JP4290174B2 - パターンを有する部材の製造方法、パターン転写装置及びモールド - Google Patents

Description

本発明は、パターンを有する部材の製造方法、パターン転写装置及びモールドに関する。

近年において、非特許文献１に記述されているように、モールド上の微細な構造を樹脂や金属等の被加工部材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、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、数ｎｍオーダーの分解能を持つため、ステッパ、スキャナ等の光露光機に代わる次世代の半導体製造技術として注目を集めている。また、立体構造をウエハレベルで一括加工可能なため、フォトニッククリスタル等の光学素子やμ−ＴＡＳ等のバイオチップの製造技術として等々、幅広い分野への応用が期待されている。

また、非特許文献２では、ワークより小型の石英基板の表面に微細構造を作製してモールドとし、ＵＶ硬化樹脂を塗布した基板に押し付けてＵＶ光を照射し、固化させる事でモールド上の微細構造を転写する。そして、ステージを用いてモールドとワークを相対移動させて同じ動作を繰り返すことで、光露光装置であるステッパやスキャナのようにワークを加工する方法が紹介されている。このような動作の繰り返しを、一般にステップアンドリピート方式という。
Ｓｔｅｐｈａｎ Ｙ．Ｃｈｏｕ ｅｔ．ａｌ．， Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，Ｖｏｌ．６７，Ｉｓｓｕｅ ２１， ｐｐ．３１１４−３１１６（１９９５） Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａ Ｓｔｅｐ ａｎｄ Ｒｅｐｅａｔ Ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｖｏｉｓｉｎ．ＳＰＩＥ Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２００３

本発明者らは、ワーク（例えば、シリコン基板）のサイズに比べて小さなパターンエリアからなるモールドを用いて、ステップアンドリピート方式によりパターン形成を行う際には以下の問題が生じる可能性があるという認識に至った。
以下、具体的に説明する。
一般に、光露光装置を用いた加工方法では、図４（ａ）に示すようにワーク（ウエハ）の縁３０６にかかる部分についても露光を行いパターン形成することが可能である。
これは、ワークの周辺部にも、中央付近と同じレチクルのパターンに従った光を照射することで実現する。

しかしながら、上記非特許文献２の加工方法では、ワークの周辺領域３０２を、その内側領域を加工するためのモールドと同じモールドを用いて加工したのでは、応力集中によるモールドの破損や加工不良が生じる可能性がある。
なぜなら、インプリント法においては、モールドとワークとの間に圧力を加えることから、ワークの縁にかかる部分については応力集中によって、モールドの破損や荷重の偏りによる加工不良が生じる可能性がある。
従って、従来のナノインプリント法においては、図４（ｂ）に示すように、ワークの周辺部である周辺領域３０２にパターンを形成しないように、ステップアンドリピート方式を行うことになる。
また、非周辺部（例えば、ウエハの中央付近）へのパターンを形成するためのモールドを用いて、周辺領域３０２に無理にパターンを形成する場合には、当該モールドの破損等のおそれがある。
ステップアンドリピート方式により、パターン群を形成するための凹凸パターン面を有するモールドは、描かれている凹凸の線幅やピッチなどにもよるが、一般に極めて高価なものとなる。当該モールドの破損が、なるべく起き難いモールドの使用が望まれる。

ところで、このワーク（ウエハ）の縁にかかる部分あるいはその付近へのパターン形成は、光リソグラフィーの分野において、周辺ショット、エッジショットなどと呼ばれている。
ウエハの周辺領域に形成されるパターンは、ドライエッチやイオン注入といった周囲のパターンの粗密や大きさに影響を受けるプロセスにおいて、均一性を向上させる役割を持っている。また、他のプロセスにおいてテストパターンの役割を果たすことができるものであり、ナノインプリント法においても、ワークの周辺領域へパターン形成は行うことが好ましい。

そこで、本発明者らは、ワークの非周辺領域にパターンを形成するためのモールドとは別に、周辺領域へインプリントするためのモールドを新たに用意して、当該周辺領域へのインプリントを行うという画期的な本発明を成すに至った。
すなわち、本発明は、ワークの外周領域にも凹凸パターンを適切に形成することが可能となるパターンを有する部材の製造方法、パターン転写装置及びモールドを提供することを目的とする。
なお、本発明においては、被加工物の周辺領域の全てに、パターンを形成することは、必ずしも必要ではない。

本発明は、上記課題を解決するため、つぎのように構成したパターンを有する部材の製造方法、パターン転写装置及びモールドを提供するものである。
本発明のパターンを有する部材の製造方法は、
パターンを有する部材の製造方法において、
表面に凹凸による第１のパターンを有する第１のモールドを用意し、
該第１のパターンを有するパターン面の外周形状に対応した形状部が、パターン面に含み構成され、且つ、表面に凹凸による第２のパターンを有する第２のモールドを用意し、
該部材への転写領域のうち、該第１のモールドが有する該第１のパターンの全面を転写できないエリアである該部材の周辺領域と、該周辺領域の内側に、パターンを転写するに際して、
該周辺領域の内側には、該第１のモールドが有する第１のパターンを複数回転写することによりパターン群を形成し、
該周辺領域には、該パターン群の外周形状に対応する該第２のモールドが有する第２のパターンを転写することを特徴とするパターンを有する。
また、本発明のパターンを有する部材の製造方法は、前記周辺領域の内側に形成される前記第１のパターンを有するパターン面同士の間隔と同じ間隔で、前記第１及び第２のパターン面を隣接して設けることを特徴とする。
また、本発明のパターンを有する部材の製造方法は、前記第１のモールドを用いて、前記部材に前記第１の凹凸パターンを転写した後、前記第２のモールドを用いて、前記部材に前記第２の凹凸パターンを形成することを特徴とする。
また、本発明のパターンを有する部材の製造方法は、前記第２のモールドを用いて、前記部材に前記第２の凹凸パターンを転写した後、
前記第１のモールドを用いて、前記部材に前記第１の凹凸パターンを形成することを特徴とする。
また、本発明のパターンを有する部材の製造方法は、前記第１のパターンを有するパターン面の外周形状は直線であり、且つ前記第２のパターンを有するパターン面に含み構成される前記形状部は、前記第１のパターンを有するパターン面の外周形状に対応する直線と、前記部材の周縁部に対応する曲線とからなることを特徴とする。
また、本発明のパターンを有する部材の製造方法は、加圧によりモールドが有するパターンを部材に転写するパターンを有する部材の製造方法において、
第１のモールドと第２のモールドを用い、該第１のモールドが有する第１のパターンと
該第２のモールドが有する第２のパターンを部材に転写するに際し、
該部材への転写領域のうち、該第２のモールドが有する第２のパターンの全面を転写できないエリアである該部材の周辺領域に、該第１のモールドを用いて該第１のパターンを形成する工程と、
該部材の周辺領域の内側に位置する領域に、該第２のモールドを用いて、複数回にわたりパターンを転写してパターン群を形成するに当たり、該パターン群の外周形状を、該部材の周辺領域の内側形状に対応させて該第２のパターンを転写する工程と、
を有することを特徴とする。
また、本発明のパターンを有する部材の製造方法は、前記第１のパターンを形成する工程が、
前記部材の前記外周領域を複数箇所に分けてパターンを形成する工程であることを特徴とする。
また、本発明のパターンを有する部材の製造方法は、前記外周領域を複数箇所に分けてパターンを形成する工程が、前記部材を回転させる工程を含むことを特徴とする。
本発明のパターンを有する部材の製造方法は、モールドが有するパターンを部材に転写するパターンを有する部材の製造方法であって、
平板状の部材に第１のモールド及び第２のモールドが有するパターンを転写するに際し、
該部材への転写領域のうち、該第１のモールドが有する第１のパターンの全面を転写できないエリアである該部材の周辺領域の内側に、該第１のパターンを複数回転写してパターン群を形成する前か後に、
該パターン群の外周形状に対応させて、該第２のモールドが有する第２のパターンを該部材の周辺領域に形成することを特徴とする。
また、本発明の転写装置は、モールドが有するパターンを部材に転写するためのパターン転写装置であって、
第１のモールドを保持するための第１のモールド保持部、及び第２のモールドを保持するための第２のモールド保持部を備え、
該第１のモールド保持部は、該部材への転写領域のうち、第１のモールドが有する第１のパターンの全面を転写できないエリアである該部材の周辺領域の内側にパターンを転写するためのモールドの保持部であり、
該第２のモールド保持部は、該部材の周辺領域の内側に、該第１のパターンを複数回転写することにより形成されたパターン群の外周形状に対応させて、該部材の周辺領域に、該第２のモールドにより第２のパターンを転写するためのモールドの保持部であることを特徴とする。
また、本発明の転写装置は、前記第１のモールド保持部と対向する位置に設けられる第１の支持部と、前記第２のモールド保持部と対向する位置に設けられる第２の支持部とを有することを特徴とする。
また、本発明の転写装置は、前記第１の支持部は、平板状の前記部材を面内方向に移動させるための機構を有し、
前記第２の支持部は、前記平板状部材を面内方向に回転させる機構を有することを特徴とする。
また、本発明の転写装置は、前記第２のモールド保持部側には、平板状の前記部材の中央領域への光照射を妨げるための遮光手段が設けられていることを特徴とする。
また、本発明のターンを有するモールドは、上記したいずれかに記載のパターンを有する部材の製造方法に用いるパターンを有するモールドであって、
該モールドのパターン面の外周形状が、前記部材の周縁部に対応する曲線からなる第１の外周形状と、前記パターン群の外周形状に対応する直線からなる第２の外周形状とを有することを特徴とする。
また、本発明のターンを有するモールドは、上記したいずれかに記載のパターンを有する部材の製造方法に用いるパターンを有するモールドであって、
矩形の外周形状を有するパターン面が複数並んで構成されるパターン群の外周形状に対応した、外周形状を備えたパターン面を有することを特徴とする。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するため、つぎのように構成した凹凸を有する部材の製造方法、加圧加工装置及びモールドを提供するものである。
本発明の凹凸を有する部材の製造方法は、加圧によりモールドが有するパターン形状を被加工物（ワーク、あるいはウエハ）に転写する凹凸を有する部材の製造方法において、以下の工程を有する。
すなわち、前記被加工物の外周領域を加圧する工程と、前記被加工物の外周領域の内側に位置する領域を加圧する工程である。その際、これらの各工程によって前記ワークの全領域を加工する構成を採ることができる。
また、本発明の加圧加工装置は、加圧によりモールドが有するパターン形状を被加工物に転写する加圧加工装置において、
前記被加工物の外周領域を加圧するための外周領域加圧手段と、前記被加工物の外周領域の内側に位置する領域を加圧するための内側領域加圧手段と、を有することを特徴としている。
また、本発明のモールドは、被加工物に形成される凹凸パターン領域の外周形状に応じた形状を有することを特徴としている。
また、本発明のモールドは、凹凸パターンが形成されているモールドにおいて、前記凹凸パターンが形成されているパターン形成面に略垂直であって、且つ互いに対向する第１の面と第２の面を備え、
前記第１の面と第２の面の少なくとも一方は屈曲した形状を備えていることを特徴としている。
また、本発明のモールドは、凹凸パターンが形成されているモールドにおいて、前記凹凸パターンが形成されているパターン形成面に略垂直であって、且つ互いに対向する第１の面と第２の面を備え、
前記第１の面は曲面であり、前記第２の面は非曲面であることを特徴としている。
また、本発明のモールドは、凹凸パターンを有するモールドであって、前記凹凸パターンが形成されている領域外に遮光膜が設けられていることを特徴としている。

本発明によれば、ワークの外周領域にも凹凸パターンを適切に形成することができる。

つぎに、本発明におけるモールドに関する実施の形態について説明する。
本発明に係るモールドは、図６に示すように、曲線状の第１の外周部６０００と、直線状の第２の外周部６１００とを有する。
ここで、曲線状とは、例えばウエハの外周形状、即ち円弧状である。なお、図６に記載のモールドは、ウエハの外周全部に対応したモールドとなっていないが、図２（ａ）のようなウエハの全外周に対応したモールドにすることもできる。
なお、本発明においては、被加工物（ウエハ、あるいはウエハ上の樹脂等）の中央付近にパターンを形成するためのモールドとは別に、周辺領域にパターンを形成するためのモールドを用いることが重要である。
従って、矩形の外周形状を有するパターン面が複数並んで構成されるパターン群（例えば、図８の矩形の外周形状を有するパターン面からなるパターン群）の外周形状に対応した外周形状を備えたパターン面を有するモールドも本発明に含まれる。

更に、図９に示すように、帯状の形状とすることもできる。
図９の９０１は周辺パターンであり、その内側が上記したパターン群の外周形状に対応する（換言すれば、嵌めあう）ことになる。
また、図１０に示すように、パターン領域をウエハの外周形状に対応した形状とし、モールドの外形は例えば四角形等他の形状とすることも出来る。１２０１は周辺パターンである。
この場合、図１０（ａ）のＡＡ´断面図である図１０（ｂ）、（ｃ）に示されるパターン領域の外側エリア１２２０は、パターンの形成された面に対して後退していても後退していなくても構わない。
また、ウエハ外周部におけるモールドの破損が問題にならない場合には、図１１のように、ウエハの外周形状１２５０（説明のため点線でウエハの輪郭に該当する部分を示す。）よりも大きなパターン領域を有するモールドとすることも出来る。
モールドの破損が問題にならない場合とは、例えば、前述したパターン群を形成するためのモールドに比べて、周辺領域へのパターン形成のためのモールドが安価である場合である。

つぎに、本発明におけるパターンを有する部材の製造方法に関する実施の形態について説明する。
本実施形態に係るパターンを有する部材の製造方法は、以下のようにして実現される。
まず、表面に凹凸による第１のパターンを有する第１のモールドと、
該第１のパターンを有するパターン面の外周形状に対応した形状部が、パターン面に含み構成され、且つ、表面に凹凸による第２のパターンを有する第２のモールドを用意する。そして、該第１のモールドが有する該第１のパターンの全面を転写できないエリア（図３や図４の３９９）を含む該部材の周辺領域には該第２のパターン（周辺パターン２０１）を転写する。
また、該周辺領域の内側には、該第１のパターン（例えば、図３の３０１）を転写する。こうして本実施形態に係るパターンの製造方法が実現される。
なお、第１のパターンと第２のパターンの形成順番は適宜選択することができる。また、本実施形態において、周辺領域とは、該第１のモールドが有する該第１のパターンの全面を転写できないエリアのみを指すのではなく、当該エリアを含む領域のことである。
特に、前記周辺領域の内側に形成される前記第１のパターンを有するパターン面同士の間隔と同じ間隔で、前記第１及び第２のパターン面を隣接して設けるのがよい。
また、前記第１のパターン面の外周形状が直線である場合（例えば矩形）には、前記第２のパターン面の外周形状は、前記第１のパターン面の外周形状に対応する直線と、前記部材の周縁部に対応する曲線とからなるように構成するのがよい。

また、本実施形態に係る凹凸を有する部材の製造方法を以下の工程で実現することもできる。
すなわち、表面に第１の凹凸パターンを備え、該第１の凹凸パターン面の外周部が直線からなる第１のモールドを用意する第１の工程、
表面に第２の凹凸パターンを備え、該第２の凹凸パターン面の外周部が曲線からなる第１の外周部と、該第１の凹凸パターン面の外周部に対応する直線からなる第２の外周部とを備えている第２のモールドを用意する第２の工程、及び
該第１及び第２の凹凸パターンを部材に転写する第３の工程
である。
なお、第１及び第２の工程は、いずれの工程を先に行ってもよく、実質的に同時に行ってもよい。
上述した部材とは、半導体製造プロセスに用いられるシリコンなどのウエハであったり、あるいは表面に樹脂を有するウエハである。またウエハとして、シリコンなどの半導体のみならずガラス板や金属板、石英なども適用できる。
モールドの凹凸パターンは、ウエハ自体に転写したり、ウエハ上の樹脂に転写することができる。樹脂とは、例えば熱硬化性樹脂や紫外線などの光硬化性樹脂、または熱可塑性樹脂等である。
なお、前記部材を、ワークあるいは被加工物という場合がある。

ここで、第１のモールドは例えば、パターンが形成されている面の周辺領域が、矩形（四角形や長方形や正方形）の外周部からなるモールドである。
第２のモールドは、第１の実施形態で説明したモールドを適用することができる。
前記第３の工程においては、まず図４（ｂ）の３０２で示される外周領域に、前記第２のモールドでパターンを転写した後、その内側領域に前記第１のモールドでパターンを転写することができる。
斯かる場合、最初に外周領域にパターン形成をしておくので、例えば、内側領域には複数回のナノインプリントにより大面積のパターンを形成した後の工程である、周辺領域へのインプリントのミスなどにより、部材全体が欠陥品となる可能性を下げることができる。
内側領域は、例えば、前記第１のモールドで複数回に亘りパターン転写を行い、図４（ｂ）のパターン３０１を実現する。
勿論、最初に前記内側領域にパターンを転写した後、外周領域にパターンを転写することもできる。
斯かる場合は、ウエハ周辺部へのインプリントに伴って、ゴミ等が発生し、それが内側領域へのナノインプリント時に悪い影響を及ぼす場合には、それを回避できる。
なお、外周領域にパターンを転写する場合も、外周領域を適宜分割して、複数回の転写を行うこともできる。
そして、複数回の転写を行う際には、前記部材を回転させることで、一つの外周領域用モールドによりパターン形成ができる。
なお、本発明におけるパターンとは、例えば凹凸パターンのことである。

更にまた、別の本実施形態に係るパターンを有する部材の製造方法は、以下の工程から実現することもできる。
すなわち、被加工物の周辺領域に第１のパターンを形成する工程と、
前記被加工物の周辺領域の内側に位置する領域に、第２のパターンを有するモールドを用いて、複数回にわたり該第２のパターンを転写する工程である。
ここで、前記第１のパターンを形成する工程が、
前記被加工物の前記外周領域を複数箇所に分けてパターンを形成する工程であることも好ましい形態である。
また、前記外周領域を複数箇所に分けてパターンを形成する工程が、
前記被加工物を回転させる工程を含むことも可能である。
更にまた、本発明に係るパターンを有する部材の製造方法は、以下のように行うことで実現することもできる。
すなわち、平板状の部材に、モールドが有する第１のパターンを、複数回転写してパターン群を形成する前か後に、該パターン群の外周形状に対応する第２のパターンを該部材の周辺領域に形成するのである。

ここで、平板状の部材（例えば表面にパターン形成層となる樹脂層を設けたウエハである。）には、第１のパターンが互いに重ならないように、複数回転写する。
そして、当該パターン群の外周形状に対応する第２のパターンを該部材の周辺領域に転写するのである。必ずしも、該周辺領域全面に転写する必要は無く、前記パターン群に隣り合うように、第２のパターンを設けることが重要である。
なお、第２のパターンは好適にはモールドを用いてインプリントにより行うが、必要に応じて、周辺領域へのパターン形成には露光装置を用いて光リソグラフィで行うことできる。

ここで、前記パターン群を構成する第１のパターンを有するパターン面同士の間隔と同じ距離隔てて、前記第２のパターンを前記パターン群に隣接して設けるのがよい。
また、パターン群を形成した後で、第２のパターンを設けてもよいし、第２のパターンを形成した後で、パターン群を形成してもよい。
あるいは、前記パターン群を形成する途中で、第２のパターンを形成してもよい。
なお、前記パターン群の外周形状に対応しているとは、外周形状の少なくとも一部形状に沿っているという意味である。
また、前述した第１のパターンと、第２のパターンは、それぞれ異なるモールドを用いて形成される。
第１のパターンのパターン面形状（微細な凹凸を考慮せずに、面として捉えた場合の形状）と、第２のパターン面とが、互いに異なるように上記製造方法は行うのが好ましい。
勿論、互いのパターン面が実質的に同じ面形状になるようにすることもできる。斯かる場合、ウエハ上に形成された外周のパターンはダミーパターンということになる。

つぎに、本発明におけるパターン転写装置に関する実施の形態について説明する。
本実施形態に係るパターン転写装置は、以下のように構成される。
例えば、図１に示すように、平板状部材の周辺領域の内側にパターンを形成するための第１のモールド（１０５）を保持するための第１のモールド保持部（１５５）、及び
該周辺領域にパターンを形成するための第２のモールド（１０８）を保持するための第２のモールド保持部（１５８）を備えている。
ここで、前記第１のモールド保持部と対向する位置に設けられる第１の支持部（図５の５００）と、前記第２のモールド保持部と対向する位置に設けられる第２の支持部（５２０）とにより、部材を支持する機構が確保される。
特に、前記第１の支持部は、前記平板状部材を面内方向に移動させるための機構を有し、前記第２の支持部は、前記平板状部材を面内方向に回転させる機構を有するように構成するのがよい。
なお、前記第２のモールド保持部側には、前記平板状部材の中央領域への光照射を妨げるための遮光手段を設けておくことが好ましい。
また、前記周辺領域とは、例えば、該第１のモールドが有するパターンの全面を転写できないエリアのことである。

以上説明した、本発明の実施の形態においては、通常の加圧加工用モールドとは別に、ワークの外周領域を加工する周辺ショットモールドを用いる。
これにより、ワークの外周領域を含むワークの全領域の加工を可能とし、他のプロセスでの均一性を向上させ、またテストパターンなどが形成できるようにする。
その際、本実施の形態においては、上記した凹凸を有する部材の製造方法において、前記ワークの外周領域を加工する工程と、前記ワークの外周領域の内側領域を加工する工程とで、異なるモールドを用いて加工するのである。
また、本実施の形態の凹凸を有する部材の製造方法においては、前記ワークの外周領域を加工する工程に用いられるモールドが、前記ワークの内側領域の外形に応じた形状とすることができる。あるいは前記ワークの外周領域を加工する工程に用いられるモールドが、前記ワークの内側領域のパターンに応じたパターンを有する構成とすることができる。
また、本実施の形態の凹凸を有する部材の製造方法においては、前記ワークの外周領域を加工する工程が、該外周領域を分割して加工するプロセスを含む構成とし、これによりモールドのコストを抑えるようにすることができる。
その際、この外周領域を分割して加工するプロセスとして、分割されたモールドを用い、該分割されたモールドに形成されたパターン形状をワークを回転させながら転写し、ワークの外周領域を加工するように構成することができる。
また、本実施の形態の加圧加工装置においては、上記した加圧加工装置において、前記外周領域加圧手段に備えられたモールドと、前記ワークの内側に位置する領域に備えられたモールドとは、異なるモールドで構成することができる。
また、本実施の形態の加圧加工装置においては、前記外周領域加圧手段に備えられたモールドは、前記ワークの内側に位置する領域の外形に応じた形状とし、あるいは、前記ワークの内側に位置する領域のパターンに応じたパターンを有する構成とすることができる。
また、本実施の形態の加圧加工装置においては、前記外周領域加圧手段に備えられたモールドは、外周領域の形成面に対して分割された形状を有する構成とし、これによりモールドのコストを抑えるようにすることができる。
なお、本実施の形態における凹凸を有する部材の製造方法、あるいは加圧加工装置においては、モールドをワーク（被加工物）に加圧するケースだけでなく、ワーク（被加工物）をモールドに加圧するケースも包含するものである。
また、上記面内方向とは、加工面の面内方向あるいは被加工面の面内方向と捉えることもできる。

以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１は、本発明を適用して加圧加工装置を構成したものである。
図１に、本実施例の加圧加工装置の構成を示す。
図１において、１０１は装置全体を必要に応じて覆う筐体、１０２はｘｙ移動機構、１０３はワーク（平板状の部材、あるいは被加工物と称する場合がある。）、１０４は加圧機構、１０５はモールド、１０６はＵＶ光源である。
また、１０７は周辺ショット加圧機構、１０８は周辺ショットモールド、１０９は遮光板、１１０は周辺ショットＵＶ光源である。
また、１１１は露光制御回路、１１２は加圧制御回路、１１３は位置制御回路、１１４はプロセス制御回路である。

まず、本実施例における装置構成について説明する。
図１に示すように、モールド１０５と周辺ショットモールド１０８が、Ｓｉウエハ上に光硬化樹脂をコートしたワーク１０３にその位置により対向するように配置されている。
モールド１０５は、部材を介して加圧機構１０４に接続されている。また、周辺ショットモールド１０８は部材を介して周辺ショット加圧機構１０７に接続されている。
ワーク１０３は、ｘｙ移動機構１０２に治具を介して取り付けられる。また、加圧機構１０４、周辺ショット加圧機構１０７、ｘｙ移動機構１０２、は筐体１０１を介して接続される。

この筐体１０１のモールド１０５及び周辺ショットモールド１０８の裏面側にあたる部分にはそれぞれＵＶ光源１０６及び周辺ショットＵＶ光源１１０が取り付けられている。遮光板１０９は、周辺ショットモールド１０８と周辺ショットＵＶ光源１１０との間に配置され、モールド１０５で加工される領域に対して、周辺ショットＵＶ光源１１０から照射されるＵＶ光を遮光する。
プロセス制御回路１１４は、露光制御回路１１１、加圧制御回路１１２、位置制御回路１１３に指示を出しプロセスを進めると共に、これらからの出力データを受け取る。
露光制御回路１１１は、ＵＶ光源１０６と周辺ショットＵＶ光源１１０とを制御して露光を行う。
加圧制御回路１１２は、加圧機構１０４と周辺ショット加圧機構１０７とを制御してモールド１０５及び周辺ショットモールド１０８とワーク１０３とを加圧する。
位置制御回路１１３は、ｘｙ移動機構１０２を制御し、ワーク面内方向（図中ｘｙ方向）の位置を制御する。なお、各軸の機構上の配置はこれに限るものではなく、設計上適宜決めてかまわないことは言うまでもない。

次に、本実施例におけるモールドについて説明する。
図２（ａ）は、図１における周辺ショットモールド１０８を図１中ｚの方向に見たもので、斜線部に周辺パターン２０１が凹凸として刻まれている。
パターンの形状については、加工方法、コスト等からラインアンドスペース形状、ドット形状など適宜定めることができる。しかしながら、ドライエッチやイオン注入など、他のプロセスでの均一性という観点からは、モールド１０５のプロセスルールに対して３倍以内程度が望ましく、凹凸の面積比、深さについては同等程度が望ましい。
また、この領域に、加圧加工そのものや、他のプロセス、デバイス特性などをモニタするためのテストパターンを形成することも可能である。

周辺パターン２０１の外側の形状はワーク１０３の外形に準じた大きさの円形である。この形状は周辺ショットモールド１０８の母材として、ワーク１０３の外形と同等規格のものが入手可能な場合には好適であるが、例えば図８に示すように内側の形状から一定の幅を持った帯状の形状など他の形状でもかまわない。また、図９に示すように、周辺パターン２０１の外側の形状はワーク１０３の外形に準じた大きさの円形とし、周辺ショットモールド１０８全体の外形は四角形とするなどしても構わない。また、ワーク１０３辺縁部での周辺パターン２０１の破損が問題にならない場合等には図１１に示すようにワーク１２５０の外形より大きな周辺パターン１２０１の形成領域を有するモールドを用いることも出来る。特に、直線で構成される外周形状は、母材から周辺ショットモールド１０８を切り出さざるを得ない場合には加工コストを低減する。

周辺パターン２０１の内側の形状は、モールド１０５によって加工される領域の外形に準じて作製する。具体的には、前述の領域との重複を防ぐために少し大きめとし、その大きさは、スクライブライン（チップを切り出す線）の線幅や、ｘｙ移動機構１０２の精度、ワーク１０３の取り付け精度などから適宜定める。この周辺ショットモールド１０８は、目的形状の形成領域の外形（ここではモールド１０５によって加工される領域の外形）が同様であれば、モールド１０５を別のパターンを有するものに交換しても再利用が可能である。

ここで、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ´断面図である。斜線部は切断面を示す。
周辺パターン２０１の内側の領域は図２（ｂ）に示すように貫通していてもよいし、図２（ｃ）のように周辺パターン２０１の形成面から後退していてもよい。また、図２（ｄ）に示すように、この領域に金属（Ｃｒ、Ｔａ、Ａｕ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｗ、Ｔｉあるいはこれらの金属あるいは非金属化合物など）や炭素、色素などの遮光性の材料を蒸着、塗布するなどして遮光膜２０２を形成することで、遮光板１０９の代替とし、これを省略することもできる。
この場合、遮光部材から加工面までの距離を小さくすることができるため、遮光する領域の形状精度を平易に向上可能である。
なお、モールド１０５は表面に所望の目的形状の刻まれた透明体からなる通常の加圧加工用モールドであり、材質については両モールドとも石英ガラスやサファイアなど光透過性の材料を適宜選択可能である。
また、図１０（ｂ）（ｃ）は、図１０（ａ）におけるＡ−Ａ´断面図である。斜線部は切断面を示す。周辺パターン１２０１の外側の領域は図１０（ｂ）に示すようにパターン形成面から後退した形状を有することはもちろん、図１０（ｃ）に示すように後退していなくても構わない。
特に後者の場合は、モールドが十分に変形し、ワーク１０３辺縁部での加工深さが十分に得られる場合や、前述のようなプロセスの均一性のためにパターン３０１近傍の加工深さのみが求められる場合等には、モールド作成工程が簡略化されるため、加工コストを低減する。

次に、本実施例における加圧加工プロセスについて説明する。
まず、ワーク１０３をｘｙ移動機構１０２に取り付け、周辺ショットモールド１０８の直下に移動させ、位置決めする。
次に、周辺ショットモールド１０８を押し付け、ＵＶ光を照射しワーク１０３上の周辺パターン２０１が接する部分の光硬化樹脂を硬化させた後、ワーク１０３から周辺ショットモールド１０８を剥離することで周辺パターン２０１をワーク１０３に転写する。
次に、ワーク１０３をモールド１０５の下に移動させ、周辺パターン２０１が形成された領域の内側で、モールド１０５を押し付け、ＵＶ光を照射しワーク１０３上の光硬化樹脂を硬化させる。その後、ワーク１０３からモールド１０５を剥離してパターン３０１をワーク１０３に転写するという動作を繰り返しこの領域を埋めて行く。

以上の工程により、図３に示すようなパターン３０１の形成された目的形状の形成領域の周囲を周辺パターン２０１が囲むワーク１０３が完成する。
なお、本実施例では周辺パターン２０１形成後にパターン３０１を形成したが、この順序は逆でもかまわない。
また、その際に樹脂の特性や加工後の形状仕様等にもよるが、パターン３０１の形成後におけるＵＶ光の過露光が許される場合や、順序によらずパターン形成の都度樹脂を塗布するような場合においては、遮光板１０９や遮光膜２０２を省いて構成を簡略化することもできる。
また、本実施例では加工方式として樹脂をＵＶ光で硬化させる方式を用いたが、熱硬化樹脂を熱硬化させる方式、熱可塑性樹脂を加熱軟化させる方式、高粘性の樹脂に常温で加圧を行う方式、モールド上のインク層や樹脂層、金属層などをワークに写し取る方式等他の形状転写方式についても適用可能である。
また、本実施例ではパターン３０１と周辺ショットパターン２０１を形成する機構を一体化した装置としたが、これらを別体の装置として分けることも、搬送にかかるコストと時間は増大するが可能である。

［実施例２］
実施例２は、本発明を適用して実施例１とは異なる形態の加圧加工装置を構成したものである。
図５に、本実施例の加圧加工装置の構成を示す。図５には図１の実施例１と基本的に同じ構成には同一の符号が付されているので、共通する部分の説明は省略する。
本実施例の構成において、実施例１との基本的な相違点の一つは、周辺ショットモールド１０８の直下にワーク１０３を回転させる回転機構５０１が設けられており回転制御回路５０４により制御するようにしたことである。もう一つは、ｘｙ移動機構１０２と回転機構５０１との間でワーク１０３を搬送する搬送機構５０２が設けられており、搬送制御回路５０３により制御されることである。なお、プロセス制御回路１１４は、搬送制御回路５０３と回転制御回路５０４にも指示を出しプロセスを進めると共に、これらからの出力データも受け取る。

次に本実施例におけるモールドについて説明する。
本実施例におけるモールドは、実施例１で説明した周辺ショットモールド１０８を分割して切り出した形状をしている。特に、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図５における周辺ショットモールド１０８を図５中ｚの方向に見たものである。その形状は、各モールドはそれぞれ図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示した周辺ショットモールド１０８を周辺パターン２０１に関して、その形成面に対する鉛直軸周りの回転対称条件で１／４に分割して切り出した形状をしている。

次に、本実施例における加圧加工プロセスについて説明する。本実施例における加圧加工プロセスの模式図を図７に示す。
まず、ワーク１０３を回転機構に取り付る。
次に、周辺ショットモールド１０８を押し付け、ＵＶ光を照射しワーク１０３上の周辺パターン２０１が接する部分の光硬化樹脂を硬化させた後、ワーク１０３から周辺ショットモールド１０８を剥離することで周辺パターン２０１をワーク１０３に転写する。
次に、ワーク１０３をその中心を中心として、図５中ｚ軸周りにπ／２ｒａｄに回転させ同様にして周辺パターン２０１をワーク１０３に転写する。この工程をさらに２回繰り返して、４領域から形成される周辺パターン２０１の形成領域が完成する。
このように、本実施例では、ワーク１０３を回転させたが、相対回転であり、図７では説明のためワーク１０３側から見たものとして示されている。なお、実際に回転機構５０１の配置を変えて周辺ショットモールド１０８を回転させても同様であることは言うまでもない。

次に、搬送機構５０２を用いてワーク１０３をｘｙ移動機構１０２上へ搬送して取り付け、実施例１と同様にパターン３０１の繰り返し形成を行う。これにより、図８に示すようなパターン３０１の形成された目的形状の形成領域の周囲を４領域の周辺パターン２０１が囲むワーク１０３が完成する。
なお、周辺ショットモールド１０８の分割の仕方は、本実施例の方法に限らない。１／２に分割してもかまわないし、また、異なる１／４分割の方法でもかまわない。より細かく、また非対称に分割し、複数の周辺ショットモールド１０８を同時に用いて加工を行ったり、さらに複数回に分けて加工を行ってもよい。あるいは分割前の形状と分割の仕方により、回転機構５０１でなくｘｙ移動機構１０２を用いてもよい。
また、実施例１と同様に、各軸の機構上の配置はこれに限るものではなく、設計上適宜決めてかまわないことは言うまでもない。

また、本実施例における装置構成も、実施例１と同様に別体の装置として分割可能であることは言うまでもない。
本実施例の構成は実施例１に対して周辺パターン２０１を形成する工数が増大するためスループットは低下するが、周辺ショットモールド１０８が小型化するため、モールドコストの低減を図ることが可能となる。

本発明に係るパターン転写装置の構成を説明する模式図。 本発明におけるモールド構成を説明する模式図。 本発明における加工後のワークを説明する模式図。 従来の技術を説明する図。 本発明におけるパターン転写装置の構成を説明する模式図。 本発明におけるモールド構成を説明する模式図。 本発明における加工プロセスを説明する図。 本発明における加工後のワークを説明する図。 本発明を説明するための模式図である。 本発明を説明するための模式図である。 本発明を説明するための模式図である。

符号の説明

１０１：筐体
１０２：ｘｙ移動機構
１０３：ワーク
１０４：加圧機構
１０５：モールド
１０６：ＵＶ光源
１０７：周辺ショット加圧機構
１０８：周辺ショットモールド
１０９：遮光板
１１０：周辺ショットＵＶ光源
１１１：露光制御回路
１１２：加圧制御回路
１１３：位置制御回路
１１４：プロセス制御回路
１５５：第１のモールド保持部
１５８：第２のモールド保持部

Claims (15)

1. パターンを有する部材の製造方法において、
   表面に凹凸による第１のパターンを有する第１のモールドを用意し、
   該第１のパターンを有するパターン面の外周形状に対応した形状部が、パターン面に含み構成され、且つ、表面に凹凸による第２のパターンを有する第２のモールドを用意し、
   該部材への転写領域のうち、該第１のモールドが有する該第１のパターンの全面を転写できないエリアである該部材の周辺領域と、該周辺領域の内側に、パターンを転写するに際して、
   該周辺領域の内側には、該第１のモールドが有する第１のパターンを複数回転写することによりパターン群を形成し、
   該周辺領域には、該パターン群の外周形状に対応する該第２のモールドが有する第２のパターンを転写することを特徴とするパターンを有する部材の製造方法。
2. 前記周辺領域の内側に形成される前記第１のパターンを有するパターン面同士の間隔と同じ間隔で、前記第１及び第２のパターン面を隣接して設けることを特徴とする請求項１に記載のパターンを有する部材の製造方法。
3. 前記第１のモールドを用いて、前記部材に前記第１の凹凸パターンを転写した後、前記第２のモールドを用いて、前記部材に前記第２の凹凸パターンを形成することを特徴とする請求項１に記載のパターンを有する部材の製造方法。
4. 前記第２のモールドを用いて、前記部材に前記第２の凹凸パターンを転写した後、
   前記第１のモールドを用いて、前記部材に前記第１の凹凸パターンを形成することを特徴とする請求項１に記載のパターンを有する部材の製造方法。
5. 前記第１のパターンを有するパターン面の外周形状は直線であり、且つ前記第２のパターンを有するパターン面に含み構成される前記形状部は、前記第１のパターンを有するパターン面の外周形状に対応する直線と、前記部材の周縁部に対応する曲線とからなることを特徴とする請求項１に記載のパターンを有する部材の製造方法。
6. 加圧によりモールドが有するパターンを部材に転写するパターンを有する部材の製造方法において、
   第１のモールドと第２のモールドを用い、該第１のモールドが有する第１のパターンと該第２のモールドが有する第２のパターンを部材に転写するに際し、
   該部材への転写領域のうち、該第２のモールドが有する第２のパターンの全面を転写できないエリアである該部材の周辺領域に、該第１のモールドを用いて該第１のパターンを形成する工程と、
   該部材の周辺領域の内側に位置する領域に、該第２のモールドを用いて、複数回にわたりパターンを転写してパターン群を形成するに当たり、該パターン群の外周形状を、該部材の周辺領域の内側形状に対応させて該第２のパターンを転写する工程と、
   を有することを特徴とするパターンを有する部材の製造方法。
7. 前記第１のパターンを形成する工程が、
   前記部材の前記外周領域を複数箇所に分けてパターンを形成する工程であることを特徴とする請求項６に記載のパターンを有する部材の製造方法。
8. 前記外周領域を複数箇所に分けてパターンを形成する工程が、
   前記部材を回転させる工程を含むことを特徴とする請求項７に記載のパターンを有する部材の製造方法。
9. モールドが有するパターンを部材に転写するパターンを有する部材の製造方法であって、
   平板状の部材に第１のモールド及び第２のモールドが有するパターンを転写するに際し、
   該部材への転写領域のうち、該第１のモールドが有する第１のパターンの全面を転写できないエリアである該部材の周辺領域の内側に、該第１のパターンを複数回転写してパターン群を形成する前か後に、
   該パターン群の外周形状に対応させて、該第２のモールドが有する第２のパターンを該部材の周辺領域に形成することを特徴とするパターンを有する部材の製造方法。
10. モールドが有するパターンを部材に転写するためのパターン転写装置であって、
    第１のモールドを保持するための第１のモールド保持部、及び第２のモールドを保持するための第２のモールド保持部を備え、
    該第１のモールド保持部は、該部材への転写領域のうち、第１のモールドが有する第１のパターンの全面を転写できないエリアである該部材の周辺領域の内側にパターンを転写するためのモールドの保持部であり、
    該第２のモールド保持部は、該部材の周辺領域の内側に、該第１のパターンを複数回転写することにより形成されたパターン群の外周形状に対応させて、該部材の周辺領域に、該第２のモールドにより第２のパターンを転写するためのモールドの保持部であることを特徴とするパターン転写装置。
11. 前記第１のモールド保持部と対向する位置に設けられる第１の支持部と、前記第２のモールド保持部と対向する位置に設けられる第２の支持部とを有することを特徴とする請求項１０に記載のパターン転写装置。
12. 前記第１の支持部は、平板状の前記部材を面内方向に移動させるための機構を有し、
    前記第２の支持部は、前記平板状部材を面内方向に回転させる機構を有することを特徴とする請求項１１に記載のパターン転写装置。
13. 前記第２のモールド保持部側には、平板状の前記部材の中央領域への光照射を妨げるた
    めの遮光手段が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載のパターン転写装置。
14. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載のパターンを有する部材の製造方法に用いるパターンを有するモールドであって、
    該モールドのパターン面の外周形状が、前記部材の周縁部に対応する曲線からなる第１の外周形状と、前記パターン群の外周形状に対応する直線からなる第２の外周形状とを有することを特徴とするモールド。
15. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載のパターンを有する部材の製造方法に用いるパターンを有するモールドであって、
    矩形の外周形状を有するパターン面が複数並んで構成されるパターン群の外周形状に対応した、外周形状を備えたパターン面を有することを特徴とするモールド。

Images