JP5102731B2

JP5102731B2 - 微細構造体

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Publication number: JP5102731B2
Application number: JP2008247275A
Authority: JP
Inventors: 直人佐藤; 雅彦荻野; 長谷川　　満; 昭浩宮内
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: JP2010080670A

Description

本発明は、金型の表面に形成された微細な凹凸パターンを、被転写体の表面に転写して得られた微細構造体に関する。

従来、微細なパターンの形成には、半導体製造プロセスで一般に用いられるフォトリソグラフィ技術や電子線描画法が適用されてきた。その微細加工を実現するためのパターン転写技術の一つであるフォトリソグラフィ法は、パターンの微細化に伴い加工寸法が光露光の光源の波長に近づいてきたためリソグラフィ技術の限界を迎えつつある。そのため、更なる微細化、高精度化を進めるために、荷電粒子線装置の一種である電子線描画（ＥＢ描画）装置が用いられるようになった。しかし、パターンの微細化及び描画数の増加が図られる一方で装置の大型化や高精度に制御する機構が必要になる等、装置の製造コストが高くなるという欠点があった。

一方、微細な凹凸パターンの形成を低コストで行うための技術が特許文献１及び２、非特許文献１等において開示されている。これは、基板上に形成したい凹凸パターンを反転させた反転凹凸パターンを有する金型を、被転写体の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所定の凹凸パターンを転写するものである。特に、特許文献２や非特許文献１に記載のナノインプリント技術によれば、シリコンウエハを金型として用いて２５ｎｍ以下の微細な凹凸パターンを転写により形成することが可能である。

近年においては、例えば液晶ディスプレイに代表されるように光学部品の大面積化、かつ高性能化が望まれている。液晶ディスプレイで画像を見るための構造としては、その内部に光の屈折率を調整するための導光板、位相差フィルム等を内層したものが挙げられる。そして、これらの導光板、位相差フィルム等には、微細な凹凸パターンをその表面に転写した微細構造体を使用することが考えられる。

そして、これらにこの微細構造体を適用しようとすると、一体物で継ぎ目がない大面積の微細構造体が必要となる。しかしながら、一体物で大面積の微細構造体が製造可能な装置は未だ存在しないことから、このような微細構造体は、例えば、基材上に複数の個片の微細構造体（基本微細構造体）同士を並べて配置したものが使用されることとなる。

ところで、特許文献３には、金型上で樹脂層を形成し、この樹脂層を基材に接着させた後に金型から分離する方法が記載されている。

特許文献４には、光メモリ素子を対象にした微細構造体を複層体にする形成方法が記載されている。この特許文献４の形成方法も、特許文献３と同様に、金型上で樹脂層を形成し、基材に接着させてから金型を分離するものである。

特許文献５には、個片の金型或いは個片の微細構造体を基板上に複数個並べて多面付けしてから、これを使用して被転写体へ微細な凹凸パターンを転写する方法が記載されている。

非特許文献２には、基材上に樹脂層を形成し、この樹脂層に金型の反転凹凸パターンを転写する工程を繰り返して行う方法が記載されている。

したがって、前記した大面積の微細構造体は、これらの特許文献３、４及び５、並びに非特許文献２に記載された転写技術で得られた複数の個片の微細構造体（基本微細構造体）を並べて相互に繋ぎ合わせることで製造できるようにも考えられる。
米国特許５２５９９２６号明細書米国特許５７７２９０５号明細書特開２００７−３２００７１号公報特開２００２−１２０２８６号公報特開２００５−１０３９９１号公報 S.Y.Chou et al.、Appl.Phys.Lett.、vol.67、 p.3314 (1995) Ian McMackin, Philip Schumaker, Daniel Babbs, Jin Choi, Wenli Collison, S.V. Sreenivasan, Norman Schumaker, Michael Watts, Ronald Voisin. SPIE Microlithography Conference, February (2003)

しかしながら、これらの従来の転写技術では、端部の樹脂形状の状態を制御しておらず、複数の個片の微細構造体（基本微細構造体）を高い精度で繋ぎ合わせることができないという問題がある。ここで参照する図１０（ａ）から（ｇ）は、従来の転写方法で得られた個片の微細構造体を繋ぎ合わせて大面積の微細構造体を製造する方法を説明する工程図である。

従来の微細構造体同士を繋ぎ合わせる方法としては、図１０（ａ）に示すように、基材２に、例えばインクジェット装置１２から噴射された光硬化性樹脂で樹脂層１３が塗布される。

次に、図１０（ｂ）に示すように、樹脂層１３が形成された基材２上に反転凹凸パターン４ｂを有する金型１１が載置されると共に、金型１１が樹脂層１３に押し付けられる。

そして、図１０（ｃ）に示すように、凹凸パターン４ａが転写された樹脂層１３は、露光器１６からの光照射によって基材２上で硬化する。

そして、凹凸パターンが転写されて硬化した樹脂層１３から金型１１が取り除かれると、図１０（ｄ）に示すように、基材２上には、個片の微細構造体である基本微細構造体２３が得られる。

次に、この転写方法では、図１０（ｅ）に示すように、先の図１０（ｄ）に示す工程で基材２上に形成した基本微細構造体２３に対して隣接する位置に、インクジェット装置１２から噴射された光硬化性樹脂で樹脂層１３が再び形成される。

次に、図１０（ｆ）に示すように、先の図１０（ｅ）に示す工程で形成された樹脂層１３上に金型１１が載置されると共に、この金型１１が樹脂層１３に押し付けられる。そして、この樹脂層１３は、先の図１０（ｃ）に示す工程と同様に、ここでは図示しない露光器からの光照射によって硬化する。

そして、硬化した樹脂層１３から金型１１が取り除かれることで、図１０（ｇ）に示すように、基材２上には、２つの基本微細構造体２３，２３が並んで配置されて大面積の微細構造体２１が得られる。

しかしながら、このような従来の製造方法では、図１０（ｃ）に示すように、基材２上の未硬化の樹脂層１３に金型１１の反転凹凸パターン４ｂ（図１０（ｂ）参照）を密着させ、樹脂層１３に凹凸パターン４ａを転写する際に、樹脂層１３の光硬化性樹脂が金型１１と基材２の間からはみ出る。そして、はみ出た光硬化性樹脂は光照射によって硬化し、図１０（ｄ）に示す突起Ｐを形成する。

この突起Ｐは、図１０（ｇ）に示すように、凹凸パターン４ａから上方向（基材２から離れる方向）に突出すると共に、基本微細構造体２３，２３同士をより近接して配置することを妨げる。つまり、従来の微細構造体の製造方法では、はみ出た光硬化性樹脂で形成される突起Ｐ，Ｐが不定形であることから、基本微細構造体２３，２３同士の距離（具体的には、凹凸パターン４ａの端同士の距離Ｄ_Ａ）が変動する。そのために、従来の微細構造体２１の製造方法では、基本微細構造体２３，２３同士を可能な限り近接させて、しかも高精度に位置決めすることが極めて困難となっていた。

また、基材２に光硬化性樹脂を塗布する塗布面積を、金型１１の接触面積（表面積）に等しくすると、この樹脂層１３に金型１１を正確に位置決めして載置することが困難となる。そのため、金型１１の接触面積よりも広めの塗布面積となるように樹脂層１３を形成することとなって、基本微細構造体２３，２３のそれぞれの凹凸パターン４ａ同士を相互に近接させて配置することが困難となっていた。

そこで、本発明は、表面に微細な凹凸パターンを形成した基本微細構造体を基材上に複数並べて配置した微細構造体において、基本微細構造体同士を可能な限り近接させて、しかもこの基本微細構造体を高精度に位置決めした微細構造体を提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明は、表面に微細な凹凸パターンを形成した基本微細構造体を基材上に接着層を介して複数並べて配置した微細構造体において、相互に隣接し合う前記基本微細構造体同士の前記凹凸パターンの端同士の距離が下記関係式（１）で示される距離（Ｄ_Ｓ）を満足して前記基本微細構造体同士が配置可能となるように、前記基本微細構造体の端部が整形され、前記基本微細構造体が光硬化性樹脂で形成され、前記基本微細構造体の端部の形状は、前記基材上でアンダーカットとなっていることを特徴とする微細構造体である。
Ｄ_Ｓ≦ＡＤ_ＭＩＮ・・・・・（１）
（但し、式（１）中、Ｄ_ＭＩＮは前記凹凸パターンにおいて山部の幅及び谷部の幅のうちその最小値であり、Ａは２０以下の正数である）

Ｄ_Ｓ≦ＡＤ_ＭＩＮ・・・・・（１）
（但し、式（１）中、Ｄ_ＭＩＮは前記凹凸パターンにおいて山部の幅及び谷部の幅のうちその最小値であり、Ａは２０以下の正数である）

本発明によれば、光学部品をはじめ、ディスプレイデバイス、さらにはバイオデバイスやストレージメディア等に使用できる大面積の微細構造体を提供することができると共に、微細構造体を構成する複数の基本微細構造体を基材上に可能な限り近接させて、しかもこの基本微細構造体を高精度に位置決めした微細構造体を提供することができる。

以下に、本発明の微細構造転写用スタンパの実施形態について図を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１（ａ）は、本実施形態に係る微細構造体の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＸ−Ｘ断面において基本微細構造体同士の間の様子を示す部分拡大断面図である。

図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る微細構造体１は、基材２上に基本微細構造体３を複数並べて配置したものであって、ここでは平面視で略矩形の２つの基本微細構造体３が相互に近接して配置されたものである。この基本微細構造体３は、その表面に微細な凹凸パターンが形成されており、この凹凸パターンは、後記するように、ナノインプリント法で成形加工されたものである。なお、凹凸パターンの形状としては、特に制限はなく、微細な山部と谷部を複数有するものであればよい。また、凹凸パターンは、山部の幅又は谷部の幅が、１０〜１０００ｎｍとなっている。

そして、この基本微細構造体３は、図１（ｂ）に示すように、基材２上に接着層５を介して接合されている。
このような微細構造体１においては、後記するように、基本微細構造体３の端部が高い精度で整形されていることから、相互に隣接し合う凹凸パターン４ａ，４ａの端同士の距離（Ｄ_Ｓ）を極めて短くすることが可能となっている。具体的には、この距離（Ｄ_Ｓ）は、次式（１）で示される関係式を満足する値となっている。

Ｄ_Ｓ≦ＡＤ_ＭＩＮ・・・・・（１）
但し、式（１）中、Ｄ_ＭＩＮは、図１（ｂ）に示すように、凹凸パターン４ａにおいて山部Ｔ及び谷部Ｕの幅のうちその最小値であり、Ａは２０以下の正数である。
なお、図１（ｂ）に示す凹凸パターン４ａは、作図の便宜上、基本微細構造体３の端部Ｅに山部Ｔが配置されているが、凹凸パターン４ａはこれに限定されるものではなく、端部Ｅに谷部Ｕが配置されていてもよい。

このような距離（Ｄ_Ｓ）で近接し合う基本微細構造体３の端部Ｅの形状は、図１（ｂ）に示すように、基材２上でアンダーカットとなっている。
このような微細構造体１においては、基本微細構造体３が樹脂で形成されている。この樹脂としては、光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等が挙げられ、中でも光硬化性樹脂が望ましい。
基材２としては、樹脂製シート、石英、シリコン、ニッケル等からなるものが挙げられ、中でも、可撓性を有するもの、光透過性を有するものが望ましく、具体的には、これらの性質を示す樹脂製シートが望ましい。

以上のような微細構造体１によれば、基本微細構造体３同士を可能な限り近接させて、しかもこの基本微細構造体３が高精度に位置決めされたものとなるので、光学部品をはじめ、ディスプレイデバイス、さらにはバイオデバイスやストレージメディア等にこれを適用するにあたって、高い精度を維持しながらも大面積化を図ることができる。

また、微細構造体１では、基本微細構造体３の端部Ｅの形状が、基材２上でアンダーカットとなっているので、基本微細構造体３を後記するように基材２に対して接合する際に、たとえ基本微細構造体３と基材２との間から接着層５がはみ出たとしても、凹凸パターン４ａ，４ａの端同士の距離（Ｄ_Ｓ）がはみ出た部分で影響を受けることが回避される。

次に、本実施形態に係る微細構造体の製造方法について説明する。参照する図面において、図２（ａ）から（ｈ）は、本実施形態に係る微細構造体の製造方法を説明するための工程図である。

本実施形態に係る微細構造体１は、前記したように、ナノインプリント法で形成され、前記した基本微細構造体３の凹凸パターン４ａは、これを反転させた反転凹凸パターンを有する金型が形押しされて形成される。
金型の表面に形成される反転凹凸パターンは、その形成方法に制限はなく、例えば、フォトリソグラフィ、電子線描画法等が挙げられる。
金型の材料としては、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、多結晶Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ等の各種金属類、ガラス、石英、セラミック、プラスチック等が挙げられる。中でも、石英は紫外線透過性に優れるので望ましい。また、Ｓｉは耐熱性に優れ半導体関係で実績がある。また、Ｎｉは成形しやすく、耐薬品性に優れている。

図２（ａ）に示すように、この製造方法では、架台１８上に載置された金型１１の反転凹凸パターン４ｂ側に、インクジェット装置１２から噴射された光硬化性樹脂で樹脂層１３が形成される。つまり、樹脂層１３は、液体の状態の光硬化性樹脂が金型１１上に塗布されて形成される。この工程は、特許請求の範囲にいう「樹脂層形成工程」に相当する。
なお、樹脂層１３の形成はインクジェット装置１２に限らなくとも良い。

次に、図２（ｂ）に示すように、樹脂層１３が形成された金型１１は、光硬化装置の架台１８に載置されると共に、樹脂層１３上にはフォトマスク１４が更に配置される。このとき、フォトマスク１４は、反転凹凸パターン４ｂを有しない金型１１の非パターン形成領域Ｒ２に形成された樹脂層１３を遮光し、反転凹凸パターン４ｂを有するパターン形成領域Ｒ１に形成された樹脂層１３が露光されるように配置される。

なお、図２（ｂ）中、符号１５は、バックアッププレートであり、フォトマスク１４に背圧を掛けて樹脂層１３に対するフォトマスク１４の密着性を高めている。また、架台１８上で金型１１に樹脂層１３が押し付けられることで、光硬化性樹脂からなる樹脂層１３には、凹凸パターン４ａ（図１（ｂ）参照）が転写される。そして、露光器１６からの光照射によって、反転凹凸パターン４ｂを有するパターン形成領域Ｒ１に形成された樹脂層１３が露光されて硬化する。また、フォトマスク１４で遮光された非パターン形成領域Ｒ２に形成された樹脂層１３は未露光となる。つまり、図２（ｃ）に示すように、樹脂層１３には、パターン形成領域Ｒ１に形成された硬化部１７ａと非パターン形成領域Ｒ２に形成された未硬化部１７ｂとが選択的に発現することとなる。この工程は、特許請求の範囲にいう「硬化部形成工程」に相当する。

次に、図２（ｄ）に示すように、樹脂層１３の未硬化部１７ｂ（図２（ｃ）参照）が除去されると、金型１１のパターン形成領域Ｒ１には硬化部１７ａからなる基本微細構造体３が形成される。この工程は、特許請求の範囲にいう「基本成形工程」に相当する。なお、この「基本成形工程」においては、未硬化部１７ｂを除去する際に、硬化部１７ａの端部の形状を図１（ｂ）に示す基本微細構造体３の端部Ｅの形状（アンダーカットの形状）とすることができる。このような形状とする方法としては、例えば、未硬化部１７ｂを溶剤で除去する際に、硬化部１７ａの金型１１の反対側の端角部を恣意的に溶剤で面取りするように溶解することで形成することができる。

次に、図２（ｅ）に示すように、この製造方法では、別途に準備した基材２側に、基本微細構造体３を金型１１と共に移動させる。そして、基材２と基本微細構造体３とは、接着層５を介して接合される。この接着層５としては、光硬化性樹脂からなるものが望ましい。また、基材２は、カップリング処理をすると良く、基材２に対する基本微細構造体３の接合強度を高めることができる。なお、このカップリング剤としては、KBM-5103（信越シリコーン社製）等の公知のカップリング剤を用いることができる。
この図２（ｅ）に示す工程は、特許請求の範囲にいう「移動工程」に相当する。

次に、図２（ｆ）に示すように、基材２に移動させた基本微細構造体３から金型１１（図２（ｅ）参照）が除去される。なお、金型１１の反転凹凸パターン４ｂが形成された面には、離型処理が施されていることが望ましい。例えば、金型１１に離型剤を施しておくことで、基本微細構造体３からの金型１１の除去がより容易となる。この離型剤としては、例えば、シリコーン系やフッ素系の離型剤等が挙げられる。この工程は、特許請求の範囲にいう「金型除去工程」に相当する。

そして、この製造方法では、図２（ａ）から（ｄ）に示す前記した樹脂層形成工程、硬化部形成工程、及び基本成形工程が再び行われて、金型１１上に基本微細構造体３が再び形成される。

次に、図２（ｇ）に示すように、この製造方法では、基材２に既に配置されている基本微細構造体３に隣接するように、金型１１上に再び形成した基本微細構造体３を移動する。この際、基本微細構造体３同士の位置決めは、ＣＣＤ等の光学的手段を使用して行うことができる。そして、金型１１上の基本微細構造体３は、接着層５を介して基材２と接合される。

次に、図２（ｈ）に示すように、基材２に移動させた基本微細構造体３から金型１１（図２（ｇ）参照）が除去されることで、本実施形態に係る微細構造体１が完成する。

以上のような微細構造体１の製造方法によれば、図２（ｂ）に示すように、金型１１のパターン形成領域Ｒ１に形成された樹脂層１３のみ露光によって硬化し、非パターン形成領域Ｒ２に形成された樹脂層１３は、図２（ｄ）に示すように、未硬化のまま除かれる。そのため、図２（ｆ）に示すように、基材２上に移動された基本微細構造体３の端部は、高い精度で整形されることとなる。つまり、本実施形態に係る製造方法は、前記した従来の製造方法のように突起Ｐ（図６（ｃ）参照）が形成されることもない。

また、このような微細構造体１の製造方法によれば、図２（ｄ）に示すように、硬化した光硬化性樹脂からなる基本微細構造体３を基材２側に移動させて微細構造体１するので、未硬化のものを基材側に移動させる従来の製造方法（図６（ｅ）参照）と異なって、基材２と金型１１との間から光硬化性樹脂がはみ出ることがない。

したがって、このような微細構造体１の製造方法は、従来の製造方法のように不定形な突起Ｐによって凹凸パターン４ａの端同士の距離Ｄ_Ａ（図６（ｇ）参照）が変動することもなく、図１（ｂ）に示す凹凸パターン４ａの端同士の距離Ｄ_Ｓは、前記関係式（１）を満足する程度に極めて短くすることができ、基本微細構造体３同士を基材２上に可能な限り近接させて、しかもこの基本微細構造体３の配置を高精度に位置決めすることができる。

また、このような微細構造体１の製造方法によれば、集積化された微細な凹凸パターン４ａを効率良く転写でき、フォトリソグラフィ法やＥＢ描画法等を使用した製造方法と比較して簡単にかつ安価に大面積の微細構造体を製造することができる。

また、このような微細構造体１の製造方法によれば、ピラー形成のような複雑な形状の凹凸パターン４ａを形成することができるので、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、ＲＦＭＥＭＳ、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等のエネルギー関連デバイス等の広い分野で適用可能な微細構造体１を製造することができる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明は前記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。以下に他の実施形態について図面を参照しながら説明する。参照する図３及び図４は、本実施形態に係る微細構造体の製造方法において使用する金型の変形例を示す模式図である。図５は、型用微細構造体を使用した電鋳による微細構造体の製造方法を説明する工程図である。なお、ここで参照する図３から図５において、前記実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。そして、図３から図５中、符号１は微細構造体であり、符号５は接着層である。

図３に示すように、金型１１のパターン形成領域Ｒ１は、非パターン形成領域Ｒ２から基本微細構造体３側に向かって突出するように形成されており、パターン形成領域Ｒ１と、非パターン形成領域Ｒ２とは段差Ｓａを有していてもよい。そして、この金型１１（以下、「多段状金型１１」ということがある）においては、段差Ｓａは、反転凹凸パターン４ｂの凹凸高さよりも大きいことが望ましい。

また、図４に示すように、金型１１のパターン形成領域Ｒ１は、非パターン形成領域Ｒ２から基本微細構造体３側に向かって突出するように形成されており、非パターン形成領域Ｒ２は、パターン形成領域Ｒ１側から離れるにしたがって、基本微細構造体３側から徐々に遠ざかるテーパ部Ｓｂで形成されていてもよい。

このようなテーパ部Ｓｂを有する金型（以下、「テーパ状金型１１」ということがある）及び前記多段状金型１１（図３参照）は、基材２に既に形成された基本微細構造体３に隣接するように次の基本微細構造体３を並べて配置する際に、これらの金型１１が、既に形成された基本微細構造体３に接触することがより確実に防止される。

なお、このような多段状金型１１及びテーパ状金型１１においては、段差Ｓａの非パターン形成領域Ｒ２、及びテーパ部Ｓｂの非パターン形成領域Ｒ２がフォトマスク２４で遮光されることで、基本微細構造体３の端部はより精度良く整形されることとなる。

また、多段状金型１１又はテーパ状金型１１を使用すると共にフォトマスク１４（図２（ｂ）参照）を使用した製造方法では、フォトマスク１４側に突出したパターン形成領域Ｒ１よりも非パターン形成領域Ｒ２がフォトマスク１４から、より離れて位置することとなる。その結果、フォトマスク１４からより離れた部分では、近い部分よりも幅広になって硬化するので、露光されて硬化した硬化部１７ａ（基本微細構造体３）が基材２に接合されると（図２（ｆ）参照）、図１（ｂ）に示すように、基本微細構造体３の端部Ｅには、前記したと同様に、アンダーカットが形成されることとなる。
なお、多段状金型１１及びテーパ状金型１１を使用した製造方法においては、必ずしもフォトマスク２４を使用しなくても基本微細構造体３の端部を整形することもできる。

また、本発明は、前記実施形態で製造した微細構造体１を型として微細構造体を製造するものであってもよい。つまり、この製造方法で使用される型用微細構造体は、前記した図２（ａ）から（ｈ）で示す工程を経て得られたものである。

この製造方法では、図５（ａ）に示すように、基材２上に２つの基本微細構造体３が接合された微細構造体を型用微細構造体１ａとし、この型用微細構造体１ａに電鋳層３０が形成される。この工程は、特許請求の範囲にいう「電鋳工程」に相当する。
そして、電鋳層３０は、図５（ｂ）に示すように、所定の厚さまで形成された後に、図５（ｃ）に示すように、型用微細構造体１ａから剥離される。この工程は、特許請求の範囲にいう「剥離工程」に相当する。

このように剥離した電鋳層３０は、図５（ｄ）に示すように、微細構造体１となる。そして、剥離した電鋳層３０からなる微細構造体１は、例えば、Ｎｉめっき等で電鋳層３０を形成することによって、成形しやすく耐薬品性に優れたものとなる。また、この電鋳層３０からなる微細構造体１は、型用微細構造体として使用することができ、この型用微細構造体は、樹脂からなるものと比較して一段と耐久性に優れたものとなる。

また、前記実施形態では、樹脂層１３（図２（ａ）参照）を形成する樹脂として、光硬化性樹脂を使用したが、本発明は熱可塑性樹脂からなる樹脂層１３を使用する製造方法であってもよい。この製造方法では、金型１１上に、熱可塑性樹脂が層状に配置されるか、或いはシート状の熱可塑性樹脂が配置される。
そして、この熱可塑性樹脂がガラス転移温度（Ｔｇ）以上となる温度のもとに、金型１１がこの樹脂層１３にプレスされる。その結果、この樹脂層１３には、凹凸パターン４ａが転写されることとなる。そして、この樹脂層１３が冷却された後に、金型１１から剥離されて微細構造体１が得られる。

また、前記実施形態では、基材２上に２つの基本微細構造体３が配置されて微細構造体１が形成されたが、本発明は３つ以上の基本微細構造体３が配置されて微細構造体１が形成されてもよい。このような微細構造体１は、図２（ａ）から（ｇ）に示す工程が３回以上繰り返されて製造される。

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）
本実施例では、図２（ａ）から（ｈ）に示す工程で微細構造体１が製造された。
まず、図２（ａ）に示すように、架台１８上に載置された金型１１の反転凹凸パターン４ｂ側に、インクジェット装置１２から噴射された光硬化性樹脂で樹脂層１３が形成された。

金型１１としては、非透明なシリコンウエハ（Ｓｉウエハ）に、微細な反転凹凸パターン４ｂが形成されたものを用いた。この金型１１は、外径８インチ（２０．３ｃｍ）で、厚さ０．５２５ｍｍのものから切り出した小片金型を使用した。そして、反転凹凸パターン４ｂは、内径が１８０ｎｍで、深さが２００ｎｍ、ピッチが３６０ｎｍのドットが複数配置されたものを使用した。なお、反転凹凸パターン４ｂは、パターン形成領域Ｒ１が平面視で２ｃｍ×２ｃｍの正方形となるように形成され、その周囲が非パターン形成領域Ｒ２となるように形成された。そして、この金型１１は、ピラニア溶液で洗浄された後に離型処理が施された。離型剤には、オプツール（ダイキン工業製）が使用された。
光硬化性樹脂は、液状のラジカル重合性モノマー組成物が使用され、金型１１の全表面に樹脂層１３が形成された。なお、金型１１の全表面当りの光硬化性樹脂の塗布量は、０．８ｎｇ／ｍｍ^２であった。

次に、図２（ｂ）に示すように、樹脂層１３が形成された金型１１は、光硬化装置の架台１８に載置されると共に、光硬化性樹脂上にはフォトマスク１４が更に配置された。このとき、フォトマスク１４は、金型１１のパターン形成領域Ｒ１（２ｃｍ×２ｃｍ）を区画する４辺から内側に５ｍｍ入った１ｃｍ×１ｃｍの正方形の領域のみを露光するようになっている。露光器１６からの光の照射条件は、照度が５０ｍＷ／ｃｍ^２、露光量が３０００ｍＪ／ｃｍ^２に設定された。

そして、図２（ｃ）に示すように、樹脂層１３からフォトマスク１４（図２（ｂ）参照）が取り外された後に、未硬化部１７ｂが除去されて、金型１１上には図２（ｄ）に示す基本微細構造体３が得られた。なお、本実施例では、アセトン洗浄によって未硬化部１７ｂが除去された。

次に、図２（ｅ）に示すように、本実施例では、別途に基材２として準備したポリカーボネート製のシートに、基本微細構造体３が金型１１と共に移動され、基本微細構造体３が光硬化性樹脂からなる接着層５を介して基材２に接合された。なお、接着層５の厚さは１００ｎｍ以下とした。

次に、図２（ｆ）に示すように、基材２に移動させた基本微細構造体３から金型１１（図２（ｅ）参照）が除去される。

そして、本実施例では、図２（ｇ）に示すように、基材２に既に配置されている基本微細構造体３に隣接するように、金型１１上に再び形成された基本微細構造体３が配置された。この際、基本微細構造体３同士の位置決めは、ＣＣＤにより行われた。そして、金型１１上の基本微細構造体３は、接着層５を介して基材２と接合された。

次に、図２（ｈ）に示すように、基材２に移動した基本微細構造体３から金型１１（図２（ｇ）参照）が除去されることで、本実施例に係る微細構造体１が完成した。

本実施例においては、製造した微細構造体１について、図１（ｂ）に示す凹凸パターン４ａ，４ａの端同士の距離（Ｄ_Ｓ）、及び樹脂層１３や接着層５に使用した光硬化性樹脂のはみ出し量を、拡大顕微鏡観察及びＡＦＭ（Nanoscope D5000:Veeco社製）を使用して測定した。また、ここでは凹凸パターン４ａの転写状態を観察してその評価を併せておこなった。

その結果、図１（ｂ）に示す凹凸パターン４ａ，４ａの端同士の距離（Ｄ_Ｓ）は、２μｍ以下（光硬化性樹脂の流出幅１μｍ以下）であった。そして、前記関係式（１）のＡは、２０以下であった。つまり、この微細構造体１によれば、基本微細構造体３を基材２上に可能な限り近接させて、しかもこの基本微細構造体３を高精度に位置決め可能であることが確認された。

また、基材２上に１回目に配置した基本微細構造体３に転写されたパターン形成領域Ｒ１の寸法、及び２回目に配置した基本微細構造体３のそれは、金型１１のパターン形成領域Ｒ１の寸法と比較した差が僅か１％程度であった。

そして、測定した光硬化性樹脂のはみ出し量は、「樹脂の流出幅」として表１に示した。また、凹凸パターン４ａの転写状態は、凹凸パターン４ａが消失している部分の幅の測定値を「パターン無し領域」として表１に示した。この「パターン無し領域」においては、後記する比較例２を除いて、隣接し合う基本微細構造体３同士の両方の「樹脂の流出幅」を合算した幅で凹凸パターン４ａが消失している。また、表１の判定は、Ｄ_Ｓ≦ＡＤ_ＭＩＮの関係を満足するものを「○」として表１に記し、Ｄ_Ｓ≦ＡＤ_ＭＩＮの関係を満足しないものを「×」として表１に記した。

なお、表１には、使用した金型の種類、金型形状、基本微細構造体３同士の接合法、及び被転写物の種類を併記した。ここで表１の金型形状のうち、「平坦状」は、図２（ａ）から（ｈ）の工程で使用したものを表し、「多段状」は、図３に示す金型１１を表し、「テーパ状」は、図４に示す金型１１を表す。また、接合法は、基本微細構造体３の端部同士が突き合せられるものを「突き合せ」として表１に記し、後記する比較例２のように、基本微細構造体２３の端部に、未硬化の樹脂層１３が重ね合わせられるものを「重ね合せ」として表１に記した。また、「凹凸パターンにおいて相互に隣接する山部同士の間隔及び相互に隣接する谷部同士の間隔のうちその最小値（Ｄ_ＭＩＮ）」を「凹凸パターン寸法最小値（Ｄ_ＭＩＮ）」として表１に記した。

そして、本実施例では、金型１１上で基本微細構造体３を形成した精度に関して、フォトマスク１４（図２（ｂ）参照）を用いて、図２（ｃ）の未硬化部１７ｂを溶剤（例えばアセトン）で除去することで得られる基本微細構造体３の側面の精度を把握する必要がある。

そこで、本実施例では、フォトマスク１４の照射枠の精度と、フォトマスク１４を用いて得られた基本微細構造体３の側面形状を測定した。その結果、フォトマスク１４の照射枠の側面凹凸粗さの標準偏差σは０．４μｍであり、基本微細構造体３の側面凹凸粗さの標準偏差σは０．６μｍであった。基本微細構造体３の側面は、僅かな凹凸形状を有するほぼ直線状であることが確認された。このことから本実施例では、基本微細構造体３同士の隣接配置による間隔を２μｍ以下とすることができた。ちなみに、基本微細構造体３の側面の精度については、フォトマスク１４の照射枠の更なる高精度加工や、樹脂層１３を形成する樹脂の選択によりさらに高精度になるものと考えられる。

（実施例２）
本実施例では、金型１１を、図３に示した金型１１（多段状金型１１）とした以外は、実施例1と同様に微細構造体１を製造した。
そして、製造した微細構造体１について、実施例１と同様に、図１（ｂ）に示す凹凸パターン４ａ，４ａの端同士の距離（Ｄ_Ｓ）、及び樹脂層１３や接着層５に使用した光硬化性樹脂のはみ出し量が、拡大顕微鏡観察及びＡＦＭ（Nanoscope D5000:Veeco社製）で測定された。また、ここでは凹凸パターン４ａの転写状態の評価が併せて行われた。

その結果、図１（ｂ）に示す凹凸パターン４ａ，４ａの端同士の距離（Ｄ_Ｓ）は、２μｍ以下（光硬化性樹脂の流出幅１μｍ以下）であった。そして、前記関係式（１）のＡは、２０以下（Ｄ_ＭＩＮ：１８０ｎｍ）であった。つまり、この微細構造体１によれば、基本微細構造体３を基材２上に可能な限り近接させて、しかもこの基本微細構造体３を高精度に位置決め可能であることが確認された。

（実施例３）
本実施例では、金型１１として、透明な石英製であって、図４に示す金型１１（テーパ状金型１１）が使用された。この金型１１としては、外径が４インチ（１０．１５ｃｍ）で、厚さが０．５２５ｍｍパターンのものから切り出した小片金型が使用された。なお、この金型１１は、形成領域Ｒ１の外周がテーパ状に形成されたものである。そして、反転凹凸パターン４ｂは、内径が１８０ｎｍで、深さが２００ｎｍ、ピッチが３６０ｎｍのドットが複数配置されたものであった。なお、反転凹凸パターン４ｂは、パターン形成領域Ｒ１が平面視で２ｃｍ×２ｃｍの正方形となるように形成され、その周囲が非パターン形成領域Ｒ２となるように形成された。そして、この金型１１が使用され、そして、図２（ｂ）の樹脂層１３に対する光照射が、透明な金型１１側から行われた以外は、実施例１と同様に微細構造体１が製造された。

そして、製造した微細構造体１について、実施例１と同様に、図１（ｂ）に示す凹凸パターン４ａ，４ａの端同士の距離（Ｄ_Ｓ）、及び樹脂層１３や接着層５に使用した光硬化性樹脂のはみ出し量が、拡大顕微鏡観察及びＡＦＭ（Nanoscope D5000:Veeco社製）で測定された。また、ここでは凹凸パターン４ａの転写状態の評価が併せて行われた。

（実施例４）
本実施例では、実施例１で得られた微細構造体１を型用微細構造体１ａ（図５（ａ）参照）として使用して電鋳層３０からなる微細構造体１が製造された。
ここでは先ず、型用微細構造体１ａの表面にパラジウム触媒層（PM-A200：日鉱金属社製）を形成した後、この型用微細構造体１ａを無電解Ｎｉメッキ液（トップケミアロイ６６、奥野製薬工業社製）に浸漬することで、図５（ａ）に示す電鋳層３０（無電解Ｎｉめっき層）が形成された。このときのめっき浴の温度は６０℃であり、浸漬時間は１分間であった。

次に、図５（ｂ）に示すように、電鋳層３０の厚さを増加させた。ここでは電気Ｎｉめっきが施された。めっき浴は、スルファミン酸Ｎｉ６０％水溶液にホウ酸、塩化Ｎｉ、及びピットレスＳ（日本化学産業社製、ピット防止剤）を混合して調製した。なお、これらの混合量は、調製しためっき浴１Ｌ当りで、ホウ酸が４０ｇ、塩化Ｎｉが５ｇ、ピットレスＳが５ｍＬであった。そして、この電気Ｎｉめっきは、めっき浴の温度を５０℃に設定し、０．５Ａ／ｄｍ^２で２０分間、１．５Ａ／ｄｍ^２で６０分間、３．０Ａ／ｄｍ^２で６０分間行った。
製造した微細構造体１（図５（ｄ）参照）の厚さは、５０μｍであった。

製造した微細構造体１について、実施例１と同様に、図１（ｂ）に示す凹凸パターン４ａ，４ａの端同士の距離（Ｄ_Ｓ）、及び樹脂層１３や接着層５に使用した光硬化性樹脂のはみ出し量が、拡大顕微鏡観察及びＡＦＭ（Nanoscope D5000:Veeco社製）で測定された。また、ここでは凹凸パターン４ａの転写状態の評価が併せて行われた。
距離（Ｄ_Ｓ）は、実施例１の微細構造体１（型用微細構造体１ａ）よりも短い１．９４μｍ以下となっていた。そして、前記関係式（１）のＡは、２０以下（Ｄ_ＭＩＮ：１８０ｎｍ）であった。

（比較例１）
本比較例では、図６（ａ）から（ｇ）に示す工程で微細構造体が製造された。ここで参照する図６（ａ）から（ｇ）は、硬化部形成、基本成形及び移動の工程をせずに得られた個片の微細構造体を突き合せて大面積の微細構造体を製造する方法を説明する工程図である。

この比較例１では、図６（ａ）に示すように、架台１８上に載置された金型１１の反転凹凸パターン４ｂ側に、インクジェット装置１２から噴射された光硬化性樹脂で樹脂層１３が塗布された。

次に、図６（ｂ）に示すように、樹脂層１３が形成された金型１１は、光硬化装置の架台１８に載置されると共に、この架台１８上で基材２が樹脂層１３に押し付けられた。このとき樹脂層１３には、凹凸パターン４ａが転写された。そして、樹脂層１３は、露光器１６からの光照射によって硬化して基本微細構造体２３となった。

次に、図６（ｃ）に示すように、基本微細構造体２３から金型１１（図６（ｂ）参照）が取り除かれることで、基材２上には、個片の微細構造体である基本微細構造体２３が得られた。

そして、この転写方法では、図６（ｄ）に示すように、架台１８上に載置された金型１１の反転凹凸パターン４ｂ側に、インクジェット装置１２から噴射された光硬化性樹脂で樹脂層１３が再び形成された。

次に、樹脂層１３が形成された金型１１は、図６（ｅ）に示すように、光硬化装置の架台１８に載置されると共に、基材２上に形成した基本微細構造体２３と隣接して並ぶように、樹脂層１３が基材２に押し付けられた。このとき樹脂層１３には、凹凸パターン４ａが転写された。この樹脂層１３は、図示しない露光器からの光照射によって硬化した。

そして、図６（ｆ）に示すように、基本微細構造体２３から金型１１（図６（ｅ）参照）が取り除かれることで、基材２上には、２つの基本微細構造体２３，２３が突き合せられて並ぶように配置されて大面積の微細構造体２１が得られた。

以上のように、本比較例では、硬化部形成及び基本成形の工程を実施せずに微細構造体２１が製造された。ここで使用した金型１１及び基材２は、実施例１と同様のものが使用された。そして、金型１１に対する光硬化性樹脂の塗布条件を実施例１と同じにして金型１１に樹脂層１３（図６（ａ）参照）が形成された。
得られた微細構造体２１には、基材２上で光硬化性樹脂が金型１１からはみ出したことによる突起Ｐ（図６（ｆ）参照）が形成されていた。

そして、得られた微細構造体２１について、実施例１と同様に、図６（ｇ）に示す凹凸パターン４ａ，４ａの端同士の距離（Ｄ_Ａ）、及び樹脂層１３に使用した光硬化性樹脂のはみ出し量を、拡大顕微鏡観察及びＡＦＭ（Nanoscope D5000:Veeco社製）を使用して測定した。また、ここでは凹凸パターン４ａの転写状態を観察してその評価を併せておこなった。

その結果、距離（Ｄ_Ａ）は、２０μｍ以上（光硬化性樹脂の流出幅１０μｍ以上）であった。そして、前記関係式（１）のＡは、２０を超える値であった。つまり、この微細構造体２１では、基本微細構造体２３を基材２上に本実施例ほど近接させて配置することが困難であることが確認された。
また、凹凸パターン４ａ面から突出する突起Ｐの高さは５μｍであり、この突起Ｐによって得られた基本微細構造体２３の平坦性が阻害されていた。

（比較例２）
本比較例では、硬化部形成、基本成形及び移動の工程をせずに次の微細構造体が製造された。ここで参照する図７（ａ）から（ｆ）は、硬化部形成、基本成形及び移動の工程をせずに重ね合せて微細構造体を製造する方法の工程図である。図８は、図７（ａ）の工程で金型に光硬化性樹脂を塗布した範囲を示す平面図である。図９は、図７（ｅ）の工程で基本微細構造体に樹脂層が重ね合わされた様子を示す概念図であって、図７（ｅ）の金型側から基本微細構造体及び樹脂層を見た様子を示す図である。なお、ここで使用した金型１１、基材２及び光硬化性樹脂は、実施例１と同様のものが使用された。

本比較例では、硬化部形成、基本成形及び移動の工程をせずに基本微細構造体の端部同士を重ね合わせることで、相互の凹凸パターンを近接して配置することができるか否かが検討された。

ここでは先ず、図７（ａ）に示すように、架台１８上に載置された金型１１の反転凹凸パターン４ｂ側に、インクジェット装置１２から噴射された光硬化性樹脂で樹脂層１３が形成された。

金型１１に塗布された光硬化性樹脂の範囲は、図８に示すように、樹脂層１３が金型１１の内側に形成される範囲とした。具体的には、金型１１の周縁から３ｍｍ内側の矩形の領域に光硬化性樹脂が塗布された。光硬化性樹脂の塗布量は、金型１１の塗布面積当りで、０．８ｎｇ／ｍｍ^２であった。

次に、図７（ｂ）に示すように、樹脂層１３が形成された金型１１は、光硬化装置の架台１８に載置されると共に、この架台１８上で基材２が樹脂層１３に押し付けられた。このとき樹脂層１３には、凹凸パターン４ａが転写された。そして、樹脂層１３は、露光器１６からの光照射によって硬化して基本微細構造体２３となった。

次に、図７（ｃ）に示すように、基本微細構造体２３から金型１１（図７（ｂ）参照）が取り除かれることで、基材２上には、個片の微細構造体である基本微細構造体２３が得られた。

そして、本比較例では、図７（ｄ）に示すように、金型１１に光硬化性樹脂で樹脂層１３が再び形成された。

次に、樹脂層１３が形成された金型１１は、図７（ｅ）に示すように、光硬化装置の架台１８に載置されると共に、基材２上に既に形成した基本微細構造体２３の端部と、樹脂層１３の端部とが所定の幅で相互に重なり合うようにこの樹脂層１３が基材２に押し付けられた。このとき樹脂層１３には、凹凸パターン４ａが転写された。そして、樹脂層１３は、露光器１６からの光照射によって硬化した。

そして、図７（ｆ）に示すように、基本微細構造体２３から金型１１（図７（ｅ）参照）が取り除かれることで、基材２上には、一部が重なり合って相互に基本微細構造体２３が２つ並んだ大面積の微細構造体２１が得られた。

得られた微細構造体２１について、実施例１と同様に、図１（ｂ）に示す凹凸パターン４ａ，４ａの端同士の距離（Ｄ_Ｓ）、及び樹脂層１３や接着層５に使用した光硬化性樹脂のはみ出し量が、拡大顕微鏡観察及びＡＦＭ（Nanoscope D5000:Veeco社製）で測定された。また、ここでは凹凸パターン４ａの転写状態の評価が併せて行われた。

その結果、微細構造体２１は、図７（ｆ）に示す基本微細構造体２３同士が重なり合った部分４０は、凹凸パターンが消失しており、その消失幅は４０μｍ以上であった。
このことは、図９に示すように、基材２上に既に形成された基本微細構造体２３の端部に、樹脂層１３の端部を重ね合わせる工程（図７（ｅ）参照）で、樹脂層１３からの光硬化性樹脂が、基本微細構造体２３の端部３３に形成された凹凸パターンに流れ込んだことによる。

したがって、本比較例では、基本微細構造体の端部同士を重ね合わせて微細構造体２１を形成しても、その重なり合った部分４０（図７（ｆ）参照）で相互の凹凸パターンが消失するために、相互の凹凸パターン同士を近接して配置することができないことが確認された。

（比較例３）
本比較例では、前記した図１０（ａ）から（ｇ）に示す従来の連続転写による方法を使用して微細構造体２１が製造された。ここで使用した金型１１は実施例３と同様の石英を使用した。また，塗布量、照射条件は実施例1と同様である。
光硬化性樹脂の塗布は基材２側にし、塗布された箇所に金型１１を精密に載置し樹脂層１３に押し付け、照射することで基材２上に基本微細構造体２３を得た。そして、樹脂のはみ出しによる突起Ｐを避けて隣接して繰り返し転写することで基本微細構造体２３，２３を得た。
得られた微細構造体２１には、基材２上で光硬化性樹脂が金型１１からはみ出したことによる突起Ｐ（図１０（ｆ）参照）が形成されていた。
そして、得られた微細構造体２１について、実施例１と同様に、図１０（ｇ）に示す凹凸パターン４ａ，４ａの端同士の距離（Ｄ_Ａ）、及び樹脂層１３に使用した光硬化性樹脂のはみ出し量を、拡大顕微鏡観察及びＡＦＭ（Nanoscope D5000:Veeco社製）を使用して測定した。また、ここでは凹凸パターン４ａの転写状態を観察してその評価を併せておこなった。
その結果、距離（Ｄ_Ａ）は、３０μｍ以上（光硬化性樹脂の流出幅１５μｍ以上）であった。そして、前記関係式（１）のＡは、２０を超える値であった。つまり、この微細構造体２１では、基本微細構造体２３を基材２上に本実施例ほど近接させて配置することが困難であることが確認された。
また、凹凸パターン４ａ面から突出する突起Ｐの高さは４μｍであり、この突起Ｐによって得られた基本微細構造体２３の平坦性が阻害されていた。
したがって、従来の転写法により基本微細構造体２１を形成しても、樹脂のはみ出しが発生し、相互の凹凸パターン同士を近接して配置することができないことが確認された。

（ａ）は、本実施形態に係る微細構造体の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ断面において基本微細構造体同士の間の様子を示す部分拡大断面図である。（ａ）から（ｈ）は、本実施形態に係る微細構造体の製造方法を説明するための工程図である。本実施形態に係る微細構造体の製造方法において使用する金型の変形例を示す模式図である。本実施形態に係る微細構造体の製造方法において使用する金型の変形例を示す模式図である。型用微細構造体を使用した電鋳による微細構造体の製造方法を説明する工程図である。（ａ）から（ｇ）は、硬化部形成、基本成形及び移動の工程をせずに得られた個片の微細構造体を突き合せて大面積の微細構造体を製造する方法を説明する工程図である。（ａ）から（ｆ）は、硬化部形成、基本成形及び移動の工程をせずに重ね合せて微細構造体を製造する方法の工程図である。図７（ａ）の工程で金型に光硬化性樹脂を塗布した範囲を示す平面図である。図７（ｅ）の工程で基本微細構造体に樹脂層が重ね合わされた様子を示す概念図であって、図７（ｅ）の金型側から基本微細構造体及び樹脂層を見た様子を示す図である。（ａ）から（ｇ）は、従来の転写方法で得られた個片の微細構造体を突き合せて大面積の微細構造体を製造する方法を説明する工程図である。

符号の説明

１微細構造体
１ａ型用微細構造体
２基材
３基本微細構造体
４ａ凹凸パターン
４ｂ反転凹凸パターン
５接着層
１１金型
１３樹脂層
１４フォトマスク
１７ａ硬化部
１７ｂ未硬化部
２４フォトマスク
３０電鋳層
Ｒ１パターン形成領域
Ｒ２非パターン形成領域
Ｔ山部
Ｕ谷部
Ｓａ段差
Ｓｂテーパ部

Claims

表面に微細な凹凸パターンを形成した基本微細構造体を基材上に接着層を介して複数並べて配置した微細構造体において、
相互に隣接し合う前記基本微細構造体同士の前記凹凸パターンの端同士の距離が下記関係式（１）で示される距離（Ｄ_Ｓ）を満足して前記基本微細構造体同士が配置可能となるように、前記基本微細構造体の端部が整形され、
前記基本微細構造体が光硬化性樹脂で形成され、
前記基本微細構造体の端部の形状は、前記基材上でアンダーカットとなっていることを特徴とする微細構造体。
Ｄ_Ｓ≦ＡＤ_ＭＩＮ・・・・・（１）
（但し、式（１）中、Ｄ_ＭＩＮは前記凹凸パターンにおいて山部の幅及び谷部の幅のうちその最小値であり、Ａは２０以下の正数である）
前記基材は可撓性を有することを特徴とする請求項１に記載の微細構造体。
前記基材は光透過性を有することを特徴とする請求項１に記載の微細構造体。