JP2007055235A - 環状オレフィン共重合体を含んでなるインプリントスタンプ - Google Patents

Abstract

【課題】インプリント製法でテンプレートから物体にパターンを転写するための、２工程製法を使用する方法を提供する。
【解決手段】第一工程では、テンプレート１表面のパターン２を、一種以上の環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）を含んでなる重合体材料３と接触させ、テンプレート１表面のパターン２と逆の構造化された表面を有する可撓性重合体レプリカを製造する。第二工程で、可撓性重合体レプリカをテンプレートから引き離した後、可撓性重合体レプリカの逆パターンを、基材上のレジスト層１４中にプレスし、テンプレート表面のパターンのレプリカをインプリントする。
【選択図】図１

Description

発明の分野

本発明は、テンプレートまたはスタンプの構造化された表面を基材の標的表面上にある成形可能な層と接触させることにより、テンプレートまたはスタンプから基材にパターンを転写するインプリント平版印刷の分野に関する。より詳しくは、本発明は、インプリント法で使用するための、そのような方法に好適な材料特性を有する重合体スタンプに関する。本発明は、そのような重合体スタンプを製造し、使用する、２工程製法にも関する。この２工程製法では、インプリントまたは射出成形により、テンプレートパターンのレプリカを可撓性重合体フィルム(foil)中に形成して中間重合体スタンプを製造し、その後、その重合体スタンプを第二工程で使用し、基材の標的表面に施した成形可能な層中にそのパターンをインプリントする。特に、本発明は、一種以上の環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）を含んでなる材料から製造された重合体スタンプ、およびそのような重合体スタンプの製造および使用に関する。

ナノ構造（すなわち１００ｎｍ以下のオーダーにある構造）を再現するための最も強力な技術の一つは、ナノインプリント平版印刷（ＮＩＬ）である。ナノインプリント平版印刷では、テンプレート（スタンプと呼ばれることが多い）の表面パターンの反転コピーが、基材を含む物体、およびそこに施されたレジストと呼ばれる成形可能な層、例えば重合体材料の被膜に転写される。物体を重合体被膜のガラス転移温度より高い適当な温度に加熱した後、スタンプを被膜に押し付け、続いて、所望のパターン深さが被膜中に転写された後、冷却し、スタンプを引き離す（デモールディングと呼ばれることが多い）。あるいは、基材をフォトレジスト材料、すなわち放射線に敏感であり紫外（ＵＶ）放射線で露光することにより架橋する重合体、または放射線で露光することにより重合体に硬化するプレポリマーで被覆する。これには、基材またはスタンプが放射線に対して透明であることが必要である。インプリントに続いて行う工程で、物体（基材およびパターン形成された重合体被膜を含む）を、例えばインプリント区域内で基材をエッチングすることにより後処理し、パターンを基材の標的表面に転写する。

上記のインプリント製法には、テンプレートから基材を覆う成形可能な層中への完全なパターン転写を達成するために考慮しなければならない幾つかの難点がある。

テンプレートおよび基材が同じ材料から製造されていない場合、これが一般的であるが、テンプレートおよび基材は異なった熱膨脹率を有する。つまり、テンプレートおよび基材を加熱や冷却する際、膨張や収縮の程度が異なる。寸法変化が小さくても、転写すべきパターンの特徴はマイクロメートル、さらにはナノメートルのオーダーにあるので、これはインプリント工程で壊滅的な場合がある。従って、複製忠実度が低下することになる。

可撓性のないスタンプまたは基材材料が使用されることが非常に多く、スタンプを基材に押し付けた時にスタンプと成形可能な層との間に空気が取り込まれることがあり、やはり複製忠実度が低下する。さらに、インプリント工程の際にスタンプと成形可能な層との間に粒子が入り込むと、特にスタンプも基材も可撓性材料から構成されていない場合、スタンプまたは基材が大きな損傷を受けることがある。スタンプまたは基材、もしくは両方への物理的な損傷は、非可撓性の基材から非可撓性のスタンプを引き離す際にも引き起こされることがあり、インプリント工程の後に、縦横比が高いパターンを包含する基材およびテンプレートを引き離すのは困難である。損傷を受けたスタンプは、通常、再使用できない。

発明の概要

本発明の目的は、複製忠実度が高く、容易で、工業的使用に適した、改良されたインプリント製法を提供することである。

この目的を達成するために、インプリント製法でテンプレートから物体にパターンを転写するための、２工程が関与する方法を提案する。第一工程では、構造化された表面を有するテンプレートを重合体材料と接触させ、テンプレート表面のパターンと逆の構造化された表面を有する可撓性重合体レプリカを製造する。次いで、そのように形成された、本明細書で中間重合体スタンプとも呼ばれる、可撓性重合体レプリカをテンプレートから引き離す。第二工程で、可撓性重合体レプリカの構造化された表面を第二テンプレートとして使用し、物体の成形可能な表面と接触させ、そのパターンのレプリカを、成形可能な物体表面にインプリントする。このレプリカは、中間重合体スタンプのパターンと反対の対照性(polarity)を有する構造化された表面を示し、本来のテンプレートのパターンと同じ対照性を示す。

インプリント製法に使用するテンプレートまたはマスターは、一般的に高価な製品であり、従って、テンプレートに対する摩耗または損傷は、最小に抑えるべきである。テンプレートは、どのような材料からでも製造できるが、Ｓｉ、Ｎｉまたは他の金属、もしくは石英から製造することが多く、所望により粘着防止層を施す。他方、インプリントすべき物体は、比較的硬い材料、例えばシリコンまたは他の半導体材料から製造することが多く、比較的軟質の成形可能なインプリント層で被覆する。物体をインプリントする工程は非常に重要である。すなわち、平行に配置することが重要であり、かつ、インプリントされた突出構造では成形可能な層の非常に小さな残留層が所望される（１０ｎｍ未満であることが多い）。従って、平行でない配置や過剰な圧力によって、テンプレートに損傷が生じる場合がある。ここで提案する２工程インプリント方法により、テンプレートは、テンプレート材料よりも軟らかい重合体材料に対してのみ使用され、従って、損傷の危険性が最小に抑えられる。

インプリント平版印刷における別の重要な問題は、接触している表面をデモールディングまたは剥離する工程である。高価なテンプレートを最終的な物体にインプリントする場合、両者のいずれに対しても損傷を回避しなければならない。この２工程製法を使用することにより、形成された重合体スタンプをテンプレートから引き離す時、および所望により、その後に使用する重合体スタンプをインプリントされた物体から引き離す時の、２つのデモールディング工程を含んでよい。以下に説明するように、第二の工程は、機械的分離を行わずに、インプリントされた物体と接触している間に、重合体スタンプを溶解させることにより、行うことができる。

２工程インプリント製法に好適な中間重合体スタンプ、および製法自体を提供する問題に直面し、一種以上の環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）を含んでなる材料から製造された中間重合体スタンプが、とりわけ有利であることが分かった。そのような材料を使用して得られる利点は、この重合体スタンプが優れた離型特性を示すことである。より詳しくは、この材料の表面張力または表面エネルギーが、第一および第二インプリント工程の両方で、重合体スタンプの好適な離型特性を与える。さらに、ＣＯＣ重合体スタンプは、ＵＶ光に対して透明であり、第二インプリント工程におけるＵＶを用いるインプリント製法に好適である。

ＣＯＣ重合体の重合体骨格は、炭素および水素のみから構成され、カルボニル、カルボキシル、エーテル、エステル等の極性基を全く含まない。これらの骨格に化学的に結合した、追加の極性基または非局在化電子状態を示す基が存在しない場合、ＣＯＣ重合体は、ポリエチレンまたはポリプロピレンの表面エネルギーに匹敵する低い表面エネルギーを有することが特徴である。さらに、重合体骨格の高いバンドギャップがＵＶ透明性につながり、これがこの材料を、ＵＶが使用されるインプリント製法に好適なものとしている。無論、表面エネルギーを増加する、および／またはバンドギャップを低減させるために、重合体骨格に化学的に結合した置換基を含む特定のＣＯＣ誘導体を合成することができ、ある程度、市販されている。しかし、これらのＣＯＣ誘導体は、本明細書中に記載する２工程製法における好適な候補と見なすことはできない。

本発明の好ましい実施態様では、第一の、または一次の重合体スタンプを製造する工程は、表面張力が１８ｍＮ／ｍ以下である接着防止層を施した、Ｓｉ、または、ニッケル、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタルまたはアルミニウム等の金属からなるテンプレートを使用して行う。そのような接着防止層としては、例えば自己集合した単層（ＳＡＭ）被膜を構造化されたテンプレート表面上に施すことにより、得られる。接着防止層は、例えばフッ素化アルキルリン酸誘導体、またはフッ素化アルキルポリリン酸誘導体、ＰＴＦＥまたはフッ素化アルキルシランを含んでなることができる。製造すべき重合体スタンプ用のＣＯＣ重合体材料と組み合わせて、２８〜４０ｍＮ／ｍの表面張力を有することにより、十分な接着防止特性が得られる。

第二のインプリント工程では、形成し、離型した重合体スタンプを基材へのパターン転写に使用する場合、特に重合体スタンプを機械的に離型させる場合には、材料特性を適合させる必要がある。この理由からも、ＣＯＣ含有重合体スタンプは優れた結果を示すことが判明した。表面張力が２８〜４０ｍＮ／ｍ、好ましくは２８〜３７ｍＮ／ｍ、さらに好ましくは３０〜３５ｍＮ／ｍのＣＯＣ誘導体を使用することにより、例えば表面張力が約４１ｍＮ／ｍであるＰＭＭＡに、さらに好ましくは、より高い表面張力を有するＵＶ架橋性またはＵＶ硬化性材料にも、インプリントすることができる。

発明の好ましい態様の詳細な説明

以下に、添付の図面を参照しながら本発明の実施態様をより詳細に説明する。

本発明は、本明細書で「２工程インプリント製法」と呼ぶ方法に関する。この用語は、第一工程においてナノメートルおよび／またはマイクロメートルサイズのパターン形成された表面を有するテンプレートの一個以上のレプリカを、インプリント工程または射出成形工程により、一個以上の可撓性重合体フィルムに形成する製法として理解される。このパターン形成された重合体フィルムは、第二工程で重合体スタンプとして使用することができる。あるいは、このパターン形成された重合体フィルムを、別の重合体フィルム上に別のインプリントを行うためのスタンプとして使用し、続いてこの別の重合体フィルムを第二工程で使用する。このように、本製法の第一工程は、パターンがオリジナルテンプレートのパターンに対して逆である可撓性のネガ型重合体レプリカ、およびパターンがオリジナルテンプレートのパターンと類似している、可撓性のポジ型重合体レプリカ、の両方を形成することができる。第二工程では、そのように製造されたレプリカを可撓性重合体スタンプとして使用し、続いて行う熱的インプリント、ＵＶインプリント、またはそれらの両方を使用するインプリント工程により、物体表面にそのパターンを再現することができる。

本明細書で使用する用語「ナノ−インプリント製法」または「インプリント製法」は、テンプレートまたはスタンプのナノ−および／またはマイクロ−構造化された表面の逆転したコピーを形成するための製法を意味し、その複写は、スタンプを成形可能な層、例えば重合体またはプレポリマーに押し付け、その層を変形させることにより形成される。その層は、ベースまたは基材の上に別に施された被膜でよく、その際、ベースおよび層は異なった材料から製造することができる。あるいは、その層は、単一材料物体の一部であってもよく、その場合、その層は、物体の表面から、物体の材料中の特定深さまで伸びる部分として定義される。インプリント（熱エンボス加工）工程の際、成形可能な層は、そのガラス転移温度Ｔｇより高い温度に加熱し、続いてガラス転移温度未満に冷却することができる、および／またはインプリント工程の際または後に、ＵＶ露光により、重合体を硬化または架橋させることができる。テンプレートの、およびインプリントされた層の、パターン形成された表面は、深さおよび幅の両方に関して、マイクロメートルまたはナノメートル尺度の構造を有することができる。

用語「複製忠実度」とは、スタンプ構造の、スタンプ表面の反転した構造的特徴(topography)が完全に再現されている、反転コピーが形成されることを意味する。

インプリント技術の分野における調査の中で、本発明者らは、中間スタンプ、および優れた２工程インプリント製法に使用する材料には、幾つかの特性が重要であることを見出した。これらの材料特性の幾つかは、
・この材料から厚さ１００〜１０００マイクロメートルの薄い可撓性フィルムをロール加工できる能力。
・重合体材料から構成されたフィルムをインプリント製法で変形させることにより、あるいはこの材料から構成された顆粒または粒子から射出成形により、ナノ−および／またはマイクロ−パターン形成された表面を有するスタンプもしくはテンプレートのレプリカを製造できる能力。
・材料は、４０ｍＮ／ｍ（またはダイン／ｃｍ）未満、好ましくは３７ｍＮ／ｍ未満、さらには３５ｍＮ／ｍ未満の低い表面エネルギーを有するべきであるが、無論、その表面エネルギーは、以下に記載する粘着防止層を備えたテンプレート表面の表面エネルギーより高い必要がある。
・材料は、第二インプリント工程の際にインプリントされる有機材料（例えば重合体、オリゴマーおよび／またはモノマー材料）と混合すべきではない。
・材料は、１００〜２５０℃の、明確に規定されたガラス転移温度を有するべきである。
・材料は、非常に高い透過率、すなわち３００ｎｍを超える波長に対して８０％の透過率（試験方法ＡＳＴＭＤ１００３）を有するべきである。

材料が有するべき他の好ましい特性は、
・線熱膨脹率（ＣＴＥ）６０〜８０×１０^−６ｍ／（ｍＫ）（試験方法ＡＳＴＭＤ６９６）、
・２％未満の低い成形収縮（試験方法ＡＳＴＭＤ９５５）、
・鉛筆硬度３Ｈ〜ＨＢ（試験方法ＪＩＳＫ５４０１）、
・屈折率１．４〜１．６、
・イソプロパノール、アセトンおよび硫酸に対する耐薬品性が、僅かに制限されるかまたは良好である。

上記の必要条件に適合することが判明している材料群としては、シクロ−オレフィン共重合体（ＣＯＣ）、すなわち、環状オレフィンモノマーおよびエタンを基剤とする重合体の部類である。これらの材料は、高ガラス転移温度、光学的透明性、低収縮率、低湿分吸着性および低複屈折を特徴とするが、これはほとんど、かさの張る環状オレフィン単位が不規則に、または交互に重合体骨格に付加しているためである。その理由から、共重合体は無定形になり、材料に所望の特性を与え、その材料が２工程インプリント製法に好適なものになる。様々な種類の環状モノマーおよび重合方法に基づく幾つかのＣＯＣ材料が市販されている。例えば、環状オレフィン共重合体は、独国のTicona GmbHまたは米国のMitsui Chemicals America, Inc.で、環状モノマー、例えば８，９，１０−トリノルボルナ−２−エン（ノルボルネン）または１，２，３，４，４ａ，５，８，８ａ−オクタヒドロ−１，４：５，８−ジメタノナフタレン（テトラシクロドデセン）とエタンとの連鎖共重合として製造され、それぞれ商品名TopasおよびApelで製品が市販されている。また、ＣＯＣは、日本の日本合成ゴム株式会社および米国のZeon Chemicals LPから、各種環状モノマーの開環メタセシス重合に続く水素化により製造され、それぞれArtonおよびZeonex/Zeonorの商品名で市販されている。

考慮すべき重要な特徴は、使用する材料の表面エネルギー、または表面張力である。液体中に置かれた分子は、その周囲の分子からあらゆる方向に引力（凝集性）をうける。これらの力は、分子と表面との間の分離間隔が十分に大きい場合互いに相殺される。しかし、分子と表面との間の分離が分子力の範囲より小さくなると、表面に対して直角で、液体の中心に向かう引力が生じる。このため、分子を液体の中心からその表面に移動させるには、仕事が必要になる、つまり表面の近くに位置する分子は、中心に位置する分子よりも高い位置エネルギーを有する。表面を増加するには、分子を表面に移動させる必要があり、この面積あたりの表面を造り出すのに必要な仕事の程度は、表面エネルギー、比表面エネルギー、またはｍＪ／ｍ^２またはエルグ／ｃｍ^２の単位で測定される面積あたりの表面エネルギーとして定義される。他方、液体はその表面積自体をできるだけ最小に抑えようとするので、表面を増加するには機械的に力が必要になる。表面縁部に対して作用する力をこれらの縁部で割ったものは、表面張力として定義され、ニュートンメートル^−１（Ｎ／ｍ）、ｍＮ／ｍ、またはダインｃｍ^−１で測定される。液体の場合、用語「比表面エネルギー」および「表面張力」は同義語であり、通常、「σ」または「γ」で略記される。一般的に、表面張力レベルは２５℃における値を代表するが、これらの値は、通常、温度が増加するにつれて低下する。

固体にも、表面を創出または増加するための仕事が必要である。固体のかたまりは、自然には開裂しないので、例えば開裂過程により表面を創出する場合、その系の内部エネルギーを増加しなければならない。液体に対して観察されるのと同じ様式で、固体に対しても、ある系の内部エネルギーの増加と、その創出される表面積との間の比例定数として、比表面エネルギーが定義される。比表面エネルギー自体は、材料の選択のみならず、例えば表面の構造的特徴によっても異なることに注意すべきである。最も低い表面エネルギーは、欠陥の無い単結晶の原子的に平らな表面を示す。しかしながら、ここで、表面の結晶学的構造は、全体の構造と比較して、表面エネルギーを最小にするようにより粗い超格子になるよう修正される。

マスターテンプレートの表面および可撓性重合体レプリカが製造される元となる重合体材料の表面は、インプリントを行った後、インプリントされたパターンに損傷を与えないように重合体スタンプをテンプレートから引き離すには、相互に十分な接着防止および粘着防止特性を示している必要がある。さらに、第二工程で、可撓性重合体レプリカの材料は、基材上のレジスト材料層の表面に対して十分な接着防止特性を示す必要がある。

低い表面エネルギー値を有する液体は、エネルギーが最小に抑えられるために、一般的により高い値を有する固体上に広がる。反対の場合には、逆のことが起こる。従って、本発明の異なった材料間の良好な接着防止および粘着防止特性には、異なった材料の表面エネルギー間の下記の関係が与えられる。
σ_固体（テンプレート材料）＜σ_液体（重合体材料）、かつ
σ_固体（重合体材料）＜σ_液体（レジスト材料） (1)

ここで、テンプレート材料とは、重合体材料と接触する表面の材料を意味し、従って、粘着防止層が備わっている場合には、テンプレートの粘着防止層を意味する。また、用語「表面エネルギー／張力」とは、真空中での材料に該当することにも注意すべきである。実際的な理由から、この用語は、固体−空気および液体−空気界面の場合に使用されることが多い。固体−液体界面の濡れ特性を絶対的に正確に評価するには、「界面エネルギー」をさらに考える必要があり、ヤングの式が平衡状態
σ_{固体−真空}−σ_{固体−液体}＝σ_{液体−真空}ｃｏｓ（ψ） (2)
を表す。

ここで、固体表面と液体表面との間の接触角度ψは、完全に濡れないかもしく反接着性の挙動には、９０°〜１８０°になければならず、これはσ_{固体−真空}＜σ_{固体−液体}の関係が導かれる。さらに、場合により、界面の連結強度を慎重に研究するには、表面エネルギーの分散部分σ_ｉ ^ｄ（非極性、長範囲London力を表す）や、その極性部分σ_ｉ ^Ｐ（極性、短範囲非London力を表す）を考慮しなければならない。界面エネルギー（σ_{固体−液体}）ならびにσ_ｉ ^ｄおよびσ_ｉ ^Ｐは、通常は未知であるものの、等式(1)の関係で十分であり、より有効な近似であると考えられる。その際、σ_固体（テンプレート材料）が、粘着防止被膜で被覆されたオリジナルテンプレートまたはスタンプの表面エネルギーを意味し、σ_液体（重合体材料）が、ガラス転移温度より高い温度に加熱された可撓性重合体フィルムの表面エネルギーを意味し、σ_固体（重合体材料）が、インプリントを行った後の固相中の可撓性重合体フィルムの表面エネルギーを意味し、σ_液体（レジスト材料）が、基材表面上に堆積したレジスト材料の表面エネルギーを意味する。

本発明の、表面張力が２８〜４０ｍＮ／ｍであるＣＯＣ重合体材料により、他の材料と比較して顕著な接着防止特性が得られ、本発明のインプリント製法で使用するのに理想的であることを見出した。しかし、すべてのＣＯＣがこの範囲内の表面張力を有する訳ではないことに注意すべきである。IUPAC Technical Report「Chemical Structure and Physical Properties of Cyclic Olefin Copolymers」、Pure Appl. Chem., Vol. 77, No. 5, pp.801-814, 2005, DOI: 10.1351/pac200577050801に開示されているように、市販されている多くのＣＯＣに対してJ.Y. Shinらが試験を行っている。試験した６種類のＣＯＣ重合体の中で、５種類が２８〜４０ｍＮ／ｍの範囲内にあり、２種類が２８〜３７ｍＮ／ｍの範囲内にあり、１種だけが３０〜３５の範囲内にある。接着防止特性の問題だけを考えると、より広い範囲内にあるＣＯＣが等式(1)におけるσ_固体（重合体材料）の条件を満たし、従って、マスターテンプレート表面張力が２０ｍＮ／ｍ未満、典型的には１８ｍＮ／ｍ以下であり、基材に塗布されるレジスト層が４５ｍＮ／ｍの領域にある場合、ここに記載する２工程インプリント製法に有利である。好ましい実施態様では、テンプレートがＳＡＭ粘着防止被覆を有し、テンプレートに約１８ｍＮ／ｍの表面張力を与え、基材上に、表面張力約４５ｍＮ／ｍのＵＶ架橋性レジスト材料、例えばSU8を使用する中間重合体スタンプに最も望ましい表面張力は、約３１．５ｍＮ／ｍ、または３０〜３３ｍＮ／ｍであろう。

ここで、用語「可撓性重合体フィルム」は、可撓性で、延性があり、透明な重合体フィルムを意味する。本発明により、可撓性重合体フィルム、またはパターン形成された場合の重合体スタンプは、シクロ−オレフィン共重合体（ＣＯＣ）を含んでなる。好ましくは、重合体フィルムは一種以上のＣＯＣから均質に製造されるが、別の実施態様では、重合体フィルムの材料は、他の化合物も含んでもよい。好ましい実施態様では、重合体フィルムは、一種以上の慎重に選択されたＣＯＣ誘導体から製造され、重合体フィルムの表面張力は２８〜４０ｍＮ／ｍである。好ましい狭い範囲は、２８〜３７ｍＮ／ｍ、３０〜３５ｍＮ／ｍ、さらには３０〜３３ｍＮ／ｍである。

さらに、ＣＯＣ材料から形成された重合体フィルムは、架橋もしくは、放射線感応性成形層を固化する他の方法において使用する波長領域に対して透明であり、それによって、第二インプリント工程で重合体スタンプを使用して基材上にインプリントする場合、放射線を使用するインプリントを選択的に使用することができ、マスターテンプレートと基材との両方を、使用可能な波長領域の放射線に対して不透明の材料で形成することができる。

テンプレートは、製造が比較的高価な部品であり、損傷したテンプレートは一般的に修復や再使用することができない。しかし、重合体スタンプは、本発明の方法により、比較的安価な材料から容易に製造できるため、数回または１回だけでも、使用した後に廃棄するのが好ましい。重合体スタンプを基材から剥離または引き離して廃棄するか、または基材の標的表面になお付着性している場合には、重合体スタンプは溶解するが、基材または基材の標的表面上の固化成形層は溶解しないような好適な液体溶液を含む浴中に溶解させることができる。

形成された重合体スタンプは、基材の標的表面上にインプリントするための二次テンプレートとして使用し、基材は一般的に重合体材料ではないので、一般的に重合体スタンプと基材の熱膨脹率は異なっている。そのような状況から生じる上記の欠点を克服するために、少なくとも、重合体スタンプを基材上の成形可能な層に押し付ける第二インプリント工程は、本発明の一実施態様における、放射線と熱の使用を組み合わせたインプリント製法により行う。この方法では、放射線感応性材料を基材上に成形可能な層として使用し、重合体スタンプおよび基材をプレスし、その成形可能な層を放射線で照射して、形成層に接着防止特性焼き付けする工程、および好ましくは圧力を解除して、重合体スタンプを基材から引き離す工程も、温度制御装置を使用して一定に維持した高温で行うのが好ましい。温度制御装置は、典型的にはヒーター装置、および熱供給のバランスをとり、決められた温度に加熱し、維持するための制御回路、および場合により、冷却装置も含まれる。

ここで、２工程製法の第一、または一次工程を、図面の図１ａ〜１ｆを参照しながら説明する。２種類の異なった実施態様による一次工程の方法を図１に図式的に示す。図１ａ〜１ｆの方法は、熱インプリントを使用する中間重合体スタンプの形成を例示したものである。しかし、以下に概略を記載するように、重合体スタンプを形成するための他の可能な技術もある。

図１ａは、シリコン、ニッケルまたはアルミニウム等の他の金属、石英から製造されるか、または重合体材料からでも製造されるテンプレート１を示す。テンプレート１は、リブ、溝、突起または窪みを含み、マイクロメートルまたはナノメートルのオーダーにある高さおよび幅を有するパターン形成された表面２を有する。好ましくは、テンプレート表面２には、以下に説明するように、接着防止層を施す。テンプレート１は、表面２が、ＣＯＣ材料を含んでなるか、またはＣＯＣ材料から均質に製造された可撓性重合体フィルム３の表面４に面し、接触するように配置する。

図１ｂ）に例示するような好適なインプリント方法により、テンプレート表面２の反転パターンが、可撓性重合体フィルム３の表面４で、表面層中に形成される。テンプレート表面２を重合体フィルム３の表面と接触させて配置した後、重合体フィルムを、フィルムに使用したＣＯＣ重合体のガラス転移温度Ｔｇより高い温度に加熱する。表面層がそのガラス転移温度に達した時、圧力を加えてテンプレート１と重合体フィルム３とをプレスし、表面２のパターンを重合体フィルム３の表面４における表面層にインプリントする。プレスは、本発明の方法の二次工程に関してより詳細に説明するように、メンブランを使用して供給される液体またはガス圧を使用するソフトプレス技術により達成することができる。あるいは、より一般的なハードプレス技術も使用できる。一次工程で形成される重合体スタンプは最終製品ではないので、一次工程における平行性は、二次工程程厳密な要素ではない。

図１ａ）〜ｃ）による熱的ＮＩＬ製法では、テンプレート２をＣＯＣ材料、例えばTicona、米国から市販のTopas、またはZeon Corp.、日本国で市販のZeonorの好適なシートで覆う。好ましくはインプリントメンブランを重合体シートの上に置いた後、サンドイッチ構造を真空吸引し、加熱する。インプリント温度に達した時、メンブランの後に存在する媒体、例えば液体、好ましくはガスを２０〜８０バールに加圧する。パターン転写の後、そのようにして形成された重合体スタンプをマスターから引き離す。良好な熱可塑性シートは、インプリント温度および剥離温度、ならびに続く工程で型として作用する必要がある形成されたナノメートル構造の機械的強度、に関して狭い処理寛容度を有する。ＵＶ放射線に対する高度の透明性が非常に有益である。これらの特性は、ＣＯＣ材料の重合体フィルムを使用することにより得られる。

使用する具体的な処理、すなわち熱的、ＵＶ、または一定温度における熱とＵＶの組合せ、に応じて、インプリントを行った後に、選択した材料およびその特性に応じて、重合体フィルムを冷却した後に、または冷却せずにテンプレート１およびインプリントされた重合体フィルム５を分離することができる。重合体表面４からテンプレート１を引き離した後、図１ｃ）に示す、レプリカとも呼ばれる、その表面４にオリジナルテンプレート１のパターンに対して逆転した、またはネガ型の、インプリントされた重合体フィルム５は、可撓性重合体スタンプ５として使用することができる。

図１１〜１３は、射出成形により重合体スタンプを形成するための別の方法を例示する。図１１で、第一支持部品１２０を、支持表面１２１と共に、テンプレート１の構造化された表面２に対して平行に配置し、小さな中間空間１２７が、重合体スタンプの最終的な平均厚さを限定する。重合体材料１２５は、好ましくは粒子またはペレットの形態で供給し、ほとんどの場合、固体重合体材料を溶融した形態に加熱するためのヒーター１２６を使用し、融解室１２４中で溶融させる。導管１２２が融解室１２４から、支持表面１２１とテンプレート表面２との間の空間１２７に、例えば図に示すように支持表面１２１中のオリフィスを通して伸びている。あるいは、導管は、支持部品１２０とテンプレート１との間の側部から空間１２７に導くこともできる。さらに、射出装置１２３を備え、溶融重合体材料を導管１２２を通して空間１２７中に押し出すことができる。融解室１２４中で重合体を融解させる代わりに、重合体は、射出装置１２３および導管１２２を通る途中で融解させることもできる。

支持部材１２０およびテンプレート１を、好ましくは第二の支持部材（図には示していない）上に載せ、図１１に示すように接近させて平行に配置した後、射出装置１２３を操作し、溶融重合体を射出する。図に示す例では、射出装置１２３は、モーター（図には示していない）で駆動して回転させるスクリューを含み、導管１２２を通して溶融重合体を上に駆動する。図１２に示すように、溶融重合体は空間１２７の中に押し込まれ、パターン形成された表面２の中に形成された窪みを包含する空間を充填する。テンプレート表面２は、冷却手段（図には示していない）、例えばテンプレート１を保持する第二支持部品中に配置された冷却流体用のダクトにより、重合体材料１２５の融解温度より低い温度を有するように制御される。このようにして、溶融重合体材料が急速にプレスされて空間１２７を充填すると、重合体材料は冷却により固化する。

次いで、テンプレート１を固化した重合体材料から引き離し、図１３に示すように、テンプレート表面２の反転レプリカであるスタンプ表面４を有する重合体スタンプを形成する。離型またはデモールディングは、公知のいずれかの技術により行うことができる。

本発明により、重合体スタンプ５は、二次工程で使用し、表面４のパターンを標的基材に転写するか、または別の一次工程で使用し、上記と類似の方法により、図１ｄ）〜１ｆ）に示すように、第二の反転レプリカ８を別の可撓性重合体フィルム６中に形成する。別の一次工程を使用する目的は、標的基材中に形成される最終的なパターンが、確実にテンプレート表面のパターンの反転になることである。この実施態様では、ガラス転移温度およびインプリント温度が、可撓性重合体スタンプ５のそれよりも低い重合体から構成された重合体フィルム６を使用する。さらに、重合体フィルム６および可撓性重合体スタンプ５の係合表面４および７は、互いに接着防止特性を示す。好ましい実施態様では、接着防止特性は、使用する重合体フィルムの化学的性質のために、最初から存在する。さらに、接着防止特性は、重合体表面の一方または両方に好適な離型剤を含んでなる接着防止層を堆積させることにより、さらに強化することができる。さらに、重合体フィルム６が、放射線露光によって架橋される場合は、重合体フィルム５および６の少なくとも一方は、作用する放射線に対して透明であるか、フィルム６の表面層、または大きな塊からなる場合はフィルム６の全体を架橋させる十分な放射線を透過させる必要がある。

パターンに関して、第一重合体スタンプ５を反転させた、従ってテンプレート１と実質的に等しい新しい重合体スタンプ８の形成では、重合体スタンプ５を、そのパターン形成された表面４を第二重合体フィルム６の表面７に向け、それと接触させて配置する。前と同様に、第二重合体フィルム６は、かさが大きくてもよいし、あるいは表面７で表面層を付けるキャリヤーシートを有することもできる。フィルム６の表面層で表面４のパターンをインプリントできるためには、熱的インプリント製法を使用する場合、フィルム６をその表面層のガラス転移温度より上に加熱する。次いで、図１ｅ）に示すように、圧力を加えて、第一重合体スタンプ５を重合体フィルム６の表面層中にプレスする。インプリントを行った後、ほとんどの場合、重合体フィルム９を冷却した後、可撓性重合体スタンプ５を重合体フィルム６から機械的に引き離すか、あるいは一種以上の好適な溶剤を使用し、好適な方法で、スタンプ５全体またはその一部を化学的に溶解させることができる。その結果、オリジナルテンプレート１のパターンに対応するパターンを有する表面７を備えた新しい重合体スタンプ８が得られる。

そのようにして製造された、オリジナルテンプレート１のパターンと逆の、または同等の表面パターンをそれぞれ有するレプリカ５または８は、本発明の二次インプリント工程で、可撓性重合体テンプレートとして、図１ｇ）〜１ｉ）でそれぞれ左側および右側に図式的に示すように使用される。ここで、可撓性重合体スタンプ５または８の表面４または７は、標的表面１７を有する基材１３を含む物体１２の表面１６と接触させて配置され、その標的表面１７は、放射線感応性材料、例えば放射線で露光することにより架橋し得るプレポリマーまたは重合体、の薄い成形表面層１４で被覆されている。可撓性重合体スタンプ５または８の表面４または７は、それらの表面の材料組成により、成形層１４の表面１６に対して接着防止特性を示す。可撓性重合体テンプレート５または８の一方および物体１２を一緒に押し付けるように作用させる圧力、および重合体フィルム１４の選択された部分の放射線露光により、図１ｈに示すように、成形可能な層１４の中に重合体スタンプ表面の反転したパターンが形成される。可撓性重合体スタンプ５または８は、作用させる放射線に対して透明であるか、または僅かな吸収を示し、放射線で露光した時に表面層１４の材料を硬化または架橋させるのに必要な、十分な量の放射線を透過させる。図１ｈ）に示すように、インプリントおよび接着防止特性焼き付けを行った後、可撓性重合体スタンプ５または８は、基材１３から機械的に引き離すか、あるいは一種以上の好適な溶剤を好適な方法で使用し、重合体スタンプ５または８全体もしくはその一部を化学的に溶解させることができる。

図１ｉ）は、可撓性重合体スタンプ５または８を引き離した後に得られるインプリント物体１２を示す。転写されたパターンを基材に永久的に固定するために、典型的にはさらなる処理工程を行い、残留フィルム１４の最も薄い部分を除去し、基材の標的表面１７を露出させ、次いで標的表面をエッチングするか、または別の材料で被覆する。しかし、このさらなる処理の詳細は、本発明を理解する上で重要ではない。

図１は、本発明の方法を比較的簡単に示している。破線より上に示す一次工程は、かさの大きいＣＯＣ重合体フィルムに熱的インプリントを直接使用するか、または射出成形により行うことができる。工程１ａ）〜１ｃ）に熱的インプリントを使用する場合、例えばニッケルからなるテンプレート１と、重合体フィルム３との間に、一般的に熱膨脹の差が生じる。しかし、パターン構造の高さよりかなり大きい厚さを有する重合体フィルム３の弾性および可撓性により、テンプレート１が熱膨脹する時に、重合体フィルムが、フィルム表面４上のパターン特徴を損なうことなく、確実に伸張および収縮する。重合体フィルムの厚さは、典型的には５０〜５００μｍであるのに対し、パターン構造の高さおよび深さは、下記の例により示すように、５ｎｍ〜２０μｍであるが、他のサイズも可能である。

しかしながら、破線の下に示す第二工程は、熱および放射線を組み合わせて行うのが好ましい。この理由は、基材に対してインプリントを行う場合、基材の標的表面上の残りの、または残留表面は、一般的に極めて薄く、数ナノメートルのオーダーにあるためである。従って、熱膨脹率が異なったスタンプおよび重合体のサンドイッチ対を加熱および冷却すると、細かい構造を損なうことが多く、完全に裂ける傾向がある。しかし、本発明の一実施態様による、プレス、放射および後焼き付け工程がすべて制御された一定温度で行われる方法では、熱膨脹の影響が排除される。

図５〜７は、本発明の一実施態様の二次工程における、実際のパターン転写、またはインプリント工程の基本的な処理工程を図式的に示す。これらの図面は、図１ｇ）〜１ｈ）の左側または右側の例に相当するが、より詳細に示している。二次インプリント工程は、純粋に熱的なインプリント方法、すなわち重合体スタンプを、ガラス転移温度より上に加熱した重合体層中にプレスし、続いて冷却および離型する方法でよい。そのような実施態様では、基材層１４のガラス転移温度Ｔｇが、ＣＯＣのガラス転移温度よりも低くなければならないので、ＣＯＣ重合体スタンプの材料に関して、重合体を慎重に選択する必要がある。一例として、重合体スタンプは、Ｔｇ＝１３６°のZeonor ZF14フィルムまたはＴｇ＝１３９°のZeonex E48Rフィルムから製造できるのに対し、成形可能な基材層１４は、Ｔｇ＝９３°のＰＭＭＡでよい。しかし、好ましい実施態様は、基材層１４として、ＵＶ放射線により硬化または架橋させることができる材料を使用する。

図５に、図１における重合体スタンプ５または８に対応し得る重合体スタンプ１０を示す。重合体スタンプ１０は、表面４または７に対応する構造化された表面１１を有し、高さおよび幅が１ｎｍ〜数μｍで、より小さくても、大きくてもよい、三次元的な突起および窪みが形成された、転写すべき所定のパターンを有する。重合体スタンプ１０の厚さは、典型的には１０〜１０００μｍである。基材１２は、重合体スタンプ表面１１に対して実質的に平行に配置された標的表面１７を有し、図５に示す初期段階では表面間に空間を有する。基材１２は、基材ベース１３を含み、そこに重合体スタンプ表面１１のパターンを転写する。図には示していないが、基材は、基材ベース１３の下に支持層を含んでいても良い。重合体スタンプ１０のパターンを、重合体材料にインプリントすることにより、基材１２に直接転写する方法では、該材料は、基材の標的表面１７上に表面層１４として直接施すことができる。破線で示す別の実施態様では、例えば第二重合体材料の転写層１５も使用する。そのような転写層の例、および続いて基材ベース１３にインプリントパターンを転写する際にどのように使用するかは、米国特許第６，３３４，９６０号に記載されている。転写層１５を包含する実施態様では、標的表面１７は、転写層１５の上側または外側表面を指し、これが基材ベース表面１８上に配置されている。

基材１２は、ヒーター装置２０の上に配置される。ヒーター装置２０は、好ましくは金属、例えばアルミニウムのヒーター本体２１を含んでなる。ヒーター素子２２がヒーター本体２１に接続され、または含まれており、熱エネルギーをヒーター本体２１に伝達する。一実施態様では、ヒーター素子２２は、ヒーター本体２１中のソケットに挿入された電気埋込ヒーターである。別の実施態様では、電気加熱コイルをヒーター本体２１の内側に備えるか、またはヒーター本体２１の下側表面に取り付ける。さらに別の実施態様では、加熱素子２２は、ヒーター本体２１の中に形成された通路であり、該通路を通して加熱流体を流す。ヒーター素子２２は、外部エネルギー供給源（図には示していない）に接続するためのコネクタ２３をさらに備えている。電気的加熱の場合、コネクタ２３は、好ましくは電流供給源に接続するための電気接点である。加熱流体を通すために形成された通路を使用する実施態様では、該コネクタは、好ましくは加熱された流体の供給源に取り付ける導管である。加熱流体は、例えば水、または油でよい。さらに別の選択肢では、ヒーター素子２２として、ヒーター本体２１上に赤外放射線を放射するＩＲ放射線ヒーターを使用する。さらに、ヒーター装置２０には、加熱素子２２を選択された温度に加熱し、その温度を一定の温度公差内に維持するための温度制御装置（図には示していない）が含まれる。様々な種類の温度制御装置がこの分野で良く知られており、従って、ここでは詳細に考察しない。

ヒーター本体２１は、好ましくは１個の鋳造金属、例えばアルミニウム、ステンレス鋼、または他の金属である。さらに、ヒーター本体２１から基材１２を通して熱を伝達し、層１４を加熱するために、ヒーター装置２０の、基材１２に接続された上側で一様な熱配分が達成されるように、一定の質量および厚さを有する本体２１を使用するのが好ましい。２．５”基材をインプリントするのに使用されるインプリント方法には、直径が少なくとも２．５”、好ましくは３”以上、厚さが少なくとも１ｃｍ、好ましくは少なくとも２ｃｍまたは３ｃｍのヒーター本体２１を使用する。６”基材をインプリントするのに使用されるインプリント方法には、直径が少なくとも６”、好ましくは７”以上、厚さが少なくとも２ｃｍ、好ましくは少なくとも３または４ｃｍのヒーター本体２１を使用する。ヒーター装置２０は、ヒーター本体２１を温度２００〜３００℃まで加熱できるのが好ましいが、ほとんどの方法にはより低い温度で十分である。

層１４を制御しながら冷却するには、ヒーター装置２０は、ヒーター本体２１に接続された、または含まれる、ヒーター本体２１から熱エネルギーを移動させるための冷却素子２４をさらに備えることができる。好ましい実施態様では、冷却素子２４は、冷却流体を流すための、ヒーター本体２１中に形成された通路を含んでなる。冷却素子２４は、外部の冷却源（図には示していない）に接続するためのコネクタをさらに備える。好ましくは、該コネクタ２５は、冷却流体供給源に取り付けるための導管である。該冷却流体は、水が好ましいが、油、例えば絶縁油、でもよい。

本発明の好ましい実施態様では、好ましくはスピンコーティングできる放射線架橋性の熱可塑性重合体溶液材料を層１４に使用する。これらの重合体溶液は、光化学的に増感させることができる。そのような材料の例は、Micro Resist Technologyから市販のＵＶ架橋性mr-L6000.1 XPである。そのような放射線架橋性材料の他の例は、ネガ型フォトレジスト材料、例えばShipley ma-N 1400、SC100およびMicroChem SU8、である。スピンコーティングできる材料が、基材全体を正確に被覆できるので、有利である。

別の実施態様では、層１４に、放射線により重合しうる液体またはそれに近い液体プレポリマー材料を使用する。層１４に使用できる、市販の重合可能な材料の例としては、ZEN Photonics, 104-11 Moonj i-Dong, Yusong-Gu, Daejeon 305-308、韓国で市販のNIP-K17、NIP-K22、およびNIP-K28がある。NIP-K17は、主成分がアクリレートであり、２５℃における粘度が約９．６３ｃｐｓである。NIP-K22も、主成分がアクリレートであり、２５℃における粘度が約５．８５ｃｐｓである。これらの物質は、１２ｍＷ／ｃｍ２を超える紫外放射線に２分間露出下で硬化するように設計されている。層１４に使用できる、市販の重合可能な材料の別の例は、Micro Resist Technology GmbH、Koepenicker Strasse 325, Haus 211, D-12555 Berlin, 独国で市販のOrmocoreである。この物質は、無機−有機ハイブリッド重合体の組成を有し、不飽和で、１〜３％の光重合開始剤を含む。２５℃における粘度３〜８ｍＰａｓはかなり高く、この液体は、波長３６５ｎｍで５００ｍＫ／ｃｍ^２の放射線に露出することにより、硬化させることができる。他の使用可能な材料は、米国特許第６，３３４，９６０号に開示されている。

これらの材料および他の、本発明の実行に使用できる材料すべてに共通することは、成形可能であり、放射線、特にＵＶ放射線で露光した時に、例えば重合体溶液材料の架橋またはプレポリマーの硬化により、固化する能力を有することである。これらの材料は、一般的に表面張力が４０ｍＮ／ｍを超え、典型的には約４５ｍＮ／ｍ以上でもある。

基材表面張力上に堆積させたときの層１４の厚さは、上部および底部ケース面積に応じて、典型的には１０ｎｍ〜１０μｍである。硬化または架橋し得る材料は、好ましくは液体形態で基材１２上に、好ましくはスピンコーティングにより、または所望によりローラーコーティング、ディップコーティング等により、塗布する。先行技術のステップアンドフラッシュ法と比較した本発明の優位性の一つは、典型的には架橋性重合体材料を使用する場合、重合体材料を基材全体にスピンコーティングできることであり、これは、層に優れた均質性を与える、有利で迅速な方法である。架橋性材料、例えば上記の材料は、典型的には通常の室温で固体であり、従って、高温で予備被覆された基材を都合良く使用できる。他方、ステップアンドフラッシュ法は、単一工程で大きな表面を取り扱うことが不可能なので、反復する表面部分に対する反復配分を使用する必要がある。このために、ステップアンドフラッシュ法およびそのような方法を実行するための機械の両方が、複雑で、サイクル時間に関して時間がかかり、制御が困難になる。

本発明の好ましい実施態様では、インプリント、放射線によるインプリント層材料の固化、および材料の後焼き付けの処理工程を一定温度で行う。

図５の矢印は、重合体スタンプ表面１１が成形可能な材料層１４の表面１６にプレスされることを示している。この工程で、好ましくはヒーター装置２０を使用して層１４の温度を制御し、層１４の材料に好適な流動性を与える。従って、層１４の架橋性材料に対して、ヒーター装置２０を制御し、層１４を、層１４の材料のガラス温度Ｔｇを超える温度Ｔｐに加熱する。これに関して、Ｔｐは、処理温度またはインプリント温度を意味し、インプリント、露光、および後焼き付けの処理工程に共通の、一つの温度レベルを示す。一定温度Ｔｐのレベルは、架橋性材料の場合にはガラス転移温度Ｔｇを超える必要があり、層の放射線硬化させた材料の後焼き付けにも好適でなければならないので、無論、層１４に選択された材料の種類によって異なる。放射線架橋性材料には、Ｔｐは典型的には２０〜２５０℃であり、５０〜２５０℃であることも多い。mr-L6000.1 XPの例では、インプリント、露出および後焼き付けの全体を通して、１００〜１２０℃の一定温度で試験を行い、成果を上げている。放射線硬化性プレポリマーを使用する実施態様では、そのような材料は、典型的には室温で液体または近液体であり、従って、インプリント用に十分軟らかくするための加熱をほとんど、または全く必要としない。しかし、これらの材料も、露出後に、重合体スタンプから分離する前に、一般的に後焼き付けを行う必要がある。従って、処理温度Ｔｐは、図５の工程で開始するインプリント工程ですでに、好適な後焼き付け温度レベルに設定する。

図６は、重合体スタンプ表面１１の構造が、材料層１４中にどのようにインプリントするかを示しており、材料層は、液体または少なくとも軟質の形態にあり、その時点で押し付けられ、重合体スタンプ表面１１中の窪みを充填する。例示する実施態様では、重合体スタンプ表面１１中の最も高い突起は、基材表面１７まで貫通しない。これは、基材表面１７、および特に重合体スタンプ表面１１を、損傷から保護する上で有利である。しかし、別の実施態様、例えば転写層を含む実施態様では、インプリントを転写層１７まで完全に行うこともできる。図５〜７に例示する実施態様では、重合体スタンプは、選択された成形可能な材料を固化させるのに使用できる、所定の波長または波長領域の放射線１９に対して透明なＣＯＣ材料から製造する。上記の様に放射線を使用して形成される重合体スタンプには、パターンが形成される放射線感応性表面層の残りの層も、ＵＶ放射線に対して透明であるか、またはＵＶ吸収が十分に低く、十分な量の放射線を通すことができるのが好ましい。放射線１９は、典型的には、重合体スタンプ１０が層１４中に、重合体スタンプ１０と基材１２との間が適切に整列した状態で、プレスされた時に、作用させる。この放射線１９に露出した時、成形可能な材料の固化が開始し、重合体スタンプ１０により決定される形状をとり、非中空物体１４’に固化する。層１４を放射線に露出する工程の際、ヒーター２０を温度制御装置により制御し、層１４の温度を温度Ｔｐに維持する。

放射線に露出した後、後焼き付け工程を行い、層１４’の材料を完全に硬化させる。この工程では、ヒーター装置２０を使用して層１４’に熱を供給し、層１４’を硬化した物体に焼き付けてから、重合体スタンプ１０および基材１２を分離する。さらに、上記の温度Ｔｐを維持することにより、後焼き付けを行う。このようにして、重合体スタンプ１０および材料層１４、１４’は、放射線に露出して材料固化を開始から、最終的な後焼き付けまで、および所望により重合体スタンプ１０と基材１２の分離を通して、同じ温度を維持する。このようにして、基材および重合体スタンプに使用するすべての材料における熱膨脹の差による精度の制限が無くなる。

重合体スタンプ１０は、例えば図７に示すような剥離および引張方法により除去することができるが、この方法は、本発明によるＣＯＣ材料の選択により、簡単になる。形成され、固化した重合体層１４’は、基材１２上に残る。基材およびその層１４’を処理する他の様々な方法は、本発明自体がそのような他の処理に関連していないし、そのような他の処理をどのように達成するかに依存もしていないので、ここでは詳細には扱わない。一般的に、重合体スタンプ１０のパターンを基材ベース１３に転写するための他の処理としては、例えばエッチングまたは被覆に続く引き上げ工程を含むことができる。

図８は、本発明の方法の一実施態様を実行することにも使用できる、本発明の装置の好ましい実施態様を図式的に示す。この図面は、その様々な特徴を明らかにするための、純粋に図式的に示す図であることに注意すべきである。特に、様々な特徴的部分の寸法は、共通の尺度に基づくものではない。この装置は、本発明の二次工程を実行するのに特に有用であるが、一次工程を実行することにも、同様に十分に使用できる。

装置１００は、第一主要部１０１および第二主要部１０２を含んでなる。例示する好ましい実施態様では、これらの主要部は、第一主要部１０１が第二主要部の上になり、該主要部間に調節可能な空間１０３があるように配置される。図５〜７に示す方法により表面インプリントを製造する場合、テンプレートおよび基材を、典型的にはＸ−Ｙ平面と呼ばれる横方向で適切に整列させることが非常に重要である。これは、インプリントを、基材中に前から存在するパターンの上またはそのパターンに隣接して製造する場合に、特に重要である。しかし、整列の具体的な問題、およびそれらの問題を解決するための様々な方法、ここでは扱わないが、無論、必要であれば、本発明と組み合わせることができる。

第一の、上側の主要部１０１は、下向きの表面１０４を有し、第二の下側の主要部１０２は、上向きの表面１０５を有する。上向きの表面１０５は、実質的に平らな部分であるか、または実質的に平らな部分を有し、図９および１０に関してより詳細に説明するように、インプリント製法で使用するテンプレートまたは基材のための支持構造として作用するプレート１０６の上に配置されるか、またはプレート１０６の一部を形成する。ヒーター本体２１は、プレート１０６と接触させるか、またはプレート１０６の一部を形成する。ヒーター本体２１は、図５〜７に示すように、ヒーター装置２０の一部を形成し、加熱素子２２および好ましくは冷却素子２４も包含する。加熱素子２２は、コネクタ２３を通してエネルギー供給源２６、例えば電源、に電流制御手段と共に接続されている。さらに、冷却素子２４は、コネクタ２５を通して冷却供給源２７、例えば冷却液貯蔵部およびポンプに、冷却液の流れおよび温度を制御するための制御手段と共に、接続されている。

空間１０３を調節する手段は、例示する実施態様では、外側末端でプレート１０６に取り付けられたピストン部材１０７によって与えられる。ピストン部材１０７は、シリンダー部材１０８に移動できるように連結され、シリンダー部材１０８は、好ましくは第一主要部１０１に対して固定された関係で保持されている。図面の矢印により示すように、空間１０３を調節する手段は、実質的に平らな表面１０５に対して実質的に直角に、すなわちＺ方向で、移動させる手段により、第二主要部１０２を第一主要部１０１に近づけるか、または第一主要部１０１から遠ざけるように設計されている。この移動は、手動でも達成できるが、油圧または空気圧機構を用いて行うのが好ましい。例示する実施態様は、これに関して、多くの様式で、例えばプレート１０６を固定ピストン部材の周りでシリンダー部材に取り付けることにより、変形することができる。さらに、第二主要部１０２の移動は、テンプレートおよび基材を装置１００に取り付ける、および装置１００から取り外すため、および装置を初期操作位置に配置するために、主として使用されることに注意すべきである。しかし、第二主要部１０２の移動は、例示する実施態様では、以下に説明するように、実際のインプリント工程自体には含まないのが好ましい。

第一主要部１０１は、表面１０４を取り囲む周辺部の密封部材１０８を含んでなる。好ましくは、密封部材１０８は、エンドレスシール、例えばＯ−リング、であるが、幾つかの相互接続された密封部材が一つになって構成される連続シール１０８でもよい。密封部材１０８は、表面１０４の外側にある窪み１０９の中に配置され、該窪みから取り外しできるのが好ましい。この装置は、例示する実施態様では、第一主要部１０１の中で、表面１０４の後ろに配置された放射線供給源１１０をさらに含んでなる。放射線供給源１１０は放射線供給源駆動装置１１１に接続でき、放射線供給源駆動装置１１１は、好ましくは電源（図には示していない）を含んでなるか、または電源に接続される。放射線供給源駆動装置１１１は装置１００の中に含まれるか、または外部の接続可能な部材でよい。表面１０４の、放射線供給源１１０に隣接して配置された表面部分１１２は、放射線供給源１１０の特定波長または波長領域の放射線に対して透明な材料で形成される。これによって、放射線供給源１１０から放射された放射線は、該表面部分１１２を通して、第一主要部１０１と第二主要部１０２との間の空間１０３に向けて透過する。窓として作用する表面部分１１２は、入手可能な融解石英、石英、またはサファイアから形成することができる。

本発明の装置１００の一実施態様は、基材およびスタンプ（図には示していない）を一つに固定するための機械的固定手段をさらに含んでなる。これは、パターン転写の前に基材およびスタンプを整列させるための外部整列機構を備え、スタンプおよび基材を含んでなる整列した積重構造をインプリント装置中に移動させる必要がある、実施態様で特に好ましい。

操作の際、実質的に平らで、密封部材１０８と係合する可撓性メンブラン１１３を、装置１００にさらに備える。好ましい実施態様では、密封メンブラン１１３は、密封部材１０８から分離した部材であり、以下に説明するように、プレート１０６の表面１０５から圧力を作用させた時にのみ、密封部材１０８と係合する。しかし、別の実施態様では、例えばセメントにより、または密封部材１０８と一体的な部品にすることにより、メンブラン１１３を密封部材１０８に取り付ける。さらに、この別の実施態様では、メンブラン１１３を主要部１０１に堅く取り付け、密封部材１０８をメンブラン１１３から外側に配置することもできる。一実施態様、例えば例示する実施態様では、メンブラン１１３も、放射線供給源１１０の特定の波長または波長領域に対して透明な材料から形成する。これによって、放射線供給源１１０から放射される放射線が該キャビティ１１５およびその境界壁１０４および１１３を通って空間１０３中に透過する。メンブラン１１３に使用できる材料の例としては、図７〜９の実施態様では、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＰＤＭＳおよびＰＥＥＫがある。メンブラン１１３の厚さは、典型的には１０〜５００μｍである。

装置１００は、好ましくはスタンプと基材との間に真空を作用させ、ＵＶ放射線により層を硬化させる前に、積み重ねたサンドイッチ構造の成形可能な層から、取り込まれた空気を吸い出す手段を含んでなる。この手段は、図８では、表面１０５とメンブラン１１３との間の空間に、導管１１８により連絡できるように接続された、真空ポンプ１１７で示す。

第一主要部１０１中に形成された導管１１４により、ガス、液体またはゲルである流体媒体を、表面１０４、密封部材１０８およびメンブラン１１３により限定される、該流体媒体用のキャビティ１１５として作用する空間に通すことができる。導管１１４は、装置１００の外側にあるか、またはその一部に組み込まれた圧力供給源１１６、例えばポンプ、に接続される。圧力供給源１１６は、調節可能な圧力、地区に過圧、を、該キャビティ１１５中に含まれる流体媒体に作用させるように設計されている。一実施態様、例えば図に示す様な実施態様は、気体状圧力媒体と共に使用するのに好適である。好ましくは、該媒体は、空気、窒素、およびアルゴンを含む群から選択される。代わりに液体を使用する場合、密封部材１０８にメンブランを取り付けるのが好ましい。そのような液体は、油圧油でよい。別の可能性は、該媒体にゲルを使用することである。

図９は、基材１２および重合体スタンプ１０を平版印刷製法用に装填した、図８の装置実施態様を例示する。この図面をより深く理解するために、図５〜７も参照する。第二主要部１０２を第一主要部１０１から下方に移動させ、空間１０３を開いている。図８に例示する実施態様は、透明重合体スタンプ１０を基材１２の上に装填した装置を示す。基材１２は、その裏側を、第二主要部１０２の上または中に配置されたヒーター本体２１の表面１０５の上にして配置される。これによって、基材１２の標的表面１７は、重合可能な材料、例えばＵＶ架橋性重合体溶液、の層１４を上に向けて配置される。簡単にするために、図５〜７に示すようなヒーター装置２０のすべての特徴を図９では示していない。重合体スタンプ１０を、基材１２上に、またはそれと隣接して、その構造化された表面１１が基材１２に面するように、配置する。重合体スタンプ１０を基材１２と整列させるための手段を備えることができるが、この図式的に示す図には示していない。次いで、メンブラン１１３を重合体スタンプ１０の上に配置する。メンブラン１１３を第一主要部に取り付ける実施態様では、メンブラン１１３を重合体スタンプ上に実際に取り付ける工程は、無論、省略される。図９では、分かり易くするために、重合体スタンプ１０、基材１２およびメンブラン１１３を完全に分離して示しているが、実際には、これらを表面１０５上に積み重ねる。

図１０は、装置１００を操作する位置を例示する。第二主要部１０２を、メンブラン１１３が密封部材１０８と表面１０５との間に固定される位置に上昇させる。現実には、重合体スタンプ１０および基材１２は両方共非常に薄く、典型的にはミリメートルの部分であり、図に示すメンブランの実際の曲がりはほんの僅かである。それでも、重合体スタンプ１０と基材１２の合計厚さを相殺するために、所望により、表面１０５がメンブラン１１３を通して密封部材１０８と接触する地点で、表面１０５に隆起した周辺部を備えることもできる。

主要部１０１および１０２が係合してメンブラン１１３を固定した後、キャビティ１１５を密封する。真空ポンプ１１７による吸引で真空を作用させ、基材１２の表面層中に含まれる空気を吸い出す。次いで、圧力供給源１１６によりキャビティ１１５中の、ガス、液体またはゲルでよい流体媒体に過圧を作用させる。キャビティ１１５中の圧力は、メンブラン１１３により重合体スタンプ１０に伝達され、重合体スタンプ１０は基材１２に押し付けられ、重合体スタンプパターンを層１４中にインプリントする（図６参照）。架橋性重合体溶液は、典型的には予備加熱し、その、約６０℃であるガラス転移温度Ｔｇを超える必要がある。そのような重合体の例は、上記のmr-L6000.1 XPである。そのような重合体を使用する場合、放射線および加熱能力を組み合わせている装置１００が特に有用である。しかし、これらの種類の材料には、放射線固化させた層１４’を硬化させるための後焼き付け工程が一般的に必要である。従って、上記のように、本発明の一態様により、層１４の材料に、架橋性材料の場合のＴｇより高く、放射線露出した材料の後焼き付けにも適した高温Ｔｐを作用させる。ヒーター装置２０を作動させ、ヒーター本体２１により、基材１２を通して層１４を、Ｔｐに到達するまで加熱する。Ｔｐの実際の値は、本来、層１４に選択された材料によって異なる。mr-L6000.1 XPの例では、材料の分子量分布に応じて、５０〜１５０℃のＴｐを使用することができる。次いで、キャビティ１１５中の媒体の圧力を５〜５００バールに、好ましくは５〜２００バールに、より好ましくは２０〜１００バールに増加させる。それによって、重合体スタンプ１０および基材１２が、対応する圧力で一緒にプレスされる。可撓性のメンブラン１１３により、基材と重合体スタンプとの間の接触表面全体にわたって、力が完全に一様に配分される。これによって、重合体スタンプおよび基材は、相互に完全に平行に配置され、基材または重合体スタンプの表面における不規則性の影響が排除される。

加えられた流体媒体圧力により、重合体スタンプ１０と基材１２が一つになった時、放射線供給源を作動させ、放射線１９を放射する。放射線は、窓として作用する表面部分１１２を通り、キャビティ１１５、メンブラン１１３、および重合体スタンプ１０を通って透過する。放射線は、層１４に部分的に、または完全に吸収され、それによって、重合体スタンプ１０と基材１２との間の、圧力およびメンブランにより支援された圧縮により与えられる、完全に平行な配置で、層１４の材料が、架橋または硬化により固化する。放射線の露出時間は、層１４中の材料の種類と量、材料の種類と組み合わせた放射線波長、および放射線の力によって異なる。そのような重合可能な材料を固化させる特徴は、それ自体良く知られており、上記のパラメータの関連する組合せも、同様に、当業者には公知である。流体が固化し、層１４’を形成した後、それ以上の露出を行っても、大きな効果は無い。しかし、層を硬化させるのに後焼き付けが絶対必要である場合、露出の後、層１４’を、予め決められた一定温度Ｔｐで、一定の時間、例えば１〜１０分間、後焼き付けすることができる。mr-L6000.1 XPの例では、後焼き付けは、典型的には１〜１０分間、好ましくは約３分間、１００〜１２０℃の一般的な処理温度Ｔｐで行う。SU8には、放射線に対する露出時間は、１〜１０秒間であり、３〜５秒間を試験して成果を挙げており、次いでＴｐ約７０℃で３０〜６０秒間後焼き付けを行う。

本発明の装置１００では、後焼き付けをインプリント機械１００の中で行う、つまり、基材を装置から取り出し、別の加熱炉中に入れる必要は無い。これによって一処理工程が節約され、インプリント製法で時間とコストの両方を節約することができる。重合体スタンプ１０がなお一定温度Ｔｐに保持されている間に後焼き付け工程を行うことにより、層１４中に形成される構造パターンの精度が高くなり、より精密な構造を形成することができる。圧縮、露出および後焼き付けに続いて、キャビティ１１５中の圧力を下げ、２個の主要部１０１および１０２を互いに分離する。この後、基材を重合体スタンプから分離し、以前からインプリント平版印刷で公知の技術により、その後の処理を行う。

本発明の第一様式は、厚さ１μｍのNIP-K17層で被覆されたシリコン基材１２が関与する。メンブラン１１３を使用し、圧力５〜１００バールで約３０秒間圧縮した後、放射線供給源１１０のスイッチを切る。放射線供給源１１０は、典型的には少なくとも４００ｎｍ未満の紫外領域で放射するように設計される。好ましい実施態様では、放射スペクトル領域２００〜１０００ｎｍの空気冷却キセノンランプを放射線供給源１１０として使用する。好ましいキセノン型放射線供給源１１０は、１〜１０Ｗ／ｃｍ^２の放射線を与え、１〜５μｓパルスを毎秒１〜５パルスのパルス速度でフラッシュするように設計されている。石英の窓１１２が表面１０４に形成され、放射線を透過させる。露出時間は、液体層１４を固体層１４’に重合させるのに、好ましくは１〜３０秒間であるが、２分間まででよい。

mr-L6000.1 XPによる試験を、２００〜１０００ｎｍで積算して約１．８Ｗ／ｃｍ^２で、１分間の露出時間で行った。本明細書では、使用する放射線は、層１４に塗布された重合体が固化する波長領域に制限される必要はなく、その領域の外側にある放射線も、無論、使用する放射線供給源から放射できることに注意すべきである。効果的な露出およびその後に続く、一定処理温度における後焼き付けの後、第二主要部１０２を図９の位置と類似の位置に下降させ、テンプレート１０および基材１２を装置から取り外し、基材を分離し、さらに処理する。

一定温度の用語は、実質的に一定であることを意味し、温度制御装置が特定の温度に設定されていても、得られる実際の温度は、ある程度、必然的に変動することを意味する。一定温度の安定性は、主として温度制御装置の精度、および設定全体の慣性によって異なる。さらに、本発明の方法が１ナノメートルまでの極めて細かい構造をインプリントするのに使用できるとしても、テンプレートが大き過ぎない限り、僅かな温度変動が大きな影響を及ぼすことはないと理解される。テンプレートの周辺部における構造が幅ｘを有し、妥当な空間公差がその幅の分数、例えばｙ＝ｘ／１０、であると仮定すると、ｙは温度公差を設定するパラメータになる。事実、テンプレートおよび基材の材料に関するそれぞれの熱膨脹率、テンプレートのサイズ、典型的には半径、および空間的公差パラメータｙを活用することにより、熱膨脹の差がどのような影響を及ぼすかを計算することができる。そのような計算から、温度制御装置に対する好適な温度公差を計算し、本製法を行う機械に適用することができる。

上に説明する、図１に示す「２工程」インプリント製法で可撓性重合体フィルムを応用する利点としては、下記のことがある。

使用する重合体フィルムの可撓性により、インプリント製法で使用するスタンプおよび基材の異なった熱膨脹率によるパターン転写の複雑さが緩和される。従って、この技術は、様々な熱膨脹率を特徴とする材料の表面間でパターンを転写する可能性を提供する。しかし、この用途に使用されるほとんどの重合体は、典型的には６０〜７０ｘ１０−６Ｃ−１の極めて類似した熱膨脹ファクターを特徴とするので、図１ｅ）に示す２種類の異なった重合体フィルム間のインプリントが、製造に関してより容易になる。

使用する重合体フィルムの可撓性および延性により、パターン形成された、またはパターン形成されていない表面を有する重合体フィルムと、他の物体、例えば重合体フィルムにより被覆された、シリコン、ニッケル、石英または重合体材料を含んでなる基材またはテンプレート、との間でインプリントする際の、空気の取り込みが防止される。図１ｂ１ｅ、１ｈに示す様に、フィルムがこれらの物体の一つにプレスされると、重合体フィルムがメンブランのように作用し、空気をインプリント区域からその縁部に押し出し、インプリント区域から排除する。

使用する重合体フィルムの柔らかさにより、重合体フィルムと、重合体フィルムが押し付けられるテンプレートまたは物体との間の粒子、ならびにテンプレートまたは物体の明らかな表面粗さが、図１ｂ１ｅ、１ｈに示すインプリント工程の際に、重合体フィルムまたは関与する物体の一つに与える損傷が防止される。

使用するＣＯＣ重合体フィルムの、例えばＵＶ放射線に対する高い透明性のために、不透明性テンプレートおよび基材を使用しても、上記のインプリント製法の際にＵＶ硬化性重合体も使用できる。

ＣＯＣ重合体フィルムの低い表面張力は、ＳＡＭテンプレート接着防止層の表面張力と、多くのレジスト材料、特にＵＶ架橋性のネガ型レジスト、の表面張力との間に入り、２工程インプリント製法に応用するのに理想的である。ほとんどの場合、接着防止層を低表面張力重合体上にさらに堆積させる必要が無いので、上記の方法が簡単になり、工業的に応用できるようになる。明らかに、重合体レプリカスタンプを接着防止材料中に製造することができる。

上記の、図１に示す方法は、本方法で使用される異なった重合体材料の材料特性、例えばガラス転移温度、光学的透明度、および放射線に露出した後の硬化性、が、互いに適合していれば、ポジ型（パターンがオリジナルテンプレートのパターンと類似している）およびネガ型（パターンがオリジナルテンプレートのパターンと逆転している）レプリカの両方を製造するのに非常に適している。

使用する可撓性重合体スタンプの耐エージング性および耐摩耗性により、インプリント製法の二次工程に数回使用することができる。あるいは、重合体スタンプを１回だけ使用し、次いで廃棄することもできる。いずれの場合も、オリジナルテンプレートを硬い、非可撓性の材料に対してインプリントする必要がないので、オリジナルテンプレートの寿命が長くなる。

使用する重合体フィルムの可撓性および延性により、非可撓性のスタンプまたは基材を可撓性フィルムから剥離し易くなり、スタンプまたは基材に対する物理的損傷が軽減される。

インプリントを行った後、重合体フィルムを基材から機械的に離型させる代わりに、好適な溶剤により、重合体フィルムを化学的に溶解させることができる。この方法は、縦横比が高いパターンを転写する場合、すなわちパターン構造の深さがその幅よりもかなり大きく、機械的離型により基材またはスタンプが損傷を受ける恐れがある場合に、好ましいであろう。

オリジナルテンプレートの表面上にあるパターンのみならず、オリジナルテンプレートの物理的寸法も、重合体フィルム中に容易に転写することができる。用途によっては、最終的な基材上へのパターン配置が最も重要になる。例えばハードディスクドライブには、パターンを複製し、ディスクの中心に整列させる必要がある。これには、マスタースタンプに中心穴を形成する。インプリントの後、可撓性重合体フィルムの中に中心穴を形成し、その穴を、フィルム上のパターンを最終的な複製ディスクに整列させるのに使用できる。

重合体フィルム中に形成されたレプリカは、ニッケル対ニッケルによる一般的な方法では実行できない、新規な一群拡大方法への未知を開くことができる。ここでは、インプリントされた重合体シートを先ず硬い基材と、例えばＵＶ支援のインプリント製法により結合させる。その後、シートを種層で金属被覆し、電気メッキしてオリジナルのニッケルコピーを受ける。上記の発明により、多くの他の変換方法が可能になる。

マスターテンプレートとして、ＳＡＭ接着防止層を備えた金属テンプレートを使用した。テンプレートは、好ましくはニッケル製であるが、別の実施態様では、例えばバナジウム、アルミニウム、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、またはチタンで製造することができる。接着防止層は、リン原子およびアルキル鎖を包含するフッ素化アルキルリン酸誘導体またはフッ素化アルキルポリリン酸誘導体を含んでなる。そのような接着防止層をどのように構成できるか、およびその層をテンプレート表面上にどのように施すかの詳細に関しては、ここに参考として含める国際特許出願第ＷＯ２００５／１１９３６０号に記載されている。そのような接着防止層の代わりに、シラン基、ホスフェート基およびカルボキシル基を含んでなる層も使用できる。そのような接着防止層の実施態様は、やはりここに参考として含める国際特許出願第ＷＯ２００４／０００５６７号に記載されている。

使用したＣＯＣ重合体フィルムの幾つかを以下に挙げる。

Ticona GmbH、独国製のTopas 8007、ガラス転移温度８０℃の熱可塑性ランダム共重合体。Topasは、波長が３００ｎｍを超える光に対して透明であり、低表面張力が特徴である。フィルムは、厚さ５０〜５００μｍで入手可能である。ここでは厚さ１３０〜１４０μｍのフィルムを使用した。

Zeon Chemicals、日本国製のZeonor ZF14、ガラス転移温度１３６℃で、３００ｎｍを超える波長に対して光透過率９２％の熱可塑性重合体。使用したフィルムは、厚さが１８８μｍであるが、５０〜５００μｍの他の厚さも入手可能である。

Zeon Chemicals、日本国製のZeonex E48R、ガラス転移温度１３９℃で、３５０ｎｍを超える波長に対して光透過率９２％の熱可塑性重合体。使用したフィルムは、厚さが７５μｍである。

これらの材料の表面張力またはエネルギーは、典型的には３０〜３７ｍＮ／ｍの範囲内である。

二次工程で効果的に使用したレジスト材料は、MicroChem Corp、米国製のSU8、波長３５０〜４００ｎｍの光に露出することにより硬化し得るフォトレジスト材料である。SU8は、表面張力が約４５ｍＮ／ｍである。SU8フィルムとシリコン基材との間の接着促進剤として、MicroChem Corp、米国製の薄いLOR0.7フィルムを使用した。

例１
線線幅８０ｎｍおよび高さ９０ｎｍを有する線パターンを表面に示すニッケルテンプレートを、Zeonor ZF14フィルム中に、１５０℃、５０バールで３分間インプリントした。Ｎｉ表面は、フッ素化ＳＡＭ接着防止層で前処理し、２０ｍＮ／ｍ未満、好ましくは１８ｍＮ／ｍ未満の低表面張力を得た。Zeonorフィルムをテンプレート表面から、機械的に、テンプレートの表面にもレプリカの表面にも損傷を与えずに、除去した。このZeonorフィルムを新しいテンプレートとして使用し、厚さ１００ｎｍのSU8フィルムにインプリントした。SU8フィルムは、シリコン基材上に前もってスピンコーティングした２０ｎｍLORフィルム上にスピンコーティングした。表面のどれも、SU8フィルムとZeonorフィルムとの間の接着防止挙動を改良するための追加の被覆による処理は行わなかった。インプリントは、７０℃、５０バールで３分間行った。このSU8フィルムを、光学的に透明なZeonorフィルムを通してＵＶ光に４秒間露出し、さらに２分間焼き付けた。インプリント工程全体にわたって、温度および圧力の両方を一定に、７０℃および５０バールにそれぞれ維持した。離型温度７０℃で、ZeonorフィルムはSU8フィルムから、重合体テンプレートフィルムのパターンにも、レプリカフィルムのパターンにも損傷を与えずに、機械的に除去することができた。図２は、上記の製法により製造したが、Ｎｉスタンプ上の接着防止層を含まないシリコンウェハー上に堆積させたSU8フィルムで得たインプリントのＡＦＭ画像を示す。それでも、中間ＣＯＣ重合体スタンプを使用することにより、細かいパターンを再現できることは明らかである。

例２
ＡＦＭにより試験して、高さ１００ｎｍおよび幅１５０ｎｍの構造を有するブルーレイパターンを表面に示すニッケルテンプレートを、例１に記載するのと同じ方法および同じパラメータを使用し、Zeonor ZF14フィルム中にインプリントした。このZeonorフィルムを新しいテンプレートとして使用し、厚さ１００ｎｍのSU8フィルムにインプリントした。ここでも、例１に記載するのと同じ方法および同じパラメータを使用した。シリコンウェハー上に堆積させたSU8フィルムにおけるインプリント結果のＡＦＭ画像を図３に示す。

１〜２８の高い縦横比を有するマイクロメートルパターンを含む表面を有するニッケルテンプレートを使用した。構造特徴のサイズは、６００ｎｍ〜１２μｍであり、高さが１７μｍである。インプリントの前に、この表面をホスフェート系接着防止フィルムで被覆した。ニッケルテンプレートを、ポリカーボネートフィルムに１９０℃、５０バールで３分間インプリントした。ポリカーボネートフィルムの表面は、Ｎｉテンプレートとポリカーボネートフィルムとの間の接着防止挙動を改良するための追加の被覆による処理は行わなかった。離型温度１３０℃で、ポリカーボネートフィルムはニッケル表面から、テンプレートのパターンにも、レプリカのパターンにも損傷を与えずに、機械的に除去することができた。このポリカーボネートフィルムを新しいテンプレートとして使用し、Topasフィルムにインプリントした。インプリントは、１２０℃、５０バールで３分間行った。どの表面にも、ポリカーボネートとTopasフィルムとの間の接着防止挙動を改良するための追加の被覆を行わなかった。離型温度７０℃で、Topasはポリカーボネートフィルムから、テンプレートフィルムのパターンにも、レプリカフィルムのパターンにも損傷を与えずに、機械的に除去することができた。次いで、このTopasフィルムを新しいテンプレートとして使用し、シリコン基材上にスピンコーティングした厚さ６０００ｎｍのSU8フィルムにインプリントした。ここでも、どの表面にも、SU8フィルムとTopasフィルムとの間の接着防止挙動を改良するための追加の被覆による処理を行わなかった。インプリントは、７０℃、５０バールで３分間行った。このSU8フィルムを、工程全体にわたって温度７０℃または圧力５０バールを変えずに、光学的に透明なTopasフィルムを通してＵＶ光に４秒間露光し、さらに２分間焼き付けた。離型温度は７０℃であった。次いで、Topasフィルムをｐ−キシレン中に、６０℃で１時間かけて完全に溶解させた。結果のＳＥＭ画像を図４に示す。

実験
上記の例に記載するインプリント製法は、場合によりホスフェート系接着防止フィルムで被覆した、様々にパターン形成されたＮｉスタンプで、様々な処理パラメータを使用して行った。基材（２〜６インチシリコンウェハー）は、イソプロパノールおよびアセトンですすいで清浄にしてから、LORおよびSU8フィルムをスピンコーティングした。使用したスタンプのサイズは、２〜６インチである。インプリントは、ＵＶ−モジュールを備えたObducat-6-inch-NIL装置を使用して行った。

Digital Instruments製のNanoScope IIIa顕微鏡を使用し、タッピングモードで原子力顕微鏡法（ＡＥＭ）を使用し、インプリント結果およびインプリントを行った後のスタンプの両方を検査した。

走査電子顕微鏡ＳＥＭ）法を、Obducat CamScan MX2600顕微鏡を使用し、２５ｋＶで行った。

ＣＯＣ材料のスタンプを先ず形成し、次いで使用する２工程インプリント製法に関する本発明を、一般的な事項および具体的な詳細な例の両方で上に説明した。特許権保護すべき範囲は請求項に規定する。

本発明の一実施態様により、テンプレートから物体表面張力にレプリカを製造する２工程製法を図式的に示したものである。 本発明の一実施態様による方法を使用して、SU8にインプリントした線パターンのＡＦＭタッピングモード画像を示したものである。 本発明の一実施態様により、SU8にインプリントしたブルーレイ光学ディスクパターンのＡＦＭタッピングモード画像を示したものである。 本発明の一実施態様によるインプリントにより形成した、マイクロメートル寸法と高縦横比とを有する支柱パターンのＳＥＭ画像を示したものである。 本発明の一実施態様の工程を例示したものである。 本発明の一実施態様の工程を例示したものである。 本発明の一実施態様の工程を例示したものである。 図１〜３または５〜７に一般的に説明する製法を実施するための、本発明の装置の一実施態様を図式的に示したものである。 図８の、製法の最初の工程で重合体スタンプおよび基材を取り付けた装置を図式的に示したものである。 図８および９の、テンプレートから基材にパターンを転写する能動的製法工程を図式的に示したものである。 本発明の一実施態様による２工程製法において、第一工程で使用する射出成形方法を図式的に示したものである。 本発明の一実施態様による２工程製法において、第一工程で使用する射出成形方法を図式的に示したものである。 本発明の一実施態様による２工程製法において、第一工程で使用する射出成形方法を図式的に示したものである。

Claims (30)

1. 表面上に構造化されたパターンが形成されている重合体フィルムを含んでなる、インプリント製法に使用する重合体スタンプであって、前記重合体フィルムが、一種以上の環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）を含んでなる材料から製造される、重合体スタンプ。
2. 前記ＣＯＣ重合体フィルムの表面張力が２８〜４０ｍＮ／ｍである、請求項１に記載の重合体スタンプ。
3. 前記ＣＯＣ重合体フィルムの表面張力が２８〜３７ｍＮ／ｍである、請求項１に記載の重合体スタンプ。
4. 前記ＣＯＣ重合体フィルムの表面張力が３０〜３５ｍＮ／ｍである、請求項１に記載の重合体スタンプ。
5. 前記ＣＯＣ重合体フィルムの厚さが５０μｍ〜１ｍｍである、請求項１に記載の重合体スタンプ。
6. 前記ＣＯＣ重合体フィルムの厚さが７５μｍ〜２５０μｍである、請求項１に記載の重合体スタンプ。
7. 前記ＣＯＣ重合体フィルムのガラス転移温度が１００〜２５０℃である、請求項１に記載の重合体スタンプ。
8. 前記ＣＯＣ重合体材料が、環状モノマーとエタンとから構成される共重合体である、請求項１に記載の重合体スタンプ。
9. 前記ＣＯＣ重合体材料が、８，９，１０−トリノルボルナ−２−エン（ノルボルネン）または、１，２，３，４，４ａ，５，８，８ａ−オクタヒドロ−１，４：５，８−ジメタノナフタレン（テトラシクロドデセン）と、エタンとから構成される共重合体である、請求項８に記載の重合体スタンプ。
10. 一種以上の環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）を含んでなる成形可能な重合体組成物の、インプリント製法におけるスタンプとして使用するための、表面上に構造化されたパターンが形成されている重合体フィルムの構成成分としての使用。
11. インプリント製法でテンプレートから物体にパターンを転写する方法であって、
    テンプレート表面のパターンを、一種以上の環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）を含んでなる重合体材料と接触させ、前記テンプレート表面の前記パターンと逆のパターンで構造化された表面を有する可撓性重合体レプリカを製造する工程、
    前記可撓性重合体レプリカを前記テンプレートから引き離す工程、および
    前記可撓性重合体レプリカの逆パターンを物体の第二表面に押し付け、前記テンプレート表面の前記パターンのレプリカを前記第二表面にインプリントする工程
    を含んでなる、方法。
12. 前記可撓性重合体レプリカの表面張力が２８〜４０ｍＮ／ｍである、請求項１１に記載の方法。
13. 前記可撓性重合体レプリカの表面張力が２８〜３７ｍＮ／ｍである、請求項１１に記載の方法。
14. 前記可撓性重合体レプリカの表面張力が３０〜３５ｍＮ／ｍである、請求項１１に記載の方法。
15. 前記ＣＯＣ重合体材料が、環状モノマーとエタンとから構成される共重合体である、請求項１１に記載の方法。
16. 前記ＣＯＣ重合体材料が、８，９，１０−トリノルボルナ−２−エン（ノルボルネン）または１，２，３，４，４ａ，５，８，８ａ−オクタヒドロ−１，４：５，８−ジメタノナフタレン（テトラシクロドデセン）と、エタンとから構成される共重合体である、請求項１５に記載の方法。
17. 前記テンプレートが、重合体、金属、石英、またはシリコンから製造される、請求項１１に記載の方法。
18. 前記テンプレート表面が、前記重合体レプリカの表面張力よりも低い表面張力を有する接着防止層を備える、請求項１１に記載の方法。
19. 前記テンプレート表面が、２０ｍＮ／ｍ以下の表面張力を有する接着防止層を備える、請求項１１に記載の方法。
20. 前記テンプレート表面が、１８ｍＮ／ｍ以下の表面張力を有する接着防止層を備える、請求項１１に記載の方法。
21. 前記テンプレート表面が、接着防止層として、自己集合した単層（ＳＡＭ）を備える、請求項１１に記載の方法。
22. 前記テンプレート表面が、接着防止層として、フッ素化アルキルリン酸、フッ素化アルキルポリリン酸誘導体、ＰＴＦＥ、またはフッ素化アルキルシランを含んでなる、自己集合した単層（ＳＡＭ）を備える、請求項１１に記載の方法。
23. 前記物体が、レジスト材料層を第二表面に支持している基材である、請求項１１に記載の方法。
24. 前記物体が、レジスト材料層を第二表面に支持している基材であり、前記レジスト材料が＞４０ｍＮ／ｍの表面張力を有する、請求項１１に記載の方法。
25. 前記物体が、レジスト材料層を第二表面に支持している基材であり、前記レジスト材料が、放射線架橋性材料であり、前記レジスト材料に、前記可撓性重合体レプリカを通してＵＶ光を照射し、前記レジスト層を架橋させる工程を含んでなる、請求項１１に記載の方法。
26. 前記可撓性重合体レプリカが、
    テンプレートを第一支持部材上に配置する工程、
    第二支持部材を、前記第一支持部材からある間隔で、その第二支持表面と前記テンプレートの構造化された表面との間に空間を置いて配置する工程、
    一種以上のＣＯＣを含んでなる重合体材料を液体状態に加熱する工程、
    前記液体ＣＯＣ重合体材料を前記空間中に加圧下で射出する工程、および
    前記重合体材料を固化させ、前記テンプレート表面のパターンと逆のパターンで構造化された表面を有する可撓性重合体レプリカを製造する工程
    を含んでなる射出成形方法により製造される、請求項１１に記載の方法。
27. 前記物体が半導体材料である、請求項１１に記載の方法。
28. 前記可撓性重合体レプリカの厚さが５０μｍ〜１ｍｍである、請求項１１に記載の方法。
29. 前記可撓性重合体レプリカの厚さが７５μｍ〜２５０μｍである、請求項１１に記載の方法。
30. 前記可撓性重合体レプリカのガラス転移温度が１００〜２５０℃である、請求項１１に記載の方法。