WO2013153613A1

WO2013153613A1 - インプリント装置、加圧部材、及びインプリント製造方法

Info

Publication number: WO2013153613A1
Application number: PCT/JP2012/059732
Authority: WO
Inventors: 正治長谷川; 渚神谷
Original assignee: アイトリックス株式会社
Priority date: 2012-04-09
Filing date: 2012-04-09
Publication date: 2013-10-17

Abstract

モールドおよびワークを、より均等に押圧することができるインプリント装置、インプリント装置に利用される加圧板、及びインプリント製造方法を提供する。本発明では、モールド４に形成された形状をワーク６に転写するインプリント装置１において、モールド４とワーク６とを互いに押圧する押圧面１５を備える加圧部材２と、加圧部材２に押圧力を加える加圧部１０と、モールド４の形状が転写されたワーク６を硬化させるために照射するＵＶ－ＬＥＤ３と、を有し、加圧部材２は、少なくともＵＶ－ＬＥＤ３からの光を透過させるとともに押圧面１５として機能する光透過層５と、加圧部１０からの押圧力を光透過層５に伝達する受圧層４３とを備え、加圧部材２にはＵＶ－ＬＥＤ３が配置される。

Description

[規則37.2に基づきISAが決定した発明の名称]　インプリント装置、加圧部材、及びインプリント製造方法

　本発明は、微細構造を転写するインプリント装置に関し、特に、ナノインプリント装置、ナノインプリント装置で利用される加圧部材、及びナノインプリント製造方法に関する。

　ナノインプリントとは、型となるモールド表面にあるナノレベルの微細な凹凸構造を、ワークに転写する微細加工技術である。ナノインプリントの方式としては、大きく分けて熱式とＵＶ（紫外線照射）式との２種類がある。熱式のナノインプリントにおいては、常温で弾性をもち、変形しにくいが加熱により軟化して種々な形に加工することができる熱可塑性樹脂（ＰＥＴ、ＰＭＭＡ）を、ワークの基板上に塗布して使用し、モールドとワークを重ね合わせて加熱して冷却することで、凹凸構造をワークに転写している。この方式により使用されたワークは、例えば、液晶用導光板や光学フィルムとして直接利用される。また、ＵＶ式においては、紫外線の光エネルギーに反応して液体から固体に化学的に変化するＵＶ硬化樹脂をワークの基板上に塗布して使用し、モールドとワークを重ね合わせて紫外線を照射し、凹凸構造をワークに転写している。この方式により使用されたワークは、半導体のエッチングのマスクなどに使用することができる。

　従来のＵＶ式のナノインプリント装置は、石英ガラスなどの光透過性硬質基板の上部から紫外線を照射し、光透過性硬質基板の周縁部分に圧力をかけることでモールドとワークを密着させている（例えば、特許文献１参照）。

　また、他のナノインプリント装置としては、空気圧を利用してモールドとワークを押圧しているものもある（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１０－０３６５１４号公報（段落００４４、図７）米国特許第７１４４５３９号（第３頁～第５頁、第１図）

　しかしながら、特許文献１にあっては、紫外線をワークの上側の中央部から照射しており、照射光を遮らないようにするために、石英ガラスの周縁のみを加圧している。このため、石英ガラスが、小面積の場合にはほぼ均等に加圧されるものの、大面積になると、石英ガラスの中央部の押圧力が弱くなり、モールドおよびワークを均等に加圧できないという問題がある。また、石英ガラスの場合、圧力の大きさによっては破壊することがあるので、圧力の大きさに応じて、石英ガラスの強度を大きくするためその厚みを大きくしなければならないという問題がある。さらに、石英ガラスの厚みが大きくなると、紫外線の光源から、モールドおよびワークまでの距離が大きくなってしまうという問題もある。

　また、特許文献２にあっては、塗布したＵＶ硬化樹脂の膜厚が均一の場合には、ワークのうねりに追従して均一に加圧することができるが、ＵＶ硬化樹脂の膜厚が不均一の場合には、空圧を均一にかけても、膜厚が不均一のまま転写されてしまう虞がある。

　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、モールドおよびワークを、より均等に押圧することができるインプリント装置、インプリント装置で利用される加圧部材、及びインプリント製造方法を提供することを目的とする。

　前記課題を解決するために、本発明のインプリント装置は、
　モールドに形成された形状をワークに転写するインプリント装置において、
　前記モールドと前記ワークとを互いに押圧する押圧面を備える加圧部材と、前記加圧部材に押圧力を加える加圧手段と、前記モールドの形状が転写されたワークを硬化させるために照射する光照射手段と、を有し、
　前記加圧部材は、少なくとも前記光照射手段からの光を透過させるとともに押圧面として機能する光透過層と、前記加圧手段からの押圧力を前記光透過層に伝達する受圧層とを備え、
　前記加圧部材は、前記光透過層に向かって光が照射される前記光照射手段が内部に配置されることを特徴としている。
　この特徴によれば、加圧部材の光透過層が押圧面として機能し、加圧部材の内部に光照射手段を備えるので、モールドとワークとを加圧部材で押圧する際には、光照射手段が邪魔にならず、加圧部材の受圧層および光透過層でモールドおよびワークをより均等に押圧することができるばかりか、光照射手段を、モールドおよびワークに、より近づけることが可能となり、十分な照度の光を照射することができる。これにより、ワークに塗布された光硬化樹脂等を硬化させることができ、モールドに形成された形状を、より正確にワークに転写することができる。また、加圧部材の内部に光照射手段を備えることで、光照射手段には押圧力が掛からないように保護することができる。この場合、内部とは、加圧部材の表面上に光照射手段を備えてもよい。また、例えば、受圧層または光透過層のいずれかに光照射手段を配置することができる。

　本発明のインプリント装置において、前記受圧層は、凹凸面を備え、当該凹凸面の凹部に前記光照射手段が配置されることを特徴としている。
　この特徴によれば、加圧部材の光透過層が押圧面として機能し、加圧部材の受圧層に凹凸面を備えるので、モールドとワークとを加圧部材で押圧する際には、凹凸面の凹部の光照射手段が邪魔にならず、加圧部材の受圧層および光透過層でモールドおよびワークをより均等に押圧することができるばかりか、光照射手段を、モールドおよびワークに、より近づけることが可能となり、十分な照度の光を照射することができる。これにより、ワークに塗布された光硬化樹脂等を硬化させることができ、モールドに形成された形状を、より正確にワークに転写することができる。また、凹部に光照射手段を備えることで、光照射手段には押圧力が掛からないように保護することができる。

　本発明のインプリント装置において、前記受圧層の前記凹部以外の凸部で、前記加圧手段からの押圧力を前記光透過層に伝達することを特徴としている。
　この特徴によれば、受圧層の凹部以外の凸部で、加圧手段からの押圧力を光透過層に伝達することができるので、光透過層に対して凹部以外の凸部でより強力な押圧力を与えることができる。

　本発明のインプリント装置において、前記光照射手段が、ＵＶ－ＬＥＤを備えることを特徴としている。
　この特徴によれば、ＵＶ－ＬＥＤにより、紫外線を照射することができるので、ワークに塗布された紫外線硬化樹脂を硬化させることができる。

　本発明のインプリント装置において、前記加圧部材は、前記光照射手段を冷却する冷却手段を一体に備えることを特徴としている。
　この特徴によれば、光照射手段を冷却することができるので、例えば、ＬＥＤ等の光照射手段の寿命をより延ばすことができる。加圧部材が冷却手段を一体に備えることで、外部に冷却手段を備える必要がない。冷却手段としては、例えば、加圧部材の素材を熱伝導度が高い素材を利用してもよいし、冷却パイプを備えるようにしてもよい。

　本発明のインプリント装置において、前記光透過層は、石英で構成されていることを特徴としている。
　この特徴によれば、前記光透過層が石英で構成されているので、光照射手段から、目標のワークの照射面に対して、石英の厚みを調整することで、照射距離を調整することができ、ムラなく照射することができる。

　本発明のインプリント装置において、光透過層と前記受圧層とが一体化され、前記加圧部材が構成されていることを特徴としている。
　この特徴によれば、光透過層と受圧層とが一体化して形成されることで、加圧時に両者のずれをなくすことができ、加圧手段による押圧力を、受圧層を介して光透過層に正確に与えることができる。また、加圧部材が一体化されていることで、加圧部材の取り外しが容易となる。

　本発明のインプリント装置で利用される加圧部材は、
　モールドに形成された形状をワークに転写するインプリント装置で利用される加圧部材において、
　少なくとも前記光照射手段からの光を透過させるとともに押圧面として機能する光透過層と、前記加圧手段からの押圧力を前記光透過層に伝達する受圧層とを備え、
　前記光透過層に向かって光が照射される前記光照射手段が内部に配置されることを特徴としている。
　この特徴によれば、加圧部材の光透過層が押圧面として機能し、加圧部材の内部に光照射手段を備えるので、モールドとワークとを加圧部材で押圧する際には、光照射手段が邪魔にならず、加圧部材の受圧層および光透過層でモールドおよびワークをより均等に押圧することができるばかりか、光照射手段を、モールドおよびワークに、より近づけることが可能となり、十分な照度の光を照射することができる。これにより、ワークに塗布された光硬化樹脂等を硬化させることができ、モールドに形成された形状を、より正確にワークに転写することができる。また、加圧部材の内部に光照射手段を備えることで、光照射手段には押圧力が掛からないように保護することができる。この場合、内部とは、加圧部材の表面上に光照射手段を備えてもよい。また、例えば、受圧層または光透過層のいずれかに光照射手段を配置することができる。

　本発明のインプリント装置で利用される加圧部材において、前記受圧層は、凹凸面を備え、当該凹凸面の凹部に前記光照射手段が配置されることを特徴としている。
　この特徴によれば、加圧部材の光透過層が押圧面として機能し、加圧部材の受圧層に凹凸面を備えるので、モールドとワークとを加圧部材で押圧する際には、凹部の光照射手段が邪魔にならず、加圧部材の受圧層および光透過層でモールドおよびワークをより均等に押圧することができるばかりか、光照射手段を、モールドおよびワークに、より近づけることが可能となり、十分な照度の光を照射することができる。これにより、ワークに塗布された光硬化樹脂等を硬化させることができ、モールドに形成された形状を、より正確にワークに転写することができる。また、凹部に光照射手段を備えることで、光照射手段には押圧力が掛からないように保護することができる。

　本発明のインプリント装置で利用される加圧部材において、前記受圧層の前記凹部以外の凸部で、前記加圧手段からの押圧力を前記光透過層に伝達することを特徴としている。
　この特徴によれば、受圧層の凹部以外の凸部で、加圧手段からの押圧力を光透過層に伝達することができるので、光透過層に対して凹部以外の凸部でより強力な押圧力を与えることができる。

　本発明のインプリント装置で利用される加圧部材において、前記光照射手段が、ＵＶ－ＬＥＤを備えることを特徴としている。
　この特徴によれば、ＵＶ－ＬＥＤにより、紫外線を照射することができるので、ワークに塗布された紫外線硬化樹脂を硬化させることができる。

　本発明のインプリント装置で利用される加圧部材において、前記加圧部材は、前記光照射手段を冷却する冷却手段を一体に備えることを特徴としている。
　この特徴によれば、光照射手段を冷却することができるので、例えば、ＬＥＤ等の光照射手段の寿命をより延ばすことができる。加圧部材が冷却手段を一体に備えることで、外部に冷却手段を備える必要がない。冷却手段としては、例えば、加圧部材の素材を熱伝導度が高い素材を利用してもよいし、冷却パイプを備えるようにしてもよい。

　本発明のインプリント装置で利用される加圧部材において、前記光透過層は、石英で構成されていることを特徴としている。
　この特徴によれば、前記光透過層が石英で構成されているので、凹部の光照射手段から、目標のワークの照射面に対して、石英の厚みを調整することで、照射距離を調整することができ、ムラなく照射することができる。

　本発明のインプリント装置で利用される加圧部材において、前記光透過層と前記受圧層とが一体化され、前記加圧部材が構成されていることを特徴としている。
　この特徴によれば、光透過層と受圧層とが一体化して形成されることで、加圧時に両者のずれをなくすことができ、加圧手段による押圧力を、受圧層を介して光透過層に正確に与えることができる。また、加圧部材が一体化されていることで、加圧部材の取り外しが容易となる。

　本発明のインプリント製造方法は、
　モールドに形成された形状をワークに転写するインプリント製造方法において、
　前記ワークの表面に、光を照射することで硬化する材質を塗布し、
　前記モールドと前記ワークとを接触させ、
　接触させた前記モールドおよび前記ワークを、加圧部材の凹凸面で押圧した状態で、当該凹凸面の凹部に備えられた前記光照射手段より、光を照射させることを特徴としている。
　この特徴によれば、ワークの表面に、光を照射することで硬化する材質を塗布し、モールドとワークとを接触させ、その後、接触させたモールドおよびワークを押圧する場合に、加圧部材の凹凸面で押圧した状態で、当該凹凸面の凹部に備えられた前記光照射手段より、光を照射させることができる。これにより、モールドとワークとを加圧部材で押圧する際には、凹部の光照射手段が邪魔にならず、加圧部材でモールドおよびワークをより均等に押圧することができる。また、押圧とともに、加圧部材の凹部に備えられた前記光照射手段より、光を照射させるので、光照射手段を、モールドおよびワークに、より近づけることが可能となり、十分な照度の光を照射することができる。これにより、ワークに塗布された光硬化樹脂等を硬化させることができ、モールドに形成された形状を、より正確にワークに転写することができる。また、凹部に光照射手段を備えることで、光照射手段には押圧力が掛からないように保護することができる。

実施例１におけるインプリント装置の概念図である。インプリント装置で利用される加圧部材の構成図である。インプリント装置で利用される加圧部材の上面図および側面図である。インプリント装置で利用される他の加圧部材の上面図および側面図である。インプリントの製造工程を示す説明図である。実施例１におけるインプリント装置の構成図である。照射面および照射角度を示す説明図である。実施例２におけるインプリント装置の構成図である。

　本発明に係るインプリント装置、インプリント装置で利用される加圧部材、及びインプリント製造方法を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

　実施例１のインプリント装置、インプリント装置で利用される加圧部材、及びインプリント製造方法につき、図１から図７を参照して説明する。

　図１に実施例１にインプリント装置１の概念図を示し、図２に加圧部材の構成図を示し、図３および図４に加圧部材の上面図および側面図を示し、図５にインプリントの製造工程を示している。図６に、実施例１におけるインプリント装置の構成図である。図７は、照射面および照射角度を示す説明図を示している。

　図１において、インプリント装置１は、型となるモールド４の表面にあるナノレベルの微細な凹凸構造に形成された形状をワーク６に転写するナノインプリント装置であって、モールド４とワーク６とをそれぞれ支持する基部８と、押圧面１５を備える加圧部材としての加圧部材２と、基部８および加圧部材２を介して、モールド４とワーク６とを押圧する加圧部１０とを少なくとも有する。基部８は、モールド４を支持する上側基部８Ａと、ワーク６を支持する下側基部８Ｂとにより構成され、例えば、図示しないクランプ押さえなどでモールド４やワーク６の周縁を保持することで支持してもよいし、または、図示しない真空ポンプなどで排気して真空吸着することによりモールド４またはワーク６をそれぞれ支持することができる。加圧部材２は、図１においては、上側基部８Ａ側に、モールド４を押圧可能に支持されている。上側基部８Ａは、加圧部材２の下側にモールド４を支持している。加圧部１０としては、例えば、基部８の下側基部８Ｂを、図示しないモータなどで上側に移動させることで、下側基部８Ｂに支持されているワーク６を、上側基部８Ａに支持されているモールド４に圧着させて押圧することができる。また、逆に、基部８の上側基部８Ａを、下側に移動させることで押圧するようにしてもよい。このような構成により、加圧部１０は、基部８および加圧部材２を介して、モールド４とワーク６とを押圧することとなる。

　図２および図３に示すように、加圧部材２は、ＵＶ－ＬＥＤ３からの光を透過させるとともに押圧面１５として機能する光透過層５と、加圧部１０からの押圧力を光透過層５に伝達する受圧層４３とを備え、加圧部材２は、光透過層５に向かって光が照射されるＵＶ－ＬＥＤ３が内部に配置される。本実施例においては、受圧層４３にはＵＶ－ＬＥＤ３が配置される凹部としての溝部１２を備える。加圧部材２は、加圧部１０による圧力に耐えうるような剛性の高い素材の平板状の板材を受圧層４３としている。加圧部材２の受圧層４３は、例えば、金属、アルミニウム、銅、ジェラルミン、それぞれの合金や、炭素などのグラファイトなどで構成でき、熱伝導度が高い素材を利用することで、ＵＶ－ＬＥＤ３を冷却する冷却手段としても機能することができる。また、光透過層５は、光を透過する素材であればよく、石英、ガラス、透明な樹脂等を利用することができる。受圧層４３の溝部１２以外の突状部分（凸部）のリブ部１１で、加圧部１０からの押圧力を光透過層５に伝達している。リブ部１１は、受圧層４３自体の強度を高めている。ＵＶ－ＬＥＤ３の配置数や占有領域の関係で、リブ部１１の領域を増減させて、受圧層４３の強度を最適な状態に調整できる。加圧部材２は、光透過層５と受圧層４３とを、別体として設けてもよいが、一体化して設けることで、加圧時に両者のずれをなくすことができ、加圧部１０による押圧力を、受圧層４３を介して光透過層５に正確に与えることができる。また、加圧部材２が一体化されていることで、加圧部材２の取り外しが容易となる。本実施例においては、リブ部１１と溝部１２とが、交互に並行して複数列配設され、各列の溝部１２には、紫外線を照射する光照射手段であるＵＶ－ＬＥＤ３が複数個、等間隔に埋め込まれている。ＵＶ－ＬＥＤ３は、複数個を基板１６上に配設することで、溝部１２に配置しやすくなる。また、基板１６は、溝部１２の各列にそれぞれ配置し、基板１６からの配線１８は、配線入出力部１７を介して、インプリント装置１の図示しない電源部と制御部１９（図６参照）に接続されて、照射が制御されている。リブ部１１の高さと溝部１２の深さは、後述するように、ＵＶ－ＬＥＤ３の紫外線の照射角度を遮らないような高さに設定されている。ＬＥＤの波長は、紫外線の場合１００ｎｍ～４００ｎｍの範囲のものを利用することができる。また、加圧部材２は、ＵＶ－ＬＥＤ３を冷却する冷却手段である冷却パイプ１３を一体に備えてもよく、冷却水入出力部１４より冷却パイプ１３に冷却水を流入することで、ＵＶ－ＬＥＤ３を冷却することができる。冷却パイプ１３は、ＵＶ－ＬＥＤ３の直下になるように配置することで、ＵＶ－ＬＥＤ３を効率よく冷やすことができる。また、冷却パイプ１３は、図２および図３に示すように、溝部１２に対して直交する方向に配置することで、押圧したときに、強度を増すことができる。冷却パイプ１３により冷却することで、ＵＶ－ＬＥＤ３の寿命をより延ばすことができる。また、加圧部材２は、光を透過する板状の透過手段である光透過層５等を押圧面１５側に備えてもよい。光透過層５の厚みを調整することで、ムラの無い照射面とすることができる。

　加圧部材２は、ナノインプリントを行う際のモールド４とワーク６との種類に応じて、その大きさや形状、リブの形状、ＬＥＤの種類・数等を異ならせて設けることができる。例えば、図４に示すように、加圧部材２を円形とし、リブ部１１と溝部１２とを、交互に同心円状に複数列配設するようにしてもよい。

　加圧部材２は、基本的には、照射面に照度ムラが生じないよう照度が均一となるようにＬＥＤを複数配置できるように、押下面側に凹部としての溝部１２を設けておけばよく、溝部１２以外の凸部が、リブ部１１となる。ＬＥＤを配置する間隔が密になるほど照度を上昇させることができる。リブ構造としておくことにより、加圧部材２を大面積にすることができる。リブ部１１と溝部１２との各寸法は、図２および図３に示すような構成を例にすると、図７に示すように、リブ部１１のリブ幅Ｘ、溝部１２の溝高Ｙ、溝部１２の溝幅Ｚとしたときに、リブ幅Ｘ１８ｍｍ、溝高Ｙ４ｍｍ、溝幅Ｚ２０ｍｍとしておくことができる。溝幅Ｚは、ＬＥＤのサイズに依存するが、なるべく小さくしておくことが望ましく、例えば、５～３０ｍｍにしてもよい。溝高Ｙは、ＬＥＤの素子の高さより大きく、また、ＬＥＤの照射角度θ２にリブ部１１が干渉しないような高さに設定しておくことができ、例えば、３０ｍｍ以下としてもよい。リブ部１１のリブ幅Ｘは、溝幅Ｚに依存するが、５～５０ｍｍにしてもよく、リブ部１１の先端面２８の面積の合計を、加圧部材２の表面全体の面積の半分以上としておくことが望ましい。加圧部材２厚みｔ’は、２０～５０ｍｍぐらいにしておく。また、リブ部１１のリブ開角θ１（押圧面に対して鉛直方向を基準とした場合のリブの立ち上がりの傾斜角度）を、０度としてリブ部１１を柱上に設けてもよいし、開角θ１を０～６０度ぐらいとして先端先細りのテーパ面２７を形成しておくようにしてもよい。このようにテーパ面２７を形成することでも、ＬＥＤの照射角度θ２にリブ部１１が干渉しないようにできる。リブ部１１の先端面２８は、光透過層５に集中荷重が起きないような幅としておくことができる。光透過層５の厚みｔは、ムラの無い照射面を形成するように、溝高Ｙにより決定され、例えば、光透過層５の厚みｔ＝（ＬＥＤによるムラの無い照射面までの距離－溝高Ｙ）で、概略求められる。ＬＥＤの配置間隔は、照度ムラが生じないように、照射面までの照射距離を考慮して設定される。

　加圧部材２の作成方法としては、平板状の硬質板の上面に、マシニングで切削して溝部１２を設け、また、冷却パイプ１３を配設する冷却水路を、平板状の硬質板の側面からガンドリルで貫通穴をあけて加工する。その後、作成した溝部１２に、ＵＶ－ＬＥＤ３が複数個並べられた基板１６を配設し配線をまとめて配線入出力部１７に接続しておく。また、側面に形成された冷却水路に、図３に示すような、冷却パイプ１３を配設する。このような工程で、簡単に加圧部材２を作成することができる。

　図６に示すように、インプリント装置１は、インプリントを行う装置本体２６と、装置全体の制御を行う制御部１９と、冷却機能を有するチラー２４とを有する。装置本体２６は、制御部１９により制御されて、制御部側基板入出力部２０や制御部側モータ入出力部２１を介して、モータ２５やＵＶ－ＬＥＤ３などの各部が動作する。例えば図６に示すように、装置本体２６にあるＵＶ－ＬＥＤ３の基板１６は、加圧部材２の配線入出力部１７を介して、制御部１９の制御部側基板入出力部２０に接続され、ＵＶ－ＬＥＤ３が制御され、また、装置本体２６にあるモータ２５は、制御部１９の制御部側モータ入出力部２０に接続され、モータ２５が制御される。冷却パイプ１３は、冷却水入出力部１４を介してチラー２４に接続され、装置の作動中は常時冷水が流される。また、インプリント装置１は、図示しない電源部に接続され、制御部１９を介して電源が制御され、また、外部からの指示を受付ける制御パネルを有することができる。

　つぎに、図５を参照してインプリント装置１を利用したナノインプリントの製造方法を説明する。

　まず、図５（ａ）に示すように、ナノインプリントを行う場合、シリコンウエハ、サファイア基板、ガラス基板などのワーク６の表面にＵＶ硬化樹脂７を均一の厚さとなるようにレジスト塗布し、下側基部８Ｂにセットする。上側基部８Ａには、光を透過する樹脂等で形成されたモールド４がセットされている。

　つぎに、図５（ｂ）に示すように、加圧部１０を動作させることで、下側基部８Ｂに支持されているワーク６を、上側基部８Ａに支持されているモールド４に圧着させて所定の圧力で所定時間押圧する。本実施例においては、加圧部材２を用いているため、１０ＭＰａぐらいまでの押圧が可能であり、モールド４とワーク６とを加圧部材２で押圧する際には、溝部１２のＵＶ－ＬＥＤ３が邪魔にならず、加圧部材２の受圧層４３および光透過層５でモールド４およびワーク６をより均一に押圧することができる。また、突状のリブ部１１と溝部１２により板状の加圧部材２が柔軟になるため押圧の際に緩衝の役目を果たすことができる。また、リブ部１１により加圧部材２を補強することができるとともに、ＵＶ－ＬＥＤ３に直接圧力が掛からないように保護することができる。また、図１に示すように、塗布したＵＶ硬化樹脂７の膜厚にムラがあるような場合にも、ＵＶ硬化樹脂７の膜厚を、押圧力により強制的に均一にすることができるので、従来の空圧による押圧よりもＵＶ硬化樹脂７の膜厚をムラなく均一にすることができる。また、従来のように周縁部を押圧する場合に比べて押圧力を強くすることができ、またワーク６の表面を均一の圧力で押下することができる。

　つぎに、図５（ｃ）に示すように、光照射手段であるＵＶ－ＬＥＤ３により紫外線が照射され、光透過層５およびモールド４を透過してワーク６のＵＶ硬化樹脂７に対して紫外線を所定時間照射する。これにより、ＵＶ硬化樹脂７が硬化し、モールド４表面に形成された凹凸構造がワーク６のＵＶ硬化樹脂７上に転写される。

　つぎに、図５（ｄ）に示すように、ＵＶ硬化樹脂７が硬化した後に、モールド４をワーク６から剥離する。この場合、下側基部８Ｂを、図示しないモータなどで下側に移動させることで、ワーク６を下降させて剥離することができる。

　以上説明したようなインプリント製造方法により、モールド４の表面にあるナノレベルの微細な凹凸構造に形成された形状を、ワーク６上に転写して、ワーク６上に凸凹構造を形成することができる。本実施例によれば、図１に示すように、塗布したＵＶ硬化樹脂７の膜厚にムラがあるような場合にも、ＵＶ硬化樹脂７の膜厚を、押圧力により強制的に均一にすることができるので、従来の空圧による押圧よりもＵＶ硬化樹脂７の膜厚をムラなく均一にすることができる。

　次に、実施例２に係るインプリント装置につき、図８を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成を省略する。

　図８は、サーボモータによるプレス機構を利用したインプリント装置１Ａの構成を示している。本実施例においては、前述した実施例１を、ＰＳＳ（Patterned Sapphire Substrate）用にしたインプリント装置１Ａの構成を示している。加圧部材２の構成は、実施例１と同じである。図８において、インプリント装置１Ａは、型となる樹脂製のスタンパー４１の表面にあるナノレベルの微細な凹凸構造に形成された形状をサファイア基板４２に転写するナノインプリント装置であって、スタンパー４１とサファイア基板４２とをそれぞれ支持する基部８Ａ／Ｂと、押圧面１５を備える加圧部材２と、基部８Ａ／Ｂおよび加圧部材２を介して、スタンパー４１とサファイア基板４２とを押圧する加圧部１０としての下スライダ３３とを少なくとも有する。

　スタンパー４１を支持する上側基部８Ａと、サファイア基板４２を支持する下側基部８Ｂとにより、基部８が構成される。上側基部８Ａは、スタンパエア排出導入口３７より図示しない真空ポンプなどで排気して真空吸着することによりスタンパー４１を支持することができる。また、上側基部８Ａは、昇降機構３６を備え、昇降機構３６によりスタンパー４１を昇降させることができる。下側基部８Ｂは、ワークホルダ３１によりサファイア基板４２を保持するとともに、サファイア基板４２およびワークホルダ３１を、バキュームチャック３２で吸着することによりスタンパー４１を支持することができる。また、インプリント装置１Ａは、装置動作中に、装置内部を真空状態とするために、装置筐体が気密になるように真空チャンパー３９およびチャンパー昇降用シリンダ４０を備えている。この場合、スタンパー４１とサファイア基板４２とを押圧する際に、チャンパー昇降用シリンダ４０で真空チャンパー３９を降下させてから、装置内エア排出導入口３８より、図示しない真空ポンプなどで排気して真空状態としている。

　加圧部材２は、図８においては、上側基部８Ａ側に、スタンパー４１を押圧可能に支持されている。上側基部８Ａは、加圧部材２の下側にスタンパー４１を支持している。加圧部１０としては、下側基部８Ｂの下スライダ３３を、ロードセル３４を介してサーボモータ３５で上側に移動させることで、下側基部８Ｂに支持されているサファイア基板４２を、上側基部８Ａに支持されているスタンパー４１に圧着させて押圧することができる。また、逆に、基部８の上側基部８Ａを、昇降機構３６により下側に移動させることで押圧するようにしてもよい。このような構成により、加圧部１０は、基部８および加圧部材２を介して、スタンパー４１とサファイア基板４２とを押圧することとなる。

　本実施例２では、実施例１に示す製造方法と異なるのは図５（ｂ）の部分のみであり、他の工程は、実施例一と同様である。図５（ｂ）において、下側基部８Ｂの下スライダ３３を、サーボモータ３５で上側に移動させ、下側基部８Ｂに支持されているサファイア基板４２を、上側基部８Ａに支持されているスタンパー４１に圧着させて押圧する際に、チャンパー昇降用シリンダ４０で真空チャンパー３９を降下させてから、装置内エア排出導入口３８より、図示しない真空ポンプなどで排気して真空状態として、プレスを行うことができる。これにより、スタンパー４１の表面にあるナノレベルの微細な凹凸構造に形成された形状を、サファイア基板４２上に転写して、サファイア基板４２上に凸凹構造を形成することができる。さらにＰＳＳにおいては、サファイア基板４２に誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma）を用いてエッチングすることで、サファイア基板４２上に凸凹形状を作成することができる。この凸凹形状が形成されたサファイア基板４２を用いて、半導体素子を作成することができる。本実施例２によれば、サファイア基板４２の表面を均一の圧力で押下することができるので、ＵＶ硬化樹脂７の残膜部分をできるだけ均一にして、薄くすることができる。このため、ナノインプリントの成形物をマスクとして使用することができる。

　以上説明したように、上記実施例１および実施例２によれば、モールド４に形成された形状をワーク６に転写するインプリント装置１において、モールド４とワーク６とを互いに押圧する押圧面１５を備える加圧部材２と、加圧部材２に押圧力を加える加圧部１０と、モールド４の形状が転写されたワーク６を硬化させるために照射するＵＶ－ＬＥＤ３と、を有し、加圧部材２は、少なくともＵＶ－ＬＥＤ３からの光を透過させるとともに押圧面１５として機能する光透過層５と、加圧部１０からの押圧力を光透過層５に伝達する受圧層４３とを備え、加圧部材２には光透過層に向かって光が照射されるＵＶ－ＬＥＤ３が内部に配置されることで、押圧する際には、加圧部材２の内部にあるＵＶ－ＬＥＤ３が邪魔にならず、加圧部材２でモールド４およびワーク６、または、スタンパー４１およびサファイア基板４２を、より均等に押圧することができるばかりか、ＵＶ－ＬＥＤ３を、モールド４およびワーク６、または、スタンパー４１およびサファイア基板４２に、より近づけることが可能となり、十分な照度の光を照射することができる。これにより、ワークに塗布された光硬化樹脂等を硬化させることができ、モールド４またはスタンパー４１に形成された形状を、より正確にワーク６またはサファイア基板４２に転写することができる。また、加圧部材２の内部にＵＶ－ＬＥＤ３を備えることで、ＵＶ－ＬＥＤ３には押圧力が掛からないように保護することができる。ＵＶ－ＬＥＤ３は、受圧層４３または光透過層のいずれかに配置してもよい。

　また、上記実施例１および実施例２によれば、受圧層４３は、凹凸面を備え、当該凹凸面の溝部１２にＵＶ－ＬＥＤ３が配置される。

　また、上記実施例１および実施例２によれば、受圧層４３の溝部１２以外のリブ部１１で、加圧部１０からの押圧力を光透過層５に伝達することができるので、光透過層に対して凹部以外の凸部でより強力な押圧力を与えることができる。

　また、上記実施例１および実施例２によれば、光照射手段が、ＵＶ－ＬＥＤ３を備えることにより、紫外線を照射することができるので、ワークに塗布された紫外線硬化樹脂を硬化させることができる。

　また、上記実施例１および実施例２によれば、加圧部材２、ＵＶ－ＬＥＤ３を冷却する加圧部材２や冷却パイプ１３を一体に備えることで、ＵＶ－ＬＥＤ３を冷却することができるので、ＵＶ－ＬＥＤ３の寿命をより延ばすことができる。

　また、上記実施例１および実施例２によれば、光透過層５が石英で構成されているので、ＵＶ－ＬＥＤ３から、目標のワークの照射面に対して、石英の厚みを調整することで、照射距離を調整することができ、ムラなく照射することができる。

　また、上記実施例１および実施例２によれば、光透過層と受圧層４３とが一体化して形成されることで、加圧時に両者のずれをなくすことができ、加圧部１０による押圧力を、受圧層４３を介して光透過層に正確に与えることができる。また、加圧部材２が一体化されていることで、加圧部材２の取り外しが容易となる。

　以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

　上記実施例においては、受圧層４３にＵＶ－ＬＥＤ３を配置している場合を例にしているが、光透過層にＵＶ－ＬＥＤ３を配置するようにしてもよい。この場合、例えば、光透過層５の上面に凹凸面を備え、当該凹凸面の凹部に光透過層に向かって光が照射されるＵＶ－ＬＥＤ３が配置されるようにしてもよい。また、光照射手段が配置されるのは、凹凸面以外の、光透過層の内部に埋め込むような構成でもよい。

　また、凹凸面の凹部にＵＶ－ＬＥＤ３を配置し、その凹部を、凹部内又は凹部外で覆うような透明のカバー部材を設けてもよい。これにより、ＵＶ－ＬＥＤ３を保護することができる。また、カバー部材により、凹凸面をなくして面一にでき、より均等に押圧することができる。

　また、加圧部材２には、ＵＶ－ＬＥＤ３を配置する凹部を少なくとも１つ備えていればよく、凹部以外の部分が凸部となる。リブ部１１と溝部１２とは、交互に並行して複数列配設されているが、他の構成として、リブ部１１を交差するようにして、格子状に設けてもよく、この場合、溝部１２が点在するように設けることができる。

　また、光照射手段としては、ＬＥＤ以外の光源でもよい。また、光を照射することで硬化する樹脂を利用すれば、紫外線でなくてもよい。

　また、上記実施例１においては、モールド４を上側基部８Ａ側に設け、ワーク６を下側基部８Ｂに支持しているが、図６に示すように、これらを逆の位置に配置し、モールド４および加圧部材２を下側基部８Ｂ側に設け、ワーク６を上側基部８Ａに支持するようにしてもよい。

　また、上記モールド４は、透明な素材を利用しているが、モールド４を不透明な素材にする場合には、ワークをガラス等の透明素材としてもよい。この場合、加圧部材２は、ワーク側に設けて押下してＵＶ－ＬＥＤ３を照射することができる。

　また、上記実施例１、２においては、モータ又はサーボモータを利用して下側基部又は下スライダを上下に移動させるようにしているが、空圧により基部を上下移動させるような構成にしてもよい。

１　　　　　　　　ナノインプリント装置
２　　　　　　　　加圧部材
３　　　　　　　　ＵＶ－ＬＥＤ
４　　　　　　　　モールド
５　　　　　　　　光透過層
６　　　　　　　　ワーク
７　　　　　　　　ＵＶ硬化樹脂
８　　　　　　　　基部
９　　　　　　　　ＵＶ光
１０　　　　　　　加圧部
１１　　　　　　　リブ部
１２　　　　　　　溝部
１３　　　　　　　冷却水パイプ
１４　　　　　　　冷却水入出力部
１５　　　　　　　押圧面
１６　　　　　　　基板
１７　　　　　　　配線入出力部
１８　　　　　　　配線
１９　　　　　　　制御部
２０　　　　　　　制御部側基板入出力部
２１　　　　　　　制御部側モータ入出力部
２２　　　　　　　装置－基板接続線
２３　　　　　　　装置－モータ接続線
２４　　　　　　　チラー
２５　　　　　　　モータ
２６　　　　　　　装置本体
２７　　　　　　　テーパ面
２８　　　　　　　先端面
３０　　　　　　　照射面
３１　　　　　　　ワークホルダ
３２　　　　　　　バキュームチャック
３３　　　　　　　下スライダ
３４　　　　　　　ロードセル
３５　　　　　　　サーボモータ
３６　　　　　　　昇降機構
３７　　　　　　　スタンパエア排出導入口
３８　　　　　　　装置内エア排出導入口
３９　　　　　　　真空チャンバー
４０　　　　　　　真空チャンバー昇降用シリンダ
４１　　　　　　　スタンパー
４２　　　　　　　サファイア基板
４３　　　　　　　受圧層
θ１　　　　　　　リブ開角
θ２　　　　　　　照射角度

Claims

　モールドに形成された形状をワークに転写するインプリント装置において、
　前記モールドと前記ワークとを互いに押圧する押圧面を備える加圧部材と、前記加圧部材に押圧力を加える加圧手段と、前記モールドの形状が転写されたワークを硬化させるために照射する光照射手段と、を有し、
　前記加圧部材は、少なくとも前記光照射手段からの光を透過させるとともに押圧面として機能する光透過層と、前記加圧手段からの押圧力を前記光透過層に伝達する受圧層とを備え、
　前記加圧部材は、前記光透過層に向かって光が照射される前記光照射手段が内部に配置されることを特徴とするインプリント装置。
　前記受圧層は、凹凸面を備え、当該凹凸面の凹部に前記光照射手段が配置されることを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
　前記受圧層の前記凹部以外の凸部で、前記加圧手段からの押圧力を前記光透過層に伝達することを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。
　前記光照射手段が、ＵＶ－ＬＥＤを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインプリント装置。
　前記加圧部材は、前記光照射手段を冷却する冷却手段を一体に備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のインプリント装置。
　前記光透過層は、石英で構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のインプリント装置。
　前記光透過層と前記受圧層とが一体化され、前記加圧部材が構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のインプリント装置。
　モールドに形成された形状をワークに転写するインプリント装置で利用される加圧部材において、
　少なくとも前記光照射手段からの光を透過させるとともに押圧面として機能する光透過層と、前記加圧手段からの押圧力を前記光透過層に伝達する受圧層とを備え、
　前記光透過層に向かって光が照射される前記光照射手段が内部に配置されることを特徴とするインプリント装置で利用される加圧部材。
　前記受圧層は、凹凸面を備え、当該凹部に前記光照射手段が配置されることを特徴とする請求項８に記載のインプリント装置で利用される加圧部材。
　前記受圧層の前記凹部以外の凸部で、前記加圧手段からの押圧力を前記光透過層に伝達することを特徴とする請求項９に記載のインプリント装置で利用される加圧部材。
　前記光照射手段が、ＵＶ－ＬＥＤを備えることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載のインプリント装置で利用される加圧部材。
　前記加圧部材は、前記光照射手段を冷却する冷却手段を一体に備えることを特徴とする請求項８ないし１１のいずれかに記載のインプリント装置で利用される加圧部材。
　前記光透過層は、石英で構成されていることを特徴とする請求項８ないし１２のいずれかに記載のインプリント装置で利用される加圧部材。
　前記光透過層と前記受圧層とが一体化され、前記加圧部材が構成されていることを特徴とする請求項８ないし１３のいずれかに記載のインプリント装置で利用される加圧部材。
　モールドに形成された形状をワークに転写するインプリント製造方法において、
　前記ワークの表面に、光を照射することで硬化する材質を塗布し、
　前記モールドと前記ワークとを接触させ、
　接触させた前記モールドおよび前記ワークを、加圧部材の凹凸面で押圧した状態で、当該凹凸面の凹部に備えられた前記光照射手段より、光を照射させることを特徴とするインプリント製造方法。