JP2009214502A

JP2009214502A - インプリント方法及びモールド

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Publication number: JP2009214502A
Application number: JP2008063168A
Authority: JP
Inventors: Koji Deguchi; 浩司出口; Kaori Tanaka; かをり田中
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2028-03-12
Also published as: JP5107105B2; CN101533219B; CN101533219A

Abstract

【課題】ＬＡＤＩ法の問題点を解決し、より実用性の高いインプリント方法を提供することを目的とする。
【解決手段】凹凸面を有するモールドの前記凹凸面と、被転写体の被転写面とを当接させた状態で、電磁波を照射して前記被転写面を軟化させ、前記凹凸面の凹凸形状を前記被転写面に転写するインプリント方法であって、前記凹凸面に、前記電磁波を吸収して発熱する発熱層を形成する発熱層形成工程と、少なくとも一方が前記電磁波を透過する材料から構成されている前記モールド又は前記被転写体を介して前記発熱層に前記電磁波を照射し、前記発熱層を発熱させて前記被転写面を軟化させる軟化工程と、を有することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、微細な凹凸面を有するモールドに電磁波を照射し、微細な凹凸形状を被転写体に転写するインプリント方法、及び、インプリント方法において使用されるモールドに関する。

近年、ナノオーダーの加工技術を用いて加工された微細構造を有するデバイスの研究開発が盛んに行われている。中でも、ナノインプリント技術は、ナノサイズのパターンを有するモールドを被転写体である基板にプレスすることによって、モールドのパターンを基板上に転写する方法である。この方法は生産性が高く、コストも低く済む。

ナノインプリントの方法は熱ナノインプリント法、光ナノインプリント法が主流であるが、より高解像度、高速処理を目指した方法として、レーザー光を用いたナノインプリント（ＬＡＤＩ）法が提案されている。ＬＡＤＩ法は、溶融水晶に所定のパターンを形成したモールドをシリコン基板に接触させて加圧し、その状態を維持してＸｅＣｌエキシマレーザパルスを照射する。その際、シリコン基板の表面に溶融及び液化を引き起こし、その結果所定のパターンがシリコン基板にインプリントされるというものである。更に、シリコン基板表面に半導体材料、金属または合金、ポリマー、セラミックを形成することも可能であることが示唆されている（例えば、非特許文献１、特許文献１参照）。
ＳｔｅｐｈａｎＹ．Ｃｈｏｕｅｔ．ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，Ｖｏｌ．６７，Ｉｓｓｕｅ２１，ｐｐ．３１１４−３１１６（１９９５）特表２００５−５２１２４３号公報

しかしながら、従来から提案されているＬＡＤＩ法には以下のような問題があった。第１に、照射される所定の波長のレーザー光を透過する材料から構成されている基板を用いた場合、レーザー光のほとんどが基板を透過し、基板表面が溶融もしくは液化するのに必要な熱が発生しないため、インプリントが実現できない。すなわち、照射されるレーザー光を透過する材料から構成されている基板を用いることができないという問題があった。

なお、上述のように、特許文献１等には、基板表面に半導体材料、金属または合金、ポリマー、セラミックを形成することも可能であることが示唆されているが、基板表面にこのような材料を設ける目的や、上記第１の問題に対する具体的な解決方法は示されていない。更に、基板表面に設けた材料は基本的には除去する必要があり、その分の工程が増えるため、製造コストの上昇に繋がるという点で好ましくない。

第２に、照射される所定の波長のレーザー光を透過しない材料から構成されているモールドを用いた場合、レーザー光がモールドに吸収されてしまい、基板表面を溶融及び液化することができないという問題があった。すなわち、照射されるレーザー光を透過する材料から構成されているモールドしか用いることができないという問題があった。

その他にも、エキシマレーザーはガスレーザーであることから、長時間使用の安定性の問題やメンテナンスが必要であること、レーザー光の入射方向が、照射される所定の波長のレーザー光を透過する材料から構成されているモールド側からに限定されているため、装置設計の自由度が低い等の問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、ＬＡＤＩ法の問題点を解決し、より実用性の高いインプリント方法を提供することを目的とする。又、より実用性の高いインプリント方法を実現するためのモールドを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明は、凹凸面を有するモールドの前記凹凸面と、被転写体の被転写面とを当接させた状態で、電磁波を照射して前記被転写面を軟化させ、前記凹凸面の凹凸形状を前記被転写面に転写するインプリント方法であって、前記凹凸面に、前記電磁波を吸収して発熱する発熱層を形成する発熱層形成工程と、少なくとも一方が前記電磁波を透過する材料から構成されている前記モールド又は前記被転写体を介して前記発熱層に前記電磁波を照射し、前記発熱層を発熱させて前記被転写面を軟化させる軟化工程と、を有することを特徴とする。

第２の発明は、２つの凹凸面を有するモールドの前記２つの凹凸面と、２つの被転写体の２つの被転写面とを当接させた状態で、電磁波を照射して前記２つの被転写面を軟化させ、前記２つの凹凸面の凹凸形状を前記２つの被転写面に転写するインプリント方法であって、前記２つの凹凸面に、前記電磁波を吸収して発熱する発熱層を形成する発熱層形成工程と、前記電磁波を透過する材料から構成されている前記２つの被転写体を介して前記発熱層に前記電磁波を照射し、前記発熱層を発熱させて前記２つの被転写面を軟化させる軟化工程と、を有することを特徴とする。

第３の発明は、電磁波を用いたインプリント方法において使用される凹凸面を有するモールドであって、前記凹凸面に、前記電磁波を吸収して発熱する発熱層が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ＬＡＤＩ法の問題点を解決し、より実用性の高いインプリント方法を提供することができる。又、より実用性の高いインプリント方法を実現するためのモールドを提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

〈第１の実施の形態〉
図１〜図６を参照しながら、本発明の第１の実施の形態に係るインプリント方法について説明する。図１〜図６は本発明の第１の実施の形態に係るインプリント方法を例示する模式図である。図１〜図６において、１１はモールド、１２は発熱層、１３は被転写体、１４は電磁波である。又、１１ａはモールド１１の凹凸面を、１３ａは被転写体１３の被転写面を示している。

始めに、図１に示す工程では、凹凸面１１ａを有するモールド１１を作製する（モールド作製工程）。凹凸面１１ａは、例えば、ナノスケールの凹凸パターンを有する面である。モールド１１の材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂などに代表される樹脂や、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３などに代表される酸化物や、ＳｉＮ、ＡｌＮなどに代表される窒化物や、ＳｉＣやＧＣ（グラッシーカーボン）に代表される炭化物などの結晶またはセラミックス材料、そしてＮｉやＴａなどに代表される金属材料など、一般にナノインプリント法で用いられるモールド材等を用いることができる。モールド１１の凹凸面１１ａは、例えば、ＦＩＢ（Focused Ion Beam）加工等により形成することができる。ＦＩＢ（Focused Ion Beam）加工とは、周知のように、細く絞ったＧａ(ガリウム）イオンビームを使用する加工方法であり、サブミクロンレベルの精度で複雑な形状を作製することができる。

次いで、図２に示す工程では、モールド１１の凹凸面１１ａに発熱層１２を形成する（発熱層形成工程）。発熱層１２は、後述する図４に示す工程において、電磁波１４を透過する材料から構成されているモールド１１又は被転写体１３を介して照射される電磁波１４を吸収し、被転写体１３の被転写面１３ａを軟化することができるだけの熱量を発生する発熱材料から構成される層である。

発熱層１２で発生させる熱量については、発熱層１２を構成する材料の、電磁波１４に対する吸収量、熱伝導率、そして発熱層１２の膜厚により調整を行う。図７は、電磁波１４に対する吸収量、熱伝導率及び発熱層１２の膜厚と発熱層１２で発生する熱量との関係を模式的に例示する図である。図７において、三角形に囲まれた斜線部の面積が発熱層１２で発生する熱量であり、図７に示す電磁波１４に対する吸収量、熱伝導率、発熱層１２の膜厚のバランスを、インプリントする被転写体１３に対して最適化することで良好なインプリントが実現できる。

例えば、電磁波１４に対して所定の吸収量及び所定の熱伝導率を有する材料を選定し、所定の吸収量及び所定の熱伝導率を考慮して、発熱層１２が必要な熱量を発生するための、発熱層１２の最適な膜厚を決定する。吸収量及び熱伝導率は、例えば、５０〜１００％及び２０〜４００Ｗ／ｍ／ｋ程度の範囲であることが好ましい。

発熱層１２を構成する材料としては、被転写体１３との剥離性が良く、複数回の電磁波１４の照射に対しても同様な発熱を起こす材料であることが好ましい。具体的には、半導体であるＳｉ、Ｇｅ、半金属であるＳｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、貴金属であるＣｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄなど、遷移金属であるＺｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒなど又はこれらの合金、そしてＳｉＣ、ＴｉＣ等に代表される炭化物、ＳｉＯｘやＧｅＯｘ等に代表される酸素欠損酸化物のようなセラミックス材料等であることが好ましい。又、発熱層１２を構成する材料は、相変化材料を含むことがより好ましい。相変化材料は、電磁波１４に対する吸収量、発熱量が大きいため、発熱層１２が必要な熱量を発生するための最適な膜厚を薄くすることが可能であり、生産性を向上できるからである。

相変化材料としては、書き換え型光記録媒体の記録層の材料として用いられているものの中から適宜選択することができ、例えば、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｓｅ、及びＴｅから選ばれる１種以上の元素を含む材料を用いることが好ましい。これら相変化材料としては、熱的特性及び光学特性から所望の材料を用いることが可能であるが、ＧｅＳｂＴｅ合金、ＡｇＩｎＳｂＴｅ合金、ＡｇＩｎＳｂＴｅＧｅ合金、ＧａＳｂＳｎＧｅ合金、ＧｅＳｂＳｎＭｎ合金、ＧｅＩｎＳｂＴｅ合金、ＧｅＳｂＳｎＴｅ合金などが好ましい。

又、発熱層１２は、単層構成のみではなく、複数の層が積層された多層構成であっても構わない。多層構成にすることにより、発熱量のみならず、温度の維持や冷却速度などの調整を行うことが可能となり、より良好なインプリントが実現できる。又、発熱層１２を構成する材料として、複数回の使用が可能な材料を選定することにより、モールド１１を複数回使用することができる。又、モールド１１側に発熱層１２を設けることにより、被転写体１３の被転写面１３ａへの発熱材料の付着を防ぐことができるため、被転写体１３の被転写面１３ａのクリーニングが不要となる。

次いで、図３に示す工程では、モールド１１の凹凸面１１ａに形成された発熱層１２の凸部と被転写体１３の被転写面１３ａとを当接させる。被転写体１３の材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂などに代表される樹脂や、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３などに代表される酸化物や、ＳｉＮ、ＡｌＮなどに代表される窒化物や、ＳｉＣやＧＣ（グラッシーカーボン）に代表される炭化物などの結晶またはセラミックス材料、そしてＳｉなど所謂基板として用いられる材料等を用いることができる。当接は、モールド１１と被転写体１３とを外圧で強く圧着させることにより行う。当接の具体的な方法としては、専用の押圧機を用いて機械的な力で押圧する方法でもよいが、発熱層１２と被転写体１３の被転写面１３ａの間を真空にし、外部の気圧により圧着させる真空吸着を用いる方法が好ましい（真空吸着工程）。

真空吸着は、汎用の装置を用いて実現可能であり、吸着状態を維持することも容易である。又、モールド１１や被転写体１３の機械的強度が強くない場合でも、モールド１１や被転写体１３を破壊しない程度の必要最低限の圧着力が得られる。真空吸着を用いることにより、良好なインプリントを実現することができる。真空吸着は、例えば、周知の光記録媒体であるＤＶＤ−ＲＯＭを構成する２枚の基板を、気泡の元となるガスが存在しない真空中で貼り合わせるために用いる既存の真空貼り合わせ装置により実現することができる。

次いで、図４に示す工程では、電磁波１４を透過する材料から構成されているモールド１１又は被転写体１３を介して、発熱層１２に電磁波１４を照射し、発熱層１２を発熱させて被転写体１３の被転写面１３ａを軟化させる（軟化工程）。モールド１１と被転写体１３とは、発熱層１２を介して、例えば、真空吸着により強く圧着されているため、電磁波１４の照射により発熱層１２が発熱して被転写体１３の被転写面１３ａが軟化すると、被転写体１３の被転写面１３ａは、モールド１１の凹凸面１１ａの凹凸形状に従って変形する。なお、モールドを構成する材料の軟化点もしくは融点は、被転写体を構成する材料の軟化点もしくは融点と同等もしくは高い必要がある事は言うまでもない。

ここで、モールド１１及び被転写体１３の少なくとも一方が電磁波１４を透過する材料から構成されていることが必要である。モールド１１が電磁波１４を透過する材料から構成されている場合には、図４（ａ）に示すように、モールド１１を介して発熱層１２に電磁波１４を照射する。又、被転写体１３が電磁波１４を透過する材料から構成されている場合には、図４（ｂ）に示すように、被転写体１３を介して発熱層１２に電磁波１４を照射する。又、モールド１１及び被転写体１３のいずれもが電磁波１４を透過する材料から構成されている場合には、図４（ａ）に示すように、モールド１１を介して発熱層１２に電磁波１４を照射しても構わないし、図４（ｂ）に示すように、被転写体１３を介して発熱層１２に電磁波１４を照射しても構わない。

電磁波１４の波長は、２０００ｎｍ以下であることが好ましい。２０００ｎｍよりも長波長では、電磁波を十分に吸収する発熱材料が少ないからである。電磁波１４として最も好ましいのはレーザー光である。レーザー光を用いることで、発熱層１２上での単位面積あたりの光強度、すなわち、エネルギー密度を大きくすることができるからである。更に、レーザー光を出射するレーザーとしては、半導体レーザーが特に好ましい。半導体レーザーは小型でメンテナンス性が良く、低コストで長寿命だからである。

又、図４に示す軟化工程は、光源から出射される電磁波１４を発熱層１２に合焦させるフォーカシング工程を含むことが好ましい。フォーカシング工程により、電磁波１４の照射を効率良く行うことができる。更に、電磁波１４を出射する光源を有する光学ヘッド（図示せず）もしくはモールド１１及び被転写体１３、あるいは両方を２次元的に動かしてインプリントを行う場合には、フォーカシング工程において、フォーカスサーボを実行することが好ましい。フォーカスサーボを実行することで、機械的な誤差を解消して確実に電磁波１４を発熱層１２に合焦させることが可能となり、良好なインプリントを実現することができる。

ここで、電磁波１４を出射する光源を有する光学ヘッド（図示せず）もしくはモールド１１及び被転写体１３、あるいは両方を２次元的に動かしてインプリントを行う場合とは、例えば、後述する実施例１等に示すように、真空吸着させたモールドと被転写体とをターンテーブル上に載置して回転させながら、電磁波を照射するような場合を指す。フォーカスサーボは、光記録媒体の記録又は再生時に、回転する光記録媒体に追従するようにレーザー光を合焦（集光）させるときに用いる周知の方法で実現することができる。

次いで、図５に示す工程では、被転写体１３からモールド１１を離型することにより（離型工程）、図６に示すように、モールド１１の凹凸面１１ａの凹凸形状が、被転写体１３の被転写面１３ａに転写される。

従来のインプリント方法では、電磁波を透過しない材料から構成されている被転写体の被転写面に、電磁波を透過する材料から構成されているモールドを介して電磁波を照射することで、被転写体の被転写面を軟化させ、モールドの凹凸面の凹凸形状を被転写体の被転写面に転写していた。すなわち、モールドを構成する材料は、電磁波を透過する材料に限定され、被転写体を構成する材料は、電磁波を透過しない材料（電磁波を吸収し発熱する材料）に限定されていた。

本発明の第１の実施の形態に係るインプリント方法では、モールド１１の凹凸面１１ａに、電磁波１４を吸収して発熱する発熱層１２を形成し、発熱層１２に電磁波１４を照射し、発熱層１２を発熱させて被転写体１３の被転写面１３ａを軟化させるため、モールド１１及び被転写体１３の少なくとも一方が電磁波を透過する材料から構成されていればよい。

すなわち、本発明の第１の実施の形態に係るインプリント方法によれば、従来のインプリント方法である電磁波を透過する材料から構成されているモールドと電磁波を透過しない材料から構成されている被転写体との組み合わせはもちろんのこと、電磁波を透過しない材料から構成されているモールドと電磁波を透過する材料から構成されている被転写体との組み合わせや、電磁波を透過する材料から構成されているモールドと電磁波を透過する材料から構成されている被転写体との組み合わせにおいてもインプリントすることが可能となり、より実用性の高いインプリント方法を実現することができる。

又、本発明の第１の実施の形態に係るモールド１１によれば、モールド１１の凹凸面１１ａに、電磁波１４を吸収して発熱する発熱層１２を形成し、発熱層１２に電磁波１４を照射し、発熱層１２を発熱させて被転写体１３の被転写面１３ａを軟化させるため、電磁波を透過する材料から構成されている被転写体１３の被転写面１３ａにも凹凸面１１ａの凹凸形状を転写することができる。

〈第２の実施の形態〉
図８〜図１３を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係るインプリント方法について説明する。本発明の第２の実施の形態に係るインプリント方法は、２つの凹凸面を有するモールドを用い、２つの凹凸面を２つ被転写体の被転写面に転写する点が、本発明の第１の実施の形態に係るインプリント方法と異なる。

図８〜図１３は本発明の第２の実施の形態に係るインプリント方法を例示する模式図である。図８〜図１３において、２１はモールド、２２及び３２は発熱層、２３及び３３は被転写体、２４は電磁波である。又、２１ａ及び２１ｂはモールド２１の凹凸面を、２３ａ及び３３ａは被転写体２３及び３３の被転写面を示している。

始めに、図８に示す工程では、凹凸面２１ａ及び２１ｂを有するモールド２１を作製する（モールド作製工程）。凹凸面２１ａ及び２１ｂは、例えば、ナノスケールの凹凸パターンを有する面である。モールド２１の材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂などに代表される樹脂や、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３などに代表される酸化物や、ＳｉＮ、ＡｌＮなどに代表される窒化物や、ＳｉＣやＧＣ（グラッシーカーボン）に代表される炭化物などの結晶またはセラミックス材料、そしてＮｉやＴａなどに代表される金属材料など、一般にナノインプリント法で用いられるモールド材等を用いることができるが、特にフィルム状のものが好ましい。モールド２１の凹凸面２１ａ及び２１ｂは、例えば、ＦＩＢ（Focused Ion Beam）加工等により形成することができる。ＦＩＢ（Focused Ion Beam）加工とは、周知のように、細く絞ったＧａ(ガリウム）イオンビームを使用する加工方法であり、サブミクロンレベルの精度で複雑な形状を作製することができる。

次いで、図９に示す工程では、モールド２１の凹凸面２１ａ及び２１ｂに発熱層２２及び３２を形成する（発熱層形成工程）。発熱層２２及び３２は、後述する図１１に示す工程において、電磁波２４を透過する材料から構成されている被転写体２３及び３３を介して照射される電磁波２４を吸収し、被転写体２３及び３３の被転写面２３ａ及び３３ａを軟化することができるだけの熱量を発生する発熱材料から構成される層である。発熱層２２及び３２で発生させる熱量の調整や発熱層２２及び３２を構成する材料等は、本発明の第１の実施の形態に係るインプリント方法における発熱層１２の場合と同じであるため、その説明は省略する。

次いで、図１０に示す工程では、モールド２１の凹凸面２１ａ及び２１ｂに形成された発熱層２２及び３２の凸部と被転写体２３及び３３の被転写面２３ａ及び３３ａとを当接させる。被転写体２３及び３３の材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂などに代表される樹脂や、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３などに代表される酸化物や、ＳｉＮ、ＡｌＮなどに代表される窒化物や、ＳｉＣやＧＣ（グラッシーカーボン）に代表される炭化物などの結晶またはセラミックス材料、そしてＳｉなど所謂基板として用いられる材料等を用いることができる。当接は、モールド２１と被転写体２３及び３３とを外圧で強く圧着させることにより行う。当接の具体的な方法としては、専用の押圧機を用いて機械的な力で押圧する方法でもよいが、発熱層２２及び３２と被転写体２３及び３３の被転写面２３ａ及び３３ａの間を真空にし、外部の気圧により圧着させる真空吸着を用いる方法が好ましい（真空吸着工程）。真空吸着に関しては、本発明の第１の実施の形態に係るインプリント方法の場合と同じであるため、その説明は省略する。

次いで、図１１に示す工程では、電磁波２４を透過する材料から構成されている被転写体２３及び３３を介して、発熱層２２及び３２に電磁波２４を照射し、発熱層２２及び３２を発熱させて被転写体２３及び３３の被転写面２３ａ及び３３ａを軟化させる（軟化工程）。モールド２１と被転写体２３及び３３とは、発熱層２２及び３２を介して、例えば、真空吸着により強く圧着されているため、電磁波２４の照射により発熱層２２及び３２が発熱して被転写体２３及び３３の被転写面２３ａ及び３３ａが軟化すると、被転写体２３及び３３の被転写面２３ａ及び３３ａは、モールド２１の凹凸面２１ａ及び２１ｂの凹凸形状に従って変形する。なお、モールドを構成する材料の軟化点もしくは融点は、被転写体を構成する材料の軟化点もしくは融点と同等もしくは高い必要がある事は言うまでもない。

ここで、被転写体２３及び３３の両方が電磁波２４を透過する材料から構成されていることが必要である。電磁波２４は、被転写体２３又は３３を介して、発熱層２２及び３２に順次照射しても構わないが、電磁波２４を被転写体２３及び３３の両側から発熱層２２及び３２に同時に照射することで生産性を向上させることができる。電磁波２４の波長等は、本発明の第１の実施の形態に係るインプリント方法における電磁波１４の場合と同じであるため、その説明は省略する。

又、図１１に示す軟化工程は、光源から出射される電磁波２４を発熱層２２及び３２に合焦させるフォーカシング工程を含むことが好ましい。フォーカシング工程により、電磁波２４の照射を効率良く行うことができる。更に、電磁波２４を出射する光源を有する光学ヘッド（図示せず）もしくはモールド２１と被転写体２３及び３３、あるいは両方を２次元的に動かしてインプリントを行う場合には、フォーカシング工程において、フォーカスサーボを実行することが好ましい。フォーカスサーボを実行することで、機械的な誤差を解消して確実に電磁波２４を発熱層２２及び３２に合焦させることが可能となり、その結果良好なインプリントを実現することができる。

ここで、電磁波２４を出射する光源を有する光学ヘッド（図示せず）もしくはモールド２１と被転写体２３及び３３、あるいは両方を２次元的に動かしてインプリントを行う場合とは、例えば、後述する実施例１等に示すように、真空吸着させたモールドと被転写体とをターンテーブル上に載置して回転させながら、電磁波を照射するような場合を指す。フォーカスサーボは、光記録媒体の記録又は再生時に、回転する光記録媒体に追従するようにレーザー光を合焦（集光）させるときに用いる周知の方法で実現することができる。

なお、真空吸着させたモールドと被転写体とをターンテーブル上に載置して回転させながら、被転写体の両側から同時に電磁波を照射する場合には、例えば、被転写体の両側に２つの光学ヘッドを有するような、従来の情報記録再生装置とは異なる機構が必要であるが、そのような機構は、従来技術の範囲内で実現できる。

次いで、図１２に示す工程では、被転写体２３及び３３からモールド２１を離型することにより（離型工程）、図１３に示すように、モールド２１の凹凸面２１ａ及び２１ｂの凹凸形状が、被転写体２３及び３３の被転写面２３ａ及び３３ａに転写される。

従来のインプリント方法では、電磁波を透過しない材料から構成されている被転写体の被転写面に、電磁波を透過する材料から構成されているモールドを介して電磁波を照射することで、被転写体の被転写面を軟化させ、モールドの凹凸面の凹凸形状を被転写体の被転写面に転写していた。すなわち、モールドを構成する材料は、電磁波を透過する材料に限定され、被転写体を構成する材料は、電磁波を透過しない材料（電磁波を吸収し発熱する材料）に限定されていたため、モールドの両側に被転写体を当接して両面インプリントを行うことはできなかった。

本発明の第２の実施の形態に係るインプリント方法では、モールド２１の凹凸面２１ａ及び２１ｂに電磁波２４を吸収して発熱する発熱層２２及び３２を形成し、発熱層２２及び３２に電磁波２４を照射し、発熱層２２及び３２を発熱させて、電磁波を透過する材料から構成されている被転写体２３及び３３の被転写面２３ａ及び３３ａを軟化させて、モールド２１の凹凸面２１ａ及び２１ｂの凹凸形状を、被転写体２３及び３３の被転写面２３ａ及び３３ａに転写する。

すなわち、本発明の第２の実施の形態に係るインプリント方法によれば、従来のインプリント方法とは異なり、電磁波を透過する材料から構成されている被転写体を用いることが可能となり、より実用性の高いインプリント方法（両面インプリント方法）を実現することができる。又、本発明の第２の実施の形態に係るインプリント方法によれば、高速で生産性に優れたインプリント方法（両面インプリント方法）を実現することができる。

又、本発明の第２の実施の形態に係るモールド２１によれば、モールド２１の凹凸面２１ａ及び２１ｂに電磁波２４を吸収して発熱する発熱層２２及び３２を形成し、発熱層２２及び３２に電磁波２４を照射し、発熱層２２及び３２を発熱させて、被転写体２３及び３３の被転写面２３ａ及び３３ａを軟化させるため、電磁波を透過する材料から構成されている被転写体２３及び３３の被転写面２３ａ及び３３ａにも凹凸面２１ａ及び２１ｂの凹凸形状を転写することができる。

〈実施例１〉
図１４は、本発明の実施例１で用いたモールド４１の概略形状を例示する平面図である。図１５は、本発明の実施例１で用いたモールド４１の概略形状を例示する断面図である。図１４及び図１５に示すモールド４１は、直径約φ１２０ｍｍ、厚さ約０．６ｍｍ、中心の穴径約φ１５ｍｍのポリカーボネート樹脂で構成されたＨＤＤＶＤ-ＲＷディスクに用いられる基板である。モールド４１の片面側の直径約φ４８〜φ１１８ｍｍの範囲には、トラックピッチＴＰ１＝約４００ｎｍ、グルーブ（凹部）幅Ｗ１＝約２００ｎｍ、深さＤ１＝約２７ｎｍの溝４５が、スパイラル状に形成されている。実施例１では特に断らない限り、モールドパターンは、スパイラル状の溝４５を指す。モールド４１の溝４５が形成されている面を凹凸面４１ａとする。

図１６は、貼り合わせサンプル４６について説明するための図である。モールド４１の凹凸面４１ａに発熱層４２としてＧｅ膜（膜厚：約１０ｎｍ）をスパッタ法で成膜した。被転写体４３には、外形寸法がモールド４１と同様で、溝４５が形成されていないポリカーボネート樹脂からなる基板を用意した。図１６に示すように、モールド４１の凹凸面４１ａに形成された発熱層４２の凸部と被転写体４３の被転写面４３ａとを真空中で当接させ、真空吸着を維持している状態に貼り合わせ、貼り合わせサンプル４６を作製した。

電磁波を照射する照射装置としては、日立コンピュータ機器(株)製ＰＯＰ１２０−７Ａを用いた。この照射装置は相変化型光記録媒体の初期化に用いられるもので、電磁波の光源である波長約８３０ｎｍの半導体レーザーを有する光学ヘッドが搭載されている。この光学ヘッドは、オートフォーカスサーボ機構を有し、電磁波の光源である半導体レーザーから出射されたレーザー光を、貼り合わせサンプル４６の発熱層４２に集光する。集光されたビームのサイズは、貼り合わせサンプル４６の半径方向に、長さ約７５μｍ、幅約１μｍである。

インプリント自体は相変化型光記録媒体の初期化とほぼ同じであり、貼り合わせサンプル４６を照射装置に設けられたターンテーブル上に載置し、任意の回転数で回転させ、フォーカスサーボを実行しながら被転写体４３側からレーザー光を照射した。更に、レーザー光を照射しながら、光学ヘッドを、貼り合わせサンプル４６の半径方向に移動させ、溝４５が形成されている範囲全体にレーザー光を照射した。

なお、レーザー光の照射に際して、トラッキングサーボは実行されていない。実施例１では表１に示すような設定条件でインプリントを行った。この条件で１枚辺り約４０秒の時間で作業が終了するが、実施例１ではインプリントの様子が分かるように、途中で作業を中止した。

レーザー光を照射後、モールド４１と被転写体４３とを引き剥がし、モールド４１の凹凸面４１ａと接していた被転写体４３の被転写面４３ａを目視で観察するとモールド４１の凹凸面４１ａと同様に光の干渉による干渉色が観察された。更にその様子を分かり易くするために、被転写体４３の被転写面４３ａにＡｇ膜を約２００ｎｍ成膜した。又、比較のために、モールド４１の凹凸面４１ａにもＡｇ膜を約２００ｎｍ成膜した。

図１７は、モールド４１の凹凸面４１ａ及び被転写体４３の被転写面４３ａの干渉色を確認するための図である。図１７において、モールド４１の凹凸面４１ａ、被転写体４３の被転写面４３ａ共に同様な干渉色４１ｂ及び４３ｂが確認できることから、被転写体４３の被転写面４３ａにモールド４１の凹凸面４１ａの凹凸形状がインプリントされていることが分かる。又、被転写体４３の被転写面４３ａの干渉色４３ｂはレーザー光照射を止めた部分でなくなっており、外周部では干渉色が確認できないことからも、レーザー光照射によるインプリントがされていることが分かる。

次に、光ディスク評価装置（パルステック社製ＯＤＵ−１０００）を用いて、トラッキングサーボＯｆｆとＯｎにおける、インプリントされた被転写体４３の被転写面４３ａの信号について確認を行った。図１８は、トラッキングサーボＯｆｆ時の、全光量信号４７、トリガー信号４８、及び、プッシュプル信号４９を示す図である。ここで、全光量信号４７は反射率を示す信号、トリガー信号４８は１周に当たる時間を表した信号、プッシュプル信号４９はトラッキング誤差信号等に用いられる信号である。又、横軸は時間、縦軸は電圧を示している。図１８において、プッシュプル信号４９が観測されていることから、被転写体４３の被転写面４３ａにモールド４１の凹凸面４１ａの凹凸形状がインプリントされていることが分かる。

図１９は、トラッキングサーボＯｎ時の、全光量信号４７、トリガー信号４８、及び、プッシュプル信号４９を示す図である。ここで、全光量信号４７は反射率を示す信号、トリガー信号４８は１周に当たる時間を表した信号、プッシュプル信号４９はトラッキング誤差信号等に用いられる信号である。又、横軸は時間、縦軸は電圧を示している。図１９において、トラッキングサーボが問題なく実行できたことから、被転写体４３の被転写面４３ａにモールド４１の凹凸面４１ａの凹凸形状が、良好にインプリントされていることが分かる。なお、この光ディスク評価装置による評価においては、レーザー照射を行った領域全てに同様な結果が得られた。

本発明によれば、従来のインプリント方法とは異なり、モールド４１の凹凸面４１ａに電磁波を吸収して発熱する発熱層４２を形成し、発熱層４２に電磁波を照射し、発熱層４２を発熱させて被転写体４３の被転写面４３ａを軟化させるため、電磁波を透過する材料から構成されている被転写体４３にインプリントすることが可能となり、より実用性の高いインプリント方法を実現することができる。

なお、本発明の効果は実施例１で用いた材料や層構成、複製装置、複製方法、評価装置などに制限されるものではない。

〈実施例２〜９〉
実施例２〜９では、実施例１と同様に図１４及び１５に示すモールド４１の凹凸面４１ａに発熱層４２をスパッタ法で成膜した。始めに、実施例２〜４では、発熱層４２の材料としてＧｅを用い、表２に示すような膜厚で成膜して、それぞれインプリントを行った。表２に同時にその結果を示すが、Ｇｅの膜厚にはインプリントできる最適範囲があることが分かった。この理由は、Ｇｅの膜厚が薄過ぎると十分にレーザー光を吸収できずにインプリントに必要な発熱量が発生せず、厚すぎると発熱した熱をＧｅ膜自身が放熱してしまうためと考えられる。

次に、実施例５〜９では、発熱層４２の材料としてＡｇを用い、表３に示すような膜厚で成膜して、それぞれインプリントを行った。表３に同時にその結果を示すが、Ａｇの膜厚に依らず全てインプリントできなかった。この理由は、Ａｇ自体の熱伝導率が高過ぎるのでインプリントに必要な熱量が発生できないためと考えられる。

なお、表２及び表３において、膜厚は分光エリプソメーター（ＪＡ．Ｗｏｏｌｌａｍ製Ｍ２０００ＤＩ）を用いて測定した。又、光ディスク評価装置による溝信号の有無は、図１８に示すトラッキングサーボＯｆｆ時のプッシュプル信号が観測できるか否かにより判定した。

表２及び表３に示す結果は、インプリントに必要な発熱量を、発熱層４２を構成する発熱材料のレーザー光に対する吸収量、熱伝導率、そして発熱層４２の膜厚により調整することが非常に重要であることを示している。これは従来技術では見出せなかった内容である。

なお、本発明の効果は本実施例で用いた材料や層構成、複製装置、複製方法、評価装置などに制限されるものではない。

〈実施例１０〉
実施例１０では、図１４及び１５に示すモールド４１の凹凸面４１ａに発熱層４２をスパッタ法で成膜した。実施例１〜４と同様に、発熱層４２の材料としてＧｅを用い、表２に示すような膜厚で成膜して、それぞれインプリントを行った。実施例１０では、レーザー光の照射を被転写体４３側からではなく、モールド４１側から行ったところ、表２に示す実施例１〜４の結果と同様な結果が得られた。このことから、本発明に係るインプリント方法を用いることで、レーザー光の照射方向に関わらず良好なインプリントが可能であることが分かる。

本発明によれば、従来のインプリント方法とは異なり、モールド４１の凹凸面４１ａに電磁波を吸収して発熱する発熱層４２を形成し、発熱層４２に電磁波を照射し、発熱層４２を発熱させて被転写体４３の被転写面４３ａを軟化させるため、モールド４１及び被転写体４３が電磁波を透過する材料から構成されている場合には、モールド４１及び被転写体４３の何れを介して発熱層４２に電磁波を照射しても、被転写体４３にインプリントすることが可能となり、より実用性の高いインプリント方法を実現することができる。

〈実施例１１〉
実施例１１では、モールド５１として、市販のホログラムシートを用いて、両面インプリントを行った。図２０は、モールド５１であるホログラムシートの顕微鏡写真である。図２０に示すモールド５１であるホログラムシートは、外形が２５×２０×０．１ｍｍの直方体の薄いシートである。図２１は、モールド５１であるホログラムシートの凹凸の様子を示すＡＦＭ像で、ＡＦＭ装置（キーエンス社製ＶＮ−８０００）を用いて評価したものである。図２１に示すＡＦＭ像の評価により、モールド５１であるホログラムシートは、高さ約１３０ｎｍ、ピッチ約８００ｎｍの凹凸を有することが確認できた（以下、モールド５１であるホログラムシートの凹凸を有する面を「凹凸面５１ａ」とする）。

図２２は、貼り合わせサンプル５６について説明するための図である。モールド５１を２枚用意し、それぞれのモールド５１の凹凸面５１ａに発熱層５２としてＧｅ膜（膜厚：約１０ｎｍ）をスパッタ法で成膜した。被転写体５３及び６３には、外形寸法が図１４に示すモールド４１と同様で、溝４５が形成されていないポリカーボネート樹脂からなる基板を用意した。図２２に示すように、１枚のモールド５１の凹凸面５１ａに形成された発熱層５２を上側に向け、もう１枚のモールド５１の凹凸面５１ａに形成された発熱層５２を下側に向けた状態で、２枚のモールド５１が重ならないように、一方の発熱層５２の凸部と被転写体５３の被転写面５３ａ、及び、他方の発熱層５２の凸部と被転写体６３の被転写面６３ａとを真空中で当接させ、真空吸着を維持している状態に貼り合わせ、貼り合わせサンプル５６を作製した。

このようにして作製した貼り合わせサンプル５６に、実施例１と同様な装置、手順でレーザー光を照射した。ただし、モールド５１と、被転写体５３及び６３の寸法の関係から、被転写体５３及び６３の間にはモールド５１が挟まれていない部分があり、オートフォーカス機構を用いると、モールド５１が無い部分で装置が停止してしまうため、固定フォーカスを用いた。設定条件は表４に示した条件を用いた。

レーザー光を片面ずつ照射後、被転写体５３及び６３を引き剥がし、モールド５１と接していた被転写体５３及び６３の被転写面５３ａ及び６３ａを目視で観察すると、モールド５１と同様に光の干渉による干渉色が観察された。図２３は、被転写体５３の被転写面５３ａの顕微鏡写真である。図２４は、被転写体５３の被転写面５３ａの様子を示すＡＦＭ像で、ＡＦＭ装置（キーエンス社製ＶＮ−８０００）を用いて評価したものである。図２４に示すＡＦＭ像の評価により、被転写体５３の被転写面５３ａは、高さ約７０ｎｍ、ピッチ約８２０ｎｍの凹凸を有することが確認できた。なお、同様の方法で、被転写体６３の被転写面６３ａにも、被転写体５３の被転写面５３ａと同様の凹凸を有することが確認できた。

被転写体５３及び６３の被転写面５３ａ及び６３ａに転写された凹凸形状は、モールド５１であるホログラムシートの凹凸面５１ａの凹凸形状に対して、高さが約半分程度であることを除けば、良好なインプリントができている。高さが半分程度になる原因はレーザー光のフォーカスを固定フォーカスとしたことにより、フォーカスが不十分であり、十分な発熱量が得られなかったためと考えられる。

なお、実施例１１では、実験環境の都合上、片面に凹凸面５１ａを有するホログラムシート２枚をモールド５１として用い、１枚のモールド５１の凹凸面５１ａを上側に向け、もう１枚のモールド５１の凹凸面５１ａを下側に向けた状態で、２枚のモールド５１が重ならないように、被転写体５３及び６３の間に挟むようにして真空中で重ね合わせ、真空吸着を維持している状態に貼り合わせ、貼り合わせサンプル５６を作製した。しかし、実施例１１の結果から、本発明の第２の実施の形態において示したように、両面に凹凸面を有するモールドを用い、電磁波を透過する材料から構成されている２つの被転写体でモールドを挟んで、２つの被転写体を介して電磁波を照射することにより、両面インプリントが実現できることは、容易に想像される。

本発明によれば、両面インプリントが可能となり、より実用性の高いインプリント方法を実現することができる。又、本発明によれば、高速で生産性に優れたインプリント方法を実現することができる。なお、本発明の効果は本実施例で用いた材料や層構成、複製装置、複製方法、評価装置などに制限されるものではない。

以上、本発明の好ましい実施の形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態及び実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

本発明の第１の実施の形態に係るインプリント方法を例示する模式図（その１）である。本発明の第１の実施の形態に係るインプリント方法を例示する模式図（その２）である。本発明の第１の実施の形態に係るインプリント方法を例示する模式図（その３）である。本発明の第１の実施の形態に係るインプリント方法を例示する模式図（その４）である。本発明の第１の実施の形態に係るインプリント方法を例示する模式図（その５）である。本発明の第１の実施の形態に係るインプリント方法を例示する模式図（その６）である。電磁波１４に対する吸収量、熱伝導率及び発熱層１２の膜厚と発熱層１２で発生する熱量との関係を模式的に例示する図である。本発明の第２の実施の形態に係る両面インプリント方法を例示する模式図（その１）である。本発明の第２の実施の形態に係る両面インプリント方法を例示する模式図（その２）である。本発明の第２の実施の形態に係る両面インプリント方法を例示する模式図（その３）である。本発明の第２の実施の形態に係る両面インプリント方法を例示する模式図（その４）である。本発明の第２の実施の形態に係る両面インプリント方法を例示する模式図（その５）である。本発明の第２の実施の形態に係る両面インプリント方法を例示する模式図（その６）である。本発明の実施例１で用いたモールド４１の概略形状を例示する平面図である。本発明の実施例１で用いたモールド４１の概略形状を例示する断面図である。貼り合わせサンプル４６について説明するための図である。モールド４１の凹凸面４１ａ及び被転写体４３の被転写面４３ａの干渉色を確認するための図である。トラッキングサーボＯｆｆ時の、全光量信号４７、トリガー信号４８、及び、プッシュプル信号４９を示す図である。トラッキングサーボＯｎ時の、全光量信号４７、トリガー信号４８、及び、プッシュプル信号４９を示す図である。モールド５１であるホログラムシートの顕微鏡写真である。モールド５１であるホログラムシートの凹凸の様子を示すＡＦＭ像である。貼り合わせサンプル５６について説明するための図である。被転写体５３の被転写面５３ａの顕微鏡写真である。被転写体５３の被転写面５３ａの様子を示すＡＦＭ像である。

符号の説明

１１，２１，４１，５１モールド
１１ａ，２１ａ，２１ｂ，４１ａ，５１ａモールドの凹凸面
１２，２２，３２，４２，５２発熱層
１３，２３，３３，４３，５３，６３被転写体
１３ａ，２３ａ，３３ａ，４３ａ，５３ａ，６３ａ被転写体の被転写面
１４、２４電磁波
４１ｂ，４３ｂ干渉色
４５溝
４６，５６貼り合わせサンプル
４７全光量信号
４８トリガー信号
４９プッシュプル信号

Claims

凹凸面を有するモールドの前記凹凸面と、被転写体の被転写面とを当接させた状態で、電磁波を照射して前記被転写面を軟化させ、前記凹凸面の凹凸形状を前記被転写面に転写するインプリント方法であって、
前記凹凸面に、前記電磁波を吸収して発熱する発熱層を形成する発熱層形成工程と、
少なくとも一方が前記電磁波を透過する材料から構成されている前記モールド又は前記被転写体を介して前記発熱層に前記電磁波を照射し、前記発熱層を発熱させて前記被転写面を軟化させる軟化工程と、を有することを特徴とするインプリント方法。
２つの凹凸面を有するモールドの前記２つの凹凸面と、２つの被転写体の２つの被転写面とを当接させた状態で、電磁波を照射して前記２つの被転写面を軟化させ、前記２つの凹凸面の凹凸形状を前記２つの被転写面に転写するインプリント方法であって、
前記２つの凹凸面に、前記電磁波を吸収して発熱する発熱層を形成する発熱層形成工程と、
前記電磁波を透過する材料から構成されている前記２つの被転写体を介して前記発熱層に前記電磁波を照射し、前記発熱層を発熱させて前記２つの被転写面を軟化させる軟化工程と、を有することを特徴とするインプリント方法。
前記軟化工程において、前記２つの被転写体を介して前記発熱層に前記電磁波を同時に照射することを特徴とする請求項２記載のインプリント方法。
更に、前記発熱層形成工程と前記軟化工程との間に、真空吸着を用いて前記モールドの前記凹凸面に形成された前記発熱層と、前記被転写体の前記被転写面とを当接させる真空吸着工程を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載のインプリント方法。
前記軟化工程は、照射される前記電磁波を前記発熱層に合焦させるフォーカシング工程を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載のインプリント方法。
前記フォーカシング工程において、フォーカスサーボを実行することを特徴とする請求項５記載のインプリント方法。
更に、前記発熱層形成工程の前に、前記凹凸面を有する前記モールドを作製するモールド作製工程と、
前記軟化工程の後に、前記被転写体から前記モールドを離型する離型工程と、を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項記載のインプリント方法。
前記発熱層の膜厚は、前記発熱層を構成する材料の、前記電磁波に対する吸収量及び熱伝導率を考慮して決定されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項記載のインプリント方法。
前記発熱層を構成する材料は、金属、半導体、誘電体、半金属、有機材料の何れか、もしくは、これらの混合物からなることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項記載のインプリント方法。
前記発熱層を構成する材料は、相変化材料を含むことを特徴とする請求項９記載のインプリント方法。
前記発熱層は、単層又は複数の層が積層された構成であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項記載のインプリント方法。
前記電磁波の最大波長は、２０００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項記載のインプリント方法。
前記電磁波は、レーザー光であることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項記載のインプリント方法。
前記レーザー光を出射するレーザーは、半導体レーザーであることを特徴とする請求項１３記載のインプリント方法。
前記モールドはフィルム状であることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか一項記載のインプリント方法。
電磁波を用いたインプリント方法において使用される凹凸面を有するモールドであって、
前記凹凸面に、前記電磁波を吸収して発熱する発熱層が形成されていることを特徴とするモールド。
前記電磁波を用いたインプリント方法は、請求項１乃至１５の何れか一項記載のインプリント方法であることを特徴とする請求項１６記載のモールド。