(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状マスクの製造方法であって、
ａ）第１シリンダーおよび外表面にパターンを有するマスクシリンダーの同軸組立であって、前記第１シリンダーが、前記マスクシリンダーの外径よりも大きい内径を有する同軸組立と、
ｂ）前記第１シリンダーと前記マスクシリンダーの間の空隙への第１の液体ポリマー前駆体液の注入と、
ｃ）前記第１シリンダーと前記マスクシリンダーの間の前記空隙の前記第１の液体ポリマー前駆体液の硬化と、これによりその内面にパターンを有する第１の円筒状硬化ポリマー層の形成と、
ｄ）前記マスクシリンダーの表面上に前記第１の円筒状硬化ポリマー層を残すように前記第１シリンダーを取り外すことと、
ｅ）前記マスクシリンダーから前記第１の円筒状硬化ポリマー層を取り外し、該第１の円筒状硬化ポリマー層を裏返すことと、
ｆ）中空の第２シリンダーを前記第１の円筒状硬化ポリマー層の内側に同軸組立することであって、前記第２シリンダーは前記第１の円筒状硬化ポリマー層の内径よりも小さな外径を有する同軸組立と、
ｇ）前記第２シリンダーの外側表面及び前記第１の円筒状硬化ポリマー層の内側表面の間の空隙に第２のポリマー前駆体液を被着させることと、
ｈ）前記第２のポリマー前駆体液を硬化させて第２の硬化ポリマー層を作成し、前記第２の硬化ポリマー層及び前記第１の円筒状硬化ポリマー層がともに前記円筒状マスクのための対応した層を形成する、
を含む、円筒状マスクの製造方法。
【請求項２】
前記同軸組立が第１のプレート、第２のプレートおよびピンを備える組立体装置の使用を含み、前記ピンは前記第１シリンダーおよび前記マスクシリンダーの対面端において前記第１のプレートおよび前記第２のプレートを共に保持するように構成され、前記第１の液体ポリマー前駆体液の注入は前記第１の液体ポリマー前駆体液を前記第１のプレートの孔を通して注入することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のプレートが前記マスクシリンダーと平行に並べられた第１の溝および前記第１シリンダーと並行に並べられた第２の溝を備え、前記第２のプレートが前記マスクシリンダーと平行に並べられた第１の溝および前記第１シリンダーと並行に並べられた第２の溝を備える、請求項２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権主張および関連出願の相互参照
本願は、Ｂｏｒｉｓ  Ｋｏｂｒｉｎらに譲渡され、同時係属中である、２０１３年３月１５日に出願された名称「ＣＹＬＩＮＤＲＩＣＡＬ  ＰＯＬＹＭＥＲ  ＭＡＳＫ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ」の米国仮特許出願第６１／７９８，６２９号（代理人整理番号ＲＯ−０２０−ＰＲ）の優先権の利益を主張するものであり、その開示全体を参照によってここに引用する。
【０００２】
本願は、Ｂｏｒｉｓ  Ｋｏｂｒｉｎらに譲渡され、同時係属中である、２０１２年５月２日に出願された名称「ＳＥＡＭＬＥＳＳ  ＭＡＳＫ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ」の米国仮特許出願第６１／６４１，７１１号（代理人整理番号ＲＯ−０１３−ＰＲ）の優先権の利益を主張するものであり、その開示全体を参照によってここに引用する。
【０００３】
本願は、Ｂｏｒｉｓ  Ｋｏｂｒｉｎらに譲渡され、同時係属中である、２０１２年５月２日に出願された名称「ＬＡＲＧＥ  ＡＲＥＡ  ＭＡＳＫＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ」の米国仮特許出願第６１／６４１，６５０号（代理人整理番号ＲＯ−０１４−ＰＲ）の優先権の利益を主張するものであり、その開示全体を参照によってここに引用する。
【０００４】
本願は、Ｂｏｒｉｓ  Ｋｏｂｒｉｎらに譲渡され、同時係属中である、２０１３年１月３１日に出願された名称「ＣＹＬＩＮＤＲＩＣＡＬ  ＭＡＳＴＥＲ  ＭＯＬＤ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ」の米国非仮特許出願第１３／７５６，３４８号（代理人整理番号ＲＯ−０１８−ＵＳ）の優先権の利益を主張するものであり、その開示全体を参照によってここに引用する。
【０００５】
本願は、Ｂｏｒｉｓ  Ｋｏｂｒｉｎらに譲渡され、同時係属中である、２０１３年１月３１日に出願された名称「ＣＹＬＩＮＤＲＩＣＡＬ  ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ  ＣＯＭＰＯＮＥＮＴ  ＦＯＲ  ＣＡＳＴＩＮＧ  ＣＹＬＩＮＤＲＩＣＡＬ  ＭＡＳＫＳ（円柱状マスク鋳造用円柱状パターン部品）」の米国非仮特許出願第１３／７５６，３７０号（代理人整理番号ＲＯ−０１９−ＵＳ）の優先権の利益を主張するものであり、その開示全体を参照によってここに引用する。
【０００６】
本願はまた、本発明の譲受人に譲渡され、その開示全体を参照によってここに引用される国際特許出願公開第ＷＯ２００９０９４００９号、およびその開示全体を参照によってここに引用される米国特許出願第８，１８２，９８２号にも関連する。
【０００７】
本開示はリソグラフィ法に関する。具体的には、本開示の態様は、円柱状ポリマーマスクおよびその製造方法を含む、回転可能マスクに関する。
【背景技術】
【０００８】
フォトリソグラフィによる製造方法は、太陽電池、ＬＥＤ、集積回路、ＭＥＭＳデバイス、建築用ガラス、情報ディスプレイ等のマイクロスケールおよびナノスケールにおける製造を含む多種多様な技術的用途で使用されている。
【０００９】
ロール−ツー−ロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）およびロール−ツー−プレート（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｐｌａｔｅ）リソグラフィ法は典型的に、所望のパターンを堅固またはフレキシブル基板に転写する上で円柱状のマスク（例えば、鋳型、印、フォトマスク等）を用いる。所望のパターンは、例えば、インプリント法（例えば、ナノインプリントリソグラフィ）、材料の選択的な転写（例えば、マイクロまたはナノコンタクトプリンティング、デカール転写リソグラフィ等）、または暴露法（例えば、光学接触リソグラフィ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、近接場リソグラフィ等）を用いて基板に転写することができる。このような円柱状マスクのいくつかの高度な種類は、円柱の外面に積層されたパターン層として柔軟性ポリマーを用いる。残念ながら、円柱面に層を積層することによって、積層された層の端が合う継ぎ目線を生成してしまう。これは、円柱状マスクを用いて繰り返しパターンを基板に転写するときに、継ぎ目のところで好ましくない画像特徴を作ってしまう可能性がある。
【００１０】
シームレスポリマー層を有するマスクの製造に加えて、その後のローリングリソグラフィによる製造方法で使用するために、厚みがあり均一な平滑面を有するポリマー層を製造することが望ましい。
【００１１】
パターン形成された基板および構造化されたコーティングは、建築用ガラス、情報ディスプレイ、ソーラーパネル等、多種多様な用途にとって魅力的な性質を有する。例えば、ナノ構造コーティングは建築用ガラスに好ましい反射防止特性を与えることができる。電子線リソグラフィ、フォトリソグラフィ、干渉リソグラフィ、およびその他の方法を含む基板をパターニングする現行の方法は、より大面積、特に２００ｃｍ２以上の面積を要する用途におけるパターン形成された基板または構造化されたコーティングの製造にて実際に使用するにはしばしば費用が嵩みすぎる。
【００１２】
このように、この技術において、大面積のパターン形成された層およびそれを低費用で製造できる方法が求められている。こうして、本発明の必要性が浮上する。
【００１３】
ナノ構造化は、現行の多くの用途および産業、ならびに新しい技術および未来の発展した製品において必要である。例えば、太陽電池およびＬＥＤ、ならびに次世代データ記憶装置などの分野で現行の用途における効率性の向上が得られるが、これに限定しない。
【００１４】
ナノ構造化された基板は、例えば、電子ビーム直接書き込み、遠紫外線リソグラフィ、ナノスフィアリソグラフィ、ナノインプリントリソグラフィ、近接場位相シフトリソグラフィ、およびプラズモニックリソグラフィなどの技術を用いて製造してもよい。
【００１５】
以前に別の出願者は堅固およびフレキシブル基板の材料を大面積にわたってナノパターン化する方法として、それぞれその内容全体が参照によってここに引用される、国際特許出願公開第ＷＯ２００９０９４００９号および米国特許第８，１８２，９８２号に記載の近接場光リソグラフィに基づいて行う方法を提案している。このような方法によれば、放射線感光材料に像を作るのに回転式マスクが用いられる。典型的には、回転式マスクは、その表面にマスクパターンが形成された円柱または円錐を備える。マスクは、放射線が放射線感光材料までマスクパターンを通り抜けるにつれて、放射線感光材料（例えば、フォトレジスト）に対して転がる。このため、この技術は時々「ローリングマスク（ｒｏｌｌｉｎｇ  ｍａｓｋ）」リソグラフィと呼ばれる。このナノパターン化技術は、基板をパターニングするのに用いられるマスクが基板と接触している近接場フォトリソグラフィを利用してもよい。この方法における近接場フォトリソグラフィの実施では、エラストマー性位相シフトマスクを利用してもよく、あるいは、回転式マスクの表面が金属ナノホールまたはナノ粒子を含む表面プラズモン技術を採用してもよい。一実施例では、このようなマスクは近接場位相シフトマスクであってもよい。近接場位相シフトリソグラフィは、マスクが放射線感光材料と共形接触している間、エラストマー性位相マスクを透過する紫外線（ＵＶ）光で放射線感光材料層を暴露することを伴う。エラストマー性位相マスクを放射線感光材料の薄い層に接触させることで、放射線感光材料はマスクの接触面を「濡らす」ことになる。マスクが放射線感光材料と接触している間にＵＶ光を透過させることで、マスクの表面で発現する光強度の分布に放射線感光材料が暴露される。
【００１６】
いくつかの実施例では、位相マスクは透過光の位相をπラジアンで変調するように設計されるレリーフの淵を有して形成されてもよい。位相変調の結果として、マスクに形成されたレリーフパターンの段差の端に局所的にゼロの強度が現れる。陽性の放射線感光材料が使用されるときは、現像に続くこのようなマスクを介した暴露は強度がゼロの特性幅と等しい幅を有する放射線感光材料の線を作成する。３６５ｎｍ（近紫外）光を従来の放射線感光材料と組み合わせると、強度がゼロになる幅はおよそ１００ｎｍである。放射線感光材料の層と共形の原子スケールにおける接触を形成する上でポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）マスクを用いることができる。この接触は圧力をかけることなく、自発的な接触によって得られる。完全な接触を得るべく、汎用な粘着力がこのプロセスを導き、放射線感光材料表面に対して法線方向の角度および位置にマスクを整列させる簡単且つ便利な方法を提供する。放射線感光材料に対して物理的な隙間はない。ＰＤＭＳは３００ｎｍより長い波長を有するＵＶ光に対して透過性を有する。水銀灯（主なスペクトル線が３５５〜３６５ｎｍである）からの光を、ＰＤＭＳが放射線感光材料の層と共形接触している状態でＰＤＭＳを透過することで、放射線感光材料はマスクで形成される強度分布に暴露される。
【００１７】
回転式マスクの別の実施例では、金属層またはフィルムが回転式マスクの外面に積層または被着される表面プラズモン技術を含んでもよい。金属層またはフィルムは特定の一連のスルーナノホールを有する。表面プラズモン技術の別の実施形態では、透明な回転式マスクの外面に金属ナノ粒子の層が被着されて、高度のナノパターニングによる表面プラズモンを得ている。
【００１８】
上記の用途はそれぞれ回転式マスクを用いてもよい。回転式マスクはマスター型（電子ビーム、遠紫外線、干渉およびナノインプリントリソグラフィなどの、周知のナノリソグラフィ技術を１つ用いて製造）の補助をもって製造されてもよい。回転式マスクは、ポリマー材料を型に入れてポリマーを硬化することでレプリカフィルムを形成して、最後にレプリカフィルムを円柱の表面に積層することで作成してもよい。残念ながら、この方法はポリマーフィルム片の間にいくらかの「マクロ」ステッチ線を不可避的に生成してしまう（マスターが非常に大きかったり、円柱表面全体を覆うのに１枚のポリマーフィルムしか必要でなかったりしても、それでも１つのステッチ線は不可避である）。こうして、本発明が生じる。
【発明の概要】
【００１９】
本開示の態様によると、マスター型をパターニングし、マスター型に液体ポリマーを  鋳着してパターン形成したポリマーマスクを形成し、液体ポリマーを硬化することで円柱状マスクを製造することができる。パターン形成されたポリマーマスクの一端の一部を切り落としてもよく、または液体ポリマーはマスター型の端の片に注入されない。マスター型およびパターン形成されたポリマーマスクを丸めて積層シリンダーを形成し、パターン形成されたポリマーマスクに隙間を形成してもよい。マスター型の基板を鋳造シリンダーと接触させて積層シリンダーを鋳造シリンダーに挿入し、隙間に追加の液体ポリマーを充填し、それを硬化することで、鋳造シリンダーを取り出してマスター型を積層体から分離することで自立ポリマーを形成してもよい。
【００２０】
本開示の他の態様によると、中空の鋳造シリンダーおよびマスクシリンダーを用いて円柱状マスクを製造してもよい。鋳造シリンダーは、マスクシリンダーの外径よりも大きい内径を有していてもよい。鋳造およびマスクシリンダーは同軸に組み込まれてもよく、液体ポリマーを鋳造シリンダーの内面とマスクシリンダーの外面との間の、マスクシリンダーを囲む空間に挿入してもよい。液体ポリマーを硬化した後、鋳造シリンダーを外してもよい。
【００２１】
他の態様によると、基板を、パターンを有するマスターマスクで連続的にインプリントを繰り返すことでパターニングしてもよく、パターンは、基板の所望の面積がパターニングされるまで基板よりも面積が小さい。連続するインプリントはそれぞれ、基板にその前にインプリントされた部分と部分的に重なってもよい。基板をマスターマスクでインプリントすることは、（ｉ）ポリマー前駆体液を被着すること、（ｉｉ）マスターマスクと基板の間のポリマー前駆体液を押圧すること、（ｉｉｉ）ポリマー前駆体液を硬化することを含んでいてもよい。結果として得られる基板は、複数のインプリントを有するパターン形成された層を有してもよく、インプリント間の各境界が別のインプリントの一部に重なるインプリントを含む。
【００２２】
本開示の追加の態様は、リソグラフィで用いられる円柱状マスクを製造するために用いることができる円柱状の鋳型を説明する。構造化された多孔層をシリンダーの内面に被着してもよい。多孔質層上に放射線感光材料を被着して、層に形成される孔を充填してもよい。孔内の放射線感光材料は、シリンダーを光源に暴露することで硬化されてもよい。未硬化レジストおよび多孔質層を除去し、シリンダーの内面に柱を残してもよい。
【００２３】
本開示のさらなる態様は、第１の直径を有する円柱状パターン部品と第２の直径を有する犠牲鋳造部品とを有する円柱状マスター型組立体を備える。より小さな半径を有する部品はより大きな半径を有する部品の内側に同軸に挿入されてもよい。パターン形成された特徴は、犠牲鋳造部品と向かい合う円柱状パターン部品の内面に形成されてもよい。犠牲鋳造部品は、鋳造ポリマーが硬化した後に外してポリマーを放出できるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】本発明の記載および請求項で用いられる記述言語を明確化するためにラベリングされている一般的なシリンダーを図示する。
【図１Ｂ】本発明の記載および請求項で用いられる記述言語を明確化するためにラベリングされている一般的なシリンダーを図示する。
【図１Ｃ】本発明の記載および請求項で用いられる記述言語を明確化するためにラベリングされている一般的なシリンダーを図示する。
【図２】本発明の実施形態に係る円柱状型の中に組み立てられたマスクシリンダーを図示する。
【図３】本発明の実施形態に係る円柱状マスクを製造する方法のフローチャートである。
【図４Ａ】本発明の実施形態に係る組立体装置を図示する。
【図４Ｂ】本発明の実施形態に係る組立体装置を図示する。
【図４Ｃ】本発明の実施形態に係る組立体装置を図示する。
【図４Ｄ】本発明の実施形態に係る組立体装置を図示する。
【図５】図５Ａ〜５Ｄは、本発明の実施形態に係る円柱状マスクを製造する方法のプロセスフロー図である。
【図６】図６Ａ〜６Ｉは、本発明の実施形態に係る、可撓性を有する外側の層として複数層のポリマーを有する円柱状マスクを製造する方法を図示する、プロセスフロー図である。
【図７】本発明の実施形態にしたがって製造された円柱状マスクを用いてローリングマスクナノリソグラフィによってパターンをプリントする例を示す概略図である。
【図８Ａ】本開示の態様に係る、犠牲鋳造部品が同軸に挿入された円柱状パターン部品を備える円柱状マスター型組立体の俯瞰図である。
【図８Ｂ】図２Ａに示す円柱状マスター型組立体の斜視図である。
【図９】本開示の態様に係る円柱状マスター型組立体における円柱状マスクの形成方法を説明する命令ブロック図である。
【図１０Ａ】本開示の態様に係る、円柱状パターン部品が同軸に挿入された犠牲鋳造部品を備える円柱状マスター型組立体の俯瞰図である。
【図１０Ｂ】図４Ａに示す円柱状マスター型組立体の斜視図である。
【図１０Ｃ】本開示の態様に係る円柱状パターン部品からどのようにして円柱状マスクを外せるかを示す図である。
【図１０Ｄ】本開示の態様に係る円柱状パターン部品からどのようにして円柱状マスクを外せるかを示す図である。
【図１０Ｅ】本開示の態様に係る円柱状パターン部品からどのようにして円柱状マスクを外せるかを示す図である。
【図１１】本開示の態様に係る、円柱状マスター型組立体における円柱状マスクを形成する方法を説明する命令ブロック図である。
【図１２Ａ】本開示の態様に係る、エラストマー性シリンダーおよび堅固な透明シリンダーの間でガスリテーナが形成される場所の円柱状マスクを図示する。
【図１２Ｂ】本開示の態様に係る、エラストマー性シリンダーおよび堅固な透明シリンダーの間でガスリテーナが形成される場所の円柱状マスクを図示する。
【図１２Ｃ】本開示の態様に係る、エラストマー性シリンダーおよび堅固な透明シリンダーの間でガスリテーナが形成される場所の円柱状マスクを図示する。
【図１３Ａ】は本発明の実施形態に係るマスターマスクを図示する。
【図１３Ｂ】本発明の実施形態に係る、大面積基板をパターニングするのに用いられるマスターマスクを図示する。
【図１３Ｃ】本発明の実施形態に係る、マスターマスクを用いた大面積基板の個別インプリントを図示する。
【図１３Ｄ】本発明の実施形態に係る、結果として得られたパターン形成された基板の顕微鏡写真を図示する。
【図１３Ｅ】本発明の実施形態に係る、結果として得られたパターン形成された基板の顕微鏡写真を図示する。
【図１４】図１４Ａ〜１４Ｇは、本発明の実施形態に係る大面積基板をインプリントするプロセスフローを図示する。
【図１５】図１５Ａ〜１５Ｃは、本発明の実施形態に係るパターン形成された大面積基板の例を図示する。
【図１６】本開示の態様に係る、内面から突起が突出する円柱状マスター型の俯瞰図である。
【図１７】図１７Ａ〜１７Ｇは、本開示の態様に係るマスター型を形成するプロセスを示す概略図である。
【図１８】図１８Ａ〜１８Ｄは、エピタキシャルシード層を用いる、本開示の追加態様に係るマスター型を形成するプロセスを示す概略図である。
【図１９】図１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｂ’および１９Ｃは、マスター型の内側に形成された自己組織化モノマーを用いる本開示の追加態様に係るマスター型を形成するプロセスを示す概略図である。
【図２０】図２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｂ’および２０Ｃは、マスター型の外面に形成された自己組織化モノマーを用いる本開示の追加態様に係るマスター型を形成するプロセスを示す概略図である。
【図２１】図２１Ａ〜２１Ｇは、本開示の様々な態様に係るロール積層体を用いた自立マスクを製造するプロセスフローを図示する概略図である。
【図２２Ａ】本開示の様々な態様に係る円柱状マスクを作成するのに用いるロール積層体を有する円柱状マスター型組立体の俯瞰図である。
【図２２Ｂ】図２２Ａに示す円柱状マスター型組立体の斜視図である。
【図２３】本開示の様々な態様に係るロール積層体を用いる円柱状ポリマーマスクを製造する方法を図示するプロセスフロー図である。
【図２４Ａ】本開示の様々な態様に係る多層円柱状マスクを作成するのに用いる円柱状マスター型組立体の俯瞰図である。
【図２４Ｂ】図２４Ａに示す円柱状マスター型組立体の俯瞰図である。
【図２５】本開示の様々な態様に係る多層円柱状ポリマーマスクを製造する方法を図示するプロセスフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下の用語の定義は、本開示の記載および請求項に用いられる記述用語を明確化することを助け、その理解の補助を担う。
【００２６】
本明細書に用いられるように、
【００２７】
部品の「対向端」は、図１Ａに示すように、円柱状またはその他の軸対称形状の対向する面を参照する。
【００２８】
部品の「外面」は、図１Ａおよび１Ｂに図示するように、円柱またはその他の軸対称形状の側面の外面を参照する。
【００２９】
部品の「内面」は、図１Ｂに図示するように、中空円柱状またはその他の軸対称形状の内側の内面を参照する。
【００３０】
部品の「外半径／直径」は、図１Ａおよび図１Ｂに図示するように、円柱状またはその他の軸対称形状の外面の半径／直径を参照する。部品の外面がその半径／直径が一定でない形状、例えば円錐状またはその他の軸対称形状である場合、半径／直径は、外面に対応する限りは任意のそのような半径／直径を参照してもよい。
【００３１】
部品の「内半径／直径」は、図１Ｂに図示するように、円柱状またはその他の軸対称形状の内面における半径／直径を参照する。部品の内面が一定でない半径／直径を有する形状、例えば円錐状またはその他の軸対称形状である場合、内半径／直径は、内面に対応するものである限りは、任意のそのような半径／直径を参照してもよい。
【００３２】
「同軸で組立てられた」部品とは、図１Ｃに図示するように、同対称軸を有するように部品を組み立てることを意味する。
【００３３】
「マスクシリンダー（ｍａｓｋ  ｃｙｌｉｎｄｅｒ）」または「マスキングシリンダー（ｍａｓｋｉｎｇ  ｃｙｌｉｎｄｅｒ）」は、可撓性層が形成される外面上用の、円柱状マスク用円柱状基板を参照する。
【００３４】
「鋳造シリンダー（ｃａｓｔ  ｃｙｌｉｎｄｅｒ）」または「鋳造シリンダー（ｃａｓｔｉｎｇ  ｃｙｌｉｎｄｅｒ）は、円柱状の型を参照する。
【００３５】
Ｉ．同軸部品を用いた鋳造
このセクションＩに開示される態様は、回転式マスクを製造する方法および装置を含む。このセクションには、様々な他の方法および装置も含まれている。鋳造／成形プロセスおよび同軸鋳造部品を用いて回転式マスクの可撓性層を鋳造してもよく、これにより、回転式マスクにおける継ぎ目の存在を最小化または排除することを含む利益を提供することができる。このセクションの実施例には、他の様々な利点も含まれ得る。
【００３６】
さらにこのセクションＩは、回転式マスクを製造するための同軸鋳造部品および組立体の使用を伴う任意のこのようなセクションを含むがこれに限定されない、本明細書の残りのセクションＩＩ〜ＶＩの様々な態様にも適用可能であり、容易に実施可能である。例示目的として、限定する目的なく、このセクションＩに開示される様々な態様は、回転式マスクの製造のために犠牲鋳造部品および同軸組立部品を使用することを伴う、本明細書のセクションＩＩの実施例に容易に適用可能である。
【００３７】
円柱状マスクを製造するには、ポリマー材料を円柱状マスクの可撓性外側層として用いることができる。本発明の実施形態では、鋳造プロセスを用いて、マスクシリンダーの外面にポリマーを鋳着することで可撓性外側層を形成して、シームレス外側層を生成してもよい。本発明の実施形態における鋳造プロセスは、鋳造シリンダーおよびマスクシリンダーを同軸に組立てること、および、マスクシリンダーを囲む鋳造物における空間に液体ポリマーを挿入することを伴ってもよい。次にポリマーを硬化し、鋳造シリンダーを外すことで、多種多様なデバイスの製造に用いることができるシームレス円柱状マスクを生成することができる。円柱状マスクのポリマー層は、例えば、ロールツーロールリソグラフィ、ロールツープレートリソグラフィなどによってパターニングし、基板に繰り返し転写可能なマスクパターンを形成してもよい。
【００３８】
本発明の実施形態では、円柱状マスクを製造する方法は、鋳造シリンダーおよびマスクシリンダーを同軸に組立てることと、鋳造およびマスクシリンダー間の空間に液体ポリマーを挿入することと、ポリマーを硬化することと、鋳造シリンダーを外すことを含んでいてもよい。この方法はさらにポリマーをパターニングすることを含んでいてもよく、これは鋳造シリンダーを外した後の追加工程であってもよく、あるいはその表面にパターンを有するシリンダーを用いて、シリンダーの表面と接触したときにポリマーにパターンが転写されるように、製造プロセスに組み込んでもよい。
【００３９】
本発明の実施形態では、鋳造シリンダーをマスクシリンダーの周りに組立てることは、マスクおよび鋳造シリンダーを円柱状マスクの製造中に決まった場所に保持する組立体装置の使用を伴ってもよい。組立体装置は鋳造プロセス中にシリンダーの同軸整列を維持するように設計されてもよく、円柱状マスクの外側可撓性層に対応するマスクシリンダーの周りに均一の厚さを有する円柱状の空間を生成してもよい。この取付具は、シリンダーが取付具と組立てられている間に液体ポリマー材料をこの空間に挿入することを可能とするように設計してもよい。
【００４０】
本発明の実施形態では、製造プロセスにおいてシリンダーの同軸整列を維持するために用いられる組立体装置は、プレートセットを備えてもよく、プレートはシリンダーの対向端でピンによって１つにまとめられている。プレートは、シリンダーの配置を決まった位置に保持するべく、シリンダーの側面に沿った溝、あるいはその他の手段を含んでいてもよい。プレートの１つには、液体ポリマーを通して円柱状マスクの外側可撓性層に対応する空間に注入することを可能とする穴、または他の手段を有していてもよい。
【００４１】
鋳造取付具は解体することで外してもよい。例えば、シリンダー間のポリマーが硬化した後、鋳造シリンダーをその外面から筒状に硬化されたポリマーまで、ポリマーを著しく損傷したり少量の鋳造シリンダー材料を残したりせずに下に長手方向に切ることで、２つ以上の部分に分離することができる。この切り込みは、のこぎり、化学エッチング、またはレーザによって行うことができる。鋳造シリンダーのこの部分は次に硬化ポリマーおよびそれぞれから分離することができる。
【００４２】
本発明の実施形態は、均一およびシームレスの外層を有するパターン形成された円柱状マスクを、様々なデバイスの製造のために、基板にマスクのパターンの繰り返しの転写を行うのに好ましい厚さおよび平滑性を有して生成することができる。
【００４３】
図２を参照すると、本発明の実施形態に係る、鋳造シリンダー２０４で囲まれるマスクシリンダー２０２の組立体２００が図示されている。シリンダー２０２および２０４はそれぞれの軸２０６が合うように同軸に組立てられており、これによって、円柱状マスクの外側ポリマー層の形状を定めることができる、マスクシリンダーの周りの均一な厚さを有する円柱状領域２０８が形成される。シリンダー２０２および２０４は、それぞれの軸を合わせる組立体装置（図示せず）によって決められた位置に保持することができ、液体ポリマーを、例えば装置の開口または穴に流し込むなどの方法で組立体の円柱状領域２０８に挿入することを可能とする。ポリマー前駆体はシリンダー２０２および２０４の間の空間２０８に挿入してもよい。ポリマー前駆体はモノマー、ポリマー、部分架橋ポリマー、またはその他の液状または半液状のこれらの任意の混合物であってもよい。ポリマー前駆体を硬化して、円柱状マスクの外側ポリマー層を形成してもよい。ポリマーは、多種多様な方法によってマスクパターンでパターニングすることができる。例えば、鋳造シリンダー２０４の内面は、ポリマー材料の外面が鋳造シリンダー２０４の内面にあるパターンと一致するマスクパターンを有していてもよい。別の例として、マスクシリンダー２０２の外面は、マスクシリンダーに形成された後にポリマーの内面にそのパターンが転写されるマスクパターンを含んでいてもよい。別の例として、ポリマー材料は、その後の製造工程および鋳造シリンダー２０４の取り外し後に、様々なリソグラフィ法を用いてポリマーの外面をパターニングすることによってパターニングされてもよい。別の例として、パターンは上記のいくつかの組み合わせによってパターニングされてもよい。
【００４４】
図３を参照すると、本発明の実施形態に係る、シームレス円柱状マスクを製造するフローチャートが図示されている。円柱状マスク３００の製造には、３０２で示すようにシリンダーを同軸で組立てることを含んでいてもよく、それは鋳造シリンダーおよびマスクシリンダーの両方の軸が同一になるように鋳造シリンダーおよびマスクシリンダーを組立てることを伴ってもよい。鋳造シリンダーは、シリンダーの間に空間が残るように、マスクシリンダーの外径よりも大きい内径を有する中空の円柱であってもよい。この直径の差は、Ｄｃａｓｔが鋳造シリンダーの内径を示し、Ｄｍａｓｋがマスクシリンダーの外径を示すとき、円柱状マスクの可撓性層の厚さＴは
【数１】
0006278954.tif 000002
または直径の差の半分であるように、マスクの外側可撓性層の厚さを定めることができる。厚さＴは、上記等式に対応する必要な直径を有するシリンダーを用いることで、様々な用途特有な条件に併せて選択することができる。製造方法３００はまた、３０４に示すように、ポリマー前駆体を、マスクシリンダーの外面を囲む鋳造シリンダー内の空間に挿入することを含んでもよい。ポリマー前駆体の挿入は、例えば、組立シリンダーの上部を介してそれらの間の空間に液状または半液状ポリマー前駆体を流し込むことで行うことができる。ポリマー前駆体の挿入は、シリンダー間の空間にポリマー前駆体材料が導入されるのであれば、他の方法でも行うことができる。好ましくは、実質的にこの空間をポリマーで充填すべきである。円柱状マスク３００を製造する方法はまた、３０６で示すように、ポリマー前駆体を硬化してポリマー層を形成することを含んでいてもよい。ポリマー前駆体を硬化することは、組立体に紫外線照射、加熱、およびその他の硬化処理を行うことでポリマーを硬化することを伴ってもよい。ポリマーが硬化した後、方法３００はさらに、３０８に示すように、鋳造シリンダーを外すことを含んでもよく、これによって硬化ポリマーに対応する可撓性外側層を有する円柱状マスクが残る。方法３００はさらにポリマーをパターニングすることを含んでいてもよく、これは、例えば、鋳物を外した後に可撓性層の外面をパターニングする、または、ポリマーのパターニングが他の製造工程に組み込まれるように、製造プロセスでパターン形成されたシリンダーを用いることで得ることができる。
【００４５】
なお、鋳造シリンダーがマスクシリンダーの外側且つ周りに組立てられているように示されているが、逆の構成も可能である。このような実施例の場合、鋳造シリンダーの外面がパターニングされてもよく、鋳造シリンダーを外すときに鋳造シリンダーの外面のパターンのネガがマスクシリンダーの内面上のポリマー材料に転写される。
【００４６】
なお、鋳造シリンダーの取り外しは多種多様な方法で行うことができる。例示目的であり、限定する目的なく、鋳造シリンダーは、のこぎり、レーザ、湿式または乾式エッチング、もしくはその他の手段で切断することができる。鋳造シリンダーを切断するとき、下にあるポリマー層を傷つけないように気をつける必要がある。鋳造シリンダーを切断するのにレーザを用いる場合、鋳造シリンダーの内面に特別な層を被着させてエッチング停止層（ｅｔｃｈ  ｓｔｏｐ  ｌａｙｅｒ）として作用させることができ、この層は鋳造シリンダー材を切断するのに用いる光を反射するものであるべきである。切断は、後でポリマー表面から鋳造シリンダーを剥離するのを容易にするために、１つ以上の切断線を用いて行ってもよい。鋳造シリンダーが切断された後、機械的にポリマー表面から剥がすことができる。例示目的であり、限定する目的なく、鋳造シリンダーはポリマーまたはその中にあるマスクシリンダーをエッチングしないエッチング薬品を用いて化学的にエッチングすることで除去してもよい。例示目的であり、限定する目的なく、鋳造シリンダーは組立ての前に、硬化後に鋳造シリンダーをポリマー表面から滑り外すことができるように、低摩擦コーティングまたはその他の剥離コーティングで処理しておいてもよい。例示目的であり、限定する目的なく、鋳造シリンダーの熱膨張率がポリマーのものより大きい場合、鋳造シリンダーを膨張させるために鋳造シリンダーを加熱して滑り取ってもよい（ポリマーがこのような温度に耐えられる場合）。例示目的であり、限定する目的なく、鋳造シリンダーを均一のコーティングで処理してもよく、ポリマー硬化後にそれを溶解して鋳造シリンダーをポリマー表面から滑り取ってもよい。鋳造シリンダーは他の手段によっても外すことができ、そのようなその他の除去手段は本発明の範囲内である。したがって、本発明の範囲は請求項に明記されない限り、任意の特定の方法に制限されるものではない。
【００４７】
図４を参照すると、本発明の実施形態に係る組立体装置の例を詳細に示している。図４Ａには、本発明の実施形態に係るシームレス円柱状マスクを製造するのに使用可能な組立体装置４００全体が図示されている。装置４００はピン４０６で１つにまとめられているプレート４０２を備えていてもよい。プレート４０２は、シリンダーの対向端（図示せず）で１つにまとめられていてもよく、ピン４０６は好ましくはシリンダーの軸と一列になっている。例示として、第１プレート４０２ａは組立時に上部プレートとして合わせることができ、第２プレート４０２ｂは底部プレートとして合わせることができる。第１プレート４０２ａはさらに、ポリマーをシリンダー間の空間に注ぎ込むために通す穴を備えていてもよい。プレートはさらに、マスクシリンダーおよび鋳造シリンダーの側壁の位置と揃っており、それらを決まった位置に保持することを容易にする溝４１０を備えていてもよい。
【００４８】
図４Ｃは、本発明の実施形態に係る第１プレート４０２ａの上面図を図示する。穴４０８の位置はマスクシリンダーを囲む鋳造シリンダーの中の空間に対応してもよい。図４Ｃに示すように、本発明の実施形態における円柱状マスクの製造中に、第１溝４１０ａはマスクシリンダー４１２と位置あわせされてもよく、第２溝４１０ｂは鋳造シリンダー４１４と位置あわせされてもよい。図４Ｂ〜４Ｃに示す実施形態では、穴４０８は溝４１０ａおよび４１０ｂの間に、マスクシリンダー４１２および鋳造シリンダー４１４の表面が並ぶところに位置し、２つのシリンダー間の空間にポリマー前駆体４１６を注ぎ込むのをより容易にしている。なお、穴４０８は組立体装置をポリマー前駆体４１６が挿入されることを可能とする任意の多種多様な形状、パターン、穴の数等で設計されてもよく、図４Ｃに示す穴は図示目的のみで提供されている。さらに、円形のプレートが全般的に図示されているが、他の形状も用いることができ、図面に示されるプレートは図示目的のみである。
【００４９】
図４Ｄは、本発明の実施形態に係るプレート４０２の平面図である。プレート４０２は、円柱状マスクの製造中に装置４００がシリンダーを決まった位置に保持することができるように溝４１０を含んでいてもよい。プレート４０２は、本発明の実施形態の円柱状マスクの製造中に、マスクシリンダーと位置あわせする第１溝４１０ａおよび鋳造シリンダーと位置あわせする第２溝４１０ｂとを含んでいてもよい。なお、溝４１０は円柱状マスクの製造に用いられるシリンダーによって任意の多種多様な形状およびパターンで設計されてもよく、図面に示される溝は例示目的のみで提供されている。また、第１プレート４０２ａおよび第２プレート４０２ｂの両方が、図４Ａ〜４Ｄに示すように、シリンダーの配置を決められた位置に保持するための溝を有していてもよい。
【００５０】
図５Ａ〜５Ｄを参照すると、本発明の実施形態に係る、円柱状マスクを製造するプロセスフローが図示されている。図５Ａでは、シリンダーを決められた位置に保持してそれらの中心軸を位置あわせする組立体装置を用いて、鋳造シリンダー５０４がマスクシリンダー５０２の周りに同軸に組立てられて組立体５０６を成形する。図５Ａでは、取付具は第１プレート５０８ａ、第２プレート５０８ｂ、およびプレート５０８に取付可能であり、シリンダー５０２および５０４の対向端でそれらを１つにまとめることが可能なピン５１０を含む。シリンダー５０２および５０４は、例えば、ガラス、金属、ポリマー、またはその他の材料などの多種多様な材料からなってもよい。
【００５１】
マスクシリンダー５０２は、ＵＶまたはシリンダーマスクを採用するフォトリソグラフィプロセスに用いられるその他の放射線を透過する材料からなることが好ましい。マスクシリンダー５０２の材料の例としては溶融シリカが含まれる。鋳造シリンダー５０４は鋳造が成功するための安定した寸法を有し、除去プロセスを受けることができる材料からなることが好ましく、例えば、上記のとおりである。鋳造シリンダーはＵＶまたはその他の放射線を透過してもよいが、全ての実施形態においてそのように構成されなくてもよい。
【００５２】
鋳造シリンダー５０４の内面は円柱状マスクの外面にある可撓性層のための所望のパターンに対応するマスクパターンを、図５に図示する鋳造プロセス中にポリマーがパターニングされるように含んでいてもよい。同様に、マスクシリンダー５０２の外面は円柱状マスクの内面の可撓性層のためのマスクパターンを有していてもよい。あるいは、シリンダー５０２および５０４の表面はパターンを有さず、ポリマーの外面が、可撓性層が形成された後に様々なリソグラフィ法によってパターニングされてもよい。図５Ｂでは、鋳造シリンダー５０４の内面とマスクシリンダー５０２の外面との間のシリンダーの間の空間に液体ポリマー５１２を挿入してもよい。例示として、ポリマー前駆体５１２の挿入は、取付具を介して組立体５０６上に注ぎ、トッププレート５０８ａに残る開口５１４を通してマスクシリンダーを囲む鋳造シリンダーの中の空間に注ぐことで得られる。図５Ｃでは、ポリマーは、例えばＵＶ照射、温度処理、またはその他の硬化手段５１６を組立体５０６に施すことで硬化する。図５Ｄでは、鋳造シリンダー５０４は硬化ポリマー５１８から外され、可撓性外側層として円柱状マスク５２０を硬化ポリマー５１８と共に残す。パターン形成されたシリンダーを製造プロセスで用いなかった場合、図５のプロセスはさらに、鋳造シリンダー５０４を外した後に、可撓性外側層５１８の外面を所望のマスクパターンでパターニングすることを含んでもよい。
【００５３】
なお、パターンはポリマーの表面、好ましくは接触リソグラフィ用に外面において形成して、円柱状マスクを基板へのパターン転写で用いられるようにするべきである。本発明の実施形態では、ポリマーの外面を多種多様な手段でパターニングすることができる。本発明の実施形態では、液体ポリマーで鋳型を充填する前にマスクパターンを鋳造シリンダーの内面に設けて、マスクシリンダーの鋳造中にマスクパターンがポリマーの外面に転写されるようにしてもよい。他の実施形態では、ポリマーの外面は鋳造シリンダーを外した後にパターニングしてもよい。選択されたパターニングの方法にかかわらず、マスクパターンを形成するときはステッチエラーを避けてパターンがシームレスになるように注意するべきである。したがって、本発明の実施形態の円柱状マスクはシームレス可撓性層だけではなく、可撓性層の表面上にシームレスパターンを有することが好ましい。
【００５４】
なお、鋳造シリンダーの内面のパターニングまたはマスクシリンダーの外面のパターニングは、本発明の実施形態に係る多種多様な技術を用いて行うことができる。例えば、シリンダーの内または外面は、本明細書のセクションＩＩＩ、および、その開示全体が参照によって引用される、本願の譲受人に譲られて同時係属中である２０１２年５月２日に出願された特許出願第６１／６４１，６５０号（代理人整理番号ＲＯ−０１４−ＰＲ）に記載されるように、より小さなマスターマスクで連続的にインプリントすることでパターニングされてもよい。別の例として、ナノインプリントリソグラフィ、ナノコンタクトプリンティング、フォトリソグラフィなどの任意の多種多様な周知技術を用いて、シリンダー表面をパターニングすることができる。別の例として、シリンダー表面は陽極酸化処理を用いてパターニングすることができる。これは、例えば、アルミニウムからなる鋳造シリンダーを用いることで得ることができる。陽極酸化するためのアルミニウム表面は、例えば、アルミニウム層をシリンダーの表面に被着することで代替的に提供することができる。続いて、そのアルミニウム表面に陽極酸化処理によってナノ多孔性表面を生成することができる。別の例として、ナノ粒子またはナノ球体の自己組織化によって内面のパターニングを行うことができる。ナノ粒子またはナノ球体は、浸漬法、噴霧法、またはその他の方法を用いて懸濁液から被着することができる。乾燥後、シリンダー材料をこれらナノ粒子またはナノ球体をエッチングマスクとして用いてエッチングしてもよく、その後にこのようなエッチングマスクを外すまたはエッチング除去してもよい。
【００５５】
鋳造シリンダーを外した後の、円柱状マスクの外面上のポリマーのパターニングは、本発明の実施形態に係る多種多様な方法を用いて行うことができる。例えば、ポリマーの外面は、上記のように、本明細書のセクションＩＩＩ、および本願の譲受人に譲られて同時係属中である、特許出願第６１／６４１，６５０号（代理人整理番号ＲＯ−０１４−ＰＲ）に記載されるように、より小さなマスターマスクで連続的にインプリントすることでパターニングされてもよい。別の例として、ポリマーの外面は、ナノインプリントリソグラフィ、ナノコンタクトプリンティング、フォトリソグラフィ、ナノスフィアリソグラフィ、自己組織化、干渉リソグラフィ、アルミニウム陽極酸化法等、任意の多種多様な周知技術を用いてパターニングされてもよい。
【００５６】
また、円柱状マスクの可撓性層は単一のポリマー層に限定されず、異なる性質を有する多層ポリマーを含んでもよい。本発明の実施形態は、円柱状マスクの可撓性外側層のための２層ポリマーを形成することを含んでもよい。２層ポリマーの最外層は、より柔らかい最内ポリマー層よりも高い耐久性を有するより硬い層であってもよく、これによって柔軟性ポリマー層でできるものよりも高解像度または高アスペクト比のナノ構造のパターニングを可能とする。鋳造シリンダーの内面は、製造の最後に最外ポリマー層からの取り外しを容易にするために剥離コーティングで前処理してもよい。２層ポリマーを形成することは、最外層の液体ポリマーを鋳造シリンダーの内側のパターン形成された表面に被着することを伴ってもよい。２層ポリマーを得るには、単層緩衝材と同様に、鋳造シリンダーの取り外し後に外面をパターニングしてもよい（鋳造シリンダーの内側をパターニングする代わりに）。硬いポリマー層は次に、例えば、温度処理、ＵＶ照射、またはその他の手段によって硬化することができる。硬化後、他のより柔らかい最内ポリマー層への粘着を促進するために、この硬いポリマー層の内面を表面処理してもよい。表面処理は、例えば、プラズマ処理、コロナ放電、粘着コーティングの被着、またはその他の手段によって行われてもよい。次に、より柔らかい最内ポリマー層を、上記の単層ポリマーの方法と同様に形成することができる。また、以前に製造されたポリマー層の外面上に新しいポリマー層を鋳着することによって、ここに記載される鋳造プロセスを連続的に繰り返して多層円柱状マスクを形成することもできる。この場合、前の鋳造シリンダーを外した後、新しいポリマー層用に以前に製造されたポリマー層の外面と新しい鋳造シリンダーの内面の間に空間を残すように、毎回、より大きな鋳造シリンダーを用いるべきである。
【００５７】
２つ以上のポリマー層を用いる実施形態では、前のパターンを被覆する材料および前のパターンの両方の光学指数がその指数で一致することが好ましい。また、結果として得られたマスクを用いるフォトリソグラフィツールが、増加する直径を有するマスクに対応するように構成されることが好ましい。
【００５８】
図６を参照すると、本発明の実施形態に係る、その外側可撓性層として２層ポリマーを有する円柱状マスクを形成するためのより詳細なプロセスフローを図示している。例示として、２層ポリマーである可撓性外側層を有する円柱状マスクを製造することは、図６Ａに図示するように、鋳造シリンダー６０２の内面をパターニングすることを含んでもよい。パターニングされた内面はその後に、図６Ｂに示すように、剥離コーティング６０４で処理してその後の最外ポリマー層の外面から鋳造シリンダーを剥離することを容易にしてもよい。図６Ｃでは、多層可撓性外側積層体の最外層を形成するために鋳造シリンダーの内面に液状ポリマー材料６０６が被着される。
【００５９】
ポリマーはいくつかの周知の方法によって被着されてもよい。例示目的であり、限定目的ではなく、ポリマーを浸漬、超音波噴霧、マイクロジェットまたはインクジェット型調剤、あるいは回転と組み合わせた浸漬によって被着してもよい。
【００６０】
ポリマー材料６０６は、好ましくはより硬いポリマー、例えば、その開示が参照によって本明細書に引用される、Ｔｒｕｏｎｇ，Ｔ．Ｔ．ｅｔ  ａｌ、Ｓｏｆｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ａｃｒｙｌｏｘｙ  Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｅｔｈｅｒ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｓｔａｍｐｓ．Ｌａｎｇｍｕｉｒ  ２００７，２３，（５），２８９８−２９０５に記載のｈ−ＰＤＭＳであってもよい。より耐久性のある外側層を用いることで、円柱状マスクの外側積層体として、単層ポリマーに行うことが可能なより高い解像度またはより高いアスペクト比のナノ構造のパターニングを可能とする。図６Ｄでは、最外ポリマー層６０６はＵＶ照射、温度処理、またはその他の硬化処理６０８ａによって硬化される。図６Ｅでは、ポリマー層間の粘着を促進するために、硬化の後に外側ポリマー層６０６の内面の表面処理を、例えば、プラズマ処理、コロナ放電、粘着コーティングの被着、またはその他の手段によって行ってもよい。図６Ｆでは、外側ポリマー層６０６をその内面に有する鋳造シリンダー６０２は、ピン６１４によってシリンダー６０２および６１０の対向端に１つにまとめて保持されているプレート６１２を有する組立体装置を用いてマスクシリンダー６１０の周りに組立てられている。図６Ｇでは、液体ポリマー６１８が鋳造シリンダーの中に、装置の上面プレート６１２ａにある穴または開口６２０を介して注入される。液体ポリマー６１８は外側ポリマー層よりも柔らかくてもよい内側ポリマー層と対応してもよく、液体ポリマー６１８は鋳造シリンダー６０２の内面とマスクシリンダーの外面との間、より具体的には外側ポリマー層の内面とマスクシリンダーの外面との間の空間の空間に挿入される。図６Ｈでは、内側ポリマー層６１８は硬化手段６０８ｂを適用することで硬化され、これは組立体６１６に対するＵＶ照射、加熱、またはその他の手段であってもよい。図６Ｉでは、鋳造シリンダー６０２が外され、マスクシリンダー６１０の外面に内側ポリマー層６１８および外側ポリマー層６０６を備える可撓性外側層を有する円柱状マスク６２２を残す。円柱状マスク６２２は、図６Ａの工程で鋳造シリンダー６０２の内面に塗布されたマスクパターンに対応するパターン形成された外面を有する。
【００６１】
さらに、ポリマー層（複数可）の厚さは様々な用途特定条件によって変動してもよい。ポリマー層（複数可）の厚さは、好ましくは約０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内であるが、その必要があるわけではない。２層ポリマーが用いられるとき、より柔らかい最内層が比較的厚く、例えば、約０．５〜５ｍｍの範囲内であってもよく、より硬い最外のパターン形成された層は、比較的薄く、例えば、約０．５〜１０μｍの範囲内であってもよい。
【００６２】
さらに、円柱状マスクを製造するためのポリマーは、例えば、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）社製のＳｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４、ｈ−ＰＤＭＳ（「硬い」ＰＤＭＳ），ソフトＰＤＭＳゲルなどのポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）材料であってもよい。２層のポリマーが用いられる場合、例えば、柔らかい内側ポリマーはソフトＰＤＭＳゲルであってもよく、外側層はＳｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４であってもよい。別の例として、内側層がＳｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４で、外側層はｈ−ＰＤＭＳであってもよい。なお、多種多様な他のエラストマー性およびポリマー材料を用いて円柱状マスクを製造してもよく、これらは本発明の範囲内である。他の使用可能なポリマーとしては、例えば、そのいくつかがＮｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ州のＣｒａｍｂｕｒｙにあるＮｏｒｌａｎｄ  ｐｒｏｄｕｃｔｓ社から入手可能な、例えばメルカプトエステル系接着剤などの光学接着剤、ペルフルオロポリエーテル、またはその他のＵＶ硬化可能または熱硬化可能ポリマーなどが挙げられる。
【００６３】
また、本発明の実施形態におけるポリマーの硬化に用いられる手段は、硬化されるポリマーの種類、用いられるシリンダー材料、およびその他の要因によってもよい。例えば、硬化はＵＶ照射またはその他の手段を用いて熱的に行うことができる。
【００６４】
さらに、当業者であれば、本発明の教示から逸脱することなく、組立体装置の設計の様々な変形、またはシリンダーの配置を定められた位置に保持する方法を想到することができるであろう。
【００６５】
また、本発明は様々な基板およびデバイス用の様々な異なるパターンを形成するのに用いることができる。パターンには、異なる大きさの寸法を有する特徴を備えていてもよく、好ましくはマイクロまたはナノスケールの特徴を備えてもよく、より好ましくはナノスケールの特徴を備えてもよい。
【００６６】
本発明の実施形態は、「ローリングマスク（ｒｏｌｌｉｎｇ  ｍａｓｋ）」ナノリソグラフィで知られるリソグラフィの種類と合わせて用いられてもよい。「ローリングマスク」近接場ナノリソグラフィシステムの例が、例えば、本明細書に参照によって引用される、本願の譲受人に譲られた国際特許出願公開第ＷＯ２００９０９４００９号に記載されている。このようなシステムの例を図７に示す。「ローリングマスク」は、光源７１２を含有する中空円柱７１１の形状のガラス（例えば、石英）フレームの形態であってもよい。上記の、シリンダー７１１の外面に形成されたエラストマー性フィルム７１３は、基板７１５に形成される所望のパターンにしたがって製造されたナノパターン７１４を有してもよい。ナノパターン７１４は位相シフト暴露を実施するように設計されてもよく、このような場合、ナノ溝、柱または柱状体のアレイとして製造されるか、任意の形状の特徴を含んでいてもよい。
【００６７】
例示目的で、限定する目的なく、シリンダー７１１上のナノパターン７１４は、約５０ナノメートルの線幅および約２００ナノメートル以上のピッチを有する平行線の形態の特徴を有していてもよい。一般的に、線幅は約１ナノメートル〜約５００ナノメートルの範囲であってもよく、ピッチは約１０ナノメートル〜約１０ミクロンの範囲内であってもよい。ここに記載の例ではナノパターン７１４が一定間隔の平行線の形態であるが、ナノパターンは一定間隔および任意の形状を有する点を有する、一定に繰り返される２次元パターンであってもよい。さらに、パターン特徴（線または任意の形状）は不等間隔であってもよい。
【００６８】
シリンダー７１１のナノパターン７１４は、例えば基板７１５にコーティングされたフォトレジストなどの感光材料７１６と接触させられる。感光材料７１６は光源７１２からの放射線に暴露され、シリンダー７１１のパターン７１４はナノパターンが感光材料と接触する場所にて、感光材料７１６に転写される。基板７１５は、シリンダーが回転すると、ナノパターン７１４が感光材料と接触したままになるように翻訳される。感光材料の性質によって、放射線に暴露されるパターンの部分が除去可能または除去不可能になるように放射線と反応してもよい。
【００６９】
例示として、感光材料がポジ型フォトレジストとして知られる種類のフォトレジストである場合、光に暴露される材料の一部は現像剤に可溶となり、暴露されない材料の部分は現像剤に不可溶のままとなる。反例として、感光材料がネガ型フォトレジストで知られる種類のフォトレジストである場合、光に暴露される材料の一部は現像剤に不可溶となり、暴露されない部分の材料はフォトレジストによって溶かされる。
【００７０】
本発明の特定の実施形態では、感光材料７１６は基板をシリンダー７１１の前を２回以上通ることで暴露されてもよい。ピッチおよび線幅の充分に小さい値を得るために、１回通った結果として得られる暴露の線形パターンはそれぞれと並ぶようにはならない。結果として、一通過で得られた線は前の通過の際の線の間に生成される傾向がある。ピッチ、線幅、および通過の回数を慎重に選択することで、シリンダー７１１上のパターン７１４に含まれる線のピッチよりも小さいピッチを有する感光材料７１６の線のパターンを結果として得ることができる。
【００７１】
ポリマーをパターニングするとき、パターンにステッチエラーを避けるように注意するべきである。好ましくは、本発明の実施形態における円柱状マスクの製造は、シームレスパターンをシームレスポリマー層にパターニングすることを伴う。これによって、可撓性外側層自体がシームレスであり、可撓性層の表面に含まれるパターンもシームレスであるため、基板に繰り返しパターニングするときに円柱状マスクを使う際、基板に継ぎ目が転写されることを防ぐことができる。
【００７２】
さらに、本発明の実施形態は軸対称であるが円柱状でないローリングマスク、例えばその形状が円錐台形であるマスクの製造に適用されてもよい。このような場合、マスク素子および鋳造素子も、１つ以上のピンで１つにまとめられているプレートと同軸上に並べられてもよい。同軸上に組立てられた場合、マスク素子および鋳造素子の対向する表面は同様の形状および同一のアスペクト比を有し、それらの間の実質的に均一な厚みの空間が定められてもよい。
【００７３】
ＩＩ．犠牲部品を用いた鋳造
このセクションＩＩの開示の態様は、犠牲鋳造部品を用いて回転式マスクを製造する方法および装置を含む。様々な他の方法および装置もこのセクションに含まれる。このセクションの態様に係る犠牲鋳造部品をパターン形成された鋳造部品と合わせて用いて回転式マスク用の可撓性層を鋳造してもよく、それよって表面のパターンを傷つけることなく、将来的に使用するパターン形成された鋳造部品を保全することを含む利益を与えることができる。このセクションの実施に対して他の様々な利点もあるであろう。
【００７４】
さらにこのセクションＩＩは、回転式マスクを製造するための同軸鋳造部品および組立体の使用を伴ういかなる任意のセクションを含むがそれに限定されない、本明細書の残りのセクションＩおよびＩＩＩ〜ＶＩの様々な態様に適用可能および容易に実施可能である。例示目的であり、限定する目的なく、このセクションＩＩの開示の様々な態様は、多層回転式マスクの製造のために同軸組立部品の使用を伴う、本明細書のセクションＶＩに容易に実施可能である。
【００７５】
本開示の態様は様々なパターン部品組立体およびパターン部品組立体を有する「ローリングマスク」リソグラフィ用の近接場光リソグラフィマスクを製造するための方法を記載する。ローリングマスクリソグラフィでは、円柱状マスクはポリマーでコーティングされ、位相シフトリソグラフィまたはプラズモニックプリンティングのマスクを得るための所望の特徴でパターニングされる。ポリマーにパターニングされる特徴は、本願に記載のパターン部品組立体の使用を通してパターニングされてもよい。パターン部品は、約１ナノメートル〜約１００ミクロンの範囲内、好ましくは約１０ナノメートル〜約１ミクロン、より好ましくは約５０ナノメートル〜約５００ナノメートルの大きさのパターン特徴を備えていてもよい。円柱状マスクは、約１ナノメートル〜約１０００ナノメートル、好ましくは約１０ナノメートル〜約５００ナノメートル、より好ましくは約５０ナノメートル〜約２００ナノメートルの範囲内の大きさの特徴を印刷するのに用いてもよい。
【００７６】
本開示の第１の態様は、第１の直径を有する円柱状パターン部品および第２の直径を有する犠牲鋳造部品を備える円柱状マスター型組立体を記載する。第２の直径は第１の直径よりも小さくてもよい。パターン特徴は円柱状パターン部品の内面に形成されてもよく、犠牲鋳造部品は円柱状パターン部品の内部に同軸で挿入されてもよい。続いて、ポリマー材料をパターン部品と犠牲鋳造部品との間の空隙に充填して円柱状マスクを形成してもよい。犠牲鋳造部品は、ポリマーが硬化された後に取り外してもよい。本開示の特定の態様によれば、犠牲鋳造部品は円柱状マスクを取り外せるように破砕してもよい。また、本開示の特定の態様では、円柱状マスクを取り外せるように犠牲鋳造部品を変形可能に提供する。
【００７７】
本開示の追加態様によれば、円柱状マスター型組立体は第１の直径を有する円柱状パターン部品と第２の直径を有する犠牲鋳造部品とを備えていてもよい。第２の直径は第１の直径よりも大きくてもよい。パターン部品は外面上に形成されるパターン特徴を有していてもよい。パターン部品は犠牲鋳造部品に同軸に挿入されてもよい。続いて、パターン部品と犠牲鋳造部品との間の空隙をポリマーで充填してもよい。ポリマーが硬化した後に犠牲鋳造部品を取り壊してもよく、それによりパターン部品上に円柱状マスクが残る。その後、円柱状マスクをパターン部品から剥がしとってもよい。
【００７８】
さらなる態様によれば、円柱状マスクは内半径を有する円柱状エラストマー部品と、外半径を有す堅固な透明円柱状部品とを備えていてもよい。ガスリテーナは、エラストマー部品の内面と堅固な透明円柱状部品の外面の間にガス体積を保持するように構成される。エラストマー部品は主要面を有し、その主要面にはナノパターンが形成されている。堅固な透明部品の外半径は、円柱状エラストマー部品内に収まるように大きさが定められている。
【００７９】
いくつかの実施例では、ガスリテーナは２つのシールを備えていてもよい。各シールは、ガス体積の対応する端を密閉する。このようなシールは、Ｏリングまたはガスケットの形状であってもよい。
【００８０】
いくつかの実施例では、ガス体積はエラストマー部品の主要面と堅固な透明円柱状部品の主要面との間に設けられた空気袋によって保持されてもよい。
【００８１】
いくつかの実施例では、ナノパターンが形成された円柱状エラストマー性部材の主要面は外側円柱状面である。
【００８２】
本願の出願者は「ローリングマスク」近接場ナノリソグラフィシステムを以前に、ここに参照によって引用される、国際特許出願公開第ＷＯ２００９０９４００９号に記載している。実施形態の１つを図７に示す。「ローリングマスク」は中空シリンダー７１１の形状を有するガラス（例えば、溶融シリカ）フレームからなり、光源７１２を含有する。シリンダー７１１の外面に積層されたエラストマー性円柱状ローリングマスク７１３は、所望のパターンにしたがって製造されたナノパターン７１４を有する。ローリングマスク７１３は放射線感光材料７１６でコーティングされた基板７１５と接触させられる。
【００８３】
ナノパターン７１４は位相シフト暴露を実施するように設計されていてもよく、このような場合、ナノ溝、柱または柱状体のアレイとして製造されるか、任意の形状の特徴を含有していてもよい。あるいは、ナノパターンはプラズモニックプリンティングのためのナノ金属アイランドのアレイまたはパターンとして製造されてもよい。ローリングマスク上のナノパターンは、約１ナノメートル〜約１００ミクロン、好ましくは約１０ナノメートル〜約１ミクロン、より好ましくは約５０ナノメートル〜約５００ナノメートルの範囲の大きさの特徴を有することができる。ローリングマスクは、約１ナノメートル〜約１０００ナノメートル、好ましくは約１０ナノメートル〜約５００ナノメートル、より好ましくは約５０ナノメートル〜約２００ナノメートルの大きさの範囲の特徴をプリントするのに用いることができる。
【００８４】
ローリングマスク７１３上のナノパターン７１４は、円柱状マスター型組立体を用いて製造されてもよい。本開示の態様は、円柱状マスター型組立体、およびローリングマスク７１３上のナノパターンを形成する方法について記載する。
【００８５】
図８Ａは、マスター型組立体８００の俯瞰図である。マスター型組立体８００は、円柱状パターン部品８２０と、犠牲鋳造部品８３０とを備える。円柱状パターン部品８２０は、第１の半径Ｒ１を有していてもよく、犠牲鋳造部品８３０は第２の半径Ｒ２を有していてもよい。本開示の第１の態様によれば、Ｒ１は、犠牲鋳造部品８３０を円柱状パターン部品８２０の内部に、空間８４０をその間に設けて同軸に挿入され得るよう、Ｒ２よりも大きくてもよい。
【００８６】
パターン部品８２０は、例えば、赤外線、可視および／または紫外線の波長を有する光放射を透過する材料からなってもよい。例示目的であり、限定する目的なく、シリンダーは溶融シリカなどのガラスであってもよい。なお、溶融シリカは半導体製造産業においては一般的に「石英」として参照される。石英は俗称であるが、「溶融シリカ」がよりよい表現である。技術的に、石英は結晶質であり、溶融シリカは非晶質である。図８Ｂに見られるように、パターン部品８２０の内面は、円柱状マスク７１３上のナノパターン７１４を形成するのに用いられる所望のパターン８２５でパターニングされてもよい。例示目的であり、限定する目的なく、パターン８２５は構成された多孔マスクまたは自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）マスクと、本明細書のセクションＩＶおよび本願譲受人に譲り受けられ、その全体が参照によって本明細書に引用される、２０１３年１月３１日に出願された名称「ＣＹＬＩＮＤＲＩＣＡＬ  ＭＡＳＴＥＲ  ＭＯＬＤ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ（円柱状マスター型および製造方法）」の米国特許出願第１３／７５６，３４８号（代理人整理番号ＲＯ−０１８−ＵＳ）に記載されるフォトリソグラフィ技術と合わせて用いて形成されてもよい。
【００８７】
犠牲鋳造部品８３０は、円柱状ローリングマスク７１３が硬化された後にナノパターン７１４を傷つけることなく取り外せるべきである。本開示の態様によれば、犠牲鋳造部品８３０は、容易に取り壊すことができる材料から形成された薄壁シリンダーであってもよい。例示目的であり、限定する目的なく、材料は、ガラス、砂糖、またはＰｉｃｃｏｔｅｘ（商標）などの芳香族炭化水素樹脂、またはＰｉｃｃｏｌａｓｔｉｃ（商標）などの芳香族スチレン系炭化水素樹脂であってもよい。Ｐｉｃｃｏｔｅｘ（商標）およびＰｉｃｃｏｌａｓｔｉｃ（商標）は、Ｔｅｎｎｅｓｓｅｅ州のＫｉｎｇｓ  ＰｏｒｔにあるＥａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ社の商標である。例示目的であり、限定する目的なく、犠牲鋳造部品８３０はおよそ１〜１０ｍｍの厚さ、またはここに含まれる任意の厚さ範囲内、例えば、２〜４ｍｍの厚さを有していてもよい。円柱状マスク７１３のナノパターン７１４は犠牲鋳造部品８３０の表面に位置しておらず、そのため、ナノパターン７１４は取り外しの際に損傷を受けにくい。本開示の追加の態様によれば、犠牲鋳造部品８３０はパターン部品８２０または円柱状マスク７１３を傷つけない溶媒によって溶解された材料からなってもよい。例示として、適切な溶解可能な材料は、砂糖系材料であってもよく、溶媒は水であってもよい。犠牲鋳造部品８３０を取り壊す代わりに溶解することで、ナノパターン７１４に追加の保護を提供することができる。
【００８８】
本開示のさらなる追加の態様によれば、鋳造部品８３０は、プラスチックまたはアルミニウムなどの展性材料からなる薄壁密閉シリンダーであってもよい。犠牲鋳造部品８３０を取り壊す代わりに、シール部品を、シリンダー内の空気を逃がして部品を倒すことによって取り外してもよい。さらに本開示の別の態様によれば、犠牲鋳造部品８３０は弾性材料からなる空気圧シリンダーであってもよい。空気圧シリンダーに適切な弾性材料の例としては、プラスチック、ポリエチレン、Ｄｅｌａｗａｒｅ州のＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎにあるＥ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ社の登録商標であり、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）の名称で販売されるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が挙げられるが、これに限らない。成形プロセスの間、犠牲鋳造部品８３０を膨張させてシリンダーを形成して、円柱状マスク７１３が硬化した後に鋳造部品８３０の空気を抜いて円柱状マスクを傷つけることなく外してもよい。いくつかの実施例では、このような空気圧シリンダーは、例えば製造にかかる費用が低いおよび簡単に洗浄できるかによって、再利用または使い捨てとしてもよい。
【００８９】
図９に示すように、本開示の態様は、円柱状マスク７１３を形成するための円柱状マスター型組立体８００を用いてもよいプロセス９００を記載する。最初に、９６０において、犠牲鋳造部品８３０を円柱状パターン部品８２０に同軸で挿入してもよい。次に、犠牲鋳造部品８３０および円柱状パターン部品８２０の間の空間８４０を、硬化したときに９６１でエラストマー性材料を形成する液状前駆体で充填する。例示目的であり、限定する目的なく、材料はポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）であってもよい。
【００９０】
次に、９６２では、円柱状マスク７１３として作用するエラストマー性材料を形成するために、液状前駆体を硬化する。例示として、硬化プロセスは光放射への暴露を必要とする場合がある。放射源は、犠牲鋳造部品８３０が液状前駆体を硬化するように必要な放射の波長を透過する場合、マスター型組立体８００内に同軸で設けてもよい。あるいは、放射源をマスター型組立体８００の外に設けて、暴露は円柱状パターン部品８２０を通して行ってもよい。円柱状マスク７１３が硬化すると、犠牲鋳造部品８３０を９６２で外してもよい。例示目的であり、限定する目的なく、鋳造部品８３０は破砕、溶解、空気抜けまたは崩壊によって取り外してもよい。
【００９１】
図１０Ａは、本開示の追加の態様に係る円柱状マスター型組立体１０００の俯瞰図である。示されるように、円柱状パターン部品１０２０は第１の半径Ｒ１を有していてもよく、犠牲鋳造部品１０３０はＲ１よりも大きい第２の半径Ｒ２を有していてもよい。円柱状マスター型組立体１０００は、犠牲鋳造部品１０３０の中に同軸に円柱状パターン部品１０２０を挿入して、２つの部品の間に空間１０４０を残すことで形成される。
【００９２】
パターン部品１０２０は、例えば赤外線、可視および／または紫外線の波長の光放射を透過する材料からできていてもよい。例示目的であり、限定する目的なく、シリンダーはガラス、例えば石英であってもよい。図１０Ｂの斜視図に示すように、パターン１０２５は円柱状パターン部品１０２０の外面に形成される。例示目的であり、限定する目的なく、パターン１０２５は電子ビーム直接書き込み、遠紫外線リソグラフィ、ナノスフィアリソグラフィ、ナノインプリントリソグラフィ、近接場位相シフトリソグラフィ、およびプラズモニックリソグラフィなどのナノリソグラフィ技術によって形成されてもよいが、これに限定されない。
【００９３】
犠牲鋳造部品１０３０は、円柱状ローリングマスク７１３が硬化された後に、ナノパターン７１４を傷つけることなく外すことができる。本開示の態様によれば、犠牲鋳造部品１０３０は、容易に破砕することができる材料から形成される薄壁シリンダーであってもよい。例示目的であり、限定する目的なく、材料はガラスであってよい。円柱状マスク７１３のナノパターン７１４は犠牲鋳造構成部品１０３０の表面に位置せず、したがってナノパターン７１４は外される際に傷を受けにくい。本開示の追加の態様によると、犠牲鋳造部品１０３０は、パターン部材１０２０または円柱状マスク７１３を傷つけない溶媒によって溶解された材料から製造されてもよい。例示として、適切な溶解可能材料は砂糖系材料であってよく、溶媒は水であってもよい。破砕する代わりに犠牲鋳造部品１０３０を溶解することで、ナノパターン７１４に追加の保護を提供することができる。
【００９４】
犠牲鋳造部品１０３０が外された後に、円柱状マスク７１３は図１０Ｃに示すようにパターン部品１０２０上に残る。円柱状マスク７１３をパターン部品１０２０から外すには、円柱状マスク７１３をそれ自体から引き剥がしてもよい。パターン部品１０２０の一端から始まって、円柱状マスクは、それ自体の上をパターン部品１０２０の軸と平行の方向に引っ張り戻され、ナノパターン７１４が形成された内面が曝される。図１０Ｄは円柱状マスク７１３が部分的に剥がされた時点での除去プロセスを図示する。円柱状マスク７１３は、除去プロセス中にそれ自体に折り返されるために、比較的薄く、例えば、厚さ４ミリメートル以下であるべきである。このように、第１および第２の半径間での差は４ミリメートル以下であるのが好ましい。円柱状マスク７１３全体がパターン部品１０２０から外された後は完全に裏表になっており、図１０Ｅに示すように外面上にナノパターン７１４が曝されている状態となる。
【００９５】
図１１のように、本開示の態様は、円柱状マスク７１３を形成するのに円柱状マスター型組立体１０００を用いてもよいプロセス１１００を記載する。最初に１１６０にて、円柱状パターン部品１０２０を犠牲鋳造部品１０３０に同軸に挿入する。次に、１１６１で犠牲鋳造部品１０３０と円柱状パターン部品１０２０との間の空間１０４０を、硬化されるとエラストマー性材料を形成する液状前駆体で充填する。例示目的であり、限定する目的なく、材料はポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）であってもよい。
【００９６】
次に、１１６２で液状前駆体が硬化されて、円柱状マスク７１３として作用するエラストマー性材料を形成する。例示として、硬化プロセスは光放射の暴露を必要とする場合がある。放射源はマスター型組立体１０００内に同軸に位置してもよい。あるいは、放射源はマスター型組立体１０００の外に位置してもよく、鋳造部品１０３０が液状前駆体を硬化するのに必要な放射の波長を透過するのであれば、暴露は犠牲鋳造部品１０３０を通して行われればよい。円柱状マスク７１３が硬化した後に、犠牲鋳造部品１０３０は１１６３で外されてもよい。例示目的であり、限定する目的なく、犠牲鋳造部品１０３０は破砕および／または溶解によって外してもよい。最後に、１１６４で円柱状マスクが、ナノパターン７１４が形成された内面が曝される形でそれ自体の上をパターン部品１０２０の軸と平行の方向に引き戻される。
【００９７】
図１２Ａは本開示の追加の態様に係る円柱状マスク１２００を示す。円柱状マスク１２００は図７に図示される円柱状マスクと実質的に同様であるが、エラストマー性ローリングマスク１２１３および堅固な中空シリンダー１２１１の間にガスリテーナ１２１８が追加されている。例示目的であり、限定する目的なく、エラストマー性ローリングマスク１２１３はパターン形成された表面１２１４を有していてもよく、プロセス９００または１１００に記載の方法と実質的に同じように形成されてもよい。堅固な中空シリンダーもまた、光放射に対して透過可能であってもよい。例示目的であり、限定する目的なく、中空シリンダーは溶融シリカなどのガラスであってもよい。光源１２１２は中空シリンダー１２１１の中に設けられてもよい。ガスリテーナ１２１８は、シリンダー１２１１の外面とエラストマー性マスク１２１３の内面との間にガス体積１２１７を保持する。ガスリテーナ１２１８は、エラストマー性ローリングマスク１２１３用に付加的な可撓性可変源を提供するべく、圧力がかけられてもよい。例示目的であり、限定する目的なく、ガスリテーナ１２１８をシール対または膨張可能な空気袋で形成してもよい。
【００９８】
図１２Ｂは、ガスリテーナ１２１８がシール対１２１８ｓによって形成される本開示の態様を図示する図１２Ａに示す円柱状ローリングマスク１２０１の線６−６に沿った断面図である。各シール１２１８ｓは、例えばＯリングまたはガスケットが挙げられるがそれに限定されない、中空シリンダー、輪、またはトーラス様形状であってもよい。シール１２１８ｓは、適切なエラストマー性材料からなっていてもよい。エラストマー性マスク１２１３は次に、各端においてシール１２１８ｓを用いて、堅固な中空シリンダー１２１１から間隔を開けられていてもよい。エラストマー性マスク１２１３の内半径は、エラストマー性マスク１２１３の内面、シール１２１８ｓおよび堅固な中空シリンダー１２１１の堅固な外面によって囲まれているガス体積１２１７に圧力が印加されてもように選択されてもよい。ガス体積１２１７に圧力が印加されると、エラストマー性マスク１２１３は、エラストマー性マスク１２１３の内面とシリンダー１２１１の外面との間に保持されたガス体積１２１７の圧力によって、堅固な中空シリンダー１２１１の外面から間隔を開けて配置される場合がある。シリンダー１２１１は任意に、シール１２１８ｓを受けて、ガス体積に圧力が印加されたときにシールを保持するのを容易にできる大きさおよび形を有する溝を含んでいてもよい。
【００９９】
図１２Ｃは、ガスリテーナ１２１８が空気袋１２１８Ｂによって形成される本開示の態様を図示する、図１２Ａに示す円柱状ローリングマスク１２０２の線６−６に沿った断面図である。空気袋１２１８Ｂは円柱状の形状を有し、堅固な中空シリンダー１２１１とエラストマー性マスク１２１３との間に配置されてもよい。空気袋１２１８Ｂ内のガス体積１２１７に圧力が印加されると、空気袋１２１８Ｂが堅固な中空シリンダー１２１１の外面の上にあるエラストマー性マスク１２１３を支える。
【０１００】
ＩＩＩ．連続的なインプリントを用いたより大面積基板のパターニング
このセクションＩＩＩに開示の態様は、より小さな面積のマスターマスクを用いて連続的なインプリントを行う仕組みを使用してより大面積マスターマスクをパターニングする方法および装置を含む。様々な他の方法および装置もまたこのセクションに含まれている。連続的なインプリントは多種多様な目的のために比較的大面積の基板をパターニングするのに用いることができ、これによってインプリント間の継ぎ目の可視度または影響を最小化または排除することを含む利点を与えることができる。このセクションの様々な他の利点は、このセクションを読むことで明らかになるであろう。
【０１０１】
さらに、このセクションＩＩＩは、パターン部品を用いることを伴う任意のセクションを含むがそれに限定されない、本明細書の残りのセクションＩ、ＩＩおよびＩＶ〜ＶＩの様々な態様に適用可能であり、容易に実施可能である。例示目的であり、限定する目的なく、このセクションＩＩＩの開示の様々な態様は、回転式マスクを作成するためのパターンを有する丸められた積層体（ｒｏｌｌｅｄ  ｌａｍｉｎａｔｅ）の使用を伴う本明細書のセクションＶの実施例に容易に適用可能である。
【０１０２】
本発明の実施形態では、所望のパターンを有する小さなマスターマスクを、大面積基板を安価でパターニングするのに用いることができる。重合化または硬化されたポリマー前駆体液を用いて、小さなマスターを大面積基板に連続的にインプリントすることができる。インプリントのアレイは連続的なインプリントの仕組みによって形成され、パターンを有さない間隙ができないように連続的なインプリントがそれぞれその前のインプリントに部分的に重なっている。このようにして、マスターの所望のパターンを、次元が基板の大きさのみで制限される巨視的に連続的なパターンを生成して再現する。連続的なインプリントの仕組みは、結果としてパターン形成された層または構成されたコーティングを有して、マスターの個別のインプリントまたは再現の間にほぼ不可視の境界を有する大面積基板が得られる。
【０１０３】
本発明の実施形態では、大面積基板をパターニングする方法は、パターンを有するマスターマスクで基板をインプリントすることを含んでいてもよく、パターンはパターニングされる基板の面積よりも小さい面積を有する。方法はさらに、基板の所望の面積がパターニングされるまでインプリントプロセスを連続的に繰り返すことを含んでも良い。それぞれの連続的なインプリントはポリマー前駆体液を被着することと、マスターマスクと基板との間のポリマー前駆体液を押圧することと、ポリマー前駆体液を重合化または硬化して固体材料を得ることとを含んでもよい。
【０１０４】
なお、本発明の実施形態では、パターニングされる基板は多種多様な形状、大きさ、材料などであってもよいが、基板を連続的にインプリントするのに用いるマスターマスクより概して大きくあるべきである。マスターマスクもまた多種多様な形状、大きさ、材料などであってもよく、また多種多様な形状および大きさのパターンを有していてもよいが、パターニングされる基板の面積よりも概して小さくあるべきである。本発明の実施形態では、パターニングされる基板は多種多様な特徴を有していてもよく、例えば、柔軟、剛性、平坦または曲線状であってもよい。同様に、マスターマスクは多種多様な特徴を有していてもよく、例えば、柔軟または剛性であってもよい。
【０１０５】
本発明の実施形態では、所望のパターンは多種多様な異なる大きさ、形状、および配置の特徴を含んでいてもよい。用途特定条件によって多種多様な特徴を有するパターンを用いて、様々な物理的またはその他の性質を基板に加えてもよい。
【０１０６】
図１３Ａ〜１３Ｃでは、本発明の実施形態に係るマスターマスクおよびマスターマスクを用いてより大きな面積の基板を製造する方法を示している。
【０１０７】
図１３Ａでは、パターン１３０４を有するマスターマスク１３０２を図示し、マスターマスク１３０２を用いてより大面積の基板を繰り返しインプリントすることでより大面積の基板をインプリントすることができる。図１３Ａに図示されたマスターマスク１３０２は円形状を有し、そのパターン１３０４はマスクの長方形状の面積を覆うが、マスターマスク１３０２およびマスターパターン１３０４の両方は本発明の実施形態において多種多様な異なる形状および大きさであってよく、マスターパターン１３０４はマスターマスク１３０２の面積を全てまたは部分的に覆ってもよい。マスターパターン１３０４はより大面積基板の所望のパターンに対応するものであり、様々な用途特定条件によって変動してもよい。例えば、マスターパターン１３０４は、多くの構成されたコーティング用途で用いられているように、均一な柱のアレイまたは均一な穴のアレイを含んでいても良い。なお、本発明の構成されたコーティングの実施形態において、実験によって柱アレイのパターンが連続的なインプリントの境界上でより低い継ぎ目の可視性を得られることが示されたため、柱のアレイが穴のアレイよりも好ましい。例示として、図１３Ｄおよび１３Ｅは、円柱状マスクにおけるパターンを通してＵＶ光に暴露し、暴露されたレジストを現像することで、フォトレジストに形成された柱のアレイの顕微鏡写真を提供する。
【０１０８】
図１３Ｂは、大面積基板１３０６をインプリントするのに用いるマスターマスク１３０２を図示する。マスターマスク１３０２は、基板の所望の面積がパターニングされるまで、基板１３０６の一部分を繰り返しインプリントするのに用いることができる。マスターマスク１３０２を用いたそれぞれの連続的なインプリントは、基板１３０６の前にインプリントされた部分１３０８と重なっていてもよく、基板１３０６に残されたインプリント１３０８のパターンはマスクパターン１３０４に対応する。
【０１０９】
図１３Ｃは、本発明の実施形態に係る、連続的に繰り返すインプリントスキーマ中の個別のインプリントを図示する。図１３Ｃでは、ポリマー前駆体液１３１０は、その液体がマスターマスク１３０２および基板１３０６の間で押圧されながら広がることが見受けられる。例示目的であり、限定する目的なく、ポリマー前駆体液１３１０はモノマー、ポリマー、部分架橋ポリマー、またはその任意の組み合わせであってもよい。本発明の実施形態に係る図１３Ａ〜１３Ｃに図示されるインプリントの仕組みは、気泡の存在を最小化するポリマー前駆体液の広がりを制御し、マスターパターンの特徴を充填し、マスターマスク上に含まれるマスクパターンの境界外および以前に硬化されたインプリントのオープン領域に液体が流れ出ることを防止するための方法を含むことが好ましい。各インプリント中にポリマー前駆体液の広がりを制御するのに用いることのできる方法は多種多様ある。図１３Ｃに示す例では、ポリマー前駆体液１３１０の広がりを制御することは、マスターマスク１３０２と基板１３０６との間における接触線１３１２に沿った圧力の連続する線を維持することを含む。機械的圧力を接触線１３１２に沿って印加して、ポリマー前駆体液１３１０の広がりを圧力１３１４の方向に基板１３０６のオープン領域に向けるように強制し、マスターパターン１３０４の境界線内に液体１３１０を維持するようにしてもよい。いくつかの実施形態では、連続する圧力の線を維持することは、基板１３０６用にフレキシブル基板を用いることでより容易にすることができ、これによってマスターマスク１３０２と基板１３０６との間により明確化された接触線１３１２を生成することができる。他の実施形態では、マスターマスク１３０２用にフレキシブルマスクを用いることで連続する圧力線を維持することを容易にすることができる。さらに他の実施形態では、マスク１３０２または基板１３０６としてそれぞれ曲線状マスクまたは曲線状基板を用いることで、連続する圧力線を維持することを容易にすることができる。さらに他の実施形態では、ポリマー前駆体液１３１０の広がりをその他の手段によって制御してもよい。
【０１１０】
図１４Ａ〜１４Ｇを参照すると、本発明の実施形態に係る、基板をパターニングする方法のプロセスフローが図示されている。図１４Ａ〜１４Ｇにおいて、基板１４０４をパターニングするのにマスターマスク１４０２を用いており、マスターマスク１４０２は基板１４０４より小さくあるべきである。具体的には、マスク１４０２のマスターパターン１４０６の面積は基板１４０４のパターニングされる面積より小さくあるべきであり、マスターパターン１４０６はより大面積の基板１４０４の所望のパターンに対応するべきである。マスターマスク１４０２は基板１４０４が完全にパターニングされるまで、または少なくとも基板１４０４の所望の面積がパターニングされるまで連続的にインプリントすることで、基板１４０４をパターニングするのに用いられる。
【０１１１】
図１４Ａでは、ポリマー前駆体液１４０８が基板１４０４に被着され、ポリマー前駆体液１４０８は大面積基板１４０４のパターン形成された層または構成されたコーティングに対応する。なお、ポリマー前駆体液１４０８は多種多様な方法で被着することができる。例えば、図１４Ａ〜１４Ｇに示される実施形態では、ポリマー前駆体液１４０８は基板１４０４上に、連続的なインプリントそれぞれのために不連続の液滴として被着される。他の実施形態では、ポリマー前駆体液１４０８をマスターマスク１４０２上に被着してもよい。さらに他の実施形態では、各インプリント前に不連続に液滴を被着するのとは逆に、ポリマー前駆体液１４０８を、連続的にパターニングプロセスを介して被着してもよい。なお、ポリマー前駆体液１４０８として用いられる材料は様々な用途特定条件によって変動してもよい。被着されるポリマー前駆体液１４０８の量は、例えば、層の所望の厚さ、所望のインプリント面積の大きさ、および形成される所望のパターンの特徴の深さならびにピッチなどを含む、様々な用途特定条件によって変動してもよい。
【０１１２】
図１４Ｂでは、マスターパターン１４０６をポリマー前駆体液１４０８に転写するべく、ポリマー前駆体液１４０８はマスターマスク１４０２と基板１４０４との間で押圧される。図１４Ｂに示すようにポリマー前駆体液を押圧することは、注意しながら、また気泡を最小限に抑えるべくポリマー前駆体の広がりを制御し、マスターパターン１４０６の特徴を充填し、インプリントプロセス中にマスターパターン１４０６の面積内にポリマー前駆体液１４０８を維持する方法を使用して行われることが好ましい。ポリマー前駆体液の広がりを制御することは、例えば、図１３Ｃに図示して上に説明したように、連続する圧力線を維持することを含んでもよい。図１４Ａ〜１４Ｇでは、ポリマー前駆体液１４０８をマスターマスク１４０２と基板１４０４との間で押圧することは、マスターマスク１４０２を基板１４０４に押圧するようにして図示しているが、本発明はこのような実施形態に限定されない。本発明の実施形態では、ポリマー前駆体液をマスターマスク１４０２と基板１４０４との間で押圧することは、基板１４０４をマスターマスク１４０２に押圧することを伴ってもよい。他の実施形態では、マスターマスク１４０２と基板１４０４との間にあるポリマー前駆体液１４０８を押圧することは、例えばマスターマスク１４０２と基板１４０４とを互いに同時に押し合うなど、さらに他の手段で行うこともできる。
【０１１３】
図１４Ｃでは、パターン形成されたポリマー前駆体液は硬化手段１４１０を用いて硬化または重合化され、それはポリマー前駆体液の本質、特に、ポリマー前駆体液が硬化または重合化され得るメカニズムによって、ＵＶ放射源、熱源、またはその他の相当する手段であってもよい。ポリマー前駆体液が硬化または重合化された後、マスターマスク１４０２を外すことができ、連続的なインプリントを形成することができる。
【０１１４】
図１４Ｄでは、再度液体ポリマー前駆体液１４０８を被着することで、前にインプリントおよび硬化された部分１４１２と一部重なる連続的なインプリントを形成する。連続的なインプリント間での境界線の可視度を最小限に抑えるべく、ポリマー前駆体液の一部を、図１４Ｄに図示するように、基板１４０４の前にインプリントされた部分１４１２の上に、マスターパターン１４０６が前にインプリントされた部分と重なる面積内に被着させるべきである。
【０１１５】
図１４Ｅでは、マスターパターン１４０６をポリマー前駆体液に転写して基板１４０４の別の部分をインプリントするために、ポリマー前駆体液１４０８は再度マスターマスク１４０２と基板１４０４との間で押圧される。ポリマー前駆体液１４０８の流れを制御する際に注意を払い、マスターパターン１４０６の境界線を越える、基板の前に硬化された部分１４１２の一部に流れないように防止するべきである。
【０１１６】
図１４Ｆでは、ポリマー前駆体液を、硬化手段１４１０を用いて再度硬化し、マスターマスク１４０２は硬化後に取り外すことができ、図１４Ｇに示すように基板１４０４により大きなパターニングされた部分１４１２を残す。このプロセスは、基板１４０４が完全にパターニングされるまで、または基板１４０４の所望の面積がパターニングされるまで、連続的に繰り返すことができる。
【０１１７】
基板の各部分がインプリントされた後、基板１４０４のパターニングされていない面積を所望のようにウェットクリーニングまたはドライクリーニングプロセスによって洗浄してもよい。例示として、ウェットクリーニングプロセスは、例えば、アセトンなどの一般的な有機溶媒などの化学物質の使用、粒子の物理的な除去および／またはプラズマ洗浄を含んでいてもよい。パターン形成されていない領域の選択的な洗浄プロセスは、パターン形成されている領域への損傷を防ぐためにシャドウマスク（図示せず）を用いる必要性を有する場合がある。パターン形成されている領域の汚染または損傷を防ぐべく、パターン形成された領域を任意に疎水性シランで選択的に処理してもよい。言い換えれば、パターン形成された領域は疎水性を有して形成されてもよく、パターン形成されていない領域は親水性を有して形成されてもよい。例示として、洗浄プロセスは、疎水性表面処理（パターン形成されたおよびパターン形成されていない領域の両方）と、それに続く、パターン形成されていない領域およびパターン形成されている領域の、次のインプリント中で重ねられる面積をプラズマ処理することを含んでもよい。
【０１１８】
追加の実施形態では、基板にパターン形成されたおよびパターン形成されていない領域からなる市松模様型パターンを形成し、疎水性シランで処理した。次に、基板のパターン形成されていない表面と新しいインプリントが重なる場所の表面とがプラズマに暴露されるように、基板を、シャドウマスクを用いてプラズマ処理する。２つ目の工程で基板の全てのパターン形成されていない領域がインプリントされる。
【０１１９】
図１５Ａ〜１５Ｃでは、ここに記載される方法に係る、インプリントされた多種多様なパターン形成された基板を図示する。なお、本発明の実施形態は、多種多様な異なる形状および大きさを有するマスターマスクおよびマスターパターンを含んでいてもよく、連続的なインプリントは多種多様な異なるアレイおよび構成で配置されてもよい。同様に、マスターマスクでパターニングされるより大きな基板は、多種多様な形、大きさなどであってもよい。
【０１２０】
図１５Ａ〜１５Ｃに示す実施形態は２次元アレイおよび構成を示すが、本発明はこのような実施形態に限定されない。本発明の実施形態は、インプリンティングのスキームにおいて連続的なインプリントの２次元アレイ、連続的なインプリントの１次元アレイ、または連続的なインプリントのその他の構成を伴うインプリントの仕組みを含んでいてもよい。しかしながら、２次元アレイおよび構成は、連続するインプリントの間の継ぎ目の可視度を最小化できるために、本発明のいくつかの実施形態で好ましい。
【０１２１】
図１５Ａでは、連続的なインプリント１５０４ａの２次元長方形アレイがパターニングされた基板１５０２ａを図示する。連続的なインプリントの間の境界線での継ぎ目線１５０６ａの可視度が最小であるためマクロレベルでほとんど基板１５０２ａのパターンは連続的および均一であることができる。本発明の様々な用途では、継ぎ目船の存在は、パターン形成または構造化された基板の所望の機能性質にほとんどまたは全く影響を与えない。
【０１２２】
図１５Ｂでは、基板１５０２ｂが、本発明の実施形態に係る連続的なインプリント１５０４ｂの２次元６画配列を有するように図示されている。
【０１２３】
図１５Ｃでは、基板１５０２ｃは、連続的なインプリントの間にランダム化された継ぎ目線１５０６ｃを形成する、連続的なインプリント１５０４ｃのランダム化された２次元構成を図示する。インプリントをランダム化することは、本発明のいくつかの用途において特定の利点を与えることができ、継ぎ目１５０６ｂの可視度を、規則的配列構造の代わりにランダム化されたパターンを提供することによってマクロレベルで最小化することができる。図１５Ｃでは、本発明のいくつかの実施形態によると、図示される基板１５０２ｃは端から端まで完全にパターニングされており、パターニング可能な表面積の量は選択された基板の大きさのみにより制限される。
【０１２４】
なお、継ぎ目線の量を特定上限まで増加させることで、基板上にインプリントされたパターンまたは構成によって生成された所望の性質に由来する損傷を最小限または全く与えずにこのような継ぎ目線の可視度を最小限にすることができる。例えば、本発明の実施形態の建築用ガラス実装において、ここに記載のインプリントの仕組みを用いてガラスに反射防止性を与えるためのナノ構造コーティングを塗布してもよい。継ぎ目線の数を増やすことで、ナノ構造によって与えられる必要な反射防止性を提供しながらもマクロレベルでの可視度を最小限とすることができる。これは、非常に高い費用をかけて、大面積全体を単一層でパターニングすることによって継ぎ目線を最小限に抑えようとする周知の方法と対比することができる。
【０１２５】
本発明の実施形態では、パターニングされる基板は多種多様な形状および大きさであってもよいが、基板を連続的にインプリントするのに用いられるマスターマスクよりも概して大きくあるべきである。いくつかの実施形態では、パターニングされる基板は四角形、長方形、またはその他の形状を有していてもよい。いくつかの実施形態では、基板は平坦、曲線、またはその他の３次元表面であってもよい。いくつかの実施形態では、基板は１５０ｍｍ×１５０ｍｍ以上の寸法を有していてもよい。いくつかの実施形態では、パターニングされる基板は４００ｍｍ×１０００ｍｍ以上の寸法を有していてもよい。本発明の実施形態はまた、上記のものよりも小さい面積を有する基板を含んでいてもよいが、本発明の実施形態はより大きな面積の基板、例えば２００ｃｍ２以上の面積を有するものに特に適用性を有すると信じられている。
【０１２６】
本発明の実施形態では、マスターマスクは多種多様な形状および大きさを有していてもよく、ならびに様々な形状および大きさのパターンを有していてもよいが、パターニングされる基板の面積よりも概して小さくあるべきである。いくつかの実施形態では、マスターマスクは１０ｍｍ〜５０ｍｍの寸法、および１００ｍｍ２〜２５００ｍｍ２の面積を有していてもよい。他の実施形態では、マスターマスクは上記のものの範囲外の寸法および面積を有していてもよいが、好ましい実施形態は１０ｍｍ×１０ｍｍ〜５０ｍｍ×５０ｍｍの寸法を有する四角形のマスクを含む。いくつかの実施形態では、マスターマスクは、円形、長方形、またはその他の形状を有していてもよい。いくつかの実施形態では、マスターパターンはマスターマスクの表面全体またはマスターマスクの表面の一部を覆ってもよい。
【０１２７】
本発明の実施形態では、所望のパターンは多種多様な異なる大きさ、形状および構成の特徴を含むことができる。いくつかの実施形態では、所望のパターンは、マイクロスケールの特徴、ナノスケールの特徴、またはその他のスケールの特徴を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、特徴は１００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内の寸法を有する特徴を含んでもよい。いくつかの実施形態では、特徴は穴、柱、またはその他の形状で形作られてもよい。いくつかの実施形態では、特徴は規則的配列構造またはランダム化パターンで構成されてもよい。
【０１２８】
なお、図面は主に平坦な基板およびパターニング平坦面に対して図示されるが、本発明はそれに限定されない。本発明の実施形態は、曲線状の表面または多種多様なその他の形状を有する基板をパターニングするのに用いることができるが、このような表面をここに記載するようにより小さい面積のマスターマスクで連続的にインプリントする。
【０１２９】
なお、本発明の実施形態は、非常に大きい面積の基板を、マイクロスケールまたはナノスケール上での小さい特徴寸法を有するパターンでパターニングする上で用いることができる。具体的には、本発明の実施形態は、ナノスケールの特徴寸法を有する大きい表面積上にナノ構造コーティングを提供するのに用いることができる。具体的には、本発明の実施形態は、例えば、１ナノメートル（ｎｍ）〜１０００ｎｍの特性寸法（ＣＤ）、ＣＤの１．１倍〜ＣＤの１０倍のピッチ、および１０ｎｍ〜１００００ｎｍの深さを有する柱または孔などの特徴のアレイを有するナノ構造コーティングを提供するのに用いることができる。本発明の好ましい実施形態は、５０ｎｍ〜４００ｎｍの間のＣＤ、ＣＤの２倍のピッチ、および１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内の深さを含む。ＣＤは一般的に、深さに垂直な方向に沿った特徴の寸法である。ＣＤの例としては、円形またはほぼ円形の特徴の幅または直径を含む。
【０１３０】
本発明の実施形態では、マスターマスクパターンは多種多様な方法によって形成することができる。例えば、マスターマスクは電子線リソグラフィ、フォトリソグラフィ、干渉リソグラフィ、ナノスフィアリソグラフィ、ナノインプリントリソグラフィ、自己組織化、アルミナ陽極酸化、またはその他の手段によってパターニングすることができる。
【０１３１】
なお、本発明の実施形態における基板は、多種多様な種類の材料および基板の種類であってもよい。例えば、基板は、プラスチックフィルム、ガラス、半導体、金属、その他の平滑基板、またはその他の材料からなってもよい。
【０１３２】
なお、本発明の実施形態に係るパターニング形成された基板は、多種多様な異なる用途に用いられる表面を含んでいてもよい。例えば、本発明の実施形態は太陽パネル、情報ディスプレイ、建築用ガラス、および多種多様なその他の用途で用いることができる。例えば、本発明の実施形態は、ナノ構造の太陽電池、光吸収促進層、反射防止コーティング、自己洗浄コーティング、太陽電池およびディスプレイ用ＴＣＯ、ナノ構造熱電電池、低−Ｅガラス、氷結防止コーティング、アンチグレアコーティング、高効率ディスプレイカラーフィルタ、ＦＰＤワイヤグリッド偏光子、ＬＥＤ光取出し層、ナノパターン磁気媒体、ナノパターン水ろ過媒体、薬剤送出用ナノ粒子、超高感度センサ、バッテリ用ナノ電極およびその他の用途で用いることができる。また、本発明の実施形態に係るパターン形成された基板は、上に記載されるものなどの他の大きな表面をパターニングするのに用いられる大きいマスクとして用いることもできる。
【０１３３】
なお、様々な構造化されたコーティング用途では、均一なパターンが典型的に用いられる。ここに記載の連続的なインプリントを用いることでインプリント間での境界線に不均一を形成してしまう場合があるが、パターニングされた全体面積は巨視的に連続するように見え、パターンによって付与された所望の性質は、境界線によって影響を受けないか非常に最小限でしか受けることがない。
【０１３４】
また、本発明の実施形態が主にインプリントの２次元アレイに基づいて記載されているが、本発明はそのような実施形態に限定されない。例えば、本発明の実施形態はインプリントの１次元アレイ、および１次元でしか繰り返されないインプリントを伴うその他のインプリントの仕組みを含んでいてもよい。しかしながら、２次元アレイおよび２次元に繰り返されるインプリントの仕組みが、インプリント間の境界線の可視度を最小限にするために好まれる。
【０１３５】
ＩＶ．鋳造部品の表面パターニング
このセクションＩＶに開示される態様は、様々な暴露およびエピタキシャル技術を含む鋳造部品の表面をパターニングするための方法および装置を含む。様々な他の方法および装置もまたこのセクションに含まれる。このセクションの態様に係る、鋳造表面をパターニングすることは、回転式マスクの可撓性層の鋳造プロセスと合わせて用いることができ、これによって回転式マスクのパターンにおける継ぎ目を最小限にするか排除することを含んでもよい利点が得られる。このセクションの様々な他の利点はこのセクションを読むことで明らかになるであろう。
【０１３６】
さらに、このセクションＩＶが、パターン形成された鋳造部品の使用を伴う任意のこのようなセクションを含むがこれに限定されない、本明細書の残りのセクションＩ〜ＩＩＩ、ＶおよびＶＩの様々な態様に適用可能および容易に実施可能である。例示目的であり、限定する目的なく、このセクションＩＶの開示の様々な態様を、多層回転式マスクを形成するパターン鋳造部品の使用を伴う本明細書のセクションＶＩの実施例に容易に適用することができる。
【０１３７】
本開示の態様は、例えば、「ローリングマスク」リソグラフィ用の近接場光リソグラフィマスクまたはナノインプリントリソグラフィ用マスク等のリソグラフィマスクの製造に有用である可能性を有する鋳型および鋳型の製造方法を記載する。ローリングマスクリソグラフィでは、円柱状マスクをポリマーでコーティングし、それを所望の特徴でパターニングすることで位相シフトリソグラフィまたはプラズモニックプリンティング用のマスクを得る。ポリマーにパターニングされる特徴は、本願に記載の鋳型を用いることを通してパターニングされてもよい。鋳型は、光学的に透明なシリンダーの内面から突出するパターニングの特徴を含んでいてもよい。突出する特徴は、約１ナノメートル〜約１００ミクロン、好ましくは約１０ナノメートル〜約１ミクロン、より好ましくは約５０ナノメートル〜約５００ナノメートルの範囲内の大きさであってよい。マスクは、約１ナノメートル〜約１０００ナノメートル、好ましくは約１０ナノメートル〜約５００ナノメートル、より好ましくは約５０ナノメートル〜約２００ナノメートルの大きさの範囲内の特徴をプリントするのに用いることができる。
【０１３８】
本開示の態様は、多孔質マスクを用いて製造してもよい鋳型を記載する。構造化された多孔質材の層は、光学的に透明なシリンダーの内面に被着または成長してもよい。成長した多孔質材の一例として、アルミニウム層の陽極酸化を用いて製造された多孔質アルミナ（陽極酸化アルミニウム−ＡＡＯ）が挙げられる。シリンダーの内側は次に放射線感光材料でコーティングされてもよい。放射線感光材料は構造化された多孔質材に形成された孔を充填する。次に、放射線感光材料は光源にシリンダーの外側を暴露することで現像されてもよい。外側からの暴露は、残るレジストを硬化することなく、孔を充填した放射線感光材料を硬化することを可能とする。未硬化レジストおよび多孔質マスク材料は除去してもよく、それによって内面から突出する柱を有する鋳型を形成する。
【０１３９】
本開示の追加の態様によると、エピタキシャル層をシリンダーの内面に生育してもよい。次に、構造化された多孔質材をエピタキシャル層に被着または別の方法で形成してもよい。続いて、多孔質層の孔をガイドとしてエピタキシャル層を生育してもよい。エピタキシャル層は構造化された多孔質層よりも厚い厚さに生育されてもよく、または、構造化された多孔質層はエピタキシャル柱を残すようにエッチバックされてもよい。本開示の特定の態様によれば、エピタキシャル材料は半導体であってもよい。エピタキシャル柱のそれぞれは、発光ダイオード（ＬＥＤ）として構成されてもよい。ＬＥＤ柱はさらに、放射線が個別の柱によって選択的に製造され得るように、個別に対応可能であるように構成されてもよい。
【０１４０】
本開示の追加の態様によれば、鋳型はナノ球体の自己組織化単分子膜を有して形成されてもよい。単分子膜は、シリンダーの内面に形成された放射線感光材料の層の上に形成されてもよい。放射線感光材料は次にシリンダーの内側に位置する光源に暴露されてもよい。自己組織化単分子膜は暴露中に放射線感光材料の一部をマスキングする。暴露された領域は次に現像剤によって除去してもよい。自己組織化単分子膜によって保護された放射線感光材料は次に、ガラス様物質からなる柱を形成するために硬化されてもよい。
【０１４１】
本開示の追加の態様によれば、形成されたナノ球体の自己組織化単分子膜は量子ドットを備えてもよい。量子ドットは、シリンダーの内面に形成された放射線感光材料の層の上に形成されてもよい。量子ドットは、各ドットの直接下にある放射線感光材料を暴露するのに用いられてもよい。このように、外部光源が必要ない場合がある。次に現像剤によって放射線感光材料の暴露されていない箇所を除去してもよい。放射線感光材料の暴露された箇所は次にガラス様物質を形成するべく硬化されてもよい。
【０１４２】
本開示の追加の態様によれば、ナノ球体の自己組織化単分子膜をシリンダーの外面に形成してもよく、放射線感光材料をシリンダーの内面に形成してもよい。シリンダーの外部に位置する光源は、放射線感光材料を暴露する放射線を製造するのに用いてもよい。ナノ球体は、放射線感光材料の一部を放射線からマスキングしてもよい。暴露された部分を現像剤で除去して、柱を残してもよい。柱は硬化されてガラス様材料を形成してもよい。
【０１４３】
本発明の追加の実施形態によれば、自己組織化単分子膜は量子ドットを備えていてもよい。量子ドットはシリンダーの外面に形成されてもよい。量子ドットは、シリンダーの内面に形成された放射線感光材料の部分を暴露するのに用いられてもよい。このように、外部の光源を必要としない場合がある。次に現像剤が放射線感光材料の暴露されていない箇所を除去してもよい。続いて、放射線感光材料の暴露された部分を硬化してガラス様物質を形成してもよい。シリンダーの内面に形成された放射線感光材料。
【０１４４】
「ローリングマスク」近接場ナノリソグラフィシステムは、本明細書に参照によって引用される、国際特許出願公開第ＷＯ２００９０９４００９号に記載されている。実施例の１つを図７に示す。「ローリングマスク」は、光源７１２を含有する中空シリンダー７１１の形状のガラス（例えば、溶融シリカ）フレームからなる。シリンダー７１１の外面に積層されたエラストマー性フィルム７１３は、所望パターンにしたがってナノパターン７１４が積層されている。ローリングマスクは放射線感光材料７１６でコーティングされた基板７１５と接触するようにされる。
【０１４５】
ナノパターン７１４は位相シフト暴露を実施するために設計されていてもよく、このような場合はナノ溝、柱または柱状体のアレイとして製造されており、または任意の形状の特徴を含んでいてもよい。あるいは、ナノパターンはプラズモニックプリンティング用のナノ金属アイランドのアレイまたはパターンとして製造されてもよい。ローリングマスクのナノパターンは、約１ナノメートル〜約１００ミクロン、好ましくは約１０ナノメートル〜約１ミクロン、より好ましくは約５０ナノメートル〜約５００ナノメートルの大きさの範囲内の特徴を有していてもよい。ローリングマスクは、約１ナノメートル〜約１０００ナノメートル、好ましくは約１０ナノメートル〜約５００ナノメートル、より好ましくは約５０ナノメートル〜約２００ナノメートルの大きさの範囲内の特徴をプリントするのに用いてもよい。
【０１４６】
シリンダー７１１上のナノパターン７１４は、マスター型を用いて製造してもよい。本開示の態様は、マスター方法、および、穴もしくは凹部を有するナノパターン７１４を形成する特徴を有する鋳型を形成する方法を記載する。ローリングマスクに穴または凹部を形成するために、マスター型には柱などの突出部を有していてもよい。
【０１４７】
図１６は、本開示の態様に係るマスター型１６００の俯瞰図である。マスター型１６００は外面１６２１および内面１６２２を有する中空シリンダー１６２０である。シリンダー１６２０は、可視および／または紫外線の波長内にある放射線を透過する材料からなる。例示目的であり、限定する目的なく、シリンダーは溶融シリカなどのガラスであってもよい。マスター型１６００は、内面１６２２から外側に延伸する突出部１６３３を有する。
【０１４８】
図１７Ａ〜１７Ｇは、図１６に示すマスター型１６００の線３−３に沿った切断図である。各図は、本開示の態様に係るマスター型１６００の製造に用いられるプロセス工程を図示する。
【０１４９】
図１７Ａは、シリンダー１７２０の内面上の構造化された多孔質層１７３０の後のマスター型を図示する。例示目的であり、限定する目的なく、シリンダー１７２０は、溶融シリカなどの透明材料からなっていてもよい。なお、溶融シリカは、半導体製造産業においては一般的に「石英」と参照される。石英は俗称であるが、「溶融シリカ」はよりよい表現である。技術的に、石英は結晶質であり、溶融シリカは非晶質である。構造化された多孔質層１７３０は、構造化された多孔質層が配置される表面と垂直に並べられた高密度の円柱状孔１７２９を含む。孔１７２９の大きさおよび密度は、例えば、図１６について上に記載したように、マスクパターンの所望の特徴に適切な任意の範囲内であってもよい。例示目的であり、限定する目的なく、ナノ構造化された多孔質層１７３０はシリンダー１７２０の内面１７２２上に形成された陽極酸素アルミニウム（ＡＡＯ）の層であってもよい。ＡＡＯは、ＡＡＯ層が設けられる表面と垂直に並べられた円柱状孔を含有する高密度自己組織化ナノ構造化材料である。ＡＡＯは、溶融シリカからなるシリンダー１７２０の内面１７２２にアルミニウム層を被着し、次にアルミニウム層を陽極酸化することで形成されてもよい。あるいは、シリンダー１７２０は完全にアルミニウムからなっていてもよく、このようなシリンダーの内または外面は多孔質表面を形成するべく陽極酸化してもよい。アルミニウム層を陽極酸化することは、アルミニウム層が陽極（アノード）として作用しながら、電解質（しばしば酸）を介して電流を通すことによって行われてもよい。
【０１５０】
代替的な実施例では、ナノ構造化された多孔質層は、レーザアブレーションまたはイオンビームリソグラフィなどの自己組織化単分子膜または直接書き込み技術を用いて製造されてもよい。
【０１５１】
図１７Ａに示すように、孔１７２９は層１７３０の深さ全体を貫通しなくてもよい。孔１７２９が構造化された多孔質層１７３０を通ってシリンダーの内面１７２２まで延伸しない場合、構造化された多孔質層の材料はエッチングプロセスでエッチバックされてもよい。エッチングプロセスが等方性である場合、孔１７２９の元の大きさはエッチングプロセス中に生育することが可能であるだけの小ささでなければならない。例えば、孔の最終直径を望ましくは３００ｎｍとし、孔１７２９の元の直径が５０ｎｍである場合、孔１７２９を３００ｎｍの直径に拡張するには多孔質材を１２５ｎｍだけ等方性エッチングによって除去しなければならない。さらに、エッチングプロセスが等方性である場合、シリンダーの内面１７２２まで孔を延伸するためには孔の底から１２５ｎｍの材料しか除去してはならない。内面１７２２に到達するようにより多くの材料を除去しなければならない場合、孔１７２９の直径は所望のものより大きくなってもよい。図１７Ｂはナノ構造化された多孔質層１７３０を完全に延伸する拡大孔１７２９を図示する。
【０１５２】
孔１７２９が適切な寸法および深さまでエッチングされた後、図１７Ｃに示すように、放射線感光材料１７３１をナノ構造化された多孔質層１７３０および内面１７２２の暴露された部分の上に被着してもよい。例示目的であり、限定する目的なく、放射線感光材料１７３１は浸漬、噴射、ローリングまたはその任意の組み合わせによって被着してもよい。例示目的であり、限定する目的なく、放射線感光材料１７３１はフォトレジストまたはＵＶ硬化可能ポリマーであってもよい。適切なフォトレジストの例としては、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製ＴＯＫ  ｉＰ４３００またはＳｈｉｐｌｅｙ１８００シリーズなどの市販の製剤を含む。適切なＵＶ硬化可能材料の例としては、ポリマーおよびガラス用のＵＶ重合可能粘着材ポリマーが挙げられる。さらに、放射線感光材料１７３１は、ガラス様材料を製造するために、硬化後に材料をアニールすることを可能とするシリコンおよび他の成分を含有する。ガラス様材料の形成を補助する他の成分としては、酸素およびシリコンが挙げられる。放射線感光材料１７３１は固形状であってもよく、または暴露中に過度に流れなければ液層であってもよい。
【０１５３】
次に、図１７Ｄは孔１７２９の硬化材１７３２を示す。放射線感光材料１７３１は放射線源（図示せず）からの放射線１７２３に暴露されることによって硬化される。例示目的であり、限定する目的なく、放射線１７２３は紫外線光を生成する放射線源によって生成されてもよく、可視スペクトルにおける光を生成する放射線源によって放射線源１７２３を生成してもよい。放射線源はシリンダーの外部に配置されてもよく、シリンダー１７２０の壁を通り抜ける放射線１７２３を生成してもよい。シリンダー１７２０を通り抜ける照明は、ＡＡＯ孔１７２９に被着される材料１７３１への暴露を制限する。さらに、この暴露によって、暴露波長のおおよそ倍の深さまで材料１７３１を硬化する。例示として、硬化するときに紫外線波長を用いられるときに、硬化材料１７３２はおよそ６００ｎｍの厚さを有してもよい。孔１７２９上の材料１７３１が硬化される前に孔１７２９の中の放射線感光材料を硬化させるためには、放射線感光材料１７３１の硬化感度が充分に高くなければならない。また、孔１７２９の直接上にある放射線感光材料１７３１が暴露されることを防ぐには、孔１７２９の深さが硬化材料１７３２の予想厚さよりも深くなければならない。
【０１５４】
図１７Ｅは、硬化材料１７３２が形成された後に過剰の放射線感光材料が除去された後のマスター型１７００を示す。残された暴露されていない放射線感光材料１７２１は、現像剤または他の溶媒によって除去されてもよい。その後、図１７Ｆに示すように、硬化材料１７３２はアニールされてガラス様材料１７３３を形成する。最後に、アニールが完了すると、ＡＡＯ層１７３０はウェットエッチングプロセスによって選択的にエッチングされてもよい。図１７Ｇはマスター型１７００の最終構造を図示する。ガラス様材料１７３３はシリンダー１７２０の内面１７２２から突出する。
【０１５５】
本開示の追加の態様によれば、突出部はエピタキシャル成長法を介して形成されてもよい。図１８Ａはマスター型１８００の俯瞰図である。マスター型１８００は、外面１８２１および内面１８２２を有する中空シリンダー１８２０である。シリンダー１８２０は、可視および／または紫外線波長における放射線を透過する材料からなる。例示目的であり、限定する目的なく、シリンダーは溶融シリカなどのガラスであってもよい。内面１８２２にエピタキシャルシード層１８２４が形成されてもよい。例示目的であり、限定する目的なく、エピタキシャルシード層１８２４はシリコンまたはガリウムヒ素（ＧａＡｓ）などの半導体材料であってもよい。マスター型１８００はエピタキシャルシード層１８２４から外側に延伸する突出部１８３３を有する。突出部は、エピタキシャルシード層１８２４と同じ材料であってもよい。図１８Ｂ〜１８Ｄは、マスター型１８００の線４−４に沿った切断図である。
【０１５６】
図１８Ｂはエピタキシャルシード層１８２４上に被着された構造化された多孔質層１８３０を示す図である。図１８Ｂに示すように、孔１８２９は構造化された多孔質層１８３０の深さ全体を貫通していない場合がある。
【０１５７】
孔１８２９が構造化された多孔質層１８３０を通ってエピタキシャルシード層１８２４まで延伸しない場合、構造化された多孔質層材料はエッチングプロセスでエッチバックされてもよい。エッチングプロセスが等方性である場合、孔１８２９の元の大きさはエッチングプロセス中に生育可能とするだけの小ささでなければならない。例えば、孔の最終直径が３００ｎｍであることが望ましく、元の孔１８２９の直径が５０ｎｍである場合、等方性エッチングは、孔１８２９の直径を３００ｎｍに拡大するために１２５ｎｍのアルミニウムを除去しなければならない。さらに、エッチング液が等方性エッチング液である場合、孔をエピタキシャルシード層１８２４まで延伸させるために、孔の底から材料を１２５ｎｍまでしか除去してはならない。エピタキシャルシード層１８２４まで到達するためにさらに材料を除去しなければならない場合、孔１８２９の直径は所望のものより大きくてもよい。図１８Ｃは、構造化された多孔質層１８３０を完全に通り抜ける拡大孔１８２９を図示する。
【０１５８】
孔１８２９が完成すると、例えば気相成長（ＶＰＥ）が挙げられるがそれに限定されないエピタキシャル成長法によって、突出部１８３３を形成してもよい。突出部１８３３の成長は、構造化された多孔質層１８３０における孔１８２９によってガイドされる。突出部１８３３は、構造化された多孔質層１８３０を越えて突出できる高さまで成長してもよい。しかしながら、突出部１８３３を暴露するために構造化された多孔質層を続けてエッチバックする場合、突出部１８３３は構造化された多孔質層１８３０よりも短くてもよい。
【０１５９】
本開示の態様によれば、半導体材料のエピタキシャル成長を通して形成された突出部１８３３は、さらにＬＥＤであるように構成されてもよい。各突出部１８３３は、それぞれが所望の光を放射するように制御できるように個別に対応可能としてもよい。これは、鋳造工程が外部光源を必要としないため、マスター型の利用として有利である。突出部１８３３は物理的な鋳型として機能してもよく、同時に鋳造されるフォトマスクを硬化するのに用いられてもよい。さらに、個別の突出部を制御する能力は、１つのマスター型を、フォトマスクにおける材料を硬化する突出部を選択することで複数の異なるパターンを形成するために用いることを可能とする。
【０１６０】
本開示のさらに別の追加の態様によれば、マスター型１９００において突出部１９３３をパターニングするマスクとして自己組織化単分子膜を用いてもよい。図１９Ａ〜１９Ｃは鋳型の製造中の異なるプロセス工程におけるマスター型１９００の切断図である。図１９Ａは、シリンダー１９２０の内面１９２２に放射線感光材料１９３１の上に形成された自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）１９４０の形成を図示する。例示目的であり、限定する目的なく、ＳＡＭ１９４０は金属ナノ球体または量子ドットから形成されてもよい。例示目的であり、限定する目的なく、放射線感光材料１９３１はフォトレジストまたはＵＶ硬化可能ポリマーであってもよい。さらに、放射線感光材料１９３１は、ガラス様材料を生成するために材料をアニールすることを可能とするシリコンおよび他の成分を含有する。
【０１６１】
次に、図１９Ｂでは、放射線感光材料１９３１は放射線源（図示せず）からの放射線１９２３に暴露される。例えば、ＳＡＭ１９４０が金属ナノ球体を備える場合、プラズモニックリソグラフィを使用してもよい。金属ナノ球体は、プラズモニックマスクアンテナとして用いてもよい。放射線に暴露される放射線感光材料１９３１の部分は、放射線感光材料を現像するのに用いられる現像剤溶媒に可溶であってもよい。暴露されていない１９３２の放射線感光材料の部分は現像剤溶媒に不溶のままであってもよい。なお、本開示の代替的な態様は、放射線に暴露される放射線感光材料１９３１の部分が現像剤に不溶となり、暴露されない放射線感光材料の部分は現像剤に可溶のままである逆トーンプロセスを用いることを含む。ＳＡＭ１９４０が量子ドットを備える本開示の代替的な態様は、放射線感光材料１９３１を暴露するのに付加的な光源を必要としない場合がある。図１９Ｂ’に示すように、ＳＡＭ１９４０における量子ドットは放射線感光材料１９３１を暴露するために活性化されてもよい。量子ドットによって暴露がされると、放射線感光材料は暴露によって硬化されてもよい。放射線感光材料１９３１の暴露されていない部分は、したがって、現像剤によって除去されてもよい。最後に、図１９Ｃでは、突出部１９３３は硬化した放射線感光材料１９３２をガラス様材料に変換するようにアニールされる。
【０１６２】
本開示の代替的な態様では、マスク自体が発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる実施例を含む。このようなマスクは、例えば、プリントされる所望の特徴よりも小さい穴のアレイを有するポリマーマスクと、その上にある対応するＬＥＤの層を用いて実施されてもよい。ＬＥＤの特定のサブセットは、プリントされたパターンを明らかにするためにつけられてもよい。
【０１６３】
本開示の追加の態様によれば、ＳＡＭ２０４０は図２０Ａに示すように、シリンダー２０２０の外表面２０２１に形成されていてもよい。ＳＡＭ２０４０はＳＡＭ１９４０と実質的に同様であってもよい。ＳＡＭ２０４０を外面に形成することで、図２０Ｂに示すように暴露に使用される光をシリンダー２０２０の外から由来させることを可能とする。図２０Ｂでは、放射線感光材料２０３１はシリンダー２０２０の外に位置する放射線源（図示せず）によって放射される放射線２０２３で暴露される。あるいは、ＳＡＭ２０４０が量子ドットを備える場合、放射線２０２３を生成する放射線源を省くことができ、図２０Ｂ’に示すように、代わりに放射線感光材料２０３１の暴露に量子ドットを用いてもよい。最後に、図２０Ｃは暴露されていない放射線感光材料の除去、およびガラス様材料を形成する突出部２０３３のアニールを示す。
【０１６４】
Ｖ．丸められた積層体を用いた回転式マスクの形成
このセクションＶの態様の開示は、丸められた積層体を用いて回転式マスクを形成する方法および装置を含む。他の様々な方法および装置もまた、このセクションに含まれる。このセクションの態様に係る回転式マスクを形成することは、回転式マスク用の可撓性層を形成するのに用いてもよく、これによって、積層体の端が合う継ぎ目層を最小限に抑えるまたは排除することを含む利点を与えることができる。このセクションを実施することによって様々な他の利点もあってもよい。
【０１６５】
さらに、このセクションＶは、回転式基板の外面上に丸められた可撓性層を伴う任意のこのようなセクションを含むがそれに限られない、本明細書の残りのセクションＩ〜ＩＶおよびＶＩの様々な態様に適用可能であり、容易に実施可能である。例示目的であり、限定する目的なく、このセクションＶの開示の様々な態様は、可撓性層を形成するために同軸組立体を用いることを伴う、本明細書のセクションＩの実施例に容易に適用可能である。
【０１６６】
図２１Ａ〜２１Ｇに、本開示の様々な態様に係る、自立ポリマーマスクを製造する方法２１００を図示するプロセスフロー図を図示する。図２１Ａ〜２１Ｇのプロセスフローにおける様々な工程は、自立ポリマーマスクを形成する上記の様々な態様にしたがって行うことができる。
【０１６７】
方法２１００は、図２１Ａおよび２１Ｂに図示するように、まず、パターン形成されたマスター型／マスク２１１２（あるいは、次の製造プロセスのための主要回転式マスクのパターニング用に用いられるマスクである場合があるため、ここでは第１のマスターマスクまたは「サブマスター」マスクとも称する）を最初に作ることを含めてもよい。パターン形成されたサブマスターを、基板２１０５をパターニングしてサブマスター２１１２上にパターン２１１０を形成することで形成してもよい。サブマスターマスクをパターニングすることは、多種多様な方法で実現されてもよい。いくつかの実施例では、サブマスターマスクを形成するために基板をパターニングすることは、本明細書のセクションＩＩＩの開示の様々な態様に係る、小さなマスクを用いて基板２１０５に連続して硬化インプリントを重ねることでサブマスターマスク用の擬似シームレスパターン２１１０を作成することを用いて伴う。さらなる実施例では、サブマスターは、例えば、ナノインプリントリソグラフィ、ナノコンタクトプリンティング、フォトリソグラフィ等の任意の多種多様な周知の技術を用いてパターニングされてもよい。
【０１６８】
方法２１００はさらに、図２１Ｃに図示するように、サブマスター型２１１２のパターン形成された領域上に、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などのエラストマー性材料２１１５（あるいは、ここではポリマー前駆体液または液体ポリマー前駆体と称する）を鋳着することを含んでいてもよい。エラストマー性材料２１１５を鋳着することは、サブマスター上にポリマー前駆体液を被着してポリマー前駆体液を硬化することで硬化ポリマーを形成することを含んでいてもよい。したがって、サブマスター２１１２のパターンの態様をエラストマー性材料２１１５に転写して硬化時にパターン形成されたポリマーマスクを形成してもよい。エラストマー性材料２１１５は、パターン形成されたサブマスター２１１２の片２１２０がその上にエラストマー性材料２１１５を鋳着されていないように鋳着されてもよい。いくつかの実施例では、これは硬化後の鋳造材料２１１５の片を外すまたは切り落とすことで実現してもよい。さらなる実施例では、単にエラストマー性材料を鋳着しないか、パターン形成されたサブマスターの一部にポリマー前駆体液を被着しないようにして実現してもよい。さらなる実施例では、上記のいくつかの組み合わせによって実現されてもよい。パターン形成されたサブマスター２１１２の鋳着されていない部分２１２０はサブマスターの端にあってもよく、そのことで積層体の対向端と、積層体が鋳造部品の中に丸められた後に重畳することを可能としてもよい。
【０１６９】
次に、図２１Ｄに図示するように、硬化ポリマー２１１５の欠損片部２１２０とパターン形成されたサブマスター２１１２の欠損片部２１２５が互いに食い違い状の位置となるように、片２１２５を以前の工程で形成された積層体のサブマスターから外してもよい。パターン形成されたサブマスターから外された片２１２５は、硬化ポリマーの欠損片２１２０に対する積層体の対向端にあってもよく、これによってこれらの片部分が互いに重なるように丸めることを可能とする。いくつかの実施例では、パターン形成されたサブマスター２１１２の片２１２５は、鋳造エラストマー性材料の片２１２０が外される前に外してもよい。
【０１７０】
図２１Ｅに示すように、次に、サブマスター２１１２の積層体および鋳造ポリマー２１１５は丸められて、サブマスター２１１２の基板２１０５のパターニングされていない表面が鋳造シリンダー２１３０の内面と接するように、鋳造シリンダー２１３０の中に配されてもよい。したがって、積層体の外面は、丸められたときに、鋳造シリンダー２１３０の内面と隣接していてもよい。いくつかの実施例では、積層体が丸められた鋳造シリンダー２１３０は犠牲鋳造部品であり、本明細書のセクションＩＩの開示の様々な態様を活用する。
【０１７１】
鋳造シリンダー２１３０の内面に基板２１０５のパターン形成されていない表面を接触させて犠牲鋳造シリンダー２１３０の中に積層体を丸めるのではなく、いくつかの実施例では、本明細書のセクションＩＩの開示の様々な態様によれば、積層体は、サブマスターの基板のパターン形成されていない表面が犠牲鋳造シリンダーの外面と接触するように、犠牲鋳造シリンダーの周りに丸められている。
【０１７２】
空隙２１２０をシリンダーの長さ方向に沿ってポリマーマスク２１１５内に形成してもよく、除去／未鋳造エラストマー性材料２１１５の片２１２０と対応していてもよい。ポリマーマスク２１１５の下の、サブマスター型２１１２のパターン形成された部分を空隙２１２０から暴露して、空隙２１２０を横切るようになっていてもよい。積層体の除去／欠損片の食い違い状の位置によって、空隙２１２０がサブマスター２１１２のパターン形成された部分に暴露されるものの、重ねられた部分によって丸められた積層体の対向端の間の境界で形成される別の継ぎ目が起きることなく、積層体が丸められることを可能とする。
【０１７３】
図２１Ｆに示すように、次に空隙２１２０をさらに液状エラストマー性材料で（すなわち、さらにポリマー前駆体液で）充填して、硬化ポリマー２１１５における空隙２１２０を充填してもよい。このようにして、サブマスター型２１１２上のパターンを硬化する時に追加されたエラストマー性材料に転写してもよく、これによって継ぎ目を充填して実質的にシームレスポリマーマスクパターンが形成される。いくつかの実施例では、空隙を充填することはセクションＩの開示の様々な態様を用いてもよい。例えば、いくつかの実施例では、液体ポリマー前駆体を空隙に注ぎ込むことを可能とする組立体装置を用いて同軸シリンダーを組立ててもよい。
【０１７４】
硬化後空隙２１２０が充填されていることで鋳造シリンダー２１３０をサブマスター型２１１２とポリマーマスク２１１５との積層体から外してもよい。ポリマーマスク２１１５はまた、サブマスター型２１１２から分離されて、図２１Ｆに図示するように、外面に実質的にシームレスのパターン２１４０を有する自立ポリマーマスクを得てもよい。
【０１７５】
いくつかの実施例では、鋳造エラストマー性材料は約１ｍｍ〜約３ｍｍの範囲内の厚さを有するＰＤＭＳであり、１〜３ｍｍの厚さの可撓性層を有する円柱状マスクを生成する。
いくつかの実施例では、サブマスターはＰＥＴフィルム基板を有していてもよく、パターンは、ＵＶ硬化ポリマーを用いてその上に形成してもよい。
【０１７６】
本開示のいくつかの実施例では、自立ポリマーマスクおよびそれを製造する方法を含んでいてもよい。
【０１７７】
いくつかの実施例では、方法はまず、パターン形成されたマスター型（ここで、パターン形成されたマスター型を代わりにマスターマスクと称してもよい）を作成することを含む。次に、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等のエラストマー性材料をマスター型のパターン形成された領域に鋳着して、硬化時にパターン形成されたポリマーマスクを形成する（ここで、エラストマー性材料は代替的にポリマー、プレポリマー、ポリマー前駆体、またはポリマー前駆体液と称してもよい）。ポリマーマスクはマスターマスク型の端で欠損部を有するように構成されており、ポリマーマスクの端の部分は切り落とされているか、マスター型の端でエラストマー性材料が片に鋳着されていなくてもよい。マスク型の積層体およびポリマーマスクは次に丸められ、基板からマスター型までが鋳造シリンダーと接触するように鋳造シリンダー内に配される。ポリマーマスク内に空隙がシリンダーの長手方向に形成され、空隙は硬化されたポリマーマスクの欠損部と対応し、ポリマーマスクの下のマスター型は空隙を介して暴露されて空隙を横切って延伸する。次に空隙が追加の液体エラストマー性材料で充填される。このようにして、マスター型上のパターンは硬化時に追加されたエラストマー性材料に転写され、ポリマーマスクパターンの継ぎ目を充填する。硬化後、マスター型とポリマーマスクとの積層体を鋳造シリンダーから取り外すことができ、ポリマーマスクをマスター型から同様に分離してもよく、自立ポリマーマスクを得る。
【０１７８】
図２２Ａは、本開示の様々な態様に係るポリマーマスクを形成するのに用いることができる円柱状マスター型組立体２２３０の俯瞰図である。円柱状マスター型組立体２２３０は、鋳造シリンダー２２３２と、マスター型２２３４と、シリンダーの長手方向に沿った空隙２２３７を有するパターン形成されたポリマーマスク２２３６とを備える。図２２Ｂは、図２２Ａに示される円柱状マスター型組立体の斜視図である。
【０１７９】
パターン形成されたマスク２２３６は、多種多様な方法によってマスクパターンでパターニングされてもよい。一例では、マスター型の内面にマスクパターンを含んでいてもよく、そのパターンがポリマーマスクの外面に転写されてもよい。別の例としては、ポリマーマスクは後の製造工程および鋳造シリンダーの取り外しの後に、様々なリソグラフィ法を用いてポリマーの外面をパターニングすることでパターニングされてもよい。別の例としては、パターンは上記のいくつかを組み合わせることによってパターニングしてもよい。
【０１８０】
マスター型２２３４の基板がパターン形成されると、エラストマー性材料を型２２３４のパターン形成された領域に鋳着されてもよい。いくつかの実施例では、エラストマー性材料はＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ社（商標）のＳｙｌｇａｒｄ１８４、ｈ−ＰＤＭＳ、ソフトＰＤＭＳゲルなどのポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）であってもよい。エラストマー性材料は、任意のいくつかの周知の方法にしたがって被着されてもよい。例示目的であり、限定する目的なく、エラストマー性材料は浸漬、超音波噴霧、マイクロジェットまたはインクジェット式投与、および回転と組み合わせた浸漬によって被着されてもよい。硬化プロセスの後に、ＰＤＭＳ等のポリマーは硬化され、マスター型２２３４上にパターン形成されたポリマーマスク２２３６を形成する。ポリマーを硬化することは、硬化されるポリマーの種類およびその他の要因によってもよい。例えば、硬化は、熱的に、ＵＶ照射またはその他の手段によって行うことができる。
【０１８１】
マスター型２２３４とポリマーマスク２２３６との積層体は丸められ、基板からマスター型２２３４までが鋳造シリンダー２２３２と接触するように（すなわち、積層体の外面が鋳造シリンダーの内面と隣接するように）鋳造シリンダー２２３２に同軸に挿入される。ポリマーマスク２２３６の一端の一部が欠損しているため、シリンダー２２３２の長さ方向に沿ってポリマーマスクに空隙２２３７が形成され、下にあるマスター型は空隙から暴露されて空隙を横切って延伸する。マスター型２２３４（すなわち、パターン形成された基板）の片２２３９もまた、空隙２２３７に対応した食い違いの位置で、継ぎ目なくシリンダー２２３２の中に積層体を丸めることができるように積層体から外すことができる。図２２Ａ〜２２Ｂに図示するように、積層体の端がそれぞれに重なるように丸められることを可能とするように、積層体の欠損片２２３７、２２３９は、積層体の対向端にあってもよい。
【０１８２】
鋳造シリンダー２２３２は、本開示の円柱状マスター型組立体が形成された後に取り外し可能となるべきである。本開示の態様によると、鋳造シリンダー２２３２は容易に破砕可能な材料から形成された薄壁シリンダーであってもよい。例示目的であり、限定する目的なく、材料はガラス、砂糖、またはＰｉｃｃｏｔｅｘ（商標）などの芳香族炭化水素樹脂、またはＰｉｃｃｏｌａｓｔｉｃ（商標）などの芳香族スチレン系炭化水素樹脂であってもよい。Ｐｉｃｃｏｔｅｘ（商標）およびＰｉｃｃｏｌａｓｔｉｃ（商標）はＴｅｎｎｅｓｓｅｅ州のＫｉｎｇｓｐｏｒｔにあるＥａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ社の商標である。例示目的であり、限定する目的なく、鋳造シリンダー２２３２はおよそ１〜１０ｍｍの厚さ、または２〜４ｍｍの厚さなど、そこの範囲に含まれる任意の厚さであってもよい。図２２Ａに示すように、ポリマーマスク２２３６は鋳造シリンダー２２３２と接触しておらず、したがってポリマーマスク上のナノパターンは取り外し中の損傷から保護される。本開示の追加の態様によると、鋳造シリンダー２２３２は、ポリマーマスク２２３６を傷つけない溶媒に溶解可能な材料からなっていてもよい。例示として、適切な溶解可能材料は砂糖に基づく材料であってもよく、溶媒は水であってもよい。破砕する代わりに鋳造シリンダー２２３２を溶解することで、ナノパターンへの付加的な保護を提供することができる。
【０１８３】
本開示のさらに追加の態様によれば、鋳造シリンダー２２３２は、プラスチックまたはアルミニウムなどの展性材料からなる薄壁密閉シリンダーであってもよい。鋳造シリンダー２２３２を破砕する代わりに、密閉部品を、シリンダー内の空気を逃がすことで部品を倒して外してもよい。本開示のさらに別の態様によれば、鋳造部品２２３２は弾性材料からなる空気圧シリンダーであってもよい。空気圧シリンダーに適切な弾性材料の例としては、プラスチック、ポリエチレン、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）の名の下で販売され、Ｄｅｌａｗａｒｅ州のＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎにあるＥ．Ｉ．  ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ社の登録商標であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が挙げられるがこれに限らない。鋳造プロセスの間、鋳造シリンダー２２３２を膨らませてシリンダーを形成して、ポリマーマスク２２３６が硬化した後に鋳造シリンダー２２３２の空気を抜いてポリマーマスクを傷つけることなく取り外してもよい。いくつかの実施例では、このような空気圧シリンダーを、例えば、比較的安価で製造できるか、および容易に洗浄可能であるかによって再利用可能または使い捨てであってもよい。
【０１８４】
次に、ポリマーマスク２２３６におけるシリンダーの長さ方向に沿う空隙２２３７を、液体ＰＤＭＳなどのポリマーで充填する。硬化プロセスの間、マスター型２２３４のパターンは追加されたポリマーに転写される。このようにして、図２２Ａ〜２２Ｂの円柱状マスター型組立体２２３０を形成してもよい。
【０１８５】
液体ポリマーを硬化することは、ＵＶ照射、加熱、またはその他の手段を伴ってもよい。放射線を照射する例として、放射線源はマスター型組立体２２３０の中に同軸に位置してもよい。あるいは、放射線源をマスター型組立体２２３０の外に位置してもよく、暴露は、鋳造シリンダー２２３２およびマスター型２２３４が液体ポリマーを硬化するのに必要な放射線の波長を透過可能であるときに鋳造シリンダー２２３２およびマスター型２２３４を通り抜けて行われる。
【０１８６】
マスター型２２３４およびパターン形成されたポリマーマスク２２３６の積層体は、その後に鋳造シリンダー２２３２から取り外してもよい。鋳造シリンダーの取り外しは、多種多様な方法で行われてもよい。例示目的であり、限定する目的なく、鋳造部品２２３２は、破砕、溶解、空気抜け、または倒すことで取り外してもよい。例示目的であり、限定する目的なく、鋳造シリンダーはのこぎり、レーザ、湿式または乾式エッチング、もしくはその他の手段によって切断されてもよい。鋳造シリンダーを切断するとき、下にある層／マスクを傷つけないように注意する必要がある。鋳造シリンダーを切断するのにレーザを用いる場合は、鋳造シリンダーの内面に特別な層を被着してエッチ停止層として作用させてもよく、この層は鋳造シリンダー材料を切断するのに用いられる光を反射するようにされているべきである。切断は１つ以上の切断線を用いて、積層体から鋳造シリンダーをその後に剥がしやすくして行うことができる。一度鋳造シリンダーが切断されると、積層体からは機械的に剥がし取ることができる。例示目的であり、限定する目的なく、鋳造シリンダーはその中にあるマスター型およびポリマーマスクをエッチングで取り除かないエッチング薬剤を用いて化学的にエッチングして除去してもよい。鋳造シリンダーは他の手段によって除去されてもよく、このような除去の他の手段は本開示の範囲内である。いくつかの実施例では、鋳造シリンダー２２３２は本明細書のセクションＩＩの様々な態様に係る犠牲鋳造部品である。
【０１８７】
次に、ポリマーマスク２２３６はマスター型２２３４から、例えば剥がしとることで分離されてもよく、結果として厚さ１〜３ｍｍを有する自立ＰＤＭＳマスクを得る。
【０１８８】
本開示の態様は、自立ポリマーマスクを形成するための円柱状マスター型組立体２２３０を用いてもよいプロセス２３００を含む。上記開示の様々な態様を含むフローチャート図示プロセス２３００を図２３に示す。プロセス２３００の様々な態様は図２２Ａ〜２２Ｂの鋳型組立体２２３０を参照して記載される。まず、２３１０にて、マスター型２２３４がパターニングされる。マスター型はより小さなマスターマスクで連続的にインプリントすることでパターニングされてもよい。２３２０では、エラストマー性材料またはポリマーをマスター型２２３４に鋳着して材料／ポリマーを硬化することで、パターン形成されたポリマーマスクが形成される。２３３０では、マスター型２２３４およびパターン形成されたポリマーマスク２２３６の積層体を丸めて鋳造シリンダー２２３２に同軸に挿入する。２３４０では、パターン形成されたポリマーマスク２２３６の中にある空隙を液体ポリマーで充填する。２３４２では、液体ポリマーが硬化プロセス中に硬化され、これによってマスター型上のパターンを硬化ポリマーまでの空隙に沿って転写する。２３５０では、鋳造シリンダー２２３２およびマスター型２２３４を取り除き、自立ポリマーマスクを形成する。
【０１８９】
ＶＩ．鋳造部品を用いた多層マスクの形成
このセクションＶＩの開示の態様は、多段階で同軸鋳造部品を用いる、多層マスクを形成する方法および装置を含む。様々な他の方法および装置もまたこのセクションに含まれる。このセクションの態様にかかる多層マスクの形成は回転式マスク用の可撓性層を形成するのに用いることができ、それによって回転式マスクが余分な緩衝性または可撓性を有することを含む利点を与えることができる。このセクションの実施には、他にも様々な利点があってもよい。
【０１９０】
さらにこのセクションＶＩは、回転式マスクのパターン形成された可撓性層の形成を伴ってもよい任意のこのようなセクションを含むがそれに限定されない、本明細書の残りのセクションＩ〜Ｖの様々な態様に適用性を有し、容易に実施可能である。例示目的であり、限定する目的なく、このセクションＶＩの開示における様々な態様は、鋳造部品の表面をパターニングすることを伴う本明細書のセクションＩＶの実施例に容易に適用可能である。
【０１９１】
本開示の態様は、多層ポリマーマスクおよびその製造方法を含む。多層ポリマーマスクを製造する方法は２つの段階を伴っていてもよい。
【０１９２】
図２４Ａは、本開示のいくつかの実施例に係る多層ポリマーマスクを形成するための円柱状マスター型組立体の第１の段階の俯瞰図である。円柱状マスター型２４１０はシリンダーの内面に特徴／パターンが形成されている。次に、第１の鋳造シリンダー２４２０をマスター型２４１０に同軸に挿入して、鋳造シリンダー２４２０およびマスター型２４１０の間に円柱状領域を形成する。続いて、鋳造シリンダー２４２０とマスター型２４１０との間の円柱状領域を液体ポリマーで充填することで、硬化時にパターン形成されたポリマーマスク２４３０が得られる。その後、第１の鋳造シリンダー２４２０を取り外して、ポリマーマスク２４３０を円柱状マスター型２４１０の内側から剥がしとる。このようにして、自立ポリマーマスクを形成してもよい。いくつかの実施例では自立ポリマーマスク２４３０が、シリンダーの中に積層体が丸めいれられ、積層体の中の空隙を充填して円柱状マスク上に実質的にシームレスのパターンを生成する、本明細書のセクションＶの態様を用いて代替的に形成される。いくつかの実施例では、第１の鋳造シリンダー２４２０が犠牲部品であり、第１の鋳造シリンダーを外すことはそのセクションの態様にしたがって行われる実施例を含む、本明細書のセクションＩＩの様々な態様を用いて自立ポリマーマスク２４３０が形成される。いくつかの実施例では、円柱状マスターマスクは本明細書のセクションＩＶの様々な態様にしたがってシリンダーの内面をパターニングすることで形成される。
【０１９３】
図２４Ｂは、本開示のいくつかの実施例に係る多層ポリマーマスクを形成するための、第２の段階における円柱状マスター型組立体の俯瞰図を示す。ポリマーマスク２４３０は保護フィルム２４３２で被覆され、保護フィルムが鋳造シリンダー２４４０の内面にあたるように第２の鋳造シリンダー２４４０に挿入される。溶融シリカマスクシリンダー２４５０が第２の鋳造シリンダー２４４０および被膜ポリマーマスク２４３０に同様に同軸に挿入され、これによって溶融シリカマスクシリンダーとポリマーマスク２４３０の内径との間に円柱状領域を形成する。この空隙は次に液体ポリマーで充填されて、硬化時に緩衝層２４６０が形成される。その後、第２の鋳造シリンダー２４４０および保護フィルム２４３２を外す。結果として、多層ポリマーマスクが形成される。いくつかの実施例では、第２の鋳造シリンダー２４４０は本明細書のセクションＩＩの様々な態様にかかる犠牲鋳造部品でもあり、そうすることで、第２の段階と同様のプロセスを繰り返すことで適宜追加の層を形成可能とする。
【０１９４】
図２は、本開示の様々な態様に係るパターン形成されたポリマーマスクの形成に使用可能な組立体２００を図示する。いくつかの実施例では、本開示の態様は多層ポリマーマスクを形成するための上述の第１の段階に用いられてもよい。組立体２００は、マスター型２０４と、マスター型２０４に囲まれた第１の鋳造シリンダー２０２とを備える。第１の鋳造シリンダー２０２は図２４Ａの第１の鋳造シリンダー２４２０と対応していてもよい。第１の鋳造シリンダー２０２はまた、例えば図８Ａの犠牲鋳造部品８３０などの犠牲鋳造シリンダーと対応していてもよい。マスター型２０４および鋳造シリンダー２０２は、それぞれの軸２０６が合うように同軸に組立てられ、これによって円柱状マスクのポリマー層の形を明確化できる均一の厚さを有する円柱状領域２０８がマスター型２０４の周りに形成される。鋳造シリンダー２０２の外径は多層マスクの最終の溶融シリカマスクシリンダー２４５０の外径よりも大きい。ポリマー前駆体はマスター型２０４と鋳造シリンダー２０２との間の空間２０８に鋳ぐるみさせることができる。マスター型２０４および鋳造シリンダー２０２は、それらの軸を合わせる組立体装置（図式せず）を用いて決められた位置に保持することができ、例えば装置の開口または穴を通して液体ポリマーを組立体の円柱状領域２０８に注ぎ込むことを可能とする。ポリマー前駆体の鋳ぐるみは、例えば、組立体装置の上部から鋳型２０４とシリンダー２０２との間の空間に液状または半液状のポリマー前駆体材料を注ぎ込むことで行うことができる。ポリマー前駆体はモノマー、ポリマー、部分架橋ポリマー、または液状もしくは半液状の形態の任意の混合物であってもよい。ポリマー前駆体を硬化して円柱状マスクの内側ポリマー層を形成してもよい。ポリマー前駆体を硬化することは、ＵＶ照射または加熱することを伴ってもよい。硬化プロセスの間、マスター型２０４の内面のパターンをポリマーの外面に転写してもよい。
【０１９５】
上述の第１の段階では、マスター型２４１０の内面をパターニングすることを多種多様な技術を用いて行ってもよい。例えば、マスター型の内面は、上記の本明細書のセクションＩＩＩにて記載するように、より小さなマスターマスクで連続的にインプリントすることでパターニングすることができる。別の例として、シリンダー表面は、ナノインプリントリソグラフィ、ナノコンタクトプリンティング、フォトリソグラフィ等、任意の多種多様な周知の技術を用いてパターニングされてもよい。
【０１９６】
上述の第１の段階では、鋳造シリンダー２４２０を外してもよい。パターン形成されたポリマーマスクを同様にマスター型２４１０から剥がし取って、約１〜３ｍｍ厚さの自立ポリマーマスクを形成してもよい。なお、鋳造シリンダー２４２０およびポリマーマスク２４３０を外すことは、本開示に上述した様々な方法を含む、多種多様な方法で行うことができる。
【０１９７】
上述の第１の段階では、ポリマーマスク２４３０は保護層２４３２で被覆されていてもよい。一例では、保護層はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の膜であってもよい。保護層２４３２をポリマーマスク２４３０に被着してもよく、被膜ポリマーマスク２４３０はその後、保護フィルム２４３２が第２の鋳造シリンダー２４４０の内面にあたるように第２の鋳造シリンダー２４４０に同軸に挿入される。第２の鋳造シリンダー２４４０の内径は、上述の第１の段階にて用いられたマスター型２４１０の内径と同等である。第２の鋳造シリンダー２４４０は、図２２Ａおよび図２２Ｂの鋳造シリンダー２２３２に関連して記載される、またはセクションＩＩにて犠牲鋳造部品を参照して記載したように、容易に破砕可能な材料から形成された薄壁シリンダーであってもよい。いくつかの実施例では、保護フィルムは第２の鋳造シリンダー２４４０を個々の部分から作られることを可能とする。
【０１９８】
上述の第２の段階では、溶融シリカマスクシリンダー２４５０などの回転式マスク用の基板は、第２の鋳造シリンダー２４４０および被膜ポリマーマスク２４３０に同軸に挿入される。溶融シリカマスクシリンダー２４５０は、その外径がポリマーマスク２４３０の内径よりも小さい中空のシリンダーであってもよく、それによってマスクシリンダーの外面とポリマーマスク２４３０の内面との間に、均一の厚さを有する円柱状領域をマスクシリンダー２４５０の周りに形成する。
【０１９９】
上述の第２の段階では、ポリマーマスク２４３０と溶融シリカマスクシリンダー２４５０との間に形成された円柱状領域を液体ポリマーで充填して、硬化時にポリマーマスクの内面に緩衝層２４６０を形成してもよい。液体ポリマーは本開示に上記する様々な方法を含む多種多様な方法で円柱状領域の中へ挿入されてもよい。
【０２００】
上記の第２の段階では、第２の鋳造シリンダー２４４０を外してもよい。また、保護フィルム２４３２を、硬化緩衝層２４６０を有するポリマーマスク２４３０から分離してもよい。結果として、ポリマーマスク２４３０と緩衝層２４６０とを含む多層ポリマーマスクを形成することができる。鋳造シリンダーと保護フィルムの取り外しは、本開示の他の箇所で記載する様々な方法など、多種多様な方法で行われてもよい。
【０２０１】
本開示の態様は、多層ポリマーマスクを形成するために円柱状マスター型組立体２４００および２４０１を用いてもよいプロセス２５００を含む。フローチャート図示プロセス２５００を図２５に示し、上記開示の様々な態様を含んでいてもよい。プロセス２５００の様々な態様もまた、図２４Ａ〜２４Ｂを参照して記載される。２５１０では、方法２５００はマスター型の内面がパターンを含むようにマスター型／マスク２４１０をパターニングすることを含んでいてもよい。２５２０では、パターン形成されたマスター型２４１０と第１の鋳造シリンダー２４２０とを、鋳型およびシリンダーの軸が同一となるように同軸に組立てる。鋳造シリンダー２４２０はその外径がマスター型２４１０の内径よりも小さくて型とシリンダーとの間に空間が残るような中空シリンダーであってもよい。２５３０では、型２４１０と鋳造シリンダー２４２０との間の空間が液体ポリマー前駆体で充填され、結果として硬化時にパターン形成されるポリマーマスクを得る。２５４０では、第１の鋳造シリンダー２４２０を外してパターン形成されたポリマーマスク２４３０をマスター型２４１０から剥がし取ることで、自立ポリマーマスクを形成する。いくつかの実施例では、鋳造シリンダー２４２０は、マスターマスク２４１０が将来の使用のために保全可能であるように、本明細書のセクションＩＩの様々な態様に係る犠牲鋳造部品であってもよく、鋳造シリンダー２４２０は、鋳造シリンダー２４２０を外した後に、破砕、溶解、倒壊、または続けて硬化ポリマーがマスターマスク２４１０から２５４０にて外せる形で他の方法によって外される。２５５０では、ポリマーマスク２４３０は保護層またはフィルム２４３２で被覆される。２５６０では、被膜ポリマーマスク２４３０は第２の鋳造シリンダー２４４０に同軸に挿入される。２５７０では、溶融シリカマスクシリンダー２４５０が第２の鋳造シリンダー２４４０および被膜マスク２４３０に同軸に挿入される。溶融シリカマスクシリンダー２４５０は、外径がポリマーマスク２４３０の内径よりも小さく、そのことでシリンダーとマスクとの間に空間を残す中空シリンダーであってもよい。２５８０では、溶融シリカマスクシリンダー２４５０とポリマーマスク２４３０との間の空間に追加の液体ポリマー前駆体を充填して、硬化時に緩衝層２４６０を形成する。２５９０では、鋳造シリンダー２４４０および保護フィルムを外して多層ポリマーマスクを形成してもよい。いくつかの実施例では、鋳造シリンダー２４４０は犠牲鋳造部品であってもよい。
【０２０２】
本開示の様々な態様に係る多層マスクを形成することで、いくつかの利点を提供することができる。例えば、外層を形成するのに用いられる上述の第１の鋳造シリンダー２４２０などの鋳造シリンダーは、継ぎ目を有する分離可能な部品で作成されてもよく、これによって潜在的にプロセスを簡略化し、費用を抑えることができる。パターン形成されていない表面と接触する層を形成するのに用いられるポリマー、例えば、上述の外側層２４３０の内面と隣接する内側層を形成するために用いられるポリマー２４６０もまた、このような別々の部品を用いることで発生する継ぎ目を充填することができる。同様に、本開示のいくつかの実施例では、パターン形成された表面上に設けられた保護フィルムは、例えば上述の第２の鋳造シリンダー２４４０などの鋳造管が分離可能部品から作成可能であるようにし、保護フィルムは、フィルムで被覆されたパターン形成された特徴に分離可能部品の継ぎ目が転写されるのを防いでもよい。さらに、いくつかの実施例では、鋳造プロセスに用いられる型またはマスク、例えば、円柱状マスター型２４１０は、鋳造材料を外すのに壊される必要がないため、その後の使用に保全することができ、破壊プロセスによって鋳造材料が損傷されるのを防ぐことができる。
【０２０３】
当業者であれば、本開示の範囲を逸脱することなく本開示の様々な態様が他の様々な態様と組み合わせることができることを容易に理解することができるであろう。例示目的であり、限定する目的なく、当業者であれば上記セクションＩ〜ＶＩの開示の様々な態様が、本開示を実施するのにかかわる製造方法および回転式マスクに、多数の異なる順番で組合せ可能であることを容易に理解することができるであろう。
なお、本開示の様々な態様が可撓性層を主に２つ有する多層マスクを参照して説明されているが、本開示の態様は２つより多い数の可撓性層を有する多層マスクを形成する上でも容易に実施可能である。
【０２０４】
さらに、本開示の様々な態様は円柱状の形状を有する回転式マスクを参照して説明されているが、本開示の態様は、他の形状、例えば、円錐台形素子またはその他の軸対称の形状を有する回転式マスクにおいても容易に実施可能である。
【０２０５】
さらに、本開示の様々な態様は、シームレスまたは擬似シームレス特徴パターン相違所望表面、例えば、鋳造シリンダーの内外面、最終のマスキングシリンダー、層、またはその他の製造プロセスに用いられる素子を製造するために反転、入れ替え、再配列などしてもよい。
【０２０６】
より全般的に、上記が本発明の好ましい実施形態の完全な記載であるが、様々な代替、変形および等価物を用いることが可能であることを理解することが重要である。したがって、本発明の範囲は上記記載を参照して決定されるのではなく、代わりに、添付の特許請求の範囲とその等価物の範囲によって決定されるものである。ここに記載の任意の特徴は、好ましいか否かにかかわらず、ここに記載の他の任意の特徴と、好ましいか否かにかかわらず、組み合わせ可能である。
【０２０７】
続く請求項では、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」がオープンエンドの移行句、例えば「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」を含む請求項で用いられている場合、その不定詞は、他に特筆しない限りは、その冠詞に続く物が１つ以上の数であるように言及する。さらに、その後に同一の請求項表現を参照する「ｓａｉｄ」または「ｔｈｅ」の用語を使用することでその意味が代わることはなく、非単一の意味を単に再度示すのみである。添付の請求項は、表現「ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ」または「ｓｔｅｐ  ｆｏｒ」を用いて明白に限定が記載されない限りは、ミーンズプラスファンクションの限定またはステッププラスファンクションの限定を含むように理解されるものではない。
【図１Ａ】
0006278954.tif 000003
【図１Ｂ】
0006278954.tif 000004
【図１Ｃ】
0006278954.tif 000005
【図２】
0006278954.tif 000006
【図３】
0006278954.tif 000007
【図４Ａ】
0006278954.tif 000008
【図４Ｂ】
0006278954.tif 000009
【図４Ｃ】
0006278954.tif 000010
【図４Ｄ】
0006278954.tif 000011
【図５】
0006278954.tif 000012
【図６】
0006278954.tif 000013
【図７】
0006278954.tif 000014
【図８Ａ】
0006278954.tif 000015
【図８Ｂ】
0006278954.tif 000016
【図９】
0006278954.tif 000017
【図１０Ａ】
0006278954.tif 000018
【図１０Ｂ】
0006278954.tif 000019
【図１０Ｃ】
0006278954.tif 000020
【図１０Ｄ】
0006278954.tif 000021
【図１０Ｅ】
0006278954.tif 000022
【図１１】
0006278954.tif 000023
【図１２Ａ】
0006278954.tif 000024
【図１２Ｂ】
0006278954.tif 000025
【図１２Ｃ】
0006278954.tif 000026
【図１３Ａ】
0006278954.tif 000027
【図１３Ｂ】
0006278954.tif 000028
【図１３Ｃ】
0006278954.tif 000029
【図１３Ｄ】
0006278954.tif 000030
【図１３Ｅ】
0006278954.tif 000031
【図１４Ａ−１４Ｇ】
0006278954.tif 000032
【図１５Ａ】
0006278954.tif 000033
【図１５Ｂ】
0006278954.tif 000034
【図１５Ｃ】
0006278954.tif 000035
【図１６】
0006278954.tif 000036
【図１７Ａ】
0006278954.tif 000037
【図１７Ｂ】
0006278954.tif 000038
【図１７Ｃ】
0006278954.tif 000039
【図１７Ｄ】
0006278954.tif 000040
【図１７Ｅ】
0006278954.tif 000041
【図１７Ｆ】
0006278954.tif 000042
【図１７Ｇ】
0006278954.tif 000043
【図１８Ａ】
0006278954.tif 000044
【図１８Ｂ】
0006278954.tif 000045
【図１８Ｃ】
0006278954.tif 000046
【図１８Ｄ】
0006278954.tif 000047
【図１９Ａ】
0006278954.tif 000048
【図１９Ｂ−１】
0006278954.tif 000049
【図１９Ｂ−２】
0006278954.tif 000050
【図１９Ｃ】
0006278954.tif 000051
【図２０Ａ】
0006278954.tif 000052
【図２０Ｂ−１】
0006278954.tif 000053
【図２０Ｂ−２】
0006278954.tif 000054
【図２０Ｃ】
0006278954.tif 000055
【図２１】
0006278954.tif 000056
【図２２Ａ】
0006278954.tif 000057
【図２２Ｂ】
0006278954.tif 000058
【図２３】
0006278954.tif 000059
【図２４Ａ】
0006278954.tif 000060
【図２４Ｂ】
0006278954.tif 000061
【図２５】
0006278954.tif 000062