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JP2015198160A - インプリントモールド用基板及びその製造方法、インプリント方法、インプリントモールド及びその再生方法 - Google Patents

インプリントモールド用基板及びその製造方法、インプリント方法、インプリントモールド及びその再生方法 Download PDF

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JP2015198160A JP2014075370A JP2014075370A JP2015198160A JP 2015198160 A JP2015198160 A JP 2015198160A JP 2014075370 A JP2014075370 A JP 2014075370A JP 2014075370 A JP2014075370 A JP 2014075370A JP 2015198160 A JP2015198160 A JP 2015198160A
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Abstract

【課題】所望とする精度の凹部を有し、部分的に再利用可能なインプリントモールド用基板及びその製造方法、当該インプリントモールド用基板から作製されるインプリントモールド、並びに当該インプリントモールドを用いたインプリント方法及び当該インプリントモールドを再生する方法を提供する。【解決手段】インプリントモールド用基板1は、主面2Aを有する薄板部2と、薄板部2の主面2Aに対向する対向面2Bを支持する中空筒状の支持部3と、薄板部2及び支持部3の間に介在し、支持部3の開口一端31を対向面2Bで閉塞するように薄板部2及び支持部3を接合する接合部4と、薄板部2の対向面2B側から主面2A側又は主面2A側から対向面2B側に向かって薄板部2の厚さ方向に進行する光が接合部4に照射されないように遮光可能な遮光部5とを備え、接合部4は、光の照射により粘着性を発現する又は粘着力が低下する粘着剤組成物により構成される。【選択図】図1

Description

本発明は、インプリントモールド用基板及びその製造方法、並びにインプリントモールド、それを用いたインプリント方法及びインプリントモールドの再生方法に関する。
微細加工技術としてのナノインプリント技術は、基材の表面に微細凹凸パターンが形成されてなる型部材(インプリントモールド)を用い、当該微細凹凸パターンをインプリント樹脂等の被加工物に転写することで微細凹凸パターンを等倍転写するパターン形成技術である(特許文献1参照)。特に、半導体デバイスにおける配線パターン等のさらなる微細化の進行等に伴い、半導体デバイスの製造プロセス等においてナノインプリント技術が益々注目されている。
このようなナノインプリント技術において、インプリントモールドと被加工物としてのインプリント樹脂とが密着している状態から、当該インプリントモールドを剥離するためには、強い力を必要とする。そのため、インプリントモールドの剥離時などに、インプリント樹脂に転写された微細凹凸パターンの破壊や、インプリントモールドの破壊などが生じるおそれがある。
このような問題を解決すべく、従来、微細凹凸パターンが形成されている面と対向する面に、基板外縁部から基板中心部に向けて窪みが深くなるように形成された凹部を有するインプリントモールドが提案されている(特許文献2参照)。
米国特許第5,772,905号 特開2009−170773号公報
特許文献2に開示されているインプリントモールドにおいては、微細凹凸パターンが形成されている面と対向する面に凹部を有することで、インプリント樹脂からインプリントモールドを剥離する際に、インプリントモールドを湾曲させることができ、より小さな力で離型が可能である。
しかしながら、インプリントモールドを湾曲可能にするための上記凹部を加工する技術は、非常に高度な技術である。というのも、所望とする剥離性能が得られる程度にインプリントモールドを湾曲させ得る凹部を、切削器具等を用いた機械加工により形成しようとすると、当該凹部の底部の厚みの制御、表面仕上げ等、加工の難易度が非常に高い。そのため、意図した凹部形状を有するインプリントモールドの製造に時間がかかり、歩留まりの問題が生じるおそれがある。また、当該凹部を有するインプリントモールドを製造するための高額な設備投資が必要となる。
また、一般に、電子線露光や自己組織化等の微細加工技術を用い、微細凹凸パターンが形成されてなり、当該微細凹凸パターンが形成されている面と対向する面に凹部を有するモールド(マスターモールド)を作製し、当該マスターモールドを用いたインプリント処理により、当該マスターモールドの微細凹凸パターンが凹凸反転してなる微細凹凸パターンと、当該微細凹凸パターンが形成されている面と対向する面に形成されてなる凹部とを有するモールド(レプリカモールド)が大量に作製される。このレプリカモールドが、半導体製品等の製造工程の一つであるインプリント処理に使用されるのが通常である。このようなレプリカモールドを用いてインプリント処理を行うのは、作製に多大な時間とコストを要するマスターモールドの破損リスクを低減するためである。
上記マスターモールドやレプリカモールドは、いずれ破損して廃棄されることがある。その際、高精度に形成された凹部を有するマスターモールドやレプリカモールドをそのまま廃棄することは、製造コストや、環境上の観点から好ましくない。
上記課題に鑑みて、本発明は、所望とする精度の凹部を有し、部分的に再利用可能なインプリントモールド用基板及びその製造方法、当該インプリントモールド用基板から作製されるインプリントモールド、並びに当該インプリントモールドを用いたインプリント方法及び当該インプリントモールドを再生する方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、微細凹凸パターンが形成され得る主面を有する薄板部と、前記薄板部の主面に対向する対向面を支持する、中空筒状の支持部と、前記薄板部及び前記支持部の間に介在し、前記中空筒状の支持部の開口一端を前記対向面で閉塞するようにして前記薄板部及び前記支持部を接合する接合部と、前記薄板部の前記対向面側から前記主面側に向かって又は前記薄板部の前記主面側から前記対向面側に向かって前記薄板部の厚さ方向に進行する光が前記接合部に照射されないように、当該光を遮光する遮光部とを備え、前記接合部は、光を照射することにより粘着性を発現する粘着剤組成物、又は光を照射することにより粘着力が低下する粘着剤組成物により構成されることを特徴とするインプリントモールド用基板を提供する(発明1)。
微細凹凸パターンが形成され得る主面を有する薄板部と、中空筒状の支持部とを、中空筒状の支持部の開口一端を薄板部の主面に対向する対向面で閉塞するようにして接合部を介して接合されていることで、高精度の凹部を有するインプリントモールド用基板とすることができる。このインプリントモールド用基板において、当該接合部を構成する粘着剤組成物が光の照射により硬化して粘着性を発現するものである場合、そのインプリントモールド用基板から作製されるインプリントモールドを光インプリント処理に用い、インプリント処理時の光が接合部に対しても照射されると、接合部を構成する粘着剤組成物の硬化が進行することで接合部が収縮し、薄板部と支持部との接合状態が変化するおそれがある。その結果、例えば、薄板部の主面(微細凹凸パターンの形成されている面)の平坦度に影響を与え、インプリント処理により形成されるパターンの精度を低下させたり、パターン欠陥を生じさせたりするおそれがある。また、接合部を構成する粘着剤組成物が光の照射により粘着力を低下させるものである場合、インプリント処理時の光が接合部に対して照射されると、インプリント処理時、特にインプリントモールドの剥離時に薄板部と支持部とが分離してしまうおそれがある。しかしながら、上記発明(発明1)に係るインプリントモールド用基板によれば、薄板部の対向面側から主面側に向かって厚さ方向に進行する光が接合部に照射されないような遮光部を有することで、当該インプリントモールド用基板から作製されるインプリントモールドを用いた光インプリント処理時に、光が接合部に照射されないため、光の照射による接合部に対する影響(接合部の収縮、薄板部と支持部との分離等)を低減することができる。
上記発明(発明1)において、前記遮光部は、前記接合部よりも前記支持部側に位置していてもよいし、前記薄板部側に位置していてもよい(発明2)。また、かかる発明(発明1,2)において、前記遮光部は、前記支持部と前記接合部との間に設けられていてもよいし(発明3)、前記支持部に内在されていてもよいし(発明4)、前記中空筒状の前記支持部の内周壁に設けられていてもよい(発明5)。
上記発明(発明1〜5)において、前記遮光部の光学濃度が2以上であるのが好ましい(発明6)。
上記発明(発明1〜6)において、前記薄板部は、光を透過する材料により構成されているのが好ましく(発明7)、前記支持部は、光を透過する材料により構成されているのが好ましい(発明8)。
また、本発明は、上記発明(発明1〜8)に係るインプリントモールド用基板の前記薄板部の前記主面に、微細凹凸パターンが形成されてなることを特徴とするインプリントモールドを提供する(発明9)。
さらに、本発明は、主面を有する薄板部と、前記薄板部の主面に対向する対向面を支持する、中空筒状の支持部と、前記薄板部及び前記支持部の間に介在し、それらを接合する接合部とを備えるインプリントモールド用基板を製造する方法であって、前記インプリントモールド用基板の前記薄板部の前記対向面側から前記主面側に向かって又は前記薄板部の前記主面側から前記対向面側に向かって前記薄板部の厚さ方向に進行する光が前記接合部に照射されないように、前記支持部又は前記薄板部に遮光部を設ける工程と、前記支持部の開口一端を前記薄板部の対向面で閉塞するようにして前記薄板部と前記支持部とを重ね合わせたときの、前記薄板部及び/又は前記支持部における重ね合せ部に粘着剤層を形成する工程と、前記粘着剤層を介在させて前記薄板部と前記支持部とを重ね合わせ、前記薄板部と前記支持部とを接合する工程とを有し、前記粘着剤層が、光の照射により粘着性を発現する粘着剤組成物又は光の照射により粘着力が低下する粘着剤組成物により構成されていることを特徴とするインプリントモールド用基板の製造方法を提供する(発明10)。
上記発明(発明10)において、前記粘着剤層が、光の照射により粘着性を発現する粘着剤組成物により構成されており、前記接合する工程において、前記薄板部の前記主面側又は前記対向面側から前記粘着剤層に光を照射することで前記薄板部と前記支持部とを接合するのが好ましい(発明11)。
さらにまた、本発明は、上記発明(発明9)に係るインプリントモールドを被加工基材の主面上に供給されたインプリント樹脂に接触させ、前記インプリント樹脂を前記被加工基材の主面上に展開する工程と、前記被加工基材の主面上に展開した前記インプリント樹脂を硬化させる工程と、前記硬化したインプリント樹脂から前記インプリントモールドを剥離する工程とを含むことを特徴とするインプリント方法を提供する(発明12)。
上記発明(発明12)において、前記インプリント樹脂が、光硬化性樹脂であり、前記インプリント樹脂を硬化させる工程において、前記インプリントモールドの前記薄板部の厚さ方向に沿って前記対向面側から前記主面側に向かって又は前記主面側から前記対向面側に向かって光を照射するのが好ましい(発明13)。
また、本発明は、上記発明(発明9)に係るインプリントモールドを再生する方法であって、前記支持部から、前記微細凹凸パターンを有する前記薄板部を分離する工程と、前記薄板部が分離された前記支持部の開口一端を新たな薄板部で閉塞するようにして前記薄板部と前記支持部とを重ね合わせたときの、前記薄板部及び/又は前記支持部における重ね合せ部に、光を照射することにより粘着性を発現する粘着剤組成物、又は光を照射することにより粘着力が低下する粘着剤組成物により構成される粘着剤層を形成する工程と、前記薄板部と前記支持部とを前記粘着剤層により接着させる工程とを含むことを特徴とするインプリントモールドの再生方法を提供する(発明14)。
本発明によれば、所望とする精度の凹部を有し、部分的に再利用可能なインプリントモールド用基板及びその製造方法、当該インプリントモールド用基板から作製されるインプリントモールド、並びに当該インプリントモールドを用いたインプリント方法及び当該インプリントモールドを再生する方法を提供することができる。
図1(A)は、本発明の一実施形態に係るインプリントモールド用基板の概略構成を示す切断端面図であり、図1(B)は、図1(A)に示すインプリントモールド用基板におけるA部拡大図である。 図2は、本発明の一実施形態に係るインプリントモールド用基板の概略構成を示す分解斜視図である。 図3は、本発明の一実施形態に係るインプリントモールド用基板の他の構成例を概略的に示す切断端面図である。 図4は、本発明の一実施形態に係るインプリントモールド用基板における遮光部の他の構成例を概略的に示す切断端面図である。 図5(A)及び(B)は、本発明の一実施形態に係るインプリントモールド用基板における接合部近傍の他の構成例を概略的に示す部分拡大切断端面図である。 図6は、本発明の一実施形態に係るインプリントモールド用基板の製造方法の各工程を断面図にて示す工程フロー図である。 図7は、本発明の一実施形態におけるインプリントモールドの概略構成を示す切断端面図である。 図8は、本発明の一実施形態におけるインプリントモールドの概略構成を示す平面図である。 図9は、本発明の一実施形態におけるインプリントモールドの製造方法の各工程を切断端面図にて示す工程フロー図である。 図10は、本発明の一実施形態におけるインプリント方法を切断端面図にて示す工程フロー図である。 図11は、本発明の一実施形態におけるインプリントモールド用基板の再生方法の各工程を断面図にて示す工程フロー図である。 図12は、本発明の他の実施形態に係るインプリントモールド用基板の接合部近傍の構成を概略的に示す部分拡大切断端面図である。
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。
〔インプリントモールド用基板〕
図1(A)は、本実施形態に係るインプリントモールド用基板の概略構成を示す切断端面図であり、図1(B)は、図1(A)に示すインプリントモールド用基板におけるA部拡大図であり、図2は、本実施形態に係るインプリントモールド用基板の概略構成を示す分解斜視図であり、図3は、本実施形態に係るインプリントモールド用基板の他の構成例を概略的に示す切断端面図であり、図4は、本実施形態に係るインプリントモールド用基板における遮光層の他の構成例を概略的に示す切断端面図であり、図5(A)及び(B)は、本実施形態に係るインプリントモールド用基板における接合部近傍の他の構成例を概略的に示す部分拡大切断端面図である。
図1(A)、(B)及び図2に示すように、本実施形態に係るインプリントモールド用基材1は、インプリントモールドの微細凹凸パターンが形成され得る主面2Aを有する薄板部2と、薄板部2の主面2Aに対向する対向面2Bを支持する中空筒状の支持部3と、薄板部2及び支持部3の間に介在し、薄板部2及び支持部3を接合する接合部4と、支持部3と接合部4との間に介在する遮光層5とを備える。
薄板部2は、中空筒状の支持部3の開口一端31(図2参照)を閉塞するように、接合部4を介して支持部3と接合されている。このように、本実施形態に係るインプリントモールド用基材1は、支持部3の中空部30と、開口一端31を閉塞する薄板部2の対向面2Bとにより構成される凹部7を有する。そのため、薄板部2の対向面2Bは、インプリントモールド用基材1の凹部7の底面に要求される程度に平坦面として構成される。
薄板部2としては、例えば、石英ガラス基板、ソーダガラス基板、蛍石基板、フッ化カルシウム基板、フッ化マグネシウム基板、アクリルガラス基板、ホウケイ酸ガラス基板等のガラス基板;ポリカーボネート基板、ポリプロピレン基板、ポリエチレン基板、その他ポリオレフィン基板等の樹脂基板等からなる単層基板や、上記基板のうちから任意に選択された2以上を積層してなる積層基板等の透明基板等を用いることができる。
なお、本実施形態において「透明」とは、インプリント樹脂としての光硬化性樹脂を硬化させることが可能な波長の光、例えば波長200〜400nmの光線を対象物(本実施形態においては薄板部2)の片側から照射した際、照射された側とは反対側へ光が到達することを意味する。薄板部2が透明であるのは、インプリント処理時に光硬化性樹脂(インプリント樹脂)を硬化させること及び接合部4に光を照射させることが目的であるのだから、好適な基準を透過率で示すならば60%以上、好ましくは90%以上、特に好ましくは96%以上である。
本実施形態において、薄板部2の形状(平面視形状)は略矩形状であるが、このような形状に限定されるものではなく、インプリントモールド用基板1から作製されるインプリントモールドの用途等に応じた任意の形状、例えば、略円形状等であってもよい。また、薄板部2の大きさ(平面視の大きさ)も、特に限定されるものではなく、インプリントモールド用基板1から作製されるインプリントモールドの用途等に応じた大きさに設定され得る。
さらに、薄板部2の厚さT2は、薄板部2の材質、インプリントモールド用基板1から作製されるインプリントモールドの用途等に応じて適宜設定され得るが、当該薄板部2が石英ガラスにより構成される場合、0.3〜1.5mm程度に設定され得る。本実施形態に係るインプリントモールド用基板1から作製されるインプリントモールド10(図7参照)は、支持部3の中空部30の開口一端31が薄板部2により閉塞されることで形成される凹部7を有することで、インプリント処理時、特にインプリントモールド10の剥離時において、薄板部2のうちの微細凹凸パターンが形成されている領域を少なくとも湾曲させることができ、インプリントモールド10(図7参照)の剥離を容易にするという効果を奏する。そのため、薄板部2の厚さT2が薄すぎたり、厚すぎたりすると、インプリントモールド10の剥離時に意図したとおりに湾曲させるのが困難となるおそれがある。また、薄板部2の厚さT2が薄すぎると、インプリントモールド10の強度が低下するおそれもある。
本実施形態に係るインプリントモールド用基板1において、薄板部2の主面2Aに対向する対向面2Bの外縁部近傍には、接合部4を介して支持部3が接合されているが、薄板部2の対向面2Bのうち、少なくとも接合部4に当接する領域である外縁部近傍の表面には、粗面化、密着層形成等、接合部4との密着性を向上させる処理がなされているのが好ましい。当該外縁部近傍の表面に当該処理がなされていることで、薄板部2及び支持部3を分離するときに、接合部4を薄板部2側に残存させることがより容易になり、支持部3の再利用がより容易になる。
本実施形態において、薄板部2は、図3(A)に示すように、主面2A側に凸構造部21を有する、いわゆるメサ構造を有するものであってもよい。また、図3(B)に示すように、薄板部2の主面2Aには、Cr、Crの窒化物等のクロム系材料;シリコン、シリコンを含む合金、シリコン酸化物、シリコン窒化物等のシリコン系材料等により構成されるハードマスク層6が形成されていてもよい。
支持部3は、外形が平面視略方形状の中空角筒状を有しており、平面視において略中心に略円形の中空部30が形成されてなる。支持部3の主面3Aが、支持部3の開口一端31を薄板部2(対向面2B)で閉塞するようにして、接合部4を介して薄板部2の対向面2Bに接合されていることで、有底略円筒状の凹部7が形成される。
支持部3を構成する材料は、特に限定されるものではなく、薄板部2を構成する材料と同一材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。支持部3が、薄板部2を構成する材料と異なる材料により構成される場合、当該支持部3を構成する材料としては、例えば、シリコン系材料、金属材料、石英ガラス、ソーダガラス、蛍石、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス材料;ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、その他ポリオレフィン類等の樹脂材料のほか、低膨張セラミックス等のセラミックス材料等が挙げられる。特に、支持部3を構成する材料として、薄板部2と同様に透明材料を用いる場合には、本実施形態に係るインプリントモールド用基板1の遮光部5による効果が顕著に奏される。
平面視における支持部3の外形の大きさは、薄板部2の大きさと略同一であってもよいし、薄板部2よりも大きくてもよい。それらの大きさが略同一である場合には薄板部2側から見たときに段差を有しないため、例えば、薄板部2と支持部3とを接合した後に端面部分の面取り等が必要な場合には容易に実施可能である。一方で、支持部3が薄板部2よりも大きい場合、例えば支持部3と薄板部2とを分離する際、支持部3を保持可能な領域として、大きさの差分が生じた箇所を保持することが可能となる。また、接合時の位置ずれも許容される。
また、平面視における中空部30(薄板部2により閉塞される開口一端31)の大きさは、少なくとも、薄板部2の主面2A上に微細凹凸パターンが形成される領域を包含し得る大きさである。平面視において、中空部30が微細凹凸パターンを内包可能な大きさであることで、インプリントモールド用基板1から作製されたインプリントモールド10(図7参照)を用いたインプリント処理時、特にインプリントモールド10の剥離時に、微細凹凸パターンが形成されている領域を少なくとも湾曲させ、インプリント樹脂からの剥離を容易にするという効果が発揮され得る。
支持部3の厚さT3は、本実施形態に係るインプリントモールド用基板1から作製されるインプリントモールド10の凹部7の深さの設計値に応じて適宜設定され得るが、例えば、3〜10mm程度に設定され得る。
接合部4は、薄板部2及び支持部3を接着可能な粘着剤組成物を硬化させてなる粘着剤硬化物により構成される。この粘着剤組成物は、光の照射により粘着性を発現し得るもの、又は光の照射により粘着力を低下させ得るものである。接合部4が光の照射により粘着性を発現し得る粘着剤組成物の硬化物により構成されていることで、薄板部2と支持部3との接合が容易となる。また、接合部4が光の照射により粘着力を低下させ得る粘着剤組成物の硬化物により構成されることで、本実施形態に係るインプリントモールド用基板1から作製されるインプリントモールド10(図7参照)を再生するときに、接合部4への光の照射により薄板部2と支持部3とを容易に分離することができる(図11参照)。
光の照射により粘着性を発現し得る粘着剤組成物としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等の粘着性樹脂材料等を用いることができる。接合強度を高めるためには、被着体(本実施形態においては薄板部2及び支持部3)の材料に見合う最適な材料を粘着剤組成物として選択するのが好ましいが、被着体(薄板部2及び支持部3)に対して高い粘着性を発現し得る粘着付与樹脂(タッキファイヤー)が上記粘着性樹脂材料に混合されていてもよい。例えば、石英やシリコン製の薄板部2及び支持部3を接合するのであれば、粘着性樹脂材料としての(メタ)アクリル系ポリマーに上記粘着付与樹脂(タッキファイヤー)としてのロジン誘導体、ポリテルペン樹脂等を混合したものを上記粘着剤組成物として用いてもよい。接合強度をより高めるためには、さらにプライマーを組み合わせて用いてもよい。プライマーを使用して薄板部2と支持部3とを接合する方法としては、例えば、シランカップリング剤をプライマーとして石英製等の薄板部2及び支持部3の表面に塗布し、石英等に対する接合強度の低い粘着性樹脂材料を介して薄板部2と支持部3とを接合する方法等を挙げることができる。これにより、ポリイミドのように単独では石英に対する接合強度の低い粘着性樹脂材料を上記粘着剤組成物として使用することができる。ここで例に挙げたポリイミド系材料は、アクリル系材料に比べて耐薬品性に優れているため、粘着剤組成物に何らかの化学的性状(ポリイミド系材料を用いたときには耐薬品性)を付与する場合であって、薄板部2や支持部3として石英のような難接合性材料により構成されるものを用いるときには、プライマーを用いることが有効である。 また、光の照射により粘着力を低下させ得る粘着剤組成物も、基本となる樹脂に変わりはなく、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等を挙げることができる。光照射による接合や剥離という現象の相違が生じる原因としては、例えば、UV照射に伴う弾性率の増加、Tgの上昇しやすさ、粘着付与樹脂の有無等の相違が挙げられる。例えば、上述した(メタ)アクリル系ポリマーを単独で使用する場合、(メタ)アクリル系ポリマーの重量平均分子量が10万以上であれば、これを主とした粘着性樹脂層の凝集力が大きいため、いわゆる糊残りが小さくなり、光の照射により粘着力が低下しやすくなる。
いずれの材料(光の照射により粘着性を発現し得る粘着性組成物又は光の照射により粘着性を低下させ得る粘着剤組成物)の場合であっても、光により重合を生じる、いわゆる光重合開始剤を含む。このときの重合反応としては、ラジカル反応(アニオン重合反応やカチオン重合反応)やイオン反応等が例示される。
上記粘着剤組成物の粘着力(被着体である薄板部2及び支持部3に対する粘着力)は、本実施形態に係るインプリントモールド用基板1から作製されるインプリントモールドをインプリント処理に使用しているときに、薄板部2と支持部3とが分離してしまわない程度であればよく、硬化させたインプリント樹脂(光硬化性樹脂)から薄板部2を垂直方向に剥離するのに要する力の2倍以上、好ましくは5倍以上の力に耐えられるものであればよい。例えば、薄板部2及び支持部3がともに石英により構成される場合、硬化させたインプリント樹脂(光硬化性樹脂)から薄板部2を垂直方向に剥離するのに要する力の最大値が20Nであったならば、硬化させたインプリント樹脂(光硬化性樹脂)と薄板部2との接触面積と同一面積で石英に接着させた上記粘着剤組成物を剥離するのに要する力の最大値が40N以上であるのが好ましい。ただし、実際のインプリント処理において、インプリントモールドを剥離するときに薄板部2が湾曲することで、接合部4には、垂直方向の力と薄板部2の湾曲による水平方向の力との合力が加わるため、インプリント処理での繰り返し利用や、インプリント処理以外の不慮の外力による剥離を防ぐために、硬化させたインプリント樹脂(光硬化性樹脂)から薄板部2を垂直方向に剥離するのに要する力の5倍以上(100N以上)とすることが好ましい。
接合部4の厚さT4は、可能な限り薄いのが好ましいが、接合部4や薄板部2を構成する材料に応じて適宜設定することができる。接合部4の厚さT4が薄くなると、薄板部2と支持部3との接合時に薄板部2に生じ得る内部応力がより低減される。例えば、接合部4の厚さT4は、3〜100nm程度とすることができる。薄板部2に生じ得る内部応力は、例えば、接合前後の上記粘着剤組成物(接合部4)の収縮率や膨張率、さらに熱膨張係数に依存する。このため、収縮率や膨張率が低く、または熱膨張係数が薄板部2に近い粘着剤組成物を接合部4として用いる場合には、接合部4の厚さT4を前述の数値範囲(3〜100nm)に比べて厚くすることができる。また、本実施形態に係るインプリントモールド用基板1から作製されるインプリントモールドを、薄板部2に生じ得る内部応力を無視することが可能な用途に使用する際には、上述の数値範囲によらず、例えばサブミクロン又はミクロン単位の厚さT4の粘着剤組成物を接合部4として使用することができる。なお、後述するように薄板部2の主面2Aを平坦な面として構成させるために、接合部4は、薄板部2に引張応力を与える目的とする、薄板部2に生じ得る内部応力を調整可能な層であってもよい。
本実施形態においては、支持部3と接合部4との間に、金属クロムやその酸化物、窒化物等により構成される遮光部5が設けられている。本実施形態に係るインプリントモールド用基板1から作製されるインプリントモールド10(図7参照)を用いた光インプリント処理において、インプリント樹脂に対して照射される光は、紫外線を含む光であって、接合部4を構成する粘着剤組成物の硬化を進行させ得る又は粘着力を低下させ得る波長の光である。そのため、当該インプリントモールド10(図7参照)を用いたインプリント処理時に、インプリント樹脂に対して照射されるべき光が接合部4にも照射されてしまうと、接合部4を構成する粘着剤組成物の硬化が進行して、薄板部2の主面2Aの平坦性に影響を与えたり、接合部4の粘着力が低下して、薄板部2と支持部3とが分離されてしまう。しかしながら、上記遮光部5を有することで、薄板部2の対向面2B側から主面2A側に向かって薄板部2の厚さ方向に進行する光、すなわちインプリント処理時に照射される光が、接合部4に照射されるのを防止することができる。換言すると、本実施形態においては、薄板部2の対向面2B側から主面2A側に向かって薄板部2の厚さ方向に進行する光(インプリント処理時に照射される光)が、接合部4に照射されないような位置に、遮光部5が設けられている。
遮光部5は、接合部4に対して光を照射させない層であればよく、光学濃度(OD)2以上の層であるのが好ましく、光学濃度3以上の層であるのが特に好ましい。遮光部5の光学濃度が2未満であると、接合部4にエネルギーが伝わってしまうおそれがある。なお、遮光部5の厚さT5は、所望の遮光性能(光学濃度)を発揮し得る程度の厚さである限り特に制限はなく、例えば、遮光部5を構成する材料として金属クロムを用いる場合、光学濃度2〜3を実現するための遮光部5の厚さは70〜100nm程度に設定され得る。
インプリントモールド用基板1における遮光部5の設けられている位置は、支持部3と接合部4との間のみならず、インプリント処理時に照射される光を遮光し、当該光が接合部4に照射されないような位置である限り、特に制限はない。例えば、遮光部5は、支持部3の主面3Aとその対向面3Bとの間に設けられていてもよいし(図4(A)参照)、支持部3の対向面3B上に設けられていてもよいし(図4(B)参照)、支持部3の中空部30を構成する内壁3Cに設けられていてもよい(図4(C)参照)。
なお、支持部3と遮光部5との間には、さらに剥離層8が設けられていてもよい(図5参照)。薄板部2と支持部3とを分離したときに、接合部4が支持部3側に残存すると、支持部3を再利用する場合に当該接合部4を除去する必要があるが、図5に示すように、支持部3と遮光部5との間に剥離層8を有することで、接合部4が薄板部2側に残存しやすくなり、支持部3の再利用をより容易にすることができる。
上述した構成を有するインプリントモールド用基板1は、薄板部2及び支持部3が接合部4を介して接合した構成を有することで、支持部3の中空部30とその開口一端31を閉塞する薄板部2(対向面2B)により、有底略円筒状の凹部7が形成される。そして、支持部3の中空部30は、容易な加工技術により高精度に形成可能であり、薄板部2の対向面2Bは、高い平坦度を有する面として構成可能であるため、本実施形態に係るインプリントモールド用基板1は、高精度の凹部7を有することになる。また、薄板部2の対向面2B側から主面2A側に向かって薄板部2の厚さ方向に進む光が接合部4に照射されないような位置に遮光部5を有していることで、インプリントモールド用基板1から作製されたインプリントモールドを用いたインプリント処理時に接合部4に光が照射されるのを防止することができるとともに、当該インプリントモールドを廃棄するとき、接合部4が光の照射により粘着力を低下させ得る粘着剤組成物により構成されている場合には、薄板部2側から当該接合部4に光を照射するだけで容易に薄板部2及び支持部3を分離することができ、少なくとも支持部3を再利用することができる。
〔インプリントモールド用基板の製造方法〕
上述した構成を有するインプリントモールド用基板1は、以下のようにして製造することができる。図6は、本実施形態に係るインプリントモールド用基板1の製造工程を断面図にて概略的に示す工程フロー図である。
図6(A)に示すように、まず、薄板部2及び支持部3を準備し、支持部3の主面3A上に遮光部5を形成し、遮光部5の上に接合部4を形成する。なお、薄板部2の対向面2Bにおける接合部4と当接する部分には、必要に応じて表面処理(粗面化処理、密着層形成処理等)が施されている。また、薄板部2の主面2A上には、予めハードマスク層6(図3(B)参照)が形成されていてもよい。
支持部3は、所定形状の基材を準備し、当該基材の略中心に中空部30を形成することにより得られる。中空部30の形成方法は、特に限定されるものではなく、例えば、切削器具等を用いて機械的に加工する方法であってもよいし、中空部30に相当する開口部を有するレジストパターン等を形成してエッチングする方法であってもよい。
支持部3の主面3A上に遮光部5を設ける方法としては、例えば、遮光部5を構成する材料を用いたスパッタリング法等が挙げられる。また、遮光部5上に接合部4を設ける方法としては、例えば、スピンコート法、インクジェット法、ディスペンサー法、上記粘着性樹脂材料を揮発させて塗布する蒸着法等の任意の塗布方法が挙げられる。なお、支持部3と遮光部5との間に剥離層8(図5参照)を設ける場合、支持部3の主面3A上に剥離層8を形成した後、当該剥離層8上に遮光部5を設ければよい。
次に、図6(B)に示すように、支持部3の開口一端31を薄板部2(対向面2B)にて閉塞するように、薄板部2の対向面2Bと支持部3の主面3Aとを、接合部4を介して接合する。これにより、本実施形態に係るインプリントモールド用基板1を製造することができる。
薄板部2と支持部3とを接合する方法としては、例えば、接合部4が光硬化性粘着剤組成物により構成される場合、薄板部2と、支持部3の主面3Aに設けられた接合部4とを貼り合わせ、薄板部2側から光を照射する方法等が挙げられる。
〔インプリントモールド〕
続いて、上述した本実施形態に係るインプリントモールド用基板1から作製され得るインプリントモールドについて説明する。図7は、本実施形態におけるインプリントモールド10を示す切断端面図であり、図8は、当該インプリントモールド10を示す平面図である。
図7に示すように、本実施形態におけるインプリントモールド10は、本実施形態に係るインプリントモールド用基板1の薄板部2の主面2A上に、所望の微細凹凸パターン11が形成されてなる。微細凹凸パターン11の形状、寸法、アスペクト比等は、インプリントモールド10の用途に応じて適宜設定され得る。
図8に示すように、インプリントモールド10の平面視において、微細凹凸パターン11の形成されている領域PAは、支持部3の中空部30の外形により規定される領域HAに包含されている。したがって、当該インプリントモールド10を用いたインプリント処理時において、インプリントモールド10の薄板部2のうち、微細凹凸パターン11の形成されている領域PAを少なくとも湾曲させることができるため、被転写材としてのインプリント樹脂から容易に剥離することができる。
上記インプリントモールド10は、薄板部2と支持部3とが接合部4を介して接合された構成を有し、接合部4に対する光を遮光可能な遮光部5を有していることで、光インプリント処理時に接合部4に所定の光が照射されることがないため、薄板部2と支持部3とを分離させることなく光インプリント処理に用いることができる。
〔インプリントモールドの製造方法〕
上記インプリントモールド10は、例えば下記のようにして製造することができる。図9は、本実施形態におけるインプリントモールドの製造方法の各工程を断面図にて示す工程フロー図である。
本実施形態におけるインプリントモールド10の製造方法においては、まず、金属クロム膜等のハードマスク層6が薄板部2の主面2Aに設けられているインプリントモールド用基板1を用意し、微細凹凸パターン11に対応するレジストパターン50を当該主面2Aの微細凹凸パターン11を形成する領域PA上に形成する(図9(A)参照)。
なお、ハードマスク層6の厚さは、インプリントモールド用基板1の薄板部2を構成する材料に応じたエッチング選択比、インプリントモールド10における微細凹凸パターン11のアスペクト比等を考慮して適宜設定され得る。
レジストパターン50を構成するレジスト材料としては、特に限定されるものではなく、従来公知のエネルギー線感応型レジスト材料(例えば、電子線感応型レジスト材料、紫外線感応型レジスト材料等)等を用いることができる。
レジストパターン50を形成する方法としては、特に限定されるものではない。例えば、電子線リソグラフィー法やフォトリソグラフィー法等によりレジストパターン50を形成することができる。
続いて、レジストパターン50をマスクとして用いてハードマスク層6をドライエッチング法によりエッチングし、ハードマスクパターン61を形成する(図9(B)参照)。そして、当該ハードマスクパターン61をマスクとして用いてインプリントモールド用基板1の薄板部2の主面2Aをエッチングし、微細凹凸パターン11を形成する。
最後に、ハードマスクパターン61を除去する(図9(C)参照)。これにより、薄板部2の主面2Aに微細凹凸パターン11が形成されてなり、高精度の凹部7を有するインプリントモールド10を製造することができる。
なお、レジストパターン50を形成する際にフォトリソグラフィー法を用いる場合、露光光源側から見たときに、インプリントモールド用基材1の接合部4に露光光が照射されないようにする必要がある。例えば、フォトリソグラフィー法によりレジストパターン50を形成する際に用いられるフォトマスクとして、接合部4への露光光を遮光可能な遮光部を有するものを使用すればよい。
また、電子線リソグラフィー法やフォトリソグラフィー法によりレジストパターン50を形成する場合には、露光光源側から見たときに、薄板部2はたわみを持たず一様に平坦であることがより好ましい。そのため、薄板部2は大きさに応じた厚みを有するか、あるいは張力を有するように支持部3に貼り付けられていることが好ましい。
〔インプリント方法〕
次に、上記インプリントモールド10を用いたインプリント方法について説明する。図10は、本実施形態におけるインプリント方法の各工程を断面図により示す工程フロー図である。
本実施形態においては、まず、上記インプリントモールド10を用意し、被転写基板9上に、インクジェット方式による樹脂塗布装置を用いてインプリント樹脂(紫外線硬化性樹脂)70を離散的に滴下する(図10(A)参照)。なお、本実施形態においては、被転写基板9として、基材91の一の面91Aから突出する凸構造部92と、基材91の対向面91Bに位置する凹部93とを有し、凸構造部92の上面92Aがパターンの形成される面として構成されるものを例に挙げて説明するが、このような態様に限定されるものではなく、一般にパターンが形成され得る基板であれば、被転写基板9として用いることが可能である。
被転写基板9上(凸構造部92の上面92A)におけるインプリント樹脂70の滴下位置は、インプリントモールド10の微細凹凸パターン11の形状や寸法等に応じたインプリント樹脂70の流動性等を考慮して適宜設定され得る。
次に、インプリントモールド10の微細凹凸パターン11と被転写基板9上のインプリント樹脂70とを接触させ、被転写基板9上にインプリント樹脂70を展開させる(図10(B)参照)。
そして、インプリントモールド10の微細凹凸パターン11内にインプリント樹脂70が十分に充填された後、インプリントモールド10の薄板部2の対向面2B側から薄板部2を介してインプリント樹脂70に光(紫外線)UVを照射して当該インプリント樹脂70を硬化させる(図10(C)参照)。このとき、インプリントモールド10においては、接合部4に対して光(紫外線)UVが照射されないような位置に遮光部5が設けられているため、接合部4に当該光(紫外線)UVが照射されることがない。よって、接合部4に光(紫外線)UVが照射されることによる悪影響(例えば、薄板部2の主面2A(微細凹凸パターン11の形成されている面)の平坦度に影響を与えることによるパターン精度の低下、パターン欠陥の発生、薄板部2と支持部3との分離等)が生じることなくインプリント処理を実施することができる。
最後に、硬化後のインプリント樹脂70とインプリントモールド10とを剥離する(図10(D)参照)。このとき、インプリントモールド10は、薄板部2の対向面2Bと支持部3の中空部30とにより構成される、高精度の凹部7を有するため、剥離時に薄板部2を効果的に湾曲させることができる(図10(D)参照)。そのため、本実施形態によれば、硬化後のインプリント樹脂70からインプリントモールド10を容易に剥離することができるという効果を奏する。このようにして、上記インプリントモールド10を用いたインプリント処理により、被転写基板9上にインプリント樹脂70からなる微細凹凸パターン71を形成することができる(図10(E)参照)。
〔インプリントモールドの再生方法〕
続いて、上記インプリントモールド10の再生方法について説明する。図11は、本実施形態におけるインプリントモールドの再生方法の各工程を断面図により示す工程フロー図である。なお、本実施形態においては、インプリントモールド10における接合部4が、光の照射により粘着力を低下させ得る粘着剤組成物により構成される態様を例に挙げて説明する。
本実施形態においては、まず、使用済みのインプリントモールド10の接合部4に所定の波長の光Lを照射する(図11(A)参照)。上記波長の光Lを接合部4に照射することにより、接合部4を構成する粘着剤組成物の粘着力が低下する。このとき、接合部4と支持部3との間に剥離層8(図5(A),(B)参照)が設けられていれば、接合部4を薄板部2側に残存させるようにして薄板部2と支持部3とを容易に分離することができる。特に、接合部4と遮光部5との間に剥離層8が設けられていることで(図5(B)参照)、接合部4を薄板部2側に残存させつつ、遮光部5を支持部3側に残存させて、薄板部2と支持部3とを分離することができる。これにより、分離後の支持部3に新たに遮光部5を設けることなく、当該支持部3を再利用することが可能となる。
次に、必要に応じて支持部3の主面3Aに残存する接合部4の除去、主面3Aの清浄化、遮光部5の再形成等を行い、別途新たな薄板部2’を準備し、支持部3の開口一端31を当該薄板部2’にて閉塞するように、当該薄板部2’の対向面2B’と支持部3の主面3Aとを、接合部4’を介して接合する。(図11(B)参照)。これにより、使用済みのインプリントモールド10をインプリントモールド用基板1として再生することができる。
なお、使用済みのインプリントモールド10の支持部3の、薄板部2が接合していた主面3Aに対向する面3Bに、遮光部5及び接合部4をこの順に形成し、別途新たな薄板部2’を接合して、インプリントモールド用基板1として再生してもよい。
薄板部2’の主面2A’には、金属クロム膜等により構成されるハードマスク層6(図3(B)参照)が形成されていてもよい。薄板部2と支持部3とを、接合部4を介して接合する方法としては、上記インプリントモールド用基板1の製造方法において説明した方法と同様の方法(図6(B)参照)を採用することができる。
そして、再生されたインプリントモールド用基板1を用いて、図9に示す方法によりインプリントモールド10を製造することで、インプリントモールド10を再生することができる。
上述のようにして、本実施形態におけるインプリントモールドの再生方法によれば、少なくとも支持部3を再利用することができ、使用済みのインプリントモールド10を再生することができる。
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
上記実施形態において、遮光部5は、薄板部2の対向面2B側から主面2A側に向かって厚さ方向に進行する光が接合部4に対して照射されないような位置に設けられているが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、遮光部5は、薄板部2の主面2A側から対向面2B側に向かって厚さ方向に進行する光が接合部4に対して照射されないような位置に設けられていてもよい。具体的には、図12(A)及び(B)に示すように、薄板部2の主面2A上又は対向面2B上に遮光部5が形成されていてもよいし、図12(B)に示すように、薄板部2に遮光部5が内在していてもよい。インプリントモールド用基板1から作製されるインプリントモールド10によってパターン形成される被転写基板9(図10参照)が石英ガラス基板等の透明材料により構成される場合、インプリント処理時に、被転写基板側からインプリントモールド10に向かって光が照射されることがある。このような場合において、図12(A)及び(B)に示すように、薄板部2の主面2A側から対向面2B側に向かって厚さ方向に進行する光が接合部4に対して照射されないような位置に遮光部5が設けられていることで、インプリント処理時に接合部4に対して光が照射されるのを防止することができる。
上記実施形態においては、支持部3の主面3A上に遮光部5及び接合部4をこの順で形成し、薄板部2の対向面2Bで支持部3の開口一端31を閉塞するようにして薄板部2と支持部3とを接合してインプリントモールド用基板1を製造しているが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、支持部3の主面3A上に遮光部5を形成するとともに、薄板部2の対向面2Bの外縁部近傍の表面(薄板部2と支持部3とを重ね合わせたときの重ね合せ部)に接合部4を形成し、それらの薄板部2と支持部3とを接合してインプリントモールド用基板1を製造してもよい。また、薄板部2の対向面2Bの外縁部近傍の表面(薄板部2と支持部3とを重ね合わせたときの重ね合せ部)及び支持部3の主面3Aに、それぞれ接合部4を形成し、薄板部2と支持部3とを接合してインプリントモールド用基板1を製造してもよい。
上記実施形態においては、薄板部2と支持部3とを、接合部4を介して接合してなるインプリントモールド用基板1の薄板部2の主面2A上に微細凹凸パターン11を形成することによりインプリントモールド10を製造しているが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、主面2Aに微細凹凸パターン11が形成されてなる薄板部2と、支持部3とを準備し、当該薄板部2と支持部3とを、支持部3の開口一端31を薄板部2の対向面2Bで覆うようにして接合部4を介して接合することで、インプリントモールド10を製造してもよい。
本発明は、半導体基板等に微細凹凸パターンを形成するためにインプリントモールドを用いてナノインプリント工程を実施するような微細加工技術分野において有用である。
1…インプリントモールド用基板
2,2’…薄板部
2A…主面
2B…対向面
3…支持部
3A…主面
31…開口一端
4,4’…接合部
5…光触媒層
6…遮光層
8…凹部
9…剥離層
10…インプリントモールド
11…微細凹凸パターン

Claims (14)

  1. 微細凹凸パターンが形成され得る主面を有する薄板部と、
    前記薄板部の主面に対向する対向面を支持する、中空筒状の支持部と、
    前記薄板部及び前記支持部の間に介在し、前記中空筒状の支持部の開口一端を前記対向面で閉塞するようにして前記薄板部及び前記支持部を接合する接合部と、
    前記薄板部の前記対向面側から前記主面側に向かって又は前記薄板部の前記主面側から前記対向面側に向かって前記薄板部の厚さ方向に進行する光が前記接合部に照射されないように、当該光を遮光する遮光部と
    を備え、
    前記接合部は、光を照射することにより粘着性を発現する粘着剤組成物、又は光を照射することにより粘着力が低下する粘着剤組成物により構成されることを特徴とするインプリントモールド用基板。
  2. 前記遮光部は、前記接合部よりも前記支持部側又は前記薄板部側に位置することを特徴とする請求項1に記載のインプリントモールド用基板。
  3. 前記遮光部は、前記支持部と前記接合部との間に設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のインプリントモールド用基板。
  4. 前記遮光部は、前記支持部に内在されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のインプリントモールド用基板。
  5. 前記遮光部は、前記中空筒状の前記支持部の内周壁に設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のインプリントモールド用基板。
  6. 前記遮光部の光学濃度が2以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のインプリントモールド用基板。
  7. 前記薄板部は、光を透過する材料により構成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のインプリントモールド用基板。
  8. 前記支持部は、光を透過する材料により構成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のインプリントモールド用基板。
  9. 請求項1〜8のいずれかに記載のインプリントモールド用基板の前記薄板部の前記主面に、微細凹凸パターンが形成されてなることを特徴とするインプリントモールド。
  10. 主面を有する薄板部と、前記薄板部の主面に対向する対向面を支持する、中空筒状の支持部と、前記薄板部及び前記支持部の間に介在し、それらを接合する接合部とを備えるインプリントモールド用基板を製造する方法であって、
    前記インプリントモールド用基板の前記薄板部の前記対向面側から前記主面側に向かって又は前記薄板部の前記主面側から前記対向面側に向かって前記薄板部の厚さ方向に進行する光が前記接合部に照射されないように、前記支持部又は前記薄板部に遮光部を設ける工程と、
    前記支持部の開口一端を前記薄板部の対向面で閉塞するようにして前記薄板部と前記支持部とを重ね合わせたときの、前記薄板部及び/又は前記支持部における重ね合せ部に粘着剤層を形成する工程と、
    前記粘着剤層を介在させて前記薄板部と前記支持部とを重ね合わせ、前記薄板部と前記支持部とを接合する工程と
    を有し、
    前記粘着剤層が、光の照射により粘着性を発現する粘着剤組成物又は光の照射により粘着力が低下する粘着剤組成物により構成されていることを特徴とするインプリントモールド用基板の製造方法。
  11. 前記粘着剤層が、光の照射により粘着性を発現する粘着剤組成物により構成されており、
    前記接合する工程において、前記薄板部の前記主面側又は前記対向面側から前記粘着剤層に光を照射することで前記薄板部と前記支持部とを接合することを特徴とする請求項10に記載のインプリントモールド用基板の製造方法。
  12. 請求項9に記載のインプリントモールドを被加工基材の主面上に供給されたインプリント樹脂に接触させ、前記インプリント樹脂を前記被加工基材の主面上に展開する工程と、
    前記被加工基材の主面上に展開した前記インプリント樹脂を硬化させる工程と、
    前記硬化したインプリント樹脂から前記インプリントモールドを剥離する工程と
    を含むことを特徴とするインプリント方法。
  13. 前記インプリント樹脂が、光硬化性樹脂であり、
    前記インプリント樹脂を硬化させる工程において、前記インプリントモールドの前記薄板部の厚さ方向に沿って前記対向面側から前記主面側に向かって又は前記主面側から前記対向面側に向かって光を照射することを特徴とする請求項12に記載のインプリント方法。
  14. 請求項9に記載のインプリントモールドを再生する方法であって、
    前記支持部から、前記微細凹凸パターンを有する前記薄板部を分離する工程と、
    前記薄板部が分離された前記支持部の開口一端を新たな薄板部で閉塞するようにして前記薄板部と前記支持部とを重ね合わせたときの、前記薄板部及び/又は前記支持部における重ね合せ部に、光を照射することにより粘着性を発現する粘着剤組成物、又は光を照射することにより粘着力が低下する粘着剤組成物により構成される粘着剤層を形成する工程と、
    前記薄板部と前記支持部とを前記粘着剤層により接着させる工程と
    を含むことを特徴とするインプリントモールドの再生方法。
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