JP2012028685A - インプリント装置及びインプリント転写方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラスにゴミや汚れの付着、傷がある場合においても、ＵＶ光による硬化品質の均一性を保ち、ＵＶ硬化樹脂の均一な塗布厚が得られるインプリント装置又はインプリント転写方法を提供することにある。
【解決手段】スタンパの表面に有する凹凸形状を、被転写体にエネルギーを照射し、前記転写体に転写し、その後、前記スタンパを前記被転写体から剥離するインプリント装置またはインプリント転写方法において、前記スタンパ又は前記被転写体の少なくとも一方の第１の裏面を、平面形状を有する平面加圧体２１で加圧し、その後、前記スタンパ又は前記被転写体の少なくとも一方の第２の裏面を流体で加圧し、前記加圧平面体による加圧と、前記流体による加圧との加圧タイミングを制御して前記転写を行うことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面に特に微細な凹凸を有するスタンパと被転写体を加圧し、前記被転写体表面に前記スタンパの凹凸形状を転写するインプリント装置およびインプリント転写方法に関する。

近年、微細なパターン形成を低コストで行うためのインプリント技術が提案されている。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（表面形状）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、微細パターンを被転写体の樹脂層に形成することができる。そして、このインプリント技術は、ハードディスク等の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。

ハードディスク等の記録媒体の製造工程におけるインプリント装置では、転写するパターン原版としてスタンパを必要とする。このスタンパの製造工程においては、電子ビーム加工装置などにより微細加工された上位のパターン原版を、スタンパ基材上の樹脂層に転写することでスタンパを製造する。この転写による製造方法は、熱インプリントもしくは光インプリントを使用して行われる。

このような従来のインプリント技術としては、スタンパを作成するにあたり、光学研磨された平面ガラスの押し当てによる平面加圧方式(特許文献1)と、圧縮されたクリーンエアの圧力による流体加圧方式(特許文献２)の、２種類の転写方法があった。

特開２０１０−９９８４８号公報 特開２００６−３２６９２７号公報

平面加圧方式の長所は、数１００nmの平面度で研磨された平面を押し当てることにより、ＵＶ硬化樹脂の均一な塗布厚が得られることである。一方、パターン直近の光源側にゴミや汚れの付着、傷がある場合など、樹脂直近で紫外(ＵＶ)光を遮ることで硬化品質の均一性が損なわれることが短所である。
また、流体加圧方式の長所は、１００nm以下までフィルタリングされたクリーンエアのみが樹脂近傍に存在するので非常に均一な硬化品質が得られることである。一方、樹脂を平面で押圧しないので、樹脂の塗布厚の均一性は、樹脂の自己流動性に頼るしかないことが短所である。

従って、本発明の目的は、ガラスにゴミや汚れの付着、傷がある場合においても、ＵＶ光による硬化品質の均一性を保ち、ＵＶ硬化樹脂の均一な塗布厚が得られるインプリント装置又はインプリント転写方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、少なくとも以下の特徴を有する。
本発明は、スタンパの表面に有する凹凸形状を、被転写体にエネルギーを照射し、前記転写体に転写し、その後、前記スタンパを前記被転写体から剥離するインプリント装置またはインプリント転写方法において、前記スタンパ又は前記被転写体の少なくとも一方の第１の裏面を、平面形状を有する平面加圧体で加圧し、その後、前記スタンパ又は前記被転写体の少なくとも一方の第２の裏面を流体で加圧し、前記加圧平面体による加圧と、前記流体による加圧との加圧タイミングを制御して前記転写を行うことを第１の特徴とする。

また、前記第１の裏面と前記第２の裏面は同一の裏面であることを第２の特徴とする。
さらに、前記第１の裏面と前記第２の裏面は異なる裏面あることを第３の特徴とする。
また、前記制御は、前記加圧平面体による加圧か前記流体による加圧へ移行する際に前記加圧を所定の圧力に略維持するように行うことを第４の特徴とする。
さらに、前記エネルギーは熱または光であることを第５の特徴とする。

本発明によれば、ガラスにゴミや汚れの付着、傷がある場合においても、ＵＶ光による硬化品質の均一性を保ち、ＵＶ硬化樹脂の均一な塗布厚が得られるインプリント装置又はインプリント転写方法を提供できる。

本発明のインプリント装置の第1の実施形態の構成図を示す図である。 本発明のインプリント装置の第1の実施形態の動作フローチャートを示す図である。 図２に示す動作フローのうち、典型的な位置におけるインプリント装置の状態を示す図である。 図２に示す動作フローのタイミングチャートを示す図である 本発明のインプリント装置の第２の実施形態の構成図を示す図である。 本発明のインプリント装置の第３の実施形態の構成図と、典型的な位置におけるインプリント装置の状態を示す図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明のインプリント装置Ｉｐの第1の実施形態の構成図を示す。
インプリント装置Ｉｐは、大別して、スタンパの成形材料である光硬化性樹脂Ｐより上部に構成要素を持つ転写機構上部１０と、光硬化性樹脂Ｐより下部に構成要素を持つ転写機構下部３０とを有する。転写機構上部１０は、スタンパであるパターン原版１１と、パターン原版１１を平面に保ちかつ吸着保持するための吸着板1２とを有する。吸着板１２は、図面上で上下方向に動作するアクチュエーター(図示せず)に保持されている。

一方、転写機構下部２０は、光硬化性樹脂Ｐと共に被転写体を構成するスタンパ基材ＳＢをパターン原版１１に型押しするガラス製の平面加圧体２１と、ＵＶ光を光硬化性樹脂Ｐに照射する光源２２と、ＵＶ光を透過する光学窓２３、平面加圧体２１及びスタンパ基材ＳＢ並びにハウジング２４とで形成される平面加圧室２５と、ハウジング２４に固定保持され平面加圧室２５に圧縮流体を注入する平面加圧用配管２７と、スタンパ基材ＳＢ及び平面加圧体２１並びにハウジング２４とで形成される流体加圧室２６と、ハウジング２４に固定保持され流体加圧室２６に圧縮流体を注入する流体加圧用配管２８と、平面加圧室２５及び流体加圧室２６を、それぞれの境界領域とシールするＯリング３１〜３５とを有する。Ｏリング３１、３２及び３３が平面加圧室２５を、Ｏリング３４、３５が流体加圧室２６をシールしている。

第１の実施形態では、被転写体の被転写側を表面とすれば、流体加圧体及び圧縮流体による加圧面を被転写体の裏面側としている。
尚、上記実施形態は、転写機構上部１０と、転写機構下部２０がお互いに上下逆に構成されてもその機能や特徴が変化しない。また、パターン原版であるスタンパのパターンを有する側を表面とすれば、流体加圧体及び圧縮流体による加圧面をスタンパ側の裏面側としてもよい。そこで、製造装置全体の設計として合理的な姿勢を選択することが可能である。

次に、第1の実施形態のインプリント装置Ｉｐの動作を図２、図３及び図４用いて説明する。図２は本実施形態のインプリント装置Ｉｐの動作フローチャートを示す図である。図３は、図２に示す動作フローのうち、代表的な位置におけるインプリント装置Ｉｐの状態を示す図である。図４は前記動作フローのタイミングチャートを示す図である。図４において、縦軸は、転写機構上部１０及び平面加圧体２１の位置と、平面加圧用配管２７、流体加圧用配管２８及び光源２２の動作状態を示し、横軸は時間ｔを示す。

以下、本実施形態のインプリント装置Ｉｐの動作を図２の動作フローチャートを主体に、図３及び図４を参照しながら説明する。
Ｓｔｅｐ１：転写機構上部１０の吸着板１２に吸着固定されたパターン原版１１に対向させた転写機構下部２０の固定部に、前工程で予め光硬化性樹脂Ｐを中心に滴下されたスタンパ基材ＳＢを載置する(図３(ａ)の状態)。なお、図３(ａ)は図１と同じで図である。

Ｓｔｅｐ２：図４のタイミングチャート(以下、単にチャートという)に示すように、吸着板１２とパターン原版１１とを有する転写上部機構１０を降下させ、パターン原版１１を光硬化性樹脂Ｐを介してスタンパ基材ＳＢに密着させる。このとき光硬化性樹脂Ｐは、パターン原版１１とスタンパ基材ＳＢに挟まれ、薄く押し延ばされた状態であるが、充分に均一な厚さの層にはなっていない。

Ｓｔｅｐ３：図４のチャートに示すように、やや遅れて、図３(ｂ)に示す平面流体用配管２７から圧縮流体を平面加圧室２５に注入し、平面加圧体２１を押し上げ、光硬化性樹脂Ｐを平面加圧体２１で平面加圧する平面加圧モードを開始する。
Ｓｔｅｐ４：図４のチャートに示すように、所定の加圧圧力に達したら、光硬化性樹脂Ｐの層が所定の均一な厚さに押し広げられるまで、所定の加圧圧力をタイマー期間維持し、平面加圧モードを継続する（図３(ｂ)の状態）。

Ｓｔｅｐ５：図４のチャートに示すように、平面加圧室２５の圧縮流体を速度制御しながら平面流体用配管２７から吸引し圧力を開放するのとほぼ同時に、流体加圧用配管２８から圧縮流体を流体加圧室２６に注入する。その結果、平面加圧体２１は降下するが、スタンパ基材ＳＢにかかる平面加圧体２１の押付け力と加圧用配管２８より注入された圧縮流体の加圧力が遅滞無く入れ替わることで、光硬化性樹脂Ｐの層は、所定の(充分に)均一な厚さを保ったまま、圧縮流体のみで加圧された流体加圧モードに移行する(図３(ｃ)の状態)。

Ｓｔｅｐ６：図４のチャートに示すように、流体加圧モードでのスタンパ基材ＳＢへの加圧が安定したら、平面加圧室２５を減圧し、平面加圧体２１の降下を促進する。
Ｓｔｅｐ７：図４のチャートに示すように、平面加圧体２１が所定の位置まできたら、光源２２を一定時間点灯し、光硬化性樹脂Ｐを露光硬化させる。このとき平面加圧体２１は、その表面に微小な傷、汚れ、異物があっても、それらの影が露光に影響を与えないに充分な光硬化性樹脂Ｐとの距離を保っているので、光硬化性樹脂Ｐを均一なエネルギー強度で硬化させることが可能である。

Ｓｔｅｐ８：図４のチャートに示すように、吸着板１２を支えている転写機構上部１０を上昇させ、パターン原版１１をスタンパ基材ＳＢから剥離し、平面加圧室２５及び流体加圧室２６を初期状態に戻す。
以後、Ｓｔｅｐ１からＳｔｅｐ８を繰り返す。

以上説明した、本発明の第１の実施形態によれば、スタンパ基材ＳＢへの加圧を所定の圧力に維持しながら、平面加圧から流体加圧へのスムーズな切り替えが可能な加圧機構及び加圧方法を提供できる。その結果、前記２種類の公知の加圧方法の長所を両立し、またそれぞれの短所を解決した、従来技術では作成困難であった 欠陥が無く、かつ均一な厚さの転写パターン層を備えた、良質なスタンパを安定して製造できる。

図５は本発明のインプリント装置Ｉｐの第２の実施形態の構成図を示す。第１の実施形態と異なる点は次の２点である。図５において、図１と同一構造、同一機能を有するものは図１と同一符号を用いている。
第１に、第１の実施形態では光源２２を転写機構下部２０に設け光硬化性樹脂Ｐの下からＵＶ光を照射していたのに対し、第２の実施形態では光源２２を転写機構上部１０の吸着板１２の上からからＵＶ光を照射する。そのために、吸着板はＵＶ光を透過する部材、例えばガラスで構成する。一方、平面加圧体２１はガラスである必要はない。
第２に、第１の実施形態では平面加圧体を圧縮流体で駆動していたのに対し、第２の実施形態では、エア駆動ベース３６と平面加圧体２１のエアシリンダ３７を設け、平面加圧体を駆動する。この場合、必ずしも平面加圧体２１は透明なガラス体でなくともよい。
第２の実施形態における動作フローは基本的に同じであるが、平面加圧モードから流体加圧モードに移行を確実に行うには、流体加圧室２６の圧力を監視しながら、エアシリンダ３６による平面加圧体２１による圧力を制御してもよい。

以上説明した、本発明の第２の実施形態によれば、スタンパ基材ＳＢへの加圧を所定内の圧力に維持しながら、平面加圧から流体加圧へのスムーズな切り替えが可能な加圧機構及び加圧方法を提供できる。その結果、前記２種類の公知の加圧方法の長所を両立し、またそれぞれの短所を解決した、従来技術では作成困難であった 欠陥が無く、かつ均一な厚さの転写パターン層を備えた、良質なスタンパを安定して製造できる。

以上説明した、本発明の第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、被転写体の被転写側を表面とすれば、流体加圧体及び圧縮流体による加圧面を被転写体の裏面側としている。しかしながら、流体加圧体または圧縮流体による加圧面を、パターン原版であるスタンパの裏面側に設けてもよい。

図６は本発明のインプリント装置Ｉｐの第３の実施形態の構成図を示す。図６の(ａ)、(ｂ)、（ｃ）は、図３の(ａ)、(ｂ)、（ｃ）に対応する図である。図６において、図３と同一構造、同一機能を有するものは図３と同一符号を用いている。
図６(ａ)を用いて第２の実施形態との構成上に異なる点を説明する。第３の実施形態は、第２の実施形態とエアシリンダ３７で平面加圧体２９を駆動する点は同じであるが、流体加圧の構成が第２の実施形態とは異なる。その他の構成は、基本的には第２の実施形態と同じである。平面加圧体２９は、その加圧面に所定の高さを持つ複数の溝３８と、前記溝に連結された貫通孔３９を有する。一方、流体加圧部は、前記溝に挿入可能な前記所定に略同じ高さを有するノズル４０と、前記貫通孔３９に設けられた連結管４１と、連結管４１に圧縮流体を供給する流体加圧用配管２８とを有する。

このような構成によって、第３の実施形態は下記の特徴的な動作フローを有する。
図６(ｂ)は、転写機構上部１０が下降し、スタンパ基材ＳＢと密着し、平面加圧体２９をエアシリンダ３７により上方に加圧し、光硬化性樹脂Ｐを平面加圧している状態を示す。溝３８の大きさによっては転写パターン層の厚さ均一性が失われる場合がある。その場合は、各ノズル４０に圧縮流体を注入し、平面加圧体２９と同じ又は均一性が失われない程度の圧力を溝３８のある光硬化性樹脂Ｐにかける。

図６(ｃ)は、平面加圧モードから圧縮流体のみによる流体加圧モードへの切り替える様子を示す図である。平面加圧体２９は、エアシリンダ３７によって、その表面に微小な傷、汚れ、異物があっても、それらの影が露光に影響を与えない位置まで降下する。その降下の初期において、スタンパ基材ＳＢにかかる平面加圧体２９の押付け力と注入された圧縮流体の加圧力が遅滞無く入れ替わるように各ノズルに供給する圧縮流体の供給量を多くする。

以上説明した、本発明の第３の実施形態では、第１、第２の実施形態と同様に、被転写体の被転写側を表面とすれば、流体加圧体及び圧縮流体による加圧面を被転写体の裏面側としているが、パターン原版であるスタンパの裏面側に設けてもよい。
上記に説明した構成及び動作フローを有する第３の実施形態においても、第１と第２の実施形態と同様な効果を奏することができる。

１０：転写機構上部 １１：パターン原版 １２：吸着板
２０：転写機構下部 ２１：第１、第２の実施態における平面加圧体
２２：光源 ２３：光学窓 ２４：ハウジング
２５：ハウジング ２６：流体加圧室 ２７：平面加圧用配管
２８：流体加圧用配管 ２９：第３の実施態における平面加圧体
３１〜３５：Ｏリング ３６：エア駆動ベース ３７：エアシリンダ
３８：平面加圧体の表面の溝 ３９：平面加圧体の貫通孔 ４０：ノズル
４１：連結管 Ｉｐ：インプリント装置 Ｐ：光硬化性樹脂
ＳＢ：スタンパ基材。

Claims (14)

1. 表面に凹凸形状を有するスタンパと、前記凹凸形状が表面に転写される被転写体と、前記被転写体にエネルギーを照射するエネルギー源とを、前記スタンパを前記被転写体から剥離するインプリント装置において、
   前記スタンパ又は前記被転写体の少なくとも一方の第１の裏面を平面形状を有する平面加圧体で加圧する平面加圧手段と、前記スタンパ又は前記被転写体の少なくとも一方の第２の裏面を流体で加圧する流体加圧手段と、前記平面加圧手段と前記流体加圧手段との加圧タイミングを制御する制御手段を有することを特徴とするインプリント装置。
2. 前記第１の裏面と前記第２の裏面は同一の裏面であることを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記同一の裏面は前記スタンパの裏面であることを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。
4. 前記同一の裏面は前記被転写体の裏面であることを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。
5. 前記第１の裏面と前記第２の裏面は異なる裏面であることを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
6. 前記第１の裏面は前記スタンパの裏面であり、前記第２の裏面は前記被転写体の裏面であることを特徴とする請求項５に記載のインプリント装置。
7. 前記第１の裏面は前記被転写体の裏面であり、前記第２の裏面はスタンパの裏面であるあることを特徴とする請求項５に記載のインプリント装置。
8. 前記制御手段は、前記平面加圧手段から前記流体加圧手段へ移行する際に前記加圧を所定の圧力に略維持するように制御することを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
9. 前記エネルギー源は熱源または光源であることを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
10. スタンパの表面に有する凹凸形状を、被転写体にエネルギーを照射し、前記転写体に転写し、その後、前記スタンパを前記被転写体から剥離するインプリント転写方法において、
    前記スタンパ又は前記被転写体の少なくとも一方の第１の裏面を、平面形状を有する平面加圧体で加圧し、その後、前記スタンパ又は前記被転写体の少なくとも一方の第２の裏面を流体で加圧し、前記加圧平面体による加圧と、前記流体による加圧との加圧タイミングを制御して前記転写を行うことを特徴とするインプリント転写方法。
11. 前記第１の裏面と前記第２の裏面は同一の裏面であることを特徴とする請求項１０に記載のインプリント転写方法。
12. 前記第１の裏面と前記第２の裏面は異なる裏面であることを特徴とする請求項１０に記載のインプリント転写方法。
13. 前記制御は、前記加圧平面体による加圧か前記流体による加圧へ移行する際に前記加圧を所定の圧力に略維持するように行うことを特徴とする請求項１０に記載のインプリント転写方法。
14. 前記エネルギーは熱または光であることを特徴とする請求項１０に記載のインプリント転写方法。

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