JP2007324504A - Method and apparatus of transfer printing, and transfer printing product manufactured using the same - Google Patents

Method and apparatus of transfer printing, and transfer printing product manufactured using the same Download PDF

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俊夫 久保田
Hitoshi Yamamoto
山本  仁
Yuji Kiso
裕次 木曽
Mamoru Onda
護 御田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive imprint apparatus capable of always maintaining a surface of a form plate clean, reducing regeneration frequency of the form plate, performing rapid temperature rising and cooling of a printed member, and accurately controlling a surface temperature in a transfer printing. <P>SOLUTION: In the transfer printing where an uneven pattern is formed on a surface of a transfer printing plate 2, and the uneven pattern of the transfer printing plate is formed directly on a printed member, or on a resin film formed on the printed member, the transfer printing apparatus has a system in which the transfer printing plate 1 is irradiated with infrared ray 15 of an infrared lamp 16, resin stuck substance stuck to the transfer printing plate is decomposed to be washed, the printed member is heated with infrared ray. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明はナノ、マイクロインプリントに用いる転写印刷に関するものである。   The present invention relates to transfer printing used for nano- and micro-imprints.

最近、ナノ、マイクロレベルの材料成形加工には、凹凸のパターン加工を施した石英、サファイア、シリコン基板などの転写印刷版による転写印刷装置(別名インプリント装置、以降転写印刷装置またはインプリント装置と記述する)が用いられている。この転写印刷版による転写印刷(別名インプリント、以降転写印刷またはインプリントと記述する)は、被印刷部材上に転写印刷版を配置して、加熱または光照射しながら加圧することにより行なわれる。また被印刷部材には、熱可塑性樹脂、感光性樹脂などの高分子材料が用いられる。熱可塑性樹脂を用いる場合は、その材料のガラス転移点(Tg)付近の温度に材料の温度を上げて加圧印刷する方式であり、熱転写方式(または熱インプリント方式)と呼ばれている。熱転写方式は熱可塑性の樹脂であれば汎用の樹脂を広く用いることのできる特徴がある。   Recently, for nano- and micro-level material forming processing, a transfer printing device (also known as an imprinting device, hereinafter referred to as a transfer printing device or imprinting device) using a transfer printing plate such as quartz, sapphire, or silicon substrate subjected to uneven pattern processing. Is used). Transfer printing by this transfer printing plate (also called imprint, hereinafter referred to as transfer printing or imprint) is performed by placing a transfer printing plate on a member to be printed and applying pressure while heating or irradiating light. For the member to be printed, a polymer material such as a thermoplastic resin or a photosensitive resin is used. When a thermoplastic resin is used, it is a system in which the temperature of the material is raised to a temperature in the vicinity of the glass transition point (Tg) of the material to perform pressure printing, which is called a thermal transfer system (or thermal imprint system). The thermal transfer system has a feature that a general-purpose resin can be widely used as long as it is a thermoplastic resin.

また感光性樹脂の場合には、紫外線などの光照射により硬化する光硬化型の樹脂が用いられ、これは光転写方式(以降、光転写、光転写方式または、光インプリント方式と記述する。)と呼ばれている。この光転写方式では、特殊な光硬化型の樹脂を用いる必要があるが、熱転写方式と比較して、転写印刷版や被印刷部材の熱膨張による完成品の寸法誤差を小さくできる特徴がある。また装置上では、複雑な加熱機構や温度制御が不要であること、さらにインプリント装置全体としても、断熱などの熱歪み対策が不要であるなどの特徴がある。
熱転写方式に関する文献には非特許文献1が、また光転写方式に関する文献としては非特許文献2、非特許文献3がある。
In the case of a photosensitive resin, a photo-curing resin that is cured by irradiation with light such as ultraviolet rays is used, which is described as a light transfer method (hereinafter referred to as a light transfer method, a light transfer method, or a light imprint method). )is called. This light transfer method requires the use of a special photo-curing resin, but has a feature that the dimensional error of the finished product due to the thermal expansion of the transfer printing plate and the member to be printed can be reduced as compared with the heat transfer method. Further, the apparatus is characterized in that a complicated heating mechanism and temperature control are not required, and that the imprint apparatus as a whole does not require measures against thermal distortion such as heat insulation.
Non-Patent Document 1 is a document related to the thermal transfer system, and Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3 are documents related to the optical transfer system.

平井義彦;ナノインプリント法によるナノ構造体、精密工学会誌、70(10)(2004)pp.1223−2861227Hirai Yoshihiko; Nanostructure by nanoimprint method, Journal of Precision Engineering, 70 (10) (2004) pp. 1223-2861227 谷口他;ナノインプリント技術の現状、砥粒学会誌、46(6)(2002)pp.282−286Taniguchi et al., Present Status of Nanoimprint Technology, Journal of Abrasives, 46 (6) (2002) pp. 282-286 荻野他;光硬化型ナノ金型に関する研究開発、型技術、19(12)(2004)pp.63−65Kanno et al .: Research and development on photo-curing nano molds, mold technology, 19 (12) (2004) pp. 63-65

現在、転写印刷に用いられる転写印刷版および装置の詳細に関する発表は少ないが、紫外線を透過できるサファイア製のモールドと称する転写印刷版を、基板と称する被印刷部材に当て、上部から紫外線を照射する方式の装置構造図が非特許文献2に示されている。この構造図を図1に示す。この図では、転写印刷版1と被印刷部材2は共に平坦であって、それぞれが水平に対向している。この転写印刷版と被印刷部材は、ボールネジ11のステッピングモーター7の駆動により上昇接近でき、次に圧着させてから、照射レンズ4により紫外線照射が行なわれ、転写印刷版と被印刷部材の間の光硬化型樹脂が光硬化するメカニズムが説明されている。この時の転写圧力はロードセル10によって測定される。またベローズ6やロータリーポンプ接続口8の配置によって、転写時の転写印刷版と被印刷部材の間の雰囲気調整や減圧も可能な装置構成となっている。なおこの文献では、紫外線を用いない場合は、熱転写方式にも用いることができるとの説明がなされている。   At present, there are few announcements regarding the details of transfer printing plates and apparatuses used for transfer printing, but a transfer printing plate called a sapphire mold that can transmit ultraviolet rays is applied to a printing member called a substrate, and ultraviolet rays are irradiated from above. Non-Patent Document 2 shows an apparatus structure diagram of the system. This structural diagram is shown in FIG. In this figure, the transfer printing plate 1 and the member 2 to be printed are both flat and are horizontally opposed to each other. The transfer printing plate and the member to be printed can be raised and approached by driving the stepping motor 7 of the ball screw 11 and then subjected to pressure bonding, and then irradiated with ultraviolet rays by the irradiation lens 4, and the space between the transfer printing plate and the member to be printed. The mechanism by which the photocurable resin is photocured is described. The transfer pressure at this time is measured by the load cell 10. Further, the arrangement of the bellows 6 and the rotary pump connection port 8 makes it possible to adjust the atmosphere and reduce the pressure between the transfer printing plate and the member to be printed during transfer. In this document, it is explained that when ultraviolet rays are not used, the thermal transfer method can be used.

感光性樹脂や熱硬化性樹脂を用いる転写印刷においては、繰り返し印刷におけるこれら樹脂の転写印刷版への付着が大きな問題になっている。このため、現在この樹脂付着防止策として、離型性を有する高分子薄膜(以下離型材剥膜または単に離型材と記述する)を転写印刷版の表面に付着形成させ、転写印刷版の被印刷部材からの離型を容易にするとともに、転写印刷版への樹脂付着を防止する手法が用いられている。
しかしながら、転写印刷版の表面にはナノ、マイクロサイズの凹凸パターンが形成されているために、離型材の処理における処理膜厚さのばらつきや、離型材薄膜が十分な厚さに形成されない欠陥部の発生などが起こりしばしば問題になる。そしてこれが原因となっての転写印刷不良が多発し、転写印刷作業の継続が不可能になる。また離型材の処理が正常になされた場合でも、インプリント作業によって、離型材薄膜が被印刷部材に微量持ち去られて離型材の効力が次第に失われる。このため転写印刷版はインプリント回数を重ねるにしたがって離型作用が徐々に低下する。離型材薄膜の効力がなくなると、被印刷部材からの転写印刷版への樹脂付着が多くなる。従って、インプリント作業では、定期的な転写印刷版の洗浄が必要になる。現在この転写印刷版の洗浄には、酸素プラズマアッシング法が主に用いられている。しかしこの酸素プラズマアッシング法では、付着樹脂のほか離型材薄膜も除去されるので、離型材を再処理して転写印刷版の再生が行われる。これを通常転写印刷版の再生作業と呼んでいる。また、この酸素プラズマアッシング法は装置が非常に高価であるばかりでなく、インプリントマシンとの一体化が難しい欠点がある。即ち酸素プラズマアッシング法においては、一定のインプリント作業を継続した後で、転写印刷版をインプリントマシンから取り出して別工程で洗浄しなければならない。このため、常に清浄な転写印刷版の表面状態でのインプリント作業が不可能となっている。ナノインプリントと称されるナノメートルサイズの転写印刷では、転写印刷版の凹凸のパターンサイズは、数10〜数100ナノメートルの値である。このために転写印刷版への微小な樹脂付着が、印刷欠陥部となって現れるので、転写印刷版は、常に樹脂付着の無い清浄な表面状態でインプリントが行われなければならない。しかしながら未だこれを可能とする洗浄方法は提案されていない。
In transfer printing using a photosensitive resin or a thermosetting resin, adhesion of these resins to a transfer printing plate in repeated printing is a big problem. Therefore, at present, as a measure to prevent the adhesion of the resin, a polymer thin film having releasability (hereinafter referred to as a release material peeling film or simply referred to as a release material) is formed on the surface of the transfer printing plate, and the transfer printing plate is printed. A technique for facilitating release from a member and preventing resin adhesion to a transfer printing plate is used.
However, since nano- and micro-sized uneven patterns are formed on the surface of the transfer printing plate, there are variations in the treatment film thickness in the processing of the release material, and defective portions where the release material thin film is not formed to a sufficient thickness Occurrence etc. often occur and become a problem. This causes frequent transfer printing defects, making it impossible to continue the transfer printing operation. Further, even when the release material is processed normally, the release material thin film is taken away by the imprinting operation by the imprint operation, and the effectiveness of the release material is gradually lost. For this reason, the release action of the transfer printing plate gradually decreases as the number of imprints increases. When the release material thin film becomes ineffective, the amount of resin adhesion from the printing member to the transfer printing plate increases. Therefore, the imprint operation requires periodic cleaning of the transfer printing plate. Currently, the oxygen plasma ashing method is mainly used for cleaning the transfer printing plate. However, in this oxygen plasma ashing method, the release material thin film as well as the adhering resin is removed, so the transfer printing plate is regenerated by reprocessing the release material. This is called a normal transfer printing plate regeneration operation. This oxygen plasma ashing method has not only a very expensive apparatus, but also has a drawback that it is difficult to integrate with an imprint machine. That is, in the oxygen plasma ashing method, after a certain imprint operation is continued, the transfer printing plate must be taken out from the imprint machine and washed in a separate process. For this reason, it is impossible to always perform an imprint operation on the surface of a clean transfer printing plate. In nanometer-size transfer printing called nanoimprint, the pattern size of the unevenness of the transfer printing plate has a value of several tens to several hundred nanometers. For this reason, minute resin adhesion to the transfer printing plate appears as a print defect, and therefore the transfer printing plate must always be imprinted in a clean surface state without resin adhesion. However, no cleaning method that makes this possible has been proposed yet.

また熱インプリントの場合、基板上に熱可塑性樹脂を塗布した被印刷部材または熱可塑性樹脂からなる被印刷部材の昇温および冷却の問題がある。現在この昇温および冷却の方法としては、被印刷部材直下にヒーター9を設ける方法が一般的である。しかしながらこのヒーター加熱方法では、1.ヒーターからの伝熱によるので被印刷部材の昇温に時間がかかる、2.被印刷部材の正確な温度制御が難しい、3.被印刷部材の冷却に時間がかかる、4.インプリントマシンの熱歪対策が必要、5.熱歪を考慮した設計になるので装置が非常に高価、などの欠点がある。現在この問題を解決するために、ヒーターと水冷または空冷を用いた加熱冷却方式が取られている。しかしこの従来方式では、温度制御がヒーターのオンオフと強制冷却によっているために、要求する温度制御範囲(通常温度制御範囲は±5℃が必要)に保持することは非常に難しい。   Further, in the case of thermal imprinting, there is a problem of temperature rise and cooling of a printed member in which a thermoplastic resin is applied on a substrate or a printed member made of a thermoplastic resin. At present, as a method for raising the temperature and cooling, a method in which a heater 9 is provided directly below a member to be printed is common. However, with this heater heating method, 1. Due to heat transfer from the heater, it takes time to raise the temperature of the printed member. 2. It is difficult to accurately control the temperature of the printed material. 3. It takes time to cool the member to be printed. 4. It is necessary to take measures against thermal distortion of the imprint machine. Since the design takes thermal distortion into consideration, there is a drawback that the apparatus is very expensive. Currently, in order to solve this problem, a heating and cooling method using a heater and water cooling or air cooling is employed. However, in this conventional system, since temperature control is based on on / off of the heater and forced cooling, it is very difficult to maintain the required temperature control range (normal temperature control range requires ± 5 ° C.).

発明が解決しようとする課題は下記のとおりである。
1)転写印刷版の表面を常に清浄な状態に保持すること。
2)転写印刷版の再生作業の頻度を少なくすること。
3)被印刷部材温度の急速昇温冷却が可能でかつ被印刷部材の表面温度を精密に制御すること。
4)安価なインプリントマシンを提供すること。
The problems to be solved by the invention are as follows.
1) Always keep the surface of the transfer printing plate clean.
2) To reduce the frequency of reproduction work of the transfer printing plate.
3) The temperature of the printing member can be rapidly raised and cooled and the surface temperature of the printing member can be precisely controlled.
4) To provide an inexpensive imprint machine.

本発明により、前記の発明が解決しようとする課題を解決することができ、その効果は下記のとおりである。
1)転写印刷版の表面を常に清浄な状態に維持できるので、インプリントにおける被印刷部材への欠陥部発生を防止でき、インプリント製品の品質向上を図ることができる。
2)転写印刷版の表面を常に正常に維持できるので、離型材薄膜の再処理による転写印刷版の再生作業の頻度を少なくできる。
インプリントにおける欠陥は、主に転写印刷版への樹脂付着によっておこる。この樹脂付着は、初めは離型材薄膜の欠陥部を核とした極微小な領域であるが、転写印刷を重ねることによって、欠陥部をブリッジして樹脂付着部が次第に面方向に広がる。樹脂付着が面方向に広がると、最終的には転写印刷版のパターン内部に樹脂が残ったままで離型(転写印刷版を被印刷部材から剥がす動作、以下これを離型と記述する)されると、インプリント欠陥として現れる。これに対して、転写印刷版が常に正常に維持される状態では、極微小領域に付着した樹脂がその都度排除されるので、樹脂付着が面方向に広がることがなく、インプリント欠陥も発生しない。このことによって、離型材薄膜の再処理による転写印刷版の再生作業の頻度を少なくできる(再生寿命が長くなる)。
3)被印刷部材の急速な昇温冷却が可能で、かつ被印刷部材の表面温度を精密に制御することができる。被印刷部材の下部にヒーターを取り付ける方式ではないので、急速加熱冷却が可能であり、また被印刷部材表面の温度を精密に制御することができる。
4)安価なインプリントマシンを提供することができる。
ヒーターを用いず、被印刷部材の樹脂のみを加熱することができるので、インプリントマシン本体への熱伝導がなく、マシンの熱歪対策のための構造部材が不要となるため、装置コストを低減できる。
According to the present invention, the problems to be solved by the present invention can be solved, and the effects thereof are as follows.
1) Since the surface of the transfer printing plate can always be maintained in a clean state, it is possible to prevent the occurrence of a defective portion on the member to be printed in imprinting and to improve the quality of the imprinted product.
2) Since the surface of the transfer printing plate can always be maintained normally, the frequency of regenerating the transfer printing plate by reprocessing the release material thin film can be reduced.
Defects in imprinting are mainly caused by resin adhesion to the transfer printing plate. This resin adhesion is initially a very small region with the defect portion of the release material thin film as the core, but by overlapping transfer printing, the defect adhesion portion is bridged and the resin adhesion portion gradually spreads in the surface direction. When the resin adhesion spreads in the surface direction, the mold is finally released with the resin remaining inside the pattern of the transfer printing plate (the operation of peeling the transfer printing plate from the printing member, hereinafter referred to as mold release). Appears as an imprint defect. On the other hand, in a state where the transfer printing plate is always maintained normally, the resin adhering to the extremely small area is eliminated each time, so that the resin adhesion does not spread in the surface direction and no imprint defect occurs. . As a result, the frequency of the reproduction work of the transfer printing plate by reprocessing the release material thin film can be reduced (the reproduction life is extended).
3) Rapid heating and cooling of the printing member is possible, and the surface temperature of the printing member can be precisely controlled. Since the heater is not attached to the lower part of the printing member, rapid heating and cooling are possible, and the temperature of the printing member surface can be precisely controlled.
4) An inexpensive imprint machine can be provided.
Since only the resin of the material to be printed can be heated without using a heater, there is no heat conduction to the imprint machine body, and no structural member is required to prevent thermal distortion of the machine, reducing the equipment cost. it can.

最良の実施形態を図2により説明する。図2は熱可塑性樹脂を用いる熱インプリントの例を示している。図2では例えば、厚さ0.5mmの4インチφの円形の石英基板からなる転写印刷版1を、円形の転写印刷版保持枠14に収納した断面を示している。転写印刷版の下部には、被印刷部材2として、例えば厚さ1.0mm、外径3インチφの円形のナノガラス基板が、転写ステージ17の上に設置されている。図2には示していないが、ナノガラスは転写ステージ上に減圧ポンプの吸引により保持されている。即ち、転写ステージにはナノガラスを吸引できる複数の微細な穴が開口されており、この穴を通して、ナノガラスが吸引されて転写ステージ上に保持される構造となっている。またナノガラスの上には、熱可塑性樹脂膜19が塗布されている。図2に示すように転写印刷版の上部には赤外線ランプ16が配置されており、転写印刷版1および被印刷部材であるナノガラス上の熱可塑性樹脂膜上に赤外線15を照射する。石英からなる転写印刷版は赤外線を90%以上透過するので、赤外線ランプは転写印刷版の下面に付着した熱可塑性樹脂も同時に照射することができる。   The best embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows an example of thermal imprinting using a thermoplastic resin. For example, FIG. 2 shows a cross-section in which the transfer printing plate 1 made of a circular quartz substrate having a thickness of 4 mm and a thickness of 0.5 mm is housed in a circular transfer printing plate holding frame 14. Under the transfer printing plate, a circular nanoglass substrate having a thickness of 1.0 mm and an outer diameter of 3 inches φ is installed on the transfer stage 17 as the member 2 to be printed. Although not shown in FIG. 2, the nanoglass is held on the transfer stage by suction of a vacuum pump. That is, the transfer stage has a plurality of fine holes that can suck the nanoglass, and the nanoglass is sucked through the holes and held on the transfer stage. A thermoplastic resin film 19 is applied on the nanoglass. As shown in FIG. 2, an infrared lamp 16 is disposed on the upper portion of the transfer printing plate, and irradiates infrared rays 15 onto the transfer printing plate 1 and the thermoplastic resin film on the nanoglass which is a member to be printed. Since the transfer printing plate made of quartz transmits infrared light by 90% or more, the infrared lamp can simultaneously irradiate the thermoplastic resin adhering to the lower surface of the transfer printing plate.

赤外線ランプには例えば中心波長1.2μmの近赤外線ハロゲンランプを用いる。熱可塑性樹脂などの高分子材料のこの波長帯域における近赤外線の吸収率は、20〜30%である。また一方、透明石英基板のこの波長帯域での吸収率は2%程度である。したがって、近赤外線の照射によって石英基板からなる転写印刷版は加熱されず、転写印刷版に付着した熱可塑性樹脂膜が選択的に加熱される。近赤外線照射によって加熱された熱可塑性樹脂膜は、熱可塑性樹脂の分解温度に達すると分解し消失するので、転写印刷作業中において転写印刷版を繰り返し洗浄することができる。実験では、転写印刷版上50mmの高さに、定格1KW、中心波長1.2μmの近赤外線ランプを配置して転写印刷版を照射した場合、転写印刷版に付着した透明なアクリル系の熱可塑性樹脂膜は2分以内で500℃に達し、この温度に到達後は、1分以内で付着樹脂を分解できることが確認された。   For example, a near-infrared halogen lamp having a center wavelength of 1.2 μm is used as the infrared lamp. The absorption rate of near infrared rays in this wavelength band of a polymer material such as a thermoplastic resin is 20 to 30%. On the other hand, the absorption rate in this wavelength band of the transparent quartz substrate is about 2%. Therefore, the transfer printing plate made of the quartz substrate is not heated by the near infrared irradiation, and the thermoplastic resin film attached to the transfer printing plate is selectively heated. Since the thermoplastic resin film heated by near infrared irradiation decomposes and disappears when the decomposition temperature of the thermoplastic resin is reached, the transfer printing plate can be repeatedly washed during the transfer printing operation. In the experiment, when a near-infrared lamp with a rating of 1 KW and a center wavelength of 1.2 μm was placed at a height of 50 mm on the transfer printing plate and irradiated with the transfer printing plate, the transparent acrylic thermoplastic adhered to the transfer printing plate The resin film reached 500 ° C. within 2 minutes, and it was confirmed that the adhered resin could be decomposed within 1 minute after reaching this temperature.

また被印刷部材上の熱可塑性樹脂膜も同時に加熱することができる。被印刷部材の直下の転写ステージには放射温度計18が挿入されている。この放射温度計は、熱可塑性樹脂をインプリントに最適な温度に制御するためのものである。被印刷部材には通常ガラス基板、石英基板などが用いられる。転写ステージは通常剛性の高いステンレスや超硬材料で作られる。従来法では、転写ステージにはヒーターと同時にサーモカップルを挿入して温度制御を行っている。この従来方法では、熱可塑性樹脂の温度を直接測定するのではなく、転写ステージの温度を測定し、熱可塑性樹脂の温度を制御する方法となっている。本発明の放射温度計では、石英基板からなる被印刷部材の直下から、放射温度計によって直接に熱可塑性樹脂の温度を測定する。被印刷部材がソーダガラスなどの汎用ガラス基板の場合でも、赤外線波長帯域における吸収率は5%程度である。したがって本発明法では、熱可塑性樹脂から放射された熱線のほとんどが放射温度計に到達するので、熱可塑性樹脂の温度を精度良く測定することができる。このため、被印刷部材上の熱可塑性樹脂を赤外線により加熱し、次に赤外線照射を瞬間的に停止させて、その温度を放射温度計で測定すると熱可塑性樹脂のリアルタイムな温度測定ができる。熱可塑性樹脂の温度が要求する温度に到達していない場合は、再度赤外線を照射し測定を繰り返す。一度赤外線の出力を一定とし、照射時間と昇温の関係を求め、タイマーの設定によって近似温度まで昇温させてから、放射温度計の温度データ出力から赤外線ランプの点灯を行うと、温度測定と点灯の繰り返しにより正確な温度制御が可能になる。要求する温度に到達後、ボールネジ11をステッピングモーターで回転させて、転写ステージを上昇させると、熱インプリントが行われる。   Further, the thermoplastic resin film on the printing member can be heated at the same time. A radiation thermometer 18 is inserted in the transfer stage immediately below the member to be printed. This radiation thermometer is for controlling the temperature of the thermoplastic resin at an optimum temperature for imprinting. Usually, a glass substrate, a quartz substrate, or the like is used as the member to be printed. The transfer stage is usually made of stainless steel or super hard material with high rigidity. In the conventional method, a thermocouple is inserted into the transfer stage simultaneously with the heater to control the temperature. In this conventional method, the temperature of the thermoplastic resin is not directly measured, but the temperature of the transfer stage is measured to control the temperature of the thermoplastic resin. In the radiation thermometer of the present invention, the temperature of the thermoplastic resin is directly measured by the radiation thermometer from directly under the printing member made of a quartz substrate. Even when the member to be printed is a general-purpose glass substrate such as soda glass, the absorptance in the infrared wavelength band is about 5%. Therefore, in the method of the present invention, most of the heat rays radiated from the thermoplastic resin reach the radiation thermometer, so that the temperature of the thermoplastic resin can be accurately measured. For this reason, when the thermoplastic resin on the member to be printed is heated by infrared rays, and then the infrared irradiation is momentarily stopped and the temperature is measured with a radiation thermometer, the temperature of the thermoplastic resin can be measured in real time. When the temperature of the thermoplastic resin does not reach the required temperature, the measurement is repeated by irradiating infrared rays again. Once the infrared output is fixed, the relationship between irradiation time and temperature rise is obtained, the temperature is raised to the approximate temperature by setting the timer, and the infrared lamp is turned on from the temperature data output of the radiation thermometer. Accurate temperature control becomes possible by repeating lighting. After reaching the required temperature, the ball screw 11 is rotated by a stepping motor to raise the transfer stage, and thermal imprinting is performed.

熱インプリントによって転写印刷版に付着した熱可塑性樹脂を、例えば10回の熱インプリントに対して1回の赤外線照射で洗浄を行う。洗浄時間は赤外線の出力と時間が関係するが、例えば転写印刷版上50mmの高さに、定格1KW、中心波長1.2μmの近赤外線ランプを配置して転写印刷版を照射した場合、転写印刷版に付着した透明なアクリル系の熱可塑性樹脂は2分以内で約500℃に到達し、その後1分以内で転写印刷版に付着した熱可塑性樹脂を完全に分解することができる。転写印刷版の赤外線による加熱分解終了後は、熱インプリントを再開することができる。被印刷部材上に塗布された、例えばガラス転移点120℃の透明なアクリル系の熱可塑性樹脂では、被印刷部材上50mmの高さに定格1KW、中心波長1.2μmの近赤外線ランプを配置し、近赤外線照射すると、塗布された熱可塑性樹脂の温度は5秒以内で120℃に到達する。このため、5秒以内で熱インプリントを開始することができる。   The thermoplastic resin adhering to the transfer printing plate by thermal imprinting is washed by, for example, one infrared irradiation for 10 thermal imprints. The cleaning time is related to the infrared output and time. For example, when a transfer printing plate is irradiated with a near-infrared lamp rated at 1 kW and center wavelength of 1.2 μm at a height of 50 mm on the transfer printing plate, transfer printing is performed. The transparent acrylic thermoplastic resin adhering to the plate reaches about 500 ° C. within 2 minutes, and then the thermoplastic resin adhering to the transfer printing plate can be completely decomposed within 1 minute. After the thermal decomposition of the transfer printing plate by infrared rays is completed, the thermal imprint can be resumed. For example, in the case of a transparent acrylic thermoplastic resin having a glass transition point of 120 ° C. applied on a printing member, a near-infrared lamp having a rating of 1 kW and a center wavelength of 1.2 μm is arranged at a height of 50 mm on the printing member. When irradiated with near infrared rays, the temperature of the applied thermoplastic resin reaches 120 ° C. within 5 seconds. For this reason, thermal imprinting can be started within 5 seconds.

熱インプリントにおいては、タクトタイムの短縮のために冷却時間も非常に重要である。ヒーターによる加熱方式では、加熱昇温に数分を用し、また冷却にも数分を要している。これは転写ステージに内蔵されたヒーターの熱源によって熱伝導を利用して加熱しているためである。熱インプリント方式では、熱インプリントを行いその後離型段階に移るが、離型時にはステージの温度をガラス転移点以下に下げる必要がある。このため、ステージには通常、強制冷却装置が取り付けられている。この強制冷却方式には水冷、空冷などが用いられる。通常80℃程度までの冷却が必要なので、冷却には数分を要している。また再度熱インプリントを行うために昇温に入るが、この昇温にも数分を要している。またヒーター加熱方式の次の欠点は、温度制御が難しい点にある。これはステージ温度と被印刷部材の温度差に基づいている。したがってヒーター加熱方式では、ヒーターのオンオフによる温度制御を行っても、被印刷部材上の熱可塑性樹脂の実態温度の制御は不可能である。これに対して赤外線照射方式では、被印刷部材上の熱可塑性樹脂は、熱インプリント時の転写印刷版との接触によって急速に冷却される。また熱インプリントを再開する時には、赤外線の照射によって、熱可塑性樹脂の温度を熱インプリントに必要な温度まで5秒以内で上昇させることができる。   In thermal imprinting, the cooling time is also very important for shortening the tact time. In the heating system using a heater, several minutes are used for heating and heating, and several minutes are required for cooling. This is because heating is performed using heat conduction by a heat source of a heater built in the transfer stage. In the thermal imprint method, thermal imprinting is performed and then the process proceeds to a mold release stage. At the time of mold release, it is necessary to lower the stage temperature below the glass transition point. For this reason, a forced cooling device is usually attached to the stage. Water cooling, air cooling, etc. are used for this forced cooling system. Usually, cooling to about 80 ° C. is necessary, so cooling takes several minutes. In addition, the temperature is increased to perform thermal imprint again, and this temperature increase takes several minutes. The next drawback of the heater heating method is that it is difficult to control the temperature. This is based on the temperature difference between the stage temperature and the printing member. Therefore, in the heater heating method, even if temperature control is performed by turning the heater on and off, it is impossible to control the actual temperature of the thermoplastic resin on the printing member. On the other hand, in the infrared irradiation method, the thermoplastic resin on the printing member is rapidly cooled by contact with the transfer printing plate at the time of thermal imprinting. When resuming thermal imprinting, the temperature of the thermoplastic resin can be raised to the temperature required for thermal imprinting within 5 seconds by infrared irradiation.

図3には光インプリント場合の最良の形態を示す。光インプリントの場合には、紫外線ランプ21を併用する。図3は、紫外線ランプを用いて被印刷部材上の光硬化型樹脂膜20を照射し、光インプリントを行っている状態の断面図を示している。光インプリントでは、光硬化型樹脂の加熱は不要である。したがって、赤外線ランプは転写印刷版の照射洗浄のみに用いる。熱インプリント同様、光インプリントを例えば10回行った後で、転写印刷版の洗浄のために、転写印刷版を赤外線ランプにより照射する。赤外線ランプには、熱インプリントと同様のランプを用いることができる。紫外線ランプ21、赤外線ランプ16は、ランプ可動レール22に取り付けられている。紫外線ランプと赤外線ランプはこの可動レール上を左右に自由にスライドしながら移動できるようにする。紫外線照射による光インプリントを例えば10回繰り返した後で、図3の左方向に紫外線ランプを後退させて、次に赤外線ランプを被印刷部材上に移動させ、赤外線を照射して転写印刷版に付着した光硬化型樹脂の分解洗浄を行う。赤外線照射による転写印刷版の洗浄時には、転写ステージを下方に移動させて、転写ステージの加熱を防止する。
光インプリントの場合も洗浄時間は赤外線の出力と時間が関係するが、例えば転写印刷版上50mmの高さに、定格1KW、中心波長1.2μmの近赤外線ランプを配置して転写印刷版を照射した場合、転写印刷版に付着した透明なアクリル樹脂系の光硬化型樹脂は、熱可塑性樹脂同様2分以内で約500℃に到達し、その後1分以内で転写印刷版に付着した光硬化型樹脂を完全に分解することができる。
FIG. 3 shows the best mode for optical imprinting. In the case of optical imprinting, an ultraviolet lamp 21 is used in combination. FIG. 3 shows a cross-sectional view of a state in which photo-imprinting is performed by irradiating the photocurable resin film 20 on the printing member using an ultraviolet lamp. In the optical imprint, heating of the photocurable resin is not necessary. Therefore, the infrared lamp is used only for irradiation cleaning of the transfer printing plate. Similar to thermal imprinting, after performing optical imprinting, for example, 10 times, the transfer printing plate is irradiated with an infrared lamp for cleaning the transfer printing plate. As the infrared lamp, a lamp similar to the thermal imprint can be used. The ultraviolet lamp 21 and the infrared lamp 16 are attached to the lamp movable rail 22. The ultraviolet lamp and infrared lamp can be moved while sliding freely on the movable rail. After optical imprinting by ultraviolet irradiation is repeated 10 times, for example, the ultraviolet lamp is moved backward in the left direction of FIG. 3, and then the infrared lamp is moved onto the printing member and irradiated with infrared rays to form a transfer printing plate. Dissolve and clean the attached photo-curing resin. When cleaning the transfer printing plate by infrared irradiation, the transfer stage is moved downward to prevent the transfer stage from being heated.
In the case of optical imprinting, the washing time is related to the output of infrared rays, but for example, a near infrared lamp with a rating of 1 kW and a center wavelength of 1.2 μm is placed at a height of 50 mm on the transfer printing plate. When irradiated, the transparent acrylic resin-based photocurable resin adhering to the transfer printing plate reaches about 500 ° C. within 2 minutes like the thermoplastic resin, and then photocuring adhering to the transfer printing plate within 1 minute. The mold resin can be completely decomposed.

熱インプリントの実施例を図2を用いて説明する。まず厚さ1、0mm、4インチφの石英基板からなる転写印刷版1を円形の支持枠14に収納し、転写印刷版の下部には、熱可塑性樹脂膜19を形成した被印刷部材2(例えば厚さ1.0mm、外径3インチφのナノガラス基板)を転写ステージ17の上に設置する。熱インプリント用熱可塑性樹脂にはPMMA(ポリメチルメタクリル酸メチル)やポリスチロール系、ポリアセテート系などを用いることができる。これらの樹脂を溶剤の希釈溶液とし、ナノガラス上にスピンコーターを用いて塗布する。塗布厚さはスピンコーターの回転速度、溶液粘度、スピンコートの時間などにより調整することができるが、熱インプリントに最適な厚さとして、例えば転写印刷版の溝の深さに応じて、溶剤乾燥後の厚さ1〜5μmの範囲に塗布する。塗布厚さの基板内のばらつきは、例えば設定した厚さに対して±10%の範囲に調整する。4インチφの石英基板からなる転写印刷版の表面には、深さおよび幅寸法がナノまたはマイクロレベルの溝を、例えばEB描画によるエッチングレジストパターン描画後のドライケミカルエッチングなどによって形成する。   An embodiment of thermal imprint will be described with reference to FIG. First, a transfer printing plate 1 made of a quartz substrate having a thickness of 1, 0 mm and 4 inches φ is accommodated in a circular support frame 14, and a printing member 2 (a thermoplastic resin film 19 is formed on the lower portion of the transfer printing plate ( For example, a nanoglass substrate having a thickness of 1.0 mm and an outer diameter of 3 inches φ is placed on the transfer stage 17. As the thermoplastic resin for thermal imprinting, PMMA (polymethyl methyl methacrylate), polystyrene, polyacetate, or the like can be used. These resins are used as a diluted solution of a solvent, and are applied onto the nanoglass using a spin coater. The coating thickness can be adjusted by the spin coater rotation speed, solution viscosity, spin coating time, etc., but as the optimum thickness for thermal imprinting, for example, depending on the groove depth of the transfer printing plate, It is applied in a thickness range of 1 to 5 μm after drying. The variation of the coating thickness within the substrate is adjusted to a range of ± 10% with respect to the set thickness, for example. On the surface of a transfer printing plate made of a 4 inch φ quartz substrate, a groove having a depth or width of nano or micro level is formed by, for example, dry chemical etching after drawing an etching resist pattern by EB drawing.

転写印刷版と被印刷部材を配置した後、被印刷部材表面の熱可塑性樹脂膜を、発明を実施するための最良の形態で記述したように、ハロゲンランプを用いた近赤外線照射装置によって加熱する。加熱温度の設定は、熱可塑性樹脂のガラス転移点付近になるように、放射温度計18からの測定温度データの近赤外線照射装置へのフィードバックと近赤外線照射のオンオフ制御により行うことができる。通常の熱可塑性樹脂では、定格1KW、中心波長1.2μmの近赤外線ランプを用いた赤外線照射により、120℃付近の温度に5秒以内で熱可塑性樹脂を昇温させることができる。昇温を行い温度設定の完了後は、転写ステージ17をステッピングモーター駆動によって上方に押し上げて熱インプリントを行う。熱インプリントは転写印刷版のナノガラスへの加圧により行われる。転写印刷版は加熱されていないが、熱可塑性樹脂膜は加熱されているため、転写印刷版の溝パターンがナノガラス上の熱可塑性樹脂膜に形成される。同時にナノガラス上の熱可塑性樹脂膜は、転写印刷版の接触および加圧によって急速に冷却される。冷却によって熱可塑性樹脂膜は収縮し、転写印刷版の溝パターンから剥離し離型する。転写ステージをステッピングモーター駆動により下方に移動させると、熱インプリントのワンサイクルが終了する。本発明では、熱インプリントと冷却がほぼ同時に進行する。従って、熱インプリント後の冷却動作が不要である。しかし冷却があまりに速いために、インプリントが正常に行われない場合には、転写印刷版を被印刷部材に、または被印刷部材上の熱可塑性樹脂に加圧したままで近赤外線を照射して、被印刷部材または被印刷部材上の熱可塑性樹脂の温度を上げることも可能である。   After arranging the transfer printing plate and the printing member, the thermoplastic resin film on the printing member surface is heated by a near infrared irradiation device using a halogen lamp as described in the best mode for carrying out the invention. . The heating temperature can be set by feedback of measured temperature data from the radiation thermometer 18 to the near infrared irradiation device and on / off control of the near infrared irradiation so that it is in the vicinity of the glass transition point of the thermoplastic resin. With a normal thermoplastic resin, the temperature of the thermoplastic resin can be raised to a temperature near 120 ° C. within 5 seconds by infrared irradiation using a near-infrared lamp having a rating of 1 KW and a center wavelength of 1.2 μm. After completion of temperature setting by raising the temperature, the transfer stage 17 is pushed upward by driving the stepping motor to perform thermal imprinting. Thermal imprinting is performed by pressurizing the transfer printing plate onto the nanoglass. Although the transfer printing plate is not heated, since the thermoplastic resin film is heated, the groove pattern of the transfer printing plate is formed on the thermoplastic resin film on the nanoglass. At the same time, the thermoplastic resin film on the nanoglass is rapidly cooled by contact and pressurization of the transfer printing plate. The thermoplastic resin film shrinks by cooling, and is peeled off from the groove pattern of the transfer printing plate and released. When the transfer stage is moved downward by driving the stepping motor, one cycle of thermal imprinting is completed. In the present invention, thermal imprinting and cooling proceed almost simultaneously. Therefore, a cooling operation after thermal imprinting is unnecessary. However, if imprinting is not performed normally due to cooling too fast, the transfer printing plate may be irradiated with near-infrared light while being pressed on the printing member or the thermoplastic resin on the printing member. It is also possible to increase the temperature of the member to be printed or the thermoplastic resin on the member to be printed.

ワンサイクルの熱インプリント終了後は、再び熱可塑性樹脂膜を塗布した被印刷部材(ナノガラス)を転写ステージにセットし、近赤外線照射によってナノガラス上の熱可塑性樹脂を加熱して、設定した温度まで熱可塑性樹脂の温度を上げる。そして熱インプリントの一連の動作を再度行う。この熱インプリントの動作の繰り返しによって、転写印刷版の溝にはナノガラス上の熱可塑性樹脂膜が次第に付着する。その付着量は微量ではあっても、回数を重ねると次第に厚く成長し、最後には溝を完全に熱可塑性樹脂が塞ぐようになる。溝が塞がった状態になると、熱インプリント欠陥となって現れて、製品不良が発生する。この欠陥部は非常に微細であり、製品の目視検査での確認は不可能であり、また光学顕微鏡や電子顕微鏡でもその場所を特定するのには、全面検査となるために非常に難しい。従って、転写印刷版の熱可塑性樹脂の付着防止が非常に重要となる。しかしながら、作業中における転写印刷版の熱可塑性樹脂の付着観察は、インプリント装置に転写印刷版が実装されているために、作業中に取り出すことができず不可能である。   After the one-cycle thermal imprinting is completed, the printed material (nanoglass) coated with the thermoplastic resin film is set again on the transfer stage, and the thermoplastic resin on the nanoglass is heated by near infrared irradiation until the set temperature is reached. Increase the temperature of the thermoplastic resin. Then, a series of thermal imprint operations are performed again. By repeating this thermal imprinting operation, the thermoplastic resin film on the nanoglass gradually adheres to the grooves of the transfer printing plate. Even if the adhesion amount is very small, it grows gradually as the number of times is increased, and finally the groove is completely filled with the thermoplastic resin. When the groove is closed, it appears as a thermal imprint defect and a product defect occurs. This defective portion is very fine and cannot be confirmed by visual inspection of the product, and it is very difficult to identify the location with an optical microscope or an electron microscope because it is a full inspection. Therefore, prevention of adhesion of the thermoplastic resin on the transfer printing plate is very important. However, it is impossible to observe the adhesion of the thermoplastic resin on the transfer printing plate during the operation because the transfer printing plate is mounted on the imprint apparatus and cannot be taken out during the operation.

したがって、転写印刷版のインプリント作業中の洗浄が非常に重要になる。本発明では、赤外線(近赤外線、中赤外線、遠赤外線)で熱可塑性樹脂膜を加熱するので、熱インプリント毎に転写印刷版は熱分解洗浄が行われる。すなわち熱可塑性樹脂の赤外線による加熱は、石英基板からなる転写印刷版の上部から行うので、転写印刷版は赤外線ランプに近く、転写ステージ上の熱可塑性樹脂膜より温度が高くなる。このために、転写印刷版は常に加熱洗浄を受けることになる。また熱インプリントでは、樹脂によって転写印刷版への樹脂付着の程度が異なるので、樹脂付着性の高い熱可塑性樹脂では、例えば10回の熱インプリントに対して1回の割合で赤外線による洗浄を行うと良い。この場合は、転写ステージを下部に降ろした状態で、転写印刷版の上部から赤外線照射する。洗浄においては赤外線の出力を、熱インプリントの場合より大きくすると良い。発明を実施するための最良の形態で述べたように、転写印刷版の温度を定格1KW、中心波長1.2μmの近赤外線ランプにより500℃程度に上げることによって、転写印刷版に付着した熱可塑性樹脂は1分以内で分解洗浄除去することができる。   Therefore, cleaning during the imprint operation of the transfer printing plate is very important. In the present invention, since the thermoplastic resin film is heated by infrared rays (near infrared rays, mid-infrared rays, far infrared rays), the transfer printing plate is subjected to thermal decomposition cleaning for each thermal imprint. That is, since the thermoplastic resin is heated by infrared rays from the top of the transfer printing plate made of a quartz substrate, the transfer printing plate is close to an infrared lamp and has a higher temperature than the thermoplastic resin film on the transfer stage. For this reason, the transfer printing plate always undergoes heat washing. In thermal imprinting, the degree of resin adhesion to the transfer printing plate varies depending on the resin. For thermoplastic resins with high resin adhesion, for example, cleaning with infrared rays is performed once per 10 thermal imprints. Good to do. In this case, infrared rays are irradiated from the upper part of the transfer printing plate with the transfer stage lowered to the lower part. In washing, the infrared output is preferably larger than that in thermal imprinting. As described in the best mode for carrying out the invention, the temperature of the transfer printing plate is raised to about 500 ° C. by a near-infrared lamp having a rating of 1 KW and a center wavelength of 1.2 μm. The resin can be decomposed and removed in less than one minute.

以上のように本発明では、転写印刷版のインプリント作業中の洗浄が可能で、インプリント作業効率を上げることができるばかりでなく、インプリント欠陥を未然に防ぐことができるので生産歩留まりが向上する。また従来技術では、熱可塑性樹脂の加熱と冷却にそれぞれ3〜5分程度を要しているが、本発明での加熱昇温時間は5秒以内であり、さらに冷却は不要である。このように、転写印刷版の加熱および冷却のトータルの時間が非常に短いので、1台のインプリントマシンによる生産効率を従来技術と比較して著しく高くすることができる。   As described above, according to the present invention, the transfer printing plate can be washed during imprint work, so that not only the imprint work efficiency can be improved, but also imprint defects can be prevented in advance, thereby improving the production yield. To do. In the prior art, the heating and cooling of the thermoplastic resin each takes about 3 to 5 minutes. However, the heating temperature raising time in the present invention is within 5 seconds, and further cooling is unnecessary. Thus, since the total time for heating and cooling of the transfer printing plate is very short, the production efficiency by one imprint machine can be remarkably increased as compared with the prior art.

光インプリントの実施例を図3により説明する。まず厚さ1.0mm、4インチφの石英基板からなる転写印刷版1を円形の支持枠14に収納し、転写印刷版の下部には、光硬化型樹脂膜20を形成した被印刷部材2(例えば厚さ1.0mm、外径3インチφのナノガラス基板)を転写ステージ17の上に設置する。光インプリント用光硬化型樹脂には感光性のPMMA(ポリメチルメタクリル酸メチル)やポリスチロール系、ポリアセテート系などを用いることができる。これらの樹脂組成物の無溶剤型の液状樹脂を、ナノガラス上にスピンコーターを用いて塗布する。塗布厚さはスピンコーターの回転速度、溶液粘度、スピンコート時間などにより調整することができるが、光インプリントに最適な厚さとして、例えば転写印刷版の溝の深さに応じて、1〜5μmの範囲に塗布する。塗布厚さの基板内のばらつきは、例えば設定した厚さに対して±10%の範囲に調整する。4インチφの石英基板からなる転写印刷版の表面には、深さおよび幅がナノまたはマイクロレベルの溝を、例えばEB描画によるエッチングレジストパターン描画後のドライケミカルエッチングなどによって形成する。   An embodiment of optical imprint will be described with reference to FIG. First, a transfer printing plate 1 made of a quartz substrate having a thickness of 1.0 mm and a 4 inch diameter is accommodated in a circular support frame 14, and a printed member 2 having a photocurable resin film 20 formed on the lower portion of the transfer printing plate. (For example, a nanoglass substrate having a thickness of 1.0 mm and an outer diameter of 3 inches φ) is placed on the transfer stage 17. Photosensitive PMMA (polymethyl methacrylate), polystyrene, polyacetate, or the like can be used as the photocurable resin for photoimprint. A solventless liquid resin of these resin compositions is applied onto the nanoglass using a spin coater. The coating thickness can be adjusted by the spin coater rotation speed, solution viscosity, spin coating time, etc., but as the optimum thickness for optical imprinting, for example, depending on the groove depth of the transfer printing plate, 1 to Apply to a range of 5 μm. The variation of the coating thickness within the substrate is adjusted to a range of ± 10% with respect to the set thickness, for example. On the surface of a transfer printing plate made of a 4 inch φ quartz substrate, a groove having a depth and width of nano or micro level is formed by, for example, dry chemical etching after drawing an etching resist pattern by EB drawing.

転写印刷版と被印刷部材を配置した後、ステッピングモーターの駆動によって転写ステージを上昇させて、被印刷部材を転写印刷版に接触させる。光インプリントでは、光硬化型樹脂の加熱は不要である。また熱インプリントのように加圧方式ではないので、流動性の高い光硬化型樹脂の場合には、転写印刷版に被印刷部材を接触させるか、転写ステージをさらに上昇させて軽く加圧し圧着させるのみでも構わない。転写印刷版と被印刷部材間に挟まれた光硬化型樹脂に気泡が残る場合には、図1のベローズ6内を真空ポンプに連結して減圧する。転写印刷版の被印刷部材への適正な圧着を確認後、紫外線ランプ21を用いて紫外線を光硬化型樹脂膜に照射し、光硬化型樹脂膜を硬化させる。紫外線の照射時間および紫外線ランプの出力は、光インプリントに用いる光硬化型樹脂膜によって異なるので、光硬化型樹脂膜が完全に硬化するに十分な紫外線の照射量のデータを基にして決定する。光インプリントでは、紫外線の照射時間が生産性に大きく影響するので、10秒以内の照射時間に通常設定される。紫外線照射後、ステッピングモーターの駆動によって、転写ステージを降下させると光インプリントが終了する。   After the transfer printing plate and the printing member are arranged, the transfer stage is raised by driving the stepping motor to bring the printing member into contact with the transfer printing plate. In the optical imprint, heating of the photocurable resin is not necessary. Also, since it is not a pressurization method like thermal imprinting, in the case of a photocurable resin with high fluidity, the printing material is brought into contact with the transfer printing plate, or the transfer stage is further raised to press lightly and press-bond. You can just let When bubbles remain in the photocurable resin sandwiched between the transfer printing plate and the printing member, the inside of the bellows 6 in FIG. 1 is connected to a vacuum pump to reduce the pressure. After confirming proper pressure bonding of the transfer printing plate to the member to be printed, the ultraviolet curable resin film is irradiated with ultraviolet rays using the ultraviolet lamp 21 to cure the photocurable resin film. The ultraviolet irradiation time and the output of the ultraviolet lamp vary depending on the photocurable resin film used for photoimprinting, and are therefore determined based on the data of the amount of ultraviolet irradiation sufficient to completely cure the photocurable resin film. . In the optical imprint, since the irradiation time of ultraviolet rays greatly affects the productivity, the irradiation time within 10 seconds is usually set. After the UV irradiation, the optical imprint is completed when the transfer stage is lowered by driving the stepping motor.

ワンサイクルの光インプリント終了後は、再び光硬化型樹脂膜を塗布した被印刷部材(例えばナノガラス)を転写ステージにセットして再び光インプリントを行う。この光インプリントの動作の繰り返しによって、転写印刷版の溝にはナノガラス上の光硬化型樹脂膜が次第に付着する。その付着量は微量ではあっても、熱インプリント同様回数を重ねると次第に厚く成長し、最後には溝を完全に光硬化型樹脂が塞ぐようになる。溝が塞がった状態になると、光インプリント欠陥となって現れて、製品不良が発生する。この欠陥部は非常に微細であり、製品の目視検査での確認は不可能であり、また光学顕微鏡や電子顕微鏡でもその場所を特定するのには、全面検査となるために非常に難しい。従って、転写印刷版への光硬化型樹脂の付着防止が非常に重要となる。しかしながら、作業中における転写印刷版の光硬化性樹脂の付着観察は、インプリント装置に転写印刷版が実装されているために、作業中に取り出すことができず不可能である。   After the completion of the one-cycle optical imprinting, the member to be printed (for example, nanoglass) coated with the photocurable resin film is set again on the transfer stage and the optical imprinting is performed again. By repeating this optical imprinting operation, the photocurable resin film on the nanoglass gradually adheres to the grooves of the transfer printing plate. Even if the adhesion amount is very small, when the number of times is increased as in the case of thermal imprinting, it gradually grows thicker, and finally, the groove is completely filled with the photocurable resin. When the groove is closed, it appears as an optical imprint defect and a product defect occurs. This defective portion is very fine and cannot be confirmed by visual inspection of the product, and it is very difficult to identify the location with an optical microscope or an electron microscope because it is a full inspection. Therefore, it is very important to prevent the photocurable resin from adhering to the transfer printing plate. However, it is impossible to observe the adhesion of the photocurable resin on the transfer printing plate during the operation because the transfer printing plate is mounted on the imprint apparatus and cannot be taken out during the operation.

したがって、光インプリントの場合も、転写印刷版のインプリント作業中における洗浄が非常に重要になる。本発明では、光インプリントの途中で赤外線による転写印刷版の洗浄を行うことができる。すなわち、例えば10回の光インプリントに対して1回の割合で赤外線ランプ16による転写印刷版の洗浄を行う。この場合は、転写ステージを下部に降ろした状態で、転写印刷版の上部から赤外線照射する。発明を実施するための最良の形態で述べたように、転写印刷版の温度を定格1KW、中心波長1.2μmの近赤外線ランプにより500℃程度に上げることによって、転写印刷版に付着した光硬化性樹脂は1分以内で分解洗浄除去することができる。
以上のように本発明では、転写印刷版の光インプリント作業内での洗浄が可能で、光インプリント作業効率を上げることができるばかりでなく、インプリント欠陥を未然に防ぐことができるので生産歩留まりが向上する。
Therefore, also in the case of optical imprinting, cleaning during the imprinting operation of the transfer printing plate is very important. In the present invention, the transfer printing plate can be washed with infrared rays in the middle of optical imprinting. That is, for example, the transfer printing plate is cleaned by the infrared lamp 16 at a rate of once per 10 optical imprints. In this case, infrared rays are irradiated from the upper part of the transfer printing plate with the transfer stage lowered to the lower part. As described in the best mode for carrying out the invention, the temperature of the transfer printing plate is raised to about 500 ° C. by a near-infrared lamp having a rated power of 1 kW and a center wavelength of 1.2 μm. The functional resin can be decomposed, washed and removed within 1 minute.
As described above, according to the present invention, the transfer printing plate can be washed within the optical imprinting work, and not only can the optical imprinting work efficiency be improved, but also imprint defects can be prevented in advance. Yield is improved.

本発明の産業上の利用分野は、大容量メディアディスク、半導体デバイス、電子回路形成などであり、従来のフォトプロセスによるパターン形成に替わるナノ,マイクロサイズの加工技術として広く応用が可能である。   Industrial application fields of the present invention are large-capacity media disks, semiconductor devices, electronic circuit formation, and the like, and can be widely applied as nano- and micro-size processing techniques replacing pattern formation by conventional photoprocesses.

インプリント装置の説明図Illustration of imprint device 本発明の赤外線ランプを搭載した熱インプリントの説明図Explanatory drawing of thermal imprint equipped with infrared lamp of the present invention 本発明の紫外線ランプと赤外線ランプを搭載した光インプリントの説明図Explanatory drawing of optical imprint equipped with ultraviolet lamp and infrared lamp of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

1 転写印刷版
2 被印刷部材
3 サファイア
4 照射レンズ
5 光ファイバー
6 ベローズ
7 ステッピングモーター
8 ロータリーポンプ接続口
9 ヒーター
10 ロードセル
11 ボールネジ
12 ステージ
13 ステージ上昇矢印
14 転写印刷版保持枠
15 赤外線
16 赤外線ランプ
17 転写ステージ
18 放射温度計
19 熱可塑性樹脂膜
20 光硬化性樹脂膜
21 紫外線ランプ
22 ランプ可動レール
23 紫外線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transfer printing plate 2 Printed material 3 Sapphire 4 Irradiation lens 5 Optical fiber 6 Bellows 7 Stepping motor 8 Rotary pump connection port 9 Heater 10 Load cell 11 Ball screw 12 Stage 13 Stage raising arrow 14 Transfer printing plate holding frame 15 Infrared 16 Infrared lamp 17 Transfer Stage 18 Radiation thermometer 19 Thermoplastic resin film 20 Photocurable resin film 21 UV lamp 22 Lamp movable rail 23 UV

Claims (5)

転写印刷版の表面に凹凸のパターンを形成し、被印刷部材上に直接に、または被印刷部材上に形成された樹脂膜上に、転写印刷版の凹凸のパターンを形成する転写印刷において、転写印刷版に赤外線を照射し、転写印刷版上に付着した樹脂付着物質を分解洗浄する方式の転写印刷版の洗浄方法。   In transfer printing, a concavo-convex pattern is formed on the surface of a transfer printing plate, and the concavo-convex pattern of the transfer printing plate is formed directly on the printing member or on a resin film formed on the printing member. A method for cleaning a transfer printing plate in which the printing plate is irradiated with infrared rays to decompose and clean the resin adhering substances adhering to the transfer printing plate. 転写印刷版の表面に凹凸のパターンを形成し、被印刷部材上に直接に、または被印刷部材上に形成された樹脂膜上に、転写印刷版の凹凸のパターンを形成する転写印刷において、被印刷部材または被印刷部材上の樹脂膜に赤外線を照射し、被印刷部材または被印刷部材上の樹脂膜を加熱昇温する方式の転写印刷方法。   In transfer printing in which a concavo-convex pattern is formed on the surface of a transfer printing plate and the concavo-convex pattern of the transfer printing plate is formed directly on the printing member or on a resin film formed on the printing member, A transfer printing method in which a resin film on a printing member or a member to be printed is irradiated with infrared rays, and the temperature of the resin film on the member to be printed or the member to be printed is heated. 請求項1および2において、赤外線ランプは近赤外線ランプ、中赤外線ランプ、遠赤外線ランプである請求項1記載の洗浄方法   3. The cleaning method according to claim 1, wherein the infrared lamp is a near-infrared lamp, a mid-infrared lamp, or a far-infrared lamp. 請求項1および2を装備した転写印刷装置。   A transfer printing apparatus equipped with the apparatus according to claim 1. 請求項4の転写印刷装置を用いて製造した転写印刷製品。
A transfer printing product manufactured using the transfer printing apparatus according to claim 4.
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