インプリントモールド及びその製造方法並びに光インプリント法
【課題】基板が露光光に対する透過性を必要とせず、露光光源を内蔵し、インプリントモールドと樹脂パターンとの剥離性に優れ、繰り返し光インプリント法を行っても剥離性が低下することのないインプリントモールド及びその製造方法並びに光インプリント法を提供する。
【解決手段】基板と、基板上に形成された下部電極と、下部電極上に形成された発光層と、発光層上に形成された上部電極と、上部電極上に形成された保護層と、保護層上に発光層から放射される発光波長を透過しない材料で形成され、凹凸部を有する遮光パターン部と、を備えることを特徴とするインプリントモールド。
【解決手段】基板と、基板上に形成された下部電極と、下部電極上に形成された発光層と、発光層上に形成された上部電極と、上部電極上に形成された保護層と、保護層上に発光層から放射される発光波長を透過しない材料で形成され、凹凸部を有する遮光パターン部と、を備えることを特徴とするインプリントモールド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプリントモールド及びその製造方法並びに光インプリント法に関する。特に、露光光源を内蔵したインプリントモールド及びその製造方法並びに光インプリント法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイス、ディスプレイ、記録メディア、バイオチップ、光デバイスなどの製造工程における微細パターンの形成工程について、インプリント法を用いることが提案されている（非特許文献１、非特許文献２参照）。
【０００３】
インプリント法において、ナノメーターレベルのものを特にナノインプリント法と呼ぶが、以降、単にインプリント法と称するときはナノインプリント法も含むものとする。
【０００４】
インプリント法は、最終的に転写すべきパターンのネガポジ反転像に対応するパターンが形成されたインプリントモールド（テンプレートという場合もある。）と呼ばれる型枠を、樹脂に型押しし、その状態で樹脂を硬化させることにより、パターン転写を行うものである。このとき、露光光を照射することにより光硬化性樹脂を硬化させる光インプリント法が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
インプリント法において、インプリントモールドと転写基板上に生成した樹脂パターンとの剥離性は極めて重要である。図６（ａ）〜（ｄ）を用いて、インプリントモールドと転写基板上に生成した樹脂パターンとの剥離性について説明する。一般的に、樹脂の硬化は樹脂収縮を引き起こし、インプリントモールドと樹脂パターンとの間に応力を発生させる。このため、図６（ａ）に示すように、樹脂６１を硬化させた後、インプリントモールド６２と樹脂６１パターンを引き離す工程において、図６（ｂ）に示すように、インプリントモールド６２側に樹脂６１が移動すること、図６（ｃ）に示すように、樹脂６１パターンの一部分がインプリントモールド６２側に残留することなどが起こり、樹脂６１パターンに欠陥が発生することが知られている。
【０００６】
このとき、剥離における樹脂パターンの欠陥は、図６（ｄ）に示すように、剥離時に応力が集中する樹脂６１パターンの凸パターン部と凹パターン部との境界であるコーナー部で頻度よく発生することが報告されている（非特許文献３参照）。
【０００７】
また、剥離性を向上させる方法として、表面エネルギーの小さいフッ素ポリマーを剥離剤としてインプリントモールド表面に塗布する方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００８】
しかしながら、剥離剤を表面に塗布したとしても、剥離剤は繰り返しインプリント法を行うと、剥離剤がインプリントモールドの表面から徐々に剥がれ、インプリントモールドと樹脂との剥離性が低下してしまう。
【特許文献１】特開２０００−１９４１４２号公報
【特許文献２】特開２００２−２８３３５４号公報
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．， ｖｏｌ．６７， ｐ３３１４（１９９５）
【非特許文献２】ナノインプリント技術徹底回折 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｊｏｕｒｎａｌ ２００４年１１月２２日発行、ｐ２０−３８
【非特許文献３】Ｙ．Ｈｉｒａｉ， ｅｔ ａｌ． Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ． Ｂ２１（６）， ２００３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、基板が露光光に対する透過性を必要とせず、露光光源を内蔵し、インプリントモールドと樹脂パターンとの剥離性に優れ、繰り返し光インプリント法を行っても剥離性が低下することのないインプリントモールド及びその製造方法並びに光インプリント法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に係る発明は、基板と、基板上に形成された下部電極と、下部電極上に形成された発光層と、発光層上に形成された上部電極と、上部電極上に形成された保護層と、保護層上に発光層から放射される発光波長を透過しない材料で形成され、凹凸部を有する遮光パターン部と、を備えることを特徴とするインプリントモールドとしたものである。
【００１１】
本発明の請求項２に係る発明は、発光層は有機エレクトロルミネッセンスであることを特徴とする請求項１に記載のインプリントモールドとしたものである。
【００１２】
本発明の請求項３に係る発明は、基板は発光層から放射される波長の光を透過しない材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインプリントモールドとしたものである。
【００１３】
本発明の請求項４に係る発明は、基板の下部電極が形成される面とは反対の面に、導電層が形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインプリントモールドとしたものである。
【００１４】
本発明の請求項５に係る発明は、基板の表面外周部の一部に段差を形成し、基板上に下部電極及び発光層を形成し、発光層上に一部をマスキングした上部電極を形成し、上部電極を含む全面に保護層を形成し、マスキングにより下部電極、発光層及び上部電極を絶縁し、保護層上にレジストを形成し、レジストをパターニングしてパターン層を形成することを特徴とするインプリントモールドの製造方法としたものである。
【００１５】
本発明の請求項６に係る発明は、発光層は有機エレクトロルミネッセンスであることを特徴とする請求項５に記載のインプリントモールドの製造方法としたものである。
【００１６】
本発明の請求項７に係る発明は、基板は発光層から放射される波長の光を透過しない材料であることを特徴とする請求項５又は６に記載のインプリントモールドの製造方法としたものである。
【００１７】
本発明の請求項８に係る発明は、基板の下部電極が形成される面とは反対の面に、導電層を形成することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載のインプリントモールドの製造方法としたものである。
【００１８】
本発明の請求項９に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のインプリントモールドを準備し、転写基板に光硬化性樹脂を塗布し、インプリントモールドと転写基板とを接合し、インプリントモールド上に形成した発光層を発光し、インプリントモールドと転写基板とを剥離し、転写基板の転写不要部を除去することを特徴とする光インプリント法としたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、基板が露光光に対する透過性を必要とせず、露光光源を内蔵し、インプリントモールドと樹脂パターンとの剥離性に優れ、繰り返し光インプリント法を行っても剥離性が低下することのないインプリントモールド及びその製造方法並びに光インプリント法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ、説明する。実施の形態において、同一構成要素には同一符号を付け、実施の形態の間において重複する説明は省略する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に係るインプリントモールド１を示す概略断面図である。図１に示すように、本発明の実施の形態に係るインプリントモールド１は、基板１０上に下部電極１１、発光層１２、上部電極１３、保護層１４、遮光パターン部１５を備えている。さらに、基板１０上に形成された下部電極１１とは反対の面に導電層１６を備えている。
【００２２】
本発明の実施の形態に係るインプリントモールド１の基板１０には、ガラスなどの機械強度、絶縁性を有し、寸法安定性に優れた材料を用いることが好ましいが、光透過特性は不問でよい。下部電極１１は透明材料である必要はなく、アルミなど公知の電気配線材料を用いることが好ましい。発光層１２には、公知の有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬ）の発光層の材料を用いることが好ましい。上部電極１３は発光層１２からの光を透過する材料であれば良いが、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｎ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）や酸化亜鉛系や酸化スズ系などの透明導電材料が好ましい。保護層１４は、上部電極１３の電気的導通を遮断すると同時に発光層１２からの放射光を透過する材料を用いることが好ましい。遮光パターン部１５はパターン形成に適したものであり、かつ、発光層１２から放射される波長に対して遮光性を示す材料である必要がある。遮光性は一般に光学濃度（Ｏ．Ｄ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）で示されるが、インプリントモールド１に用いることから遮光パターン部１５の凹凸寸法の規定が優先される。後述するが光硬化樹脂４１の露光量に対して必要な光学濃度が得られる材料を適時選択する。耐久性、機械的強度やリソグラフィ法によるパターン形成を想定した場合には、例えば、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏなどの金属材料やこれらを主成分とする合金材料が好ましい。
【００２３】
なお、保護層１４の材料は、遮光パターン部１５で選択した材料とのエッチング選択比を考慮して適切な材料を選択する。一例としては遮光パターン部１５で例示したＣｒ、Ａｌ、Ｔａの酸化物もしくは窒化物が挙げられる。下部電極１１、発光層１２、上部電極１３、保護層１４及び遮光パターン部１５の形成は、スパッタリング法や真空蒸着法などを用いることができる。また、導電層１６には、Ｃｒなどの導電性金属を用いて、スパッタリング法や真空蒸着法などにより形成することが好ましい。
【００２４】
本発明の実施の形態に係るインプリントモールド１は、露光光源を基板１０自体に備えているために、従来のインプリントモールドでは必須であった、インプリントモールドとは別体で用意する必要があった光源と基板の露光光に対する透過性とが不要になる。
【００２５】
インプリントモールド１における発光層１２の発光に必要な電力は電源２０から供給する。露光光となる発光は発光層１２の全面から行われるが、遮光パターン部１５により光が遮光されるために図１に示す矢印のように行われる。また、露光光が基板１０を透過する必要がない材料でよい。
【実施例１】
【００２６】
以下、本発明の実施例１に係るインプリントモールド１の製造方法について具体的に図２（ａ）〜（ｂ）及び図３（ａ）〜（ｂ）を用いて説明する。図２（ａ）〜（ｂ）及び図３（ａ）〜（ｂ）は、それぞれ概略上面図及び概略断面図を示している。当然のことながら、本発明の実施例１に係るインプリントモールド１の製造方法は下記実施例１に限定されるものではない。
【００２７】
ここで、有機ＥＬを用いた発光について、図４（ａ）を引用して説明を行う。本実施例では有機ＥＬを用いた発光の実施例を示すが、その基本構造は下部電極１１、発光層１２、上部電極１３の３層である。有機ＥＬには高分子型と低分子型とがあり、それぞれ単層もしくは複数の積層膜で構成する。以下の説明ではその構造について記述するが、各層の材料はインプリントモールド１の転写に用いられる光硬化型樹脂４１の感光特性により適時選択することになるので、ここでは、公知の有機ＥＬに用いられる材料を選択することとし、特に言及しない。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、まず、基板１０として表面外周部の一部に段差を設ける石英ガラス製の基板１０を用意する。段差３３の形成は機械的な切削法やリソグラフィ法による化学的エッチング作用を利用した方法など公知の方法が挙げられる。
【００２９】
次に、基板１０の片側表面に導電層１６としてＣｒなどの金属を全面に形成する。次に、導電層１６の反対側の表面に、下部電極１１としてＡｌなどを全面に形成する。下部電極１１上に形成する低分子系の構造においては、例えば、電子注入層、電子輸送層、発光層１２、正孔輸送層、正孔注入層の５層を形成することができる。ここで、発光層１２には、電子注入層、電子輸送層、正孔輸送層及び正孔注入層を含むものとする。
【００３０】
一方で、下部電極１１上に形成する高分子系の構造においては、例えば、発光層１２を形成する単層構造とすることができる。
【００３１】
次に、発光層１２上に上部電極１３として透明導電性材料であるＩＴＯを一部のマスキング領域３１を除いて全面に形成した。次に、上部電極１３上に保護層１４として透明絶縁材料を全面に、それぞれスパッタリング法や真空蒸着法、塗布法、印刷法などを用いて形成した。ここで、上記透明絶縁材料としては、具体的には、例えば、ＴａｘＯｙ、ＳｉｘＯｙ、ＡｌｘＯｙなどが挙げられる（ｘ、ｙは任意の実数）。
【００３２】
上述したマスクキング領域３１により下部電極１１、発光層１２及び上部電極１３それぞれの絶縁関係を確保する。最後に、遮光パターン部１５の遮光性材料としてＴａｘＯｙを全面にスパッタリング法で形成した。前述した保護層１４は、基板全面に成膜することで発光層３０の封止と、後述する遮光パターン部１６とのエッチング選択比が基板全面で確保する構造となる。
【００３３】
ここで、下部電極１１及び上部電極１３について説明を加える。電流供給には外部との接点が必要である。この接点を遮光パターン部１５面側に設けることは、転写基板４０（後述する）との空隙距離の点で困難である。また、基板１０を貫通して遮光パターン部１５とは反対面に設けることは困難である。そこで、基板１０の外周側面に接点を設けることが好ましい。しかしながら、下部電極１１と上部電極１３との膜厚は一般にミクロメートル程度もしくはミクロメートル以下の薄膜である。この膜厚で電極を基板１０の外縁側面に設けることは難しい。そこで基板１０の表面外周部の一部に段差３３を設け、基板１０の側面に接点領域を確保する構造とした。
【００３４】
次に、図２（ｂ）に示すように、遮光パターン部１５として成膜したＴａｘＯｙの上面にレジストを塗布し、電子線リソグラフィ法による露光、現像処理によりレジストパターン１７を形成した。
【００３５】
次に、図３（ａ）に示すように、レジストパターン１７をマスクとして塩素と酸素との混合ガスによるドライエッチング法を用いて遮光パターン部１５を形成した。
【００３６】
次に、図３（ｂ）に示すように、レジストパターン１７を薬液による溶解や酸素プラズマ処理による灰化により除去する。以上によりモールドパターンとなる凹凸形状を有するインプリントモールド１を得た。
【実施例２】
【００３７】
以下、本発明の実施例２に係る光インプリント法を、図４（ａ）〜（ｂ）及び図５（ａ）〜（ｂ）を用いて具体的に示す。図４（ａ）〜（ｂ）及び図５（ａ）〜（ｂ）は、それぞれ概略上面図及び概略断面図を示している。
【００３８】
まず、図４（ａ）に示すように、転写基板４０上に光硬化性樹脂４１を塗布する。一方で、実施例１で作製したインプリントモールド１を準備する。
【００３９】
次に、図４（ｂ）に示すように、実施例１で作製したインプリントモールド１を静電チャック５０で把持し、光硬化性樹脂４１が塗布された転写基板４０を大気中もしくは減圧環境中でステージ４２にて接合し、樹脂硬化のため電源２０から下部電極１１と上部電極１３とに電流を所定の時間供給し、発光層１２を図中矢印で示す発光をさせ、光硬化性樹脂４１を硬化した。接合にあたっては静電チャック５０を介してインプリントモールド１の基板１０側全面に対してその接合力を加えることができる。これは従来の光インプリントモールドでは露光光を透過させるために露光光を透過させる材料もしくは、少なくとも有効パターン領域３２（図２（ｂ）参照）は空間とする構造であった制約を解決するものであり、インプリントモールド１の平坦度確保に有利となる。
【００４０】
次に、図５（ａ）に示すように、インプリントモールド１と転写基板４０を接合方向とは反対側に引き戻し、インプリントモールド１と転写基板４０とを剥離した。
【００４１】
次に、図５（ｂ）に示すように、転写基板４０において、レジストパターン１７で遮光された未硬化部分５１を溶解する薬液（現像液）などにより除去処理を行う。このとき、未硬化部分５１が発現することにより、光硬化性樹脂４１の硬化収縮によるインプリントモールド１への固着応力作用（例えば、図６参照）を緩和できることが判る。以上より、本発明の実施例２に係る光インプリント法を実施することができた。
【００４２】
本発明の実施の形態に係るインプリントモールド１を用いた光インプリント法は、露光光源を基板１０自体に備え、かつ光硬化樹脂４１の硬化に必要な露光光がパターン部のみに照射され、かつ基板１０は露光光に対する透過性を不要とする。このため従来のインプリントモールドでは必須であった、インプリントモールドとは別体で用意する必要があった光源と基板の露光光に対する透過性が不要となる。さらに、インプリントモールド１側の凸部表面もしくは転写基板４０側の凹部表面の光硬化性樹脂４１について硬化の度合いを低くすることができ、樹脂収縮による応力の発生を低下させることができる。そのため、インプリントモールド１と樹脂パターンを剥離する工程において、樹脂パターンの欠陥が発生することを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のインプリントモールドは、微細なパターン形成が所望される広範な分野に用いることが期待され、例えば、半導体デバイス、光導波路や回折格子等の光学部品、ハードディスクやＤＶＤなどの記録デバイス、ライフサイエンス分野でＤＮＡ分析等に用いるバイオチップ、ディスプレイ分野などで画像・映像表示器に用いる拡散板、および導光板、などの製品の製造工程に用いることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態に係るインプリントモールドを示す概略断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施例１に係るインプリントモールドの製造工程を示す概略断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施例１に係るインプリントモールドの製造工程を示す概略断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施例２に係る光インプリントモールド法の工程を示す概略断面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施例２に係る光インプリントモールド法の工程を示す概略断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、インプリントモールドの剥離工程において欠陥の発生を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…インプリントモールド、１０…基板、１１…下部電極、１２…発光層、１３…上部電極、１４…保護層、１５…遮光パターン部、１６…導電層、１７…レジストパターン、２０…電源、３１…マスキング領域、３２…有効パターン領域、３３…段差、４０…転写基板、４１…光硬化樹脂、４２…ステージ、５０…静電チャック、５１…未硬化部分、６０…転写基板、６１…樹脂、６２…インプリントモールド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプリントモールド及びその製造方法並びに光インプリント法に関する。特に、露光光源を内蔵したインプリントモールド及びその製造方法並びに光インプリント法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイス、ディスプレイ、記録メディア、バイオチップ、光デバイスなどの製造工程における微細パターンの形成工程について、インプリント法を用いることが提案されている（非特許文献１、非特許文献２参照）。
【０００３】
インプリント法において、ナノメーターレベルのものを特にナノインプリント法と呼ぶが、以降、単にインプリント法と称するときはナノインプリント法も含むものとする。
【０００４】
インプリント法は、最終的に転写すべきパターンのネガポジ反転像に対応するパターンが形成されたインプリントモールド（テンプレートという場合もある。）と呼ばれる型枠を、樹脂に型押しし、その状態で樹脂を硬化させることにより、パターン転写を行うものである。このとき、露光光を照射することにより光硬化性樹脂を硬化させる光インプリント法が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
インプリント法において、インプリントモールドと転写基板上に生成した樹脂パターンとの剥離性は極めて重要である。図６（ａ）〜（ｄ）を用いて、インプリントモールドと転写基板上に生成した樹脂パターンとの剥離性について説明する。一般的に、樹脂の硬化は樹脂収縮を引き起こし、インプリントモールドと樹脂パターンとの間に応力を発生させる。このため、図６（ａ）に示すように、樹脂６１を硬化させた後、インプリントモールド６２と樹脂６１パターンを引き離す工程において、図６（ｂ）に示すように、インプリントモールド６２側に樹脂６１が移動すること、図６（ｃ）に示すように、樹脂６１パターンの一部分がインプリントモールド６２側に残留することなどが起こり、樹脂６１パターンに欠陥が発生することが知られている。
【０００６】
このとき、剥離における樹脂パターンの欠陥は、図６（ｄ）に示すように、剥離時に応力が集中する樹脂６１パターンの凸パターン部と凹パターン部との境界であるコーナー部で頻度よく発生することが報告されている（非特許文献３参照）。
【０００７】
また、剥離性を向上させる方法として、表面エネルギーの小さいフッ素ポリマーを剥離剤としてインプリントモールド表面に塗布する方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００８】
しかしながら、剥離剤を表面に塗布したとしても、剥離剤は繰り返しインプリント法を行うと、剥離剤がインプリントモールドの表面から徐々に剥がれ、インプリントモールドと樹脂との剥離性が低下してしまう。
【特許文献１】特開２０００−１９４１４２号公報
【特許文献２】特開２００２−２８３３５４号公報
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．， ｖｏｌ．６７， ｐ３３１４（１９９５）
【非特許文献２】ナノインプリント技術徹底回折 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｊｏｕｒｎａｌ ２００４年１１月２２日発行、ｐ２０−３８
【非特許文献３】Ｙ．Ｈｉｒａｉ， ｅｔ ａｌ． Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ． Ｂ２１（６）， ２００３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、基板が露光光に対する透過性を必要とせず、露光光源を内蔵し、インプリントモールドと樹脂パターンとの剥離性に優れ、繰り返し光インプリント法を行っても剥離性が低下することのないインプリントモールド及びその製造方法並びに光インプリント法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に係る発明は、基板と、基板上に形成された下部電極と、下部電極上に形成された発光層と、発光層上に形成された上部電極と、上部電極上に形成された保護層と、保護層上に発光層から放射される発光波長を透過しない材料で形成され、凹凸部を有する遮光パターン部と、を備えることを特徴とするインプリントモールドとしたものである。
【００１１】
本発明の請求項２に係る発明は、発光層は有機エレクトロルミネッセンスであることを特徴とする請求項１に記載のインプリントモールドとしたものである。
【００１２】
本発明の請求項３に係る発明は、基板は発光層から放射される波長の光を透過しない材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインプリントモールドとしたものである。
【００１３】
本発明の請求項４に係る発明は、基板の下部電極が形成される面とは反対の面に、導電層が形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインプリントモールドとしたものである。
【００１４】
本発明の請求項５に係る発明は、基板の表面外周部の一部に段差を形成し、基板上に下部電極及び発光層を形成し、発光層上に一部をマスキングした上部電極を形成し、上部電極を含む全面に保護層を形成し、マスキングにより下部電極、発光層及び上部電極を絶縁し、保護層上にレジストを形成し、レジストをパターニングしてパターン層を形成することを特徴とするインプリントモールドの製造方法としたものである。
【００１５】
本発明の請求項６に係る発明は、発光層は有機エレクトロルミネッセンスであることを特徴とする請求項５に記載のインプリントモールドの製造方法としたものである。
【００１６】
本発明の請求項７に係る発明は、基板は発光層から放射される波長の光を透過しない材料であることを特徴とする請求項５又は６に記載のインプリントモールドの製造方法としたものである。
【００１７】
本発明の請求項８に係る発明は、基板の下部電極が形成される面とは反対の面に、導電層を形成することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載のインプリントモールドの製造方法としたものである。
【００１８】
本発明の請求項９に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のインプリントモールドを準備し、転写基板に光硬化性樹脂を塗布し、インプリントモールドと転写基板とを接合し、インプリントモールド上に形成した発光層を発光し、インプリントモールドと転写基板とを剥離し、転写基板の転写不要部を除去することを特徴とする光インプリント法としたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、基板が露光光に対する透過性を必要とせず、露光光源を内蔵し、インプリントモールドと樹脂パターンとの剥離性に優れ、繰り返し光インプリント法を行っても剥離性が低下することのないインプリントモールド及びその製造方法並びに光インプリント法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ、説明する。実施の形態において、同一構成要素には同一符号を付け、実施の形態の間において重複する説明は省略する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に係るインプリントモールド１を示す概略断面図である。図１に示すように、本発明の実施の形態に係るインプリントモールド１は、基板１０上に下部電極１１、発光層１２、上部電極１３、保護層１４、遮光パターン部１５を備えている。さらに、基板１０上に形成された下部電極１１とは反対の面に導電層１６を備えている。
【００２２】
本発明の実施の形態に係るインプリントモールド１の基板１０には、ガラスなどの機械強度、絶縁性を有し、寸法安定性に優れた材料を用いることが好ましいが、光透過特性は不問でよい。下部電極１１は透明材料である必要はなく、アルミなど公知の電気配線材料を用いることが好ましい。発光層１２には、公知の有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬ）の発光層の材料を用いることが好ましい。上部電極１３は発光層１２からの光を透過する材料であれば良いが、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｎ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）や酸化亜鉛系や酸化スズ系などの透明導電材料が好ましい。保護層１４は、上部電極１３の電気的導通を遮断すると同時に発光層１２からの放射光を透過する材料を用いることが好ましい。遮光パターン部１５はパターン形成に適したものであり、かつ、発光層１２から放射される波長に対して遮光性を示す材料である必要がある。遮光性は一般に光学濃度（Ｏ．Ｄ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）で示されるが、インプリントモールド１に用いることから遮光パターン部１５の凹凸寸法の規定が優先される。後述するが光硬化樹脂４１の露光量に対して必要な光学濃度が得られる材料を適時選択する。耐久性、機械的強度やリソグラフィ法によるパターン形成を想定した場合には、例えば、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏなどの金属材料やこれらを主成分とする合金材料が好ましい。
【００２３】
なお、保護層１４の材料は、遮光パターン部１５で選択した材料とのエッチング選択比を考慮して適切な材料を選択する。一例としては遮光パターン部１５で例示したＣｒ、Ａｌ、Ｔａの酸化物もしくは窒化物が挙げられる。下部電極１１、発光層１２、上部電極１３、保護層１４及び遮光パターン部１５の形成は、スパッタリング法や真空蒸着法などを用いることができる。また、導電層１６には、Ｃｒなどの導電性金属を用いて、スパッタリング法や真空蒸着法などにより形成することが好ましい。
【００２４】
本発明の実施の形態に係るインプリントモールド１は、露光光源を基板１０自体に備えているために、従来のインプリントモールドでは必須であった、インプリントモールドとは別体で用意する必要があった光源と基板の露光光に対する透過性とが不要になる。
【００２５】
インプリントモールド１における発光層１２の発光に必要な電力は電源２０から供給する。露光光となる発光は発光層１２の全面から行われるが、遮光パターン部１５により光が遮光されるために図１に示す矢印のように行われる。また、露光光が基板１０を透過する必要がない材料でよい。
【実施例１】
【００２６】
以下、本発明の実施例１に係るインプリントモールド１の製造方法について具体的に図２（ａ）〜（ｂ）及び図３（ａ）〜（ｂ）を用いて説明する。図２（ａ）〜（ｂ）及び図３（ａ）〜（ｂ）は、それぞれ概略上面図及び概略断面図を示している。当然のことながら、本発明の実施例１に係るインプリントモールド１の製造方法は下記実施例１に限定されるものではない。
【００２７】
ここで、有機ＥＬを用いた発光について、図４（ａ）を引用して説明を行う。本実施例では有機ＥＬを用いた発光の実施例を示すが、その基本構造は下部電極１１、発光層１２、上部電極１３の３層である。有機ＥＬには高分子型と低分子型とがあり、それぞれ単層もしくは複数の積層膜で構成する。以下の説明ではその構造について記述するが、各層の材料はインプリントモールド１の転写に用いられる光硬化型樹脂４１の感光特性により適時選択することになるので、ここでは、公知の有機ＥＬに用いられる材料を選択することとし、特に言及しない。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、まず、基板１０として表面外周部の一部に段差を設ける石英ガラス製の基板１０を用意する。段差３３の形成は機械的な切削法やリソグラフィ法による化学的エッチング作用を利用した方法など公知の方法が挙げられる。
【００２９】
次に、基板１０の片側表面に導電層１６としてＣｒなどの金属を全面に形成する。次に、導電層１６の反対側の表面に、下部電極１１としてＡｌなどを全面に形成する。下部電極１１上に形成する低分子系の構造においては、例えば、電子注入層、電子輸送層、発光層１２、正孔輸送層、正孔注入層の５層を形成することができる。ここで、発光層１２には、電子注入層、電子輸送層、正孔輸送層及び正孔注入層を含むものとする。
【００３０】
一方で、下部電極１１上に形成する高分子系の構造においては、例えば、発光層１２を形成する単層構造とすることができる。
【００３１】
次に、発光層１２上に上部電極１３として透明導電性材料であるＩＴＯを一部のマスキング領域３１を除いて全面に形成した。次に、上部電極１３上に保護層１４として透明絶縁材料を全面に、それぞれスパッタリング法や真空蒸着法、塗布法、印刷法などを用いて形成した。ここで、上記透明絶縁材料としては、具体的には、例えば、ＴａｘＯｙ、ＳｉｘＯｙ、ＡｌｘＯｙなどが挙げられる（ｘ、ｙは任意の実数）。
【００３２】
上述したマスクキング領域３１により下部電極１１、発光層１２及び上部電極１３それぞれの絶縁関係を確保する。最後に、遮光パターン部１５の遮光性材料としてＴａｘＯｙを全面にスパッタリング法で形成した。前述した保護層１４は、基板全面に成膜することで発光層３０の封止と、後述する遮光パターン部１６とのエッチング選択比が基板全面で確保する構造となる。
【００３３】
ここで、下部電極１１及び上部電極１３について説明を加える。電流供給には外部との接点が必要である。この接点を遮光パターン部１５面側に設けることは、転写基板４０（後述する）との空隙距離の点で困難である。また、基板１０を貫通して遮光パターン部１５とは反対面に設けることは困難である。そこで、基板１０の外周側面に接点を設けることが好ましい。しかしながら、下部電極１１と上部電極１３との膜厚は一般にミクロメートル程度もしくはミクロメートル以下の薄膜である。この膜厚で電極を基板１０の外縁側面に設けることは難しい。そこで基板１０の表面外周部の一部に段差３３を設け、基板１０の側面に接点領域を確保する構造とした。
【００３４】
次に、図２（ｂ）に示すように、遮光パターン部１５として成膜したＴａｘＯｙの上面にレジストを塗布し、電子線リソグラフィ法による露光、現像処理によりレジストパターン１７を形成した。
【００３５】
次に、図３（ａ）に示すように、レジストパターン１７をマスクとして塩素と酸素との混合ガスによるドライエッチング法を用いて遮光パターン部１５を形成した。
【００３６】
次に、図３（ｂ）に示すように、レジストパターン１７を薬液による溶解や酸素プラズマ処理による灰化により除去する。以上によりモールドパターンとなる凹凸形状を有するインプリントモールド１を得た。
【実施例２】
【００３７】
以下、本発明の実施例２に係る光インプリント法を、図４（ａ）〜（ｂ）及び図５（ａ）〜（ｂ）を用いて具体的に示す。図４（ａ）〜（ｂ）及び図５（ａ）〜（ｂ）は、それぞれ概略上面図及び概略断面図を示している。
【００３８】
まず、図４（ａ）に示すように、転写基板４０上に光硬化性樹脂４１を塗布する。一方で、実施例１で作製したインプリントモールド１を準備する。
【００３９】
次に、図４（ｂ）に示すように、実施例１で作製したインプリントモールド１を静電チャック５０で把持し、光硬化性樹脂４１が塗布された転写基板４０を大気中もしくは減圧環境中でステージ４２にて接合し、樹脂硬化のため電源２０から下部電極１１と上部電極１３とに電流を所定の時間供給し、発光層１２を図中矢印で示す発光をさせ、光硬化性樹脂４１を硬化した。接合にあたっては静電チャック５０を介してインプリントモールド１の基板１０側全面に対してその接合力を加えることができる。これは従来の光インプリントモールドでは露光光を透過させるために露光光を透過させる材料もしくは、少なくとも有効パターン領域３２（図２（ｂ）参照）は空間とする構造であった制約を解決するものであり、インプリントモールド１の平坦度確保に有利となる。
【００４０】
次に、図５（ａ）に示すように、インプリントモールド１と転写基板４０を接合方向とは反対側に引き戻し、インプリントモールド１と転写基板４０とを剥離した。
【００４１】
次に、図５（ｂ）に示すように、転写基板４０において、レジストパターン１７で遮光された未硬化部分５１を溶解する薬液（現像液）などにより除去処理を行う。このとき、未硬化部分５１が発現することにより、光硬化性樹脂４１の硬化収縮によるインプリントモールド１への固着応力作用（例えば、図６参照）を緩和できることが判る。以上より、本発明の実施例２に係る光インプリント法を実施することができた。
【００４２】
本発明の実施の形態に係るインプリントモールド１を用いた光インプリント法は、露光光源を基板１０自体に備え、かつ光硬化樹脂４１の硬化に必要な露光光がパターン部のみに照射され、かつ基板１０は露光光に対する透過性を不要とする。このため従来のインプリントモールドでは必須であった、インプリントモールドとは別体で用意する必要があった光源と基板の露光光に対する透過性が不要となる。さらに、インプリントモールド１側の凸部表面もしくは転写基板４０側の凹部表面の光硬化性樹脂４１について硬化の度合いを低くすることができ、樹脂収縮による応力の発生を低下させることができる。そのため、インプリントモールド１と樹脂パターンを剥離する工程において、樹脂パターンの欠陥が発生することを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のインプリントモールドは、微細なパターン形成が所望される広範な分野に用いることが期待され、例えば、半導体デバイス、光導波路や回折格子等の光学部品、ハードディスクやＤＶＤなどの記録デバイス、ライフサイエンス分野でＤＮＡ分析等に用いるバイオチップ、ディスプレイ分野などで画像・映像表示器に用いる拡散板、および導光板、などの製品の製造工程に用いることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態に係るインプリントモールドを示す概略断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施例１に係るインプリントモールドの製造工程を示す概略断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施例１に係るインプリントモールドの製造工程を示す概略断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施例２に係る光インプリントモールド法の工程を示す概略断面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施例２に係る光インプリントモールド法の工程を示す概略断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、インプリントモールドの剥離工程において欠陥の発生を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…インプリントモールド、１０…基板、１１…下部電極、１２…発光層、１３…上部電極、１４…保護層、１５…遮光パターン部、１６…導電層、１７…レジストパターン、２０…電源、３１…マスキング領域、３２…有効パターン領域、３３…段差、４０…転写基板、４１…光硬化樹脂、４２…ステージ、５０…静電チャック、５１…未硬化部分、６０…転写基板、６１…樹脂、６２…インプリントモールド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
基板上に形成された下部電極と、
前記下部電極上に形成された発光層と、
前記発光層上に形成された上部電極と、
前記上部電極上に形成された保護層と、
前記保護層上に前記発光層から放射される発光波長を透過しない材料で形成され、凹凸部を有する遮光パターン部と、
を備えることを特徴とするインプリントモールド。
【請求項２】
前記発光層は有機エレクトロルミネッセンスであることを特徴とする請求項１に記載のインプリントモールド。
【請求項３】
前記基板は前記発光層から放射される波長の光を透過しない材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインプリントモールド。
【請求項４】
前記基板の前記下部電極が形成される面とは反対の面に、導電層が形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインプリントモールド。
【請求項５】
基板の表面外周部の一部に段差を形成し、
前記基板上に下部電極及び発光層を形成し、
前記発光層上に一部をマスキングした上部電極を形成し、
前記上部電極を含む全面に保護層を形成し、
前記マスキングにより前記下部電極、前記発光層及び前記上部電極を絶縁し、
前記保護層上にレジストを形成し、
前記レジストをパターニングしてパターン層を形成することを特徴とするインプリントモールドの製造方法。
【請求項６】
前記発光層は有機エレクトロルミネッセンスであることを特徴とする請求項５に記載のインプリントモールドの製造方法。
【請求項７】
前記基板は前記発光層から放射される波長の光を透過しない材料であることを特徴とする請求項５又は６に記載のインプリントモールドの製造方法。
【請求項８】
前記基板の前記下部電極が形成される面とは反対の面に、導電層を形成することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載のインプリントモールドの製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のインプリントモールドを準備し、
転写基板に光硬化性樹脂を塗布し、
前記インプリントモールドと前記転写基板とを接合し、前記インプリントモールド上に形成した発光層を発光し、
前記インプリントモールドと前記転写基板とを剥離し、
前記転写基板の転写不要部を除去することを特徴とする光インプリント法。
【請求項１】
基板と、
基板上に形成された下部電極と、
前記下部電極上に形成された発光層と、
前記発光層上に形成された上部電極と、
前記上部電極上に形成された保護層と、
前記保護層上に前記発光層から放射される発光波長を透過しない材料で形成され、凹凸部を有する遮光パターン部と、
を備えることを特徴とするインプリントモールド。
【請求項２】
前記発光層は有機エレクトロルミネッセンスであることを特徴とする請求項１に記載のインプリントモールド。
【請求項３】
前記基板は前記発光層から放射される波長の光を透過しない材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインプリントモールド。
【請求項４】
前記基板の前記下部電極が形成される面とは反対の面に、導電層が形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインプリントモールド。
【請求項５】
基板の表面外周部の一部に段差を形成し、
前記基板上に下部電極及び発光層を形成し、
前記発光層上に一部をマスキングした上部電極を形成し、
前記上部電極を含む全面に保護層を形成し、
前記マスキングにより前記下部電極、前記発光層及び前記上部電極を絶縁し、
前記保護層上にレジストを形成し、
前記レジストをパターニングしてパターン層を形成することを特徴とするインプリントモールドの製造方法。
【請求項６】
前記発光層は有機エレクトロルミネッセンスであることを特徴とする請求項５に記載のインプリントモールドの製造方法。
【請求項７】
前記基板は前記発光層から放射される波長の光を透過しない材料であることを特徴とする請求項５又は６に記載のインプリントモールドの製造方法。
【請求項８】
前記基板の前記下部電極が形成される面とは反対の面に、導電層を形成することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載のインプリントモールドの製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のインプリントモールドを準備し、
転写基板に光硬化性樹脂を塗布し、
前記インプリントモールドと前記転写基板とを接合し、前記インプリントモールド上に形成した発光層を発光し、
前記インプリントモールドと前記転写基板とを剥離し、
前記転写基板の転写不要部を除去することを特徴とする光インプリント法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１４７０８５（Ｐ２０１０−１４７０８５Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１９８６９（Ｐ２００８−３１９８６９）
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]