JP4418476B2 - 微細構造転写装置および微細構造体の製造方法 - Google Patents
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Description
この転写装置では、被転写体の表面に存在するマイクロメートルスケールのうねりをスタンパの表面にならしながら樹脂を押し広げることが可能となり、被転写体の表面のうねりによって生じるパターン形成層の不均一性を緩和することが可能になる。
この転写装置では、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、この転写装置では、樹脂の流動性が良好となってパターン形成層(樹脂)への気泡の巻き込みが防止されることとなる。
そして、被転写体1とスタンパ2とは、これらを囲い込むように形成された減圧室R内に配置されて、相互に向き合うこととなる。この減圧室Rは、排気口6に接続される図示しない真空ポンプ等の排気手段によって減圧可能となっている。つまり、前記した流体は、流路P1、流路P2、および流路P3の少なくともいずれかを介してスタンパ2の裏面に噴きつけられることとなる。ちなみに、スタンパ2の表面には、後記する微細パターンが形成されており、被転写体1側の表面には、スタンパ2の表面が接触することとなる。
降機構11のそれぞれは、個別に設置したモータ(図示省略)で上下位置を制御できる機構となっている。そして、図1(a)に示すように、昇降機構11には、被転写体1とスタンパ2との接触を検知し、また被転写体1にかかった荷重を検出するために、それぞれの昇降機構11の上部にロードセル7が配置されている。このロードセル7は、特許請求の範囲にいう「検知機構」に相当する。ちなみに、このロードセル7で検出した荷重は図示しない制御機構に送信され、昇降機構11のそれぞれの上下位置の調整のためにフィードバックされる。結果として、スタンパ2と被転写体1との後記する接触角度や剥離角度を制御することが可能となる。
スタンパ2は、前記したように、被転写体1に転写するための微細パターンを有するものである。この微細パターンを構成する凹凸をスタンパの表面に形成する方法としては、例えば、フォトリソグラフィ、集束イオンビームリソグラフィ、電子ビーム描画法、メッキ法等が挙げられる。これらの方法は、形成する微細パターンの加工精度に応じて適宜に選択することができる。ちなみに本実施形態でのスタンパ2は、被転写体1に塗布された光硬化性樹脂にこのスタンパ2を介して紫外光等の電磁波を照射する必要があることから光透過性を有するものから選択される。ただし、後記するように、光硬化性樹脂に代えて、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等のその他の被加工材料が使用される場合には、光透過性を有しないものであってもよい。
基板の材料としては、例えば、シリコン、ガラス、アルミニウム合金、樹脂等の各種材料を加工したものが挙げられる。また、基板は、その表面に金属層、樹脂層、酸化膜層等が形成された多層構造体であってもよい。ただし、後記するように、被転写体1側を湾曲させる微細構造転写装置に使用するものは、その厚さに応じて可撓性を有するものが使用される。
次に、図3(b)に示すように、プレート3の流路P1のみから流体を噴出させる。つまり、流体は、スタンパ2の裏面に噴き付けられる。この工程は、特許請求の範囲にいう「流体を噴きつける工程」に相当する。
そして、スタンパ2の中央部に噴出した流体の圧力を集中させることによって、スタンパ2が下側に凸形となるように湾曲する。この工程は、特許請求の範囲にいう「被転写体を湾曲させる工程」に相当する。
このように昇降機構11の上下動が微調節されることによって、この製造方法では、スタンパ2と被転写体1との接触角度や剥離角度が制御されることとなる。
前記実施形態では、被転写体1の片面のみに微細形状が転写されたが、本発明は被転写体1の両面に微細パターンを転写する微細構造転写装置および微細構造体の製造方法であってもよい。この場合、この微細構造転写装置および微細構造体の製造方法では、被転写体1を挟むように1対のスタンパ2およびプレート3、ならびに1組のスタンパ保持治具4が配置されることになる。
なお、このような光硬化性樹脂以外の樹脂を使用した微細構造転写装置および微細構造体の製造方法では、スタンパ2は光透過性を有しないものであってもよい。
(実施例1)
この実施例1では、図1(a)に示す微細構造転写装置A1を使用した微細構造体の製造方法について説明する。
スタンパ2は、直径100mm、厚さ0.5mmの石英基板を使用した。スタンパ2の表面には、周知の電子線直接描画法で幅50nm、深さ80nm、ピッチ100nmの溝を同心円状に形成した。
スペーサSは、スタンパ2の裏面の一部に厚さ3μmの金属薄膜をスパッタリング法で成膜することで形成した。
そして、プレート3の流路P1のみから窒素を噴出させることによって、スタンパ2は下側に凸形となるように湾曲した。このとき、窒素の噴出圧力は、スタンパ2の中央部とスタンパ2の周縁部との高低差が2μmとなるように調整された。
この実施例2では、前記した微細構造転写装置A1の変形例としての微細構造転写装置を使用した微細構造体の製造方法について説明する。ここで参照する図5(a)は、他の実施形態に係る微細構造転写装置の構成説明図、図5(b)は、ステージの平面図、図5(c)は、プレートの平面図である。
このような支持台5aの下方には、図1(a)に示す微細構造転写装置A1のステージ5と同様に、3つのロードセル7と、3つの昇降機構11とが配置されている。
この実施例3では、前記した微細構造転写装置A1の変形例としての微細構造転写装置を使用した微細構造体の製造方法について説明する。ここで参照する図6(a)は、他の実施形態に係る微細構造転写装置の構成説明図、図6(b)は、プレートの平面図である。
この実施例4では、実施例1の微細構造転写装置A1(図1(a)参照)を使用して大容量記磁気録媒体(ディスクリートトラックメディア)用の微細パターンが転写されたものを作製した。
ここでは、被転写体1として直径65mm、厚さ0.631mm、中心穴径20mmの磁気記録媒体用のガラス基板が使用された。
ガラス基板の表面には、インクジェットを用いて樹脂が滴下された。樹脂は、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。樹脂は、ノズルが512(256×2列)個配列され、ピエゾ方式で樹脂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の樹脂が吐出されるように制御された。樹脂の滴下ピッチは、半径方向に150μm、周回方向ピッチを270μmとした。
この実施例5では、前記した微細構造体の製造方法を応用したディスクリートトラックメディアの製造方法について説明する。ここで参照する図面において、図7(a)から(d)は、ディスクリートトラックメディアの製造工程の説明図である。
まず、図7(a)に示すように、実施例4で使用したものと同様のガラス基板22上に、スタンパ2の表面形状が転写された光硬化性樹脂からなるパターン形成層21を有する微細構造体10が準備された。
この実施例6では、前記した微細構造体の製造方法を応用したディスクリートトラックメディアの製造方法について説明する。ここで参照する図面において、図8(a)から(e)は、ディスクリートトラックメディアの製造工程の説明図である。
この実施例7では、前記した微細構造体の製造方法を応用したディスクリートトラックメディア用ディスク基板の製造方法について説明する。ここで参照する図面において、図9(a)から(e)は、ディスクリートトラックメディア用ディスク基板の製造工程の説明図である。
この実施例8では、前記した微細構造体の製造方法を応用したディスクリートトラックメディア用ディスク基板の製造方法について説明する。ここで参照する図面において、図10(a)から(e)は、ディスクリートトラックメディア用ディスク基板の製造工程の説明図である。
この実施例9では、前記した微細構造体の製造方法を応用して製造した光情報処理装置について説明する。
本実施例では入射光の進行方向が変わる光デバイスを光多重通信系の光情報処理装置に適用した一例を述べる。図11は、光デバイスの基本部品としての光回路の概略構成図である。図12は、光回路の導波路の構造を示す模式図である。
図11に示すように、光回路30は縦(V)30mm、横(W)5mm、厚さ1mmの窒化アルミニウム製の基板31上に形成した。光回路30は、インジウムリン系の半導体レーザとドライバ回路からなる複数の発信ユニット32、導波路33,33a、光コネクタ34,34aから構成されている。なお、複数の半導体レーザのそれぞれの発信波長は、2〜50nmずつ異なるように設定されている。
この実施例10では、前記した微細構造体の製造方法を応用した多層配線基板の製造方法について説明する。図13の(a)から(l)は、多層配線基板の製造方法の工程説明図である。 図13(a)に示すように、シリコン酸化膜62と銅配線63とで構成された多層配線基板61の表面にレジスト52が形成された後に、スタンパ(図示省略)によるパターン転写が行われる。パターン転写が行われる前に、スタンパ2と基板との相対位置合せを行い、基板上の所望の位置に所望の配線パターンを転写する。
図13(a)で示した状態から露出領域53のドライエッチングを行う際に、図13(h)に示すように、多層配線基板61の内部の銅配線63に到達するまでエッチングが行われる。次に、レジスト52をRIEによりエッチングされて、図13(i)に示すように、段差の低いレジスト52部分が除去される。そして、図13(j)に示すように、多層配線基板61の表面には、スパッタによる金属膜65が形成される。次いで、レジスト52がリフトオフで除去されることで、図13(k)に示すように、多層配線基板61の表面に部分的に金属膜65が残った構造が得られる。次に、残った金属膜65に無電解メッキが施されることによって、図13(l)に示すように、多層配線基板61に金属膜65からなる金属配線を表面に有する多層配線基板61が得られる。このように本発明を多層配線基板61の製造に適用することで、高い寸法精度を持つ金属配線を形成することができる。
2 スタンパ
4 スタンパ保持治具(保持機構)
7 ロードセル(検知機構)
10 微細構造体
A1 微細構造転写装置
A2 微細構造転写装置
A3 微細構造転写装置
P1 流路(流体噴出機構)
P2 流路(流体噴出機構)
P3 流路(流体噴出機構)
P7 流路(流体噴出機構)
Claims (7)
- 微細パターンが形成されたスタンパを被転写体に接触させて、前記被転写体の表面に前記スタンパの微細パターンを転写する微細構造転写装置において、
前記スタンパまたは前記被転写体の裏面から流体を噴きつけて前記スタンパまたは前記被転写体を湾曲させる流体噴出機構を有すると共に、
湾曲させる前記スタンパまたは湾曲させる前記被転写体の裏面には、当該スタンパまたは当該被転写体を設置するプレートが配置され、当該スタンパまたは当該被転写体と前記プレートとの間の少なくとも一部に間隙を設けて保持する保持機構を更に有しており、
前記流体が前記間隙を流れるように当該スタンパまたは当該被転写体と前記プレートとの間にはスペーサが介在していることを特徴とする微細構造転写装置。 - 前記スタンパの表面と前記被転写体の表面とが接触する前は、前記スタンパまたは前記被転写体が湾曲しており、密着時には前記被転写体の表面と前記スタンパの表面とが平坦になることを特徴とする請求項1に記載の微細構造転写装置。
- 前記流体噴出機構は、前記プレートに同心円状に設けられた流路であって、各流路から噴出する前記流体の流量が個別に調整できるように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装置。
- 前記スタンパと前記被転写体との接触を検知する検知機構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装置。
- 前記検知機構は、前記スタンパまたは前記被転写体にかかる荷重変化によって前記スタンパと前記被転写体との接触を検知することを特徴とする請求項4に記載の微細構造転写装置。
- 微細パターンが形成されたスタンパを被転写体に接触させる接触工程と、
前記被転写体の表面に前記スタンパの微細パターンを転写する転写工程と、
を有する微細構造体の製造方法において、
前記接触工程の前に、
前記スタンパまたは前記被転写体の裏面から流体を噴きつける工程と、
前記スタンパまたは前記被転写体の裏面に、前記スタンパまたは前記被転写体を設置するプレートを配置し、前記スタンパまたは前記被転写体と前記プレートとの間の少なくとも一部に間隙を設けると共に、前記スタンパまたは前記被転写体と前記プレートとの間にスペーサを介在させることによって前記スタンパまたは前記被転写体の裏面で前記流体が流れるように前記流体を噴きつけて前記スタンパまたは前記被転写体を湾曲させる工程と、
を有することを特徴とする微細構造体の製造方法。 - 微細パターンが形成されたスタンパを被転写体に接触させる接触工程と、
前記被転写体の表面に前記スタンパの微細パターンを転写する転写工程と、
を有する微細構造体の製造方法において、
前記転写工程の後に前記被転写体から前記スタンパを剥離する際に、
前記スタンパまたは前記被転写体の裏面から流体を噴きつける工程と、
前記スタンパまたは前記被転写体の裏面に、前記スタンパまたは前記被転写体を設置するプレートを配置し、前記スタンパまたは前記被転写体と前記プレートとの間の少なくとも一部に間隙を設けると共に、前記スタンパまたは前記被転写体と前記プレートとの間にスペーサを介在させることによって前記スタンパまたは前記被転写体の裏面で前記流体が流れるように前記流体を噴きつけて前記スタンパまたは前記被転写体を湾曲させる工程と、
を有することを特徴とする微細構造体の製造方法。
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