(57)【要約】【課題】  紫外線照射を行っても形状変化や欠陥の発生が起こりにくいフォトレジストを使用した成形用型を提供する。【解決手段】  まず、石英、シリコン等の基板１の上にフォトレジスト２を塗布する（ａ）。そして、フォトリソグラフィ工程により、凸レンズ状のパターンをフォトレジスト２に形成する（ｂ）。そして、このフォトレジスト２の表面にNi薄膜３をスパッタリングにより成膜する。このようにして、成形用型４が完成する。続いて、成形用型４の上に紫外線硬化型樹脂５を滴下する（ｄ）。そして、ガラス基板６を紫外線硬化型樹脂５の上に押し付け、ガラス基板６を通して紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂５を硬化させる（ｅ）。Ni薄膜３を透過した紫外線の強度は弱まっており、この強度ではフォトレジスト２の発泡や変形収縮が発生しない。【選択図】  図１
2006305800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に形成されたフォトレジストに所定のパターンが形成された成形用型であって、前記フォトレジストの表面に、紫外線遮光膜が成膜されていることを特徴とする成形用型。
【請求項２】
前記紫外線遮光膜の紫外線透過率は、前記フォトレジストに到達する紫外線の強度が、前記フォトレジストの感光特性の閾値以下となるように選定されていることを特徴とする請求項１に記載の成形用型。
【請求項３】
前記紫外線遮光膜の紫外線透過率が５０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の成形用型。
【請求項４】
前記紫外線遮光膜の厚さが、前記フォトレジストに入射する紫外線の強度を、100mＪ／cm２以下とするような厚さとされていることを特徴とする請求項１に記載の成形用型。
【請求項５】
前記紫外線遮光膜が、厚さ３０nm〜100nmのNi、Ｗ、Cr、Al又はこれらの合金であることを特徴とする請求項１に記載の成形用型。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の成形用型を第１の型とし、任意の第２の型と前記第１の型との間に紫外線硬化型樹脂を充填し、その後、前記第２の型を通して前記紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射して硬化させ、続いて、前記第１の型と、硬化した前記紫外線硬化型樹脂を剥離する工程を有することを特徴とする樹脂成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線硬化型樹脂を使用した樹脂成形体の製造に使用するのに適した成形用型、及びこの成形用型を使用した樹脂成形体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
紫外線硬化型樹脂を成形用型と他の型（基板を含む）の間に充填して、紫外線を照射することにより硬化させて、所定のパターンが表面に形成された成形体を得る転写技術は、多方面で使用されている。特に近年、その忠実な転写特性と化学的安定性の面から、成形体をそのままマイクロレンズや回折格子等の光学素子として用ることが行われており、又、光ナノプリント等における微細パターン転写プロセスに用いられている。
【０００３】
このような転写プロセスに用いられる成形用型は、機械加工、ステッパを用いたフォトレジスト露光、電子線によるフォトレジスト描画等によって形成されるが、特にフォトリソグラフィを用いてフォトレジストにパターンを形成して型として用いる方法は、半導体プロセスで確立された技術をそのまま使用できるため、実施が容易であり多用されるようになってきている。
【０００４】
フォトリソグラフィを用いてフォトレジストからなるマイクロレンズ用の型を製造する方法、及びこの型を用いてマイクロレンズを製造する方法の例は、例えば特開２００４−３１００７７号公報（特許文献１）に記載されている。この方法は、石英基板上に塗布されたフォトレジストを、グレースケールマスクを用いて露光して現像することにより、目標とするマイクロレンズの反転形状を、フォトレジストの形状として形成し、これを成形用型として用いるものである。そして、この成形用型と他の透明な型との間に紫外線硬化型樹脂を充填して、他の透明な型を通して紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射して硬化させ、その後、成形用型と紫外線硬化型樹脂とを剥離することにより、紫外線硬化型樹脂の表面にマイクロレンズが形成された成形品を製造することができる。
【０００５】
又、目標とするマイクロレンズの反転形状を、フォトレジストの形状として形成した後、石英基板とフォトレジストとを同時にドライエッチングすることにより、フォトレジストの形状を基板に転写し、これを成形用型として用いることも行われている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３１００７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特に、マイクロレンズの厚さが厚くなる（サグ量が大きくなる）場合のように、パターンの深さが深くなり、それに伴ってフォトレジストの厚さが厚くなるような場合には、前述の公知の成形用型を使用した成形体の製造方法には以下のような問題点がある。すなわち、フォトレジストをそのまま型として用いる方法では、紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射する際に、フォトレジスト中に潜在していた溶剤等が気化し、レジスト中で発泡現象が発生する。この発泡現象の結果、フォトレジストの形状が変形したり、フォトレジストの表面に泡状の欠陥が発生し、その結果、形成される成形体の形状が目標形状とならなくなる。又、フォトレジストそのものも、強力な紫外線を浴びることによって変形収縮し、これによってもフォトレジストの形状が変化して、その結果、形成される成形体の形状が目標形状とならなくなる。
【０００８】
ドライエッチングによりフォトレジストの形状を基板に転写し、基板を成形用型として使用する場合にはこのような問題は発生しないが、パターンの深さが深くなるにつれてドライエッチングに時間がかかるという問題点がある。又、この方法においては、フォトレジストと基板とのエッチングの選択比に応じて、フォトレジストの形状と基板に形成されるパターンの形状が異なってくるので、基板に形成されるパターンの形状が目標形状となるように、あらかじめ実験によりフォトレジストの形状を定めなければならず、何回も実験を繰り返す必要があるという問題点がある。さらに、エッチング装置の固有特性によって、フォトレジストと基板とのエッチングの選択比が異なり、又、経時的に推移する場合があるので、一度定めたフォトレジストの形状を、たびたび変えなければならないという問題点もある。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、紫外線照射を行っても形状変化や欠陥の発生が起こりにくいフォトレジストを使用した成形用型、及びこの成形用型を用いた樹脂成形体の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するための第１の手段は、基板の上に形成されたフォトレジストに所定のパターンが形成された成形用型であって、前記フォトレジストの表面に、紫外線遮光膜が成膜されていることを特徴とする成形用型である。
【００１１】
本手段においては、フォトレジストの表面に、紫外線遮光膜が成膜されているので、例えば、この型と他の型（基板を含む）との間に紫外線硬化型樹脂を充填して、他の型を通して紫外線を紫外線硬化型樹脂に照射して硬化させる際に、フォトレジストに入射する紫外線が、紫外線遮光膜で遮光されて減衰するので、フォトレジスト中での発泡現象が低減され、かつフォトレジスト自身の変形も小さくなり、紫外線硬化型樹脂の成形体の形状が目標形状から大きく外れることが少なくなる。従って、成形用型の寿命も長くなる。
【００１２】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記紫外線遮光膜の紫外線透過率は、前記フォトレジストに到達する紫外線の強度が、前記フォトレジストの感光特性の閾値以下となるように選定されていることを特徴とするものである。
【００１３】
ここで、「感光特性の閾値」とは、ポジ型レジストの場合、所定強度以下の紫外線で照射したときには、フォトレジストを現像した場合に溶解するフォトレジストの量がほぼ０とみなせるようになる（微少量のフォトレジストは露光しなくても溶解するが、このときの溶解量と同じとみなせるようになる）が、その境界となる紫外線強度のことである。同様、ネガ型レジストの場合、所定強度以下の紫外線で照射したときには、フォトレジストを現像した場合に溶解するフォトレジストの量がほぼ全量とみなせるようになる（微少量のフォトレジストは露光しなくても残存するが、このときの溶解量と同じとみなせるようになる）が、その境界となる紫外線強度のことである。このような強度以下の紫外線しかフォトレジストに到達しないように紫外線遮光膜の膜厚を決定すると、フォトレジスト中での発泡現象の発生が少なくなり、かつフォトレジスト自身の変形収縮も小さくなる。
【００１４】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段であって、前記紫外線遮光膜の紫外線透過率が５０％以下であることを特徴とするものである。
【００１５】
照射される紫外線の強さは、紫外線硬化型樹脂を硬化させるだけの強度を持つ必要があるが、一般的に、紫外線硬化型樹脂を硬化させる最低必要強度の５０％以下の強度の紫外線であれば、フォトレジスト中での発泡現象の発生が少なくなり、かつフォトレジスト自身の変形収縮も小さくなる。よって、紫外線遮光膜の紫外線透過率が５０％以下であることが好ましい。当然のこととして、紫外線の強さを、紫外線硬化型樹脂を硬化させる最低必要強度より強くした場合には、それに応じて、紫外線遮光膜の紫外線透過率を小さくする必要がある。
【００１６】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段であって、前記紫外線遮光膜の厚さが、前記フォトレジストに入射する紫外線の強度を、100mＪ／cm２以下とするような厚さとされていることを特徴とするものである。
【００１７】
一般的にフォトレジストに入射する紫外線の強度が100mＪ／cm２を超えると、フォトレジスト中での発泡現象や、フォトレジスト自身の変形収縮が発生しやすくなる。よって、フォトレジストに入射する紫外線の強度が、100mＪ／cm２以下となるように、紫外線遮光膜の厚さを厚くすることが好ましい。実際の厚さは、照射される紫外線の強度に応じて定められる。
【００１８】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第１の手段であって、前記紫外線遮光膜が、厚さ３０nm〜100nmのNi、Ｗ、Cr、Al又はこれらの合金であることを特徴とするものである。
【００１９】
Ni、Ｗ、Cr、Al又はこれらの合金は、蒸着やスパッタリングによりレジストの上に成膜しやすく、かつ紫外線透過率が小さいので、紫外線遮光膜として好ましい。これらの金属の場合、３０nmの厚さがあれば、通常、紫外線硬化型樹脂の硬化に使用される強度の紫外線を照射しても、フォトレジストに入射する紫外線の強度を、フォトレジスト中での発泡現象や、フォトレジスト自身の変形収縮が発生しにくい程度に下げることができる。さらに、100nm以上の厚さとしても、その効果は飽和するので、100nm以下とすることが好ましい。
【００２０】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第１の手段から第５の手段のうちいずれかの成形用型を第１の型とし、任意の第２の型と前記第１の型との間に紫外線硬化型樹脂を充填し、その後、前記第２の型を通して前記紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射して硬化させ、続いて、前記第１の型と、硬化した前記紫外線硬化型樹脂を剥離する工程を有することを特徴とする樹脂成形体の製造方法である。
【００２１】
ここで、第２の型は、表面に所定のパターンが形成されたり、平面以外の形状を有するものであってもよいが、単に平板であってもよい。又、紫外線硬化型樹脂と密着してそのまま使用されるものであってもよく、紫外線硬化型樹脂から剥離するようなものであってもよい。いずれの場合も、紫外線を透過する材質であることが必要である。
【００２２】
本手段において、第２の型を通して紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射して硬化させるときに、第１の型においては、フォトレジストの表面に紫外線遮光膜が形成されているので、前述のような効果により、フォトレジスト中での発泡現象や、フォトレジスト自身の変形収縮が発生しにくく、正確な形状の樹脂成形体を製造することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、紫外線照射を行っても形状変化や欠陥の発生が起こりにくいフォトレジストを使用した成形用型、及びこの成形用型を用いた樹脂成形体の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例である成形用型を製造する方法、及び成形品の製造方法の例を説明するための図である。
【００２５】
まず、石英、シリコン等の基板１の上にフォトレジスト２を塗布する（ａ）。そして、例えば特許文献１に示されるような公知の方法を使用して、フォトリソグラフィ工程により、凸レンズ状のパターンをフォトレジスト２に形成する（ｂ）。そして、このフォトレジスト２の表面にNi薄膜３をスパッタリングにより成膜する。例えばNi薄膜３の厚さを３０nmとすると、紫外線透過率が１０％以下となる。このようにして、成形用型４が完成する。
【００２６】
続いて、成形用型４のNi薄膜３の表面に剥離剤を塗布する。剥離剤としては、フッ素系、シリコン系等、従来より使用されているものを適宜使用することができる。そして、その上に紫外線硬化型樹脂５を滴下する（ｄ）。そして、ガラス基板６を紫外線硬化型樹脂５の上に押し付け、ガラス基板６を通して紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂５を硬化させる（ｅ）。
【００２７】
紫外線硬化型樹脂５として、1000mＪ／cm２の紫外線強度で硬化が始まるタイプのものを用い、1000mＪ／cm２の強度の紫外線を照射すると、Ni薄膜３を透過した紫外線の強度は100mＪ／cm２となり、この強度ではフォトレジスト２の発泡や変形収縮が発生しない。紫外線硬化型樹脂５が硬化した後、成形用型４から、紫外線硬化型樹脂５とガラス基板６とを剥離する（ｆ）。これにより、表面に凹レンズのパターンを有する紫外線硬化型樹脂５の成形品が形成される。紫外線硬化型樹脂５とガラス基板６とは、後に剥離して、紫外線硬化型樹脂５を単独で使用してもよく、又、紫外線硬化型樹脂５とガラス基板６とを密着させたまま一体の光学素子として使用してもよい。
【００２８】
以上の説明においては、凸レンズの形状を有するフォトレジスト２を形成し、それを型として用いることにより、凹レンズのパターンを有する紫外線硬化型樹脂５の成形品を製造したが、凹レンズの形状を有するフォトレジスト２を形成し、それを型として用いることにより、凸レンズのパターンを有する紫外線硬化型樹脂５の成形品を製造できることは言うまでもない。同様、回折格子や、フレネルレンズ等の光学素子も製造可能である。又、図１（ｆ）のように、表面にパターンが形成された紫外線硬化型樹脂５を光学素子とするのでなく、成形用型として用いることも可能である。成形用型として用いる場合には、その表面に剥離剤を塗布して、紫外線硬化型樹脂を滴下し、ガラス基板で押圧して、紫外線照射により紫外線硬化型樹脂を硬化させ、その後に紫外線硬化型樹脂と成形用型とを剥離するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態の１例である成形用型を製造する方法、及び成形品の製造方法の例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…基板、２…フォトレジスト、３…Ni薄膜、４…成形用型、５…紫外線硬化型樹脂、６…ガラス基板
【図１】
2006305800.tif 000003