JP2019126954A - Mold release processing method and imprint apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インプリントに用いるモールドの離型処理方法およびインプリント装置に関する。 The present invention relates to a mold release processing method and an imprint apparatus for use in imprinting.
近年、ディスプレイ、照明などの商品に用いられる光学部品において、特殊光学特性を発揮するナノメートル(nm)オーダーからミクロン(μm)オーダーの微細なパターンを形成することで、光の反射、回折を制御した従来にない新機能を発現したデバイスを実現することが望まれている。 In recent years, in optical components used in products such as displays and lighting, the reflection and diffraction of light are controlled by forming fine patterns of nanometer (nm) order to micron (μm) order that exhibit special optical characteristics. It is desirable to realize a device that has developed a new function that has not existed in the past.
微細形状を有する光学部品の製造方法としては、ナノインプリント技術が用いられる。ナノインプリント技術とは、設計された微細形状が予め表面に加工された型を用いて、基材表面に対して塗布された樹脂に対して型を押し付けることで、樹脂表面に微細形状を転写して成形する方法である。転写する方法としては、基板表面に塗布する樹脂に熱硬化型樹脂を用いて、転写時に加熱しながら転写する熱インプリント法、およびUV硬化樹脂を用いて転写時にUV光を照射することにより転写するUVインプリント法がある。熱インプリント法は材料の選択性が広いという特徴があるが、材料の粘度が高いために型に対する転写率があがらないという問題や昇温および降温に時間を要するためスループットがあがらないという問題がある。一方UVインプリント法は、材料の選択性の問題があるものの、一般に材料粘度が低いために型に対する転写率が高く、また、紫外線を照射することで硬化するためにスループットが高いという特徴を有している。熱インプリント法およびUVインプリント法のいずれを採用するかは、適用デバイスにより異なるが、材料起因の問題がない場合には、UVインプリント法が量産工法として適していると考えられる。 A nanoimprint technique is used as a method of manufacturing an optical component having a minute shape. In the nanoimprint technology, a mold is pressed against a resin applied to a surface of a substrate using a mold in which the designed fine shape is previously processed on the surface, thereby transferring the fine shape onto the resin surface. It is a method of forming. As a transfer method, a thermosetting resin is used as a resin to be applied to the surface of the substrate, and a heat imprint method in which transfer is performed while heating at the time of transfer. There is a UV imprint method to The thermal imprint method has the feature that the material selectivity is wide, but the problem is that the transfer rate to the mold does not increase due to the high viscosity of the material and the throughput does not increase because it takes time to raise and lower the temperature. is there. On the other hand, the UV imprint method has the problem of material selectivity but generally has a high transfer rate to the mold because of the low viscosity of the material, and has a feature of high throughput because it cures by irradiating ultraviolet light. doing. Although which of the thermal imprinting method and the UV imprinting method is adopted depends on the applied device, it is considered that the UV imprinting method is suitable as a mass production method if there is no problem due to the material.
ナノインプリントでは、インプリントを重ねるとモールド表面の離型剤が剥がれていくため、ナノインプリントの製造工程において、所定の回数ごとにモールドに離型処理を施す必要がある。特許文献1には、ナノインプリント用のモールドの離型処理方法が開示されている。特許文献1では、表面に吸着水を付着させたモールドに、離型剤が塗布された離型処理用基板を接触させることにより、吸着水に離型剤が拡散し、モールドの表面全体に離型層が形成される。これにより、モールドの表面に離型層を簡便に形成することができるため、ナノインプリント装置内でも簡便に離型処理を実施することができる。
In nanoimprinting, when the imprinting is repeated, the mold release agent on the surface of the mold is peeled off. Therefore, in the nanoimprint manufacturing process, it is necessary to perform a mold release treatment every predetermined number of times.
しかしながら、上述の従来技術では、吸着水に離型剤を分散させて離型層を形成するため、吸着水の蒸発により層の厚さにばらつきが生じるという問題がある。 However, in the above-mentioned prior art, since the release agent is dispersed in the adsorbed water to form the release layer, there is a problem that the thickness of the layer is uneven due to the evaporation of the adsorbed water.
そこで、本発明は、簡便に、かつ、安定的に離型処理を実施することを可能にする離型処理方法およびインプリント装置を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the mold release processing method and imprint apparatus which make it possible to implement a mold release process simply and stably.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る離型処理方法は、インプリント用のモールドの表面に離型膜を形成する離型処理方法であって、塗布ロールの表面に揮発成分を含む離型剤を塗布し、前記塗布ロールの表面を前記モールドの表面に接触させながら前記塗布ロールを走査させることで前記モールドの表面に前記離型剤を塗布し、前記モールドの表面に塗布された前記離型剤を加熱することで前記揮発成分を揮発させて前記モールドの表面に前記離型剤を形成する。 In order to achieve the above object, a release processing method according to an aspect of the present invention is a release processing method for forming a release film on the surface of an imprint mold, and a volatile component on the surface of a coating roll. The mold release agent is applied to the surface of the mold by scanning the coating roll while contacting the surface of the coating roll with the surface of the mold, and applying the mold release agent to the surface of the mold The volatile component is volatilized by heating the release agent thus formed to form the release agent on the surface of the mold.
また、本発明の一態様に係るインプリント装置は、上記の離型処理方法を実施する離型処理部と、前記離型処理部で離型処理された前記モールドを用いてインプリントを実施する成形部と、を備え、前記離型処理部は、前記塗布ロールの表面に前記揮発成分を含む前記離型剤を塗布する前処理部と、前記離型剤が塗布された前記塗布ロールの表面を前記モールドの表面に接触させながら前記塗布ロールを走査させることで前記モールドの表面に前記離型剤を塗布する塗布部と、前記モールドの表面に塗布された前記離型剤を加熱することで前記揮発成分を揮発させて前記モールドの表面に前記離型膜を形成する離型膜形成部と、を有する。 In addition, an imprint apparatus according to an aspect of the present invention performs imprinting using a mold release processing unit that implements the above mold release processing method, and the mold that has been mold release processed by the mold release processing unit. A molding unit, and the release processing unit includes a pretreatment unit that applies the release agent containing the volatile component to the surface of the application roll, and a surface of the application roll on which the release agent is applied. By heating the coating agent applied to the surface of the mold by scanning the coating roll while bringing the coating roll into contact with the surface of the mold, and heating the mold release agent applied to the surface of the mold. And a release film forming portion for volatilizing the volatile component to form the release film on the surface of the mold.
本発明の離型処理方法およびインプリント装置によれば、簡便に、かつ、安定的に離型処理を実施することができる。 According to the mold release processing method and the imprint apparatus of the present invention, the mold release processing can be carried out simply and stably.
(本発明に至った知見)
図3は、特許文献1に記載された従来の離型処理方法を説明する図である。特許文献1では、図3において、離型剤が塗布された離型処理基板35に対して吸着水32を表面に付着させたモールド312の凸部の上部のみが離型剤36と接触させるように近づけ、吸着水32中を離型剤36が拡散することによって、モールド312表面に離型層を形成させている。この方法をナノインプリント装置内で実施することにより離型処理の簡便化を可能としている。
(Findings that led to the present invention)
FIG. 3 is a view for explaining the conventional mold release processing method described in
しかしながら、特許文献1に記載の従来技術では、離型処理用基板35には離型剤を、モールド312表面には吸着水32を薄く均一に塗布する必要があるため、面積の大きなモールドに対して処理を行うときには離型剤36および水の揮発により膜厚のばらつきが発生して、形成される離型層の厚みにばらつきが生じるという問題がある。また、モールド表面凹凸パターンの凸部のみを離型剤に接触させる必要があるため、離型処理用基板とモールドを接触させる機構には極めて高い精度の平行度が要求されるため装置コストが大きくなるという問題がある。
However, in the prior art described in
図4は、UVナノインプリント工法のフローを示す図である。図4の(a)に示すように、作成する所定の形状を加工したモールド41を作成した後、図4の(b)に示すように、基板42上に予め塗布されたUV硬化樹脂43に対して、微細形状を有するモールドを押圧し、モールド上の微細形状にUV硬化樹脂を充填させ、図4の(c)に示すように、モールドを押圧した状態でUV光44を照射してUV硬化樹脂を硬化させた後、図4の(d)に示すように、モールドを基板から離型することで、基板表面上に微細形状を転写成形する。UV硬化樹脂に対してUV光を照射する必要があるため、一般的にはモールドを石英等のUV光を透過する材質で製作しモールド側からUV光を照射する方法と基板にUV光を透過する材質を用いて、基板側からUV光を照射する方法のいずれかの方法が用いられる。
FIG. 4 is a diagram showing the flow of the UV nanoimprinting method. As shown in FIG. 4 (a), a
成形工法としては、一般的には図4に示したような、平板形状のモールドを樹脂が塗布された基板に対して平行に押し当てた後にUV光を照射し、モールドを上方へ離型することで、基板上にモールドの形状を転写した樹脂のパターンを形成することができる。 Generally as a molding method, as shown in FIG. 4, a flat mold is pressed parallel to a substrate coated with resin and then UV light is irradiated to release the mold upward. Thus, a resin pattern in which the shape of the mold is transferred can be formed on the substrate.
このとき、モールドと樹脂との離型性を向上させるために、通常モールドの表面には予め離型剤を結合させた離型膜を形成させる。この離型膜は成形を繰り返すとモールドの表面から徐々に剥がれていくため、安定した成形を実施するためには一定回数の成形後に再度モールド表面に離型膜を形成する必要がある。 At this time, in order to improve the mold releasability between the mold and the resin, a mold release film in which a mold release agent is bonded in advance is usually formed on the surface of the mold. Since this release film is gradually peeled off from the mold surface when molding is repeated, it is necessary to form a release film on the mold surface again after a certain number of moldings in order to perform stable molding.
モールドの離型処理方法としては、通常予めモールドをよく洗浄した後に、離型剤を入れた液槽にモールドを浸漬させた後、ゆっくり引き上げて表面に付着した液を揮発させる。その後、60℃、90%程度の高温高湿炉に入れて1時間程度放置することで離型処理が完了する。 As a mold release treatment method, the mold is usually thoroughly washed in advance, and then the mold is immersed in a liquid tank containing a release agent, and then slowly lifted to volatilize the liquid attached to the surface. Thereafter, the mold release process is completed by placing it in a high-temperature and high-humidity furnace at 60 ° C. and about 90% and leaving it for about 1 hour.
上記のように離型処理を実施するためには一旦モールドを成形装置から取り外して、別装置で処理する必要があるため、成形装置の稼動時間が大幅に低下するという問題がある。安定した成形を実現するためには、モールド表面に離型膜がしっかりと形成されている必要があり、離型処理は1回の成形毎に実施することが理想的ではあるが、稼働時間を確保するためには離型処理を実施するまでの成形回数をできるだけ多くすることが望ましいため、実際の成形工程においては離型不良が発生するリスクが高くなるという問題もあった。 In order to perform the mold release process as described above, it is necessary to once remove the mold from the molding apparatus and perform the process by another apparatus, which causes a problem that the operation time of the molding apparatus is significantly reduced. In order to realize stable molding, it is necessary that a mold release film is firmly formed on the mold surface, and it is ideal to perform the mold release process for each molding. In order to ensure, it is desirable to increase the number of moldings until the mold release process is performed as much as possible. Therefore, there is a problem that the risk of occurrence of mold release defects increases in the actual molding process.
上記従来技術の問題を鑑み、本発明では、迅速に、かつ、安定的に離型処理を実施することができる離型処理方法およびインプリント装置を提供する。 In view of the above-described problems of the prior art, the present invention provides a mold release processing method and an imprint apparatus that can perform a mold release process quickly and stably.
本発明の一態様の概要は以下の通りである。 The outline of one aspect of the present invention is as follows.
本発明の一態様に係る離型処理方法は、インプリント用のモールドの表面に離型膜を形成する離型処理方法であって、塗布ロールの表面に揮発成分を含む離型剤を塗布し、前記塗布ロールの表面をインプリント装置に搭載された状態の前記モールドの表面に接触させながら前記塗布ロールを走査させることで前記モールドの表面に前記離型剤を塗布し、前記モールドの表面に塗布された前記離型剤を加熱することで前記揮発成分を揮発させて前記モールドの表面に前記離型膜を形成する。 A mold release processing method according to an aspect of the present invention is a mold release processing method for forming a release film on the surface of an imprint mold, and a release agent containing a volatile component is applied to the surface of an application roll. The mold release agent is applied to the surface of the mold by scanning the application roll while bringing the surface of the application roll into contact with the surface of the mold mounted on the imprint apparatus. The volatile component is volatilized by heating the applied release agent to form the release film on the surface of the mold.
これにより、簡便に、かつ、安定的に均質な離型膜を形成することができる。 By this, it is possible to easily and stably form a uniform release film.
例えば、本発明の一態様に係る離型処理方法では、前記塗布ロールの表面は、多孔質エラストマーで構成されてもよい。このとき、前記多孔質エラストマーは、ゴム又はシリコーン樹脂で構成されてもよい。 For example, in the mold release treatment method according to one aspect of the present invention, the surface of the coating roll may be made of a porous elastomer. At this time, the porous elastomer may be made of rubber or silicone resin.
これにより、離型剤を多孔質中に保持することができ、離型剤の溶媒が蒸発することを低減できる。また、多孔質中に離型剤が保持されることにより、塗布ロールからモールドに一定量の離型剤を塗布することができる。これにより、均質な離型膜を形成することができる。 Thereby, the release agent can be held in the porous state, and evaporation of the solvent of the release agent can be reduced. In addition, since the mold release agent is held in the porous state, a certain amount of the mold release agent can be applied from the coating roll to the mold. Thereby, a homogeneous release film can be formed.
例えば、本発明の一態様に係る離型処理方法では、前記モールドの表面に近赤外線を照射して前記離型剤を加熱してもよい。 For example, in the mold release treatment method according to one aspect of the present invention, the mold release agent may be heated by irradiating the surface of the mold with near infrared rays.
これにより、簡便に、かつ、迅速に、離型剤の溶媒を揮発させることができるため、簡便に、かつ、迅速に、均質な離型膜を形成することができる。 Thereby, since the solvent of the mold release agent can be volatilized simply and rapidly, the homogeneous mold release film can be formed simply and rapidly.
例えば、本発明の一態様に係る離型処理方法では、前記モールドの表面に前記離型剤を塗布する前に、前記モールドの表面に紫外線を照射して前記モールドの表面に付着した物質を分解除去してもよい。 For example, in the mold release processing method according to an aspect of the present invention, before the mold release agent is applied to the surface of the mold, the surface of the mold is irradiated with ultraviolet rays to decompose the substance attached to the surface of the mold. It may be removed.
このように、離型剤が塗布された塗布ロールの表面をモールドの表面に押し付けてモールドの表面に離型剤を塗布する前に、モールドの表面に紫外線を照射することで、モールドの表面に付着していたダスト等の有機物を分解除去することができる。これにより、離型剤に対するモールドの表面の濡れ性を向上することができる。したがって、モールドの表面に離型剤が保持される時間が長くなり、塗布ロールに離型剤を塗布し直す回数を減らすことができる。 Thus, before applying the release agent on the surface of the mold by pressing the surface of the application roll coated with the release agent on the surface of the mold, the surface of the mold is irradiated with ultraviolet rays. It is possible to decompose and remove organic matter such as dust that has adhered. Thereby, the wettability of the surface of the mold to the release agent can be improved. Therefore, the time for which the release agent is held on the surface of the mold is extended, and the number of reapplications of the release agent to the coating roll can be reduced.
また、本発明の一態様に係るインプリント装置は、上記のいずれかの離型処理方法を実施する離型処理部と、前記離型処理部で離型処理を施された前記モールドを用いてインプリントを実施する成形部と、を備え、前記離型処理部は、前記塗布ロールの表面に前記揮発成分を含む前記離型剤を塗布する前処理部と、前記離型剤が塗布された前記塗布ロールの表面を前記モールドの表面に接触させながら前記塗布ロールを走査させることで前記モールドの表面に前記離型剤を塗布する塗布部と、前記モールドの表面に塗布された前記離型剤を加熱することで前記揮発成分を揮発させて前記モールドの表面に前記離型膜を形成する離型膜形成部と、を有する。 Moreover, the imprint apparatus which concerns on 1 aspect of this invention uses the mold by which the mold release process part which implements one of said mold release processing methods, and the mold release process by the said mold release process part was performed. A forming unit for performing imprinting, the release processing unit including a pretreatment unit applying the release agent containing the volatile component on the surface of the coating roll, and the release agent applied An application part for applying the release agent to the surface of the mold by scanning the application roll while bringing the surface of the application roll into contact with the surface of the mold, and the release agent applied to the surface of the mold And a release film forming portion for volatilizing the volatile component to form the release film on the surface of the mold.
これにより、同一の装置内で短時間で離型処理を実施することができ、インモールドの生産性が向上する。 Thereby, the release process can be performed in a short time in the same apparatus, and the productivity of in-mold improves.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、工程、工程の順序などは、一例であり、請求の範囲を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 The embodiments described below are all inclusive or specific examples. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the scope of the claims. Further, among the components in the following embodiments, components not described in the independent claim indicating the highest concept are described as arbitrary components.
また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。 Moreover, each figure is not necessarily illustrated exactly. In the drawings, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted or simplified.
(実施の形態1)
[インプリント装置]
本実施の形態に係るインプリント装置について説明する。図1は、本実施の形態に係るインプリント装置100の概略構成図である。本実施の形態に係るインプリント装置100は、例えば、UVインプリント法によりインプリントを行う。
[Imprinting device]
An imprint apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
図1に示すように、インプリント装置100は、インプリント用のモールド11aの表面に離型膜1を形成する離型膜処理方法を実施する離型処理部101と、離型処理部101で離型処理を施されたモールド11aを用いてインプリントを実施する成形部102と、を備える。
As shown in FIG. 1, an
本実施の形態では、モールド11aは、樹脂モールドである。より具体的には、モールド11aは、フィルム状の樹脂モールドである。モールド11aは、例えば、PETフィルムなどのUV光を透過可能な基材フィルムの表面に、所望の微細パターンが形成されたUV硬化樹脂層を備える。モールド11aは、モールド11aのUV硬化樹脂層上に、所望の微細パターンの反転パターンが形成されたマスターモールドのパターン形成面を押し付けて、マスターモールド側からUV光を照射することにより形成される。
In the present embodiment, the
本実施の形態では、UVインプリント法を用いる例を示しているが、これに限られず、UV光以外の波長の光による光インプリント法を用いてもよい。モールド11aは、より効率的に光硬化反応を完了させるために、高い透明性を有していてもよく、例えば、80%以上の光透過率を有しているとよい。
In the present embodiment, an example using the UV imprint method is shown, but the present invention is not limited to this, and an optical imprint method using light of a wavelength other than UV light may be used. The
以下、離型処理部101について説明する。離型処理部101は、前処理部21と、塗布部23と、離型膜形成部19と、を有する。離型処理部101では、モールド11aの表面に離型膜1を形成する。
Hereinafter, the mold
前処理部21では、樹脂モールド11aの表面に離型剤10を塗布する準備を行う。より具体的には、前処理部21では、樹脂モールド11aの表面に離型剤を塗布する塗布ロール20の表面に、離型剤10を塗布する。本実施の形態では、前処理部21は、例えば、ダイコーター21である。
In the
離型剤10は、モールド11aと、インプリントが施される被転写樹脂層との界面、つまり、離型面の表面エネルギーを低下させ、モールド11aと被転写樹脂層とを離型面において離型しやすくする成分である。本実施の形態では、離型剤10は、揮発成分を含む。このような離型剤10としては、例えば、フッ素化合物、シリコーン化合物などが挙げられる。シリコーン化合物とは、分子内にシリコーン構造を有する化合物のことであり、例えば、シリコーンエマルジョン、アルキルグラフトシリコーン、シリコーングラフトアクリル、アミノ変性シリコーン、パーフルオロアルキル変性シリコーン、アルキル変性シリコーンなどが挙げられる。
The
塗布部23では、離型剤10をモールド11aに塗布する。より具体的には、塗布部23では、離型剤10が塗布された塗布ロール20の表面をモールド11aの表面に接触させながら塗布ロール20を走査させることでモールド11aの表面に離型剤10を塗布する。本実施の形態では、塗布部23は、塗布ロール20とバックアップロール22とを備える。図1に示すように、塗布部23では、離型剤10が塗布された塗布ロール20と、バックアップロール22との間に、モールド11aを挟持し、塗布ロール20とバックアップロール22とが矢印方向に回転移動しながら、モールド11aに離型剤10を塗布する。このとき、モールド11aは、両端を固定治具17により固定されている。
In the
塗布ロール20の表面は、多孔質エラストマーで構成される。多孔質エラストマーとは、例えば、表面および内部に多数の孔を有する弾性物質である。具体的には、多孔質エラストマーは、ゴム又はシリコーン樹脂で構成されてもよい。このように、塗布ロール20の表面が多孔質エラストマーで構成されることにより、多孔質中に離型剤10が保持されるため、離型剤10の溶媒が揮発することを低減することができる。また、塗布ロール20の表面が弾性を有するため、塗布ロール20の表面がモールド11aの微細パターンに比較的柔軟に接触する。これにより、モールド11aの微細パターンに離型剤10を均一に塗布しやすくなる。
The surface of the
また、塗布ロール20の材質としては、インプリント用モールド11aの材質が樹脂等の傷つきやすい場合には、多孔質ゴムを、モールド11aが金属や石英等の硬度が高い材料の場合には、シリコーン樹脂を用いることにより、様々なモールドに対しても離型処理を実施することが可能となる。
As the material of the
離型膜形成部19では、モールド11aの表面に塗布された離型剤10を加熱することで揮発成分を揮発させてモールド11aの表面に離型膜1を形成する。具体的には、モールド11aの表面に近赤外線を照射して離型剤10を加熱する。本実施の形態では、離型膜形成部19は、例えば、近赤外線出射器19である。近赤外出射器19は、例えば、近赤外線レーザーであってもよく、近赤外ラインヒータであってもよい。近赤外線出射器19がレーザーである場合、近赤外線出射器19は、モールド11a上に塗布された離型剤10を素早く加熱することができる。また、近赤外線出射器19がラインヒータである場合、近赤外線出射器19は、レーザーと比べて、モールド11aのより広い範囲に近赤外線を照射できるため、モールド11a上に塗布された離型剤10を効率よく加熱することができる。
In the release
このように、モールド11aの表面を加熱する方法としては、近赤外線のランプなどを用いることで、モールド11aの表面に塗布された離型剤10に対して所定の熱量を与えることができる。この時、ライン形状のヒータ(ラインヒータ)を用いて、塗布ロール20により離型剤10が塗布された箇所を、塗布後、時間を空けることなく、直ぐに加熱することが可能となり、局所的に離型剤10を塗布されたモールドを加熱することで加熱時間および冷却時間が短縮されて短時間でモールド11aの表面に離型膜1を定着させることが可能となる。
As described above, as a method of heating the surface of the
以上、離型処理部101を構成する各部について詳細に説明したが、離型処理部101の各部の配置および動作について説明する。
The respective parts of the
図1に示すように、離型処理部101では、塗布ロール20およびダイコーター21がモールド11a下方に設置されている。この例では、モールド11aは、紙面における下側の面に微細パターンを有する。さらに、ダイコーター21は、塗布ロール20の下方に配置されており、塗布ロール20の表面に離型剤10を塗布する。
As shown in FIG. 1, in the mold
また、離型処理部101では、バックアップロール22がモールド11aの上方に配置されている。バックアップロール22は、塗布ロール20との間にモールド11aを挟むように、塗布ロール20と対向する位置に配置されている。塗布ロール20およびバックアップロール22は、それぞれモールド11aに対して垂直方向および水平方向に移動可能な2つの軸に取り付けられている。そのため、塗布ロール20およびバックアップロール22は、互いにモールド11aに対して所定の力で押圧し、回転しながら水平方向の矢印方向へ走査することができる。これにより、モールド11aの微細パターン上に離型剤10を均一に、かつ、安定的に塗布することができる。
In addition, in the mold
塗布ロール20の走査方向の反対側には、近赤外線出射器19(ここでは、近赤外線ラインヒータ19)が水平方向に移動可能な軸に取り付けられて配置されている。これにより、近赤外線ラインヒータ19は、モールド11aの微細パターンの表面を加熱しながら水平方向へ移動することができるため、モールド11aの微細パターンの全面を均一に加熱することができる。
On the opposite side of the
モールド11aは、離型処理部101で離型処理を施された後、その両端を固定治具17で保持されたまま、成形部102に移動される。
The
続いて、離型処理部101に併設され、インプリントを実施する成形部102について説明する。成形部102は、離型処理部101で離型処理を施されたモールド11aを用いてインプリントを実施する。
Subsequently, the
成形部102は、支持台16と、押圧ロール13と、角度調整ロール18と、紫外線出射器14とを有する。
The forming
支持台16は、被転写樹脂層12にインモールドを施す際に、被転写樹脂層12を支持する台である。被転写樹脂層12は、基材15の一方の面に形成されている。なお、離型処理部101にて上述したように、被転写樹脂層12は、例えば、UV硬化性樹脂層である。このとき、被転写樹脂層12は、未硬化のUV硬化性樹脂を基板15の上面に塗布して形成される。このように、基板15は、予めUV硬化樹脂層12が表面に形成された支持台16上に固定されている。
The support stand 16 is a stand for supporting the transferred
支持台16は、インプリント装置100において、押圧ロール20の垂直方向の駆動軸と独立して水平方向に駆動可能な駆動軸に取り付けられている。これにより、支持台16上に固定された基板15、および押圧ロール20にて押圧されたモールド11を水平方向へ移動させることができる。
The
押圧ロール13は、モールド11aの微細パターンが形成された面と側と反対側の面を押圧し、モールド11a形成された微細パターンを被転写樹脂層12に接触させる。押圧ロール13は、モールド11aの上方に配置され、支持台16に対して垂直方向に駆動可能な軸に取り付けられている。押圧ロール13は、所定の圧力で垂直方向の下方に移動することができるため、モールド11aを被転写樹脂層12に垂直に押圧することができる。
The
角度調整ロール18は、基板15に対して垂直な方向および水平方向に駆動することができる。角度調整ロール18の位置を上下左右に調整することにより、モールド11aに所定の張力が発生するようにモールド11aの位置を固定することができる。このとき、モールド11aの一方の端部は、固定治具17により支持台16に固定され、他方の端部は、角度調整ロール18により上方に持ち上げられる。そのため、モールド11aの他方の端部を固定する角度、つまり、モールド11aを固定する角度は、角度調整ロール18の位置を上下左右に調整することにより、任意の角度に調節できる。
The
また、紫外線出射器14は、押圧ロール20にてモールド11aの微細パターンが被転写樹脂12に対して押圧された状態で、被転写樹脂層12に紫外線を照射する。押圧ロール13の進行方向に対して後方に設置されている。紫外線出射器14から出射された紫外線は、モールド11aを透過し、基板15の表面にまで到達する。これにより、被転写樹脂層12は硬化され、モールド11aの微細パターンを被転写樹脂層12に転写し固定することができる。
The
以上のように、本実施の形態では、上記構成を有することにより、簡単に、かつ、安定的に離型処理を実施することができる。 As described above, in the present embodiment, the mold release process can be performed easily and stably by having the above-described configuration.
[離型処理方法および転写成形方法]
続いて、本実施の形態に係るインプリント装置100における離型処理方法および微細パターンの転写成形方法について、具体例を挙げて、より詳細に説明する。具体的には、離型処理部101におけるモールド11aの離型処理を以下のように実施した。
[Release method and transfer molding method]
Next, the mold release processing method and the fine pattern transfer molding method in the
モールド11aは、モールド11aの表面に縦方向のピッチが100μm、横方向のピッチが100μm、高さが10μmの格子パターンが200mm角の大きさで形成された、微細パターンを備える樹脂モールドを用いた
図1に示すように、固定治具17により両端を固定されたモールド11aの始端部(図1に示すモールド11aの左端部)において、塗布ロール20およびバックアップロール22が対向するように、塗布ロール20およびバックアップロール22の位置を調節した。その後、塗布ロール20およびバックアップロール22をモールド11aに押圧し、塗布ロール20とバックアップロール22とでモールド11aを挟持した。その後、ダイコーター21で塗布ロール20の表面に離型剤10を塗布しながら塗布ロール20およびバックアップロール22をモールド11aの表面に沿って矢印方向に走査させた。これにより、塗布ロール20上に塗布された離型剤10をモールド11aの表面に塗布することができる。
As the
塗布ロール20の材質には多孔質ゴムを用い、離型剤10は、粘度が5cp程度の低粘度のものを用いた。離型剤10が表面に塗布された塗布ロール20を10Nの力でモールド11aに押圧しながら5mm/secの速度でモールド11aの表面に沿って走査させた。これにより、モールド11aの微細パターンの全面に、均一に、かつ、安定的に、離型剤10を塗布することができる。
A porous rubber was used as the material of the
離型剤10は、フッ素化合物の溶剤である、ダイキン工業株式会社製のオプツールDSXまたは株式会社ハーベス製のデュラサーフを用いた。
As the
上記の離型剤10にはパーフルオロヘキサンが含まれているため、大気中に放置すると溶剤成分(以下、溶媒)が揮発して、離型剤10中のフッ素化合物の濃度が増大する。そのため、塗布した離型剤10が白濁するという問題が生じる。そこで、塗布ロール20に、吸水性を有したポリ塩化ビニールまたはポリウレタンなどの硬度A10°からA30°の多孔質ゴムを用いることで、多孔質ゴムの多孔質中に離型剤10が保持されやすくなるため、離型剤10の溶媒(ここでは、水)が揮発することを低減することができる。また、多孔質ゴムが多孔質中に離型剤10が保持されるため、塗布に十分な量の離型剤10を塗布ロール20の表面に保持することが可能となる。これにより、モールド11aに離型剤10を塗布する時に、塗布ロール20を所定の圧力で押圧してモールド11aの表面に接触させると、一定量の離型剤10をモールド11aの微細パターンの表面に塗布することができる。このように、モールド11aの表面に離型剤10を均一に、かつ、安定的に塗布することにより、塗布された離型剤10を脱水させることで、モールド11aの微細パターンの表面に均一な離型膜1が形成される。つまり、離型剤10のモールド11aへの安定した転写(いわゆる、成膜化)が可能となる。しかしながら、多孔質ゴムからの異物等が問題となるような場合には、吸水性能は多孔質ゴムより劣るもののシリコーンゴムを用いてもよい。
Since the above releasing
以下、より具体的に、成膜化について説明する。塗布ロール20により、モールド11aの微細パターンの表面に離型剤10を塗布した後、近赤外線出射器19(ここでは、近赤外線ラインヒータ19)をモールド11aの始端部に位置決めした。次いで、近赤外線ラインヒータ19を10Wの出力、1mm/secの速度でモールド11aの表面に沿って走査させることにより、モールド11aの微細パターンの表面全体を加熱した結果、モールド11aの微細パターンの表面に均一な離型膜1を形成することができた。
Hereinafter, the film formation will be described more specifically. After the
モールド11aの表面に塗布された離型剤10は、加熱されて水分が蒸発することにより、モールド11aの微細パターンの表面に離型膜1が形成される。そのため、近赤外線ラインヒータ19によるモールド11aの表面の加熱は、離型剤10の溶媒(ここでは、水)を十分に揮発させるように走査速度を設定すればよい。
The
また、本実施の形態では、モールド11aの加熱には、近赤外線ラインヒータを用いたが、より高速に処理したい場合、または、モールド11aの特定箇所のみを離型処理したい場合には、光の照射径を絞ることができるレーザーを用いて加熱してもよい。
In the present embodiment, the near-infrared line heater is used for heating the
なお、本実施の形態に係るインプリント装置100における離型処理方法では、モールド11aの表面に離型剤10を塗布する前に、モールド11aの表面に紫外線を照射してモールド11aの表面に付着した物質を分解除去してもよい。モールド11aの微細パターンの表面に対する離型膜1の密着性を高めるためには、モールド11aの微細パターンの表面にダスト等の異物が付着していないことが重要である。よって、塗布ロール20でモールド11aの表面に離型剤10を塗布する前に、モールド11aの微細パターンの表面に紫外線を照射することにより、モールド11aの微細パターンの表面に付着している異物等の有機物を分解除去することができる。これにより、離型膜1のモールド11aに対する密着性を向上させることができる。また、モールド11aの表面の濡れ性を向上できるため、離型膜1の寿命を向上させることができる。
In the mold release processing method in the
なお、紫外線の照射方法としては、短波長の深紫外線ランプユニットを用いてもよい。 In addition, as an irradiation method of an ultraviolet-ray, you may use a deep ultraviolet lamp unit of a short wavelength.
続いて、成形部102における被転写樹脂12への微細パターンの転写成形を以下のように実施した。
Subsequently, transfer molding of the fine pattern onto the transferred
上記の離型処理方法にて離型処理されたモールド11aを、固定冶具17により固定されたまま、離型処理部101から成形部102へと移動させる。そして、角度調整ロール18を調整することでモールド11aの角度を水平方向に対して15°傾け、モールド11aに10kgfの張力が発生するようにモールド11aの位置を固定した。このとき、モールド11aは、その両端を固定冶具17により固定されている。具体的には、モールド11aの一方の端部は、固定治具17により支持台16に固定され、他方の端部は、インプリント装置100の成形部101において、基板15に対して垂直な方向に駆動可能な角度調整ロール18により上方に持ち上げられることにより、モールド11aに所望の張力をかけることができる。モールド11aの他方の端部を固定する角度、つまり、モールド11aを固定する角度は、角度調整ロール18の位置を上下左右に変化させることにより、任意の角度に調節できる。
The
紫外線出射器14としては、波長365nm、出力30mW、幅300mmの紫外線ラインセンサを用いた。
An ultraviolet ray line sensor with a wavelength of 365 nm, an output of 30 mW and a width of 300 mm was used as the
基板15としては、幅210mm、長さ300mm、厚み0.7mmのガラス基板を用いた。まず、UV硬化樹脂をスピンコートにより基板15の一方の面上に厚さ10μmで塗布し、UV硬化樹脂層12を形成した。その後、UV硬化樹脂層12を有する基板15(以下、単に、「基板15」と称する。)を支持台16上に固定した。
As the
基板15を支持台16上に固定し、さらに、モールド11aをインプリント装置100の成形部101に固定した状態で、支持台16を水平方向に移動させた。これにより、押圧ロール13が基板15の始端部(ここでは、図1に示す基板15の左端部)の上方に配置されるように調整した。押圧ロール13の位置を基板15の始端部に調整した後、押圧ロール13に100Nの圧力を加えて下降させた。そして、モールド11aの端部(ここでは、固定治具17により支持台16に固定された端部)を基板15へ接触させた。
With the
次に、押圧ロール13に所定の圧力をかけた状態で、紫外線出射器14により30mWの出力で紫外線を照射し、押圧ロール13の走査方向の後方にUV光を照射しながら、支持台16を速度10mm/secの速度で移動させた。このとき、支持台16の移動と同期させて、角度調整ロール18の位置を下方に下げることにより、モールド11aを基板15に対してほぼ15°の角度を保ったまま、モールド11aの微細パターンと基板15とを順次接触させた。同時に、押圧ロール13が基板15上を通過した箇所にUV光を照射しながら押圧ロール13を基板15の終端部(ここでは、図1に示す基板15の右端部)まで走査した後、紫外線出射器14を消灯した。その後、押圧ロール13を速度50mm/secで基板15の始端部まで、転写方向と逆方向にモールド11aと基板15との角度を15°に保ちながら走査して、モールド11aを基板15から離型することにより、基板15の表面に微細パターンを転写成形した。
Next, in a state where a predetermined pressure is applied to the
上記転写成形動作を500回程度繰り返すと、モールド11aの表面の離型膜1が徐々にモールド11aの表面から剥がれる。その結果、硬化したUV硬化樹脂層12とモールド11aの界面の離型抵抗が大きくなる。離型抵抗が大きくなると、離型時に、硬化したUV硬化樹脂層12が基板15から剥がれてしまうという問題が生じる。そのため、モールド11aの表面に、再度、離型膜1を形成する処理を実施する必要がある。
When the transfer molding operation is repeated about 500 times, the
そこで、転写成形動作を500回終了すると、固定冶具17により固定されているモールド11aを、成形部102から離型処理部101へと移動させる。
Therefore, when the transfer molding operation is completed 500 times, the
モールド11aを成形部102から離型処理部101へと移動した後、上述した離型処理方法により、再び、モールド11aの微細パターンの表面に離型膜1を形成し、転写成形に用いた。
After the
したがって、本実施の形態に係る離型処理方法およびインプリント装置100によれば、離型剤が塗布されたロールをモールド表面に押し付けながら走査することで、モールド表面に薄く均一な離型剤の膜(離型膜1)を、離型剤10を周囲に飛散させることなく形成することが可能であり、また離型剤10が塗布されたすぐ後にモールド11aを加熱して離型剤10の揮発成分を蒸発させることでモールド11aの表面に離型膜1を短時間で形成することが可能となる。
Therefore, according to the mold release processing method and the
以上のように、本実施の形態に係る離型処理方法によれば、簡便に、かつ、安定的にモールド11aの表面に離型膜1を形成することができる。また、本実施の形態に係る離型処理方法によれば、モールド11aの表面に均一な離型膜1を安定的に形成することができるため、離型膜1の耐久性が向上する。
As described above, according to the release processing method according to the present embodiment, the
(実施の形態2)
続いて、実施の形態2に係るインプリント装置について説明する。図2は、本実施の形態に係るインプリント装置200の構成および動作を示す模式図である。インプリント装置200は、Roll to Rollインプリントを実施する。図2において、図1と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
Second Embodiment
Next, the imprint apparatus according to Embodiment 2 will be described. FIG. 2 is a schematic view showing the configuration and operation of the
実施の形態1においては、平板状の基板15上に形成された被転写樹脂層12に対するモールド11aの離型性を向上させる離型処理方法およびインプリント装置について述べた。上述の実施の形態1における離型処理方法は、Roll to Roll方式で搬送される樹脂基材25に対して適用してもよい。以下、実施の形態1と異なる点について説明する。
In the first embodiment, the mold release processing method and the imprint apparatus for improving the mold releasability of the
[インプリント装置]
実施の形態1に係るインプリント装置100では、離型処理部101と成形部102とが1つの装置の中で独立して配置されていたが、本実施の形態に係るインプリント装置200は、離型処理部201と成形部202とが1つの装置の中で連結されて配置される。
[Imprinting device]
In the
本実施の形態では、モールド11bは、ロールモールドである。ロールモールドは、例えば、ニッケル電鋳モールドなどの光を透過しない材料で構成されている。
In the present embodiment, the
本実施の形態に係るインプリント装置200は、樹脂基材25の表面にUV硬化樹脂12が塗布されてRoll to Rollで搬送されるフィルム状の樹脂基材25は、表面に微細パターンが形成されたロールモールド11bの表面をニップロール26で挟まれた範囲で接触して微細パターンにUV硬化樹脂が充填される。そのとき、充填されたUV硬化樹脂に対して、下方から紫外線出射器14よりUV光を照射することにより、UV硬化樹脂を硬化させる。その後、硬化したUV硬化樹脂層12をモールド11bから離型することにより、樹脂基材25上に微細パターンを転写形成することができる。
In the
また、ロールモールド11bが樹脂基材25と接触していない上方の部分では、塗布ロール20およびダイコート21が配置されており、塗布ロール20は所定の力でロールモールド11bに接触してロールモールド11bの回転にあわせて回転する。
In the upper part where the
また、ロールモールド11bの回転方向に対して、塗布ロール20の後方の位置には近赤外出射器19(ここでは、近赤外ヒーター19)が設置されており、ロールモールド11bの表面を加熱することができる。
A near-infrared emitter 19 (here, a near-infrared heater 19) is installed at a position behind the
本実施の形態では、上記構成を有することにより、ロールモールド11bへの離型処理と被転写樹脂層12への微細パターンの転写形成とを連続的に実施することができる。
In the present embodiment, by having the above-described configuration, it is possible to continuously carry out release processing on the
[離型処理方法および転写成形方法]
続いて、本実施の形態に係るインプリント装置200における離型処理方法および微細パターンの転写成形方法について、説明する。具体的には、成形部202にて、樹脂基材25上のUV硬化樹脂層12に微細パターンを転写してニップロール26により離型する。その後、離型処理部201にて、ロールモールド11bの樹脂基材25と接触していないロールモールド11bの表面部分に対して、塗布ロール20で離型剤10を塗布し、近赤外線ヒーター19で加熱してロールモールド11bの表面に離型膜1を形成する。このように、本実施の形態では、1回の離型毎にロールモールド11b上に離型膜1を形成することができるため、均一に、かつ、安定的に離型膜1を連続成形することができる。
[Release method and transfer molding method]
Next, a mold release processing method and a fine pattern transfer molding method in the
なお、本実施の形態においても、ロールモールド11b上の微細パターンの形状および大きさ、樹脂基材25上に形成されるUV硬化樹脂層12の厚み、塗布ロール20の押圧力、近赤外線ヒーター19の出力などを実施の形態1と同じにし、Roll to Rollの樹脂基材25の搬送速度を1m/minとして実施した。これにより、樹脂基材25の被転写樹脂層12の表面上に、ロールモールド11bの微細パターンを転写する成形を連続1000回以上実施することができた。
Also in this embodiment, the shape and size of the fine pattern on the
したがって、上記構成を有することにより、インプリント装置200内でも離型処理を短時間で実施することができる。また、同一装置内で離型処理を短時間で実施することが可能となるため、短いサイクルで離型処理を実施することが可能となり、インプリント成形の安定性を向上することが容易となる。
Therefore, by having the above configuration, the mold release processing can be performed in a short time even in the
以上、本発明に係るインプリント用モールドの離型処理方法およびインプリント装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したものや、実施の形態における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲に含まれる。 As mentioned above, although the mold release processing method and imprint apparatus of the mold for imprint which concern on this invention were demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to these embodiment. Unless it deviates from the main point of this invention, what made the various deformation | transformation which those skilled in the art think about embodiment, and another form constructed | assembled combining the one part component in embodiment are also in the scope of the present invention. included.
11a モールド
11b モールド(ロールモールド)
12 被転写樹脂層(UV硬化樹脂層)
13 押圧ロール
14 紫外線出射器
15 基板
16 支持台
17 固定冶具
18 角度調整ロール
19 近赤外線出射器(近赤外線ヒーター)
20 塗布ロール
21 ダイコーター
25 樹脂基材
26 ニップロール
41 モールド
42 基板
43 UV硬化樹脂
44 UV光
12 Transferred resin layer (UV curing resin layer)
13
20
Claims (6)
塗布ロールの表面に揮発成分を含む離型剤を塗布し、
前記塗布ロールの表面を前記モールドの表面に接触させながら前記塗布ロールを走査させることで前記モールドの表面に前記離型剤を塗布し、
前記モールドの表面に塗布された前記離型剤を加熱することで前記揮発成分を揮発させて前記モールドの表面に前記離型膜を形成する、
離型処理方法。 A mold release treatment method for forming a mold release film on the surface of a mold for imprinting, comprising:
Apply a release agent containing volatile components to the surface of the coating roll,
The mold release agent is applied to the surface of the mold by scanning the application roll while bringing the surface of the application roll into contact with the surface of the mold.
Heating the release agent applied to the surface of the mold to volatilize the volatile components to form the release film on the surface of the mold;
Release processing method.
請求項1に記載の離型処理方法。 The surface of the coating roll is composed of a porous elastomer,
The mold release processing method according to claim 1.
請求項2に記載の離型処理方法。 The porous elastomer is composed of rubber or silicone resin.
The mold release processing method according to claim 2.
請求項1に記載の離型処理方法。 Irradiating the surface of the mold with near infrared rays to heat the release agent;
The mold release processing method according to claim 1.
請求項1に記載の離型処理方法。 Before applying the mold release agent to the surface of the mold, the surface of the mold is irradiated with ultraviolet rays to decompose and remove substances adhered to the surface of the mold.
The mold release processing method according to claim 1.
前記離型処理部で離型処理を施された前記モールドを用いてインプリントを実施する成形部と、
を備え、
前記離型処理部は、
前記塗布ロールの表面に前記揮発成分を含む前記離型剤を塗布する前処理部と、
前記離型剤が塗布された前記塗布ロールの表面を前記モールドの表面に接触させながら前記塗布ロールを走査させることで前記モールドの表面に前記離型剤を塗布する塗布部と、
前記モールドの表面に塗布された前記離型剤を加熱することで前記揮発成分を揮発させて前記モールドの表面に前記離型膜を形成する離型膜形成部と、
を有する、
インプリント装置。 A mold release processing unit for performing the mold release processing method according to any one of claims 1 to 5,
A molding unit that performs imprinting using the mold that has been subjected to the mold release treatment in the mold release processing unit;
With
The release processing unit
A pretreatment unit that applies the release agent containing the volatile component to the surface of the application roll;
An application unit that applies the release agent to the surface of the mold by scanning the application roll while bringing the surface of the application roll to which the release agent has been applied into contact with the surface of the mold;
A release film forming part for volatilizing the volatile component by heating the release agent applied to the surface of the mold to form the release film on the surface of the mold;
Have
Imprint apparatus.
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