(57)【要約】【課題】  転写する所望の形状の精度を向上させるとともに割れや罅の発生を軽減するナノインプリント用成形型。【解決手段】  ナノインプリント用成形型１００は、一方の主面に複数の凹部１１が設けられた平板状の型部材１０と、凹部１１の底面部から型部材１０の他方の主面まで貫通しており、凹部１１の底面部に形成される開口部の面積より型部材１０の他方の主面に形成される開口部の面積が大きく形成されている空気給排出孔１２とが設けられていることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の主面に複数の凹部が設けられた平板状の型部材と、
前記凹部の底面から前記型部材の他方の主面まで貫通した空気給排出孔が設けられていることを特徴とするナノインプリント用成形型。
【請求項２】
前記型部材は、
前記空気給排出孔が設けられた平板状の第１型部材と、
前記第１型部材と同形状の外形を有し複数の貫通孔が設けられた第２型部材とを備え、
前記第１型部材と前記第２型部材とが一体で形成された請求項１に記載のナノインプリント用成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノインプリント印刷法で使用されるナノインプリント用成形型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧電デバイスに用いられる圧電素子などの小さい電子部品の外形は、フォトリソグラフィ技術，ウエットエッチング技術，ドライエッチング技術を用いて形成されている。また、小型化された圧電素子は、結晶軸に対し所定の角度で切断された板状の圧電ウエハに複数個並べた状態で形成されている。しかしながら、これらの技術は、高額な装置が必要でありまた多くの製造工程を必要としていた。
【０００３】
そこで、所定の形状を有した成形型をレジスト膜に押し当てて、レジスト膜に成形型に設けられた所定の形状を転写させるナノインプリント印刷法が提案されている。このナノインプリント印刷法は、例えば、圧電ウエハの表裏の主面にレジスト膜を形成する工程と、凹部内壁が所定の形状を有した成形型をレジスト膜に押し当てて、レジスト膜を硬化させる工程と、硬化されたレジスト膜を有する圧電ウエハをエッチング加工する工程と、圧電ウエハ上の全てのレジスト膜を剥離する工程とを含んでいる（例えば、特許文献1参照）。また、ナノインプリント印刷法で使用される成形型は、複数の凹部が設けられており、凹部内壁が所定の形状を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−５８７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、成形型をレジスト膜に押し当てて、レジスト膜を硬化させる工程において、凹部が設けられた成形型をレジスト膜に押し当てることにより、凹部の開口部をレジスト膜で蓋をした状態となり、凹部内に空気を閉じ込めた状態となる。そのため、凹部内は、凹部内に入り込んだレジスト膜と凹部内に閉じ込められた空気とで満たされる。また、凹部内に入り込んだレジスト膜は、凹部内壁に密着することとなる。また、凹部内に閉じ込められた空気は凹部内底面とレジスト膜との間に位置し、レジスト膜が凹部内底面壁に密着しない状態となる。したがって、レジスト膜の形状は、成形型の凹部内壁形状が転写され、凹部内底面が転写されない形状になる。よって、圧電素子は、所望の形状とならない場合があった。
【０００６】
また、成形型をレジスト膜に押し当てることにより凹部内に閉じ込められた空気がレジスト膜を介して圧電素子に圧力を与えることになる。よって、従来の成形型は、圧電素子に割れや罅を発生させるおそれがある。
そこで、本発明は、前記問題を解決し転写する形状の精度を向上させ、割れや罅の発生を軽減するナノインプリント用成形型を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、ナノインプリント用成形型は、一方の主面に複数の凹部が設けられた平板状の型部材と、凹部の底面から型部材の他方の主面まで貫通した空気給排出孔が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、ナノインプリント用成形型であって、型部材は、空気給排出孔が設けられた平板状の第１型部材と、第１型部材と同形状の外形を有し複数の貫通孔が設けられた第２型部材とを備え、第１型部材と第２型部材とが一体で形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるナノインプリント用成形型は、凹部の底面から型部材の他方の主面まで貫通した空気給排出孔が設けられていることにより、成形型に設けられた凹部内に閉じ込められた空気は凹部の底面から型部材の他方の主面まで貫通した空気給排出孔を通り成形型の外部へ排出することとなる。つまり、複数の凹部が設けられた成形型をレジスト膜に押し当てることにより、凹部内にレジスト膜が入り込み、凹部内に入っている空気をレジスト膜が蓋をした状態となる。次に、凹部内に入り込んだレジスト膜は、凹部内壁に密着するとともに凹部内に入っている空気を圧縮する。次に、圧縮された空気は、凹部の底面から第１型部材の他方の主面まで貫通した空気給排出孔を通り成形型の凹部の外部へ排出される。したがって、レジスト膜は、成形型の凹部底面の内壁に密着することとなり成形型の凹部内壁の形状が転写される。よって、ナノインプリント用成形型は、圧電素子に所望の形状を形成することができるため、割れや罅の発生を軽減することができる。
【００１０】
また、本発明によるナノインプリント用成形型は、凹部の底面から型部材の他方の主面まで貫通した空気給排出孔が設けられていることにより、成形型をレジスト膜に押し当てても凹部内に閉じ込められた空気は空気給排出孔を通り成形型の外部へ排出され、空気が圧電素子に圧力を与えることがなくなる。よって、本発明によるナノインプリント用成形型は、圧電素子に割れや罅の発生を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるナノインプリント用成形型を示す斜視図である。
【図２】図１に示されたナノインプリント用成形型のＡ−Ａにおける縦断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるナノインプリント用成形型を示す斜視図である。
【図４】図３に示されたナノインプリント用成形型のＢ−Ｂにおける縦断面図である。
【図５】本発明の第１および第２の実施形態におけるナノインプリント用成形型の変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のいくつかの例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、同一要素には同一の符号を付し重複する説明を省略する。また、構成を明確にするために誇張して図示している。なお、本実施形態における主面とは、立体的に形成される型部材において、最も広い面およびそれと平行する平面のことである。
【００１３】
(第１の実施形態)
図１および図２に示されているように、本発明の第１の実施形態におけるナノインプリント用成形型１００は、型部材１０の一方の主面に複数の凹部１１が形成されており、凹部１１の底面から型部材１０の他方の主面まで貫通した空気給排出孔１２が設けられている。
【００１４】
ここで、ナノインプリント用成形型１００を用いたナノインプリント印刷法について説明する。ナノインプリント用成形型１００を用いたナノインプリント印刷法は、まず、圧電ウエハの表裏の主面にレジスト膜を形成する工程を行う。次に、ナノインプリント用成形型１００に設けられた複数の凹部１１をレジスト膜に押し当てて、レジスト膜を硬化させる工程を行う。この時、凹部１１の内壁形状が圧電ウエハに設けられたレジスト膜に転写される。次に、硬化されたレジスト膜を有する圧電ウエハをエッチング加工する工程を行う。次に、圧電ウエハ上の全てのレジスト膜を剥離する工程を経て圧電ウエハ上に複数の圧電素子が形成される。このようにしてナノインプリント用成形型１００を用いたナノインプリント印刷法は用いられる。
【００１５】
型部材１０は、例えば金属またはガラス材などを用いて平板状に形成されている。なお、型部材１０が金属材料より形成されている場合は、主に熱によるレジスト膜の硬化に適しており、型部材１０がガラス材料より形成されている場合は、熱または光によるレジスト膜の硬化に適している。また、型部材１０の一方の主面には、複数の凹部１１が設けられている。
【００１６】
複数の凹部１１の内部は、凹部１１の底面部から凹部１１の開口部に向かい拡径している。また、凹部１１の底面部には、空気給排出孔１２が設けられている。また、凹部１１は、例えばドライエッチング、ウエットエッチングまたは切削等により形成される。なお、凹部１１の内部形状が凹部１１の底面部から凹部１１の開口部に向かい拡径しているのは、例えば圧電素子を製造する場合に、圧電素子の主面の中央部が圧電素子の主面の端部より厚く設けられる形状を形成するためである。このような形状にすることにより、振動エネルギーを圧電素子の中心に閉じ込めることができる。この形状を圧電素子に形成するために凹部１１の内部形状が凹部１１の底面部から凹部１１の開口部に向かい拡径している。
【００１７】
空気給排出孔１２は、凹部１１の底面部から型部材１０の他方の主面まで貫通しており、凹部１１の底面部に形成される開口部の面積より型部材１０の他方の主面に形成される開口部の面積が大きく形成されている。また、空気給排出孔１２は、凹部１１の底面部の中央に設けられている。この、空気給排出孔１２の形成方法は、まず、ドリルの先端から後端まで同一の直径を有したドリルを使い凹部１１の底面部から型部材１０の他方の主面まで同一開口部の孔を開ける。次に、ドリルの先端からドリルの中端に向かいドリルの直径がしだいに大きくなるテーパーが付いたドリルを用い、型部材１０の他方の主面側から凹部１１の底面部から型部材１０の他方の主面まで開けられた孔に添って一定の深さまで切削する。なお、テーパーが付いたドリルは、一定の深さまで切削することにより凹部１１の底面部の開口部面積より型部材１０の他方の主面の開口部の面積が大きく形成されることになる。
【００１８】
このように、本発明の第１の実施形態に係るナノインプリント用成形型１００をナノインプリント印刷法で用いた場合、複数の凹部１１が設けられたナノインプリント用成形型１００をレジスト膜に押し当てることにより、凹部１１の開口部をレジスト膜で蓋をした状態となり、凹部１１内に空気が入り込むこととなる。しかし、ナノインプリント用成形型１００に設けられた凹部１１の底面部に空気給排出孔１２が設けられているので凹部１１内の空気は、凹部１１内から空気給排出孔１２を通り凹部１１の外に排出されることになる。また、大きい開口部にかかる空気の圧力は、小さい開口部にかかる圧力より小さくなる。そのため、凹部１１内の空気は空気給排出孔１２を通る場合、空気給排出孔１２の開口部形状が凹部１１の底面部の開口部面積より型部材１０の他方の主面の開口部の面積が大きく形成されているため、凹部１１内から凹部１１の外に効率良く排出されることになる。したがって、レジスト膜は、凹部１１内底面部にも密着することになり、凹部１１の内壁形状がレジスト膜に転写されることとなる。よって、ナノインプリント用成形型１００は、圧電素子に所望の形状を精度よく形成することができる。
【００１９】
また、本発明の第１の実施形態に係るナノインプリント用成形型１００は、ナノインプリント用成形型１００に設けられた凹部１１の底面部に空気給排出孔１２が設けられていることにより、凹部１１が設けられたナノインプリント用成形型１００をレジスト膜に押し当てても、凹部１１内に閉じ込められた空気は、凹部１１内から凹部１１の外に排出されることになる。したがって、凹部１１内の空気がレジスト膜を介して圧電素子に圧力を与えることが無くなる。よって、ナノインプリント用成形型１００は、圧電素子に割れや罅の発生を軽減し品質を向上させることができる。
【００２０】
また、本発明の第１の実施形態に係るナノインプリント用成形型１００において、空気給排出孔１２の開口部形状は、凹部１１内の底面部の開口部面積より型部材１０の他方の主面の開口部の面積が大きく形成されていることにより、凹部１１の内壁面に密着したレジスト膜を凹部１１の内壁面から離形しやすくすることができる。つまり、小さい開口部にかかる空気の圧力は大きい開口部にかかる圧力より大きくなることを利用して、型部材１０の他方の主面の開口部から凹部１１内に空気を送り込み、空気の圧力で凹部１１の内壁面に密着したレジスト膜を離形する。よって、凹部１１の内壁面に密着したレジスト膜は、離形しやすくなり生産性を向上させることができる。
【００２１】
(第２の実施形態)
本発明の第２の実施形態におけるナノインプリント用成形型２００について図３および図４を参照して説明する。なお、本発明の第２の実施形態におけるナノインプリント用成形型２００において、第１の実施形態におけるナノインプリント用成形型１００と異なる構成は型部材１０が第１型部材２０と第２型部材３０とで形成されていることである。その他の構成については、第１の実施形態におけるナノインプリント用成形型１００と同様である。
【００２２】
図３および図４に示されているように、本発明の第２の実施形態におけるナノインプリント用成形型２００は、型部材１０が第１型部材２０と第２型部材３０とで構成されており、第１型部材２０の一方の主面に第２型部材３０が接合されている。また、第２型部材３０には、複数の貫通孔３１が設けられており、接合された第１型部材２０の一方の主面と第２型部材３０の貫通孔３１とで凹部４０が形成されている。
【００２３】
第１型部材２０は、平板状の例えば金属またはガラス材などにより形成されている。なお、第１型部材２０が金属材料より形成されている場合は、主に熱によるレジスト膜の硬化に適しており、第１型部材２０がガラス材料より形成されている場合は、熱または光によるレジスト膜の硬化に適している。また、第１型部材２０の一方の主面と第２型部材３０の一方の主面とは接合されるため第１型部材２０と第２型部材３０は、同じ材質で形成されている。
【００２４】
第２型部材３０は、第１型部材２０と同形状の外形を有し、例えば金属またはガラス材などにより形成されている。なお、第２型部材３０が金属材料より形成されている場合は、主に熱によるレジスト膜の硬化に適しており、第２型部材３０がガラス材料より形成されている場合は、熱または光によるレジスト膜の硬化に適している。また、第２型部材３０の一方の主面から第２型部材３０の他方の主面には、複数の貫通孔３１が設けられている。また、第１型部材２０の一方の主面に第２型部材３０の一方の主面が接合され、接合された第１型部材２０の一方の主面と第２型部材３０の複数の貫通孔３１とで複数の凹部４０が形成されている。
【００２５】
複数の凹部４０の内部は、凹部４０の底面部から凹部４０の開口部に向かい拡径している。また、凹部４０の底面部には、空気給排出孔２１が設けられている。また、凹部４０の内部形状が凹部４０の底面部から凹部４０の開口部に向かい拡径しているのは、例えば圧電素子を製造する場合に、圧電素子の主面の中央部が圧電素子の主面の端部より厚く設けられる形状を形成するためである。このような形状にすることにより、振動エネルギーを圧電素子の中心に閉じ込めることができる。この形状を圧電素子に形成するために凹部４０の内部形状が凹部４０の底面から凹部４０の開口部に向かい拡径している。また、凹部４０の底面部には空気給排出孔２１が設けられている。
【００２６】
空気給排出孔２１は、凹部４０の底面部から第１型部材２０の他方の主面まで貫通しており、凹部４０の底面部に形成される開口部の面積より第１型部材２０の他方の主面に形成される開口部の面積が大きく形成されている。また、空気給排出孔２１は、凹部４０の底面部の中央に設けられている。この、空気給排出孔２１の形成方法は、まず、ドリルの先端から後端まで同一の直径を有したドリルを使い凹部４０の底面部から第１型部材２０の他方の主面まで同一開口部の孔を開ける。次に、ドリルの先端からドリルの中端に向かいドリルの直径がしだいに大きくなっているようなテーパーが付いたドリルを用い、第１型部材２０の他方の主面側から凹部４０の底面部から第１型部材２０の他方の主面まで開けられた孔に添って一定の深さまで切削する。なお、テーパーが付いたドリルは、一定の深さまで切削することにより凹部４０の底面部の開口部面積より第１型部材２０の他方の主面の開口部の面積が大きく形成されることになる。
【００２７】
このように、本発明の第２の実施形態に係るナノインプリント用成形型２００をナノインプリント印刷法で用いた場合、複数の凹部４０が設けられたナノインプリント用成形型２００をレジスト膜に押し当てることにより、凹部４０の開口部をレジスト膜で蓋をした状態となり、凹部４０内に空気が入り込むこととなる。しかし、ナノインプリント用成形型２００に設けられた凹部４０の底面部に空気給排出孔２１が設けられているので凹部４０内の空気は、凹部４０内から空気給排出孔１２を通り凹部４０の外に排出されることになる。また、大きい開口部にかかる空気の圧力は、小さい開口部にかかる圧力より小さくなる。そのため、凹部４０内の空気は空気給排出孔２１を通る場合、空気給排出孔２１の開口部形状が凹部４０の底面部の開口部面積より第１型部材２０の他方の主面の開口部の面積が大きく形成されているため、凹部４０内から凹部４０の外に効率良く排出されることになる。したがって、レジスト膜は、凹部４０内底面部にも密着することになり、凹部４０の内壁形状がレジスト膜に転写されることとなる。よって、ナノインプリント用成形型２００は、圧電素子に所望の形状を精度よく形成することができる。
【００２８】
また、本発明の第２の実施形態に係るナノインプリント用成形型２００は、ナノインプリント用成形型２００に設けられた凹部４０の底面部に空気給排出孔２１が設けられていることにより、凹部４０が設けられたナノインプリント用成形型２００をレジスト膜に押し当てても、凹部４０内に閉じ込められた空気は、凹部４０内から凹部４０の外に排出されることになる。したがって、凹部４０内の空気がレジスト膜を介して圧電素子に圧力を与えることが無くなる。よって、ナノインプリント用成形型２００は、圧電素子に割れや罅の発生を軽減し品質を向上させることができる。
【００２９】
また、本発明の第２の実施形態に係るナノインプリント用成形型２００において、空気給排出孔２１の開口部形状は、凹部４０の底面部の開口部面積より第１型部材２０の他方の主面の開口部の面積が大きく形成されていることにより、凹部４０の内壁面に密着したレジスト膜を凹部４０の内壁面から離形しやすくすることができる。つまり、小さい開口部にかかる空気の圧力は大きい開口部にかかる圧力より大きくなることを利用して、第１型部材２０の他方の主面の開口部から凹部４０内に空気を送り込み、空気の圧力で凹部４０の内壁面に密着したレジスト膜を離形する。よって、凹部４０の内壁面に密着したレジスト膜は、離形しやすくなり生産性を向上させることができる。
【００３０】
なお、本発明はこれに限定されず、適宜変更可能である。
例えば、図５に示すように本発明の実施形態の変形例として、凹部１１内から型部材１０の他方の主面まで貫通した空気給排出孔１２が凹部１１の底面部だけでなく凹部１１の拡径形状の側面にも形成されていてもよい。このような形状であっても同様の効果が得られる。
【００３１】
また、例えば、本発明の実施形態の変形例として、凹部１１の底面から型部材１０の他方の主面まで貫通した空気給排出孔１２の形状は、凹部１１の底面から型部材１０の他方の主面まで同一の直径を有した形状であってもよい。このような形状にしても同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００３２】
１０    型部材
１１，４０    凹部
１２，２１  空気給排出孔
２０    第１型部材
３０    第２型部材
３１    貫通孔
１００，２００  ナノインプリント用成形型
【図１】
2015030107.tif 000003
【図２】
2015030107.tif 000004
【図３】
2015030107.tif 000005
【図４】
2015030107.tif 000006
【図５】
2015030107.tif 000007