JP2015210497A - 微細パターンの形成方法、成型体、ワイヤグリッド偏光子、及び転写装置 - Google Patents

Abstract

【課題】紫外線硬化性樹脂の硬化に必要な波長を制限して転写性を向上させた微細パターンの形成方法、微細パターンの形成方法により形成された成型体、ワイヤグリッド偏光子、及び転写装置を提供する。
【解決手段】微細パターンの形成方法は、離型層（５５）が設けられた微細パターン（５２）を有するスタンパ（５０）表面に、基材（２１）に設けられた紫外線硬化性樹脂（４１）の表面を押し当てた状態で紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂（４１）を硬化し、表面に微細パターン（５２）を転写する。紫外線硬化性樹脂（４１）に光吸収波長が３８０ｎｍ以上である光重合開始剤を含有するとともに、紫外線硬化性樹脂（４１）への紫外線の照射波長を３８０ｎｍ以上に制限する波長制限手段を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、スタンパにより紫外線硬化性樹脂の表面に微細パターンを転写するための微細パターンの形成方法、前記微細パターンの形成方法により形成された成型体、ワイヤグリッド偏光子、及び転写装置に関する。

ナノインプリント技術として、従来から、透明樹脂フィルム上に紫外線硬化性樹脂を塗工し、微細パターンを有するスタンパを押し当てた状態で紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂の表面に微細パターンを転写する方法が知られている。紫外線硬化性樹脂には光重合開始剤が含まれており、光重合剤開始剤の光吸収により光重合が開始され紫外線硬化性樹脂を硬化させることができる。その後、表面に微細パターンが転写された紫外線硬化樹脂をスタンパから取り外す。

透明樹脂フィルムに紫外線硬化樹脂が形成された成型体は、微細パターンの表面に金属層が形成されたワイヤグリッド偏光子等して用いられる。

ところでスタンパには、微細パターンの形状の再現性及び離型性の観点から、微細パターンが形成されている表面にフッ素系やシリコン系からなる離型層が形成されている。離型層は、スタンパの表面に数ｎｍ程度の単分子膜相当の厚さで極めて薄く被覆されている。

紫外線硬化性樹脂とスタンパとの間に離型層を介在させることで、硬化後の紫外線硬化樹脂をスタンパから容易に取り外すことができ、繰り返して転写を行うことができる。

特許第４９８１４１９号公報 特許第５２０９９０１号公報 特許第５２６４１１３号公報

しかしながら、従来では、転写が繰り返されると、徐々に紫外線硬化樹脂の一部がスタンパ表面側に残留し、紫外線硬化樹脂の表面に形成される微細パターンに欠陥が生じ転写回数を上げることができない問題が発生した。

これは照射波長のうち短波長の強いエネルギーを離型層が受けることで、離型層に分解が生じて、離型効果が弱まりその結果、転写性が低下したものと考えられる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、紫外線硬化性樹脂の硬化に必要な波長を制限して転写性を向上させた微細パターンの形成方法、前記微細パターンの形成方法により形成された成型体、ワイヤグリッド偏光子、及び転写装置を提供する。

本発明者らは、鋭意検討した結果、紫外線硬化性樹脂の硬化に必要な波長を制限することとした。即ち、本発明では、３８０ｎｍ未満の短波長の照射波長をカットし、３８０ｎｍ以上に制限した照射波長により紫外線硬化性樹脂を硬化させることとした。これにより、短波長の強いエネルギーによる離型層の分解を抑制でき、転写性を向上させることが可能になる。本発明は具体的には以下のように示される。

本発明は、離型層が設けられた微細パターンを有するスタンパ表面に、基材に設けられた紫外線硬化性樹脂の表面を押し当てた状態で紫外線を照射して前記紫外線硬化性樹脂を硬化し、前記表面に前記微細パターンを転写する微細パターンの形成方法であって、前記紫外線硬化性樹脂に光吸収波長が３８０ｎｍ以上である光重合開始剤を含有するとともに、前記紫外線硬化性樹脂への紫外線の照射波長を３８０ｎｍ以上に制限する波長制限手段を有することを特徴とする。

この構成により、スタンパに離型層を介して押し当てられた紫外線硬化性樹脂に照射される紫外線の照射波長を３８０ｎｍ以上に制限でき、また紫外線硬化性樹脂に、光吸収波長が３８０ｎｍ以上の光重合開始剤を含有させることで、スタンパ表面に設けられた離型層が従来のように短波長の強いエネルギーを受けることはなく、従来と比べて転写回数を増やしても離型層の分解を抑制できる。したがって本発明における微細パターンの形成方法によれば、従来に比べて紫外線硬化樹脂の表面に形成される微細パターンの欠陥を抑制できるとともに、転写回数を増やすことができる。

本発明では、前記波長制限手段として、３８０ｎｍ以上の照射波長に制限した光源を用いることができる。例えば、前記光源は、単波長のＬＥＤ光源である。

あるいは本発明では、前記波長制限手段として、光源から前記紫外線硬化樹脂への光照射経路の途中に、照射波長を３８０ｎｍ以上に制限するバンドパスフィルターを用いることができる。

または本発明では、前記波長制限手段として、３８０ｎｍ未満の照射波長を吸収する透明基材を使用し、前記透明基材側から前記紫外線を照射することができる。

また本発明では、前記紫外線硬化性樹脂の厚みを０．５μｍ以上５μｍ以下の範囲内とすることが好ましい。

また本発明における成型体は、基材と、前記基材の表面に形成された紫外線硬化樹脂層と、を有し、前記紫外線硬化樹脂層の表面に上記のいずれかに記載された方法により前記微細パターンが形成されていることを特徴とする。

また本発明におけるワイヤグリッド偏光子は、上記の成型体の微細パターン表面の少なくとも一部に金属層が形成されていることを特徴とする。

また本発明は、離型層が設けられた微細パターンを有するスタンパ表面に、基材に設けられた紫外線硬化性樹脂の表面を押し当てた状態で紫外線を照射して前記紫外線硬化性樹脂を硬化し、前記表面に前記微細パターンを転写するための転写装置であって、前記紫外線硬化性樹脂への紫外線の照射波長が３８０ｎｍ以上に制限される波長制限手段を有することを特徴とする。

本発明では、前記波長制限手段として、３８０ｎｍ以上の照射波長に制限した光源、あるいは、光源から前記紫外線硬化性樹脂への光照射経路の途中に、照射波長を３８０ｎｍ以上に制限するバンドパスフィルターの少なくともいずれか一方が用いられることができる。

本発明によれば、繰り返し転写を行っても、従来に比べて、離型層の分解を抑制でき、したがってスタンパ表面への樹脂の残留量を抑制し転写性を向上させることができる。これにより本発明の成型体及びワイヤグリッド偏光子の生産性（歩留まり）を向上させることができる。

図１Ａは、本実施の形態に係る成型体の断面模式図であり、図１Ｂは、成型体の平面模式図である。 図２Ａは、本実施の形態に係るワイヤグリッド偏光子の断面模式図であり、図２Ｂは、ワイヤグリッド偏光子の平面模式図である。 本実施の形態に係るロールツーロール方式の転写装置の概略図である。 転写装置の転写硬化部の部分拡大模式図である。 転写装置の転写硬化部を示す部分模式図であり、第１の波長制限手段を説明するための図である。 転写装置の転写硬化部を示す部分模式図であり、第２の波長制限手段を説明するための図である。 転写装置の転写硬化部を示す部分模式図であり、第３の波長制限手段を説明するための図である。 図８Ａは、本実施の形態に係る光源として高圧ＵＶランプを使用した場合の分光分布を示す図であり、図８Ｂは、本実施の形態に係る光源としてメタルハライドランプを使用した場合の分光分布を示す図である。 材料の異なる基材における波長と光透過率との関係を示すグラフである。 バッチ式転写法を説明するための断面模式図である。 図１１Ａは、比較例におけるワイヤグリッド偏光子に観測された転写欠陥の平面模式図であり、図１１Ｂは、本実施例におけるワイヤグリッド偏光子に観測された転写欠陥の平面模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、以下詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。

本発明は、紫外線硬化性樹脂層の表面にスタンパを押し当てた状態で樹脂表面に微細パターンを転写する工程において、紫外線硬化性樹脂を硬化させるために照射される紫外線の波長を所定波長に制限することに特徴的な部分がある。

本発明では、上記の特徴的部分を備えた微細パターンの形成方法によって以下に説明する成型体やワイヤグリッド偏光子を製造することができる。まずは、本発明の微細パターンの形成方法により形成された成型体及びそれを用いたワイヤグリッド偏光子の構造について説明する。

図１Ａは、本実施の形態に係る成型体の断面模式図であり、図１Ｂは、成型体の平面模式図である。

本実施の形態に係る成型体２０は、基材２１と、基材２１の表面２１ａに設けられた紫外線硬化樹脂層２２と、を有して構成されている。

図１Ａ、図１Ｂに示すように、紫外線硬化樹脂層２２の表面２２ａには複数の格子状凸部２３が設けられてなる微細パターン２５が形成されている。

基材２１は、紫外線硬化樹脂層２２の裏面側に配置されて、成型体２０の可撓性を維持しながら成型体２０の強度を向上させている。

格子状凸部２３のピッチＰは、８０〜１４０ｎｍ程度、高さＨ１は、８０〜１４０ｎｍ程度、グリッド幅Ｄは、０．２５×ピッチＰ〜０．４×ピッチＰｎｍ程度である。また紫外線硬化樹脂層２２の膜厚Ｈ２は、０．５μｍ〜５μｍ程度である。

紫外線硬化樹脂層２２を構成する紫外線硬化性樹脂は、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、プロポキシ化グリセルトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート、トリスアクリロイルオキシエチルフォスフェート、３官能以上のポリエステルアクリレートオリゴマー、３官能以上のウレタンアクリレートオリゴマー、３官能以上のエポキシアクリレートオリゴマー、トリメチロールプロパントリメタアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリメタアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリメタアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタアクリレート、プロポキシ化グリセルトリメタアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラメタアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラメタアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタアクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリメタアクリレート、トリスメタアクリロイルオキシエチルフォスフェート、３官能以上のポリエステルメタアクリレートオリゴマー、３官能以上のウレタンメタアクリレートオリゴマー、３官能以上のエポキシメタアクリレートオリゴマー等の１種以上が挙げられる。

本実施の形態に係る紫外線硬化樹脂層２２は、光吸収波長が３８０ｎｍ以上の光重合開始剤を含む紫外線硬化性樹脂を３８０ｎｍ以上の波長の紫外線により硬化したものである。

光重合開始剤の光吸収波長の上限を特に限定するものでないが、市販されている光重合開始剤の吸収ピーク波長を加味すると４３０ｎｍ程度であることが好適である。

光吸収波長が３８０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の光重合開始剤としては、例えば、ジフェニル(２，４，６−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、ビス（η５−２，４−シクロペンタジエン−１−イル）−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−イル）−フェニル）チタニウム等が挙げられる。これら光重合開始剤は単独で適用することも可能であるが、２種以上を組み合わせて使用することもできる。例えば、ダロキュア（登録商標）ＴＰＯ（ＢＡＳＦ社製、吸収ピーク波長；２９５ｎｍ、３６８ｎｍ、３８０ｎｍ、３９３ｎｍ）、イルガキュア（登録商標）７８４（ＢＡＳＦ社製、吸収ピーク波長；３９８ｎｍ、４７０ｎｍ）、ダロキュア（登録商標）４２６５（ＢＡＳＦ社製、吸収ピーク波長；２４０ｎｍ、２７２ｎｍ、３８０ｎｍ）等が挙げられる。光重合開始剤の配合比は紫外線硬化性樹脂に対し重量％で０．５〜５％程度、含有される。

また紫外線硬化樹脂層２２（紫外線硬化性樹脂）には、本来の目的を損なわない範囲で、必要に応じて他の従来の添加物、例えば、流動調整剤、レべリング剤、増量剤、可塑剤、離型剤、酸化防止剤等を含むことができる。

図２Ａは、本実施の形態に係るワイヤグリッド偏光子の断面模式図であり、図２Ｂは、ワイヤグリッド偏光子の平面模式図である。なお図２において図１と同じ符号が付けられている部材は図１と同じものを示している。

図１に示す本実施の形態に係る成型体２０に、金属層（金属ワイヤ）２７を蒸着することによってワイヤグリッド偏光子（ワイヤグリッド偏光フィルム）３０を得ることができる。

図２Ａに示すように、ワイヤグリッド偏光子３０の各格子状凸部２３における片側の側面に誘電体層２６を介して金属層２７が形成されている。よって図２Ｂに示すように一方向に延出する複数本の金属層２７が間隔を空けて配置された構成とされている。誘電体層２６は形成されていなくてもよい。かかる場合、金属層２７が直接、格子状凸部２３の表面に形成される。

誘電体層２６を構成する誘電体は、可視領域で実質的に透明であればよい。紫外線硬化樹脂層２２を構成する材料及び金属層２７を構成する金属との間の密着性が高い誘電体材料を好適に用いることができる。例えば、珪素（Ｓｉ）の酸化物、窒化物、ハロゲン化物、炭化物の単体又はその複合体（誘電体単体に他の元素、単体又は化合物が混ざった誘電体）や、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、バリウム（Ｂａ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、セリウム（Ｃｅ）、銅（Ｃｕ）等の金属の酸化物、窒化物、ハロゲン化物、炭化物の単体又はそれらの複合物を用いることができる。

金属層２７を構成する金属は、可視光領域で光の反射率が高く、誘電体層２６を構成する材料との密着性の高いものであることが好ましい。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）又はそれらの合金で構成されていることが好ましい。コストの観点から、アルミニウム又はその合金で構成されることがさらに好ましい。

図１に示す成型体２０及び図２に示すワイヤグリッド偏光子３０を構成する紫外線硬化樹脂層２２の表面に設けられた断面形状が凹凸の微細パターン２５は、以下に説明する転写装置にて形成されたものである。

図３は、本実施の形態に係るロールツーロール方式の転写装置の概略図である。転写装置１００では、まずロール状に巻き付けられたフィルム状の基材２１が、繰出しロール３１から連続して繰り出される。基材２１は塗布部４０まで搬送され、塗布部４０にて紫外線硬化性樹脂４１が塗布される。紫外線硬化性樹脂４１には、上記した光吸収波長が３８０ｎｍ以上の光重合開始剤が含有されている。即ち、光吸収波長が３８０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の光重合開始剤としての、ジフェニル(２，４，６−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、ビス（η５−２，４−シクロペンタジエン−１−イル）−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−イル）−フェニル）チタニウム等が含まれている。具体的には、例えば、ダロキュア（登録商標）ＴＰＯ（ＢＡＳＦ社製、吸収ピーク波長；２９５ｎｍ、３６８ｎｍ、３８０ｎｍ、３９３ｎｍ）、イルガキュア（登録商標）７８４（ＢＡＳＦ社製、吸収ピーク波長；３９８ｎｍ、４７０ｎｍ）、ダロキュア（登録商標）４２６５（ＢＡＳＦ社製、吸収ピーク波長；２４０ｎｍ、２７２ｎｍ、３８０ｎｍ）等を用いることができる。本実施の形態では、光重合開始剤の配合比を紫外線硬化性樹脂に対し重量％で０．５〜５％程度、含有することが好適である。

また紫外線硬化性樹脂４１に、本来の目的を損なわない範囲で、必要に応じて他の従来の添加物、例えば、流動調整剤、レべリング剤、増量剤、可塑剤、離型剤、酸化防止剤等を含むことができる。

また、紫外線硬化性樹脂４１の粘度としては、例えば数ｍＰａ・ｓ〜１００ｍＰａ・ｓ、高速生産性を考慮すると数ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓであることが好ましい。なお、紫外線硬化性樹脂の粘度は、例えば低粘度単官能性モノマーやエタノール等の溶剤を適量添加することで容易に調整することができる。

続いて、基材２１の表面に紫外線硬化性樹脂４１が塗布されたフィルム状のシートが、ロール状スタンパ（転写ロール）５０を有する転写硬化部６０に搬送される。図３に示すようにシートは、ロール状スタンパ５０とニップロール５６との間に挟まれるとともにテンションが掛けられて、シートがロール状スタンパ５０の外周面に押圧されている。

図３に示すように転写硬化部６０にはロール状スタンパ５０と所定間隔を空けて対向する光源５１が設けられている。

図４は転写装置の転写硬化部の部分拡大模式図である。図４に示すように、ロール状スタンパ５０の表面には凹凸形状の微細パターン５２が形成されている。この微細パターン５２を構成する格子状凸部５４は、基材２１の表面に紫外線硬化性樹脂４１が塗布されたシート５３の搬送方向Ａに対して、直交する方向に延出している。よって微細パターン５２は、搬送方向Ａに凸部と凹部とが連続した構造となっている。なお図４では図示しやすいように微細パターン５２の幅に対する高さの比率等を図１及び図２と変えている。

図４に示すように、微細パターン５２の表面には離型層５５が形成されている。離型層５５は、フッ素系やシリコン系等の離型剤により形成されている。市販されている離型剤の例としてはダイキン工業社のオプツール（登録商標）ＨＤ２１００、ハーベス社製のデュラサーフ（登録商標）、住友スリーエム社製のノベック（登録商標）等が挙げられる。

図４に示すように、シート５３のうち紫外線性硬化樹脂４１がロール状スタンパ５０の微細パターン５２に離型層５５を介して圧接している。したがって紫外線硬化性樹脂４１の表面に微細パターン（ロール状スタンパ５０の微細パターン５２に対して逆パターンとなる）が転写されながらシート５３がロール状スタンパ５０で搬送され、光源５１と対向する位置で光源５１から照射された紫外線光により、紫外線硬化性樹脂４１が硬化させられる。上述したように、紫外線硬化樹脂層２２は、光吸収波長が３８０ｎｍ以上の光重合開始剤を含む紫外線硬化性樹脂４１を３８０ｎｍ以上の波長の紫外線により硬化したものである。

続いて、図３に示す供給ロール７０から、保護フィルムＦ１が供給され、表面に微細パターンが形成されたシート５３の表面に保護フィルムＦ１が重ねられる。そして、保護フィルムＦ１付きシート５３が巻取りロール８０に巻き取られる。

ワイヤグリッド偏光子（ワイヤグリッド偏光フィルム）を製造するには、図３の転写装置１００により得られたフィルム状のシート５３の表面に形成された微細パターン２５側に金属をスパッタや真空蒸着により形成する。好ましくは、微細パターン２５の片側の側面に金属層２７を形成する。このとき、図２Ａに示す格子状凸部２３の片側の側面に向けて金属を被着させることで、前記格子状凸部２３の片側の側面に適切に金属層２７を形成することができる。

本実施の形態では微細パターンの形成方法において、転写性を向上させるべく、図４に示す光源５１から照射される紫外線光の波長を制限する波長制限手段を設けている。具体的には３８０ｎｍ未満の短波長の紫外線光をカットして離型層５５に短波長の強いエネルギーが作用しないように制御している。

以下、波長制限手段について詳述する。図５は、転写装置の転写硬化部を示す部分模式図であり、第１の波長制限手段を説明するための図である。図５において図３、図４と同じ符号が付けられている部材は、図３、図４と同じ部分を示している。なお図５においても図４と同様に、ロール状スタンパ５０の表面には凹凸形状からなる微細パターン５２及び離型層５５が設けられているが図面上省略した。

図５では第１の波長制限手段として、３８０ｎｍ以上の照射波長に制限した光源６３が用いられる。即ち第１の波長制限手段では、光源６３から照射される紫外線光ＵＶ１の波長そのものを３８０ｎｍ以上に制限した構成としている。光源６３は、照射される紫外線光ＵＶ１が３８０ｎｍ以上の波長に制限された単波長のＬＥＤであることが好適である。例えばファインセンシング社のＬＥＤＺｅｒｏシリーズを用いることができる。単波長のＬＥＤの発光波長としては、例えば、４００ｎｍ（３８０ｎｍ〜４１０ｎｍ）や３９５±５ｎｍである。

本実施の形態では、紫外線硬化性樹脂４１に光吸収波長が３８０ｎｍ以上の光重合開始剤を含有している。したがって光源６３から照射された３８０ｎｍ以上の波長を有する紫外線光ＵＶ１により紫外線硬化性樹脂４１を適切に硬化させることができる。

図５に示す構成では、光源６３から３８０ｎｍ未満の短波長の紫外線光が照射されないため、従来のように短波長の強いエネルギーにより離型層５５が分解されることがなく、従来に比べて、表面に形成された微細パターンを欠陥なく形成できるとともに転写回数を増やすことが可能になる。

波長制限手段を行っていない従来では、Ｎｉ等からなるスタンパ表面に被覆された離型層の耐久性は、ロールツーロール型の微細パターン転写装置において、２００回転写程度（１ｍ／ｍｉｎ、ロール状スタンパ５０の周長直径８２ｍｍ、約１時間）であった。即ち転写が２００回を超えると紫外線光のうち短波長の強いエネルギーにより離型層が分離を起こし、スタンパから紫外線硬化樹脂を容易に離型できなくなった。このとき、スタンパ表面には紫外線硬化樹脂が残留し、成型体に転写形状欠陥ができた。転写欠陥は後述の実験で示すように、ワイヤグリッド偏光子としたとき、ｍｍ単位の大きな黒点欠陥が数百個レベルで現れた。

これに対して本実施の形態では、ロールツーロール型の微細パターン転写装置にて数千回以上の転写回数が可能となり、数千回以上の転写を行ってもワイヤグリッド偏光子の光学性能に影響を与えない微細黒点（μｍレベルの大きさ）が数個できただけであった。

図６は、転写装置の転写硬化部を示す部分模式図であり、第２の波長制限手段を説明するための図である。図６において図３、図４と同じ符号が付けられている部材は、図３、図４と同じ部分を示している。なお図６においても図４と同様に、ロール状スタンパ５０の表面には凹凸形状からなる微細パターン５２及び離型層５５が設けられているが図面上省略した。

図６では、光源６４とロール状スタンパ５０との間に第２の波長制限手段としてのバンドパスフィルター６５が設けられている。即ちバンドパスフィルター６５は、光源６４から紫外線硬化性樹脂４１への光照射経路の途中に位置している。「途中」とは光照射経路にあればどこでもよく、ロール状スタンパ５０の直上が好ましい。

図６に示すバンドパスフィルター６５は、紫外線硬化性樹脂４１への照射波長を３８０ｎｍ以上に制限するものであり、即ち３８０ｎｍ未満の短波長をカットする構成である。バンドパスフィルター６５は、例えば、ガラス等の基材上に、高屈折率を持つ誘電体薄膜と低屈折率を持つ誘電体薄膜を交互に積層した構造の誘電体多層膜を形成したものが用いられる。

図６に示す光源６４には、例えば、高圧ＵＶランプや、メタルハライドランプ等を用いることができる。

図８Ａは、本実施の形態に係る光源として高圧ＵＶランプを使用した場合の分光分布を示す図であり、図８Ｂは、本実施の形態に係る光源としてメタルハライドランプを使用した場合の分光分布を示す図である。

図８Ａに示すように、高圧ＵＶランプの分光分布は２５０ｎｍ程度から５７０ｎｍ程度であり、高圧ＵＶランプは広帯域の波長を照射する。同じように、図８Ｂに示すメタルハライドランプにおいても分光分布は、２５０ｎｍ程度から５７０ｎｍ程度である。

このように３８０ｎｍ未満の短波長を含む紫外線光ＵＶ２が光源６４から照射されると、波長制限手段としてのバンドパスフィルター６５で３８０ｎｍ未満の波長がカットされ、バンドパスフィルター６５を通過する紫外線光ＵＶ３は３８０ｎｍ以上の波長を有するものだけに制限される。

この結果、ロール状スタンパ５０の表面に離型層５５を介して密接するシート５３には、３８０ｎｍ以上の波長に制限された紫外線光ＵＶ３が照射される。

本実施の形態では、紫外線硬化性樹脂４１に光吸収波長が３８０ｎｍ以上の光重合開始剤を含有している。したがってバンドパスフィルター６５で３８０ｎｍ以上の照射波長に制限された紫外線光ＵＶ３により紫外線硬化性樹脂４１を適切に硬化させることができる。

このように図６の構成では、バンドパスフィルター６５で短波長の紫外線光がカットされるため、従来のように短波長の強いエネルギーにより離型層５５が分解されることがなく、従来に比べて転写回数を増やしても、転写欠陥の発生を抑制することができる。

図６の構成によれば、特に光源６４を限定する必要がなく、従来から使用されている光源６４等を使用することができる。

図７は、転写装置の転写硬化部を示す部分模式図であり、第３の波長制限手段を説明するための図である。図７において図３、図４と同じ符号が付けられている部材は、図３、図４と同じ部分を示している。なお図７においても図４と同様に、ロール状スタンパ５０の表面には凹凸形状からなる微細パターン５２及び離型層５５が設けられているが図面上省略した。

図７には一部を拡大して示す部分拡大模式図が図示されている。図７の部分拡大模式図に示す基材２１に、３８０ｎｍ未満の照射波長を吸収する第３の波長制限手段としての透明基材を使用している。

図７に示すように光源６６から照射された紫外線光ＵＶ４は、まず基材２１に進入する。したがって基材２１にて３８０ｎｍ未満の照射波長をカット（光吸収）することで、基材２１から紫外線硬化性樹脂４１に入る紫外線光ＵＶ５は、３８０ｎｍ未満の照射波長がカットされた紫外線光であり、このように３８０ｎｍ未満の波長の紫外線光が紫外線硬化性樹脂４１に進入しないように制御している。

３８０ｎｍ未満の照射波長を吸収する基材２１は特に限定されないが、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）からなる、例えばフィルムを用いることが好適である。ＴＡＣフィルムを用いることで、３８０ｎｍ未満の照射波長を適切に基材２１にて吸収できる。

図９は、材料の異なる基材における波長と光透過率との関係を示すグラフである。図９の横軸が波長を示し、縦軸が光透過率を示している。

図９に示すように、ＴＡＣフィルムでは、波長が３８０ｎｍ未満の紫外線光に対する光透過率を約３％以下に抑えることができる。換言すれば、ＴＡＣフィルムでは、波長が３８０ｎｍ未満の紫外線光を９７％以上吸収することができる。

これに対して、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ではいずれも、波長が３８０ｎｍ未満の紫外線に対する光透過率が約８５％〜９０％程度と極めて高い。

本実施の形態では、紫外線硬化性樹脂４１に光吸収波長が３８０ｎｍ以上の光重合開始剤を含有している。したがって基材２１で３８０ｎｍ以上の波長に制限された紫外線により紫外線硬化性樹脂４１を適切に硬化させることができる。

このように図７の構成では、基材２１で短波長の紫外線光がカットされるため、従来のように短波長の強いエネルギーにより離型層５５が分解されることがなく、従来に比べて転写回数を増やしても、転写欠陥の発生を抑制することができる。

図７に示す実施の形態では、光源６６として、図６と同様に高圧ＵＶランプや、メタルハライドランプ等を用いることができ、特に限定されるものでない。

図７では図６と異なって３８０ｎｍ未満の波長の紫外線光をカットするバンドパスフィルター６５を設けなくてもよいが、設けることも可能である。

また図５のように、照射波長を３８０ｎｍ以上に制限した光源６３を用いた第１の波長制限手段、及び図６のように、光源６４とロール状スタンパ５０との間に３８０ｎｍ未満の波長をカットするバンドパスフィルター６５を設けた第２の波長制限手段を用いる場合、シート５３に用いられる基材２１の材料は制限を受けることがない。したがって基材２１には、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリエチレン、アクリル、ポリイミド系の高透過性のフィルム等を用いることができる。なお図５、図６の構成においても、基材２１にＴＡＣフィルムを用いることが可能である。

また図５、図６の構成では、ロール状スタンパ５０側から紫外線光を照射して紫外線硬化性樹脂を硬化させる構成としてもよい。かかる場合には、ロール状スタンパ５０はＮｉ等でなく透明材料で形成されることが必要である。

図３に示す転写装置１００には波長制限手段として、図５に示すように、３８０ｎｍ以上の照射波長に制限された単波長のＬＥＤ等の光源６３が使用され、あるいは、図６に示すように、光源６４とロール状スタンパ５０との間に３８０ｎｍ未満の波長をカットするバンドパスフィルター６５が設けられている。

本実施の形態では、紫外線硬化性樹脂４１の厚みを０．５μｍ以上５μｍ以下の範囲内とすることが好ましい。ここでいう紫外線硬化性樹脂４１の厚みは、基材２１上に紫外線硬化性樹脂４１を塗布したときの厚みであり、ロール状スタンパ５０を押し当てて表面に微細パターン２５を形成する前での厚みである。したがって図１のように表面にロール状スタンパ５０の微細パターン５２を押し当て硬化収縮した状態の紫外線硬化樹脂層２２の厚みは、０．４μｍ〜４．５μｍ程度となる。

紫外線硬化性樹脂４１の厚みが厚くなりすぎると、膜厚方向に均一な光硬化をできず、また硬化収縮が大きくなりシート５３の反りが大きくなる問題が生じ、また紫外線硬化性樹脂４１の厚みが薄くなりすぎると、塵等の異物が基材２１上に付着している場合に、適切に異物を紫外線硬化性樹脂４１内に埋めることができず表面に適切に微細パターンを形成できない問題が生じる。

上記問題を解消すべく、紫外線硬化性樹脂４１の厚みを０．５μｍ以上５μｍ以下の範囲内に設定した。紫外線硬化性樹脂４１の厚みは１μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは２μｍ以上である。これにより上記した異物の影響を抑制することができる。

以上のように、本発明者らは、基材２１上に積層される紫外線硬化性樹脂４１の表面に、離型層５５が設けられた微細パターン５２を有するロール状スタンパ５０を押し当てながら、紫外線硬化性樹脂４１に紫外線を照射して、紫外線硬化性樹脂４１を硬化させる微細パターン２５の形成方法において、紫外線硬化性樹脂４１に光吸収波長が３８０ｎｍ以上の光重合開始材を含有するとともに、照射波長を３８０ｎｍ以上に制限する波長制限手段を設けることで、ロール状スタンパ５０が短波長の光に暴露されないことからロール状スタンパ５０の表面に設けられた離型層５５の耐久性を向上させ、転写性を向上させることができることを見出した。

即ち上記の構成により、ロール状スタンパ５０表面に設けられた離型層５５の耐久性が向上することから、繰り返し転写して、ロール状スタンパ５０から紫外線硬化樹脂層２２を剥離しても、ロール状スタンパ５０表面への紫外線硬化樹脂の残留が生じくくなり、転写回数の増大とともに、成型体２０に転写される微細パターン２５に転写形状欠陥が生じるのを抑制することができる。

本実施の形態においては、波長制限手段として、照射波長が３８０ｎｍ以上に制限された光源６３を用いた第１の波長制限手段、３８０ｎｍ未満の波長をカットするバンドパスフィルター６５を用いた第２の波長制限手段、及び３８０ｎｍ未満の波長を吸収する基材を用いた第３の波長制限手段を提示した。これらの波長制限手段を単独で用いてもよいし、複数の波長制限手段を組み合わせることも可能である。また、照射波長が３８０ｎｍ以上に制限できる波長制限手段を上記に挙げた３種類に限定するものでなく、他の波長制限手段を用いてもよい。

以上、本実施の形態では、ロールツーロール型の転写装置で連続的に微細パターンを形成する場合について説明したが、これに限られず、図１０に示すバッチ型の転写装置においても、同様の効果を奏する。

図１０は、バッチ式転写法を説明するための断面模式図である。図１０Ａに示すように、スタンパ９０の表面（図１０Ａの下面側）には断面が凹凸形状からなる微細パターンが形成され、微細パターンの表面に沿って離型層９１が設けられている。図１０Ａに示すように、基材２１の表面には紫外線硬化性樹脂４１が塗布されており、微細パターンが形成されたスタンパ９０の表面を紫外線硬化性樹脂４１の表面に押し当てる。

図１０Ａの状態で、基材２１側に配置された光源９２にて紫外線が照射され、紫外線硬化性樹脂４１が硬化させられる。

紫外線硬化性樹脂４１には、光吸収波長が３８０ｎｍ以上の光重合開始剤が含まれている。よって、３８０ｎｍ以上の波長の紫外線光により紫外線硬化性樹脂４１を硬化させることができる。

図１０Ｂでは、スタンパ９０を紫外線硬化樹脂層２２から引き離す。図１０Ｂに示すように紫外線硬化樹脂層２２の表面には微細パターン２５が転写されている。

バッチ型の転写装置においても図１０Ａの光源９２が波長３８０ｎｍ以上に制限された単波長のＬＥＤ等の光源であったり、光源９２とスタンパ９０との間に３８０ｎｍ未満の波長をカットするバンドパスフィルターが設けられている。あるいは、基材２１にＴＡＣフィルムのように３８０ｎｍ未満の照射波長を吸収する透明基材が用いられる。

以上により、離型層９１が３８０ｎｍ未満の短波長の紫外線に曝されることなく、離型層９１が分解等されるのを抑制することができる。したがって従来に比べて転写回数を増やすことができるとともに、転写欠陥の発生を抑制でき、転写性を効果的に向上させることができる。

以下、本発明における微細パターンの形成方法について比較例及び実施例を用いて説明するが、これらは説明のために記述されるものであって、本発明の範囲が下記実施例に限定されるものではない。

（比較例１）
紫外線光源としてＭＬＲ３０００Ｂ−２７メタルハライド（セン特殊光源社製）を使用し、Ｎｉ電鋳でピッチ（Ｐ）１００ｎｍ、グリッド幅（Ｄ）３０ｎｍ、高さ（Ｈ１）１００ｎｍの微細パターンを有するロール状スタンパを使用した。ロール状スタンパの周長は２６０ｍｍである。ロール状スタンパの微細パターンが形成された表面に予めオプツール（登録商標）ＨＤ２１００（ダイキン工業社製）をメーカ指定の処理方法で被覆した。オプツール（登録商標）ＨＤ２１００Ｚ中に浸漬し、引き上げ後、２４度５０％ＲＨに２時間放置し乾燥した。次いでリンス液デュラサーフ（登録商標）ＨＤ−ＺＶ（ハーベス社製）に浸漬及びリンス後、２４度５０％ＲＨで２時間乾燥し離型層を形成した。透明基材には、ＰＥＴフィルム（東洋紡製）を用いた。

また、トリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）を３２重量％、１，９ノナンジオールジアクリレートを３２．５重量％、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン（ＮＶＰ）を３３重量％、シリコンジアクリレートを０．５重量％、及び光重合開始剤としてイルガキュア（登録商標）１８４（ＢＡＳＦ社製、吸収ピーク波長；２４６ｎｍ、２８０ｎｍ、３３３ｎｍ）を２重量％配合し、紫外線硬化性樹脂を作製した。

そして、ＰＥＴフィルム上に上記の紫外線硬化性樹脂を塗工し、転写硬化を連続的に実施した。

スタンパを目視で観察するとともに転写硬化後の成型体を観察すると、約２００回転（約１時間）の転写硬化でスタンパ表面への樹脂付着及び成型体の転写形状欠陥が現れた。

続いて成型体にアルミニウムを斜め蒸着することにより、ワイヤグリッド偏光フィルムを形成した。

図１１Ａは、比較例におけるワイヤグリッド偏光子に観測された転写欠陥の平面模式図である。

図１１Ａに示すように、目視で直径１００μｍ以上（数ｍｍのものも存在）の黒点欠陥９５が観測された。この黒点欠陥９５は、成型体２０にて格子状凸部が抜けてしまった箇所に金属であるアルミニウムが蒸着された箇所であり、黒点として現れる。比較例１では、図１１Ａに示す黒点欠陥９５が１００個以上、存在することがわかった。

（比較例２）
基材フィルムをＴＡＣ（富士フィルム社製）とし、比較例１と同様に成型体を得た。ＴＡＣフィルムの波長３８０ｎｍでの透過率は約３％である（図９参照）。このようにＴＡＣフィルムは、波長３８０ｎｍ未満の光を透過しないため、吸収ピーク波長が２４６ｎｍ、２８０ｎｍ及び３３３ｎｍである光重合開始剤としてのイルガキュア（登録商標）１８４を含む紫外線硬化性樹脂を硬化させることができず、表面に微細パターンを備えた成型体を得ることはできなかった。

（実施例１）
基材フィルムをＴＡＣフィルムとし、ＴＡＣフィルムの光吸収波長より長い３８０ｎｍ以上で光重合開始するダロキュア（登録商標）ＴＰＯ（ＢＡＳＦ社製、吸収ピーク波長；２９５ｎｍ、３６８ｎｍ、３８０ｎｍ、３９３ｎｍ）を光重合開始剤に用い、比較例１と同様に成型体を得た。

実施例１では、約４５００回（約２０時間）の転写硬化において微細パターンが形成されているスタンパ表面への樹脂付着及び成型体の転写形状欠陥は見られなかった。

比較例１と同様に成型体にアルミニウムを斜め蒸着してワイヤグリッド偏光フィルムを形成した。図１１Ｂは、本実施例におけるワイヤグリッド偏光子に観測された転写欠陥の平面模式図である。実施例１では、図１１Ｂに示す直径が数十μｍ程度の微小な黒点９６が観測されたが、黒点９６は５個以下であり、大きさ及び個数ともに光学性能等に対して問題とならないレベルであった。

（比較例３）
基材フィルムをＰＥＴフィルムとし、実施例１と同様に成型体を得た。図９に示すように、ＰＥＴフィルムの波長３８０ｎｍでの透過率は約８７％である。

そして、実施例１と同様に成型体にアルミニウムを斜め蒸着してワイヤグリッド偏光フィルムを形成した。

比較例３では、約２００回（約１時間）の転写硬化において微細パターンが形成されたスタンパ表面への樹脂付着及び成型体の転写形状欠陥が観測された。比較例１と同様に転写形状欠陥（黒点欠陥）を評価したところ、図１１Ａに示す黒点欠陥９５（目視で直径１００μｍ以上（数ｍｍのものも存在））が１００個以上、存在することがわかった。

比較例３では、実施例１と同様に、紫外線硬化性樹脂が、３８０ｎｍ以上で光重合を開始するダロキュア（登録商標）ＴＰＯを含有しているため、紫外線硬化性樹脂を硬化させることは可能であるが、基材フィルムをＰＥＴとしたため、３８０ｎｍ未満の短波長の影響を離型層が受けて転写性が低下したことがわかった。

（比較例４）
基材フィルムをＣＯＰ（アートン（登録商標）、ＪＳＲ製）に変更し、実施例１と同様に成型体を得た。図９に示すように、ＣＯＰフィルムの波長３８０ｎｍでの透過率は約９０％である。そして、成型体にアルミニウムを斜め蒸着してワイヤグリッド偏光フィルムを形成した。

比較例４では、約２００回（約１時間）の転写硬化においてスタンパ表面への樹脂付着及び成型体の転写形状欠陥が観測された。比較例１と同様に転写形状欠陥（黒点欠陥）を評価したところ、図１１Ａに示す黒点欠陥９５（目視で直径１００μｍ以上（数ｍｍのものも存在））が１００個以上、存在することがわかった。

比較例４では、実施例１と同様に、紫外線硬化性樹脂が、３８０ｎｍ以上で光重合を開始するダロキュア（登録商標）ＴＰＯを含有しているため、紫外線硬化性樹脂を硬化させることは可能であるが、基材フィルムをＣＯＰとしたため、３８０ｎｍ未満の短波長の影響を離型層が受けて転写性が低下したことがわかった。

（実施例２）
メタルハライドランプ光源とロール状スタンパとの間に波長３８０ｎｍから４３０ｎｍの光を透過し、それ以外の波長の光を遮断するバンドパスフィルターを設けた。そして比較例３と同様に成型体を得た。さらに成型体にアルミニウムを斜め蒸着してワイヤグリッド偏光フィルムを形成した。

実施例２では、約４６００回（約２０時間）の転写硬化においてスタンパ表面への樹脂付着及び成型体の転写形状欠陥は観測されなかった。実施例２では、ワイアヤグリッド偏光フィルムにおいて図１１Ｂに示す直径が数十μｍ程度の微小な黒点９６が観測されたが、黒点９６は５個以下であり、大きさ及び個数ともに光学性能等に対して問題とならないレベルであった。

（実施例３）
メタルハライドランプ光源とロール状スタンパとの間に波長３８０ｎｍから４３０ｎｍの光を透過し、それ以外の波長の光を遮断するバンドパスフィルターを設けた。そして比較例４と同様に成型体を得た。さらに成型体にアルミニウムを斜め蒸着してワイヤグリッド偏光フィルムを形成した。

実施例３では、約４６００回（約２０時間）の転写硬化においてスタンパ表面への樹脂付着及び成型体の転写形状欠陥は観測されなかった。実施例３では、ワイアヤグリッド偏光フィルムにおいて図１１Ｂに示す直径が数十μｍ程度の微小な黒点９６が観測されたが、黒点９６は５個以下であり、大きさ及び個数ともに光学性能等に対して問題とならないレベルであった。

（実施例４）
波長３９０ｎｍにピーク波長を有するＬＥＤ光源（ＬＥＤＺｅｒｏ ＰｉｎＣｕｒｅ（登録商標）、ファインセンシング社製）を用いた。照度は０．３５Ｗ／ｃｍ^２であった。そして比較例４と同様に成型体を得た。さらに成型体にアルミニウムを斜め蒸着してワイヤグリッド偏光フィルムを形成した。

実施例４では、約４６００回（約２０時間）の転写硬化においてスタンパ表面への樹脂付着及び成型体の転写形状欠陥は観測されなかった。実施例４では、ワイアヤグリッド偏光フィルムにおいて図１１Ｂに示す直径が数十μｍ程度の微小な黒点９６が観測されたが、黒点９６は５個以下であり、大きさ及び個数ともに光学性能等に対して問題とならないレベルであった。

本発明の微細パターンの形成方法によれば連続的に欠陥のない成型体を提供できる。そして成型体を、ワイヤグリッド偏光子や、微細パターンによる反射防止フィルム等の製造に適用することができる。これらの光学素子は、いずれも表面に精度よく微細パターンが形成されており、また転写形状欠陥も生じていない（あるいは欠陥が極めて少ない）ので優れた光学性能を発揮することができる。

２０ 成型体
２１ 基材
２１ａ 基材の表面
２２ 紫外線硬化樹脂層
２２ａ 紫外線硬化樹脂層の表面
２３、５４ 格子状凸部
２５、５２ 微細パターン
２６ 誘電体層
２７ 金属層
３０ ワイヤグリッド偏光子
４０ 塗布部
４１ 紫外線硬化性樹脂
５０ ロール状スタンパ
５１、６３、６４、６６、９２ 光源
５３ シート
５５、９１ 離型層
６０ 転写硬化部
６５ バンドパスフィルター
９０ スタンパ
９５ 黒点欠陥
９６ 黒点
１００ 転写装置
Ｆ１ 保護フィルム

Claims (10)

1. 離型層が設けられた微細パターンを有するスタンパ表面に、基材に設けられた紫外線硬化性樹脂の表面を押し当てた状態で紫外線を照射して前記紫外線硬化性樹脂を硬化し、前記表面に前記微細パターンを転写する微細パターンの形成方法であって、
   前記紫外線硬化性樹脂に光吸収波長が３８０ｎｍ以上である光重合開始剤を含有するとともに、前記紫外線硬化性樹脂への紫外線の照射波長を３８０ｎｍ以上に制限する波長制限手段を有することを特徴とする微細パターンの形成方法。
2. 前記波長制限手段として、３８０ｎｍ以上の照射波長に制限した光源を用いることを特徴とする請求項１に記載の微細パターンの形成方法。
3. 前記光源は、単波長のＬＥＤ光源であることを特徴とする請求項２に記載の微細パターンの形成方法。
4. 前記波長制限手段として、光源から前記紫外線硬化性樹脂への光照射経路の途中に、照射波長を３８０ｎｍ以上に制限するバンドパスフィルターを用い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微細パターンの形成方法。
5. 前記波長制限手段として、３８０ｎｍ未満の照射波長を吸収する透明基材を使用し、前記透明基材側から前記紫外線を照射す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微細パターンの形成方法。
6. 前記紫外線硬化性樹脂の厚みを０．５μｍ以上５μｍ以下の範囲内とす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微細パターンの形成方法。
7. 基材と、前記基材の表面に形成された紫外線硬化樹脂層と、を有し、前記紫外線硬化樹脂層の表面に請求項１ないし６のいずれかに記載された方法により前記微細パターンが形成されていることを特徴とする成型体。
8. 請求項７に記載の成型体の前記微細パターン表面の少なくとも一部に金属層が形成されていることを特徴とするワイヤグリッド偏光子。
9. 離型層が設けられた微細パターンを有するスタンパ表面に、基材に設けられた紫外線硬化性樹脂の表面を押し当てた状態で紫外線を照射して前記紫外線硬化性樹脂を硬化し、前記表面に前記微細パターンを転写するための転写装置であって、
   前記紫外線硬化性樹脂への紫外線の照射波長が３８０ｎｍ以上に制限される波長制限手段を有することを特徴とする転写装置。
10. 前記波長制限手段として、３８０ｎｍ以上の照射波長に制限した光源、あるいは、光源から前記紫外線硬化性樹脂への光照射経路の途中に、照射波長を３８０ｎｍ以上に制限するバンドパスフィルターの少なくともいずれか一方が用いられることを特徴とする請求項９に記載の転写装置。

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