JP2010214874A - パターン形成装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板やフィルムの表面に微細な金型の凹凸パターンを転写成形するナノインプリント法において、離型する際に転写成形された凹凸パターンに欠陥の生じない、連続して安定したパターン形成を行うことの出来る、パターン形成装置及び方法を提供する。
【解決手段】 基板もしくはフイルムの被加工物に、凹凸パターンを有する金型を押し付け凹凸パターンを転写成形するパターン形成装置であって、前記金型を前記被加工物から離型する際の力を検出する検出器と、前記転写成形を連続して行うことによる、前記検出器の測定結果の経時変化から前記金型の凹凸表面に塗布される離型剤の塗布時期を判断する判断手段を備えた装置及び方法。
【選択図】 図２

Description

本発明は、基板やフイルム上の表面に微細な凹凸パターンを転写成型する、パターン形成の装置及び方法に関する。

基板やフイルムなどの被加工物上に塗布された樹脂材料（以下、インプリント材料）の表面に、ナノメートルレベル（数ｎｍから数百ｎｍの寸法）の微細な凹凸パターンを有する金型を押し付け、パターンを転写成形する方法として、ナノインプリント法がある。ナノインプリント法の中には、光ナノインプリント法や熱ナノインプリント法と呼ばれる工法がある。

光ナノインプリント法について、図６（ａ）〜（ｄ）を参照しながら以下に簡単に説明する。図６（ａ）〜（ｄ）は、光ナノインプリント法によるパターン形成の状態を工程順に示す要部断面図である。

先ず、図６（ａ）に示すように、表面に微細な凹凸パターンが形成された金型３０と、インプリント材料２２の塗布された被加工物２１が、前記金型３０の凹凸パターン側と前記被加工物２１のインプリント材料２２の塗布側とが対向して配置され、パターン形成の位置合わせが行われる。インプリント材料２２は、例えば光硬化性樹脂や熱可塑性樹脂である。また、前記金型３０の凹凸パターン側の表面には、離型剤３１が塗布されている。

次に、図６（ｂ）に示すように、金型３０が被加工物２１に向けて押し付けられ、インプリント材料２２は、金型３０の表面の凹凸パターン形状にならい、変形する。

次に、図６（ｃ）に示すように、紫外線２００が、金型３０側からインプリント材料２２に向けて所定時間だけ照射される。

次に、図６（ｄ）に示すように、金型３０と被加工物２１とを引き離し（以下、離型）すると、金型の凹凸パターンと対の表面形状を成して硬化したインプリント材料２２ａが被加工物２１上に形成されて残る。その後、硬化したインプリント材料２２ａ上に付着して残った離型剤の膜（図示せず）を除去する工程を経る。

特開２００８−１８３７３１号

前記ナノインプリント法に基づく工法（以下、インプリント）において、被加工物２１上のインプリント材料２２と金型３０とを離型する際の剥離効果を改善するために、金型３０の凹凸パターン表面には離型剤３１が塗布されている。離型剤３１は、一度塗布すれば、ある程度は剥離効果が持続する。離型剤３１の剥離効果が十分に残っている状態で離型剤３１を再塗布することは、生産性を悪くする要因にもなるため、出来るだけ再塗布をする回数を減らしたい。しかし、インプリントを繰り返し行うに連れて、剥離効果は徐々に弱まってくる。もし、金型３０と硬化したインプリント材料２２ａとの間の剥離効果が弱い状態で離型を行ってしまうと、インプリントで形成したパターンに欠陥が生じることになる。

前記インプリントで形成したパターンの欠陥には、離型する際に発生する欠陥と、離型後に発生する欠陥とに分類することができる。ここでは特に、離型する際に発生する欠陥について着目する。離型する際に発生する欠陥には、硬化したインプリント材料２２ａ自身が破断されてしまう材料破断モードと、硬化したインプリント材料２２ａと被加工物２１とが密着していた界面で剥離してしまう界面剥離モードとがある。
前記剥離時のパターン欠陥例について、図７〜８を用いながら、説明をする。

［材料破壊モード］
図７に、材料破断モードによって生じた、インプリントによるパターン形成後の欠陥例を示す要部断面図を示す。図７で示すように、金型３０が被加工物２１上の硬化したインプリント材料２２ａから離型される際に、破断したインプリント材料２０１が、金型３０の表面の凹凸パターンに付着した状態になる。この現象が生じる原因として、次の理由が示される。

（摩擦が起因）
材料破壊モードによるパターン形成後の欠陥の要因として、金型３０の凹凸パターンと、これに対向する硬化したインプリント材料２２ａとの間ではたらく摩擦が示される。前記金型３０を離型する際、前記金型３０の凹凸パターンと、これに対向する硬化したインプリント材料２２ａとは、離型剤３１を挟んで対向している。しかし、離型する際、離型剤３１が減ってくると、金型３０の凹凸パターンの側面部と、これに対向する硬化したインプリント材料の凹凸パターンの側面部分２２ｂとが触れあった状態になり、前記側面部分２２ｂにはたらく摩擦が増加する。

前記側面部分２２ｂにはたらく摩擦が増加することにより、離型する際には、硬化したインプリント材料２２ａをＺ方向上向きに引っ張り上げようとする力がはたらく。もし、前記硬化したインプリント材料２２ａをＺ方向上向きに引っ張り上げようとする力が、硬化したインプリント材料２２ａのもつ弾性変形の限界を示す力（いわゆる、耐力）よりも小さい状態を維持して離型が完了すれば、離型後も硬化したインプリント材料２２ａの形状は維持される。

しかし、離型する際の、硬化したインプリント材料２２ａをＺ方向上向きに引っ張り上げようとする力が、前記耐力を超えてしまうと、硬化したインプリント材料２２ａには延びが生じ、離型が完了して前記引っ張り上げようとする力がなくなった後も、硬化したインプリント材料２２ａの変形は残ったままとなる。

さらに、離型中の前記硬化したインプリント材料２２ａをＺ方向上向きに引っ張り上げようとする力が、硬化したインプリント材料２２ａのもつ弾性変形の許容力よりも大きくなった場合は、インプリントで形成されたパターンの材料内部に変形が生じ、破断や延びなどの欠陥が生じ、破断したインプリント材料２０１となる。

（密着が起因）
材料破壊モードによるパターン形成後の欠陥の要因として、前記摩擦とは別に、密着による力が起因する場合がある。離型する際、前記金型３０の凹凸パターンと、硬化したインプリント材料２２ａとは、離型剤３１を挟んで対向している。離型する際、離型剤３１が減ってくると、金型３０の表面の凹凸パターンと、硬化したインプリント材料２２ａの凹凸パターンとは、互いに密着した状態になる。

この状態から金型３０をＺ方向上向きに動かして離型する際、金型３０の下面には離型を妨げる方向（つまりは、Ｚ方向下向き）の力がはたらく一方、硬化したインプリント材料の頭頂部２２ｃに対しては、前記頭頂部２２ｃをＺ方向上向きに引っ張り上げようとする力がはたらく。もし、前記頭頂部２２ｃをＺ方向上向きに引っ張り上げようとする力が、硬化したインプリント材料２２ａのもつ弾性変形の限界を示す力（いわゆる、耐力）よりも小さい状態を維持して離型が完了すれば、離型後も硬化したインプリント材料２２ａの形状は維持される。

しかし、離型する際に、前記硬化したインプリント材料２２ａを引っ張り上げようとする力が、前記耐力を超えてしまうと、硬化したインプリント材料２２ａには延びが生じ、変形する。前記延びによる硬化したインプリント材料２２ａの変形は、金型３０の離型が完了して前記硬化したインプリント材料２２ａをＺ方向上向きに引っ張り上げようとする力がなくなった後も、残ったままとなる。

また、離型する際の、前記硬化したインプリント材料２２ａをＺ方向上向きに引っ張り上げようとする力が、硬化したインプリント材料２２ａのもつ弾性変形の許容力よりも大きくなった場合は、インプリントで形成されたパターンの材料内部に変形が生じ、破断や延びなどの欠陥が生じ、破断したインプリント材料２０１となる。

（複合して起因）
また、離型する際の、前記摩擦によるＺ方向上向きの力と、前記密着によるＺ方向上向きの力とが複合されて、硬化したインプリント材料２２ａの凹凸パターン表面にはたらく場合がある。前記複合された力が硬化したインプリント材料２２ａの持つ引張強度よりも大きくなると、硬化したインプリント材料２２ａは材料内部に亀裂を生じ、それが広がることで破断し、破断したインプリント材料２０１となる。

金型３０に離型剤３１を塗布直後は、離型剤３１による剥離効果が十分にあり、前記金型３０凹凸パターンと、前記硬化したインプリント材料２２ａの凹凸パターンとはお互い密着しにくくなっている。そのため、離型する際の、前記金型３０凹凸パターンと、前記硬化したインプリント材料２２ａの凹凸パターンとが接する側面部分に生じる摩擦は小さい。また、離型する際の、前記金型３０凹凸パターンと、前記硬化したインプリント材料２２ａの凹凸パターンとの密着力も小さい。

しかし、パターン形成を繰り返し行うことにより、離型剤３１による剥離効果が弱くなってくると、前記摩擦や前記密着による力は大きくなり、離型する際に硬化したインプリント材料２２ａをＺ方向上向きに引っ張り上げようとする力が大きくなり、前記耐力よりも大きくなると、硬化したインプリント材料２２ａが断裂してしまう。こうなると、所望のパターン形成が出来ず、欠陥品となる。その上、破断したインプリント材料２０１の個片は金型３０に付着し、その後のパターン形成において欠陥を生じさせる。

［界面剥離モード］
次にもう一例、パターン形成後の欠陥例を示す。図８に、インプリントによるパターン形成後の欠陥例を示す要部断面図を示す。図８に示すように、被加工物２１上の硬化したインプリント材料２２ａと、金型３０とが離型される際に、剥離したインプリント材料２０２が、金型３０の表面の凹凸パターンに付着した状態になる。

この現象が生じる原因としては、離型する際の前記金型３０凹凸パターンと前記硬化したインプリント材料２２ａの凹凸パターンとの間で生じる前記摩擦や前記密着による力もしくは前記複合力で示される、硬化したインプリント材料２２ａをＺ方向上向きに引っ張り上げようとする力が、硬化したインプリント材料２２ａと被加工物２１との密着力よりも大きくなったことが示される。

離型剤３１の塗布直後は、離型剤３１による剥離効果が十分にあり、前記硬化したインプリント材料２２ａをＺ方向上向きに引っ張り上げようとする力は小さい。そのため、離型しても、硬化したインプリント材料２２ａに欠陥は生じない。しかし、離型剤３１による剥離効果が弱くなってくると、前記硬化したインプリント材料２２ａをＺ方向上向きに引っ張り上げようとする力は大きくなってくる。

そして、前記硬化したインプリント材料２２ａをＺ方向上向きに引っ張り上げようとする力が、硬化したインプリント材料２２ａと被加工物２１との密着力よりも大きくなると、硬化したインプリント材料２２ａの一部が被加工物２１から剥離してしまう。こうなると、所望のパターン形成が出来ず、欠陥品となる。その上、剥離したインプリント材料２０２の個片は金型３０に付着し、その後のパターン形成において欠陥を生じさせる原因となる。

前記のようにインプリントで形成したパターンに欠陥が生じると、製品としては欠陥品となってしまう。また、金型の凹凸パターン内にインプリント材料の一部が残留したまま生産を継続すると、次の被加工物にも欠陥が連鎖して生じることとなる。

そこで本発明の目的は、基板やフイルムの表面に微細な金型の凹凸パターンを転写成形するナノインプリント法において、離型する際に転写成形された凹凸パターンに欠陥の生じない、連続して安定したパターン形成を行うことの出来る、パターン形成装置及び方法を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
基板もしくはフイルムの被加工物に、凹凸パターンを有する金型を押し付け凹凸パターンを転写成形するパターン形成装置であって、
前記金型を前記被加工物から離型する際の力を検出する検出器と、
前記転写成形を連続して行うことによる、前記検出器の測定結果の経時変化から
前記金型の凹凸表面に塗布される離型剤の塗布時期を判断する判断手段を備えていることを特徴とするパターン形成装置である。

請求項２に記載の発明は、
基板もしくはフイルムの被加工物に、凹凸パターンを有する金型を押し付けて凹凸パターンを転写形成するパターン形成方法であって、
前記金型を前記被加工物に押し付けるステップと、
前記被加工物から前記金型を離型させるステップとを有しており、
前記金型を離型させるステップが、前記金型を離型する際の力を検出させるステップと、
前記転写成形を連続して行うことによる、前記金型を離型する際の力を検出させた測定結果の経時変化から、前記金型の凹凸表面に塗布される離型剤の塗布時期を判断するステップと、を有していることを特徴とするパターン形成方法である。

本発明のパターン形成装置および方法によれば、金型を離型する際の力を検出し、その検出した力の経時変化から離型剤を再塗布する最適時期が分かるため、欠陥品の発生を防止することができ、生産性を向上させることができる。

本発明の実施形態の一例を示す斜視図である。 本発明の実施形態の一例を示す機器構成図である。 （ａ）〜（ｃ）本発明の実施形態の一例を示す要部断面図である。 本発明の実施形態によるパターン形成の際の荷重変化を示すグラフである。 本発明の実施形態による離型時最大荷重の変化の一例を示すグラフである。 （ａ）〜（ｄ）光ナノインプリント法によるパターン形成の状態を工程順に示す要部断面図である。 インプリントによるパターン形成後の欠陥例を示す要部断面図である。 インプリントによるパターン形成後の欠陥例を示す要部断面図である。

本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。
図１は、本発明の実施形態の一例を示す斜視図である。
図２は、本発明の実施形態の一例を示す機器構成図である。
図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態の一例を示す要部断面図であり、パターン形成の際における各部状態の変化を示している。
各図において直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ平面を水平面、Ｚ方向を鉛直方向とする。特にＺ方向は矢印の方向を上とし、その逆方向を下と表現する。

パターン形成装置１には、被加工物２１を載置する被加工物保持部２と、前記被加工物２１の上方に配置された金型３０を上方から吊り下げて保持しながらＺ方向に移動が可能な構造にした金型保持部３と、被加工物保持部２が載設されている装置ベース１１に共に載設された支柱１２と梁１３とからなる門型の構造をした装置フレーム部１０と、パターン形成装置１内の各機器を制御する制御部４とが含まれている。

金型保持部３は、装置フレーム部１０の梁１３から吊り下げて保持されおり、金型上下駆動駆動部３０５によりＺ方向に移動させることができ、金型３０を被加工物２１に押し付けたり、被加工物２１から離型したりすることができる。

パターン形成装置１は前記のような構造をしているので、金型３０を被加工物２１に押し付け、被加工物２１に対して荷重をかけられるようになっている。また、金型３０を被加工物２１から離型する際に、金型３０に対して被加工物２１とは逆方向に荷重をかけられるようになっている。

被加工物保持部２には、被加工物保持台２３が装置ベース１１上に載設されており、その上に被加工物２１が載置される。被加工物２１は、インプリントにおける金型３０を押し付けたり離型する際に、被加工物保持台２３から外れたり位置ずれしないように、載置される。また、前記被加工物２１は、インプリントが終わった後は被加工物保持台２３から簡単に取り外しができるよう、かつ、次の被加工物２１を被加工物保持台２３に簡単に載置できるようになっている。

被加工物２１の表面には、インプリント材料２２が塗布されている。光インプリント法におけるインプリント材料２２としては、光硬化性樹脂などの材料が例示される。光硬化性樹脂は、紫外線などの特定波長領域を含む光を所定時間以上照射することにより、硬化する性質を持つ。

金型保持部３には、金型３０と、金型ホルダー３０１と、金型上下駆動機構３０２と、荷重検出器３０３と、金型上下駆動駆動部３０５とが含まれる。

前記金型３０は、前記被加工物２１に対向するように、前記金型ホルダー３０１によって上方より保持されて配置されている。前記金型ホルダー３０１は、金型上下駆動機構３０２にて上方より保持されており、前記金型ホルダー３０１と前記金型上下駆動機構３０２との間には、荷重検出器３０３が配置されている。前記金型上下駆動機構３０２は、装置ベース１１上に配置された支柱１２上の梁１３からなる門柱型の構造物から吊り下げられるように配置されている。また、前記金型上下駆動機構３０２は、金型上下機構駆動部３０５により、Ｚ方向に移動可能な構造をしている。

図２に示すように、制御部４には、制御用コンピュータ４０と、前記制御用コンピュータに接続された情報入力手段４１と、情報出力手段４２と、発報手段４３と、情報記録手段４４とが含まれている。
前記情報入力手段４１としては、キーボードやマウスやスイッチなどが例示される。
前記情報出力手段４２としては、画像表示ディスプレイやランプなどが例示される。
前記発報手段４３としては、ブザーやスピーカなどが例示される。
前記情報記録手段４４としては、半導体記録媒体や磁気記録媒体や光磁気記録媒体などが例示される。

また、制御用コンピュータ４０には、前記金型上下機構駆動部３０５と接続された金型上下機構駆動用アンプ３０６が接続されており、前記金型上下機構駆動部３０５を制御して金型３０をＺ方向に移動させることが出来るようになっている。

パターン形成装置１は、前記のような機器構成及び配置をしているため、金型３０をＺ方向の任意の位置に移動させ、かつ静止させることが可能な構造となっている。

次に、図３（ａ）〜（ｃ）を用いながら、本発明の実施形態によるパターン形成の際における各部状態の変化を示す。

図３（ａ）は、本発明の実施形態の一例を示す要部断面図であり、パターン形成前の状態を示している。

被加工物２１の上面に、インプリント材料２２が塗布されている。金型３０は、金型表面の凹凸パターン面を被加工物２１と対向させて、基板保持部３０１にて保持されている。基板保持部３０１は、金型上下駆動機構３０２にて上方より保持されており、金型ホルダー３０１と金型上下駆動機構３０２との間には、荷重検出器３０３が配置されている。

荷重検出器３０３としては、歪みゲージやロードセルなどの、外部加わった力を電気信号に変換して出力するものが例示される。荷重検出器３０３は、信号変換器３０４を介して制御部４の制御用コンピュータ４０に接続されており、金型ホルダー３０１に働く荷重を測定することが出来る。

前記荷重検出器３０３は、金型３０と金型ホルダー３０１の重量による荷重と、離型する際に硬化したインプリント材料２２ａをＺ方向上向きに引っ張り上げようとする力を検出するものであり、本発明の金型３０を被加工物２１から離型する際の力を検出する検出器に相当する。

次に、金型上下機構駆動部３０５の動作により、金型上下駆動機構３０２をＺ方向下向きに移動させる。金型上下駆動機構３０２をＺ方向下向きに移動させるとともに、前記金型上下駆動機構３０２に載設されている荷重検出器３０３及び金型ホルダー３０１、金型３０もＺ方向下向きに移動させる。

図３（ｂ）は、本発明の実施形態の一例を示す要部断面図であり、金型３０が、被加工物２１の上面に塗布されたインプリント材料２２に押し付けられ、インプリント材料２２が金型３０の表面形状にならい変形し、その状態で均衡している様子を示している。この時、金型３０が取り付けられた金型ホルダー３０１の上面３０１ａ，３０１ｂは、金型上下駆動機構３０２の下面３０２ａ，３０２ｂによりＺ方向下向きに押し付けられている。インプリントでは、この状態を維持しながらインプリント材料２２に紫外線（図示せず）を所定時間だけ照射し、インプリント材料２２を硬化させる。

次に、前記インプリント材料２２は前記紫外線を所定時間だけ照射されて硬化した後は、金型３０を被加工物２１から離すようにＺ方向上向きに移動させ、金型３０と被加工物２１とを離型する。このとき、金型上下機構駆動部３０５の動作により、金型上下駆動機構３０２を、Ｚ方向上向きに移動させる。金型上下駆動機構３０２をＺ方向上向きに移動させるとともに、前記金型上下駆動機構３０２に載設されている荷重検出器３０３及び金型ホルダー３０１、金型３０をＺ方向上向きに移動させる。

図３（ｃ）は、本発明の実施形態の一例を示す要部断面図であり、パターン形成後に金型を離型している状態を示している。このとき、金型３０と硬化したインプリント材料２２ａとの間には、前記摩擦や前記密着による力が発生するため、荷重検出器３０３から出力される荷重の値は、金型３０と金型ホルダー３０１の重量による荷重よりも、大きな値を示す。

図３（ａ）〜（ｃ）において、金型上下駆動機構３０２と金型上下駆動機構駆動部３０５として、ラック・アンド・ピニオンと一般に呼ばれる機構を例示した。この他にウォームギアを用いた機構やカム機構やリンク機構などの回転動力を直線往復運動に変換する機構や、油圧や空気圧などのアクチュエータによる直動機構を選択しても良い。

次に、図４に示しながら、荷重検出器３０３から出力される荷重変化の様子を説明する。図４は、本発明の実施形態によるパターン形成の際の荷重変化を示すグラフであり、横軸に時間ｔ、縦軸に荷重Ｆを示す。

先ず、インプリントの開始時（Ｓ１００）から、荷重測定を開始する。この時は、荷重検出器３０３には、金型３０と金型ホルダー３０１の重量による荷重がかかっている。この状態の時に、荷重検出器３０３から出力される荷重の値を、便宜上ゼロとして取り扱う。

その後、金型３０が下降し、インプリント材料に接触し始めると、荷重検出器３０３にかかっていた金型３０の荷重の一部が減少するため、荷重検出器から出力される荷重の値は小さくなる。

さらに、金型上下駆動機構３０２の下面３０２ａ，３０２ｂにて、金型ホルダー３０１の上面３０１ａ，３０１ｂが押し込まれ、金型ホルダー３０１に取り付けられた金型３０がＺ方向下向きに押し込まれた状態（Ｓ１０１）になると、荷重検出器３０３にかかる荷重は最小となり、荷重検出器３０３から出力される荷重の値は一定となる。

そして、金型３０がＺ方向下向きに押し込まれたまま、インプリント材料２２に紫外線が所定時間だけ照射され、インプリント材料が硬化されるまで、この状態が維持される。

インプリント材料２２が硬化した後、金型３０が被加工物２１から離型され始める（Ｓ１０２）されると、荷重検出器３０３に加わる力が大きくなり、荷重の値が大きくなってゆく。金型３０と硬化したインプリント材料２２ａとが離れる寸前（Ｓ１０３）が、荷重の値が最大となる。

その後、金型から硬化したインプリント材料２２ａが徐々に剥離するにつれて、荷重の値は徐々に小さくなってゆく。

金型３０と硬化したインプリント材料２２ａとが完全に離型（Ｓ１０４）されたら、荷重検出器３０３にかかる荷重は、金型３０と金型ホルダー３０１の重量による荷重だけとなり、Ｓ１００の状態と同じく、荷重検出器３０３から出力される荷重の値はゼロを示すことになる。

インプリントの１回のサイクルが終了（Ｓ１０５）したら、荷重計測を終了する。前記Ｓ１００〜Ｓ１０５までのステップを、インプリント毎に繰り返し、Ｓ１０３の時に荷重検出器３０３で計測された荷重を離型時最大荷重Ｆｍａｘとし、荷重の計測を続ける。

次に、図５に示しながら、離型時最大荷重Ｆｍａｘの変化の様子を説明する。図５は、本発明の実施形態による離型時最大荷重の変化の一例を示すグラフであり、横軸にインプリント回数ｎ、縦軸に離型時最大荷重Ｆｍａｘを示す。

離型剤３１が塗布された直後（Ｓ２０１）は、離型する際の剥離効果が十分にあり、
金型３０と硬化したインプリント材料２２ａとの間にはたらく前記摩擦や前記密着による力もしくは前記複合力による、硬化したインプリント材料２２ａをＺ方向上向きに引っ張り上げようとする力は小さく、離型時最大荷重Ｆｍａｘの値も小さい。

しかし、離型剤３１を再塗布せず、インプリントを繰り返すと、前記硬化したインプリント材料２２ａをＺ方向上向きに引っ張り上げようとする力が徐々に増加する。こうなると、離型時最大荷重Ｆｍａｘの値は徐々に大きくなってくる（Ｓ２０２）。

さらに、離型剤３１を再塗布せず、インプリントを繰り返すと、前記硬化したインプリント材料２２ａをＺ方向上向きに引っ張り上げようとする力がさらに増加する（Ｓ２０３）。この場合、離型時最大荷重Ｆｍａｘの値はさらに大きくなってくる。

Ｓ２０３の様なインプリント回数になると、金型３０の離型後に前記図７や図８で示したような、パターン形成後の欠陥が生じ始める。更にインプリントを継続すると、前記欠陥は増えてゆく。つまり、Ｓ２０３で示される状態は、インプリントで金型を離型する際にパターンの欠陥が発生する、臨界点であると考えて良い。

しかし、Ｓ２０３よりも少ないインプリント回数であれば、離型時最大荷重Ｆｍａｘの値は、Ｓ２０３の状態で出力される荷重の値よりも小さく、前記図７や図８で示したようなパターン形成後の欠陥は認められない（Ｓ２０４）。

前記硬化したインプリント材料２２ａの欠陥の生じやすさは、インプリントで形成される凹凸パターンの形状やアスペクト比、インプリント材料の種類、つまりはパターン転写され、硬化したインプリント材料２２ａ自身の強度によって決まる。そのため、離型剤３１の再塗布を行う時期を管理し、最適に保つことは非常に重要である。

パターン形成装置１では、離型剤３１を再塗布せずにインプリントを継続させ、Ｓ２０３で示される、インプリントで形成されたパターンに欠陥が生じ始めるときの荷重をＦｓとし、設定する。また、この荷重Ｆｓよりも小さな荷重、つまりはＳ２０４で示される荷重を事前警告荷重Ｆｍとし、設定する。

前記の値Ｆｓに対して、前記事前警告荷重Ｆｍをどれ位の値に設定するかは、経験則や安全率を考慮して適宜決定するものとする。

前記荷重Ｆｓや前記事前警告荷重Ｆｍは、インプリントで使用する金型３０の凹凸パターンの違いや、インプリント材料２２の違いや、被加工物２１の寸法の違い等に応じた品種毎に設定され、設定され品種毎に紐付けされたデータとして、制御部４の情報記録手段４４に記憶される。また、前記荷重Ｆｓや前記事前警告荷重Ｆｍは、制御部４の情報記録手段４４から適宜読み出し可能なようにしておく。

パターン形成装置１の制御部４では、前記のように記憶しておいた荷重Ｆｓ，Ｆｍが適宜読み出され、離型する際の荷重検出器３０３からの測定値との大きさが比較され、どちらの値が大きいかが判断される。前記判断結果をもとに、パターン形成後の欠陥が生じ始めるよりも前に、離型剤３１の再塗布を行う時期かどうか、前記制御部４で判断ができるようになる。

もし、インプリント毎に計測された離型時最大荷重Ｆｍａｘが、前記比較の結果、前記荷重Ｆｍよりも小さければ、まだ離型剤３１の再塗布を行う時期ではないと判断できるので、離型剤３１を再塗布することなく、インプリントを継続する。

もし、インプリント毎に計測された離型時最大荷重Ｆｍａｘが、前記比較の結果、前記荷重Ｆｍよりも大きければ、離型剤３１を再塗布ふる時期であると判断できるので、次回インプリントを開始する前に離型剤３１を再塗布する時期である旨を、制御部４の情報表示手段４２や発報手段４３を通じて、作業者に知らせるようにする。

これにより作業者は、次回のインプリントに先だって、金型の交換または離型剤３１の再塗布などの処置を講ずるようにできる。もしくは、作業者が処置を講ずるのではなく、パターン形成装置１の中で自動的に離型剤３１を再塗布できるようにしても良い。

前記のように、離型剤３１の再塗布を適宜繰り返せば、インプリントを連続して行う場合に、離型剤３１の再塗布を必要以上に行うことがなくなる。その結果、離型剤３１の塗布回数を必要最小限に留めることが出来る。そして、離型剤３１の効果がある状態を維持できるため、その後のパターン形成における欠陥の発生を防止し、歩留まりを向上させることができる。

もし、インプリント毎に計測された離型時最大荷重Ｆｍａｘが、前記荷重Ｆｓよりも大きいと判断されれば、離型する際に硬化したインプリント材料２２ａに欠陥が生じたと判断できるので、次回インプリントは行わず、情報表示手段４２や発報手段４３を通じて、点検の必要がある旨を作業者に知らせるようにする。

これにより、不良品が連鎖して発生することがなくなり、不良品の発生を最小限にとどめることができる。

１ パターン形成装置
２ 被加工物保持部
３ 金型保持部
４ 制御部
１１ 装置ベース
１２ 支柱
１３ 梁
２１ 被加工物
２２ インプリント材料
２２ａ 硬化したインプリント材料
２２ｂ 硬化したインプリント材料の側面部分
２２ｃ 硬化したインプリント材料の頭頂部分
２３ 被加工物保持台
３０ 金型
３１ 離型剤
３２ 金型移動方向
３３ 金型のくぼみ
３４ 密閉空間
３５ 金型の凹凸パターンの側面部分
４０ 制御用コンピュータ
４１ 情報入力手段
４２ 情報表示手段
４３ 発報手段
４４ 情報記録手段
２００ 紫外線
２０１ 破断したインプリント材料
２０２ 剥離したインプリント材料
３０１ 金型ホルダー
３０１ａ 金型ホルダーの上面
３０１ｂ 金型ホルダーの上面
３０２ 金型上下駆動機構
３０２ａ 金型上下駆動機構の下面
３０２ｂ 金型上下駆動機構の下面
３０３ 荷重検出器
３０４ 信号変換器
３０５ 金型上下機構駆動部
３０６ 金型上下機構駆動用アンプ

Claims (2)

1. 基板もしくはフイルムの被加工物に、凹凸パターンを有する金型を押し付け凹凸パターンを転写成形するパターン形成装置であって、
   前記金型を前記被加工物から離型する際の力を検出する検出器と、
   前記転写成形を連続して行うことによる、前記検出器の測定結果の経時変化から
   前記金型の凹凸表面に塗布される離型剤の塗布時期を判断する判断手段を備えていることを特徴とするパターン形成装置。
2. 基板もしくはフイルムの被加工物に、凹凸パターンを有する金型を押し付けて凹凸パターンを転写形成するパターン形成方法であって、
   前記金型を前記被加工物に押し付けるステップと、
   前記被加工物から前記金型を離型させるステップとを有しており、
   前記金型を離型させるステップが、前記金型を離型する際の力を検出するステップと、
   前記転写成形を連続して行うことによる、前記金型を離型する際の力を検出させた測定結果の経時変化から、前記金型の凹凸表面に塗布される離型剤の塗布時期を判断するステップと、を有していることを特徴とするパターン形成方法。

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