(57)【要約】  大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法が提供される。この方法は、複数のサブマスタタイルを剛性平面基板上に位置決めすることを含む。複数のサブマスタタイルの各サブマスタタイルはナノスケールパターンを有し、大面積ナノインプリント金型マスタの小区分を表す。この方法は、複数のサブマスタタイルを剛性平面基板に接着することをさらに含む。位置決めすることは、一組の隣接するサブマスタタイルの各サブマスタタイル上のナノスケールパターンのナノスケール特徴部間の距離を決定する。距離は、マイクロスケールの位置決め公差を有する。また、大面積ナノインプリント金型マスタおよび大面積ナノインプリントリソグラフィの方法も提供される。
2021526735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法であって、前記方法が、
複数のサブマスタタイルを剛性平面基板上に位置決めするステップであって、前記複数のサブマスタタイルの各サブマスタタイルはナノスケールパターンを有し、前記大面積ナノインプリント金型マスタの小区分を表す、ステップと、
前記複数のサブマスタタイルを前記剛性平面基板に接着するステップとを含み、
位置決めする前記ステップが、一組の隣接するサブマスタタイルの各サブマスタタイル上の前記ナノスケールパターンのナノスケール特徴部間の距離を決定し、前記距離がマイクロスケールの位置決め公差を有する、大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法。
【請求項２】
位置決めする前記ステップが、位置合わせピンおよび位置合わせマークのうちのいずれかを使用して、前記サブマスタタイルを前記剛性平面基板上の位置に案内するステップを含み、マイクロスケールの位置決め公差が１００ミクロン（１００μｍ）未満である、請求項１に記載の大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法。
【請求項３】
前記剛性平面基板が、前記サブマスタタイルを受け入れるように構成された複数の表面凹部を含み、位置決めする前記ステップが、サブマスタタイルを複数の凹部の１つの凹部（a recess of the recess plurality）に配置することによって前記サブマスタタイルを前記剛性平面基板上の位置に案内するステップを含む、請求項１に記載の大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法。
【請求項４】
前記凹部が、単一のサブマスタタイルを所定の位置に保持するように構成され、位置決めする前記ステップによって提供されるマイクロスケールの位置決め公差が、１００ミクロン（１００μｍ）未満である、請求項３に記載の大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法。
【請求項５】
位置決めする前記ステップが、隣接するサブマスタタイルを前記剛性平面基板上で互いに当接させるステップを含み、前記サブマスタタイルの各々のサイズは、マイクロスケールの位置決め公差を提供するように制御される、請求項１に記載の大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法。
【請求項６】
前記サブマスタタイルの前記サイズが、１０ミクロン（１０μｍ）未満の前記マイクロスケールの位置決め公差を提供するように制御される、請求項５に記載の大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法。
【請求項７】
各サブマスタタイルのサイズが、位置決め後に隣接するサブマスタタイル間にサブミクロンの間隙を生成するように制御され、前記方法が、１ミクロン（１μｍ）未満のマイクロスケールの位置決め公差を提供するように、前記複数のサブマスタタイルのサブマスタタイル（sub-master tiles of the sub-master tile plurality）の位置を再調整するステップをさらに含む、請求項１に記載の大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法。
【請求項８】
前記剛性平面基板が、前記サブマスタタイルの位置を再調整する前記ステップを容易にするために使用される１つ以上の凹部、位置合わせピンおよび位置合わせマークをさらに含む、請求項７に記載の大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法。
【請求項９】
前記方法が、前記大面積ナノインプリント金型マスタの滑らかなタイル状表面を提供するようにサブミクロンの前記間隙を充填するステップをさらに含む、請求項７に記載の大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法。
【請求項１０】
前記大面積ナノインプリント金型マスタの金属シムのレプリカを形成するために金属層の層を前記大面積ナノインプリント金型マスタ上に堆積するステップであって、前記金属シムのレプリカが大面積のナノインプリントパターンを受像面にインプリントするのに使用される、ステップをさらに含む、請求項１に記載の大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法。
【請求項１１】
大面積ナノインプリント金型マスタであって、
剛性平面基板と、
前記剛性平面基板の表面に位置決めされかつ接着された複数のサブマスタタイルであって、前記複数のサブマスタタイルのサブマスタタイル（sub-master tiles of the sub-master tile plurality）がナノスケールパターンを有し、一組の隣接するサブマスタタイルの各サブマスタタイル上の前記ナノスケールパターンのナノスケール特徴部間に、マイクロスケールの位置決め公差を提供するように位置決めされる、複数のサブマスタタイルとを含み、
前記複数のサブマスタタイルのうちの前記サブマスタタイルが、前記大面積ナノインプリント金型マスタの小区分を表す、大面積ナノインプリント金型マスタ。
【請求項１２】
前記剛性平面基板が、前記剛性平面基板上の前記サブマスタタイルの位置基準として構成された位置合わせピンおよび位置合わせマークの一方または両方を含む、請求項１１に記載の大面積ナノインプリント金型マスタ。
【請求項１３】
前記剛性平面基板が、前記剛性平面基板の表面に表面凹部を含み、前記表面凹部が、前記複数のサブマスタタイルのサブマスタタイルを受け入れかつ位置決めするように構成される、請求項１１に記載の大面積ナノインプリント金型マスタ。
【請求項１４】
前記複数のサブマスタタイルの隣接するサブマスタタイルが、前記剛性平面基板の表面上で互いに当接し、前記サブマスタタイルの各々のサイズが、マイクロスケールの位置決め公差を提供するように１０ミクロン（１０μｍ）未満の公差に制御される、請求項１１に記載の大面積ナノインプリント金型マスタ。
【請求項１５】
前記複数のサブマスタタイルの隣接するサブマスタタイル間にサブミクロンの間隙をさらに含み、前記サブミクロンの間隙が、１ミクロン未満のマイクロスケールの位置決め公差を提供するように構成される、請求項１１に記載の大面積ナノインプリント金型マスタ。
【請求項１６】
隣接するサブマスタタイル間の間隙に間隙充填材をさらに含み、前記間隙充填材が、滑らかなタイル状面を有する前記大面積ナノインプリント金型マスタを提供するように構成される、請求項１１に記載の大面積ナノインプリント金型マスタ。
【請求項１７】
大面積ナノインプリントリソグラフィの方法であって、前記方法が、
剛性平面基板と、前記剛性平面基板の表面に位置決めされかつ接着された複数のサブマスタタイルとを有する大面積ナノインプリント金型マスタを使用して大面積ナノインプリント金型を導出するステップであって、前記複数のサブマスタタイルのサブマスタタイル（sub-master tiles of the sub-master tile plurality）がナノスケールパターンを有し、一組の隣接するサブマスタタイルの各サブマスタタイル上の前記ナノスケールパターンのナノスケール特徴部間に、マイクロスケールの位置決め公差を提供するように位置決めされる、ステップと、
前記大面積ナノインプリント金型を使用して、大面積のパターンを受像面に刻印するステップであって、前記大面積のパターンが、前記大面積ナノインプリント金型マスタの前記複数のサブマスタタイルの前記ナノスケールパターン（the nanoscale patterns of the sub-master tile plurality）を有する、ステップと
を含む、大面積ナノインプリントリソグラフィの方法。
【請求項１８】
導出する前記ステップが、前記大面積ナノインプリント金型マスタを前記大面積ナノインプリント金型として使用するステップ、および前記大面積ナノインプリント金型マスタの金属シムのレプリカを形成するために金属層を前記大面積ナノインプリント金型マスタ上に堆積するステップのうちのいずれかを含み、前記金属シムのレプリカが前記大面積ナノインプリント金型として使用される、請求項１７に記載の大面積ナノインプリントリソグラフィの方法。
【請求項１９】
前記受像面が、基板上のポリ（メチルメタクリレート）、またはポリ（メチルメタクリレート）のコーティングを含む、請求項１７に記載の大面積ナノインプリントリソグラフィの方法。
【請求項２０】
前記受像面がマルチビューバックライトの導光体の表面であり、前記大面積のパターンが、前記マルチビューバックライトの光照射野を形成する複数の指向性光ビームとして前記導光体から光を回折するために使用される複数の回折格子を含む、請求項１７に記載の大面積ナノインプリントリソグラフィの方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年６月６日に出願された米国仮特許出願番号第６２／６８１，６６２号からの優先権を主張し、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
連邦政府による資金提供を受けた研究または開発に関する声明
該当せず
【背景技術】
【０００３】
電子ディスプレイは、様々な装置および製品のユーザに情報を伝達するための、ほぼ普遍的に存在する媒体である。最も一般的に見られる電子ディスプレイは、陰極線管（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、電界発光ディスプレイ（ＥＬ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）およびアクティブマトリクス型ＯＬＥＤ（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイ、電気泳動ディスプレイ（ＥＰ）および電気機械的もしくは電気流体的光変調を利用する様々なディスプレイ（例えば、デジタルマイクロミラーデバイス、電気湿潤ディスプレイなど）である。これらの最新のディスプレイの多くは、様々なディスプレイの構造および素子を組み立てるために高精度の製造を必要とする。
【０００４】
インプリントリソグラフィ、特にナノインプリントリソグラフィは、多数の利用可能な製造技術および方法論の中でも、最新の電子ディスプレイに関連する様々な構造および素子の製造において有用である。特に、ナノインプリントリソグラフィは、一般に、非常に高精度のサブミクロンもしくはナノスケールの特徴部（feature）を提供することに優れていると同時に、大量生産に容易に適応可能である。例えば、ナノインプリントリソグラフィを使用して、ナノスケールのインプリントパターンを有するウエハを一体に集約するかまたはタイリングすることによって、ナノスケール特徴部を有するスタンプまたは金型マスタを生成してもよい。次いで、ナノインプリントパターンを受像基板にインプリントするために、金型マスタをナノインプリントリソグラフィにおいて使用してもよい。さらに、大量生産の要求に応えるために、ロールツーロール式インプリントを含むがこれらに限定されない様々な大量生産方法論を、ナノインプリントリソグラフィおよび金型マスタと組み合わせて使用してもよい。しかし、サブミクロンもしくはナノスケールの特徴部の精度を大面積の金型マスタに提供することは問題となる場合がある。特に、ナノスケール特徴部の精度が、例えば異なるウエハ上でナノスケール特徴部間のウエハに境界を越えて拡張しなければならない場合、ナノスケールの精度を大面積金型マスタ全体で維持することは、実際には妨げられる可能性がある。したがって、インプリントリソグラフィ、さらにはナノインプリントリソグラフィを使用した大規模製造は成熟している可能性があるが、これらの製造工程は通常、ミクロン以上のサイズの特徴部に限定されている。
【０００５】
本明細書に記載の原理による例および実施形態の様々な特徴は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照して容易に理解することができ、ここで、同様の参照番号は同様の構造要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例における大面積ナノインプリント金型マスタの断面図である。
【０００７】
【図１Ｂ】本明細書に記載の原理と一致する別の実施形態による、一例における大面積ナノインプリント金型マスタの断面図である。
【０００８】
【図２】本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例における大面積ナノインプリント金型マスタの断面図である。
【０００９】
【図３Ａ】本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例における大面積ナノインプリント金型マスタの断面図である。
【００１０】
【図３Ｂ】本明細書に記載の原理と一致する別の実施形態による、一例における大面積ナノインプリント金型マスタの断面図である。
【００１１】
【図４】本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例における大面積ナノインプリント金型マスタの平面図である。
【００１２】
【図５】本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例における大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法のフローチャートである。
【００１３】
【図６Ａ】本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、大面積ナノインプリント金型マスタを使用して大面積ナノインプリントリソグラフィを行う一例の断面図である。
【００１４】
【図６Ｂ】本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、図６Ａの大面積ナノインプリント金型マスタを使用する一例の別の断面図である。
【００１５】
【図６Ｃ】本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、図６Ａの大面積ナノインプリント金型マスタを使用する一例の別の断面図である。
【００１６】
【図７】本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、大面積ナノインプリントリソグラフィの方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
特定の例および実施形態は、上記で参照された図に示す特徴に加えて、およびその特徴に代わる特徴の１つである他の特徴を有する。これらの特徴および他の特徴については、上記で参照された図を参照して以下に詳述する。
【００１８】
本明細書に記載の原理に従う例および実施形態は、高精度のサブミクロンのパターニングと大規模製造とを組み合わせて、大面積ナノインプリント金型マスタを提供する。特に、大面積ナノインプリント金型マスタは、複数のウエハタイルまたはサブマスタタイルを剛性平面基板上に位置決めすることによって形成されてもよく、複数のサブマスタタイルの各サブマスタタイルはナノスケールパターンを有し、大面積ナノインプリント金型マスタの小区分を表す。複数のサブマスタタイルは、剛性平面基板に接着されてもよい。位置決めすることは、一組の隣接するサブマスタタイルの各サブマスタタイル上のナノスケールパターンのナノスケール特徴部間の距離を決定する。距離は、マイクロスケールの位置決め公差を有する。様々な実施形態によれば、サブミクロン（ナノスケール）サイズの特徴部を有する大面積ナノインプリント金型マスタの組立て、および、このような構造（例えば、ディスプレイおよび太陽電池パネル）の高精度で低コストの製造を可能にするインプリントスタンプとしての正確なレプリカが提供されてもよい。このような大面積ナノインプリント金型マスタは、様々な実施形態によれば、大面積基板上にサブミクロンもしくはナノスケールの精度を必要とする大規模ディスプレイもしくは他の一般的な二次元（２Ｄ）構造を製造するために使用されてもよい。
【００１９】
本明細書では、サブミクロン（ナノスケール）サイズの特徴部を有する大面積ナノインプリント金型マスタの組立て、および、このような構造（例えば、ディスプレイおよび太陽電池パネル）の高精度で低コストの製造を可能にするインプリントスタンプとしての正確なレプリカが提供されてもよい。このような大面積ナノインプリント金型マスタは、大面積基板上にサブミクロンもしくはナノスケールの精度を必要とするかまたは少なくともその恩恵を受ける、大規模ディスプレイもしくは他の一般的な二次元（２Ｄ）構造を製造するために使用されてもよい。高精度のサブミクロンのパターニングと大規模製造とを組み合わせることで、いくつかの例を挙げると、回折光照射野ディスプレイ（diffractive light field displays）、プラズモンセンサ、およびクリーンエネルギー、生物学的センサ、メモリまたは記憶ディスク用の様々なメタマテリアルなどを含むがこれらに限定されない、新しい用途の技術的およびコストの障壁を大幅に下げることができる。
【００２０】
本明細書で使用される場合、「ミクロンスケール」または「ミクロンスケール」は、１ミクロン（１μｍ）〜１０００ミクロン（１０００μｍ）の範囲内の寸法を指す。さらに、本明細書で使用される場合、「サブミクロンスケール」または「サブミクロンスケール」は互換的に使用されてもよく、１μｍ未満の寸法を指す。本明細書で使用される場合、「ナノメートルスケール」または「ナノスケール」は互換的に使用されてもよく、１ナノメートル（１ｎｍ）〜１０００ナノメートル（１０００ｎｍ）未満、すなわち１ミクロン未満（＜１μｍ）の範囲内の寸法を指す。したがって、「サブミクロン」および「ナノメートル」およびそれらの等価物もまた、互換的に使用されてもよい。さらに本明細書では、「大面積」は、大面積ナノインプリント金型マスタのサブミクロンもしくはナノスケールの構造のサイズよりも大きい、一般に２桁を超える大きさの構造として定義される。例えばいくつかの実施形態では、大面積基板は、メートル×メートルもしくはフィート×フィートのオーダーのサイズを有してもよく、その一方で、ナノスケール特徴部は、ナノメートルからミクロンのオーダーのサイズである。さらに、本明細書での定義により、ナノスケール特徴部を有する「ウエハ」もしくは「サブマスタタイル」は、最大サイズが約３０センチメートル（３０ｃｍ）未満、例えば３０ｃｍ×３０ｃｍ未満であってもよく、その一方で、大面積ナノインプリント金型マスタまたは大面積受像基板は、約１メートル（ｍ）を超え、例えば１ｍ×１ｍを超えてもよい。
【００２１】
本明細書で使用される「マルチビューバックライト」は、薄板状の透明導光体から広角多視点画像をカラーで生成する発光ダイオードに基づくガイド波照明技術を使用している。このようなマルチビューバックライトシステムは、バックライト導光体および複数の光抽出特徴、またはマルチビーム素子を含んでもよい。バックライト導光体は、格子コリメータから受け取ったコリメート光を、導光されたコリメート光として導くように構成されている。複数のマルチビーム素子は、導光体の長さに沿って互いに離間している。複数のマルチビーム素子のうちのマルチビーム素子は、マルチビューディスプレイのそれぞれの異なる視方向に対応する異なる主要角度方向を有する複数の指向性光ビームとして、導かれた光の一部を導光体から散乱させるように構成される。本明細書で使用される場合、「回折マルチビームバックライト」は回折格子素子をマルチビーム素子として使用する。
【００２２】
さらに本明細書で使用される場合、冠詞「１つ（ａ）」は、特許分野におけるその通常の意味、すなわち「１つ以上」を有することを意図している。例えば、「サブマスタタイル」は１つ以上のサブマスタタイルを意味し、したがって、「サブマスタタイル」は、本明細書では「１つまたは複数のサブマスタタイル」を意味する。また、本明細書における「上」、「下」、「上側」、「下側」、「上方」、「下方」、「前」、「後」、「第１」、「第２」、「左」または「右」は、本明細書における限定を意図するものではない。本明細書では、ある値に適用される場合の「約」という用語は、特に明記しない限り、一般にその値を生成するために使用される機器の許容差範囲内を意味するか、または、プラスもしくはマイナス１０％、プラスもしくはマイナス５％、またはプラスもしくはマイナス１％を意味してもよい。さらに、本明細書で使用される「実質的に」という用語は、大部分、またはほとんど全て、または全て、または約５１％〜約１００％の範囲内の量を意味する。さらに、本明細書の例は例示のみを目的とするものであり、議論の目的で提示されており、限定するためではない。
【００２３】
本明細書に開示される原理に従って、大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法が提供される。この方法は、複数のサブマスタタイルを剛性平面基板上に位置決めすることを含む。複数のサブマスタタイルの各サブマスタタイルはナノスケールパターンを有し、大面積ナノインプリント金型マスタの小区分を表す。この方法は、複数のサブマスタタイルを剛性平面基板に接着することをさらに含む。位置決めすることは、一組の隣接するサブマスタタイルの各サブマスタタイル上のナノスケールパターンのナノスケール特徴部間の距離を決定する。いくつかの実施形態によれば、距離はマイクロスケールの位置決め公差を有してもよい。
【００２４】
大規模ウエハマスタは、（例えば、半導体基板上で半導体製造方法を使用して）サブミクロンのパターンを有する複数のウエハを製造し、各ウエハを所望の形状および寸法に正確に切断し、その断片を所望の大型アレイに一体にタイリングし、かつガラスパネルなどの剛性大規模基板に接合することによって提供されてもよい。いくつかの実施形態では、サブミクロンのパターンを有するウエハは、電子ビームまたはＤＵＶ（深紫外線）ステッパなどの高度なリソグラフィによって作製されてもよい。
【００２５】
下流工程用の位置合わせマークを含む様々なパターンがタイリングに含まれてもよい。位置合わせマークにより、製造の技術および方法に適合させることが可能になり、異なるデバイスパターンにより、材料の利用選択を最大限にしながら、製造に柔軟性を持たせることが可能となる。
【００２６】
本明細書では、限定ではなく例として、大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法の少なくとも３つの異なる態様が記載されている。それぞれの異なる態様は、異なる位置決め精度のレジームに向けられている。第１の態様では、位置決め精度は一般に１０ミクロン（１０μｍ）を超える。第２の態様では、位置決め精度は、約１ミクロン（１μｍ）〜約１０ミクロン（１０μｍ）の間である。第３の態様では、位置決め精度は一般に１ミクロン（１μｍ）未満である。各態様について、以下に説明する。
【００２７】
１．１０μｍを超える位置決め精度
いくつかの実施形態によれば、大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法は、約１０μｍを超えるタイル位置決め精度を提供するように構成される。これらの実施形態によれば、ウエハタイルまたはサブマスタタイルは適正な精度に切断されてもよい。例えば、適正な精度は約１０μｍ以上の精度であってもよい。切断後、サブマスタタイルは剛性平面基板上に敷設されるかまたは配置されてもよい。様々な実施形態によれば、剛性平面基板はガラス基板、セラミック基板または金属基板（例えば、金属プレート）を含んでもよいが、これらに限定されない。サブマスタタイルを剛性平面基板上に位置決めすることは、例えば剛性平面基板上に事前に作製された位置合わせピン、マークまたはポケットによって導かれてもよい。
【００２８】
サブマスタタイルは、例えばこれらに限定されない糊または他の適切な接着材などの接合材を使用して剛性平面基板に接合されてもよい。様々な実施形態によれば、厚さは、平坦で十分に水平なタイリング上面を達成するように制御されてもよい。さらに、サブマスタタイル間の任意の間隙が充填されてもよい。例えば間隙は、接合材または別の間隙充填材を使用して充填されてもよい。
【００２９】
図１Ａは、本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例における大面積ナノインプリント金型マスタ１００の断面図を示す。図１Ｂは、本明細書に記載の原理と一致する別の実施形態による、一例における大面積ナノインプリント金型マスタ１００の断面図を示す。特に、図１Ａおよび図１Ｂは、大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法の第１の態様から生じる２つの代替実施形態を示している。図１Ａに示すように、剛性平面基板１１０の上面１１０ａは複数のウエハタイルまたは同等に複数のサブマスタタイル１１２を支持する。さらに、図示のように、ガイドピンもしくは位置合わせマーク１１４が剛性平面基板１１０上に設けられる。ガイドピンもしくは位置合わせマーク１１４は、配置中にサブマスタタイル１１２を剛性平面基板１１０上に位置合わせするのに役立つ。
【００３０】
図１Ｂに示す代替実施形態では、ポケットもしくは凹部１１６が剛性平面基板１１０の上面１１０ａに設けられる。凹部１１６は、図１Ｂに示すようにサブマスタタイル１１２を剛性平面基板１１０上に位置合わせするのに役立つ。例えば、サブマスタタイル１１２が凹部１１６内に配置される場合、凹部１１６の縁部によってサブマスタタイル１１２が位置合わせされる。
【００３１】
図１Ａ〜図１Ｂに示すいずれかの実施形態では、接合材１１８を使用して、サブマスタタイル１１２を剛性平面基板１１０に接着してもよい。糊、セメントまたは別の接着剤を含むがこれらに限定されない、様々な材料のいずれかを接合材１１８として使用してもよい。さらに、いくつかの実施形態によれば、接合材１１８はサブマスタタイル１１２間の間隙１２０を充填してもよい。いくつかの実施形態では、間隙１２０を充填するために、糊、ＵＶ硬化性ポリマー、熱接着剤などであるがこれらに限定されない流動性間隙充填材が使用されてもよい。
【００３２】
２．１μｍ〜１０μｍの位置決め精度
いくつかの実施形態によれば、大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法は、約１μｍ〜約１０μｍのタイル位置決め精度を提供するように構成される。これらの実施形態によれば、ウエハタイルまたはサブマスタタイルは、サブミクロンの精度、例えば約１ミクロン未満の精度に従って切断される。切断後、サブマスタタイルは剛性平面基板上に敷設されるかまたは位置決めされてもよい。様々な実施形態によれば、この場合も、剛性平面基板はガラス基板、セラミック基板または金属基板（例えば、金属プレート）を含んでもよいが、これらに限定されない。さらに、これらの実施形態では、サブマスタタイルは、それらの間の間隙を最小限に抑えた状態で互いに隣り合わせで配置される。特に、サブマスタタイルは、隣接するサブマスタタイルの縁部間で接触させるように配置されてもよく、すなわち隣接するサブマスタタイルは、それぞれの隣接するかまたは対向する縁部で互いに直接接触してもよい。したがって、これらの実施形態の位置決め精度は実質的にタイルの切断精度によって決定される。特に、いくつかの実施形態では、隣接するサブマスタタイル間の間隙は、幅がゼロまたは実質的にゼロであってもよい。
【００３３】
上述したように、サブマスタタイルは、剛性平面基板上に配置された後、糊または接合材として機能する他の適切な接着材を使用して基板に接合されてもよい。様々な実施形態によれば、接合材の厚さは、接合されたサブマスタタイルの表面、すなわちタイリング上面に対して平坦で十分に水平となるように制御されてもよい。いくつかの実施形態では、フレームは、剛性平面基板上のサブマスタタイルのアレイ、すなわちタイル状アレイの外側境界で使用されてもよい。フレームは、いくつかの実施形態によれば、下流工程で使用される位置合わせマークを含んでもよい。
【００３４】
図２は、本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例における大面積ナノインプリント金型マスタ２００の断面図を示す。特に、図２は、大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法の第２の態様から生じる実施形態を示している。図２は、複数のウエハタイルまたは同等に複数のサブマスタタイル２１２を支持するように構成された基板２１０を示している。図示の通り、サブマスタタイル２１２は互いに当接している。すなわち、図２の隣接するサブマスタタイル２１２の間に間隙は実質的に存在しない。
【００３５】
様々な実施形態によれば、例えばこれらに限定されない糊、セメントまたは別の接着剤などの接合材２１８を使用して、サブマスタタイル２１２を剛性平面基板２１０に接着してもよい。いくつかの実施形態では、存在する任意の間隙には、接合材２１８または上述の接合材１１８などの他の間隙充填材が充填されてもよい。説明を容易にするために、上述のフレームおよび位置合わせマークは示されていない。いくつかの実施形態では、例えば図１Ｂと同様に、サブマスタタイル２１２は、剛性平面基板２１０の上面２１０ａのポケットもしくは凹部（図示せず）内に組み立てられてもよい。
【００３６】
３．１μｍ未満の位置決め精度
タイルの位置決め精度が１μｍ未満の場合、ウエハタイルまたはサブマスタタイルは、サブミクロンの精度に、かつ設計されたタイルのサイズよりもわずかに小さく切断されてもよい。次に、タイリング用の位置合わせマークもしくはピンもしくはポケットのアレイを、ガラス、セラミックまたは金属プレートなどの剛性平面基板上にパターン化してもよい。正確に切断されたサブマスタタイルは隣り合わせで配置され、次いで、サブミクロンの間隙をサブマスタタイル間に残すように、基板上に事前に作製された位置合わせピンもしくはマークあるいはポケットを使用して慎重に調整されてもよい。配置後、タイルは糊または他の接着材によって基板に接合される。タイル間の間隙は、継ぎ目のないタイル状表面を作製するために、例えば小面間の表面張力を利用して正確に充填される。
【００３７】
図３Ａは、本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例における大面積ナノインプリント金型マスタ３００の断面図を示す。図３Ｂは、本明細書に記載の原理と一致する別の実施形態による、一例における大面積ナノインプリント金型マスタ３００の断面図を示す。特に、図３Ａ〜図３Ｂは、大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法の第３の態様から生じる２つの代替実施形態を示している。図３Ａに示すように、剛性平面基板３１０の上面３１０ａは複数のウエハタイルまたは同等に複数のサブマスタタイル３１２を支持する。ガイドピンもしくは位置合わせマーク３１４は、配置中に複数のサブマスタタイル３１２を剛性平面基板３１０上に位置合わせするのに役立つ。
【００３８】
図３Ｂに示す代替実施形態では、ポケットもしくは凹部３１６が剛性平面基板３１０の上面３１０ａに存在する。凹部３１６は、サブマスタタイル３１２を剛性平面基板３１０上に位置合わせするのに役立つ。
【００３９】
図３Ａ〜図３Ｂに示すいずれかの実施形態では、例えばこれらに限定されない糊、セメントまたは別の接着剤などの接合材３１８を使用して、サブマスタタイル３１２を剛性平面基板３１０に接着してもよい。さらに、いくつかの実施形態によれば、接合材３１８はサブマスタタイル３１２間の間隙３２０を充填してもよい。いくつかの実施形態では、間隙３２０を充填するために、糊、ＵＶ硬化性ポリマー、熱接着剤などであるがこれらに限定されない流動性間隙充填材が使用されてもよい。
【００４０】
４．さらなる考慮事項
図４は、本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例における大面積ナノインプリント金型マスタ４００の平面図を示す。特に、図４に示す大面積ナノインプリント金型マスタ４００は、図１Ａ〜図１Ｂ、図２および図３Ａ〜図３Ｂに示す実施形態のいずれかを表してもよい。図示の通り、サブマスタタイル１１２、２１２、３１２の横４×縦６の（４×６）アレイが、剛性平面基板１１０、２１０、３１０上に位置する状態で示されている。図４は４×６アレイを示しているが、本質的には、例えばフィート×フィート（メートル×メートル）の寸法を有する大面積ナノインプリント金型マスタ４００を形成するために、サブマスタタイル１１２、２１２、３１２の任意の２次元アレイを剛性平面基板１１０、２１０、３１０上に配置してもよいことが理解される。
【００４１】
様々な実施形態によれば、製造スタンプは大面積ナノインプリント金型マスタ４００からコピーされ、次いで、インプリントの製造に使用されてもよい。製造スタンプは、大面積ナノインプリント金型マスタ４００と同様の高い忠実度から作られるので、製造スタンプの構造の精度および一貫性が維持される。
【００４２】
本明細書に記載の原理の実施形態によれば、大面積ナノインプリント金型マスタとも呼ばれるタイル状ウエハマスタを形成する方法が提供される。図５は、本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法５００のフローチャートである。図５は、本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例における大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法５００のフローチャートである。図５に示すように、大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法５００は、複数のサブマスタタイルを剛性平面基板上に位置決めするステップ５０５を含む。複数のサブマスタタイルの各サブマスタタイルはナノスケールパターンを有し、大面積ナノインプリント金型マスタの小区分を表す。いくつかの実施形態では、サブマスタタイルおよび剛性平面基板は、実質的に、大面積ナノインプリント金型マスタ１００、２００、３００、４００のそれぞれ上述のサブマスタタイル１１２、２１２、３１２および剛性平面基板１１０、２１０、３１０であってもよい。
【００４３】
図示の通り、各サブマスタタイルは大面積ナノインプリントマスタのパターンの一部を含む。各サブマスタタイルのパターンはナノスケールの寸法である。このようなパターンは、大面積のナノインプリントマスタにナノスケール特徴部を提供する。さらに、剛性平面基板は、基板が剛性かつ平面である限り、ガラス、セラミック、金属、プラスチックなどであるがこれらに限定されない、サブマスタタイルを支持するのに適した任意の材料を含んでもよい。本明細書で使用される場合、「剛性」および「平面」という用語は、通常の意味、すなわち、それぞれ「屈曲できない、または強制的に形を崩すことができない」、「非可撓性」および「平坦」という意味を保持している。これらの用語は、半導体機能など、基板を組み立てるための従来の製造公差の文脈内で解釈される。
【００４４】
方法５００は、複数のサブマスタタイルを剛性平面基板に接着するステップ５１０をさらに含む。接着するステップ５１０は、サブマスタタイルを、インプリントまたは複製の操作中に除去されないように剛性平面基板に十分に永久に結合する、任意の便利な接合材（例えば、接合材１１８、２１８、３１８）を用いて行われてもよい。適切な接合材の例には、ＵＶ硬化性接着剤および熱接着剤が含まれるが、これらに限定されない。サブマスタタイル間には、間隙（間隙１２０、３２０など）が存在する場合と存在しない場合とがある。いくつかの実施形態によれば、そのような間隙が存在する場合、そのような間隙に接合材が充填されてもよい。
【００４５】
位置決めするステップ５０５は、一組の隣接するサブマスタタイルの各サブマスタタイル上のナノスケールパターンのナノスケール特徴部間の距離を決定する。距離は、マイクロスケールの位置決め公差を有してもよい。ナノスケール特徴部６０４は、以下に説明する図６Ａ〜図６Ｃに示されている。
【００４６】
いくつかの実施形態では、位置決めするステップ５０５は、位置合わせピンおよび位置合わせマークのうちのいずれかを使用して、サブマスタタイルを剛性平面基板上の位置に案内することを含む。位置合わせマーク１１４および３１４の例は、図１Ｂおよび図３Ｂにそれぞれ示されている。マイクロスケールの位置決め公差は１００μｍ未満であってもよい。
【００４７】
いくつかの実施形態では、剛性平面基板は、サブマスタタイルを受け入れるように構成された複数の表面凹部（例えば、凹部１１６、３１６）を含む。位置決めするステップ５０５は、サブマスタタイルを複数の表面凹部のうちの凹部に配置することによって、サブマスタタイルを剛性平面基板上の位置に案内することを含む。いくつかの実施形態では、例えば図１Ｂを参照して、表面凹部は単一のサブマスタタイルを所定の位置に保持するように構成される。このような場合、マイクロスケールの位置決め公差は、１００ミクロン（１００μｍ）未満の位置決めによって提供されてもよい。
【００４８】
例えば図２を参照して、いくつかの実施形態では、位置決めは隣接するサブマスタタイルを剛性平面基板上で互いに当接させることを含む。このような場合、サブマスタタイル１１２、２１２、３１２の各々のサイズは、マイクロスケールの位置決め公差を提供するように制御されてもよい。いくつかの実施形態では、サブマスタタイルのサイズは、１０ミクロン（１０μｍ）未満のマイクロスケールの位置決め公差を提供するように制御されてもよい。
【００４９】
いくつかの実施形態では、各サブマスタタイルのサイズは、位置決め後に隣接するサブマスタタイル間にサブミクロンの間隙（例えば、間隙１２０、３２０）を生成するように制御される（いくつかの実施形態では、図２などに示すように間隙が存在しない場合がある）。例えば図３Ａを参照して、これは、１ミクロン（１μｍ）未満のマイクロスケールの位置決め公差を提供するように、複数のサブマスタタイルのうちのサブマスタタイルの位置を再調整することによって達成されてもよい。いくつかの実施形態では、剛性平面基板は、サブマスタタイルの位置の再調整を容易にするために使用される１つ以上の凹部、位置合わせピンおよび位置合わせマークをさらに含む。また、いくつかの実施形態では、大面積ナノインプリント金型マスタ４００の滑らかなタイル状面を提供するようにサブミクロンの間隙が充填されてもよい。間隙を充填することは、接合材または他の適切な間隙充填材によって達成されてもよい。
【００５０】
いくつかの実施形態では、大面積ナノインプリント金型マスタの金属シムのレプリカを形成するために、金属の層が大面積ナノインプリント金型マスタ上に堆積されてもよい。例えば金属層は、上述の大面積ナノインプリント金型マスタ１００、２００、３００上に堆積されてもよい。金属シムのレプリカは、大面積のナノインプリントパターンを受像面にインプリントするのに使用されてもよい。
【００５１】
本明細書に記載の原理の他の実施形態によれば、大面積ナノインプリント金型マスタは、大面積ナノインプリントリソグラフィの方法で使用されてもよい。図６Ａは、本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、大面積ナノインプリント金型マスタを使用して大面積ナノインプリントリソグラフィを行う一例の断面図を示す。図６Ｂは、本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、図６Ａの大面積ナノインプリント金型マスタを使用する一例の別の断面図を示す。図６Ｃは、本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、図６Ａの大面積ナノインプリント金型マスタを使用する一例の別の断面図を示す。図６Ａ〜図６Ｃに示さす大面積ナノインプリントリソグラフィは、限定としてではなく、説明の目的で提供される。特に、大面積ナノインプリント金型マスタを使用する大面積ナノインプリントリソグラフィは、本明細書に記載の範囲から逸脱することなく、実質的に異なる方法で行われてもよい。
【００５２】
図６Ａに示すように、ナノスケールパターン６０２を有するサブマスタタイル６００が示されている。いくつかの実施形態によれば、サブマスタタイル６００は、上述のサブマスタタイル１１２、２１２、３１２のいずれかと実質的に類似していてもよい。ナノスケールパターン６０２は、ナノスケール寸法およびナノスケール間隔の一方または両方を有するナノスケール特徴部６０４を含む。明確にするために、サブマスタタイル１１２、２１２、３１２をそれぞれ支持する剛性平面基板１１０、２１０、３１０は、図６Ａ〜図６Ｃから省略されている。しかし、実際には剛性平面基板がサブマスタタイル６００を支持することが理解されよう。
【００５３】
図６Ａはまた、基板６２０上に配置されたポリマー６１０または重合性材料を示している。ポリマー６１０は、例えば熱硬化性またはＵＶ硬化性のものであってもよい。基板６２０は、工程中にポリマー６１０を支持することが可能な任意の材料を含んでもよい。
【００５４】
図６Ｂは、方向矢印６０６ａが示すように、ポリマー６１０と接触したサブマスタタイル６００を示している。サブマスタタイル６００およびポリマー６１０が共に押圧される間、ポリマー６１０は硬化されて硬化ポリマー６１０’がもたらされる。様々な実施形態によれば、硬化ポリマー６１０’は、ポリマー６１０が熱を利用する熱可塑性ポリマーである熱重合によって提供されるか、または重合性材料が光を利用するフォトレジストである光重合によって提供されてもよい。特定のポリマー６１０または重合性材料は、硬化工程で使用される熱の温度範囲または光の波長範囲を規定する。
【００５５】
次いで、図６Ｃに示すように、サブマスタタイル６００は、方向矢印６０６ｂが示すように硬化ポリマー６１０’から分離されてもよい。したがって、サブマスタタイル６００のナノスケールパターン６０２のネガは硬化ポリマー６１０’に転写される。ここで、硬化ポリマー６１０’は、元のナノスケールパターン６０２のコピーをスタンプするのに使用する準備ができている。分離を促進するために、サブマスタタイル６００の表面は、６０６ａを共に押圧する前に最初に離型剤でコーティングされてもよい。
【００５６】
図７は、本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、大面積ナノインプリントリソグラフィの方法７００のフローチャートである。図７に示すように、大面積ナノインプリントリソグラフィの方法７００は、剛性平面基板を有する大面積ナノインプリント金型マスタを使用して大面積ナノインプリント金型を導出するステップ７０５を含む。いくつかの実施形態では、大面積ナノインプリント金型マスタは、上述の大面積ナノインプリント金型マスタ１００、２００、３００、４００と実質的に類似していてもよい。大面積ナノインプリント金型マスタは、剛性平面基板の表面に接着された複数のサブマスタタイルを含んでもよい。いくつかの実施形態では、剛性平面基板は、剛性平面基板１１０、２１０、３１０、および剛性平面基板の上面１１０ａ、２１０ａ、３１０ａ上に位置決めされかつ接着された複数のサブマスタタイル１１２、２１２、３１２と実質的に同様であってもよい。複数のサブマスタタイルのうちのサブマスタタイルはナノスケールパターン（例えば、ナノスケールパターン６０２）を有し、一組の隣接するサブマスタタイルの各サブマスタタイル上のナノスケールパターンのナノスケール特徴部間に、マイクロスケールの位置決め公差を提供するように位置決めされる。
【００５７】
方法７００は、大面積ナノインプリント金型マスタを使用して、大面積のパターンを受像面に刻印するステップ７１０をさらに含む。大面積のパターン６０２は、大面積ナノインプリント金型マスタの複数のサブマスタタイルのナノスケール特徴部６０４を有する。いくつかの実施形態では、スタンプのコピーは、インプリントを軟質の可撓性フィルムにし、次いで、インプリント樹脂材料からの容易な放出を可能にするために、インプリント製造に使用される前に表面処理を適用するかまたはコーティングを施すことによって、大面積ナノインプリント金型マスタから提供されてもよい。この手法は、パターンを転写するためのいくつかの中間ステップを最小限に抑えることができ、さらに大面積ナノインプリント金型マスタの寿命を延ばすことができる。他の実施形態では、大面積ナノインプリント金型マスタのニッケルシムのレプリカは電気めっきを使用して形成されてもよい。ニッケルシムのレプリカは、一般にインプリント樹脂からの優れた表面離型特性を有し、熱の影響を受けにくく、洗浄しかつ再利用して寿命を延ばすことができる。
【００５８】
いくつかの実施形態では、導出するステップ７０５は、大面積ナノインプリント金型マスタを大面積ナノインプリント金型として使用するステップ、および大面積ナノインプリント金型マスタの金属シムのレプリカを形成するために金属層を大面積ナノインプリント金型マスタ上に堆積するステップのうちのいずれかを含む。金属シムのレプリカは、大面積ナノインプリント金型として使用される。いくつかの実施形態では、受像面（例えば、受像面６１０）は、基板６２０上のポリ（メチルメタクリレート）、またはポリ（メチルメタクリレート）のコーティングを含む。いくつかの実施形態では、受像面は、マルチビューバックライトの導光体の表面であり、大面積のパターンは、マルチビューバックライトの光照射野を形成する複数の指向性光ビームとして導光体から光を回折するために使用される複数の回折格子を含む。この場合、ナノスケールパターン６０２は、マルチビューバックライトの表面に形成された回折格子である。
【００５９】
こうして、大面積ナノインプリント金型マスタを形成する方法の例、大面積ナノインプリント金型マスタの例、および大面積ナノインプリントリソグラフィの方法の例を説明してきた。上述の例は、本明細書に記載の原理を表す多くの特定の例のいくつかを単に例示するものであることを理解されたい。明らかに、当業者は、以下の特許請求の範囲によって定義される範囲から逸脱することなく、多数の他の構成を容易に考案することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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