レーザ表面加熱を用いた微細構造のロール熱ナノインプリント技術の開発～第2報 パワー密度が転写性に与える影響

摘要

表面にナノ·マイクロスケールの微細構造を持つ樹脂は光学素子やバイオチップなどへの応用が期待されている．そのような微細加工を安価で大量に行える技術として, ナノインプリントリソグラフィがある．そのうち熱ナノインプリントとは, (a)微細パターンを有する金型を高温にし, (b)高温金型を樹脂に押しつけ加圧, (c)樹脂表面をガラス転移点（Tg）以上に加熱, (d)樹脂が金型の微細パターンに充填, (e)樹脂表層の熱が樹脂内部に逃げてTg 以下に冷却, (f) 離型のステップを行い, 樹脂表面にパターンを転写する技術である．ナノインプリント技術の方式として, ロール状の金型を用いて転写を行うロール式熱ナノインプリントが提案されている[2]（以下ロール式と呼ぶ）．ロール式は (a)連続加工のため短時間で大面積への転写が可能, (b)接触面積が小さいため片当たりが少ないというメリットがある．しかし, 従来のロール式熱ナノインプリントでは微細構造の転写不良が観察されている．従来は樹脂の加熱のためにロール金型全体を高温にしており, 樹脂の冷却が離型後に開始されるため, 樹脂が固化する前に型崩れ（リフロー）が起きるからである．その問題を解決するために, 金型と樹脂の接触部分にレーザを照射して, 金型表面を局所的に加熱する方法（以下, レーザ表面加熱）が提案されている．金型全体を低温に保てば, レーザ照射による熱は熱伝導により直ちに金型や樹脂の内部に逃げる．そのため, レーザ表面加熱は短時間での樹脂の加熱·冷却を達成でき, リフローを防ぎ転写性を高めることができると考えられる．平板金型においては, レーザ表面加熱によるナノインプリントは実現されている[3][4]．また当該研究グループにおいて, レーザ表面加熱によるロール式熱ナノインプリントを行うことに成功している．