(57)【要約】【課題】型の凹凸に「疎密」の偏りがあり、型の狭帯領域のみに転写材料を充填する場合でも、転写材料を均一な膜厚で充填可能とする。【解決手段】転写材料としての樹脂５に、型としてのインプリントモールド１を接触させ凹凸形状を転写して硬化させる凹凸形成方法に用いるインプリントモールド１であって、インプリントモールド１は、凹凸形状に対応した複数の凹部２が所定間隔で配列されたパターンと、複数の凹部２を上部および下部にて接続する流路３とを備える。複数の凹部２の所定箇所に樹脂５を液滴することにより、複数の凹部２に樹脂５を充填させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化性物質に転写用の型を接触させ凹凸形状を転写して硬化させる凹凸形成方法に用いる転写用の型であって、
前記転写用の型は、前記凹凸形状に対応した複数の凹部が形成され、
前記複数の凹部は、第１凹部と、第２凹部と、前記第１凹部と前記第２凹部とを接続する流路とを備えることを特徴とする転写用の型。
【請求項２】
請求項１に記載の転写用の型において、
前記第１凹部及び前記第２凹部は、それぞれ第１方向に沿って延在し、かつ、前記第１方向と交差した第２方向に沿って配列され、
前記流路は、前記第２方向に沿って延在していることを特徴とする転写用の型。
【請求項３】
請求項２に記載の転写用の型において、
前記第１凹部及び前記第２凹部に対応して転写された前記凹凸形状は、光を照射すると回折し、
前記流路に対応して転写された前記凹凸形状は、光を照射しても回折しないことを特徴とする転写用の型。
【請求項４】
硬化性物質に転写用の型を接触させ凹凸形状を転写して硬化させる凹凸形成方法に用いる転写用の型であって、
前記転写用の型は、前記凹凸形状に対応した複数の凹部が形成され、
前記複数の凹部は、第１凹部と、第２凹部と、を備え、
前記第１凹部及び前記第２凹部は、前記第１凹部及び前記第２凹部を含む第３凹部の底面に形成されていることを特徴とする転写用の型。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の転写用の型を用いて成形された回折格子。
【請求項６】
請求項５に記載の回折格子を備えた光学装置。
【請求項７】
硬化性物質に転写用の型を接触させ凹凸形状を基材に転写して硬化させる凹凸形成方法であって、
前記転写用の型の凹凸形状を有する一方の面の所定の複数位置に硬化性物質を付着する工程と、
前記転写用の型に前記基材を押圧し、前記基材に前記硬化性物質の前記凹凸形状を転写する工程と、
前記硬化性物質を硬化する工程と、を有し、
前記転写用の型は、前記凹凸形状に対応した複数の凹部が形成され、
前記複数の凹部は、第１凹部と、第２凹部と、前記第１凹部と前記第２凹部とを接続する流路と、を備えることを特徴とする凹凸形成方法。
【請求項８】
請求項７に記載の凹凸形成方法において、
前記第１凹部及び前記第２凹部は、それぞれ第１方向に沿って延在し、かつ、前記第１方向と交差した第２方向に沿って配列され、
前記流路は、前記第２方向に沿って延在していることを特徴とする凹凸形成方法。
【請求項９】
請求項８に記載の凹凸形成方法において、
前記硬化性物質は、樹脂であり、
前記第１凹部及び前記第２凹部に対応して転写された前記凹凸形状は、光を照射すると回折し、
前記流路に対応して転写された前記凹凸形状は、光を照射しても回折しないことを特徴とする凹凸形成方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の凹凸形成方法において、
前記第１凹部、前記第２凹部及び前記流路は、位置エネルギーの低い箇所から位置エネルギーの高い箇所に亘って形成されており、
前記硬化性物質を前記位置エネルギーの低い箇所に付着させる、
ことを特徴とする凹凸形成方法。
【請求項１１】
請求項７乃至請求項１０のいずれか一項に記載の凹凸形成方法において、
前記基材は、可曲性の基材であることを特徴とする凹凸形成方法。
【請求項１２】
硬化性物質に転写用の型を接触させ凹凸形状を基材に転写して硬化させる凹凸形成方法であって、
前記転写用の型の凹凸形状を有する一方の面の所定の複数位置に硬化性物質を付着する工程と、
前記転写用の型に前記基材を押圧し、前記基材に前記硬化性物質の前記凹凸形状を転写する工程と、
前記硬化性物質を硬化する工程と、を有し、
前記転写用の型は、前記凹凸形状に対応した複数の凹部が形成され、
前記複数の凹部は、第１凹部と、第２凹部と、を備え、
前記基材は、前記第１凹部と前記第２凹部とを接続する位置に流路を備えることを特徴とする凹凸形成方法。
【請求項１３】
請求項７乃至請求項１２の何れか一項に記載の凹凸形成方法を用いることを特徴とする回折格子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転写用の型、転写用の型を用いた回折格子及び光学装置、転写用の型を用いた凹凸形成方法、並びに凹凸形成方法を用いた回折格子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂に微細パターンを転写成形して得られる成形物（残渣膜）の膜厚均一性を向上させる取り組みとしては、基材上に樹脂層をスピンコートして均一な厚膜を得る技術（特許文献１）、メンブレンを用いて加圧する技術（特許文献２）、緩衝材を用いて応力を緩和させる技術（特許文献３）、押圧する装置の面精度を向上させる技術（特許文献４）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２８３６８２号公報
【特許文献２】特開２０１２−０４５５２４号公報
【特許文献３】特開２０１０−０３６５１４号公報
【特許文献４】特開２０００−１４７２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した各特許文献の手法では、型の狭帯領域のみに樹脂の充填を行う場合には以下のような問題があった。まず、特許文献１は、基材全面に樹脂層をスピンコートする技術であり、型の狭帯領域のみに樹脂の充填を行う際には適用することができない。
【０００５】
特許文献２では、樹脂をディスペンスにより液滴する手法を用いるが、メンブレンを用いる場合に、液滴形状に対して等方的圧力がかかるのみであり、均一膜厚が得られない。特許文献３では、型の凹凸に「疎密」の偏りがある場合、疎領域と密領域で充填される転写材料の量が異なるため、押圧に必要な荷重が疎領域と密領域とで異なる。このため、型と転写基板が接近するに際して、型が傾斜してしまう恐れがある。この時、傾斜した状態のまま転写材料の硬化を行うと、転写された凹凸パターンの高さ（全体膜厚／残渣膜厚）を制御できないという問題が生じる。
【０００６】
特許文献４のように一般的な剛体平行平板による押圧手法を用いる場合、型の疎密による傾きや偏りが起因した接触部位の偏りがあると、最初に接触した型の端部に荷重が集中し、応力が端部に集中した結果として、型が端部から破壊されるリスクがある。破壊されたモールドは、転写材料に正確に凹凸パターンを転写することができない。さらには、破片が異物や欠陥となる恐れがある。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した事情を考慮して、型の凹凸に「疎密」の偏りがあり、型の狭帯領域のみに転写材料を充填する場合でも、転写材料を均一な膜厚で充填可能な転写用の型、転写用の型を用いた回折格子及び光学装置、転写用の型を用いた凹凸形成方法、並びに凹凸形成方法を用いた回折格子の製造方法を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る転写用の型の一態様は、硬化性物質に転写用の型を接触させ凹凸形状を転写して硬化させる凹凸形成方法に用いる転写用の型であって、前記転写用の型は、前記凹凸形状に対応した複数の凹部が形成され、前記複数の凹部は、第１凹部と、第２凹部と、前記第１凹部と前記第２凹部とを接続する流路とを備えることを特徴とする。
【０００９】
上述した本発明に係る転写用の型の一態様によれば、転写用の型に硬化性物質を接触させると、凹部は硬化性物質の流路として機能するが、位置によって流速差等が生じる。しかしながら、前記転写用の型の一態様においては、複数の凹部は、第１凹部と、第２凹部と、前記第１凹部と前記第２凹部とを接続する流路が設けられているので、前記流速差等を緩和して、硬化性物質は複数の凹部に均一に充填される。したがって、転写後の硬化性物質の膜厚も均一となる。
【００１０】
上述した本発明に係る転写用の型の一態様において、前記第１凹部及び前記第２凹部は、それぞれ第１方向に沿って延在し、かつ、前記第１方向と交差した第２方向に沿って配列され、前記流路は、前記第２方向に沿って延在していてもよい。この場合には、凹部の中央部においては、硬化性物質の流路としてその断面積が広いため、硬化性物質が充填される流速が遅い。一方、凹部の上端部および下端部においては、硬化性物質が充填される流速が速い。しかし、前記流路は、前記第２方向に沿って延在しているので、流速の早い領域を充填した樹脂は、流速の遅い領域へと流路を通り回り込み、流速の遅い領域の樹脂充填を促すことができる。その結果、全体として、硬化性物質は複数の凹部に均一に充填される。したがって、転写後の硬化性物質の膜厚も均一となる。
【００１１】
上述した本発明に係る転写用の型の一態様において、前記第１凹部及び前記第２凹部に対応して転写された前記凹凸形状は、光を照射すると回折し、前記流路に対応して転写された前記凹凸形状は、光を照射しても回折しないようにしてもよい。この場合には、硬化性物質は複数の凹部に均一に充填され、転写後に形成される回折格子の膜厚も均一となり、所望の光学的性能を発揮することができる。転写後には、流路に対応する凸部が形成されることになるが、前記第１凹部及び前記第２凹部に対応して転写された前記凹凸形状は、光を照射すると回折し、前記流路に対応して転写された前記凹凸形状は、光を照射しても回折しない。したがって、光学的性能に悪影響を与えることがない。
【００１２】
上述した本発明に係る転写用の型の一態様において、硬化性物質に転写用の型を接触させ凹凸形状を転写して硬化させる凹凸形成方法に用いる転写用の型であって、前記転写用の型は、前記凹凸形状に対応した複数の凹部が形成され、前記複数の凹部は、第１凹部と、第２凹部とを備え、前記第１凹部及び前記第２凹部は、前記第１凹部及び前記第２凹部を含む第３凹部の底面に形成されていてもよい。この場合には、第３凹部が、前記第１凹部及び前記第２凹部の形成されたパターン全体をカバーしているので、硬化性物質の流速差を解消して、硬化性物質を均一に広げることができる。
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明に係る回折格子の一態様は、上述した転写用の型を用いて成形されることを特徴とする。
【００１４】
上述した本発明に係る回折格子の一態様によれば、硬化性物質は複数の凹部に均一に充填され、転写後に形成される回折格子の膜厚も均一となり、所望の光学的性能を発揮することができる。転写後には、第１凹部及び第２凹部に対応して転写された凹凸形状と、流路に対応する凸部が形成されることになるが、前記第１凹部及び前記第２凹部に対応して転写された前記凹凸形状は、光を照射すると回折し、前記流路に対応して転写された前記凹凸形状は、光を照射しても回折しない。したがって、光学的性能に悪影響を与えることがない。
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明に係る光学装置の一態様は、上述した回折格子を備えていることを特徴とする。したがって、良好な光学的性能の光学装置が提供される。
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明に係る凹凸形成方法の一態様は、硬化性物質に転写用の型を接触させ凹凸形状を基材に転写して硬化させる凹凸形成方法であって、前記転写用の型の凹凸形状を有する一方の面の所定の複数位置に硬化性物質を付着する工程と、前記転写用の型に前記基材を押圧し、前記基材に前記硬化性物質の前記凹凸形状を転写する工程と、前記硬化性物質を硬化する工程とを有し、前記転写用の型は、前記凹凸形状に対応した複数の凹部が形成され、前記複数の凹部は、第１凹部と、第２凹部と、前記第１凹部と前記第２凹部とを接続する流路とを備えることを特徴とする。
【００１７】
上述した本発明に係る凹凸形成方法の一態様によれば、転写用の型に硬化性物質を接触させると、凹部は硬化性物質の流路として機能するが、位置によって流速差等が生じる。しかしながら、前記複数の凹部は、第１凹部と、第２凹部と、前記第１凹部と前記第２凹部とを接続する流路とを備えるので、前記流速差等を緩和して、硬化性物質は複数の凹部に均一に充填される。したがって、転写後の硬化性物質の膜厚も均一となる。
【００１８】
上述した本発明に係る凹凸形成方法の一態様において、前記第１凹部及び前記第２凹部は、それぞれ第１方向に沿って延在し、かつ、前記第１方向と交差した第２方向に沿って配列され、前記流路は、前記第２方向に沿って延在していてもよい。この場合には、凹部の中央部においては、硬化性物質の流路としてその断面積が広いため、硬化性物質が充填される流速が遅い。一方、凹部の上端部および下端部においては、硬化性物質が充填される流速が速い。しかし、前記流路は、前記第２方向に沿って延在しているので、流速の早い領域を充填した樹脂は、流速の遅い領域へと流路を通り回り込み、流速の遅い領域の樹脂充填を促すことができる。その結果、全体として、硬化性物質は複数の凹部に均一に充填される。したがって、転写後の硬化性物質の膜厚も均一となる。
【００１９】
上述した本発明に係る凹凸形成方法の一態様において、前記硬化性物質は、樹脂であり、前記第１凹部及び前記第２凹部に対応して転写された前記凹凸形状は、光を照射すると回折し、前記流路に対応して転写された前記凹凸形状は、光を照射しても回折しないようにしてもよい。この場合は、硬化性物質は複数の凹部に均一に充填され、転写後に形成される回折格子の膜厚も均一となり、所望の光学的性能を発揮することができる。転写後には、第１凹部及び第２凹部に対応して転写された凹凸形状と、流路に対応する凸部が形成されることになるが、前記第１凹部及び前記第２凹部に対応して転写された前記凹凸形状は、光を照射すると回折し、前記流路に対応して転写された前記凹凸形状は、光を照射しても回折しない。したがって、光学的性能に悪影響を与えることがない。
【００２０】
上述した本発明に係る凹凸形成方法の一態様において、前記第１凹部、前記第２凹部及び前記流路は、位置エネルギーの低い箇所から位置エネルギーの高い箇所に亘って形成されており、前記硬化性物質を前記位置エネルギーの低い箇所に付着させるようにしてもよい。この場合には、流路の毛細管現象により、硬化性物質が位置エネルギーの低い箇所から位置エネルギーの高い箇所に亘って充填されることになる。
【００２１】
上述した本発明に係る凹凸形成方法の一態様において、前記基材は、可曲性の基材を用いるようにしてもよい。この場合によれば、凹凸形状が例えば曲面に形成されている場合でも、可曲性の基材を用いることにより、基材に確実に転写させることができる。
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明に係る凹凸形成方法の一態様は、硬化性物質に転写用の型を接触させ凹凸形状を基材に転写して硬化させる凹凸形成方法であって、前記転写用の型の凹凸形状を有する一方の面の所定の複数位置に硬化性物質を付着する工程と、前記転写用の型に前記基材を押圧し、前記基材に前記硬化性物質の前記凹凸形状を転写する工程と、前記硬化性物質を硬化する工程と、を有し、前記転写用の型は、前記凹凸形状に対応した複数の凹部が形成され、前記複数の凹部は、第１凹部と、第２凹部と、を備え、
前記基材は、前記第１凹部と前記第２凹部とを接続する位置に流路を備えることを特徴とする。
【００２３】
上述した本発明に係る凹凸形成方法の一態様によれば、転写用の型に硬化性物質を接触させると、凹部は硬化性物質の流路として機能するが、位置によって流速差等が生じる。しかしながら、前記複数の凹部は、第１凹部と、第２凹部とを備え、前記基材は、前記第１凹部と前記第２凹部とを接続する位置に流路を備える。したがって、前記流速差等を緩和して、硬化性物質は複数の凹部に均一に充填され、転写後の硬化性物質の膜厚も均一となる。
【００２４】
上記課題を解決するために、本発明に係る回折格子の製造方法の一態様は、上述した凹凸形成方法を用いることを特徴とする。したがって、硬化性物質の膜厚が均一で良好な光学的性能を有する回折格子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（Ａ）は第１実施形態のインプリントモールドを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ’線断面図、（Ｄ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ’線断面図である。
【図２】（Ａ）は第１実施形態のインプリントモールドを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】（Ａ）は第１実施形態のインプリントモールドに高粘度樹脂を液滴し押圧した状態を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’線断面部においてインプリントモールドに高粘度樹脂を液滴し平板状基板で押圧する状態を示す断面図、（Ｃ）は転写後の微細構造を示す断面図である。
【図４】転写後の微細構造を示す斜視図である。
【図５】（Ａ）は第２実施形態の流路形成前のインプリントモールドを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図である。
【図６】（Ａ）は第２実施形態の流路形成後のインプリントモールドを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図である。
【図７】第２実施形態の流路形成前のインプリントモールドを示す平面図である。
【図８】第２実施形態の流路形成後のインプリントモールドを示す平面図である。
【図９】第３実施形態のインプリントモールド１Ｃの断面図である。
【図１０】第４実施形態のインプリントモールドを示す斜視図である。
【図１１】第４実施形態のインプリントモールドを示す斜視図である。
【図１２】（Ａ）は従来例のインプリントモールドを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図である。
【図１３】（Ａ）は従来例のインプリントモールドに樹脂を液滴した状態を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図である。
【図１４】（Ａ）は従来例のインプリントモールドに高粘度樹脂を液滴した状態を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図である。
【図１５】（Ａ）は従来例のインプリントモールドに高粘度樹脂を液滴し押圧した状態を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’線断面部においてインプリントモールドに高粘度樹脂を液滴し平板状基板で押圧する状態を示す断面図、（Ｃ）は転写後の微細構造を示す断面図である。
【図１６】応用例に係るヘッドマウントディスプレイ用の左眼用光学系の内部構造及び導光板を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。なお、図面においては、各部の寸法の比率は実際のものとは適宜に異ならせてある。また、以下に説明する実施形態では、本発明のインプリントモールドを回折格子の製造に適用した場合を例に説明するが、かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内に任意に変更可能である。
【００２７】
＜第１実施形態＞
図１を参照して本発明の第１実施形態について説明する。図１（Ａ）は本実施形態のインプリントモールドを示す平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）におけるＢ−Ｂ’線断面図、図１（Ｄ）は図１（Ａ）におけるＣ−Ｃ’線断面図である。
【００２８】
本実施形態のインプリントモールド１は、一例としてシリコン基板で形成されている。但し、インプリントモールド１は、微細構造に対応したパターンの形成に用いる微細加工技術に適した物理的特性および機械的特性を備えていれば良く、特に、限定されるものではない。例えば、石英、ガラス、などＳｉＯ２を含む基板、サファイア基板、負膨張性マンガン窒化物を含む基板、シリコンカーバイト基板、グラッシーカーボン基板、ニッケル、タンタルなど金属基板等を用いても良い。また、複数の材料が積層された積層基板であってもよい。
【００２９】
図１（Ａ）に示すように、本実施形態のインプリントモールド１には、転写材料に転写する微細構造（本実施形態では回折格子の凹凸構造）に対応したパターン（凹部）２が形成されている。本実施形態では、インプリントモールド１に複数の凹部２が所定の間隔で並んで形成されている。本実施形態のインプリントモールド１は、一例として、ヘッドマウントディスプレイの光学系に採用される表面レリーフ型の回折格子の製造に用いられるモールドである。大きさは、縦２０ｍｍ×横３０ｍｍで、凹部２のピッチは５００ｎｍ、凹部２の深さは２００ｎｍに設定されている。本実施形態では、一例として、波長λが５３０ｎｍのグリーン光をターゲットにした表面レリーフ型の回折格子を製造する場合について説明する。
【００３０】
本実施形態のインプリントモールド１には、図１（Ａ）に示すように、凹部２の上部と下部に、複数の凹部２と繋がる流路３が形成されている。流路３は、回折格子に必要な部位を形成するために設けられているのではなく、インプリントモールド１に液滴される高粘度の樹脂の膜厚制御のために設けられている。詳しくは後述する。
【００３１】
インプリントモールド１を用いて、回折格子を製造するには、インプリントモールド１上に樹脂を液滴し、回折格子を形成する平板状の基板で樹脂を押圧し、インプリントモールド１に形成された微細構造のパターンを樹脂に転写することにより行われる。
【００３２】
樹脂を液滴する方法は、使用される樹脂の種類によって異なる。例えば、図１２に示す流路の設けられていない従来のインプリントモールドに、粘度の低い樹脂を用いる場合には、図１３に示すように、凹部２内の多数の箇所に、少量の樹脂５１を均等に液滴することが好ましい。なお、図１２（Ａ）は従来例のインプリントモールドを示す平面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図である。図１３（Ａ）は従来例のインプリントモールドに樹脂を液滴した状態を示す平面図、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図である。
【００３３】
しかしながら、例えば、傾斜した形状の表面レリーフ型の回折格子を製造する場合には、粘度が３００ｍＰａ・ｓ以上の高粘度樹脂を使用する必要がある。このような高粘度樹脂を使用する場合には、図１３（Ａ）に示すように、凹部２内の多数の箇所に、少量の樹脂５１を均等に液滴することができない。
【００３４】
そこで、このような高粘度樹脂を使用する場合には、図１４に示すように、インプリントモールド５０の面内にほぼ均等になるように、例えば５箇所に樹脂５２を液滴することになる。なお、図１４（Ａ）は従来例のインプリントモールドに高粘度樹脂を液滴した状態を示す平面図、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図である。
【００３５】
このようにインプリントモールド５０の５箇所に液滴した樹脂５２を、図１５（Ｂ）に示すように平板状の基板５４により押圧すると、樹脂５２は、図１５（Ａ）に示すように液滴した箇所を中心して等方的に広がり、形状５３のように不均一になる。したがって、インプリントモールド５０の端部近くに液滴された樹脂５２については、微細構造に対応するパターン（凹部２）が形成される領域をはみ出してしまったり、インプリントモールド５０の中央部近くに液滴された樹脂５２については広がりが十分でないという現象が生じる。その結果、図１５（Ｃ）に示すように、転写後の微細構造５５は、樹脂のはみ出しや膜厚のばらつきが生じることになる。なお、図１５（Ａ）は従来例のインプリントモールドに高粘度樹脂を液滴し押圧した状態を示す平面図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のＡ−Ａ’線断面部においてインプリントモールドに高粘度樹脂を液滴し平板状基板で押圧する状態を示す断面図、図１５（Ｃ）は転写後の微細構造を示す側面図である。
【００３６】
しかしながら、本実施形態のインプリントモールド１は、複数の凹部２と繋がる流路３を上部と下部に備えているため、図２に示すように高粘度の樹脂５を、従来例と同様に５箇所に液滴した場合でも、樹脂５の膜厚を均一にすることが可能になっている。なお、図２（Ａ）は本実施形態のインプリントモールドを示す平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図である。
【００３７】
つまり、図２（Ａ）のようにインプリントモールド１の５箇所に液滴した高粘度の樹脂５を、図３（Ｂ）に示すように平板状の基板１０により押圧すると、高粘度の樹脂５は、図３（Ａ）に示す形状６のように均等に広がる。これは、インプリントモールド１の端部近くに液滴された樹脂５についても、微細構造に対応したパターン（凹部２）が形成される領域をはみ出そうとする樹脂の流れを、図３（Ａ）に矢印で示すように凹部２に導くことができるためである。元来、液滴される樹脂５は、インプリントモールド１の面積に対して計算された体積を有しているので、適量の樹脂５が流路３から周りこんで凹部２内に広がることになる。したがって、図３（Ｃ）に示すように、転写後の微細構造７は、樹脂のはみ出しがなく、膜厚のばらつきが少なくなる。なお、図３（Ａ）は本実施形態のインプリントモールドに高粘度樹脂を液滴し押圧した状態を示す平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＡ−Ａ’線断面部においてインプリントモールドに高粘度樹脂を液滴し平板状基板で押圧する状態を示す断面図、図３（Ｃ）は転写後の微細構造を示す断面図である。図４は転写後の微細構造を示す。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、インプリントモールド１に対して、樹脂５を液滴する位置や量を最適化しなくても、流路３よる凹部２への樹脂５の充填を促すことができ、残渣膜厚のばらつきを低減し、樹脂５のはみ出しを抑制することができる。特に、３００ｍＰａ・ｓ以上の高粘度の樹脂５を用い、樹脂５の極少量の液滴が困難である場合に有効である。
【００３９】
転写後の微細構造７は、図４に示すように、流路３に対応した部分７ａを有している。この部分７ａは、回折格子としての微細構造７においては、回折格子として機能し得ない部分であり、本来は不要な部分である。したがって、この部分７ａは、転写後に例えば図４に点線で示す箇所で切断してもよいし、微細構造７を回折格子として導光体に取り付けられた際に、画像光が入射しない領域、あるいは、出射しない領域に位置するように、予め流路３の位置を定めるようにしてもよい。
【００４０】
本実施形態のように、インプリントモールド１により回折格子を製造する場合には、残渣膜厚が、ターゲット光の波長の５倍以上あると、光学的に悪影響を与えることがわかっている。そこで、図１２に示す従来例のインプリントモールド５０と、図１に示す本実施形態のインプリントモールド１を用いて、３００ｍＰａ・ｓ以上の高粘度の樹脂５を回折格子の体積分の計量後に液滴ディスペンス製造し、回折格子面内の残渣膜厚の比較を行った結果を示す。
【００４１】
図１２に示す従来例のインプリントモールド５０において、２０ｍｍ×３０ｍｍ面内の残渣膜厚の最大値と最小値の差を測定したところ、面内残渣膜厚差は３μｍであり、ターゲット光であるグリーン光の波長５３２ｎｍに対して、５倍以上の面内残渣膜厚差となった。一方、図１に示す本実施形態のインプリントモールド１において同様の測定を行ったところ、面内残渣膜厚差は１μｍであり、ターゲット光であるグリーン光の波長５３２ｎｍに対して、５倍未満の面内残渣膜厚差となり、光学素子として使用しても不具合を生じさせないことがわかった。
【００４２】
次に、本実施形態の流路の機能について詳しく説明する。微細構造に対応したパターンの凹凸に疎密の偏りがある場合には、特に高粘度の樹脂を使用すると、凹部が「疎」の領域よりも凹部が「密」の領域の方が、樹脂の充填する流速が遅い。これは、凹部が「疎」の領域よりも凹部が「密」の領域の方が、樹脂の流路としてその断面積が広いためである。したがって、この流速差により、充填時間差、樹脂厚の偏りや、微細構造に対応したパターンが形成された領域外への樹脂はみ出し、樹脂充填不足等が発生する。樹脂の押圧時の濡れ広がりは基本的に面に対して等方的に広がるが、流速差による充填速度の差により、成形膜厚（残渣膜厚）に偏りが発生する。
【００４３】
しかしながら、本実施形態においては、この偏りを緩和させるために、凹部が「疎」の領域に当たるインプリントモールド１の周辺部に、凹部が「密」の領域である凹部２と連結する流路３を形成したため、流速の早い「疎」領域を充填した樹脂は、「密」領域へと流路を通り回り込み、「密」領域の樹脂充填を促すことができる。なお、流路３を形成する位置は、パターンに対応する微細構造により発現される性能を阻害しない位置に形成するのが好ましい。以下、流路３を用いることにより期待される効果を挙げる。
【００４４】
１）まず、流路を形成することにより、インプリントモールド１の微細構造に対応するパターンが形成された領域の全面において樹脂充填速度が速くなる。インプリント成形時の押圧保持時間は、押圧力、パターンが形成された領域の面積、パターン形状／疎密、樹脂の粘度をパラメータとして決定されるが、中でも樹脂粘度が大きく寄与する。粘度の高い樹脂を用いる場合には、押圧力の確保、また、この押圧力に耐え得る基材／型材質の選定と共に、濡れ広がりを待つ時間の確保が必要となる。しかし、流路を形成することによって、パターンが形成された領域の全面において樹脂充填が速くなり、押圧力の低減や、高スループットが実現でき、低コスト化に寄与する。
【００４５】
２）次に、流路を形成することにより、疎密があるパターンが形成された領域、また、樹脂の流動の障壁になるようなパターンが形成された領域において、樹脂充填のばらつき、転写膜厚（残渣厚）のばらつきが低減される。パターンが形成された領域が限定されている時、そのパターン体積と成形厚から、液滴される樹脂量は規定される。この時、パターンの疎密により充填速度差があると、凹部の密領域と疎領域での樹脂充填率に差ができ、これがそのまま膜厚差となる。パターン面の樹脂厚の偏りは、傾き・歪み・うねり・欠陥（樹脂不足）を伴う。これらは光学用途において、光学性質のばらつき（反射／屈折／回折角度の変化等）につながり、求める性能が確保できないという不具合になるが、流路を形成すると樹脂回り込みによる充填補助効果により膜厚のばらつきが低減される。また、疎領域にて樹脂充填が先に終了し、密領域を充填する前にパターン領域外へと樹脂はみ出しが起こる不具合を抑制することができる。
【００４６】
なお、樹脂としては、ＵＶ硬化樹脂、熱硬化樹脂等を用いてもよい。また、流路は全ての凹部に繋げてもよいし、必ずしも全ての凹部に繋げていなくてもよい。さらに、流路を形成する位置は、パターンが形成された領域のどこに樹脂を液滴するかによって、設計すればよい。
【００４７】
以上のように、本実施形態によれば、流路を形成することにより、微細構造に対応するパターン（凹凸）の面内配置が樹脂の塗れ広がりに対して等方的に配置されていない場合でも、その濡れ広がり流速の違いを補い、充填率を平均化することができる。これにより、パターン欠陥や、パターン外樹脂はみ出し、成形後の歪み・局所応力の発生・膜厚ばらつきを低減することができる。
【００４８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について図５ないし図８を参照して説明する。第１実施形態では、微細構造に対応するパターンとして、断面が矩形で長溝形状の凹部が形成された例について説明したが、パターンとして形成される凹部の形状は、このような形状に限定されるものではなく、四角，丸，三角，多角形，線状，傾斜，テーパー，逆テーパーを問わずどのような形状であってもよい。
【００４９】
図５（Ａ）は本実施形態の流路形成前のインプリントモールドを示す平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図である。図５（Ａ）に示すように、本実施形態における流路形成前のインプリントモールド１Ａには、インプリントモールド１Ａの表面に平行な面による断面、つまり、図５（Ｂ）におけるＢ−Ｂ’線断面の形状が円形の凹部２Ａを縦方向および横方向に配列したパターンが形成されている。
【００５０】
本実施形態においては、このようなインプリントモールド１Ａにおいて、凹部２Ａを繋ぐ流路３Ａを図６（Ａ）のように設ける。図６（Ａ）は本実施形態の流路形成後のインプリントモールドを示す平面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図である。図６（Ａ）に示すように、本実施形態においては、上部の２行の凹部２Ａを繋ぐ流路３Ａ、右側の１列の凹部２Ａを繋ぐ流路３Ａ、左下で斜めに５個の凹部２Ａを繋ぐ流路３Ａ、同じく左下で斜めに２個の凹部２Ａを繋ぐ流路３Ａが形成されている。
【００５１】
このように、流路は、必ずしも全ての凹部を繋げなくてもよいし、流路を形成する位置は、パターンが形成された領域のどこに樹脂を液滴するかによって適宜設計すればよい。
【００５２】
また、インプリントモールドに形成する凹部は、体積の大小や疎密についても、目的に応じて自由に設定することができる。一例を図７に示す。図７は本実施形態の流路形成前のインプリントモールドを示す平面図である。
【００５３】
図７に示すように、本実施形態における流路形成前のインプリントモールド１Ｂには、インプリントモールド１Ｂの表面に平行な面による断面形状が円形で、直径が図５に示す凹部と同様な凹部２Ａ、直径が凹部２Ａよりも大きい凹部２Ｂ、最も直径が大きい凹部２Ｃ、および、断面形状が楕円形の凹部２Ｄを配置したパターンが形成されている。凹部２Ａ、凹部２Ｂ、凹部２Ｃは比較的密に配置されているが、凹部２Ｄは疎な状態で配置されている。
【００５４】
本実施形態においては、このようなインプリントモールド１Ｂにおいて、複数の凹部２Ａを繋ぐ流路３Ａと、凹部２Ｃ、凹部２Ｂと凹部２Ａを繋ぐ流路３Ａとを図８のように設ける。図７は本実施形態の流路形成前のインプリントモールドを示す平面図、図８は本実施形態の流路形成後のインプリントモールドを示す平面図である。
【００５５】
このように、凹部は、体積の大小や疎密についても均一である必要はないし、流路は、必ずしも全ての凹部を繋げなくてもよい。また、流路を形成する位置は、パターンが形成された領域のどこに樹脂を液滴するかによって適宜設計すればよい。
【００５６】
なお、流路の形状は、直線の組み合わせでも良いし、曲線を含んでいても良い。
【００５７】
＜第３実施形態＞
次に本発明の第３実施形態について図９を参照して説明する。第１実施形態のように、回折格子などの光学素子を製造する場合には、転写後の樹脂による微細構造の厚さを所定値内に薄くすることが重要であるが、転写後の樹脂による微細構造の厚さをそれ程考慮しなくても良い場合には、パターン面積全体をカバーするザグリ穴を形成して全面流路とすることもできる。
【００５８】
図９は本実施形態のインプリントモールド１Ｃの断面図である。図９に示すように、本実施形態のインプリントモールド１Ｃは、第１実施形態と同様に長溝状の凹部２Ａが複数並べられたパターンが形成されているが、このパターン面積全体をカバーするように、ザグリ穴が形成されており、このザグリ穴が全面流路３Ｂとして機能している。この場合には、凹部２Ａに対応して形成される転写後の微細構造における凸部の厚さは精度良くする必要があるが、全面流路３Ｂ対応して形成される転写後の部分の厚さはどのような厚さであってもよい。
【００５９】
本実施形態においては、凹部２Ａが形成された部分が密な領域、その他の平面部分が疎な領域となるが、全面流路３Ｂがパターン面積全体をカバーしているので、樹脂５の流速差を解消して、樹脂５を均一に広げることができる。
【００６０】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について図１０および図１１を参照して説明する。上述した各実施形態においては、平板状のインプリントモールドに微細構造に対応する凹部を有するパターンを形成し、凹部を流路で繋げる構成について説明した。しかし、本発明は、平板状のインプリントモールドに限定されるものではない。例えば、図１０および図１１に示すように、曲面を有するインプリントモールド１Ｄ、インプリントモールド１Ｅにも適用可能である。なお、図１０および図１１は本実施形態のインプリントモールドを示す斜視図である。
【００６１】
図１０に示すインプリントモールド１Ｄは曲面部４を有しており、曲面部４には、図示を省略するが、微細構造に対応する凹部を有するパターンが形成され、凹部は微細流路により下部から上部に亘ってまた全面的に繋がっている。この場合には、例えば図１０に示す下部の位置に低粘度の樹脂５を液滴させると、パターンに形成された微細流路により、図１０に矢印で示すように液滴位置よりも位置エネルギーが高くなる上部に向かって、樹脂５の充填が行われる。
【００６２】
図１１に示す円筒形のインプリントモールド１Ｅは、図示を省略するが、側面部８に、微細構造に対応する凹部を有するパターンが形成され、凹部は微細流路により下部から上部に亘ってまた全面的に繋がっている。この場合には、例えば図１１に示す下部の位置に低粘度の樹脂５を液滴させると、パターンに形成された微細流路により、図１１に矢印で示すように液滴位置よりも位置エネルギーが高くなる上部に向かって、樹脂５の充填が行われる。
【００６３】
なお、微細流路が形成される面は曲面である必要はなく、平坦面であってもよい。曲面あるいは平坦面に形成されたパターンに、微細流路を設けることで、毛細管現象により、液滴位置よりも位置エネルギーの高い地点へ樹脂を広げて充填することができる。また、インプリントモールドや、転写を行う基材の表面自由エネルギーを利用してもよい。
【００６４】
＜変形例＞
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に述べる各種の変形が可能である。また、各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせてもよいことは勿論である。
【００６５】
（１）上述した各実施形態においては、微細構造に対応した凹部が形成されたパターンに、凹部を繋ぐ流路を形成することにより、樹脂の厚さを均一に制御する例について説明したが、樹脂の厚さの平均化とは逆に、流路の断面積と液滴位置や量を調整することで、樹脂の厚さを任意にばらつかせることも可能である。例えば、ある面積、ある軸方向では樹脂を厚くし、他方では薄くすることにより、断面視で樹脂に傾斜を設けることも可能である。
【００６６】
（２）上述した各実施形態においては、インプリントモールドのパターンが形成された箇所に流路を形成する例について説明したが、転写を行う基板側に流路を形成するようにしてもよい。また、インプリントモールドと基板の両方に流路を形成するようにしてもよい。例えば、インプリントモールドに流路を形成すると、転写後の微細構造に流路の影響が出て不具合が生じ得る場合には、基材側に流路となる凹凸を形成して、樹脂の流れを制御するようにすればよい。
【００６７】
（３）上述した各実施形態においては、一例として、回折格子の製造にナノインプリントを適用した例について説明したが、本発明はこのような例に限定されるものではない。例えば、集積回路、プリント基板等の一般的な電子部品の製造、モスアイ構造による反射防止・防塵フィルター、回折格子、フォトニック結晶素子、表面プラズモン共鳴を用いた物質（ガス・分子）センサー素子等の光学素子の製造、磁気記録媒体(パターンドメディア)、ＤＶＤ等の記録デバイスの製造、ＤＮＡ分析等のバイオチップの製造、電子ペーパーの隔壁構造の製造、拡散板、導光板等のディスプレイ用部品の製造、ＬＥＤ等発光素子の光取り出し効率向上素子の製造等に好適に用いることができる。
【００６８】
（４）なお、インプリントモールドおよび転写を行う基材は、剛体である必要はなく、フィルム様のフレキシブルな材料であってもよい。また、インプリントモールドおよび転写を行う基材は、平板状に限定されるものではなく、球のような曲面を有する形状でも良いし、凹面や角を備えていても良い。
【００６９】
（５）上述した各実施形態および各変形例においては、本発明をナノインプリントに適用した例について説明したが、本発明はこのような例に限定されるものではなく、型を用いて凹凸形状を形成する（マイクロ）レンズ、（マイクロ）プリズム、（マイクロ）ミラー等のその他の形成方法にも適用可能である。
【００７０】
＜応用例＞
本発明のインプリントモールドにより製造した回折格子は、例えば、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）等の光学装置用の導光板に形成される回折格子として用いることができる。このような回折格子の例について図１６を参照して説明する。図１６に示す例では、回折格子として傾斜した表面レリーフ型の回折格子が用いられる。このような傾斜した表面レリーフ型の回折格子を製造するには、インプリントモールドに、パターンとして傾斜溝を形成し、高粘度の樹脂を用いる。そして、傾斜溝を繋ぐ流路を形成し、高粘度の樹脂を傾斜溝に均一に充填すればよい。
【００７１】
図１６は、応用例に係るヘッドマウントディスプレイ用の左眼用光学系の内部構造及び導光板を示す要部断面図である。なお、図示を省略するが、右眼用光学系の内部構造及び導光板については図１６を反転させて左右を入れ替えた構成となっている。
【００７２】
画像形成部１００は、画像表示装置１１０と、投射光学系１２０とを有する。このうち、画像表示装置１１０は、この例では、液晶表示デバイスであり、光源によって照明され赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色を含む画像光１３を発生させ、投射光学系１２０に向けて出射する。画像表示装置１１０としては、有機ＥＬパネルを用いることもできる。一方、投射光学系１２０は、画像表示装置１１０上の各点から出射された画像光を平行状態の光束に変換して、導光板２００に入射させるコリメートレンズである。特に、この例において、画像形成部１００は、広い画角を得るために、パネルに対して垂直な法線方向に対して傾斜されて配置されている。
【００７３】
導光板２００は、第１の導光板１０１と第２の導光板２０１から構成されている。第１の導光板１０１及び第２の導光板２０１の全体的な外観は、図中ＹＸ面に平行に延びる平板状の部材によって形成されている。第１の導光板１０１及び第２の導光板２０１は、ガラスあるいは光透過性の樹脂材料等により形成された板状の部材である。
【００７４】
第１の導光板１０１は、画像形成部１００に対向配置された第１のパネル面１０１ａ、及び第１のパネル面１０１ａと対向する第２のパネル面１０１ｂを有し、第１のパネル面１０１ａの一方の端部に形成された光入射面１０１ｃを通じて画像光が入射され、入射された画像光は、第１のパネル面１０１ａ及び第２のパネル面１０１ｂにより全反射され、観察者の眼前に形成された光出射面１０１ｄへ導光する。
【００７５】
第２の導光板２０１は、第１の導光板１０１に対向配置された第１のパネル面２０１ａ、及び第１のパネル面２０１ａと対向する第２のパネル面２０１ｂを有し、第１のパネル面２０１ａの一方の端部に形成された光入射面２０１ｃを通じて画像光が入射され、入射された画像光は、第１のパネル面２０１ａ及び第２のパネル面２０１ｂにより全反射され、第１のパネル面２０１ａの他方の端部に形成された光出射面２０１ｄへ導光する。
【００７６】
なお、第１の導光板１０１の第１及び第２のパネル面１０１ａ，１０１ｂ、及び第２の導光板２０１の第１及び第２のパネル面２０１ａ，２０１ｂには反射コートを施さず、前記パネル面１０１ａ，１０１ｂ，２０１ａ，２０１ｂに対して外界側から入射する外界光が、高い透過率で第１の導光板１０１及び第２の導光板２０１を通過するようにしてもよい。これにより、第１の導光板１０１及び第２の導光板２０１を、外界像の透視が可能なシースルータイプとすることができる。
【００７７】
第１の導光板１０１の光入射面１０１ｃには、入射光を光出射面１０１ｄ側の端面方向に回折させる第１回折格子１０２が設けられ、光出射面１０１ｄには、光出射面１０１ｄから外部に向けて画像光を回折させ、虚像光として観察者の眼ＥＹに投射する第２回折格子１０３が設けられている。
【００７８】
第２の導光板２０１の光入射面２０１ｃには、入射光を光出射面２０１ｄ側の端面方向に回折させる第３回折格子２０２が設けられ、光出射面２０１ｄには、光出射面２０１ｄから外部に向けて画像光を回折させ、第１の導光板１０１を介して虚像光として観察者の眼ＥＹに投射する第４回折格子２０３が設けられている。
【００７９】
この例においては、第１回折格子１０２、第２回折格子１０３、第３回折格子２０２、および第４回折格子２０３は、いずれも表面レリーフ型の回折格子であり、第１回折格子１０２、第３回折格子２０２、および第４回折格子２０３は、傾斜した回折格子である。これらの回折格子は、いずれも、本発明のインプリントモールドにより製造することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ…インプリントモールド、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ…凹部、３，３Ａ，３Ｂ…流路、４…曲面部、５…樹脂、７…微細構造、８…側面部、１０…基板。
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１２】
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【図１６】
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【図２】
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【図３】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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