KR20140144716A

KR20140144716A - 전사 방법 및 열 나노임프린트 장치

Info

Publication number: KR20140144716A
Application number: KR1020147029872A
Authority: KR
Inventors: 나오키 호소미; 준 고이케; 후지토 야마구치
Original assignee: 아사히 가세이 이-매터리얼즈 가부시키가이샤
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2014-12-19
Also published as: CN104271332B; TWI598211B; IN2014MN02313A; JP6162640B2; WO2013168634A1; JP5560377B2; KR20150041161A; CN104865792A; US20150111005A1; EP2848391B1; WO2013168634A8; EP2848391A1; CN104271332A; EP2848391A4; EP2979845A1; KR101881200B1; JP2014187376A; KR101531143B1; TW201408469A; JPWO2013168634A1

Abstract

한쪽의 표면에 나노 스케일의 요철 구조(11)가 형성된 커버 필름(10)과, 요철 구조(11)의 오목부 내부에 형성된 제2 마스크층(12)과, 요철 구조(11) 및 제2 마스크층(12)을 덮도록 형성된 제1 마스크층(13)을 구비하는 미세 패턴 형성용 필름(II)을 사용하여, 피처리체(20) 상에 제1 마스크층(13) 및 제2 마스크층(12)을 전사 부여한다. 여기서, 미세 패턴 형성용 필름(II)을, 제1 마스크층(13)이 형성된 표면을 피처리체(20)의 표면을 향하게 하여 압박하고, 제1 마스크층(13)에 에너지선을 조사하고, 계속해서, 커버 필름(10)을, 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)으로부터 분리한다. 여기서, 압박과 에너지선 조사는 각각 독립적으로 행한다. 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)을 이용하여 피처리체를 에칭한다.

Description

전사 방법 및 열 나노임프린트 장치{TRANSFER METHOD AND THERMAL NANOIMPRINT DEVICE}

본 발명은 전사 방법 및 열 나노임프린트 장치에 관한 것이다.

종래, LSI 제조에서의 요철 구조 가공 기술로서, 포토리소그래피 기술이 많이 이용되어 왔다. 그러나, 포토리소그래피 기술에서는, 노광에 이용하는 광의 파장보다 작은 사이즈의 요철 구조로 하는 가공이 곤란하다는 문제가 있다. 또한, 다른 요철 구조 가공 기술로는, 전자선 묘화 장치에 의한 마스크 요철 구조 묘화 기술(EB법)이 있다. 그러나, EB법에서는, 전자선에 의해 직접 마스크 요철 구조를 묘화하기 때문에, 묘화 요철 구조가 많을수록 묘화 시간이 증가하고, 요철 구조 형성까지의 스루풋이 대폭 저하된다는 문제가 있다. 또한, 포토리소그래피용 노광 장치에서의 마스크 위치의 고정밀도 제어나, EB법용 노광 장치에서의 전자선 묘화 장치의 대형화 등에 의해, 이들 방법에서는, 장치 비용이 높아진다는 문제도 있었다.

이들 문제점을 해소할 수 있는 요철 구조 가공 기술로서, 나노임프린트 기술이 제안되어 있다. 그 중에서도, 전사 정밀도 및 용이성의 관점에서, 광 나노임프린트법이 주목을 끌고 있다. 광 나노임프린트법에 있어서는, 나노 스케일의 요철 구조가 형성된 몰드를, 피전사 기판의 표면에 형성된 액상의 레지스트층에 압박함으로써, 몰드에 형성된 요철 구조를, 피전사 기판의 표면에 전사 형성한다.

특히, 전사 정밀도의 관점에서, 몰드로서 시트형의 것을 사용하고, 평판형의 피처리체 상에 요철 구조를 전사하는 것이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

그러나, 특허문헌 1에 기재되어 있는 방법에 있어서는, (1) 액상의 레지스트층을 통해, 시트형 몰드의 요철 구조가 형성된 일주면(一主面)(이하, 요철 구조면이라고 함)에 대하여, 피처리체를, 피처리체의 일주면과 시트형 몰드의 요철 구조면을 평행 혹은 실질적으로 평행한 상태로 하여 면으로서 압박한다. 이 때문에, 기포의 혼입을 억제하는 것이나, 압박시의 압력 분포를 작게 억제하는 것이 곤란하다. 기포를 혼입함으로써 요철 구조의 전사 정밀도가 저하되고, 압력 분포가 큰 것에 의해 액상의 레지스트층의 막두께 불균일이 커진다. 압력 분포를 작게 하고자 하면 할수록, 열 나노임프린트 장치가 과대해진다. 특히, 전사에 사용하는 요철 구조의 면적이 커지면 커질수록, 압력의 균등화는 곤란해지고, 대면적화가 곤란해진다.

(2) 한편, 열 나노임프린트 장치에는, 전사 후에 피성형품과 형을 분리하는 피성형품 이형 장치가 부대되어 있다. 피성형품 이형 장치에 있어서는, 시트형 몰드의 요철 구조면과 레지스트층/피처리체로 구성되는 적층체를, 피처리체의 일주면과 시트형 몰드의 요철 구조면을 평행 혹은 실질적으로 평행한 상태로 하여 면으로서 박리한다. 이 때문에, 요철 구조가 전사 형성된 레지스트층의 요철 구조에 가해지는 응력이 커져, 요철 구조의 파괴나 제1 마스크층의 피처리체로부터의 박리를 초래하고, 그 결과, 전사 정밀도가 저하된다.

(3) 또한, 시트형의 몰드를 롤업한 원반으로부터 시트형의 몰드를 풀어내는 부위와, 전사 후의 시트형의 몰드를 권취하는 부위 사이에, 전사 후에 피성형품과 형을 분리하는 피성형품 이형 장치가 부대된 열 나노임프린트 장치가 설치되어 있다. 따라서, 전사 후에 몰드와 피성형품을 분리하는 공정을 거치지 않는 한, 다음의 전사를 행할 수 없기 때문에, 연속 생산을 행할 수 없고, 전사 효율이 저하된다는 문제점이 있다.

이상과 같이, 광 나노임프린트법에 있어서는, 액상의 레지스트층을 사용하기 때문에, 복잡하며 또한 과대한 장치를 사용한다는 과제가 있었다.

이들 문제를 해결하기 위해, 액상의 레지스트층을 사용하지 않는 열 나노임프린트법이 제안되어 있다. 열 나노임프린트법은, 전사 대상에 대하여 몰드의 요철 구조를 압박하는 공정과, 전사 대상을 냉각시키는 공정과, 전사 대상으로부터 몰드를 이형하는 공정을 반드시 포함한다. 이러한 열 나노임프린트법에 있어서는, 전사 대상의 유리 전이 온도(Tg) 혹은 융점(Tm) 이상의 온도에서, 몰드의 요철 구조를 전사 대상에 압박할 필요가 있다. 즉, 전사 대상에 대하여 균등하게 열을 가하고, 균등하게 유동화시키고, 균등하게 몰드를 압박할 필요가 있다. 이 관점에서, 일반적으로 압박 기구로서 면압 가압 기구가 채용된다. 이 때문에, 압박시의 가압력을 증대시키기 위해, 과대한 가압부를 갖는 문제가 있다. 또, 외기의 혼입을 억제하기 위해, 몰드와 전사 대상의 평행도를 정밀하게 제어하는 기구도 필요해진다. 이 때문에, 장치의 제어 기구가 과대하며, 또한, 복잡해지기 쉽다. 또한, 압박시에 높은 온도가 필요한 점에서, 과대한 냉각 기구를 필요로 하기 때문에, 마찬가지로 장치의 제어 기구가 복잡해지는 문제가 있다.

특허문헌 2에는, 열 나노임프린트법이 개시되어 있다. 특허문헌 2에는, 몰드의 요철 구조를 전사 대상(열가소성 수지)에 전사하는 열 나노임프린트 방법이 개시되어 있다. 이 방법에 있어서는, 열가소성 수지의 체적과 몰드의 요철 구조의 체적이 소정의 관계를 만족함과 동시에, 몰드 및 열가소성 수지를 가열한 상태에서 몰드를 열가소성 수지에 압박하고, 압박한 상태에서 냉각시킨 후에, 몰드를 박리한다. 그러나, 이러한 구성이라도, 상기 설명한 바와 같이, 열가소성 수지의 유동성을 균등하게 발생시키기 위해 균등한 가열과 균등한 압박이 필요한 점에서, 면압 가압 압박 기구를 채용하고 있다. 이 때문에, 압박시의 가압력을 증대시키기 위해, 과대한 가압부를 갖는 것은 상상하기 어렵지 않다. 마찬가지로, 면압 가압 기구가 필요한 점에서, 압박시의 외기의 혼입을 억제하기 위해, 몰드와 열가소성 수지의 평행도를 정밀하게 제어하는 기구도 필요해지는 것도 용이하게 유추할 수 있다. 또한, 면압 가압 기구에 있어서 몰드의 요철 구조를 열가소성 수지에 압박한다. 이 관점에서, 적어도 가열 온도는 열가소성 수지의 유리 전이 온도 이상일 필요가 있어, 고온이 된다. 즉, 압박시에 높은 온도가 필요한 점에서, 과대한 냉각 기구를 필요로 하기 때문에, 마찬가지로 장치의 제어 기구가 복잡해지는 문제가 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2011-020272호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 제4943876호 공보

이상 설명한 바와 같이, 종래의 열 나노임프린트법에 있어서는, 일반적으로, 압박 공정에서 면압 가압 기구를 채용함과 동시에, 전사 정밀도를 향상시키기 위해, 몰드와 전사 대상의 평행도를 조정하는 기구가 필요해진다는 점에서, 장치가 복잡하며 또한 과대해진다. 또, 고온의 가열 기구가 필요하고, 이에 따라 과대한 냉각 기구가 필요해진다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 낮은 압력 또한 낮은 온도에서 열 나노임프린트가 가능한 열 나노임프린트 장치가 필요하다.

본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 열 나노임프린트법을 이용하여, 과대한 설비를 필요로 하지 않는 낮은 압력 또한 낮은 온도에서 고정밀도로 요철 구조의 전사가 가능한 전사 방법 및 열 나노임프린트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관련된 전사 방법은, 한쪽의 표면에 나노 스케일의 요철 구조가 형성된 커버 필름과, 상기 요철 구조의 오목부 내부에 형성된 제2 마스크층과, 상기 요철 구조 및 상기 제2 마스크층을 덮도록 형성된 제1 마스크층을 구비하는 미세 패턴 형성용 필름을 사용하여, 피처리체 상에 상기 제1 마스크층 및 상기 제2 마스크층을 전사 부여하는 전사 방법으로서, 상기 전사 방법은, 상기 미세 패턴 형성용 필름을, 상기 제1 마스크층이 형성된 표면을 상기 피처리체의 표면을 향하게 하여 압박하는 압박 공정, 상기 제1 마스크층에 에너지선을 조사하는 에너지선 조사 공정, 및 상기 커버 필름을, 상기 제2 마스크층 및 상기 제1 마스크층으로부터 제거하는 이형 공정을 적어도 이 순서로 포함함과 동시에, 상기 압박 공정과, 상기 에너지선 조사 공정은 각각 독립적으로 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관련된 열 나노임프린트 장치는, 상기 어느 하나에 기재된 전사 방법에 의해, 상기 피처리체 상에 상기 제1 마스크층 및 상기 제2 마스크층을 전사하기 위한 열 나노임프린트 장치로서, 상기 압박 공정을 실시하기 위한 압박부와, 상기 에너지선 조사 공정을 실시하기 위한 에너지선 조사부와, 상기 이형 공정을 실시하기 위한 이형부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관련된 열 나노임프린트 장치는, 상기 어느 하나에 기재된 전사 방법에 의해, 상기 피처리체 상에 상기 제1 마스크층 및 상기 제2 마스크층을 전사하기 위한 열 나노임프린트 장치로서, 상기 제1 마스크층이 형성된 표면을, 상기 피처리체의 한쪽의 표면에 대향시킨 상태에서 상기 미세 패턴 형성용 필름 및 상기 피처리체를 접합하는 접합부를 구비하고, 상기 접합부는, 상기 미세 패턴 형성용 필름 또는 상기 피처리체에 대하여 실질적으로 선으로서 접촉하는 회전체를 구비한, 상기 미세 패턴 형성용 필름 또는 상기 피처리체에 대하여 실질적으로 선으로서 압박력을 가하는 압박부를 구비하고, 상기 회전체는, 적어도 그 표층이, 유리 전이 온도가 100℃ 이하인 탄성체로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관련된 적층체는, 피처리체와, 상기 피처리체의 표면의 적어도 일부에, 상기 표면의 적어도 외연부의 일부에 노출부를 남기고 형성된 미세 마스크 패턴을 구비하는 적층체로서, 상기 미세 마스크 패턴은, 상기 피처리체 상에 미세요철 구조로서 형성된 제1 마스크층과, 상기 제1 마스크층의 적어도 볼록부의 정상부 상에 형성된 제2 마스크층을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 열 나노임프린트법을 이용하여, 과대한 설비를 필요로 하지 않는 낮은 압력 또한 낮은 온도에서 고정밀도로 요철 구조의 전사가 가능한 전사 방법 및 열 나노임프린트 장치를 제공할 수 있다.

도 1은, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름을 도시한 단면 모식도이다.
도 2는, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름을 사용하여, 피처리체에 대하여 미세 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 3은, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름을 사용하여, 피처리체에 대하여 미세 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 4는, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름을 사용하여, 피처리체에 대하여 미세 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 5는, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름을 사용하여, 피처리체에 대하여 미세 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 6은, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름에 탄성체를 형성한 예를 도시한 모식 단면도이다.
도 7은, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름과 피처리체의 접합에 관한 단면 모식도이다.
도 8은, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름과 피처리체 상에 전사된 제1 마스크층과의 이형에 관한 단면 모식도이다.
도 9는, 본 실시형태에 관련된 회전체의 일례를 도시한 단면 모식도이다.
도 10은, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에서의 압박부를 도시한 설명도이다.
도 11은, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에 관련된 접합부가 구비하는 압박부를 도시한 사시 모식도이다.
도 12는, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에서의 압박부를 도시한 측면 모식도이다.
도 13은, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에 있어서 압박 가열부를 부대한 회전체를 도시한 단면 모식도이다.
도 14는, 제1 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치를 도시한 모식도이다.
도 15는, 제1 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에서의 박리부에 의한 미세 패턴 형성용 필름의 박리를 도시한 모식도이다.
도 16은, 제1 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에서의 박리부에 의한 미세 패턴 형성용 필름의 박리를 도시한 모식도이다.
도 17은, 제1 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에서의 박리부에서의 미세 패턴 형성용 필름의 방향 변화에 관해 설명하기 위한 설명도이다.
도 18은, 제2 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치를 도시한 모식도이다.
도 19는, 제2 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에서의 커트부에 의한 재단 위치를 도시한 평면 모식도이다.
도 20은, 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치를 도시한 모식도이다.
도 21은, 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에서의 접합부에서의 미세 패턴 형성용 필름과 피처리체의 관계를 도시한 모식도이다.
도 22는, 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치의 변형예를 도시한 모식도이다.
도 23은, 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치의 변형예를 도시한 모식도이다.
도 24는, 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치의 변형예를 도시한 모식도이다.
도 25는, 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치의 변형예를 도시한 모식도이다.
도 26은, 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치의 변형예를 도시한 모식도이다.
도 27은, 제4 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치를 도시한 모식도이다.
도 28은, 제4 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치의 변형예를 도시한 모식도이다.
도 29는, 제4 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치의 변형예를 도시한 모식도이다.
도 30은, 제5 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치를 도시한 모식도이다.
도 31은, 제5 실시형태에 관련된 전사 방법에서의 열 나노임프린트 장치의 동작을 도시한 모식도이다.
도 32는, 제5 실시형태에 관련된 전사 방법에서의 열 나노임프린트 장치의 동작을 도시한 모식도이다.
도 33은, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름의 제조방법의 각 공정을 도시한 단면 모식도이다.
도 34는, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름의 제조방법의 각 공정을 도시한 단면 모식도이다.
도 35는, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름에서의 필러(pillar) 형상의 요철 구조를 도시한 단면 모식도이다.
도 36은, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름에서의 홀 형상의 요철 구조를 도시한 상면도이다.
도 37은, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름의 제조방법의 각 공정을 도시한 단면 모식도이다.
도 38은, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름을 도시한 모식 단면도이다.
도 39는, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름에서의 요철 구조의 볼록부의 배열예를 도시한 설명도이다.
도 40은, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름을 도시한 모식 단면도이다.

이하, 본 발명의 일실시형태(이하, 「실시형태」라고 함)에 관해, 상세히 설명한다. 또, 본 발명은, 이하의 실시형태에 한정되지 않고, 그 요지의 범위 내에서 여러가지로 변형하여 실시할 수 있다.

<미세 패턴 형성용 필름의 개요>

우선, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름의 개요에 관해 설명한다.

본 발명의 열 나노임프린트 방법 또는 열 나노임프린트 장치를 사용한 열 나노임프린트 방법에 있어서는, 이하에 설명하는 미세 패턴 형성용 필름을 사용한다. 이에 따라, 저온 또한 저압에서의 열 나노임프린트를 높은 정밀도로 실시할 수 있다.

본 발명에 관련된 미세 패턴 형성용 필름은, 한쪽의 표면에 요철 구조가 형성된 커버 필름의 요철 구조 상에, 제2 마스크층 및 제1 마스크층이 성막된 필름이다. 도 1은, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름을 도시한 단면 모식도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 미세 패턴 형성용 필름(I)은, 커버 필름(2)의 표면 상에 수지층(3)이 형성되어 있다. 수지층(3)의 커버 필름(2)에 접하는 면과는 반대측의 면에 요철 구조(3a)가 형성되어 있다. 이하의 설명에서 간단히 커버 필름(2)이라고 하는 경우에는 요철 구조(3a)가 형성된 수지층(3)도 포함한다. 제2 마스크층(4)은, 요철 구조(3a)의 오목부 내부에 충전되어 있다. 또한, 제1 마스크층(5)은, 제2 마스크층(4) 및 요철 구조(3a)를 덮도록 성막되어 있다. 이 제1 마스크층(5) 상에는 보호층이 형성되어도 좋다.

또, 이후에 설명하는 열 나노임프린트 장치에 부대되는 접합부에 있어서, 피처리체에 접합하는 면은, 제1 마스크층(5)의 표면이다. 또한, 박리부에 있어서 박리되는 필름은, 커버 필름(2)이고, 피처리체 상에 제1 마스크층(5) 및 제2 마스크층(4)으로 이루어지는 요철 구조가 전사된다.

도 2a∼도 2c 및 도 3a∼도 3f는, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름을 사용하여, 피처리체에 대하여 미세 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 공정도이다. 도 2a에 도시한 바와 같이, 커버 필름(10)은, 그 주면 상에 요철 구조(11)가 형성되어 있다. 요철 구조(11)는, 복수의 오목부(11a)와 볼록부(11b)로 구성되어 있다. 커버 필름(10)은, 예컨대, 필름형 또는 시트형의 성형체이다.

우선, 도 2b에 도시한 바와 같이, 커버 필름(10)의 요철 구조(11)의 오목부(11a)의 내부에, 후술하는 제1 마스크층을 패터닝하기 위한 제2 마스크층(12)을 충전한다. 제2 마스크층(12)은, 예컨대, 졸겔 재료로 이루어진다. 여기서, 커버 필름(10), 및 제2 마스크층(12)을 구비한 적층체를, 제1 미세 패턴 형성용 필름(I), 또는 간단히 제1 적층체(I)라고 한다.

다음으로, 도 2c에 도시한 바와 같이, 제1 적층체(I)의 제2 마스크층(12)을 포함하는 요철 구조(11) 상에, 제1 마스크층(13)을 형성한다. 이 제1 마스크층(13)은, 후술하는 피처리체의 패터닝에 이용된다. 제1 마스크층(13)은, 예컨대, 광경화성 수지, 열경화성 수지 또는 열가소성 수지로 이루어진다.

또한, 도 2c에 도시한 바와 같이, 제1 마스크층(13)의 상측에는, 보호층(14)을 형성할 수 있다. 보호층(14)은, 제1 마스크층(13)을 보호하는 것으로, 필수는 아니다. 여기서, 커버 필름(10), 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)으로 이루어지는 적층체를, 제2 미세 패턴 형성용 필름(II), 또는, 간단히 제2 적층체(II)라고 한다. 이 제2 적층체(II)는, 제1 마스크층(13)을 피처리체에 접합시킴으로써, 피처리체의 패터닝에 이용할 수 있다.

다음으로, 도 3a에 도시한 바와 같은 피처리체(20)를 준비한다. 피처리체(20)는, 예컨대, 평판형의 무기 기판이고, 사파이어 기판, SiC(탄화규소) 기판, Si(실리콘) 기판, 스피넬 기판, 또는, 질화물 반도체 기판이다. 우선, 도 3b에 도시한 바와 같이, 피처리체(20)의 주면 상에, 제2 적층체(II)의 제1 마스크층(13)의 노출면을, 피처리체(20)의 주면에 대면시켜 접합한다. 이 결과, 제2 적층체(II) 및 피처리체(20)로 구성되는 제3 적층체(III)가 얻어진다. 접합은 예컨대, 라미네이션이고, 특히 열 라미네이션이 적합하다. 본 조작을, 이후에 설명하는 열 나노임프린트 장치의 접합부에서 행한다.

다음으로, 도 3c에 도시한 바와 같이, 커버 필름(10)을, 제1 마스크층(13) 및 제2 마스크층(12)으로부터 박리한다. 이 결과, 피처리체(20), 제1 마스크층(13) 및 제2 마스크층(12)으로 이루어지는 중간체(21)가 얻어진다. 본 조작을, 이후에 설명하는 열 나노임프린트 장치의 박리부에서 행한다.

또한, 제2 적층체(II)는, 후술하는 송출 롤러에 의해 풀려나오고, 후술하는 권취 롤러에 의해 권취된다. 즉, 송출 롤러보다, 제2 적층체(II)의 흐름 방향 후단에 있어서 상기 접합이 행해짐과 동시에, 접합보다 더욱 흐름 방향 후단 또한 권취 롤러보다 전단에 있어서 상기 박리가 행해진다.

또한, 상기 접합과 박리 사이에서, 피처리체는 제2 적층체(II)의 반송에 따라 이동할 수 있다. 바꾸어 말하면 제2 적층체(II)가 피처리체의 캐리어로서의 기능을 수행한다.

또, 상술한 접합과 박리 사이에서, 제2 적층체(II)에 대하여 에너지선을 조사하여 제1 마스크층(13)을 경화 또는 고화시켜도 좋다. 또한, 접합 및 압박시에 가하는 열에 의해, 제1 마스크층(13)을 경화 또는 고화시켜도 좋다. 또한, 제2 적층체(II)에 대하여 에너지선을 조사하여 제1 마스크층(13)을 경화 또는 고화시킨 후에, 제3 적층체(III)를 가열함으로써, 제1 마스크층(13)의 안정성을 향상시켜도 좋다. 또한, 박리 후의 에너지선 조사 혹은 가열 처리에 의해, 제1 마스크층(13)을 경화 또는 고화시켜도 좋다. 이들 조작은, 접합과 박리 사이에 의해 행해지기 때문에, 접합시에 가해지는 압력이 해방된 상태에서 행해진다. 특히, 접합을 행하고 계속해서 에너지선을 조사하는 공정에서는, 에너지선 조사시에 접합시의 압력이 해방되어 있다.

얻어진 중간체(21)는, 회수부에 의해 회수되고, 일시 보관되거나, 혹은 즉시 이하에 설명하는 공정으로 돌려진다.

회수부에 의해 회수된 중간체(21)는, 열 나노임프린트 장치와는 상이한 별도의 장치로 반송된다. 그리고, 제2 마스크층(12)을 마스크로 하여, 제1 마스크층(13)을, 예컨대 산소 애싱에 의해, 도 3d에 도시한 바와 같이 패터닝한다. 이 결과, 제1 마스크층(13) 및 제2 마스크층(12)에 의해 구성된 높은 종횡비를 갖는 미세 마스크 패턴(16a)이 형성된 미세 마스크 구조체(16)를 얻는다. 또한, 패터닝된 제1 마스크층(13)을 마스크로 하여, 피처리체(20)에, 예컨대, 반응성 이온 에칭을 실시하여, 도 3e에 도시한 바와 같이, 피처리체(20)의 주면에 미세 패턴(22)을 형성한다. 마지막으로, 도 3f에 도시한 바와 같이, 피처리체(20)의 주면에 남은 제1 마스크층(13)을 제거하고, 미세 패턴(22)을 갖는 피처리체(20)를 얻는다.

본 실시형태에서는, 도 2a∼도 2c에 도시한 커버 필름(10)으로부터 제2 적층체(II)를 얻는 데까지를 하나의 라인(이하, 제1 라인이라고 함)에서 행한다. 그 이후의, 도 3a∼도 3f까지를 별도의 라인(이하, 제2 라인이라고 함)에서 행한다. 보다 바람직한 양태에 있어서는, 제1 라인과 제2 라인은, 별도의 시설에서 행해진다. 이 때문에, 제2 적층체(II)는, 제2 적층체(II)를 두루마리형(롤형)으로 하여 곤포되고, 보관 또는 운반된다.

본 발명의 더욱 바람직한 대응에 있어서는, 제1 라인은, 제2 적층체(II)의 서플라이어의 라인이고, 제2 라인은, 제2 적층체(II)의 유저의 라인이다. 이와 같이, 서플라이어에 있어서 제2 적층체(II)를 미리 양산하고, 유저에게 제공함으로써, 이하와 같은 이점이 있다.

(1) 제2 적층체(II)를 구성하는 커버 필름(10)의 요철 구조(11)의 정밀도를 반영시켜, 피처리체(20)에 미세 가공을 행할 수 있다. 구체적으로는, 제2 적층체(II)를 구성하는 커버 필름(10)의 요철 구조(11)의 정밀도를 제2 마스크층(12)이 담보하게 된다. 또한, 제1 마스크층(13)의 막두께 정밀도를 제2 적층체(II)에서 담보하는 것이 가능해지기 때문에, 피처리체(20) 상에 전사 형성된 제1 마스크층(13)의 막두께 분포 정밀도를 높게 유지하는 것이 가능해진다. 즉, 제2 적층체(II)를 사용함으로써, 피처리체(20) 면 내에 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)을, 제1 마스크층(13)의 막두께 분포 정밀도가 높으며, 또한 요철 구조(11)의 전사 정밀도가 높게 전사 형성하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 제2 마스크층(12)을 사용하여 제1 마스크층(13)을 미세 가공함으로써, 피처리체(20) 면 내에 커버 필름(10)의 패턴 정밀도(요철 구조(11)의 배열 정밀도)를 반영시키며, 또한, 막두께 분포 정밀도가 높게 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)으로 구성되는 높은 종횡비를 갖는 미세 마스크 패턴(16a)이 형성된 미세 마스크 구조체(16)를 형성하는 것이 가능해진다. 정밀도가 높은 미세 마스크 구조체(16)를 사용함으로써, 피처리체(20)를 높은 정밀도로 가공하는 것이 가능해져, 피처리체(20) 면 내에 커버 필름(10)의 미세 패턴 정밀도(요철 구조(11)의 배열 정밀도)를 반영시킨 미세 패턴(22)을 제작할 수 있다.

(2) 미세 패턴의 정밀도를 제2 적층체(II)에서 담보하는 것이 가능해지기 때문에, 번잡한 프로세스나 장치를 사용하지 않고, 피처리체(20)를 가공하기에 적합한 시설에서 피처리체(20)를 미세 가공할 수 있다.

(3) 미세 패턴의 정밀도를 제2 적층체(II)에서 담보하는 것이 가능해지기 때문에, 가공된 피처리체(20)를 사용하여 디바이스를 제조하기에 최적인 장소에서 제2 적층체(II)를 사용할 수 있다. 즉, 안정적인 기능을 갖는 디바이스를 제조할 수 있다.

상술한 바와 같이, 제1 라인을 제2 적층체(II)의 서플라이어의 라인으로, 제2 라인을 제2 적층체(II)의 유저의 라인으로 함으로써, 피처리체(20)의 가공에 최적인, 그리고, 가공된 피처리체(20)를 사용하여 디바이스를 제조하기에 최적인 환경에서 제2 적층체(II)를 사용할 수 있다. 이 때문에, 피처리체(20)의 가공 및 디바이스 조립의 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 적층체(II)는 커버 필름(10)과 커버 필름(10)의 요철 구조(11) 상에 형성된 기능층(제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13))으로 구성된다. 즉, 피처리체(20)의 가공 정밀도를 지배하는 제1 마스크층(13) 및 제2 마스크층(12)의 배치 정밀도를, 제2 적층체(II)의 커버 필름(10)의 요철 구조(11)의 정밀도로 담보함과 동시에, 제1 마스크층(13)의 막두께 정밀도를 제2 적층체(II)로서 담보하는 것이 가능해진다. 이상으로부터, 제1 라인을 제2 적층체(II)의 서플라이어의 라인으로, 제2 라인을 제2 적층체(II)의 유저의 라인으로 함으로써, 가공된 피처리체(20)를 사용하여 디바이스를 제조하기에 최적인 환경에서, 제2 적층체(II)를 사용하여 높은 정밀도로 피처리체(20)를 가공하여 사용할 수 있다.

상술한 바와 같이, 제2 적층체(II)는, 주로 제1 마스크층(13) 및 제2 마스크층(12)의 미세 패턴의 정밀도, 그리고 제1 마스크층(13)의 막두께 정밀도를 담보함으로써, 피처리체(20)에 미세 패턴(22)을, 피처리체(20)의 면 내에서 높은 정밀도로 형성할 수 있다. 여기서, 제2 적층체(II)의 제1 마스크층(13)을 피처리체(20)에 접합할 때에, 제2 적층체(II)가 휘거나, 또한, 에어 보이드가 발생한 경우, 피처리체(20)에 형성되는 미세 패턴(22)의 면내 정밀도가 크게 저하된다. 또한, 제2 적층체(II)/피처리체(20)로 이루어지는 적층체로부터, 커버 필름(10)을 박리할 때에, 제1 마스크층(13) 및 제2 마스크층(12)의 미세 패턴에 과도한 응력이 가해지는 경우나, 제2 적층체(II)가 비틀어지는 경우, 제1 마스크층(13)의 응집 파괴, 제1 마스크층(13)과 피처리체(20)의 계면 박리, 제1 마스크층(13) 및 제2 마스크층(12)과 커버 필름(10)의 이형 불량이라는 문제가 생긴다.

본 발명의 열 나노임프린트 장치를 사용함으로써, 미세 패턴 형성용 필름을 적합하게 사용할 수 있다. 이에 따라, 저온 또한 저압에서의 열 나노임프린트가 실시 가능해진다.

<마스크 패턴 전사 공정>

다음으로, 미세 패턴 형성용 필름을 사용하는 각 공정에 관해 설명한다. 피처리체(20) 상에 미세 패턴(22)을 형성하는 방법은, 마스크 패턴 전사 공정과 에칭 공정으로 나누어진다.

도 4의 및 도 5는, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름을 사용하여, 피처리체에 대하여 미세 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 공정도이다. 마스크 패턴 전사 공정은, 도 4a 및 도 4b 및 도 5b∼도 5c에서 도시된다.

마스크 패턴 전사 공정은, 적어도 압박 공정, 에너지선 조사 공정 및 이형 공정을 이 순서로 포함하며, 또한, 압박 공정과 에너지선 조사 공정은 각각 독립적으로 행하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 압박 공정은, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치의 접합부에서 실시된다. 또한, 이형 공정은, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치의 박리 수단 및 고정 수단에 의해 행해진다.

도 4a에 도시한 제2 적층체(II)는, 지지 기재(10a) 및 수지층(10b)으로 구성되는 커버 필름(10)과, 커버 필름(10)의 수지층(10b)에 형성된 요철 구조(11)의 내부에 충전된 제2 마스크층(12)과, 제2 마스크층(12)을 포함하는 요철 구조(11) 상에 형성된 제1 마스크층(13)으로 구성되어 있다. 제2 적층체(II)의 제1 마스크층(13)의 표면에는 보호층(14)이 형성되어 있는 경우, 우선, 제2 적층체(II)로부터 보호층(14)을 벗겨내어, 도 4b에 도시한 바와 같이, 제1 마스크층(13)의 표면을 노출시킨다.

(압박 공정)

압박 공정에서, 도 5a에 도시한 바와 같이, 제2 적층체(II)를 제1 마스크층(13)을 통해 피처리체(20)에 대하여 압박하여, 제2 적층체(II) 및 피처리체(20)를 접합하고 접착하여, 제3 적층체(III)를 얻는다. 이 때, 제2 적층체(II) 및 피처리체(20)는, 가열하면서 압박됨으로써 밀착된다. 제2 적층체(II)에 관해서는, 피처리체(20)와 제1 마스크층(13)의 접착을 목적으로 하여 행한다.

제1 마스크층(13)으로서 열압착 가능한 수지를 선택한 경우에는, 제1 마스크층(13)의 유동성을 상승시키기 위해, 압박시에 가열을 행하는 것이 바람직하다. 이 가열은, 적어도 피처리체(20) 면측으로부터 행하는 것이 바람직하고, 가열 온도는 60℃∼200℃가 바람직하다.

(탄성체)

도 6은, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름에 탄성체를 형성한 예를 도시한 모식 단면도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 마스크층(13)과 피처리체(20)를, 커버 필름(10)의 요철 구조(11)에서 기인하는 막두께 불균일 없이 접합하기 위해, 제2 적층체(II)에서의 커버 필름(10)측(도 6a 참조), 또는 피처리체(20)측(도 6b 참조) 중 어느 하나에 탄성체(50)를 형성해도 좋다. 탄성체(50)를 형성함으로써, 피처리체(20)의 표면의 요철 및 기복에 제2 적층체(II)가 따르는 결과, 막두께 불균일이 없는 접합이 가능해진다. 또, 탄성체(50)는, 도 6c에 도시한 바와 같이, 제2 적층체(II)에서의 커버 필름(10)측 및 피처리체(20)측의 양쪽에 형성해도 좋다.

탄성체(50)로는, 탄성체(50)를 표면에 구비하는 롤을 사용하는 것이 바람직하다. 탄성체(50)를 표면에 구비하는 롤을 사용함으로써, 제2 적층체(II)를 피처리체(20)에 롤 투 롤로 연속 접합할 수 있다. 이 탄성체(50)는, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에서의 접합부에 상당한다.

(저 Tg 탄성체)

탄성체(50)로는, 유리 전이 온도(Tg)가 100도 이하인 탄성체인 것이 바람직하고, 공지 시판되는 고무판이나 수지판, 필름 등을 사용할 수 있지만, 특히, 60℃ 이하인 것에 의해, 탄성 변형의 정도가 커진다는 점에서, 압박이 효과적이게 되고, 보다 저온 또한 저압에서 높은 정밀도로 열 나노임프린트를 행할 수 있다. 가장 바람직하게는, 동일한 관점에서 30도 이하이다. 또한, 상기 유리 전이 온도가 30도 이하인 것에 의해, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치의 접합부의 이후에 설명하는 선폭을 만족하는 것이 용이해짐과 동시에, 열 나노임프린트의 열 분포 및 압박력 분포를 보다 양호하게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 동일한 관점에서, 상기 유리 전이 온도는, 0℃ 이하인 것이 바람직하고, -20℃ 이하인 것이 가장 바람직하다. 이러한 저 Tg 탄성체로는, 예컨대, 실리콘 고무, 니트릴 고무, 불소 고무, 폴리이소프렌(천연 고무), 폴리부타디엔, 폴리초산비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론 6, 나일론 66, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리메타크릴산메틸, 및 폴리스티렌을 들 수 있다. 영률(세로 탄성률)은, 1 Mpa 이상 100 Mpa 이하이면, 제1 마스크층(13)의 막두께를 작게, 또한, 균질로 할 수 있기 때문에 바람직하고, 4 Mpa 이상 50 Mpa 이하이면 보다 바람직하다. 또한, 동일한 효과로부터, 탄성체(50)의 두께는, 0.5 mm 이상 10 cm 이하이면 바람직하고, 1 mm 이상 8 cm 이하가 보다 바람직하고, 가장 바람직하게는 5 mm 이상 10 cm 이하이다.

또한, 압축 공기나 압축 가스 등을 탄성체(50)로서 채용할 수도 있다. 특히 압축 공기나 압축 가스를 사용하는 경우에는, 도 6a에 도시한 바와 같이, 제2 적층체(II)에서의 커버 필름(10)측으로부터 가압하는 것이 바람직하다.

(접합)

접합시의 환경 분위기의 혼입은, 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)의 피처리체(20)에 전사 부여되는 비율(전사율)을 감소시킨다. 이 때문에, 피처리체(20)의 용도에 따른 문제가 발생한다. 예컨대, 피처리체를 LED용 기판으로서 사용하는 경우, 접합시의 산소(공기 중의 산소)의 미크로한 혼입(나노미터 내지 수십 마이크로미터 스케일의 환경 분위기의 혼입)은, LED의 반도체 결정층의 결함을 유도하여, LED의 발광 특성을 악화시키거나, 누설 전류를 증가시키는 경우가 있다. 또한, 접합시의 매크로한 혼입(수십 마이크로미터 내지 밀리미터 스케일의 기포)은, 큰 결함이 되어, 고효율의 LED를 제조할 때의 수율의 저하를 초래한다. 그 때문에, 제1 마스크층(13)을 피처리체(20)에 접합할 때에는, 이하의 (1)∼(4)에 나타내는 어느 하나의 수법, 또는, 이들의 복합 수법을 채용하는 것이 바람직하다.

(1) 저산소 분위기하에서 접합을 행한다. 산소 농도를 저하시켜 놓음으로써, 제1 마스크층(13)과 피처리체(20)의 계면에 환경 분위기를 혼입한 경우에도, 제1 마스크층(13)의 경화성을 양호하게 유지할 수 있기 때문에, 전사 정밀도를 향상시킬 수 있다. 저산소 분위기는, 진공(감압), N₂ 가스나 Ar 가스로 대표되는 가스의 도입, 펜타플루오로프로판이나 이산화탄소로 대표되는 압축성 가스의 도입 등으로 제작 가능하다. 특히, 진공(감압) 환경을 채용함으로써, 접합성을 개량할 수 있다.

도 7은, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름과 피처리체의 접합에 관한 단면 모식도이다. 또, 도 7a∼도 7c에서는, 편의상, 제1 적층체(I)와 제2 적층체(II)를 동일한 모식도로서 표현하기 위해, 제1 적층체(I)의 요철 구조(11)의 표면의 요철은 생략하고 편평한 형상으로서 도시하고 있다. 도 7a∼도 7c에 도시한 제2 적층체(II)에서는, 피처리체(20)와 접합되는 면측에, 제1 마스크층(13)이 형성되어, 제1 마스크층(13)이 피처리체(20)에 접촉하도록 되어 있다.

(2) 도 7a에 도시한 바와 같이, 제2 적층체(II)를, 그 한쪽의 단부로부터 다른쪽의 단부를 향해 피처리체(20)에 접촉시켜, 접촉 면적을 서서히 증가시키는 방법을 들 수 있다. 이 경우, 평행 평판형의 접합에 비해, 환경 분위기의 도피로가 만들어지기 때문에, 환경 분위기의 혼입이 감소한다.

(3) 도 7b에 도시한 바와 같이, 제2 적층체(II)의 중앙 부근을 아래로 볼록한 형상으로 변형시키고, 그 상태에서 제2 적층체(II)를 피처리체(20)에 접촉시키고, 계속해서, 변형을 원래대로 되돌려 가는 수법을 들 수 있다. 이 경우, 평행 평판형의 접합에 비해, 환경 분위기의 도피로가 만들어지기 때문에, 환경 분위기의 혼입이 감소한다.

(4) 도 7c에 도시한 바와 같이, 제2 적층체(II)를 만곡시킴과 동시에, 제2 적층체(II)를, 그 한쪽의 단부로부터 다른쪽의 단부를 향해 탄성체(50)에 접촉시켜, 라미네이트의 요령으로 접합하는 수법을 들 수 있다. 이 경우, 평행 평판형의 접합에 비해, 환경 분위기의 도피로가 만들어지기 때문에, 환경 분위기의 혼입이 감소한다. 특히, 제2 적층체(II)의 커버 필름이 플렉시블 몰드인 경우에 유효하다. 탄성체(50)를 표면에 구비하는 롤을 사용하여 제2 적층체(II)를 만곡시켜, 제2 적층체(II)의 한쪽의 단부로부터 다른쪽의 단부를 향해 피처리체(20)에 접촉시킴으로써, 제2 적층체(II)를 피처리체(20)에 롤 투 롤로 연속 접합할 수 있다.

(에너지선 조사 공정)

에너지선 조사 공정에서, 도 5b에 도시한 바와 같이, 제2 적층체(II)와 피처리체(20)가 접착된 적층체(III)에 대하여, 접합시의 압력을 개방한 상태에서 에너지선을 조사하여 제1 마스크층(13)을 경화한다. 이에 따라, 제1 마스크층(13)을 종래와 같이 압박하면서 경화시킬 필요가 없어지기 때문에, 압박 공정과 에너지선 조사 공정을 독립적으로 행할 수 있고, 후술하는 요철 구조체(40)의 제조에서의 공정 관리가 용이해진다.

또한, 에너지선 조사 공정은, 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)의 안정성을 향상시킴과 동시에, 제2 마스크층(12)과 제1 마스크층(13)의 계면 밀착력을 대폭 향상시키는 것을 목적으로 한다. 또한, 제2 적층체(II)의 경우에는, 또한, 제1 마스크층(13)과 피처리체(20)를 접착하는 것도 목적으로 한다.

에너지선 조사는, 제2 마스크층(12)과 제1 마스크층(13)의 계면에 화학 반응에 기초한 화학 결합을 발생하는 경우에 유효하다. 에너지선의 종류는, 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)의 조성에 따라 적절히 선택할 수 있기 때문에, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, X선, UV, IR 등을 들 수 있다. 또한, 에너지선은 제2 적층체(II)측과 피처리체(20)측의, 적어도 한쪽으로부터 조사하는 것이 바람직하다. 특히, 제2 적층체(II)의 적어도 일부 혹은 피처리체(20)가 에너지선 흡수체인 경우에는, 에너지선을 투과하는 매체측으로부터, 에너지선을 조사하는 것이 바람직하다.

에너지선 조사시의 적산 광량은 500∼5000 mJ/cm²인 것이 바람직하고, 800∼2500 mJ/cm²인 것이 보다 바람직하다. 또한, 상이한 발광 파장 영역을 갖는 에너지선원을 2개 이상 선택해도 좋다.

또, 제2 적층체(II)를 피처리체(20)에 압박한 후, 압력 개방한 상태에서 에너지선 조사 공정을 행함으로써, 제1 마스크층(13)의 막두께를 두껍게 하는 것이 가능해지기 때문에, 후술하는 에칭 공정을 거침으로써, 피처리체(20)에 종횡비가 높은 마스크를 전사하는 것이 가능해진다.

(이형 공정)

이형 공정에 있어서, 도 5b 및 도 5c에 도시한 바와 같이, 제3 적층체(III)에서, 피처리체(20)에 접착된 제2 적층체(II) 중, 커버 필름(10)을 제거한다. 이 결과, 피처리체(20), 제1 마스크층(13) 및 제2 마스크층(12)으로 이루어지는 중간체(21)가 얻어진다.

제2 적층체(II)에 의해 피처리체(20) 상에 마스크 패턴을 전사할 때에, 제1 마스크층(13)의 잔막 두께가 얇으면, 박리시의 응력이 잔막부에 외관상 집중하기 때문에, 제2 마스크층(12)이 제1 마스크층(13)으로부터 박리되는 등의 이형 불량을 발생하는 경우가 있다. 이러한 이형 불량에 대해서는, 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)의 조성 최적화 외에, 이형의 방법에 의해서도 대응 가능하고, 예컨대, 이하의 (5)∼(8)에 나타내는 어느 하나의 수법, 또는, 이들의 복합 수법을 채용하는 것이 바람직하다.

(5) 열팽창률의 차를 이용하는 수법을 들 수 있다. 제2 적층체(II)의 요철 구조(11)와 제1 마스크층(13)의 열팽창률차를 이용함으로써, 이형시에 가해지는 응력을 저감시키는 것이 가능하다. 요철 구조(11)의 소재와, 제1 마스크층(13)의 조성에 따라 열팽창률차를 만들어내는 환경 분위기는 상이하기 때문에, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 냉각수, 냉매, 액체 질소 등에 의해 냉각시킨 상태에서의 이형이나, 40℃∼200℃ 정도의 온도에서 가온한 상태에서의 이형을 들 수 있다. 특히, 가온 박리는, 요철 구조(11)의 표면에 불소 성분이 존재하는 경우에 유효해진다.

도 8은, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름과 피처리체 상에 전사된 제1 마스크층의 이형에 관한 단면 모식도이다. 또, 도 8a∼도 8c에서는, 편의상, 제1 적층체(I)와 제2 적층체(II)를 동일한 모식도로서 표현하기 위해, 제1 적층체(I)의 요철 구조(11)의 표면의 요철은 생략하고 편평한 형상으로서 도시하고 있다. 도 8a∼도 8c에 도시한 제1 적층체(I)에서는, 피처리체(20)와 접합된 면측에 요철 구조(11)가 형성되어 있다. 또한, 도 8a∼도 8c에서는, 피처리체(20)의 표면에 전사된 제1 마스크층(13) 및 제2 마스크층(12)이 형성되지만, 생략하고 편평한 형상으로 하고 있다.

(6) 도 8a에 도시한 바와 같이, 제2 적층체(II)의 한쪽의 단부로부터 박리를 시작하여 다른쪽의 단부를 향해 박리해 나가, 피처리체(20)와의 접촉 면적을 서서히 감소시키는 방법을 들 수 있다. 이 경우, 평행 평판형의 이형에 비해, 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)의 계면에 대한 힘이 감소하기 때문에, 이형성이 향상된다.

(7) 도 8b에 도시한 바와 같이, 제2 적층체(II)의 중앙 부근을 아래로 볼록한 형상으로 변형시키고, 그 상태에서 제2 적층체(II)를 피처리체(20)로부터 이형을 시작하여, 서서히 변형 정도를 증가시켜 가는 수법을 들 수 있다. 이 경우, 평행 평판형의 이형에 비해, 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)의 계면에 대한 힘이 감소하기 때문에, 이형성이 향상된다.

(8) 도 8c에 도시한 바와 같이, 제2 적층체(II)를 만곡시킴과 동시에, 제2 적층체(II)를, 그 한쪽의 단부로부터 박리를 시작하여, 다른쪽의 단부를 향해 피처리체(20)로부터 박리하는 수법을 들 수 있다. 이 경우, 평행 평판형의 이형에 비해, 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)의 계면에 대한 힘이 감소하기 때문에, 이형성이 향상된다. 특히, 제2 적층체(II)의 커버 필름이 플렉시블 몰드인 경우에 유효하다. 탄성체(50)를 표면에 구비하는 롤을 사용하여 제2 적층체(II)를 만곡시키고, 제2 적층체(II)를, 그 한쪽의 단부로부터 박리를 시작하여, 다른쪽의 단부를 향해 피처리체(20)로부터 박리함으로써, 제2 적층체(II)를 피처리체(20)에 롤 투 롤로 연속 박리할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에 관련된 마스크 패턴 전사 공정에 의해, 제2 적층체(II)를 이용하여 피처리체(20)에 요철 구조를 전사하여, 도 5d에 도시한 바와 같이, 피처리체(20)의 표면 상에 제1 마스크층(13) 및 제2 마스크층(12)이 형성된 미세 마스크 구조체(16)가 얻어진다. 이 때, 피처리체(20) 상에 제1 마스크층(13)을 두껍게 형성하는 것이 가능해지고, 후술하는 에칭 공정을 거침으로써, 피처리체(20) 상에 높은 종횡비의 마스크 패턴을 형성하는 것이 가능해진다. 또, 미세 마스크 구조체(16)의 피처리체와 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)의 관계는 추후 상세히 서술한다.

또한, 마스크 패턴 전사 공정에서의 에너지선 조사 공정과 이형 공정 사이에, 가열 공정을 가하는 것이 바람직하다. 즉, 마스크 패턴 전사 공정은, 압박 공정, 에너지선 조사 공정, 가열 공정 및 이형 공정을 이 순서로 거치는 구성으로 해도 좋다.

(가열 공정)

에너지선 조사 후에 가열 공정을 가함으로써, 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)의 조성에 따라 다르기도 하지만, 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)의 안정성이 향상되고, 이형 공정시의 전사 불량, 특히 제1 마스크층(13)의 응집 파괴를 감소시키는 효과가 얻어진다. 가열 온도는, 대략 40℃∼200℃의 범위에서, 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)의 유리 전이 온도(Tg)보다 낮은 온도가 바람직하다. 또한, 가열 시간은 대략 5초∼60분이면 바람직하고, 전사 정밀도를 향상시키며, 또한 공업성을 높인다는 관점에서, 5초∼3분인 것이 가장 바람직하다. 또, 가열 공정은 저산소 분위기하에서 행해도 좋다.

가열 공정 후에는, 커버 필름(10)/제2 마스크층(12)/제1 마스크층(13)/피처리체(20)로 이루어지는 적층체가 바람직하게는 5℃∼80℃가 될 때까지, 더욱 바람직하게는 18℃∼30℃가 될 때까지 냉각시킨 후에 이형 공정으로 옮기는 것이 바람직하다. 또, 냉각 방법에 관해서는, 적층체가 상기한 온도 범위 내로 냉각되면, 특별히 한정하지 않는다.

또한, 마스크 패턴 전사 공정에서의 이형 공정 후에, 후처리 공정을 가해도 좋다. 즉, 마스크 패턴 전사 공정은, 압박 공정, 에너지선 조사 공정, 이형 공정 및 후처리 공정을 이 순서로 거치는 구성으로 해도 좋고, 또한, 압박 공정, 에너지선 조사 공정, 가열 공정, 이형 공정 및 후처리 공정을 이 순서로 거치는 구성으로 해도 좋다.

(후처리 공정)

후처리 공정은, 도 5d에 도시한 미세 마스크 구조체(16)의 제2 마스크층(12)측과 피처리체(20)측의 양쪽 또는 어느 한쪽으로부터, 에너지선을 조사하여 행한다. 또한, 후처리 공정은, 미세 마스크 구조체(16)에 대하여, 가열과 에너지선 조사의 양쪽, 혹은 어느 한쪽을 행함으로써 행한다.

에너지선을 조사함으로써, 제2 마스크층(12)과 제1 마스크층(13)의 양쪽 또는 어느 한쪽에 포함되는 미반응 성분의 반응을 촉진시킬 수 있어, 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)의 안정성이 향상되고, 제2 마스크층(12)의 잔막 처리 공정, 제1 마스크층(13)의 에칭 공정 및 피처리체(20)의 에칭 공정을 양호하게 행할 수 있기 때문에 바람직하다. 에너지선으로는, X선, UV, IR 등을 들 수 있다. 또한, 에너지선은, 미세 마스크 구조체(16)에 대하여, 제2 마스크층(12)측 및 피처리체(20)측의 적어도 한쪽으로부터 조사하는 것이 바람직하다. 특히, 제2 마스크층(12)측으로부터 조사하는 것이 바람직하다.

<에칭 공정>

중간체(21)는, 제2 적층체(II)를 피처리체(20)에 접합한 후에, 커버 필름(10)을 박리함으로써 제조되는 제2 마스크층(12)/제1 마스크층(13)/피처리체(20)로 이루어지는 적층체이고, 그 제조방법의 상세한 것은 마스크 패턴 전사 공정에서 이미 설명한 바와 같다. 여기서, 중간체(21)에 대하여, 도 5d에 도시한 바와 같이 에칭을 행함으로써, 미세 마스크 구조체(16)를 제조할 수 있다. 또한, 미세 마스크 구조체(16)에 대하여 도 5e 및 도 5f에 도시한 바와 같이 에칭을 행함으로써, 피처리체(20) 상에 미세 패턴(22)을 형성하여, 요철 구조체(40)를 얻을 수 있다.

중간체(21)를 미세 마스크 구조체(16)로 가공하는 방법은, 제2 마스크층(12)을 마스크로 한 제1 마스크층(13)의 에칭이다. 이에 따라, 제1 마스크층(13) 및 제2 마스크층(12)에 의해 구성된 높은 종횡비를 갖는 미세 마스크 패턴(16a)이 형성된 미세 마스크 구조체(16)를 얻는다.

에칭 조건은, 예컨대, 제1 마스크층(13)을 화학 반응적으로 에칭하는 관점에서, O₂ 가스 및 H₂ 가스를 선택할 수 있다. 이온 입사 성분의 증가에 의한 세로 방향 에칭률 향상이라는 관점에서, Ar 가스 및 Xe 가스를 선택할 수 있다. 에칭에 이용하는 가스는, O₂ 가스, H₂ 가스, 및 Ar 가스의 적어도 1종을 포함하는 혼합 가스를 사용한다. 특히, O₂만을 사용하는 것이 바람직하다. 에칭시의 압력은, 반응성 에칭에 기여하는 이온 입사 에너지를 높이고, 에칭 이방성을 보다 향상시킬 수 있기 때문에, 0.1∼5 Pa인 것이 바람직하고, 0.1∼1 Pa이면, 보다 바람직하다. 또한, O₂ 가스 또는 H₂ 가스와 Ar 가스 또는 Xe 가스의 혼합 가스 비율은, 화학 반응성의 에칭 성분과 이온 입사 성분이 적량일 때에 이방성이 향상된다. 이 때문에, 가스의 총유량을 100 sccm으로 한 경우, 가스 유량의 비율은 99 sccm : 1 sccm∼50 sccm : 50 sccm이 바람직하고, 95 sccm : 5 sccm∼60 sccm : 40 sccm이 보다 바람직하고, 90 sccm : 10 sccm∼70 sccm : 30 sccm이 더욱 바람직하다. 가스의 총유량이 변화한 경우, 상기한 유량의 비율에 준한 혼합 가스가 된다. 에칭은 플라즈마 에칭인 것이 바람직하다. 예컨대, 용량 결합형 RIE, 유도 결합형 RIE, 또는 이온 인입 바이어스를 이용하는 RIE를 이용하여 행한다. 예컨대, O₂ 가스만, 또는 O₂ 가스와 Ar을 유량의 비율 90 sccm : 10 sccm∼70 sccm : 30 sccm 사이에서 혼합한 가스를 이용하고, 처리 압력을 0.1∼1 Pa의 범위로 설정하며, 또한 용량 결합형 RIE 또는, 이온 인입 전압을 이용하는 RIE를 이용하는 에칭 방법 등을 들 수 있다. 에칭에 이용하는 혼합 가스의 총유량이 변화한 경우, 상기한 유량의 비율에 준한 혼합 가스가 된다.

또한, 패터닝된 제1 마스크층(13)을 마스크로 하여, 피처리체(20)에, 예컨대, 반응성 이온 에칭을 실시하여, 도 5e에 도시한 바와 같이, 피처리체(20)의 주면에 미세 패턴(22)을 형성한다. 마지막으로, 도 5f에 도시한 바와 같이, 피처리체(20)의 주면에 남은 제1 마스크층(13)을 제거하고, 미세 패턴(22)을 갖는 피처리체(20), 즉, 요철 구조체(40)를 얻는다.

여기서, 반응성 이온 에칭은 피처리체(20)의 종류에 따라 적절히 설계할 수 있지만, 예컨대, 염소계 가스를 이용한 에칭을 들 수 있다. 염소 가스로는, BCl₃ 가스만, 또는 BCl₃ 가스 및 Cl₂ 가스의 혼합 가스를 이용할 수 있다. 이들 가스에 Ar 가스 또는 Xe 가스를 더욱 첨가해도 좋다. 에칭률을 향상시키기 위해, 혼합 가스의 가스 유량의 비율 99 sccm : 1 sccm∼50 sccm : 50 sccm이 바람직하고, 99 sccm : 1 sccm∼70 sccm : 30 sccm이 보다 바람직하고, 99 sccm : 1 sccm∼90 sccm : 10 sccm이 더욱 바람직하다. 에칭은 플라즈마 에칭인 것이 바람직하다. 예컨대, 용량 결합형 RIE, 유도 결합형 RIE, 또는 이온 인입 전압을 이용하는 RIE를 이용하여 행한다. 예컨대, CHF₃ 가스만, 또는 CF₄ 및 C₄F₈을 가스 유량의 비율 90 sccm : 10 sccm∼60 sccm : 40 sccm 사이에서 혼합한 가스를 이용하고, 처리 압력을 0.1∼5 Pa의 범위에서 설정하며, 또한, 용량 결합형 RIE 또는, 이온 인입 전압을 이용하는 RIE를 이용하는 에칭 방법 등을 들 수 있다. 또한, 예컨대, 염소계 가스를 이용하는 경우에는 BCl₃ 가스만, 또는 BCl₃과 Cl₂, 혹은 Ar을 가스 유량의 비율 95 sccm : 5 sccm∼85 sccm : 15 sccm 사이에서 혼합한 가스를 이용하고, 처리 압력을 0.1∼10 Pa의 범위에서 설정하며, 또한, 용량 결합형 RIE, 유도 결합형 RIE, 또는, 이온 인입 전압을 이용하는 RIE를 이용하는 에칭 방법 등을 들 수 있다. 또한, 예컨대, 염소계 가스를 이용하는 경우에는 BCl₃ 가스만, 또는 BCl₃ 가스 및 Cl₂ 가스 혹은 Ar 가스를 가스 유량의 비율 95 sccm : 5 sccm∼70 sccm : 30 sccm 사이에서 혼합한 가스를 이용하고, 처리 압력을 0.1 Pa∼10 Pa의 범위에서 설정하며, 또한, 용량 결합형 RIE, 유도 결합형 RIE, 또는, 이온 인입 전압을 이용하는 RIE를 이용하는 에칭 방법 등을 들 수 있다.

<중간체>

미세 패턴(22)을 높은 정밀도로 제조하기 위해서는, 미세 마스크 구조체(16)의 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)의 정밀도를 반영시킨 에칭 공정을 거칠 필요가 있다. 즉, 정밀도가 높은 미세 마스크 구조체(16)가 필요하다. 정밀도가 높은 미세 마스크 구조체(16)는, 중간체(21)의 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)의 정밀도를 반영시킨 에칭에 의해 제조할 수 있다. 여기서, 중간체(21)의 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)의 정밀도는, 제2 적층체(II)의 커버 필름(10)의 요철 구조(11)의 정밀도, 제2 마스크층(12)의 배치 정밀도, 그리고 제1 마스크층(13)의 막두께 정밀도에 의해 담보된다. 즉, 고정밀도인 미세 패턴(22)을 제조하기 위해서는, 중간체(21)에 대하여 행해지는 에칭 공정에서의 불량을 감소시킬 필요가 있다.

에칭 공정에서의 정밀도는, 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)의 배치 관계, 그리고 후술하는 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)의 조성에 따라 결정되지만, 에칭 공정중에, 제2 마스크층(12) 표면에 이물이 있는 경우, 이들의 정밀도를 담보하는 메카니즘은 파괴된다. 즉, 에칭 공정중의 중간체(21)의 표면(제2 마스크층(12)의 표면)의 이물을 감소시킬 필요가 있다.

이러한 이물은, 중간체(21)를, 에칭 공정까지 반송하는 과정 및 에칭 공정중에 발생할 가능성이 있다. 여기서, 이물 발생의 기대치는, 전자의 중간체(21)의 반송에 의한 부분이 높은 것이 확인되었다. 특히, 환경 분위기로부터 비산, 부착되는 이물은 환경 클린도의 제어나 정전기의 제거 등의 대책을 행함으로써 대폭 저하되는 것을 알 수 있었다. 그러나, 이들 대책만으로는 이물을 한없이 0에 근접시킬 수는 없었다.

여기서, 이물의 발생 요인을 탐색한 바, 중간체(21)의 단부로부터 발생하는 것이 확인되었다. 즉, 피처리체(20)의 단부도 포함시킨 전면에 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)이 전사 부여된 경우, 중간체(21)를 반송했을 때에, 중간체(21)의 외연부에 위치하는 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)이 부분적으로 파손되고, 파손된 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)이 비산하여, 중간체(21)의 제2 마스크층(12) 면 상에 부착됨으로써, 이물로서 확인되는 것을 알 수 있었다.

이상의 관점에서, 중간체(21)의 보다 바람직한 상태는, 피처리체의 적어도 그 외연부의 일부에 노출부를 포함하는 상태이다. 즉, 피처리체(20)의 외연부의 한점 A로부터 외연부의 다른 한점 B를 향해 선분 AB를 그은 경우에, 적어도 점 A는 피처리체(20)에 형성되고, 점 A로부터 점 B의 방향으로서 선분 AB 중에 제2 마스크층(12) 상에 위치하는 점 C가 형성되는 상태이다. 바꾸어 말하면, 피처리체(20)는, 외연부의 일부에 제1 마스크층(13) 및 제2 마스크층(12)이 없고, 그 표면이 노출된 노출부를 갖고, 상기 노출부보다 피처리체의 보다 내측에 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)이 배치된다. 이러한 구성에 의해, 미세 마스크 구조체(16)를 반송할 때의, 미세 마스크 구조체(16)의 단부로부터 생기는 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)으로 이루어지는 이물을 억제할 수 있기 때문에, 미세 패턴(22)의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 동일한 관점에서, 피처리체의 외연부에 형성되는 노출부의 평균 길이는, 1 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 3 ㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, 평균 길이는, 상기 노출부에 대하여, 10점의 계측을 행하여, 10점의 상가 평균치로서 산출된다. 또, 상한치는 피처리체(20)의 크기와, 미세 패턴(22)이 형성된 피처리체(20)의 용도로부터 계산되는 생산성이나 수율로부터 결정되기 때문에, 특별히 한정되지 않지만, 대략 8 mm 이하인 것이 바람직하고, 5 mm 이하인 것이 보다 바람직하고, 1 mm 이하인 것이 가장 바람직하다. 또한, 피처리체(20)는, 외연부의 일부에 제1 마스크층(13) 및 제2 마스크층(12)이 없고, 그 표면이 노출된 노출부를 갖고, 상기 노출부보다 피처리체(20)의 보다 내측에 제1 마스크층(13)만이 배치되고, 더욱 내측에 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)이 배치되는 구성을 포함함으로써, 중간체(21)의 반송시에서의 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)의 파손을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 또, 가장 바람직하게는, 피처리체(20)는, (A) 외연부의 일부에 제1 마스크층(13) 및 제2 마스크층(12)이 없고, 그 표면이 노출된 노출부를 갖고, (B) 상기 노출부보다 피처리체(20)의 보다 내측에 제1 마스크층(13)만이 배치되고, (C) 더욱 내측에 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)이 배치됨과 동시에, (B)의 제1 마스크층(13)은 피처리체(20)의 외연부측으로부터 (C)의 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)측으로 그 막두께가 증가하는 구성을 포함하는 것이다.

이후에 설명하는 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(600)를 사용하여, 피처리체의 외연부에 형성되는 노출부의 평균 길이의 영향을 조사했다. 우선, 제1 적층체(I)를 준비하고, 스핀 코트법에 의해 피처리체인 4 인치φ의 사파이어 기판 상에 광경화성 수지를 성막했다. 그 후, 제1 적층체(I)를, 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치를 사용하여 접합했다. 계속해서, UV 광을 조사하고, 제1 적층체(I)의 커버 필름을 박리했다. 본 제법으로 얻어진 중간체를 중간체(1)이라고 기재한다. 한편, 제2 적층체(II)를 준비하고, 열 나노임프린트 장치(600)를 사용하여 피처리체인 4 인치φ의 사파이어 기판에 접합하고, 그 후, UV 광을 조사하고, 마지막으로 커버 필름을 박리했다. 본 제법으로 만들어진 중간체를 중간체(2)라고 기재한다. 중간체(1) 및 중간체(2)의, 피처리체의 외연부에 형성된 노출부의 평균 길이를 측정한 바, 중간체(1)이 500 nm 이하이고, 중간체(2)는 1.2 ㎛였다. 또, 관찰은 광학 현미경과 레이저 현미경을 병용하여 행했다. 이것은, 중간체(1)의 경우, 제1 적층체(I)를 사용하기 때문에, 바꾸어 말하면 액상의 제2 마스크층을 사용하기 때문에, 피처리체(20)의 단부까지 양호하게 제2 마스크층이 유동했기 때문이다. 노출부의 평균 길이가 500 nm 이하인 중간체(1)과, 노출부의 평균 길이가 1.2 ㎛인 중간체(2)를 건식 에칭 장치까지 반송하고, 건식 에칭 장치 내에 장착하고, 그 후 처리를 하지 않고 꺼냈다. 꺼낸 중간체(1) 및 중간체(2)에 대하여, 발생한 파티클수를 카운트한 바, 중간체(1)은 중간체(2)의 5배의 파티클이 발생되어 있었다. 이상으로부터, 피처리체의 외연부에 형성되는 노출부의 평균 길이가 0 초과인 것에 의해, 파티클의 발생을 억제할 수 있는 것을 알 수 있다. 바람직하게는, 1 ㎛ 이상이다. 또한, 상기 중간체(1) 및 중간체(2)에 대하여 건식 에칭 처리를 2회 행하고, 피처리체(20)를 가공했다. 건식 에칭은, 우선, 산소 가스를 사용한 플라즈마 에칭을, 압력 1 Pa, 전력 300 W의 조건으로 행했다. 이에 따라, 제2 마스크층(12)을 에칭 마스크로 하여 제1 마스크층(13)을 가공하여, 미세 마스크 구조체(16)를 얻었다. 다음으로, 반응성 이온 에칭 장치(RIE-101iPH, 사무코 주식회사 제조)를 사용한 반응성 이온 에칭(ICP-RIE)을, BCl₃ 가스 및 염소 가스의 혼합 가스를 사용하여 행했다. 조건은, ICP : 150 W, BIAS : 50 W, 압력 0.2 Pa로 했다. 이에 따라, 제1 마스크층(13)을 에칭 마스크로 하여 피처리체(20)를 가공하고, 피처리체(20) 상에 미세 패턴(22)을 형성하여, 즉 요철 구조체(40)를 얻었다. 요철 구조체(40)에 대하여 광학 현미경 관찰을 행하여, 미세 패턴(22)의 매크로한 결함률을 측정했다. 또 결함률은, 중간체(1) 및 중간체(2)를 각각 5장씩 제작하고, 관찰을 행하여, 평균치로서 산출했다. 중간체(1)을 사용한 경우에는, 4 인치φ당 29.6점의 결함이 관찰되었지만, 한편, 중간체(2)를 사용한 경우에는, 4 인치φ당 6.1점의 결함이 관찰되었을 뿐이었다. 이와 같이, 피처리체(20)의 외연부에 형성되는 노출부의 평균 길이가 0 초과인 것에 의해, 파티클의 발생을 억제할 수 있고, 이에 따라 요철 구조체(40)의 결함률을 크게 저감시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

또한, 제2 적층체(II)를 사용하여 별도의 검토를 행했다. 유리 전이 온도(Tg)가 20℃ 이하인 실리콘 고무를 회전체(102)의 표면 재질로서 선정하고, 접합시의 압력을 0.01 MPa, 0.03 MPa, 0.05 MPa, 그리고 0.1 MPa로 변화시켜, 중간체(3)를 제작했다. 검토한 압력 범위 안에서는, 중간체(3)를 제작할 때의 접합시의 압력이 높아짐에 따라, 피처리체인 4 인치φ의 사파이어 기판의 외연부에 형성되는 노출부의 평균 길이는 커졌다. 이것은, 접합시의 온도를 105℃로 설정한 점에서, 열팽창과 접합압에서 기인한 제1 마스크층(13)의 잔류 응력이 영향을 준 것으로 추정된다. 구체적으로는, 접합 압력의 순서로, 피처리체(20)의 외연부에 형성된 노출부의 평균 길이는, 1.5 ㎛, 1.7 ㎛, 2.0 ㎛ 및 3.2 ㎛였다. 얻어진 중간체(3)를 건식 에칭 장치까지 반송하고, 건식 에칭 장치 내에 장착하고, 그 후 처리를 하지 않고 꺼냈다. 꺼낸 중간체(3)에 대하여, 발생한 파티클수를 카운트한 바, 이미 설명한 중간체(1)의 파티클수를 기준으로 하면, 파티클수는, 1/6, 1/7.5, 1/9, 및 1/13이었다. 또, 상기 검토에 의해 얻어진 중간체(3)에 있어서는, 피처리체(20)의 외연부에 형성된 노출부는, 피처리체(20)의 외연부 전체가 아니라, 피처리체(20)의 외연부의 약 반바퀴∼2/3바퀴에 형성되어 있었다. 또한, 피처리체(20)의 외연부로부터 제2 마스크층측을 향해 상기 노출부를 원자간력 현미경에 의해 주사 관찰한 바, (A) 노출부가 있고, (B) 계속해서 제1 마스크층(13)이 있고, (C) 마지막으로 제2 마스크층(12)이 형성되는 구성이었다. 또한 (B) 제1 마스크층(13)은, 노출부로부터 피처리체(20)의 내측을 향해, 그 막두께가 서서히 커져, 제2 마스크층(12)이 형성된 단계에서 막두께는 포화되어 있었다. 또한, 중간체(1) 및 중간체(2)와 동일하게, 건식 에칭 처리를 2회 행하여 요철 구조체(40)를 제작하고, 광학 현미경 관찰로부터 미세 패턴(22)의 매크로한 결함률을 측정했다. 또, 결함수는 중간체(3)를 각각 5장 제작하고, 그 평균치로서 산출했다. 결함수는, 노출부의 평균 길이가 커짐에 따라, 4 인치φ당 5.2점, 4.0점, 2.9점, 및 1.9점으로 감소하는 것이 확인되었다.

또, 상기 검토에 있어서는, 4 인치φ의 사파이어 기판을 피처리체로서 사용한 경우를 기재했지만, 상기 피처리체의 노출부가 미치는 파티클에 대한 효과의 경향은, 2 인치φ의 사파이어 기판 또는 6 인치φ의 사파이어 기판을 사용한 경우에도, 동일하게 관찰되었다.

또, 상기 중간체(21)는, 이미 설명한 제2 적층체(II)의 사용 방법 및 이하에 설명하는 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에 의해 제조할 수 있다. 특히, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치의 접합부의 이하에 설명하는 선폭을 만족함으로써, 피처리체(20)의 노출부의 제어성이 향상되기 때문에 바람직하다. 이 선폭은, 이미 설명한 바와 같이, 접합부에서의 탄성체의 유리 전이 온도(Tg)를 만족함으로써 용이하게 실현할 수 있다.

또한, 상기 설명한 중간체(21)를 보다 높은 제어성으로 제조하기 위해, 중간체(21)를 제조한 후의 제2 적층체(II)에서, 중간체(21)를 제조하는 데 사용한 개소, 바꾸어 말하면 제2 마스크층(12) 및 제1 마스크층(13)이 제거된 부분에 대한 물방울의 접촉각 A와, 제2 적층체(II)의 제1 마스크층(13) 면에 대한 물방울의 접촉각 B의 차(A-B)는, 5도 이상인 것이 바람직하다. 이 경우, 커버 필름(10)의 요철 구조(11)로부터 제1 마스크층(13)과 피처리체(20)의 계면을 향해 전단력을 가할 수 있기 때문에, 중간체(21)의 피처리체(20)의 노출부의 제어성이 높아진다. 동일한 효과로부터, 상기 접촉각의 차(A-B)는, 10도 이상인 것이 바람직하고, 30도 이상인 것이 보다 바람직하고, 60도 이상인 것이 가장 바람직하다.

<열 나노임프린트 장치>

다음으로 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에 관해 설명한다. 또, 미세 패턴 형성용 필름의 상세에 관해서는 추후 설명한다.

본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치는, 열 나노임프린트법에 이용된다. 열 나노임프린트법이란, 요철 구조가 표면에 형성된 몰드, 특히 나노 스케일의 요철 구조를 구비하는 몰드를, 피처리체에 열을 가하면서 접합하고, 압박함으로써, 피처리체의 표면(이하, 피처리면이라고도 함)에 요철 구조를 전사하는 전사 방법이다.

본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치는, 미세 패턴 형성용 필름의 나노 스케일의 제1 마스크층의 표면을, 피처리체의 한쪽의 표면에 대향시킨 상태에서 상기 미세 패턴 형성용 필름 및 상기 피처리체를 접합하는 접합부를 구비하고, 상기 접합부는, 상기 미세 패턴 형성용 필름 또는 상기 피처리체에 대하여 실질적으로 선으로서 접촉하는 회전체를 구비한, 상기 미세 패턴 형성용 필름 또는 상기 피처리체에 대하여 실질적으로 선으로서 압박력을 가하는 압박부를 포함하고, 상기 회전체는, 적어도 그 표층이, 유리 전이 온도(Tg)가 100℃ 이하인 탄성체로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의해, 압박부가 구비한 회전체는, 미세 패턴 형성용 필름 또는 피처리체에 대하여 실질적으로 선으로서 접촉하여, 면이 아니라 선으로서 압박력을 가하기 때문에, 압박력을 작게 할 수 있다. 또한, 회전체가 회전하면서 미세 패턴 형성용 필름 또는 피처리체를 압박하기 때문에, 제1 마스크층의 압박에 의한 유동을 촉진시킬 수 있음과 동시에, 외기의 혼입을 억제할 수 있기 때문에, 전사 정밀도가 향상된다. 또한, 회전체의 적어도 표층이, 유리 전이 온도가 100℃ 이하인 탄성체로 구성되어 있기 때문에, 열 나노임프린트에 사용하는 온도를 저하시킴과 동시에, 압박력의 균등성을 향상시킬 수 있다. 이 결과, 저온 또한 저압에서, 정밀도가 높은 열 나노임프린트를 실시할 수 있고, 장치의 과대화를 억제하면서, 피처리체의 크기를 용이하게 크게 할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에 있어서는, 상기 회전체는, 단면이 대략 진원형인 접합용 롤러인 것이 바람직하다.

또한, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에 있어서는, 상기 접합부에서 접합된 상기 미세 패턴 형성용 필름 및 상기 피처리체로부터 상기 커버 필름을 이형하여, 표면에 상기 제1 마스크층 및 상기 제2 마스크층이 전사된 상기 피처리체를 얻는 박리부를 더 구비하는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에 관해, 도 1에 도시한 미세 패턴 형성용 필름(I)을 이용하여, 피처리체로서 평판형의 무기 기판, 사파이어 기판, 실리콘 기판, 질화물 반도체 기판 또는 실리콘 카바이드 기판을 이용한 경우를 예로 들어 설명한다.

(접합부)

우선, 열 나노임프린트 장치의 접합부에 있어서는, 미세 패턴 형성용 필름의, 제1 마스크층이 형성된 표면(이하, 제1 마스크층면이라고도 함)을, 피처리체의 피처리면에 대향시킨 상태로, 미세 패턴 형성용 필름 및 피처리체가 접합된다. 이 접합부는, 미세 패턴 형성용 필름 또는 피처리체에 대하여 실질적으로 선으로서 접촉하는 회전체를 구비한, 미세 패턴 형성용 필름 및 피처리체에 대하여 실질적으로 선으로서 압박력을 가하는 압박부를 구비하고 있다.

(압박부)

압박부가 구비한 회전체는, 예컨대, 미세 패턴 형성용 필름의, 피처리체가 접합된 면, 즉, 제1 마스크층면과는 반대측의 면에 접하도록 배치할 수 있다. 또한, 회전체는, 피처리체의, 미세 패턴 형성용 필름이 접합된 면, 즉, 피처리면과는 반대측의 면에 접하도록 배치해도 좋다.

압박부가 구비한 회전체는, 회전하면서 미세 패턴 형성용 필름에 압박력을 가하기 때문에, 피처리체의 일단부로부터 타단부를 향해 연속적으로 접촉하여, 미세 패턴 형성용 필름을 피처리체에 압박할 수 있다. 이 결과, 미세 패턴 형성용 필름을 피처리체에 접합하고, 즉, 열 나노임프린트를 할 수 있다.

(회전체)

다음으로, 본 실시형태에 관련된 압박부에 관해 보다 상세히 설명한다. 압박부가 구비한 회전체는, 적어도 그 표층이, 유리 전이 온도(이하, Tg라고도 함)가 100℃ 이하인 탄성체, 즉 저 Tg 탄성체로 구성된다. 이러한 구성에 의해, 열 나노임프린트법에 필요한 온도를 감소시킴과 동시에, 압력을 작게 할 수 있기 때문에, 장치의 과대화를 억제할 수 있다. 또, 압박부에서는, 회전체는, 단면이 대략 진원형인 접합용 롤러인 것이 바람직하다. 단면이 대략 진원형인 접합용 롤러인 것에 의해, 접합용 롤러의 외주에 대한 모서리부가 실질적으로 없어진다는 점에서, 저 Tg 탄성체의 탄성 변형의 균등성이 향상되고, 이에 따라 열 나노임프린트법에 필요한 온도의 균등성을 향상시키며, 또한 압력을 균등하게 가하는 것이 가능해지기 때문에, 상기 효과를 효과적으로 발현할 수 있다.

탄성체의 유리 전이 온도(Tg)는, 60℃ 이하가 바람직하고, 30℃ 이하가 보다 바람직하다. Tg가 60℃ 이하인 것에 의해, 탄성 변형의 정도가 커진다는 점에서, 실질적으로 선으로서의 압박이 효과적이게 되고, 보다 저온 또한 저압에서 높은 정밀도로 열 나노임프린트를 행할 수 있다. 또한, Tg가 30도 이하인 것에 의해, 압박부의 이후에 설명하는 선폭을 만족하는 것이 용이해짐과 동시에, 열 나노임프린트의 열 분포 및 압박력 분포를 보다 양호하게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 특히, Tg가 0℃ 이하인 것에 의해, 제1 마스크층에 대한 극도의 응력 집중을 억제할 수 있다는 점에서, 제1 마스크층과 제2 마스크층의 계면의 밀착성을 높일 수 있기 때문에, 접합성뿐만 아니라, 박리에 따르는 전사성도 크게 향상된다. 동일한 관점에서, 가장 바람직하게는, -20℃ 이하인 것이다.

이러한 Tg를 만족하는 저 Tg 탄성체로는, 예컨대, 실리콘 고무, 니트릴 고무, 불소 고무, 폴리이소프렌(천연 고무), 폴리부타디엔, 폴리초산비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론 6, 나일론 66, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리메타크릴산메틸, 및 폴리스티렌을 들 수 있다.

여기서 회전체의 적어도 그 표층이, 상술한 바와 같이 저 Tg 탄성체에 의해 구성된다란, 이하의 2가지 경우를 포함한다. 도 9는, 본 실시형태에 관련된 회전체의 일례를 도시한 단면 모식도이다. 하나는, 회전체의 최표층이, 저 Tg 탄성체에 의해 구성되는 경우이다. 도 9a에 도시한 회전체(30)는, 비탄성체로 이루어지는 코어부(31)의 외주에 형성된 최표층(32)이 저 Tg 탄성체에 의해 구성되어 있다. 도 9b에 도시한 회전체(33)는, 비탄성체로 이루어지는 코어부(34)의 외주에 형성된 표층(35)이 저 Tg 탄성체에 의해 구성되고, 표층(35)의 외주에 형성된 최표층(36)이 저탄성체에 의해 구성되어 있다. 이 경우, 표층(35)은, 상술한 저 Tg 탄성체로 구성되고, 최외층을 구성하는 비탄성체의 두께보다 두껍다. 한편, 저탄성체란, 본 명세서에서의 탄성체보다 Tg가 높으며, 또한 Tg의 절대치가 30℃ 이상인 탄성체이다.

특히, 도 9a에 도시한 바와 같이, 회전체(30)의 최표층(32)이, 저 Tg 탄성체에 의해 구성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 최표층(32)보다 내측의 층구성은 한정되지 않고, 다른 탄성체, 금속, 금속 산화물 등으로 구성되는 층이나 코어부(31)를 적절히 배치할 수 있다.

또한, 도 9a에 도시한 회전체(30)의 최표층(32)의 표면에, 대전 방지 처리나 접착 방지 처리 등을 행해도 좋다.

회전체(30, 33)는, 적어도 그 표층이, 저 Tg 탄성체에 의해 구성됨으로써, 열 나노임프린트에 사용하는 온도를 저하시킴과 동시에, 압박력의 균등성을 향상시킬 수 있다. 즉, 저온 또한 저압에 있어서, 정밀도가 높은 열 나노임프린트를 실시할 수 있다. 또한, 장치의 과대화를 억제하면서, 피처리체의 크기를 용이하게 크게 할 수 있다.

특히, 저온 또한 저압에서, 상세한 것은 이후에 설명하는 바와 같이, 실질적으로 선으로서, 즉 선폭을 갖고 압박하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 제2 마스크층에 대한 열의 균등성이 향상됨과 동시에, 접합에서의 극도의 응력 집중을 억제할 수 있다는 점에서, 제2 마스크층과 제1 마스크층의 계면 정밀도를 높게 유지할 수 있다. 이에 따라, 미세 패턴 형성용 필름 및 피처리체로 이루어지는 적층체(제3 적층체(III))로부터, 커버 필름을 박리할 때의, 전사성이 향상된다. 따라서, 저온 또한 저압에 있어서, 정밀도가 높은 열 나노임프린트를 실시할 수 있다. 또한, 장치의 과대화를 억제하면서, 피처리체의 크기를 용이하게 크게 할 수 있다.

또한, 회전체는, 적어도 그 표층이 저 Tg 탄성체로 구성되어, 탄성 변형을 일으킬 수 있다. 이 탄성 변형에 의해, 압박력을 작게 할 수 있다. 또한, 저온에서 열 나노임프린트를 행한 경우에도, 미세 패턴 형성용 필름과 피처리체의 계면층의 유동성을 촉진할 수 있다는 점에서, 전사 정밀도가 향상됨과 동시에, 과대한 가압 수단, 과대한 가열 수단 그리고 과대한 냉각 수단을 필요로 하지 않는다.

또한, 회전체는, 예컨대, 회전축의 둘레에 원통형의 롤을 부착한 것이어도 좋다. 또한, 후술하는 바와 같이, 회전축 자체가 가열 수단이어도 좋다. 또한, 회전축의 둘레에 가열 수단이 배치되고, 가열 기구의 둘레에 원통형의 롤을 부착한 것이어도 좋다.

본 실시형태에서 회전체에 이용되는 저 Tg 탄성체의 재질은, 그 Tg가 100℃ 이하이면 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 공지 시판되는 고무나 수지 등을 사용할 수 있고, 예컨대, 실리콘 고무, 니트릴 고무, 불소 고무, 폴리이소프렌(천연 고무), 폴리부타디엔, 폴리초산비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론 6, 나일론 66, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리메타크릴산메틸 및 폴리스티렌을 들 수 있다. 영률(세로 탄성률)로는, 1 Mpa 이상 100 Mpa 이하이면, 제1 마스크층 및 제2 마스크층 계면의 변형을 억제하면서 회전체의 탄성 변형을 용이하게 유발할 수 있기 때문에, 상기 설명한 저온 또한 저압에서의 열 나노임프린트의 효과가 높아진다. 동일한 관점에서, 4 Mpa 이상 50 Mpa 이하이면 보다 바람직하다. 또한, 동일한 효과로부터, 저 Tg 탄성체의 두께는, 0.1 mm 이상 10 cm 이하이면 바람직하고, 0.5 mm 이상 8 cm 이하가 보다 바람직하고, 가장 바람직하게는 3 mm 이상 1 cm 이하이다.

상술한 바와 같은 회전체를 구비한 압박부는, 회전체를 회전시키면서 미세 패턴 형성용 필름 또는 피처리체에 접촉시키는 회전 수단과, 회전체를 미세 패턴 형성용 필름 및 피처리체에 압박하는 가압 수단을 구비할 수 있다. 이들 수단에 의해, 미세 패턴 형성용 필름을 피처리체에 압박할 때에 실질적으로 면이 아니라 선으로서 압박력을 가할 수 있다.

(회전 수단)

다음으로, 압박부의 회전 수단에 관해 설명한다. 압박부를 구비한 접합부는, 미세 패턴 형성용 필름과 피처리체를 접합하고, 압박한다. 접합부에서의 미세 패턴 형성용 필름과 피처리체의 접합은, 미세 패턴 형성용 필름의 반송과 동시에 행해져도 좋고, 미세 패턴 형성용 필름의 반송이 정지한 상태에서 행해져도 좋다.

우선, 미세 패턴 형성용 필름의 반송과 동시에 행해지는 경우, 압박부가 구비하는 회전 수단은, 미세 패턴 형성용 필름의 반송에 따라 동기하여 회전체를 수동적으로 회전시키는 것이, 열 나노임프린트 정밀도를 향상시키기 때문에 바람직하다. 이 경우, 회전 수단은, 프리 롤러와 같이, 미세 패턴 형성용 필름의 반송에 따라 수동적으로 회전체를 회전시키는 것이나, 미세 패턴 형성용 필름의 반송 속도에 동기하도록, 회전체의 회전수를 제어하면서 수동적으로 회전시키는 것을 채용할 수 있다.

한편, 미세 패턴 형성용 필름의 반송이 정지한 상태에서 미세 패턴 형성용 필름과 피처리체를 접합하는 경우, 회전체는 회전축을 중심으로 회전함과 동시에, 피처리체의 주면에 평행한 면 내에서, 미세 패턴 형성용 필름의 흐름 방향 또는 그 반대의 방향으로 이동하는 것이 바람직하다. 도 10은, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에서의 압박부를 도시한 설명도이다. 이 경우, 도 10에 도시한 바와 같이, 피처리체(20)의 주면에 평행한 면 내에서, 피처리체(20)의 피처리면 위치(St)와, 회전체(30)의 피처리면 위치(St)에 가장 가까운 점(A)을 통과하며, 또한, 피처리체(20)의 주면에 평행한 면(Sl)과의 거리(X)는, ―(마이너스) 미세 패턴 형성용 필름의 두께(T) 이상, 바람직하게는 0 ㎛ 이상이면, 접합 정밀도가 향상됨과 동시에, 탄성 변형을 이용하여, 저온 또한 저압에서의 열 나노임프린트 정밀도가 향상되기 때문에 바람직하다. 거리(X)는, 0 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 5 ㎛ 이상인 것이 보다 바람직하고, 10 ㎛ 이상인 것이 가장 바람직하다. 한편, 상한치는, 피처리체(20)의 두께이다. 또, 도 10 중의 화살표는, 회전체(30)의 이동 방향을 나타낸다. 또, 상기 거리(X)는, 피처리면 위치(St)를 기준면으로 한 경우에, 피처리면 위치(St)보다 피처리체(20)의 상기 위치(St)보다 반대측의 면 방향을 정(+)으로 하고 있다. 즉, 거리(X)가 부(마이너스)란, 피처리면 위치(St)를 기준으로 했을 때에, 피처리체(20)의 두께 방향으로 피처리체보다 떨어지는 방향을 말한다. 바꾸어 말하면, 거리(X)가 부(마이너스)인 경우, 미세 패턴 형성용 필름을 통지(通紙)하지 않는 상태에 있어서는, 회전체(30)를 피처리면(St)에 평행한 면 내에서 이동시킨 경우, 회전체(30)와 피처리체(20)는 접촉하지 않는다.

(가압 수단)

다음으로, 압박부의 가압 수단에 관해 설명한다. 상술한 바와 같이, 거리(X)가 ―(마이너스) 미세 패턴 형성용 필름(I)의 두께(T) 이상인 것에 의해, 거리(X) 및 회전체의 표층의 재질에 따라 결정되는 압력(이하, 제1 압력)을 가할 수 있기 때문에, 특별한 가압 수단은 형성하지 않아도 좋다. 그러나, 이 경우에도, 압박력의 균등성을 한층 더 향상시키기 위해, 이후에 설명하는 가압 수단을 형성하는 것이 바람직하다.

압박부에는, 회전체를 미세 패턴 형성용 필름 또는 피처리체를 향해 압박하는 가압 수단을 형성할 수 있다. 이 가압 수단에 의해 미세 패턴 형성용 필름 및 피처리체에 가해지는 압력(이하, 제2 압력이라고 함)은, 회전체의 탄성 변형에 의해 분산되어, 균등한 압력이 된다. 이 때문에, 열의 균등성 및 압력의 균등성이 향상된다는 점에서, 미세 패턴 형성용 필름과 피처리체의 계면의 힘 및 열의 균등성이 향상된다. 특히, 가압 수단을 형성한 경우, 상기 설명한 바와 같이 압력의 균등성을 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 압력의 절대치를 작게 할 수 있다. 이에 따라, 제1 마스크층과 제2 마스크층의 계면의 정밀도를 적합하게 유지할 수 있기 때문에, 커버 필름을 박리하여 도 5c에 도시한 중간체(21)를 얻을 때의, 전사 정밀도 및 피처리체의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 미세 패턴 형성용 필름과 피처리체 사이에 혼입하는 공기(에어 보이드)를, 택트를 손상시키지 않고 감소시킬 수 있다. 상기 제1 압력 및 제2 압력을 합한, 압박부에 의한 압박력은, 0.01 MPa∼5 Mpa이 바람직하고, 0.03 MPa∼2 Mpa이 보다 바람직하다.

(선압)

다음으로, 상술한 바와 같은 압박부에 의해, 미세 패턴 형성용 필름을 피처리체에 압박할 때에 실질적으로 선으로서 압박력이 가해지는 메카니즘에 관해 설명한다.

도 11은, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에 관련된 접합부가 구비하는 압박부를 도시한 사시 모식도이다. 도 11에 있어서는, 압박부(100)에 있어서, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)에 대하여 수직인 수직 방향(TD), 즉 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭 방향을 따라 회전체(102)가 연장 설치되어 있다. 바꿔 말하면, 회전체(102)의 길이축 방향(103)은, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭 방향, 즉 수직 방향(TD)에 대하여 평행하거나 또는 실질적으로 평행하게 되어 있다. 이 결과, 회전체(102)의 둘레면은, 미세 패턴 형성용 필름(101)에 대하여 실질적으로 선으로서 접촉한다. 즉, 실질적으로 선으로서 압박력을 가할 수 있다. 이 선이란, 회전체(102)의 한쪽의 단부면에서 그 중심(O)을 통과하는 수선(Z-a)과 회전체(102)의 둘레면의 교점(A)과, 다른쪽의 단부면에서 그 중심(O)을 통과하는 수선(Z-b)과 회전체(102)의 둘레면의 교점(B)을 연결하는 선(AB)이고, 이후에 설명하는 선폭을 갖는다. 이것을 실질적으로 선이라고 한다. 이 때문에, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)가 접합될 때에, 회전체(102)에 의해 면이 아니라 선으로 압력이 가해진다.

또, 도 11에 도시한 압박부(100)에 있어서는, 회전체(102)는, 단면이 대략 진원형인 접합용 롤러이고, 원통형 또는 원기둥형의 어느 것이어도 좋다.

다음으로, 「선폭」에 관해, 도 12를 참조하여 설명한다. 도 12는, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에서의 압박부를 도시한 측면 모식도이다. 탄성 변형을 일으킨 회전체(102)를 가로 방향에서 보았을 때, 대략 진원형의 단부면의 일부분이 평평하게 된다. 이 평평하게 변형된 부분은, 회전체(102)의 길이축 방향을 따라 연속하여, 면을 형성한다. 이 평평하게 변형된 부분을 저변으로 본다. 이 저변의 끝과 단부면의 원의 중심(O)을 연결하는 2개의 선분이 이루는 각도를 Θ로 하며, 또한, 원의 반경을 d로 한 경우, 평평하게 변형된 부분의 길이, 즉 선폭은 2d sin(Θ/2)로 나타내어진다. 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)를 높은 접합 정밀도로 접합함과 동시에, 상기 설명한 효과를 발현하여 높은 정밀도로 열 나노임프린트를 행할 때의 각도 Θ는, 1° 이상 60° 이하이면 바람직하다. 이 때문에, 본 명세서에서의 선압이란, 선폭이, 각도 Θ가 60° 이하인 경우를 포함한다. 바꾸어 말하면, 수학상의 선뿐만 아니라, 상기한 조건을 만족하는 폭을 가진 선으로 압력을 가하는 경우도 포함된다. 본 실시형태에서는, 선으로 압력이 가해지는 경우에 덧붙여, 이와 같이 일정한 선폭으로 압력이 가해지는 경우도 포함시켜 「실질적으로 선으로 압력을 가한다」라고 정의한다. 상기 효과를 한층 더 발휘하는 관점에서, 각도 Θ는 3도 이상 45도 이하이면 바람직하고, 5도 이상 30도 이하인 것이 보다 바람직하다.

본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치는, 상기 설명한 회전체에 의해, 미세 패턴 형성용 필름과 피처리체를 압박하여, 저온 또한 저압에서 열 나노임프린트를 행할 수 있다. 여기서, 미세 패턴 형성용 필름을 피처리체에 압박할 때의, 피처리체의 그 면내 방향에 대하여 수직 방향의 진동을 억제하고, 압박시의 압력의 균등성을 향상시키기 위해, 피처리체의 피처리면과는 반대측의 면 상에 피처리체 유지부를 형성하는 것이 바람직하다.

피처리체 유지부는, 피처리체의 피처리면에 접촉하지 않는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 특히, 피처리체의 피처리면 위치로부터, 미세 패턴 형성용 필름측으로 돌출되는 부위(단차) 높이가, 피처리체의 두께의 5분의 1 이하이면, 접합 정밀도가 향상되기 때문에 바람직하다. 가장 바람직하게는, 돌출 부위가 없는 상태이다. 예컨대, 감압 척은, 피처리체의 피처리면의 반대측의 면을 척면의 접촉에 의해 유지할 수 있음과 동시에, 감압을 개방함으로써 자유롭게 피처리체를 이탈시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 피처리체 유지부는, 접합시의 기포 혼입의 관점에서, 피처리체와 미세 패턴 형성용 필름이 접촉하지 않는 위치에서 피처리체를 유지하는 것이 바람직하다.

피처리체 유지부에 의해, 피처리체는 고정 유지되고, 고정 유지된 피처리체의 피처리면에 대하여, 미세 패턴 형성용 필름의 제1 마스크층이, 상기 설명한 압박부에 의해 접합된다. 여기서, 이후에 설명하는 접합 프로세스를 거침으로써, 미세 패턴 형성용 필름의 피처리체에 대한 면 내의 접합 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다. 우선, 피처리체 유지부에 의해 피처리체의 피처리면과는 반대측의 면을 고정한다. 예컨대, 감압 고정을 채용할 수 있다. 다음으로, 압박부의 회전체에 의해, 피처리체의 일단부로부터, 미세 패턴 형성용 필름의 접합을 시작한다. 그 후, 압박분만큼 회전체는, 회전하면서 피처리체의 타단부를 향해, 미세 패턴 형성용 필름의 접합이 행해진다. 여기서, 회전체가 피처리체의 타단부를 다 통과하기 전에, 피처리체의 고정을 개방한다. 예컨대, 피처리체 유지부에 의한 유지가, 감압 척인 경우, 감압을 개방한다. 이 상태에서, 압박부의 회전체는, 회전하면서 피처리체의 타단부를 통과한다. 이에 따라, 피처리체의 단부도 포함시킨 면 내에 걸쳐, 미세 패턴 형성용 필름을 접합할 수 있다.

(압박 가열부)

또한, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에 있어서는, 회전체 및 피처리체 유지부의 적어도 한쪽에 압박 가열부를 부대하는 것이 바람직하다. 여기서, 압박 가열부는, 미세 패턴 형성용 필름 및 피처리체를 압박부에 접합하고, 압박할 때에, 미세 패턴 형성용 필름과 피처리체의 계면을 가열할 목적으로 도입한다. 압박 가열부를 형성함으로써, 미세 패턴 형성용 필름과 피처리체의 계면의 온도가 향상되기 때문에, 제1 마스크층의 유동성이 촉진되고, 열 나노임프린트 정밀도가 향상된다.

압박 가열부는, 회전체 및 피처리체 유지부의 적어도 한쪽에 부대된다. 이 때문에, 쌍방에 부대되어도 좋다. 압박 가열부가 피처리체 유지부에 부대되는 경우, 피처리체 유지부는, 피처리체를 고정함과 동시에, 피처리체를 가열할 수 있다.

회전체에 압박 가열부가 부대되는 경우, 회전체의 표층에 형성되는 저 Tg 탄성체보다 내측에, 압박 가열부를 배치하는 것이 바람직하다. 즉, 회전체는, 회전축, 압박 가열부 및 저 Tg 탄성체로 구성되어도 좋다. 여기서, 압박 가열부와 회전축이 동일해도 좋고, 또한, 예컨대, 압박 가열부와 저 Tg 탄성체 사이에, 열전도성 접착제 등을 배치할 수도 있다. 도 13은, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에 있어서 압박 가열부를 부대한 회전체를 도시한 단면 모식도이다. 도 13a에 도시한 회전체(41)는, 압박 가열부(42)의 외주에, 저 Tg 탄성체(43)가 형성되어 있다. 도 13b에 도시한 회전체(44)는, 회전축(45)의 외주에 압박 가열부(46)가 형성되고, 또한 그 외주에 저 Tg 탄성체(47)가 형성된다.

어느 경우에 있어서도, 회전체(41, 44)의 표층에 형성되는 저 Tg 탄성체(43, 47)를, 압박 가열부(42, 46)에 의해 가열할 수 있다. 이 가열에 의해, 저 Tg 탄성체(43, 47)의 표면의 온도가 상승하기 때문에, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 피처리체(104)에 압박할 때, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 유연성, 특히 제1 마스크층의 유동성이 향상되고, 압박 정밀도가 향상된다. 여기서, 저 Tg 탄성체(43, 47)에 의해 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)를 접합할 때의 열 분포가 양호해진다는 점에서, 압박 가열부(42, 46)의 가열 온도를 낮게 유지할 수 있다.

압박 가열부의 가열 온도는, 회전체(102)의 표면의 온도가, 0℃ 이상 250℃ 이하의 범위가 되도록 가열할 수 있으면 바람직하고, 40℃ 이상 150℃ 이하가 되도록 가열할 수 있는 것이 보다 바람직하고, 60℃ 이상 130℃ 이하의 범위로 가열할 수 있는 것이 가장 바람직하다. 특히, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치를 사용한 열 나노임프린트 방법에 있어서는, 회전체의 표면의 온도(Ts)가, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 커버 필름의 융점(Tmc) 미만의 범위인 것이 바람직하다. 이러한, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 커버 필름의 융점(Tmc) 미만의 온도(Ts)를 갖는 회전체를 사용한 경우에도, 상기 설명한 Tg를 갖는 저 Tg 탄성체의 탄성 변형을 양호하게 이용할 수 있다는 점에서, 열 나노임프린트 정밀도를 향상시킬 수 있다. 즉, 과대한 가열 수단을 필요로 하지 않는다. 이에 따라, 과대한 냉각 수단을 필요로 하지 않는, 콤팩트한 장치가 된다. 특히, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 피처리체(104)에 압박할 때의, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 지나친 변형을 억제하고, 열 나노임프린트 정밀도를 향상시킨다는 관점에서, 가열 온도는, 회전체의 표면의 온도(Ts)가, 0.9Tmc 이하의 범위가 되도록 가열할 수 있는 것이 바람직하고, 0.6Tmc 이하의 범위가 되도록 가열하는 것이 보다 바람직하고, 0.5Tmc 이하의 범위가 되도록 가열하는 것이 가장 바람직하다. 또, 커버 필름의 재료와 요철 구조의 재료가 상이한 경우, 커버 필름의 재료에 대한 융점과 요철 구조의 재료에 대한 융점의 보다 낮은 쪽의 융점이, 상기 융점(Tmc)이다.

다음으로, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에 관해 보다 상세히 설명한다.

<제1 실시형태>

도 14는, 제1 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치를 도시한 모식도이다. 열 나노임프린트 장치(200)는, 장척의 미세 패턴 형성용 필름(101)이 풀려나오는 송출 롤러(202)를 구비한다. 송출 롤러(202)는, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 소정의 속도로 송출한다. 이 송출 롤러(202)와 쌍을 이루어, 송출된 미세 패턴 형성용 필름(101)을 권취하는 권취 롤러(203)가 설치되어 있다. 권취 롤러(203)의 회전수와 송출 롤러(202)의 회전수는 미세 패턴 형성용 필름(101)의 송출 속도와 권취 속도가 동기하도록 제어되어도 좋지만, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 텐션을 제어하기 위해, 댄서 롤러, 토크 모터 또는 텐션 컨트롤러 등을 이용할 수 있기 때문에, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송 기구는 채용하는 텐션 제어 방식에 따라 적절히 설계할 수 있다. 또, 송출 롤러(202) 및 권취 롤러(203)에는 각각 구동부를 연결할 수 있다.

송출 롤러(202)보다 흐름 방향(MD)의 더욱 후단에는, 접합부(201)가 형성되어 있다. 접합부(201)는, 회전체(102)를 구비한 압박부(100)를 구비하고 있다. 회전체(102)에 관해서는, 이미 설명한 바와 같다. 제1 실시형태에 있어서는, 회전체(102)의 표층을 실리콘 고무로 했다. 또, 실리콘 고무로는 그 유리 전이 온도(Tg)가 20℃ 이하인 것을 채용했다. 또한, 접합 분위기를 제전하는 제전기(도시되지 않음)를 별도로 설치했다.

이 회전체(102)는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭 방향에 걸쳐 연장 설치되어 있다. 회전체(102)의 단면 형상은 대략 진원형이다. 회전체(102)의, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭 방향의 길이는, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 접합하는 피처리체(104)의 크기보다 크면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 2 인치 약간 위, 4 인치 약간 위, 6 인치 약간 위, 혹은 8 인치 약간 위이다. 또한, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭 방향으로 복수의 피처리체(104)를 배치하고, 동시에 미세 패턴 형성용 필름(101)을 피처리체(104)에 접합하기 위해, 회전체(102)는 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭 방향 전체에 걸쳐 연장 설치되면 바람직하다. 제1 실시형태에 있어서는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭으로서, 2.1 인치, 4.5 인치, 및 6.5 인치의 3종류를 실시했다. 이들 미세 패턴 형성용 필름(101) 중 어느 것에 대해서도, 회전체(102)의 폭 방향의 길이는 300 mm로 했다.

회전체(102)에 의한, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)의 접합은, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송과 동시에 행해져도 좋고, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송이 정지한 상태에서 행해져도 좋다. 제1 실시형태에 있어서는, 미세 패턴 형성용 필름(101)이 정지한 상태에서 접합을 행했다.

미세 패턴 형성용 필름(101)의 피처리체(104)에 대한 압박이, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송과 동시에 행해지는 경우, 회전체(102)는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송에 지장을 초래하지 않도록 회전하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 회전체(102)의 회전 수단은, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송에 따라 수동적으로 회전체(102)를 회전시키는 것이어도 좋고, 능동적으로 회전시키는 것이어도 좋다. 특히, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송에 따라 수동적으로 회전하는 것이 접합 정밀도를 향상시키기 때문에 바람직하다. 이 경우, 회전체(102)의 회전 수단에는, 프리 롤러와 같이 수동적으로 회전체(102)를 회전시키는 것이나, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송 속도에 동기하도록, 회전체(102)의 회전수를 제어하면서 수동적으로 회전시키는 것을 채용할 수 있다.

한편, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송이 정지한 상태에서 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)를 접합하는 경우, 회전체(102)는 회전축을 중심으로 회전함과 동시에, 피처리체(104)의 주면에 평행한 면 내에서, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)과는 반대의 방향 또는 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)에 평행한 방향으로 이동하는 것이 바람직하다.

이 경우, 이미 설명한 거리(X)의 범위를 만족함으로써, 접합 정밀도를 향상시킬 수 있다. 제1 실시형태에 있어서는, 거리(X)는 마이너스 30 ㎛, 마이너스 20 ㎛, 마이너스 10 ㎛, 0 ㎛, 10 ㎛, 30 ㎛ 및 100 ㎛의 범위에서 행했다. 또, 커버 필름의 노출되는 면으로부터 제1 마스크층의 표면까지의 거리인 미세 패턴 형성용 필름(101)의 두께는, 104 ㎛인 것을 사용했다.

또한, 회전체(102)에 의해, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)를 압박할 때의 압박력은, 거리(X)가 ―미세 패턴 형성용 필름(101)의 두께 이상인 경우, 특별히 가압 수단을 형성하지 않아도 압력을 가할 수 있다. 그러나, 압박력을 균등하게 가하는 관점에서, 별도로, 가압 수단(204)을 형성하는 것이 바람직하다. 가압 수단(204)을 형성함으로써, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104) 사이에 혼입하는 공기(에어 보이드)를, 택트를 손상시키지 않고 감소시킨다는 관점에서, 회전체(102)에 가압 수단을 형성하는 것이 바람직하다. 이 접합을 위한 압박력은, 0.01 MPa∼5 Mpa이 바람직하고, 0.03 MPa∼2 Mpa이 보다 바람직하다.

제1 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(200)의 접합부(201)에 있어서는, 상기 설명한 압박부(100)의 회전체(102)에 의해, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)를 압박하여, 저온 또한 저압에서 열 나노임프린트를 행할 수 있다. 여기서, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 피처리체(104)에 압박할 때, 피처리체(104)의 그 면내 방향에 대하여 수직 방향의 진동을 억제하고, 압박시의 압력의 균등성을 향상시키기 위해, 피처리체(104)의 미세 패턴 형성용 필름(101)과 접하는 면과는 반대측의 면 상에 피처리체 유지부(205)를 형성하는 것이 바람직하다.

피처리체 유지부(205)의 유지 기구는, 피처리체(104)의 피처리면에 접촉하지 않는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 피처리체 유지부(205)는, 이미 설명한 기구를 채용할 수 있다. 또한, 피처리체(104)를 유지하는 방법은, 이미 설명한 바와 같이, 피처리체(104)와 미세 패턴 형성용 필름(101)이 접촉하지 않는 위치에서 피처리체(104)를 유지하는 것이 바람직하다. 또, 제1 실시형태에 있어서는, 감압(흡인) 척을 채용했다.

또한, 제1 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(200)에 있어서는, 회전체(102) 및 피처리체 유지부(205)의 적어도 한쪽에, 상술한 압박 가열부를 부대하는 것이 바람직하다. 여기서, 압박 가열부는, 미세 패턴 형성용 필름(101) 및 피처리체(104)를 회전체(102)로 압박할 때, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)의 계면을 가열할 목적으로 도입한다. 압박 가열부를 형성함으로써, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)의 계면의 온도가 향상되기 때문에, 열 나노임프린트 정밀도가 향상된다. 또, 제1 실시형태에 있어서는, 회전체(102) 및 피처리체 유지부(205)의 쌍방에 압박 가열부를 형성하고, 회전체(102)의 표면을 90℃∼130℃에서 가열하고, 피처리체 유지부(205)의 표면을 80℃∼150℃의 범위에서 가열하여 실시했다.

접합부(201)보다 흐름 방향(MD) 후단이며, 권취 롤러(203)보다 전단에는, 박리부(206)가 형성되어 있다. 또, 권취 롤러(203)와 회전체(102) 사이에는, 후술하는 에너지선 조사부 등을 병설하기에 충분한 간격을 형성하면 바람직하다. 박리부(206)는, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)로 이루어지는 적층체(207)로부터, 커버 필름을 박리할 수 있으면 특별히 한정되지 않는다. 즉, 적층체(207)에 있어서, 피처리체(104)는 고정되고 그 주면에 대하여 수직 방향의 이동을 거의 일으키지 않음과 동시에, 커버 필름이 피처리체(104)로부터 분리된다. 특히, 박리부(206)가, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름을 이용하여 박리할 수 있는 것이면, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 비틀림을 보다 억제함과 동시에, 전사 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 어느 피처리체(104)(A)의 압박과, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 별도의 피처리체(104)(B)로부터의 박리를 동시에 행할 수 있기 때문에, 장치의 과대화를 억제하면서, 택트를 향상시킬 수 있다. 또한, 박리부(206)에 있어서, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향이 변화함으로써, 커버 필름을 박리하는 것이 바람직하고, 후술하는 바와 같은 박리용 롤러나 박리용 에지를 이용할 수 있다.

또, 적층체(207)는, 도 3b 및 도 5a에 도시한 제3 적층체(III)에 상당한다. 적층체(207)를 구성하는 피처리체(104)는, 미세 패턴 형성용 필름(101)에 접합되어, 일체로 되어 있다.

박리부(206)에서의 박리력은, 적어도 피처리체(104)의 피처리면에 대하여 수직이며, 또한, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 성분을 포함한다. 예컨대, 적층체(207)의 피처리체(104)의 노출되는 면을 유지하여 고정하고, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)이 롤러 또는 에지에 의해 변화함으로써, 높은 전사 정밀도로 커버 필름을 박리할 수 있다.

(박리부)

도 15는, 제1 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에서의 박리부에 의한 커버 필름의 박리를 도시한 모식도이다. 도 15a 및 도 15b는, 미세 패턴 형성용 필름(101)/피처리체(104)로 이루어지는 적층체(207)가 반송됨과 동시에, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)이 변화함으로써, 커버 필름이 피처리체(104)로부터 박리되는 경우를 도시하고 있다. 피처리체(104)는, 도면 중 화살표 A로 나타내는 방향으로 이동한다.

도 15a에서는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)이, 곡률 반경이 0 초과인 곡률을 갖는 박리용 에지(301)에 의해 변화하고 있다. 한편, 도 15b에서는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)이, 원통형의 박리용 롤러(302)에 의해 변화하고 있다. 어느 경우에 있어서도, 피처리체(104)의 피처리면과는 반대의 면(이하, 노출면이라고도 함)을 고정 수단에 의해 유지하여, 피처리체(104)를 고정하는 것이, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 커버 필름의 박리시에 피처리체(104)의 물리적인 안정성이 향상되기 때문에 바람직하다.

도 16은, 제1 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에서의 박리부에 의한 미세 패턴 형성용 필름의 박리를 도시한 모식도이다. 도 16a 및 도 16b에서는, 적층체(207)는 정지되어 있고, 이동용 롤(401) 및 박리용 롤(402)로 이루어지는 박리부(206)가, 피처리체(104)의 피처리면에 평행 또한 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)에 평행한 방향으로 이동함으로써, 커버 필름이 박리되는 경우를 도시하고 있다. 보다 구체적으로는, 이동용 롤(401)이, 도면 중 화살표 B로 나타내는 바와 같이, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)과는 반대측으로 이동한다. 이 이동에 따라, 박리용 롤(402)도 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)과는 반대측으로 이동하여, 커버 필름이 박리된다.

박리부(206)에서의 미세 패턴 형성용 필름(101)의 방향 변화에 관해 더욱 상세히 설명한다. 도 17은, 제1 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에서의 박리부에서의 미세 패턴 형성용 필름(101)의 방향 변화에 관해 설명하기 위한 설명도이다. 도 17에 도시한 바와 같이, 박리부(206)를 통과하기 전의 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD-1)이 만드는 면과, 박리부(206)를 통과한 후의 미세 패턴 형성용 필름(101)(커버 필름)의 흐름 방향(MD-2)이 만드는 면이 이루는 각 θ1을, 박리 방향의 변화량으로서 정의할 수 있다. 이 각도 θ1은 박리각이다. 박리각(θ1)은, 15도 이상 170도 이하인 것이 바람직하다. 15도 이상인 것에 의해, 제1 마스크층과 커버 필름의 계면에 가해지는 박리 응력을 작게 할 수 있기 때문에, 열 나노임프린트법에 의해 얻어지는 중간체(21)에 대한 부하(박리 응력)가 저감되기 때문에, 전사 정밀도가 향상된다. 한편, 170도 이하인 것에 의해, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송에 관련된 부하가 저하되기 때문에, 반송 정밀도가 향상된다. 동일한 이유로부터, 박리각(θ1)은, 30도 이상 160도 이하인 것이 보다 바람직하고, 60도 이상 160도 이하인 것이 가장 바람직하다. 또, 박리각(θ1)이 90도 이상인 것에 의해, 장치의 과대화를 억제할 수 있다. 보다 콤팩트한 장치를 설계하는 관점에서, 박리각(θ1)은, 100도 이상인 것이 바람직하고, 110도 이상인 것이 보다 바람직하고, 125도 이상인 것이 가장 바람직하다. 또, 박리부(206)를 통과하기 전의 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD-1)이 만드는 면은, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 박리 전의 피처리체(104)의 피처리면과 대략 평행이다.

여기서, 피처리체(104)의 노출면을 탈착 가능하게 고정할 수 있는 고정 수단을 더욱 형성함으로써, 박리부(206)에 의한 박리시의, 피처리체(104)의 물리적 밸런스가 양호해지기 때문에, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 비틀림이나 열 나노임프린트에 의해 얻어지는 요철 구조의 결손을 보다 억제할 수 있다. 고정 수단은, 예컨대, 감압 척, 정전 척, 외주연부(外周緣部)를 파지하는 것, 또는, 당업자에게 주지된 카세트 지지 방식의 것이다. 또, 제1 실시형태에 있어서는 감압(흡인) 척을 채용함과 동시에, 정전기를 억제할 목적으로, 제전기(도시되지 않음)를 박리부(206)의 주변에 장착했다.

상기 설명한 회전체(102)를 구비한 압박부(100)에 의해, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)가 압박되어, 미세 패턴 형성용 필름(101)/피처리체(104)로 이루어지는 적층체(207)가 얻어진다. 또한, 압박부(100)를 구비한 접합부(201)와 박리부(206)는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)을 따라, 서로 이격되어 배치되어 있다. 즉, 적층체(207)를 박리부(206)까지 반송하고, 박리부(206)에 있어서 적층체(207)로부터 미세 패턴 형성용 필름(101)의 커버 필름을 박리한다. 여기서, 적층체(207)의 반송은, 적층체(207)의 피처리체(104)의 노출면을 유지하고, 반송하는 피처리체 반송 수단을 별도로 형성하는 것에 의해서도 실현할 수 있지만, 장치의 과대화를 억제하는 관점에서, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름을 이용하여 반송하는, 바꾸어 말하면 미세 패턴 형성용 필름(101)을 피처리체(104)의 캐리어 필름으로서 기능시키는 것이 바람직하다.

일반적으로는 워크(피처리체(104))와 캐리어(미세 패턴 형성용 필름(101))는 별개의 이동 기구에 의해 이동 및 반송되지만, 본 실시형태에 관해서는, 워크는 캐리어의 반송에 의해 이동할 수 있다. 즉, 워크와 캐리어가 일체화된 상태를 거칠 수 있다. 이에 따라, 워크의 반송 기구를 별도로 설치할 필요가 없어진다는 점에서, 장치의 콤팩트 설계가 가능해짐과 동시에, 접합부(201)로부터 박리부(206)까지의 사이에, 임의의 구성 요소, 예컨대 에너지선 조사부를 용이하게 도입할 수 있다.

즉, 도 14에 있어서는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의, 회전체(102)가 설치된 측의 면과는 반대측의 면, 즉 제1 마스크층면 상에, 피처리체(104)가 배치되고, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송에 따라, 피처리체(104)도 이동한다. 또한, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 앞뒤가 반대(제1 마스크층면이 아래 방향)인 상태로 반송할 때, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 상측에 회전체(102)를 배치하고, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 하측, 즉, 제1 마스크층면 상에 피처리체(104)를 배치하여, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)를 압박한다. 이 경우, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 접합된 피처리체(104)는, 공중에 매달린 상태로 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송에 따라 이동할 수 있다.

미세 패턴 형성용 필름(101)의 표면 상에 보호층이 형성되어 있는 경우, 접합부(201)에서 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)를 접합하기 전에 보호층을 제거할 필요가 있다. 이 경우, 송출 롤러(202)보다 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 후단에, 미세 패턴 형성용 필름(101)으로부터 보호층(도 4 중 14)을 박리하는 보호층 박리 롤러부가 형성된다. 보호층 박리 롤러에는, 보호층 박리 롤러보다 보호층의 흐름 방향의 후단에, 보호층을 권취하여 회수하는 보호층 권취 롤러가 병설된다. 보호층 박리 롤러는, 구동부를 구비하지 않는 프리 롤러로서 형성하든, 구동부를 부대한 롤러이든, 미세 패턴 형성용 필름(101)으로부터 보호층을 박리 가능하면 특별히 한정되지 않는다. 한편, 보호층 권취 롤러는, 미세 패턴 형성용 필름(101)으로부터 박리된 보호층을 권취하여 회수하는 역할을 담당하기 때문에, 구동부를 부대하는 것이 바람직하다. 구동부에 의해 회전하는 보호층 권취 롤러의 회전수는, 보호층의 비틀림이나 미세 패턴 형성용 필름(101)의 비틀림, 사행 등을 억제하도록, 필름 텐션의 관점에서 적절히 설계할 수 있다. 또한, 보호층 박리 롤러는, 회전체(102)에 가까운 위치에 설치되면, 보호층을 박리하여 노출된 표면의 이물의 부착을 억제하고, 이 결과, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)의 접합 정밀도가 향상되기 때문에 바람직하다.

상기 설명한 접합부(201)에서의 미세 패턴 형성용 필름의 피처리체(104)에 대한 접합시에, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 피처리체(104)에 대한 접합 정밀도를 보다 향상시킨다는 관점에서, 제전기를 설치할 수 있다. 제전기를 설치함으로써, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 제1 마스크층면 상, 또는 피처리체(104)의 피처리면 상에 부착되는 파티클을 억제할 수 있다는 점에서, 제1 마스크층에 대한 파티클 유래의 응력 집중을 억제할 수 있고, 이에 따라 전사 정밀도를 향상시킬 수 있다.

다음으로, 접합부(201)와 박리부(206) 사이에 형성되는 임의의 다른 구성 요소에 관해 설명한다.

(에너지선 조사부)

접합부(201)와 박리부(206) 사이에, 에너지선 조사부를 형성할 수 있다. 에너지선 조사부에서는, 접합부(201)에서 얻어진 적층체(207)에 대하여 에너지선을 조사한다. 이 때문에, 에너지선 조사부는, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 향해 에너지를 조사해도 좋고, 피처리체(104)를 향해 에너지를 조사해도 좋고, 그 양쪽이어도 좋다. 특히 적어도 피처리체(104)를 향해 에너지를 조사함으로써, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)의 계면 강도를 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다.

에너지선 조사부는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭 방향에 대하여 미세 패턴 형성용 필름(101)의 필름폭의 적어도 50% 이상의 길이의 영역, 및 그 흐름 방향의 일부의 영역에 대하여 에너지선을 조사할 수 있다. 특히, 에너지선 조사부는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭 방향에 대하여 미세 패턴 형성용 필름(101)의 필름폭의 적어도 75% 이상의 길이의 영역에 대하여 에너지선을 조사할 수 있으면, 생산성이 향상됨과 동시에, 환경 대응성이 향상되기 때문에 바람직하다. 보다 바람직하게는, 85% 이상이다. 또한, 환경 대응성 및 과대한 설비화를 억제하는 관점에서, 150% 이하가 바람직하고, 110% 이하이면 보다 바람직하다.

여기서, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭 방향의 길이를 W, 피처리체의 폭 방향의 길이를 w, 에너지선 조사부의 폭 방향의 조사 길이를 We로 했을 때, w/W<1인 것이 전제이고, 각각의 길이의 관계가, w/W<We/W≤1.5인 것이, 환경 대응성 및 과대한 설비를 억제하는 관점에서 바람직하고, w/W<We/W≤1.1인 것이 보다 바람직하다.

에너지선은, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 구성하는 재질에 따라 적절히 선정할 수 있기 때문에, 특별히 한정되지 않지만, UV-LED 광원, 메탈 할라이드 광원, 고압 수은등 광원 등을 채용할 수 있다. 또한, 에너지선을 조사하기 시작하고부터 조사를 끝내기까지의 적산 광량은, 500 mJ/cm²∼5000 mJ/cm²의 범위이면, 열 나노임프린트의 전사 정밀도가 향상되기 때문에 바람직하다. 보다 바람직하게는 800 mJ/cm²∼2500 mJ/cm²이다. 또한, 이후에 설명하는 연속적 접합인 경우, 에너지선 조사 기구는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향으로 복수대 설치해도 좋다. 이 경우, 모든 에너지선 조사 기구의 에너지선원을 동일하게 해도 좋고, 또한, 에너지선 스펙트럼이 상이한 에너지선 조사 기구를 설치할 수도 있다. 또한, 이후에 설명하는 단속적 접합인 경우, 에너지선의 조사 범위는, 피처리체의 100% 이상인 것이 바람직하고, 에너지선의 조사 범위 내에서의 조도 분포를 고려하면, 150% 이상인 것이 보다 바람직하다.

(적층체 가열부)

박리부(206)보다 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD) 전단이며, 또한, 에너지선 조사부보다 흐름 방향(MD) 후단에는, 적층체(207)를 가열하는 적층체 가열부를 형성할 수 있다. 적층체 가열부를 형성함으로써, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)의 계면 강도를 향상시킬 수 있기 때문에, 열 나노임프린트 정밀도가 향상된다. 적층체 가열부에 의한 가열 온도는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 특성에 따라 적절히 선정할 수 있기 때문에, 특별히 한정되지 않지만, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 융점(Tmc) 미만이면, 장치의 과대화를 억제할 수 있음과 동시에, 열 나노임프린트 정밀도가 향상되기 때문에 바람직하다. 특히, 피처리체(104)의 가열 온도가, 30℃∼200℃의 범위가 되도록 가열할 수 있으면 바람직하고, 60℃∼130℃이면 보다 바람직하다. 가열 온도는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송의 관점에서, 대략, Tmc의 0.6배 이하이면 바람직하다. 이와 같이 가열 조건하에서 적층체(207)의 가열이 행해진다.

(냉각부)

또한, 박리부(206)보다 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 전단이며, 또한, 적층체 가열부보다 흐름 방향(MD)의 후단에, 적층체(207)를 냉각시키는 냉각부를 형성할 수 있다. 냉각부를 형성함으로써, 커버 필름을 박리할 때의, 박리성을 향상시킬 수 있다. 여기서, 제1 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(200)에 있어서는, 냉각부가 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)에 대하여, 접합부(201)와 이격되어 형성된다. 또한, 제1 실시형태에서는, 상술한 바와 같은 회전체(102)를 채용하고 있다는 점에서, 열 나노임프린트에 필요한 온도를 낮게 유지하고 있다. 이 때문에, 냉각부의 과대화를 억제할 수 있다. 냉각부는, 적층체(207)에 대하여 공기를 분사하는 정도이면 된다. 냉각부는, 적어도 피처리체(104)의 온도가 120℃ 이하가 되도록 냉각시키면, 박리성을 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 미세 패턴 형성용 필름(101)의 특성에 따라 최적의 피처리체(104)의 냉각 후의 온도는 결정되지만, 대략, 5℃ 이상 60℃ 이하가 바람직하고, 18℃ 이상 30℃ 이하가 보다 바람직하다.

다음으로, 접합부(201)보다 흐름 방향(MD) 전단에 형성되는 임의의 다른 구성 요소에 관해 설명한다.

(반송부)

접합부(201)보다 흐름 방향(MD) 전단에, 반송부를 형성할 수 있다. 여기서, 반송부는, 격납된 피처리체(104)를 꺼내어, 접합부(201)의 회전체(102)의 위치까지 피처리체(104)를 반송한다. 반송부는, 접합시의 피처리체(104)의 피처리체 유지부로서 기능시킬 수도 있다. 여기서, 반송부에서의 피처리체(104)의 고정은, 피처리체(104)의 노출면을 탈착 가능하게 고정할 수 있는 고정 수단에 의해 행해지는 것이 바람직하다. 고정 수단은, 예컨대, 감압 척, 정전 척, 외주연부를 파지하는 것, 또는 당업자에게 주지된 카세트 지지 방식의 것이다.

(전처리부)

반송부보다 흐름 방향(MD)의 전단측에는, 전처리부를 형성할 수 있다. 전처리부에서는, 피처리체의 주면, 즉 피처리면을 전처리할 수 있다. 전처리부로는, 예컨대, UV-O₃ 처리 기구, 엑시머 처리 기구, 산소 애싱 기구, 실란 커플링재막 성막 기구 및 수지층 성막 기구를 들 수 있다. 특히, UV-O₃ 처리 기구 또는 엑시머 처리 기구를 채용함으로써, 과대한 설비화를 억제할 수 있다.

다음으로, 박리부보다 흐름 방향(MD)의 후단에 형성되는 임의의 구성 요소에 관해 설명한다.

(회수부)

박리부보다 흐름 방향(MD)의 후단에는, 회수부를 형성할 수 있다. 회수부는, 박리부 상에서 미세 패턴 형성용 필름(101)이 박리된 피처리체(104)를 회수한다. 이 회수부는, 미세 패턴 형성용 필름(101)이 박리된 피처리체(104)를 유지하면서, 다음 처리를 위한 장치나 일시적인 보관 장치까지 반송한다. 회수부에 의한 피처리체(104)의 유지는, 피처리체(104)의 외주연부를 파지하는 것이나, 피처리체(104)의 미세 패턴 형성용 필름(101)이 접합되어 있던 면과는 반대측의 면, 즉 노출면을 지지함으로써 실현할 수 있다. 또한, 회수부로서, 당업자에게 주지된 카세트 지지 방식을 채용할 수도 있다.

(에너지선 조사부, 가열부, 냉각부)

박리부(206)보다 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 후단이며, 또한, 회수부에 의해 전단에 에너지선 조사부를 형성할 수 있다. 에너지선 조사부에 의해 미세 패턴 형성용 필름(101)이 박리되고, 표면에 요철 구조가 전사된 피처리체(104), 즉 도 5c에 도시한 미세 마스크 구조체(16)에 상당하는 것에, 에너지선을 조사함으로써, 피처리체(104)를 안정화하는 것이 가능해져, 다음 처리에서의 적용도나 보존 안정성이 향상된다. 또, 에너지선 조사부 대신에 가열부를 형성해도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 가열부를 형성한 경우, 가열부보다 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 후단이며 또한 회수부보다 전단에 냉각부를 형성할 수 있다. 또한, 박리부보다 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 후단이며, 회수부보다 전단에, 에너지선 조사부, 가열부, 냉각부의 순으로 형성할 수도 있다.

또, 상기 제1 실시형태에 있어서는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 제1 마스크층 표면과 직접 접하는 롤러는, 그 표면을 경면 마무리한 롤러를 사용했다.

<제2 실시형태>

도 18은, 제2 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치를 도시한 모식도이다. 이하의 설명에서는, 제1 실시형태에서 설명한 것과 동일한 구성의 부재에 관해서는, 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.

제2 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(300)에 있어서는, 제1 실시형태와 달리, 커트부(501)를 구비하고 있다.

(커트부)

도 18에 도시한 바와 같이, 접합부(201)보다 흐름 방향(MD)의 후단이며, 권취 롤러(203)보다 전단에는, 커트부(501)가 형성되어 있다. 또, 회전체(102)와 커트부(501) 사이, 또는, 권취 롤러(203)와 커트부(501) 사이에는, 에너지선 조사부 등의 임의의 구성 요소를 병설하기에 충분한 간격을 형성하는 것이 바람직하다.

커트부(501)는, 미세 패턴 형성용 필름(101)이 접합된 피처리체(104), 즉 적층체(207)에 대하여, 피처리체(104)의 외주보다 외측에 위치하는 미세 패턴 형성용 필름(101)을 완전히 또는 부분적으로 재단한다. 도 19는, 제2 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에서의 커트부에 의한 재단 위치를 도시한 평면 모식도이다. 도 19에 도시한 바와 같이, 미세 패턴 형성용 필름(101)/피처리체(104)로 이루어지는 적층체(207)에 대하여, 피처리체(104)의 외주보다 외측을 커트부(501)에 의해 재단한다. 도 19 중의 1점 파선에 의해, 재단 위치(502)를 나타낸다.

여기서, 재단은, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 적층체(207)가 완전히 분리되도록, 피처리체(104)보다 외측에 설정한 재단 위치(502)에서 미세 패턴 형성용 필름(101)을 완전히 오려내도 좋다. 또한, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 적층체(207)가 분리되지 않도록, 재단 위치(502)에서 미세 패턴 형성용 필름(101)을 부분적으로 재단해도 좋다. 예컨대, 도 19에 도시한 재단 위치(502)의 외측의 미세 패턴 형성용 필름(101a)과, 재단 위치(502)의 내측의, 적층체(207)를 구성하는 미세 패턴 형성용 필름(101b)이, 부분적으로 연결되도록 재단할 수 있다. 예컨대, 재봉선 모양으로 재단하는 방법이나, 재단 위치(502)의 외측의 미세 패턴 형성용 필름(101a)과 내측의 미세 패턴 형성용 필름(101b)이, 1개소 이상에서 연결된 채로 남기고, 그 이외의 부분을 재단하는 방법을 채용할 수 있다.

재단 후의 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송 정밀도의 관점에서, 도 19에 도시한 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭 방향의 재단폭(I)과 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭(W)은, I<W의 관계를 만족하는 것이 바람직하고, I≤0.99W를 만족하는 것이 보다 바람직하고, I≤0.95W를 만족하는 것이 가장 바람직하다.

도 19에 있어서는, 커트부(501)에 의한 재단 형상을 원형으로 모식적으로 그리고 있지만, 재단 형상은, n각형(n≥3) 또는 모서리가 둥글려진 n각형(n≥3)을 채용할 수 있다. 또, n이 한없이 커진 경우가 원형이다. 특히, 재단성과 커트부(501)를 통과한 후의 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송 정밀도의 관점에서, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)에 대하여 평행한 선을 중심으로 한 선대칭인 재단 형상인 것이 바람직하다.

커트부(501)는, 적어도, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 절단하는 재단날부(501a)와, 적층체(207)를 지지하는 지지부(501b)로 구성된다. 재단날부(501a)는, 적층체(207)의 피처리체(104)의 상측에 위치하고, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)에 수직인 방향(상하 방향)을 따라 이동한다. 또한, 지지부(501b)는, 적층체(207)를 미세 패턴 형성용 필름(101)의 하측에서 지지하고, 특히, 적층체(207)가 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)에 수직인 방향으로 진동하는 것을 억제한다. 재단날부(501a)가, 지지부(501b)에서 지지된 적층체(207)를 향해 이동하여, 재단이 행해진다.

접합부(201)를 거쳐 얻어진 적층체(207)는 커트부(501)까지 반송되어 재단이 행해진다. 여기서, 커트부(501)에 의해 미세 패턴 형성용 필름(101)을 재단 위치(502)에서 완전히 재단한 경우, 재단 위치(502)의 외측의 미세 패턴 형성용 필름(101a)과, 재단된 적층체(207)를 구성하는 미세 패턴 형성용 필름(101b)이 연결되어 있지 않기 때문에, 별도로 형성되는 반송부(도시되지 않음)에 의해, 적층체(207)를 반송할 필요가 있다.

한편, 커트부(501)에 의해 재단 위치(502)에서 부분적으로 재단한 경우, 재단 위치(502)의 외측의 미세 패턴 형성용 필름(101a)과, 재단된 적층체(207)를 구성하는 미세 패턴 형성용 필름(101b)은 부분적으로 연결되어 있다. 이 미세 패턴 형성용 필름(101a)과 미세 패턴 형성용 필름(101b)이 연결되어 있는 부분을 접속부라고 한다. 이 접속부가 남아 있기 때문에, 재단된 미세 패턴 형성용 필름(101a)의 반송에 따라, 적층체(207)도 이동한다. 또, 제2 실시형태에 있어서는, 접속부를 형성한 경우에는, 접속부의 폭은 2 mm 이하로 하고, 접속부의 점수는 4점과 2점의 2종류를 실시했다.

여기서, 접합부(201)로부터 커트부(501)까지의 사이, 적층체(207)의 반송은, 적층체(207)의 피처리체를 고정하는 고정 수단을 별도로 형성하는 것에 의해서도 실현할 수 있다. 그러나, 장치의 과대화를 억제하는 관점에서, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름을 이용하여 반송하는, 바꾸어 말하면 제1 실시형태에서 설명한 바와 같이, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 피처리체의 캐리어로서 기능시키는 것이 바람직하다.

제1 실시형태와 동일하게, 제2 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(300)에 있어서도, 접합부(201)와 커트부(501) 사이에, 에너지선 조사부, 적층체 가열부 및 냉각부를 도입할 수 있다. 또한, 접합부(201)보다 흐름 방향(MD)의 전단에는, 반송부 및 전처리부를 도입할 수 있다.

(분리부)

또한, 제2 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(300)에 있어서는, 제1 실시형태에서의 박리부(206)를 대신하여 분리부를 형성할 수 있다.

커트부(501)에 의해 적층체(207)의 미세 패턴 형성용 필름(101)을, 재단 위치(502)에서 부분적으로 재단한 경우, 적층체(207)가 절단된 미세 패턴 형성용 필름(101a)과 적층체(207)의 미세 패턴 형성용 필름(101b) 사이에는 접속부가 있어, 부분적으로 연결되어 있기 때문에, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송에 따라, 적층체(207)도 이동한다. 즉, 도 18에 도시한 바와 같이, 커트부(501)보다 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 후단에 분리부(503)를 형성함으로써, 미세 패턴 형성용 필름(101a)과 적층체(207)를 분리할 수 있다.

분리부(503)는, 미세 패턴 형성용 필름(101a)과 적층체(207)를 분리할 수 있으면 특별히 한정되지 않는다. 즉, 분리부(503)에 있어서, 적층체(207)는, 수직 방향의 이동이 거의 고정됨과 동시에, 미세 패턴 형성용 필름(101a)으로부터, 적층체(207)가 분리된다. 특히, 반송되는 미세 패턴 형성용 필름(101a)의 흐름을 이용하여 분리할 수 있는 분리부(503)이면, 미세 패턴 형성용 필름(101a)의 비틀림을 보다 억제함과 동시에, 적층체(207)의 미세 패턴 형성용 필름(101b)과 피처리체(104)의 계면에 대한 집중 응력을 억제할 수 있다. 또한, 접합부(201)에서의 미세 패턴 형성용 필름(101)과 어느 피처리체(104)(A)의 압박과, 분리부(503)에서의 미세 패턴 형성용 필름(101)의 별도의 피처리체(104)(B)의 분리를 동시에 행할 수 있기 때문에, 장치의 과대화를 억제하면서, 택트를 향상시킬 수 있다.

또한, 분리부(503)에 있어서, 미세 패턴 형성용 필름(101a)의 흐름 방향(MD)이 변화함으로써, 적층체(207)를 분리하는 것이 바람직하고, 후술하는 바와 같은 분리용 롤러나 분리용 에지를 이용할 수 있다. 예컨대, 적층체(207)의 피처리체(104)의 노출면을 유지(고정)하고, 미세 패턴 형성용 필름(101a)의 흐름 방향(MD)이 분리용 에지 또는 분리용 롤러에 의해 변화함으로써, 적층체(207)를, 높은 정밀도로 분리할 수 있다.

분리부(503)는, 구체적으로는, 제1 실시형태에서 도 15 및 도 16을 참조하여 설명한 박리부(206)와 동일한 구성이어도 좋다.

분리부(503)에서의 부분적으로 재단된 미세 패턴 형성용 필름(101)의 방향 변화는, 제1 실시형태에 있어서 도 17을 이용하여 설명한 박리각(θ1)을, 분리각(θ1)으로 바꿔 읽음으로써 정의할 수 있다. 즉, 도 17에 도시한 바와 같이, 분리부(503)를 통과하기 전의 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD-1)이 만드는 면과, 분리부(503)를 통과한 후의 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD-2)이 만드는 면이 이루는 각 θ1을 분리 방향의 변화량으로서 정의한다. 이 각도 θ1은 분리각이다. 분리각(θ1)은, 15도 이상 170도 이하인 것이 바람직하다. 15도 이상인 것에 의해, 적층체(207)의 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)의 계면에 가해지는 분리 응력을 작게 할 수 있기 때문에, 열 나노임프린트법의 전사 정밀도가 향상된다. 한편 170도 이하인 것에 의해, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송에 관련된 부하가 저하되기 때문에, 반송 정밀도가 향상된다. 동일한 이유로부터, 분리각(θ1)은, 30도 이상 160도 이하인 것이 보다 바람직하고, 60도 이상 160도 이하인 것이 가장 바람직하다. 또, 분리각(θ1)이 90도 이상인 것에 의해, 장치의 과대화를 억제할 수 있다. 보다 콤팩트한 장치를 설계하는 관점에서, 분리각(θ1)은, 100도 이상인 것이 바람직하고, 110도 이상인 것이 보다 바람직하고, 125도 이상인 것이 가장 바람직하다. 또, 분리 통과 전의 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD-1)이 만드는 면은, 분리 전의 피처리체(104)의 피처리면과 대략 평행이다.

커트부(501) 혹은 분리부(503)보다 흐름 방향(MD)의 후단에는, 제1 실시형태와 동일하게, 회수부를 형성할 수 있다. 또한, 회수부보다 흐름 방향(MD)의 후단에는, 제1 실시형태와 동일하게, 에너지선 조사부, 가열부 및 냉각부를 형성할 수 있다.

<제3 실시형태>

이하, 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에 관해 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치는, 제1 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(200)와 동일하게 박리부(206)를 갖는 것이다. 상기 실시형태와 동일한 구성의 부재에 관해서는, 동일한 번호를 붙이고 설명을 생략한다.

도 20은, 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치를 도시한 모식도이다. 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(600)는, 장척의 미세 패턴 형성용 필름(101)이 풀려나오는 송출 롤러(202)를 구비한다. 송출 롤러(202)는, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 소정의 속도로 송출한다. 이 송출 롤러(202)와 쌍을 이루어, 송출된 미세 패턴 형성용 필름(101)을 권취하는 권취 롤러(203)가 설치되어 있다.

또, 상기 제3 실시형태에 있어서는, 제1 실시형태와 동일하게, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 제1 마스크층 표면과 직접 접하는 롤러는, 그 표면을 경면 마무리한 롤러를 사용했다.

(보호층의 박리)

미세 패턴 형성용 필름(101) 상에 보호층(601)이 형성되는 경우, 송출 롤러(202)보다 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 후단에는, 미세 패턴 형성용 필름(101)으로부터 보호층(601)을 박리하는 보호층 박리 롤러부(602)가 형성된다. 송출 롤러(202)의 근방에 댄서 롤러를 설치한 경우에는, 보호층 박리 롤러부(602)는, 댄서 롤러보다 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 후단에 형성된다. 보호층 박리 롤러부(602)에는, 보호층(601)의 흐름 방향의 후단에, 보호층(601)을 권취하여 회수하는 보호층 권취 롤러(603)가 병설되어 있다. 보호층 박리 롤러부(602)는, 구동부를 구비하지 않는 프리 롤러이든, 구동부를 부대한 롤러이든, 미세 패턴 형성용 필름(101)으로부터 보호층(601)을 박리 가능하면 특별히 한정되지 않는다. 한편, 보호층 권취 롤러(603)는, 미세 패턴 형성용 필름(101)으로부터 박리된 보호층(601)을 권취하여 회수하는 역할을 담당하기 때문에, 구동부를 부대하는 것이 바람직하다. 구동부에 의해 회전하는 보호층 권취 롤러(603)는, 송출 롤러(202)로부터 송출되는 미세 패턴 형성용 필름(101)의 속도와 동기해도 좋고, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 휨이나 사행과 같은 반송 불량을 억제하기 위해, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 텐션 제어를, 보호층 권취 롤러(603)의 구동에 토크 모터를 사용하거나, 보호층 권취 롤러(603)와 보호층 박리 롤러부(602) 사이에 댄서 롤러를 설치할 수 있다. 토크 모터나 댄서 롤러를 설치함으로써, 보호층(601)에 일정한 텐션을 가할 수 있다. 또한, 보호층 박리 롤러부(602)는, 접합부(201)의 회전체(102)에 가까운 위치에 형성되면, 보호층(601)을 박리하여 노출된 미세 패턴 형성용 필름(101)의 표면의 이물의 부착을 억제하고, 그 결과, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)의 표면의 접합 정밀도가 향상되기 때문에 바람직하다.

도 20에 도시한 바와 같이, 미세 패턴 형성용 필름(101) 상에 보호층(601)이 있는 경우에는, 보호층 박리 롤러부(602)보다 흐름 방향(MD)의 더욱 후단에, 피처리체 유지부(205)가 형성된다. 미세 패턴 형성용 필름(101)이 보호층(601)을 구비하지 않는 경우에는 송출 롤러(202)보다 흐름 방향(MD)의 더욱 후단에, 피처리체 유지부(205)를 설치할 수 있다.

여기서, 피처리체 유지부(205)에 의해 유지된 피처리체(104)의 피처리면과, 회전체(102)보다 흐름 방향(MD)의 전단에서의 미세 패턴 형성용 필름(101)의 제1 마스크층면은, 기울기를 갖는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 도 21을 이용하여 설명한다. 도 21은, 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에서의 접합부에서의 미세 패턴 형성용 필름과 피처리체의 관계를 도시한 모식도이다. 도 21에 도시한 바와 같이, 미세 패턴 형성용 필름(101)은, 송출 롤러(202)로부터 송출된다. 송출 롤러(202)보다 후단에는, 가이드 롤러(701), 댄서 롤러(702), 가이드 롤러(703)가 배치되어 있다. 미세 패턴 형성용 필름(101)은, 가이드 롤러(703)에 의해 흐름 방향(MD)이 바뀐다. 또한, 가이드 롤러(703)보다 후단에 위치하는 회전체(102)에 의해 흐름 방향(MD)이 바뀐다. 즉, 가이드 롤러(703)와 회전체(102) 사이에서는, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)는 서로 비평행인 상태로 되어 있다. 이러한 상태를 만듦으로써, 회전체(102)를 사용하여, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)를 접합할 때의 기포의 혼입을 억제하는 것이 가능해진다. 여기서, 가이드 롤러(703)와 회전체(102) 사이에서는, 피처리체(104)의 피처리면에 평행한 면 내에서, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 제1 마스크층면과, 피처리체(104)의 피처리면이 이루는 각도 θ2는, 0도 초과 80도 이하이면, 접합성이 향상되기 때문에 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.1도 이상 60도 이하이고, 0.2도 이상 30도 이하인 것이 가장 바람직하다.

(단속적 접합, 연속적 접합)

회전체(102)에 의해, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 제1 마스크층면과 피처리체(104)의 피처리면이 접합 및 압박될 때, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송은 정지한다. 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송이 정지되고, 회전체(102)가 흐름 방향(MD)과는 반대 방향으로 또한 피처리체(104)의 피처리면과 평행한 면 내에서 이동한다. 이에 따라, 피처리체 유지부(205)에 의해 고정된 피처리체(104)와 미세 패턴 형성용 필름(101)이 접합된다. 그 후, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송이 재개된다. 여기서, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송의 재개와 대략 동시에, 또는 재개 전에, 피처리체 유지부(205)로부터 피처리체(104)는 탈착된다. 즉, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송 재개에 의해, 피처리체(104)는 미세 패턴 형성용 필름(101)에 의해 반송되게 된다. 계속해서, 미세 패턴 형성용 필름(101) 상의 피처리체(104)가, 회전체(102)의 초기 위치를 통과한 후에, 회전체(102)가 초기 위치로 되돌아간다.

또는, 접합 후, 회전체(102)가 초기 위치로 되돌아가고, 그 후, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송이 재개된다. 여기서, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송의 재개와 대략 동시에, 또는 재개 전에, 피처리체 유지부(205)로부터 피처리체(104)는 탈착된다. 즉, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송 재개에 의해, 피처리체(104)는 미세 패턴 형성용 필름(101)에 의해 반송되게 된다.

상기 설명한 바와 같이, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송의 재개 전에, 피처리체 유지부(205)로부터 피처리체(104)가 탈착됨으로써, 피처리체(104)의 단부도 포함시킨 면 내에 대한 미세 패턴 형성용 필름(101)의 접합 정밀도가 향상되기 때문에 바람직하다. 보다 구체적으로는, 우선, 피처리체 유지부(205)에 의해 피처리체(104)의 피처리면과는 반대측의 면을 고정한다. 예컨대, 감압 고정을 채용할 수 있다. 다음으로, 압박부(100)의 회전체(102)에 의해, 피처리체(104)의 일단부로부터, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 접합을 시작한다. 그 후, 압박분만큼 회전체(102)는, 회전하면서 피처리체(104)의 타단부를 향해, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 접합이 행해진다. 여기서, 회전체(102)가 피처리체(104)의 타단부를 다 통과하기 전에, 피처리체의 고정을 개방한다. 예컨대, 피처리체 유지부(205)에 의한 유지가, 감압 척인 경우, 감압을 개방한다. 이 상태에서, 회전체(102)는, 회전하면서 피처리체(104)의 타단부를 통과한다. 이에 따라, 피처리체(104)의 단부도 포함시킨 면 내에 걸쳐, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 접합할 수 있다.

상기 설명한 바와 같은 단속적인 접합을, 이하, 단속적 접합이라고 한다. 또, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 피처리체(104)에 대한 접합 및 압박은, 상술한 단속적 접합뿐만 아니라, 연속적 접합으로 행할 수도 있다. 연속적 접합이란, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송이, 각 공정에서 정지하지 않고, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 피처리체(104)에 대한 접합이, 연속적으로 행해지는 경우를 말한다. 연속적 접합은, 회전체(102)의 위치가 고정되고, 또는, 이동하고, 피처리체 유지부(205)가 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)으로 이동함으로써 행해진다.

단속적 접합 또는 연속적 접합의 어느 경우에도, 회전체(102)는 회전축을 중심으로 회전하는 것이 바람직하다. 이 경우, 회전체(102)와, 피처리체(104)의 관계는, 이미 도 10을 참조하여 설명한 거리(X)의 범위를 만족하는 것이 바람직하다.

회전체(102)는, 피처리체(104)의 피처리면에 대하여 평행하게 이동하여, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)가 접합 및 압박된다. 미세 패턴 형성용 필름(101)의 피처리체(104)에 대한 접합이 단속적 접합인 경우, 피처리체 유지부(205)가 정지한 상태에서, 회전체(102)가 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)에 평행하며 또한 반대 방향으로 이동한다. 이 때, 피처리체(104)의 피처리면과 미세 패턴 형성용 필름(101)이 회전체(102)에 의해 접합 및 압박된다. 그 후, 피처리체(104)는 피처리체 유지부(205)로부터 이탈하고, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 일체가 되어 반송된다. 즉, 미세 패턴 형성용 필름(101)은, 피처리체(104)의 캐리어로서 기능한다. 계속해서, 미세 패턴 형성용 필름(101) 상의 피처리체(104)가 회전체(102)의 초기 위치를 통과한 후에, 회전체(102)가 초기 위치로 되돌아간다.

또한, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 피처리체(104)에 대한 접합이 연속적 접합인 경우에는, 회전체(102)는 고정되거나, 또는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)과는 반대 방향으로 이동한다. 전자의 경우, 피처리체 유지부(205)의 이동 속도는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송 속도와 동기하여, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송 속도가 접합·압박 속도가 된다. 한편, 후자의 경우, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송 속도와, 회전체(102)의 이동 속도의 상대 속도차가 미세 패턴 형성용 필름(101)의 접합·압박 속도가 되고, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송 속도로부터 상기 접합·압박 속도를 올릴 수 있다. 또한, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 피처리체(104)에 대한 접합이 연속적 접합인 경우, 후술하는 박리부(206)에서의 박리 속도는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송 속도와 동일해지기 때문에, 접합·압박 속도가 박리 속도보다 고속일 필요가 있는 경우에 유효하다.

회전체(102) 상에서는, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)의 피처리면이 대면한 상태이며 또한 서로 접촉한 상태가 된다. 이 상태에서, 회전체(102)가 이동함으로써, 미세 패턴 형성용 필름(101) 및 피처리체(104)가, 회전체(102)와 피처리체 유지부(205) 사이에 끼워져 압력이 가해진 상태가 된다. 이 결과, 미세 패턴 형성용 필름(101) 및 피처리체(104)는 접합·압박된다.

회전체(102)의 가압 수단으로는, 도 20에 도시한 가압 수단(204)과 같이, 회전체(102)를 하측으로부터 미세 패턴 형성용 필름(101)을 향해 압박하는 것이어도 좋고, 피처리체 유지부(205)에 의해 피처리체(104) 및 미세 패턴 형성용 필름(101)을 상측으로부터 회전체(102)를 향해 압박하는 것이어도 좋고, 이들 양쪽이어도 좋다.

또한, 회전체(102)와 피처리체 유지부(205)의 적어도 한쪽에는, 압박 가열부(도시되지 않음)가 부대되어 있다.

또한, 회전체(102)에 의해 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)를 압박할 때, 도 12를 참조하여 설명한 각도 Θ는, 1도 이상 60도 이하이면, 저온 또한 저압에서의 열 나노임프린트 정밀도가 향상되기 때문에 바람직하다. 제3 실시형태에 있어서는, 각도 Θ는, 1도 이상 10도 이하로 설정하고 있다.

또한, 회전체(102)에는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송에 지장을 초래하지 않는 정도로, 회전체(102)의 회전 마찰을 저감하는 회전 보조부(도시되지 않음)를 연결해도 좋다. 회전 보조부는, 예컨대, 회전체(102)의 회전축에 연결된 베어링이다.

접합부(201)보다 흐름 방향(MD)의 후단이며, 권취 롤러(203)보다 전단에는, 후술하는 에너지선 조사부를 병설하기에 충분한 간격을 두고, 박리부(206)가 형성되어 있다. 박리부(206)는, 박리용 롤러(604)를 구비하고 있다. 박리용 롤러(604)는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭 방향 전체에 걸쳐 연장 설치되어 있다. 또한, 박리용 롤러(604)의 단면 형상은, 대략 진원형이다. 박리용 롤러(604)의, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭 방향의 길이는, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 박리하는 적층체(207)의 크기, 즉 피처리체(104)의 크기보다 크면 특별히 한정되지 않는다. 특히, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭 방향으로 복수의 피처리체(104)를 배치하고, 동시에 미세 패턴 형성용 필름(101)을 적층체(207)로부터 박리하기 위해, 박리용 롤러(604)는 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭 방향 전체에 걸쳐 연장 설치되면 바람직하다. 또한, 박리용 롤러(604)의 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭 방향에 대한 길이는, 접합부(201)의 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭 방향에 대한 길이 이상이면 바람직하다. 특히, 과대한 설비화를 억제하는 관점에서, 박리용 롤러(604)의 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭 방향에 대한 길이와, 접합부(201)의 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭 방향에 대한 길이는, 대략 동등하면 보다 바람직하다.

또한, 박리용 롤러(604)는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송에 따라 수동적으로 회전하는 것이 박리의 정밀도를 향상시키기 때문에 바람직하다. 박리용 롤러(604)의 회전 기구에는, 프리 롤러에 의한 회전 기구나, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송에 동기, 즉, 송출 롤러(202) 또는 권취 롤러(203)가 구동부에 의한 회전에 동기한 회전 기구를 채용할 수 있다.

또한, 박리용 롤러(604)는, 예컨대, 회전축의 둘레에 원통형의 롤을 부착한 것이고, 이 롤의 표면의 재질은 특별히 한정되지 않지만, 수지나 고무 등의 탄성체인 것이, 박리의 정밀도를 향상시킬 수 있다는 점에서 바람직하다.

또한, 박리용 롤러(604)에는, 피처리체(104)를 고정하는 고정 수단(605)이 병설되어 있다. 고정 수단(605)은, 피처리체(104)의 피처리면과는 반대측의 노출면을 유지하도록 되어 있다.

박리부(206)에 있어서, 도 17을 참조하여 설명한 바와 같이, 박리각(θ1)은, 15도 이상 170도 이하인 것에 의해, 열 나노임프린트법에 의해 얻어지는 요철 구조에 대한 부하(박리 응력)가 저감되고, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송에 관련된 부하가 저하되기 때문에 바람직하다. 제3 실시형태에 있어서는, 박리각(θ1)을 95도 이상 150도 이하의 범위에서 설정하고 있다.

회전체(102)와 박리부(206) 사이에는, 에너지선 조사부(610)가 형성되어 있다. 에너지선 조사부(610)는, 피처리체(104)측에 형성되고, 피처리체(104)를 향해 에너지선이 조사된다.

여기서, 에너지선은, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 구성하는 재질에 따라 적절히 선정할 수 있기 때문에, 특별히 한정되지 않지만, 제3 실시형태에 있어서는, UV-LED 광원을 선정하고, 에너지선을 조사하기 시작하고부터 조사를 끝내기 까지의 적산 광량을, 800 mJ/cm²∼2000 mJ/cm²의 범위로 하고 있다.

송출 롤러(202)보다 흐름 방향(MD)의 전단측에는, 전처리부(도시되지 않음)를 형성할 수 있다. 전처리부에서는, 피처리체 유지부에서 유지되는 피처리체(104)의 피처리면을 전처리할 수 있다.

한편, 박리부(206)보다 흐름 방향(MD)의 후단에는, 상기 설명한 회수부(도시되지 않음)를 형성할 수 있다. 제3 실시형태에 있어서는, 고정 수단(605)이 회수부를 겸하도록 하고 있다. 즉, 박리부(206)에 있어서 미세 패턴 형성용 필름(101)을 피처리체(104)로부터 박리할 때, 피처리체(104)의 노출면을 고정 수단(605)에 의해 고정하고, 커버 필름을 박리한 후에, 고정 수단(605)에 의해 피처리체(104)를 유지하고, 고정 수단(605)을 이동시킴으로써 피처리체(104)를 회수한다.

또한, 박리부(206)보다 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 전단 이며, 또한, 에너지선 조사부(610)보다 후단에, 적층체 가열부(611)를 형성했다. 적층체 가열부(611)를 형성함으로써, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)의 계면을 안정화하는 것이 가능해진다. 적층체 가열부(611)에 의한 가열 온도는, 이미 설명한 바와 같이 피처리체(104)의 온도가, 30℃∼200℃의 범위가 되도록 가열할 수 있으면 바람직하다. 제3 실시형태에 있어서는, 피처리체(104)의 온도가 80℃ 이상 130℃ 이하의 범위가 되도록 가열 온도를 설정하고 있다.

또한, 박리부(206)보다 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 전단이며, 또한, 적층체 가열부(611)보다 후단에, 냉각부(612)를 형성했다. 냉각부(612)를 형성함으로써, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 박리성을 향상시킬 수 있다. 냉각부(612)에서는, 이미 설명한 바와 같이, 피처리체(104)의 온도가 120℃ 이하가 되도록 냉각시키면, 박리성을 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 제3 실시형태에 있어서는, 상기 온도가 30℃ 이하가 될 때까지, 바람을 분사함으로써 냉각시키고 있다.

또, 박리부(206)보다 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 후단이며, 또한, 회수부에 의해 전단에, 도시하지 않은 다른 에너지선 조사부를 형성할 수 있다. 다른 에너지선 조사부에 의해, 피처리체(104)의 표면에 열 나노임프린트에 의해 전사된 요철 구조를 안정화하는 것이 가능해져, 전사 이후의 처리에서의 요철 구조의 적용도나 보존 안정성이 향상된다. 또, 다른 에너지선 조사부 대신에 다른 가열부를 형성해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 22는, 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치의 변형예를 도시한 모식도이다. 도 22에 도시한 바와 같이, 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(600)는, 박리용 롤러(604) 대신에, 박리용 에지(620)를 구비하고 있어도 좋다.

도 23은, 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치의 변형예를 도시한 모식도이다. 도 23은, 도 20에 도시한 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(600)를, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 제1 마스크층면을 하측을 향하게 하고, 피처리체(104)를, 미세 패턴 형성용 필름(101)에 대하여 하측으로부터 대면시켜, 접합하는 구성으로 변경한 것을 도시하고 있다.

도 24는, 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치의 변형예를 도시한 모식도이다. 도 24에 도시한 바와 같이, 도 22에 도시한 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(600)를, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 제1 마스크층면을 하측을 향하게 하고, 피처리체(104)를, 미세 패턴 형성용 필름(101)에 대하여 하측으로부터 대면시켜, 접합하는 구성으로 변경한 것을 도시하고 있다.

도 25는, 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치의 변형예를 도시한 모식도이다. 도 25에 도시한 바와 같이, 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(600)는, 박리용 롤러(604) 대신에, 이동용 롤러(631) 및 박리용 롤러(632)를 구비하고 있어도 좋다.

이동용 롤러(631) 및 박리용 롤러(632)에 의한 미세 패턴 형성용 필름(101)의 박리는, 도 16a 및 도 16b를 참조하여 설명한 바와 같다.

도 26은, 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치의 변형예를 도시한 모식도이다. 도 26에 도시한 바와 같이, 도 25에 도시한 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(600)를, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 제1 마스크층면을 하측을 향하게 하고, 피처리체(104)를, 미세 패턴 형성용 필름(101)에 대하여 하측으로부터 대면시켜, 접합하는 구성으로 변경한 것을 도시하고 있다.

제3 실시형태에 있어서도, 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 동일하게, 미세 패턴 형성용 필름의 제1 마스크층 표면이 직접 접하는 롤은, 그 표면을 경면 마무리한 롤인 것이 바람직하다. 또한, 접합부에는, 정전기를 억제하기 위해 제전기를 설치할 수 있다. 마찬가지로, 박리부(206)에도 제전기를 설치할 수 있다.

(열 나노임프린트 방법)

이상과 같은 구성으로 이루어지는 제3 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(600)를 이용한 열 나노임프린트 방법에 관해 설명한다.

우선, 송출 롤러(202)로부터 미세 패턴 형성용 필름(101)을 반출하고, 권취 롤러(203)로 권취함으로써, 보호층 박리 롤러부(602), 접합부(201)의 순으로 미세 패턴 형성용 필름(101)을 반송한다.

보호층(601)을, 보호층 박리 롤러부(602)에 있어서 미세 패턴 형성용 필름(101)으로부터 박리하고, 보호층 권취 롤러(603)에 권취하여, 회수한다.

한편, 피처리체(104)를, 격납고(도시되지 않음)로부터 꺼낸다. 피처리체(104)는, 전처리부(도시되지 않음)에 의해 피처리체(104)의 피처리면 상에 전처리를 행해도 좋다. 제3 실시형태에 있어서는, UV-O₃ 처리, 에어 블로우 및 제전 처리를 순차적으로 행한다.

다음으로, 피처리체(104)는, 피처리체 유지부(205)에 의해 유지한다. 제3 실시형태에 있어서는, 감압 흡착에 의해 유지하고 있다. 다음으로, 피처리체(104)는 피처리체 유지부(205)에 의해 회전체(102)의 앞으로 반송된다. 제3 실시형태에 있어서는, 피처리체 유지부(205)는, 감압 흡착 수단(205a)을 구비하고, 이 감압 흡착 수단(205a)을 상측을 향하게 한 상태에서 피처리체 유지부(205) 상에 피처리체(104)를 배치하고, 흡착 고정한다. 계속해서, 피처리체 유지부(205)가 이동 및 상하 반대가 되도록 회전함으로써, 회전체(102)의 앞까지 피처리체(104)를 반송하고, 정지한다. 이 때, 피처리체(104)의 피처리면과, 미세 패턴 형성용 필름(101)이, 접촉하지 않고 기울기를 갖고 대향한 상태가 된다.

그 후, 회전체(102)가 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)과는 반대 방향으로 이동하거나, 또는, 미세 패턴 형성용 필름(101)이 반송되고 있는 상태에서 피처리체 유지부(205)가 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송 속도와 동일한 속도로 이동한다. 이에 따라, 피처리체 유지부(205)와 회전체(102)에 의해, 피처리체(104)와 미세 패턴 형성용 필름(101)이 사이에 끼워진다.

계속해서, 미세 패턴 형성용 필름(101)은, 회전체(102)에 의한 압박력을 받아, 피처리체(104)에 대하여 압박된다. 이 때, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 표면과, 피처리체(104)의 표면이 서로 대면한 상태로 되어 있다. 제3 실시형태에 있어서는, 회전체(102)에 의해 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)를 압박할 때, 도 12를 참조하여 설명한 각도 Θ는, 1도 이상 10도 이하로 설정하고 있다.

이 때, 피처리체(104)를, 압박 가열부에 의해 가열한다. 제3 실시형태에 있어서는, 피처리체 유지부(205) 및 회전체(102)의 쌍방에 압박 가열부를 부대시키고, 이 압박 가열부에 의해 피처리체 유지부(205)의 피처리체(104)와 접하는 면 및 회전체(102)의 표면의 온도를, 60도∼130도의 범위에서 가열하고 있다.

여기서는, 압박 가열부에 의해 가열된 피처리체(104)에, 회전체(102)에 의해 실질적으로 선으로서의 압력을 가하면서 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)를 접합 및 압박함으로써, 저온 또한 저압에서 열 나노임프린트를 양호하게 행할 수 있다.

이 결과, 접합부(201)에서의 회전체(102)에 의한 접합 및 압박에 의해, 미세 패턴 형성용 필름(101)/피처리체(104)로 구성되는 적층체(207)가 얻어진다.

접합 및 압박이 완료되면, 피처리체 유지부(205)는, 피처리체(104)를 해방하고, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송에 의해, 적층체(207)가 에너지선 조사부(610)로 이동한다.

다음으로, 적층체(207)를, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송에 의해, 에너지선 조사부(610)의 조사 영역까지 반송하고, 에너지선을 조사한다. 에너지선의 조사는, 단속적 접합인 경우, 에너지선 조사부(610)의 조사 영역 아래에서 미세 패턴 형성용 필름(101)이 정지함으로써 행해진다. 한편, 연속적 접합인 경우, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 반송함으로써, 적층체(207)에 에너지선이 조사된다.

제3 실시형태에 있어서는, 에너지선은, 피처리체(104)를 향해 조사된다. 또한, 광원으로서 365 nm의 중심 파장을 갖는 UV-LED 광원을 선정하고, 적산 광량이 800 mJ/cm²∼2000 mJ/cm²가 되도록 설정하고 있다.

계속해서, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 반송함으로써, 적층체(207)를, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 후단을 향해, 적층체 가열부(611)로 반송한다. 적층체 가열부(611)에서는, 제3 실시형태에 있어서는, 피처리체(104)의 온도가 80℃ 이상 130℃ 이하의 범위가 되도록 설정하고 있다.

또한, 제3 실시형태에 있어서는, 적층체(207)를 한쌍의 평판(도시되지 않음)으로 사이에 끼우고, 각 평판을 함께 가열함으로써, 적층체(207)의 가열을 행하고 있다.

계속해서, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 반송함으로써, 적층체(207)를, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 후단을 향해 냉각부(612)로 반송한다. 제3 실시형태에 있어서는, 적층체(207)의 온도가 30℃ 이하가 될 때까지, 바람을 분사함으로써 냉각시키고 있다.

또한, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 반송함으로써, 적층체(207)를, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 후단을 향해, 박리부(206)까지 반송한다. 이 박리부(206)에서, 적층체(207)로부터 커버 필름을 박리한다.

단속적 접합의 경우, 도 25 및 도 26을 이용하여 설명한, 박리부(206)가 이동용 롤러(631) 및 박리용 롤러(632)를 구비한 열 나노임프린트 장치(600)를 이용한다. 즉, 적층체(207)의 피처리체(104)의 노출면을 고정 수단(605)에 의해 흡착 유지하고, 적층체(207)와 미세 패턴 형성용 필름(101)이 정지한 상태에서, 이동용 롤러(631)가, 도면 중 화살표 B로 나타내는 바와 같이, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 이송 방향(MD)과는 반대 방향으로 이동함으로써, 박리용 롤러(632)도 마찬가지로 이동하여, 적층체(207)로부터 커버 필름이 박리된다. 그 후, 미세 패턴 형성용 필름(101)은, 권취 롤러(203)에 의해 권취된다.

한편, 연속적 접합의 경우, 예컨대, 도 23 및 도 24를 이용하여 설명한, 박리부(206)가 박리용 에지(620)를 구비하고 있는 열 나노임프린트 장치(600)를 이용한다. 즉, 적층체(207)의 피처리체(104)의 노출면을 고정 수단(605)으로 흡착 유지하고, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송 속도와 동일한 속도로 또한 미세 패턴 형성용 필름(101)의 이송 방향(MD)에 평행한 방향으로 고정 수단(605)을 이동한다. 한편, 미세 패턴 형성용 필름(101)은 박리용 에지(620)에서 흐름 방향(MD)이 변화한다. 이에 따라, 적층체(207)에 있어서, 피처리체(104)가 미세 패턴 형성용 필름(101)으로부터 박리된다. 피처리체(104)는, 고정 수단(605)에 의해 유지된 채로 회수부(621)까지 이동한다. 한편, 미세 패턴 형성용 필름(101)은, 권취 롤러(203)에 의해 권취된다.

이와 같이 하여, 박리부(206)에 있어서, 적층체(207)로부터 커버 필름이 박리되고, 열 나노임프린트에 의해 전사 부여된 요철 구조가 형성된 피처리체(104), 즉, 도 5c에 도시한 중간체(21)가 얻어진다.

또, 제3 실시형태에 있어서는, 단속적 접합의 경우, 박리부(206)의 직전까지 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송에 의해 이동한 적층체(207)는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송 정지에 따라 정지한다. 계속해서, 고정 수단(605)이 피처리체(104)의 바로 위까지 이동하고, 계속해서 피처리체(104)를 향해 하강하여, 피처리체(104)를 감압 고정하고 있다.

마지막으로, 제1 마스크층 및 제2 마스크층이 형성된 피처리체(104)를 회수부에 의해 회수한다. 도 20, 도 23, 도 25 및 도 26에 도시한 열 나노임프린트 장치(600)에 있어서는, 고정 수단(605)을 회수부로서 병용하고 있다.

이상, 제3 실시형태에 관해 설명했지만, 각 구성 요소의 배치는, 직선적인 배치 외에, 원 형상으로 배치함으로써, 장치의 과대화를 억제할 수 있다.

<제4 실시형태>

이하, 제4 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에 관해 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 27은, 제4 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치를 도시한 모식도이다. 상술한 실시형태와 동일한 구성으로 이루어지는 부재에 관해서는 동일한 번호를 붙이고, 설명을 생략한다.

제4 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(800)는, 도 18을 이용하여 설명한 커트부(501)를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

열 나노임프린트 장치(800)는, 장척의 미세 패턴 형성용 필름(101)이 풀려나오는 송출 롤러(202)를 구비한다. 송출 롤러(202)는, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 소정의 속도로 송출한다. 이 송출 롤러(202)와 쌍을 이루어, 송출된 미세 패턴 형성용 필름(101)을 권취하는 권취 롤러(203)가 설치된다. 권취 롤러(203)의 미세 패턴 형성용 필름(101)의 권취 기구는, 제2 실시형태에서 설명한 바와 같다.

미세 패턴 형성용 필름(101)에 보호층(601)이 형성되는 경우, 송출 롤러(202)보다 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 후단에, 상술한 실시형태에서 설명한 것과 동일하게, 보호층 박리 롤러부(602) 및 보호층 권취 롤러(603)를 설치할 수 있다.

보호층 박리 롤러부(602)보다 흐름 방향(MD)의 더욱 후단에는, 접합부(201)가 형성되어 있다. 접합부(201)는, 상술한 제3 실시형태와 동일하게, 회전체(102) 및 가압 수단(204)을 포함하는 압박부(100)를 구비하고 있다. 또한, 보호층 박리 롤러부(602)와 접합부(201) 사이에는, 피처리체 유지부(205)가 형성되어 있다. 피처리체 유지부(205)의 유지 기구는, 상술한 제3 실시형태에서 설명한 것과 동일한 기구를 채용할 수 있다.

여기서, 접합부(201)보다 흐름 방향(MD)의 전단에 있어서, 피처리체 유지부(205)에 의해 유지된 피처리체(104)의 피처리면과 미세 패턴 형성용 필름(101)은, 상술한 제3 실시형태에서 설명한 것과 동일하게 기울기를 갖는 것이 바람직하다.

회전체(102)에 의한 미세 패턴 형성용 필름(101)의 요철 구조면과 피처리체(104)의 피처리면의 접합 및 압박은, 단속적 접합 혹은 연속적 접합에 상관없이, 상술한 제3 실시형태에서 설명한 것과 동일하게 행할 수 있다.

또한, 회전체(102)와 피처리체 유지부(205)의 적어도 한쪽에, 압박 가열부(도시되지 않음)를, 제3 실시형태와 동일하게 형성할 수 있다. 제4 실시형태에 있어서도, 제3 실시형태와 동일하게, 회전체(102) 및 피처리체 유지부(205)의 양쪽에 압박 가열부를 형성하고 있다.

또한, 피처리체(104)를, 격납고(도시되지 않음)로부터 꺼내어, 전처리부(도시되지 않음)에 의해 피처리체(104)의 피처리면에 전처리를 행해도 좋다. 제4 실시형태에 있어서는, 엑시머 처리, 에어 블로우 및 제전 처리를 순차적으로 행하고 있다.

회전체(102)보다 흐름 방향(MD)의 후단이며, 권취 롤러(203)보다 전단에는, 커트부(501)가 형성되어 있다. 또, 회전체(102)와 커트부(501) 사이, 또는, 권취 롤러(203)와 커트부(501) 사이는, 후술하는 에너지선 조사부 등을 병설하기에 충분한 간격을 형성하면 바람직하다.

여기서, 회전체(102)로부터 커트부(501)까지의 사이에 있어서, 미세 패턴 형성용 필름(101)/피처리체(104)로 이루어지는 적층체(207)의 반송은, 적층체(207)의 피처리체(104)의 노출면을 고정하는 고정 수단을 별도로 형성하는 것에 의해서도 실현할 수 있다. 그러나, 제3 실시형태와 동일하게, 장치의 과대화를 억제하는 관점에서, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름을 이용하여 반송하는, 바꾸어 말하면 미세 패턴 형성용 필름(101)을 피처리체(104)의 캐리어로서 기능시키는 것이 바람직하다.

커트부(501)는, 이미 설명한 바와 같이, 미세 패턴 형성용 필름(101)이 접합된 피처리체(104)에 대하여, 피처리체(104)의 외주보다 외측에 위치하는 미세 패턴 형성용 필름(101)을 완전히 또는 부분적으로 절단한다. 제4 실시형태에 있어서는, 부분적으로 재단하는 형식을 채용하고 있다. 보다 구체적으로는, 제4 실시형태에 있어서는, 커트부(501)는, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 절단하는 재단날부(501a)와, 적층체(207)를 지지하는 지지부(501b)로 구성되어 있다. 재단날부(501a)에는, 피처리체(104)보다 크며, 또한, 외주 형상이 피처리체(104)와 대략 상사 형상인 재단날(504)을 사용하고 있다. 재단날(504)에 점대칭으로 4개소의 칼날이 없는 부분을 형성하고 있다. 즉, 커트부(501)에 의해 재단된 미세 패턴 형성용 필름(101)은, 재단 위치의 외측(도 19 중 101a)과 내측(도 19 중 101b) 사이에, 피처리체(104)를 중심으로 점대칭으로 4개소의 부분적인 접속부를 남기고 재단된다. 또한, 이미 설명한 바와 같이, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송 정밀도의 관점에서, 제4 실시형태에 있어서는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭 방향의 재단폭(I)은, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 폭(W)에 대하여, 0.8W∼0.99W 사이가 되도록 설정한다.

커트부(501)는, 또한, 예컨대 스폰지로 구성되는 대략 원기둥형의 탄성체(505)를 구비하고 있다. 탄성체(505)의 두께는 재단날(504)보다 크다. 또한, 탄성체(505)에는, 원형으로 홈부(505a)가 형성되어 있다. 이 홈부(505a) 내에 재단날(504)이 그 전체를 수용 가능하게 매몰되어 장착되어 있다. 이에 따라, 탄성체(505)가 외부로부터 압력을 받아 압축되면, 재단날(504)의 날끝이 외부로 돌출되도록 되어 있다. 커트부(501)는 도시하지 않은 구동 수단에 의해 승강 가능하게 되어 있다.

또한, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 사이에 끼우고, 재단날부(501a)의 반대측에는, 적층체(207)를 피처리체(104)측으로부터 지지하는 금속제의 지지대(506)가 설치되어 있다. 지지대(506)는, 예컨대 고정되어 있다. 상술한 재단날부(501a)의 탄성체(505) 및 지지대(506)에 의해, 지지부(501b)가 구성되고, 적층체(207)의 상하의 면을 협지한다. 보다 구체적으로는, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 재단할 때에, 커트부(501)가 하강하고, 지지대(506)는 고정된다. 이 때문에, 적층체(207)를 상하로부터 끼워넣을 수 있다. 더욱 커트부(501)의 하강에 의해, 탄성체(505)의 탄성 변형이 생기고, 재단날부(501a)가 미세 패턴 형성용 필름(101)으로 눌려 들어간다. 즉, 커트부(501)의 하강에 의해, 탄성체(505)에 압력이 가해져, 탄성체(505)가 압축되고, 재단날(504)이 돌출된다. 이 결과, 미세 패턴 형성용 필름(101)이 재단된다.

상술한 바와 같이, 커트부(501)에 의해, 적층체(207)의 미세 패턴 형성용 필름(101)을 부분적으로 재단한다. 즉, 도 19에 도시한 바와 같이, 피처리체(104) 상의 미세 패턴 형성용 필름(101a)과, 피처리체(104) 상의 미세 패턴 형성용 필름(101b)은, 접속점을 갖는다. 이 때문에, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 더욱 후단으로의 적층체(207)의 반송은, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송에 의해 행할 수 있다.

커트부(501)보다 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 전단에, 에너지선 조사부를 형성할 수 있다. 에너지선 조사부에 관해서는, 이미 설명한 바와 같다. 제4 실시형태에 있어서는, 에너지선은, 피처리체(104)를 향해 조사하고 있다. 또한, 광원으로서 365 nm의 중심 파장을 갖는 UV-LED 광원을 선정하고, 적산 광량이 800 mJ/cm²∼2000 mJ/cm²가 되도록 설정하고 있다.

커트부(501)보다 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 후단에는, 분리부(503)를 형성할 수 있다. 분리부(503)를 형성함으로써, 부분적으로 재단된 미세 패턴 형성용 필름(101b)/피처리체(104)로 이루어지는 적층체(207)를, 미세 패턴 형성용 필름(101a)으로부터 완전히 분리하고, 적층체(207)를 연속적으로 얻을 수 있다.

분리부(503)는, 이미 제2 실시형태에 있어서 설명한 바와 같은 구성이다. 제4 실시형태에 있어서는, 적층체(207)의 피처리체(104)의 노출면을 유지(고정)하고, 부분적으로 재단된 미세 패턴 형성용 필름(101a)의 흐름 방향(MD)이, 박리용 롤러(503a)에 의해 변화함으로써, 미세 패턴 형성용 필름(101a)으로부터 적층체(207)를 분리한다.

제4 실시형태에 있어서는, 도 17을 참조하여 설명한 분리각(θ1)은, 95도 이상 170도 이하의 범위로 설정하고 있다.

또한, 분리부(503)에 있어서는, 피처리체(104)의 노출면을 탈착 가능하게 고정할 수 있는 고정 수단을 더욱 형성함으로써, 상기 분리부(503)에 의한 분리시의 적층체(207)의 물리적 밸런스가 양호해지기 때문에, 미세 패턴 형성용 필름(101a)의 비틀림이나 열 나노임프린트에 의해 얻어지는 요철 구조의 결손을 보다 억제할 수 있다. 고정 수단은, 감압 척, 정전 척, 외주연부를 파지하는 방식, 또는 당업자에게 주지된 카세트 지지 방식을 채용할 수 있다.

분리부(503)보다 흐름 방향(MD)의 후단에는, 회수부(도시되지 않음)를 형성할 수 있다. 회수부는, 적층체(207)를 회수한다. 이 회수부는, 적층체(207)를 유지하면서, 다음 처리를 위한 장치나 일시적인 보관 장치까지 반송한다. 회수부에 의한 적층체(207)의 유지는, 피처리체(104)의 노출면 또는 미세 패턴 형성용 필름(101)의 노출면을 지지함으로써 실현할 수 있다. 제4 실시형태에 있어서는, 분리부(503)에 있어서 사용한 고정 수단을 회수 수단으로서 병용하고 있다. 즉, 분리부(503)에 있어서는, 고정 수단(801)이 피처리체(104)의 표면을 고정하고, 적층체(207)가 분리된다. 계속해서, 고정 수단(801)의 흡착 고정을 유지한 상태에서, 고정 수단(801)이 이동하고, 적층체(207)를 회수한다.

또한, 제4 실시형태에 있어서는, 도 28 및 도 29에 도시한 바와 같이, 분리부(503)보다 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 후단에 또한, 추가로 다른 구성 요소를 부가할 수 있다.

도 28은, 제4 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치의 변형예를 도시한 모식도이다. 도 28에 도시한 바와 같이, 열 나노임프린트 장치(800)는, 분리부(503)에서 미세 패턴 형성용 필름(101a)으로부터 분리된 적층체(207)를 반송하는 반송부(810)를 구비하고 있다. 반송부(810)는, 한쌍의 컨베이어 롤(811, 812)에, 컨베이어 벨트(813)를 가설한 컨베이어이다.

반송부(810)의 컨베이어 종단 부근에는 박리부(814)가 형성되어 있다. 박리부(814)는, 고정 수단(815)에 의한 적층체(207)를 구성하는 피처리체(104)의 노출면의 흡착 고정과, 컨베이어 롤(812) 상에서의 컨베이어 벨트(813)의 곡률(이하, 컨베이어 종단의 곡률이라고 함)을 이용하여, 피처리체(104)로부터 미세 패턴 형성용 필름(101b)을 박리한다.

이와 같이 컨베이어 종단의 곡률을 이용하는 경우, 반송부(810)에 의한 적층체(207)의 반송 속도에 동기한 속도로, 고정 수단(815)이 피처리체(104)를 유지하면서 적층체(207)의 흐름 방향에 평행하게 이동함과 동시에, 미세 패턴 형성용 필름(101b)은 컨베이어 벨트(813)에 의해 유지된다. 그리고, 고정 수단(815)/피처리체(104)/미세 패턴 형성용 필름(101b)/컨베이어 벨트(813)로 이루어지는 적층체가 컨베이어 종단의 곡률에 침입하여, 박리가 행해진다. 이에 따라, 미세 패턴 형성용 필름(101b)의 박리성이 양호해진다. 여기서, 고정 수단(815)을 복수 형성하며, 또한, 모든 고정 수단(815)이 동일한 동작을 반복해서 행하는 것이, 양산의 관점에서 바람직하다.

도 28에 도시한 바와 같이, 박리부(814)보다 전단에는, 반송부(810)를 따라, 에너지선 조사부(820), 가열부(821) 및 냉각부(822)를 형성할 수 있다.

가열부(821)에서는, 제4 실시형태에 있어서는, 피처리체(104)의 가열 온도를 90℃ 이상 140℃ 이하의 범위로 설정한다. 또한, 가열부(821)에서는, 적층체(207)를 한쌍의 평판으로 사이에 끼우고, 각각의 평판을 함께 가열함으로써, 가열을 행한다.

또한, 냉각부(822)에서는, 제4 실시형태에 있어서는, 적층체(207)의 온도가 30℃ 이하가 될 때까지, 바람을 분사함으로써 냉각시키고 있다.

박리부(814)에서 미세 패턴 형성용 필름(101b)이 박리된 피처리체(104)는, 별도로 형성된 회수부(도시되지 않음)에 의해 회수된다. 회수부의 기구는 이미 설명한 바와 같다.

도 29는, 제4 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치의 변형예를 도시한 모식도이다. 도 29에 도시한 바와 같이, 열 나노임프린트 장치(900)는, 분리부(503)에서 미세 패턴 형성용 필름(101a)으로부터 분리된 적층체(207)를 유지한 채로 반송하는, 복수의 가동식 고정 수단(831)으로 구성되는 반송부(830)를 구비하고 있다. 또, 도 29에 도시한 열 나노임프린트 장치(900)는, 도 18에 도시한 제2 실시형태와 동일하게, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 요철 구조면이 상측을 향하고, 피처리체(104)의 피처리면이 하측을 향한 상태에서 처리되는 구성으로 되어 있다.

반송부(830)에 의한 적층체(207)의 반송 경로 상에는, 에너지선 조사부(820), 가열부(821) 및 냉각부(822)가 순차적으로 형성되어 있다.

반송부(830)의 종단에는, 박리부(832)가 형성되어 있다. 이 박리부(832)에 의해, 피처리체(104)의 노출면을 고정 수단(831)에 의해 유지하고, 정지한 상태에서, 미세 패턴 형성용 필름(101b)을 유지하고, 미세 패턴 형성용 필름(101b)을 피처리체(104)의 면내 방향으로의 이동이 가해지도록 박리한다. 박리부(832)로는, 이미 설명한 박리부(206)와 동일한 것을 채용할 수 있다.

제4 실시형태에 있어서도, 제1∼제3 실시형태와 동일하게, 미세 패턴 형성용 필름의 제1 마스크층 표면이 직접 접하는 롤은, 그 표면을 경면 마무리한 롤인 것이 바람직하다. 또한, 접합부(201)에는, 정전기를 억제하기 위해 제전기를 설치할 수 있다. 마찬가지로, 박리부(832)에도 제전기를 설치할 수 있다.

이상, 제4 실시형태에 관해 설명했지만, 각 구성 요소의 배치는, 직선적인 배치 외에, 원 형상으로 배치함으로써, 장치의 과대화를 억제할 수 있다.

<제5 실시형태>

이하, 제5 실시형태에 관해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 30은, 제5 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치를 도시한 모식도이다. 제3 실시형태와 동일한 구성으로 이루어지는 부재에 관해서는 동일한 번호를 붙이고, 설명을 생략한다.

제5 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(1000)는, 장척의 미세 패턴 형성용 필름(101)이 풀려나오는 송출 롤러(202)를 구비한다. 송출 롤러(202)는, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 소정의 속도로 송출한다. 이 송출 롤러(202)와 쌍을 이루어, 송출된 미세 패턴 형성용 필름(101)을 권취하는 권취 롤러(203)가 형성되어 있다.

미세 패턴 형성용 필름(101)에 보호층(601)이 형성되어 있는 경우, 송출 롤러(202)보다 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)의 후단에, 보호층 박리 롤러부(602) 및 보호층 권취 롤러(603)를 설치할 수 있다.

보호층 박리 롤러부(602)보다 흐름 방향(MD)의 더욱 후단에는, 접합부(201)가 형성되어 있다. 접합부(201)에 있어서, 회전체(102)에는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송에 지장을 초래하지 않는 정도로 회전체(102)의 회전 마찰을 저감하는 회전 보조부(1009)를 연결할 수 있다. 회전 보조부(1009)는, 예컨대, 회전체(102)의 회전축에 연결된 베어링이다. 이 회전 보조부(1009)는 없어도 상관없다.

또한, 접합부(201)와 피처리체 유지부(205)의 적어도 한쪽에 압박 가열부를 형성할 수 있다. 제5 실시형태에 있어서는 양쪽에 압박 가열부(도시되지 않음)를 형성하고 있다.

접합부(201)는, 도 30에 도시한 바와 같이, 송출 롤러(202)보다 높은 위치에 배치되어 있다. 이에 따라, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)이, 비스듬한 상측 방향으로부터 수평 방향으로 방향 전환된다. 즉, 접합부(201)는, 가이드 롤러로서도 기능하고 있다.

접합부(201)보다 흐름 방향(MD)의 후단이며, 권취 롤러(203)보다 전단에는, 후술하는 에너지선 조사부(1002)를 병설하기에 충분한 간격을 두고, 박리용 롤러(604)가 설치되어 있다.

박리용 롤러(604)에는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송에 지장을 초래하지 않는 정도로 박리용 롤러(604)의 회전 마찰을 저감하는 회전 보조부(1001)를 연결할 수 있다.

박리용 롤러(604)는, 도 30에 도시한 바와 같이, 권취 롤러(203)보다 높은 위치에 배치되어 있다. 이에 따라, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD)이, 수평 방향으로부터 경사 하측으로 방향 전환된다. 즉, 박리용 롤러(604)는, 가이드 롤러로서도 기능하고 있다.

이와 같이, 접합부(201)와 박리용 롤러(604) 사이에서는, 미세 패턴 형성용 필름(101)이 대략 수평 상태로 반송된다.

접합부(201)와 박리용 롤러(604) 사이로서, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 피처리체(104)와는 반대측에는, 에너지선 조사부(1002)가 형성되어 있다.

열 나노임프린트 장치(1000)에 있어서는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 피처리체(104)에 대한 접합면이 수직 방향 상측을 향하고 있다. 그리고, 접합부(201), 에너지선 조사부(1002) 및 박리용 롤러(604)는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 하측, 즉, 피처리체(104)와는 반대측에 배치되어 있다.

또한, 제5 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(1000)는, 피처리체 반입부(1003)를 구비하고 있다. 이 피처리체 반입부(1003)는, 전처리부(1004)에 피처리체(104)를 반입하고, 그 표면을, 제1 실시형태와 동일하게 전처리한다. 피처리체(104)를 지지할 필요가 있기 때문에, 피처리체(104)의 외주연부를 파지하는 것이 바람직하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

또한, 제5 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(1000)는, 피처리체 반입부(1003)로부터 피처리체(104)를 수취하는 피처리체 유지부(205)를 구비한다. 이 피처리체 유지부(205)는, 수취한 피처리체(104)를 접합부(201)의 상측까지 이동하고, 미세 패턴 형성용 필름(101)에, 전처리된 면을 하측으로 하여 적재한다.

피처리체 유지부(205)에서는, 감압 척(도시되지 않음)에 의해 피처리체(104)를 착탈 가능하게 고정된다. 피처리체 유지부(205)로는, 감압 척 외에, 정전 척 등을 들 수 있다. 또한, 피처리체(104)의 외주연부를 파지하는 것이나, 당업자에게 주지된 카세트 지지 방식을 채용한 것이어도 좋다.

또한, 제5 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(1000)는, 커버 필름을 박리함으로써 얻어지는 피처리체, 즉 중간체(1005)를 회수하는 회수부(1006)를 구비한다. 회수부(1006)에서는, 감압 척(도시되지 않음)에 의해 중간체를 착탈 가능하게 고정한다. 고정 수단으로는, 감압 척 외에, 정전 척 등을 들 수 있다. 또한, 중간체(1005)의 외주연부를 파지하는 것이나, 당업자에게 주지된 카세트 지지 방식을 채용한 것이어도 좋다.

이 제5 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(1000)에 있어서는, 피처리체(104)는, 미세 패턴 형성용 필름(101)에 의해 그 흐름 방향(MD)을 따라, 회전체(102), 에너지선 조사부(1002), 및 박리용 롤러(604) 상을 순차적으로 반송되어, 접합, 에너지선 조사 및 박리의 각 처리가 실시된다.

우선, 회전체(102) 상에서는, 미세 패턴 형성용 필름(101)과, 피처리체(104)의 피처리면이 대면하며 또한 서로 접촉한 상태로 반송된다. 그리고, 회전체(102)에는, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 피처리체(104)의 전처리면을 향해 압박하는 가압 수단(204)이 형성되어 있고, 가압 수단(204)에 의한 압박력이 미세 패턴 형성용 필름(101) 및 피처리체(104)에 대하여 가해진다. 이 때, 압박 가열부에 의해 피처리체(104)는 소정 온도로 가온되기 때문에, 피처리체(104)와의 밀착성이 발현된다. 이 결과, 미세 패턴 형성용 필름(101) 및 피처리체(104)의 접합 및 압박이 실질적으로 선으로서 행해지고, 미세 패턴 형성용 필름(101)/피처리체(104)로 구성되는 적층체(207)가 얻어진다.

이 때에, 피처리체 유지부(205)는, 피처리체(104)를 지지하고 있다. 이와 같이, 제5 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(1000)에서는, 회전체(102), 피처리체 유지부(205), 압박 가열부, 및 가압 수단(204)에 의해 접합부(201)를 구성하고 있다. 이 접합부(201)에 의해, 미세 패턴 형성용 필름(101) 및 피처리체(104)에 실질적으로 선으로 압력을 가함으로써, 이들의 접합을 실현하고 있다.

또, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)의 접합·압박 조건, 방법, 피처리체 유지부(205)의 기구는, 제1 실시형태에 기재한 바와 같다.

또, 피처리체 유지부(205)에 지지되어 있는 피처리체(104)는, 피처리체(104)가 전부 접합부(201)를 통과한 후, 혹은 다 통과하기 직전에, 그 지지를 해방한다. 즉, 피처리체(104)의 일주면이 전부 미세 패턴 형성용 필름(101)과 접합된 후, 혹은 그 직전에, 피처리체 유지부(205)의 피처리체(104)의 유지는 해방되고, 미세 패턴 형성용 필름(101)/피처리체(104)로 이루어지는 적층체(207)만이, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름에 의해 이동하여, 에너지선 조사부(1002)쪽으로 반송된다.

에너지선 조사부(1002)보다 흐름 방향(MD)의 후단에는, 가열부(1007) 및 냉각부(1008)가 순차적으로 배치되어 있다. 또한, 박리용 롤러(604)보다 흐름 방향(MD) 후단이며, 또한, 회수부(1006)보다 전단에, 에너지선 조사부(1010)를 형성할 수 있다. 에너지선 조사부(1010)로부터 중간체에 에너지선을 조사함으로써, 제1 마스크층을 안정화하는 것이 가능해져, 도시하지 않은 다음 처리에서의 적용도나 보존 안정성이 향상된다. 또, 에너지선 조사부(1010) 대신에 가열부를 형성해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 제5 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(1000)에 있어서는, 중간체(1005)는, 감압 척(도시되지 않음)에 의해 회수부(1006)에 고정되고, 그 상태에서, 박리용 롤러(604) 상에서, 미세 패턴 형성용 필름(101)으로부터 중간체(1005)가 박리된다. 이와 같이, 제5 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(1000)에서는, 박리용 롤러(604) 및 회수부(1006)로 박리부가 구성되어 있다. 박리부에 관해서는, 제1 실시형태∼제4 실시형태에 기재한 바와 같다.

다음으로, 상술한 제5 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(1000)를 이용한 열 나노임프린트 전사에 관해 설명한다. 도 31a∼도 31c, 및 도 32a∼도 32c는, 제5 실시형태에 관련된 전사 방법에서의 열 나노임프린트 장치의 동작을 도시한 모식도이다.

도 31a에 도시한 바와 같이, 송출 롤러(202)로부터 미세 패턴 형성용 필름(101)을 반출하고, 권취 롤러(203)에 의해 권취함으로써, 보호층 박리 롤러부(602), 회전체(102), 박리용 롤러(604)의 순으로 미세 패턴 형성용 필름(101)을 반송한다. 다음으로, 보호층(601)을, 보호층 박리 롤러부(602)에 있어서 미세 패턴 형성용 필름(101)으로부터 박리하고, 보호층 권취 롤러(603)에 권취하여, 회수한다.

피처리체(104)를, 격납하는 도시하지 않은 격납고로부터, 도 31a에 도시한 바와 같이, 피처리체 반입부(1003)에 의해 전처리부(1004)에 반입한다. 피처리체 반입부(1003)는, 피처리체(104)의 전처리면측으로부터 접근하여, 피처리체(104)의 외주연부를 파지한다.

계속해서, 도 31b에 도시한 바와 같이, 피처리체(104)를, 피처리체 반입부(1003)로부터, 피처리체 유지부(205)로 전달한다. 이 때에, 피처리체 반입부(1003)는, 180도 회전하여, 피처리체(104)의 전처리면과는 반대측을 피처리체 유지부(205) 방향을 향하게 하고, 이것에 접촉시킨다. 이 상태에서, 감압 척(도시되지 않음)이 피처리체(104)를 피처리체 유지부(205)에 고정한다.

다음으로, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송과 함께, 도 31c에 도시한 바와 같이, 피처리체(104)를, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 위까지 반송한다. 계속해서, 피처리체(104)는, 접합부(201)의 위까지 이동해 간다. 피처리체 유지부(205)에 포함되는 압박 가열부에 의해 피처리체(104)는 가열되고, 접합부(201) 상에서, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)를 접촉함과 동시에, 가압 수단(204)에 의한 압박력을 받아, 피처리체(104)와 미세 패턴 형성용 필름(101)은 접합되어, 미세 패턴 형성용 필름(101)/피처리체(104)로 구성되는 적층체(207)가 얻어진다. 그 후, 피처리체 유지부(205)의 감압 척은 해방되고, 피처리체 유지부(205)는 피처리체(104)로부터 떨어진다. 또, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)의 접합 및 압박은, 상기 설명한 바와 같이 연속적 접합이어도 좋고, 단속적 접합이어도 좋다.

압박 가열부에 의한 가열 조건은, 이미 설명한 범위를 적용할 수 있다.

다음으로, 도 32a에 도시한 바와 같이, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 접합된 상태의 피처리체(104)를, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송에 따라, 에너지선 조사부(1002)의 조사 영역까지 반송하고, 에너지선을 조사한다. 에너지선의 조사는, 이미 설명한 조건을 채용할 수 있다.

또한, 도 30에 있어서는, 에너지선 조사부(1002)는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 피처리체(104)와는 반대측에 형성되어 있지만, 제5 실시형태에 있어서는, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 피처리체측에 형성할 수도 있다.

계속해서, 도 32b에 도시한 바와 같이, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송과 함께, 적층체(207)를, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD) 후단을 향해, 가열부(1007)로 반송한다. 가열부(1007)에서는, 적층체(207)를 가열함으로써, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 제1 마스크층의 안정성이 향상되고, 미세 패턴 형성용 필름(101)과 피처리체(104)의 계면의 안정성을 향상시키는 것이 가능해지고, 이에 따라, 이후의 미세 패턴 형성용 필름(101)의 박리성을 향상시킬 수 있다. 또, 가열부(1007)의 기구 및 조건은 이미 설명한 범위를 채용할 수 있다.

계속해서, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송과 함께, 적층체(207)를, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD) 후단을 향해, 냉각부(1008)로 반송한다. 냉각부(1008)를 형성함으로써, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 박리할 때의 박리성을 향상시킬 수 있다. 냉각부(1008)의 기구 및 조건은 이미 설명한 범위를 채용할 수 있다.

또한, 도 32b에 도시한 바와 같이, 적층체(207)를, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 반송과 함께, 미세 패턴 형성용 필름(101)의 흐름 방향(MD) 후단을 향해, 박리용 롤러(604)의 위까지 반송한다. 여기서, 박리용 롤러(604) 상에 피처리체(104)가 도달하기 전에, 피처리체(104)의 노출되는 면은, 회수부(1006)에 의해 지지된다. 회수부(1006)에 의해 지지된 피처리체(104)는, 박리용 롤러(604)의 둘레면 상에 있어서, 적층체(207)로부터 미세 패턴 형성용 필름(101)의 커버 필름을 박리한다. 박리된 미세 패턴 형성용 필름(101)은, 권취 롤러(203)에 의해 권취된다. 이 결과, 그 표면에 요철 구조가 형성된 피처리체, 즉 중간체(1005)가 얻어진다. 마지막으로, 도 32c에 도시한 바와 같이 중간체(1005)를 회수부(1006)에 의해 회수한다.

이상 설명한 바와 같이 제5 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(1000) 및 그것을 이용한 전사 방법에 의하면, 상술한 제3 실시형태와 동등한 효과가 얻어진다. 또한, 제5 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(1000)에 의하면, 피처리체(104)를 접합부(201), 에너지선 조사부(1002), 박리용 롤러(604)로 순차 반송하는 수단으로서, 미세 패턴 형성용 필름(101)을 이용함으로써, 중간체(1005)를 연속적으로 얻을 수 있다. 또한, 제5 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치(1000)를 사용함으로써, 에너지선 조사부(1002)의 배치 자유도가 향상된다.

<에칭 공정>

이상 제1 실시형태 내지 제5 실시형태에서 설명한 마스크 패턴 전사 공정을 거친 후, 도 3c에 도시한, 제2 마스크층(12)/제1 마스크층(13)/피처리체(20)로 이루어지는 중간체(21)에 대하여, 에칭 공정을 실시하여 요철 구조체를 형성한다. 이 때, 이미 설명한, 소정의 노출부를 피처리체(20)의 외연부에 포함하는 중간체(21)를 사용함으로써, 미세 마스크 구조체(16)의 결함률을 저감시킬 수 있고, 이에 따라 요철 구조체(40)의 결함률을 저감시킬 수 있다. 소정의 노출부를 피처리체(20)의 외연부에 포함하는 중간체(21)는, 제1 실시형태 내지 제5 실시형태에서 설명한 마스크 패턴 전사 공정을 거침으로써, 특히, 표층에 저 Tg 탄성체를 구비하는 회전체(102)를 사용함으로써, 높은 제어성으로 제조할 수 있다. 에칭 공정은, 제1 마스크층 에칭 공정, 피처리체 에칭 공정의 순으로 구성된다. 에칭 조건은, 재료에 따라 여러가지로 설계할 수 있지만, 예컨대, 다음과 같은 에칭 방법을 들 수 있다.

(제1 마스크층 에칭)

제1 마스크층 에칭은, 제2 마스크층을 에칭 마스크로서 기능시킨, 제1 마스크층의 에칭이고, 건식 에칭을 사용할 수 있다. 제1 마스크층(13)의 에칭에 이용하는 가스는, O₂ 가스, H₂ 가스, 및 Ar 가스의 적어도 1종을 포함하는 혼합 가스를 사용한다. 특히, O₂만을 사용하는 것이 바람직하다. 제1 마스크층(13)을 화학 반응적으로 에칭하는 관점에서, 에칭에 이용하는 가스로서, O₂ 가스 및 H₂ 가스를 선택할 수 있다. 또한, 이온 입사 성분의 증가에 의한 세로 방향 에칭률 향상이라는 관점에서, 에칭에 이용하는 가스로서, Ar 가스 및 Xe 가스를 선택할 수 있다.

에칭시의 압력은, 반응성 에칭에 기여하는 이온 입사 에너지를 높이고, 에칭 이방성을 보다 향상시킬 수 있기 때문에, 0.1∼5 Pa인 것이 바람직하고, 0.1∼1 Pa이면 보다 바람직하다.

또한, O₂ 가스와, H₂ 가스, Ar 가스, 혹은 Xe 가스의 혼합 가스 비율은, 화학 반응성의 에칭 성분과 이온 입사 성분이 적량일 때에, 이방성이 향상되기 때문에, 99 sccm : 1 sccm∼50 sccm : 50 sccm이 바람직하고, 95 sccm : 5 sccm∼60 sccm : 40 sccm이 보다 바람직하고, 90 sccm : 10 sccm∼70 sccm : 30 sccm이 더욱 바람직하다.

제1 마스크층 에칭은 플라즈마 에칭이면, 제1 마스크층의 가공 정밀도가 향상되기 때문에 바람직하다. 플라즈마 에칭은, 용량 결합형 RIE, 유도 결합형 RIE 혹은 이온 인입 바이어스를 이용하는 RIE를 이용하여 행한다. 예컨대, 산소 가스만, 혹은 산소 가스와 아르곤 가스를 90 sccm : 10 sccm∼70 sccm : 30 sccm 사이에서 혼합한 가스를 이용하고, 처리 압력을 0.1∼1 Pa의 범위로 설정하며, 또한, 용량 결합형 RIE, 유도 결합형 RIE, 혹은 이온 인입 전압을 이용하는 RIE를 이용하는 에칭 방법 등을 들 수 있다.

도 2b에 도시한 미세 패턴 형성용 필름(I)에서는, 제2 마스크층(12) 중에 포함되는 증기압이 낮은 성분(예컨대, Ti, Zr, Ta 등을 금속 원소로서 갖는 졸겔 재료)이, 제1 마스크층(13)을 에칭할 때에, 제1 마스크층(13)의 측벽을 보호하는 역할을 수행하고, 그 결과, 두께가 있는 제1 마스크층(13)을 용이하게 에칭할 수 있게 된다.

제2 마스크층(12)을 마스크로 하여 제1 마스크층(13)을 에칭함으로써, 제1 마스크층(13)의 에칭률에 비해 제2 마스크층(12)의 에칭률 쪽이 작기 때문에, 제1 마스크층(13)에 잔막 두께 분포가 있었다 하더라도, 에칭 공정에서 제1 마스크층(13)의 잔막 두께 분포가 흡수되어, 제1 마스크층(13)으로 구성되는 마스크의 높이를 고르게 하는 것이 가능해진다.

(피처리체 에칭 공정)

피처리체 에칭 공정은, 제1 마스크층(13)을 에칭 마스크로 하여 피처리체(20)를 에칭하는 공정이고, 습식 에칭과 건식 에칭의 어느 것이나 채용할 수 있다. 특히, 피처리체(20)의 가공 자유도를 크게 한다는 점에서, 건식 에칭을 채용하는 것이 바람직하다. 건식 에칭시의 제1 마스크층(13)의 에칭 마스크 내성을 향상시킨다는 관점에서, 염소계 가스나 플론(flon)계 가스를 이용한 에칭을 행할 수 있다. 염소계 가스에, 산소 가스, 아르곤 가스 혹은 산소 가스와 아르곤 가스의 혼합 가스를 첨가해도 좋다.

플론계 가스로는, 예컨대, CxHzFy의 화학식으로 기재 가능한 가스 중, x=1∼4, y=1∼8, 또한 z=0∼3의 가스를 사용할 수 있다. 이와 같은 가스는 단체로 사용해도 좋고, 복수 혼합하여 사용해도 좋다.

또한, 플론계 가스(CxHzFy : x=1∼4, y=1∼8, z=0∼3의 범위의 정수)의 C와 F의 비율(y/x)이 상이한 플론계 가스 2종을 혼합하고, 피처리체(20)의 에칭 측벽을 보호하는 플루오로카본막의 퇴적량을 증감시킴으로써, 테이퍼 형상의 각도를 구별하여 만들 수 있다. 피처리체(20)의 마스크 형상을, 건식 에칭에 의해, 보다 정밀하게 제어하는 경우, F/C≥3의 플론 가스와, F/C<3의 플론 가스의 유량의 비율을, 95 sccm : 5 sccm∼60 sccm : 40 sccm으로 하는 것이 바람직하고, 70 sccm : 30 sccm∼60 sccm : 40 sccm이면, 보다 바람직하다. 예컨대, CF₄, CHF₃, C₂F₆, C₃F₈, C₄F₆, C₄F₈, CH₂F₂ 및 CH₃F를 들 수 있다. 또한, 피처리체(20)의 에칭률을 향상시키기 위해, 플론계 가스에, Ar 가스, O₂ 가스 및 Xe 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1 이상의 가스를, 가스 유량 전체의 50% 이하 혼합한 가스를 사용할 수도 있다. 플론계 가스와 Ar 가스의 혼합 가스와, O₂ 가스 혹은 Xe 가스의 혼합 가스는, 반응성 에칭 성분과 이온 입사 성분이 적량인 경우에, 피처리체(20)의 에칭률이 향상된다는 관점에서, 가스 유량의 비율 99 sccm : 1 sccm∼50 sccm : 50 sccm이 바람직하고, 보다 바람직하게는 95 sccm : 5 sccm∼60 sccm : 40 sccm, 더욱 바람직하게는 90 sccm : 10 sccm∼70 sccm : 30 sccm이다. 또한, 이하에 설명하는 염소계 가스와 혼합하여 사용할 수도 있다.

염소계 가스로는, 예컨대, Cl₂, BCl₃, CCl₄, PCl₃, SiCl₄, HCl, CCl₂F₂ 및 CCl₃F를 들 수 있다. 또한, 난(難)에칭 피처리체의 에칭률을 향상시키기 위해, 염소계 가스에 산소 가스, 아르곤 가스 혹은 산소 가스와 아르곤 가스의 혼합 가스를 첨가해도 좋다. 염소계 가스와 Ar 가스의 혼합 가스와, O₂ 가스 혹은 Xe 가스의 혼합 가스는, 반응성 에칭 성분과 이온 입사 성분이 적량인 경우에, 피처리체(20)의 에칭률이 향상된다는 관점에서, 가스 유량의 비율 99 sccm : 1 sccm∼50 sccm : 50 sccm이 바람직하고, 보다 바람직하게는 99 sccm : 1 sccm∼80 sccm : 20 sccm, 더욱 바람직하게는 99 sccm : 1 sccm∼90 sccm : 10 sccm이다.

에칭시의 압력은 반응성 에칭에 기여하는 이온 입사 에너지가 커지고, 피처리체(20)의 에칭률이 향상되기 때문에, 0.1∼20 Pa인 것이 바람직하고, 0.1∼10 Pa인 것이 보다 바람직하다.

플라즈마 에칭은 용량 결합형 RIE, 유도 결합형 RIE, 혹은 이온 인입 전압을 이용하는 RIE를 이용하여 행한다. 예컨대, 플론계 가스를 이용하는 경우에는 CHF₃ 가스만, 혹은 CF₄와 C₄F₈을 가스 유량의 비율 90 sccm : 10 sccm∼60 sccm : 40 sccm 사이에서 혼합한 가스를 이용하고, 처리 압력을 0.1∼5 Pa의 범위에서 설정하며, 또한, 용량 결합형 RIE, 유도 결합형 RIE, 혹은 이온 인입 전압을 이용하는 RIE를 이용하는 에칭 방법 등을 들 수 있다. 또한, 예컨대, 염소계 가스를 이용하는 경우에는 BCl₃ 가스만, 혹은 BCl₃과 Cl₂, 혹은 Ar을 가스 유량의 비율 95 sccm : 5 sccm∼85 sccm : 15 sccm 사이에서 혼합한 가스를 이용하고, 처리 압력을 0.1∼10 Pa의 범위에서 설정하며, 또한, 용량 결합형 RIE, 유도 결합형 RIE, 혹은 이온 인입 전압을 이용하는 RIE를 이용하는 에칭 방법 등을 들 수 있다.

(미세 패턴 형성용 필름의 제조방법)

다음으로, 본 발명의 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름의 제조방법에 관해 설명한다.

도 33은, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름의 제조방법의 각 공정을 도시한 단면 모식도이다. 이하의 공정 (1-1)∼(1-6)을 순서대로 행함으로써, 제2 마스크층을 구비한 제1 적층체(I)를 제조할 수 있다. 또, 이하의 공정은, 롤 투 롤로 행하는 것이 바람직하다.

공정(1-1) : 지지 기재(110) 상에 경화성 수지 조성물(111)을 도포하는 공정(수지를 도공하는 공정, 도 33a 참조).

공정(1-2) : 도포한 경화성 수지 조성물(111)을, 이형 처리를 실시한 마스터 몰드(112)에 압박하는 공정(수지를 주형에 압박하는 공정, 도 33b 참조).

공정(1-3) : 지지 기재(110)측으로부터 광조사를 행하여, 경화성 수지 조성물(111)을 광 라디칼 중합시켜 경화물층(113)을 얻는 공정(수지를 광경화시키는 공정, 도 33c 참조).

공정(1-4) : 경화물층(113)을 마스터 몰드(112)로부터 박리하고, 마스터 몰드(112)의 패턴 형상의 반전 형상을 구비한 요철 구조를 얻는 공정(경화물층(113)을 주형으로부터 박리하는 공정, 커버 필름(A)을 얻는 공정, 도 33d 참조).

공정(1-5) : 경화물층(113)의 요철 구조 상에, 희석한 제2 마스크층 재료(114)를 도공하는 공정(도 33e 참조).

공정(1-6) : 용제를 건조 제거하여, 제2 마스크층을 구비한 제1 적층체(I)를 얻는 공정(도 33f 참조).

상술한 공정(1-1)∼(1-6)을 거침으로써, 지지 기재(110) 및 경화물층(113)으로 이루어지는 커버 필름(A)과, 제2 마스크층(12)으로 구성된 제1 적층체(I)가 얻어진다.

공정(1-5)에 있어서, 특히, 이후에 설명하는 lcv=0으로 하기 위해서는, 다음의 (1)∼(4)에 나타내는 모든 조건을 만족하는 것이 필요하다. (1) 희석 용제가 알콜, 에테르, 케톤 등의 수계 용제인 것. (2) 커버 필름(A)의 개구율이 45% 이상, 바람직하게는 55% 이상, 가장 바람직하게는 65% 이상인 것. (3) 커버 필름(A)의 요철 구조 표면의 물에 대한 접촉각 CA가 CA≥80°, 바람직하게는 CA≥90°, 더욱 바람직하게는 CA≥ 95°이며, 또한, (4) 커버 필름(A)의 Es/Eb의 값이 1<Es/Eb≤30000인 것.

또, 도 33에 있어서, 마스터 몰드(112)는 평판형으로 도시되어 있지만, 원통형의 롤이면 바람직하다. 원통형의 표면에 미세 구조가 구비된 롤을 마스터 몰드(112)로서 사용함으로써, 제1 적층체(I)를 연속 프로세스로 제조하는 것이 가능해진다. 즉, 제1 적층체(I)를 장척형의 필름, 예컨대, 폭 300 mm 길이 200 m나 폭 500 mm 길이 500 m의 성형물로서 제조할 수 있다.

도 34는, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름의 제조방법의 각 공정을 도시한 단면 모식도이다. 공정(1-4)에서 얻어진 커버 필름(A)을 주형으로 하여, 도 34에 도시한 바와 같이 커버 필름(B)을 제작하고, 이 커버 필름(B)을 사용하여 상기 공정(1-4) 이후를 행해도 좋다.

공정(2-1) : 지지 기재(115) 상에 경화성 수지 조성물(116)을 도포하는 공정(수지를 도포하는 공정, 도 34a 참조).

공정(2-2) : 도포한 경화성 수지 조성물(116)을 커버 필름(A)에 압박하는 공정(수지를 주형에 압박하는 공정, 도 34b 참조).

공정(2-3) : 커버 필름(A)의 지지 기재(110)측과, 다른 한쪽의 지지 기재(115)측의 양쪽, 또는 어느 한쪽으로부터 광조사를 행하여, 경화성 수지 조성물(116)을 광 라디칼 중합시켜 경화물층(117)을 얻는 공정(수지를 광경화시키는 공정, 도 34c 참조).

공정(2-4) : 경화물층(117)을 커버 필름(A)으로부터 박리하고, 마스터 몰드(112)의 패턴 형상과 동일한 형상을 구비한 요철 구조를 얻는 공정(경화물로부터 주형을 박리하는 공정, 커버 필름(B)을 얻는 공정, 도 34d 참조).

공정(1-1), (2-1)에서의 도공 방법으로는, 롤러 코트법, 그라비아 코트법, 바 코트법, 다이 코트법, 분무 코트법, 에어 나이프 코트법, 플로우 코트법, 커튼 코트법 등을 들 수 있다.

공정(1-6) 후에, 커버 필름을 씌우고(합하고), 권취하는 공정을 가해도 좋다. 또한, 공정(1-6) 후에, 광조사를 행하여, 제2 마스크층(12) 중에 포함되는 경화성 부위를, 부분적으로 광중합시켜도 좋다.

제2 마스크층(12)에 졸겔 재료를 포함하는 경우, 공정(1-6)은, 용제 건조 외에, 졸겔 재료의 축합도 겸하고 있다. 또한, 졸겔 재료를 제2 마스크층(12)에 포함하는 경우, 권취한 후에 양생하는 공정을 가해도 좋다. 양생은, 실온∼120℃ 사이에서 행하는 것이 바람직하다. 특히, 실온∼105℃이면 바람직하다.

공정(1-1)∼(1-4)에서 제작되는 커버 필름(A)의 요철 구조 중에, 도공 개선 구조를 포함해도 좋다. 도공 개선 구조는, 원하는 마스크를 제작하기 위한 기본 구조를 끼워넣도록 배치되어 있고, 도공 개선 구조의 피치는, 기본 구조보다 큰 것이 바람직하다. 특히, 도공 개선 구조 중의 피치가, 기본 구조측으로부터, 필름 단부로, 서서히 커지는 것이 바람직하다.

이후에 설명하는 lcc 및 lcv를 만족하는 구조를 형성하기 위해서는, 다음에 나타내는 구조 및 무기 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

도 35는, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름에서의 필러 형상의 요철 구조를 도시한 단면 모식도이다. 제1 적층체(I)의 요철 구조(11)가 필러 형상인 경우, 하나의 볼록부(11b)의 정상부를 형성하는 면에서의, 최장 선분의 길이(lx)가 서브미크론 스케일이면, 희석 도공한 제2 마스크층 재료가, 계의 에너지를 감소시키도록, 효율적으로 오목부(11a) 내부에 충전되는 결과, 이후에 설명하는 lcv를 작게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 특히, 최장 선분의 길이가 500 nm 이하이면, 상기 효과를 한층 더 발휘할 수 있기 때문에 바람직하고, 보다 바람직하게는 300 nm 이하, 가장 바람직하게는 150 nm 이하이다. 또, 하나의 볼록부(11b)의 정상부를 형성하는 면이란, 각 볼록부(11b)의 정상부 위치를 통과하는 면과, 하나의 볼록부(11b)의 정상부가 교차하는 면을 의미한다.

도 35a에 도시한 바와 같이, 볼록부(11b)는, 바닥부의 면적 쪽이 정상부의 면적보다 큰 구조, 즉, 볼록부(11b)가 경사를 갖는 구조이면, 상기 효과를 보다 발휘할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 도 35b에 도시한 바와 같이, 볼록부(11b)의 정상부와 경사부는, 연속적으로 매끄럽게 연결되어 있으면, 상기 효과를 한층 더 발휘할 수 있기 때문에 바람직하다.

도 36은, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름에서의 홀 형상의 요철 구조를 도시한 상면도이다. 제1 적층체(I)의 요철 구조(11)가 홀 형상인 경우, 하나의 홀(A)와, 홀(A)에 가장 근접하는 홀(B)에 있어서, 홀(A)의 개구 안쪽부와, 홀(B)의 개구 안쪽부를 연결하는, 최단 선분(ly)의 길이가 서브미크론 스케일이면, 희석 도공한 제2 마스크층 재료가, 계의 에너지를 감소시키도록, 효율적으로 오목부(11a) 내부에 충전되는 결과, 이후에 설명하는 lcv를 작게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 특히, 최단 선분의 길이가 500 nm 이하이면, 상기 효과를 한층 더 발휘할 수 있기 때문에 바람직하고, 보다 바람직하게는 400 nm 이하, 가장 바람직하게는 300 nm 이하이다. 그 중에서도, 최단 선분의 길이는, 150 nm 이하이면 바람직하고, 더욱 바람직하게는 100 nm 이하, 가장 바람직하게는 0 nm이다. 또, 최단 선분의 길이가 0 nm란, 홀(A)와 홀(B)의 개구 안쪽부의 일부가 서로 중복되는 상태를 의미하고 있다.

또한, 피치 P 및 피치 S는 모두 상기 효과를 보다 발휘하기 위해, 1200 nm 이하인 것이 바람직하고, 800 nm 이하인 것이 보다 바람직하고, 500 nm 이하인 것이 가장 바람직하다. 또한, 전사성의 관점에서 피치는 200 nm 이상이면 바람직하다. 요철 구조(11) 상에 제2 마스크층(12)을 도공하고, 오목부(11a) 내부에 제2 마스크층(12)을 충전할 때에, 개구율이 45% 이상이면, 피치 200 nm 내지 800 nm의 범위 내에 있는 경우에는, 제2 마스크층(12)은 요철 구조(11)를 인식할 수 있고, 오목부(11a) 내부에 형성되는 제2 마스크층(12)의 가상 액적의 곡률 반경을 극대화하도록, 구조 내부로 젖어들어 퍼지기 때문에 바람직하다. 가상 액적이란, 요철 구조(11)의 오목부(11a) 내부에 존재하는 것으로 가정한, 제2 마스크층(12)의 액적을 의미한다. 또한, 개구율이 65% 이상이면, 상기 효과에 덧붙여, 요철 구조(11)의 볼록부(11b) 상으로부터 오목부(11a) 내부 방향으로의 포텐셜이 작용하여 오목부(11a) 내에 액적이 충전된 후에, 볼록부 상으로 제2 마스크층(12)의 액적이 이동하는 것을 회피할 수 있기 때문에, 보다 바람직하다. 또한, 상기 효과를 한층 더 발휘하기 위해, 개구율은, 70% 이상이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 개구율은, 75% 이상이고, 80% 이상이면 더욱 바람직하다.

또한, 홀 개구부의 면적이 홀 바닥부의 면적보다 크면, 상기 효과를 보다 발휘할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 개구 안쪽과 오목부(11a)의 측면은, 연속적으로 매끄럽게 연결되어 있으면, 상기 효과를 한층 더 발휘할 수 있기 때문에 바람직하다.

제2 마스크층(12)을 구성하는 무기 재료 중에, 희석 도공 후의 용제 휘발 과정에서 양태가 변화하는 재료를 포함하면, 재료 자체의 면적을 작게 한다는 드라이빙 힘(driving force)도 동시에 작용하기 때문에, 보다 효과적으로 무기 재료가 오목부(11a) 내부에 충전되는 결과, lcv를 작게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 양태의 변화란, 예컨대, 발열 반응이나, 점도가 커지는 변화를 들 수 있다. 예컨대, 졸겔 재료를 포함하면, 용제 휘발 과정에서, 공기 중의 수증기와 반응하여, 졸겔 재료가 중축합한다. 이에 따라, 졸겔 재료의 에너지가 불안정화되기 때문에, 용제 건조에 따라 저하되는 용제 액면(용제와 공기 계면)으로부터 멀어지고자 하는 드라이빙 힘이 작용하고, 그 결과, 졸겔 재료가 양호하게 오목부 내부에 충전되고, 이후에 설명하는 lcv가 작아진다.

도 37은, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름의 제조방법의 각 공정을 도시한 단면 모식도이다. 상기 공정(1-1)∼(1-6)에 계속해서, 공정(1-7) 및 공정(1-8)을 행함으로써 제2 적층체(II)를 제작할 수 있다. 또, 이하의 공정은, 롤 투 롤로 행하는 것이 바람직하다.

공정(1-7) : 제1 적층체(I)(커버 필름(B)/제2 마스크층(12)으로 이루어지는 적층체) 상에, 희석한 제1 마스크층 재료(120)를 도공하는 공정(도 37a 참조).

공정(1-8) : 용제를 건조 제거하고, 제1 마스크층(13)을 형성하여, 제2 적층체(II)를 얻는 공정(도 37b 참조).

상술한 공정(1-7)∼(1-8)을 거침으로써, 지지 기재(110) 및 경화물층(113)으로 이루어지는 커버 필름(B)과, 제2 마스크층(12)과, 제1 마스크층(13)으로 구성된 제2 적층체(II)가 얻어진다.

공정(1-7)에서의 도공 방법으로는, 롤러 코트법, 바 코트법, 다이 코트법, 분무 코트법, 에어 나이프 코트법, 플로우 코트법, 커튼 코트법, 그라비아 코트법 등을 들 수 있다. 또한, 제1 마스크층 재료는, 용제 희석하여 사용하고, 그 후, 건조 공정을 거쳐도 좋다. 또한, 공정(1-8) 후에, 커버 필름을 씌우고(합하고), 권취하는 공정을 가해도 좋다.

제2 적층체(II)에서, 제2 마스크층(12)과 제1 마스크층(13)의 계면 형상은, 평평해도 좋고 만곡되어 있어도 좋다. 만곡되어 있는 형상으로는, 제2 마스크층(12)이 제1 마스크층(13)측으로 볼록형으로 팽창되어 있는 형상이나, 제1 마스크층(13)이 제2 마스크층(12)측으로 볼록형으로 팽창되어 있는 형상 등을 들 수 있다. 또한, 제1 마스크층(13)측으로부터 제2 마스크층(12)측으로의 볼록형의 팽창 1개와, 제2 마스크층(12)측으로부터 제1 마스크층(13)측으로의 볼록형의 팽창 2개를 갖는 구조 등도 들 수 있다.

상술한 바와 같이 하여 제조된 제2 적층체(II)를 사용함으로써, 피처리체(20) 상에 종횡비가 높은 미세 마스크 패턴(16a)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 피처리체(20)의 표면에 미세 패턴(22)을 형성할 수 있다. 제2 적층체(II)를 사용한 중간체(21), 미세 마스크 구조체(16), 미세 패턴(22)의 제조방법은, 제1 실시형태∼제5 실시형태를 포함하여 이미 설명한 바와 같다.

<미세 패턴 형성용 필름의 상세설명>

다음으로, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에 적합하게 사용되는 미세 패턴 형성용 필름에 관해 상세히 설명한다. 미세 패턴 형성용 필름은, 나노 스케일의 요철 구조가 형성된 커버 필름과, 요철 구조의 오목부 내부에 형성된 제2 마스크층과, 요철 구조 및 제2 마스크층을 덮도록 형성된 제1 마스크층을 구비한다.

도 38은, 본 실시형태에 관련된 미세 패턴 형성용 필름을 도시한 모식 단면도이다. 미세 패턴 형성용 필름(1100)은, 일주면 상에 나노 스케일의 요철 구조(1102)가 형성된 커버 필름(1101)의 요철 구조(1102)의 오목부 내부에 제2 마스크층(1103)이 형성되고, 제2 마스크층(1103) 및 요철 구조(1102)를 덮도록 제1 마스크층(1104)이 형성된 장척의 필름형체이면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 이하에 기재하는 미세 패턴 형성용 필름(1100)을 사용할 수 있다.

또, 상술한 미세 패턴 형성용 필름(101)과의 대응 관계는 이하와 같다. 회전체(102)에 의해 피처리체(104)에 접합되는 면은, 제1 마스크층(1104)의 표면이다. 또한, 박리부(206)에 있어서 박리되는 것은, 요철 구조(1102)를 갖는 커버 필름(1110)이고, 피처리체(104) 상에 제1 마스크층(1104) 및 제2 마스크층(1103)으로 이루어지는 요철 구조가 전사된다.

커버 필름(1101)이 구비하는 나노 스케일의 요철 구조(1102)는, 특정 방향으로 연장되는 단수(예컨대, 라인형) 또는 복수(예컨대, 도트형)의 볼록부(1102a)가, 특정 방향에 직교하는 방향을 따라, 서로 소정의 나노 스케일의 간격을 이격하여 형성되어 있다. 볼록부(1102a)는, 미세 패턴 형성용 필름(1100)의 두께 방향을 따른 단면시(직교 방향에 수직인 단면에서 보았을 때)에 있어서, 요철 구조(1102)의 주면에 대하여 수직인 방향으로 돌출되어 있다. 볼록부(1102a) 사이에는, 오목부(1102b)가 형성되어 있다. 이 볼록부(1102a) 및 오목부(1102b)로 요철 구조(1102)를 구성하고 있다. 미세 패턴 형성용 필름(1100)에서의 요철 구조(1102)의 형상은, 특별히 한정되지 않지만, 복수의 울타리형체가 배열된 라인 앤드 스페이스 구조, 복수의 도트(볼록부, 돌기)형 구조가 배열된 도트 구조, 복수의 홀(오목부)형 구조가 배열된 홀 구조 등을 들 수 있다. 도트 구조나 홀 구조는 예컨대, 원뿔, 원기둥, 사각뿔, 사각기둥, 2중 링형, 다중 링형 등의 구조를 들 수 있다.

피처리체를 에칭할 때의 제1 마스크층(1104)의 에칭 마스크로서의 성능을 고려하면, 요철 구조(1102)는, 홀 형상인 것이 바람직하다. 또한, 홀 형상인 것은, 제2 마스크층(1103)을, 요철 구조(1102)의 요철 구조면 상에 직접 도공할 때의 도공성이나, 요철 구조(1102)의 내구성(물리적 파괴에 대한 내성)의 관점에서도, 바람직하다.

여기서 「필러 형상」이란, 「기둥형체(뿔형체)가 복수 배치된 형상」이고, 「홀 형상」이란, 「기둥형(뿔형)의 구멍이 복수 형성된 형상」이다. 또한, 요철 구조(1102)에 있어서, 볼록부(1102a)끼리의 거리가 50 nm 이상 5000 nm 이하이고, 볼록부(1102a)의 높이가 10 nm 이상 2000 nm 이하인 것이 바람직하다. 용도에 따라 다르기도 하지만, 볼록부(1102a)끼리의 인접 거리(볼록부(1102a)의 정점끼리의 간격)가 작고, 볼록부(1102a)의 높이(오목부(1102b)의 바닥으로부터 볼록부(1102a)의 정점까지의 높이)가 큰 것이 바람직하다. 여기서, 볼록부(1102a)란, 요철 구조(1102)의 평균 높이보다 높은 부위를 말하며, 오목부(1102b)란, 요철 구조(1102)의 평균 높이보다 낮은 부위를 말하는 것으로 한다.

또한, 도 39에 도시한 바와 같이, 면 내에서 직교하는 제1 방향(D1)과 제2 방향(D2)에 대하여, 제1 방향(D1)으로 피치 P로 볼록부(1102a)(또는 오목부(1102b))가 배열되며, 또한, 제2 방향(D2)으로 피치 S로 볼록부(1102a)(또는 오목부(1102b))가 배열되고, 또한, 제2 방향(D2)으로 열을 이루는 볼록부(1102a)(또는 오목부(1102b))의 제1 방향(D1)의 위상차 α의 규칙성이 낮은, 주기성과 비주기성을 더불어 갖는 배열이어도 좋다. 피치 P 및 피치 S는, 상정하는 용도에 따라 적절히 설계할 수 있기 때문에, 피치 P와 피치 S가 동일하며, 또한, 위상차 α의 규칙성이 높아도 좋다.

또한, 도 39에 있어서는, 볼록부(1102a)(또는 오목부(1102b))가 중복을 갖지 않고 독립된 상태로 그려져 있지만, 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)의 적어도 어느 한쪽으로 배열되는 볼록부(1102a)(또는 오목부(1102b))가 중복되어 있어도 좋다. 또, 위상차 α란, 인접하는 열(제1 방향(D1))에 있어서 가장 근접하는 볼록부(11b)의 중심을 통과하는 선분(제2 방향(D2))의 거리를 말한다. 보다 구체적으로는, 예컨대, 도 39에 도시한 바와 같이, 제1 방향(D1)으로 열을 이루는, 제(N) 열의 어느 볼록부(1102a)(또는 오목부(1102b)) 중심을 통과하는 제2 방향(D2)의 선분과, 볼록부(1102a)(또는 오목부(1102b))로부터 가장 가까운 거리에 있는, 제(N+1) 열의 어느 볼록부(1102a)(또는 오목부(1102b))의 중심을 통과하는 제2 방향의 선분과의 거리를 의미한다.

예컨대, LED의 사파이어 기판이나 GaN 기판, 혹은 Si 기판 표면의 가공을 행하는 경우, 피처리체(20)(도 3a 참조)로서 사파이어 기판이나 GaN 기판, 혹은 Si 기판을 선정하고, 요철 구조(1102)의 요철 구조 형상은, 피치가 50 nm∼1000 nm, 높이가 50 nm∼1000 nm인, 나노 스케일로 정규 배열을 이루며, 또한, 마이크로 스케일의 큰 주기성을 갖는 홀 형상인 것이 바람직하다.

요철 구조(1102)의 형상이 홀 형상인 경우, 하나의 홀(A)와, 홀(A)에 가장 근접하는 홀(B)에 있어서, 홀(A)의 개구 안쪽부와, 홀(B)의 개구 안쪽부를 연결하는, 최단 선분의 길이가 서브미크론 스케일이면, 제2 마스크층(1103)의 배치 정밀도가 향상되기 때문에 바람직하다. 특히, 최단 선분의 길이가, 500 nm 이하이면, 상기 효과를 한층 더 발휘할 수 있기 때문에 바람직하고, 보다 바람직하게는 400 nm 이하, 가장 바람직하게는 300 nm 이하이다. 그 중에서도, 최단 선분의 길이는, 150 nm 이하이면 바람직하고, 더욱 바람직하게는 100 nm 이하, 가장 바람직하게는 0 nm이다. 또, 최단 선분의 길이가 0 nm란, 홀(A)와 홀(B)의 개구 안쪽부의 일부가 서로 중복되는 상태를 의미하고 있다.

또한, 후술하는 요철 구조(1102)의 오목부(1102b)의 내부에 대한 제2 마스크층(1103)의 배치성을 높인다는 관점에서, 요철 구조(1102)의 개구율은 45% 이상이면 바람직하고, 개구율이 50% 이상이면 바람직하고, 개구율이 55% 이상이면 보다 바람직하고, 개구율이 65% 이상이면, 보다 바람직하다. 개구율은, 70% 이상이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 개구율은, 75% 이상이고, 80% 이상이면 더욱 바람직하다.

또한, 홀 개구부의 면적이, 홀 바닥부의 면적보다 크면, 상기 효과를 보다 발휘할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 개구 안쪽과 오목부 측면은, 연속적으로 매끄럽게 연결되어 있으면, 상기 효과를 한층 더 발휘할 수 있기 때문에 바람직하다.

또, 요철 구조(1102)와 평행한 면 내에서, 요철 구조(1102) 상의 단위 면적(Sc) 하에 포함되는, 오목부의 면적(Sh)의 비율이 개구율이다. 예컨대, 개구경(φ)이 430 nm, x축 방향의 피치가 398 nm, y축 방향의 피치가 460 nm, 높이(h)가 460 nm인 원기둥형 오목부가 육방 최밀 충전 배열로 배열된 요철 구조(1102)인 경우, Sh/Sc는 0.79(79%)가 된다. 마찬가지로, 예컨대 개구경(φ)이 180 nm, x축 방향의 피치가 173 nm, y축 방향의 피치가 200 nm, 높이(h)가 200 nm인 원기둥형 오목부가 육방 최밀 충전 배열로 배열된 요철 구조(1102)에 대해서는, (Sh/Sc)는 0.73(73%)이 된다. 마찬가지로, 예컨대, 개구경(φ)이 680 nm, x축 방향의 피치가 606 nm, y축 방향의 피치가 700 nm, 높이(h)가 700 nm인 원기둥형 오목부가 육방 최밀 충전 배열로 배열된 요철 구조(1102)에 대해서는, (Sh/Sc)는 0.86(86%)이 된다.

또한, 요철 구조(1102)의 높이 혹은 깊이(h)와, 오목부 개구폭 혹은 볼록부 바닥부 직경(φ)의 비율(h/φ)로 나타내어지는 종횡비는, 0.1 이상 3.0 이하의 범위가 바람직하다. 종횡비는, 전사 정밀도의 관점에서 0.1 이상의 범위가 바람직하고, 0.5 이상이 보다 바람직하다. 또한, 종횡비는, 제2 마스크층(1103)의 전사 정밀도의 관점에서 2.5 이하인 것이 바람직하다.

미세 패턴 형성용 필름(1100)은, 커버 필름(1101) 상에 요철 구조(1102)를 별도로 형성하고 있지만, 커버 필름(1101)의 일주면 상에 나노 스케일의 요철 구조(1102)가 형성되면 특별히 한정되지 않고, 커버 필름(1101)을 직접 가공하여 요철 구조를 형성한 것이어도 좋다. 그러나, 열 나노임프린트 장치에 의해, 요철 구조가 형성된 피처리체를 연속적이고 효율적으로 얻는다는 관점에서, 커버 필름(1101) 상에 별도로 요철 구조(1102)를 형성한 것이 바람직하다. 또, 이하의 설명에 있어서는, 커버 필름(1101) 상에 요철 구조(1102)를 별도로 형성한 경우, 커버 필름(1101)을 지지 기재라고 표현한다.

지지 기재 상에 별도로 형성되는 요철 구조(1102)의 재료는 특별히 한정되지 않지만, 연속적 또한 균질인 나노 스케일의 요철 구조(1102)를 구비한 커버 필름(1101)을 제조한다는 관점에서, 실리콘으로 대표되는 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 이루어지는 수지 또는 불소 함유 수지로 구성되어 있거나, 요철 구조(1102) 상에 이형층이 형성되어 있으면 특별히 한정되지 않지만, 불소 함유 수지로 구성되는 것이 보다 바람직하다. 불소 함유 수지는, 불소 원소를 함유하고 있으며, 또한, 물에 대한 접촉각이 90도보다 크면 특별히 한정되지 않는다. 다만, 제2 마스크층(1103)을 피처리체에 전사할 때의 전사 정밀도의 관점에서, 물에 대한 접촉각은 95도 이상이 보다 바람직하고, 100도 이상이 더욱 바람직하다. 광경화성 수지 및 광중합 개시재를 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 광경화성 수지, 광중합 개시재 및 불소계 첨가재로 구성되는 것이 바람직하다. 불소계 첨가재로는 특별히 한정되지 않고, 내마모성, 내흠집성, 지문 부착 방지, 방오성, 레벨링성이나 발수 발유성 등의 표면 개질제 등을 사용할 수 있지만, 불소계 첨가재 분자 중에 광중합성기를 구비하는 것이 바람직하다.

커버 필름(1101)에 이용되는 지지 기재로는, 굴곡성을 갖는 재료가 바람직하고, 예컨대, 박막 유리, 박막 세라믹, 박막 금속 등의 박막 무기 재료, 및 플라스틱 등의 유기 재료를 불문하고 사용할 수 있다. 특히, 굴곡성을 갖고 연속 생산성이 우수한 시트, 필름, 박막, 직물, 부직포 등을 포함하는 것이 특히 바람직하다. 굴곡성을 갖는 재질로는, 예컨대, 폴리메타크릴산메틸 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 시클로올레핀 수지(COP), 가교 폴리에틸렌 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 변성 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리에테르설폰 수지, 폴리설폰 수지, 폴리에테르케톤 수지 등의 비정질 열가소성 수지나, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 방향족 폴리에스테르 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리아미드 수지 등의 결정성 열가소성 수지나, 아크릴계, 에폭시계, 우레탄계 등의 자외선(UV) 경화성 수지나 열경화성 수지를 들 수 있다. 또한, 자외선 경화성 수지나 열경화성 수지와, 유리 등의 무기 기판, 상기 열가소성 수지, 트리아세테이트 수지를 조합하거나, 또는 단독으로 이용하여 지지 기재를 구성할 수도 있다. 특히, 접합성의 향상, 또한, 연속적으로 피처리체(20)를 가공한다는 점에서, 지지 기재는 필름(릴형)인 것이 바람직하다.

커버 필름(1101)의 지지 기재와 요철 구조(1102)의 접착성을 향상시키기 위해, 요철 구조(1102)를 형성하는 커버 필름(1101)의 일주면 상에, 요철 구조(1102)와의 화학 결합이나, 침투 등의 물리적 결합을 위한 접착 용이 코팅, 프라이머 처리, 코로나 처리, 플라즈마 처리, UV/오존 처리, 고에너지선 조사 처리, 표면 조화 처리, 다공질화 처리 등을 실시해도 좋다.

(불소계 첨가재)

광중합성기를 동일 분자 내에 구비하는 불소계 첨가재로는, 불소 함유 (메트)아크릴레이트로서, 하기 화학식(1)로 표시되는 불소 함유 우레탄(메트)아크릴레이트를 들 수 있고, 하기 화학식(1)에 표시되는 첨가재를 사용함으로써, 후술하는 Es/Eb를 만족하는 것이 가능해지기 때문에 바람직하다. 이러한 우레탄(메트)아크릴레이트로는, 예컨대, 다이킨 공업사 제조의 「오프츠루 DAC(상표)」를 이용할 수 있다.

상기 화학식(1) 중에서, R1은, 하기 화학식(2)를 나타내고, R2는 하기 화학식(3)을 나타낸다.

(화학식(2) 중, n은, 1 이상 6 이하의 정수이다.)

(화학식(3) 중, R은, H 또는 CH₃이다.)

또한, 요철 구조(1102)의 표면부의 불소 농도(Es)는, 커버 필름(1101) 상에 형성된 요철 구조(1102)를 구성하는 수지층 중의 평균 불소 농도(Eb)보다 크게 하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 요철 구조(1102) 표면은 자유 에너지가 낮기 때문에 제1 마스크층(1104)과의 이형성이 우수하며, 또한, 나노미터 사이즈의 요철 형상을 반복해서 수지/수지 전사할 수 있는 이형성이 우수함과 동시에, 베이스 필름 부근에서는 자유 에너지를 높게 유지함으로써, 접착성을 향상시킬 수 있다.

또한, 요철 구조(1102)를 구성하는 수지 중의 평균 불소 원소 농도(Eb)와 요철 구조(1102)의 표면부의 불소 원소 농도(Es)의 비(Es/Eb)는, 1<Es/Eb≤30000을 만족함으로써, 상기 효과를 더욱 발휘하기 때문에 보다 바람직하다. 특히, (Es/Eb)는, 3≤Es/Eb≤1500, 10≤Es/Eb≤100의 범위가 됨에 따라, 보다 이형성이 향상되기 때문에 바람직하다.

또, 상기하는 가장 넓은 범위(1<Es/Eb≤30000) 안에 있고, 20≤Es/Eb≤200의 범위이면, 요철 구조(1102)의 표면부의 불소 원소 농도(Es)가, 요철 구조(1102) 중의 평균 불소 농도(Eb)보다 충분히 높아지고, 수지 표면의 자유 에너지가 효과적으로 감소하기 때문에, 제1 마스크층 수지나, 후술하는 제2 마스크층(1103)과의 이형성이 향상된다.

또한, (Es/Eb)는, 26≤Es/Eb≤189의 범위이면, 요철 구조(1102)의 표면의 자유 에너지를 보다 낮게 할 수 있고, 반복 전사성이 양호해지기 때문에 바람직하다. 또한, (Es/Eb)는, 30≤Es/Eb≤160의 범위이면, 요철 구조 표면의 자유 에너지를 감소시킴과 동시에, 수지의 강도를 유지할 수 있고, 반복 전사성이 보다 향상되기 때문에 바람직하고, 31≤Es/Eb≤155이면 보다 바람직하다. (Es/Eb)는, 46≤Es/Eb≤155이면, 상기 효과를 한층 더 발현할 수 있기 때문에 바람직하다.

또, 요철 구조(1102)의 표면측 영역이란, 예컨대, 요철 구조(1102)의 노출되는 표면으로부터, 커버 필름(1101)의 반대의 면측을 향해, 대략 1∼10% 두께 방향으로 침입한 부분, 또는 두께 방향으로 2 nm∼20 nm 침입한 부분을 의미한다.

상술한 Es는, XPS법에 의해 정량할 수 있다. XPS법의 X선의 침입 길이는 수nm로 얕기 때문에, Es 값을 정량함에 있어서 적합하다. 다른 해석 수법으로서, 투과형 전자 현미경을 사용한 에너지 분산형 X선 분광법(TEM-EDX)을 이용하여, (Es/Eb)를 산출할 수도 있다.

한편, 상술한 Eb는, 주입량으로부터 계산할 수 있다. 또는, 가스 크로마토그래프 질량 분석계(GC/MS)로 측정할 수 있다. 예컨대, 요철 구조(1102)를 물리적으로 박리하여 가스 크로마토그래프 질량 분석에 가함으로써, 평균 불소 원소 농도를 동정할 수 있다. 한편, 요철 구조(1102)를 물리적으로 박리한 세그먼트를, 플라스크 연소법으로 분해하고, 계속해서 이온 크로마토그래프 분석에 가하는 것에 의해서도, 수지 중의 평균 불소 원소 농도(Eb)를 동정할 수 있다.

요철 구조를 구성하는 재료에 관해서는 후술한다.

미세 패턴 형성용 필름(1100)은, 상술한 커버 필름(1101)의 요철 구조(1102)의 오목부(1102b)의 내부에, 요철 구조(1102)를 구성하는 재료와는 상이한 재료에 의해 형성되는 제2 마스크층(1103)이 배치되고, 또한, 요철 구조(1102) 및 제2 마스크층(1103)을 덮도록 제1 마스크층(1104)이 형성된다. 이러한 제2 마스크층(1103)에 의해, 피처리체(104)에 요철 구조를 전사 형성한 후에, 전사 형성된 요철 구조(제2 마스크층(1103) 및 제1 마스크층(1104)으로 구성되는 요철 구조)를 마스크로 하여 피처리체(104)를 가공할 때의, 가공 정밀도나 용이성이 향상된다. 또한, 피처리체(104) 상에 형성되는 요철 구조의 볼록부 상부의 물성과 볼록부 하부의 물성을 달리하는 것이 가능해져, 광학 디바이스에 대한 광추출용 피처리체나, 센싱 용도용 피처리체 등에 적용하는 것이 가능해진다.

다음으로, 미세 패턴 형성용 필름(1100)의 제2 마스크층(1103) 및 제1 마스크층(1104)의 배치를 설명하기 위해 사용하는 용어에 관해 설명한다.

도 40에서의 위치(S)는, 요철 구조(1102)의 볼록부(1102a)의 정상부의 위치를 의미한다. 또, 요철 구조(1102)의 높이에 불균일성이 있는 경우에는, 위치(S)는, 각 볼록부(1102a)의 정상부 위치의 면내 평균의 위치를 의미한다. 평균수로는, 10점 이상이 바람직하다.

도 40에서의 위치(Scc)는, 요철 구조(1102)의 오목부(1102b)의 내부에 형성된 제2 마스크층(1103)의 표면(도 38에 도시한 제2 마스크층(1103)과 제1 마스크층(1104)의 계면 위치)의 위치를 의미한다. 오목부(1102b)의 내부의 제2 마스크층(1103a)의 표면의 위치에 불균일성이 있는 경우에는, 위치(Scc)는, 오목부(1102b)의 제2 마스크층(1103a)의 표면 위치의 면내 평균의 위치를 의미한다. 평균수로는, 10점 이상이 바람직하다.

또한, 오목부(1102b) 내부의 제2 마스크층(1103)의 표면이 곡면을 형성하는 경우로서, 이 곡면이 아래로 볼록한 곡면을 형성하는 경우에는, 제2 마스크층(1103)의 두께가 가장 얇은 장소를 위치(Scc)로 한다. 즉, 제2 마스크층(1103)이 오목부(1102b)의 내면벽에 부분 부착되어 있는 경우에도, 제2 마스크층(1103)의 가장 낮은 곳을 위치(Scc)로 한다. 또한, 이 곡면이 위로 볼록한 곡면을 형성하는 경우에는, 제2 마스크층(1103)의 두께가 가장 두꺼운 장소를 위치(Scc)로 한다.

도 40에서의 위치(Scv)는, 요철 구조(1102)의 볼록부(1102a)의 정상부에 형성된 제2 마스크층의 정상면 위치(도 38에 도시한 제2 마스크층(1103)과 제1 마스크층(1104)의 계면 위치)를 의미한다. 제2 마스크층(1103b)의 정상면 위치에 불균일성이 있는 경우에는, 위치(Scv)는, 볼록부(1102a) 상의 제2 마스크층(1103b)의 정상면 위치의 면내 평균의 위치를 의미한다. 평균수로는, 10점 이상이 바람직하다.

도 40에서의 거리(lcc)는, 위치(S)와 위치(Scc)의 거리를 의미한다. 즉, 요철 구조(1102)의 면 내에서의 복수의 볼록부(1102a)의 요철 구조(1102)의 높이(h)로부터, 오목부(1102b) 내의 제2 마스크층(1103a)의 두께를 뺀 값을 의미한다. 따라서, 면 내에서 위치(S)나 위치(Scc)에 불균일성이 있는 경우에는, 요철 구조(1102)의 높이(h)의 평균치와 제2 마스크층(1103a)의 두께의 평균치의 양쪽, 또는 어느 한쪽을 이용한다. 이 거리(lcc)는, 마스크 패턴을 피처리체(20)에 전사한 후에, 마스크 패턴을 가공하고, 고 종횡비의 마스크 패턴(미세 마스크 패턴)(16a)을 얻는다는 관점에서, lcc<1.0h를 만족하는 범위에 있는 것이 바람직하다.

제2 마스크층(1103)의 건식 에칭 내성 및 전사 용이성의 관점에서, lcc≤0.9h가 바람직하다. 보다 바람직하게는 lcc≤0.7h이고, 더욱 바람직하게는 lcc≤0.6h이다.

한편, 면 내에서의 lcc의 불균일성을 작게 한다는 관점에서, lcc는, 0<lcc를 만족하는 범위에 있는 것이 바람직하고, 0.02h≤lcc가 더욱 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.05h≤lcc이고, 특히 0.1h≤lcc가 바람직하다.

이러한 제2 마스크층(1103)의 lcc의 범위를 만족함으로써, 미세 패턴 형성용 필름(1100)을 피처리체에 접합할 때의 압박력을 낮게 할 수 있기 때문에, 압박 공정과 에너지선 조사 공정을, 독립적으로 행할 수 있다.

도 40에서의 거리(lcv)는, 위치(S)와 위치(Scv)의 거리를 의미한다. 즉, 요철 구조(1102)의 볼록부(1102a) 상의 면 내에서의 제2 마스크층(1103b)의 두께를 의미한다. 따라서, 면 내에서 위치(S)나 위치(Scv)에 불균일성이 있는 경우에는, 제2 마스크층(1103b)의 두께의 평균치를 이용한다. 건식 에칭에 의한 제2 마스크층(1103b)의 폭 감소의 관점에서, lcv는, lcv≤0.05h인 것이 바람직하다. 또, lcv≤0.02h이면, 건식 에칭에 의한 lcv의 막두께를 갖는 제2 마스크층(1103b)을 제거하는 것이 한층 더 용이하기 때문에 바람직하고, lcv≤0.01h이면 보다 바람직하다. 건식 에칭에 의한 lcv의 막두께를 갖는 제2 마스크층을 제거할 필요가 없다는 점에서, lcv=0인 것이 가장 바람직하다.

요철 구조가 형성된 피처리체의 표면에 형성되는 것은, 제2 마스크층(1103)/제1 마스크층(1104)이고, 그 때문에, 피처리체 상에는, 요철 구조를 구비한 제2 마스크층(1103) 및 제1 마스크층(1104)이 형성되게 된다. 또, 제2 마스크층(1103)을 구성하는 재료는, Ti, Si, Zr, 및 Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속 원소를 포함하면 바람직하고, 또한, 광중합성기를 구비하는 분자와 금속 알콕시드로 대표되는 졸겔 재료를 포함하면 바람직하다. 예컨대, Ti이나 Zr을 금속종에 갖는 금속 알콕시드와 광중합성기를 구비하는 실란 커플링재, 및 광중합 개시재 등으로 구성되면 바람직하다.

요철 구조(1102)의 볼록부 정상부 위치(S)와 제1 마스크층(1104)의 노출되는 면(혹은 보호층과 접촉하는 면)의 거리(lor)는, 요철 구조(1102)의 피치(P)와, 0.05≤lor/P≤5의 관계를 만족한다. 상술한 바와 같이, 피치는 50 nm∼1000 nm이면 바람직하기 때문에, 요철 구조(1102)의 볼록부 정상부 위치(S)와 제1 마스크층(1104)의 노출되는 면(혹은 보호층과 접촉하는 면)의 거리(lor)는, 2.5 nm 이상 5000 nm 이하이면 바람직하다. 특히, 본 실시형태에 관련된 열 나노임프린트 장치에 의해, 거리(lor)가, 5 nm 이상 1000 nm 이하라는 얇은 상태에 있어서도, 피처리체(104) 상에 용이하게 접합하는 것이 가능해지고, 제2 마스크층(1103) 및 제1 마스크층(1104)을 전사하는 것이 가능해진다. 특히, 접합 정밀도, 접합 속도, 박리 정밀도, 박리 속도를 향상시킨다는 관점에서, 상기 설명한 장치 사양 외에, 상기 거리(lor)가 5 nm 이상 1000 nm 이하이면 바람직하고, 10 nm 이상 800 nm 이하이면 보다 바람직하다. 또한, 상기 가장 넓은 범위(2.5 nm 이상 5000 nm) 안에 있어서, 요철 구조(1102)의 볼록부(1102a)의 정상부 상에 배치되는 제2 마스크층(1103b)의 미세 패턴 형성용 필름(1100)의 접합성에 대한 영향의 관점에서, lcv<lor≤1500 nm의 범위인 것이 바람직하고, lcv+100 nm≤lor≤1000 nm의 범위인 것이 보다 바람직하고, 더욱 바람직하게는 lcv+150 nm≤lor≤1000 nm의 범위이다. 건식 에칭시의 물리적 안정성의 관점에서, 제1 마스크층(1104)의 두께는, lcv+200 nm≤lor≤700 nm의 범위인 것이 가장 바람직하다. 특히, lcv=0에 있어서는, 접착(접합)성 및, 피처리체에 대한 가공성이 향상되기 때문에 바람직하다. 이 경우, lcv=0에서의 제1 마스크층(1104)(lor)의 두께는, 위치(S)와 제1 마스크층(1104)의 노출되는 표면 위치(Sb)의 거리가 된다.

건식 에칭에 의한, 제2 마스크층(1103)의 에칭률(Vm1)과, 제1 마스크층(1104)의 에칭률(Vo1)의 비율(Vo1/Vm1)은, 제2 마스크층(1103)을 마스크로 하여 제1 마스크층(1104)을 에칭할 때의 가공 정밀도에 영향을 미친다. Vo1/Vm1>1은, 제2 마스크층(1103)이 제1 마스크층(1104)보다 에칭되기 어려운 것을 의미하기 때문에, 클수록 바람직하다. 제2 마스크층(1103)의 도공성의 관점에서, Vo1/Vm1≤150인 것이 바람직하고, Vo1/Vm1≤100이 보다 바람직하다. 내에칭성의 관점에서, 3≤Vo1/Vm1인 것이 바람직하고, 10≤Vo1/Vm1인 것이 보다 바람직하고, 15≤Vo1/Vm1인 것이 더욱 바람직하다.

상기 범위를 만족함으로써, 제2 마스크층(1103)을 마스크로 하여, 두께가 있는 제1 마스크층(1104)을 용이하게 건식 에칭에 의해 미세 가공할 수 있다. 또한, 제1 마스크층(1104)에 막두께 분포가 있었다 하더라도, 제1 마스크층(1104)의 에칭률에 비해 제2 마스크층(1103)의 에칭률 쪽이 작기 때문에, 제1 마스크층(1104)의 막두께 분포를 흡수하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 건식 에칭 미세 가공된 제2 마스크층(1103) 및 제1 마스크층(1104)으로 이루어지는, 종횡비가 높은 마스크 패턴(미세 마스크 패턴)(16a)을, 피처리체(20) 상에 형성할 수 있다. 이러한, 종횡비가 높은 마스크(제2 마스크층(1103) 및 제1 마스크층(1104))를 이용함으로써, 피처리체(20)를 용이하게 건식 에칭 가공할 수 있다.

한편, 제1 마스크층(1104)의 에칭시의 에칭 이방성(가로 방향의 에칭률(Vo_//)과, 세로 방향의 에칭률(Vo_⊥)의 비율(Vo_⊥/Vo_//)은, Vo_⊥/Vo_//>1이 바람직하고, 보다 클수록 바람직하다. 제1 마스크층(1104)의 에칭률과, 피처리체(20)의 에칭률의 비율에 따라 다르기도 하지만, Vo_⊥/Vo_//≥2인 것이 바람직하고, Vo_⊥/Vo_//≥3.5인 것이 보다 바람직하고, Vo_⊥/Vo_//≥10인 것이 더욱 바람직하다. 또, 세로 방향이란, 제1 마스크층(1104)의 막두께 방향을 의미하며, 가로 방향이란, 제1 마스크층(1104)의 면 방향을 의미한다.

피치가 서브미크론 이하의 영역에서는, 피처리체(20)를 용이하게 건식 에칭하기 위해서는, 제1 마스크층(1104)의 폭을 크게 유지할 필요가 있다. 상기 범위를 만족함으로써, 건식 에칭 후의 제1 마스크층(1104)의 폭(줄기의 굵기)을 크게 유지할 수 있기 때문에 바람직하다.

건식 에칭에 의한, 피처리체(20)의 에칭률(Vi2)과, 제1 마스크층(1104)의 에칭률(Vo2)의 비율(Vo2/Vi2)은, 작을수록 바람직하다. Vo2/Vi2<1이면, 제1 마스크층(1104)의 에칭률 쪽이, 피처리체(20)의 에칭률보다 작기 때문에, 피처리체(20)를 용이하게 가공할 수 있다. 제1 마스크층(1104)의 도공성 및, 에칭 정밀도의 관점에서, Vo2/Vi2≤3인 것이 바람직하고, Vo2/Vi2≤2.5이면 보다 바람직하다. Vo2/Vi2≤2이면, 제1 마스크층(1104)을 얇게 할 수 있기 때문에 보다 바람직하다. Vo2/Vi2<1이면, 가장 바람직하다.

제1 마스크층(1104)은, 피처리체(104)와의 밀착성의 관점에서, 반응성 희석재 및 중합 개시재를 포함하면 바람직하고, 특히, 바인더 수지, 반응성 희석재 및 중합 개시재를 포함하면 보다 바람직하다. 특히, 적어도 측쇄에 벤젠 골격을 갖는 부위를 포함하는 바인더 수지, (메트)아크릴레이트, 및 광중합 개시재를 포함하면 바람직하다.

또한, 피처리체(104)의 재질은, 용도에 따라 적절히 선택할 수 있고, 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 합성 석영이나 용융 석영으로 대표되는 석영, 무알칼리 유리, 저알칼리 유리, 소다석회 유리로 대표되는 유리, 실리콘 웨이퍼, 니켈판, 사파이어, 다이아몬드, SiC 기판, 마이카 기판, 반도체 기판(질화물 반도체 기판 등), ZnO, 및 ITO를 들 수 있다. 유연성이 있는 미세 패턴 형성용 필름을 선정한 경우, 곡률을 갖는 외형을 갖는 피처리체(20)(예컨대, 렌즈 형상, 원통 형상, 원기둥 형상 또는 구 형상)를 선정할 수도 있다. 예컨대, LED의 내부 양자 효율 및 광추출 효율을 개선하는 경우에는, 사파이어나 Si를 들 수 있다. 또한, 광추출 효율 개선을 목적으로 하여, GaN으로 대표되는 질화물 반도체를 선택할 수도 있다. 또한, 반사 방지 기능(투과율 증가 기능)을 부여할 목적으로, 공지 시판되는 유리를 선택할 수도 있다.

또한, 피처리체(20)의 형상은, 평판형 또는 렌즈형이지만, 접합 정밀도, 접합 속도를 향상시킨다는 관점에서 평판형인 것이 바람직하다. 평판형 피처리체로는 예컨대, 2 인치φ 사파이어 웨이퍼, 4 인치φ 사파이어 웨이퍼, 6 인치φ 사파이어 웨이퍼 등을 들 수 있다.

요철 구조(1102)를 구성하는 재료 중, 광중합 가능한 라디칼 중합계의 수지로는, 불소 비함유의 (메트)아크릴레이트, 불소 함유 (메트)아크릴레이트 및 광중합 개시제의 혼합물인 경화성 수지 조성물을 이용하는 것이 바람직하다. 이 경화성 수지 조성물을 이용함으로써, 표면 자유 에너지가 낮은 소수성 계면 등에 상기 조성물을 접촉시킨 상태에서 상기 조성물을 경화시키면, 요철 구조(1102)의 표면부의 불소 원소 농도(Es)를, 요철 구조(1102)를 구성하는 수지 중의 평균 불소 원소 농도(Eb)보다 크게 할 수 있고, 또 수지 중의 평균 불소 원소 농도(Eb)를 보다 작게 하도록 조정할 수 있다.

(A) (메트)아크릴레이트

(메트)아크릴레이트로는, 후술하는 (B) 불소 함유 (메트)아크릴레이트 이외의 중합성 모노머이면 제한은 없지만, 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 갖는 모노머, 비닐기를 갖는 모노머, 알릴기를 갖는 모노머가 바람직하고, 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 갖는 모노머가 보다 바람직하다. 그리고, 이들은 불소 비함유의 모노머인 것이 바람직하다. 또, (메트)아크릴레이트는 아크릴레이트 또는 메타아크릴레이트를 의미한다.

또한, 중합성 모노머로는, 중합성기를 복수 구비한 다작용성 모노머인 것이 바람직하고, 중합성기의 수는, 중합성이 우수한 점에서 1∼4의 정수가 바람직하다. 또한, 2종류 이상의 중합성 모노머를 혼합하여 이용하는 경우, 중합성기의 평균수는 1∼3이 바람직하다. 단일 모노머를 사용하는 경우에는, 중합 반응 후의 가교점을 늘리고, 경화물의 물리적 안정성(강도, 내열성 등)을 얻기 위해, 중합성기의 수가 3 이상의 모노머인 것이 바람직하다. 또한, 중합성기의 수가 1 또는 2인 모노머의 경우, 중합성수가 상이한 모노머와 병용하여 사용하는 것이 바람직하다.

(메트)아크릴레이트 모노머의 구체예로는, 하기의 화합물을 들 수 있다. 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 갖는 모노머로는, (메트)아크릴산, 방향족계의 (메트)아크릴레이트[페녹시에틸아크릴레이트, 벤질아크릴레이트 등], 탄화수소계의 (메트)아크릴레이트[스테아릴아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 알릴아크릴레이트, 1,3-부탄디올디아크릴레이트, 1,4-부탄디올디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 등], 에테르성 산소 원자를 포함하는 탄화수소계의 (메트)아크릴레이트[에톡시에틸아크릴레이트, 메톡시에틸아크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 폴리옥시에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트 등], 작용기를 포함하는 탄화수소계의 (메트)아크릴레이트[2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 4-히드록시부틸비닐에테르, N,N-디에틸아미노에틸아크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈, 디메틸아미노에틸메타크릴레이트 등], 실리콘계의 아크릴레이트 등. 그 외에는, EO 변성 글리세롤트리(메트)아크릴레이트, ECH 변성 글리세롤트리(메트)아크릴레이트, PO 변성 글리세롤트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, EO 변성 인산트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, PO 변성 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, EO 변성 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨히드록시펜타(메트)아크릴레이트, 알킬 변성 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨폴리(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메트)아크릴레이트, 알킬 변성 디펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨에톡시테트라(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르(메트)아크릴레이트, 디메틸올디시클로펜탄디(메트)아크릴레이트, 디(메트)아크릴화이소시아누레이트, 1,3-부틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메트)아크릴레이트, EO 변성 1,6-헥산디올디(메트)아크릴레이트, ECH 변성 1,6-헥산디올디(메트)아크릴레이트, 알릴옥시폴리에틸렌글리콜아크릴레이트, 1,9-노난디올디(메트)아크릴레이트, EO 변성 비스페놀 A 디(메트)아크릴레이트, PO 변성 비스페놀 A 디(메트)아크릴레이트, 변성 비스페놀 A 디(메트)아크릴레이트, EO 변성 비스페놀 F 디(메트)아크릴레이트, ECH 변성 헥사히드로프탈산디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 히드록시피발산네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, EO 변성 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, PO 변성 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 카프로락톤 변성 히드록시피발산에스테르네오펜틸글리콜, 스테아르산 변성 펜타에리트리톨디(메트)아크릴레이트, ECH 변성 프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, ECH 변성 프탈산디(메트)아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜-테트라메틸렌글리콜)디(메트)아크릴레이트, 폴리(프로필렌글리콜-테트라메틸렌글리콜)디(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 실리콘디(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 폴리에스테르(디)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 디메틸올트리시클로데칸디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 변성 트리메틸올프로판디(메트)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리글리세롤디(메트)아크릴레이트, EO 변성 트리프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 디비닐에틸렌요소, 디비닐프로필렌요소, 2-에틸-2-부틸프로판디올아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨(메트)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 2-메톡시에틸(메트)아크릴레이트, 3-메톡시부틸(메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 아크릴산 다이머, 벤질(메트)아크릴레이트, 부탄디올모노(메트)아크릴레이트, 부톡시에틸(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 세틸(메트)아크릴레이트, EO 변성 크레졸(메트)아크릴레이트, 에톡시화페닐(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트, 이소아밀(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, 이소옥틸(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(메트)아크릴레이트, 이소보르닐(메트)아크릴레이트, 디시클로펜타닐옥시에틸(메트)아크릴레이트, 이소미리스틸(메트)아크릴레이트, 라우릴(메트)아크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 메틸(메트)아크릴레이트, 메톡시트리프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜벤조에이트(메트)아크릴레이트, 노닐페녹시폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 노닐페녹시폴리프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트, 옥틸(메트)아크릴레이트, 파라쿠밀페녹시에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, ECH 변성 페녹시아크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 페녹시헥사에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 페녹시테트라에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 페녹시에틸(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜-폴리프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트, 스테아릴(메트)아크릴레이트, EO 변성 호박산(메트)아크릴레이트, tert-부틸(메트)아크릴레이트, 트리브로모페닐(메트)아크릴레이트, EO 변성 트리브로모페닐(메트)아크릴레이트, 트리도데실(메트)아크릴레이트, 이소시아누르산 EO 변성 디- 및 트리-아크릴레이트, ε-카프로락톤 변성 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 디트리메틸올프로판테트라아크릴레이트 등을 들 수 있다. 알릴기를 갖는 모노머로는, p-이소프로페닐페놀, 비닐기를 갖는 모노머로는, 스티렌, α-메틸스티렌, 아크릴로니트릴, 비닐카르바졸 등을 들 수 있다. 또, EO 변성이란 에틸렌옥사이드 변성을, ECH 변성이란 에피클로로히드린 변성을, PO 변성이란 프로필렌옥사이드 변성을 의미한다.

(B) 불소 함유 (메트)아크릴레이트

불소 함유 (메트)아크릴레이트로는, 폴리플루오로알킬렌쇄 및/또는 퍼플루오로(폴리옥시알킬렌)쇄와, 중합성기를 갖는 것이 바람직하고, 직쇄형 퍼플루오로알킬렌기, 또는 탄소원자-탄소원자 사이에 에테르성 산소 원자가 삽입되며 또한 트리플루오로메틸기를 측쇄에 갖는 퍼플루오로옥시알킬렌기가 더욱 바람직하다. 또한, 트리플루오로메틸기를 분자 측쇄 또는 분자 구조 말단에 갖는 직쇄형의 폴리플루오로알킬렌쇄 및/또는 직쇄형의 퍼플루오로(폴리옥시알킬렌)쇄가 특히 바람직하다.

폴리플루오로알킬렌쇄는, 탄소수 2∼탄소수 24의 폴리플루오로알킬렌기가 바람직하다. 또한, 폴리플루오로알킬렌기는, 작용기를 갖고 있어도 좋다.

퍼플루오로(폴리옥시알킬렌)쇄는, (CF₂CF₂O) 단위, (CF₂CF(CF₃)O) 단위, (CF₂CF₂CF₂O) 단위 및 (CF₂O) 단위로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 퍼플루오로(옥시알킬렌) 단위로 이루어지는 것이 바람직하고, (CF₂CF₂O) 단위, (CF₂CF(CF₃)O) 단위, 또는 (CF₂CF₂CF₂O) 단위로 이루어지는 것이 보다 바람직하다. 퍼플루오로(폴리옥시알킬렌)쇄는, 불소 함유 중합체의 물성(내열성, 내산성 등)이 우수한 점에서, (CF₂CF₂O) 단위로 이루어지는 것이 특히 바람직하다. 퍼플루오로(옥시알킬렌) 단위의 수는, 불소 함유 중합체의 이형성과 경도가 높다는 점에서, 2∼200의 정수가 바람직하고, 2∼50의 정수가 보다 바람직하다.

중합성기로는, 비닐기, 알릴기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 에폭시기, 디옥타센기, 시아노기, 이소시아네이트기 또는 식 -(CH₂)aSi(M1)_3-b(M2)_b로 표시되는 가수 분해성 실릴기가 바람직하고, 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기가 보다 바람직하다. 여기서, M1은 가수 분해 반응에 의해 수산기로 변환되는 치환기이다. 이러한 치환기로는, 할로겐 원자, 알콕시기, 아실옥시기 등을 들 수 있다. 할로겐 원자로는, 염소원자가 바람직하다. 알콕시기로는, 메톡시기 또는 에톡시기가 바람직하고, 메톡시기가 보다 바람직하다. M1로는, 알콕시기가 바람직하고, 메톡시기가 보다 바람직하다. M2는, 1가의 탄화수소기이다. M2로는, 알킬기, 1 이상의 아릴기로 치환된 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 아릴기 등을 들 수 있고, 알킬기 또는 알케닐기가 바람직하다. M2가 알킬기인 경우, 탄소수 1∼탄소수 4의 알킬기가 바람직하고, 메틸기 또는 에틸기가 보다 바람직하다. M2가 알케닐기인 경우, 탄소수 2∼탄소수 4의 알케닐기가 바람직하고, 비닐기 또는 알릴기가 보다 바람직하다. a는 1∼3의 정수이고, 3이 바람직하다. b는 0 또는 1∼3의 정수이고, 0이 바람직하다. 가수 분해성 실릴기로는, (CH₃O)₃SiCH₂-, (CH₃CH₂O)₃SiCH₂-, (CH₃O)₃Si(CH₂)₃- 또는 (CH₃CH₂O)₃Si(CH₂)₃-이 바람직하다.

중합성기의 수는, 중합성이 우수한 점에서 1∼4의 정수가 바람직하고, 1∼3의 정수가 보다 바람직하다. 2종 이상의 화합물을 이용하는 경우, 중합성기의 평균수는 1∼3이 바람직하다.

불소 함유 (메트)아크릴레이트는, 작용기를 가지면 투명 기판과의 밀착성이 우수하다. 작용기로는, 카르복실기, 설폰산기, 에스테르 결합을 갖는 작용기, 아미드 결합을 갖는 작용기, 수산기, 아미노기, 시아노기, 우레탄기, 이소시아네이트기, 이소시아누르산 유도체를 갖는 작용기 등을 들 수 있다. 특히, 카르복실기, 우레탄기, 이소시아누르산 유도체를 갖는 작용기의 적어도 하나의 작용기를 포함하는 것이 바람직하다. 또, 이소시아누르산 유도체에는, 이소시아누르산 골격을 갖는 것으로, 질소원자에 결합하는 적어도 하나의 수소원자가 다른 기로 치환되어 있는 구조의 것이 포함된다. 불소 함유 (메트)아크릴레이트로는, 플루오로(메트)아크릴레이트, 플루오로디엔 등을 이용할 수 있다. 불소 함유 (메트)아크릴레이트의 구체예로는, 하기의 화합물을 들 수 있다.

플루오로(메트)아크릴레이트로는, CH₂=CHCOO(CH₂)₂(CF₂)₁₀F, CH₂=CHCOO(CH₂)₂(CF₂)₈F, CH₂=CHCOO(CH₂)₂(CF₂)₆F, CH₂=C(CH₃)COO(CH₂)₂(CF₂)₁₀F, CH₂=C(CH₃)COO(CH₂)₂(CF₂)₈F, CH₂=C(CH₃)COO(CH₂)₂(CF₂)₆F, CH₂=CHCOOCH₂(CF₂)₆F, CH₂=C(CH₃)COOCH₂(CF₂)₆F, CH₂=CHCOOCH₂(CF₂)₇F, CH₂=C(CH₃)COOCH₂(CF₂)₇F, CH₂=CHCOOCH₂CF₂CF₂H, CH₂=CHCOOCH₂(CF₂CF₂)₂H, CH₂=CHCOOCH₂(CF₂CF₂)₄H, CH₂=C(CH₃)COOCH₂(CF₂CF₂)H, CH₂=C(CH₃)COOCH₂(CF₂CF₂)₂H, CH₂=C(CH₃)COOCH₂(CF₂CF₂)₄H, CH₂=CHCOOCH₂CF₂OCF₂CF₂OCF₃, CH₂=CHCOOCH₂CF₂O(CF₂CF₂O)₃CF₃, CH₂=C(CH₃)COOCH₂CF₂OCF₂CF₂OCF₃, CH₂=C(CH₃)COOCH₂CF₂O(CF₂CF₂O)₃CF₃, CH₂=CHCOOCH₂CF(CF₃)OCF₂CF(CF₃)O(CF₂)₃F, CH₂=CHCOOCH₂CF(CF₃)O(CF₂CF(CF₃)O)₂(CF₂)₃F, CH₂=C(CH₃)COOCH₂CF(CF₃)OCF₂CF(CF₃)O(CF₂)₃F, CH₂=C(CH₃)COOCH₂CF(CF₃)O(CF₂CF(CF₃)O)₂(CF₂)₃F, CH₂=CFCOOCH₂CH(OH)CH₂(CF₂)₆CF(CF₃)₂, CH₂=CFCOOCH₂CH(CH₂OH)CH₂(CF₂)₆CF(CF₃)₂, CH₂=CFCOOCH₂CH(OH)CH₂(CF₂)₁₀F, CH₂=CFCOOCH₂CH(OH)CH₂(CF₂)₁₀F, CH₂=CHCOOCH₂CH₂(CF₂CF₂)₃CH₂CH₂OCOCH=CH₂, CH₂=C(CH₃)COOCH₂CH₂(CF₂CF₂)₃CH₂CH₂OCOC(CH₃)=CH₂, CH₂=CHCOOCH₂CyFCH₂OCOCH=CH₂, CH₂=C(CH₃)COOCH₂CyFCH₂OCOC(CH₃)=CH₂ 등의 플루오로(메트)아크릴레이트를 들 수 있다(다만, CyF는 퍼플루오로(1,4-시클로헥실렌기)를 나타낸다).

플루오로디엔으로는, CF₂=CFCF₂CF=CF₂, CF₂=CFOCF₂CF=CF₂, CF₂=CFOCF₂CF₂CF=CF₂, CF₂=CFOCF(CF₃)CF₂CF=CF₂, CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)CF=CF₂, CF₂=CFOCF₂OCF=CF₂, CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF=CF₂, CF₂=CFCF₂C(OH)(CF₃)CH₂CH=CH₂, CF₂=CFCF₂C(OH)(CF₃)CH=CH₂, CF₂=CFCF₂C(CF₃)(OCH₂OCH₃)CH₂CH=CH₂, CF₂= CFCH₂C(C(CF₃)₂OH)(CF₃)CH₂CH=CH₂ 등의 플루오로디엔을 들 수 있다.

(불소 함유 (메트)아크릴레이트)

또, 본 발명에서 이용하는 불소 함유 (메트)아크릴레이트는, 상기 화학식(1)로 표시되는 불소 함유 우레탄(메트)아크릴레이트이면, 수지 중의 평균 불소 원소 농도(Eb)를 낮게 한 상태에서, 효과적으로 요철 구조 표면부의 불소 원소 농도(Es)를 높게 할 수 있고, 피처리체에 대한 접착성과 이형성을 한층 더 효과적으로 발현할 수 있기 때문에, 보다 바람직하다. 이러한 우레탄(메트)아크릴레이트로는, 예컨대, 다이킨 공업사 제조의 「오프츠루 DAC」를 이용할 수 있다.

불소 함유 (메트)아크릴레이트는, 1종을 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다. 또한, 내마모성, 내흠집성, 지문 부착 방지, 방오성, 레벨링성이나 발수 발유성 등의 표면 개질제와의 병용도 할 수 있다. 예컨대, 네오스사 제조의 「후타젠트」(예컨대, M 시리즈 : 후타젠트 251, 후타젠트 215M, 후타젠트 250, FTX-245M, FTX-290M ; S 시리즈 : FTX-207S, FTX-211S, FTX-220S, FTX-230S ; F 시리즈 : FTX-209F, FTX-213F, 후타젠트 222F, FTX-233F, 후타젠트 245F ; G 시리즈 : 후타젠트 208G, FTX-218G, FTX-230G, FTS-240G ; 올리고머 시리즈 : 후타젠트 730FM, 후타젠트 730LM ; 후타젠트 P 시리즈 : 후타젠트 710FL, FTX-710HL 등), DIC사 제조의 「메가팍」(예컨대, F-114, F-410, F-493, F-494, F-443, F-444, F-445, F-470, F-471, F-474, F-475, F-477, F-479, F-480SF, F-482, F-483, F-489, F-172D, F-178K, F-178RM, MCF-350SF 등), 다이킨사 제조의 「오프츠루^TM」(예컨대, DSX, DAC, AES), 「에프톤^TM」(예컨대, AT-100), 「젯플^TM」(예컨대, GH-701), 「유니다인^TM」, 「다이프리^TM」, 「오프토에스^TM」, 스미토모 스리엠사 제조의 「노벡 EGC-1720」, 플루오로 테크놀로지사 제조의 「플루오로사프」 등을 들 수 있다.

불소 함유 (메트)아크릴레이트는, 분자량(Mw)이 50∼50000인 것이 바람직하고, 상용성의 관점에서 분자량(Mw)이 50∼5000인 것이 바람직하고, 분자량(Mw)이 100∼5000인 것이 보다 바람직하다. 상용성이 낮은 고분자량을 사용할 때에는 희석 용제를 사용해도 좋다. 희석 용제로는, 단일 용제의 비점이 40℃∼180℃인 용제가 바람직하고, 60℃∼180℃가 보다 바람직하고, 60℃∼140℃가 더욱 바람직하다. 희석제는 2종류 이상 사용도 좋다.

용제 함량은, 적어도 경화성 수지 조성물 중에서 분산되는 양이면 되고, 경화성 조성물 100 중량부에 대하여 0 중량부 초과∼50 중량부가 바람직하다. 건조 후의 잔존 용제량을 한없이 제거하는 것을 배려하면, 용제 함량은 0 중량부 초과∼10 중량부가 보다 바람직하다.

특히, 레벨링성을 향상시키기 위해 용제를 함유하는 경우에는, (메트)아크릴레이트 100 중량부에 대하여, 용제 함량이 0.1 중량부 이상 40 중량부 이하이면 바람직하다. 용제 함량이 0.5 중량부 이상 20 중량부 이하이면, 광중합성 혼합물의 경화성을 유지할 수 있기 때문에 보다 바람직하고, 1 중량부 이상 15 중량부 이하이면, 더욱 바람직하다. 광중합성 혼합물의 막두께를 얇게 하기 위해 용제를 함유하는 경우에는, (메트)아크릴레이트 100 중량부에 대하여, 용제 함량이 300 중량부 이상 10000 중량부 이하이면, 도공 후의 건조 공정에서의 용액 안정성을 유지할 수 있기 때문에 바람직하고, 300 중량부 이상 1000 중량부 이하이면 보다 바람직하다.

(C) 광중합 개시제

광중합 개시제는, 광에 의해 라디칼 반응 또는 이온 반응을 야기하는 것으로, 라디칼 반응을 야기하는 광중합 개시제가 바람직하다. 광중합 개시제로는, 하기의 광중합 개시제를 들 수 있다.

아세토페논계의 광중합 개시제 : 아세토페논, p-tert-부틸트리클로로아세토페논, 클로로아세토페논, 2,2-디에톡시아세토페논, 히드록시아세토페논, 2,2-디메톡시-2'-페닐아세토페논, 2-아미노아세토페논, 디알킬아미노아세토페논 등. 벤조인계의 광중합 개시제 : 벤질, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-2-메틸프로판-1-온, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 벤질디메틸케탈 등. 벤조페논계의 광중합 개시제 : 벤조페논, 벤조일안식향산, 벤조일안식향산메틸, 메틸-o-벤조일벤조에이트, 4-페닐벤조페논, 히드록시벤조페논, 히드록시프로필벤조페논, 아크릴벤조페논, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 퍼플루오로벤조페논 등. 티오크산톤계의 광중합 개시제 : 티오크산톤, 2-클로로티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 디에틸티오크산톤, 디메틸티오크산톤 등. 안트라퀴논계의 광중합 개시제 : 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-tert-부틸안트라퀴논, 1-클로로안트라퀴논, 2-아밀안트라퀴논. 케탈계의 광중합 개시제 : 아세토페논디메틸케탈, 벤질디메틸케탈. 그 밖의 광중합 개시제 : α-아실옥심에스테르, 벤질-(o-에톡시카르보닐)-α-모노옥심, 아실포스핀옥사이드, 글리옥시에스테르, 3-케토쿠마린, 2-에틸안트라퀴논, 캠퍼퀴논, 테트라메틸티우람술피드, 아조비스이소부티로니트릴, 벤조일퍼옥사이드, 디알킬퍼옥사이드, tert-부틸퍼옥시피발레이트 등. 불소원자를 갖는 광중합 개시제 : 퍼플루오로tert-부틸퍼옥사이드, 퍼플루오로벤조일퍼옥사이드 등의 공지 관용의 광중합 개시제를 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.

광중합성 혼합물은, 광증감제를 포함하고 있어도 좋다. 광증감제의 구체예로는, n-부틸아민, 디-n-부틸아민, 트리-n-부틸포스핀, 알릴티오요소, s-벤지스이소티우로늄-p-톨루엔술피네이트, 트리에틸아민, 디에틸아미노에틸메타크릴레이트, 트리에틸렌테트라민, 4,4'-비스(디알킬아미노)벤조페논, N,N-디메틸아미노안식향산에틸에스테르, N,N-디메틸아미노안식향산이소아밀에스테르, 펜틸-4-디메틸아미노벤조에이트, 트리에틸아민, 트리에탄올아민 등의 아민류와 같은 공지 관용의 광증감제의 1종 혹은 2종 이상과 조합하여 이용할 수 있다.

시판되고 있는 개시제의 예로는, BASF 재팬(주) 제조의 「Irgacure(등록 상표)」(예컨대, Irgacure 651, 184, 500, 2959, 127, 754, 907, 369, 379, 379EG, 819, 1800, 784, O26E01, O26E02)나 「Darocur(등록 상표)」(예컨대, Darocur 1173, MBF, TPO, 4265) 등을 들 수 있다.

광중합 개시제는, 1종만을 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다. 2종류 이상 병용하는 경우에는, 불소 함유 (메트)아크릴레이트의 분산성 및 광중합성 혼합물의 요철 구조 표면부 및 내부의 경화성의 관점에서 선택하면 된다. 예컨대, α 히드록시케톤계 광중합 개시제와 α 아미노케톤계 광중합 개시제를 병용하는 것을 들 수 있다. 또한, 2종류 병용하는 경우의 조합으로는, 예컨대, BASF 재팬(주) 제조의 「Irgacure」끼리, 「Irgacure」와 「Darocur」의 조합으로서, Darocur 1173과 Irgacure 819, Irgacure 379와 Irgacure 127, Irgacure 819와 Irgacure 127, Irgacure 250과 Irgacure 127, Irgacure 184와 Irgacure 369, Irgacure 184와 Irgacure 379EG, Irgacure 184와 Irgacure 907, Irgacure 127과 Irgacure 379EG, Irgacure 819와 Irgacure 184, Darocur TPO와 Irgacure 184 등을 들 수 있다.

(제2 마스크층)

제2 마스크층(1103)의 재료에 관해서는, 용제에 희석 가능한, 무기 전구체, 무기 축합체, 금속 산화물 필러, 금속 산화물 미립자 등을 사용할 수 있다. 제2 마스크층(1103)은, 미세 패턴 형성용 필름(1100)을 사용하고, 마스크를 형성하고 싶은 피처리체(20)에 마스크를 전사할 때의 전사 정밀도의 관점에서, 광중합 가능한 광중합성기와 열중합 가능한 중합성기의 양쪽, 또는 어느 한쪽을 포함하면 특히 바람직하다. 또한, 제2 마스크층(1103)은, 건식 에칭 내성의 관점에서, 금속 원소를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 마스크층(1103)은, 금속 산화물 미립자를 포함함으로써, 피처리체(20)를 건식 에칭할 때의 가공이, 보다 용이해지기 때문에 바람직하다.

희석 용제로는, 특별히 한정되지 않지만, 단일 용제의 비점이 40℃∼200℃인 용제가 바람직하고, 60℃∼180℃가 보다 바람직하고, 60℃∼160℃가 더욱 바람직하다. 희석제는 2종류 이상을 사용해도 좋다.

또한, 용제 희석한 무기 재료의 농도는, 단위 면적 상에 도공된 도포막의 고형분량이, 단위 면적 상(또는 단위 면적 하)에 존재하는 요철 구조(1102)의 공극(오목부(1102b))의 체적 이하가 되는 농도이면, 특별히 한정되지 않는다.

제2 마스크층(1103)에 포함되는 광중합성기로는, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴옥시기, 메타크릴옥시기, 아크릴기, 메타크릴기, 비닐기, 에폭시기, 알릴기, 옥세타닐기 등을 들 수 있다.

또한, 제2 마스크층(1103)에 포함되는 금속 원소로는, 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 크롬(Cr), 아연(Zn), 주석(Sn), 붕소(B), 인듐(In), 알루미늄(Al), 실리콘(Si)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종인 것이 바람직하다. 특히, 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 크롬(Cr), 실리콘(Si)인 것이 바람직하다.

제2 마스크층(1103)을 형성하는 재료는, 졸겔 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 졸겔 재료를 포함함으로써, 건식 에칭 내성이 양호한 제2 마스크층(1103)을, 요철 구조(1102)의 내부(오목부(1102b))에 대한 충전이 용이해질 뿐만 아니라, 제1 마스크층(1104)을 건식 에칭할 때의, 세로 방향의 건식 에칭률(Vr_⊥)과, 가로 방향의 건식 에칭률(Vr_//)의 비율(Vr_⊥/Vr_//)을 크게 할 수 있다. 졸겔 재료로는, 단일의 금속종을 갖는 금속 알콕시드만을 이용해도 좋고, 상이한 금속종을 갖는 금속 알콕시드를 병용해도 좋지만, 금속종 M1(다만, M1은, Ti, Zr, Zn, Sn, B, In 및 Al으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속 원소)을 갖는 금속 알콕시드와, 금속종 Si를 갖는 금속 알콕시드의, 적어도 2종류의 금속 알콕시드를 함유하는 것이 바람직하다. 또는, 무기 재료로서, 이들 졸겔 재료와, 공지된 광중합성 수지의 하이브리드도 사용할 수 있다.

무기 재료는, 건식 에칭시의 물리적 파괴를 억제하는 관점에서, 축합과 광중합의 양쪽, 혹은 어느 한쪽에 의한 경화 후의 상분리가 작은 것이 바람직하다. 여기서, 상분리는, 투과형 전자 현미경(TEM)의 콘트라스트로 확인하는 것이 가능하다. 제2 마스크층(1103)의 전사성의 관점에서, TEM의 콘트라스트로부터, 상분리 사이즈가 20 nm 이하인 것이 바람직하다. 물리적 내구성 및, 건식 에칭 내성의 관점에서, 상분리 사이즈는 15 nm 이하인 것이 바람직하고, 10 nm 이하이면, 보다 바람직하다. 또, 상분리를 억제하는 관점에서, 졸겔 재료 중에, 광중합성기를 구비하는 실란 커플링제를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 제2 마스크층(1103)으로서의 건식 에칭 내성의 관점에서, 졸겔 재료는, 금속종이 상이한, 적어도 2종류의 금속 알콕시드를 포함하는 것이 바람직하다. 금속종이 상이한 2종류의 금속 알콕시드의, 금속종의 조합으로는, 예컨대, Si와 Ti, Si와 Zr, Si와 Ta 등을 들 수 있다. 건식 에칭 내성의 관점에서, Si를 금속종에 갖는 금속 알콕시드의 몰농도(CSi)와, Si 이외의 금속종 M1을 갖는 금속 알콕시드의 몰농도(CM1)의 비율 CM1/CSi는, 0.2∼15인 것이 바람직하다. 도공 건조시의 안정성의 관점에서, CM1/CSi는 0.5∼15인 것이 바람직하다. 물리적 강도의 관점에서, CM1/CSi는 5∼8인 것이 보다 바람직하다.

제2 마스크층(1103)은, 제2 마스크층(1103)의 전사 정밀도와 건식 에칭 내성의 관점에서, 무기의 세그멘트와 유기의 세그멘트를 포함하는 하이브리드인 것이 바람직하다. 하이브리드로는, 예컨대, 무기 미립자와, 광중합(혹은 열중합) 가능한 수지의 조합이나, 무기 전구체와 광중합(혹은 열중합) 가능한 수지나, 유기 폴리머와 무기 세그멘트가 공유 결합으로 결합한 분자, 등을 들 수 있다. 무기 전구체로서 졸겔 재료를 사용하는 경우에는, 실란 커플링제를 포함하는 졸겔 재료 외에, 광중합 가능한 수지를 포함하는 것을 의미한다. 하이브리드의 경우, 예컨대, 금속 알콕시드, 광중합성기를 구비한 실란 커플링재, 라디칼 중합계 수지 등을 혼합할 수 있다. 보다 전사 정밀도를 높이기 위해, 이들에 실리콘을 첨가해도 좋다. 또한, 건식 에칭 내성을 향상시키기 위해, 졸겔 재료 부분은, 미리 예비 축합을 행해도 좋다. 실란 커플링제를 포함하는 금속 알콕시드와, 광중합성 수지의 혼합 비율은, 건식 에칭 내성과 전사 정밀도의 관점에서, 3 : 7∼7 : 3의 범위가 바람직하다. 보다 바람직하게는 3.5 : 6.5∼6.5 : 3.5의 범위이다. 하이브리드에 사용하는 수지는, 광중합 가능하면, 라디칼 중합계든, 양이온 중합계든 특별히 한정되지 않는다.

제2 마스크층(1103)을 구성하는 광중합 가능한 라디칼 중합계의 수지로는, 상기에 열거한 요철 구조를 구성하는 광중합 가능한 라디칼 중합계의 수지로부터, 불소 함유 (메트)아크릴레이트를 제외한 것을 이용하는 것이 바람직하다.

제2 마스크층(1103)을 구성하는 광중합 가능한 양이온 중합계의 수지는, 적어도 양이온 경화성 모노머와, 광산 발생제를 포함하는 조성물을 의미한다. 양이온 경화성 수지 조성물에서의 양이온 경화성 모노머란, 양이온 중합 개시제의 존재하에서, 예컨대, UV 조사나 가열 등의 경화 처리를 행함으로써 경화물이 얻어지는 화합물이다. 양이온 경화성 모노머로는, 에폭시 화합물, 옥세탄 화합물, 및 비닐에테르 화합물을 들 수 있고, 에폭시 화합물로는, 지환식 에폭시 화합물, 및 글리시딜에테르를 들 수 있다. 이들 중에서도 지환식 에폭시 화합물은, 중합 개시 속도가 향상되고, 옥세탄 화합물은 중합률의 향상 효과가 있기 때문에, 사용하는 것이 바람직하고, 글리시딜에테르는 양이온 경화성 수지 조성물의 점도를 저하시켜, 도공성에 효과가 있기 때문에 사용하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 지환식 에폭시 화합물과 옥세탄 화합물을 병용하는 것이고, 더욱 바람직하게는 지환식 에폭시 화합물과 옥세탄 화합물의 중량 비율이 99 : 1∼51 : 49의 범위에서 병용하는 것이다.

양이온 경화성 모노머의 구체예로는, 이하의 것을 들 수 있다. 지환식 에폭시 화합물로는, 예컨대, 3',4'-에폭시시클로헥산카르복실산-3,4-에폭시시클로헥실메틸, 3',4'-에폭시-6'-메틸시클로헥산카르복실산-3,4-에폭시-6'-시클로헥실메틸, 비닐시클로헥센모노옥사이드1,2-에폭시-4-비닐시클로헥산, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란을 들 수 있다.

글리시딜에테르로는, 예컨대, 비스페놀 A 글리시딜에테르, 비스페놀 F 글리시딜에테르, 수소첨가 비스페놀 A 글리시딜에테르, 수소첨가 비스페놀 F 글리시딜에테르, 1,4-부탄디올글리시딜에테르, 1,6-헥산디올글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, 글리시딜메타크릴레이트, 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필에틸디에톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다.

옥세탄 화합물로는, 예컨대, 3-에틸-3-(페녹시메틸)옥세탄, 디[1-에틸(3-옥세타닐)]메틸에테르, 3-에틸-3알릴옥시메틸옥세탄, 3-에틸-3-(2-에틸헥실옥시메틸)옥세탄, 3-에틸-3-{[3-(트리에톡시실릴)프로폭시]메틸}옥세탄 등을 들 수 있다.

비닐에테르로는, 2-히드록시부틸비닐에테르, 디에틸렌글리콜모노비닐에테르, 2-히드록시부틸비닐에테르, 4-히드록시부틸비닐에테르, 트리에틸렌글리콜디비닐에테르, 시클로헥산디메탄올디비닐에테르, 1,4-부탄디올디비닐에테르 등을 들 수 있다.

광산 발생제는, 광조사에 의해 광산을 발생하면, 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 술포늄염, 요오드늄염과 같은 방향족 오늄염을 들 수 있다. 광산 발생제로는, 예컨대, 술포늄헥사플루오로안티모네이트, 벤질트리페닐포스포늄헥사플루오로포스페이트, 벤질피리디늄헥사플루오로포스페이트, 디페닐요오드늄헥사플루오로포스페이트, 트리페닐술포늄헥사플루오로포스페이트, 벤조인토실레이트, 아데카옵토마-sp-170(ADEKA사 제조), 아데카옵토마-sp-172(ADEKA사 제조), WPAG-145(와코 쥰야쿠 공업사 제조), WPAG-170(와코 쥰야쿠 공업사 제조), WPAG-199(와코 쥰야쿠 공업사 제조), WPAG-281(와코 쥰야쿠 공업사 제조), WPAG-336(와코 쥰야쿠 공업사 제조), WPAG-367(와코 쥰야쿠 공업사 제조), CPI-100P(산아프로사 제조), CPI-101A(산아프로사 제조), CPI-200K(산아프로사 제조), CPI-210S(산아프로사 제조), DTS-102(미도리 화학사 제조), TPS-TF(도요 합성 공업사 제조), 및 DTBPI-PFBS(도요 합성 공업사 제조)를 들 수 있다.

희석한 무기 재료를, 요철 구조의 요철 구조면 상에 직접 도공했을 때의 습윤성이 나쁜 경우에는, 무기 재료에 계면 활성제나 레벨링재를 첨가해도 좋다. 이들은, 공지 시판되는 것을 사용할 수 있지만, 동일 분자 내에 광중합성기를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 첨가 농도는, 도공성의 관점에서, 무기 재료 100 중량부에 대하여, 40 중량부 이상이 바람직하고, 60 중량부 이상이 보다 바람직하다. 한편, 건식 에칭 내성의 관점에서, 500 중량부 이하인 것이 바람직하고, 300 중량부 이하이면 보다 바람직하고, 150 중량부 이하이면 더욱 바람직하다.

한편, 무기 재료와 제1 마스크층(1104)의 전사 정밀도를 향상시킨다는 관점에서, 계면 활성제나 레벨링재를 첨가하는 경우에는, 이들의 첨가 농도는, 무기 재료 100 중량부에 대하여, 20 중량부 이하인 것이 바람직하고, 15 중량부 이하이면 보다 바람직하고, 10 중량부 이하이면 더욱 바람직하다. 이들 계면 활성제나 레벨링재는, 특히, 카르복실기, 우레탄기, 이소시아누르산 유도체를 갖는 작용기의, 적어도 하나의 작용기를 포함하는 것이, 상용성의 관점에서 바람직하다. 또, 이소시아누르산 유도체에는, 이소시아누르산 골격을 갖는 것으로, 질소원자에 결합하는 적어도 하나의 수소원자가 다른 기로 치환되어 있는 구조의 것이 포함된다. 이들을 만족하는 것으로서, 예컨대, 다이킨 공업사 제조의 오프츠루 DAC를 들 수 있다. 첨가제는, 용제에 녹인 상태에서, 마스크제와 혼합하는 것이 바람직하다.

(제1 마스크층)

미세 패턴 형성용 필름(1100)을, 제1 마스크층(1104)을 통해 가공 대상인 피처리체(20)에 접합하고 접착한 후에, 제1 마스크층(1104)을 경화시키고, 그 후 커버 필름을 박리하는 것에 의해서도, 용이하게 제2 마스크층(1103)을 피처리체(20) 상에 전사할 수 있다. 여기서, 미세 패턴 형성용 필름(I)을 이용하는 경우에 사용하는 제1 마스크층(1104)과, 미세 패턴 형성용 필름의 제1 마스크층(1104)은 동일한 특성을 만족하고, 동일한 재료로 구성된다.

제1 마스크층(1104)은, 상술한 선택비를 만족하면 특별히 한정되지 않는다. 특히, 에너지선의 조사에 의해 경화되면 바람직하다. 제1 마스크층(1104)을 구성하는 재료로서, 상기에 열거한 요철 구조를 구성하는 광중합 가능한 라디칼 중합계의 수지로부터, 불소 함유 (메트)아크릴레이트를 제외한 것이나, 상기에 열거한 제2 마스크층(1103)을 구성하는 광중합 가능한 양이온 중합계의 수지, 기타 공지된 시판되는 광중합성 혹은 열중합성 수지나, 부분적으로 가교하고, 열압착이 가능한 수지를 사용할 수 있다.

제2 마스크층(1103)과 제1 마스크층(1104)은, 화학적으로 결합하는 것이, 전사 정밀도의 관점에서 바람직하다. 그 때문에, 제2 마스크층(1103)이 광중합성기를 포함하는 경우에는, 제1 마스크층(1104)도 광중합성기를 포함하고, 제2 마스크층(1103)이 열중합성기를 포함하는 경우에는, 제1 마스크층(1104)도 열중합성기를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 마스크층(1103) 중의, 졸겔 재료와의 축합에 의해, 화학 결합을 생성하기 위해, 제1 마스크층(1104)에 졸겔 재료를 포함해도 좋다. 광중합 방식으로는, 라디칼계와 양이온계가 존재하지만, 경화 속도와 건식 에칭 내성의 관점에서, 라디칼계만, 혹은 라디칼계와 양이온계의 하이브리드계가 바람직하다. 하이브리드의 경우, 라디칼 중합계 수지와 양이온 중합계 수지를, 중량 비율로, 3 : 7∼7 : 3으로 혼합하는 것이 바람직하고, 3.5 : 6.5∼6.5 : 3.5이면 보다 바람직하다.

건식 에칭시의, 제1 마스크층(1104)의 물리적 안정성과, 핸들링의 관점에서, 경화 후의 제1 마스크층(1104)의 유리 전이 온도(Tg)는, 30℃∼300℃인 것이 바람직하고, 60℃∼250℃이면 보다 바람직하다.

제1 마스크층(1104)과 피처리체(20), 및 제1 마스크층(1104)과 제2 마스크층(1103)의 밀착성의 관점에서, 제1 마스크층(1104)의 비중법에 의한 수축률은, 5% 이하이면 바람직하다.

또한, 미세 패턴 형성용 필름(1100)에서의 요철 구조(1102), 제2 마스크층(1103) 및 제1 마스크층(1104)으로 이루어지는 적층체를 사용하여, 피처리체(20)에 미세 패턴 형성용 필름을 접합할 때의 핸들링의 관점에서, 제1 마스크층(1104)은, 열압착 가능한 수지이면 바람직하다. 이 경우, 상기 적층체를 제작하고, 커버 필름(1101)을 합하여 권취 회수할 수 있다. 이 롤을 풀어내어, 원하는 피처리체(20)에 열압착에 의해 용이하게 접합할 수 있다. 이러한 사용 방법은, 미세 패턴 형성용 필름(1100)을 이용함으로써, 나노임프린트(전사)의 전사재의 충전이나 박리와 같은 노하우를 배제할 수 있고, 또한, 특수한 장치를 필요로 하지 않는 것을 의미한다.

열압착할 수 있는 수지로는, 200℃ 이하에서 압착 가능한 수지가 바람직하고, 150℃ 이하에서 압착 가능하면 보다 바람직하다. 열압착 가능한 수지를, 요철 구조(1102) 및 제2 마스크층(1103) 상에 적층하고, 요철 구조(1102), 제2 마스크층(1103) 및 제1 마스크층(1104)으로 구성되는 적층체로 하는 것을 들 수 있다. 열압착 가능한 수지로는, 제2 마스크층(1103)과의 접착성의 관점에서, 감광성 수지를 포함하면 보다 바람직하다. 특히 바인더 폴리머, 광중합성 모노머, 광중합성 개시제를 포함하는 것이 바람직하다. 열압착 및 전사 정밀도의 관점에서, 바인더 폴리머와 광중합성 모노머의 비는, 9 : 1∼1 : 9가 바람직하고, 보다 바람직하게는 7 : 3∼3 : 7, 가장 바람직하게는 6 : 4∼4 : 6이다. 또한, 건식 에칭 내성의 관점에서, 바인더 폴리머는 화학식(4)에 나타내는 부위를 포함하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 여러가지로 변경하여 실시하는 것이 가능하다. 상기 실시형태에 있어서, 첨부 도면에 도시되어 있는 크기나 형상 등에 관해서는, 이것에 한정되지 않고, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위 내에서 적절히 변경하는 것이 가능하다.

산업상 이용 가능성

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 커버 필름의 표면에 형성된 요철 구조를, 제1 마스크층을 통해 피처리체에 전사할 때에, 제1 마스크층의 막두께 분포를 양호하게 하고, 전사 정밀도를 향상시키며, 또한 효율적으로 전사 가능하고, 과대한 설비를 필요로 하지 않는 열 나노임프린트 장치를 제공한다는 효과를 갖고, 특히, LED에 관한 광추출 효율 향상용 기재, 내부 양자 효율 향상용 기재, 광추출 효율 및 내부 양자 효율 향상용 기재의 제조에서의 요철 구조 가공 기술에 유용하다.

본 출원은, 2012년 5월 8일 출원의 일본 특허 출원 제2012-106937호 및 2012년 6월 14일 출원의 일본 특허 출원 제2012-135005호에 기초한다. 이들의 내용은 전부 여기에 포함시켜 둔다.

Claims

한쪽의 표면에 나노 스케일의 요철 구조가 형성된 커버 필름과, 상기 요철 구조의 오목부 내부에 형성된 제2 마스크층과, 상기 요철 구조 및 상기 제2 마스크층을 덮도록 형성된 제1 마스크층을 구비하는 미세 패턴 형성용 필름을 사용하여, 피처리체 상에 상기 제1 마스크층 및 상기 제2 마스크층을 전사 부여하는 전사 방법으로서,
상기 전사 방법은,
상기 미세 패턴 형성용 필름을, 상기 제1 마스크층이 형성된 표면을 상기 피처리체의 표면을 향하게 하여 압박하는 압박 공정,
상기 제1 마스크층에 에너지선을 조사하는 에너지선 조사 공정, 및
상기 커버 필름을, 상기 제2 마스크층 및 상기 제1 마스크층으로부터 제거하는 이형 공정을 적어도 이 순서로 포함함과 동시에,
상기 압박 공정과, 상기 에너지선 조사 공정은 각각 독립적으로 행하는 것을 특징으로 하는 전사 방법.
제1항에 있어서, 상기 에너지선 조사 공정은, 상기 압박 공정에서의 압박력을 개방한 상태에서 행하는 것을 특징으로 하는 전사 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압박 공정은, 상기 피처리체 또는 상기 미세 패턴 형성용 필름의 적어도 어느 한쪽을 가열한 상태에서 행하는 것을 특징으로 하는 전사 방법.
제3항에 있어서, 상기 압박 공정에서는, 적어도 그 표층이 탄성체로 구성된 회전체를 사용하는 것을 특징으로 하는 전사 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커버 필름의 상기 요철 구조의 표면의 볼록부의 정상부 위치(S)와, 상기 요철 구조의 오목부의 내부에 충전된 상기 제2 마스크층의 표면 위치(Scc)의 거리(lcc)는, 하기 식(1)을 만족하며, 또한, 상기 볼록부의 정상부 위치(S)와 상기 볼록부 상에 형성된 상기 제2 마스크층의 정상부 위치(Scv)의 거리(lcv)는, 하기 식(2)를 만족하는 것을 특징으로 하는 전사 방법.
0<lcc<1.0h (1)
(다만, 상기 볼록부의 상기 정상부 위치(S)와 상기 오목부의 바닥부 위치의 거리로 표시되는, 상기 요철 구조의 높이(깊이)를 h로 한다.)
0≤lcv≤0.05h (2)
제5항에 있어서, 상기 미세 패턴 형성용 필름에 있어서, 상기 제2 마스크층의 상기 정상부 위치(Scv)와 상기 제1 마스크층의 노출 표면 위치(Sb)의 거리(lor)는, 하기 식(3)을 만족하는 것을 특징으로 하는 전사 방법.
0≤lor<1500 nm (3)
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 전사 방법에 의해, 상기 피처리체 상에 상기 제1 마스크층 및 상기 제2 마스크층을 전사하기 위한 열 나노임프린트 장치로서,
상기 압박 공정을 실시하기 위한 압박부와,
상기 에너지선 조사 공정을 실시하기 위한 에너지선 조사부와,
상기 이형 공정을 실시하기 위한 이형부를 구비하는 것을 특징으로 하는 열 나노임프린트 장치.
제7항에 있어서, 상기 압박부에서, 상기 피처리체를 가열하기 위한 가열 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 열 나노임프린트 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 전사 방법에 의해, 상기 피처리체 상에 상기 제1 마스크층 및 상기 제2 마스크층을 전사하기 위한 열 나노임프린트 장치로서,
상기 제1 마스크층이 형성된 표면을, 상기 피처리체의 한쪽의 표면에 대향시킨 상태에서 상기 미세 패턴 형성용 필름 및 상기 피처리체를 접합하는 접합부를 구비하고,
상기 접합부는, 상기 미세 패턴 형성용 필름 또는 상기 피처리체에 대하여 실질적으로 선으로서 접촉하는 회전체를 구비한, 상기 미세 패턴 형성용 필름 또는 상기 피처리체에 대하여 실질적으로 선으로서 압박력을 가하는 압박부를 구비하고,
상기 회전체는, 적어도 그 표층이, 유리 전이 온도가 100℃ 이하인 탄성체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 열 나노임프린트 장치.
제9항에 있어서, 상기 회전체는, 단면이 대략 진원형인 접합용 롤러인 것을 특징으로 하는 열 나노임프린트 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 접합부에서 접합된 상기 미세 패턴 형성용 필름 및 상기 피처리체로부터 상기 커버 필름을 이형하고, 표면에 상기 제1 마스크층 및 상기 제2 마스크층이 전사된 상기 피처리체를 얻기 위한 박리부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 열 나노임프린트 장치.
재9항 또는 제10항에 있어서, 상기 미세 패턴 형성용 필름이 캐리어 필름인 것,
상기 캐리어 필름을 풀어내는 송출 롤러와, 상기 송출 롤러로부터 풀려나온 상기 캐리어 필름을 권취하는 권취 롤러와, 상기 접합부에 있어서 상기 캐리어 필름 및 상기 피처리체를 접합할 때에 상기 피처리체를 가열하는 가열 수단과, 상기 접합부보다 상기 캐리어 필름의 흐름 방향 후단이며 또한 상기 권취 롤러보다 상기 캐리어 필름의 흐름 방향 전단에 형성되고, 상기 접합된 상기 캐리어 필름 및 상기 피처리체로부터 상기 커버 필름을 박리하는 박리부를 더 구비하고 있는 것, 및,
상기 접합부는, 상기 송출 롤러 및 상기 권취 롤러에 의해 반송되는 상기 캐리어 필름의 폭 방향에 걸쳐 연장 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열 나노임프린트 장치.
제12항에 있어서, 상기 접합부보다 상기 캐리어 필름의 흐름 방향 후단이며 또한 상기 박리부보다 상기 캐리어 필름의 흐름 방향 전단에 형성되고, 상기 캐리어 필름에 대하여 에너지선을 조사하는 에너지선 조사부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 열 나노임프린트 장치.
제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 박리부에서 상기 캐리어 필름의 흐름 방향이 변화하는 것을 특징으로 하는 열 나노임프린트 장치.
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박리부는, 단면이 대략 진원형인 박리용 롤러 및 상기 피처리체를 착탈 가능하게 고정하는 고정 수단으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 열 나노임프린트 장치.
제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 접합부에서 상기 캐리어 필름 및 상기 피처리체를 접합할 때에 상기 피처리체를 유지하는 피처리체 유지부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 열 나노임프린트 장치.
제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접합부로부터 상기 박리부까지의 사이에 있어서는, 상기 피처리체가, 상기 캐리어 필름에 의해 지지되고, 상기 캐리어 필름의 반송에 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 열 나노임프린트 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 미세 패턴 형성용 필름이 캐리어 필름인 것,
상기 캐리어 필름을 풀어내는 송출 롤러와, 상기 송출 롤러로부터 풀려나온 상기 캐리어 필름을 권취하는 권취 롤러와, 적어도 상기 접합부에서 상기 캐리어 필름 및 상기 피처리체를 접합할 때에 상기 피처리체를 가열하는 가열 수단과, 상기 접합부보다 상기 캐리어 필름의 흐름 방향 후단이며 또한 상기 권취 롤러보다 상기 캐리어 필름의 흐름 방향 전단에 형성된 커트부를 더 구비하는 것,
상기 접합부는, 상기 송출 롤러 및 상기 권취 롤러에 의해 반송되는 상기 캐리어 필름의 폭 방향에 걸쳐 연장 형성되는 것, 및,
상기 커트부에서, 상기 피처리체에 접합된 상기 캐리어 필름은, 상기 피처리체의 외형 이상의 크기로 부분적으로 재단되는 것을 특징으로 하는 열 나노임프린트 장치.
제18항에 있어서, 상기 커트부보다 상기 캐리어 필름의 흐름 방향 후단이며 또한 상기 권취 롤러보다 상기 캐리어 필름의 흐름 방향 전단에 형성되고, 상기 캐리어 필름이 접합된 상기 피처리체를 상기 캐리어 필름으로부터 분리하는 분리부를 더 구비하고,
상기 분리부는, 상기 캐리어 필름이 접합된 상기 피처리체의, 적어도 상기 캐리어 필름측과는 반대측의 표면을 유지하는 분리용 피처리체 유지부 및 상기 반송되는 상기 캐리어 필름의 흐름 방향을 변화시키는 분리용 롤러 또는 분리용 에지에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 열 나노임프린트 장치.
제18항 또는 제19항에 있어서, 적어도 상기 접합부에서 상기 캐리어 필름 및 상기 피처리체를 접합할 때에 상기 피처리체를 유지하는 피처리체 유지부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 열 나노임프린트 장치.
제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 접합부로부터 상기 분리용 롤러 또는 상기 분리용 에지까지의 사이에 있어서는, 상기 피처리체가 상기 캐리어 필름에 의해 지지되고, 상기 캐리어 필름의 반송에 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 열 나노임프린트 장치.
제16항, 제17항, 제20항 및 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접합부에 있어서 상기 캐리어 필름과 상기 피처리체를 접합하는 공정은,
상기 피처리체 유지부에 의해 상기 피처리체를 고정 유지하고,
다음으로, 접합용 롤러에 의해, 상기 피처리체의 일단부로부터 상기 캐리어 필름의 상기 제1 마스크층을 상기 피처리체에 접합하기 시작하고,
상기 접합용 롤러가 상기 피처리체의 타단부를 다 통과하기 전에, 상기 피처리체 유지부에 의한 상기 피처리체의 고정 유지를 개방하는 것을 특징으로 하는 열 나노임프린트 장치.
제22항에 있어서, 상기 피처리체 유지부는, 흡착에 의해 상기 피처리체를 고정 유지하는 것을 특징으로 하는 열 나노임프린트 장치.
피처리체와, 상기 피처리체의 표면의 적어도 일부에, 상기 표면의 적어도 외연부의 일부에 노출부를 남기고 형성된 미세 마스크 패턴을 구비하는 적층체로서,
상기 미세 마스크 패턴은, 상기 피처리체 상에 미세 요철 구조로서 형성된 제1 마스크층과, 상기 제1 마스크층의 적어도 볼록부의 정상부 상에 형성된 제2 마스크층을 구비하는 것을 특징으로 하는 적층체.