JP2010064328A - 微細構造転写用スタンパ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、耐久性に優れた微細構造転写用スタンパを提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、基体１０２の片面側に形成された微細パターン１０１を被転写体に接触させて、前記被転写体の表面の樹脂層に前記微細パターン１０１を転写するための微細構造転写用スタンパ１００において、前記基体１０２の両面のうち少なくとも一方の面側に少なくとも１層の薄膜１０３が設けられ、前記基体１０２と前記薄膜１０３とは、線膨張係数が異なっており、前記基体１０２は、前記薄膜１０３に生起した内部応力によって微細パターン１０１側が凸となるように湾曲していることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、被転写体の表面に、微細な凹凸形状を転写する微細構造転写用スタンパに関する。

近年、半導体集積回路は微細化が進んでおり、その微細加工を実現するために、例えば
フォトリソグラフィ装置によって半導体集積回路のパターンを形成する際にその高精度化
が図られている。その一方で、微細加工のオーダーが露光光源の波長に近づいてきたこと
で、パターンの形成の高精度化は限界に近づいてきた。そのため、さらなる高精度化を図
るために、フォトリソグラフィ装置に代えて荷電粒子線装置の一種である電子線描画装置
が用いられるようになった。

しかしながら、電子線描画装置によるパターンの形成は、ｉ線、エキシマレーザ等の光
源を使用した一括露光方法によるものと異なって、電子線で描画するパターンが多ければ
多いほど露光（描画）時間がかかる。したがって、半導体集積回路の集積化が進むにつれ
てパターンの形成に要する時間が長くなって、スループットが著しく劣ることとなる。

そこで、電子線描画装置によるパターンの形成の高速化を図るために、各種形状のマス
クを組み合わせて、それらに一括して電子線を照射する一括図形照射法の開発が進められ
ている。しかしながら、一括図形照射法を使用する電子線描画装置は大型化するとともに、マスクの位置をより高精度に制御する機構がさらに必要となって装置自体のコストが高
くなるという問題がある。

また、他のパターンの形成技術として、所定のスタンパを型押ししてその表面形状を転
写するインプリント技術が知られている。このインプリント技術は、形成しようとするパ
ターンの凹凸に対応する凹凸が形成されたスタンパを、例えば所定の基板上に樹脂層を形成して得られる被転写体に型押しするものであり、凹凸幅が２５ｎｍ以下の微細構造を被転写体の樹脂層に形成することができる。ちなみに、このようなパターンが形成された樹脂層は、基板上に形成される薄膜層と、この薄膜層上に形成される凸部からなるパターン層とで構成されている。そして、このインプリント技術は、大容量記録媒体における記録ビットのパターンの形成や、半導体集積回路のパターンの形成への応用が検討されている。例えば、大容量記録媒体用基板や半導体集積回路用基板は、インプリント技術で形成したパターン形成層の凸部をマスクとして、パターン形成層の凹部で露出する薄膜層部分、及びこの薄膜層部分に接する基板部分をエッチングすることで製造することができる。

基板部分のエッチング加工の精度は、薄膜層の面方向における厚さの分布の影響を受ける。例えば、薄膜層の厚さのばらつきが最大厚さと最小厚さの差で５０ｎｍである被転写体は、深さ５０ｎｍでエッチング加工が施されると、薄膜層が薄い箇所では基板にエッチングが施されるが、厚い箇所ではエッチングが施されない場合がある。したがって、エッチング加工の所定の精度を維持しようとすれば、基板上に形成する薄膜層の厚さが均一である必要がある。つまり、このような均一な薄膜層を形成しようとすれば、基板上に形成される樹脂層は面方向にその厚さが薄く均一である必要がある。

従来、インプリント技術では、平坦なスタンパを平坦な被転写体に押し当ててパターンを形成する。しかしながら、被転写体とスタンパとが接触する際に、両方の全面同士がほぼ同時に接触してしまう。そのため、樹脂を介した被転写体とスタンパとの接触時に、接触面内で局所的に圧力差が生じて樹脂の流動が妨げられたり、樹脂に気泡が巻き込まれる場合がある。そして、樹脂の流動が妨げられたり、樹脂に気泡が巻き込まれると、得られるパターン形成層の一部が不均一となる。この傾向は、転写面積が拡大すればするほど顕著となる。

そこで、樹脂の流動性を上げ、かつ気泡の巻き込みを防ぎ、均一なパターン形成層を形成するために、平坦なスタンパを機械的に湾曲させるとともに、湾曲して凸となったスタンパを被転写体と接触させる転写方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。この転写方法では、スタンパの凸部が被転写体の中心部に接触した後、徐々に外周部へ向かってその接触領域が広げられていくこととなる。その結果、この転写方法では、樹脂の流動性が良好になると共に、パターン形成層（樹脂）への気泡の巻き込みが防止される。

しかしながら、前記した特許文献１、２の転写方法はスタンパの端部を保持する治具で機械的に湾曲させていることから、保持されている時のスタンパ端部にかかる負荷が大きく、転写を繰り返すうちにスタンパが破損してしまうことがある。

他方、特許文献３では、スタンパをパターン形成面が凸となる球面状の弾性体で形成する発明が提案されている。この発明では、レジスト原盤にニッケルで電鋳し、剥離して平坦なニッケル製のスタンパ（以下、ニッケルスタンパという）を作製する。そして、平坦なニッケルスタンパの裏面に熱収縮シートを貼りつけて所定の温度で加熱し、ニッケルスタンパを球面状に湾曲させる。最後に、熱収縮シートを取り外すことで、湾曲したニッケルスタンパが得られる。そして、このニッケルスタンパを用いた微細構造転写では、ニッケルスタンパの裏面から押圧しながら平坦な被転写体表面に近づくように押付けることで、局部的に気泡を巻込むことを防いでいる。
特開平８−２０７１５９号公報 特開２００６−３０３２９２号公報 特開平２−１１３４５６号公報

しかしながら、特許文献３のニッケルスタンパの湾曲量は、ニッケルスタンパと熱収縮シートの線膨張係数差で決まる。そして、熱収縮シートは樹脂を含んでいることから、樹脂のガラス転移温度以上でニッケルスタンパを湾曲させることが不可能である。つまり、湾曲量の調整に限界が生じる。また、このニッケルスタンパは、熱収縮シートを取り除いた後のニッケルの内部応力のみで湾曲しているため、微細構造転写工程でニッケルスタンパに対して加熱、冷却を繰り返すと、この内部応力が緩和されて、ニッケルスタンパが平坦に戻ってしまうという課題が生じる。

そこで、本発明は、被転写体とスタンパとの接触時に樹脂の流動性が良好になると共に、パターン形成層（樹脂）への気泡の巻き込みが防止されるように湾曲しており、スタンパにかかる負荷を軽減して耐久性に優れた微細構造転写用スタンパ及びその製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明は、基体の表裏両面のうち片面側に形成された微細パターンを被転写体に接触させて、前記被転写体の表面の樹脂層に前記微細パターンを転写するための微細構造転写用スタンパにおいて、前記基体の表裏両面のうち少なくとも一方の面側に少なくとも１層の薄膜が設けられ、前記基体と前記薄膜とは、線膨張係数が異なっており、前記基体は、前記薄膜に生起した内部応力によって微細パターン側が凸となるように湾曲していることを特徴とする。

本発明によれば、耐久性に優れた微細構造転写用スタンパ及びその製造方法を提供することができる。

以下に、本発明の微細構造転写用スタンパの実施形態について図を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は、本実施形態に係る微細構造転写用スタンパの構成説明図である。

図１に示すように、微細構造転写用スタンパ１００（以下、単に「スタンパ１００」という）は、板状の基体１０２と、この基体１０２に形成された薄膜１０３とを備えている。このスタンパ１００は、片面に微細パターン１０１が形成されており、この微細パターン１０１を被転写体（図示省略）の樹脂層に転写するためのものである。
基体１０２としては、電磁波を透過するものが望ましく、２００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長を有する電磁波を１０％以上透過するものが更に望ましい。このような基体１０２は、後記するように、樹脂層として電磁波硬化性樹脂（光硬化性樹脂）からなるものを使用した場合に、この基体１０２を介して電磁波を樹脂層に照射して当該樹脂層を硬化させることができる。ちなみに、ここでいう電磁波としては、例えば、波長３６５ｎｍ付近の紫外線、波長８００ｎｍ以下の可視光、波長２０００ｎｍ以下の近赤外光等であってもよい。

このスタンパ１００は、薄膜１０３内に生起させた内部応力によって、微細パターン１０１が形成された面側が凸となるように湾曲している。この内部応力は、後記するように、薄膜１０３の材料として、基体１０２の材料とその線膨張係数が異なるものを選択することによって生起させたものである。つまり、本実施形態では、薄膜１０３の線膨張係数が基体１０２の線膨張係数よりも大きくなるようにこれらの材料を相互に選択している。

図１に示すスタンパ１００においては、基体１０２の片面に微細パターン１０１が形成されており、薄膜１０３は、微細パターン１０１が形成された面の反対側の面に形成されている。

基体１０２及び薄膜１０３は、少なくとも1種類の金属元素又は半金属元素を含んでおり、例えば、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｂ、Ｓｒ等の金属元素を含むものや、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｓ等の半金属元素を含むものが挙げられる。

更に具体的な基体１０２の材料としては、石英や、Ｓｉ、フッ化物を含んだ多成分ガラスが挙げられるがこれに限定されるものではない。また、薄膜１０３の材料としては、例えば、化学式ＳｉＯ_ｘ（但し、ｘは、０を超え、２以下の値となる。）で示されるケイ素酸化物が挙げられるがこれに限定されるものではない。
そして、薄膜１０３の材料が化学式ＳｉＯ_ｘで示されるもの、又はＳｉである場合には、これらはＧｅ、Ｂ、Ｐ等のドーパントを更に含むものであってもよい。

基体１０２及び薄膜１０３の厚さは、一定であれば特に制限はないが、スタンパ１００の湾曲度合いに応じて適宜に設定することができる。
例えば、円盤状の石英製の基体１０２（厚さ０．５ｍｍ、直径１００ｍｍ）の表面に、厚さが１０μｍでＳｉＯ_２を主成分とする薄膜１０３であってその内部応力が３５ＭＰａ程度となるものを設けた場合に、スタンパ１００の中央部分は、その外周縁部に比べて約０．５ｍｍ盛り上がるように湾曲する。また、この薄膜１０３の厚さを１０μｍから２０μｍに変更すると、スタンパ１００の中央部分はその外周縁部に比べて約１ｍｍ盛り上がるように湾曲する。ちなみに、薄膜１０３の厚さを一定とした場合には、基体１０２が厚くなるにつれて湾曲度合いは減少する。

また、薄膜１０３の厚さは、紫外光の波長よりも厚くすることで、薄膜１０３による光干渉の影響を抑えることが可能となる。また、基体１０２への負荷を低減するために、基体１０２の厚さよりも薄くするのがよい。具体的には、薄膜１０３の厚さは、０．５μｍ以上、１００μｍ以下が望ましい。

次に、本実施形態に係るスタンパ１００の製造方法について説明する。参照する図面において、図２（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係るスタンパの製造方法を説明する工程図である。

図２（ａ）に示すように、ここでの製造方法では、平坦な石英製の基体１０２の片面に、周知のフォトリソグラフィ技術で微細パターン１０１を形成する。
次に、図２（ａ）に示す基体１０２が図示しない制膜装置のチャンバ内に設置されて次の薄膜形成工程が実施される。

図２（ｂ）に示すように、この薄膜形成工程では、基体１０２の微細パターン１０１が形成された面の反対側の面には、薄膜１０３が形成される。この薄膜１０３は、前記した化学式ＳｉＯ_ｘで示されるもので形成されており、所定のターゲットを使用した周知のスパッタリング技術で形成されたものである。ちなみに、化学式ＳｉＯ_ｘで示されるものからなる薄膜１０３の線膨張係数は、石英（基体１０２）の線膨張係数よりも大きくなっている。

この薄膜形成工程では、薄膜１０３の厚さが所望の厚さとなるように成膜時間、及び圧力が調整されて基体１０２に薄膜１０３が形成されつつ、基体１０２及び薄膜１０３が所定の温度で加熱されることとなる。つまり、基体１０２と薄膜１０３との線膨張係数が異なること、及び薄膜形成工程と加熱工程とが並行して実施されることによって、薄膜１０３内に内部応力が生起する。その結果、微細パターン１０１が形成された面側が凸となるように湾曲するスタンパ１００が製造されることとなる。
なお、前記した加熱温度は、被転写体の表面に微細パターン１０１を転写する工程で、スタンパ１００が曝される温度よりも高く設定することが望ましい。

次に、本実施形態に係るスタンパ１００を使用した微細パターンの転写方法について説明しつつ、このスタンパ１００の作用効果について説明する。ここで参照する図３（ａ）から（ｄ）は、本実施形態に係るスタンパを使用した微細パターンの転写方法の工程説明図である。

この転写方法では、図３（ａ）に示すように、平坦な基板２０１の表面に光硬化性樹脂（電磁波硬化性樹脂）２０２を滴下した被転写体２０３を、上下に稼動するステージ２０４上に設置する。なお、表面に微細パターン１０１を形成したスタンパ１００は予め、スタンパ保持機構２０５で保持しておく。

次に、図３（ｂ）に示すように、この転写方法では、昇降機構（図示せず）によってステージ２０４を上昇させて、被転写体２０３をスタンパ１００に押し付ける。この際、スタンパ１００が被転写体２０３の表面に追従するように変形しながら押し当てられ、光硬化性樹脂２０２を基板２０１の表面及び微細パターン１０１に押し広げる。そして、スタンパ１００の上方から紫外光ＵＶが照射されて光硬化性樹脂２０２は硬化する。

次に、図３（ｃ）に示すように、この転写方法では、被転写体２０３の裏面を加圧ステージ２０４に真空吸着固定した状態でステージ２０４を下げることで、スタンパ１００には湾曲形状に戻ろうとする応力がかかる。その結果、スタンパ１００は、被転写体２０３の周縁部から離型し始める。

そして、図３（ｄ）に示すように、被転写体２０３からスタンパ１００が完全に離型されることで、スタンパ１００の微細パターン１０１が光硬化性樹脂２０２の表面に転写された被転写体２０３が得られる。

以上のようなスタンパ１００を使用した転写方法においては、スタンパ１００を被転写体２０３の表面に接触させる前の周囲の雰囲気は、大気圧下、減圧下、Ｎ_２等のガス雰囲気下のいずれかで接触させても良い。そして、この湾曲したスタンパ１００は、いずれの雰囲気下においても、従来の平坦なスタンパを被転写体２０３に押し当てたときと異なって、前記したように、被転写体２０３の表面に追従するように変形しながら押し当てられるので、光硬化性樹脂２０２の流動が良好となり、かつ光硬化性樹脂２０２に対する空気の巻き込みを防ぐことができる。

また、このようなスタンパ１００を使用した転写方法においては、前記したように、光硬化性樹脂２０２に対して紫外光ＵＶを照射する際に、被転写体２０３及びスタンパ１００の周囲の温度が変化する。例えば、紫外光ＵＶを数秒照射した場合、パターン形成面の温度は、８０℃程度まで上昇することがある。つまり、スタンパ１００は、加熱工程と冷却工程とを繰り返すこととなる。

そして、本実施形態に係るスタンパ１００は、従来の湾曲したニッケルスタンパ（例えば、特許文献３参照）と異なって、微細パターン１０１を形成した基体１０２と、薄膜１０３とが一体となっており、この薄膜１０３の線膨張係数が基体１０２の線膨張係数に対して差を有しているので、スタンパ１００に対して加熱工程及び冷却工程が繰り返されても室温に戻したときの湾曲量（湾曲度合い）はその復元性に優れている。

また、前記したように、薄膜形成工程と並行して実施される加熱工程での加熱温度は、ここでの転写工程の温度よりも高く設定することが望ましい。このように前記した加熱工程での加熱温度を設定することで、スタンパ１００は、その復元性に更に優れることとなる。

以上のように、本実施形態に係るスタンパ１００は、被転写体２０３に対する接触時に光硬化性樹脂２０２の流動性が良好になると共に、パターン形成層（光硬化性樹脂２０２）への気泡の巻き込みが防止されるように湾曲しており、しかも耐久性に優れる。

なお、前記した転写方法では、光硬化性樹脂２０２の表面に微細パターン１０１を転写したが、本実施形態に係るスタンパ１００は、熱可塑性樹脂の表面に微細パターン１０１を転写する場合にも利用できる。この場合には、被転写体２０３の表面にスピンコート法等で熱可塑性樹脂からなる樹脂層を形成し、この樹脂層を、熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上で加熱した後、この樹脂層にスタンパ１００を押し当て、そして樹脂層をガラス転移温度以下に冷却してからスタンパ１００を離型すればよい。

このような転写方法で微細パターン１０１が転写された被転写体２０３は、例えば、磁気記録媒体、光記録媒体等の情報記録媒体、大規模集積回路部品、レンズ、偏光板、波長フィルタ、発光素子、光集積回路等の光学部品、免疫分析、ＤＮＡ分離、細胞培養等のバイオデバイスへの適用が可能である。

以上、本実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず種々の形態で実施することができる。

前記実施形態では、微細パターン１０１が形成された面の反対側の面に薄膜１０３が形成されたスタンパ１００であって、薄膜１０３の線膨張係数が基体１０２の線膨張係数よりも大きくなるようにしたものについて説明したが、本発明は微細パターン１０１が形成される面側に薄膜１０３が形成されたものであってもよい。ここでは、このスタンパ１００の製造方法を説明しながらこのスタンパ１００について説明する。参照する図４（ａ）から（ｃ）は、基体の微細パターンが形成される面側に薄膜が形成されたスタンパの製造方法を説明する工程図である。

この製造方法では、図４（ａ）に示すように、基体１０２の両面に薄膜１０３が形成される。この薄膜１０３は、前記実施形態での薄膜１０３（図１参照）と異なって、薄膜１０３の線膨張係数が基体１０２の線膨張係数よりも小さくなるものを選択している。

次に、図４（ｂ）に示すように、一方の薄膜１０３に、周知のフォトリソグラフィ技術で微細パターン１０１が形成される。そして、この製造方法では、図４（ｃ）に示すように、微細パターン１０１が形成された面とは反対側の薄膜１０３が周知のドライエッチング技術で取り除かれることによってスタンパ１００が得られる。

このスタンパ１００は、薄膜１０３の線膨張係数が基体１０２の線膨張係数よりも小さくなっているので、図４（ｃ）に示すように、微細パターン１０１が形成された薄膜１０３側に凸となるように湾曲している。

なお、図４（ａ）に示すように、基体１０２の両面に薄膜１０３を形成すると共に、図４（ｃ）に示すように、微細パターン１０１が形成されていない薄膜１０３を除去することによって、平坦な薄膜１０３に微細パターン１０１を形成することができる。これに対して、例えば、基体１０２の片面に薄膜１０３を形成し、この薄膜１０３に微細パターン１０１を形成する方法では、湾曲した面に微細パターンを形成することになって、加工精度が低下する恐れがある。

また、前記実施形態では、微細パターン１０１が形成された面の反対側の面に薄膜１０３が形成されたスタンパ１００について説明したが、本発明は基体１０２の両面に薄膜１０３が形成されたものであってもよい。ここでは、このスタンパ１００の製造方法を説明しながらこのスタンパ１００について説明する。参照する図５（ａ）から（ｄ）は、基体の両面に薄膜が形成されたスタンパの製造方法を説明する工程図である。

この製造方法では、図５（ａ）に示すように、基体１０２の両面に薄膜１０３が形成される。この薄膜１０３は、前記実施形態での薄膜１０３（図１参照）と同様に、薄膜１０３の線膨張係数が基体１０２の線膨張係数よりも大きくなるものを選択している。

次に、図５（ｂ）に示すように、一方の薄膜１０３上に、微細パターン５０２が転写される。この微細パターン５０２は、薄膜１０３上に設けた樹脂からなるレジストパターンにスタンパ５０１の微細パターンを転写したものである。このスタンパ５０１としては、前記実施形態に係るスタンパ１００（図１参照）を使用することができるが、周知の電子線描画技術等で微細パターンを形成した従来のスタンパであってもよい。

次に、この製造方法では、図５（ｃ）に示すように、微細パターン５０２（レジストパターン）をマスクとしてこの微細パターン５０２に隣接する薄膜１０３が周知のドライエッチング技術で加工されることによって、当該薄膜１０３に微細パターン１０１が形成された。

なお、これらの微細パターン５０２及び微細パターン１０１が複数の微細な凹凸、具体的には、襞体や複数の窪み等で構成されている場合には、微細パターン５０２における凹凸の高さＨ１（図５（ｂ）参照）と微細パターン１０１における凹凸の高さＨ２（図５（ｃ）参照）とは異なっていてもよい。また、図示しないが、微細パターン５０２及び微細パターン１０１における凹凸の側壁の角度は相互に異なっていてもよい。
このように高さ、角度等が異なるもの形成することで、スタンパ１００の微細パターン１０１のバリエーションを豊富にすることができるので、このスタンパ１００を使用して得られる微細構造体の適用範囲を一段と拡張することができる。

次に、この製造方法では、図５（ｄ）に示すように、微細パターン１０１を形成した面の反対側の薄膜１０３の厚さを増加させることによってスタンパ１００を得た。
このスタンパ１００は、薄膜１０３の線膨張係数が基体１０２の線膨張係数よりも大きくなっていると共に、図５（ｄ）に示すように、微細パターン１０１が形成された薄膜１０３よりもその反対側の薄膜１０３の方が厚くなっているので、微細パターン１０１側に凸となるように湾曲している。

なお、図４（ｃ）に示すスタンパ１００では、図４（ｂ）の下側の方の薄膜１０３をドライエッチング技術で完全に取り除くことによってスタンパ１００を湾曲させることを想定しているが、当該薄膜１０３の削り取る量を加減してこの湾曲度合いを調節することもできる。

また、前記実施形態では、基体１０２の片面当りに形成する薄膜１０３が１層であるものについて説明したが、本発明は薄膜１０３が基体１０２の片面当りに複数層形成されるものであってもよい。そして、これらの薄膜１０３のそれぞれは、相互に異なる材質であってもよいし、同じ材質で異なる密度を有するものであってもよい。

また、前記実施形態では、薄膜１０３の形成を１回の工程で行うことを想定しているが、本発明はスタンパ１００の湾曲度合いを見ながら薄膜１０３の形成を複数工程繰り返して行ってもよい。

また、前記実施形態では、薄膜１０３をスパッタリング法で形成するスタンパ１００の製造方法について説明したが、本発明は化学気相成長法、真空蒸着法、液相エピタキシー法、スピンコート法等の他の薄膜形成法で薄膜１０３を形成するものであってもよい。

また、前記実施形態では、薄膜形成工程と並行して基体１０２及び薄膜１０３を加熱する加熱工程を行うスタンパ１００の製造方法について説明したが、本発明は薄膜形成工程の後に加熱工程を更に行うものであってもよい。

また、前記実施形態では、微細パターン１０１をフォトリソグラフィ技術で形成するスタンパ１００の製造方法について説明したが、本発明は、例えば、収束イオンビーム法、電子線描画法、インプリント法等の他の形成方法を使用するものであってもよい。

次に、実施例を示しながら本発明をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
本実施例では、図２（ａ）及び（ｂ）に示す方法でスタンパ１００が製造された。
基体１０２としては、直径１００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、線膨張係数５．４×１０^−７℃^−１の石英基板を使用した。先ず、図２（ａ）に示すように、石英製の基体１０２の片面に、周知のフォトリソグラフィ技術で微細パターン１０１を形成した。微細パターン１０１は、直径０．５μｍ、深さ１μｍの穴が、中心間隔１μｍで配列したものである。次に、図２（ｂ）に示すように、微細パターン１０１を形成した面の反対側の面に、ＧｅＯ_２を２４モル％含む、ＳｉＯ_２を主成分とする薄膜１０３を周知のスパッタリング技術で形成した。
このとき、基体１０２を図示しない製膜装置のチャンバ内に設置し、２００℃に加熱しながら、薄膜１０３の厚さが０．５μｍになるように成膜時間を調整した。そして、薄膜１０３を形成した基体１０２を室温まで冷却した後、製膜装置のチャンバから取り出して図２（ｂ）に示すスタンパ１００が得られた。なお、冷却されることによって線膨張係数の大きい薄膜１０３がよく収縮するので、図２（ｂ）のように反り返る。

このスタンパ１００の反りを、レーザを用いた表面形状測定装置で評価したところ、スタンパ１００は、微細パターン１０１を形成した面方向に対して、中央部分が外周端部に比べて約０．５ｍｍ盛り上がるように湾曲していた。
なお、このスタンパ１００における電磁波の透過率は、３６５ｎｍの波長を有する電磁波の透過率で９０％を示した。

（実施例２）
本実施例では、図４（ａ）〜（ｃ）に示す方法でスタンパ１００が製造された。
基体１０２としては、直径１００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、線膨張係数３２×１０^−７℃^−１の平坦なフッ化物を含む多成分ガラス基板を使用した。
図４（ａ）に示すように、石英製の基体１０２の両面に、真空蒸着技術で厚さ０．５μｍのＳｉＯ_２からなる薄膜１０３を形成した。両面の薄膜１０３は、共に２５０℃の温度下で形成しており、基体１０２の平坦性は保たれていた。

次に、図４（ｂ）に示すように、両面に薄膜１０３が形成された基体１０２の片面に、周知のフォトリソグラフィ技術で微細パターン１０１が形成された。
この微細パターン１０１は、直径０．５μｍ、深さ１μｍの穴が、中心間隔１μｍで配列されたものである。

次に、図４（ｃ）に示すように、微細パターン１０１の反対側の基体１０２の面に形成された薄膜１０３が、周知のドライエッチング技術で取り除かれて、スタンパ１００が得られた。これも冷却されることにより図４（ｃ）のように反り返る。
このスタンパ１００の反りを、レーザを用いた表面形状測定装置で評価したところ、このスタンパ１００は、微細パターン１０１を形成した面方向に対して、中央部分が外周縁部に比べて約０．５ｍｍ盛り上がるように湾曲していた。
なお、このスタンパ１００における電磁波の透過率は、３６５ｎｍの波長を有する電磁波の透過率で９０％を示した。

（実施例３）
本実施例では、図５（ａ）〜（ｄ）に示す方法でスタンパ１００が製造された。
基体１０２としては、直径１００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、線膨張係数５．４×１０^−７℃^−１の石英基板を使用した。

図５（ａ）に示すように、この基体１０２の両面にスパッタリング技術で厚さが０．１μｍでＧｅＯ_２を２４モル％含む、ＳｉＯ_２を主成分とする薄膜１０３を形成した。両面の薄膜１０３は、共に２００℃の温度下で形成しており、基体１０２の平坦性は保たれていた。

次に、図５（ｂ）に示すように、片方の薄膜１０３上に、周知のインプリント技術で微細パターン５０２（レジストパターン）が転写される。この微細パターン５０２は、幅５０ｎｍ、高さ（図５（ｂ）のＨ１）５０ｎｍのラインをピッチ１００ｎｍで同心円状に配列したものであって襞体を形成している。インプリントで用いたスタンパ（原盤）５０１は、周知の電子線描画技術で微細パターン５０２（レジストパターン）に対応するパターンを形成した後、これを実施例１のスタンパ１００と同じ形状に湾曲させたものである。

次に、本実施例では、図５（ｃ）に示すように、微細パターン５０２（レジストパターン）をマスクとしてこの微細パターン５０２に隣接する薄膜１０３を周知のドライエッチング技術で加工することによって、当該薄膜１０３に微細パターン１０１を形成した。
この微細パターン１０１は、幅５０ｎｍ、高さ（図５（ｃ）のＨ２）８０ｎｍのラインをピッチ１００ｎｍで配列した襞体を形成していた。つまり、微細パターン１０１の高さＨ２は、スタンパ（原盤）５０１の高さＨ１と異なっていた。

次に、図５（ｄ）に示すように、微細パターン１０１を形成した面の反対側に形成された薄膜１０３（０．１μｍ）に重ねるように、さらに、ＧｅＯ_２を２４モル％含む、ＳｉＯ_２を主成分とする薄膜１０３を追加して０．４μｍ形成した。その結果、この薄膜１０３は、２層からなる合計で０．５μｍの多層膜で構成されていることになる。そして、ここでは室温（常温）に冷却されることで、図５（ｄ）に示すようにスタンパ１００は反り返る。
なお、ここでは、薄膜１０３の線膨張係数には変化を付けなかったが、基体１０２に近づくにつれて、薄膜１０３の線膨張係数を基体１０２の線膨張係数に近づけると、薄膜１０３の剥がれや割れを抑制することができて良い。つまり、薄膜１０３が２層からなる場合には、基体１０２に遠い方の層の線膨張係数よりも基体１０２に近い方の層の線膨張係数を、基体１０２の線膨張係数に近づけると良いし、薄膜１０３が３層以上からなる場合には、基体１０２に遠い方の層から基体１０２に近い方の層にかけて徐々に、薄膜１０３を構成する複数の層の線膨張係数を基体１０２の線膨張係数に近づけると良い。

このようにして得られたスタンパ１００の反りを、レーザを用いた表面形状測定装置で評価したところ、このスタンパ１００は、微細パターン１０１を形成した面方向に対して、中央部分が外周縁部に比べて約０．４ｍｍ盛り上がるように湾曲していた。
なお、このスタンパ１００における電磁波の透過率は、３６５ｎｍの波長を有する電磁波の透過率で９０％を示した。

（実施例４）
本実施例では、図３（ａ）〜（ｄ）に示す転写方法で被転写体２０３（微細構造体）を得た。この被転写体２０３は、実施例３で得られたスタンパ１００を用いたインプリント法を使用して製造したものである。

この転写方法では、図３（ａ）に示すように、平坦なガラス製の基板２０１の表面に光硬化性樹脂２０２を滴下した被転写体２０３を、ステージ２０４上に設置した。この平坦な基板２０１としては、直径６５ｍｍ、厚さ０．６３５ｍｍのガラス製で中心に直径２０ｍｍの穴を加工した磁気記録媒体用基板が用いられた。そして、基板２０１の表面には、ディスペンス法で光硬化性樹脂２０２が滴下された。光硬化性樹脂２０２は、感光性物質が添加され、粘度が４ｍＰａ・ｓになるよう調合された。光硬化性樹脂２０２は、ノズルが５１２（２５６×２列）個配列され、ピエゾ方式で光硬化性樹脂２０２を吐出する塗布ヘッドで塗布された。塗布ヘッドのノズル間隔は、列方向に７０μｍ、列間１４０μｍである。各ノズルからは約５ｐＬ（ピコリットル）の光硬化性樹脂２０２が吐出されるように制御された。光硬化性樹脂２０２の滴下ピッチは、半径方向に１５０μｍ、周回方向ピッチを２７０μｍとした。また、実施例３で作製したスタンパ１００は予め、スタンパ保持機構２０５で保持した。

次に、図３（ｂ）に示すように、昇降機構（図示せず）によってステージ２０４を上昇させて、被転写体２０３をスタンパ１００に押付けた。このとき、基板２０１の中心穴端部とそれに対応するスタンパ１００の内円部とが最初に接触し、以後ステージ２０４を上昇させると共に、スタンパ１００が被転写体２０３の表面に追従するまで押し当てられた。そして、光硬化性樹脂２０２は基板２０１の表面及び微細パターン１０１に押し広げられた。そして、スタンパ１００の上方から波長３６５ｎｍの紫外光ＵＶが２秒間照射されて、光硬化性樹脂２０２が硬化した。

次に、図３（ｃ）に示すように、被転写体２０３の裏面を加圧ステージ２０４に真空吸着固定した状態でステージ２０４を下げることで、スタンパ１００が湾曲形状に戻ろうとする応力により、被転写体２０３の外円周部の一部からスタンパ１００が離型し始めた。

そして、図３（ｄ）に示すように、スタンパ１００の微細パターン１０１が光硬化性樹脂２０２の表面に転写されて被転写体２０３が得られた。ここで参照する図６は、本実施例で形成したレジストパターンの断面を示す電子顕微鏡写真である。
被転写体２０３の表面には、幅５０ｎｍ、深さ８０ｎｍ、ピッチ１００ｎｍの同心円状溝パターンが、図６に示すレジストパターンとして形成された。

次に、このレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガスによって薄膜１０３にドライエッチング加工を施したところ、基板２０１の表面には、幅５０ｎｍ、深さ４０ｎｍ、ピッチ１００ｎｍの同心円状溝パターンが加工された。
なお、この基板２０１の表面に、非磁性層、磁性層、非磁性の平坦化膜、保護膜、潤滑膜を形成することで、垂直磁気記録方式のディスクリートトラックメディアが作製された。

（実施例５）
本実施例では、実施例１と同じ方法で作製されたスタンパ１００を使用して反射光抑制デバイスが作製された。ここで使用された転写方法は、図３（ａ）〜（ｄ）で示される転写方法において、スタンパ１００が被転写体２０３に向かって押し付けられた以外は、実施例４の転写方法と同様に行われた。

このスタンパ１００は、直径１００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの石英製の基体１０２（図１参照）の表面に、周知の電子線描画技術とドライエッチング技術で、３０ｍｍ×３０ｍｍの領域内に直径２３０ｎｍ、深さ４００ｎｍの穴構造を、間隔７０ｎｍで並べたものである。

図３（ａ）に示す被転写体２０３としては、直径５０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、屈折率が２．２３の光学デバイス用基板が使用された。
この転写方法においては、被転写体２０３の表面に形成された凹凸パターンは、スタンパ１００の凹凸パターンと相対しており、直径２３０ｎｍ、高さ４００ｎｍの柱状体が、間隔７０ｎｍで並べられた構造となっていた。

次に、凹凸パターンが形成された被転写体２０３の表面が、ドライエッチング技術で更に加工された。その結果、被転写体２０３の表面には、直径２３０ｎｍ、高さ２３０ｎｍの柱状体が間隔７０ｎｍで並べられた図示しない微細構造体（光学板）が得られた。

次に、この光学板のパターン形成面で生じる反射率が測定された。その結果を図７に示す。ここで参照する図７は、本実施例で作製した光学板のパターン形成面からの反射率の波長特性を示すグラフであって、縦軸は反射率（％）、横軸は反射波の波長（μｍ）である。

図７に示すように、波長１．１６μｍから１．５μｍの波長範囲での反射率は、１％以下であった。また、図示しないが、凹凸パターンを形成していない以外は被転写体２０３と同じ材質の基板は、その反射率が約１４％であった。このことから、凹凸パターンを形成することで反射波が抑制されることが確認された。

本実施形態に係る微細構造転写用スタンパの構成説明図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係るスタンパの製造方法を説明する工程図である。 （ａ）から（ｄ）は、本実施形態に係るスタンパを使用した微細パターンの転写方法の工程説明図である。 （ａ）から（ｃ）は、基体の微細パターンが形成される面側に薄膜が形成されたスタンパの製造方法を説明する工程図である。 （ａ）から（ｄ）は、基体の両面に薄膜が形成されたスタンパの製造方法を説明する工程図である。 実施例４で形成したレジストパターンの断面を示す電子顕微鏡写真である。 実施例５で作製した光学板のパターン形成面からの反射率の波長特性を示すグラフであって、縦軸は反射率（％）、横軸は反射波の波長（μｍ）である。

符号の説明

１００ 微細構造転写用スタンパ（スタンパ）
１０１ 微細パターン
１０２ 基体
１０３ 薄膜
２０２ 光硬化性樹脂
２０３ 被転写体
Ｈ１ 原盤の凹凸の高さ
Ｈ２ 微細パターンの凹凸の高さ
ＵＶ 紫外光（電磁波）

Claims (12)

1. 基体の表裏両面のうち片面側に形成された微細パターンを被転写体に接触させて、前記被転写体の表面の樹脂層に前記微細パターンを転写するための微細構造転写用スタンパにおいて、
   前記基体の表裏両面のうち少なくとも一方の面側に少なくとも１層の薄膜が設けられ、
   前記基体と前記薄膜とは、線膨張係数が異なっており、
   前記基体は、前記薄膜に生起した内部応力によって微細パターン側が凸となるように湾曲していることを特徴とする微細構造転写用スタンパ。
2. ２００ｎｍから２０００ｎｍの波長を有する電磁波を１０％以上透過することを特徴とする請求項１に記載の微細構造転写用スタンパ。
3. 前記被転写体の表面の樹脂層は、電磁波が照射されると硬化する樹脂を含み、前記薄膜は、前記電磁波の波長よりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の微細構造転写用スタンパ。
4. 前記薄膜の厚さは、０．５μｍ以上、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の微細構造転写用スタンパ。
5. 前記基体は、石英で形成され、前記薄膜は、ＳｉＯ_ｘ（但し、ｘは、０を超え、２以下の値となる）で示される酸化膜で形成され、この酸化膜は石英と異なる密度を有していることを特徴とする請求項１に記載の微細構造転写用スタンパ。
6. 前記基体は、石英で形成され、前記薄膜は、ドーパントを含むＳｉＯ_２で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の微細構造転写用スタンパ。
7. 前記基体は、Ｓｉ又は多成分ガラスで形成されており、前記薄膜は、前記基体の微細パターンが形成される面側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の微細構造転写用スタンパ。
8. 前記薄膜は、前記基体の表裏両面のそれぞれに形成されており、各薄膜は、相互に厚さ及び組成の少なくとも一方が異なっていることを特徴とする請求項１に記載の微細構造転写用スタンパ。
9. 前記薄膜の厚さは、前記微細パターンが形成される面内で一定であることを特徴とする請求項１に記載の微細構造転写用スタンパ。
10. 請求項１に記載の微細構造転写用スタンパの製造方法であって、
    前記基体の表裏両面のうち少なくとも一方の面側に少なくとも１層の薄膜を形成する薄膜形成工程を有し、
    この薄膜形成工程と並行して、又はこの薄膜形成工程の後に、前記基体と前記薄膜とを加熱する加熱工程を更に有することを特徴とする微細構造転写用スタンパの製造方法。
11. 前記加熱工程の加熱温度は、前記被転写体の表面に前記微細パターンを転写する際に当該微細構造転写用スタンパが曝される温度よりも高いことを特徴とする請求項１０に記載の微細構造転写用スタンパの製造方法。
12. 請求項１に記載の微細構造転写用スタンパの製造方法であって、
    前記微細パターンが複数の微細の凹凸で形成されており、この微細パターンを前記基体に形成する際に、
    前記基体の片面に樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、
    前記微細パターンが形成された原盤を前記樹脂層に接触させて前記原盤の微細パターンを転写する転写工程と、
    前記微細パターンが形成された前記樹脂層をマスクとして前記基体の表面をエッチング加工してこの基体の表面に微細パターンを形成するエッチング工程と、
    を有し、
    エッチング加工で前記基体の表面に形成された微細パターンを構成する前記凹凸の高さ、及び前記突出部の側壁の角度のいずれかが、原盤の微細パターンを構成する前記凹凸の高さ、及び前記凹凸の側壁の角度と異なっていることを特徴とする微細構造転写用スタンパの製造方法。