(57)【要約】被成型物に転写するための成型パターン（２Ａ）を有するインプリント用の型（１００）であって、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等にインプリント法によって、所定の基礎パターン（１Ａ）を有する基層（１）を形成し、ＣＶＤやＰＶＤ、メッキ等の表面処理技術を用いることにより、当該基礎パターン（１Ａ）の表面に沿って成型パターン（２Ａ）を形づくるように成型層（２）を形成する。これにより、従来用いられているシリコン型や金属型と同等の機能を有しつつ、簡易に製造可能な型を提供する。
2008149544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被成型物に転写するための成型パターンを有するインプリント用の型であって、
樹脂からなり、所定の基礎パターンを有する基層と、
前記成型パターンを形づくるように前記基礎パターンに沿って形成された成型層と、
を具備することを特徴とする型。
【請求項２】
被成型物に転写するための成型パターンを有するインプリント用の型であって、
所定の基礎パターンを有する基層と、
前記成型パターンを形づくるように前記基礎パターンに沿って形成された厚さが１００ｎｍ以下の成型層と、
を具備することを特徴とする型。
【請求項３】
前記成型層は、少なくとも被成型物にインプリントする際の成型温度において前記樹脂より硬い材料からなることを特徴とする請求項１又は２記載の型。
【請求項４】
前記成型層は、無機化合物からなることを特徴とする請求項１又は２記載の型。
【請求項５】
前記成型層は、白金又はニッケルからなることを特徴とする請求項１又は２記載の型。
【請求項６】
前記成型層の表面に親水基を有することを特徴とする請求項１又は２記載の型。
【請求項７】
前記樹脂は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１又は２記載の型。
【請求項８】
前記樹脂は、環状オレフィン系樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ビニルエーテル、フッ素樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２記載の型。
【請求項９】
前記樹脂は、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂から形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の型。
【請求項１０】
前記樹脂は、吸水率が３％以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の型。
【請求項１１】
前記基礎パターンは、平面方向の最小寸法が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の型。
【請求項１２】
前記成型パターンの表面に形成され、前記被成型物との接着を抑制する離型層を具備することを特徴とする請求項１又は２記載の型。
【請求項１３】
前記離型層は、フッ素系の離型剤からなることを特徴とする請求項１２記載の型。
【請求項１４】
被成型物に転写するための成型パターンを有するインプリント用の型の製造方法であって、
樹脂からなり、所定の基礎パターンを有する基層を形成する基層形成工程と、
前記成型パターンを形づくるように前記基礎パターンに沿って成型層を形成する成型層形成工程と、
を有することを特徴とする型の製造方法。
【請求項１５】
被成型物に転写するための成型パターンを有するインプリント用の型の製造方法であって、
所定の基礎パターンを有する基層を形成する基層形成工程と、
前記成型パターンを形づくるように前記基礎パターンに沿って厚さが１００ｎｍ以下の成型層を形成する成型層形成工程と、
を有することを特徴とする型の製造方法。
【請求項１６】
前記成型層形成工程は、物理気相成長法（ＰＶＤ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）、めっき法のいずれかによって前記成型層を形成することを特徴とする請求項１４又は１５記載の型の製造方法。
【請求項１７】
前記基層形成工程は、インプリントによって前記基層を形成することを特徴とする請求項１４又は１５記載の型の製造方法。
【請求項１８】
前記成型パターンの表面に、前記被成型物との接着を抑制する離型層を形成する離型層形成工程を有することを特徴とする請求項１４又は１５記載の型の製造方法。
【請求項１９】
請求項１又は２記載の型と、
前記型と接合されて形成される被成型層と、
を具備することを特徴とする微細加工品。
【請求項２０】
請求項１又は２記載の型を被成型物にインプリントすると共に接合することを特徴とする微細加工品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細パターンを転写するための型、当該型によって形成される微細加工品およびそれらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、樹脂等の被成型物に型を押し、マイクロメートルまたはナノメートルオーダーの微細なパターンを転写するナノインプリント技術が注目されている（例えば、特許文献１）。【０００３】
このナノインプリント技術に用いられる型としては、シリコンや金属によって形成された型や、これらの型によって樹脂にパターンを転写し、これを樹脂製の型として用いるもの（例えば、特許文献２）が考えられている。【０００４】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２００４／０６２８８６
【特許文献２】特開２００７−５５２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、シリコンからなる型は、シリコン基板等にフォトリソグラフィーやエッチング等の半導体微細加工技術によってパターンを形成している。また、金属からなる型は、シリコンからなる型の表面に電気鋳造(エレクトロフォーミング)法（例えばニッケルメッキ法）によって金属メッキを施し、この金属メッキ層を剥離して形成している。【０００６】
しかしながら、このような方法で作製した型は、非常に高価であると共に、作製に時間を要するという問題があった。また、型と被成型物との間の熱膨張の差により、転写したパターンが損傷を受けたり、型と被成型物とが接着してしまい離型が困難になるという問題があった。【０００７】
一方、樹脂製の型は、ポリカーボネートからなる型から環状オレフィン共重合体からなるフィルムへの転写や、環状オレフィン系共重合体からなる型から光硬化型レジストへの転写等、異種の樹脂からなる型と被成型物間でパターンの転写を行っている。しかしながら、離型性の観点から有利であると考えられる熱膨張係数の差が非常に小さい同種の樹脂同士でパターンの転写を行うには至っていない。この理由は、同種の樹脂からなる型と被成型物間でパターンの転写を行うと、型と被成型物との間の界面で樹脂が結合してしまい、離型が困難なためである。【０００８】
また、樹脂製の型に離型剤を塗布することも考えられるが、樹脂製の型はぬれ性が低く離型剤をはじくため、離型膜を均一に形成することができないという問題もあった。【０００９】
更に、樹脂製の型は強度が低く、複数回の使用に耐えることが困難であった。これを解決するために、成型温度を被成型物のガラス転移温度より十分に大きくすることによって被成型物に対する型の相対的な強度を確保するということも考えられるが、そのためには、型に用いられる樹脂のガラス転移温度を被成型物のガラス転移温度より十分大きくする必要があり、用いることのできる樹脂が制約されるという問題がある。【００１０】
そこで本発明は、作製が用意でコストが低く、複数回の使用に耐えることのできる強度を有し、熱膨張や離型性の問題を解決することができる型、当該型によって形成される微細加工品およびこれらの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の型は、被成型物に転写するための成型パターンを有するインプリント用の型であって、樹脂からなり、所定の基礎パターンを有する基層と、前記成型パターンを形づくるように前記基礎パターンに沿って形成された成型層と、を具備することを特徴とする。【００１２】
また、本発明の別の型は、被成型物に転写するための成型パターンを有するインプリント用の型であって、所定の基礎パターンを有する基層と、前記成型パターンを形づくるように前記基礎パターンに沿って形成された厚さが１００ｎｍ以下の成型層と、を具備することを特徴とする。【００１３】
これらの場合、前記成型層は、少なくとも被成型物にインプリントする際の成型温度において前記樹脂より硬い材料からなる方が好ましい。前記成型層は、無機化合物から形成でき、例えば、白金やニッケルを用いることができる。また、前記成型層の表面に親水基を形成しても良い。また、前記樹脂は、熱可塑性樹脂、例えば、環状オレフィン系樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ビニルエーテル、フッ素樹脂等を用いることができる。また、前記樹脂は、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂から形成されたものを用いることもできる。また、前記樹脂は、吸水率が３％以下である方が好ましい。また、前記基礎パターンは、平面方向の最小寸法が１００μｍ以下に形成される。また、前記成型パターンの表面に形成され、前記被成型物との接着を抑制する離型層を具備しても良い。この場合、前記離型層は、フッ素系の離型剤を用いることができる。【００１４】
また、本発明の型の製造方法は、被成型物に転写するための成型パターンを有するインプリント用の型の製造方法であって、樹脂からなり、所定の基礎パターンを有する基層を形成する基層形成工程と、前記成型パターンを形づくるように前記基礎パターンに沿って成型層を形成する成型層形成工程と、を有することを特徴とする。【００１５】
また、本発明の別の型の製造方法は、被成型物に転写するための成型パターンを有するインプリント用の型の製造方法であって、所定の基礎パターンを有する基層を形成する基層形成工程と、前記成型パターンを形づくるように前記基礎パターンに沿って厚さが１００ｎｍ以下の成型層を形成する成型層形成工程と、を有することを特徴とする。【００１６】
これらの場合、前記成型層形成工程には、物理気相成長法（ＰＶＤ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）、めっき法のいずれかを用いて前記成型層を形成すれば良い。また、前記基層形成工程は、インプリントによって前記基層を形成することができる。また、前記成型パターンの表面に、前記被成型物との接着を抑制する離型層を形成する離型層形成工程を有しても良い。【００１７】
また、本発明の微細加工品は、上述した本発明の型と、この型と接合されて形成される被成型層と、を具備することを特徴とする。【００１８】
また、本発明の微細加工品の製造方法は、上述した本発明の型を被成型物にインプリントすると共に接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の型は、所定の基礎パターンを有する基層と、基礎パターンに沿って形成された成型パターンを有する成型層と、からなるので、基層によって被成型物との熱膨張の差を小さくすることができ、成型層によって強度や離型性を改良することができる。【００２０】
また、型の製造方法に関しては、加工のし易い樹脂を用いて基層を形成し、これに比較的加工の難しい材料からなる成型層を形成するので、型の製造を簡単かつ短時間で行うことができ、またコストも下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の型を示す断面図である。
【図２】本発明の微細加工品を示す断面図である。
【図３】本発明の別の微細加工品を示す断面図である。
【図４】基層に用いる樹脂のナノインデンテーションによる応力と歪みの関係を示す図である。
【図５】本発明に係る型のナノインデンテーションによる応力と歪みの関係を示す図である。
【図６】基層に形成されたパターンの断面状態を示すグラフである。
【図７】２６回転写を行った後の型Ｃのパターンの断面状態を示すグラフである。
【図８】型Ｃによって２回目に転写されたパターンの断面状態を示すグラフである。
【図９】型Ｃによって２７回目に転写されたパターンの断面状態を示すグラフである。
【図１０】型Ｄの作製に用いたニッケル金型のパターンを示すＡＦＭ像である。
【図１１】型Ｄの作製に用いたニッケル金型のパターンの断面状態を示すグラフである。
【図１２】型Ｄのパターンを示すＡＦＭ像である。
【図１３】型Ｄのパターンの断面状態を示すグラフである。
【図１４】型Ｄにより転写されたパターンを示すＡＦＭ像である。
【図１５】型Ｄにより転写されたパターンの断面状態を示すグラフである。
【図１６】本発明の型Ｇにより転写されたパターンを示すＡＦＭ像である。
【図１７】本発明の型Ｇにより転写されたパターンの断面状態を示すグラフである。
【図１８】本発明の型Ｈにより転写されたパターンを示すＡＦＭ像である。
【図１９】本発明の型Ｈにより転写されたパターンの断面状態を示すグラフである。
【図２０】型Ｉのパターンを示すＡＦＭ像である。
【図２１】型Ｉのパターンの断面状態を示すグラフである。
【図２２】型Ｉにより転写されたパターンを示すＡＦＭ像である。
【図２３】型Ｉにより転写されたパターンの断面状態を示すグラフである。
【図２４】本発明の型Ｊにより転写されたパターンを示すＡＦＭ像である。
【図２５】本発明の型Ｊにより転写されたパターンの断面状態を示すグラフである。
【図２６】本発明の型Ｋにより転写されたパターンを示すＡＦＭ像である。
【図２７】本発明の型Ｋにより転写されたパターンの断面状態を示すグラフである。
【図２８】本発明の型Ｉにより転写されたパターンを示すＡＦＭ像である。
【図２９】本発明の型Ｉにより転写されたパターンの断面状態を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２２】
１  基層
１Ａ  基礎パターン
２  成型層
２Ａ  成型パターン
３  被成型層
100  型
200  微細加工品
300  微細加工品
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の型100は、図１に示すように、被成型物に転写するための成型パターン２Ａを有するインプリント用の型であって、所定の基礎パターン１Ａを有する基層１と、成型パターン２Ａを形づくるように基礎パターン１Ａに沿って形成された成型層２と、で主に構成される。【００２４】
ここで、基礎パターン１Ａや成型パターン２Ａは、凹凸からなる幾何学的な形状のみならず、例えば所定の表面粗さを有する鏡面状態の転写のように所定の表面状態を転写するためのものや、所定の曲面を有するレンズ等の光学素子を転写するためのものも含む。【００２５】
また、基礎パターン１Ａや成型パターン２Ａは、平面方向の凸部の幅や凹部の幅の最小寸法が１００μｍ以下、１０μｍ以下、２μｍ以下、１μｍ以下、１００ｎｍ以下、１０ｎｍ以下等種々の大きさに形成することができる。また、深さ方向の寸法も、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以上、２００ｎｍ以上、５００ｎｍ以上、１μｍ以上、１０μｍ以上、１００μｍ以上等種々の大きさに形成することができる。また、アスペクト比としては、０．２以上、０．５以上、１以上、２以上等種々のものがある。【００２６】
基層１は、基板状又はフィルム状の他、種々の形状に形成される。また、基層１に用いられる材料は、基礎パターン１Ａを形成できるものであればどのようなものでも良いが、例えば、環状オレフィン開環重合／水素添加体（ＣＯＰ）や環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）等の環状オレフィン系樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ビニルエーテル、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂、ポリスチレン、ポリイミド系樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。また、エポキシド含有化合物類、（メタ）アクリル酸エステル化合物類、ビニルエーテル化合物類、ビスアリルナジイミド化合物類のようにビニル基・アリル基等の不飽和炭化水素基含有化合物類、等の重合反応性基含有化合物類の重合反応（熱硬化、または光硬化）によって製造される樹脂を用いることもできる。熱的に重合するために重合反応性基含有化合物類を単独で使用することも可能であるし、熱硬化性を向上させるために熱反応性の開始剤を添加して使用することも可能である。更に光反応性の開始剤を添加して光照射により重合反応を進行させて基層を形成してもよい。熱反応性のラジカル開始剤としては有機過酸化物、アゾ化合物が好適に使用でき、光反応性のラジカル開始剤としてはアセトフェノン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾインエーテル誘導体、キサントン誘導体等が好適に使用できる。また、反応性モノマーは無溶剤で使用しても良いし、溶媒に溶解して塗布後に脱溶媒して使用しても良い。
なお、パターンの寸法安定性の観点から、基層１に用いる樹脂の吸水率は３％以下である方が好ましい。【００２７】
また、熱インプリント用の型に用いる場合には、被成型物と型との熱膨張の差によってパターンに損傷が生じる等の問題を防止するため、基層１に用いる樹脂の熱膨張係数は被成型物の熱膨張係数に近いものを選択する方が好ましい。熱膨張係数の近いものとしては、例えば、基層１に用いられる樹脂と被成型物に用いられる樹脂の骨格に、同一の繰り返し単位構造を含むような同種の樹脂を用いれば良い。【００２８】
また、熱インプリントにおいては、型100は被成型物のガラス転移温度以上に加熱して使用される。したがって、基層１に用いる樹脂は、被成型物より高いガラス転移温度を有する樹脂を用いる方が好ましい。ただし、成型層の材質や強度によっては、被成型物のガラス転移温度と同じかそれよりも低い材料を用いることができる場合もある。
また、基層１は、所定の基礎パターン１Ａを有する。当該基礎パターン１Ａはどのように形成しても良いが、例えば熱インプリントや光インプリントのようなインプリント技術を用いることができる。【００２９】
また、基層１の厚さはどのようなものでも良いが、型と被成型物とを押圧した際に、型又は被成型物のうねりや凹凸に対応して変形できる厚さに形成される方が良い。また、この型は、インプリントプロセス中に加熱・冷却されるため、できる限り薄型化し、その熱容量を小さくする方が好ましい。例えば１mm以下、好ましくは１００μｍ以下に形成されるが、もちろんこれに限定されるものではない。【００３０】
成型層２は、被成型物に成型パターン２Ａを転写するためのもので、強度や離型性などインプリントに適した材料によって形成される。例えば、型100を熱インプリントに用いる場合には、インプリントする際の成型温度において、基層１に用いられる樹脂（熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂）より硬い材料を用いることにより、複数回の使用に耐えることのできる強度の高い型となる。熱インプリントにおける成型温度を考慮すると、少なくとも０℃以上１００℃以下の範囲において、基層１に用いられる樹脂より硬い材料を用いるのが好ましい。このような材料としては、例えば、無機化合物が該当する。具体的には、白金（Ｐｔ）やニッケル（Ｎｉ）、パラジウム、ルテニウム、金、銀、銅、ＺｎＯ、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の金属又は金属化合物、ＳｉやＳｉＯ２などが該当する。もちろん、少なくとも０℃以上１００℃以下の範囲において、基層１より硬い材料であれば、その他の材料、例えばフッ素系樹脂等の有機化合物を用いることも可能である。【００３１】
なお、硬さは、常温又は成型温度において、硬さ試験機を用いてビッカース硬さやブリネル硬さなどを比較すれば良い。また、ナノインデンテーションによる試験を行うことで確認することも可能である。【００３２】
また、被成型物との接着を抑制する材料や、被成型物との接着を抑制する離型層を表面に形成し易い材料を用いれば、離型性の高い型となる。例えば、親水性であるフッ素系の離型剤などを用いたい場合には、親水性の無機化合物である白金やニッケル等の金属、Ｓｉ、ＳｉＯ２などを用いることができる。また、成型層の表面に、化学修飾等によって、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、カルボニル基、スルホ基等の親水基を形成しても良い。【００３３】
また、成型層２の膜厚は、厚すぎると基層１の基礎パターン１Ａが埋まってしまうため、強度を保持できる範囲で薄く形成される方が好ましく、例えば１００ｎｍ以下に形成される。なお、成型層２は、用途に応じて、異なる材料により複数層に形成しても勿論構わない。【００３４】
次に、上述した型の製造方法について説明する。【００３５】
本発明の型の製造方法は、所定の基礎パターンを有する基層を形成する基層形成工程と、成型パターンを形づくるように基礎パターンに沿って成型層を形成する成型層形成工程と、からなる。【００３６】
基層形成工程は、まず、熱可塑性樹脂からなるフィルム又は基板等、あるいは、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂等の材料を用意し、これに所望のパターンを形成するものである。熱可塑性樹脂を例に取ると、例えば、環状オレフィン重合体や環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）等の環状オレフィン系樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ビニルエーテル、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリスチレン、ポリイミド系樹脂等を用いることができる。【００３７】
基層１はどのように形成しても良いが、熱インプリント法や光インプリント法等のナノインプリント技術を用いれば、基層を簡易、安価かつ高スループットで形成できる点で好ましい。例えば、ニッケル等の金属やセラミックス、ガラス状カーボン等の炭素素材、シリコンなどから形成されたマスター型を基層１に用いられる熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上に加熱する。この型を、当該熱可塑性樹脂からなるフィルム又は基板に押圧してマスター型のパターンを転写する。これにより、基礎パターン１Ａを有する基層を形成することができる。もちろん、基礎パターン１Ａの形成方法はこれに限られるものではなく、精密機械加工や半導体微細加工技術等を適用して形成することも可能である。【００３８】
成型層形成工程は、強度や離型性などインプリントに適した材料からなる成型層２を形成するものである。【００３９】
例えば、強度の観点からは、型100を用いる際の成型温度において、基層１に用いられる樹脂より硬い材料からなる成型層２を形成すれば良い。ここで、熱インプリントにおける成型温度を考慮すると、少なくとも０℃以上１００℃以下の範囲において、基層１に用いられる樹脂より硬い材料を用いるのが好ましい。このような材料としては、例えば、無機化合物が該当する。具体的には、白金（Ｐｔ）やニッケル（Ｎｉ）、パラジウム、ルテニウム、金、銀、銅、ＺｎＯ、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の金属又は金属化合物、ＳｉやＳｉＯ２などが該当する。もちろん、少なくとも０℃以上１００℃以下の範囲において、基層１より硬い材料であれば、その他の材料、例えばフッ素系樹脂等の有機化合物を用いることも可能である。【００４０】
なお、硬さは、常温又は成型温度において、硬さ試験機を用いてビッカース硬さやブリネル硬さなどを比較すれば良い。また、ナノインデンテーションによる試験を行うことで確認することも可能である。【００４１】
また、離型性の観点からは、被成型物との接着を抑制する材料や、被成型物との接着を抑制する離型層を表面に形成し易い材料を用いれば、離型性の高い型となる。例えば、親水性であるフッ素系の離型剤などを用いたい場合には、親水性の無機化合物である白金やニッケル等の金属、Ｓｉ、ＳｉＯ２などを用いることができる。また、成型層の表面に、化学修飾等によって、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、カルボニル基、スルホ基等の親水基を形成しても良い。【００４２】
このような成型層２の形成方法としては、どのような方法でも良いが、例えば、当該材料を化学気相成長法（ＣＶＤ）や物理気相成長法（ＰＶＤ）、めっき法等を用いて堆積させる方法がある。例えば、白金（Ｐｔ）やニッケル（Ｎｉ）等の金属をスパッタリングや蒸着により形成すれば良い。また、銀鏡反応を利用して形成しても良い。また、フッ素系樹脂等の材料を適用する場合には、材料を溶かした溶液を基層１の基礎パターン１Ａ上に滴下してスピンコートする方法や、当該材料を溶かした溶液中に基層１を浸漬する方法などを用いることもできる。なお、成型層２の膜厚が厚すぎると基層１の基礎パターン１Ａが埋まってしまうため、成型層２の厚さは強度を保持できる範囲で薄く形成する方が好ましい。例えば、厚さを１００ｎｍ以下とする。【００４３】
このように形成された型は、基層に用いられる樹脂と比較的近いガラス転移温度を有する樹脂に対してもパターンを転写することができるため、型に用いる樹脂のガラス転移温度が、被成型物に用いられる樹脂のガラス転移温度に制約されることがないという利点がある。特に、基層に用いられる樹脂と同一の樹脂に対してもパターンを転写することができるという点で効果がある。【００４４】
また、本発明の微細加工品200は、図２に示すように、上述した本発明の型100と、型100と接合されて形成される被成型層３と、で構成されるものである。【００４５】
被成型層３に用いられる材料は、型100の成型パターン２Ａを転写すると共に接合できるものであれば、どのようなものでも良く、例えば、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等の樹脂を用いることができる。
なお、図３に示すように、本発明の型100や被成型層３を複数積層させて接合し、複数層の微細加工品300を形成することも勿論可能である。【００４６】
次に、上述した微細加工品の製造方法について説明する。【００４７】
本発明の微細加工品の製造方法は、上述した本発明の型100を被成型物にインプリントすると共に接合するものである。【００４８】
インプリントは一般的な熱インプリント法や光インプリント法を用いれば良い。また、被成型物としては、インプリントした際に型100と接合し易い（離型し難い）材料を選択すれば良い。【００４９】
例えば、熱インプリント法を用いる場合には、型100と被成型物を、被成型物のガラス転移温度以上に加熱し、互いに押圧する。これにより、被成型層３を成型層２と接合することができる。【００５０】
このように形成された微細加工品は、例えば、燃料電池等に用いられる触媒膜や、透過する光の波長を選択する波長選択フィルム、タッチパネル等に用いられる透明性導電膜等に用いることができる。【００５１】
微細加工品を触媒膜として用いる場合には、基層１および被成型層３として、反応させる物質や生成する物質等の所定の物質を透過させることができる樹脂をそれぞれ選択し、成型層２として、前記物質の反応を促進する触媒として機能する材料を選択すれば良い。例えば、基層１や被成型層３には、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等を用いることができ、成型層２には、白金、パラジウム、ニッケル、ＳｉＯ２等を用いることができる。【００５２】
これにより、従来は形成が困難であったパターンを触媒に付すことができるため、表面積を大きくするなどにより、反応効率を向上させることができる。【００５３】
また、微細加工品を波長選択フィルムとして用いる場合には、基層１および被成型層３の少なくともいずれか一方を所定範囲の波長の光Ａのみ透過させることができる樹脂を選択し、成型層２として、所定範囲の波長の光Ｂを吸収する材料を選択すれば良い。例えば、基層１や被成型層３には、環状オレフィン重合体や環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）、ポリカーボネート等を用いることができ、成型層２には、ＺｎＯ等を用いることができる。なお、成型層２として、種々の光を吸収する複数の層を形成することも可能である。この場合、上述した成型層形成工程をパターンが埋まらない範囲で繰り返して形成すれば良い。【００５４】
これにより、従来は形成が困難であったパターンを形成することができるため、パターンによって光を選択的に透過させることができ、波長選択フィルムの光選択性を更に向上することができる。【００５５】
また、微細加工品を透明性導電膜等として用いる場合には、基層１および被成型層３の材料として透過性のある樹脂を選択し、成型層２の材料として導電性のある材料を選択すれば良い。例えば、基層１や被成型層３には、環状オレフィン重合体や環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）、ポリカーボネート等を用いることができ、成型層には、銅、ニッケル、白金、金、銀、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等を用いることができる。【００５６】
これにより、従来は形成が困難であったパターンを形成することができるため、パターンによって光の反射を抑え、光透過性を更に向上することができる。
【実施例】
【００５７】
以下に本発明を実施例により説明する。実施例１および２は、本発明の型を強度の観点から検証したものである。また、実施例３および４は、本発明の型を離型性の観点から検証したものである。また、実施例５は、本発明の型を用いて被成型物にパターンを転写し、更に当該被成型物を本発明の型としてパターンを転写したものである。また、実施例６ないし８は、本発明の基層に用いる樹脂として、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を適用したものである。【００５８】
なお、熱インプリントには、SCIVAX社のインプリント装置（VX-2000N-US）を使用した。また、パターンの状態の観察には、ＡＦＭ（Veeco Instruments Inc.製のDimension 3100 Scanning Probe Microscope）を用いた。
〔実施例１〕
本発明の型の強度をナノインデンテーションによる応力と歪みの関係から調べた。【００５９】
まず、ガラス転移温度（Ｔｇ）が136℃の環状オレフィン系樹脂フィルム（オプテス製、商品名：ゼオノアフィルムZF-14-100：厚み100μｍ）を用意し、これを型Ａとした。【００６０】
また、型Ａを基層とし、少なくとも０℃以上１００℃以下の範囲において型Ａより硬い白金（Ｐｔ）を成型層とした型Ｂを作製した。成型層は、型Ａをシリコンウエハ上に固定し、表面にＰｔを数十ｎｍ程度の厚さで蒸着する方法で形成した。なお、Ｐｔの蒸着は下記の条件で行った。
蒸着装置：日本電子データム株式会社製JFCオートファインコータ
ターゲット：Pt
蒸着時間：60秒
真空度：8〜9Pa
電流：20mA
試料とターゲットの距離：70mm
次に、型Ａと型Ｂについて、ナノインデンテーションによる応力と歪みの関係を調べた。その結果を図４、図５に示す。なお、丸い点は圧子を押し込んだ際の応力と歪みの関係を示し、四角い点は圧子を引き抜く際の応力と歪みの関係を示すものである。【００６１】
実験結果によると、図４では、圧子を引き抜いた際に歪みが大きく残っており、樹脂にかなりの変形が生じている。一方、図５では、圧子を引き抜いた際にほとんど歪みが残っておらず、成型層に変形が残っていない。なお、図５で押し込んだ際と引き抜いた際の応力と歪みの関係がほぼ同じであるのは、Ｐｔが硬いため、成型層自体は圧子による変形を受けずに押し込まれ、基層の樹脂の弾性的な挙動が反映されているためであると考えられる。したがって、型Ａに比較して本発明の型Ｂは変形し難く、強度が増していることがわかる。
〔実施例２〕
また、本発明の型および当該型によって転写された被成型物のパターンの形状をＡＦＭにより観察した。【００６２】
本発明の型は、次の方法で作製した。【００６３】
まず、熱インプリント技術を用いて、直径約250nm、深さ140〜150nmのピラー状パターンが形成されたニッケル金型からガラス転移温度（Ｔｇ）が163℃の環状オレフィン系樹脂フィルム（オプテス製、商品名：ゼオノアフィルムZF-16-100：厚み100μｍ）に基礎パターンを転写し、基層を作製した。【００６４】
熱インプリントは次のような方法で行った。まず、前記樹脂フィルムに対し、予め205℃に加熱したニッケル金型を圧力2.0MPaで180秒間押圧した。次に、ニッケル金型と樹脂フィルムを100℃まで冷却した後、この樹脂フィルムからニッケル金型を離型して、ホール状の基礎パターンが形成された基層を作製した。【００６５】
次に、基層の表面にスパッタリングによってＮｉからなる厚さ約20nm程度の成型層を形成し、成型パターンを有する型Ｃを作製した。【００６６】
この型Ｃに、フッ素系の離型層を形成し、サファイア基板上に形成されたガラス転移温度（Ｔｇ）が135℃のメチルフェニルノルボルネン系樹脂よりなる薄膜（丸善石油化学株式会社製、厚み60nm）にパターンを転写することを複数回行った。【００６７】
熱インプリントは次のような方法で行った。まず、前記基板上の薄膜に対し、予め160℃に加熱した型Ｃを圧力２MPaで180秒間押圧した。次に、型と基板を100℃まで冷却した後、この基板から型Ｃを離型した。これにより、樹脂薄膜上にピラー状のパターンを形成した。【００６８】
図６は型ＣにＮｉによる成型層が形成される前の基礎パターン、図７は基板上の樹脂薄膜に対し２６回パターンの転写を行った後の型Ｃの成型パターン、図８は型Ｃによって２回目に転写された樹脂薄膜上の被成型パターン、図９は型Ｃによって２７回目に転写された樹脂薄膜上の被成型パターンの断面状態をそれぞれＡＦＭによって観察したグラフである。【００６９】
この結果から、型Ｃの成型パターンはほとんど劣化しておらず、成型層により耐久性が確保されていることがわかる。【００７０】
実施例１及び２の結果より、本発明の型は、パターンの表面を硬化させることができるので、複数回の使用に耐えることのできる強度を有することがわかる。
〔実施例３〕
まず、熱インプリント技術を用いて、直径約250nm、深さ140〜150nmのピラー状パターンが形成されたニッケル金型からガラス転移温度（Ｔｇ）が136℃の環状オレフィン系樹脂フィルム（オプテス製、商品名：ゼオノアフィルムZF-14-100：厚み100μｍ）に基礎パターンを転写し、型Ｄを作製した。【００７１】
熱インプリントは次のような方法で行った。まず、前記樹脂フィルムに対し、予め170℃に加熱したニッケル金型を圧力2.0MPaで180秒間押圧した。次に、ニッケル金型と樹脂フィルムを100℃まで冷却した後、この樹脂フィルムからニッケル金型を離型して、ホール状の基礎パターンが形成された型Ｄを作製した。【００７２】
図１０および図１１に、ニッケル金型のパターンの状態をＡＦＭで観察した結果を、図１２及び図１３に型Ｄのパターンの状態をＡＦＭで観察した結果を示す。なお、図１１および図１３は、型の断面状態を示すものである。その結果、型Ｄには、直径約250nm／深さ140〜150nmのホール状パターンがほぼ均一に転写されていた。【００７３】
この型Ｄをフッ素系の離型剤（株式会社ハーベス製：デュラサーフHD-2100Z）に２分間浸漬し自然乾燥した後、100℃に設定した対流式オーブンで１時間ベークした。これにより、フッ素系の離型層を有する型Ｅを作製した。この際、型Ｂは離型剤の濡れ性が悪く、離型層を均一に形成することはできなかった。【００７４】
また、型Ｄをシリコンウエハ上に固定し、蒸着装置（日本電子データム株式会社製：JFCオートファインコータ）を用いてＰｔを成型層として蒸着し、型Ｄを基層とする型Ｆを作製した。なお、Ｐｔの蒸着は下記の条件で行った。
ターゲット：Pt
蒸着時間：60秒
真空度：8〜9Pa
電流：20mA
資料とターゲットの距離：70mm
この型Ｆに、上述した型Ｅと同様の方法で、フッ素系の離型層を形成し、型Ｇを作製した。【００７５】
また、スパッタリングによって型ＤにＮｉからなる厚さ10nm程度の成型層を形成し、更に型Ｅと同様の方法で、成型層の表面にフッ素系の離型層を有する型Ｈを作製した。【００７６】
次に、熱インプリント技術を用いて、型Ｄ、型Ｅ、型Ｆ、型Ｇ、型Ｈからガラス転移温度（Ｔｇ）が80℃の環状オレフィン系樹脂フィルム（Ticona製、商品名：TOPAS8007：厚み100μｍ）にパターンを転写した。【００７７】
熱インプリントは次のような方法で行った。まず、前記樹脂フィルムに対し、予め110℃に加熱した型Ｄ、型Ｅ、型Ｆ、型Ｇ、型Ｈを圧力1.5MPaで60秒間押圧した。次に、型と樹脂フィルムを100℃まで冷却した後、この樹脂フィルムから型を離型した。これにより、樹脂フィルム上のピラー状のパターンを転写した。【００７８】
その結果、型Ｄ、型Ｅ、型Ｆは樹脂フィルムと接着してしまった。図１４および図１５は、型Ｄから樹脂フィルムを無理矢理剥がし、樹脂フィルム上のパターンの状態をＡＦＭで観察したものである。伸び等が生じており、パターンが不均一であることがわかる。【００７９】
一方、図１６ないし図１９に示すように、型Ｇおよび型Ｈから転写されたパターンは、ニッケル金型のパターンとほぼ同一のパターンを形成できた（表１参照）。【００８０】
【表１】
2008149544.tif 000003
【００８１】
〔実施例４〕
まず、熱インプリント技術を用いて、直径約250nm、深さ140〜150nmのピラー状パターンが形成されたニッケル金型からガラス転移温度（Ｔｇ）が163℃の環状オレフィン系樹脂フィルム（オプテス製、商品名：ゼオノアフィルムZF-16-100：厚み100μｍ）に基礎パターンを転写し、型Ｉを作製した。【００８２】
熱インプリントは次のような方法で行った。まず、前記樹脂フィルムに対し、予め210℃に加熱したニッケル金型を圧力2.0MPaで180秒間押圧した。次に、ニッケル金型と樹脂フィルムを100℃まで冷却した後、この樹脂フィルムからニッケル金型を離型して、ホール状の基礎パターンが形成された型Ｉを作製した。【００８３】
図２０および図２１に、型Ｉのパターンの状態をＡＦＭで観察した結果を示す。なお、図２１は、図２０の断面状態を示すものである。その結果、型Ｉには、直径約250nm／深さ140〜150nmのホール状パターンがほぼ均一に形成されていた。【００８４】
次に、この型Ｉをシリコンウエハ上に固定し、型Ｆと同様の方法でＰｔを成型層として蒸着し、更に型Ｅと同様の方法で成型層の表面にフッ素系の離型層を形成し、型Ｉを基層とする型Ｊを作製した。【００８５】
また、蒸着によって型ＩにＮｉからなる厚さ10nm程度の成型層を形成し、更に型Ｅと同様の方法で、成型層の表面にフッ素系の離型層を有する型Ｋを作製した。【００８６】
次に、熱インプリント技術を用いて、型Ｉ、型Ｊ、型Ｋからガラス転移温度（Ｔｇ）が136℃の環状オレフィン系樹脂フィルム（オプテス製、商品名：ゼオノアフィルムZF-14-100：厚み100μｍ）にパターンを転写した。【００８７】
熱インプリントは次のような方法で行った。まず、前記樹脂フィルムに対し、予め160℃に加熱した型を圧力2.0MPaで180秒間押圧した。次に、型と樹脂フィルムを100℃まで冷却した後、この樹脂フィルムから型を離型した。これにより、樹脂フィルム上のピラー状のパターンを形成した。【００８８】
その結果、型Ｉは樹脂フィルムと接着してしまった。図２２および図２３は、型Ｉから樹脂フィルムを無理矢理剥がし、樹脂フィルム上のパターンの状態をＡＦＭで観察したものである。伸び等を生じており、パターンが不均一であることがわかる。【００８９】
一方、図２４ないし図２７に示すように、型Ｊおよび型Ｋから転写されたパターンは、ニッケル金型のパターンとほぼ同一のパターンを形成できた（表２参照）。【００９０】
【表２】
2008149544.tif 000004
【００９１】
実施例３および４の結果より、本発明の型は、被成型物が型の材料と同種の樹脂であっても、離型層を形成することにより均一なパターンを転写できることがわかる。したがって、基層の材料が被成型物の材料に制約を受けることがなく、自由に材料を選択することができる。
〔実施例５〕
上述した型Ｊによってパターンが転写されたガラス転移温度（Ｔｇ）が136℃の環状オレフィン系樹脂フィルム（オプテス製、商品名：ゼオノアフィルムZF-14-100：厚み100μｍ）を基層とし、型Ｆと同様の方法でＰｔを成型層として蒸着し、更に型Ｅと同様の方法で、成型層の表面にフッ素系の離型層を形成し型Ｌを製作した。【００９２】
次に、熱インプリント技術を用いて、型Ｌからガラス転移温度（Ｔｇ）が80℃の環状オレフィン系樹脂フィルム（Ticona製、商品名：TOPAS8007：厚み100μｍ）にパターンを転写した。【００９３】
熱インプリントは次のような方法で行った。まず、前記樹脂フィルムに対し、予め110℃に加熱した型を圧力1.5MPaで60秒間押圧した。次に、型と樹脂フィルムを50℃まで冷却した後、この樹脂フィルムから型を離型した。これにより、樹脂フィルム上にピラー状のパターンを形成した。【００９４】
図２８および図２９は、型Ｌから転写された樹脂フィルム上のパターンの状態をＡＦＭで観察した結果である。【００９５】
その結果、型Ｌから転写されたパターンは、型Ｊのパターンとほぼ同一のホール状パターンを形成できた（表３参照）。したがって、Ｎｉ金型から型Ｊを作製し、この型Ｊをマスター型として更に型Ｌを作製しても、型Ｌからパターンを正確に転写できた。【００９６】
【表３】
2008149544.tif 000005
【００９７】
実施例５の結果より、本発明の型は、従来の型から２度転写を繰り返すことにより、従来の型と同一のパターンを有する型を複製することも可能である。
〔実施例６〕
ビスアリルナジイミド（丸善製、商品名：BANI-M）をメチルエチルケトン（MEK）に溶解して50%溶液を調製し、アルミ板上に塗布して乾燥し、膜厚15μmの薄膜を形成した。これを75℃に昇温して軟化させた後、離型剤処理を施した微細パターン金型を押し付けて250℃、1h時間硬化させ基層を形成し、型を製造した。
〔実施例７〕
トリシクロデカニルビニルエーテルと4-ビニロキシブチルアクリレートとを8：2（モル比）の組成比でカチオン重合して得られた樹脂をトルエンに溶解して30%溶液を調製し、Si基板上に塗布して乾燥し、膜厚15μmの薄膜を形成した。これを75℃に昇温して微細パターン金型を押し付けて転写した後、そのままの状態で165℃に昇温し、10分間硬化させて基層を形成し、型を製造した。なお、硬化前の樹脂のガラス転移温度は67℃であったのに対し、硬化後の樹脂のガラス転移温度は105℃となっていた。したがって、低温でインプリントを実施した後、加熱することにより、より高温のガラス転移温度を有する樹脂に対して用いることのできる耐熱性の高い型を製造することができた。
〔実施例８〕
シクロヘキサンジメタノール−モノビニルモノグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル（2:8）、光開始剤としてIRGACURE250を添加した混合物をポリエチレンテレフタレート基板へ塗布し、離型剤処理をした微細パターン金型を押し付けてUV照射を実施し、基層を形成して型を製造した。
実施例６ないし８の結果より、基層に熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂を用いることも可能であることがわかる。
【図１】
2008149544.tif 000006
【図２】
2008149544.tif 000007
【図３】
2008149544.tif 000008
【図４】
2008149544.tif 000009
【図５】
2008149544.tif 000010
【図６】
2008149544.tif 000011
【図７】
2008149544.tif 000012
【図８】
2008149544.tif 000013
【図９】
2008149544.tif 000014
【図１０】
2008149544.tif 000015
【図１１】
2008149544.tif 000016
【図１２】
2008149544.tif 000017
【図１３】
2008149544.tif 000018
【図１４】
2008149544.tif 000019
【図１５】
2008149544.tif 000020
【図１６】
2008149544.tif 000021
【図１７】
2008149544.tif 000022
【図１８】
2008149544.tif 000023
【図１９】
2008149544.tif 000024
【図２０】
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【図２１】
2008149544.tif 000026
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2008149544.tif 000030
【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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