JP7245973B2

JP7245973B2 - PATTERN FORMATION METHOD AND APPARATUS

Info

Publication number: JP7245973B2
Application number: JP2019017649A
Authority: JP
Inventors: 未散黒宮
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-02-04
Filing date: 2019-02-04
Publication date: 2023-03-27
Anticipated expiration: 2039-02-04
Also published as: CN111516251A; CN111516251B; JP2020126905A

Description

本開示は、インプリント技術を用いたパターンの形成方法および装置に関する。 The present disclosure relates to a pattern forming method and apparatus using imprint technology.

（インプリント技術の背景，適用分野）
近年、ディスプレイ、照明などの商品に用いられる光学部品において、特殊光学特性を発揮するナノメートル（ｎｍ）オーダーからミクロン（μｍ）オーダーの微細なパターンを形成することで、光の反射、回折を制御した従来にない新機能を発現したデバイスを実現することが望まれている。また、システムＬＳＩなどの半導体において、高集積化に伴った配線の微細化も望まれている。このような微細な構造を形成する方法としてはフォトリソグラフィー技術や電子線描画技術に加えて、近年ではインプリント技術が注目されている。 (Background of imprint technology, application fields)
In recent years, in optical components used in products such as displays and lighting, light reflection and diffraction have been controlled by forming fine patterns on the order of nanometers (nm) to microns (μm) that exhibit special optical properties. It is desired to realize a device exhibiting new functions that have never existed before. Further, in semiconductors such as system LSIs, miniaturization of wiring is desired along with high integration. As a method for forming such a fine structure, in addition to photolithography technology and electron beam drawing technology, imprint technology has been attracting attention in recent years.

インプリント技術とは、微細形状が予め表面に加工された型を、基材表面に塗布された樹脂に押し付けることで、微細構造を形成する方法である。 The imprint technique is a method of forming a fine structure by pressing a mold having a surface pre-processed with a fine shape against a resin applied to the substrate surface.

インプリント方法としては、基板表面に塗布された熱可塑性樹脂をガラス転移温度以上に加熱したモールドを押し当てることにより形状を転写する熱インプリント法と、ＵＶ硬化樹脂を用いてモールドを押し当てた状態でＵＶ光を照射することにより形状を転写するＵＶインプリント法が一般的である。熱インプリント法は、材料の選択性が広いという特徴があるが、形状を転写させる際にモールドを昇温および降温する必要があるため、スループットが低いという問題がある。一方、ＵＶインプリント法は、紫外線で硬化する材料に限定されるため、熱インプリントと比較すると選択性が狭いものの、数秒～数十秒で硬化を完了させることが可能である為、スループットが非常に高い。熱インプリント法およびＵＶインプリント法のいずれを採用するかは、適用するデバイスにより異なるが、材料起因の問題がない場合には、ＵＶインプリント法が量産工法として適していると考えられる。 As the imprinting method, a heat imprinting method in which the shape is transferred by pressing a mold heated to a temperature higher than the glass transition temperature of the thermoplastic resin applied to the substrate surface, and a UV curable resin was used to press the mold. A UV imprint method is generally used in which a shape is transferred by irradiating UV light in a state. The thermal imprint method is characterized by its wide material selectivity, but it has the problem of low throughput because it is necessary to heat and cool the mold when transferring the shape. On the other hand, the UV imprint method is limited to materials that can be cured with ultraviolet rays, so the selectivity is narrower than that of the thermal imprint method. very high. Which of the thermal imprinting method and the UV imprinting method is adopted depends on the device to be applied, but the UV imprinting method is considered to be suitable as a mass production method if there are no problems caused by materials.

（ＵＶインプリント法のインプリント方式）
次に、ＵＶインプリント法によってパターンを形成するインプリント方式としては、平板式インプリント方式が一般的である。 (Imprint method of UV imprint method)
Next, as an imprint method for forming a pattern by a UV imprint method, a flat plate imprint method is generally used.

また、対象とする基材がＰＥＴなどのフィルムである場合には、表面に微細形状が形成されたモールド付きのロールを用いて、フィルムの送りと同時にフィルム上に微細構造を転写するロールトゥロール式インプリント方式もあり、さらなるスループットの向上が見込める。 In addition, when the target substrate is a film such as PET, a roll with a mold having a fine shape formed on the surface is used to transfer the fine structure onto the film at the same time as the film is fed. There is also a type imprint method, which is expected to further improve throughput.

（平板式インプリント方式）
以下に、平板式インプリント方式によってパターンを形成する際の一般的な工程フローについて図２を用いて説明する。 (flat plate imprint method)
A general process flow for forming a pattern by the flat plate imprint method will be described below with reference to FIG.

図２は、一般的な平板式インプリント工程の概略模式図である。 FIG. 2 is a schematic diagram of a general flat plate imprinting process.

まずは、図２の工程（ａ）に示すように、ステージ２０１上に、被加工基材２０４を準備し、ディスペンサやインクジェットなどを用いて転写材料２０３を塗布する。 First, as shown in step (a) of FIG. 2, a substrate 204 to be processed is prepared on a stage 201, and a transfer material 203 is applied using a dispenser, inkjet, or the like.

次に、図２の工程（ｂ）に示すように、転写すべきパターンを有するモールド２０２の凹凸パターンを被加工基材２０４上の転写材料２０３に接触させてロール２０５によって加圧する。さらに、図２の工程（ｃ）に示すように、モールド２０２を押し付けた状態でＵＶ照射器２０６からをＵＶを照射し、光硬化樹脂を硬化させ、硬化した転写材料２０３とする。 Next, as shown in step (b) of FIG. 2, the uneven pattern of the mold 202 having the pattern to be transferred is brought into contact with the transfer material 203 on the base material 204 to be processed and pressed by the roll 205 . Further, as shown in step (c) of FIG. 2, UV is irradiated from the UV irradiator 206 while the mold 202 is being pressed to harden the photocurable resin to form a hardened transfer material 203 .

次に、図２（ｄ）に示すように、モールド２０２を、被加工基材２０４に対して、斜め上向きまたは垂直方向へ移動させることで、硬化した転写材料２０３から離型させる。離型後、被加工基材２０４上に転写材料２０３による転写パターンが形成される。 Next, as shown in FIG. 2D, the mold 202 is moved obliquely upward or in a vertical direction with respect to the substrate 204 to be processed, thereby releasing the hardened transfer material 203 . After releasing the mold, a transfer pattern is formed by the transfer material 203 on the base material 204 to be processed.

（ロールトゥロールインプリント方式）
次に、以下に、ロールトゥロールインプリント方式によってパターンを形成する際の一般的な工法について図３を用いて説明する。 (Roll-to-roll imprint method)
Next, a general method for forming a pattern by roll-to-roll imprinting will be described below with reference to FIG.

図３は、一般的なロールトゥロール式インプリント工法の概略模式図である。 FIG. 3 is a schematic diagram of a general roll-to-roll imprinting method.

まず、連続的に走行するフィルム３０４上に、ダイ３０７から転写材料３０３を押し出し塗布する。次にフィルム３０４は表面に微細形状を有するモールド３０２が設置されたロール３０５と、ロール３０５に所定の加圧で押付けられた加圧ロール３０９の間を通通することで、モールド３０２の微細形状に転写材料３０３が充填される。次にモールド３０２に対しＵＶ照射器３０６からＵＶ光を照射させることで、転写材料３０３はモールド３０２の微細形状に充填された状態で硬化する。最後にフィルム３０４は離型ロール３０８とロール３０５の間を通過し、離型ロール３０８に沿って走行することで、モールド３０２から離型され、フィルム３０４上に微細形状が形成される。 First, the transfer material 303 is extruded from the die 307 and applied onto the continuously running film 304 . Next, the film 304 is passed between a roll 305 having a mold 302 having a fine shape on its surface and a pressure roll 309 pressed against the roll 305 with a predetermined pressure, so that the fine shape of the mold 302 is formed. Transfer material 303 is filled. Next, by irradiating the mold 302 with UV light from the UV irradiator 306 , the transfer material 303 is cured while being filled in the fine shape of the mold 302 . Finally, the film 304 passes between a release roll 308 and a roll 305 , runs along the release roll 308 , is released from the mold 302 , and fine features are formed on the film 304 .

上記の方式は、フィルム基材の片側の面に微細形状を形成する方式である。もう一方の面にも同様に微細形状を形成する必要がある場合には、例えば、上記と同構成を２工程用意し、工程間でフィルムを反転させて製造する方法が考えられる。その際、フィルム基材の両面に形成される微細形状同士の相対位置精度が求められる。 The above method is a method of forming a fine shape on one surface of the film substrate. If it is necessary to similarly form a fine shape on the other surface, for example, a method of preparing two steps of the same configuration as above and reversing the film between the steps is conceivable. At that time, the relative position accuracy between the fine shapes formed on both sides of the film substrate is required.

上記のような各インプリント方式において、図２（ｄ）や図３に示すように、モールドを硬化した転写材料から離型させる際に、パターンサイズが小さい領域から平坦部あるいはパターンサイズが大きい領域に切り替わる箇所のパターンサイズが小さい領域の終端部において、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、転写パターンの表面角部が欠けるパターン欠陥が生じ、転写精度が悪化する現象が起こる。このパターン欠陥は、モールドに、特にＮｉなどを始めとする金属モールドを用いた際に頻繁に発生する。 In each of the above imprinting methods, as shown in FIG. 2D and FIG. 3, when the mold is released from the hardened transfer material, the area from the area with the small pattern size to the flat area or the area with the large pattern size As shown in FIGS. 4(a) and 4(b), at the end of the area where the pattern size is switched to , a pattern defect occurs in which the corner of the surface of the transfer pattern is chipped, resulting in a phenomenon of degraded transfer accuracy. This pattern defect frequently occurs when a metal mold such as Ni is used for the mold.

その要因の一つとして、モールドのパターンサイズが小さい領域から平坦部あるいはパターンサイズが大きい領域に離型していく際に、その境界付近で離型速度が急激に速くなり、パターンサイズが小さい領域の終端部に急激に大きな離型抵抗がかかることによりパターン欠陥が発生することが知られている。 One of the factors is that when the mold is released from a region with a small pattern size to a flat portion or a region with a large pattern size, the mold release speed suddenly increases near the boundary, resulting in a region with a small pattern size. It is known that a pattern defect occurs when a large release resistance is abruptly applied to the terminal end of the pattern.

上記課題を解決する為に、例えば、特許文献１に記載のパターン毎にＵＶ光の露光量を調節する方法が知られている。特許文献１では、パターンサイズが小さく離型抵抗が高い領域に対して、平坦部あるいはパターンサイズが大きい領域で離型抵抗が小さい領域よりもＵＶ露光量を小さくして転写材料の硬化度を下げることにより、パターンサイズが小さい領域が離型しやすくなり、その境界付近で離型速度が急激に速くなり、パターンサイズが小さい領域の終端部に急激に大きな離型抵抗がかかることを抑制することができる。その結果、パターンサイズが小さい領域の終端部にパターン欠陥が生じるのを抑制することができ、良好な転写精度を得ることができる。 In order to solve the above problems, for example, a method of adjusting the exposure amount of UV light for each pattern described in Patent Document 1 is known. In Patent Document 1, for a region with a small pattern size and a high mold release resistance, the degree of curing of the transfer material is reduced by making the UV exposure amount smaller than the region with a low mold release resistance in a flat portion or a region with a large pattern size. As a result, the region with a small pattern size can be easily released from the mold, and the release speed is rapidly increased near the boundary between the regions. can be done. As a result, it is possible to suppress pattern defects from occurring at the end portion of a region with a small pattern size, and obtain good transfer accuracy.

特開２０１１－１８１５４８号JP 2011-181548

以上説明したように、従来のインプリント方法として、パターン毎にＵＶ光の露光量を調節することにより、パターンサイズが小さい領域から平坦部あるいはパターンサイズが大きい領域に切り替わる箇所のパターンサイズが小さい領域の終端部にパターン欠陥が生じるのを抑制する方法が提案されている。この方法は、平板式インプリント方式のように、ＵＶ照射時にモールドが固定されている場合には、パターン領域毎にＵＶ光の露光量を調節することが出来るため適用することができる。 As described above, as a conventional imprinting method, by adjusting the exposure amount of UV light for each pattern, a region with a small pattern size at a portion where a region with a small pattern size switches to a flat portion or a region with a large pattern size. A method has been proposed for suppressing the occurrence of pattern defects at the terminal end of the . This method can be applied when the mold is fixed during UV irradiation, as in the flat plate imprint method, because the amount of UV light exposure can be adjusted for each pattern region.

しかしながら、先行例に示す方法は、ロールトゥロールインプリント方式の場合には、ＵＶ光源がバー型であること、さらにはモールド付きロールが高速で回転しながら転写するため、パターン領域毎にＵＶ光の露光量を変化させるのが困難である。 However, in the method shown in the prior example, in the case of the roll-to-roll imprint method, since the UV light source is a bar type and the roll with the mold rotates at high speed for transfer, UV light is applied to each pattern region. It is difficult to change the exposure dose of

本開示は上記従来の問題点に鑑み、良好な転写精度を得ることが可能なパターンの形成方法および装置を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a pattern forming method and apparatus capable of obtaining good transfer accuracy in view of the conventional problems described above.

上記目的を達成する為に、本開示のパターンの形成方法は、転写材料を塗布されたモールドに被転写体を上から押圧し、前記被転写体と前記モールド間に転写材料を充填する充填工程と、前記充填された転写材料をＵＶ照射により被転写体上に硬化させる硬化工程と、前記転写材料を硬化された前記被転写体を前記モールドから離型させる離型工程と、を有し、前記硬化工程において、前記モールドのパターンサイズの小さい領域から平坦部あるいは前記パターンサイズの小さい領域からパターンサイズの大きい領域に切り替わる箇所における前記パターンサイズの小さい箇所の終端部である切替部、を冷却し、前記離型工程において、前記切替部を加熱する。 In order to achieve the above object, the pattern forming method of the present disclosure includes a filling step of pressing a transfer material from above against a mold coated with a transfer material, and filling the space between the transfer material and the mold with the transfer material. and a curing step of curing the filled transfer material on the transfer material by UV irradiation, and a releasing step of releasing the transfer material cured transfer material from the mold, In the curing step, a switching portion, which is an end portion of the small pattern size portion at a portion where the pattern size region of the mold switches from the small pattern size region to the flat portion or the pattern size region switches from the pattern size region to the large pattern size region, is cooled. and heating the switching portion in the releasing step.

以上のように、本開示のパターンの形成方法および装置によれば、良好な転写精度を得ることができる。 As described above, according to the pattern forming method and apparatus of the present disclosure, good transfer accuracy can be obtained.

本実施の形態におけるインプリント工程の概略模式図Schematic diagram of an imprinting step in the present embodiment 一般的な平板式インプリント工程の概略模式図Schematic diagram of general flat plate imprinting process 一般的なロールトゥロールインプリント工程の概略模式図Schematic diagram of general roll-to-roll imprint process （ａ）転写欠陥の上面ＳＥＭ画像を示す顕微鏡写真（ｂ）転写欠陥の断面ＳＥＭ画像を示す顕微鏡写真(a) A micrograph showing a top surface SEM image of a transfer defect (b) A micrograph showing a cross-sectional SEM image of a transfer defect

（実施の形態）
以下、本実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 (Embodiment)
Hereinafter, this embodiment will be described with reference to the drawings.

図１は、本実施の形態におけるパターンの形成方法を説明する概略模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a method of forming a pattern according to this embodiment.

まず始めに、図１－（ａ）を用いて、本実施の形態におけるロールトゥロール両面インプリントの装置構成を説明する。 First, with reference to FIG. 1-(a), the apparatus configuration for roll-to-roll double-sided imprinting according to the present embodiment will be described.

まず、片面にパターンを形成する為に、転写材料１０３をフィルム１０４上に供給する場所に第１コーティングロール１０１が設置されている。また、表面にパターンが形成された第１モールド１０２が取り付けられた第１ロール１０５と、それに接触するように第１加圧ロール１０９と第１離型ロール１０８が設置されている。 First, a first coating roll 101 is installed at a place where a transfer material 103 is supplied onto a film 104 in order to form a pattern on one side. Also, a first roll 105 to which a first mold 102 having a pattern formed on the surface is attached, and a first pressure roll 109 and a first release roll 108 are installed so as to be in contact with the first roll 105 .

次に、片面を形成した後に裏面にもパターンを形成するために、片面と同様に、転写材料１０３をフィルム１０４上に供給する場所に第２コーティングロール１１２が設置されている。また、表面にパターンが形成された第２モールド１１３が取り付けられた第２ロール１１４と、それに接触するように第２加圧ロール１１６と第２離型ロール１１５が設置されている。 Next, in order to form a pattern on the back side after forming one side, a second coating roll 112 is installed at a place where the transfer material 103 is supplied onto the film 104 in the same manner as for the one side. Also, a second roll 114 to which a second mold 113 having a pattern formed on the surface is attached, and a second pressure roll 116 and a second release roll 115 are installed so as to be in contact with the second roll 114 .

本ロール構成において、フィルム１０４は、第１コーティングロール１０１の図面上方を経て、第１加圧ロール１０９の図面上方から第１加圧ロール１０９に接触するように巻かれ、第１モールド１０２に接触し、図面下方で第１離型ロール１０８と接触する。その後、第２コーティングロール１１２の図面下方を経て、第２加圧ロール１１６と第２モールド１１３に接触するように巻かれ、最後に第２離型ロール１１５と接触するように巻かれており、各ロールの回転により図面の左方から右方へ送られる。 In this roll configuration, the film 104 passes through the upper side of the first coating roll 101 in the drawing, is wound from the upper side of the drawing of the first pressure roll 109 so as to come into contact with the first pressure roll 109 , and contacts the first mold 102 . and contact with the first release roll 108 in the lower part of the drawing. After that, it passes through the lower part of the drawing of the second coating roll 112, is wound so as to be in contact with the second pressure roll 116 and the second mold 113, and is finally wound so as to be in contact with the second release roll 115, The rotation of each roll moves the drawing from left to right.

第１コーティングロール１０１上には第１ダイ１０７が配置され、フィルム１０４上に転写材料１０３が塗布される。第２コーティングロール１１２上には第２ダイ１１７が配置され、フィルム１０４上に転写材料１０３が塗布される。また、第１加圧ロール１０９と第１モールド１０２の間をフィルム１０４が通過した後においては、第１ロール１０５下方に配置された第１ＵＶ照射器１０６よりＵＶ光が照射され、転写材料１０３を硬化する。その後、第２コーティングロール１１２の下方に配置された第２ダイ１１７より、フィルム１０４上に転写材料１０３が塗布され、第２加圧ロール１１６と第２モールド１１３の間をフィルム１０４が通過した後においては、第２ロール１１４の上方に配置された第２ＵＶ照射器１１８よりＵＶ光が照射され、転写材料１０３を硬化した後、第２離型ロール１１５からフィルム１０４が離型される。 A first die 107 is placed on the first coating roll 101 to apply the transfer material 103 onto the film 104 . A second die 117 is placed on the second coating roll 112 to apply the transfer material 103 onto the film 104 . Further, after the film 104 has passed between the first pressure roll 109 and the first mold 102 , UV light is irradiated from the first UV irradiator 106 arranged below the first roll 105 to irradiate the transfer material 103 . Harden. After that, the transfer material 103 is applied onto the film 104 from the second die 117 arranged below the second coating roll 112, and the film 104 passes between the second pressure roll 116 and the second mold 113. In , UV light is emitted from a second UV irradiator 118 arranged above the second roll 114 to cure the transfer material 103 , and then the film 104 is released from the second release roll 115 .

第１モールド１０２および第２モールド１１３は、それぞれ、パターン領域と平坦部を有する。パターン領域とは、モールド表面に凹凸形状を有する領域であり、凹凸の間隔が大きいほどパターンサイズは大きく、凹凸の間隔が小さいほどパターンサイズは小さい。平坦部とは、モールド表面に凹凸形状を有さない領域である。 The first mold 102 and the second mold 113 each have a pattern area and a flat portion. The pattern area is an area having unevenness on the surface of the mold. The larger the interval between the unevenness, the larger the pattern size, and the smaller the interval between the unevenness, the smaller the pattern size. A flat portion is a region that does not have unevenness on the surface of the mold.

第１ロール１０５の内部には、第１温度制御部１１１が具備される。第２ロール１１４の内部には、第２温度制御部１２０が具備される。第１温度制御部１１１および第２温度制御部１２０は、それぞれ、例えば、加熱用のヒータおよびこれを制御する電力操作器や、冷却用に冷却水や冷却ガスを流すための冷却路およびこれを制御する流量操作器などである。 A first temperature controller 111 is provided inside the first roll 105 . A second temperature controller 120 is provided inside the second roll 114 . The first temperature control unit 111 and the second temperature control unit 120 respectively include, for example, a heater for heating, an electric power operator for controlling the same, and a cooling path for flowing cooling water or cooling gas for cooling, and the same. It is a flow controller to control.

第１温度制御部１１１は、第１モールド１０２上の切替部の下部に配置されることが好ましい。また、第２温度制御部１２０は、第２モールド１１３上の切替部の下部に配置されることが好ましい。ここで、切替部とは、モールドのパターンにおける、パターン領域と平坦部との切り替わり箇所のうちパターン領域の終端部、あるいはパターンサイズの小さい領域と大きい領域との切り替わり箇所のうちパターンサイズの小さい領域の終端部、のことを表す。 The first temperature control section 111 is preferably arranged below the switching section on the first mold 102 . Also, the second temperature control section 120 is preferably arranged below the switching section on the second mold 113 . Here, the switching portion is the terminal portion of the pattern region among the portions where the pattern region and the flat portion are switched in the mold pattern, or the region where the pattern size is small among the portions where the pattern size is small and the large pattern size is switched. The terminal part of

第１ロール１０５および第２ロール１１４の内部には、ロールの回転数を検出し、その情報からＵＶ照射および離型のタイミングを算出することにより、第１温度制御部１１１および第２温度制御部１２０にロールの温度制御の指示を出力する第１ロール制御部１１０および第２ロール制御部１１９が具備されている。 Inside the first roll 105 and the second roll 114, the number of revolutions of the rolls is detected, and the timing of UV irradiation and mold release is calculated from the information, so that the first temperature control unit 111 and the second temperature control unit 120 is provided with a first roll controller 110 and a second roll controller 119 that output instructions for temperature control of the rolls.

第１ロール制御部１１０および第２ロール制御部１１９は、例えばＣＰＵなどの演算機能を有する構成であり、予め設定されたロールの回転数をもとに、ロールの回転数を検出する。また、例えば、第１ロール制御部１１０および第２ロール制御部１１９は、ロールの回転を検出するセンサを含み、センサによって検出されたロールの回転に基づき、ロールの回転数を出力しても良い。また、例えば、第１ロール制御部１１０および第２ロール制御部１１９は、ロールに予め設置されたマーカーを検出するセンサを備え、マーカーの検出時間に基づき、ロールの回転数を出力しても良い。 The first roll control unit 110 and the second roll control unit 119 are configured to have arithmetic functions such as CPUs, for example, and detect the rotation speed of the roll based on the preset rotation speed of the roll. Further, for example, the first roll control unit 110 and the second roll control unit 119 may include a sensor that detects the rotation of the roll, and may output the rotation speed of the roll based on the rotation of the roll detected by the sensor. . Further, for example, the first roll control unit 110 and the second roll control unit 119 may include sensors that detect markers previously installed on the rolls, and may output the number of rotations of the rolls based on the detection time of the markers. .

第１ロール制御部１１０および第２ロール制御部１１９は、第１温度制御部１１１および第２温度制御部１２０に、ロールの温度制御のタイミングを指示として出力する。また、第１ロール制御部１１０および第２ロール制御部１１９は、ロールの温度制御の温度を指示として出力しても良い。 The first roll control unit 110 and the second roll control unit 119 output the timing of roll temperature control to the first temperature control unit 111 and the second temperature control unit 120 as instructions. Further, the first roll control section 110 and the second roll control section 119 may output the temperature of the roll temperature control as an instruction.

第１ロール制御部１１０および第２ロール制御部１１９は、前記第１モールド１０２および第２モールド１１３上の切替部がＵＶ照射範囲内に到達したタイミングにおいて、前記第１モールド１０２および第２モールド１１３上の切替部の下部に配置された第１温度制御部１１１および第２温度制御部１２０に温度制御の指示を出力する。転写材料は、第１温度制御部１１１および第２温度制御部１２０を用いて温度制御される。したがって、ロール回転数に基づいて、ＵＶ照射時の転写材料の温度を制御することが出来る。このようにして、後述する転写材料の冷却が行われる。 The first roll control unit 110 and the second roll control unit 119 control the first mold 102 and the second mold 113 at the timing when the switching parts on the first mold 102 and the second mold 113 reach the UV irradiation range. A temperature control instruction is output to the first temperature control section 111 and the second temperature control section 120 arranged below the upper switching section. The transfer material is temperature controlled using the first temperature control section 111 and the second temperature control section 120 . Therefore, the temperature of the transfer material during UV irradiation can be controlled based on the roll rotation speed. In this manner, cooling of the transfer material, which will be described later, is performed.

さらには、第１ロール制御部１１０および第２ロール制御部１１９は、前記第１モールド１０２および第２モールド１１３が回転し、前記第１モールド１０２および第２モールド１１３上の切替部がＵＶ照射範囲を通過したタイミングにおいて、前記第１モールド１０２および第２モールド１１３上の切替部の下部に配置された第１温度制御部１１１および第２温度制御部１２０に温度制御の指示を出力する。転写材料は、第１温度制御部１１１および第２温度制御部１２０を用いて温度制御される。したがって、ロール回転数に基づいて、離型時の転写材料の温度を制御することが出来る。このようにして、後述する転写材料の加熱が行われる。 Further, the first roll control unit 110 and the second roll control unit 119 are controlled so that the first mold 102 and the second mold 113 are rotated, and the switching portions on the first mold 102 and the second mold 113 are set to the UV irradiation range. , an instruction for temperature control is output to the first temperature control section 111 and the second temperature control section 120 arranged below the switching section on the first mold 102 and the second mold 113 . The transfer material is temperature controlled using the first temperature control section 111 and the second temperature control section 120 . Therefore, the temperature of the transfer material during release can be controlled based on the roll rotation speed. In this manner, the transfer material, which will be described later, is heated.

ここで、前記第１モールド１０２および第２モールド１１３上の切替部において、ＵＶ照射時に温度制御する範囲は、パターンサイズが小さい領域の終端部から５０μｍ～１０００μｍ手前の領域が望ましい。 Here, in the switching portion on the first mold 102 and the second mold 113, the range of temperature control during UV irradiation is desirably a region 50 μm to 1000 μm before the end of the region where the pattern size is small.

温度制御する範囲が５０μｍ以下になると、転写材料の硬化率を下げ、かつ弾性率を下げても、モールドとパターンサイズが小さい領域の接触面積が小さいため、十分に離型抵抗を下げることができないまま平坦部への応力付加が始まり、離型が開始する。その結果、パターンの境界付近で離型速度が急激に速くなり、パターン欠陥が生じる。 If the temperature control range is 50 μm or less, even if the hardening rate and elastic modulus of the transfer material are lowered, the contact area between the mold and the area with the small pattern size is small, so the release resistance cannot be lowered sufficiently. Then, stress application to the flat part starts, and mold release starts. As a result, the release speed suddenly increases near the boundary of the pattern, resulting in pattern defects.

また、温度制御する範囲が１０００μｍ以上になると、離型時に加熱されたモールドを、
次のＵＶ照射までに環境温度まで下げておくことが困難になる。その結果、転写材料の塗布膜厚のばらつきやモールド上パターンの熱収縮につながり、転写精度が悪化する。 Also, when the temperature control range is 1000 μm or more, the mold heated at the time of release is
It becomes difficult to lower the temperature to the ambient temperature before the next UV irradiation. As a result, it leads to variations in the coating film thickness of the transfer material and heat shrinkage of the pattern on the mold, which deteriorates the transfer accuracy.

次に、図１を用いて、本実施の形態におけるパターンの形成方法を説明する。 Next, a pattern forming method according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

まずは、図１の工程（ａ）に示すように、第１ＵＶ照射器１０６のＵＶ照射部と対向する第１モールド１０２上の領域が切替部でない場合、もしくは第２ＵＶ照射器１１８のＵＶ照射部と対向する第２モールド１１３上の領域が切替部でない場合には、第１ロール１０５および第２ロール１１４の表面温度の制御は行わないで、インプリントを行う。 First, as shown in step (a) of FIG. If the area on the opposing second mold 113 is not the switching portion, imprinting is performed without controlling the surface temperatures of the first roll 105 and the second roll 114 .

転写材料１０３としては、ウレタンアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリエステルアクリレート樹脂、アクリルアクリレート樹脂など、様々なＵＶ硬化樹脂が挙げられるが、被転写体の形状や硬化させるのに必要なＵＶ光量などに応じて適宜選択すると良い。 As the transfer material 103, various UV curable resins such as urethane acrylate resin, epoxy acrylate resin, polyester acrylate resin, and acrylic acrylate resin can be used. should be selected as appropriate.

また、第１モールド１０２および第２モールド１１３の材料は、型として必要な剛性や硬度等を有する材料であれば、特に限定されないが、特に金属材料の場合に本開示の効果が大きく得られる。金属材料は、転写材料との離型性が高い材料が望ましく、例えばＮｉである。 In addition, the material of the first mold 102 and the second mold 113 is not particularly limited as long as it is a material having rigidity, hardness, etc. required as a mold, but the effects of the present disclosure can be obtained particularly in the case of a metal material. The metal material is desirably a material having high releasability from the transfer material, such as Ni.

さらに、第１モールド１０２および第２モールド１１３の微細パターンの表面には、転写材料に対する離型性を高める為に、前記微細パターンを覆うように離型層を形成しても良い。離型層は、前記微細パターンの上面にカップリング剤を結合して形成されている。カップリング剤を用いて離型層を形成することにより、単分子膜のような極めて薄い膜とすることができ、転写形状への影響が極めて少なくなる。 Further, on the surfaces of the fine patterns of the first mold 102 and the second mold 113, a release layer may be formed so as to cover the fine patterns in order to improve releasability from the transfer material. The release layer is formed by binding a coupling agent to the upper surface of the fine pattern. By forming the release layer using a coupling agent, a very thin film such as a monomolecular film can be formed, and the effect on the shape of transfer is greatly reduced.

上記カップリング剤としては、例えば、Ｔｉ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ，Ｓｔ、Ｂａ，Ａｌ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｂｉ，Ｆｅ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ，Ｔａ等を有する各種金属アルコキシドを用いることが出来るが、これらの中でも特にＳｉを有する金属アルコキシド、すなわちシランカップリング剤を用いることが望ましい。 Examples of the coupling agent include various metal alkoxides having Ti, Li, Si, Na, K, Mg, Ca, St, Ba, Al, In, Ge, Bi, Fe, Cu, Y, Zr, Ta, etc. can be used, but it is particularly desirable to use a metal alkoxide containing Si, that is, a silane coupling agent.

最後に、第１モールド１０２および第２モールド１１３の全面に転写材料１０３を塗布する方法としては、例えばディスペンス塗布、ロール塗布、グラビア塗布、スクリーン塗布など、様々な方法が挙げられるが、転写材料の性質や被転写体の形状に応じて適宜選択すると良い。 Finally, various methods such as dispensing coating, roll coating, gravure coating, and screen coating can be used to apply the transfer material 103 to the entire surfaces of the first mold 102 and the second mold 113. It is preferable to select it appropriately according to the properties and the shape of the material to be transferred.

次に、工程（ｂ）に示すように、第１モールド１０２上の切替部が第１ＵＶ照射器１０６のＵＶ照射部と対向する領域まで回転したタイミング、つまり、第１ロール１０５の回転数情報から算出されたＵＶ照射のタイミングにおいて、第１ロール１０５の表面を２０度以上２５度以下に冷却することにより、第１モールド１０２のパターンサイズが小さい領域から平坦部あるいはパターンサイズが大きい領域に切り替わる箇所のパターンサイズが小さい領域の終端部を２０度以上２５度以下に冷却する。 Next, as shown in step (b), the timing at which the switching portion on the first mold 102 rotates to the region facing the UV irradiation portion of the first UV irradiation device 106, that is, from the rotation speed information of the first roll 105 At the calculated timing of UV irradiation, by cooling the surface of the first roll 105 to 20 degrees or more and 25 degrees or less, the area where the pattern size of the first mold 102 is changed to the flat part or the area where the pattern size is large. is cooled to 20 degrees or more and 25 degrees or less.

さらに、同様に、第２モールド１１３上の切替部が第２ＵＶ照射器１１８のＵＶ照射部と対向する領域まで回転したタイミング、つまり、第２ロール１１４の回転数情報から算出されたＵＶ照射のタイミングにおいて、第２ロール１１４の表面を２０度以上２５度以下に冷却することにより、第２モールド１１３上の切替部を２０度以上２５度以下に冷却する。 Furthermore, similarly, the timing at which the switching portion on the second mold 113 rotates to the region facing the UV irradiation portion of the second UV irradiator 118, that is, the UV irradiation timing calculated from the rotation speed information of the second roll 114 3, the switching portion on the second mold 113 is cooled to 20 degrees or more and 25 degrees or less by cooling the surface of the second roll 114 to 20 degrees or more and 25 degrees or less.

上記のように、ＵＶ硬化時に切替部を冷却することにより、ＵＶ照射による加温による粘度低下を抑制することが出来る。つまり、転写材料１０３の重合プロセスが進みにくくなるため、二重結合反応率、つまり硬化率が徐々に低下していく。 As described above, by cooling the switching portion during UV curing, it is possible to suppress a decrease in viscosity due to heating due to UV irradiation. In other words, the polymerization process of the transfer material 103 becomes difficult to progress, so the double bond reaction rate, that is, the curing rate gradually decreases.

その結果、切替部の硬化率が低下し、弾性率が低くなるため、離型抵抗が低下し、パターンサイズが小さい領域から平坦部あるいはパターンサイズが大きい領域に切り替わる箇所でその境界付近で離型速度が急激に速くなり、パターンサイズが小さい領域の終端部に急激に大きな離型抵抗がかかるのを抑制し、パターン欠陥の発生を抑制することが可能になる。 As a result, the hardening rate and elastic modulus of the switching part decrease, so the release resistance decreases. It is possible to suppress the occurrence of pattern defects by suppressing the abrupt increase in the speed and the abrupt application of a large release resistance to the end portion of the region with a small pattern size.

ここで、ＵＶ照射のタイミングにおいて、第１モールド１０２上および第２モールド１１３上の切替部の冷却温度は、２０度よりも低くなると、硬化率が小さくなりすぎ、後工程および製品において必要な硬度を得ることが出来ない。また、２５度よりも高くなると、硬化率を十分に下げることが出来ず、パターン欠陥が発生する。 Here, when the cooling temperature of the switching portion on the first mold 102 and the second mold 113 is lower than 20 degrees at the timing of UV irradiation, the hardening rate becomes too small, and the hardness required in the post-process and the product is reduced. can't get On the other hand, when the temperature is higher than 25 degrees, the curing rate cannot be lowered sufficiently, and pattern defects occur.

次に、工程（ｃ）に示すように、第１モールド１０２上の切替部が第１離型ロール１０８の離型部まで回転したタイミング、つまり、第１ロール１０５の回転数情報から算出された離型のタイミングにおいて、第１モールド１０２上の切替部を３５度以上４５度以下に加熱する。 Next, as shown in step (c), the timing at which the switching portion on the first mold 102 rotates to the release portion of the first release roll 108, that is, the rotation speed information of the first roll 105 is calculated. At the release timing, the switching portion on the first mold 102 is heated to 35 degrees or more and 45 degrees or less.

さらに、同様に、第２モールド１１３上の切替部が第２離型ロール１１５の離型部まで回転したタイミング、つまり、第２ロール１１４の回転数情報から算出された離型のタイミングにおいて、第１モールド１０２上の切替部を３５度以上４５度以下に加熱する。 Furthermore, similarly, at the timing when the switching portion on the second mold 113 rotates to the release portion of the second release roll 115, that is, at the release timing calculated from the rotation speed information of the second roll 114, the second 1 The switching portion on the mold 102 is heated to 35 degrees or more and 45 degrees or less.

ここで、ＵＶ照射のタイミングにおいて、第１モールド１０２上および第２モールド１１３上の切替部の加熱温度は、３５度よりも低くなると、転写材料の弾性率を十分に下げることが出来ず、パターン欠陥が発生する。また、４５度よりも高くなると、転写材料の熱膨張によりパターンの変形が起こりやすくなる。 Here, at the timing of UV irradiation, if the heating temperature of the switching portion on the first mold 102 and the second mold 113 is lower than 35 degrees, the elastic modulus of the transfer material cannot be sufficiently lowered, and the pattern is exposed. Defects occur. On the other hand, when the temperature is higher than 45 degrees, the pattern is likely to be deformed due to the thermal expansion of the transfer material.

上記のように、離型時に切替部を加熱することにより、硬化後の転写材料１０３の弾性率が低下し、パターンサイズが小さい領域から平坦部あるいはパターンサイズが大きい領域に切り替わる箇所における離型抵抗の増加量が小さくなり、パターン欠陥の発生を抑制することが可能になる。 As described above, by heating the switching portion at the time of mold release, the elastic modulus of the transfer material 103 after curing is reduced, and the mold release resistance at the portion where the pattern size area is switched from the small pattern size area to the flat area or the pattern size area is large. becomes smaller, making it possible to suppress the occurrence of pattern defects.

さらに、ロールが回転し、工程（ａ）を経て、工程（ｂ）にいたる迄に、工程（ｃ）において加熱された３５度以上４５度以下に加熱された第１ロール１０５上の第１モールド１０２、および第２ロール１１４上の第２モールド１１３を、２０度以上２５度以下まで下げておくことが望ましい。それにより、転写材料の塗布膜厚やロール型上のパターンの膨張を抑制することができるため、転写精度を確保することが出来る。 Furthermore, the rolls are rotated, and the first mold on the first roll 105 heated to 35 degrees or more and 45 degrees or less heated in step (c) reaches step (b) through step (a). 102 and the second mold 113 on the second roll 114 are desirably lowered to 20 degrees or more and 25 degrees or less. As a result, it is possible to suppress the coating film thickness of the transfer material and the expansion of the pattern on the roll mold, so that the transfer accuracy can be ensured.

以上の工程を繰り返すことにより、ヒゲ不良のない欠陥のない転写精度の高いインプリントが可能になる。 By repeating the above steps, it is possible to perform imprinting with high transfer accuracy without defects and without defective whiskers.

本開示は、パターンを高精度に形成することができ、被転写体にパターンを転写するインプリント方法およびインプリント装置等に有用である。 INDUSTRIAL APPLICATION This indication can form a pattern with high precision, and is useful for the imprint method, imprint apparatus, etc. which transfer a pattern to a transfer-receiving body.

１０１第１コーティングロール
１０２第１モールド
１０３、２０３、３０３転写材料
１０４、３０４フィルム
１０５第１ロール
１０６第１ＵＶ照射器
１０７第１ダイ
１０８第１離型ロール
１０９第１加圧ロール
１１０第１ロール制御部
１１１第１温度制御部
１１２第２コーティングロール
１１３第２モールド
１１４第２ロール
１１５第２離型ロール
１１６第２加圧ロール
１１７第２ダイ
１１８第２ＵＶ照射器
１１９第２ロール制御部
１２０第２温度制御部
２０１ステージ
２０２、３０２モールド
２０４被加工基材
２０５、３０５ロール
２０６、３０６ＵＶ照射器
３０７ダイ
３０８離型ロール
３０９加圧ロール 101 first coating roll 102 first mold 103, 203, 303 transfer material 104, 304 film 105 first roll 106 first UV irradiator 107 first die 108 first release roll 109 first pressure roll 110 first roll control Section 111 First Temperature Control Section 112 Second Coating Roll 113 Second Mold 114 Second Roll 115 Second Release Roll 116 Second Pressure Roll 117 Second Die 118 Second UV Irradiator 119 Second Roll Control Section 120 Second Temperature control unit 201 Stage 202, 302 Mold 204 Base material to be processed 205, 305 Rolls 206, 306 UV irradiator 307 Die 308 Release roll 309 Pressure roll

Claims

転写材料を塗布されたモールドに被転写体を上から押圧し、前記被転写体と前記モールド間に転写材料を充填する充填工程と、
前記充填された転写材料をＵＶ照射により被転写体上に硬化させる硬化工程と、
前記転写材料を硬化された前記被転写体を前記モールドから離型させる離型工程と、を有し、
前記硬化工程において、前記モールドのパターンサイズの小さい領域から平坦部あるいは前記パターンサイズの小さい領域からパターンサイズの大きい領域に切り替わる箇所における前記パターンサイズの小さい箇所の終端部である切替部、を冷却し、
前記離型工程において、前記切替部を加熱する、パターンの形成方法。 a filling step of pressing the object to be transferred from above against the mold coated with the transfer material, and filling the space between the object to be transferred and the mold with the transfer material;
a curing step of curing the filled transfer material on the transferred body by UV irradiation;
a mold release step of releasing the transferred body on which the transfer material is cured from the mold;
In the curing step, a switching portion, which is an end portion of the small pattern size portion at a portion where the pattern size region of the mold switches from the small pattern size region to the flat portion or the pattern size region switches from the pattern size region to the large pattern size region, is cooled. ,
The pattern forming method, wherein the switching portion is heated in the releasing step.

前記硬化工程において、回転するモールドの回転数に基づいて前記冷却が行われる、請求項１に記載のパターンの形成方法。 2. The method of forming a pattern according to claim 1, wherein in said curing step, said cooling is performed based on the number of rotations of a rotating mold.

前記硬化工程において、前記モールド側から前記切替部に向かって冷却が行われる、請求項１または２に記載のパターンの形成方法。 3. The pattern forming method according to claim 1, wherein in said curing step, cooling is performed from said mold side toward said switching portion.

前記硬化工程において、前記ＵＶ照射と対向する方向から前記切替部に向かって冷却が行われる、請求項３に記載のパターンの形成方法。 4. The method of forming a pattern according to claim 3, wherein in said curing step, cooling is performed from a direction facing said UV irradiation toward said switching portion.

前記硬化工程において、前記切替部を含む少なくとも５０μｍの領域を冷却する、請求項１～４のいずれかに記載のパターンの形成方法。 5. The pattern forming method according to claim 1, wherein in said curing step, a region of at least 50 μm including said switching portion is cooled.

前記硬化工程において、前記切替部と前記切替部から５０μｍ手前までの領域の両方を含む領域を冷却する、請求項５に記載のパターンの形成方法。 6. The method of forming a pattern according to claim 5, wherein in said curing step, a region including both said switching portion and a region up to 50 [mu]m from said switching portion is cooled.

前記硬化工程において、前記領域を２０度以上２５度以下に冷却する、請求項５または６に記載のパターンの形成方法。 7. The pattern forming method according to claim 5, wherein said region is cooled to 20 degrees or more and 25 degrees or less in said curing step.

前記離型工程において、回転するモールドの回転数に基づいて前記加熱が行われる、請求項１～６のいずれかに記載のパターンの形成方法。 7. The pattern forming method according to any one of claims 1 to 6, wherein in said releasing step, said heating is performed based on the number of rotations of a rotating mold.

前記離型工程において、前記モールド側から前記切替部に向かって加熱が行われる、請求項１～７のいずれかに記載のパターンの形成方法。 8. The pattern forming method according to claim 1, wherein in said releasing step, heating is performed from said mold side toward said switching portion.

前記離型工程において、前記ＵＶ照射と対向する方向から前記切替部に向かって加熱が行われる、請求項９に記載のパターンの形成方法。 10. The pattern forming method according to claim 9, wherein in said releasing step, heating is performed from a direction facing said UV irradiation toward said switching portion.

前記離型工程において、前記切替部を含む少なくとも５０μｍの領域を加熱する、請求項１～１０のいずれかに記載のパターンの形成方法。 11. The method of forming a pattern according to claim 1, wherein in said releasing step, a region of at least 50 μm including said switching portion is heated.

前記離型工程において、前記切替部と前記切替部から５０μｍ手前までの領域の両方を含む領域を加熱する、請求項１１に記載のパターンの形成方法。 12. The pattern forming method according to claim 11, wherein in said releasing step, a region including both said switching portion and a region up to 50 [mu]m from said switching portion is heated.

前記硬化工程において、前記領域を３５度以上４０度以下に加熱する、請求項１１または１２に記載のパターンの形成方法。 13. The pattern forming method according to claim 11, wherein said region is heated to 35 degrees or more and 40 degrees or less in said curing step.

ロールと、
前記ロールの表面に配され、転写材料を充填するパターンを有するモールドと、
前記モールドに充填された前記転写材料をＵＶ照射により被転写体上に硬化させる硬化装置と、
前記モールドのパターンサイズの小さい領域から平坦部あるいは前記パターンサイズの小さい領域からパターンサイズの大きい領域に切り替わる箇所における前記パターンサイズの小さい箇所の終端部である切替部、の下部に配され、温度を制御する温度制御装置と、
を備え、
前記温度制御装置は、前記切替部が前記硬化装置によるＵＶ照射範囲内に入ったタイミングにおいて、前記転写材料を冷却する、インプリント装置。 a roll;
a mold disposed on the surface of the roll and having a pattern filled with a transfer material;
a curing device that cures the transfer material filled in the mold on a transferred object by UV irradiation;
It is disposed below a switching portion that is the terminal portion of the small pattern size at the portion where the pattern size region of the mold is switched from the small pattern size region to the flat portion or the pattern size region is switched from the pattern size region to the large pattern size region, and the temperature is changed. a temperature controller that controls
with
The imprint apparatus, wherein the temperature control device cools the transfer material at a timing when the switching unit enters a UV irradiation range of the curing device.

前記温度制御装置は、前記ロール内部に配される、請求項１４に記載のインプリント装置。 The imprint apparatus according to claim 14, wherein the temperature control device is arranged inside the roll.

前記温度制御装置は、前記ロールの回転数に基づいて温度を制御する、請求項１４または１５に記載のインプリント装置。 The imprint apparatus according to claim 14 or 15, wherein the temperature control device controls the temperature based on the number of rotations of the roll.

前記温度制御装置は、前記切替部が前記硬化装置によるＵＶ照射範囲内に入ったタイミングにおいて、前記切替部を２０度以上２５度以下に冷却する、請求項１４～１６のいずれか１項に記載のインプリント装置。 The temperature control device according to any one of claims 14 to 16, wherein the switching section is cooled to 20 degrees or more and 25 degrees or less at the timing when the switching section enters the UV irradiation range of the curing device. imprinting device.

前記温度制御装置は、前記切替部がＵＶ照射範囲を通過したタイミングにおいて、前記転写材料を加熱する、請求項１４～１７のいずれかに記載のインプリント装置。 The imprinting apparatus according to any one of claims 14 to 17, wherein the temperature control device heats the transfer material at the timing when the switching unit passes through the UV irradiation range.

前記温度制御装置は、前記切替部がＵＶ照射範囲を通過したタイミングにおいて、前記切替部を３５度以上４０度以下に加熱する、請求項１８に記載のインプリント装置。 The imprint apparatus according to claim 18 , wherein the temperature control device heats the switching unit to 35 degrees or more and 40 degrees or less at the timing when the switching unit passes through the UV irradiation range.