JP7475646B2 - Microstructure transfer device and microstructure transfer method - Google Patents
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Description
本発明は、表面にナノメートルオーダ等の微細な凹凸パターンが形成されたモールドを用いて、基板上に微細構造を反転転写する微細構造転写装置及び微細構造転写方法に関する。 The present invention relates to a microstructure transfer device and a microstructure transfer method that transfers a microstructure onto a substrate using a mold on whose surface a fine uneven pattern of nanometer order or the like is formed.
半導体製造に用いられる露光装置等の微細加工技術である紫外線/電子線リソグラフィは、設備価格が高価かつプロセスが複雑であり、製造にかかる時間とコストの改善等に問題があり、微細な凹凸パターンを形成したモールド(スタンパ或はテンプレート等とも称される)を樹脂材料などに直接転写するナノインプリントリソグラフィ(Nanoimprint Lithography,以下NILと称する)技術の進展により、シンプルな装置およびプロセスによって10nm~数100nmオーダの微細パターンを容易に実現できるとして装置価格や量産でのコストに優位性が高まってきた。例えば、特許文献1には、モールドに対し無電解メッキ法にて、モールドの表面に形成された微細な凹凸パターンを反転転写した微細構造体が開示されている。特に、特許文献1では得られた微細構造体の上面(微細な凹凸パターンが形成された面と反対側の面)に緩衝材を配し、微細な凹凸パターンの表面に剥離剤をコートしてスタンパを形成する旨記載されている。
Ultraviolet/electron beam lithography, a microfabrication technique used in exposure devices for semiconductor manufacturing, is expensive and has complex processes, and there are problems with improving the time and cost required for manufacturing. However, with the development of nanoimprint lithography (hereinafter referred to as NIL), which directly transfers a mold (also called a stamper or template) with a fine concave-convex pattern onto a resin material, etc., it has become possible to easily realize fine patterns on the order of 10 nm to several hundreds of nm using simple equipment and processes, and this has led to increased advantages in terms of equipment price and mass production costs. For example,
また、特許文献2では、加熱加圧転写での昇温・冷却サイクルにかかる時間を改善するため、スタンパの基板加圧面の断面積より基板加圧面を保持する部位の断面積を小さくしたNIL装置が提案されている。特許文献3には、基板を仮載置する仮載置面を備え徐々に基板載置面まで移動させる仮置き部材を設けることで、基板と基板載置ステージとのエアボイドによる位置ずれを防止し高精度な転写を可能としたNIL装置が開示されている。
特許文献4では、より高精度な転写を目的に、加熱加圧時に緩衝材を順次交換可能としたロールtoロール方式のNIL装置が提案されている。
また、特許文献5には、生産スループット向上し量産コストを下げることを目的に、転写ロールの回転速度を上昇しても正確に高精度にパターン転写可能とするように、多段に設けたローラによってスタンパを樹脂層に加熱加圧し転写する方式のNIL装置が開示されている。
また、光硬化性樹脂を用いるものとして、例えば、特許文献6には、紫外線硬化性樹脂からなる薄膜を用いたワークにモールドを押し付けて圧縮成形し、紫外光を照射しパターン転写するNIL装置であって、紫外光の光源として、紫外光と同時に熱線が連続的に放射されることのない光源を用いることで温度上昇を抑制するものが開示されている。また、特許文献7には、ロールtoロール方式にて、透明フィルムが接着固定される光硬化性転写層を有する光硬化性転写シートを送り出し、光硬化性転写層を露出させた後、スタンパにて押圧しUVランプより光照射し、スタンパの微細な凹凸パターンを転写するNIL装置が開示されている。
For example,
上述の特許文献1乃至特許文献6に開示されるNIL装置では、モールドを用いて基板を1枚毎にインプリントする構成である。しかしながら、モールドに直接接触するスタンプ方式であるため、モールドへの材料や異物付着によるモールドの損傷を招く虞がある。モールド製造に係る費用は極めて高価であり、且つモールド製造時間も長時間を要するため、モールドの使用回数を最小限にとどめる必要がある。また、モールドの段取り替え時におけるモールドの落下或は衝突等による、モールドの破損或は欠けが生ずる虞がある。
The NIL devices disclosed in the above-mentioned
そのため高価なマスタモールドを生産に使用することなく、マスタモールドによってソフト材料でレプリカモールドを形成し、レプリカモールドによって生産する方法が用いられている。しかしながら、レプリカモールドの交換頻度は、製品や材料により異なるものの、数百回毎に交換が必要であり、レプリカモールド(以下では、レプリカと称する)の交換と段取り作業に時間を要することから段取りコスト低減が望まれていた。
また、上述の特許文献7に開示されるNIL装置では、モールドを用いて中間スタンパ(レプリカ)を形成後、中間スタンパをピッチ送りし、中間スタンパにより基板を1枚毎にインプリントする構成である。従って、高価なモールドが、中間スタンパが形成される透明フィルムが接着固定される光硬化性転写層を有する光硬化性転写シートの下部に常時配される構成であるため、光硬化性転写シートから落下する異物等によりモールドを損傷する虞がある。
For this reason, a method is used in which a replica mold is formed from a soft material using a master mold, and then the replica mold is used for production, without using an expensive master mold for production. However, although the frequency of replacement of the replica mold varies depending on the product and material, it needs to be replaced every several hundred times, and because the replacement and setup work of the replica mold (hereinafter referred to as replica) takes time, there has been a demand for reducing the setup cost.
In addition, the NIL apparatus disclosed in the above-mentioned
更に近年のスマートフォンやタブレット端末等の比較的小型なディスプレイの急激な普及に伴い、液晶パネル等の製造装置は、より高いスループットで製造することが望まれている。また、テレビ用の表示パネル等では、画面大型化と高解像度化が加速し、更に高精細な次世代型ディスプレイが望まれている。 Furthermore, with the recent rapid spread of relatively small displays such as those used in smartphones and tablet devices, there is a demand for manufacturing equipment for liquid crystal panels and the like that can produce them with higher throughput. In addition, the trend for larger screens and higher resolution in television display panels and the like is accelerating, and there is a demand for even higher-definition next-generation displays.
そこで、本発明者らは、シート状体(フィルム)に複数のレプリカを固着し得る微細構造転写装置及び微細構造転写方法、また、シート状体に連続した複数のレプリカを用いて、連続的に基板にパターン形成し得る微細構造転写装置及び微細構造転写方法として、先に特願2019-147429号「微細構造転写装置及び微細構造転写方法」を提案している。
さらに、本発明者らの検討によれば、シート状体(フィルム)に複数のレプリカを固着する際と、シート状体に連続した複数のレプリカを用いて、連続的に基板にパターン形成する際とでは、下流ガイドロールの配置を異なる構成にすることにより、良品のレプリカを形成し、かつ、良品のパターンを形成することが可能であることを見出した。
本発明は、シート状体(フィルム)に複数の良品のレプリカを固着し得る微細構造転写装置及び微細構造転写方法を提供する。また、本発明は、シート状体に連続した複数のレプリカを用いて、連続的に基板に良品のパターン形成し得る微細構造転写装置及び微細構造転写方法を提供する。
Therefore, the inventors have previously proposed Patent Application No. 2019-147429, "Microstructure Transfer Apparatus and Microstructure Transfer Method," as a microstructure transfer apparatus and a microstructure transfer method capable of fixing multiple replicas to a sheet-like body (film), and a microstructure transfer apparatus and a microstructure transfer method capable of continuously forming a pattern on a substrate using multiple continuous replicas on a sheet-like body.
Furthermore, the inventors have discovered through their research that by configuring the downstream guide roll in a different manner when fixing multiple replicas to a sheet-like body (film) and when using multiple consecutive replicas on a sheet-like body to continuously form a pattern on a substrate, it is possible to form good replicas and good patterns.
The present invention provides a microstructure transfer device and a microstructure transfer method capable of fixing a plurality of non-defective replicas to a sheet-like body (film). The present invention also provides a microstructure transfer device and a microstructure transfer method capable of continuously forming non-defective patterns on a substrate using a plurality of consecutive replicas on the sheet-like body.
本発明は、上記課題を解決するため、特許請求の範囲に記載のように構成したものである。
より具体的には、本発明に係る微細構造転写装置及び微細構造転写方法は、例えば、可撓性を有するシート状体(フィルム)をインプリントロールにより微細凹凸パターンが形成された表面に光硬化性樹脂が塗布されたモールドに押圧し、前記モールドに押圧された前記シート状体(フィルム)に硬化光を照射し、前記光硬化性樹脂が硬化後に前記シート状体(フィルム)を前記モールドから剥離することにより前記シート状体(フィルム)に複数のレプリカを固着し、前記シート状体(フィルム)に固着された複数のレプリカのうち一のレプリカを前記インプリントロールにより前記シート状体(フィルム)を介して表面に光硬化性樹脂が塗布された基板に押圧し、前記基板に押圧された前記シート状体(フィルム)に硬化光を照射し、前記光硬化性樹脂が硬化後に前記シート状体(フィルム)を前記基板から剥離することにより、前記基板に前記レプリカの微細凹凸パターンを転写するようにした微細構造転写装置及び微細構造転写方法であって、前記シート状体(フィルム)または前記レプリカが固着されたシート状体を捲回し、前記シート状体(フィルム)または前記レプリカが固着されたシート状体を巻き出す巻出機と、複数のガイドロールを介して搬送される前記シート状体(フィルム)または前記レプリカが固着されたシート状体を巻き取る巻取機と、前記巻出機と前記巻取機の間に配され、前記モールドまたは前記基板を載置するステージと、少なくとも前記モールドまたは前記基板の両端部間を往復移動する前記インプリントロールと、前記硬化光を照射する硬化光照射器と、を備え、前記複数のガイドロールは、前記シート状体(フィルム)を前記モールドに対向させて、または前記レプリカが固着されたシート状体を前記基板に対向させて搬送するガイドロールであって、搬送方向において前記インプリントロールの上流側に位置する第1ガイドロールと、搬送方向において前記インプリントロールの下流側に位置する第2ガイドロールと、を備え、前記第2ガイドロールは、前記シート状体(フィルム)を前記インプリントロールにより前記モールドに押圧する際には、前記インプリントロールと所定の距離となる位置まで上流側に移動し、前記インプリントロールより上方に位置し、前記インプリントロールと共に等速にて移動するようにし、前記レプリカが固着されたシート状体を前記インプリントロールにより前記基板に押圧する際には、前記基板の下流側端部を超える位置にて前記レプリカが固着されたシート状体を前記基板に対して位置決めした位置に停止させておくようにしたものである。
In order to solve the above problems, the present invention is configured as described in the claims.
More specifically, the fine structure transfer device and the fine structure transfer method according to the present invention include, for example, pressing a flexible sheet-like body (film) against a mold having a fine concave-convex pattern formed on its surface and a photocurable resin applied thereto by an imprint roll, irradiating the sheet-like body (film) pressed against the mold with curing light, and after the photocurable resin has cured, peeling the sheet-like body (film) from the mold to fix multiple replicas to the sheet-like body (film), and then transferring one of the multiple replicas fixed to the sheet-like body (film) to the sheet-like body (film) by the imprint roll. a sheet-like body (film) pressed against a substrate having a surface coated with a photocurable resin via a roller, irradiating the sheet-like body (film) pressed against the substrate with curing light, and peeling the sheet-like body (film) from the substrate after the photocurable resin has cured, thereby transferring a fine concave-convex pattern of the replica to the substrate. The fine structure transfer device and method include a winding machine that winds up the sheet-like body (film) or the sheet-like body to which the replica is fixed and unwinds the sheet-like body (film) or the sheet-like body to which the replica is fixed; and a winding machine that winds up the sheet-like body (film) or the sheet-like body to which the replica is fixed, and unwinds the sheet-like body (film) or the sheet-like body to which the replica is fixed, and a winding machine that winds up ... a winding machine that winds up the sheet-like body to which the replica is fixed; a stage that is disposed between the unwinding machine and the winding machine and on which the mold or the substrate is placed; the imprint roll that moves back and forth between at least both ends of the mold or the substrate; and a curing light irradiator that irradiates the curing light, and the plurality of guide rolls are guide rolls that transport the sheet-like body (film) facing the mold or the sheet-like body to which the replica is fixed facing the substrate, the guide rolls being a first guide roll located upstream of the imprint roll in the transport direction, and a second guide roll located upstream of the imprint roll in the transport direction. and a second guide roll located downstream of the imprint roll, wherein when the sheet-like body (film) is pressed against the mold by the imprint roll, the second guide roll moves upstream to a position at a predetermined distance from the imprint roll, is located above the imprint roll, and moves at a constant speed together with the imprint roll, and when the sheet-like body with the replica fixed thereto is pressed against the substrate by the imprint roll, the sheet-like body with the replica fixed thereto is stopped at a position beyond the downstream end of the substrate and positioned relative to the substrate.
本発明によれば、シート状体(フィルム)に連続的に良品の複数のレプリカを固着し得る微細構造転写装置及び微細構造転写方法を提供することが可能となる。また、本発明によれば、シート状体に連続し固着した複数のレプリカを用いて、連続的に基板に良品のパターンを形成し得る。
例えば、シート状体に複数のレプリカを連続的に固着し得ることから、レプリカ形成のスループットの向上が図られる。また、仮に、シート状体に固着された複数のレプリカのうち、一のレプリカが使用限界に達した場合であっても、シート状体をピッチ送りすることのみで、次の新たなレプリカの使用が可能となることから、レプリカの交換と段取り作業におけるコストを低減できる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, it is possible to provide a microstructure transfer device and a microstructure transfer method capable of continuously fixing a plurality of non-defective replicas to a sheet-like body (film). Also, according to the present invention, it is possible to continuously form non-defective patterns on a substrate using the plurality of replicas continuously fixed to the sheet-like body.
For example, since multiple replicas can be continuously attached to the sheet, the throughput of replica formation can be improved. Even if one of the multiple replicas attached to the sheet reaches its limit of use, the next new replica can be used simply by feeding the sheet, thereby reducing the cost of replica replacement and setup work.
Problems, configurations and effects other than those described above will become apparent from the following description of the embodiments.
本明細書では、一つのモールド或は一つのモールドの表面に形成された微細な凹凸パターンを有する微細パターン領域を「セル」と称する。
また、本明細書では、モールド(金型)の微細パターンが転写されたレプリカにより、微細パターンが転写される被転写体としてガラス基板を一例として説明するが、これに限らず、被転写体として、樹脂基板或はフィルム基板等の様々なパネル材料の基板も含まれることは言うまでもない。すなわち、レプリカにより、微細パターンが転写される被転写体は、基板である。
In this specification, a fine pattern region having a fine concave-convex pattern formed on one mold or on the surface of one mold is referred to as a "cell."
In addition, in this specification, a glass substrate is described as an example of a transfer object onto which a fine pattern is transferred by a replica onto which a fine pattern of a mold (metal mold) is transferred, but the transfer object is not limited to this, and it goes without saying that the transfer object also includes substrates made of various panel materials such as resin substrates or film substrates. In other words, the transfer object onto which a fine pattern is transferred by a replica is a substrate.
先ず、本発明に至った経緯について説明する。本発明は、先の特願2019-147429号「微細構造転写装置及び微細構造転写方法」に記載の提案に加えて、以下の知見に基づいてなされたものである。
上述したように、本発明者らは、シート状体(フィルム)に複数のレプリカを固着する際と、シート状体に連続して固着した複数のレプリカを用いて、連続的に基板にパターン形成する際とでは、下流ガイドロールの配置を異なる構成にすることにより、良品のレプリカを形成し、かつ、良品のパターンを形成することが可能であることを見出した。
すなわち、レプリカ形成の際とパターン形成の際では樹脂の塗布量が異なる。レプリカ形成時、モールド(金型)上に塗布される樹脂は、インプリント硬化後の膜厚が、例えば、数μm~数十μmとなる必要がある。これはパターン形成の際にレプリカとして繰り返しインプリント動作に耐えうる寿命を確保するためである。
一方、パターン形成時、例えばガラス基板上に塗布される樹脂は、インプリント硬化後の膜厚が例えば100nm~150nmとなる。インプリントにより形成されるパターンの残膜を20nm以下に抑えドライエッチングによる加工性を高めるため薄く塗布するものである。このナノメートルオーダの厚みとなると、塗布した樹脂にレプリカを高い圧力で押し付けても、樹脂が流動できないため、薄くすることはできない。このため塗布量で残膜を制御する必要がある。
これらプロセス条件によりレプリカ形成時とパターン形成時の塗布量は大きく異なる。また、樹脂の塗布は、例えば、ガラス基板面内で複数のセルに分かれたパターン形状に塗布するため、スピンコートのように全面に広がる塗布方式とは異なる方式が用いられ、インクジェット方式等の塗布となる。
First, the background to the invention will be described. The present invention has been made based on the following findings in addition to the proposal described in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 2019-147429, "Microstructure Transfer Apparatus and Microstructure Transfer Method."
As described above, the inventors have discovered that by configuring the downstream guide roll in a different manner when fixing multiple replicas to a sheet-like body (film) and when continuously forming patterns on a substrate using multiple replicas continuously fixed to the sheet-like body, it is possible to form good replicas and good patterns.
That is, the amount of resin applied during replica formation differs from that during pattern formation. During replica formation, the resin applied onto the mold (metal mold) needs to have a film thickness of, for example, several μm to several tens of μm after imprint hardening. This is to ensure a lifespan that can withstand repeated imprint operations as a replica during pattern formation.
On the other hand, when forming a pattern, for example, the resin applied onto a glass substrate has a film thickness of, for example, 100 nm to 150 nm after imprint hardening. The resin is applied thinly to suppress the residual film of the pattern formed by imprinting to 20 nm or less and improve processability by dry etching. With a thickness on the order of nanometers, the resin cannot flow even if a replica is pressed against the applied resin with high pressure, so it cannot be made thinner. For this reason, it is necessary to control the residual film by the amount of application.
Depending on these process conditions, the amount of resin applied during replica formation and during pattern formation differs greatly. In addition, in order to apply the resin in a pattern shape divided into multiple cells within the glass substrate surface, a coating method other than a coating method that spreads over the entire surface, such as spin coating, is used, and an inkjet coating method is used instead.
パターン形成時と比較して塗布量が多いレプリカ形成時は、インクジェットにより微量に全面塗布しても、滴下樹脂同士がつながり、数ミリ程度の大きさの樹脂のかたまりが形成され分布する。フィルムを用いてロールインプリントする場合、フィルムをインプリントロールに巻き付け一定角度で持ち上げないと、フィルムの傾斜が低くなりインプリントロールから離れている樹脂の液滴にフィルムが先行して触り、空気の巻き込みが発生する可能性がある。このためレプリカ形成時はインプリントロールが走行する前方のフィルムを一定角度で持ち上げることが好ましい。
一方、パターン形成時は、ガラス基板とレプリカの位置決めをする必要があるため、フィルムに形成したレプリカを基板と平行に広げ、カメラによりレプリカおよび基板の位置関係を認識して、基板を載置しているステージを移動させ位置決めする(詳細は後述)。この後、インプリントロールによりインプリントを行うときに、レプリカ形成と同様にフィルムを一定角度まで動かすと、位置決めしたフィルムにずれが生じインプリント後の貼り合せ精度が悪くなる可能性がある。このため、パターン形成時はガラス基板と略平行に位置決めしたフィルム姿勢を維持したまま、フィルムを傾斜させずインプリントすることが好ましい。パターン形成時の樹脂の塗布量は極少量であることから、フィルム傾斜が少なくても気泡を巻き込むことはない。
During replica formation, where the amount of resin applied is greater than during pattern formation, even if a small amount is applied to the entire surface by inkjet, the dropped resin will connect to each other, forming and distributing resin clumps of about a few millimeters in size. When using a film for roll imprinting, if the film is not wrapped around the imprint roll and lifted at a fixed angle, the inclination of the film will be low and the film will touch the resin droplets that are separated from the imprint roll first, which may result in air being entrained. For this reason, during replica formation, it is preferable to lift the film in front of the imprint roll at a fixed angle.
On the other hand, when forming a pattern, it is necessary to position the glass substrate and the replica, so the replica formed on the film is spread parallel to the substrate, the positional relationship between the replica and the substrate is recognized by a camera, and the stage on which the substrate is placed is moved to position it (details will be described later). After this, when imprinting is performed by the imprint roll, if the film is moved to a certain angle as in replica formation, the positioned film may be misaligned, which may result in poor lamination accuracy after imprinting. For this reason, when forming a pattern, it is preferable to imprint the film without tilting it, while maintaining the film position approximately parallel to the glass substrate. Since the amount of resin applied during pattern formation is extremely small, air bubbles will not be entrapped even if the film is only slightly tilted.
これらより、微細構造転写装置は、レプリカ形成時は、フィルムを一定角度で持ち上げインプリントロールと下流ガイドロールが等速で移動する機能を備え、パターン形成時は、下流ガイドロールはインプリントロールと離れ、停止した状態でインプリントロールのみ移動する機能を備えることが好ましい。このためインプリントロールと下流ガイドロールの駆動が分かれていること(インプリントロールと下流ガイドロールの水平方向及び鉛直方向の位置制御が別個に行われること)が重要である。これらの検討により、本発明に至ったものである。 For these reasons, it is preferable that the microstructure transfer device has a function of lifting the film at a fixed angle during replica formation, and moving the imprint roll and downstream guide roll at a constant speed, and a function of separating the downstream guide roll from the imprint roll and moving only the imprint roll while the roll is stationary during pattern formation. For this reason, it is important that the imprint roll and downstream guide roll are driven separately (the horizontal and vertical positional control of the imprint roll and downstream guide roll is performed separately). These considerations led to the present invention.
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施例に係る実施例1の微細構造転写装置の概略構成を示す側面図であり、図2は、図1に示す微細構造転写装置の平面図である。図1及び図2に示す白抜き矢印は、シート状体(フィルム)4の搬送方向(供給方向)を示している。 Figure 1 is a side view showing the schematic configuration of a microstructure transfer device of Example 1 according to one embodiment of the present invention, and Figure 2 is a plan view of the microstructure transfer device shown in Figure 1. The white arrows shown in Figures 1 and 2 indicate the transport direction (supply direction) of the sheet-like body (film) 4.
(微細構造転写装置の構成)
図1に示すように、微細構造転写装置1は、上流側より、巻出しフィルム(シート状体)を捲回する巻出機5、巻出機5より送り出されるシート状体(フィルム)4を搬送するガイドロール3、シート状体(フィルム)4に空気を当ててフィルム表面に付着する塵埃を除去するドライクリーナ9、シート状体(フィルム)4を鉛直方向下方へと搬送する2つのガイドロール3、詳細後述するインプリントロール2に硬化光照射器8を介して上流側に配される上流側ガイドロール(第1ガイドロール)3a、硬化光照射器8、インプリントロール2、及びインプリントロール2に隣接しその下流側に配される下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bを備える。なおここで、硬化光照射器8は、硬化光として、例えば紫外線(紫外光)を照射する。
また、微細構造転写装置1は、下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bを通過するシート状体(フィルム)4を鉛直方向上方へと案内するガイドロール3、当該ガイドロール3よりシート状体(フィルム)4は水平に下流側へと搬送すると共に鉛直方向下方へとシート状体(フィルム)4を案内するガイドロール3、当該ガイドロール3をシート状体(フィルム)4が通過する際にモールド(金型)に形成された微細パターン領域の始端及び終端に相当する位置にマーカを付加するためレーザを照射するレーザーマーカ10、シート状体(フィルム)4に空気を当ててフィルム表面に付着する塵埃を除去するドライクリーナ9、ドライクリーナ9よりも下方に配される2つのガイドロール3、ダンサーロール7、クリーニングロール12、2つのガイドロール3、及びシート状体(フィルム)4を巻き取る巻取機6を備える。
(Configuration of Microstructure Transfer Device)
As shown in Fig. 1, the
The
クリーニングロール12は、対をなすクリーニングロールの表面(外周面)には、予め糊等が塗布されており、シート状体(フィルム)4が対をなすクリーニングロール12に挟まれ接触しつつ通過することにより、フィルム表面に付着する塵埃などを除去する。この際、詳細後述するレプリカは硬化されており、且つ、シート状体(フィルム)4に強固に固着されているため、対をなすクリーニングロール12を通過する際に、シート状体(フィルム)4からレプリカが離脱又は剥離することは無い。なお、本実施例では、微細構造転写装置1がクリーニングロール12を有する構成を示すが、クリーニングロール12の設置は任意で良い。すなわち、クリーニングロール12を有しない構成としても良い。
The cleaning
シート状体(フィルム)4は、可撓性であり、且つ、光を透過する性質を有する。ダンサーロール7は、図1において左右、すなわち、水平面内において前後に変位することにより、搬送されるシート状体(フィルム)4に対し所定の張力を付与する。例えば、各ガイドロールの直径の相違に基づき、仮に、巻出機5から所定の送り量(速度)にて、シート状体(フィルム)4が送り出された場合であっても、フィルムに撓みが生じ得る。しかしながら、ダンサーロール7が前後に変位しシート状体(フィルム)4の張力を調整することで、上述の撓みを防止することができる。
The sheet-like body (film) 4 is flexible and has the property of transmitting light. The
図1及び図2に示すように、微細構造転写装置1は、モールド(金型)14を載置し、水平面内においてX-Y方向に移動可能であると共に、回転方向(θ)に変位可能なステージ11を備える。モールド(金型)14の表面に形成された微細凹凸パターンに、予め光硬化性樹脂であるレジンが塗布されており、図示しないロボットアーム等の搬送機構により、ステージ11への搬入(ロード)及びステージ11からの搬出(アンロード)が行われる(図2の矢印)。なお、ステージ11には、例えば、真空チャックが設けられており、載置されるモールド(金型)14を、真空チャックによりステージ11上に固定する。
As shown in Figures 1 and 2, the
また、図2に示すように、微細構造転写装置1は、上流側ガイドロール(第1ガイドロール)3aと硬化光照射器8の間に、両端がガントリー13に移動可能に支持される撮像部支持部18の2箇所、シート状体(フィルム)4の幅方向に沿って相互に離間し保持される2つの上流側撮像部17aを備える。また、インプリントロール2と下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bの間に、両端がガントリー13に移動可能に支持される撮像部支持部18の2箇所、シート状体(フィルム)4の幅方向に沿って相互に離間し保持される2つの下流側撮像部17bを備える。これら、上流側撮像部17a及び下流側撮像部17bとして、例えば、CCD等が用いられる。上流側撮像部17a及び下流側撮像部17bは、後述するシート状体(フィルム)4の位置決め時において、レーザーマーカ10により付加されたシート状体(フィルム)4上の4箇所のマーカ検出に用いられる。下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bとステージ11の間に、フィルムクランプ16が設けられている。
2, the
(レプリカ形成時における微細構造転写装置の動作)
図3A乃至図3Eはレプリカ形成時における各工程を示している。図3Aに示す撮像部による位置合わせ工程では、下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bは、ステージ11に載置されるモールド(金型)14の表面と所定の間隔を維持しつつ下流側へと、ステージ11の端部を超える位置まで移動する。また、上流側撮像部17a及び下流側撮像部17bは、それぞれ、シート状体(フィルム)4の鉛直方向上方であって、モールド(金型)14の表面の微細パターン領域の始端(シート状体(フィルム)4の搬送方向における上流側の端部)及び微細パターン領域の終端(シート状体(フィルム)4の搬送方向における下流側の端部)に相当する位置まで移動する。そして、上流側撮像部17a及び下流側撮像部17bは、搬送されるシート状体(フィルム)4に付加されたマーカを検出すると、巻取機6はシート状体(フィルム)4の巻取動作を停止する。
(Operation of the microstructure transfer device during replica formation)
3A to 3E show each process during replica formation. In the alignment process by the imaging unit shown in FIG. 3A, the downstream guide roll (second guide roll) 3b moves downstream while maintaining a predetermined distance from the surface of the mold (metal mold) 14 placed on the
次に、図3Bに示すフィルムクランプ及びインプリントロール押圧工程では、先ず、フィルムクランプ16が下降しシート状体(フィルム)4をクランプする。これにより、シート状体(フィルム)4は固定される。また、インプリントロール2が下降しシート状体(フィルム)4を押圧する。この状態で下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bは、鉛直方向上方に配されるガイドロール3と共に上流側へと移動し、インプリントロール2と所定の距離となる位置で停止する。
Next, in the film clamp and imprint roll pressing process shown in FIG. 3B, first, the
図3Cに示すナノインプリント動作工程では、インプリントロール2がシート状体(フィルム)4を押圧しつつ、且つ、下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bと等速にて下流側へと移動する。このとき、図4Cに示す例では、硬化光照射器8は、インプリントロール2及び下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3b及びその鉛直方向上方に配されるガイドロール3に追従するよう移動する。インプリントロール2が下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bと等速にて下流側へと移動することにより、これらの位置関係、すなわち、距離は一定に保たれるため、シート状体(フィルム)4のパス長さは変化することが無く、インプリントロール2がシート状体(フィルム)4を押圧しつつ移動しても、シート状体(フィルム)4に付与される張力は変動しない。
In the nanoimprint operation process shown in FIG. 3C, the
図3Dに示す硬化光照射工程では、上述のように、硬化光照射器8は、インプリントロール2に追従するよう下流側へ移動するため、紫外線(硬化光)を照射しつつ下流側へと移動し、微細パターン領域を有するモールド(金型)14の表面に予め塗布された光硬化性樹脂は、インプリントロール2による押圧力と協働し、シート状体(フィルム)4に固着する。これにより、シート状体(フィルム)4に、モールド(金型)14の表面に形成された微細な凹凸パターンが反転転写される。従って、本実施例では、ナノインプリント動作工程と硬化光照射工程とが同時に実行される。
次に、図3Eに示す剥離工程では、インプリントロール2は、下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3b及びその鉛直方向上方に配されるガイドロール3と等速にて上流側へと移動することにより、シート状体(フィルム)4に固着されたレプリカが均一な状態にて、モールド(金型)14の表面より剥離される。すなわち、シート状体(フィルム)4に固着されたレプリカ及びモールド(金型)14に損傷を与えることなく剥離することが可能となる。
3D , as described above, the curing
3E, the
以上のように、本実施例の微細構造転写装置1によれば、インプリントロール2が下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3b及びその鉛直方向上方に配されるガイドロール3と等速にて、下流側及び上流側へと往復移動することで、容易にレプリカを形成することが可能となる。
As described above, according to the
続いて、図4A乃至図4Kを用いて、上流側ガイドロール(第1ガイドロール)3a、インプリントロール2及び下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bの動作について詳細に説明する。図4Aに示すように、下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bは下流側へと移動し、モールド(金型)14の下流側端部を超える位置にて停止する。このとき、上流側ガイドロール(第1ガイドロール)3aと下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bの軸心間の距離L1は、例えば4000mmである。また、モールド(金型)14の表面に形成された微細凹凸パターンの存在領域である微細パターン領域の長さL2は、例えば65inch等である。上流側ガイドロール(第1ガイドロール)3a、インプリントロール2及び下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bの間を搬送されるシート状体(フィルム)4の鉛直方向上方には、2つの上流側撮像部17a及び2つの下流側撮像部17bが位置付けられており、レーザーマーカ10により予めシート状体(フィルム)4に付加された、微細パターン領域の始端及び終端に対応する位置のマーカを検出する。なお、シート状体(フィルム)4の搬送は、一つのセルに相当する長さ分、巻取機6の駆動によりピッチ送りされている。
Next, the operation of the upstream guide roll (first guide roll) 3a, the
図4Bに示すように、4箇所のマーカが、上流側撮像部17a及び下流側撮像部17bにより検出されると、当該検出された4箇所のマーカを基準として、モールド(金型)14を載置するステージ11が、例えば、回転方向(θ)に回転し、4箇所のマーカと微細パターン領域の始端及び終端が重なるよう位置決めされる。位置決めの確認についても、上流側撮像部17a及び下流側撮像部17bによる撮像画像に基づき実行される。
位置決めが完了すると、図4Cに示すように縦断面が略L字状のフィルムクランプ16がシート状体(フィルム)4をモールド(金型)14の表面に押圧しクランプする。また、上流側ガイドロール(第1ガイドロール)3aもクランプする。
4B, when the four markers are detected by the
4C, a
次に、図4Dに示すように、インプリントロール2が下降し、図4Eに示すように、それまで、モールド(金型)14の下流側端部を超える位置にて停止していた下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bは、インプリントロール2と所定の位置関係となるよう、上流側へと移動する。このとき、下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bは、インプリントロール2よりも鉛直方向上方に位置し、上流側ガイドロール(第1ガイドロール)3aよりも上方に位置する。従って、インプリントロール2により押圧される位置から下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bにかかるシート状体(フィルム)4は、モールド(金型)14の表面と所定の角度ΘR1をなすことになる。すなわち、下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bの位置は、インプリントロール2の位置に対し、鉛直方向および水平方向とも位置制御を行い、所定の角度ΘR1をなすことになる。これにより、パターン形成時と比較して塗布量が多いレプリカ形成時は、インプリントロール2から離れている樹脂の液滴にシート状体(フィルム)4が先行して触ることがなくなり、空気の巻き込みの発生を防止することができる。インプリントロール2により押圧される位置から下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bにかかるシート状体(フィルム)4が、モールド(金型)14の表面となす角度ΘR1は、塗布する樹脂の量に応じて設定され、また、実験等により空気の巻き込みの発生が防止できることを確認しておく。また、この角度ΘR1は、量産時の歩留り向上に寄与することも確認しておくことが望ましい。さらに、剥離時における角度ΘR2についても量産時の歩留り向上に寄与することを実験等により確認しておくことが望ましい。
Next, as shown in FIG. 4D, the
図4Fに示すように、インプリントロール2は、シート状体(フィルム)4を押圧しつつ、下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bと等速にて、モールド(金型)14の下流側端部を超える位置まで移動する。インプリントロール2と下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bとが等速にて移動することにより、これらの位置関係は一定のまま下流側へと移動することにより、シート状体(フィルム)4に付与される張力の変動は生じない。ここで、例えば、インプリントロール2及び下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bの移動速度は、150mm/sである。
As shown in FIG. 4F, the
続いて、図4Gに示すように、硬化光照射器8が、フィルムクランプ16の真上まで下降する。そして、硬化光照射器8は、モールド(金型)14の表面の微細パターン領域に予め塗布され、インプリントロール2による押圧力によりシート状体(フィルム)4に圧着された光硬化性樹脂に、シート状体(フィルム)4の上方より紫外線(硬化光)を照射しつつ、モールド(金型)14の下流側端部を超える位置に位置するインプリントロール2の近傍まで移動する。これにより、光硬化性樹脂は硬化し、シート状体(フィルム)4にモールド(金型)14の表面に形成された微細凹凸パターンが反転転写される。
Next, as shown in FIG. 4G, the curing
図4Iに示すように、次に、フィルムクランプ16は上昇し、モールド(金型)14より退避する。そして、インプリントロール2は、下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bと共に、等速にて上流へと移動を開始する。図4Jに示すように、下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bと共に、等速にてインプリントロール2が上流側へと移動することにより、シート状体(フィルム)4に固着されたレプリカは均一の状態にて、モールド(金型)14の表面に形成された微細凹凸パターンより剥離される。インプリントロール2がモールド(金型)14の上流側端部近傍に達するまで、上流側ガイドロール(第1ガイドロール)3aはクランプされ続ける。最後に、図4Kに示されるように、インプリントロール2がモールド(金型)14の上流側端部近傍に達すると、上流側ガイドロール(第1ガイドロール)3aはクランプから開放され、インプリントロール2及び下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bは上昇し、シート状体(フィルム)4に固着された1セル分のレプリカが得られる。
As shown in FIG. 4I, the
図示しないが、その後、巻取機6は、少なくとも1セル分の長さ(ピッチ)のシート状体(フィルム)4を巻き取ることで、巻出機5は、シート状体(フィルム)4をピッチ送りする。その後、図4A乃至図4Kに示す動作を繰り返す(ステップ・アンド・リピート)ことにより、シート状体(フィルム)4に、同一のモールド(金型)14より転写された複数のレプリカを固着する。
Although not shown, the
なお、上述の図3A乃至図3Eにおいては、ナノインプリント動作工程と硬化光照射工程とを同時に実行する場合を示したが、図4A乃至図4Kにおいては、ナノインプリント動作工程完了後に硬化光照射工程を実行する構成としている点が異なる。このように、ナノインプリント動作工程と硬化光照射工程とを同時に実行しても、或は、ナノインプリント動作工程完了後に硬化光照射工程を実行してもどちらでも良い。また、硬化光照射工程に係わるタクトは、光硬化性樹脂の光硬化特性、樹脂の塗布量、フィルムおよび基板材料との固着特性等による照射プロセス特性(照射速度・照射エネルギー等)に依存し、図示されない硬化光照射器制御機構により、照射開始タイミング、硬化光照射器移動速度および照射時間を任意にコントロールできる。 Note that, while the above-mentioned FIGS. 3A to 3E show a case where the nanoimprint operation process and the curing light irradiation process are performed simultaneously, the difference between the two is that the curing light irradiation process is performed after the nanoimprint operation process is completed in the configuration of FIGS. 4A to 4K. In this way, it is possible to perform the nanoimprint operation process and the curing light irradiation process simultaneously, or to perform the curing light irradiation process after the nanoimprint operation process is completed. In addition, the tact time related to the curing light irradiation process depends on the irradiation process characteristics (irradiation speed, irradiation energy, etc.) due to the photocuring characteristics of the photocurable resin, the amount of resin applied, and the adhesion characteristics of the film and substrate material, and the irradiation start timing, curing light irradiator movement speed, and irradiation time can be arbitrarily controlled by a curing light irradiator control mechanism (not shown).
図5は、レプリカ形成時のプロセスの概要を示す図であって、(A)はフィルム位置合わせ、(B)は押圧(インプリント)、(C)は硬化光照射、(D)は剥離、及び(E)はレプリカ形成完了時を示す図である。図5(A)では表面に微細凹凸パターンが形成されたモールド(金型)14に予め光硬化性樹脂であるレジン19が塗布された状態で、シート状体(フィルム)4を位置合わせする。その後、図5(B)ではインプリントロール2によりシート状体(フィルム)4をレジン19に押圧しつつ下流側へと移動する。図5(C)では、レジン19に圧着されたシート状体(フィルム)4に、硬化光照射器8より紫外線(硬化光)を照射しつつ、硬化光照射器8は下流側へと移動する。図5(D)では、インプリントロール2が上流側へと移動することにより、硬化後のレジンが固着されたシート状体(フィルム)4がモールド(金型)14より剥離される。図5(E)では、完全にモールド(金型)14より剥離することにより、シート状体(フィルム)4に固着されたレプリカ20が形成される。
Figure 5 is a diagram showing an overview of the process during replica formation, where (A) is film alignment, (B) is pressing (imprinting), (C) is curing light irradiation, (D) is peeling, and (E) is a diagram showing the completion of replica formation. In Figure 5(A), a sheet-like body (film) 4 is aligned in a state in which a
(ガラス基板へのパターン形成時における微細構造転写装置の動作)
以下に、微細構造転写装置1により、ガラス基板へレプリカによる微細凹凸パターンを形成(転写)する動作について説明する。図6は、図1に示す微細構造転写装置の概略構成を示す側面図であって、ガラス基板へレプリカによる微細凹凸パターン転写時の側面図であり、図7は、図6に示す微細構造転写装置の平面図である。上述の図1及び図2と異なる点は、ステージ11に、モールド(金型)14が載置される構成に代えて、ガラス基板15を載置する構成としたことにある。よって、ここでは、図6及び図7についての説明を省略する。
(Operation of the microstructure transfer device when forming a pattern on a glass substrate)
The operation of forming (transferring) a fine concave-convex pattern by replica to a glass substrate by the fine
パターン形成は上述のレプリカ形成の際の各工程と略同様であるが図3B~図3Cにおける下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bの位置が異なる。すなわち、上述の図3Aの工程において、ステージ11に、予め光硬化性樹脂が塗布されたガラス基板15が載置され、このガラス基板15に対向して、シート状体(フィルム)4に固着された微細凹凸パターンを表面に有するレプリカが配置され、ガラス基板15と、シート状体(フィルム)4に固着された微細凹凸パターンを表面に有するレプリカとの位置決めがなされる。そして、インプリントロール2によりインプリントを行うときに、レプリカ形成と同様にフィルムを一定角度まで動かすと、位置決めしたフィルムにずれが生じインプリント後の貼り合せ精度が悪くなる可能性がある。このため、図8Aに示すように、第2ガイドロール3bを、ガラス基板15の下流側端部を超える位置にてレプリカが固着されたシート状体20をガラス基板15に対して位置決めした位置に停止させておく。そして、パターン形成時はガラス基板15と略平行に位置決めしたフィルム姿勢を維持したまま、シート状体20をレプリカ形成の際のようには傾斜させずに(すなわちΘP1<ΘR1の状態かつ略平行に近づくように)、インプリントロール2によりガラス基板15の光硬化性樹脂へ押圧しつつ、インプリントロール2を下流側に移動する。また、インプリントロール2に追従するよう、紫外線(硬化光)を照射しつつ下流側へ移動する硬化光照射器8により、ガラス基板15の光硬化性樹脂が硬化され、図3Eに示すように、硬化された光硬化性樹脂を有するガラス基板15よりレプリカを剥離することで、ガラス基板15の表面に、微細凹凸パターンが形成される。
The pattern formation is substantially the same as each step in the replica formation described above, but the position of the downstream guide roll (second guide roll) 3b in FIG. 3B to FIG. 3C is different. That is, in the step of FIG. 3A described above, a
また、上述の図4A乃至図4K(但し、図4E~図4Fを除く)に示した、上流側ガイドロール(第1ガイドロール)3a、インプリントロール2、及び下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bの動作についても、予め光硬化性樹脂が塗布されたモールド(金型)14に代えて、予め光硬化性樹脂が塗布されたガラス基板15とし、上述の上流側ガイドロール(第1ガイドロール)3a、インプリントロール2、及び下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bの動作により、シート状体(フィルム)4に固着されたレプリカの微細凹凸パターンをガラス基板15上に形成(転写)するものである。なお、図4Eに対応する工程では、図8Aに示すように、下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bは上流側に移動することなく、ガラス基板15と略平行に位置決めしたフィルム姿勢を維持したまま、シート状体(フィルム)4をレプリカ形成の際のようには傾斜させずに(すなわちΘP1<ΘR1の状態かつ略平行に近づくように)、インプリントロール2によりガラス基板15の光硬化性樹脂へ押圧しつつ、インプリントロール2を下流側に移動する。
その後、インプリントロール2の移動に追従もしくは、インプリントロール2の移動後、紫外線(硬化光)を照射しつつ下流側へ移動する硬化光照射器8により、ガラス基板15の光硬化性樹脂が硬化される。そして所定の角度ΘP2による剥離動作により、ガラス基板へパターン形成を行う。このとき剥離角度ΘP2を大きくすることで、剥離速度アップに対し剥離性を向上することができ、生産タクトの向上に寄与できる。そのため量産時の歩留り向上に寄与できるように、実験等により確認のうえ剥離角度ΘP2を決めておき、インプリントロール2の位置に対し、下流側ガイドロール(第2ガイドロール)3bの鉛直方向および水平方向の位置調整を行うことで、所定の角度ΘP2をなす様に制御する。すなわちレプリカ形成の際は、関連する角度としてΘP1<ΘR1かつΘR1<ΘR2が好ましい。また、パターン形成の際は、ΘP1<ΘR1かつΘP1<ΘP2が好ましい。
Furthermore, as for the operations of the upstream guide roll (first guide roll) 3a, the
Thereafter, the photocurable resin of the
なお、レプリカを使用限界数、例えば、数百回に達した時点で、巻取機6は、少なくとも1セル分の長さ(ピッチ)のシート状体を巻き取ることで、巻出機5は、シート状体をピッチ送りする。これにより、新たなレプリカにより、再度、図4A乃至図4Kの動作を繰り返し、複数のガラス基板15上にレプリカの微細凹凸パターンを転写しパターン形成するものである。
When the replica reaches its limit of usage, for example several hundred times, the
このように、シート状体をピッチ送りすることのみで、新たなレプリカへの交換が可能となるため、レプリカ交換と段取り作業におけるコストを低減できる。 In this way, a new replica can be replaced simply by feeding the sheet material in a pitch, reducing the costs of replica replacement and setup work.
また、同一の微細構造転写装置1にてレプリカを連続的に複数シート状体に固着でき、且つその後、ガラス基板へレプリカを用いてパターン形成することが可能となるため。スループットの向上を図ることが可能となる。
In addition, the same
図8Bは、ガラス基板へのパターン形成時のプロセスの概要を示す図であって、(A)はレプリカ位置合わせ、(B)は押圧(インプリント)、(C)は硬化光照射、(D)は剥離、及び(E)はガラス基板へのパターン形成完了時を示す図である。図8B(A)では予め表面に光硬化性樹脂であるレジン19が塗布されたガラス基板15に、シート状体(フィルム)4に固着されたレプリカ20を位置合わせする。その後、図8B(B)ではインプリントロール2によりシート状体(フィルム)4に固着されたレプリカ20を、レジン19が塗布されたガラス基板15に押圧しつつ下流側へと移動する。図8B(C)では、ガラス基板15上のレジン19へ、シート状体(フィルム)4に固着されるレプリカ20を透過して、硬化光照射器8より紫外線(紫外光)を照射しつつ、硬化光照射器8は下流側へと移動する。図8B(D)では、インプリントロール2が上流側へと移動することにより、硬化後のレジン19を有するガラス基板15より、シート状体(フィルム)4に固着されるレプリカ20が剥離される。図8B(E)では、完全にガラス基板15よりシート状体(フィルム)4に固着されたレプリカ20を剥離することにより、ガラス基板15上にレプリカの微細凹凸パターンが形成される。
Figure 8B is a diagram showing an overview of the process when forming a pattern on a glass substrate, where (A) is replica alignment, (B) is pressing (imprinting), (C) is curing light irradiation, (D) is peeling, and (E) is a diagram showing the completion of pattern formation on the glass substrate. In Figure 8B (A), the
なお、本実施例では、微細構造転写装置1にて、シート状体(フィルム)4に連続的に複数のレプリカ20を固着させた後、予め光硬化性樹脂が塗布されたガラス基板15にレプリカ20により、微細凹凸パターンを転写(形成)する構成としたが、必ずしもこれに限られるものでは無い。例えば、本実施例の微細構造転写装置1にて、シート状体(フィルム)4に連続的に複数のレプリカ20を固着させた後、当該レプリカを用いて他の装置にてガラス基板にレプリカの微細凹凸パターンを転写する構成としても良い。
In this embodiment, the
本実施例によれば、シート状体に連続的に複数のレプリカを固着し得る微細構造転写装置及び微細構造転写方法を提供することが可能となる。
また、本実施例によれば、シート状体に連続的に複数のレプリカを固着し得ることから、レプリカ形成のスループットの向上が図られる。
また、仮に、本実施例の微細構造転写装置にて、レプリカ形成とガラス基板上へのレプリカの微細凹凸パターンの転写によるパターン形成を行えば、シート状体に固着された複数のレプリカのうち、一のレプリカが使用限界に達した場合であっても、シート状体をピッチ送りすることのみで、次の新たなレプリカの使用が可能となることから、レプリカの交換と段取り作業におけるコストを低減できる。
According to this embodiment, it is possible to provide a fine structure transfer device and a fine structure transfer method capable of continuously fixing a plurality of replicas to a sheet-like body.
Furthermore, according to this embodiment, since a plurality of replicas can be continuously fixed to the sheet-like body, the throughput of replica formation can be improved.
Furthermore, if replica formation and pattern formation by transferring the fine concave-convex pattern of the replica onto a glass substrate are performed using the microstructure transfer device of this embodiment, even if one of the multiple replicas fixed to the sheet-like body reaches its limit of use, it is possible to use a new replica simply by feeding the sheet-like body by a certain pitch, thereby reducing the costs of replica replacement and setup work.
図9は、本発明の他の実施例に係る実施例2の微細構造転写装置の平面図である。図9に示すように、本実施例では、レプリカ連続形成装置21、光硬化性樹脂塗布機構22、レプリカ形状検査装置31、及びパターン形成装置41にて構成した点が実施例1と異なる。特に、レプリカ形成用にレプリカ連続形成装置21を設け、当該レプリカ連続形成装置21にモールド(金型)に光硬化性樹脂を塗布する光硬化性樹脂塗布機構22を設けた点が異なり、更に、ガラス基板上にレプリカを用いて微細凹凸パターンを形成する前に、レプリカの形状を検査するレプリカ形状検査装置31を設けた点が実施例1と異なる。実施例1と同様の構成要素に同一符号を付し、以下では実施例1と重複する説明を省略する。
9 is a plan view of a microstructure transfer device of Example 2 according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, this embodiment differs from Example 1 in that it is configured with a replica continuous forming
図9に示すように、レプリカ連続形成装置21の構成は、上述の実施例1に示した微細構造転写装置1とほぼ同様である。モールド(金型)14をステージへ搬入する前に、光硬化性樹脂塗布機構22にて、モールド(金型)14の表面に形成された微細凹凸パターンに光硬化性樹脂を塗布する。なお、光硬化性樹脂塗布機構22として、例えば、インクジェットプリンタなどが用いられる。光硬化性樹脂が塗布されたモールド(金型)14は、ステージに載置され、インプリントロール2、ガイドロール3、巻出機5及び巻取機6等の動作により、上述の実施例1と同様に、シート状体(フィルム)4に連続的に複数のレプリカ20が固着される。
As shown in FIG. 9, the configuration of the replica continuous forming
レプリカ連続形成装置21にて形成されたレプリカ20は、レプリカ形状検査装置31に送られ、レプリカ20に形成(転写)された微細凹凸パターンに、欠陥或は不良が生じていないか検査が実行される。レプリカ形状検査装置31に用いられる形状検査装置としては、例えば、原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope:AFM)、或は、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)、光学式検査装置であるスキャットロメトリ(Scatterometory)等を用いることができる。中でもAFMを用いることが望ましい。
The
レプリカ形状検査装置31にて、不良レプリカと判定された場合には、不良が特定されたセルの情報(配置、不良内容等)を認識し、図示しない記憶部に記憶する。レプリカ形状検査装置31とパターン形成装置41は、ネットワーク等を介して、不良セルの不良情報を共有する。
When the replica
パターン形成装置41は、上流装置から搬入される光硬化性樹脂が塗布されたガラス基板15をパターン形成装置41へと搬送する、或は、パターン形成装置41にて微細凹凸パターンが形成されたガラス基板15を下流装置へ搬送する搬送機構42を備える。また、パターン形成装置41は、搬送機構42より搬入される光硬化性樹脂が塗布されたガラス基板15をガントリー13内に収容し、そこから、上述の実施例1に示した微細構造転写装置1と同様の巻出機5及び巻取機6、更には図示しない各種ロールを備え、レプリカ20の微細凹凸パターンを、ガラス基板15にパターン形成(転写)する。
The
本実施例によれば、レプリカ連続形成装置21にてシート状体に複数のレプリカを連続的に固着できることから、実施例1と同様に、レプリカ交換の段取り時間を低減することが可能となる。
また、本実施例によれば、レプリカ形状検査装置31にて不良判定されたセルをパターン形成装置41にて、自動的にスキップすることができ、良品のレプリカのみを用いた微細凹凸パターン形成が可能となるため、微細凹凸パターンが表面に形成されたガラス基板の歩留まりを向上することが可能となる。
According to this embodiment, since a plurality of replicas can be continuously fixed to a sheet-like body by the replica continuous forming
Furthermore, according to this embodiment, cells that are determined to be defective by the replica
図10は、本発明の他の実施例に係る実施例3の微細構造転写装置の平面図である。本実施例では、微細構造転写装置がレプリカ用光硬化性樹脂塗布機構及びガラス基板用光硬化性樹脂塗布機構を備える点が実施例1及び実施例2と異なる。実施例1及び実施例2と同様の構成要素に同一符号を付し、以下では重複する説明を省略する。 Figure 10 is a plan view of a microstructure transfer device of Example 3 according to another embodiment of the present invention. This example differs from Examples 1 and 2 in that the microstructure transfer device includes a mechanism for applying a photocurable resin for replicas and a mechanism for applying a photocurable resin for glass substrates. Components similar to those in Examples 1 and 2 are given the same reference numerals, and duplicated explanations will be omitted below.
図10に示すように、微細構造転写装置1aは、ガントリー13を挟んでその両側にそれぞれ、レプリカ用光硬化性樹脂塗布機構22a及びガラス基板用光硬化性樹脂塗布機構22bを備える。ここで、図10において、微細構造転写装置1aの長さ方向をX方向、微細構造転写装置1aの幅方向をY方向と定義する。ステージ11に載置されガントリー13内に搬入されるモールド(金型)14が位置する側に配されるレプリカ用光硬化性樹脂塗布機構22aは、Y方向に往復移動可能であって、ステージ11に載置されガントリー13内に搬入されるモールド(金型)14に光硬化性樹脂を塗布するよう構成されている。また、ステージ11に載置されガントリー13内に搬入されるガラス基板15が位置する側に配されるガラス基板用光硬化性樹脂塗布機構22bは、Y方向に往復移動可能であって、ステージ11に載置されガントリー13内に搬入されるガラス基板15に光硬化性樹脂を塗布するよう構成されている。これら、レプリカ用光硬化性樹脂塗布機構22a及びガラス基板用光硬化性樹脂塗布機構22bとして、例えば、インクジェットプリンタ等が用いられる。
As shown in FIG. 10, the
次に、レプリカ形成プロセスにおける微細構造転写装置1aの動作について説明する。図11Aは、レプリカ形成プロセスにおけるモールドのステージへのセット状態を示す図である。図11Aに示すように、ステージ11にモールド(金型)14がセット(載置)される。このとき、レプリカ用光硬化性樹脂塗布機構22aは、初期位置に待機している。図11Bは、レプリカ形成プロセスにおける光硬化性樹脂塗布及びモールド位置決め状態を示す図である。レプリカ用光硬化性樹脂塗布機構22aは、Y方向に移動し、ステージ11に載置されるモールド(金型)14がガントリー13内に搬入される位置に移動する。レプリカ用光硬化性樹脂塗布機構22aは、ステージ11に載置されるモールド(金型)14がガントリー13内に搬入される際に、モールド(金型)14の表面に光硬化性樹脂を塗布する。図11Cは、レプリカ形成プロセスにおけるレプリカ連続形成状態を示す図である。図11Cでは、上述の実施例1に示したように、図示しないシート状体(フィルム)に、モールド(金型)14の表面に形成された微細凹凸パターンが反転転写されたレプリカが形成される。図11Dは、レプリカ形成プロセスにおけるモールド戻し状態を示す図である。レプリカ形成後、モールド(金型)14はステージ11に載置された状態にてガントリー外へと搬出される。
Next, the operation of the
次に、ガラス基板へのパターン形成プロセスにおける微細構造転写装置1aの動作について説明する。図12Aは、ガラス基板へのパターン形成プロセスにおけるガラス基板のステージへのセット状態を示す図である。図12Aに示すように、ステージ11にガラス基板15がセット(載置)される。このとき、ガラス基板用光硬化性樹脂塗布機構22bは、初期位置に待機している。図12Bは、ガラス基板へのパターン形成プロセスにおける光硬化性樹脂塗布及びガラス基板位置決め状態を示す図である。図12Bに示すように、ガラス基板用光硬化性樹脂塗布機構22bは、Y方向に移動し、ステージ11に載置されるガラス基板15のうちパターン形成が行わる領域であってガントリー13内に搬入される位置に移動する。ガラス基板用光硬化性樹脂塗布機構22bは、ステージ11に載置されるガラス基板15がガントリー13内に搬入される際に、ガラス基板15のうちパターン形成が行わる領域に光硬化性樹脂を塗布する。図12Cは、ガラス基板へのパターン形成プロセスにおけるパターン連続形成状態を示す図である。ガントリー13内で、ステージ11にされるガラス基板15のうち、ガラス基板用光硬化性樹脂塗布機構22bにより光硬化性樹脂が塗布された領域に対しレプリカ20の微細凹凸パターンが形成(転写)される。図12Dは、ガラス基板へのパターン形成プロセスにおけるガラス基板戻し状態を示す図である。ガラス基板15へのパターン形成後、ガラス基板15はステージ11に載置された状態にてガントリー外へと搬出される。
Next, the operation of the
本実施例によれば、レプリカ形成プロセス時及びガラス基板へのパターン形成プロセス時において、それぞれ独立に動作可能なレプリカ用光硬化性樹脂塗布機構22a及びガラス基板用光硬化性樹脂塗布機構22bを備えることにより、同一の微細構造転写装置1aにて、光硬化性樹脂の塗布から、レプリカ連続形成、更にはガラス基板15へのパターン形成までを行うことが可能となり、作業性が向上する。
According to this embodiment, by providing a mechanism for applying photocurable resin for
図13は、本発明の他の実施例に係る実施例4の微細構造転写装置の正面図(図1及び図6におけるA方向矢視図)であり、図14は、図13におけるA方向矢視図である。本実施例では、インプリントロールの外周面にウレタンゴムライニングを有し、インプリントロールの直上にバックアップロール機構を設けた点が実施例1乃至実施例3と異なる。 Figure 13 is a front view of a microstructure transfer device according to Example 4 of the present invention (viewed in the direction of the arrow A in Figures 1 and 6), and Figure 14 is a view in the direction of the arrow A in Figure 13. This example differs from Examples 1 to 3 in that the outer peripheral surface of the imprint roll has a urethane rubber lining and a backup roll mechanism is provided directly above the imprint roll.
図13に示すように、本実施例の微細構造転写装置は、インプリントロール2の長手方向の両端部付近の上方にそれぞれ配される一対のZ軸駆動部51、及びそれぞれのZ軸駆動部51の下方に配され、荷重を監視するためのロードセル52を備える。また、図14に示すように、インプリントロール2は、その外周面にウレタンゴムライニング56を有し、インプリントロール2の直上にバックアップロール機構55を備える。図13に示すように、バックアップロール機構55は、インプリントロール2の長手方向に沿って、所定の間隔にて離間し複数設けられている。これら複数のバックアップロール機構により、高さ及び押圧力を個別に調整可能である。なお、図13に示す例ではステージ11にモールド(金型)14が載置された状態、すなわち、シート状体(フィルム)4に連続的に複数のレプリカを固着する場合をしているが、ガラス基板15にレプリカを用いて微細凹凸パターンを転写する場合においては、ステージ11にガラス基板15が載置される。
As shown in FIG. 13, the microstructure transfer device of this embodiment includes a pair of Z-
本実施例によれば、バックアップロール機構55によりインプリントロール2の高さ及び押圧力を個別に調整できることから、インプリントロール2自体の撓みを抑制することが可能となる。
また、更に、バックアップロール機構55によりインプリントロール2の高さ及び押圧力を個別に調整できることから、インプリントロール2によりシート状体(フィルム)をモールド(金型)に対し柔軟に追従し均一な圧力でインプリントすることが可能となる。
According to this embodiment, since the height and pressing force of the
Furthermore, since the height and pressing force of the
また、更に、バックアップロール機構55によりインプリントロール2の高さ及び押圧力を個別に調整できることから、複数のモールド(金型)使用時における、モールド(金型)間の相互段差を吸収し、柔軟に追従し均一な圧力でインプリントすることが可能となる。また、更に、高粘度な樹脂材料に対し、バックアップロール機構55により均一に圧力を伝達することで高精度なインプリントすることが可能となる。また、更に、インプリント完了し光硬化性樹脂の硬化後、剥離性の悪いフィルムや固着力が強い光硬化性樹脂に対し、バックアップロール機構55によりにより剥離時のローラ逃げを防止すると共に均一な剥離力(張力)により確実にフィルム剥離することが可能となる。
Furthermore, since the height and pressing force of the
なお、図13では、バックアップロール機構55をインプリントロール2の長手方向に沿って、所定の間隔にて離間し複数設ける構成としたが、必ずしもこれに限られるものでは無く、インプリントロール2の長手方向の任意の一箇所に配する構成としても良い。また、バックアップロール機構55の設置数は、適宜必要に応じて設定すれば良い。
また、バックアップロール機構55の設置時の配列は、図示された1列に限られるものでは無い。例えば、インプリントロール2の外周上に2列、3列等、複数列、バックアップロール機構55を配する構成としても良い。
13, a configuration is shown in which a plurality of
In addition, the arrangement of the
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various modified examples. For example, the above-described embodiments have been described in detail to clearly explain the present invention, and are not necessarily limited to those having all of the configurations described. It is also possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. It is also possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with the configuration of another embodiment.
1,1a・・・微細構造転写装置
2・・・インプリントロール
3・・・ガイドロール
3a・・・上流側ガイドロール(第1ガイドロール)
3b・・・下流側ガイドロール(第2ガイドロール)
4・・・シート状体(フィルム)
5・・・巻出機
6・・・巻取機
7・・・ダンサーロール
8・・・硬化光照射器
9・・・ドライクリーナ
10・・・レーザーマーカ
11・・・ステージ
12・・・クリーニングロール
13・・・ガントリー
14・・・モールド(金型)
15・・・ガラス基板
16・・・フィルムクランプ
17a・・・上流側撮像部
17b・・・下流側撮像部
18・・・撮像部支持部
19・・・レジン
20・・・レプリカ
21・・・レプリカ連続形成装置
22・・・光硬化性樹脂塗布機構
22a・・・レプリカ用光硬化性樹脂塗布機構
22b・・・ガラス基板用光硬化性樹脂塗布機構
31・・・レプリカ形状検査装置
41・・・パターン形成装置
42・・・搬送機構
51・・・Z軸駆動部
52・・・ロードセル
55・・・バックアップロール機構
56・・・ウレタンゴムライニング
1, 1a...
3b: downstream guide roll (second guide roll)
4...Sheet-like body (film)
5: Unwinder 6: Winder 7: Dancer roll 8: Curing light irradiator 9: Dry cleaner 10: Laser marker 11: Stage 12: Cleaning roll 13: Gantry 14: Mold (metal mold)
15: Glass substrate 16:
Claims (5)
前記シート状体に固着された複数のレプリカのうち一のレプリカを前記インプリントロールにより前記シート状体を介して表面に光硬化性樹脂が塗布された基板に押圧し、前記基板に押圧された前記シート状体に硬化光を照射し、前記光硬化性樹脂が硬化後に前記シート状体を前記基板から剥離することにより、前記基板に前記レプリカの微細凹凸パターンを転写するようにした微細構造転写装置であって、
前記シート状体または前記レプリカが固着されたシート状体を捲回し前記シート状体または前記レプリカが固着されたシート状体を巻き出す巻出機と、
複数のガイドロールを介して搬送される前記シート状体または前記レプリカが固着されたシート状体を巻き取る巻取機と、
前記巻出機と前記巻取機の間に配され、前記モールドまたは前記基板を載置するステージと、
少なくとも前記モールドまたは前記基板の両端部間を往復移動する前記インプリントロールと、
前記硬化光を照射する硬化光照射器と、を備え、
前記複数のガイドロールは、前記シート状体を前記モールドに対向させて、または前記レプリカが固着されたシート状体を前記基板に対向させて搬送するガイドロールであって、搬送方向において前記インプリントロールの上流側に位置する第1ガイドロールと、搬送方向において前記インプリントロールの下流側に位置する第2ガイドロールと、を備え、
前記第2ガイドロールは、
前記シート状体を前記インプリントロールにより前記モールドに押圧する際には、前記インプリントロールと所定の距離となる位置まで上流側に移動し、前記インプリントロールより上方に位置し、前記インプリントロールと共に等速にて移動するようにし、
前記レプリカが固着されたシート状体を前記インプリントロールにより前記基板に押圧する際には、前記基板の下流側端部を超える位置にて前記レプリカが固着されたシート状体を前記基板に対して位置決めした位置に停止させておくようにしたことを特徴とする微細構造転写装置。 a flexible sheet-like body is pressed against a mold having a fine concave-convex pattern formed on a surface thereof by an imprint roll and a photocurable resin applied thereto, the sheet-like body pressed against the mold is irradiated with curing light, and after the photocurable resin has cured, the sheet-like body is peeled off from the mold, thereby fixing a plurality of replicas to the sheet-like body;
A microstructure transfer device which presses one of the replicas fixed to the sheet-like body by the imprint roll through the sheet-like body onto a substrate having a surface coated with a photocurable resin, irradiates the sheet-like body pressed against the substrate with curing light, and after the photocurable resin has cured, peels the sheet-like body from the substrate, thereby transferring a microrelief pattern of the replica to the substrate,
an unwinder that winds the sheet-like body or the sheet-like body to which the replica is fixed and unwinds the sheet-like body or the sheet-like body to which the replica is fixed;
a winding machine that winds up the sheet-like body or the sheet-like body to which the replica is fixed, the sheet-like body being transported via a plurality of guide rolls;
a stage disposed between the unwinder and the winder, on which the mold or the substrate is placed;
the imprint roll reciprocating between at least both ends of the mold or the substrate;
A curing light irradiator that irradiates the curing light,
the plurality of guide rolls are guide rolls that transport the sheet-like body facing the mold, or the sheet-like body to which the replica is fixed facing the substrate, and include a first guide roll located upstream of the imprint roll in the transport direction, and a second guide roll located downstream of the imprint roll in the transport direction;
The second guide roll is
when the sheet-like body is pressed against the mold by the imprint roll, the imprint roll is moved upstream to a position at a predetermined distance from the imprint roll, and is positioned above the imprint roll and moves together with the imprint roll at a constant speed;
A microstructure transfer device characterized in that when the sheet-like body to which the replica is fixed is pressed against the substrate by the imprint roll, the sheet-like body to which the replica is fixed is stopped at a position beyond the downstream end of the substrate and positioned relative to the substrate.
前記インプリントロールが前記シート状体または前記レプリカが固着されたシート状体を押圧しつつ移動する場合、前記モールド又は前記基板の端部のうち前記シート状体または前記レプリカが固着されたシート状体の搬送方向において上流側に位置する端部に前記シート状体または前記レプリカが固着されたシート状体をクランプするフィルムクランプを備えることを特徴とする微細構造転写装置。 2. The micropattern transfer apparatus according to claim 1 ,
A microstructure transfer device characterized in that, when the imprint roll moves while pressing the sheet-like body or the sheet-like body to which the replica is fixed, a film clamp is provided that clamps the sheet-like body or the sheet-like body to which the replica is fixed to an end of the mold or the substrate that is located upstream in the transport direction of the sheet-like body or the sheet-like body to which the replica is fixed.
前記硬化光照射器は、前記インプリントロールと前記第1ガイドロールとの間に位置し、前記インプリントロールが前記シート状体または前記レプリカが固着されたシート状体を押圧しつつ移動する場合、硬化光を照射しつつ前記インプリントロールに追従するよう下流側に移動することを特徴とする微細構造転写装置。 3. The micropattern transfer apparatus according to claim 1 ,
The curing light irradiator is located between the imprint roll and the first guide roll, and when the imprint roll moves while pressing the sheet-like body or the sheet-like body to which the replica is fixed, the curing light irradiator moves downstream to follow the imprint roll while irradiating curing light.
前記硬化光照射器は、前記インプリントロールと前記第1ガイドロールとの間に位置し、前記インプリントロールが前記シート状体または前記レプリカが固着されたシート状体を押圧しつつ下流側に移動した後に、硬化光を照射しつつ下流側へと移動することを特徴とする微細構造転写装置。 3. The micropattern transfer apparatus according to claim 1 ,
The curing light irradiator is located between the imprint roll and the first guide roll, and after the imprint roll moves downstream while pressing the sheet-like body or the sheet-like body to which the replica is fixed, it moves downstream while irradiating curing light.
前記シート状体に固着された複数のレプリカのうち一のレプリカを前記インプリントロールにより前記シート状体を介して表面に光硬化性樹脂が塗布された基板に押圧し、前記基板に押圧された前記シート状体に硬化光を照射し、前記光硬化性樹脂が硬化後に前記シート状体を前記基板から剥離することにより、前記基板に前記レプリカの微細凹凸パターンを転写するようにした微細構造転写方法であって、
前記微細構造転写方法を行う微細構造転写装置として、
前記シート状体または前記レプリカが固着されたシート状体を捲回し前記シート状体または前記レプリカが固着されたシート状体を巻き出す巻出機と、
複数のガイドロールを介して搬送される前記シート状体または前記レプリカが固着されたシート状体を巻き取る巻取機と、
前記巻出機と前記巻取機の間に配され、前記モールドまたは前記基板を載置するステージと、
少なくとも前記モールドまたは前記基板の両端部間を往復移動する前記インプリントロールと、
前記硬化光を照射する硬化光照射器と、を備え、
前記複数のガイドロールは、前記シート状体を前記モールドに対向させて、または前記レプリカが固着されたシート状体を前記基板に対向させて搬送するガイドロールであって、搬送方向において前記インプリントロールの上流側に位置する第1ガイドロールと、搬送方向において前記インプリントロールの下流側に位置する第2ガイドロールと、を備えたものを用い、
前記シート状体を前記インプリントロールにより前記モールドに押圧する際には、前記第2ガイドロールを、前記インプリントロールと所定の距離となる位置まで上流側に移動させ、前記インプリントロールより上方に位置させ、前記インプリントロールと共に等速にて移動させるようにし、
前記レプリカが固着されたシート状体を前記インプリントロールにより前記基板に押圧する際には、前記第2ガイドロールを、前記基板の下流側端部を超える位置にて前記レプリカが固着されたシート状体を前記基板に対して位置決めした位置に停止させておくようにしたことを特徴とする微細構造転写方法。 a flexible sheet-like body is pressed against a mold having a fine concave-convex pattern formed on a surface thereof by an imprint roll and a photocurable resin applied thereto, the sheet-like body pressed against the mold is irradiated with curing light, and after the photocurable resin has cured, the sheet-like body is peeled off from the mold, thereby fixing a plurality of replicas to the sheet-like body;
A method for transferring a fine structure, comprising the steps of: pressing one of the replicas fixed to the sheet-like body by the imprint roll through the sheet-like body onto a substrate having a surface coated with a photocurable resin; irradiating the sheet-like body pressed against the substrate with curing light; and peeling the sheet-like body from the substrate after the photocurable resin has cured, thereby transferring a fine concave-convex pattern of the replica to the substrate,
As a microstructure transfer apparatus for performing the microstructure transfer method,
an unwinder that winds the sheet-like body or the sheet-like body to which the replica is fixed and unwinds the sheet-like body or the sheet-like body to which the replica is fixed;
a winding machine that winds up the sheet-like body or the sheet-like body to which the replica is fixed, the sheet-like body being transported via a plurality of guide rolls;
a stage disposed between the unwinder and the winder, on which the mold or the substrate is placed;
the imprint roll reciprocating between at least both ends of the mold or the substrate;
A curing light irradiator that irradiates the curing light,
the plurality of guide rolls are guide rolls for transporting the sheet-like body facing the mold, or the sheet-like body to which the replica is fixed facing the substrate, the guide rolls including a first guide roll positioned upstream of the imprint roll in the transport direction, and a second guide roll positioned downstream of the imprint roll in the transport direction,
when the sheet-like body is pressed against the mold by the imprint roll, the second guide roll is moved upstream to a position at a predetermined distance from the imprint roll, positioned above the imprint roll, and moved together with the imprint roll at a constant speed;
A microstructure transfer method characterized in that, when the sheet-like body to which the replica is fixed is pressed against the substrate by the imprint roll, the second guide roll is stopped at a position beyond the downstream end of the substrate to position the sheet-like body to which the replica is fixed relative to the substrate.
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