JP6317247B2 - インプリント用モールド - Google Patents
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Description
本発明は、基板上に塗布されたレジストに微細な凹凸パターンを転写するインプリント方法に使用されるインプリント用モールドに関し、特には可撓性を有するインプリント用モールドに関するものである。
インプリントとは、凹凸パターンを形成した型(一般的にモールド、スタンパ、テンプレートとも呼ばれる)を被転写基板上に塗布されたレジストに押し付け、レジストを力学的に変形または流動させて微細なパターンを精密にレジスト膜に転写する技術である。微細な凹凸パターンとしては、１０ｎｍ程度のものから１００μｍ程度のものまで存在している。モールドを一度作製すれば、ナノレベルの微細構造のものでも簡単に繰り返して成型できるため経済的であるとともに、有害な廃棄物および排出物が少ない転写技術であるため、半導体分野等のさまざまな分野への応用が期待されている。
また、インプリント方法として、ロール・トゥ・ロール等のウェブハンドリング技術を応用した方法が提案されている。例えば、加工対象となる可撓性のある長尺シート（例えば樹脂製フィルムや無機基板等）を繰り出す繰出装置とそのシートを巻き取る巻取装置との間の搬送路上に、微細な凹凸パターンを表面に有するロール金型（モールドロール或いはスタンパロールとも呼ばれる）を備え、ロール金型をシートの加工面に接触させながらシートを繰出装置から巻取装置へと搬送するインプリント方法である。これにより、連続的に効率よく、樹脂製フィルムにエンボス加工を施したり、シート上に塗布されたレジストにパターンを形成したりすることが可能となる。
上記ロール金型は、例えば、凹凸パターンを有するシート状の薄い金型（型シート）を、回転軸になるロールに巻き付け、ロールを１周した型シートの向かい合う端辺同士を溶接することにより製造する方法が知られている。
上述のような型シートは、ナノオーダー、サブミクロンオーダーの微細な凹凸パターンを表面に有するマスターモールド（原盤）を用いて作製することができるが、このマスターモールドの作製には、時間とコストがかかるため、モールド自体の大型化は困難である。そこで一般的な大きさのマスターモールドから大面積モールドを作製する方法として、マスターモールドから複数のレプリカモールドを作製して、レプリカモールド同士を繋ぎあわせて大面積モールドにする技術も知られており（例えば、特許文献１、２等）、特許文献２には、樹脂製の大面積モールドをロール本体に巻き付けたロール型を用いたロール・トゥ・ロール方式によるフィルム状の転写材料への転写について開示されている。
近年、ＬＥＤ（Leaser eliminate diode）の基板であるサファイア基板の表面に微細凹凸形状を備えることにより、ＬＥＤの輝度向上を図る技術が開発されており、そのパターンドサファイア基板（ＰＳＳ:Patterned Sapphire Substrate）を作製する方法としてもインプリント法は注目されている。
上述のＰＳＳの作製においてロール・トゥ・ロール方式のインプリント法を採用する場合、所定径（例えば、直径３００ｍｍ）のロールの表面に微細凹凸を有するニッケル（Ｎｉ）電鋳金型を巻き付けて、テープで固定したものをロール金型として用い、このロール金型からロール・トゥ・ロール方式のインプリントによりＰＳＳ用の樹脂モールドを作製することが考えられる。このとき、Ｎｉ電鋳金型の厚みは数１０μｍ〜数１００μｍ程度であるが、ロールに金型を貼り付けるために、ロールの表面とＮｉ電鋳金型の表面との間には段差が生じることとなる。Ｎｉ電鋳金型の原盤としては、一般にシリコン（Ｓｉ）ウェハが用いられ、Ｎｉ電鋳金型の大きさは原盤の大きさとほぼ同等の通常円形のものとなる。
樹脂モールドの作製に当たっては、樹脂モールドの凹凸パターンの形成領域が、Ｎｉ電鋳金型の凹凸パターンの形成領域により近い、好ましくは同等となるように樹脂モールドを作製することが、Ｎｉ電鋳金型の凹凸パターンをより有効に利用でき経済的である。
しかしながら、電鋳金型をより有効に用いて樹脂モールド作製しようとすると、レジスト塗布時に塗布領域が電鋳金型の周囲にまで広がってしまう恐れがある。レジストが電鋳金型の周囲に広がると、電鋳金型とロールとの間にレジストが入りこみ、その段差部のレジストがインプリント後にも残ってしまい、次回以降の転写不良の原因となってしまう。例えば、ＵＶ（紫外線）硬化タイプのレジストを用いる場合には、電鋳金型とロールの間に入り込んだレジストが、ＵＶ照射で固まり、バリのように残ってしまい、その次のインプリントでは、バリが欠陥として残ってしまうという不具合が生じる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、樹脂モールド作製時において、電鋳金型の凹凸パターン領域を有効に用いて樹脂モールドを作製することができる、インプリント用モールドを提供することを目的とする。
本発明のインプリント用モールドは、ロールに巻き付けて使用される、凹凸パターンを表面に有するインプリント用モールドであって、
凹凸パターンが表面に形成されてなる円盤状の電鋳金型本体と、
電鋳金型本体に一体化されてなる電鋳金型本体の周囲に延在してなる拡張部とから構成される。
凹凸パターンが表面に形成されてなる円盤状の電鋳金型本体と、
電鋳金型本体に一体化されてなる電鋳金型本体の周囲に延在してなる拡張部とから構成される。
本発明のインプリント用モールドは、拡張部を、電鋳金型本体の外周形状と一致する形状を有する中心孔を備えた板状部材と、電鋳金型本体の外形より大きな外形を有する薄板とからなるものとし、板状部材の中心孔に電鋳金型本体を嵌め込み、板状部材と電鋳金型本体とが薄板上に接着されて一体化した構成とすることができる。
本発明のインプリント用モールドは、拡張部を、電鋳金型本体の外周形状と一致する形状のザグリ部を備えたザグリ部付薄板からなるものとし、ザグリ部付薄板のザグリ部に電鋳金型本体を嵌め込み接着することにより電鋳金型本体と拡張部とが一体化した構成とすることができる。
あるいは、本発明のインプリント用モールドは、拡張部を、電鋳金型本体の外周形状と一致する形状を有する中心孔を備えた板状部材からなり、板状部材の中心孔に電鋳金型本体を嵌め込み、板状部材と電鋳金型本体を電鋳金型本体の周縁で接続して一体化した構成とすることができる。
なお、本発明のインプリント用モールドとしては、拡張部の表面と、電鋳金型本体の表面との段差が１０μｍ以下であることが好ましい。
本発明のインプリント用モールドは、ロールに巻き付けて使用される、凹凸パターンを表面に有するインプリント用モールドであって、凹凸パターンが表面に形成されてなる円盤状の電鋳金型本体の周囲に延在してなる拡張部を備えているので、ロールに巻き付けてロール金型として用いられる際に、凹凸パターンが形成されている領域一杯にレジスト液が塗布された場合にも、レジスト液をモールド表面内に留めることができる。したがって、モールドとロールの間へのレジスト液の入り込みを抑制して、ロール・トゥ・ロール方式によるインプリント時における転写不良を抑制することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれに限られるものではない。なお、視認しやすくするため、図面中の各構成要素の縮尺等は実際のものとは適宜変えてある。
＜第１の実施形態のインプリント用モールド＞
図１は、本発明の第１の実施形態のインプリント用モールド１０を模式的に示す平面図および断面図である。
図１は、本発明の第１の実施形態のインプリント用モールド１０を模式的に示す平面図および断面図である。
インプリント用モールド１０は、ロールに巻き付けて使用される、凹凸パターン２を表面に有するインプリント用モールドであり、凹凸パターン２が表面に形成されてなる円盤状の電鋳金型本体１と、電鋳金型本体１に一体化された電鋳金型本体１の周囲に延在してなる拡張部３とから構成されている。
本実施形態において拡張部３は、電鋳金型本体１の外周形状と一致する形状の中心孔を備えた板状部材４と、電鋳金型本体１の外形よりも大きな外形を有する薄板５とからなり、インプリント用モールド１０は、板状部材４の中心孔に電鋳金型本体１が嵌め込まれ、板状部材４と電鋳金型本体１とが薄板５上に接着されて一体化されてなるものである。
本実施形態において拡張部３は、電鋳金型本体１の外周形状と一致する形状の中心孔を備えた板状部材４と、電鋳金型本体１の外形よりも大きな外形を有する薄板５とからなり、インプリント用モールド１０は、板状部材４の中心孔に電鋳金型本体１が嵌め込まれ、板状部材４と電鋳金型本体１とが薄板５上に接着されて一体化されてなるものである。
インプリント用モールド１０は、ロールに巻き付けて使用可能な程度の可撓性を有するものであり、その材質により適切な範囲は異なるが、厚みは２０〜３００μｍが好ましく、より好ましくは５０〜２００μｍである。
電鋳金型本体１は、直径φ1の円盤であり、凹凸パターン２が形成されている領域（以下において、パターン領域という。）の外周に平坦部２ａを備えた表面形状を有している。なお、この外周の平坦部２ａの厚みを電鋳金型本体１の厚みと定義する。本例ではパターン領域は、概ね直径φ2の円形領域である。
本例においては、凹凸パターン２として、ライン・アンド・スペースのパターンを備えているが、パターン形状は特に限定されるものではなく、ホールパターンやピラーパターンなど、さまざまなパターンが可能である。凹凸パターンの凸部高さや凸部間隔などは数十ｎｍ〜数百μｍのオーダーで用途に応じて適宜設定される。
本例においては、凹凸パターン２として、ライン・アンド・スペースのパターンを備えているが、パターン形状は特に限定されるものではなく、ホールパターンやピラーパターンなど、さまざまなパターンが可能である。凹凸パターンの凸部高さや凸部間隔などは数十ｎｍ〜数百μｍのオーダーで用途に応じて適宜設定される。
電鋳金型本体１は、後記する原盤への電鋳により得られるものであり、材料としては、ニッケル、コバルト、金、銀、銅および鉄の少なくとも一種を含む金属が挙げられ、好ましくはニッケルである。その厚みは、１０〜２００μｍ、より好ましくは５０〜１００μｍである。
拡張部３の一部である板状部材４は、電鋳金型本体１の外周形状（ここでは、直径φ1の円形）と一致する形状を有する中心孔を備え、電鋳金型本体１より大きい外形（ここでは、直径φ3の円形）を有する。ここで、板状部材４の中心孔の形状が「電鋳金型本体１の外周形状と一致する」とは、電鋳金型本体１を受容できる形状であることを意味するものであるが、嵌め込みを容易にするために電鋳金型本体１の直径よりも０．１〜０．２ｍｍ程度大きく形成されていることが好ましく、一方で隙間は少ない方が好ましいため、大きすぎない方がよい。なお、隙間が生じた場合には埋め込み剤などにより埋め込んでおくことが好ましい。
拡張部３の外形（モールド１０の外形）は、電鋳金型本体１を取り囲む形状であれば円形に限るものではなく、正方形、長方形その他任意の形状とすることができる。電鋳金型本体１の凹凸パターン２を最大限有効に用いるためにはパターン領域の直径φ2を一辺とする正方形の対角線の長さ（＝√２・φ2）以上の長さの一辺を有する正方形を内包する形状であることを要する。したがって、拡張部３が円形である場合には、√２・φ2以上の長さの直径を有するものであることが望ましい。拡張部３の外形は、（√２・φ2＋２０）ｍｍ以上の長さの一辺を有する正方形を内包する形状であることがより好ましい。
板状部材４は、ロールへ巻きつける際の剛性が電鋳金型本体１と大きく異なるものでないことが好ましいため、電鋳金型本体１のヤング率±１００ＧＰａ程度の材料を用いるのが好ましく、ヤング率が同等であることが特に好ましい。したがって、電鋳金型本体１と同じ材料からなるものであることが最も好ましい。例えば、電鋳金型本体１がニッケルからなるものである場合、板状部材４もニッケルからなるものであることが好ましい。板状部材４としては、取扱い性が高く、低コストであることからステンレス鋼板なども適する。
板状部材４の厚みｔ4は、電鋳金型本体１の厚みｔ１±２０μｍ以下であり、±１０μｍ以下であることが好ましく、最も好ましいのは電鋳金型本体１の厚みと同一である。段差が±２０μｍ以下であれば、インプリント時に段差部における残渣の発生を抑制することができる。
電鋳金型本体１の厚みと同一であれば、電鋳金型本体１の平坦部２ａと板状部材４の表面とが面一となるため接続部分においてインプリント時に残渣が生じることなく、転写不良を最も効果的に抑制することができる。
段差が出来る場合には、特にロール金型で作製した転写品をモールドとして用いるためには、拡張部の表面が本体の表面よりも高いほうが好ましい。これは転写形成されたパターン部が周辺部より高くなり、このモールドを用いた他の部材への転写が容易となるためである。
電鋳金型本体１の厚みと同一であれば、電鋳金型本体１の平坦部２ａと板状部材４の表面とが面一となるため接続部分においてインプリント時に残渣が生じることなく、転写不良を最も効果的に抑制することができる。
段差が出来る場合には、特にロール金型で作製した転写品をモールドとして用いるためには、拡張部の表面が本体の表面よりも高いほうが好ましい。これは転写形成されたパターン部が周辺部より高くなり、このモールドを用いた他の部材への転写が容易となるためである。
薄板５は、電鋳金型本体１と板状部材４とを支持する支持性を有するものであればよく、少なくとも電鋳金型本体１よりも大きな外形を有するものであり、板状部材４の中心孔の径よりも大きいことが好ましい。板状部材４の外形と同等以上の外形を有することがより好ましい。
薄板５の材質としては、フィルムなどのシート素材や金属薄板などが好ましく、具体的には、フィルムシート素材としてはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）やＴＡＣ（トリアセチルセルロース）など、金属薄板としてはニッケルやステンレス鋼材などが挙げられる。なお、電鋳金型本体１や板状部材４と同じ材料で形成することも好ましい。
厚みｔ５は、フィルムシート素材の場合は５０〜２５０μｍ、金属薄板の場合には２０〜１５０μｍが好ましい。
薄板５の材質としては、フィルムなどのシート素材や金属薄板などが好ましく、具体的には、フィルムシート素材としてはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）やＴＡＣ（トリアセチルセルロース）など、金属薄板としてはニッケルやステンレス鋼材などが挙げられる。なお、電鋳金型本体１や板状部材４と同じ材料で形成することも好ましい。
厚みｔ５は、フィルムシート素材の場合は５０〜２５０μｍ、金属薄板の場合には２０〜１５０μｍが好ましい。
本例においては、薄板５上に電鋳金型本体１および板状部材４は接着剤８を用いて固定されている。接着剤８としては、薄板５に対して電鋳金型本体１と板状部材４を接着することができればよく、例えば、両面シートや接着剤などを用いることができる。両面シートの例としては日東電工製LA-50が挙げられる。また接着剤の例としてはアクリルゴム系の接着剤が挙げられる。
なお、電鋳金型本体１を板状部材４の中心孔に嵌め込み中心孔と電鋳金型本体１外形とを半田で接続した上で、板状部材４上に接着剤で固定してもよい。
なお、電鋳金型本体１を板状部材４の中心孔に嵌め込み中心孔と電鋳金型本体１外形とを半田で接続した上で、板状部材４上に接着剤で固定してもよい。
図１に示した第１の実施形態のインプリント用モールドの作製方法を説明する。
図２は、第１の実施形態のインプリント用モールド１０の製造工程を模式的に示すものである。
図２は、第１の実施形態のインプリント用モールド１０の製造工程を模式的に示すものである。
図２に示すように、インプリント用モールド１０は、後述する原盤（マスターモールド）への電鋳により作製され、原盤から離型された剥離電鋳金型本体１ｂと、２枚の薄板４ａおよび５を用いて作製される。
剥離電鋳金型本体１ｂは、原盤から剥離したままのものであり、直径φ0の略円盤状であるが、周縁はガタガタしていびつになっている場合がある。そこで、この剥離電鋳金型本体１ｂの周縁を円形に整えるために直径φ1の円形にワイヤーカットしたものを電鋳金型本体１とする。
薄板４ａとして、電鋳金型本体１の凹凸パターン２が形成されているパターン領域の直径φ2を一辺とする正方形の対角線の長さよりも大きい直径φ3を有するものを用意し、電鋳金型本体１の直径φ1以上の直径φ4の中心孔４ｂを設けて板状部材４を作製する。
さらに、薄板５として、電鋳金型本体１の直径φ1より大きな直径φ5を有するものを用意する。図１および２においては、薄板５と板状部材４の直径はほぼ同じものを用いているが、両者の直径は同一でなくてもよい。
剥離電鋳金型本体１ｂは、原盤から剥離したままのものであり、直径φ0の略円盤状であるが、周縁はガタガタしていびつになっている場合がある。そこで、この剥離電鋳金型本体１ｂの周縁を円形に整えるために直径φ1の円形にワイヤーカットしたものを電鋳金型本体１とする。
薄板４ａとして、電鋳金型本体１の凹凸パターン２が形成されているパターン領域の直径φ2を一辺とする正方形の対角線の長さよりも大きい直径φ3を有するものを用意し、電鋳金型本体１の直径φ1以上の直径φ4の中心孔４ｂを設けて板状部材４を作製する。
さらに、薄板５として、電鋳金型本体１の直径φ1より大きな直径φ5を有するものを用意する。図１および２においては、薄板５と板状部材４の直径はほぼ同じものを用いているが、両者の直径は同一でなくてもよい。
その後、中心孔を設けていない薄板５上に接着剤８を塗布し、板状部材４を薄板５と外形が一致するように、板状部材４の中心孔４ｂが薄板５の中心に配置されるように重ね、さらにその中心孔４ｂに電鋳金型本体１を嵌め込み３つの部材を一体化して、電鋳金型本体１と、板状部材４および薄板５からなる拡張部３とからなるインプリント用モールド１０を得る。
モールド１０の外形の大きさ、パターン領域の大きさはインプリントの対象となる凹凸パターン加工品の大きさにより適宜定めればよい。例えば、６インチ（１５０ｍｍ）径のＰＳＳを作製するためのモールドとしては、パターン領域の直径φ２を１７０ｍｍ、電鋳金型本体１の直径φ1を１８０ｍｍとし、板状部材４の直径φ３を３００ｍｍ、薄板５の直径φ5を３００ｍｍとする。電鋳金型本体１、板状部材４がニッケルで形成されている場合、その厚みは、例えば７０μｍとする。
次に、本実施形態のインプリント用モールド１０を用いたインプリント法について説明する。
図３は、ロール１１にインプリント用モールド１０が巻き付けられてなるロール金型１２を示す斜視図である。図３に示すように、ロール金型１２は、ロール１１に１つもしくは２つのインプリント用モールド１０が巻き付けられて固定されて構成されるものである。モールド１０は、例えばその端部に接着テープを貼り付けロール１０上に固定されていればよい。
図３は、ロール１１にインプリント用モールド１０が巻き付けられてなるロール金型１２を示す斜視図である。図３に示すように、ロール金型１２は、ロール１１に１つもしくは２つのインプリント用モールド１０が巻き付けられて固定されて構成されるものである。モールド１０は、例えばその端部に接着テープを貼り付けロール１０上に固定されていればよい。
図４はロール・トゥ・ロール方式によるインプリント法を実施するための装置の一部を示す図である。
ロール金型１２の上方にレジスト液１５ａをモールド１０に塗布するためのダイコータ１６が配置されており、ロール金型１２に対してダイコータ１６と対向する位置にはレジスト液１５ａを硬化させるための紫外線照射光源１７が配置されている。また、ロール金型１２の両脇には、図示しない繰出し装置から繰り出されたフィルム１４を搬送してロール金型１２に圧接するための搬送ロール１３ａと、フィルム１４をロール金型１２から剥離して図示しない巻取装置へ向けて搬送する搬送ロール１３ｂとが配置されている。
なお、ここでは紫外線の照射により硬化する光硬化型のレジストを用いるために紫外線照射光源１７を備えるものとしているが、熱硬化型のレジストを用いる場合には、紫外線照射光源に代えてヒーターを備えるものとすればよい。
ロール金型１２の上方にレジスト液１５ａをモールド１０に塗布するためのダイコータ１６が配置されており、ロール金型１２に対してダイコータ１６と対向する位置にはレジスト液１５ａを硬化させるための紫外線照射光源１７が配置されている。また、ロール金型１２の両脇には、図示しない繰出し装置から繰り出されたフィルム１４を搬送してロール金型１２に圧接するための搬送ロール１３ａと、フィルム１４をロール金型１２から剥離して図示しない巻取装置へ向けて搬送する搬送ロール１３ｂとが配置されている。
なお、ここでは紫外線の照射により硬化する光硬化型のレジストを用いるために紫外線照射光源１７を備えるものとしているが、熱硬化型のレジストを用いる場合には、紫外線照射光源に代えてヒーターを備えるものとすればよい。
ロール金型１２は矢印の方向に回転され、ダイコータ１６によりモールド１０の塗布領域に対してレジスト液１５ａを塗布する。ダイコータ１６による塗布幅は、モールド１０のパターン領域の最大径（直径φ2）より５ｍｍ以上、好ましくは１０ｍｍ以上外側となる長さである。図５はモールド１０上のレジスト塗布領域を模式的に示す図である。図５中、点線で示す斜線領域が塗布幅Ｌのレジスト液１５ａの塗布領域であり、本例においてレジスト塗布領域は電鋳金型本体１の直径φ1より長い一辺Ｌを有する略正方形の領域である。
塗布領域をパターン領域より広くすることにより、パターン領域全域を有効に用いたインプリントを行うことができる。このとき、電鋳金型本体１の直径φ1と同等の塗布幅でレジスト液を塗布することとなるため拡張部３がない場合、レジスト液１５ａがロール１１上に広がってしまうが、拡張部３の存在により、レジスト液１５ａの広がりをモールド１０上にとどめることができる。
したがって、レジスト液１５ａがロール１１上に広がることにより生じるロール１１とモールド１０との隙間にレジスト液１５ａが入り込んだり、インプリント後にロール１１とモールド１０との段差部にレジストが残留したりするなどの問題の発生を抑制することができ、結果としてロール・トゥ・ロール方式におけるインプリント時の転写不良を抑制することができる。
したがって、レジスト液１５ａがロール１１上に広がることにより生じるロール１１とモールド１０との隙間にレジスト液１５ａが入り込んだり、インプリント後にロール１１とモールド１０との段差部にレジストが残留したりするなどの問題の発生を抑制することができ、結果としてロール・トゥ・ロール方式におけるインプリント時の転写不良を抑制することができる。
ロール金型１２の回転に伴って、レジスト液１５ａが塗布されたモールド１０が搬送ロール１３ａにより搬送されるフィルム１４にレジスト液１５ａを介して圧接され、さらに、紫外線照射光源１７による紫外線照射領域に搬送され、紫外線の照射を受けてレジスト液１５ａは硬化されてモールド１０の凹凸パターン２が転写された樹脂層１５が形成される。このとき樹脂層１５はフィルム１４に固着され、搬送ロール１３ｂにおいてフィルム１４に樹脂層１５は固定されたまま、ロール金型１２から剥離されてフィルム１４と共に巻取装置へと搬送される。
以上の操作が繰り返されて、モールド１０の表面に形成されている凹凸パターンを有する樹脂層１５がフィルム１４上に複数形成されていく。その後、円形の凹凸パターンを有する樹脂層１５が設けられた領域を切り出すことにより、フィルム１４上に凹凸パターンを有する樹脂層１５が積層されてなるフィルム状モールド１９（図７参照）を得ることができる。
以上の操作が繰り返されて、モールド１０の表面に形成されている凹凸パターンを有する樹脂層１５がフィルム１４上に複数形成されていく。その後、円形の凹凸パターンを有する樹脂層１５が設けられた領域を切り出すことにより、フィルム１４上に凹凸パターンを有する樹脂層１５が積層されてなるフィルム状モールド１９（図７参照）を得ることができる。
ここで、原盤から電鋳金型の作製、凹凸パターン加工品の作製に至る工程を図６および７を参照して簡単に説明する。図６はＳｉ原盤からロール金型を作製するまでの工程を模式的に示す図であり、図７は、フィルム状のモールドを用いて凹凸パターン加工品を作製するまでの工程を模式的に示す図である。
図６に示すように、まず、表面に凹凸パターンを有するＳｉ原盤２１を用意する。Ｓｉ原盤２１のサイズとしては、直径１５０ｍｍ（６インチ）、２００ｍｍ（８インチ）程度のものが一般的である。
このＳｉ原盤の凹凸パターン表面に電鋳を施す。特には、最初に無電解めっきより数μｍ程度の薄い膜厚の導電層（金属膜）を形成した後に、電解めっき（電鋳）により数１０μｍ〜数１００μｍ程度の厚みの電鋳層１ａを成膜する方法が好ましい。電鋳層１ａを形成する材料としてはニッケルが好ましいが、ニッケルに限るものではない。
その後、電鋳層１ａをＳｉ原盤２１から剥離して電鋳金型本体１を得る。電鋳金型本体１に拡張部３を設けてインプリント用モールド１０を作製する工程は図２を参照して説明した通りである。その後、インプリント用モールド１０をロール１１に巻き付けてロール金型１２とする。
このＳｉ原盤の凹凸パターン表面に電鋳を施す。特には、最初に無電解めっきより数μｍ程度の薄い膜厚の導電層（金属膜）を形成した後に、電解めっき（電鋳）により数１０μｍ〜数１００μｍ程度の厚みの電鋳層１ａを成膜する方法が好ましい。電鋳層１ａを形成する材料としてはニッケルが好ましいが、ニッケルに限るものではない。
その後、電鋳層１ａをＳｉ原盤２１から剥離して電鋳金型本体１を得る。電鋳金型本体１に拡張部３を設けてインプリント用モールド１０を作製する工程は図２を参照して説明した通りである。その後、インプリント用モールド１０をロール１１に巻き付けてロール金型１２とする。
なお、原盤から電鋳金型本体１を得る際に原盤のパターン領域よりを囲む領域の面積を大きくして、拡張部を備えた場合と同等の面積を有する電鋳金型本体１を電鋳により作製すれば、本発明のような拡張部を設ける必要性はなくなる。しかしながら、同等のパターン領域を維持しようとする場合、原盤自体の大きさを大きくする必要が生じ、この原盤を大きくすることによるコスト高、電鋳する際の電鋳槽を大きくすることによるコスト高が発生する。本発明のインプリント用モールドの作製方法によれば、原盤コストを上昇させることなく、また、既存の電鋳槽を用いて、より安価にロール金型に適するモールドを作製することができる。
ロール金型１２からフィルム１４上に凹凸パターンを有する樹脂層１５が積層されてなるフィルム状モールド１９を作製する工程は、上記において図４を参照して説明した通りである。
さらに、図７を参照してフィルム状モールド１９を用いて凹凸パターン加工品の一例として、ＬＥＤの基板として用いられるＰＳＳ２４を作製する工程について説明する。
まず、サファイア基板（サファイアウエハ）２４Ａを用意する。サファイア基板としては、２〜６インチ程度のものが一般的であり、モールドのパターン領域サイズと同等以下の大きさでなるべく大きいものがモールドのパターン領域を有効に活用できるため好適である。
まず、サファイア基板（サファイアウエハ）２４Ａを用意する。サファイア基板としては、２〜６インチ程度のものが一般的であり、モールドのパターン領域サイズと同等以下の大きさでなるべく大きいものがモールドのパターン領域を有効に活用できるため好適である。
サファイア基板２４Ａ上に例えば、紫外線硬化型のレジスト液２５Ａを塗布し、そのレジスト液２５Ａ上に凹凸パターンを転写するようにフィルム状モールド１９を圧接し、紫外線を照射してレジスト液２５Ａを硬化させることにより、フィルム状モールド１９の凹凸パターンが転写されてなる凹凸パターンを有する樹脂層２５を形成する。フィルム状モールド１９を樹脂層２５から剥離して、樹脂層２５をマスクとして反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）を行うことにより、サファイア基板２４Ａの表面に樹脂層２５の凹凸パターンに沿った凹凸パターンを形成することにより、ＰＳＳ２４を得ることができる。
以上のように、インプリント用モールド１０を用いることにより、ロール・トゥ・ロール方式によるインプリント時にモールド１０とロール１１の間へのレジスト液１５ａの入り込みを予防することができ、インプリントを繰り返し行う際の転写不良を抑制することができる。
＜第２の実施形態のインプリント用モールド＞
図８は、本発明の第２の実施形態のインプリント用モールド３０の製造工程を模式的に示す図である。
本実施形態のインプリント用モールド３０は、凹凸パターン２が表面に形成されてなる円盤状の電鋳金型本体１と、電鋳金型本体１に一体化された電鋳金型本体１の周囲に延在してなる拡張部３３とから構成されている。
本実施形態において拡張部３３は、電鋳金型本体１の外周形状と一致する形状のザグリ部３５を備えたザグリ部付薄板からなり、インプリント用モールド３０は、ザグリ部付薄板のザグリ部３５に電鋳金型本体１を嵌め込み接着することにより電鋳金型本体１と拡張部３３とが一体化されてなるものである。
図８は、本発明の第２の実施形態のインプリント用モールド３０の製造工程を模式的に示す図である。
本実施形態のインプリント用モールド３０は、凹凸パターン２が表面に形成されてなる円盤状の電鋳金型本体１と、電鋳金型本体１に一体化された電鋳金型本体１の周囲に延在してなる拡張部３３とから構成されている。
本実施形態において拡張部３３は、電鋳金型本体１の外周形状と一致する形状のザグリ部３５を備えたザグリ部付薄板からなり、インプリント用モールド３０は、ザグリ部付薄板のザグリ部３５に電鋳金型本体１を嵌め込み接着することにより電鋳金型本体１と拡張部３３とが一体化されてなるものである。
インプリント用モールド３０は、ロールに巻き付けて使用可能な程度の可撓性を有するものであり、その材質により適切な範囲は異なるが、厚みは２０〜３００μｍが好ましく、より好ましくは５０〜２００μｍである。
電鋳金型本体１として、第１の実施形態のインプリント用モールド１０と同様のものを用いることができる。
電鋳金型本体１として、第１の実施形態のインプリント用モールド１０と同様のものを用いることができる。
拡張部３３は、電鋳金型本体１の外周形状（ここでは、直径φ１の円形）と一致する形状を有する深さｔ35のザグリ部３５を備え、電鋳金型本体１より大きい外形（ここでは、直径φ6の円形）を有する厚みｔ33の薄板である。ここで、ザグリ部３５とは、電鋳金型本体１を受容する形状の底面平坦な凹部であり、ザグリ部３５の形状が「電鋳金型本体１の外周形状と一致する」とは、電鋳金型本体１を受容できる形状であることを意味するものであるが、嵌め込みを容易にするために電鋳金型本体１の直径φ1よりも０．１〜０．２ｍｍ程度大きく形成されていることが好ましく、一方で隙間は少ない方が好ましいため、大きすぎない方がよい。なお、隙間が生じた場合には埋め込み剤などにより埋め込んでおくことが好ましい。
拡張部３３の外形（モールド３０の外形）は、電鋳金型本体１を取り囲む形状であれば円形に限るものではなく、正方形、長方形その他任意の形状とすることができる。電鋳金型本体１の凹凸パターン２を最大限有効に用いるためにはパターン領域の直径φ2を一辺とする正方形の対角線の長さ（＝√２・φ2）以上の長さの一辺を有する正方形を内包する形状であることを要する。したがって、拡張部３３が円形である場合には、√２・φ2以上の長さの直径を有するものであることが望ましい。拡張部３の外形は、直径（√２・φ2＋２０）ｍｍ以上の長さの一辺を有する正方形を内包する形状であることがより好ましい。
ザグリ部付薄板からなる拡張部３３は、ロール１１へ巻きつける際の剛性が電鋳金型本体１と大きく異なるものでないことが好ましいため、電鋳金型本体１のヤング率±１００ＧＰａ程度の材料を用いるのが好ましく、ヤング率が同等であることが特に好ましい。したがって、電鋳金型本体１と同じ材料からなるものであることが最も好ましい。例えば、電鋳金型本体１がニッケルからなるものである場合、拡張部３３もニッケルからなるものであることが好ましい。
拡張部３３のザグリ部３５の深さｔ35は、電鋳金型本体１の厚みｔ１±２０μｍ以下であり、±１０μｍ以下であることが好ましく、最も好ましいのは電鋳金型本体１の厚みｔ１と同一である。ザグリ部３５の深さｔ35を電鋳金型本体１の厚みｔ１と±２０μｍ以下とすることにより、電鋳金型本体１と拡張部３３表面との段差を±２０μｍ以下に抑制することができ、インプリント時に段差部における残渣の発生を抑制することができる。電鋳金型本体１の厚みｔ１とザグリ部３５の深さｔ35が略同一であれば、電鋳金型本体１の平坦部２ａと拡張部３３の表面とが面一となるため接続部分においてインプリント時に残渣が生じることなく、転写不良を最も効果的に抑制することができる。
段差が出来る場合、特にロール金型で作製された転写品をモールドとして用いるためには、拡張部の表面が本体の表面よりも高いほうが好ましい。これは転写形成されたパターン部が周辺部より高くなり、このモールドを用いた他の部材への転写が容易となるためである。
段差が出来る場合、特にロール金型で作製された転写品をモールドとして用いるためには、拡張部の表面が本体の表面よりも高いほうが好ましい。これは転写形成されたパターン部が周辺部より高くなり、このモールドを用いた他の部材への転写が容易となるためである。
電鋳金型本体１は、ザグリ部付薄板のザグリ部３５に接着剤３８を用いて固定されている。接着剤３８としては、ザグリ部３５に電鋳金型本体１を接着することができればよく、例えば、アクリルゴム系の接着剤などを用いることができる。あるいは、ザグリ部３５の底面に粘着テープを貼り付けて電鋳管型本体１を貼り付けてもよい。
なお、電鋳金型本体１と拡張部３３の表面との間に隙間が生じた場合には接着剤３８等を埋め込み剤として用い、面一となるようにしておくことが好ましい。
なお、電鋳金型本体１と拡張部３３の表面との間に隙間が生じた場合には接着剤３８等を埋め込み剤として用い、面一となるようにしておくことが好ましい。
本実施形態のインプリント用モールド３０の作製方法について説明する。図８に示すように、インプリント用モールド３０は、既述の原盤（マスターモールド）への電鋳により作製され、原盤から離型された剥離電鋳金型本体１ｂと、１枚の薄板３３ａを用いて作製される。
剥離電鋳金型本体１ｂは、原盤から剥離したままのものであり、この剥離電鋳金型本体１ｂの周縁を円形に整えるために直径φ1の円形にワイヤーカットしたものを電鋳金型本体１とする。
薄板３３ａとして、電鋳金型本体１の凹凸パターン２が形成されているパターン領域の直径φ2を一辺とする正方形の対角線の長さよりも大きい直径φ6を有するものを用意し、電鋳金型本体１の直径φ1以上の直径φ7の円形のザグリ部３５を設けてザグリ部付薄板からなる拡張部３３を作製する。
剥離電鋳金型本体１ｂは、原盤から剥離したままのものであり、この剥離電鋳金型本体１ｂの周縁を円形に整えるために直径φ1の円形にワイヤーカットしたものを電鋳金型本体１とする。
薄板３３ａとして、電鋳金型本体１の凹凸パターン２が形成されているパターン領域の直径φ2を一辺とする正方形の対角線の長さよりも大きい直径φ6を有するものを用意し、電鋳金型本体１の直径φ1以上の直径φ7の円形のザグリ部３５を設けてザグリ部付薄板からなる拡張部３３を作製する。
拡張部３３のザグリ部３５の底面に接着剤３８を塗布し、ザグリ部３５に電鋳金型本体１を嵌め込み固定することにより、電鋳金型本体１と拡張部３３とからなるインプリント用モールド３０を得る。
本実施形態のモールド３０についてもその外形大きさ、パターン領域の大きさはインプリントの対象となる凹凸パターン加工品の大きさにより適宜定めればよい。例えば、６インチ（１５０ｍｍ）径のＰＳＳを作製するためのモールド３０としては、パターン領域の直径φ２を１７０ｍｍ、電鋳金型本体１の直径φ1を１８０ｍｍとし、拡張部３３の直径φ6を３００ｍｍとする。電鋳金型本体１および拡張部３３のいずれもがニッケルで形成されている場合、例えば、電鋳金型本体１の厚みｔ1を５０μｍとし、拡張部３３の厚みｔ33を１５０μｍ、ザグリ部３５の深さｔ35を１００μｍとする。
このような第２の実施形態のインプリント用モールド３０は、第１の実施形態のインプリント用モールド１０と同様にしてロール・トゥ・ロール方式によるインプリント法に供され、ロール・トゥ・ロール方式によるインプリント時にモールド３０とロール１１の間へのレジスト液１５ａの入り込みを予防することができ、インプリントを繰り返し行う際の転写不良を抑制することができる。
＜第３の実施形態のインプリント用モールド＞
図９は、本発明の第３の実施形態のインプリント用モールド４０の製造工程を模式的に示す図である。
本実施形態のインプリント用モールド４０は、凹凸パターン２が表面に形成されてなる円盤状の電鋳金型本体１と、電鋳金型本体１に一体化された電鋳金型本体１の周囲に延在してなる拡張部４３とから構成されている。
本実施形態において拡張部４３は、電鋳金型本体１の外周形状と一致する形状の中心孔４５を備えた板状部材からなり、インプリント用モールド４０は、板状部材４の中心孔４５に電鋳金型本体１が嵌め込まれ、電鋳金型本体１の周縁で板状部材４に接続して一体化されてなるものである。
図９は、本発明の第３の実施形態のインプリント用モールド４０の製造工程を模式的に示す図である。
本実施形態のインプリント用モールド４０は、凹凸パターン２が表面に形成されてなる円盤状の電鋳金型本体１と、電鋳金型本体１に一体化された電鋳金型本体１の周囲に延在してなる拡張部４３とから構成されている。
本実施形態において拡張部４３は、電鋳金型本体１の外周形状と一致する形状の中心孔４５を備えた板状部材からなり、インプリント用モールド４０は、板状部材４の中心孔４５に電鋳金型本体１が嵌め込まれ、電鋳金型本体１の周縁で板状部材４に接続して一体化されてなるものである。
インプリント用モールド４０は、ロールに巻き付けて使用可能な程度の可撓性を有するものであり、その材質により適切な範囲は異なるが、厚みは２０〜３００μｍが好ましく、より好ましくは５０〜２００μｍである。
電鋳金型本体１として、第１の実施形態のインプリント用モールド１０と同様のものを用いることができる。
電鋳金型本体１として、第１の実施形態のインプリント用モールド１０と同様のものを用いることができる。
拡張部４３は、電鋳金型本体１の外周形状（ここでは、直径φ１の円形）と一致する形状を有する中心孔４５を備えた板状部材からなり、電鋳金型本体１より大きい外形（ここでは、長さａの辺を有する正方形）を有する。ここで、拡張部４３の中心孔４５の形状が「電鋳金型本体１の外周形状と一致する」とは、電鋳金型本体１を受容できる形状であることを意味するものであるが、嵌め込みを容易にするために電鋳金型本体１の直径φ１よりも０．１〜０．２ｍｍ程度大きく形成されていることが好ましく、一方で隙間は少ない方が好ましいため、大きすぎない方がよい。
拡張部４３の外形（モールド４０の外形）は、電鋳金型本体１を取り囲む形状であれば正方形に限るものではなく、円形、長方形その他任意の形状とすることができる。電鋳金型本体１の凹凸パターン２を最大限有効に用いるためには、本実施形態のように正方形の場合、その一辺の長さａがパターン領域の直径φ2を一辺とする正方形の対角線の長さ（＝√２・φ2）以上の長さであることを要する。したがって、拡張部４３の外形を円形とする場合には、√２・φ2以上の長さの直径を有するものであることが望ましい。拡張部３の外形は、直径（√２・φ2＋２０）ｍｍ以上の長さの一辺を有する正方形を内包する形状であることがより好ましい。
板状部材からなる拡張部４３は、ロールへ巻きつける際の剛性が電鋳金型本体１と大きく異なるものでないことが好ましいため、電鋳金型本体１のヤング率±１００ＧＰａ程度の材料を用いるのが好ましく、ヤング率が同等であることが特に好ましい。したがって、電鋳金型本体１と同じ材料からなるものであることが最も好ましい。例えば、電鋳金型本体１がニッケルからなるものである場合、拡張部４３もニッケルからなるものであることが好ましい。
拡張部４３の厚みｔ43は、電鋳金型本体１の厚みｔ１±２０μｍ以下であり、±１０μｍ以下であることが好ましく、最も好ましいのは電鋳金型本体１の厚みｔ１と同一である。段差が±２０μｍ以下であれば、インプリント時に段差部における残渣の発生を抑制することができる。電鋳金型本体１の厚みｔ１と同一であれば、電鋳金型本体１の平坦部２ａと拡張部４３の表面とが面一となるため接続部分においてインプリント時に残渣が生じることなく、転写不良を最も効果的に抑制することができる。
段差が出来る場合、特にロール金型で作製した転写品をモールドとして用いるためには、拡張部の表面が本体の表面よりも高いほうが好ましい。これは転写形成されたパターン部が周辺部より高くなり、このモールドを用いた他の部材への転写が容易となるためである。
段差が出来る場合、特にロール金型で作製した転写品をモールドとして用いるためには、拡張部の表面が本体の表面よりも高いほうが好ましい。これは転写形成されたパターン部が周辺部より高くなり、このモールドを用いた他の部材への転写が容易となるためである。
拡張部４３と電鋳金型本体１との接続は半田４９によって行うことができる。拡張部４３の中心孔４５に電鋳金型本体１を嵌め込み、その隙間に半田４９を充填して両者を接続させる。このとき、半田４９が表面に盛り上がって形成される場合には、表面が面一になるように削る、圧をかける等の処理を施すことが好ましい。
本実施形態のインプリント用モールド４０の作製方法について説明する。図９に示すように、インプリント用モールド４０は、既述の原盤（マスターモールド）への電鋳により作製され、原盤から離型された剥離電鋳金型本体１ｂと、１枚の薄板４３ａを用いて作製される。
剥離電鋳金型本体１ｂは、原盤から剥離したままのものであり、この剥離電鋳金型本体１ｂの周縁を円形に整えるために直径φ1の円形にワイヤーカットしたものを電鋳金型本体１とする。
薄板４３ａとして、電鋳金型本体１の凹凸パターン２が形成されているパターン領域の直径φ2を一辺とする正方形の対角線の長さよりも大きい長さａの一辺を有する正方形状のものを用意し、電鋳金型本体１の直径φ1以上の直径φ8の円形の中心孔４５を設けて拡張部４３を作製する。
剥離電鋳金型本体１ｂは、原盤から剥離したままのものであり、この剥離電鋳金型本体１ｂの周縁を円形に整えるために直径φ1の円形にワイヤーカットしたものを電鋳金型本体１とする。
薄板４３ａとして、電鋳金型本体１の凹凸パターン２が形成されているパターン領域の直径φ2を一辺とする正方形の対角線の長さよりも大きい長さａの一辺を有する正方形状のものを用意し、電鋳金型本体１の直径φ1以上の直径φ8の円形の中心孔４５を設けて拡張部４３を作製する。
拡張部４３の中心孔４５に電鋳金型本体１を嵌め込みその周縁と中心孔の隙間に半田４９を埋め込み電鋳金型本体１と拡張部４３とを接合して一体化し、インプリント用モールド４０を得る。
本実施形態のモールド４０についてもその外形大きさ、パターン領域の大きさはインプリントの対象となる凹凸パターン加工品の大きさにより適宜定めればよい。例えば、６インチ（１５０ｍｍ）径のＰＳＳを作製するためのモールド４０としては、パターン領域の直径φ２を１７０ｍｍ、電鋳金型本体１の直径φ1を１８０ｍｍとし、拡張部４３の一辺の長さａを３４５ｍｍとする。電鋳金型本体１および拡張部４３のいずれもがニッケルで形成されている場合、例えば、電鋳金型本体１の厚みｔ1をおよび拡張部４３の厚みｔ43をいずれも１５０μｍとする。
このような第３の実施形態のインプリント用モールド４０は、第１の実施形態のインプリント用モールド１０と同様にしてロール・トゥ・ロール方式によるインプリント法に供され、ロール・トゥ・ロール方式によるインプリント時にモールド４０とロール１１の間へのレジスト液１５ａの入り込みを予防することができ、インプリントを繰り返し行う際の転写不良を抑制することができる。
１ 電鋳金型本体
２ 凹凸パターン
３、３３、４３ 拡張部
４ 板状部材
４ｂ 中心孔
５ 薄板
８ 接着剤
１０、３０、４０ インプリント用モールド
１１ ロール
１２ ロール金型
１３ａ、１３ｂ 搬送ロール
１４ フィルム
１５ 樹脂層
１５ａ レジスト液
１６ ダイコータ
１７ 紫外線照射光源
１９ フィルム状モールド
２１ 原盤
２４ パターンドサファイア基板
２４Ａ サファイア基板
２５ 樹脂層
２５Ａ レジスト液
３５ ザグリ部
３８ 接着剤
４５ 中心孔
４９ 半田
２ 凹凸パターン
３、３３、４３ 拡張部
４ 板状部材
４ｂ 中心孔
５ 薄板
８ 接着剤
１０、３０、４０ インプリント用モールド
１１ ロール
１２ ロール金型
１３ａ、１３ｂ 搬送ロール
１４ フィルム
１５ 樹脂層
１５ａ レジスト液
１６ ダイコータ
１７ 紫外線照射光源
１９ フィルム状モールド
２１ 原盤
２４ パターンドサファイア基板
２４Ａ サファイア基板
２５ 樹脂層
２５Ａ レジスト液
３５ ザグリ部
３８ 接着剤
４５ 中心孔
４９ 半田
Claims (2)
- ロールに巻き付けて使用される、凹凸パターンを表面に有するインプリント用モールドであって、
前記凹凸パターンが表面に形成されてなる円盤状の電鋳金型本体と、
該電鋳金型本体に一体化されてなる前記電鋳金型本体の周囲に延在してなる拡張部とから構成され、
前記拡張部が、前記電鋳金型本体の外周形状と一致する形状を有する中心孔を備えた板状部材と、前記電鋳金型本体の外形より大きな外形を有する薄板とからなり、
前記板状部材の前記中心孔に前記電鋳金型本体を嵌め込み、前記板状部材と前記電鋳金型本体とが前記薄板上に接着されて一体化されてなるインプリント用モールド。 - 前記拡張部の表面と、前記電鋳金型本体の表面との段差が１０μｍ以下である請求項１に記載のインプリント用モールド。
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