ナノインプリント用モールド
【課題】微細パターンを形成する際に生じるバリの高さを抑制することと、樹脂にパターン面を押し付ける際にモールドの基体部が樹脂に接触することを抑制することを両立することが可能なナノインプリント用モールドを提供する。
【解決手段】モールド１ａは、モールド基体部３とモールド本体部５とを備える。モールド本体部５の表面５Ｓは、ナノインプリント用のパターン５Ｐが形成されたパターン面５Ｓ１と、パターン面５Ｓ１の外縁５Ｓ１Ｘ、５Ｓ１Ｙに沿って設けられた副表面５Ｓ２とを有する。表面３Ｓと垂直な方向における副表面５Ｓ２からモールド基体部３の表面３Ｓまでの最長距離Ｈ５Ｓ２は、モールド基体部３の表面３Ｓと垂直な方向におけるパターン面５Ｓ１からモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離Ｈ５Ｓ１よりも短く、これらの差Ｄ５Ｓは、ナノインプリント用のパターン５Ｐの深さよりも大きい。
【解決手段】モールド１ａは、モールド基体部３とモールド本体部５とを備える。モールド本体部５の表面５Ｓは、ナノインプリント用のパターン５Ｐが形成されたパターン面５Ｓ１と、パターン面５Ｓ１の外縁５Ｓ１Ｘ、５Ｓ１Ｙに沿って設けられた副表面５Ｓ２とを有する。表面３Ｓと垂直な方向における副表面５Ｓ２からモールド基体部３の表面３Ｓまでの最長距離Ｈ５Ｓ２は、モールド基体部３の表面３Ｓと垂直な方向におけるパターン面５Ｓ１からモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離Ｈ５Ｓ１よりも短く、これらの差Ｄ５Ｓは、ナノインプリント用のパターン５Ｐの深さよりも大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノインプリント用モールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、ナノインプリント法による微細パターン形成方法が記載されている。この方法によれば、ナノインプリントに用いるモールドを、光等が透過する材料で構成することにより、ウェハとモールドとのアライメントを行うことが可能であることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２３４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
分布帰還型半導体レーザが有する回折格子等の微細パターンを形成する方法として、ナノインプリント法を採用することが検討されている。このような微細パターンをナノインプリント法で形成すれば、分布帰還型半導体レーザ等のデバイスの製造コストを低減させることができる等の利点がある。
【０００５】
ナノインプリント法で微細パターンを形成する場合には、まず、半導体基板等の基板上に、微細パターンを形成する半導体層等の加工対象層と、樹脂層とをこの順に形成する。そして、微細パターンのための凹凸パターンを有するモールドをこの樹脂層に押し付け、その状態で樹脂層を硬化させた後にモールドと樹脂層とを離間させる。このようにして、モールドの凹凸パターンを樹脂層に転写する。そして、このようなモールドの凹凸パターンの樹脂層への転写は、通常、ナノインプリントを行う位置を変えながら複数回行われる（ステップアンドリピート方式）。つまり、加工対象層を複数の部分領域に分割し、それぞれの部分領域上の樹脂層に対して順にモールドによる凹凸パターンの転写が行われる。
【０００６】
その後、この樹脂層をマスクとして加工対象層をエッチングすると、加工対象層上に残存する樹脂層（樹脂層の残膜）の厚さが薄い領域程、加工対象層の表面が早く露出して深くエッチングされるため、モールドの凹凸パターンを加工対象層に転写することができる。
【０００７】
このようなステップアンドリピート方式のナノインプリント法による微細加工を行う際に用いられるモールドは、一般に、平板状の基体部と、その基体部の表面上に設けられたメサ状の本体部とを有する。本体部の表面は、パターン面を構成する。即ち、本体部の表面には、ナノインプリント用の凹凸パターンが形成されている。このような構成のモールドによれば、基体部とパターン面が本体部の高さに相当する距離だけ離間しているため、樹脂層の一部（加工対象層の部分領域に対応する樹脂層の部分領域）にモールドのパターン面を押し付ける際、モールドの基体部が樹脂層に接触することが抑制される。
【０００８】
上述のようなモールドの基体部が樹脂層に接触することを抑制する観点からは、モールドの本体部の高さは高い程好ましい。しかしながら、モールドの本体部の高さが高いと、以下のような問題を生じる。
【０００９】
即ち、樹脂層の部分領域にモールドのパターン面を押し付けると、樹脂層の一部はモールドのパターン面と樹脂層との接触領域の外側へ押し出される場合がある。そして、この押し出された樹脂層は、モールドのモールド本体部の側面に付着し、バリが生じる場合がある。その後の工程において、このバリも硬化する。このように硬化したバリは、完成品（例えば、分布帰還型半導体レーザ）の歩留まり悪化の原因となるため、例えば、ドライエッチング法等のエッチング法によって、除去することが好ましい。
【００１０】
しかしながら、このバリの高さが高くなると、バリを除去するのに時間がかかってしまうため、バリ周辺の領域にダメージを与えてしまうことがある。そして、このバリは、モールドの本体部の高さが高い程、高く形成され易くなる。
【００１１】
そのため、モールドのモールド本体部の高さを高くすると、ナノインプリント法による微細パターン形成時に生じる樹脂のバリが高くなってしまうという問題がある。一方、モールドのモールド本体部の高さ低くすると、モールドのパターン面を樹脂に押し付ける際、モールドの基体部が樹脂に接触し易くなってしまうという問題がある。
【００１２】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、ナノインプリント用のモールドであって、微細パターンを形成する際に生じるバリの高さを抑制することと、樹脂にパターン面を押し付ける際にモールドの基体部が樹脂に接触することを抑制することを両立することが可能なモールドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するため、本発明に係るナノインプリント用モールドは、モールド基体部と、モールド基体部の表面に設けられた裏面と、その裏面とは反対側の表面と、を有するモールド本体部と、を備え、モールド基体部の表面と垂直な方向から見て、モールド本体部は、モールド基体部の外縁と離間しており、モールド本体部の表面は、モールド基体部の表面と平行な平面に沿って延びていると共に、ナノインプリント用のパターンが形成されたパターン面と、パターン面の外縁の少なくとも一部に沿って設けられた副表面と、を有し、副表面は、モールド本体部の側面と交差し、モールド基体部の表面と垂直な方向における副表面からモールド基体部の表面までの最長距離は、モールド基体部の表面と垂直な方向におけるパターン面からモールド基体部の表面までの距離よりも短く、パターン面からモールド基体部の表面までの上記距離と、副表面からモールド基体部の表面までの上記最長距離との差は、ナノインプリント用のパターンの深さよりも大きいことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るナノインプリント用モールドにおいては、副表面からモールド基体部の表面までの上記最長距離は、パターン面からモールド基体部の表面までの上記距離よりも短いため、パターン面と副表面との間には、パターン面と副表面とを連結する連結面が形成される。そして、この連結面と副表面は、パターン面を基準とした段差部となる。この段差部はパターン面の外縁の少なくとも一部に沿っている。さらに、パターン面からモールド基体部の表面までの上記距離と、副表面からモールド基体部の表面までの上記最長距離との差は、ナノインプリント用のパターンの深さよりも大きいため、上記段差部がモールド本体部に規定する凹部の体積は十分に大きくなる。
【００１５】
これにより、樹脂にモールドのパターン面を押し付ける際、パターン面と樹脂との接触領域の外側へ押し出された樹脂は、上記段差部に溜まる。そのため、パターン面と樹脂との接触領域の外側へ押し出された樹脂が、モールド本体部の側面に到ることは抑制される。そのため、モールド本体部の高さを高くしても、微細パターンを形成する際に生じるバリの高さを抑制することが可能となる。その結果、本発明に係るナノインプリント用モールドによれば、微細パターンを形成する際に生じるバリの高さを抑制することと、樹脂にパターン面を押し付ける際にモールドの基体部が樹脂に接触することを抑制することを両立することが可能となる。
【００１６】
さらに、本発明に係るナノインプリント用モールドにおいて、副表面は、モールド基体部の表面と平行な平面に沿って延びていることが好ましい。これにより、上記段差部がモールド本体部に規定する凹部の深さが副表面全体に亘って略一定となる。そのため、微細パターンを形成する際に生じるバリの高さをより抑制することが可能となる。
【００１７】
さらに、本発明に係るナノインプリント用モールドは、副表面に固定された凸部材をさらに備え、凸部材は、パターン面と離間しており、モールド基体部の表面と垂直な方向における凸部材の頂部からモールド基体部の表面までの距離は、パターン面からモールド基体部の表面までの上記距離と同じか、それよりも小さいことが好ましい。
【００１８】
これにより、樹脂にモールドのパターン面を押し付ける際、凸部材は、上記段差部に溜まった樹脂がモールド本体部の側面に移動することを抑制する。その結果、微細パターンを形成する際に生じるバリの高さをより抑制することが可能となる。
【００１９】
さらに、本発明に係るナノインプリント用モールドにおいて、パターン面には、ナノインプリント用のパターンの深さよりも深い凹部が形成されていることが好ましい。これにより、パターン面には、十分な体積の凹部が形成される。そのため、樹脂にモールドのパターン面を押し付ける際、樹脂の一部はこの凹部内に溜まるため、樹脂がモールド本体部の側面に到ることはより抑制される。その結果、微細パターンを形成する際に生じるバリの高さをより抑制することが可能となる。
【００２０】
さらに、本発明に係るナノインプリント用モールドにおいて、パターン面からモールド基体部の表面までの上記距離と、副表面からモールド基体部の表面までの上記最長距離との上記差は、３μｍ以下であることが好ましい。これにより、微細パターンを形成する際に生じるバリの高さを十分に抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ナノインプリント用のモールドであって、微細パターンを形成する際に生じるバリの高さを抑制することと、樹脂にパターン面を押し付ける際にモールドの基体部が樹脂に接触することを抑制することを両立することが可能なモールドが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係るナノインプリント用のモールドの斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿ったナノインプリント用のモールドの断面図である。
【図３】第１実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【図４】第１実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための平面図である。
【図５】第１実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【図６】第１実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【図７】第１実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【図８】第１実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【図９】第１実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【図１０】第１実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【図１１】第２実施形態に係るナノインプリント用のモールドの斜視図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿ったナノインプリント用のモールドの断面図である。
【図１３】第２実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【図１４】第２実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【図１５】第３実施形態に係るナノインプリント用のモールドの斜視図である。
【図１６】図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿ったナノインプリント用のモールドの断面図である。
【図１７】第３実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【図１８】第３実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、実施の形態に係るナノインプリント用モールドについて、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、可能な場合には同一要素には同一符号を用いる。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るナノインプリント用のモールドの斜視図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿ったナノインプリント用のモールドの断面図である。
【００２５】
図１及び図２に示すように、本実施形態のナノインプリント用のモールド１ａは、モールド基体部３と、モールド本体部５とを備えている。図１及び図２においては、直交座標系２を示している。なお、図３以降の各図においても、図１及び図２と対応するように直交座標系２を示している。
【００２６】
モールド基体部３は、本実施形態においては、Ｚ軸方向を厚さ方向とし、ＸＹ平面と平行な表面３Ｓを有する平板状の部材である。より具体的には、モールド基体部３は、Ｚ軸方向から見て、Ｘ軸に沿って延びる一対の外縁辺３ＸとＹ軸に沿って延びる一対の外縁辺３Ｙを有する矩形の平板状の部材である。
【００２７】
モールド基体部３のＺ軸方向の厚さＴ３は、特に制限されないが、例えば、１０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下とすることができる。モールド基体部３のＸ軸方向の幅Ｗ３は、特に制限されないが、例えば、５０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下とすることができる。モールド基体部３のＹ軸方向の長さＬ３は、特に制限されないが、例えば、５０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下とすることができる。
【００２８】
モールド本体部５は、Ｚ軸方向を厚さ方向とし、ＸＹ平面に沿って延びる裏面５Ｂと、裏面５Ｂとは反対側の表面５Ｓと、を有している。モールド本体部５の裏面５Ｂは、モールド基体部３の表面３Ｓの一部に設けられており、表面３Ｓの当該一部に固定されている。
【００２９】
Ｚ軸方向から見ると、モールド本体部５は、モールド基体部３の外縁から離間している。具体的には、Ｚ軸方向から見ると、モールド本体部５は、モールド基体部３の一対の外縁辺３Ｘ及び一対の外縁辺３Ｙから離間している。本実施形態においては、Ｚ軸方向から見ると、モールド本体部５は、Ｘ軸に沿って延びる一対の外縁辺とＹ軸に沿って延びる一対の外縁辺を有する矩形状の部材である。そして、モールド本体部５の４つの外縁辺は、モールド基体部３の４つの外縁辺（一対の外縁辺３Ｘ及び一対の外縁辺３Ｙ）にそれぞれ沿っている。
【００３０】
Ｚ軸方向から見て、モールド本体部５のＹ軸に沿った外縁辺と、モールド基体部３の外縁辺３ＹとのＸ軸方向の離間距離Ａ３Ｘは、例えば、１０ｍｍ以上、７０ｍｍ以下とすることができる。Ｚ軸方向から見て、モールド本体部５のＸ軸に沿った外縁辺と、モールド基体部３の外縁辺３ＸとのＹ軸方向の離間距離Ａ３Ｙは、例えば、１０ｍｍ以上、７０ｍｍ以下とすることができる。
【００３１】
モールド本体部５の表面５Ｓは、パターン面５Ｓ１と、副表面５Ｓ２と、連結面５ＳＲとを有する。
【００３２】
表面５Ｓのパターン面５Ｓ１は、ＸＹ平面に沿って延びている。本実施形態においては、パターン面５Ｓ１は、Ｘ軸に沿って延びる一対の外縁辺５Ｓ１Ｘと、Ｙ軸に沿って延びる一対の外縁辺５Ｓ１Ｙを有する矩形状を成しており、一対の外縁辺５Ｓ１Ｘ及び一対の外縁辺５Ｓ１Ｙは、モールド基体部３の一対の外縁辺３Ｘ及び一対の外縁辺３Ｙにそれぞれ沿っている。
【００３３】
また、パターン面５Ｓ１には、ナノインプリント用のパターン５Ｐが形成されている。本実施形態においては、パターン５Ｐは、分布帰還型半導体レーザ等が有する回折格子を形成するためのパターンである。具体的には、本実施形態のパターン５Ｐは、Ｘ軸に沿って延び、それぞれＹ軸方向の幅及びＺ軸方向の高さが同一の複数のライン部と、Ｘ軸に沿って延び、それぞれＹ軸方向の幅及びＺ軸方向の高さが同一の複数のスペース部を有している。パターン５Ｐは、各ライン部と各スペース部とが交互にＸ軸方向に配置されたラインアンドスペースパターンである。
【００３４】
各ライン部と各スペース部のＺ軸方向の高さＨ５は、例えば、５０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下とすることができる。各ライン部と各スペース部のＹ軸方向の幅は、例えば、５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下とすることができる。Ｙ軸方向のパターン５Ｐの周期、即ち、一つのライン部のＹ軸方向の幅と一つのスペース部のＹ軸方向の幅の合計値は、例えば、１９０ｎｍ以上、２５０ｎｍ以下とすることができる。
【００３５】
パターン面５Ｓ１の外縁辺５Ｓ１Ｘの長さは、例えば、４ｍｍ以上、４０ｍｍ以下とすることができる。パターン面５Ｓ１の外縁辺５Ｓ１Ｙの長さは、例えば、４ｍｍ以上、４０ｍｍ以下とすることができる。
【００３６】
副表面５Ｓ２は、パターン面５Ｓ１の外縁に沿って設けられている。即ち、Ｚ軸方向から見て、副表面５Ｓ２は、パターン面５Ｓ１の外縁を取り囲むように設けられている。本実施形態においては、パターン面５Ｓ１の外縁は、一対の外縁辺５Ｓ１Ｘ及び一対の外縁辺５Ｓ１Ｙからなる。
【００３７】
また、本実施形態においては、副表面５Ｓ２は、Ｘ軸に沿って延びる一対の外縁辺５Ｓ２Ｘと、Ｙ軸に沿って延びる一対の外縁辺５Ｓ２Ｙを有する。副表面５Ｓ２の一対の外縁辺５Ｓ２Ｘは、パターン面５Ｓ１の一対の外縁辺５Ｓ１Ｘにそれぞれ沿っており、副表面５Ｓ２の一対の外縁辺５Ｓ２Ｙは、パターン面５Ｓ１の一対の外縁辺５Ｓ１Ｙにそれぞれ沿っている。
【００３８】
副表面５Ｓ２の外縁辺５Ｓ２Ｘの長さは、例えば、５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下とすることができる。副表面５Ｓ２の外縁辺５Ｓ２Ｙの長さは、例えば、５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下とすることができる。
【００３９】
本実施形態においては、副表面５Ｓ２は、パターン面５Ｓ１の外縁（本実施形態の場合、一対の外縁辺５Ｓ１Ｘ及び一対の外縁辺５Ｓ１Ｙ）の全体に沿って設けられているが、副表面５Ｓ２は、パターン面５Ｓ１の外縁の一部に沿って設けられていてもよい。
【００４０】
また、副表面５Ｓ２は、モールド本体部５の側面５Ｆと交差する。即ち、副表面５Ｓ２と側面５Ｆは、１８０度未満の角度θ５を成す。側面５Ｆは、裏面５Ｂと副表面５Ｓ２との間の面である。本実施形態においては、角度θ５は略９０度であるが、鋭角又は鈍角であってもよい。また、副表面５Ｓ２には、ナノインプリント用のパターンは形成されていない。
【００４１】
また、本実施形態においては、副表面５Ｓ２は、ＸＹ平面に沿って延びる平面であるが、ＸＹ平面と鋭角に交わる方向に延びる平面であってもよいし、曲面であってもよい。
【００４２】
本実施形態においては、側面５Ｆは曲面状である。具体的には、モールド本体部５は、副表面５Ｓ２から裏面５Ｂに向かって末広がり状となっている。モールド本体部５は、裏面５Ｂから副表面５Ｓ２に向かって末広がり状となっていてもよい。また、側面５Ｆは平面状であってもよい。この場合、副表面５Ｓ２と側面５Ｆの成す角度θ５は、略９０度であってもよいし、鋭角又は鈍角であってもよい。
【００４３】
また、モールド基体部３の表面３Ｓと垂直な方向、即ち、Ｚ軸方向における副表面５Ｓ２からモールド基体部３の表面３Ｓまでの最長距離Ｈ５Ｓ２は、Ｚ軸方向におけるパターン面５Ｓ１からモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離Ｈ５Ｓ１よりも短くなっている。
【００４４】
上述のように本実施形態においては、副表面５Ｓ２は、ＸＹ平面に沿って延びる平面であるため、Ｚ軸方向における副表面５Ｓ２からモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離は、副表面５Ｓ２全体に亘って一定となる。副表面５Ｓ２がＸＹ平面に沿って延びる平面でない場合（例えば、副表面５Ｓ２がＸＹ平面と鋭角に交わる方向に延びる平面である場合や曲面である場合等）、Ｚ軸方向における副表面５Ｓ２からモールド基体部３の表面３Ｓまでの最長距離Ｈ５Ｓ２は、副表面５Ｓ２におけるモールド基体部３の表面３Ｓから最も離れた点から、表面３ＳまでのＺ軸に沿った方向の距離となる。
【００４５】
パターン面５Ｓ１と副表面５Ｓ２との間の上述の関係に基づき、パターン面５Ｓ１と副表面５Ｓ２との間には、これらの面を接続する連結面５ＳＲが形成される。本実施形態においては、連結面５ＳＲは曲面状である。具体的には、モールド本体部５は、パターン面５Ｓ１から副表面５Ｓ２に向かって末広がり状となっている。モールド本体部５は、副表面５Ｓ２からパターン面５Ｓ１に向かって末広がり状となっていてもよい。また、連結面５ＳＲは平面状であってもよい。この場合、パターン面５Ｓ１と連結面５ＳＲの成す角度は、略９０度であってもよいし、鋭角又は鈍角であってもよい。
【００４６】
本実施形態においては、副表面５Ｓ２がパターン面５Ｓ１の外縁（一対の外縁辺５Ｓ１Ｘ及び一対の外縁辺５Ｓ１Ｙ）の全体に沿って設けられているため、連結面５ＳＲもパターン面５Ｓ１の外縁の全体に沿っている。副表面５Ｓ２がパターン面５Ｓ１の外縁の一部に沿っている場合、連結面５ＳＲは、パターン面５Ｓ１の外縁の当該一部に沿う。
【００４７】
連結面５ＳＲと副表面５Ｓ２は、パターン面５Ｓ１を基準とした段差部５Ｃとなる。段差部５Ｃに隣接する領域は、モールド本体部５に形成された凹部となる。具体的には、段差部５Ｃは、パターン面５Ｓ１の表面３Ｓからの高さ位置を基準として表面３Ｓ方向に凹む凹部をモールド本体部５に規定している。
【００４８】
また、Ｚ軸方向におけるパターン面５Ｓ１からモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離Ｈ５Ｓ１と、Ｚ軸方向における副表面５Ｓ２からモールド基体部３の表面３Ｓまでの最長距離Ｈ５Ｓ２との差Ｄ５Ｓは、ナノインプリント用のパターン５Ｐの深さＨ５Ｐよりも大きい。このようにして、段差部５Ｃがモールド本体部５に規定する上記凹部の体積を、パターン５Ｐの凹部の体積よりも大きくしている。
【００４９】
モールド基体部３及びモールド本体部５は、例えば、石英、ガラス、シリコン等からなる。後述のナノインプリント用の樹脂部として紫外線硬化樹脂を用いる場合、モールド基体部３及びモールド本体部５は、石英、ガラス等の、紫外線に対する透過率が十分に高い材料からなることが好ましい。本実施形態においては、モールド基体部３とモールド本体部５は、同一の材料で構成されているが、互いに異なる材料で構成されていてもよい。また、モールド基体部３とモールド本体部５は、一体形成されていてもよいし、モールド基体部３とモールド本体部５とは別個の部材として形成された後、一体化されていてもよい。
【００５０】
次に、本実施形態のモールド１ａを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法について説明する。
【００５１】
図３、及び、図５〜図１０は、本実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図であり、図４は、本実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための平面図である。
【００５２】
本実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法として、半導体基板上の半導体層に微細パターンとしての回折格子を製造する方法について説明する。このような回折格子としては、例えば、分布帰還型半導体レーザ等の半導体光デバイスが有する回折格子を挙げることができる。
【００５３】
まず、図３に示すように、半導体基板１３を準備する。半導体基板１３は、例えば、円板状の基板とすることができる。半導体基板１３は、例えば、ＳｉやＧｅ等の単元素半導体や、ＩｎＰ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体等の化合物半導体からなる。
【００５４】
そして、図３及び図４に示すように、半導体基板１３の表面１３Ｓ上に、加工対象としての半導体層１５を形成する。この半導体層１５は、複数の部分領域１５Ａに分割されている。後の工程において、各部分領域１５Ａ上の樹脂部に対して順に、モールド１ａによるパターンの転写が行われる（ステップアンドリピート方式）。
【００５５】
続いて、図５に示すように、半導体層１５の表面１５Ｓ上に、紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂からなる樹脂部１７を形成する。樹脂部１７は、例えば、半導体層１５の表面１５Ｓ上に、滴下法やスピンコート法によって紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂を含む樹脂液を設けた後、当該樹脂液を所定の温度に加熱処理することにより、形成することができる。半導体層１５の表面１５Ｓ上に形成された樹脂部１７は、図５に示される段階においては、流動性を有している。
【００５６】
樹脂部１７は、図５に示すように、複数の部分に分割された状態で半導体層１５の表面１５Ｓ上に分散していてもよいし、半導体層１５の表面１５Ｓ全体を覆うように層状に形成されていてもよい。また、半導体層１５と樹脂部１７との密着性を向上させる機能を有する密着層を、半導体層１５と樹脂部１７との間に介在させてもよい。
【００５７】
続いて、図６に示すように、半導体層１５の一つの部分領域１５Ａの表面１５Ｓと、モールド１ａのパターン面５Ｓ１とを対向させる。この際、半導体層１５の表面１５Ｓと、モールド本体部５のパターン面５Ｓとが、略平行になるようにする。
【００５８】
次に、図７に示すように、モールド１ａをＺ軸正方向に移動させて、モールド本体部５が半導体層１５と接触しないように、モールド本体部５のパターン面５Ｓ１を当該部分領域１５Ａ上の樹脂部１７に押し付ける。すると、樹脂部１７のうちの一部は、パターン面５Ｓ１と樹脂部１７との接触領域の外側へ押し出される場合がある。この押し出された樹脂部１７の一部は、連結面５ＳＲと副表面５Ｓ２からなる段差部５Ｃに溜まる。
【００５９】
そして、この状態で、当該部分領域１５Ａの表面１５Ｓ上の樹脂部１７を硬化させる。樹脂部１７が紫外線硬化樹脂からなる場合、当該樹脂部１７に紫外線を照射することにより当該樹脂部１７は硬化する。その際、モールド基体部３及びモールド本体部５が紫外線に対する透過率が十分に高い材料からなる場合、紫外線がモールド基体部３及びモールド本体部５を透過してから当該樹脂部１７に到達するように、紫外線を当該樹脂部１７に照射することができる。樹脂部１７が熱硬化樹脂からなる場合、当該樹脂部１７を加熱することにより、当該１７を硬化させる。
【００６０】
その後、図８に示すように、モールド１ａと樹脂部１７とを離間させる。このようにして、半導体層１５の当該部分領域１５Ａ上の樹脂部１７に、樹脂パターン１７Ｐが形成される。樹脂部１７のうち、段差部５Ｃに溜まっていた樹脂部は、バリ１７Ｂとなる。
【００６１】
そして、図９に示すように、図６から図８に示した一連の工程を、半導体層１５の他の部分領域１５Ａ上の樹脂部１７に対して、それぞれ順に行う。このようにして、半導体層１５の全ての部分領域１５Ａ上の樹脂部１７に、微細パターンとしての樹脂パターン１７Ｐが形成される。樹脂パターン１７Ｐは、モールド本体部５のパターン面５Ｓ１のパターン５Ｐが転写されたパターンである。この後、アッシング処理等によって、バリ１７Ｂを除去する工程を行ってもよい。
【００６２】
次に、例えば、反応性イオンエッチング法等のドライエッチング法等によって、樹脂パターン１７Ｐが形成された樹脂部１７及び半導体層１５の一部をエッチングする。すると、樹脂パターン１７Ｐのうち、残膜の厚さが薄い領域程、その領域下の半導体層１５の表面１５Ｓは早く露出して深くエッチングされる。そのため、図１０に示すように、樹脂パターン１７Ｐを半導体層１５に転写することができる。このようにして、微細パターンとしての回折格子１５Ｐを半導体層１５に形成することができる。
【００６３】
上述のような本実施形態に係るモールド１ａにおいては、図１及び図２に示されるように、副表面５Ｓ２からモールド基体部３の表面３Ｓまでの上記最長距離Ｈ５Ｓ２は、パターン面５Ｓ１からモールド基体部３の表面３Ｓまでの上記距離Ｈ５Ｓ１よりも短いため、パターン面５Ｓ１と副表面５Ｓ２との間には、パターン面５Ｓ１と副表面５Ｓ２とを連結する連結面５ＳＲが形成される。そして、この連結面５ＳＲと副表面５Ｓ２は、パターン面５Ｓ１を基準とした段差部５Ｃとなる。この段差部５Ｃはパターン面５Ｓ１の外縁辺５Ｓ１Ｘ及び外縁辺５Ｓ１Ｙに沿っている。さらに、パターン面５Ｓ１からモールド基体部３の表面３Ｓまでの上記距離Ｈ５Ｓ１と、副表面５Ｓ２からモールド基体部３の表面３Ｓまでの上記最長距離Ｈ５Ｓ２との差Ｄ５Ｓは、ナノインプリント用のパターン５Ｐの深さＨ５Ｐよりも大きいため、上記段差部５Ｃがモールド本体部５に規定する凹部の体積は十分に大きくなる。
【００６４】
これにより、樹脂部１７にモールド１ａのパターン面５Ｓ１を押し付ける際、パターン面５Ｓ１と樹脂部１７との接触領域の外側へ押し出された樹脂部１７は、上記段差部５Ｃに溜まる（図７参照）。そのため、パターン面５Ｓ１と樹脂部１７との接触領域の外側へ押し出された樹脂部１７が、モールド本体部５の側面５Ｆに到ることは抑制される。そのため、モールド本体部５の高さを高くしても、即ち、Ｚ軸方向におけるパターン面５Ｓ１からモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離Ｈ５Ｓ１を長くしても、樹脂パターン１７Ｐのような微細パターンを形成する際に生じるバリ１７Ｂの高さを抑制することが可能となる（図８及び図９参照）。その結果、本実施形態に係るナノインプリント用のモールド１ａによれば、回折格子１５Ｐのような微細パターンを形成する際に生じるバリ１７Ｂの高さを抑制することと、樹脂部１７にパターン面５Ｓ１を押し付ける際にモールド１ａのモールド基体部３が樹脂部１７に接触することを抑制することを両立することが可能となる。
【００６５】
さらに、本実施形態に係るナノインプリント用のモールド１ａにおいては、副表面５Ｓ２は、モールド基体部３の表面３Ｓと平行なＸＹ面に沿って延びている（図１及び図２参照）。これにより、上記段差部５Ｃがモールド本体部５に規定する凹部の深さ（即ち、Ｚ軸方向におけるパターン面５Ｓ１からモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離Ｈ５Ｓ１と、Ｚ軸方向における副表面５Ｓ２からモールド基体部３の表面３Ｓまでの最長距離Ｈ５Ｓ２との差Ｄ５Ｓ）が副表面５Ｓ２全体に亘って略一定となる（図２参照）。そのため、回折格子１５Ｐのような微細パターンを形成する際に生じるバリ１７Ｂの高さをより抑制することが可能となる。
【００６６】
また、パターン面５Ｓ１からモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離Ｈ５Ｓ１と、副表面５Ｓ２からモールド基体部３の表面３Ｓまでの最長距離Ｈ５Ｓ２との差Ｄ５Ｓは、１μｍ以上、５μｍ以下であることが好ましい。差Ｄ５Ｓが１μｍ以上であれば、樹脂パターン１７Ｐ等の微細パターンを形成する際に生じるバリ１７Ｂの高さを十分に抑制することができ、差Ｄ５Ｓが３μｍ以下であれば、樹脂パターン１７Ｐ等の微細パターンを形成する際に生じるバリ１７Ｂを容易に除去することができるからである。
【００６７】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るナノインプリント用のモールドについて、説明する。図１１は、本実施形態に係るナノインプリント用のモールドの斜視図であり、図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿ったナノインプリント用のモールドの断面図である。
【００６８】
図１１及び図１２に示す本実施形態のナノインプリント用のモールド１ｂは、第１実施形態のモールド１ａと比較して、凸部材２５をさらに備えている点が異なる。
【００６９】
本実施形態のモールド１ｂは、副表面５Ｓ２に固定された凸部材２５を備えている。凸部材２５は、副表面５Ｓ２からモールド基体部３の表面３Ｓと垂直な方向へ突出する部材である。
【００７０】
本実施形態においては、凸部材２５は、パターン面５Ｓ１の外縁の全体に沿って設けられている。具体的には、凸部材２５は、パターン面５Ｓ１の一対の外縁辺５Ｓ１Ｘ及び一対の外縁辺５Ｓ１Ｙに沿って設けられている。凸部材２５は、パターン面５Ｓ１の外縁の一部に沿って設けられていてもよい。
【００７１】
また、Ｚ軸方向から見て、凸部材２５はパターン面５Ｓ１と離間している。本実施形態においては、凸部材２５は、副表面５Ｓ２の一対の外縁辺５Ｓ２Ｘ及び一対の外縁辺５Ｓ２Ｙに沿って設けられている。凸部材２５は、副表面５Ｓ２の一対の外縁辺５Ｓ２Ｘ及び一対の外縁辺５Ｓ２Ｙに接するように設けられていることが好ましい。
【００７２】
本実施形態においては、Ｚ軸方向における凸部材２５の頂部１５Ｔからモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離Ｈ２５は、パターン面５Ｓ１からモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離Ｈ５Ｓ１と同じとなっている。Ｚ軸方向における凸部材２５の頂部１５Ｔからモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離Ｈ２５は、パターン面５Ｓ１からモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離Ｈ５Ｓ１よりも小さくてもよい。
【００７３】
凸部材２５は、例えば、石英、ガラス、シリコン等からなる。凸部材２５は、モールド本体部５と同一の材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよい。
【００７４】
また、凸部材２５とモールド本体部５（又は、モールド本体部５及びモールド基体部３）は、一体形成されていてもよいし、凸部材２５とモールド本体部５（又は、モールド本体部５及びモールド基体部３）は別個の部材として形成された後、一体化されていてもよい。
【００７５】
第１実施形態における場合と同様に、本実施形態においても、連結面５ＳＲと副表面５Ｓ２は、パターン面５Ｓ１を基準とした段差部５Ｃとなる。本実施形態においては、段差部５Ｃ及び凸部材２５に隣接する領域が、モールド本体部５に形成された凹部となる。具体的には、段差部５Ｃ及び凸部材２５は、パターン面５Ｓ１の表面３Ｓからの高さ位置を基準として表面３Ｓ方向に凹む凹部をモールド本体部５に規定している。
【００７６】
図１３及び図１４は、本実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。図１３及び図１４は、第１実施形態における図７及び図８に示す工程に対応する工程を示している。
【００７７】
図１３に示すように、モールド１ｂをＺ軸正方向に移動させて、モールド本体部５が半導体層１５と接触しないように、モールド本体部５のパターン面５Ｓ１を当該部分領域１５Ａ上の樹脂部１７に押し付ける。すると、樹脂部１７のうちの一部は、パターン面５Ｓ１と樹脂部１７との接触領域の外側へ押し出される場合がある。この押し出された樹脂部１７の一部は、連結面５ＳＲと副表面５Ｓ２からなる段差部５Ｃに溜まる。この際、この押し出された樹脂部１７の一部は、凸部材２５によって、モールド本体部５の側面５Ｆに移動することがより抑制される。
【００７８】
そして、この状態で、当該部分領域１５Ａの表面１５Ｓ上の樹脂部１７を硬化させる。その後、図１４に示すようにモールド１ｂと樹脂部１７とを離間させる。このようにして、半導体層１５の当該部分領域１５Ａ上の樹脂部１７に、樹脂パターン１７Ｐが形成される。樹脂部１７のうち、段差部５Ｃに溜まっていた樹脂部は、バリ１７Ｂとなる。
【００７９】
本実施形態に係るモールド１ｂによれば、第１実施形態に係るモールド１ａにおける場合と同様の理由により、回折格子１５Ｐのような微細パターンを形成する際に生じるバリ１７Ｂの高さを抑制することと、樹脂部１７にパターン面５Ｓ１を押し付ける際にモールド１ａのモールド基体部３が樹脂部１７に接触することを抑制することを両立することが可能となる。
【００８０】
さらに、本実施形態に係るモールド１ｂによれば、樹脂部１７にモールド１ｂのパターン面５Ｓ１を押し付ける際、凸部材２５は、段差部５Ｃに溜まった樹脂部１７がモールド本体部５の側面５Ｆに移動することを抑制する（図１３参照）。その結果、回折格子１５Ｐのような微細パターンを形成する際に生じるバリ１７Ｂの高さをより抑制することが可能となる（図１４参照）。
【００８１】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係るナノインプリント用のモールドについて、説明する。図１５は、本実施形態に係るナノインプリント用のモールドの斜視図であり、図１６は、図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿ったナノインプリント用のモールドの断面図である。
【００８２】
図１５及び図１６に示す本実施形態のナノインプリント用のモールド１ｃは、第１実施形態のモールド１ａと比較して、パターン面５Ｓ１に、凹部５Ｈが形成されている点が異なる。凹部５Ｈの深さＨ５Ｈは、ナノインプリント用のパターン５Ｐの深さＨ５Ｐよりも深い。これにより、パターン面５Ｓ１には、十分な体積の凹部５Ｈが形成される。凹部５Ｈの深さＨ５Ｈは、例えば、１μｍ以上、３μｍ以下とすることができる。
【００８３】
本実施形態においては、凹部５Ｈは、Ｘ軸に沿って一方の外縁辺５Ｓ１Ｙから他方の外縁辺５Ｓ１Ｙまで延びる矩形状の溝部である。凹部５ＨのＹ軸方向の幅は、例えば、５μｍ以上、５０μｍ以下とすることができる。また、凹部５Ｈは、一対の外縁辺５Ｓ１Ｘと離間している。凹部５Ｈの形状はこのような態様に限られず、例えば、Ｘ軸に沿って一方の外縁辺５Ｓ１Ｙから他方の外縁辺５Ｓ１Ｙまで延び、深さ方向に向かって幅が狭まるＶ字状の溝部であってもよい。また、パターン面５Ｓ１に、複数の凹部５Ｈが形成されていてもよい。
【００８４】
図１７及び図１８は、本実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。図１７及び図１８は、第１実施形態における図７及び図８に示す工程に対応する工程を示している。
【００８５】
図１７に示すように、モールド１ｃをＺ軸正方向に移動させて、モールド本体部５が半導体層１５と接触しないように、モールド本体部５のパターン面５Ｓ１を当該部分領域１５Ａ上の樹脂部１７に押し付ける。すると、樹脂部１７のうちの一部は、パターン面５Ｓ１と樹脂部１７との接触領域の外側へ押し出される場合がある。この押し出された樹脂部１７の一部は、連結面５ＳＲと副表面５Ｓ２からなる段差部５Ｃに溜まる。この際、樹脂部の一部は、凹部５Ｈ内に溜まる。
【００８６】
そして、この状態で、当該部分領域１５Ａの表面１５Ｓ上の樹脂部１７を硬化させる。その後、図１８に示すようにモールド１ｂと樹脂部１７とを離間させる。このようにして、半導体層１５の当該部分領域１５Ａ上の樹脂部１７に、樹脂パターン１７Ｐが形成される。樹脂部１７のうち、段差部５Ｃに溜まっていた樹脂部は、バリ１７Ｂとなる。
【００８７】
本実施形態に係るモールド１ｃによれば、第１実施形態に係るモールド１ａにおける場合と同様の理由により、回折格子１５Ｐのような微細パターンを形成する際に生じるバリ１７Ｂの高さを抑制することと、樹脂部１７にパターン面５Ｓ１を押し付ける際にモールド１ａのモールド基体部３が樹脂部１７に接触することを抑制することを両立することが可能となる。
【００８８】
さらに、本実施形態に係るモールド１ｂによれば、樹脂部１７にモールド１ｃのパターン面５Ｓ１を押し付ける際、樹脂部１７の一部はこの凹部５Ｈ内に溜まるため、樹脂部１７がモールド本体部５の側面５Ｆに到ることはより抑制される（図１７参照）。その結果、回折格子１５Ｐのような微細パターンを形成する際に生じるバリ１７Ｂの高さをより抑制することが可能となる（図１８参照）。
【００８９】
本実施形態のモールド１ｃは、第２実施形態における凸部材２５をさらに備えていてもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１ａ、１ｂ、１ｃ・・・モールド、３・・・モールド基体部、５・・・モールド本体部、５Ｐ・・・ナノインプリント用のパターン、５Ｓ・・・モールド本体部の表面、５Ｓ１・・・パターン面、５Ｓ２・・・副表面、５Ｓ１Ｘ、５Ｓ１Ｙ・・・パターン面の外縁、５Ｓ２・・・副表面、Ｈ５Ｓ２・・・最長距離、Ｈ５Ｓ１・・・距離、Ｄ５Ｓ・・・差。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノインプリント用モールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、ナノインプリント法による微細パターン形成方法が記載されている。この方法によれば、ナノインプリントに用いるモールドを、光等が透過する材料で構成することにより、ウェハとモールドとのアライメントを行うことが可能であることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２３４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
分布帰還型半導体レーザが有する回折格子等の微細パターンを形成する方法として、ナノインプリント法を採用することが検討されている。このような微細パターンをナノインプリント法で形成すれば、分布帰還型半導体レーザ等のデバイスの製造コストを低減させることができる等の利点がある。
【０００５】
ナノインプリント法で微細パターンを形成する場合には、まず、半導体基板等の基板上に、微細パターンを形成する半導体層等の加工対象層と、樹脂層とをこの順に形成する。そして、微細パターンのための凹凸パターンを有するモールドをこの樹脂層に押し付け、その状態で樹脂層を硬化させた後にモールドと樹脂層とを離間させる。このようにして、モールドの凹凸パターンを樹脂層に転写する。そして、このようなモールドの凹凸パターンの樹脂層への転写は、通常、ナノインプリントを行う位置を変えながら複数回行われる（ステップアンドリピート方式）。つまり、加工対象層を複数の部分領域に分割し、それぞれの部分領域上の樹脂層に対して順にモールドによる凹凸パターンの転写が行われる。
【０００６】
その後、この樹脂層をマスクとして加工対象層をエッチングすると、加工対象層上に残存する樹脂層（樹脂層の残膜）の厚さが薄い領域程、加工対象層の表面が早く露出して深くエッチングされるため、モールドの凹凸パターンを加工対象層に転写することができる。
【０００７】
このようなステップアンドリピート方式のナノインプリント法による微細加工を行う際に用いられるモールドは、一般に、平板状の基体部と、その基体部の表面上に設けられたメサ状の本体部とを有する。本体部の表面は、パターン面を構成する。即ち、本体部の表面には、ナノインプリント用の凹凸パターンが形成されている。このような構成のモールドによれば、基体部とパターン面が本体部の高さに相当する距離だけ離間しているため、樹脂層の一部（加工対象層の部分領域に対応する樹脂層の部分領域）にモールドのパターン面を押し付ける際、モールドの基体部が樹脂層に接触することが抑制される。
【０００８】
上述のようなモールドの基体部が樹脂層に接触することを抑制する観点からは、モールドの本体部の高さは高い程好ましい。しかしながら、モールドの本体部の高さが高いと、以下のような問題を生じる。
【０００９】
即ち、樹脂層の部分領域にモールドのパターン面を押し付けると、樹脂層の一部はモールドのパターン面と樹脂層との接触領域の外側へ押し出される場合がある。そして、この押し出された樹脂層は、モールドのモールド本体部の側面に付着し、バリが生じる場合がある。その後の工程において、このバリも硬化する。このように硬化したバリは、完成品（例えば、分布帰還型半導体レーザ）の歩留まり悪化の原因となるため、例えば、ドライエッチング法等のエッチング法によって、除去することが好ましい。
【００１０】
しかしながら、このバリの高さが高くなると、バリを除去するのに時間がかかってしまうため、バリ周辺の領域にダメージを与えてしまうことがある。そして、このバリは、モールドの本体部の高さが高い程、高く形成され易くなる。
【００１１】
そのため、モールドのモールド本体部の高さを高くすると、ナノインプリント法による微細パターン形成時に生じる樹脂のバリが高くなってしまうという問題がある。一方、モールドのモールド本体部の高さ低くすると、モールドのパターン面を樹脂に押し付ける際、モールドの基体部が樹脂に接触し易くなってしまうという問題がある。
【００１２】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、ナノインプリント用のモールドであって、微細パターンを形成する際に生じるバリの高さを抑制することと、樹脂にパターン面を押し付ける際にモールドの基体部が樹脂に接触することを抑制することを両立することが可能なモールドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するため、本発明に係るナノインプリント用モールドは、モールド基体部と、モールド基体部の表面に設けられた裏面と、その裏面とは反対側の表面と、を有するモールド本体部と、を備え、モールド基体部の表面と垂直な方向から見て、モールド本体部は、モールド基体部の外縁と離間しており、モールド本体部の表面は、モールド基体部の表面と平行な平面に沿って延びていると共に、ナノインプリント用のパターンが形成されたパターン面と、パターン面の外縁の少なくとも一部に沿って設けられた副表面と、を有し、副表面は、モールド本体部の側面と交差し、モールド基体部の表面と垂直な方向における副表面からモールド基体部の表面までの最長距離は、モールド基体部の表面と垂直な方向におけるパターン面からモールド基体部の表面までの距離よりも短く、パターン面からモールド基体部の表面までの上記距離と、副表面からモールド基体部の表面までの上記最長距離との差は、ナノインプリント用のパターンの深さよりも大きいことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るナノインプリント用モールドにおいては、副表面からモールド基体部の表面までの上記最長距離は、パターン面からモールド基体部の表面までの上記距離よりも短いため、パターン面と副表面との間には、パターン面と副表面とを連結する連結面が形成される。そして、この連結面と副表面は、パターン面を基準とした段差部となる。この段差部はパターン面の外縁の少なくとも一部に沿っている。さらに、パターン面からモールド基体部の表面までの上記距離と、副表面からモールド基体部の表面までの上記最長距離との差は、ナノインプリント用のパターンの深さよりも大きいため、上記段差部がモールド本体部に規定する凹部の体積は十分に大きくなる。
【００１５】
これにより、樹脂にモールドのパターン面を押し付ける際、パターン面と樹脂との接触領域の外側へ押し出された樹脂は、上記段差部に溜まる。そのため、パターン面と樹脂との接触領域の外側へ押し出された樹脂が、モールド本体部の側面に到ることは抑制される。そのため、モールド本体部の高さを高くしても、微細パターンを形成する際に生じるバリの高さを抑制することが可能となる。その結果、本発明に係るナノインプリント用モールドによれば、微細パターンを形成する際に生じるバリの高さを抑制することと、樹脂にパターン面を押し付ける際にモールドの基体部が樹脂に接触することを抑制することを両立することが可能となる。
【００１６】
さらに、本発明に係るナノインプリント用モールドにおいて、副表面は、モールド基体部の表面と平行な平面に沿って延びていることが好ましい。これにより、上記段差部がモールド本体部に規定する凹部の深さが副表面全体に亘って略一定となる。そのため、微細パターンを形成する際に生じるバリの高さをより抑制することが可能となる。
【００１７】
さらに、本発明に係るナノインプリント用モールドは、副表面に固定された凸部材をさらに備え、凸部材は、パターン面と離間しており、モールド基体部の表面と垂直な方向における凸部材の頂部からモールド基体部の表面までの距離は、パターン面からモールド基体部の表面までの上記距離と同じか、それよりも小さいことが好ましい。
【００１８】
これにより、樹脂にモールドのパターン面を押し付ける際、凸部材は、上記段差部に溜まった樹脂がモールド本体部の側面に移動することを抑制する。その結果、微細パターンを形成する際に生じるバリの高さをより抑制することが可能となる。
【００１９】
さらに、本発明に係るナノインプリント用モールドにおいて、パターン面には、ナノインプリント用のパターンの深さよりも深い凹部が形成されていることが好ましい。これにより、パターン面には、十分な体積の凹部が形成される。そのため、樹脂にモールドのパターン面を押し付ける際、樹脂の一部はこの凹部内に溜まるため、樹脂がモールド本体部の側面に到ることはより抑制される。その結果、微細パターンを形成する際に生じるバリの高さをより抑制することが可能となる。
【００２０】
さらに、本発明に係るナノインプリント用モールドにおいて、パターン面からモールド基体部の表面までの上記距離と、副表面からモールド基体部の表面までの上記最長距離との上記差は、３μｍ以下であることが好ましい。これにより、微細パターンを形成する際に生じるバリの高さを十分に抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ナノインプリント用のモールドであって、微細パターンを形成する際に生じるバリの高さを抑制することと、樹脂にパターン面を押し付ける際にモールドの基体部が樹脂に接触することを抑制することを両立することが可能なモールドが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係るナノインプリント用のモールドの斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿ったナノインプリント用のモールドの断面図である。
【図３】第１実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【図４】第１実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための平面図である。
【図５】第１実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【図６】第１実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【図７】第１実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【図８】第１実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【図９】第１実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【図１０】第１実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【図１１】第２実施形態に係るナノインプリント用のモールドの斜視図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿ったナノインプリント用のモールドの断面図である。
【図１３】第２実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【図１４】第２実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【図１５】第３実施形態に係るナノインプリント用のモールドの斜視図である。
【図１６】図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿ったナノインプリント用のモールドの断面図である。
【図１７】第３実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【図１８】第３実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、実施の形態に係るナノインプリント用モールドについて、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、可能な場合には同一要素には同一符号を用いる。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るナノインプリント用のモールドの斜視図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿ったナノインプリント用のモールドの断面図である。
【００２５】
図１及び図２に示すように、本実施形態のナノインプリント用のモールド１ａは、モールド基体部３と、モールド本体部５とを備えている。図１及び図２においては、直交座標系２を示している。なお、図３以降の各図においても、図１及び図２と対応するように直交座標系２を示している。
【００２６】
モールド基体部３は、本実施形態においては、Ｚ軸方向を厚さ方向とし、ＸＹ平面と平行な表面３Ｓを有する平板状の部材である。より具体的には、モールド基体部３は、Ｚ軸方向から見て、Ｘ軸に沿って延びる一対の外縁辺３ＸとＹ軸に沿って延びる一対の外縁辺３Ｙを有する矩形の平板状の部材である。
【００２７】
モールド基体部３のＺ軸方向の厚さＴ３は、特に制限されないが、例えば、１０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下とすることができる。モールド基体部３のＸ軸方向の幅Ｗ３は、特に制限されないが、例えば、５０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下とすることができる。モールド基体部３のＹ軸方向の長さＬ３は、特に制限されないが、例えば、５０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下とすることができる。
【００２８】
モールド本体部５は、Ｚ軸方向を厚さ方向とし、ＸＹ平面に沿って延びる裏面５Ｂと、裏面５Ｂとは反対側の表面５Ｓと、を有している。モールド本体部５の裏面５Ｂは、モールド基体部３の表面３Ｓの一部に設けられており、表面３Ｓの当該一部に固定されている。
【００２９】
Ｚ軸方向から見ると、モールド本体部５は、モールド基体部３の外縁から離間している。具体的には、Ｚ軸方向から見ると、モールド本体部５は、モールド基体部３の一対の外縁辺３Ｘ及び一対の外縁辺３Ｙから離間している。本実施形態においては、Ｚ軸方向から見ると、モールド本体部５は、Ｘ軸に沿って延びる一対の外縁辺とＹ軸に沿って延びる一対の外縁辺を有する矩形状の部材である。そして、モールド本体部５の４つの外縁辺は、モールド基体部３の４つの外縁辺（一対の外縁辺３Ｘ及び一対の外縁辺３Ｙ）にそれぞれ沿っている。
【００３０】
Ｚ軸方向から見て、モールド本体部５のＹ軸に沿った外縁辺と、モールド基体部３の外縁辺３ＹとのＸ軸方向の離間距離Ａ３Ｘは、例えば、１０ｍｍ以上、７０ｍｍ以下とすることができる。Ｚ軸方向から見て、モールド本体部５のＸ軸に沿った外縁辺と、モールド基体部３の外縁辺３ＸとのＹ軸方向の離間距離Ａ３Ｙは、例えば、１０ｍｍ以上、７０ｍｍ以下とすることができる。
【００３１】
モールド本体部５の表面５Ｓは、パターン面５Ｓ１と、副表面５Ｓ２と、連結面５ＳＲとを有する。
【００３２】
表面５Ｓのパターン面５Ｓ１は、ＸＹ平面に沿って延びている。本実施形態においては、パターン面５Ｓ１は、Ｘ軸に沿って延びる一対の外縁辺５Ｓ１Ｘと、Ｙ軸に沿って延びる一対の外縁辺５Ｓ１Ｙを有する矩形状を成しており、一対の外縁辺５Ｓ１Ｘ及び一対の外縁辺５Ｓ１Ｙは、モールド基体部３の一対の外縁辺３Ｘ及び一対の外縁辺３Ｙにそれぞれ沿っている。
【００３３】
また、パターン面５Ｓ１には、ナノインプリント用のパターン５Ｐが形成されている。本実施形態においては、パターン５Ｐは、分布帰還型半導体レーザ等が有する回折格子を形成するためのパターンである。具体的には、本実施形態のパターン５Ｐは、Ｘ軸に沿って延び、それぞれＹ軸方向の幅及びＺ軸方向の高さが同一の複数のライン部と、Ｘ軸に沿って延び、それぞれＹ軸方向の幅及びＺ軸方向の高さが同一の複数のスペース部を有している。パターン５Ｐは、各ライン部と各スペース部とが交互にＸ軸方向に配置されたラインアンドスペースパターンである。
【００３４】
各ライン部と各スペース部のＺ軸方向の高さＨ５は、例えば、５０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下とすることができる。各ライン部と各スペース部のＹ軸方向の幅は、例えば、５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下とすることができる。Ｙ軸方向のパターン５Ｐの周期、即ち、一つのライン部のＹ軸方向の幅と一つのスペース部のＹ軸方向の幅の合計値は、例えば、１９０ｎｍ以上、２５０ｎｍ以下とすることができる。
【００３５】
パターン面５Ｓ１の外縁辺５Ｓ１Ｘの長さは、例えば、４ｍｍ以上、４０ｍｍ以下とすることができる。パターン面５Ｓ１の外縁辺５Ｓ１Ｙの長さは、例えば、４ｍｍ以上、４０ｍｍ以下とすることができる。
【００３６】
副表面５Ｓ２は、パターン面５Ｓ１の外縁に沿って設けられている。即ち、Ｚ軸方向から見て、副表面５Ｓ２は、パターン面５Ｓ１の外縁を取り囲むように設けられている。本実施形態においては、パターン面５Ｓ１の外縁は、一対の外縁辺５Ｓ１Ｘ及び一対の外縁辺５Ｓ１Ｙからなる。
【００３７】
また、本実施形態においては、副表面５Ｓ２は、Ｘ軸に沿って延びる一対の外縁辺５Ｓ２Ｘと、Ｙ軸に沿って延びる一対の外縁辺５Ｓ２Ｙを有する。副表面５Ｓ２の一対の外縁辺５Ｓ２Ｘは、パターン面５Ｓ１の一対の外縁辺５Ｓ１Ｘにそれぞれ沿っており、副表面５Ｓ２の一対の外縁辺５Ｓ２Ｙは、パターン面５Ｓ１の一対の外縁辺５Ｓ１Ｙにそれぞれ沿っている。
【００３８】
副表面５Ｓ２の外縁辺５Ｓ２Ｘの長さは、例えば、５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下とすることができる。副表面５Ｓ２の外縁辺５Ｓ２Ｙの長さは、例えば、５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下とすることができる。
【００３９】
本実施形態においては、副表面５Ｓ２は、パターン面５Ｓ１の外縁（本実施形態の場合、一対の外縁辺５Ｓ１Ｘ及び一対の外縁辺５Ｓ１Ｙ）の全体に沿って設けられているが、副表面５Ｓ２は、パターン面５Ｓ１の外縁の一部に沿って設けられていてもよい。
【００４０】
また、副表面５Ｓ２は、モールド本体部５の側面５Ｆと交差する。即ち、副表面５Ｓ２と側面５Ｆは、１８０度未満の角度θ５を成す。側面５Ｆは、裏面５Ｂと副表面５Ｓ２との間の面である。本実施形態においては、角度θ５は略９０度であるが、鋭角又は鈍角であってもよい。また、副表面５Ｓ２には、ナノインプリント用のパターンは形成されていない。
【００４１】
また、本実施形態においては、副表面５Ｓ２は、ＸＹ平面に沿って延びる平面であるが、ＸＹ平面と鋭角に交わる方向に延びる平面であってもよいし、曲面であってもよい。
【００４２】
本実施形態においては、側面５Ｆは曲面状である。具体的には、モールド本体部５は、副表面５Ｓ２から裏面５Ｂに向かって末広がり状となっている。モールド本体部５は、裏面５Ｂから副表面５Ｓ２に向かって末広がり状となっていてもよい。また、側面５Ｆは平面状であってもよい。この場合、副表面５Ｓ２と側面５Ｆの成す角度θ５は、略９０度であってもよいし、鋭角又は鈍角であってもよい。
【００４３】
また、モールド基体部３の表面３Ｓと垂直な方向、即ち、Ｚ軸方向における副表面５Ｓ２からモールド基体部３の表面３Ｓまでの最長距離Ｈ５Ｓ２は、Ｚ軸方向におけるパターン面５Ｓ１からモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離Ｈ５Ｓ１よりも短くなっている。
【００４４】
上述のように本実施形態においては、副表面５Ｓ２は、ＸＹ平面に沿って延びる平面であるため、Ｚ軸方向における副表面５Ｓ２からモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離は、副表面５Ｓ２全体に亘って一定となる。副表面５Ｓ２がＸＹ平面に沿って延びる平面でない場合（例えば、副表面５Ｓ２がＸＹ平面と鋭角に交わる方向に延びる平面である場合や曲面である場合等）、Ｚ軸方向における副表面５Ｓ２からモールド基体部３の表面３Ｓまでの最長距離Ｈ５Ｓ２は、副表面５Ｓ２におけるモールド基体部３の表面３Ｓから最も離れた点から、表面３ＳまでのＺ軸に沿った方向の距離となる。
【００４５】
パターン面５Ｓ１と副表面５Ｓ２との間の上述の関係に基づき、パターン面５Ｓ１と副表面５Ｓ２との間には、これらの面を接続する連結面５ＳＲが形成される。本実施形態においては、連結面５ＳＲは曲面状である。具体的には、モールド本体部５は、パターン面５Ｓ１から副表面５Ｓ２に向かって末広がり状となっている。モールド本体部５は、副表面５Ｓ２からパターン面５Ｓ１に向かって末広がり状となっていてもよい。また、連結面５ＳＲは平面状であってもよい。この場合、パターン面５Ｓ１と連結面５ＳＲの成す角度は、略９０度であってもよいし、鋭角又は鈍角であってもよい。
【００４６】
本実施形態においては、副表面５Ｓ２がパターン面５Ｓ１の外縁（一対の外縁辺５Ｓ１Ｘ及び一対の外縁辺５Ｓ１Ｙ）の全体に沿って設けられているため、連結面５ＳＲもパターン面５Ｓ１の外縁の全体に沿っている。副表面５Ｓ２がパターン面５Ｓ１の外縁の一部に沿っている場合、連結面５ＳＲは、パターン面５Ｓ１の外縁の当該一部に沿う。
【００４７】
連結面５ＳＲと副表面５Ｓ２は、パターン面５Ｓ１を基準とした段差部５Ｃとなる。段差部５Ｃに隣接する領域は、モールド本体部５に形成された凹部となる。具体的には、段差部５Ｃは、パターン面５Ｓ１の表面３Ｓからの高さ位置を基準として表面３Ｓ方向に凹む凹部をモールド本体部５に規定している。
【００４８】
また、Ｚ軸方向におけるパターン面５Ｓ１からモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離Ｈ５Ｓ１と、Ｚ軸方向における副表面５Ｓ２からモールド基体部３の表面３Ｓまでの最長距離Ｈ５Ｓ２との差Ｄ５Ｓは、ナノインプリント用のパターン５Ｐの深さＨ５Ｐよりも大きい。このようにして、段差部５Ｃがモールド本体部５に規定する上記凹部の体積を、パターン５Ｐの凹部の体積よりも大きくしている。
【００４９】
モールド基体部３及びモールド本体部５は、例えば、石英、ガラス、シリコン等からなる。後述のナノインプリント用の樹脂部として紫外線硬化樹脂を用いる場合、モールド基体部３及びモールド本体部５は、石英、ガラス等の、紫外線に対する透過率が十分に高い材料からなることが好ましい。本実施形態においては、モールド基体部３とモールド本体部５は、同一の材料で構成されているが、互いに異なる材料で構成されていてもよい。また、モールド基体部３とモールド本体部５は、一体形成されていてもよいし、モールド基体部３とモールド本体部５とは別個の部材として形成された後、一体化されていてもよい。
【００５０】
次に、本実施形態のモールド１ａを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法について説明する。
【００５１】
図３、及び、図５〜図１０は、本実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図であり、図４は、本実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための平面図である。
【００５２】
本実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法として、半導体基板上の半導体層に微細パターンとしての回折格子を製造する方法について説明する。このような回折格子としては、例えば、分布帰還型半導体レーザ等の半導体光デバイスが有する回折格子を挙げることができる。
【００５３】
まず、図３に示すように、半導体基板１３を準備する。半導体基板１３は、例えば、円板状の基板とすることができる。半導体基板１３は、例えば、ＳｉやＧｅ等の単元素半導体や、ＩｎＰ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体等の化合物半導体からなる。
【００５４】
そして、図３及び図４に示すように、半導体基板１３の表面１３Ｓ上に、加工対象としての半導体層１５を形成する。この半導体層１５は、複数の部分領域１５Ａに分割されている。後の工程において、各部分領域１５Ａ上の樹脂部に対して順に、モールド１ａによるパターンの転写が行われる（ステップアンドリピート方式）。
【００５５】
続いて、図５に示すように、半導体層１５の表面１５Ｓ上に、紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂からなる樹脂部１７を形成する。樹脂部１７は、例えば、半導体層１５の表面１５Ｓ上に、滴下法やスピンコート法によって紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂を含む樹脂液を設けた後、当該樹脂液を所定の温度に加熱処理することにより、形成することができる。半導体層１５の表面１５Ｓ上に形成された樹脂部１７は、図５に示される段階においては、流動性を有している。
【００５６】
樹脂部１７は、図５に示すように、複数の部分に分割された状態で半導体層１５の表面１５Ｓ上に分散していてもよいし、半導体層１５の表面１５Ｓ全体を覆うように層状に形成されていてもよい。また、半導体層１５と樹脂部１７との密着性を向上させる機能を有する密着層を、半導体層１５と樹脂部１７との間に介在させてもよい。
【００５７】
続いて、図６に示すように、半導体層１５の一つの部分領域１５Ａの表面１５Ｓと、モールド１ａのパターン面５Ｓ１とを対向させる。この際、半導体層１５の表面１５Ｓと、モールド本体部５のパターン面５Ｓとが、略平行になるようにする。
【００５８】
次に、図７に示すように、モールド１ａをＺ軸正方向に移動させて、モールド本体部５が半導体層１５と接触しないように、モールド本体部５のパターン面５Ｓ１を当該部分領域１５Ａ上の樹脂部１７に押し付ける。すると、樹脂部１７のうちの一部は、パターン面５Ｓ１と樹脂部１７との接触領域の外側へ押し出される場合がある。この押し出された樹脂部１７の一部は、連結面５ＳＲと副表面５Ｓ２からなる段差部５Ｃに溜まる。
【００５９】
そして、この状態で、当該部分領域１５Ａの表面１５Ｓ上の樹脂部１７を硬化させる。樹脂部１７が紫外線硬化樹脂からなる場合、当該樹脂部１７に紫外線を照射することにより当該樹脂部１７は硬化する。その際、モールド基体部３及びモールド本体部５が紫外線に対する透過率が十分に高い材料からなる場合、紫外線がモールド基体部３及びモールド本体部５を透過してから当該樹脂部１７に到達するように、紫外線を当該樹脂部１７に照射することができる。樹脂部１７が熱硬化樹脂からなる場合、当該樹脂部１７を加熱することにより、当該１７を硬化させる。
【００６０】
その後、図８に示すように、モールド１ａと樹脂部１７とを離間させる。このようにして、半導体層１５の当該部分領域１５Ａ上の樹脂部１７に、樹脂パターン１７Ｐが形成される。樹脂部１７のうち、段差部５Ｃに溜まっていた樹脂部は、バリ１７Ｂとなる。
【００６１】
そして、図９に示すように、図６から図８に示した一連の工程を、半導体層１５の他の部分領域１５Ａ上の樹脂部１７に対して、それぞれ順に行う。このようにして、半導体層１５の全ての部分領域１５Ａ上の樹脂部１７に、微細パターンとしての樹脂パターン１７Ｐが形成される。樹脂パターン１７Ｐは、モールド本体部５のパターン面５Ｓ１のパターン５Ｐが転写されたパターンである。この後、アッシング処理等によって、バリ１７Ｂを除去する工程を行ってもよい。
【００６２】
次に、例えば、反応性イオンエッチング法等のドライエッチング法等によって、樹脂パターン１７Ｐが形成された樹脂部１７及び半導体層１５の一部をエッチングする。すると、樹脂パターン１７Ｐのうち、残膜の厚さが薄い領域程、その領域下の半導体層１５の表面１５Ｓは早く露出して深くエッチングされる。そのため、図１０に示すように、樹脂パターン１７Ｐを半導体層１５に転写することができる。このようにして、微細パターンとしての回折格子１５Ｐを半導体層１５に形成することができる。
【００６３】
上述のような本実施形態に係るモールド１ａにおいては、図１及び図２に示されるように、副表面５Ｓ２からモールド基体部３の表面３Ｓまでの上記最長距離Ｈ５Ｓ２は、パターン面５Ｓ１からモールド基体部３の表面３Ｓまでの上記距離Ｈ５Ｓ１よりも短いため、パターン面５Ｓ１と副表面５Ｓ２との間には、パターン面５Ｓ１と副表面５Ｓ２とを連結する連結面５ＳＲが形成される。そして、この連結面５ＳＲと副表面５Ｓ２は、パターン面５Ｓ１を基準とした段差部５Ｃとなる。この段差部５Ｃはパターン面５Ｓ１の外縁辺５Ｓ１Ｘ及び外縁辺５Ｓ１Ｙに沿っている。さらに、パターン面５Ｓ１からモールド基体部３の表面３Ｓまでの上記距離Ｈ５Ｓ１と、副表面５Ｓ２からモールド基体部３の表面３Ｓまでの上記最長距離Ｈ５Ｓ２との差Ｄ５Ｓは、ナノインプリント用のパターン５Ｐの深さＨ５Ｐよりも大きいため、上記段差部５Ｃがモールド本体部５に規定する凹部の体積は十分に大きくなる。
【００６４】
これにより、樹脂部１７にモールド１ａのパターン面５Ｓ１を押し付ける際、パターン面５Ｓ１と樹脂部１７との接触領域の外側へ押し出された樹脂部１７は、上記段差部５Ｃに溜まる（図７参照）。そのため、パターン面５Ｓ１と樹脂部１７との接触領域の外側へ押し出された樹脂部１７が、モールド本体部５の側面５Ｆに到ることは抑制される。そのため、モールド本体部５の高さを高くしても、即ち、Ｚ軸方向におけるパターン面５Ｓ１からモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離Ｈ５Ｓ１を長くしても、樹脂パターン１７Ｐのような微細パターンを形成する際に生じるバリ１７Ｂの高さを抑制することが可能となる（図８及び図９参照）。その結果、本実施形態に係るナノインプリント用のモールド１ａによれば、回折格子１５Ｐのような微細パターンを形成する際に生じるバリ１７Ｂの高さを抑制することと、樹脂部１７にパターン面５Ｓ１を押し付ける際にモールド１ａのモールド基体部３が樹脂部１７に接触することを抑制することを両立することが可能となる。
【００６５】
さらに、本実施形態に係るナノインプリント用のモールド１ａにおいては、副表面５Ｓ２は、モールド基体部３の表面３Ｓと平行なＸＹ面に沿って延びている（図１及び図２参照）。これにより、上記段差部５Ｃがモールド本体部５に規定する凹部の深さ（即ち、Ｚ軸方向におけるパターン面５Ｓ１からモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離Ｈ５Ｓ１と、Ｚ軸方向における副表面５Ｓ２からモールド基体部３の表面３Ｓまでの最長距離Ｈ５Ｓ２との差Ｄ５Ｓ）が副表面５Ｓ２全体に亘って略一定となる（図２参照）。そのため、回折格子１５Ｐのような微細パターンを形成する際に生じるバリ１７Ｂの高さをより抑制することが可能となる。
【００６６】
また、パターン面５Ｓ１からモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離Ｈ５Ｓ１と、副表面５Ｓ２からモールド基体部３の表面３Ｓまでの最長距離Ｈ５Ｓ２との差Ｄ５Ｓは、１μｍ以上、５μｍ以下であることが好ましい。差Ｄ５Ｓが１μｍ以上であれば、樹脂パターン１７Ｐ等の微細パターンを形成する際に生じるバリ１７Ｂの高さを十分に抑制することができ、差Ｄ５Ｓが３μｍ以下であれば、樹脂パターン１７Ｐ等の微細パターンを形成する際に生じるバリ１７Ｂを容易に除去することができるからである。
【００６７】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るナノインプリント用のモールドについて、説明する。図１１は、本実施形態に係るナノインプリント用のモールドの斜視図であり、図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿ったナノインプリント用のモールドの断面図である。
【００６８】
図１１及び図１２に示す本実施形態のナノインプリント用のモールド１ｂは、第１実施形態のモールド１ａと比較して、凸部材２５をさらに備えている点が異なる。
【００６９】
本実施形態のモールド１ｂは、副表面５Ｓ２に固定された凸部材２５を備えている。凸部材２５は、副表面５Ｓ２からモールド基体部３の表面３Ｓと垂直な方向へ突出する部材である。
【００７０】
本実施形態においては、凸部材２５は、パターン面５Ｓ１の外縁の全体に沿って設けられている。具体的には、凸部材２５は、パターン面５Ｓ１の一対の外縁辺５Ｓ１Ｘ及び一対の外縁辺５Ｓ１Ｙに沿って設けられている。凸部材２５は、パターン面５Ｓ１の外縁の一部に沿って設けられていてもよい。
【００７１】
また、Ｚ軸方向から見て、凸部材２５はパターン面５Ｓ１と離間している。本実施形態においては、凸部材２５は、副表面５Ｓ２の一対の外縁辺５Ｓ２Ｘ及び一対の外縁辺５Ｓ２Ｙに沿って設けられている。凸部材２５は、副表面５Ｓ２の一対の外縁辺５Ｓ２Ｘ及び一対の外縁辺５Ｓ２Ｙに接するように設けられていることが好ましい。
【００７２】
本実施形態においては、Ｚ軸方向における凸部材２５の頂部１５Ｔからモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離Ｈ２５は、パターン面５Ｓ１からモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離Ｈ５Ｓ１と同じとなっている。Ｚ軸方向における凸部材２５の頂部１５Ｔからモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離Ｈ２５は、パターン面５Ｓ１からモールド基体部３の表面３Ｓまでの距離Ｈ５Ｓ１よりも小さくてもよい。
【００７３】
凸部材２５は、例えば、石英、ガラス、シリコン等からなる。凸部材２５は、モールド本体部５と同一の材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよい。
【００７４】
また、凸部材２５とモールド本体部５（又は、モールド本体部５及びモールド基体部３）は、一体形成されていてもよいし、凸部材２５とモールド本体部５（又は、モールド本体部５及びモールド基体部３）は別個の部材として形成された後、一体化されていてもよい。
【００７５】
第１実施形態における場合と同様に、本実施形態においても、連結面５ＳＲと副表面５Ｓ２は、パターン面５Ｓ１を基準とした段差部５Ｃとなる。本実施形態においては、段差部５Ｃ及び凸部材２５に隣接する領域が、モールド本体部５に形成された凹部となる。具体的には、段差部５Ｃ及び凸部材２５は、パターン面５Ｓ１の表面３Ｓからの高さ位置を基準として表面３Ｓ方向に凹む凹部をモールド本体部５に規定している。
【００７６】
図１３及び図１４は、本実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。図１３及び図１４は、第１実施形態における図７及び図８に示す工程に対応する工程を示している。
【００７７】
図１３に示すように、モールド１ｂをＺ軸正方向に移動させて、モールド本体部５が半導体層１５と接触しないように、モールド本体部５のパターン面５Ｓ１を当該部分領域１５Ａ上の樹脂部１７に押し付ける。すると、樹脂部１７のうちの一部は、パターン面５Ｓ１と樹脂部１７との接触領域の外側へ押し出される場合がある。この押し出された樹脂部１７の一部は、連結面５ＳＲと副表面５Ｓ２からなる段差部５Ｃに溜まる。この際、この押し出された樹脂部１７の一部は、凸部材２５によって、モールド本体部５の側面５Ｆに移動することがより抑制される。
【００７８】
そして、この状態で、当該部分領域１５Ａの表面１５Ｓ上の樹脂部１７を硬化させる。その後、図１４に示すようにモールド１ｂと樹脂部１７とを離間させる。このようにして、半導体層１５の当該部分領域１５Ａ上の樹脂部１７に、樹脂パターン１７Ｐが形成される。樹脂部１７のうち、段差部５Ｃに溜まっていた樹脂部は、バリ１７Ｂとなる。
【００７９】
本実施形態に係るモールド１ｂによれば、第１実施形態に係るモールド１ａにおける場合と同様の理由により、回折格子１５Ｐのような微細パターンを形成する際に生じるバリ１７Ｂの高さを抑制することと、樹脂部１７にパターン面５Ｓ１を押し付ける際にモールド１ａのモールド基体部３が樹脂部１７に接触することを抑制することを両立することが可能となる。
【００８０】
さらに、本実施形態に係るモールド１ｂによれば、樹脂部１７にモールド１ｂのパターン面５Ｓ１を押し付ける際、凸部材２５は、段差部５Ｃに溜まった樹脂部１７がモールド本体部５の側面５Ｆに移動することを抑制する（図１３参照）。その結果、回折格子１５Ｐのような微細パターンを形成する際に生じるバリ１７Ｂの高さをより抑制することが可能となる（図１４参照）。
【００８１】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係るナノインプリント用のモールドについて、説明する。図１５は、本実施形態に係るナノインプリント用のモールドの斜視図であり、図１６は、図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿ったナノインプリント用のモールドの断面図である。
【００８２】
図１５及び図１６に示す本実施形態のナノインプリント用のモールド１ｃは、第１実施形態のモールド１ａと比較して、パターン面５Ｓ１に、凹部５Ｈが形成されている点が異なる。凹部５Ｈの深さＨ５Ｈは、ナノインプリント用のパターン５Ｐの深さＨ５Ｐよりも深い。これにより、パターン面５Ｓ１には、十分な体積の凹部５Ｈが形成される。凹部５Ｈの深さＨ５Ｈは、例えば、１μｍ以上、３μｍ以下とすることができる。
【００８３】
本実施形態においては、凹部５Ｈは、Ｘ軸に沿って一方の外縁辺５Ｓ１Ｙから他方の外縁辺５Ｓ１Ｙまで延びる矩形状の溝部である。凹部５ＨのＹ軸方向の幅は、例えば、５μｍ以上、５０μｍ以下とすることができる。また、凹部５Ｈは、一対の外縁辺５Ｓ１Ｘと離間している。凹部５Ｈの形状はこのような態様に限られず、例えば、Ｘ軸に沿って一方の外縁辺５Ｓ１Ｙから他方の外縁辺５Ｓ１Ｙまで延び、深さ方向に向かって幅が狭まるＶ字状の溝部であってもよい。また、パターン面５Ｓ１に、複数の凹部５Ｈが形成されていてもよい。
【００８４】
図１７及び図１８は、本実施形態のモールドを用いたナノインプリント法によって、微細パターンを製造する方法を説明するための断面図である。図１７及び図１８は、第１実施形態における図７及び図８に示す工程に対応する工程を示している。
【００８５】
図１７に示すように、モールド１ｃをＺ軸正方向に移動させて、モールド本体部５が半導体層１５と接触しないように、モールド本体部５のパターン面５Ｓ１を当該部分領域１５Ａ上の樹脂部１７に押し付ける。すると、樹脂部１７のうちの一部は、パターン面５Ｓ１と樹脂部１７との接触領域の外側へ押し出される場合がある。この押し出された樹脂部１７の一部は、連結面５ＳＲと副表面５Ｓ２からなる段差部５Ｃに溜まる。この際、樹脂部の一部は、凹部５Ｈ内に溜まる。
【００８６】
そして、この状態で、当該部分領域１５Ａの表面１５Ｓ上の樹脂部１７を硬化させる。その後、図１８に示すようにモールド１ｂと樹脂部１７とを離間させる。このようにして、半導体層１５の当該部分領域１５Ａ上の樹脂部１７に、樹脂パターン１７Ｐが形成される。樹脂部１７のうち、段差部５Ｃに溜まっていた樹脂部は、バリ１７Ｂとなる。
【００８７】
本実施形態に係るモールド１ｃによれば、第１実施形態に係るモールド１ａにおける場合と同様の理由により、回折格子１５Ｐのような微細パターンを形成する際に生じるバリ１７Ｂの高さを抑制することと、樹脂部１７にパターン面５Ｓ１を押し付ける際にモールド１ａのモールド基体部３が樹脂部１７に接触することを抑制することを両立することが可能となる。
【００８８】
さらに、本実施形態に係るモールド１ｂによれば、樹脂部１７にモールド１ｃのパターン面５Ｓ１を押し付ける際、樹脂部１７の一部はこの凹部５Ｈ内に溜まるため、樹脂部１７がモールド本体部５の側面５Ｆに到ることはより抑制される（図１７参照）。その結果、回折格子１５Ｐのような微細パターンを形成する際に生じるバリ１７Ｂの高さをより抑制することが可能となる（図１８参照）。
【００８９】
本実施形態のモールド１ｃは、第２実施形態における凸部材２５をさらに備えていてもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１ａ、１ｂ、１ｃ・・・モールド、３・・・モールド基体部、５・・・モールド本体部、５Ｐ・・・ナノインプリント用のパターン、５Ｓ・・・モールド本体部の表面、５Ｓ１・・・パターン面、５Ｓ２・・・副表面、５Ｓ１Ｘ、５Ｓ１Ｙ・・・パターン面の外縁、５Ｓ２・・・副表面、Ｈ５Ｓ２・・・最長距離、Ｈ５Ｓ１・・・距離、Ｄ５Ｓ・・・差。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モールド基体部と、
前記モールド基体部の表面に設けられた裏面と、当該裏面とは反対側の表面と、を有するモールド本体部と、
を備え、
前記モールド基体部の前記表面と垂直な方向から見て、前記モールド本体部は、前記モールド基体部の外縁と離間しており、
前記モールド本体部の前記表面は、
前記モールド基体部の前記表面と平行な平面に沿って延びていると共に、ナノインプリント用のパターンが形成されたパターン面と、
前記パターン面の外縁の少なくとも一部に沿って設けられた副表面と、
を有し、
前記副表面は、前記モールド本体部の側面と交差し、
前記モールド基体部の前記表面と垂直な方向における前記副表面から前記モールド基体部の前記表面までの最長距離は、前記モールド基体部の前記表面と垂直な方向における前記パターン面から前記モールド基体部の前記表面までの距離よりも短く、
前記パターン面から前記モールド基体部の前記表面までの前記距離と、前記副表面から前記モールド基体部の前記表面までの前記最長距離との差は、前記ナノインプリント用のパターンの深さよりも大きいことを特徴とするナノインプリント用モールド。
【請求項２】
前記副表面は、前記モールド基体部の前記表面と平行な平面に沿って延びていることを特徴とする請求項１に記載のナノインプリント用モールド。
【請求項３】
前記副表面に固定された凸部材をさらに備え、
前記凸部材は、前記パターン面と離間しており、
前記モールド基体部の前記表面と垂直な方向における前記凸部材の頂部から前記モールド基体部の前記表面までの距離は、前記パターン面から前記モールド基体部の前記表面までの前記距離と同じか、それよりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載のナノインプリント用モールド。
【請求項４】
前記パターン面には、前記ナノインプリント用のパターンの深さよりも深い凹部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のナノインプリント用モールド。
【請求項５】
前記パターン面から前記モールド基体部の前記表面までの前記距離と、前記副表面から前記モールド基体部の前記表面までの前記最長距離との前記差は、３μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のナノインプリント用モールド。
【請求項１】
モールド基体部と、
前記モールド基体部の表面に設けられた裏面と、当該裏面とは反対側の表面と、を有するモールド本体部と、
を備え、
前記モールド基体部の前記表面と垂直な方向から見て、前記モールド本体部は、前記モールド基体部の外縁と離間しており、
前記モールド本体部の前記表面は、
前記モールド基体部の前記表面と平行な平面に沿って延びていると共に、ナノインプリント用のパターンが形成されたパターン面と、
前記パターン面の外縁の少なくとも一部に沿って設けられた副表面と、
を有し、
前記副表面は、前記モールド本体部の側面と交差し、
前記モールド基体部の前記表面と垂直な方向における前記副表面から前記モールド基体部の前記表面までの最長距離は、前記モールド基体部の前記表面と垂直な方向における前記パターン面から前記モールド基体部の前記表面までの距離よりも短く、
前記パターン面から前記モールド基体部の前記表面までの前記距離と、前記副表面から前記モールド基体部の前記表面までの前記最長距離との差は、前記ナノインプリント用のパターンの深さよりも大きいことを特徴とするナノインプリント用モールド。
【請求項２】
前記副表面は、前記モールド基体部の前記表面と平行な平面に沿って延びていることを特徴とする請求項１に記載のナノインプリント用モールド。
【請求項３】
前記副表面に固定された凸部材をさらに備え、
前記凸部材は、前記パターン面と離間しており、
前記モールド基体部の前記表面と垂直な方向における前記凸部材の頂部から前記モールド基体部の前記表面までの距離は、前記パターン面から前記モールド基体部の前記表面までの前記距離と同じか、それよりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載のナノインプリント用モールド。
【請求項４】
前記パターン面には、前記ナノインプリント用のパターンの深さよりも深い凹部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のナノインプリント用モールド。
【請求項５】
前記パターン面から前記モールド基体部の前記表面までの前記距離と、前記副表面から前記モールド基体部の前記表面までの前記最長距離との前記差は、３μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のナノインプリント用モールド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
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【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−３５５７８（Ｐ２０１２−３５５７８Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７９７００（Ｐ２０１０−１７９７００）
【出願日】平成２２年８月１０日（２０１０．８．１０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１０日（２０１０．８．１０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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