋳することにより反転凹凸パターンの金型を得て、さらにこの反転凹凸パターンの金型を用いてＮｉ電鋳を行うことにより作成することができる。

作製したいソフトモールドが、第１の実施形態のような柱状の凹部を多数備えた凹凸パターンである凹型モールドであれば、柱状の凸部を多数備えた凸型の原盤を用いればよい。他方、作製したいソフトモールドが、第２の実施形態のような柱状の凸部を多数備えた凹凸パターンである凸型モールドであれば、柱状の凹部を多数備えた凹型の原盤を用いればよい。

＜インプリント方法＞
次に、本発明のソフトモールドを用いたインプリント方法の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態のソフトモールド１０を用いたインプリント方法を説明するが、第２の実施形態のソフトモールドを用いた場合についても、同様である。図８は、インプリント方法の工程を模式的に示す図である。

モスアイ構造を形成したい表面を有する基板、ここではサファイア基板５０と上述の第１の実施形態のソフトモールド１０を用意し、サファイア基板５０の表面に光硬化性レジストの塗膜（レジスト層）６０を形成する（Ｓ１）。サファイア基板５０は硬く、シリコンウエハなどと比較して平たん度が悪い。例えば、サファイア基板はモース硬度９、平たん度は直径２インチの基板で１μｍ程度である。ここで、平たん度は測定面に存在する凹凸のうち最も高い箇所と最も低い箇所との高低差で示される。これは、ＪＩＳ Ｇ ３１９２、３１９３および３１９４などに規定される各種鋼材の面のわん曲または波状ひずみを示す平たん度と同様の定義である。
２００ｎｍ高さの凸部（もしくは凹部）のモスアイ構造をインプリントして光硬化樹脂による凹凸パターンをサファイア基板の表面に成形するためには、モールドが直径２インチの基板の両端で１０００ｎｍ（＝１μｍ）撓むことが望まれる。この撓みを実現するために、ゴム硬度５０〜１００のソフトモールドが好適である。

次に、モールド１０の凹凸パターンをレジスト層６０に押し付け、レジスト層に凹凸パターンを転写して凹凸パターンレジスト層６２を形成する（Ｓ２）。

さらに、モールド１０の凹凸パターンとは逆の平坦面にガラス板７０を載置してモールド１０を押圧し、モールド１０の厚みの変形量を３％〜１０％とした状態でガラス板７０上からＵＶ光を照射してレジスト層を硬化させ樹脂層６４とする（Ｓ３）。この際の押圧力はガラス板の自重以上０．０１ＭＰａ以下程度で、モールド厚みの変形量が３％〜１０％となる範囲で調整すればよい。モールド１０は全体的に厚み方向に圧縮されるが、特に細い先端部での圧縮量が大きくなる。そして、この先端部が圧縮されて変形することにより、凸部によるレジストの押し出し効果を顕著なものとすることができる。一方で、モールド１０の凹凸パターンを正確に転写するためには、モールド全体が大きく変形しすぎないことが好ましい。

その後、ソフトモールド１０を剥離することにより、サファイア基板５０上にモールド１０の凹凸パターンの反転凹凸パターンを有する樹脂層６４を得ることができる（Ｓ４）。

なお、この樹脂層６４をマスクとして、サファイア基板表面をエッチング処理することによりサファイア基板表面に樹脂層６４の凹凸パターンに応じた凹凸構造を形成することができる。

モールドの変形量を３％以上とすることにより、凸部の先端部の圧縮による変形量を十分なものとして、レジストを十分に掻き出すことができ、残膜を低減することができる。また、変形量を１０％以下とすることにより、モールド全体の変形量の増大に伴い、凸部が部分的に傾いたり、所望とする凹部あるいは凸部が小さくなったりして、転写精度が低下するのを抑制することができる。なお、モールドの変形量は、図９に示すように押圧していない状態のモールド（左図）の厚みと押圧力を加えた場合のモールド（右図）の厚みとの差Δｚの、押圧していない状態のモールドの厚みに対する割合である。

なお、モールドの厚みは、例えば、１ｍｍ程度であり、これに対してモスアイ高さ、すなわち凹凸パターンの凸部高さは、例えば、２５０〜３００ｎｍ程度である。したがって、凹凸パターンの凸部先端部の面積が全面積の５０％であるソフトモールドにおいて、全体の厚みが３％圧縮された場合、凸部は元の６％程度の変形量を示すと考えられ、さらにその先端部は元の形状からの変形量が大きいと考えられるが、微小な細部であるため、インプリント時における先端部のみの変形量を観察することは難しい。

以下、実施例および比較例のソフトモールドを作製し、評価した結果について説明する。

[実施例１〜７および比較例１〜３]
図１Ａ〜図１Ｃに示した第１の実施形態のソフトモールドと同様の凹型のソフトモールド作製した。
各実施例および比較例のソフトモールドは以下の手順で作製した。
シリコンウエハ上にＥＢレジストを塗布し、ＥＢ描画、現像してレジストの凹凸パターンを形成し、レジストをマスクとしてエッチングを行い、所望の隔壁形状に応じた凹部および柱状の凹部に応じた凸部を有する凹凸パターンをシリコンウエハ表面に形成した。この表面に凹凸パターンが形成されたシリコンウエハをマスター原盤として、これに離型剤（ダイキン工業製：オプツールＨＤ−１１００）をディップコートした後、光硬化型のＰＤＭＳ組成物をマスター原盤に直接滴下し、ＵＶ硬化させたうえで離型してソフトモールドを作製した。塗布から硬化にあたってはマスター原盤からＰＤＭＳ組成物が流れ出ないように、紙で作った枠により原盤を取り囲んだ。
各実施例および比較例について、それぞれシリコンウエハに形成する凹凸パターンの形状を表に示す先端部に応じた形状とした。また、ゴム硬度はＰＤＭＳ組成物の成分調製により調整した。

得られたモールドについての先端部高さ、面積およびゴム硬度は以下のように測定した。

[測定方法]
−先端部の高さ−
液体窒素に漬けて固化させたソフトモールドを割って断面をつくり、株式会社真空デバイス製のオスミウムコーターＨＰＣ−２０型を用いて、オスミウム製膜して導電処理した上で、断面をＳＥＭで観察した。画像から凸部の高さＴおよび先端部の高さｔをｎｍの精度で測定した。表１において先端部の凸部高さに対する割合(ｔ／Ｔ)×１００[％]を記載した。

−先端部の面積−
先端部面積Ｓ_１の全面積Ｓに対する割合(Ｓ_１／Ｓ)×１００[％]は、凹凸パターン面を正面視したＳＥＭ画像（図７参照）から求めた既述の方法に沿って求めた。

−ゴム硬度−
ゴム硬度は、中硬さ用試験用のゴム硬度計タイプＡを用いて測定した。各例のソフトモールドと同一の材料からなる厚さ１．０ｍｍの試験片を用意して、６枚重ねたものに押針を試験片表面に押し付けた際の押込み深さを基に硬さを測定した。なお、数値は少なくとも３点についての硬度を測定して平均値（小数第一位を切り上げ）をとった。

上記のようにして実施例、比較例の各モールドを用いて、インプリントを行い、インプリントにより得られた凹凸パターン樹脂層の状態を評価した。
インプリントは、既述のインプリント法に沿って行った。具体的には、直径２インチのサファイア基板上に光硬化性レジストを塗布してレジスト層を形成し、このレジストにモールドの凹凸パターン面を押し付け、モールドの平坦面にガラス板を載置して、ガラス板を介したモールドを押圧して、モールド厚み変形量を５％とした状態でＵＶ照射を行い、レジストを硬化させ凹凸パターン樹脂層を形成した。

[評価方法]
各実施例および比較例のソフトモールドについて、基板追従性、残膜厚みおよび転写性を評価した。

−基板追従性−
凹凸パターン樹脂層のムラの程度を評価した。
上記の通り、実施例、比較例の各モールドを用いてサファイア基板にインプリント法によって作製した凹凸パターン樹脂層を、蛍光灯下で目視にて観察し、以下のように評価した。
Ａ：ムラが全く目視できない
Ｂ：ムラがごくわずか認識できる
Ｃ：明らかにムラが認識できる

−残膜の厚み−
サファイア基板上の凹凸パターン樹脂層を形成し、ソフトモールドを剥離しない段階で、サファイア基板のインプリント面とは反対の面側にダイヤ刃ガラスカッターでケガキ線を入れて、そこからサファイア基板を割る。その後、ＳＥＭで観察するための導電処理を施し、断面をＳＥＭで観察して、レジスト厚みが最も薄い部分の、基板からの厚みをＳＥＭ画像からｎｍの精度で測定した。
各例について、以下の基準で評価した。
Ａ：残膜厚みが５ｎｍ以下である。
Ｂ：残膜厚みが５ｎｍ超、２０ｎｍ以下である。
Ｃ：残膜厚みが２０ｎｍ超である。

−転写性−
インプリントして得られた凹凸パターン樹脂層の凸部高さを測定し、各ソフトモールドの作製に用いたマスター原盤のモスアイ高さ（凸部高さ）２８０ｎｍに対する転写率に基づき測定値を以下の基準で評価した。
Ａ：２５０ｎｍ（転写率８９％）以上である。
Ｂ：２５０ｎｍ未満２００ｎｍ（転写率７１％）以上である。
Ｃ：２００ｎｍ未満である。

各実施例および比較例のソフトモールドの構成と、その評価結果を表１にまとめて示す。なお、各例において基板追従性、残膜厚みおよび転写性の評価のうち最も悪い評価を総合評価とした。

表１に示されるように、先端部に先細り形状を備えていない比較例１と比べて、先細り形状を備えた他の例では残膜厚みを減らすことができた。特に、先端部高さが５〜２０％であった実施例１〜７については、残膜厚みが１０ｎｍ以下に抑制でき、残膜低減の効果が高いことが明らかである。

次に、本発明のインプリント方法の実施例および比較例について説明する。

[実施例１１]
実施例１のモールドを用い、実施例１のインプリント方法において、ソフトモールドの全体厚みが５％圧縮される変形量で押圧した状態でインプリントを行った。

[実施例１２]
実施例１のモールドを用い、ソフトモールドの全体厚みが３％圧縮される変形量で押圧した状態でインプリントを行った。

[実施例１３]
実施例１のモールドを用い、ソフトモールドの全体厚みが１０％圧縮される変形量で押圧した状態でインプリントを行った。

[比較例１１]
比較例２のモールドを用い、ソフトモールドの全体厚みが５％圧縮される変形量で押圧した状態でインプリントを行った。

[比較例１２]
比較例２のモールドを用い、ソフトモールドの全体厚みが５％圧縮される変形量で押圧した状態でインプリントを行った。

[比較例１３]
実施例１のモールドを用い、ソフトモールドの全体厚みが変化しない変形量０％でインプリントを行った。

[比較例１４]
実施例１のモールドを用い、ソフトモールドの全体厚みが２０％圧縮される変形量で押圧した状態でインプリントを行った。

−変形量の測定−
圧縮していない状態のソフトモールドの厚み１ｍｍからの変形量を求めた。インプリント時におけるガラス板のモールド接触面とサファイア基板までの距離を接触式変異計で１μｍの精度で計測した。測定値[μｍ]／1０００[μｍ]の百分率を変形量として求めた。接触式変位計としては、Ｐａｎａｓｏｎｉｃ社製の高機能接触式変位センサＴＲ−１５５を用いた。

それぞれのインプリント方法を、上記のソフトモールドの実施例比較例の場合と同様に、基板追従性、残膜および転写性で評価した。結果を表２に示す。

表２の結果から、本発明の実施例のモールドを用い、かつ、インプリント時の厚み変形量を３〜１０％とすることによって、残膜低減効果と転写性の向上をより効果的に図ることができることが明らかになった。

１０ ソフトモールド
１０ａ ソフトモールドの一方の面
１１ 凹部
１１ａ 凹部中心
１２ 凸部領域（隔壁）
１３ 凸断面
１４ 凸本体部
１６ 先端部
１８ 稜線
１９ 傾斜面
２０ ソフトモールド
２２ 凸部
２２ａ 凸部中心
２３ 凸断面
２４ 凸本体部
２６ 先端部
２６ａ 断面
２８ 頂点
５０ サファイア基板
６０ レジスト層
６２ 凹凸パターンレジスト層
６４ 樹脂層
７０ ガラス板

Claims (7)

1. 複数の柱状の凹部もしくは複数の柱状の凸部を備えた凹凸パターンを一方の面側に有するインプリント用のソフトモールドであって、
   前記柱状の凹部もしくは前記柱状の凸部の中心を結ぶ線を含む、前記面に直交する断面において、凸断面がアスペクト比２〜５であり、該凸断面の先端５％〜２０％までの領域が断面幅方向の中心に対称な先端先細り形状であるソフトモールド。
2. 前記凹凸パターンが、前記複数の柱状の凹部と、該柱状の凹部を囲む隔壁を構成し前記柱状の凹部間を占める連続的に連なった凸部領域とからなり、該凸部領域には、前記凹部間を通る高さが一定の稜線が形成されており、前記凸断面における前記先端先細り形状の頂点が該稜線の一部である請求項１に記載のソフトモールド。
3. 前記凹凸パターンを正面視した場合に、前記凸断面における前記先端先細り形状の根元の面積がパターン全体の面積の３０％〜７０％である請求項１または２に記載のソフトモールド。
4. 前記凹凸パターンを正面視した場合に、前記柱状の凹部もしくは前記柱状の凸部が周期的に配置されている請求項１から３いずれか１項に記載のソフトモールド。
5. 硬度がゴム硬度タイプＡで７０〜８０である材料から構成されている請求項１から４いずれか１項に記載のソフトモールド。
6. ジメチルポリシロキサンから構成されている請求項１から５いずれか１項に記載のソフトモールド。
7. 基板上に塗布されたレジスト層に請求項１から６いずれか１項記載のソフトモールドを押し付け、前記ソフトモールドの厚み変形量を３％〜１０％とした状態で前記レジスト層を硬化させるインプリント方法。