JP2018006707A - インプリントモールドの製造方法 - Google Patents
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しかし、モールドとの接触時に、所定の領域の外側にはみ出した感光性レジストは、照射した光によって、凹凸構造を形成すべき部位の感光性レジストと同時に硬化してレジスト層となる。このようなレジスト層からモールドを離型する場合、感光性レジストのはみ出しがない場合に比べて大きな力が作用し、モールドや凹凸構造を有するレジスト層(被加工物)に損傷を与えるという問題がある。
一方、周囲から突き出た凸構造部の上平面に凹凸構造を備えた、いわゆる、メサ構造のモールドを使用することにより、凹凸構造を形成すべき部位の外側への感光性レジストの広がりを制限することができる。しかし、モールドの凸構造部からはみ出した感光性レジストは、凸構造部の側壁面に付着し、照射した光によって、凹凸構造を形成すべき部位の感光性レジストと同時に硬化する。このようにモールドの凸構造部の側壁面にレジストが存在すると、その後、モールドに異物として付着して、インプリントに悪影響を及ぼしたり、モールドの凹凸構造に損傷を与えるという問題がある。
そこで、モールドの凸構造部の側壁面に、撥水性または撥油性を有する被膜を形成し、モールドの凸構造部からはみ出した感光性レジストが凸構造部の側壁面に付着するのを防止することが提案されている(特許文献2)。
一方、例えば、メサ構造を有するモールドに撥水性または撥油性を有する感光性材料をスピンコート法で塗布し、この感光性材料にパターン露光を行い、その後現像することにより、凸構造部の上平面を除く部位に、撥水性または撥油性を有する被膜を形成することが考えられる。しかし、メサ構造を有するモールドに対するスピンコート法による塗布においては、厚みムラが生じ、パターン露光による高精度のパターン形成が難しく、モールドの凸構造部の側壁面、特に、凸構造部の上平面に近い側壁面への被膜形成が阻害され易い。このように被膜形成が阻害され、凸構造部の上平面に近い側壁面が露出している場合、上述のレジストの付着が生じ易いものとなる。
遮光膜を形成する場合等、メサ構造を有するモールドの凸構造部の側壁面を所望の機能性膜で被覆する場合に同様に生じる問題である。
本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたものであり、メサ構造を具備したインプリントモールドであって、凸構造部の側壁面に所望の機能性膜を備えるインプリントモールドの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の他の態様として、前記加工基板の平坦面の平面視形状の大きさは、前記凸構造部の上平面の平面視形状の大きさ以下であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記加工基板の平坦面の平面視形状と、前記凸構造部の上平面の平面視形状とを重ね合せたときの周縁部の差は1〜5μmの範囲内であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記凸構造部の上平面と前記加工基板の平坦面との間からはみ出したレジストと、前記加工基板の平坦面の周縁に位置する側壁面との接触角をθ1、前記レジストと、凸構造部の上平面との接触角をθ2としたときに、(θ1−θ2)≦37°の関係が成立するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記加工基板は、基部と該基部の一の面から突出する凸構造部とを一体的に有し、該凸構造部の上平面が前記平坦面であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記液滴供給工程の前に、前記基体の凸構造部の上平面に凹凸構造パターンを形成するパターン形成工程を有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記除去工程の後に、前記基体の凸構造部の上平面に凹凸構造パターンを形成するパターン形成工程を有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記成膜工程では、機能性膜として撥水性膜、親水性膜、遮光膜、導電膜のいずれかを成膜するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記加工基板は、前記平坦面の周縁近傍に溝部を有するような構成とした。
尚、図面は模式的または概念的なものであり、各部材の寸法、部材間の大きさの比等は、必ずしも現実のものと同一とは限らず、また、同じ部材等を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比が異なって表される場合もある。
まず、本発明のインプリントモールドの製造方法で製造するインプリントモールドの一例を説明する。図1は、本発明のインプリントモールドの製造方法で製造するインプリントモールドの一例を示す平面図、図2は図1に示されるインプリントモールドのI−I線における縦断面図、図3は、図2の部分拡大断面図である。
インプリントモールド11を構成する基体12は、上記のように、基部13の一の面13aから突出する凸構造部14を一体的に有する、いわゆるメサ構造である。凸構造部14の突出高さHは、例えば、3μm〜3mmの範囲で適宜設定することができる。図示例では、凸構造部14の上平面14aの平面視形状は矩形であるが、これに限定されず、円形等、所望の形状であってよく、また、上平面14aの大きさは適宜設定することができる。
凹凸構造パターン15は、凸構造部14の上平面14aに形成された凹部15aを有するものである。凹凸構造パターン15のパターン形状、パターン寸法、パターンの種類等は、インプリントモールド11の使用目的に応じて、適宜設定することができる。
図4および図5は、本発明のインプリントモールドの製造方法の一実施形態を説明するための工程図であり、図1〜図3に示されるインプリントモールド11を製造する例である。尚、図4および図5では、図3相当の断面を示しているが、この製造方法の実施形態では、凸構造部14の上平面14aへの凹凸構造パターン15の形成は、後述する除去工程の後に行う例としている。したがって、図4および図5において、凸構造部14の上平面14aには、凹凸構造パターン15を構成する凹部15aは存在していない。
本発明のインプリントモールドの製造方法では、液滴供給工程において、基部13と、この基部13の一の面13aから突出する凸構造部14とを一体的に有するメサ構造の基体12に対し、その凸構造部14の上平面14aに硬化性のレジスト21の液滴を供給する(図4(A))。使用する硬化性のレジスト21には特に制限はなく、公知の光硬化性レジスト、熱硬化性のレジストを使用することができる。
次に、接触工程において、所定の平坦面34aを備える加工基板32を用いて、平坦面34aを基体12の凸構造部14の上平面14aに近接させて、凸構造部14の上平面14aと加工基板32の平坦面34aとの間にレジスト21を展開してレジスト層22を形成する(図4(B))。この接触工程では、レジスト21は、基体12の凸構造部14の上平面14aの周縁、あるいは、周縁近傍まで到達し、かつ、凸構造部14の上平面14aと加工基板32の平坦面34aとの間からはみ出したレジスト21が、加工基板34の平坦面34aの周縁に位置する側壁面34bに迫り上がる。したがって、形成されたレジスト層22の端部22aは、加工基板32の平坦面34aの周縁の側壁面34bに位置している。
図示例では、加工基板32は、基部33と、この基部33の一の面33aから突出する凸構造部34とを一体的に有するメサ構造を有している。そして、凸構造部34の上平面が平坦面34aとなっており、この凸構造部34の側壁面が平坦面34aの周縁の側壁面34bとなっている。この場合、加工基板32の凸構造部34の高さH′は、加工基板34の平坦面34aの周縁に位置する側壁面34bに位置するレジスト層22の端部22aの高さよりも大きいものとする。
一方、加工基板32の平坦面34aの大きさは、レジスト21が、凸構造部14の上平面14aの周縁に向けて展開する範囲を決定するものとなる。例えば、図7に示すように、寸法差Dが大きい場合、加工基板32の平坦面34aの周縁の側壁面34bに位置するレジスト層22の端部22aは、凸構造部14の上平面14aの周縁に達していない状態となる。この状態では、凸構造部14の上平面14aは、その周縁近傍の範囲、例えば、周縁から距離Lの範囲で露出している。この距離Lにより、後述のように形成する機能性膜が凸構造部14の上平面14aに存在する範囲が決定される。このため、製造するインプリントモールドにおいて要求される機能性膜の機能、インプリント適性等を損なわない範囲で距離Lを設定することができる。したがって、寸法差Dの上限は、この距離Lの許容範囲、加工基板32の側壁面34bと使用するレジスト21との濡れ性等を考慮して設定することができる。
表1、表2、表3は、接触角θ2を、θ2=20°(表1)、θ2=30°(表2)、θ2=40°(表3)でそれぞれ固定し、接触角θ1を10°〜70°間で10°ピッチで設定し、個々のθ1、θ2における高さhc、距離d、およびd/hcを示している。
また、図8に示すように、凸構造部14の上平面14aと加工基板32の平坦面34aとの間隔、すなわち、レジスト層22の厚みtを、15nm、30nm、60nm、90nmでそれぞれ固定し、接触角をθ1=θ2=20°としたときの高さhc、距離dを、同様にシミュレーションにより求めると、下記の表4に示すものとなる。
上記の加工基板32の材質は、レジスト21が光硬化性であり、加工基板32側から光照射を行う場合には、照射光が透過可能な材料を用いることができ、石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス等のガラス類の他、サファイアや窒化ガリウム、更にはポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル、ポリプロピレン等の樹脂、あるいは、これらの任意の積層材を挙げることができる。また、レジスト21が光硬化性ではない場合や、基体12側からレジスト21を硬化させるための光を照射可能である場合には、加工基板32は光透過性を具備する必要がないので、上記の材料以外に、例えば、シリコンやニッケル、チタン、アルミニウム等の金属およびこれらの合金、酸化物、窒化物、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。
次に、成膜工程において、レジスト層23を被覆するように、基体12の基部13の面13aおよび凸構造部14に機能性膜17を形成する(図5(B))。機能性膜17は、上述のように、製造するインプリントモールドの使用目的に応じたものを形成することができ、例えば、撥水性膜、親水性膜、遮光膜、導電膜等を機能性膜として形成することができる。このような機能性膜17は、使用する成膜材料、厚み等を考慮して、例えば、スプレー法、ディップコート法、スピンコート法等の公知の湿式成膜法、スパッタリング法、真空蒸着法、化学気相成長法、イオンプレーティング法等の公知の乾式成膜法により形成することができる。機能性膜17が撥水性膜である場合、例えば、フッ素系シランカップリング剤の薄膜をディップコート法、スピンコート法、あるいは、化学気相成長法により形成することができる。
上述のインプリントモールドの製造方法の実施形態では、除去工程の後に、凸構造部14の上平面14aに凹凸構造パターン15を形成することにより、インプリントモールドを得ることができる。また、本発明のインプリントモールドの製造方法では、凸構造部14の上平面14aへの凹凸構造パターン15の形成を、上述の液滴供給工程の前に行ってもよい。
このような本発明のインプリントモールドの製造方法は、メサ構造を具備するモールドの凸構造部の側壁面に、凸構造部の上平面側の端部まで所望の機能性膜を備えたインプリントモールドの製造が可能となる。
上述の実施形態は例示であり、本発明のインプリントモールドの製造方法は、このような実施形態に限定されるものではない。例えば、図10に示すように、インプリントモールドに使用する基体12は、基部13の凸構造部14の位置する面13aと反対側の面13bに、凹構造部18を有するものであってもよい。この凹構造部18の開口の平面視形状は、凸構造部14の平面視形状を包含する大きさである。また、凹構造部18の開口の平面視形状は円形が好ましいが、これに限定されず、所望の形状とすることができる。
また、加工基板32が、基部33の凸構造部34の位置する面33aと反対側の面に、凹構造部を有するものであってもよい。
基部(152mm×152mm、厚み6.35mm)と、この基部の一の面の中央から突出する凸構造部(30mm角、高さ30μm)を一体的に有する基体(材質:石英ガラス)を準備した。
また、基部(152mm×152mm、厚み6.35mm)と、この基部の一の面の中央から突出する凸構造部(30mm角、高さ30μm)を一体的に有する加工基板(材質:石英ガラス)を準備した。この加工基板の凸構造部の上平面は平坦面であり、この平坦面と、上記の基体の凸構造部の上平面を重ね合せたとき、加工基板の平坦面の平面視形状の大きさは、基体の凸構造部の上平面の平面視形状の大きさよりも小さく、周縁部に生じる寸法差D(図6参照)は、2μmであった。
上記の基体の凸構造部上に、光硬化性のレジストの液滴をインクジェット方式で供給した。
次いで、平行光(ピーク波長が365nmの紫外線)を加工基板側に1000mJ/cm2の条件で照射した。これにより、レジスト層を硬化させた。その後、硬化させたレジスト層と加工基板を引き離して、基体の凸構造部上にレジスト層を位置させた状態とした。
次に、上記のようにレジスト層を形成した基体に、フッ素系シランカップリング剤(ハーベス(株)製 デュラサーフ)をスピンコート法で塗布し乾燥した。これにより、機能性膜として、撥水性膜を形成した。この撥水性膜は、レジスト層を被覆するとともに、基体の基部および凸構造部の側壁面を被覆するものであった。
このように撥水性膜を形成した基体の基部および凸構造部の側壁面をエネルギー分散型X線分析(Energy Dispersive X-ray spectrometry (EDX))により観察した結果、基体の凸構造部の側壁面に、凸構造部の上平面側の端部まで撥水性膜が存在していることを確認した。
次に、基体の凸構造部の上平面にハードマスク材料層としてクロム薄膜をスパッタリング法で形成し、このクロム薄膜上にレジストパターンをインプリントリソグラフィ法により形成した。次いで、レジストパターンを介してクロム薄膜をエッチングしてハードマスクを形成し、その後、このハードマスクを介して凸構造部をエッチングし、残存するハードマスクを除去した。これにより、凹凸構造パターンを凸構造部の上平面に備えたインプリントモールドを得た。
このインプリントモールドを構成する基体の基部および凸構造部の側壁面を、上記と同様に観察した結果、インプリントモールドの凸構造部の側壁面に、凸構造部の上平面側の端部まで撥水性層が存在していることを確認した。
凸構造部の上平面に予め凹凸構造パターンを形成した基体を使用した他は、実施例1と同様にして、撥水性膜を形成し、これによりインプリントモールドを得た。
このインプリントモールドを構成する基体の基部および凸構造部の側壁面を実施例1と同様に観察した結果、インプリントモールドの凸構造部の側壁面に、凸構造部の上平面側の端部まで撥水性層が存在していることを確認した。
実施例1と同様の基体を準備し、この基体の凸構造部に光硬化性のレジストを供給してスピンコート法で塗布し、乾燥した。これにより、基体の凸構造部の上平面、側壁面および基体の基部にレジスト層を形成した。次いで、このレジスト層をパターン露光し、現像することにより、基体の凸構造部上にレジスト層を位置させた状態とした。
次いで、実施例1と同様に、レジスト層を形成した基体に撥水性膜を形成し、その後、レジスト層を除去すると同時に、レジスト層を被覆している撥水性膜を除去した。
このように撥水性膜を形成した基体の基部および凸構造部の側壁面を実施例1と同様に観察した結果、基体の凸構造部の側壁面の上平面側には、上平面の端部から約1μmの幅で、撥水性膜で被覆されずに基体が露出している部位が存在することを確認した。
12…基体
13…基部
14…凸構造部
14a…凸構造部の上平面
14b…凸構造部の側壁面
15…凹凸構造パターン
17…機能性膜
18…凹構造部
32…加工基板
34…凸構造部
34a…凸構造部の平坦面
34b…凸構造部の側壁面
Claims (9)
- 基部と該基部の一の面から突出する凸構造部とを一体的に有する基体と、該凸構造部の上平面に位置する凹凸構造パターンと、を備えるインプリント用モールドの製造方法において、
基部と該基部の一の面から突出する凸構造部とを一体的に有する基体の該凸構造部の上平面に硬化性のレジストの液滴を供給する液滴供給工程と、
所定の平坦面を備える加工基板の該平坦面を前記凸構造部の上平面に近接させて、前記凸構造部の上平面と前記加工基板の平坦面との間に前記レジストを展開してレジスト層を形成する接触工程と、
前記レジスト層を硬化させる硬化工程と、
硬化させた前記レジスト層と前記加工基板を引き離す離型工程と、
前記レジスト層を被覆するように、前記基体の前記基部および前記凸構造部に機能性膜を形成する成膜工程と、
前記レジスト層を除去し、同時に、前記レジスト層を被覆している前記機能性膜を除去する除去工程と、を有し、
前記接触工程では、前記凸構造部の上平面と前記加工基板の平坦面との間に展開する前記レジストを、前記凸構造部の上平面の周縁、あるいは、周縁近傍まで到達させ、かつ、前記凸構造部の上平面と前記加工基板の平坦面との間からはみ出したレジストを、前記加工基板の平坦面の周縁に位置する側壁面に迫り上がらせることを特徴とするインプリントモールドの製造方法。 - 前記加工基板の平坦面の平面視形状の大きさは、前記凸構造部の上平面の平面視形状の大きさ以下であることを特徴とする請求項1に記載のインプリントモールドの製造方法。
- 前記加工基板の平坦面の平面視形状と、前記凸構造部の上平面の平面視形状とを重ね合せたときの周縁部の差は1〜5μmの範囲内であることを特徴とする請求項2に記載のインプリントモールドの製造方法。
- 前記凸構造部の上平面と前記加工基板の平坦面との間からはみ出したレジストと、前記加工基板の平坦面の周縁に位置する側壁面との接触角をθ1、前記レジストと、凸構造部の上平面との接触角をθ2としたときに、(θ1−θ2)≦37°の関係が成立することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のインプリントモールドの製造方法。
- 前記加工基板は、基部と該基部の一の面から突出する凸構造部とを一体的に有し、該凸構造部の上平面が前記平坦面であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のインプリントモールドの製造方法。
- 前記液滴供給工程の前に、前記基体の凸構造部の上平面に凹凸構造パターンを形成するパターン形成工程を有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のインプリントモールドの製造方法。
- 前記除去工程の後に、前記基体の凸構造部の上平面に凹凸構造パターンを形成するパターン形成工程を有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のインプリントモールドの製造方法。
- 前記成膜工程では、機能性膜として撥水性膜、親水性膜、遮光膜、導電膜のいずれかを成膜することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のインプリントモールドの製造方法。
- 前記加工基板は、前記平坦面の周縁近傍に溝部を有することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載のインプリントモールドの製造方法。
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