特許 7417600 調整可能な高い寸法安定性を有するフレキシブルスタンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-10

(45)【発行日】2024-01-18

(54)【発明の名称】調整可能な高い寸法安定性を有するフレキシブルスタンプ

(51)【国際特許分類】

   B29C 59/02 20060101AFI20240111BHJP

   B05C 11/02 20060101ALI20240111BHJP

   B05C 21/00 20060101ALI20240111BHJP

   B29C 33/38 20060101ALI20240111BHJP

   B32B 7/02 20190101ALI20240111BHJP

   H01L 21/027 20060101ALI20240111BHJP

【ＦＩ】

B29C59/02 B

B05C11/02

B05C21/00

B29C33/38

B32B7/02

H01L21/30 502D

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021520121

(86)(22)【出願日】2019-10-11

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-13

(86)【国際出願番号】 EP2019077606

(87)【国際公開番号】W WO2020074709

(87)【国際公開日】2020-04-16

【審査請求日】2022-06-21

(31)【優先権主張番号】18200147.9

(32)【優先日】2018-10-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】517278185

【氏名又は名称】モーフォトニクス ホールディング ベスローテン フェノーツハップ

【氏名又は名称原語表記】Ｍｏｒｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｈｏｌｄｉｎｇ Ｂ．Ｖ．

【住所又は居所原語表記】Ｄｅ Ｒｕｎ ４２８１， ５５０３ ＬＭ Ｖｅｌｄｈｏｖｅｎ， Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ヤン マテイス テア ミューレン

(72)【発明者】

【氏名】ブラム ヨハネス ティテュレーア

(72)【発明者】

【氏名】レオン ウィレム フェルトヒュイゼン

(72)【発明者】

【氏名】アドリアニュス ファン エルフェン

【審査官】坂本 薫昭

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０８４９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／００８３２６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／００１８４２０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０５Ｃ １１／０２，２１／００

Ｂ２９Ｃ

Ｂ３２Ｂ ７／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

テクスチャリング層（２０３）としての少なくとも１つの上層を含み、かつレリーフ領域（２０３Ｂ）、強化層（２０２）、少なくとも２つの保護層（２０１、２０５）を含む、フレキシブルスタンプであって、前記強化層（２０２）が、１０ｐｐｍ／℃以下の熱膨張係数、１０ＧＰａ～２００ＧＰａの範囲のヤング率、３００μｍ未満の層厚および少なくとも前記レリーフ領域（２０３Ｂ）を覆う領域を有する、フレキシブルスタンプにおいて、前記強化層が、前記強化層の縁部および角部の上にまたは周りに延在する少なくとも２つの層によって囲まれるように、前記少なくとも２つの層によって遮蔽され、ここで第１の層はテクスチャリング層（２０３）および第１の保護層（２０１）を含み、且つ第２の層は第２の保護層（２０５）を含むことを特徴とする、フレキシブルスタンプ。

【請求項2】

前記フレキシブルスタンプが、２０ｐｐｍ／℃以下の熱膨張係数を有することを特徴とする、請求項１記載のフレキシブルスタンプ。

【請求項3】

前記フレキシブルスタンプが、３０ｃｍ未満の曲げ半径を有することを特徴とする、請求項１または２記載のフレキシブルスタンプ。

【請求項4】

前記強化層（２０２）が、０．５μｍ～３００μｍの範囲の厚さを有することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のフレキシブルスタンプ。

【請求項5】

前記保護層（２０１、２０５）が、１０μｍ～５００μｍの範囲の厚さを有することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のフレキシブルスタンプ。

【請求項6】

前記保護層（２０１、２０５）が、０．１～２０ＧＰａの範囲のヤング率を有することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のフレキシブルスタンプ。

【請求項7】

前記強化層（２０２）が、ガラス層を含むことを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のフレキシブルスタンプ。

【請求項8】

前記保護層（２０１）が、前記テクスチャリング層（２０３）と前記強化層（２０２）との間に位置することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のフレキシブルスタンプ。

【請求項9】

前記保護層（２０１、２０５）が、少なくとも前記強化層（２０２）を覆う領域を有することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載のフレキシブルスタンプ。

【請求項10】

前記フレキシブルスタンプが、１つ以上の追加の強化層（２０２）を含むことを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載のフレキシブルスタンプ。

【請求項11】

前記強化層が、前記保護層（２０１）と前記第２の保護層（２０５）との間で接着されることを特徴とする、請求項１記載のフレキシブルスタンプ。

【請求項12】

前記保護層の材料が、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、二軸配向ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、硬化アクリレート材料または硬化エポキシ材料を含む群から選択されることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項記載のフレキシブルスタンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

説明：
本発明は、寸法的に安定なフレキシブルスタンプを用いてインプリンティングラッカーをディスクリート基板上にインプリントし、続いて、インプリントされたラッカーを硬化させて、ディスクリート基板上に追加の機能性テクスチャ加工層をもたらすことによる、ディスプレイ、照明またはソーラーパネルなどのディスクリート基板をテクスチャ加工するためのプロセスおよび材料に関する。この追加の層の機能は、とりわけ、光管理層から疎水性層、装飾的な使用、バイオセンサにおける使用、またはエッチングレジストとしての使用まで様々であり得る。

【0002】

基板上での機能性テクスチャ加工層の使用は、重要な話題である。このような層をうまく使用することで、性能が向上し、コストが削減され、または上記のインプリント基板を含む製品の外観が改善され得る。例えば、拡散層は、ディスプレイに使用されており、より薄いＬＥＤバックライトを使用するという構想を可能にし、ディスプレイを側面から照明する。他の新しい高度技術の可能性には、機能性テクスチャ加工層の太陽電池パネルへの集積による効率の向上や、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）照明パネルへの集積によるより多くの光の抽出がある。

【0003】

機能性テクスチャ加工層は、インプリントリソグラフィを用いて作製され得る。この場合、基板、またはモールド、またはその双方が、ラッカー（樹脂またはレジスト）でコーティングされる。ラッカーを間に挟んでモールドを基板上にプレスした後、テクスチャ加工ラッカーが固相に硬化される。硬化方法は、熱またはＵＶ光照射であり得る。すでに１９７８年に、この技術は、米国特許第４，１２８，３６９号明細書に記載されていた。さらに先駆的な研究は、１９９５年にChouによって行われた。彼は、剛性スタンプを使用することによって、ｓｕｂ－２５ｎｍのテクスチャを、高スループットの大量生産（米国特許第５，７７２，９０５号明細書）でまたはStephen Y. Chou、Peter R. Krauss、Preston J. Renstromによる論文（Appl. Phys. Lett. 67 (1995) 3114-3116）で複製できることを実証した。後に、ローラーを使用して、剛性モールドまたは曲げられた薄い金属シートのいずれかに圧力を加えて、テクスチャを複製することが実証された（論文Hua Tan、Andrew Gilbertson、Stephen Y. Chou、J. Vac. Sci. Technol., B 16 (1998) 3926-3928）。

【0004】

多くの研究所や企業が、この作業を続けた結果、様々な技術がもたらされた。

【0005】

半導体産業では、プレート・ツー・プレートインプリンティングは、米国特許第６，３３４，９６０号明細書、米国特許出願公開第２００４／００６５９７６号明細書および米国特許第８，４３２，５４８号明細書に記載されているように、転写プロセス、材料および精密位置決めと組み合わせて剛性スタンプを使用することによって適用される。

【0006】

ロール・ツー・ロールインプリンティング技術では、例えば米国特許第８，０２７，０８６号明細書に記載されているように、連続プロセスにおいて箔またはフィルムをテクスチャ加工するために、フレキシブルな基板と組み合わせたテクスチャ加工ローラーが使用されている。

【0007】

最初に述べたプレート・ツー・プレート技術は、均一で平坦なウェハ上に小さいテクスチャ（ｓｕｂ－１００ｎｍの解像度）を、高位置精度で、精密にウェハスケールでインプリントするために設計されている。しかしながら、中国特許出願の中国特許出願公開第１０３２３５４８３号明細書に記載されているように、この技術をより大きな領域に拡大することは困難である。

【0008】

ロール・ツー・ロール技術を使用することにより、テクスチャ加工箔が、高い生産速度で連続的に作製され得る。これらの箔は、フレキシブルな用途のための基板として使用することができるか、または剛性基板に積層することができる。しかしながら、後者は、テクスチャ加工箔を、剛性基板または製品に接着するための中間接着層の追加コストを伴う。したがって、第３の新しい技術が開発されている：直接ロール・ツー・プレートインプリンティングである。これにより、機能性テクスチャ加工層は、厚さが数十から数百ミクロンの中間の厚い接着層なしでディスクリート基板上に直接適用される。このような方法では、仏国特許第２，８９３，６１０号明細書に例示されているようなテクスチャ加工ローラー、または米国特許第７，８２４，５１６号明細書に開示されているような取り外し可能なフレキシブルスタンプのいずれかが使用されている。

【0009】

ロール・ツー・プレート複製プロセスにおけるフレキシブルスタンプの使用には、いくつかの利点がある。材料および製造プロセスは、費用対効果が高い。さらに、フレキシブルスタンプは、容易に交換され得る。また、フレキシブルスタンプには、使用することの欠点もある。最も重要な欠点は、ポリマーベースのフレキシブルスタンプが制限された横方向の寸法安定性を有することである。フレキシブルスタンプは、温度、湿度または張力が装置内でまたは処理中に変化する場合、膨張または収縮することになる。ほとんどの用途では、フレキシブルスタンプは、使用される基板とは異なる膨張係数を有する。基板は、ほとんどの場合、個別でかつ剛性の金属、ポリマー、シリコンまたはガラス板である。したがって、温度または湿度レベルを変化させると、インプリントプロセス後の基板上のインプリントされたテクスチャの横方向寸法が異なる結果となる。この場合、光学特性が、シフトすることになるか、またはテクスチャが、後処理工程で適用される下にある構造またはパターンに対して間違った位置に配置されることになる。多くの用途では、１メートルに対して数ミクロンのように、極めて限定された横方向寸法のばらつきしか許容されない。

【0010】

横方向寸法の変化の影響は、温度を変化させると顕著になるので、本発明は、熱膨張に焦点を当てている。湿度を変化させることにも同様の影響がある。また、ひずみや張力によってフレキシブルスタンプが変形することになる。本明細書の文脈において、熱膨張について言及される場合、湿度膨張または張力による膨張も読み取ることができる。膨張について言及されている場合、収縮も負の膨張の形として読み取ることができる。

【0011】

特許出願の国際公開第２０１６／１２８４９４号には、フレキシブルスタンプの設計が記載されている。これにより、フレキシブルスタンプは、スタンプベースまたはベース層と、その上のテクスチャ加工層とを含む。フレキシブルスタンプは、ベース層およびテクスチャ加工最上層を有する１層または複数層であり得る。ベース層の場合、プラスチック箔および薄い金属シートを含む、いくつかの材料について言及されている。

【0012】

文献の米国特許出願公開第２００５／０２３８９６７号明細書には、複数のポリマー層を含む、ソフトリソグラフィー用の複合パターニング装置が開示されている。

【0013】

フレキシブルスタンプの寸法安定性を改善するための直接的な解決策は、ベース層として非常に低い熱膨張を有する材料を使用することである。これは、ベース層としてフレキシブル強化ポリカーボネートを使用することであり得る。なお、これら強化材の熱膨張係数は大きく、１０ｐｐｍ／℃を超えている。

【0014】

特許出願の国際公開第２０１６／１２８４９４号には、金属シートの使用が記載されている。特許出願の韓国特許出願公開第２００８／００４４０５２号明細書では、プレート・ツー・プレート用途の場合のガラスシートのモールドとしての使用が説明されている。しかしながら、厚いガラスシートおよび金属シートは剛性であり、二つの主要な欠点がある：第一に、ロール・ツー・ロールまたはロール・ツー・プレートのインプリントプロセスで使用されるべきフレキシブルスタンプの要件である、シートをローラー上に案内することができないことである。第二に、剛性スタンプの剥離には、より強い力が必要であることである。

【0015】

ロール・ツー・プレートインプリンティングでは、スタンプがローラー上で搬送されるので、大きな柔軟性が要求される。薄い金属は、十分にフレキシブルであるが、透明ではないので、金属のフレキシブルスタンプを介したＵＶ硬化は不可能である。

【0016】

３００μｍを超える厚さのガラスには、十分な柔軟性がなく、必要な半径で曲げた場合、破損することになる。３００μｍを下回る厚さのガラスには、十分な柔軟性があり得るが、非常に破損しやすい。非常に小さな力でも、特にガラスの縁では、亀裂が生じる。ガラスに追加の層を適用すると、ガラスシートの寸法安定性が低下するので好ましくない。したがって、直接的な解決策を、ロール・ツー・プレートインプリンティングに用いることはできない。

【0017】

国際公開第２０１６／１２８４９号の出願では、より多くの層を追加して堅牢性を強化することができることが述べられている。これをどのようにして行うべきかの方法は、開示されていない。

【0018】

欧州特許出願公開第３０２８７７１号明細書では、スタンプと基板との間の正確なオーバレイ整列を得るために、スタンプは、テクスチャが複製される基板と同じ膨張係数を有するべきであると述べられている。一例として、上記の特許出願では、スチール保護層を有するフレキシブルなプレート・ツー・プレートスタンプを使用したスチール基板上のマイクロテクスチャまたはナノテクスチャの複製について説明されている。テクスチャリング層がフレキシブルであるので、スタンプは、フレキシブルスタンプと呼ばれる。この目的は、プレート・ツー・プレート複製プロセスにおける使用のためのものである。鋼スタンプを、ローラー上で搬送することができないので、提案された解決策を、ロール・ツー・プレートプロセスで用いることができない。この特許出願は、異なる用途に対して異なる膨張係数を有するスタンプを用いることの重要性を示している。

【0019】

欧州特許出願公開第３３７０２５０号明細書には、第１の樹脂層、第１のガラス基板層および第２の樹脂層を含む３層構造を有し得るフィルムモールドが開示されている。第２の樹脂層は、樹脂または箔、または接着層を用いてガラスに追加された箔であり得る。しかしながら、実際には、ガラス基板層は、複数回使用した後に割れたり、亀裂が生じたりする傾向がある。

【0020】

本発明の根底にある課題は、寸法的に安定なフレキシブルスタンプを提供すること、特に、複数回使用でき、その際にガラス層に亀裂または破壊が発生しない、調整可能な２０ｐｐｍ／℃未満の低い熱膨張係数を有するディスクリート基板のロール・ツー・プレートインプリンティングを可能にするフレキシブルスタンプを提供することである。フレキシブルスタンプの破損は、フレキシブルスタンプの再利用を制限する。したがって、フレキシブルスタンプの再利用を可能にして製造コストを低減するために、調整可能な低膨張係数を有するより堅牢なフレキシブルスタンプの設計が重要である。

【0021】

この課題は、テクスチャリング層（２０３）としての少なくとも１つの上層を含み、かつレリーフ領域（２０３Ｂ）と、強化層（２０２）と、保護層（２０１）とを含む、フレキシブルスタンプであって、強化層（２０２）が、１０ｐｐｍ／℃以下の熱膨張係数、１０ＧＰａ～２００ＧＰａの範囲のヤング率、３００μｍ未満の層厚および少なくともレリーフ領域（２０３Ｂ）を覆う領域を有する、フレキシブルスタンプにおいて、強化層が、テクスチャリング層（２０３）、保護層（２０１）および１つ以上のさらなる層からなる群から選択される少なくとも１つの層によって遮蔽されていることを特徴とする、フレキシブルスタンプによって解決される。

【0022】

上記の少なくとも３層または多層の強化されたフレキシブルスタンプは、熱および湿度の変化ならびに張力の変化によってしばしば引き起こされる横方向寸法の最小変化でディスクリート基板のインプリンティングを可能にする。上記の多層スタンプは、直径３００ｍｍの標準的なウェハサイズと比較して大きな面積を有するように製造され得る。上記の多層強化フレキシブルスタンプの熱膨張は、現行の標準的なフレキシブルスタンプの膨張係数よりも著しく低い。標準的なポリカーボネートの熱膨張係数は、６５～７０ｐｐｍ／℃である。例えば、強化ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの強化フレキシブル箔は、２０ｐｐｍ／℃の最小熱膨張を有している。熱膨張係数は、ＡＳＴＭ Ｅ２２８に従って測定され得る。

【表1】

【0023】

さらに、フレキシブルスタンプの強化層は、ＡＳＴＭ Ｅ１１１に従って測定すると、１０～２００ＧＰａの範囲のヤング率を有する。

【0024】

本発明で提供される多層強化フレキシブルスタンプは、互いに接着された３つ以上の層を含む。したがって、多層強化フレキシブルスタンプは、レリーフ領域を有するテクスチャリング層と、テクスチャリング層としてより低い熱膨張係数を有する１つ以上の強化層と、強化層よりも高い熱膨張係数を有する１つ以上の保護層とを有し得る。これにより、強化層は、少なくともレリーフ領域を覆う領域を有する。

【0025】

本発明の範囲内で、「遮蔽」という用語は、強化層が、例えば、強化層に害を与える可能性のある物体または力に対して保護されることであると理解されるべきである。フレキシブルスタンプにおいて、強化層は、強化層の縁部および／または角部の周りにまたは上に少なくとも部分的に延在する少なくとも１つの層によって遮蔽される。テクスチャリング層（２０３）、保護層（２０１）および１つ以上のさらなる層からなる群から選択される１つ以上の層が、強化層の縁部および／または角部の上にまたは周りに少なくとも部分的に延在する場合、この層またはこれらの層は、「遮蔽層」である。

【0026】

強化層は、第１の主面と、第２の主面と、第１の主面および第２の主面に垂直であり、かつ強化層の第１の主面および第２の主面の延長の制限である少なくとも１つの側面とを含む三次元層であり得る。これにより、強化層は、長方形、台形、円形または楕円形などの任意の適切な形状を有し得る。好ましくは、強化層は、第１の主面と、第２の主面と、第１の主面および第２の主面に対して垂直な４つの側面とを含む長方形の形を有する。

【0027】

第１の主面と第２の主面とは、互いに平行であって反対方向を向いていてよい。好ましくは、第１の主面は、レリーフ領域に面しており、第２の主面は、レリーフ領域に面していない。

【0028】

好ましい実施形態では、強化層の角部および／または縁部の少なくとも一部を、テクスチャリング層、保護層または１つ以上のさらなる層からなる群から選択される少なくとも１つの層によって遮蔽するために、少なくとも１つの層は、少なくとも部分的に、強化層の縁部および／または角部の周囲に延在する。

【0029】

さらに好ましい実施形態では、少なくとも１つの層は、強化層の少なくとも１つの側面および第１の主面および／または第２の主面を遮蔽する。好ましくは、少なくとも１つの層は、少なくとも１つの側面、第１の主面および第２の主面を遮蔽する。

【0030】

好ましい実施形態では、強化層の少なくとも１つの角部、好ましくは少なくとも２つの角部、より好ましくは少なくとも３つの角部、さらにより好ましくは少なくとも４つの角部、最も好ましくはすべての角部が、少なくとも１つの層によって少なくとも部分的に遮蔽される。

【0031】

さらに好ましい実施形態では、強化層の少なくとも１つの縁部、好ましくは少なくとも２つの縁部、より好ましくは少なくとも３つの縁部、さらにより好ましくは少なくとも４つの縁部、最も好ましくはすべての縁部が、少なくとも１つの層によって少なくとも部分的に遮蔽される。

【0032】

また、遮蔽された角部および縁部の数は、同じであることまたは異なることが可能である。好ましくは、強化層のすべての角部および縁部が、少なくとも部分的に遮蔽されている。

【0033】

強化層の角部および／または縁部を少なくとも部分的に遮蔽することにより、強化層の破断傾向が排除または少なくとも低減され、その結果、強化されたフレキシブルスタンプを複数回使用することができると考えられる。

【0034】

好ましい実施形態では、強化層の角部および／または縁部を遮蔽する少なくとも１つの層は、第１の主面および第２の主面を少なくとも部分的に遮蔽する。好ましくは、第１の主面を少なくとも部分的に遮蔽する少なくとも１つの層と、第２の主面を少なくとも部分的に遮蔽する少なくとも１つの層とは、別個の層である。

【0035】

別の好ましい実施形態では、強化層の角部および／または縁部を遮蔽する少なくとも１つの層は、強化層の角部および／または縁部を取り囲む。

【0036】

好ましい実施形態では、強化層の角部および／または縁部を遮蔽する少なくとも１つの層は、第１の主面の領域の少なくとも１０％、好ましくは少なくとも３０％、さらにより好ましくは少なくとも５０％、さらにより好ましくは少なくとも７５％、最も好ましくは少なくとも９５％にわたって延在する。

【0037】

別の好ましい実施形態では、強化層の角部および／または縁部を少なくとも部分的に遮蔽する少なくとも１つの層は、第２の主面の領域の少なくとも１０％、好ましくは少なくとも３０％、さらにより好ましくは少なくとも５０％、さらにより好ましくは少なくとも７５％、最も好ましくは少なくとも９５％にわたって延在する。

【0038】

好ましくは、強化層の角部および／または縁部を少なくとも部分的に遮蔽する少なくとも１つの層は、強化層を取り囲む。

【0039】

少なくとも１つの層は、任意の適切な材料で作ることができ、好ましくは、１つ以上のさらなる層は、接着剤、感圧接着剤、例えば限定されないがアクリレート材料、ゾル－ゲル材料、エポキシのような硬化有機層、またはこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む接着層である。

【0040】

好ましくは、少なくとも１つの層は、テクスチャリング層、保護層、接着剤層またはこれらの組み合わせである。

【0041】

別の好ましい実施形態では、フレキシブルスタンプは、強化層の、テクスチャリング層またはレリーフ領域に面する側とは反対側にさらなる保護層を含み、ここで、さらなる保護層の延在長さは、強化層の延在長さよりも小さい。また、さらなる保護層の延在長さは、テクスチャリング層の延在長さよりも大きいことも好ましい。このさらなる保護層は、寸法安定性の調整層として作用することができ、これは、レリーフ領域が位置する領域の寸法安定性を調整することができる。

【0042】

さらなる実施形態では、フレキシブルスタンプは、１つ以上の追加の強化層を含む。

【0043】

本発明は、ここで以下の図面を参照してより詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0044】

【図1】本発明による例示的なインプリンティングプロセスを示す概略図である。

【図2A】強化層および保護層を有する多層強化フレキシブルスタンプのレイアウトを側方から見た概略図である。

【図2B】強化層および保護層を有する多層強化フレキシブルスタンプの別のレイアウトを側方から見た概略図である。

【図2C】強化層および保護層を有する多層強化フレキシブルスタンプのさらに別のレイアウトを側方から見た概略図である。

【図2D】強化層および保護層を有する多層強化フレキシブルスタンプのさらに別のレイアウトを側方から見た概略図である。

【図2E】強化層および保護層を有する多層強化フレキシブルスタンプのさらに別のレイアウトを側方から見た概略図である。

【図2F】強化層および保護層を有する多層強化フレキシブルスタンプのさらに別のレイアウトを側方から見た概略図である。

【図3】２つの多層強化フレキシブルスタンプの設計を含む、異なるフレキシブルスタンプのレイアウトに関する熱膨張測定の結果を示す図である。

【図4A】強化層の４つの外側領域に保護層を有する多層強化フレキシブルスタンプを上方から見た概略図である。

【図4B】強化層の４つの外側領域に保護層を有する多層強化フレキシブルスタンプを側方から見た概略図である。

【図4C】強化層の４つの外側領域に保護層を有する多層強化フレキシブルスタンプを側方から見た概略図である。

【図4D】強化層の４つの外側領域に保護層を有する多層強化フレキシブルスタンプを側方から見た概略図である。

【図5】強化層の２つの外側領域に保護層を有する多層強化フレキシブルスタンプを上方から見た概略図である。

【図6A】強化層の、テクスチャリング層またはレリーフ領域に面する側とは反対側にさらなる保護層を有する多層強化フレキシブルスタンプを上方から見た概略図である。

【図6B】強化層の、テクスチャリング層またはレリーフ領域に面する側とは反対側にさらなる保護層を有する多層強化フレキシブルスタンプを側方から見た概略図である。

【0045】

ここで図１を参照すると、本発明による概略的なインプリント装置およびプロセスが、多層強化フレキシブルスタンプを用いて示されている。図１は、例示的なロール・ツー・プレートインプリントプロセスにおける多層強化フレキシブルスタンプの可能な使用例である。多層強化フレキシブルスタンプは、異なるロール・ツー・プレートおよびロール・ツー・ロール複製プロセスにおいて、またはさらにプレート・ツー・プレート複製プロセスにおいて使用され得ることに留意されたい。

【0046】

図１に示されるインプリントセットアップにおいて、機能的インプリント層１０３Ｂは、基板１０２の上に適用される。基板１０２は、任意の材料であり得る；好ましくは、基板１０２は、ガラス、金属シート、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴまたはＰＥＴＰ）、二軸配向ポリエチレンテレフタレート（ＢＯＰＥＴ）またはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含むか、またはこれらで作られる。基板１０２は、例えば、接着促進層および／または透明導電体層（例えば、酸化インジウムスズ、アルミニウムドープ酸化亜鉛またはフッ素ドープ酸化スズ）および／または金属層（例えば銀、金、アルミニウム）など、表面の上に被覆された１つ以上の追加の層を担持し得る。図１において、基板１０２は、成形可能なインプリントラッカー１０３Ａで被覆され、フレキシブルスタンプ１０４でインプリントされ、硬化後、基板１０２の上に追加される複製されたインプリントテクスチャ１０３Ｂをもたらす。基板は、案内および支持のためにプラットフォーム１０１上に配置される。このプラットフォーム１０１は、１つまたは複数のローラー、固定テーブル、移動テーブルまたは十分な支持を提供する任意の他のプラットフォームであり得る。図１において、モールドは、フレキシブルスタンプ１０４である。フレキシブルスタンプ１０４の外面上のテクスチャ１０５Ｂを基板１０２上に転写するために、基板１０２上の必要な固化されたインプリントテクスチャ１０３Ｂの逆テクスチャを有するインプリントテクスチャ１０５Ｂが、成形可能なインプリントラッカー１０３Ａを介してディスクリート基板１０２上にプレスされる。図１に示されるように、成形可能なラッカー１０３Ａが、ディスクリート基板上に堆積され得るか、または成形可能なインプリントラッカーが、フレキシブルスタンプ１０４上に堆積され得ることに留意されたい。あるいは成形可能なインプリントラッカー１０３Ａが、フレキシブルスタンプ１０４およびディスクリート基板１０２の双方の上に堆積され得る。堆積の方法は、とりわけ、分配、インクジェット印刷、スロットダイコーティング、グラビア印刷、またはスクリーン印刷であり得る。フレキシブルスタンプ１０４を用いて成形可能なインプリントラッカー１０３Ａをインプリントした後、成形可能なインプリントラッカー１０３Ａが、熱的にまたはＵＶ光を用いて固化される。図１において、成形可能なラッカーは、ＵＶ光源１０７ＡからのＵＶ光１０７Ｂを使用して固化される。ＵＶ光源１０７Ａは、透明なフレキシブルスタンプ１０４の上方に配置され得る。あるいはディスクリート基板１０２が透明である場合、ＵＶ光源１０７Ａは、プラットフォーム１０１内に一体化された透明なディスクリート基板１０２の下方、または透明なプラットフォーム１０１の下方のいずれかに配置され得る。インプリントテクスチャ１０３Ｂの固化後、フレキシブルスタンプ１０４は、ディスクリート基板１０２上の固化されたインプリントテクスチャ１０３Ｂから分離され、その結果、その上の固化されたインプリントテクスチャ１０３Ｂを有するディスクリート基板１０２は、フレキシブルスタンプ１０４の形状のテンプレートから離間される。フレキシブルスタンプ１０４は、フロントクランプ１０６Ａおよびバッククランプ１０６Ｂ内に取り付けられる。フロントクランプ１０６Ａは、フレキシブルスタンプ１０４の先縁部に位置する。バッククランプ１０６Ｂは、フレキシブルスタンプ１０４の末縁部に位置する。クランプ１０６Ａおよび／またはクランプ１０６Ｂは、取り付け開口部を有し得るプラスチックまたは金属バーであり得る。しかしながら、クランプ１０６Ａおよび／またはクランプ１０６Ｂは、フレキシブルスタンプ１０４をその位置に保持するテープまたは他の手段であってもよい。

【0047】

フレキシブルスタンプ１０４は、支持フレキシブルスタンプベース１０５Ａと、「インプリントテクスチャ」または「インプリントパターン」とも呼ばれるパターン化された外面１０５Ｂとを有する。このインプリントテクスチャは、当業者にはレリーフパターンとして知られている開口部および隆起部によって形成される機能領域を含む。このレリーフパターン化された外面１０５Ｂは、基板１０２上のインプリントテクスチャ１０３Ｂの負の（または逆の）テクスチャである。フレキシブルスタンプベース１０５Ａおよびパターン化された外面１０５Ｂは、例えば、これに限定されるものではないが、ミリング、メッキまたはホットエンボス加工によって作製される薄い金属シートまたはプラスチックシートのような１つの同じ材料で作製され得る。薄い金属シートは、透明でなく、柔軟性が低く、より高価であるという欠点を有する。大面積のロール・ツー・プレート複製の場合、薄い金属シートは、大きくなければならず、これは実際的かつコスト的に困難である。プラスチックシートの場合、熱膨張は、プラスチックシートの膨張係数によって決まることになる。プラスチックベースの材料について説明したように、これは正確な複製用途には大きすぎる。

【0048】

本発明による多層強化フレキシブルスタンプは、開口部および隆起部を含むパターン化された外面１０５Ｂを備える。曲げることができるようにするために、強化フレキシブルスタンプは、好ましくは、０．１ＧＰａ～１００ＧＰａの範囲、好ましくは５～５０ＧＰａの間の範囲のヤング率を示す。好ましくは、本発明の多層強化フレキシブルスタンプは、１０μｍ～２０００μｍの範囲、より好ましくは５０μｍ～５００μｍの範囲の厚さを有する。層厚およびヤング率に関する仕様は、共に、好ましくは３０ｃｍ未満、より好ましくは１５ｃｍ未満の曲げ半径を、好ましくは５０ｃｍの幅にわたって１０００Ｎ未満の印加力で生じさせる。これによって、この力は、図１に示すように、ローラーの４分の１のあたりでフレキシブルスタンプを引っ張るためにフレキシブルスタンプ１０６Ａの前面に加えられる力として定義される。

【0049】

この特許出願で提案されているように、強化層を使用することにより、湿度または張力の増加による熱膨張およびフレキシブルスタンプの膨張を低減することができる。この低減は、請求項１に記載の特徴によって達成される。図２では、多層強化フレキシブルスタンプの異なるレイアウトが示されている。

【0050】

図２は、テクスチャリング層２０３と組み合わせた強化層２０２および保護層２０１を使用する多層強化フレキシブルスタンプの異なるレイアウトを示す。大面積のフレキシブル保護層２０１は、取り扱いが容易なフレキシブル特性を提供するために使用される。さらに、フレキシブルスタンプの構成に応じて、保護層２０１は、強化層の主面および／または第２の表面および／または側面を保護することができる。この保護層２０１は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴまたはＰＥＴＰ）箔、ポリカーボネート（ＰＣ）箔、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）箔、二軸配向ポリエチレンテレフタレート（ＢＯＰＥＴ）または別のポリマーで作製された箔であり得るが、これらに限定されない。これは、また、硬化アクリレート材料または硬化エポキシ材料であってもよい。保護層２０１のために提案された材料は、５００μｍ未満、好ましくは３００μｍ未満の層厚と併せて、０．１～１０ＧＰａのヤング率を有する。強化層２０２は、保護層２０１の上に堆積される。これは、０．５～１００μｍの厚さの、例えばＳｉＯｘ層またはグラフェン層であり得るがこれに限定されない、層であり得る。強化層２０２の堆積技術は、とりわけ、スパッタリング、スピンコーティングまたはＰＥ－ＣＶＤであり得る。また、強化層２０２として、薄い金属シート、薄いウェハまたは薄いガラスシートも使用され得る。この強化層２０２は、フレキシブルであり、かつ３００μｍ未満、好ましくは２００μｍ未満の層厚と併せて、１０～２００ＧＰａの典型的なヤング率を有するべきである。中間の薄いフレキシブルシートの場合、この薄いシートは、保護層２０１に接着されるべきである。これは、例えば、双方の層の移行部でまたは保護層２０１と強化層２０２との双方の間において上部に配置されたテープのような任意の取り付け材料であり得る接着層２０４を使用して、あるいは接着剤、感圧接着剤または例えば限定されないがアクリレート材料、ゾルゲル材料、エポキシのような、硬化有機層であり得る中間接着層を使用して接着され得る。これにより、接着層２０４が強化層２０２の角部および／または縁部の周りに少なくとも部分的に延在しているので、接着層２０４は、強化層２０２の角部および／または縁部を遮蔽することができる。テクスチャリング層２０３は、基板上に必要に応じて逆テクスチャを有するレリーフ領域２０３Ｂを有する。逆テクスチャ２０３の材料は、有機層であり、例えば、アクリレート材料、ゾルゲル材料またはエポキシであるが、これらに限定されない。構成に応じて、テクスチャリング層２０３は、強化層２０２の第１の主面および／または第２の主面および／または少なくとも１つの側面を保護する。

【0051】

図２Ａでは、強化層２０２は、強化層２０２の角部および／または縁部が少なくとも部分的に遮蔽されるように、テクスチャリング層２０３に埋め込まれる。強化層２０２の角部および／または縁部を遮蔽するために、図２Ｂに示すように、強化層２０２が、保護層２０１に埋め込まれてもよい。強化層２０２は、保護層２０１とテクスチャリング層２０３との間に位置することができ、レリーフ領域２０３Ｂは、必要に応じて基板上に逆テクスチャを有する。しかしながら、強化層２０２は、図２Ｄに示すように、保護層２０１の反対側にあってもよい。図２Ｃに示す接着層２０４は、テクスチャリング層２０３とは異なる材料であり得る。図２Ｃおよび図２Ｄの場合、接着層２０４は、強化層２０２の角部および／または縁部を遮蔽することによって、強化層２０２を保護する。接着層２０４は、図２Ｅに示すように、テクスチャリング層２０３と同じ材料であってもよい。図２Ｅに示すような特定の場合において、テクスチャリング層２０３のモノマーまたはポリマー材料は、強化層２０２のための保護層としても機能し、特に、強化層２０２の角部および／または縁部は、テクスチャリング層２０３が強化層２０２を取り囲む場合、テクスチャリング層２０３によって遮蔽される。図２Ｆは、強化層が２つの保護層２０１と２０５との間で保護される別のフレキシブルスタンプの設計を示す。双方の保護層２０１および２０５の材料および／または材料の厚さは、同じであっても異なっていてもよい。また、保護層２０１および保護層２０５の双方の面積は、同じであっても異なっていてもよく、この場合、最も短い保護層は、強化層２０２を覆って保護するために、少なくとも強化層２０２と同じ面積を有するべきである。また、異なる強化層２０２の間で組み合わせを行うこともできることに留意されたい。例えば、保護層２０１の一方の側に堆積された薄い強化層２０２と、保護層２０１の他方の側に接着された第２のより厚い強化層とがある。接着するために、接着層２０４が使用され、これは角部および／または縁部が遮蔽されるように、強化層２０２を取り囲む。

【0052】

上記の多層化かつ強化されたフレキシブルスタンプが実施化された。異なる構成を有するフレキシブルスタンプが作製されている。図３は、測定データを示す。

【0053】

図３に示すように、ポリカーボネート箔の上にレリーフ領域（２０３Ｂ）を有する標準的なフレキシブルスタンプの熱膨張は大きすぎる。７０ｐｐｍ／℃の値は、好ましい最大２０ｐｐｍ／℃の膨張を十分に上回る。測定値は、理論値と良く一致した。２５０μｍの保護ポリカーボネート層の上にレリーフ領域を有し、前述の２５０μｍの保護ポリカーボネート層と第２の２５０μｍのポリカーボネート保護層との間に囲まれた強化層として１００μｍの薄いガラスシートを有する多層強化フレキシブルスタンプ１（ＭＳＦＳ１）の場合、図２Ｆに示すような設計で、膨張は、１５ｐｐｍ／℃に低減される。この膨張は、１００μｍの薄いガラスシートが２つの１２５μｍのポリカーボネート層の間に囲まれる場合、さらに低減され得る。この場合、膨張は、８ｐｐｍ／℃に低減する。図３は、多層強化フレキシブルスタンプの膨張が、５～２０ｐｐｍ／℃の間の範囲で調整され得ることを示す。これにより、強化フレキシブルスタンプの膨張は、異なる基板材料に適合するように調整され得る。最小曲げ半径は、図３に示す多層強化フレキシブルスタンプ２（ＭＳＦＳ２）について求められた。１５ｍｍの最小曲げ半径が、認められた。これは、ガラスの製造業者が指定した９０ｍｍの曲げ半径より小さい。独自の試験では、１００μｍの裸ガラスの３５ｍｍの曲げ半径に達した。これにより、多層スタックの使用がフレキシブルスタンプの安定性を保護し、改善することが確認された。

【0054】

類似の材料を使用して、異なるスタンプレイアウトが可能である。薄いガラスシートを使用すると、外側の縁部および角部が、最も脆弱である。フレキシブルスタンプの取り扱い、搬送または使用中に、縁部のタップによりガラスに亀裂が生じることがある。その結果、フレキシブルスタンプは、これ以上使用できなくなることもある。フレキシブルスタンプの再利用性をさらに改善するために、安定した内側の複製領域と外側の保護領域とを組み合わせたフレックススタンプの設計が提案されている。

【0055】

図４Ａには、外側の保護領域３０１を有する熱安定性の複製領域の例が示されている。この場合、保護層領域３０１を有する保護層２０１が使用され、この保護層２０１は、内側の開口領域３０３を有する。この内側の開口領域３０３は、最も好適には長方形であるが、円形または他の任意の形状であってもよい。強化層領域３０２は、内側の開口領域３０３よりも大きいサイズを有する。これにより、強化層領域３０２を有する強化層２０２が外側の保護領域３０１の上に取り付けられる取り付け重なり領域３０４が形成される。強化層領域３０２を外側の保護領域３０１の上に取り付けるために、任意の安定な接着層材料２０４が、例えば、接着剤、ＵＶ－アクリレートまたは感圧接着層などのテープまたは中間接着層として使用され得る。この接着層２０４は、強化層２０２の側面および／または角部を遮蔽することによって強化層２０２を保護する。強化層２０２の上に、レリーフ領域２０３Ｂを有するテクスチャリング層２０３が加えられる。好ましくは、レリーフ領域２０３Ｂは、内側の開口領域３０３内に完全に配置される。図４Ｂは、図４Ａで説明されたような、外側の保護領域を有する強化フレキシブルスタンプのテクスチャ加工領域を通る概略断面図を示す。最も安全な取り扱いのために、外側の保護領域３０１は、図４Ｃに示すように、保護層２０１および保護層２０５の２つの層を含み、これらは、強化層２０２の下および上に配置される。保護層２０１および２０５の材料および／または材料の厚さは、同じであっても異なっていてもよい。また、接着層２０４Ａおよび２０４Ｂは、同じ材料であっても、異なる取り付け材料であってもよい。これにより、接着層２０４Ａおよび２０４Ｂは、別個の層であるが、接着層２０４Ａおよび２０４Ｂが、強化層２０２の角部および／または縁部を取り囲む１つの層であることも可能である（図示せず）。保護層２０１の異なる厚さおよび保護層２０１の異なる材料を選択することによって、多層強化フレキシブルスタンプの熱膨張を、基板の熱膨張に一致するように調整することができる。図４Ｄは、保護層２０５のみが内側の開口領域３０３を有する多層強化フレキシブルスタンプのレイアウトを示す。保護層２０１は、内側の開口領域３０３を有さず、強化層を覆う。接着層２０４Ａおよび２０４Ｂは、別個の層であるが、接着層２０４Ａおよび２０４Ｂが、強化層２０２の角部および／または縁部を取り囲む１つの層であることも可能である（図示せず）。

【0056】

図５には、外側の保護領域３０１を有する強化フレキシブルスタンプの別のレイアウトが示されている。この図５は、図４に示すレイアウトを改良したものであり、内側の開口領域３０３が、保護層２０２の全幅にわたって配置されている。この場合、保護層２０１は、強化層２０２の縁部および最も脆弱な２つの側面のみを保護する。好ましくは、保護層によって保護される強化層２０２の２つの側面は、インプリント方向に関して開始領域３０２Ａおよび終了領域３０２Ｂにある。開始領域３０２Ａは、最も脆弱であり、インプリントプロセス内で基板と最初に接触する。内側の開口領域３０３は、保護層２０１を有していない。好ましくは、レリーフ領域２０３Ｂは、内側の開口領域３０３内に完全に配置される。これにより、レリーフ領域２０３の高い寸法安定性がもたらされる。レリーフ領域の寸法安定性は、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、強化層２０２の、テクスチャリング層またはレリーフ領域に面する側とは反対側にさらなる保護層６０１を追加することによって、調整することができる。この場合、さらなる保護層６０１は、レリーフ領域２０３と同様の中心位置を有し、レリーフ領域２０３と比較してサイズが大きくてもよい。フレキシブルスタンプのスタック内で寸法安定性の異なる追加の層を使用することによって、フレキシブルスタンプのスタック全体の寸法安定性を調整することができる。外側の保護領域３０１Ａおよび３０１Ｂの幅は、強化層領域の幅と同じ最小幅を有する。これにより、強化層のすべての角部が保護される。図４Ｃおよび４Ｄに示すように、同じレイアウトを有する、または強化層２０２を完全に覆う、第２の保護層と組み合わせることができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5】

【図6A】

【図6B】