JP5117901B2 - インプリント治具およびインプリント装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱可塑性シートを挟むインプリント治具およびインプリント装置であって、加熱加圧することにより、熱可塑性シート上に微細パターンを転写する熱式インプリントに用いられるインプリント治具およびインプリント装置に関する。

近年、プリンストン大学のＳｔｅｐｈｅｎ Ｙ． Ｃｈｏｕ教授らにより、安価な手法で高アスペクト比の微少パターンを転写する方法としてナノインプリント方式が多数報告されている。ナノインプリントは主に、紫外線硬化樹脂をパターン転写に用いる光ナノインプリント方式と、熱可塑性物質に熱と圧力を加えることによりパターン転写を行う熱ナノインプリント方式とに分けることができる。特に後者の方法は、材料としてシート材料を用いることによりフラットパネルディスプレイ、電子カードなどを安価に作製する方法（以下、シート熱ナノインプリント法と呼ぶ）として注目を集めている。

記録メディアの世界においても、例えば光ディスク基板としての薄いＰＣ（ポリカーボネート）製シート上に光ディスクパタンをシート熱ナノインプリント法で転写し、それをそのまま記録メディアとして用いることにより、体積当たりの記録容量を飛躍的に増やす技術が注目されている。例えば特許文献１によれば、１００ｕｍ以下の薄い光ディスクと、その薄型光ディスクの面ぶれが少なく安定に回転させるためのスタビライザーとを組み合わせることによる大容量記録再生システムが提案されている。

特開２００３−９１９７０号公報 特開２００６−２６９２８号公報

光ディスクの作製においては射出成形による基板成形が一般的であるが、上記のような薄い基板を射出成形により作製しようとしても、金型と第一金型（以下、スタンパと称する）の間隔が極めて狭くなるため、樹脂の充填ができない。このため、射出成形法を薄型基板に適用することは、技術的に困難であった。また２Ｐ法による薄い基板上へのパターニングは技術的には可能であるが、コスト的な問題がある。これに対して薄いシート基板への直接のパターニングであるシート熱インプリント法は技術的にもコスト的にも上記従来技術より格段に優れていると言える。

上記のようにシート熱ナノインプリント法を用いて光ディスクを作製する場合、基板となる熱可塑性のシートを薄く形成すれば、そのシートに微細パターンを転写することにより、極めて薄い光ディスクを作製することが可能である。シート熱ナノインプリント法では、シートのガラス転移点よりも高い温度でシートを加圧することにより、軟化したシートの表面に、スタンパに形成された微細パターンを転写する。その後、シートを、そのガラス転移点よりも低い温度まで冷却し、シートとスタンパとを剥離する。この際、微細パターンを転写するために必要な第一金型（以下、スタンパとも称する）と、第一金型（スタンパ）とシートが接する面とは反対側に設けられる第二金型（以下プレートとも称する）とシートと、第一金型の関係を支える金型ホルダ（以下、スタンパホルダ、又はホルダプレートとも称する）を組み合わせた治具をインプリント治具と称している。使用する際、加圧に用いるプレス装置全体の温度を調整するのは時間がかかるため、特許文献２では、所定の微細パターンが形成されたスタンパを含むインプリント治具に熱可塑性のシートを挟んで固定し、このインプリント治具をプレス装置の平行平板に挟んで、加熱しつつプレスしている。その後、シートとスタンパを剥離する際には、インプリント治具をプレス装置から取り外して、インプリント治具だけを冷却している。

光ディスクを作製する場合には、広い領域（Φ１２０ｍｍの円形領域全体）にわたって確実に微細パターンを転写しなければならないので、シートとスタンパとの間の平行度を精度よく制御する必要がある。これらが平行でない状態でプレスするとシート全体に均一に圧力がかからず、シートにパターンが正確に転写されない、又はシートが変形する恐れがある。

このような問題を回避するために、後述するように、スタンパとスタンパを保持するスタンパホルダとの間には、緩衝用のゴムシート（以下、弾性部材とも称す）が配置される。これにより、シートの面全体にわたって均一に圧力をかけることができ、大面積の転写が可能となる。

しかし、後述するように、本発明者の実験により、次のような問題が明らかとなった。即ち、緩衝用のゴムシートを使用することにより、パターン転写後の冷却剥離工程において、転写済みシートとインプリント治具のスタンパとを剥離するのに要する力が非常に大きくなり、剥離後の転写済シートを変形させてしまう可能性がある。また、転写済シートとスタンパとが傾いた状態で剥離されると、転写された微細パターンが崩れる可能性があるため、これらを平行に保った状態で剥離しなければならない。しかしながら、シート及びスタンパを平行に保った状態で剥離する場合、これらが傾いた状態で剥離する場合と比べて、剥離に大きな力が必要となる。このように、剥離に要する力が大きくなってしまう場合には、大掛かりな剥離装置を要するという問題が生じる。

本発明の第１の態様に従えば、熱可塑性シートにパターンを転写するために表面に転写用パターンが形成された第一金型と、前記第一金型を固定する金型ホルダと、前記第一金型と前記金型ホルダとの間に弾性部材を設け、前記第一金型に対向して設けられた第二金型を含み、前記第一金型の転写用パターンが形成された面に接触して前記シートが配置されるようになっていることを特徴とするインプリント治具が提供される。また前記第二金型は、転写用パターンが形成されていてもよいし、鏡面加工をされていてもよい。第二金型が鏡面加工されている場合には、スタンパとプラスチックシートとを剥離する際、プラスチックシートと第二金型とが強固に張り付いているため、プラスチックシートが第二金型から剥離することが無く、スタンパとプラスチックシートとを確実に剥離することができる。

本発明の第２の態様に従えば、熱可塑性シートにパターンを転写するために表面に転写用パターンが形成された第一金型と、前記第一金型を固定する金型ホルダと、前記第一金型と前記金型ホルダとの間に弾性部材を設け、前記第一金型に対向して設けられた第二金型を含み、前記第一金型の転写用パターンが形成された面に接触して前記シートが配置されるようになっているインプリント治具であって、該弾性部材と前記第一金型の間、もしくは弾性部材と前記金型ホルダの間に密着性低減手段を設けたことを特徴とするインプリント治具が提供される。また前記第二金型は、転写用パターンが形成されていてもよいし、鏡面加工をされていてもよい。鏡面加工されている場合には、スタンパとプラスチックシートとを剥離する際、プラスチックシートと第二金型とが強固に張り付いているため、プラスチックシートが第二金型から剥離することが無く、スタンパとプラスチックシートとを確実に剥離することができる。

本発明のインプリント治具は、密着性低減手段を備えるために、弾性部材とスタンパおよびスタンパホルダとの間、あるいはそのどちらか一方の密着性が低くなり、その結果スタンパとプラスチックシートとを容易に剥離することができる。例えば、後述するシート熱ナノインプリント法により、インプリント治具のスタンパと第二金型との間に挟まれたプラスチックシートを加熱加圧すると、スタンパとプラスチックシートとが密着する。そのため、プラスチックシートとスタンパとを剥離する際には非常に大きな力を要することになる。本発明では、剥離性を向上するために備えた密着性低減手段により、弾性部材とスタンパおよびスタンパホルダとの間、あるいはそのどちらか一方の密着性が低くなり、プラスチックシートとスタンパとの剥離開始時に、弾性部材のスタンパホルダに対して固定されていない部分（例えば弾性部材の中央部分）において、スタンパホルダと弾性部材とがわずかに剥離する。この際、弾性部材のスタンパホルダに対して固定されている部分（例えば弾性部材の外周部分）は、スタンパホルダから剥離できない。従って、弾性体の中央部分のみが、スタンパホルダとは反対側に撓むように変形し、この変形に伴って、スタンパの外周部分においてスタンパとプラスチックシートとの間にわずかな隙間が形成される。こうして形成された隙間が、スタンパとプラスチックシートとの剥離を容易にすると考えられる。

本発明のインプリント治具において、前記弾性部材がシリコンゴムによって形成されていてもよく、前記弾性部材が、耐熱性を有するゴムによって形成されていてもよい。いずれの場合にも、弾性部材が耐熱性を有するゴム（シリコンゴム、フッ素系ゴムなど）により形成されているので、インプリント治具をシート熱ナノインプリント法に必要な高温の環境下で使用できる。

本発明のインプリント治具において、前記密着性低減手段が、前記スタンパホルダの前記弾性部材側の面に形成された凹凸であってもよい。また、前記凹凸の高さがほぼ１μｍであってもよい。この場合には、スタンパホルダの表面の粗さを粗くして、例えば１μｍ程度の凹凸を形成することによって、スタンパホルダと弾性部材との間の密着性を低減させることができ、さらにはスタンパとプラスチックシートとを容易に剥離することができる。ここで、凹凸とは、突起及び／又は窪みを意味しており、凹凸の高さとは、凹凸が形成されている面（例えばスタンパホルダの弾性部材側の面）の、当該面に垂直な方向における高低差を意味している。

本発明のインプリント治具において、前記密着性低減手段が、前記弾性部材の前記スタンパホルダ側の面に形成された凹凸であってもよい。また、前記凹凸の高さがほぼ１μｍであってもよい。この場合には、弾性部材の表面の粗さを粗くして、例えば１μｍ程度の凹凸を形成することによって、スタンパホルダと弾性部材との間の密着性を低減させることができ、さらにはスタンパとプラスチックシートとを容易に剥離することができる。

本発明のインプリント治具において、前記密着性低減手段が、前記弾性部材の前記スタンパ側の面に形成された凹凸であってもよい。また、前記凹凸の高さがほぼ１μｍであってもよい。この場合には、弾性部材の表面の粗さを粗くして、例えば１μｍ程度の凹凸を形成することによって、スタンパホルダと弾性部材との間の密着性を低減させることができ、さらにはスタンパとプラスチックシートとを容易に剥離することができる。

本発明のインプリント治具において、前記密着性低減手段が剥離剤であってもよく、前記弾性部材と、前記スタンパおよび前記スタンパホルダとの間、あるいはそのどちらか一方に設けられたフッ素樹脂の薄膜であってもよく、前記弾性部材と、前記スタンパおよび前記スタンパホルダとの間、あるいはそのどちらか一方に設けられ、且つ、表面に凹凸が形成された金属薄膜であってもよい。いずれの場合も、スタンパホルダと弾性部材との間の密着性を低減させることができ、さらにはスタンパとプラスチックシートとを容易に剥離することができる。

本発明のインプリント治具において、前記第二金型の前記スタンパと対向する面が鏡面であってもよい。この場合には、スタンパとプラスチックシートとを剥離する際、プラスチックシートと第二金型とが強固に張り付いているため、プラスチックシートが第二金型から剥離することが無く、スタンパとプラスチックシートとを確実に剥離することができる。

本発明のインプリント治具を用いて、シート熱ナノインプリント法を用いた大面積へのパターン転写を行う際に、シートへダメージを与えることなく、比較的小さな力で治具からのシートの剥離が行える。

図１を参照して、本発明に係るインプリント治具の一例を説明する。図１に示すように、インプリント治具１００は、主に、スタンパホルダセット１０１と、スタンパホルダセット１０１の上側に配置されるミラープレート１０２とを備える。

ミラープレート１０２は、ステンレス製の略円盤状の部材であり、ミラープレート１０２の、スタンパホルダセット１０１と対向する下面１０２ａには、鏡面加工が施されている。また、ミラープレート１０２の外周縁には、ミラープレート１０２の中央部分の厚さよりも薄いつば１０２ｂが形成されている。ミラープレート１０２をハンドリングする際に、このつば１０２ｂを把むことで、鏡面加工された下面１０２ａに不用意に接触することを防止している。

スタンパホルダセット１０１は、略円盤状の部材であるステンレス製のホルダプレート１０３と、ホルダプレート１０３の上面（ミラープレート１０２と対向する側の面）に配置される耐熱ゴム製のゴムシート（耐熱ゴムシート、弾性部材）１０４と、ゴムシート１０４の上面に配置されるスタンパ１０５と、ゴムシート１０４及びスタンパ１０５をホルダプレート１０３の上面に固定するクランプ（押さえ部、外周押さえ部）１０６とを備える。ゴムシート１０４は、シリコンゴムによって形成されており、スタンパ１０５とホルダプレート１０３との間に配置される。後述するように、ゴムシート１０４は、光ディスク基板の製造における加熱加圧工程の際に、スタンパ１０５が光ディスク基板となる熱可塑性プラスチックシート全体を均一に押圧するための緩衝材としての役割を果たす。

スタンパ１０５は、ニッケル製の薄い略円盤状の部材であって、その一方の面には、所定の微細なパターンが形成されている。後述する加熱加圧工程において、光ディスク基板となる熱可塑性プラスチックシートに、このパターンが転写される。また、ホルダプレート１０３の上面に、ゴムシート１０４及びスタンパ１０５が重ねて配置された状態で、スタンパ１０５の外周部分がクランプ１０６によって付勢されている。これに対して、ゴムシート１０４及びスタンパ１０５の中央部分はホルダプレート１０３に対して直接、付勢されていないため、後述のように、これらの中央部分がホルダプレート１０３から離れるように湾曲変形することが可能である。

次に、上述のインプリント治具１００を用いて光ディスク基板を形成する方法（シート熱ナノインプリント法）について説明する。先ず、図２に示すように、スタンパホルダセット１０１の上面、即ち、クランプ１０６により外周部を固定されたスタンパ１０５の上面（パターンが形成された面）に、厚さ約１００μｍのポリカーボネート（ＰＣ）製の熱可塑性プラスチックシート（ＰＣシート）２０１を載置する。さらに、ＰＣシート２０１の上面に、ミラープレート１０２の鏡面加工された下面１０２ａを接触させて、インプリント治具１００にＰＣシート２０１を挟む。

次に、図４（ａ）に示すように、ＰＣシート２０１を挟んだインプリント治具１００を、プレス装置２１０に取り付ける。ここで、図３に示すように、プレス装置２１０は、所定の厚さを有する金属製の板状部材である上ステージ２１１Ａ及び下ステージ２１１Ｂと、これらの上ステージ２１１Ａ及び下ステージ２１１Ｂにそれぞれ設けられているヒータ２１２と、上ステージ２１１Ａに回動可能に設けられ、上ステージ２１１Ａを上下移動させるボールネジ２１３と、下ステージ２１１Ｂに内蔵されたボールネジ２１３の回動モータ（不図示）とを備える。プレス装置２１０は、ヒータ２１２を用いて、プレス対象物を所定の温度に加熱した状態で、上ステージ２１１Ａと下ステージ２１１Ｂとの間に挟んだプレス対象物を加圧することができる。

ボールネジ２１３の回動モータにより、図４（ｂ）に示すように、上ステージ２１１Ａを、下ステージ２１１Ｂに相対して近づく向きに移動して、上ステージ２１１Ａと下ステージ２１１Ｂとに挟まれたインプリント治具１００に対して所定の荷重を加える。インプリント治具１００が所定の荷重（圧力）で押圧されることにより、インプリント治具１００に挟まれたＰＣシート２０１にも所定の荷重が加わる。プレス装置２１０によりインプリント治具１００及びＰＣシート２０１が押圧されている間、プレス装置２１０に設けられたヒータ２１２により、インプリント治具１００及びＰＣシート２０１温度は、ＰＣシート２０１のガラス転移温度Ｔｇよりも高い温度に維持されている（加熱加圧工程）。このように、ＰＣシート２０１を、そのガラス転移温度Ｔｇよりも高い温度に維持した状態で押圧することにより、スタンパ１０５の上面に形成されている所定のパターンを、スタンパ１０５の上面に接触しているＰＣシート２０１の下面に転写することができる。

プレス装置２１０により、所定時間（本実施形態では約１０秒間）、インプリント治具１００及びＰＣシート２０１とに所定の荷重を加えた後、プレス装置２１０の上ステージ２１１Ａを下ステージ２１１Ｂから離隔して、これらのステージの間に挟まれていたインプリント治具１００（及びＰＣシート２０１）を取り外す。取り外したインプリント治具１００及びＰＣシート２０１を、ＰＣシート２０１のガラス転移温度Ｔｇよりも低い温度（冷却温度）になるまで冷却する（冷却工程）。ここで、ＰＣシート２０１の温度が、そのガラス転移温度Ｔｇよりも十分低くなるまで冷却した場合には、後述する剥離工程において、ＰＣシート２０１に転写されたパターンが破損しやすくなるため、冷却温度は、ＰＣシート２０１のガラス転移温度Ｔｇよりも少し低い温度に設定することが望ましい。

インプリント治具１００及びＰＣシート２０１を所定の冷却温度まで冷却した後、図５に示したような剥離装置２３０に取り付ける。ここで、剥離装置２３０は、対象物を載置するステージ２３１と、ステージ２３１の上に配置された対象物を固定するクランプ２３２と、ステージ２３１の上方において、ステージ２３１に固定された対象物に真空吸着する真空吸着部２３３と、真空ポンプ２３４と、真空吸着部２３３をステージ２３１に対して上方に移動する移動部２３５とを備える。真空吸着部２３３は、対象物との間に所定の閉じた空間を形成した状態で対象物と密着して配置される。真空吸着部２３３と対象物との間に形成された空間の圧力を、真空ポンプ２３４によって減圧することによって、真空吸着部２３３が対象物に真空吸着する。

図５に示したように、インプリント治具１００を、ステージ２３１の上に配置する。このとき、インプリント治具１００のスタンパホルダセット１０１を、クランプ２３２によってステージ２３１に固定し、インプリント治具１００のミラープレート１０２の上面を、真空吸着部２３３によって真空吸着する。その後、移動部２３５を用いて真空吸着部２３３をステージ２３１に対して上方に移動させることにより、ミラープレート１０２をスタンパホルダセット１０１から引き離す。このとき、ミラープレート１０２とスタンパホルダセット１０１とは、ほぼ互いに平行な状態を保ったまま、引き離される。

ここで、ミラープレート１０２の、ＰＣシート２０１と接している面は鏡面加工されているため、それらは強固に密着している。従って、ミラープレート１０２及びＰＣシート２０１の面方向に垂直な力を加えても、これらを引き離すことは困難である。そのため、真空吸着部２３３によって吸着されたミラープレート１０２を上側に引っ張る場合において、ミラープレート１０２がＰＣシート２０１から離れず、ミラープレート１０２とＰＣシート２０１とが一体となって、スタンパホルダセット１０１に対して上側に引っ張られることになる。

一方、スタンパホルダセット１０１は、ステージ２３１に対して固定されているため、上述のように真空吸着部２３３によって吸着されたミラープレート１０２を上側に引っ張る場合において、スタンパホルダセット１０１の上面（つまり、スタンパ１０５の上面）とＰＣシート２０１の下面とが剥離される（剥離工程）。その後、ミラープレート１０２からＰＣシート２０１が剥離されることにより、一方の面に微細なパターンが形成された光ディスク基板が形成される。

ＰＣシート２０１が剥離されたミラープレート１０２及びスタンパホルダセット１０１には、別のＰＣシート２０１が配置され、再びプレス装置２１０に取り付けられる。ここで、インプリント治具１００とプレス装置２１０とは独立した装置であるので、プレス装置２１０を所定の温度に保ったまま、インプリント治具１００をプレス装置から容易に取り外して、ＰＣシート２０１を冷却することができる。インプリント治具１００の熱容量は小さいので、短時間で冷却することができる。従って、インプリント治具１００がプレス装置２１０に組み込まれている場合と比べて、ＰＣシート２０１を冷却する工程において、熱容量が大きいプレス装置２１０の温度が下がるまで待つ必要が無い。さらに、複数のインプリント治具１００を用いる場合には、あるインプリント治具１００に取り付けられたＰＣシート２０１を冷却する工程と、所定の温度に保たれたプレス装置２１０を用いて、別のインプリント治具１００に取り付けられたＰＣシート２０１を加熱加圧する工程を同時に行うことができ、作業時間の短縮を図ることができる。

しかしながら、プレス装置２１０とインプリント治具１００とが一体化されていないので、例えばプレス装置２１０の上ステージ２１１Ａと下ステージ２１１Ｂが高い工作精度で形成されていたとしても、インプリント治具１００に取り付けられたＰＣシート２０１は、その面方向全体にわたって均一に圧力が印加されるとは限らない。なぜならば、ＰＣシート２０１へ加えられる圧力の均一度は、インプリント治具１００の工作精度（公差）、インプリント治具１００へのＰＣシート２０１の取り付け精度及び／又はプレス装置２１０へのインプリント治具１００の取り付け精度等に起因する誤差の影響を受けるからである。上述の誤差が大きい場合であって、ＰＣシート２０１の全面にわたって均一に圧力が印加されない場合には、スタンパ１０５の上面とＰＣシート２０１の下面とが均一に密着せず、ＰＣシート２０１の下面にスタンパ１０５の微細なパターンが転写されない恐れがある。これを防ぐために、本実施形態では、ホルダプレート１０３とスタンパ１０５との間に緩衝用のゴムシート１０４が配置されており、上述の誤差を吸収して、ＰＣシート２０１の面方向全体にわたって均一に圧力を加えることができる。

このように、ＰＣシート２０１をインプリント治具１００に取り付けた状態で、プレス装置２１０を用いてこれらを加圧することによって、ＰＣシート２０１の下面に、スタンパ１０５の上面に形成されている所定の微細なパターンを転写することができる。その後、プレス装置２１０からインプリント治具１００を取り除いたときには、ＰＣシート２０１とインプリント治具１００とが張り付いた状態になっているので、前述のとおり、これらを剥離する必要がある。ここで、インプリント治具１００のスタンパ１０５とＰＣシート２０１とを剥離する際に、例えばシールをはがす場合のように、スタンパ１０５及びＰＣシート２０１の面方向（以下、単に面方向と呼ぶ）に対して斜めに向いた力を、スタンパ１０５又はＰＣシート２０１に加えて、これらを剥離すると、ＰＣシート２０１の下面に転写されたパターンが破損する可能性が高い。また、スタンパ１０５とＰＣシート２０１とを剥離するために要する力（剥離力）が非常に大きい場合には、剥離されたＰＣシート２０１が変形することがある。

従って、スタンパ１０５とＰＣシート２０１とを剥離する際には、スタンパ１０５とＰＣシート２０１とを平行に保った状態で、且つ、なるべく弱い力でこれらを剥離することが望まれる。ここで、本実施形態では剥離装置２３０を用いて剥離を行っているので、スタンパ１０５とＰＣシート２０１とは平行を保った状態で剥離することができる。しかしながら、スタンパ１０５とＰＣシート２０１とは平行を保った状態で剥離するためには、これらに、面方向に垂直な力を加えて剥離する必要があり、面方向に対して傾いた力を加えてこれらを剥離する場合と比べて、大きな剥離力が必要となる。ところが、このような大きな剥離力をＰＣシートにかけると、前述のように剥離されたＰＣシート２０１が変形する恐れがある。

この問題に対して、本発明者は、以下に示す実験結果に基づいて、ホルダプレート１０３の上面の粗さ（Ｒａ）に応じて、剥離に要する力（剥離力）が大きく異なることを見出した。つまり、スタンパ１０５とＰＣシート２０１との剥離に要する力は、インプリント治具１００の、ＰＣシート２０１と接触している部分の表面粗さではなく、ゴムシート１０４と接触している部分の表面粗さに依存していることを見出した。
つまり、ホルダプレート１０３とゴムシート１０４との密着性が剥離力に依存していることを見出した。

ホルダプレート１０３の上面の粗さ（Ｒａ）が異なる場合について、上述の剥離装置２３０を用いて、スタンパ１０５とＰＣシート２０１との剥離を行い、それぞれの場合における剥離状況を調べる実験を行った。図６にこの実験の結果をまとめた表を示す。この結果から、Ｒａが小さい場合（Ｒａが２０ｎｍ又は４００ｎｍの場合）には、非常に大きな剥離力が必要となり、既存の剥離装置ではＰＣシート２０１とスタンパ１０５とを剥離することはできなかったことがわかる。一方、Ｒａが大きい場合（例えば、Ｒａが６００ｎｍ又は１０００ｎｍである場合）には、小さな剥離力でＰＣシート２０１とスタンパ１０５とを剥離することができている。即ち、ホルダプレート１０３の上面の粗さ（Ｒａ）を大きくすることによって、小さな剥離力でスタンパ１０５とＰＣシート２０１とを剥離することができることがわかった。

次に、ホルダプレート１０３の上面の粗さが、ＰＣシート２０１とスタンパ１０５との剥離に及ぼす影響について考察する。ＰＣシート２０１とスタンパ１０５とを剥離する際、スタンパホルダセット１０１に対して、ミラープレート１０２が上向きに引っ張られる。このとき、ミラープレート１０２と一体となっているＰＣシート２０１は、スタンパ１０５を上向きに引っ張ることになる。スタンパ１０５の外縁部分はクランプ１０６によってホルダプレート１０３に付勢されているが、これらの中央部分はホルダプレート１０３に対して直接付勢されていない。さらに、ゴムシート１０４とスタンパ１０５とは密着しており、互いに堅く張り付いているが、ホルダプレート１０３の上面に微小な凹凸が形成されて、ホルダプレート１０３の上面が粗くなっている場合には、ホルダプレート１０３とゴムシート１０４との間の密着性が低くなっている。従って、図７に示すように、剥離装置２３０により矢印の方向に力をかけて、ＰＣシート２０１とスタンパ１０５とを剥離する際には、スタンパ１０５及びゴムシート１０４が一体となって、これらの中央部分がわずかに、上に凸になるように変形すると考えられる。

図７に示すように、スタンパ１０５及びゴムシート１０４が上に引っ張られたときに、これらの中央部分はわずかに上に凸に変形するが、スタンパ１０５の外縁部分はホルダプレート１０３に固着されていて変形しない。従って、スタンパ１０５の外縁部分とＰＣシート２０１の外縁部分との間に、わずかな隙間が発生する。この隙間がきっかけとなって、スタンパ１０５とＰＣシート２０１との剥離が容易となるのではないかと考えられる。つまり、この隙間が形成されることにより、スタンパ１０５とＰＣシート２０１とを、非常にわずかな角度ではあるが、斜めに引っ張っているのと同等の作用が働くのではないかと考えられる。あるいは、隙間が形成されることにより、スタンパ１０５とＰＣシート２０１との接触面（界面）に空気が供給されて、これらの剥離が促進されるとも考えられる。

このように、ＰＣシート２０１とスタンパ１０５とを剥離するために必要な剥離力を低減させるためには、スタンパ１０５の外縁部分に対して、スタンパ１０５の中央部がホルダプレート１０から離れる方向に移動すること、即ち、上方に凸にわずかに変形することが必要であると考えられる。ＰＣシート２０１とスタンパ１０５との剥離を向上させるための手段は、上記実施形態のように、ホルダプレート１０３のゴムシート１０４と接する面にわずかな凹凸（Ｒａが約６００ｎｍ〜１μｍ程度）を形成することに限られず、以下に説明する種々の方法を採りうる。

本発明者は、上述の実験結果に基づいて、ホルダプレート１０３の上面の粗さ（Ｒａ）に応じて、剥離に要する力（剥離力）が大きく異なることを見出した。つまり、スタンパ１０５とＰＣシート２０１との剥離に要する力は、ゴムシート１０４とホルダプレート１０３との密着度に依存していることを見出した。このように、ゴムシート１０４とホルダプレート１０３との密着度に着目すれば、ホルダプレート１０３のゴムシート１０４と接する面にわずかな凹凸（Ｒａが約６００ｎｍ〜１μｍ程度）を形成することに加えて、あるいは前記凹凸を形成することに代えて、ゴムシート１０４の、ホルダプレート１０３と接する面に前記凹凸と同程度のわずかな凹凸（Ｒａが約６００ｎｍ〜１μｍ程度）を形成することによっても、ゴムシート１０４とホルダプレート１０３との密着度を低減させることができる。この場合にも、ＰＣシート２０１とスタンパ１０５を剥離する際に、ゴムシート１０４及びスタンパ１０５の中央部が上に凸に変形しうるため、上述の理由により、ＰＣシート２０１とスタンパ１０５との剥離が促進される。

図８に示すように、ゴムシート１０４とホルダプレート１０３との間に、剥離剤１８０を塗布してもよい。この場合にも、ゴムシート１０４とホルダプレート１０３との間が剥離しやすくなるため、ＰＣシート２０１とスタンパ１０５を剥離する際に、ゴムシート１０４及びスタンパ１０５の中央部が上に凸に変形しうる。そのため、容易にＰＣシート２０１とスタンパ１０５とを剥離することができる。また、剥離剤１８０の塗布に加えて、又は剥離剤１８０の塗布に代えて、例えばフッ素系樹脂などの薄膜、表面に微細な凹凸が形成された金属薄膜等を、ゴムシート１０４とホルダプレート１０３との間に配置することによってもＰＣシート２０１とスタンパ１０５との剥離を促進しうる。

図９に示すように、ゴムシート１０４とホルダプレート１０３との間に、さらに別のゴムシート１０４Ａを配置してもよい。この場合に、例えばゴムシート１０４及び／又はゴムシート１０４Ａの表面に微細な凹凸を形成してもよく、これらのゴムシートの間に剥離剤１８０を塗布してもよい。または、これらのゴムシートの間に上述の薄膜を挿入してもよい。いずれの場合も、ＰＣシート２０１とスタンパ１０５との剥離を促進しうる。

これまで、ゴムシート１０４とホルダプレート１０３との接触面の密着度を低減させる手段によって、ＰＣシート２０１とスタンパ１０５との剥離を促進させることについて説明してきた。しかしながら、上述の手段を、スタンパ１０５とゴムシート１０４との間に用いることによって、これらの間の密着度を低減させてもよい。この場合には、ゴムシート１０４はホルダプレート１０３に密着したままであるが、スタンパ１０５の中央部はゴムシート１０４から離れて上に凸に変形しうるため、ＰＣシート２０１とスタンパ１０５との剥離が促進される。

以上の説明において、ゴムシート１０４、ホルダプレート１０３又はスタンパ１０５に形成される凹凸は、それらの全面にわたって形成されていてもよく、例えば中央部分などの一部に形成されていてもよい。また、例えば、ゴムシート１０４の両面に凹凸が形成されるなど、２つ以上の面に凹凸が形成されていてもよい。また、ゴムシート１０４の材料は、シリコンゴムに限られず、例えばフッ素ゴム、バイトンなどの耐熱性を有するゴムで形成されていればよい。なお、ゴムシート１０４Ａは、耐熱性を有する限り、ゴムシート１０４と同じ材料で形成されていてもよく、別の材料で形成されていてもよい。

また、ホルダプレート、ミラープレートなどの材質、形状は上記実施形態に限られない。例えば、ミラープレートのＰＣシートと接触する面にも、スタンパと同様のナノレベルの微細パターンが形成されていてもよい。上記実施形態では、光ディスク基板を形成する素材として、ＰＣシートを例に挙げて説明してきたが、熱可塑性のプラスチックシートであればよく、例えばＰＥＴシートであってもよい。

以上、本発明の具体的な実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、発明の構成及び機能に様々な変更・改良を加えることが可能である。

図１は本発明にかかるインプリント治具の概略図である。 図２はインプリント治具にＰＣシートを挟んだ状態を示す図である。 図３はプレス装置の概略図である。 図４（ａ）はＰＣシートを挟んだインプリント治具をプレス装置に取り付けた状態を示す図であり、図４（ｂ）はプレス装置でインプリント治具をプレスしている状態を示す図である。 図５はインプリント治具を剥離装置に取り付けた状態を示す図である。 図６はスタンパホルダの表面粗さに対する剥離のしやすさについての測定の結果をまとめた表である。 図７はスタンパとＰＣシートとを剥離するときのインプリント治具の状態を示す図である。 図８は、剥離剤を用いた場合のインプリント治具を表す図である。 図９は、２枚のゴムシートを用いた場合のインプリント治具を表す図である。

符号の説明

１００ インプリント治具
１０３ スタンパホルダ
１０４ ゴムシート
１０５ スタンパ
２０１ ＰＣシート
２１０ プレス装置

Claims (11)

1. 熱可塑性シートにパターンを転写するために表面に転写用パターンが形成された第一金型と、
   前記第一金型を固定する金型ホルダと、
   前記第一金型と前記金型ホルダとの間に弾性部材を設け、
   前記第一金型に接触する該弾性部材の面と反対の面に前記シートを配置し、
   前記第一金型の該シートに対して反対側に、第二金型を設けたインプリント治具において、
   該弾性部材と前記第一金型の間、もしくは弾性部材と前記金型ホルダの間に密着性低減手段を設けたこと
   を特徴とするインプリント治具。
2. 前記第二金型に鏡面加工が施されていることを特徴とする請求項１に記載のインプリント治具。
3. 前記密着性低減手段は、前記弾性部材と前記金型ホルダのそれぞれ対向する面の片側あるいは双方の面に凹凸を設け、あるいは前記弾性部材の前記スタンパ側の面に凹凸形成することであることを特徴とする請求項１に記載のインプリント治具。
4. 前記密着性低減手段は、前記弾性部材と前記金型ホルダのそれぞれ対向する面の片側あるいは双方の面に凹凸を設け、あるいは前記弾性部材の前記スタンパ側の面に凹凸形成することであることを特徴とする請求項２に記載のインプリント治具。
5. 前記凹凸の高さが０．５以上１μｍ以下である請求項３〜４のいずれか一項に記載のインプリント治具。
6. 前記密着性低減手段が、剥離剤である請求項１〜２のいずれか一項に記載のインプリント治具。
7. 前記弾性部材がシリコンゴムあるいは耐熱性を有するゴムによって形成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載のインプリント治具。
8. 前記密着性低減手段が、前記弾性部材と前記金型ホルダとの間、あるいはそのどちらか一方の面に設けられ、且つ前記密着性低減手段は表面に凹凸が形成された金属薄膜、あるいはフッ素樹脂の薄膜であることを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載のインプリント治具。
9. 前記密着性低減手段が、前記スタンパと前記弾性部材との間、あるいは弾性部材側に設けられ、且つ前記密着性低減手段は表面に凹凸が形成された金属薄膜、あるいはフッ素樹脂の薄膜であることを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載のインプリント治具。
10. 熱可塑性シートにパターンを転写するために表面に転写用パターンが形成された第一金型と、
    前記第一金型を固定する金型ホルダと、
    前記第一金型と前記金型ホルダとの間に弾性部材を設け、
    前記第一金型に接触する該弾性部材の面と反対の面に該シートを配置し、
    該シートに対して前記第一金型との反対側に、第二金型を設けたインプリント治具において、
    該弾性部材と前記第一金型の間、もしくは弾性部材と前記金型ホルダの間に密着性低減手段を設けたことを特徴とするインプリント治具を着脱可能である装置であって、
    前記インプリント治具に対し、加熱又は加圧することができる手段を保有していることを特徴とするインプリント装置。
11. 前記第二金型に鏡面加工が施されていることを特徴とする請求項１０に記載のインプリント装置。

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