JP2023511307A - 高屈折率インプリント組成物と材料及びそれを作製するためのプロセス - Google Patents
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Abstract
本開示の実施形態は、一般に、ナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）に有用なインプリント組成物及び材料並びに関連するプロセスに関する。１つ又は複数の実施形態では、インプリント組成物は、１つ又は複数のタイプのナノ粒子、１つ又は複数の表面リガンド、１つ又は複数の溶媒、１つ又は複数の添加剤、及び１つ又は複数のアクリレートを含む。【選択図】図１Ａ
Description
分野
［０００１］本開示の実施形態は、一般に、マイクロエレクトロニクス処理に関連し、より詳細には、ナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）に有用なインプリント組成物及び材料並びに関連するプロセスに関連する。
［０００１］本開示の実施形態は、一般に、マイクロエレクトロニクス処理に関連し、より詳細には、ナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）に有用なインプリント組成物及び材料並びに関連するプロセスに関連する。
背景
関連技術の説明
［０００２］ナノ粒子インプリントのナノ及びマイクロパターニングは、ナノ材料ベースの電子機器、エネルギーデバイス、センサ、及びナノメートルスケールの解像度を有する他のタイプのデバイスを開発する機会を提供する。現在入手可能なインプリント材料には、有機（高屈折率ポリマー）又は無機－有機ハイブリッド材料（ゾル－ゲル）のいずれかが含まれている。インプリント材料の大部分は、屈折率が低く（＜１．７）、可視領域の光学的透明性、光学的解像度、加工性、インプリントされたフィーチャの高い収縮、及び費用対効果に関連する複数の問題がある。
関連技術の説明
［０００２］ナノ粒子インプリントのナノ及びマイクロパターニングは、ナノ材料ベースの電子機器、エネルギーデバイス、センサ、及びナノメートルスケールの解像度を有する他のタイプのデバイスを開発する機会を提供する。現在入手可能なインプリント材料には、有機（高屈折率ポリマー）又は無機－有機ハイブリッド材料（ゾル－ゲル）のいずれかが含まれている。インプリント材料の大部分は、屈折率が低く（＜１．７）、可視領域の光学的透明性、光学的解像度、加工性、インプリントされたフィーチャの高い収縮、及び費用対効果に関連する複数の問題がある。
［０００３］したがって、改善されたインプリント組成物と材料、及び関連するプロセスが必要とされている。
［０００４］本開示の実施形態は、一般に、ナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）に有用なインプリント組成物及び材料並びに関連するプロセスに関する。１つ又は複数の実施形態では、インプリント組成物は、１つ又は複数のタイプのナノ粒子、１つ又は複数の溶媒、１つ又は複数の表面リガンド、１つ又は複数の添加剤、及び１つ又は複数のアクリレートを含む。
［０００５］いくつかの実施形態では、インプリント組成物は、約０．５ｗｔパーセント（ｗｔ％）～約４０ｗｔ％のナノ粒子、約５０ｗｔ％～約９０ｗｔ％の溶媒、約５ｗｔ％～約４０ｗｔ％の表面リガンド、約０．０１ｗｔ％～約５ｗｔ％の添加剤、及び約０．１ｗｔ％～約１０ｗｔ％のアクリレートを含む。いくつかの例では、各ナノ粒子はコーティング又はシェルのない剥き出しの粒子である。他の例では、各ナノ粒子はコアと１つ又は複数のシェルを含有する。例えば、コアは、酸化チタン、酸化ニオブ、又は酸化ジルコニウムを含むことができ、シェルは、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。コアとシェルは、同じ材料又は異なる材料を含むことができる。
［０００６］他の実施形態では、インプリント表面を準備する方法は、インプリント組成物を１つ又は複数の基板上に配置、コーティング、又は他の方法で置くこと、インプリント組成物をパターンを有するスタンプと接触させること、インプリント組成物をインプリント材料に変換すること、及びインプリント材料からスタンプを削除することを含む。
［０００７］本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、実施形態を参照することによって行うことができ、そのいくつかを添付の図面に示す。しかし、添付図面は例示的な実施形態を示しているにすぎず、それ故、本開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、その他の等しく有効な実施形態も許容されうることに留意されたい。
［００１０］理解が容易になるよう、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を指し示すために同一の符号を使用した。１つ又は複数の実施形態の要素及び特徴は、他の実施形態に有益に組み込まれ得ることが企図される。
［００１１］本開示の実施形態は、一般に、ナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）に有用なインプリント組成物及びインプリント材料に関する。インプリント組成物は、熱及び／又は光又はマイクロ波などの１つ又は複数のタイプの放射線を適用することによってインプリント材料に変換することができる。１つ又は複数の実施形態では、インプリント組成物は、１つ又は複数のタイプのナノ粒子、１つ又は複数の溶媒、１つ又は複数の表面リガンド、１つ又は複数の添加剤、及び１つ又は複数のアクリレートを含有する。
［００１２］各ナノ粒子（ＮＰ）は、単一粒子又は剥き出しの粒子であってよいか、又はコアの周りに配置された１つ又は複数のシェルを含むＮＰなどのコーティングされた粒子であってよい。いくつかの例では、ナノ粒子は、粒子の外面に結合された１つ又は複数のタイプの表面リガンド（例えば、連結されたＮＰ又は安定化されたＮＰ）を含有することができる。ナノ粒子は、球形、楕円形、棒状、立方体、ワイヤ、円筒形、矩形、又はそれらの組み合わせなど、１つ又は複数の異なる形あるいは形状寸法を有することができる。
［００１３］ナノ粒子又はコアは、約２ｎｍ、約５ｎｍ、約８ｎｍ、約１０ｎｍ、約１２ｎｍ、約１５ｎｍ、約２０ｎｍ、約２５ｎｍ、約３０ｎｍ、又は約３５ｎｍ～約４０ｎｍ、約５０ｎｍ、約６０ｎｍ、約８０ｎｍ、約１００ｎｍ、約１５０ｎｍ、約２００ｎｍ、約２５０ｎｍ、約３００ｎｍ、約４００ｎｍ、約５００ｎｍ、又はそれを超えるサイズ又は直径を有することができる。例えば、ナノ粒子又はコアは、約２ｎｍ～約５００ｎｍ、約２ｎｍ～約３００ｎｍ、約２ｎｍ～約２００ｎｍ、約２ｎｍ～約１５０ｎｍ、約２ｎｍ～約１００ｎｍ、約２ｎｍ～約８０ｎｍ、約２ｎｍ～約６０ｎｍ、約２ｎｍ～約５０ｎｍ、約２ｎｍ～約４０ｎｍ、約２ｎｍ～約３０ｎｍ、約２ｎｍ～約２０ｎｍ、約２ｎｍ～約１５ｎｍ、約２ｎｍ～約１０ｎｍ、約１０ｎｍ～約５００ｎｍ、約１０ｎｍ～約３００ｎｍ、約１０ｎｍ～約２００ｎｍ、約１０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約１０ｎｍ～約１００ｎｍ、約１０ｎｍ～約８０ｎｍ、約１０ｎｍ～約６０ｎｍ、約１０ｎｍ～約５０ｎｍ、約１０ｎｍ～約４０ｎｍ、約１０ｎｍ～約３０ｎｍ、約１０ｎｍ～約２０ｎｍ、約１０ｎｍ～約１５ｎｍ、約５０ｎｍ～約５００ｎｍ、約５０ｎｍ～約３００ｎｍ、約５０ｎｍ～約２００ｎｍ、約５０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約５０ｎｍ～約１００ｎｍ、約５０ｎｍ～約８０ｎｍ、約５０ｎｍ～約６０ｎｍ、又はそれを超えるサイズ若しくは直径を有することができる。
［００１４］ナノ粒子は、１つ又は複数の金属酸化物、非金属酸化物、及び／又はダイヤモンド材料であるか、又はそれらを含むことができる。ナノ粒子は、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化シリコン、ダイヤモンド、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、ナノ粒子がコアの周りに配置された１つ又は複数のシェルを有する場合、コア及びシェルは、同じ材料又は異なる材料であってよい。コアは１つ又は複数の無機材料を含むことができ、シェルは１つ又は複数の有機材料及び／又は１つ又は複数の無機材料を含有することができる。１つ又は複数の実施形態において、コアは、酸化チタン、酸化ニオブ、又は酸化ジルコニウムを含むことができ、シェルは、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。通常、コアとシェルには異なる材料が含まれる。１つ又は複数の例では、コアは酸化チタンを含み、シェルは、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、又はそれらの任意の組み合わせを含む。他の例では、コアは酸化ニオブを含み、シェルは酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、又はそれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの例では、コアは酸化ジルコニウムを含み、シェルは酸化ケイ素を含む。
［００１５］コアは、約２ｎｍ、約３ｎｍ、約５ｎｍ、約８ｎｍ、約１０ｎｍ、約１５ｎｍ、約２０ｎｍ、約３０ｎｍ又は約４０ｎｍ～約５０ｎｍ、約６５ｎｍ、約８０ｎｍ、約１００ｎｍ、約１５０ｎｍ、約２００ｎｍ、約２５０ｎｍ、約３００ｎｍ、約４００ｎｍ、約５００ｎｍ、又はそれを超える直径を有する。例えば、コアは、約２ｎｍ～約５００ｎｍ、約５ｎｍ～約５００ｎｍ、約１０ｎｍ～約５００ｎｍ、約２０ｎｍ～約５００ｎｍ、約５０ｎｍ～約５００ｎｍ、約１００ｎｍ～約５００ｎｍ、約１５０ｎｍ～約５００ｎｍ、約２００ｎｍ～約５００ｎｍ、約３００ｎｍ～約５００ｎｍ、約２ｎｍ～約２００ｎｍ、約５ｎｍ～約２００ｎｍ、約１０ｎｍ～約２００ｎｍ、約２０ｎｍ～約２００ｎｍ、約５０ｎｍ～約２００ｎｍ、約１００ｎｍ～約２００ｎｍ、約１５０ｎｍ～約２００ｎｍ、約２ｎｍ～約１００ｎｍ、約５ｎｍ～約１００ｎｍ、約１０ｎｍ～約１００ｎｍ、約２０ｎｍ～約１００ｎｍ、約５０ｎｍ～約１００ｎｍ、又は約８０ｎｍ～約１００ｎｍの直径を有する。
［００１６］シェルは、約０．１ｎｍ、約０．２ｎｍ、約０．５ｎｍ、約０．８ｎｍ、約１ｎｍ、約１．５ｎｍ、約２ｎｍ、約５ｎｍ、約８ｎｍ、又は約１０ｎｍ～約１２ｎｍ、約１５ｎｍ、約１８ｎｍ、約２０ｎｍ、約３０ｎｍ、約４０ｎｍ、約５０ｎｍ、約６０ｎｍ、約８０ｎｍ、約１００ｎｍ、約１５０ｎｍ、又はそれを超える厚さを有する。例えば、シェルは、約０．１ｎｍ～約１５０ｎｍ、約０．１ｎｍ～約１００ｎｍ、約０．１ｎｍ～約８０ｎｍ、約０．１ｎｍ～約６０ｎｍ、約０．１ｎｍ～約５０ｎｍ、約０．１ｎｍ～約４０ｎｍ、約０．１ｎｍ～約３０ｎｍ、約０．１ｎｍ～約２０ｎｍ、約０．１ｎｍ～約１５ｎｍ、約０．１ｎｍ～約１０ｎｍ、約０．１ｎｍ～約５ｎｍ、約０．１ｎｍ～約１ｎｍ、約０．５ｎｍ～約１００ｎｍ、約０．５ｎｍ～約８０ｎｍ、約０．５ｎｍ～約６０ｎｍ、約０．５ｎｍ～約５０ｎｍ、約０．５ｎｍ～約４０ｎｍ、約０．５ｎｍ～約２０ｎｍ、約０．５ｎｍ～約１５ｎｍ、約０．５ｎｍ～約１０ｎｍ、約０．５ｎｍ～約５ｎｍ、約０．５ｎｍ～約１ｎｍ、約１ｎｍ～約１５０ｎｍ、約１ｎｍ～約１００ｎｍ、約１ｎｍ～約８０ｎｍ、約１ｎｍ～約６０ｎｍ、約１ｎｍ～約５０ｎｍ、約１ｎｍ～約４０ｎｍ、約１ｎｍ～約３０ｎｍ、約１ｎｍ～約２０ｎｍ、約１ｎｍ～約１５ｎｍ、約１ｎｍ～約１０ｎｍ、約１ｎｍ～約５ｎｍ、又は約１ｎｍ～約３ｎｍの厚さを有する。
［００１７］いくつかの例では、コアは約２ｎｍ～約５００ｎｍの直径を有し、シェルは約０．１ｎｍ～約１００ｎｍの厚さを有する。他の例では、コアは約５ｎｍ～約２００ｎｍの直径を有し、シェルは約０．５ｎｍ～約６０ｎｍの厚さを有する。いくつかの例では、コアは約１０ｎｍ～約１００ｎｍの直径を有し、シェルは約１ｎｍ～約１５ｎｍの厚さを有する。
［００１８］１つ又は複数の実施形態では、インプリント組成物は、約０．１重量パーセント（ｗｔ％）、約０．５ｗｔ％、約１ｗｔ％、約２ｗｔ％、約３ｗｔ％、約５ｗｔ％、約６ｗｔ％、約８ｗｔ％、又は約１０ｗｔ％～約１２ｗｔ％、約１５ｗｔ％、約１８ｗｔ％、約２０ｗｔ％、約２２ｗｔ％、約２４ｗｔ％、約２５ｗｔ％、約２８ｗｔ％、約３０ｗｔ％、約３２ｗｔ％、約３５ｗｔ％、約３８ｗｔ％、又は約４０ｗｔ％の濃度でナノ粒子を含有する。例えば、インプリント組成物は、約０．１ｗｔ％～約４０ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約４０ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約３５ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約３２ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約３０ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約２８ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約２５ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約２２ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約２０ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約１８ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約１５ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約１２ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約１０ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約８ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約６ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約５ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約４ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約３ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約２ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約１．５ｗｔ％、約０．５ｗｔ％～約１ｗｔ％、約２ｗｔ％～約４０ｗｔ％、約２ｗｔ％～約３５ｗｔ％、約２ｗｔ％～約３２ｗｔ％、約２ｗｔ％～約３０ｗｔ％、約２ｗｔ％～約２８ｗｔ％、約２ｗｔ％～約２５ｗｔ％、約２ｗｔ％～約２２ｗｔ％、約２ｗｔ％～約２０ｗｔ％、約２ｗｔ％～約１８ｗｔ％、約２ｗｔ％～約１５ｗｔ％、約２ｗｔ％～約１２ｗｔ％、約２ｗｔ％～約１０ｗｔ％、約２ｗｔ％～約８ｗｔ％、約２ｗｔ％～約６ｗｔ％、約２ｗｔ％～約５ｗｔ％、約２ｗｔ％～約４ｗｔ％、約２ｗｔ％～約３ｗｔ％、約５ｗｔ％～約４０ｗｔ％、約５ｗｔ％～約３５ｗｔ％、約５ｗｔ％～約３２ｗｔ％、約５ｗｔ％～約３０ｗｔ％、約５ｗｔ％～約２８ｗｔ％、約５ｗｔ％～約２５ｗｔ％、約５ｗｔ％～約２２ｗｔ％、約５ｗｔ％～約２０ｗｔ％、約５ｗｔ％～約１８ｗｔ％、約５ｗｔ％～約１５ｗｔ％、約５ｗｔ％～約１２ｗｔ％、約５ｗｔ％～約１０ｗｔ％、約５ｗｔ％～約８ｗｔ％、又約５ｗｔ％～約６ｗｔ％の濃度でナノ粒子を含有する。
［００１９］他の実施形態では、インプリント組成物は、約４０ｗｔ％、約５０ｗｔ％、約５５ｗｔ％、約６０ｗｔ％、約６２ｗｔ％、又は約６５ｗｔ％～約６８ｗｔ％、約７０ｗｔ％、約７５ｗｔ％、約８０ｗｔ％、約８５ｗｔ％、約８８ｗｔ％、約９０ｗｔ％、約９２ｗｔ％、約９３ｗｔ％、約９４ｗｔ％、約９５ｗｔ％、約９６ｗｔ％、約９７ｗｔ％、約９８ｗｔ％、又はそれを超える濃度でナノ粒子を含有する。例えば、インプリント組成物は、約４０ｗｔ％～約９８ｗｔ％、約５０ｗｔ％～約９５ｗｔ％、約５０ｗｔ％～約９０ｗｔ％、約５０ｗｔ％～約８０ｗｔ％、約５０ｗｔ％～約７５ｗｔ％、約５０ｗｔ％～約７０ｗｔ％、約５０ｗｔ％～約６５ｗｔ％、約５０ｗｔ％～約６０ｗｔ％、約５０ｗｔ％～約５５ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約９５ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約９０ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約８０ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約７５ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約７０ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約６５ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約９５ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約９０ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約８０ｗｔ％、又は約７０ｗｔ％～約７５ｗｔ％の濃度でナノ粒子を含有する。
［００２０］表面リガンドは、１つ又は複数のカルボン酸、１つ又は複数のエステル、１つ又は複数のアミン、１つ又は複数のアルコール、１つ又は複数のシラン、それらの塩、それらの錯体、あるいはそれらの任意の組み合わせであり得るか、あるいはそれらを含み得る。例示的な表面リガンドは、オレイン酸、ステアリン酸、プロピオン酸、安息香酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、メチルアミン、オレイルアミン、ブチルアミン、ベンジルアルコール、オレイルアルコール、ブタノール、オクタノール、ドデカノール、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、オクテニルトリメトキシシラン、オクテニルトリエトキシシラン、３－（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート、プロピルトリエトキシシラン、それらの塩、それらのエステル、それらの錯体、又はそれらの任意の組み合わせであり得るか、又はそれらを含み得る。いくつかの例では、表面リガンドは、ナノ粒子のｗｔに基づいて、約８ｗｔ％～約５０ｗｔ％の濃度である。
［００２１］インプリント組成物は、約０．５ｗｔ％、約１ｗｔ％、約２ｗｔ％、約３ｗｔ％、約５ｗｔ％、約７ｗｔ％、約８ｗｔ％、又は約１０ｗｔ％～約１２ｗｔ％、約１５ｗｔ％、約１８ｗｔ％、約２０ｗｔ％、約２５ｗｔ％、約３０ｗｔ％、約３５ｗｔ％、約４０ｗｔ％、約４５ｗｔ％、又は約５０ｗｔ％の濃度で表面リガンドを含有する。例えば、インプリント組成物は、約０．５ｗｔ％～約５０ｗｔ％、約１ｗｔ％～約５０ｗｔ％、約３ｗｔ％～約５０ｗｔ％、約５ｗｔ％～約５０ｗｔ％、約５ｗｔ％～約４０ｗｔ％、約５ｗｔ％～約３５ｗｔ％、約５ｗｔ％～約３０ｗｔ％、約５ｗｔ％～約２５ｗｔ％、約５ｗｔ％～約２０ｗｔ％、約５ｗｔ％～約１５ｗｔ％、約５ｗｔ％～約１０ｗｔ％、約１０ｗｔ％～約５０ｗｔ％、約１０ｗｔ％～約４０ｗｔ％、約１０ｗｔ％～約３５ｗｔ％、約１０ｗｔ％～約３０ｗｔ％、約１０ｗｔ％～約２５ｗｔ％、約１０ｗｔ％～約２０ｗｔ％、約１０ｗｔ％～約１５ｗｔ％、約１５ｗｔ％～約５０ｗｔ％、約１５ｗｔ％～約４０ｗｔ％、約１５ｗｔ％～約３５ｗｔ％、約１５ｗｔ％～約３０ｗｔ％、約１５ｗｔ％～約２５ｗｔ％、又は約１５ｗｔ％～約２０ｗｔ％の濃度で表面リガンドを含有する。
［００２２］溶媒は、１つ又は複数のナノ粒子分散溶媒、１つ又は複数のインプリンティング溶媒、他のタイプの溶媒、又はそれらの任意の組み合わせであり得るか、あるいはそれらを含み得る。ナノ粒子分散溶媒は、１つ又は複数のグリコールエーテル、アルコール、酢酸塩、それらのエステル、それらの塩、それらの誘導体、又はそれらの任意の組み合わせであり得るか、あるいはそれらを含み得る。いくつかの例では、ナノ粒子分散溶媒は、１つ又は複数のｐシリーズグリコールエーテル、１つ又は複数のｅシリーズグリコールエーテル、又はそれらの任意の組み合わせであり得るか、あるいはそれらを含み得る。１つ又は複数の例では、ナノ粒子分散溶媒は、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）を含む。インプリンティング溶媒は、１つ又は複数のアルコール、１つ又は複数のエステル、それらの塩、又はそれらの任意の組み合わせであり得るか、あるいはそれらを含み得る。１つ又は複数の例では、インプリンティング溶媒は乳酸エチルを含む。
［００２３］１つ又は複数の実施形態では、インプリント組成物は、約５０ｗｔ％、約５５ｗｔ％、約６０ｗｔ％、約６２ｗｔ％、約６５ｗｔ％、約６８ｗｔ％、約７０ｗｔ％、約７２ｗｔ％、約７５ｗｔ％、又は約８０ｗｔ％～約８３ｗｔ％、約８５ｗｔ％、約８７ｗｔ％、約８８ｗｔ％、約９０ｗｔ％、約９２ｗｔ％、約９４ｗｔ％、約９５ｗｔ％、約９７ｗｔ％、又は約９８ｗｔ％の濃度で１つ又は複数の溶媒を含有する。例えば、インプリント組成物は、約５０ｗｔ％～約９８ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約９８ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約９５ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約９０ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約８８ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約８５ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約８３ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約８０ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約７８ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約７５ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約７２ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約７０ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約６８ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約６５ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約６３ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約９８ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約９５ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約９０ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約８８ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約８５ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約８３ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約８０ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約７８ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約７５ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約７２ｗｔ％、約８０ｗｔ％～約９８ｗｔ％、約８０ｗｔ％～約９５ｗｔ％、約８０ｗｔ％～約９０ｗｔ％、約８０ｗｔ％～約８８ｗｔ％、約８０ｗｔ％～約８５ｗｔ％、約８０ｗｔ％～約８３ｗｔ％、又は約８０ｗｔ％～約８２ｗｔ％の濃度で１つ又は複数の溶媒を含有する。
［００２４］いくつかの実施形態では、インプリント組成物は、約０．５ｗｔ％、約０．８ｗｔ％、約１ｗｔ％、約１．５ｗｔ％、約２ｗｔ％、約２．５ｗｔ％、約３ｗｔ％、約３．５ｗｔ％、約４ｗｔ％、約５ｗｔ％、又は約６ｗｔ％～約７ｗｔ％、約８ｗｔ％、約１０ｗｔ％、約１２ｗｔ％、約１４ｗｔ％、約１５ｗｔ％、約１８ｗｔ％、約２０ｗｔ％、又は約２５ｗｔ％の濃度でナノ粒子分散溶媒を含有する。例えば、インプリント組成物は、約０．５ｗｔ％～約２０ｗｔ％、約１ｗｔ％～約２０ｗｔ％、約１ｗｔ％～約１８ｗｔ％、約１ｗｔ％～約１５ｗｔ％、約１ｗｔ％～約１３ｗｔ％、約１ｗｔ％～約１２ｗｔ％、約１ｗｔ％～約１１ｗｔ％、約１ｗｔ％～約１０ｗｔ％、約１ｗｔ％～約８ｗｔ％、約１ｗｔ％～約７ｗｔ％、約１ｗｔ％～約６ｗｔ％、約１ｗｔ％～約５ｗｔ％、約１ｗｔ％～約４ｗｔ％、約１ｗｔ％～約３ｗｔ％、約５ｗｔ％～約２０ｗｔ％、約５ｗｔ％～約１８ｗｔ％、約５ｗｔ％～約１５ｗｔ％、約５ｗｔ％～約１３ｗｔ％、約５ｗｔ％～約１２ｗｔ％、約５ｗｔ％～約１１ｗｔ％、約５ｗｔ％～約１０ｗｔ％、約５ｗｔ％～約８ｗｔ％、約５ｗｔ％～約７ｗｔ％、約５ｗｔ％～約６ｗｔ％、約８ｗｔ％～約２０ｗｔ％、約８ｗｔ％～約１８ｗｔ％、約８ｗｔ％～約１５ｗｔ％、約８ｗｔ％～約１３ｗｔ％、約８ｗｔ％～約１２ｗｔ％、約８ｗｔ％～約１１ｗｔ％、約８ｗｔ％～約１０ｗｔ％、又は約８ｗｔ％～約９ｗｔ％の濃度でナノ粒子分散溶媒を含有する。
［００２５］他の実施形態では、インプリント組成物は、約５０ｗｔ％、約５５ｗｔ％、約６０ｗｔ％、約６２ｗｔ％、約６５ｗｔ％、約６８ｗｔ％、又は約７０ｗｔ％～約７２ｗｔ％、約７５ｗｔ％、約７８ｗｔ％、約８０ｗｔ％、約８２ｗｔ％、約８３ｗｔ％、約８５ｗｔ％、約８７ｗｔ％、約８８ｗｔ％、約９０ｗｔ％、又は約９５ｗｔ％の濃度でインプリンティング溶媒を含有する。例えば、インプリント組成物は、約５０ｗｔ％～約９５ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約９５ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約９０ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約８８ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約８５ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約８３ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約８０ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約７８ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約７５ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約７２ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約７０ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約６８ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約６５ｗｔ％、約６０ｗｔ％～約６３ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約９８ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約９５ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約９０ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約８８ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約８５ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約８３ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約８０ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約７８ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約７５ｗｔ％、約７０ｗｔ％～約７２ｗｔ％、約７５ｗｔ％～約９８ｗｔ％、約７５ｗｔ％～約９５ｗｔ％、約７５ｗｔ％～約９０ｗｔ％、約７５ｗｔ％～約８８ｗｔ％、約７５ｗｔ％～約８５ｗｔ％、約７５ｗｔ％～約８３ｗｔ％、約７５ｗｔ％～約８０ｗｔ％、又は約７５ｗｔ％～約７８ｗｔ％の濃度でインプリンティング溶媒を含有する。
［００２６］添加剤は、１つ又は複数のパーフルオロアルキルエーテル、１つ又は複数のポリグリコール、１つ又は複数の脂肪酸、１つ又は複数のシラン、１つ又は複数のシロキサン、又はそれらの任意の組み合わせであり得るか、あるいはそれらを含み得る。例示的な添加剤は、フルオロ界面活性剤、フルオロ添加剤、及び／又はフルオロカーボン（例えば、デュポンから入手可能なＣＡＰＳＴＯＮＥ（登録商標）ＦＳ－６６若しくはＦＳ－６８フルオロ界面活性剤）、グリコール酸エトキシレートオレイルエーテル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ジメチルジエトキシシラン、ポリジメチルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、シラノール末端ポリジメチルシロキサン、ビニル末端ポリジメチルシロキサン、１，２－プロパンジオール、それらの塩、それらのエステル、それらの複合体、又はそれらの任意の組み合わせであり得るか、あるいはそれらを含み得る。添加剤は、１つ又は複数のジオール、３つ以上のアルコール基を有する１つ又は複数のアルコール、又はそれらの任意の組み合わせであり得るか、あるいはそれらを含み得る。１つ又は複数の例では、添加剤は、１，２－プロパンジオールを含有する。いくつかの例では、添加剤は、ナノ粒子の重量に基づいて、約０．０１ｗｔ％～約２．５ｗｔ％の濃度である。
［００２７］インプリント組成物は、約０．０１ｗｔ％、約０．０５ｗｔ％、約０．１ｗｔ％、約０．２ｗｔ％、約０．３ｗｔ％、約０．５ｗｔ％、約０．８ｗｔ％、又は約１ｗｔ％～約１．２ｗｔ％、約１．５ｗｔ％、約１．８ｗｔ％、約２ｗｔ％、約２．５ｗｔ％、約３ｗｔ％、約３．５ｗｔ％、約４ｗｔ％、約５ｗｔ％、約６ｗｔ％、約８ｗｔ％、又は約１０ｗｔ％の濃度で添加剤を含有する。例えば、インプリント組成物は、約０．０１ｗｔ％～約１０ｗｔ％、約０．０１ｗｔ％～約８ｗｔ％、約０．０１ｗｔ％～約５ｗｔ％、約０．０１ｗｔ％～約４ｗｔ％、約０．０１ｗｔ％～約３ｗｔ％、約０．０１ｗｔ％～約２ｗｔ％、約０．０１ｗｔ％～約１ｗｔ％、約０．０１ｗｔ％～約０．５ｗｔ％、約０．０１ｗｔ％～約０．１ｗｔ％、約０．０１ｗｔ％～約０．０５ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約１０ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約８ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約５ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約４ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約３ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約２ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約１ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約０．５ｗｔ％、約１ｗｔ％～約１０ｗｔ％、約１ｗｔ％～約８ｗｔ％、約１ｗｔ％～約５ｗｔ％、約１ｗｔ％～約４ｗｔ％、約１ｗｔ％～約３ｗｔ％、約１ｗｔ％～約２ｗｔ％、又は約１ｗｔ％～約１．５ｗｔ％の濃度で添加剤を含有する。
［００２８］アクリレートは、１つ又は複数のメタクリレート、１つ又は複数のエチルアクリレート、１つ又は複数のプロピルアクリレート、１つ又は複数のブチルアクリレート、１つ又は複数の単官能性アクリレート、１つ又は複数の二官能性アクリレート、１つ又は複数の三官能性アクリレート、他の多官能性アクリレート、又はそれらの任意の組み合わせであり得るか、あるいはそれらを含むことができる。例示的なアクリレートは、３－（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート（３－ＭＰＳ）、３－（トリメトキシシリル）プロピルアクリレート、ジ（エチレングリコール）メチルエーテルメタクリレート、エチレングリコールメチルエーテルメタクリレート、２－エチルヘキシルメタクリレート、エチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、メタクリル酸、ビニルメタクリレート、それらのモノマー、それらのポリマー、それらの塩、それらの錯体、又は任意の組み合わせであり得るか、あるいはそれらを含み得る。いくつかの例では、アクリレートは、ナノ粒子の重量に基づいて、約０．０５ｗｔ％～約１０ｗｔ％の濃度である。
［００２９］インプリント組成物は、約０．１ｗｔ％、約０．２ｗｔ％、約０．３ｗｔ％、約０．５ｗｔ％、約０．８ｗｔ％、約１ｗｔ％～約１．２ｗｔ％、約１．５ｗｔ％、約１．８ｗｔ％、又は約２ｗｔ％、約２．２ｗｔ％、約２．３ｗｔ％、約２．５ｗｔ％、約２．８ｗｔ％、約３ｗｔ％、約３．２ｗｔ％、約３．５ｗｔ％、約３．８ｗｔ％、約４ｗｔ％、約５ｗｔ％、約６ｗｔ％、約８ｗｔ％、約１０ｗｔ％、約１２ｗｔ％、約１５ｗｔ％、約１８ｗｔ％、又は約２０ｗｔ％の濃度でアクリレートを含有する。例えば、インプリント組成物は、約０．１ｗｔ％～約２０ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約１５ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約１０ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約８ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約５ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約４ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約３ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約２ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約１ｗｔ％、約０．１ｗｔ％～約０．５ｗｔ％、約１ｗｔ％～約２０ｗｔ％、約１ｗｔ％～約１５ｗｔ％、約１ｗｔ％～約１０ｗｔ％、約１ｗｔ％～約８ｗｔ％、約１ｗｔ％～約５ｗｔ％、約１ｗｔ％～約４ｗｔ％、約１ｗｔ％～約３．５ｗｔ％、約１ｗｔ％～約３．２ｗｔ％、約１ｗｔ％～約３ｗｔ％、約１ｗｔ％～約２．８ｗｔ％、約１ｗｔ％～約２．５ｗｔ％、約１ｗｔ％～約２．３ｗｔ％、約１ｗｔ％～約２．２ｗｔ％、約１ｗｔ％～約２ｗｔ％、約１ｗｔ％～約１．８ｗｔ％、約１ｗｔ％～約１．５ｗｔ％、約１．８ｗｔ％～約２０ｗｔ％、約１．８ｗｔ％～約１５ｗｔ％、約１．８ｗｔ％～約１０ｗｔ％、約１．８ｗｔ％～約８ｗｔ％、約１．８ｗｔ％～約５ｗｔ％、約１．８ｗｔ％～約４ｗｔ％、約１．８ｗｔ％～約３．５ｗｔ％、約１．８ｗｔ％～約３．２ｗｔ％、約１．８ｗｔ％～約３ｗｔ％、約１．８ｗｔ％～約２．８ｗｔ％、約１．８ｗｔ％～約２．５ｗｔ％、約１．８ｗｔ％～約２．３ｗｔ％、約１．８ｗｔ％～約２．２ｗｔ％、又は約１．８ｗｔ％～約２ｗｔ％の濃度でアクリレートを含有する。
［００３０］１つ又は複数の例では、インプリント組成物は、約０．５ｗｔ％～約４０ｗｔ％のナノ粒子、約５０ｗｔ％～約９０ｗｔ％の１つ又は複数の溶媒、約５ｗｔ％～約４０ｗｔ％の表面リガンド、約０．０１ｗｔ％～約５ｗｔ％の添加剤、約０．１ｗｔ％～約１０ｗｔ％のアクリレートを含有する。他の例では、インプリント組成物は、約１ｗｔ％～約２５ｗｔ％のナノ粒子、約６０ｗｔ％～約８５ｗｔ％の１つ又は複数の溶媒、約６ｗｔ％～約３５ｗｔ％の表面リガンド、添加剤の約０．０５ｗｔ％～約３ｗｔ％、及び約０．３ｗｔ％～約８ｗｔ％のアクリレートを含有する。いくつかの例では、インプリント組成物は、約５ｗｔ％～約２０ｗｔ％のナノ粒子、約６５ｗｔ％～約８０ｗｔ％の１つ又は複数の溶媒、約７ｗｔ％～約３１ｗｔ％の表面リガンド、約０．０９ｗｔ％～約１．５ｗｔ％の添加剤、約０．５ｗｔ％～約６ｗｔ％のアクリレートを含有する。
［００３１］インプリント組成物は、２３℃の温度で測定した際の、約１ｃＰ、約２ｃＰ、約３ｃＰ、約５ｃＰ、約８ｃＰ、又は約１０ｃＰ～約１２ｃＰ、約１５ｃＰ、約２０ｃＰ、約２５ｃＰ、約３０ｃＰ、約４０ｃＰ、約５０ｃＰ、又は約７０ｃＰの粘度を有することができる。例えば、インプリント組成物は、２３℃の温度で測定した際の、約１ｃＰ～約７０ｃＰ、約１ｃＰ～約５０ｃＰ、約１ｃＰ～約４０ｃＰ、約１ｃＰ～約３０ｃＰ、約１ｃＰ～約２０ｃＰ、約１ｃＰ～約１０ｃＰ、約１ｃＰ～約５ｃＰ、約１０ｃＰ～約７０ｃＰ、約１０ｃＰ～約５０ｃＰ、約１０ｃＰ～約４０ｃＰ、約１０ｃＰ～約３０ｃＰ、約１０ｃＰ～約２０ｃＰ、約２０ｃＰ～約７０ｃＰ、約２０ｃＰ～約５０ｃＰ、約２０ｃＰ～約４０ｃＰ、約２０ｃＰ～約３０ｃＰ、又は約２０ｃＰ～約２５ｃＰを有することができる。
インプリントされた表面を調製するための方法
［００３２］１つ又は複数の実施形態では、ＮＩＬフィルムなどのインプリントされた表面を調製するための方法が提供される。インプリントされた表面は、ここで説明及び議論されているナノインプリントフィルムの１つ又は複数の露出面である。この方法は、インプリント組成物を１つ又は複数の基板上に配置、コーティング、又は他の方法で配置すること、インプリント組成物を、パターンを有するスタンプと接触させること、インプリント組成物をインプリント材料（例えば、ナノインプリントフィルム）に変換すること、及びインプリント材料からスタンプを除去することを含む。いくつかの例では、基板（例えば、ウエハ）は、ガラス、石英、ガラス基板又はガラスウエハなどの酸化ケイ素であり得るか、又はそれらを含み得る。他の例では、基板は、シリコン、シリコンゲルマニウム、プラスチック、及び／又は他の材料であるか、あるいはそれらを含むことができる。インプリント組成物は、約１．７～約２．０の屈折率を有することができる。スタンプ上の、そしてインプリントされた表面に転写されるパターンは、１次元パターン、２次元パターン、又は３次元パターンのいずれかである。
［００３２］１つ又は複数の実施形態では、ＮＩＬフィルムなどのインプリントされた表面を調製するための方法が提供される。インプリントされた表面は、ここで説明及び議論されているナノインプリントフィルムの１つ又は複数の露出面である。この方法は、インプリント組成物を１つ又は複数の基板上に配置、コーティング、又は他の方法で配置すること、インプリント組成物を、パターンを有するスタンプと接触させること、インプリント組成物をインプリント材料（例えば、ナノインプリントフィルム）に変換すること、及びインプリント材料からスタンプを除去することを含む。いくつかの例では、基板（例えば、ウエハ）は、ガラス、石英、ガラス基板又はガラスウエハなどの酸化ケイ素であり得るか、又はそれらを含み得る。他の例では、基板は、シリコン、シリコンゲルマニウム、プラスチック、及び／又は他の材料であるか、あるいはそれらを含むことができる。インプリント組成物は、約１．７～約２．０の屈折率を有することができる。スタンプ上の、そしてインプリントされた表面に転写されるパターンは、１次元パターン、２次元パターン、又は３次元パターンのいずれかである。
［００３３］図１Ａ～図１Ｆは、ここで説明及び議論される１つ又は複数の実施形態によるナノインプリントフィルムなどのナノ粒子を含むナノインプリントフィルムを調製しながら、複数の操作によって処理されるワークピースの断面図を示す。ナノインプリントフィルムは、インプリント処理によって基板上に形成される。インプリント処理は、基板１０２上にナノ粒子を含むインプリント組成物１０４を配置し、インプリント組成物１０４の上又は隣接してスタンプ１２０を位置合わせすることを含む（図１Ａ）。インプリント組成物１０４は、パターンを有するスタンプ１２０で刻印されるか、又は他の方法で該スタンプと接触させる（図１Ｂ～図１Ｃ）。インプリント組成物１０４は、ナノインプリントフィルム１０６に変換される（図１Ｄ）。いくつかの例では、熱及び／又は放射線（ＵＶ光）による硬化処理を使用して、インプリント組成物１０４をナノインプリントフィルム１０６に変換する。スタンプ１２０は、基板１０２上に配置されたままのナノインプリントフィルム１０６から除去される（図１Ｅ～図１Ｆ）。
［００３４］いくつかの例では、インプリント組成物は、スピンコーティング、ドロップキャスティング、ブレードコーティング、及び／又は他のコーティング処理によって基板上に配置される。インプリント組成物は、所定の厚さを有するフィルム又は層として基板上に配置される。インプリント組成物の厚さは、約５０ｎｍ、約８０ｎｍ、約１００ｎｍ、約１２０ｎｍ、約１５０ｎｍ、又は約２００ｎｍから約２５０ｎｍ、約３００ｎｍ、約４００ｎｍ、約５００ｎｍ、約６００ｎｍ、約８００ｎｍ、約１，０００ｎｍ、約１，２００ｎｍ、又はそれより厚い。例えば、インプリント組成物の厚さは、約５０ｎｍ～約１，０００ｎｍ、約１００ｎｍ～約１，０００ｎｍ、約２００ｎｍ～約１，０００ｎｍ、約４００ｎｍ～約１，０００ｎｍ、約５００ｎｍ～約１，０００ｎｍ、約６００ｎｍ～約１，０００ｎｍ、約８００ｎｍ～約１，０００ｎｍ、約５０ｎｍ～約６００ｎｍ、約１００ｎｍ～約６００ｎｍ、約２００ｎｍ～約６００ｎｍ、約４００ｎｍ～約６００ｎｍ、約５００ｎｍ～約６００ｎｍ、約５０ｎｍ～約４００ｎｍ、約１００ｎｍ～約４００ｎｍ、約２００ｎｍ～約４００ｎｍ、又は約３００ｎｍ～約４００ｎｍである。
［００３５］インプリント組成物は、インプリント組成物を熱、紫外光、赤外光、可視光、マイクロ波放射、及び／又はそれらの任意の組み合わせに曝露することによって、インプリント材料に変換させる。１つ又は複数の例では、インプリント組成物をインプリント材料に変換するとき、インプリント組成物を、約３００ｎｍ～約３６５ｎｍの波長を有する光源に暴露する。他の例では、インプリント組成物をインプリント材料に変換するとき、インプリント組成物を熱に曝し、約３０℃～約１００℃の温度で約３０秒～約１時間の期間維持する。いくつかの例では、インプリント組成物を熱に曝し、約５０℃～約６０℃の温度で約１分～約１５分の期間維持する。
［００３６］１つ又は複数の実施形態では、インプリント組成物中の１つ又は複数のアクリレートは、インプリント材料を生成（例えば、硬化又は別の方法で変換）しながら、重合及び／又はオリゴマー化することができる。
［００３７］以下は、ここで説明され議論される実施形態によって生成され得るインプリント組成物のいくつかの仮想例である。
［００３８］ここで説明されかつ議論される１つ又は複数の実施形態では、インプリント材料は、無機酸化物ナノ粒子（約１ｗｔ％～約９５ｗｔ％）、メタクリレート又はアクリレート又はクロロ－アクリレート結合剤（約０．１ｗｔ％～約１０ｗｔ％）、ジオール、脂肪酸、アミン等の高沸点成分（約０．１ｗｔ％～約５ｗｔ％）、最適粘度（約２３℃で約１ｃＰ～５０ｃＰ）のエーテル又はアセテート溶媒（約５ｗｔ％～約２０ｗｔ％）を含有するか、又は含む。インプリント材料は、異なる重量パーセンテージ（約１ｗｔ％～約５０ｗｔ％）で、可視領域において９０％を超える光透過性により、１．７を超える高屈折率を示し、約１％～約３０％（一部の例では１％未満）のフィーチャ収縮で、高解像度の大面積パターニングを可能にする。高屈折率材料と組み合わせたナノインプリントリソグラフィは、この機能材料を直接インプリントすることにより、印刷可能なデバイスを製造するためのユニークな方法を提供する。パターニングされたフィルムは、最終的に必要な光学機能を備えており、追加のエッチング工程は必要ない。このアプローチは、高度に制御されたマイクロ／ナノ構造を製造するためのトップダウンリソグラフィプロセスと、パターン化されたフィルムの特性を設計及び調整するためのボトムアップ合成化学アプローチの両方の利点を組み合わせたものである。
［００３９］ここに記載及び議論される他の実施形態では、無機ナノ粒子インプリント組成物が調製され、（約２３℃で）約１ｃＰ～約５０ｃＰの低粘度、高屈折率を有し、光学的に透明で加工が容易である。無機インプリント組成物は、約１ｗｔ％～約８０ｗｔ％の高沸点エーテル又はアセテートベースの溶媒中、コア－シェル（約２～約２０ｎｍ）であってもなくてもよい、球状又は立方体又は楕円形のナノ粒子を含むか、又は含有することができる。インプリント組成物は：１つ又は複数の、メタクリレート又はアクリレート結合剤（約０．１ｗｔ％～約１０ｗｔ％）、脂肪酸（約０．０５ｗｔ％～約５ｗｔ％）、アミン（約０．０５ｗｔ％～約５ｗｔ％）、ＰＥＧベースのモノマー（約０．１ｗｔ％～約１５ｗｔ％）、及び界面活性剤として作用するパーフルオロ分散剤又はシロキサン分散剤（約０．０５ｗｔ％～約５ｗｔ％）を含むか、又は含有することができる。最終的なインプリント組成物は、室温（約２３℃）で６ヶ月以上光学的に透明なままであり、ろ過の有無にかかわらず使用することができる。
［００４０］いくつかの実施形態では、スケーラブルな溶媒支援ソフトＮＩＬ法を使用して、ナノパターン化されたフィーチャ及び構造の広い領域を生成する。この形式のＮＩＬでは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）又はその他のシリコンスタンプを使用し、その多くは１つのシリコンマスターから作成でき、それぞれを何度も再利用できるため、コストを最小限に抑えることができる。したがって、インプリントされた構造の領域は、主に元のパターン化されたマスターのサイズによってのみ制限される。１００ｎｍ未満のフィーチャサイズは、ＰＤＭＳを使用して複製できる。簡単に言えば、インプリント組成物は、ろ過されたか又はそのまま、基板の表面上に分配される。基板を回転させて、約１００ｎｍ～約４００ｎｍの厚さを有するフィルムを生成する。ＰＤＭＳモールドは、スピンオンフィルムの表面上に置かれ、次いで約５０℃～約６０℃で熱的に硬化される。ＵＶ硬化は、約３００ｎｍ～約３６５ｎｍの波長の光源で、約１０Ｊｃｍ－２～約５０Ｊｃｍ－２のパワーで行われる。インプリント組成物を硬化させてインプリント材料を生成した後、ＰＤＭＳスタンプを格子の方向又は格子の反対方向に除去する。リリースされたスタンプは再び使用され、インプリントは熱及び／又はＵＶ処理によってさらに硬化し、材料を高密度化する。
［００４１］図２は、ここに記載され論じられる１つ又は複数の実施形態による、図１Ｆに示されるようなナノインプリントフィルム１０６を含む光学デバイス２００の正面図を示す。以下に説明する光学デバイス２００は、例示的な光学デバイスであることを理解されたい。１つ又は複数の実施形態では、光学デバイス２００は、拡張現実導波路コンバイナなどの導波路コンバイナである。他の実施形態では、光学デバイス２００は、メタサーフェスなどの平坦な光学デバイスである。光学デバイス２００は、複数のデバイス構造２０４を含む。デバイス構造２０４は、サブマイクロ寸法、例えば、１μｍ未満の臨界寸法などのナノサイズ寸法を有するナノ構造であってもよい。１つ又は複数の実施形態では、デバイス構造２０４の領域は、格子領域２０２ａ及び２０２ｂなどの１つ又は複数の格子２０２に対応する。１つ又複数の実施形態では、光学デバイス２００は、第１の格子領域２０２ａ及び第２の格子領域２０２ｂを含み、第１の格子領域２０２ａ及び２０２ｂのそれぞれは、複数のデバイス構造２０４を含む。
［００４２］格子２０２の深さは、ここに記載の実施形態では、格子領域２０２ａ及び２０２ｂにわたって変化し得る。いくつかの実施形態では、格子２０２の深さは、第１の格子領域２０２ａ及び第２の格子領域２０２ｂにわたって滑らかに変化し得る。１つ又は複数の例では、深さは、格子領域の１つにわたって約１０ｎｍ～約４００ｎｍの範囲であり得る。格子領域２０２ａは、いくつかの例では、所与の側で約２０ｍｍ～５０ｍｍの範囲であり得る。したがって、いくつかの例として、格子２０２の深さの変化の角度は、０．０００５度のオーダーであり得る。
［００４３］ここに記載の実施形態では、デバイス構造２０４は、レーザアブレーションを使用して作成することができる。ここで使用されるレーザアブレーションは、デバイス材料に３次元微細構造を生成するために、又はオプションとして、可変深さ構造プロセスの一部としてデバイス材料を覆う犠牲層に可変深さ構造を作成するために使用される。レーザアブレーションを使用して光学構造２０４を作成することにより、既存の方法よりも少ない処理操作と高い可変深度解像度が可能になる。
［００４４］本開示の実施形態はさらに、以下の段落１～４６の任意の１つ又は複数に関する：
［００４５］１．ナノ粒子；１つ又は複数の溶媒；表面リガンド；添加剤；及びアクリレートを含む、インプリント組成物。
［００４６］２．インプリント組成物は：約０．５ｗｔ％～約４０ｗｔ％のナノ粒子；約５０ｗｔ％～約９０ｗｔ％の溶媒；約５ｗｔ％～約４０ｗｔ％の表面リガンド；約０．０１ｗｔ％～約５ｗｔ％の添加剤；及び約０．１ｗｔ％～約１０ｗｔ％のアクリレートを含み、各ナノ粒子はコアとシェルを含み、コアは、酸化チタン、酸化ニオブ、又は酸化ジルコニウムを含み、シェルは、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、又はそれらの任意の組み合わせを含み、コアとシェルは異なる材料を含む。
［００４７］３．約０．５ｗｔ％～約４０ｗｔ％のナノ粒子；約５０ｗｔ％～約９０ｗｔ％の溶媒；約５ｗｔ％～約４０ｗｔ％の表面リガンド；約０．０１ｗｔ％～約５ｗｔ％の添加剤；及び約０．０１ｗｔ％～約５ｗｔ％の添加を含む、パラグラフ１に記載のインプリント組成物。
［００４８］４．約１ｗｔ％～約２５ｗｔ％のナノ粒子；約６０ｗｔ％～約８５ｗｔ％の溶媒；約６ｗｔ％～約３５ｗｔ％の表面リガンド；約０．０５ｗｔ％～約３ｗｔ％の添加剤；及び約０．３ｗｔ％～約８ｗｔ％のアクリレートを含む、パラグラフ１～３のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００４９］５．約５ｗｔ％～約２０ｗｔ％のナノ粒子；約６５ｗｔ％～約８０ｗｔ％の溶媒；約７ｗｔ％～約３１ｗｔ％の表面リガンド；約０．０９ｗｔ％～約１．５ｗｔ％の添加剤；及び約０．５ｗｔ％～約６ｗｔ％のアクリレートを含む、パラグラフ１～４のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００５０］６．ナノ粒子が、球形、楕円形、棒状、立方体、ワイヤ、円柱形、矩形、又はそれらの組み合わせからなる群から選択される形状を有する、パラグラフ１～５のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００５１］７．ナノ粒子が金属酸化物又はダイヤモンド材料を含む、パラグラフ１～６のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００５２］８．ナノ粒子が酸化ニオブを含む、パラグラフ１～７のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００５３］９．各ナノ粒子がコア及び１つ又は複数のシェルを含む、パラグラフ１～８のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００５４］１０．コアが酸化チタンを含み、シェルが酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、又はそれらの任意の組み合わせを含む、パラグラフ９に記載のインプリント組成物。
［００５５］１１．コアが酸化ニオブを含み、シェルが酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、又はそれらの任意の組み合わせを含む、パラグラフ９に記載のインプリント組成物。
［００５６］１２．コアが酸化ジルコニウムを含み、シェルが酸化ケイ素を含む、パラグラフ９に記載のインプリント組成物。
［００５７］１３．ナノ粒子及び／又はコアのそれぞれが、独立して、約２ｎｍ～約５００ｎｍの直径を有し、シェルが約０．１ｎｍ～約１００ｎｍの厚さを有する、パラグラフ１～１２のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００５８］１４．ナノ粒子及び／又はコアのそれぞれが、独立して、約５ｎｍ～約２００ｎｍの直径を有し、シェルが約０．５ｎｍ～約６０ｎｍの厚さを有する、パラグラフ１～１３のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００５９］１５．ナノ粒子及び／又はコアのそれぞれが、独立して、約１０ｎｍ～約１００ｎｍの直径を有し、シェルが約１ｎｍ～約１５ｎｍの厚さを有する、パラグラフ１～１４のいずれか一つ項に記載のインプリント組成物。
［００６０］１６．表面リガンドが、カルボン酸、エステル、アミン、アルコール、シラン、それらの塩、それらの錯体、又はそれらの任意の組み合わせを含む、パラグラフ１～１５のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００６１］１７．表面リガンドが、オレイン酸、ステアリン酸、プロピオン酸、安息香酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、メチルアミン、オレイルアミン、ブチルアミン、ベンジルアルコール、オレイルアルコール、ブタノール、オクタノール、ドデカノール、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、オクテニルトリメトキシシラン、オクテニルトリエトキシシラン、３－（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート、プロピルトリエトキシシラン、それらの塩、それらのエステル、それらの錯体、又はそれらの任意の組み合わせを含む、パラグラフ１～１６のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００６２］１８．表面リガンドが、ナノ粒子の重量に基づいて約８ｗｔ％～約５０ｗｔ％の濃度である、パラグラフ１～１７のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００６３］１９．溶媒が、ナノ粒子分散溶媒、インプリンティング溶媒、又はそれらの組み合わせを含む、パラグラフ１～１８のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００６４］２０．溶媒がナノ粒子分散溶媒を含み、ナノ粒子分散溶媒が、グリコールエーテル、アルコール、アセテート、それらのエステル、それらの塩、それらの誘導体、又は任意の それらの組み合わせを含む、パラグラフ１～１９のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００６５］２１．ナノ粒子分散溶媒が、ｐシリーズグリコールエーテル、ｅシリーズグリコールエーテル、又はそれらの組み合わせを含む、パラグラフ２０に記載のインプリント組成物。
［００６６］２２．ナノ粒子分散溶媒がプロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）を含む、パラグラフ２１に記載のインプリント組成物。
［００６７］２３．約０．５ｗｔ％～約２０ｗｔ％の濃度でナノ粒子分散溶媒を含む、パラグラフ２０に記載のインプリント組成物。
［００６８］２４．溶媒がインプリンティング溶媒を含み、インプリンティング溶媒がアルコール、エステル、それらの塩、又はそれらの組み合わせを含む、パラグラフ１～２３のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００６９］２５．インプリンティング溶媒が乳酸エチルを含む、パラグラフ２４に記載のインプリント組成物。
［００７０］２６．インプリント組成物が、約６０ｗｔ％～約９５ｗｔ％の濃度でインプリンティング溶媒を含む、パラグラフ２４又は２５に記載のインプリント組成物。
［００７１］２７．添加剤が、ジオール、３つ以上のアルコール基を有するアルコール、又はそれらの任意の組み合わせを含む、パラグラフ１～２６のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００７２］２８．添加剤が１，２－プロパンジオールを含む、パラグラフ２７に記載のインプリント組成物。
［００７３］２９．添加剤が、パーフルオロアルキルエーテル、ポリグリコール、脂肪酸、シラン、シロキサン、又はそれらの任意の組み合わせを含む、パラグラフ１～２８のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００７４］３０．添加剤が、フルオロ界面活性剤、フルオロ添加剤、及び／又はフルオロカーボン、グリコール酸エトキシレートオレイルエーテル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ジメチルジエトキシシラン、ポリジメチルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、シラノール末端ポリジメチルシロキサン、ビニル末端ポリジメチルシロキサン、それらの塩、それらのエステル、それらの錯体、又はそれらの任意の組み合わせを含む、パラグラフ１～２９のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００７５］３１．添加剤が、ナノ粒子の重量に基づいて約０．０１ｗｔ％～約２．５ｗｔ％の濃度である、パラグラフ１～３０のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００７６］３２．アクリレートが、メタクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、単官能性アクリレート、二官能性アクリレート、三官能性アクリレート、又は他の多官能性アクリレート、又はそれらの任意の組み合わせを含む、パラグラフ１～３１のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００７７］３３．アクリレートが、３－（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート（３－ＭＰＳ）、３－（トリメトキシシリル）プロピルアクリレート、ジ（エチレングリコール）メチルエーテルメタクリレート、エチレングリコールメチルエーテルメタクリレート、メタクリル酸２－エチルヘキシル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸、メタクリル酸ビニル、それらの塩、それらの錯体、又は任意の組み合わせを含む、パラグラフ１～３２のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００７８］３４．ナノ粒子の重量に基づいて、アクリレートが約０．０５ｗｔ％～約１０ｗｔ％の濃度である、パラグラフ１～３３のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００７９］３５．インプリント組成物が、２３℃の温度で測定した際の約１ｃＰ～約５０ｃＰの粘度を有する、パラグラフ１～３４のいずれか一つに記載のインプリント組成物。
［００８０］３６．パラグラフ１～３５のいずれか一つに記載のインプリント組成物を基板上に配置すること；インプリント組成物を、パターンを有するスタンプに接触させること；インプリント組成物をインプリント材料に変換すること；及びインプリント材料からスタンプを除去することを含む、インプリントされた表面を調製する方法。
［００８１］３７．熱、紫外光、赤外光、可視光、マイクロ波放射、又はそれらの任意の組み合わせに曝露することにより、インプリント組成物がインプリント材料に変換される、パラグラフ３６に記載の方法。
［００８２］３８．インプリント組成物をインプリント材料に変換することが、約３００ｎｍ～約３６５ｎｍの波長を有する光源にインプリント組成物を曝露することをさらに含む、パラグラフ３６又は３７に記載の方法。
［００８３］３９．インプリント組成物をインプリント材料に変換することが、インプリント組成物を約３０℃～約１００℃の温度で約３０秒～約１時間の期間加熱することをさらに含む、パラグラフ３６～３８のいずれか一つに記載の方法。
［００８４］４０．インプリント組成物をインプリント材料に変換することが、インプリント組成物を約５０℃～約６０℃の温度で約１分～約１５分の期間加熱することをさらに含む、パラグラフ３６～３９のいずれか一つに記載の方法。
［００８５］４１．インプリント組成物が、スピンコーティング、ドロップキャスティング、又はブレードコーティングによって基板上に配置される、パラグラフ３６～４０のいずれか一つに記載の方法。
［００８６］４２．インプリント組成物が、約５０ｎｍ～約１，０００ｎｍの厚さを有する層として基板上に配置される、パラグラフ３６～４１のいずれか一つに記載の方法。
［００８７］４３．インプリント組成物が、約１００ｎｍ～約４００ｎｍの厚さを有する層として基板上に配置される、パラグラフ３６～４２のいずれか一つに記載の方法。
［００８８］４４．インプリント組成物が、約１．７～約２．０の屈折率を有する、パラグラフ３６～４３のいずれか１つに記載の方法。
［００８９］４５．スタンプ上のパターンが、１次元パターン、２次元パターン、又は３次元パターンである、パラグラフ３６～４４のいずれか一つに記載の方法。
［００９０］４６．基板がガラスを含む、パラグラフ３６～４５のいずれか一つに記載の方法。
［００９１］上記は本開示の実施形態に関するものであるが、その基本的範囲から逸脱することなく他の及びさらなる実施形態を考案することができ、その範囲は特許請求の範囲によって決定される。ここに記載されているすべての文書は、このテキストと矛盾しない範囲で優先文書及び／又は試験手順を含め、参照により本書に援用される。前述の一般的な説明及び特定の実施形態から明らかなように、本開示の形態が例示及び説明されているが、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができる。したがって、本開示がそれによって限定されることを意図するものではない。同様に、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、米国法の目的で「含む」という用語と同義であると見なされる。同様に、構成、要素、又は要素のグループの前に移行句「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含んでいる）」がある場合は常に、同じ構成又は要素のグループで、構成、要素、又は要素の説明の前に「本質的にからなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」、「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」、「からなる群から選択される（ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｇｒｏｕｐ ｏｆ ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」、又は「である（ｉｓ）」という移行句を含む、又はその逆と見なすと理解される。
［００９２］特定の実施形態及び特徴を、一連の数値上限及び一連の数値下限を使用して説明してきた。別段の指示がない限り、任意の２つの値の組み合わせ、例えば、任意の下限値と任意の上限値の組み合わせ、任意の２つの下限値の組み合わせ、及び／又は任意の２つの上限値の組み合わせを含む範囲が企図されることを理解されたい。特定の下限、上限、及び範囲は、以下の１つ又は複数の請求項に記載されている。
Claims (20)
- ナノ粒子；
１つ又は複数の溶媒；
表面リガンド；
添加剤；及び
アクリレート
を含む、インプリント組成物。 - 約１重量パーセント（ｗｔ％）～約２５ｗｔ％の前記ナノ粒子；
約６０ｗｔ％～約８５ｗｔ％の前記溶媒；
約６ｗｔ％～約３５ｗｔ％の前記表面リガンド；
約０．０５ｗｔ％～約３ｗｔ％の前記添加剤；及び
約０．３ｗｔ％～約８ｗｔ％の前記アクリレート
を含む、請求項１に記載のインプリント組成物。 - 前記ナノ粒子が酸化ニオブ又はダイヤモンド材料を含み、前記ナノ粒子が約５ｎｍ～約２００ｎｍの直径を有する、請求項１に記載のインプリント組成物。
- 各ナノ粒子がコア及びシェルを含む、請求項１に記載のインプリント組成物。
- 前記コアが、酸化チタン、酸化ニオブ、又は酸化ジルコニウムを含み、前記シェルが、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、又はそれらの任意の組み合わせを含み、前記コアと前記シェルは異なる材料を含む、請求項４に記載のインプリント組成物。
- 前記コアが、約２ｎｍ～約５００ｎｍの直径を有し、前記シェルが、約０．１ｎｍ～約１００ｎｍの厚さを有する、請求項４に記載のインプリント組成物。
- 前記表面リガンドが、オレイン酸、ステアリン酸、プロピオン酸、安息香酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、メチルアミン、オレイルアミン、ブチルアミン、ベンジルアルコール、オレイルアルコール、ブタノール、オクタノール、ドデカノール、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、オクテニルトリメトキシシラン、オクテニルトリエトキシシラン、３－（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート、プロピルトリエトキシシラン、それらの塩、それらのエステル、それらの錯体、又はそれらの任意の組み合わせを含み、前記表面リガンドが、前記ナノ粒子の重量に基づいて、約８ｗｔ％～約５０ｗｔ％の濃度である、請求項１に記載のインプリント組成物。
- 前記溶媒がナノ粒子分散溶媒を含み、前記ナノ粒子分散溶媒は、グリコールエーテル、アルコール、アセテート、それらのエステル、それらの塩、それらの誘導体、又はそれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載のインプリント組成物。
- 前記ナノ粒子分散溶媒が、ｐ－シリーズグリコールエーテル、ｅ－シリーズグリコールエーテル、又はそれらの組み合わせを含み、前記インプリント組成物が約０．５ｗｔ％～約２０ｗｔ％の濃度の前記ナノ粒子分散溶媒を含む、請求項８に記載のインプリント組成物。
- 前記溶媒がインプリンティング溶媒を含み、前記インプリンティング溶媒は、アルコール、エステル、それらの塩、又はそれらの組み合わせを含み、前記インプリント組成物が約６０ｗｔ％～約９５ｗｔ％の濃度の前記インプリンティング溶媒を含む、請求項１に記載のインプリント組成物。
- 前記添加剤が、ジオール、３つ以上のアルコール基を有するアルコール、又はそれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載のインプリント組成物。
- 前記添加剤が、パーフルオロアルキルエーテル、ポリグリコール、脂肪酸、シラン、シロキサン、又はそれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載のインプリント組成物。
- 前記添加剤が、フルオロ界面活性剤、フルオロ添加剤、及び／又はフルオロカーボン、グリコール酸エトキシレートオレイルエーテル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ジメチルジエトキシシラン、ポリジメチルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、シラノール末端ポリジメチルシロキサン、ビニル末端ポリジメチルシロキサン、それらの塩、それらのエステル、それらの錯体、又はそれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載のインプリント組成物。
- 前記添加剤が、前記ナノ粒子の重量に基づいて、約０．０１ｗｔ％～約２．５ｗｔ％の濃度である、請求項１に記載のインプリント組成物。
- 前記アクリレートが、メタクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、単官能性アクリレート、二官能性アクリレート、三官能性アクリレート、若しくは他の多官能性アクリレート、又はそれらの任意の組み合わせを含み、前記アクリレートは、前記ナノ粒子の重量に基づいて、約０．０５ｗｔ％～約１０ｗｔ％の濃度である、請求項１に記載のインプリント組成物。
- ２３℃の温度で測定した際の約１ｃＰ～約５０ｃＰの粘度、及び約１．７～約２．０の屈折率を有する、請求項１に記載のインプリント組成物。
- 約０．５ｗｔ％～約４０ｗｔ％のナノ粒子；
約５０ｗｔ％～約９０ｗｔ％の溶媒；
約５ｗｔ％～約４０ｗｔ％の表面リガンド；
約０．０１ｗｔ％～約５ｗｔ％の添加剤；及び
約０．１ｗｔ％～約１０ｗｔ％のアクリレート
を含むインプリント組成物であって、
各ナノ粒子はコア及びシェルを含み、
前記コアは、酸化チタン、酸化ニオブ、又は酸化ジルコニウムを含み、
前記シェルは、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、又はそれらの任意の組み合わせを含み、及び
前記コアとシェルは異なる材料を含む、
前記インプリント組成物。 - ナノ粒子、溶媒、表面リガンド、添加剤、及びアクリレートを含むインプリント組成物を基板上に配置すること；
前記インプリント組成物を、パターンを有するスタンプと接触させること；
前記インプリント組成物をインプリント材料に変換すること；及び
前記インプリント材料から前記スタンプを除去すること
を含む、インプリントされた表面の調製方法。 - 前記インプリント組成物を前記インプリント材料に変換することが、前記インプリント組成物を、約３００ｎｍ～約３６５ｎｍの波長を有する光源に曝露することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
- 前記インプリント組成物を前記インプリント材料に変換することが、前記インプリント組成物を約５０℃～約６０℃の温度に、約１分～約１５分の期間加熱することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
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