【技術書籍】ナノインプリント技術の基礎と応用最前線

～理論・シミュレーション・プロセス最適化と材料・装置・応用開発の進展～

ナノインプリント技術は、1995年にStephen Y. Chou教授が従来のリソグラフィーを超える革新的な機械的パターニングとして開発され、当時10nmの超高解像度を達成しました。2025年に30周年を迎えるこの技術は、0.3nm解像度や大面積パターニングを実現し、半導体、AR/VR、バイオセンサー、光通信など先端産業を牽引しています。特に最近では、高屈折率材料のナノ加工による光導波路（傾斜型回折格子）の検討がAR/VRデバイス向けに進展しています。また高密度メモリ向けでは精密な位置合わせと欠陥ゼロという高いハードルを克服しつつあり、その実用化に向けた取り組みが加速しています。

本書では、大阪公立大学、平井義彦教授監修の元、第一線の研究者・専門家からの寄稿により、基礎原理から材料・プロセスの最適化に向けた高度なシミュレーション・材料計測技術、各種デバイス応用、成形材料・モールド・装置などの産業応用技術までを網羅しました。ナノインプリントに関連した技術開発や、ナノインプリントによる新製品創出、量産化に向けた課題解決の手がかりとしても活用可能な一冊です。

Stephen Y. Chou 　Princeton University　　 山田 逸成   　摂南大学
岸本 隆正 　　(株)野村総合研究所 　　　　  　前田 有希　 (株)パリティ・イノベーションズ　
平井 義彦　 　大阪公立大学 　　　　　　　　  小松 裕司 　コネクテックジャパン(株)
鈴木 健太 　　(国研)産業技術総合研究所 　　  見山 克己 　北海道科学大学
安田 雅昭 　　大阪公立大学 　　　　　　　　　遠藤 達郎　 大阪公立大学
多田 和広 　　富山高等専門学校 　　　　　　　宮内 昭浩 　東京科学大学
大西 有希 　　東京工業大学 　　　　　M. Messerschmidt micro resist technology GmbH
伊藤 伸太郎 　名古屋大学 　　　　　　M. Lohse micro resist technology GmbH
松井 真二 　　兵庫県立大学 　　　　　A. Schleunitz micro resist technology GmbH
谷口 淳 　　　東京理科大学 　　　　　G. Grützner micro resist technology GmbH
上平 員丈 　　神奈川工科大学 　　　　　　　　坂本 昌 　　　信越化学工業(株)
山内 一美 　　NTTアドバンステクノロジ(株) 　小久保 光典 　芝浦機械(株)
Carlos Pina-Hernandez HighRI Optics Inc. 　　伊藤 俊樹 　キヤノン(株)
山田 快斗 　　HighRI Optics Inc. 　　　　　　　大井 秀雄 (株)　協同インターナショナル

宗近 恵子 　　HighRI Optics Inc.
村井 俊介 　　大阪公立大学
穂苅 遼平 　　(国研)産業技術総合研究所
桑野 玄気 　　(国研)産業技術総合研究所
栗原 一真 　　(国研)産業技術総合研究所

はじめに

Preface

半導体産業におけるナノインプリントへの期待
　はじめに
1.　AI/知能化社会をリードする半導体
　1.1　超高速処理AIデバイスにより知能化
　1.2　知能化と電化が進む自動車が半導体の第三の柱に
2.　超高速・大容量通信を可能にする光融合型3次元ハイブリッドデバイス技術の発展
　2.1　メモリへのナノインプリント実用化
　2.2　高速ネットワークに求められる光融合デバイスとナノインプリント
　2.3　自動車の自動運転を可能にするADASセンサーへの応用
　2.4　ミリ波，ビヨンド5G向け高速通信用アンテナ
　2.5　ヘテロジニアスインテグレーションがひらく，新たな世界
　おわりに

本書出版にあたって

第1編　ナノインプリント技術の基礎
第1章　ナノインプリント技術の歴史・研究～実用化のこれまで
　はじめに
1.　ナノインプリントの起源
　1.1　インプリントとは
　1.2　ナノインプリントの誕生と発展経緯
　　1.2.1　ナノインプリントの誕生
2.　ナノインプリントの進展
3.　ナノインプリントの成立要件
4.　産業応用へのあゆみ

第2章　熱・光（UV）ナノインプリント技術
第1節　熱およびダイレクトナノインプリントのメカニズムとプロセス

第2節　光（UV）ナノインプリントのメカニズムとプロセス

第3節　混合凝縮性ガス導入による低欠陥・高精度ナノインプリント技術

第3章　ナノインプリントにおける分子挙動・シミュレーション・測定法
第1節　分子動力学法によるナノインプリント成形，離型の分子挙動解析

第2節　ナノインプリントによる原子ステップ解像の分子動力学解析

第3節　分子動力学法によるガラス材料のナノインプリント成型とその限界解像度

第4節　UVナノインプリントにおける樹脂の光硬化特性のシミュレーション解析

第5節　レジンのUV収縮・熱変形・荷重変形による転写誤差シミュレーションのための物性測定

第6節　紫外線硬化性樹脂のナノレオロジー測定法

第4章　室温ナノインプリント技術
　はじめに
1.　PDMSソフトモールドを用いた室温ナノインプリント
　1.1　PDMSモールドの特性と作製
　1.2　HSQ転写パターン
　1.3　HSQ転写パターンのアニール特性
2.　室温ナノインプリントの応用展開

第5章　モールド技術
　はじめに
1.　原版モールドの作製
　1.1　半導体微細加工技術によるモールド作製
　1.2　ロールtoロール用モールド作製
　　1.2.1　薄膜ホイルのロールへの巻き付け
　　1.2.2　ロール基材面の直接加工
　　1.2.3　ロール基材のビーム加工
2.　レプリカモールドの必要性とその作製
　2.1　Ni電鋳によるレプリカ作製
　2.2　シリカ系材料によるレプリカ作製
　2.3　ソフトモールドによるレプリカ作製
　2.4　キャスティングによる樹脂材料を用いたレプリカ作製
　2.5　水溶性樹脂によるレプリカ作製
3.　曲面モールドの作製と転写
　3.1　電子線リソグラフィによる曲面形状モールドの作製
　3.2　曲面形状モールドによる微細構造形成
　まとめ

第6章　離型技術
第1節　離型技術のメカニズムと離型性の向上

第2節　レプリカモールドの離型性の寿命予測

第7章　ディープラーニングを活用したナノインプリントプロセス・材料の最適化支援
　はじめに
1.　グリセリン添加ポリビニルアルコール（PVA）の低温ダイレクト・ナノインプリント
2.　ディープラーニングによるナノインプリント結果の予測
　2.1　グリセリン添加によるPVAの成形性
　2.2　ディープラーニングによる学習とその結果の検証
3.　シミュレーション予測とのハイブリッド化による予測範囲の拡張
　3.1　シミュレーションによる学習範囲の拡張
4.　プロセス・材料の設計支援とその検証
　おわりに

第2編　ナノインプリント技術の応用
第1章　AR/VR/MRデバイスへの応用
第1節　AR/MR/VRデバイスに用いられる光学系技術

第2節　XRデバイスにおける光学樹脂への要求特性と高屈折率NI樹脂

第3節　ナノインプリントリソグラフィ適合超高屈折率樹脂

第4節　国際学会に見るナノインプリントによるAR/VR用グラスの研究開発状況

第2章　光学・半導体・電子部材とその他の最新の応用展開
第1節　ナノアンテナへの応用

第2節　ホットエンボス加工を基盤としたワイヤーグリッド偏光シートの開発

第3節　ソフトインプリントリソグラフィー技術を利用した赤外用ワイヤグリッド偏光子の製作

第4節　空中映像用光学素子への応用

第5節　ナノ金属積層構造の作製とプラズモンメモリ・フレキシブルインタポーザへの応用

第6節　半導体チップ実装における微細配線・バンプ形成への応用

第7節　有機基板超微細配線形成への応用

第8節　ポリマー製フォトニック結晶のDNAセンシングデバイスへの応用

第9節　バイオミメティクスと表面構造設計

第3章　ナノインプリントの産業応用を促進する材料・モールド・装置の開発動向
第1節　Commercial NIL resists for Thermal and UV Nanoimprint Lithography

第2節　UV硬化型液状シリコーンゴム材料とソフトモールド応用

第3節　ナノインプリントプロセス・装置の開発とその応用例 ウェーハレベルレンズ，LEDの高輝度化，大面積ワイヤグリッド偏光板

第4節　半導体製造用ナノインプリントリソグラフィ技術の最新開発状況

第5節　ナノインプリント技術による製品開発の進め方

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