JP4939134B2 - インプリント装置およびインプリント方法 - Google Patents

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Description

本発明は、被転写体の表面にスタンパの表面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。
近年のIT技術の進歩により、ネットワーク技術、ソフトウェア技術、およびデバイス技術の更なる発展が必要となっている。特に半導体集積回路は、微細化、集積化による高速動作や、低消費電力動作などの高い技術が求められている。現在、光露光リソグラフィは、最小線幅が130nmであるKrFレーザーリソグラフィから、より高解像度なArFレーザーリソグラフィへと移行している。しかし、ArFレーザーリソグラフィの量産レベルでの最小線幅が100nmであるのに対して、2007年には45nmデバイスの製造が始まろうとしている。このような状況で、より微細な技術として期待されているのがF2レーザーリソグラフィや極端紫外線露光、電子線縮小転写露光、X線リソグラフィである。しかし、微細化の進歩につれ、露光装置自身の初期コストが指数関数的に増大していることに加え、使用光波長と同程度の解像度を得るためのマスクの価格が急騰している問題がある。
これに対し、微細なパターンの形成を行うインプリント技術がある。これは、基板上に形成したいパターンと同じパターンの凹凸を有するスタンパを被転写体表面に対して型押し、スタンパを剥離することで所定のパターンを転写する技術であり、安価でありながら、25nm以下の微細構造を転写により形成可能である。そして、インプリント技術は大容量記録媒体の記録ビット形成、半導体集積回路パターン形成等への応用が検討されてきている。
インプリント技術で、大容量記録媒体基板や半導体集積回路基板上に微細パターンを形成し剥離する際、真空吸着している両者を垂直に剥離することは困難であり、前記スタンパと前記被転写体との間に間隙を作り真空破壊していく必要がある。例えば、特許文献1では、スタンパまたは被転写体を傾斜させて、片側に間隙を作った後、反対側を持ち上げ剥離する技術が開示されている。
米国特許第6870301号明細書
しかしながら、磁気記録媒体用のディスク基板のようにナノメートルオーダの微細構造を転写する場合には、転写構造が微細なために、剥離する際に転写構造が変形し、上手く剥離できない問題がある。
そこで、本発明は、転写構造が変形することなく、スタンパと被転写体とを剥離することができ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課題とする。
前記課題を解決する本発明は、スタンパに形成された微細な凹凸形状を被転写体に接触させて転写するインプリント装置において、前記スタンパおよび前記被転写体の少なくともいずれかの端部に面取り加工部分を有しており、接触させた前記スタンパおよび前記被転写体の少なくともいずれかの前記面取り加工部分を複数の治具で保持して剥離する剥離手段を備えると共に、前記スタンパおよび前記被転写体には中心穴が形成され、前記治具のそれぞれは、相互に重ね合わせられた前記スタンパおよび前記被転写体の前記中心穴内で半径方向に移動することで、前記スタンパおよび前記被転写体の少なくともいずれかの前記中心穴側の端部に接触可能となっていることを特徴とする。
また、前記課題を解決する本発明は、スタンパに形成された微細な凹凸形状を被転写体に転写するインプリント方法において、前記スタンパおよび前記被転写体の少なくともいずれかの端部に面取り加工部分を有しており、前記被転写体と前記スタンパとを接触させる接触工程と、前記スタンパおよび前記被転写体の少なくともいずれかの前記面取り加工部分を複数の治具で保持して剥離する剥離工程と、を有するインプリント方法であって、
前記スタンパおよび前記被転写体には中心穴が形成され、前記治具のそれぞれは、前記スタンパおよび前記被転写体が相互に重ね合わせられた後に前記中心穴内で半径方向に移動することで、前記スタンパおよび前記被転写体の少なくともいずれかの前記中心穴側の端部に接触することを特徴とする。
本発明のインプリント装置およびインプリント方法によれば、転写構造が変形することなく、スタンパと被転写体とを剥離することができる。
次に、本発明の実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図1は、実施形態に係るインプリント装置の構成説明図である。図2は、実施形態に係るインプリント装置の被転写体およびスタンパを上方から見た様子を示す平面図である。図3は、被転写体およびスタンパの面取り加工部分付近の部分拡大図である。なお、図3は、被転写体およびスタンパが接触しているときの様子を示す図である。
図1に示すように、インプリント装置A1は、昇降機構11で上下移動が可能な可動ステージ5に取り付けられた下部プレート3に、スタンパ2が配置されている。そして、後記するように剥離ピン7で面取り加工部分T(図3参照)が係止されてスタンパ2が剥離する際に、剥離ピン7は、特許請求の範囲にいう「一つの連続した面」として、スタンパ2を保持する。なお、この剥離ピン7は、後記する剥離部12b,12c(図5参照)に形成された複数の面でスタンパ2を保持するように構成されていてもよい。
このスタンパ2の上方には被転写体1が配置されており、被転写体1の表面には光硬化性樹脂6が塗布されている。また、前記被転写体1の中心には穴が形成されている。前記被転写体1の上方には、透明な上部プレート4が配置されている。なお、可動ステージ5を上昇させて真空シール8を上部プレート4に接触させると、可動ステージ5と上部プレート4との間で真空室が形成されるようになっている。そして、真空室から図示しない真空ポンプ等で排気することで被転写体1とスタンパ2とが真空雰囲気に晒されることとなる。その結果、後記するように、光硬化性樹脂6を介して被転写体1とスタンパ2とが接触した際に、被転写体1とスタンパ2との間に気泡が巻き込まれることが回避される。そして、インプリント装置A1は、先端に剥離部12を有する剥離ピン7と、この剥離ピン7を駆動する駆動装置10とを更に備えている。これらの剥離部12、剥離ピン7、および駆動装置10は、接触した被転写体1とスタンパ2とのいずれかの面取り加工部分Tを保持して剥離するものであって、特許請求の範囲にいう「剥離手段」に相当する。また、剥離ピン7は、特許請求の範囲にいう「治具」に相当する。
スタンパ2は、中心穴Haが形成されている円盤状の部材であって、被転写体1側に転写されるべき微細な凹凸パターンが所定の基板の表面に形成されたものである。凹凸パターンを形成する方法は特に限定されない。凹凸パターンの形成方法としては、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或いは電子ビーム描画法、メッキ法等が挙げられる。スタンパの材料には、例えば、シリコン、ガラス、ニッケル、樹脂などが使用可能であり、強度と要求される加工性を有するものであればよい。なお、スタンパ表面には被転写体や、被転写体上に配する別の材料との剥離性を得るためにフッ素系、シリコーン系などの離型処理を施すことが望ましい。また、スタンパ2の端部には、0.05μmから前記した基板の2分の1の厚さで面取りされた後記する面取り加工部分T(図3参照)が形成されている。
被転写体1は、中心穴Hbが形成されている円盤状の部材であって、スタンパ2に形成された微細な凹凸パターンが転写されるものである。そして、被転写体1は、スタンパ2とその径が異なるものが望ましい。ちなみに、被転写体1は、スタンパ2と比較してその径が小さくなっている。本実施形態での被転写体1は、光硬化性樹脂6にこの被転写体1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透明性を有するものから選択される。ただし、光硬化性樹脂6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、不透明なものであってもよい。
被転写体1としては、所定の基板上に塗布された樹脂薄膜、樹脂製基板、樹脂製シート等、基板の表面の所望する微細加工の精度が得られるものが好ましい。好適な樹脂材料としては、主成分がシクロオレフィンポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリビニルアルコールなどが挙げられ、これらの材料に感光性物質を添加した合成材料であってもよい。また、樹脂薄膜を塗布する際の基板としては、例えば、シリコン、ガラス、石英、アルミニウム合金、樹脂などの各種材料を加工したものが挙げられる。また、被転写体1の端部には、0.05μmから前記した基板の2分の1の厚さで面取りされた後記する面取り加工部分T(図3参照)が形成されている。
そして、被転写体1は、このような材料を選択する場合に、その剛性がスタンパ2と異なるものが望ましい。また、被転写体1は、その厚さを調節することによってもその剛性をスタンパ2と違えることができる。例えば、被転写体1を湾曲させて剥離する場合には、剛性に富むスタンパ2が選択され、スタンパ2を湾曲させて剥離する場合には、剛性に富む被転写体1が選択されることで、スタンパ2と被転写体1とを容易に剥離することができる。
そして、本実施形態に係るインプリント装置A1では、被転写体1とスタンパ2の相対位置が合わせ込まれた後に、被転写体1にスタンパ2が押し付けられる。その結果、スタンパ2に形成された微細な凹凸パターンが、被転写体1上の光硬化性樹脂6に転写されることとなる。そしてスタンパ2が押し付けられた後に、上部プレート4を通して紫外光が照射されることで光硬化性樹脂6が硬化する。
剥離手段を構成する剥離ピン7は、先端部に剥離部12が形成された棒状の部材であって、スタンパ2の中心穴Haと、被転写体1の中心穴Hbとに挿通されている。つまり、剥離ピン7は、中心穴Ha側の端部、および中心穴Hb側の端部に配置されている。そして、剥離ピン7は、駆動装置10によって、被転写体1(スタンパ2)の半径方向に移動するとともに、上下方向にも移動するようになっている。ちなみに、剥離ピン7は、被転写体1(スタンパ2)の外周側の端部に配置されてもよい。
また、剥離ピン7は、スタンパまたは被転写体に均等に応力がかかるように配置されることが望ましい。そして、剥離ピン7の配置数は、2以上配置されており、中心穴Ha,Hb側の端部、または外周側の端部において、それぞれ異なる位置に接触し、スタンパ2または被転写体1に均等に応力がかかることが望ましい。ちなみに、本実施形態での剥離ピン7は、図2に示すように、被転写体1の中心穴Hbの縁に沿うように等間隔に4本配置されている。そして、剥離ピン7の先端部に形成される剥離部12は、図1に示すように、下部プレート3の中央側からその半径の外側に向かう方向に剥離ピン7から突出しているとともに、その先端が尖った楔状に形成されている。そして、剥離部12の外側端面、つまり、被転写体1(スタンパ2)の半径方向外側の端面は、図2に示すように、被転写体1(スタンパ2)の後記する面取り加工部分T(図3参照)に沿うように円弧状に形成されている。
また、剥離ピン7の剥離部12は、図3に示すように、スタンパ2および/または被転写体1の端部(中心穴Ha,Hb側の端部、外周側の端部(図示せず))の面取り加工部分Tの形状に適合した形状を有することが望ましい。ちなみに、本実施形態では、図3に示すように、スタンパ2および被転写体1の面取り加工部分Tの形状に適合させている。
剥離ピン7は、剥離ピン7のヤング率がスタンパ2および被転写体1より小さいものが好ましい。そして、剥離ピン7の材料としては、スタンパ2および被転写体1に傷を付けにくい樹脂材料等を用いることが望ましい。好適な樹脂材料として、主成分がシクロオレフィンポリマ、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリビニルアルコールなどである。また、剥離ピン7が磨耗した場合には簡便に交換できるものが望ましい。
次に、本実施形態に係るインプリント装置A1の動作について適宜図面を参照しながら説明しつつ、本実施形態に係るインプリント方法について説明する。参照する図面において、図4の(a)から(d)は、インプリント方法の工程説明図である。なお、図4の(a)から(d)においては、便宜上、図1の可動ステージ5、真空シール8、駆動装置10、および昇降機構11の記載を省略している。また、図4の(a)から(d)においては、スタンパ2および被転写体1の面取り加工部分Tを省略している。
まず、このインプリント装置A1では、図1に示すように、スタンパ2が、下部プレート3上に配置されてから、このスタンパ2の上方に、光硬化性樹脂6が片面に施された被転写体1が配置される。このとき4本の剥離ピン7は、スタンパ2の中心穴Haと被転写体1の中心穴Hbとに挿通されるとともに、駆動装置10は、剥離ピン7同士の間隔を広げる。その結果、図1に示すように、剥離ピン7は、中心穴Ha,Hb側の端部と当接することによって、スタンパ2と被転写体1とを、間隔をあけて保持する。
次に、昇降機構11によって可動ステージ5が上昇することで、可動ステージ5と上部プレート4と真空シール8にて囲まれる真空室に、被転写体1およびスタンパ2が密閉される。そして、真空室から排気されることで被転写体1とスタンパ2とは、減圧雰囲気に晒される。このとき、間隔をあけて保持した状態で減圧することで、スタンパ2と被転写体1との間の気泡の残存によるパターン不良を抑制することができる。
次に、駆動装置10によって剥離ピン7同士の間隔が縮まると、図4(a)に示すように、被転写体1は剥離ピン7から解放されることによって自重で下方に移動する。その結果、スタンパ2と被転写体1とが光硬化性樹脂6を介して接触する。
そして、図4(b)に示すように、駆動装置10(図1参照)によって剥離ピン7同士の間隔が広げられる。その結果、剥離ピン7は、中心穴Ha,Hb側の縁部に押し当てられることによって、被転写体1とスタンパ2との相対位置が合わせ込まれる。
そして、図4(c)に示すように、必要に応じて上部プレート4側から被転写体1側に向かって荷重Fが加えられる。この際、真空シール8(図1参照)は、この荷重Fによって弾性変形し、下部プレート3と上部プレート4とは、接触したスタンパ2と被転写体1とを荷重Fをかけて挟み込むことができる。その結果、スタンパ2の表面形状は、被転写体1上で光硬化性樹脂6に転写される。荷重Fは、機械的に発生させたもの、水やガス等の流体圧を利用するもの、電磁力等のように被接触的に発生させたもののいずれであってもよい。ちなみに、使用する光硬化性樹脂6等の被加工材料の性状によっては、荷重Fはスタンパ2の自重であってもよい。そして、本実施形態では、図2(d)に示すように、上部プレート4を介して紫外光UVが図示しない光源から照射されて、スタンパ2の表面形状が転写された光硬化性樹脂6が硬化する。
次に、図4(d)に示すように、剥離ピン7の剥離部12が被転写体1とスタンパ2の面取り加工部分T(図3参照)に接触できるように、駆動装置10(図1参照)が剥離ピン7を被転写体1(スタンパ2)の半径方向の外側に移動させる。そして、剥離部12は、スタンパ2の中心穴Hbの端部と、被転写体1の中心穴Haの端部との間に接触する。そして、駆動装置10が剥離ピン7を下方に移動させることによって、スタンパ2が湾曲して被転写体1から剥離する。その結果、被転写体1上の光硬化性樹脂6には、スタンパ2の表面形状が転写されたパターンが形成される。
以上のようなインプリント装置A1、およびインプリント方法によれば、スタンパ2と被転写体1とを剥離する際に、剥離ピン7がスタンパ2および被転写体1の少なくともいずれかの面取り加工部分Tを保持して剥離させる。その結果、スタンパ2と被転写体1は、従来の技術(例えば、特許文献1参照)と異なって、微細な転写構造を変形させることなくスタンパ2と被転写体1とを剥離することができる。
なお、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
前記実施形態では、スタンパ2の面取り加工部分Tを保持して剥離したが、本発明は被転写体1の面取り加工部分Tを保持して剥離してもよい。この場合、被転写体1の剛性がスタンパ2の剛性より低いことが望ましい。
前記実施形態では、被転写体1およびスタンパ2として、中心穴Hbおよび中心穴Haを形成したものを使用したが、本発明は、中心穴Ha,Hbを形成していないものを使用してもよい。この場合、スタンパ2や被転写体1の外周側の端部を利用して、スタンパ2や被転写体1の面取り加工部分Tを保持して剥離することができる。また、内周端部および外周端部の面取り加工部分(図示せず)の両方を利用して剥離することができる。
前記実施形態では、スタンパ2を下部プレート3に配置してから、このスタンパ2に相対するように、光硬化性樹脂6を予め塗布した被転写体1を配置したが、本発明は、例えば、光硬化性樹脂6を塗布した被転写体1を下部プレート3に配置し、これにスタンパ2を相対するように配置してもよい。また、スタンパ2に光硬化性樹脂6を予め塗布して同様に配置してもよい。さらに、インプリント装置A1は、ディスペンサ、インクジェットヘッドなどの光硬化性樹脂6を付与する手段を組み込むことにより、光硬化性樹脂6を被転写体1や、スタンパ2に自動的に塗布するように構成することもできる。
前記実施形態では、光硬化性樹脂6を使用したが、本発明は、例えば熱可塑性材料や熱硬化性材料を使用することもできる。この場合には、被転写体1へスタンパ2を押し付ける前に、被転写体1の温度は、熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上とする。そしてスタンパ2を押し付けた後、熱可塑性樹脂であれば被転写体1とスタンパ2を冷却し、熱硬化性樹脂であれば被転写体1とスタンパ2を重合温度条件にて保持することでこれらの樹脂は硬化する。そして、これらの樹脂が硬化した後に、被転写体1とスタンパ2とを剥離することで、スタンパ1の表面の凹凸形状を被転写体1側に転写することができる。
前記実施形態では、スタンパ2は真空吸着等により下部プレート3に支持させることを想定しているが、本発明は、スタンパ2を下部プレート3に固定したものであってもよい。この場合には、スタンパ2の面取り加工部分Tに剥離ピン7を接触させて、剥離する際にせり上がる部分の下部プレート3に空間を設けておくとよい。
本発明では、前記実施形態で示した剥離ピン7に代えて様々な剥離ピン7を適用することができる。ここで参照する図5の(a)から(e)は、剥離ピンの変形例を示す模式図である。
図5(a)に示すように、この剥離ピン7は、剥離部12aと、下部プレート3と略垂直な平面からなる位置決め部7aを有している。このような剥離ピン7は、被転写体1(図1参照)の端部や、スタンパ2(図1参照)の端部と略垂直に接することができるので、被転写体1と、スタンパ2との位置合わせのズレを最小とすることができる。また、この剥離ピン7は、剥離部12aを有しており、剥離ピン7が下部プレート3に対して垂直方向に上下移動することで、被転写体1とスタンパ2の端部の面取り加工部分T(図3参照)に接触可能であり、剥離工程を行うことができる。そして、図5(b)、図5(c)、および図5(d)に示す剥離ピン7も同様に、下部プレート3に対して垂直方向に上下移動することができる。
また、被転写体1やスタンパ2の中心穴側の端部で被転写体1とスタンパ2とを剥離する剥離ピン7は、図5(a)、図5(b)、および図5(c)に示すように、下部プレート3の中心穴Hc側に配置される。そして、被転写体1やスタンパ2の外周側の端部で被転写体1とスタンパ2とを剥離する剥離ピン7は、図5(d)、図5(e)、および図5(f)に示すように、下部プレート3の外周側に配置される。
また、剥離ピン7の剥離部の形状としては、様々なものを使用することができるが、例えば、図5(a)、図5(b)、および図5(e)に示すように、片面にテーパが形成された楔状の剥離部12a,12bであってもよい。また、図5(c)、および図5(f)に示すように、複数の楔が形成された剥離部12cであって、スタンパ2(または被転写体1)を保持する2つ以上の面を有するものであってもよい。
また、剥離ピン7は、剥離部12a,12b,12cと位置決め部7aとを有しているが、剥離部12a,12b,12cのみを有するものであってもよい。
前記実施形態では、被転写体1に対して1つのスタンパ2の表面形状を転写したが、本発明は、被転写体1に向けた2つのスタンパ2を加圧するものであってもよい。ここで参照する図6の(a)から(h)は、2つのスタンパを使用するインプリント装置で行うインプリント方法の工程説明図である。なお、図6の(a)から(h)においては、スタンパ2および被転写体1の面取り加工部分Tを省略している。
このインプリント装置では、図6(a)に示すように、上部プレート4に一方のスタンパ2bが固定され、下部プレート3上に他方のスタンパ2aが配置される。そして、下側のスタンパ2aの上面にはアクリレート系の光硬化性樹脂6が塗付される。ちなみに、光硬化性樹脂6を介しての被転写体1に対するスタンパ2aの離型性と、被転写体1に対するスタンパ2bの離型性とは異なっており、スタンパ2aの離型性よりもスタンパ2bの離型性のほうが良好となるように設定されている。
次に、図6(b)に示すように、片面にアクリレート系の光硬化性樹脂6が塗布された被転写体1が、2つのスタンパ2a,2bの間に配置される。このスタンパ2a,2bと被転写体1との剛性は異なっており、スタンパ2a,2bは、被転写体1と比較して剛性が低くなっている。そのため、後記する被転写体1からのスタンパ2a,2bの剥離が容易になる。そして、被転写体1とスタンパ2aとは、間隔をあけて剥離ピン7に保持される。
図6(c)に示すように、被転写体1は剥離ピン7から解放されることによって、下側のスタンパ2aと光硬化性樹脂6を介して接触する。そして、図6(d)に示すように、下部プレート3と上部プレート4との間で被転写体1と両スタンパ2a,2bとを光硬化性樹脂6を介して接触させた後に、図6(e)に示すように、剥離ピン7を被転写体1と両スタンパ2a,2bとに押し当てることで、被転写体1と両スタンパ2a,2bとの相対位置が合わせ込まれる。
次に、図6(f)に示すように、下部プレート3と上部プレート4との間で被転写体1とスタンパ2a,2bが荷重Fで押し付けられた。被転写体1とスタンパ2a,2bとが押し付けられた状態で紫外光UVが照射される。
そして、光硬化性樹脂6が硬化した後、上側のスタンパ2bと被転写体1の境界部に剥離ピン7の剥離部12bが接触するとともに、剥離ピン7が上方に移動することでスタンパ2bの中心穴側でスタンパ2bの面取り加工部分T(図3参照)を持ち上げる。その結果、図6(g)に示すように、スタンパ2bと被転写体1とが剥離する。このときスタンパ2aの離型性よりもスタンパ2bの離型性のほうが良好となるように設定されているので、スタンパ2bのほうが優先的に剥離される。次いで、下側のスタンパ2aと被転写体1の境界部に剥離ピン7の剥離部12bが接触するとともに、剥離ピン7が下方に移動することでスタンパ2aの中心穴側でスタンパ2aの面取り加工部分Tが押し上げられる。その結果、図6(h)に示すように、スタンパ2aと被転写体1とが剥離する。
次に、実施例を示しながら本発明をさらに具体的に説明する。
(実施例1)
本実施例では、ディスク基板の片面に溝構造が形成された。
被転写体としては、直径65mm、厚さ0.6mm、中心穴Hbの径20mmの円盤状ガラス基板が使用された。この被転写体は、その外周の端部、および中心穴の端部が、幅0.15mmで面取されたものである。そして、被転写体の表面には、アクリレート系の光硬化性樹脂がディスペンス法によって予め塗付された。
スタンパとしては、被転写体と同一の形状の石英基板が使用された。そして、このスタンパの被転写体と対向する側の面には、周知の電子線直接描画(EB)法によって、同心円状に複数の溝が刻まれた。この溝は、幅が50nm、深さが100nm、ピッチが100nmであった。そして、溝の中心軸は、スタンパの中心軸と一致させた。
次に、図1に示すように、スタンパ2が下部プレート3上に配置された。そして、被転写体1が、図示しないロボットアームによって外部からスタンパ2の上方に搬送された。そして、被転写体1の中心穴Hb側の端部と、スタンパ2の中心穴Ha側の端部に4本の剥離ピン7が当接することで、被転写体1とスタンパ2とは、間隔をあけて剥離ピン7に保持された。このとき、スタンパ2と被転写体1との間隔は、約200μmであった。
次に、可動ステージ5が昇降機構11で上昇することで、上部プレート4と可動ステージ5との間に真空室が形成された。そして、真空室から図示しない真空ポンプで排気されることによって、真空室の気圧が、1.0kPaの減圧雰囲気に設定された。
次に、図4(a)に示すように、被転写体1は、剥離ピン7から解放されることによってスタンパ2と光硬化性樹脂6を介して接触した。そして、図4(b)に示すように、剥離ピン7が中心穴Ha側の端部、および中心穴Hb側の端部に押し当てられることによって、被転写体1とスタンパ2との相対位置が合わせ込まれた。次いで、可動ステージ5(図1参照)が上昇することで、図4(c)に示すように、下部プレート3と上部プレート4との間で被転写体1がスタンパ2に荷重Fで押し付けられた。そして、押し付けられた状態で紫外光UVが光硬化性樹脂6に照射された。そして、光硬化性樹脂6が硬化した後、真空室は大気圧に戻され、可動ステージ5が昇降機構11によって下げられて元の位置へ戻された。
その後、図4(d)に示すように、剥離ピン7の剥離部12が被転写体1とスタンパ2の接触面に挿入できるように、駆動装置10(図1参照)が剥離ピン7を被転写体1(スタンパ2)の半径方向の外側に移動させた。そして、剥離部12は、スタンパ2の中心穴Hbの端部と、被転写体1の中心穴Haの端部の面取り加工部分T(図3参照)に接触した。そして、駆動装置10が剥離ピン7を下方に移動させることによって、スタンパ2が湾曲して被転写体1から剥離された。被転写体1上には、硬化した光硬化性樹脂6が確認された。そして、この光硬化性樹脂6には、スタンパ2の表面形状が転写されたパターンが変形することなく形成されていた。ちなみに、このパターンは、幅50nm、深さ100nm、ピッチ100nmの溝で形成されていた。図7は、溝構造の電子顕微鏡写真である。
(実施例2)
本実施例では、ディスク基板の両面に柱状構造が形成された。
被転写体としては、実施例1と同様の円盤状ガラス基板が使用された。
スタンパとしては、被転写体1と同一形状の2枚の石英基板が使用された。そして、このスタンパの被転写体と対向する側の面には、周知のフォトリソグラフィ法によって、直径0.18μm、深さ0.5μm、ピッチ360nmのピットが複数形成された。さらに、スタンパには、フォトリソグラフィ法によって、直径62mm、幅0.02mm、深さ0.5μmのリング状のラインが形成された。このラインの中心は、スタンパの中心軸と同心に設定された。
次に、図6(a)に示すように、上部プレート4に一方のスタンパ2bが固定された。そして、下部プレート3上に他方のスタンパ2aが配置された。なお、スタンパ2,2a同士が向き合う側にパターン形成面が配置されるようにそれぞれのスタンパ2,2aは配置された。また、下側のスタンパ2aの上面にはアクリレート系の光硬化性樹脂6が塗付されている。
次に、図6(b)に示すように、片面にアクリレート系の光硬化性樹脂6が塗布された被転写体1が、2つのスタンパ2a,2bの間に配置された。この際、被転写体1は、光硬化性樹脂6が塗布された面が上方を向くように配置された。そして、被転写体1の中心穴側の端部と、スタンパ2aの中心穴側の端部とには、剥離ピン7が当接することで、被転写体1とスタンパ2aとは、間隔をあけて剥離ピン7に保持された。ちなみに、スタンパ2aと被転写体1との間隔は、約200μmであった。
次に、上部プレート4と図示しない可動ステージとの間に形成された空気室の気圧が、1.0kPaの減圧雰囲気に設定された。そして、図6(c)に示すように、被転写体1は剥離ピン7から解放されることによって、下側のスタンパ2aと光硬化性樹脂6を介して接触した。そして、図6(d)に示すように、下部プレート3と上部プレート4との間で被転写体1と両スタンパ2a,2bとを光硬化性樹脂6を介して接触させた後に、図6(e)に示すように、剥離ピン7を被転写体1と両スタンパ2a,2bとに押し当てることで、被転写体1と両スタンパ2a,2bとの相対位置が合わせ込まれた。
次に、図6(f)に示すように、下部プレート3と上部プレート4との間で被転写体1とスタンパ2a,2bが荷重Fで押し付けられた。被転写体1とスタンパ2a,2bとが押し付けられた状態で紫外光UVが照射された。
そして、光硬化性樹脂6が硬化した後、上側のスタンパ2bと被転写体1の面取り加工部分T(図3参照)に剥離ピン7の剥離部12bを接触させた。そして、剥離ピン7が上方に移動することでスタンパ2bの中心穴側でスタンパ2bが湾曲した。その結果、図6(g)に示すように、スタンパ2bと被転写体1とが剥離することで、被転写体1のスタンパ2b側の面には、パターン9aが露出することとなる。次いで、下側のスタンパ2aと被転写体1の面取り加工部分Tに剥離ピン7の剥離部12bを接触させた。そして、剥離ピン7が下方に移動することでスタンパ2aと被転写体1とが図6(h)に示すように剥離した。なお、このようにスタンパ2a,2bを剥離する際に、被転写体1は、ロボットアーム等で保持しておくこともできる。
被転写体1の両面には、硬化した光硬化性樹脂6が確認された。そして、この光硬化性樹脂6には、スタンパ2の表面形状が転写されたパターンが変形することなく形成されていた。ちなみに、このパターンは、直径0.18μm、高さ0.5μm、ピッチ360nmの柱状構造を有していた。図8は、柱状構造の電子顕微鏡写真である。
(実施例3)
本実施例では、本発明のインプリント方法を使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適宜図面を参照しながら説明する。参照する図面において、図9の(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9(a)に示すように、実施例1で得られた、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6からなるパターン形成層21を有するものが準備された。
次に、パターン形成層21をマスクとして、周知のドライエッチング法でガラス基板22の表面が加工された。その結果、図9(b)に示すように、ガラス基板22の表面には、パターン形成層21のパターンに対応する凹凸が削り出された。なお、ここでのドライエッチングにはフッ素系ガスが用いられた。また、ドライエッチングは、パターン形成層21の薄層部分を酸素プラズマエッチングで除去した後、フッ素系ガスで露出したガラス基板22をエッチングするように行ってもよい。
次に、図9(c)に示すように、凹凸が形成されたガラス基板22には、プリコート層、磁区制御層、軟磁性下地層、中間層、垂直記録層、および保護層からなる磁気記録媒体形成層23がDCマグネトロンスパッタリング法(例えば、特開2005−038596号公報参照)により形成された。なお、ここでの磁区制御層は非磁性層および反強磁性層で形成されている。
次に、図9(d)に示すように、磁気記録媒体形成層23上には、非磁性体27が付与されることで、ガラス基板22の表面は平坦化された。その結果、面記録密度200Gbpsi相当のディスクリートトラックメディアM1が得られた。
(実施例4)
本実施例では、本発明のインプリント方法を使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適宜図面を参照しながら説明する。参照する図面において、図10の(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。
本実施例では、実施例1で得られた、パターン形成層21を有するガラス基板22に代えて、次のような基板が準備された。この基板は、図10(b)に示すように、ガラス基板22上に軟磁性下地層25が形成されたものである。そして、この基板上に、実施例1と同様にして、スタンパ2の表面形状が転写された光硬化性樹脂6からなるパターン形成層21が形成された。
次に、パターン形成層21をマスクとして、周知のドライエッチング法で軟磁性下地層25の表面が加工された。その結果、図10(c)に示すように、軟磁性下地層25の表面には、パターン形成層21のパターンに対応する凹凸が削り出された。なお、ここでのドライエッチングにはフッ素系ガスが用いられた。
次に、図10(d)に示すように、凹凸が形成された軟磁性下地層25の表面には、プリコート層、磁区制御層、軟磁性下地層、中間層、垂直記録層、および保護層からなる磁気記録媒体形成層23がDCマグネトロンスパッタリング法(例えば、特開2005−038596号公報参照)により形成された。なお、ここでの磁区制御層は非磁性層および反強磁性層で形成されている。
次に、図10(e)に示すように、磁気記録媒体形成層23上には、非磁性体27が付与されることで、軟磁性下地層25の表面は平坦化された。その結果、面記録密度200Gbpsi相当のディスクリートトラックメディアM2が得られた。
(実施例5)
本実施例では、本発明のインプリント方法を使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適宜図面を参照しながら説明する。参照する図面において、図11の(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。
図11(a)に示すように、ガラス基板22の表面に、予めノボラック系の樹脂材料が塗布されて平坦層26が形成された。この平坦層26は、スピンコート法や平板で樹脂を押し当てる方法が挙げられる。次に、図11(b)に示すように、平坦層26上にパターン形成層21が形成された。このパターン形成層21は、平坦層26上にシリコンを含有させた樹脂材料を塗布し、本発明のインプリント方法によって形成されたものである。
そして、図11(c)に示すように、パターン形成層21の薄層部分が、フッ素系ガスを用いたドライエッチングで除去された。次に、図11(d)に示すように、残されたパターン形成層21部分をマスクとして酸素プラズマエッチングで平坦層26が除去された。そして、フッ素系ガスでガラス基板22をエッチングし、残されたパターン形成層21を取り除くことで、図11(e)に示すように、面記録密度200Gbpsi相当のディスクリートトラックメディアに使用されるディスク基板M3が得られた。
(実施例6)
本実施例では、本発明のインプリント方法を使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適宜図面を参照しながら説明する。参照する図面において、図12の(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。
図12(a)に示すように、ガラス基板22の表面に感光性物質を添加したアクリレート系樹脂を塗布するとともに、本発明のインプリント方法を使用してガラス基板22上にパターン形成層21を形成した。本実施例では、形成しようとするパターンと凹凸が反転した凹凸を有するパターンをガラス基板22上に形成した。次に、図11(b)に示すように、パターン形成層21の表面には、シリコンおよび感光性物質を含む樹脂材料が塗布されて、平坦層26が形成された。平坦層26の形成方法としては、スピンコート法や平板で樹脂を押し当てる方法が挙げられる。そして、図11(c)に示すように、平坦層26の表面がフッ素系ガスでエッチングされると、パターン形成層21の最上面が露出する。次いで、図11(d)に示すように、残った平坦層26をマスクとして、パターン形成層21が酸素プラズマエッチングで除去されて、ガラス基板22の表面が露出する。そして、図11(e)に示すように、露出したガラス基板22の表面がフッ素系ガスでエッチングされることで、面記録密度200Gbpsi相当のディスクリートトラックメディアに使用されるディスク基板M4が得られた。
(実施例7)
本実施例では、本発明のインプリント方法を使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13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14は、光回路の導波路の構造を示す模式図である。
図13に示すように、光回路30は縦(l)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ーとドライバ回路からなる複数の発信ユニット32、光導波路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ー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。
この光回路30では、発信ユニット32から入力された光信号が導波路33a、および導波路33を経由して、光コネクタ34aから光コネクタ34に送信される。この場合、光信号は、各導波路33aから合波される。
図14に示すように、導波路33の内部には、複数の柱状微細突起35が立設されている。そして、発信ユニット32と導波路33とのアライメント誤差を許容できるように、導波路33aの入力部の幅(l)は20μmで、平断面視でラッパ状になっている。そして、導波路33を形成するストレート部分の中央部には、柱状微細突起35が1列分だけ除去されている。つまり、フォトニックバンドギャップのない領域が形成されており、これによって信号光が幅1μmの領域(W)に導かれる構造になっている。なお、柱状微細突起35間の間隔(ピッチ)は0.5μmに設定されている。なお、図14では、簡略化し、実際の本数よりも柱状微細突起35を少なく示している。
本発明は、導波路33,33a、および光コネクタ34aに適用されている。つまり、 基板31とスタンパ2(図1等参照)との相対位置の合わせ込みは、本発明のインプリント方法が使用されている。このインプリント方法は、発信ユニット32内に柱状微細突起35を形成する際に、所定の柱状微細突起35を所定の発信ユニット32に形成する際に適用される。ちなみに光コネクタ34aの構造は、図14の導波路33aの左右を反対にした構造となっており、光コネクタ34aにおける柱状微細突起35の配置は、図14の柱状微細突起35と左右逆向きに配置されている。
ここで、柱状微細突起35の相当直径(直径あるいは一辺)は、半導体レーザー等に用いる光源の波長との関係から、10nmから10μmの間で任意に設定することができる。また、柱状微細突起35の高さは、50nmから10μmが好ましい。また、柱状微細突起35の距離(ピッチ)は、用いる信号波長の約半分に設定される。
このような光回路30は、複数の異なる波長の信号光を重ね合わせて出力できるが、光の進行方向を変更できるために、光回路30の幅(w)が5mmと非常に短くできる。そのため、光デバイスを小型化することができる。また、このインプリント方法によれば、スタンパ2(図1等参照)からの転写によって柱状微細突起35を形成できるために、光回路30の製造コストを下げることができる。なお、本実施例では、入力光を重ね合わせる光デバイスに適用した例を示したが、本発明は光の経路を制御する全ての光デバイスに有用である。
(実施例8)
本実施例では、本発明のインプリント方法を使用して製造したバイオデバイスについて説明する。図15は細胞培養シートの平面図である。
図15に示すように、細胞培養シート40は、厚さ0.5μmのPMMAを主成分とした薄膜(シート)42、この薄膜42に立設されたPMMAを主成分とする複数の柱状微細突起44からなる。この柱状微細突起44は、高さが1μmであって、1μmの周期(ピッチ)で配列している。そして、柱状微細突起44は円柱状であり、直径は500nmである。このような薄膜42上に複数の柱状微細突起44を有する構造は、本発明のインプリント方法を使用してPMMAからなる樹脂層にスタンパ2のパターンを押し当てて形成することができる。この際、被転写体1としてのPMMAからなる樹脂層と、スタンパ2との相対位置の合わせ込みは、本発明のインプリント方法が使用される。
次に、柱状微細突起44の一部を除去して、十字形状に隙間45が形成される。この細胞培養シート40を、ガラスシャーレ等の容器に入れて、容器内に培養液を浸して培養が行われる。ここで参照する図16は、細胞培養シート40を使用した培養の様子を示す模式図である。図16に示すように、細胞培養シート40の柱状微細突起44上に、例えば皮膚、骨、血液等の細胞(組織)、培地、栄養素等の培養液43を載せることで培養が行われる。
細胞培養シート40には、柱状微細突起44の一部を除去した一定の隙間45(図15参照)が設けられているので、培養液43が流れやすくなって、培養に供する細胞等に対して効率良く栄養素が供給されることとなる。また、培養時における細胞の老廃物が効率よく排出される。
このような細胞培養シート40を使用することにより、通常のガラスシャーレを使用するときに生じていたシャーレからの剥離による細胞への損傷を大幅に軽減することができ、細胞を移植する際の定着率を高めることができる。また、図16に示すように細胞培養シート40上の柱状微細突起44により形成されるシート状の表皮細胞の下部にできる隙間45(図15参照)を通して、細胞全体に培養液43が流れやすくなる。その結果、細胞への栄養素の供給や細胞の老廃物の排出を効率良く行うことができ、従来生じていた培養中の細胞の死滅を抑えることができる。
次に、細胞培養シート40をガラスシャーレに培養液を浸した状態で入れ、細胞培養シート40上で、正常ヒト表皮角化細胞を培養した。この培養には、クラボウ(株)製のHuMedia−KB2が培地として使用され、培養温度が37℃であり、5%のCOの流下で行われた。その結果、細胞培養シート40上では、表皮角化細胞が正常に付着してシート形状に増殖した。このシート形状の細胞を培養開始の14日後に剥離することで損傷の少ないシート状の表皮角化細胞が得られた。
また、柱状微細突起44は、高分子材料にプラズマ処理等により親水化処理が施されたものであってもよい。また、高分子材料は特に限定されるものではないが、培養する細胞(組織)に対して影響の少ない材料を選択することが好ましく、ポリスチレン、PMMA、ポリ乳酸が特に好ましい。
また、バイオデバイスとしては、例えば医療・診断ツールとして特にμTASと総称される、表面に微細加工を施したものや、医療・化学分野向けの検出・合成等の手段に用いられるものが挙げられる。
(実施例9)
本実施例では、本発明のインプリント方法を使用した多層配線基板の製造方法について説明する。図17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17(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。
次に、多層配線基板61の露出領域53がCF/Hガスによってドライエッチングされると、図17(b)に示すように、多層配線基板61の表面の露出領域53が溝形状に加工される。次に、レジスト52がRIEによりレジストエッチングされる。そして、段差の低い部分のレジストが除去されるまでレジストエッチングが行われると、図17(c)に示すように、レジスト52の周囲で多層配線基板61の露出領域53が拡大する。この状態から、さらに露出領域53のドライエッチングが行われることによって、図17(d)に示すように、先に形成した溝の深さが銅配線63に到達することとなる。
次に、レジスト52を除去することで、図17(e)に示すように、表面に溝形状を有する多層配線基板61が得られる。そして、多層配線基板61の表面には、金属膜(図示せず)が形成された後に、電解メッキが施されて、図17(f)に示すように、金属メッキ膜64が形成される。その後、多層配線基板61のシリコン酸化膜62が露出するまで金属メッキ膜64の研磨が行われる。その結果、図17(g)に示すように、金属メッキ膜64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。
ここで、多層配線基板61を作製するための別な工程を説明する。
図17(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17(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がRIEによりエッチングされて、図17(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17(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17(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17(l)に示すように、多層配線基板61に金属膜64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。
実施形態に係るインプリント装置の構成説明図である。 実施形態に係るインプリント装置の被転写体およびスタンパを上方から見た様子を示す平面図である。 被転写体およびスタンパの面取り加工部分付近の部分拡大図である。 (a)から(d)は、インプリント方法の工程説明図である。 (a)から(e)は、剥離ピンの変形例を示す模式図である。 (a)から(h)は、2つのスタンパを使用するインプリント方法の工程説明図である。 溝構造の電子顕微鏡写真である。 柱状構造の電子顕微鏡写真である。 (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。 (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。 (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。 (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。 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。 光回路の導波路の構造を示す模式図である。 細胞培養シートの平面図である。 細胞培養シートを使用した培養の様子を示す模式図である。 (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。
符号の説明
1 被転写体
2 スタンパ
6 光硬化性樹脂
7 剥離ピン(剥離手段)
12 剥離部(剥離手段)
12a 剥離部(剥離手段)
12b 剥離部(剥離手段)
12c 剥離部(剥離手段)
10 駆動装置(剥離手段)
11 昇降機構
A1 インプリント装置
Ha 中心穴
Hb 中心穴
T 面取り加工部分

Claims (9)

  1. スタンパに形成された微細な凹凸形状を被転写体に接触させて転写するインプリント装置において、
    前記スタンパおよび前記被転写体の少なくともいずれかの端部に面取り加工部分を有しており、
    接触させた前記スタンパおよび前記被転写体の少なくともいずれかの前記面取り加工部分を複数の治具で保持して剥離する剥離手段を備えると共に、
    前記スタンパおよび前記被転写体には中心穴が形成され、
    前記治具のそれぞれは、相互に重ね合わせられた前記スタンパおよび前記被転写体の前記中心穴内で半径方向に移動することで、前記スタンパおよび前記被転写体の少なくともいずれかの前記中心穴側の端部に接触可能となっていることを特徴とするインプリント装置。
  2. 前記スタンパと前記被転写体との剛性が異なることを特徴とする請求項1に記載のインプリント装置。
  3. 前記スタンパが前記被転写体よりも大きいことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のインプリント装置。
  4. 前記被転写体を挟むように2枚の前記スタンパが配置されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のインプリント装置。
  5. 2枚の前記スタンパの離型性がそれぞれ異なることを特徴とする請求項4に記載のインプリント装置。
  6. 前記スタンパが固定されており、前記被転写体の前記面取り加工部分を保持して剥離することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のインプリント装置。
  7. スタンパに形成された微細な凹凸形状を被転写体に転写するインプリント方法において、
    前記スタンパおよび前記被転写体の少なくともいずれかの端部に面取り加工部分を有しており、前記被転写体と前記スタンパとを接触させる接触工程と、
    前記スタンパおよび前記被転写体の少なくともいずれかの前記面取り加工部分を複数の治具で保持して剥離する剥離工程と、
    を有するインプリント方法であって、
    前記スタンパおよび前記被転写体には中心穴が形成され、
    前記治具のそれぞれは、前記スタンパおよび前記被転写体が相互に重ね合わせられた後に前記中心穴内で半径方向に移動することで、前記スタンパおよび前記被転写体の少なくともいずれかの前記中心穴側の端部に接触することを特徴とするインプリント方法。
  8. 前記接触工程において、被転写体には、2枚のスタンパが接触することを特徴とする請求項7に記載のインプリント方法。
  9. 前記剥離工程において、2枚の前記スタンパは、前記被転写体から逐次に剥離されることを特徴とする請求項7または請求項8に記載のインプリント方法。
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