JP2015050238A - ナノインプリント用成形型 - Google Patents

Abstract

【課題】 転写する所望の形状の精度を向上させるとともに割れや罅の発生を軽減する。【解決手段】 ナノインプリント用成形型１００は、平板状の第１型部材１０と、複数の貫通孔２１が設けられた第２型部材２０と、第２型部材２０の一方の主面に設けられており、第２型部材２０の一方の外周側面から貫通孔２１を介して第２型部材２０の他方の外周側面まで形成された複数の溝２２とを備え、第１型部材１０と第２型部材２０とが一体で形成されていることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、ナノインプリント印刷法で使用されるナノインプリント用成形型に関するものである。

従来より、圧電デバイスに用いられる圧電素子などの小さい電子部品の外形は、フォトリソグラフィ技術，ウエットエッチング技術，ドライエッチング技術を用いて形成されている。また、小型化された圧電素子は、結晶軸に対し所定の角度で切断された板状の圧電ウエハに複数個並べた状態で形成されている。しかしながら、これらの技術は、高額な装置が必要でありまた多くの製造工程を必要としていた。

そこで、所定の形状を有した成形型をレジスト膜に押し当てて、レジスト膜に成形型に設けられた所定の形状を転写させるナノインプリント印刷法が提案されている。このナノインプリント印刷法は、例えば、圧電ウエハの表裏の主面にレジスト膜を形成する工程と、凹部内壁が所定の形状を有したナノインプリント用成形型をレジスト膜に押し当てて、レジスト膜を硬化させる工程と、硬化されたレジスト膜を有する圧電ウエハをエッチング加工する工程と、圧電ウエハ上の全てのレジスト膜を剥離する工程とを含んでいる（例えば、特許文献1参照）。また、ナノインプリント印刷法で使用されるナノインプリント用成形型は、複数の凹部が設けられており、凹部内壁が所定の形状を有している。

特開２０１３−５８７６７号公報

しかしながら、ナノインプリント用成形型をレジスト膜に押し当てて、レジスト膜を硬化させる工程において、凹部が設けられたナノインプリント用成形型をレジスト膜に押し当てることにより、凹部の開口部をレジスト膜で蓋をした状態となり、凹部内に空気を閉じ込めた状態となる。そのため、凹部内は、凹部内に入り込んだレジスト膜と凹部内に閉じ込められた空気とで満たされる。また、凹部内に入り込んだレジスト膜は、凹部内壁に密着することとなる。また、凹部内に閉じ込められた空気は凹部内底面とレジスト膜との間に位置し、レジスト膜が凹部内底面壁に密着しない状態となる。したがって、レジスト膜の形状は、ナノインプリント用成形型の凹部内壁形状が転写され、凹部内底面が転写されない形状になる。よって、圧電素子は、所望の形状とならない場合があった。

また、ナノインプリント用成形型をレジスト膜に押し当てることにより凹部内に閉じ込められた空気がレジスト膜を介して圧電素子に圧力を与えることになる。よって、従来のナノインプリント用成形型は、圧電素子に割れや罅を発生させるおそれがある。
そこで、本発明は、前記問題を解決し転写する形状の精度を向上させ、割れや罅の発生を軽減するナノインプリント用成形型を提供することを課題とする。

本発明によれば、ナノインプリント用成形型は、平板状の第１型部材と、複数の貫通孔が設けられた第２型部材と、第２型部材の一方の主面に設けられており、第２型部材の一方の外周側面から貫通孔を介して第２型部材の他方の外周側面まで形成された複数の溝とを備え、第１型部材と第２型部材とが一体で形成されていることを特徴とする。

また、ナノインプリント用成形型であって、第２型部材に設けられた溝は、貫通孔の開口部の一辺と貫通孔の開口部の一辺に相対する辺とを通るように形成されていることを特徴とする。

また、ナノインプリント用成形型であって、第２型部材に設けられた溝は、貫通孔の開口部の角を通るように形成されていることを特徴とする。

本発明によるナノインプリント用成形型は、第１型部材と第２型部材の一方の主面に設けられており第２型部材の一方の外周側面から貫通孔を経て第２型部材の他方の外周側面まで形成された複数の溝とで空気給排出孔が形成されている。また、空気給排出孔は、貫通孔の開口部の一辺と貫通孔の開口部の一辺に相対する辺との中心線上を通るように形成されていることにより、ナノインプリント用成形型に設けられた凹部内に閉じ込められた空気は空気給排出孔を通りナノインプリント用成形型の外部へ排出することとなる。つまり、複数の凹部が設けられたナノインプリント用成形型をレジスト膜に押し当てることにより、凹部内にレジスト膜が入り込み、凹部内に入っている空気をレジスト膜が蓋をした状態となる。次に、凹部内に入り込んだレジスト膜は、凹部内壁に密着するとともに凹部内に入っている空気を圧縮する。次に、圧縮された空気は、空気給排出孔を通りナノインプリント用成形型の凹部の外部へ排出される。したがって、レジスト膜は、ナノインプリント用成形型の凹部底面の内壁に密着することとなりナノインプリント用成形型の凹部内壁の形状が転写される。よって、ナノインプリント用成形型は、圧電素子に所望の形状を形成することができるため、割れや罅の発生を軽減することができる。

また、本発明によるナノインプリント用成形型は、第１型部材と第２型部材の一方の主面に設けられており第２型部材の一方の外周側面から貫通孔を経て第２型部材の他方の外周側面まで形成された複数の溝とで空気給排出孔が形成されている。また、空気給排出孔は、貫通孔の開口部の角に対して対角線上を通るように形成されていることにより、ナノインプリント用成形型をレジスト膜に押し当てても凹部内に閉じ込められた空気は空気給排出孔を通りナノインプリント用成形型の外部へ排出され、空気が圧電素子に圧力を与えることがなくなる。よって、本発明によるナノインプリント用成形型は、圧電素子に割れや罅の発生を軽減させることができる。

本発明の第１の実施形態におけるナノインプリント用成形型を示す斜視図である。 図１に示されたナノインプリント用成形型のＡ−Ａにおける縦断面図である。 本発明の第２の実施形態におけるナノインプリント用成形型を示す斜視図である。 図３に示されたナノインプリント用成形型のＢ−Ｂにおける縦断面図である。

以下、本発明のいくつかの例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、同一要素には同一の符号を付し重複する説明を省略する。また、構成を明確にするために誇張して図示している。なお、本実施形態における主面とは、立体的に形成される型部材において、最も広い面およびそれと平行する平面のことである。

(第１の実施形態)
図１および図２に示されているように、本発明の第１の実施形態におけるナノインプリント用成形型１００は、第１型部材１０と第２型部材２０とで構成されている。

第１型部材１０は、平板状の例えば金属またはガラス材などにより形成されている。なお、第１型部材１０が金属材料より形成されている場合は、主に熱によるレジスト膜の硬化に適しており、第１型部材１０がガラス材料より形成されている場合は、熱または光によるレジスト膜の硬化に適している。また、第１型部材１０の一方の主面と第２型部材２０の一方の主面とは接合されるため第１型部材１０と第２型部材２０は、同じ材質で形成されている。

第２型部材２０は、第１型部材１０と同形状の外形を有し、例えば金属またはガラス材などにより形成されている。なお、第２型部材２０が金属材料より形成されている場合は、主に熱によるレジスト膜の硬化に適しており、第２型部材２０がガラス材料より形成されている場合は、熱または光によるレジスト膜の硬化に適している。また、第２型部材２０の一方の主面から第２型部材２０の他方の主面には、複数の貫通孔２１が設けられている。また、第１型部材１０の一方の主面に第２型部材２０の一方の主面が接合され、接合された第１型部材１０の一方の主面と第２型部材２０の複数の貫通孔２１とで複数の凹部３０が形成される。また、第１型部材１０の一方の主面と接合することになる第２型部材２０の一方の主面には、溝２２が形成されている。また、接合された第１型部材１０の一方の主面と第２型部材２０の一方の主面に設けられた溝２２とで空気給排出孔４０が形成されている。

溝２２は、第２型部材２０の主面上において貫通孔２１の開口部の一辺と貫通孔２１の開口部の一辺に相対する辺との中心線上を通るように形成されており、隣接する凹部３０間を繋ぐとともに第２型部材２０の外形側面まで繋がるように形成されている。また、溝２２は、直角に交わるように配置されている。また、溝２２の断面形状は、溝２２の底面に対し両側面が直角に交わる形状を有している。また、この溝２２の形成方法は、フラットエンドミルを用い、第２型部材２０の主面上において貫通孔２１の開口部の一辺と貫通孔２１の開口部の一辺に相対する辺との中心線上を通るように第２型部材２０の主面に対し平行移動させて切削加工することにより形成する。

複数の凹部３０の内部は、凹部３０の底面部から凹部３０の開口部に向かい拡径している。また、隣接する凹部３０は、空気給排出孔４０によって繋がっている。また、凹部３０の内部形状が凹部３０の底面部から凹部３０の開口部に向かい拡径しているのは、例えば圧電素子を製造する場合に、圧電素子の主面の中央部が圧電素子の主面の端部より厚く設けられる形状を形成するためである。このような形状にすることにより、振動エネルギーを圧電素子の中心に閉じ込めることができる。この形状を圧電素子に形成するために凹部３０の内部形状が凹部３０の底面から凹部３０の開口部に向かい拡径している。

空気給排出孔４０は、接合された第１型部材１０の一方の主面と第２型部材２０の一方の主面に設けられた溝２２とで形成されている。また、空気給排出孔４０は、接合された第１型部材１０の一方の主面と第２型部材２０の一方の主面に設けられた溝２２とで形成されているため、隣接する凹部３０間を繋ぐように形成されさらに、ナノインプリント用成形型１００の外部側面にも繋がっている。また、接合された第１型部材１０の一方の主面と第２型部材２０の一方の主面に設けられた溝２２とで形成された空気給排出孔４０は、凹部３０の底面部の側面に形成される。

ここで、ナノインプリント用成形型１００を用いたナノインプリント印刷法について説明する。ナノインプリント用成形型１００を用いたナノインプリント印刷法は、まず、圧電ウエハの表裏の主面にレジスト膜を形成する工程を行う。次に、ナノインプリント用成形型１００に設けられた複数の凹部３０をレジスト膜に押し当てて、レジスト膜を硬化させる工程を行う。この時、凹部３０の内壁形状が圧電ウエハに設けられたレジスト膜に転写される。次に、硬化されたレジスト膜を有する圧電ウエハをエッチング加工する工程を行う。次に、圧電ウエハ上の全てのレジスト膜を剥離する工程を経て圧電ウエハ上に複数の圧電素子が形成される。このようにしてナノインプリント用成形型１００を用いたナノインプリント印刷法は用いられる。

このように、本発明の第１の実施形態に係るナノインプリント用成形型１００をナノインプリント印刷法で用いた場合、複数の凹部３０が設けられたナノインプリント用成形型１００をレジスト膜に押し当てることにより、凹部３０の開口部をレジスト膜で蓋をした状態となり、凹部３０内に空気が入り込むこととなる。しかし、ナノインプリント用成形型１００の凹部３０に設けられた空気給排出孔４０により凹部３０内の空気は、凹部３０内から空気給排出孔４０を通り凹部３０の外に排出されることになる。したがって、レジスト膜は、凹部３０内底面部にも密着することになり、凹部３０の内壁形状がレジスト膜に転写されることとなる。よって、ナノインプリント用成形型１００は、圧電素子に所望の形状を精度よく形成することができる。

また、本発明の第１の実施形態に係るナノインプリント用成形型１００は、ナノインプリント用成形型１００の凹部３０に空気給排出孔４０が設けられていることにより、凹部３０が設けられたナノインプリント用成形型１００をレジスト膜に押し当てても、凹部３０内に閉じ込められた空気は、凹部３０内から凹部３０の外に排出されることになる。したがって、凹部３０内の空気がレジスト膜を介して圧電素子に圧力を与えることが無くなる。よって、ナノインプリント用成形型１００は、圧電素子に割れや罅の発生を軽減し品質を向上させることができる。

また、本発明の第１の実施形態に係るナノインプリント用成形型１００において、空気給排出孔４０により、凹部３０の内壁面に密着したレジスト膜を凹部３０の内壁面から離形しやすくすることができる。つまり、ナノインプリント用成形型１００の外部側面に位置する空気給排出孔４０から凹部３０内に空気を送り込み、空気の圧力で凹部３０の内壁面に密着したレジスト膜を離形する。よって、凹部３０の内壁面に密着したレジスト膜は、離形しやすくなり生産性を向上させることができる。

(第２の実施形態)
本発明の第２の実施形態におけるナノインプリント用成形型２００について図３および図４を参照して説明する。なお、本発明の第２の実施形態におけるナノインプリント用成形型２００において、第１の実施形態におけるナノインプリント用成形型１００と異なる構成は空気給排出孔８０の形成される位置が第２型部材６０の主面上において貫通孔６１の開口部の角に対して対角線上を通るように形成されていることである。その他の構成については、第１の実施形態におけるナノインプリント用成形型１００と同様である。

図３および図４に示されているように、本発明の第２の実施形態におけるナノインプリント用成形型２００は、第１型部材５０と第２型部材６０とで構成されており、第１型部材５０の一方の主面に第２型部材６０が接合されている。また、第２型部材６０には、複数の貫通孔６１が設けられており、接合された第１型部材５０の一方の主面と第２型部材６０の貫通孔６１とで凹部７０が形成されている。

第２型部材６０は、第１型部材５０と同形状の外形を有し、例えば金属またはガラス材などにより形成されている。なお、第２型部材６０が金属材料より形成されている場合は、主に熱によるレジスト膜の硬化に適しており、第２型部材６０がガラス材料より形成されている場合は、熱または光によるレジスト膜の硬化に適している。また、第２型部材６０の一方の主面から第２型部材６０の他方の主面には、複数の貫通孔６１が設けられている。また、第１型部材５０の一方の主面に第２型部材６０の一方の主面が接合され、接合された第１型部材５０の一方の主面と第２型部材６０の複数の貫通孔６１とで複数の凹部７０が形成されている。また、第１型部材５０の一方の主面と接合することになる第２型部材６０の一方の主面には、溝６２が形成されている。また、接合された第１型部材５０の一方の主面と第２型部材６０の一方の主面に設けられた溝６２とで空気給排出孔８０が形成されている。

溝６２は、第２型部材６０の主面上において貫通孔６１の開口部の角に対して対角線上を通るように形成されており、隣接する凹部７０間を繋ぐとともに第２型部材６０の外形側面まで繋がるように形成されている。また、溝６２は、直角に交わるように配置されている。また、溝６２の断面形状は、溝６２の底面に対し両側面が直角に交わる形状を有している。また、この溝６２の形成方法は、フラットエンドミルを用い、第２型部材６０の主面上において貫通孔６１の開口部の一辺と貫通孔６１の開口部の角に対して対角線上を通るように第２型部材６０の主面に対し平行移動させて切削加工することにより形成する。

空気給排出孔８０は、接合された第１型部材５０の一方の主面と第２型部材６０の一方の主面に設けられた溝６２とで形成されている。また、空気給排出孔８０は、接合された第１型部材５０の一方の主面と第２型部材６０の一方の主面に設けられた溝６２とで形成されているため、隣接する凹部７０間を繋ぐように形成されさらに、ナノインプリント用成形型２００の外部側面にも繋がっている。また、接合された第１型部材５０の一方の主面と第２型部材６０の一方の主面に設けられた溝６２とで形成された空気給排出孔８０は、凹部７０の底面部の側面に形成される。

このように、本発明の第２の実施形態に係るナノインプリント用成形型２００をナノインプリント印刷法で用いた場合、複数の凹部７０が設けられたナノインプリント用成形型２００をレジスト膜に押し当てることにより、凹部７０の開口部をレジスト膜で蓋をした状態となり、凹部７０内に空気が入り込むこととなる。しかし、ナノインプリント用成形型２００の凹部７０に設けられた空気給排出孔８０により凹部７０内の空気は、凹部７０内から空気給排出孔８０を通り凹部７０の外に排出されることになる。したがって、レジスト膜は、凹部７０内底面部にも密着することになり、凹部７０の内壁形状がレジスト膜に転写されることとなる。よって、ナノインプリント用成形型２００は、圧電素子に所望の形状を精度よく形成することができる。

また、本発明の第２の実施形態に係るナノインプリント用成形型２００は、ナノインプリント用成形型２００の凹部７０に空気給排出孔８０が設けられていることにより、凹部７０が設けられたナノインプリント用成形型２００をレジスト膜に押し当てても、凹部７０内に閉じ込められた空気は、凹部７０内から凹部７０の外に排出されることになる。したがって、凹部７０内の空気がレジスト膜を介して圧電素子に圧力を与えることが無くなる。よって、ナノインプリント用成形型２００は、圧電素子に割れや罅の発生を軽減し品質を向上させることができる。

また、本発明の第２の実施形態に係るナノインプリント用成形型２００において、空気給排出孔８０により、凹部７０の内壁面に密着したレジスト膜を凹部７０の内壁面から離形しやすくすることができる。つまり、ナノインプリント用成形型２００の外部側面に位置する空気給排出孔８０から凹部７０内に空気を送り込み、空気の圧力で凹部７０の内壁面に密着したレジスト膜を離形する。よって、凹部７０の内壁面に密着したレジスト膜は、離形しやすくなり生産性を向上させることができる。

なお、本発明はこれに限定されず、適宜変更可能である。
例えば、本発明の実施形態の変形例として、第２型部材２０の一方の主面に設けられた溝２２の断面形状は、半円形状であってもよい。このような形状にしても同様の効果が得られる。また、この溝２２の形成方法は、ボールエンドミルを使用することにより形成することができる。

また、例えば、本発明の実施形態の変形例として、空気給排出孔４０は、凹部３０の底面部の側面に形成されており、隣接する凹部３０間を繋ぐように形成されさらに、ナノインプリント用成形型１００の側面にも繋がっているのであればどのような位置に形成されていてもよい。このような形状にしても同様の効果が得られる。

また、例えば、本発明の実施形態の変形例として、空気給排出孔４０は、直角に交わるように配置されるのではなく、一方向に対して平行に配置されていてもよい。このような形状にしても同様の効果が得られる。

１０，５０ 第１型部材
２０，６０ 第２型部材
２１，６１ 貫通孔
２２，６２ 溝
３０，７０ 凹部
４０，８０ 空気給排出孔
１００，２００ ナノインプリント用成形型

Claims (3)

1. 平板状の第１型部材と、
   複数の貫通孔が設けられた第２型部材と、
   前記第２型部材の一方の主面に設けられており第２型部材の一方の外周側面から貫通孔を介して第２型部材の他方の外周側面まで形成された複数の溝とを備え、
   前記第１型部材と前記第２型部材とが一体で形成されていることを特徴とするナノインプリント用成形型。
2. 前記第２型部材に設けられた溝は前記貫通孔の開口部の一辺と前記貫通孔の開口部の一辺に相対する辺とを通るように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のナノインプリント用成形型。
3. 前記第２型部材に設けられた溝は前記貫通孔の開口部の角を通るように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のナノインプリント用成形型。

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