JP2014226877A - 微細パターン形成方法、及び微細パターン形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＵＶ硬化樹脂を用いたＵＶ硬化式ローラーナノインプリントにおいて、高精度の転写性を実現する微細パターン形成方法、及び微細パターン形成装置を提供すること。
【解決手段】予め表面にＵＶ硬化樹脂が塗布されたＵＶ光を透過する基板１８と、基板１８を支持する支持台１９と、基板の上に配置された、所定の微細パターンが形成されたシート状の湾曲可能な薄板モールド１１と、薄板モールド１１の上方に配置され、基板１８を基準として上昇・降下が可能な第１押圧ロール１５と、基板の下方に設置されたＵＶ−ＬＥＤ光源２３と、を備え、支持台１９は、薄板モールド１１とともに第１押圧ロール１５に対して相対的に横方向に移動可能であり、第１押圧ロール１５が薄板モールド１１を押圧する際、薄板モールド１１の少なくとも一端側は、角度調整ロール１３によりＵＶ硬化樹脂１７に対して持ち上げられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ナノインプリント技術を用いた微細パターン形成方法、及び微細パターン形成装置に関する。

近年、ディスプレイ、照明などの商品に用いられる光学部品において、特殊光学特性を発揮するナノメートル（ｎｍ）オーダーからミクロン（μｍ）オーダーの微細なパターンを形成することで、光の反射、回折を制御した従来にない新機能を発現したデバイスを実現することが望まれている。

微細形状を有する光学部品の製造方法としては、ナノインプリント技術が用いられる。ナノインプリント技術とは、設計された微細形状が予め表面に加工された型を用いて、基材表面に対して塗布された樹脂に対して型を押し付けることで、樹脂表面に微細形状を転写して成形する方法である。転写する方法としては、基板表面に塗布する樹脂に熱硬化型樹脂を用いて、転写時に加熱しながら転写する熱インプリント法とUＶ硬化樹脂を用いて転写時にＵＶ光を照射することにより転写するＵＶインプリント法がある。

熱インプリント法は材料の選択性が広いという特徴があるが、材料の粘度が高いために型に対する転写率があがらないという問題や昇温および降温に時間を要するためスループットがあがらないという問題がある。

一方ＵＶインプリント法は、材料の選択性の問題があるものの、一般に材料粘度が低いために型に対する転写率が高く、また、紫外線を照射することで硬化するためにスループットが高いという特徴を有している。

熱インプリント法およびＵＶインプリント法のいずれを採用するかは、適用デバイスにより異なるが、材料起因の問題がない場合には、ＵＶインプリント法が量産工法として適していると考えられる。

図７(a)〜(d)にＵＶナノインプリント工法の概略図を示す。作成する所定の形状を加工したモールド６１を作成した後（a）、基板６２上に予め塗布されたＵＶ硬化樹脂６３に対して、微細形状を有するモールドを押圧し、モールド上の微細形状にＵＶ硬化樹脂を充填させ（b）、モールドを押圧した状態でＵＶ光６４を照射してＵＶ硬化樹脂を硬化させた後（c）、モールドを基板から離型する（d）ことで、基板表面上に微細形状を転写成形する。ＵＶ硬化樹脂に対してＵＶ光を照射する必要があるため、一般的にはモールドを石英等のＵＶ光を透過する材質で製作しモールド側からＵＶ光を照射する方法と基板にＵＶ光を透過する材質を用いて、基板側からＵＶ光を照射する方法のいずれかの方法が用いられる。

成形工法としては、一般的には図７に示したような、平板形状のモールドを樹脂が塗布された基板に対して平行に押し当てた後にＵＶ光を照射し、モールドを上方へ離型する方法があるが、大面積の成形時には、数十トンレベルのプレス圧力が必要になるに加えて押し付け時に内部に微小な空気が残存する可能性があるため、インプリント部全体をチャンバーで覆い減圧する真空成形をしなければならないという問題がある。

上記問題点を解決するための先行例としては、特開２００７−２８１０９９号公報（特許文献１）がある。

この特許文献１の方法では、図８に示すように、円筒形状のローラー５１を用い、基板５４上に微細パターンを形成したモールド５２を、ローラー５１とモールド５２の間に被転写膜５３を設置しはさみつけながら転写成形する、あるいはローラー５１表面に微細パターンを巻き付けて基板５４上に設置した被転写膜に押し付けながら転写成形するものである。ＵＶ硬化樹脂の硬化はローラー５１後方に設置されたＵＶ照射器５５により、ローラー５１と被転写膜５３の接触箇所付近にＵＶ光を照射することで実施される。

この特許文献１の方法によれば、モールドは基板に対してロール送りにより順次ロール幅方向において線状で押し付けられていくため、モールドと基板内部に空気が閉じ込められることなく成形することができるとともに、モールドと基板の接触領域が線状になるためプレス圧力を小さくできる。

特開２００７−２８１０９９

しかしながら、上記特許文献１の方法では、ローラー５１の後方斜め方向からＵＶ光を転写するため、モールド５２と被転写膜５３の線上である接触部分にはＵＶ光があたらず、ＵＶ光が照射される近傍ではモールド５２と被転写膜５３の間で加圧力がかかっておらず転写精度が悪化する懸念があるとともに、ローラー加圧点付近でＵＶ硬化樹脂を十分硬化させなければならないために、ロール送り速度があがらないという課題があった。

また、基板上の特定部のみに微細パターンを形成することが必要なデバイスに対しては、被転写膜５３が形成された基板全体に対してＵＶ光を全面に照射するという構成であるため、特定部のみにＵＶ硬化樹脂層から形成された微細パターンを形成することが困難であるという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ＵＶ硬化樹脂を用いたＵＶ硬化式ローラーナノインプリントにおいて、高精度の転写性を実現出来る微細パターン形成方法、及び微細パターン形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の本発明は、
所定の微細パターンが形成されたシート状の湾曲可能な薄板モールドを、予め表面にＵＶ硬化樹脂が塗布されたＵＶ光を透過する基板の上方に保持部材によって所定の角度で張力をかけて傾けて保持し、
前記薄板モールドの上方に設置した第１押圧ロールを前記薄板モールドの上方から降下させた後、前記第１押圧ロールによって前記薄板モールドを前記ＵＶ硬化樹脂に対して所定の圧力で押圧しながら、前記第２押圧ロールを前記基板に対して相対的に横方向へ移動させることにより、前記薄板モールドの表面を前記ＵＶ硬化樹脂に対して順次接触させ、
前記薄板モールドと前記ＵＶ硬化樹脂の接触部に対して、前記基板の下方から前記ＵＶ光を照射することで、前記基板上に塗布された前記ＵＶ硬化樹脂を硬化させ、
前記薄板モールドと前記基板を離型させる、
ことを特徴とする微細パターン形成方法である。

上記構成によれば、例えば、シート状の薄板モールドを、微細パターン形成装置（インプリント装置）に設置した保持部材（例えば、角度調整ロール）に張力をかけて基板に対して所定の角度で固定した状態で、第１押圧ロールでプレスしながら基板送り方向へ走査することにより、薄板モールドがＵＶ硬化樹脂を塗布した基板表面に所定の角度で順次接触していく状態を作り出すことができるため、大面積のナノインプリントであっても真空を必要とすることなく、大気圧中でも微小な空気残りの欠陥のない高品質な成形が可能となる。

また、このシート状の薄板モールドとしては、例えば、樹脂モールドおよび金属モールドが考えられるが、モールドに張力をかけて保持するため、張力によるモールドの弾性変形および塑性変形を考慮するとNi等の金属モールドを用いることが好ましい。

このため、例えばガラス基板上に塗布されたＵＶ硬化樹脂を硬化させるためのＵＶ光は、薄板モールド側からではなく、ＵＶ光を透過するガラス基板裏面方向から照射する構成とした。

また、上記微細パターン形成方法によれば、基板の下方からＵＶ光を照射する構成であるため、ＵＶ光を線状に照射することが可能であれば、第１押圧ロールが薄板モールドを加圧している線状の部分にのみＵＶ光を照射することが出来る。

また、第２の本発明は、
前記薄板モールドは、前記薄板モールドの一端が、前記基板を支持する支持台に連結された状態で、前記基板の上方に前記保持部材によって所定の角度で張力をかけて傾けて保持されている、ことを特徴とする上記第１の本発明の微細パターン形成方法である。

また、第３の本発明は、
前記薄板モールドと前記基板を離型させる際、前記１押圧ロールを逆方向へ相対的に移動させることで、前記薄板モールドと前記基板を順次離型させる、ことを特徴とする上記第１又は第２の本発明の微細パターン形成方法である。

これにより、例えば、第１押圧ロールを基板終端まで走査し終わった後で、ＵＶ光を照射しない状態で第１押圧ロールを基板始端方向、即ち逆方向へ走査させることが出来る。このようにすることで、薄板モールドの離型位置を第１押圧ロールと基板表面との接触位置に維持することができるため、安定した離型を実現することが可能となる。

即ち、上記第３の本発明は、微細パターン形成方法による量産工法を想定した場合において、薄板モールドの離型機構も重要な要素となることを考慮したものである。具体的には、微細パターン形成方法において上記構成によらず、例えば、押圧ロールを基板終端まで走査した時点で押圧ロールの加圧を解除し、押圧ロールを引き上げて、薄板モールドにかけているテンションの作用により、薄板モールドを離型することもできる。しかしながら、この様な方法による離型では薄板モールドと基板の離型が、位置を制御することなく、瞬時に基板の全面で進むため、離型の状態ばらつきに起因した転写形状精度の悪化や、極端な場合にはＵＶ硬化樹脂がガラス基板から剥離するという問題を生じる可能性があるが、上記第３の本発明によれば、この問題を回避することが出来る。

また、第４の本発明は、
前記第１押圧ロールを前記相対的に移動させる際、前記薄板モールドを保持する前記保持部材を前記第１押圧ロールの前記移動と同期して垂直方向へ移動させることにより、前記薄板モールドが前記基板の表面に対して成す角度を一定に保つ、ことを特徴とする上記第１〜３の何れか一つの本発明の微細パターン形成方法である。

これにより、薄板モールドが基板表面に対して成す角度を一定に保つことが可能となり、安定した転写成形を実現することができる。

尚、上記と同様の構成を離型する際にも適用すれば、離型の動作の際に、薄板モールドが基板表面に対して成す角度を一定に保つことが可能となり、安定した転写成形および離型を実現することができる。

また、上記第４の本発明は、次の点を考慮して成されたものである。

例えば、第１押圧ロールの送りにおいて、張力をかけて保持している薄板モールドと基板表面とがなす角度が、仮に、第４の本発明と異なり、第１押圧ロールの位置により変化する構成であったとすると、薄板モールドが基板に対して成す角度および離型する角度が基板面内で変化する。即ち、薄板モールドと基板との成す角が変動すると、薄板モールドの表面に形成した微細パターンへのＵＶ硬化樹脂の充填挙動が変化するために転写率を悪化させるという問題があり、また、薄板モールドと基板が離型する角度が変化すると、薄板モールドと基板の離型力が基板表面内で変化するために安定した離型を実現することができず、パターンの転写欠陥およびはがれを生じるという問題がある。しかし、第４の本発明によれば、これらの問題点を回避することが出来る。

また、第５の本発明は、
前記第１押圧ロールの位置を基準として、前記保持部材とは反対側であって、前記薄板モールドの上方に設置された第２押圧ロールを、前記第１押圧ロールの前記降下と同期して降下させた後、所定の圧力で前記薄板モールドを押圧する、ことを特徴とする上記第１〜４の何れか一つの本発明の微細パターン形成方法である。

また、第６の本発明は、
前記ＵＶ光を、前記第１押圧ロールと前記第２押圧ロールとの間の前記ＵＶ硬化樹脂に対して照射する、ことを特徴とする上記第５の本発明の微細パターン形成方法である。

これにより、第１押圧ロールの送り方向の反対側に薄板モールドを押圧する第２押圧ロールを加え、第１押圧ロールおよび第２押圧ロールの間にＵＶ光を照射することで、薄板モールドの基板からの浮きを防止した安定した転写成形を実現することができる。

尚、上記第６の本発明は、次の点を考慮して成されたものである。

即ち、微細パターン形成方法におけるＵＶ光の照射では、ＵＶ光は第１押圧ロールが薄板モールドを加圧している線状の部分にのみＵＶ光を照射することが可能であれば、それが理想的ではある。しかし、現実的な一例としては、ＵＶ光は一定値の幅を有しており、薄板モールドが加圧されている線状の部分の前方および後方に照射される可能性がある。薄板モールドが基板上のＵＶ硬化樹脂と接触していない加圧部前方にＵＶ光を照射することは転写性を著しく悪化させるため、ＵＶ光は加圧部の線上およびその後方に照射することになるが、上記第６の本発明の構成を備えていなければ、加圧部後方は、加圧力がかかっていないために薄板モールドが基板から浮き、転写性が悪化するという問題がある。しかし、上記第６の本発明によれば、この問題点を回避することが出来る。

また、第７の本発明は、
前記前記基板の下方から前記ＵＶ光を照射する際、前記基板の下方に設置された遮光マスクを介して前記ＵＶ光を照射する、ことを特徴とする上記第１〜６の何れか一つの本発明の微細パターン形成方法である。

これにより、例えば、ガラス基板を設置する透明な支持台とガラス基板の間に遮光マスクを設置することで、ガラス基板上に塗布した紫外線硬化樹脂の所定の位置のみにＵＶ光を照射することが可能となり、微細パターン形成方法（ナノインプリント工法）でのパターニングが可能となる。なお、ＵＶ光を照射しない未硬化部分の樹脂は、薄板モールドを離型後に所定の洗浄液で除去すればよい。

また、第８の本発明は、
前記基板へ前記ＵＶ光を照射する際、照射に用いる前記ＵＶ光源を前記相対的な移動方向と垂直な基板幅方向に揺動させながら照射する、ことを特徴とする第１〜７の何れか一つの本発明の微細パターン形成方法である。

これにより、例えば、照射に用いるＵＶ光源をロール送り方向と垂直な基板幅方向に、基板送り速度に対して十分に速い速度で揺動させながら照射することで、加圧部幅方向における照度むらを解消し、硬化不足および硬化むらのない転写成形を実現することができる。

尚、上記第８の本発明は、次の点を考慮して成されたものである。

即ち、基板へ照射するＵＶ光の光源としては、近年省エネの観点からＬＥＤを多数個配置したＵＶ式ＬＥＤ光源が用いられることが多い。しかしながら、前記ＬＥＤ光源は点光源を重ね合わせて面光源として使用するため、光源の幅方向には照度むらが生じている。第１押圧ロールによる加圧部幅方向へのＵＶ照射において輝度むらが生じていると、硬化不足および硬化むらが発生するために問題となる。しかし、上記第８の本発明によれば、この問題点を回避することが出来る。

また、第９の本発明は、
前記ＵＶ光源には、広がり角が５度以下にコリメートされた光源を用いる、ことを特徴とする上記第７の本発明の微細パターン形成方法である。

これにより、基板へ照射するＵＶ光に用いるＵＶ光源として、広がり角が５度以下にコリメートされた光源を用いることで、実用上十分な露光量でかつ高精度なパターニングを実現することができる。

尚、上記第９の本発明は、次の点を考慮して成されたものである。

即ち、基板下方に設置した遮光マスクを通して基板下方からＵＶ光を照射する場合においては、ＵＶ光が平行光ではなく一定の広がり角を有する場合には遮光マスクを通過した光が遮光マスクと基板間の距離、基板厚みおよび樹脂厚みの距離に応じて広がるため、遮光マスクに形成したパターンに対してパターニング精度が悪化するという問題がある。このため、ＵＶ光源は平行光にする必要があるが、一般的にＬＥＤ光源を平行光にするためには光源表面にレンズを設置する必要があるが、完全な平行光とするためには、比較的大きなレンズを設置する必要があり、前記レンズを設置すればＬＥＤの実装密度があがらず、光源として必要は照射強度が得られない。一般的なナノインプリント材料においては、必要な最低露光量およびパターニング性はある程度一定であり、用いるガラス基板の厚みは通常0.7mmから1.0mmのものが多いことを考慮すれば、広がり角はある一定値以下とすればよいと考えられる。

また、第１０の本発明は、
前記基板と前記基板の下方に設置された遮光マスクの間、および前記遮光マスクと前記基板を支持する支持台の間に、一定の厚みを有するスペーサー、又は微細な突起を有するフィルムを挿入する、ことを特徴とする上記第７の本発明の微細パターン形成方法である。

これにより、ニュートンリングの発生による転写むらを防止することができる。

尚、上記第１０の本発明は、次の点を考慮して成されたものである。

即ち、遮光マスクを介した基板へのＵＶ光の照射において、遮光マスク上に基板を設置する場合には、遮光マスクと基板の間および遮光マスクと支持台の間で生じる光の干渉に起因するニュートンリングが発生する。このニュートンリングが発生した状態でＵＶ光を照射すると、基板表面に形成する微細パターンにこのニュートンリングのむらが転写されるために問題となる。しかし、上記第１０の本発明によれば、この様な問題を回避出来る。

また、第１１の本発明は、
予め表面にＵＶ硬化樹脂が塗布されたＵＶ光を透過する基板と、
前記基板を支持する支持台と、
前記基板の上に配置された、所定の微細パターンが形成されたシート状の湾曲可能な薄板モールドと、
前記薄板モールドの上方に配置され、前記基板を基準として上昇・降下が可能な第１押圧ロールと、
前記基板の下方に設置されたＵＶ光源と、を備え、
前記支持台は、前記薄板モールドとともに前記第１押圧ロールに対して相対的に横方向に移動可能であり、
前記第１押圧ロールが前記薄板モールドを押圧する際、前記薄板モールドの少なくとも一端側は、保持部材により前記ＵＶ硬化樹脂に対して持ち上げられている、ことを特徴とする微細パターン形成装置である。

また、第１２の本発明は、
前記薄板モールドの他端側の所定位置において、前記薄板モールドは第２押圧ロールにより前記ＵＶ硬化樹脂に対して押圧されており、
前記ＵＶ光源からのＵＶ光は、前記第１押圧ロールと前記第２押圧ロールの間の前記ＵＶ硬化樹脂に対して照射される、ことを特徴とする上記第１１の本発明の微細パターン形成装置である。

以上のように、本発明の微細パターン形成方法、及び微細パターン形成装置によれば、ＵＶ硬化樹脂を用いたＵＶ硬化式ローラーナノインプリントにおいて、高精度の転写性を実現することができる。

本発明の実施の形態における微細パターン形成方法、及び微細パターン形成装置の模式図 本発明の実施の形態における薄板モールドの模式図 （ａ）本発明の実施の形態におけるUV-LED光源を揺動せず照射した場合の積算光量のグラフ、（ｂ）本発明の実施の形態におけるUV-LED光源を揺動して照射した場合の積算光量のグラフ 本発明の実施の形態における微細突起を有するフィルムの模式図 （ａ）〜（ｃ）：本発明の実施の形態における微細パターン形成装置の動作を説明する模式図 本発明の実施の形態における微細パターン形成装置の変形例の構成を示す概略図 （ａ）〜（ｄ）：従来のＵＶナノインプリント工法の概略図 特許文献１に記載されたロールインプリント工法の模式図

（実施の形態）
以下に、本発明における一実施の形態を説明する。図１に、本実施の形態の微細パターンの形成方法、及び微細パターン形成装置の模式図を示す。

図１に示す様に、微細パターンが形成された薄板モールド１１は、片方端（図１中の左側の端部）が支持台１９上に設置されたモールド固定冶具１２により固定され、他方端部（図１中の右側の端部）が、本実施の形態の微細パターン形成装置において、基板１８と垂直方向に駆動可能な角度調整ロール１３にかけて薄板モールド１１に張力をかけることが可能な張力冶具１４に固定されて、微細パターン形成装置に取り付けられている.薄板モールド１１を固定する角度θは、角度調整ロール１３の位置を垂直方向に変化させることで任意の角度に調整できる構成となっている。

尚、上記実施の形態の角度調整ロール１３は、本発明の保持部材の一例にあたる。

薄板モールド１１の上部には、第１押圧ロール１５および第２押圧ロール１６が垂直方向に駆動可能な軸（図示省略）に取り付けられて設置されており、それぞれ所定の圧力で下降することができる構成となっている。

また、第１押圧ロール１５、および第２押圧ロール１６を垂直方向に駆動可能に支持する上記各軸は、後述する支持台１９の移動に左右されない位置に固定されている。

一方、角度調整ロール１３を垂直方向に駆動可能に支持する軸（図示省略）は、後述する支持台１９の移動と共に水平方向に移動可能に、支持台１９に固定されている。

また、張力冶具１４は、後述する支持台１９の移動と共に水平方向に移動可能に、支持台１９に固定されている。

また、予めＵＶ硬化樹脂１７が表面に塗布された基板１８は、支持台１９上に、第1スペーサー２０、遮光マスク２１、第２スペーサー２２を挟んで基板固定冶具２６により装置に固定されており、第１スペーサー２０および第２スペーサー２２により、支持台１９と遮光マスク２１、および遮光マスク２１と基板１８の間には所定の間隔が形成される構成となっている。

また、支持台１９は、本実施の形態の微細パターン形成装置において、第１押圧ロール１５を垂直方向に駆動させるための駆動軸と独立して水平方向に駆動可能な駆動軸に取り付けられており、支持台１９上に取り付けられた基板１８、薄板モールド１１等を水平方向へ移動させることができる。

また、支持台下方にはコリメートしたＵＶ光２５を照射することが可能なＵＶ―ＬＥＤ光源２３が水平方向に光源が照射できるように取り付けられており、第１押圧ロール１５の下方に設置された反射ミラー２４によりＵＶ―ＬＥＤ光源２３により照射されたＵＶ光２５を垂直方向に反射させ、第１押圧ロール１５と第２押圧ロール１６の間にＵＶ光を照射できる構成となっている。また、ＵＶ―ＬＥＤ光源２３は支持台１９の駆動方向と直角方向に駆動することができる駆動軸上に設置されており、ＵＶ光の照射方向と直角方向に駆動することができる。

即ち、ＵＶ―ＬＥＤ光源２３、及び反射ミラー２４は、支持台１９の移動に左右されない位置に固定されている。

上記のような微細パターン形成装置の構成により、微細パターンの転写成形を以下のように実施した。

薄板モールド１１として、図２に示すように、モールド表面上にピッチ２μm、高さ１μｍの微細円柱形状３１が８２ｍｍ角の大きさで形成された微細パターン３２がモールド長さ方向および幅方向にそれぞれ９０ｍｍのピッチ間隔で計４面形成された幅２５０ｍｍ、長さ６００ｍｍ、厚み１５０μｍの湾曲可能なNiモールドを用い、角度調整ロールの位置および張力冶具を調整することで薄板モールドの角度θ（図１）を１５°傾け、４０kgfの張力をかけて装置に固定した。

また、遮光マスク２１としては、 Niモールド上に形成された微細パターンと同様のピッチである基板長さ方向および幅方向に９０ｍｍのピッチ間隔の計４面で８０ｍｍ角の範囲がＵＶ光が透過するように表面にCr膜をスパッタした厚み0.7mmのガラス基板を用いた。

図１に示す支持台１９と遮光マスク２１の間および遮光マスク２１と基板１８の間には、基板外周部を１０ｍｍの幅で保持する厚み0.5mmの第１スペーサー２０および第２スペーサー２２を用いた。

また、ＵＶ−ＬＥＤ光源２３としては、照射するＵＶ光の広がり角を５°にコリメートした出力３０ｍＷ、幅３００ｍｍのライン光源を用いた。

本実施の形態に用いたＵＶ−ＬＥＤ光源２３はＬＥＤをピッチ３０ｍｍの間隔で配列したものであり、その重ね合わせにより照度ムラが生じる。

図３（a）にＵＶ−ＬＥＤ光源２３を30mW/cm2の強度で照射しながら支持台を10mm/sec で移動したときの光源幅方向の積算光量の結果を示す。ピッチ間隔起因のムラおよりＬＥＤ単体の輝度ムラにより25％程度の積算光量のばらつきが生じているが、ＵＶ−ＬＥＤ光源２３を振幅１５ｍｍ、１Ｈｚで揺動させながら同条件で照射した場合の積算光量は図３（b）に示すように５％以下のばらつきに低減することができた。

図１に示すように基板１８としては、幅２１０ｍｍ、長さ３００ｍｍ、厚み0.7ｍｍのガラス基板を用い、まず、ＵＶ硬化樹脂１７をスピンコートにより基板１８上に５μｍの厚みで塗布し、塗布した基板１８、遮光マスク２１、第１スペーサー２０、第２スペーサー２２を支持台１９上に固定した。この時、薄板モールド１１と基板１８の間には1mmの間隔があくように、本実施の形態の微細パターン形成装置は構成されている。

次に、上記構成のもとで、図１、図５（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、本実施の形態の微細パターン形成装置の動作を説明するとともに、本発明の微細パターン形成方法の一実施の形態についても同時に述べる。

図５（ａ）〜（ｃ）は、微細パターン形成装置の動作を説明する模式図である。

上記基板１８および薄板モールド１１を微細パターン形成装置に固定した状態で、支持台１９を水平方向に移動させることで第１押圧ロール１５および第１押圧ロール１５の後方３０ｍｍの位置に設置している第２押圧ロール１６を基板始端部上方へ位置決めした（図５（ａ）参照）後に、第１押圧ロール１５を１００Ｎの圧力で、第２押圧ロールの圧力を５０Ｎの圧力で下降させて（図５（ａ）参照）、まず薄板モールド１１を基板１８へ接触させた（図５（ｂ）参照）。

次に第１押圧ロール１５および第２押圧ロール１６の圧力をかけた状態で、ＵＶ―ＬＥＤ光源２３を揺動させながら３０ｍＷのＵＶ光の照射を開始し、第１押圧ロール１５と第２押圧ロール１６の間にＵＶ光２５を照射しながら、支持台１９を速度10mm/secの速度で移動させると同時に角度調整ロール１３の位置を下方に下げることで、薄板モールド１１を基板１８に対してほぼ15°の角度θを保ったまま順次接触させると同時に（図１参照）、遮光マスク２１を透過した位置のみにＵＶ光２５を照射しながら第１押圧ロール１５および第２押圧ロール１６を基板終端部まで走査した後（図５（ｃ）参照）、ＵＶ照射器を消灯し、第１押圧ロール１５および第２押圧ロール１６を速度50mm/secで基板始端部まで逆方向に薄板モールドと基板との角度を15°に保ちながら走査して薄板モールド１１を基板１８から離型することにより、基板１８表面に微細パターンを転写成形した。

この様にして、形成されたパターンの寸法は遮光マスク２１に形成したパターンとほぼ同等の80＋0.03ｍｍ程度と非常に高い精度であった。

遮光マスク２１を用いたナノインプリント工法でのパターニングの精度はＵＶ光の広がり角および支持台１９の送り速度による積算光量により大きく左右される。

比較例として、ＵＶ−ＬＥＤ光源２３として広がり角６０°の光源を用い、支持台１９の送り速度を5mm/secとして転写成形した場合には、基板上には所定の形状よりも大きな83±1mm程度の精度の悪いパターンが形成された。

以上のことから、本発明の上記実施の形態によれば、非常に精度のよいパターニングを実現出来ることが分かった。

また、本実施の形態のように、用いる薄板モールド１１の厚みを150μｍと薄くすることで、薄板モールド１１を装置上でたわみなく固定する張力を小さくすることが可能となる。結果として薄板モールド１１を基板１８に押し付ける圧力を低減することが可能となるために第１押圧ロール１５の押圧時の基板１８、遮光マスク２１のたわみが小さくなり、基板１８と遮光マスク２１の間および遮光マスク２１と支持台１９との間におけるニュートンリングの発生を抑制することが実現できた。

また、製作できる薄板モールド１１の厚みに制限があり、一定の厚みが必要な場合や基板１８として非常に薄い基板を用いる場合には、第１押圧ロールの加圧力が一定値以上必要となったり、基板１８のたわみが大きくなるためにニュートンリングの発生が抑制できないことが想定される。

一例として、上記実施の形態において、ガラス基板として厚みを0.5mmの用いる場合には、押圧時にガラス基板１８と遮光マスク２１間でニュートンリングが発生してしまうが、この時には第１スペーサー２０および第２スペーサーの代わりに、図４に示すような厚み100μmのＰＥＴ基材４１上にピッチ１００μｍの正方格子上に配列した、円錐の仰角60°、先端部にφ0.5μmの平坦部を有する高さ５μmの微細突起４２を有するフィルムを挿入することで、基板１８と遮光マスク２１および遮光マスク２１と支持台１９の間隔を５μｍ以上に保つことが可能となり、結果としてニュートンリングの発生を抑制した転写成形を実現することができた。

以上説明したことか明らかな様に、上記実施の形態の微細パターン形成方法、及び微細パターン形成装置によれば、ＵＶ硬化樹脂を用いたＵＶ硬化式ローラーナノインプリントにおいて、高精度の転写性および高い生産性と高精度パターニングを実現することができる。

尚、上記実施の形態では、角度調整ロール１３を垂直方向に駆動可能に支持する軸（図示省略）の固定位置は、支持台１９の移動と共に左右方向に移動可能に、支持台１９に固定されている構成について説明したが、これに限らず例えば、支持台１９の移動に左右されず、且つ、第１押圧ロール１５との水平方向の距離を一定に保持出来る位置でも良い。この場合、第１押圧ロール１５の垂直方向への駆動を可能とする構成は、基板の始端から終端において、薄板モールド１１が基板１８上のＵＶ硬化樹脂１７と成す角度θを一定に保つためには必要とされないが、θを任意の角度に変更する為に必要となる。

また、上記実施の形態では、第１押圧ロール１５と第２押圧ロール１６に対して、支持台１９を水平方向に移動させる構成について説明したが、これに限らず例えば、支持台１９を固定して、第１押圧ロール１５と第２押圧ロール１６を水平方向に移動させる構成でも良い。

また、上記実施の形態では、片方端（図１中の左側の端部）が支持台１９上に設置されたモールド固定冶具１２により固定され、他方端部（図１中の右側の端部）が、角度調整ロール１３によりＵＶ硬化樹脂１７の表面に対して持ち上げられて一定の角度θを維持しながら張力冶具１４に固定されている構成について説明したが、これに限らず例えば、図６に示す様に、片方端（図６中の左側の端部）についても、第２の角度調整ロール１１３によりＵＶ硬化樹脂１７の表面に対して持ち上げられて一定の角度θを維持しながら第２の張力冶具１１４に固定されている構成であっても良い。この構成によれば、ＵＶ照射によりＵＶ硬化樹脂が硬化した後、順次離型が実行されるので、上記実施の形態で述べた様に押圧ロール１５を逆方向に移動させて離型を行う必要が無い。図６は、本発明の実施の形態における微細パターン形成装置の変形例の構成を示す概略図であり、上記実施の形態の構成と同じものには同じ符号を付した。

本発明の微細パターン形成方法、及び微細パターン形成装置によれば、例えば、ＵＶ硬化樹脂を用いたＵＶ硬化式ローラーナノインプリントにおいて、高精度の転写性を実現することが出来、ナノインプリント技術を用いた微細パターン形成方法や微細パターン形成装置の利用に有用である。

１１ 薄板モールド
１２ モールド固定冶具
１３ 角度調整ロール
１４ 張力冶具
１５ 第１押圧ロール
１６ 第２押圧ロール
１７ ＵＶ硬化樹脂
１８ 基板
１９ 支持台
２０ 第１スペーサー
２１ 遮光マスク
２２ 第２スペーサー
２３ ＵＶ−ＬＥＤ光源
２４ 反射ミラー
２５ ＵＶ光
２６ 基板固定冶具
３１ 微細円柱形状
３２ 微細パターン
４１ ＰＥＴ基材
４２ 微細突起
５１ ローラー
５２ モールド
５３ 被転写膜
５４ 基板
５５ ＵＶ照射器
６１ モールド
６２ 基板
６３ ＵＶ硬化樹脂
６４ ＵＶ光
１１３ 第２の角度調整ロール
１１４ 第２の張力冶具

Claims (12)

1. 所定の微細パターンが形成されたシート状の湾曲可能な薄板モールドを、予め表面にＵＶ硬化樹脂が塗布されたＵＶ光を透過する基板の上方に保持部材によって所定の角度で張力をかけて傾けて保持し、
   前記薄板モールドの上方に設置した第１押圧ロールを前記薄板モールドの上方から降下させた後、前記第１押圧ロールによって前記薄板モールドを前記ＵＶ硬化樹脂に対して所定の圧力で押圧しながら、前記第２押圧ロールを前記基板に対して相対的に横方向へ移動させることにより、前記薄板モールドの表面を前記ＵＶ硬化樹脂に対して順次接触させ、
   前記薄板モールドと前記ＵＶ硬化樹脂の接触部に対して、前記基板の下方から前記ＵＶ光を照射することで、前記基板上に塗布された前記ＵＶ硬化樹脂を硬化させ、
   前記薄板モールドと前記基板を離型させる、
   ことを特徴とする微細パターン形成方法。
2. 前記薄板モールドは、前記薄板モールドの一端が、前記基板を支持する支持台に連結された状態で、前記基板の上方に前記保持部材によって所定の角度で張力をかけて傾けて保持されている、ことを特徴とする請求項１に記載の微細パターン形成方法。
3. 前記薄板モールドと前記基板を離型させる際、前記１押圧ロールを逆方向へ相対的に移動させることで、前記薄板モールドと前記基板を順次離型させる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の微細パターン形成方法。
4. 前記第１押圧ロールを前記相対的に移動させる際、前記薄板モールドを保持する前記保持部材を前記第１押圧ロールの前記移動と同期して垂直方向へ移動させることにより、前記薄板モールドが前記基板の表面に対して成す角度を一定に保つ、ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の微細パターン形成方法。
5. 前記第１押圧ロールの位置を基準として、前記保持部材とは反対側であって、前記薄板モールドの上方に設置された第２押圧ロールを、前記第１押圧ロールの前記降下と同期して降下させた後、所定の圧力で前記薄板モールドを押圧する、ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の微細パターン形成方法。
6. 前記ＵＶ光を、前記第１押圧ロールと前記第２押圧ロールとの間の前記ＵＶ硬化樹脂に対して照射する、ことを特徴とする請求項５に記載の微細パターン形成方法。
7. 前記前記基板の下方から前記ＵＶ光を照射する際、前記基板の下方に設置された遮光マスクを介して前記ＵＶ光を照射する、ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一つに記載の微細パターン形成方法。
8. 前記基板へ前記ＵＶ光を照射する際、照射に用いる前記ＵＶ光源を前記相対的な移動方向と垂直な基板幅方向に揺動させながら照射する、ことを特徴とする請求項１〜７の何れか一つに記載の微細パターン形成方法。
9. 前記ＵＶ光源には、広がり角が５度以下にコリメートされた光源を用いる、ことを特徴とする請求項７に記載の微細パターン形成方法。
10. 前記基板と前記基板の下方に設置された遮光マスクの間、および前記遮光マスクと前記基板を支持する支持台の間に、一定の厚みを有するスペーサー、又は微細な突起を有するフィルムを挿入する、ことを特徴とする請求項７に記載の微細パターン形成方法。
11. 予め表面にＵＶ硬化樹脂が塗布されたＵＶ光を透過する基板と、
    前記基板を支持する支持台と、
    前記基板の上に配置された、所定の微細パターンが形成されたシート状の湾曲可能な薄板モールドと、
    前記薄板モールドの上方に配置され、前記基板を基準として上昇・降下が可能な第１押圧ロールと、
    前記基板の下方に設置されたＵＶ光源と、を備え、
    前記支持台は、前記薄板モールドとともに前記第１押圧ロールに対して相対的に横方向に移動可能であり、
    前記第１押圧ロールが前記薄板モールドを押圧する際、前記薄板モールドの少なくとも一端側は、保持部材により前記ＵＶ硬化樹脂に対して持ち上げられている、ことを特徴とする微細パターン形成装置。
12. 前記薄板モールドの他端側の所定位置において、前記薄板モールドは第２押圧ロールにより前記ＵＶ硬化樹脂に対して押圧されており、
    前記ＵＶ光源からのＵＶ光は、前記第１押圧ロールと前記第２押圧ロールの間の前記ＵＶ硬化樹脂に対して照射される、ことを特徴とする請求項１１に記載の微細パターン形成装置。