ナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源
【課題】ナノインプリント法の光源としてＵＶ−ＬＥＤ光源を用いて微細凹凸構造を作製する際に、金型からの微細凹凸構造の転写が良好になるようなＵＶ−ＬＥＤ光源を提供することを目的とする。
【解決手段】ＬＥＤを有するＵＶ光照射部と、ＵＶ光照射部から射出されたＵＶ光を透過して散乱するＵＶ散乱板とを具備し、ＵＶ散乱板がＵＶ光照射部と露光対象との間に配置する。また、ＵＶ散乱板が、ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光を透過する基材を有し、且つ、基材中に、ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光の中心波長の１／１０倍以下の分散剤及び／又は中心波長以上の大きさを有する分散剤を有することが好ましい。
【解決手段】ＬＥＤを有するＵＶ光照射部と、ＵＶ光照射部から射出されたＵＶ光を透過して散乱するＵＶ散乱板とを具備し、ＵＶ散乱板がＵＶ光照射部と露光対象との間に配置する。また、ＵＶ散乱板が、ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光を透過する基材を有し、且つ、基材中に、ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光の中心波長の１／１０倍以下の分散剤及び／又は中心波長以上の大きさを有する分散剤を有することが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノインプリント法により微細凹凸構造を作製する際のＵＶ−ＬＥＤ光源及び当該ＵＶ−ＬＥＤ光源を用いた構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノインプリント技術は、生産性が低い電子ビームリソグラフィや高価な光学リソグラフィに代わる技術として注目されている。特に、ＵＶ光を利用するＵＶナノインプリント技術はその生産性の高さから近年注目を浴びている（特許文献１）。
【０００３】
上記ナノインプリント技術の特徴は、電子ビームリソグラフィ等の生産性問題を克服しようとすることであり、ナノスケールの構造を有する金型を製作して、前記製作された金型を基材上のＵＶ硬化性樹脂膜に押し付けた後に、当該ＵＶ硬化性樹脂膜を硬化させることでナノスケールの構造を転写する。前記操作を複数回繰り返すことで、一つの基材上に金型が有する微細凹凸構造とは反対の微細凹凸構造を容易に作製することが可能である（例えば、特許文献２）。特に、ＵＶナノインプリント法を使用することで、数十ナノメートルから数百ナノメートルの微細構造を容易に形成することができる。例えば、１０Ｇｂｉｔ／ｃｍ２に相当する５０ｎｍハーフピッチで３４×３４マスの網目構造（例えば、非特許文献１）や、４５６ｎｍの直径を有し深さが３５０ｎｍの円筒状の溝が周期７４８ｎｍで並んだ構造（例えば、非特許文献２）等が挙げられる。
【０００４】
ＵＶナノインプリント法では、金型にＵＶ硬化性樹脂を充填した状態でＵＶ光を照射しＵＶ硬化性樹脂を硬化させる必要があるため、微細凹凸構造の転写にはＵＶ光を照射するＵＶ光源が重要となる。ナノインプリント法に使用されるＵＶ光源としては、発光管内に水銀の他に金属ハロゲン化物を封入したメタルハライドランプや石英ガラス性の発光管内に高純度の水銀と少量の希ガスを封入した高圧水銀灯、直進性の高いＵＶ光を発する発光ダイオードであるＵＶ−ＬＥＤ等が用いられている。特に、ＵＶ−ＬＥＤ光源は長寿命であり省エネ効果が見込めるため注目されている。
【０００５】
このように、環境負荷と生産の観点から、ナノインプリント法の光源としてＵＶ−ＬＥＤ光源を使用することが望ましい。しかし、ナノインプリント法の光源としてＵＶ−ＬＥＤ光源を用いた場合、ＵＶ光の直進性の高さから、露光対象に近接して照射する場合ＵＶ−ＬＥＤ光源を構成するＬＥＤのほぼ直下の部分しか露光されず、また露光対象から遠ざけて露光した場合、ＵＶ光強度が著しく低下する為、ナノスケールの微細凹凸構造をナノインプリント法で転写できないという問題がある。特に、微細凹凸の凸部の大きさが、使用するＵＶ−ＬＥＤ光源の照射波長よりも小さくなると、ナノインプリント法による微細凹凸の転写に不良が生じるという問題を発明者は見出してきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００２−５３９６０４号公報
【特許文献２】特開２００５−２０３７９７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】NANO LETTERS Vol.4, No.7, (2004)1225-1229
【非特許文献２】J. Phys. Chem. C Vol.113, No.24 (2009)10493-10499
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ナノインプリント法の光源としてＵＶ−ＬＥＤ光源を用いて微細凹凸構造を作製する際に、金型からの微細凹凸構造の転写が良好になるようなＵＶ−ＬＥＤ光源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】
【０００９】
本発明者は上記課題を鋭意検討した結果、ＵＶ−ＬＥＤ光源が、露光対象物との間に特定の構造を有する散乱板を有することで、顕著な効果を奏することを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】
本発明のナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源の一態様は、ＬＥＤを有するＵＶ光照射部と、ＵＶ光照射部から射出されたＵＶ光を透過して散乱するＵＶ散乱板とを具備し、ＵＶ散乱板がＵＶ光照射部と露光対象との間に配置されることを特徴としている。
【００１１】
本発明のナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源の一態様において、ＵＶ散乱板は、ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光を透過する基材を有し、且つ、基材の片側表面又は両側表面に、ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光の中心波長の１／１０倍以下の凹凸形状及び／又は中心波長以上の大きさを有する凹凸形状を有することが好ましい。
【００１２】
本発明のナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源の一態様において、ＵＶ散乱板は、ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光を透過する基材を有し、且つ、基材中に、ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光の中心波長の１／１０倍以下の分散剤及び／又は中心波長以上の大きさを有する分散剤を有することが好ましい。
【００１３】
本発明のナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源の一態様において、ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光の中心波長が、３５５ｎｍ以上３８５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明の凹凸構造を有する構造体の製造方法は、上記ナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源を用いて、４０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の凹凸ピッチを有する構造体をナノインプリント法で作製することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ナノインプリント法の光源としてＵＶ−ＬＥＤ光源を用いて微細凹凸構造を作製する場合であっても、金型からの微細凹凸構造の転写を良好に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】散乱板の設置位置の範囲を示す模式図である。
【図２】散乱板によるＵＶ光の進行方向を模式的に示す図である。
【図３】散乱板の構造を示す模式図である。
【図４】散乱板の設置位置の変形例を示す模式図である。
【図５】実施例及び比較例に係る微細凹凸構造のＡＦＭ像である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、本発明の実施の方法について添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係るＵＶ−ＬＥＤ光源と露光対象を基準にした散乱板の設置位置を模式的に示した図である。図２は、本実施の形態に係るＵＶ−ＬＥＤ光源から照射されたＵＶ光の進行方向を模式的に示した図である。図３は、本発明の形態に係るＵＶ−ＬＥＤ光源の散乱板の構造を模式的に示した図である。なお、図１、図２及び図３におけるＵＶ光源や散乱板、散乱板の構造等の各部の数、形状、寸法比等はこれに限定されない。また、図１、図２及び図３は本発明に係るＵＶ−ＬＥＤ光源の一使用態様を示す図である。
【００１９】
図１に示すように、本発明に係るＵＶ−ＬＥＤ光源１０は、ＬＥＤを有するＵＶ光照射部（ＵＶ−ＬＥＤ１１）と、ＵＶ−ＬＥＤ１１から射出されたＵＶ光を透過して散乱するＵＶ散乱板１５を有している。ＵＶ散乱板１５は、ＵＶ−ＬＥＤ１１のＵＶ照射面１２と露光する対象物（露光対象１４）の露光面１３との間１６に設けられる。
【００２０】
ＵＶ散乱板１５の設置位置は、ＵＶ−ＬＥＤ１１のＵＶ照射面１２と露光対象１４の露光面１３との間１６にあれば特に限定されるものではなく、ＵＶ散乱板１５のＵＶ−ＬＥＤ１１側の面１５ａがＵＶ照射面１２と接している状態（図４（Ａ）参照）や、或いはＵＶ散乱板１５の露光対象１４側の面１５ｂが露光対象１４の露光面１３と接している状態（図４（Ｂ）参照）や、ＵＶ散乱板１５の各面１５ａ及び１５ｂがＵＶ照射面１２と露光対象面１３の双方と接している状態（図４（Ｃ）参照）や、ＵＶ散乱板１５の各面１５ａ及び１５ｂがＵＶ照射面１２と露光対象面１３の双方とも接してない状態であり且つ露光対象面１３とＵＶ照射面１２の間に位置する状態（図１参照）が挙げられる。
【００２１】
効率的にＵＶ光を利用し、効果的にナノインプリント法により微細凹凸構造を転写する観点からは、ＵＶ散乱板１５のＵＶ−ＬＥＤ１１側の面１５ａとＵＶ照射面１２との距離が１０ｃｍ以下であると既存のＵＶ−ＬＥＤ光源に容易に設置できる為好ましく、０ｃｍ（図４（Ａ）参照）であると照射されるＵＶ光を効果的に利用できる為好ましい。また、ＵＶ−ＬＥＤ１１と露光対象１４との距離は特に限定されるものではないが、効率的にＵＶ光を利用し、効果的にナノインプリント法により微細凹凸構造を転写する観点からは３０ｃｍ以下であることが好ましく、２０ｃｍ以下であると照射されるＵＶ光を効率的に利用できるためより好ましい。
【００２２】
次に、ＵＶ散乱板１５の有無によるＵＶ−ＬＥＤからの照射光について、図２を参照して説明する。ＵＶ散乱板がない場合（図２（Ａ）参照）は、ＵＶ−ＬＥＤ２１から照射されたＵＶ光２３は露光対象２２へと直進性高く進行するが、ＵＶ散乱板２５を設置した場合（図２（Ｂ）参照）は、ＵＶ−ＬＥＤ２１から照射されたＵＶ光２４はＵＶ散乱板２５に入射するまでは直進性を保つが、ＵＶ散乱板２５を透過した後は散乱により照射方向に対してランダムな方向性を有するＵＶ光２６となる。すなわち、露光対象２２からみれば、ＵＶ散乱板２５がない場合はほぼ一定の入射角を有するＵＶ光２３が入射するのに対し、ＵＶ散乱板２５を設置した場合は、様々な入射角を有するＵＶ光２６が入射することになる。
【００２３】
このように、ＵＶ−ＬＥＤからの射出光を、ＵＶ散乱板を介して露光対象へ照射することにより、露光対象に照射光を均一に照射することができる。したがって、本実施の形態で示したＵＶ−ＬＥＤ光源を用いることにより、露光対象が照射光の波長より小さいナノスケールの微細凹凸構造を有する場合であっても、ナノインプリントを良好に行うことができる。
【００２４】
なお、本発明におけるＵＶ−ＬＥＤ光源においてＵＶを露光対象に照射する角度は特に限定されるものではないが、効果的にナノインプリント法により微細凹凸構造を転写する為に、入射角が４５°以下であることが好ましい。より好ましくは、照射されるＵＶ光を効率的に利用する為に入射角が０°であることが好ましい。ここで入射角とは、露光対象面の法線に対して作られる角度であり、露光対象に垂直にＵＶ光を照射する場合が入射角０°を意味し、水平に入射する場合が入射角９０°を意味する。
【００２５】
本発明におけるＵＶ−ＬＥＤ光源から照射されるＵＶ光の中心波長の範囲はナノインプリント法により微細凹凸構造を転写する際に使用するＵＶ硬化性樹脂の種類によって変わるが、ＵＶ硬化性樹脂を硬化させるための開始剤の吸収波長から概ね３５５ｎｍ〜３８５ｎｍであることが好ましい。特に、ＵＶ硬化性樹脂の硬化速度が良好になる為、３５５ｎｍ〜３８０ｎｍであることがより好ましい。
【００２６】
次に本発明におけるＵＶ−ＬＥＤ光源において使用されるＵＶ散乱板について説明する。
【００２７】
図３に示すように、本発明に係るＵＶ−ＬＥＤ光源として設置されるＵＶ散乱板は、基材３１ｃの片側表面３１ａにＵＶ−ＬＥＤの中心波長の１／１０倍以下の凹凸形状、又は、中心波長以上、好ましくは２倍以上の大きさの凹凸形状が形成された散乱板３１とすることができる（図３（Ａ）参照）。あるいは、基材３１ｃの片側表面３１ａにＵＶ−ＬＥＤ光源の中心波長の１／１０以下の凹凸形状と、中心波長以上、好ましくは中心波長の２倍以上の凹凸形状が混合した凹凸が形成された散乱板３１とすることができる。更には、上記のいずれかの凹凸形状が基材３２ｃの両側表面３２ａ、３２ｂに形成された散乱板３２であっても構わない（図３（Ｂ）参照）。尚、散乱板の凹凸形状が形成された面は、ＵＶ−ＬＥＤの照射面側にしてもよく、或いは該表面を露光対象側に向けてもよい。なお、凹凸形状の大きさとは、凸部の大きさをいう。
【００２８】
また、ＵＶ散乱板を構成する母材（基材３３ｂ）中にＵＶ−ＬＥＤ光源の中心波長の１／１０倍以下、又は、中心波長以上、好ましくは２倍以上の大きさを有する分散材３３ａが形成されたＵＶ散乱板３３を用いることができる（図３（Ｃ）参照）。或いは、ＵＶ散乱板を構成する母材（基材３３ｂ）中にＵＶ−ＬＥＤ光源の中心波長の１／１０倍以下の大きさの分散材と、中心波長以上、好ましくは２倍以上の大きさを有する分散材との双方が混合分散されたＵＶ散乱板であっても構わない。また、分散剤としては、屈折率が母材と０．１以上異なる構造とすることが好ましい。
【００２９】
更には、上記図３（Ａ）〜（Ｃ）の構成を組み合わせて、基材３４ｂの表面（３４ｃ、３４ｄ）に凹凸形状を有し且つ基材３４ｂ中に分散材（３４ａ）を分散させたＵＶ散乱板３４（図３（Ｄ）参照）としてもよい。
【００３０】
尚、ＵＶ散乱板自体の外形は特に限定されるものではなく、板状や湾曲状や筒状等が挙げられる。効率的にＵＶ光を利用する為に、ＵＶ光照射面が平らな場合は平板状のＵＶ散乱板を用いることが好ましく、ＵＶ光照射面が湾曲している場合は、照射面と同様の曲率を有するＵＶ散乱板を用いることが好ましい。
【００３１】
以下、表面に凹凸を持つＵＶ散乱板について説明し、続いて内部に屈折率の異なる構造を持つＵＶ散乱板について説明する。
【００３２】
ＵＶ散乱板表面に形成される凹凸形状は、ＵＶ散乱板全てに渡り形成されても良いし、ＵＶ光が透過する部分のみに形成されてもよい。該凹凸形状は、ＵＶ光を効果的に散乱させ且つナノインプリント法により微細凹凸構造を効果的に転写する為に、ＵＶ−ＬＥＤから照射されるＵＶ光の中心波長の１／１０倍以下及び／又は１〜２倍以上の大きさであることが好ましい。波長の１／１０倍以下の微細凹凸構造に対しては主にレイリー散乱による散乱が生じ、波長の１〜２倍以上の微細凹凸構造に対しては主にミー散乱による散乱が生じる。
【００３３】
ＵＶ散乱板表面に形成される凹凸形状の分布や規則性は特に限定されるものでなく、例えば単一の大きさを有する凹凸が不規則に形成されている状態や単一の大きさを有する凹凸が規則的に形成されている状態や、或いは複数の大きさの凹凸が規則的に形成されている状態や複数の大きさの凹凸が不規則に形成されている状態等が挙げられる。より好ましくは、ＵＶ−ＬＥＤから照射されるＵＶ光は波長に分布を有する為、照射されるＵＶ光を効果的に散乱させる為に、複数の大きさの凹凸形状がＵＶ散乱板表面に形成されていることが好ましい。
【００３４】
ＵＶ散乱板表面に形成される凹凸形状の形成方法は特に限定されるものではないが、例えば、微細凹凸構造を有する鑢等でＵＶ散乱板となる基材表面を擦る方法や、切削等により凹凸を形成する方法や、インプリント法により散乱板となる基材表面に凹凸を転写する方法や、溶剤により散乱板となる基材表面を溶解させ凹凸を形成する方法や、化学溶液析出法やｓｏｌ−ｇｅｌ法等で散乱板となる基材表面に凹凸を形成する方法や、スパッタや蒸着等で散乱板となる基材表面に凹凸を形成する方法や、ガラスやポリスチレンスルホン酸、フッ化ビニリデン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂等の微粒子を散乱板となる基材表面にスピンコーティング法やグラビアメッシュによる塗布やディップ法やスプレー法や交互積層法等を利用し添着する方法や、エレクトロスピニング法等によりファイバーを基材表面に添着し散乱板となる基材表面に凹凸を形成する方法や、プラズマやコロナ放電等で散乱板となる基材表面に凹凸を形成する方法や、押し出し成型時に散乱板となる基材表面に凹凸を形成する方法等が挙げられる。
【００３５】
ＵＶ散乱板を構成する基材の材質としては、ＵＶ−ＬＥＤから射出されるＵＶ光を透過すれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂、石英、ガラス等が挙げられる。
【００３６】
ＵＶ散乱板を構成する基材の内部に形成される屈折率が母材とは０．１以上異なる構造（分散剤）は、基材内部全てに渡り形成されても良いし、ＵＶ光が透過する部分のみに形成されてもよい。該構造は、ＵＶ光を効果的に散乱させ且つナノインプリント法により微細凹凸構造を効果的に転写する為に、ＵＶ−ＬＥＤ光源から照射されるＵＶ光の散乱板の母材中での光学的中心波長の１／１０倍以下及び／又は１〜２倍以上の大きさであることが好ましい。波長の１／１０倍以下の微細凹凸構造に対しては主にレイリー散乱による散乱が、波長の１〜２倍以上の微細凹凸構造に対しては主にミー散乱による散乱が生じる。
【００３７】
これらの屈折率が母材とは０．１以上異なる構造（分散剤）の分布や規則性は特に限定されるものではないが、例えば単一の大きさを有する分散剤が不規則に形成されている状態や、単一の大きさを有する分散剤が規則的に形成されている状態や、或いは複数の大きさの分散剤が規則的に形成されている状態や、複数の大きさの分散剤が不規則に形成されている状態等が挙げられる。より好ましくは、ＵＶ−ＬＥＤ光源から照射されるＵＶ光は波長が分布を有す為、効果的に照射されるＵＶ光を散乱させる為に、複数の大きさの分散剤が散乱板内部に形成されることが好ましい。
【００３８】
分散剤を散乱板内部に形成する方法は特に限定されるものではないが、例えば、散乱板となる基材を製造する際に、２種類以上の樹脂を混合した原料を利用する方法やポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂、ポリスチレンスルホン酸、フッ化ビニリデン、石英、ガラス等の微粒子を主成分となる樹脂中に混合した原料を利用する方法や原料となる樹脂の中に気泡や溶剤泡を混入する方法や、２種類以上の樹脂を混合した原料やポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂、ポリスチレンスルホン酸、フッ化ビニリデン、石英、ガラス等の微粒子を主成分となる樹脂中に混合した原料を利用し基材を製造した後にこれらの添加物を溶剤や加熱や酸等により溶解させる方法等が挙げられる。なお、分散剤の形状としては、球状、楕円状、迷路状（複数ポリマを混合したときに自発的に形成される構造）等様々な形状とすることができる。
【００３９】
散乱板の材質としては、ＵＶ光を透過すれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂、石英、ガラス等が挙げられる。
【００４０】
ナノインプリント法において、本発明に係るＵＶ−ＬＥＤ光源を適用することにより著しい効果を得ることができる微細凹凸として、凹凸の大きさが４０ｎｍ〜３８０ｎｍであり且つピッチが３８６ｎｍ以下の微細凹凸構造がある。これは、散乱板がない場合、ＵＶ−ＬＥＤ光源から照射されるＵＶ光は直進性高く露光対象へと照射される。該露光対象の微細凹凸構造が、凹凸の大きさが４０ｎｍ〜３８０ｎｍであり且つピッチが３８６ｎｍ以下で形成されている場合は、照射されるＵＶ光は該微細凹凸に対して散乱及び回折を伴わない為、直進性の高いＵＶ光が照射される部分以外のＵＶ硬化性樹脂は硬化せず、それによりナノインプリント法による転写が不完全になると推定される。例えば、波長が３５５ｎｍのＵＶ光に対して、微細凹凸のピッチが３５６ｎｍ以下になると回折光はゼロ次の回折光のみとなり、波長３８５ｎｍのＵＶ光に対して、微細凹凸のピッチが３８６ｎｍ以下になると回折光はゼロ次の回折光のみとなる。一方で、本発明に係るＵＶ−ＬＥＤ光源に散乱板が存在することで、露光対象の微細凹凸による散乱及び回折が生じなくとも、散乱板を透過したＵＶ光は露光対象に対して様々な入射角を持って照射されるため、ナノインプリント法による転写が良好に行われるものと推定される。
【００４１】
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
【００４２】
（実施例１）
微細凹凸の大きさが１５０ｎｍ且つピッチが１４０ｎｍの微細凹凸構造を表面に有するニッケル製の金型に株式会社ハーベスのDurasurf 2101Zを用い離型処理を施し、トリメチロールプロパントリアクリレート（東亞合成株式会社 Ｍ３５０）を主成分とするＵＶ硬化性樹脂を前記金型の微細凹凸構造面上に滴下し、１００μｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを貼り合わせると同時にハンドローラーを用いＵＶ硬化性樹脂を引き延ばし、露光対象を作製した。続いて、鑢により１〜１００μｍ程度の大きさを有する凹凸形状をＰＥＴフィルム表面に形成し、中心波長が３７５±５ｎｍであり且つ出力が２．６ＷのＵＶ−ＬＥＤハンドライトのＵＶ照射面に固定し、ＵＶ散乱板を有するＵＶ−ＬＥＤ光源を作製した。その後、前記露光対象に該ＵＶ−ＬＥＤ光源を用いＵＶ光を３分間照射した。照射後、露光対象の金型とＰＥＴフィルムを剥離した。
【００４３】
得られたＰＥＴフィルムのＵＶ硬化性樹脂と接していた面を、原子間力顕微鏡を用いて評価した。その結果、フィルム全面に渡り微細凹凸構造が形成されていた（図５（Ａ）参照）。
【００４４】
（実施例２）
微細凹凸の大きさが１５０ｎｍ且つピッチが１４０ｎｍの微細凹凸構造を表面に有するニッケル製の金型に株式会社ハーベスのDurasurf 2101Zを用い離型処理を施し、トリメチロールプロパントリアクリレート（東亞合成株式会社 Ｍ３５０）を主成分とするＵＶ硬化性樹脂を前記金型の微細凹凸構造面上に滴下し、１００μｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを貼り合わせると同時にハンドローラーを用いＵＶ硬化性樹脂を引き延ばし、露光対象を作製した。続いて、平均粒径２μｍのポリメチルメタクリレート微粒子を分散させた１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンを含有するトリメチロールプロパントリアクリレート溶液を、ＰＥＴフィルム上に製膜し、ＵＶ光により硬化させることで散乱板を作製した。続いて該散乱板を中心波長が３７５±５ｎｍであり且つ出力が２．６ＷのＵＶ−ＬＥＤハンドライトのＵＶ照射面に固定し、散乱板を有するＵＶ−ＬＥＤ光源を作製した。その後、前記露光対象に該ＵＶ−ＬＥＤ光源を用いＵＶ光を３分間照射した。照射後、露光対象の金型とＰＥＴフィルムを剥離した。
【００４５】
得られたＰＥＴフィルムのＵＶ硬化性樹脂と接していた面を、原子間力顕微鏡を用いて評価した。その結果、フィルム全面に渡り微細凹凸構造が形成されていた（図５（Ｂ）参照）。
【００４６】
（比較例１）
微細凹凸の大きさが１５０ｎｍ且つピッチが１４０ｎｍの微細凹凸構造を表面に有するニッケル製の金型に株式会社ハーベスのDurasurf 2101Zを用い離型処理を施し、トリメチロールプロパントリアクリレート（東亞合成株式会社 Ｍ３５０）を主成分とするＵＶ硬化性樹脂を前記金型の微細凹凸構造面上に滴下し、１００μｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを貼り合わせると同時にハンドローラーを用いＵＶ硬化性樹脂を引き延ばし、露光対象を作製した。続いて、該露光対象に中心波長が３７５±５ｎｍであり且つ出力が２．６ＷのＵＶ−ＬＥＤ光源を用いＵＶ光を３分間照射した。照射後、露光対象の金型とＰＥＴフィルムを剥離した。
【００４７】
得られたＰＥＴフィルムのＵＶ硬化性樹脂と接していた面を、原子間力顕微鏡を用いて評価した。その結果、微細凹凸構造の転写は確認できなかった（図５（Ｃ）参照）。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明のナノインプリント用のＵＶ−ＬＥＤ光源によれば、低寿命且つ高消費電力の高圧水銀等のようなＵＶ光源を使用することなく、高寿命且つ低消費電力のＵＶ−ＬＥＤ光源からナノインプリント法により効果的に微細凹凸構造を転写できる点で有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１０ ＵＶ−ＬＥＤ光源
１１ ＵＶ−ＬＥＤ
１２ ＵＶ−ＬＥＤの照射面
１３ 露光対象の照射面
１４ 露光対象
１５ 散乱板
１６ 露光対象の露光面との間
２１ ＵＶ−ＬＥＤ
２２ 露光対象
２３ 散乱板がない場合のＵＶ光の進行
２４ 散乱板までのＵＶ光の進行
２５ 散乱板
２６ 散乱板通過後のＵＶ光の進行
３１ 片側表面にのみ微細凹凸が形成された散乱板
３２ 両側表面に微細凹凸が形成された散乱板
３３ 屈折率の異なる構造を内部に含む散乱板
３４ 屈折率の異なる構造を内部に含み且つ表面に微細凹凸が形成された散乱板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノインプリント法により微細凹凸構造を作製する際のＵＶ−ＬＥＤ光源及び当該ＵＶ−ＬＥＤ光源を用いた構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノインプリント技術は、生産性が低い電子ビームリソグラフィや高価な光学リソグラフィに代わる技術として注目されている。特に、ＵＶ光を利用するＵＶナノインプリント技術はその生産性の高さから近年注目を浴びている（特許文献１）。
【０００３】
上記ナノインプリント技術の特徴は、電子ビームリソグラフィ等の生産性問題を克服しようとすることであり、ナノスケールの構造を有する金型を製作して、前記製作された金型を基材上のＵＶ硬化性樹脂膜に押し付けた後に、当該ＵＶ硬化性樹脂膜を硬化させることでナノスケールの構造を転写する。前記操作を複数回繰り返すことで、一つの基材上に金型が有する微細凹凸構造とは反対の微細凹凸構造を容易に作製することが可能である（例えば、特許文献２）。特に、ＵＶナノインプリント法を使用することで、数十ナノメートルから数百ナノメートルの微細構造を容易に形成することができる。例えば、１０Ｇｂｉｔ／ｃｍ２に相当する５０ｎｍハーフピッチで３４×３４マスの網目構造（例えば、非特許文献１）や、４５６ｎｍの直径を有し深さが３５０ｎｍの円筒状の溝が周期７４８ｎｍで並んだ構造（例えば、非特許文献２）等が挙げられる。
【０００４】
ＵＶナノインプリント法では、金型にＵＶ硬化性樹脂を充填した状態でＵＶ光を照射しＵＶ硬化性樹脂を硬化させる必要があるため、微細凹凸構造の転写にはＵＶ光を照射するＵＶ光源が重要となる。ナノインプリント法に使用されるＵＶ光源としては、発光管内に水銀の他に金属ハロゲン化物を封入したメタルハライドランプや石英ガラス性の発光管内に高純度の水銀と少量の希ガスを封入した高圧水銀灯、直進性の高いＵＶ光を発する発光ダイオードであるＵＶ−ＬＥＤ等が用いられている。特に、ＵＶ−ＬＥＤ光源は長寿命であり省エネ効果が見込めるため注目されている。
【０００５】
このように、環境負荷と生産の観点から、ナノインプリント法の光源としてＵＶ−ＬＥＤ光源を使用することが望ましい。しかし、ナノインプリント法の光源としてＵＶ−ＬＥＤ光源を用いた場合、ＵＶ光の直進性の高さから、露光対象に近接して照射する場合ＵＶ−ＬＥＤ光源を構成するＬＥＤのほぼ直下の部分しか露光されず、また露光対象から遠ざけて露光した場合、ＵＶ光強度が著しく低下する為、ナノスケールの微細凹凸構造をナノインプリント法で転写できないという問題がある。特に、微細凹凸の凸部の大きさが、使用するＵＶ−ＬＥＤ光源の照射波長よりも小さくなると、ナノインプリント法による微細凹凸の転写に不良が生じるという問題を発明者は見出してきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００２−５３９６０４号公報
【特許文献２】特開２００５−２０３７９７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】NANO LETTERS Vol.4, No.7, (2004)1225-1229
【非特許文献２】J. Phys. Chem. C Vol.113, No.24 (2009)10493-10499
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ナノインプリント法の光源としてＵＶ−ＬＥＤ光源を用いて微細凹凸構造を作製する際に、金型からの微細凹凸構造の転写が良好になるようなＵＶ−ＬＥＤ光源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】
【０００９】
本発明者は上記課題を鋭意検討した結果、ＵＶ−ＬＥＤ光源が、露光対象物との間に特定の構造を有する散乱板を有することで、顕著な効果を奏することを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】
本発明のナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源の一態様は、ＬＥＤを有するＵＶ光照射部と、ＵＶ光照射部から射出されたＵＶ光を透過して散乱するＵＶ散乱板とを具備し、ＵＶ散乱板がＵＶ光照射部と露光対象との間に配置されることを特徴としている。
【００１１】
本発明のナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源の一態様において、ＵＶ散乱板は、ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光を透過する基材を有し、且つ、基材の片側表面又は両側表面に、ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光の中心波長の１／１０倍以下の凹凸形状及び／又は中心波長以上の大きさを有する凹凸形状を有することが好ましい。
【００１２】
本発明のナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源の一態様において、ＵＶ散乱板は、ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光を透過する基材を有し、且つ、基材中に、ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光の中心波長の１／１０倍以下の分散剤及び／又は中心波長以上の大きさを有する分散剤を有することが好ましい。
【００１３】
本発明のナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源の一態様において、ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光の中心波長が、３５５ｎｍ以上３８５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明の凹凸構造を有する構造体の製造方法は、上記ナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源を用いて、４０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の凹凸ピッチを有する構造体をナノインプリント法で作製することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ナノインプリント法の光源としてＵＶ−ＬＥＤ光源を用いて微細凹凸構造を作製する場合であっても、金型からの微細凹凸構造の転写を良好に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】散乱板の設置位置の範囲を示す模式図である。
【図２】散乱板によるＵＶ光の進行方向を模式的に示す図である。
【図３】散乱板の構造を示す模式図である。
【図４】散乱板の設置位置の変形例を示す模式図である。
【図５】実施例及び比較例に係る微細凹凸構造のＡＦＭ像である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、本発明の実施の方法について添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係るＵＶ−ＬＥＤ光源と露光対象を基準にした散乱板の設置位置を模式的に示した図である。図２は、本実施の形態に係るＵＶ−ＬＥＤ光源から照射されたＵＶ光の進行方向を模式的に示した図である。図３は、本発明の形態に係るＵＶ−ＬＥＤ光源の散乱板の構造を模式的に示した図である。なお、図１、図２及び図３におけるＵＶ光源や散乱板、散乱板の構造等の各部の数、形状、寸法比等はこれに限定されない。また、図１、図２及び図３は本発明に係るＵＶ−ＬＥＤ光源の一使用態様を示す図である。
【００１９】
図１に示すように、本発明に係るＵＶ−ＬＥＤ光源１０は、ＬＥＤを有するＵＶ光照射部（ＵＶ−ＬＥＤ１１）と、ＵＶ−ＬＥＤ１１から射出されたＵＶ光を透過して散乱するＵＶ散乱板１５を有している。ＵＶ散乱板１５は、ＵＶ−ＬＥＤ１１のＵＶ照射面１２と露光する対象物（露光対象１４）の露光面１３との間１６に設けられる。
【００２０】
ＵＶ散乱板１５の設置位置は、ＵＶ−ＬＥＤ１１のＵＶ照射面１２と露光対象１４の露光面１３との間１６にあれば特に限定されるものではなく、ＵＶ散乱板１５のＵＶ−ＬＥＤ１１側の面１５ａがＵＶ照射面１２と接している状態（図４（Ａ）参照）や、或いはＵＶ散乱板１５の露光対象１４側の面１５ｂが露光対象１４の露光面１３と接している状態（図４（Ｂ）参照）や、ＵＶ散乱板１５の各面１５ａ及び１５ｂがＵＶ照射面１２と露光対象面１３の双方と接している状態（図４（Ｃ）参照）や、ＵＶ散乱板１５の各面１５ａ及び１５ｂがＵＶ照射面１２と露光対象面１３の双方とも接してない状態であり且つ露光対象面１３とＵＶ照射面１２の間に位置する状態（図１参照）が挙げられる。
【００２１】
効率的にＵＶ光を利用し、効果的にナノインプリント法により微細凹凸構造を転写する観点からは、ＵＶ散乱板１５のＵＶ−ＬＥＤ１１側の面１５ａとＵＶ照射面１２との距離が１０ｃｍ以下であると既存のＵＶ−ＬＥＤ光源に容易に設置できる為好ましく、０ｃｍ（図４（Ａ）参照）であると照射されるＵＶ光を効果的に利用できる為好ましい。また、ＵＶ−ＬＥＤ１１と露光対象１４との距離は特に限定されるものではないが、効率的にＵＶ光を利用し、効果的にナノインプリント法により微細凹凸構造を転写する観点からは３０ｃｍ以下であることが好ましく、２０ｃｍ以下であると照射されるＵＶ光を効率的に利用できるためより好ましい。
【００２２】
次に、ＵＶ散乱板１５の有無によるＵＶ−ＬＥＤからの照射光について、図２を参照して説明する。ＵＶ散乱板がない場合（図２（Ａ）参照）は、ＵＶ−ＬＥＤ２１から照射されたＵＶ光２３は露光対象２２へと直進性高く進行するが、ＵＶ散乱板２５を設置した場合（図２（Ｂ）参照）は、ＵＶ−ＬＥＤ２１から照射されたＵＶ光２４はＵＶ散乱板２５に入射するまでは直進性を保つが、ＵＶ散乱板２５を透過した後は散乱により照射方向に対してランダムな方向性を有するＵＶ光２６となる。すなわち、露光対象２２からみれば、ＵＶ散乱板２５がない場合はほぼ一定の入射角を有するＵＶ光２３が入射するのに対し、ＵＶ散乱板２５を設置した場合は、様々な入射角を有するＵＶ光２６が入射することになる。
【００２３】
このように、ＵＶ−ＬＥＤからの射出光を、ＵＶ散乱板を介して露光対象へ照射することにより、露光対象に照射光を均一に照射することができる。したがって、本実施の形態で示したＵＶ−ＬＥＤ光源を用いることにより、露光対象が照射光の波長より小さいナノスケールの微細凹凸構造を有する場合であっても、ナノインプリントを良好に行うことができる。
【００２４】
なお、本発明におけるＵＶ−ＬＥＤ光源においてＵＶを露光対象に照射する角度は特に限定されるものではないが、効果的にナノインプリント法により微細凹凸構造を転写する為に、入射角が４５°以下であることが好ましい。より好ましくは、照射されるＵＶ光を効率的に利用する為に入射角が０°であることが好ましい。ここで入射角とは、露光対象面の法線に対して作られる角度であり、露光対象に垂直にＵＶ光を照射する場合が入射角０°を意味し、水平に入射する場合が入射角９０°を意味する。
【００２５】
本発明におけるＵＶ−ＬＥＤ光源から照射されるＵＶ光の中心波長の範囲はナノインプリント法により微細凹凸構造を転写する際に使用するＵＶ硬化性樹脂の種類によって変わるが、ＵＶ硬化性樹脂を硬化させるための開始剤の吸収波長から概ね３５５ｎｍ〜３８５ｎｍであることが好ましい。特に、ＵＶ硬化性樹脂の硬化速度が良好になる為、３５５ｎｍ〜３８０ｎｍであることがより好ましい。
【００２６】
次に本発明におけるＵＶ−ＬＥＤ光源において使用されるＵＶ散乱板について説明する。
【００２７】
図３に示すように、本発明に係るＵＶ−ＬＥＤ光源として設置されるＵＶ散乱板は、基材３１ｃの片側表面３１ａにＵＶ−ＬＥＤの中心波長の１／１０倍以下の凹凸形状、又は、中心波長以上、好ましくは２倍以上の大きさの凹凸形状が形成された散乱板３１とすることができる（図３（Ａ）参照）。あるいは、基材３１ｃの片側表面３１ａにＵＶ−ＬＥＤ光源の中心波長の１／１０以下の凹凸形状と、中心波長以上、好ましくは中心波長の２倍以上の凹凸形状が混合した凹凸が形成された散乱板３１とすることができる。更には、上記のいずれかの凹凸形状が基材３２ｃの両側表面３２ａ、３２ｂに形成された散乱板３２であっても構わない（図３（Ｂ）参照）。尚、散乱板の凹凸形状が形成された面は、ＵＶ−ＬＥＤの照射面側にしてもよく、或いは該表面を露光対象側に向けてもよい。なお、凹凸形状の大きさとは、凸部の大きさをいう。
【００２８】
また、ＵＶ散乱板を構成する母材（基材３３ｂ）中にＵＶ−ＬＥＤ光源の中心波長の１／１０倍以下、又は、中心波長以上、好ましくは２倍以上の大きさを有する分散材３３ａが形成されたＵＶ散乱板３３を用いることができる（図３（Ｃ）参照）。或いは、ＵＶ散乱板を構成する母材（基材３３ｂ）中にＵＶ−ＬＥＤ光源の中心波長の１／１０倍以下の大きさの分散材と、中心波長以上、好ましくは２倍以上の大きさを有する分散材との双方が混合分散されたＵＶ散乱板であっても構わない。また、分散剤としては、屈折率が母材と０．１以上異なる構造とすることが好ましい。
【００２９】
更には、上記図３（Ａ）〜（Ｃ）の構成を組み合わせて、基材３４ｂの表面（３４ｃ、３４ｄ）に凹凸形状を有し且つ基材３４ｂ中に分散材（３４ａ）を分散させたＵＶ散乱板３４（図３（Ｄ）参照）としてもよい。
【００３０】
尚、ＵＶ散乱板自体の外形は特に限定されるものではなく、板状や湾曲状や筒状等が挙げられる。効率的にＵＶ光を利用する為に、ＵＶ光照射面が平らな場合は平板状のＵＶ散乱板を用いることが好ましく、ＵＶ光照射面が湾曲している場合は、照射面と同様の曲率を有するＵＶ散乱板を用いることが好ましい。
【００３１】
以下、表面に凹凸を持つＵＶ散乱板について説明し、続いて内部に屈折率の異なる構造を持つＵＶ散乱板について説明する。
【００３２】
ＵＶ散乱板表面に形成される凹凸形状は、ＵＶ散乱板全てに渡り形成されても良いし、ＵＶ光が透過する部分のみに形成されてもよい。該凹凸形状は、ＵＶ光を効果的に散乱させ且つナノインプリント法により微細凹凸構造を効果的に転写する為に、ＵＶ−ＬＥＤから照射されるＵＶ光の中心波長の１／１０倍以下及び／又は１〜２倍以上の大きさであることが好ましい。波長の１／１０倍以下の微細凹凸構造に対しては主にレイリー散乱による散乱が生じ、波長の１〜２倍以上の微細凹凸構造に対しては主にミー散乱による散乱が生じる。
【００３３】
ＵＶ散乱板表面に形成される凹凸形状の分布や規則性は特に限定されるものでなく、例えば単一の大きさを有する凹凸が不規則に形成されている状態や単一の大きさを有する凹凸が規則的に形成されている状態や、或いは複数の大きさの凹凸が規則的に形成されている状態や複数の大きさの凹凸が不規則に形成されている状態等が挙げられる。より好ましくは、ＵＶ−ＬＥＤから照射されるＵＶ光は波長に分布を有する為、照射されるＵＶ光を効果的に散乱させる為に、複数の大きさの凹凸形状がＵＶ散乱板表面に形成されていることが好ましい。
【００３４】
ＵＶ散乱板表面に形成される凹凸形状の形成方法は特に限定されるものではないが、例えば、微細凹凸構造を有する鑢等でＵＶ散乱板となる基材表面を擦る方法や、切削等により凹凸を形成する方法や、インプリント法により散乱板となる基材表面に凹凸を転写する方法や、溶剤により散乱板となる基材表面を溶解させ凹凸を形成する方法や、化学溶液析出法やｓｏｌ−ｇｅｌ法等で散乱板となる基材表面に凹凸を形成する方法や、スパッタや蒸着等で散乱板となる基材表面に凹凸を形成する方法や、ガラスやポリスチレンスルホン酸、フッ化ビニリデン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂等の微粒子を散乱板となる基材表面にスピンコーティング法やグラビアメッシュによる塗布やディップ法やスプレー法や交互積層法等を利用し添着する方法や、エレクトロスピニング法等によりファイバーを基材表面に添着し散乱板となる基材表面に凹凸を形成する方法や、プラズマやコロナ放電等で散乱板となる基材表面に凹凸を形成する方法や、押し出し成型時に散乱板となる基材表面に凹凸を形成する方法等が挙げられる。
【００３５】
ＵＶ散乱板を構成する基材の材質としては、ＵＶ−ＬＥＤから射出されるＵＶ光を透過すれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂、石英、ガラス等が挙げられる。
【００３６】
ＵＶ散乱板を構成する基材の内部に形成される屈折率が母材とは０．１以上異なる構造（分散剤）は、基材内部全てに渡り形成されても良いし、ＵＶ光が透過する部分のみに形成されてもよい。該構造は、ＵＶ光を効果的に散乱させ且つナノインプリント法により微細凹凸構造を効果的に転写する為に、ＵＶ−ＬＥＤ光源から照射されるＵＶ光の散乱板の母材中での光学的中心波長の１／１０倍以下及び／又は１〜２倍以上の大きさであることが好ましい。波長の１／１０倍以下の微細凹凸構造に対しては主にレイリー散乱による散乱が、波長の１〜２倍以上の微細凹凸構造に対しては主にミー散乱による散乱が生じる。
【００３７】
これらの屈折率が母材とは０．１以上異なる構造（分散剤）の分布や規則性は特に限定されるものではないが、例えば単一の大きさを有する分散剤が不規則に形成されている状態や、単一の大きさを有する分散剤が規則的に形成されている状態や、或いは複数の大きさの分散剤が規則的に形成されている状態や、複数の大きさの分散剤が不規則に形成されている状態等が挙げられる。より好ましくは、ＵＶ−ＬＥＤ光源から照射されるＵＶ光は波長が分布を有す為、効果的に照射されるＵＶ光を散乱させる為に、複数の大きさの分散剤が散乱板内部に形成されることが好ましい。
【００３８】
分散剤を散乱板内部に形成する方法は特に限定されるものではないが、例えば、散乱板となる基材を製造する際に、２種類以上の樹脂を混合した原料を利用する方法やポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂、ポリスチレンスルホン酸、フッ化ビニリデン、石英、ガラス等の微粒子を主成分となる樹脂中に混合した原料を利用する方法や原料となる樹脂の中に気泡や溶剤泡を混入する方法や、２種類以上の樹脂を混合した原料やポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂、ポリスチレンスルホン酸、フッ化ビニリデン、石英、ガラス等の微粒子を主成分となる樹脂中に混合した原料を利用し基材を製造した後にこれらの添加物を溶剤や加熱や酸等により溶解させる方法等が挙げられる。なお、分散剤の形状としては、球状、楕円状、迷路状（複数ポリマを混合したときに自発的に形成される構造）等様々な形状とすることができる。
【００３９】
散乱板の材質としては、ＵＶ光を透過すれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂、石英、ガラス等が挙げられる。
【００４０】
ナノインプリント法において、本発明に係るＵＶ−ＬＥＤ光源を適用することにより著しい効果を得ることができる微細凹凸として、凹凸の大きさが４０ｎｍ〜３８０ｎｍであり且つピッチが３８６ｎｍ以下の微細凹凸構造がある。これは、散乱板がない場合、ＵＶ−ＬＥＤ光源から照射されるＵＶ光は直進性高く露光対象へと照射される。該露光対象の微細凹凸構造が、凹凸の大きさが４０ｎｍ〜３８０ｎｍであり且つピッチが３８６ｎｍ以下で形成されている場合は、照射されるＵＶ光は該微細凹凸に対して散乱及び回折を伴わない為、直進性の高いＵＶ光が照射される部分以外のＵＶ硬化性樹脂は硬化せず、それによりナノインプリント法による転写が不完全になると推定される。例えば、波長が３５５ｎｍのＵＶ光に対して、微細凹凸のピッチが３５６ｎｍ以下になると回折光はゼロ次の回折光のみとなり、波長３８５ｎｍのＵＶ光に対して、微細凹凸のピッチが３８６ｎｍ以下になると回折光はゼロ次の回折光のみとなる。一方で、本発明に係るＵＶ−ＬＥＤ光源に散乱板が存在することで、露光対象の微細凹凸による散乱及び回折が生じなくとも、散乱板を透過したＵＶ光は露光対象に対して様々な入射角を持って照射されるため、ナノインプリント法による転写が良好に行われるものと推定される。
【００４１】
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
【００４２】
（実施例１）
微細凹凸の大きさが１５０ｎｍ且つピッチが１４０ｎｍの微細凹凸構造を表面に有するニッケル製の金型に株式会社ハーベスのDurasurf 2101Zを用い離型処理を施し、トリメチロールプロパントリアクリレート（東亞合成株式会社 Ｍ３５０）を主成分とするＵＶ硬化性樹脂を前記金型の微細凹凸構造面上に滴下し、１００μｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを貼り合わせると同時にハンドローラーを用いＵＶ硬化性樹脂を引き延ばし、露光対象を作製した。続いて、鑢により１〜１００μｍ程度の大きさを有する凹凸形状をＰＥＴフィルム表面に形成し、中心波長が３７５±５ｎｍであり且つ出力が２．６ＷのＵＶ−ＬＥＤハンドライトのＵＶ照射面に固定し、ＵＶ散乱板を有するＵＶ−ＬＥＤ光源を作製した。その後、前記露光対象に該ＵＶ−ＬＥＤ光源を用いＵＶ光を３分間照射した。照射後、露光対象の金型とＰＥＴフィルムを剥離した。
【００４３】
得られたＰＥＴフィルムのＵＶ硬化性樹脂と接していた面を、原子間力顕微鏡を用いて評価した。その結果、フィルム全面に渡り微細凹凸構造が形成されていた（図５（Ａ）参照）。
【００４４】
（実施例２）
微細凹凸の大きさが１５０ｎｍ且つピッチが１４０ｎｍの微細凹凸構造を表面に有するニッケル製の金型に株式会社ハーベスのDurasurf 2101Zを用い離型処理を施し、トリメチロールプロパントリアクリレート（東亞合成株式会社 Ｍ３５０）を主成分とするＵＶ硬化性樹脂を前記金型の微細凹凸構造面上に滴下し、１００μｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを貼り合わせると同時にハンドローラーを用いＵＶ硬化性樹脂を引き延ばし、露光対象を作製した。続いて、平均粒径２μｍのポリメチルメタクリレート微粒子を分散させた１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンを含有するトリメチロールプロパントリアクリレート溶液を、ＰＥＴフィルム上に製膜し、ＵＶ光により硬化させることで散乱板を作製した。続いて該散乱板を中心波長が３７５±５ｎｍであり且つ出力が２．６ＷのＵＶ−ＬＥＤハンドライトのＵＶ照射面に固定し、散乱板を有するＵＶ−ＬＥＤ光源を作製した。その後、前記露光対象に該ＵＶ−ＬＥＤ光源を用いＵＶ光を３分間照射した。照射後、露光対象の金型とＰＥＴフィルムを剥離した。
【００４５】
得られたＰＥＴフィルムのＵＶ硬化性樹脂と接していた面を、原子間力顕微鏡を用いて評価した。その結果、フィルム全面に渡り微細凹凸構造が形成されていた（図５（Ｂ）参照）。
【００４６】
（比較例１）
微細凹凸の大きさが１５０ｎｍ且つピッチが１４０ｎｍの微細凹凸構造を表面に有するニッケル製の金型に株式会社ハーベスのDurasurf 2101Zを用い離型処理を施し、トリメチロールプロパントリアクリレート（東亞合成株式会社 Ｍ３５０）を主成分とするＵＶ硬化性樹脂を前記金型の微細凹凸構造面上に滴下し、１００μｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを貼り合わせると同時にハンドローラーを用いＵＶ硬化性樹脂を引き延ばし、露光対象を作製した。続いて、該露光対象に中心波長が３７５±５ｎｍであり且つ出力が２．６ＷのＵＶ−ＬＥＤ光源を用いＵＶ光を３分間照射した。照射後、露光対象の金型とＰＥＴフィルムを剥離した。
【００４７】
得られたＰＥＴフィルムのＵＶ硬化性樹脂と接していた面を、原子間力顕微鏡を用いて評価した。その結果、微細凹凸構造の転写は確認できなかった（図５（Ｃ）参照）。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明のナノインプリント用のＵＶ−ＬＥＤ光源によれば、低寿命且つ高消費電力の高圧水銀等のようなＵＶ光源を使用することなく、高寿命且つ低消費電力のＵＶ−ＬＥＤ光源からナノインプリント法により効果的に微細凹凸構造を転写できる点で有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１０ ＵＶ−ＬＥＤ光源
１１ ＵＶ−ＬＥＤ
１２ ＵＶ−ＬＥＤの照射面
１３ 露光対象の照射面
１４ 露光対象
１５ 散乱板
１６ 露光対象の露光面との間
２１ ＵＶ−ＬＥＤ
２２ 露光対象
２３ 散乱板がない場合のＵＶ光の進行
２４ 散乱板までのＵＶ光の進行
２５ 散乱板
２６ 散乱板通過後のＵＶ光の進行
３１ 片側表面にのみ微細凹凸が形成された散乱板
３２ 両側表面に微細凹凸が形成された散乱板
３３ 屈折率の異なる構造を内部に含む散乱板
３４ 屈折率の異なる構造を内部に含み且つ表面に微細凹凸が形成された散乱板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤを有するＵＶ光照射部と、前記ＵＶ光照射部から射出されたＵＶ光を透過して散乱するＵＶ散乱板とを具備し、前記ＵＶ散乱板が前記ＵＶ光照射部と露光対象との間に配置されることを特徴とするナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源。
【請求項２】
前記ＵＶ散乱板は、前記ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光を透過する基材を有し、且つ、前記基材の片側表面又は両側表面に、前記ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光の中心波長の１／１０倍以下の大きさを有する凹凸形状及び／又は前記中心波長以上の大きさを有する凹凸形状を有することを特徴とする請求項１に記載のナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源。
【請求項３】
前記ＵＶ散乱板は、前記ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光を透過する基材を有し、且つ、前記基材中に、前記ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光の中心波長の１／１０倍以下の大きさを有する分散剤及び／又は前記中心波長以上の大きさを有する分散剤を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源。
【請求項４】
前記ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光の中心波長が、３５５ｎｍ以上３８５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかのナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源を用いて、４０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の凹凸ピッチを有する構造体をナノインプリント法で作製することを特徴とする構造体の製造方法。
【請求項１】
ＬＥＤを有するＵＶ光照射部と、前記ＵＶ光照射部から射出されたＵＶ光を透過して散乱するＵＶ散乱板とを具備し、前記ＵＶ散乱板が前記ＵＶ光照射部と露光対象との間に配置されることを特徴とするナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源。
【請求項２】
前記ＵＶ散乱板は、前記ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光を透過する基材を有し、且つ、前記基材の片側表面又は両側表面に、前記ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光の中心波長の１／１０倍以下の大きさを有する凹凸形状及び／又は前記中心波長以上の大きさを有する凹凸形状を有することを特徴とする請求項１に記載のナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源。
【請求項３】
前記ＵＶ散乱板は、前記ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光を透過する基材を有し、且つ、前記基材中に、前記ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光の中心波長の１／１０倍以下の大きさを有する分散剤及び／又は前記中心波長以上の大きさを有する分散剤を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源。
【請求項４】
前記ＵＶ光照射部から射出されるＵＶ光の中心波長が、３５５ｎｍ以上３８５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかのナノインプリント用ＵＶ−ＬＥＤ光源を用いて、４０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の凹凸ピッチを有する構造体をナノインプリント法で作製することを特徴とする構造体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１７１３６６（Ｐ２０１１−１７１３６６Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３１４４２（Ｐ２０１０−３１４４２）
【出願日】平成２２年２月１６日（２０１０．２．１６）
【出願人】（０００００００３３）旭化成株式会社 (901)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１６日（２０１０．２．１６）
【出願人】（０００００００３３）旭化成株式会社 (901)
【Ｆターム（参考）】
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