JP4230217B2 - 転写装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工材に対して予め定める形状を転写する転写装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子および液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイの作製におけるパターン転写方法として、ミクロンまたはサブミクロンサイズの構造をパターン化できるフォトリソグラフィ法および電子ビームリソグラフィ法が用いられる。具体的なパターンの形成工程としては、金属の薄膜が形成されるシリコン基板およびガラス基板の表面に、スピンコート装置などの塗布装置を用いてフォトレジストを塗布する。次に露光装置を用いて、フォトマスクを介してパターン形状を露光し、フォトレジストにパターンを転写する。さらに現像装置を用いて現像して、レジストパターンを形成する。その後、ウエットエッチングおよびドライエッチングなどによって、基板に形成される薄膜をエッチングする。最後に、基板のレジストを剥離して、基板にパターンが形成される。このようにフォトリソグラフィ法によってパターンを形成する場合、複数の装置が必要であるだけでなく、露光装置などの高価な装置が必要となるために、設備投資に対するコストの負担が大きいという問題がある。
【０００３】
また他のパターン転写方法としては、プラズマディスプレイの作製に用いられるスクリーン印刷法がある。スクリーン印刷法では、５０マイクロメートル〜１００マイクロメートル以上のパターンを転写する場合に有効であり、フォトリソグラフィ法を用いる場合に比べて、高価な露光装置が不要となるので、装置に対するコストを低くすることができる。しかしスクリーン印刷法は、スクリーン版の精度および印刷精度等が低く、微細パターンを形成する場合には用いることができない。
【０００４】
これらのパターン転写方法の課題を改善する第１の従来技術として、精度の良好な転写版を用いて微細パターンを転写する微細パターン複製方法がある（たとえば特許文献１参照）。この方法では、原版としてフォトリソグラフィ法でパターニングしたレジストを用い、レジストの表面形状を複製するために、ポリジメチルシロキサン（略称：ＰＤＭＳ）樹脂をレジスト表面に塗布して硬化させ、それを剥がすことで転写版を作製する。この転写版にインクを付けて、転写版を基板に押付けてパターンを転写し、ミクロンオーダーの微細パターン転写を実現している。
【０００５】
また第２の従来技術として、パターンの母型が形成される樹脂層と、前記樹脂層内に配置される硬質の補強材とを有する転写版がある（たとえば特許文献２参照）。このように補強材によって転写版の剛性を高めると、転写版の自重による変形を防止できるので、転写版の面積を大きくすることに起因する転写不良を改善できる。
【０００６】
また第３の従来技術として、シート状の版を張架したフレームを傾斜させて前記版の傾斜下端側を基板の一端部に接近させた後、この版の傾斜下端側をプレスロールによって基板に接触させて、前記プレスロールを基板の表面に沿うように基板の他端部方向に移動させるとともに版の傾斜下端側が順次基板に近接するように前記プレスロールの移動に同期してフレームの傾斜角度を変化させる
パターン転写方法がある（たとえば特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３２８３３８号公報（第１−２頁、図１）
【特許文献２】
特開平１０−１２５４５号公報（第４−５頁、図７、図１２）
【特許文献３】
特開２００２−３６４９９号公報（第３頁、図１−図３）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前述の第１の従来技術では、転写版として樹脂を用いているので、転写版の剛性が低くて伸縮性に富む。面積の大きな基板にパターンを転写する場合には、転写版を大きくする必要があり、転写版が大きくなると、転写版の自重および転写版を基板に押付けるときの押付け圧力によって転写版が大きく変形し、精度良くパターンを転写することが非常に困難になる。またパターン転写時の押付け圧力が転写版の転写面内で異なると、樹脂製の転写版は伸縮性に富むために、パターン転写寸法が転写時にばらつき、所定の転写精度を得ることができない。
【０００９】
また前述の第２の従来技術では、転写版の自重による変形を防止できるけれども、パターン転写時の押付け圧力が転写面内で異なる。これは押付け時の転写版の傾斜および押付け圧力のむらなどに起因する。したがって第２の従来技術を用いても、良好な転写精度を得ることは困難である。
【００１０】
また前述の第３の従来技術では、シート状の版を張架しているために、張力による版の長手方向の変形が生じるだけでなく、プレスロールによる厚み方向の圧力によっても、版の厚み方向に垂直な方向の変形が生じるので、パターン転写寸法が転写時にばらつき、所定の転写精度を得ることができない。
【００１１】
したがって本発明の目的は、被加工材に対して予め定める形状を高精度に転写することができる転写装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被加工材に対して予め定める形状を転写する転写装置において、
転写すべき形状を有する凸部が厚み方向一方側の表面部に形成されるレリーフ層と、
前記レリーフ層の厚み方向他方側の表面部に連結され、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有する異方性構造層とを備える転写版を含み、
前記異方性構造層は、弾発性を有し、厚み方向に貫通する複数の透孔が形成される第１の層部分と、厚み方向に貫通し、前記第１の層部分の透孔よりも大きな透孔が形成される第２の層部分とを有し、
第１および第２の層部分は、第１の層部分の透孔と第２の層部分の透孔とが連通するようにして、積層されることを特徴とする転写装置である。
【００１３】
本発明に従えば、転写版には、異方性構造層が備えられる。異方性構造層は、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有し、転写すべき形状を有する凸部が厚み方向一方側の表面部に形成されるレリーフ層の厚み方向他方側の表面部に連結される。被加工材に対して予め定める形状を転写するとき、転写版のレリーフ層の凸部を被加工材に当接させて、転写版の厚み方向に外力を与える。このとき異方性構造層の厚み方向に垂直な方向の変形量は、厚み方向の変形量よりも小さいので、異方性構造層の厚み方向に垂直な方向に変形することによって、異方性構造層からレリーフ層に与えられる厚み方向に垂直な方向に与えられる力を、異方性構造層の厚み方向に垂直な方向の変形量と厚み方向の変形量とが等しい場合に比べて、小さくすることができる。これによってレリーフ層の厚み方向に垂直な方向の変形が抑制されるので、パターン転写時の押付け圧力がレリーフ層の凸部が形成される表面部内で均一となり、被加工材に対して予め定める形状を高精度に転写することができる。
【００１７】
また、異方性構造層において、第１の層部分に形成される厚み方向に貫通する透孔と、第２の層部分に形成される厚み方向に貫通し、前記第１の層部分の透孔よりも大きな透孔とが連通するようにして、第１および第２の層部分が積層される。このように連通する第１の層部分の透孔と第２の層部分の透孔とによって、異方性構造層に、厚み方向に延びるとともに、厚み方向に垂直な方向の寸法が変化するような異方性を持たせることができる。また異方性構造層の第１の層部分は弾発性を有するので、厚み方向に外力が与えられると、厚み方向に容易に変形することができる。
【００１８】
また本発明は、被加工材に対して予め定める形状を転写する転写装置において、
転写すべき形状を有する凸部が厚み方向一方側の表面部に形成されるレリーフ層と、
前記レリーフ層の厚み方向他方側の表面部に連結され、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有する異方性構造層とを備える転写版を含み、
前記異方性構造層は、弾発性を有する弾発材から成る弾発層部分と、厚み方向に垂直な方向に延びて配置され、非伸縮性を有する繊維強化材を有する非伸縮層部分とが積層されて形成され、
前記弾発層部分は、厚み方向に貫通する複数の透孔が形成され、
前記非伸縮層部分は、複数の繊維強化材が相互に間隔をあけて配置され、繊維強化材間に、弾発層部分の透孔に連通する気孔領域が形成されることを特徴とする転写装置である。
【００１９】
本発明に従えば、異方性構造層は、弾発性を有する弾発材から成る弾発層部分と、厚み方向に垂直な方向に延びて配置され、非伸縮性を有する繊維強化材を有する非伸縮層部分とが積層されて形成される。これによって異方性構造層に厚み方向の外力が与えられると、弾発層部分が変形するけれども、非伸縮層部分によって弾発層部分の厚み方向に垂直な方向の変形が規制される。したがって異方性構造層の厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有することを実現できる。
【００２０】
また弾発層部分は、厚み方向に貫通する複数の透孔が形成され、非伸縮層部分は、複数の繊維強化材が相互に間隔をあけて配置され、繊維強化材間に、弾発層部分の透孔に連通する気孔領域が形成される。このように連通する弾発層部分の透孔と非伸縮層部分の気孔領域とによって、異方性構造層に、厚み方向に延びる異方性を持たせることができる。
【００２１】
また本発明は、被加工材に対して予め定める形状を転写する転写装置において、
転写すべき形状を有する凸部が厚み方向一方側の表面部に形成されるレリーフ層と、
前記レリーフ層の厚み方向他方側の表面部に連結され、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有する異方性構造層とを備える転写版を含み、
前記異方性構造層は、弾発性を有する弾発材から成る弾発層部分と、厚み方向に垂直な方向に延びて配置され、非伸縮性を有する繊維強化材を有する非伸縮層部分とが積層され、
前記弾発層部分は、厚み方向に貫通する複数の透孔が形成され、
前記非伸縮層部分は、複数の繊維強化材が相互に間隔をあけて配置され、繊維強化材間に、弾発層部分の透孔に連通する気孔領域が形成されることを特徴とする転写装置である。
【００２２】
本発明に従えば、異方性構造層は、弾発性を有する弾発材から成る弾発層部分と、厚み方向に垂直な方向に延びて配置され、非伸縮性を有する繊維強化材を有する非伸縮層部分とが積層される。これによって異方性構造層に厚み方向の外力が与えられると、弾発層部分が変形するけれども、非伸縮層部分によって弾発層部分の厚み方向に垂直な方向の変形が規制される。したがって異方性構造層の厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有することを実現できる。
【００２４】
また、弾発層部分は、厚み方向に貫通する複数の透孔が形成され、非伸縮層部分は、複数の繊維強化材が相互に間隔をあけて配置され、繊維強化材間に、弾発層部分の透孔に連通する気孔領域が形成される。これによって厚み方向に外力が与えられたとき、非伸縮層部分の気孔領域の内空間に臨む弾発層部分が、前記内空間に充填されるように変形するので、異方性構造層は、厚み方向に容易に変形することができる。
【００２５】
また本発明は、前記非伸縮層部分は、前記弾発層部分と同一の弾発材中に繊維強化材が埋設されることを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、非伸縮層部分は、弾発層部分と同一の弾発材中に繊維強化材が埋設されるので、非伸縮層部分は、厚み方向に外力が与えられたとき、厚み方向の変形可能であることと、厚み方向に垂直な方向の変形が規制されることとを、同時に実現することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態の転写装置１０を示す正面図である。図２は、転写装置１０を示す側面図である。転写装置１０は、たとえばガラスおよび半導体から成る基板１５などの被加工材に対して、たとえば回路パターンなどの予め定める形状を転写する装置である。転写装置１０は、ステージ１１、転写版１２、固定板１３および加圧ローラ１４を含んで構成される。
【００２８】
ステージ１１は、略鉛直上向きに臨み、略水平に延びる乗載面１１ａを有し、基板１５が水平方向に変位することを規制するようにして、基板１５を前記乗載面１１ａに乗載可能である。転写版１２は、基板１５に転写すべき形状を有する凸部２１が形成される。転写版１２の詳細な説明は後述する。固定板１３は、断面形状が円弧状となるような湾曲した板材であり、転写版１２に連結される状態で、転写版１２を保持する。したがって、固定板１３が転写版１２を保持している状態では、転写版１２は、断面形状が円弧状となるような湾曲した形状となる。
【００２９】
加圧ローラ１４は、円柱形状であり、その軸線Ｌ１４がステージ１１の乗載面１１ａに平行にして配置され、ステージ１１に向かう方向に変位可能にして、前記軸線Ｌ１４まわりに回転自在にして支持される。また転写装置１０には、ステージ１１の乗載面１１ａと加圧ローラ１４の軸線Ｌ１４との距離を測定する距離センサ１４ａが、加圧ローラ１４に図示しないモータなどの駆動手段からの回転駆動力を伝達する回転軸１４ｂに設けられる。また転写装置１０には、ステージ１１の乗載面１１ａに与えられる上下方向の圧力を測定する圧力センサ１１ｂが、ステージ１１の所定の箇所に設けられる。
【００３０】
図３は、転写版１２および固定板１３を示す断面図である。転写版１２は、レリーフ層２０および異方性構造層３０を備える。レリーフ層２０には、転写すべき形状を有する凸部２１が厚み方向一方側の表面部である第１表面部２２に形成される。異方性構造層３０は、レリーフ層２０の厚み方向他方側の表面部である第２表面部２３に連結され、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有する。また異方性構造層３０には、気孔領域として空孔３９が形成されている。このような空孔３９が形成されていることによって、異方性構造層３０は、伸縮異方性を有することができる。異方性構造層３０において、厚み方向に外力が与えられたとき、厚み方向に垂直な方向の変形量の厚み方向の変形量に対する比率は、たとえば０．０５以上、０．３以下である。
【００３１】
図４は、レリーフ層２０を作製する工程を模式的に示す図である。まずチタンおよびアルミニウムなどの金属薄膜が蒸着された原盤用基板の厚み方向一方側の表面にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを介してパターン形状を露光して現像して、レジストパターンを形成する。そして前記レジストパターンを介して、金属薄膜をエッチングして、フォトレジストを除去することによって、図４（１）に示す、レジストパターンのあった部分が残余の部分よりも外方に突出するような凹凸を有する表面部が形成される転写用原盤２４が作製される。
【００３２】
続いて図４（２）に示すように、アルミニウムなどの金属から成る環状の外周型枠部材２５を、転写用原盤２４の前記表面部の外周部分に密着させる。さらに外周型枠部材２５と転写用原盤２４の前記表面部とに臨む空間に、ポリジメチルシロキサン（略称：ＰＤＭＳ）樹脂などのシリコンゴム２６を流し込む。シリコンゴム２６が硬化してから、外周型枠部材２５と共に転写用原盤２４から離脱させて、図４（３）に示すようなレリーフ層２０が作製される。
【００３３】
レリーフ層２０の作製は、スリットコート法およびスピンコート法などによってＰＤＭＳ樹脂を転写用原盤２４の前記表面部に塗布し、ＰＤＭＳ樹脂が硬化した後に、転写用原盤２４から離脱するようにしてもよい。
【００３４】
図５は、異方性構造層３０および転写版１２を作製する工程を模式的に示す図である。まず図５（１）に示すように、複数の第１フィルム３１および第２フィルム３２を用いる。第１フィルム３１および第２フィルム３２は、弾発性を有する、たとえばポリエチレン樹脂などの熱可塑性樹脂から成るフィルムである。第１および第２フィルム３１，３２の厚み方向の寸法は、たとえば２０マイクロメートル以上、２００マイクロメートルの範囲で設定される。
【００３５】
第１フィルム３１には、厚み方向に貫通する複数の第１透孔３３が、全面にわたって均等に分布するように形成される。第１透孔３３は、その内径の寸法が、たとえば４０マイクロメートル以上、１００マイクロメートル以下の範囲で設定される。第２フィルム３２には、厚み方向に貫通し、前記第１フィルム３１の第１透孔３３よりも大きな複数の第２透孔３４が、全面にわたって均等に分布するように形成される。第２透孔３４は、その内径の寸法が、たとえば０．１ミリメートル以上、１ミリメートル以下の範囲で設定される。
【００３６】
続いて第１フィルム３１の第１透孔３３と第２フィルム３２の第２透孔３４とが連通するようにして、第１フィルム３１と第２フィルム３２とを交互に厚み方向に積層し、第１フィルム３１と第２フィルム３２とを熱圧着することによって、図５（２）に示すような異方性構造層３０が作製される。このような異方性構造層３０において、第１フィルム３１が第１の層部分となり、第２フィルム３２が第２の層部分となる。本実施の形態において、異方性構造層３０の厚み方向の寸法は、たとえば１０ミリメートル程度である。続いて、接着剤によって、異方性構造層３０の厚み方向一方側の表面部とレリーフ層２０の第２表面部２３とを連結して、図５（３）および図６に示すような転写版１２が作製される。
【００３７】
図６は、転写版１３を示す断面図である。異方性構造層３０には、図６に示すように、第１フィルム３１の第１透孔３３と第２フィルム３２の第２透孔３４とによって、厚み方向に延びるとともに、厚み方向一方から他方に向かうにつれて、厚み方向に垂直な方向の寸法が変化するような空孔３９が形成される。前記空孔３９は、異方性構造層３０の厚み方向に延びて貫通しているけれども、厚み方向に垂直な方向には貫通していない。
【００３８】
固定板１３は、詳細に述べると、図３に示すように、中空構造の外枠体１３ａと、前記外枠体１３ａの内空間に充填され、通気性を有する多孔質の発泡金属１３ｂとを含む。外枠体１３ａにおける転写版１３の異方性構造層３０の厚み方向他方側の表面部に連結される部分には、前記内空間と外枠体１３ａの外空間とを連通する噴出口１３ｃが、異方性構造層３０の空孔３９に対応する位置に形成される。また外枠体１３ａの側部には、前記内空間と外空間とを連通する導入口１３ｄが形成される。本実施の形態において、固定板１３の外枠体１３ａおよび発泡金属１３ｂは、ステンレス鋼製である。
【００３９】
基板１５に形状転写を行うとき、ポンプなどの気体供給手段から所定の圧力で供給される乾燥空気および窒素ガスなどの気体を、固定板１３の外枠体１３ａの導入口１３ｄを介して固定板１３の内空間に導入させる。前記内空間に導入された気体は、発泡金属１３ｂを通過して、噴出口１３ｃを介して異方性構造層３０の空孔３９に流入する。異方性構造層３０は、空孔３９に流入した気体によって、内部が風船のように加圧される状態になる。したがって気体を導入する圧力を調整することによって、異方性構造層３０の厚み方向に垂直な方向の変形量に対する厚み方向の変形量を制御することができる。
【００４０】
図７は、基板１５への形状の転写および加工の工程を模式的に示す図である。また図１および図２をも併せて参照する。まず、図７（１）に示すように、金属薄膜１５ａが厚み方向一方側の表面部に設けられる基板１５を、ステージ１１の乗載面１１ａに乗載して固定し、基板１５の上方に固定板１３に保持される転写版１２を、転写版１２の凸部が基板１５に臨むようにして配置する。転写版１２のレリーフ層２０の凸部２１に、レジスト材料１６を塗布する。レジスト材料１６は、たとえばアルカンチオール（化学式：ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−１ＳＨ）をエタノール溶媒に溶かした溶液であってもよい。本実施の形態では、アルカンチオールとして、ヘキサデカンチオール（化学式：ＣＨ３（ＣＨ２）１５ＳＨ）を用いた。また本実施の形態において、基板１５は、金を蒸着して形成される金属薄膜１５ａが設けられるガラス基板である。
【００４１】
その後、基板１５に転写版１２を前記基板１５の金属薄膜１５ａに当接させて、前記金属薄膜１５ａに凸部２１に塗布されているレジスト材料１６を転写する。このとき固定板１３の上方に配置される加圧ローラ１４によって、転写版１２が固定板１３とともに基板１５に押付けられる。このとき転写版１２のレリーフ層２０の凸部２１の、加圧ローラ１４の軸線Ｌ１４の下方に配置される部分が、基板１５に当接する。
【００４２】
そして距離センサ１４ａによって測定されるステージ１１の乗載面１１ａと加圧ローラ１４の軸線Ｌ１４との距離、および圧力センサ１１ｂによって測定されるステージ１１の乗載面１１ａに与えられる圧力に基づいて、転写版１２が基板１５に所定の圧力で、基板１５の一表面全体にわたって均一な圧力で当接するように、ステージ１１の乗載面１１ａと加圧ローラ１４の軸線Ｌ１４との距離、および転写版１２の異方性構造層３０の空孔３９に流入させる気体の圧力を制御しながら、加圧ローラ１４を軸線Ｌ１４まわりの矢符Ａ方向に回転し、水平方向一方向Ｂに変位させる。これによって転写版１２のレリーフ層２０の凸部２１は、加圧ローラ１４の軸線Ｌ１４の下方に配置される部分が基板１５に対して滑ることなく常に当接しながら角変位して、図７（２）に示すように、基板１５の金属薄膜１５ａの表面全体に、凸部２１に塗布されているレジスト材料１６が転写される。
【００４３】
このように形状の転写を行う場合には、９キロパスカル以上、３０キロパスカル以下（約０．１以上、０．３キログラム重毎平方センチメートル以下）程度の圧力を転写版１２から基板１５に与える必要がある。平板状の転写版を用いて、一辺が１メートル角程度の大型の基板の厚み方向一方側の表面全体にレジスト材料を転写するためには、１トン程度の荷重を与える必要がある。このような基板の前記表面全体において均一に加圧するためには、制御が複雑となり、このような制御を実現できる機構および回路が複雑かつ大型になり、転写装置が大きくなる。これに対して、本実施の形態のように転写版１２を、断面形状が円弧状となるような湾曲した形状にすることによって、転写版１２を基板１５に当接させる圧力を小さくして、均一な圧力で形状を転写できる。またこのような制御も単純になるので、このような制御を実現できる機構および回路も単純かつ小規模になり、転写装置１０を小型化できる。
【００４４】
続いて、図７（３）に示すように、エッチング液で基板１５の金属薄膜１５ａをエッチングする。その後、レジスト材料１６を除去することによって、図７（４）に示すように、基板１５の表面部が３次元的に加工され、たとえば回路パターンが形成される。このように基板１５に形状を転写するときに、均一な圧力で転写版１２が基板１５に当接する機構を有しているので、転写精度の低下を抑制することができる。
【００４５】
以上のように本実施の形態の転写装置１０によれば、転写版１２には、異方性構造層３０が備えられる。異方性構造層３０は、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有し、転写すべき形状を有する凸部２１が第１表面部２２に形成されるレリーフ層２０の第２表面部２３に連結される。基板１５に対して予め定める形状を転写するとき、転写版１２のレリーフ層２０の凸部２１を基板１５に当接させて、加圧ローラ１４によって転写版１２の厚み方向に外力を与える。このとき異方性構造層３０の厚み方向に垂直な方向の変形量は、厚み方向の変形量よりも小さいので、異方性構造層３０の厚み方向に垂直な方向に変形することによって、異方性構造層３０からレリーフ層２０に与えられる厚み方向に垂直な方向に与えられる力を、異方性構造層３０の厚み方向に垂直な方向の変形量と厚み方向の変形量とが等しい場合に比べて、小さくすることができる。これによってレリーフ層３０の厚み方向に垂直な方向の変形が抑制されるので、パターン転写時の押付け圧力がレリーフ層３０の凸部２１が形成される第１表面部２２内で均一となり、基板１５に対して予め定める形状を高精度に転写することができる。
【００４６】
また本実施の形態の転写装置１０によれば、異方性構造層３０は、空孔３９が形成されて伸縮異方性を有する。厚み方向に外力が与えられたとき、異方性構造層３０の空孔３９を除く部分の厚み方向に垂直な方向の変形は、前記空孔３９に臨む空間の容積を小さくするような変形となる。これによって異方性構造層３０全体として見ると、厚み方向に外力が与えられたときの、異方性構造層３０の厚み方向に垂直な方向の変形を抑制することができる。
【００４７】
また本実施の形態の転写装置１０によれば、異方性構造層３０において、第１フィルム３１に形成される厚み方向に貫通する第１透孔３３と、第２フィルム３２に形成される厚み方向に貫通し、前記第１透孔３３よりも大きな第２透孔３４とが連通するようにして、複数の第１および第２フィルム３１，３２が交互に積層される。このように連通する第１透孔３３と第２透孔３４とによって、異方性構造層３０に、厚み方向に延びるとともに、厚み方向に垂直な方向の寸法が変化するような空孔３９を形成することができる。また異方性構造層３０の第１フィルム３１は、弾発性を有するので、厚み方向に外力が与えられると、厚み方向に容易に変形することができる。
【００４８】
本実施の形態において、第１および第２フィルム３１，３２は、ポリエチレン樹脂から成るフィルムを用いたけれども、これに限ることはない。第１および第２フィルム３１，３２は、熱可塑性樹脂から成るフィルムであればよく、たとえばポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（略称：ＰＥＴ）樹脂、およびポリエーテルサルホン（略称：ＰＥＳ）樹脂などの熱可塑性樹脂であってもよい。また第１および第２フィルム３１，３２は、熱可塑性樹脂に熱硬化性材料およびゴム系材料を組合わせた構成であってもよい。
【００４９】
また本実施の形態において、シリコンゴム２６としてＰＤＭＳ樹脂を用いたけれども、これに限ることはない。シリコンゴム２６として、たとえばフルオロシリコンゴムおよびフッ素ゴムを用いてもよい。
【００５０】
また本実施の形態において、レジスト材料１６としてアルカンチオールを用いたけれども、これに限ることはない。エッチングする材料に応じて、レジスト材料１６として、アルキルシロキサンおよびアルキルトリクロロシランなどを用いてもよい。
【００５１】
また本実施の形態において、固定板１３の外枠体１３ａの内空間に発泡金属１３ｂが充填されるとしたけれども、これに限ることはない。前記発泡金属１３ｂの代わりに、通気性を有する多孔質の発泡樹脂を充填してもよい。また前記外枠体１３ａの噴出口１３ｃから均一にガスが噴出するように、前記内空間に整流板を設けるようにしてもよい。
【００５２】
また本実施の形態において、異方性構造層３０の一側部に、空孔３９に連通し、異方性構造層３０内の空気の圧力が、所定の圧力以上になると、前記空孔３９と異方性構造層３０の外部空間とを連通するような圧力弁を設ける構成にしてもよい。これによって異方性構造層３０に気体を導入する圧力の調整を容易にして、異方性構造層３０の厚み方向に垂直な方向の変形量に対する厚み方向の変形量を容易に制御することができる。
【００５３】
本実施の形態において、空孔３９を気孔領域としたけれども、発泡材料などの気孔を有する材料を用いて気孔領域を実現するようにしてもよい。
【００５４】
図８は、本発明の第２の実施形態の転写装置５０を示す正面図である。図９は、転写装置５０を示す側面図である。転写装置５０は、たとえばガラスおよび半導体から成る基板５５などの被加工材に対して、たとえば回路パターンなどの予め定める形状を転写する装置である。転写装置５０は、ステージ５１、転写版５２、固定板５３および加圧ローラ５４を含んで構成される。
【００５５】
ステージ５１は、略鉛直上向きに臨み、略水平に延びる乗載面５１ａを有し、基板５５が水平方向に変位することを規制するようにして、基板５５を前記乗載面５１ａに乗載可能である。転写版５２は、基板５５に転写すべき形状を有する凸部６１が形成される。転写版５２の詳細な説明は後述する。固定板５３は、断面形状が円筒形状となるような筒材であり、その外周部に転写版５２を巻回して保持する。したがって固定板５３が転写版５２を保持している状態では、転写版５２は、断面形状が円筒形状となる。
【００５６】
加圧ローラ５４は、円柱形状であり、その軸線Ｌ５４がステージ５１の乗載面５１ａに平行にして配置され、ステージ５１に向かう方向に変位可能にして、前記軸線Ｌ５４まわりに回転自在にして支持される。加圧ローラ５４は、その外周部に、転写版５２が巻回されて保持する固定板５３が巻回されて保持する。また転写装置５０には、ステージ５１の乗載面５１ａと加圧ローラ５４の軸線Ｌ５４との距離を測定する距離センサ５４ａが、加圧ローラ５４に図示しないモータなどの駆動手段からの回転駆動力を伝達する回転軸５４ｂに設けられる。また転写装置５０には、ステージ５１の乗載面５１ａに与えられる上下方向の圧力を測定する圧力センサ５１ｂが、ステージ５１の所定の箇所に設けられる。
【００５７】
図１０は、転写版５２および固定板５３を示す断面図である。転写版５２は、レリーフ層６０および異方性構造層７０を備える。レリーフ層６０には、転写すべき形状を有する凸部６１が厚み方向一方側の表面部である第１表面部６２に形成される。異方性構造層７０は、レリーフ層６０の厚み方向他方側の表面部である第２表面部６３に連結され、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有する。また異方性構造層７０には、気孔領域として空孔７９が形成されている。このような空孔７９が形成されていることによって、異方性構造層７０は、伸縮異方性を有することができる。異方性構造層７０において、厚み方向に外力が与えられたとき、厚み方向に垂直な方向の変形量の厚み方向の変形量に対する比率は、たとえば０．０５以上、０．３以下である。
【００５８】
図１１は、レリーフ層６０を作製する工程を模式的に示す図である。まずシリコンウエハから成る原盤用基板の厚み方向一方側の表面部を熱酸化することによって、前記表面部に酸化膜を形成する。次に前記酸化膜の上に、たとえばポリメチルメタアクリレート（略称：ＰＭＭＡ）樹脂などのフォトレジストを、スピンコート法によって塗布して、焼成して、レジスト層を形成する。続いて、電子線描画装置を用いて、前記レジスト層の全面にパターン形状を描画露光して、キシレンを用いて現像を行い、レジストパターンを形成する。そして前記レジストパターンを介して、フッ酸を用いて原盤用基板の酸化膜をエッチングして、酸素プラズマのアッシングによってレジストを除去することによって、図１１（１）に示す、レジストパターンのあった部分が残余の部分よりも外方に突出するような凹凸を有する表面部が形成される転写用原盤６４が作製される。
【００５９】
続いて図１１（２）に示すように、アルミニウムなどの金属から成る環状の外周型枠部材６５を、転写用原盤６４の一表面部の外周部分に密着させる。さらに外周型枠部材６５と転写用原盤６４の一表面部とに囲まれる空間に、ポリジメチルシロキサン（略称：ＰＤＭＳ）樹脂などのシリコンゴム６６に硬化剤を加えて流し込む。シリコンゴム６６が硬化してから、外周型枠部材６５と共に転写用原盤６４から離脱させて、図１１（３）に示すようなレリーフ層６０が作製される。
【００６０】
図１２は、異方性構造層７０および転写版５２を作製する工程を模式的に示す図である。まず図１２（１）に示すように、複数のガラス繊維７１および樹脂繊維７２を用いる。繊維強化材であるガラス繊維７１は、ガラスから成る繊維であって、非伸縮性を有する。樹脂繊維７２は、たとえばポリエチレン樹脂などの熱可塑性樹脂から成る繊維である。前記ガラス繊維７１を縦糸とし、前記樹脂繊維７２を横糸として、前記ガラス繊維７１が相互に間隔をあけて配置するともに、前記樹脂繊維７２が相互に間隔をあけて配置して、これらの繊維７１，７２を平織することによって、織物体７３を形成する。織物体７３において、ガラス繊維７１は、樹脂繊維７２に対して垂直に配置される。ガラス繊維７１は、直径の寸法が、たとえば２０マイクロメートル以上、２００マイクロメートル以下の範囲で設定される。樹脂繊維７２は、直径の寸法が、たとえば２０マイクロメートル以上、３００マイクロメートル以下の範囲で設定される。ガラス繊維７１および樹脂繊維７２の直径は、後述する熱圧着のために、樹脂繊維７２がガラス繊維７２よりも、やや大きい寸法としている。
【００６１】
続いて、２つの織物体７３を、一方の織物体７３のガラス繊維７１の延びる方向が、他方の織物体７３のガラス繊維７１の延びる方向に対して垂直になるように配置するとともに、一方の織物体７３のガラス繊維７１が、他方の織物体７３の樹脂繊維７２に重なり合うように配置して、これら２つの織物体７３を積層して、プレスしながら加熱して樹脂繊維７２を軟化させるような熱圧着を行って、非圧縮材７４を形成する。非圧縮材７４は、厚み方向に垂直な方向には非伸縮性を有する。
【００６２】
続いて、複数の非圧縮材７４ならびに複数の有孔フィルム７５および無孔フィルム７７を用いる。弾発材である有孔フィルム７５および無孔フィルム７７は、弾発性を有する、たとえばポリエチレン樹脂などの熱可塑性樹脂から成るフィルムである。有孔フィルム７５および無孔フィルム７７の厚み方向の寸法は、たとえば２０マイクロメートル以上、２００マイクロメートルの範囲で設定される。有孔フィルム７５には、厚み方向に貫通する複数の透孔７６が、全面にわたって均等に分布するように形成される。透孔７６は、その内径の寸法が、たとえば１０マイクロメートル以上、１００マイクロメートル以下の範囲で設定される。
【００６３】
そして図１２（３）に示すように、有孔フィルム７５の透孔７６と非圧縮材７４のガラス繊維７１間の空孔とが連通するようにして、有孔フィルム７５と非圧縮材７４とを交互に積層する。このとき異方性構造層７０の厚み方向一方側の表面部となる部分を、無孔フィルム７７とし、異方性構造層７０の厚み方向他方側の表面部となる部分を、有孔フィルム７５として積層する。有孔フィルム７５と非圧縮材７４とを熱圧着するとともに、無孔フィルム７７と非圧縮材７４とを熱圧着することによって、異方性構造層７０が作製される。このような異方性構造層７０において、有孔フィルム７５および無孔フィルム７７が弾発層部分となり、非圧縮材７４が非圧縮層部分となる。本実施の形態において、異方性構造層７０の厚み方向の寸法は、たとえば６ミリメートル程度である。
【００６４】
続いて、接着剤によって、異方性構造層７０の無孔フィルム７７とレリーフ層６０の第２表面部６３とを連結して、図１２（４）に示すような転写版５２が作製される。このように作製した異方性構造層７０において、ガラス繊維７１は、異方性構造層７０の厚み方向に垂直な方向に延びて配置される。また異方性構造層７０には、図１０に示すように、有孔フィルム７５の透孔７６と非圧縮材７４のガラス繊維７１間の空孔とによって、厚み方向に延びるとともに、厚み方向一方から他方に向かうにつれて厚み方向に垂直な方向の寸法が変化するような異方性を有する空孔７９が形成される。
【００６５】
固定板５３は、詳細に述べると、図１０に示すように、中空構造の外枠体５３ａと、前記外枠体５３ａの内空間に充填され、通気性を有する多孔質の発泡金属５３ｂとを含む。外枠体５３ａにおける転写版５３の異方性構造層７０の厚み方向他方側の表面部に連結される部分には、前記内空間と外枠体５３ａの外空間とを連通する噴出口５３ｃが、異方性構造層７０の空孔７９に対応する位置に形成される。また外枠体５３ａの側部には、前記内空間と外空間とを連通する導入口５３ｄが形成される。本実施の形態において、固定板５３の外枠体５３ａおよび発泡金属５３ｂは、ステンレス鋼製である。
【００６６】
基板５５に形状転写を行うとき、ポンプなどの気体供給手段から所定の圧力で供給される乾燥空気および窒素ガスなどの気体を、固定板５３の外枠体５３ａの導入口５３ｄを介して固定板５３の内空間に導入させる。前記内空間に導入された気体は、発泡金属５３ｂを通過して、噴出口５３ｃを介して異方性構造層７０の空孔７９に流入する。異方性構造層７０は、空孔７９に流入した気体によって、内部が加圧される状態になる。したがって気体を導入する圧力を調整することによって、異方性構造層７０の厚み方向に垂直な方向の変形量に対する厚み方向の変形量を制御することができる。また異方性構造層７０は、厚み方向に垂直な方向に延びる非伸縮性を有するガラス繊維７１によって、厚み方向に垂直な方向に変形することが規制される。
【００６７】
図１３は、基板５５への形状の転写および加工の工程を模式的に示す図である。また図８および図９をも併せて参照する。まず、図１３（１）に示すように、金属薄膜５５ａが厚み方向一方側の表面部に設けられる基板５５を、ステージ５１の乗載面５１ａに乗載して固定し、基板５５の上方に加圧ローラ５４に巻回される固定板５３に巻回されて保持される転写版５２を、転写版５２の凸部が基板５５に臨むようにして配置する。転写版５２のレリーフ層６０の凸部６１に、レジスト材料５６を塗布する。本実施の形態において、基板５５は、クロムをスパッタ成膜して形成される金属薄膜５５ａが設けられるガラス基板である。また本実施の形態において、レジスト材料５６は、たとえばオクタデシルトリクロロシラン（略称：ＯＴＳ）をヘキサン溶媒で希釈した溶液であってもよい。
【００６８】
その後、基板５５に転写版５２を前記基板５５の金属薄膜５５ａに当接させて、前記金属薄膜５５ａに凸部６１に塗布されているレジスト材料５６を転写する。このとき固定板５３の上方に配置される加圧ローラ５４によって、転写版５２が固定板５３とともに基板５５に押付けられる。このとき転写版５２のレリーフ層６０の凸部６１の、加圧ローラ５４の軸線Ｌ５４の下方に配置される部分が、基板５５に当接する。
【００６９】
そして距離センサ５４ａによって測定されるステージ５１の乗載面５１ａと加圧ローラ５４の軸線Ｌ５４との距離、および圧力センサ５１ｂによって測定されるステージ５１の乗載面５１ａに与えられる圧力に基づいて、転写版５２が基板５５に所定の圧力で、基板５５の一表面全体にわたって均一な圧力で当接するように、ステージ５１の乗載面５１ａと加圧ローラ５４の軸線Ｌ５４との距離、および転写版５２の異方性構造層７０の空孔７９に流入させる気体の圧力を制御しながら、加圧ローラ５４を軸線Ｌ５４まわりの矢符Ｃ方向に回転し、水平方向一方向Ｄに変位させる。これによって転写版５２のレリーフ層６０の凸部６１は、加圧ローラ５４の軸線Ｌ５４の下方に配置される部分が基板５５に対して水平方向に滑ることなく常に当接しながら回転し、図１３（２）に示すように、基板５５の金属薄膜５５ａの表面全体に、凸部６１に塗布されているレジスト材料５６が転写される。
【００７０】
このように形状の転写を行う場合には、９キロパスカル〜３０キロパスカル（約０．１以上０．３キログラム重毎平方センチメートル以下）程度の圧力を転写版５２から基板５５に与える必要がる。平板状の転写版を用いて、一辺が１メートル角程度の大型の基板の厚み方向一方側の表面全体にレジスト材料を転写するためには、１トン程度の荷重を与える必要がある。このような基板の表面全体において均一に加圧するためには、制御が複雑となり、このような制御を実現できる機構および回路が複雑かつ大型になり、転写装置が大きくなる。これに対して、本実施の形態のように転写版５２を、断面形状が円筒形状にすることによって、転写版５２を基板５５に当接させる圧力を小さくして、均一な圧力で形状を転写できる。またこのような制御も単純になるので、このような制御を実現できる機構および回路も単純かつ小規模になり、転写装置５０を小型化できる。
【００７１】
続いて、図１３（３）に示すように、硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸からなるクロムエッチング液を用いて基板５５の金属薄膜５５ａをエッチングする。その後、レジスト材料５６を除去することによって、図１３（４）に示すように、基板５５の表面部が３次元的に加工され、たとえば回路パターンが形成される。このように基板５５に形状を転写するときに、均一な圧力で転写版５２が基板５５に当接する機構を有しているので、転写精度の低下を抑制することができる。
【００７２】
以上のように本実施の形態の転写装置５０によれば、転写版５２には、異方性構造層７０が備えられる。異方性構造層７０は、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有する。転写すべき形状を有する凸部６１が第１表面部６２に形成されるレリーフ層６０の第２表面部６３に、前記異方性構造層７０が連結される。基板５５に対して予め定める形状を転写するとき、転写版５２のレリーフ層６０の凸部６１を基板５５に当接させて、転写版５２の厚み方向に外力を与える。このとき異方性構造層７０の厚み方向に垂直な方向の変形量は、厚み方向の変形量よりも小さいので、異方性構造層７０の厚み方向に垂直な方向に変形することによって、異方性構造層７０からレリーフ層６０に与えられる厚み方向に垂直な方向に与えられる力を、異方性構造層７０の厚み方向に垂直な方向の変形量と厚み方向の変形量とが等しい場合に比べて、小さくすることができる。これによってレリーフ層６０の厚み方向に垂直な方向の変形が抑制されるので、パターン転写時の押付け圧力がレリーフ層６０の凸部６１が形成される第１表面部６２内で均一となり、基板５５に対して予め定める形状を高精度に転写することができる。
【００７３】
また本実施の形態の転写装置５０によれば、異方性構造層７０は、弾発性を有する有孔フィルム７５および無孔フィルム７７から成る弾発層部分と、厚み方向に垂直な方向に延びて配置され、非伸縮性を有するガラス繊維７１を有する非伸縮材７４とが積層される。これによって異方性構造層７０に厚み方向の外力が与えられると、有孔フィルム７５および無孔フィルム７７が変形するけれども、非伸縮材７４によって、有孔フィルム７５および無孔フィルム７７の厚み方向に垂直な方向の変形が規制される。したがって異方性構造層７０が、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有することを実現できる。
【００７４】
また本実施の形態の転写装置５０によれば、有孔フィルム７５は、厚み方向に貫通する複数の透孔７６が形成され、非伸縮材７４は、複数のガラス繊維７１が相互に間隔をあけて配置され、ガラス繊維７１間に、有孔フィルム７５の透孔７６に連通する空孔７９が形成される。これによって厚み方向に外力が与えられたとき、空孔７９の内空間に臨む有孔フィルム７５および無孔フィルム７７が、前記内空間に充填されるように変形するので、異方性構造層７０は、厚み方向に容易に変形することができる。
【００７５】
本実施の形態において、異方性構造層７０の空孔７９に臨む空間は空洞になっているとしたけれども、たとえば前記空孔７９に臨む空間に発泡樹脂を設けてもよい。
【００７６】
図１４は、本発明の第３の実施形態の転写装置における転写版８０を作製する工程を模式的に示す図である。本実施の形態の転写装置は、前述の第１および第２実施形態の転写装置１０，５０における転写版１２，５２を除いては、同様の構成であるので、同様の構成については説明を省略し、第１および第２実施形態の転写装置１０，５０とは異なる転写版８０についてだけ以下に説明する。
【００７７】
まず図１４（１）に示すように、複数のガラス繊維８１を用いる。繊維強化材であるガラス繊維８１は、ガラスから成る繊維であって、非伸縮性を有する。ガラス繊維８１を相互に間隔をあけて一方向に延びるように配置し、このように配置された複数のガラス繊維８１の上に、さらにガラス繊維８１を相互に間隔をあけて前記一方向に対して垂直な他方向に延びるように配置する。換言すれば、ガラス繊維８１は、格子状に配置される。本実施の形態において、ガラス繊維８１は、直径の寸法が、たとえば１０マイクロメートル以上、２００マイクロメートル以下の範囲で設定される。ガラス繊維８１は、縦横に延びるガラス繊維を織った織物状の構造にしてもよい。
【００７８】
続いて、図１４（２）に示すように、弾発材である、たとえばポリエチレン樹脂などの熱可塑性樹脂８２を溶融させて、熱可塑性樹脂８２に前述の格子状に配置されるガラス繊維８１を埋設して、フィルム８３を形成する。フィルム８３は、熱可塑性樹脂８２の弾発性によって、厚み方向に伸縮性を有し、ガラス繊維８１の非伸縮性によって、厚み方向に垂直な方向に非伸縮性を有する。フィルム８３は、その厚み方向の寸法が、たとえば３０マイクロメートル以上、１０００マイクロメートル以下の範囲となるように設定される。
【００７９】
続いて、図１４（３）に示すように、複数のフィルム８３を積層して、熱溶着して、異方性構造層８４が作製される。このとき隣り合うフィルム８３は、ガラス樹脂８１の交差部分が、互いに厚み方向に並ばないようにして熱溶着される。またこのとき、隣り合う２つのフィルム８３は、一方のフィルム８３において他方のフィルム８３に隣接するガラス繊維８１の延びる方向と、他方のフィルム８３において一方のフィルム８３に隣接するガラス繊維８１の延びる方向とが垂直になるようにして、熱溶着される。これによって、異方性構造層８４において、隣り合うフィルム８３は、ガラス樹脂８１の交差部分が、互いに厚み方向に並ぶ場合にくらべて、厚み方向に外力が与えられたときの異方性構造層８４の厚み方向の変形量を大きくすることができる。このような異方性構造層８０において、熱可塑性樹脂８２が弾発層部分となり、ガラス繊維８１を含む熱可塑性樹脂８２の一部分が非圧縮層部分となる。本実施の形態において、異方性構造層７０の厚み方向の寸法は、たとえば６ミリメートル程度である。
【００８０】
続いて、接着剤によって、異方性構造層８４とレリーフ層８５の第２表面部とを連結して、図１２（３）に示すような転写版８０が作製される。このように作製した異方性構造層８４において、ガラス繊維８１は、異方性構造層８４の厚み方向に垂直な方向に延びて配置される。レリーフ層８５は、前述の第１および第２の実施形態の転写装置１０，５０におけるレリーフ層２０，６０と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００８１】
以上のように本実施の形態の転写装置によれば、転写版８０の異方性構造層８４は、弾発性を有する熱可塑性樹脂８２から成る弾発層部分と、厚み方向に垂直な方向に延びて配置され、非伸縮性を有するガラス繊維８１を有する非伸縮層部分とが積層される。これによって異方性構造層８４に厚み方向の外力が与えられると、弾発層部分が変形するけれども、非伸縮層部分によって弾発層部分の厚み方向に垂直な方向の変形が規制される。したがって異方性構造層８４が、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有することを実現できる。
【００８２】
また本実施の形態の転写装置によれば、非伸縮層部分は、弾発層部分と同一の熱可塑性樹脂８２中にガラス繊維８１が埋設されるので、非伸縮層部分は、厚み方向に外力が与えられたとき、厚み方向の変形可能であることと、厚み方向に垂直な方向の変形が規制されることとを、同時に実現することができる。
【００８３】
本実施の形態の転写装置において、異方性構造層８４は、ガラス繊維８１が熱可塑性樹脂８２に埋設されて形成されるフィルム８３を積層して作製するとしたけれども、これに限ることはない。たとえば前記フィルム８３とポリエチレン樹脂からなる樹脂フィルムとを交互に積層して溶着して、異方性構造層を作製するようにしてもよい。これによって、フィルム８３に埋設されるガラス繊維８１の交差部分の配置を考慮する必要がなく、容易に異方性構造層を作製することができる。
【００８４】
また、たとえばガラス繊維８１を相互に間隔をあけて一方向に延びるように配置し、このように配置された複数のガラス繊維８１の上に、さらにガラス繊維８１を相互に間隔をあけて前記一方向に対して垂直な他方向に延びるように配置するようなことを繰り返して、格子状のガラス繊維８１の積層体を作製する。その後、熱可塑性樹脂８２を溶融させて、熱可塑性樹脂８２に前記積層体を埋設して異方性構造層８４を作製するようにしてもよい。また熱可塑性樹脂８２の代わりに、熱可塑性樹脂に発泡剤を混合して形成する発泡樹脂を用いてもよい。
【００８５】
また本実施の形態の転写装置において、ガラス繊維８１を用いたけれども、これに限ることはない。ガラス繊維８１の代わりに、樹脂に比べて伸縮性の低い金属製の板材を用いてもよい。このような金属として、たとえばアルミニウムおよびステンレス鋼を用いてもよい。
【００８６】
図１５は、本発明の第４の実施形態の転写装置における基板９１への形状の転写および加工の工程を模式的に示す図である。本実施の形態の転写装置は、前述の第１および第２実施形態の転写装置１０，５０における転写版１２，５２のレリーフ層２０，６０を除いては、同様の構成であるので、同様の構成については説明を省略し、第１および第２実施形態の転写装置１０，５０とは異なるレリーフ層９０と、前記レリーフ層９０を用いた基板９１への形状の転写および加工の工程ついて以下に説明する。また本実施の形態の転写装置の構成は、レリーフ層９０を除いて、第１の実施形態の転写装置１０と同様であるとし、同一の参照符号を付すものとする。
【００８７】
本実施の形態のレリーフ層９０は、図１５（１）に示すように、ステンレス鋼製のレリーフ用基板の一表面部に、チタンなどの金属薄膜を形成し、前記金属薄膜上にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを介してパターン形状を露光して現像して、レリーフ用基板の一表面部に凸部９２を形成することによって作製される。
【００８８】
前記レリーフ層９０を用いる基板９１への形状の転写および加工の工程は、まず、図１５（１）に示すように、二酸化珪素（化学式：ＳｉＯ２）膜９３が一表面部に設けられ、さらに前記二酸化珪素膜９３の上にレジスト材料９４が塗布されるシリコン基板９１を、ステージ１１の乗載面１１ａに乗載して固定し、シリコン基板９１の上方に固定板１３に保持される転写版１２を、転写版１２の凸部９２がシリコン基板９１に臨むようにして配置する。前記レジスト材料９４は、たとえばアクリル樹脂であるＰＭＭＡであり、スピンコート法などによって１００ナノメートル程度の厚みで、二酸化珪素膜９３の上に塗布される。
【００８９】
続いて、シリコン基板９１を摂氏１７５度程度に加熱して、塗布されているレジスト材料９４を軟化させる。そして図１５（２）に示すように、レリーフ層９０を所定の圧力で軟化している状態のレジスト材料９４に押付ける。レジスト材料９４が冷却した後に、レリーフ層９０をレジスト材料９４から離脱させると、図１５（３）に示すように、レジスト材料９４に凸部９２に基づく形状が転写される。
【００９０】
続いて、図１５（４）に示すように、レジスト材料９４をマスクとして、二酸化珪素膜９３をエッチングする。その後、図１５（５）に示すように、アセトンを用いてレジスト材料９４を除去することでシリコン基板９１の一表面部が３次元的に加工され、たとえば回路パターンが形成される。レリーフ層９０をレジスト材料９４から離脱させたとき、レリーフ層９０に押付けられて、二酸化珪素膜９３が露出している部分に、レジスト材料９４がわずかに残る場合がある。このような場合、レジスト材料９４全体を、酸素（化学式：Ｏ２）によるリアクティブイオンエッチング（略称：ＲＩＥ）で薄く表面エッチングを行う。これによってわずかに残っているレジスト材料９４が確実に除去され、高精度の形状転写を実現できる。
【００９１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、異方性構造層の厚み方向に垂直な方向の変形量は、厚み方向の変形量よりも小さいので、異方性構造層の厚み方向に垂直な方向に変形することによって、異方性構造層からレリーフ層に与えられる厚み方向に垂直な方向に与えられる力を、異方性構造層の厚み方向に垂直な方向の変形量と厚み方向の変形量とが等しい場合に比べて、小さくすることができる。これによってレリーフ層の厚み方向に垂直な方向の変形が抑制されるので、パターン転写時の押付け圧力がレリーフ層の凸部が形成される表面部内で均一となり、被加工材に対して予め定める形状を高精度に転写することができる。
【００９３】
また、連通する第１の層部分の透孔と第２の層部分の透孔とによって、異方性構造層に、厚み方向に延びるとともに、厚み方向に垂直な方向の寸法が変化するような気孔領域を形成することができる。また異方性構造層の第１の層部分は弾発性を有するので、厚み方向に外力が与えられると、厚み方向に容易に変形することができる。
【００９４】
また本発明によれば、異方性構造層に厚み方向の外力が与えられると、弾発層部分が変形するけれども、非伸縮層部分によって弾発層部分の厚み方向に垂直な方向の変形が規制される。したがって異方性構造層の厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有することを実現できる。また連通する弾発層部分の透孔と非伸縮層部分の気孔領域とによって、異方性構造層に、厚み方向に延びる異方性を持たせることができる。
【００９５】
また本発明によれば、異方性構造層に厚み方向の外力が与えられると、弾発層部分が変形するけれども、非伸縮層部分によって弾発層部分の厚み方向に垂直な方向の変形が規制される。したがって異方性構造層の厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有することを実現できる。
【００９６】
また、厚み方向に外力が与えられたとき、非伸縮層部分の気孔領域の内空間に臨む弾発層部分が、前記内空間に充填されるように変形するので、異方性構造層は、厚み方向に容易に変形することができる。
【００９７】
また本発明によれば、非伸縮層部分は、弾発層部分と同一の弾発材中に繊維強化材が埋設されるので、非伸縮層部分は、厚み方向に外力が与えられたとき、厚み方向の変形可能であることと、厚み方向に垂直な方向の変形が規制されることとを、同時に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の転写装置１０を示す正面図である。
【図２】転写装置１０を示す側面図である。
【図３】転写版１２および固定板１３を示す断面図である。
【図４】レリーフ層２０を作製する工程を模式的に示す図である。
【図５】異方性構造層３０および転写版１２を作製する工程を模式的に示す図である。
【図６】転写版１３を示す断面図である。
【図７】基板１５への形状の転写および加工の工程を模式的に示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の転写装置５０を示す正面図である。
【図９】転写装置５０を示す側面図である。
【図１０】転写版５２および固定板５３を示す断面図である。
【図１１】レリーフ層６０を作製する工程を模式的に示す図である。
【図１２】異方性構造層７０および転写版５２を作製する工程を模式的に示す図である。
【図１３】基板５５への形状の転写および加工の工程を模式的に示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態の転写装置における転写版８０を作製する工程を模式的に示す図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態の転写装置における基板９１への形状の転写および加工の工程を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０，５０ 転写装置
１２，５２，８０ 転写版
２０，６０，８５ レリーフ層
２１，６１，９２ 凸部
３０，７０，８４ 異方性構造層
３１ 第１フィルム
３２ 第２フィルム
３３ 第１透孔
３４ 第２透孔
３９，７９ 空孔
７１，８１ ガラス繊維
７５ 有孔フィルム
７６ 透孔
８２ 熱可塑性樹脂
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工材に対して予め定める形状を転写する転写装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子および液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイの作製におけるパターン転写方法として、ミクロンまたはサブミクロンサイズの構造をパターン化できるフォトリソグラフィ法および電子ビームリソグラフィ法が用いられる。具体的なパターンの形成工程としては、金属の薄膜が形成されるシリコン基板およびガラス基板の表面に、スピンコート装置などの塗布装置を用いてフォトレジストを塗布する。次に露光装置を用いて、フォトマスクを介してパターン形状を露光し、フォトレジストにパターンを転写する。さらに現像装置を用いて現像して、レジストパターンを形成する。その後、ウエットエッチングおよびドライエッチングなどによって、基板に形成される薄膜をエッチングする。最後に、基板のレジストを剥離して、基板にパターンが形成される。このようにフォトリソグラフィ法によってパターンを形成する場合、複数の装置が必要であるだけでなく、露光装置などの高価な装置が必要となるために、設備投資に対するコストの負担が大きいという問題がある。
【０００３】
また他のパターン転写方法としては、プラズマディスプレイの作製に用いられるスクリーン印刷法がある。スクリーン印刷法では、５０マイクロメートル〜１００マイクロメートル以上のパターンを転写する場合に有効であり、フォトリソグラフィ法を用いる場合に比べて、高価な露光装置が不要となるので、装置に対するコストを低くすることができる。しかしスクリーン印刷法は、スクリーン版の精度および印刷精度等が低く、微細パターンを形成する場合には用いることができない。
【０００４】
これらのパターン転写方法の課題を改善する第１の従来技術として、精度の良好な転写版を用いて微細パターンを転写する微細パターン複製方法がある（たとえば特許文献１参照）。この方法では、原版としてフォトリソグラフィ法でパターニングしたレジストを用い、レジストの表面形状を複製するために、ポリジメチルシロキサン（略称：ＰＤＭＳ）樹脂をレジスト表面に塗布して硬化させ、それを剥がすことで転写版を作製する。この転写版にインクを付けて、転写版を基板に押付けてパターンを転写し、ミクロンオーダーの微細パターン転写を実現している。
【０００５】
また第２の従来技術として、パターンの母型が形成される樹脂層と、前記樹脂層内に配置される硬質の補強材とを有する転写版がある（たとえば特許文献２参照）。このように補強材によって転写版の剛性を高めると、転写版の自重による変形を防止できるので、転写版の面積を大きくすることに起因する転写不良を改善できる。
【０００６】
また第３の従来技術として、シート状の版を張架したフレームを傾斜させて前記版の傾斜下端側を基板の一端部に接近させた後、この版の傾斜下端側をプレスロールによって基板に接触させて、前記プレスロールを基板の表面に沿うように基板の他端部方向に移動させるとともに版の傾斜下端側が順次基板に近接するように前記プレスロールの移動に同期してフレームの傾斜角度を変化させる
パターン転写方法がある（たとえば特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３２８３３８号公報（第１−２頁、図１）
【特許文献２】
特開平１０−１２５４５号公報（第４−５頁、図７、図１２）
【特許文献３】
特開２００２−３６４９９号公報（第３頁、図１−図３）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前述の第１の従来技術では、転写版として樹脂を用いているので、転写版の剛性が低くて伸縮性に富む。面積の大きな基板にパターンを転写する場合には、転写版を大きくする必要があり、転写版が大きくなると、転写版の自重および転写版を基板に押付けるときの押付け圧力によって転写版が大きく変形し、精度良くパターンを転写することが非常に困難になる。またパターン転写時の押付け圧力が転写版の転写面内で異なると、樹脂製の転写版は伸縮性に富むために、パターン転写寸法が転写時にばらつき、所定の転写精度を得ることができない。
【０００９】
また前述の第２の従来技術では、転写版の自重による変形を防止できるけれども、パターン転写時の押付け圧力が転写面内で異なる。これは押付け時の転写版の傾斜および押付け圧力のむらなどに起因する。したがって第２の従来技術を用いても、良好な転写精度を得ることは困難である。
【００１０】
また前述の第３の従来技術では、シート状の版を張架しているために、張力による版の長手方向の変形が生じるだけでなく、プレスロールによる厚み方向の圧力によっても、版の厚み方向に垂直な方向の変形が生じるので、パターン転写寸法が転写時にばらつき、所定の転写精度を得ることができない。
【００１１】
したがって本発明の目的は、被加工材に対して予め定める形状を高精度に転写することができる転写装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被加工材に対して予め定める形状を転写する転写装置において、
転写すべき形状を有する凸部が厚み方向一方側の表面部に形成されるレリーフ層と、
前記レリーフ層の厚み方向他方側の表面部に連結され、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有する異方性構造層とを備える転写版を含み、
前記異方性構造層は、弾発性を有し、厚み方向に貫通する複数の透孔が形成される第１の層部分と、厚み方向に貫通し、前記第１の層部分の透孔よりも大きな透孔が形成される第２の層部分とを有し、
第１および第２の層部分は、第１の層部分の透孔と第２の層部分の透孔とが連通するようにして、積層されることを特徴とする転写装置である。
【００１３】
本発明に従えば、転写版には、異方性構造層が備えられる。異方性構造層は、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有し、転写すべき形状を有する凸部が厚み方向一方側の表面部に形成されるレリーフ層の厚み方向他方側の表面部に連結される。被加工材に対して予め定める形状を転写するとき、転写版のレリーフ層の凸部を被加工材に当接させて、転写版の厚み方向に外力を与える。このとき異方性構造層の厚み方向に垂直な方向の変形量は、厚み方向の変形量よりも小さいので、異方性構造層の厚み方向に垂直な方向に変形することによって、異方性構造層からレリーフ層に与えられる厚み方向に垂直な方向に与えられる力を、異方性構造層の厚み方向に垂直な方向の変形量と厚み方向の変形量とが等しい場合に比べて、小さくすることができる。これによってレリーフ層の厚み方向に垂直な方向の変形が抑制されるので、パターン転写時の押付け圧力がレリーフ層の凸部が形成される表面部内で均一となり、被加工材に対して予め定める形状を高精度に転写することができる。
【００１７】
また、異方性構造層において、第１の層部分に形成される厚み方向に貫通する透孔と、第２の層部分に形成される厚み方向に貫通し、前記第１の層部分の透孔よりも大きな透孔とが連通するようにして、第１および第２の層部分が積層される。このように連通する第１の層部分の透孔と第２の層部分の透孔とによって、異方性構造層に、厚み方向に延びるとともに、厚み方向に垂直な方向の寸法が変化するような異方性を持たせることができる。また異方性構造層の第１の層部分は弾発性を有するので、厚み方向に外力が与えられると、厚み方向に容易に変形することができる。
【００１８】
また本発明は、被加工材に対して予め定める形状を転写する転写装置において、
転写すべき形状を有する凸部が厚み方向一方側の表面部に形成されるレリーフ層と、
前記レリーフ層の厚み方向他方側の表面部に連結され、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有する異方性構造層とを備える転写版を含み、
前記異方性構造層は、弾発性を有する弾発材から成る弾発層部分と、厚み方向に垂直な方向に延びて配置され、非伸縮性を有する繊維強化材を有する非伸縮層部分とが積層されて形成され、
前記弾発層部分は、厚み方向に貫通する複数の透孔が形成され、
前記非伸縮層部分は、複数の繊維強化材が相互に間隔をあけて配置され、繊維強化材間に、弾発層部分の透孔に連通する気孔領域が形成されることを特徴とする転写装置である。
【００１９】
本発明に従えば、異方性構造層は、弾発性を有する弾発材から成る弾発層部分と、厚み方向に垂直な方向に延びて配置され、非伸縮性を有する繊維強化材を有する非伸縮層部分とが積層されて形成される。これによって異方性構造層に厚み方向の外力が与えられると、弾発層部分が変形するけれども、非伸縮層部分によって弾発層部分の厚み方向に垂直な方向の変形が規制される。したがって異方性構造層の厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有することを実現できる。
【００２０】
また弾発層部分は、厚み方向に貫通する複数の透孔が形成され、非伸縮層部分は、複数の繊維強化材が相互に間隔をあけて配置され、繊維強化材間に、弾発層部分の透孔に連通する気孔領域が形成される。このように連通する弾発層部分の透孔と非伸縮層部分の気孔領域とによって、異方性構造層に、厚み方向に延びる異方性を持たせることができる。
【００２１】
また本発明は、被加工材に対して予め定める形状を転写する転写装置において、
転写すべき形状を有する凸部が厚み方向一方側の表面部に形成されるレリーフ層と、
前記レリーフ層の厚み方向他方側の表面部に連結され、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有する異方性構造層とを備える転写版を含み、
前記異方性構造層は、弾発性を有する弾発材から成る弾発層部分と、厚み方向に垂直な方向に延びて配置され、非伸縮性を有する繊維強化材を有する非伸縮層部分とが積層され、
前記弾発層部分は、厚み方向に貫通する複数の透孔が形成され、
前記非伸縮層部分は、複数の繊維強化材が相互に間隔をあけて配置され、繊維強化材間に、弾発層部分の透孔に連通する気孔領域が形成されることを特徴とする転写装置である。
【００２２】
本発明に従えば、異方性構造層は、弾発性を有する弾発材から成る弾発層部分と、厚み方向に垂直な方向に延びて配置され、非伸縮性を有する繊維強化材を有する非伸縮層部分とが積層される。これによって異方性構造層に厚み方向の外力が与えられると、弾発層部分が変形するけれども、非伸縮層部分によって弾発層部分の厚み方向に垂直な方向の変形が規制される。したがって異方性構造層の厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有することを実現できる。
【００２４】
また、弾発層部分は、厚み方向に貫通する複数の透孔が形成され、非伸縮層部分は、複数の繊維強化材が相互に間隔をあけて配置され、繊維強化材間に、弾発層部分の透孔に連通する気孔領域が形成される。これによって厚み方向に外力が与えられたとき、非伸縮層部分の気孔領域の内空間に臨む弾発層部分が、前記内空間に充填されるように変形するので、異方性構造層は、厚み方向に容易に変形することができる。
【００２５】
また本発明は、前記非伸縮層部分は、前記弾発層部分と同一の弾発材中に繊維強化材が埋設されることを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、非伸縮層部分は、弾発層部分と同一の弾発材中に繊維強化材が埋設されるので、非伸縮層部分は、厚み方向に外力が与えられたとき、厚み方向の変形可能であることと、厚み方向に垂直な方向の変形が規制されることとを、同時に実現することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態の転写装置１０を示す正面図である。図２は、転写装置１０を示す側面図である。転写装置１０は、たとえばガラスおよび半導体から成る基板１５などの被加工材に対して、たとえば回路パターンなどの予め定める形状を転写する装置である。転写装置１０は、ステージ１１、転写版１２、固定板１３および加圧ローラ１４を含んで構成される。
【００２８】
ステージ１１は、略鉛直上向きに臨み、略水平に延びる乗載面１１ａを有し、基板１５が水平方向に変位することを規制するようにして、基板１５を前記乗載面１１ａに乗載可能である。転写版１２は、基板１５に転写すべき形状を有する凸部２１が形成される。転写版１２の詳細な説明は後述する。固定板１３は、断面形状が円弧状となるような湾曲した板材であり、転写版１２に連結される状態で、転写版１２を保持する。したがって、固定板１３が転写版１２を保持している状態では、転写版１２は、断面形状が円弧状となるような湾曲した形状となる。
【００２９】
加圧ローラ１４は、円柱形状であり、その軸線Ｌ１４がステージ１１の乗載面１１ａに平行にして配置され、ステージ１１に向かう方向に変位可能にして、前記軸線Ｌ１４まわりに回転自在にして支持される。また転写装置１０には、ステージ１１の乗載面１１ａと加圧ローラ１４の軸線Ｌ１４との距離を測定する距離センサ１４ａが、加圧ローラ１４に図示しないモータなどの駆動手段からの回転駆動力を伝達する回転軸１４ｂに設けられる。また転写装置１０には、ステージ１１の乗載面１１ａに与えられる上下方向の圧力を測定する圧力センサ１１ｂが、ステージ１１の所定の箇所に設けられる。
【００３０】
図３は、転写版１２および固定板１３を示す断面図である。転写版１２は、レリーフ層２０および異方性構造層３０を備える。レリーフ層２０には、転写すべき形状を有する凸部２１が厚み方向一方側の表面部である第１表面部２２に形成される。異方性構造層３０は、レリーフ層２０の厚み方向他方側の表面部である第２表面部２３に連結され、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有する。また異方性構造層３０には、気孔領域として空孔３９が形成されている。このような空孔３９が形成されていることによって、異方性構造層３０は、伸縮異方性を有することができる。異方性構造層３０において、厚み方向に外力が与えられたとき、厚み方向に垂直な方向の変形量の厚み方向の変形量に対する比率は、たとえば０．０５以上、０．３以下である。
【００３１】
図４は、レリーフ層２０を作製する工程を模式的に示す図である。まずチタンおよびアルミニウムなどの金属薄膜が蒸着された原盤用基板の厚み方向一方側の表面にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを介してパターン形状を露光して現像して、レジストパターンを形成する。そして前記レジストパターンを介して、金属薄膜をエッチングして、フォトレジストを除去することによって、図４（１）に示す、レジストパターンのあった部分が残余の部分よりも外方に突出するような凹凸を有する表面部が形成される転写用原盤２４が作製される。
【００３２】
続いて図４（２）に示すように、アルミニウムなどの金属から成る環状の外周型枠部材２５を、転写用原盤２４の前記表面部の外周部分に密着させる。さらに外周型枠部材２５と転写用原盤２４の前記表面部とに臨む空間に、ポリジメチルシロキサン（略称：ＰＤＭＳ）樹脂などのシリコンゴム２６を流し込む。シリコンゴム２６が硬化してから、外周型枠部材２５と共に転写用原盤２４から離脱させて、図４（３）に示すようなレリーフ層２０が作製される。
【００３３】
レリーフ層２０の作製は、スリットコート法およびスピンコート法などによってＰＤＭＳ樹脂を転写用原盤２４の前記表面部に塗布し、ＰＤＭＳ樹脂が硬化した後に、転写用原盤２４から離脱するようにしてもよい。
【００３４】
図５は、異方性構造層３０および転写版１２を作製する工程を模式的に示す図である。まず図５（１）に示すように、複数の第１フィルム３１および第２フィルム３２を用いる。第１フィルム３１および第２フィルム３２は、弾発性を有する、たとえばポリエチレン樹脂などの熱可塑性樹脂から成るフィルムである。第１および第２フィルム３１，３２の厚み方向の寸法は、たとえば２０マイクロメートル以上、２００マイクロメートルの範囲で設定される。
【００３５】
第１フィルム３１には、厚み方向に貫通する複数の第１透孔３３が、全面にわたって均等に分布するように形成される。第１透孔３３は、その内径の寸法が、たとえば４０マイクロメートル以上、１００マイクロメートル以下の範囲で設定される。第２フィルム３２には、厚み方向に貫通し、前記第１フィルム３１の第１透孔３３よりも大きな複数の第２透孔３４が、全面にわたって均等に分布するように形成される。第２透孔３４は、その内径の寸法が、たとえば０．１ミリメートル以上、１ミリメートル以下の範囲で設定される。
【００３６】
続いて第１フィルム３１の第１透孔３３と第２フィルム３２の第２透孔３４とが連通するようにして、第１フィルム３１と第２フィルム３２とを交互に厚み方向に積層し、第１フィルム３１と第２フィルム３２とを熱圧着することによって、図５（２）に示すような異方性構造層３０が作製される。このような異方性構造層３０において、第１フィルム３１が第１の層部分となり、第２フィルム３２が第２の層部分となる。本実施の形態において、異方性構造層３０の厚み方向の寸法は、たとえば１０ミリメートル程度である。続いて、接着剤によって、異方性構造層３０の厚み方向一方側の表面部とレリーフ層２０の第２表面部２３とを連結して、図５（３）および図６に示すような転写版１２が作製される。
【００３７】
図６は、転写版１３を示す断面図である。異方性構造層３０には、図６に示すように、第１フィルム３１の第１透孔３３と第２フィルム３２の第２透孔３４とによって、厚み方向に延びるとともに、厚み方向一方から他方に向かうにつれて、厚み方向に垂直な方向の寸法が変化するような空孔３９が形成される。前記空孔３９は、異方性構造層３０の厚み方向に延びて貫通しているけれども、厚み方向に垂直な方向には貫通していない。
【００３８】
固定板１３は、詳細に述べると、図３に示すように、中空構造の外枠体１３ａと、前記外枠体１３ａの内空間に充填され、通気性を有する多孔質の発泡金属１３ｂとを含む。外枠体１３ａにおける転写版１３の異方性構造層３０の厚み方向他方側の表面部に連結される部分には、前記内空間と外枠体１３ａの外空間とを連通する噴出口１３ｃが、異方性構造層３０の空孔３９に対応する位置に形成される。また外枠体１３ａの側部には、前記内空間と外空間とを連通する導入口１３ｄが形成される。本実施の形態において、固定板１３の外枠体１３ａおよび発泡金属１３ｂは、ステンレス鋼製である。
【００３９】
基板１５に形状転写を行うとき、ポンプなどの気体供給手段から所定の圧力で供給される乾燥空気および窒素ガスなどの気体を、固定板１３の外枠体１３ａの導入口１３ｄを介して固定板１３の内空間に導入させる。前記内空間に導入された気体は、発泡金属１３ｂを通過して、噴出口１３ｃを介して異方性構造層３０の空孔３９に流入する。異方性構造層３０は、空孔３９に流入した気体によって、内部が風船のように加圧される状態になる。したがって気体を導入する圧力を調整することによって、異方性構造層３０の厚み方向に垂直な方向の変形量に対する厚み方向の変形量を制御することができる。
【００４０】
図７は、基板１５への形状の転写および加工の工程を模式的に示す図である。また図１および図２をも併せて参照する。まず、図７（１）に示すように、金属薄膜１５ａが厚み方向一方側の表面部に設けられる基板１５を、ステージ１１の乗載面１１ａに乗載して固定し、基板１５の上方に固定板１３に保持される転写版１２を、転写版１２の凸部が基板１５に臨むようにして配置する。転写版１２のレリーフ層２０の凸部２１に、レジスト材料１６を塗布する。レジスト材料１６は、たとえばアルカンチオール（化学式：ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−１ＳＨ）をエタノール溶媒に溶かした溶液であってもよい。本実施の形態では、アルカンチオールとして、ヘキサデカンチオール（化学式：ＣＨ３（ＣＨ２）１５ＳＨ）を用いた。また本実施の形態において、基板１５は、金を蒸着して形成される金属薄膜１５ａが設けられるガラス基板である。
【００４１】
その後、基板１５に転写版１２を前記基板１５の金属薄膜１５ａに当接させて、前記金属薄膜１５ａに凸部２１に塗布されているレジスト材料１６を転写する。このとき固定板１３の上方に配置される加圧ローラ１４によって、転写版１２が固定板１３とともに基板１５に押付けられる。このとき転写版１２のレリーフ層２０の凸部２１の、加圧ローラ１４の軸線Ｌ１４の下方に配置される部分が、基板１５に当接する。
【００４２】
そして距離センサ１４ａによって測定されるステージ１１の乗載面１１ａと加圧ローラ１４の軸線Ｌ１４との距離、および圧力センサ１１ｂによって測定されるステージ１１の乗載面１１ａに与えられる圧力に基づいて、転写版１２が基板１５に所定の圧力で、基板１５の一表面全体にわたって均一な圧力で当接するように、ステージ１１の乗載面１１ａと加圧ローラ１４の軸線Ｌ１４との距離、および転写版１２の異方性構造層３０の空孔３９に流入させる気体の圧力を制御しながら、加圧ローラ１４を軸線Ｌ１４まわりの矢符Ａ方向に回転し、水平方向一方向Ｂに変位させる。これによって転写版１２のレリーフ層２０の凸部２１は、加圧ローラ１４の軸線Ｌ１４の下方に配置される部分が基板１５に対して滑ることなく常に当接しながら角変位して、図７（２）に示すように、基板１５の金属薄膜１５ａの表面全体に、凸部２１に塗布されているレジスト材料１６が転写される。
【００４３】
このように形状の転写を行う場合には、９キロパスカル以上、３０キロパスカル以下（約０．１以上、０．３キログラム重毎平方センチメートル以下）程度の圧力を転写版１２から基板１５に与える必要がある。平板状の転写版を用いて、一辺が１メートル角程度の大型の基板の厚み方向一方側の表面全体にレジスト材料を転写するためには、１トン程度の荷重を与える必要がある。このような基板の前記表面全体において均一に加圧するためには、制御が複雑となり、このような制御を実現できる機構および回路が複雑かつ大型になり、転写装置が大きくなる。これに対して、本実施の形態のように転写版１２を、断面形状が円弧状となるような湾曲した形状にすることによって、転写版１２を基板１５に当接させる圧力を小さくして、均一な圧力で形状を転写できる。またこのような制御も単純になるので、このような制御を実現できる機構および回路も単純かつ小規模になり、転写装置１０を小型化できる。
【００４４】
続いて、図７（３）に示すように、エッチング液で基板１５の金属薄膜１５ａをエッチングする。その後、レジスト材料１６を除去することによって、図７（４）に示すように、基板１５の表面部が３次元的に加工され、たとえば回路パターンが形成される。このように基板１５に形状を転写するときに、均一な圧力で転写版１２が基板１５に当接する機構を有しているので、転写精度の低下を抑制することができる。
【００４５】
以上のように本実施の形態の転写装置１０によれば、転写版１２には、異方性構造層３０が備えられる。異方性構造層３０は、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有し、転写すべき形状を有する凸部２１が第１表面部２２に形成されるレリーフ層２０の第２表面部２３に連結される。基板１５に対して予め定める形状を転写するとき、転写版１２のレリーフ層２０の凸部２１を基板１５に当接させて、加圧ローラ１４によって転写版１２の厚み方向に外力を与える。このとき異方性構造層３０の厚み方向に垂直な方向の変形量は、厚み方向の変形量よりも小さいので、異方性構造層３０の厚み方向に垂直な方向に変形することによって、異方性構造層３０からレリーフ層２０に与えられる厚み方向に垂直な方向に与えられる力を、異方性構造層３０の厚み方向に垂直な方向の変形量と厚み方向の変形量とが等しい場合に比べて、小さくすることができる。これによってレリーフ層３０の厚み方向に垂直な方向の変形が抑制されるので、パターン転写時の押付け圧力がレリーフ層３０の凸部２１が形成される第１表面部２２内で均一となり、基板１５に対して予め定める形状を高精度に転写することができる。
【００４６】
また本実施の形態の転写装置１０によれば、異方性構造層３０は、空孔３９が形成されて伸縮異方性を有する。厚み方向に外力が与えられたとき、異方性構造層３０の空孔３９を除く部分の厚み方向に垂直な方向の変形は、前記空孔３９に臨む空間の容積を小さくするような変形となる。これによって異方性構造層３０全体として見ると、厚み方向に外力が与えられたときの、異方性構造層３０の厚み方向に垂直な方向の変形を抑制することができる。
【００４７】
また本実施の形態の転写装置１０によれば、異方性構造層３０において、第１フィルム３１に形成される厚み方向に貫通する第１透孔３３と、第２フィルム３２に形成される厚み方向に貫通し、前記第１透孔３３よりも大きな第２透孔３４とが連通するようにして、複数の第１および第２フィルム３１，３２が交互に積層される。このように連通する第１透孔３３と第２透孔３４とによって、異方性構造層３０に、厚み方向に延びるとともに、厚み方向に垂直な方向の寸法が変化するような空孔３９を形成することができる。また異方性構造層３０の第１フィルム３１は、弾発性を有するので、厚み方向に外力が与えられると、厚み方向に容易に変形することができる。
【００４８】
本実施の形態において、第１および第２フィルム３１，３２は、ポリエチレン樹脂から成るフィルムを用いたけれども、これに限ることはない。第１および第２フィルム３１，３２は、熱可塑性樹脂から成るフィルムであればよく、たとえばポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（略称：ＰＥＴ）樹脂、およびポリエーテルサルホン（略称：ＰＥＳ）樹脂などの熱可塑性樹脂であってもよい。また第１および第２フィルム３１，３２は、熱可塑性樹脂に熱硬化性材料およびゴム系材料を組合わせた構成であってもよい。
【００４９】
また本実施の形態において、シリコンゴム２６としてＰＤＭＳ樹脂を用いたけれども、これに限ることはない。シリコンゴム２６として、たとえばフルオロシリコンゴムおよびフッ素ゴムを用いてもよい。
【００５０】
また本実施の形態において、レジスト材料１６としてアルカンチオールを用いたけれども、これに限ることはない。エッチングする材料に応じて、レジスト材料１６として、アルキルシロキサンおよびアルキルトリクロロシランなどを用いてもよい。
【００５１】
また本実施の形態において、固定板１３の外枠体１３ａの内空間に発泡金属１３ｂが充填されるとしたけれども、これに限ることはない。前記発泡金属１３ｂの代わりに、通気性を有する多孔質の発泡樹脂を充填してもよい。また前記外枠体１３ａの噴出口１３ｃから均一にガスが噴出するように、前記内空間に整流板を設けるようにしてもよい。
【００５２】
また本実施の形態において、異方性構造層３０の一側部に、空孔３９に連通し、異方性構造層３０内の空気の圧力が、所定の圧力以上になると、前記空孔３９と異方性構造層３０の外部空間とを連通するような圧力弁を設ける構成にしてもよい。これによって異方性構造層３０に気体を導入する圧力の調整を容易にして、異方性構造層３０の厚み方向に垂直な方向の変形量に対する厚み方向の変形量を容易に制御することができる。
【００５３】
本実施の形態において、空孔３９を気孔領域としたけれども、発泡材料などの気孔を有する材料を用いて気孔領域を実現するようにしてもよい。
【００５４】
図８は、本発明の第２の実施形態の転写装置５０を示す正面図である。図９は、転写装置５０を示す側面図である。転写装置５０は、たとえばガラスおよび半導体から成る基板５５などの被加工材に対して、たとえば回路パターンなどの予め定める形状を転写する装置である。転写装置５０は、ステージ５１、転写版５２、固定板５３および加圧ローラ５４を含んで構成される。
【００５５】
ステージ５１は、略鉛直上向きに臨み、略水平に延びる乗載面５１ａを有し、基板５５が水平方向に変位することを規制するようにして、基板５５を前記乗載面５１ａに乗載可能である。転写版５２は、基板５５に転写すべき形状を有する凸部６１が形成される。転写版５２の詳細な説明は後述する。固定板５３は、断面形状が円筒形状となるような筒材であり、その外周部に転写版５２を巻回して保持する。したがって固定板５３が転写版５２を保持している状態では、転写版５２は、断面形状が円筒形状となる。
【００５６】
加圧ローラ５４は、円柱形状であり、その軸線Ｌ５４がステージ５１の乗載面５１ａに平行にして配置され、ステージ５１に向かう方向に変位可能にして、前記軸線Ｌ５４まわりに回転自在にして支持される。加圧ローラ５４は、その外周部に、転写版５２が巻回されて保持する固定板５３が巻回されて保持する。また転写装置５０には、ステージ５１の乗載面５１ａと加圧ローラ５４の軸線Ｌ５４との距離を測定する距離センサ５４ａが、加圧ローラ５４に図示しないモータなどの駆動手段からの回転駆動力を伝達する回転軸５４ｂに設けられる。また転写装置５０には、ステージ５１の乗載面５１ａに与えられる上下方向の圧力を測定する圧力センサ５１ｂが、ステージ５１の所定の箇所に設けられる。
【００５７】
図１０は、転写版５２および固定板５３を示す断面図である。転写版５２は、レリーフ層６０および異方性構造層７０を備える。レリーフ層６０には、転写すべき形状を有する凸部６１が厚み方向一方側の表面部である第１表面部６２に形成される。異方性構造層７０は、レリーフ層６０の厚み方向他方側の表面部である第２表面部６３に連結され、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有する。また異方性構造層７０には、気孔領域として空孔７９が形成されている。このような空孔７９が形成されていることによって、異方性構造層７０は、伸縮異方性を有することができる。異方性構造層７０において、厚み方向に外力が与えられたとき、厚み方向に垂直な方向の変形量の厚み方向の変形量に対する比率は、たとえば０．０５以上、０．３以下である。
【００５８】
図１１は、レリーフ層６０を作製する工程を模式的に示す図である。まずシリコンウエハから成る原盤用基板の厚み方向一方側の表面部を熱酸化することによって、前記表面部に酸化膜を形成する。次に前記酸化膜の上に、たとえばポリメチルメタアクリレート（略称：ＰＭＭＡ）樹脂などのフォトレジストを、スピンコート法によって塗布して、焼成して、レジスト層を形成する。続いて、電子線描画装置を用いて、前記レジスト層の全面にパターン形状を描画露光して、キシレンを用いて現像を行い、レジストパターンを形成する。そして前記レジストパターンを介して、フッ酸を用いて原盤用基板の酸化膜をエッチングして、酸素プラズマのアッシングによってレジストを除去することによって、図１１（１）に示す、レジストパターンのあった部分が残余の部分よりも外方に突出するような凹凸を有する表面部が形成される転写用原盤６４が作製される。
【００５９】
続いて図１１（２）に示すように、アルミニウムなどの金属から成る環状の外周型枠部材６５を、転写用原盤６４の一表面部の外周部分に密着させる。さらに外周型枠部材６５と転写用原盤６４の一表面部とに囲まれる空間に、ポリジメチルシロキサン（略称：ＰＤＭＳ）樹脂などのシリコンゴム６６に硬化剤を加えて流し込む。シリコンゴム６６が硬化してから、外周型枠部材６５と共に転写用原盤６４から離脱させて、図１１（３）に示すようなレリーフ層６０が作製される。
【００６０】
図１２は、異方性構造層７０および転写版５２を作製する工程を模式的に示す図である。まず図１２（１）に示すように、複数のガラス繊維７１および樹脂繊維７２を用いる。繊維強化材であるガラス繊維７１は、ガラスから成る繊維であって、非伸縮性を有する。樹脂繊維７２は、たとえばポリエチレン樹脂などの熱可塑性樹脂から成る繊維である。前記ガラス繊維７１を縦糸とし、前記樹脂繊維７２を横糸として、前記ガラス繊維７１が相互に間隔をあけて配置するともに、前記樹脂繊維７２が相互に間隔をあけて配置して、これらの繊維７１，７２を平織することによって、織物体７３を形成する。織物体７３において、ガラス繊維７１は、樹脂繊維７２に対して垂直に配置される。ガラス繊維７１は、直径の寸法が、たとえば２０マイクロメートル以上、２００マイクロメートル以下の範囲で設定される。樹脂繊維７２は、直径の寸法が、たとえば２０マイクロメートル以上、３００マイクロメートル以下の範囲で設定される。ガラス繊維７１および樹脂繊維７２の直径は、後述する熱圧着のために、樹脂繊維７２がガラス繊維７２よりも、やや大きい寸法としている。
【００６１】
続いて、２つの織物体７３を、一方の織物体７３のガラス繊維７１の延びる方向が、他方の織物体７３のガラス繊維７１の延びる方向に対して垂直になるように配置するとともに、一方の織物体７３のガラス繊維７１が、他方の織物体７３の樹脂繊維７２に重なり合うように配置して、これら２つの織物体７３を積層して、プレスしながら加熱して樹脂繊維７２を軟化させるような熱圧着を行って、非圧縮材７４を形成する。非圧縮材７４は、厚み方向に垂直な方向には非伸縮性を有する。
【００６２】
続いて、複数の非圧縮材７４ならびに複数の有孔フィルム７５および無孔フィルム７７を用いる。弾発材である有孔フィルム７５および無孔フィルム７７は、弾発性を有する、たとえばポリエチレン樹脂などの熱可塑性樹脂から成るフィルムである。有孔フィルム７５および無孔フィルム７７の厚み方向の寸法は、たとえば２０マイクロメートル以上、２００マイクロメートルの範囲で設定される。有孔フィルム７５には、厚み方向に貫通する複数の透孔７６が、全面にわたって均等に分布するように形成される。透孔７６は、その内径の寸法が、たとえば１０マイクロメートル以上、１００マイクロメートル以下の範囲で設定される。
【００６３】
そして図１２（３）に示すように、有孔フィルム７５の透孔７６と非圧縮材７４のガラス繊維７１間の空孔とが連通するようにして、有孔フィルム７５と非圧縮材７４とを交互に積層する。このとき異方性構造層７０の厚み方向一方側の表面部となる部分を、無孔フィルム７７とし、異方性構造層７０の厚み方向他方側の表面部となる部分を、有孔フィルム７５として積層する。有孔フィルム７５と非圧縮材７４とを熱圧着するとともに、無孔フィルム７７と非圧縮材７４とを熱圧着することによって、異方性構造層７０が作製される。このような異方性構造層７０において、有孔フィルム７５および無孔フィルム７７が弾発層部分となり、非圧縮材７４が非圧縮層部分となる。本実施の形態において、異方性構造層７０の厚み方向の寸法は、たとえば６ミリメートル程度である。
【００６４】
続いて、接着剤によって、異方性構造層７０の無孔フィルム７７とレリーフ層６０の第２表面部６３とを連結して、図１２（４）に示すような転写版５２が作製される。このように作製した異方性構造層７０において、ガラス繊維７１は、異方性構造層７０の厚み方向に垂直な方向に延びて配置される。また異方性構造層７０には、図１０に示すように、有孔フィルム７５の透孔７６と非圧縮材７４のガラス繊維７１間の空孔とによって、厚み方向に延びるとともに、厚み方向一方から他方に向かうにつれて厚み方向に垂直な方向の寸法が変化するような異方性を有する空孔７９が形成される。
【００６５】
固定板５３は、詳細に述べると、図１０に示すように、中空構造の外枠体５３ａと、前記外枠体５３ａの内空間に充填され、通気性を有する多孔質の発泡金属５３ｂとを含む。外枠体５３ａにおける転写版５３の異方性構造層７０の厚み方向他方側の表面部に連結される部分には、前記内空間と外枠体５３ａの外空間とを連通する噴出口５３ｃが、異方性構造層７０の空孔７９に対応する位置に形成される。また外枠体５３ａの側部には、前記内空間と外空間とを連通する導入口５３ｄが形成される。本実施の形態において、固定板５３の外枠体５３ａおよび発泡金属５３ｂは、ステンレス鋼製である。
【００６６】
基板５５に形状転写を行うとき、ポンプなどの気体供給手段から所定の圧力で供給される乾燥空気および窒素ガスなどの気体を、固定板５３の外枠体５３ａの導入口５３ｄを介して固定板５３の内空間に導入させる。前記内空間に導入された気体は、発泡金属５３ｂを通過して、噴出口５３ｃを介して異方性構造層７０の空孔７９に流入する。異方性構造層７０は、空孔７９に流入した気体によって、内部が加圧される状態になる。したがって気体を導入する圧力を調整することによって、異方性構造層７０の厚み方向に垂直な方向の変形量に対する厚み方向の変形量を制御することができる。また異方性構造層７０は、厚み方向に垂直な方向に延びる非伸縮性を有するガラス繊維７１によって、厚み方向に垂直な方向に変形することが規制される。
【００６７】
図１３は、基板５５への形状の転写および加工の工程を模式的に示す図である。また図８および図９をも併せて参照する。まず、図１３（１）に示すように、金属薄膜５５ａが厚み方向一方側の表面部に設けられる基板５５を、ステージ５１の乗載面５１ａに乗載して固定し、基板５５の上方に加圧ローラ５４に巻回される固定板５３に巻回されて保持される転写版５２を、転写版５２の凸部が基板５５に臨むようにして配置する。転写版５２のレリーフ層６０の凸部６１に、レジスト材料５６を塗布する。本実施の形態において、基板５５は、クロムをスパッタ成膜して形成される金属薄膜５５ａが設けられるガラス基板である。また本実施の形態において、レジスト材料５６は、たとえばオクタデシルトリクロロシラン（略称：ＯＴＳ）をヘキサン溶媒で希釈した溶液であってもよい。
【００６８】
その後、基板５５に転写版５２を前記基板５５の金属薄膜５５ａに当接させて、前記金属薄膜５５ａに凸部６１に塗布されているレジスト材料５６を転写する。このとき固定板５３の上方に配置される加圧ローラ５４によって、転写版５２が固定板５３とともに基板５５に押付けられる。このとき転写版５２のレリーフ層６０の凸部６１の、加圧ローラ５４の軸線Ｌ５４の下方に配置される部分が、基板５５に当接する。
【００６９】
そして距離センサ５４ａによって測定されるステージ５１の乗載面５１ａと加圧ローラ５４の軸線Ｌ５４との距離、および圧力センサ５１ｂによって測定されるステージ５１の乗載面５１ａに与えられる圧力に基づいて、転写版５２が基板５５に所定の圧力で、基板５５の一表面全体にわたって均一な圧力で当接するように、ステージ５１の乗載面５１ａと加圧ローラ５４の軸線Ｌ５４との距離、および転写版５２の異方性構造層７０の空孔７９に流入させる気体の圧力を制御しながら、加圧ローラ５４を軸線Ｌ５４まわりの矢符Ｃ方向に回転し、水平方向一方向Ｄに変位させる。これによって転写版５２のレリーフ層６０の凸部６１は、加圧ローラ５４の軸線Ｌ５４の下方に配置される部分が基板５５に対して水平方向に滑ることなく常に当接しながら回転し、図１３（２）に示すように、基板５５の金属薄膜５５ａの表面全体に、凸部６１に塗布されているレジスト材料５６が転写される。
【００７０】
このように形状の転写を行う場合には、９キロパスカル〜３０キロパスカル（約０．１以上０．３キログラム重毎平方センチメートル以下）程度の圧力を転写版５２から基板５５に与える必要がる。平板状の転写版を用いて、一辺が１メートル角程度の大型の基板の厚み方向一方側の表面全体にレジスト材料を転写するためには、１トン程度の荷重を与える必要がある。このような基板の表面全体において均一に加圧するためには、制御が複雑となり、このような制御を実現できる機構および回路が複雑かつ大型になり、転写装置が大きくなる。これに対して、本実施の形態のように転写版５２を、断面形状が円筒形状にすることによって、転写版５２を基板５５に当接させる圧力を小さくして、均一な圧力で形状を転写できる。またこのような制御も単純になるので、このような制御を実現できる機構および回路も単純かつ小規模になり、転写装置５０を小型化できる。
【００７１】
続いて、図１３（３）に示すように、硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸からなるクロムエッチング液を用いて基板５５の金属薄膜５５ａをエッチングする。その後、レジスト材料５６を除去することによって、図１３（４）に示すように、基板５５の表面部が３次元的に加工され、たとえば回路パターンが形成される。このように基板５５に形状を転写するときに、均一な圧力で転写版５２が基板５５に当接する機構を有しているので、転写精度の低下を抑制することができる。
【００７２】
以上のように本実施の形態の転写装置５０によれば、転写版５２には、異方性構造層７０が備えられる。異方性構造層７０は、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有する。転写すべき形状を有する凸部６１が第１表面部６２に形成されるレリーフ層６０の第２表面部６３に、前記異方性構造層７０が連結される。基板５５に対して予め定める形状を転写するとき、転写版５２のレリーフ層６０の凸部６１を基板５５に当接させて、転写版５２の厚み方向に外力を与える。このとき異方性構造層７０の厚み方向に垂直な方向の変形量は、厚み方向の変形量よりも小さいので、異方性構造層７０の厚み方向に垂直な方向に変形することによって、異方性構造層７０からレリーフ層６０に与えられる厚み方向に垂直な方向に与えられる力を、異方性構造層７０の厚み方向に垂直な方向の変形量と厚み方向の変形量とが等しい場合に比べて、小さくすることができる。これによってレリーフ層６０の厚み方向に垂直な方向の変形が抑制されるので、パターン転写時の押付け圧力がレリーフ層６０の凸部６１が形成される第１表面部６２内で均一となり、基板５５に対して予め定める形状を高精度に転写することができる。
【００７３】
また本実施の形態の転写装置５０によれば、異方性構造層７０は、弾発性を有する有孔フィルム７５および無孔フィルム７７から成る弾発層部分と、厚み方向に垂直な方向に延びて配置され、非伸縮性を有するガラス繊維７１を有する非伸縮材７４とが積層される。これによって異方性構造層７０に厚み方向の外力が与えられると、有孔フィルム７５および無孔フィルム７７が変形するけれども、非伸縮材７４によって、有孔フィルム７５および無孔フィルム７７の厚み方向に垂直な方向の変形が規制される。したがって異方性構造層７０が、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有することを実現できる。
【００７４】
また本実施の形態の転写装置５０によれば、有孔フィルム７５は、厚み方向に貫通する複数の透孔７６が形成され、非伸縮材７４は、複数のガラス繊維７１が相互に間隔をあけて配置され、ガラス繊維７１間に、有孔フィルム７５の透孔７６に連通する空孔７９が形成される。これによって厚み方向に外力が与えられたとき、空孔７９の内空間に臨む有孔フィルム７５および無孔フィルム７７が、前記内空間に充填されるように変形するので、異方性構造層７０は、厚み方向に容易に変形することができる。
【００７５】
本実施の形態において、異方性構造層７０の空孔７９に臨む空間は空洞になっているとしたけれども、たとえば前記空孔７９に臨む空間に発泡樹脂を設けてもよい。
【００７６】
図１４は、本発明の第３の実施形態の転写装置における転写版８０を作製する工程を模式的に示す図である。本実施の形態の転写装置は、前述の第１および第２実施形態の転写装置１０，５０における転写版１２，５２を除いては、同様の構成であるので、同様の構成については説明を省略し、第１および第２実施形態の転写装置１０，５０とは異なる転写版８０についてだけ以下に説明する。
【００７７】
まず図１４（１）に示すように、複数のガラス繊維８１を用いる。繊維強化材であるガラス繊維８１は、ガラスから成る繊維であって、非伸縮性を有する。ガラス繊維８１を相互に間隔をあけて一方向に延びるように配置し、このように配置された複数のガラス繊維８１の上に、さらにガラス繊維８１を相互に間隔をあけて前記一方向に対して垂直な他方向に延びるように配置する。換言すれば、ガラス繊維８１は、格子状に配置される。本実施の形態において、ガラス繊維８１は、直径の寸法が、たとえば１０マイクロメートル以上、２００マイクロメートル以下の範囲で設定される。ガラス繊維８１は、縦横に延びるガラス繊維を織った織物状の構造にしてもよい。
【００７８】
続いて、図１４（２）に示すように、弾発材である、たとえばポリエチレン樹脂などの熱可塑性樹脂８２を溶融させて、熱可塑性樹脂８２に前述の格子状に配置されるガラス繊維８１を埋設して、フィルム８３を形成する。フィルム８３は、熱可塑性樹脂８２の弾発性によって、厚み方向に伸縮性を有し、ガラス繊維８１の非伸縮性によって、厚み方向に垂直な方向に非伸縮性を有する。フィルム８３は、その厚み方向の寸法が、たとえば３０マイクロメートル以上、１０００マイクロメートル以下の範囲となるように設定される。
【００７９】
続いて、図１４（３）に示すように、複数のフィルム８３を積層して、熱溶着して、異方性構造層８４が作製される。このとき隣り合うフィルム８３は、ガラス樹脂８１の交差部分が、互いに厚み方向に並ばないようにして熱溶着される。またこのとき、隣り合う２つのフィルム８３は、一方のフィルム８３において他方のフィルム８３に隣接するガラス繊維８１の延びる方向と、他方のフィルム８３において一方のフィルム８３に隣接するガラス繊維８１の延びる方向とが垂直になるようにして、熱溶着される。これによって、異方性構造層８４において、隣り合うフィルム８３は、ガラス樹脂８１の交差部分が、互いに厚み方向に並ぶ場合にくらべて、厚み方向に外力が与えられたときの異方性構造層８４の厚み方向の変形量を大きくすることができる。このような異方性構造層８０において、熱可塑性樹脂８２が弾発層部分となり、ガラス繊維８１を含む熱可塑性樹脂８２の一部分が非圧縮層部分となる。本実施の形態において、異方性構造層７０の厚み方向の寸法は、たとえば６ミリメートル程度である。
【００８０】
続いて、接着剤によって、異方性構造層８４とレリーフ層８５の第２表面部とを連結して、図１２（３）に示すような転写版８０が作製される。このように作製した異方性構造層８４において、ガラス繊維８１は、異方性構造層８４の厚み方向に垂直な方向に延びて配置される。レリーフ層８５は、前述の第１および第２の実施形態の転写装置１０，５０におけるレリーフ層２０，６０と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００８１】
以上のように本実施の形態の転写装置によれば、転写版８０の異方性構造層８４は、弾発性を有する熱可塑性樹脂８２から成る弾発層部分と、厚み方向に垂直な方向に延びて配置され、非伸縮性を有するガラス繊維８１を有する非伸縮層部分とが積層される。これによって異方性構造層８４に厚み方向の外力が与えられると、弾発層部分が変形するけれども、非伸縮層部分によって弾発層部分の厚み方向に垂直な方向の変形が規制される。したがって異方性構造層８４が、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有することを実現できる。
【００８２】
また本実施の形態の転写装置によれば、非伸縮層部分は、弾発層部分と同一の熱可塑性樹脂８２中にガラス繊維８１が埋設されるので、非伸縮層部分は、厚み方向に外力が与えられたとき、厚み方向の変形可能であることと、厚み方向に垂直な方向の変形が規制されることとを、同時に実現することができる。
【００８３】
本実施の形態の転写装置において、異方性構造層８４は、ガラス繊維８１が熱可塑性樹脂８２に埋設されて形成されるフィルム８３を積層して作製するとしたけれども、これに限ることはない。たとえば前記フィルム８３とポリエチレン樹脂からなる樹脂フィルムとを交互に積層して溶着して、異方性構造層を作製するようにしてもよい。これによって、フィルム８３に埋設されるガラス繊維８１の交差部分の配置を考慮する必要がなく、容易に異方性構造層を作製することができる。
【００８４】
また、たとえばガラス繊維８１を相互に間隔をあけて一方向に延びるように配置し、このように配置された複数のガラス繊維８１の上に、さらにガラス繊維８１を相互に間隔をあけて前記一方向に対して垂直な他方向に延びるように配置するようなことを繰り返して、格子状のガラス繊維８１の積層体を作製する。その後、熱可塑性樹脂８２を溶融させて、熱可塑性樹脂８２に前記積層体を埋設して異方性構造層８４を作製するようにしてもよい。また熱可塑性樹脂８２の代わりに、熱可塑性樹脂に発泡剤を混合して形成する発泡樹脂を用いてもよい。
【００８５】
また本実施の形態の転写装置において、ガラス繊維８１を用いたけれども、これに限ることはない。ガラス繊維８１の代わりに、樹脂に比べて伸縮性の低い金属製の板材を用いてもよい。このような金属として、たとえばアルミニウムおよびステンレス鋼を用いてもよい。
【００８６】
図１５は、本発明の第４の実施形態の転写装置における基板９１への形状の転写および加工の工程を模式的に示す図である。本実施の形態の転写装置は、前述の第１および第２実施形態の転写装置１０，５０における転写版１２，５２のレリーフ層２０，６０を除いては、同様の構成であるので、同様の構成については説明を省略し、第１および第２実施形態の転写装置１０，５０とは異なるレリーフ層９０と、前記レリーフ層９０を用いた基板９１への形状の転写および加工の工程ついて以下に説明する。また本実施の形態の転写装置の構成は、レリーフ層９０を除いて、第１の実施形態の転写装置１０と同様であるとし、同一の参照符号を付すものとする。
【００８７】
本実施の形態のレリーフ層９０は、図１５（１）に示すように、ステンレス鋼製のレリーフ用基板の一表面部に、チタンなどの金属薄膜を形成し、前記金属薄膜上にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを介してパターン形状を露光して現像して、レリーフ用基板の一表面部に凸部９２を形成することによって作製される。
【００８８】
前記レリーフ層９０を用いる基板９１への形状の転写および加工の工程は、まず、図１５（１）に示すように、二酸化珪素（化学式：ＳｉＯ２）膜９３が一表面部に設けられ、さらに前記二酸化珪素膜９３の上にレジスト材料９４が塗布されるシリコン基板９１を、ステージ１１の乗載面１１ａに乗載して固定し、シリコン基板９１の上方に固定板１３に保持される転写版１２を、転写版１２の凸部９２がシリコン基板９１に臨むようにして配置する。前記レジスト材料９４は、たとえばアクリル樹脂であるＰＭＭＡであり、スピンコート法などによって１００ナノメートル程度の厚みで、二酸化珪素膜９３の上に塗布される。
【００８９】
続いて、シリコン基板９１を摂氏１７５度程度に加熱して、塗布されているレジスト材料９４を軟化させる。そして図１５（２）に示すように、レリーフ層９０を所定の圧力で軟化している状態のレジスト材料９４に押付ける。レジスト材料９４が冷却した後に、レリーフ層９０をレジスト材料９４から離脱させると、図１５（３）に示すように、レジスト材料９４に凸部９２に基づく形状が転写される。
【００９０】
続いて、図１５（４）に示すように、レジスト材料９４をマスクとして、二酸化珪素膜９３をエッチングする。その後、図１５（５）に示すように、アセトンを用いてレジスト材料９４を除去することでシリコン基板９１の一表面部が３次元的に加工され、たとえば回路パターンが形成される。レリーフ層９０をレジスト材料９４から離脱させたとき、レリーフ層９０に押付けられて、二酸化珪素膜９３が露出している部分に、レジスト材料９４がわずかに残る場合がある。このような場合、レジスト材料９４全体を、酸素（化学式：Ｏ２）によるリアクティブイオンエッチング（略称：ＲＩＥ）で薄く表面エッチングを行う。これによってわずかに残っているレジスト材料９４が確実に除去され、高精度の形状転写を実現できる。
【００９１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、異方性構造層の厚み方向に垂直な方向の変形量は、厚み方向の変形量よりも小さいので、異方性構造層の厚み方向に垂直な方向に変形することによって、異方性構造層からレリーフ層に与えられる厚み方向に垂直な方向に与えられる力を、異方性構造層の厚み方向に垂直な方向の変形量と厚み方向の変形量とが等しい場合に比べて、小さくすることができる。これによってレリーフ層の厚み方向に垂直な方向の変形が抑制されるので、パターン転写時の押付け圧力がレリーフ層の凸部が形成される表面部内で均一となり、被加工材に対して予め定める形状を高精度に転写することができる。
【００９３】
また、連通する第１の層部分の透孔と第２の層部分の透孔とによって、異方性構造層に、厚み方向に延びるとともに、厚み方向に垂直な方向の寸法が変化するような気孔領域を形成することができる。また異方性構造層の第１の層部分は弾発性を有するので、厚み方向に外力が与えられると、厚み方向に容易に変形することができる。
【００９４】
また本発明によれば、異方性構造層に厚み方向の外力が与えられると、弾発層部分が変形するけれども、非伸縮層部分によって弾発層部分の厚み方向に垂直な方向の変形が規制される。したがって異方性構造層の厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有することを実現できる。また連通する弾発層部分の透孔と非伸縮層部分の気孔領域とによって、異方性構造層に、厚み方向に延びる異方性を持たせることができる。
【００９５】
また本発明によれば、異方性構造層に厚み方向の外力が与えられると、弾発層部分が変形するけれども、非伸縮層部分によって弾発層部分の厚み方向に垂直な方向の変形が規制される。したがって異方性構造層の厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有することを実現できる。
【００９６】
また、厚み方向に外力が与えられたとき、非伸縮層部分の気孔領域の内空間に臨む弾発層部分が、前記内空間に充填されるように変形するので、異方性構造層は、厚み方向に容易に変形することができる。
【００９７】
また本発明によれば、非伸縮層部分は、弾発層部分と同一の弾発材中に繊維強化材が埋設されるので、非伸縮層部分は、厚み方向に外力が与えられたとき、厚み方向の変形可能であることと、厚み方向に垂直な方向の変形が規制されることとを、同時に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の転写装置１０を示す正面図である。
【図２】転写装置１０を示す側面図である。
【図３】転写版１２および固定板１３を示す断面図である。
【図４】レリーフ層２０を作製する工程を模式的に示す図である。
【図５】異方性構造層３０および転写版１２を作製する工程を模式的に示す図である。
【図６】転写版１３を示す断面図である。
【図７】基板１５への形状の転写および加工の工程を模式的に示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の転写装置５０を示す正面図である。
【図９】転写装置５０を示す側面図である。
【図１０】転写版５２および固定板５３を示す断面図である。
【図１１】レリーフ層６０を作製する工程を模式的に示す図である。
【図１２】異方性構造層７０および転写版５２を作製する工程を模式的に示す図である。
【図１３】基板５５への形状の転写および加工の工程を模式的に示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態の転写装置における転写版８０を作製する工程を模式的に示す図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態の転写装置における基板９１への形状の転写および加工の工程を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０，５０ 転写装置
１２，５２，８０ 転写版
２０，６０，８５ レリーフ層
２１，６１，９２ 凸部
３０，７０，８４ 異方性構造層
３１ 第１フィルム
３２ 第２フィルム
３３ 第１透孔
３４ 第２透孔
３９，７９ 空孔
７１，８１ ガラス繊維
７５ 有孔フィルム
７６ 透孔
８２ 熱可塑性樹脂
Claims (4)
- 被加工材に対して予め定める形状を転写する転写装置において、
転写すべき形状を有する凸部が厚み方向一方側の表面部に形成されるレリーフ層と、
前記レリーフ層の厚み方向他方側の表面部に連結され、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有する異方性構造層とを備える転写版を含み、
前記異方性構造層は、弾発性を有し、厚み方向に貫通する複数の透孔が形成される第１の層部分と、厚み方向に貫通し、前記第１の層部分の透孔よりも大きな透孔が形成される第２の層部分とを有し、
第１および第２の層部分は、第１の層部分の透孔と第２の層部分の透孔とが連通するようにして、積層されることを特徴とする転写装置。 - 被加工材に対して予め定める形状を転写する転写装置において、
転写すべき形状を有する凸部が厚み方向一方側の表面部に形成されるレリーフ層と、
前記レリーフ層の厚み方向他方側の表面部に連結され、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有する異方性構造層とを備える転写版を含み、
前記異方性構造層は、弾発性を有する弾発材から成る弾発層部分と、厚み方向に垂直な方向に延びて配置され、非伸縮性を有する繊維強化材を有する非伸縮層部分とが積層されて形成され、
前記弾発層部分は、厚み方向に貫通する複数の透孔が形成され、
前記非伸縮層部分は、複数の繊維強化材が相互に間隔をあけて配置され、繊維強化材間に、弾発層部分の透孔に連通する気孔領域が形成されることを特徴とする転写装置。 - 被加工材に対して予め定める形状を転写する転写装置において、
転写すべき形状を有する凸部が厚み方向一方側の表面部に形成されるレリーフ層と、
前記レリーフ層の厚み方向他方側の表面部に連結され、厚み方向に外力が与えられたときの厚み方向に垂直な方向の変形量が、厚み方向の変形量よりも小さい伸縮異方性を有する異方性構造層とを備える転写版を含み、
前記異方性構造層は、弾発性を有する弾発材から成る弾発層部分と、厚み方向に垂直な方向に延びて配置され、非伸縮性を有する繊維強化材を有する非伸縮層部分とが積層され、
前記弾発層部分は、厚み方向に貫通する複数の透孔が形成され、
前記非伸縮層部分は、複数の繊維強化材が相互に間隔をあけて配置され、繊維強化材間に、弾発層部分の透孔に連通する気孔領域が形成されることを特徴とする転写装置。 - 前記非伸縮層部分は、前記弾発層部分と同一の弾発材中に繊維強化材が埋設されることを特徴とする請求項３記載の転写装置。
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