JP6042002B1

JP6042002B1 - 構造体

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Publication number: JP6042002B1
Application number: JP2016012844A
Authority: JP
Inventors: 幸大宮澤; 郁美坂田
Original assignee: Soken Chemical and Engineering Co Ltd
Current assignee: Soken Chemical and Engineering Co Ltd
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2036-01-26
Also published as: JP2017135221A; CN108475622A; TW201731670A; KR20180105665A; WO2017130888A1

Abstract

【課題】微細パターンを有する構造体であって、微細パターンにおける高さが異なる領域の高さの差が小さい構造体を提供する。【解決手段】本発明によれば、弾性層と、その上側に設けられた樹脂層を有する構造体であって、前記樹脂層は、前記弾性層の反対側の面に微細パターンを備え、前記微細パターンは、高さが異なる複数の領域を備え、以下の（１）又は（２）の構成を備える；（１）前記弾性層のヤング率が１ＧＰａ以下である（２）前記弾性層のヤング率が前記弾性層を支持する基材のヤング率よりも小さい構造体が提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、インプリント技術に用いる構造体に関する。

インプリント技術とは、微細パターンを有するモールドを、透明基材上の液状樹脂等の樹脂層へ押し付け、これによりモールドのパターンを樹脂層に転写して微細構造体を得る微細加工技術である。微細パターンとしては、１０ｎｍレベルのナノスケールのものから、１００μｍ程度のものまで存在する。得られた微細構造体は、半導体材料、光学材料、記憶メディア、マイクロマシン、バイオ、環境等、様々な分野で用いられている。

例えば、特許文献１には、モールドを被加工物へ押し付けることによって、パターンの転写を行うナノインプリント装置において、前記モールドの押し付け方向が前記モールドのパターン形成面に対して垂直方向を維持するように制御する制御手段を有することを特徴とするナノインプリント装置が開示されている。

特開２００５−１０１２０１号公報

ところで、微細構造体に形成される微細パターンには、高さが異なる領域が複数存在することがある。例えば、本願出願人の先の出願である特願２０１４−１５２１９０には、遮光パターンを有する透明基材上に第１光硬化性樹脂組成物を塗布して得られる第１被転写樹脂層に対して第１モールドの第１パターンを押し付けた状態で第１モールドを通じて第１被転写樹脂層に活性エネルギー線を照射することによって第１パターンが転写された第１硬化樹脂層を形成し、第１硬化樹脂層上に第２光硬化性樹脂組成物を塗布して得られる第２被転写樹脂層に対して第２モールドの第２パターンを押し付けた状態で前記遮光パターンをマスクとして用いて第２被転写樹脂層に活性エネルギー線を照射して第２被転写樹脂層の一部の領域を硬化させることによって、低段部と高段部とを含む段差形状を有する第２硬化樹脂層を形成する工程を備え、第１及び第２パターンの少なくとも一方が、微細形状を有する、微細構造体の製造方法が開示されている。

かかる技術では、微細パターンに高さが異なる領域が複数存在するが、高さの差を小さくすることが望まれる場合がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、微細パターンを有する構造体であって、微細パターンにおける高さが異なる領域の高さの差が小さい構造体を提供するものである。

本発明によれば、弾性層と、その上側に設けられた樹脂層を有する構造体であって、前記樹脂層は、前記弾性層の反対側の面に微細パターンを備え、前記微細パターンは、高さが異なる複数の領域を備え、以下の（１）又は（２）の構成を備える；（１）前記弾性層のヤング率が１ＧＰａ以下である（２）前記弾性層のヤング率が前記弾性層を支持する基材のヤング率よりも小さい構造体が提供される。

本発明のポイントは、高さが異なる複数の領域を備える微細パターンを有する面とは反対側に弾性層を備える点である。かかる弾性層は、（１）弾性層のヤング率が１ＧＰａ以下である、又は（２）弾性層のヤング率が弾性層を支持する基材のヤング率よりも小さい、という特性を有する。このような構造体はナノインプリント法におけるモールドとして好適に利用することができ、構造体（モールド）を被転写層に押圧することで被転写層に微細パターンを形成し、モールドによる押圧により弾性層が変形することで、微細パターンにおける高さが異なる領域の高さの差を小さくすることができる。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は、互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記弾性層のヤング率に対する前記基材のヤング率の比の値が１０以上である。
好ましくは、前記微細パターンは、複数の凸部及び複数の凹部を含み、前記微細パターンの前記高さが異なる複数の領域は、高段部及び前記高段部より高さの低い低段部を含み、前記高段部の前記複数の凸部の上面を結ぶ仮想線と、前記低段部の前記複数の凸部の上面を結ぶ仮想線と、の間の距離が、５００μｍ以下である。
好ましくは、前記樹脂層は、前記微細パターンが設けられている領域での最薄部の厚さが、１００ｎｍ以下である。
好ましくは、前記樹脂層の厚さに対する前記弾性層の厚さの比の値が１０以上である。
好ましくは、前記弾性層は、一様な厚さを有する。

（ａ）は本発明の一実施形態に係る構造体２を表す模式図であり、（ｂ）は（ａ）における領域Ｘの部分拡大図である。本発明の一実施形態に係る構造体２を製造する際に用いる複合モールド１と、被転写層２１、弾性層２２及び基材２３を示す模式図である。本発明の一実施形態に係る構造体２の製造方法について説明する図であり、（ａ）は複合モールド１の押圧前、（ｂ）は被転写層２１の硬化、（ｃ）は複合モールド１の離間について示す図である。なお、説明の都合上、複合モールド１に含まれる高段部１１ｈ及び低段部１１ｌと、被転写層２１及び弾性層２２の高さ方向の縮尺を変更している。また、基材２３は図示を省略している。図３（ｃ）の拡大図であり、構造体２に含まれる高段部２１ｈの高さと低段部２１ｌの高さの差が小さくなるメカニズムを説明する図である。本発明の一実施形態に係る構造体２を用いて他の構造体３を製造する様子を表す図である。本発明の一実施形態に係る構造体３の製造方法について説明する図であり、（ａ）は構造体２の押圧前、（ｂ）は被転写層３１の硬化、（ｃ）は構造体２の離間について示す図である。なお、説明の都合上、構造体２に含まれる高段部２１ｈ及び低段部２１ｌと、被転写層３１及び基材３３の高さ方向の縮尺を変更している。また、基材２３は図示を省略している。本発明のその他の実施形態を示す図であり、（ａ）は基材２３を省略して構造体２を製造する例を、（ｂ）は被転写層２１と弾性層２２の間に中間層２５を設けた例を示す。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、例示であって、本発明の範囲は、以下の実施形態で示すものに限定されない。

１．構造体２
以下、図１を用いて本発明の実施形態に係る構造体２について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。

＜構造体２＞
図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る構造体２を表す模式図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）における領域Ｘの部分拡大図である。構造体２は、基材２３と、弾性層２２と、樹脂層２４と、を有する。樹脂層２４は、弾性層２２の反対側の面に微細パターン２６を備える。微細パターン２６は、例えば樹脂組成物により構成される樹脂層である。

＜樹脂層２４及び微細パターン２６＞
微細パターン２６は、例えば透明樹脂層であり、その厚さｄ１（微細パターン２６を有する面２４ｂと高段部２１ｈの凸部の上面までの距離であり、樹脂層２４の厚さでもある）は、１ｎｍ〜１ｍｍが好ましい。より好ましくは、５ｎｍ〜２００ｎｍである。さらに好ましくは、１０ｎｍ〜１００ｎｍである。このような厚さとすれば、インプリント加工が行い易い。

図１（ｂ）は、図１（ａ）における領域Ｘの部分拡大図である。本発明の一実施形態に係る微細パターン２６は、一定の周期で繰り返す凹凸状の微細形状パターンである。微細パターン２６は、複数の凸部及び複数の凹部で構成される。また、微細パターン２６には、高段部２１ｈ及び低段部２１ｌが含まれる。低段部２１ｌは、高段部２１ｈより高さの低い領域である。図１に示されるように、弾性層２２から高段部２１ｈの凸部までの距離と比べ、弾性層２２から低段部２１ｌの凸部までの距離の方が短くなっている。高段部２１ｈを構成する複数の凸部の上面を結ぶ仮想線と、低段部２１ｌを構成する複数の凸部の上面を結ぶ仮想線と、の間の距離Ｄ１は、０．５ｎｍ〜５００μｍが好ましい。より好ましくは、５ｎｍ〜５０μｍである。さらに好ましくは、５ｎｍ〜５μｍである。具体的には、５，６，７，８，９，１０，１５，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０，３５，４０，４１，４２，４３，４４，４５，５０，６０，７０，８０ｎｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。なお、複数の凸部の高さは厳密には異なるので、複数の凸部の平均的な高さを仮想線として用いることとしてもよい。ここで、微細パターン２６としては、周期１０ｎｍ〜２ｍｍ、転写面１．０ｍｍ^２〜１．０×１０^６ｍｍ^２のものが好ましい。より好ましくは、周期２０ｎｍ〜２０μｍ、転写面１．０×１０ｍｍ^２〜０．２５×１０^６ｍｍ^２である。ここで、高段部２１ｈと低段部２１ｌの深さは実質的に同じであってもよく、それぞれ異なっていても良い。凹凸の具体的な形状としては、モスアイ、線、円柱、モノリス、円錐、多角錐、マイクロレンズが挙げられる。また、微細パターン２６は、ランダムに凹凸する微細形状パターンであってもよいし、複数の凹凸を有する規則的な微細形状パターンであってもよい。

また、樹脂層２４は、微細パターン２６が設けられている領域での最薄部の厚さＨが１００ｎｍ以下あることが好ましい。

＜弾性層２２＞
弾性層２２は、微細パターン２６の載置面側に設けられた層である。弾性層２２は、例えば樹脂で構成することができる。弾性層２２は、（１）弾性層２２のヤング率が１ＧＰａ以下である、又は、（２）弾性層２２のヤング率が弾性層２２を支持する基材２３のヤング率よりも小さい、という特性を有する。ここで、ヤング率とは、フックの法則が成立する弾性範囲における、同軸方向のひずみと応力の比例定数である。線形弾性体では、ヤング率をＥ、ひずみをｘ、応力をＦとすると、「Ｆ＝Ｅｘ」が成立する。これより、ひずみの大きさが同じ場合、ヤング率が大きい物質ほどひずんだ状態からの復元力が大きくなることがわかる。弾性層２２のヤング率の上限は、１ＧＰａ以下が好ましい。より好ましくは、５００ＭＰａ以下である。さらに好ましくは、２００ＭＰ以下である。弾性層２２のヤング率の下限は、０．５ＭＰａ以上が好ましい。より好ましくは、１ＭＰａ以上である。さらに好ましくは、５ＭＰａである。とりわけ好ましくは、１０ＭＰａ以上である。弾性層２２のヤング率は、例えば、１５，２０，２５，３０，３５，４０，４５，５０，５５，６０ＭＰａであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

また、弾性層２２のヤング率に対する基材２３のヤング率の比の値が、１０以上が好ましい。より好ましくは、１００以上である。さらに好ましくは、５００以上である。弾性層２２のヤング率に対する基材２３のヤング率の比の値は、例えば、１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００，１５０，２００，２５０，３００，３５０，４００，４５０，５００，５５０，６００，６５０，７００，８００，９００，１０００，１１００，１２００，１３００，１４００，１５００，２０００であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

弾性層２２の厚さｄ２は、１０ｎｍ〜１ｃｍが好ましい。より好ましくは、１００ｎｍ〜５００μｍである。さらに好ましくは、１μｍ〜１００μｍである。さらに、樹脂層２４の厚さｄ１と、弾性層２２の厚さｄ２の比の値が、１０以上であることが好ましい。具体的には、樹脂層２４の厚さｄ１と、弾性層２２の厚さｄ２の比の値が、１０，１５，２０，３０，４０，５０，１００，１５０，２００，２５０，３００となることが好ましい。また、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

本実施形態では、図１に示されるように、弾性層２２は、厚さｄ２が一様な厚さとしたが、これに限定されない。例えば、厚さｄ２が一様でなく、空間的に変位していてもよい。また、周期的又は非周期的に孔を設けてもよく、周期的又は非周期的なピラー構造としてもよい。

＜基材２３＞
基材２３は、弾性層２２を支持するものである。基材２３の材質は、特に限定されず、公知の樹脂、石英、金属などを用いることができる。また、同種又は異種の基材を積層したり、基材に樹脂組成物を膜状に積層させたりしてもよい。基材２３は、例えば、樹脂基材、石英基材などの透明材料で形成される。

基材２３のヤング率は、弾性層２２のヤング率よりも大きい。基材２３のヤング率の上限は、１００ＧＰａ以下が好ましい。より好ましくは、５０ＧＰａ以下である。さらに好ましくは、３０ＧＰａ以下である。基材２３のヤング率の下限は、１．１ＭＰａ以上が好ましい。より好ましくは、１０ＭＰａ以上である。さらに好ましくは、２０ＭＰａ以上である。

基材２３の厚さｄ３は、２００ｎｍ〜２０ｃｍが好ましい。より好ましくは、２μｍ〜１ｃｍである。さらに好ましくは、２０μｍ〜２ｍｍである。

なお、本実施形態では、弾性層２２は、基材２３上に設けられる構成としたが、これに限定されず、基材２３を省略することもできる。この場合、弾性層２２が直接載置面に載置される。

２．構造体２の製造方法
次に、図２〜図４を用いて、構造体２の製造方法について説明する。本発明に係る製造方法としては、弾性層の上側に被転写層を形成する被転写層形成工程と、微細パターンを有するモールドを前記被転写層に押し付けて、前記被転写層に前記微細パターンを転写する転写工程と、前記被転写層を硬化する硬化工程と、を備え、以下の（１）又は（２）の構成を備える；（１）弾性層のヤング率が１ＧＰａ以下である（２）弾性層のヤング率が前記弾性層を支持する基材のヤング率よりも小さい、構造体の製造方法を用いることができる。（１）は、基材２３を用いずに弾性層２２を載置面に直接載置した場合の条件である。（２）は、弾性層２２の下側に基材２３を設けた場合の条件である。ヤング率の調整方法は特に限定されないが、例えば複数の樹脂の配合比率を変更することによりヤング率を調整することができる。

さらに、構造体２を用いて他の構造体３を製造することができる。この場合、弾性層と、その上側に設けられた樹脂層を有する構造体であって、前記樹脂層は、前記弾性層の反対側の面に微細パターンを備え、前記微細パターンは、高さが異なる複数の領域を備え、以下の（１）又は（２）の構成を備える；（１）弾性層のヤング率が１ＧＰａ以下である（２）弾性層のヤング率が前記弾性層を支持する基材のヤング率よりも小さい構造体を、被転写層に押し付けて、前記被転写層に前記微細パターンを転写する転写工程と、前記被転写層を硬化する硬化工程と、を備える構造体の製造方法を利用できる。

＜事前準備＞
＜複合モールド１＞
図２は、本発明の一実施形態に係る構造体２を製造する際に用いる複合モールド１と、被転写層２１、弾性層２２及び基材２３を示す模式図である。複合モールド１は、基材１３上に高さが異なる複数の領域が存在する微細パターンを有するモールドである。本実施形態の微細パターンは、一定の周期で繰り返す凹凸状の微細形状パターンである。微細パターンは、複数の凸部及び複数の凹部で構成される。また、微細パターンには、高段部１１ｈ及び低段部１１ｌが含まれる。低段部１１ｌは、高段部１１ｈより高さの低い領域である。図２に示されるように、基材１３から高段部１１ｈの凸部までの距離と比べ、基材１３から低段部１１ｌの凸部までの距離の方が短くなっている。高段部１１ｈを構成する複数の凸部の上面を結ぶ仮想線と、低段部１１ｌを構成する複数の凸部の上面を結ぶ仮想線と、の間の距離Ｄは、０．５ｎｍ〜５００μｍが好ましい。なお、複数の凸部の高さは厳密には異なるので、複数の凸部の平均的な高さを仮想線として用いることとしてもよい。ここで、微細パターンの周期及び転写面は、上述の微細パターン２６と同様の条件とすることができる。また、高段部１１ｈと低段部１１ｌの深さは実質的に同じであってもよく、それぞれ異なっていても良い。このように設定すれば、後述の被転写層２１に充分な微細パターンを転写することができる。凹凸の具体的な形状としては、モスアイ、線、円柱、モノリス、円錐、多角錐、マイクロレンズが挙げられる。また、微細パターンは、ランダムに凹凸する微細形状パターンであってもよいし、複数の凹凸を有する微細形状パターンであってもよい。

複合モールド１を構成する基材１３および微細パターン１１ｈ、１１ｌの材質は、特に限定されず、公知の樹脂、石英、金属などを用いることができる。また、同種又は異種の基材を積層したり、基材に樹脂組成物を膜状に積層させたりしてもよく、微細パターン１１ｈ、１１ｌ上に離型層を積層させることが好ましい。基材の厚さは２００ｎｍ〜２０ｃｍが好ましい。より好ましくは、２μｍ〜１ｃｍである。さらに好ましくは、２０μｍ〜２ｍｍである。

＜被転写層２１＞
被転写層２１は、複合モールド１の微細パターンが転写される層である。被転写層２１は、微細パターン２６を形成するものであり、例えば光硬化性樹脂組成物で構成される。被転写層２１は、例えば透明樹脂層であり、その厚さｄ１は、１ｎｍ〜１ｍｍが好ましい。より好ましくは、５ｎｍ〜２００ｎｍである。さらに好ましくは、１０ｎｍ〜１００ｎｍである。このような厚さとすれば、インプリント加工が行い易い。本実施形態では、モノマーと、光開始剤を含有し、活性エネルギー線の照射によって硬化する性質を有する光硬化性樹脂組成物を用いる。

モノマーとしては、（メタ）アクリル樹脂、スチレン樹脂、オレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を形成するための光重合性のモノマーが挙げられ、光重合性の（メタ）アクリル系モノマーが好ましい。なお、本明細書において、（メタ）アクリルとは、メタクリル及び／又はアクリルを意味し、（メタ）アクリレートはメタクリレート及び／又はアクリレートを意味する。

光開始剤は、モノマーの重合を促進するために添加される成分であり、モノマー１００質量部に対して０．１質量部以上含有されることが好ましい。光開始剤の含有量の上限は、特に規定されないが、例えばモノマー１００質量部に対して２０質量部である。

また、被転写層２１を構成する光硬化性樹脂組成物は、上記成分を公知の方法で混合することにより製造することができる。光硬化性樹脂組成物を、スピンコート、スプレーコート、バーコート、ディップコート、ダイコート及びスリットコート等の方法で後述の弾性層２２上に塗布し、後述の製造方法により微細パターン２６を形成することが可能である。
＜弾性層２２＞

弾性層２２は、例えば樹脂で構成することができる。本実施形態では、（メタ）アクリレート及びウレタン（メタ）アクリレートの混合物を用いる。（メタ）アクリレートとしては、例えば２官能以下の（メタ）アクリレート、３官能の（メタ）アクリレート、４官能以上の（メタ）アクリレートが挙げられる。

２官能以下の（メタ）アクリレート化合物は、（メタ）アクリレート基を２個以下有する（メタ）アクリレート化合物であり、２官能（メタ）アクリレート化合物と単官能（メタ）アクリレート化合物が挙げられる。２官能（メタ）アクリレート化合物としては、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、１，４‐ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１ ,６‐へキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１,９‐ノナンジオールジ（メタ）アクリレ一ト、（ポリ）エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、（ポリ）プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコ一ルジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ (メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。単官能（メタ）アクリレート化合物としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ‐プロピル(メタ)アクリレート、ｎ‐ブチル(メタ)アクリレート、ｎ‐ペンチル(メタ)アクリレート、ｎ‐ヘキシル(メタ)アクリレート、ｎ‐オクチル(メタ)アクリレート、ｎ‐ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレートおよびステアリル(メタ)アクリレートなどの直鎖状アルキル基を有する(メタ)アクリレート；
iso-プロピル(メタ)アクリレート、iso-ブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、２-エチルヘキシル（メタ）アクリレートおよびイソオクチル（メタ）アクリレートなどの分岐状アルキル基を有する（メタ）アクリル酸アルキルエステル；
イソボルニル(メタ)アクリレートおよびシクロへキシル（メタ）アクリレートなどの環状アルキル基を有する（メタ）アクリル酸アルキルエステル；
ベンジル（メタ）アクリレートおよびフェノキシエチル（メタ）アクリレートなどの芳香環基を有する（メタ）アクリル酸エステルなどを挙げることができる。

３官能（メタ）アクリレート化合物は、（メタ）アクリレート基を３個有する（メタ）アクリレート化合物であり、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートなどがあげられる。

４官能以上の（メタ）アクリレート化合物は、（メタ）アクリレート基を４個以上有する（メタ）アクリレート化合物であり、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレートモノプロピオネート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、テトラメチロールエタンテトラ（メタ）アクリレート、オリゴエステルテトラ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。

ウレタン（メタ）アクリレートは公知の化合物を使用できる。ウレタン（メタ）アクリレートは、分子末端イソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物と水酸基含有（メタ）アクリレート化合物との反応物である。ポリイソシアネート化合物は、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、低分子量グリコールなどのポリオールと、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネートなどの分子中に２個以上のイソシアネート基を有する化合物とを公知の条件で反応させて得ることができる。水酸基含有（メタ）アクリレート化合物としては、水酸基を１以上含有する（メタ）アクリレート化合物であれば限定されない。具体的には、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリロイルホスフェート、２−（メタ）アクリロイロキシエチル−２−ヒドロキシプロピルフタレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−アクリロイロキシプロピル（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
また、本発明のウレタン（メタ）アクリレートは、日本合成化学工業社製の「紫光」シリーズやＤＩＣ株式会社製の「ＵＮＩＤＩＣ」シリーズなどの市販品を用いることができる。

弾性層２２は、被転写層２１と同様の方法で基材２３上に形成することができる。弾性層２２のヤング率の上限は、１ＧＰａ以下が好ましい。また、弾性層２２のヤング率の下限は、１ＭＰａ以上が好ましい。さらに、弾性層２２のヤング率に対する基材２３のヤング率の比の値が、１０以上が好ましい。弾性層２２の厚さｄ２は、１０ｎｍ〜１ｃｍが好ましい。このように、弾性層２２の厚さｄ２及びヤング率を適切に調整することにより、後述の製造方法において、複合モールド１を被転写層２１に押圧することで被転写層２１に微細パターン２６を形成し、複合モールド１を微細パターン２６から離間するときに、複合モールド１による押圧に追従していた弾性層２２が復元することで、微細パターン２６における高さが異なる領域の高さの差を小さくすることができる。これについては図４を用いて後述する。

＜基材２３＞
基材２３の材質は特に限定されないが、樹脂基材、シリコーン基材、石英基材などの透明材料で形成されることが好ましい。樹脂基材を構成する樹脂として、ポリカーボネート、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ））、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ））、ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン等を利用することができる。また、樹脂基材を用いる場合には、同種又は異種の基材を積層したり、樹脂基材に樹脂組成物を膜状に積層させたりしてもよい。
＜転写工程及び硬化工程＞
次に、構造体２の製造方法の各工程について説明する。図３は、本実施形態に係る構造体２の製造方法について説明する図であり、（ａ）は複合モールド１の押圧前、（ｂ）は被転写層２１の硬化、（ｃ）は複合モールド１の離間について示す図である。なお、説明の都合上、複合モールド１に含まれる高段部１１ｈ及び低段部１１ｌと、被転写層２１及び弾性層２２の高さ方向の縮尺を変更している。また、基材２３は図示を省略している。

まず、図３（ａ）に示されるように、複合モールド１を被転写層２１上に位置させる。そして、複合モールド１の高段部１１ｈ及び低段部１１ｌが被転写層２１に押し付けられるまで複合モールド１を降下させる。

図３（ｂ）に示されるように、複合モールド１の高段部１１ｈ及び低段部１１ｌが被転写層２１に押し付けられると、複合モールド１に加えられる圧力により、弾性層２２が変形する。ここで、複合モールド１は、重さ１ｋｇ〜２０ｋｇのゴムローラーによりラミネートされる。ゴムローラーの重さは、好ましくは２ｋｇ〜１５ｋｇである。図３（ｂ）に示されるように、被転写層２１に加えられる圧力は、高段部１１ｈと低段部１１ｌの高さに差（Ｄ）があるので、被転写層２１における高段部１１ｈが押し付けられる部分の方が、低段部１１ｌが押し付けられる部分よりも大きな圧力が加わる。これにより、弾性層２２において、被転写層２１における高段部１１ｈが押し付けられる部分に対応する部分の方が、被転写層２１における低段部１１ｌが押し付けられる部分に対応する部分よりも大きく変形する。なお、厳密には被転写層２１における低段部１１ｌが押し付けられる部分に対応する部分も変形しているが、被転写層２１における高段部１１ｈが押し付けられる部分に対応する部分の変形量と比べて無視できるほど小さい。このため、図３中では、弾性層２２において、被転写層２１における低段部１１ｌが押し付けられる部分に対応する部分の変形を省略した。

そして、複合モールド１を通じて被転写層２１に活性エネルギー線５を照射する。活性エネルギー線５は、被転写層２１が十分に硬化する程度の積算光量で照射すればよい。積算光量は、例えば１００〜１００００ｍＪ／ｃｍ^２である。活性エネルギー線５の照射によって、被転写層２１が硬化されて硬化樹脂となり、図３（ｃ）に示すように、複合モールド１の微細パターンが反転されたパターンである微細パターン２６（硬化樹脂で形成される樹脂層）が樹脂層２４に形成される。

３．構造体２の微細パターン２６における高さが異なる領域の高さの差が小さくなるメカニズム
図４は、図３（ｃ）の拡大図であり、構造体２に含まれる高段部２１ｈの高さと低段部２１ｌの高さの差が小さくなるメカニズムを説明する図である。下方の矢印の下側の破線で示される位置が弾性層２２の復元前の位置であり、下方の矢印の上側の点線で示される位置が弾性層２２の復元後の位置である。また、上方の矢印の下側の破線で示される位置が弾性層２２の復元前における低段部２１ｌの凸部先端の位置であり、上方の矢印の上側の点線で示される位置が弾性層２２の復元後における低段部２１ｌの凸部先端の位置である。そして、弾性層２２が矢印の分だけ復元することにともない、弾性層２２に支持される微細パターン２６の低段部２１ｌも矢印の分だけ上昇する。これにより、低段部２１ｌの凸部の上面を結ぶ仮想線と、高段部２１ｈの凸部の上面を結ぶ仮想線と、の間の距離は、弾性層２２の復元前のＤから弾性層２２の復元後にＤ１へと変化する。ここで、弾性層２２の復元前において、低段部２１ｌの凸部の上面を結ぶ仮想線と、高段部２１ｈの凸部の上面を結ぶ仮想線と、の間の距離は、硬化前の被転写層２１に転写された複合モールド１の微細パターンにおける高段部１１ｈを構成する複数の凸部の上面を結ぶ仮想線と、低段部１１ｌを構成する複数の凸部の上面を結ぶ仮想線と、の間の距離Ｄと等しいとした。実際には、構造体２における距離Ｄと複合モールド１における距離Ｄが等しくならない場合もあるが、説明の都合上、これらの距離が等しいとして近似した。なお、複数の凸部の高さは厳密には異なるので、複数の凸部の平均的な高さを仮想線として用いることとしてもよい。

また、樹脂層２４は、微細パターン２６が設けられている領域での最薄部の厚さＨが１００ｎｍ以下であることが好ましい。これは、厚さＨが大きすぎると、弾性層２２が復元するときに抵抗力が大きくなり、弾性層２２が適切に復元できなくなるためである。

さらに、樹脂層２４の厚さｄ１と、弾性層２２の厚さｄ２の比の値が、１０以上であることが好ましい。これは、弾性層２２が十分に復元するために、樹脂層の厚さｄ１と比べて弾性層２２の厚さｄ２が十分に大きいことが好ましいためである。

かかる製造方法により構造体２を製造する際には、弾性層２２に求められる特性として、以下のものが挙げられる。
（１）基材２３との密着性（基材２３を用いない場合は無関係）
基材２３と弾性層２２が剥離しない程度の密着性が必要である。このために、例えば、プライマー処理や易接着処理により、弾性層２２を所望の特性へと調整することが考えられる。
（２）被転写層２１に対する耐性及び密着性
弾性層２２から被転写層２１が剥離しない程度の密着性が必要である。また、被転写層２１が液体のＵＶ硬化樹脂の場合には、被転写層２１に対して弾性層２２がある閾値以上膨張及び溶解しないことが必要である。
（３）適度な弾性
後述の実施例より、弾性層２２のヤング率が小さくなるにつれて、構造体２の微細パターン２６の高さの差Ｄ１が小さくなっていることがわかる。しかし、弾性層２２のヤング率が小さすぎると、弾性層の復元力が低くなりすぎて構造体２の微細パターン２６の高さの差Ｄ１が小さくなりにくくなる。

４．構造体２を用いて他の構造体３を製造する方法
次に、図５を用いて、かかる構造体２を複合モールド１として利用し、他の構造体３を製造する方法について説明する。図５における構造体２が図２における複合モールド１に対応する。なお、複合モールド１では弾性層がなかったが、構造体２には弾性層２２がある点が異なる。また、図５における被転写層３１及び基材３３が、図２における被転写層２１及び基材２３に対応する。これらの機能は同様であるため、説明を省略する。このように、構造体２を被転写層３１上に位置させた状態から、構造体３の製造が開始される。

図６は、本発明の一実施形態に係る構造体３の製造方法について説明する図であり、図６（ａ）は構造体２の押圧前、図６（ｂ）は被転写層３１の硬化、図６（ｃ）は構造体２の離間について示す図である。なお、説明の都合上、構造体２に含まれる高段部２１ｈ及び低段部２１ｌと、被転写層３１及び基材３３の高さ方向の縮尺を変更している。また、基材２３は図示を省略している。

まず、図６（ａ）に示されるように、構造体２を被転写層３１上に位置させる。そして、構造体２の高段部２１ｈ及び低段部２１ｌが被転写層３１に押し付けられるまで構造体２を降下させる。このとき、構造体２の高段部２１ｈを構成する複数の凸部の上面を結ぶ仮想線と、低段部２１ｌを構成する複数の凸部の上面を結ぶ仮想線と、の間の距離はＤ１である。

図６（ｂ）に示されるように、構造体２の高段部２１ｈ及び低段部２１ｌが被転写層３１に押し付けられると、構造体２に加えられる圧力により、弾性層２２が変形する。弾性層２２に加えられる圧力は、高段部２１ｈと低段部２１ｌの高さに差（Ｄ１）があるので、弾性層２２における高段部２１ｈが押し付けられる部分の方が、低段部２１ｌが押し付けられる部分よりも大きな圧力が加わる。これにより、弾性層２２における高段部２１ｈが押し付けられる部分に対応する部分の方が、低段部２１ｌが押し付けられる部分に対応する部分よりも大きく変形する。なお、厳密には弾性層２２における低段部２１ｌが押し付けられる部分に対応する部分も変形しているが、弾性層２２における高段部２１ｈが押し付けられる部分に対応する部分の変形量と比べて無視できるほど小さい。このため、図６中では弾性層２２における低段部２１ｌが押し付けられる部分に対応する部分の変形を省略した。

上方の矢印の下側の破線で示される位置が弾性層２２の変形前の位置であり、上方の矢印の上側の点線で示される位置が弾性層２２の変形後の位置である。また、下方の矢印の下側の破線で示される位置が、弾性層２２が変形しなかった場合の高段部２１ｈの凸部先端の位置であり、下方の矢印の上側の点線で示される位置が、弾性層２２が変形した場合の高段部２１ｈの凸部先端の位置である。このように、弾性層２２が矢印の分だけ変形することにともない、弾性層２２に支持される微細パターン２６の高段部２１ｈも矢印の分だけ上昇する。これにより、低段部２１ｌの凸部の上面を結ぶ仮想線と、高段部２１ｈの凸部の上面を結ぶ仮想線と、の間の距離は、弾性層２２の変形前のＤ１から弾性層２２の変形後にＤ２（Ｄ２＜Ｄ１）へと変化する。

そして、構造体２を通じて被転写層３１に活性エネルギー線５を照射する。活性エネルギー線５の照射によって、被転写層３１が硬化されて硬化樹脂となり、図６（ｃ）に示すように、構造体２の微細パターン２６が反転されたパターンである微細パターン３６（硬化樹脂で形成される樹脂層）が樹脂層３４に形成される。微細パターン３６は、高段部３１ｈと低段部３１ｌを有する。そして、低段部３１ｌの凸部の上面を結ぶ仮想線と、高段部３１ｈの凸部の上面を結ぶ仮想線と、の間の距離は、Ｄ２となる。実際には、構造体２における距離Ｄ２と構造体３における距離Ｄ２が等しくならない場合もあるが、説明の都合上、これらの距離が等しいとして近似した。なお、複数の凸部の高さは厳密には異なるので、複数の凸部の平均的な高さを仮想線として用いることとしてもよい。

このように、構造体２を用いて構造体３を製造する場合、被転写層３１の下側に弾性層を設けなくてもよい。これは、押し付ける側の構造体２に弾性層２２が設けられているので、かかる弾性層２２が図２〜図４における弾性層２２と同様の働きをするためである。なお、かかる場合でも、被転写層３１の下側に弾性層を設けてもよい。この場合、計２つの弾性層が作用するため、さらに高段部と低段部の高さの差が小さい構造体を得ることができる。また、かかる方法を繰り返すことにより、構造体の高段部と低段部の高さの差がさらに小さくなっていく。

なお、本実施形態では、活性エネルギー線５を照射して被転写層２１を硬化する方法（いわゆる「ＵＶナノインプリント」）について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等の熱可塑性樹脂を基材に塗布し、樹脂のガラス転移温度以上に昇温してモールドをプレスし、冷却後モールドと基材を引き離すことにより、モールドのパターンを樹脂に転写する方法（いわゆる「熱ナノインプリント」）にも適用することができる。この場合、弾性層２２の復元により冷却後のＰＭＭＡが持ち上げられ、高さが異なる領域の高さの差が小さい微細パターンを有する構造体を得ることができる。

５．その他の実施形態
次に、図７を用いて、その他の実施形態について説明する。図７（ａ）に示されるように、弾性層２２の下側に基材２３を設けず、弾性層２２を直接載置面に載置する構成としてもよい。この場合、弾性層２２が載置面に対して直立可能なように弾性層２２のヤング率が調整される。ヤング率の調整方法は特に限定されないが、例えば複数の樹脂の配合比率を変更することによりヤング率を調整することができる。

また、図７（ｂ）に示されるように、被転写層２１と弾性層２２の間に中間層２５を設けてもよい。この場合、中間層２５を介して弾性層２２の復元力が被転写層２１に伝達される。弾性層２２は、例えば樹脂等で形成することができる。

６．実施例
次に、構造体２の具体的な製造条件について説明する。かかる製造条件は適宜調整することが可能であるが、一例として、以下の製造条件で構造体２を製造した場合について説明する。特に、弾性層２２のヤング率を変化させた実施例１〜実施例５について説明する。

６−１：製造条件
＜複合モールド１＞
構造体２の製造条件は、以下の通りである。まず、厚さ２００μｍ、ヤング率５ＧＰａのＰＥＴ基材上に、アクリル樹脂からなる樹脂層および離型層が積層された微細パターンが形成された複合モールド１を準備した。なお、微細パターンの高段部１１ｈと低段部１１ｌの高さの差（Ｄ）が１００ｎｍである。
＜構造体２＞

そして、厚さ２００μｍ、ヤング率３ＧＰａのＰＥＴ基材上に光硬化性樹脂組成物を塗布し、活性エネルギー線５を照射して光硬化性樹脂組成物を硬化させ、厚さ１０μｍ、ヤング率３０ＭＰａの弾性層２２を形成した。ここで、ＰＥＴ基材上に塗布した光硬化性樹脂組成物として、ウレタンアクリレートと２官能アクリレートを配合したものを用いた。ここで、２官能アクリレートの配合比を減らすほどヤング率が小さくなる性質を利用し、実施例１から実施例４に向けて徐々にヤング率を低下させた。それぞれの配合比は、実施例１〜実施例５の順に、３：７，４：６，５：５，６：４である。そして、硬化した弾性層２２上に光硬化性樹脂組成物を塗布し、厚さ１００ｎｍの被転写層２１を形成した。ここで、弾性層２２上に塗布した光硬化性樹脂組成物として、２官能アクリレート１００重量部および光開始剤を５質量部添加したものを用いた。

なお、ヤング率は、ＰＥＴ基材又は弾性層２２に引張荷重を加え、その変位を求めることにより算出した。

その後、５ｋｇのゴムローラーでラミネートすることにより複合モールド１を被転写層２１に押圧し、積算光量５００ｍＪ／ｃｍ^２でＵＶ照射を行い、複合モールド１の微細パターンが反転された被転写層２１を硬化させ、構造体２を得た。

６−２：結果
上記製造条件で、ウレタンアクリレートと２官能アクリレートの配合比率を変化させることにより弾性層２２のヤング率を変化させ、構造体２における高さの差Ｄ１（図４参照）の変化を以下の表に示す。

表１に示されるように、弾性層２２のヤング率が小さくなるほどＤ１が小さくなっている。そして、弾性層２２のヤング率が５ＭＰａのとき、Ｄ１の値が極小値をとっている。

次に、弾性層２２のヤング率が５ＭＰａのときに得られた高さの差Ｄ１が３０ｎｍの構造体２を、離型剤が入った容器に１時間浸漬させ、浸漬後溶剤でリンスして、構造体２の微細パターン上に離型層を積層させた。離型層積層後の構造体パターンの高さの差Ｄ１は３０ｎｍであった。その構造体２を、厚さ２００μｍ、ヤング率３ＧＰａのＰＥＴ基材上に形成された厚さ１００ｎｍの被転写層に押圧し、積算光量５００ｍＪ／ｃｍ^２でＵＶ照射を行い、構造体２の微細パターン２６が反転された被転写層を硬化させ、構造体３を得た。ここで、被転写層は、上記と同様の条件で製造した。なお、構造体２の押圧は、５ｋｇのゴムローラーでラミネートすることにより行った。このとき、構造体３のＤ２（図６参照）は、１０ｎｍとなった。このように、高さの差は、「複合モールド１のＤ：１００ｎｍ」→「構造体２のＤ１：３０ｎｍ」→「構造体３のＤ２：１０ｎｍ」というように、上記で説明した製造プロセスを繰り返す毎に約１／３ずつ減少している。

６−３：比較例（弾性層２２を有さない場合）
次に、弾性層２２を有さない場合について説明する。
＜比較例１＞
上記製造条件と同じ条件で、微細パターンの高段部１１ｈと低段部１１ｌの高さの差（Ｄ）が１００ｎｍの複合モールド１を、厚さ２００μｍ、ヤング率３ＭＰａのアクリル板基材上に形成された厚さ１００ｎｍの被転写層に押圧し、積算光量５００ｍＪ／ｃｍ^２でＵＶ照射を行い、複合モールド１の微細パターンが反転された被転写層を硬化させ、転写物Ｘを得た。ここで、被転写層は、上記と同様の条件で製造した。なお、複合モールド１の押圧は、５ｋｇのゴムローラーでラミネートすることにより行った。このとき、転写物ＸのＤｘ（構造体２のＤ１に相当）は、１００ｎｍであった。これは、弾性層２２がないために、複合モールド１のＤがほとんどそのまま被転写層２１に転写されたためであると考えられる。

＜比較例２＞
次に、比較例１と同じ条件で、微細パターンの高段部１１ｈと低段部１１ｌの高さの差（Ｄ）が３０ｎｍの複合モールド１を用い、転写物Ｙ（微細パターンを有する構造体）を製造した。このとき、転写物ＹのＤｙ（構造体２のＤ１に相当）は、３０ｎｍであった。これは、弾性層２２がないために、複合モールド１のＤがほとんどそのまま被転写層２１に転写されたためであると考えられる。

以上説明したように、本発明では、弾性層２２のヤング率を適切に調整することで、微細パターンを有する構造体であって、微細パターンにおける高さが異なる領域の高さの差が小さい構造体を得ることが可能となった。

１：複合モールド、１１ｌ、２１ｌ、３１ｌ：低段部、１１ｈ、２１ｈ、３１ｈ：高段部、１３、２３、３３：基材、２１、３１：被転写層、２２、３２：弾性層、２４、３４：樹脂層、２６、３６：微細パターン、２４ｂ：微細パターンを有する面、２５：中間層、５：活性エネルギー線

Claims

弾性層と、その上側に設けられた樹脂層を有する構造体であって、
前記樹脂層は、前記弾性層の反対側の面に微細パターンを備え、
前記微細パターンは、高さが異なる複数の領域を備え、
前記微細パターンは、複数の凸部及び複数の凹部を含み、
前記微細パターンの前記高さが異なる複数の領域は、高段部及び前記高段部より高さの低い低段部を含み、
前記高段部の前記複数の凸部の上面を結ぶ仮想線と、前記低段部の前記複数の凸部の上面を結ぶ仮想線と、の間の距離が、５００μｍ以下であり、
以下の（１）又は（２）の構成を備える；
（１）前記弾性層のヤング率が１ＧＰａ以下である
（２）前記弾性層のヤング率が前記弾性層を支持する基材のヤング率よりも小さい
構造体。
前記弾性層のヤング率に対する前記基材のヤング率の比の値が１０以上である、
請求項１に記載の構造体。
前記樹脂層は、前記微細パターンが設けられている領域での最薄部の厚さが、１００ｎｍ以下である、
請求項１又は請求項２に記載の構造体。
前記樹脂層の厚さに対する前記弾性層の厚さの比の値が１０以上である、
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の構造体。
前記弾性層は、一様な厚さを有する、
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の構造体。