UVナノインプリント用樹脂

ナノインプリントとは

ナノインプリント(NIL)とは、樹脂をモールド(型)と基板で挟み込み、ナノメートルオーダーのパターンを転写する微細加工技術です。ナノインプリント(NIL)の工程は、(1)塗布、(2)プレス、(3)転写(UV光または熱)、(4)離型、の4つの要素からなり、非常に単純なプロセスでナノサイズの加工が完成します。装置が簡易で高スループットが期待されるため、低コストで量産できる微細加工技術として期待されています。半導体デバイス、ストレージメディア、バイオ、光学部材など多方面の分野で、実用化への取組みが進んでいます。

1.塗布/2.加圧/3.形状転写/4.離型

UVナノインプリントの技術的優位性

従来技術との比較

ナノインプリント(NIL)は、他の微細加工技術では困難な大面積加工が可能な点が最大の特長です。適用できる加工寸法・面積の範囲が非常に広いため、幅広い用途に対応できます。加工精度も非常に良好であり、半導体リソグラフィーを凌駕する解像度を示します。

  • 従来技術では、最小加工寸法と加工面積にトレードオフの関係があります。従来技術では、最小加工寸法と加工面積に
    トレードオフの関係があります。
  • 成型技術をベースとするナノインプリント(NIL)は、幅広い加工寸法と加工面積に対応します。成型技術をベースとするナノインプリント(NIL)は、
    幅広い加工寸法と加工面積に対応します。

熱ナノインプリントとの比較

ナノインプリントには主に熱方式と光(UV紫外光)方式の2種類があります。中でもUVナノインプリント(UV-NIL)は転写性とプロセス速度の点で圧倒的に優位です。室温で瞬時硬化が可能な光硬化性樹脂を使用するため、加熱、加圧によるパターン変形を生じず、高速プロセスが可能です。

転写方式 熱方式 UV方式
解像度 <10nm <10nm
プロセス温度 ×(>100℃) ○(室温)
プロセス圧力 ×(10MPa) ○(0.1MPa)
転写性
位置合わせ
材料自由度

UVナノインプリント用樹脂 PAK-01

光硬化性樹脂PAK-01は国内初のUVナノインプリント(UV-NIL)専用樹脂です。本製品はUVナノインプリント用に最適化され、研究開発に広く利用されています。

PAK-01の特長

塗布性:スピンコート塗布性が高く、大面積にも対応
離型性:離型性が高く、モールドへのダメージは極少
転写性:最小20nmの転写が可能(PAK-01実績値)

PAK-01の性状

外 観 :透明粘凋性液体
動粘度:50~65cSt(約60mPa・sec)
推奨露光量:10mJ/cm2以上

UVナノインプリント用樹脂 PAK-01

UVナノインプリント用樹脂 PAK-01ラインナップ

さまざまな用途・プロセスに対応できるよう、膜厚に応じた幅広いラインナップをご用意しています。膜厚14ミクロンから60ナノメートルの範囲でご検討いただけます。

UVナノインプリント用樹脂 PAK-01ラインナップ

UVナノインプリント用樹脂 PAK-01使用実績と検討例

UVナノインプリント用樹脂 PAK-01は国内外の研究機関で幅広く使用されており、試験用の樹脂として高い評価を頂いています。使用する基板やモールドの材質を選ばないためプロセスマージンが広く、多くの加工プロセスに対応できます。高アスペクト比の転写やドライエッチングプロセスの初期検討など、幅広い研究分野でご検討頂いています。

早稲田大学

早稲田大学Si基板の加工例
UVナノインプリント用樹脂 PAK-01パターンをレジストとして利用することで、ドライエッチング法によるSi加工が可能です。残膜の厚みを正確にコントロールするため、薄膜塗布タイプのPAK-01が使用されています。

産業技術総合研究所、東京理科大学

産業技術総合研究所、東京理科大学ナノインプリントの分解能の検討例
ナノインプリントのパターニング精度はUVナノインプリント用樹脂 PAK-01のLER(ラインエッジラフネス)の値から検討され、他の加工技術(半導体リソグラフィー等)よりも圧倒的に良好であることが実証されました。

首都大学東京

首都大学東京高アスペクトパターニング検討例
高アスペクトのナノパターンを有するモールドを作製し、UVナノインプリント用樹脂 PAK-01に転写しています。このようなアスペクトが高い転写の場合でもパターン崩れが起こりません。

UVナノインプリント用樹脂 PAK-02

PAK-02は光学部材向けに開発したUVナノインプリント用樹脂です。本製品はロールインプリント装置を用いた量産試験に適しています。

PAK-02の特長

  • 光学用途 / 量産試験用に最適
  • 透明性
  • 有機基板への接着性
  • 金属モールドからの離型性

PAK-02の性状

  • 外 観・・・・透明粘凋性液体
  • 粘 度・・・・約 9 mPa・sec
  • 推奨光源・・・超高圧水銀灯、UV-LED、メタルハライドランプなど
  • 屈折率
    (D線;589 nm、UV硬化後)・・・1.51

PAK-02の透過性(PAK-01との比較)

PAK-02の透過性(PAK-01との比較)

PAK-01とPAK-02の性能比較

UVナノインプリント用樹脂 PAK-02はPAK-01の優れた特徴(離型性、接着性、塗布性)を保持したまま、Niモールド・樹脂基板でのインプリントを可能にしました。また硬化膜が透明な設計なので光学部材として最適です。

項目 材質 PAK-01 PAL-02
塗布性・接着性 無機基板(Siなど) ×
有機基板(PC、TACなど)
離型性 石英モールド(離型処理あり)
Niモールド(離型処理なし)
非着色性(400nm~)

UVナノインプリント用樹脂 PAK-02の使用実績と検討例

UVナノインプリント用樹脂 PAK-02はロールインプリント装置などによる大面積転写に適しており、装置での試験実績も豊富です。基本的な樹脂特性として要求される塗布性や離型性、基板接着性は、使用する基板やモールドの材質によっても大きく異なります。
PAK-02は有機基板への接着性と金属モールドからの離型性に優れ、良好なプロセスマージンを有します。

ロールインプリント装置による大面積転写例 東芝機械様-ロール・ツウ・ロール微細転写装置

ロールインプリント装置による大面積転写例/東芝機械様-ロール・ツウ・ロール微細転写装置ロール状の金属モールドを用いてフィルム基板にパターン転写を行いました。実機試験でもプロセスエラーが少なく、大面積転写に適しています。

V溝形状転写例 東芝機械様提供写真

V溝形状転写例/東芝機械様提供写真ロールインプリント装置を用いてフィルム上にマイクロサイズのV溝形状を転写したものです。欠陥も少なく良好な転写性を示しています。

微細パターン転写例

微細パターン転写例UVナノインプリント用樹脂 PAK-02はナノオーダーのパターン転写性も良好です。300nmドットパターンの転写例を示します。

UVナノインプリント用樹脂への要求特性

UVナノインプリント用樹脂の要求特性は、(1)用途に関わらず共通しているUVナノインプリント(UV-NIL)プロセス特性と、(2)用途ごとに異なる用途別特性の2つに大別されます。UVナノインプリントプロセス特性としては基板密着性、離型性、速硬化性、機械強度などが挙げられます。これらの特性に加え、各用途別の特性を付与した高機能性の樹脂を開発しています。

プロセスの違いによる膜厚の変化

  • 厚膜系
  • 薄膜系

樹脂の要求特性(共通の特性と用途別特性)

  • ナノインプリント用樹脂の必要基本特性
  • 用途毎に異なる必要特製

UVナノインプリント用樹脂の用途別開発例

ドライプロセス用

ドライプロセス用要求特性
ドライエッチング耐性、薄膜転写性

試験例
1.ドライエッチング用樹脂をUVナノインプリント(UV-NIL)にてパターニング
2.樹脂パターンの残膜を除去
3.得られた樹脂パターンをマスクに基板をドライエッチングにより加工

右の写真は同プロセスにより作製された140nmのピラー形状のSiパターンです

ウェットプロセス用

ウェットプロセス用要求特性
耐液性、ドライエッチング耐性、薄膜転写性

試験例
1.ウェットプロセス用樹脂をUVナノインプリント(UV-NIL)にてパターニング
2.樹脂パターンの残膜を除去
3.得られたパターンをマスクに電鋳を実施
4.電鋳パターンをマスクにドライエッチングにより基板を加工

右の写真は同プロセスにより作製された500nmピッチの凹凸形状のGaNパターンです。

永久部材用

永久部材用要求特性
耐候性、耐湿性、耐熱性、非着色性 等
目的デバイス毎に必要物性が異なります。

試験例
1.フィルムに光学部品用樹脂を塗工
2.Niモールドと樹脂を接触
3.基板側より露光した後、離型

右の写真は同プロセスにより、8インチφ一括転写した樹脂フィルムです。