JP5560377B2 - 転写方法及び熱ナノインプリント装置 - Google Patents
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Description
まず、本実施の形態に係る微細パタン形成用フィルムの概要について説明する。
本発明の熱ナノインプリント方法又は熱ナノインプリント装置を使用した熱ナノインプリント方法においては、以下に説明する微細パタン形成用フィルムを使用する。これにより、低温且つ低圧での熱ナノインプリントを精度高く実施することができる。
次に、微細パタン形成用フィルムを使用する各工程について説明する。被処理体20上に微細パタン22を形成する方法は、マスクパタン転写工程とエッチング工程とに分けられる。
押圧工程において、図5Aに示すように、第2の積層体IIを第1のマスク層13を介して被処理体20に対して押圧して、第2の積層体II及び被処理体20を貼り合わせて接着し、第3の積層体IIIを得る。このとき、第2の積層体II及び被処理体20は、加熱しながら押圧されることにより密着される。第2の積層体IIに関しては、被処理体20と第1のマスク層13との接着を目的として行う。
図6は、本実施の形態に係る微細パタン形成用フィルムに弾性体を設けた例を示す模式断面図である。図6に示すように、第1のマスク層13と被処理体20とを、カバーフィルム10の凹凸構造11に起因する膜厚ムラなく貼合するために、第2の積層体IIにおけるカバーフィルム10側(図6A参照)、又は被処理体20側(図6B参照)のいずれかに弾性体50を設けてもよい。弾性体50を設けることにより、被処理体20の表面の凹凸及びうねりに第2の積層体IIがならう結果、膜厚ムラのない貼合が可能となる。なお、弾性体50は、図6Cに示すように、第2の積層体IIにおけるカバーフィルム10側及び被処理体20側の両方に設けてもよい。
弾性体50としては、ガラス転移温度Tgが100度以下である弾性体であることが好ましく、公知市販のゴム板や樹脂板、フィルム等を使用することができるが、特に、60℃以下であることで、弾性変形の程度が大きくなることから、押圧が効果的となり、より低温且つ低圧にて精度高く熱ナノインプリントをおこなうことができる。最も好ましくは、同様の観点から30度以下である。更に、該ガラス転移温度が30度以下であることで、本実施の形態に係る熱ナノインプリント装置の貼合部の後で説明する線幅を満たすことが容易となると共に、熱ナノインプリントの熱分布及び押圧力分布をより良好にできるため好ましい。同様の観点から、該ガラス転移温度は、0℃以下であることが好ましく、−20℃以下であることが最も好ましい。このような低Tg弾性体としては、例えば、シリコーンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、ポリイソプレン(天然ゴム)、ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン6、ナイロン66、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリメタクリル酸メチル、及びポリスチレンが挙げられる。ヤング率(縦弾性率)は、1Mpa以上100Mpa以下であると、第1のマスク層13の膜厚を小さく、且つ、均質にできるため好ましく、4Mpa以上50Mpa以下であるとより好ましい。また、同様の効果から、弾性体50の厚さは、0.5mm以上10cm以下であると好ましく、1mm以上8cm以上がより好ましく、最も好ましくは5mm以上10cm以下である。
貼合時の環境雰囲気の巻き込みは、第2のマスク層12及び第1のマスク層13の被処理体20に転写付与される割合(転写率)を減少させる。このため、被処理体20の用途に応じた問題が発生する。例えば、被処理体をLED用の基板として使用する場合、貼合時の酸素(空気中の酸素)のミクロな巻き込み(ナノメートルから数十マイクロメートルスケールの環境雰囲気の巻き込み)は、LEDの半導体結晶層の欠陥を導き、LEDの発光特性を悪化させたり、リーク電流を増加させる場合がある。また、貼合時のマクロな巻き込み(数十マイクロメートルからミリメートルスケールの気泡)は、大きな欠陥となり、高効率なLEDを製造する際の収率の低下を招く。そのため、第1のマスク層13を被処理体20に貼合する際には、以下の(1)〜(4)に示すいずれかの手法、又は、これらの複合手法を採用することが好ましい。
エネルギー線照射工程において、図5Bに示すように、第2の積層体IIと被処理体20とが接着された積層体IIIに対して、貼合時の圧力を開放した状態でエネルギー線を照射して第1のマスク層13を硬化する。これにより、第1のマスク層13を従来のように押圧しながら硬化させる必要がなくなるので、押圧工程とエネルギー線照射工程とを独立して行うことができ、後述の凹凸構造体40の製造における工程管理が容易となる。
離型工程において、図5B及び図5Cに示すように、第3の積層体IIIにおいて、被処理体20に接着された第2の積層体IIのうち、カバーフィルム10を取り除く。この結果、被処理体20、第1のマスク層13及び第2のマスク層12からなる中間体21が得られる。
エネルギー線照射後に加熱工程を加えることで、第2のマスク層12及び第1のマスク層13の組成にもよるが、第2のマスク層12及び第1のマスク層13の安定性が向上し、離型工程時の転写不良、特に第1のマスク層13の凝集破壊を減少させる効果が得られる。加熱温度は、概ね40℃〜200℃の範囲で、第2のマスク層12及び第1のマスク層13のガラス転移温度Tgよりも低い温度が好ましい。また、加熱時間は概ね5秒分〜60分であると好ましく、転写精度を向上させ、且つ工業製を高める観点から、5秒〜3分であることが最も好ましい。なお、加熱工程は低酸素雰囲気下で行ってもよい。
後処理工程は、図5Dに示す微細マスク構造体16の第2のマスク層12側と被処理体20側の両方又はいずれか一方から、エネルギー線を照射して行う。また、後処理工程は、微細マスク構造体16に対して、加熱とエネルギー線照射との両方、或いは、いずれか一方を行うことによって行う。
中間体21は、第2の積層体IIを被処理体20に貼り合わせた後に、カバーフィルム10を剥離することで製造される第2のマスク層12/第1のマスク層13/被処理体20から成る積層体であり、その製造方法の詳細はマスクパタン転写工程において既に説明した通りである。ここで、中間体21に対して、図5Dに示すようにエッチングを行うことで、微細マスク構造体16を製造できる。更に、微細マスク構造体16に対して図5E及び図5Fに示すようにエッチングを行うことで、被処理体20上に微細パタン22を形成し、凹凸構造体40を得ることができる。
微細パタン22を精度高く製造するためには、微細マスク構造体16の第2のマスク層12及び第1のマスク層13の精度を反映させたエッチング工程を経る必要がある。即ち、精度の高い微細マスク構造体16が必要である。精度の高い微細マスク構造体16は、中間体21の第2のマスク層12及び第1のマスク層13の精度を反映させたエッチングにより製造できる。ここで、中間体21の第2のマスク層12及び第1のマスク層13の精度は、第2の積層体IIのカバーフィルム10の凹凸構造11の精度、第2のマスク層12の配置精度、そして第1のマスク層13の膜厚精度により担保される。即ち、高精度な微細パタン22を製造するためには、中間体21に対して行われるエッチング工程での不良を減少させる必要がある。
次に本実施の形態に係る熱ナノインプリント装置について説明する。なお、微細パタン形成用フィルムの詳細については、追って説明する。
まず、熱ナノインプリント装置の貼合部においては、微細パタン形成用フィルムの、第1のマスク層が形成された表面(以下、第1のマスク層面ともいう)が、被処理体の被処理面に対向させた状態で、微細パタン形成用フィルム及び被処理体が貼り合わされる。この貼合部は、微細パタン形成用フィルム又は被処理体に対して実質的に線として接触する回転体を備えた、微細パタン形成用フィルム及び被処理体に対して実質的に線として押圧力を加える押圧部を具備している。
押圧部が備えた回転体は、例えば、微細パタン形成用フィルムの、被処理体が貼り合わされた面、即ち、第1のマスク層面とは反対側の面に接するように配置することができる。また、回転体は、被処理体の、微細パタン形成用フィルムが貼り合わされた面、即ち、被処理面とは反対側の面に接するように配置しても良い。
次に、本実施の形態に係る押圧部についてより詳細に説明する。押圧部が備えた回転体は、少なくともその表層が、ガラス転移温度(以下、Tgともいう)が100℃以下の弾性体、即ち低Tg弾性体で構成される。このような構成により、熱ナノインプリント法に必要な温度を減少させると共に、圧力を小さくできるため、装置の過大化を抑制することができる。なお、押圧部においては、回転体は、断面略真円形の貼合用ローラであることが好ましい。断面略真円形の貼合用ローラであることにより、貼合用ローラの外周に対する角部が実質的になくなることから、低Tg弾性体の弾性変形の均等性が向上し、これに伴い熱ナノインプリント法に必要な温度の均等性を向上させ、且つ圧力を均等に加えることが可能となるため、上記効果を効果的に発現できる。
次に、押圧部の回転手段について説明する。押圧部を備えた貼合部は、微細パタン形成用フィルムと被処理体とを貼り合わせ、押圧する。貼合部における微細パタン形成用フィルムと被処理体との貼合は、微細パタン形成用フィルムの搬送と同時に行われても、微細パタン形成用フィルムの搬送が停止した状態にて行われてもよい。
次に、押圧部の加圧手段について説明する。上述の通り、距離(X)が−(マイナス)微細パタン形成用フィルム1の厚み(T)以上であることにより、距離X及び回転体の表層の材質により決定される圧力(以下、第1の圧力)を加えることができるため、特段加圧手段は設けなくてもよい。しかし、この場合であっても、押圧力の均等性をいっそう向上させるために、後で説明する加圧手段を設けることが好ましい。
次に、上述のような押圧部により、微細パタン形成用フィルムを被処理体に押圧する際に実質的に線として押圧力が加えられるメカニズムについて説明する。
また、本実施の形態に係る熱ナノインプリント装置においては、回転体及び被処理体保持部の少なくとも一方に押圧加熱部を付帯することが好ましい。ここで、押圧加熱部は、微細パタン形成用フィルム及び被処理体を押圧部に貼合し、押圧する際に、微細パタン形成用フィルムと被処理体との界面を加熱する目的にて導入する。押圧加熱部を設けることで、微細パタン形成用フィルムと被処理体との界面の温度が向上するため、第1のマスク層の流動性が促進され、熱ナノインプリント精度が向上する。
<第1の実施の形態>
図14は、第1の実施の形態に係る熱ナノインプリント装置を示す模式図である。熱ナノインプリント装置200は、長尺の微細パタン形成用フィルム101が巻き回された送出しローラ202を具備する。送出しローラ202は、微細パタン形成用フィルム101を所定の速度で送出する。この送出しローラ202と対になって、送出された微細パタン形成用フィルム101を巻き取る巻き取りローラ203が設けられている。巻き取りローラ203の回転数と送出しローラ202の回転数とは微細パタン形成用フィルム101の送り出し速度と巻き取り速度と、が同期するように制御されてもよいが、微細パタン形成用フィルム101のテンションを制御するために、ダンサーローラー、トルクモータ又はテンションコントローラ等を用いることができるため、微細パタン形成用フィルム101の搬送機構は採用するテンション制御方式に応じて適宜設計することができる。なお、送出しローラ202及び巻き取りローラ203にはそれぞれ駆動部を連結することができる。
図15は、第1の実施の形態に係る熱ナノインプリント装置における剥離部によるカバーフィルムの剥離を示す模式図である。図15A及び図15Bは、微細パタン形成用フィルム101/被処理体104からなる積層体207が搬送されると共に、微細パタン形成用フィルム101の流れ方向MDが変化することで、カバーフィルムが被処理体104より剥離される場合を示している。被処理体104は、図中矢印Aで示す方向に移動する。
(エネルギー線照射部)
貼合部201と剥離部206との間に、エネルギー線照射部を設けることができる。エネルギー線照射部においては、貼合部201で得られた積層体207に対してエネルギー線を照射する。このため、エネルギー線照射部は、微細パタン形成用フィルム101に向かってエネルギーを照射しても、被処理体104に向かってエネルギーを照射しても、その両方であっても良い。特に少なくとも被処理体104に向かってエネルギーを照射することで、微細パタン形成用フィルム101と被処理体104との界面強度を向上できるため、好ましい。
剥離部206よりも微細パタン形成用フィルム101の流れ方向MD前段であり、且つ、エネルギー線照射よりも流れ方向MD後段には、積層体207を加熱する積層体加熱部を設けることができる。積層体加熱部を設けることで、微細パタン形成用フィルム101と被処理体104との界面強度を向上させることができるため、熱ナノインプリント精度が向上する。積層体加熱部による加熱温度は、微細パタン形成用フィルム101の特性に応じて適宜選定できるため、特に限定されないが、微細パタン形成用フィルム101の融点(Tmc)未満であると、装置の過大化を抑制できると共に、熱ナノインプリント精度が向上するため好ましい。特に、被処理体104の加熱温度が、30℃〜200℃の範囲になるように加熱できると好ましく、60℃〜130℃であるとより好ましい。加熱温度は、微細パタン形成用フィルム101の搬送の観点から、概ね、Tmcの0.6倍以下であると好ましい。このように加熱条件下で積層体207の加熱が行われる。
更に、剥離部206よりも微細パタン形成用フィルム101の流れ方向MDの前段であり、且つ、積層体加熱部よりも流れ方向MDの後段に、積層体207を冷却する冷却部を設けることができる。冷却部を設けることで、カバーフィルムを剥離する際の、剥離性を向上させることができる。ここで、第1の実施の形態に係る熱ナノインプリント装置200においては、冷却部が微細パタン形成用フィルム101の流れ方向MDに対して、貼合部201と離間して設けられる。更に、第1の実施の形態では、上述のような回転体102を採用していることから、熱ナノインプリントに必要な温度を低く保っている。このため、冷却部の過大化を抑制できる。冷却部は、積層体207に対して空気を吹き付ける程度でよい。冷却部は、少なくとも被処理体104の温度が120℃以下になるように冷却すると、剥離性を向上できるため、好ましい。微細パタン形成用フィルム101の特性に応じて最適な被処理体104の冷却後の温度は決定されるが、概ね、5℃以上60℃以下が好ましく、18℃以上30℃以下がより好ましい。
貼合部201よりも流れ方向MD前段に、搬送部を設けることができる。ここで、搬送部は、格納された被処理体104を取り出し、貼合部201の回転体102の位置まで被処理体104を搬送する。搬送部は、貼合時の被処理体104の被処理体保持部として機能させることもできる。ここで、搬送部における被処理体104の固定は、被処理体104の露出面を脱着自在に固定できる固定手段により行われることが好ましい。固定手段は、例えば、減圧チャック、静電チャック、外周縁部を把持するもの、又は当業者に周知のカセット支持方式のものである。
搬送部よりも流れ方向MDの前段側には、前処理部を設けることができる。前処理部では、被処理体の主面、即ち被処理面を前処理することができる。前処理部としては、例えば、UV−O3処理機構、エキシマ処理機構、酸素アッシング機構、シランカップリング材膜成膜機構及び樹脂層成膜機構が挙げられる。特に、UV−O3処理機構又はエキシマ処理機構を採用することで、過大な設備化を抑制できる。
(回収部)
剥離部よりも流れ方向MDの後段には、回収部を設けることができる。回収部は、剥離部上において微細パタン形成用フィルム101の剥離された被処理体104を回収する。この回収部は、微細パタン形成用フィルム101の剥離された被処理体104を保持しつつ、次の処理のための装置や一時的な保管装置まで搬送する。回収部による被処理体104の保持は、被処理体104の外周縁部を把持することや、被処理体104の微細パタン形成用フィルム101が貼り合わせされていた面とは反対側の面、即ち露出面を支持することにより実現できる。また、回収部として、当業者に周知のカセット支持方式を採用することもできる。
剥離部206よりも微細パタン形成用フィルム101の流れ方向MDの後段であり、且つ、回収部により前段にエネルギー線照射部を設けることができる。エネルギー線照射部により微細パタン形成用フィルム101が剥離され、表面に凹凸構造が転写された被処理体104、即ち図5C示す微細マスク構造体16に相当するものに、エネルギー線を照射することで、被処理体104を安定化することが可能となり、次の処理のおける適用度や保存安定性が向上する。なお、エネルギー線照射部の代わりに加熱部を設けても同様の効果を得ることができる。なお、加熱部を設けた場合、加熱部よりも微細パタン形成用フィルム101の流れ方向MDの後段で且つ回収部よりも前段に冷却部を設けることができる。また、剥離部よりも微細パタン形成用フィルム101の流れ方向MDの後段であり、回収部よりも前段に、エネルギー線照射部、加熱部、冷却部の順に設けることもできる。
図18は、第2の実施の形態に係る熱ナノインプリント装置を示す模式図である。以下の説明では、第1の実施の形態で説明したものと同じ構成の部材については、同一の符号を付し、説明を省略する。
図18に示すように、貼合部201よりも流れ方向MDの後段であって、巻き取りローラ203よりも前段には、カット部501が設けられている。なお、回転体102とカット部501との間、又は、巻き取りローラ203とカット部501との間は、エネルギー線照射部等の任意の構成要素を併設するのに充分な間隔を設けることが好ましい。
更に、第2の実施の形態に係る熱ナノインプリント装置300においては、第1の実施の形態における剥離部206に代わって分離部を設けることができる。
以下、第3の実施の形態に係る熱ナノインプリント装置について図面を参照して詳細に説明する。第3の実施の形態に係る熱ナノインプリント装置は、第1の実施の形態に係る熱ナノインプリント装置200と同様に剥離部206を有するものである。上記実施の形態と同様の構成の部材については、同一の番号を付して説明を省略する。
微細パタン形成用フィルム101上に保護層601が設けられる場合、送出しローラ202よりも微細パタン形成用フィルム101の流れ方向MDの後段には、微細パタン形成用フィルム101から保護層601を剥離する保護層剥離ローラ部602が設けられる。送出しローラ202の近傍にダンサーローラを設置した場合は、保護層剥離ローラ部602は、ダンサーローラよりも微細パタン形成用フィルム101の流れ方向MDの後段に設けられる。保護層剥離ローラ部602には、保護層601の流れ方向の後段に、保護層601を巻き取って回収する保護層巻き取りローラ603が併設されている。保護層剥離ローラ部602は、駆動部を具備しないフリーローラであっても、駆動部を付帯したローラであっても、微細パタン形成用フィルム101より保護層601を剥離可能であれば特に限定されない。一方、保護層巻き取りローラ603は、微細パタン形成用フィルム101より剥離された保護層601を巻き取り回収する役割を担うため、駆動部を付帯することが好ましい。駆動部により回転する保護層巻き取りローラ603は、送出しローラ202から送出される微細パタン形成用フィルム101の速度と同期してもよく、微細パタン形成用フィルム101の撓みや蛇行といった搬送不良を抑制するために、微細パタン形成用フィルム101のテンション制御を、保護層巻き取りローラ603の駆動にトルクモータを使用することや、保護層巻き取りローラ603と保護層剥離ローラ部602との間にダンサーローラを設置することができる。トルクモータや、ダンサーローラを設けることで、保護層601に一定のテンションをかけることができる。また、保護層剥離ローラ部602は、貼合部201の回転体102に近い位置に設けられると、保護層601を剥離し露出した微細パタン形成用フィルム101の表面の異物の付着を抑制し、その結果、微細パタン形成用フィルム101と被処理体104の表面との貼合精度が向上するため、好ましい。
回転体102により、微細パタン形成用フィルム101の第1のマスク層面と被処理体104の被処理面とが貼合及び押圧される際、微細パタン形成用フィルム101の搬送は停止する。微細パタン形成用フィルム101の搬送が停止し、回転体102が流れ方向MDとは反対方向に且つ被処理体104の被処理面と平行な面内で移動する。これにより、被処理体保持部205により固定された被処理体104と微細パタン形成用フィルム101とが貼合される。その後、微細パタン形成用フィルム101の搬送が再開する。ここで、微細パタン形成用フィルム101の搬送の再開と略同時、又は、再開前に、被処理体保持部205から被処理体104は脱着される。即ち、微細パタン形成用フィルム101の搬送再開により、被処理体104は微細パタン形成用フィルム101により搬送されるようになる。続いて、微細パタン形成用フィルム101上の被処理体104が、回転体102の初期位置を通過した後に、回転体102が初期位置に戻る。
以上のような構成からなる第3の実施の形態に係る熱ナノインプリント装置600を用いた熱ナノインプリント方法について説明する。
以下、第4の実施の形態に係る熱ナノインプリント装置について図面を参照して詳細に説明する。図27は、第4の実施の形態に係る熱ナノインプリント装置を示す模式図である。上述の実施の形態と同じ構成からなる部材については同一の番号を付し、説明を省略する。
以下、第5の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図30は、第5の実施の形態に係る熱ナノインプリント装置を示す模式図である。第3の実施の形態と同じ構成からなる部材については同一の番号を付し、説明を省略する。
以上第1の実施の形態から第5の実施の形態にて説明したマスクパタン転写工程を経た後、図3Cに示す、第2のマスク層12/第1のマスク層13/被処理体20からなる中間体21に対して、エッチング工程を施して凹凸構造体を形成する。この時、既に説明した、所定の露出部を被処理体20の外縁部に含む中間体21を使用することで、微細マスク構造体16の欠陥率を低減でき、これに伴い凹凸構造体40の欠陥率を低減できる。所定の露出部を被処理体20の外縁部に含む中間体21は、第1の実施の形態から第5の実施の形態にて説明したマスクパタン転写工程を経ることで、特に、表層に低Tg弾性体を具備する回転体102を使用することで、制御性高く製造できる。エッチング工程は、第1のマスク層エッチング工程、被処理体エッチング工程の順で構成される。エッチング条件は、材料により種々設計できるが、例えば、次のようなエッチング方法が挙げられる。
第1のマスク層エッチングは、第2のマスク層をエッチングマスクとして機能させた、第1のマスク層のエッチングであり、ドライエッチングを使用することができる。第1のマスク層13のエッチングに用いるガスは、O2ガス、H2ガス、及びArガスの少なくとも1種を含む混合ガスを使用する。特に、O2のみを使用することが好ましい。第1のマスク層13を化学反応的にエッチングする観点から、エッチングに用いるガスとして、O2ガス及びH2ガスを選択することができる。また、イオン入射成分の増加による縦方向エッチングレート向上という観点から、エッチングに用いるガスとして、Arガス及びXeガスを選択することができる。
被処理体エッチング工程は、第1のマスク層13をエッチングマスクとして被処理体20をエッチングする工程であり、ウェットエッチングとドライエッチングのいずれも採用できる。特に、被処理体20の加工自由度を大きくする点から、ドライエッチングを採用することが好ましい。ドライエッチング時の第1のマスク層13のエッチングマスク耐性を向上させる観点から、塩素系ガスやフロン素系ガスを用いたエッチングを行うことができる。塩素系ガスに、酸素ガス、アルゴンガス或いは酸素ガスとアルゴンガスの混合ガスを添加してもよい。
次に、本発明の実施の形態に係る微細パタン形成用フィルムの製造方法について説明する。
工程(1−2):塗布した硬化性樹脂組成物111を、離型処理を施したマスターモールド112に押圧する工程(樹脂を鋳型に押圧する工程、図33B参照)。
工程(1−3):支持基材110側から光照射を行い、硬化性樹脂組成物111を光ラジカル重合させ硬化物層113を得る工程(樹脂を光硬化させる工程、図33C参照)。
工程(1−4):硬化物層113をマスターモールド112から剥離し、マスターモールド112のパタン形状の反転形状を具備した凹凸構造を得る工程(硬化物層113を鋳型から剥離する工程、カバーフィルムAを得る工程、図33D参照)。
工程(1−5):硬化物層113の凹凸構造上に、希釈した第2のマスク層材料114を塗工する工程(図33E参照)。
工程(1−6):溶剤を乾燥除去し、第2のマスク層を具備した第1の積層体Iを得る工程(図33F参照)。
工程(2−2):塗布した硬化性樹脂組成物116をカバーフィルムAに押圧する工程(樹脂を鋳型に押圧する工程、図34B参照)。
工程(2−3):カバーフィルムAの支持基材110側と、もう一方の支持基材115側の両方、又はいずれか一方から光照射を行い、硬化性樹脂組成物111を光ラジカル重合させ硬化物層117を得る工程(樹脂を光硬化させる工程、図34C参照)。
工程(2−4):硬化物層117をカバーフィルムAから剥離し、マスターモールド112のパタン形状と同様の形状を具備した凹凸構造を得る工程(硬化物から鋳型を剥離する工程、カバーフィルムBを得る工程、図34D参照)。
工程(1−8):溶剤を乾燥除去し、第1のマスク層13を形成し、第2の積層体IIを得る工程(図37B参照)。
次に、本実施の形態に係る熱ナノインプリント装置に好適に使用される微細パタン形成用フィルムについて詳細に説明する。微細パタン形成用フィルムは、ナノスケールの凹凸構造の設けられたカバーフィルムと、凹凸構造の凹部内部に設けられた第2のマスク層と、凹凸構造及び第2のマスク層を覆うように設けられた第1のマスク層と、を具備する。
光重合性基を同一分子内に具備するフッ素系添加材としては、フッ素含有(メタ)アクリレートとして、下記化学式(1)で示されるフッ素含有ウレタン(メタ)アクリレートが挙げられ、下記化学式(1)に示される添加材を使用することにより、後述するEs/Ebを満たすことが可能となるため好ましい。このようなウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば、ダイキン工業社製の「オプツールDAC(商標)」を用いることができる。
(メタ)アクリレートとしては、後述する(B)フッ素含有(メタ)アクリレート以外の重合性モノマーであれば制限はないが、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有するモノマー、ビニル基を有するモノマー、アリル基を有するモノマーが好ましく、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有するモノマーがより好ましい。そして、それらは非フッ素含有のモノマーであることが好ましい。なお、(メタ)アクリレートはアクリレート又はメタアクリレートを意味する。
フッ素含有(メタ)アクリレートとしては、ポリフルオロアルキレン鎖及び/又はペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖と、重合性基とを有することが好ましく、直鎖状ペルフルオロアルキレン基、又は炭素原子−炭素原子間にエーテル性酸素原子が挿入され且つトリフルオロメチル基を側鎖に有するペルフルオロオキシアルキレン基が更に好ましい。また、トリフルオロメチル基を分子側鎖又は分子構造末端に有する直鎖状のポリフルオロアルキレン鎖及び/又は直鎖状のペルフルオロ(ポリオキシアルキレン)鎖が特に好ましい。
なお、本発明で用いるフッ素含有(メタ)アクリレートは、上記化学式(1)で示されるフッ素含有ウレタン(メタ)アクリレートであると、樹脂中の平均フッ素元素濃度(Eb)を低くした状態で、効果的に凹凸構造表面部のフッ素元素濃度(Es)を高くでき、被処理体への接着性と離型性をいっそう効果的に発現できるため、より好ましい。このようなウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば、ダイキン工業社製の「オプツールDAC」を用いることができる。
光重合開始剤は、光によりラジカル反応又はイオン反応を引き起こすものであり、ラジカル反応を引き起こす光重合開始剤が好ましい。光重合開始剤としては、下記の光重合開始剤が挙げられる。
第2のマスク層1103の材料については、溶剤に希釈可能な、無機前駆体、無機縮合体、金属酸化物フィラー、金属酸化物微粒子等を使用できる。第2のマスク層1103は、微細パタン形成用フィルム1100を使用して、マスクを形成したい被処理体20にマスクを転写する際の転写精度の観点から、光重合可能な光重合性基と熱重合可能な重合性基の両方、又はいずれか一方を含むと特に好ましい。また、第2のマスク層1103は、耐ドライエッチング性の観点から、金属元素を含むことが好ましい。更に、第2のマスク層1103は、金属酸化物微粒子を含むことにより、被処理体20をドライエッチングする際の加工が、より容易になるため好ましい。
微細パタン形成用フィルム1100を、第1のマスク層1104を介して加工対象である被処理体20へと貼合して接着した後に、第1のマスク層1104を硬化させ、その後カバーフィルムを剥離することでも、容易に第2のマスク層1103を被処理体20上へと転写することができる。ここで、微細パタン形成用フィルム1を用いる場合に使用する第1のマスク層1104と、微細パタン形成用フィルムの第1のマスク層1104は同様の特性を満たし、同様の材料から構成される。
Claims (23)
- 一方の表面にナノスケールの凹凸構造が形成されたカバーフィルムと、前記凹凸構造の凹部内部に設けられた第2のマスク層と、前記凹凸構造及び前記第2のマスク層を覆うように設けられた第1のマスク層と、を具備する微細パタン形成用フィルムを使用し、被処理体上に前記第1のマスク層及び前記第2のマスク層を転写付与する転写方法であって、
前記転写方法は、
前記微細パタン形成用フィルムを、前記第1のマスク層が設けられた表面を前記被処理体の表面に向けて押圧する押圧工程、
前記第1のマスク層にエネルギー線を照射するエネルギー線照射工程、及び
前記カバーフィルムを、前記第2のマスク層及び前記第1のマスク層より取り除く離型工程
を少なくともこの順に含むと共に、
前記押圧工程と、前記エネルギー線照射工程と、はそれぞれ独立で行うこと
を特徴とする転写方法。 - 前記エネルギー線照射工程は、前記押圧工程における押圧力を開放した状態にて行うことを特徴とする請求項1記載の転写方法。
- 前記押圧工程は、前記被処理体又は前記微細パタン形成用フィルムの少なくともいずれか一方を加熱した状態にて行うことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の転写方法。
- 前記押圧工程においては、少なくともその表層が弾性体で構成された回転体を使用することを特徴とする請求項3記載の転写方法。
- 前記カバーフィルムの前記凹凸構造の表面の凸部の頂部位置(S)と、前記凹凸構造の凹部の内部に充填された前記第2のマスク層の表面位置(Scc)との距離(lcc)は、下記式(1)を満たし、且つ、前記凸部の頂部位置(S)と前記凸部上に形成された前記第2のマスク層の頂部位置(Scv)との距離(lcv)は、下記式(2)を満たすことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の転写方法。
0<lcc<1.0h (1)
(ただし、前記凸部の前記頂部位置(S)と前記凹部の底部位置との距離で表される、前記凹凸構造の高さ(深さ)をhとする。)
0≦lcv≦0.05h (2) - 前記微細パタン形成用フィルムにおいて、前記第2のマスク層の前記頂部位置(Scv)と前記第1のマスク層の露出表面位置(Sb)との距離(lor)は、下記式(3)を満たすことを特徴とする請求項5記載の転写方法。
0≦lor<1500nm (3) - 一方の表面にナノスケールの凹凸構造が形成されたカバーフィルムと、前記凹凸構造の凹部内部に設けられた第2のマスク層と、前記凹凸構造及び前記第2のマスク層を覆うように設けられた第1のマスク層と、を具備する微細パタン形成用フィルムを使用し、被処理体上に前記第1のマスク層及び前記第2のマスク層を転写するための熱ナノインプリント装置であって、
前記第1のマスク層の表面を、前記被処理体の一方の表面に対向させた状態で前記微細パタン形成用フィルム及び前記被処理体を貼り合わせるための貼合部と、
前記貼合部で貼り合わされた前記微細パタン形成用フィルム及び前記被処理体に対してエネルギー線を照射するためのエネルギー線照射部と、
前記エネルギー線照射部で前記エネルギー線が照射された前記微細パタン形成用フィルム及び前記被処理体から前記カバーフィルムを離型し、表面に前記第1のマスク層及び前記第2のマスク層が転写された前記被処理体を得るための剥離部と、
を具備することを特徴とする熱ナノインプリント装置。 - 前記貼合部において、前記被処理体を加熱するための加熱手段を更に具備することを特徴とする請求項7記載の熱ナノインプリント装置。
- 一方の表面にナノスケールの凹凸構造が形成されたカバーフィルムと、前記凹凸構造の凹部内部に設けられた第2のマスク層と、前記凹凸構造及び前記第2のマスク層を覆うように設けられた第1のマスク層と、を具備する微細パタン形成用フィルムを使用し、被処理体上に前記第1のマスク層及び前記第2のマスク層を転写するための熱ナノインプリント装置であって、
前記第1のマスク層が形成された表面を、前記被処理体の一方の表面に対向させた状態で前記微細パタン形成用フィルム及び前記被処理体を貼り合わせる貼合部を具備し、
前記貼合部は、前記微細パタン形成用フィルム又は前記被処理体に対して実質的に線として接触する回転体を備えた、前記微細パタン形成用フィルム又は前記被処理体に対して実質的に線として押圧力を加える押圧部を具備し、
前記回転体は、少なくともその表層が、ガラス転移温度が100℃以下の弾性体で構成されている
ことを特徴とする熱ナノインプリント装置。 - 前記回転体は、断面略真円形の貼合用ローラであることを特徴とする請求項9記載の熱ナノインプリント装置。
- 前記貼合部で貼り合わされた前記微細パタン形成用フィルム及び前記被処理体から前記カバーフィルムを離型し、表面に前記第1のマスク層及び前記第2のマスク層が転写された前記被処理体を得るための剥離部を更に具備することを特徴とする請求項9又は請求項10記載の熱ナノインプリント装置。
- 前記微細パタン形成用フィルムがキャリアフィルムであること、
前記キャリアフィルムを巻き出す送出しローラと、前記送出しローラから巻き出された前記キャリアフィルムを巻き取る巻き取りローラと、前記貼合部において前記キャリアフィルム及び前記被処理体を貼り合わせるときに前記被処理体を加熱する加熱手段と、前記貼合部よりも前記キャリアフィルムの流れ方向後段で且つ前記巻き取りローラよりも前記キャリアフィルムの流れ方向前段に設けられ、前記貼り合わされた前記キャリアフィルム及び前記被処理体から前記カバーフィルムを離型する剥離部と、を更に具備していること、及び、
前記貼合部は、前記送出しローラ及び前記巻き取りローラにより搬送される前記キャリアフィルムの幅方向に亘って延設されていること、
を特徴とする請求項9又は請求項10に記載の熱ナノインプリント装置。 - 前記貼合部よりも前記キャリアフィルムの流れ方向後段で且つ前記剥離部よりも前記キャリアフィルムの流れ方向前段に設けられ、前記キャリアフィルムに対してエネルギー線を照射するエネルギー線照射部を更に具備することを特徴とする請求項12記載の熱ナノインプリント装置。
- 前記剥離部において前記キャリアフィルムの流れ方向が変化することを特徴とする請求項12又は請求項13記載の熱ナノインプリント装置。
- 前記剥離部は、断面略真円形の剥離用ローラ及び前記被処理体を着脱自在に固定する固定手段から構成されていることを特徴とする請求項12から請求項14のいずれかに記載の熱ナノインプリント装置。
- 少なくとも前記貼合部で前記キャリアフィルム及び前記被処理体を貼り合わせるときに前記被処理体を保持する被処理体保持部を更に具備することを特徴とする請求項12から請求項15のいずれかに記載の熱ナノインプリント装置。
- 前記貼合部から前記剥離部までの間においては、前記被処理体が、前記キャリアフィルムにより支持され、前記キャリアフィルムの搬送に伴って移動することを特徴とする請求項12から請求項16のいずれかに記載の熱ナノインプリント装置。
- 前記微細パタン形成用フィルムがキャリアフィルムであること、
前記キャリアフィルムを巻き出す送出しローラと、前記送出しローラから巻き出された前記キャリアフィルムを巻き取る巻き取りローラと、少なくとも前記貼合部で前記キャリアフィルム及び前記被処理体を貼り合わせるときに前記被処理体を加熱する加熱手段と、前記貼合部よりも前記キャリアフィルムの流れ方向後段で且つ前記巻き取りローラよりも前記キャリアフィルムの流れ方向前段に設けられたカット部と、を更に具備すること、
前記貼合部は、前記送出しローラ及び前記巻き取りローラにより搬送される前記キャリアフィルムの幅方向に亘って延設されること、及び、
前記カット部において、前記被処理体に貼り合わされた前記キャリアフィルムは、前記被処理体の外形以上の大きさにて部分的に裁断されること
を特徴とする請求項9又は請求項10記載の熱ナノインプリント装置。 - 前記カット部よりも前記キャリアフィルムの流れ方向後段で且つ前記巻き取りローラよりも前記キャリアフィルムの流れ方向前段に設けられ、前記キャリアフィルムの貼り合わされた前記被処理体を前記キャリアフィルムより分離する分離部を更に具備し、
前記分離部は、前記キャリアフィルムが貼り合わされた前記被処理体の、少なくとも前記キャリアフィルム側とは反対側の表面を保持する分離用被処理体保持部及び前記搬送される前記キャリアフィルムの流れ方向を変化させる分離用ローラ又は分離用エッジにより構成されること
を特徴とする請求項18記載の熱ナノインプリント装置。 - 少なくとも前記貼合部で前記キャリアフィルム及び前記被処理体を貼り合わせるときに前記被処理体を保持する被処理体保持部を更に具備することを特徴とする請求項18又は請求項19記載の熱ナノインプリント装置。
- 前記貼合部から前記分離用ローラ又は前記分離用エッジまでの間においては、前記被処理体が前記キャリアフィルムにより支持され、前記キャリアフィルムの搬送に伴い、移動することを特徴とする請求項19記載の熱ナノインプリント装置。
- 前記貼合部において前記キャリアフィルムと前記被処理体とを貼り合わせる工程は、
前記被処理体保持部により前記被処理体を固定保持し、
次に、前記回転体により、前記被処理体の一端部から前記キャリアフィルムの前記第1のマスク層を前記被処理体に貼り合わせ始め、
前記回転体が前記被処理体の他端部を通過しきる前に、前記被処理体保持部による前記被処理体の固定保持を開放することを特徴とする請求項16又は請求項20記載の熱ナノインプリント装置。 - 前記被処理体保持部は、吸着により前記被処理体を固定保持することを特徴とする請求項22記載の熱ナノインプリント装置。
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