JP4155511B2

JP4155511B2 - Imprint apparatus and imprint method

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Publication number: JP4155511B2
Application number: JP2003131652A
Authority: JP
Inventors: 充高井; 一博服部; 実藤田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2003-05-09
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2023-05-09
Also published as: JP2004335011A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一面に凹凸部が形成されたスタンパーの他面を押圧することによって基材上の樹脂層に凹凸部を押し付けてそ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方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体素子や記録媒体を製造する工程において、基材上の樹脂層にナノメートルサイズの微細な凹凸パターンを形成する方法として、凹凸部が形成されたスタンパー（型板：モールド）をプレス機等によって樹脂層に押し付けてその凹凸形状を転写するインプリントリソグラフィ法（以下、「インプリント法」ともいう）が従来から知られている。このインプリント法では、一例として、まず、基材の上に樹脂層（例えばレジスト材を薄膜状に塗布した層）を形成する。次に、その一面に凹凸部が形成された金属材料製のスタンパーをスタンパーホルダにセットした状態でプレス機のクランプに取り付けると共に、樹脂層の形成面を上向きにして基材をプレス機のベッドに載置する。次いで、樹脂層を加熱した状態においてプレス機を作動させてクランプを下降させて、スタンパーの凹凸部を樹脂層に押し付ける。これにより、スタンパーの凹凸部における凸部が樹脂層に押し込まれて、樹脂層に凹凸形状が転写される。ところが、この従来のインプリント法では、基材を載置したベッドに対するクランプの傾き（すなわち、基材に対するスタンパーの傾き）に起因してスタンパーが傾いた状態で樹脂層に押し付けられて、樹脂層に対するスタンパーの凸部の押し込み量（すなわち、樹脂層に形成される凹部の深さ）が基材の全域において一様とならないことがある。したがって、スタンパー全域を均一に押し付けることで、樹脂層に対する凸部の押し込み量（すなわち、凹部の深さ）を均一にする各種のインプリント法が考案されている。
【０００３】
一例として、国際公開ＷＯ０１／４２８５８号パンフレットに開示されている装置（インプリント装置）は、例えば可撓性を有する膜（flexible membrane ９：ゴム膜）を介して型板（template１０：スタンパー）の全域に油圧等を直接的に伝達することにより、基材（substrate ５）に対して型板（１０）の全域を均一な力で押し付ける構成が採用されている。具体的には、このインプリント装置は、基材（５）がセットされる第１主部（first main parts １）と、型板（１０）がセットされる第２主部（second main parts ３）とを備えている。また、第１主部（１）は、支持板（support plate ４）によって支持された状態の基材（５）を載置可能に構成されている。この場合、基材（５）は、例えばシリコン等で平板状に形成されて、その表面（５ａ）には、樹脂層が形成されている。一方、第２主部（３）は、第２水平ベース板（second principally plane base plate １３）と、第２水平ベース板（１３）に取り付けられると共にその底面開口部位が膜（９）によって閉塞された箱体とを備えて構成されている。この場合、この箱体は、図外のオイルポンプによって油圧オイル（hydraulic oil ）が注入路（inlet plate １２）を介して供給される空洞（cavity６）を構成する。また、型板（１０）は、その表面（１０ａ）にナノメートルサイズの微細な凹凸パターンが形成されて、膜（９）に取り付けられている。
【０００４】
このインプリント装置によれば、第１水平ベース板（２）に対して第２水平ベース板（１３）が傾いていたとしても、第２主部（３）の下降に伴って型板（１０）が基材（５）に接触した際に膜（９）が変形する。したがって、基材（５）に対して型板（１０）を面的に接触させることが可能となっている。また、基材（５）の表面（５ａ）に型板（１０）を押し付ける際には、空洞（６）に供給される油圧オイルによって型板（１０）の全域に膜（９）を介して圧力が均一に加えられる。したがって、基材（５）に対する型板（１０）の凸部の押し込み量を基材（５）の全域に亘って均一とすることが可能となっている。
【０００５】
【特許文献１】
国際公開ＷＯ０１／４２８５８号パンフレット（８−１７頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来のインプリント装置には、以下の問題点がある。すなわち、この従来のインプリント装置では、基材（５）に型板（１０）を面的に接触させた状態において油圧によって膜（９）を介して型板（１０）の全域に圧力を均一に加えて凹凸パターンを基材（５）に形成（転写）している。この場合、型板（１０）が比較的薄厚で変形し易いため、基材（５）に型板（１０）を面的接触させようとした際に、基材（５）と型板（１０）との間に空気が封じ込められることがある。この状態で型板（１０）の全域に油圧によって圧力を均一に加えたときには、空気が封じ込められた部位において、基材（５）に対する型板（１０）における凸部の押し込み量が小さくなる。このため、従来のインプリント装置には、基材（５）と型板（１０）との間に空気が封じ込められることに起因して、基材（５）の全域に亘って均一な深さの凹部を形成するのが困難であるという問題点が存在する。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、樹脂層全域に亘って均一な深さの凹部を有する凹凸形状を転写し得るインプリント装置およびインプリント方法を提供することを主目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係るインプリント装置は、その一面に凹凸部が形成されると共に可撓性を有するスタンパーの他面を押圧することによって基材上の樹脂層に当該凹凸部を押し付けてその凹凸形状を当該樹脂層に転写する押圧手段と、当該押圧手段および前記基材の少なくとも一方を移動させる移動機構とを備え、前記押圧手段は、前記スタンパーの前記他面に向けて気体および液体の一方を噴射するノズルを備え、当該ノズルから前記スタンパーに向けて前記一方を噴射することによって当該スタンパーの前記他面における所定の一部分を押圧可能に構成され、前記移動機構は、前記押圧手段に対して前記所定の一部分を押圧させた状態から当該押圧手段および前記基材の少なくとも一方を移動させることによって前記スタンパーに対する前記押圧手段による押圧完了範囲を徐々に拡大可能に構成されている。
【０００９】
この場合、前記押圧手段に対して前記スタンパーにおける前記他面の中心部を前記所定の一部分として押圧させた状態から当該押圧手段および前記基材の少なくとも一方を移動させることによって当該押圧手段による押圧部位を当該スタンパーの外縁部に向けて螺旋状に移動可能に前記移動機構を構成するのが好ましい。
【００１０】
また、前記押圧手段に対して前記スタンパーにおける前記他面の中心部から当該スタンパーにおける当該他面の外縁部にかけての線的範囲を前記所定の一部分として押圧させた状態から当該押圧手段および前記基材の少なくとも一方を移動させることによって当該押圧手段による押圧部位を移動可能に前記移動機構を構成するのが好ましい。この場合、前記基材を回転させる回転機構を備えて前記移動機構を構成し前記スタンパーの前記他面における前記回転機構による回転の中心部から当該スタンパーの外縁部にかけての線的範囲を前記所定の一部分として押圧可能に前記押圧手段を構成するのが一層好ましい。
【００１１】
また、本発明に係るインプリント方法は、その一面に凹凸部が形成されると共に可撓性を有するスタンパーの他面を押圧手段によって押圧しつつ当該押圧手段および基材の少なくとも一方を移動させることによって当該基材上の樹脂層に当該凹凸部を押し付けてその凹凸形状を当該樹脂層に転写する際に、前記スタンパーの前記他面に向けて気体および液体の一方を噴射するノズルを備え、当該ノズルから前記スタンパーに向けて前記一方を噴射することによって当該スタンパーの当該他面における所定の一部分を押圧可能に構成された前記押圧手段を用いて、当該スタンパーの前記他面における所定の一部分を押圧した状態から当該スタンパーに対する押圧部位を移動させることによってその押圧完了範囲を徐々に拡大する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るインプリント装置およびインプリント方法の好適な実施の形態について説明する。
【００１３】
最初に、インプリント装置１の構成について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１に示すインプリント装置１は、例えば、情報記録媒体用（一例として、ディスクリートトラック型記録媒体用）のディスク状基材Ｄにおける表面にナノメートルサイズの微細な凹凸パターンを形成するのに先立って、ディスク状基材Ｄの上に凹凸パターン形成用のマスク（一例として、フォトレジスト材料によるマスク）を形成可能に構成されている。具体的には、インプリント装置１は、基材ホルダ２、移動機構３、ノズル４、エアポンプ５および制御部６を備えて構成されている。この場合、ディスク状基材Ｄは、一例として、直径２．５インチのガラスディスクで構成されて、図２に示すように、その表面には、例えばスピンコート法によってポジ型レジストが塗布されて厚み７５ｎｍ程度のレジスト層Ｒ（本発明における樹脂層）が形成されて構成されている。なお、同図では、本発明についての理解を容易とするために、ディスク状基材Ｄおよびレジスト層Ｒなどの厚みを誇張して厚く図示している。一方、このレジスト層Ｒに凹凸パターンを形成するスタンパーＳは、一例として、その一面（同図における下面）に凹凸部が形成された厚み３００μｍ程度の可撓性を有するニッケルスタンパーであって、凹凸部における凹部と凸部との幅の比率が１：１（この場合、一例として、ピッチ＝１５０ｎｍ）となるように電子線描画法等によって形成されている。
【００１５】
基材ホルダ２は、図２に示すように、上面開口の箱体に形成されて、その内底面にディスク状基材Ｄを載置可能に構成されている。また、基材ホルダ２の上面開口部位には、可撓性を有するフィルムＦ（一例として、シート状のシリコーンゴム）が取り付けられて、フィルムＦの下面（基材ホルダ２内のディスク状基材Ｄに対向する面）には、凹凸部を下向きにしてスタンパーＳが取り付けられている。さらに、図１に示すように、基材ホルダ２は、制御部６の制御下でディスク状基材Ｄを加熱するヒータ２ａを備えている。移動機構３は、制御部６の制御下でノズル４を移動させる。この場合、図３に示すように、移動機構３は、スタンパーＳの中心部にノズル４を位置させた状態からスタンパーＳの外縁部に向けて矢印Ｂで示すように螺旋状の軌跡を描くようにしてノズル４を移動させる。
【００１６】
ノズル４は、エアポンプ５と相俟って本発明における押圧手段を構成し、移動機構３に取り付けられてエアポンプ５によって供給される圧縮空気（本発明における気体の一例）をスタンパーＳの他面（この場合、スタンパーＳが取り付けられているフィルムＦを介してスタンパーＳの他面）に向けて噴射することにより、フィルムＦを介してスタンパーＳの他面（図２における上面）を部分的（本発明における所定の一部分）に押圧する。この場合、ノズル４は、圧縮空気を噴射しつつ移動機構３によって螺旋状の軌跡を描くようにして移動させられる。したがって、圧縮空気が吹き付けられることでスタンパーＳが押圧された範囲（スタンパーＳの押圧が完了した範囲：以下「押圧完了範囲」ともいう）は、図４に示すように、押圧開始当初にノズル４が位置させられていたスタンパーＳの中心部における押圧完了範囲Ａ１−１から、スタンパーＳの外縁部に向けて、押圧完了範囲Ａ１−２，Ａ１−３・・，Ａ１−５のように徐々に拡大する（以下、区別しないときには「押圧完了範囲Ａ１」ともいう）。エアポンプ５は、制御部６の制御下でノズル４に空気（圧縮空気）を供給する。この場合、ノズル４に供給する気体としては、空気に限定されず、工業用窒素等の各種気体を採用することができる。また、エアポンプ５に代えてオイルポンプを配設することで、気体に代えて油圧オイル等の液体をノズル４に供給して噴射させる構成を採用することもできる。
【００１７】
次に、インプリント装置１を用いてディスク状基材Ｄ上のレジスト層Ｒに凹凸形状を転写する（凹凸パターンを形成する）方法について、図面を参照して説明する。なお、ディスク状基材Ｄの一面に対するレジスト層Ｒの塗布工程や、スタンパーＳの製作工程は既に完了しているものとする。
【００１８】
まず、図２に示すように、スタンパーＳの凹凸部を下向きにしてフィルムＦの下面に取り付けると共に、レジスト層Ｒの形成面を上向きにしてディスク状基材Ｄを基材ホルダ２の底板上に載置する。この際に、スタンパーＳの下面（凹凸部が形成された面）と、ディスク状基材Ｄ上のレジスト層Ｒの表面との間には隙間が形成される。また、ノズル４は、移動機構３によってスタンパーＳの中心部の上方に位置させられている。次に、制御部６がヒータ２ａに対してディスク状基材Ｄを加熱させる。この際に、ヒータ２ａは、一例として、レジスト層Ｒが１７０℃程度（ガラス転移点以上の温度）となるようにディスク状基材Ｄを加熱する。次いで、制御部６は、エアポンプ５を作動させてノズル４に対する空気の供給を開始させる。この際に、エアポンプ５は、凹凸形状の転写が完了するまで、ノズル４に対する圧縮空気の供給圧力を一定に保つように、その供給量を適宜調整する。また、エアポンプ５によって空気が供給されたノズル４からは、スタンパーＳの他面（この場合、フィルムＦの表面）に向けて圧縮空気が噴射される。
【００１９】
この際に、図５に示すように、スタンパーＳは、ノズル４から噴射された圧縮空気によってその中心部（本発明における「所定の一部分」）が押圧されて、中心部が下向きに突出するように湾曲させられる。この結果、スタンパーＳの中心部がディスク状基材Ｄ上のレジスト層Ｒに押し付けられる。この場合、押圧完了範囲Ａ１では、スタンパーＳがレジスト層Ｒに対して例えば１７０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度の力で押し付けられる。これにより、図６に示すように、押圧完了範囲Ａ１では、スタンパーＳの凹凸部における凸部がレジスト層Ｒ内に押し込まれて、レジスト層Ｒに凹部が形成される。また、押圧完了範囲Ａ１内におけるレジスト層Ｒでは、スタンパーＳの凸部とディスク状基材Ｄの一面との間の距離（すなわち、レジスト層Ｒに形成された凹部における底部の厚みＴ１）が、一例として、５ｎｍ程度となる。さらに、スタンパーＳの凸部が押し込まれた部位に存在していたレジスト材料（レジスト層Ｒを形成しているレジスト材料）がスタンパーＳの凹部内に移動する結果、スタンパーＳの凹部内におけるレジスト層Ｒの厚み（すなわち、レジスト層Ｒにおける凸部の厚み）Ｔ２が、一例として、１５０ｎｍ程度となる。
【００２０】
また、圧縮空気によって押圧されずにレジスト層Ｒに対するスタンパーＳの押し付けが完了していない範囲（以下、「非押圧完了範囲Ａ２」ともいう）のうちの押圧完了範囲Ａ１の近傍における所定の範囲（以下、「非押圧完了範囲Ａ２ａ」ともいう）では、図７に示すように、スタンパーＳにおける凸部の先端がレジスト層Ｒ内に僅かに押し込まれた状態となる。この場合、この非押圧完了範囲Ａ２ａでは、スタンパーＳの凹部とレジスト層Ｒの表面との間に十分な隙間が存在するため、押圧完了範囲Ａ１においてスタンパーＳとレジスト層Ｒとの間に封じ込められそうになった空気が、押圧完了範囲Ａ１からその周囲の非押圧完了範囲Ａ２に移動し易くなっている。したがって、押圧完了範囲Ａ１において封じ込められそうになった空気が押圧完了範囲Ａ１から非押圧完了範囲Ａ２に向けてスムーズに押し避けられて、スタンパーＳとレジスト層Ｒとの間に空気が封じ込められる事態が回避される。
【００２１】
次いで、制御部６は、移動機構３に対して螺旋状の軌跡を描くようにノズル４を移動させる。この際に、図８，９に示すように、ノズル４がスタンパーＳの外縁部に向けて移動させられることにより、ノズル４から噴射された圧縮空気によって押圧された押圧完了範囲Ａ１がスタンパーＳの外縁部方向に向けて徐々に拡大される。また、押圧完了範囲Ａ１の拡大に伴い、スタンパーＳの凸部がレジスト層Ｒに順に押し込まれて、レジスト層Ｒの凹部の形成範囲（凹凸形状の転写が完了した範囲）が徐々に拡大する。また、スタンパーＳとレジスト層Ｒとの間に封じ込められそうになった空気は、押圧完了範囲Ａ１から押し避けられて、最終的には、スタンパーＳおよびレジスト層Ｒの外縁部を介して外部に押し避けられる（排出される）。これにより、図１０に示すように、押圧完了範囲Ａ１がスタンパーＳの全域に拡大した時点で、レジスト層Ｒに対するスタンパーＳの凹凸形状の転写（凹凸パターンの形成）が完了する。この後、制御部６は、エアポンプ５に対して圧縮空気の供給を停止させると共に、移動機構３に対してノズル４をスタンパーＳの中心部に移動させる。また、制御部６は、ヒータ２ａに対してディスク状基材Ｄの加熱度合いを低下させ、一例としてレジスト層Ｒが５０℃程度となるように保温させる。これにより、レジスト材料が硬化する。この状態においてレジスト層ＲからスタンパーＳを剥離することにより、ディスク状基材Ｄの一面にレジスト材料によるマスク（凹凸形状が転写されたレジスト層Ｒ）が形成される。
【００２２】
この後、ディスク状基材Ｄの上に形成したマスクを使用してディスク状基材Ｄをエッチング処理することにより、ディスク状基材Ｄの一面にナノメートルサイズの微細な凹凸パターンを形成する。なお、エッチング処理については、公知の技術のため、その詳細な説明を省略する。
【００２３】
この場合、インプリント装置１によって凹凸形状が転写されたレジスト層Ｒ（マスク）では、スタンパーＳが押し付けられる際に、そのスタンパーＳとレジスト層Ｒとの間に空気が封じ込められる事態が回避されている。したがって、レジスト層Ｒは、その凹部の厚みＴ１がディスク状基材Ｄの全域に亘って２．５ｎｍ以上５．０ｎｍ以下の範囲内の厚みとなる。これに対して、基材（５）に型板（１０）を面的接触させた状態で型板（１０）の全域に均一に圧力を加える従来のインプリント装置では、前述したように、基材（５）と型板（１０）との間に空気が封じ込められている。したがって、基材（５）上の樹脂層は、その凹部の厚みＴ１が基材各部において極く広い範囲で（一例として１５ｎｍ以上２４ｎｍ以下の範囲で）ばらついて形成される。このため、従来のインプリント装置によって凹凸パターンを形成した樹脂層をマスクとして基材（５）をエッチングした際には、樹脂層における凹部の厚みＴ１のばらつきに起因して、基材全域に亘って均一な深さの凹部を形成するのが困難となる。これに対して、本発明の実施の形態に係るインプリント装置１によって凹凸パターンを形成したレジスト層Ｒをマスクとしてディスク状基材Ｄをエッチングした際には、レジスト層Ｒにおける凹部の厚みＴ１がディスク状基材Ｄの全域に亘ってほぼ均一のため、ディスク状基材Ｄの全域に亘って均一な深さの凹部が形成される。
【００２４】
また、このインプリント装置１では、スタンパーＳの中心部から外縁部に向けて押圧完了範囲Ａ１を徐々に拡大してスタンパーＳをレジスト層Ｒに押し付けるため、スタンパーＳとレジスト層Ｒとの間に封じ込められそうになった空気がスムーズに押し避けられる。したがって、スタンパーＳの凸部がレジスト層Ｒに確実かつ十分に押し込まれる結果、レジスト層Ｒに形成された凹部の厚みＴ１がディスク状基材Ｄの全域に亘って２．５ｎｍ以上５．０ｎｍ以下の範囲内の厚みとなる。これに対して、基材（５）と型板（１０）とを面的接触させた状態から型板（１０）を押圧する従来のインプリント装置では、基材（５）と型板（１０）との間の空気が型板（１０）の凹部内に貯留されるため、基材（５）に対して型板（１０）の凸部を十分に押し込むのが困難となる結果、基材（５）上の樹脂層に形成された凹部の厚みＴ１が基材全域で１５ｎｍ以上の厚みとなる。したがって、従来のインプリント装置によって凹凸パターンを形成した樹脂層をマスクとして基材（５）をエッチングした際には、１５ｎｍ以上に及ぶ厚みＴ１の樹脂層をエッチングする分だけ不要な作業時間を要することとなる。これに対して、本発明の実施の形態に係るインプリント装置１によって凹凸パターンを形成したレジスト層Ｒをマスクとしてディスク状基材Ｄをエッチングした際には、レジスト層Ｒにおける凹部についてのエッチングが従来よりも極く短時間で終了して、ディスク状基材Ｄを迅速にエッチングすることが可能となる。
【００２５】
さらに、このインプリント装置１によって凹凸パターンを形成した場合には、レジスト層Ｒに対してスタンパーＳの凸部が十分かつ均一に押し込まれるため、レジスト層Ｒの凸部の厚みＴ２がディスク状基材Ｄ全域に亘って１４５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下の範囲内でほぼ均一となっている。これに対して、従来のインプリント装置によって凹凸パターンを形成した場合には、樹脂層に対して型枠（１０）の凸部が十分に押し込まれず、しかも、基材（５）の各部で押し込み量にばらつきが生じているため、樹脂層の凸部の厚みＴ２が基材各部において１１５ｎｍ以上１４０ｎｍ以下の広い範囲でばらついて不均一となっている。したがって、従来のインプリント装置によって形成したマスク（樹脂層）を用いてエッチング処理した際には、基材（５）に対する凹部の形成が完了する以前に、樹脂層の厚みＴ２が薄厚の部位（上記の例における１１５ｎｍ程度の部位）においてマスクとしての樹脂層が短時間で消失する結果、本来的にはマスクによって保護されるべき基材（５）の一面がエッチングされるという不都合な事態が発生する。これに対して、本発明の実施の形態に係るインプリント装置１によって形成したマスク（レジスト層Ｒ）を用いてエッチング処理した際には、ディスク状基材Ｄに対する凹部の形成が完了するまで、マスクによって保護されるべき部位が十分に保護される。
【００２６】
このように、このインプリント装置１およびインプリント装置１によるインプリント方法によれば、移動機構３がノズル４に対してスタンパーＳにおける中心部に向けて圧縮空気を噴射させてスタンパーＳの中心部を押圧させた状態からノズル４を移動させてスタンパーに対する押圧完了範囲Ａ１を徐々に拡大することにより、スタンパーＳとレジスト層Ｒとの間に空気を封じ込めることなく、スタンパーＳをレジスト層Ｒに十分な押圧力で押し付けることができる。これにより、スタンパーＳの凸部をレジスト層Ｒに確実かつ十分に押し込むことができる結果、ディスク状基材Ｄの全域に亘って均一な深さの凹部を有する凹凸形状を転写する（凹凸パターンを形成する）ことができる。したがって、例えばこのレジスト層Ｒをマスクとしてディスク状基材Ｄをエッチング処理した場合に、ディスク状基材Ｄの一面に均一な深さの凹部を形成することができる。また、押圧完了範囲Ａ１を徐々に拡大することによってスタンパーＳとレジスト層Ｒとの間の空気をスムーズに押し避けることができる結果、スタンパーＳの凹部内に空気が貯留される事態を回避しつつ、その凸部をレジスト層Ｒに十分に押し込むことができる。これにより、従来のインプリント方法によって形成した凹部と比較してディスク状基材Ｄ上のレジスト層Ｒにおける凹部を薄い厚みＴ１に形成することができると共に、従来のインプリント方法によって形成した凸部と比較してレジスト層Ｒにおける凸部を厚い厚みＴ２に形成することができる。したがって、例えばこのレジスト層Ｒをマスクとしてディスク状基材Ｄをエッチング処理したときには、ディスク状基材Ｄの一面に短時間で凹部を形成することができると共に、マスク（レジスト層Ｒ）によって保護されるべきディスク状基材Ｄの一面を確実に保護することができる。
【００２７】
また、このインプリント装置１およびインプリント装置１によるインプリント方法によれば、スタンパーＳの他面に向けて気体（この場合、圧縮空気）を噴射することでその他面を押圧可能に構成されたノズル４を備えて本発明における押圧手段を構成したことにより、スタンパーＳを押圧する押圧手段を比較的簡易に構成することができる。したがって、本発明における押圧手段の製作コストを低減できる結果、凹凸形状の転写に要するコストを十分に低減することができる。
【００２８】
さらに、このインプリント装置１およびインプリント装置１によるインプリント方法によれば、移動機構３がノズル４に対してスタンパーＳにおける他面の中心部を所定の一部分として圧縮空気を噴射させて押圧させた状態からノズル４を移動させてノズル４から噴射させた圧縮空気によるスタンパーＳに対する押圧部位をスタンパーＳの外縁部に向けて螺旋状に移動させることにより、ディスク状基材Ｄの中心部からの半径方向の距離が等しい部位においてレジスト層Ｒの厚みＴ１，Ｔ２を確実に均一にすることができる。したがって、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等の回転体である情報記録媒体の製造に適した凹凸パターンを形成することができる。
【００２９】
なお、本発明は、上記した本発明の実施の形態に限定されない。例えば、図１１に示すように、インプリント装置１におけるノズル４を移動させる移動機構３に代えて、基材ホルダ２を回転させる回転機構３Ａを配設すると共に、インプリント装置１におけるノズル４に代えて、スリット状の噴射口を有するノズル４Ａを配設してインプリント装置１Ａを構成することができる。以下、インプリント装置１と共通の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。このインプリント装置１Ａでは、図１２に示すように、ノズル４Ａがスリット状の噴射口を有して、スタンパーＳの中心部（回転機構３Ａによる回転の中心部）からその外縁部にかけての線的範囲（線状の範囲）に圧縮空気を吹きつけ可能に構成されている。また、ノズル４Ａは、前述したインプリント装置１とは異なり、図１３に示すように、その横幅方向の一端部がスタンパーＳにおける中心部の上方に位置すると共に、横幅方向の他端部がスタンパーＳにおける外縁部の上方に位置するように固定されている。一方、回転機構３Ａは、ディスク状基材Ｄを載置した状態の基材ホルダ２を回転可能に構成されている。
【００３０】
このインプリント装置１Ａでは、図１３に示すように、ノズル４ＡをスタンパーＳの上方に位置させた状態においてエアポンプ５によってノズル４Ａに圧縮空気を供給することにより、ノズル４Ａから噴射される圧縮空気によってスタンパーＳの中心部から外縁部にかけての線的な範囲（本発明における所定の一部分）が押圧されている状態において、回転機構３Ａが基材ホルダ２を矢印Ｃの向きに回転させる。この際には、基材ホルダ２の回転に伴って、基材ホルダ２上のディスク状基材Ｄが回転する。この結果、図１４に示すように、ノズル４Ａから噴射されている圧縮空気によってスタンパーＳをレジスト層Ｒに押し付けた範囲が、押圧完了範囲Ａ１−１１，Ａ１−１２・・，Ａ１−１５のように徐々に拡大する。これにより、最終的には、スタンパーＳにおける全域のレジスト層Ｒに対する押し付けが完了して、スタンパーＳの凹凸形状がレジスト層Ｒに転写される。このインプリント装置１Ａおよびインプリント装置１Ａによるインプリント方法によれば、前述したインプリント装置１およびそのインプリント方法と同様にして、凹凸形状の転写時にスタンパーＳとレジスト層Ｒとの間に空気を封じ込めることなく、スタンパーＳの凸部をレジスト層Ｒに確実かつ十分に押し込むことができる。したがって、インプリント装置１およびインプリント装置１によるインプリント方法と同様の効果を得ることができる。この場合、インプリント装置１Ａにおける回転機構３Ａに代えて、スタンパーＳの中心部を回転中心としてノズル４ＡをスタンパーＳ上で回転させる移動機構を備えてインプリント装置を構成することもでき、この構成を採用した場合にも、インプリント装置１Ａおよびインプリント装置１Ａによるインプリント方法と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
また、本発明の実施の形態では、移動機構３によってノズル４を移動させる構成を採用した例について説明したが、本発明はこれに限定されず、ノズル４を所定位置に固定すると共に、移動機構によって基材ホルダ２を螺旋状の軌跡を描くようにして移動させることでディスク状基材Ｄを移動させて、押圧完了範囲Ａ１をスタンパーＳの外縁部に向けて拡大可能とする構成を採用することができる。また、本発明の実施の形態では、ノズル４Ａから噴射した圧縮空気によってフィルムＦを介してスタンパーＳを押圧する構成について説明したが、本発明はこれに限定されず、スタンパーＳの上面（本発明における他面）に圧縮空気等を直接吹き付けてスタンパーＳを押圧する構成を採用することもできる。さらに、本発明の実施の形態では、スタンパーＳの押圧時にエアポンプ５が供給圧力を一定に保つように圧縮空気をノズル４に供給する構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。また、インプリント装置１，１Ａを上下逆さまに設置して使用することもできる。この場合、ディスク状基材Ｄを保持する手段（例えばディスク状基材Ｄを吸着する吸着部）を基材ホルダ２に配設することによってディスク状基材Ｄの落下が回避される。
【００３２】
さらに、本発明の実施の形態では、ディスク状基材Ｄの一面に塗布したレジスト層Ｒに凹凸形状を転写する例について説明したが、本発明における樹脂層は、レジスト材料による層に限定されず、各種の樹脂材料を基材の上に薄膜状に塗布して形成することができる。また、ディスク状基材Ｄについても情報記録媒体用の基材に限定されず、本発明における基材には、半導体素子製造用の基材などが含まれる。また、凹凸形状を転写する樹脂層についても、本発明の実施の形態において説明したマスク形成用の樹脂層（レジスト層Ｒ）に限定されず、いわゆるリフトオフ用の基体やニッケルスタンパー形成用の基体を形成するための樹脂層（レジスト層）などが本発明における樹脂層に含まれる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るインプリント装置およびインプリント方法によれば、移動機構が押圧手段に対して所定の一部分を押圧させた状態から押圧手段および基材の少なくとも一方を移動させてスタンパーに対する押圧手段による押圧完了範囲を徐々に拡大することにより、スタンパーと樹脂層との間に空気を封じ込めることなく、スタンパーを樹脂層に十分な押圧力で押し付けることができる。これにより、スタンパーの凸部を樹脂層に確実かつ十分に押し込むことができる結果、基材の全域に亘って均一な深さの凹部を有する凹凸形状を転写する（凹凸パターンを形成する）ことができる。したがって、例えばこの樹脂層をマスクとして基材をエッチング処理した場合に、基材の一面に均一な深さの凹部を形成することができる。また、押圧完了範囲を徐々に拡大することによってスタンパーと樹脂層との間の空気をスムーズに押し避けることができる結果、スタンパーの凹部内に空気が貯留される事態を回避しつつ、その凸部を樹脂層に十分に押し込むことができる。これにより、従来のインプリント方法によって形成した凹部と比較して基材上の樹脂層における凹部を薄い厚みに形成することができると共に、従来のインプリント方法によって形成した凸部と比較して樹脂層における凸部を厚い厚みに形成することができる。したがって、例えばこの樹脂層をマスクとして基材をエッチング処理したときには、基材の一面に短時間で凹部を形成することができると共に、マスク（樹脂層）によって保護されるべき基材の一面を確実に保護することができる。
【００３４】
また、本発明に係るインプリント装置およびインプリント方法によれば、スタンパーの他面に向けて気体および液体の一方を噴射することでスタンパーの他面を押圧可能に構成されたノズルを備えて押圧手段を構成したことにより、スタンパーを押圧する押圧手段を比較的簡易に構成することができる。したがって、押圧手段の製作コストを低減できる結果、凹凸形状の転写に要するコストを十分に低減することができる。
【００３５】
さらに、本発明に係るインプリント装置およびインプリント方法によれば、移動機構が押圧手段に対してスタンパーにおける他面の中心部を所定の一部分として押圧させた状態から押圧手段および基材の少なくとも一方を移動させて押圧手段による押圧部位をスタンパーの外縁部に向けて螺旋状に移動させることにより、基材の中心部からの半径方向の距離が等しい部位において樹脂層の厚みを確実に均一にすることができる。したがって、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等の回転体である情報記録媒体の製造に適した凹凸パターンを形成することができる。
【００３６】
また、本発明に係るインプリント装置およびインプリント方法によれば、移動機構が押圧手段に対してスタンパーにおける他面の中心部からスタンパーにおける他面の外縁部にかけての線的範囲を所定の一部分として押圧させた状態から押圧手段および基材の少なくとも一方を移動させることによって押圧手段による押圧部位を移動させることにより、凹凸形状の転写時にスタンパーと樹脂層との間に空気を封じ込めることなく、スタンパーの凸部を樹脂層に確実かつ十分に押し込むことができる。したがって、上記のインプリント装置と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るインプリント装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るインプリント装置１の構成を示す側面断面図である。
【図３】移動機構３によるノズル４の移動方向を説明するためのスタンパーＳの平面図である。
【図４】ノズル４の移動に伴って拡大する押圧完了範囲Ａ１を説明するためのスタンパーＳの平面図である。
【図５】ノズル４から噴射された圧縮空気によってスタンパーＳの中心部がレジスト層Ｒに押し付けられた状態の側面断面図である。
【図６】押圧完了範囲Ａ１におけるスタンパーＳ、レジスト層Ｒおよびディスク状基材Ｄの断面図である。
【図７】非押圧完了範囲Ａ２ａにおけるスタンパーＳ、レジスト層Ｒおよびディスク状基材Ｄの断面図である。
【図８】図５に示す状態からノズル４をスタンパーＳの外縁部に向けて移動させた状態の側面断面図である。
【図９】図８に示す状態からノズル４をスタンパーＳの外縁部に向けてさらに移動させた状態の側面断面図である。
【図１０】ノズル４がスタンパーＳの外縁部の上方に移動させられた状態の側面断面図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態に係るインプリント装置１Ａの構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態に係るインプリント装置１Ａの構成を示す側面断面図である。
【図１３】スタンパーＳの上方にノズル４Ａを位置させた状態の平面図である。
【図１４】基材ホルダ２の回転（ディスク状基材ＤおよびスタンパーＳの回転）に伴って拡大する押圧完了範囲Ａ１を説明するための平面図である。
【符号の説明】
１，１Ａインプリント装置
２基材ホルダ
３移動機構
３Ａ回転機構
４，４Ａノズル
５エアポンプ
６制御部
Ａ１押圧完了範囲
Ａ２，Ａ２ａ非押圧完了範囲
Ｄディスク状基材
Ｆフィルム
Ｒレジスト層
Ｓスタンパー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an imprint apparatus and an imprint method for pressing an uneven portion to a resin layer on a base material and transferring the uneven shape by pressing the other surface of the stamper having the uneven portion formed on one surface. .
[0002]
[Prior art]
For example, in the process of manufacturing a semiconductor element or a recording medium, as a method for forming a nanometer-sized fine concavo-convex pattern on a resin layer on a substrate, a stamper (template: mold) with concavo-convex parts formed thereon is pressed. Conventionally, an imprint lithography method (hereinafter also referred to as “imprint method”) in which the uneven shape is transferred by being pressed against the resin layer is known. In this imprint method, as an example, first, a resin layer (for example, a layer in which a resist material is applied in a thin film shape) is formed on a base material. Next, a stamper made of a metal material with an uneven portion formed on one side is attached to the clamp of the press with the stamper holder set, and the base material is placed on the bed of the press with the resin layer forming surface facing upward. Place. Next, in a state where the resin layer is heated, the press machine is operated to lower the clamp, and the uneven portion of the stamper is pressed against the resin layer. Thereby, the convex part in the concavo-convex part of the stamper is pushed into the resin layer, and the concavo-convex shape is transferred to the resin layer. However, in this conventional imprint method, the stamper is pressed against the resin layer in a state where the stamper is inclined due to the inclination of the clamp with respect to the bed on which the substrate is placed (that is, the inclination of the stamper with respect to the substrate). In some cases, the pressing amount of the convex portion of the stamper with respect to (that is, the depth of the concave portion formed in the resin layer) is not uniform throughout the substrate. Therefore, various imprinting methods have been devised in which the entire pressing area of the stamper is uniformly pressed so that the pressing amount of the convex portion (that is, the depth of the concave portion) is made uniform with respect to the resin layer.
[0003]
As an example, the apparatus (imprint apparatus) disclosed in the pamphlet of International Publication No. WO 01/42858 is, for example, the entire area of a template (template 10: stamper) through a flexible membrane 9 (rubber film). A configuration is adopted in which the entire area of the template (10) is pressed against the substrate (substrate 5) with a uniform force by directly transmitting hydraulic pressure or the like. Specifically, the imprint apparatus includes a first main parts 1 on which a base material (5) is set and a second main parts 3 on which a template (10) is set. ). Moreover, the 1st main part (1) is comprised so that the base material (5) of the state supported by the support plate (support plate 4) can be mounted. In this case, the base material (5) is formed in a flat plate shape, for example, with silicon or the like, and a resin layer is formed on the surface (5a). On the other hand, the second main portion (3) is attached to the second horizontal base plate (second principally plane base plate 13) and the second horizontal base plate (13), and the bottom opening portion thereof is blocked by the membrane (9). And a box. In this case, the box constitutes a cavity (cavity 6) in which hydraulic oil is supplied via an injection path (inlet plate 12) by an oil pump (not shown). The template (10) is attached to the film (9) with a nanometer-sized fine uneven pattern formed on the surface (10a).
[0004]
According to this imprint apparatus, even if the second horizontal base plate (13) is inclined with respect to the first horizontal base plate (2), the template (10 ) Contacts the substrate (5), the membrane (9) is deformed. Therefore, the template (10) can be brought into surface contact with the substrate (5). Further, when pressing the template (10) against the surface (5a) of the substrate (5), the hydraulic oil supplied to the cavity (6) causes the entire area of the template (10) through the membrane (9). Pressure is applied uniformly. Therefore, it is possible to make the pushing amount of the convex part of the template (10) with respect to the substrate (5) uniform over the entire region of the substrate (5).
[0005]
[Patent Document 1]
International Publication WO01 / 42858 Pamphlet (pages 8-17)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, this conventional imprint apparatus has the following problems. That is, in this conventional imprint apparatus, pressure is uniformly applied to the entire area of the template (10) through the membrane (9) by hydraulic pressure in a state where the template (10) is in surface contact with the substrate (5). In addition to the above, an uneven pattern is formed (transferred) on the substrate (5). In this case, since the template (10) is relatively thin and easily deformed, the substrate (5) and the template (10) when the template (10) is brought into surface contact with the substrate (5). ) May be trapped in between. In this state, when the pressure is uniformly applied to the entire area of the template (10) by hydraulic pressure, the amount of pressing of the convex portion of the template (10) against the base material (5) becomes small at the portion where the air is confined. For this reason, the conventional imprint apparatus has a uniform depth over the entire area of the base material (5) due to air being trapped between the base material (5) and the template (10). There is a problem that it is difficult to form the recess.
[0007]
The present invention has been made in view of such problems, and it is a main object of the present invention to provide an imprint apparatus and an imprint method capable of transferring a concavo-convex shape having a concave portion having a uniform depth over the entire resin layer. And
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the imprint apparatus according to the present invention has an uneven portion formed on one surface thereof and the uneven portion formed on the resin layer on the substrate by pressing the other surface of the stamper having flexibility. A pressing unit that presses and transfers the uneven shape to the resin layer; and a moving mechanism that moves at least one of the pressing unit and the base material. A nozzle that injects one of gas and liquid toward the other surface of the stamper, and the one by injecting the one toward the stamper from the nozzle; A predetermined part of the other surface of the stamper is configured to be able to be pressed, and the moving mechanism moves at least one of the pressing unit and the base material from a state where the predetermined part is pressed by the pressing unit. Thus, the pressing completion range by the pressing means for the stamper can be gradually enlarged.
[0009]
in this case, By moving at least one of the pressing means and the base material from a state in which the central portion of the other surface of the stamper is pressed as the predetermined part with respect to the pressing means, the pressing portion by the pressing means is moved to the stamper. It is preferable that the moving mechanism is configured to be able to move in a spiral shape toward the outer edge portion.
[0010]
Further, the pressing means and the base material from a state in which a linear range from the center portion of the other surface of the stamper to the outer edge portion of the other surface of the stamper is pressed against the pressing device as the predetermined part. It is preferable that the moving mechanism is configured so that the pressing portion by the pressing means can be moved by moving at least one of the two. In this case, the moving mechanism is configured to include a rotating mechanism that rotates the base material, and a linear range from the center of rotation by the rotating mechanism to the outer edge of the stamper on the other surface of the stamper is the predetermined range. More preferably, the pressing means is configured to be pressed as a part.
[0011]
Further, the imprint method according to the present invention has an uneven surface formed on one surface and the other surface of the stamper having flexibility. Move at least one of the pressing means and the substrate while being pressed by the pressing means. By Concerned When transferring the uneven shape to the resin layer by pressing the uneven portion on the resin layer on the substrate, A nozzle for injecting one of gas and liquid toward the other surface of the stamper is provided, and a predetermined part of the other surface of the stamper can be pressed by injecting the one from the nozzle toward the stamper. Using the configured pressing means, The pressing completion range is gradually expanded by moving a pressing portion against the stamper from a state where a predetermined part of the other surface of the stamper is pressed.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of an imprint apparatus and imprint method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0013]
First, the configuration of the imprint apparatus 1 will be described with reference to the drawings.
[0014]
The imprint apparatus 1 shown in FIG. 1 is, for example, prior to forming a nanometer-sized fine concavo-convex pattern on the surface of a disk-shaped substrate D for an information recording medium (for example, a discrete track type recording medium). Thus, a mask for forming an uneven pattern (for example, a mask made of a photoresist material) can be formed on the disk-shaped substrate D. Specifically, the imprint apparatus 1 includes a substrate holder 2, a moving mechanism 3, a nozzle 4, an air pump 5, and a control unit 6. In this case, the disk-shaped substrate D is constituted by a glass disk having a diameter of 2.5 inches as an example, and a positive resist is applied to the surface thereof by, for example, a spin coating method as shown in FIG. A resist layer R (resin layer in the present invention) having a thickness of about 75 nm is formed. In the figure, in order to facilitate understanding of the present invention, the thickness of the disk-shaped substrate D, the resist layer R, and the like is exaggerated and shown. On the other hand, the stamper S for forming the concavo-convex pattern on the resist layer R is, for example, a flexible nickel stamper having a concavo-convex portion formed on one surface (the lower surface in the figure) and having a thickness of about 300 μm. It is formed by an electron beam drawing method or the like so that the ratio of the width of the concave portion to the convex portion is 1: 1 (in this case, the pitch is 150 nm as an example).
[0015]
As shown in FIG. 2, the base material holder 2 is formed in a box having an upper surface opening, and is configured such that a disk-shaped base material D can be placed on the inner bottom surface thereof. In addition, a flexible film F (for example, a sheet-like silicone rubber) is attached to the upper surface opening portion of the base material holder 2, and the lower surface of the film F (the disk-shaped base material in the base material holder 2). A stamper S is attached to the surface facing D) with the concavo-convex portion facing downward. Furthermore, as shown in FIG. 1, the base material holder 2 includes a heater 2 a that heats the disk-shaped base material D under the control of the control unit 6. The moving mechanism 3 moves the nozzle 4 under the control of the control unit 6. In this case, as shown in FIG. 3, the moving mechanism 3 draws a spiral locus as indicated by an arrow B from the state where the nozzle 4 is positioned at the center of the stamper S toward the outer edge of the stamper S. Then, the nozzle 4 is moved.
[0016]
The nozzle 4 together with the air pump 5 constitutes a pressing means in the present invention, and is attached to the moving mechanism 3 to supply compressed air (an example of gas in the present invention) supplied by the air pump 5 to the other surface of the stamper S ( In this case, by spraying toward the other surface of the stamper S through the film F to which the stamper S is attached, the other surface (upper surface in FIG. A predetermined part of the invention) In Press. In this case, the nozzle 4 is moved so as to draw a spiral locus by the moving mechanism 3 while jetting compressed air. Therefore, the range in which the stamper S is pressed by blowing compressed air (the range in which pressing of the stamper S is completed: hereinafter also referred to as “pressing completion range”) is the nozzle 4 at the beginning of pressing as shown in FIG. From the pressing completion range A1-1 at the center of the stamper S where the S has been positioned toward the outer edge of the stamper S, as the pressing completion ranges A1-2, A1-3,. Enlarge (hereinafter, also referred to as “pressing completion range A1” when not distinguished). The air pump 5 supplies air (compressed air) to the nozzle 4 under the control of the control unit 6. In this case, the gas supplied to the nozzle 4 is not limited to air, and various gases such as industrial nitrogen can be employed. Moreover, it is also possible to employ a configuration in which a liquid such as hydraulic oil is supplied to the nozzle 4 for injection instead of the gas by disposing an oil pump instead of the air pump 5.
[0017]
Next, a method for transferring an uneven shape (forming an uneven pattern) to the resist layer R on the disk-shaped substrate D using the imprint apparatus 1 will be described with reference to the drawings. It is assumed that the resist layer R coating process on one surface of the disk-shaped substrate D and the stamper S manufacturing process have already been completed.
[0018]
First, as shown in FIG. 2, the concave and convex portions of the stamper S are attached to the lower surface of the film F, and the disk-shaped substrate D is placed on the bottom plate of the substrate holder 2 with the formation surface of the resist layer R facing upward. Place. At this time, a gap is formed between the lower surface of the stamper S (the surface on which the uneven portion is formed) and the surface of the resist layer R on the disk-shaped substrate D. The nozzle 4 is positioned above the central portion of the stamper S by the moving mechanism 3. Next, the control part 6 heats the disk-shaped base material D with respect to the heater 2a. At this time, as an example, the heater 2a has a resist layer R of about 170 ° C. (glass Transition point The disk-shaped substrate D is heated so that the above temperature is reached. Next, the controller 6 operates the air pump 5 to start supplying air to the nozzle 4. At this time, the air pump 5 appropriately adjusts the supply amount so that the supply pressure of the compressed air to the nozzle 4 is kept constant until the uneven shape transfer is completed. Further, compressed air is injected from the nozzle 4 supplied with air by the air pump 5 toward the other surface of the stamper S (in this case, the surface of the film F).
[0019]
At this time, as shown in FIG. 5, the stamper S is pressed at the central portion (“predetermined portion” in the present invention) by the compressed air injected from the nozzle 4 so that the central portion protrudes downward. To be curved. As a result, the central portion of the stamper S is pressed against the resist layer R on the disk-shaped substrate D. In this case, in the press completion range A1, the stamper S is, for example, 170 kgf / cm with respect to the resist layer R. ² It is pressed with a moderate force. Thereby, as shown in FIG. 6, in the pressing completion range A 1, the convex portion in the concave and convex portion of the stamper S is pushed into the resist layer R, and a concave portion is formed in the resist layer R. In the resist layer R within the press completion range A1, the distance between the convex portion of the stamper S and one surface of the disk-shaped substrate D (that is, the thickness T1 of the bottom portion of the concave portion formed in the resist layer R) is As an example, the thickness is about 5 nm. Furthermore, as a result of the resist material (resist material forming the resist layer R) existing in the portion where the convex portion of the stamper S is pushed in moving into the concave portion of the stamper S, the resist layer in the concave portion of the stamper S The thickness of R (that is, the thickness of the convex portion in the resist layer R) T2 is, for example, about 150 nm.
[0020]
In addition, a predetermined range in the vicinity of the pressing completion range A1 in a range in which the pressing of the stamper S against the resist layer R is not completed without being pressed by compressed air (hereinafter also referred to as “non-pressing completion range A2”). Hereinafter, in the “non-pressing completion range A2a”, as shown in FIG. 7, the tip of the convex portion of the stamper S is slightly pushed into the resist layer R. In this case, in this non-pressing completion range A2a, there is a sufficient gap between the concave portion of the stamper S and the surface of the resist layer R, so that it is enclosed between the stamper S and the resist layer R in the pressing completion range A1. The air is now Pressing complete range From A1 to the surrounding area Non-pressing complete range It becomes easy to move to A2. Therefore, Pressing complete range The air that was about to be contained in A1 Pressing complete range From A1 Non-pressing complete range A situation where air is confined between the stamper S and the resist layer R by being smoothly pushed toward A2 is avoided.
[0021]
Next, the control unit 6 moves the nozzle 4 so as to draw a spiral trajectory with respect to the moving mechanism 3. At this time, as shown in FIGS. 8 and 9, the nozzle 4 is moved toward the outer edge portion of the stamper S, so that the pressing completion range A 1 pressed by the compressed air injected from the nozzle 4 is reduced. It is gradually enlarged toward the outer edge. Further, as the pressing completion range A1 is expanded, the convex portions of the stamper S are sequentially pushed into the resist layer R, and the formation range of concave portions of the resist layer R (the range where the uneven shape transfer is completed) is gradually expanded. Further, the air that is likely to be trapped between the stamper S and the resist layer R is avoided from being pressed from the pressing completion range A1, and finally, the outer edges of the stamper S and the resist layer R The It can be pushed out (discharged) through the outside. As a result, as shown in FIG. 10, when the pressing completion range A1 is expanded to the entire area of the stamper S, the transfer of the uneven shape of the stamper S to the resist layer R (formation of the uneven pattern) is completed. Thereafter, the control unit 6 stops the supply of compressed air to the air pump 5 and moves the nozzle 4 to the center of the stamper S with respect to the moving mechanism 3. Further, the control unit 6 reduces the degree of heating of the disk-shaped substrate D with respect to the heater 2a, and as an example, keeps the temperature so that the resist layer R is about 50 ° C. Thereby, the resist material is cured. In this state, the stamper S is peeled from the resist layer R, whereby a mask made of a resist material (resist layer R to which the concavo-convex shape is transferred) is formed on one surface of the disk-shaped substrate D.
[0022]
Thereafter, the disk-shaped substrate D is etched using a mask formed on the disk-shaped substrate D to form a nanometer-sized fine uneven pattern on one surface of the disk-shaped substrate D. Since the etching process is a known technique, a detailed description thereof is omitted.
[0023]
In this case, in the resist layer R (mask) having the concavo-convex shape transferred by the imprint apparatus 1, when the stamper S is pressed, a situation in which air is confined between the stamper S and the resist layer R is avoided. Yes. Therefore, in the resist layer R, the thickness T1 of the recesses is within the range of 2.5 nm or more and 5.0 nm or less over the entire area of the disk-shaped substrate D. On the other hand, in the conventional imprint apparatus that applies pressure uniformly to the entire area of the template (10) in a state where the template (10) is in surface contact with the substrate (5), as described above, Air is contained between the material (5) and the template (10). Therefore, the resin layer on the base material (5) is formed to vary in a range where the thickness T1 of the concave portion is extremely wide in each part of the base material (in the range of 15 nm to 24 nm as an example). For this reason, when the base material (5) is etched using the resin layer on which the concavo-convex pattern is formed by a conventional imprint apparatus as a mask, due to the variation in the thickness T1 of the concave portion in the resin layer, It is difficult to form a recess having a uniform depth. On the other hand, when the disk-shaped substrate D is etched using the resist layer R on which the concavo-convex pattern is formed by the imprint apparatus 1 according to the embodiment of the present invention as a mask, the thickness T1 of the concave portion in the resist layer R is Since the entire area of the disk-shaped substrate D is substantially uniform, a recess having a uniform depth is formed over the entire area of the disk-shaped substrate D.
[0024]
Further, in the imprint apparatus 1, the pressing completion range A1 is gradually enlarged from the center portion of the stamper S toward the outer edge portion to press the stamper S against the resist layer R. The air that is about to be contained can be pushed smoothly. Therefore, as a result of the projection of the stamper S being surely and sufficiently pushed into the resist layer R, the thickness T1 of the recess formed in the resist layer R is 2.5 nm or more and 5.0 nm or less over the entire area of the disk-shaped substrate D. The thickness is in the range of. On the other hand, in the conventional imprint apparatus that presses the template (10) from the state in which the substrate (5) and the template (10) are in surface contact, the substrate (5) and the template (10) ) Is stored in the recesses of the template (10), so that it is difficult to sufficiently push the projections of the template (10) into the substrate (5). (5) The thickness T1 of the recess formed in the upper resin layer is 15 nm or more over the entire substrate. Therefore, when the base material (5) is etched using the resin layer having a concavo-convex pattern formed by a conventional imprint apparatus as a mask, unnecessary work time is required for etching the resin layer having a thickness T1 of 15 nm or more. It will be. On the other hand, when the disk-shaped substrate D is etched using the resist layer R on which the concavo-convex pattern is formed by the imprint apparatus 1 according to the embodiment of the present invention as a mask, etching of the concave portions in the resist layer R is performed. The process can be completed in a much shorter time than before, and the disk-shaped substrate D can be etched quickly.
[0025]
Further, when the concave / convex pattern is formed by the imprint apparatus 1, the convex portion of the stamper S is sufficiently and uniformly pushed into the resist layer R, so that the thickness T2 of the convex portion of the resist layer R is set to the disc-shaped base. It is substantially uniform over the entire range of the material D within a range of 145 nm to 150 nm. On the other hand, when the concavo-convex pattern is formed by the conventional imprint apparatus, the convex part of the mold (10) is not sufficiently pushed into the resin layer, and is pushed in at each part of the base material (5). Since the amount varies, the thickness T2 of the convex portion of the resin layer varies in a wide range of 115 nm or more and 140 nm or less in each part of the base material, and is uneven. Therefore, when etching is performed using a mask (resin layer) formed by a conventional imprint apparatus, before the formation of the recesses on the base material (5) is completed, the resin layer thickness T2 is reduced ( As a result of the disappearance of the resin layer as a mask in a short period of time in the above example (part of about 115 nm), an inconvenient situation occurs in which one surface of the base material (5) to be protected by the mask is etched. To do. On the other hand, when the etching process is performed using the mask (resist layer R) formed by the imprint apparatus 1 according to the embodiment of the present invention, until the formation of the recesses on the disk-shaped substrate D is completed, The part to be protected by the mask is sufficiently protected.
[0026]
Thus, the imprint apparatus 1 And imprint apparatus 1 According to the imprint method, the moving mechanism 3 sprays compressed air toward the center portion of the stamper S with respect to the nozzle 4 to move the nozzle 4 from the state in which the center portion of the stamper S is pressed, thereby moving the nozzle 4 against the stamper. By gradually expanding the pressing completion range A1, the stamper S can be pressed against the resist layer R with sufficient pressing force without containing air between the stamper S and the resist layer R. As a result, the convex portion of the stamper S can be surely and sufficiently pushed into the resist layer R, and as a result, a concave / convex shape having a concave portion having a uniform depth is transferred over the entire area of the disk-shaped substrate D (the concave / convex pattern is transferred). Can be formed). Therefore, for example, when the disk-shaped substrate D is etched using the resist layer R as a mask, a recess having a uniform depth can be formed on one surface of the disk-shaped substrate D. Further, by gradually expanding the pressing completion range A1, the air between the stamper S and the resist layer R can be smoothly pushed and avoided. As a result, a situation in which air is stored in the recess of the stamper S is avoided. The convex portion can be sufficiently pushed into the resist layer R. Accordingly, the concave portion in the resist layer R on the disk-shaped substrate D can be formed with a thin thickness T1 as compared with the concave portion formed by the conventional imprint method, and the convex portion formed by the conventional imprint method. Compared with, the convex part in the resist layer R can be formed in thick thickness T2. Therefore, for example, when the disk-shaped substrate D is etched using the resist layer R as a mask, a recess can be formed on one surface of the disk-shaped substrate D in a short time, and is protected by the mask (resist layer R). One side of the disk-shaped substrate D to be protected can be reliably protected.
[0027]
The imprint apparatus 1 And imprint method by imprint apparatus 1 According to the present invention, the pressure means in the present invention is configured by including the nozzle 4 configured to be able to press the other surface by injecting gas (in this case, compressed air) toward the other surface of the stamper S. The pressing means for pressing the stamper S can be configured relatively simply. Therefore, as a result of reducing the manufacturing cost of the pressing means in the present invention, the cost required for transferring the concavo-convex shape can be sufficiently reduced.
[0028]
Furthermore, this imprint apparatus 1 And imprint method by imprint apparatus 1 According to the above, the compression mechanism in which the moving mechanism 3 moves the nozzle 4 from the state in which compressed air is injected and pressed against the nozzle 4 with the central portion of the other surface of the stamper S as a predetermined part, and is injected from the nozzle 4. By moving the pressing portion against the stamper S by air spirally toward the outer edge portion of the stamper S, the thicknesses T1 and T2 of the resist layer R at the portions where the radial distance from the central portion of the disk-shaped substrate D is equal. Can be surely made uniform. Accordingly, it is possible to form a concavo-convex pattern suitable for manufacturing an information recording medium that is a rotating body such as a magnetic disk, an optical disk, or a magneto-optical disk.
[0029]
The present invention is not limited to the embodiment of the present invention described above. For example, as shown in FIG. 11, instead of the moving mechanism 3 that moves the nozzle 4 in the imprint apparatus 1, a rotation mechanism 3 A that rotates the base material holder 2 is disposed, and the nozzle 4 in the imprint apparatus 1 is arranged. Instead, the imprint apparatus 1 A can be configured by disposing a nozzle 4 A having a slit-shaped ejection port. Hereinafter, the same components as those of the imprint apparatus 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In this imprint apparatus 1A, as shown in FIG. 12, the nozzle 4A has a slit-shaped injection port, and linearly extends from the center of the stamper S (the center of rotation by the rotation mechanism 3A) to the outer edge thereof. It is comprised so that compressed air can be sprayed in the range (linear range). Further, unlike the above-described imprint apparatus 1, the nozzle 4A has one end portion in the lateral width direction located above the central portion of the stamper S and the other end portion in the lateral width direction as shown in FIG. It is being fixed so that it may be located above the outer edge part in S. On the other hand, the rotation mechanism 3A is configured to be able to rotate the substrate holder 2 in a state where the disk-shaped substrate D is placed.
[0030]
In this imprint apparatus 1A, as shown in FIG. 13, by supplying compressed air to the nozzle 4A by the air pump 5 with the nozzle 4A positioned above the stamper S, the compressed air injected from the nozzle 4A In a state where a linear range (a predetermined part in the present invention) from the center portion to the outer edge portion of the stamper S is pressed, the rotation mechanism 3A rotates the base material holder 2 in the direction of arrow C. At this time, the disk-shaped substrate D on the substrate holder 2 rotates as the substrate holder 2 rotates. As a result, as shown in FIG. 14, the range in which the stamper S is pressed against the resist layer R by the compressed air sprayed from the nozzle 4A is the pressing completion ranges A1-11, A1-12,. Gradually expand. As a result, the pressing of the stamper S with respect to the entire resist layer R is completed, and the uneven shape of the stamper S is transferred to the resist layer R. This imprint apparatus 1A And imprint method by imprint apparatus 1A According to the above-described imprint apparatus 1 And imprinting method thereof In the same manner as described above, the convex portion of the stamper S can be surely and sufficiently pushed into the resist layer R without enclosing air between the stamper S and the resist layer R during the transfer of the uneven shape. Therefore, the imprint apparatus 1 And imprint method by imprint apparatus 1 The same effect can be obtained. In this case, instead of the rotation mechanism 3A in the imprint apparatus 1A, the imprint apparatus can be configured by including a moving mechanism that rotates the nozzle 4A on the stamper S with the center portion of the stamper S as the rotation center. In the case of adopting the imprint apparatus 1A And imprint method by imprint apparatus 1A The same effect can be obtained.
[0031]
In the embodiment of the present invention, the example in which the configuration in which the nozzle 4 is moved by the moving mechanism 3 is described. However, the present invention is not limited to this, and the nozzle 4 is fixed at a predetermined position and the moving mechanism is used. The base holder 2 is moved so as to draw a spiral trajectory to move the disc-shaped base D, and the configuration in which the press completion range A1 can be expanded toward the outer edge of the stamper S is adopted. be able to. Further, in the embodiment of the present invention, the configuration in which the stamper S is pressed through the film F by the compressed air jetted from the nozzle 4A has been described, but the present invention is not limited to this, and the upper surface of the stamper S (the present invention). It is also possible to employ a configuration in which the stamper S is pressed by directly blowing compressed air or the like onto the other surface of the plate. Furthermore, in the embodiment of the present invention, the configuration in which the compressed air is supplied to the nozzle 4 so that the air pump 5 keeps the supply pressure constant when the stamper S is pressed has been described, but the present invention is not limited to this. Further, the imprint apparatuses 1 and 1A can be installed upside down and used. In this case, the disk-shaped substrate D can be prevented from dropping by disposing a means for holding the disk-shaped substrate D (for example, an adsorbing portion for sucking the disk-shaped substrate D) in the substrate holder 2.
[0032]
Furthermore, in the embodiment of the present invention, the example in which the concavo-convex shape is transferred to the resist layer R applied on one surface of the disk-shaped substrate D has been described. However, the resin layer in the present invention is not limited to a layer made of a resist material. Various resin materials can be formed by applying a thin film on a substrate. Further, the disk-shaped substrate D is not limited to a substrate for an information recording medium, and the substrate in the present invention includes a substrate for manufacturing a semiconductor element. In addition, the resin layer for transferring the concavo-convex shape is not limited to the mask forming resin layer (resist layer R) described in the embodiment of the present invention, and a so-called lift-off substrate or nickel stamper forming substrate is used. The resin layer (resist layer) for forming is included in the resin layer in the present invention.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the imprint apparatus and the imprint method according to the present invention, the stamper is moved by moving at least one of the pressing unit and the substrate from a state in which the moving mechanism presses a predetermined part against the pressing unit. By gradually expanding the pressing completion range by the pressing means, the stamper can be pressed against the resin layer with sufficient pressing force without enclosing air between the stamper and the resin layer. As a result, the convex portion of the stamper can be surely and sufficiently pushed into the resin layer, and as a result, the concave / convex shape having a concave portion having a uniform depth can be transferred over the entire area of the substrate (forming a concave / convex pattern). it can. Therefore, for example, when the substrate is etched using this resin layer as a mask, a concave portion having a uniform depth can be formed on one surface of the substrate. In addition, by gradually expanding the pressing completion range, the air between the stamper and the resin layer can be pushed smoothly, so that the convex portion can be avoided while avoiding a situation where air is stored in the concave portion of the stamper. Can be sufficiently pushed into the resin layer. As a result, the recesses in the resin layer on the substrate can be formed with a smaller thickness compared to the recesses formed by the conventional imprint method, and the resin compared to the protrusions formed by the conventional imprint method. The convex part in a layer can be formed in thick thickness. Therefore, for example, when the base material is etched using this resin layer as a mask, a concave portion can be formed in one surface of the base material in a short time, and one surface of the base material to be protected by the mask (resin layer) can be reliably secured. Can be protected.
[0034]
Also, the imprint apparatus according to the present invention And imprint method According to the present invention, the pressing means is configured to include the nozzle configured to be able to press the other surface of the stamper by injecting one of gas and liquid toward the other surface of the stamper, thereby pressing the stamper. Can be configured relatively simply. Therefore, as a result of reducing the manufacturing cost of the pressing means, the cost required for transferring the concavo-convex shape can be sufficiently reduced.
[0035]
Furthermore, the imprint apparatus according to the present invention And imprint method According to the above, the moving mechanism moves at least one of the pressing means and the base material from a state in which the central portion of the other surface of the stamper is pressed against the pressing means as a predetermined part, and the pressing portion by the pressing means is moved to the outer edge of the stamper. By moving in a spiral toward the part, the thickness of the resin layer can be surely made uniform at the part where the distance in the radial direction from the center part of the base material is equal. Accordingly, it is possible to form a concavo-convex pattern suitable for manufacturing an information recording medium that is a rotating body such as a magnetic disk, an optical disk, or a magneto-optical disk.
[0036]
Also, the imprint apparatus according to the present invention And imprint method According to the above, at least one of the pressing means and the base material from a state in which the moving mechanism presses the pressing range as a predetermined part of the linear range from the center of the other surface of the stamper to the outer edge of the other surface of the stamper. By moving the pressing part by the pressing means by moving the resin, the convex portion of the stamper is resinated without enclosing air between the stamper and the resin layer during the transfer of the uneven shape. In layers It can be pushed in reliably and sufficiently. Therefore, the same effect as the above imprint apparatus can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an imprint apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view showing the configuration of the imprint apparatus 1 according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view of a stamper S for explaining a moving direction of a nozzle 4 by a moving mechanism 3;
FIG. 4 is a plan view of a stamper S for explaining a press completion range A1 that expands as the nozzle 4 moves.
FIG. 5 is a side cross-sectional view showing a state in which a central portion of a stamper S is pressed against a resist layer R by compressed air ejected from a nozzle 4;
FIG. 6 shows a stamper S in the pressing completion range A1, Resist layer 2 is a cross-sectional view of R and a disk-shaped substrate D. FIG.
FIG. 7 shows a stamper S in a non-pressing completion range A2a. Resist layer 2 is a cross-sectional view of R and a disk-shaped substrate D. FIG.
8 is a side cross-sectional view showing a state where the nozzle 4 is moved toward the outer edge of the stamper S from the state shown in FIG.
9 is a side cross-sectional view of a state in which the nozzle 4 is further moved toward the outer edge portion of the stamper S from the state shown in FIG.
10 is a side cross-sectional view showing a state in which the nozzle 4 is moved above the outer edge of the stamper S. FIG.
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of an imprint apparatus 1A according to another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a side sectional view showing a configuration of an imprint apparatus 1A according to another embodiment of the present invention.
13 is a plan view showing a state in which a nozzle 4A is positioned above a stamper S. FIG.
FIG. 14 is a plan view for explaining a press completion range A1 that expands with the rotation of the substrate holder 2 (the rotation of the disk-shaped substrate D and the stamper S).
[Explanation of symbols]
1,1A imprint device
2 Base material holder
3 Movement mechanism
3A rotation mechanism
4,4A nozzle
5 Air pump
6 Control unit
A1 Press complete range
A2, A2a Non-press complete range
D Disc base material
F film
R resist layer
S stamper

Claims

A pressing means for forming an uneven portion on one surface and pressing the other surface of the stamper having flexibility to press the uneven portion against the resin layer on the substrate and transfer the uneven shape to the resin layer; A moving mechanism for moving at least one of the pressing means and the base material,
The pressing means includes a nozzle that injects one of gas and liquid toward the other surface of the stamper, and the predetermined means on the other surface of the stamper by injecting the one toward the stamper from the nozzle . It is configured to be able to press a part,
The moving mechanism gradually expands a pressing completion range by the pressing unit with respect to the stamper by moving at least one of the pressing unit and the base material from a state in which the predetermined part is pressed against the pressing unit. An imprint apparatus configured to be possible.

The moving mechanism is configured by the pressing unit by moving at least one of the pressing unit and the base material from a state in which the central part of the other surface of the stamper is pressed as the predetermined part with respect to the pressing unit. the pressed portion toward the outer edge of the stamper movably configured claim 1 Symbol placement of the imprint apparatus helically.

The moving mechanism is configured to press the pressing unit from a state in which a linear range from a central portion of the other surface of the stamper to an outer edge portion of the other surface of the stamper is pressed as the predetermined part. movably configured claim 1 Symbol placement of the imprint apparatus a pressing portion by the pressing means by moving at least one of said substrate.

The resin layer on the substrate by moving at least one of the pressing means and the substrate while pressing the other surface by the pressing means of the stamper irregularities having flexibility with uneven portion is formed on one surface thereof A nozzle that injects one of gas and liquid toward the other surface of the stamper when the portion is pressed and transferred to the resin layer, and the one is injected from the nozzle toward the stamper By using the pressing means configured to be able to press a predetermined portion of the other surface of the stamper, the pressing portion for the stamper is moved from a state in which the predetermined portion of the other surface of the stamper is pressed. An imprint method that gradually expands the pressing completion range.