Method of making an imprint on the polymer structure

本発明は概して、ポリマー構造を作製するためのインプリントリソグラフィ法およびポリマーのインプリンティングに用いるインプリント基板金型を作製する方法に関する。

背景
X線および電子ビームリソグラフィなどのリソグラフィ法は、パターン化構造の作製において実現可能な技術として提示されているが、高分解能電子ビームパターンの連続暴露は高価で時間がかかる。 電子ビーム暴露システムの高コストおよび高密度リソグラフィ暴露パターンが形成される場合の比較的低いスループットは、特に直接描画超小型回路の作製手段としての製造工程における電子ビームリソグラフィの使用を妨げてきた。 さらに、電子ビームリソグラフィ法は電子ビーム感受性の有機および無機物質に限定される。 光リソグラフィはハイスループット工程のための有力なパターン技術である。 しかしながら、より小さな画像特徴を解像する能力は可視光波長の光回折限界によって影響されるため、極めて限られた結果しか得られない。 さらに、このような方法は、150nm限界未満でパターン構造を創出するには対費用効果が低い可能性があり、また光感受性有機ポリマーの使用に限定される。

ナノインプリントリソグラフィ（NIL）は、ナノメータ規模の構造の作製を含み、最先端の半導体集積回路の作製中にしばしば用いられる。 公知のナノインプリントリソグラフィ（NIL）工程において、インプリントレジストの薄層（熱可塑性ポリマー）は、試料基板上にスピンコートされる。 所定のトポロジーパターンを有する硬金型を、該基板と接触させ、ある圧力でおよびポリマーのガラス転移温度より高い温度でポリマー塗膜に押圧して、金型上のパターンを溶融ポリマーフィルムに押し付ける。 冷却後、金型を試料から分離し、レジストパターンが基板上に残る。 反応性イオンエッチング（RIE）などのパターン転写工程を用いて、基板からの残留物の除去により、レジストのパターンをその下の基板に転写する。

金型は、ナノインプリントリソグラフィ技術で用いられる圧力および温度に耐えるために機械的、化学的、および熱的に安定であることを要する。 しかしながら、従来のナノリソグラフィにおける硬金型の使用はその物理的性質につきもののいくつかの問題をしばしばもたらすため、NIL法の効率は低下してしまう。 例えば、硬金型の剛性は、高圧が均一に適用されない場合、しばしば金型の破損を招く。

NIL技術のスループットを改良する目的で多数の方法が取り組まれてきた。 これらの技術は、複数の分配ノズルの使用、離型温度の最適化、およびポリマーレジストの分子量の選択を含む。

NIL技術のハイスループットを増大するための他の方法は、金型の寸法を増大することにより、パターンエリアを水平に増大させることを含む。 しかしながら、寸法制限に達する場合、これはしばしば不均一な圧力分布につながる。 スループットを増大させ、かつより大きなウエハー基板を被覆するために、小型の金型が一段階で使用され、リソグラフィ技術を反復する。 しかしながら、スループットが増大されることが望ましい。

上述した欠点の1つ以上を克服するか、または少なくとも改善するポリマー構造上にインプリントを作製する改良法を提供する必要がある。

少なくとも2つのポリマーを同時にインプリントできるインプリント基板金型を作製する方法を提供する必要がある。

概要 本発明の第一の局面に従って、
（a）第一の面上に規定のインプリント表面パターンおよび第一の面と反対側の第二の面上に規定のインプリント表面パターンを有するインプリント基板金型を提供する段階;
（b）ポリマー構造を前記インプリント基板金型の第一の面に押圧して、その上にインプリントを形成する段階;ならびに（c）別のポリマー構造を前記インプリント基板金型の第二の面に押圧して、その上にインプリントを形成する段階を含む、ポリマー構造上にインプリントを作製する方法が提供される。

有利なことに、両面インプリント基板金型の使用は、プレス時間の一部期間でプレス段階が同時に起きる場合、およびプレス段階が同時に起きる場合、2倍までインプリントポリマーの生産を増加し得る。 従って、少なくとも2つの形成されたポリマーインプリントを同時に生産することができる。

有利なことに、本明細書に開示される方法は、スループットを潜在的に100％まで改良するために両面インプリント基板金型を1つだけ必要とするため、追加の設備または工程の必要性を回避する。

一態様において、
（a）第一の面上に規定のインプリント表面パターンおよび第一の面と反対側の第二の面上に規定のインプリント表面パターンを有するナノサイズまたはマイクロサイズのインプリント基板金型を提供する段階;
（b）ポリマー構造をナノサイズまたはマイクロサイズの前記インプリント基板金型の第一の面に押圧して、その上にナノサイズまたはマイクロサイズのインプリントを形成する段階;ならびに（c）別のポリマー構造をナノサイズまたはマイクロサイズの前記インプリント基板金型の第二の面に押圧して、その上にナノサイズまたはマイクロサイズのインプリントを形成する段階を含む、ポリマー構造上にナノサイズまたはマイクロサイズのインプリントを作製する方法が提供される。

本発明の第二の局面に従って、
（a）規定のインプリント表面パターンを有する金型を基板の第一の面に押圧して、基板上に第一面インプリント金型を形成する段階;および（b）規定のインプリント表面パターンを有する別の金型を第一の面と反対側の該基板の第二の面に押圧して、基板上に第二面インプリント金型を形成し、それにより両面インプリント基板金型を形成する段階を含む、両面インプリント基板金型を作製する方法が提供される。

一態様において、
（a）規定のナノサイズまたはマイクロサイズのインプリント表面パターンを有する金型を基板の第一の面に押圧して、基板上にナノサイズまたはマイクロサイズの第一面インプリント金型を形成する段階;および（b）規定のナノサイズまたはマイクロサイズのインプリント表面パターンを有する別の金型を第一の面と反対側の該基板の第二の面に押圧して、基板上にナノサイズまたはマイクロサイズの第二面インプリント金型を形成し、それによりナノサイズまたはマイクロサイズの両面インプリント基板金型を形成する段階を含む、ナノサイズまたはマイクロサイズの両面インプリント基板金型を作製する方法が提供される。

本発明の第三の局面に従って、
（a）規定のインプリント表面パターンを有する金型を基板の第一の面に押圧して、基板上に第一面インプリント金型を形成する段階;
（b）規定のインプリント表面パターンを有する別の金型を第一の面と反対側の該基板の第二の面に押圧して、基板上に第二面インプリント金型を形成し、それにより両面インプリント基板金型を形成する段階;
（c）ポリマー構造を両面インプリント基板金型の第一の面に押圧して、その上にインプリントを形成する段階;および（d）別のポリマー構造を両面インプリント基板金型の第二の面に押圧して、その上にインプリントを形成する段階を含む、インプリントポリマー構造を製造する方法が提供される。

一態様において、
（a）規定のナノサイズまたはマイクロサイズのインプリント表面パターンを有する金型を基板の第一の面に押圧して、基板上にナノサイズまたはマイクロサイズの第一面インプリント金型を形成する段階;
（b）規定のナノサイズまたはマイクロサイズのインプリント表面パターンを有する別の金型を第一の面と反対側の該基板の第二の面に押圧して、基板上にナノサイズまたはマイクロサイズの第二面インプリント金型を形成し、それにより両面インプリント基板を形成する段階;
（c）ポリマー構造をナノサイズまたはマイクロサイズの両面インプリント基板金型の第一の面に押圧して、その上にナノサイズまたはマイクロサイズのインプリントを形成する段階;および（d）別のポリマー構造をナノサイズまたはマイクロサイズの両面インプリント基板金型の第二の面に押圧して、その上にナノサイズまたはマイクロサイズのインプリントを形成する段階を含む、ナノサイズまたはマイクロサイズのインプリントポリマーを製造する方法が提供される。

本発明の第四の局面に従って、インプリントポリマー構造が提供され、該インプリントポリマー構造は、
（a）第一の面上に規定のインプリント表面パターンおよび第一の面と反対側の第二の面上に規定のインプリント表面パターンを有するインプリント基板金型を提供する段階;
（b）ポリマー構造をインプリント基板金型の第一の面に押圧して、その上にインプリントを形成する段階;ならびに（c）別のポリマー構造をインプリント基板金型の第二の面に押圧して、その上にインプリントを形成する段階を含む方法で作製される。

一態様において、上記で定義した方法で作製されるナノサイズまたはマイクロサイズのインプリントポリマー構造が提供される。

本発明の第五の局面に従って、インプリントポリマー構造が提供され、インプリントポリマー構造は、
（a）基板の第一の面に規定のインプリント表面パターンを有する金型を押圧して、基板上に第一面インプリント金型を形成する段階;
（b）規定のインプリント表面パターンを有する別の金型を第一の面と反対側の該基板の第二の面に押圧して、基板上に第二インプリント金型を形成し、それにより、両面インプリント基板金型を形成する段階;
（c）ポリマー構造を両面インプリント基板金型の第一の面に押圧して、その上にインプリントを形成する段階;および（d）別のポリマー構造を両面インプリント基板金型の第二の面に押圧して、その上にインプリントを形成する段階を含む方法で作製される。

一態様において、上記で定義した方法で作製されるナノサイズまたはマイクロサイズのインプリントポリマー構造が提供される。

本発明の第六の局面に従って、両面インプリント基板金型が提供され、両面インプリント基板金型は、
（a）規定のインプリント表面パターンを有する金型を基板の第一の面に押圧して、基板上に第一面インプリント金型を形成する段階;および（b）規定のインプリント表面パターンを有する別の金型を第一の面と反対側の該基板の第二の面に押圧して、基板上に第二面インプリント金型を形成し、それにより、両面インプリント基板金型を形成する段階を含む方法で作製される。

一態様において、上記で定義された方法で作製されるナノサイズまたはマイクロサイズの両面インプリント基板金型が提供される。

本発明の第七の局面に従って、少なくとも2つのポリマー構造をインプリンティングするための両面インプリント基板金型の使用が提供される。

一態様において、少なくとも2つのナノサイズまたはマイクロサイズのポリマー構造をインプリンティングするためのナノサイズまたはマイクロサイズの両面インプリント基板金型の使用が提供される。

定義 本明細書で用いる以下の単語および用語は示された意味を有する。

「ナノサイズの」という用語は、約1nmから約1ミクロン未満のナノサイズ範囲の厚さ寸法を有する構造を指す。

「マイクロサイズの」という用語は、約1ミクロンから約10ミクロンのマイクロサイズ範囲の厚さ寸法を有する構造を指す。

本明細書で開示される「金型」という用語は一般に、特定の物品または製品の成形または作製に用いられる金型構造またはマスター金型を指す。 例示的な金型としては、シリコン、金属、セラミック、ポリマーおよびそれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない。

本明細書の文脈における「押圧」という用語は、他の物体を圧迫する1つの物体を指し、または逆もまた同様であり、または圧縮力を与えるために同時にお互いに接近する両物体を指し得る。 例えば、「AをBに押圧する」という用語は、物体Bを押圧する物体Aを対象にするだけでなく、物体Aを押圧する物体B、および互いに押圧するAとBの両物体も対象にする。

本明細書で用いられる「ポリマー」という用語は、「ポリマー」が、異なる単量体要素から誘導される分子を取り込んで、共重合体、三元共重合体、多成分重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体などを形成するように、同一の単量体要素から誘導された2つ以上の単位を有する分子を示す。

「ハロゲン化ポリマー」という用語は、ポリマーの反復単量体単位にフッ素または塩素などの少なくとも1つのハロゲンを有するポリマーを指す。

「フッ素化ポリマー」という用語は、ハロゲンとしてフッ素を有するハロゲン化ポリマーを指すが、他のハロゲンを含んでもよい。 該用語は、フッ素原子により置換された、またはフッ素原子と1単量体につき少なくとも1つの塩素、臭素もしくはヨウ素原子との組み合わせにより置換されたオレフィン単量体から少なくとも一部誘導される同種重合体または共重合体に及ぶ。

本明細書で用いられる「基板」という用語は一般に、鋳型として用いられて2つ以上のポリマーインプリントを形成する任意の支持構造を指す。 例示的な基板としては、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、エチレンテトラフルオロエチレン（ETFE）、ペルフルオロアルキル（PFA）、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、ブロモトリフルオロエチレンおよびそれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない。

本明細書で用いられる「表面パターン」という用語は一般に、本明細書で開示される任意の構造の外周囲の面を指す。

本明細書で用いられる「スピンコーティング」という用語またはその文法的変形は一般に、ポリマー溶液が表面（例えば金型）上に分散され、該表面が高速回転して遠心力で溶液を広げて、脱溶媒和ポリマーの薄層を形成する工程を指す。

「実質的に」という用語は「完全に」を排除しない。 例えば、押圧段階（c）および（d）が「実質的に同時に」形成される場合、押圧段階は完全に同時であることにより単一段階で同じ期間中に両ポリマー構造を生産してもよい。 必要に応じ、「実質的に」という用語は本発明の定義から省かれ得る。

他に特定されない限り、「含んでいる」および「含む」という用語、ならびにそれらの文法的変形は、記載した要素を含むだけでなく記載していないさらなる要素の含有も容認するように、「開放的な」または「包括的な」言語を表すことが意図される。

本明細書で用いられるように、「約」という用語は、製剤の成分濃度の文脈において、典型的には明示した値の＋/-5％、より典型的には明示した値の＋/-4％、より典型的には明示した値の＋/-3％、より典型的には明示した値の＋/-2％、さらにより典型的には明示した値の＋/-1％、およびさらにより典型的には明示した値の＋/-0.5％を意味する。

この開示を通して、ある態様が範囲形式で開示され得る。 範囲形式の記載は単に便宜性および簡潔性のためにすぎず、開示された範囲の領域に対する不変の限界として解釈されるべきでないと理解されるべきである。 従って、範囲の記載は、具体的に開示される全ての可能な部分的範囲も該範囲内の個々の数値も有するとみなされるべきである。 例えば、1から6までといった範囲の記載は、1から3まで、1から4まで、1から5まで、2から4まで、2から6まで、3から6まで等の具体的に開示される部分的範囲ならびに該範囲内の個々の数、例えば1、2、3、4、5、および6を有するとみなされるべきである。 これは範囲の幅に関わらず適用する。

添付図面は開示された態様を説明し開示された態様の原理を説明するのに役立つ。 しかしながら、図面は専ら説明目的であり、本発明の限界を規定するものとして意図されないことが理解されるべきである。

開示された一態様による、両面金型を形成する開示された工程を図示する。 該金型は次いで2つのポリマー構造を同時にインプリントするために使用される。

開示された方法を用いて製造された両面ETFE金型のSEM画像を示す。 図2（a）は金型の両面上に規定の表面パターンを有する両面ETFE金型のSEM画像を600倍率で示す。 図2（b）は両面ETFE金型の片面のSEM中心切片を3500倍率で示す。 図2（c）は両面ETFE金型の別の面のSEM画像を1800倍率で示す。

開示された方法を用いて製造されたインプリントポリマー構造（PMMA）のSEM画像を示す。 図3（a）は両面ETFE金型の片面から製造された一方のインプリントポリマー構造の上面図SEM画像を2000倍率で示す。 図3（b）は両面ETFE金型の第二の面から製造された他方のインプリントポリマー構造（PMMA）の上面図SEM画像を2200倍率で示す。

開示された方法を用いて製造されたインプリントポリマー構造（PMMA）のSEM画像を示す。 図4（a）は両面ETFE金型の片面から製造された第一インプリントポリマー構造の傾斜図SEM画像を2500倍率で示す。 図4（b）は両面ETFE金型の別の面から製造された第二インプリントポリマー構造（PMMA）の傾斜図SEM画像を2500倍率で示す。

開示された方法を用いて製造された両面ETFE金型のSEM画像を示す。 図5（a）は2つの異なる表面を示す両面ETFE金型のSEM画像を43倍率で示す。 図5（b）は両面ETFE金型の片面のSEM画像を5000倍率で示す。 図5（c）は両面ETFE金型の別の面のSEM画像を5000倍率で示す。

開示された方法を用いて製造されたインプリントポリマー構造（PMMA）のSEM画像を示す。 図6（a）は両面ETFE金型の片面から製造された一方のインプリントポリマー構造の上面図SEM画像を5000倍率で示す。 図6（b）は両面ETFE金型の第二の面から製造された他方のインプリントポリマー構造の上面図SEM画像を5000倍率で示す。

態様の詳細な開示 ポリマー上にインプリントを作製する方法の例示的かつ非限定的な態様をこれから開示する。

一態様において、
（a）規定のナノサイズまたはマイクロサイズのインプリント表面パターンを有する金型を基板の第一の面に押圧して、該基板上にナノサイズまたはマイクロサイズの第一面インプリント金型を形成する段階;
（b）規定のナノサイズまたはマイクロサイズのインプリント表面パターンを有する別の金型を第一の面と反対側の該基板の第二の面に押圧して、該基板上にナノサイズまたはマイクロサイズの第二面インプリント金型を形成し、それによりナノサイズまたはマイクロサイズの両面インプリント基板金型を形成する段階;
（c）ポリマー構造をナノサイズまたはマイクロサイズの両面インプリント基板金型の第一の面に押圧して、その上にナノサイズまたはマイクロサイズのインプリントを形成する段階;および（d）別のポリマー構造をナノサイズまたはマイクロサイズの両面インプリント基板金型の第二の面に押圧して、その上にナノサイズまたはマイクロサイズのインプリントを形成する段階を含む、ナノサイズまたはマイクロサイズのインプリントポリマー構造を製造する方法が提供され、押圧段階（c）および（d）は実質的に同時に形成されることにより、単一段階で同じ期間中に両ポリマー構造を生産し得る。

一態様において、本方法は、押圧段階（d）の後に、形成された該ポリマーインプリントを該インプリント基板金型から同時に分離する段階をさらに含み得る。

一態様において、押圧段階（a）および押圧段階（b）は同時に起こり得る。

一態様において、本方法は、押圧段階（b）の後に、両面インプリント基板金型を該金型から分離する段階をさらに含み得る。

両面インプリント基板金型は、その後のインプリンティングに使用され、ポリマー構造生産のスループットを改善し得る。 一態様において、両面インプリント基板金型はその後のインプリンティングに2回以上使用され得る。

一態様において、本明細書で開示される基板はハロゲン化ポリマーからなり得る。 他の態様において、ハロゲン化ポリマーはフッ素化ポリマーを含み得る。 例示的なフッ素化ポリマーとしては、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、エチレンテトラフルオロエチレン（ETFE）、ペルフルオロアルキル（PFA）、フッ素化エチレン-プロピレン共重合体（FEP）、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）、ポリクロロトリフルオロエチレン（PCTFE）、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、およびブロモトリフルオロエチレンを含み得る。

具体的な一態様において、フッ素化ポリマーはエチレンテトラフルオロエチレン（ETFE）を含み得る。

有利なことに、フッ素化ポリマーは、機械的に適合可能であり、熱的に安定であり、かつ化学物質に極めて耐性があり得る。 特に、ETFEポリマーは、金型の形状に適合するように、より低い圧力（即ち約1MPaから約3MPaまで）で展性がある。 これは、より低い圧力で用いられる際に、フッ素化金型の摩耗および裂傷を有効に減らし得る。 故に、基板は極めてインプリント性が高く、種々のインプリント可能な基板が高精度で容易に製造され得る。 有利なことに、比較的低い結晶化度を有するフッ素化ポリマーは成形し易いため好ましい。 例えば、ETFEは、PTFEの結晶化度がより高いことから、PTFEと比較して加工が比較的容易である。

有利なことに、基板表面の低い表面エネルギーの故に、ポリマーインプリントから基板を容易に取り外すために基板表面上に抗接着層を被覆する必要はない可能性がある。 従って、両面インプリント基板は、より低い圧力での展性および加えられた圧力をインプリント領域にわたって分配する能力、およびそれによりその後のポリマー構造のインプリンティングに適合することにより、金型の形状に適合している。

一態様において、本明細書で開示される基板の厚さは、約0.25mmから約1mm;約0.35mmから約1mm;約0.5mmから約1mm;約0.8mmから約1mm;約0.25mmから約0.8mm;約0.25mmから約0.6mm;約0.25mmから約0.45mm;および約0.25mmから約0.5mmからなる群より選択される範囲であり得る。 故に、具体的な態様において、該基板の厚さは約0.25mmから約0.5mmの範囲であり得る。

一態様において、両面基板のインプリントは複数のチャンネル構成を含む。 各チャンネル構成は基板の底部から伸びる一対の突起間で画成され、各突起は縦軸に沿って伸びる長さ寸法、高さ寸法、および縦軸に垂直な幅寸法を有する。 複数の突起の幅寸法は、約250nmから約3000nmまたは約400nmから約2000nmの範囲であり得る。 具体的な一態様において、チャンネルの幅は約250nmから約2000nmである。

一態様において、本明細書で開示される該インプリントポリマー構造の幅は約250nmから約3000nmまたは約400nmから約2000nmの範囲であり得る。 具体的な一態様において、チャンネルの幅は約250nmから約2000nmである。

一態様において、第一金型の規定のインプリント表面パターンは、第二金型の規定のインプリント表面パターンと同一または相違し得る。 故に、具体的な一態様において、第一金型の規定のインプリント表面パターンは、第二金型の規定のインプリント表面パターンと相違し得る。 有利なことに、第二金型の規定のインプリント表面パターンと異なる該パターンを有する第一金型の使用により、両面基板金型にインプリントすることができ、該両面基板金型は反対の面上の規定のインプリント表面パターンと異なる規定のインプリント表面パターンを第一の面上に有する。

従って、本明細書で開示される両面インプリント基板金型は単一のインプリント工程で少なくとも2つの異なる種類のポリマー構造をインプリント可能にし得る。

一態様において、本明細書で開示されるポリマーは熱可塑性ポリマーを含み得る。 例示的な熱可塑性ポリマーとしては、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ABS）、アクリル系、セルロイド、エチレン-酢酸ビニル（EVA）、エチレン・ビニルアルコール（EVAL）、フッ素樹脂、液晶ポリマー（LCP）、ポリアセタール（POMまたはアセタール）、ポリアクリロニトリル（PANまたはAcrylonitrile）、ポリアミド-イミド（PAI）、ポリアリールエーテルケトン（PAEKまたはKetone）、ポリブタジエン（PBD）、ポリカプロラクトン（PCL）、ポリクロロトリフルオロエチレン（PCTFE）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリシクロへキシレンジメチレンテレフタレート（PCT）、ポリヒドロキシアルカノエート（PHA）、ポリケトン（PK）、ポリエステル、ポリエチレン（PE）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリエーテルスルホン（PES）、ポリエチレンクロリネート（PEC）、ポリ乳酸（PLA）、ポリメチルペンテン（PMP）、ポリフェニレンオキサイド（PPO）、ポリフェニレンスルフィド（PPS）、ポリフタルアミド（PPA）、ポリスルホン（PSU）、ポリ塩化ビニリデン（PVDC）、スペクトラロン（spectralon）、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、ポリカーボネート（PC）、ポリ酢酸ビニル（PVAc）、二軸延伸ポリプロピレン（BOPP）、ポリスチレン（PS）、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン（HDPE）、ポリ（アミド）、ポリアクリル、ポリ（ブチレン）、ポリ（ペンタジエン）、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリイミド、セルロース、酢酸セルロース、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-ブテン-プロピレン三元共重合体、ポリオキサゾリン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリビニルピロリドン、およびそれらの組み合わせ;エラストマー、ポリマーブレンド、ならびにポリジメチルシロキサン（PDMS）、ポリ（イソプレン）、ポリ（ブタジエン）、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される共重合体からなる群より選択されるポリマーを含むがこれらに限定されない。 具体的な一態様において、ポリマーはポリメチルメタクリレート（PMMA）を含み得る。

一態様において、本明細書で開示される金型は、該ポリマーに対して化学的に不活性でありかつ表面処理できる任意の適切な物質から成り得る。 典型的な金型は、シリコン、金属、セラミック、ポリマーおよびそれらの組み合わせからなる群より選択される物質から成り得る。 故に、具体的な一態様において、金型はシリコンを含み得る。

一態様において、本工程は、ポリマーをウエハー上にスピンコーティングする段階を含む。 他の態様において、ウエハーはシリコンを含み得る。

一態様において、両面インプリント基板上の規定の表面パターンの面積は、約1cm×1cm〜約1.5cm×1.5cmより選択される範囲である。 具体的な一態様において、両面インプリント基板上の規定の表面パターンの面積は、約1cm×1cmである。 有利なことに、均一なインプリントが両面インプリント基板の表面上に得られる。

一態様において、ポリマー構造上にインプリントを作製する方法が提供され、ここで、（c）および（d）の押圧段階中の温度条件はポリマー構造のガラス転移温度（Tg）より高い。 一態様において、ポリマー構造上にインプリントを作製する方法が提供され、ここで、（c）および（d）の押圧段階中の温度条件は約50℃から約200℃;約100℃から約200℃;約50℃から約200℃;約50℃から約150℃;および約50℃から約100℃からなる群より選択される範囲であり得る。 故に、具体的な一態様において、（c）および（d）の押圧段階中の温度条件は約120℃から約180℃である。 更なる他の態様において、（c）および（d）の押圧段階中の温度条件は約140℃から約150℃である。 一態様において、ポリマー構造上にインプリントを作製する方法が提供され、ここで、（c）および（d）の押圧段階中の圧力条件は約0.25MPaから約3MPa;約0.5MPaから約3MPa;約0.5MPaから約3MPa;約0.25MPaから約2.5MPa;約0.25MPaから約2MPa;および約0.25MPaから約1.5MPaからなる群より選択される範囲であり得る。 具体的な一態様において、（c）および（d）の押圧段階中の圧力条件は約1MPaから約3MPaである。 有利なことに、両面インプリント基板金型は、低圧で非常に適合可能であるため、ポリマー構造を低圧でインプリントするために用いられ得る。

一態様において、ポリマー構造上にインプリントを作製する方法が提供され、ここで（c）および（d）の押圧段階中の時間条件は約1分から約20分;約1分から約15分;約1分から約10分;約2分から約10分;および約2分から約5分からなる群より選択される範囲であり得る。 具体的な一態様において、（c）および（d）の押圧段階中の時間条件は約2分から約6分である。

押圧段階（c）および（d）で使用される両面インプリント基板金型はその後のポリマー構造のインプリンティングに使用され得る。 一態様において、両面インプリント基板金型はその後のインプリンティングに使用され得る。 例えば、両面インプリント基板金型の再利用性を高めるために、押圧段階（c）および（d）は約170℃および約1MPa以下の低温低圧で操作され得る。 さらに、（c）および（d）の押圧段階中の両面インプリント基板金型の完全性を維持するために、操作温度が100℃超に上昇する場合、圧力は1MPa以下まで下げることができる。

一態様において、両面インプリント基板を作製する方法が提供され、ここで、（a）および（b）の押圧段階中の温度条件は約150℃から約300℃;約200℃から約300℃;および約150℃から約250℃からなる群より選択される範囲であり得る。 具体的な一態様において、（a）および（b）の押圧段階中の温度条件は約200℃から約220℃である。

一態様において、両面インプリント基板を作製する方法が提供され、ここで、（a）および（b）の押圧段階中の圧力条件は約1MPaから約10MPa;および約1MPaから約5MPaからなる群より選択される範囲であり得る。 具体的な一態様において、（c）および（d）の押圧段階中の圧力条件は約3MPaから約6MPaである。

一態様において、両面インプリント基板を作製する方法が提供され、ここで、（a）および（b）の押圧段階中の時間条件は約10分から約30分;約10分から約25分;約10分から約20分;および約10分から約15分からなる群より選択される範囲であり得る。 具体的な一態様において、（c）および（d）の押圧段階中の時間条件は約10分から約30分である。

一態様において、ポリマー構造上にインプリントを作製する方法はさらに、形成されたポリマーインプリントをインプリント基板から分離する段階の前に、形成された2つ以上のポリマーインプリントをインプリント基板取り外し温度範囲まで冷却する段階を含み得る。 インプリント基板取り外し温度は、約25℃から約80℃;約25℃から約75℃;約25℃から約60℃;約25℃から約45℃;約30℃から約80℃;約45℃から約80℃;約65℃から約80℃;および約70℃から約80℃からなる群より選択される範囲であり得る。 具体的な一態様において、基板取り外し温度は約80℃であり得る。 有利なことに、より低い取り外し温度はインプリント基板からのインプリントポリマー構造の分離を容易にする。

一態様において、両面インプリント基板を作製する方法はさらに、インプリント基板を金型から分離する段階の前に、インプリント基板を離型温度範囲まで冷却する段階を含み得る。 離型温度は約25℃から約70℃;約25℃から約65℃;約25℃から約55℃;約25℃から約40℃;約30℃から約70℃;約45℃から約70℃;約55℃から約70℃;および約60℃から約70℃からなる群より選択される範囲であり得る。 具体的な一態様において、離型温度は約25℃であり得る。 さらなる他の態様において、離型温度は約70℃であり得る。

例示的態様の詳細な開示 図1を参照すると、2つのポリマー構造を同時にインプリンティングするための、開示された工程10の図が開示されている。 段階（A）において、Si金型Aの長さに沿って伸びる突起（12A、12B、12C）からなるインプリント表面パターンを有する第一のSi金型Aは、ETFEシートの第一の面の真上に整列する。 Si金型A'の長さに沿って伸びる突起（12A'、12B'、12C'）からなるインプリント表面パターンを有する第二のSi金型A'は、第一の面の反対側の基板の第二の面の真下に整列する。

図1の段階（B）において、Si金型AおよびSi金型A'はそれぞれETFEシートの第一の面および第二の面に向かって210℃の温度で3MPaで20分間押圧され、ETFE金型を形成する。 ETFE金型は、第一の面上に突起（14A、14B、14C、14D）からなる表面パターンおよび第一の面の反対側の第二の面上に突起（14A'、14B'、14C'、14D'）からなる表面パターンを画成する。

図1の段階（C）において、ETFE金型は、Si金型AおよびSi金型A'からETFE金型を取り外す前に、70℃の温度まで冷却される。

図1の段階（D）を参照すると、ポリマーAおよびポリマーA'はそれぞれSiウエハーBおよびSiウエハーB'上にスピンコートされる。 ETFE金型はポリマーAとポリマーA'との間に配置される。 ポリマーAは突起（14A、14B、14C、14D）からなる表面パターンを有するETFE金型の第一の面の真上に整列する。 ポリマーA'は、第一の面の反対側であり且つ突起（14A'、14B'、14C'、14D'）からなる表面パターンを有するETFE金型の第二の面の真下に整列する。

図1の段階（E）においてポリマーAおよびポリマーA'はそれぞれETFE金型の第一の面および第二の面に向かって150℃の温度で3MPaで5分間押圧され、突起（16A、16B、16C、16D、16E）からなる表面パターンを有するインプリントをポリマーA上に形成し、突起（16A'、16B'、16C'、16D'、16E'）からなる表面パターンを有するインプリントをポリマーA'上に形成する。

図1の段階（F）を参照すると、ポリマーAおよびポリマーA'は、ETFE金型からポリマーAおよびポリマーA'を取り外す前に、70℃の温度まで冷却される。

本発明の非限定的な実施例が具体的な実施例を参照してより詳細にさらに記載される。 実施例は決して本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。

実施例1:両面ETFE金型の複製 下記の実験の工程は、上述した図1を参照する同一の工程10であった。 両面エチレン（テトラフルオロエチレン）（ETFE）金型は以下に開示する工程に従って複製される。

金型複製工程に用いられるマスターはシリコン製であった。 複製金型用の材料は市販のETFEシート（英国ロンドン（London UK）のVector Foiltec社から入手するTexlon）である。 ETFEシートの厚さは0.25mmである。 金型複製工程はナノインプリンター（nanoimprinter）機（Obducat Sweden）を用いて実施した。 ETFEシートは、シリコン金型の寸法より僅かに大きな長方形片に切断し、アセトンで洗浄し、超音波浴に維持し、イソプロパノールですすぎ、そして窒素で乾燥した。 ETFEシートは2つのシリコン物質の間に挟んだ。 金型複製インプリンティング工程は210℃の温度で30バール（3MPa）で20分間実施した。 その後、圧力を解除する前に70℃まで冷却した。 レプリカは次いでシリコン金型から慎重に離型される。 ETFE金型の両表面のパターン化面積は1cm×1cmであった。

図2を参照すると、複数のチャンネル構成からなるETFE金型の両面上に規定の表面パターンを有する、両面ETFE金型が示されており、チャンネル構成のそれぞれが基板の底部から伸びる1対の突起間に画成される。 各突起は縦軸に沿って伸びる長さ寸法、高さ寸法、および縦軸に垂直な幅寸法を有する。

ETFE金型の両面上の突起のチャンネルは幅2μmである。 図2（c）はインプリント表面パターンがETFE金型の縁沿いに明確に画成されることも示す。

図5（a）を参照すると、2つの異なる表面を有するETFEシートが示されている。 図5（b）および（c）はETFE金型の両面上の規定のインプリント表面パターンを示す。 ETFE金型の両面上のチャンネルの幅は250nmである。

従って、本明細書に開示される方法を用いて異なるパターン寸法のETFE金型をインプリントすることができるため、図2および5の両方は、ETFEシートが機械的に適合可能でありかつ熱的に安定であることを示す。

故に、ETFEシートの使用によって異なる種類のポリマー構造がインプリントされる。

実施例2:PMMAインプリンティング 裸のシリコンウエハーは、アセトンおよび続いてイソプロパノール（IPA）で超音波分解した後、表面の親水性を高めるために酸素プラズマでさらに洗浄した。 プラズマ洗浄に用いるプロトコルは、250mTorrの圧力、100のRF力および10sccmの酸素流量で10分間だった。 Micro Resist Technology社のPMMA（Mw＝35k）樹脂は裸のシリコン基板上にスピンコーティングされた。 スピンコーティング工程の完了時に、基板は140℃のホットプレート上で2分間焼成した。 ETFE軟金型は次いで2つのPMMA被覆基板間に挟まれた。 インプリンティング工程は150℃で5分間30バールの圧力（3MPa）で実施した。 試料を70℃の温度で離型した。

実施例1から得られた両面インプリントETFE金型は2つのPMMA被覆基板間に挟まれて、図3、4および6で示される2つのPMMAインプリント構造を形成した。 図3および4を参照すると、2つのPMMAインプリント構造は、2μmのチャンネル幅の両面ETFE金型の異なる面から生産された。

PMMAインプリント構造のインプリント表面パターンのパターンは、押圧段階の結果として、両面インプリントETFE金型のインプリントパターンに対応する。 従って、PMMAインプリント構造は2μmのチャンネル幅を有した。 図3および4のPMMAインプリント構造は容易に高精度で製造され明確に定義される構造を示す。

図6を参照すると、2つのPMMAインプリント構造は実施例1から得られる250nmの両面ETFE金型の異なる面から形成される。 故に、PMMAインプリント構造のインプリント表面パターンのチャンネル幅は250nmである。

従って、図3および6は、少なくとも2つのPMMAインプリント構造が、両面インプリントETFE金型を用いて同時に生産され得ることを示す。

適用 開示された工程は、ポリマー構造上にインプリントを作製する方法、およびポリマーをインプリンティングするために使用され得る両面インプリント基板金型を作製する方法を提供する。

有利なことに、両面インプリント基板金型の使用は、押圧段階が同時に起きる場合、ポリマー構造の生産を2倍まで増加し得る。 これは、本明細書で開示される方法を用いてポリマー構造をインプリンティングする場合に負担する経費を有意に削減する。

有利なことに、本明細書に開示される方法は、スループットを改善するために両面インプリント基板金型を1つだけ必要とするため、追加の設備または工程の必要性を回避する。

金型の片面上の規定のインプリント表面パターンは第二金型のそれと相違し得る。 これにより両面基板金型はインプリントされ、反対側上の規定のインプリント表面パターンと異なる第一の面上の規定のインプリント表面パターンを有する。

有利なことに、本明細書に開示される両面インプリント基板金型により、少なくとも2つの異なる種類のポリマー構造が単一のインプリント工程でインプリントされる。

有利なことに、本明細書に開示されるインプリント基板金型の使用は、その後の同一または異なるポリマー構造のインプリンティングに用いられ得る。 インプリント基板金型の使用は、展性および加えられた圧力をインプリント領域にわたって分配する能力により、硬金型の使用よりも有利である。 さらに、本明細書に開示されるインプリント基板金型は、インプリンティング工程中、機械的に適合可能であり、熱的に安定であり、かつ圧力および温度に耐えることができる。

有利なことに、その低い表面エネルギーの故に、形成されたインプリントポリマー構造から容易に基板を取り外すために、本明細書に開示されるインプリント基板金型を被覆するための抗接着層などの追加の表面処理は必要ない。

本発明の様々な他の変更および適応は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、前述の開示を読んだ後の当業者には明らかであることが明白であり、全てのこのような変更および適応は添付の請求項の範囲内に入ることが意図される。