JP2005305846A

JP2005305846A - インプリント方法

Info

Publication number: JP2005305846A
Application number: JP2004126363A
Authority: JP
Inventors: Shiyouzou Murata; 省蔵村田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】本発明は、インクジェットプリンタのヘッドを高精度なものと成し得、また平滑性の良好な、転写性の良い高品質なフレキシブル光ディスクを得られる、インプリント方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のインプリント方法によれば、転写モールドに形成された凹凸微細の転写パターンをインプリントされるインプリント材料がタック性を有する。
【選択図】図２

Description

本発明はインプリント方法に関し、詳細には高品質なインクジェットヘッドの作製を可能とし、またフレキシブル光ディスクを高品質な転写基板で作製することで、記録再生品質を著しく向上させることができるインプリント方法に関する。

現在、ＭＥＭＳ、ナノ構造体を転写形成する技術が日進月歩の勢いである。半導体デバイスなどの製造工程において微細な形状の構造体を形成するためのパターン転写技術としてフォトリソグラフィ技術が多く用いられていた。しかし、パターンの微細化が進められる一方で、パターン寸法が露光に使用する光の波長によって制限を受けるという欠点があった。そこで、半導体プロセス、ＬＩＧＡプロセスなどにより、マイクロ、ナノスケールの型を作製し、これを射出成形方法、ホットエンボシング方法などのインプリント工法、例えば特許文献１のパターン転写方法により、転写基板を作製している。

しかし、この特許文献１などのインプリント方法には一長一短があり、射出成形による方法ではハイサイクルで成形品を得ることができるが、スループットに難があり、微細なパターン、ハイアスペクト比なパターンの忠実なる転写に不向きである。ホットエンボスなどの成形方法では、成形サイクルは遅いものの、微細かつハイアスペクト比のパターン転写に十分対応できるものの、高温、高圧を伴うので歪みやひけを生じやすい。一方、微細なパターン、ハイアスペクト比なパターンを比較的忠実に転写できる工法に、特許文献２に記載されている２Ｐ工法がある。これは、低粘度な液状モノマー、オリゴマーに対して、開始剤をブレンドして、型に対して塗布充填させ、紫外線を照射後、剥離して転写基板を作製する工法である。この工法によればパターンに対する充填性には秀でているが、その分離型時のパターン変形などを生じやすい。また、塗布法であるため、転写はできるものの、転写基板における厚みの均一性の制御などが極めて困難である。

そこで、微細なパターン、ハイアスペクト比なパターンを忠実に転写でき、かつ転写基板の厚みを極めて均一に作製できるインプリント工法が不可欠である。
特開２００４−０７１５８７号公報特表２００４−５０７７６９号公報

しかしながら、従来のインプリント工法では、インクジェットヘッドを作製する際、射出成形品であるプラスチックをノズルやキャビティーとして使用する場合、エッジだれやバリ等によってプレートを積層する際に問題が生じたり、インク滴の制御性が失われてしまう。また、フォトリソグラフィとエッチングの組み合わせは微細化には適するものの、側壁の垂直性が低いため、得られたヘッドにおいて同じくインク滴の制御性が低くなり適さない。更に、プラスチック材料では、インクには印字品質、インク滴の吐出性能を向上するために様々な溶剤、薬品を使用しているため、これらの薬品の中にはプラスチック材料を溶解、酸化等の化学変化により、劣化させるものがある。よって、従来のインプリント方法には、問題のある溶剤、薬品を使用できなかった。また、インク滴を吐出する際の圧力により、剛性の低いプラスチック材料は変形しやすく、インク滴の吐出性能を劣化せしめる要因の一つとなり、ヘッドの高密度化が困難であった。更に、フレキシブル光ディスクを作製する場合も、同様のことが言える。厚み０．１ｍｍ程度の転写基板を得るには、射出成形方法では十分な転写が得られず、ホットエンボシング方法では高温、高圧で成形するため、得られた成形品には歪みやひけが発生しやすい。

本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、インクジェットプリンタのヘッドを高精度なものと成し得、また平滑性の良好な、転写性の良い高品質なフレキシブル光ディスクを得られる、インプリント方法を提供することを目的とする。

前記問題点を解決するために、本発明のインプリント方法によれば、転写モールドに形成された凹凸微細の転写パターンをインプリントされるインプリント材料がタック性を有することに特徴がある。よって、粘着力により転写モールドに対して十分接触でき、容易には剥離しない状態となり、熱や外力を多少作用させるだけで転写モールドに形成された微細パターンに対しても忠実な転写が可能である。また、インクジェットプリンタのヘッドを高精度なものと成し得、また平滑性の良好な、転写性の良い高品質なフレキシブル光ディスクが得られる。

また、インプリント材料のプローブタックが１００ｇｆ以上であることにより、転写モールドに対して十分な転写性が得られる。

更に、インプリント材料に転写パターンをインプリントした後に放射線を照射することによりタック性を消失することで、低粘着性、高剛性、低粘性などの物性に変化することで、転写された基板が容易に剥離可能となり、転写時の形状を保持したまま剥離できるので極めて転写性の良い転写基板の作製が可能となる。

また、インプリント材料は、当該インプリント材料のガラス転移点、軟化温度、もしくは熱変形温度以下の温度でインプリントされることにより、転写モールドに対して十分な転写性が得られる。

更に、インプリント材料は、１ＭＰａ以下の低い圧力でインプリントされることにより、圧力ばらつきによる転写ばらつきも十分に抑制可能であるため、歪みやひけの発生を防止でき、平滑性の良好な、転写性の良い高品質なフレキシブル光ディスクが得られる。

また、インプリント材料は、真空中でインプリントされることにより、極めて良好な転写性が得られる。

更に、インプリント材料は、超音波振動させながらインプリントされることにより、極めて良好な転写性が得られる。

本発明のインプリント方法によれば、高精細なインクジェットヘッド複製用のプラスチック型の作製が可能となり、あるいは極めて転写品質の良い、光ディスクの作製が可能となる。

はじめに、本発明の一実施の形態例に係るインプリント方法で用いるインプリント材料について説明すると、本実施の形態例のインプリント方法で用いるインプリント材料は、タック性を有している。よって、機能としては、粘着、変形機能を有している。また、転写モールドに対して粘着することで離れず、低圧をかけることで変形能を発揮して型形状を忠実になぞる。更に、紫外線を照射することによりタック性が消失し、その結果容易に離型、剛性が向上することで、高精度な転写形状が維持できるのである。また、後述するように、インプリント材料のプローブタックが１００ｇｆ以上であり、インプリント材料は１ＭＰａ以下の低い圧力でインプリントされることが好ましい。
以下、本実施の形態例のインプリント方法の実施例及び比較例について説明する。

図１は本発明の一実施の形態例に係るインプリント方法に使用する転写モールドを作製する工程を示す工程断面図である。同図の（ａ）に示すように、シリコン基板１１に対して、レジスト１２を１μｍの厚みで塗布形成する。そして、同図の（ｂ）に示すように、別途用意されたフォトマスク（図示せず）を用いて、マスクアライナーによりレジスト１２を、パターン描画用露光１３で露光して現像することで、ピッチ２μｍのＬ／Ｓを形成する。次に、同図の（ｃ）に示すように、ドライエッチング（ＤｅｅｐＲＩＥ）によりシリコン基板１１に深さ１０μｍのグレーティングを形成する。そして、同図の（ｄ）に示すように、溶剤及び酸素プラズマアッシング（Ｏ_２ＲＩＥ）によりレジスト１２を除去し、シリコン基板マスタが得られる。次に、表面を導電化後、スルファミン酸ニッケル電鋳浴でニッケル１４を電鋳する。そして、同図の（ｅ）に示すように、水酸化カリウム（ＫＯＨ）もしくは水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）でシリコン基板１１を除去すると、ニッケルの転写モールドが得られる。

次に、図１に示す転写モールドを作製する工程によって作製されたニッケルの転写モールドを用いて本発明の一実施の形態例に係るインプリント方法による転写基板の作成の実施例１について説明する。はじめに、本実施例のインプリント方法におけるインプリント材料として、予めＰＣフィルムに形成されているフォテックＳＬ−１１００（日立化成製）を用いている。このインプリント材料はタック性を有している。なお、プローブタックは、テスター（レスカ製）で評価した結果、１５０ｇｆであった。また、動的粘弾性に関しては、レオメトリックス製ＲＤＡII、セイコー電子製ＤＭＳ２０００で評価した結果、貯蔵弾性率Ｅ’が４×１０^５Ｐａ、力学的損失正接ｔａｎδは０．９であった。そして、図１に示す転写モールドを作製する工程によって作製されたニッケルの転写モールド上に上記のインプリント材料としてのＰＣフィルムを載置し、さらにガラスを載置して、インプリントする。このとき、温度は３０℃、スタンパを押圧する圧力は０．３ＭＰａである。その後、ガラスの上から紫外線を照射して、インプリント材料を硬化させることで、ＰＣフィルム基板に対して転写層が形成される。転写層のプローブタックは４０ｇｆ、貯蔵弾性率Ｅ’が６×１０^９Ｐａ、力学的損失正接ｔａｎδが６×１０^２であった。得られた転写層のグレーティングの形状は、ニッケルの転写モールドと有意差なく、忠実な転写性が得られている。なお、インプリント材料のプローブタックの異なる材料に対する転写率を図２に示す。図２からわかるように、プローブタックが１００ｇｆ以上のインプリント材料Ａ，Ｂ，Ｃで転写率１００となり十分な転写性が得られた。

図３は本発明の一実施の形態例に係るインプリント方法に使用する別の転写モールドを作製する工程を示す工程断面図である。同図の（ａ）に示すように、ガラス基板２１に対して、レジスト２２を１μｍの厚みで塗布形成する。そして、同図の（ｂ）に示すように、電子ビームのパターン描画用露光２３を行う現像により、レジスト２２にピッチ１μｍのＬ／Ｓを形成する。次に、同図の（ｃ）に示すように、クロムマスク２４を蒸着で形成する。そして、同図の（ｄ）に示すように、溶剤を用いてリフトオフにより、レジスト２２を除去する。次に、同図の（ｅ）に示すように、クロムマスク２４をマスクとして、ガラス基板２１をドライエッチングして、深さ２μｍのグレーティングを形成する。最後に、同図の（ｆ）に示すように、ウエットエッチングによりクロムマスク２４を除去して、ガラスの転写モールドが得られる。

次に、図３に示す転写モールドを作製する工程によって作製されたガラスの転写モールドを用いて本発明の一実施の形態例に係るインプリント方法による転写基板の作成の実施例２について説明する。はじめに、本実施例のインプリント方法におけるインプリント材料として、予めＰＥＴフィルムに形成されているフォテックＳＲ−３０００（日立化成製）を用いている。このインプリント材料もやはりタック性を有する。なお、プローブタックが１２０ｇｆ、貯蔵弾性率Ｅ’が５×１０^５Ｐａ、力学的損失正接ｔａｎδが１であった。そして、図３に示す転写モールドを作製する工程によって作製されたガラスの転写モールド上にＰＥＴフィルムを載置し、更にガラスを載置して、インプリントする。このとき、例えば温度は５０℃、転写モールドを押圧する圧力は０．８ＭＰａとする。この際、１０^−２Ｔｏｒｒ程度の真空環境で、かつ超音波で振動させながら、インプリントを実施する。その後、紫外線を照射後、インプリント材料の構造体を得る。インプリント材料の構造体のプローブタックは３０ｇｆ、貯蔵弾性率Ｅ’が５×１０^９Ｐａ、力学的損失正接ｔａｎδが５×１０^２であった。得られた転写層のグレーティングの形状は、ガラスモールドと有意差なく、忠実な転写性が得られている。

比較例１

上述した実施例１と同じニッケルの転写モールドを用いて、射出成形方法で転写基板を作製した。成形条件をいろいろ変えて実験したが、転写性が最も良いものでも、グレーティングの高さが７．６μｍ程度しか得られず、先端形状もエッジがＲ形状となり、忠実な転写性が得られなかった。

比較例２

上述した実施例２と同じガラスの転写モールドを用いて、ホットエンボシング方法で転写基板を作製した。成形条件をいろいろ変えて実験したが、転写性が最も良いものでも、グレーティングの高さが１．６μｍ程度しか得られず、先端形状もエッジがＲ形状となり、忠実な転写性が得られなかった。

なお、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。

本発明の一実施の形態例に係るインプリント方法に使用する転写モールドを作製する工程を示す工程断面図である。インプリント材料のプローブタックの異なる材料に対する転写率を示す図である。本発明の一実施の形態例に係るインプリント方法に使用する別の転写モールドを作製する工程を示す工程断面図である。

符号の説明

１１；シリコン基板、１２，２２；レジスト、
１３，２３；パターン描画用露光、１４；ニッケル、
２１；ガラス、２４；クロムマスク。

Claims

転写モールドに形成された凹凸微細の転写パターンをインプリント材料にインプリントするインプリント方法において、
前記インプリント材料がタック性を有することを特徴とするインプリント方法。
前記インプリント材料のプローブタックが１００ｇｆ以上である請求項１記載のインプリント方法。
前記インプリント材料に前記転写パターンをインプリントした後に放射線を照射する請求項１記載のインプリント方法。
前記インプリント材料は、当該インプリント材料のガラス転移点、軟化温度、もしくは熱変形温度以下の温度でインプリントされる請求項１記載のインプリント方法。
前記インプリント材料は、１ＭＰａ以下の低い圧力でインプリントされる請求項１又は４に記載のインプリント方法。
前記インプリント材料は、真空中でインプリントされる請求項１、４又は５のいずれかに記載のインプリント方法。
前記インプリント材料は、超音波振動させながらインプリントされる請求項１、４〜６のいずれかに記載のインプリント方法。