JP4469385B2 - 微細モールド及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、外周面に形成された微細な凹凸パターンを転写するロール状の微細モールド及びその微細モールドの製造方法に関する。

近年、半導体集積回路は微細化、集積化が進んでおり、その微細化等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技術や電子線描画技術と並んで、ナノインプリント技術が提案されている。

ナノインプリント技術は、半導体基板上に形成したいパターンと同じ微細な凹凸パターンを有する微細モールドを、半導体基板表面に形成されたレジスト膜層に対して型押しすることでパターンを転写するものである。そして、微細モールドがロール状であれば、微細モールドを転がすことができ、容易に連続してパターンを転写することができる。

連続転写のためには、ロール支持体と凹凸パターンを有するスタンパを密着させる必要があり、スタンパをその熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を持つロール支持体に固定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−１９０７３９号公報（図９）

しかし、ロール支持体が加熱され膨張すると、スタンパに歪が生じ微細な凹凸パターン自体に歪みが発生する場合があると考えられた。また、転写される半導体基板等の被転写基材に段差があったり、スタンパに厚さムラがあったりすると、被転写基材にスタンパが均一な圧力で圧接されず、微細な凹凸パターンが忠実に転写できないと考えられた。

そこで、本発明の課題は、微細な凹凸パターン自体に歪みを発生させることなく、微細な凹凸パターンを忠実に転写可能な微細モールド及びその微細モールドの製造方法を提供することにある。

前記課題を解決した本発明は、ロールと、前記ロールの外周面に内周面が接する緩衝筒と、前記緩衝筒の外周面に内周面が接し、外周面に微細な凹凸パターンが形成されたスタンパ筒とを有し、前記緩衝筒は、シリコーンエラストマを有し、前記スタンパ筒より、線膨張係数が大きく、弾性率が小さく、前記スタンパ筒は、表面に前記微細な凹凸パターンが形成されたメッキ製のスタンパシートを、メッキ製の接合部により周方向に複数枚接合して形成されている微細モールドであることを特徴とする。

また、本発明は、表面に微細な凹凸パターンが形成された原版上にメッキによりスタンパシートを形成して前記凹凸パターンを複数の前記スタンパシート上に複製し、前記凹凸パターンが形成された前記表面が外周面となるように、複数の前記スタンパシートを周方向につなげて円筒形にし、電解メッキを行い前記スタンパシートの端面間に形成される間隙を埋め、前記間隙に接合部が形成されることで、前記スタンパシートが前記周方向に複数枚接合したスタンパ筒を形成し、ロールの周面上にシリコーンエラストマを有し前記スタンパ筒より線膨張係数が大きく弾性率が小さい緩衝筒を形成し、前記緩衝筒を冷却しながら、前記スタンパ筒を前記緩衝筒にはめ込む微細モールドの製造方法であることを特徴とする。

本発明によれば、微細な凹凸パターン自体に歪みを発生させることなく、微細な凹凸パターンを忠実に転写可能な微細モールド及びその微細モールドの製造方法を提供できる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る微細モールド１の正面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図１（ａ）と図１（ｂ）に示すように、微細モールド１は、ロール２と、このロール２の周面に内周面が接する緩衝筒３と、この緩衝筒３の外周面に内周面が接し、外周面に微細な凹凸パターン４ａが形成されたスタンパ筒４とを有している。微細な凹凸パターン４ａのサイズは１０ｎｍ以上１０μｍ以下である。

前記緩衝筒３は、スタンパ筒４より、線膨張係数が大きく、弾性率が小さくなっている。緩衝筒３には、弾性体を用いることができる。

ここで、線膨張係数とはα＝（δl/δθ）/ｌ、（ここで、θは部材の温度であり、ｌは室温での部材の長さである。）で定義される値αである。また、弾性率とは応力と歪の比を表す定数であり、ヤング率のように部材を延伸した際の応力と歪の関係より得られる値である。具体的には、部材の変形のしにくさを表す物性値であり、弾性率が大きい場合その部材は硬い場合が多い。

そして、緩衝筒３の材質としては、スタンパ筒４よりも線膨張係数が大きく、弾性率が小さい材料であれば特に制限はない。さらに、耐熱性と耐久性がある材料であることが好ましく、シリコーンエラストマ、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、さらには、これらのゴムにフィラーやガラス繊維などが配合された複合材料などを用いることができる。

前記スタンパ筒４は、表面に微細な凹凸パターン４ａが形成されたスタンパシート６を、周方向に３枚接合して形成されている。スタンパシート６の端面間には、接合部１０が設けられ、この接合部１０によって、スタンパシート６は互いに接合し連結している。

スタンパシート６の材質は、可とう性のある金属であり、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）の他、ニッケル・リン（Ｐ）、ニッケル・マンガン（Ｍｎ）、ニッケル・鉄、ニッケル・コバルト（Ｃｏ）、コバルト・モリブデン（Ｍｏ）、コバルト・タングステン（Ｗ）、ニッケル・モリブデン、ニッケル・タングステン等の合金でもかまわない。これらの金属は、後記するが、電鋳により微細な凹凸パターン５ａが形成された原版５（図２参照）よりレプリカ（微細な凹凸パターン６ａ）が作製可能（剥離可能）な材料であり、このようなレプリカの作製可能な性質の材料であれば、これらの金属に限らない。そして、このレプリカの作製には、ニッケルを主成分とする金属が特に適している。そして、ニッケルを主成分とする金属は、耐磨耗性、耐食性、熱伝導性機械的強度、延性、靭性にも優れている。

また、スタンパシート６の厚さは、可とう性を保持し、且つ破断や皺などが発生しない厚さであれば特に限定されない。具体的には、５０μｍ以上１００μｍ以下程度の厚さである。

前記ロール２は、円柱状または円筒状に加工された成形品であり所定の強度を有し、中心軸により回転可能なものである。ロール２は、外周面に緩衝筒３の内周面が接するロール本体２ａと、ロール本体２ａを回転可能に支持するロール軸２ｂとを有している。そして、ロール軸２ｂは、外部装置の軸受けに回転可能に支持されることになる。ロール２の材質に特に制限は無いが、ステンレスのような合金やセラミックス、エンジニアリングプラスチックなどが、強度、成形性などの点より好ましく例示される。

そして、ロール２の内部、例えば、ロール軸２ｂの内部には、加熱機構２ｃが設けられている。加熱機構２ｃとしては、抵抗体、誘導加熱用のコイルや、加熱用のランプ等を用いることができる。加熱機構２ｃは、微細モールド１全体を加熱することができる。加熱機構２ｃには微細モールド１の表面温度を測定し、所定温度に調整する機構も含まれる。転写時には、被転写基材、特に、被転写基材のガラス転移温度に応じ逐次温調を行う。この他、ロール２全体の温度を均一にするための機構がロール２内部に形成されていることが好ましい。ロール２全体の温度を均一にするための機構として、ロール２の全幅にわたり良熱伝導体である銅やヒートポンプを埋め込んでもよい。

ロール２は、前記緩衝筒３より、線膨張係数が小さく、弾性率が大きくなっている。また、ロール２の周面、特に、ロール本体２ａの周面は、鏡面になっている。ロール本体２ａの鏡面は、ロール２の線膨張係数が小さく、弾性率が大きいので、変形しにくく、基準面として、緩衝筒３のつぶれを全幅にわたり一定にすることができる。そして、全幅にわたり微細な凹凸パターンを忠実に転写することができる。

次に、本発明の第１の実施形態に係る微細モールド１の製造方法を説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、表面に微細な凹凸パターン５ａが形成された原版５上に、スタンパシート（電鋳層）６となる無電解メッキ層６ｂと電解メッキ層６ｃを形成する。このことにより、スタンパシート６上に、原版５上の凹凸パターン５ａが、凹凸パターン６ａとして転写され複製される。

微細な凹凸パターン５ａは、被転写基材へ転写される微細なパターンとなる。微細な凹凸パターン５ａを原版５に形成する方法は特に制限されない。例えば、フォトリソグラフィや電子線描画法等、所望する加工精度に応じて選択すればよい。

原版５の材料としては、シリコンウエハ、各種金属材料、ガラス、石英（ＳｉＯ_２）、セラミック、プラスチック等、要求される強度と、要求される精度の加工性を有するものであればよい。具体的には、シリコン（Ｓｉ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、多結晶シリコン（Ｓｉ）、ガラス、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、及びこれらを１種以上含む材料が好ましい。

次に、図２（ｂ）に示すように、スタンパシート６を原版５から剥離する。なお、原版５の表面にはスタンパシート６との接着を防止するための離型処理を予め実施しておくことが好ましい。離型処理としては、シリコーン系の離型剤や、フッ素系のカップリング剤等の塗布が挙げられる。そして、これらのスタンパシート６の形成と剥離の工程を繰り返す等して、複数枚のスタンパシート６を形成する。そして、スタンパシート６をそれぞれ、所定の形状に整形する。

次に、図２（ｃ）に示すように、凹凸パターン６ａが形成された表面が外周面となるように、複数枚のスタンパシート６を周方向に導電性部材８でつなげて円筒形にする。スタンパシート６の端面は互いに近接させ対向させたまま、導電性部材８で固定される。スタンパシート６の端面間には、わずかながら間隙７が形成される。

この円筒形の外周面の全面をメッキ用マスキングテープ９で覆う。同様に内周面もメッキ用マスキングテープ９で覆うが、全面は覆わない。間隙７は露出させて、メッキ用マスキングテープ９で覆わない。そして、電解メッキを行い、間隙７を埋め、図２（ｄ）に示すように、間隙７に換えて接合部１０が形成する。この接合部１０により、３枚のスタンパシート６が周方向に接合され、外周面に微細な凹凸パターン４ａが形成されたスタンパ筒４が形成される。

次に、ロール２を用意する。図３（ａ）は、ロール２の正面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。

次に、図４（ａ）と図４（ｂ）に示すように、ロール２のロール本体２ａの周面上に、前記スタンパ筒４より、線膨張係数が大きく、弾性率が小さい緩衝筒３を、全周にわたり形成する。

最後に、図１（ａ）と図１（ｂ）に示すように、前記スタンパ筒４を緩衝筒３にはめ込む。緩衝筒３を冷却して収縮させた状態で、スタンパ筒４をはめ込むと、容易にスタンパ筒４をはめ込むことができる。そして、はめ込み後に、緩衝筒３が常温になれば、緩衝筒３は膨張し、緩衝筒３の外周面はスタンパ筒４の内周面に圧接し密着することができる。

第１の実施形態において、微細な凹凸パターン５ａの形成された原版５を作製するためには、半導体プロセスに用いられるフォトリソグラフィプロセス等が利用される。このフォトリソグラフィプロセス等では平板のシリコンウエハ等を用いており、そこから得られる原版も平板の枚葉体である。そのため、ロール状の微細モールドを実現するためには、原版５から複数枚の可とう性のあるスタンパシート６を形成し、このスタンパシート６を湾曲させながら繋ぎ合わせ１本のスタンパ筒４にしている。スタンパ筒４であれば、被転写基材上を転がすことができ、連続的に微細な凹凸パターンを転写することができる。

なお、スタンパ筒４による被転写基材上への転写では、被転写基材上にレジスト層を形成しておき、このレジスト層に微細な凹凸パターンを転写した後に、このレジスト層をマスクに被転写基材を加工し最終的に被転写基材に微細な凹凸パターンを転写する。レジスト層は、樹脂層であり、ガラス転移温度以上で軟化する。このため、レジスト層の温度をガラス転移温度以上にして、レジスト層に微細な凹凸パターンを転写すれば、微細な凹凸パターンを容易かつ忠実に転写することができる。転写の際に、レジスト層の温度をガラス転移温度以上に設定するためには、レジスト層側の被転写基材を加熱するのはもちろんであるが、レジスト層に接触するスタンパ筒４を加熱する。スタンパ筒４は、加熱機構２ｃ（図１（ｂ）参照）からの加熱により昇温する。

第１の実施形態においては、緩衝筒３は、線膨張係数をスタンパ筒４より大きく、弾性率をスタンパ筒４より小さくしている。そして、緩衝筒３をガラス転移温度より低い温度あるいは常温より低い温度まで冷却して収縮させた状態で、スタンパ筒４を緩衝筒３にはめ込んでいるので、はめ込み後、緩衝筒３がガラス転移温度以上まで上昇しあるいは常温まで上昇すれば、緩衝筒３はスタンパ筒４より膨張し、緩衝筒３の外周面はスタンパ筒４の内周面に圧接し密着する。また、緩衝筒３はスタンパ筒４によって外周面が半径方向に移動しないように拘束されるので、緩衝筒３の内周面もロール２の外周面に圧接し密着する。これらのことにより、スタンパ筒４は、緩衝筒３を介してロール２の外周面に確実に固定でき、微細な凹凸パターン４ａを忠実に転写できる。

また、スタンパ筒４には、緩衝筒３の膨張に伴い周方向に引っ張り応力が作用するが、その応力の大きさは周方向全周にわたり均一になっている。このため、応力が局所的に発生し、その箇所に配置された微細な凹凸パターンが歪むのを防止することができる。応力が全周にわたり均一に発生すれば、応力の最大値は低減され、微細な凹凸パターンの歪を小さくすることができる。また、均一に発生した応力は、微細な凹凸パターン４ａを均一に歪ませるので、歪を考慮した微細な凹凸パターン４ａの形状補正が可能になる。

また、転写される被転写基材に段差があったり、スタンパ筒４の肉厚に厚さムラがあったりしても、転写時には緩衝筒３が弾性変形することで、スタンパ筒４も被転写基材に沿うように変形し、圧力が被転写基材の一部やスタンパ筒４の一部に偏って印加するのを防止し、圧力は被転写基材の圧接可能な全幅とスタンパ筒４の圧接可能な全幅に分散して印加される。そして、スタンパ筒４は均一化した圧力で被転写基材に圧接し、スタンパ筒４の全幅を確実に被転写基材表面の全幅に押し付け、高精度な微細な凹凸パターンを忠実に転写することができる。

そして、第１の実施形態の微細モールド１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チップ等）、半導体多層配線、プリント基板やＲＦ ＭＥＭＳ、光ストレージ、磁気ストレージ、光デバイス（導波路、回折格子、マイクロレンズ、偏光素子等）、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、エネルギー関連デバイス（太陽電池や燃料電池など）等のナノインプリント技術の応用分野に適用することができる。

（第２の実施形態）
図５（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る微細モールド１の正面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。第２の実施形態の微細モールド１が、第１の実施形態の微細モールド１と異なる点は、ロール２が、外周部に、前記緩衝筒３より、線膨張係数が小さく、弾性率が大きく、表面が鏡面であるハードコート層１１を有している点である。転写の際には、緩衝筒３がつぶれるように圧縮変形し、その反発力で、被転写基材にスタンパ筒４が押し付けられ転写される。このハードコート層１１の鏡面は、ハードコート層１１の線膨張係数が小さく、弾性率が大きいので、変形しにくく、基準面として、緩衝筒３のつぶれを全幅にわたり一定にすることができる。そして、全幅にわたり微細な凹凸パターンを忠実に転写することができる。また、第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様に、緩衝筒３とスタンパ筒４とを有するので、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
図６（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る微細モールド１の正面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。第３の実施形態の微細モールド１が、第１の実施形態の微細モールド１と異なる点は、前記緩衝筒３の材料が、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、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耐熱性エンジニアリングプラスチック、およびこれらにフィラーやガラス繊維などが配合された複合材料を有している点である。これらの材料によっても、緩衝筒３の線膨張係数をスタンパ筒４より大きく、緩衝筒３の弾性率をスタンパ筒４より小さく設定することができる。ただ、第１の実施形態では、緩衝筒３の材料にシリコーンエラストマ等のゴムを用いていたのに対し、第３の実施形態では、耐熱性エンジニアリングプラスチックを用いているので、第３の実施形態の方が第１の実施形態より、緩衝筒３の線膨張係数をより小さく、緩衝筒３の弾性率をより大きく設定することができる。このため、第３の実施形態の方が第１の実施形態より、緩衝筒３は、温度変化により膨張・収縮しにくく、圧縮にも変形しにくい。しかし、製造方法におけるはめ込みでは、緩衝筒３のある値以上の収縮が必要であり、転写でも、緩衝筒３がある値以上つぶれるように圧縮変形する必要がある。このため、第３の実施形態の緩衝筒３では、肉厚を第１の実施形態より厚くしている。このことにより、ロール本体２ａが細くなり、ロール軸２ｂ（図１参照）を兼ねている。

次に、第３の実施形態に係る微細モールドの製造方法を説明する。まず、図７（ａ）と図７（ｂ）に示すようなロール２を用意する。次に、図８（ａ）と図８（ｂ）に示すように、ロール２のロール本体２ａの周面上に、前記耐熱性エンジニアリングプラスチックにより緩衝筒３を全周にわたり形成する。最後に、図６（ａ）と図６（ｂ）に示すように、前記スタンパ筒４を緩衝筒３にはめ込む。

第３の実施形態によっても、第１の実施形態と同様に、緩衝筒３を、温度変化に対して膨張・収縮させることができ、圧縮に対して圧縮変形させることができるので、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、見かたを変えると、第３の実施形態は、第１の実施形態に対して、ロール本体２ａ（図１（ｂ）参照）の材質を、緩衝筒３と同じになるように変更したと考えることができる。これを突き詰めると、ロール軸２ｂも含めたロール２全体の材質を、緩衝筒３と同じになるように変更することもできる。そして、このような変更においては、緩衝筒３とロール２の線膨張係数をスタンパ筒４より大きくしつつ第３の実施形態の緩衝筒３の線膨張係数より小さく設定すればよい。また、緩衝筒３とロール２の弾性率をスタンパ筒４より小さくしつつ第３の実施形態の緩衝筒３の弾性率より大きく設定すればよい。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る微細モールドについて説明する。図９（ｃ）に第４の実施形態の微細モールドのスタンパ筒４の断面図を示す。図９（ｃ）に示すように、第４の実施形態の微細モールドが、第１の実施形態の微細モールドと異なる点は、スタンパ筒４に接合部１０（図１（ｂ）参照）が無く、スタンパ筒４がシームレスの筒である点である。シームレスであれば、緩衝筒３が膨張してスタンパ筒４に圧接する際に、スタンパ筒４に作用する引っ張り応力を、周方向全周にわたり均一に印加することができる。

次に、第４の実施形態に係る微細モールドの製造方法について説明する。第４の実施形態に係る微細モールドの製造方法では、第１の実施形態に係る微細モールドの製造方法に対して、スタンパ筒４の製造方法のみが異なっているので、このスタンパ筒４の製造方法のみについて説明する。

まず、第１の実施形態と同様に、スタンパシート６を形成する。

次に、図９（ａ）に示すように、凹凸パターン６ａが形成された表面が内周面となるように、スタンパシート６を周方向に複数枚接合して、マスタースタンパ筒１２を形成する。このマスタースタンパ筒１２の形成は、第１の実施形態でスタンパ筒４の形成と比較して、スタンパシート６の凹凸パターン６ａが形成された表面を、筒の内周面（第４の実施形態）にするか、外周面（第１の実施形態）にするかの違いしかない。したがって、マスタースタンパ筒１２では、スタンパシート６が、接合部１０によって接合されている。

次に、図９（ｂ）に示すように、メッキ用マスキングテープ１３を、マスタースタンパ筒１２の外周面の全面に貼り付ける。次に、無電解メッキ及び電解メッキにより、マスタースタンパ筒１２の内周面上にスタンパ筒（電鋳筒）４を形成する。このスタンパ筒４の形成において、スタンパ筒４の外周面上に凹凸パターン４ａが複製される。

最後に、スタンパ筒４をマスタースタンパ筒１２から剥離し、スタンパ筒４が完成する。

第４の実施形態にようにスタンパ筒４を製造すれば、接合部１０のないシームレスのスタンパ筒４を形成することができる。

（実施例１）
実施例１では、第１の実施形態の微細モールドの製造方法にしたがって、微細モールドを製造した。以下では、実施例１の微細モールドの製造方法とその製造方法で製造された微細モールドについて説明する。

図２（ａ）に示すように、まず、表面に直径２００ｎｍ、深さ３００ｎｍのビア（穴）が形成された８インチのシリコンウエハを原版５として用意した。

原版５上に無電解メッキ形成のためパラジウム触媒層（ネオガント８３４：アドテック社製）を形成、活性化した後、無電解ニッケルメッキ液（トップケミアロイ６６：奥野製薬工業製）に６０℃で、３分間浸漬して表面に無電解ニッケルメッキ層６ｂを形成した。

次に、スルファミン酸ニッケル６０％水溶液にホウ酸４０ｇ／ｌ、塩化ニッケル５ｇ／ｌ、添加剤５ｍｌ／ｌ（ピットレスＳ：日本化学工業製）、光沢剤適量（ＮＳＦ−Ｅ：日本化学工業製）により調整した５０℃のスルファミン酸ニッケルメッキ浴を準備した。そして、まず０．５Ａ／ｄｍ^２で２０分間、次に１．５Ａ／ｄｍ^２で６０分間、さらに３Ａ／ｄｍ^２で６０分間電解ニッケルメッキを行い、電解ニッケルメッキ層６ｃを形成した。以上により、無電解ニッケルメッキ層６ｂと電解ニッケルメッキ層６ｃとが積層されたスタンパシート６が形成された。

図２（ｂ）に示すように、原版５からスタンパシート６を剥離し、１１５ｍｍ（短辺）×１２０ｍｍ（長辺）の大きさに切断して整形し、スタンパシート６を３枚作製した。

図２（ｃ）に示すように、これらスタンパシート６を、長辺方向を接合するように２００μｍギャップの間隙７で３枚並べた後、導電性粘着テープ８（Ｎｏ．１２４５：住友３Ｍ社製）で円筒形に固定した。次に、メッキ用マスキングテープ９（Ｎｏ．８５１Ｔ：住友３Ｍ社製）で、間隙７以外をマスキングし、間隙７のみを露出させた。

図２（ｄ）に示すように、前記と同じスルファミン酸ニッケルメッキ浴を用い、電解ニッケルメッキにより露出された間隙７にニッケルを充填し接合した。この後、メッキ用マスキングテープ９および導電性粘着テープ８を剥離し、接合部１０を整形し、内周長３４５．６ｍｍのスタンパ筒４を完成させた。

次に、図３（ａ）と図３（ｂ）に示すように、ＳＵＳ３０４材を切削加工し、直径１００ｍｍ、幅１３０ｍｍのロール本体２ａにロール軸２ｂを持つロール２を作製した。

次に、ロール本体２ａの外周面にシリコーン系プライマー剤（Ｎｏ．１０Ｂ：信越シリコーン社製）を塗布し、室温で２０分間乾燥した後、１５０℃で２０分間オーブンにより加熱するという前処理を行った。次に、ミラブル型シリコーンゴム（ＸＥ２０−Ａ２１５６：モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製）に加硫剤（ＴＣ−８）を０．５重量部配合し、ニーダーで混錬してシリコーンゴム組成物を準備した。次に、円筒形キャビティーからなる圧縮成形金型に、ロール２とシリコーンゴム組成物を配置し、１７０℃で１０分間の１次加硫を行った。そして、オーブンに入れ２００℃で４時間の２次加硫を行い、シリコーンエラストマの緩衝筒３を形成した。最後に、緩衝筒３を円筒研削盤で研磨し肉厚５ｍｍの緩衝筒３を完成させた。

次に、緩衝筒３が形成されたロール２を−５０℃に冷却し、緩衝筒３を収縮させた状態でスタンパ筒４を緩衝筒３上にはめ込み、室温まで戻して、緩衝筒３を膨張させ、スタンパ筒４を緩衝筒３に固定した。

なお、スタンパ筒４の線膨張係数は、１１ｐｐｍ／Ｋであり、弾性率は、２０７ＧＰａであった。一方、緩衝筒３の線膨張係数は、２１０ｐｐｍ／Ｋであり、弾性率は、５．４ＭＰａであった。緩衝筒３は、スタンパ筒４より、線膨張係数が大きく、弾性率が小さくなっていることがわかる。

最後に、誘導加熱機構２ｃとなるコイルをロール２内部に組み込み、実施例１の微細モールド１を完成させた。

次に、この実施例１の微細モールド１を用いフィルムへの転写実験を行った。

フィルムには幅１２０ｍｍ、厚さ４００μｍのポリスチレンシートを用いた。微細モールド１と回転軸が平行になるように加圧ロールを並べ、回転させた微細モールド１と加圧ロールとの間にフィルムを送ることで、フィルムに微細な凹凸パターンを押し付け転写した。詳細な転写条件としては、微細モールド１と加圧ロールの表面温度は１５０℃であり、転写圧力は１．２ＭＰａであり、送り速度は６００ｍｍ／ｍｉｎであった。

フィルムに形成されたビア（穴）パターンについて、フィルムの幅方向に対し３箇所、送りの進行方向に対し４箇所のマトリックスの計１２箇所において、直径および深さを測定、評価を行った。評価には原子間力顕微鏡（Nanoscope D5000：Veeco社製）を用いた。評価としては、直径および深さの測定値の寸法誤差が設計値（直径２００ｎｍ、深さ３００ｎｍ）の±１０％以内に収まっている箇所が、１２箇所中１０箇所以上ある場合を合格とする転写性の評価を行った。

実施例１の評価の結果は、評価箇所１２箇所すべてにおいて寸法誤差が±１０％以内であり、合格であった。そして、この評価結果より、実施例１、さらには第１の実施形態の微細モールド１を使用することで、連続的にパターンの忠実な転写が可能であることが分った。評価結果を表１に示す。

（実施例２）
実施例２では、第２の実施形態の微細モールドの製造方法にしたがって、微細モールドを製造した。以下では、実施例２の微細モールドの製造方法とその製造方法で製造された微細モールドについて説明する。

図５（ｂ）に示すように、ロール本体２ａの外周面の平坦化（鏡面化）を目的に、ロール本体２ａの外周面にニッケルハードコート層１１を厚さ１０μｍ程度、電解メッキにより形成した。これ以外の部分の製造方法はすべて実施例１と同じ製造方法で、実施例２の微細モールド１を完成させた。

次に、この実施例２の微細モールド１を用いフィルムへの転写実験を行った。転写実験の方法と、転写性の評価方法は、実施例１と同じにした。実施例２の微細モールド１の転写性の評価結果は、評価箇所１２箇所すべてにおいて寸法誤差が±１０％以内であり、合格であった。そして、この評価結果より、実施例２、さらには第２の実施形態の微細モールド１を使用することで、連続的にパターンの忠実な転写が可能であることが分った。評価結果を表１に示す。

（実施例３）
実施例３では、第３の実施形態の微細モールドにしたがって、微細モールドを製造した。以下では、実施例３の微細モールドの製造方法とその製造方法で製造された微細モールドについて説明する。

実施例１と同じ製造方法で、７８ｍｍ（短辺）×１２０ｍｍ（長辺）の大きさに切断して整形したスタンパシート６を２枚作製した。また、実施例１と同様の方法で、ギャップ０．５ｍｍの間隙７をメッキにより接合し、内周長１５７ｍｍのスタンパ筒４を完成させた。

次に、図７（ａ）と図７（ｂ）に示すように、ＳＵＳ３０４材を切削加工し、内径２０ｍｍ、外径３０ｍｍ、幅１９０ｍｍのロール本体２ａを持つロール２を作製した。

次に、ポリイミド樹脂（ユピモール−Ｒ：宇部興産製）を切削加工により内径３０ｍｍ、外径５０ｍｍ、幅１３０ｍｍに加工し、緩衝筒３を完成させた。

なお、スタンパ筒４の線膨張係数は、１１ｐｐｍ／Ｋであり、弾性率は、２０７ＧＰａであった。一方、緩衝筒３の線膨張係数は、５７ｐｐｍ／Ｋであり、弾性率は、４．２ＧＰａであった。緩衝筒３は、スタンパ筒４より、線膨張係数が大きく、弾性率が小さくなっていることがわかる。また、実施例３の緩衝筒３の線膨張係数５７ｐｐｍ／Ｋは、実施例１の緩衝筒３の線膨張係数２１０ｐｐｍ／Ｋより小さくなっている。実施例３の緩衝筒３の弾性率４．２ＧＰａは、実施例１の緩衝筒３の弾性率５．４ＭＰａより大きくなっている。

図８（ａ）と図８（ｂ）に示すように、ロール２のみを−５０℃まで冷却して収縮させ、ロール２の中心部付近に緩衝筒３をはめ込んだ。

次に、図６（ａ）と図６（ｂ）に示すように、緩衝筒３及びロール２を−５０℃まで冷却して収縮させ、前記スタンパ筒４をはめ込んだ。緩衝筒３及びロール２を室温まで戻して膨張させ、スタンパ筒４を緩衝筒３に固定した。最後に、ロール２に抵抗体加熱機構２ｃを組み込み、実施例３の微細モールド１を完成させた。

次に、この実施例３の微細モールド１を用いフィルムへの転写実験を行った。転写実験の方法と、転写性の評価方法は、実施例１と同じにした。実施例３の微細モールド１の転写性の評価結果は、評価箇所１２箇所すべてにおいて寸法誤差が±１０％以内であり、合格であった。そして、この評価結果より、実施例３、さらには第３の実施形態の微細モールド１を使用することで、連続的にパターンの忠実な転写が可能であることが分った。評価結果を表１に示す。

（実施例４）
実施例４では、第４の実施形態の微細モールドの製造方法にしたがって、微細モールドを製造した。以下では、実施例４の微細モールドの製造方法とその製造方法で製造された微細モールドについて説明する。

はじめに、実施例１と同様の方法でスタンパシート６を作製した。次に、図９（ａ）に示すように、内側に微細な凹凸パターン６ａが形成されるように、実施例１の方法により、マスタースタンパ筒１２を作製した。

次に、図９（ｂ）に示すように、マスタースタンパ筒１２の外周面をメッキ用マスキングテープ１３でマスキングした。次に、マスタースタンパ筒１２を、１５℃の濃塩酸に数秒間浸漬させ、表面の自然酸化膜を除去した。そして、室温で２ｇ／ｌの重クロム酸カリ溶液に３０秒間浸漬した。この後、マスタースタンパ筒１２を水洗して、剥離のための酸化皮膜をマスタースタンパ筒１２の表面（内周面）に形成した。次に、実施例１と同様のスルファミン酸ニッケルメッキ浴中で、まず０．１Ａ／ｄｍ^２で１００分間、次に１．５Ａ／ｄｍ^２で６０分間、最後に３Ａ／ｄｍ^２で６０分間の電解ニッケルメッキを行い、スタンパ筒４となる電解ニッケルメッキ層を形成した。

最後に、図９（ｃ）に示すように、スタンパ筒４をマスタースタンパ筒１２から剥離して、実施例４のスタンパ筒４を完成させた。そして、実施例４のスタンパ筒４を用いて、実施例１の微細モールドの製造方法により、実施例４の微細モールドを完成させた。

次に、この実施例４の微細モールドを用いフィルムへの転写実験を行った。転写実験の方法と、転写性の評価方法は、実施例１と同じにした。ただ、フィルムの送り速度のみを６００ｍｍ／ｍｉｎから４００ｍｍ／ｍｉｎに変更した。実施例４の微細モールドの転写性の評価結果は、評価箇所１２箇所すべてにおいて寸法誤差が±１０％以内であり、合格であった。そして、この評価結果より、実施例４、さらには第４の実施形態の微細モールドを使用することで、連続的にパターンの忠実な転写が可能であることが分った。評価結果を表１に示す。

（実施例５）
実施例５では、実施例４と同じ製造方法で作製したスタンパ筒４を、実施例２と同じ製造方法で作製した緩衝筒３付ロール２に固定し、実施例５の微細モールドを完成させた。

次に、この実施例５の微細モールドを用いフィルムへの転写実験を行った。転写実験の方法と、転写性の評価方法は、実施例１と同じにした。ただ、フィルムの送り速度のみを６００ｍｍ／ｍｉｎから４００ｍｍ／ｍｉｎに変更した。実施例５の微細モールドの転写性の評価結果は、評価箇所１２箇所すべてにおいて寸法誤差が±１０％以内であり、合格であった。そして、この評価結果より、実施例５の微細モールドを使用することで、連続的にパターンの忠実な転写が可能であることが分った。評価結果を表１に示す。

（実施例６）
実施例６では、実施例４と同じ製造方法で作製したスタンパ筒４を、実施例３と同じ製造方法で作製した緩衝筒３付ロール２に固定し、実施例６の微細モールドを完成させた。

次に、この実施例６の微細モールドを用いフィルムへの転写実験を行った。転写実験の方法と、転写性の評価方法は、実施例１と同じにした。ただ、フィルムの送り速度のみを６００ｍｍ／ｍｉｎから４００ｍｍ／ｍｉｎに変更した。実施例６の微細モールドの転写性の評価結果は、評価箇所１２箇所すべてにおいて寸法誤差が±１０％以内であり、合格であった。そして、この評価結果より、実施例６の微細モールドを使用することで、連続的にパターンの忠実な転写が可能であることが分った。評価結果を表１に示す。

（比較例１）
比較例１では、実施例１と同じ製造方法で作製したスタンパ筒４を、スタンパ筒４の内径に等しい外径のロール２に直接固定し、比較例１の微細モールドを完成させた。

次に、この比較例１の微細モールドを用いフィルムへの転写実験を行った。転写実験の方法と、転写性の評価方法は、実施例１と同じにした。比較例１の微細モールドの転写性の評価結果は、幅方向の中央部付近の４箇所において、寸法誤差が±１０％以内を満たしていなかったため不合格であった。しかし、両端部分のパターンについては連続的に基準を満たすパターンが形成されていた。評価結果を表１に示す。

（比較例２）
比較例２では、実施例１と同様の方法でスタンパシート６を作製した。そして、スタンパシート６の両端部にモールド固定治具を溶接により固定した。このモールド固定治具を溶接されたスタンパシートを２枚作製した。次に、実施例１と同じ材質でモールド固定治具の取り付け部分が形成されたロールを作製した。この取り付け部分にモールド固定治具を固定ネジで固定することにより、ロールに２枚のスタンパシートを固定した。こうして、比較例２の微細モールドを完成させた。

次に、この比較例２の微細モールドを用いフィルムへの転写実験を行った。転写実験の方法と、転写性の評価方法は、実施例１と同じにした。比較例１の微細モールドの転写性の評価結果は、幅方向の中央部付近の４箇所において、寸法誤差が±１０％以内を満たしていなかったため不合格であった。また、モールド固定治具が接触した部分のフィルムに一部破断が生じており、連続的にパターンが形成できなかった。結果を表１に示す。

（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る微細モールドの正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 （ａ）は、本発明の第１の実施形態（実施例１）に係る微細モールドの製造方法を説明するための図（その１）で、原版およびスタンパシートの断面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態（実施例１）に係る微細モールドの製造方法を説明するための図（その２）で、原版およびスタンパシートの断面図であり、（ｃ）は、本発明の第１の実施形態（実施例１）に係る微細モールドの製造方法を説明するための図（その３）で、導電性部材で固定された複数枚のスタンパシートの断面図であり、（ｄ）は、本発明の第１の実施形態（実施例１）に係る微細モールドの製造方法を説明するための図（その４）で、スタンパ筒の断面図である。 （ａ）は、本発明の第１の実施形態（実施例１）に係る微細モールドの製造途中の正面図（その１）であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 （ａ）は、本発明の第１の実施形態（実施例１）に係る微細モールドの製造途中の正面図（その２）であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 （ａ）は、本発明の第２の実施形態（実施例２）に係る微細モールドの正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。 （ａ）は、本発明の第３の実施形態（実施例３）に係る微細モールドの正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。 （ａ）は、本発明の第３の実施形態（実施例３）に係る微細モールドの製造途中の正面図（その１）であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。 （ａ）は、本発明の第３の実施形態（実施例３）に係る微細モールドの製造途中の正面図（その２）であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。 （ａ）は、本発明の第４の実施形態（実施例４）に係る微細モールドの製造方法を説明するための図（その１）で、マスタースタンパ筒の断面図であり、（ｂ）は、本発明の第４の実施形態（実施例４）に係る微細モールドの製造方法を説明するための図（その２）で、マスタースタンパ筒およびスタンパ筒の断面図であり、（ｃ）は、本発明の第４の実施形態（実施例４）に係る微細モールドの製造方法を説明するための図（その３）で、スタンパ筒の断面図である。

符号の説明

１ 微細モールド
２ ロール
２ａ ロール本体
２ｂ ロール軸
２ｃ 加熱機構
３ 緩衝筒
４ スタンパ筒
４ａ 凹凸パターン
５ 原版
５ａ 凹凸パターン
６ スタンパシート（電鋳層）
６ａ 凹凸パターン
６ｂ 無電解メッキ層
６ｃ 電解メッキ層
７ 間隙（スタンパシートの端面間）
８ 導電性粘着テープ（導電性部材）
９ メッキ用マスキングテープ
１０ 接合部
１１ ハードコート層
１２ マスタースタンパ筒
１３ メッキ用マスキングテープ

Claims (14)

1. ロールと、
   前記ロールの外周面に内周面が接する緩衝筒と、
   前記緩衝筒の外周面に内周面が接し、外周面に微細な凹凸パターンが形成されたスタンパ筒とを有し、
   前記緩衝筒は、シリコーンエラストマを有し、前記スタンパ筒より、線膨張係数が大きく、弾性率が小さく、
   前記スタンパ筒は、表面に前記微細な凹凸パターンが形成されたメッキ製のスタンパシートを、メッキ製の接合部により周方向に複数枚接合して形成されていることを特徴とする微細モールド。
2. 前記接合部の材質と、前記スタンパシートの材質とでは、主成分とする金属が同じであることを特徴とする請求項１に記載の微細モールド。
3. 前記スタンパ筒の材質は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする金属であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の微細モールド。
4. 前記緩衝筒は、弾性体であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の微細モールド。
5. 前記ロールは、内部に加熱機構を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の微細モールド。
6. 前記ロールは、抵抗体、誘導加熱用のコイルと加熱用のランプの少なくとも１つを内部に有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の微細モールド。
7. 前記ロールは、前記緩衝筒より、線膨張係数が小さく、弾性率が大きく、
   前記ロールの周面は、鏡面になっていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の微細モールド。
8. 前記ロールは、外周部に、
   前記緩衝筒より、線膨張係数が小さく、弾性率が大きく、表面が鏡面であるハードコート層を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の微細モールド。
9. 前記ロールの材質は、前記緩衝筒と同じであることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の微細モールド。
10. 表面に微細な凹凸パターンが形成された原版上にメッキによりスタンパシートを形成して前記凹凸パターンを複数の前記スタンパシート上に複製し、
    前記凹凸パターンが形成された前記表面が外周面となるように、複数の前記スタンパシートを周方向につなげて円筒形にし、電解メッキを行い前記スタンパシートの端面間に形成される間隙を埋め、前記間隙に接合部が形成されることで、前記スタンパシートが前記周方向に複数枚接合したスタンパ筒を形成し、
    ロールの周面上に、シリコーンエラストマを有し、前記スタンパ筒より、線膨張係数が大きく、弾性率が小さい緩衝筒を形成し、
    前記緩衝筒を冷却しながら、前記スタンパ筒を前記緩衝筒にはめ込むことを特徴とする微細モールドの製造方法。
11. 前記接合部の材質と、前記スタンパシートの材質とでは、主成分とする金属が同じであることを特徴とする請求項１０に記載の微細モールドの製造方法。
12. 前記スタンパ筒の材質は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする金属であることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の微細モールドの製造方法。
13. 前記凹凸パターンの前記スタンパシート上への前記複製では、
    前記原版上に前記スタンパシートとなる電鋳層を形成し、
    前記電鋳層を前記原版から剥離することを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項に記載の微細モールドの製造方法。
14. 前記スタンパシートを周方向に複数枚接合することでは、
    前記電鋳層を整形し、
    前記電鋳層の端面を互いに対向させたまま、導電性部材で固定し、
    前記電鋳層の端面間をメッキにより埋めることを特徴とする請求項１３に記載の微細モールドの製造方法。

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