KR20190069310A - 패턴의 형성 방법 및 형성 장치 - Google Patents

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미치루 구로미야
아키히로 이시카와
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파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤
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Abstract

본 개시는 전사 재료 내에 잔존하는 미세 기포를 감소시키고, 나아가서는 몰드의 패턴으로 전사 재료가 완전히 충전되는 타이밍보다 전에 가압이 완료된 경우에 몰드의 패턴 내에 잔존하는 기포를 억제하는 것에 의해, 전사 정밀도를 향상시킨다. 패턴의 형성 방법 및 형성 장치는 몰드의 패턴으로 전사 재료를 충전하는 공정 A와, 상기 패턴으로 충전한 상기 전사 재료를 피전사체에 전사하는 공정 B를 갖고, 상기 공정 A에 있어서, 상기 전사 재료에 초음파 진동을 부가하는 것을 특징으로 한다.

Description

패턴의 형성 방법 및 형성 장치{PATTERN FORMING METHOD AND DEVICE}
본 발명은 임프린트 기술을 이용한 패턴의 형성 방법 및 형성 장치에 관한 것이다.
최근, 디스플레이, 조명 등의 상품에 이용되는 광학 부품에 있어서, 광의 반사, 회절을 제어한 종래에 없는 신기능을 발현한 디바이스를 실현하는 것이 요구되고 있다. 또한, 시스템 LSI 등의 반도체에 있어서, 고집적화에 따른 배선의 미세화가 요구되고 있다. 이들 요구는, 예를 들면, 특수 광학 특성을 발휘하는 나노미터(㎚) 정도에서 미크론(㎛) 정도의 미세한 패턴을 형성하는 것에 의해, 실현된다. 이와 같은 미세한 구조를 형성하는 방법으로서, 임프린트 기술이 주목받고 있다. 임프린트 기술이란, 패턴이 미리 표면에 가공된 형을 기재 표면에 도포된 수지에 가압함으로써, 패턴을 형성하는 방법이다.
이하에, 임프린트 방법의 일종인 UV 임프린트법에 의해, 패턴을 형성하는 일반적인 공정 흐름에 대해, 도 4 및 도 5를 이용하여 설명한다. 도 4는 일반적인 평판식 임프린트 공정의 개략 모식도이다. 우선은, 도 4의 (a)에 도시하는 공정에 있어서, 평탄한 스테이지(41) 상에 패턴(요철)의 형성된 몰드(42)를 탑재하고, 디스펜서나 잉크젯 등을 이용하여 몰드(42) 상에 전사 재료(43)를 도포한다. 혹은, 미리 전사 재료(43)가 도포된 몰드(42)를 준비하고, 스테이지(41) 상에 탑재한다. 다음에, 도 4의 (b)에 도시하는 공정에 있어서, 필름(44)의 상면으로부터 원통 형상의 롤(45)을 이송하는 것에 의해, 선 형상으로 필름(44)을 가압하고, 몰드(42)의 패턴으로 전사 재료(43)를 충전한다. 다음에, 도 4의 (c)에 도시하는 공정에 있어서, 필름(44)의 상방으로부터, UV 조사기(49)에 의해 UV 조사를 실행하여 전사 재료(43)를 경화시킨다. 마지막에, 도 4의 (d)에 도시하는 공정에 있어서, 필름(44)을 몰드(42)에 대하여 비스듬한 상향, 또는 수직 방향으로 이동시키는 것에 의해, 전사 재료(43)를 몰드(42)로부터 이형시킨다. 이들 공정을 거쳐서, 피전사체인 필름(44) 상에, 몰드(42)의 패턴의 요철을 반전시킨 패턴이 형성된다.
도 5의 (b-1)은, 상기의 전사 방법의 도 4의 (b)에 도시하는 공정에 있어서의, 전사 재료 충전부를 확대한 모식도이다. 도 5의 (b-2)는, 상기의 전사 방법의 도 4의 (c)에 도시하는 공정에 있어서의, 경화 후의 전사 형상을 확대한 모식도이다. 도 5의 (b-1)에 도시하는 바와 같이, 이미 전사 재료(53) 내에 존재하고 있는 미세 기포(52)가 충전 후의 전사 재료(53) 내에 잔존한다. 그 결과, 도 5의 (b-2)에 도시하는 바와 같이, 미세 기포(52)에 기인하여, 경화 후의 패턴 내부에 결함부가 생긴다. 또한, 도 5의 (b-1)에 도시하는 바와 같이, 기포(51)가 패턴 내에 잔존한다. 이와 같은 현상은, 도 4의 (b)에 도시하는 공정에 있어서, 몰드(42)의 패턴으로 전사 재료(43)가 완전히 충전되는 타이밍보다 이전에, 필름(44)의 상면으로부터 가압하는 원통 형상의 롤(45)이 통과하여 가압이 완료된 경우 등에 일어난다. 그 결과, 도 5의 (b-2)에 도시하는 바와 같이, 기포(51)에 기인하여, 경화 후의 패턴 형상에 결함부가 생긴다. 이들 결함부가 전사 정밀도를 떨어지게 한다.
상기 과제를 해결하는 방법으로서, 특허문헌 1에 기재된, 임프린트 공정을 응축성이 있는 가스 내에서 실행하는 방법이 알려져 있다. 이 방법에 의하면, 패턴 내에 잔존하는 기포(51)에 기인하여 패턴 형상에 결함부가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
일본 특허 공개 제 2004-103817 호 공보
그렇지만, 선행예에 나타내는 방법은, 전사 재료 내에 잔존하는 미세 기포에 기인하여 패턴 내부에 결함부가 발생하는 것을 억제할 수 없다. 또한, 전사 재료가 응축성 가스를 흡수하는 것에 의한 전사 후의 패턴 형상의 무너짐이 생긴다. 이로 인해, 전사 정밀도를 떨어지게 하고 있다.
그래서 본 발명은, 전사 재료 내에 잔존하는 미세 기포를 감소시키고, 나아가서는 몰드의 패턴으로 전사 재료가 완전히 충전되는 타이밍보다 전에 필름의 가압이 완료된 경우에 패턴 내에 잔존하는 기포를 억제함으로써, 전사 정밀도를 향상시키는 것이 가능한 패턴의 형성 방법 및 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 개시의 패턴의 형성 방법은, 몰드의 패턴으로 전사 재료를 충전하는 공정 A와, 상기 패턴으로 충전한 상기 전사 재료를 피전사체에 전사하는 공정 B를 갖고, 상기 공정 A에 있어서, 상기 전사 재료에 초음파 진동을 부가하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 개시의 패턴의 형성 장치는, 전사 재료에 대해 몰드 또는 피전사체를 가압하는 가압 툴과, 상기 가압 툴에 의해 상기 몰드의 패턴으로 충전된 상기 전사 재료를 경화시키는 경화 장치와, 초음파 발생 장치와, 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 가압 툴에 의해 상기 패턴으로 상기 전사 재료를 충전할 때, 상기 초음파 발생 장치에 의해, 상기 전사 재료에 초음파 진동을 부가하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이, 본 개시된 패턴의 형성 방법 및 형성 장치에 의하면, 전사 재료 내에 잔존하는 미세 기포를 감소시켜, 몰드의 패턴으로 전사 재료가 완전히 충전되는 타이밍보다 전에 필름의 가압이 완료된 경우에 패턴 내에 잔존하는 기포를 억제하는 것에 의해, 전사 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 패턴 형성 장치의 개략 모식적 단면도.
도 2는 본 발명의 실시형태에 있어서의 임프린트 공정의 개략 모식적 단면도.
도 3은 본 발명의 실시형태의 다른 예에 있어서의 임프린트 공정의 개략 모식적 단면도.
도 4는 일반적인 평판식 임프린트 공정의 개략 모식적 단면도.
도 5는 일반적인 평판식 임프린트 공정의 전사 재료 충전부 및 전사 형상의 확대 단면도.
본 발명의 실시형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 패턴의 형성 장치이다. 패턴의 형성 장치는 전사 재료를 가압하는 가압 툴, 전사 재료를 경화하는 경화 장치, 초음파 발생 장치, 제어부를 구비한다. 본 발명의 실시형태에 있어서의 패턴의 형성 장치는 스테이지(11)와, 패턴(요철)이 형성된 몰드(12), 전사 재료(13), 피전사체인 필름(14), 가압 툴인 롤(15), 초음파 발생 장치인 초음파 트랜스듀서(16)와 이것에 내장되는 진동자(17), 온도 조정 장치인 유로(18), 경화 장치인 UV 조사기(19), 이들 동작을 제어하는 제어부(20)에 의해 구성된다.
이하에, 패턴의 형성 장치를 이용한 패턴의 형성 방법을 도시한다. 도 2는 본 발명의 실시형태에 있어서의 패턴의 형성 방법의 공정이다. 우선은, 도 2의 (a)에 도시하는 공정에 있어서, 평탄한 스테이지(21) 상에 몰드(22)를 탑재하고, 몰드(22)의 적어도 일부에 전사 재료(23)를 도포한다. 미리 전사 재료(23)가 도포된 몰드(22)를 준비하고, 스테이지(21) 상에 탑재하여도 좋다. 스테이지(21) 내에는, 초음파 발생 장치와, 몰드(22)를 거쳐서 전사 재료(23)를 냉각하여, 온도를 일정하게 제어할 수 있는 온도 조정 장치가 구비되어 있다.
몰드(22)의 재료는, 형(型)으로서 필요한 강성이나 경도 등을 갖는 재료이면, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 금속 재료, 수지 재료 등을 이용할 수 있다. 금속 재료는 전사 재료(23)와의 이형성이 높은 재료가 바람직하며, 예를 들면 Ni를 들 수 있다. 또한, 수지 재료는, 예를 들면, PET 필름 상에 임프린트법을 이용하여 UV 경화 수지에 의한 미세 패턴이 형성된 것을 이용할 수 있다.
전사 재료(23)로서는, 우레탄 아크릴레이트 수지, 에폭시 아크릴레이트 수지, 폴리에스테르 아크릴레이트 수지, 아크릴 아크릴레이트 수지 등 여러가지 UV 경화 수지를 들 수 있다. 전사 재료(23)의 종류는 필름(24)의 형상이나, 경화시키는데 필요한 UV 광량 등에 따라서 적절히 선택하면 좋다.
또한, 몰드(22)의 전면에 전사 재료(23)를 도포하는 방법은 전사 재료(23)의 성질이나 필름(24)의 형상에 따라서 적절히 선택하면 좋다. 예를 들면 디프센서 도포, 롤 도포, 그라비아 도포, 스크린 도포 등 여러가지 방법을 들 수 있다.
또한, 몰드(22)의 패턴의 표면에는, 전사 재료(23)에 대한 이형성을 높이기 위해, 패턴을 덮도록 이형층을 형성하여도 좋다. 이형층은 패턴의 상면에 커플링제를 결합하여 형성되어 있다. 커플링제를 이용하여 이형층을 형성하는 것에 의해, 단분자막과 같은 극히 얇은 막으로 할 수 있어서, 전사 형상에의 영향이 극히 적어진다. 상기 커플링제로서는, 예를 들면, Ti, Li, Si, Na, K, Mg, Ca, St, Ba, Al, In, Ge, Bi, Fe, Cu, Y, Zr, Ta 등을 갖는 각종 금속 알콕시드를 이용할 수 있다. 특히, 이들 중에서도 Si를 갖는 금속 알콕시드, 즉 실란 커플링제를 이용하는 것이 바람직하다.
다음에, 도 2의 (b)에 도시하는 공정에 있어서, 초음파 트랜스듀서(26)에 내장되어 있는 진동자(27)에 교류 전압을 부여하는 것에 의해 초음파 진동을 발생시켜, 몰드(22)의 하면으로부터 전사 재료(23)에 초음파 진동을 부가한다. 이 상태에서, 필름(24)의 상면으로부터 원통 형상의 롤(25)을 이송하는 것에 의해 선 형상으로 필름(24)을 가압하여, 몰드(22)의 패턴으로 전사 재료(23)를 충전한다.
롤(25)은 원통 형상이지만, 선 형상으로 가압하는 것이 가능한 형상이면 원통 형상으로 한정되지 않으며, 예를 들면 다면체의 단부나 두께가 얇은 면을 이송하는 것이어도 선 형상의 가압이 가능하다. 이와 같은 형상의 경우는, 미리 면취된 것을 이용하면, 필름(24)의 손상을 억제할 수 있다.
초음파 트랜스듀서(26)에는, 초음파를 발생시키는 진동자(27)로서, 자왜 재료 또는 압전 재료를 내장하고 있다. 자왜 재료로서는, 예를 들면, 철, 철갈륨 합금 등을 들 수 있다. 또한, 압전 재료로서는, 예를 들면, 티탄산바륨, 티탄산연 등의 압전 세라믹스; 산화 아연, 티탄산지르콘산연 등의 압전 박막; 불화 비닐리덴; 삼불화에틸렌 공중합체 등을 들 수 있다. 초음파 트랜스듀서(26)의 진동자(27)인 자왜 재료 또는 압전 재료에 교류 전압을 가하면, 자왜 재료 또는 압전 재료가 신축을 반복하며, 그 진동에 의해 초음파를 발생시킬 수 있다.
액체에 초음파 진동을 부가하면, 액체에는 초음파의 음압 사이클에 의한 정부(正負)의 압력이 교대로 가해져, 액체 중의 기포가 정압시에는 압축, 부압시에는 감압된다. 부압시에 기포는 팽창되어 진공 기포가 되고, 진공 기포는 다시 정압이 가해질 때 압괴(壓壞)된다. 이 현상을 캐비테이션 현상이라 하며, 이 작용에 의해, 액체 중의 기포를 압괴시키거나, 진공 기포의 압괴시에 발생하는 충격에 의해 액체 중의 기포를 소멸시킬 수 있다. 또한, 액체에 초음파 진동을 부가하면, 음압에 의해 직진류가 발생한다. 직진류에 의해 액체가 대류를 일으켜, 액체 중의 기포를 교반·분산하는 것에 의해, 액체 중의 기포를 대기 중으로 개방시킬 수 있다. 따라서, 전사 재료(23)에 초음파 진동을 부가한 상태에서 몰드(22)의 패턴으로 전사 재료(23)를 충전시키는 것에 의해, 전사 재료(23) 내에 잔존하는 미세 기포나, 패턴으로 전사 재료(23)가 완전히 충전되는 타이밍보다 이전에 필름(24)의 가압이 완료된 경우에 패턴 내에 잔존하는 기포를, 캐비테이션 현상에 의해 소멸, 또는 직진류의 효과에 의해 대기 중으로 개방시킬 수 있다.
본 개시에 있어서의 초음파 발생 장치에서는, 초음파, 즉 20 ㎑를 초과하는 주파수 중에서도, 1 ㎒까지의 저주파 초음파를 이용한다. 이 범위 중에서도, 주파수가 500 ㎑를 초과하면, 캐비테이션 현상의 유도의 문턱값이 높아져, 기포나 미세 기포의 소멸을 위해 장시간의 초음파의 부가가 필요해지기 때문에, 패턴의 형성 효율이 감소한다. 또한, 직진류의 발생을 위해서는 100 ㎑ 이상의 주파수를 부가하여, 충분한 진동 에너지를 부여하는 것이 바람직하다. 따라서, 효율적으로 미세 기포나 기포를 소멸 또는 개방시키기 위해서, 주파수가 100 ㎑ 이상 500 ㎑ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 초음파는, 패턴 내에 잔존하는 기포의 사이즈에 따라서, 주파수를 변경하도록 제어되는 것이 바람직하다. 기포의 사이즈가 클 때, 주파수를 낮게 하는 것에 의해 파장을 크게 하여, 큰 캐비테이션 현상을 일으켜, 보다 효과적으로 사이즈가 큰 기포를 소멸시킬 수 있다. 반대로 기포의 사이즈가 작을 때는, 주파수를 높게 하는 것에 의해 진동 회수를 증가시켜, 작은 캐비테이션 현상을 일으켜, 보다 효율적으로 사이즈가 작은 기포를 소멸시킬 수 있다. 패턴 내에 잔존하는 기포의 사이즈는 패턴의 어스펙트비, 전사 재료(23)의 습윤성 2가지 요인에 좌우된다.
어스펙트비란 패턴의 홈의 깊이를 홈 폭으로 정규화한 값이다. 도 2에서는 모식도로서 간이한 패턴 형상을 도시하고 있지만, 본래, 몰드(22)의 면 내에는 여러가지 어스펙트비의 패턴이 혼재되어 있다. 어스펙트비가 커지는 것에 의해, 기포의 사이즈가 커지고, 반대로 어스펙트비가 작아지는 것에 의해, 기포의 사이즈는 작아진다. 따라서, 어스펙트비가 커지면, 주파수를 높게 하는 것이 좋다.
보다 효과적으로 기포를 소멸시키기 위해, 미리 패턴의 어스펙트비와 이에 대한 주파수의 대응값을 기억하고, 전사 재료(23)가 충전되는 패턴의 어스펙트비에 따라서, 주파수를 대응값에 근거하여 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 미리 어스펙트비에 대한 주파수의 대응값을 기억하고, 전사 재료(23)가 충전되는 패턴의 어스펙트비를 검출하는 검지 수단을 구비하며, 이 검지 수단에 의해 검출된 어스펙트비와 기억된 어스펙트비를 조합하고, 주파수를 대응값에 근거하여 제어할 수도 있다. 예를 들면, 패턴의 어스펙트비 A1에 대한 주파수 a1을 기억하고, 어스펙트비가 A1인 패턴으로 전사 재료(23)를 충전할 때는, 주파수를 a1로 변경한다.
보다 간소하게 초음파 발생 장치의 제어를 실행하는 경우, 패턴의 어스펙트비의 평균값을 취하고, 이 평균값에 대한 주파수의 기준값을 설정하고, 전사 재료(23)가 충전되는 패턴의 어스펙트비와 평균값을 비교한 결과에 따라서, 주파수를 기준값에 근거하여 변경하도록 제어하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 패턴의 어스펙트비가 평균값보다 큰 경우, 전술과 같이 어스펙트비가 커지면 주파수를 높게 하는 것이 좋기 때문에, 주파수를 기준값보다 높아지도록 변경한다.
전사 재료(23)의 습윤성은 필름(24)에 대한 습윤성, 몰드(22)에 대한 습윤성의 2개로 나누어진다. 특히, 필름(24)에 대한 전사 재료(23)의 습윤성이 변화하는 요인으로서, 필름(24)의 일부의 재질이 상이하거나, 필름(24) 상의 일부에 다른 전사 재료가 이미 형성되어 있는 등 필름(24)의 표면 상태가 변화하는 것을 들 수 있다. 필름(24)에 대한 전사 재료(23)의 습윤성이 좋아지는 것에 의해, 기포의 사이즈가 커지고, 반대로 필름(24)에 대한 전사 재료(23)의 습윤성이 나빠지는 것에 의해, 기포의 사이즈는 작아진다. 따라서, 전사 재료(23)에 대한 필름(24)의 접촉각이 커지면, 주파수를 높게 하는 것이 좋다.
보다 효과적으로 기포를 소멸시키기 위해서, 미리 전사 재료(23)에 대한 필름(24)의 접촉각과, 이에 대한 주파수의 대응값을 기억하고, 전사 재료(23)를 가압하는 필름(24)의 전사 재료(23)에 대한 접촉각에 따라서, 주파수를 대응값에 근거하여 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 미리 표면 상태 또는 접촉각에 대한 주파수의 대응값을 기억하고, 전사 재료(23)를 가압하는 필름(24)의 표면 상태 또는 전사 재료(23)에 대한 접촉각을 검출하는 검지 수단을 구비하며, 이 검지 수단에 의해 검출된 표면 상태 또는 접촉각과 기억된 표면 상태 또는 접촉각을 조합하고, 주파수를 대응값에 근거하여 제어할 수도 있다. 예를 들면, 전사 재료(23)에 대한 필름(24)의 접촉각 B1에 대한 주파수 b1을 기억하고, 접촉각이 B1인 필름(24)으로 전사 재료(23)를 가압할 때는, 주파수를 b1로 변경한다.
보다 간소하게 초음파 발생 장치의 제어를 실행하는 경우, 전사 재료(23)에 대한 필름(24)의 접촉각의 평균값을 취하고, 이 평균값에 대응하는 주파수의 기준값을 설정하고, 전사 재료(23)를 가압하는 필름(24)의 전사 재료(23)에 대한 접촉각과 평균값을 비교한 결과에 따라서, 주파수를 기준값에 근거하여 변경하도록 제어하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 전사 재료(23)에 대한 필름(24)의 접촉각이 평균값보다 큰 경우, 전술과 같이 접촉각이 커지면 주파수를 높게 하는 것이 좋기 때문에, 주파수를 기준값보다 높아지도록 변경한다.
상기와 같이 주파수를 제어하는 경우, 효과적으로 기포를 소멸시키기 위해서는, 충전하고 있는 패턴이나 가압하고 있는 필름(24)의 위치에 대응하는 초음파 진동을 부가하는 것이 보다 바람직하다. 이 때문에, 롤(25)이 가압하고 있는 패턴이나 필름(24)의 위치를 특정하고, 특정한 패턴이나 필름(24)의 위치에 근거하여, 초음파의 주파수를 제어하는 것이 좋다. 위치의 특정 방법은, 롤(25)의 이송 방향 및 이송 속도를 기억하거나, 압력이나 이동을 검지하는 센서를 이용하거나, 촬상 소자를 구비하는 촬영 장치에 의해 몰드(22)나 필름(24)을 촬영하는 등을 예로 들 수 있다.
몰드(22)의 면 내에서 상이한 주파수로 진동시키는 것은, 복수의 자왜 재료 또는 압전 재료를 진동자(27)로서 갖는 초음파 트랜스듀서(26)를 이용하는 것에 의해, 실현할 수 있다.
한편, 전사 재료(23) 내에 잔존하는 미세 기포는, 패턴 내에 잔존하는 기포와는 달리, 전사 재료(23)를 패턴으로 충전하는 공정에서 도입되는 것은 아니다. 그 때문에, 가압 전의 전사 재료(23)에 초음파 진동을 부가하여, 미리 미세 기포를 캐비테이션 현상에 의해 소멸, 또는 직진류에 의해 대기 중으로 개방시키는 것도 가능하다.
또한, 초음파 진동을 부가하고 있을 때, 스테이지(21) 내에 마련된 유로(28)에 냉각수나 냉각 가스를 흘려, 몰드(22)를 거쳐서 전사 재료(23)를 냉각하는 것이 바람직하다. 초음파 진동을 부가하는 것에 의해, 몰드(22) 및 이것을 거쳐서 전사 재료(23)의 온도가 상승하여, 전사 재료(23)의 점도가 변동하는 것을 방지하기 위해서이다.
전사 재료(23)의 온도 변화가 실온에 대하여 플러스 2.5℃를 상회하면, 전사 재료(23)의 점도가 저하되어, 전사품의 잔막 두께가 변동되는 것에 의해 정밀도를 악화시킨다. 반대로, 실온에 대하여 마이너스 2.5 ℃를 하회하면, 전사 재료(23)의 점도가 상승하여, 패턴 내에 잔존하는 기포가 도입되기 쉬워지거나, 기포의 사이즈에 영향을 미친다. 따라서, 온도 변화는 실온과 비교하여 플러스 마이너스 2.5 ℃ 이내로 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 온도 변화를 실온과 비교하여 플러스 마이너스 0.5 ℃ 이내로 억제하는 것이 최적이다.
온도를 보다 확실히 제어하기 위해서, 온도 검지 수단을 마련하고, 이에 의해 검지된 검지 정보에 근거하여, 온도를 제어하는 것이 바람직하다. 온도 검지 수단으로서는, 적외선이나 휘도 등을 이용하여 온도를 측정하는 비접촉형 센서나, 자기나 전기 저항의 변화를 이용하는 접촉형 센서 등을 이용할 수 있다.
또한, 유로(28)는 냉각수나 냉각 가스를 흘리는 것에 의해 몰드(22)를 거쳐서 전사 재료(23)를 냉각하지만, 상기한 바와 같이 전사 재료(23)의 온도 변화를 억제할 수 있으면 이 형태로 한정되지 않는다. 예를 들면, 냉각 팬을 이용하는 온도 조정 장치나, 냉매를 이용한 다른 온도 조정 장치라도 좋다.
다음에, 도 2의 (c)에 도시하는 공정에 있어서, 초음파 진동을 부가하지 않는 상태에서, 필름(24)의 상방으로부터, UV 조사기(29)에 의해 UV 조사를 실행하여 전사 재료(23)를 경화시킨다.
여기서, 필름(24)은 UV를 투과하는 투광성을 갖는 재료이며, 예를 들면, PET 필름을 들 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 또한, UV 조사기(29)는, 예를 들면 LED를 들 수 있지만, 이에 한정되지 않으며, 전사 재료(23)를 경화시키는 경화 장치이면 좋다.
또한, 본 개시에서는 UV 임프린트법에 있어서의 패턴의 형성을 개시하고 있지만, 열 임프린트법이나 광 임프린트법에 있어서의 동일한 공정에서도 실시 가능하다. 그 경우, 조사 열 또는 조사 광에 의해 전사 재료(23)를 경화시킬 수 있으면 좋다.
마지막으로, 도 2의 (d)에 도시하는 공정에 있어서, 필름(24)을 몰드(22)에 대하여 비스듬한 상향 또는 수직 방향으로 이동시키는 것에 의해, 전사 재료(23)를 몰드(22)로부터 이형시킨다. 이 때, 필름(24)을 몰드(22)로부터 이형하는 속도를 저속으로 하고, 또한 필름(24)을 몰드(22)로부터 이형하는 각도를 작게 하는 것에 의해, 이형 저항을 저감시킬 수 있어서, 보다 양호한 전사 형상이 얻어진다.
이상에 나타내는 패턴의 형성 방법의 공정에 있어서, 패턴의 형성 장치는, 도 1과 같이, 장치에 유선 또는 무선으로 접속된 제어부(20)에 의해 제어된다. 본 개시에서는 패턴의 형성 장치를 하나의 제어부(20)로 일괄 제어하는 형태를 상정하고 있지만, 제어부는 복수 존재하여도 좋다.
또한, 본 개시는, 도 2에 있어서의 몰드(22)와 필름(24)의 배치를 역으로 하여도 좋다. 즉, 도 3에 도시하는 바와 같이, 필름(34)을 초음파 발생 장치와 온도 조정 장치가 구비되어 있는 스테이지(31) 상에 탑재하고, 필름(34)의 적어도 일부에 전사 재료(33)를 도포하고, 몰드(32)에 의해 가압하여도 좋다. 이 경우, 초음파 트랜스듀서(36)에 내장되어 있는 진동자(37)에 교류 전압을 부여하는 것에 의해 초음파 진동을 발생시켜, 필름(34)의 하면으로부터 전사 재료(33)에 초음파 진동을 부가한다. 또한, 유로(38)에 냉각수나 냉각 가스를 흘리고, 필름(34)을 거쳐서 전사 재료(33)를 냉각한다.
여기서, 몰드(32)의 재료는, 형으로서 필요한 강성이나 경도 등을 가지며, 또한 UV 조사기(39)에 의해 상면으로부터 조사되는 UV 광을 투과시킬 수 있으며, 나아가서는 원통 형상의 롤(35)에 추종하여 굽혀지는 것이 필요하다. 그래서, 예를 들면, PET 필름 상에 임프린트법을 이용하여 UV 경화 수지에 의한 미세 패턴이 형성된 것을 이용할 수 있다.
이상의 구성에 의해, 전사 재료 내에 잔존하는 미세 기포를 감소시켜, 몰드의 패턴으로 전사 재료가 완전히 충전되는 타이밍보다 이전에 필름의 가압이 완료된 경우에 패턴 내에 잔존하는 기포를 억제함으로써, 전사 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 개시는, 패턴을 고정밀도로 형성할 수 있어, 피전사체에 패턴을 전사하는 임프린트 방법 및 임프린트 장치 등에 유용하다.
11, 21, 31, 41: 스테이지 12, 22, 32, 42: 몰드
13, 23, 33, 43, 53: 전사 재료 14, 24, 34, 44: 필름
15, 25, 35, 45: 롤 16, 26, 36: 초음파 트랜스듀서
17, 27, 37: 진동자 18, 28, 38: 유로
19, 29, 39, 49: UV 조사기 20: 제어부
51: 기포 52: 미세 기포

Claims (20)

  1. 몰드의 패턴으로 전사 재료를 충전하는 공정 A와,
    상기 패턴으로 충전한 상기 전사 재료를 피전사체에 전사하는 공정 B를 구비하고,
    상기 공정 A에 있어서, 상기 전사 재료에 초음파 진동을 부가하는 것을 특징으로 하는
    패턴의 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 B에 있어서, UV 조사에 의해 상기 전사 재료를 경화시키는 것을 특징으로 하는
    패턴의 형성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 A는 상기 몰드의 표면에 도포된 상기 전사 재료에 대하여 상기 피전사체를 가압하는 것에 의해 실행되며,
    상기 초음파 진동은 상기 몰드를 사이에 두고 상기 전사 재료에 대향하는 위치로부터 부가되는 것을 특징으로 하는
    패턴의 형성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 A는 상기 피전사체의 표면에 도포된 상기 전사 재료에 대하여 상기 몰드를 가압하는 것에 의해 실행되며,
    상기 초음파 진동은 상기 피전사체를 사이에 두고 상기 전사 재료에 대향하는 위치로부터 부가되는 것을 특징으로 하는
    패턴의 형성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 진동은 주파수가 100 ㎑ 이상 500 ㎑ 이하인 것을 특징으로 하는
    패턴의 형성 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 진동은,
    주파수 100 ㎑ 이상 500 ㎑ 이하의 범위에 있어서, 상기 패턴의 어스펙트비에 대한 대응값을 설정하며,
    상기 전사 재료가 충전되는 상기 패턴의 어스펙트비에 따라서, 주파수를 상기 대응값에 근거하여 변경하도록 제어되는 것을 특징으로 하는
    패턴의 형성 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 진동은,
    주파수 100 ㎑ 이상 500 ㎑ 이하의 범위에 있어서, 상기 패턴의 어스펙트비의 평균값에 대한 기준값을 설정하며,
    상기 전사 재료가 충전되는 상기 패턴의 어스펙트비에 따라서, 주파수를 상기 기준값에 근거하여 변경하도록 제어되는 것을 특징으로 하는
    패턴의 형성 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 초음파 진동은,
    상기 전사 재료가 충전되는 상기 패턴의 어스펙트비가 상기 평균값보다 큰 경우, 주파수를 상기 기준값보다 높게 변경하도록 제어되는 것을 특징으로 하는
    패턴의 형성 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 진동은,
    주파수 100 ㎑ 이상 500 ㎑ 이하의 범위에 있어서, 상기 전사 재료에 대한 상기 피전사체의 접촉각에 대한 대응값을 설정하며,
    상기 전사 재료를 충전할 때 가압하거나, 혹은 가압되는 상기 피전사체의 상기 전사 재료에 대한 접촉각에 따라서, 주파수를 상기 대응값에 근거하여 변경하도록 제어되는 것을 특징으로 하는
    패턴의 형성 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 진동은,
    주파수 100 ㎑ 이상 500 ㎑ 이하의 범위에 있어서, 상기 전사 재료에 대한 상기 피전사체의 접촉각의 평균값에 대한 기준값을 설정하며,
    상기 전사 재료를 충전할 때 가압하거나, 혹은 가압되는 상기 피전사체의 상기 전사 재료에 대한 접촉각에 따라서, 주파수를 상기 기준값에 근거하여 변경하도록 제어되는 것을 특징으로 하는
    패턴의 형성 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 초음파 진동은,
    상기 전사 재료를 충전할 때 가압하거나, 혹은 가압되는 상기 피전사체의 상기 전사 재료에 대한 접촉각이 상기 평균값보다 큰 경우, 주파수를 상기 기준값보다 높게 변경하도록 제어되는 것을 특징으로 하는
    패턴의 형성 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 전사 재료에 상기 초음파 진동을 부가하고 있는 동안, 상기 전사 재료의 적어도 일부의 온도가, 상기 초음파 진동을 부가하기 전과 비교하여 플러스 마이너스 2.5 ℃ 이내가 되도록 제어되는 것을 특징으로 하는
    패턴의 형성 방법.
  13. 전사 재료에 대하여 몰드 또는 피전사체를 가압하는 가압 툴과,
    상기 가압 툴에 의해 상기 몰드의 패턴으로 충전된 상기 전사 재료를 경화시키는 경화 장치와,
    초음파 발생 장치와,
    제어부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 가압 툴에 의해 상기 패턴으로 상기 전사 재료를 충전할 때, 상기 초음파 발생 장치에 의해, 상기 전사 재료에 초음파 진동을 부가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는
    패턴의 형성 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 경화 장치는 UV 조사에 의해 상기 전사 재료를 경화시키는 것을 특징으로 하는
    패턴의 형성 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 초음파 발생 장치는 상기 전사 재료를 사이에 두고 상기 가압 툴에 대향하는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는
    패턴의 형성 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 초음파 진동의 주파수를 100 ㎑ 이상 500 ㎑ 이하의 범위에서 제어하는 것을 특징으로 하는
    패턴의 형성 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 초음파 진동은,
    주파수 100 ㎑ 이상 500 ㎑ 이하의 범위에 있어서, 상기 패턴의 어스펙트비에 대한 대응값을 각각 설정하며,
    상기 제어부는,
    상기 전사 재료가 충전되는 상기 패턴의 어스펙트비에 따라서, 상기 초음파 진동의 주파수를 상기 대응값에 근거하여 변경하도록 제어하는 것을 특징으로 하는
    패턴의 형성 장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 초음파 진동은,
    주파수 100 ㎑ 이상 500 ㎑ 이하의 범위에 있어서, 상기 피전사체의 습윤성을 나타내는 접촉각에 대한 대응값을 각각 설정하며,
    상기 제어부는,
    상기 전사 재료를 충전할 때 가압하거나, 혹은 가압되는 상기 피전사체의 습윤성을 나타내는 접촉각에 따라서, 상기 초음파 진동의 주파수를 상기 대응값에 근거하여 변경하도록 제어하는 것을 특징으로 하는
    패턴의 형성 장치.
  19. 제 13 항에 있어서,
    온도 검지 수단과,
    온도 조정 장치를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 전사 재료에 상기 초음파 진동을 부가하고 있는 동안, 상기 온도 검지 수단에 의해 검지되는 상기 전사 재료의 적어도 일부의 온도가, 상기 초음파 진동을 부가하기 전과 비교하여 플러스 마이너스 2.5 ℃ 이내가 되도록, 상기 온도 조정 장치에 의해 제어하는 것을 특징으로 하는
    패턴의 형성 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 온도 조정 장치는, 상기 전사 재료를 사이에 두고 상기 가압 툴에 대향하는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는
    패턴의 형성 장치.
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