JP5752889B2 - 転写方法 - Google Patents

Description

本発明は、シート状のモールドに形成されている微細な転写パターンを被成型品に転写する転写方法に関する。

近年、電子線描画法などで石英基板等に超微細な転写パターンを形成して型（モールド）を作製し、このモールドを被成型品に所定の圧力で押圧して、モールドに形成された転写パターンを転写するナノインプリント技術が研究開発されている（たとえば、非特許文献１参照）。ハードディスクやＣＤ、ＤＶＤなど回転式の記憶装置では、最近、高密度のデータをディスクに形成するための記憶媒体（記録媒体）を成型する手段として、ナノインプリント技術を活用する方法への関心が高くなってきている。

ナノオーダーの微細な転写パターンを低コストで成型する方法としてリソグラフィ技術を用いたナノインプリント法が考案されている。この成型法は大別して熱インプリント法とＵＶインプリント法とに分類される。

熱インプリント法では、型を基板に押圧し、熱可塑性ポリマからなる樹脂（熱可塑性樹脂）が十分に流動可能となる温度になるまで加熱して微細パターンに樹脂を流入させたのち、型と樹脂とをガラス転移温度以下になるまで冷却し、基板に転写された微細パターンを固化したのち型を引き離す。

ＵＶインプリント法では、光を透過できる透明な型を使用し、紫外線硬化性樹脂に型を押し付けて紫外光を照射する。適当な時間、紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂を硬化させ微細パターンを転写したのち型を引き戻す。

図６は、特許文献１に記載された従来のＵＶインプリント法の手順を示す。図６に示すように、平板状の基板１１０の上面に未硬化の紫外線硬化樹脂１２０が所定の厚さで塗布されており、この紫外線硬化樹脂１２０に対してモールド１３０が対向している。モールド１３０は透明なシート状となっており、その下面１３１には、微細な転写パターン（図示せず）が形成されている。モールド１３０は下面１３１が基板１１０上の紫外線硬化樹脂１２０に対向するように配置される。

又、押圧部材としてローラ１４０が用いられる。ローラ１４０は、モールド１３０の上面１３２に対向するように配置され、図示しない押圧源に連結されることによりモールド１３０を所定の圧力Ｐで紫外線硬化樹脂１２０に押圧する。押圧時の圧力Ｐは、モールド１３０の下面１３１における微細パターンの中に紫外線硬化樹脂１２０が入り込むように設定されるものである。パターン転写に際しては、ローラ１４０は矢印Ｒで示す時計方向に回転可能となっている。

図６に示すように、基板１１０上の紫外線硬化樹脂１２０にモールド１３０の下面１３１を対向させると共にローラ１４０でモールド１３０の上面１３２を押圧した状態とし、この状態で圧力Ｐでモールド１３０を押圧しながらローラ１４０を矢印Ｍで示す方向に直線的に移動させる（図７参照）。この移動と共に、ローラ１４０も矢印Ｒ方向に回転させる。そして、ローラ１４０によって押圧されている紫外線硬化樹脂１２０の部位に、紫外線を照射して、上記部位における紫外線硬化樹脂１２０を硬化している。

なお、ローラ１４０を固定し、基板１１０、紫外線硬化樹脂１２０及びモールド１３０の積層体の全体をＭ方向との逆方向に直線的に移動させてもよい。

ローラ１４０のＭ方向の移動と共にローラ１４０の押圧力によりモールド１３０の下面１３１の微細なパターンに紫外線硬化樹脂１２０が入り込み、モールド１３０の転写パターンが紫外線硬化樹脂１２０の上面に転写される。これにより、紫外線硬化樹脂１２０の上面が転写パターン形成面１５０となる（図８参照）。

そして、硬化した紫外線硬化樹脂１２０とモールド１３０とを剥がして作業が終了する。なお、図８に示す状態で紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂１２０を一斉に硬化させる場合もある。

以上のナノインプリントにおいては、型に形成されている微細な転写パターンを紫外線硬化樹脂等の被成型品に転写するとき、被成型品に気泡が発生することを防止するために、型と被成型品とをカバーで覆って真空成型室内で転写を行う構成の転写装置が知られている（たとえば、特許文献２参照）。

特開２００７−１９４５１号公報 特開２００６−３１８９７３号公報

Precision Engineering Journal of the International Societies for Precision Engineering and Nanotechnology 25(2001) 192-199

上述したＵＶインプリント法においては、転写パターンを高精度に転写させるためには、押圧部材であるローラ１４０の直線的な移動を高精度に制御する必要がある。図７は、ローラ１４０の直線的な移動が高精度になされない場合のローラ１４０の走行状態を示し、ローラ１４０がモールド１３０上で上下方向に蛇行しながら走行し、走行精度が悪いものとなっている。そして、このようにローラ１４０の走行精度が悪い場合には、モールド１３０の下側の紫外線硬化樹脂１２０に影響し、図８に示すように紫外線硬化樹脂１２０の膜厚が変動する等の悪影響を与える。

また、図７や図８に示す紫外線硬化樹脂１２０の膜厚変動の要因として、ローラ１４０の円筒度の誤差やローラ１４０の回転中心の芯ぶれを掲げることができる。ローラ１４０を高精度に移動させて紫外線硬化樹脂１２０の膜厚を一定なものにするためには、ローラ１４０を支持する軸受等の支持構造や、移動のためのガイドレール等の移動構造を高精度とする必要がある。また、紫外線硬化樹脂１２０の膜厚を一定なものにするためには、ローラ１４０の円筒度やローラ１４０の回転中心の芯ぶれを良好なものにする必要がある。

しかし、ナノレベルでのインプリントを行う転写装置においては、ローラ１４０やローラ１４０を移動させる機構を高精度に作製することが難しい問題がある。かかる問題は、ローラ１４０を固定し基板１１０を直線的に移動させる構造であっても、基板１１０の高精度な直線移動がなされない場合、同様に発生している。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ローラや基板の移動の移動精度等が悪い場合であっても、その精度を簡単に補償することができ、紫外線硬化樹脂の膜厚変動を抑制することが可能な転写方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、第１の基板上に設けられた第１の紫外線硬化樹脂に対してシート状の第１のモールドを対向させた後、ローラを前記第１のモールドに押圧して接触させた状態で前記ローラ又は前記第１の基板の少なくとも一方を他方に対して相対的に直線的に移動させながら前記ローラで押圧している前記第１の紫外線硬化樹脂の部分を硬化させることにより押圧部材移動面が形成されたダミー成形体を作製するダミー成形体作製段階と、第２の基板上に設けられた第２の紫外線硬化樹脂に対して微細な転写パターンが形成されたシート状の第２のモールドのパターン形成面を対向させた後、前記第２のモールドと反対側に前記押圧部材移動面が位置するように前記ダミー成形体を前記第２のモールド上に載置し、前記ローラを前記押圧部材移動面に押圧した状態で前記ローラ又は前記第２の基板の少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させる期間中、前記ローラに対する前記ダミー成形体の位置を前記ダミー成形体作成段階での場合に一致させ、前記ローラを前記押圧部材移動面に対して相対的に移動させながら前記第２の紫外線硬化樹脂を硬化させて前記第２のモールドの転写パターンを前記第２の紫外線硬化樹脂に転写する転写段階と、を備えていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の転写方法であって、前記ダミー成形体は、前記第１の紫外線硬化樹脂であり、前記押圧部材移動面が前記第１の紫外線硬化樹脂に形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の転写方法であって、前記ダミー成形体は、前記第１の紫外線硬化樹脂及び前記第１のモールドが一体化されたものであり、前記押圧部材移動面が前記第１のモールドに形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１記載の転写方法であって、前記ダミー成形体は、前記第１の基板、前記第１の紫外線硬化樹脂及び前記第１のモールドが一体化されたものであり、前記押圧部材移動面が前記第１のモールドに形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、押圧部材移動面が形成されたダミー成形体を用いて転写するため、ローラや基板の移動の移動精度等が悪い場合であっても、その精度を簡単に補償することができ、紫外線硬化樹脂の膜厚変動を抑制することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態における成形体作製段階を示す正面図である。 成形体作製段階で作製されたダミー成形体を示す正面図である。 一実施形態における転写段階を示す正面図である。 本発明の別の実施形態における転写段階を示す正面図である。 本発明のさらに別に実施形態における転写段階を示す正面図である。 従来の転写方法を示す正面図である。 従来の転写方法におけるローラの走行精度を説明する正面図である。 従来の成形方法におけるローラの悪影響を示す正面図である。

図１〜図３は、ナノインプリント（微細転写）を行うための本発明の一実施形態の転写方法を示し、図１は、ダミー成形体作製段階を示す正面図、図２は、ダミー成形体作製段階で作製されたダミー成形体６を示す正面図、図３は、転写段階を示す正面図である。

この実施形態の転写方法は、ダミー成形体作製段階と、転写段階とからなり、転写段階では、ダミー成形体作製段階で得たダミー成形体を用いて転写を行うものである。

ダミー成形体作製段階では、第１の基板1と、第１の紫外線硬化樹脂２と、第１のモールド３と、ローラ７とが用いられる。第１の基板1は平板状となっており、その上面に未硬化の第１の紫外線硬化樹脂２が所定の厚さで塗布される。未硬化の紫外線硬化樹脂２は、低粘性のゾルとなっており、薄膜程度の厚さとなるように第１の基板1に塗布される。

第１のモールド３は、紫外光が透過可能な透明なシート状となっており、第１の紫外線硬化樹脂２に下面が対向するように配置される。この第１のモールド３の上面には、ローラ７が接触するように配置される。

ローラ７は、第１のモールド３を第１の紫外線硬化樹脂２に押圧する押圧部材であり、所定の圧力で第１のモールド３を押圧して第１のモールド３と接触させる。ローラ７の圧力は、後述する転写段階での圧力とほぼ同等となるように調整される。ローラ７は、第１のモールド３を押圧しながら第１のモールド３の上面を移動するものであり、押圧しながらの移動によって第１のモールド３の下側の第１の紫外線硬化樹脂２に押圧部材移動面５が形成される。この場合、ローラ７は、時計方向に回転しながら移動する。なお、このようなダミー成形体作製段階においては、ローラ７は第１のモールド３を押圧することなく、或いは小さな押圧力で接触させてもよい。

この実施形態のダミー成形体作製段階においては、図１に示すように、第１の基板1上に塗布された薄膜状の第１の紫外線硬化樹脂２に対し、第１のモールド３の下面を対向させた状態とし、第１のモールド３の上面に接触して押圧するようにローラ７を配置する。そして、所定の圧力で第１のモールド３を押圧しながらローラ７を矢印Ｍで示す方向に移動させる。ローラ７の移動の際には、ローラ７は、転写装置自体の精度、転写装置の機械癖、その他の原因によって高精度な直線的な移動が難しく、これによりローラ７は上下方向に蛇行しながら第１のモールド３上面を走行する。従って、第１のモールド３の下側の第１の紫外線硬化樹脂２にこの蛇行が伝達され、第１の紫外線硬化樹脂２の上面に、ローラ７の走行精度に応じた凹凸が形成される。

かかるローラ７の移動の際には、第１のモールド３の上方から紫外光を照射する。照射された紫外光は透明な第１のモールド３を透過して第１の紫外線硬化樹脂２に達して硬化させる。この場合、紫外光の照射は、ローラ７の移動と同期して行うようになっている。すなわち、ローラ７で押圧している第１の紫外線硬化樹脂２の部位（図１の紙面に直交する方向に直線的に延びている部位）に、紫外線（図１の紙面に直交する方向に直線的に延びており、ローラ７とともに移動する紫外線の光線束）を照射して、上記押圧している部位の紫外線硬化樹脂２を硬化させるようになっている。この紫外線の照射によって、第１の紫外線硬化樹脂２が硬化する。この第１の紫外線硬化樹脂２の硬化により、第１の紫外線硬化樹脂２を母体としたダミー成形体６が作製される。

図２は、以上のダミー成形体作製段階で作製されたダミー成形体６を示し、第１紫外線硬化樹脂２における第１のモールド３に対向した上面には、押圧部材移動面５が形成される。ダミー成形体６の押圧部材移動面５は、ローラの走行精度等に応じた凹凸によって形成されており、このため、ダミー成形体６は膜厚の均一性が悪いものとなっているが、このような押圧部材移動面５を形成することにより、後述するように転写段階におけるローラの移動精度を補償することができる。なお、ダミー成形体６の下面は、平板状の第１の基板１に支持されていることから平面状となっている。かかるダミー成形体６を次の転写段階で用いることにより、ローラ７の走行精度のばらつきをキャンセルすることができ、第２の紫外線硬化樹脂１２の均一な膜厚精度を確保することができる。

図３は、図１に続く転写段階を示す。転写段階では、第２の基板１１と、第２の紫外線硬化樹脂１２と、第２のモールド１３と、ローラ７と、ダミー成形体６とが用いられる。

第２の基板１1は平板状となっており、その上面に未硬化の第２の紫外線硬化樹脂１２が所定の厚さで塗布される。未硬化の第２の紫外線硬化樹脂１２は、低粘性のゾルとなっており、薄膜程度の厚さとなるように第１の基板１1に塗布される。

第２のモールド１３は、紫外光が透過可能な透明なシート状となっており、その下面１４にはナノインプリントを行うための微細な転写パターン（図示せず）が形成されている。転写パターンは、多数の微細な凹凸で形成されており、その高さやピッチが可視光線の波長程度か若しくは可視光線の波長よりもわずかに大きいか、わずかに小さいパターンとなっている。第２のモールド１３は、第２の基板１１上に塗布された第２の紫外線硬化樹脂１２に下面１４が対向するように配置される。第２のモールド１３の上面１５は平面となっており、ダミー成形体６が上面１５に載置される。

ダミー成形体６は、平面となっている下面が第２のモールド１３の上面に接触するように配置される。すなわち、ダミー成形体６は、押圧部材移動面５が第２のモールド１３と反対側に位置するように第２のモールド１３の上に載置される。なお、ダミー成形体６は、第２のモールド１３の下面１４に形成されている転写パターンを覆うような広さで第２のモールド１３上に載置されるものである。

ダミー成形体６の上には、ローラ７が配置される。ローラ７は、上述したダミー成形体作製段階で用いたローラが使用される。すなわち、ダミー成形体作製段階及び転写段階では、同じ転写装置を用いるものである。また、ローラ７に対するダミー成形体６の位置（図３の紙面に直交する方向の位置と図３の左右方向の位置）は、上述したダミー成形体作製段階の場合と一致しているものとする。

ローラ７は、第２のモールド１３の転写パターンを第２の紫外線硬化樹脂１２に転写するために第２のモールド１３を第２の紫外線硬化樹脂１２に押圧する部材であり、ダミー成形体６を介して所定の圧力Ｐで第２のモールド１３を押圧する。圧力Ｐは、第２のモールド１３の転写パターン中に第２の紫外線硬化樹脂１２が入り込むように設定される。パターン転写に際しては、ローラ７は矢印Ｒで示すように時計方向に回転する。

転写段階においては、図３に示すように、第２の基板１１上に塗布された薄膜状の第２の紫外線硬化樹脂１２に対し、第２のモールド１３の下面１４を対向させて載置する。そして、第２のモールド１３の上面１５に対してダミー成形体６を載置する。ダミー成形体６は、平面状の下面が第２のモールド１３の上面に接触するように第２のモールド１３に載置される。一方、ダミー成形体６の押圧部材移動面５は上面に位置し、ローラ７がこの押圧部材移動面５に対向する。

ダミー成形体６の押圧部材移動面５に対し、ローラ７が配置される。ローラ７は、移動始端でダミー成形体６と接触するように配置される。この移動始端からローラ７は矢印Ｒ方向に回転し、且つ所定の圧力Ｐでダミー成形体６を押圧しながら矢印Ｎで示す方向に押圧部材移動面５上を移動する。ダミー成形体６は膜厚の均一性が悪く、その押圧部材移動面５は、ローラ７の走行精度に応じた凹凸が形成されているため、押圧部材移動面５上をローラ７が移動することにより、ローラ７の走行精度のばらつきをキャンセルすることができる。これにより、ローラ７の移動精度を補償することができる。

次に、ダミー成形体６及び第２のモールド１３の上方から紫外光を照射する。照射された紫外光は、共に透明なダミー成形体６及び第２のモールド１３を透過して第２の紫外線硬化樹脂１２に達し、第２の紫外線硬化樹脂１２を硬化させる。この場合、ダミー成形体６を硬化させる場合と同様にして、ローラ７の移動と同期して光源を移動させて、紫外光を第２の紫外線硬化樹脂１２に照射する。

この後、モールド１３を硬化した第２の紫外線硬化樹脂１２から剥離する。なお、モールド１３を第２の紫外線硬化樹脂１２が硬化した部位から随時剥離するようにしてもよい。すなわち、モールド１３と硬化した紫外線硬化樹脂１２との部分的な剥離を、紫外光の移動に伴って順に行ってもよい。

なお、第２の紫外線硬化樹脂１２の全体への押圧が終了した後に、第２の紫外線硬化樹脂１２の全体に紫外光を照射して第２の紫外線硬化樹脂１２を硬化させてもよい。

このような実施形態では、ダミー成形体作製段階においてダミー成形体６に押圧部材移動面５を形成した後、転写段階ではダミー成形体６を第２のモールド１３上に載置し、その押圧部材移動面５に沿ってローラ７を移動させるため、ローラ７の走行精度をキャンセルすることができ、ローラ７の走行精度を補償できる。これにより第２の紫外線硬化樹脂１２を均一な膜厚精度とすることができる。

図４及び図５は、本発明の他の実施形態をそれぞれ示し、図１〜図３で示した実施形態と同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。

図４に示す実施形態においては、ダミー成形体作製段階で用いた第１の紫外線硬化樹脂２及び第１のモールド３が一体化したものをダミー成形体６Ａとして用いるものである。この実施形態のダミー成形体６Ａにおいては、第１の紫外線硬化樹脂２の下面が平面状となっており、この平面状の下面を第２のモールド１３の平面状の上面に接触させ、この接触状態でダミー成形体６Ａの全体を第２のモールド１３上に載置する。

ダミー成形体６Ａにおいては、第１のモールド３における上面が凹凸状の押圧部材移動面８となっており、ローラ７はこの押圧部材移動面８に対して矢印Ｎ方向に移動しながらダミー成形体６Ａを介して第２のモールド１３を第２の紫外線硬化樹脂１２に押圧する。このことにより、第２のモールド１３の転写パターンを第２の紫外線硬化樹脂１２に転写する。図４に示す実施形態においても、ダミー成形体６Ａの押圧部材移動面８に対してローラ７を移動させるため、押圧部材移動面８がローラ７の走行精度をキャンセルすることができ、第２の紫外線硬化樹脂１２を均一な膜厚精度とすることができる。

図５に示す実施形態においては、ダミー成形体作製段階で用いた第１の基板１、第１の紫外線硬化樹脂２及び第１のモールド３が一体化したものをダミー成形体６Ｂとして用いるものである。ダミー成形体６Ｂにおいては、第１の基板１の下面が平面状となっており、この平面状の下面を第２のモールド１３の平面状の上面に接触させ、この接触状態でダミー成形体６Ｂの全体を第２のモールド１３上に載置する。ダミー成形体６Ｂにおいては、第１のモールド３における上面が凹凸状の押圧部材移動面９となっており、ローラ７はこの押圧部材移動面９に対して矢印Ｎ方向に移動しながらダミー成形体６Ｂを介して第２のモールド１３を第２の紫外線硬化樹脂１２に押圧する。このことにより、第２のモールド１３の転写パターンを第２の紫外線硬化樹脂１２に転写する。図５に示す実施形態においても、ダミー成形体６Ｂの押圧部材移動面９に対してローラ７を移動させるため、押圧部材移動面９によってローラ７の走行精度をキャンセルすることができ、第２の紫外線硬化樹脂１２を均一な膜厚精度とすることができる。

以上の実施形態では、ダミー成形体作製段階及び転写段階においてローラ７が第１の基板１及び第２の基板１１に対して移動しているが、ローラ７を固定し、第１の基板１及び第２の基板１１をローラ７に対して移動させてもよい。これに限らず、ローラ７、第１の基板１、第２の基板１１を同時に移動させてもよい。さらに、成形体作製段階においては、第２のモールド１３と同様に微細な転写パターンを下面に形成した第１のモールド３を用いてもよい。

１ 第１の基板
２ 第１の紫外線硬化樹脂
３ 第１のモールド
５、８、９ 押圧部材移動面
６、６Ａ、６Ｂ ダミー成形体
７ ローラ
１１ 第２の基板
１２ 第２の紫外線硬化樹脂
１３ 第２のモールド

Claims (4)

1. 第１の基板上に設けられた第１の紫外線硬化樹脂に対してシート状の第１のモールドを対向させた後、ローラを前記第１のモールドに押圧して接触させた状態で前記ローラ又は前記第１の基板の少なくとも一方を他方に対して相対的に直線的に移動させながら前記ローラで押圧している前記第１の紫外線硬化樹脂の部分を硬化させることにより押圧部材移動面が形成されたダミー成形体を作製するダミー成形体作製段階と、
   第２の基板上に設けられた第２の紫外線硬化樹脂に対して微細な転写パターンが形成されたシート状の第２のモールドのパターン形成面を対向させた後、前記第２のモールドと反対側に前記押圧部材移動面が位置するように前記ダミー成形体を前記第２のモールド上に載置し、前記ローラを前記押圧部材移動面に押圧した状態で前記ローラ又は前記第２の基板の少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させる期間中、前記ローラに対する前記ダミー成形体の位置を前記ダミー成形体作成段階での場合に一致させ、前記ローラを前記押圧部材移動面に対して相対的に移動させながら前記第２の紫外線硬化樹脂を硬化させて前記第２のモールドの転写パターンを前記第２の紫外線硬化樹脂に転写する転写段階と、を備えていることを特徴とする転写方法。
2. 請求項１記載の転写方法であって、
   前記ダミー成形体は、前記第１の紫外線硬化樹脂であり、前記押圧部材移動面が前記第１の紫外線硬化樹脂に形成されていることを特徴とする転写方法。
3. 請求項１記載の転写方法であって、
   前記ダミー成形体は、前記第１の紫外線硬化樹脂及び前記第１のモールドが一体化されたものであり、前記押圧部材移動面が前記第１のモールドに形成されていることを特徴とする転写方法。
4. 請求項１記載の転写方法であって、
   前記ダミー成形体は、前記第１の基板、前記第１の紫外線硬化樹脂及び前記第１のモールドが一体化されたものであり、前記押圧部材移動面が前記第１のモールドに形成されていることを特徴とする転写方法。

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