JP4928963B2

JP4928963B2 - 転写方法及び装置

Info

Publication number: JP4928963B2
Application number: JP2007019411A
Authority: JP
Inventors: 光典小久保; 裕喜杉浦
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2027-01-30
Also published as: JP2008183810A

Description

本発明は、リソグラフィ技術や精密機械加工技術などを用いてスタンパ（型、テンプレート）の表面に形成された微細な凹凸パターンを被成形素材に転写する、いわゆるナノインプリント技術における転写方法及び転写装置に係り、さらに詳細には、被成形素材としてのＵＶ硬化樹脂に対するＵＶ光の照射をより均等に行う方法及び装置に関する。

例えば石英基板などの透明なスタンパ（型）に形成した微細な凹凸パターンを、被成形素材としてのＵＶ硬化樹脂に押圧し、この押圧状態を保持してＵＶ光源からのＵＶ光を前記ＵＶ硬化樹脂に照射してＵＶ硬化を行うことによって、前記スタンパの微小な凹凸パターンを被成形素材に転写するための転写装置が開発されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００６−３２６９９１号公報

ナノインプリント技術において、ＵＶ照射装置におけるＵＶ光源として超高圧水銀ランプ，キセノンランプ，メタルハライドランプ等や、複数の紫外線ＬＥＤ等を平面状に配置した構成のＵＶ光源が使用されている。

上述のように、複数のＬＥＤを平面状に配置した構成のＵＶ光源を用いることにより、照射面に対するＵＶ光の照射をより均一にすることができる。しかし、ＬＥＤ光源は光の直進性が強く、拡散性がよくないので照射面に対する照射強度のより均一性が求められている。すなわち、ＵＶ照射強度が不均一になると、ＵＶ硬化樹脂の硬化反応や硬化率が不均一になり易いという問題がある。

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、スタンパに形成した微細な凹凸パターンを、被成形素材としてのＵＶ硬化樹脂に押圧し、ＵＶ光源からのＵＶ光を前記ＵＶ硬化樹脂に照射してＵＶ硬化を行うことにより、前記スタンパの凹凸パターンを前記被成形素材に転写する方法であって、前記ＵＶ光源を、ＵＶ光の照射方向に対して交差する平面に沿って移動することを特徴とするものである。

また、スタンパに形成した微細な凹凸パターンを、被成形素材としてのＵＶ硬化樹脂に押圧し、ＵＶ光源からのＵＶ光を前記ＵＶ硬化樹脂に照射してＵＶ硬化を行うことにより、前記スタンパの凹凸パターンを前記被成形素材に転写する方法であって、前記ＵＶ光源と前記被成形素材との間に配置した拡散板を、ＵＶ光の照射方向に対して交差する平面に沿って移動することを特徴とするものである。

また、スタンパに形成した微細な凹凸パターンを、被成形素材としてのＵＶ硬化樹脂に押圧し、ＵＶ光源からのＵＶ光を前記ＵＶ硬化樹脂に照射してＵＶ硬化を行うことにより、前記スタンパの凹凸パターンを前記被成形素材に転写する方法であって、前記ＵＶ光源は、同一面内に多数のＵＶ光源を備えた構成であり、複数のＵＶ光源を複数のグループに区分けしたグループ毎にＵＶ光の照射強度又は照射時間を制御して、又は個々のＵＶ光源の照射強度又は照射時間を制御してＵＶ硬化樹脂の硬化を行うことを特徴とするものである。

また、スタンパに形成した微細な凹凸パターンを、被成形素材としてのＵＶ硬化樹脂に押圧し、ＵＶ光源からのＵＶ光を前記ＵＶ硬化樹脂に照射してＵＶ硬化を行うことにより、前記スタンパの凹凸パターンを前記被成形素材に転写する方法であって、前記ＵＶ光源は、同一面内に多数のＵＶ光源を備えた構成であり、複数のＵＶ光源を複数のグループに区分けしたグループ毎にＵＶ光の照射タイミングを制御してＵＶ硬化樹脂の硬化を行うことを特徴とするものである。

また、スタンパに形成した微細な凹凸パターンを、被成形素材としてのＵＶ硬化樹脂に押圧し、ＵＶ光源からのＵＶ光を前記ＵＶ硬化樹脂に照射してＵＶ硬化を行うことにより、前記スタンパの凹凸パターンを前記被成形素材に転写する転写装置であって、前記ＵＶ光源を、ＵＶ光の照射方向に対して交差する平面に沿って移動自在に備えると共に、前記拡散板を移動するためのアクチュエータを備えていることを特徴とするものである。

また、スタンパに形成した微細な凹凸パターンを、被成形素材としてのＵＶ硬化樹脂に押圧し、ＵＶ光源からのＵＶ光を前記ＵＶ硬化樹脂に照射してＵＶ硬化を行うことにより、前記スタンパの凹凸パターンを前記被成形素材に転写する装置であって、前記ＵＶ光源と前記被成形素材との間に配置した拡散板を、ＵＶ光の照射方向に対して交差する平面に沿って移動自在に備えると共に、前記ＵＶ光源を移動するためのアクチュエータを備えていることを特徴とするものである。

また、スタンパに形成した微細な凹凸パターンを、被成形素材としてのＵＶ硬化樹脂に押圧し、ＵＶ光源からのＵＶ光を前記ＵＶ硬化樹脂に照射してＵＶ硬化を行うことにより、前記スタンパの凹凸パターンを前記被成形素材に転写する転写装置であって、前記ＵＶ光源は同一面に多数のＵＶ光源を備えた構成であり、上記多数のＵＶ光源を区分けしたグループ毎に、又は個々のＵＶ光源毎に照射強度を制御自在な照射強度制御手段を備えていることを特徴とするものである。

また、スタンパに形成した微細な凹凸パターンを、被成形素材としてのＵＶ硬化樹脂に押圧し、ＵＶ光源からのＵＶ光を前記ＵＶ硬化樹脂に照射してＵＶ硬化を行うことにより、前記スタンパの凹凸パターンを前記被成形素材に転写する転写装置であって、前記ＵＶ光源は同一面に多数のＵＶ光源を備えた構成であり、複数のＵＶ光源を複数のグループに区分けしたグループ毎に照射タイミングを制御するための照射タイミング制御手段を備えていることを特徴とするものである。

本発明によれば、スタンパの微細な凹凸パターンが被成形素材に押圧されている領域の全面にＵＶ光を均一に照射することができ、ＵＶ硬化樹脂の硬化反応や硬化率を均等にすることができ、生産性の向上を図ることができると共に製品の均質化を図ることができるものである。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明するに、透明なスタンパに形成した微細な凹凸パターンを、被成形素材としてのＵＶ硬化樹脂に押圧し、ＵＶ光源からのＵＶ光を前記ＵＶ硬化樹脂に照射してＵＶ硬化を行うことにより、前記スタンパの微細な凹凸パターンを前記被成形素材に転写するための転写装置は、前記特許文献１に記載されているように公知であるから、本発明を実施するに必要な主要な構成についてのみ説明することにする。

概念的，概略的に示す図１を参照するに、本発明の実施形態に係る転写装置１は、被成形素材３としてのＵＶ硬化樹脂を上面に備えた基板５を載置自在のテーブル７を備えており、このテーブル７の上方には、テーブル７に対して相対的に上下動自在な昇降フレーム９が備えられている。なお、前記テーブル７に対して昇降フレーム９を相対的に上下動する構成は、公知であるから、その詳細についての説明は省略する。

前記昇降フレーム９には下側、すなわち前記テーブル７側に開口した中空室１１が形成してあり、この中空室１１の開口部すなわち下側には、透明な板状の型支持部材１３が取付けてある。そして、この型支持部材１３の下面には、微細な凹凸パターン１５を下面に形成した透明なスタンパ（型）１７が着脱交換可能に装着してある。前記型支持部材１３及びスタンパ１７を透過して前記被成形素材３へＵＶ光を照射するために、ＵＶ照射手段１９が備えられている。

上記ＵＶ照射手段１９は、図２に示すように、円板状の支持プレート２１の下面に、ＵＶ光源２３として多数の紫外線ＬＥＤを備えている。上記ＵＶ光源２３は、同一平面内において、径の異なる複数の同心円上に適宜に配置されている。前記ＵＶ照射手段１９に備えた多数のＵＶ光源２３から前記型支持部材１３，スタンパ１７を透過して被成形素材３に照射するＵＶ光を拡散して照射強度の均等化を図るために、前記ＵＶ照射手段１９と被成形素材３との間，すなわち前記型支持部材１３の上面には拡散板２５が配置してある。

上記構成により、被成形素材３をテーブル７上に載置位置決めした後、昇降フレーム９をテーブル７に対して相対的に降下し、スタンパ１７に形成してある微細な凹凸パターン１５を前記被成形素材３に押圧し、この押圧した状態においてＵＶ照射手段１９に備えたＵＶ光源２３からＵＶ硬化樹脂からなる前記被成形素材３にＵＶ光を照射すると、被成形素材３がＵＶ硬化するので、スタンパ１７の凹凸パターン１５が被成形素材３に転写されることになる。

ところで、ＵＶ硬化樹脂は、ＵＶ光の照射とほぼ同時に硬化反応が開始されるものであり、ＵＶ光の照射強度を強くすると、ＵＶ硬化による硬化熱も増加する傾向にあり、かつ硬化率も大きくなる。したがって、被成形素材３に対するＵＶ光の照射強度が不均一である場合には、均質な硬化率の製品を得がたいことになる。

そこで、本実施形態においては、被成形素材３の全面に対するＵＶ光の照射強度の均一化を図るために、前記ＵＶ照射手段１９における支持プレート２１は、前記中空室１１内に設けたリング状のガイド支持部材２７に移動自在に支持されている。上記支持プレート２１は、前記ＵＶ照射手段１９によるＵＶ光の照射方向に対して直交する平面に沿って移動自在に支持されている。

そして、前記支持プレート２１を平面内において回動するために、前記支持プレート２１と昇降フレーム９との間には、回動用のアクチュエータ２９（図２参照）が備えられている。このアクチュエータ２９は、動作時の振動の影響がないように、ピエゾアクチュエータからなるものであって、往復動される作動子３１の先端部は、前記支持プレート２１に備えたブラケット３３に回動自在に枢支連結してある。したがって、アクチュエータ２９における作動子３１が往復動されることによって支持プレート２１は往復回動されるものである。

したがって、ＵＶ光源２３としてＵＶ光の照射方向の指向性（直進性）が強い紫外線ＬＥＤを使用した場合であっても、拡散板２５，型支持部材１３及びスタンパ１７を透過して被成形素材３へ照射されるＵＶ光はより広範囲に拡散されることとなり、被成形素材３の全面に対してより均等に照射が行われることになる。よって、被成形素材３の全面に対して照射されるＵＶ光の照射強度は均等的となり、被成形素材３の全体において硬化率は均等であり均質な製品が得られるものである。

ところで、支持プレート２１の構成としては、図３に示すように、支持プレート２１を四角形状に構成し、多数のＵＶ光源２３をＸ，Ｙ方向の複数列，複数行に配置した構成とすることも可能である。そして、前記支持プレート２１を同一平面内で移動する構成としては、前記支持プレート２１をＸ軸方向へ移動自在に案内支持したＸ方向ガイド部材３５をピエゾアクチュエータからなるＹ軸方向アクチュエータ３７によってＹ軸方向に往復動し、さらに、前記支持プレート２１をＹ軸方向へ移動自在に案内支持したＹ方向ガイド部材３９をＸ軸方向アクチュエータ４１によってＸ軸方向へ往復動する構成とすることも可能である。

さらには、ＸＹ方向へ移動自在なＸＹ移動体に円板形状の支持プレート２１を回動自在に装着して、ＸＹ方向への往復移動動作と往復回動動作とを適宜に組合せて行う構成とすることも可能である。

また、前記ＵＶ照射手段１９は多数のＵＶ光源２３を備えた構成であることにより、同一円周上の複数のＵＶ光源２３毎、または複数列毎，複数行毎の複数のグループに区分けし、ＵＶ硬化樹脂をＵＶ硬化するときの硬化条件（硬化速度や硬化率等）に応対して各グループ毎に照射強度を制御する構成とすることも可能である。

この場合、区分けしたグループ毎にそれぞれのＵＶ光源２３を直列に接続し、各グループの接続回路と電源との間に照射強度を制御自在な照射強度制御手段をそれぞれ備えた構成とする。上記照射強度制御手段としては、例えば複数の定電流ダイオードを並列に接続すると共に各定電流ダイオードにスイッチング素子をそれぞれ直列に接続し、各スイッチング素子のＯＮ，ＯＦＦを制御するスイッチ制御手段を備えた構成とすることができる。すなわち並列に接続した定電流ダイオードを選択的にＯＮすること、また選択した複数の定電流ダイオードを同時にＯＮすることにより、直列に接続したグループの各ＵＶ光源２３への電流の大きさが制御でき、ＵＶ光源２３の照射強度を制御することができるものである。

上記構成により、スタンパ１７に形成した凹凸パターン１５の形状等によって、スタンパ１７を被成形素材３に押圧したとき、被成形素材３に厚さ変化が生じるような場合に、厚い部分ほどＵＶ照射強度を強力に制御可能であり、全体として硬化率の均質化を図ることができる。

また、前記構成においてはスイッチング素子のＯＮ，ＯＦＦを制御するものであるから、グループ毎に照射タイミングを制御するための照射タイミング制御手段を備えることにより、ＵＶ光源２３のグループ毎に照射タイミングを制御することができる。上記照射タイミング制御手段としては、例えばタイマーを用いて各グループ毎の照射開始，照射時間を制御可能である。したがって、例えば中央のグループに属するＵＶ光源２３から外周側のグループに属するＵＶ光源２３を順次照射することができる。よって、被成形素材３がＵＶ硬化するときの反応熱（硬化熱）による内部応力を外部へ逃がすことができ、全体として均質な製品を得ることができるものである。

ところで、前記説明においては、ＵＶ照射手段１９及び拡散板２５を中空室１１内に配置した構成の場合について説明した。しかし、ＵＶ照射手段１９及び拡散板２５を中空室１１の外部に配置して、ＵＶ照射手段１９から照射されたＵＶ光を、反射鏡を用いて下方向へ、すなわちスタンパ１７方向へ反射する構成とすることも可能である。さらには、ＵＶ光源２３として紫外線ＬＥＤを使用した場合について例示したが、ＵＶ光源として一般的な紫外線ランプを使用し、多数本の光ファイバを用いて、前記ＵＶ光源２３に代えて光ファイバの端部を支持プレート２１から下方に指向した構成とすることも可能である。

また、前記説明においては、スタンパ１７の上方にＵＶ照射手段１９を配置した場合について説明した。しかし、基板５を透明な構成として、基板５の下方にＵＶ照射手段１９を配置して、前述したごとき構成と同様の効果を奏する構成とすることも可能である。

すなわち本発明は種々の実施形態でもって実施可能なものである。

以上のごとき説明より理解されるように、被成形素材３の全面に亘ってＵＶ光を均一的に照射することができ、被成形素材３の全面に亘っての硬化率が均等であり均質な製品を得ることができるものである。また、被成形素材３の全面に亘ってＵＶ光を均一的に照射することにより、全面の硬化時間が等しいものとなり、生産性の向上を図ることができるものである。

本発明の実施形態に係る転写装置を概念的，概略的に示した説明図である。ＵＶ照射手段の構成を概念的，概略的に示した説明図である。ＵＶ照射手段の構成を概念的，概略的に示した説明図である。

符号の説明

１転写装置
３被成形素材（ＵＶ硬化樹脂）
５基板
７テーブル
９昇降フレーム
１１中空室
１３型支持部材
１５凹凸パターン
１７スタンパ（型）
１９ＵＶ照射手段
２１支持プレート
２３ＵＶ光源
２５拡散板
２７ガイド支持部材
２９アクチュエータ
３１作動子
３３ブラケット
３５Ｘ方向ガイド部材
３７Ｙ軸方向アクチュエータ
３９Ｙ方向ガイド部材
４１Ｘ軸方向アクチュエータ

Claims

スタンパに形成した微細な凹凸パターンを、被成形素材としてのＵＶ硬化樹脂に押圧し、ＵＶ光源からのＵＶ光を前記ＵＶ硬化樹脂に照射してＵＶ硬化を行うことにより、前記スタンパの凹凸パターンを前記被成形素材に転写する方法であって、前記ＵＶ光源を、ＵＶ光の照射方向に対して交差する平面に沿って移動することを特徴とする転写方法。
スタンパに形成した微細な凹凸パターンを、被成形素材としてのＵＶ硬化樹脂に押圧し、ＵＶ光源からのＵＶ光を前記ＵＶ硬化樹脂に照射してＵＶ硬化を行うことにより、前記スタンパの凹凸パターンを前記被成形素材に転写する方法であって、前記ＵＶ光源と前記被成形素材との間に配置した拡散板を、ＵＶ光の照射方向に対して交差する平面に沿って移動することを特徴とする転写方法。
スタンパに形成した微細な凹凸パターンを、被成形素材としてのＵＶ硬化樹脂に押圧し、ＵＶ光源からのＵＶ光を前記ＵＶ硬化樹脂に照射してＵＶ硬化を行うことにより、前記スタンパの凹凸パターンを前記被成形素材に転写する方法であって、前記ＵＶ光源は、同一面内に多数のＵＶ光源を備えた構成であり、複数のＵＶ光源を複数のグループに区分けしたグループ毎にＵＶ光の照射強度又は照射時間を制御して、又は個々のＵＶ光源の照射強度又は照射時間を制御してＵＶ硬化樹脂の硬化を行うことを特徴とする転写方法。
スタンパに形成した微細な凹凸パターンを、被成形素材としてのＵＶ硬化樹脂に押圧し、ＵＶ光源からのＵＶ光を前記ＵＶ硬化樹脂に照射してＵＶ硬化を行うことにより、前記スタンパの凹凸パターンを前記被成形素材に転写する方法であって、前記ＵＶ光源は、同一面内に多数のＵＶ光源を備えた構成であり、複数のＵＶ光源を複数のグループに区分けしたグループ毎にＵＶ光の照射タイミングを制御してＵＶ硬化樹脂の硬化を行うことを特徴とする転写方法。
スタンパに形成した微細な凹凸パターンを、被成形素材としてのＵＶ硬化樹脂に押圧し、ＵＶ光源からのＵＶ光を前記ＵＶ硬化樹脂に照射してＵＶ硬化を行うことにより、前記スタンパの凹凸パターンを前記被成形素材に転写する転写装置であって、前記ＵＶ光源を、ＵＶ光の照射方向に対して交差する平面に沿って移動自在に備えると共に、前記ＵＶ光源を移動するためのアクチュエータを備えていることを特徴とする転写装置。
スタンパに形成した微細な凹凸パターンを、被成形素材としてのＵＶ硬化樹脂に押圧し、ＵＶ光源からのＵＶ光を前記ＵＶ硬化樹脂に照射してＵＶ硬化を行うことにより、前記スタンパの凹凸パターンを前記被成形素材に転写する転写装置であって、前記ＵＶ光源と前記被成形素材との間に配置した拡散板を、ＵＶ光の照射方向に対して交差する平面に沿って移動自在に備えると共に、前記拡散板を移動するためのアクチュエータを備えていることを特徴とする転写装置。
請求項５又は６に記載の転写装置において、前記アクチュエータはピエゾアクチュエータであることを特徴とする転写装置。
スタンパに形成した微細な凹凸パターンを、被成形素材としてのＵＶ硬化樹脂に押圧し、ＵＶ光源からのＵＶ光を前記ＵＶ硬化樹脂に照射してＵＶ硬化を行うことにより、前記スタンパの凹凸パターンを前記被成形素材に転写する転写装置であって、前記ＵＶ光源は同一面に多数のＵＶ光源を備えた構成であり、上記多数のＵＶ光源を区分けしたグループ毎に、又は個々のＵＶ光源毎に照射強度を制御自在な照射強度制御手段を備えていることを特徴とする転写装置。
スタンパに形成した微細な凹凸パターンを、被成形素材としてのＵＶ硬化樹脂に押圧し、ＵＶ光源からのＵＶ光を前記ＵＶ硬化樹脂に照射してＵＶ硬化を行うことにより、前記スタンパの凹凸パターンを前記被成形素材に転写する転写装置であって、前記ＵＶ光源は同一面に多数のＵＶ光源を備えた構成であり、複数のＵＶ光源を複数のグループに区分けしたグループ毎に照射タイミングを制御するための照射タイミング制御手段を備えていることを特徴とする転写装置。