ローラーモールド、ローラーモールド用基材及びパターン転写方法
【課題】被転写体の透光性や被転写体の形状を問わず、光を用いたインプリントを行う際、所定のパターンを被転写体に忠実且つ容易に転写するローラーモールド、ローラーモールド用基材及びパターン転写方法を提供する。
【解決手段】回転軸方向に沿う外周部の主表面に所定のパターンが形成されているインプリント用のローラーモールドであって、前記ローラーモールドの内部又は外部から照射される光を前記外周部に対して透過させることにより、前記ローラーモールドの内部から前記所定のパターンの主表面へと前記光を照射自在とする。
【解決手段】回転軸方向に沿う外周部の主表面に所定のパターンが形成されているインプリント用のローラーモールドであって、前記ローラーモールドの内部又は外部から照射される光を前記外周部に対して透過させることにより、前記ローラーモールドの内部から前記所定のパターンの主表面へと前記光を照射自在とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラーモールド、ローラーモールド用基材及びパターン転写方法に関し、特にインプリントに用いられるローラーモールド及びその製造に用いられるローラーモールド用基材並びにそれらを用いたパターン転写方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
過去、機械や電子回路はミクロンオーダーの加工がなされており、この機械や電子回路が光を扱う場合、加工精度の関係上、ミクロンオーダーでしかその光を制御できなかった。そのため、自ずとセンサ等の感度においては限界が生じていた。
【０００３】
これに対し、ステッパと呼ばれる装置において、紫外線レーザーや極紫外線光源可視光より短い波長の光や電子線を用いることにより、ミクロンオーダーから数１０ｎｍのナノオーダーの加工が可能になった。
【０００４】
その一方で、ミクロンオーダーの加工ですら、パターンを形成するのに相当の時間を要する。そのため、ナノオーダーの微細加工では更に要する時間が増加する。しかも、紫外線レーザーや極紫外線光源を用いる場合、装置も大掛かりになり、コストも増大する。また、電子線で露光・現像して微細加工を行う手法は逐次加工であり、作業効率が下がってしまう。
【０００５】
他方、通常の微細なパターン転写として、通常光を用いてガラス板上に形成されたマスクパターンを露光により転写する手法、すなわちフォトリソグラフィー法が従来の手法として存在する。しかしながら、フォトリソグラフィーを用いても、加工精度は光の解像度に依存することになり、ナノオーダーの凹凸パターンを形成する際には限界がある。
【０００６】
この問題に対し、近年、凹凸パターンが形成されたモールドを用いて、被転写材に凹凸パターンを判子のように転写する方法であるナノインプリント技術に注目が集まっている。このナノインプリント技術により、数１０ｎｍレベルという微細構造を安価に再現性良くしかも大量に作製できる。
【０００７】
なお、インプリント技術は大きく分けて２種類あり、熱インプリントと光インプリントとがある。熱インプリントは、凹凸パターンが形成されたモールドを被成形材料である熱可塑性樹脂に加熱しながら押し付け、その後で被成形材料を冷却・離型し、凹凸パターンを転写する方法である。また、光インプリントは、凹凸パターンが形成されたモールドを被成形材料である光硬化性樹脂に押し付けて紫外光を照射し、その後で被成形材料を離型し、凹凸パターンを転写する方法である。
【０００８】
どちらのインプリント法を用いるにしても、より細かいパターンを、より大きな被成形材料上に転写することが必要となる。これを行うために用いられる方式としては、モールドと被成形材料とを一度にプレスする一括転写方式や、平板モールドを使用して上記のインプリント法を繰り返し行って最終的に大面積の基板に凹凸パターンを転写するステップ＆リピート方式などが挙げられる。
【０００９】
その一方で、ローラー表面にあらかじめ凹凸パターンを設けたローラーをモールドとして用い、このローラーで被転写材を加熱しながらローラーに荷重を加え、そしてこのローラーを回転させ、ローラー表面のパターンを被転写材に順次転写するローラーモールド方法がある（例えば特許文献１および２参照）。
【００１０】
この方法だと、ローラーの繰り返し回転によって切れ目なく連続して被転写材にパターン転写することができる。そのためこの方法は、長さが数ｍ以上もあるような被転写材へのパターン転写に対して有効な方法である。
【００１１】
更に、このローラーモールド方法では、一括転写やステップ＆リピート方式の場合の面接触と異なり、モールドと被転写材との接触が線接触となる。そのため、型と基板との平行調整やヒータの温度制御がしやすくなるという利点がある。また、線接触で荷重を成型基板に与えることになるので、少ない荷重で被転写材への押圧を行うことができる。
【００１２】
また、このローラーモールド方法を用いた技術のうち、光インプリントとしては、特許文献３に記載の技術が知られている。具体的に言うと、図７に示すように、所定の凹凸パターンを有するローラーモールド１０１と転写支持ロール１０９との間に感光性樹脂積層体を挟み、感光性樹脂積層体をローラーモールド１０１に押し付け、転写支持ロール１０９にて搬送しつつ、その後、離型する。特許文献３においては、感光性樹脂積層体をローラーモールド１０１に押し付けたと同時ではなく、離型後に、感光性樹脂積層体において所定の凹凸パターンが転写された面に対し、ローラーモールド１０１の外部から直接、活性光線照射装置を用いて紫外線を露光して、感光性樹脂を硬化させている。なお、特許文献３には、実施例において、ローラーモールド１０１の材料としてシリコン及びニッケル（Ｎｉ）が挙げられている。
【００１３】
また、このローラーモールド方法を用いた技術のうち、熱インプリントとしては、特許文献３の実施例４に記載の技術が知られている。具体的に言うと、所定の凹凸パターンを有するローラーモールド１０１をシート上の樹脂に押し付ける。このとき、ローラーモールド１０１下にシート保持部材を配置し、転写時に熱を加えることにより、シート状樹脂（熱可塑性樹脂）を軟らかくしている。そして、ローラーモールド１０１を離型・冷却することにより、モールドパターンをシートに連続的に転写している。
【００１４】
なお、特許文献４には、熱インプリントと同様に、光インプリント（ただしローラーモールドではなく平板状のモールドを用いた場合）についても記載されている。具体的には、特許文献４の実施例１において、紫外線硬化樹脂が塗布された基板に対し、平板状のモールドを押圧し、照明系から紫外光を露光する技術が記載されている。なお、この際のモールドの材料として石英が挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００５−５２８４号公報
【特許文献２】特開２００８−７３９０２号公報
【特許文献３】特開２０１０−２８７８２９号公報
【特許文献４】特開２０１０−６７７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従来のローラーモールド方法において、光インプリントを用いる場合、まず、１）ローラーモールド１０１に形成された所定の凹凸パターンを被転写体２００（の被転写レジスト２０２）に押圧し、２）その後、搬送される被転写体２００の被転写レジスト２０２に対して露光を行うという２段階のプロセスを経ていた。
【００１７】
しかしながらこの方法だと、露光に用いる光の波長に対する被転写体２００の透光性が良好でない（例えば被転写基体２０１が不透明フィルム等）ならば、被転写体２００に対する露光装置の配置に制限が加わることになる（以降、透光性が良好でないことを「不透明である」とも言う）。つまり、被転写基体２０１が不透明な場合、被転写体２００における、凹凸パターンが直接押圧された部分（即ち被転写レジスト２０２）に露光を行わなければならず、被転写体２００の凹凸パターンが直接押圧された部分の裏面側（即ち図７でいうところの被転写基体２０１側）から露光を行うことができない。そうなると、図７の場合、被転写体２００から見て転写支持ロール１０９側（図７の下側）ではなく、ローラーモールド１０１側（図７の上側）に光源１０５を配置しなければならない。
【００１８】
一方、仮に被転写基体２０１の透光性が良好ならば、転写支持ロール１０９側に光源１０５を配置することができ、省スペースを図れる。
ところが今度は、被転写体２００の形状に制限が加わることになる。
【００１９】
つまり、図７の場合、ローラーモールド１０１に被転写体２００を押圧した後、フィルム状の被転写体２００を巻き取るために、ローラーモールド１０１に沿った曲面形状から、水平面状に一旦変形させることになる。そうすると、折角ローラーモールド１０１の凹凸パターンを忠実に被転写体２００に押圧しても、水平面状に変形させることにより、上記変形による凹凸パターンのしなり又は撓みが発生してしまうおそれがある。このおそれを有するまま、露光を行うと、ローラーモールド１０１の凹凸パターンを忠実に被転写体２００に転写できなくなるおそれがある。
【００２０】
一方、図８のように、フィルム状の代わりに板状の被転写体２００を用い、ローラーモールド１０１を回転させて凹凸パターンの転写を進行させる場合についても考えられる。しかしながらこの場合であっても、被転写体２００（即ち被転写基体２０１）の透光性が問題となる。
【００２１】
つまり、この被転写体２００が不透明である場合（例えば被転写体２００が反射板や反射防止板等である場合）、光源１０５をローラーモールド１０１の後方（即ちローラーモールド１０１から見て被転写体２００の搬送方向における下流側）に配置する必要がある。そのため、凹凸パターンを押圧して間もなく露光を行うことができず、被転写体２００の凹凸パターンが変形するおそれは存在するままである。
【００２２】
そのため、ローラーモールド１０１の外部に光源１０５を配置し、しかもローラーモールド１０１側（上側）に光源１０５を配置した上で、ローラーモールド１０１と被転写体２００との接触部分へと狙って露光を行う必要がある。そうなると、光源１０５を含むパターン転写装置において複雑な構成が必要となるし、露光の効率も著しく悪化してしまうおそれがある。
【００２３】
以上の通り、従来のローラーモールド方法だと、被転写体２００の透光性や形状によって、光源１０５を移動させるための機構を複雑化しなければならなかったり、そもそもローラーモールド１０１の凹凸パターンを転写できなかったりする場合がある。上記の問題点を実際に解決したローラーモールド１０１については、未だ開示されていない。
【００２４】
本発明の目的は、被転写体の透光性や形状を問わず、光を用いたインプリントを行う際、所定のパターンを被転写体に忠実且つ容易に転写できるローラーモールド、そのローラーモールド用の基材及びパターン転写方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明者は、光インプリントにおける光源１０５をどこに配置するかについて検討した。その際、被転写体２００に押圧された凹凸パターンが形状を維持した状態で露光を行うにはどうすれば良いかについて検討した。つまり、被転写体２００にローラーモールド１０１の凹凸パターンを押圧した直後に露光を行うにはどうすれば良いかについて考慮に入れ、光源１０５の配置について検討を行った。
【００２６】
この検討の末、本発明者は、後述の図２（ｂ）（ｃ）に示すように、ローラーモールド１０１において凹凸パターンが形成された外周部１０３を、光源１０５からの光を透過自在な構成とすることを想到した。この構成ならば、ローラーモールド１０１の凹凸パターンを被転写体２００に押圧した直後に、ローラーモールド１０１の内側から光を照射できる構成となる。つまり、ローラーモールド１０１において、「転写すべきパターンを有する部分」と「光が照射される部分」とを同一とし、且つ、「転写すべきパターンを押圧するタイミング」と「光が照射されるタイミング」とをほぼ同時としている。
【００２７】
その結果、ローラーモールド１０１でありながら、「転写」と「露光」を同一箇所に対してほぼ同時に行うことができる。しかもこのローラーモールド１０１を用いると、被転写体２００が不透明であっても、また板状であっても、光源１０５の配置場所には制限が加えられることなく、押圧直後に効率よく露光を行うことができる。
以上の知見を元にして、本発明者は、上述の課題が解決可能となる手段を想到した。
【００２８】
この知見に基づいて成された本発明の態様は、以下の通りである。
本発明の第１の態様は、
回転軸方向に沿う外周部の主表面に所定のパターンが形成されているインプリント用のローラーモールドであって、
前記ローラーモールドの内部又は外部から照射される光を前記外周部に対して透過させることにより、前記ローラーモールドの内部から前記所定のパターンの主表面へと前記光を照射自在とすることを特徴とするローラーモールドである。
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の態様であって、
前記ローラーモールドは中空を有する円筒形構造であり、前記ローラーモールドの内部に前記光の光源を収容自在とすることを特徴とする。
本発明の第３の態様は、第２の態様に記載の態様であって、
前記ローラーモールドは石英からなり、前記ローラーモールド自体を削って前記所定のパターンが形成されたことを特徴とする。
本発明の第４の態様は、第１ないし３のいずれかに記載のローラーモールドを製造するための基材であり、回転軸方向に沿う外周部を有する基材であって、前記ローラーモールドの内部から前記外周部の主表面へと前記光を照射自在な程度の透光性を有する平坦化層が前記外周部の主表面に形成されていることを特徴とするローラーモールド用基材である。
本発明の第５の態様は、
回転軸方向に沿う外周部の主表面に所定のパターンが形成されているインプリント用のローラーモールドを用いたパターン転写方法であって、
前記所定のパターンをインプリントにより被転写体へと転写する際、前記被転写体を前記外周部の主表面に押圧する押圧工程と、
前記押圧工程後、前記ローラーモールドの内部又は外部から照射される光を前記外周部に対して透過させることにより、前記ローラーモールドの内部から前記被転写体へと前記光を照射して、前記被転写体を硬化させる硬化工程と、
を有することを特徴とするパターン転写方法である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、被転写体の透光性や被転写体の形状を問わず、光を用いたインプリントを行う際、所定のパターンを被転写体に忠実且つ容易に転写できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態におけるパターン転写装置を示す断面概略図である。
【図２】本実施形態におけるローラーモールドの概略図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’部分を正面から見た断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’部分を側面から見た断面図である。
【図３】本実施形態におけるパターン転写方法を示す断面概略図である。
【図４】本実施形態におけるローラーモールドの製造工程を概略的に示す断面概略図である。
【図５】別の実施形態におけるローラーモールドの製造工程を概略的に示す断面概略図である。
【図６】別の実施形態におけるパターン転写装置を示す断面概略図である。
【図７】従来におけるパターン転写装置を示す断面概略図である。
【図８】従来におけるパターン転写方法を示す断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
なお、［実施の形態１］では、円筒形構造を有する石英製のローラーモールド自体に凹凸パターンを形成する場合について述べる。
また、［実施の形態２］では、円筒形構造を有する石英製の基材に対し、凹凸パターンを有する層を別途形成しつつ、ローラーモールドの少なくとも外周部に良好な透光性を持たせる場合について述べる。
そして、［実施の形態３］では、各種変形例について述べる。
【００３２】
［実施の形態１］
本実施形態においては、次の順序で説明を行う。
１．ローラーモールドの構成
２．ローラーモールドの使用方法（パターン転写方法）
Ａ）パターン転写装置の概要
Ｂ）被転写体の準備
Ｃ）押圧工程
Ｄ）硬化工程
３．ローラーモールドの製造方法
Ａ）ローラーモールド用基材の準備
Ｂ）レジスト塗布工程
Ｃ）露光工程
Ｄ）現像工程
Ｅ）基材へのエッチング工程
Ｆ）洗浄・乾燥工程
４．実施の形態による効果
【００３３】
＜１．ローラーモールドの構成＞
本実施形態におけるローラーモールド１０１は、図２に示すように、インプリントに用いられる回転式のモールドである。なお、図２（ａ）はローラーモールド１０１の斜視図、図２（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’部分を正面から見た断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’部分を側面から見た断面図である。
【００３４】
このローラーモールド１０１は、回転軸Ｏが通過する２つの端部（１０２ａ及び１０２ｂ、以降まとめて符号１０２を付す）と、この２つの端部１０２に挟まれた部分であって回転軸方向に沿う外周部１０３とを有している。そして、この外周部１０３の主表面に所定のパターンが形成されている。ここで言う所定のパターンとは、外周部１０３の主表面に形成された周期的な凹凸形状により構成されているパターンである。パターンにおける具体的なサイズや凹凸形状については［実施の形態３］で述べる。
【００３５】
更に、このローラーモールド１０１の２つの端部１０２には、回転軸Ｏに沿って回転補助部１０４が設けられている。これは、ローラーモールド１０１を回転させるためのローラーモールド回転用ロール１１１と接触する部分である。ローラーモールド回転用ロール１１１が回転することにより、その回転の動きが回転補助部１０４に伝わり、その結果、回転補助部１０４と一体になったローラーモールド１０１を回転させることができる。
【００３６】
本実施形態におけるローラーモールド１０１の材質についてであるが、本実施形態におけるローラーモールド１０１は石英からなる。石英ならば、露光に用いる光の波長に対して十分な透光性を有することが可能となる。その結果、ローラーモールド１０１内部又は外部に存在する光源１０５からの光を、外周部１０３に対して透過させた後、ローラーモールド１０１の内部から上記所定のパターンへと照射することが可能になる。
【００３７】
ローラーモールド１０１を石英から形成する場合、上記所定のパターンは、ローラーモールド１０１自体を削って凹凸を形成するのが好ましい。具体的に言うと、ローラーモールド１０１が石英であることを利用して、ローラーモールド１０１の外周部１０３の主表面である石英に対してエッチングを行い、ローラーモールド１０１自体に凹凸パターンを削り込むことが好ましい。
【００３８】
なぜなら、石英からなる基材１の外周部１０３の主表面にパターンを有するパターン層を別途設ける場合だと、基材１とパターン層との間の密着性を維持する必要がある。その一方、ローラーモールド１０１自体に凹凸パターンを削り込むことにより、そもそもパターン層を形成する必要がなくなる。そのため、基材１からパターン層が乖離することに起因する欠陥をそもそも発生させないようにすることができる。
【００３９】
また、本実施形態におけるローラーモールド１０１は、中空を有する円筒形構造となっている。この中空により、ローラーモールド１０１の内部に光源１０５を収容自在としている。そして、図２（ｂ）（ｃ）に示すように、回転軸Ｏに位置する部分に光源支持部１０６を設け、実際にローラーモールド１０１の内部に光源１０５を配置し、ローラーモールド１０１が回転する間に露光を行うことにより、ローラーモールド１０１の凹凸パターンを被転写体２００に押圧した直後に、ローラーモールド１０１の内側から光を照射できる。更に、光源１０５をローラーモールド１０１の内部に収容できることから、光源１０５のためのスペースをわざわざ用意しなくとも済み、パターンを転写する際に省スペース化を図ることが可能となる。
【００４０】
なお、このローラーモールド１０１における光源支持部１０６の構成の関係としては、凹凸パターンを被転写体２００に押圧した直後に露光できる構成であれば良い。一例を挙げると、光源支持部１０６がローラーモールド１０１を貫通するように構成され、ローラーモールド１０１が回転している間、光源支持部１０６は固定されている構成が挙げられる。その結果、光源支持部１０６に固定された光源１０５は、被転写体２００に凹凸パターンが押圧された直後を狙い、安定して露光を行うことができる。
なお、場合によっては、図１の符号α及びβ部分に露光を行うよう、光源支持部１０６ひいては光源１０５を回転移動させた後、ローラーモールド１０１を回転させてパターン転写を行っても良い。更に、ローラーモールド１０１を回転させている最中、α部分からβ部分、β部分からα部分へと、光源支持部１０６を半回転させる機構を有していても良い。
【００４１】
＜２．ローラーモールドの使用方法（パターン転写方法）＞
次に、本実施形態におけるローラーモールド１０１を用いてパターン転写を行う方法について述べる。
【００４２】
Ａ）パターン転写装置の概要
まず、本実施形態におけるパターン転写には、図１に記載の構造を有するパターン転写装置を用いる。
本実施形態におけるパターン転写装置においては、ローラーモールド１０１から見て被転写体２００の搬送方向における上流より、被転写体供給ロール１０７、被転写体支持ロール１０８、外周部１０３の主表面に凹凸（凹凸パターン）を有するローラーモールド１０１、転写支持ロール１０９、被転写体巻き取りロール１１０で構成されている。
なお、光源１０５は、円筒形であるローラーモールド１０１の内部に収容されている。
【００４３】
ここで、ローラーモールド１０１と転写支持ロール１０９とは、それぞれの外周面が対向するように設置され、ローラーモールド１０１の外周面と転写支持ロール１０９の外周面との間で被転写体２００を挟圧できるように構成されている。また、上記挟圧と同時ないし直後の被転写体２００に対して、ローラーモールド１０１の内側から外周部１０３を介して光を照射できるように、上記光源１０５は、ローラーモールド１０１の内部に設置されている。更に、本装置は全体をチャンバーで囲い気密性を保持することが可能であり、外部からチャンバー内に不活性ガスを充填できる構成となっている。
【００４４】
Ｂ）被転写体の準備
被転写体２００としては被転写基体２０１上に被転写レジスト２０２を設けていれば、公知のものを用いて良い。また、被転写基体２０１としては、公知のウエハ及び基板やフィルム基材であっても良く、材質や形状によっては限定されない。更には、透明性についても限定されない。
【００４５】
また、被転写レジスト２０２としては、公知の感光性レジストを用いても良いし、光源１０５からの露光に起因してレジストパターン５’（後述の図４（ｃ））を形成できるものであるのならば他の種類のレジストを用いても良い。
本実施形態においては、プラスチックフィルムからなる被転写基体２０１の上に、被転写レジスト２０２として紫外線硬化性フォトレジストを塗布したドライフィルムを用いる。
【００４６】
Ｃ）押圧工程
上記の構成を有するパターン転写装置を用いて、本工程を行う。即ち、被転写体２００における感光性の被転写レジスト２０２が存在する面がローラーモールド１０１の外周部１０３における凹凸パターンの部分と対向するように、被転写体供給ロール１０７及び被転写体巻き取りロール１１０に被転写体２００を設置する。その際に、転写支持ロール１０９とローラーモールド１０１との間、及び被転写体支持ロール１０８とローラーモールド１０１との間を、被転写体２００が通過するように設置する。そのように設置を行った上で、チャンバーを閉じた状態で外部から不活性ガスを導入する。
【００４７】
しばらく時間が経過したのち、所定の酸素濃度以下に達した状態で、上流の被転写体供給ロール１０７により、被転写体２００が被転写体支持ロール１０８へ送られる。その後、被転写体支持ロール１０８を通り、被転写体２００の被転写レジスト２０２が転写支持ロール１０９により適切な荷重でローラーモールド１０１へと押し付けられる。このようにして、ローラーモールド１０１の外周部１０３の主表面における凹凸パターンに被転写体２００を押圧する。
なお、本実施形態においては、少なくとも、ローラーモールド１０１及び被転写体２００に対する押圧に必須なロールをまとめて「押圧手段」と言う。
【００４８】
Ｄ）硬化工程
上記の押圧工程後、ローラーモールド１０１の内部又は外部から照射される光を外周部１０３に対して透過させることにより、ローラーモールド１０１の内部から被転写体２００上の被転写レジスト２０２へと光を照射して、所定の凹凸パターンを有した被転写レジスト２０２を硬化させる。
【００４９】
図３に示すように、上記のローラーモールド１０１を用いた上で、上記の硬化工程を行うことにより、ローラーモールド１０１の凹凸パターンを被転写体２００に押圧した直後に、ローラーモールド１０１の内側から光を照射することができる。つまり、ローラーモールド１０１において「転写すべきパターンを有する部分」と「光が照射される部分」とを同一とし、ローラーモールド１０１でありながら、「転写」と「露光」を同一箇所に対してほぼ同時に行うことができる。しかもこの特徴は、被転写体２００が不透明であっても、或いは板状であっても、失われることがない。更には、光源１０５の配置場所には制限が加えられることなく、押圧直後に効率よく露光を行うことができる。
なお、本実施形態においては、少なくとも上記の外周部１０３を有するローラーモールド１０１と光源１０５とを「硬化手段」と言う。
【００５０】
なお、本明細書における「透光性」とは、「ローラーモールド１０１の外周部１０３に対して露光に用いる光を透過させたときの光を通す度合い」のことを言う。そしてこの度合いは、ローラーモールド１０１の外周部１０３と接触している被転写体２００（の被転写レジスト２０２）をローラーモールド１０１の内部からの光で硬化できる程度のものであれば本実施形態の効果を奏することができる。更に言えば、上記の透光性を有する程度に、ローラーモールド１０１の外周部１０３を透明にしておけば良い。
【００５１】
また、被転写体２００において露光するタイミングであるが、外周部１０３の凹凸パターンが被転写レジスト２０２と接触した瞬間に露光を行うよう、図１の符号αの部分に対して露光を行っても良い。逆に、外周部１０３の凹凸パターンが被転写レジスト２０２と離型する瞬間に露光を行うよう、図１の符号βの部分に対して露光を行っても良い。
【００５２】
本工程を終えた後の被転写体２００は、最下流の被転写体巻き取りロール１１０で巻き取られる。
以上の工程により、ローラーモールド１０１の外周部１０３の主表面の凹凸パターンを被転写体２００に転写することができる。
【００５３】
＜３．ローラーモールドの製造方法＞
以下、本実施形態におけるローラーモールド１０１の製造方法について、図４を用いて述べる。
【００５４】
Ａ）ローラーモールド用基材の準備
本実施形態におけるローラーモールド１０１を形成するためにまず、物質的には形成されていない回転軸Ｏ、この回転軸Ｏが通過する２つの端部１０２、回転軸方向に沿う外周部１０３、を有する、円筒形構造を有するローラーモールド用基材１（以降、単に「基材１」とも言う。）を用意する（図４（ａ））。
なお、このローラーモールド１０１を製造するための基材１の材質としては上述の通り、本実施形態においては石英とする。
【００５５】
Ｂ）レジスト塗布工程
上記の基材１の外周部１０３の主表面に対し、レジスト層５を形成する（図４（ｂ））。このレジスト層の形成においては公知の方法を用いて良い。
【００５６】
なお、本実施形態におけるレジスト層５は、組成傾斜させた酸化タングステン（ＷＯｘ）からなる無機レジスト層とする。このレジスト層５は、青色レーザー光を露光すると熱変化によって状態変化するポジ型の感熱材料であり、解像度向上という点から好ましい。更に、ＷＯｘレジスト層（以降、単に「レジスト層５」とも言う。）は、その後のエッチング工程に適するものであることからも、本実施形態における使用が好ましい。
【００５７】
Ｃ）露光工程
上記のレジスト層５に対し、青色レーザー描画装置を用いて凹凸パターンを描画し、露光する。この露光においては、公知の方法を用いて良い。
【００５８】
Ｄ）現像工程
その後、露光済みのレジスト層５を有する基材１に対して現像を行うことにより、所望の凹凸パターンを有するレジストパターン５’が得られる（図４（ｃ））。
【００５９】
Ｅ）基材１へのエッチング工程
上述のようにレジスト層５に凹凸パターンを施した後、このレジスト層５をエッチングマスクとして、石英からなる基材１に対してエッチング加工を行う。このエッチング加工は、石英に対する従来のエッチング方法を用いればよい。例えば、フッ素系ガスによるドライエッチングやフッ酸によるウェットエッチングが挙げられる。
このエッチング加工により、所望の凹凸パターンを有する基材１（レジストパターン５’付き）が得られる（図４（ｄ））。
【００６０】
Ｆ）洗浄・乾燥工程
この基材１に対し、純水洗浄、イソプロパノールによる蒸気乾燥を行ってレジスト層５を除去する。これにより、外周部１０３に所望の凹凸パターンが転写されたローラーモールド１０１を作製することができる（図４（ｅ））。
【００６１】
＜４．実施の形態による効果＞
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。即ち、ローラーモールド方法であることを活かして、ローラーの繰り返し回転によって切れ目なく連続して被転写材にパターン転写することができる。その際、型と基板との平行調整やヒータの温度制御がしやすくなるという利点がある。また、線接触で荷重を成型基板に与えることにあるので、少ない荷重で被転写材への押圧を行うことも可能となる。
【００６２】
更に、被転写体２００が不透明だとしても、被転写体２００における、凹凸パターンが直接押圧された部分に対し、押圧とほぼ同時に露光を行うことができる。つまり、上記部分の裏面側から露光を行うまでもなく、ローラーモールド１０１の内部から上記部分に対して露光を行うことができる。しかもこれは、光源１０５をローラーモールド１０１の内部に配置していればもちろん可能だし、光源１０５を外部に配置している場合でも、ローラーモールド１０１の外周部１０３に対して光を透過させ、結果としてローラーモールド１０１の内部から上記部分に対して露光を行うことも可能である。
【００６３】
その結果、ローラーモールド１０１の凹凸パターンを忠実に被転写体２００に押圧するのと同時ないし直後に露光を行うことになる。そのため、例え露光後に被転写物を変形させたとしても、パターン転写装置を複雑化させることなく、凹凸パターンのしなりや撓みが発生してしまうおそれを抑制することができ、ローラーモールド１０１の凹凸パターンを忠実且つ容易に被転写体２００に転写することができる。
【００６４】
しかも上記の効果は、被転写体２００が不透明である以外にも、被転写体２００の形状がフィルム状であろうが板状であろうが、得ることができる。
【００６５】
その結果、従来のローラーモールド方法だと、被転写体２００の透光性や形状によって、光源１０５を移動させるための機構を複雑化しなければならなかったり、そもそもローラーモールド１０１の凹凸パターンを転写できなかったりする場合があったが、本実施形態によれば、被転写体２００の透光性や形状を問わず、光を用いたインプリントを行う際、所定のパターンを被転写体２００に忠実且つ容易に転写できる。
【００６６】
［実施の形態２］
実施の形態１では、円筒形構造を有する石英からなるローラーモールド１０１自体に凹凸パターンを形成する場合について述べた。一方、本実施形態においては、円筒形構造を有する石英製の基材１に対し、凹凸パターンを有する層を別途形成しつつ、ローラーモールド１０１全体に良好な透光性を持たせる場合について述べる。
【００６７】
実施の形態１との違いであるが、具体的に言うと、＜３．ローラーモールドの製造方法＞に「平坦化剤塗布工程」「パターン層形成工程」が加わることになる。その結果、本実施形態における＜３．ローラーモールドの製造方法＞は以下のようになる。
Ａ）ローラーモールド用基材の準備
Ｂ）平坦化剤塗布工程
Ｃ）パターン層形成工程
Ｄ）レジスト塗布工程
Ｅ）露光工程
Ｆ）現像工程
Ｇ）パターン層へのエッチング工程
Ｈ）洗浄・乾燥工程
以下、Ｂ）平坦化剤塗布工程、Ｃ）パターン層形成工程、及びＧ）パターン層へのエッチング工程について、図５を用いて重点的に説明する。なお、実施の形態１と重複する部分については省略し、更には同じ符号を使用する。
【００６８】
Ｂ）平坦化剤塗布工程
本実施形態において本工程を行う理由は、以下の通りである。
まず、インプリントによる凹凸パターン転写を行うためには、そもそも、ローラーモールド１０１に凹凸パターンが設けられている必要がある。この凹凸パターンをローラーモールド１０１に形成するための手段としては、青色レーザーや電子ビーム（ＥＢ）などによるパターン層への直接描画や、レジストに対する凹凸パターンの描画・現像後にパターン層へのエッチング処理を行う等の手段が用いられている。
【００６９】
この凹凸パターンの描画を行う際には、通常、基材１表面に焦点を合わせた後にレーザー照射を行う。ところが、基材１主表面に傷が存在する場合、すなわち基材１主表面の平坦度が低い場合、平坦でない基材１表面に焦点を合わせることになる。その場合、凹凸パターンの描画を行う際に、凹凸パターンの形状再現性が低下するおそれがある。
【００７０】
確かに、通常、描画装置にはオートフォーカス機能が搭載されており、ナノオーダーの傷ならばフォーカスエラーを起こしにくい。しかしながら、ミクロンオーダーの傷になると、オートフォーカス機能を用いたとしてもフォーカスエラーが生ずるおそれがある。このフォーカスエラーのせいで、描画装置に記憶された凹凸パターンをローラーモールド１０１上に精度良く再現することができなくなるおそれがある。
【００７１】
その結果、ローラーモールド１０１に用いられる基材１においては、ミクロンオーダーの傷が凹凸パターンの再現性に大きな影響を与えるおそれがある。
【００７２】
そのため、本実施形態においては、従来のように基材１の表面に直接に凹凸パターンを有する層を形成するのではなく、平坦化剤により基材１表面が平坦化された平坦化剤からなる層を基材１の外周部１０３の主表面に形成する（図５（ｂ））。以降、この層を平坦化層２とも言う。
【００７３】
なお、この平坦化剤としては、従来使用される液体状の平坦化膜化剤が挙げられるが、具体的にはポリシラザン、メチルシロキサン、金属アルコキシドなどが挙げられる。また、良好な平坦性を維持できるのならば、平坦化層２を構成する物質として上記の物質のみを用いてもよいし、上記に例示した物質を混合したものを用いても構わない。ローラーモールド１０１の少なくとも外周部１０３に透光性を備えさせるために、ローラーモールド１０１の内部から外周部１０３の主表面へと光を照射自在な程度の透光性を有する材料を選択するのが好ましい。
【００７４】
また、この平坦化剤の塗布方法であるが、一例として以下の方法が挙げられる。即ち、回転軸Ｏを水平にした状態で基材１を保持し、基材１下方に平坦化剤入り容器を用意する。その後、基材１を下方に降ろし、上記基材１の外周面の一部と平坦化剤とを接触させる。そして、基材１の一部を平坦化剤に浸漬させる。
【００７５】
ここでは、平坦化剤に対して、基材１を回転軸方向に対して平行に接触させるのが好ましい。平行に接触させることにより、基材１における浸漬部分において、左右両側モールド端面の間で塗布の程度に差異が生じることを防止することができる。その結果、平坦化剤の塗布にムラを生じさせないことになる。
【００７６】
このように、平坦化剤と基材１とを上記回転軸方向に対して平行に接触させた状態で、上記基材１を複数のローラーモールド回転用ロール１１１により回転させて、上記外周部１０３に上記平坦化剤を塗布する。このときの回転速度および回転数は、平坦化剤を基材１に十分塗布することができるように設定する。
【００７７】
Ｃ）パターン層形成工程〜Ｆ）現像工程
本実施形態においては、上述のように塗布された平坦化剤からなる平坦化層２の上に、密着層３、パターン層４、レジスト層５をこの順に積層する（図５（ｃ））。
【００７８】
まず、平坦化層２の上に設けられる密着層３についてであるが、これは、パターン層４と、平坦化層２ひいては基材１とを接着させるためのものである。密着層３として用いられるものならばどのような物質でもよいが、好ましくはアモルファスシリコン層である。なお、平坦化層２上にパターン層４を形成する際に良好に接着することができるならば、密着層３を設けなくともよい。本実施形態においては、平坦化層２の上に密着層３を設けた場合について説明する。
【００７９】
そして、密着層３の上に設けられるパターン層４についてであるが、本実施形態においては、パターン層４が透光性を有する層であることが好ましく、透明ないし半透明の層であることが好ましい。
【００８０】
ここで挙げたパターン層４としては、酸化クロム層（ＣｒＯｘ）、窒化クロム層（ＣｒＮｘ）、アモルファスカーボン層など、又はこれらの組み合わせ等が具体的に挙げられる。ただし、これらの層の厚さは、これらの層にパターンを形成した後、ローラーモールド１０１の外周部１０３において透光性を有する程度の厚さにする必要がある。透光性という点を考慮すると、ＣｒＯｘを用いれば、ある程度の層厚を有していてもローラーモールド１０１の外周部１０３において透光性を有することができるので好ましい。
【００８１】
その後、実施の形態１と同様、組成傾斜させたＷＯｘからなる無機レジスト層５を成膜する。その後、レジスト層５に対して青色レーザーによる露光を行い、所定のパターン形状に描画を行う。
【００８２】
その後、描画済みのレジスト層５を有する基材１に対して現像を行うことにより、図５（ｄ）に示すように、凹凸からなる所望のレジストパターン５’が得られる。
【００８３】
Ｇ）パターン層へのエッチング工程
上述のようにレジストパターン５’を形成した後、このレジストパターン５’をエッチングマスクとして、パターン層４に対してエッチング加工を行う。これにより、基材１の外周部１０３の主表面にパターン４’を別途形成することができる。なお、パターン層４に対するエッチング加工は公知の方法を用いれば良い。例えば、パターン層４がＣｒＯｘやＣｒＮｘの場合は塩素ガス及び酸素ガスを用いたドライエッチングが挙げられる。
【００８４】
このエッチング加工により、図５（ｅ）に示すように、所望の凹凸パターンを有するパターン４’を外周部１０３の主表面に備えた基材１が得られる。なお、このとき、パターン４’上にはレジストパターン５’が残存している場合もある。
【００８５】
このレジストパターン５’付き基材１に対し、アルカリ洗浄、イソプロパノールによる蒸気乾燥を行ってレジストパターン５’を除去する。これにより、図５（ｆ）に示すように、所望の凹凸パターンを有するパターン４’を外周部１０３に別途備えたローラーモールド１０１を作製することができる。
【００８６】
［実施の形態３］
本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
以下、上記の内容以外の変形例について列挙する。
【００８７】
（ローラーモールドの透光性）
実施の形態１及び２では、基材１に石英を用いたため、ローラーモールド１０１の外周部１０３だけではなく端部１０２も透光性を有していた。その一方、端部１０２の透光性が良好でなくとも、少なくとも外周部１０３の透光性が良好ならば良い。光源１０５をローラーモールド１０１の内部に配置するにせよ、外部に配置して外周部１０３に対して光を透過させたのちに被転写体２００を露光するにせよ、凹凸パターンを有する部分（即ち外周部１０３）の主表面を露光することができれば良い。言いかえれば、上記の露光を行うことができ、Ｃ）押圧工程〜Ｄ）硬化工程を経て正常な凹凸パターンを得ることができるのならば、端部１０２の透光性が不透明であることに加え、外周部１０３が半透明であっても良い。なお、同様のことが実施の形態２の平坦化層２についても言え、平坦化層２は半透明であっても良い。
【００８８】
（基材の材質）
それに関連して、基材１の材質について言うと、石英以外であっても、ローラーモールド１０１の内部から被転写体２００を露光することができる程度の透明性を有するものを用いても良い。例を挙げるとすると、円筒形の透明樹脂を用意し、その外周部１０３に凹凸パターンを設けても良い。また、石英以外の無機物を用いても良い。
【００８９】
（ローラーモールドの形状）
また、ローラーモールド１０１の形状であるが、実施の形態１及び２のような円筒型以外であっても、円柱であっても良い。また、三角柱や四角柱のような多角形形状であってもよいが、円柱または円筒型の方が連続的かつ均一に被転写材に微細パターンを転写できるため、より好ましい。
【００９０】
（ローラーモールドの外部に光源を配置する場合）
ところで、円柱形（即ち中空が存在しない）ローラーモールド１０１の場合、ローラーモールド１０１内部に光源１０５を配置することができない。その場合であっても、図６に示すように、被転写体２００の被転写レジスト２０２及び外周部１０３の凹凸パターンに、ローラーモールド１０１を挟んで対向した位置（図６で言うとローラーモールド１０１の上方）に光源１０５を設置すれば良い。
【００９１】
上述の通り、ローラーモールド１０１において少なくとも外周部１０３は透光性を有している。そのため、例えローラーモールド１０１の外部に光源１０５が配置されていたとしても、「転写」と「露光」を同一箇所に対してほぼ同時に行うことができる。できる。しかもこの特徴は、実施の形態１及び２と同様に、被転写体２００が不透明であっても、また板状であっても、失われることがない。
【００９２】
（レジスト層及び被転写レジスト）
本実施形態におけるレジスト層は、エネルギービームを照射して露光したときに反応性を有するものであれば良く、光に対して硬化するといったような直接的な反応性を有するレジストを用いても良いし、上記の実施の形態１のようにレーザー光を露光することにより熱反応させるレジストを用いても良い。具体的には、現像剤による現像処理を行う必要のあるレジストであれば良く、紫外線、Ｘ線、電子線、イオンビーム、プロトンビーム等に感度を持つレジストであっても良い。もちろん、ポジ型レジストを用いても良いし、ネガ型レジストを用いても良い。
一方、本実施形態における被転写レジスト２０２も同様に、エネルギービームを照射して露光したときに反応性を有するものであれば良い。
【００９３】
（その他の層）
なお、ローラーモールド１０１の外周部１０３において一定の透光性を維持できるという条件付きではあるが、基板とレジスト層の間に、実施の形態２で述べた以外の層を設けても良い。この別の層としては、導電層や酸化防止層を含むハードマスク、及び密着層３等が挙げられる。なお、ここでいう「ハードマスク」とは、単一又は複数の層からなり、基板上への溝のエッチングに用いられる層状のもののことを指すものとする。なお、ハードマスクにおける酸化防止層は、導電層を兼ねても良い。その場合、導電層は省略可能である。
【００９４】
（ワーキングレプリカ）
また、実施の形態１及び２においては、原盤となるローラーモールド１０１を作製する例について挙げた。これ以外でも、原盤となるローラーモールド１０１の凹凸パターンをフィルム状の被転写体２００に転写し、その被転写体２００を別の基材１に巻きつけ、ワーキングレプリカを作製しても良い。更には、レジスト層が形成された基材１にこの被転写体２００を接触させて凹凸パターンを転写することにより、ワーキングレプリカを形成しても良い。このワーキングレプリカが変形・破損したとしても、原盤となるローラーモールド１０１が無事ならば、ワーキングレプリカを精度よく作製することができる。
【００９５】
（エッチング方法）
また、実施の形態１におけるＥ）基板へのエッチング工程においてはドライエッチングを用いたが、ウェットエッチングを行っても良いし、エッチング工程を複数設けた場合、そのうち一部のみをウェットエッチングとしても良い。また、パターンサイズがミクロンオーダーである場合など、ミクロンオーダー段階ではウェットエッチングを行い、ナノオーダー段階ではドライエッチングを行うというように、パターンサイズに応じてウェットエッチングを導入しても良い。
【００９６】
（パターンの形状）
なお、本実施形態の凹凸パターンの形状としては、任意のものを使用することができる。たとえば、信号をビットパターン（ドットパターン）として記録する磁気メディア（Ｂｉｔ Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｍｅｄｉａ）を作製するための原盤を製造する場合、ドットの形状を矩形としても良いし、それ以外の形状であっても構わない。また、磁気ディスクのデータトラックを磁気的に分離して形成するディスクリートトラック型メディア（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｔｒａｃｋ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｍｅｄｉａ）のように平面視で線状のパターンであっても良いし、線状と点状のパターンを混在させたものであっても良い。
【００９７】
更に、この凹凸パターンの具体的なオーダーであるが、ナノオーダーからマイクロオーダーまでの範囲のパターンであっても良いが、近年の電子機器の性能及び最終製品の性能という観点から見ると、数ｎｍ〜数１００ｎｍのナノオーダーの周期構造であれば、なお良い。
【００９８】
また、凹凸パターンの断面形状としては、１次元周期構造の場合、三角、台形、四角等が挙げられる。２次元周期構造の場合、微細突起の形状は、正確な円錐（母線が直線）や角錐（稜線が直線）のみならず、インプリント後の抜き取りを考慮して先細りとなっている限り、母線や稜線形状が曲線をなし、側面が外側に膨らんだ曲面であるものであってもよい。具体的な形状としては、釣り鐘、円錐、円錐台、円柱等が挙げられる。以降、この周期構造における周期をピッチともいい、微細突起頂点間の距離を示す。
【００９９】
また、成形性や耐破損性を考慮して、先端部を平坦にしたり、丸みをつけたりしてもよい。更に、この微細突起は一方向に対して連続的な微細突起を作製してもよい。
【０１００】
以下、本実施形態において好ましい形態を付記する。
［付記１］
前記ローラーモールドを製造するための基材であり、回転軸方向に沿う外周部を有する石英からなる基材であって、前記基材の外周部の主表面に平坦化層、酸化クロム層、及び酸化タングステン層がこの順番に形成されており、前記酸化クロム層に前記所定のパターンが形成された後の外周部は透光性を有していることを特徴とするローラーモールド用基材。
［付記２］
前記ローラーモールドは中空を有する円筒形構造であり、前記ローラーモールドの内部に前記光の光源を収容自在とすることを特徴とするパターン転写方法。
［付記３］
前記ローラーモールドは石英からなり、前記ローラーモールド自体を削って前記所定のパターンが形成されたことを特徴とするパターン転写方法。
［付記４］
回転軸方向に沿う外周部の主表面に所定のパターンが形成されているインプリント用のローラーモールドを用いたパターン転写装置であって、
前記所定のパターンをインプリントにより被転写体へと転写する際、前記被転写体を前記外周部の主表面に押圧する押圧手段と、
前記ローラーモールドの内部又は外部から照射される光を前記外周部に対して透過させることにより、前記ローラーモールドの内部から前記所定のパターンへと前記光を照射して、前記押圧手段により前記外周部の主表面に押圧された後の前記被転写体を硬化させる硬化手段と、
を有することを特徴とするパターン転写装置。
［付記５］
前記ローラーモールドは中空を有する円筒形構造であり、前記ローラーモールドの内部に前記光の光源を収容自在とすることを特徴とするパターン転写装置。
［付記６］
前記ローラーモールドは石英からなり、前記ローラーモールド自体を削って前記所定のパターンが形成されたことを特徴とするパターン転写装置。
【符号の説明】
【０１０１】
１０１ ローラーモールド
１０２ 端部
１０３ 外周部
１０４ 回転補助部
１０５ 光源
１０６ 光源支持部
１０７ 被転写体供給ロール
１０８ 被転写体支持ロール
１０９ 転写支持ロール
１１０ 被転写体巻き取りロール
１１１ ローラーモールド回転用ロール
２００ 被転写体
２０１ 被転写基体
２０２ 被転写レジスト
１ ローラーモールド用基材
２ 平坦化層
３ 密着層
４ パターン層
４’ パターン
５ レジスト層
５’ レジストパターン
Ｏ 回転軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラーモールド、ローラーモールド用基材及びパターン転写方法に関し、特にインプリントに用いられるローラーモールド及びその製造に用いられるローラーモールド用基材並びにそれらを用いたパターン転写方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
過去、機械や電子回路はミクロンオーダーの加工がなされており、この機械や電子回路が光を扱う場合、加工精度の関係上、ミクロンオーダーでしかその光を制御できなかった。そのため、自ずとセンサ等の感度においては限界が生じていた。
【０００３】
これに対し、ステッパと呼ばれる装置において、紫外線レーザーや極紫外線光源可視光より短い波長の光や電子線を用いることにより、ミクロンオーダーから数１０ｎｍのナノオーダーの加工が可能になった。
【０００４】
その一方で、ミクロンオーダーの加工ですら、パターンを形成するのに相当の時間を要する。そのため、ナノオーダーの微細加工では更に要する時間が増加する。しかも、紫外線レーザーや極紫外線光源を用いる場合、装置も大掛かりになり、コストも増大する。また、電子線で露光・現像して微細加工を行う手法は逐次加工であり、作業効率が下がってしまう。
【０００５】
他方、通常の微細なパターン転写として、通常光を用いてガラス板上に形成されたマスクパターンを露光により転写する手法、すなわちフォトリソグラフィー法が従来の手法として存在する。しかしながら、フォトリソグラフィーを用いても、加工精度は光の解像度に依存することになり、ナノオーダーの凹凸パターンを形成する際には限界がある。
【０００６】
この問題に対し、近年、凹凸パターンが形成されたモールドを用いて、被転写材に凹凸パターンを判子のように転写する方法であるナノインプリント技術に注目が集まっている。このナノインプリント技術により、数１０ｎｍレベルという微細構造を安価に再現性良くしかも大量に作製できる。
【０００７】
なお、インプリント技術は大きく分けて２種類あり、熱インプリントと光インプリントとがある。熱インプリントは、凹凸パターンが形成されたモールドを被成形材料である熱可塑性樹脂に加熱しながら押し付け、その後で被成形材料を冷却・離型し、凹凸パターンを転写する方法である。また、光インプリントは、凹凸パターンが形成されたモールドを被成形材料である光硬化性樹脂に押し付けて紫外光を照射し、その後で被成形材料を離型し、凹凸パターンを転写する方法である。
【０００８】
どちらのインプリント法を用いるにしても、より細かいパターンを、より大きな被成形材料上に転写することが必要となる。これを行うために用いられる方式としては、モールドと被成形材料とを一度にプレスする一括転写方式や、平板モールドを使用して上記のインプリント法を繰り返し行って最終的に大面積の基板に凹凸パターンを転写するステップ＆リピート方式などが挙げられる。
【０００９】
その一方で、ローラー表面にあらかじめ凹凸パターンを設けたローラーをモールドとして用い、このローラーで被転写材を加熱しながらローラーに荷重を加え、そしてこのローラーを回転させ、ローラー表面のパターンを被転写材に順次転写するローラーモールド方法がある（例えば特許文献１および２参照）。
【００１０】
この方法だと、ローラーの繰り返し回転によって切れ目なく連続して被転写材にパターン転写することができる。そのためこの方法は、長さが数ｍ以上もあるような被転写材へのパターン転写に対して有効な方法である。
【００１１】
更に、このローラーモールド方法では、一括転写やステップ＆リピート方式の場合の面接触と異なり、モールドと被転写材との接触が線接触となる。そのため、型と基板との平行調整やヒータの温度制御がしやすくなるという利点がある。また、線接触で荷重を成型基板に与えることになるので、少ない荷重で被転写材への押圧を行うことができる。
【００１２】
また、このローラーモールド方法を用いた技術のうち、光インプリントとしては、特許文献３に記載の技術が知られている。具体的に言うと、図７に示すように、所定の凹凸パターンを有するローラーモールド１０１と転写支持ロール１０９との間に感光性樹脂積層体を挟み、感光性樹脂積層体をローラーモールド１０１に押し付け、転写支持ロール１０９にて搬送しつつ、その後、離型する。特許文献３においては、感光性樹脂積層体をローラーモールド１０１に押し付けたと同時ではなく、離型後に、感光性樹脂積層体において所定の凹凸パターンが転写された面に対し、ローラーモールド１０１の外部から直接、活性光線照射装置を用いて紫外線を露光して、感光性樹脂を硬化させている。なお、特許文献３には、実施例において、ローラーモールド１０１の材料としてシリコン及びニッケル（Ｎｉ）が挙げられている。
【００１３】
また、このローラーモールド方法を用いた技術のうち、熱インプリントとしては、特許文献３の実施例４に記載の技術が知られている。具体的に言うと、所定の凹凸パターンを有するローラーモールド１０１をシート上の樹脂に押し付ける。このとき、ローラーモールド１０１下にシート保持部材を配置し、転写時に熱を加えることにより、シート状樹脂（熱可塑性樹脂）を軟らかくしている。そして、ローラーモールド１０１を離型・冷却することにより、モールドパターンをシートに連続的に転写している。
【００１４】
なお、特許文献４には、熱インプリントと同様に、光インプリント（ただしローラーモールドではなく平板状のモールドを用いた場合）についても記載されている。具体的には、特許文献４の実施例１において、紫外線硬化樹脂が塗布された基板に対し、平板状のモールドを押圧し、照明系から紫外光を露光する技術が記載されている。なお、この際のモールドの材料として石英が挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００５−５２８４号公報
【特許文献２】特開２００８−７３９０２号公報
【特許文献３】特開２０１０−２８７８２９号公報
【特許文献４】特開２０１０−６７７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従来のローラーモールド方法において、光インプリントを用いる場合、まず、１）ローラーモールド１０１に形成された所定の凹凸パターンを被転写体２００（の被転写レジスト２０２）に押圧し、２）その後、搬送される被転写体２００の被転写レジスト２０２に対して露光を行うという２段階のプロセスを経ていた。
【００１７】
しかしながらこの方法だと、露光に用いる光の波長に対する被転写体２００の透光性が良好でない（例えば被転写基体２０１が不透明フィルム等）ならば、被転写体２００に対する露光装置の配置に制限が加わることになる（以降、透光性が良好でないことを「不透明である」とも言う）。つまり、被転写基体２０１が不透明な場合、被転写体２００における、凹凸パターンが直接押圧された部分（即ち被転写レジスト２０２）に露光を行わなければならず、被転写体２００の凹凸パターンが直接押圧された部分の裏面側（即ち図７でいうところの被転写基体２０１側）から露光を行うことができない。そうなると、図７の場合、被転写体２００から見て転写支持ロール１０９側（図７の下側）ではなく、ローラーモールド１０１側（図７の上側）に光源１０５を配置しなければならない。
【００１８】
一方、仮に被転写基体２０１の透光性が良好ならば、転写支持ロール１０９側に光源１０５を配置することができ、省スペースを図れる。
ところが今度は、被転写体２００の形状に制限が加わることになる。
【００１９】
つまり、図７の場合、ローラーモールド１０１に被転写体２００を押圧した後、フィルム状の被転写体２００を巻き取るために、ローラーモールド１０１に沿った曲面形状から、水平面状に一旦変形させることになる。そうすると、折角ローラーモールド１０１の凹凸パターンを忠実に被転写体２００に押圧しても、水平面状に変形させることにより、上記変形による凹凸パターンのしなり又は撓みが発生してしまうおそれがある。このおそれを有するまま、露光を行うと、ローラーモールド１０１の凹凸パターンを忠実に被転写体２００に転写できなくなるおそれがある。
【００２０】
一方、図８のように、フィルム状の代わりに板状の被転写体２００を用い、ローラーモールド１０１を回転させて凹凸パターンの転写を進行させる場合についても考えられる。しかしながらこの場合であっても、被転写体２００（即ち被転写基体２０１）の透光性が問題となる。
【００２１】
つまり、この被転写体２００が不透明である場合（例えば被転写体２００が反射板や反射防止板等である場合）、光源１０５をローラーモールド１０１の後方（即ちローラーモールド１０１から見て被転写体２００の搬送方向における下流側）に配置する必要がある。そのため、凹凸パターンを押圧して間もなく露光を行うことができず、被転写体２００の凹凸パターンが変形するおそれは存在するままである。
【００２２】
そのため、ローラーモールド１０１の外部に光源１０５を配置し、しかもローラーモールド１０１側（上側）に光源１０５を配置した上で、ローラーモールド１０１と被転写体２００との接触部分へと狙って露光を行う必要がある。そうなると、光源１０５を含むパターン転写装置において複雑な構成が必要となるし、露光の効率も著しく悪化してしまうおそれがある。
【００２３】
以上の通り、従来のローラーモールド方法だと、被転写体２００の透光性や形状によって、光源１０５を移動させるための機構を複雑化しなければならなかったり、そもそもローラーモールド１０１の凹凸パターンを転写できなかったりする場合がある。上記の問題点を実際に解決したローラーモールド１０１については、未だ開示されていない。
【００２４】
本発明の目的は、被転写体の透光性や形状を問わず、光を用いたインプリントを行う際、所定のパターンを被転写体に忠実且つ容易に転写できるローラーモールド、そのローラーモールド用の基材及びパターン転写方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明者は、光インプリントにおける光源１０５をどこに配置するかについて検討した。その際、被転写体２００に押圧された凹凸パターンが形状を維持した状態で露光を行うにはどうすれば良いかについて検討した。つまり、被転写体２００にローラーモールド１０１の凹凸パターンを押圧した直後に露光を行うにはどうすれば良いかについて考慮に入れ、光源１０５の配置について検討を行った。
【００２６】
この検討の末、本発明者は、後述の図２（ｂ）（ｃ）に示すように、ローラーモールド１０１において凹凸パターンが形成された外周部１０３を、光源１０５からの光を透過自在な構成とすることを想到した。この構成ならば、ローラーモールド１０１の凹凸パターンを被転写体２００に押圧した直後に、ローラーモールド１０１の内側から光を照射できる構成となる。つまり、ローラーモールド１０１において、「転写すべきパターンを有する部分」と「光が照射される部分」とを同一とし、且つ、「転写すべきパターンを押圧するタイミング」と「光が照射されるタイミング」とをほぼ同時としている。
【００２７】
その結果、ローラーモールド１０１でありながら、「転写」と「露光」を同一箇所に対してほぼ同時に行うことができる。しかもこのローラーモールド１０１を用いると、被転写体２００が不透明であっても、また板状であっても、光源１０５の配置場所には制限が加えられることなく、押圧直後に効率よく露光を行うことができる。
以上の知見を元にして、本発明者は、上述の課題が解決可能となる手段を想到した。
【００２８】
この知見に基づいて成された本発明の態様は、以下の通りである。
本発明の第１の態様は、
回転軸方向に沿う外周部の主表面に所定のパターンが形成されているインプリント用のローラーモールドであって、
前記ローラーモールドの内部又は外部から照射される光を前記外周部に対して透過させることにより、前記ローラーモールドの内部から前記所定のパターンの主表面へと前記光を照射自在とすることを特徴とするローラーモールドである。
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の態様であって、
前記ローラーモールドは中空を有する円筒形構造であり、前記ローラーモールドの内部に前記光の光源を収容自在とすることを特徴とする。
本発明の第３の態様は、第２の態様に記載の態様であって、
前記ローラーモールドは石英からなり、前記ローラーモールド自体を削って前記所定のパターンが形成されたことを特徴とする。
本発明の第４の態様は、第１ないし３のいずれかに記載のローラーモールドを製造するための基材であり、回転軸方向に沿う外周部を有する基材であって、前記ローラーモールドの内部から前記外周部の主表面へと前記光を照射自在な程度の透光性を有する平坦化層が前記外周部の主表面に形成されていることを特徴とするローラーモールド用基材である。
本発明の第５の態様は、
回転軸方向に沿う外周部の主表面に所定のパターンが形成されているインプリント用のローラーモールドを用いたパターン転写方法であって、
前記所定のパターンをインプリントにより被転写体へと転写する際、前記被転写体を前記外周部の主表面に押圧する押圧工程と、
前記押圧工程後、前記ローラーモールドの内部又は外部から照射される光を前記外周部に対して透過させることにより、前記ローラーモールドの内部から前記被転写体へと前記光を照射して、前記被転写体を硬化させる硬化工程と、
を有することを特徴とするパターン転写方法である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、被転写体の透光性や被転写体の形状を問わず、光を用いたインプリントを行う際、所定のパターンを被転写体に忠実且つ容易に転写できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態におけるパターン転写装置を示す断面概略図である。
【図２】本実施形態におけるローラーモールドの概略図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’部分を正面から見た断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’部分を側面から見た断面図である。
【図３】本実施形態におけるパターン転写方法を示す断面概略図である。
【図４】本実施形態におけるローラーモールドの製造工程を概略的に示す断面概略図である。
【図５】別の実施形態におけるローラーモールドの製造工程を概略的に示す断面概略図である。
【図６】別の実施形態におけるパターン転写装置を示す断面概略図である。
【図７】従来におけるパターン転写装置を示す断面概略図である。
【図８】従来におけるパターン転写方法を示す断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
なお、［実施の形態１］では、円筒形構造を有する石英製のローラーモールド自体に凹凸パターンを形成する場合について述べる。
また、［実施の形態２］では、円筒形構造を有する石英製の基材に対し、凹凸パターンを有する層を別途形成しつつ、ローラーモールドの少なくとも外周部に良好な透光性を持たせる場合について述べる。
そして、［実施の形態３］では、各種変形例について述べる。
【００３２】
［実施の形態１］
本実施形態においては、次の順序で説明を行う。
１．ローラーモールドの構成
２．ローラーモールドの使用方法（パターン転写方法）
Ａ）パターン転写装置の概要
Ｂ）被転写体の準備
Ｃ）押圧工程
Ｄ）硬化工程
３．ローラーモールドの製造方法
Ａ）ローラーモールド用基材の準備
Ｂ）レジスト塗布工程
Ｃ）露光工程
Ｄ）現像工程
Ｅ）基材へのエッチング工程
Ｆ）洗浄・乾燥工程
４．実施の形態による効果
【００３３】
＜１．ローラーモールドの構成＞
本実施形態におけるローラーモールド１０１は、図２に示すように、インプリントに用いられる回転式のモールドである。なお、図２（ａ）はローラーモールド１０１の斜視図、図２（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’部分を正面から見た断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’部分を側面から見た断面図である。
【００３４】
このローラーモールド１０１は、回転軸Ｏが通過する２つの端部（１０２ａ及び１０２ｂ、以降まとめて符号１０２を付す）と、この２つの端部１０２に挟まれた部分であって回転軸方向に沿う外周部１０３とを有している。そして、この外周部１０３の主表面に所定のパターンが形成されている。ここで言う所定のパターンとは、外周部１０３の主表面に形成された周期的な凹凸形状により構成されているパターンである。パターンにおける具体的なサイズや凹凸形状については［実施の形態３］で述べる。
【００３５】
更に、このローラーモールド１０１の２つの端部１０２には、回転軸Ｏに沿って回転補助部１０４が設けられている。これは、ローラーモールド１０１を回転させるためのローラーモールド回転用ロール１１１と接触する部分である。ローラーモールド回転用ロール１１１が回転することにより、その回転の動きが回転補助部１０４に伝わり、その結果、回転補助部１０４と一体になったローラーモールド１０１を回転させることができる。
【００３６】
本実施形態におけるローラーモールド１０１の材質についてであるが、本実施形態におけるローラーモールド１０１は石英からなる。石英ならば、露光に用いる光の波長に対して十分な透光性を有することが可能となる。その結果、ローラーモールド１０１内部又は外部に存在する光源１０５からの光を、外周部１０３に対して透過させた後、ローラーモールド１０１の内部から上記所定のパターンへと照射することが可能になる。
【００３７】
ローラーモールド１０１を石英から形成する場合、上記所定のパターンは、ローラーモールド１０１自体を削って凹凸を形成するのが好ましい。具体的に言うと、ローラーモールド１０１が石英であることを利用して、ローラーモールド１０１の外周部１０３の主表面である石英に対してエッチングを行い、ローラーモールド１０１自体に凹凸パターンを削り込むことが好ましい。
【００３８】
なぜなら、石英からなる基材１の外周部１０３の主表面にパターンを有するパターン層を別途設ける場合だと、基材１とパターン層との間の密着性を維持する必要がある。その一方、ローラーモールド１０１自体に凹凸パターンを削り込むことにより、そもそもパターン層を形成する必要がなくなる。そのため、基材１からパターン層が乖離することに起因する欠陥をそもそも発生させないようにすることができる。
【００３９】
また、本実施形態におけるローラーモールド１０１は、中空を有する円筒形構造となっている。この中空により、ローラーモールド１０１の内部に光源１０５を収容自在としている。そして、図２（ｂ）（ｃ）に示すように、回転軸Ｏに位置する部分に光源支持部１０６を設け、実際にローラーモールド１０１の内部に光源１０５を配置し、ローラーモールド１０１が回転する間に露光を行うことにより、ローラーモールド１０１の凹凸パターンを被転写体２００に押圧した直後に、ローラーモールド１０１の内側から光を照射できる。更に、光源１０５をローラーモールド１０１の内部に収容できることから、光源１０５のためのスペースをわざわざ用意しなくとも済み、パターンを転写する際に省スペース化を図ることが可能となる。
【００４０】
なお、このローラーモールド１０１における光源支持部１０６の構成の関係としては、凹凸パターンを被転写体２００に押圧した直後に露光できる構成であれば良い。一例を挙げると、光源支持部１０６がローラーモールド１０１を貫通するように構成され、ローラーモールド１０１が回転している間、光源支持部１０６は固定されている構成が挙げられる。その結果、光源支持部１０６に固定された光源１０５は、被転写体２００に凹凸パターンが押圧された直後を狙い、安定して露光を行うことができる。
なお、場合によっては、図１の符号α及びβ部分に露光を行うよう、光源支持部１０６ひいては光源１０５を回転移動させた後、ローラーモールド１０１を回転させてパターン転写を行っても良い。更に、ローラーモールド１０１を回転させている最中、α部分からβ部分、β部分からα部分へと、光源支持部１０６を半回転させる機構を有していても良い。
【００４１】
＜２．ローラーモールドの使用方法（パターン転写方法）＞
次に、本実施形態におけるローラーモールド１０１を用いてパターン転写を行う方法について述べる。
【００４２】
Ａ）パターン転写装置の概要
まず、本実施形態におけるパターン転写には、図１に記載の構造を有するパターン転写装置を用いる。
本実施形態におけるパターン転写装置においては、ローラーモールド１０１から見て被転写体２００の搬送方向における上流より、被転写体供給ロール１０７、被転写体支持ロール１０８、外周部１０３の主表面に凹凸（凹凸パターン）を有するローラーモールド１０１、転写支持ロール１０９、被転写体巻き取りロール１１０で構成されている。
なお、光源１０５は、円筒形であるローラーモールド１０１の内部に収容されている。
【００４３】
ここで、ローラーモールド１０１と転写支持ロール１０９とは、それぞれの外周面が対向するように設置され、ローラーモールド１０１の外周面と転写支持ロール１０９の外周面との間で被転写体２００を挟圧できるように構成されている。また、上記挟圧と同時ないし直後の被転写体２００に対して、ローラーモールド１０１の内側から外周部１０３を介して光を照射できるように、上記光源１０５は、ローラーモールド１０１の内部に設置されている。更に、本装置は全体をチャンバーで囲い気密性を保持することが可能であり、外部からチャンバー内に不活性ガスを充填できる構成となっている。
【００４４】
Ｂ）被転写体の準備
被転写体２００としては被転写基体２０１上に被転写レジスト２０２を設けていれば、公知のものを用いて良い。また、被転写基体２０１としては、公知のウエハ及び基板やフィルム基材であっても良く、材質や形状によっては限定されない。更には、透明性についても限定されない。
【００４５】
また、被転写レジスト２０２としては、公知の感光性レジストを用いても良いし、光源１０５からの露光に起因してレジストパターン５’（後述の図４（ｃ））を形成できるものであるのならば他の種類のレジストを用いても良い。
本実施形態においては、プラスチックフィルムからなる被転写基体２０１の上に、被転写レジスト２０２として紫外線硬化性フォトレジストを塗布したドライフィルムを用いる。
【００４６】
Ｃ）押圧工程
上記の構成を有するパターン転写装置を用いて、本工程を行う。即ち、被転写体２００における感光性の被転写レジスト２０２が存在する面がローラーモールド１０１の外周部１０３における凹凸パターンの部分と対向するように、被転写体供給ロール１０７及び被転写体巻き取りロール１１０に被転写体２００を設置する。その際に、転写支持ロール１０９とローラーモールド１０１との間、及び被転写体支持ロール１０８とローラーモールド１０１との間を、被転写体２００が通過するように設置する。そのように設置を行った上で、チャンバーを閉じた状態で外部から不活性ガスを導入する。
【００４７】
しばらく時間が経過したのち、所定の酸素濃度以下に達した状態で、上流の被転写体供給ロール１０７により、被転写体２００が被転写体支持ロール１０８へ送られる。その後、被転写体支持ロール１０８を通り、被転写体２００の被転写レジスト２０２が転写支持ロール１０９により適切な荷重でローラーモールド１０１へと押し付けられる。このようにして、ローラーモールド１０１の外周部１０３の主表面における凹凸パターンに被転写体２００を押圧する。
なお、本実施形態においては、少なくとも、ローラーモールド１０１及び被転写体２００に対する押圧に必須なロールをまとめて「押圧手段」と言う。
【００４８】
Ｄ）硬化工程
上記の押圧工程後、ローラーモールド１０１の内部又は外部から照射される光を外周部１０３に対して透過させることにより、ローラーモールド１０１の内部から被転写体２００上の被転写レジスト２０２へと光を照射して、所定の凹凸パターンを有した被転写レジスト２０２を硬化させる。
【００４９】
図３に示すように、上記のローラーモールド１０１を用いた上で、上記の硬化工程を行うことにより、ローラーモールド１０１の凹凸パターンを被転写体２００に押圧した直後に、ローラーモールド１０１の内側から光を照射することができる。つまり、ローラーモールド１０１において「転写すべきパターンを有する部分」と「光が照射される部分」とを同一とし、ローラーモールド１０１でありながら、「転写」と「露光」を同一箇所に対してほぼ同時に行うことができる。しかもこの特徴は、被転写体２００が不透明であっても、或いは板状であっても、失われることがない。更には、光源１０５の配置場所には制限が加えられることなく、押圧直後に効率よく露光を行うことができる。
なお、本実施形態においては、少なくとも上記の外周部１０３を有するローラーモールド１０１と光源１０５とを「硬化手段」と言う。
【００５０】
なお、本明細書における「透光性」とは、「ローラーモールド１０１の外周部１０３に対して露光に用いる光を透過させたときの光を通す度合い」のことを言う。そしてこの度合いは、ローラーモールド１０１の外周部１０３と接触している被転写体２００（の被転写レジスト２０２）をローラーモールド１０１の内部からの光で硬化できる程度のものであれば本実施形態の効果を奏することができる。更に言えば、上記の透光性を有する程度に、ローラーモールド１０１の外周部１０３を透明にしておけば良い。
【００５１】
また、被転写体２００において露光するタイミングであるが、外周部１０３の凹凸パターンが被転写レジスト２０２と接触した瞬間に露光を行うよう、図１の符号αの部分に対して露光を行っても良い。逆に、外周部１０３の凹凸パターンが被転写レジスト２０２と離型する瞬間に露光を行うよう、図１の符号βの部分に対して露光を行っても良い。
【００５２】
本工程を終えた後の被転写体２００は、最下流の被転写体巻き取りロール１１０で巻き取られる。
以上の工程により、ローラーモールド１０１の外周部１０３の主表面の凹凸パターンを被転写体２００に転写することができる。
【００５３】
＜３．ローラーモールドの製造方法＞
以下、本実施形態におけるローラーモールド１０１の製造方法について、図４を用いて述べる。
【００５４】
Ａ）ローラーモールド用基材の準備
本実施形態におけるローラーモールド１０１を形成するためにまず、物質的には形成されていない回転軸Ｏ、この回転軸Ｏが通過する２つの端部１０２、回転軸方向に沿う外周部１０３、を有する、円筒形構造を有するローラーモールド用基材１（以降、単に「基材１」とも言う。）を用意する（図４（ａ））。
なお、このローラーモールド１０１を製造するための基材１の材質としては上述の通り、本実施形態においては石英とする。
【００５５】
Ｂ）レジスト塗布工程
上記の基材１の外周部１０３の主表面に対し、レジスト層５を形成する（図４（ｂ））。このレジスト層の形成においては公知の方法を用いて良い。
【００５６】
なお、本実施形態におけるレジスト層５は、組成傾斜させた酸化タングステン（ＷＯｘ）からなる無機レジスト層とする。このレジスト層５は、青色レーザー光を露光すると熱変化によって状態変化するポジ型の感熱材料であり、解像度向上という点から好ましい。更に、ＷＯｘレジスト層（以降、単に「レジスト層５」とも言う。）は、その後のエッチング工程に適するものであることからも、本実施形態における使用が好ましい。
【００５７】
Ｃ）露光工程
上記のレジスト層５に対し、青色レーザー描画装置を用いて凹凸パターンを描画し、露光する。この露光においては、公知の方法を用いて良い。
【００５８】
Ｄ）現像工程
その後、露光済みのレジスト層５を有する基材１に対して現像を行うことにより、所望の凹凸パターンを有するレジストパターン５’が得られる（図４（ｃ））。
【００５９】
Ｅ）基材１へのエッチング工程
上述のようにレジスト層５に凹凸パターンを施した後、このレジスト層５をエッチングマスクとして、石英からなる基材１に対してエッチング加工を行う。このエッチング加工は、石英に対する従来のエッチング方法を用いればよい。例えば、フッ素系ガスによるドライエッチングやフッ酸によるウェットエッチングが挙げられる。
このエッチング加工により、所望の凹凸パターンを有する基材１（レジストパターン５’付き）が得られる（図４（ｄ））。
【００６０】
Ｆ）洗浄・乾燥工程
この基材１に対し、純水洗浄、イソプロパノールによる蒸気乾燥を行ってレジスト層５を除去する。これにより、外周部１０３に所望の凹凸パターンが転写されたローラーモールド１０１を作製することができる（図４（ｅ））。
【００６１】
＜４．実施の形態による効果＞
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。即ち、ローラーモールド方法であることを活かして、ローラーの繰り返し回転によって切れ目なく連続して被転写材にパターン転写することができる。その際、型と基板との平行調整やヒータの温度制御がしやすくなるという利点がある。また、線接触で荷重を成型基板に与えることにあるので、少ない荷重で被転写材への押圧を行うことも可能となる。
【００６２】
更に、被転写体２００が不透明だとしても、被転写体２００における、凹凸パターンが直接押圧された部分に対し、押圧とほぼ同時に露光を行うことができる。つまり、上記部分の裏面側から露光を行うまでもなく、ローラーモールド１０１の内部から上記部分に対して露光を行うことができる。しかもこれは、光源１０５をローラーモールド１０１の内部に配置していればもちろん可能だし、光源１０５を外部に配置している場合でも、ローラーモールド１０１の外周部１０３に対して光を透過させ、結果としてローラーモールド１０１の内部から上記部分に対して露光を行うことも可能である。
【００６３】
その結果、ローラーモールド１０１の凹凸パターンを忠実に被転写体２００に押圧するのと同時ないし直後に露光を行うことになる。そのため、例え露光後に被転写物を変形させたとしても、パターン転写装置を複雑化させることなく、凹凸パターンのしなりや撓みが発生してしまうおそれを抑制することができ、ローラーモールド１０１の凹凸パターンを忠実且つ容易に被転写体２００に転写することができる。
【００６４】
しかも上記の効果は、被転写体２００が不透明である以外にも、被転写体２００の形状がフィルム状であろうが板状であろうが、得ることができる。
【００６５】
その結果、従来のローラーモールド方法だと、被転写体２００の透光性や形状によって、光源１０５を移動させるための機構を複雑化しなければならなかったり、そもそもローラーモールド１０１の凹凸パターンを転写できなかったりする場合があったが、本実施形態によれば、被転写体２００の透光性や形状を問わず、光を用いたインプリントを行う際、所定のパターンを被転写体２００に忠実且つ容易に転写できる。
【００６６】
［実施の形態２］
実施の形態１では、円筒形構造を有する石英からなるローラーモールド１０１自体に凹凸パターンを形成する場合について述べた。一方、本実施形態においては、円筒形構造を有する石英製の基材１に対し、凹凸パターンを有する層を別途形成しつつ、ローラーモールド１０１全体に良好な透光性を持たせる場合について述べる。
【００６７】
実施の形態１との違いであるが、具体的に言うと、＜３．ローラーモールドの製造方法＞に「平坦化剤塗布工程」「パターン層形成工程」が加わることになる。その結果、本実施形態における＜３．ローラーモールドの製造方法＞は以下のようになる。
Ａ）ローラーモールド用基材の準備
Ｂ）平坦化剤塗布工程
Ｃ）パターン層形成工程
Ｄ）レジスト塗布工程
Ｅ）露光工程
Ｆ）現像工程
Ｇ）パターン層へのエッチング工程
Ｈ）洗浄・乾燥工程
以下、Ｂ）平坦化剤塗布工程、Ｃ）パターン層形成工程、及びＧ）パターン層へのエッチング工程について、図５を用いて重点的に説明する。なお、実施の形態１と重複する部分については省略し、更には同じ符号を使用する。
【００６８】
Ｂ）平坦化剤塗布工程
本実施形態において本工程を行う理由は、以下の通りである。
まず、インプリントによる凹凸パターン転写を行うためには、そもそも、ローラーモールド１０１に凹凸パターンが設けられている必要がある。この凹凸パターンをローラーモールド１０１に形成するための手段としては、青色レーザーや電子ビーム（ＥＢ）などによるパターン層への直接描画や、レジストに対する凹凸パターンの描画・現像後にパターン層へのエッチング処理を行う等の手段が用いられている。
【００６９】
この凹凸パターンの描画を行う際には、通常、基材１表面に焦点を合わせた後にレーザー照射を行う。ところが、基材１主表面に傷が存在する場合、すなわち基材１主表面の平坦度が低い場合、平坦でない基材１表面に焦点を合わせることになる。その場合、凹凸パターンの描画を行う際に、凹凸パターンの形状再現性が低下するおそれがある。
【００７０】
確かに、通常、描画装置にはオートフォーカス機能が搭載されており、ナノオーダーの傷ならばフォーカスエラーを起こしにくい。しかしながら、ミクロンオーダーの傷になると、オートフォーカス機能を用いたとしてもフォーカスエラーが生ずるおそれがある。このフォーカスエラーのせいで、描画装置に記憶された凹凸パターンをローラーモールド１０１上に精度良く再現することができなくなるおそれがある。
【００７１】
その結果、ローラーモールド１０１に用いられる基材１においては、ミクロンオーダーの傷が凹凸パターンの再現性に大きな影響を与えるおそれがある。
【００７２】
そのため、本実施形態においては、従来のように基材１の表面に直接に凹凸パターンを有する層を形成するのではなく、平坦化剤により基材１表面が平坦化された平坦化剤からなる層を基材１の外周部１０３の主表面に形成する（図５（ｂ））。以降、この層を平坦化層２とも言う。
【００７３】
なお、この平坦化剤としては、従来使用される液体状の平坦化膜化剤が挙げられるが、具体的にはポリシラザン、メチルシロキサン、金属アルコキシドなどが挙げられる。また、良好な平坦性を維持できるのならば、平坦化層２を構成する物質として上記の物質のみを用いてもよいし、上記に例示した物質を混合したものを用いても構わない。ローラーモールド１０１の少なくとも外周部１０３に透光性を備えさせるために、ローラーモールド１０１の内部から外周部１０３の主表面へと光を照射自在な程度の透光性を有する材料を選択するのが好ましい。
【００７４】
また、この平坦化剤の塗布方法であるが、一例として以下の方法が挙げられる。即ち、回転軸Ｏを水平にした状態で基材１を保持し、基材１下方に平坦化剤入り容器を用意する。その後、基材１を下方に降ろし、上記基材１の外周面の一部と平坦化剤とを接触させる。そして、基材１の一部を平坦化剤に浸漬させる。
【００７５】
ここでは、平坦化剤に対して、基材１を回転軸方向に対して平行に接触させるのが好ましい。平行に接触させることにより、基材１における浸漬部分において、左右両側モールド端面の間で塗布の程度に差異が生じることを防止することができる。その結果、平坦化剤の塗布にムラを生じさせないことになる。
【００７６】
このように、平坦化剤と基材１とを上記回転軸方向に対して平行に接触させた状態で、上記基材１を複数のローラーモールド回転用ロール１１１により回転させて、上記外周部１０３に上記平坦化剤を塗布する。このときの回転速度および回転数は、平坦化剤を基材１に十分塗布することができるように設定する。
【００７７】
Ｃ）パターン層形成工程〜Ｆ）現像工程
本実施形態においては、上述のように塗布された平坦化剤からなる平坦化層２の上に、密着層３、パターン層４、レジスト層５をこの順に積層する（図５（ｃ））。
【００７８】
まず、平坦化層２の上に設けられる密着層３についてであるが、これは、パターン層４と、平坦化層２ひいては基材１とを接着させるためのものである。密着層３として用いられるものならばどのような物質でもよいが、好ましくはアモルファスシリコン層である。なお、平坦化層２上にパターン層４を形成する際に良好に接着することができるならば、密着層３を設けなくともよい。本実施形態においては、平坦化層２の上に密着層３を設けた場合について説明する。
【００７９】
そして、密着層３の上に設けられるパターン層４についてであるが、本実施形態においては、パターン層４が透光性を有する層であることが好ましく、透明ないし半透明の層であることが好ましい。
【００８０】
ここで挙げたパターン層４としては、酸化クロム層（ＣｒＯｘ）、窒化クロム層（ＣｒＮｘ）、アモルファスカーボン層など、又はこれらの組み合わせ等が具体的に挙げられる。ただし、これらの層の厚さは、これらの層にパターンを形成した後、ローラーモールド１０１の外周部１０３において透光性を有する程度の厚さにする必要がある。透光性という点を考慮すると、ＣｒＯｘを用いれば、ある程度の層厚を有していてもローラーモールド１０１の外周部１０３において透光性を有することができるので好ましい。
【００８１】
その後、実施の形態１と同様、組成傾斜させたＷＯｘからなる無機レジスト層５を成膜する。その後、レジスト層５に対して青色レーザーによる露光を行い、所定のパターン形状に描画を行う。
【００８２】
その後、描画済みのレジスト層５を有する基材１に対して現像を行うことにより、図５（ｄ）に示すように、凹凸からなる所望のレジストパターン５’が得られる。
【００８３】
Ｇ）パターン層へのエッチング工程
上述のようにレジストパターン５’を形成した後、このレジストパターン５’をエッチングマスクとして、パターン層４に対してエッチング加工を行う。これにより、基材１の外周部１０３の主表面にパターン４’を別途形成することができる。なお、パターン層４に対するエッチング加工は公知の方法を用いれば良い。例えば、パターン層４がＣｒＯｘやＣｒＮｘの場合は塩素ガス及び酸素ガスを用いたドライエッチングが挙げられる。
【００８４】
このエッチング加工により、図５（ｅ）に示すように、所望の凹凸パターンを有するパターン４’を外周部１０３の主表面に備えた基材１が得られる。なお、このとき、パターン４’上にはレジストパターン５’が残存している場合もある。
【００８５】
このレジストパターン５’付き基材１に対し、アルカリ洗浄、イソプロパノールによる蒸気乾燥を行ってレジストパターン５’を除去する。これにより、図５（ｆ）に示すように、所望の凹凸パターンを有するパターン４’を外周部１０３に別途備えたローラーモールド１０１を作製することができる。
【００８６】
［実施の形態３］
本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
以下、上記の内容以外の変形例について列挙する。
【００８７】
（ローラーモールドの透光性）
実施の形態１及び２では、基材１に石英を用いたため、ローラーモールド１０１の外周部１０３だけではなく端部１０２も透光性を有していた。その一方、端部１０２の透光性が良好でなくとも、少なくとも外周部１０３の透光性が良好ならば良い。光源１０５をローラーモールド１０１の内部に配置するにせよ、外部に配置して外周部１０３に対して光を透過させたのちに被転写体２００を露光するにせよ、凹凸パターンを有する部分（即ち外周部１０３）の主表面を露光することができれば良い。言いかえれば、上記の露光を行うことができ、Ｃ）押圧工程〜Ｄ）硬化工程を経て正常な凹凸パターンを得ることができるのならば、端部１０２の透光性が不透明であることに加え、外周部１０３が半透明であっても良い。なお、同様のことが実施の形態２の平坦化層２についても言え、平坦化層２は半透明であっても良い。
【００８８】
（基材の材質）
それに関連して、基材１の材質について言うと、石英以外であっても、ローラーモールド１０１の内部から被転写体２００を露光することができる程度の透明性を有するものを用いても良い。例を挙げるとすると、円筒形の透明樹脂を用意し、その外周部１０３に凹凸パターンを設けても良い。また、石英以外の無機物を用いても良い。
【００８９】
（ローラーモールドの形状）
また、ローラーモールド１０１の形状であるが、実施の形態１及び２のような円筒型以外であっても、円柱であっても良い。また、三角柱や四角柱のような多角形形状であってもよいが、円柱または円筒型の方が連続的かつ均一に被転写材に微細パターンを転写できるため、より好ましい。
【００９０】
（ローラーモールドの外部に光源を配置する場合）
ところで、円柱形（即ち中空が存在しない）ローラーモールド１０１の場合、ローラーモールド１０１内部に光源１０５を配置することができない。その場合であっても、図６に示すように、被転写体２００の被転写レジスト２０２及び外周部１０３の凹凸パターンに、ローラーモールド１０１を挟んで対向した位置（図６で言うとローラーモールド１０１の上方）に光源１０５を設置すれば良い。
【００９１】
上述の通り、ローラーモールド１０１において少なくとも外周部１０３は透光性を有している。そのため、例えローラーモールド１０１の外部に光源１０５が配置されていたとしても、「転写」と「露光」を同一箇所に対してほぼ同時に行うことができる。できる。しかもこの特徴は、実施の形態１及び２と同様に、被転写体２００が不透明であっても、また板状であっても、失われることがない。
【００９２】
（レジスト層及び被転写レジスト）
本実施形態におけるレジスト層は、エネルギービームを照射して露光したときに反応性を有するものであれば良く、光に対して硬化するといったような直接的な反応性を有するレジストを用いても良いし、上記の実施の形態１のようにレーザー光を露光することにより熱反応させるレジストを用いても良い。具体的には、現像剤による現像処理を行う必要のあるレジストであれば良く、紫外線、Ｘ線、電子線、イオンビーム、プロトンビーム等に感度を持つレジストであっても良い。もちろん、ポジ型レジストを用いても良いし、ネガ型レジストを用いても良い。
一方、本実施形態における被転写レジスト２０２も同様に、エネルギービームを照射して露光したときに反応性を有するものであれば良い。
【００９３】
（その他の層）
なお、ローラーモールド１０１の外周部１０３において一定の透光性を維持できるという条件付きではあるが、基板とレジスト層の間に、実施の形態２で述べた以外の層を設けても良い。この別の層としては、導電層や酸化防止層を含むハードマスク、及び密着層３等が挙げられる。なお、ここでいう「ハードマスク」とは、単一又は複数の層からなり、基板上への溝のエッチングに用いられる層状のもののことを指すものとする。なお、ハードマスクにおける酸化防止層は、導電層を兼ねても良い。その場合、導電層は省略可能である。
【００９４】
（ワーキングレプリカ）
また、実施の形態１及び２においては、原盤となるローラーモールド１０１を作製する例について挙げた。これ以外でも、原盤となるローラーモールド１０１の凹凸パターンをフィルム状の被転写体２００に転写し、その被転写体２００を別の基材１に巻きつけ、ワーキングレプリカを作製しても良い。更には、レジスト層が形成された基材１にこの被転写体２００を接触させて凹凸パターンを転写することにより、ワーキングレプリカを形成しても良い。このワーキングレプリカが変形・破損したとしても、原盤となるローラーモールド１０１が無事ならば、ワーキングレプリカを精度よく作製することができる。
【００９５】
（エッチング方法）
また、実施の形態１におけるＥ）基板へのエッチング工程においてはドライエッチングを用いたが、ウェットエッチングを行っても良いし、エッチング工程を複数設けた場合、そのうち一部のみをウェットエッチングとしても良い。また、パターンサイズがミクロンオーダーである場合など、ミクロンオーダー段階ではウェットエッチングを行い、ナノオーダー段階ではドライエッチングを行うというように、パターンサイズに応じてウェットエッチングを導入しても良い。
【００９６】
（パターンの形状）
なお、本実施形態の凹凸パターンの形状としては、任意のものを使用することができる。たとえば、信号をビットパターン（ドットパターン）として記録する磁気メディア（Ｂｉｔ Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｍｅｄｉａ）を作製するための原盤を製造する場合、ドットの形状を矩形としても良いし、それ以外の形状であっても構わない。また、磁気ディスクのデータトラックを磁気的に分離して形成するディスクリートトラック型メディア（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｔｒａｃｋ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｍｅｄｉａ）のように平面視で線状のパターンであっても良いし、線状と点状のパターンを混在させたものであっても良い。
【００９７】
更に、この凹凸パターンの具体的なオーダーであるが、ナノオーダーからマイクロオーダーまでの範囲のパターンであっても良いが、近年の電子機器の性能及び最終製品の性能という観点から見ると、数ｎｍ〜数１００ｎｍのナノオーダーの周期構造であれば、なお良い。
【００９８】
また、凹凸パターンの断面形状としては、１次元周期構造の場合、三角、台形、四角等が挙げられる。２次元周期構造の場合、微細突起の形状は、正確な円錐（母線が直線）や角錐（稜線が直線）のみならず、インプリント後の抜き取りを考慮して先細りとなっている限り、母線や稜線形状が曲線をなし、側面が外側に膨らんだ曲面であるものであってもよい。具体的な形状としては、釣り鐘、円錐、円錐台、円柱等が挙げられる。以降、この周期構造における周期をピッチともいい、微細突起頂点間の距離を示す。
【００９９】
また、成形性や耐破損性を考慮して、先端部を平坦にしたり、丸みをつけたりしてもよい。更に、この微細突起は一方向に対して連続的な微細突起を作製してもよい。
【０１００】
以下、本実施形態において好ましい形態を付記する。
［付記１］
前記ローラーモールドを製造するための基材であり、回転軸方向に沿う外周部を有する石英からなる基材であって、前記基材の外周部の主表面に平坦化層、酸化クロム層、及び酸化タングステン層がこの順番に形成されており、前記酸化クロム層に前記所定のパターンが形成された後の外周部は透光性を有していることを特徴とするローラーモールド用基材。
［付記２］
前記ローラーモールドは中空を有する円筒形構造であり、前記ローラーモールドの内部に前記光の光源を収容自在とすることを特徴とするパターン転写方法。
［付記３］
前記ローラーモールドは石英からなり、前記ローラーモールド自体を削って前記所定のパターンが形成されたことを特徴とするパターン転写方法。
［付記４］
回転軸方向に沿う外周部の主表面に所定のパターンが形成されているインプリント用のローラーモールドを用いたパターン転写装置であって、
前記所定のパターンをインプリントにより被転写体へと転写する際、前記被転写体を前記外周部の主表面に押圧する押圧手段と、
前記ローラーモールドの内部又は外部から照射される光を前記外周部に対して透過させることにより、前記ローラーモールドの内部から前記所定のパターンへと前記光を照射して、前記押圧手段により前記外周部の主表面に押圧された後の前記被転写体を硬化させる硬化手段と、
を有することを特徴とするパターン転写装置。
［付記５］
前記ローラーモールドは中空を有する円筒形構造であり、前記ローラーモールドの内部に前記光の光源を収容自在とすることを特徴とするパターン転写装置。
［付記６］
前記ローラーモールドは石英からなり、前記ローラーモールド自体を削って前記所定のパターンが形成されたことを特徴とするパターン転写装置。
【符号の説明】
【０１０１】
１０１ ローラーモールド
１０２ 端部
１０３ 外周部
１０４ 回転補助部
１０５ 光源
１０６ 光源支持部
１０７ 被転写体供給ロール
１０８ 被転写体支持ロール
１０９ 転写支持ロール
１１０ 被転写体巻き取りロール
１１１ ローラーモールド回転用ロール
２００ 被転写体
２０１ 被転写基体
２０２ 被転写レジスト
１ ローラーモールド用基材
２ 平坦化層
３ 密着層
４ パターン層
４’ パターン
５ レジスト層
５’ レジストパターン
Ｏ 回転軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸方向に沿う外周部の主表面に所定のパターンが形成されているインプリント用のローラーモールドであって、
前記ローラーモールドの内部又は外部から照射される光を前記外周部に対して透過させることにより、前記ローラーモールドの内部から前記所定のパターンの主表面へと前記光を照射自在とすることを特徴とするローラーモールド。
【請求項２】
前記ローラーモールドは中空を有する円筒形構造であり、前記ローラーモールドの内部に前記光の光源を収容自在とすることを特徴とする請求項１に記載のローラーモールド。
【請求項３】
前記ローラーモールドは石英からなり、前記ローラーモールド自体を削って前記所定のパターンが形成されたことを特徴とする請求項２に記載のローラーモールド。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のローラーモールドを製造するための基材であり、回転軸方向に沿う外周部を有する基材であって、前記ローラーモールドの内部から前記外周部の主表面へと前記光を照射自在な程度の透光性を有する平坦化層が前記外周部の主表面に形成されていることを特徴とするローラーモールド用基材。
【請求項５】
回転軸方向に沿う外周部の主表面に所定のパターンが形成されているインプリント用のローラーモールドを用いたパターン転写方法であって、
前記所定のパターンをインプリントにより被転写体へと転写する際、前記被転写体を前記外周部の主表面に押圧する押圧工程と、
前記押圧工程後、前記ローラーモールドの内部又は外部から照射される光を前記外周部に対して透過させることにより、前記ローラーモールドの内部から前記被転写体へと前記光を照射して、前記被転写体を硬化させる硬化工程と、
を有することを特徴とするパターン転写方法。
【請求項１】
回転軸方向に沿う外周部の主表面に所定のパターンが形成されているインプリント用のローラーモールドであって、
前記ローラーモールドの内部又は外部から照射される光を前記外周部に対して透過させることにより、前記ローラーモールドの内部から前記所定のパターンの主表面へと前記光を照射自在とすることを特徴とするローラーモールド。
【請求項２】
前記ローラーモールドは中空を有する円筒形構造であり、前記ローラーモールドの内部に前記光の光源を収容自在とすることを特徴とする請求項１に記載のローラーモールド。
【請求項３】
前記ローラーモールドは石英からなり、前記ローラーモールド自体を削って前記所定のパターンが形成されたことを特徴とする請求項２に記載のローラーモールド。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のローラーモールドを製造するための基材であり、回転軸方向に沿う外周部を有する基材であって、前記ローラーモールドの内部から前記外周部の主表面へと前記光を照射自在な程度の透光性を有する平坦化層が前記外周部の主表面に形成されていることを特徴とするローラーモールド用基材。
【請求項５】
回転軸方向に沿う外周部の主表面に所定のパターンが形成されているインプリント用のローラーモールドを用いたパターン転写方法であって、
前記所定のパターンをインプリントにより被転写体へと転写する際、前記被転写体を前記外周部の主表面に押圧する押圧工程と、
前記押圧工程後、前記ローラーモールドの内部又は外部から照射される光を前記外周部に対して透過させることにより、前記ローラーモールドの内部から前記被転写体へと前記光を照射して、前記被転写体を硬化させる硬化工程と、
を有することを特徴とするパターン転写方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−３５２４３（Ｐ２０１３−３５２４３Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７５０９８（Ｐ２０１１−１７５０９８）
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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