JP6361303B2 - インプリント用モールドおよびインプリント装置 - Google Patents
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Description
このような問題を解決するために、インプリント装置のモールド保持部に複数個のモールドを保持し、1回のインプリント動作で複数の領域に対してインプリントを行い、このような同時複数インプリントをステップ&リピート方式で行うことにより、インプリント動作の回数を減らしてスループットを向上させることが提案されている(特許文献1)。
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、パターン形成の精度を維持しつつ被転写体の複数の領域へのパターン形成を高いスループットで可能とするインプリント用モールドとインプリント装置を提供することを目的とする。
本発明の他の態様として、前記単位転写領域の相互間において矩形の頂点同士が接するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記転写パターン部は、周囲の前記基材から突出した凸構造部の表面に設定されているような構成とした。
本発明の他の態様として、前記基材は、前記単位転写領域が設定されている面と反対側の面に複数の窪み部を有し、各転写パターン部は各窪み部に平面視上包含されるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記基材は、前記単位転写領域が設定されている面と反対側の面に、平面視において前記単位転写領域が設定されていない部位であって、複数の前記単位転写領域の設定位置に対する中心部位に支持部材嵌合用の穴部を備えるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記基材は、隣接する前記単位転写領域間にインクジェットヘッド挿入用の貫通穴部を備えるような構成とした。
本発明のインプリント装置は、本発明のインプリント用モールドを使用したパターン形成を簡便に実施することができる。
尚、図面は模式的または概念的なものであり、各部材の寸法、部材間の大きさの比等は、必ずしも現実のものと同一とは限らず、また、同じ部材等を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比が異なって表される場合もある。
[第1の実施形態]
図1は、本発明のインプリント用モールドの一実施形態を説明するための平面図であり、図2は、図1に示されるインプリント用モールドのI−I線における縦断面図である。図1および図2において、本発明のインプリント用モールド11は、基材13と、この基材13の一の面13aに格子形状に配置された矩形の複数(図示例では4個)の単位転写領域12A,12B,12C,12Dと、これらの各単位転写領域に位置する転写パターン部15と、を有している。単位転写領域12A,12B,12C,12Dは、相互間において矩形の辺が離間しており、また、転写パターン部15には凹凸構造16が設けられている。
矩形の単位転写領域12A,12B,12C,12Dは、配列基準となる格子形状のX方向の寸法がa、Y方向の寸法がbである矩形状で設定されている。図示例では単位転写領域の寸法aと寸法bを同じものとして示しているが、単位転写領域の寸法a、寸法bは特に制限されず、転写パターン部15の形状、寸法、被転写体の形状、寸法等を考慮して寸法a、寸法bを適宜設定することができる。
インプリント用モールド11の基材13は、光透過性が必要な場合には、例えば、石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス等のガラス類の他、サファイアや窒化ガリウム、更にはポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル、ポリプロピレン等の樹脂、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。また、基材13に光透過性が必要ではない場合には、上記の材料以外に、例えば、シリコンやニッケル、チタン、アルミニウム等の金属およびこれらの合金、酸化物、窒化物、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。
各単位転写領域12A,12B,12C,12Dに位置する凹凸構造16は、形成しようとする目的の凹凸構造に応じて適宜設定することができる。また、図2では、凹凸構造16として凹部を示しているが、凸部であってもよい。
尚、インプリント用モールド11における単位転写領域の数は、4個に限定されるものではない。
尚、インプリント用モールド11′における単位転写領域の数は、5個に限定されるものではなく、市松模様となるように単位転写領域を適宜配置することができる。
単位転写領域22A,22B,22C,22Dにおいても、上記の単位転写領域12A,12B,12C,12Dと同様に、隣接する単位転写領域間の間隔が、単位転写領域の幅の整数倍であることが好適である。
尚、インプリント用モールド21において、上述のインプリント用モールド11′のように、単位転写領域の相互間にて矩形の頂点同士が接するものであってもよい。
矩形の単位転写領域32A,32B,32C,32Dは、配列基準となる格子形状のX方向の寸法がa、Y方向の寸法がbである矩形状で設定されている。図示例では単位転写領域の寸法aと寸法bを同じものとして示しているが、単位転写領域の寸法a、寸法bは特に制限されず、転写パターン部35の形状、寸法、被転写体の形状、寸法等を考慮して寸法a、寸法bを適宜設定することができる。尚、図6、図7では、表面形状が矩形状である1個の凸構造部34の表面の全域が転写パターン部35として設定されているが、1個の凸構造部34の表面の一部の領域が転写パターン部35として設定されていてもよい。
インプリント用モールド31の基材33は、上述のインプリント用モールド11の基材13と同様とすることができる。また、凸構造部34が基材33の面33aから突出する高さ、凸構造部34の平面視形状、寸法は、単位転写領域を考慮して適宜設定することができる。さらに、基材33の厚みは、凸構造部34の突出高さ、基材32の強度、取り扱い適性等を考慮して設定することができ、例えば、300μm〜10mm程度の範囲で適宜設定することができる。また、図7では、凹凸構造36として凹部を示しているが、凸部であってもよい。
尚、インプリント用モールド31において、上述のインプリント用モールド11′のように、単位転写領域の相互間にて矩形の頂点同士が接するものであってもよい。
図8は、本発明のインプリント用モールドの他の実施形態を説明するための平面図であり、図9は、図8に示されるインプリント用モールドのIV−IV線における縦断面図である。図8および図9において、本発明のインプリント用モールド41は、基材43と、この基材43の一の面43aに格子形状に配置された矩形の複数(図示例では4個)の単位転写領域42A,42B,42C,42Dと、各単位転写領域内に位置する凸構造部44と、この凸構造部44の表面に設定された転写パターン部45と、転写パターン部45に設けられた凹凸構造46と、を有している。このような矩形の単位転写領域42A,42B,42C,42Dは、相互間において矩形の辺が離間している。また、基材43は、単位転写領域が設定されている面と反対側の面43bに、複数(図示例では4箇所)の窪み部47を有している。さらに、基材43は、単位転写領域が設定されている面と反対側の面43bに、平面視において単位転写領域間に位置するように複数(図示例では4個)のモールド調整部材係合用の溝部48を有している。
このようなインプリント用モールド41において、単位転写領域42A,42B,42C,42D、凸構造部44、転写パターン部45、窪み部47は、上述のインプリント用モールド31における単位転写領域32A,32B,32C,32D、凸構造部34、転写パターン部35、窪み部37と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。
このような本発明のインプリント用モールド41は、上述のインプリント用モールド11,11′,21,31と同様に、パターン形成の精度を維持しつつ被転写体の複数の領域へのパターン形成を高いスループットで可能とする。さらに、上記のように、単位転写領域毎に独立したモールド調整が可能であり、これにより、更に精度の高いパターン形成が可能となる。
尚、図示例では、モールド調整部材係合用の溝部48が有底穴であるが、基材43を貫通するものであってもよい。また、図9では、凹凸構造46として凹部を示しているが、凸部であってもよい。また、インプリント用モールド41において、上述のインプリント用モールド11′のように、単位転写領域の相互間で矩形の頂点同士が接するものであってもよい。
図12は、本発明のインプリント用モールドの他の実施形態を説明するための平面図であり、図13は、図12に示されるインプリント用モールドのVI−VI線における縦断面図である。図12および図13において、本発明のインプリント用モールド51は、基材53と、この基材53の一の面53aに格子形状に配置された矩形の複数(図示例では4個)の単位転写領域52A,52B,52C,52Dと、各単位転写領域内に位置する凸構造部54と、この凸構造部54の表面に設定された転写パターン部55と、転写パターン部55に設けられた凹凸構造56と、を有している。このような矩形の単位転写領域52A,52B,52C,52Dは、相互間において矩形の辺が離間している。また、基材53は、単位転写領域が設定されている面と反対側の面53bに、複数(図示例では4箇所)の窪み部57を有している。さらに、基材53は、単位転写領域間に位置する気体流路用の貫通孔59を有している。
このようなインプリント用モールド51において、単位転写領域52A,52B,52C,52D、凸構造部54、転写パターン部55、窪み部57は、上述のインプリント用モールド31における単位転写領域32A,32B,32C,32D、凸構造部34、転写パターン部35、窪み部37と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。
尚、図13では、凹凸構造56として凹部を示しているが、凸部であってもよい。
また、図15は、上記のインプリント用モールド51において、単位転写領域、凸構造部、窪み部、貫通孔の数、配置を変更した例を示す平面図である。図15において、インプリント用モールド51′は、基材53と、この基材53の一の面53aに格子形状に配置された矩形の複数(図示例では5個)の単位転写領域52A,52B,52C,52D,52Eと、各単位転写領域内に位置する凸構造部54と、この凸構造部54の表面に設定された転写パターン部55と、転写パターン部55に設けられた凹凸構造56と、を有している。さらに、基材53は、単位転写領域間に位置する4個の気体流路用の貫通孔59を有している。
このインプリント用モールド51′も、本発明のインプリント装置110のモールド保持部111に装着した際に、インプリント用モールド51′が有する4個の貫通孔59と、モールド保持部111が備える気体供給管113とが接続されることにより、上記のインプリント用モールド51と同様に、モールド51′の面53aと被転写体上の被成形樹脂材料との間の空間に、モールド51′の中心から周辺に向けて気流を作ることができる。
図16は、本発明のインプリント用モールドの他の実施形態を説明するための平面図であり、図17は、図16に示されるインプリント用モールドのVII−VII線における縦断面図である。図16および図17において、本発明のインプリント用モールド61は、基材63と、この基材63の一の面63aに格子形状に配置された矩形の複数(図示例では4個)の単位転写領域62A,62B,62C,62Dと、各単位転写領域内に位置する凸構造部64と、この凸構造部64の表面に設定された転写パターン部65と、転写パターン部65に設けられた凹凸構造66と、を有している。このような矩形の単位転写領域62A,62B,62C,62Dは、相互間において矩形の辺が離間している。また、基材63は、単位転写領域が設定されている面と反対側の面63bに、複数(図示例では4箇所)の窪み部67を有している。さらに、基材63は、単位転写領域が設定されている面と反対側の面63bに、平面視において単位転写領域の間であって、4個の単位転写領域62A,62B,62C,62Dに対する中心部位に位置するように支持部材嵌合用の穴部69を有している。
このようなインプリント用モールド61において、単位転写領域62A,62B,62C,62D、凸構造部64、転写パターン部65、窪み部67は、上述のインプリント用モールド31における単位転写領域32A,32B,32C,32D、凸構造部34、転写パターン部35、窪み部37と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。
尚、図17では、凹凸構造66として凹部を示しているが、凸部であってもよい。
このようにモールド保持部121にインプリント用モールド61を装着した後、被転写体保持部124に保持されている被転写体130上に被成形樹脂材料を供給し、モールド61と被転写体130とを近接させて、モールド61の各単位転写領域62A,62B,62C,62Dの転写パターン部65と被転写体130との間に被成形樹脂材料を展開し、その状態で被成形樹脂材料を硬化して樹脂層131を形成する。
このように、インプリント用モールド61では、モールド61と樹脂層131との離間を種々の形態で行うことができ、最適な剥離を行うことができる。
尚、図示例では、支持部材嵌合用の穴部69が有底穴であるが、基材63を貫通するものであってもよい。
図19は、本発明のインプリント用モールドの他の実施形態を説明するための平面図であり、図20は、図19に示されるインプリント用モールドのVIII−VIII線における縦断面図である。図19および図20において、本発明のインプリント用モールド71は、基材73と、この基材73の一の面73aに格子形状に配置された矩形の複数(図示例では4個)の単位転写領域72A,72B,72C,72Dと、各単位転写領域内に位置する凸構造部74と、この凸構造部74の表面に設定された転写パターン部75と、転写パターン部75に設けられた凹凸構造76と、を有している。このような矩形の単位転写領域72A,72B,72C,72Dは、相互間において矩形の辺が離間している。また、基材73は、単位転写領域が設定されている面と反対側の面73bに、複数(図示例では4箇所)の窪み部77を有している。さらに、基材73は、隣接する単位転写領域間に位置するインクジェットヘッド挿入用の貫通穴部78を有している。
このようなインプリント用モールド71において、単位転写領域72A,72B,72C,72D、凸構造部74、転写パターン部75、窪み部77は、上述のインプリント用モールド31における単位転写領域32A,32B,32C,32D、凸構造部34、転写パターン部35、窪み部37と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。
尚、インプリント用モールド71において、上述のインプリント用モールド11′のように、単位転写領域の相互間で矩形の頂点同士が接するものであってもよい。この場合、例えば、単位転写領域72Aと単位転写領域72Bとの間に位置するように、3個目のインクジェットヘッド挿入用の貫通穴部78を設けることができる。
図22は、本発明のインプリント用モールドの他の実施形態を説明するための平面図である。図22において、本発明のインプリント用モールド81は、基材83と、この基材83の一の面83aに格子形状に配置された矩形の複数(図示例では4個)の単位転写領域82A,82B,82C,82Dと、各単位転写領域内に位置する凸構造部84と、この凸構造部84の表面に設定された転写パターン部85と、転写パターン部85に設けられた凹凸構造86と、を有している。このような矩形の単位転写領域82A,82B,82C,82Dは、相互間において矩形の辺が離間している。また、基材83は、単位転写領域が設定されている面と反対側の面83bに、複数(図示例では4箇所)の窪み部87を有している。さらに、基材83は、隣接する単位転写領域間に位置するインクジェットヘッド挿入用の貫通穴部88と、単位転写領域間に位置する気体流路用の貫通孔89と、を有している。
このようなインプリント用モールド81において、単位転写領域82A,82B,82C,82D、凸構造部84、転写パターン部85、窪み部87は、上述のインプリント用モールド31における単位転写領域32A,32B,32C,32D、凸構造部34、転写パターン部35、窪み部37と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。
また、このインプリント用モールド81を構成するインクジェットヘッド挿入用の貫通穴部88は、図示例では2個設けられており、上述のインプリント用モールド71を構成するインクジェットヘッド挿入用の貫通穴部78と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。
また、気体流路用の貫通孔89は、図示例において4個の単位転写領域82A,82B,82C,82Dに対する中心部位に位置し、開口形状は円形である。このような気体流路用の貫通孔89は、上述のインプリント用モールド51を構成する気体流路用の貫通孔59と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。
上述のインプリント用モールド、インプリント装置の実施形態は例示であり、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。
次に、本発明のインプリント用モールドを用いたインプリント方法について説明する。
図23、図24は、本発明のインプリント用モールドを用いたインプリント方法の一例を説明するための工程図であり、上述の本発明のインプリント用モールド31を使用する例を示している。
このインプリント方法は、本発明のインプリント用モールド31を使用して、大面積の被転写体170の複数の領域にパターン形成を行うものである。図25は、被転写体170に画定された複数の領域を示す部分平面図であり、直交するX方向、Y方向の格子形状に画定された複数の領域を鎖線によって示している。図示例では、4箇所のS1からなる領域群、4箇所のS2からなる領域群、4箇所のS3からなる領域群、4箇所のS4からなる領域群が画定されている。一方、本発明のインプリント用モールド31は、図6および図7に示されるように、4個の矩形の単位転写領域32A,32B,32C,32Dが格子形状に配置されている。そして、モールド31の単位転写領域32A,32B,32C,32Dのうち、X方向(図6参照)に隣接する単位転写領域32Aと32Dとの間隔xは、被転写体170において、X方向(図25参照)に配列される領域のピッチPxと同じに設定されている。また、モールド31のY方向(図6参照)に隣接する単位転写領域32Aと32Bとの間隔yは、被転写体170において、Y方向(図25参照)に配列される領域のピッチPyと同じに設定されている。
同様のインプリント操作を、S2で示される4箇所の領域からY方向に隣接するS3で示される4箇所の領域(図25参照)で行い、さらに、S3で示される4箇所の領域からX方向(S1からS2への方向とは逆の方向)に隣接するS4で示される4箇所の領域(図25参照)で順次行う。これにより、S1〜S4で示される計16箇所の領域において、パターン形成が完了する。その後、被転写体170に画定された他の領域に対応して、上記のようなインプリント操作を繰り返すことにより、大面積の被転写体の複数の領域にパターン形成を行うことができる。
次に、本発明のインプリント用モールドを用いたレプリカモールドの作製について説明する。
図26は、本発明のインプリント用モールドを用いたレプリカモールドの作製方法の一例を説明するための工程図であり、上述の本発明のインプリント用モールド11を使用して、本発明のインプリント用モールド31をレプリカモールドとして作製する例を示している。
このモールドの作製方法では、基材33の一の面33aに設けられている4個の凸構造部34上に、レジスト材料の液滴を供給する。次いで、モールド11と基材33とを近接させて、モールド11の各単位転写領域12A,12B,12C,12Dの転写パターン部15と基材33の4個の凸構造部34との間に、レジスト材料の液滴を展開する。この状態でレジスト材料を硬化させてレジスト層201を形成する(図26(A))。次に、このレジスト層201とインプリント用モールド11を引き離し、レジスト層201の残膜を除去して、基材33の4個の凸構造部34上にレジストパターン202を形成する(図26(B))。その後、このレジストパターン202を介して基材33の4個の凸構造部34をドライエッチングすることにより、凹凸構造36を形成する。これにより、レプリカモールドとして、本発明のインプリント用モールド31が得られる(図26(C))。このインプリント用モールド31が備える凹凸構造36は、インプリント用モールド11が備える凹凸構造16の凹凸が反転した形状となる。
12A,12B,12C,12D,22A,22B,22C,22D,32A,32B,32C,32D,32E,42A,42B,42C,42D,52A,52B,52C,52D,52E,62A,62B,62C,62D,72A,72B,72C,72D,82A,82B,82C,82D…単位転写領域
13,23,33,43,53,63,73,83…基材
24,34,44,54,64,74,84…凸構造部
15,25,35,45,55,65,75,85…転写パターン部
16,26,36,46,56,66,76…凹凸構造
37,47,57,67,77,87…窪み部
48…モールド調整部材係合用の溝部
59,89…気体流路用の貫通孔
69…支持部材嵌合用の穴部
78,88…インクジェットヘッド挿入用の貫通穴部
100,110,120,140…インプリント装置
101,111,121,141…モールド保持部
102,112,124,142…被転写体保持部
103,104…モールド調整部材
113…気体供給管
122…モールド係止部
123…支持部材
143…開口部
Claims (11)
- 基材と、該基材の一の面に格子形状に配置された矩形の複数の単位転写領域と、前記単位転写領域内に位置する転写パターン部と、を有し、
前記複数の単位転写領域の相互間において前記矩形の辺が離間しており、
前記基材は、前記単位転写領域が設定されている面と反対側の面に、平面視において前記単位転写領域間に位置するようにモールド調整部材係合用の溝部を備え、該溝部の開口の平面視形状は矩形であり、該溝部の開口の矩形の対向する2辺は前記単位転写領域の矩形の辺と平行であることを特徴とするインプリント用モールド。 - 前記複数の単位転写領域の相互間における矩形の辺の間隔は、前記単位転写領域の幅の整数倍であることを特徴とする請求項1に記載のインプリント用モールド。
- 前記複数の単位転写領域の相互間において、前記単位転写領域の矩形の頂点同士が接することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のインプリント用モールド。
- 前記転写パターン部は、周囲の前記基材から突出した凸構造部の表面に設定されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のインプリント用モールド。
- 前記基材は、前記単位転写領域が設定されている面と反対側の面に複数の窪み部を有し、前記各転写パターン部は前記各窪み部に平面視上包含されることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のインプリント用モールド。
- 前記基材は、前記単位転写領域が設定されていない部位に気体流路用の貫通孔を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のインプリント用モールド。
- 前記貫通孔は、前記複数の単位転写領域に対する中心部位に位置する、あるいは、前記複数の単位転写領域の中の他の設定位置に対して中心に位置する1個の設定領域を中心とする同心円の円周上に等間隔で位置することを特徴とする請求項6に記載のインプリント用モールド。
- 前記基材は、前記単位転写領域が設定されている面と反対側の面に、平面視において前記単位転写領域が設定されていない部位であって、前記複数の単位転写領域の設定位置に対する中心部位に支持部材嵌合用の穴部を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のインプリント用モールド。
- 前記基材は、隣接する前記単位転写領域間にインクジェットヘッド挿入用の貫通穴部を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載のインプリント用モールド。
- 基材と、該基材の一の面に格子形状に配置された矩形の複数の単位転写領域と、前記単位転写領域内に位置する転写パターン部と、を有し、前記単位転写領域の相互間において矩形の辺が離間しており、前記基材は、前記単位転写領域が設定されている面と反対側の面に、隣接する前記単位転写領域間に位置するようにモールド調整部材係合用の溝部を備えるようなモールドを使用してインプリントを実施するインプリント装置において、
前記モールドを保持するためのモールド保持部と、被転写体を保持するための被転写体保持部と、を少なくとも備え、前記モールド保持部は、前記モールドの前記基材の周囲に当接可能であるモールド調整部材と、前記基材の前記モールド調整部材係合用の溝部の内壁に当接可能であるモールド調整部材とを有し、所望の前記モールド調整部材を作動させて前記モールドの前記基材を押圧することにより、前記モールドの前記単位転写領域毎に独立してモールド調整が可能であることを特徴とするインプリント装置。 - 基材と、該基材の一の面に格子形状に配置された矩形の複数の単位転写領域と、前記単位転写領域内に位置する転写パターン部と、を有し、前記単位転写領域の相互間において矩形の辺が離間しており、前記基材は、前記単位転写領域が設定されている面と反対側の面に、前記単位転写領域が設定されていない部位であって、複数の前記単位転写領域の設定位置に対する中心部位に支持部材嵌合用の穴部を備えるようなモールドを使用してインプリントを実施するインプリント装置において、
前記モールドを保持するためのモールド保持部と、被転写体を保持するための被転写体保持部と、を少なくとも備え、前記モールド保持部は前記モールドの前記基材の外側面を係止するモールド係止部と、支持部材嵌合用の前記穴部の壁面を押圧して係止する支持部材とを有することを特徴とするインプリント装置。
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