JP2011161806A - Imprinting stamper and method of producing the same - Google Patents

Imprinting stamper and method of producing the same Download PDF

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真澄 柳沢
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of producing an imprinting stamper for simply producing an inexpensive imprinting stamper for trial production provided with a fine transfer pattern by means of a mechanical work or the like. <P>SOLUTION: The method of producing an imprinting stamper includes: a simulation process (ST3); a swelling mold forming process (ST5) of forming a swelling mold 1A by hardening a liquid gel material up to a swollen state having such a hardness as to permit mechanical work; a swelling transfer pattern forming process (ST6) of forming a rugged swelling transfer pattern (2A) on the surface 1a of the swelling mold 1A; and a dry contraction process (ST7) of obtaining an imprinting stamper 1B provided with a fine transfer pattern 2B having preset dimensions by contracting and curing the swelling mold 1A and contracting the swelling transfer pattern (2A). The imprinting stamper provided with the nanometer-order fine transfer pattern can be produced simply and inexpensively by means of the mechanical work. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、試作用のインプリント用スタンパとして用いるのに適したインプリント用スタンパの製作方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an imprint stamper suitable for use as a prototype imprint stamper.

微細加工が要求される半導体デバイスなどの製造においてはフォトリソグラフィ法により半導体基板などの表面に微細な凹凸パターンが転写される。フォトリソグラフィ法は微細なマスクパターンを製作する必要があり、マスクパターンを転写対象の表面に対して正確に位置決めする必要があるので、製作コストが高く、大量生産に適さないという問題点がある。このため、近年においてはインプリント法(ナノインプリント法)と呼ばれる大量生産に適した微細なパターンを転写可能な技術が普及している。   In manufacturing a semiconductor device or the like that requires fine processing, a fine uneven pattern is transferred onto the surface of a semiconductor substrate or the like by photolithography. The photolithographic method needs to produce a fine mask pattern, and needs to accurately position the mask pattern with respect to the surface to be transferred. Therefore, there is a problem that the production cost is high and it is not suitable for mass production. For this reason, in recent years, a technique called an imprint method (nanoimprint method) capable of transferring a fine pattern suitable for mass production has become widespread.

特許文献1にはゾルゲル法により簡便かつ安価にナノインプリントに適する転写用型を製造する方法が提案されており、特許文献2にはスタンプ面がダイヤモンドの微細結晶層から形成されているナノインプリント用スタンプが提案されている。また、特許文献3には、転写される側のゾルゲル素材の硬化収縮を考慮して、インプリント用モールドを製造する方法が提案されている。同様に、特許文献4には被造形物の収縮にあわせて、転写体が被造形物に接触する位置のピッチ、形状を変更する造形方法が提案されている。   Patent Document 1 proposes a simple and inexpensive method for producing a transfer mold suitable for nanoimprint by the sol-gel method, and Patent Document 2 discloses a nanoimprint stamp in which a stamp surface is formed from a fine crystal layer of diamond. Proposed. Patent Document 3 proposes a method for manufacturing an imprint mold in consideration of curing shrinkage of the sol-gel material on the transfer side. Similarly, Patent Document 4 proposes a modeling method in which the pitch and shape of the position where the transfer body contacts the workpiece is changed in accordance with the shrinkage of the workpiece.

特開2009−233855号公報JP 2009-233855 A 特開2009−023132号公報JP 2009-023132 A 特開2008−006639号公報JP 2008-006639 A 特開2009−023353号公報JP 2009-023353

インプリント法においてはインプリント用スタンパ(インプリント用モールド)に微細な転写パターンを形成する必要があるので、フォトリソグラフィ法などにより微細な転写パターンを形成している。したがって、インプリント用スタンパ、特に微細なナノメートルオーダーの転写パターンを備えたナノインプリント用スタンパは機械加工などの安価な方法により製造できないので、製造コストが非常に高くなってしまう。インプリント用スタンパを用いて転写パターンが転写された試作品を製作する場合などにおいては、安価な試作用のインプリント用スタンパを手軽に利用できることが望まれる。   In the imprint method, since it is necessary to form a fine transfer pattern on an imprint stamper (imprint mold), the fine transfer pattern is formed by a photolithography method or the like. Therefore, an imprint stamper, in particular a nanoimprint stamper having a fine nanometer order transfer pattern, cannot be manufactured by an inexpensive method such as machining, resulting in a very high manufacturing cost. In the case of producing a prototype in which a transfer pattern is transferred using an imprint stamper, it is desired that an inexpensive prototype imprint stamper can be easily used.

本発明の課題は、この点に鑑みて、機械加工などによって微細な転写パターンを備えた安価な試作用のインプリント用スタンパを簡単に製作できるインプリント用スタンパの製作方法を提案することにある。   In view of this point, an object of the present invention is to propose an imprint stamper manufacturing method capable of easily manufacturing an inexpensive prototype imprint stamper having a fine transfer pattern by machining or the like. .

上記の課題を解決するために、本発明のインプリント用スタンパの製作方法は、
液状のゲル素材を自己保形性のある膨潤状態まで固めて、予め定めた形状の膨潤型を成形する膨潤型成形工程と、
前記膨潤型の表面に凹凸状の膨潤転写パターンを形成する膨潤転写パターン形成工程と、
前記膨潤型を収縮硬化させることにより前記膨潤転写パターンを収縮させ、第1設定寸法および第1設定硬度の第1微細転写パターンを備えた第1インプリント用スタンパを得る収縮工程とを有していることを特徴としている。
In order to solve the above problems, a method for manufacturing an imprint stamper according to the present invention includes:
A swelling mold forming step of solidifying a liquid gel material to a swelling state having a self-holding property, and molding a swelling mold of a predetermined shape;
A swelling transfer pattern forming step of forming an uneven swelling transfer pattern on the surface of the swelling type;
A shrinking step of shrinking the swelling transfer pattern by shrinking and hardening the swelling mold to obtain a first imprint stamper having a first fine transfer pattern having a first set dimension and a first set hardness. It is characterized by being.

液状のゲル素材は、その乾燥硬化、pH変化、溶媒の置換、架橋の進展などの状態変化により収縮して固体の状態になる。ゲル素材によっては体積収縮率が例えば1/10以下のものも知られている。したがって、乾燥等による収縮後に第1設定寸法の第1微細転写パターンとなるように、収縮状態を考慮して膨潤転写パターンの寸法を設定し、そのような膨潤転写パターンを膨潤型の表面に形成すればよい。例えば、収縮率が1/10倍であるとすれば、微細転写パターンの第1設定寸法の10倍の寸法で膨潤転写パターンを形成すればよい。したがって、ナノメートルオーダーの微細転写パターンを得る場合においても機械切削加工によって膨潤転写パターンを形成することが可能になる。   The liquid gel material shrinks to a solid state due to state changes such as drying and curing, pH change, solvent substitution, and progress of crosslinking. Some gel materials have a volume shrinkage of, for example, 1/10 or less. Therefore, the dimension of the swollen transfer pattern is set in consideration of the contracted state so that the first fine transfer pattern having the first set dimension after shrinkage due to drying or the like is formed, and such a swollen transfer pattern is formed on the surface of the swollen mold. do it. For example, if the shrinkage rate is 1/10, the swollen transfer pattern may be formed with a dimension 10 times the first set dimension of the fine transfer pattern. Therefore, even when a nanometer-order fine transfer pattern is obtained, a swollen transfer pattern can be formed by mechanical cutting.

ここで、膨潤した状態のゲルは弱すぎて機械加工が困難な場合がある。そこで、転写パターンが機械加工により付与されている金属型などの成形型に液状のゲル素材を流し込み、当該成形型中で化学反応によりゲル素材をゲル化させ、膨潤転写パターンが転写された膨潤型を成形することが望ましい。換言すると、成形型を用いて、膨潤型成形工程と膨潤転写パターン形成工程を同時に行うことが望ましい。   Here, the gel in a swollen state may be too weak and difficult to machine. Therefore, a swollen mold in which a liquid gel material is poured into a mold such as a metal mold to which a transfer pattern is applied by machining, the gel material is gelled by a chemical reaction in the mold, and the swollen transfer pattern is transferred. It is desirable to mold. In other words, it is desirable to simultaneously perform the swelling mold forming step and the swollen transfer pattern forming step using the mold.

また、精度良く第1微細転写パターンを形成するためには、前記膨潤型の収縮に伴う膨潤転写パターンの形状変化のシミュレーションを行うシミュレーション工程と、前記シミュレーションにより求められた前記形状変化に基づき、前記膨潤転写パターンから前記第1設定寸法および第1設定硬度の前記第1微細転写パターンが得られるように、少なくとも前記膨潤転写パターンの寸法および膨潤状態を含む製作条件を設定する条件設定工程とを有し、前記製作条件に従って各工程を行えばよい。   Further, in order to form the first fine transfer pattern with high accuracy, based on the simulation step of simulating the shape change of the swollen transfer pattern accompanying the shrinkage of the swelling type, the shape change obtained by the simulation, A condition setting step for setting production conditions including at least the dimensions of the swollen transfer pattern and the swollen state so that the first fine transfer pattern having the first set dimension and the first set hardness can be obtained from the swollen transfer pattern. Then, each step may be performed according to the manufacturing conditions.

次に、上記の各工程を繰り返すことにより、膨潤転写パターンを、ゲル素材の収縮率を超える大幅に縮小された寸法の微細転写パターンにすることが可能である。すなわち、本発明の方法は、
前記収縮工程の次に、液状の前記ゲル素材あるいは当該ゲル素材とは異なる種類の液状のゲル素材を固めて、予め定めた形状の第2膨潤型を成形する第2膨潤型成形工程と、
前記第1インプリント用スタンパを用いて、前記第2膨潤型の表面に前記第1微細転写パターンを転写する転写工程と、
前記第2膨潤型を収縮硬化させて前記第1微細転写パターンを収縮させることにより、第2設定寸法および第2設定硬度を備えた第2微細転写パターンを備えた第2インプリント用スタンパを得る第2収縮工程とを有していることを特徴としている。
Next, by repeating each of the above steps, the swollen transfer pattern can be made into a fine transfer pattern having a greatly reduced size exceeding the shrinkage rate of the gel material. That is, the method of the present invention comprises:
Next to the shrinking step, the liquid swelling gel material or a liquid gel material of a type different from the gel material is solidified, and a second swelling mold forming step for forming a second swelling mold having a predetermined shape;
A transfer step of transferring the first fine transfer pattern to the surface of the second swelling type using the first imprint stamper;
A second imprint stamper having a second fine transfer pattern having a second set dimension and a second set hardness is obtained by shrinking and curing the second swelling mold to shrink the first fine transfer pattern. And a second shrinking step.

この場合においても、第2膨潤型成形工程と転写工程とを同時に行うことが望ましい。すなわち、成形面に前記第1インプリント用スタンパの前記第1微細転写パターンを配置した第2成形型に、液状の前記ゲル素材あるいは当該ゲル素材とは異なる種類の液状のゲル素材を流し込み、当該第2成形型内で前記ゲル素材を化学反応によりゲル化させることにより、前記第1微細転写パターンが転写された第2膨潤型を成形することが望ましい。   Even in this case, it is desirable to simultaneously perform the second swelling mold forming step and the transfer step. In other words, the liquid gel material or a liquid gel material of a different type from the gel material is poured into a second mold in which the first fine transfer pattern of the first imprint stamper is arranged on the molding surface, It is desirable to mold the second swelling mold to which the first fine transfer pattern is transferred by gelling the gel material by chemical reaction in the second mold.

例えば、収縮率が1/10のゲル素材を用いて形成した膨潤転写パターンを収縮させて1/10倍の寸法の第1微細転写パターンを備えた第1インプリント用スタンパを製作する。この第1インプリント用スタンパを用いて、収縮率が1/10のゲル素材からなる第2膨潤型に第1微細転写パターンを転写し、これを収縮させると、最初の膨潤転写パターンの1/100倍に縮小された第2微細転写パターンを備えた第2インプリント用スタンパを得ることができる。したがって、かかる工程を繰り返すことにより、ゲル素材の収縮率の指数倍分の一に縮小させた極めて微細な転写パターンを備えたインプリント用スタンパを得ることができる。   For example, a swollen transfer pattern formed using a gel material having a shrinkage rate of 1/10 is shrunk to produce a first imprint stamper having a first fine transfer pattern having a size of 1/10 times. Using this first imprint stamper, when the first fine transfer pattern is transferred to a second swelling mold made of a gel material having a shrinkage rate of 1/10, and this is shrunk, A second imprint stamper having a second fine transfer pattern reduced by a factor of 100 can be obtained. Therefore, by repeating this process, an imprint stamper having an extremely fine transfer pattern reduced to an exponential multiple of the shrinkage rate of the gel material can be obtained.

この場合においても、前記第2膨潤型の収縮に伴う前記第2膨潤転写パターンの形状変化のシミュレーションを行う第2シミュレーション工程と、
前記第2シミュレーションにより求められた前記形状変化に基づき、前記第1微細転写パターンから、前記第2設定寸法、第2設定硬度の前記第2微細転写パターンが得られるように、少なくとも、前記第1微細転写パターンの寸法および膨潤状態を含む第2製作条件を設定する第2条件設定工程とを行い、前記第2製作条件に従って、上記の各工程を行うことが望ましい。
Even in this case, a second simulation step for simulating the shape change of the second swelling transfer pattern accompanying the shrinkage of the second swelling type,
Based on the shape change obtained by the second simulation, at least the first fine transfer pattern having the second set dimension and the second set hardness can be obtained from the first fine transfer pattern. It is desirable to perform a second condition setting step for setting a second manufacturing condition including a dimension of the fine transfer pattern and a swollen state, and to perform each of the above steps according to the second manufacturing condition.

本発明の方法によれば、使用するゲル素材の収縮率に応じて、ミリメートルオーダーからマイクロメートルオーダーまでの範囲のパターン寸法の膨潤転写パターンあるい第2膨潤転写パターンから、マイクロメートルオーダーからナノメートルオーダーまでの範囲のパターン寸法の第1微細転写パターンあるいは第2微細転写パターンを得ることが可能である。したがって、前記膨潤転写パターン形成工程においては機械加工またはレーザー加工によって簡単かつ安価にパターンを形成することができる。   According to the method of the present invention, from the swelling transfer pattern or the second swelling transfer pattern having a pattern size ranging from the millimeter order to the micrometer order, from the micrometer order to the nanometer, depending on the shrinkage ratio of the gel material to be used. It is possible to obtain a first fine transfer pattern or a second fine transfer pattern having a pattern size in a range up to the order. Therefore, in the swelling transfer pattern forming step, a pattern can be formed easily and inexpensively by machining or laser processing.

なお、機械加工によって膨潤転写パターンを刻む場合には、前記膨潤型成形工程では、前記膨潤型の表面を、前記膨潤転写パターンを機械切削可能な硬さになるまで固めるようにすればよい。   When the swelling transfer pattern is engraved by machining, in the swelling mold forming step, the surface of the swelling mold may be hardened until the swelling transfer pattern has a hardness capable of machine cutting.

本発明によれば、膨潤型の表面に膨潤転写パターンを形成し、膨潤型を乾燥などによって収縮硬化させることにより膨潤転写パターンを収縮させて目標とする微細転写パターンを備えたインプリント用スタンパを製作するようにしている。膨潤型の表面に大きな寸法の転写パターンを形成すればよいのでインプリント用スタンパを簡単かつ安価に製作できる。よって、本発明の方法によって製作されたインプリント用スタンパを試作用インプリント用スタンパとして用いれば、極めて簡単かつ安価にインプリント法により試作品を製作できる。   According to the present invention, there is provided an imprint stamper provided with a target fine transfer pattern by forming a swollen transfer pattern on a surface of a swollen mold and shrinking and swelling the swollen mold by drying or the like. I try to make it. An imprint stamper can be easily and inexpensively manufactured because a transfer pattern having a large dimension may be formed on the surface of the swelling type. Therefore, if the imprint stamper manufactured by the method of the present invention is used as a prototype imprint stamper, a prototype can be manufactured by the imprint method very easily and inexpensively.

本発明のインプリント用スタンパの製作工程を示す概略フローチャートである。It is a schematic flowchart which shows the manufacturing process of the stamper for imprint of this invention. 図1の各製作工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows each manufacturing process of FIG. インプリント用スタンパの別の製作工程を示す概略フローチャートである。It is a schematic flowchart which shows another manufacturing process of the stamper for imprints.

以下に、図面を参照して本発明を適用したインプリント用スタンパの製作方法の一例を説明する。   An example of a method for manufacturing an imprint stamper to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明による試作用インプリント用スタンパの製作方法を示す概略フローチャートであり、図2は各製作工程を示す説明図である。これらの図を参照して説明すると、まず、試作品に転写される微細転写パターン、微細転写パターンを備えた試作用インプリント用スタンパの表面硬度などの基本製作条件を決める(工程ST1)。次に、試作用インプリント用スタンパの製作に用いるゲル素材を選定する(工程ST2)。   FIG. 1 is a schematic flowchart showing a method of manufacturing a prototype imprint stamper according to the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing each manufacturing process. Referring to these drawings, first, basic production conditions such as a fine transfer pattern transferred to a prototype and a surface hardness of a prototype imprint stamper having the fine transfer pattern are determined (step ST1). Next, a gel material used for manufacturing a prototype imprint stamper is selected (step ST2).

ゲル素材の選定に当たっては、例えば、機械加工によりその表面に所定寸法のパターンを切削加工可能な膨潤状態から、例えば乾燥により、所定の表面硬度に到達するまでの収縮率を考慮する。また、機械加工によって切削可能な寸法のパターンを、要求される微細転写パターンまで収縮させることのできる収縮率を備えたゲル素材を選定する。なお、以下の説明においてはゲル素材を乾燥して収縮硬化させる場合を例に挙げて説明するが、ゲル素材の収縮硬化を乾燥以外の公知の方法によって行うようにしてもよいことは勿論である。   In selecting the gel material, for example, a shrinkage rate from a swollen state in which a pattern of a predetermined dimension can be cut on the surface by machining to a predetermined surface hardness by, for example, drying is considered. Further, a gel material having a shrinkage ratio capable of shrinking a pattern having dimensions that can be cut by machining to a required fine transfer pattern is selected. In the following description, the case where the gel material is dried and shrink-cured will be described as an example, but it is needless to say that the gel material may be shrink-cured by a known method other than drying. .

次に、膨潤型の乾燥に伴う膨潤転写パターンの形状変化のシミュレーションを行う(工程ST3:シミュレーション工程)。まず、液状のゲル素材を型に流し込み、自己保形性のある膨潤状態まで固めて予め定めた形状の膨潤型を成形する(工程ST3−1)。例えば、図2(a)に示すように一定厚さの直方体状の膨潤型1Aを成形し、この膨潤型1Aを、その表面1aに機械加工によって転写パターンを切削できる硬度となるまで固める。   Next, a simulation of the shape change of the swollen transfer pattern accompanying the swelling type drying is performed (step ST3: simulation step). First, a liquid gel material is poured into a mold, and a swollen mold having a predetermined shape is formed by hardening to a swollen state having self-holding properties (step ST3-1). For example, as shown in FIG. 2A, a rectangular parallelepiped swelling mold 1A having a constant thickness is formed, and the swelling mold 1A is hardened until the surface 1a has a hardness capable of cutting a transfer pattern by machining.

次に、膨潤型1Aを設定硬度まで乾燥硬化させた場合の収縮量を考慮して、当該膨潤型1Aの表面1aに凹凸状の膨潤転写パターンを形成する(工程ST3−2)。例えば、収縮量が約10倍であるとした場合には、微細転写パターンのパターン寸法の10倍の寸法の膨潤転写パターン2A、図2(b)に示すように、表面1aに形成する。例えば、表面1aを機械切削して一定深さD、一定間隔で一定幅Wの格子状の膨潤転写パターン2Aを形成する。   Next, in consideration of the amount of shrinkage when the swelling mold 1A is dried and cured to the set hardness, an uneven swelling transfer pattern is formed on the surface 1a of the swelling mold 1A (step ST3-2). For example, when the contraction amount is about 10 times, the swelling transfer pattern 2A having a size 10 times the pattern size of the fine transfer pattern is formed on the surface 1a as shown in FIG. For example, the surface 1a is machined to form a lattice-like swollen transfer pattern 2A having a constant depth D and a constant width W at constant intervals.

この後は、膨潤型1Aを乾燥させてその表面1aが設定硬度になるまで固める。この結果、図2(c)に示すように、膨潤転写パターン2Aがほぼ1/10に収縮して、1/10の深さd、幅wの微細転写パターン2Bを備えたインプリント用スタンパ1Bが得られる(工程ST3−3)。   Thereafter, the swelling mold 1A is dried and hardened until the surface 1a has a set hardness. As a result, as shown in FIG. 2 (c), the swollen transfer pattern 2A contracts to about 1/10, and an imprint stamper 1B having a fine transfer pattern 2B having a depth d of 1/10 and a width w is obtained. Is obtained (step ST3-3).

ここで、これらの工程ST3−1、ST3−2、ST3−3を繰り返し行うことにより、膨潤型1Aの乾燥に伴う膨潤転写パターン2Aの形状変化のシミュレーションを行う(矢印Cのループ)。そして、シミュレーションにより求められた形状変化に基づき、膨潤転写パターン2Aから設定寸法および設定硬度の微細転写パターン2Bが得られるように、少なくとも膨潤転写パターン2Aの寸法(深さd、幅w)および膨潤状態を含む製作条件を設定する(工程ST4:条件設定工程)。   Here, by repeating these steps ST3-1, ST3-2, and ST3-3, a simulation of the shape change of the swollen transfer pattern 2A accompanying the drying of the swollen mold 1A is performed (loop of arrow C). Then, based on the shape change obtained by the simulation, at least the dimensions (depth d, width w) and swelling of the swollen transfer pattern 2A so that a fine transfer pattern 2B having a set dimension and set hardness can be obtained from the swollen transfer pattern 2A. Production conditions including the state are set (step ST4: condition setting step).

このシミュレーションは、実際に、膨潤型1Aを製作し、ここに膨潤転写パターン2Aを機械切削して乾燥収縮させる各工程を繰り返し行って、目標とする微細転写パターン2Bが精度良く得られる膨潤転写パターン2Aの各部分の寸法(深さD、幅Wなど)を求めてもよい。また、各種の条件を順次に変えてコンピュータを用いたシミュレーションを行って膨潤転写パターン2Aの各部分の寸法を算出することも可能である。   In this simulation, the swelling transfer pattern 1A is actually manufactured, and the swelling transfer pattern 2A is obtained by accurately performing the steps of mechanically cutting the swelling transfer pattern 2A, and drying and shrinking the same. You may obtain | require the dimension (depth D, width W, etc.) of each part of 2A. It is also possible to calculate the dimensions of each portion of the swollen transfer pattern 2A by performing a simulation using a computer while changing various conditions in sequence.

なお、シミュレーションによって目標とする微細転写パターンが得られない場合には、使用するゲル素材を変更する、膨潤型1Aの形状、例えば、その表面形状を変更するなどの変更を行い、再び、シミュレーションを行うことにより、満足できる結果が得られる条件を求める(図1の破線Dで示すループ)。   If the target fine transfer pattern cannot be obtained by simulation, the gel material to be used is changed, the shape of the swelling mold 1A, for example, the surface shape is changed, and the simulation is performed again. By doing so, a condition for obtaining a satisfactory result is obtained (a loop indicated by a broken line D in FIG. 1).

この後は、シミュレーションにより求められた形状変化に基づき、上記の工程ST3−1と同様に、液状のゲル素材を型に流し込み、自己保形性のある膨潤状態まで固めて予め定めた形状の膨潤型1Aを成形する膨潤型成形工程ST5を行う。次に、上記の工程ST3−2と同様に膨潤転写パターン形成工程ST6、および、上記の工程ST3−3と同様な乾燥収縮工程ST7を行う。これにより、最終製品である微細転写パターン2Bを備えたインプリント用スタンパ1Bが得られる。   After this, based on the shape change obtained by the simulation, the liquid gel material is poured into the mold and solidified to a swollen state having a self-retaining property and then swollen in a predetermined shape, similar to the above-described step ST3-1. A swelling mold forming step ST5 for forming the mold 1A is performed. Next, a swollen transfer pattern forming step ST6 and a drying shrinkage step ST7 similar to the step ST3-3 are performed as in the step ST3-2. Thereby, the imprint stamper 1B provided with the fine transfer pattern 2B as the final product is obtained.

なお、導電性を持たせたゲルを用いた製作したインプリント用スタンパ1Bの表面にメッキを施すなどの表面処理を行うこともできる。また、表面に金属薄膜などの処理膜を静電塗布など各種の方法で塗布することもできる。さらに、上記のようにして得られたインプリント用スタンパを用いて別の素材に微細転写パターンを転写したものを最終的なインプリント用スタンパとして用いることも可能である。   It is also possible to perform a surface treatment such as plating on the surface of the imprint stamper 1B manufactured using a gel having conductivity. Further, a treatment film such as a metal thin film can be applied to the surface by various methods such as electrostatic coating. Furthermore, it is also possible to use the imprint stamper obtained as described above as a final imprint stamper obtained by transferring a fine transfer pattern to another material.

ここで、膨潤型1A(膨潤した状態のゲル)の硬度は一般的に低く、機械加工が一般的には難しい場合が多い。この場合には、シミュレーション工程における膨潤型成形工程ST3-1と膨潤転写パターン形成工程ST3−2とを同時に行うことが望ましい。また、膨潤型成形工程ST5と膨潤転写パターン形成工程ST6とを同時に行うことが望ましい。すなわち、機械加工によって膨潤転写パターンが形成された金属型などの成形型を製作し、この成形型に液状のゲル素材を流し込み、その中で化学反応によりゲル化させることにより、膨潤転写パターンが転写された膨潤型を成形し、当該膨潤型を収縮させるようにすればよい。   Here, the hardness of the swelling type 1A (swelled gel) is generally low, and machining is generally difficult in many cases. In this case, it is desirable to simultaneously perform the swelling mold forming step ST3-1 and the swollen transfer pattern forming step ST3-2 in the simulation step. Moreover, it is desirable to perform the swelling mold forming step ST5 and the swelling transfer pattern forming step ST6 at the same time. That is, a mold such as a metal mold on which a swollen transfer pattern is formed by machining is manufactured, a liquid gel material is poured into the mold, and the gel is gelled by a chemical reaction, thereby transferring the swollen transfer pattern. What is necessary is just to shape | mold the made swelling mold and to make the said swelling mold shrink.

次に、ゲル素材による収縮率を大幅に超える縮小率の微細転写パターンを備えたインプリント用スタンパを製作する場合には、図3に示すように、上記のようにして製作されたインプリント用スタンパ(工程ST1〜ST7)を用いて、ゲル素材から形成した第2膨潤型に微細転写パターンを転写する(工程ST8、ST9)。次に、当該第2膨潤型を収縮させて、微細転写パターンに比べてゲル素材の収縮率だけ更に縮小した第2微細転写パターンを備えたインプリント用スタンパを製作すればよい(工程ST10、ST11)。第2膨潤型は第1膨潤型と並行して製作しておいてもよい。また、シミュレーション工程(ST3)においては、膨潤型の収縮状態、および第2膨潤型の収縮状態をシミュレーションする。さらに、乾燥収縮工程ST7、ST10における収縮率を異なる値に設定しておくことも可能である。   Next, in the case of manufacturing an imprint stamper having a fine transfer pattern having a reduction ratio that greatly exceeds the shrinkage ratio due to the gel material, as shown in FIG. 3, the imprint for the imprint manufactured as described above is used. Using the stamper (steps ST1 to ST7), the fine transfer pattern is transferred to the second swelling mold formed from the gel material (steps ST8 and ST9). Next, the second swellable mold is contracted to produce an imprint stamper having a second fine transfer pattern that is further reduced by the contraction rate of the gel material compared to the fine transfer pattern (steps ST10 and ST11). ). The second swelling type may be manufactured in parallel with the first swelling type. In the simulation step (ST3), the swollen contraction state and the second swollen contraction state are simulated. Furthermore, the shrinkage rate in the drying shrinkage steps ST7 and ST10 can be set to different values.

この場合においても、前述したように、膨潤型成形工程ST5と膨潤転写パターン形成工程ST6とを同時に行うことが望ましい。また、第2膨潤型成形工程ST8と微細転写パターンの転写工程ST9も同時に行うことが望ましい。すなわち、乾燥収縮工程ST7の次に、成形面に第1インプリント用スタンパの第1微細転写パターンが配置された第2成形型を製作し、ここに、液状のゲル素材を流し込み、当該第2成形型内でゲル素材を化学反応によりゲル化させることにより、第1微細転写パターンが転写された第2膨潤型を成形することが望ましい。   Even in this case, as described above, it is desirable to simultaneously perform the swelling mold forming step ST5 and the swelling transfer pattern forming step ST6. It is also desirable to perform the second swelling mold forming step ST8 and the fine transfer pattern transfer step ST9 simultaneously. That is, after the drying shrinkage step ST7, a second mold having the first imprint stamper having the first fine transfer pattern arranged on the molding surface is manufactured, and a liquid gel material is poured into the second mold. It is desirable to mold the second swelling mold to which the first fine transfer pattern is transferred by gelling the gel material by chemical reaction in the mold.

このように、パターンの転写および収縮を2回繰り返すことにより、機械加工によって得られる転写パターンに比べて大幅に縮小された微細転写パターンを得ることができる。勿論、パターンの転写および収縮を3回以上繰り返すことにより、極めて微細な転写パターンを備えたインプリント用スタンパを得ることも可能である。   Thus, by repeating the pattern transfer and contraction twice, it is possible to obtain a fine transfer pattern that is significantly reduced in comparison with the transfer pattern obtained by machining. Of course, it is also possible to obtain an imprint stamper having an extremely fine transfer pattern by repeating pattern transfer and contraction three or more times.

1A 膨潤型
1a 表面
1B インプリント用スタンパ
2A 膨潤転写パターン
2B 微細転写パターン
1A Swelling type 1a Surface 1B Imprint stamper 2A Swelling transfer pattern 2B Fine transfer pattern

Claims (10)

液状のゲル素材を自己保形性のある膨潤状態まで固めて所定形状の膨潤型を成形する膨潤型成形工程と、
前記膨潤型の表面に凹凸状の膨潤転写パターンを形成する膨潤転写パターン形成工程と、
前記膨潤型を収縮硬化させて前記膨潤転写パターンを収縮させることにより、第1設定寸法および第1設定硬度の第1微細転写パターンを備えた第1インプリント用スタンパを得る収縮工程とを有していることを特徴とするインプリント用スタンパの製作方法。
A swollen mold forming step in which a liquid gel material is solidified to a swollen state with a self-holding shape to mold a swollen mold of a predetermined shape;
A swelling transfer pattern forming step of forming an uneven swelling transfer pattern on the surface of the swelling type;
A shrinking step of obtaining a first imprint stamper having a first fine transfer pattern having a first set dimension and a first set hardness by shrinking and curing the swelling mold to shrink the swollen transfer pattern. A method for producing an imprint stamper, wherein:
請求項1において、
前記膨潤転写パターンが形成された成形型に液状の前記ゲル素材を流し込み、当該成形型内で前記ゲル素材を化学反応によりゲル化させることにより、前記膨潤型成形工程と前記膨潤転写パターン形成工程とを同時に行って、前記膨潤転写パターンが転写された膨潤型を成形することを特徴とするインプリント用スタンパの製作方法。
In claim 1,
By pouring the liquid gel material into a mold on which the swollen transfer pattern is formed, and gelling the gel material by a chemical reaction in the mold, the swollen mold forming step and the swollen transfer pattern forming step, The method for producing an imprint stamper is characterized by forming a swollen mold onto which the swollen transfer pattern has been transferred.
請求項1または2において、
前記膨潤型の収縮に伴う前記膨潤転写パターンの形状変化のシミュレーションを行うシミュレーション工程と、
前記シミュレーションにより求められた前記形状変化に基づき、前記膨潤転写パターンから、前記第1設定寸法、第1設定硬度の前記第1微細転写パターンが得られるように、少なくとも、前記膨潤転写パターンの寸法および膨潤状態を含む製作条件を設定する条件設定工程とを有しており、
前記製作条件に従って前記膨潤型成形工程および前記膨潤転写パターン形成工程を行うことを特徴とするインプリント用スタンパの製作方法。
In claim 1 or 2,
A simulation step of simulating a change in shape of the swollen transfer pattern accompanying the shrinkage of the swelling type;
Based on the shape change obtained by the simulation, at least the dimensions of the swollen transfer pattern and the first fine transfer pattern having the first set dimension and the first set hardness are obtained from the swollen transfer pattern. And a condition setting step for setting production conditions including a swollen state,
A method for producing an imprint stamper, wherein the swelling mold forming step and the swelling transfer pattern forming step are performed according to the production conditions.
請求項1ないし3のうちのいずれかの項において、
前記収縮工程の次に、液状の前記ゲル素材あるいは当該ゲル素材とは異なる種類の液状のゲル素材を固めて、予め定めた形状の第2膨潤型を成形する第2膨潤型成形工程と、
前記第1インプリント用スタンパを用いて、第1微細転写パターンを前記第2膨潤型の表面に転写する転写工程と、
前記第2膨潤型を収縮硬化させて前記第1微細転写パターンを収縮させることにより、第2設定寸法および第2設定硬度を備えた第2微細転写パターンを備えた第2インプリント用スタンパを得る第2収縮工程とを有していることを特徴とするインプリント用スタンパの製作方法。
In any one of claims 1 to 3,
Next to the shrinking step, the liquid swelling gel material or a liquid gel material of a type different from the gel material is solidified, and a second swelling mold forming step for forming a second swelling mold having a predetermined shape;
A transfer step of transferring the first fine transfer pattern to the surface of the second swelling type using the first imprint stamper;
A second imprint stamper having a second fine transfer pattern having a second set dimension and a second set hardness is obtained by shrinking and curing the second swelling mold to shrink the first fine transfer pattern. A method for producing an imprint stamper, comprising: a second shrinking step.
請求項1ないし3のうちのいずれかの項において、
前記収縮工程の次に、成形面に前記第1インプリント用スタンパの前記第1微細転写パターンを配置した第2成形型に、液状の前記ゲル素材あるいは当該ゲル素材とは異なる種類の液状のゲル素材を流し込み、当該第2成形型内で前記ゲル素材を化学反応によりゲル化させることにより、前記第1微細転写パターンが転写された第2膨潤型を成形する成形工程と、
前記第2膨潤型を収縮硬化させて前記第1微細転写パターンを収縮させることにより、第2設定寸法および第2設定硬度を備えた第2微細転写パターンを備えた第2インプリント用スタンパを得る第2収縮工程とを有していることを特徴とするインプリント用スタンパの製作方法。
In any one of claims 1 to 3,
Next to the shrinking step, the liquid gel material or a liquid gel of a type different from the gel material is applied to a second mold in which the first fine transfer pattern of the first imprint stamper is arranged on the molding surface. A molding step of molding a second swollen mold to which the first fine transfer pattern is transferred by pouring a material and gelling the gel material by a chemical reaction in the second mold.
A second imprint stamper having a second fine transfer pattern having a second set dimension and a second set hardness is obtained by shrinking and curing the second swelling mold to shrink the first fine transfer pattern. A method for producing an imprint stamper, comprising: a second shrinking step.
請求項4または5において、
前記第2膨潤型の収縮に伴う前記第1微細転写パターンの形状変化のシミュレーションを行う第2シミュレーション工程と、
前記第2シミュレーションにより求められた前記形状変化に基づき、前記第1微細転写パターンから、前記第2設定寸法、第2設定硬度の前記第2微細転写パターンが得られるように、少なくとも、前記第1微細転写パターンの寸法および膨潤状態を含む第2製作条件を設定する第2条件設定工程とを有しており、
前記第2製作条件に従って、前記第2膨潤型成形工程、前記転写工程および前記第2収縮工程、または、前記成形工程および前記第2収縮工程を行うことを特徴とするインプリント用スタンパの製作方法。
In claim 4 or 5,
A second simulation step of simulating a change in shape of the first fine transfer pattern accompanying the contraction of the second swelling type;
Based on the shape change obtained by the second simulation, at least the first fine transfer pattern having the second set dimension and the second set hardness can be obtained from the first fine transfer pattern. A second condition setting step for setting a second manufacturing condition including a dimension of the fine transfer pattern and a swollen state,
The imprint stamper manufacturing method, wherein the second swelling mold forming step, the transfer step and the second shrinking step, or the molding step and the second shrinking step are performed according to the second manufacturing condition. .
請求項1において、
前記膨潤型成形工程では、前記膨潤型の表面を、機械加工により前記膨潤転写パターンを形成可能になるまで固め、
前記膨潤転写パターン形成工程では、機械加工あるいはレーザー加工により前記膨潤転写パターンを刻むことを特徴とするインプリント用スタンパの製作方法。
In claim 1,
In the swelling mold forming step, the surface of the swelling mold is solidified until the swelling transfer pattern can be formed by machining,
In the swelling transfer pattern forming step, the swelling transfer pattern is engraved by machining or laser processing.
請求項1ないし7のうちのいずれかの項において、
前記膨潤転写パターンのパターン寸法はミリメートルオーダーからマイクロメートルオーダーまでの範囲であり、前記第1微細転写パターンあるいは前記第2微細転写パターンのパターン寸法はマイクロメートルオーダーからナノメートルオーダーまでの範囲であることを特徴とするインプリント用スタンパの製作方法。
In any one of claims 1 to 7,
The pattern size of the swelling transfer pattern is in the range from millimeter order to micrometer order, and the pattern dimension of the first fine transfer pattern or the second fine transfer pattern is in the range from micrometer order to nanometer order. A method for producing an imprint stamper characterized by
請求項1ないし8のうちのいずれかの項に記載の製作方法により製作された前記第1微細転写パターンあるいは前記第2微細転写パターンを備えていることを特徴とするインプリント用スタンパ。   An imprint stamper comprising the first fine transfer pattern or the second fine transfer pattern produced by the production method according to any one of claims 1 to 8. 請求項9に記載のインプリント用スタンパを試作用インプリント用スタンパとして用いることを特徴とする試作品製作用のインプリント法。   An imprint method for producing a prototype, wherein the imprint stamper according to claim 9 is used as a prototype imprint stamper.
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