JP2010052288A - Fine structure transfer mold and fine structure transfer device - Google Patents
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Abstract
Translated fromJapaneseDescription
Translated fromJapanese本発明は、被転写体の表面に、微細な凹凸からなる微細パターンを転写する微細構造転写モールド及び微細構造転写装置に関する。 The present invention relates to a fine structure transfer mold and a fine structure transfer apparatus for transferring a fine pattern composed of fine irregularities onto the surface of a transfer object.
近年、半導体集積回路は微細化及び集積化が進んでおり、その微細加工を実現するためのパターン転写技術としてフォトリソグラフィ装置の高精度化が進められてきた。しかし、加工方法が光露光の光源の波長に近づき、リソグラフィ技術も限界に近づいてきた。そのため、さらなる半導体集積回路の微細化及び集積化、並びに微細加工装置の高精度化を進めるために、リソグラフィ技術に代わり、荷電粒子線装置の一種である電子線描画装置が用いられるようになった。 2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor integrated circuits have been miniaturized and integrated, and photolithography apparatuses have been improved in accuracy as a pattern transfer technique for realizing the fine processing. However, the processing method has approached the wavelength of the light source for light exposure, and the lithography technology has also approached its limit. Therefore, in order to advance further miniaturization and integration of semiconductor integrated circuits and higher precision of microfabrication apparatuses, an electron beam lithography apparatus, which is a kind of charged particle beam apparatus, has been used in place of lithography technology. .
電子ビームを用いたパターン形成法は、ｉ線、エキシマレーザ等の光源を用いたパターン形成における一括露光方法とは異なり、マスクパターンを描画していく。そのため、描画するパターンが多いほど露光（描画）に時間を要し、パターン形成にも時間がかかることが欠点とされている。そして、２５６メガ、１ギガ、４ギガと、集積度が飛躍的に高まるにつれて、パターン形成の時間も飛躍的に長くなることになり、スループットが著しく劣ることが懸念される。そこで、電子ビーム描画装置の高速化のために、各種形状のマスクを組み合わせ、それらに一括して電子ビームを照射してマスクの組み合わせに対応した複雑な形状の電子ビームを形成する一括図形照射法の開発が進められている。この結果、パターンの微細化が進められる一方で、電子ビーム描画装置が大型化すると共にマスク位置をより高精度に制御する機構が必要になるので、装置コストが高くなるという欠点がある。 Unlike the batch exposure method in pattern formation using a light source such as i-line or excimer laser, the pattern formation method using an electron beam draws a mask pattern. Therefore, the more patterns to be drawn, the more time is required for exposure (drawing), and the longer time is required for pattern formation. As the degree of integration increases dramatically, such as 256 mega, 1 giga, and 4 giga, the pattern formation time also increases remarkably, and there is a concern that the throughput is significantly inferior. Therefore, in order to increase the speed of the electron beam lithography system, a combined figure irradiation method that combines various shaped masks and collectively irradiates them with electron beams to form complex shaped electron beams corresponding to the mask combinations. Development is underway. As a result, while miniaturization of the pattern is promoted, the electron beam lithography apparatus is increased in size and a mechanism for controlling the mask position with higher accuracy is required.
これに対し、微細なパターン形成を低コストで行うための技術が特許文献１及び特許文献２、並びに非特許文献１に開示されている。この技術は、形成する微細な凹凸パターンと同じ凹凸パターンを有するモールド（以下に、「微細構造転写モールド」ということがある）を、被転写体に対して型押しすることで凹凸パターンを転写するものである。特に特許文献２及び非特許文献１のナノインプリント技術では、シリコンウエハで形成した微細構造転写モールドを組み込んだ微細構造転写装置を使用して、２５ナノメートル以下の微細な凹凸パターンが被転写体に転写されている。
しかし、シリコンウエハで形成した微細構造転写モールドを微細構造転写装置に組み込むには、微細構造転写モールドの周辺部を治具等で機械的に保持するか、又は微細構造転写モールドの裏面に設けた基材を真空吸着又は接着によって保持する必要がある。そして、これらの保持方法のうち、微細構造転写モールドの周辺部を治具等で保持する方法では、微細構造転写モールドと被転写体とを接触する際に、治具等が被転写体に干渉するので、被転写体のサイズが微細構造転写モールドの治具等で囲まれたエリアの面積よりも小さい面積のものに制限される。また、微細構造転写モールドの裏面に設けた基材を真空吸着によって保持する方法では、微細構造転写モールドと被転写体との密着力が真空吸着力よりも大きいと、型押しした微細構造転写モールドを被転写体から剥離することができない。
そして、このような従来の微細構造転写モールドは、被転写体に対して型押しと剥離とが行われるたびに微細構造転写モールドの周縁部、つまりパターン形成部の外端に応力が集中するので、更なる耐久性の向上が望まれている。However, in order to incorporate a microstructure transfer mold formed of a silicon wafer into a microstructure transfer apparatus, the periphery of the microstructure transfer mold is mechanically held by a jig or the like, or provided on the back surface of the microstructure transfer mold. It is necessary to hold the substrate by vacuum suction or adhesion. Of these holding methods, in the method of holding the periphery of the microstructure transfer mold with a jig or the like, the jig or the like interferes with the transferred object when the microstructure transfer mold and the transferred object are brought into contact with each other. Therefore, the size of the transfer object is limited to an area smaller than the area of the area surrounded by the jig or the like of the microstructure transfer mold. Further, in the method of holding the substrate provided on the back surface of the microstructure transfer mold by vacuum adsorption, if the adhesion force between the microstructure transfer mold and the transfer target is larger than the vacuum adsorption force, the pressed microstructure transfer mold Cannot be peeled off from the transfer medium.
In such a conventional fine structure transfer mold, stress is concentrated on the peripheral portion of the fine structure transfer mold, that is, the outer edge of the pattern forming portion every time embossing and peeling are performed on the transfer object. Therefore, further improvement in durability is desired.
そこで、本発明の課題は、使用可能な被転写体のサイズが制限されないように微細構造転写装置に十分な保持力で保持させることができ、耐久性に優れた微細構造転写モールド、及びこれを備えた微細構造転写装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a fine structure transfer mold excellent in durability, which can be held with a sufficient holding force in a fine structure transfer device so that the size of usable transfer target is not limited, and An object of the present invention is to provide a fine structure transfer apparatus.
前記課題を解決する本発明の微細構造転写モールドは、表面に微細な凹凸が形成されたパターン部と、このパターン部の外側に形成された固定部と、前記パターン部と前記固定部との間に形成された傾斜部と、を備え、前記パターン部が前記固定部よりも突出していることを特徴とする。
この微細構造転写モールドでは、パターン部の微細な凹凸を被転写体に接触させて転写する際に、パターン部が固定部よりも突出しているので、例えば、パターン部と固定部とが同じ平面内に形成されているものと異なって、固定部が被転写体に干渉することが避けられる。その結果、この微細構造転写モールドでは、パターン部よりも広い面積の被転写体を使用することができ、使用可能な被転写体のサイズが制限されない。また、この微細構造転写モールドは、固定部を有しているので、この固定部を介して微細構造転写装置に十分な保持力で保持させることができる。The microstructure transfer mold of the present invention that solves the above problems includes a pattern portion having fine irregularities formed on the surface, a fixed portion formed outside the pattern portion, and a space between the pattern portion and the fixed portion. The pattern part protrudes rather than the fixed part.
In this fine structure transfer mold, when transferring the fine irregularities of the pattern portion in contact with the transfer target, the pattern portion protrudes from the fixed portion. For example, the pattern portion and the fixed portion are in the same plane. Unlike what is formed on the substrate, it is possible to avoid the fixed portion from interfering with the transfer target. As a result, in this fine structure transfer mold, a transfer object having a larger area than the pattern portion can be used, and the usable transfer object size is not limited. Further, since the microstructure transfer mold has a fixing portion, the microstructure transfer device can be held with a sufficient holding force via the fixing portion.
そして、前記課題を解決する本発明の微細構造転写装置は、表面に微細な凹凸が形成されたパターン部と、このパターン部の外側に形成された固定部と、前記パターン部が前記固定部よりも突出するように前記パターン部と前記固定部との間に設けられた傾斜部と、を有する微細構造転写モールドと、この微細構造転写モールドの前記固定部を固定する固定ブロックと、被転写体を保持するステージブロックと、前記微細構造転写モールドと前記被転写体とを接触させた後に離反させるように前記固定ブロック及び前記ステージブロックのうちの少なくとも一方を駆動する駆動機構と、を備えることを特徴とする。 And the fine structure transfer apparatus of the present invention that solves the above-mentioned problems is provided with a pattern portion having fine irregularities formed on the surface, a fixed portion formed outside the pattern portion, and the pattern portion from the fixed portion. A microstructure transfer mold having an inclined portion provided between the pattern portion and the fixing portion so as to protrude, a fixing block for fixing the fixing portion of the microstructure transfer mold, and a transfer target And a drive mechanism for driving at least one of the fixed block and the stage block so as to be separated after contacting the microstructure transfer mold and the transfer object. Features.
本発明によれば、使用可能な被転写体のサイズが制限されずに微細構造転写装置に十分な保持力で保持させることができ、耐久性に優れた微細構造転写モールド、及びこれを備えた微細構造転写装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fine structure transfer mold which can be made to hold | maintain with sufficient holding | maintenance force to a fine structure transfer apparatus, without restrict | limiting the size of the to-be-transferred object which can be used, and this were provided. A microstructure transfer device can be provided.
以下に、本発明の微細構造転写モールド及びこれを備えた微細構造転写装置の実施形態について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
ここでは、微細構造転写装置について説明した後に、微細構造転写モールドについて説明する。参照する図面において、図１は、第１の実施形態に係る微細構造転写装置の構成説明図である。図２は、図１の微細構造転写装置に組み込まれた微細構造転写モールドの構成説明図である。Hereinafter, embodiments of the microstructure transfer mold of the present invention and the microstructure transfer apparatus including the same will be described in detail.
(First embodiment)
Here, after describing the microstructure transfer device, the microstructure transfer mold will be described. In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a configuration explanatory view of a fine structure transfer apparatus according to a first embodiment. FIG. 2 is a configuration explanatory view of a microstructure transfer mold incorporated in the microstructure transfer apparatus of FIG.
＜微細構造転写装置＞
図１に示すように、第１の実施形態に係る微細構造転写装置１１は、筐体としての真空チャンバ１２内に、昇降機構１３で昇降すると共に被転写体１０を保持するステージブロック１４と、後記する微細構造転写モールド１ａ（図２参照）を固定して保持する固定ブロック１５とを備えている。<Microstructure transfer device>
As shown in FIG. 1, the microstructure transfer device 11 according to the first embodiment includes a stage block 14 that moves up and down by a lifting mechanism 13 and holds a
昇降機構１３は、特許請求の範囲にいう「駆動機構」に相当し、真空チャンバ１２内の底部に配置されている。そして、この昇降機構１３では、推力が図示しないボールネジを介したモータ駆動や電空レギュレータで調整された流体圧力により発生し、調整可能となっている。昇降機構１３は、この発生した推力を、図示しない駆動軸を介してステージブロック１４に入力することでステージブロック１４を昇降するようになっている。 The elevating mechanism 13 corresponds to a “drive mechanism” in the claims, and is disposed at the bottom of the
本実施形態での被転写体１０は、円盤形状であって、基板１０ａと、この基板１０ａの表面に積層された樹脂層１０ｂとを備えている。
基板１０ａとしては、要求される強度と加工精度が実現できれば特に制限はなく、例えば、シリコンウエハ、各種金属材料、ガラス、石英、セラミック、プラスチック等が挙げられる。
本実施形態での樹脂層１０ｂは、熱可塑性樹脂からなるものを想定しているが、これに限定されるものではなく、この熱可塑性樹脂に代えて熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂からなるものであってよい。The transferred
The
Although the
このような被転写体１０は、樹脂層１０ｂが微細構造転写モールド１ａと向き合うように、ステージブロック１４の上面に保持具１４ｂで保持されている。この保持具１４ｂは、円盤形状の被転写体１０の外周に沿うように等間隔で３箇所配置されている。つまり、保持具１４ｂは、ステージブロック１４上で被転写体１０の外周を１２０度間隔で保持している。
この被転写体１０は、前記したように、昇降機構１３でステージブロック１４が昇降することで、その樹脂層１０ｂが微細構造転写モールド１ａに押し当てられ、又はその樹脂層１０ｂが微細構造転写モールド１ａから離反することとなる。Such a member to be transferred 10 is held by a
As described above, when the stage block 14 is moved up and down by the elevating mechanism 13, the
そして、ステージブロック１４の被転写体１０を搭載する部分には、厚さ１ｍｍのシリコーン製の緩衝層１４ｃが配置されており、この緩衝層１４ｃは、被転写体１０が微細構造転写モールド１ａに押し当てられた際に被転写体１０に加わる衝撃荷重を軽減するものである。また、ステージブロック１４の内部には、抵抗加熱器と冷却管とを備えた加熱冷却機構１４ａが内蔵されている。この加熱冷却機構１４ａは、被転写体１０の樹脂層１０ｂを加熱し、又は冷却するものである。 A 1 mm-thick
固定ブロック１５は、ステージブロック１４の上方に配置されており、微細構造転写モールド１ａがステージブロック１４上の被転写体１０と向き合うように、固定ブロック１５の下面で微細構造転写モールド１ａを固定している。
この固定ブロック１５の内部には、抵抗加熱器と冷却管とを備えた加熱冷却機構１５ａが内蔵されている。この加熱冷却機構１５ａは、被転写体１０の樹脂層１０ｂに押し当てる微細構造転写モールド１ａを加熱し、又は樹脂層１０ｂに押し当てられている微細構造転写モールド１ａを冷却するものである。The fixed
Inside the fixed
固定ブロック１５は、真空チャンバ１２内の天井部に取り付けられた支持ブロック１６にその一端が軸１６ａで軸支されている。つまり、固定ブロック１５は、微細構造転写モールド１ａと被転写体１０とが昇降機構１３によって離反する際に、図１中、破線で示すように、固定ブロック１５の他端が軸１６ａ周りに回動することで、図１中、二点鎖線で示す被転写体１０に対して、図１中、破線で示す微細構造転写モールド１ａが傾斜するようになっている。 One end of the fixed
また、固定ブロック１５は、その他端がばね部材１６ｂを介して支持ブロック１６に支持されている。このばね部材１６ｂは、固定ブロック１５を支持ブロック１６側に引き寄せる方向に付勢している。このばね部材１６ｂの付勢力は、後記するように、被転写体１０に接触している微細構造転写モールド１ａを被転写体１０から離反させる（剥離する）際に「微小な伸び」を示すが、当該「微小な伸び」の量を超えると、被転写体１０に対する微細構造転写モールド１ａの接着力に抗して微細構造転写モールド１ａを被転写体１０から剥離する程度に設定される。ちなみに、本実施形態では、ばね部材１６ｂの付勢力を規定する前記した「微小な伸び」の量は、２ｍｍ程度となるように設定されている。 The other end of the fixed
また、微細構造転写装置１１は、気体射出機構１７を更に備えている。
この気体射出機構１７は、ノズル１７ａと、このノズル１７ａに高速高圧の気体を供給する気体の加圧源（図示省略）とで構成することができ、後記する微細構造転写モールド１ａの傾斜部４ａに向かってノズル１７ａから気体を射出するように構成されている。そして、この気体射出機構１７は、被転写体１０から微細構造転写モールド１ａを剥離する際に気体を傾斜部４ａに射出することで、被転写体１０からの微細構造転写モールド１ａの剥離を促進することとなる。The fine structure transfer device 11 further includes a
The
また、ノズル１７ａから射出する気体は、電荷を帯びた気体を含むことが望ましい。この電荷を帯びた気体は、特許請求の範囲にいう「荷電粒子」に相当し、例えば、イオナイザを使用して発生させることができる。このような電荷を帯びた気体は、被転写体１０から微細構造転写モールド１ａを剥離する際に生起する静電気を中和することで、被転写体１０からの微細構造転写モールド１ａの剥離を更に容易にする。 Moreover, it is desirable that the gas injected from the
＜微細構造転写モールド＞
次に、微細構造転写モールド１ａについて説明する。微細構造転写モールド１ａの平面形状としては、特に制限はなく、例えば、円形、楕円形、多角形等が挙げられ、中でも円形が望ましい。ここでは平面形状が円形の微細構造転写モールド１ａについて以下に説明する。<Microstructure transfer mold>
Next, the
微細構造転写モールド１ａは、図２に示すように、表面に微細な凹凸からなる微細パターンＰが形成されたパターン部２ａと、このパターン部２ａの外側に形成された固定部３ａとを備えている。
微細パターンＰは、被転写体１０（図１参照）の樹脂層１０ｂ（図１参照）に転写される凹凸形状であって、本実施形態での微細パターンＰは、ナノメータオーダの微細な凹凸で構成されている。
なお、本実施形態で図示する凹凸は、作図の便宜上実寸よりも大幅に拡大して記載している。As shown in FIG. 2, the
The fine pattern P is a concavo-convex shape transferred to the
In addition, the unevenness | corrugation illustrated by this embodiment is expanded greatly and described rather than the actual size for convenience of drawing.
このような微細パターンＰの形成方法としては、例えば、フォトリソグラフィ、電子線描画法等を使用することができ、これらの形成方法は、所望する加工精度に応じて適宜に選択される。また、微細構造転写モールド１ａの微細パターンＰは、所定の原版から転写して複製した微細パターンＰであってもよい。ちなみに、原版は、所定の基材に微細パターンＰをフォトリソグラフィ、電子線描画法等で形成して製造することができる。原版用の基材としては、要求される強度と加工精度が実現できれば特に制限はなく、例えば、シリコンウエハ、各種金属材料、ガラス、石英、セラミック、プラスチック等が挙げられる。特に、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、多結晶Ｓｉ、ガラス、Ｎｉ、Ｃｒ及びＣｕが好ましい。 As a method for forming such a fine pattern P, for example, photolithography, an electron beam drawing method, or the like can be used, and these forming methods are appropriately selected according to desired processing accuracy. Further, the fine pattern P of the fine
このようなパターン部２ａの外側、つまり微細構造転写モールド１ａの周縁部には、前記したように、固定ブロック１５（図１参照）に固定される固定部３ａが形成されている。この固定部３ａには、ボルト挿通穴Ｈが形成されている。このボルト挿通穴Ｈは、微細構造転写モールド１ａの外周に沿うように等間隔で３箇所形成されている。つまり、微細構造転写モールド１ａは、その外周に１２０度間隔で設けられたボルト挿通穴Ｈに挿通されたボルトＢ（図１参照）で固定ブロック１５（図１参照）に固定されている。ちなみに、このボルトＢの位置は、図１に示すステージブロック１４に設けられた保持具１４ｂの位置から６０度ずれるように設定されている。 As described above, the fixing
そして、この微細構造転写モールド１ａにおいては、図２に示すように、パターン部２ａと固定部３ａとの間に、パターン部２ａが固定部３ａよりも突出するように傾斜部４ａが設けられている。この傾斜部４ａは、固定部３ａとパターン部２ａとの間に段差を設けることで、後記するように、パターン部２ａが被転写体１０と接触する際に、固定部３ａと被転写体１０との間にクリアランスを形成することとなる。なお、この段差は、ボルトＢの頭部が固定部３ａから突出する高さよりも大きくなるように設定される。 In the
また、このような傾斜部４ａとパターン部２ａとは、曲面５ａを介してなだらかに連続している。つまり、この曲面５ａには、稜線や角部、頂点、溝等が形成されていない。
このような曲面５ａの曲率半径は、固定部３ａとパターン部２ａとの段差の１／２の長さよりも大きいことが望ましい。そして、この曲面５ａが複数の曲率半径を有する場合には、曲率半径の最小値が段差の１／２の長さよりも大きいことが望ましい。Further, the
It is desirable that the radius of curvature of the
微細構造転写モールド１ａの材料としては、例えば、微細構造転写モールド１ａに可撓性を付与することが可能な金属が挙げられる。この金属の具体例としては、銅、鉄、ニッケル等の他、ニッケル・リン、ニッケル・マンガン、ニッケル・鉄、ニッケル・コバルト、コバルト・モリブデン、コバルト・タングステン、ニッケル・モリブデン、ニッケル・タングステン等の合金が挙げられる。中でもニッケルを主成分とする金属は微細構造転写モールド１ａの材料として望ましい。
また、微細構造転写モールド１ａの材料としては、樹脂が挙げられる。中でも、ポリイミド樹脂は耐熱性及び機械的耐久性に優れているので望ましい。また、樹脂は、光硬化性樹脂が望ましい。Examples of the material for the fine
Moreover, resin is mentioned as a material of the
＜微細構造転写モールドの製造方法＞
次に、微細構造転写モールド１ａの製造方法について説明する。ここで参照する図３（ａ）から（ｅ）は、第１の実施形態に係る微細構造転写モールドの製造方法を説明するための工程図である。
図３（ａ）に示すように、この製造方法では、まず、微細パターンＰが形成された原版２０上に、図示しない無電解めっき層を介して電気めっき層２１が形成される。
次に、図３（ｂ）に示すように、原版２０から電気めっき層２１を剥離することで、微細パターンＰが転写された電気めっき層２１からなるレプリカ２２が得られる。
そして、図３（ｃ）に示すように、このレプリカ２２に鍛造等の加工が施されることで、微細パターンＰの形成面側が凸となって、パターン部２ａ、固定部３ａ、傾斜部４ａ及び曲面５ａが形成される。
次に、図３（ｄ）に示すように、レプリカ２２の微細パターンＰを有する側の面が保護樹脂層２７で被覆される共に、これと反対側の面には電気めっき層２１が更に厚付けされる。
そして、図３（ｅ）に示すように、電気めっき層２１が厚付けされた側の面（図３（ｄ）の紙面上側の面）が平坦となるように研磨処理が施されると共に、固定部３ａの所定の位置にボルト挿通穴Ｈが形成される。その後、保護樹脂層２７（図３（ｄ）参照）が除去されることで、第１の実施形態に係る微細構造転写モールド１ａが得られる。なお、微細パターンＰを有する側の面には、離型処理を施すこともできる。<Production method of microstructure transfer mold>
Next, a method for manufacturing the
As shown in FIG. 3A, in this manufacturing method, first, an
Next, as shown in FIG. 3B, the
Then, as shown in FIG. 3C, the
Next, as shown in FIG. 3D, the surface of the
And as shown in FIG.3 (e), while the surface by which the
以上のような微細構造転写モールド１ａの製造方法においては、原版の微細パターンＰが転写されたレプリカ２２から微細構造転写モールド１ａを製造しているが、次に説明する製造方法のように、一旦、原版の微細パターンＰが転写されたレプリカ２２から更に微細パターンＰを転写する工程を有するものであってもよい。ここで参照する図４（ａ）から（ｆ）は、第１の実施形態に係る微細構造転写モールドの他の製造方法を説明するための工程図である。 In the manufacturing method of the fine
ここでの微細構造転写モールド１ａの製造方法においては、図４（ａ）に示すように、原版から転写された微細パターンＰを有するレプリカ２２が準備される。このレプリカ２２は、図３（ｂ）に示す電気めっきからなるレプリカ２２と同様のものである。
次に、図４（ｂ）に示すように、微細パターンＰの形成面の反対側の面が凸となるようにこのレプリカ２２に鍛造等の加工が施される。
そして、図４（ｃ）に示すように、凹となったレプリカ２２の微細パターンＰの形成面には、保護レジスト２３が設けられる。また、この形成面の反対側の面には電気めっき層２１が更に厚付けされた後に、この厚付けされた電気めっき層２１が研磨されて平坦化される。
次に、レプリカ２２から保護レジスト２３が除去されることで、図４（ｄ）に示すように、凹部に微細パターンＰを有する母型２４が形成される。なお、母型２４の凹部には、離型処理が施されることが望ましい。
そして、図４（ｅ）に示すように、母型２４の凹部に硬化性樹脂２５が充填されると共にこの硬化性樹脂２５上にはフラットプレート２６が配置される。次いで、この硬化性樹脂２５を硬化させた後にフラットプレート２６及び母型２４が除去される。
このようにフラットプレート２６及び母型２４が除去されることで、図４（ｆ）に示すように、微細パターンＰの形成面側が凸となって、パターン部２ａ、固定部３ａ、傾斜部４ａ及び曲面５ａが形成される。そして、固定部３ａの所定の位置にボルト挿通穴Ｈが形成されることで、微細構造転写モールド１ａが得られる。
なお、この製造方法での硬化性樹脂２５としては、光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を想定しているが、これらの樹脂に代えて熱可塑性樹脂が使用されてもよい。このような熱可塑性樹脂からなる微細構造転写モールド１ａは、そのガラス転移温度を下回る温度の範囲で好適に使用することができる。In the manufacturing method of the fine
Next, as shown in FIG. 4B, the
And as shown in FIG.4 (c), the protective resist 23 is provided in the formation surface of the fine pattern P of the
Next, by removing the protective resist 23 from the
Then, as shown in FIG. 4E, the concave portion of the mother die 24 is filled with the
By removing the
In addition, although the photocurable resin or the thermosetting resin is assumed as the
＜転写方法＞
次に、図１に示す微細構造転写装置１１を使用して、図２に示す微細構造転写モールド１ａの微細パターンＰを被転写体１０（図１参照）に転写する方法について説明する。ここで参照する図５（ａ）から（ｄ）は、第１の実施形態に係る微細構造転写モールドを使用した転写方法を説明するための工程図である。<Transfer method>
Next, a method of transferring the fine pattern P of the fine
この転写方法では、図５（ａ）に示すように、まず、微細構造転写モールド１ａの微細パターンＰと、被転写体１０の樹脂層１０ｂとが対向するように配置される。この際、微細構造転写モールド１ａ及び被転写体１０は、前記したように、微細構造転写装置１１（図１参照）の真空チャンバ１２内で、固定ブロック１５（図１参照）及びステージブロック１４（図１参照）のそれぞれに固定される。 In this transfer method, as shown in FIG. 5A, first, the fine pattern P of the fine
次に、図５（ｂ）に示すように、微細構造転写モールド１ａに被転写体１０が押し当てられる。この際、図１に示す昇降機構１３は、発生した推力でステージブロック１４を上昇させることで微細構造転写モールド１ａに被転写体１０を押し当てる。そして、微細構造転写モールド１ａに被転写体１０を押し当てる際の圧力は、前記した電空レギュレータ（図示省略）又はモータ（図示省略）のトルク等で調整される。また、図１に示す緩衝層１４ｃが緩衝作用を発揮することで、微細構造転写モールド１ａに被転写体１０が押し当てられる際の衝撃荷重が軽減されて、微細パターンＰ（図２参照）の損傷が防止される。
また、図５（ｂ）に示すように、樹脂層１０ｂの温度（Ｔ）は、ステージブロック１４（図１参照）内に設けられた加熱冷却機構１４ａ（図１参照）によって、樹脂層１０ｂの熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）を超える温度に設定されている。そして、微細構造転写モールド１ａの温度も、固定ブロック１５（図１参照）内に設けられた加熱冷却機構１５ａ（図１参照）によってガラス転移温度（Ｔｇ）を超える温度に設定される。
その結果、樹脂層１０ｂは、塑性変形することで微細構造転写モールド１ａの微細パターンＰに倣った形状となる。Next, as shown in FIG. 5B, the
Further, as shown in FIG. 5B, the temperature (T) of the
As a result, the
次に、図５（ｃ）に示すように、樹脂層１０ｂの温度（Ｔ）が、ガラス転移温度（Ｔｇ）を下回る温度に設定される。その結果、樹脂層１０ｂの熱可塑性樹脂は硬化する。この際、樹脂層１０ｂの温度（Ｔ）は、ステージブロック１４（図１参照）内に設けられた加熱冷却機構１４ａ（図１参照）によって、ガラス転移温度（Ｔｇ）を下回る温度に設定される。そして、微細構造転写モールド１ａの温度も、固定ブロック１５内に設けられた加熱冷却機構１５ａによってガラス転移温度（Ｔｇ）を下回る温度に設定される。 Next, as shown in FIG. 5C, the temperature (T) of the
次に、図５（ｄ）に示すように、微細構造転写モールド１ａから被転写体１０が剥離される。この際、図１に示す昇降機構１３は、発生した推力でステージブロック１４を下降させることで微細構造転写モールド１ａから被転写体１０を離反させる。そして、図１に示す固定ブロック１５は、硬化した樹脂層１０ｂが微細構造転写モールド１ａを接着していることで、微細構造転写モールド１ａから被転写体１０が離反するにつれて、ばね部材１６ｂを伸ばしながら、図１中、破線で示すように、固定ブロック１５の他端が軸１６ａ周りに回動する。つまり、図１中、二点鎖線で示す被転写体１０に対して破線で示す微細構造転写モールド１ａが傾斜する。その結果、剥離起点が軸１６ａ側に生起する。 Next, as shown in FIG. 5D, the
また、微細構造転写モールド１ａから被転写体１０が離反する際には、図１に示す気体射出機構１７のノズル１７ａから微細構造転写モールド１ａの傾斜部４ａに向かって高速高圧の気体が射出されるので、微細構造転写モールド１ａからの被転写体１０の剥離が促進される。また、電荷を帯びた気体を使用することで、この剥離によって生じた静電気が中和されて微細構造転写モールド１ａからの被転写体１０の剥離が更に容易となる。
そして、微細構造転写モールド１ａから被転写体１０が剥離した後の固定ブロック１５は、ばね部材１６ｂの付勢力によって、支持ブロック１６側に引き寄せられて元の位置に復元する。
このように微細構造転写モールド１ａから被転写体１０が剥離されることで、図５（ｄ）に示すように、樹脂層１０ｂに微細パターンＰが転写された微細構造体が得られる。When the
Then, the fixed
As shown in FIG. 5D, a fine structure in which the fine pattern P is transferred to the
以上のような微細構造転写装置１１によれば、次のような効果を奏することができる。
この微細構造転写装置１１は、前記したように、微細構造転写モールド１ａから被転写体１０を剥離する際に、固定ブロック１５が軸１６ａ周りに回動することで、微細構造転写モールド１ａが被転写体１０に対して傾斜する。その結果、軸１６ａ寄りでの剥離応力と、この軸１６ａから離れた側、つまりばね部材１６ｂ寄りでの剥離応力とに差が生じる。言い換えれば、剥離応力が微細構造転写モールドと被転写体との密着界面の一部、特に軸１６ａ寄りの端部において局在化する。このことによって微細構造転写モールド１ａは、被転写体１０から容易に剥離することができる。According to the fine structure transfer device 11 as described above, the following effects can be obtained.
As described above, the fine structure transfer device 11 rotates the fixed
以上のような微細構造転写モールド１ａによれば、次のような効果を奏することができる。
この微細構造転写モールド１ａは、前記したように、固定部３ａがパターン部２ａの外側に形成され、パターン部２ａが固定部３ａよりも突出している。そして、この微細構造転写モールド１ａは、微細構造転写装置１１内で被転写体１０と向き合うように固定ブロック１５に固定される。したがって、この微細構造転写モールド１ａによれば、パターン部２ａの微細パターンＰを被転写体１０に接触させて転写する際に、固定部３ａが被転写体１０に干渉することが避けられる。その結果、この微細構造転写モールド１ａでは、パターン部２ａよりも広い面積の被転写体１０を使用することができ、使用可能な被転写体１０のサイズが制限されない。また、この微細構造転写モールド１ａは、固定部３ａを有しているので、この固定部３ａを介して微細構造転写装置１１に十分な保持力で保持させることができる。According to the fine
As described above, in the fine
また、この微細構造転写モールド１ａは、従来の微細構造転写モールドのように、その裏面を接着によって微細構造転写装置に保持するものと異なって、固定部３ａがボルトＢ等の治具によって固定ブロック１５に保持されるので、微細構造転写モールド１ａの交換時の微細構造転写装置１１に対する着脱が容易となる。 Further, unlike the conventional microstructure transfer mold, the
また、この微細構造転写モールド１ａは、被転写体１０に対して押し当てと剥離とが行われるたびに、パターン部２ａの外端に応力が集中する。しかし、この微細構造転写モールド１ａでは、パターン部２ａが固定部３ａよりも突出することで、前記した応力が集中するパターン部２ａの外端における厚さを稼ぐこととなる。その結果、第１の実施形態に係る微細構造転写モールド１ａは、固定部３ａとパターン部２ａとが同一面内に形成される従来の微細構造転写モールドと異なって、その耐久性が向上する。 In the
また、この微細構造転写モールド１ａは、パターン部２ａと傾斜部４ａとが曲面５ａを介してなだらかに連続しているので、パターン部２ａの外端に応力が集中することが防止される。したがって、この微細構造転写モールド１ａによれば、より確実にその耐久性が向上する。 Further, in the
また、この微細構造転写モールド１ａは、パターン部２ａと傾斜部４ａとの間に曲面５ａが形成されていることで、微細構造転写モールド１ａから被転写体１０を剥離する際の剥離起点が形成されやすくなる。その結果、この微細構造転写モールド１ａは、被転写体１０との剥離性を向上させる。 Further, the fine
また、この微細構造転写モールド１ａでは、微細構造転写装置１１の気体射出機構１７（ノズル１７ａ）から射出される気体を傾斜部４ａが受けると、この気体は、傾斜部４ａに沿って流れてパターン部２ａと被転写体１０との接触界面により確実に導かれる。その結果、この微細構造転写モールド１ａは、被転写体１０に対する剥離性が向上する。 Further, in the fine
そして、この微細構造転写モールド１ａで微細パターンＰを被転写体１０に転写する方法によれば、集積化された微細パターンＰを効率良く転写できる。また、このような転写方法によれば、従来の電子ビームを用いたパターン形成法によるものと異なって、装置コストの低減化を達成することができる。また、この転写方法によれば、例えば、微細なピラーの集合からなる複雑な形状の微細パターンＰを被転写体１０に転写することができる。 Then, according to the method of transferring the fine pattern P to the
また、微細構造転写モールド１ａで微細パターンＰが転写された被転写体１０は、各種バイオデバイス、ＤＮＡチップ等の免疫系分析装置、使い捨てのＤＮＡチップ、半導体多層配線、プリント基板やＲＦ ＭＥＭＳ、光又は磁気ストレージ、導波路、回折格子、マイクロレンズ、偏光素子等の光デバイス、フォトニック結晶、有機ＥＬ照明用基板、ＬＣＤディスプレイ、ＦＥＤディスプレイ、太陽電池や燃料電池などのエネルギー関連デバイス等に広く使用することができる。 In addition, the transferred
（第２の実施形態）
ここでは、第２の実施形態に係る微細構造転写モールドについて説明するが、微細構造転写装置については、係る微細構造転写モールドを除いて前記した第１の実施形態での微細構造転写装置と同様の構成となっているのでその詳細な説明は省略する。ここで参照する図６は、第２の実施形態に係る微細構造転写モールドの構成説明図である。図７（ａ）から（ｃ）は、図６の微細構造転写モールドの製造方法を説明するための工程図である。(Second Embodiment)
Here, the microstructure transfer mold according to the second embodiment will be described. However, the microstructure transfer apparatus is the same as the microstructure transfer apparatus according to the first embodiment except for the microstructure transfer mold. Since it is configured, detailed description thereof is omitted. FIG. 6 referred to here is a configuration explanatory view of the microstructure transfer mold according to the second embodiment. FIGS. 7A to 7C are process diagrams for explaining the manufacturing method of the microstructure transfer mold of FIG.
＜微細構造転写モールド＞
図６に示すように、この微細構造転写モールド１ｂは、表面層６と、この表面層６と向き合うように配置された基材層７とを備えている。
なお、この微細構造転写モールド１ｂの平面形状は円形となっているが、第１の実施形態に係る微細構造転写モールド１ａと同様に、その平面形状に制限はなく、例えば、楕円形や多角形等であってもよい。<Microstructure transfer mold>
As shown in FIG. 6, the microstructure transfer mold 1 b includes a
Although the planar shape of the microstructure transfer mold 1b is circular, the planar shape is not limited as in the
表面層６は、表面に微細な凹凸からなる微細パターンＰが形成されたパターン部２ｂと、このパターン部２ｂの外側、つまり微細構造転写モールド１ｂの周縁部に形成された固定部３ｂとを備えている。微細パターンＰは、ナノメータオーダの微細な凹凸で構成されているが、ここで図示する凹凸は、作図の便宜上実寸よりも大幅に拡大して記載している。
そして、表面層６は、パターン部２ｂと固定部３ｂとの間に、パターン部２ｂが固定部３ｂよりも突出するように傾斜部４ｂが設けられている。この傾斜部４ｂは、固定部３ｂとパターン部２ｂとの間に段差を設けている。また、パターン部２ｂと傾斜部４ｂとは、曲面５ｂを介してなだらかに連続している。The
The
このような表面層６の材料としては、第１の実施形態に係る微細構造転写モールド１ａの材料と同様のものが挙げられる。 Examples of the material for the
基材層７は、平坦な層であって、前記したように表面層６と向き合うように配置されることで、表面層６との間に放熱性充填物８ａとヒータ８ｂとを内包している。
なお、ここでの放熱性充填物８ａは、特許請求の範囲にいう「充填物」に相当し、ヒータ８ｂは「発熱源」に相当する。
この基材層７は、表面層６のパターン部２ｂと傾斜部４ｂとに向き合う基材層本体部７ａと、この基材層本体部７ａの周囲で表面層６の固定部３ｂと合わせられて接触する基材層固定部７ｂとで構成されている。この表面層６の固定部３ｂと基材層固定部７ｂとの合わせ部には、固定ブロック１５（図１参照）に固定するボルトＢ（図１参照）を挿通するボルト挿通穴Ｈが形成されている。
このような基材層７の材料としては、所定の強度と有すると共に要求される精度で加工可能なものであれば特に制限はなく、例えば、ステンレス、アルミ、シリコンのような金属、ガラス、石英、セラミック、プラスチック等が挙げられる。The
Here, the
The
The material of the
また、基材層７の基材層本体部７ａと、基材層固定部７ｂとは相互に異なる材料で形成されていてもよく、基材層本体部７ａの材料としては、基材層本体部７ａの弾性率が表面層６の弾性率及び基材層固定部７ｂの弾性率よりも小さくなるものが望ましく、耐熱性を有するものは更に望ましい。このような基材層本体部７ａの材料の具体例としては、例えば、ジメチルシリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム、パーフルオロゴム、パーフルオロフォスファーゼンゴムのような合成ゴム、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂等のエンジニアリングプラスチックやスーパーエンジニアプラスチック等が挙げられる。また、これらの材料には、更にガラス繊維等の充填材が配合されて使用されてもよい。ちなみに、このような材料で基材層本体部７ａが形成されている場合の基材層固定部７ｂの材料は、前記した基材層７の材料で形成されることとなる。 Moreover, the base material layer main body part 7a and the base material
放熱性充填物８ａとしては、所定の熱伝導性と耐熱性を有していればよく、例えば、放熱性シリコーンゲル等が挙げられる。また、放熱性充填物８ａは、その弾性率が表面層６の弾性率よりも小さいものが望ましい。
ヒータ８ｂとしては、例えば、抵抗加熱器、誘導加熱器等が挙げられる。ちなみに、ヒータ８ｂは、第１の実施形態での固定ブロック１５に設けられた加熱冷却機構１５ａの抵抗加熱器と同様に機能する。The
Examples of the
＜微細構造転写モールドの製造方法＞
次に、この微細構造転写モールド１ｂの製造方法について説明する。
この製造方法では、図７（ａ）に示すように、微細パターンＰを有するレプリカ２２が準備される。このレプリカ２２は、図３（ｃ）に示す電気めっきからなるレプリカ２２と同様のものであって、微細パターンＰの形成面が凸となるように鍛造等の加工が施されたものである。ちなみに、このレプリカ２２は、微細構造転写モールド１ｂの表面層６となる。
次に、図７（ｂ）に示すように、レプリカ２２の凹となった側に、ヒータ８ｂと放熱性充填物８ａとが配置される。このヒータ８ｂは、レプリカ２２の凹となった側に放熱性充填物８ａで埋設される。
そして、図７（ｃ）に示すように、レプリカ２２との間に放熱性充填物８ａとヒータ８ｂとが内包されるように、基材層７が表面層６と向き合うように配置される。その後、表面層６の固定部３ｂと基材層固定部７ｂとの合わせ部にボルト挿通穴Ｈ（図６参照）が形成されることで図６に示す微細構造転写モールド１ｂが得られる。<Production method of microstructure transfer mold>
Next, a method for manufacturing the microstructure transfer mold 1b will be described.
In this manufacturing method, as shown in FIG. 7A, a
Next, as shown in FIG. 7B, the
Then, as shown in FIG. 7C, the
このような第２の実施形態に係る微細構造転写モールド１ｂによれば、前記した第１の実施形態に係る微細構造転写モールド１ａと同様の作用効果を奏すると共に、ヒータ８ｂを備えることで、例えば、図５（ｂ）に示すように、被転写体１０の樹脂層１０ｂに微細パターンＰを転写する際に、樹脂層１０ｂの温度（Ｔ）をより効果的に高めることができる。つまり、微細構造転写モールド１ｂによれば、樹脂層１０ｂの温度（Ｔ）をより効果的に高めることができるので、より速やかに、かつより確実にガラス転移温度（Ｔｇ）を上回るように樹脂層１０ｂの温度（Ｔ）を設定することができる。 According to the microstructure transfer mold 1b according to the second embodiment as described above, the same effects as the
また、この微細構造転写モールド１ｂによれば、微細構造転写モールド１ｂを複数の材料で形成することができるので、微細構造転写モールド１ｂの特性を部分的に調節することができる。更に具体的に説明すると、例えば、基材層本体部７ａの弾性率が、表面層６の弾性率及び基材層固定部７ｂの弾性率よりも小さくなるような材料を選択した微細構造転写モールド１ｂは、被転写体１０（樹脂層１０ｂ）の表面にうねりや反りが生じていても、その被転写体１０に対する追従性が向上する。その結果、この微細構造転写モールド１ｂによれば、被転写体１０に対する微細パターンＰの転写不良を防止することができる。また、この微細構造転写モールド１ｂによれば、放熱性充填物８ａの弾性率を表面層６の弾性率よりも小さく設定することで、うねりや反りが生じている被転写体１０に対しても追従性が向上する。その結果、被転写体１０に対する微細パターンＰの転写不良を防止することができる。 Further, according to the microstructure transfer mold 1b, the microstructure transfer mold 1b can be formed of a plurality of materials, and therefore the characteristics of the microstructure transfer mold 1b can be partially adjusted. More specifically, for example, a microstructure transfer mold in which a material is selected such that the elastic modulus of the base layer main body portion 7a is smaller than the elastic modulus of the
以上、本発明の第１の実施形態及び第２の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず種々の形態で実施することができる。
前記実施形態では、ステージブロック１４を昇降機構１３で昇降させることで、被転写体１０を微細構造転写モールド１ａ又は微細構造転写モールド１ｂに押し当てるようになっているが、本発明は微細構造転写モールド１ａ又は微細構造転写モールド１ｂを駆動することで被転写体１０に押し当てる駆動装置を備える微細構造転写装置であってもよい。また、本発明の微細構造転写装置は、微細構造転写モールド１ａ又は微細構造転写モールド１ｂと、被転写体１０との両方を駆動させる駆動装置を備えるものであってもよい。Although the first embodiment and the second embodiment of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments and can be implemented in various forms.
In the embodiment, the stage block 14 is moved up and down by the elevating mechanism 13 so as to press the
前記実施形態では、微細構造転写モールド１ａ又は微細構造転写モールド１ｂを固定ブロック１５にボルトＢで固定するようになっているが、本発明はこれに限定されることなく、クリップ等の他の締結具で固定してもよい。また、本発明ではこれらの締結具による固定と共に、真空吸着や磁力による固定を併用してもよい。 In the embodiment, the fine
また、前記実施形態では、被転写体１０の樹脂層１０ｂとして熱可塑性樹脂で形成された層を想定しているが、本発明での樹脂層１０ｂは、光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂で形成された層であってもよい。そして、光硬化性樹脂で形成された樹脂層１０ｂに微細パターンＰを転写する微細構造転写装置１１においては、加熱冷却機構１４ａ，１５ａに代えて樹脂層１０ｂに光を照射して硬化させる光源が配置されることとなる。 Moreover, in the said embodiment, although the layer formed with the thermoplastic resin was assumed as the
また、前記実施形態では、微細構造転写モールド１ａ及び微細構造転写モールド１ｂの製造方法として、原版２０から微細パターンＰを転写したレプリカ２２を使用する方法について説明したが、本発明はパターン部２ａ，２ｂに微細パターンＰをフォトリソグラフ法等で直接形成したものであってもよい。 In the above embodiment, as a method for manufacturing the fine
また、前記実施形態では、微細構造転写モールド１ａ及び微細構造転写モールド１ｂの製造方法として、微細パターンＰが転写されたレプリカ２２を鍛造等で加工することによってパターン部２ａ，２ｂを固定部３ａ，３ｂよりも突出させる製造方法について説明しているが、固定部３ａ，３ｂよりも突出するパターン部２ａ，２ｂを有するレプリカ２２を型内で形成する微細構造転写モールド１ａ及び微細構造転写モールド１ｂの製造方法であってもよい。ここで参照する図８（ａ）及び（ｂ）は、固定部よりも突出するパターン部を有するレプリカを型内で形成する形成方法を説明するための工程図である。 Moreover, in the said embodiment, as a manufacturing method of the fine
ここでのレプリカ２２の製造方法は、図８（ａ）に示すように、まず、上型３０ａと下型３０ｂとが用意される。これらの上型３０ａと下型３０ｂとの間には、レプリカ２２に対応する形状のキャビティ３０ｃが形成されており、下型３０ｂには微細パターンＰが形成されている。
次に、このキャビティ３０ｃ内にレプリカ２２の材料（図示省略）が配置されると共に、このキャビティ３０ｃ内でこの材料が硬化される。
そして、上型３０ａと下型３０ｂとが取り除かれることで、図８（ｂ）に示すように、微細パターンＰを有すると共に固定部３ａ（３ｂ）よりも突出するパターン部２ａ（２ｂ）を有するレプリカ２２が得られる。
また、図示しないが、プレス成形によって、微細パターンＰを形成すると共に、パターン部２ａ（２ｂ）が突出するように形成することもできる。In the manufacturing method of the
Next, the material of the replica 22 (not shown) is disposed in the
Then, by removing the
Although not shown, the fine pattern P can be formed by press molding so that the
次に、実施例を示しながら本発明をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
この実施例１では、図３（ａ）から（ｅ）に示す工程で微細構造転写モールド１ａが製造された。
まず、外径８インチ（２０．３ｃｍ）のシリコンウエハの表面に、内径が２００ｎｍで、深さが３００ｎｍのビア（ピット）が複数配置された、微細パターンＰを有する原版２０（図３（ａ）参照）が用意された。そして、この原版２０の表面には、図示しない無電解ニッケルめっき層を介してニッケルからなる電気めっき層２１（図３（ａ）参照）が形成された。Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Example 1
In Example 1, the
First, a
なお、無電解ニッケルめっき層は、原版２０の表面にアドテック社製のネオガント８３４を塗布してパラジウム触媒層を形成した後、この原版２０を６０℃の無電解ニッケルめっき液（奥野製薬工業製のトップケミアロイ６６）に３分間浸漬することによって形成した。また、電気めっき層２１は、無電解ニッケルめっき層を形成した原版２０を５０℃のスルファミン酸ニッケルめっき浴に浸漬し、電流密度０．５Ａ／ｄｍ２で２０分間、次いで電流密度１．５Ａ／ｄｍ２で６０分間、更に電流密度３．０Ａ／ｄｍ２で６０分間電鋳を行って形成した。ちなみに、スルファミン酸ニッケルめっき浴は、スルファミン酸ニッケル６０％水溶液に、ホウ酸をめっき浴１Ｌ当り４０ｇ、塩化ニッケルをめっき浴１Ｌ当り５ｇ、日本化学工業製のピットレスＳをめっき浴１Ｌ当り５ｍＬ、及び光沢剤（日本化学工業製のＮＳＦ−Ｅ）を適量混合して調製した。The electroless nickel plating layer was formed by applying a neogant 834 made by Adtech Co. to the surface of the
次に、図３（ｂ）に示すように、原版２０から電気めっき層２１を剥離することで、厚さ１００μｍのレプリカ２２が得られた。 Next, as shown in FIG. 3B, the
そして、図３（ｃ）に示すように、このレプリカ２２に鍛造等の加工が施されることで、微細パターンＰの形成面が凸となるように、パターン部２ａ、固定部３ａ、傾斜部４ａ及び曲面５ａが形成された。パターン部２ａの直径は、６インチ（１５．２ｃｍ）であり、パターン部２ａと固定部３ａとの段差は、５ｍｍであり、曲面５ａの曲率半径は、２．５ｍｍであった。 Then, as shown in FIG. 3C, the
次に、図３（ｄ）に示すように、レプリカ２２の微細パターンＰを有する側の面が保護樹脂層２７で被覆される共に、これと反対側の面にはニッケルからなる電気めっき層２１が更に厚付けされた。保護樹脂層２７は、東京応化社製の液状レジストＰＭＥＲを塗布することによって形成した。電気めっき層２１の厚付けは、前記したスルファミン酸ニッケルめっき浴と同じめっき浴が使用された。 Next, as shown in FIG. 3 (d), the surface of the
そして、図３（ｅ）に示すように、電気めっき層２１が厚付けされた側の面（図３（ｄ）の紙面上側の面）が平坦となるように研磨処理が施されると共に固定部３ａの所定の位置にボルト挿通穴Ｈが形成された。その後、保護樹脂層２７（図３（ｄ）参照）が除去されることで、微細構造転写モールド１ａ（図２参照）が得られた。
この微細構造転写モールド１ａのパターン部２ａ（図２参照）の厚さ（微細パターンＰの凹凸は測定誤差範囲として考慮せず）は７ｍｍで、固定部３ａ（図２参照）の厚さは２ｍｍであった。そして、得られた微細構造転写モールド１ａの全表面にフッ素系離型剤（ダイキン社製のオプツールＤＳＸの０．５％溶液）を塗布することで離型処理が施された。Then, as shown in FIG. 3 (e), the surface on which the
The thickness of the
次に、得られた微細構造転写モールド１ａを組み込んだ図１に示す微細構造転写装置１１を使用して、被転写体１０に微細パターンＰ（図２参照）が転写された。この被転写体１０には、外径８インチ（２０．３ｃｍ）のシリコンウエハからなる基板１０ａ上に、樹脂層１０ｂとしての、厚さ１μｍのポリスチレン層を形成したものが使用された。 Next, the fine pattern P (see FIG. 2) was transferred to the
この微細構造転写装置１１（図１参照）を使用した転写方法では、真空チャンバ１２内が１ｋＰａまで減圧された後に、加熱冷却機構１４ａ，１５ａによって、被転写体１０（樹脂層１０ｂ）及び微細構造転写モールド１ａが、１５０℃に加熱された。
次に、昇降機構１３がステージブロック１４を上昇させることで、被転写体１０が微細構造転写モールド１ａに１ＭＰａの圧力で３０秒間押し当てられた。その後、加熱冷却機構１４ａ，１５ａによって、被転写体１０（樹脂層１０ｂ）及び微細構造転写モールド１ａが８０℃まで冷却された後、昇降機構１３がステージブロック１４を降下させることで、被転写体１０が微細構造転写モールド１ａから離反した。In the transfer method using the fine structure transfer device 11 (see FIG. 1), after the
Next, the elevating mechanism 13 raised the stage block 14 so that the
この際、微細構造転写モールド１ａから被転写体１０が離反するにつれて、ばね部材１６ｂを伸ばしながら、固定ブロック１５の他端が軸１６ａ周りに回動した。そして、被転写体１０に対して微細構造転写モールド１ａが傾斜した結果、軸１６ａ側に剥離起点が生じて被転写体１０は微細構造転写モールド１ａから容易に剥離した。 At this time, as the
また、微細構造転写モールド１ａから被転写体１０が剥離する際に、気体射出機構１７のノズル１７ａから微細構造転写モールド１ａの傾斜部４ａに向かって高速高圧の窒素ガスが射出された。この窒素ガスは、予めイオナイザ（図示省略）によりイオン化されたものである。その結果、微細構造転写モールド１ａからの被転写体１０の剥離が促進された。
なお、微細構造転写モールド１ａから被転写体１０が剥離した後の固定ブロック１５は、ばね部材１６ｂの付勢力によって、支持ブロック１６側に引き寄せられて元の位置に復元した。Further, when the transferred
The fixed
この実施例１では、このような転写工程が、１００回繰り返して行われた。その間、微細構造転写装置１１においては、微細構造転写モールド１ａから被転写体１０が剥離する際に、微細構造転写モールド１ａが固体ブロック１５から脱落することがなく、被転写体１０がステージブロック１４から脱落することもなかった。
また、転写工程を１００回繰り返した後の微細構造転写モールド１ａを観察したところ、微細構造転写モールド１ａに損傷は認められなかった。In Example 1, such a transfer process was repeated 100 times. Meanwhile, in the fine structure transfer device 11, the fine
Moreover, when the fine
（実施例２）
この実施例２では、図４（ａ）から（ｆ）に示す工程で微細構造転写モールド１ａが製造された。
図４（ａ）に示すレプリカ２２は、実施例１のレプリカ２２（図３（ａ）参照）と同様にして作製された。そして、図４（ｅ）に示す母型２４の凹部に充填される硬化性樹脂２５には、ポリジメチルシロキサン系の液状光硬化性樹脂が使用された。そして、母型２４内の硬化性樹脂２５は、紫外線を照射されることで硬化して微細構造転写モールド１ａ（図４（ｆ）参照）を形成した。
そして、この実施例２では、得られた微細構造転写モールド１ａを組み込んだ図１に示す微細構造転写装置１１を使用して、実施例１と同様に、転写工程が１００回繰り返して行われた。その間、微細構造転写装置１１においては、微細構造転写モールド１ａから被転写体１０が剥離する際に、微細構造転写モールド１ａが固体ブロック１５から脱落することがなく、被転写体１０がステージブロック１４から脱落することもなかった。
また、転写工程を１００回繰り返した後の微細構造転写モールド１ａを観察したところ、微細構造転写モールド１ａに損傷は認められなかった。(Example 2)
In Example 2, the
The
In Example 2, the transfer process was repeated 100 times as in Example 1 using the microstructure transfer apparatus 11 shown in FIG. 1 incorporating the obtained
Moreover, when the fine
（実施例３）
この実施例３では、硬化性樹脂２５として前記したポリジメチルシロキサン系の液状光硬化性樹脂に代えて、熱硬化型の反応性ポリイミド樹脂（宇部興産製のＰＥＴＩ３３０）を使用した以外は、実施例２と同様にして微細構造転写モールド１ａを製造した。なお、硬化性樹脂２５は、２ＭＰａの圧力下に３７０℃で加熱することで硬化させた。
そして、この実施例３では、得られた微細構造転写モールド１ａを組み込んだ図１に示す微細構造転写装置１１を使用して、実施例１と同様に、転写工程が１００回繰り返して行われた。その間、微細構造転写装置１１においては、微細構造転写モールド１ａから被転写体１０が剥離する際に、微細構造転写モールド１ａが固体ブロック１５から脱落することがなく、被転写体１０がステージブロック１４から脱落することもなかった。
また、転写工程を１００回繰り返した後の微細構造転写モールド１ａを観察したところ、微細構造転写モールド１ａに損傷は認められなかった。(Example 3)
In this Example 3, instead of the polydimethylsiloxane liquid photocurable resin described above as the
In Example 3, the transfer process was repeated 100 times as in Example 1 using the microstructure transfer apparatus 11 shown in FIG. 1 incorporating the obtained
Moreover, when the fine
（実施例４）
この実施例４では、図６に示す微細構造転写モールド１ｂが製造された。この微細構造転写モールド１ｂは、図７（ａ）から（ｃ）に示す工程で製造された。
図７（ａ）に示すレプリカ２２は、実施例１のレプリカ２２（図３（ｃ）参照）と同様にして作製された。そして、図７（ｂ）に示す放熱性充填物８ａとしては、放熱性シリコーンゲル（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製のＴＳＥ３０８１）が使用され、ヒータ８ｂとしては、プレート型ヒータが使用された。また、基材層７としては、厚さ２ｍｍアルミ製が使用された。そして、この実施例４では、放熱性シリコーンゲルを、図７（ｃ）に示すように、ニッケルの電気めっき層からなるレプリカ２２（表面層６）とアルミからなる基材層７との間に配置した後に１００℃で１時間加熱して硬化させ、図６に示すボルト挿通穴Ｈを形成することで微細構造転写モールド１ｂを製造した。
なお、ニッケルの電気めっき層からなる表面層６の弾性率は、約２００ＧＰａであった。そして、硬化した放熱性シリコーンゲルからなる放熱性充填物８ａは、表面層６の弾性率よりも小さい１ＭＰａ以下の弾性率を示すゲル状であった。
そして、この実施例４では、得られた微細構造転写モールド１ｂを組み込んだ図１に示す微細構造転写装置１１を使用して、実施例１と同様に、転写工程が１００回繰り返して行われた。その間、微細構造転写装置１１においては、微細構造転写モールド１ａから被転写体１０が剥離する際に、微細構造転写モールド１ａが固体ブロック１５から脱落することがなく、被転写体１０がステージブロック１４から脱落することもなかった。そして、放熱性充填物８ａの弾性率を表面層６の弾性率よりも小さく設定したことで、微細パターンＰの転写不良は認められなかった。
また、転写工程を１００回繰り返した後の微細構造転写モールド１ａを観察したところ、微細構造転写モールド１ａに損傷は認められなかった。Example 4
In Example 4, the microstructure transfer mold 1b shown in FIG. 6 was manufactured. This microstructure transfer mold 1b was manufactured by the steps shown in FIGS. 7A to 7C.
A
The elastic modulus of the
And in this Example 4, the transfer process was repeated 100 times like Example 1 using the microstructure transfer apparatus 11 shown in FIG. 1 incorporating the obtained microstructure transfer mold 1b. . Meanwhile, in the fine structure transfer device 11, the fine
Moreover, when the fine
（実施例５）
この実施例５では、図８（ａ）に示す上型３０ａと下型３０ｂとの間のキャビティ３０ｃ内で、熱硬化型のポリイミド樹脂（宇部興産製のＰＥＴＩ３３０）を硬化させることで、図８（ｂ）に示すレプリカ２２を製造し、このレプリカ２２を使用した以外は、実施例４と同様にして図６に示す微細構造転写モールド１ｂが製造された（図７（ａ）から（ｃ）参照）。つまり、この実施例５では、ポリイミド樹脂からなる表面層６と、アルミからなる基材層７とを備える微細構造転写モールド１ｂが製造された。ちなみに、ポリイミド樹脂は、２ＭＰａの圧力下に３７０℃で加熱することで硬化させた。
なお、下型３０ｂは、実施例２の母型２４（図４（ｄ）参照）と同様に製造したものが使用された。また、上型３０ｂは、図６に示す微細構造転写モールド１ｂの凹部側の形状を模ったものがニッケルの電鋳で製造された。
そして、この実施例５では、得られた微細構造転写モールド１ｂを組み込んだ図１に示す微細構造転写装置１１を使用して、実施例１と同様に、転写工程が１００回繰り返して行われた。その間、微細構造転写装置１１においては、微細構造転写モールド１ａから被転写体１０が剥離する際に、微細構造転写モールド１ａが固体ブロック１５から脱落することがなく、被転写体１０がステージブロック１４から脱落することもなかった。
また、転写工程を１００回繰り返した後の微細構造転写モールド１ａを観察したところ、微細構造転写モールド１ａに損傷は認められなかった。(Example 5)
In Example 5, a thermosetting polyimide resin (PET 330 made by Ube Industries) is cured in the
In addition, what was manufactured similarly to the mother die 24 (refer FIG.4 (d)) of Example 2 was used for the lower mold |
In Example 5, the transfer process was repeated 100 times in the same manner as in Example 1 using the microstructure transfer apparatus 11 shown in FIG. 1 incorporating the obtained microstructure transfer mold 1b. . Meanwhile, in the fine structure transfer device 11, the fine
Moreover, when the fine
（比較例１）
この比較例１では、次の微細構造転写装置を使用して被転写体に転写が行われた。ここで参照する図９は、比較例１で使用した微細構造転写装置の構成説明図である。
図９に示すように、この微細構造転写装置１１１は、真空チャンバ１２内に、昇降機構１１３で昇降すると共に被転写体１１０を保持するステージブロック１１４と、微細構造転写モールド１０１を固定する固定ブロック１１５とを備えている。(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, transfer was performed on the transfer target using the following fine structure transfer device. FIG. 9 referred to here is a configuration explanatory diagram of the fine structure transfer apparatus used in Comparative Example 1. FIG.
As shown in FIG. 9, the
被転写体１１０は、基板１１０ａと、この基板１１０ａの表面に積層された樹脂層１１０ｂとを備えている。この被転写体１１０は、昇降機構１１３でステージブロック１１４が昇降することで、その樹脂層１１０ｂが微細構造転写モールド１０１に押し当てられ、又はその樹脂層１１０ｂが微細構造転写モールド１０１から離反することとなる。 The transferred
比較例１での微細構造転写モールド１０１は、傾斜部４ａ（図２参照）を有しておらず、微細パターンＰが形成される側の面及びその反対側の面がフラット形状となっている。この微細構造転写モールド１０１は、ニッケルからなる電気めっきで形成されており、固定ブロック１１５に真空吸着で保持されている。なお、図９中、符号１１４ａ及び符号１１５ａは、被転写体１１０を加熱冷却する加熱冷却機構である。
そして、この比較例１では、この微細構造転写装置１１１を使用して、被転写体１１０に転写が行われたが、被転写体１１０から微細構造転写モールド１０１を剥離しようとした際に、固定ブロック１１５から微細構造転写モールド１０１が脱落した。The
In the first comparative example, the fine
（比較例２）
この比較例２では、次の微細構造転写モールドが製造された。ここで参照する図１０は、比較例２で製造した微細構造転写モールドの構成説明図である。
図１０に示すように、この微細構造転写モールド１０１は、表面層１０６と基材層１０７との間に放熱性充填物８ａとヒータ８ｂとが配置されている。
そして、この微細構造転写モールド１０１は、表面層１０６が傾斜部４ａ（図２参照）を有しておらず、固定部１０３ｂからパターン部１０２ｂへの立ち上がりが略直角となっている。つまり、この表面層１０６は、実施例４の微細構造転写モールド１ｂの表面層６（図６参照）と異なって、パターン部１０２ｂの端に角部が形成されている。
この比較例２での微細構造転写モールド１０１は、パターン部１０２ｂの端に角部が形成されている以外は、実施例４の微細構造転写モールド１ｂと同様に製造されている。
そして、この比較例２では、得られた微細構造転写モールド１０１を組み込んだ図１に示す微細構造転写装置１１を使用して、実施例１と同様に、転写工程が１００回繰り返して行われた。
そして、転写工程を１００回繰り返した後の微細構造転写モールド１０１を観察したところ、パターン部１０２ｂの端の角部にクラック状の破断が発生していた。(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, the following microstructure transfer mold was manufactured. FIG. 10 referred to here is a configuration explanatory view of the microstructure transfer mold manufactured in Comparative Example 2. FIG.
As shown in FIG. 10, in the
In the
The
In Comparative Example 2, the transfer process was repeated 100 times as in Example 1 using the microstructure transfer apparatus 11 shown in FIG. 1 incorporating the obtained
Then, when the
（実施例及び比較例での微細構造転写モールドの評価）
図９に示すように、比較例１の微細構造転写モールド１０１は、フラット形状となっているので、例えば、ボルト等の締結具で固定ブロック１１５に保持させると、微細構造転写モールド１０１を被転写体１１０に押し当てる際に、ボルト等の締結具が被転写体１１０に干渉することとなる。したがって、この比較例１では、この干渉を避けるために、微細構造転写モールド１０１を固定ブロック１１５に真空吸着で保持させている。
その結果、この微細構造転写装置１１１では、固定ブロック１１５に対する微細構造転写モールド１０１の保持力が不十分となっている。ちなみに、微細構造転写モールド１０１をボルト等の締結具で固定ブロック１１５に保持させると、ボルト等の締結具の被転写体１１０に対する干渉を避けるために、被転写体１１０を微細構造転写モールド１０１よりも小さくする必要がある。(Evaluation of microstructure transfer molds in Examples and Comparative Examples)
As shown in FIG. 9, the
As a result, in the fine
これに対して、図２及び図６に示すように、実施例１から実施例５の微細構造転写モールド１ａ，１ｂは、パターン部２ａ，２ｂが固定部３ａ，３ｂよりも突出しているので、固定部３ａ，３ｂに取り付けたボルトＢが被転写体１０に干渉することがない。したがって、この微細構造転写モールド１ａ，１ｂは、使用可能な被転写体１０のサイズが制限されることなく微細構造転写装置１１に十分な保持力で保持させることができた。 On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 6, in the fine
そして、比較例２の微細構造転写モールド１０１は、パターン部１０２ｂの端の角部にクラック状の破断が発生した。これは、微細構造転写モールド１０１対する被転写体１１０の押し当て及び剥離を繰り返す際に、角部に応力が集中したためと考えられる。 In the
これに対して、図２及び図６に示すように、実施例１から実施例５の微細構造転写モールド１ａ，１ｂは、パターン部２ａ，２ｂが固定部３ａ，３ｂから突出しており、パターン部２ａ，２ｂの端で厚みを稼いでいる。そして、微細構造転写モールド１ａ，１ｂは、パターン部２ａ，２ｂと傾斜部４ａ，４ｂとが、曲面５ａ，５ｂでなだらかに連続しているので、前記した応力の集中は確実に防止される。その結果、微細構造転写モールド１ａ，１ｂは、パターン部２ａ，２ｂの端における破断の発生が防止されて耐久性に優れたものとなった。 On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 6, in the
１ａ 微細構造転写モールド
１ｂ 微細構造転写モールド
２ａ パターン部
２ｂ パターン部
３ａ 固定部
３ｂ 固定部
４ａ 傾斜部
４ｂ 傾斜部
５ａ 曲面
５ｂ 曲面
６ 表面層
７ 基材層
７ａ 基材層本体部
７ｂ 基材層固定部
１０ 被転写体
１０ａ 基板
１０ｂ 樹脂層
１１ 微細構造転写装置
１３ 昇降機構（駆動機構）
１４ ステージブロック
１５ 固定ブロック
１６ａ 軸
１６ｂ ばね部材
１７ 気体射出機構
２２ レプリカ
Ｐ 微細パターンDESCRIPTION OF
14
Claims (20)
Translated fromJapaneseこのパターン部の外側に形成された固定部と、
前記パターン部が前記固定部よりも突出するように前記パターン部と前記固定部との間に設けられた傾斜部と、
を備えることを特徴とする微細構造転写モールド。A pattern portion having fine irregularities formed on the surface;
A fixed portion formed outside the pattern portion;
An inclined portion provided between the pattern portion and the fixed portion so that the pattern portion protrudes from the fixed portion;
A fine structure transfer mold comprising:
このパターン部の外側に形成された固定部と、
前記パターン部が前記固定部よりも突出するように前記パターン部と前記固定部との間に設けられた傾斜部と、
を有する表面層を基材層上に備えることを特徴とする微細構造転写モールド。A pattern portion having fine irregularities formed on the surface;
A fixed portion formed outside the pattern portion;
An inclined portion provided between the pattern portion and the fixed portion so that the pattern portion protrudes from the fixed portion;
A microstructure transfer mold comprising a surface layer having a surface layer on a substrate layer.
前記表面層の前記傾斜部及び前記パターン部に向き合う基材層本体部と、
前記表面層の前記固定部と接触する基材層固定部と、
を有し、
前記基材層本体部の弾性率が、前記表面層の弾性率及び前記基材層固定部の弾性率よりも小さいことを特徴とする請求項７に記載の微細構造転写モールド。The base material layer is
A base material layer body portion facing the inclined portion and the pattern portion of the surface layer;
A base material layer fixing portion in contact with the fixing portion of the surface layer;
Have
The microstructure transfer mold according to claim 7, wherein an elastic modulus of the base layer main body is smaller than an elastic modulus of the surface layer and an elastic modulus of the base layer fixing part.
この微細構造転写モールドの前記固定部を固定する固定ブロックと、
被転写体を保持するステージブロックと、
前記微細構造転写モールドと前記被転写体とを接触させた後に離反させるように前記固定ブロック及び前記ステージブロックのうちの少なくとも一方を駆動する駆動機構と、
を備えることを特徴とする微細構造転写装置。A pattern portion having fine irregularities formed on the surface, a fixing portion formed outside the pattern portion, and the pattern portion and the fixing portion so that the pattern portion protrudes from the fixing portion. A microstructured transfer mold having an inclined portion provided, and
A fixing block for fixing the fixing portion of the microstructure transfer mold;
A stage block for holding the transfer object;
A drive mechanism for driving at least one of the fixed block and the stage block so that the fine structure transfer mold and the transfer target body are separated after being brought into contact with each other;
A fine structure transfer apparatus comprising:
この微細構造転写モールドの前記固定部を固定する固定ブロックと、
被転写体を保持するステージブロックと、
前記微細構造転写モールドと前記被転写体とを接触させた後に離反させるように前記微細構造転写モールド及び前記被転写体のうちの少なくとも一方を駆動する駆動機構と、
を備えることを特徴とする微細構造転写装置。A pattern portion having fine irregularities formed on the surface, a fixing portion formed outside the pattern portion, and the pattern portion and the fixing portion so that the pattern portion protrudes from the fixing portion. A microstructured transfer mold in which a surface layer having a sloped portion is formed on a substrate layer;
A fixing block for fixing the fixing portion of the microstructure transfer mold;
A stage block for holding the transfer object;
A drive mechanism for driving at least one of the microstructure transfer mold and the transferred body so that the microstructure transfer mold and the transfer target body are separated from each other, and
A fine structure transfer apparatus comprising:
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