JP4544372B2 - 基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板の製造方法に関する。

磁気記録媒体は、記録密度をより高度化するために、磁性層をパターニングして磁性層を複数の領域に物理的に分割したパターンドメディア（ＰＭ）が提案されている。このＰＭの作製方法としては、例えば、基板上に磁性層を形成した後に、その磁性層に対してパターニングする方法と、磁気記録媒体の基板をパターニングした後に、パターニングした基板上に磁性層を形成することによって、基板のパターンに対応したパターンを有する磁性層を形成する方法等が挙げられる。

基板上に磁性層を形成した後に、その磁性層に対してパターニングする方法は、パターニングする際のエッチング等によって、磁性層が劣化するという問題があった。この問題を解消するために、パターニングを施す前に、磁性層を保護するための保護層を磁性層上に形成させることが考えられる。例えば、特許文献１には、媒体基板上に記録材料層（磁性層）を形成し、前記記録材料層上にレジスト層（保護層）を形成し、前記レジスト層にインプリント原盤（鋳型）をプレスして前記レジスト層に該インプリント原盤表面の凹凸形状を転写し、前記レジスト層に形成された凹部にマスク材料の粒子を形成し、前記マスク材料の粒子をマスクとして前記レジスト層及び記録材料層をパターニングして、パターン化された記録層を形成する記録媒体の製造方法が記載されている。しかしながら、磁性層上に保護層を形成する工程を加えることによって、作業が煩雑化し、高スループット化が困難である。さらに、ここでのエッチングは、ドライエッチングが用いられるが、ドライエッチングは、通常、真空条件下で行う。よって、エッチングを行う際に、装置内を真空にしなければならず、この点も高スループット化の妨げとなる。

磁気記録媒体の基板をパターニングする方法としては、例えば、特許文献２には、エッチング耐性の異なる２種のポリマー成分を含むジブロックコポリマー膜を基板上に塗布し、前記ジブロックコポリマー膜を相分離させて１つのポリマー成分をシリンダー又はラメラの形態にし、前記ジブロックコポリマー膜に対してラインパターンを有するインプリントモールドを用いてインプリントを施し、前記シリンダー又はラメラの長さ方向に対して交差する第１の凹部を形成し、前記シリンダー又はラメラの形態のポリマー成分をエッチングにより除去して第２の凹部を形成し、前記第１及び第２の凹部にシリコン含有レジストを埋め込み、前記シリコン含有レジストをマスクとして、前記ジブロックコポリマー膜をエッチングし、つづいて前記基板をエッチングするパターン形成方法が記載されている。ここでは、シリコン含有レジストをマスクとして、基板をエッチングしてパターンを形成しているが、マイクロローディング効果と呼ばれる、パターンの粗密によってエッチング速度が異なる現象が発生するという問題があった。そして、ＰＭ用のパターンには、通常、データ記録用のパターンとデータのトラッキングに用いるサーボパターンが存在し、各パターンの形状はそれぞれ異なる。すなわち、マイクロローディング効果が発生するので、形状の異なるパターンの全てを均一に加工することは、困難であった。

また、エッチングを行う際、ドライエッチングとして一般的な反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等を用いると、以下のような問題が発生する。ＲＩＥは、プラズマによって発生したラジカルやイオンを被加工物に衝突させて、被加工物の表面をエッチングする方法である。一方、ＰＭ用のパターンは、通常、隣り合う凸部間距離が数十ｎｍ程度と小さく、記録密度をさらに向上させるためには、その距離をさらに小さくしなければならない。このような凸部間距離が小さいパターンを形成する場合、エッチングの際のマスクの開口部分が非常に小さくなる。このようにマスクの開口部分が小さいと、マスク間にラジカルやイオンが侵入しにくくなるため、エッチングが困難になるという問題があった。また、この方法も、ドライエッチングであるため、高スループット化には適していなかった。

そこで、上記問題点を解消しうる方法として、ナノインプリント法によってパターンを形成する方法が提案されている。ナノインプリント法によってパターンを形成する方法としては、例えば、特許文献３には、平坦な基板上又は凹凸構造を有するモールド上に被転写体（インプリント材料）を形成する工程と、前記モールドを被転写体に接触させ加圧する工程と、前記モールドの凹凸構造を前記被転写体に転写する工程と、前記モールドを被転写体から剥離する工程と、前記モールドの凹凸構造が転写された被転写体上に磁気記録層を堆積する工程とを有する磁気記録媒体の製造方法が記載されている。すなわち、ナノインプリント法とは、まず、表面に凹凸形状を有する鋳型を基板基体上に塗布したインプリント材料に押し付けることによって、インプリント材料に凹凸形状を転写し、そして、インプリント材料を固化させた後に鋳型を剥離することによって、表面に凹凸形状を有する基板を得る方法である。

特許文献３に記載されているようなナノインプリント法を用いると、エッチングによる場合より工程数が少ない、例えば、大気圧下で行うことができ、装置内を真空にする工程を必要としないので、高スループット化が実現できる。

しかしながら、上記のようなナノインプリント法では、インプリント材料の鋳型への充填性と、インプリント材料に凹凸形状を転写した後の鋳型の離型性との両立が困難であった。

具体的には、鋳型に特別な処理を施さずに、ナノインプリント法を行うと、凹凸形状を転写した後のインプリント材料から鋳型を剥離する際、鋳型の凹凸形状等にインプリント材料が残存しやすいという離型性の問題が生じた。インプリント材料が鋳型に残存すると、そのまま基板を作製すると、得られた基板に所望の凹凸形状が形成されない。こうなると、鋳型を作製しなおさなければならず、スループットが低下し、製造コストもかかる。

上記離型性の問題を解消するために、鋳型に予めフッ素系等の離型剤を塗布しておくことが考えられる。そうすると、離型剤は、インプリント材料をはじくため、凹凸形状を転写した後にインプリント材料から鋳型を剥離する際に、鋳型にインプリント材料が残存しにくくなる。しかしながら、鋳型に予めフッ素系等の離型剤が塗布されているので、鋳型をインプリント材料に押し付けても、インプリント材料が離型剤によってはじかれ、鋳型の凹部にインプリント材料が充分に充填されない充填性の問題が生じた。

したがって、従来のナノインプリント法では、インプリント材料の充填性と離型性とを両立することが困難であった。

特開２００４−７９０９８号公報 特開２００７−３０１８３９号公報 特開２００７−９５１６２号公報

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、ナノインプリント法において、離型処理のような他の工程を追加することなく、良好な充填性と離型性との両立を可能にした基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る基板の製造方法は、複数の凹凸形状を有する表面部を備えた基板の製造方法であって、前記凹凸形状に対応する形状を有する鋳型と基板基材との間に、前記表面部を構成するための構造材料を溶媒に溶解させた溶液を介在させる工程と、前記鋳型と前記基板基材との間に前記溶液を介在させた状態で、前記溶媒を乾燥させることにより、前記表面部を形成する工程と、前記鋳型を前記表面部から剥離する工程とを備え、前記鋳型として、前記溶液と接触する前記鋳型の接触部の前記溶媒に対する接触角が９０°未満であって、前記接触部と前記構造材料との接着仕事が、前記接触部と前記溶媒との接着仕事より小さい鋳型を用いることを特徴とするものである。

このような製造方法によれば、ナノインプリント法において、離型処理のような他の工程を追加することなく、良好な充填性と離型性とを両立することができる。また、離型処理のような他の工程を追加する必要がないので、高スループット化を実現できる。

上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。

毛細管現象が発揮されている状態の一例を示す図面である。 接触部に溶媒を滴下した状態を示す図面である。 物質１と物質２とが接着したときに、それぞれに働く力を説明するための図面である。 実施例１に係る基板の製造方法を示す図面である。 実施例２に係る基板の製造方法を示す図面である。 実施例３に係る基板の製造方法を示す図面である。 実施例４に係る基板の製造方法を示す図面である。 実施例５に係る基板の製造方法を示す図面である。 比較例１に係る基板の製造方法を示す図面である。 比較例２に係る基板の製造方法を示す図面である。 比較例３に係る基板の製造方法を示す図面である。 比較例４に係る基板の製造方法を示す図面である。

以下、本発明を実施の形態により説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具現化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

本実施形態に係る基板の製造方法は、複数の凹凸形状を有する表面部を備えた基板の製造方法である。具体的には、前記凹凸形状に対応する形状を有する鋳型と基板基材との間に、前記表面部を構成するための構造材料を溶媒に溶解させた溶液を介在させる工程と、前記鋳型と前記基板基材との間に前記溶液を介在させた状態で、前記溶媒を乾燥させることにより、前記表面部を形成する工程と、前記鋳型を前記表面部から剥離する工程とを備える、いわゆるナノインプリント法による基板の製造方法である。そして、前記鋳型としては、前記溶液と接触する前記鋳型の接触部の前記溶媒に対する接触角が９０°未満であって、前記接触部と前記構造材料との接着仕事Ｗ１が、前記接触部と前記溶媒との接着仕事Ｗ２より小さい鋳型を用いる。すなわち、本実施形態に係る基板の製造方法は、ナノインプリント法において、前記接触部の前記溶媒に対する接触角が９０°未満であって、前記接触部と前記構造材料との接着仕事Ｗ１が、前記接触部と前記溶媒との接着仕事Ｗ２より小さくなるような鋳型、構造材料及び溶媒を用いるものである。

このような製造方法によれば、前記接触部の前記溶媒に対する接触角が９０°未満であるので、前記鋳型の凹凸形状に乾燥前のインプリント材料である前記溶液を充分に充填させることができる。そして、前記接触部と前記構造材料との接着仕事Ｗ１が、前記接触部と前記溶媒との接着仕事Ｗ２より小さいので、乾燥後のインプリント材料である前記構造材料からなる前記表面部から前記鋳型を容易に剥離することができる。従って、ナノインプリント法において、離型処理のような他の工程を追加することなく、良好な充填性と離型性とを両立することができる。また、離型処理のような他の工程を追加する必要がないので、高スループット化を実現できる。

前記基板としては、表面に複数の凹凸形状を有するものであればよく、例えば、パターン化された磁気記録媒体（パターンドメディア：ＰＭ）用の基板等が挙げられる。また、前記凹凸形状は、微細な凹凸形状であり、例えば、ｎｍオーダーの凹凸形状である。

また、前記鋳型としては、前記凹凸形状に対応する形状を有する。そして、前記溶液と接触する前記鋳型の接触部の前記溶媒に対する接触角が９０°未満である。このような鋳型であれば、前記鋳型の凹凸形状に乾燥前のインプリント材料である前記溶液を充分に充填させることができる。このことは、以下のことによると考えられる。前記溶媒を乾燥させる前は、前記溶液の主成分が前記溶媒であるため、前記接触部と前記溶媒との性質によって、前記鋳型の凹凸形状への前記溶液の充填性を変化させることができると考えられる。前記接触部の前記溶媒に対する接触角が９０°未満であると、その状態は一般的に浸漬ぬれであると言われ、前記溶液が前記接触部によくぬれ広がる。よって、前記溶液の充填性を充分に高めることができると考えられる。

ここで、接触角が９０°未満であるとよく濡れることについて、詳細に説明する。例えば、毛細管現象を例に挙げて説明する。毛細管現象とは、表面張力によって、毛細管内の液面が毛細管の管外の液面よりも上又は下になる現象である。

例えば、図１に示すような状態の場合、液体を持ち上げる力は、毛細管の内面上に働く表面張力の、毛細管の管壁に平行な成分である。具体的には、２πｒ×Ｔｃｏｓθと表される。なお、図１は、毛細管現象が発揮されている状態の一例を示し、ｒは、毛細管の半径を示し、Ｔは、表面張力を示し、θは、液体の毛細管に対する接触角を示す。

これに対して、液体を下げる力は、持ち上げた液体にかかる重力である。具体的には、πｒ^２×ｈ×ρ×ｇと表される。なお、ｒは、毛細管の半径を示し、ｈは、持ち上げた液体の高さ（毛細管内の液面と毛細管の管外の液面との高さの差）を示し、ρは、液体の密度を示し、ｇは、重力加速度を示す。

毛細管内の液面が移動しなくなったときは、これらの液体を持ち上げる力と液体を下げる力とが等しくなる。よって、持ち上げた液体の高さ（液体が持ち上がる高さ）ｈは、下記式（１）から算出される。
ｈ＝２Ｔｃｏｓθ／ｒρｇ （１）
なお、Ｔ、θ、ｒ、ρ、及びｇは、それぞれ正の値である。

ここで、接触角θに注目すると、接触角θが９０°未満である場合、ｃｏｓθ＞０であり、ｈ＞０となる。つまり、液面が持ち上がる。

このことは、表面張力が、重力に逆らいつつ、これまで濡れていなかった領域を濡らそうとした結果である。よって、接触角θが９０°未満である場合、液体は表面張力によって、より濡れ広がる方向に動くことがわかる。

反対に、接触角θが９０°以上の場合、ｃｏｓθ≦０であり、ｈ≦０となる。つまり、液面が持ち上がらない。

このことは、表面張力によって、これまで濡れていた領域を濡らさなくした結果である。よって、接触角θが９０°以上の場合、液体は表面張力によって、より濡れ広がる方向には動かないことがわかる。

また、このような浸漬ぬれの状態において、溶液の塗布面がわずかに粗化されていると、ぬれ性がさらに高まる。例えば、基板基材として、磁気記録媒体として一般的に用いられる２．５インチの基板を用いると、その基板基材は、外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍのドーナツ形状であり、ＰＭ用の凹凸形状は、隣り合う凸部間距離が数十ｎｍという大きさなので、上記の塗布面がわずかに粗化されている状態に該当し、ぬれ性がさらに向上するため、より充填性が高まる。さらに、浸漬ぬれの状態は、例えば、溶液を２枚の板状部材で挟んだ際に、実際には、溶液の量でぬれ広がる領域の大きさが決まるが、原理的には、自然に無限にぬれ広がる。このため、基板及び鋳型の面積が大きくても、良好な充填性を確保できるという点でも好適である。

さらに、前記鋳型としては、前記溶液と接触する前記鋳型の接触部と前記構造材料との接着仕事Ｗ１が、前記接触部と前記溶媒との接着仕事Ｗ２より小さいものである。このような鋳型であれば、乾燥後のインプリント材料である前記構造材料からなる前記表面部から前記鋳型を容易に剥離することができる。このことは、以下のことによると考えられる。前記溶液の溶媒を乾燥させた後は、前記構造材料が主成分であるため、前記接触部と前記構造材料との性質によって、前記鋳型の離型性を変化させることができると考えられる。前記接触部と前記構造材料との接着仕事Ｗ１が、前記接触部と前記溶媒との接着仕事Ｗ２より小さいと、前記溶媒を乾燥させる前は、前記接触部と前記溶媒に対する接触角が９０°未満であるので、乾燥前のインプリント材料である溶液と前記接触部とがなじみやすいが、前記溶媒を乾燥させた後は、乾燥後のインプリント材料である構造材料と前記接触部とは、引き離しやすくなっていると考えられる。すなわち、接着仕事が上記関係を満たしていれば、離型剤等を用いなくても、前記構造材料からなる表面部を鋳型から容易に剥離することができると考えられる。なお、接着仕事は、ある物質とある物質とが接着している状態から、それらを引き離す際に必要なエネルギーである。接着仕事が大きいほど互いに接触している物質間の接着性が高いことを意味する。

以上より、ナノインプリント法において、上記のような関係を満たす鋳型を用いることによって、離型処理のような他の工程を追加することなく、良好な充填性と離型性とを両立することができる。また、離型処理のような他の工程を追加する必要がないので、高スループット化を実現できる。また、このような基板の製造方法は、極めて高い平坦性及び平滑性が求められるＰＭ用の基板等の製造方法に特に好適である。

上記のような接触角及び接着仕事の関係を満たす鋳型となるように、鋳型の接触部、構造材料及び溶媒の組み合わせを選定する際、下記のような方法で、接触角及び接着仕事を測定することができる。

まず、固体の液体に対する接触角は、一般的な接触角測定器を用いて測定することができる。

前記接着仕事は、以下のようにして測定することができる。

具体的には、例えば、互いに接着している物質１と物質２との接着仕事Ｗａは、下記式（２）で表される。
Ｗａ＝Γ_１ｇ＋Γ_２ｇ−Γ_１２ （２）
ここで、Γ_１ｇは、物質１と空気との界面自由エネルギーを示し、Γ_２ｇは、物質２と空気との界面自由エネルギーを示し、Γ_１２は、物質１と物質２との界面自由エネルギーを示す。

まず、前記接触部と前記溶媒との接着仕事Ｗ２を測定する場合、すなわち、固体と液体との接着仕事を測定する場合について説明する。ここでは、物質１を接触部（固体）とし、物質２を溶媒（液体）として説明する。

具体的には、例えば、物質１（接触部）に物質２（溶媒）を滴下したら、図２に示すような状態になる。すなわち、物質２の物質１に対する接触角がθとなるように、物質１上に物質２の液滴が形成される。なお、図２は、接触部に溶媒を滴下した状態を示す図面である。

上記のような液滴は、種々の界面張力がつりあった結果、形成される。そして、物質１（接触部）の物質２（溶媒）が接触している面の面方向に平行な方向の成分の力関係に着目すると、下記式（３）で表される。
γ_１ｇ＝γ_１２＋γ_２ｇｃｏｓθ （３）
ここで、γ_１ｇは、物質１と空気との界面張力を示し、γ_２ｇは、物質２と空気との界面張力を示し、γ_１２は、物質１と物質２との界面張力を示し、θは、物質２の物質１に対する接触角を示す。また、γ_２ｇは、液体と空気との界面張力であるので、表面張力に相当する。

一方、界面張力とは、単位面積当たりの界面自由エネルギーであるので、上記式（３）と同様、下記式（４）が成立する。
Γ_１ｇ＝Γ_１２＋Γ_２ｇｃｏｓθ （４）

よって、上記式（２）と上記式（４）とから、下記式（５）が導かれる。
Ｗａ＝Γ_２ｇ（１＋ｃｏｓθ） （５）

液体（物質２）の表面張力γ_２ｇは、例えば、ウイルヘルミ法、毛管上昇法、及び静滴法等から測定することができる。そして、この表面張力γ_２ｇから、液体（物質２）と空気との界面自由エネルギーΓ_２ｇを算出することができる。

また、固体（物質１）の液体（物質２）に対する接触角θは、例えば、上記と同様、一般的な接触角測定器を用いて測定することができる。

このようにして求められた液体（物質２）と空気との界面自由エネルギーΓ_２ｇ及び固体（物質１）の液体（物質２）に対する接触角θから、上記式（５）を用いて、固体と液体との接着仕事、例えば、接触部と溶媒との接着仕事Ｗ２を求めることができる。

次に、前記接触部と前記構造材料との接着仕事Ｗ１を測定する場合、すなわち、固体と固体との接着仕事を測定する場合について説明する。ここでは、物質１を接触部（固体）とし、物質２を構造材料（固体）として説明する。

具体的には、例えば、物質１（接触部）と物質２（構造材料）とが接着したときの界面に着目する。物質１と物質２とが離間しているときは、物質１の最表面の分子には、界面張力γ_１ｇが働き、物質２の最表面の分子には、界面張力γ_２ｇが働く。そして、物質１と物質２とが接着すると、図３に示すように、前記界面張力γ_１ｇ及び前記界面張力γ_２ｇ以外に、物質１の最表面の分子及び物質２の最表面の分子のそれぞれに、物質１と物質２との相互作用力γ_ｉｎｔが働く。その相互作用力γ_ｉｎｔが働くことによって、物質１と物質２との界面を安定化させようとする。なお、図３は、物質１と物質２とが接着したときに、それぞれに働く力を説明するための図面である。

よって、物質１と物質２との界面に発生する界面張力γ_１２は、下記式（６）で表される。
γ_１２＝（γ_１ｇ−γ_ｉｎｔ）＋（γ_２ｇ−γ_ｉｎｔ）＝γ_１ｇ＋γ_２ｇ−２γ_ｉｎｔ （６）

さらに、界面張力を構成する成分に着目する。界面張力は、物質の分散成分、極性成分、及び水素結合成分からなり、各成分は、互いに干渉しないと考えられる。よって、界面張力は、一般的に、下記式（７）で表される。
γ＝γ^ｄ＋γ^ｐ＋γ^ｈ （７）
ここで、γ^ｄは、界面張力の分散成分を示し、γ^ｐは、界面張力の極性成分を示し、γ^ｈは、界面張力の水素結合成分を示す。

そして、物質１と物質２との相互作用力γ_ｉｎｔは、物質１と物質２との界面張力の相互作用である。なお、ここでの界面張力の、分散成分、極性成分、及び水素結合成分の各成分は、上述したように、互いに干渉しないと考えられる。よって、物質１と物質２との相互作用力γ_ｉｎｔは、下記式（８）で表される。
γ_ｉｎｔ＝（γ_１ｇ ^ｄγ_２ｇ ^ｄ）^１／２＋（γ_１ｇ ^ｐγ_２ｇ ^ｐ）^１／２＋（γ_１ｇ ^ｈγ_２ｇ ^ｈ）^１／２ （８）
ここで、γ_１ｇ ^ｄは、物質１の界面張力の分散成分を示し、γ_２ｇ ^ｄは、物質２の界面張力の分散成分を示し、γ_１ｇ ^ｐは、物質１の界面張力の極性成分を示し、γ_２ｇ ^ｐは、物質２の界面張力の極性成分を示し、γ_１ｇ ^ｈは、物質１の表面張力の水素結合成分を示し、γ_２ｇ ^ｈは、物質２の表面張力の水素結合成分を示す。

そして、上記式（６）と上記式（８）とから、下記式（９）が導かれる。
γ_１２＝γ_１ｇ＋γ_２ｇ−２［（γ_１ｇ ^ｄγ_２ｇ ^ｄ）^１／２＋（γ_１ｇ ^ｐγ_２ｇ ^ｐ）^１／２＋（γ_１ｇ ^ｈγ_２ｇ ^ｈ）^１／２］ （９）

一方、界面張力とは、単位面積当たりの界面自由エネルギーであるので、上記式（９）と同様、下記式（１０）が成立する。
Γ_１２＝Γ_１ｇ＋Γ_２ｇ−２［（Γ_１ｇ ^ｄΓ_２ｇ ^ｄ）^１／２＋（Γ_１ｇ ^ｐΓ_２ｇ ^ｐ）^１／２＋（Γ_１ｇ ^ｈΓ_２ｇ ^ｈ）^１／２］ （１０）
ここで、Γ_１ｇ ^ｄは、物質１の界面自由エネルギーの分散成分を示し、Γ_２ｇ ^ｄは、物質２の界面自由エネルギーの分散成分を示し、Γ_１ｇ ^ｐは、物質１の界面自由エネルギーの極性成分を示し、Γ_２ｇ ^ｐは、物質２の界面自由エネルギーの極性成分を示し、Γ_１ｇ ^ｈは、物質１の界面自由エネルギーの水素結合成分を示し、Γ_２ｇ ^ｈは、物質２の界面自由エネルギーの水素結合成分を示す。

よって、上記式（２）と上記式（１０）とから、下記式（１１）が導かれる。
Ｗａ＝２（Γ_１ｇ ^ｄΓ_２ｇ ^ｄ）^１／２＋２（Γ_１ｇ ^ｐΓ_２ｇ ^ｐ）^１／２＋２（Γ_１ｇ ^ｈΓ_２ｇ ^ｈ）^１／２ （１１）

したがって、上記式（１１）に、物質１及び物質２のそれぞれの空気に対する界面自由エネルギーの各成分を測定した値を代入することによって、物質１と物質２との接着仕事Ｗａを算出することができる。

なお、ここでは、固体と固体との接着仕事を測定する場合について説明したが、上記式（１１）は、固体と液体との接着仕事や液体と液体との接着仕事を測定する場合にも適用できる。

より具体的には、以下のようにして測定する。

まず、液体として、表面張力（界面張力）が既知又は測定済みのものであって、液体の分子に極性や水素結合のない分散成分のみからなる液体を用いて、物質１（固体）に対する液体の接触角を測定する。

そして、液体の表面張力から、界面自由エネルギーを算出し、この算出した界面自由エネルギーと測定した接触角とから、上記式（５）を用いて、物質１と液体との接着仕事を算出する。

一方、液体の界面自由エネルギーは、分散成分のみであるので、上記算出した物質１と液体との接着仕事から、上記式（１１）を用いて、物質１の界面自由エネルギーの分散成分を算出することができる。

次に、液体として、表面張力が既知又は測定済みのものであって、液体の分子に水素結合のない、極性成分のみ、又は極性成分と分散成分とからなる液体を用いて、物質１（固体）に対する液体の接触角を測定する。

そして、液体の表面張力から、界面自由エネルギーを算出し、この算出した界面自由エネルギーと測定した接触角とから、上記式（５）を用いて、物質１と液体との接着仕事を算出する。

一方、液体の界面自由エネルギーは、極性成分のみ、又は極性成分と分散成分とからなるものであり、物質１の界面自由エネルギーの分散成分は、上述の方法で算出されているので、上記算出した物質１と液体との接着仕事から、上記式（１１）を用いて、物質１の界面自由エネルギーの極性成分を算出することができる。

最後に、液体として、表面張力が既知又は測定済みのものであって、水素結合成分を含む液体を用いて、物質１（固体）に対する液体の接触角を測定する。

そして、液体の表面張力から、界面自由エネルギーを算出し、この算出した界面自由エネルギーと測定した接触角とから、上記式（５）を用いて、物質１と液体との接着仕事を算出する。

一方、液体の界面自由エネルギーは、水素結合成分を含むものであり、物質１の界面自由エネルギーの分散成分及び極性成分は、上述の方法で算出されているので、上記算出した物質１と液体との接着仕事から、上記式（１１）を用いて、物質１の界面自由エネルギーの極性成分を算出することができる。

さらに、物質１を物質２に代えて、上記と同様の方法で、物質２の界面自由エネルギーの各成分を算出することができる。

最終的に、上記の方法で得られた、物質１と物質２との界面自由エネルギーの各成分から、上記式（１１）を用いて、物質１と物質２との接着仕事Ｗａを算出することができる。

また、表面張力の分散成分、極性成分及び水素結合成分は、分子のファンデルワールス力、極性、水素結合力によって決まるため、分子構造が既知であれば、どの成分を持つものであるかを判断することができる。例えば、鋳型の接触部として、ポリオレフィン樹脂、溶媒として、グライム（対称グリコールジエーテル）、構造材料として、水素シルセスキオキサン（ＨＳＱ）を用いた場合、ポリオレフィン樹脂の表面張力は、分散成分が主であり、グライムは極性成分も持っているが、分散成分が主である。よって、上記式（１１）より接着仕事Ｗａが大きくなり、上記式（５）より接触角が小さくなることがわかる。これに対して、ＨＳＱは、水素結合成分が大きい。よって、上記式（１１）より、分散成分が主であるポリオレフィン樹脂との接着仕事は小さくなることがわかる。

鋳型の接触部、構造材料及び溶媒の組み合わせは、上記の方法により求められる接触角及び接着仕事が、上記関係を満たせば、特に制限されない。例えば、前記接触部が、樹脂であり、前記溶媒が、有機溶媒であり、前記構造材料が、ケイ素化合物である組み合わせであることが好ましい。

前記樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられる。また、前記ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、シクロオレフィン樹脂及びポリメチルペンテン樹脂等が挙げられる。前記セルロース系樹脂としては、例えば、トリアセチルセルロール（ＴＡＣ）等が挙げられる。

前記有機溶媒としては、例えば、ケトン類、エーテル類、アルコール類及びエステル類等が挙げられる。また、前記ケトン類としては、例えば、アセトン及びメチルイソブチルケトン等が挙げられる。前記エーテル類としては、例えば、プロピレングリコールジメチルエーテル及びエチレングリコールジメチルエーテル等のグライム等が挙げられる。前記アルコール類としては、例えば、グリコール、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール及びブタノール等が挙げられる。

前記ケイ素化合物としては、例えば、シリケート及びシロキサン等が挙げられる。また、前記シロキサンとしては、例えば、水素シルセスキオキサン（ＨＳＱ）等のシルセスキオキサン等が挙げられる。

さらに、前記接触部が、アクリル系樹脂、セルロース系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、及びポリスチレン系樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種であり、前記溶媒が、ケトン類及びエーテル類から選ばれる少なくとも１種であり、前記構造材料が、ケイ素化合物である組み合わせであることがより好ましい。上記のような組み合わせによれば、より良好な充填性と離型性とを両立することができる。また、前記構造溶液を前記溶媒に溶解させた溶液としては、例えば、スピンオングラス（ＳＯＧ）と呼ばれる材料を用いることができる。

また、鋳型の接触部、構造材料及び溶媒の組み合わせは、接触角及び接着仕事が、上記関係を満たせばよいので、例えば、前記接触部が、石英であり、前記溶媒が、水であり、前記構造材料が、樹脂のオリゴマー、例えば、セルロース樹脂のオリゴマーやグルコース樹脂のオリゴマーであってもよい。

以下、本実施形態に係る基板の製造方法について説明する。

まず、前記鋳型を用意する。前記鋳型としては、接触角及び接着仕事が、上記関係を満たす接触部が、前記溶液と接触する部分に配置されていればよい。例えば、前記接触部で鋳型全体が形成されていているものであってもよいし、シリコン、石英、その他の基材上に、前記接触部が配置されているものであってもよい。また、前記接触部の表面には、微細な複数の凹凸形状が形成されている。この微細な複数の凹凸形状を形成する方法は、特に制限されず、公知の微細加工技術や転写技術を用いて形成することができる。

そして、インプリント材料として、構造材料を溶媒に溶解させた溶液を用意する。前記構造材料及び溶媒は、接触角及び接着仕事が上記関係を満たし、構造材料が溶媒に溶解することができる組み合わせであれば、特に制限されない。また、前記溶媒は、上記関係を満たす１種を用いてもよいし、溶液の粘度、乾燥速度、及び構造材料の溶解性等を調整する点から、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、前記構造材料は、上記関係を満たす１種を用いてもよいし、溶液の粘度、構造材料の溶解性及び乾燥固化後の硬さを調整する点から、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

次に、前記鋳型と基板基材との間に、乾燥前のインプリント材料である溶液を介在させる。その方法としては、特に制限されないが、例えば、以下のようにして行う。

まず、前記鋳型及び基板基材の少なくともいずれか一方の表面上に前記溶液を塗布する。前記鋳型及び基板基材のいずれの表面上に前記溶液を塗布してもよいが、前記溶液の充填性を高めるために、前記鋳型上に塗布することが好ましい。また、塗布方法は、特に制限されず、公知の塗布方法を用いることができる。例えば、ディスペンサ等による滴下塗布であってもよいし、スピンコートや、ワイヤーバー及びアプリケータ等を用いて塗り広げてもよい。また、前記基板基材は、表面上に微細な複数の凹凸形状を有する構造材料からなる表面部を備えることによって、基板、例えば、ＰＭ用の基板を形成することができる基材である。前記基板基材としては、特に制限されず、例えば、石英基板等が挙げられる。

そして、前記鋳型と前記基板基材との間に前記溶液を介在させるように、前記鋳型と前記基板基材とを重ね合わせる。前記鋳型として、接触角及び接着仕事が上記関係を満たしているので、前記鋳型の微細な複数の凹凸形状にインプリント材料が好適に充填される。また、前記鋳型と前記基板基材とを重ね合わせた後に、重ね合わせた前記鋳型と前記基板基材とを回転させたり、前記鋳型と前記基板基材とに荷重をかけることが好ましい。そうすることによって、前記溶液からなる薄膜の膜厚が均一となり、余分な溶液が除去される。

次に、前記鋳型と前記基板基材との間に前記溶液を介在させた状態で、前記溶媒を乾燥させる。そうすることによって、インプリント材料が固化され、前記鋳型の有する微細な複数の凹凸形状が転写された表面部が形成される。ここでの乾燥は、転写された凹凸形状が維持できればよく、前記溶媒が全て除去されていなくてもよい。また、乾燥方法としては、特に制限なく、公知の乾燥方法を用いることができる。例えば、室温で放置してもよいが、さらに、減圧、送風及び加熱等を行うと、乾燥をより早める点から好ましい。また、加熱を行う場合、加熱温度を溶媒の沸点を超えないようにすることが好ましい。そうすることによって、前記溶液が沸騰せず、インプリント材料内部に気泡が残存する可能性が低くなるため、凹凸形状の転写不良の発生が抑制される。

そして、前記鋳型を前記表面部から剥離する離型を行う。前記鋳型として、接触角及び接着仕事が上記関係を満たしているので、良好な離型性を確保できる。また、離型の方法としては、特に制限されず、例えば、以下のような方法が挙げられる。前記鋳型と、前記表面部が形成された基板との両側から均等に引っ張り力をかけて剥離してもよい。また、前記鋳型と前記基板との界面に切り込み等の離型のきっかけとなる場所を設け、その離型のきっかけとなる場所を起点として離型を行ってもよい。また、前記基板又は前記鋳型が、例えば、フィルムのようにフレキシブルな場合、ピーリング離型が、剥離時に必要な離型力が少なく、離型が容易である点から好ましい。また、前記鋳型とそれ以外の材料との選択比が高い溶液やガス等を用いて、ウェットエッチング又はドライエッチングにより、前記鋳型を除去してもよい。また、前記鋳型以外の材料の融点に対して、前記鋳型の材料の融点が低い場合、前記鋳型以外の材料が溶融しない温度まで加熱することによって、前記鋳型を溶融させて、前記鋳型を除去してもかまわない。

上記の製造方法によって、微細な複数の凹凸形状を有する表面部を備える基板を、前記凹凸形状に損傷なく、容易に製造することができる。したがって、ここで得られる基板は、凹凸形状が微細な、例えば、ＰＭ用の基板に好適に利用することができる。

また、この基板の表面上に、磁性層を形成させることによって、ＰＭを形成させることができる。すなわち、前記基板と、前記基板上に設けられた磁性層とを備え、前記基板の表面部の複数の凹凸形状は、凸部又は凹部が規則的に配列されているＰＭが得られる。このＰＭの一例としては、例えば、前記基板と、前記基板上に設けられた磁性層とを備え、前記基板の表面部の凸部上に形成された磁性層と前記基板の表面部の凹部上に形成された磁性層とが分離されているＰＭ等が挙げられる。基板の凹凸形状を微細にすれば、記録密度の高いＰＭが得られる。また、前記磁性層やその形成方法としては、特に制限なく、公知の磁性層や公知の形成方法を用いることができる。また、前記基板と前記磁性層との間に、下地層を備えていてもよい。

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

［実施例１］
図４に示すように基板を作製した。

まず、図４（ａ）に示すような鋳型１１を用意した。具体的には、３０ｍｍ×３０ｍｍのシリコン基板１２上にＰＡＫ−０２（東洋合成工業株式会社製）を塗布した。そして、光インプリント法を用いて、図４（ａ）に示すような、ピッチ３６０ｎｍ、高さ２００ｎｍ、直径１８０ｎｍの円柱状の凸部１４を正方格子状に複数形成した接触部１３をシリコン基板１２上に備えた鋳型１１を作製した。接触部１３は、アクリル系樹脂からなるものであった。

次に、インプリント材料（溶液）として、スピンオングラス（ＳＯＧ）であるＯＣＤ Ｔ−１２ ９００−Ｖ（東京応化工業株式会社製）を用意した。そして、図４（ｂ）に示すように、前記溶液１５をディスペンサで鋳型１１の接触部１３上に４０μｌ塗布した。このＳＯＧは、溶媒がプロピレングリコールジメチルエーテルであり、溶質（構造材料）がラダー型の水素シルセスキオキサンである。

なお、アクリル系樹脂のプロピレングリコールジメチルエーテルに対する接触角は、約２０°であり、９０°未満であった。

そして、アクリル系樹脂の表面張力は、分散成分が主であり、プロピレングリコールジメチルエーテルは極性成分も持っているが、分散成分が主である。よって、上記式（１１）よりアクリル系樹脂とプロピレングリコールジメチルエーテルとの接着仕事が大きいと考えられる。これに対して、ラダー型の水素シルセスキオキサンは、水素結合成分が大きい。よって、上記式（１１）より、分散成分が主であるアクリル系樹脂との接着仕事は小さくなると考えられる。したがって、アクリル系樹脂とラダー型の水素シルセスキオキサンとの接着仕事は、アクリル系樹脂とプロピレングリコールジメチルエーテルとの接着仕事より小さいと考えられる。

実際には、アクリル系樹脂とプロピレングリコールジメチルエーテルとの接着仕事は、７３．２ｍＮ／ｍであり、ラダー型の水素シルセスキオキサンとアクリル系樹脂との接着仕事は、３９．２ｍＮ／ｍであった。なお、ここでの接着仕事は、単位面積当たりの接着仕事を示す。したがって、アクリル系樹脂とラダー型の水素シルセスキオキサンとの接着仕事は、アクリル系樹脂とプロピレングリコールジメチルエーテルとの接着仕事より小さかった。

そして、図４（ｃ）に示すように、３０ｍｍ×３０ｍｍの石英基板１６を、前記溶液１５を鋳型１１で挟むように載置した。そして、さらに、前記石英基板１６上に５０ｇの荷重１７をかけて、３０分間溶媒を乾燥させた。そうすることによって、溶液から溶媒を除去し、構造材料からなる表面部１８を形成させる。

最後に、鋳型１１を離型した。具体的には、図４（ｄ）に示すように、表面部１８を備えた基板１９から鋳型１１を剥離した。そうすることによって、鋳型１１の凹凸に対応した凹凸形状を有する表面部１８を備えた基板１９が得られた。そして、表面部１８の凹凸に、欠陥が見られず、鋳型１１にもインプリント材料の残存が確認できなかった。この欠陥の確認方法としては、まず、表面部１８を目視と光学顕微鏡（５０倍）とで全面検査し、目立った欠陥がないことを確認し、その後で、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で２μｍ×２μｍ領域×３箇所を測定することによって、確認した。

［実施例２］
図５に示すように基板を作製した。

まず、図５（ａ）に示すような鋳型２１を用意した。具体的には、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）のフィルムを、キャスト法を用いて、図５（ａ）に示すような、ピッチ３６０ｎｍ、高さ２００ｎｍ、直径１８０ｎｍの円柱状の凸部２４を正方格子状に複数形成した鋳型２１を作製した。なお、鋳型２１は、ＴＡＣからなるものであって、接触部も、ＴＡＣである。

次に、インプリント材料（溶液）として、実施例１と同様、スピンオングラス（ＳＯＧ）であるＯＣＤ Ｔ−１２ ９００−Ｖ（東京応化工業株式会社製）を用意した。そして、図５（ｂ）に示すように、前記溶液２５をディスペンサで鋳型２１上に４０μｌ塗布した。このＳＯＧは、溶媒がプロピレングリコールジメチルエーテルであり、溶質（構造材料）がラダー型の水素シルセスキオキサンである。

なお、ＴＡＣのプロピレングリコールジメチルエーテルに対する接触角は、約２０°であり、９０°未満であった。

そして、ＴＡＣの表面張力は、分散成分が主であり、プロピレングリコールジメチルエーテルは極性成分も持っているが、分散成分が主である。よって、上記式（１１）よりＴＡＣとプロピレングリコールジメチルエーテルとの接着仕事が大きいと考えられる。これに対して、ラダー型の水素シルセスキオキサンは、水素結合成分が大きい。よって、上記式（１１）より、分散成分が主であるＴＡＣとの接着仕事は小さくなると考えられる。したがって、ＴＡＣとラダー型の水素シルセスキオキサンとの接着仕事は、ＴＡＣとプロピレングリコールジメチルエーテルとの接着仕事より小さいと考えられる。

実際には、ＴＡＣとプロピレングリコールジメチルエーテルとの接着仕事は、１００．４ｍＮ／ｍであり、ラダー型の水素シルセスキオキサンとＴＡＣとの接着仕事は、９８．７ｍＮ／ｍであった。したがって、ＴＡＣとラダー型の水素シルセスキオキサンとの接着仕事は、ＴＡＣとプロピレングリコールジメチルエーテルとの接着仕事より小さかった。

そして、図５（ｃ）に示すように、３０ｍｍ×３０ｍｍの石英基板２６を、前記溶液２５を鋳型２１で挟むように載置した。そして、さらに、前記石英基板２６上に５０ｇの荷重２７をかけて、３０分間溶媒を乾燥させた。そうすることによって、溶液から溶媒を除去し、構造材料からなる表面部２８を形成させる。

最後に、鋳型２１を離型した。具体的には、図５（ｄ）に示すように、表面部２８を備えた基板２９から鋳型２１を剥離した。そうすることによって、鋳型２１の凹凸に対応した凹凸形状を有する表面部２８を備えた基板２９が得られた。そして、表面部２８の凹凸に、欠陥が見られず、鋳型２１にもインプリント材料の残存が確認できなかった。この欠陥の確認方法としては、実施例１と同様の方法により行った。

［実施例３］
図６に示すように基板を作製した。

まず、図６（ａ）に示すような鋳型３１を用意した。具体的には、ポリカーボネート（ＰＣ）のフィルムを、キャスト法を用いて、図６（ａ）に示すような、ピッチ３６０ｎｍ、高さ２００ｎｍ、直径１８０ｎｍの円柱状の凸部３４を正方格子状に複数形成した鋳型３１を作製した。なお、鋳型３１は、ＰＣからなるものであって、接触部も、ＰＣである。

次に、インプリント材料（溶液）として、実施例１と同様、スピンオングラス（ＳＯＧ）であるＯＣＤ Ｔ−１２ ９００−Ｖ（東京応化工業株式会社製）を用意した。そして、図６（ｂ）に示すように、３０ｍｍ×３０ｍｍの石英基板３６上に前記溶液３５をディスペンサで１０μｌ塗布した。このＳＯＧは、溶媒がプロピレングリコールジメチルエーテルであり、溶質（構造材料）がラダー型の水素シルセスキオキサンである。

なお、ＰＣのプロピレングリコールジメチルエーテルに対する接触角は、約２０°であり、９０°未満であった。

そして、ＰＣの表面張力は、分散成分が主であり、プロピレングリコールジメチルエーテルは極性成分も持っているが、分散成分が主である。よって、上記式（１１）よりＰＣとプロピレングリコールジメチルエーテルとの接着仕事が大きいと考えられる。これに対して、ラダー型の水素シルセスキオキサンは、水素結合成分が大きい。よって、上記式（１１）より、分散成分が主であるＰＣとの接着仕事は小さくなると考えられる。したがって、ＰＣとラダー型の水素シルセスキオキサンとの接着仕事は、ＰＣとプロピレングリコールジメチルエーテルとの接着仕事より小さいと考えられる。

実際には、ＰＣとプロピレングリコールジメチルエーテルとの接着仕事は、８６．９ｍＮ／ｍであり、ラダー型の水素シルセスキオキサンとＰＣとの接着仕事は、２７．３ｍＮ／ｍであった。したがって、ＰＣとラダー型の水素シルセスキオキサンとの接着仕事は、ＰＣとプロピレングリコールジメチルエーテルとの接着仕事より小さかった。

そして、図６（ｃ）に示すように、前記鋳型３１を、前記溶液３５を石英基板３６で挟むように載置した。そして、さらに、前記鋳型３１上に５０ｇの荷重３７をかけて、５分間溶媒を乾燥させた。そうすることによって、溶液から溶媒を除去し、構造材料からなる表面部３８を形成させる。

最後に、鋳型３１を離型した。具体的には、図６（ｄ）に示すように、表面部３８を備えた基板３９から鋳型３１を剥離した。そうすることによって、鋳型３１の凹凸に対応した凹凸形状を有する表面部３８を備えた基板３９が得られた。そして、表面部３８の凹凸に、欠陥が見られず、鋳型３１にもインプリント材料の残存が確認できなかった。この欠陥の確認方法としては、実施例１と同様の方法により行った。

［実施例４］
図７に示すように基板を作製した。

まず、図７（ａ）に示すような鋳型４１を用意した。具体的には、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）のフィルムを、キャスト法を用いて、図７（ａ）に示すような、ピッチ３６０ｎｍ、高さ２００ｎｍ、直径１８０ｎｍの円柱状の凸部４４を正方格子状に複数形成した鋳型４１を作製した。なお、鋳型４１は、ＰＭＰからなるものであって、接触部も、ＰＭＰである。

次に、インプリント材料（溶液）として、スピンオングラス（ＳＯＧ）であるＦＯｘ−１６（東レ・ダウコーニング株式会社製）を用意した。そして、図７（ｂ）に示すように、３０ｍｍ×３０ｍｍの石英基板４６上に前記溶液４５をディスペンサで４０μｌ塗布した。このＳＯＧは、溶媒がメチルイソブチルケトンであり、溶質（構造材料）がかご型の水素シルセスキオキサンである。

なお、ＰＭＰのメチルイソブチルケトンに対する接触角は、約２０°であり、９０°未満であった。

そして、ＰＭＰの表面張力は、分散成分が主であり、メチルイソブチルケトンは極性成分も持っているが、分散成分が主である。よって、上記式（１１）よりＰＭＰとメチルイソブチルケトンとの接着仕事が大きいと考えられる。これに対して、かご型の水素シルセスキオキサンは、水素結合成分が大きい。よって、上記式（１１）より、分散成分が主であるＰＭＰとの接着仕事は小さくなると考えられる。したがって、ＰＭＰとかご型の水素シルセスキオキサンとの接着仕事は、ＰＭＰとメチルイソブチルケトンとの接着仕事より小さいと考えられる。

実際には、ＰＭＰとメチルイソブチルケトンとの接着仕事は、９９．５ｍＮ／ｍであり、ラダー型の水素シルセスキオキサンとＰＭＰとの接着仕事は、１８．９ｍＮ／ｍであった。したがって、ＰＭＰとラダー型の水素シルセスキオキサンとの接着仕事は、ＰＭＰとメチルイソブチルケトンとの接着仕事より小さかった。

そして、図７（ｃ）に示すように、前記鋳型４１を、前記溶液４５を石英基板４６で挟むように載置した。そして、さらに、前記鋳型４１上に５０ｇの荷重４７をかけて、３０分間溶媒を乾燥させた。そうすることによって、溶液から溶媒を除去し、構造材料からなる表面部４８を形成させる。

最後に、鋳型４１を離型した。具体的には、図７（ｄ）に示すように、表面部４８を備えた基板４９から鋳型４１を剥離した。そうすることによって、鋳型４１の凹凸に対応した凹凸形状を有する表面部４８を備えた基板４９が得られた。そして、表面部４８の凹凸に、欠陥が見られず、鋳型４１にもインプリント材料の残存が確認できなかった。この欠陥の確認方法としては、実施例１と同様の方法により行った。

［実施例５］
図８に示すように基板を作製した。

まず、図８（ａ）に示すような鋳型５１を用意した。具体的には、３０ｍｍ×３０ｍｍのシリコン基板５２上にＺＥＰ５２０Ａ（日本ゼオン株式会社製）を塗布した。そして、熱インプリント法を用いて、図８（ａ）に示すような、ピッチ３６０ｎｍ、高さ２００ｎｍ、直径１８０ｎｍの円柱状の凸部５４を正方格子状に複数形成した接触部５３をシリコン基板５２上に備えた鋳型５１を作製した。接触部５３は、ポリスチレン（ＰＳ）系共重合体からなるものであった。

次に、インプリント材料（溶液）として、実施例４と同様、スピンオングラス（ＳＯＧ）であるＦＯｘ−１６（東レ・ダウコーニング株式会社製）を用意した。そして、図８（ｂ）に示すように、前記溶液５５をディスペンサで鋳型５１の接触部５３上に４０μｌ塗布した。このＳＯＧは、溶媒がメチルイソブチルケトンであり、溶質（構造材料）がかご型の水素シルセスキオキサンである。

なお、ＰＳ系共重合体のメチルイソブチルケトンに対する接触角は、約３０°であり、９０°未満であった。

そして、ＰＳ系共重合体の表面張力は、分散成分が主であり、メチルイソブチルケトンは極性成分も持っているが、分散成分が主である。よって、上記式（１１）よりＰＳ系共重合体とメチルイソブチルケトンとの接着仕事が大きいと考えられる。これに対して、かご型の水素シルセスキオキサンは、水素結合成分が大きい。よって、上記式（１１）より、分散成分が主であるＰＳ系共重合体との接着仕事は小さくなると考えられる。したがって、ＰＳ系共重合体とかご型の水素シルセスキオキサンとの接着仕事は、ＰＭＰとメチルイソブチルケトンとの接着仕事より小さいと考えられる。

実際には、ＰＳ系共重合体とメチルイソブチルケトンとの接着仕事は、１４１．２ｍＮ／ｍであり、ラダー型の水素シルセスキオキサンとＰＳ系共重合体との接着仕事は、４７．９ｍＮ／ｍであった。したがって、ＰＳ系共重合体とラダー型の水素シルセスキオキサンとの接着仕事は、ＰＳ系共重合体とメチルイソブチルケトンとの接着仕事より小さかった。

そして、図８（ｃ）に示すように、３０ｍｍ×３０ｍｍの石英基板５６を、前記溶液５５を鋳型５１で挟むように載置した。そして、さらに、前記石英基板５６上に５０ｇの荷重５７をかけて、３０分間溶媒を乾燥させた。そうすることによって、溶液から溶媒を除去し、構造材料からなる表面部５８を形成させる。

最後に、鋳型５１を離型した。具体的には、図８（ｄ）に示すように、表面部５８を備えた基板５９から鋳型５１を剥離した。そうすることによって、鋳型５１の凹凸に対応した凹凸形状を有する表面部５８を備えた基板５９が得られた。そして、表面部５８の凹凸に、欠陥が見られず、鋳型５１にもインプリント材料の残存が確認できなかった。この欠陥の確認方法としては、実施例１と同様の方法により行った。

［実施例６］
接触部として石英を用いた鋳型と、インプリント材料として、溶媒が水で、構造材料（溶質）がセルロースオリゴマーである溶液を用いたこと以外、実施例１と同様である。

鋳型としては、以下のようにして得られたものを用いた。まず、３０ｍｍ×３０ｍｍのシリコン基板１２上に石英からなる膜を製膜した。そして、フォトリソグラフィ法とドライエッチング法とを用いて、図４（ａ）に示すような、ピッチ３６０ｎｍ、高さ２００ｎｍの円柱状の凸部１４を正方格子状に複数形成した接触部１３をシリコン基板１２上に備えた鋳型１１を作製した。ここで接触部１３は、石英からなるものであった。そして、インプリント材料としては、セルロースオリゴマーを水に溶解させた溶液を用いた。

なお、石英の水に対する接触角は、約２０°であり、９０°未満であった。

そして、石英の表面張力は、水素結合成分が主であり、水の表面張力も、極性成分も持っているが、分散成分及び水素結合成分を持っている。よって、上記式（１１）より石英と水との接着仕事が大きいと考えられる。これに対して、セルロースオリゴマーは、分散成分が主である。よって、上記式（１１）より、水素結合成分の大きな水との接着仕事は、石英と水との接着仕事より小さいと考えられる。

実際には、石英と水との接着仕事は、２２４．１ｍＮ／ｍであり、セルロースオリゴマーと石英との接着仕事は、１２４．７ｍＮ／ｍであった。したがって、石英とセルロースオリゴマーとの接着仕事は、石英と水との接着仕事より小さかった。

上記の条件で基板を作製することによって、鋳型１１の凹凸に対応した凹凸形状を有する表面部１８を備えた基板１９が得られた。そして、表面部１８の凹凸に、欠陥が見られず、鋳型１１にもインプリント材料の残存が確認できなかった。この欠陥の確認方法としては、実施例１と同様の方法により行った。

［実施例７］
接触部として石英を用いた鋳型と、インプリント材料として、溶媒が水で、構造材料（溶質）がグルコースオリゴマーである溶液を用いたこと以外、実施例１と同様である。

鋳型としては、実施例６と同様のものを用いた。そして、インプリント材料としては、グルコースオリゴマーを水に溶解させた溶液を用いた。

なお、石英の水に対する接触角は、約２０°であり、９０°未満であった。そして、石英の表面張力は、水素結合成分が主であり、水の表面張力も、極性成分も持っているが、分散成分及び水素結合成分を持っている。よって、上記式（１１）より石英と水との接着仕事が大きいと考えられる。これに対して、グルコースオリゴマーは、分散成分が主である。よって、上記式（１１）より、水素結合成分の大きな水との接着仕事は、石英と水との接着仕事より小さいと考えられる。

実際には、石英と水との接着仕事は、２２４．１ｍＮ／ｍであり、グルコースオリゴマーと石英との接着仕事は、１３５．５ｍＮ／ｍであった。したがって、石英とグルコースオリゴマーとの接着仕事は、石英と水との接着仕事より小さかった。

上記の条件で基板を作製することによって、鋳型１１の凹凸に対応した凹凸形状を有する表面部１８を備えた基板１９が得られた。そして、表面部１８の凹凸に、欠陥が見られず、鋳型１１にもインプリント材料の残存が確認できなかった。この欠陥の確認方法としては、実施例１と同様の方法により行った。

［比較例１］
図９に示すように基板を作製した。

まず、図９（ａ）に示すような鋳型６１を用意した。具体的には、実施例６で用いた鋳型と同様のものである。よって、接触部６３は、石英からなるものであった。

以下、実施例１と同様の方法に従って、基板を作製した。その結果、図９（ｄ）に示すように、離型時に、乾燥後のインプリント材料の約９割が鋳型側に残存し、凹凸形状を有する基板を作製することができなかった。この欠陥の確認方法としては、実施例１と同様の方法により行った。

なお、石英のプロピレングリコールジメチルエーテルに対する接触角は、約３０°であった。

そして、石英の表面張力は、水素結合成分が主であり、プロピレングリコールジメチルエーテルは極性成分も持っているが、分散成分が主である。よって、上記式（１１）より石英とプロピレングリコールジメチルエーテルとの接着仕事が小さいと考えられる。これに対して、ラダー型の水素シルセスキオキサンは、水素結合成分が大きい。よって、上記式（１１）より、水素結合成分を有する石英との接着仕事は大きくなると考えられる。したがって、石英とラダー型の水素シルセスキオキサンとの接着仕事は、石英とプロピレングリコールジメチルエーテルとの接着仕事より大きいと考えられる。

実際には、石英とプロピレングリコールジメチルエーテルとの接着仕事は、１２１．６ｍＮ／ｍであり、ラダー型の水素シルセスキオキサンと石英との接着仕事は、４１８．７ｍＮ／ｍであった。したがって、石英とラダー型の水素シルセスキオキサンとの接着仕事は、石英とプロピレングリコールジメチルエーテルとの接着仕事より大きかった。

［比較例２］
図１０に示すように基板を作製した。

まず、図１０（ａ）に示すような鋳型７１を用意した。具体的には、実施例６で用いた鋳型と同様のものである。そして、その鋳型７１上に、フッ素系の離型剤であるオプツール ＤＳＸ（ダイキン工業株式会社製）をディップコート法により、コーティングする離型処理を施した。そうすることによって、図１０（ｂ）に示すように、鋳型７１上にコーティング層７５を備えた。

以下、実施例１と同様の方法に従って、基板を作製した。具体的には、まず、図１０（ｃ）に示すように、前記溶液７６をディスペンサで鋳型７１の接触部７３上に４０μｌ塗布した。その結果、図１０（ｃ）に示すように、前記溶液７６が前記コーティング層７５によって、はじかれ、前記溶液７６の充填性を確保することができない。なお、前記コーティング層７５のプロピレングリコールジメチルエーテル（前記溶液７６の溶媒）に対する接触角は、約１００°であった。フッ素系の離型剤を鋳型上に塗布してコーティング層を形成されることによって、前記接触角が９０°以上となった。ちなみに、このコーティング層との接着仕事の関係は、以下のようになる。

実際には、コーティング層とプロピレングリコールジメチルエーテルとの接着仕事は、６０．６ｍＮ／ｍであり、ラダー型の水素シルセスキオキサンとコーティング層との接着仕事は、３０．９ｍＮ／ｍであった。したがって、コーティング層とラダー型の水素シルセスキオキサンとの接着仕事は、コーティング層とプロピレングリコールジメチルエーテルとの接着仕事より小さかった。

そして、図１０（ｄ）に示すように、３０ｍｍ×３０ｍｍの石英基板７７を、前記溶液７６を鋳型７１で挟むように載置した。そして、さらに、前記石英基板７７上に５０ｇの荷重７８をかけて、３０分間溶媒を乾燥させた。そうすることによって、溶液から溶媒を除去し、構造材料からなる表面部７９を形成させる。

最後に、鋳型７１を離型した。具体的には、図１０（ｅ）に示すように、表面部７９を備えた基板８０から鋳型７１を剥離した。しかしながら、前記表面部７９は、充填性が不充分であるために、凹部の深さが、鋳型の凸部の高さの半分ほどしかなく、断面が楕円形状のように角が丸まってしまった。この欠陥の確認方法としては、実施例１と同様の方法により行った。

［比較例３］
図１１に示すように基板を作製した。

まず、図１１（ａ）に示すような鋳型８１を用意した。具体的には、実施例６で用いた鋳型と同様のものである。よって、接触部８３は、石英からなるものであった。

以下、実施例４と同様の方法に従って、基板を作製した。その結果、図１１（ｄ）に示すように、離型時に、乾燥後のインプリント材料の約９割が鋳型側に残存し、凹凸形状を有する基板を作製することができなかった。この欠陥の確認方法としては、実施例１と同様の方法により行った。

なお、石英のメチルイソブチルケトンに対する接触角は、約３０°であった。そして、石英の表面張力は、水素結合成分が主であり、メチルイソブチルケトンは極性成分も持っているが、分散成分が主である。よって、上記式（１１）より石英とメチルイソブチルケトンとの接着仕事が小さいと考えられる。これに対して、かご型の水素シルセスキオキサンは、水素結合成分が大きい。よって、上記式（１１）より、水素結合成分を有する石英との接着仕事は大きくなると考えられる。したがって、石英とかご型の水素シルセスキオキサンとの接着仕事は、石英とメチルイソブチルケトンとの接着仕事より大きいと考えられる。

実際には、石英とメチルイソブチルケトンとの接着仕事は、１５２．８ｍＮ／ｍであり、ラダー型の水素シルセスキオキサンと石英との接着仕事は、４１２．４ｍＮ／ｍであった。したがって、石英とラダー型の水素シルセスキオキサンとの接着仕事は、石英とメチルイソブチルケトンとの接着仕事より大きかった。

［比較例４］
図１２に示すように基板を作製した。

まず、図１２（ａ）に示すような鋳型９１を用意した。具体的には、実施例６で用いた鋳型と同様のものである。そして、その鋳型９１上に、フッ素系の離型剤であるオプツール ＤＳＸ（ダイキン工業株式会社製）をディップコート法により、コーティングする離型処理を施した。そうすることによって、図１２（ｂ）に示すように、鋳型９１上にコーティング層９５を備えた。

以下、実施例４と同様の方法に従って、基板を作製した。具体的には、まず、図１２（ｃ）に示すように、３０ｍｍ×３０ｍｍの石英基板９７上に前記溶液９６をディスペンサで４０μｌ塗布した。そして、図１２（ｄ）に示すように、前記鋳型９１を、前記溶液９６を石英基板９７で挟むように載置した。そして、さらに、前記鋳型９１上に５０ｇの荷重９８をかけて、３０分間溶媒を乾燥させた。そうすることによって、溶液から溶媒を除去し、構造材料からなる表面部９９を形成させる。なお、前記コーティング層９５のメチルイソブチルケトン（前記溶液９６の溶媒）に対する接触角は、約１００°であった。そのため、前記溶液９６は、前記コーティング層９５からはじかれ、得られた前記表面部９９の充填性が不充分となった。フッ素系の離型剤を鋳型上に塗布してコーティング層を形成されることによって、前記接触角が９０°以上となった。ちなみに、このコーティング層との接着仕事の関係は、以下のようになる。

実際には、コーティング層とメチルイソブチルケトンとの接着仕事は、９７．６ｍＮ／ｍであり、ラダー型の水素シルセスキオキサンとコーティング層との接着仕事は、２８．３ｍＮ／ｍであった。したがって、コーティング層とラダー型の水素シルセスキオキサンとの接着仕事は、コーティング層とメチルイソブチルケトンとの接着仕事より小さかった。

最後に、鋳型９１を離型した。具体的には、図１２（ｅ）に示すように、表面部９９を備えた基板１００から鋳型９１を剥離した。しかしながら、前記表面部９９は、充填性が不充分であるために、凹部の深さが、鋳型の凸部の高さの半分ほどしかなく、断面が楕円形状のように角が丸まってしまった。この欠陥の確認方法としては、実施例１と同様の方法により行った。

以上より、前記鋳型として、前記溶液と接触する前記鋳型の接触部の前記溶媒に対する接触角が９０°未満であって、前記接触部と前記構造材料との接着仕事Ｗ１が、前記接触部と前記溶媒との接着仕事Ｗ２より小さい鋳型を用いた場合（実施例１〜７）、基板に形成される凹凸形状に欠損が生じず、鋳型にもインプリント材料が残存しなかった。

これに対して、前記鋳型として、前記接触部と前記構造材料との接着仕事Ｗ１が、前記接触部と前記溶媒との接着仕事Ｗ２より大きい鋳型を用いた場合（比較例１及び比較例３）、鋳型にインプリント材料が残存したり、所望の凹凸形状を有する基板を製造することができなかった。また、離型処理を施した場合（比較例２及び比較例４）であっても、鋳型へのインプリント材料の残存はほとんどなかったが、所望の凹凸形状を有する基板を製造することができなかった。

本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。

本発明の一態様に係る基板の製造方法は、複数の凹凸形状を有する表面部を備えた基板の製造方法であって、前記凹凸形状に対応する形状を有する鋳型と基板基材との間に、前記表面部を構成するための構造材料を溶媒に溶解させた溶液を介在させる工程と、前記鋳型と前記基板基材との間に前記溶液を介在させた状態で、前記溶媒を乾燥させることにより、前記表面部を形成する工程と、前記鋳型を前記表面部から剥離する工程とを備え、前記鋳型として、前記溶液と接触する前記鋳型の接触部の前記溶媒に対する接触角が９０°未満であって、前記接触部と前記構造材料との接着仕事が、前記接触部と前記溶媒との接着仕事より小さい鋳型を用いることを特徴とするものである。

上記構成によれば、前記接触部の前記溶媒に対する接触角が９０°未満であるので、前記鋳型の凹凸形状に乾燥前のインプリント材料である前記溶液を充分に充填させることができる。そして、前記接触部と前記構造材料との接着仕事が、前記接触部と前記溶媒との接着仕事より小さいので、乾燥後のインプリント材料である前記構造材料からなる前記表面部から前記鋳型を容易に剥離することができる。従って、ナノインプリント法において、離型処理のような他の工程を追加することなく、良好な充填性と離型性とを両立することができる。また、離型処理のような他の工程を追加する必要がないので、高スループット化を実現できる。

このことは、以下のことによると考えられる。まず、前記溶媒を乾燥させる前は、前記溶液の主成分が前記溶媒であるため、前記接触部と前記溶媒との性質によって、前記鋳型の凹凸形状への前記溶液の充填性を変化させることができると考えられる。前記接触部の前記溶媒に対する接触角が９０°未満であると、その状態は一般的に浸漬ぬれであると言われ、前記溶液が前記接触部によくぬれ広がり、前記溶液の充填性を充分に高めることができると考えられる。

また、前記溶液の溶媒を乾燥させた後は、前記構造材料が主成分であるため、前記接触部と前記構造材料との性質によって、前記鋳型の離型性を変化させることができると考えられる。前記接触部と前記構造材料との接着仕事が、前記接触部と前記溶媒との接着仕事より小さいと、前記溶媒を乾燥させる前は、前記接触部の前記溶媒に対する接触角が９０°未満であるので、乾燥前のインプリント材料である溶液と前記接触部とがなじみやすいが、前記溶媒を乾燥させた後は、乾燥後のインプリント材料である構造材料と前記接触部とは、引き離しやすくなっていると考えられる。すなわち、接着仕事が上記関係を満たしていれば、離型剤等を用いなくても、前記構造材料からなる表面部を鋳型から容易に剥離することができると考えられる。

したがって、接触角及び接着仕事がともに上記関係を満たす接触部、構造材料及び溶媒を用いることによって、ナノインプリント法において、離型処理のような他の工程を追加することなく、良好な充填性と離型性とを両立することができる。

また、前記製造方法において、前記接触部が、樹脂であり、前記溶媒が、有機溶媒であり、前記構造材料が、ケイ素化合物であることが好ましい。また、前記接触部が、アクリル系樹脂、セルロース系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、及びポリスチレン系樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種であり、前記溶媒が、ケトン類及びエーテル類から選ばれる少なくとも１種であり、前記構造材料が、ケイ素化合物であることが好ましい。上記のような組み合わせによれば、より良好な充填性と離型性とを両立することができる。

本発明によれば、ナノインプリント法において、離型処理のような他の工程を追加することなく、良好な充填性と離型性との両立を可能にした基板の製造方法を提供することができる。

この出願は、２００８年８月２２日に出願された日本国特許出願特願２００８−２１３８１５を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

Claims (3)

1. 複数の凹凸形状を有する表面部を備えた基板の製造方法であって、
   前記凹凸形状に対応する形状を有する鋳型と基板基材との間に、前記表面部を構成するための構造材料を溶媒に溶解させた溶液を介在させる工程と、
   前記鋳型と前記基板基材との間に前記溶液を介在させた状態で、前記溶媒を乾燥させることにより、前記表面部を形成する工程と、
   前記鋳型を前記表面部から剥離する工程とを備え、
   前記鋳型として、
   前記溶液と接触する前記鋳型の接触部の前記溶媒に対する接触角が９０°未満であって、
   前記接触部と前記構造材料との接着仕事が、前記接触部と前記溶媒との接着仕事より小さい鋳型を用いることを特徴とする基板の製造方法。
2. 前記接触部が、樹脂であり、
   前記溶媒が、有機溶媒であり、
   前記構造材料が、ケイ素化合物であることを特徴とする請求項１に記載の基板の製造方法。
3. 前記接触部が、アクリル系樹脂、セルロース系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、及びポリスチレン系樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種であり、
   前記溶媒が、ケトン類及びエーテル類から選ばれる少なくとも１種であり、
   前記構造材料が、ケイ素化合物であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板の製造方法。

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