ナノインプリントの最新技術と装置・材料・応用
技術者・研究者向けの書籍紹介
発刊日 : 2008年6月 ISBN4-902410-15-0 C3054
体 裁 : B5判・330頁
刊行のねらい
金型をプレスすることで，10nm以下の微細構造が簡単に転写できるナノインプリント技術は，卓越した解像度と生産性を備えもち，マイクロ・ナノテクを具現化する技術として期待されています。この技術の魅力は，誰でも容易にナノ構造が手中にできる手軽さからはじまり，低コストでの高い生産性が確保でき，さらには三次元加工などの高機能化にも対応しているところにあります。
この５年間で，ナノインプリント技術は大きな期待とともにすばらしい発展を続け，ナノ光学，記憶メディア，マイクロマシン，バイオ，環境，半導体ULSIなど，多様な分野への応用が進められ，一部では実用化に近い段階にきています。 一方では，テクノロジーが先行してサイエンスが疎かとなり，プロセス・材料の最適化や，限界へのブレークスルーに対応する基盤技術への対応や，ナノインプリントの特徴を最大限に生かせる商品開発の必要性など，産業化に向けた課題も明確になりつつあります。
本書は，最近の急速な技術発展を背景に，約２年前に刊行されて好評を頂いた『ナノインプリントの基礎と技術開発・応用展開-ナノインプリントの基盤技術と最新の技術展開』をベースに，科学的基礎から産業応用，世界的な研究開発動向にいたるナノインプリント技術全般について，国内外の第一線でご活躍の先生方の最新の研究開発成果をまとめたものです。国内トップランナーの先生方から，基礎から応用，材料・装置技術に至るナノインプリント技術に関する詳しい解説に加え，関連特許の分析，海外からの寄稿(リバーサル・ナノインプリント，ロールツーロール・インプリント，NaPaプロジェクト)を含め，実用重視の構成となっております。
貴重な原稿をご寄稿頂いた国内外の先生方，技術者のみなさまに深く御礼申しあげるとともに，本書がナノインプリント技術の実用化をお考えの第一線でご活躍のエンジニア，研究者の皆様に，前刊と併せてナノインプリント技術のバイブルとして，末永く使われることを期待いたします。
2008年 6 月 平井義彦
はじめに
序章 ナノインプリント技術の最新動向と展望
１ はじめに 平井義彦
２ ナノインプリントリソグラフィの成立条件
３ ＵＬＳＩプロセスへの応用
3.1 モールドの作製と検査
3.2 モールドへのレジスト流入
3.3 ＵＶレジストへの要求
3.4 スループット
3.5 残膜制御
3.6 アライメント
3.7 離型
3.8 ＬＥＲ（ラインエッジラフィネス）
４ おわりに
＜基礎技術編＞
第１章 ナノインプリント技術の基礎
１ 概要と要素技術 平井義彦
1.1 はじめに
1.2 ナノインプリント法の種類と成立要件
1.2.1 ナノインプリント法の種類（方式と方法）
1.2.2 ナノインプリント法の成立要件と要素技術
２ 熱ナノインプリントの最新技術と特徴 平井義彦
2.1 熱ナノインプリントの概要
2.2 ナノインプリントの特徴
2.2.1 転写性
2.2.2 樹脂材料の多様選択性
2.2.3 モールド材料の多様性
2.2.4 多様な構造への対応
2.3 熱ナノインプリントの課題
2.4 ナノインプリントの動向と今後の指針
３ 光ナノインプリントの最新技術と特徴 廣島 洋
3.1 はじめに
3.2 光ナノインプリントの特徴
3.3 大きな寸法のインプリント
3.4 光硬化樹脂
3.5 セルフクリーニング
3.6 液中アライメント
3.7 ロバスト法
第２章 熱ナノインプリント技術
１ 成型メカニズム 平井義彦
1.1 熱ナノインプリントのプロセス
1.2 高分子樹脂の機械的特性
1.2.1 レオロジー特性とプロセス基本条件
1.2.2 樹脂の成型性とレオロジー特性
1.3 パターン形状依存性（静的メカニズム）
1.3.1 樹脂の変形解析
1.3.2 アスペクト比依存性
1.3.3 初期膜厚依存性
1.3.4 熱ナノインプリントの解像性
1.3.5 プロセスシーケンス
1.4 パターン形状依存性（動的メカニズム）
1.4.1 モールドのプレス速度依存性
1.4.2 樹脂の時間変形（過度応答）
1.5 おわりに
２ 装置技術 楠浦崇央
2.1 はじめに
2.2 熱式ナノインプリント装置の特徴
2.2.1 装置に求められる特性
2.2.2 精度 ― ナノデバイス実現に向けて
2.2.3 スループット ― 向上への取り組み
2.2.4 高温での成型 ― 多様な成形素材への対応
2.2.5 ユーザビリティー ― 技術に対する全体像と装置
2.3 おわりに ― 研究開発から量産へ
第３章 光ナノインプリント技術
１ プロセス・装置技術 廣島 洋
1.1 はじめに
1.2 多層レジストプロセス
1.2.1 ２層レジストプロセス
1.2.2 ３層レジストプロセス
1.2.3 リバースプロセス
1.3 装置技術
1.3.1 インプリント装置と残膜均一化
1.3.2 新方式の光ナノインプリントステッパー
1.3.3 ＳＯＦＴステージの特徴
1.3.4 ステップアンドリピートプロセス
２ 硬化メカニズム、レジスト 坂井信支、平澤玉乃
2.1 はじめに
2.2 ＵＶ-ＮＩＬ用樹脂の要求特性と種類
2.3 ラジカル重合型樹脂
2.4 カチオン重合型樹脂
2.5 エン-チオール型樹脂
2.6 おわりに
第４章 室温ナノインプリント技術
１ はじめに 中松健一郎、松井真二
２ 室温ナノインプリントの技術応用
2.1 室温ナノインプリント
2.2 ＨＳＱ転写パターンを用いたＳｉ高アスペクト比ピラーの作製
2.3 有機ＳＯＧを用いたマイクロレンズアレイの作製
2.4 有機ＳＯＧナノインプリントパターンへの紫外線照射効果
３ おわりに
第５章 ロールナノインプリント
１-Ａ Continuous roll-to-roll nanoimprinting of polymers Tapio Makela，Jouni Ahopelto
1.1 Introduction
1.2 Roll-to-roll imprint device
1.3 Roll-to-roll nanoimprinting of inherently conductive polyaniline (PANI)
1.4 Roll-to-roll nanoimprinting of cellulose acetate film
1.5 Summary
１-Ｂ ポリマーの連続式ロールツーロールナノインプリント技術 平井義彦
（Continuous roll-to-roll nanoimprinting of polymers 要旨）
1.1 はじめに
1.2 ロールツーロールインプリント装置
1.3 伝導性ポリアニリンへのロールツーロールナノインプリント
1.4 セルロースアセテートへのロールツーロールナノインプリント
1.5 まとめ
２ ＵＶロール装置 後藤博史
2.1 はじめに
2.2 ナノインプリント技術
2.3 ロールツーロール式ＵＶナノインプリント
2.3.1 プロセス装置
2.3.2 プロセスパラメータ
2.3.3 モールドの種類とパターン転写結果
2.4 おわりに
３ ロールto平板ナノインプリント 松井真二
3.1 はじめに
3.2 ロールto平板ナノインプリント装置
3.3 光感光性ドライフィルムを用いたロールナノインプリント
3.4 おわりに
第６章 シミュレーション、評価
１ シミュレーション技術 平井義彦
1.1 はじめに
1.2 熱ナノインプリントのシミュレーション技術
1.2.1 ゴム弾性モデルによる樹脂の変形の定常解析
1.2.2 粘弾性モデルによる樹脂変形の過渡解析
1.2.3 粘弾性モデルによる大面積解析
1.2.4 粘性流体モデルによる樹脂の流動解析
1.2.5 流体モデルによる大面積解析
1.2.6 分子動力学法による樹脂分子の流動解析
1.2.7 熱ナノインプリントのシミュレーション技術?まとめ
1.3 光ナノインプリントのシミュレーション技術
1.3.1 光ナノインプリントのプロセス物理
1.3.2 時間領域差分法による光強度分布の解析
1.4 今後の課題
２ Mems ONEナノインプリントシミュレーター 大西有希
2. 熱ナノインプリント解析
2.1.1 概要
2.1.2 材料モデル
2.1.3 樹脂物性値同定
2.1.4 検証計算
2.2 光ナノインプリント解析
2.2.1 概要
2.2.2 解析例
３ 評価装置 小瀧健一
3.1 はじめに
3.2 ＮＩＬにおけるマクロ欠陥とは
3.3 マクロ手法によるパターン評価装置
3.4 モールドの表面状態の確認
3.5 おわりに
＜応用編＞
第７章 リバーサルインプリント法とその他のプロセス
１ 基本プロセス 平井義彦
1.1 はじめに
1.2 リバーサルインプリント法
1.3 リバーサルインプリント法による積層化マイクロ構造の作製
1.4 リバーサルインプリント法におけるモールド処理
1.5 リバーサルインプリント法による積層化ナノ構造の作製
２-Ａ Three Dimension Ultra Violet Reverse Nano Imprint Lithography
Nikos Kehagias，Clivia M.Sotomayor Torres
Abstract
2.1 Introduction
2.2 Working principle
2.3 Process optimization
2.4 Summary
２-Ｂ 三次元ＵＶリバーサルナノインプリントリソグラフィ 平井義彦
（Three Dimension Ultra Violet Reverse Nano Imprint Lithography要旨）
2.1 はじめに
2.2 原理
2.3 プロセス最適化
３ ガラスリバーサルインプリント 沖仲元毅
3.1 はじめに
3.2 ガラス前駆体
3.3 プロセスフロー
3.4 リバーサルインプリント条件とパターニング例
3.5 ガラスリバーサルインプリントの応用
3.6 おわりに
４ ナノキャスティング法 平井義彦
4.1 はじめに
4.2 ナノキャスティング法とその特徴
4.3 ナノキャスティング法によるナノ成型
4.3.1 多様な材料の成型
4.3.2 大面積一括成型
4.3.3 ナノ構造の成型
4.3.4 高アスペクト比マイクロ・ナノ構造の成型
4.3.5 ナノ構造の複製
4.4 おわりに
５ ハイブリッドナノインプリント法 平井義彦
5.1 はじめに
5.2 ハイブリッドナノインプリント法によるマイクロ・ナノ同時形成
5.3 ２回電鋳による反転構造の作製
5.4 二層レジストプロセスによる成型
第８章 ガラス成型
１ ガラス材料のナノインプリント加工 平井義彦
1.1 はじめに
1.2 ガラス材料の材料的性質
1.2.1 ガラス材料の粘弾性とインプリント条件
1.2.2 ガラス材料と樹脂材料の機械的特性の相違とインプリント条件
1.3 ガラス材料の直接ナノインプリント
1.4 ガラスの直接成型の応用
２ ガラス成型の応用 西井準治
2.1 はじめに
2.2 光学素子に関わる基礎研究と実用化
2.3 サブ波長光学素子の生産に必要なインプリント技術
2.3.1 構造性複屈折波長板
2.3.2 反射防止構造
2.4 今後の展開
３ 有機?無機ハイブリッドガラス材料と微細パターニング 沖仲元毅
3.1 はじめに
3.2 Glasiaと両面ＵＶ照射援用低温熱ナノインプリント法
3.3 パターン転写例
3.4 ガラス特性
3.5 応用例
3.6 おわりに
４ 成形装置 鎌野利尚
4.1 ガラス成形装置の概要
4.2 装置構成の概要
4.3 特長
4.3.1 加熱方法
4.3.2 冷却方法
4.3.3 金型の位置制御、プレス力制御
4.3.4 装置構造
4.3.5 成形雰囲気制御
4.4 成形事例
4.4.1 微細Ｌ＆Ｓ
4.4.2 マイクロレンズアレイ
第９章 ナノインプリント技術の応用展開
１ バイオデバイスへの応用 宮内昭浩，桑原孝介
1.1 はじめに
1.2 高アスペクト比構造の形成
1.3 バイオデバイスへの応用
1.4 おわりに
２ 記録媒体への応用 鎌田芳幸
2.1 はじめに
2.2 パターンドメディア
2.3 ナノインプリント法
2.4 ガイド形状の最適化
2.5 おわりに
３ ナノ光学要素への応用 森川雅弘
3.1 はじめに
3.2 広帯域1/4波長板
3.3 おわりに
４ マイクロTAS，バイオ応用 水野 潤
4.1 はじめに
4.2 PMMAマイクロ流路チップの作製
4.2.1 金型（モールド）の作製
4.2.2 ホットエンボス加工
4.2.3 直接接合
4.3 低温直接接合技術
4.4 COP（シクロオレフィンポリマー）マイクロ流路チップ
4.4.1 ホットエンボス加工
4.4.2 電極作製
4.4.3 低温直接接合
4.4.4 電極動作試験
4.4.5 評価結果
4.5 おわりに
５ ＮＥＭＳ分野への応用 水野 潤
5.1 はじめに
5.2 ＵＶインプリントプロセス
5.2.1 ＵＶ硬化樹脂、石英モールド
5.2.2 ＵＶインプリント装置
5.3 転写結果
5.3.1 大気圧下と減圧下における転写結果の比較
5.3.2 初期膜厚さを考慮した金属ナノパターンの作製工程と実験結果
5.4 おわりに
６ レンズへの応用 有村聡一郎
6.1 半導体素子上の光学素子
6.2 金型の設計と作製
6.3 室温ナノインプリントによるレンズ作製
6.4 おわりに
７ 金属、半導体へのインプリントとポーラス構造体形成への応用 益田秀樹，西尾和之
7.1 はじめに
7.2 Alへのナノインプリントと規則ポーラス構造の形成
7.3 半導体へのナノインプリントとポーラス構造の形成
7.4 おわりに
＜材料・装置編＞
第１０章 ナノインプリントの材料技術
１ 熱ナノインプリント用樹脂の基礎物性 伊藤浩志
1.1 高分子材料
1.2 粘弾性の基礎とレオロジー
1.3 レオロジー測定方法
1.4 粘弾性材料の物理特性と温度?時間換算則
1.5 微細転写を実現する材料設計
２ 光インプリント用樹脂の基礎物性 白井正充
2.1 はじめに
2.2 光硬化樹脂
2.3 光重合開始剤
2.3.1 光ラジカル重合開始剤
2.3.2 光カチオン重合開始剤
2.4 インプリント用紫外線硬化樹脂の特徴
2.4.1 ラジカル重合型樹脂
2.4.2 カチオン重合型樹脂
2.5 おわりに
３ 熱ナノインプリント用樹脂の開発 佐藤智彦
3.1 はじめに
3.2 熱ナノインプリントに適した樹脂材料とは
3.3 弊社材料の特徴について
3.4 おわりに
４ 熱・光併用ナノインプリント用樹脂の開発 小野禎之
4.1 はじめに
4.2 熱・光連続プロセスによるナノインプリント
4.3 熱・光非連続プロセスによるナノインプリント
５ 光ナノインプリント用フッ素系材料 川口泰秀
5.1 はじめに
5.2 ナノインプリント用含フッ素離型剤（MRAF）
5.3 光ナノインプリント用フッ素樹脂モールド（F-template）
5.4 光ナノインプリント用含フッ素感光性樹脂（NIFシリーズ）
5.5 含フッ素感光性樹脂NIFシリーズによる光ナノインプリント用モールド
5.6 おわりに
第１１章 ナノインプリント用モールド技術
１ シリコンモールド、ＳｉＣモールド 出口公吉
1.1 はじめに
1.2 シリコンモールド
1.3 ＳｉＣモールド
1.4 おわりに
２ ＵＶモールド 流川 治
2.1 はじめに
2.2 ＵＶナノインプリント用石英モールド
2.3 Wire Grid 偏光板用石英モールド
2.4 半導体用モールド
2.5 おわりに
３ 各種三次元モールドの作製と応用 谷口 淳
3.1 三次元モールドとは
3.2 三次元モールドの作製方法
3.3 機械加工法による三次元モールドの作製
3.4 電子ビームリソグラフィによる三次元モールドの作製
４ 自己形成ナノモールド 益田秀樹，柳下 崇
4.1 はじめに
4.2 Ａｌの陽極酸化にもとづく規則ポーラス構造形成
4.3 陽極酸化ポーラスアルミナにもとづくモールド作製とナノインプリントへの応用
4.4 おわりに
５ Ｎｉ電鋳モールド 楠浦崇央
5.1 はじめに
5.2 型に求められる特性
5.3 型の製作技術 ― 微細加工と電鋳
5.3.1 半導体リソグラフィー技術
5.3.2 電鋳技術
5.3.3 Ｎｉ電鋳による型製作
5.4 型の大面積化 ― ナノインプリント実用化の鍵
5.5 型の耐久性
5.6 おわりに ―ナノインプリント技術 ~「成型加工技術」と「ナノテク」の融合
６ 離型 平井義彦
6.1 はじめに
6.2 シランカップリング剤による単分子フッ素樹脂膜のコーティング
6.3 耐久性の評価
6.4 モールド表面状態と剥離力（離型力）の評価
第1２章 最新ナノインプリント装置・機器
１ ＵＶ式ナノインプリント用装置 百瀬佳宏
1.1 はじめに
1.2 ＵＶ式ナノインプリントの特徴
1.3 ＵＶ式ナノインプリントプロセス
1.4 インプリント方式
1.5 テンプレート
1.6 アプリケーション
２ 全自動ホットエンボス装置 黒瀧宏和
2.1 はじめに
2.2 装置概要
2.3 対応プロセス
2.4 パターンドメディアインプリンター「EVG750PMI」
2.5 おわりに
３ シートナノインプリント技術による熱ナノインプリントの生産性向上 宮内昭浩
3.1 はじめに
3.2 シートナノインプリントの原理
3.3 装置と転写例
3.4 おわりに
４ ナノインプリントプロセス装置と大面積化 後藤博史
4.1 はじめに
4.2 ナノインプリントプロセス
4.2.1 熱ナノインプリント
4.2.2 光ナノインプリント
4.2.3 ナノインプリントの特徴と応用分野
4.3 ナノインプリントプロセス装置
4.3.1 各種方式と特徴（一括プレス式、ステップ＆リピート式、ローラ式）
4.3.2 大面積化、高スループット化の取り組み
4.4 大面積化、高スループット化を目指した装置の開発とパターン転写事例
4.4.1 プレス式装置（熱・ＵＶ兼用ナノインプリント装置）
4.4.2 ローラ式装置（ＵＶ式ロールツーロールナノインプリント装置）
５ 熱・光・室温対応ナノインプリント装置 利根克彦
5.1 はじめに
5.2 ２インチ対応ナノインプリント装置ＮＭ-0401
5.3 ４~１２インチ対応ナノインプリント装置
5.4 １インチ対応ナノインプリント装置NM-0801HB
5.5 ローラ型ナノインプリント装置ＮＭ-0606Ｒ
5.6 おわりに
６ レジスト材料開発用インプリント装置 関口 淳
6.1 はじめに
6.2 樹脂材料開発用装置と実験装置
７ 高速熱式ナノインプリント装置 楠浦崇央
7.1 はじめに
7.2 SCIVAXの高速熱式ナノインプリント装置
7.2.1 装置に求められる特性
7.2.2 高精度プロセスを実現 -ウエハー加工に対応
7.2.3 スループット「ウエハー/1分」へ -ＶＸシリーズ
7.2.4 樹脂からガラスまで -Ｘシリーズ
7.3 ユーザビリティー -技術に対する全体像を提供する
7.4 おわりに -研究開発から量産へ
８ 大面積熱式ナノインプリント装置 古田知伸
8.1 はじめに
8.2 小~中面積超微細パターン対応装置
8.3 大面積高スループット対応装置
8.4 開発コンサルティングサービス
8.5 おわりに
＜内外動向・特許編＞
第１３章 ナノインプリントの国内外最新情報
１-Ａ Emerging nanopatterning methods in Europe: The NaPa project Jouni Ahopelto
1.1 Introduction
1.2 Nanoimprinting lithography
1.3 Modelling and simulations of nanoimprinting
1.4 Materials and tools
1.5 Soft lithography and self-assembly
1.6 MEMS based Nanopatterning
1.7 NaPa Library of Processes
1.8 Education and Training
1.9 Conclusions
１-Ｂ ヨーロッパにおける最先端ナノパターニング技術の開発：NaPaプロジェクト 平井義彦
（Emerging nanopatterning methods in Europe: The NaPa project 要旨）
1.1 はじめに
1.2 ナノインプリントリソグラフィ
1.3 ナノインプリントのモデル化とシミュレーション技術
1.4 材料技術と装置技術
1.5 ソフトリソグラフィとセルフアセンブリ
1.6 マイクロマシン技術によるナノパターニング
1.7 NaPaのライブラリープロセス
1.8 教育と実習
1.9 おわりに
２ 日本、アジアの開発動向 松井真二
2.1 はじめに
2.2 日本のナノインプリント技術開発状況
2.3 韓国のナノインプリント技術開発状況
2.4 台湾のナノインプリント技術開発状況
2.5 おわりに
第１４章 ナノインプリントの特許分析
１ 主要インプリント特許 戸所義博
２ 熱ナノインプリント特許
３ 光ナノインプリント特許
４ ソフトリソグラフィ特許
５ 日本における先駆的特許
６ 大学発ベンチャーの創出とナノインプリント技術の応用展開
７ 日米欧地域別出願動向
