JP5492369B2

JP5492369B2 - 転写用の型および転写方法

Info

Publication number: JP5492369B2
Application number: JP2006223791A
Authority: JP
Inventors: 光典小久保; 明彦萩原; 健太郎石橋
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2006-08-21
Filing date: 2006-08-21
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2026-08-21
Also published as: JP2008044289A

Description

本発明は、転写用の型および転写方法に係り、特に、転写用の型に遮光膜が設けられているものに関する。

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（テンプレート、スタンパ）を作製し、被成形品（基板）として被転写基板（被成形品）表面に形成されたレジスト膜に前記型を所定の圧力で押圧して、当該型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（非特許文献１参照）。

また、前記ナノインプリントを実行するための装置としてたとえば特許文献１に記載の転写装置が知られている。この転写装置は、Ｌ字型のフレームの下部水平部にＸステージ、Ｙステージを設けてその上に被成形品の支持部である基板テーブルを搭載し、フレームの垂直部の上部に上下方向の移動機構を介して型支持部（型保持体）を設けている。型保持体は平面部を備え、この平面部で転写用の超微細な転写パターンが形成されている型を保持するようになっている。

そして、たとえば、図８（従来の転写を示す図）に示すように、被成形品１００として基材１０２の一方の面に紫外線硬化樹脂１０４を設けたものを用い、被成形品１００を型１０６で押圧しつつ、型１０６を通して被成形品１００（紫外線硬化樹脂１０４）に紫外線を照射し転写を行っている。
特開２００４−３４３００号公報 Precision Engineering Journal of the International Societies for Precision Engineering and Nanotechnology

ところで、従来の転写では、型１０６の微細な転写パターンの頂上部の平面１０８と、基材１０２との間に紫外線硬化樹脂１０４の薄膜（残膜）１１０が存在してしまう。

薄膜１１０は、極めて薄いものであるが、薄膜１１０を完全に取り除くこと（頂上部の平面１０８と基材１０２とが互いに接触するように型１０６で被成形品１００を押圧すること）は、押圧力を極めて大きくする等しなければならず困難である。

このように、残膜１１０が存在している状態で、図８に示すように紫外線を照射すると、型１０６の凹部１１２に入り込んでいる紫外線硬化樹脂１１４のみならず、残膜１１０も硬化してしまい、転写を正確に行うことができないという問題がある。

紫外線硬化樹脂１１４は、転写後の必要な部位であるが、残膜１１０は、転写後の不要な部位であり存在していないことが望ましい。たとえば、転写終了後の被成形品１００にエッチング処理をし、破線で示すような凹部１１６を基材１０２に形成する場合があるが、基材１０２に必要な部位（紫外線硬化樹脂１１４）だけでなく残膜１１０が残っていると、二点鎖線で示すような凹部１１６を設けることが困難になるからである。

また、従来の転写では、紫外線を照射したときに、型１０６の側面から紫外線が漏れ出して、型１０６の近くに存在している紫外線硬化樹脂１１４の部位１１８も硬化してしまう。

そして、１回目の転写を行った後に、被成形品１００に対して型１０６を相対的に移動し、前記１回目の転写を行った部位に隣接した被成形品１００の部位に次の転写を行おうとしても、前記硬化した部位１１８が存在しているので、前記次の転写を行うことができないという問題がある。この問題は、互いが隣接している転写を複数回行う場合にも同様に発生する。

なお、前記１回の転写を行った部位から十分に離れた位置に、次の転写を行うことも考えられる。しかし、被成形品１００に、連続した転写パターン（互いが隣接している転写パターン）を形成したいケースがあり、このようなケースに対応することは困難である。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、転写用の型に形成されている微細な転写パターンを被成形品に転写する転写方法に使用される型において、被成形品に形成される残膜を無くし正確な転写を行うことができる転写方法に使用される型を提供することを目的とする。

また、本発明は、転写用の型に形成されている微細な転写パターンを被成形品に転写する転写方法およびこの転写方法に使用される型において、１回目の転写を行った後に、前記１回目の転写を行った部位に隣接した被成形品の部位に次の転写を行うことができる転写方法およびこの転写方法に使用される型を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、所定の波長の電磁波が透過する材料で平板状に形成され、厚さ方向の一方の面に凹部を設けることによって微細な転写パターンを形成してある転写用の型において、側面の全周にわたって前記所定の波長の電磁波を遮る膜が形成されており、前記一方の面のうちで、前記凹部以外の平面にも、前記膜が形成されている転写用の型である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の転写用の型において、前記膜は、エッチングで前記凹部を形成するときのマスキングを兼ねる転写用の型である。

請求項３に記載の発明は、基材の厚さ方向の一方の面に被成形層を設け、型に形成されている微細な転写パターンを前記被成形層に転写する転写方法において、所定の波長の電磁波が透過する材料で平板状に形成され、厚さ方向の一方の面に凹部を設けることによって微細な転写パターンが形成されており、側面の全周にわたって前記所定の波長の電磁波を遮る膜が形成されているとともに、前記一方の面のうちで、前記凹部以外の平面にも、前記膜が形成されている型で、前記被成形層を押圧する第１の押圧工程と、前記型を通して前記被成形層に前記所定の波長の電磁波を照射する第１の照射工程と、前記被成形層の硬化した部位に隣接した前記被成形層の部位に前記型による押圧を行うべく、前記型に対して前記基材を相対的に移動し位置決めする位置決め工程と、前記型で、前記被成形層を押圧する第２の押圧工程と、前記型を通して前記所定の波長の電磁波を照射する第２の照射工程とを有する転写方法である。

本発明によれば、転写用の型に形成されている微細な転写パターンを被成形品に転写する転写方法に使用される型において、被成形品に形成される残膜を無くし正確な転写を行うことができる転写方法に使用される型を提供することができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、転写用の型に形成されている微細な転写パターンを被成形品に転写する転写方法およびこの転写方法に使用される型において、１回目の転写を行った後に、前記１回目の転写を行った部位に隣接した被成形品の部位に次の転写を行うことができる転写方法およびこの転写方法に使用される型を提供することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施形態に係る転写装置１の概略構成を示す図である。

以下、説明の便宜のために、水平方向の一方向をＸ軸方向とし、水平方向の他の一方向であってＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に垂直な方向（上下方向；鉛直方向）をＺ軸方向という場合がある。

転写装置１は、転写用の型３に形成されている微細な転写パターン５を被成形品７に転写する装置であり、ベース部材９を備えている。なお、被成形品７として、ＤＶＤ等の記録媒体や液晶表示装置の導光板等がある。

ベース部材９の下部側には、被成形品７を載置するためのテーブル１１が設けられている。このテーブル１１は、図示しないサーボモータ等のアクチュエータで、Ｘ軸方向およびＹ軸方向で移動位置決め自在になっている。ベース部材９の上部側には可動体１３が設けられている。この可動体１３は、図示しないサーボモータ等のアクチュエータで、Ｚ軸方向で移動位置決め自在になっている。また、可動体１３には、所定の波長の電磁波（たとえば紫外線）を発生する発生装置の例である紫外線ランプ（図示せず）が設けられている。

可動体１３の下側には、型３が設置されるようになっている。型３は、紫外線が透過する部材（たとえば、石英ガラス）で構成されている。また、型３の下面には微細な転写パターン５が形成されている。

被成形品７は、ガラス等で形成された基材１５の上面に、所定の波長の電磁波が照射されると硬化する被成形層（たとえば、紫外線硬化樹脂）の薄膜１７が設けられている。

そして、図示しない制御装置の制御の下、図１に示すように、テーブル１１に被成形品７（紫外線硬化樹脂の薄膜１７が硬化していない被成形品７）が設置された状態で、可動体１３を下降させて型３で被成形品７を押圧し、前記紫外線ランプが発生する紫外線を被成形品７に照射し、型３の微細な転写パターン５を被成形品７（紫外線硬化樹脂の薄膜１７）に転写することができるようになっている。

なお、前記紫外線ランプが発生する紫外線は、可動体１３に形成されている経路１９と、型３とを通って、被成形品７に到達するようになっている。また、型３は、この周辺部の全周で可動体１３に支持されている。したがって経路１９を通過する紫外線は、型３に到達する場合を除き、経路１９の外部には漏れないようになっている。

また、Ｚ軸方向から眺めると、たとえば、被成形品７が型３よりも大きく形成されており、テーブル１１をＸ軸方向やＹ軸方向で適宜位置決めし、１枚の被成形品７に型３による複数回の転写を行うことができるようになっている。

なお、転写装置１では、テーブル１１（被成形品７）に対して、可動体１３（型３）が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向で相対的に移動位置決めされる構成になっていればよい。

ここで、型３について詳しく説明する。

図２は、型３の形状を示す図である。図２（ａ）は、型３の断面図であり、図２（ｂ）は、型３の斜視図である。なお、図２（ｂ）では、転写パターン５が上側になるように表示してある。

型３は、矩形状、円形状等で平板状に形成されてあり、凹部２３を設けることによって微細な転写パターン５が形成されている。転写パターン５は、型３の一方の面２１のほぼ全面に形成されている。なお、凹部２３を設ける代わりに、平面状の部位に多数の微細な凸部を設け、転写パターンを形成してもよい。このように凸部を設けることによって凹部２３を形成してもよい。

型３の一方の面２１のうちで、各凹部２３以外の平面には、紫外線を遮る膜（遮光膜；たとえば、クロム（Ｃｒ）等の金属を蒸着して設けた薄膜、また、たとえば、樹脂で構成された薄膜）２５が設けられている。型３の側面２７の全周にも、紫外線を遮る膜２５が設けられている。

なお、図２に示した型３では、凹部２３が細長く形成されており、凹部２３以外の部位（転写パターン５における凸部）が、細長い直方体形状に形成されているが、凹部２３を他の形状に形成し、凹部２３以外の部位（転写パターン５における凸部）を、たとえば、四角柱状や円柱状に形成し、この四角柱状や円柱状の凸部が、厚さ方向の一方の面２１に多数点在しているようにしてもよい。また、厚さ方向の一方の面２１に四角柱状や円柱状の凹部を多数点在して設けて、転写パターン５を形成してあってもよい。

次に、型３の製造方法について説明する。

図３は、型３の製造工程を示す図である。

まず、図３（ａ）に示すように、板状の型３の素材（石英ガラスの素材）２９を用意する。次に、図３（ｂ）に示すように、素材２９の厚さ方向の一方の面２１と側面２７の全周に、膜２５を蒸着等によって設ける。続いて、図３（ｃ）に示すように、一方の面２１に設けられた膜２５を、転写パターン５を形成するための所定の形態に形成し、次に、エッチング等によって、素材２９の一方の面２１（図３（ｄ）の膜２５が形成されていない部位）に、凹部２３を形成し、型３を生成する。したがって、膜２５は、エッチングで各凹部２３を形成するときに使用するマスキングで形成されていることになる。このように膜２５がマスキングで形成されているので、膜２５を別途設ける必要がなく、型３の製造工程を簡素化することができる。

次に、転写装置１の動作について説明する。

図４、図６は、転写装置１の動作を説明する図であり、図５は、図４の拡大図である。より詳しくは、図５（ａ）は、図４（ｂ）のＶＡ部の拡大図であり、図５（ｂ）は、図４（ｃ）のＶＢ部の拡大図である。

まず、図４（ａ）に示すように、テーブル１１に被成形品７を設置する。型３は、被成形品７から離れて被成形品７の上に位置している。この状態で、可動体１３（型３）を下降させて、型３で被成形層１７（被成形品７）を押圧する（図４（ｂ））。この押圧をしているときに、型３を通して被成形層１７に紫外線を照射する。

前記押圧と前記紫外線の照射とによって被成形層１７が硬化した後、基材１５と膜２５との間に存在していた非硬化の被成形層（残膜）３１（図５（ａ）参照）を、イソプロピルアルコール等の溶剤を用いて除去する（図５（ｂ）参照）。

この後、硬化した被成形層３３をマスキングとして、図５（ｂ）に二点鎖線で示すような凹部３５を基材１５に形成するエッチング等の処理を行う場合がある。

また、１回目の前記転写を行った後、テーブル１１をＸ軸方向やＹ軸方向で適宜移動位置決めし、２回目以降の転写（１回目の転写と同様な転写）を行い、被成形品７に連続した（隣接した）転写をパターンを形成する（図６参照）。この場合、残膜３１の除去は、１枚の被成形品７への総ての転写が終了した後に行われる。

前述したように、一方の平面２１に膜２５が存在している型３を用いて転写を行えば、型３で被成形品７を押圧し紫外線を照射しているときに、残膜３１が存在していても、膜２５が存在していることにより、残膜３１に紫外線が照射されることはなく、残膜３１が硬化することはない。硬化していない残膜３１は、イソプロピルアルコール等の溶剤で溶かして除去される。したがって、残膜３１の存在しない正確な転写を行うことができ、転写後に、基材１５に凹部（図５（ｂ）に二点鎖線で示すような凹部３５）を形成するエッチングを容易に行うことができる。

また、型３で被成形品７を押圧し紫外線を照射しているときに残膜３１が存在していてもよいので、型３の押圧力を大きくする必要がなく、転写装置１の剛性を高める必要がない。

また、側面２７に膜２５が存在している型３を用いて転写を行えば、１回目の転写を行う際に、型３の側面２７から紫外線が漏れ出すことがないので、前記１回目の転写を行った部位に隣接した被成形品７（被成形層１７）の部位が硬化することがなく、前記１回目の転写を行った部位に隣接した被成形品７の部位に次の転写を行うことができる。

そして、被成形品７に連続している転写パターンを形成することができ、高価な型を大型化することなく小さい型で、被成形品７の広範囲にわたっての転写が可能になる。さらに、広範囲にわたってパターンの転写がされた被成形品７を用いて、たとえば電鋳型をとれば、大面積の型を低コストで製造することができる。

なお、図７に示すように、型３の中央部にのみ転写パターン５を形成してあってもよい。図７で示すような型３（３ａ）であっても、また、図２（ａ）に示すような型３であっても、側面２７に膜２５が形成されているので、１回の転写を行った場合、この転写がなされる部位の近傍における被成形層１７の硬化を防止することができる。

本発明の実施形態に係る転写装置の概略構成を示す図である。型の形状を示す図である。型の製造工程を示す図である。転写装置の動作を説明する図である。図４の拡大図である。転写装置の動作を説明する図である。型の変形例を示す図である。従来の転写を示す図である。

符号の説明

１転写装置
３、３ａ型
５転写パターン
７被成形品
１５基材
１７紫外線硬化樹脂
２５膜

Claims

所定の波長の電磁波が透過する材料で平板状に形成され、厚さ方向の一方の面に凹部を設けることによって微細な転写パターンを形成してある転写用の型において、
側面の全周にわたって前記所定の波長の電磁波を遮る膜が形成されており、
前記一方の面のうちで、前記凹部以外の平面にも、前記膜が形成されている、
ことを特徴とする転写用の型。
請求項１に記載の転写用の型において、
前記膜は、エッチングで前記凹部を形成するときのマスキングを兼ねる、
ことを特徴とする転写用の型。
基材の厚さ方向の一方の面に被成形層を設け、型に形成されている微細な転写パターンを前記被成形層に転写する転写方法において、
所定の波長の電磁波が透過する材料で平板状に形成され、厚さ方向の一方の面に凹部を設けることによって微細な転写パターンが形成されており、側面の全周にわたって前記所定の波長の電磁波を遮る膜が形成されているとともに、前記一方の面のうちで、前記凹部以外の平面にも、前記膜が形成されている型で、前記被成形層を押圧する第１の押圧工程と；
前記型を通して前記被成形層に前記所定の波長の電磁波を照射する第１の照射工程と；
前記被成形層の硬化した部位に隣接した前記被成形層の部位に前記型による押圧を行うべく、前記型に対して前記基材を相対的に移動し位置決めする位置決め工程と；
前記型で、前記被成形層を押圧する第２の押圧工程と；
前記型を通して前記所定の波長の電磁波を照射する第２の照射工程と；を有する、
ことを特徴とする転写方法。