インプリント用モールドおよびその製造方法
【課題】 柔軟性を有し、離型性に優れ、ディスプレイ画面のような大面積転写にも対応可能で、かつ経済的にも有利なインプリント用モールドであって、さらに、光学部材の材料として有用な環状オレフィン共重合体への熱インプリントにも用いることができるインプリント用モールドおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】 繊維状構造体と硬化した樹脂から成り、少なくとも、転写パターンの存在する領域で、前記繊維状構造体の空隙が、前記硬化した樹脂によって満たされており、前記繊維状構造体の表面に、前記硬化した樹脂からなる三次元形状の転写パターンが形成されていることを特徴とするインプリント用モールドにより、前記課題を解決する。
【解決手段】 繊維状構造体と硬化した樹脂から成り、少なくとも、転写パターンの存在する領域で、前記繊維状構造体の空隙が、前記硬化した樹脂によって満たされており、前記繊維状構造体の表面に、前記硬化した樹脂からなる三次元形状の転写パターンが形成されていることを特徴とするインプリント用モールドにより、前記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプリント用モールドおよびその製造方法に関し、さらに詳しくは、ディスプレイや光学部材の製造に有用な、インプリント用モールドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微細加工技術としては、写真製版技術から発展した半導体リソグラフィー技術が工業的に使われている。しかし、この半導体リソグラフィー技術は、製造装置等が高価なため、現実の工業的生産においては、半導体製造等、経済的に見合う用途に限定されてしまい、光学部材製造等の他の用途に対しては、より安価な加工技術が求められているのが実情である。
【０００３】
また、半導体製造の用途においても、現在の半導体リソグラフィー技術の延長では、光学的な解像度の限界のため、さらなる微細化の要求に応じることは困難である。
それゆえ、近年、別の微細加工技術として、可塑性の樹脂を鋳型（モールド）で押圧等して、所望の微細な構造（パターン）を転写・成型するナノインプリント技術が注目を集めている。
【０００４】
このナノインプリント技術は、半導体リソグラフィー技術のような光学系技術を用いないため、原理的には解像度に限界がなく、形状転写の限界はモールドの作製精度に依存する。また、半導体リソグラフィー技術のような高精度のレンズ系転写装置（ステッパー）も不要なため、ナノインプリント技術における装置のコストは１／１０以下に抑制可能である。
【０００５】
すなわち、適正なモールドさえ作製できれば、ナノインプリント技術を用いることで、従来の半導体リソグラフィー技術を用いる場合に比べ、より容易に、かつ、安価に、極微細構造体を製造することが可能となる。
【０００６】
上述のナノインプリント技術には、被転写体に熱可塑性樹脂を用いる熱ナノインプリント技術と、被転写体に光硬化性樹脂を用いる光ナノインプリント技術の２種がある（特許文献１、２）。
熱ナノインプリント技術は、熱可塑性樹脂をガラス転移温度以上に加熱した状態で、モールドを押圧することによりインプリントし、冷却後にモールドを離型して、パターンを転写・成型する技術である。モールド、被転写体ともに材料の選択性が広いという長所がある。
一方、光ナノインプリントは、光硬化性樹脂にモールドを押圧した状態で光を照射して光硬化させることによりパターンを転写・成型する技術である。高温加熱を必要としないが、モールドもしくは被転写体は光に対し、透明である必要がある。実用的には、光としては紫外線を用いる。
【０００７】
ここで、上述のナノインプリント用モールドとしては、主に、半導体リソグラフィー技術を用いて、石英やシリコンからなる基板を加工したモールドが使われている。
しかし、半導体リソグラフィー技術の応用ゆえ、モールドの大きさは、現状、６インチ角程度以下の小面積にしか対応できず、大面積に所望の微細構造（パターン）を転写・成型するためには、前記モールドの転写面積に応じた大きさの領域でインプリントして、その後次の領域へ移動し、そこでまたインプリントするという工程を繰り返す必要があり、時間がかかるという問題がある（特許文献３）。
【０００８】
さらに、モールド材料に、高価な半導体用部材である石英基板やシリコン基板を用い、かつ、モールド製造方法に、複雑で高価な半導体リソグラフィー技術を用いるため、コスト高となる問題がある。
したがって、上述のようなモールドは、大画面のディスプレイ等、光学部材の工業的生産という用途には適さない。
【０００９】
また、前記のモールドは、精緻かつ堅牢な反面、柔軟性に欠けるという問題がある。
現在、ナノインプリント技術で提案されている転写・成型の例では、インプリントされる被転写体は、シリコン基板や化合物半導体基板など、柔軟性の乏しい基板である場合が多い。
しかし、モールドおよび被転写体の両者に柔軟性が欠ける場合、インプリント後、雌雄関係に嵌合している転写パターンに損傷を与えずに、密着した両者を離型することは困難性を伴う場合が多く、この離型工程での欠陥発生や、モールド損傷等の問題がある。
また、インプリントの際に、両者の界面に異物が混入していると、柔軟性が欠けるモールドおよび被転写体の両者が大きな損傷を受けることになる。そして、損傷を受けたモールドは通常、再使用できない。一般に転写面積が大面積になるほど、異物混入の危険性は高くなる。
【００１０】
そこで、モールドに柔軟性を付与し、より大面積に対応可能なモールドとして可撓性重合体のモールドが提案されている（特許文献４）。
このモールドは環状オレフィン共重合体から成り、柔軟性を有するため、化合物半導体基板のような比較的脆く、非可撓性の被転写体からも離型させ易くなり、物理的損傷を軽減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第５７７２９０５号公報
【特許文献２】特表２００２−５３９６０４号公報
【特許文献３】特表２００５−５０８０７５号公報
【特許文献４】特開２００７−５５２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ここで、上記モールドの材料には、環状オレフィン共重合体（例えば、日本ゼオン株式会社製、ＺＥＯＮＯＲ（登録商標））が用いられているが、この環状オレフィン共重合体は、基本的には、光学部材成形加工用に開発された熱可塑性樹脂である。すなわち、この環状オレフィン共重合体は、成形加工に適した温度範囲のガラス転移温度を有し、また、優れた光学特性（特に透明性）を有し、さらに、優れた寸法安定性を有する。これらの特性は、光学部材の材料として好適である。
したがって、前記環状オレフィン共重合体は、モールドの材料として使用することも可能であるが、光学部材となる被転写体の材料として使用することがより好ましいものである。
【００１３】
ただし、前記環状オレフィン共重合体を被転写体の材料に使用する場合には、そのインプリント用モールドには同じ環状オレフィン共重合体を材料に使用することはできないという問題がある。
熱可塑性樹脂である環状オレフィン共重合体を、所望の形状に加工するためには、そのガラス転移温度以上の条件でモールドを押圧する、熱インプリント技術を用いる必要があるが、モールドの材料も同じ環状オレフィン共重合体である場合、そのガラス転移温度以上では、転写すべきモールドの形状も押圧により変形して原型を保つことはできず、モールドとして機能できないからである。
【００１４】
この事は他の材料を光学部材として使用する場合も同様であり、熱インプリント技術を用いて転写を行う際にはガラス転移温度が問題となる。また光インプリント技術を用いて構造体を成形する場合には、紫外線硬化性樹脂に含有される溶剤による侵食が問題となる。このためインプリント用モールドとなる材料は、転写対象によって多くの材料群の中から適正に選択される必要がある。
【００１５】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、柔軟性を有し、離型性に優れ、ディスプレイ画面のような大面積転写にも対応可能で、経済的にも有利であり、被転写体となる材料に合わせたインプリント用モールドであって、さらに、光学部材の材料として有用な物質、特に、環状オレフィン共重合体への熱インプリントにも用いることができるインプリント用モールドおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者は、種々研究した結果、硬化性樹脂を繊維状構造体に含ませて、繊維状構造体の空隙を前記硬化性樹脂で充満させた後に、前記硬性樹脂に架橋反応を起こさせて硬化させたハイブリット構成からなるモールドであれば、上記課題を解決できることを見出して本発明を完成したものである。
【００１７】
すなわち、本発明の請求項１に係る発明は、繊維状構造体と硬化した樹脂から成り、少なくとも、転写パターンの存在する領域で、前記繊維状構造体の空隙が、前記硬化した樹脂によって満たされており、前記繊維状構造体の表面に、前記硬化した樹脂からなる三次元形状の転写パターンが形成されていることを特徴とする、インプリント用モールドである。
【００１８】
また、本発明の請求項２に係る発明は、前記繊維状構造体が、植物繊維、動物繊維、炭素繊維、またはガラス繊維の1種または２種以上からなる構造体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用モールドである。
【００１９】
また、本発明の請求項３に係る発明は、前記硬化した樹脂のガラス転移温度が、１４０℃以上であることを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載のインプリント用モールドである。
【００２０】
また、本発明の請求項４に係る発明は、前記硬化した樹脂が、紫外線により硬化した樹脂であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のインプリント用モールドである。
【００２１】
また、本発明の請求項５に係る発明は、離型用支持体上に設けられた繊維状構造体に、紫外線硬化樹脂を含ませて、少なくとも、転写パターンが形成される領域にある前記繊維状構造体の空隙を、前記紫外線硬化性樹脂で満たした後に、前記繊維状構造体に、紫外線を透過する材料からなるモールド原版を密着し、所定の圧力により押圧し、かつ、紫外線を所定量照射して、前記繊維状構造体の表面に、三次元形状の転写パターンを形成することを特徴とする、インプリント用モールドの製造方法である。
【００２２】
また、本発明の請求項６に係る発明は、前記インプリント用モールドの製造方法において、前記繊維状構造体に表裏両側から紫外線を照射することを特徴とする、請求項５に記載のインプリント用モールドの製造方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、インプリント用モールドを構成する繊維状構造体の空隙を、硬化した樹脂で充満させるように構成したため、本発明に係るインプリント用モールドは、柔軟性を有し、離型性に優れ、ディスプレイ画面のような大面積の一括転写にも対応可能で、かつ経済的にも有利なインプリント用モールドであって、さらに、光学部材の材料として有用な環状オレフィン共重合体へのインプリントにも用いることができるという効果を生ずる。
【００２４】
より具体的には、本発明に係るインプリント用モールドは、繊維で補強されているため、ディスプレイ画面のような大面積サイズであっても、薄膜で製造することができ、薄膜で製造できるため柔軟性を有し、例えば、紙やフィルム同様、巻取り可能である。
また、インプリント後の離型工程においては、例え被転写体が柔軟性に乏しい場合でも、モールドが柔軟性を有しているため、離型させ易く、物理的損傷の発生を軽減することができる。
【００２５】
さらに、本発明に係るインプリント用モールドは、硬化した樹脂と繊維状構造体が物理的に分離できないように一体化していため、前記硬化した樹脂が繊維状構造体から脱離することはなく、被転写体との離型性に優れる。また構造体による物理的な接合であるため、使用する樹脂の選択範囲が大きいことも特徴である。
【００２６】
また、本発明に係るインプリント用モールドは、モールド材料に高価な半導体用部材である石英基板やシリコン基板を使用せず、その製造方法においても、モールド原版から光インプリント技術を用いて大量生産できるため、低コストで製造でき、経済的に有利である。
【００２７】
さらに、前記硬化した樹脂の硬化した状態におけるガラス転移温度が、１４０℃以上である樹脂を用いれば、光学部材の材料として有用な物質、特に、環状オレフィン共重合体を、被転写体としてインプリントすることもできる。そして、環状オレフィン共重合体には、表面エネルギーが小さいものを用いることができるため、前記硬化した樹脂との離型性において、より優れた効果を発揮できる。
また、前記硬化した樹脂には、紫外線硬化性樹脂を用いることができ、この場合には、硬化に高温加熱等を必要とせず、室温近傍であっても、紫外線を照射することにより架橋反応を生じさせて、樹脂を硬化させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るインプリント用モールドの構成の一例を示す概略的断面図である。
【図２】本発明に係るインプリント用モールドの製造方法を示す模式的概略図である。
【図３】本発明に係るインプリント用モールドの製造工程におけるモールド原版との界面状態を示す概略的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３０】
（インプリント用モールド）
本発明に係るインプリント用モールドは、例えば、図１に示すように、繊維状構造体２と硬化した樹脂３から成り、少なくとも、転写パターン１０の存在する領域で、繊維状構造体２の空隙が、硬化した樹脂３によって満たされており、繊維状構造体２の表面に、硬化した樹脂３からなる三次元形状の転写パターン１０が形成されていることを特徴とする。
【００３１】
本発明に係るインプリント用モールドは、繊維状構造体２の空隙を、硬化した樹脂３によって満たされており、硬化した樹脂３と繊維状構造体２とは、物理的に一体化した状態となっている。それゆえ、硬化した樹脂３のみでは、強度の点から困難であったモールドの大面積化にも対応可能であり、かつ薄膜化も可能なため柔軟性も兼ね備えることができる。例えば、繊維状構造体２に、現在工業的に利用されている紙を用いれば、その紙で工業的に実現されている面積や膜厚のインプリント用モールドを製造可能となる。
【００３２】
また、樹脂フィルム等からなる基材上に、硬化した樹脂からなる転写パターン層を積層した構成のインプリント用モールドでは、基材と硬化した樹脂との密着性不足により、高温高圧下で何度もインプリントを繰り返す間に基材から硬化した樹脂層が脱離してしまうという問題を生じる場合があるが、本発明に係るインプリント用モールドにおいては、繊維状構造体２と硬化した樹脂３とが、物理的には分離不可能なように一体化しているため、インプリントを繰り返しても、繊維状構造体２から硬化した樹脂３が脱離する心配は無い。
【００３３】
また、本発明に係るインプリント用モールドは、繊維状構造体２と硬化した樹脂３から成ることを基本構成としており、高価な半導体用部材である石英基板やシリコン基板を材料に用いるモールドに比べ安価で済む。そして、本発明に係るインプリント用モールドは、モールド原版からインモールド技術を用いて多数製造できるため、半導体リソグラフィー技術を用いて製造する場合に比べ、製造コストは低く抑制でき、経済的に有利となる。
【００３４】
さらに、硬化した樹脂３に、硬化後のガラス転移温度が、環状オレフィン共重合体のガラス転移温度よりも高い温度を有する樹脂を用いれば、光学部材の材料として有用な環状オレフィン共重合体に熱インプリントすることも可能となる。
さらには、前記環状オレフィン共重合体には、表面エネルギーが小さいものを用いることができ、硬化した樹脂３との離型性において、より優れた効果を発揮できる。
【００３５】
次に、本発明に係るインプリント用モールドを構成する各材料、および製造方法等について説明する。
【００３６】
（繊維状構造体）
本発明に係るインプリント用モールドを構成する繊維状構造体２については、例えば、木材パルプや綿等の植物起因の繊維や、生糸や羊毛等の動物起因の繊維からなる紙や布のように、柔軟性を有し、ディスプレイ画面のような大面積に対応可能なものであれば用いることができ、他にも炭素繊維やガラス繊維からなる各種のフィルム状の構造体を使用することができる。
【００３７】
ただし、本発明に係るインプリント用モールドを用いて熱インプリントを行うためには、この繊維状構造体は、被転写体となる熱可塑性樹脂の有するガラス転移温度以下で融解または昇華するものであってはならない。また、本発明に係る紫外線硬化性樹脂によって溶解するものであってもならない。
【００３８】
繊維状構造体２としては、例えば、半導体製造工場等のクリーンルーム内で使用される無塵紙を使用することができる。植物起因の繊維は、繊維自体が多孔質であり、吸液性に富むため好ましく、紫外線硬化性樹脂を浸漬させて、紫外線照射により硬化させることで、紫外線硬化性樹脂と物理的に一体化させることができる。繊維状構造体２の厚みは、１０〜３００μｍ程度である
【００３９】
（硬化した樹脂）
次に、本発明に係るインプリント用モールドを構成する、硬化した樹脂３について説明する。本発明における硬化した樹脂とは、硬化前の状態では流動性を有し、滴下や浸漬等の処理により繊維状構造体に含ませることができるが、硬化後の状態では、架橋反応により硬化過程で成型された形状を保持する機能を有する硬化性樹脂を、硬化させたものであり、例えば、加熱により硬化した樹脂、紫外線などの電磁波の照射により硬化した樹脂、電子線などの荷電粒子線の照射で硬化した樹脂などを用いることが出来る。中でも、紫外線により硬化した樹脂が、高温過熱や真空を必要としないことなどから、本発明における硬化した樹脂として、好ましい。
紫外線（Ultra Violet）とは１０〜４００ｎｍの波長を有する電磁波であり、紫外線により硬化した樹脂とは、紫外線を照射されることにより架橋反応を起こして硬化した合成樹脂のことであり、光ナノインプリント用として、一般に知られている各種の紫外線硬化性樹脂を用いることができる。また、紫外線硬化性樹脂は、複数の異なる種類の樹脂からなる混合物であっても良い。
【００４０】
例えば、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート等のアクリレート系樹脂およびそれらの組み合わせを用いることができる。このほか、必要に応じて、離型剤や柔軟剤等を添加した混合物も使用できる。
【００４１】
ただし、本発明に係るインプリント用モールドを用いて熱インプリントを行う場合には、硬化した樹脂は、被転写体となる熱可塑性樹脂の有するガラス転移温度よりも高いガラス転移温度を有する必要がある。
例えば、被転写体となる熱可塑性樹脂に、環状オレフィン共重合体であるＺＥＯＮＯＲ（登録商標）フィルムＺＦ１４（日本ゼオン株式会社製、ガラス転移温度１３６℃）を用いる場合には、前記硬化した樹脂のガラス転移温度が、１４０℃以上であることが必要となる。
さらに好ましくは、硬化した樹脂の硬化後のガラス転移温度が、被転写体となる熱可塑性樹脂の有するガラス転移温度よりも１０℃以上高いことが、熱インプリント工程の制御性や安定性の点から、好ましい。
【００４２】
なお、一般に、架橋反応を起こして硬化した樹脂は、通常の熱可塑性樹脂よりも高いガラス転移温度を有する。
【００４３】
（インプリント用モールドの製造方法）
次に、本発明に係るインプリント用モールドを製造する方法について説明する。
本発明においては、まずモールド原版を製造し、このモールド原版を用いてインプリント技術により、本発明に係るインプリント用モールドを製造する。
【００４４】
まず、本発明に係るインプリント用モールドに転写パターンを形成するためのモールド原版を製造する方法について説明する。
モールド原版は、光ナノインプリント用モールドとして、一般に知られている各種のモールドを用いることができ、例えば、石英や金属酸化物などの無機物からなるモールドや、紫外線透過性樹脂等の有機物からなるモールドを用いることができる。
【００４５】
転写形状に高い精度を要求される場合には、石英基板を材料に用いて、半導体用リソグラフィー技術により転写パターンが形成されたものが、モールド原版として好ましい。
モールド原版に形成される転写パターンは、本発明に係るインプリント用モールドとは雌雄関係にあり、反転したパターンである。半導体用リソグラフィー技術における電子線等によるビーム加工とエッチング加工により、数１０ｎｍレベルの三次元形状のパターンを形成することが可能である。
【００４６】
次に、前記モールド原版を用いた光インプリントにより、本発明に係るインプリント用モールドを製造する方法について説明する。
前記インプリントには、光ナノインプリントとして一般に知られている技術を用いることができ、例えば、図２に示すように、本発明に係る紫外線硬化性樹脂を含ませた繊維状構造体２に、モールド原版４を押圧して紫外線６を照射し、その後、モールド原版４を離型することにより、本発明に係るインプリント用モールド１を製造することができる。
【００４７】
より詳しくは、繊維状構造体２にモールド原版４を押圧することで、繊維状構造体２は押圧方向に圧縮し、繊維状構造体２に含ませた硬化前の紫外線硬化性樹脂は、繊維状構造体２の表面に染み出してモールド原版４との界面を埋めるように作用する。そして、紫外線照射により、紫外線硬化性樹脂は架橋反応を起こして硬化し、繊維状構造体２の表面に硬化した紫外線硬化性樹脂３からなる三次元形状の転写パターン１０が形成される。
本発明においては、繊維状構造体２に含ませた紫外線硬化性樹脂を完全に硬化させる目的で、繊維状構造体２の裏面側からも紫外線を照射してもよい。
【００４８】
ここで、通常、繊維状構造体２を構成する繊維の太さ（直径）はナノレベルより大きく、例えば、無塵紙の表面は数１０μｍ程度のラフネス（表面粗さ）を持っている。それにも拘わらず、ナノレベルの三次元形状である転写パターンを形成できる理由は、図３に示すように、ナノレベルの転写パターンは、紫外線硬化性樹脂３のみで形成されるからである。
【００４９】
すなわち、例え、繊維状構造体２の表面がナノレベルの平坦性を有していない場合であっても、紫外線硬化性樹脂を含ませ、少なくとも、転写パターンの存在する領域において、繊維状構造体２の空隙が、前記紫外線硬化性樹脂によって満たされている状態であれば、ナノレベルの表面平坦性を有するモールド原版４に押圧されることで、繊維状構造体２は押圧方向に圧縮され、この段階では未硬化の紫外線硬化性樹脂が表面に染み出して、モールド原版との界面を埋めていく。
【００５０】
そして、紫外線照射により、紫外線硬化性樹脂は架橋反応を起こして硬化することになり、上述の界面の紫外線硬化性樹脂は、ナノレベルの転写パターンを含む、モールド原版表面の全ての形状を正確に追従した状態で硬化し、モールド原版４のパターンとは雌雄関係となる転写パターン１０を忠実に形成することになる。
【００５１】
なお、繊維状構造体２内部の紫外線硬化性樹脂は、紫外線照射により架橋反応を起こして硬化し、繊維状構造体２と物理的には分離不可能なように一体化した状態となるため、その後、このハイブリット化した本発明に係るインプリント用モールドを、モールド原版４から離型する際には、繊維状構造体から紫外線により硬化した樹脂が脱離することはなく、モールド原版４から容易に離型することができる。
【００５２】
本発明においては、モールド原版４の押圧によって繊維状構造体２の裏面から染み出た紫外線硬化性樹脂により、装置等が汚染することを防止するために、図２に示すように、繊維状構造体２の裏面には離型用支持体５を予め設けておくことが好ましい。離型用支持体５は、繊維状構造体２に紫外線硬化性樹脂を含ませる前に、繊維状構造体２の裏面に設けられ、転写パターン１０の形成後、インプリント用モールド１から剥離される。
【００５３】
離型用支持体５は、紫外線硬化性樹脂により溶解しない材質からなり、未硬化の紫外線硬化性樹脂に含有された溶媒により侵されず、かつ、硬化した紫外線硬化性樹脂と一体化した繊維状構造体２から剥離できるものあればよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、エチレングリコール−テレフタル酸−イソフタル酸共重合体、エチレングリコール−１，４ヘキサメチレンジメタノール−テレフタル酸共重合体、ポリエステル系熱可塑性エラストマー等のポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体、オレフィン系熱可塑性エラストマー等のポリオレフィン樹脂、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル等が使用できる。
離型用支持体５の厚みは、特に限定されないが、５〜２００μｍ程度であることが、フィルム欠陥が無いという信頼性や、積層および剥離等の作業性の点から好ましい。
【００５４】
なお、ここまで、主にモールド原版４の転写パターンを、一面付けする場合について説明してきたが、本発明においては、モールド原版４の転写パターンを、繊維状構造体２に多面付けして、大面積の本発明に係るインプリント用モールドを製造することもできる。
この場合には、例えば、モールド原版の転写面積に応じた大きさの領域でインプリントをして、その後次の領域へ移動し、そこでまたインプリントするという工程を繰り返す方法を用いることができる。
【００５５】
また、本発明に係るインプリント用モールドは、前記石英製のモールド原版からインプリント技術を用いて製造された樹脂製のモールドを原版として、インプリント技術を用いて製造することもできる。この場合、樹脂製のモールド原版を製造する工程を要することになるが、石英製のモールド原版から樹脂製のモールド原版を製造する際に、上述のように多面付けして大面積の樹脂製のモールド原版を製造しておけば、その後、本発明に係るインプリント用モールドを製造する際には、多面付けを要せずに一括転写で、大面積の転写パターンを形成することができる。本発明に係るインプリント用モールドを多数複製する場合には、石英製のモールド原版から直接製造する場合よりも、短時間で大量生産でき、有益である。また、モールド原版が樹脂製であれば、印刷工業等で利用されているロール・ツー・ロール方式で本発明に係るインプリント用モールドを製造することも可能となる。
【００５６】
（本発明に係るインプリント用モールドを用いた熱インプリント方法）
次に、本発明に係るインプリント用モールドを用いて、熱可塑性樹脂に熱インプリントする方法について説明する。
本発明においては、特に限定されず、既知の各種の熱インプリント法を用いることができる。例えば、本発明に係るインプリント用モールドと被転写体となる熱可塑性樹脂を、真空状態で密着させ、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上で、かつ、本発明に係るインプリント用モールドの紫外線硬化性樹脂の硬化後のガラス転移温度以下に加熱しつつ、前記熱可塑性樹脂に本発明に係るインプリント用モールドを押圧し、冷却後に前記熱可塑性樹脂から本発明に係るインプリント用モールドを離型することで、前記熱可塑性樹脂の表面に、本発明に係るインプリント用モールドの転写パターンと雌雄関係となる微細な三次元形状を転写形成できる。
【００５７】
前記熱可塑性樹脂に環状オレフィン共重合体を用いる場合は、そのガラス転移温度が１３０℃〜１７０℃の材料を使用することができるため、加熱温度は１４０℃〜１９０℃が好ましい。押圧の圧力は、前記熱可塑性樹脂の粘度にもよるが、装置構成やその後の離型の点から、２０〜８０ｂａｒが好ましい。
【００５８】
また、前記熱可塑性樹脂に環状オレフィン共重合体を用いる場合は、離型に有利な表面エネルギーが小さい材料、例えば、４０ｍＮ／ｍ未満の材料を使用することができるため、本発明に係るインプリント用モールドの有する柔軟性との相乗効果で、インプリント後に本発明に係るインプリント用モールドと熱可塑性樹脂を容易に離型することができる。
【００５９】
なお、通常、インプリント用モールドは、例えば石英製モールドのように、高価であり、製造に時間もかかるため、工業的なインプリント工程においては、同一のモールドが何度も繰り返し使用される。しかし、インプリントを繰り返すことにより、特に離型工程において、モールドに欠陥が生じ易く、欠陥が生じたモールドを使用した被転写体は全て欠陥品となってしまうという問題がある。
【００６０】
一方、本発明に係るインプリント用モールドは、石英製のモールド等に比べ、安価な材料で大量に生産できるため、１回から複数回の使用で廃棄しても経済的に見合うことも期待される。さらに、１回で廃棄する場合には、本発明に係るインプリント用モールドは、被転写体から物理的に離型せずに、例えば、溶液中に溶解させる等、化学的に消滅させることも可能である。そして上述のような使用であれば、被転写体に欠陥は生じ難く、安定して大量に製造することができるという効果も得ることができる。
【実施例】
【００６１】
次に実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００６２】
（１）モールド原版
まず、本発明に係るインプリント用モールドに転写パターンを形成するためのモールド原版を製造した。モールド原版の材料にはフォトマスクに使用される石英基板を用い、転写パターンは、半導体用リソグラフィー技術により形成した。
具体的には、外形が縦６インチ、横６インチ、厚さ０．２５インチの石英基板の表面にノボラック樹脂系の電子線レジスト（日本ゼオン株式会社製、ＺＥＰ−５２０）を厚さ１００ｎｍ となるように塗布し、電子線描画し、その後現像して、幅１００ｎｍ、深さ１００ｎｍ、ピッチ４００ｎｍのライン・アンド・スペース状のレジストパターンを形成した。
次に、エッチング・ガスとして四フッ化炭素（ＣＦ4） を用いて石英基板をドライエッチングし、その後不要となった電子線レジストを酸素ガスでアッシングして除去し、幅１００ｎｍ、深さ５００ｎｍ、ピッチ４００ｎｍの三次元形状のライン・アンド・スペース・パターンを有するモールド原版を得た。
【００６３】
（２）紫外線硬化性樹脂
次に、本発明に係るインプリント用モールドを構成する紫外線硬化性樹脂として、表１に示すように、ウレタンアクリレート（日本合成化学工業株式会社製、ゴーセラック（登録商標）ＵＶ−７５００Ｂ）３５重量部、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート（日本化薬株式会社製）３５重量部、ペンタエリスリトールトリアクリレート（東亜合成株式会社製）１０重量部、ビニルピロリドン（東亜合成株式会社製）１５重量部、１−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン（チバ・スペシャルテイ・ケミカルズ株式会社製、イルガキュア（登録商標）１８４）２重量部、ベンゾフェノン（日本化薬株式会社製）２重量部、ポリエーテル変性シリコーン（ＧＥ東芝シリコーン株式会社製、ＴＳＦ４４４０）１重量部からなる組成物を準備した。
【００６４】
【表１】
【００６５】
（３）インプリント用モールドの作成
次に、本発明に係るインプリント用モールドを構成する繊維状構造体として、クリーンルーム用無塵紙（王子特殊紙株式会社製、ＯＫクリーンＲＮ）を用い、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムの上に前記クリーンルーム用無塵紙を重ね、前記紫外線硬化性樹脂を滴下し、５分間放置して繊維状構造体に紫外線硬化性樹脂を浸漬させた。
次いで、前記モールド原版を用いて、圧力５００ｋＮ／ｍ2で押圧し、３６５ｎｍの波長の紫外線を、露光量１００ｍＪ／ｃｍ2の条件で照射して、光インプリントを行った。
その後モールド原版を離型し、次いで、転写面とは反対側の面に３６５ｎｍの波長の紫外線を露光量２Ｊ／ｃｍ2の条件で照射して、紫外線硬化性樹脂を完全に硬化させ、最後に、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムを剥離して、本発明に係るインプリント用モールドを得た。
得られた本発明に係るインプリント用モールドにおいては、紫外線硬化性樹脂は、架橋反応により硬化して、クリーンルーム用無塵紙と一体化しており、硬化した紫外線硬化性樹脂の表面には、モールド原版のライン・アンド・スペース・パターンと雌雄関係となる三次元形状のパターンが転写形成されていた。
【００６６】
（４）被転写体への熱インプリント
上記のようにして得られた本発明に係るインプリント用モールドを用いて、被転写体に環状オレフィン共重合体であるＺＥＯＮＯＲ（登録商標）フィルムＺＦ１４（日本ゼオン株式会社製、ガラス転移温度１３６℃）を用い、温度１５０℃、圧力５０ｂａｒで３分間押圧して、熱インプリントを実施した。
その後、室温まで冷却し、インプリント用モールドを離型したところ、ＺＦ１４フィルムの表面には、インプリント用モールドのパターンと雌雄関係となる三次元形状のパターンが転写成型されていた。
【符号の説明】
【００６７】
１ インプリント用モールド
２ 繊維状構造体
３ 硬化した樹脂
４ モールド原版
５ 離型用支持体
６ 紫外線
１０ 転写パターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプリント用モールドおよびその製造方法に関し、さらに詳しくは、ディスプレイや光学部材の製造に有用な、インプリント用モールドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微細加工技術としては、写真製版技術から発展した半導体リソグラフィー技術が工業的に使われている。しかし、この半導体リソグラフィー技術は、製造装置等が高価なため、現実の工業的生産においては、半導体製造等、経済的に見合う用途に限定されてしまい、光学部材製造等の他の用途に対しては、より安価な加工技術が求められているのが実情である。
【０００３】
また、半導体製造の用途においても、現在の半導体リソグラフィー技術の延長では、光学的な解像度の限界のため、さらなる微細化の要求に応じることは困難である。
それゆえ、近年、別の微細加工技術として、可塑性の樹脂を鋳型（モールド）で押圧等して、所望の微細な構造（パターン）を転写・成型するナノインプリント技術が注目を集めている。
【０００４】
このナノインプリント技術は、半導体リソグラフィー技術のような光学系技術を用いないため、原理的には解像度に限界がなく、形状転写の限界はモールドの作製精度に依存する。また、半導体リソグラフィー技術のような高精度のレンズ系転写装置（ステッパー）も不要なため、ナノインプリント技術における装置のコストは１／１０以下に抑制可能である。
【０００５】
すなわち、適正なモールドさえ作製できれば、ナノインプリント技術を用いることで、従来の半導体リソグラフィー技術を用いる場合に比べ、より容易に、かつ、安価に、極微細構造体を製造することが可能となる。
【０００６】
上述のナノインプリント技術には、被転写体に熱可塑性樹脂を用いる熱ナノインプリント技術と、被転写体に光硬化性樹脂を用いる光ナノインプリント技術の２種がある（特許文献１、２）。
熱ナノインプリント技術は、熱可塑性樹脂をガラス転移温度以上に加熱した状態で、モールドを押圧することによりインプリントし、冷却後にモールドを離型して、パターンを転写・成型する技術である。モールド、被転写体ともに材料の選択性が広いという長所がある。
一方、光ナノインプリントは、光硬化性樹脂にモールドを押圧した状態で光を照射して光硬化させることによりパターンを転写・成型する技術である。高温加熱を必要としないが、モールドもしくは被転写体は光に対し、透明である必要がある。実用的には、光としては紫外線を用いる。
【０００７】
ここで、上述のナノインプリント用モールドとしては、主に、半導体リソグラフィー技術を用いて、石英やシリコンからなる基板を加工したモールドが使われている。
しかし、半導体リソグラフィー技術の応用ゆえ、モールドの大きさは、現状、６インチ角程度以下の小面積にしか対応できず、大面積に所望の微細構造（パターン）を転写・成型するためには、前記モールドの転写面積に応じた大きさの領域でインプリントして、その後次の領域へ移動し、そこでまたインプリントするという工程を繰り返す必要があり、時間がかかるという問題がある（特許文献３）。
【０００８】
さらに、モールド材料に、高価な半導体用部材である石英基板やシリコン基板を用い、かつ、モールド製造方法に、複雑で高価な半導体リソグラフィー技術を用いるため、コスト高となる問題がある。
したがって、上述のようなモールドは、大画面のディスプレイ等、光学部材の工業的生産という用途には適さない。
【０００９】
また、前記のモールドは、精緻かつ堅牢な反面、柔軟性に欠けるという問題がある。
現在、ナノインプリント技術で提案されている転写・成型の例では、インプリントされる被転写体は、シリコン基板や化合物半導体基板など、柔軟性の乏しい基板である場合が多い。
しかし、モールドおよび被転写体の両者に柔軟性が欠ける場合、インプリント後、雌雄関係に嵌合している転写パターンに損傷を与えずに、密着した両者を離型することは困難性を伴う場合が多く、この離型工程での欠陥発生や、モールド損傷等の問題がある。
また、インプリントの際に、両者の界面に異物が混入していると、柔軟性が欠けるモールドおよび被転写体の両者が大きな損傷を受けることになる。そして、損傷を受けたモールドは通常、再使用できない。一般に転写面積が大面積になるほど、異物混入の危険性は高くなる。
【００１０】
そこで、モールドに柔軟性を付与し、より大面積に対応可能なモールドとして可撓性重合体のモールドが提案されている（特許文献４）。
このモールドは環状オレフィン共重合体から成り、柔軟性を有するため、化合物半導体基板のような比較的脆く、非可撓性の被転写体からも離型させ易くなり、物理的損傷を軽減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第５７７２９０５号公報
【特許文献２】特表２００２−５３９６０４号公報
【特許文献３】特表２００５−５０８０７５号公報
【特許文献４】特開２００７−５５２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ここで、上記モールドの材料には、環状オレフィン共重合体（例えば、日本ゼオン株式会社製、ＺＥＯＮＯＲ（登録商標））が用いられているが、この環状オレフィン共重合体は、基本的には、光学部材成形加工用に開発された熱可塑性樹脂である。すなわち、この環状オレフィン共重合体は、成形加工に適した温度範囲のガラス転移温度を有し、また、優れた光学特性（特に透明性）を有し、さらに、優れた寸法安定性を有する。これらの特性は、光学部材の材料として好適である。
したがって、前記環状オレフィン共重合体は、モールドの材料として使用することも可能であるが、光学部材となる被転写体の材料として使用することがより好ましいものである。
【００１３】
ただし、前記環状オレフィン共重合体を被転写体の材料に使用する場合には、そのインプリント用モールドには同じ環状オレフィン共重合体を材料に使用することはできないという問題がある。
熱可塑性樹脂である環状オレフィン共重合体を、所望の形状に加工するためには、そのガラス転移温度以上の条件でモールドを押圧する、熱インプリント技術を用いる必要があるが、モールドの材料も同じ環状オレフィン共重合体である場合、そのガラス転移温度以上では、転写すべきモールドの形状も押圧により変形して原型を保つことはできず、モールドとして機能できないからである。
【００１４】
この事は他の材料を光学部材として使用する場合も同様であり、熱インプリント技術を用いて転写を行う際にはガラス転移温度が問題となる。また光インプリント技術を用いて構造体を成形する場合には、紫外線硬化性樹脂に含有される溶剤による侵食が問題となる。このためインプリント用モールドとなる材料は、転写対象によって多くの材料群の中から適正に選択される必要がある。
【００１５】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、柔軟性を有し、離型性に優れ、ディスプレイ画面のような大面積転写にも対応可能で、経済的にも有利であり、被転写体となる材料に合わせたインプリント用モールドであって、さらに、光学部材の材料として有用な物質、特に、環状オレフィン共重合体への熱インプリントにも用いることができるインプリント用モールドおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者は、種々研究した結果、硬化性樹脂を繊維状構造体に含ませて、繊維状構造体の空隙を前記硬化性樹脂で充満させた後に、前記硬性樹脂に架橋反応を起こさせて硬化させたハイブリット構成からなるモールドであれば、上記課題を解決できることを見出して本発明を完成したものである。
【００１７】
すなわち、本発明の請求項１に係る発明は、繊維状構造体と硬化した樹脂から成り、少なくとも、転写パターンの存在する領域で、前記繊維状構造体の空隙が、前記硬化した樹脂によって満たされており、前記繊維状構造体の表面に、前記硬化した樹脂からなる三次元形状の転写パターンが形成されていることを特徴とする、インプリント用モールドである。
【００１８】
また、本発明の請求項２に係る発明は、前記繊維状構造体が、植物繊維、動物繊維、炭素繊維、またはガラス繊維の1種または２種以上からなる構造体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用モールドである。
【００１９】
また、本発明の請求項３に係る発明は、前記硬化した樹脂のガラス転移温度が、１４０℃以上であることを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載のインプリント用モールドである。
【００２０】
また、本発明の請求項４に係る発明は、前記硬化した樹脂が、紫外線により硬化した樹脂であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のインプリント用モールドである。
【００２１】
また、本発明の請求項５に係る発明は、離型用支持体上に設けられた繊維状構造体に、紫外線硬化樹脂を含ませて、少なくとも、転写パターンが形成される領域にある前記繊維状構造体の空隙を、前記紫外線硬化性樹脂で満たした後に、前記繊維状構造体に、紫外線を透過する材料からなるモールド原版を密着し、所定の圧力により押圧し、かつ、紫外線を所定量照射して、前記繊維状構造体の表面に、三次元形状の転写パターンを形成することを特徴とする、インプリント用モールドの製造方法である。
【００２２】
また、本発明の請求項６に係る発明は、前記インプリント用モールドの製造方法において、前記繊維状構造体に表裏両側から紫外線を照射することを特徴とする、請求項５に記載のインプリント用モールドの製造方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、インプリント用モールドを構成する繊維状構造体の空隙を、硬化した樹脂で充満させるように構成したため、本発明に係るインプリント用モールドは、柔軟性を有し、離型性に優れ、ディスプレイ画面のような大面積の一括転写にも対応可能で、かつ経済的にも有利なインプリント用モールドであって、さらに、光学部材の材料として有用な環状オレフィン共重合体へのインプリントにも用いることができるという効果を生ずる。
【００２４】
より具体的には、本発明に係るインプリント用モールドは、繊維で補強されているため、ディスプレイ画面のような大面積サイズであっても、薄膜で製造することができ、薄膜で製造できるため柔軟性を有し、例えば、紙やフィルム同様、巻取り可能である。
また、インプリント後の離型工程においては、例え被転写体が柔軟性に乏しい場合でも、モールドが柔軟性を有しているため、離型させ易く、物理的損傷の発生を軽減することができる。
【００２５】
さらに、本発明に係るインプリント用モールドは、硬化した樹脂と繊維状構造体が物理的に分離できないように一体化していため、前記硬化した樹脂が繊維状構造体から脱離することはなく、被転写体との離型性に優れる。また構造体による物理的な接合であるため、使用する樹脂の選択範囲が大きいことも特徴である。
【００２６】
また、本発明に係るインプリント用モールドは、モールド材料に高価な半導体用部材である石英基板やシリコン基板を使用せず、その製造方法においても、モールド原版から光インプリント技術を用いて大量生産できるため、低コストで製造でき、経済的に有利である。
【００２７】
さらに、前記硬化した樹脂の硬化した状態におけるガラス転移温度が、１４０℃以上である樹脂を用いれば、光学部材の材料として有用な物質、特に、環状オレフィン共重合体を、被転写体としてインプリントすることもできる。そして、環状オレフィン共重合体には、表面エネルギーが小さいものを用いることができるため、前記硬化した樹脂との離型性において、より優れた効果を発揮できる。
また、前記硬化した樹脂には、紫外線硬化性樹脂を用いることができ、この場合には、硬化に高温加熱等を必要とせず、室温近傍であっても、紫外線を照射することにより架橋反応を生じさせて、樹脂を硬化させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るインプリント用モールドの構成の一例を示す概略的断面図である。
【図２】本発明に係るインプリント用モールドの製造方法を示す模式的概略図である。
【図３】本発明に係るインプリント用モールドの製造工程におけるモールド原版との界面状態を示す概略的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３０】
（インプリント用モールド）
本発明に係るインプリント用モールドは、例えば、図１に示すように、繊維状構造体２と硬化した樹脂３から成り、少なくとも、転写パターン１０の存在する領域で、繊維状構造体２の空隙が、硬化した樹脂３によって満たされており、繊維状構造体２の表面に、硬化した樹脂３からなる三次元形状の転写パターン１０が形成されていることを特徴とする。
【００３１】
本発明に係るインプリント用モールドは、繊維状構造体２の空隙を、硬化した樹脂３によって満たされており、硬化した樹脂３と繊維状構造体２とは、物理的に一体化した状態となっている。それゆえ、硬化した樹脂３のみでは、強度の点から困難であったモールドの大面積化にも対応可能であり、かつ薄膜化も可能なため柔軟性も兼ね備えることができる。例えば、繊維状構造体２に、現在工業的に利用されている紙を用いれば、その紙で工業的に実現されている面積や膜厚のインプリント用モールドを製造可能となる。
【００３２】
また、樹脂フィルム等からなる基材上に、硬化した樹脂からなる転写パターン層を積層した構成のインプリント用モールドでは、基材と硬化した樹脂との密着性不足により、高温高圧下で何度もインプリントを繰り返す間に基材から硬化した樹脂層が脱離してしまうという問題を生じる場合があるが、本発明に係るインプリント用モールドにおいては、繊維状構造体２と硬化した樹脂３とが、物理的には分離不可能なように一体化しているため、インプリントを繰り返しても、繊維状構造体２から硬化した樹脂３が脱離する心配は無い。
【００３３】
また、本発明に係るインプリント用モールドは、繊維状構造体２と硬化した樹脂３から成ることを基本構成としており、高価な半導体用部材である石英基板やシリコン基板を材料に用いるモールドに比べ安価で済む。そして、本発明に係るインプリント用モールドは、モールド原版からインモールド技術を用いて多数製造できるため、半導体リソグラフィー技術を用いて製造する場合に比べ、製造コストは低く抑制でき、経済的に有利となる。
【００３４】
さらに、硬化した樹脂３に、硬化後のガラス転移温度が、環状オレフィン共重合体のガラス転移温度よりも高い温度を有する樹脂を用いれば、光学部材の材料として有用な環状オレフィン共重合体に熱インプリントすることも可能となる。
さらには、前記環状オレフィン共重合体には、表面エネルギーが小さいものを用いることができ、硬化した樹脂３との離型性において、より優れた効果を発揮できる。
【００３５】
次に、本発明に係るインプリント用モールドを構成する各材料、および製造方法等について説明する。
【００３６】
（繊維状構造体）
本発明に係るインプリント用モールドを構成する繊維状構造体２については、例えば、木材パルプや綿等の植物起因の繊維や、生糸や羊毛等の動物起因の繊維からなる紙や布のように、柔軟性を有し、ディスプレイ画面のような大面積に対応可能なものであれば用いることができ、他にも炭素繊維やガラス繊維からなる各種のフィルム状の構造体を使用することができる。
【００３７】
ただし、本発明に係るインプリント用モールドを用いて熱インプリントを行うためには、この繊維状構造体は、被転写体となる熱可塑性樹脂の有するガラス転移温度以下で融解または昇華するものであってはならない。また、本発明に係る紫外線硬化性樹脂によって溶解するものであってもならない。
【００３８】
繊維状構造体２としては、例えば、半導体製造工場等のクリーンルーム内で使用される無塵紙を使用することができる。植物起因の繊維は、繊維自体が多孔質であり、吸液性に富むため好ましく、紫外線硬化性樹脂を浸漬させて、紫外線照射により硬化させることで、紫外線硬化性樹脂と物理的に一体化させることができる。繊維状構造体２の厚みは、１０〜３００μｍ程度である
【００３９】
（硬化した樹脂）
次に、本発明に係るインプリント用モールドを構成する、硬化した樹脂３について説明する。本発明における硬化した樹脂とは、硬化前の状態では流動性を有し、滴下や浸漬等の処理により繊維状構造体に含ませることができるが、硬化後の状態では、架橋反応により硬化過程で成型された形状を保持する機能を有する硬化性樹脂を、硬化させたものであり、例えば、加熱により硬化した樹脂、紫外線などの電磁波の照射により硬化した樹脂、電子線などの荷電粒子線の照射で硬化した樹脂などを用いることが出来る。中でも、紫外線により硬化した樹脂が、高温過熱や真空を必要としないことなどから、本発明における硬化した樹脂として、好ましい。
紫外線（Ultra Violet）とは１０〜４００ｎｍの波長を有する電磁波であり、紫外線により硬化した樹脂とは、紫外線を照射されることにより架橋反応を起こして硬化した合成樹脂のことであり、光ナノインプリント用として、一般に知られている各種の紫外線硬化性樹脂を用いることができる。また、紫外線硬化性樹脂は、複数の異なる種類の樹脂からなる混合物であっても良い。
【００４０】
例えば、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート等のアクリレート系樹脂およびそれらの組み合わせを用いることができる。このほか、必要に応じて、離型剤や柔軟剤等を添加した混合物も使用できる。
【００４１】
ただし、本発明に係るインプリント用モールドを用いて熱インプリントを行う場合には、硬化した樹脂は、被転写体となる熱可塑性樹脂の有するガラス転移温度よりも高いガラス転移温度を有する必要がある。
例えば、被転写体となる熱可塑性樹脂に、環状オレフィン共重合体であるＺＥＯＮＯＲ（登録商標）フィルムＺＦ１４（日本ゼオン株式会社製、ガラス転移温度１３６℃）を用いる場合には、前記硬化した樹脂のガラス転移温度が、１４０℃以上であることが必要となる。
さらに好ましくは、硬化した樹脂の硬化後のガラス転移温度が、被転写体となる熱可塑性樹脂の有するガラス転移温度よりも１０℃以上高いことが、熱インプリント工程の制御性や安定性の点から、好ましい。
【００４２】
なお、一般に、架橋反応を起こして硬化した樹脂は、通常の熱可塑性樹脂よりも高いガラス転移温度を有する。
【００４３】
（インプリント用モールドの製造方法）
次に、本発明に係るインプリント用モールドを製造する方法について説明する。
本発明においては、まずモールド原版を製造し、このモールド原版を用いてインプリント技術により、本発明に係るインプリント用モールドを製造する。
【００４４】
まず、本発明に係るインプリント用モールドに転写パターンを形成するためのモールド原版を製造する方法について説明する。
モールド原版は、光ナノインプリント用モールドとして、一般に知られている各種のモールドを用いることができ、例えば、石英や金属酸化物などの無機物からなるモールドや、紫外線透過性樹脂等の有機物からなるモールドを用いることができる。
【００４５】
転写形状に高い精度を要求される場合には、石英基板を材料に用いて、半導体用リソグラフィー技術により転写パターンが形成されたものが、モールド原版として好ましい。
モールド原版に形成される転写パターンは、本発明に係るインプリント用モールドとは雌雄関係にあり、反転したパターンである。半導体用リソグラフィー技術における電子線等によるビーム加工とエッチング加工により、数１０ｎｍレベルの三次元形状のパターンを形成することが可能である。
【００４６】
次に、前記モールド原版を用いた光インプリントにより、本発明に係るインプリント用モールドを製造する方法について説明する。
前記インプリントには、光ナノインプリントとして一般に知られている技術を用いることができ、例えば、図２に示すように、本発明に係る紫外線硬化性樹脂を含ませた繊維状構造体２に、モールド原版４を押圧して紫外線６を照射し、その後、モールド原版４を離型することにより、本発明に係るインプリント用モールド１を製造することができる。
【００４７】
より詳しくは、繊維状構造体２にモールド原版４を押圧することで、繊維状構造体２は押圧方向に圧縮し、繊維状構造体２に含ませた硬化前の紫外線硬化性樹脂は、繊維状構造体２の表面に染み出してモールド原版４との界面を埋めるように作用する。そして、紫外線照射により、紫外線硬化性樹脂は架橋反応を起こして硬化し、繊維状構造体２の表面に硬化した紫外線硬化性樹脂３からなる三次元形状の転写パターン１０が形成される。
本発明においては、繊維状構造体２に含ませた紫外線硬化性樹脂を完全に硬化させる目的で、繊維状構造体２の裏面側からも紫外線を照射してもよい。
【００４８】
ここで、通常、繊維状構造体２を構成する繊維の太さ（直径）はナノレベルより大きく、例えば、無塵紙の表面は数１０μｍ程度のラフネス（表面粗さ）を持っている。それにも拘わらず、ナノレベルの三次元形状である転写パターンを形成できる理由は、図３に示すように、ナノレベルの転写パターンは、紫外線硬化性樹脂３のみで形成されるからである。
【００４９】
すなわち、例え、繊維状構造体２の表面がナノレベルの平坦性を有していない場合であっても、紫外線硬化性樹脂を含ませ、少なくとも、転写パターンの存在する領域において、繊維状構造体２の空隙が、前記紫外線硬化性樹脂によって満たされている状態であれば、ナノレベルの表面平坦性を有するモールド原版４に押圧されることで、繊維状構造体２は押圧方向に圧縮され、この段階では未硬化の紫外線硬化性樹脂が表面に染み出して、モールド原版との界面を埋めていく。
【００５０】
そして、紫外線照射により、紫外線硬化性樹脂は架橋反応を起こして硬化することになり、上述の界面の紫外線硬化性樹脂は、ナノレベルの転写パターンを含む、モールド原版表面の全ての形状を正確に追従した状態で硬化し、モールド原版４のパターンとは雌雄関係となる転写パターン１０を忠実に形成することになる。
【００５１】
なお、繊維状構造体２内部の紫外線硬化性樹脂は、紫外線照射により架橋反応を起こして硬化し、繊維状構造体２と物理的には分離不可能なように一体化した状態となるため、その後、このハイブリット化した本発明に係るインプリント用モールドを、モールド原版４から離型する際には、繊維状構造体から紫外線により硬化した樹脂が脱離することはなく、モールド原版４から容易に離型することができる。
【００５２】
本発明においては、モールド原版４の押圧によって繊維状構造体２の裏面から染み出た紫外線硬化性樹脂により、装置等が汚染することを防止するために、図２に示すように、繊維状構造体２の裏面には離型用支持体５を予め設けておくことが好ましい。離型用支持体５は、繊維状構造体２に紫外線硬化性樹脂を含ませる前に、繊維状構造体２の裏面に設けられ、転写パターン１０の形成後、インプリント用モールド１から剥離される。
【００５３】
離型用支持体５は、紫外線硬化性樹脂により溶解しない材質からなり、未硬化の紫外線硬化性樹脂に含有された溶媒により侵されず、かつ、硬化した紫外線硬化性樹脂と一体化した繊維状構造体２から剥離できるものあればよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、エチレングリコール−テレフタル酸−イソフタル酸共重合体、エチレングリコール−１，４ヘキサメチレンジメタノール−テレフタル酸共重合体、ポリエステル系熱可塑性エラストマー等のポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体、オレフィン系熱可塑性エラストマー等のポリオレフィン樹脂、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル等が使用できる。
離型用支持体５の厚みは、特に限定されないが、５〜２００μｍ程度であることが、フィルム欠陥が無いという信頼性や、積層および剥離等の作業性の点から好ましい。
【００５４】
なお、ここまで、主にモールド原版４の転写パターンを、一面付けする場合について説明してきたが、本発明においては、モールド原版４の転写パターンを、繊維状構造体２に多面付けして、大面積の本発明に係るインプリント用モールドを製造することもできる。
この場合には、例えば、モールド原版の転写面積に応じた大きさの領域でインプリントをして、その後次の領域へ移動し、そこでまたインプリントするという工程を繰り返す方法を用いることができる。
【００５５】
また、本発明に係るインプリント用モールドは、前記石英製のモールド原版からインプリント技術を用いて製造された樹脂製のモールドを原版として、インプリント技術を用いて製造することもできる。この場合、樹脂製のモールド原版を製造する工程を要することになるが、石英製のモールド原版から樹脂製のモールド原版を製造する際に、上述のように多面付けして大面積の樹脂製のモールド原版を製造しておけば、その後、本発明に係るインプリント用モールドを製造する際には、多面付けを要せずに一括転写で、大面積の転写パターンを形成することができる。本発明に係るインプリント用モールドを多数複製する場合には、石英製のモールド原版から直接製造する場合よりも、短時間で大量生産でき、有益である。また、モールド原版が樹脂製であれば、印刷工業等で利用されているロール・ツー・ロール方式で本発明に係るインプリント用モールドを製造することも可能となる。
【００５６】
（本発明に係るインプリント用モールドを用いた熱インプリント方法）
次に、本発明に係るインプリント用モールドを用いて、熱可塑性樹脂に熱インプリントする方法について説明する。
本発明においては、特に限定されず、既知の各種の熱インプリント法を用いることができる。例えば、本発明に係るインプリント用モールドと被転写体となる熱可塑性樹脂を、真空状態で密着させ、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上で、かつ、本発明に係るインプリント用モールドの紫外線硬化性樹脂の硬化後のガラス転移温度以下に加熱しつつ、前記熱可塑性樹脂に本発明に係るインプリント用モールドを押圧し、冷却後に前記熱可塑性樹脂から本発明に係るインプリント用モールドを離型することで、前記熱可塑性樹脂の表面に、本発明に係るインプリント用モールドの転写パターンと雌雄関係となる微細な三次元形状を転写形成できる。
【００５７】
前記熱可塑性樹脂に環状オレフィン共重合体を用いる場合は、そのガラス転移温度が１３０℃〜１７０℃の材料を使用することができるため、加熱温度は１４０℃〜１９０℃が好ましい。押圧の圧力は、前記熱可塑性樹脂の粘度にもよるが、装置構成やその後の離型の点から、２０〜８０ｂａｒが好ましい。
【００５８】
また、前記熱可塑性樹脂に環状オレフィン共重合体を用いる場合は、離型に有利な表面エネルギーが小さい材料、例えば、４０ｍＮ／ｍ未満の材料を使用することができるため、本発明に係るインプリント用モールドの有する柔軟性との相乗効果で、インプリント後に本発明に係るインプリント用モールドと熱可塑性樹脂を容易に離型することができる。
【００５９】
なお、通常、インプリント用モールドは、例えば石英製モールドのように、高価であり、製造に時間もかかるため、工業的なインプリント工程においては、同一のモールドが何度も繰り返し使用される。しかし、インプリントを繰り返すことにより、特に離型工程において、モールドに欠陥が生じ易く、欠陥が生じたモールドを使用した被転写体は全て欠陥品となってしまうという問題がある。
【００６０】
一方、本発明に係るインプリント用モールドは、石英製のモールド等に比べ、安価な材料で大量に生産できるため、１回から複数回の使用で廃棄しても経済的に見合うことも期待される。さらに、１回で廃棄する場合には、本発明に係るインプリント用モールドは、被転写体から物理的に離型せずに、例えば、溶液中に溶解させる等、化学的に消滅させることも可能である。そして上述のような使用であれば、被転写体に欠陥は生じ難く、安定して大量に製造することができるという効果も得ることができる。
【実施例】
【００６１】
次に実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００６２】
（１）モールド原版
まず、本発明に係るインプリント用モールドに転写パターンを形成するためのモールド原版を製造した。モールド原版の材料にはフォトマスクに使用される石英基板を用い、転写パターンは、半導体用リソグラフィー技術により形成した。
具体的には、外形が縦６インチ、横６インチ、厚さ０．２５インチの石英基板の表面にノボラック樹脂系の電子線レジスト（日本ゼオン株式会社製、ＺＥＰ−５２０）を厚さ１００ｎｍ となるように塗布し、電子線描画し、その後現像して、幅１００ｎｍ、深さ１００ｎｍ、ピッチ４００ｎｍのライン・アンド・スペース状のレジストパターンを形成した。
次に、エッチング・ガスとして四フッ化炭素（ＣＦ4） を用いて石英基板をドライエッチングし、その後不要となった電子線レジストを酸素ガスでアッシングして除去し、幅１００ｎｍ、深さ５００ｎｍ、ピッチ４００ｎｍの三次元形状のライン・アンド・スペース・パターンを有するモールド原版を得た。
【００６３】
（２）紫外線硬化性樹脂
次に、本発明に係るインプリント用モールドを構成する紫外線硬化性樹脂として、表１に示すように、ウレタンアクリレート（日本合成化学工業株式会社製、ゴーセラック（登録商標）ＵＶ−７５００Ｂ）３５重量部、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート（日本化薬株式会社製）３５重量部、ペンタエリスリトールトリアクリレート（東亜合成株式会社製）１０重量部、ビニルピロリドン（東亜合成株式会社製）１５重量部、１−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン（チバ・スペシャルテイ・ケミカルズ株式会社製、イルガキュア（登録商標）１８４）２重量部、ベンゾフェノン（日本化薬株式会社製）２重量部、ポリエーテル変性シリコーン（ＧＥ東芝シリコーン株式会社製、ＴＳＦ４４４０）１重量部からなる組成物を準備した。
【００６４】
【表１】
【００６５】
（３）インプリント用モールドの作成
次に、本発明に係るインプリント用モールドを構成する繊維状構造体として、クリーンルーム用無塵紙（王子特殊紙株式会社製、ＯＫクリーンＲＮ）を用い、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムの上に前記クリーンルーム用無塵紙を重ね、前記紫外線硬化性樹脂を滴下し、５分間放置して繊維状構造体に紫外線硬化性樹脂を浸漬させた。
次いで、前記モールド原版を用いて、圧力５００ｋＮ／ｍ2で押圧し、３６５ｎｍの波長の紫外線を、露光量１００ｍＪ／ｃｍ2の条件で照射して、光インプリントを行った。
その後モールド原版を離型し、次いで、転写面とは反対側の面に３６５ｎｍの波長の紫外線を露光量２Ｊ／ｃｍ2の条件で照射して、紫外線硬化性樹脂を完全に硬化させ、最後に、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムを剥離して、本発明に係るインプリント用モールドを得た。
得られた本発明に係るインプリント用モールドにおいては、紫外線硬化性樹脂は、架橋反応により硬化して、クリーンルーム用無塵紙と一体化しており、硬化した紫外線硬化性樹脂の表面には、モールド原版のライン・アンド・スペース・パターンと雌雄関係となる三次元形状のパターンが転写形成されていた。
【００６６】
（４）被転写体への熱インプリント
上記のようにして得られた本発明に係るインプリント用モールドを用いて、被転写体に環状オレフィン共重合体であるＺＥＯＮＯＲ（登録商標）フィルムＺＦ１４（日本ゼオン株式会社製、ガラス転移温度１３６℃）を用い、温度１５０℃、圧力５０ｂａｒで３分間押圧して、熱インプリントを実施した。
その後、室温まで冷却し、インプリント用モールドを離型したところ、ＺＦ１４フィルムの表面には、インプリント用モールドのパターンと雌雄関係となる三次元形状のパターンが転写成型されていた。
【符号の説明】
【００６７】
１ インプリント用モールド
２ 繊維状構造体
３ 硬化した樹脂
４ モールド原版
５ 離型用支持体
６ 紫外線
１０ 転写パターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維状構造体と硬化した樹脂から成り、
少なくとも、転写パターンの存在する領域で、
前記繊維状構造体の空隙が、前記硬化した樹脂によって満たされており、
前記繊維状構造体の表面に、前記硬化した樹脂からなる三次元形状の転写パターンが形成されていることを特徴とするインプリント用モールド。
【請求項２】
前記繊維状構造体が、植物繊維、動物繊維、炭素繊維、またはガラス繊維の1種または２種以上からなる構造体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用モールド。
【請求項３】
前記硬化した樹脂のガラス転移温度が、１４０℃以上であることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のインプリント用モールド。
【請求項４】
前記硬化した樹脂が、紫外線により硬化した樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインプリント用モールド。
【請求項５】
離型用支持体上に設けられた繊維状構造体に、紫外線硬化樹脂を含ませて、
少なくとも、転写パターンが形成される領域にある前記繊維状構造体の空隙を、
前記紫外線硬化性樹脂で満たした後に、
前記繊維状構造体に、紫外線を透過する材料からなるモールド原版を密着し、
所定の圧力により押圧し、かつ、紫外線を所定量照射して、
前記繊維状構造体の表面に、
三次元形状の転写パターンを形成することを特徴とするインプリント用モールドの製造方法。
【請求項６】
前記インプリント用モールドの製造方法において、前記繊維状構造体に表裏両側から紫外線を照射することを特徴とする請求項５に記載のインプリント用モールドの製造方法。
【請求項１】
繊維状構造体と硬化した樹脂から成り、
少なくとも、転写パターンの存在する領域で、
前記繊維状構造体の空隙が、前記硬化した樹脂によって満たされており、
前記繊維状構造体の表面に、前記硬化した樹脂からなる三次元形状の転写パターンが形成されていることを特徴とするインプリント用モールド。
【請求項２】
前記繊維状構造体が、植物繊維、動物繊維、炭素繊維、またはガラス繊維の1種または２種以上からなる構造体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用モールド。
【請求項３】
前記硬化した樹脂のガラス転移温度が、１４０℃以上であることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のインプリント用モールド。
【請求項４】
前記硬化した樹脂が、紫外線により硬化した樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインプリント用モールド。
【請求項５】
離型用支持体上に設けられた繊維状構造体に、紫外線硬化樹脂を含ませて、
少なくとも、転写パターンが形成される領域にある前記繊維状構造体の空隙を、
前記紫外線硬化性樹脂で満たした後に、
前記繊維状構造体に、紫外線を透過する材料からなるモールド原版を密着し、
所定の圧力により押圧し、かつ、紫外線を所定量照射して、
前記繊維状構造体の表面に、
三次元形状の転写パターンを形成することを特徴とするインプリント用モールドの製造方法。
【請求項６】
前記インプリント用モールドの製造方法において、前記繊維状構造体に表裏両側から紫外線を照射することを特徴とする請求項５に記載のインプリント用モールドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２５３７５３（Ｐ２０１０−２５３７５３Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０４９１３（Ｐ２００９−１０４９１３）
【出願日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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