JP5363165B2 - 微細凹凸パターンの形成方法及び形成装置 - Google Patents

Description

本発明は微細凹凸パターンの形成方法及び形成装置に係り、特に転写後のレジスト層をモールドから微細凹凸パターンを損傷させることなく剥離するための剥離技術に関する。

近年、半導体製造におけるリソグラフィ工程においては、集積回路の高速、高集積化実現のため、露光工程で紫外線（ＫｒＦ、ＡｒＦ、Ｆ２レーザ）を利用したものが開発されている。今後は、更に短波長のＥＵＶ光（極端紫外光）を利用した技術開発が進んでいるが、装置コストが高価である等の問題がある。

また、これまで微細パターニングに利用されてきた電子ビーム露光技術では露光に長時間必要なため、現状では特殊用途の少量試作に利用されるのみであり、大量生産が求められる半導体製造などには応用できないという問題がある。

これら両方の問題（装置コスト、スループット）を解決する方法として、ポリマーを材料としてナノサイズの微細凹凸パターンを基板上に形成し、半導体、記録メディア、光学素子などの高機能デバイスを製造するナノインプリント技術が注目を集めている。

ナノインプリント法とは、電子ビーム露光などで微細凹凸パターンを形成したモールド（型）に、レジスト（樹脂材料）を塗布した基板を押付け、モールドの微細凹凸パターンをレジスト層に転写する方法である。

ナノインプリント技術の特徴としては、微細化による装置コストがＥＵＶ方式などと比較して安価であり、数十ナノサイズの微細凹凸パターン形状が転写可能であることが確認されている。

しかし、ナノインプリント技術では、基板上のレジスト層に微細凹凸パターンを転写した後、レジスト層とモールドとを剥離する際にレジスト層に転写された微細凹凸パターンが損傷を受け易いという剥離不良の問題がある。これは、ナノインプリント技術は微細凹凸パターンを形成するために、モールドとレジスト層とを接触させる転写工程を取ることによって生じる避けがたい根本的な問題である。

この剥離不良問題を改善するための対策は今までも幾つか提案されている。例えば特許文献１には、剥離開始点を検出し、それに基づいて剥離力を制御するようにしている。また、特許文献２には、モールドにあらかじめ曲面をもたせることで剥離をアシストする方法が開示されている。また、特許文献３には、微細凹凸パターンに対してモールドの剥離方法を制御する方法が開示されている。

特開２００７−０８１０４８号公報 特開２００４−２８８８４５号公報 特開２００７−２９６６８３号公報

しかしながら、特許文献１〜３のいずれの剥離方法を採用しても、剥離不良問題を本質的に解決することができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、微細凹凸パターンを転写する側のモールドと、転写される側の転写用基板とを剥離する際に、転写用基板のレジスト層に転写された微細凹凸パターンが損傷を受けることを効果的に防止できるので、ナノサイズの微細凹凸パターンであっても高精度な微細凹凸パターンを形成することができる微細凹凸パターンの形成方法及び形成装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１は前記目的を達成するために、基板上にレジスト層が形成された転写用基板のレジスト層に、モールドの微細凹凸パターンを転写して硬化した後、前記転写用基板と前記モールドとを剥離する剥離工程を備えた微細凹凸パターンの形成方法において、前記剥離工程は、前記転写用基板を前記レジスト層側が凸な所定曲率に湾曲させる湾曲化工程と、前記転写用基板と前記モールドとを互いに引き剥がす方向に剥離力を付与して剥離する際に、前記転写用基板の周縁部を前記転写用基板の前記湾曲方向に追従して首を振る構造の周縁部固定手段で固定した状態で基板裏面側を加圧して、前記転写用基板の前記所定曲率を剥離開始から剥離終了まで維持する加圧工程と、とを備えることを特徴とする微細凹凸パターンの形成方法を提供する。
また、本発明の請求項２は前記目的を達成するために、基板上にレジスト層が形成された転写用基板のレジスト層に、モールドの微細凹凸パターンを転写して硬化した後、前記転写用基板と前記モールドとを剥離する剥離工程を備えた微細凹凸パターンの形成方法において、前記剥離工程は、前記転写用基板の基板裏面側に、当接面が凸状な所定曲率に形成された固体物を当接させた状態で前記当接面に形成された多数の吸引孔で前記基板裏面を吸引することによって前記転写用基板を前記レジスト層側が凸な所定曲率に湾曲させる湾曲化工程と、前記転写用基板と前記モールドとを互いに引き剥がす方向に剥離力を付与して剥離する際に、前記転写用基板の周縁部を固定した状態で前記固体物の吸引によって生じる反力によって前記当接面で前記基板裏面側を加圧して、前記転写用基板の前記所定曲率を剥離開始から剥離終了まで維持する加圧工程と、とを備えることを特徴とする微細凹凸パターンの形成方法を提供する。

本発明の請求項１によれば、転写用基板を所定曲率に湾曲化した後、転写用基板とモールドとを互いに引き剥がす方向に剥離力を付与して剥離する際に、転写用基板の周縁部を固定した状態で転写用基板の基板裏面側を加圧して該転写用基板の所定曲率を剥離開始から剥離終了まで維持するようにした。この基板裏面側の加圧により、剥離力で転写用基板が変形しない剛性を付与した状態で剥離を行うことができ、転写用基板の所定曲率が剥離開始から剥離終了まで変わらないので、剥離開始から剥離終了まで剥離速度を略一定にすることができる。これにより、転写用基板のレジスト層に転写された微細凹凸パターンが損傷を受けないように剥離することができる。したがって、ナノサイズの微細凹凸パターンであっても高精度な微細凹凸パターンを形成することができる。

本発明の形成方法において、前記所定曲率は、曲率半径Ｒで１４００〜２８００ｍｍの範囲であることが好ましい。

本発明の形成方法において、前記基板裏面側に前記所定曲率の当接面を有する固体物を当接させることにより前記転写用基板を湾曲させると共に、該当接面に形成された多数の吸引孔で前記基板裏面を吸引することにより前記基板裏面側を前記固体物の当接面で加圧することが好ましい。

これは、湾曲化工程と加圧工程とを行う好ましい態様として、所定曲率を有すると共に吸引孔を有する当接面を備えた固体物を用いたものである。

本発明の形成方法において、前記基板裏側を流体で加圧することにより、前記転写用基板の湾曲と前記基板裏面側への加圧とを一緒に行うことが好ましい。

これは、湾曲化工程と加圧工程とを行う好ましい別態様として、基板裏側を流体で加圧するようにしたものである。流体であれば固体物と違って、所望の所定曲率に適宜調整できる。

本発明の形成方法において、前記加圧工程は、前記剥離力を付与する前のタイミングで行うことが好ましい。

これにより、剥離力で転写用基板が変形しない剛性を確実に確保した後で剥離を開始することができるので、剥離開始から剥離終了まで剥離速度を更に一定にでき、微細凹凸を一層損傷しにくくできる。

本発明の形成方法において、前記転写用基板が前記所定曲率に湾曲化する湾曲領域にのみ前記モールドの微細凹凸パターンが転写されていることが好ましい。

転写用基板の周縁部を固定すると、転写用基板の周縁部は所定曲率になりにくく、その領域は剥離速度が一定になりにくいが、本発明では、転写用基板が所定曲率に湾曲化する湾曲領域にのみモールドの微細凹凸パターンが転写されるようにしたので、剥離速度の一定化を一層向上できる。

本発明の請求項７は前記目的を達成するために、基板上にレジスト層が形成された転写用基板のレジスト層に、モールドの微細凹凸パターンを転写して硬化した後、前記転写用基板と前記モールドとを剥離する剥離装置を備えた微細凹凸パターンの形成装置において、前記剥離装置は、前記転写用基板の周縁部を固定する周縁部固定手段と、前記転写用基板の基板裏面側に設けられ、加圧流体によって前記基板裏面側を膨らませることによって前記転写用基板を所定曲率に湾曲させると共に前記基板裏面を加圧する流体式の加圧手段と、前記転写用基板と前記モールドとを互いに引き剥がす方向に剥離力を付与する剥離力付与手段と、を備えると共に、前記周縁部固定手段は、前記転写用基板の湾曲方向に追従して首を振る構造に形成されていることを特徴とする微細凹凸パターンの形成装置を提供する。

また、本発明の請求項８は前記目的を達成するために、基板上にレジスト層が形成された転写用基板のレジスト層に、モールドの微細凹凸パターンを転写して硬化した後、前記転写用基板と前記モールドとを剥離する剥離装置を備えた微細凹凸パターンの形成装置において、前記剥離装置は、前記転写用基板の周縁部を固定する周縁部固定手段と、前記転写用基板の基板裏面側に、当接面が凸状な所定曲率に形成された固体物を当接させた状態で前記当接面に形成された多数の吸引孔で前記基板裏面を吸引することによって前記転写用基板を前記所定曲率に湾曲させると共に、前記吸引によって生じる反力によって前記当接面で前記基板裏面を加圧する固体式の加圧手段と、前記転写用基板と前記モールドとを互いに引き剥がす方向に剥離力を付与する剥離力付与手段と、を備えたことを特徴とする微細凹凸パターンの形成装置を提供する。

本発明の請求項７及び８は、本発明を装置として構成したものであり、請求項７は加圧手段として流体式のもので構成し、請求項８は固体式のもので構成した。

本発明の形成装置において、前記所定曲率は、曲率半径Ｒで１４００〜２８００ｍｍの範囲であることが好ましい。

本発明の形成装置において、前記周縁部固定手段は、前記転写用基板の周縁部を挟み込む構造に形成されていることが好ましい。

周縁部固定手段が転写用基板の周縁部を挟み込む構造にすることで、基板裏面からの加圧に対して転写用基板の周縁部を確実に固定することができる。

本発明の形成装置において、周縁部固定手段は、前記転写用基板の湾曲方向に追従して首を振る構造に形成されていることが好ましい。

これは、転写用基板の周縁部を固定すると、転写用基板の周縁部は所定曲率になりにくいという問題を装置的に解決したものである。即ち、周縁部固定手段が転写用基板の湾曲方向に追従して首を振るので、転写用基板の周縁部まで精度良く所定曲率に形成できる。したがって、モールドの微細凹凸パターンを転写する転写用基板の転写領域に制限をもたせなくてもよくなる。

本発明の微細凹凸パターンの形成方法及び装置によれば、微細凹凸パターンを転写する側のモールドと、転写される側の転写用基板とを剥離する際に、転写用基板のレジスト層に転写された微細凹凸パターンが損傷を受けることを効果的に防止できる。したがって、ナノサイズの微細凹凸パターンであっても高精度な微細凹凸パターンを形成することができる。

微細凹凸パターンの形成ステップを示す工程図 転写工程でモールドと転写用基板とが合体した合体物を説明する説明図 本発明の微細凹凸パターンの形成装置において流体式加圧手段を備えた剥離装置を説明する説明図 周縁部固定手段に固定された転写用基板周縁部の湾曲状態を説明する説明図 周縁部固定手段に設けられた挟み込み構造及び首振り構造を説明する説明図 本発明における剥離メカニズムを説明する説明図 本発明の微細凹凸パターンの形成装置において固体式加圧手段を備えた剥離装置を説明する説明図 試験Ａにおいて３通りの剥離方法を説明する概念図 試験Ａの試験結果を説明する表図 試験Ｂの試験結果を説明する表図

添付図面に従って本発明の微細凹凸パターンの形成方法及び形成装置の好ましい実施形態を詳細に説明する。

本発明の微細凹凸パターンの形成方法の各工程を説明しながら、本発明の特徴部分である剥離方法及び剥離装置について説明する。

〈モールドの製作〉
金属材料に、半導体微細加工技術を用いて三次元立体加工を行って、図１（Ａ）に示すように、微細凹凸パターン１０Ａを備えたモールド（型）１０を成形する。この場合、金属材料で原版を成形加工し、原版を樹脂材料に転写加工して樹脂スタンパを作製し、この樹脂スタンパをモールド１０として使用してもよい。モールド１０の材料としては、目的に応じて適宜選択できるが、金属、石英、樹脂等を好適に使用できる。金属材料としては、Ｎｉ、Ｓｉ又はＳｉＯ_２、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｐｔなどを使用でき、樹脂材料としてはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、フッソ樹脂等を使用できる。

そして、作製したモールド１０の微細凹凸パターン１０Ａの表面に剥離層を被覆することが好ましい。剥離剤は後記する転写・硬化工程後にモールド１０とレジスト層１２の転写界面で剥離時の応力による不良が発生せずに剥離できるように、微細凹凸パターン１０Ａの表面に形成することが好ましい。剥離剤材料としては、モールド側に付着、結合しやすく、レジスト層側に吸着しにくいという目的に合う材料がよく、適宜選択できる。中でもレジスト層側に吸着しにくいと言う点で、電気陰性度の低いフッ素系樹脂が好ましい。

剥離層の厚みとしては、厚過ぎると微細凹凸パターン１０Ａが変化するため、可能な限り薄層化することが好ましく、具体的には５ｎｍ以下が好ましく、３ｎｍ以下がより好ましい。

剥離層の形成方法としては、剥離剤の塗布又は蒸着を用いることができる。さらに、剥離層を形成した後、ベーキング等の手段によりモールド１０への密着性を高め、剥離層自体の強度を向上することが好ましい。

上記の如く製作したモールド１０を使用して、塗布工程、転写工程、剥離工程を行うことで転写用基板１４のレジスト層１２に微細凹凸パターン１２Ａを形成する。

［塗布工程］
図１（Ａ）に示すように、レジスト層１２を形成する樹脂素材を溶媒に溶解したレジスト液を基板１６に塗布して、基板１６上にレジスト層１２が形成された転写用基板１４を形成する。レジスト層１２を形成する樹脂素材としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化性樹脂を好ましく使用できる。また、基板１６の材料としては、例えばガラス基板、Ｓｉ基板等を用いることができる。

レジスト液を基板１６上に塗布する方法としては、下記の方法を好適に使用できる。

（１）インクジェットなどの液滴装置で基板上の適切な場所に滴下し、レジスト液自体の流動性により広げて基板１６上に均一に塗布する。

（２）スピン塗布により、基板１６を回転させることにより基板１６上に滴下したレジスト液を広げて均一に塗布する。

（３）バーコータなどを用いて基板１６上に均一に塗布する。

基板１６上に塗布されるレジスト層１２の厚さは、例えば、エリプソメーター等を用いた光学的な測定法、又は触針式段差計、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等の接触測定法等により計測できる。

［転写工程］
次に、図１（Ｂ）に示すように、転写用基板１４のレジスト層１２に、モールド１０の微細凹凸パターン１０Ａを転写する。一般的に、モールド１０を転写用基板１４のレジスト層１２に載せた重みだけでは、モールド１０に形成された微細凹凸パターン１０Ａの凹部にレジスト層１２のレジスト液が充填されないので、転写されない。そこで、モールド１０の微細凹凸パターン１０Ａを転写用基板１４のレジスト層１２に転写するには、周囲の圧力条件を変化させて、強制的に充填することが必要となる。例えば次の充填方法を好適に使用できる。

（１）モールド１０をレジスト層１２に向けてプレス機などで加圧する。この場合、レジスト層１２を加圧や加熱することでレジスト液を微細凹凸パターン１０Ａの凹部に一層充填し易くなる。

（２）レジスト液を基板１６上に塗布後、レジスト層１２の上にモールド１０を載せて加熱・減圧の条件下に置く。これにより、微細凹凸パターン１０Ａの凹部に残った空気や気泡が除去されるので、レジスト液が凹部に充填される。

［硬化工程］
次に、モールド１０の微細凹凸パターン１０Ａが転写されたレジスト層１２を硬化する。これにより、図２に示すように、モールド１０と転写用基板１４とが合体した合体物２０が形成される。図２（Ａ）は合体物２０の縦断面図であり、図２（Ｂ）は上面図である。なお、本実施の形態では、合体物２０が円形状のもので説明するが、これに限定されるものではなく、例えば四角形状でもよい。

レジスト層１２の硬化方法としては次の方法を好適に使用できる。

（１）光硬化性樹脂の場合は硬化開始剤の反応する波長帯域の硬化光をレジスト層１２に照射することで硬化する。図１（Ｂ）は、光を通す透明なモールド１０の裏面から硬化光を照射してレジスト層１２を硬化する例である。

（２）溶剤に可溶なレジスト素材の場合は溶媒に溶解し、転写後に乾燥することで硬化する。

（３）熱可塑性の天然高分子の場合は、転写後にレジスト層１２を冷却することで硬化する。

［剥離工程］
次に、図１（Ｃ）に示すように、転写用基板１４とモールド１０とを互いに引き剥がす方向に剥離力Ｆを付与して剥離する。図１（Ｃ）は、転写用基板１４を固定してモールド１０を垂直方向上向きに引っ張ることによりモールド１０を転写用基板１４から剥離する例である。

かかる、剥離工程において、従来はレジスト層１２に転写された微細凹凸パターン１２Ａが、モールド１０を転写用基板１４から剥離する際の剥離不良によって損傷するという問題があった。特に、転写される微細凹凸パターンがナノサイズの極めて細かい凹凸形状では、損傷の度合いが大きかった。

そこで、本発明では、剥離工程として、転写用基板１４をレジスト層１２側が凸な所定曲率に湾曲させる湾曲化工程と、転写用基板１４とモールド１０とを互いに引き剥がす方向に剥離力を付与して剥離する際に、転写用基板１４の周縁部を固定した状態で基板裏面側を加圧して、転写用基板１４の所定曲率を剥離開始から剥離終了まで維持する加圧工程と、行うことで解決するようにした。

図３は、本発明における流体式加圧手段を備えた剥離装置の説明図である。

図３に示すように、剥離装置は、主として、周縁部固定手段２４と、流体式加圧手段２６と、剥離力付与手段３２と、で構成される。

図３（Ａ）に示すように、周縁部固定手段２４は、転写工程においてモールド１０と転写用基板１４とが合体した合体物２０を基台２２上に載置した状態で転写用基板１４の周縁部を固定するものである。周縁部固定手段２４は、主として、基台２２上の周縁部に支持された環状部材２４Ａと、環状部材２４Ａの上面よりも幅広に形成された環状押圧板２４Ｂと、で構成される。

環状押圧板２４Ｂには、等間隔に複数本のボルト２４Ｃが螺合した状態で貫通すると共に、環状部材２４Ａのボルト対応位置には、上面から内部に向けて垂直に雌ネジが刻設される。ボルト２４Ｃの配置位置としては、環状押圧板２４Ｂの１２０度間隔（ボルト３本）や９０度間隔（ボルト４本）で配置することが好ましいが、等間隔であればボルト本数は限定されない。これにより、押圧板２４Ｂを貫通したボルト２４Ｃ先端部が環状部材２４Ａに形成された雌ネジに螺合することができる。また、環状部材２４Ａの高さは、転写用基板１４周縁部の厚みよりも低くなっていると共に、押圧板２４Ｂの上面には、ボルト２４Ｃに螺合するナット部材２４Ｄが設けられる。

したがって、図３（Ｂ）に示すように、上記の合体物２０を基台２２に載置した状態で、環状押圧板２４Ｂに貫通したボルト２４Ｃ先端部を環状部材２４Ａの雌ネジに螺合して環状押圧板２４Ｂを環状部材２４Ａに連結すると共に、ナット部材２４Ｄを締めつけて環状押圧板２４Ｂを環状部材２４Ａ側に押圧する。これにより、転写用基板１４の周縁部が基台２２と環状押圧板２４Ｂとにより挟み込まれるので、周縁部固定手段２４によって、転写用基板１４の周縁部を確実に固定することができる。

環状押圧板２４Ｂの材質としては、転写用基板１４を湾曲させたときに、転写用基板１４の周縁部も固定した状態で且つ湾曲し易いように弾性部材（例えばゴム製）が好適である。

また、流体式加圧手段２６は、基台２２上の環状部材２４Ａ内に敷設された円形なゴム製シート２８と、基台２２を貫通して基台上面２２Ａに加圧流体の吹出口３０Ａを有する配管３０と、配管３０に連結された加圧流体供給装置（図示せず）とで構成される。そして、ゴム製シート２８の周縁部は接着剤により基台上面２２Ａに接着される。これにより、ゴム製シート２８と基台上面２２Ａとの間には、接着剤で接着されていない非接着領域が形成される。したがって、配管３０の吹出口３０Ａから加圧流体を非接着領域に供給することにより、ゴム製シート２８を膨らませることができる。加圧流体は、気体又は液体を使用でき、通常は空気又は水を使用するとよい。

また、剥離力付与手段３２は、図３（Ｃ）に示すように、モールド１０に垂直方向の剥離力Ｆを付与して、モールド１０を転写用基板１４から引き剥がすための手段であればどのようなものでもよい。

そして、上記の流体式加圧手段を備えた剥離装置を用いて本発明の剥離方法を行うには、先ず図２の合体物２０を、図３（Ｂ）のようにゴム製シート２８上に載置すると共に、転写用基板１４の周縁部を周縁部固定手段２４で固定する。

次に、加圧流体供給装置から加圧流体を配管３０を介して吹出口３０Ａから基台上面２２Ａとゴム製シート２８との間の非接着領域に供給してゴム製シート２８を膨らませることにより、周縁部固定手段２４によって周縁部が固定された転写用基板１４の基板裏面を加圧する。これにより、転写用基板１４のレジスト層側が凸に湾曲化する。転写用基板１４が湾曲化する曲率としては、曲率半径Ｒで１４００〜２８００ｍｍの範囲であることが好ましい。

次に、剥離力付与手段３２を駆動して転写用基板１４からモールド１０を剥離する。その際に、転写用基板１４の曲率を剥離開始から剥離終了まで維持するように加圧したままで剥離を行う。

これにより、剥離時に転写用基板１４のレジスト層１２に転写された微細凹凸パターン１２Ａが損傷を受けることを効果的に防止できる。したがって、例えばナノサイズの微細凹凸パターン１２Ａであっても高精度な微細凹凸パターンを形成することができる。

かかる剥離工程において、図４に示すように、周縁部固定手段２４によって固定された転写用基板１４の周縁部領域Ｗは所定曲率になりにくい。したがって、転写用基板１４が所定曲率に湾曲化する湾曲領域（周縁部領域Ｗの内側）にのみモールド１０の微細凹凸パターン１０Ａが転写されることが好ましい。

かかる問題を装置的に解決するには、図５のように、上記の周縁部固定手段２４が湾曲方向に首振りする構造であることが好ましい。即ち、周縁部固定手段２４は、主として、基台２２の周縁部に所定の等間隔を置いて立設された複数の支柱２４ａと、支柱２４ａの上端部にピン２４ｂを介して回動自在に支持された回動部材２４ｃと、回動部材２４ｃに固定された下板２４ｄと、ボルト２４ｅが螺合した状態で貫通する上板２４ｆと、スカート状に形成されたシール部材２４ｇとで構成される。回動部材２４ｃの上下方向の厚みは、転写用基板１４の周縁部とゴム製シート２８の周縁部とを合計した厚みよりも薄くなるように形成される。支柱２４ａは１２０度（３本の支柱）又は９０度間隔（４本の支柱）であることが好ましいが、等間隔であれば限定されない。

また、回動部材２４ｃには、ボルト２４ｅ先端部が螺合する雌ネジが刻設されると共に、上板２４ｆの上面には押さえ用ナット部材２４ｈが設けられる。

そして、上板２４ｆと下板２４ｄとの間に、転写用基板１４の周縁部とゴム製シート２８の周縁部とを位置決めした状態で、上板２４ｆに貫通したボルト２４ｅ先端部を回動部材２４ｃの雌ネジに螺合して上板２４ｆを回動部材２４ｃに連結すると共に、ナット部材２４ｈを締めつけて上板２４ｆを下板２４ｄ側に押圧する。これにより、転写用基板１４の周縁部とゴム製シート２８の周縁部とは上板２４ｆと下板２４ｄとに挟持固定される。また、下板２４ｄに支持されたシール部材２４ｇがスカート状に設けられることで、配管３０の吹出口３０Ａから吹き出された流体が外部に洩れないようにシールされる。

これにより、加圧流体供給装置から加圧流体を配管３０を介して吹出口３０Ａから基台２２上面２２Ａとゴム製シート２８との間に供給してゴム製シート２８を膨らませることにより、周縁部固定手段２４によって周縁部が固定された転写用基板１４の基板裏面を加圧する。したがって、転写用基板１４のレジスト層側が凸に湾曲化する。この場合、周縁部固定手段２４は、ピン２４ｂを介して回動し、湾曲方向に首振りするので、周縁部固定手段２４によって固定された転写用基板１４の周縁部領域Ｗが所定曲率になりにくいという問題を解決できる。

図６は、本発明における剥離工程を行うことにより、微細凹凸パターン１２Ａが損傷を受けにくいメカニズムを説明する模式図である。図６（Ａ）は本発明における剥離工程を行った場合の剥離開始時と剥離途中時の転写用基板１４の曲率を示す。

図６（Ａ）から分かるように、本発明における剥離工程は、剥離開始時も剥離途中時も転写用基板１４の所定曲率を剥離に適切な同じ曲率半径Ｒに維持した状態で剥離を行うことができるので、剥離開始から剥離終了まで略一定の剥離速度で剥離することができる。

ここで「剥離速度」とは、モールド１０と転写用基板１４のレジスト層１２との転写界面における単位剥離時間当たりの剥離面積量をいい、剥離速度が一定とは、剥離開始から剥離終了まで単位剥離時間当たりの剥離面積量が一定であることをいう。

このように、転写用基板１４の曲率を剥離開始から剥離終了まで同じにできる理由は、転写用基板１４の周縁部を固定枠２４Ａで固定した状態で転写用基板１４の基板裏面側を加圧することにより転写用基板１４が強く緊張した状態になり、転写用基板１４には剥離力Ｆによって変形しないだけの剛性が付与されるためであると考察される。

このように、剥離開始から剥離終了までの剥離速度を略一定にすることによって、図６（Ａ）の剥離途中時の図から分かるように、転写用基板１４の周縁部側に近い微細凹凸の剥離が終了する頃には中央部近傍（剥離終端界面部分）の微細凹凸の剥離がかなり進んでいる。これにより、最後に剥離される剥離終端界面である中央部の微細凹凸が大きな剥離速度で一気に剥離されることはない。この結果、最後に剥離される中央部の微細凹凸に加わる衝撃応力が減少するので、中央部の微細凹凸が損傷を受けることを効果的に防止できる。

これに対して、図６（Ｂ）は、転写用基板１４の周縁部を固定枠２４Ａや固定しても転写用基板１４の基板裏面を加圧しない場合の剥離開始時と剥離途中時の転写用基板１４の曲率を示すものである。

図６（Ｂ）のように、転写用基板１４の周縁部を固定しても転写用基板１４を加圧しないと、転写用基板１４は剥離力Ｆによって曲率の変わる自由面を形成する。これにより、剥離開始時の転写用基板１４は本発明の剥離工程と同じ曲率半径Ｒを形成するが、剥離が進行した剥離途中時の転写用基板１４は曲率半径Ｒ１となり、剥離開始時の曲率半径Ｒよりも小さくなる。剥離進行にしたがって転写用基板１４の曲率半径が小さくなると、図６（Ｂ）の剥離途中時の図から分かるように、転写用基板１４の周縁部側に近い微細凹凸の剥離が終了しているにもかかわらず中央部近傍（剥離終端界面部分）の微細凹凸の剥離が全く行われていない状態が形成される。これにより、最後に剥離される剥離終端界面である中央部の微細凹凸が大きな剥離速度で一気に剥離されることになる。この結果、最後に剥離される中央部の微細凹凸に加わる衝撃応力が増大するので、中央部の微細凹凸が破壊してしまう。

図７は、図３で説明した流体式加圧手段とは別態様の固体式加圧手段を備えた剥離装置の概念図である。

図７（Ａ）に示すように、周縁部固定手段２４は、円筒形状に形成された環状部材２４Ａが設けられ、環状部材２４Ａの上端は内側に折曲して鍔部２４Ｅを形成している。環状部材２４Ａの材質としては、合体物２０を環状部材２４Ａ内に収納し易いように伸縮性を有するゴム製のものが好適である。また、後記する固体物３４を環状部材２４Ａに対して上下方向にスライド自在な構造にすれば、環状部材２４Ａの材質を伸縮しない金属や樹脂で形成することもできる。

また、固体式加圧手段３３は、当接面３４Ａが凸状な所定曲率に形成されると共に該当接面３４Ａに多数の吸引孔３４Ｂが形成された固体物３４と、吸引孔３４Ｂに連通する固体物３４の内部空間３４Ｃから空気を吸引する吸引配管３６と、吸引配管３６に連結される吸引装置（図示せず）とで構成される。

剥離力付与手段３２は、図７（Ｃ）に示すように、モールド１０に垂直方向の剥離力を付与して、モールド１０を転写用基板１４から引き剥がすための手段であればどのようなものでもよい。

そして、上記の固体式加圧手段３３を備えた剥離装置を用いて本発明の剥離方法を行うには、先ず図７（Ｂ）に示すように、モールド１０と転写用基板１４の合体物２０を固体物３４の当接面３４Ａに載置すると共に、転写用基板１４の周縁部を周縁部固定手段２４で固定する。この場合、環状部材２４Ａと鍔部２４Ｅとを切り離した別の部材とし、図３で説明したように、転写用基板１４の周縁部を挟み込める構造にすると一層よい。

次に、吸引装置を駆動して固体物３４の内部空間３４Ｃ内を減圧することにより、吸引孔３４Ｂを介して転写用基板１４の基板裏面を吸引する。これにより、転写用基板１４は固体物３４の当接面３４Ａに倣って湾曲するので、転写用基板１４は所定曲率に湾曲化される。転写用基板１４が湾曲化する曲率としては、曲率半径Ｒで１４００〜２８００ｍｍの範囲であることが好ましい。

この場合、固体物３４を環状部材２４Ａにスライド移動できる構造にすると共に、固体物３４の裏面にシリンダ装置３５を設けて、固体物３４をモールド側にスライドして押圧することで、転写用基板１４を所定曲率に湾曲化させてもよい。

シリンダ装置３５は、図示しないシリンダ本体と、シリンダロッド３５Ａと、固体物３４の裏面を押圧ロッド３５Ｂと、シリンダロッド３５Ａと押圧ロッド３５Ｂとを連結するピン３５Ｃと、によって構成される。

また、固体物３４と環状部材２４Ａとの間には隙間が形成されると共に、その隙間がリング状の弾性部材（Ｏリング）３７によってシールされる。この弾性部材３７は、外力によって固体物３４を図７の垂直方向に対して±５ｍｍ以内で傾けることが可能である。

したがって、転写用基板１４を湾曲させるためにシリンダ装置３５で固体物３４をスライドさせて転写用基板１４を押圧するときに、シリンダ装置３５のピン３５Ｃと上記の弾性部材３７とによって固体物３４が若干傾斜可能なので、転写用基板１４に対して押圧力を均等に付与することができる。これにより、転写用基板１４が固体物３４の当接面３４Ａに精度良く倣って湾曲する。

また、本発明における剥離工程では、上記した転写用基板１４の所定曲率の湾曲に加えて、吸引によって生じる反力によって固体物３４の当接面３４Ａで転写用基板１４の基板裏面を加圧する。

次に、剥離力付与手段３２を駆動して転写用基板１４からモールド１０を剥離する際に、転写用基板１４の曲率を剥離開始から剥離終了まで維持するように、転写用基板１４の基板裏面を固体物３４の当接面３４Ａで加圧したままで剥離を行う。

これにより、上記した流体式加圧手段２６を備えた剥離装置のときに説明したと同じ理由により、剥離時に転写用基板１４のレジスト層１２に転写された微細凹凸パターン１２Ａが損傷を受けることを効果的に防止できる。

次に、本発明の実施例を説明する。

［試験Ａ］
試験Ａでは、本発明の実施例１、比較例１、及び比較例２の３通りの剥離方法について剥離性を調べた。

実施例１は、図８（Ａ）に示すように、図３で説明した剥離装置を使用して本発明における剥離方法を実施した場合である。転写用基板１４の周縁部を周縁部固定手段２４で固定すると共に、流体式加圧手段２６で基板裏面から０．５ＭＰａのアシスト圧で加圧して転写用基板１４を曲率半径で２１００ｍｍの曲率になるように湾曲させた。そして、０．５ＭＰａのアシスト圧を保持したまま、モールド１０に垂直方向上向きの剥離力Ｆを加えて転写用基板１４からモールド１０を剥離した。

比較例１は、図８（Ｂ）に示すように、図３で説明した剥離装置を使用したが転写用基板１４の基板背面を流体で加圧しなかった（アシスト圧０）以外は実施例１と同様である。

比較例２は、図８（Ｃ）に示すように、モールド１０の一方端側に剥離力Ｆを付与して、モールド１０を転写用基板１４の一方端側から他方端側に向けて剥離していった場合である。

モールド１０の作製、塗布工程、転写工程、硬化工程は、実施例１、比較例１、比較例２ともに共通である。

〈モールドの作製〉
縦・横１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚み１ｍｍのニッケル（Ｎｉ）材料を用いて、縦・横２０ｍｍ×２０ｍｍのパターン形成エリアに、幅０．５μｍ、高さ２μｍ、ピッチ１μｍの微細凹凸パターン（ライン＆スペース形状）をステッパによるパターニング及びドライエッチングで作成し、モールド１０とした。

〈塗布工程〉
ＵＶ硬化樹脂材料（例えば東洋合成製ＰＡＫ−０１）を含むレジスト液を、直径が１４７ｍｍ（６インチ）で厚みが０．７ｍｍの円板状のガラス基板１６（信越化学製）上にスピンコート塗布装置で塗布した。これにより、ガラス基板１６上にレジスト層１２が形成された転写用基板１４を作製した。

〈転写工程〉
転写用基板１４のレジスト層１２に、微細凹凸パターン１０Ａが形成されているモールド１０を位置合わせした。そして、モールド側からインプリント装置でレジスト層１２を加圧することで微細凹凸パターン１０Ａの凹部に残存している空気を圧力変化により除去しながら、モールド１０の微細凹凸パターン１０Ａをレジスト層１２に転写した。

〈硬化工程〉
転写工程の後、レジスト層１２に光硬化樹脂の硬化波長である３６５ｎｍの光を照射し、レジスト層１２を硬化した。

［試験結果］
試験結果を、図９の表１に示す。

転写用基板１４の基板裏面に０．５ＭＰａのアシスト圧を加圧しながら剥離した実施例１は、剥離開始から剥離終了まで転写用基板１４の曲率を曲率半径２１００ｍｍに均一に維持することができ、レジスト層１２に転写された微細凹凸パターン１２Ａをモールド１０から損傷なく剥離することができた。

また、転写用基板１４の基板裏面にアシスト圧を加圧せずに剥離した比較例１は、剥離の途中で転写用基板１４の曲率が変動して不均一化し、剥離が進むにしたがって転写用基板１４の曲率半径が小さくなった。これにより、比較例１の場合には、剥離終端界面部分である転写用基板１４の中央部分の微細凹凸に損傷が見られた（図８（Ｂ）参照）。

また、比較例２については、転写用基板１４をモールド１０から剥がす際に剥離終端界面部分である転写用基板１４の他方端部分の微細凹凸に集中的に損傷が発生した（図８（Ｃ）参照）。

また、図９の表１から分かるように、実施例１は剥離に要した剥離力Ｆは４Ｎ（ニュートン）であり、比較例１の１０Ｎや、比較例２の８Ｎよりも小さい力で剥離することができた。

なお、剥離力Ｆの測定は、モールド１０の裏面にロードセルを取り付け、ロードセルを介してモールド１０を垂直方向上向きに引っ張って、モールド１０と転写用基板１４とが完全に剥離するまでに要する剥離力Ｆの最大値を測定した。

［試験Ｂ］
試験Ｂでは、転写用基板１４の基板裏面を加圧する適切なアシスト圧の範囲及び適切な曲率半径について調べた。モールド作製、塗布工程及び転写工程は、試験Ａと同様であり、剥離工程において、アシスト圧を０〜１．３ＭＰａの範囲で変化させた。アシスト圧０が試験Ａの比較例１に相当する。

試験Ｂの結果を図１０の表２に示す。

図１０の表２から分かるように、アシスト圧が０．３〜１．０ＭＰａの範囲で曲率半径が２８００〜１４００ｍｍの範囲に形成した試験２〜４は、剥離不良が発生することなく転写用基板１４のレジスト層１２に良好な微細凹凸パターンを形成することができた。

一方、アシスト圧が０で曲率半径が∞（平坦）の試験１は、剥離終端界面部分である転写用基板１４の中央部分の微細凹凸に損傷が発生していた。

アシスト圧が１．３ＭＰａで曲率半径が１０００ｍｍの試験５は、湾曲させ過ぎて転写用基板１４のガラス基板１６に破断が見られた。

１０…モールド、１２…レジスト層、１４…転写用基板、１６…基板、２０…合体物、２２…基台、２４…周縁部固定手段、２４Ａ…環状部材、２４Ｂ…押圧板、２６…流体式加圧手段、２８…ゴム製シート、３０…配管、３２…剥離力付与手段、３３…固体式加圧手段、３４…固体物、３６…吸引配管

Claims (10)

1. 基板上にレジスト層が形成された転写用基板のレジスト層に、モールドの微細凹凸パターンを転写して硬化した後、前記転写用基板と前記モールドとを剥離する剥離工程を備えた微細凹凸パターンの形成方法において、
   前記剥離工程は、
   前記転写用基板を前記レジスト層側が凸な所定曲率に湾曲させる湾曲化工程と、
   前記転写用基板と前記モールドとを互いに引き剥がす方向に剥離力を付与して剥離する際に、前記転写用基板の周縁部を前記転写用基板の前記湾曲方向に追従して首を振る構造の周縁部固定手段で固定した状態で基板裏面側を加圧して、前記転写用基板の前記所定曲率を剥離開始から剥離終了まで維持する加圧工程と、とを備えることを特徴とする微細凹凸パターンの形成方法。
2. 基板上にレジスト層が形成された転写用基板のレジスト層に、モールドの微細凹凸パターンを転写して硬化した後、前記転写用基板と前記モールドとを剥離する剥離工程を備えた微細凹凸パターンの形成方法において、
   前記剥離工程は、
   前記転写用基板の基板裏面側に、当接面が凸状な所定曲率に形成された固体物を当接させた状態で前記当接面に形成された多数の吸引孔で前記基板裏面を吸引することによって前記転写用基板を前記レジスト層側が凸な所定曲率に湾曲させる湾曲化工程と、
   前記転写用基板と前記モールドとを互いに引き剥がす方向に剥離力を付与して剥離する際に、前記転写用基板の周縁部を固定した状態で前記固体物の吸引によって生じる反力によって前記当接面で前記基板裏面側を加圧して、前記転写用基板の前記所定曲率を剥離開始から剥離終了まで維持する加圧工程と、とを備えることを特徴とする微細凹凸パターンの形成方法。
3. 前記所定曲率は、曲率半径Ｒで１４００〜２８００ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１又は２の微細凹凸パターンの形成方法。
4. 前記基板裏側を流体で加圧することにより、前記転写用基板の湾曲と前記基板裏面側への加圧とを一緒に行うことを特徴とする請求項１又は３の微細凹凸パターンの形成方法。
5. 前記加圧工程は、前記剥離力を付与する前のタイミングで行うことを特徴とする請求項１〜４の何れか１の微細凹凸パターンの形成方法。
6. 前記転写用基板が前記所定曲率に湾曲化する湾曲領域にのみ前記モールドの微細凹凸パターンが転写されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１の微細凹凸パターンの形成方法。
7. 基板上にレジスト層が形成された転写用基板のレジスト層に、モールドの微細凹凸パターンを転写して硬化した後、前記転写用基板と前記モールドとを剥離する剥離装置を備えた微細凹凸パターンの形成装置において、
   前記剥離装置は、
   前記転写用基板の周縁部を固定する周縁部固定手段と、
   前記転写用基板の基板裏面側に設けられ、加圧流体によって前記基板裏面側を膨らませることによって前記転写用基板を所定曲率に湾曲させると共に前記基板裏面を加圧する流体式の加圧手段と、
   前記転写用基板と前記モールドとを互いに引き剥がす方向に剥離力を付与する剥離力付与手段と、を備えると共に、
   前記周縁部固定手段は、前記転写用基板の湾曲方向に追従して首を振る構造に形成されていることを特徴とする微細凹凸パターンの形成装置。
8. 基板上にレジスト層が形成された転写用基板のレジスト層に、モールドの微細凹凸パターンを転写して硬化した後、前記転写用基板と前記モールドとを剥離する剥離装置を備えた微細凹凸パターンの形成装置において、
   前記剥離装置は、
   前記転写用基板の周縁部を固定する周縁部固定手段と、
   前記転写用基板の基板裏面側に、当接面が凸状な所定曲率に形成された固体物を当接させた状態で前記当接面に形成された多数の吸引孔で前記基板裏面を吸引することによって前記転写用基板を前記所定曲率に湾曲させると共に、前記吸引によって生じる反力によって前記当接面で前記基板裏面を加圧する固体式の加圧手段と、
   前記転写用基板と前記モールドとを互いに引き剥がす方向に剥離力を付与する剥離力付与手段と、を備えたことを特徴とする微細凹凸パターンの形成装置。
9. 前記所定曲率は、曲率半径Ｒで１４００〜２８００ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項７又は８の微細凹凸パターンの形成装置。
10. 前記周縁部固定手段は、前記転写用基板の周縁部を挟み込む構造に形成されていることを特徴とする請求項７〜９の何れか１の微細凹凸パターンの形成装置。

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