JP6028602B2 - インプリント方法およびインプリント装置 - Google Patents
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Description
このようなインプリント方法では、モールドを樹脂層から引き離す際に静電気が発生してモールドが帯電し、このモールドに雰囲気中の異物等が付着し易くなるという問題があった。モールドに異物等が付着した状態でインプリントを行うと、パターン構造体の欠陥が生じ、さらに、モールドの破損等を生じるおそれがあった。これに対応するために、例えば、モールドを樹脂層から引き離す際に、モールドの除電を行うこと(特許文献1、2)、あるいは、モールドの電位が所定値以上となった場合に、モールドの除電を行うこと(特許文献3)が提案されている。
尚、異物とは、インクジェット方式で供給された液滴がミストとして漂い乾燥した固形物、インクジェットヘッド等のインプリント装置を構成する部材から生じる微粒子、インプリント装置内に存在する塵等、インプリントに関与することを目的としていない物質である。
モールドの除電手段として、軟X線照射方式の静電気除去装置を使用する場合、モールドや転写基板の厚みが1mm程度になると、軟X線は透過できなくなるので、モールド側および/または転写基板側から軟X線を照射しても所望の除電効果を得ることは困難である。このため、軟X線照射方式の静電気除去装置を使用する場合は、モールドや転写基板の側方から軟X線を照射する必要がある。
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、モールドの破損等を防止し、高精度のパターン構造体を安定して作製することができるインプリント方法とインプリント装置を提供することを目的とする。
本発明の他の態様として、前記遮蔽部材は、さらに、前記インクジェットヘッドからの液滴吐出を妨げない位置に存在する他の面を有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記遮蔽部材の下端は、前記インクジェットヘッドの液滴吐出口の水平位置よりも低い位置にあるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記遮蔽部材は、前記インクジェットヘッドの液滴吐出方向に位置する開閉部を有するような構成とした。
本発明のインプリント方法では、転写樹脂層とモールドとを引き離す剥離工程におけるモールドの帯電が抑制され、また、インクジェットヘッドへの軟X線の照射を防止するので、モールドの破損等を防止し、かつ、高精度のパターン構造体を安定して作製することができる。
尚、図面は模式的または概念的なものであり、各部材の寸法、部材間の大きさの比等は、必ずしも現実のものと同一とは限らず、また、同じ部材等を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比が異なって表される場合もある。
[インプリント装置]
図1は本発明のインプリント装置の一実施形態を示す側面図であり、図2は図1に示されるインプリント装置の平面図である。図1、図2において、本発明のインプリント装置1は、モールド31を保持するためのモールド保持部2と、転写基板41を保持するための基板保持部4と、転写基板41上に被成形樹脂の液滴を吐出するインクジェットヘッド7を備えた液滴供給部6と、軟X線照射方式の静電気除去装置8と、少なくともインクジェットヘッド7の液滴吐出口に軟X線が照射されることを防止するための遮蔽部材10とを備えている。
インプリント装置1を構成するモールド保持部2は、モールド31の凹凸構造領域32を有する面が基板保持部4に保持される転写基板41と対向可能となるようにモールド31を保持するものである。このモールド保持部2におけるモールド31の保持機構は、例えば、吸引による保持機構、機械挟持による保持機構等であってよく、保持機構には特に制限はない。また、モールド保持部2は、昇降機構3により図1に示す矢印Z方向で昇降可能とされている。このようなモールド保持部2の上方には、被成形樹脂として光硬化性樹脂を使用した場合の樹脂硬化のための光源12、光学系13が配設されている。
尚、図2においては、モールド保持部2とモールド31のみを記載し、昇降装置3、光源12、光学系13の記載を省略している。
インプリント装置1を構成する基板保持部4は、インプリント用の転写基板41を保持するものであり、転写基板41の保持機構は、例えば、吸引による保持機構、機械挟持による保持機構等であってよく、保持機構には特に制限はない。この基板保持部4は、図示しない駆動機構部によってXYステージ5上を、図2にX方向、Y方向で示される水平面内で移動可能とされている。図示例では、基板保持部4は、転写基板供給位置にあり、XYステージ5上を、液滴供給部6のインクジェットヘッド7から樹脂の液滴の供給を受ける液滴供給位置、モールド保持部2に対向し転写を行う転写位置等に移動可能である。尚、本発明のインプリント装置は、図示例に限定されるものではなく、モールド保持部2、基板保持部4、インクジェットヘッド7の任意の部材を移動可能とし、これらの相対的な位置が変更可能とされている態様であってよい。
インプリント装置1を構成する液滴供給部6は、基板保持部4に保持された転写基板41上に被成形樹脂の液滴を供給するものであり、インクジェット装置(図示例ではインクジェットヘッド7のみを示している)を備えている。液滴供給部6が備えるインクジェット装置は、基板保持部4に保持された転写基板41上に被成形樹脂の液滴を供給するためのインクジェットヘッド7の所望の動作、例えば、図2に示されるX方向および/またはY方向での往復動作等を可能とする駆動部、インクジェットヘッド7へのインク供給部、および、インクジェットヘッド7と駆動部やインク供給部を制御する制御部等を具備している。
インプリント装置1を構成する静電気除去装置8は、従来公知の軟X線照射方式の静電気除去装置であり、モールド保持部2に保持されるモールド31に対して側方から軟X線を照射できるように配設されている。この静電気除去装置8から照射される軟X線は、図示例では、中心角度θの放射状に照射(便宜的に任意の照射線を鎖線Rで示している)され、その照射中心Rcの方向が、モールド保持部2に保持されたモールド31と基板保持部4に保持された転写基板41とが対向し転写を行う転写位置の方向とされている。本発明における軟X線とは、真空紫外線(VUV)領域と軟X線領域を含む範囲の領域での光を指し、数値としては波長λが、0.1nm≦λ≦30nmの範囲の光を指す。
尚、上記の「モールド31に対して側方」とは、軟X線の照射中心Rcの方向が、モールド31の凹凸構造領域32を有する面の垂線(図1に示される一点鎖線L)に対して90°±45°の範囲となることを意味する。軟X線の照射中心Rcの方向が上記の範囲から外れると、モールド31の除電効率が低下し、軟X線の照射パワーの増大を来たし好ましくない。
遮蔽部材10は、静電気除去装置8から照射される軟X線が、インクジェットヘッド7の少なくとも液滴吐出口に照射されることを防止するための部材である。図示例では、インクジェットヘッド7からの樹脂吐出を妨げず、かつ、静電気除去装置8の軟X線照射口8aとインクジェットヘッド7の液滴吐出口7aとを結ぶ線(図2に示す二点鎖線)を遮るように、インクジェットヘッド7の近傍に遮蔽部材10が位置している。遮蔽部材10の材質は、例えば、銅、ニッケル、ステンレス鋼、鉄、鉛、アルミニウム等の金属、カーボン、ガラス、陶器等の無機材料、アクリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、メラミン、塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン等の有機材料、これらの任意の組み合わせからなる複合材料等であってよい。このような遮蔽部材10の厚みは、軟X線を透過せずに遮蔽可能となる範囲で、使用する材質に応じて適宜設定することができる。
このような本発明のインプリント装置は、例えば、モールド保持部2、転基板保持部4、液滴供給部6、遮蔽部材10を筐体内部に配置し、筐体の外部に配置した静電気除去装置8から軟X線を照射するような構成とすることができる。この場合、筐体の外部に配置した静電気除去装置8からの軟X線照射に支障を与えないような形状、大きさの開口部を筐体に設ける必要がある。更に、静電気除去装置8も筐体内部に配置するような構成であってもよい。
本発明における遮蔽部材10は、少なくとも平面視において静電気除去装置8の軟X線照射口(図示せず)とインクジェットヘッド7の液滴吐出口7aとを結ぶ線を遮るように配置されている。
図3(A−1)は、図2と同様にインプリント装置の平面を示す図であり、遮蔽部材10は平板形状で、静電気除去装置8の軟X線照射口(図示せず)とインクジェットヘッド7の液滴吐出口7aとを結ぶ線(図に示す二点鎖線)を遮るように配置されている。すなわち、遮蔽部材10の一の面10aは、静電気除去装置8からインクジェットヘッド7の液滴吐出口7aへの軟X線の照射方向を横切る面となっている。また、この遮蔽部材10の下端(インクジェットヘッド7からの液滴吐出方向の端部)は、この図3(A−1)におけるI−I線断面を示す図3(B−1)に示されるように、インクジェットヘッド7からの液滴吐出(図示の実線矢印方向への吐出)を妨げることなく、かつ、静電気除去装置8の軟X線照射口(図示せず)とインクジェットヘッド7の液滴吐出口7aとを結ぶ線(図に示す二点鎖線)を遮る位置に配置されている。図示例では、遮蔽部材10の下端は、インクジェットヘッドの液滴吐出口7aの水平位置よりも低い位置にある。このような構成とすることで、照射された軟X線の仰角(図2にX方向、Y方向で示される水平面に対するZ方向の角度)成分が、インクジェットヘッド7の液滴吐出口7aに到達することを防止することができる。
また、遮蔽部材10を構成する面は平面に限定されず、曲面、波面、球面等の任意の面とすることができる。例えば、上述の遮蔽部材10の平面視のL字形状は、半円形状であってもよく、また、平面視のコ字形状は3/4円形状であってもよく、平面視の□形状は円形状であってもよい。
さらに、図示しないインク供給部からインクジェットヘッド7へ被成形樹脂を供給する配管が樹脂製チューブのような軟X線を透過するような材質である場合、静電気除去装置8から照射される軟X線が、供給配管を透過して被成形樹脂に照射されることを防止するように遮蔽部材を設けてもよく、また、軟X線を遮蔽可能な材料、例えば、金属顔料等を含有する塗料、金属管、ガラス管、塩化ビニル等の樹脂管等で供給配管を被覆してもよい。
また、インプリント装置1では、インクジェットヘッド7から供給される際の被成形樹脂、転写基板41上に供給された樹脂液滴に悪影響が及ばない範囲で、静電気除去装置8から随時軟X線を照射することも可能である。
上述のインプリント装置の実施形態は例示であり、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。例えば、上述のインプリント装置1では、モールド保持部2側に配設した光源12から光学系13を介した光照射により被成形樹脂層を硬化させるように構成されているが、これは、使用するモールド31が石英等の光透過性材料からなることを前提としたものである。使用するモールド31が遮光性材料からなり、基板保持部4から転写基板41を介した光照射が可能である場合、光源12、光学系13は、基板保持部4側に配設することができる。また、使用するモールド31が光透過性材料からなるものであっても、基板保持部4から転写基板41を介した光照射が可能である場合、光源12、光学系13を基板保持部4側に配設してもよく、また、光源12、光学系13をモールド保持部2側、および、基板保持部4側の双方に配設してもよい。また、被成形樹脂として熱硬化性樹脂を使用する場合には、本発明のインプリント装置は、光源12、光学系13が配設されていない構成であってもよい。
本発明のインプリント方法は、液滴供給工程、接触工程、硬化工程、離型工程を有している。そして、モールドの凹凸構造を有する面に対して側方から軟X線をモールドに照射するように軟X線照射方式の静電気除去装置を配し、かつ、当該静電気除去装置から照射する軟X線がインクジェットヘッドの少なくとも液滴吐出口に照射されることを防止する遮蔽部材をインクジェットヘッドに直接および/またはインクジェットヘッドから離間して配し、少なくとも離型工程では、静電気除去装置を用いてモールドの除電を行うものである。
このような本発明のインプリント方法を、上述の本発明のインプリント装置1を使用した場合を例として図5を参照しながら説明する。尚、図5では、転写基板とモールドのみを示し、インプリント装置1を構成する各部材は図示しておらず、以下の説明では、図1および図2に示されるインプリント装置1の対応する部材番号を括弧内に記載する。
本発明では、転写基板41を保持した基板保持部(4)が液滴供給位置に移動し、液滴供給工程で、基板保持部(4)に保持されているインプリント用の転写基板41上の所望の領域に、液滴供給部(6)のインクジェットヘッド(7)から被成形樹脂の液滴51を吐出して供給する(図5(A))。
本発明のインプリント方法に使用する転写基板41は適宜選択することができ、例えば、石英やソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス等のガラス、シリコンやガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂基板、金属基板、あるいは、これらの材料の任意の組み合わせからなる複合材料基板であってよい。また、例えば、半導体やディスプレイ等に用いられる微細配線や、フォトニック結晶構造、光導波路、ホログラフィのような光学的構造等の所望のパターン構造物が形成されたものであってもよい。
また、液滴供給部(6)のインクジェットヘッド(7)から転写基板41上に供給する被成形樹脂の液滴51の個数、隣接する液滴の距離は、個々の液滴の滴下量、必要とされる光硬化性樹脂の総量、基板に対する光硬化性樹脂の濡れ性、後工程である接触工程におけるモールド31と転写基板41との間隙等から適宜設定することができる。
次に、基板保持部(4)を液滴供給位置から転写位置に移動させ、モールド保持部(2)と基板保持部(4)とを近接させ凹凸構造を備えたモールド31と転写基板41を近接させて、このモールド31と転写基板41との間に樹脂の液滴51を展開して光硬化性樹脂層52を形成する(図5(B))。
図示例では、モールド31は凸構造部位を有するメサ構造であり、凹凸構造領域32は凸構造部位に位置している。このようなモールド31の材質は適宜選択することができるが、光硬化性樹脂層を硬化させるための照射光が透過可能な透明基板を用いて形成することができ、例えば、石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス等、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。モールド31の厚みは凹凸構造の形状、材料強度、取り扱い適性等を考慮して設定することができ、例えば、300μm〜10mm程度の範囲で適宜設定することができる。尚、モールド31はメサ構造を具備しないものであってもよい。
次いで、モールド31側から光照射を行い、光硬化性樹脂層52を硬化させて、モールド31の凹凸構造が転写された転写樹脂層55とする(図5(C))。この硬化工程では、転写基板41が光透過性の材料からなる場合、転写基板41側から光照射を行ってもよく、また、転写基板41とモールド31の両側から光照射を行ってもよい。
また、被成形樹脂が熱硬化性樹脂、あるいは、熱可塑性樹脂である場合には、それぞれ被成形樹脂層52に対して加熱処理、あるいは、冷却(放冷)処理を施すことにより硬化させることができる。
次に、離型工程にて、転写樹脂層55とモールド31を引き離して、転写樹脂層55であるパターン構造体61を転写基板41上に位置させた状態とする(図5(D))。
この離型工程では、軟X線照射方式の静電気除去装置(8)から軟X線を照射して、モールド31の除電を行う。
静電気除去装置(8)は、モールド31の凹凸構造領域32を有する面に対して側方から軟X線をモールドに照射するように配置される。また、静電気除去装置(8)から照射される軟X線がインクジェットヘッド(7)の少なくとも液滴吐出口に照射されることを防止する遮蔽部材(10)を、インクジェットヘッドに直接配設、および/または、インクジェットヘッドから離間して配設する。ここで、上記の「モールド31の凹凸構造領域32を有する面に対して側方」とは、所定の角度範囲で広角に照射される軟X線の照射中心方向が、モールド31の凹凸構造領域32を有する面の垂線(図5(C)に示される一点鎖線L)に対して90°±45°の範囲となることを意味する。また、遮蔽部材(10)の配設は、例えば、上述の本発明のインプリント装置の説明(図3および図4参照)で挙げたような種々の態様で行うことができる。
上述のインプリント方法の実施形態は例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明のインプリント方法では、インクジェットヘッド(7)から供給される被成形樹脂、転写基板41上に供給された被成形樹脂の液滴51に悪影響が及ばない範囲で、液滴供給工程、接触工程、硬化工程において静電気除去装置(8)から随時軟X線を照射してもよい。
また、遮蔽部材(10)は、静電気除去装置(8)の稼動時に関係なく、インクジェットヘッド(7)の少なくとも液滴吐出口に軟X線が照射されることを防止する位置に常時配設してもよく、また、静電気除去装置(8)の稼動時のみ、インクジェットヘッド(7)の少なくとも液滴吐出口に軟X線が照射されることを防止する位置に配設してもよい。
2…モールド保持部
4…基板保持部
6…液滴供給部
7…インクジェットヘッド
8…静電気除去装置
10…遮蔽部材
31…モールド
41…転写基板
51…液滴
52…被成形樹脂層
55…転写樹脂層
Claims (6)
- モールドを保持するためのモールド保持部と、転写基板を保持するための基板保持部と、被成形樹脂の液滴を吐出するインクジェットヘッドを有する液滴供給部と、軟X線照射方式の静電気除去装置と、を少なくとも備え、
前記静電気除去装置は前記モールド保持部に保持されるモールドに対して側方から軟X線を照射可能な位置にあり、
軟X線が前記インクジェットヘッドの少なくとも液滴吐出口に照射されることを防止するように、前記インクジェットヘッドに直接および/または前記インクジェットヘッドから離間して、軟X線の遮蔽部材を備えることを特徴とするインプリント装置。 - 前記遮蔽部材は、前記静電気除去装置からの軟X線の照射方向を横切る面を少なくとも有することを特徴とする請求項1に記載のインプリント装置。
- 前記遮蔽部材は、さらに、前記インクジェットヘッドからの液滴吐出を妨げない位置に存在する他の面を有することを特徴とする請求項2に記載のインプリント装置。
- 前記遮蔽部材の下端は、前記インクジェットヘッドの液滴吐出口の水平位置よりも低い位置にあることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のインプリント装置。
- 前記遮蔽部材は、前記インクジェットヘッドの液滴吐出方向に位置する開閉部を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のインプリント装置。
- インクジェットヘッドから被成形樹脂の液滴を吐出して、転写基板に供給する液滴供給工程と、
凹凸構造を有するモールドと前記転写基板を近接させて、前記モールドと前記転写基板との間に前記液滴を展開して被成形樹脂層を形成する接触工程と、
前記被成形樹脂層を硬化させて前記凹凸構造が転写された転写樹脂層とする硬化工程と、
前記転写樹脂層と前記モールドを引き離して、前記転写樹脂層であるパターン構造体を前記転写基板上に位置させた状態とする離型工程と、を有し、
前記モールドの前記凹凸構造を有する面に対して側方から軟X線を前記モールドに照射するように軟X線照射方式の静電気除去装置を配し、かつ、前記静電気除去装置から照射される軟X線が前記インクジェットヘッドの少なくとも液滴吐出口に照射されることを防止する遮蔽部材を前記インクジェットヘッドに直接および/または前記インクジェットヘッドから離間して配し、
少なくとも前記離型工程では、前記静電気除去装置を用いて前記モールドの除電を行うことを特徴とするインプリント方法。
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