DE112009001633T5

DE112009001633T5 - Feinstruktur und Prägestempel

Info

Publication number: DE112009001633T5
Application number: DE112009001633T
Authority: DE
Inventors: Masahiko Hitachi-shi Ogino; Takashi Hitachi-shi Ando; Miho Hitachi-shi Sasaki; Akihiro Hitachi-shi Miyauchi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2011-04-28
Anticipated expiration: 2029-06-19
Also published as: US20110171431A1; DE112009001633B4; WO2010001538A1

Abstract

Feinstruktur, umfassend ein Trägerelement und eine Musterschicht mit einem feinen, auf einer Oberfläche derselben ausgebildeten Unebenheitsmuster auf der Oberfläche des Trägerelements, wobei die Musterschicht durch Aushärten einer Kunstharzverbindung aus Kunstharz erzeugt ist, die einen kationischen Polymerisationskatalysator und zwei oder mehr organische Komponenten mit unterschiedlichen funktionalen Gruppen enthält, und wobei das Trägerelement und die Musterschicht jeweils für Licht mit einer Wellenlänge von 365 nm oder mehr durchlässig sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Feinstruktur und einen Prägestempel.
Stand der Technik
Es wurde bereits häufig eine Photolithographietechnik als Technik zum Verarbeiten eines typischerweise in Halbleitervorrichtungen verwendeten Musters benutzt. Mit der Miniaturisierung der Muster bis in den Größenbereich einer Wellenlänge einer für die Belichtung verwendeten Lichtquelle wird die Verarbeitung derart feiner Muster mit der Photolithographietechnik jedoch schwierig. Aus diesem Grund wurde anstelle der Photolithographietechnik ein Elektronenstrahl-Lithographiesystem als eine Art von Gerät mit einem Strahl von geladenen Teilchen verwendet. Eine solche Mustererzeugungstechnik, die Elektronenstrahlen verwendet, ist eine Technik, welche direkt ein Maskenmuster schreibt, was sie von Mustererzeugungsverfahren unterscheidet, die eine volle Platte belichten und eine Lichtquelle wie Röntgen- oder Excimerlaserstrahlen verwendet. Nachteilig daran ist, dass eine Belichtungszeit (Schreibzeit) mit einer anwachsenden Zahl von zu schreibenden Mustern wächst. Für die Mustererzeugung wird daher eine lange Zeit benötigt. Mit einem erhöhten Grad an Integration des integrierten Halbleiterschaltkreises wächst daher im Ergebnis die Zeit, die für die Mustererzeugung benötigt wird, was zu einer geringen Durchsatzrate führt.
Um derartige Nachteile zu vermeiden und um die Musterbildung mit einem Elektronenstrahllithographiesystem zu beschleunigen, wurde eine Elektronenstrahl-Zellenprojektions-Lithographietechnik entwickelt, in welcher Elektronenstrahlen en bloc auf eine Vielzahl von kombinierten Masken in verschiedenen Formen gestrahlt werden, um einen komplex geformten Strahl zu bilden. Mit der Miniaturisierung der Muster leidet diese Technik jedoch zunehmend an Faktoren, welche die Systemkosten steigern, wie beispielsweise das Anwachsen der Größe des Elektronenstrahllithographiesystems und die erhöhte Genauigkeit in der Maskenanordnung.
Im Gegensatz dazu sind Nanoprägungstechniken als Techniken zum akkuraten Bilden von feinen Mustern bei geringen Kosten bekannt. In dieser Nanoprägungstechnik kann ein feines Muster auf einer Kunstharzschicht eines Objekts erzeugt werden, in dem ein Stempel gegen das Objekt gepresst wird, wobei der Stempel Konkavitäten und Konvexitäten hat (in seiner Oberflächenkonfiguration), die Konkavitäten und Konvexitäten, einem zu erzeugenden Muster entsprechen und das Objekt in der Regel durch das Ausbilden einer Kunstharzschicht auf einem vorgegebenen Substrat gewonnen wird. Es wird erwartet, dass diese Nanoprägetechnik durch Übertragung eine Feinstruktur mit einer Größe von 20 nm oder kleinzer erzeugen kann, wenn ein Siliciumwafer als Form verwendet wird.
Die mit dem Muster ausgestattete Kunstharzschicht (im Folgenden als „gemusterte Schicht” bezeichnet) umfasst eine auf einem Substrat angeordnete Dünnfilmschicht (Restschicht) und eine auf der Dünnfilmschicht angeordnete und aus Konvexitäten erzeugte Musterschicht. Die Nanoprägungstechnik wird als geeignet zur Bildung von Aufnahmebits in Massenspeichermedien und zur Mustererzeugung in integrierten Halbleiterschaltkreisen betrachtet.
Die Patentliteratur 1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Abdruckform mit einem feinen Muster. Das Verfahren umfasst den ersten Schritt des Auftragens einer Schicht aus einer photoreaktiven, nachhärtenden Kunstharzzusammensetzung auf ein elastisches Trägerelement mit einer Dicke von 0,5 mm bis 5 cm zum Bilden eines Formmaterials, wobei die Kunstharzzusammensetzung eine Viskosität von 10 bis 10.000 cps vor dem Aushärten und eine Glasübergangstemperatur von 30°C oder weniger nach dem Aushärten hat, den zweiten Schritt des Bestrahlens des Formmaterials mit einem ultravioletten Strahl und des Pressens der bestrahlten, nachhärtbaren Kunstharzverbindungsschicht gegen ein feines Muster auf einer Oberfläche der Originalform, bevor die Umwandlung der photoreaktiven nachhärtbaren Kunstharzverbindung mehr als 30% beträgt; den dritten Schritt des Ablösens des Formmaterials von der Originalform nach dem Beenden des Aushärtens der photoreaktiven nachhärtenden Kunstharzverbindung zum Bilden eines Muttermusters; den vierten Schritt des aufeinanderfolgenden Auflegens einer Schicht von einer härtbaren Kunstharzverbindung und eines Formträgerelements auf das Muttermuster, wobei die härtbare Kunstharzverbindung eine Viskosität von 10 bis 10.000 cps und eine Glasübergangstemperatur nach dem Aushärten von 100°C oder mehr hat und das Formträgerelement eine Dicke von 0,5 mm bis 5 cm hat, und den fünften Schritt des Aushärtens der härtbaren Kunstharzverbindung und des Ablösens der härtbaren Kunstharzverbindung und des Formträgerelements als Einheit von dem Muttermuster, um eine Abdruckform zu erhalten. Dieses Verfahren soll ein Verfahren zum einfachen Herstellen einer Abdruckform bereitstellen, die als Nanoprägestempel verwendbar ist, und zwar typischerweise zur Produktion sogar einer Feinstruktur mit einem großen Seitenverhältnis, einer Feinstruktur mit einem geringen Entformungsschrägwinkel und einer großflächigen Feinstruktur verwendbar ist.
Die Patentliteratur 2 offenbart einen Polymerstempel zur Verwendung in einem Prägeverfahren, wobei der Polymerstempel einen Polymerfilm mit einer Oberfläche hat, auf welcher ein strukturiertes Muster erzeugt ist, wobei der Polymerfilm aus einem Material erzeugt ist, welches ein oder mehrere zyklische Olefincopolymere (COCs) enthält. Dieser Polymerstempel soll eine Lösung für einen verbesserten Prägeprozess bereitstellen, der eine hohe Prägetreue hat und für die industrielle Anwendung einfach und geeignet ist.
Dokumente zum Stand der Technik

Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung, Offenlegungsschrift Nr. 2007-245684
Patentliteratur 2: Japanische Patentanmeldung, Offenlegungsschrift Nr. 2007-55235 .

Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen einer Kunstharz-Abdruckform für die Nanoprägung, die eine hochgenaue metallische Abdruckform ergibt und selbst beim Vorhandensein von Fremdpartikeln und/oder Unebenheiten bruchbeständig ist und, wenn überhaupt, nur einen kleinen Übertragungsfehlerbereich erzeugt, selbst wenn sie zur Übertragung eines gewellten Objekts genutzt wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Prägestempel und ein Verfahren zum Prägen bereitzustellen, die eine gute Konformität mit lokalen Erhebungen eines als Übertragungsziel dienenden Substrats ermöglichen, wodurch ein Muster Übertragungsfehlerbereich minimiert wird, die bei der Übertragung des Stempels bruchbeständig sind und die eine zufriedenstellende Ausrichtungsgenauigkeit zeigen.
Mittel zum Erreichen der Ziele
Eine Feinstruktur der vorliegenden Erfindung umfasst ein Trägerelement und eine Musterschicht mit einem auf der Oberfläche derselben ausgebildetem Unebenheitsmuster, die auf der Oberfläche des Trägerelements angeordnet ist, und ist gekennzeichnet dadurch, dass die Musterschicht durch das Aushärten einer Kunstharzzusammensetzung aus einem Kunstharz gebildet ist, welches einen kationischen Polymerisationskatalysator und zwei oder mehr organische Komponenten mit jeweils unterschiedlichen funktionalen Gruppen enthält, und dass das Trägerelement und die Musterschicht jeweils Licht von einer Wellenlänge von 365 nm oder mehr durchlassen.
Ein Prägestempel der vorliegenden Erfindung umfasst eine Grundschicht, eine Pufferschicht und eine Musterschicht mit einer auf der Oberfläche derselben ausgebildeten feinen Unebenheitsgeometrie, wobei der Stempel zur Übertragung der Unebenheitsgeometrie auf einer Oberfläche eines der Übertragung dienenden Objekts durch das Kontaktieren der Musterschicht mit dem als Übertragungsziel dienenden Objekt ausgebildet ist, und der gekennzeichnet ist dadurch, dass die Pufferschicht auf einer anderen Oberfläche der Musterschicht gegenüber der Oberfläche, auf welcher die Unebenheitsgeometrie ausgebildet ist, angeordnet ist, die Grundschicht auf einer anderen Oberfläche der Pufferschicht angeordnet ist, die der Oberfläche, auf welcher die Musterschicht angeordnet ist, gegenüberliegt, die Pufferschicht ein Young-Modul hat, welches kleiner als das Young-Modul der Musterschicht ist, und die Grundschicht ein Young-Modul hat, das größer als das Young-Modul der Pufferschicht ist.
Wirkung der Erfindung
Eine hochgenaue metallische Abdruckform kann durch die Verwendung einer Feinstruktur nach der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, da die Musterschicht derselben eine Glasübergangstemperatur (Tg) hat, die gleich oder größer als die Temperatur bei der Erzeugung des metallischen Abdrucks ist. Ferner kann eine Struktur, welche die Pufferschicht zwischen der Musterschicht und dem Trägerelement enthält, eine Kunstharz-Abdruckform für das Nanoprägen bereitstellen, die bruchbeständig selbst dann ist, wenn Fremdpartikel und/oder Unebenheiten in der Schicht vorliegen, und die zu einem kleinen Übertragungsfehlerbereich selbst dann führt, wenn auf ein gewelltes Objekt übertragen wird.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Prägestempel und ein Verfahren zum Prägen bereit, die beide jeweils eine gute Anpassung an lokale Unebenheiten des als Übertragungsziel dienenden Substrats ermöglichen, wobei der Musterübertragungsfehlerbereich minimiert wird, und die bei der Übertragung des Stempels fehlerbeständig sind.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 zeigt schematisch Querschnittsansichten, die einen Herstellungsprozess einer Feinstruktur nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.
2 zeigt schematisch Querschnittsansichten, welche einen Herstellungsprozess einer Feinstruktur nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.
3 zeigt schematisch Querschnittsansichten, welche einen Musterübertragungsschritt illustrieren, der die Feinstruktur nach der vorliegenden Erfindung nutzt.
4 ist eine Perspektivansicht, welche schematisch Strukturen eines Stempels nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sowie ein der Übertragung dienendes Kunstharz illustriert.
5 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer Unebenheitskonformität eines Stempels nach der vorliegenden Erfindung und dem Young-Modul einer Pufferschicht zeigt.
6 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Unebenheitskonformität eines Stempels nach der vorliegenden Erfindung und einer Dicke der Pufferschicht zeigt.
7 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Unebenheitskonformität des Stempels nach der vorliegenden Erfindung und einer Dicke der Musterschicht zeigt.
8 zeigt schematisch Querschnittsansichten, die einen Musterübertragungsschritt nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustrieren.
9 zeigt schematisch Querschnittsansichten, welche die Struktur von Stempeln nach Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung illustrieren.
10 ist eine Perspektivansicht, welche schematisch die Struktur eines Stempels zur Verwendung in einem Prägeprozess nach der vorliegenden Erfindung illustriert.
11 zeigt schematisch Querschnittsansichten, die einen Prägeprozess nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustrieren.
12 zeigt schematisch Querschnittsansichten, die einen Prägeprozess nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustrieren.
13 zeigt schematisch Querschnittsansichten, die einen Mikromuster-Erzeugungsprozess durch Nanoprägen nach der vorliegenden Erfindung illustrieren.
14 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche eine Unebenheitskonformität eines der Übertragung dienenden Kunstharzes nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert.
Ausführungsform der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mikroübertragungsform mit einem feinen Unebenheitsmuster auf einer Oberfläche derselben zum Bilden eines feinen Unebenheitsmusters auf einer Oberfläche eines Objekts, das zu übertagen ist, und zwar durch das Aufpressen der Mikroübertragungsform auf das Objekt, auf welches übertragen werden soll.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Prägestempel und ein Verfahren zum Prägen, die beide jeweils eine feine Unebenheitsgeometrie des Stempels auf die Oberfläche des der Übertragung dienenden Objekts übertragen.
Eine Feinstruktur nach der vorliegenden Erfindung umfasst ein Trägerelement und eine Musterschicht mit einem feinen Unebenheitsmuster, das auf einer Oberfläche derselben ausgebildet ist, auf der Oberfläche des Trägerelements, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Musterschicht aus einem Kunstharz hergestellt ist, und zwar durch das Aushärten einer Kunstharzverbindung, die einen kationischen Polymerisationskatalysator und zwei oder mehr organische Komponenten mit unterschiedlichen funktionalen Gruppe enthält, und dass das Trägerelement und Musterschicht jewiels Licht mit einer Wellenlänge of 365 nm oder mehr durchlassen.
Die oben genannte Feinstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Komponenten in der Kunstharzverbindung jeweils wenigstens eine funktionale Gruppe enthalten, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus den Epoxidharzgruppen, Oxetanylgruppen und Vinylethergruppen besteht.
Die oben genannte Feinstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kunstharzverbindung vorzugsweise im Wesentlichen frei von Lösungsmittelbestandteilen ist.
Die oben genannte Feinstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Komponenten in der Kunstharzverbindung jeweils zwei oder mehr funktionale Gruppen pro Molekül umfassen.
Die oben genannte Feinstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass eine der organischen Komponenten in der Kunstharzverbindung vorzugsweise darstellbar ist durch die folgende Strukturformel (1): [Chemische Formel 1]
Die oben genannte Feinstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass der kationische Polymerisationskatalysator das Aushärten der Kunstharzverbindung unter der Wirkung von ultravioletter Strahlung einleitet.
Die oben genannte Feinstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass die Musterschicht vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur von 50°C oder mehr hat.
Die oben genannte Feinstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Ablöseschicht auf der Oberfläche der Musterschicht umfasst.
Eine Feinstruktur nach der vorliegenden Erfindung umfasst ein Trägerelement, eine Pufferschicht und eine Musterschicht mit einem feinen, auf einer Oberfläche derselben ausgebildeten Unebenheitsmuster, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht zwischen dem Trägerelement und der Musterschicht angeordnet ist, die Musterschicht aus einem Kunstharz hergestellt ist, und zwar durch Aushärten einer Kunstharzverbindung die einen kationischen Polymerisationskatalysator und zwei oder mehr organische Komponenten mit unterschiedlichen funktionalen Gruppen enthält, und das Trägerelement, die Pufferschicht und die Musterschicht jeweils für Licht mit einer Wellenlänge von 365 nm oder mehr durchlässig sind.
Die oben genannte Feinstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Komponenten in der oben genannten Kunstharzverbindung jeweils wenigstens eine funktionale Gruppe enthalten können, die aus der aus Epoxidharzgruppen, Oxetanylgruppen und Vinylethergruppen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Die oben genannte Feinstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kunstharzverbindung im Wesentlichen frei von Lösungsmittelbestandteilen sein kann.
Die oben genannte Feinstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Komponenten in der Kunstharzverbindung jeweils zwei oder mehr funktionale Gruppen pro Molekül enthalten können.
Die oben genannte Feinstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass eine der organischen Komponenten in der Kunstharzverbindung vorzugsweise durch die oben genannte Strukturformel (1) darstellbar ist.
Die oben genannte Feinstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass der kationische Polymerisationskatalysator das Aushärten der Kunstharzverbindung unter der Wirkung von ultravioletter Strahlung einleitet.
Die oben genannte Feinstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht vorzugsweise ein Elastizitätsmodul hat, das kleiner als das Elastizitätsmodul der Musterschicht ist.
Die oben genannte Feinstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht vorzugsweise eine Dicke hat, die größer als die Dicke der Musterschicht ist.
Die oben genannte Feinstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass die Musterschicht vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur von 60°C oder mehr hat.
Die oben genannte Feinstruktur dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Ablöseschicht auf der Oberfläche der Musterschicht umfasst.
Das Verfahren zum Erzeugen einer Feinstruktur nach der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Erzeugen der Feinstruktur mit einem Trägerelement und einer Musterschicht mit einem feinen Unebenheitsmuster, das auf einer Oberfläche derselben ausgebildet ist, auf der Oberfläche des Trägerelements, wobei die Musterschicht aus Kunstharz durch Aushärten einer Kunstharzverbindung, die einen kationischen Polymerisationskatalysator und zwei oder mehr organische Komponenten mit unterschiedlichen funktionalen Gruppen enthält, hergestellt ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass sie die Schritte des Auftragens der Kunstharzverbindung auf eine Oberfläche des Trägerelements, des Aufpressens der Originalform mit feinen Konkavitäten und Konvexitäten auf eine Oberfläche der aufgetragenen Kunstharzverbindung, des Aushärtens der Kunstharzverbindung während des Aufpressens der Originalform zum Ausbilden der Musterschicht, und des Ablösens der Originalform von der Musterschicht umfasst.
Das Verfahren zum Erzeugen einer Feinstruktur nach der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Erzeugen der Feinstruktur, die ein Trägerelement, eine Pufferschicht und eine Musterschicht mit einem feinen, auf einer Oberfläche derselben ausgebildeten Unebenheitsmuster umfasst, wobei die Musterschicht durch Aushärten einer Kunstharzverbindung, die einen kationischen Polymerisationskatalysator und zwei oder mehr organische Komponenten mit unterschiedlichen funktionalen Gruppen enthält, aus Kunstharz hergestellt ist, und ist gekennzeichnet dadurch, dass es die Schritte des Auftragens der Kunstharzverbindung auf eine Oberfläche der Pufferschicht nach dem Bilden der Pufferschicht auf einer Oberfläche des Trägerelements, des Aufpressens einer Originalform mit feinen Konkavitäten und Konvexitäten auf eine Oberfläche der aufgetragenen Kunstharzverbindung, des Aushärtens der Kunstharzverbindung während des Aufpressens der Originalform zum Bilden der Musterschicht; und des Ablösens der Originalform von der Musterschicht umfasst.
Der Prägestempel nach der vorliegenden Erfindung umfasst eine Grundschicht, eine Pufferschicht, und eine Musterschicht mit einer feinen, auf einer Oberfläche derselben ausgebildeten Unebenheitsgeometrie, die zum Übertragen der Unebenheitsgeometrie auf die Oberfläche eines Objekts, das zu übertragen ist, durch das In-Kontakt-Bringen der Musterschicht mit dem als Übertragungsziel dienenden Objekt ausgelegt ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht auf einer anderen Oberfläche der Musterschicht gegenüber derjenigen Oberfläche angeordnet ist, auf welcher die Unebenheitsgeometrie ausgebildet ist, die Grundschicht auf einer anderen Oberfläche der Pufferschicht gegenüber derjenigen Oberfläche angeordnet ist, auf welcher die Musterschicht angeordnet ist, die Pufferschicht ein Young-Modul hat, das kleiner als das Young-Modul der Musterschicht ist, und die Grundschicht ein Young-Modul hat, das größer als das Young-Modul der Pufferschicht ist.
Der oben genannte Prägestempel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht eine Dicke hat, die größer als die Dicke der Musterschicht ist.
Der oben genannte Prägestempel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Grundschicht eine Dicke hat, die größer als die Dicke der Musterschicht ist.
Der oben genannte Prägestempel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht ein Young-Modul von 1.5 GPa oder weniger hat.
Der oben genannte Prägestempel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht eine Dicke von 4.2 μm oder mehr hat.
Der oben genannte Prägestempel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Musterschicht eine Dicke in dem Bereich von 100 nm bis 43 μm hat.
Der oben genannte Prägestempel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Musterschicht von der Pufferschicht lösbar und austauschbar ist.
Prägestempel nach der vorliegenden Erfindung umfasst eine Grundschicht, eine Pufferschicht und eine Musterschicht mit einer feinen, auf einer Oberfläche derselben ausgebildeten Unebenheitsgeometrie, die zum Übertragen der Unebenheitsgeometrie auf die Oberfläche eines der Übertragung dienenden Objekts durch das In-Kontakt-Bringen der Musterschicht mit dem als Übertragungsziel dienenden Objekt ausgelegt ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht auf einer anderen Oberfläche der Musterschicht gegenüber derjenigen Oberfläche angeordnet ist, auf welcher die Unebenheitsgeometrie ausgebildet ist, die Grundschicht auf einer anderen Oberfläche der Pufferschicht gegenüber derjenigen Oberfläche angeordnet ist, auf welcher die Musterschicht angeordnet ist, der Stempel ferner eine Zwischenschicht zwischen der Musterschicht und der Pufferschicht und/oder zwischen der Pufferschicht und der Grundschicht umfasst, die Pufferschicht ein Young-Modul hat, das kleiner als das Young-Modul der Musterschicht ist, und die Grundschicht ein Young-Modul hat, das größer als das Young-Modul der Pufferschicht ist.
Der oben genannte Prägestempel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht eine Dicke hat, die größer als die Dicke der Musterschicht ist.
Der oben genannte Prägestempel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Grundschicht eine Dicke hat, die größer als die Dicke der Musterschicht ist.
Der oben genannte Prägestempel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht ein Young-Modul hat, das kleiner als das Young-Modul der Musterschicht ist.
Der oben genannte Prägestempel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht eine Dicke hat, die kleiner als die Dicke der Pufferschicht ist.
Der oben genannte Prägestempel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht ein Young-Modul von 1.5 GPa oder weniger hat.
Der oben genannte Prägestempel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht eine Dicke von 4.2 μm oder mehr hat.
Der oben genannte Prägestempel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Musterschicht eine Dicke in dem Bereich von 100 nm bis 43 μm hat.
Der oben genannte Prägestempel dadurch gekennzeichnet, dass er eine austauschbare Einheit mit der Musterschicht und eine wiederverwendbare Einheit umfasst, die auf einer anderen Oberfläche der austauschbaren Einheit gegenüber der Oberfläche, auf welcher die Unebenheitsgeometrie ausgebildet ist, angeordnet ist, wobei die wiederverwendbare Einheit die Grundschicht umfasst und die austauschbare Einheit von der wiederverwendbaren Einheit lösbar und austauschbar ist.
Der oben genannte Prägestempel dadurch gekennzeichnet, dass er die austauschbare Einheit, die wiederverwendbare Einheit und dazwischen eine Klebeschicht umfasst, wobei die Klebeschicht unter der Wirkung von Wärme oder Licht ihre Klebewirkung verliert.
Der oben genannte Prägestempel ist dadurch gekennzeichnet, dass die austauschbare Einheit und die wiederverwendbare Einheit in engem Kontakt miteinander stehen und aneinander befestigt sind.
Das Verfahren zum Prägen nach der vorliegenden Erfindung umfasst eine Grundschicht und eine Musterschicht mit einer feinen, auf einer Oberfläche derselben ausgebildeten Unebenheitsgeometrie auf der Oberfläche der Grundschicht, hat eine austauschbare, die Musterschicht umfassende Einheit und eine wiederverwendbare, die Grundschicht umfassende Einheit, und ist ein Verfahren zum Prägen durch das In-Kontakt-Bringen der Musterschicht mit einem als Übertragungsziel dienenden Objekt und das Übertragen der Unebenheitsgeometrie auf eine Oberfläche des der Übertragung dienenden Objekts, und ist gekennzeichnet dadurch, dass es die Schritte eines Kontaktierungsschritts des In-Kontakt-Bringens der Musterschicht mit dem als Übertragungsziel dienenden Objekt; eines Übertragungsschritts des Aufpressens der Musterschicht auf das als Übertragunsziel dienende Objekt, und dadurch das Übertragen der Unebenheitsgeometrie auf das als Übertragunsziel dienende Objekt, eines Austauschbare-Einheit-Ablöseschritts des Ablösens der austauschbaren Einheit von der wiederverwendbaren Einheit; eines Ablöseschritts des Ablösens der austauschbaren Einheit von dem als Übertragungsziel dienenden Objekt; und eines Weitere-Austauschbare-Einheit-Anhaftschritts, in welchem eine weitere austauschbare Einheit in engen Kontakt mit der wiederverwendbaren Einheit gebracht wird, umfasst.
Das oben genannte Verfahren zum Prägen ist dadurch gekennzeichnet, dass die austauschbare Einheit ferner eine Zwischenschicht umfasst, die wiederverwendbare Einheit eine Pufferschicht mit einem Young-Modul umfasst, das kleiner als das Young-Modul der Musterschicht ist, und die Grundschicht ein Young-Modul hat, das größer als das Young-Modul der Pufferschicht ist, und der Austauschbare-Einheit-Ablöseschritt der Schritt des Ablösens der Zwischenschicht von der wiederverwendbaren Einheit an der Kontaktfläche zwischen diesen ist.
Prägestempel nach der vorliegenden Erfindung verwendet die Feinstruktur.
13 zeigt schematische Ansichten eines Nanoprägevorgangs. In diesem Beispiel sind, Bezug nehmend auf 13(a) ein der Übertragung dienendes Objekt 1010 und ein Stempel 101 jeweils an Bühnen (nicht dargestellt) befestigt, wobei diese Bühnen den Abstand zwischen einander steuern können. Das als Übertragungsziel dienende Objekt 1010 umfasst ein der Übertragung dienendes Substrat 1011 und ein der Übertragung dienendes Kunstharz 1012 zur Mustererzeugung, das auf eine Oberfläche des der Übertragung dienenden Substrats 1011 aufgetragen ist. Als nächstes werden die Bühnen angetrieben, um den Stempel 101 gegen das der Übertragung dienende Kunstharz 1012 zu pressen, wie in 13(b), und das der Übertragung dienende Kunstharz 1012 werden ausgehärtet. Dann werden die Bühnen wieder angetrieben, um den Stempel 101 von dem als Übertragungsziel dienenden Objekt 1010 abzulösen, wobei ein Unebenheitsmuster des Stempels 101 auf das der Übertragung dienende Kunstharz 1012 übertragen wird, wie 13(c) dargestellt.
Eine der Herausforderungen der Prägetechnik, von welcher geglaubt wird, dass sie das Erzeugen feiner Muster ermöglicht, ist eine Technik zum Herstellen einer fein gemusterten Form. Eine derartige Form zum Prägen wird im Allgemeinen auf einem Quarz- oder Silizium(Si)-Wafer mittels einer Photolithographie-Technik oder Elektronenstrahl-Schreibtechnik hergestellt. Die resultierende Form ist daher sehr teuer. Ferner können, wenn beispielsweise Fremdpartikel oder Erhebungen auf dem als Übertragungsziel dienenden Substrat vorhanden sind, letztere zu einem Bruch der teuren Form führen oder Übertragungsfehler in der Umgebung der Fremdpartikel oder Erhebungen führen.
Die Patentliteratur 1 offenbart eine Technik zum Bilden eines Kunstharz-Abdrucks mit einer Struktur mit einem großen Seitenverhältnis, in welcher ein elastischer Artikel mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) von 30°C oder weniger als Abdruckformmaterial. verwendet wird. Um einen metallischen Abdruck zu bilden, der normalerweise mit der Hilfe dieses Kunstharzabdruck aus Nickel (Ni) erzeugt wird, werden elektrisch leitende Elektroden auf dem Kunstharzabdruck erzeugt und anschließend wird eine Elektrobeschichtung durchgeführt, um eine Abdruckform zur Übertragung zu bilden.
Nach Untersuchungen zur Herstellung einer Nickelvervielfältigungsform, die diese Technik verwendet, haben die Erfinder herausgefunden, dass die Form eines Musters in der Nanoskala für den Prozess der Bildung einer elektrisch leitenden Elektrode geeignet ist und dass die elektrisch leitenden Elektroden in diesem Prozess normalerweise durch Sputtering-Film-Ablagerung oder nicht-elektrolytische Beschichtung bei einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur erzeugt werden und dass die Genauigkeit des Musters sich verschlechtert, wenn das Kunstharzvervielfältigungsmaterial eine Glasübergangstemperatur unterhalb der Prozesstemperatur hat.
Die Erfinder haben ferner herausgefunden, dass Erhebungen oder Fremdkörper Brüche in dem feinen Unebenheitsmuster auf der Oberfläche der Form durch die während der Übertragung ausgeübten Drücke verursachen können und ferner einen weitreichenden Übertragungsfehlerbereich um die Erhebungen oder Fremdpartikel erzeugen können, wenn die Erhebungen oder Fremdpartikel auf der Oberfläche des Substrats während der Übertragung des Musters mit einer Silizium- oder Quarzform auf einen auf einem Si-Wafer oder auf einem anderen harten Substrat erzeugten Kunstharzfilm vorhanden sind. Die Erfinder haben ferner herausgefunden, dass die Form sich nicht an die Welligkeit anschmiegen oder anpassen kann und auf diese Weise Übertragungsfehler verursacht, wenn das das der Übertragung dienende Substrat auf seiner Oberfläche wellig ist.
Die Nanoprägetechnik kann an ein der Übertragung dienendes Substrat mit Erhebungen oder Fremdkörpern, die lokal auf einer seiner Oberfläche vorhanden sind, und die einen Durchmesser oder eine Höhe von einigen zehn Nanometern bis zu mehreren Mikrometern haben, angepasst werden. In diesem Fall wird, wenn ein nicht flexibles Material als Material für den Stempel oder für das der Übertragung dienende Substrat verwendet wird, auf die Randbereiche der lokalen Erhebungen oder Fremdkörper ein übermäßiger Druck ausgeübt, der zu Brüchen des Stempels oder des der Übertragung dienendes Substrats führt. Ein solcher gebrochener Stempel ist im Allgemeinen nicht wieder verwendbar. Zudem schmiegt sich der Stempel nicht an die Erhebungen oder Fremdpartikel an und passt sich daran an und verursacht so um die Erhebungen oder Fremdpartikel herum eine Musterübertragungsfehlerregion.
Wie in der Patentliteratur 2 offenbart, ist es möglich, durch die Verwendung eines flexiblen Materials in dem Stempel einen Bruch des Stempels und des als Übertragungsziel dienenden Substrats zu vermeiden und dadurch den Druck während des Prägens zu verteilen. Wenn jedoch eine Musterübertragung mit hoher Genauigkeit von der Größenordnung einiger Nanometer oder eine Ausrichtung mit hoher Genauigkeit von der Größenordnung von einigen Mikrometer durchgeführt wird, kann der in der Patentliteratur 2 offenbarte Stempel nicht die gewünschte Größengenauigkeit und Einpassung bereitstellen. Es war daher erforderlich, einen Stempel bereitzustellen, der bruchfest ist, sich an Erhebungen oder Fremdpartikel anschmiegen oder anpassen kann und dadurch einen kleineren Musterübertragungsfehlerbereich verursachen kann, und der eine überragende Ausrichtungsgenauigkeit hat, selbst wenn Erhebungen oder Fremdpartikel auf der Oberfläche des als Übertragungsziel dienenden Substrats vorhanden sind.
Eine Feinstruktur nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine fein geformte Struktur, welche ein Trägerelement und eine Musterschicht mit einem feinen, auf einer Oberfläche derselben ausgebildeten Unebenheitsmuster auf der Oberfläche des Trägerelements umfasst, wobei die Musterschicht durch Aushärten einer Kunstharzverbindung mit einem kationischen Polymerisationskatalysator und zwei oder mehr organischen Komponenten mit unterschiedlichen funktionalen Gruppen aus Kunstharz erzeugt ist und das Trägerelement und die Musterschicht jeweils für Licht mit einer Wellenlänge von 365 nm oder mehr durchlässig sind.
Eine Feinstruktur nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine fein geformte Struktur, die ein Trägerelement, eine Pufferschicht und eine Musterschicht umfasst, welche ein feines, auf der Oberfläche derselben ausgebildetes Unebenheitsmuster umfasst, wobei die Pufferschicht zwischen dem Trägerelement und der Musterschicht angeordnet ist, die Musterschicht durch Aushärten einer Kunstharzverbindung mit einem kationischen Polymerisationskatalysator und zwei oder mehr organischen Komponenten mit unterschiedlichen funktionalen Gruppen aus Kunstharz erzeugt ist und das Trägerelement, die Pufferschicht und die Musterschicht jeweils für Licht mit einer Wellenlänge von 365 nm oder mehr durchlässig sind.
Das Trägerelement zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist nicht speziell im Hinblick auf Material, Größe und Herstellungsprozess desselben beschränkt, so lange es die Funktion des Haltens und Tragens der Musterschicht übernimmt. An Material für das Trägerelement kann jedes Material mit einer gewissen Stabilität und Bearbeitbarkeit sein, beispielsweise Silicium-Wafer, verschiedene metallische Materialien, Glas, Quarz, Keramik und Plastik. Spezielle Beispiele hierfür umfassen Si, SiC, SiN, Polysilicium (Poly-Si), Ni, Cr, Cu und Materialen, die eines oder mehrere der letztgenannten Materialen enthalten. Aus letzteren ist Quarz besonders bevorzugt, weil es eine hohe Transparenz hat und eine wirksame Bestrahlung des Kunstharzes mit Licht ermöglicht, wenn die Musterschicht und die Pufferschicht aus einem lichthärtbaren Material erzeugt sind.
Die Oberfläche eines solchen Trägerelements wurde vorzugsweise einer Haftbehandlung unterworfen, um eine Haftung an der Musterschicht und der Pufferschicht zu verbessern.
Die Musterschicht zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist durch das Auftragen einer Kunstharzverbindung als flüssiger Originaldruckstock auf eine Oberfläche des Trägerelements erzeugt, wobei die Kunstharzverbindung einen kationischen Polymerisationskatalysator und zwei oder mehr organische Komponenten mit unterschiedlichen funktionalen Gruppen enthält sowie durch das Pressen der Originalform gegen die Kunstharzverbindung und das Aushärten der Kunstharzverbindung. Die erzeugte Unebenheitsgeometrie ergibt sich daher als das Inverse der Unebenheitsgeometrie der Originalform. Das Aushärten wird durch Lichtbestrahlung, Heizen oder eine Kombination daraus durchgeführt.
Die Musterschicht ist nach dem Aushärten für Licht mit einer Wellenlänge von 365 nm oder mehr durchlässig und dies ermöglicht die Verwendung der Feinstruktur nach der vorliegenden Erfindung als Photonanoprint-Abdruckform. In diesem Zusammenhang wird „Glasübergangstemperatur (Tg)” für eine Temperatur verwendet, um welche herum das zur Rede stehende Material signifikante Änderungen im Elastizitätsmodul und im linearen Expansionskoeffizienten zeigt. Die Glasübergangstemperatur kann im Allgemeinen mit einem Visko-Elastometer, einem Gerät zur Auswertung des linearen Expansionskoeffizienten, oder einem differentiell abtastenden Kalorimeter bestimmt werden. Je höher die Glasübergangstemperatur der Musterschicht nach dem Aushärten liegt, desto vorteilhafter ist dies für die vorliegende Erfindung. Die Musterschicht ermöglicht daher, dass die Abdruckform eine hohe Mustergenauigkeit hat, wenn die Abdruckform nach der Bildung einer Elektronenschicht mit nicht elektrolytischer Beschichtung durch Elektrobeschichtung erzeugt wird, wenn sie eine Glasübergangstemperatur von 50°C oder mehr hat.
Wenn die Feinstruktur nach der vorliegenden Erfindung als Nanoprägeform verwendet wird, kann die Feinstruktur ferner eine Ablöseschicht auf der Oberfläche der Musterschicht umfassen, um die Wechselwirkungen mit dem als Übertragungsziel dienenden Objekt zu reduzieren. Beispielhafte Materialen, die für die Ablöseschicht verwendbar sind, umfassen fluorchemische oberflächenaktive Stoffe und oberflächenaktive Siliciumstoffe. Beispielhafte fluorchemische oberflächenaktive Stoffe, die darin verwendet werden, umfassen perfluoralkylhaltige Oligomerlösungen, die durch Lösen perfluoralkylhaltiger oligomerer Lösungsmittel bereitet werden können. Solche fluorchemischen oberflächenaktiven Stoffe können ferner solche mit einer Perfluoralkylkette sein, an welche eine Kohlenwasserstoffkette gebunden ist, wobei diese strukturell eine Perfluoralkylkette enthalten, an welche eine Ethoxykette oder eine Methoxykette gebunden ist, und wobei diese strukturell eine Perfluoralkylkette enthalten, an welche ein Siloxan gebunden ist. Neben letzterem können auch im Handel erhältliche fluorchemische oberflächenaktive Stoffe verwendet werden. Die Ablöseschicht kann den oberflächenaktiven Stoff als kovalent an die Oberfläche der Musterschicht gebundenen Stoff oder nur in sedimentierter Form enthalten.
Die Kunstharzverbindung, welche die Musterschicht zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung bildet, umfasst einen kationischen Polymerisationskatalysator und zwei oder mehr organische Komponenten mit unterschiedlichen funktionalen Gruppen. Die organischen Komponenten umfassen jeweils vorzugsweise wenigstens eine funktionale Gruppe, die aus der aus Epoxidharzgruppen, Oxetanylgruppen und Vinylethergruppen bestehenden Gruppe ausgewählt sind. Der Begriff „organische Komponenten” umfasst im Grunde keine Lösungsmittelbestandteile, die keine reaktiven funktionalen Gruppen umfassen. Solche Lösungsmittelbestandteile ohne reaktive funktionale Gruppen stören jedoch nicht die vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Erfindung, wenn sie ungewollt in der Kunstharzverbindung enthalten sind. Beispiele für organische Komponenten mit Epoxidharzgruppen zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung umfassen Bisphenol-A-Epoxid-Kunstharz, hydrogeniertes Bisphenol-A-Epoxid-Kunstharz, Bisphenol-F-Epoxid-Kunstharz, Novolak-Epoxid-Kunstharz, Acryl-Epoxid-Kunstharz, Naphthalen-Epoxid-Kunstharz, Biphenyl-Epoxid-Kunstharz und bifunktionale Alkohol-Ether-Epoxid-Kunstharze. Beispiele für organische Komponenten mit Oxetanyl-Gruppen umfassen 3-Ethyl-3-hydroxymethyloxetan, 1,4-bis[(3-ethyl-3-oxetanylmethoxy)-methyl]-benzen, 3-Ethyl-3-(phenoxymethyl)-oxetan, Di-[1-ethyl-(3-oxetanyl)]-methyl-ether, 3-Ethyl-3-(2-ethylhexyloxymethyl)-oxetan, 3-Ethyl-3-{[3-(triethoxysilyl)-propoxy]-methyl}-oxetan, Oxetanylsilsesquioxan und Phenol-Novolak-Oxetan. Beispiele für organische Komponenten mit Vinyl-Ether Gruppen umfassen Ethylen-Glykol-Divinylether, Diethylen-Glykol Divinylether, Triethylen-Glykol-Divinylether, Tetraethylen-Glykol-Divinylether, Butandiol-Divinylether, Hexandiol-Divinylether, Cyclohexandimethanol-Divinylether, Di-(4-vinyloxy)-butyl-isophthalat, Di-(4-vinyloxy)-butyl-glutarat, Di-(4-vinyloxy)-butyl-succinat, Trimethylolpropan-Trivinylether, 2-Hydroxyethyl-vinylether, Hydroxybutyl-Vinylether und Hydroxyhexyl-Vinylether. Oben wurden beispielhafte organische Komponenten aufgelistet, die jeweils eine Art von funktionalen Gruppen bilden, die aus der aus Epoxitharzgruppen, Oxetanylgruppen und Vinylether bestehenden Gruppe ausgewählt wurden, die für die vorliegende Erfindung verwendbaren organischen Komponenten sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Im Grunde kann jede organische Komponente für die vorliegende Erfindung verwendet werden, solange sie eine oder mehrere Epoxygruppen, Oxetanylgruppen und Vinylethergruppen in ihrer molekularen Kette enthält. Eine solche organische Komponente, die in der Kunstharzverbindung enthalten sein soll, ist vorzugsweise eine Multifunktionale organische Komponente mit zwei oder mehr funktionalen Gruppen, da solche multifunktionalen organischen Komponenten einem ausgehärteten Gegenstand aus der Kunstharzverbindung zu einer größeren Zahl von Querverbindungspunkten und damit zu einer höheren Glasübergangstemperatur (Tg) verhilft.
Der kationische Polymerisationskatalysator zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist nicht speziell beschränkt, solange er ein elektrophiles Reagens mit einer Kationenquelle ist und die organischen Komponenten unter der Wirkung von Wärme oder Licht aushärtet, so dass er aus bekannten kationischen Polymerisationskatalysatoren auswählbar ist. Unter diesen sind solche kationischen Polymerisationskatalysatoren bevorzugt, die das Aushärten unter der Wirkung von ultravioletter Strahlung einleiten, da diese die Bildung von Unebenheitsmustern bei Raumtemperatur ermöglichen, und dadurch ferner den Abdruck von einer Originalform mit einer hohen Genauigkeit erlauben. Beispiele für kationische Polymerisationskatalysatoren umfassen komplexe Verbindungen mit Eisenallenen, aromatische Diazoniumsalze, aromatische Iodoniumsalze, aromatische Sulfoniumsalze, Pyridiniumsalze, Aluminiumkomplexe/Silylether, protonische Säuren und Lewissäuren. Spezielle Beispiele für kationische Polymerisationskatalysatoren, welche das Aushärten unter der Wirkung von ultravioletter Strahlung initiieren umfassen IRGACURE 261 (lieferbar von Ciba Geigy, Ltd. (jetzt Teil von BASF)), OPTOMER SP-150 (lieferbar von ADEKA CORPORATION), OPTOMER SP-151 (lieferbar von ADEKA CORPORATION), OPTOMER SP-152 (lieferbar von ADEKA CORPORATION), OPTOMER SP-170 (lieferbar von ADEKA CORPORATION), OPTOMER SP-171 (lieferbar von ADEKA CORPORATION), OPTOMER SP-172 (lieferbar von ADEKA CORPORATION), UVE-1014 (lieferbar von General Electronics Co.), CD-1012 (lieferbar von Sartomer Company Inc.), San-Aid SI-60L (lieferbar von Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.), San-Aid SI-80L (lieferbar von Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.), San-Aid SI-100L (lieferbar von Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.), San-Aid SI-110 (lieferbar von Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.), San-Aid SI-180 (lieferbar von Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.), CI-2064 (lieferbar von Nippon Soda Co., Ltd.), CI-2639 (lieferbar von Nippon Soda Co., Ltd.), CI-2624 (lieferbar von Nippon Soda Co., Ltd.), CI-2481 (lieferbar von Nippon Soda Co., Ltd.), Uvacure1590 (Daicel UCB (jetzt DAICEL-CYTEC Company Ltd.)), Uvacure1591 (Daicel UCB (jetzt DAICEL-CYTEC Company Ltd.)), RHODORSIL Photoinitiator 2074 (lieferbar von Rhône-Poulenc), UVI-6990 (lieferbar von Union Carbide Corporation (jetzt Tochter von The Dow Chemical Company)), BBI-103 (lieferbar von Midori Kagaku Co., Ltd.), MPI-103 (lieferbar von Midori Kagaku Co., Ltd.), TPS-103 (lieferbar von Midori Kagaku Co., Ltd.), MDS-103 (lieferbar von Midori Kagaku Co., Ltd.), DTS-103 (lieferbar von Midori Kagaku Co., Ltd.), DTS-103 (lieferbar von Midori Kagaku Co., Ltd.), NAT-103 (lieferbar von Midori Kagaku Co., Ltd.), NDS-103 (lieferbar von Midori Kagaku Co., Ltd.) und CYRAURE UVI6990 (Union Carbide Japan). Jeder dieser Polymerisationsinitiatoren kann allein oder in Kombination verwendet werden. Sie können ferner in der Regel in Kombinationen mit jedem bekannten Polymerisationsbeschleuniger oder Sensibilisator verwendet werden.
Die Kunstharzverbindung zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann ferner einen oder mehrere oberflächenaktive Stoffe zur Verbesserung der Verbindung mit dem Trägerelement umfassen und kann ferner Zusätze, wie Polymerisationsinhibitoren, umfassen, wenn dies nötig ist.
Die Pufferschicht zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann ein elastischer Artikel sein, der sich bei Raumtemperatur elastisch deformiert. Die Pufferschicht ist zwischen dem harten oder steifen Prägeelement und der Musterschicht angeordnet. Wenn daher Fremdpartikel oder Erhebungen vorhanden sind, deformiert sich die Pufferschicht zusammen mit der Musterschicht und übernimmt daher die Funktion des Schutzes des feinen Unebenheitsmusters auf der Oberfläche der Musterschicht und der Minimierung des Übertragungsfehlerbereichs. Ferner hat die Pufferschicht, wenn das der Übertragung dienende Substrat auf seiner Oberfläche wellig ist, die Funktion, dem feinen Unebenheitsmuster auf der Oberfläche der Musterschicht zu ermöglichen, sich an die Welligkeit anzuschmiegen oder ihr zu folgen. Aus diesem Grund ist die Pufferschicht zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung vorzugsweise aus einem Material erzeugt, dessen Elastizitätsmodul geringer als dasjenige der Musterschicht ist und das eine Dicke hat, die größer als diejenige der Musterschicht ist. Wenn die Feinstruktur in einem Photonanoprägungsprozess verwendet wird, sollte für die Pufferschicht ein Material verwendet werden, welches für Licht mit einer Wellenlänge von 365 nm oder mehr durchlässig ist.
Ein Material für die Musterschicht ist nicht beschränkt, solange das Material ultraviolette Strahlung durchlässt.
Beispielhafte Materialen für die Pufferschicht umfassen Polymermaterialen, umfassend Kunstharze wie Fluorkohlenstoffgummis, fluorinierte Silicongummis, Acrylgummis, hydrogenierte Nitrilgummis, Ethylen-Propylengummis, chlorsulfonierte Polystyrolgummis, Epichlorhydrin-Gummis, Isobutylen-Isoprengummi, Urethangummis, Polycarbonat (PC)/Acrylonitril-Butadien-Styrol (ABS) Legierungen, Polysiloxan-Dimethylen-Terephthalat (PCT)/Poly(Ethylen-Terephthalat) (PET), copolymerisiertes Poly(Butylen-Terephthalat) (PBT)/Polycarbonat (PC) Legierungen, Polytetrafluorethylen (PTFE), fluorinierte Ethylen-Propylen-Polymere (FEP), Polyarylat, Polyamide (PA)/Acrylonitril-Butadien-Styrol (ABS) Legierungen, modifiziertes Epoxid-Kunstharz und modifizierte Polyolefine. Beispiele für Materialien umfassen ferner Kunstharz wie Epoxid-Kunstharz, ungesättigtes Polyester-Kunstharz, Epoxid-Isocyanat-Kunstharz, Maleimid-Kunstharz, Maleimid-Epoxid-Kunstharz, Cyanat-Kunstharz, Cyanat-Epoxid-Kunstharz, Cyanat-Maleimid-Kunstharz, Phenol-Kunstharz, Diallylphthalat-Kunstharz, Urethan-Kunstharz, Cyanamid-Kunstharz und Maleimid-Cyanamid-Kunstharz und polymerisches Kunstharz welches zwei oder mehr dieser Kunstharze in Kombination enthält.
Nach weiteren intensiven Untersuchungen haben die Erfinder herausgefunden, dass die oben genannten Probleme durch die Verwendung eines Stempels mit einer vielschichtigen Struktur überwunden werden können, deren einzelne Schichten ein unterschiedliches Young-Modul haben.
Ein Prägestempel nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Stempel, der auf einer Oberfläche desselben ein feines Unebenheitsmuster hat und der zur Übertragung der Unebenheitsgeometrie auf seiner Oberfläche auf eine Oberfläche eines der Übertragung dienenden Objekts durch das In-Kontakt-Bringen des Stempels mit dem als Übertragungsziel dienenden Objekt, ausgelegt ist. Der Stempel umfasst eine Musterschicht mit der Unebenheitsgeometrie, eine auf einer anderen Oberfläche der Musterschicht angeordnete Pufferschicht, die derjenigen Oberfläche gegenüberliegt, auf welcher die Unebenheitsgeometrie ausgebildet ist, und eine Grundschicht, die auf einer Oberfläche angeordnet ist, die derjenigen Oberfläche der Pufferschicht, auf welcher die Musterschicht angeordnet ist, gegenüberliegt, wobei die Pufferschicht ein Young-Modul hat, das kleiner ist als das Young-Modul der Musterschicht und die Grundschicht ein Young-Modul hat, das größer als das Young-Modul der Pufferschicht ist.
In dem Prägestempel nach der vorliegenden Erfindung hat die Pufferschicht vorzugsweise eine Dicke, die größer als die Dicke der Musterschicht ist. In dem Prägestempel nach der vorliegenden Erfindung hat die Grundschicht vorzugsweise eine Dicke, die größer als die Dicker der Musterschicht ist.
In dem Prägestempel nach der vorliegenden Erfindung hat die Pufferschicht vorzugsweise ein Young-Modul von 1,5 GPa oder weniger.
In dem Prägestempel nach der vorliegenden Erfindung hat die Pufferschicht vorzugsweise eine Dicke von 4,2 μm oder mehr.
In dem Prägestempel nach der vorliegenden Erfindung hat die Musterschicht vorzugsweise eine Dicke in dem Bereich von 100 nm bis 43 μm.
In dem Prägestempel nach der vorliegenden Erfindung ist die Musterschicht vorzugsweise von der Pufferschicht lösbar und austauschbar.
Ein Prägestempel nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Stempel mit einer Oberfläche, auf welcher eine feine Unebenheitsgeometrie ausgebildet ist und der dazu ausgelegt ist, zur Übertragung der Unebenheitsgeometrie auf der Oberfläche des Stempels auf eine Oberfläche des der Übertragung dienenden Objekts in Kontakt mit dem als Übertragungsziel dienenden Objekt zu treten. Der Stempel umfasst eine Musterschicht mit einer Oberfläche, auf welcher die feine Unebenheitsgeometrie ausgebildet ist, eine Pufferschicht, die auf einer Oberfläche der Musterschicht angeordnet ist, die derjenigen Oberfläche, auf welcher die Unebenheitsgeometrie erzeugt ist, gegenüberliegt, eine Grundschicht, die auf derjenigen Oberfläche Pufferschicht angeordnet ist, die der Oberfläche auf welcher die Musterschicht angeordnet ist gegenüberliegt, und wenigstens eine Zwischenschicht zwischen der Musterschicht und der Pufferschicht und/oder zwischen der Pufferschicht und der Grundschicht, wobei die Pufferschicht ein Young-Modul hat, das kleiner als das Young-Modul der Musterschicht ist und die Grundschicht ein Young-Modul hat, das größer als das Young-Modul der Pufferschicht ist.
In dem Prägestempel nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat die Pufferschicht vorzugsweise eine Dicke, die größer als die Dicke der Musterschicht ist.
In dem Prägestempel nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat die Grundschicht vorzugsweise eine Dicke, die größer als die Dicke der Musterschicht ist.
In dem Prägestempel nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat die Zwischensicht vorzugsweise ein Young-Modul, das kleiner ist als das Young-Modul der Musterschicht.
In dem Prägestempel nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat die Zwischenschicht vorzugsweise eine Dicke, die kleiner als die Dicke der Pufferschicht ist.
In dem Prägestempel nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat die Pufferschicht vorzugsweise ein Young-Modul von 1,5 GPa oder weniger.
In dem Prägestempel nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat die Pufferschicht vorzugsweise eine Dicke 4,2 μm oder mehr.
In dem Prägestempel nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat die Musterschicht vorzugsweise eine Dicke in dem Bereich von 100 nm bis 43 μm.
Der Prägestempel nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine austauschbare Einheit enthalten, die aus wenigstens einer die Musterschicht umfassenden Schicht aufgebaut ist, sowie eine auf derjenigen Oberfläche der austauschbaren Einheit, die der Oberfläche, auf welcher die Unebenheitsgeometrie ausgebildet ist, gegenüberliegt, angeordnete wiederverwendbare Einheit, wobei die austauschbare Einheit von der wiederverwendbaren Einheit lösbar und austauschbar ist.
Der Prägestempel nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die austauschbare Einheit, die wiederverwendbare Einheit und eine Klebeschicht zwischen der austauschbaren Einheit und der wiederverwendbaren Einheit umfassen, wobei die Klebeschicht ihre Haftwirkung durch die Anwendung von Wärme oder Licht verliert.
In dem Prägestempel nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können die austauschbare Einheit und die wiederverwendbare Einheit in engem Kontakt miteinander stehen und aneinander befestigt sein.
Ein Verfahren zum Prägen nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet einen Stempel, welcher eine austauschbare Einheit umfasst, die eine mit einem darauf ausgebildeten Unebenheitsmuster ausgestattete Oberfläche umfasst sowie eine auf einer anderen Oberfläche der austauschbaren Einheit, die der Unebenheitsgeometrie gegenüberliegt, angeordnete wiederverwendbare Einheit. Das Verfahren umfasst die Schritte des In-Kontakt-Bringens des Stempels mit dem als Übertragungsziel dienenden Objekt, des Übertragens der Unebenheitsgeometrie auf das als Übertragungsziel dienende Objekt durch das Anpressen des Stempels gegen das als Übertragungsziel dienende Objekt, das Ablösen der austauschbaren Einheit von der wiederverwendbaren Einheit, das Ablösen des der Übertragung dienenden Objekts von der austauschbaren Einheit und das In-Kontakt-Bringen einer anderen austauschbaren Einheit mit der wiederverwendbaren Einheit.
In dem Verfahren zum Prägen nach der vorliegenden Erfindung kann die austauschbare Einheit des Stempels die Musterschicht und die Zwischenschicht umfassen und die wiederverwendbare Einheit umfasst die Pufferschicht und die Grundschicht.
Die vorliegende Erfindung wird detaillierter unter Bezugnahme auf die verschiedenen, unten genannten Arbeitsbeispiele illustriert. Es sollte jedoch bemerkt werden, dass diese Beispiele den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung niemals beschränken sollten. Alle „Anteile” und „Prozentwerte” im Folgenden beziehen sich auf das Gewicht, wenn nichts anders angegeben ist.
Beispiel 1
1 zeigt schematisch Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Erzeugen einer Feinstruktur nach der vorliegenden Erfindung illustrieren. Im Folgenden werden eine Feinstruktur nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und ein Verfahren zum Prägen einer Nickelabdruckform beschrieben.
Zunächst wird eine Kunstharzzusammensetzung für die Musterschicht durch das Mischen von 10 Teilen OXT221, lieferbar von Toagosei Co., Ltd. als organische Komponente mit einer Oxetanylgruppe, 10 Teilen eines Bisphenol-AD-Epoxid-Kunstharzes EPOMIK R710 (lieferbar von Mitsui Chemicals Inc.) als eine organische Komponente mit Epoxidgruppen und 0,6 Teilen von ADEKA OPTOMER SP-152 (lieferbar durch ADEKA CORPORATION) als kationischer Polymerisationskatalysator vorbereitet.
Als nächstes wird ein Trägerelement 1 mit einer Größe von 50 mm im Quadrat und einer Dicke von 3 mm (50 mm × 50 mm × 3 mm) vorbereitet, das aus Quarz hergestellt ist, nachdem seine Oberfläche mit einem Haftmittel KBM603 (lieferbar von Shin-Etsu Silicones (eine Abteilung von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)) (1(a)) behandelt wurde. Als nächstes wird die Kunstharzzusammensetzung 2 für die Musterschicht tropfenweise auf die Oberfläche des Trägerelements 1 gegeben, und zwar diejenige Oberfläche, die mit dem Haftmittel behandelt worden war (1(b)). Als nächstes wird die Kunstharzzusammensetzung 2, während sie von einer Originalform 3 aus Quarz gepresst wird, mit einem ultravioletten Strahl mit einer Wellenlänge von 365 nm für 500 Sekunden bestrahlt (1(c)). Die Originalform 3 hat ein Linienmuster mit einer Breite von 200 nm, einem Abstandsmaß von 400 nm und einer Höhe von 200 nm auf einer ihrer Oberflächen ausgebildet, wobei die das Muster tragende Oberfläche mit einem Ablösemittel OPTOOL DSX (lieferbar durch Daikin Industries Ltd.) behandelt wurde. Als nächstes wurde Originalform 3 von der Kunstharzverbindung gelöst, um eine Musterschicht 4 zu erzeugen. Demnach wurde eine Feinstruktur 5 nach der vorliegenden Erfindung erstellt (1(d)).
Als nächstes wurde auf der Oberfläche der Feinstruktur eine stromlose Nickelbeschichtung 6 mit einer Dicke von 300 nm durch nicht elektrolytische Beschichtung bei einer Beschichtungsbadtemperatur von 50°C erzeugt (1(e)). Als nächstes wurde durch Elektro-Nickelbeschichtung eine Nickelschicht 806 mit einer Dicke von 100 μm erzeugt (1(f)). Das beschichtete Nickelblatt, das aus der elektrofreien Nickelbeschichtung 6 und der Nickelschicht 806 besteht, wurde dann von der Feinstruktur 5 gelöst, um die Nickelabdruckform 7 zu erzeugen (1(g)).
Die Musterform der vorbereiteten Nickelabdruckform wird mit einem Atom-Kraftmikroskop (lieferbar von Veeco Instruments Inc.) vermessen und im Bezug auf Fehler im Vergleich zur Form der Originalform 3 untersucht. Die Glasübergangstemperatur der Musterschicht 4 wurde durch differentielle Abtast-Kalorimetrie (DSC) bestimmt. Die Ergebnisse sind in 1 dargestellt. Es ergab sich, dass die Musterschicht 4 eine Glasübergangstemperatur (Tg) von 50°C hat, und dass die sich ergebende Nickelabdruckform 7 (Nickelabdruck) eine hohe Genauigkeit im Hinblick auf Größenfehler in der Höhenrichtung von 1% oder weniger hatte.
Beispiel 2
Zunächst wurde eine Kunstharzzusammensetzung für die Musterschicht durch das Mischen von 10 Teilen OXT101 (lieferbar von Toagosei Co., Ltd.) als eine anorganische Komponente mit Oxetanylgruppen, 10 Teilen eines multifunktionalen Epoxidkunstharzes EHPE 3150CE (Daicel Chemical Industries, Ltd.) als eine organische Komponente mit Epoxidgruppen und 0,6 Teilen von ADEKA OPTOMER SP-152 (lieferbar von ADEKA CORPORATION) als ein kationischer Polymerisationskatalysator vorbereitet. Bis auf die Verwendung dieser Kunstharzzusammensetzung wurde durch das Verfahren aus Beispiel 1 ein Nickelabdruck erzeugt.
Die Glasübergangstemperatur (Tg) der Musterschicht wurde mit DSC bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Es ergab sich, dass die Musterschicht eine Glasübergangstemperatur (Tg) von 50°C hatte und der resultierende Nickelabdruck eine hohe Genauigkeit im Hinblick auf Größenfehler in der Höhenrichtung von 1% oder weniger hatte.
Beispiel 3
Zunächst wurde die Kunstharzzusammensetzung für die Musterschicht durch das Mischen von 10 Teilen OXT221 (lieferbar durch Toagosei Co., Ltd.) als eine organische Komponente mit Oxetanylgruppen, 10 Teilen eines multifunktionalen Epoxidkunstharzes EHPE 3150CE (Daicel Chemical Industries, Ltd.) als organische Komponente mit Epoxidgruppen und 0,6 Teilen ADEKA OPTOMER SP-152 (lieferbar von ADEKA CORPORATION) als kationischer Polymerisationskatalysator vorbereitet. Mit der Ausnahme der Verwendung dieser Kunstharzzusammensetzung wurde gemäß dem Verfahren aus Beispiel 1 ein Nickelabdruck erzeugt.
Die Glasübergangstemperatur (Tg) der Musterschicht wurde mit DSC bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Es ergab sich, dass die Musterschicht eine Glasübergangstemperatur (Tg) von 50°C hatte und der resultierende Nickelabdruck eine hohe Genauigkeit im Hinblick auf Größenfehler in der Höhenrichtung von 1% oder weniger hatte.
Beispiel 4
Zunächst wurde eine Kunstharzverbindung für die Musterschicht durch das Mischen von 10 Teilen RAPI-CURE DPE-3 (lieferbar durch ISP Japan Ltd.) als eine organische Komponente mit Vinylethergruppen, einem Teil FANCRYL FA-513M (lieferbar durch Hitachi Chemical Co., Ltd.) als organische Komponente mit Dicyclopentenylgruppen und 0,6 Teilen ADEKA OPTOMER SP-152 (lieferbar durch ADEKA CORPORATION) als kationischer Polymerisationskatalysator vorbereitet. Mit Ausnahme der Verwendung dieser Kunstharzzusammensetzungen wurde gemäß dem Verfahren aus Beispiel 1 ein Nickelabdruck erzeugt.
Die Glasübergangstemperatur (Tg) der Musterschicht wurde mit DSC bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Es ergab sich, dass die Musterschicht eine Glasübergangstemperatur (Tg) von 50°C hatte und der sich ergebende Nickelabdruck eine hohe Genauigkeit im Hinblick auf Größenfehler in der Höhenrichtung von 1% oder weniger hatte.
Beispiel 5
Ein Verfahren zum Erzeugen einer Feinstruktur nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden illustriert.
2 zeigt schematisch Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Herstellen einer Feinstruktur nach der vorliegenden Erfindung illustrieren.
Zunächst wird eine Kunstharzzusammensetzung für die Musterschicht durch das Mischen von 10 Teilen OXT221 (lieferbar durch Toagosei Co., Ltd.) als eine organische Komponente mit Oxetanylgruppen, 10 Teilen eines Eisphenol-AD-Epoxyd-Kunstharzes EPOMIK R710 (lieferbar durch Mitsui Chemicals Inc.) als eine organische Komponente mit Epoxidgruppen und 0,6 Teilen von ADEKA OPTOMER SP-152 (lieferbar durch ADEKA CORPORATION) als kationischer Polymerisationskatalysator vorbereitet. Unabhängig davon wurde eine Materialzusammensetzung für die Pufferschicht durch das Mischen von 100 Teilen eines Urethan-Acrylat-Oligomers UV3500BA (lieferbar durch Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.), 10 Teilen eines Glycidyl-Methacrylat-Leicht-Esters G (lieferbar durch Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) und 5 Teilen des Fotoinitiators Darocure 1173 (lieferbar durch Ciba Specialty Chemicals) vorbereitet.
Als nächstes wurde ein Trägerelement mit einer Größe von 50 mm im Quadrat und einer Dicke von 3 mm (50 mm × 50 mm × 3 mm) vorbereitet, das aus Quarz gemacht ist, und, nachdem seine Oberfläche mit einem Haftmittel KBM 5103 (lieferbar durch Shin-Etsu Silicones (eine Abteilung von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)) behandelt wurde, und die Materialzusammensetzung 8 der Pufferschicht auf die Oberfläche des Trägerelements 1 aufgetragen wurde (2(a)). Die Materialzusammensetzung 8 für die Pufferschicht wurde mit einem ultravioletten Strahl mit einer Wellenlänge von 365 nm für 200 Sekunden bestrahlt, während sie von einer flachen Platte 9 gepresst und eingeebnet wurde, wobei die flache Platte 9 mit Optool DSX behandelt worden war (2(b)). Die Pufferschicht hatte eine Glasübergangstemperatur (Tg) im Bereich der Raumtemperatur oder niedriger und hatte ein Elastizitätsmodul bei Raumtemperatur, das geringer als dasjenige der Musterschicht war. Als nächstes wurde die flache Platte von der gehärteten Pufferschicht gelöst und die Kunstharzzusammensetzung 2 wurde tropfenweise auf die Pufferschicht 10 gegeben (2(c)). Als nächstes wurde die Kunstharzzusammensetzung 2 während des Aufpressens einer Originalform 3 aus Quarz mit einem Ultraviolettstrahl mit einer Wellenlänge von 365 nm für 500 Sekunden bestrahlt (2(d)). Die Originalform 3 hatte ein Linienmuster mit einer Breite von 200 nm, einen Abstand von 400 nm und einer Höhe von 200 nm auf einer ihrer Oberflächen ausgebildet, wobei die das Muster tragende Oberfläche mit dem Ablösemittel OPTOOL DSX (lieferbar durch Daikin Industries Ltd.) behandelt worden war. Als nächstes wurde die Originalform von der gehärteten Kunstharzzusammensetzung gelöst, um die Musterschicht 4 zu erzeugen. Die Feinstruktur 5 nach der vorliegenden Erfindung wurde auf diese Weise vorbereitet (2(e)). Die gemusterte Oberfläche (mit konvexen Bereichen und konkaven Bereichen) der Musterschicht wurde einer Sauerstoffplasmabehandlung unterworfen und danach einer Behandlung mit dem ablösenden Mittel OPTOOL DSX (lieferbar durch Daikin Industries Ltd.) unterworfen, um eine Ablöseschicht 11 zu bilden.
3 zeigt schematisch Querschnittsansichten, die einen Musterübertragungsschritt illustrieren, in welchem die Feinstruktur nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Eine Musterübertragung wird durch das Auftragen eines lichthärtbaren Kunstharzes (Photonanoprägungskunstharz PAK-01 (lieferbar durch Toyo Gosei Co., Ltd.)) auf ein der Übertragung dienendes Substrat durchgeführt, auf welchem eine simulierte Erhebung 13 mit einem Durchmesser von 1 μm und einer Höhe von 1 μm ausgebildet worden war, gefolgt von dem Aufpressen der Feinstruktur, die nach diesem Beispiel als Kunstharzabdruckstempel hergestellt worden war, gegen den aufgetragenen lichthärtbaren Kunstharz 14 bei einem Druck von 1 MPa, dem Anwenden eines ultravioletten Strahls mit einer Wellenlänge von 365 nm für 500 Sekunden und dem Lösen des Kunstharzabdruckstempels. Im Anschluss wurde ein Musterfehlerbereich D auf dem als Übertragungsziel dienenden Substrat 12 gemessen, und es wurde untersucht, ob der Kunstharzabdruckstempel gebrochen war oder nicht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
In diesem Beispiel ergab sich, dass der Musterfehlerbereich D einen Durchmesser von 100 μm oder weniger hatte und das der Kunstharzabdruckstempel keine Brüche auf der Musteroberfläche zeigte.
Beispiel 6
Ein Kunstharzabdruckstempel mittels des Verfahrens aus Beispiel 5 wurde vorbereitet mit der Ausnahme, dass die Pufferschicht mit EG6301 (lieferbar durch Dow Corning Toray Co., Ltd.) als die Materialzusammensetzung für die Pufferschicht durch Vergießen, gefolgt von thermischen Aushärten bei 150°C für eine Stunde erzeugt wurde. Die sich ergebende Pufferschicht hatte eine Glasübergangstemperatur (Tg) bei der Raumtemperatur oder darunter und hatte bei Raumtemperatur ein Elastizitätsmodul, das geringer als dasjeinige der Musterschicht war. Zudem wurde die Pufferschicht einer Oberflächenbehandlung mit der Grundierung D3 (lieferbar durch Dow Corning Toray Co., Ltd.) unterworfen, um die Oberfläche haftfähig zu machen.
Anschließend wurde eine Musterübertragung durchgeführt und es wurde jeweils mit dem Verfahren aus Beispiel 5 ein Musterfehlerbereich D auf dem als Übertragungsziel dienenden Substrat gemessen und untersucht, ob der Kunstharzabdruckstempel gebrochen war oder nicht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 dargestellt. Es ergab sich, dass der Musterfehlerbereich D einen Durchmesser von 100 μm oder weniger hatte und dass der Kunstharzabdruckstempel keine Brüche auf der Musteroberfläche zeigte.
Beispiel 7
Ein Kunstharzabdruckstempel wurde mittels des Verfahrens aus Beispiel 5 vorbereitet, mit der Ausnahme der Verwendung der in Beispiel 2 vorbereiteten Kunstharzverbindung als die Kunstharzverbindung für die Musterschicht.
Als nächstes wurde eine Musterübertragung durchgeführt und es wurde jeweils durch das Verfahren aus Beispiel 5 ein Musterfehlerbereich D auf dem als Übertragungsziel dienenden Substrat gemessen und untersucht, ob der Kunstharzabdruckstempel gebrochen war oder nicht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 dargestellt. Es ergab sich, dass der Musterfehlerbereich D einen Durchmesser von 100 μm oder weniger hatte und der Kunstharzabdruckstempel keine Brüche auf der Musteroberfläche zeigte.
Beispiel 8
Ein Kunstharzabdruckstempel wurde durch des Verfahrens aus Beispiel 5 vorbereitet, mit der Ausnahme der Verwendung der in Beispiel 3 vorbereiteten Kunstharzverbindung als die Kunstharzverbindung für die Musterschicht.
Als nächstes wurde eine Musterübertragung durchgeführt, es wurde jeweils durch das Verfahren aus Beispiel 5 ein Musterfehlerbereich D auf dem als Übertragungsziel dienenden Substrat gemessen, und festgestellt, ob der Kunstharzabdruckstempel gerochen war oder nicht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 dargestellt. Es ergab sich, dass der Musterfehlerbereich D einen Durchmesser von 100 μm oder weniger hatte und dass der Kunstharzabdruckstempel keine Brüche auf der Musteroberfläche zeigte.
Vergleichsbeispiel 1
Eine Feinstruktur wurde erzeugt und ein Nickelabdruckstempel wurde mittels des Verfahrens aus Beispiel 1 mit der Hilfe dieser Feinstruktur vorbereitet, mit der Ausnahme der Verwendung des mit freien Radikalen polymerisierbaren Kunstharzes als die Kunstharzverbindung für die Musterschicht.
Die Glasübergangstemperatu (Tg) der Musterschicht wurde mittels DSC bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 dargestellt. Es ergab sich, dass die Musterschicht eine Glasübergangstemperatur (Tg) von 40°C hatte und dass der sich ergebende Nickelabdruck einen Größenfehler in der Höhenrichtung von 5% hatte.
Vergleichsbeispiel 2
Eine Feinstruktur wurde erzeugt und mit dieser wurde ein Nickelabdruckstempel mittels des Verfahrens aus Beispiel 1 vorbereitet, diesmal mit der Ausnahme der Vorbereitung der Kunstharzverbindung für die Musterschicht durch das Mischen von 10 Teilen eines Bisphenol-AD Epoxid-Kunstharzes EPOMIK R710 (lieferbar durch Mitsui Chemicals Inc.) als eine organische Komponente nur mit Epoxygruppen und 0.6 Teilen ADEKA OPTOMER SP-152 (lieferbar durch ADEKA CORPORATION) als kationischer Polymerisationskatalysator.
Die Glasübergangstemperatur (Tg) der Musterschicht wurde mittels DSC ermittelt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 dargestellt. Es ergab sich, dass die Musterschicht eine Glasübergangstemperatur (Tg) von 50°C oder mehr hatte, dass jedoch der sich ergebende Nickelabdruck einen Größenfehler in der Höhenrichtung von 10% oder mehr hatte.
Vergleichsbeispiel 3

Eine Musterübertragung wurde unter den Bedingungen aus Beispiel 5 durchgeführt, mit der Ausnahme der Verwendung einer Quarzform, auf welcher wie in Beispiel 5 feine Konvexe Bereiche und konkave Bereiche ausgebildet waren. Das Ergebnis war, dass die Musteroberfläche der Quarzform in der Umgebung der simulierten Erhebung Brüche erlitt und einen Übertragungsfehlerbereich D zeigte, der sich über mehrere Millimeter erstreckte. TABELLE 1

	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4	Beispiel 5	Beispiel 6
Mustergenauigkeit Beispiel 1 bis 4: Originalform/Ni Abdruck Beispiele 5 bis 8: Originalform/Musterschicht	1% oder weniger	1% oder weniger	1% oder weniger	1% oder weniger	1% oder weniger	1% oder weniger
Musterschicht Tg	50°C oder mehr	50°C oder mehr	50°C oder mehr	50°C oder mehr	50°C oder mehr	50°C oder mehr
Frombruch	-	-	-	-	keiner	keiner
Übertragungsfehlerbereich Größe	-	-	-	-	0,1 mm oder weniger	0,1 mm oder weniger

	Beispiel 7	Beispiel 8	Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2	Vergleichsbeispiel 3
Mustergenauigkeit Beispiel 1 bis 4: Originalform/Ni Abdruck Beispiele 5 bis 8: Originalform/Musterschicht	1% oder weniger	1% oder weniger	5%	10%	-
Musterschicht Tg	50°C oder mehr	50°C oder mehr	40°C	50°C oder mehr	-
Frombruch	keiner	keiner	-	-	liegt vor
Übertragungsfehlerbereich Größe	0,1 mm oder weniger	0,1 mm oder weniger	-	-	1 mm oder mehr

Ausführungsformen von Prägestempeln nach der vorliegenden Erfindung werden, falls nötig Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren, im Folgenden beschrieben.

4 ist ein schematisches Diagramm von Strukturen eines Stempels nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und sowie eines Objekts, auf welches übertragen werden soll.
Bezug nehmend auf 4 umfasst der Stempel 101 eine Grundschicht 104 und unterhalb einer seiner Oberflächen eine Pufferschicht 103 sowie eine Musterschicht 102, die in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Wenn eine Musterübertragung durchgeführt wird, werden das als Übertragungsziel dienende Objekt 1010 mit dem als Übertragungsziel dienenden Substrat 1011 und, darauf aufgetragen, ein als Übertragungsziel dienendes Kunstharz 1012 so angeordnet, dass das der Übertragung dienende Kunstharz 1012 der Musterschicht 102 des Stempels 101 gegenüberliegt. Die Musterschicht 102 hat auf einer ihrer Oberflächen ein feines Unebenheitsmuster ausgebildet, welches dem als Übertragungsziel dienenden Kunstharz 1012 gegenüber liegt. Der Stempel 101 kann als äußere Form jede kreisförmige, elliptische und polygonale Form haben. Der Stempel 101 kann auch in seiner Mitte ein Loch aufweisen. In einem Stempel 101 mit dieser Struktur beeinflussen die Youngschen Module der die jeweiligen Schichten bildenden Materialien und die Dicken der jeweiligen Schichten die Unebenheitskonformität des Stempels.
Der Begriff ”Unebenheitskonformität” wird hier in diesem Zusammenhang wie Folgt verwendet.
Wie oben beschrieben passt sich ein Stempel um eine lokale Erhebung auf einem als Übertragungsziel dienenden Substrat herum nicht vollständig an diese an und verursacht so einen Übertragungsfehlerbereich, in welchen das gewünschte Unebenheitsmuster nicht erzeugt wird. Die ”Unebenheitskonformität” wird dabei als ein Index definiert, der zeigt, wie sich der Stempel an eine Erhebung anpasst, die eine gewisse Höhe hat und wird angegeben als Lc/h, wobei Lc den Abstand von der Kante der Erhebung bis zu dem äußeren Rand des Übertragungsfehlerbereichs angibt und h die Höhe der Erhebung darstellt, wie dies in 14 gezeigt ist.
Für die Grundschicht 104 wie sie in 4 illustriert ist, ist es ausreichend, aus einem Material erzeugt zu sein, welches härter als die unten beschriebene Pufferschicht 103 ist und welches ein Young-Modul hat, das größer als dasjenige der Pufferschicht ist. Dies dient der Kontrolle der Anpassung des Stempels 101 an Erhebungen unter Druck und ermöglicht dem Stempel 101 eine zufriedenstellende Eigung für den Betrieb in einem Prägeprozess, wie in der Ausrichtung und den Transporteigenschaften. Beispielhafte Formen des Stempels 101 und beispielhafte Materialien für die Grundschicht 104 umfassen verarbeitete Materialien, die normalerweise von Materialien wie Silikonen, Glas, Aluminum und Kunstharz abgeleitet sind. Die Grundschicht 104 kann eine Vielschichtige Struktur haben, wobei eine oder mehrere Schichten wie eine metallische Schicht, eine Kunstharzschicht und eine Oxidfilmschicht auf der Oberfläche derselben ausgebildet sind.
In einem Stempel 101 besteht die Gefahr, dass die Mustergenauigkeit und die Ausrichtungsgenauigkeit sich verschlechtern, da ein solcher Stempel 101 nur schwer seine Form beibehält und sich deformiert, wenn er nur eine Musterschicht 102 und eine Pufferschicht 103 enthält. Im Gegensatz dazu unterdrückt das Vorhandensein der Grundschicht 104 die Deformation des Stempels 101, um so die Mustergenauigkeit und Ausrichtungsgenauigkeit zu verbessern.
Die Pufferschicht 103 ist eine elastische Schicht, die auf einer Oberfläche der Grundschicht 104 ausgebildet ist, und ist aus einem Material zusammengesetzt, welches ein Young-Modul hat, das kleiner als diejenige des die Grundschicht 104 bildenden Materials und des die später beschriebene Musterschicht 102 bildenden Materials ist und das sich bei Raumtemperatur elastisch deformiert. Die Pufferschicht 103 mit einem solchen Young-Modul fördert die Veränderbarkeit der Geometrie des Stempels 101, der sich so an Erhebungen anpassen kann.
Wenn das der Übertragung dienende Kunstharz 1012, welches auf das als Übertragungsziel dienende Substrat 1011 aufgetragen wurde, mit Licht härtbar ist, sollte der Stempel 101 nach der vorliegenden Erfindung so gewählt sein, dass er transparent ist, da elektromagnetische Wellen wie ultraviolette Strahlung durch den Stempel 101 hindurch angewandt werden sollten. Aus diesem Grunde ist das Material für die Pufferschicht 103 vorzugsweise transparent. Das Material kann jedoch auch opak (lichtundurchlässig) sein, wenn das der Übertragung dienende Kunstharz 1012 ein anderes Material, wie beispielsweise ein thermisch härtbares Kunstharz oder thermoplastisches Kunstharz anstatt eines mit Licht härtbaren Kunstharzes ist. Beispielhafte Materialien für die Pufferschicht 103 sind Materialien, welche die oben genannten Bedingungen erfüllen und umfassen Phenol-Kunstharz (PF), Urea-Kunstharz (UF), Melamin-Kunstharz (MF), Poly(Ethylen Terephthalat)e (PET), ungesättigtes Polyester-Kunstharz (UP), Alkyd-Kunstharz, Vinylester-Kunstharz, Epoxid-Kunstharz (EP), Polyimid-Kunstharz (PI), Polyurethane (PUR), Polycarbonate (PC), Polystyrole (PS), Acryl-Kunstharze (beispielswseise PMMA), Polyamid-Kunstharz (PA), ABS-Kunstharz, AS-Kunstharz, AAS-Kunstharz, Poly(Vinyl Alcohol)e, Polyethylene (PE), Polypropylene (PP), Polytetrafluoroethylene (PTFE), Üolyacrylat-Kunstharz, Zellulose-Acetate, Polypropylene, Poly(Ethylen-Naphthalate)2 (PEN), Poly(Butylen-Terephthalat)e (PBT), Poly(Phenylen-Sulfid)e (PPS), Poly(Phenylen-oxid)e, Cycloolefin-Polymere, Poly(Milchsäure), Silikon-Kunstharz und Diallylphthalat-Kunstharz. Die Pufferschicht 103 kann jedes dieser unterschiedlichen Materialien allein oder in Kombination enthalten. Die Pufferschicht 103 kann ferner Füllmaterialien wie anorganische Füllmaterialien und organische Füllmaterialien enthalten.
5 illustriert, wie die Unebenheitskonformität sich bei unterschiedlichen Young-Modulen der Pufferschicht 103 verändert. Die Bedingungen für die verschiedenen Schichten in diesem Experiment sind wie folgt. Die Pufferschicht 103 hatte eine Dicke von 1 mm, die Musterschicht hatte eine Dicke von 0.1 μm, die Musterschicht wurde aus einem mit Licht härtbaren, ungesättigten Polyester-Kunstharz mit einem Young-Modul von 2.4 GPa erzeugt, und die Grundschicht wurde aus einem Quarzglas mit einer Dicke von 1 mm und einem Young-Modul von 72 GPa erzeugt. Bei der Übertragung wurde ein Druck von 1 MPa von oberhalb der Grundschicht 104 ausgeübt. 5 zeigt, dass die Unebenheitskonformität mit einem abnehmenden Young-Modul der Pufferschicht besser wird. Die Unebenheitskonformität ist proportional zu dem Übertragungsfehlerbereich (Größe), und die Unebenheitskonformität Lc/h sollte 100 oder weniger betragen, um den Übertragungsfehlerbereich unterhalb von ungefähr 10% zu halten. Deshalb sollte die Pufferschicht 103 unter den oben genannten Bedingungen ein Young-Modul von 1.5 GPa oder weniger haben. Es sollte jedoch bemerkt werden, dass sich die Unebenheitskonformität normalerweise abhängig von dem Young-Modul, den Dicken der jeweiligen Schichten sowie von den Druckbeaufschlagungsbedingungen ändert und dass diese Faktoren in geeigneter Weise gewählt werden sollten.
6 illustriert, wie sich die Unebenheitskonformität für verschiedene Dicken der Pufferschicht 103 verändert. Die Bedingungen für die jeweiligen Schichten in diesem Experiment sind wie Folgt. Die Musterschicht 102 hatte eine Dicke von 0.1 μm, die Pufferschicht 103 wurde aus einem Acryl-Kunstharz mit einem Young-Modul von 100 MPa erzeugt, die Musterschicht 102 wurde aus einem mit Licht härtbaren, ungesättigten Polyester-Kunstharz mit einem Young-Modul von 2,4 GPa erzeugt und die Grundschicht 104 wurde aus einem Quarzglas mit einer Dicke von 1 mm und einem Young-Modul von 72 GPa erzeugt. Bei der Übertragung wurde ein Druck von 1 MPa von oben auf die Grundschicht 104 ausgeübt. 6 zeigt, dass die Unebenheitskonformität sich mit abnehmender Dicke der Pufferschicht 103 verbessert, jedoch ein Minimalwert existiert und die Unebenheitskonformität sich im Gegenteil bei übermäßig kleinen Dicken der Pufferschicht 103 verschlechtert. Entsprechend sollte die Pufferschicht 103 eine Dicke von 4.2 μm oder mehr haben, um eine Unebenheitskonformität Lc/h von 100 oder weniger unter den oben genannten Bedingungen zu erreichen. Es sollte jedoch betont werden, dass die Unebenheitskonformität sich auch in diesem Fall normalerweise anhängig von dem Young-Modul und den Dicken der jeweiligen Schichten und von den Druckbeaufschlagungsbedingungen verändert, so dass diese Faktoren geeignet gewählt werden sollten.
Die Musterschicht 102 ist eine Schicht mit einem feinen Muster, welches auf das als Übertragungsziel dienende Objekt 1010 übertragen werden soll, wie dies oben beschrieben ist, und ist aus einem solchen Material ausgebildet, das gewährleistet, dass die auf einer Oberfläche derselben ausgebildete Unebenheitsgeometrie sich durch den während der Übertragung ausgeübten Druck nicht plastisch deformiert. Beispielhafte Materialien für die Bildung der Musterschicht 102 sollten Materialien sein, welche die oben genannten Bedingungen erfüllen und umfassen Phenol-Kunstharz (PF), Urea-Kunstharz (UF), Melamin-Kunstharz (MF), Poly(Ethylen Terephthalat)e (PET), ungesättigtes Polyester-Kunstharz (UP), Alkyd-Kunstharz, Vinylester-Kunstharz, Epoxid-Kunstharz (EP), Polyimid-Kunstharz (PI), Polyurethane (PUR), Polycarbonate (PC), Polystyrole (PS), Acryl-Kunstharze (beispielswseise PMMA), Polyamid-Kunstharz (PA), ABS-Kunstharz, AS-Kunstharz, AAS-Kunstharz, Poly(Vinyl Alcohol)e, Polyethylene (PE), Polypropylene (PP), Polytetrafluoroethylene (PTFE), Polyacrylat-Kunstharz, Zellulose-Acetate, Polypropylene, Poly(Ethylen-Naphthalate)2 (PEN), Poly(Butylen-Terephthalat)e (PBT), Poly(Phenylen-Sulfid)e (PPS), Poly(Phenylen-oxid)e, Cycloolefin-Polymere, Poly(Milchsäure), Silikon-Kunstharz und Diallyl-Phthalat-Kunstharz. Die Musterschicht 102 kann jedes dieser unterschiedlichen Materialien allein oder in Kombination nutzen. Die Musterschicht 102 kann ferner Füllmaterialien wie anorganische Füllmaterialien und organische Füllmaterialien enthalten. Um das Ablösen (Separation) des als Übertragungsziel dienenden Kunstharzes 1012 von dem Stempel 101 zu beschleunigen, kann die Oberfläche (gemusterte Schicht) der Musterschicht 102 einer Behandlung unterworfen werden, und zwar typischerweise mit einem Ablösemittel wie beispielsweise ein Fluorkohlenstoff- oder Silikon-Ablösemittel. Alternativ dazu kann ein typischerweise aus einer metallischen Verbindung bestehender dünner Film als Ablöseschicht auf der Oberfläche der Musterschicht 102 erzeugt werden.
Die Musterschicht 102 hat vorzugsweise eine Dicke in einem solchen Bereich, dass der Stempel eine zufriedenstellende Druckbeständigkeit während der Übertragung hat und gleichzeitig eine zufriedenstellende Unebenheitskonformität zeigt. Die 7 zeigt, wie die Unebenheitskonformität bei verschiedenen Dicken der Musterschicht 102 variiert. Die Bedingungen der jeweiligen Schichten sind dabei wie folgt. Die Pufferschicht 103 hatte eine Dicke von 100 μm, die Pufferschicht 103 wurde aus einem Acryl-Kunstharz mit einem Young-Modul von 10 MPa erzeugt, die Musterschicht 102 wurde aus einem mit Licht härtbaren, ungesättigten Polyester-Kunstharz mit einem Young-Modul von 2,4 GPa erzeugt, und die Grundschicht 104 wurde aus einem Quarzglas mit einer Dicke von 1 mm und einem Young-Modul von 72 GPa erzeugt. Bei der Übertragung wurde ein Druck von 1 MPa von oben auf die Grundschicht 104 ausgeübt. 7 zeigt, dass die Unebenheitskonformität sich mit abnehmender Dicke der Musterschicht 102 verbessert. Die Musterschicht 102 hat vorzugsweise eine Dicke in dem Bereich zwischen 100 nm bis 43 μm, um unter den oben genannten Bedingungen eine Unebenheitskonformität Lc/h von 100 oder weniger zu erreichen. Wenn die Musterschicht 102 eine Dicke von weniger als 100 nm hat, kann die Beständigkeit gegenüber dem während der Übertragung ausgeübten Druck abnehmen, was zu Übertragungsfehlern führen kann. Wenn die Musterschicht 102 eine Dicke von mehr als 43 μm hat, kann die Unebenheitskonformität abnehmen und ein nicht übertragender Bereich wird groß. Aus diesen Gründen sollte die Musterschicht eine Dicke im Bereich von 100 nm bis 43 μm haben. Es sollte jedoch bemerkt werden, dass die Unebenheitskonformität auch in diesem Fall typischerweise abhängig von dem Young-Modul und den Dicken der jeweiligen Schichten und von den Druckbeaufschlagungsbedingungen veränderlich ist, und dass solche Faktoren geeignet gewählt werden sollten.
Das resultierende Objekt, auf welches übertragen werden sollte und auf welches ein feines Muster übertragen wurde, ist für Informationsaufnahmemedien wie magnetische Aufnahmemedien und optische Aufnahmemedien verwendbar. Das Objekt, auf welches übertragen werden sollte, ist auch für Komponenten von großskaligen integrierten Schaltkreisen, optische Komponenten wie Linsen, Blattpolarisatoren, Wellenlängenfilter, Leuchtdioden und integrierte Optiken und Biogeräte wie Immunassays, DNA-Trennvorrichtungen und Zellkulturen anwendbar.
Der Stempel nach der vorliegenden Erfindung hat eine gemusterte Oberfläche, die sich an lokale Erhebungen des als Übertragungsziel dienenden Substrats anpassen kann und der dadurch bruchbeständig ist und den Übertragungsfehlerbereich deutlich reduzieren kann. Dieser Stempel hat eine Mehrschichtstruktur und umfasst eine Grundschicht, eine Pufferschicht und eine Musterschicht, wobei die Grundschicht geeignet zur Regelung des Drucks in einer Weise ist, die eine Anpassung an eine lokale Erhebung ermöglicht, sowie für die Ausrichtung und Förderung in einem Prägeprozess, die Pufferschicht ferner ein Young-Modul hat, das kleiner als dasjenige der Grundschicht ist und dadurch dem Stempel die Änderung seiner Form ermöglicht und die Musterschicht aus einem solchen Material erzeugt ist, das sich an Erhebungen anpasst, sich selbst unter dem während der Übertragung ausgeübten Druck elastisch deformiert und selbst unter dem während der Übertragung angewandten Druck resistent gegen Deformationen der Unebenheitsgeometrie des Stempels ist.
Die Prägestempel nach dem Ausführungsbeispiel in der vorliegenden Erfindung werden detailliert unter Bezugnahme auf verschiedene Arbeitsbeispiele wie Folgt illustriert.
BEISPIEL 9
Zunächst wird die Struktur und das Herstellungsverfahren derselben für einen Stempel mit einer Dreischichtstruktur erläutert, der in diesem Beispiel verwendet wird.
4 ist ein schematisches Diagramm, welches die Strukturen des Stempels nach der vorliegenden Erfindung und eines der Übertragung dienenden Kunstharzes illustriert.
Eine Grundschicht 104, die hier verwendet wurde, war ein Quarzglas mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Dicke von 1 mm. Das Quarzglas hatte ein Young-Modul von 72 GPa. Ein Silikon-Kunstharzblock mit einer Dicke von 1 mm mit einem offenen Loch von 80 mm im Durchmesser wurde auf eine Oberfläche der Grundschicht 104 gelegt und ein mit Licht härtbares Acryl-Kunstharz für die Pufferschicht 103 wurde durch Gießen in das Loch geschüttet, und anschließend wurde das eingegossene Kunstharz durch Bestrahlung mit einem ultravioletten Strahl ausgehärtet, um eine Pufferschicht 103 zu bilden. Das mit Licht härtbare Acryl-Kunstharz, das für die Pufferschicht 103 verwendet wurde, hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten einen Young-Modul von 10 MPa.
Als nächstes wurde ein mit Licht härtbares, ungesättigtes Polyester-Kunstharz für die Musterschicht 102 auf die Oberfläche der Pufferschicht 103 getropft und darauf verteilt, eine Silicium-Originalform wurde daraufgelegt und ein ultravioletter Strahl wurde von der Seite der Grundschicht 104 aus angewandt, während zur Bildung einer Musterschicht 102 mit einer Dicke von 0,1 μm Druck ausgeübt wurde. Die Originalform hatte ein Graben- oder Rillenmuster mit einer Breite von 50 nm, einer Tiefe von 80 nm und einem Abstandsmaß von 100 nm. Das für die Musterschicht 102 verwendete, mit Licht härtbare, ungesättigte Polyester-Kunstharz hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten ein Young-Modul von 2,4 GPa. Die Musterschicht 102 wurde anschließend von der Originalform gelöst, um einen Stempel 101 mit einer Dreischichtstruktur zu erhalten, der die Musterschicht 102, die Pufferschicht 103 und die Grundschicht 104 umfasste.
Der Stempel 101 nach diesem Ausführungsbeispiel hat eine runde Außenform, in der vorliegenden Erfindung ist die Außenform jedoch nicht auf diese Form beschränkt. Der Stempel kann jede runde (kreisförmige), elliptische und polygonale Außenform abhängig von dem Druckbeaufschlagungsverfahren haben. Ein solcher Stempel 101 kann ein sich in seiner Mitte öffnendes Loch haben. Der Stempel 101 kann sich in der Form (Größe) und der Oberfläche von dem als Übertragungsziel dienenden Objekt 1010 unterscheiden, wenn nur der Stempel 101 ein feines Muster auf einem vorgegebenen Bereich des als Übertragungsziel dienenden Objekts 1010 übertragen kann.
Als nächstes wird ein Übertragungsprozess illustriert, in welchem ein Stempel nach diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird.
8 zeigt Querschnittsansichten des Stempels nach der vorliegenden Erfindung und eines der Übertragung dienenden Objekts, und illustriert den Übertragungsvorgang.
8(a) zeigt jeweils die Formen des Stempels 101 und eines der Übertragung dienenden Kunstharzes 1012, bevor diese zur Übertragung in Kontakt miteinander gebracht werden. Der Stempel 101 umfasst in diesem Zustand eine Musterschicht 102, eine mit der Rückseite der Musterschicht 102 verbundene Pufferschicht 103 und eine Grundschicht 104, die an einer Rückseite der Pufferschicht 103 befestigt ist. Der Stempel 101 ist insgesamt flach. Das hier verwendete, als Übertragungsziel dienende Objekt 1010 umfasst ein der Übertragung dienendes Siliciumsubtrat 1011 mit einer Länge von 20 mm, einer Breite von 20 mm und einer Dicke von 1 mm, und auf die Oberfläche desselben aufgetragen – mit Licht härtbares, der Übertragung dienendes Kunstharz 1012. Bei der Musterübertragung werden der Stempel 101 und das als Übertragungsziel dienende Substrat 1011 so angeordnet, dass die mit dem Muster ausgestattete Oberfläche der Musterschicht 102 gegenüber dem der Übertragung dienenden Kunstharz 1012 liegt. Das Kunstharz hat eine Erhebung in seinem Mittelbereich. Die Erhebung simuliert eine vorspringende Geometrie des als Übertragungsziel dienenden Substrats 1011 und hat eine Höhe von 10 μm. Die Erhebung wird vor anderen Bereichen auf der Oberfläche des Kunstharzes in Kontakt mit dem Stempel 101 treten.
8(b) zeigt, wie die Übertragung vonstatten geht, während der Stempel 101 in Kontakt mit dem als Übertragungsziel dienenden Kunstharz 1012 gebracht wird und ein Druck zwischen dem Stempel und dem Kunstharz angewandt wird, um eine Verformung des Stempels 101 entlang der Erhebung des Kunstharzes zu ermöglichen. In diesem Beispiel wird ein Druck von einem 1 MPa von einer der Musterschicht gegenüberliegenden Oberfläche der Grundschicht 104 aus angewandt. Der Stempel 101 passt sich an die Erhebung des Kunstharzes unter der Wirkung der Pufferschicht an, welche ein Young-Modul hat, das kleiner als dasjenige der Musterschicht 102 ist. In diesem Zustand ermöglicht die Grundschicht, die ein höheres Young-Modul hat, das Ausüben eines größeren Drucks auf die Umgebung der Erhebung und hilft so der Pufferschicht 103 sich besser an die Erhebung anzupassen. Die Musterschicht 102 ist aus einem Kunstharz mit einem höheren Young-Modul erzeugt und das feine Muster auf der Oberfläche der Musterschicht 102 deformiert sich nicht plastisch, sondern deformiert sich unter der Wirkung des zur Übertragung angewandten Drucks elastisch. Dies ermöglicht die Übertragung des feinen Musters des Stempels 101 auf die Kunstharzoberfläche, selbst wenn diese den Erhebungsbereich umfasst und ermöglicht die Erzeugung ihres inversen Musters selbst auf dem Erhebungsbereich und vermeidet einem Bruch des feinen Musters nach der Übertragung.
8(c) zeigt, wie das der Übertragung dienende Kunstharz 1012 und der Stempel 101 nach dem Beenden der Musterübertragung voneinander gelöst werden. Ein zu dem Muster des Stempels 101 inverses Muster wird auf die Oberfläche des als Übertragungsziel dienenden Kunstharzes 1012 übertragen und selbst der Erhebungsbereich in seinem Zentrum ist mit dem Muster versehen, obgleich einige Turbulenzen in der Musterform vorliegen. Ein weniger deformierbarer Stempel bewirkt bei seiner Benutzung einen nicht übertragenen Bereich, da das Muster des Stempels die Umgebung der Erhebung nicht erreicht. Im Gegensatz dazu kann ein stärker deformierbarer Stempel als der oben beschriebene bei seiner Verwendung einen solchen nicht übertragenen Bereich minimieren.
8(c) zeigt, wie der Stempel 101 sich mit der Zeit von der der Erhebung entsprechenden Deformation zu einer flachen Form zurückbewegt, nachdem er von dem als Übertragungsziel dienenden Kunstharz 1012 gelöst wurde. Das als Übertragungsziel dienende Kunstharz 1012 behält dabei das eingeformte feine Muster und der Stempel ist nicht zerbrochen.
Die Verwendung des wie oben beschrieben hergestellten Stempels ermöglicht die Übertragung eines gesamten Kunstharzmusters für die Bildung von kompliziert geformten Gräben oder Strukturen in einem als Übertragungsziel dienenden Kunstharz selbst auf einem Substrat mit Erhebungen. Dies wird durch das In-Kontakt-Bringen des Stempels mit einem auf einer Oberfläche des der Übertragung dienenden Substrats ausgebildeten Kunstharzfilm und die Übertragung des Unebenheitsmusters auf der Oberfläche des Stempels auf den Kunstharzfilm erreicht.
Als nächstes wurde ein feines Muster mit dem Stempel nach diesem Ausführungsbeispiel auf eine Kunstharzschicht mit einer Erhebung übertragen, und die Unebenheitskonformität wurde bestimmt. Die Ergebnisse sind im Folgenden beschrieben.
Ein Substrat mit einer Erhebung von einer Höhe h von 10 μm wurde in diesem Beispiel verwendet. Der Abstand Lc von der Kante der Erhebung zu dem Außenumfang eines Übertragungsfehlerbereichs wurde gemessen, und das Ergebnis durch die Höhe h geteilt, um Lc/h zu erhalten, und Lc/h wurde als die Unebenheitskonformität ausgewertet. In diesem Beispiel betrug Lc/h 2,7. Der Stempel zeigt nach der Übertragung keine Brüche.
BEISPIEL 10
Ein dreischichtiger Stempel nach einer anderen Ausführungsform mit dem folgenden Aufbau wurde durch das folgende Verfahren hergestellt und die Unebenheitskonformität des Stempels wurde durch das Verfahren aus Beispiel 9 wie unten dargestellt ermittelt.
Eine in diesem Beispiel verwendete Grundschicht 104 war ein Quarzglas mit einem Durchmesser von 100 mm, eine Dicke von 1 mm, und einem Young-Modul von 72 GPa. Ein Silikon-Kunstharzblock mit einer Dicke von 100 μm mit einem geöffneten Loch von 80 mm Durchmesser in seiner Mitte wurde auf eine Oberfläche der Grundschicht 104 gelegt und ein mit Licht härtbares Acryl-Kunstharz für die Pufferschicht 103 wurde in einem Gießverfahren in das Loch geschüttet, woraufhin das eingeschüttete Kunstharz durch Bestrahlung mit einem ultravioletten Strahl ausgehärtet wurde, um eine Pufferschicht 103 zu bilden. Das mit Licht härtbare Acryl-Kunstharz für die Pufferschicht 103 hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten ein Young Modul von 10 MPa. Als nächstes wurde ein ungesättigtes, mit Licht härtbares Polyester-Kunstharz für die Musterschicht 102 auf die Oberfläche der Pufferschicht 103 getropft und darauf verteilt, eine Silicium-Originalform wurde daraufgelegt und ein ultravioletter Strahl wurde von der Seite der Grundschicht 104 aus während der Druckausübung zur Bildung einer Musterschicht 102 mit einer Dicke von 42 μm angewandt. Die Originalform hatte ein Grabenmuster mit einer Weite von 50 nm, einer Tiefe von 80 nm und einem Abstandsmaß von 100 nm. Das ungesättigte, mit Licht härtbare Polyester-Kunstharz zur Verwendung für die Musterschicht 102 hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten ein Young-Modul von 2,4 GPa. Die Musterschicht 102 wurde danach von der Originalform gelöst, um einen Stempel mit einer Dreischichtstruktur zu erhalten, der die Musterschicht 102, die Pufferschicht 103 und die Grundschicht 104 umfasst.
Als nächstes wurde mittels eines mit einer Erhebung mit einer Höhe h von 1 μm ausgestatteten Substrats der Abstand Lc von der Kante der Erhebung bis zum äußeren Rand eines Übertragungsfehlerbereichs gemessen, dieser wurde durch die Höhe h dividiert, um Lc/h zu erhalten, und dieses Lc/h wurde als die Unebenheitskonformität ausgewertet. In diesem Beispiel ergab sich Lc/h als 99,7. Der Stempel zeigte nach der Übertragung keine Brüche.
BEISPIEL 11
Ein dreischichtiger Stempel nach einer anderen Ausführungsform mit dem folgenden Aufbau wurde durch das folgende Verfahren hergestellt und die Unebenheitskonformität des Stempels wurde, wie unten dargestellt, mit Hilfe des Verfahrens aus Beispiel 9 bestimmt.
Eine in diesem Beispiel verwendete Grundschicht 104 war ein Quarzglas mit einem Durchmesser von 100 nm, einer Dicke von 1 mm und einem Young-Modul von 72 GPa. Ein Silikon-Kunstharzblock mit einer Dicke von 100 μm und einem offenen Loch von 80 mm im Durchmesser in seiner Mitte wurde auf eine Oberfläche der Grundschicht 104 gelegt und ein mit Licht aushärtbares Acryl-Kunstharz für die Pufferschicht 103 wurde auf der freiliegenden Oberfläche der Grundschicht 104 verteilt und auf diese getropft und ein ultravioletter Strahl wurde von der Seite der Grundschicht 104 aus während der Druckausübung angewandt, um eine Pufferschicht 103 mit einer Dicke von 4,2 μm zu bilden. Das für die Pufferschicht 103 verwendete Acryl-Kunstharz hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten ein Young-Modul von 100 MPa. Als nächstes wurde ein ungesättigtes, mit Licht härtbares Polyester-Kunstharz für die Musterschicht 102 auf die Oberfläche der Pufferschicht 103 getropft und auf dieser verteilt, eine Silicium-Originalform wurde daraufgelegt und ein Ultraviolettstrahl wurde von der Seite der Grundschicht während der Druckausübung angewandt, um eine Musterschicht 102 mit einer Dicke von 42 μm zu bilden. Die Originalform hatte ein Grabenmuster mit einer Breite von 50 nm, einer Tiefe von 80 nm und einem Abstandsmaß von 100 nm. Das ungesättigte, mit Licht härtbare Polyester-Kunstharz zur Verwendung für die Musterschicht 102 hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten ein Young-Modul von 2,4 GPa. Die Musterschicht wurde anschließend von der Originalform gelöst, um einen Stempel 101 mit einer dreischichtigen Struktur zu erhalten, der die Musterschicht 102, die Pufferschicht 103 und die Grundschicht 104 umfasst.
Als nächstes wurde unter der Verwendung eines Substrats mit einer Erhebung von einer Höhe h von 10 μm der Abstand Lc von der Kante der Erhebung bis zum äußeren Rand eines Übertragungsfehlerbereichs gemessen, dieser wurde durch die Höhe h dividiert, um Lc/h zu erhalten, und dieses Lc/h wurde als die Unebenheitskonformität ausgewertet. In diesem Beispiel ergab sich Lc/h als 100. Der Stempel zeigte nach der Übertragung keine Brüche.
BEISPIEL 12
Ein dreischichtiger Stempel nach einer anderen Ausführungsform mit dem folgenden Aufbau wurde durch das folgende Verfahren hergestellt, und die Unebenheitskonformität des Stempels wurde wie unten gezeigt durch das Verfahren aus Beispiel 9 ermittelt.
Die Grundschicht 104, die in diesem Beispiel verwendet wurde, war ein Quarzglas mit einem Durchmesser von 100 mm, einer Dicke von 1 mm und einem Young-Modul von 72 GPa. Ein Silikon-Kunstharzblock mit einer Dicke von 1 mm und mit einem offenen Loch von 80 mm im Durchmesser wurde auf eine Oberfläche der Grundschicht 104 gelegt und ein mit Licht härtbares Acryl-Kunstharz für die Pufferschicht wurde in einem Gießverfahren in das Loch geschüttet, woraufhin das eingeschüttete Kunstharz durch Bestrahlung mit einem ultravioletten Strahl ausgehärtet wurde, um eine Pufferschicht 103 zu bilden. Das mit Licht härtbare Acryl-Kunstharz für die Pufferschicht 103 hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten ein Young-Modul von 1,6 GPa. Als nächstes wurde ein ungesättigtes, mit Licht härtbares Polyester-Kunstharz für die Musterschicht 102 auf die Oberfläche der Pufferschicht 103 getropft und darauf verteilt; eine Silicium-Originalform wurde daraufgelegt und ein ultravioletter Strahl wurde von der Seite der Grundschicht 104 aus während der Druckausübung angewandt, um eine Musterschicht 102 mit einer Dicke von 0,1 μm zu bilden. Die Originalform hatte ein Grabenmuster mit einer Breite von 50 nm, einer Tiefe von 80 nm und einem Abstandsmaß von 100 nm. Das ungesättigte, mit Licht härtbare Polyester-Kunstharz für die Musterschicht 102 hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten ein Young-Modul von 2,4 GPa. Die Musterschicht 102 wurde anschließend von der Originalform gelöst, um einen Stempel 101 mit einer Dreischichtstruktur zu erhalten, der die Musterschicht 102, die Pufferschicht 103 und die Grundschicht 104 enthält.
Als nächstes wurde unter der Verwendung eines Substrats mit einer Erhebung mit einer Höhe h von 1 μm der Abstand Lc von der Kante der Erhebung bis zum äußeren Rand eines Übertragungsfehlerbereichs gemessen. Dieser wurde durch die Höhe h dividiert, um Lc/h zu erhalten, und dieses Lc/h wurde als die Unebenheitskonformität ausgewertet. In diesem Beispiel zeigte sich, dass Lc/h 100 betrug. Der Stempel zeigte nach der Übertragung keinen Bruch.

Tabelle 2 zeigt die Bedingungen und Parameter der jeweiligen Schicht, die ermittelten Unebenheitskonformitäten und das Vorhandensein oder Fehlen von Stempelbrüchen nach der Musterübertragung in dem Stempel nach den Beispielen 9 bis 12. In der Tabelle stellt das Symbol O das ”Fehlen von Brüchen” dar und das Symbol x stellt das ”Vorhandensein von Brüchen” dar. TABELLE 2

		Beispiel 9	Beispiel 10	Beispiel 11	Beispiel 12
Grundschicht	Young-Modul (MPa)	72000	72000	72000	72000
Grundschicht	Dicke (μm)	1000	1000	1000	1000
Pufferschicht	Young-Modul (MPa)	10	10	100	1500
Pufferschicht	Dicke (μm)	1000	100	4,2	1000
Musterschicht	Young-Modul (MPa)	2400	2400	2400	2400
Musterschicht	Dicke (μm)	0,1	42	0,1	0,1
Erhebungshöhe (μm)		10	1	10	1
Unebenheitskonformität Lc/h		2,7	99,7	100	100
Vorhandensein oder Fehlen von Stempelbruch nach der Übertragung (O: Fehlen, x: Vorhandensein)		O	O	O	O

Ermittelte Ergebnisse für die Unebenheitskonformität und das Vorhandensein oder Fehlen von Stempelbruch in Stempeln nach der vorliegenden Erfindung
Vergleichsbeispiel 4
Ein weiterer dreischichtiger Stempel mit dem folgenden Aufbau wurde nach dem folgenden Verfahren hergestellt. Die Unebenheitskonformität des Stempels wurde wie unten gezeigt mittels des Verfahrens aus Beispiel 9 ermittelt.
Eine in diesem Vergleichsbeispiel verwendete Grundschicht 104 war ein Quarzglas mit einem Durchmesser von 100 mm, einer Dicke von 1 mm und einem Young-Modul von 72 GPa. Ein Silikon-Kunstharzblock mit einer Dicke von 1 mm und einem offenen Loch von 80 mm im Durchmesser wurde auf eine Oberfläche der Grundschicht 104 gelegt und ein mit Licht härtbares Acryl-Kunstharz für die Pufferschicht 103 wurde in einem Gießverfahren in das Loch gegossen, woraufhin das eingegossene Kunstharz durch Bestrahlung mit einem ultravioletten Strahl ausgehärtet wurde, um eine Pufferschicht 103 zu bilden. Das mit Licht härtbare Acryl-Kunstharz für die Pufferschicht 103 hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten einen Young-Modul von 10 MPa. Als nächstes wurde ein ungesättigtes, mit Licht härtbares Polyester-Kunstharz für die Musterschicht 102 auf die Oberfläche der Pufferschicht 103 getropft und darauf verteilt, eine Silicium-Originalform wurde daraufgelegt und ein Ultraviolettstrahl wurde während der Druckausübung von der Seite der Grundschicht 104 aus angewandt, um eine Musterschicht 102 mit einer Dicke zu bilden. Die Originalform hatte ein Grabenmuster mit einer Breite von 50 nm, einer Tiefe von 30 nm und einem Abstandsmaß von 100 nm. Das ungesättigte, mit Licht härtbare Polyester-Kunstharz für die Musterschicht 102 hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten ein Young-Modul von 2,4 GPa. Die Musterschicht 102 wurde anschließend von der Originalform gelöst, um einen Stempel 101 mit einer Dreischichtstruktur zu erhalten, der die Musterschicht 102, die Pufferschicht 103 und die Grundschicht 104 umfasst.
Als nächstes wurde unter der Verwendung eines Substrats mit einer Erhebung mit einer Höhe h von 10 μm der Abstand Lc von einer Kante der Erhebung bis zum äußeren Rand eines Übertragungsfehlerbereichs gemessen und dieser wurde durch die Höhe h dividiert, um Lc/h zu erhalten, und dieses Lc/h wurde als die Unebenheitskonformität ausgewertet. In diesem Vergleichsbeispiel ergab sich Lc/h als 2, der Stempel zeigte jedoch nach der Übertragung einen Bruch.
Vergleichsbeispiel 5
Ein weiterer dreischichtiger Stempel mit dem folgenden Aufbau wurde nach dem folgenden Verfahren hergestellt und die Unebenheitskonformität des Stempels wurde wie unten gezeigt mittels des Verfahrens aus Beispiel 9 bestimmt.
Eine Grundschicht 104 zur Verwendung in diesem Vergleichsbeispiel war ein Quarzglas mit einem Durchmesser von 100 nm, einer Dicke von 1 mm und einem Young-Modul von 72 GPa. Ein Silikon-Kunstharzblock mit einer Dicke von 100 μm und einem offenen Loch von 80 mm im Durchmesser wurde auf eine Oberfläche der Grundschicht 104 gelegt und ein mit Licht härtbares Acryl-Kunstharz für die Pufferschicht 103 wurde in einem Gießverfahren in das Loch geschüttet, woraufhin das eingeschüttete Kunstharz durch Bestrahlung mit einem ultravioletten Strahl ausgehärtet wurde, um die Pufferschicht 103 zu bilden. Das mit Licht härtbare Acryl-Kunstharz für die Pufferschicht 103 hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten ein Young-Modul von 10 MPa. Als nächstes wurde ein ungesättigtes, mit Licht härtbares Polyester-Kunstharz für die Musterschicht 102 auf die Oberfläche der Pufferschicht 103 getropft und darauf verteilt. Eine Silicium-Originalform wurde daraufgelegt und ein Ultraviolettstrahl wurde von der Seite der Grundschicht 104 aus während der Druckausübung angewandt, um eine Musterschicht 102 mit einer Dicke von 60 μm zu bilden. Die Originalform hatte ein Grabenmuster mit einer Breite von 50 nm, einer Tiefe von 80 nm und einem Abstandsmaß von 100 nm. Das ungesättigte, mit Licht härtbare Polyester-Kunstharz für die Musterschicht 102 hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten ein Young-Modul von 2,4 GPa. Die Musterschicht 102 wurde anschließend von der Originalform gelöst, um einen Stempel 101 mit einer Dreischichtstruktur zu erhalten, der die Musterschicht 102, die Pufferschicht 103 und die Grundschicht 104 umfasst.
Als nächstes wurde unter der Verwendung eines Substrats mit einer Erhebung mit einer Höhe h von 1 μm der Abstand Lc von der Kante der Erhebung bis zum äußeren Rand eines Übertragungsfehlerbereichs gemessen. Dieser wurde durch die Höhe h dividiert, um Lc/h zu erhalten, und diese Lc/h wurde als die Unebenheitskonformität ausgewertet. In diesem Vergleichsbeispiel zeigte der Stempel nach der Übertragung keine Fehler, Lc/h ergab sich jedoch als 122,5.
Vergleichsbeispiel 6
Ein weiterer dreischichtiger Stempel mit dem folgenden Aufbau wurde durch das folgende Verfahren hergestellt und die Unebenheitskonformität des Stempels wurde wie unten gezeigt mittels des Verfahrens aus Beispiel 9 ermittelt.
Die Grundschicht 104 aus diesem Vergleichsbeispiel war ein Quarzglas mit einem Durchmesser von 100 mm, einer Dicke von 1 mm und einem Young-Modul von 72 GPa. Ein Silikon-Kunstharzblock mit einer Dicke von 100 μm und einem offenen Loch von 80 mm im Durchmesser in seiner Mitte wurde auf eine Oberfläche der Grundschicht 104 gelegt, ein mit Licht härtbares Acryl-Kunstharz für die Pufferschicht 103 wurde auf die Oberfläche der Grundschicht 104 getropft und darauf verteilt, und ein Ultraviolettstrahl wurde während der Druckausübung von der Seite der Grundschicht 104 aus angewandt, um eine Pufferschicht 103 mit einer Dicke von 4 μm zu bilden. Das Acryl-Kunstharz für die Pufferschicht 103 hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten ein Young-Modul von 100 MPa. Als nächstes wurde ein ungesättigtes, mit Licht härtbares Polyester-Kunstharz für die Musterschicht auf die Oberfläche der Pufferschicht 103 getropft und darauf verteilt, eine Silicium-Originalform wurde daraufgelegt und ein ultravioletter Strahl wurde während der Druckausübung von der Seite der Grundschicht 104 aus angewandt, um eine Musterschicht 102 zu bilden, sodass die Musterschicht 102 eine Dicke von 0,1 μm hatte. Die Originalform hatte ein Grabenmuster mit einer Breite von 50 nm, einer Tiefe von 80 nm und einem Abstandsmaß von 100 nm. Das ungesättigte, mit Licht härtbare Polyester-Kunstharz für die Musterschicht 102 hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten ein Young-Modul von 2,4 GPa. Die Musterschicht 102 wurde anschließend von der Originalform gelöst, um einen Stempel 101 mit einer Dreischichtstruktur zu erhalten, der die Musterschicht 102, die Pufferschicht 103 und die Grundschicht 104 umfasst.
Als nächstes wurde unter der Verwendung eines Substrats mit einer Erhebung mit einer Höhe h von 10 μm der Abstand Lc von der Kante der Erhebung bis zum äußeren Rand eines Übertragungsfehlerbereichs gemessen, dieser wurde durch die Höhe h dividiert, um Lc/h zu erhalten, und dieses Lc/h wurde als die Unebenheitskonformität ausgewertet. In diesem Beispiel zeigte der Stempel nach der Übertragung keine Fehler, Lc/h ergab sich jedoch als 105.
Vergleichsbeispiel 7
Ein weiterer dreischichtiger Stempel mit dem folgenden Aufbau wurde durch das folgende Verfahren hergestellt und die Unebenheitskonformität des Stempels wurde durch das Verfahren aus Beispiel 9 wie unten gezeigt ermittelt. Eine Grundschicht 104 in diesem Vergleichsbeispiel war ein Quarzglas mit einem Durchmesser von 100 nm, einer Dicke von 1 mm und einem Young-Modul von 72 GPa. Ein Silikon-Kunstharzblock mit einer Dicke von 1 mm und einem geöffneten Loch von 80 mm im Durchmesser wurde auf die Oberfläche der Grundschicht 104 gelegt und ein mit Licht härtbares Acryl-Kunstharz für die Pufferschicht 103 wurde in einem Gießverfahren in das Loch geschüttet, woraufhin das eingeschüttete Kunstharz durch Bestrahlung mit einem ultravioletten Strahl ausgehärtet wurde, um eine Pufferschicht 103 zu bilden. Das mit Licht aushärtbare Acryl-Kunstharz für die Pufferschicht 103 hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten ein Young-Modul von 2,2 GPa. Als nächstes wurde ein ungesättiges, mit Licht härtbares Polyester-Kunstharz für die Musterschicht 102 auf die Oberfläche der Pufferschicht 103 getropft und darauf verteilt, eine Silicium-Originalform wurde daraufgelegt und ein Ultraviolettstrahl wurde von der Seite der Grundschicht 104 aus während der Druckausübung angewandt, um eine Musterschicht 102 mit einer Dicke von 0,1 μm zu bilden. Die Originalform hatte ein Grabenmuster mit einer Breite von 50 nm, einer Tiefe von 80 nm und einem Abstandsmaß von 100 nm. Das ungesättigte, mit Licht härtbare Polyester-Kunstharz für die Musterschicht 102 hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten ein Young-Modul von 2,4 GPa. Die Musterschicht 102 wurde anschließend von der Originalform gelöst, um einen Stempel 101 mit einer Dreischichtstruktur zu erhalten, der die Musterschicht 102, die Pufferschicht 103 und die Grundschicht 104 umfasst.
Als nächstes wurde unter der Verwendung eines Substrats mit einer Erhebung von einer Höhe h von 1 μm der Abstand Lc von der Kante der Erhebung bis zum äußeren Rand eines Übertragungsfehlerbereichs gemessen, dieser wurde durch die Höhe h dividiert um Lc/h zu erhalten, dieses Lc/h wurde als die Unebenheitskonformität ausgewertet. In diesem Vergleichsbeispiel zeigte der Stempel keine Fehler nach der Übertragung, Lc/h betrug jedoch 148,4.

Tabelle 3 zeigt die Bedingungen und Parameter der jeweiligen Schichten, die ermittelten Unebenheitskonformitäten und das Vorhandensein oder Fehlen von Stempelbrüchen nach der Musterübertragung in dem Stempeln nach den Vergleichsbeispielen 4 bis 7. In der Tabelle stellt das Symbol O das ”Fehlen von Brüchen” dar und das Symbol x stellt das ”Vorhandensein von Brüchen” dar. TABELLE 3

		Vgl. Bsp. 4	Vgl. Bsp. 5	Vgl. Bsp. 6	Vgl. Bsp. 7
Grundschicht	Young-Modul (MPa)	72000	72000	72000	72000
Grundschicht	Dicke (μm)	1000	1000	1000	1000
Pufferschicht	Young-Modul (MPa)	10	10	100	1600
Pufferschicht	Dicke (μm)	1000	100	4	1000
Musterschicht	Young-Modul (MPa)	2400	2400	2400	2400
Musterschicht	Dicke (μm)	0,05	43	0,1	0,1
Erhebungshöhe h (μm)		10	1	10	1
Unebenheitskonformität Lc/h		2,0	101	105	108,6
Vorhandensein oder Fehlen von Stempelbrächen nach der Übertragung (O: Fehlen, x: Vorhandensein)		x	O	O	O

Ergebnisse der Bestimmung der Unebenheitskonformität und des Vorhandenseins oder Fehlens von Stempelbrüchen für die Stempel nach den Vergleichsbeispielen 4 bis 7 Vergleichsbeispiel 8 bis Vergleichsbeispiel 11

Die Unebenheitskonformitäten der Stempel, die jeweils eine Einschichtstruktur haben, wie diese in Patentliteratur 2 offenbart ist, wurden gemäß dem Verfahren aus Beispiel 9 ermittelt. Ein Material mit einem Young-Modul von 1,9 GPa wurde in diesen Vergleichsbeispielen verwendet. Ein Substrat mit einer zylindrischen Erhebung mit einer Höhe von 1 μm wurde verwendet. Die Unebenheitskonformitäten, die für Stempel mit unterschiedlichen Dicken bestimmt wurden, sind in Tabelle 4 dargestellt. TABELLE 4

Vgl. Bsp. 8 Vgl. Bsp. 9 Vgl. Bsp. 10 Vgl. Bsp. 11

Dicke (μm) 50 100 500 1000

Erhebunghöhe h (μm) 1 1 1 1

Unebenheitskonformität Lc/h 179 103 124 125

Ergebnisse der Bestimmung der Unebenheitskonfomitäten der Stempel nach den Vergleichsbeispielen 8 bis 11
BEISPIEL 13
Ein vielschichtiger Stempel mit einer dem dreischichtigen Stempel entsprechenden Aufbau bis auf das weitere Vorhandensein einer Zwischenschicht zwischen der Musterschicht und der Pufferschicht wird in diesem Beispiel illustriert. Zunächst werden der Aufbau und das Herstellungsverfahren des in diesem Beispiel verwendeten Stempels erläutert.
9 zeigt schematische Diagramme von Stempelstrukturen nach Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Der Stempel 101 umfasst drei Schichten, also eine Musterschicht 102, eine Pufferschicht 103 und eine Grundschicht 104 mit unterschiedlichen Elastizitäten, und umfasst ferner eine oder mehrere Zwischenschichten 106, die wenigstens entweder zwischen der Musterschicht 102 und der Pufferschicht 103 oder zwischen der Pufferschicht 103 und der Grundschicht 104 angeordnet sind, wie dies in 9(a) bis 9(c) illustriert ist. Die Musterschicht 102 hat ein feines Muster auf einer ihrer Oberflächen. Ein Stempel mit dieser in 9(a) dargestellten Struktur wurde in diesem Beispiel verwendet.
Die Zwischenschicht 601 ist so angeordnet, dass die Musterschicht 102 austauschbar ist.
Die hier verwendete Grundschicht 104 war ein Quarzglas mit einem Durchmesser von 100 mm, einer Dicke von 1 mm und einem Young-Modul von 72 GPa. Ein Silikon-Kunstharzblock mit einer Dicke von 1 mm und einem offenen Loch von 80 mm im Durchmesser wurde auf eine Oberfläche der Grundschicht 104 gelegt und ein mit Licht härtbares Acryl-Kunstharz für die Pufferschicht 103 wurde in einem Gussverfahren in das Loch geschüttet, woraufhin das eingeschüttete Kunstharz durch Anwendung eines ultravioletten Strahls ausgehärtet wurde, um eine Pufferschicht 103 zu bilden. Das mit Licht aushärtbare Acryl-Kunstharz für die Pufferschicht 103 hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten ein Young-Modul von 10 MPa. Ein Polyethylen-terephthalat)(PET)-Blatt mit einem Durchmesser von 82 mm und einer Dicke von 5 μm für die Zwischenschicht 601 wurde in engen Kontakt mit der ausgehärteten Pufferschicht 103 gebracht. Ein ungesättigtes, mit Licht härtbares Polyester-Kunstharz für die Musterschicht 102 wurde auf dieses getropft und darauf verteilt, eine Silicium-Originalform wurde daraufgelegt und ein Ultraviolettstrahl wurde von der Seite der Grundschicht 104 aus während der Druckausübung angewandt, um eine Musterschicht 102 mit einer Dicke von 1 μm auf der Zwischenschicht 601 zu bilden. Die Originalform hatte ein Grabenmuster mit einer Breite von 50 nm, einer Tiefe von 80 nm und einem Abstandsmaß von 100 nm. Das für die Musterschicht 102 verwendete ungesättigte Polyester-Kunstharz hatte nachdem Ultraviolett-Aushärten ein Young-Modul von 2,4 GPa. Die Musterschicht 102 wurde anschließend von der Originalform gelöst, um einen Stempel mit einer Dreischichtstruktur zu erhalten, der die Musterschicht 102, die Pufferschicht 103 und die Grundschicht 104 umfasste. In diesem Beispiel wurde vor der Bildung der Zwischenschicht 601 und der Musterschicht 102, die eine austauschbare Einheit 701 bilden, die Zwischenschicht 601 in der austauschbaren Einheit 701 in engen Kontakt mit der Pufferschicht 103 in einer wiederverwendbaren Einheit 702 gebracht. Der Schritt des In-Kontakt-Bringens der austauschbaren Einheit 701 mit der wiederverwendbaren Einheit 702 kann jedoch während der Erzeugung der austauschbaren Einheit 701 oder nach der Erzeugung der austauschbaren Einheit 701 durchgeführt werden.
Als nächstes wurde mit dem Verfahren aus Beispiel 9 die Unebenheitskonformität des Stempels bestimmt und das Ergebnis ist unten dargestellt. Ein der Übertragung dienendes Objekt 1010 war in diesem Beispiel eines, welches ein der Übertragung dienendes Substrat 1011 mit einer Erhebung mit einer Höhe von 1 μm auf einer Oberfläche desselben umfasste, sowie ein auf die Oberfläche des Substrats durch Verteilung aufgetragenes, mit Licht härtbares Kunstharz 1012. In diesem Beispiel ergab sich die Unebenheitskonformität Lc/h als 27. Der Stempel zeigte nach der Übertragung keine Brüche.
Als nächstes wird das Verfahren zur Mehrfach-Übertragung mit dem Austausch eines Teils des Stempels nach dieser Ausführungsform und der Wiederverwendung des verbleibenden Teils illustriert.
11 zeigt schematische Ansichten eines Nanoprägeprozesses nach diesem Ausführungsbeispiel.
11(a) ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Formen des Stempels 101 und eines als Übertragungsziel dienenden Objekts 1010 bevor diese miteinander zur Übertragung in Kontakt gebracht werden. Das als Übertragungsziel dienende Objekt umfasst ein der Übertragung dienendes Substrat 1011 und ein auf die Oberfläche desselben aufgetragenes, mit Licht härtbares zu übetragendes Kunstharz 1012. In diesem Beispiel sind die austauschbare Einheit 701 und die wiederverwendbare Einheit 702 in dem Zustand aus 11(a) mechanisch miteinander verbunden (nicht dargestellt).
Ausgehend von dem Zustand in 11(a) werden der Stempel 101 und das der Übertragung dienende Kunstharz 1012 miteinander in Kontakt gebracht und der Stempel 101 und das als Übertragungsziel dienende Objekt 1010 werden mit einem Druck von 1 MPa beaufschlagt, wie dies in 11(b) illustriert ist. Ein ultravioletter Strahl wird von oberhalb der Grundschicht 104 angewandt, um das der Übertragung dienende Kunstharz 1012 zu härten, wobei ein zu der Unebenheitsgeometrie auf der Musterschicht 102 inverses Muster auf das der Übertragung dienende Kunstharz 1012 übertragen wird.
Nach dem Ende der Übertragung wird der Stempel 101, wie in 11(c) dargestellt, von dem als Übertragungsziel dienenden Objekt 1010 gelöst (getrennt).
Als nächstes werden, Bezug nehmend auf 11(d), die austauschbare Einheit 701 und die wiederverwendbare Einheit 702, die in engem Kontakt miteinander standen, voneinander gelöst. In diesem Beispiel wurde dieser Schritt durch das Entfernen einer mechanischen Befestigung zwischen der austauschbaren Einheit 701 und der wiederverwendbaren Einheit 702, das Einschieben eines keilförmigen Elements zwischen die Zwischenschicht 601 und die Pufferschicht 103 und das Abschälen der austauschbaren Einheit 701 von der wiederverwendbaren Einheit 702 durchgeführt.
Schließlich wird, Bezug nehmend auf 11(b), eine Zwischenschicht 601 in einer anderen austauschbaren Einheit 701 in engen Kontakt mit der Pufferschicht 103 in der wiederverwendbaren Einheit 702 gebracht, und eine Musterschicht 102 wird seitlich mechanisch über die Zwischenschicht 601 und die Pufferschicht 103 an der Grundschicht 104 befestigt. Die Möglichkeiten zum Ablösen und Befestigen der austauschbaren Einheit 701 an der wiederverwendbaren Einheit 702 sind nicht auf die in diesem Beispiel beschriebenen Wege beschränkt.
Die oben genannte Technik eliminiert die Notwendigkeit des Austauschs des gesamten Stempels nach jedem Übertragungsvorgang und ermöglicht kostengünstige Übertragungsprozesse.
BEISPIEL 14
Dieses Beispiel illustriert ein weiteres Verfahren zum Ausführen einer mehrfachen Übertragung mit dem Austausch eines Teils des Stempels nach der vorliegenden Erfindung und der Wiederverwendung des verbleibenden Teils. Zunächst werden der Aufbau und das Herstellungsverfahren eines Stempels zur Verwendung an diesem Beispiel illustriert.
10 ist ein schematisches Diagramm des in diesem Beispiel verwendeten Stempels. Der Stempel 101 umfasst eine austauschbare Einheit 701 und eine wiederverwendbare Einheit 702, wobei die austauschbare Einheit 701 eine Musterschicht 102 und eine Zwischenschicht 601 umfasst und die wiederverwendbare Einheit 702 eine Pufferschicht 103 und eine Grundschicht 104 umfasst.
Die Grundschicht 104, die hier verwendet wurde, war Quarzglas mit einem Durchmesser von 100 mm, einer Dicke von 1 mm und einem Young-Modul von 72 GPa. Ein Silikon-Kunstharzblock mit einer Dicke von 1 mm und einem offenen Loch mit einem Durchmesser von 80 mm wurde auf eine Oberfläche der Grundschicht 104 gelegt, und ein mit Licht härtbares Acryl-Kunstharz für die Pufferschicht 103 wurde in einem Gießverfahren in das Loch geschüttet, woraufhin das eingegossene Kunstharz durch Bestrahlung mit einem ultravioletten Strahl ausgehärtet wurde, um eine Pufferschicht 103 zu bilden. Das mit Licht härtbare Acryl-Kunstharz für die Pufferschicht 103 hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten ein Young-Modul von 10 MPa.
Nach dem Aushärten der Pufferschicht 103 wurden nacheinander ein Haftblatt und ein PET-Blatt auf diese gelegt, die jeweils für die Zwischenschicht 601 vorgesehen sind. Das Haftblatt verliert seine Haftwirkung irreversibel durch Erwärmen, und das PET-Blatt hatte einen Durchmesser von 82 mm und eine Dicke von 5 μm. Ein ungesättigtes, mit Licht härtbares Polyester-Kunstharz für die Musterschicht 102 wurde auf das PET-Blatt getropft und darauf verteilt, eine Silicium-Originalform wurde daraufgelegt und ein Ultraviolettstrahl wurde von der Seite der Grundschicht 104 aus während der Druckausübung angewandt, um die Musterschicht 102 mit einer Dicke von 1 μm auf der Zwischenschicht 601 zu erzeugen. Die Originalform hatte ein Grabenmuster mit einer Breite von 50 nm, einer Tiefe von 80 nm und einem Abstandsmaß von 100 nm. Das ungesättigte Polyester-Kunstharz, das für die Musterschicht 102 verwendet wurde, hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten ein Young-Modul von 2,4 GPa.
Die Musterschicht 102 wurde anschließend von der Originalform gelöst, um einen Stempel 101 mit einer Vierschichtstruktur zu erhalten, der die Musterschicht 102, die Zwischenschicht 601, die Pufferschicht 103 und die Grundschicht 104 enthält. In diesem Beispiel wurde der enge Kontakt der Zwischenschicht 601 in der austauschbaren Einheit 701 mit der Pufferschicht 103 in der wiederverwendbaren Einheit 702 während der Erzeugung der Zwischenschicht 601 und der Musterschicht 102 zur Bildung der austauschbaren Einheit 701 hergestellt. Der Schritt des engen In-Kontakt-Bringens der austauschbaren Einheit 701 und der wiederverwendbaren Einheit 702 miteinander kann jedoch auch nach der Erzeugung der austauschbaren Einheit 701 durchgeführt werden.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Ausführen einer mehrfachen Übertragung mit dem Austausch eines Teils des Stempels nach der vorliegenden Erfindung und der Wiederverwendung des verbleibenden Teils beschrieben.
11 zeigt schematische Ansichten eines Nanoprägevorgangs nach diesem Ausführungsbeispiel.
11(a) zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht der Formen des Stempels 101 und eines als Übertragungsziel dienenden Objekts 1010, bevor diese zur Übertragung miteinander in Kontakt gebracht werden. Das als Übertragungsziel dienende Objekt 1010 umfasst das als Übertragungsziel dienende Substrat 1011 und ein auf eine Oberfläche desselben aufgetragenes, mit Licht härtbares, der Übertragung dienendes Kunstharz 1012.
Ausgehend von dem Zustand aus 11(a) werden der Stempel 101 und das der Übertragung dienende Kunstharz 1012 in engen Kontakt miteinander gebracht, und der Stempel 101 und das als Übertragungsziel dienende Objekt werden mit einem Druck von 1 MPa, wie in 11(b) dargestellt, gegeneinander gepresst. Ein ultravioletter Strahl wird zum Härten des der Übertragung dienenden Kunstharzes 1012 von oberhalb der Grundschicht 104 angewandt, wodurch ein Muster, welches dem Inversen der Unebenheitsgeometrie der Musterschicht 102 entspricht, auf das der Übertragung dienende Kunstharz 1012 übertragen wird.
Nach dem Beenden der Übertragung, wird der Stempel 101 wie in 11(c) von dem als Übertragungsziel dienenden Objekt 1010 getrennt.
Als nächstes werden, Bezug nehmend auf 11(d), die austauschbare Einheit 701 und die wiederverwendbare Einheit 702, die in engem Kontakt miteinander standen, voneinander getrennt. In diesem Beispiel wird dieser Schritt durch Aufwärmen des Stempels durchgeführt, um das Haftblatt in der Zwischenschicht 602 seine Haftkraft verlieren zu lassen, sowie durch das Einschieben eines keilförmigen Elements zwischen die Zwischenschicht 601 und die Pufferschicht 103 und dadurch das Abschälen der austauschbaren Einheit 701 von der wiederverwendbaren Einheit 702.
Schließlich wird Bezug nehmend auf 11(e) eine Haftblattoberfläche einer Zwischenschicht 601 in einer anderen austauschbaren Einheit 701 in engen Kontakt mit der Pufferschicht 103 in der wiederverwendbaren Einheit 702 gebracht.
Die oben genannte Technik eliminiert die Notwendigkeit, den gesamten Stempel nach jedem Übertragungsprozess auszutauschen, und ermöglicht einen kostengünstigen Übertragungsprozess.
BEISPIEL 15
Dieses Beispiel illustriert ein Verfahren zum mehrfachen Ausführen einer Übertragung mit dem Austausch einer austauschbaren Einheit 701 eines Stempels (siehe 10), der gemäß dem Verfahren aus Beispiel 13 vorbereitet wurde, und mit der Wiederverwendung einer wiederverwendbaren Einheit 702.
12 zeigte schematische Ansichten eines Nanoprägevorgangs nach diesem Beispiel.
12(a) ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Formen des Stempels 101 und eines als Übertragungsziel dienenden Objekts 1010, bevor diese zum Übertragen in Kontakt miteinander gebracht werden. Das als Übertragungsziel dienende Objekt 1010 umfasst ein der Übertragung dienendes Substrat 1011 und ein auf der Oberfläche desselben aufgetragenes, mit Licht härtbares der Übertragung dienendes Kunstharz 1012. In diesem Beispiel sind die austauschbare Einheit 701 und die wiederverwendbare Einheit 702 in dem Zustand aus 12(a) mechanisch miteinander verbunden (nicht dargestellt).
Ausgehend von dem Zustand in 12(a) werden der Stempel 101 und das der Übertragung dienende Kunstharz 1012 miteinander in Kontakt gebracht und der Stempel 101 und das als Übertragungsziel dienende Objekt 1010 werden mit einem Druck von 1 MPa beaufschlagt, wie dies in 12(b) illustriert ist. Ein ultravioletter Strahl wird von der Seite der Grundschicht 104 aus, die der Musterschicht gegenüberliegt, angewandt, um das der Übertragung dienende Kunstharz 1012 zu härten, wodurch ein zu der Unebenheitsgeometrie der Musterschicht 102 inverses Muster auf das als Übertragungsziel dienende Kunstharz 1012 übertragen wird.
Dann wird die mechanische Befestigung zwischen der austauschbaren Einheit 701 und der wiederverwendbaren Einheit 702 entfernt, wodurch die austauschbare Einheit 701 und das als Übertragungsziel dienende Objekt 1010 von der wiederverwendbaren Einheit 702 wie in 12(c) abgelöst werden.
Anschließend wird die austauschbare Einheit 701 von dem als Übertragungsziel dienenden Objekt 1010 gelöst, um festzustellen, dass ein zu der Unebenheitsgeometrie der Musterschicht 102 inverses Muster auf das als Übertragungsziel dienende Kunstharz 1002 wie in 12(d) übertragen wurde.
Schließlich wird, Bezug nehmend auf 12(e), eine Zwischenschicht 601 in einer anderen austauschbaren Einheit 701 in engen Kontakt mit der Pufferschicht 103 in der wiederverwendbaren Einheit 702 gebracht, und die austauschbare Einheit 701 und die wiederverwendbare Einheit 702 werden mechanisch aneinander befestigt.
Die oben genannten Technik eliminiert die Notwendigkeit, den gesamten Stempel nach jedem Übertragungsvorgang auszutauschen und ermöglicht kostengünstige Übertragungsprozesse.
BEISPIEL 16
Dieses Beispiel illustriert ein weiteres Verfahren zum Ausführen einer mehrfachen Übertragung mit dem Austausch eines Teils des Stempels nach der vorliegenden Erfindung. und der Wiederverwendung des verbleibenden Teils. Zunächst werden die Struktur und das Herstellungsverfahren eines Stempels zur Verwendung in diesem Beispiel illustriert.
10 ist ein schematisches Diagramm des in diesem Beispiel verwendeten Stempels. Der Stempel 101 umfasst eine austauschbare Einheit 701 und eine wiederverwendbare Einheit 702, wobei die austauschbare Einheit 701 eine Musterschicht 102 und eine Zwischenschicht 601 umfasst, und die wiederverwendbare Einheit 702 eine Pufferschicht 103 und eine Grundschicht 104 umfasst.
Die Grundschicht 104, die hier verwendet wird, war ein Quarzglas mit einem Durchmesser von 100 mm, einer Dicke von 1 mm, und einem Young-Modul von 72 GPa. Ein Silikon-Kunstharzblock mit einer Dicke von 1 mm und einem offenen Loch mit 80 mm im Durchmesser wurde auf einer Oberfläche der Grundschicht 104 gelegt, und ein mit Licht härtbares Acryl-Kunstharz für die Pufferschicht wurde in einem Gießverfahren in das Loch geschüttet, woraufhin das eingegossene Kunstharz durch Bestrahlung mit einem ultravioletten Strahl ausgehärtet wurde, um die Pufferschicht 103 zu bilden. Das mit Licht härtbare Kunstharz für die Pufferschicht 103 hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten einen Young-Modul von 10 MPa. Nach dem Aushärten der Pufferschicht 103 wurde ein PET-Blatt mit einem Durchmesser von 82 mm und einer Dicke von 5 μm auf die Pufferschicht 103 gelegt. Ein ungesättigtes, mit Licht härtbares Polyester-Kunstharz für die Musterschicht 102 wurde auf das PET-Blatt getropft und darauf verteilt, eine Silicium-Originalform wurde daraufgelegt und während der Druckbeaufschlagung zum Erreichen einer Dicke der Musterschicht 102 von 1 μm wurde ein Ultraviolettstrahl angewandt, um die Musterschicht 102 auf dem PET-Film zu erzeugen. Die Originalform hatte ein Grabenmuster mit einer Breite von 50 nm, einer Tiefe von 80 nm und einem Abstandsmaß von 100 nm. Das ungesättigte Polyester-Kunstharz für die Musterschicht 102 hatte nach dem Ultraviolett-Aushärten einen Young-Modul von 2,4 GPa. Die Musterschicht 102 wurde anschließend von der Originalform gelöst (getrennt), ein Haftblatt wurde auf eine andere Oberfläche des PET-Blatts gegenüber der Musterschicht gelegt und das Haftblatt wurde mit einer anderen Seite der Pufferschicht 103 gegenüber der Grundschicht 104 verklebt (verbunden). Das Haftblatt verliert seine Haftkraft durch die Anwendung eines ultravioletten Strahls. Nach diesem Beispiel bilden die beiden Schichten des PET-Blatts und des Haftblatts eine Zwischenschicht 601. Auf diese Weise wurde ein Stempel 101 mit einer Musterschicht 102, der zweischichtigen Zwischenschicht 601, der Pufferschicht 103 und der Grundschicht 104 gewonnen.
Als nächstes wird ein Verfahren zum mehrfachen Ausführen einer Übertragung mit dem Austausch eines Teils des Stempels nach der vorliegenden Erfindung unter Wiederverwendung des restlichen Teils beschrieben.
12 zeigt schematische Ansichten eines Nanoprägevorgangs nach diesem Ausführungsbeispiel.
12(a) ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von Formen des Stempels 101 und eines als Übertragungsziel dienenden Objekts 1010, bevor diese in Kontakt miteinander gebracht werden. Das Objekt 1010, auf welches übertragen werden soll. umfasst ein der Übertragung dienendes Substrat 1011 und ein auf die Oberfläche desselben aufgetragenes, mit Licht härtbares der Übertragung dienendes Kunstharz 1012.
Ausgehend von dem Zustand aus 12(a) werden der Stempel 101 und das der Übertragung dienende Kunstharz 1012 in Kontakt miteinander gebracht und der Stempel 101 und das als Übertragungsziel dienende Objekt 1010 werden mit einem Druck von 1 MPa, wie in 12(b) dargestellt, gegeneinander gepresst. Von oberhalb der Grundschicht 104 aus wird ein Ultraviolettstrahl angewandt, um das der Übertragung dienende Kunstharz 1012 zu härten, wobei ein zu der Unebenheitsgeometrie der Musterschicht 102 inverses Muster auf das der Übertragung dienende Kunstharz 1012 übertragen wird. In diesem Verfahren verliert das irreversible Haftblatt in der Zwischenschicht 601 seine Klebekraft durch die Anwendung des ultravioletten Strahls.
Nach dem Ende der Übertragung werden die austauschbare Einheit und das als Übertragungsziel dienende Objekt 1010, wie in 12(c) dargestellt, von der wiederverwendbaren Einheit 702 getrennt.
Anschließend wird die austauschbare Einheit 701 von dem als Übertragungsziel dienenden Objekt 1010 gelöst, um festzustellen, dass, wie in 12(d) dargestellt, ein zu der Unebenheitsgeometrie der Musterschicht 102 inverses Muster auf das als Übertragungsziel dienende Kunstharz 1012 übertragen wurde.
Schließlich wird ein Haftblatt in einer Zwischenschicht 601 einer anderen austauschbaren Einheit 701 mit der Pufferschicht 103 der wiederverwendbaren Einheit 702, wie in 12(e), verklebt.
Die oben genannte Technik eliminiert den Bedarf, den gesamten Stempel nach jedem Übertragungsvorgang auszutauschen, und ermöglicht einen kostengünstigen Übertragungsprozess.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Feinstrukturen und Stempel zum Prägen nach der vorliegenden Erfindung sind für Geräte zur Verarbeitung feiner Muster anwendbar, die typischerweise in Halbleitervorrichtungen benötigt werden.
Zusammenfassung
Es wird eine Feinstruktur bereitgestellt, die das Erzeugen einer hochgenauen metallischen Abdruckform ermöglicht. Die Struktur ist selbst in der Gegenwart von Fremdpartikeln oder Buckeln bruchbeständig und verursacht einen kleineren Übertragungsfehlerbereich selbst dann, wenn sie auf ein sich wellendes, der Übertragung dienendes Objekt angewandt wird. Ferner wird ein Prägestempel bereitgestellt, welcher sich an lokale Erhebungen des als Übertragungsziel dienenden Substrats anpasst, wenn überhaupt einen kleineren Muster-Übertragungsfehlerbereich verursacht, und eine zufriedenstellende Lebensdauer hat.
Die Feinstruktur umfasst ein Trägerelement und eine Musterschicht mit einem feinen, auf einer Oberfläche derselben ausgebildeten Unebenheitsmuster. Die Musterschicht ist aus einem Kunstharz hergestellt, und zwar durch Aushärten einer Kunstharzverbindung, die einen kationischen Polymerisationskatalysator und zwei oder mehr organische Komponenten mit unterschiedlichen funktionalen Gruppen enthält, und das Trägerelement und die Musterschicht sind jeweils für Licht mit einer Wellenlänge of 365 nm oder mehr durchlässig. Der Prägestempel umfasst eine Grundschicht, eine Pufferschicht; und eine Musterschicht mit einer feinen, auf einer Oberfläche derselben ausgebildeten Unebenheitsgeometrie. Der Stempel ist zur Übertragung der Unebenheitsgeometrie auf eine Oberfläche eines als Übertragungsziel dienenden Objekts durch das In-Kontakt-Bringen der Musterschicht mit dem als Übertragungsziel dienenden Objekt ausgelegt. Die Pufferschicht ist auf einer anderen Oberfläche der Musterschicht gegenüber derjenigen Oberfläche angeordnet, auf welcher die Unebenheitsgeometrie ausgebildet ist, und die Grundschicht ist auf einer anderen Oberfläche der Pufferschicht gegenüber derjenigen Oberfläche angeordnet, auf welcher die Musterschicht angeordnet ist. Die Pufferschicht hat ein Young-Modul, das kleiner als das Young-Modul der Musterschicht ist, und die Grundschicht hat ein Young-Modul, das größer als das Young-Modul der Pufferschicht ist.
Bezugszeichenliste

1: Trägerelement
2: Kunstharzzusammensetzung
3: Originalform
4: Musterschicht
5: Feinstruktur
6: stromfreie Nickelbeschichtung
7: Nickelabdruckform
8: Materialzusammensetzung für die Pufferschicht
9: flache Platte
10: Pufferschicht
11: Ablöseschicht
12: der Übertragung dienendes Substrat
13: simulierte Erhebung
14: mit Licht härtbares Kunstharz
15: Kunstharzabdruckstempel
101: Stempel
102: Musterschicht
103: Pufferschicht
104: Grundschicht
601: Zwischenschicht
701: austauschbare Einheit
702: wiederverwendbare Einheit
1010: der Übertragung dienendes Objekt
1011: der Übertragung dienendes Substrat
1012: der Übertragung dienendes Kunstharz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007-245684 [0007]
JP 2007-55235 [0007]

Claims

Feinstruktur, umfassend ein Trägerelement und eine Musterschicht mit einem feinen, auf einer Oberfläche derselben ausgebildeten Unebenheitsmuster auf der Oberfläche des Trägerelements, wobei die Musterschicht durch Aushärten einer Kunstharzverbindung aus Kunstharz erzeugt ist, die einen kationischen Polymerisationskatalysator und zwei oder mehr organische Komponenten mit unterschiedlichen funktionalen Gruppen enthält, und wobei das Trägerelement und die Musterschicht jeweils für Licht mit einer Wellenlänge von 365 nm oder mehr durchlässig sind.
Feinstruktur nach Anspruch 1, wobei die organischen Komponenten jeweils wenigstens eine funktionale Gruppe enthalten, die aus der aus Epoxidharzgruppen, Oxetanylgruppen und Vinyl-Ethergruppen bestehenden Gruppen gewählt ist.
Feinstruktur nach Anspruch 2, wobei die Kunstharzverbindung im Wesentlichen frei von Lösungsmittelbestandteilen ist.
Feinstruktur nach Anspruch 2, wobei die organischen Komponenten jeweils zwei oder mehr funktionale Gruppen pro Molekül enthalten.
Feinstruktur nach Anspruch 2, wobei eine der organischen Komponenten durch die folgende Strukturformel (1) darstellbar ist: [Chemische Formel 1]
Feinstruktur nach Anspruch 1, wobei der kationische Polymerisationskatalysator das Aushärten der Kunstharzverbindung unter der Wirkung von ultravioletter Strahlung initiiert.
Feinstruktur nach Anspruch 1, wobei die Musterschicht eine Glasübergangstemperatur of 50°C oder mehr hat.
Feinstruktur nach Anspruch 1, ferner umfassend a Ablöseschicht auf einer Oberfläche der Musterschicht.
Feinstruktur nach Anspruch 1, wobei die Pufferschicht zwischen dem Trägerelement und der Musterschicht angeordnet ist und wobei das Trägerelement, die Pufferschicht und die Musterschicht jeweils für Licht mit einer Wellenlänge von 365 nm oder mehr durchlässig sind.
Verfahren zum Erzeugen einer Feinstruktur, wobei die Feinstruktur ein Trägerelement und eine Musterschicht mit einem feinen Unebenheitsmuster auf einer ihrer Oberflächen auf der Oberfläche des Trägerelements umfasst, die Musterschicht durch Aushärten einer Kunstharzverbindung aus Kunstharz hergestellt ist, welches einen kationischen Polymerisationskatalysator und zwei oder mehr organische Komponenten mit unterschiedlichen funktionalen Gruppen enthält, wobei das Verfahren die Schritte des Auftragens der Kunstharzverbindung auf eine Oberfläche des Trägerelements, des Pressens einer Originalform mit feinen Konkavbereichen und Konvexbereichen auf eine Oberfläche der aufgetragenen Kunstharzverbindung, des Aushärtens der Kunstharzverbindung während des Aufpressens der Originalform auf die Kunstharzverbindung zum Bilden der Musterschicht, und des Ablösens der Originalform von der Musterschicht umfasst.
Verfahren zum Erzeugen einer Feinstruktur nach Anspruch 10, wobei das Verfahren die Schritte des Bildens der Pufferschicht auf einer Oberfläche des Trägerelements und des anschließenden Auftragens der Kunstharzverbindung auf eine Oberfläche der Pufferschicht umfasst.