JP2004327994A - 任意のサイズのコンプライアント媒体上に高解像度の3次元インプリントパターンを複製する方法 - Google Patents

任意のサイズのコンプライアント媒体上に高解像度の3次元インプリントパターンを複製する方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 可撓性があり、耐久性があり、ベルトあるいはシリンダと接続されることができるインプリントスタンプ用コンプライアント媒体を提供する。
【解決手段】 コンプライアント媒体(45)上にインプリントパターン(20q)を複製する方法は、インプリントパターン(20s)の像がフォトポリマーシム(36)を形成するために、フォトポリマー層(35)にインプリントスタンプ(20a)を配置後さらに分離すること(P)、前記フォトポリマーシム(36)を覆うコンプライアント媒体(45)を形成し、前記フォトポリマーシム(36)内の前記インプリントパターン(20s)を前記コンプライアント媒体(45)に転写すること、接着層が前記コンプライアント媒体に接着されるようにすること、前記フォトポリマーシム(36)から前記コンプライアント媒体(45)を分離すること、を含むことを特徴とする。
【選択図】 図27

Description

本発明は包括的には、任意のサイズのコンプライアント媒体(可撓性媒体)上に3次元のインプリントパターン(imprint pattern:刻印パターン)を複製するための方法に関する。より具体的には、本発明は、インプリントスタンプを含む1つあるいは複数のフォトポリマーシムをコンプライアント媒体上に複製するための方法に関する。当該コンプライアント媒体は、ソフトリソグラフィインプリンティング工程において、コンプライアント媒体と接触する別の媒体に対して、インプリントスタンプ上に支持されていた高解像度の3次元インプリントパターンを転写するために用いられる。

多くの場合に、再結合(recombination)と呼ばれる工程を用いて、小さなマスターから大規模のシム(shim)が形成される。再結合では、小さなマスタースタンプが、熱可塑性基板をエンボス加工する間に、交互に加熱および冷却される。結果として、マスタースタンプ内のパターンが熱可塑性基板に転写される。その後、熱可塑性基板はめっき、あるいは他の方法でコーティングされて、他のシムを形成することができる。上記の工程のために用いられる機械は高額であり(たとえば、$90,000以上)、融けた状態のときの熱可塑性基板の比較的高い粘度に起因して、サブミクロンの寸法(すなわち1.0μm未満)のパターンで動作することは保証されていない。たとえば、自動ホログラフィックシステムのような、他の独自の工程を利用することができる。しかしながら、その独自のシステムも高額であり、シム当たりのコストがシム当たり数千ドルを超える可能性もある。

ポリジメチルシロキサン(PDMS)、シリコーンゴムは、その可撓性、非粘着性および紫外線に対する透過性のため、ソフトリソグラフィのための良好な材料として幅広く認識されている。しかしながら、薄いシートでは、弾性があり、簡単に裂け、自らに粘着する傾向があるので、PDMSは取り扱うのが非常に難しい。

したがって、低コストで、耐久性があり、取り扱うのが容易な、ソフトリソグラフィ工程において用いるためのインプリントスタンプを支持するためのコンプライアント媒体が必要とされる。また、サブミクロン機構サイズを有するインプリントスタンプを支持することができるコンプライアント媒体が必要とされる。光学的に透過性を有し、特に紫外線に対して透過性のコンプライアント媒体が必要とされる。最後に、可撓性があり、耐久性があり、ベルトあるいはシリンダと接続されることができるコンプライアント媒体が必要とされる。

本発明は、低コストで、耐久性があり、取り扱うのが容易な、ソフトリソグラフィ工程において用いるためのインプリントスタンプを支持するためのコンプライアント媒体であって、さらに可撓性があり、耐久性があり、ベルトあるいはシリンダと接続されることができるコンプライアント媒体を提供することである。

概して、本発明は、任意のサイズのコンプライアント媒体上に高解像度の3次元インプリントパターンを複製するための方法において具現される。コンプライアント媒体は可撓性ベルト材料と接続されることができるか、あるいはシリンダと接続されることができる。コンプライアント媒体は、サブミクロン(すなわち1μm未満)の機構サイズを有する機構を含むことができるインプリントスタンプを支持する。コンプライアント媒体は任意のサイズに形成されることができ、コンプライアント媒体によって支持されるインプリントパターンは同じマスター基板から、あるいは異なるマスター基板から形成されることができる。

本発明のコンプライアント媒体の利点は、そのコンプライアント媒体が、卓上の実験室環境において低コストで製造されることができ、耐久性があり、可撓性であり、光学的に透過性の材料、特に紫外線に対して透過性の材料から形成されることができることである。そのコンプライアント媒体は、ソフトリソグラフィ工程において用いるための光学的に透過性のベルトあるいはシリンダと接続されることができ、コンプライアント媒体によって支持されるインプリントスタンプを用いて、別の基板がエンボス加工される。その別の基板は、フォトポリマー材料をコーティングされることができ、その後、エンボス加工ステップと同時に紫外線光源によって硬化される。

本発明の他の態様および利点は、本発明の原理を例示する、添付の図面とともに取り上げられる、以下に記載される詳細な説明から明らかになるであろう。

以下に記載される詳細な説明およびいくつかの図面においては、類似の構成要素は類似の参照番号で識別される。

例示のための図面に示されるように、本発明は、任意のサイズのコンプライアント媒体上に高解像度の3次元インプリントパターンを製造するための方法において具現される。そのコンプライアント媒体は、シリンダあるいはベルトのような別の基板と接続されることができる。ベルトには可撓性のベルトを用いることができる。基板と接続された後に、インプリントパターンはリソグラフィインプリント工程の一部として用いられることができ、別のコーティングされた基板がベルトあるいはシリンダの下を通され、コンプライアント媒体上のインプリントパターンがそのコーティングされた基板にエンボス加工(すなわち転写)される。コーティングされた基板はフォトポリマーのような材料をコーティングされることができ、フォトポリマーにインプリントパターンを固定するために、エンボス加工と同時にフォトポリマーを硬化させることができる。

図1〜図4では、マスター基板11がパターニングされ、その後、エッチングされて、その中にインプリントパターン20が形成される。図1では、マスター基板11は、エッチングマスクとして役割を果たすことになる材料155をコーティングされる。材料155には、マイクロエレクトロニクス分野において一般的に用いられるフォトレジスト材料を用いることができる。マスター基板11内に形成されることになるパターン153を保持するマスク151に光154を照明し、その光によって、パターン153で材料155が露光される。

図2では、材料155が現像され、光154に露光された材料155の部分が除去される。図2および図3では、マスター基板11がエッチング物質でエッチングされ、材料155で覆われないマスター基板11の部分が除去される。結果として、図3では、マスター基板11内に複数のインプリントパターン20pが形成される。図4では、インプリントパターン20pがマスター基板11上にインプリントスタンプ20を画定する。

インプリントスタンプ20は、幅、長さおよび高さの3つの寸法が全て相違する複数のインプリントパターン20pを含むことができる。図4の断面図および図5の平面図では、複数のインプリントパターン20pは幅寸法d0、高さ寸法h0および長さ寸法L0が相違する。インプリントパターン20pの実際の寸法は応用形態に依存し、大抵の場合に、材料155をパターニングするために用いられるリソグラフィ工程に依存するであろう。たとえば、最新のマイクロエレクトロニクスリソグラフィ工程が用いられる場合には、寸法(d0、h0、L0)はサブマイクロメートルスケール、すなわち1.0μm未満にすることができる。たとえば、インプリントパターン20pは100.0nm以下の寸法(d0、h0、L0)を有することができるナノインプリントパターンにすることができる。したがって、インプリントスタンプ20は、ナノメートルサイズの寸法(d0、h0、L0)を有するインプリントパターン20pを有するナノインプリントスタンプになるであろう。

マイクロエレクトロニクス分野においてよく知られているリソグラフィ工程を用いて、マスター基板11をパターニングし、エッチングすることができる。たとえば、材料155のためにフォトレジストを用いるフォトリソグラフィ工程および反応性イオンエッチング(RIE)のようなエッチング工程を用いて、マスター基板11内にインプリントスタンプ20を形成することができる。

マスター基板11のために適した材料は、限定はしないが、シリコン(Si)基板およびシリコン(Si)ウェーハを含む。図5では、マスター基板11はウェーハフラット11Fを有するシリコンウェーハである。マスター基板11内には4つのインプリントスタンプ20が形成される。シリコンウェーハは任意のサイズにすることができる。たとえば、4つのインプリントスタンプ20の場合のマスター基板11として、4.0インチシリコンウェーハが用いられた。さらに多くのインプリントスタンプ20あるいはさらに大きなインプリントスタンプ20の場合に、さらに大きな表面積を与えるために、さらに大きな直径のシリコンウェーハ(たとえば、8インチあるいは12インチ)(1インチ=約2.54cm)を用いることができる。インプリントパターン20pは図5では同じように見えるが、インプリントスタンプ20は、インプリントスタンプ20間で異なる(すなわち、同じではない)インプリントパターン20pを含むことができる。

図6では、インプリントパターン20p上に剥離層13が堆積される。剥離層13は、インプリントパターン20pをコンフォーマルコーティング(表面形状に沿った態様でのコーティング)するように作用する第1の厚みt1を含み、第1の厚みt1はインプリントパターン20pの垂直方向および水平方向の表面上で概ね同じ厚みになる。剥離層13のために適した材料は、限定はしないが、フルオロカーボン材料を含む。一例として、剥離層13のためのフルオロカーボン材料は、約5分間、トリフルオロメタン(CHF3)ガスのプラズマ堆積を用いて堆積されることができる。

第1の厚みt1は応用形態に依存するであろう。しかしながら、以下に説明されるように、剥離層13は、後に剥離層13から剥離されることになるシリコーンベースエラストマ材料を被着する非粘着表面を設けるための役割を果たす。それゆえ、剥離層13には、約50.0nm〜約150.0nm厚の第1の厚みt1を有する非常に薄い層を用いることができる。

図7では、シリコーンベースエラストマ層15が、インプリントパターン20pを完全に覆う第1の深さd1まで、剥離層13上に堆積される。シリコーンベースエラストマ層15のための均一な厚みを得るために、マスター基板11は概ね水平にしなければならない。これは、たとえば、シリコーンベースエラストマ層15を堆積する前に、水平な表面あるいは水平な真空チャック上にマスター基板11を配置することにより達成されることができる。

その後、シリコーンベースエラストマ層15は、マスター基板11を加熱(図中のH)することにより硬化される。硬化は、所定の時間だけ所定の温度でマスター基板11をベーキングすることにより達成することができる。実際の時間および温度は応用形態に依存することになり、シリコーンベースエラストマ層15のために用いられる材料のタイプにも依存するであろう。シリコーンベースエラストマ層15のために適した材料は、限定はしないが、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、およびDOW CORNING(登録商標)シリコーンベースコンフォーマルコーティング材を含む。DOW CORNING(登録商標)シリコーンベースコンフォーマルコーティング材は、SYLGARD182(登録商標)シリコーンエラストマ、SYLGARD183(登録商標)シリコーンエラストマ、SYLGARD184(登録商標)シリコーンエラストマ、SYLGARD186(登録商標)シリコーンエラストマを含む。

シリコーンベースエラストマ層15の第1の深さd1は応用形態に依存することができる。しかしながら、好ましい実施形態では、シリコーンベースエラストマ層15の第1の深さd1は約0.5mm〜約1.5mmである。PDMSあるいはDOW CORNING(登録商標)SYLGARD(登録商標)シリコーンベースエラストマの場合、シリコーンベースエラストマ層15の硬化は、オーブンなどにおいてマスター基板11をベーキングすることにより達成することができる。硬化するための所定の温度および所定の時間として、約4時間、約100℃の温度を用いることができる。

同じく図7に示される別の実施形態では、上記の硬化ステップの前に、第2の厚みt2を有するカバー層16が、既に堆積されているシリコーンベースエラストマ層15上に被着される。カバー層16はポリエステルフィルムであり、第2の厚みt2は約50.0μm〜約150.0μmであることが好ましい。カバー層16を用いて、シリコーンベースエラストマ層15の概ね平坦な表面15sからの逸脱を生じることになる、シリコーンベースエラストマ層15内のあらゆる表面の凹凸(anomalies)を平坦化することができる。

硬化ステップの後に、インプリントパターン20pの相補的な像がシリコーンベースエラストマ層15内に複製され(20r)、インプリントスタンプ20aがシリコーンベースエラストマ層15内に形成されるようになる(図8〜図10を参照)。

図7では、硬化ステップの後に、シリコーンベースエラストマ層15が剥離層13から剥離される。ピンセットの両先端、あるいはX−Acto(登録商標)ナイフのようなナイフまたはかみそりの刃を用いて、ナイフの刃(図中のK)およびシリコーンベースエラストマ層15と剥離層13との間に挿入される破線矢印によって示されるように、剥離層13からシリコーンベースエラストマ層15を分離することができる。その後、シリコーンベースエラストマ層15は、シリコーンベースエラストマ層15の縁をつかみ、剥離層13からシリコーンベースエラストマ層15を引き剥がすこと(破線矢印Pを参照)により、剥離層13から剥離されることができる。上記のカバー層16が用いられる場合には、シリコーンベースエラストマ層15が剥離層13から剥離される前に、カバー層16がシリコーンベースエラストマ層15から除去される。

図8、図9および図10では、インプリントスタンプ20aが、インプリントスタンプ20aを包囲するシリコーンベースエラストマ層15の余分な部分から取り出される。上記のカバー層16が用いられる場合には、インプリントスタンプ20aが、インプリントスタンプ20aを包囲するシリコーンベースエラストマ層15およびカバー層16の余分な部分から取り出される。

いずれの場合でも、概ね平坦な基板21上にシリコーンベースエラストマ層15を配置し、その後、インプリントスタンプ20aの周囲(図8および図9の破線を参照)を切断し(図中のC)、インプリントスタンプ20aからシリコーンベースエラストマ層15の余分な部分あるいはシリコーンベースエラストマ層15およびカバー層16の余分な部分を切り離すことにより、インプリントスタンプ20aを余分な部分から取り出すことができる。ナイフ、かみそり、ダイスなどを用いて、図9にナイフKによって示されるような切断を達成することができる。インプリントスタンプ20aが切り離された後に、余分な部分(15、あるいは15および16)は概ね平坦な基板21から剥離されることができ、インプリントスタンプ20aがもはや余分な部分と接続されないようになる(図10を参照)。概ね平坦な基板21には、限定はしないが、ガラス、金属、プラスチックおよび石英を含む材料を用いることができる。たとえば、概ね平坦な基板21にはガラス板を用いることができる。

オプションとして、マスター基板11を用いてさらに別のインプリントスタンプ20aを製造するために、上記のステップが必要に応じて繰り返されてよい。本発明の1つの利点は、マスター基板11が上記の工程ステップによって損傷を受けないことである。結果として、いくつかのインプリントスタンプ20aを製造するために、同じマスター基板11を繰返し用いることができる。それゆえ、マスター基板11をパターニングおよびエッチングし、剥離層13を堆積するコストは、いくつかのインプリントスタンプ20aを通して償却されることができる。

本発明の別の利点は、シリコーンベースエラストマ層15が塵粒のような汚染物質の周囲に流れ、それらを運び去るので、塵粒のような汚染物質を除去するために、使用する度にマスター基板11を洗浄する必要がないことである。したがって、粒子がシリコーンベースエラストマ層15とともに除去されるので、マスター基板11は自洗式である。

図11では、第3の厚みt3を有する平坦で薄いプラスチックフィルム33が、第4の厚みt4を有する平坦でコンプライアントな(可撓性を有する)シリコーンゴムバッキング31上に配置される。薄いプラスチックフィルム33のために適した材料は、限定はしないが、ポリイミドおよびポリエステル(PET、ポリエチレン テレフタレート)を含む。第3の厚みt3および第4の厚みt4は応用形態に依存するであろう。薄いプラスチックフィルム33の第3の厚みt3は約40.0μm〜約100.0μmであり、シリコーンゴムバッキング31の第4の厚みt4は約0.125インチ〜約0.25インチであることが好ましい。シリコーンゴムバッキング31の第4の厚みt4は、シリコーンゴムバッキング31がコンプライアントである(すなわち、硬くない)ことを確実にするように選択されるであろう。

図12では、薄いプラスチックフィルム33の表面33sがフォトポリマー溶液35でコーティングされる。フォトポリマー溶液35は、限定はしないが、約50%のフォトポリマー材料と約50%のアセトンとの混合物を含むことができる。以下に記載されるように、アセトンは蒸発し、薄いプラスチックフィルム33の表面33s上の概ねフォトポリマー層が残されるであろう。フォトポリマー材料は、限定はしないが、紫外線に露光する際に硬化するNorland(商標)光学接着剤を含むことができる。フォトポリマー材料は、約5.0秒〜約60秒の間に硬化することが好ましい。たとえば、フォトポリマー溶液35のために、Norland(登録商標)NOA83Hフォトポリマーを用いることができる。

図13および図14では、フォトポリマー溶液35が薄いプラスチックフィルム33の表面33s上に塗布され(伸ばされ)、第5の厚みt5を有するフォトポリマー層35が形成される。フォトポリマー溶液35の塗布は、第1の直径を有するワイヤW1を巻かれたマイヤーバーM1を用いて成し遂げられることが好ましい。マイヤーバーM1は表面33s上を摺動し(S)、フォトポリマー溶液35を計量(量的に調整)し、第5の厚みt5を有するフォトポリマー層35が形成されるようにする。フォトポリマー溶液35の中にある任意のアセトンは塗布過程において概ね蒸発する。結果として、フォトポリマー層35は上記のように概ねフォトポリマー材料を含む。フォトポリマー層35の第5の厚みt5は約5.0μm〜約10.0μmであることが好ましい。ワイヤW1の第1の直径は応用形態に依存するであろう。ワイヤW1の第1の直径は約50.0μm〜約100.0μmであることが好ましい。

図15では、インプリントスタンプ20aのパターニングされた表面21aがフォトポリマー層35上に配置される。フォトポリマー層35上にインプリントスタンプ20aを配置することは、インプリントスタンプ20aのエッジe1をフォトポリマー層35に接触させて配置し、エッジe1を押さえながら、パターニングされた表面21aの残りの部分を徐々に降ろして(矢印L1およびdを参照)フォトポリマー層35と接触させることを含むことができる。ピンセット(a pair of tweezers)あるいは吸引棒(suction wand)を用いて、エッジe2をつかみながら降ろし、エッジe1を押さえておくことができる。別法では、ゴムローラなどを用いて、徐々に降ろしながら、パターニングされた表面21aをフォトポリマー層35に接触させることができる。

徐々に降ろすことの1つの利点は、フォトポリマー層35とパターニングされた表面20rとの間に捕捉された空気が追い出され、欠陥を引き起こすようになる気泡がフォトポリマー層35とパターニングされた表面20rとの間に捕らわれないようにすることである。

本発明の別の利点は、一旦、インプリントスタンプ20aがフォトポリマー層35上に配置されたなら、インプリントスタンプ20aがフォトポリマー層35の表面35s上で自由に動かされ(破線矢印Fを参照)、フォトポリマー層35上の所定の場所にインプリントスタンプ20aを位置決めすることができることである。そのように自由に動かすこと(F)はピンセットあるいは吸引棒を用いて手作業で行うことができるか、あるいは自動化して、ロボットエンドエフェクタのような精密機械装置を用いて、インプリントスタンプ20aを正確に位置決めすることができる。

図16では、フォトポリマー層35を硬化して、フォトポリマー層35上にインプリントスタンプ20aの場所を固定し、インプリントパターン20rの像がフォトポリマー層35に転写される。フォトポリマー層35は、フォトポリマー層35を、第1の時間だけ所定の輝度の紫外線UVを照射することにより硬化される。フォトポリマー層35は硬化して次第に固くなり、フォトポリマー層35に転写されるインプリントパターン20rの像も固くなり、インプリントパターン20sとしてフォトポリマー層35内に固定される。

紫外線UVは、限定はしないが、約300nm〜約400nmの範囲を含む波長を有することができる。紫外線UVの所定の輝度は、限定はしないが、約150mW/cm2の輝度を含むことができる。第1の時間は、限定はしないが、約5秒〜約60秒の時間を含むことができる。たとえば、紫外線UVの光源として、UVA紫外線光源を用いることができる。

本発明の別の利点は、フォトポリマー層35をパターニングするために用いられるインプリントスタンプ20aが、変更可能な厚み(図16のtAおよびtBを参照)を有することができ、厚みの変更がインプリントパターン20rをフォトポリマー層35のインプリントパターン20sに転写する精度に影響を及ぼさないことである。厚み(tAおよびtB)の変更は、インプリントスタンプ20aを形成するために用いられる工程を変更すること、図7の第1の深さd1を変更すること、または異なるマスター基板11を用いて、異なるインプリントパターン20pを有する異なるインプリントスタンプ20を形成することによることができる。

硬化ステップの後に、図17および図18では、インプリントスタンプ20aがフォトポリマー層35から除去され(図中のP)、インプリントパターン20rの像がフォトポリマーシム36を画定し、その中にインプリントパターン20sが固定される。インプリントスタンプ20aは、ピンセットなどを用いて、エッジ(e1あるいはe2)をつかみ、その後、フォトポリマー層35からインプリントスタンプ20aを持ち上げることにより除去されることができる(P)(破線矢印Pを参照)。

図19では、フォトポリマーシム36を加熱することにより、フォトポリマーシム36が後硬化(ポスト硬化)される。フォトポリマーシム36の後硬化は、限定はしないが、約100℃の温度において約1時間で実施することができる。オプションでは、後硬化ステップの後に、フォトポリマーシム36がアセトン溶液で洗浄され、PDMSあるいは上記のSYLGARD(登録商標)シリコーンベースエラストマのようなシリコーンベースエラストマ材料(後でフォトポリマーシム36を覆うことになる)の硬化を妨げることもある化学種を除去することができる。フォトポリマーシム36の後硬化は、硬化を妨げる化学種を追い出し、薄いプラスチックフィルム33へのフォトポリマーシム36の接着を改善する。

図19では、フォトポリマーシム36の後硬化の後に、第6の厚みt6を有するフルオロカーボン材料37のコーティングが、フォトポリマーシム36上に堆積される。第6の厚みt6は、限定はしないが、約50.0nm〜約150.0nmの厚みを含むことができる。一例として、フルオロカーボン材料37は、約5分間、トリフルオロメタン(CHF3)ガスのプラズマ堆積を用いて堆積されることができる。

図19では、フルオロカーボン材料37を堆積した後に、薄いプラスチックフィルム33とシリコーンゴムバッキング31との間にピンセットあるいはナイフの刃を挿入して、薄いプラスチックフィルム33が、破線矢印Pによって示されるように、シリコーンゴムバッキング31から引き剥がされることができる。以下では、フォトポリマーシム36と薄いプラスチックフィルム33とを組み合わせたものは、他に言及されない限り、フォトポリマーシム36と呼ばれるであろう。

図20では、薄いプラスチックフィルム33が分離された後に、フォトポリマーシム36が支持基板41に取り付けられる。フォトポリマーシム36は、フォトポリマーシム36を支持基板41上に配置し、接着剤を用いて、フォトポリマーシム36の一端を支持基板41に固定することにより、支持基板41に接続されることができる。たとえば、高温接着テープTを用いることができる。支持基板41は、限定はしないが、ガラスおよび石英を含む材料から形成されることができる。

図21および図22では、第1の高さh1を有するシムストック43が支持基板41に取り付けられる。シムストック43は、たとえば、上記の高温接着テープTのような接着剤を用いて支持基板41に接続されることができる。シムストック43は、フォトポリマーシム36に隣接して配置され、フォトポリマーシム36から第1の距離D1だけ離隔して配置され、支持基板41の表面41s上に、シムストック43とフォトポリマーシム36との間に空間が存在するようになる。シムストック43の第1の高さh1は、図22に示されるようなフォトポリマーシム36の高さhsよりも高くなるであろう。第1の高さh1および第1の距離D1は応用形態に依存するであろう。しかしながら、第1の高さh1は、限定はしないが、約0.5mm〜約1.5mmを含む範囲にすることができ、第1の距離D1は、限定はしないが、約1.0mm〜約2.0mmの範囲にすることができる。シムストック43には、限定はしないが、金属、ガラス、石英およびステンレス鋼を含む材料を用いることができる。たとえば、シムストック43にはステンレス鋼シムストックを用いることができ、第1の高さh1は約0.5mmにすることができる。

図21では、以下に記載されるようにシムストック43およびフォトポリマーシム36にシリコーンベースエラストマ材料をコーティングするための準備として、支持基板41の温度を高めるために、支持基板41が予熱される(図中のH)。シリコーンベースエラストマ材料は、冷たい温度あるいは室温(すなわち約18℃〜約28℃)の支持基板41上にコーティングされないことが好ましい。支持基板41を予熱するための温度は応用形態に依存し、その温度はフォトポリマーシム36の温度限界を超えないであろう。たとえば、支持基板41は、約100℃の温度まで予熱されることができる。約100℃の温度はほとんどのフォトポリマー材料の温度限界未満である。

図22および図23では、フォトポリマーシム36およびシムストック43がコンプライアント材料44(可撓性材料)をコーティングされ、それによりフォトポリマーシム36およびシムストック43は完全に覆われる(図22を参照)。コンプライアント材料44のために適した材料は、限定はしないが、シリコーンベースエラストマ材料およびアモルファスフルオロポリマー材料を含む。

適当なシリコーンベースエラストマ材料は、限定はしないが、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、およびDOW CORNING(登録商標)シリコーンベースコンフォーマルコーティングを含む。DOW CORNING(登録商標)シリコーンベースコンフォーマルコーティングは、SYLGARD182(登録商標)シリコーンエラストマ、SYLGARD183(登録商標)シリコーンエラストマ、SYLGARD184(登録商標)シリコーンエラストマ、SYLGARD186(登録商標)シリコーンエラストマを含む。PDMSは、基剤が約10.0に対して硬化剤が約1.5の割合の混合物であることが好ましい。基剤および硬化剤は、それらが同じ密度を有するように、重量比あるいは体積比で混合されることができる。

アモルファスフルオロポリマー材料のために適した材料は、限定はしないが、テフロン(登録商標)AFを含む。たとえば、DuPont(商標)テフロン(登録商標)AFをコンプライアント材料44のために用いることができる。コンプライアント材料44がアモルファスフルオロポリマー材料を含むとき、先に記載された図21の予熱ステップは不要である。

図23および図24では、コンプライアント材料44がフォトポリマーシム36およびシムストック43上に塗布され(伸ばされ)、フォトポリマーシム36およびシムストック43を覆うコンプライアント媒体45が形成される(図24の厚みt8およびt9を参照)。フォトポリマーシム36のインプリントパターン20sはコンプライアント媒体45に転写され、コンプライアント媒体45内にインプリントスタンプ20tが形成されるようになる。

コンプライアント材料44の塗布は、第2の直径を有するワイヤW2を巻かれたマイヤーバーM2を用いて成し遂げられることが好ましい。マイヤーバーM2はシムストック43上を摺動し(図中のS)、コンプライアント材料44を計量(量的に調整)して、滑らかで均一な厚みのコンプライアント媒体45が形成される。コンプライアント材料44は厚みt8までシムストック43を覆い、厚みt9までフォトポリマーシム36を覆うであろう。ただしt9>>t8である。マイヤーバーM2は、先に記載されたマイヤーバーM1よりもかなり粗い直径のワイヤを巻かれる。ワイヤW2の第2の直径は応用形態に依存するであろう。ワイヤW2の第2の直径は、約1.0mm〜約3.0mmであることが好ましい。たとえば、約1.5mmの直径を有するワイヤがマイヤーバーM2に巻かれることができる。

塗布した後に、支持基板41は加熱される(図中のH)。表面41sは、加熱ステップ中あるいは後に、コンプライアント媒体45の一部45cが接着するための表面を与えるための役割を果たす。基板41の加熱(H)のための時間および温度は応用形態に依存し、先に記載されたように、その温度はフォトポリマーシム36あるいはコンプライアント媒体45のための温度限界を超えてはならない。一例として、コンプライアント媒体45がシリコーンベースエラストマ材料から形成されるとき、支持基板41は、約100℃の温度で約4.0時間、加熱(H)されることができる。その加熱(H)によって、シリコーンベースエラストマ材料は硬化する。別法では、コンプライアント媒体45がアモルファスフルオロポリマー材料から形成されるとき、支持基板41は、約60℃の温度で約4.0時間、加熱(H)されることができる。この場合には、加熱(H)によって、アモルファスフルオロポリマー材料が固まる。

加熱ステップの後に、支持基板41は冷却される。支持基板41は、概ね室温(すなわち、約18℃〜約28℃)まで冷却するようになされることが好ましい。

支持基板41が冷却された後に、シムストック43が支持基板41から除去される。図24では、フォトポリマーシム36に隣接するシムストック43の縁に沿ってコンプライアント媒体45を切断(K)することにより、シムストック43を除去することができる。ナイフ、かみそりなどを用いて、コンプライアント媒体45を切断(K)することができる。コンプライアント媒体45が切断(K)された後に、シムストック43は支持基板41から引き剥がされることができる。コンプライアント材料45の一部45cが支持基板41の表面41sに接着し、接着は、コンプライアント媒体45が基板41から早まって分離されるのを防ぐので、シムストック43の縁部(Kのための破線を参照)は切断(K)を行うための目印として用いられるであろう。

図25〜図27では、転写接着層51の第1の接着表面A1がコンプライアント媒体45の表面45sに被着され、転写接着層51がコンプライアント媒体45に接着するようになる。転写接着層51は、以下に記載されるように、第7の厚みt7および第2の接着表面A2を含む。

図25では、表面45sに被着される前に、転写接着層51から第1のバッキング53(裏当て材)を剥離することにより(図中のP1)、第1の接着表面A1を露出することができる。同様に、転写接着層51から第2のバッキング55を剥離することにより(P2)、第2の接着表面A2を露出することができる。第1の接着表面A1は、ローラ59(図26を参照)を用いることにより表面45sと接続されることができる。

図26では、第1の接着表面A1がコンプライアント媒体45の縁に配置され、その後、表面45s全体が第1の接着表面A1と接続されるまで(図27を参照)、ローラ59が第2のバッキング55にわたって転がされ(図中のR)、第1の接着表面A1が表面45sにわたって徐々に被着される。ローラ59には、たとえばゴムローラを用いることができる。ローラ59によって、第1の接着表面A1と表面45sとの間に空気を捕らえることなく、第1の接着表面A1が表面45sに被着されるようになる。

転写接着層51の第7の厚みt7は応用形態に依存するであろう。しかしながら、転写接着層51はコンプライアント媒体45に付着したままであり、かつコンプライアント媒体45は可撓性であることが望ましいので、転写接着層51はできる限り薄くなければならない。転写接着層51の第7の厚みt7は約20.0μm厚〜約100.0μm厚であることが好ましい。

転写接着層51は光学的に透過性の材料であり、コンプライアント媒体45およびインプリントスタンプ20tと接触する別のフォトポリマー材料が、以下に記載されるように、転写接着層51およびコンプライアント媒体45の両方に入射する光源によって硬化できるようにすることが好ましい。

転写接着層51のために適した光学的に透過性の材料は、限定はしないが、Adhesives Research,Inc.(登録商標)ARclear(登録商標)DEV−8932の光学的に透明なシリコーン接着剤を含む。たとえば、ARclear(登録商標)DEV−8932からなる25.0μm厚のシート(すなわち、第7の厚みt7=25.0μm)を転写接着層51のために用いることができる。

図28では、コンプライアント媒体45は、ナイフ、かみそり、吸引棒、ピンセットなどを用いて、ナイフKによって示されるように、支持基板41からのコンプライアント媒体45の分離を開始することにより、支持基板41から分離されることができる。

図29では、インプリントスタンプ20tが、マスター基板11(図5および図6を参照)上のパターン20pと相補的な、フォトポリマーシム36内に形成される複数のパターン20qを含む。図30では、引き剥がした後に、コンプライアント媒体45が依然として、フォトポリマーシム36および薄いプラスチックフィルム33に接続されている。

本発明のさらに別の利点は、図31〜図37bを参照して以下に記載される後続の処理ステップおよびハンドリングステップ中に、フォトポリマーシム36および薄いプラスチックフィルム33の層が、インプリントスタンプ20tを損傷から保護することである。それらの処理ステップおよびハンドリングステップが完了した後に、インプリントスタンプ20tを露出させるために、フォトポリマーシム36および薄いプラスチックフィルム33の層を剥離することができる。フォトポリマーシム36および薄いプラスチックフィルム33の層は最終的には、コンプライアント媒体45によって保持されるインプリントスタンプ20tを露出させるために、コンプライアント媒体45から分離されることになるので、これ以降、他に言及されなければ、フォトポリマーシム36および薄いプラスチックフィルム33を含む層を組み合わせたものは、フォトポリマーシム36として示されるであろう(図30を参照)。

同様に、転写接着層51はコンプライアント媒体45と接続されたままであるので、コンプライアント媒体45および転写接着層51を組み合わせたものはコンプライアント媒体70として示されるであろう。図28および図30では、コンプライアント媒体70とフォトポリマーシム36とを組み合わせたものは、コンプライアントアセンブリ75(可撓性アセンブリ)として示されるであろう。以下に記載されるように、コンプライアントアセンブリ75は、シリンダおよびフレキシブルベルト材料と接続されるであろう。

図31a、図31bおよび図31cでは、水平セクション73hと垂直セクション73vとを含むL字形ジグ73が低い垂直壁を形成する。水平および垂直セクション(73h、73v)は互いに直角βをなす。セクション(73h、73v)は滑らかであり、概ね平坦でなければならない。L字形ジグ73を用いて、シリンダ69の表面69sへのコンプライアントアセンブリ75の積層を達成することができる。

図31aおよび図31bでは、支持基板41が水平セクション73h上に配置され、垂直セクション73vと当接することができる。別法では、コンプライアントアセンブリ75が既に支持基板41から分離されている場合には、シリコーンゴムの滑らかで平坦な断片から形成される土台(図示せず)が水平セクション73h上に配置されることができ、その土台の端部が垂直セクション73vに当接する。コンプライアントアセンブリ75は土台の上側に配置され、垂直セクション73vを垂直で真っ直ぐな端部として用いることにより、垂直セクション73vと位置合わせされる。第2のバッキング55が依然として転写接着層51上に存在する場合には、第2のバッキング55を剥離して(P2)、第2の接着層A2を露出させることができる。

図31aおよび図31cでは、外側表面69sを有するシリンダ69が水平セクション73hおよび垂直セクション73vと位置合わせされ、外側表面69sがそれらのセクション(73h、73v)に接するようにする(73t)。シリンダ69がコンプライアントアセンブリ75上に降ろされ、第2の接着表面A2が外側表面69sの一部と接点73tにおいて接触するようになる。その後、シリンダ69は回転方向RDに転がされ(図中のR)、シリンダ69が転がされる(R)のに応じて、外側表面69s上にコンプライアントアセンブリ75が巻き取られる。コンプライアントアセンブリ75がシリンダ69上を転がされた後に、図31cに示されるように、コンプライアントアセンブリ75の隣接する端部間に隙間70gが形成されることができる。

シリンダ69のために適した材料は、限定はしないが、金属、セラミック、ガラス、石英およびプラスチックを含む。シリンダ69は光学的に透過性の材料から形成され、光Lがシリンダ69、コンプライアント媒体70およびインプリントスタンプ20tを通過できるようにすることが好ましい。シリンダ69のために適した光学的に透過性の材料は、限定はしないが、ガラス、石英およびプラスチックを含む。図32では、紫外線光源のような光源99が、シリンダ69の内側あるいは外側に配置され、インプリントスタンプ20tに押し付けられるフォトポリマー材料(図示せず)に照射し、硬化させることができる。コンプライアント媒体70は任意のサイズに形成されることができるので、シリンダ69は、光源99を収容するだけの十分な内径を含むことができる。一方、光源99は、シリンダ69の内径の中に入れられるほど十分に小さくすることができる。

図31bでは、シリンダ69にコンプライアント媒体45を付着させるための別の方法が示される。図31bでは、転写接着層51がコンプライアント媒体45と接続されないので、コンプライアント媒体は70ではなく、45として示される。最初に、転写接着層51の第1の接着表面A1が、第1のバッキング53(図示せず)を剥離することにより露出される。次に、シリンダ69の外側表面69sが第1の接着表面A1と接続され、その後、シリンダ69が転がされ、転写接着層51が外側表面69s上に巻き取られる。次に、第2のバッキング55の一部が剥離され、第2の接着表面A2の一部が露出する。次に、第2の接着表面A2の露出された部分が接点73tにおいてコンプライアント媒体45と接続され、シリンダ69が回転方向RDに転がされ、コンプライアント媒体45がシリンダ69上に巻き取られ、同時に、第2のバッキング55の残りの部分が剥離され(55p)、第2の接着表面A2の残りの部分が露出される。

図32および図33では、コンプライアントアセンブリ75がシリンダ69上で巻かれた後に、コンプライアントアセンブリ75の大部分がシリンダ69上で滑らかに巻かれることができるように取り除かれなければならないコンプライアントアセンブリ75の余分な部分75xが存在する場合がある。上記のように、隙間70gが存在する場合もあり、存在する場合には、隙間70gが実用可能なほど小さくなるように余分な部分75xを取り除くことが望ましい。コンプライアントアセンブリ75が外側表面69s上で膨らむことなく延在するように、ナイフKなどを用いて、余分な部分75xを取り除くことができる。図33では、ナイフKが方向Kdに沿って切断し、余分な部分75xのトリミング(切断)を行い、完全に積層されたシリンダ90を形成することができる。図33では、インプリントスタンプ20tは、コンプライアント媒体70から分離されていないフォトポリマーシム36に下に依然として配置されるので、破線の輪郭で示される。

図33では、シリンダ69およびコンプライアントアセンブリ75を通る線n−nが図34aおよび図34bにおいて断面図でさらに詳細に示される。図34aには、余分な部分75xが取り除かれる前のコンプライアントアセンブリ75が示される。図34bには、余分な部分75xが取り除かれた後のコンプライアントアセンブリ75が示される。

図34aでは、余分な部分75xはコンプライアント媒体70とフォトポリマーシム36とを含む。フォトポリマーシム36に接続される薄いプラスチックフィルム33(図28を参照)は光に対して非透過性にすることができ、フォトポリマーシム36は光学的に透過性にすることができるので、フォトポリマーシム36が破線矢印Pによって示されるように剥離され、コンプライアント媒体70(すなわち、光学的に透過性の接着剤51および光学的に透過性のコンプライアント媒体45)を用いて、シリンダ69の外側表面69sと既に接続されているコンプライアントアセンブリ75の縁部ESを見ることができるようになる。

縁部ESに対する視線(破線を参照)に沿ってナイフで切断して(K)、余分な部分75xを取り除き、余分な部分75xの接続されない層と、その個々の接続される層とを、すなわち図34aに示されるような33’と33、36’と36、45’と45および51’と51とを位置合わせすることができる。トリミング後に、コンプライアントアセンブリ75の隣接する端部間には小さな隙間70gが存在する場合もある。

図34bでは、小さな隙間70gを別にすれば、コンプライアントアセンブリ75は、シリンダ69の外側表面69s上に、概ね連続した層を形成する。トリミング後に、フォトポリマーシム36を剥離して(図中のP)、コンプライアント媒体70上にインプリントスタンプ20tを露出させることができる。

図35および図36では、コンプライアントアセンブリ75がベルト材料81に被着される。コンプライアントアセンブリ75をベルト材料81に被着する前に、第2のバッキング55が転写接着層51から剥離され、第2の接着表面A2を露出させる。その後、第2の接着表面A2はベルト材料81の表面81sに徐々に被着される。ゴムローラのようなローラ89を用いて、コンプライアントアセンブリ75を回転方向RDに転がすことができる(図中のR)。

回転Rは、コンプライアントアセンブリ75およびベルト材料81の第1の端部(75a、81a)で開始し、第2の端部(75b、81b)で終了することができる。コンプライアントアセンブリ75およびベルト材料81が互いに接続された後に(図36を参照)、図37aおよび図37bに示されるように、第1および第2の端部(81a、81b)を結合してベルト100を形成することができる。上記のように、隙間70gが第1および第2の端部(75a、75b)を分離する場合もある。スプライシングテープなどを用いて、隙間70gを覆うこともできる。また1切れのスプライシングテープ81tなどを用いて、ベルト材料81の第1および第2の端部(81a、81b)を接続し、ベルト100を形成することもできる。ベルト100が形成された後に、フォトポリマーシム36(すなわち、図28の層33および36)を剥離して(P)、コンプライアント媒体70上にインプリントスタンプ20tを露出させることができる。適当なスプライシングテープは、限定はしないが、高温シリコーンベーステープを含む。

ベルト材料81には光学的に透過性の材料を用いることができ、光Lがベルト材料81、コンプライアント媒体70およびインプリントスタンプ20tを通過できるようにする。ベルト材料81のために適した光学的に透過性の材料は、限定はしないが、DuPont(商標)マイラー(登録商標)を含む。たとえば、紫外線光源のような光源99が、ベルト100の内側あるいは外側に配置され、インプリントスタンプ20tに押し付けられるフォトポリマー材料(図示せず)に紫外線を照射し、硬化させることができる。ベルト材料81は、約50.0μm〜約150.0μmの厚みtBを有することができる。

本発明のいくつかの実施形態が開示され、例示されてきたが、本発明は、そのように説明および図示された特定の形態あるいは部品の配列には限定されない。本発明は特許請求の範囲によってのみ限定される。

本発明には、少なくとも以下の実施態様が含まれている。

・コンプライアント媒体(45)上に高解像度の3次元インプリントパターン(20q)を複製する方法であって、
マスター基板(11)をパターニングし、その後エッチングして、該基板(11)内にインプリントパターン(20p)を画定することにより、該マスター基板(11)上にインプリントスタンプ(20)を形成すること、
前記インプリントパターン(20p)上に剥離層(13)を堆積することであって、該剥離層(13)は前記インプリントパターン(20p)をコンフォーマルコーティングするような第1の厚み(t1)を有する、剥離層を堆積すること、
前記剥離層(13)上に、前記インプリントパターン(20p)を完全に覆うような第1の深さ(d1)までシリコーンベースエラストマ層(15)を堆積すること、
前記マスター基板(11)を加熱(H)することにより、前記シリコーンベースエラストマ層(15)を硬化させること、
前記剥離層(13)から前記シリコーンベースエラストマ層(15)を剥離すること、
前記インプリントスタンプ(20a)を包囲する前記シリコーンベースエラストマ層(15)の余分な部分から前記インプリントスタンプ(20a)を分離すること、
前記マスター基板(11)からさらに別のインプリントスタンプ(20a)を形成するために、必要に応じて上記のステップを繰り返すこと、
第4の厚み(t4)を有する平坦で、コンプライアントなシリコーンゴムバッキング(31)上に、第3の厚み(t3)を有する平坦で、薄いプラスチックフィルム(33)を配置すること、
フォトポリマー溶液(35)で前記薄いプラスチックフィルム(33)の表面をコーティングすること、
第5の厚み(t5)を有するフォトポリマー層(35)を形成するために、前記プラスチックフィルム(33)の前記表面上に前記フォトポリマー溶液(35)を伸ばすこと、
前記フォトポリマー層(35)上に前記インプリントスタンプ(20a)のパターニングされた表面(21a)を配置すること、
前記フォトポリマー層(35)に、第1の時間だけ所定の輝度の紫外線(UV)を照射することにより、前記フォトポリマー層(35)を硬化させることであって、それにより、前記フォトポリマー層(35)上に前記インプリントスタンプ(20a)の場所を固定し、前記フォトポリマー層(35)に、前記インプリントスタンプ(20a)の前記パターニングされた表面(21a)上にある前記インプリントパターン(20r)の像を転写するような、硬化させること、
前記インプリントパターン(20s)の像がフォトポリマーシム(36)を画定するようにするために、前記フォトポリマー層(35)から前記インプリントスタンプ(20a)を分離すること(P)、
前記フォトポリマーシム(36)を加熱(H)することにより前記フォトポリマーシム(36)を後硬化させること、
前記フォトポリマーシム(36)上に、第6の厚み(t6)を有するフルオロカーボン材料(37)のコーティングを堆積すること、
前記シリコーンゴムバッキング(31)から前記薄いプラスチックフィルム(33)を分離すること、
前記フォトポリマーシム(36)を支持基板(41)に取り付けること、
前記支持基板(41)上に、第1の高さ(h1)を有するシムストック(43)を取り付けることであって、該シムストック(43)は前記フォトポリマーシム(36)に隣接して配置され、前記フォトポリマーシム(36)から第1の距離(D1)だけ離隔して配置されるような、シムストックを取り付けること、
前記フォトポリマーシム(36)および前記シムストック(43)に、シリコーンベースエラストマ材料およびアモルファスフルオロポリマー材料からなるグループから選択されるコンプライアント材料(44)をコーティングすること、
前記フォトポリマーシム(36)および前記シムストック(43)上に前記コンプライアント材料(44)を伸ばすことであって、それにより前記フォトポリマーシム(36)および前記シムストック(43)を覆うコンプライアント媒体(45)を形成し、前記フォトポリマーシム(36)内の前記インプリントパターン(20s)を前記コンプライアント媒体(45)に転写するような、伸ばすこと、
前記支持基板(41)を加熱(H)すること、
前記支持基板(41)を冷却すること、
前記コンプライアント媒体(45)から前記シムストック(43)を分離すること、
前記コンプライアント媒体(45)の表面(45s)に転写接着層(51)の第1の接着表面(A1)を被着することであって、それにより該転写接着層(51)が前記コンプライアント媒体(45)に接着されるようにすることであって、第7の厚み(t7)を有しおよび第2の接着表面(A2)を含むような、該転写接着層が前記コンプライアント媒体に接着されるようにすること、
前記転写接着層(51)を剥離することにより、前記支持基板(41)あるいは前記フォトポリマーシム(36)のうちの選択された方から前記コンプライアント媒体(45)を分離することを含むことを特徴とする、複製する方法。

本発明により、複製されたインプリントスタンプを有するコンプライアント媒体は、ソフトリソグラフィインプリンティング工程において、別の媒体に対して高解像度の3次元インプリントパターンを転写するために用いられる。

本発明によるインプリントパターンを画定するためにマスター基板をパターニングし、エッチングすることを示す図である。 本発明によるインプリントパターンを画定するためにマスター基板をパターニングし、エッチングすることを示す図である。 本発明によるインプリントパターンを画定するためにマスター基板をパターニングし、エッチングすることを示す図である。 本発明によるインプリントパターンを画定するためにマスター基板をパターニングし、エッチングすることを示す図である。 本発明によるインプリントパターンを画定するためにマスター基板をパターニングし、エッチングすることを示す図である。 本発明によるインプリントパターン上にコンフォーマルに堆積される剥離層を示す図である。 本発明による剥離層上に堆積される、シリコンベースエラストマ層を示す図である。 本発明によるインプリントスタンプを形成するために剥離層からシリコンベースエラストマ層を分離することを示す図である。 本発明によるインプリントスタンプを形成するために剥離層からシリコンベースエラストマ層を分離することを示す図である。 本発明によるインプリントスタンプを形成するために剥離層からシリコンベースエラストマ層を分離することを示す図である。 本発明による薄いプラスチックフィルムにシリコーンゴムバッキングを被着することを示す図である。 本発明による薄いプラスチックフィルムへのフォトポリマー溶液のコーティングを示す図である。 本発明による薄いプラスチックフィルム上にフォトポリマー層を形成するためにフォトポリマー溶液を塗布することを示す図である。 本発明による薄いプラスチックフィルム上にフォトポリマー層を形成するためにフォトポリマー溶液を塗布することを示す図である。 本発明によるフォトポリマー層上にインプリントスタンプのパターニングされた面を配置することを示す図である。 本発明によるフォトポリマー層を硬化することを示す図である。 本発明によるフォトポリマー層からインプリントスタンプを除去することを示す図である。 本発明によるフォトポリマー層内に形成されるフォトポリマーシムを示す図である。 本発明によるフォトポリマーシム上に堆積されるフルオロカーボンコーティングを示す図である。 本発明による支持基板に取り付けられたフォトポリマーシムを示す図である。 本発明による支持基板に取り付けられたシムストックおよび支持基板の予熱を示す図である。 本発明によるフォトポリマーシムおよびシムストック上にシリコーンベースエラストマ材料をコーティングし、塗布することを示す図である。 本発明によるフォトポリマーシムおよびシムストック上にシリコーンベースエラストマ材料をコーティングし、塗布することを示す図である。 本発明による支持基板の加熱を示す図である。 本発明によるコンプライアント媒体に転写接着剤を被着することを示す図である。 本発明によるコンプライアント媒体に転写接着剤を被着することを示す図である。 本発明によるコンプライアント媒体に転写接着剤を被着することを示す図である。 本発明による支持基板からコンプライアント媒体を分離することを示す図である。 本発明によるフォトポリマーシムによって保持されるインプリントパターンの平面図および断面図である。 本発明によるコンプライアントアセンブリを示す図である。 本発明によるシリンダにコンプライアントアセンブリを取り付けることを示す図である。 本発明によるシリンダにコンプライアントアセンブリを取り付けることを示す図である。 本発明によるシリンダにコンプライアントアセンブリを取り付けることを示す図である。 本発明によるシリンダにコンプライアントアセンブリを取り付けることを示す図である。 本発明によるシリンダにコンプライアントアセンブリを取り付けることを示す図である。 本発明によるシリンダにコンプライアントアセンブリを取り付けることを示す図である。 本発明によるシリンダにコンプライアントアセンブリを取り付けることを示す図である。 本発明によるベルト材料にコンプライアントアセンブリを取り付けることを示す図である。 本発明によるベルト材料にコンプライアントアセンブリを取り付けることを示す図である。 本発明によるベルト材料にコンプライアントアセンブリを取り付けることを示す図である。 本発明によるベルト材料にコンプライアントアセンブリを取り付けることを示す図である。

符号の説明

11 マスター基板
13 剥離層
15 シリコーンベースエラストマ層
20、20a、20s インプリントスタンプ
20p、20q、20r 3次元インプリントパターン
21a パターニングされた表面
31 シリコーンゴムバッキング
33 プラスチックフィルム
35 フォトポリマー溶液
36 フォトポリマーシム
37 フルオロカーボン材料
41 支持基板
43 シムストック
44 コンプライアント材料
45 コンプライアント媒体
51 転写接着層
1 第1の接着表面
2 第2の接着表面
1 第1の距離
1 第1の厚み
2 第2の厚み
3 第3の厚み
4 第4の厚み
5 第5の厚み
6 第6の厚み
7 第7の厚み

Claims (49)

  1. コンプライアント媒体上に高解像度の3次元インプリントパターンを複製する方法であって、
    マスター基板をパターニングし、その後エッチングして、該基板内にインプリントパターンを画定することにより、該マスター基板上にインプリントスタンプを形成すること、
    前記インプリントパターン上に剥離層を堆積することであって、該剥離層は前記インプリントパターンをコンフォーマルコーティングするような第1の厚みを有する、剥離層を堆積すること、
    前記剥離層上に、前記インプリントパターンを完全に覆うような第1の深さまでシリコーンベースエラストマ層を堆積すること、
    前記マスター基板を加熱することにより、前記シリコーンベースエラストマ層を硬化させること、
    前記剥離層から前記シリコーンベースエラストマ層を剥離すること、
    前記インプリントスタンプを包囲する前記シリコーンベースエラストマ層の余分な部分から前記インプリントスタンプを分離すること、
    前記マスター基板からさらに別のインプリントスタンプを形成するために、必要に応じて上記のステップを繰り返すこと、
    第4の厚みを有する平坦で、コンプライアントなシリコーンゴムバッキング上に、第3の厚みを有する平坦で、薄いプラスチックフィルムを配置すること、
    フォトポリマー溶液で前記薄いプラスチックフィルムの表面をコーティングすること、
    第5の厚みを有するフォトポリマー層を形成するために、前記プラスチックフィルムの前記表面上に前記フォトポリマー溶液を伸ばすこと、
    前記フォトポリマー層上に前記インプリントスタンプのパターニングされた表面を配置すること、
    前記フォトポリマー層に、第1の時間だけ所定の輝度の紫外線を照射することにより、前記フォトポリマー層を硬化させることであって、それにより、前記フォトポリマー層上に前記インプリントスタンプの場所を固定し、前記フォトポリマー層に、前記インプリントスタンプの前記パターニングされた表面上にある前記インプリントパターンの像を転写するような、硬化させること、
    前記インプリントパターンの像がフォトポリマーシムを画定するようにするために、前記フォトポリマー層から前記インプリントスタンプを分離すること、
    前記フォトポリマーシムを加熱することにより前記フォトポリマーシムを後硬化させること、
    前記フォトポリマーシム上に、第6の厚みを有するフルオロカーボン材料のコーティングを堆積すること、
    前記シリコーンゴムバッキングから前記薄いプラスチックフィルムを分離すること、
    前記フォトポリマーシムを支持基板に取り付けること、
    前記支持基板上に、第1の高さを有するシムストックを取り付けることであって、該シムストックは前記フォトポリマーシムに隣接して配置され、前記フォトポリマーシムから第1の距離だけ離隔して配置されるような、シムストックを取り付けること、
    前記フォトポリマーシムおよび前記シムストックに、シリコーンベースエラストマ材料およびアモルファスフルオロポリマー材料からなるグループから選択されるコンプライアント材料をコーティングすること、
    前記フォトポリマーシムおよび前記シムストック上に前記コンプライアント材料を伸ばすことであって、それにより前記フォトポリマーシムおよび前記シムストックを覆うコンプライアント媒体を形成し、前記フォトポリマーシム内の前記インプリントパターンを前記コンプライアント媒体に転写するような、伸ばすこと、
    前記支持基板を加熱すること、
    前記支持基板を冷却すること、
    前記コンプライアント媒体から前記シムストックを分離すること、
    前記コンプライアント媒体の表面に転写接着層の第1の接着表面を被着することであって、それにより該転写接着層が前記コンプライアント媒体に接着されるようにすることであって、第7の厚みを有しおよび第2の接着表面を含むような、該転写接着層が前記コンプライアント媒体に接着されるようにすること、
    前記支持基板あるいは前記フォトポリマーシムのうちの選択された方から前記コンプライアント媒体を分離することを含むことを特徴とする、複製する方法。
  2. 前記マスター基板はシリコン基板およびシリコンウェーハからなるグループから選択される材料であることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  3. 前記剥離層はフルオロカーボン材料を含むことを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  4. 前記剥離層の前記第1の厚みは約50.0ナノメートルないし約150.0ナノメートルであることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  5. 前記シリコーンベースエラストマ層は、ポリジメチルシロキサン、SYLGARD182、SYLGARD183、SYLGARD184およびSYLGARD186からなるグループから選択される材料であることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  6. 前記シリコーンベースエラストマ層の前記第1の深さは約0.5ミリメートルないし約1.5ミリメートルであることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  7. 前記シリコーンベースエラストマ層を硬化させることは、約100.0℃で約4時間、前記マスター基板を加熱することを含むことを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  8. 前記剥離層から前記シリコーンベースエラストマ層を分離するステップは、前記シリコーンベースエラストマ層の端部をつかみ、前記剥離層から前記シリコーンベースエラストマ層を引き剥がすことにより、前記剥離層から前記シリコーンベースエラストマ層を剥離することを含むことを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  9. 前記インプリントスタンプを分離するステップはさらに、
    略平坦な基板上に前記シリコーンベースエラストマ層を配置すること、
    前記インプリントスタンプから前記シリコーンベースエラストマ層の前記余分な部分を切り離すために、前記インプリントスタンプの周囲を切断すること、
    前記インプリントスタンプが前記シリコーンベースエラストマ層の前記余分な部分と分離されるために、前記基板から前記シリコーンベースエラストマ層の前記余分な部分を引き剥がすこと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  10. 前記略平坦な基板は、ガラス、金属、プラスチックおよび石英からなるグループから選択される材料であることを特徴とする請求項9に記載の複製する方法。
  11. 前記薄いプラスチックフィルムはポリイミドおよびポリエステルからなるグループから選択される材料であることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  12. 前記薄いプラスチックフィルムの前記第3の厚みは約40.0マイクロメートルないし約100.0マイクロメートルであることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  13. 前記シリコーンゴムバッキングの前記第4の厚みは約0.125インチないし約0.25インチであることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  14. 前記フォトポリマー溶液を伸ばすことは、前記プラスチックフィルムの前記表面を横切って、第1の直径のワイヤを含むマイヤーバーを摺動させることを含むことを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  15. 前記マイヤーバー上の前記ワイヤの前記第1の直径は約50.0マイクロメートルないし約100.0マイクロメートルであることを特徴とする請求項14に記載の複製する方法。
  16. 前記フォトポリマー溶液は約50%のフォトポリマー材料と約50%のアセトンとの混合物を含むことを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  17. 前記フォトポリマー材料はNorland NOA 83Hフォトポリマーであることを特徴とする請求項16に記載の複製する方法。
  18. 前記フォトポリマー層の第5の厚みは、約5.0マイクロメートルないし約10.0マイクロメートルであることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  19. 前記フォトポリマー層上に前記インプリントスタンプを配置することはさらに、
    前記インプリントスタンプの端部を前記フォトポリマー層に接触させて配置し、前記端部を押えておくこと、
    前記パターニングされた表面の残りの部分を徐々に降ろしながら前記フォトポリマー層に接触させることとを含むことを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  20. 前記フォトポリマー層上の所定の場所に前記インプリントスタンプを配置するために、前記インプリントスタンプを前記フォトポリマー層の表面上で自由に動かすことをさらに含むことを特徴とする請求項19に記載の複製する方法。
  21. 前記フォトポリマー層上に前記インプリントスタンプを配置することはさらに、
    前記フォトポリマー層上の所定の場所に前記インプリントスタンプを配置するために、前記インプリントスタンプを前記フォトポリマー層上で自由に動かすことを含むことを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  22. 前記フォトポリマー層を硬化させるための前記紫外線は約300.0ナノメートルないし約400.0ナノメートルの波長を含むことを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  23. 前記紫外線はUVA紫外線光源によって生成されることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  24. 前記紫外線の前記所定の輝度は平方センチメートル当たり約150ミリワットであることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  25. 前記フォトポリマー層を硬化させるための前記第1の時間は、約5.0秒ないし約60.0秒であることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  26. 前記フォトポリマーシムの前記後硬化は、約100.0℃で約1時間、前記フォトポリマーシムを加熱することを含むことを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  27. 前記後硬化の後に、前記フォトポリマーシムをアセトンで洗浄することをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  28. 前記フォトポリマーシムを前記支持基板に取り付けることは、前記支持基板上に前記フォトポリマーシムを配置し、高温接着テープを用いて、前記フォトポリマーシムの一端を前記支持基板に固定することを含むことを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  29. 前記フォトポリマーシムのための前記支持基板は、ガラスおよび石英からなるグループから選択される材料であることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  30. 前記シムストックは、高温接着テープを用いて前記支持基板に取り付けられることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  31. 前記シムストックの前記第1の高さは約0.5ミリメートルないし約1.5ミリメートルであることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  32. 前記シムストックと前記フォトポリマーシムとの間の前記第1の距離は、約1.0ミリメートルないし約3.0ミリメートルであることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  33. 前記フォトポリマーシムおよび前記シムストックをコーティングするための前記シリコーンベースエラストマ材料は、ポリジメチルシロキサン、SYLGARD182、SYLGARD183、SYLGARD184およびSYLGARD186からなるグループから選択される材料であることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  34. 前記支持基板は約100℃の温度に予熱されることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  35. 前記支持基板を加熱することは、約100.0℃で約1時間、前記支持基板を加熱することを含むことを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  36. 前記マイヤーバー上の前記ワイヤの前記第2の直径は約1.0ミリメートルないし約2.0ミリメートルであることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  37. 前記支持基板の前記冷却は、前記支持基板が略室温まで冷却されるようにすることを含むことを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  38. 前記シムストックを分離することは、前記フォトポリマーシムに隣接する前記シムストックの一端に沿って前記コンプライアント媒体を切断することを含むことを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  39. 前記フルオロカーボン材料の前記第6の厚みは約50.0ナノメートルないし約150.0ナノメートルであることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  40. 前記転写接着層の前記第7の厚みは約20.0マイクロメートルないし約100.0マイクロメートルであることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  41. 前記転写接着層は光学的に透過性の材料であることを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  42. 前記光学的に透過性の材料は、ARclear DEV−8932透明シリコーン接着剤であることを特徴とする請求項41に記載の複製する方法。
  43. 前記転写接着層の前記第2の接着表面をベルト材料の表面に被着することにより、前記コンプライアント媒体を前記ベルト材料に積層することをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  44. 前記ベルト材料は光学的に透過性の材料であることを特徴とする請求項43に記載の複製する方法。
  45. 前記光学的に透過性の材料は、ポリエステルフィルムおよびマイラーからなるグループから選択される材料であることを特徴とする請求項44に記載の複製する方法。
  46. 前記転写接着層の前記第2の接着表面をシリンダの外側表面に被着することにより、前記コンプライアント媒体を前記シリンダに積層することをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  47. 前記シリンダは、ガラス、石英およびプラスチックからなるグループから選択される光学的に透過性の材料から形成されることを特徴とする請求項46に記載の複製する方法。
  48. 前記アモルファスフルオロポリマー材料はテフロンAFを含むことを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
  49. 前記フォトポリマーシムおよび前記シムストックに前記コンプライアント媒体をコーティングする前に、前記支持基板を予熱し、前記支持基板に、前記シリコーンベースエラストマ材料をコーティングするための準備をさせることをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の複製する方法。
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