JP2006168147A - 有機無機ハイブリッド材料とナノインプリント技術を用いた微細構造体の製造方法および微細構造体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ナノインプリント技術を用いて、透明 基板上にアルミニウム、ゲルマニウム、またはチタン等の金属酸化物および/またはアルコキシドを添加することにより屈折率を制御した有機無機ハイブリッド材料を塗布するステップと、前記有機無機ハイブリッド材料を塗布した基板をプリベイクするステップと、塗布された前記有機無機ハイブリッド材料に微細な凹凸部を有する金型を減圧状態の中で、圧着し、加熱するステップと、前記金型を前記有機無機ハイブリッド材料から離型するステップとにより、微細構造体を製造する。
【選択図】図1
Description
S.Y.Chou,et al.,Appl.Phys.Lett.67,3114(1995) S.Y.Chou,P.R.Krauss and P.JRenstrom,Science.85,272(1996)
また、請求項39に記載の発明によれば、請求項21に記載の発明の効果に加えて、請求項19に記載の発明の効果を得ることができる。
先ず、有機無機ハイブリッド材料を塗布する前に、透明基板を中性洗剤(または純水、アルコール、アセトン等でもよい。)を使用して、超音波洗浄を行う。次に、ガラス基板に有機無機ハイブリッド材料を塗布する。なお、ガラス基板は前記透明基板の例示であって、透明な基板であればガラス基板でなくてもよい。前記有機無機ハイブリッド材料にはSiアルコキシドを使用する。ただし、前記有機無機 ハイブリッド材料はSiアルコキシドに限定されるものではない。また、 前記有機無機ハイブリッド材料に屈折率を調整するための添加剤として、チタニウムテトライソプロキシド(Tiアルコキシド)、ゲルマニウムテトライソプロキシド(Geアルコキシド)およびチタン酸化物を加えてガラス基板に塗布する。他の添加剤として、ゲルマニウム酸化物、アルミニウムトリイソプロキシドおよびアルミニウム酸 化物も有効である。
601に示される部分を減圧状態にして行う。前記 減圧の条件は1乃至102Torrで、減圧状態下での、圧着・加熱時間は1乃至5分間である。このような減圧状態下で圧着・加熱を行うことにより金型の凹凸部が微細であっても、半硬化した有機無機ハイブリッド材料と前記金型の微細な凹凸部の間に生ずる微細な 空隙が半硬化した有機無機ハイブリッド材料で隙間無く埋められて、半硬化した有機無機ハイブリッド材料と前記金型の微細な凹凸部の間の密着性が改善され、前記金型の微細な凹凸部の形状が半硬化した有機無機ハイブリッド材料に精確に転写される。また、前記空隙を埋める効果に加えて、半硬化した有機無機ハイブリッド材料の中の泡をぬく効果もあり、その効果によっても、前記金型の微細な凹凸部の形状が半硬化した有機無機ハイブリッド材料に精確に転写される。次に、図1の(g)に示されるように、金型を前記透明基板から離型する。以上の工程により、前記ガラス基板上に10nm乃至10μmのピッチで、高さが10nm乃至10μmの微細な凹凸部が形成される。
±0.01の範囲内となる程度に同一物質化することをあらわしている。また、前記膜102と前記透明基板101が同一物質化して前記微細構造体104となる。
101は透明基板である。前記透明基板にレジスト202を 塗布する。第2番目のステップは図2の(c)および(d)に示される。微細金型203をレジスト202に圧着する。前記圧着はレジスト202を選択的に一定の部分の厚みを薄くするためである。図2の(e)は第3番目のステップを示す。前記微細金型103をレジストが塗布された基板101から離型する。その結果レジスト202は選択的に一定の範囲につき、その厚みが薄くなって残る部分(以下「残渣」という。)が生じる。次に、前記残渣を酸素プラズマによるドライエッチングで取り除く。その結果,図2の(f)に示されるように、前期透明基板101の上の一定の 部分に選択的にレジスト202が残る。第4番目のステップは図2の(g)および(h)に示される。選択的に一定の部分にレジストが残った前記基板に対してフッ酸系の化学薬品でエッチングをする。なお、CHF3およびCF4ガス等を原料に用いたプラズマによるドライエッチングも可能である。その結果、レジスト202が残っていない部分の透明基板が選択的に溶け、図2の(h)に示されるような凹凸部を有する基板を製造することができる。この従来の製造方法は、微細な凹凸部を形成するのには有効な方法であるが、エッチング 工程を使用するために製造コストが高価なものとなるという課題を有していた。
102 アルミニウム、ゲルマニウム、またはチタン等の金属酸化物
および/またはアルコキシドが添加された有機無機ハイブリッド 材料膜
103 微細凹凸部を有する金型
104 微細構造体
202 レジスト
203 微細凹凸部を有する金型
601 減圧装置部
603 試料台
605 金型取り付け部
Claims (44)
- ナノインプリント技術を用いた製造方法であって、
透明基板上にアルミニウム、ゲルマニウム、またはチタン等の金属酸化物および/またはアルコキシドを添加することにより屈折率を制御した有機無機ハイブリッド材料を塗布するステップと、
前記有機無機ハイブリッド材料を塗布した基板をプリベイクするステップと、
塗布された前記有機無機ハイブリッド材料に微細な凹凸部を有する金型を減圧状態の中で、圧着し、加熱するステップと、
前記金型を前記有機無機ハイブリッド材料から離型するステップと,を含むことを特徴とする透明基板上に微細凹凸部を有する構造体(以下「微細構造体」という。)の製造方法。 - 前記透明基板に塗布する有機無機ハイブリッド材料はその屈折率を屈折率が1.0乃至2.45の範囲内で制御可能であることを特徴とする請求項1に記載の微細構造体の製造方法。
- 前記有機無機ハイブリッド材料はその屈折率が1.0乃至2.45の範囲内で任意の値を有し、前記微細凹凸部の高さが10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチが10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項1に記載の微細構造体の製造方法。
- 前記微細凹凸部の屈折率は透明基板の屈折率から0.01を減じた値から透明基板の屈折率に0.01を加えた値の範囲内であり、前記微細凹凸部の高さが10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチが10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項1に記載の微細構造体の製造方法。
- 前記有機無機ハイブリッド材料は微細凹凸部を有する形状に整形されたのちに、固形化することにより前記透明基板の材質とその屈折率の相違が±0.01以内の範囲となる程度に同一物質化して、前記微細凹凸部の高さが10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチが10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項1に記載の微細構造体の製造方法。
- ナノインプリント技術を用いた製造方法であって、
前記透明基板の両面にアルミニウム、ゲルマニウム、またはチタン等の金属酸化物および/またはアルコキシドを添加することにより屈折率を制御した有機無機ハイブリッド材料を塗布するステップと、前記有機無機ハイブリッド材料を塗布した基板をプリベイクするステップと、塗布された前記有機無機ハイブリッド材料に微細な凹凸部を有する金型を減圧状態の中で、前記透明基板の両面から圧着し、加熱するステップと、前記金型を前記有機無機ハイブリッド材料から離型するステップと、を含むことを特徴とする前記透明基板の両面に微細凹凸部を有する構造体(以下「両面微細構造体」ともいう。)の製造方法。 - 前記透明基板に塗布する有機無機ハイブリッド材料はその屈折率を屈折率が1.0乃至2.45の範囲内で制御可能であることを特徴とする請求項6に記載の両面微細構造体の製造方法。
- 前記有機無機ハイブリッド材料はその屈折率が1.0乃至2.45の範囲で任意の値を有し、前記微細凹凸部の高さは10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチは10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項6に記載の両面微細構造体の製造方法。
- 前記微細凹凸部の屈折率は透明基板の屈折率から0.01を減じた値から透明基板の屈折率に0.01を加えた値の範囲内であり、前記微細凹凸部の高さが10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチが10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項6に記載の両面微細構造体の製造方法。
- 前記有機無機ハイブリッド材料は微細凹凸部を有する形状に整形されたのちに、固形化することにより前記透明基板の材質とその屈折率の相違が±0.01以内の範囲となる程度に同一物質化して、前記微細凹凸部の高さが10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチが10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項6に記載の両面微細構造体の製造方法。
- ナノインプリント技術を用いた製造方法であって、
アルミニウム、ゲルマニウム、またはチタン等の金属酸化物および/またはアルコキシドを添加することにより屈折率を制御した有機無機ハイブリッド材料を塗布するステップと、
前記透明基板上に塗布された塗布膜中に含まれる泡を減圧装置にて脱泡するステップと、
前記有機無機ハイブリッド材料を塗布した基板をプリベイクするステップと、
前記有機無機ハイブリッド材料に微細な凹凸部を有する金型を減圧状態の中で圧着し、加熱するステップと、
前記金型を前記有機無機ハイブリッド材料から離型するステップと,を含むことを特徴とする微細構造体の製造方法。 - 前記透明基板に塗布する有機無機ハイブリッド材料はその屈折率を屈折率が1.0乃至2.45の範囲内で制御可能であることを特徴とする請求項11に記載の微細構造体の製造方法。
- 前記有機無機ハイブリッド材料はその屈折率が1.0乃至2.45の範囲で任意の値を有し、前記前記微細凹凸部の高さは10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチは10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項11に記載の微細構造体の製造方法。
- 前記微細凹凸部の屈折率は透明基板の屈折率から0.01を減じた値から透明基板の屈折率に0.01を加えた値の範囲内であり、前記微細凹凸部の高さが10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチが10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項11に記載の微細構造体の製造方法。
- 前記有機無機ハイブリッド材料は微細凹凸部を有する形状に整形されたのちに、固形化することにより前記透明基板の材質とその屈折率の相違が±0.01以内の範囲となる程度に同一物質化して、前記微細凹凸部の高さが10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチが10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項11に記載の微細構造体の製造方法。
- ナノインプリント技術を用いた製造方法であって、
前記透明基板の両面にアルミニウム、ゲルマニウム、またはチタン等の金属酸化物および/またはアルコキシドを添加することにより屈折率を制御した有機無機ハイブリッド材料を塗布するステップと、前記透明基板の両面に塗布された塗布膜中に含まれる泡を減圧装置にて脱泡するステップと、前記有機無機ハイブリッド材料を塗布した基板をプリベイクするステップと、前記有機無機ハイブリッド材料に微細な凹凸部を有する金型を減圧状態の中で前記透明基板の両面から圧着し、 加熱するステップと、前記金型を前記有機無機ハイブリッド材料から離型するステップと,を含むことを特徴とする前記両面微細構造体の製造方法。 - 前記透明基板に塗布する有機無機ハイブリッド材料はその屈折率を屈折率が1.0乃至2.45の範囲内で制御可能であることを特徴とする請求項16に記載の両面微細構造体の製造方法。
- 前記有機無機ハイブリッド材料はその屈折率が1.0乃至2.45の範囲で任意の値を有し、前記微細凹凸部の高さは10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチは10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項16に記載の両面微細構造体の製造方法。
- 前記微細凹凸部の屈折率は透明基板の屈折率から0.01を減じた値から透明基板の屈折率に0.01を加えた値の範囲内であり、前記微細凹凸部の高さが10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチが10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項16に記載の両面微細構造体の製造方法。
- 前記有機無機ハイブリッド材料は微細凹凸部を有する形状に整形されたのちに、固形化することにより前記透明基板の材質とその屈折率の相違が±0.01以内の範囲となる程度に同一物質化して、前記微細凹凸部の高さが10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチが10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項16に記載の両面微細構造体の製造方法。
- 前記有機無機ハイブリッド材料の主成分はSiアルコキシドであり、それにTi酸化物および/またはTiアルコキシドおよび/またはGe酸化物および/またはGeアルコキシドを添加剤として加えることを特徴とする請求項1に記載の微細構造体の製造方法。
- 前記透明基板に塗布する有機無機ハイブリッド材料はその屈折率を屈折率が1.0乃至2.45の範囲内で制御可能であることを特徴とする請求項21に記載の微細構造体の製造方法。
- 前記有機無機ハイブリッド材料はその屈折率が1.0乃至2.45の範囲内で任意の値を有し、前記微細凹凸部の高さは10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチは10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項21に記載の微細構造体の製造方法。
- 前記微細凹凸部の屈折率は透明基板の屈折率から0.01を減じた値から透明基板の屈折率に0.01を加えた値の範囲内であり、前記微細凹凸部の高さが10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチが10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項21に記載の微細構造体の製造方法。
- 前記有機無機ハイブリッド材料は微細凹凸部を有する形状に整形されたのちに、固形化することにより前記透明基板の材質とその屈折率の相違が±0.01以内の範囲となる程度に同一物質化して、前記微細凹凸部の高さが10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチが10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項21に記載の微細構造体の製造方法。
- 前記有機無機ハイブリッド材料の主成分はSiアルコキシドであり、それにTi酸化物および/またはTiアルコキシドおよび/またはGe酸化物および/またはGeアルコキシドを添加剤として加えることを特徴とする請求項6に記載の両面微細構造体の製造方法。
- 前記透明基板に塗布する有機無機ハイブリッド材料はその屈折率を屈折率が1.0乃至2.45の範囲内で制御可能であることを特徴とする請求項26に記載の両面微細構造体の製造方法。
- 前記有機無機ハイブリッド材料はその屈折率が1.0乃至2.45の範囲内で任意の値を有し、前記微細凹凸部の高さは10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチは10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項26に記載の両面微細構造体の製造方法。
- 前記微細凹凸部の屈折率は透明基板の屈折率から0.01を減じた値から透明基板の屈折率に0.01を加えた値の範囲内であり、前記微細凹凸部の高さが10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチが10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項26に記載の両面微細構造体の製造方法。
- 前記有機無機ハイブリッド材料は微細凹凸部を有する形状に整形されたのちに、固形化することにより前記透明基板の材質とその屈折率の相違が±0.01以内の範囲となる程度に同一物質化して、前記微細凹凸部の高さが10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチが10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項26に記載の両面微細構造体の製造方法。
- 前記有機無機ハイブリッド材料の主成分はSiアルコキシドであり、それにTi酸化物および/またはTiアルコキシドおよび/またはGe酸化物および/またはGeアルコキシドを添加剤として加えることを特徴とする請求項11に記載の微細構造体の製造方法。
- 前記透明基板に塗布する有機無機ハイブリッド材 料はその屈折率を屈折率が1.0乃至2.45の範囲内で制御可能であることを特徴とする請求項31に記載の微細構造体の製造方法。
- 前記有機無機ハイブリッド材料はその屈折率が1.0乃至2.45の範囲内で任意の値を有し、前記微細凹凸部の高さは10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチは10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項31に記載の微細構造体の製造方法。
- 前記微細凹凸部の屈折率は透明基板の屈折率から0.01を減じた値から透明基板の屈折率に0.01を加えた値の範囲内であり、前記微細凹凸部の高さが10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部の高さは10nm 乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチは10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項31に記載の微細構造体の製造方法。
- 前記有機無機ハイブリッド材料は微細凹凸部を有する形状に整形されたのちに、固形化することにより前記透明基板の材質とその屈折率の相違が±0.01以内の範囲となる程度に同一物質化して、前記微細凹凸部の高さが10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチが10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項31に記載の微細構造体の製造方法。
- 前記有機無機ハイブリッド材料の主成分はSiアルコキシドであり、それにTi酸化物および/またはTiアルコキシドおよび/またはGe酸化物および/またはGeアルコキシドを添加剤として加えることを特徴とする請求項16に記載の両面微細構造体の製造方法。
- 前記透明基板に塗布する有機無機ハイブリッド材料はその屈折率を屈折率が1.0乃至2.45の範囲内で制御可能であることを特徴とする請求項36に記載の両面微細構造体の製造方法。
- 前記有機無機ハイブリッド材料はその屈折率が1.0乃至2.45の範囲内で任意の値を有し、前記前記微細凹凸部の高さは10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチは10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項36に記載の両面微細構造体の製造方法。
- 前記微細凹凸部の屈折率は透明基板の屈折率から0.01を減じた値から透明基板の屈折率に0.01を加えた値の範囲内であり、前記微細凹凸部の高さが10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチが10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項36に記載の両面微細構造体の製造方法。
- 前記有機無機ハイブリッド材料は微細凹凸部を有する形状に整形されたのちに、固形化することにより前記透明基板の材質とその屈折率の相違が±0.01以内の範囲となる程度に同一物質化して、前記微細凹凸部の高さが10nm乃至10μmであり、前記微細凹凸部のピッチが10nm乃至10μmであることを特徴とする請求項36に記載の両面微細構造体の製造方法。
- 請求項1乃至請求項40に記載された製造方法において、「塗布された前記有機無機ハイブリッド材料に微細な凹凸部を有する金型を減圧状態の中で、圧着し、加熱するステップ」を「塗布された前記有機無機ハイブリッド材料に微細な凹凸部を有する金型を圧着し、加熱するステップ」とする請求項1乃至請求項40に記載された製造方法。
- 請求項1乃至請求項41のいずれか一項に記載された微細構造体または両面微細構造体の製造方法により製造された微細構造体または両面微細構造体。
- 前記透明基板上に、アルミニウム、ゲルマニウム、またはチタン等の金属酸化物および/またはアルコキシドを添加することにより屈折率を透明基板の屈折率と±0.01の範囲内に調整した有機無機ハイブリッド材料を整形して、前記透明基板の表面に微細な凹凸部を設け、前期微細凹凸部の高さが10nm乃至10μmであり、ピッチが10nm乃至10μmであることを特徴とした微細凹凸部を有することを特徴とする構造体。
- 前記透明基板上に、チタンまたはゲルマニウム等の酸化物および/またはアルコキシドを添加することにより屈折率を透明基板の屈折率と±0.01の範囲内に調整した有機無機ハイブリッド材料を整形して、前記透明基板の表面に微細な凹凸部を設け、前期微細凹凸部の高さが10nm乃至10μmであり、ピッチが10nm乃至10μmであることを特徴とした微細凹凸部を有することを特徴とする構造体。
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