(57)【要約】  モールドを取り外す際に硬化樹脂層に形成した凹凸パターンの端部の変形を抑制することができる、ステップアンドリピート用インプリント用モールドを提供する。  本発明によれば、透明基材４と、その上に形成され且つ凹凸パターン３が形成されたパターン領域１３を有する透明樹脂層６と、前記透明基材と前記透明樹脂層との間において前記パターン領域の一部において前記パターン領域に重なるように設けられた遮光部材５とを備える、ステップアンドリピート用インプリント用モールド２が提供される。
2016006592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材と、その上に形成され且つ凹凸パターンが形成されたパターン領域を有する透明樹脂層と、前記透明基材と前記透明樹脂層との間において前記パターン領域の一部において前記パターン領域に重なるように設けられた遮光部材とを備える、ステップアンドリピート用インプリント用モールド。
【請求項２】
前記パターン領域が、光硬化性樹脂で形成されている被転写樹脂層に前記凹凸パターンを転写した後に活性エネルギー線の照射によって前記被転写樹脂層を硬化させる透光領域と、前記透光領域の周縁部に前記活性エネルギー線の照射によっても前記被転写樹脂層が硬化されない遮光領域とで構成されている、請求項１に記載のステップアンドリピート用インプリント用モールド。
【請求項３】
前記透明基材は、可撓性を有する、請求項１又は請求項２に記載のステップアンドリピート用インプリント用モールド。
【請求項４】
前記透明基材は、前記透明樹脂層が形成されている側の面が平坦面である、請求項１〜請求項３の何れか１つに記載のステップアンドリピート用インプリント用モールド。
【請求項５】
透明基材上の所定位置に遮光部材を配置し、前記遮光部材を覆うように前記透明基材上に、凹凸パターンが形成されたパターン領域を有する透明樹脂層を形成する工程を備え、前記遮光部材は、前記パターン領域の一部において前記パターン領域に重なるように設けられる、ステップアンドリピート用インプリント用モールドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ステップアンドリピート用インプリント用モールド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  インプリント技術とは、凹凸パターンを有するモールドを、基板上の液状樹脂等の転写材料へ押し付け、これによりモールドのパターンを転写材料に転写する微細加工技術である。微細な凹凸パターンとしては、１０ｎｍレベルのナノスケールのものから、１００μｍ程度のものまで存在し、半導体材料、光学材料、記憶メディア、マイクロマシン、バイオ、環境等、様々な分野で用いられている。【０００３】  ところで、ナノオーダーの微細な凹凸パターンを表面に有するモールドは、パターンの形成に時間がかかるため非常に高価である。そのため、ナノオーダーの微細な凹凸パターンを表面に有するモールドの大型化（大面積化）は困難である。【０００４】  そこで、特許文献１では、小さいモールドを用いたインプリントを、加工領域が重ならないようにモールドの位置をずらしながら繰り返す行うことによって大面積のインプリントを可能にしている（ステップアンドリピート）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２６２２７１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  特許文献１の方法では、モールドの凹凸パターンを転写材料に押し付けた状態で転写材料を露光して硬化させることによって凹凸パターンを有する硬化樹脂層を形成し、その後、モールドを硬化樹脂層から取り外すという工程が繰り返される。本発明者がこの方法について詳細な検討を行ったところ、モールドを転写材料から取り外す際に硬化樹脂層に形成された凹凸パターンの端部が変形する場合があることに気づいた。【０００７】  本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、モールドを取り外す際に硬化樹脂層に形成した凹凸パターンの端部の変形を抑制することができる、ステップアンドリピート用インプリント用モールドを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明によれば、透明基材と、その上に形成され且つ凹凸パターンが形成されたパターン領域を有する透明樹脂層と、前記透明基材と前記透明樹脂層との間において前記パターン領域の一部において前記パターン領域に重なるように設けられた遮光部材とを備える、ステップアンドリピート用インプリント用モールドが提供される。【０００９】  本発明者の分析によると、特許文献１の方法では、凹凸パターンが反転された反転パターンが転写材料に形成される領域と、転写材料が硬化される領域がほぼ同じであるために、硬化樹脂層の反転パターンの端部において反転パターンに余分な力が加わって反転パターンが変形しやすかった。本発明では、モールドの、凹凸パターンが形成されたパターン領域の一部においてパターン領域に重なるように遮光部材を設けているために、転写材料に反転パターンが形成される領域よりも転写材料が硬化される領域の方が狭くなっている。このため、硬化樹脂層の反転パターンの端部に隣接して未硬化樹脂層の反転パターンが存在しているために、硬化樹脂層の反転パターンの端部に加わる力が低減されて、硬化樹脂層の反転パターンの変形が抑制される。【００１０】  以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は、互いに組み合わせ可能である。  好ましくは、前記パターン領域が、光硬化性樹脂で形成されている被転写樹脂層に前記凹凸パターンを転写した後に活性エネルギー線の照射によって前記被転写樹脂層を硬化させる透光領域と、前記透光領域の周縁部に前記活性エネルギー線の照射によっても前記被転写樹脂層が硬化されない遮光領域とで構成されている。  好ましくは、前記透明基材は、可撓性を有する。  好ましくは、前記透明基材は、前記透明樹脂層が形成されている側の面が平坦面である。  本発明の別の観点によれば、透明基材上の所定位置に遮光部材を配置し、前記遮光部材を覆うように前記透明基材上に、凹凸パターンが形成されたパターン領域を有する透明樹脂層を形成する工程を備え、前記遮光部材は、前記パターン領域の一部において前記パターン領域に重なるように設けられる、ステップアンドリピート用インプリント用モールドの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態のステップアンドリピート用インプリント用モールド２の構成を示す断面図である。
【図２】図１のモールド２の製造工程を示す断面図である。
【図３】図１のモールド２を用いたインプリント方法を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態のステップアンドリピート用インプリント用モールド２の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態のステップアンドリピート用インプリント用モールド２の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態のステップアンドリピート用インプリント用モールド２の使用方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】  以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について具体的に説明する。
【００１３】＜第１実施形態＞  本発明の第１実施形態のステップアンドリピート用インプリント用モールド２は、図１に示すように、透明基材４と、その上に形成され且つ凹凸パターン３が形成されたパターン領域１３を有する透明樹脂層６と、前記透明基材４と前記透明樹脂層６との間において前記パターン領域１３の端部において前記凹凸パターン３に重なるように設けられた遮光部材５とを備える。  以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００１４】１．インプリント用モールド２の構成（１）透明基材４  透明基材４は、樹脂基材、石英基材、シリコーン基材などの、透明材料で形成される基材である。樹脂基材は、柔軟性を有する樹脂モールドの形成に好ましく、具体的には例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、環状ポリオレフィンおよびポリエチレンナフタレートからなる群から選ばれる１種からなるものである。
【００１５】（２）透明樹脂層６、凹凸パターン３、パターン領域１３  透明樹脂層６を形成する樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂の何れでもよいが生産性およびモールドとしての使いやすさの観点から光硬化性樹脂が好ましい。具体的には、アクリル樹脂、スチレン樹脂、オレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。また、樹脂は、フッ素化合物、長鎖アルキル化合物、およびワックスなどの剥離成分を含有してもよい。
【００１６】  上記した透明樹脂層６の厚さは、通常５０ｎｍ〜１ｍｍ、好ましくは、５００ｎｍ〜５００μｍである。このような厚さとすれば、インプリント加工が行い易い。
【００１７】  透明樹脂層６の凹凸パターン３に特に制限はないが、周期１０ｎｍ〜２ｍｍ、深さ１０ｎｍ〜５００μｍ、転写面１．０〜１．０×１０６ｍｍ２のものが好ましく、周期２０ｎｍ〜２０μｍ、深さ５０ｎｍ〜１μｍ、転写面１．０〜０．２５×１０６ｍｍ２のものがより好ましい。このように設定すれば、転写体に充分な凹凸パターン３を転写することができる。表面形状としては、モスアイ、線、円柱、モノリス、円錐、多角錐、マイクロレンズが挙げられる。
【００１８】  凹凸パターン３が形成されるパターン領域１３は、透明基材４の全面に渡って設けてもよく、透明基材４の一部にのみ設けてもよい。
【００１９】  透明樹脂層６の表面は、転写材料との付着を防止するための剥離処理がされていてもよく、剥離処理は剥離層（図示せず）を形成するものであってもよい。剥離層（図示せず）を形成する離型剤としては、好ましくはフッ素系シランカップリング剤、アミノ基又はカルボキシル基を有するパーフルオロ化合物およびアミノ基又はカルボキシル基を有するパーフルオロエーテル化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種からなり、より好ましくは、フッ素系シランカップリング剤、片末端アミン化パーフルオロ（パーフルオロエーテル）化合物ならびに片末端カルボキシル化パーフルオロ（パーフルオロエーテル）化合物の単体または単体および複合体の混合物からなる群から選ばれる少なくとも１種からなる。離型剤として上記のものを用いると、透明樹脂層６への密着が良好であるとともに、インプリントを行う樹脂との剥離性が良好である。剥離層（図示せず）の厚さは、好ましくは０．５〜２０ｎｍ、より好ましくは０．５〜１０ｎｍ、最も好ましくは０．５〜５ｎｍの範囲内である。なお、剥離層と透明樹脂層６の密着性を向上すべく、透明樹脂層６には、ＷＯ２０１２／０１８０４５に開示されているような、離型剤と結合可能な基を有する添加剤を添加してもよい。
【００２０】（３）遮光部材５  遮光部材５は、図１に示すように、透明基材４と透明樹脂層６との間においてパターン領域１３の端部においてパターン領域１３に重なるように設けられる。
【００２１】  遮光部材５を透明樹脂層６の凹凸パターン３上に形成すると、凹凸パターン３の影響で遮光部材５によって遮光される遮光領域Ｓの端部の直線性が確保しにくい場合があるが、本実施形態の構成によれば平坦な透明基材４上に遮光部材５を付着させることができるので、遮光領域Ｓの端部の直線性を向上させることができ、その結果、遮光部材５によって遮光されない透光領域Ｔの位置精度を向上させることができる。また、遮光部材５を透明基材４の背面４ａ上に形成すると、遮光部材５と凹凸パターン３の間の距離が長いので、ステップアンドリピートによるインプリントの際に照射する活性エネルギー線１９（図３（ａ）及び（ｄ）に図示）が遮光部材５と凹凸パターン３の間で屈折・回折・反射しやすくなり、その結果、遮光領域Ｓに到達する活性エネルギー線１９の光量が増大するという問題がある。しかし、本実施形態の構成によれば遮光部材５と凹凸パターン３の距離が非常に短いので、遮光領域Ｓに到達する活性エネルギー線１９の光量を最小限にすることができる。
【００２２】  遮光部材５の形成方法や材料は、活性エネルギー線を遮光するという目的を達成するものであれば特に限定されない。遮光部材５は、一例では、Ｃｒなどの金属材料をスパッタリングで凹凸パターン３上に付着させることによって形成することができる。遮光部材５は、アクリル系、ウレタン系、ポリカーボネート系などの有機材料や、カーボン系などの無機材料で形成してもよい。これらの材料には、色素など他の材料を含有させてもよい。遮光部材は、パターン領域１３の一辺に沿って直線上に設けてもよく、二辺に沿ってＬ字状に設けてもよく、それ以上の数の辺に沿って設けてもよく、ライン状やドット状、格子状に設けてもよく、パターン領域１３の全周に沿って設けてもよい。
【００２３】  遮光部材５を設ける幅は特に限定されないが、遮光部材５は、例えば、パターン領域１３の幅の２〜２０％の領域に設けることが好ましい。遮光部材５の幅が狭すぎると、遮光部材５を設けたことによる利点が得られなくなり、遮光部材５の幅が広すぎると、インプリントの効率が低下するからである。
【００２４】  遮光部材５の厚さは特に限定されず、遮光領域Ｓでの転写材料の硬化を十分に抑制できる厚さであればよい。
【００２５】２．インプリント用モールド２の製造方法  次に、インプリント用モールド２の製造方法について説明する。  まず、図２（ａ）に示すように、透明基材４上の透光領域Ｔに、フォトリソグラフィなどを用いてリフトオフ用の樹脂層１５を形成し、次に、透明基材４上に金属材料層５ａを形成する。  次に、図２（ｂ）に示すように、樹脂層１５及びその上にある金属材料層５ａを除去することによって、透明基材４上に遮光部材５が設けられた構成が得られる。なお、遮光部材５は、リフトオフ法によって形成する代わりに、フォトリソグラフィ、インクジェット印刷、スクリーン印刷などの方法で所定位置に樹脂層を形成することによって形成してもよい。  次に、図２（ｃ）に示すように、遮光部材５を覆うように透明基材４上に、透明樹脂層６を形成するための樹脂を塗布して被転写樹脂層１６を形成する。  次に、図２（ｄ）に示すように、凹凸パターン３が反転された反転パターン３ｒを有するモールド１７を用いて被転写樹脂層１６に凹凸パターン３を形成する。透明樹脂層６を形成するための樹脂が熱可塑性樹脂である場合は、被転写樹脂層１６をガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度に加熱した状態で、凹凸パターン形成用のモールド１７を０．５〜５０ＭＰａのプレス厚で１０〜６００秒間保持してプレスした後、被転写樹脂層１６をＴｇ以下の温度にまで冷却し、モールド１７を被転写樹脂層１６から引き離すことによって、凹凸パターン３を有する透明樹脂層６を形成することができる。一方、透明樹脂層６を形成するための樹脂が光硬化性樹脂である場合は、液状の被転写樹脂層１６に凹凸パターン形成用のモールド１７を押し付けた状態で被転写樹脂層１６に対して活性エネルギー線（ＵＶ光、可視光、電子線などの樹脂を硬化可能なエネルギー線の総称）１８を照射することによって被転写樹脂層１６を硬化し、その後、モールド１７を引き離すことによって、凹凸パターン３を有する透明樹脂層６を形成することができる。この場合、モールド１７を透明材料で形成し、モールド１７を通じて、被転写樹脂層１６に活性エネルギー線１８を照射することができる。また、透明樹脂層６を形成するための樹脂が熱硬化性樹脂である場合は、液状の被転写樹脂層１６に凹凸パターン形成用のモールド１７を押し付けた状態で被転写樹脂層１６を硬化温度にまで加熱することによって被転写樹脂層１６を硬化し、その後、モールド１７を引き離すことによって、凹凸パターン３を有する透明樹脂層６を形成することができる。
【００２６】３．インプリント方法  次に、上記モールド２を用いて、ステップアンドリピート法によるインプリント方法について説明する。
【００２７】  まず、図３（ａ）に示すように、大面積基材７上に液状の光硬化性樹脂を塗布して被転写樹脂層９を形成し、被転写樹脂層９にモールド２の凹凸パターン３を押し付けた状態で、透明基材４を通じて活性エネルギー線１９を照射する。活性エネルギー線１９の照射領域のうち透光領域Ｔのみにおいて活性エネルギー線１９が照射されることによって被転写樹脂層９が硬化されて、反転パターン３ｒが形成された硬化樹脂層１９が形成される。また、遮光領域Ｓでは、被転写樹脂層９に反転パターン３ｒが形成されるが被転写樹脂層９は硬化されていない。従って、図３（ｂ）の状態では、硬化樹脂層１９に形成された反転パターン３ｒと被転写樹脂層９に形成された反転パターン３ｒが連続して形成されている。
【００２８】  次に、図３（ｂ）の状態からモールド２を取り外す。この際に、硬化樹脂層１９に形成した反転パターン３ｒの端部において反転パターン３ｒに余分な力が加わって反転パターン３ｒが変形しやすい。しかし、本実施形態では、硬化樹脂層１９に隣接した未硬化の被転写樹脂層９にも反転パターン３ｒが形成されているので、硬化樹脂層１９の反転パターン３ｒに加わる力が低減されて、硬化樹脂層１９の反転パターン３ｒの変形が抑制される。
【００２９】  次に、図３（ｃ）に示すように、モールド２を次の加工領域に移動させる。モールド２は、図３（ｃ）に示すように、遮光領域Ｓと透光領域Ｔの境界の位置が、硬化樹脂層１９と被転写樹脂層９の境界の位置に略一致する位置に移動させることが好ましい。そして、移動後の位置で、図３（ｄ）に示すように、被転写樹脂層９へ凹凸パターン３を転写し、透光領域Ｔにある被転写樹脂層９に活性エネルギー線１９を照射して、反転パターン３ｒが形成された硬化樹脂層１９を形成する。
【００３０】  以上の工程を必要な回数だけ繰り返すことによって、所望のサイズの微細構造体を形成することができる。この微細構造体は、インプリント用モールド、マイクロコンタクトプリント用スタンパ、光学シート（反射防止シート、ホログラムシート、レンズシート、偏光分離シート）、撥水シート、親水シート細胞培養シートなどに利用可能である。
【００３１】＜第２実施形態＞  図４を用いて、本発明の第２実施形態のステップアンドリピート用インプリント用モールド２について説明する。  第１実施形態では、遮光部材５は、パターン領域１３の端部のみにおいてパターン領域１３に重なるように設けられていたが、本実施形態では、遮光部材５は、図４に示すように、パターン領域１３の端部に加えて、パターン領域１３の端部以外の部位にも設けられている。このような構成によれば、図４に示すように、パターン領域１３の端部に設けられた遮光部材５で覆われている領域が端部遮光領域Ｓ１となり、パターン領域１３の端部以外に設けられた遮光部材５で覆われている領域が非端部遮光領域Ｓ２となり、残りの領域が透光領域Ｔとなる。このような構成であっても、硬化樹脂層１９の反転パターン３ｒの変形が抑制可能である。
【００３２】＜第３実施形態＞  図５〜図６を用いて、本発明の第３実施形態のステップアンドリピート用インプリント用モールド２について説明する。  本実施形態では、遮光部材５は、図５に示すように、パターン領域１３の端部には設けられておらず、パターン領域１３の端部以外の部位にのみ設けられている。このような構成のモールド２は、例えば図６に示すように、遮光部材５の外側の領域に活性エネルギー線１９が照射されないようにインプリント装置の保持部２１で保持された状態で使用することができる。このような使用方法によれば、パターン領域１３の端部に最も近い遮光部材５によって覆われている領域が端部遮光領域Ｓ１となり、それ以外の遮光部材５で覆われている領域が非端部遮光領域Ｓ２となり、残りの領域が透光領域Ｔとなる。従って、第２実施形態と同様に、硬化樹脂層１９の反転パターン３ｒの変形が抑制可能である。  また、遮光部材５は、本実施形態のように、パターン領域１３の一部においてパターン領域に重なるように設ければよく、遮光部材５を設ける位置は、パターン領域１３の端部でなくてもよい。
【符号の説明】
【００３３】２：インプリント用モールド、３：凹凸パターン、４：透明基材、５：遮光部材、６：透明樹脂層、７：大面積基材、９：被転写樹脂層、２１：保持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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