JP5383110B2

JP5383110B2 - インプリント装置

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Publication number: JP5383110B2
Application number: JP2008191903A
Authority: JP
Inventors: 一史塩澤; 直忠岡田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2028-07-25
Also published as: JP2010030057A

Description

本発明は、インプリント装置に関する。

半導体装置や光学素子などを安価に大量生産できる技術としてインプリント法が知られている。インプリント法は、電子ビームリソグラフィ等により凹凸状のパターンが形成されたインプリント型（モールド）を基板上に塗布された樹脂などへ機械的に押し付けることにより、パターンを基板上の樹脂などに転写する技術である。

このインプリント法に用いられるインプリント型には、ハードモールドとソフトモールドと呼ばれるものがある。ハードモールドは石英、ニッケル（Ｎｉ）、シリコン（Ｓｉ）などの硬い材料を用いて形成されたものであり、ソフトモールドはポリジメチルシロキサン（Polydimethylsiloxane:PDMS）、メタクリル酸メチル樹脂（Polymethylmethacrylate：PMMA）などの柔らかい材料を用いて形成されたものである。

ハードモールドは硬い材料で形成されているため解像度やパターン転写精度は高い。しかしながら、ガラス基板や化合物半導体基板のように平坦度の低い基板上において転写を行う場合、基板の歪みに対応しきれず大面積を一括して転写することが困難である。

一方、ソフトモールドは柔らかい材料で形成されているため基板の歪みに対応することができる。そのため、大面積を一括して転写することが可能となる。しかしながら、解像度やパターン転写精度がハードモールドと比べて低くなるという問題がある。

ここで、比較的硬い材料からなるソフトモールドと基台との間に柔らかい材料からなる層を設けたインプリント型が提案されている（非特許文献１を参照）。非特許文献１に開示された技術によれば、柔らかい材料からなる層が撓むことで基板の歪みに対応することができる。しかしながら、比較的硬い材料からなるソフトモールドの強度が低く寿命が短くなるおそれがある。また、解像度やパターン転写精度がハードモールドと比べて低くなるおそれもある。
Feng Hua、et.al.、IEEE TRANSACTIONS ON NANOTECHNOLOGY、 VOL.5、NO.3、P.301-P.308、MAY、2006

本発明は、転写不良を抑制することができ、型寿命の長いインプリント装置を提供する。

本発明の他の一態様によれば、インプリント型と、前記インプリント型を保持する保持手段と、前記保持手段を昇降させる押圧手段と、前記保持手段と対向して設けられ、被転写層が設けられた基板を載置する載置台と、を備え、前記インプリント型は、金属及び無機材料の少なくともいずれかを含む基部と、前記基部の第１の主面上に設けられ、金属及び無機材料の少なくともいずれかを含むパターン部と、前記基部の前記第１の主面とは反対の第２の主面上に設けられ、有機材料を含み、膜状を呈する緩衝部と、前記緩衝部の前記基部とは反対側に設けられ、前記緩衝部を支持する基台と、を有し、前記基部の厚み寸法は、３００μｍ以上、５００μｍ以下であり、前記緩衝部の厚み寸法は、０．６ｍｍ以上、３ｍｍ以下であり、前記緩衝部が圧縮され前記基部が基板の主面に均等に押しつけられて前記基部と、前記緩衝部と、が撓むことで被転写層が設けられた基板の主面の形状に前記パターン部が倣うことを特徴とするインプリント装置が提供される。

本発明によれば、転写不良を抑制することができ、型寿命の長いインプリント装置が提供される。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、第１の実施の形態に係るインプリント型を例示するための模式図である。なお、図中の矢印ＸＹは互いに直交する二方向を表している。
図２、図３は、比較例に係るインプリント型を用いた転写を例示するための模式工程図である。
まず、比較例に係るインプリント型を用いた転写について例示をする。
図２に例示をするインプリント型１００ａは、いわゆるハードモールドと呼ばれているものである。ハードモールドであるインプリント型１００ａは、石英、ニッケル（Ｎｉ）、シリコン（Ｓｉ）などの硬い材料を用いて一体に形成されている。このようなインプリント型１００ａを用いて、平坦度の低い基板１０１の主面に形成された被転写層１０２に転写を行う場合を例示する。

まず、図２（ａ）に示すように、インプリント型１００ａを被転写層１０２に対向させて配設する。次に、図２（ｂ）に示すように、インプリント型１００ａを被転写層１０２へ機械的に押し付ける。ここで、いわゆるＵＶ(Ultraviolet)インプリント法を用いて転写を行う場合には、被転写層１０２を紫外線硬化樹脂などからなるものとし、インプリント型１００ａを被転写層１０２へ機械的に押し付けた状態で紫外線を照射して被転写層１０２を硬化させることで転写を行う。また、いわゆる熱インプリント法を用いて転写を行う場合には、被転写層１０２を熱可塑性樹脂からなるものとし、これを加熱、軟化させた状態でインプリント型１００ａを機械的に押し付け、押し付けた状態で冷却、硬化させることで転写を行う。

この転写の際、インプリント型１００ａが硬い材料で形成されているため、基板１０１の歪み具合によっては倣うようにして撓むことができない場合がある。そして、そのような場合には図２（ｃ）に示すような転写不良１０２ａが発生するおそれがある。

図３に例示をするインプリント型１００ｂは、いわゆるソフトモールドと呼ばれているものである。ソフトモールドであるインプリント型１００ｂは、ポリジメチルシロキサン（Polydimethylsiloxane:PDMS）、メタクリル酸メチル樹脂（Polymethylmethacrylate：PMMA）などの柔らかい材料を用いて一体に形成されている。このようなインプリント型１００ｂを用いて、平坦度の低い基板１０１の主面に形成された被転写層１０２に転写を行う場合を例示する。

まず、図３（ａ）に示すように、インプリント型１００ｂを被転写層１０２に対向させて配設する。次に、図３（ｂ）に示すように、インプリント型１００ｂを被転写層１０２へ機械的に押し付ける。そして、前述したＵＶ(Ultraviolet)インプリント法や熱インプリント法を用いて転写を行う。
この転写の際、インプリント型１００ｂが柔らかい材料で形成されているため、基板１０１の歪みに対応して撓むことができる。そのため、図３（ｃ）に示すように転写不良のない転写を行うことができる。

このように、平坦度の低い基板（例えば、液晶表示装置のガラス基板や化合物半導体基板など）の主面に形成された被転写層１０２に転写を行う場合には、転写不良の低減のためにソフトモールドを用いる方が好ましい。しかしながら、ソフトモールドは変形しやすいのでハードモールドより解像度やパターン転写精度が低下するという問題がある。

図４は、比較例に係るインプリント型の変形を例示するための解析図である。なお、図４（ａ）は石英からなるハードモールド、図４（ｂ）はポリジメチルシロキサン（Polydimethylsiloxane:PDMS）からなるソフトモールドの場合である。また、印加圧力を０．３ＭＰａとした場合である。
図４（ａ）に示すように、ハードモールドの場合には形状変化がほとんど見られない。そのため、凹凸状のパターンを精度よく、また解像度よく転写することができる。
一方、図４（ｂ）に示すように、ソフトモールドの場合には凹部の形状が変化し、また凸部の位置も図中の左側に移動している。なお、凸部の近傍に記載された破線は凸部の変形前の位置である。そのため、図４（ａ）に示すハードモールドの場合より解像度やパターン転写精度が低下することになる。

このように、高い解像度やパターン転写精度が要求されるような場合には、ハードモールドを用いる方が好ましい。ところが、近年、平坦度の低い基板の主面に形成された被転写層に転写を行う場合であっても、高い解像度やパターン転写精度が要求されるようになってきている。

この場合、非特許文献１に開示がされた技術のように、比較的硬い材料からなるソフトモールドと基台との間に柔らかい材料からなる層を設けたインプリント型とすることもできる。しかしながら、比較的硬い材料とはいえ凹凸状のパターンが形成された部分が樹脂で形成されることになるため強度が低く寿命が短くなるおそれがある。また、解像度やパターン転写精度がハードモールドと比べて低くなるおそれもある。

次に、図１に戻って本実施の形態に係るインプリント型１について例示をする。
図１に示すように、インプリント型１には型部２、緩衝部３、基台４が設けられている。型部２には、平板状を呈する基部２ｂと、基部２ｂの一方の主面に形成された凹凸状のパターン部２ａとが設けられている。また、基部２ｂの凹凸状のパターン部２ａが形成された主面とは反対側の主面には緩衝部３が設けられている。型部２（パターン部２ａ、基部２ｂ）は、金属や無機材料などの高剛性で硬さの硬い材料で形成されている。そのような材料としては、例えば、石英、ニッケル（Ｎｉ）、シリコン（Ｓｉ）などを例示することができる。このような材料により形成されたパターン部２ａは、図中のＸ方向に変形しにくくなる。また、その形状変化も生じにくくなる。そのため、形成されたパターン形状を精度よく、また解像度よく転写することができる。

一方、型部２の基部２ｂと緩衝部３とが図中のＹ方向に撓むことができれば、被転写層１０２が設けられた基板の主面の形状にパターン部２ａを倣わすことができる。そのようにすれば、平坦度の低い基板の主面に形成された被転写層１０２に転写を行う場合であっても転写不良を低減させることができる。
ここで、基部２ｂを撓みやすくするためには、その厚み寸法を薄くすることが好ましい。ただし、余り薄くしすぎると破損しやすくなる。そこで、基部２ｂの厚み寸法が所定の範囲内に収まるようになっている。なお、基部２ｂの厚み寸法に関しては後述する（図７を参照）。

緩衝部３は、基部２ｂのパターン部２ａが形成された主面とは反対側の主面に設けられている。すなわち、緩衝部３は、型部２と基台４との間に膜状となるようにして設けられている。また、緩衝部３は、有機材料などの柔軟性を有する材料で形成されている。そのような材料としては、例えば、ポリジメチルシロキサン（Polydimethylsiloxane:PDMS）、メタクリル酸メチル樹脂（Polymethylmethacrylate：PMMA）などを例示することができる。前述したように、型部２と緩衝部３とが図中のＹ方向に撓むことができるようにすることが好ましい。そのため、緩衝部３を撓みやすくするために緩衝部３の厚み寸法を厚くすることが好ましい。ただし、余り厚くしすぎると図中のＸ方向に変形しやすくなる。そこで、緩衝部３の厚み寸法が所定の範囲内に収まるようになっている。なお、緩衝部３の厚み寸法に関しては後述する（図８を参照）。

基台４は、緩衝部３の基部２ｂとは反対側の主面に設けられ、基部２ｂと、緩衝部３と、を支持する。また、図示しないインプリント装置にインプリント型１が装着される際に保持される部分でもある（図１２を参照）。そのため、金属や無機材料などの高剛性な材料で形成されている。この場合、基台４と型部２とを同じ材料で形成するようにすることもできる。そのような材料としては、例えば、石英、ニッケル（Ｎｉ）、シリコン（Ｓｉ）などを例示することができる。また、型部２や緩衝部３が図中のＹ方向に撓んでも、基台４が大きく変形しないような剛性とされていることが好ましい。そのため、基台４の厚み寸法を厚くすることが好ましい。ただし、余り厚くしすぎると重量が重くなったり、スペース効率が低下したりするおそれがある。そこで、基台４の厚み寸法は、１ｍｍ〜３ｍｍ程度とされている。
なお、基台４は、必ずしも必要ではなく緩衝部３を図示しないインプリント装置に装着するようにしてもよい。例えば、基台４を図示しないインプリント装置に設けるようにすることもできる。ただし、基台４を設けるようにすればインプリント型１全体としてのハンドリングや圧力印加を容易にすることができる。

次に、インプリント型１の構造解析シミュレーションについて例示をする。
図５は、シミュレーションの条件を例示するための模式図である。
図５（ａ）はインプリント型１の全体構成を例示するための模式図である。この場合、シミュレーションの対象とした部分は図中Ａに示す部分である。すなわち、型部２の基部２ｂ、膜状の緩衝部３の撓みの様子をシミュレーションの対象とすることにしている。

図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ部を拡大した図である。ここで、基部２ｂと基台４とは石英で形成され、緩衝部３はポリジメチルシロキサン（Polydimethylsiloxane:PDMS）で形成されたものとした。また、基部２ｂと緩衝部３との幅寸法を６ｍｍとし、基部２ｂの厚み寸法を５００μｍ、緩衝部３の厚み寸法を１ｍｍとした。また、基部２ｂのヤング率を７３GPa、緩衝部３のヤング率を５MPaとした。また、平均印加圧力は０．３MPaとした。

図５（ｃ）、（ｄ）は、図５（ｂ）に示したものを機械的に押し付ける基板の主面の様子を例示するものである。すなわち、図５（ｃ）は基板の主面の平坦度が高い場合を表し、図５（ｄ）は基板の主面の平坦度が低い場合を表している。なお、図５（ｄ）に示す基板の主面上の高低差を２４μｍとしている。

図６は、シミュレーションの結果を例示するための図である。なお、各図中の矢印ＸＹは互いに直交する二方向を表している。また、各図中の破線で示す部分は変形前の状態を表している。また、図６（ａ）は図５（ｃ）に示した平坦度の高い基板に押しつけた場合を表し、図６（ｂ）は図５（ｄ）に示した平坦度の低い基板に押しつけた場合を表している。また、シミュレーション結果のＹ方向の変位量を実際の変位量の１０倍として認識しやすいようにしている。

図６（ａ）に示すように、平坦度の高い基板に押し付ける場合は、端部Ｂ、端部Ｃにおける印加圧力はともに０．３MPaとした。その結果、端部Ｂ、端部ＣにおけるＹ方向の変位量はともに８０μｍとなった。これは、緩衝部３が均等に圧縮され基部２ｂが基板の主面に均等に押しつけられたことを示している。なお、Ｘ方向の変位量はほぼ０であった。
図６（ｂ）に示すように、平坦度の低い基板に押しつける場合は、端部Ｄにおける印加圧力は０．６MPa、端部Ｅにおける印加圧力は０MPaとして印加圧力に傾斜を与えた。その結果、端部ＤにおけるＹ方向の変位量は９０μｍとなった。また、端部ＥにおけるＹ方向の変位量は６６μｍとなった。なお、Ｘ方向の変位量はほぼ０であった。これは、基部２ｂと緩衝部３とが基板の主面に倣うようにして押しつけられたことを示している。

図７は、基部の厚み寸法とＹ方向の変位量との関係を例示するためのグラフ図である。なお、緩衝部３はポリジメチルシロキサン（Polydimethylsiloxane:PDMS）で形成されたものとし、その厚み寸法を１ｍｍとした場合である。また、基部２ｂは石英で形成されたものとした。
図７に示すように、基部２ｂの厚み寸法を薄くするほどＹ方向の変位量を大きくすることができる。そのため、基部２ｂの厚み寸法を薄くするほど基板の歪みに対する許容度を向上させることができる。しかしながら、基部２ｂの厚み寸法を余り薄くしすぎると破損しやすくなる。一方、基部２ｂの厚み寸法を余り厚くしすぎるとＹ方向の変位量が少なくなりすぎて基板の歪みに対する許容度が少なくなるおそれがある。
この場合、基部２ｂの強度と基板の歪み量などを考慮して、基部２ｂの厚み寸法を３００μｍ以上、５００μｍ以下とすることが好ましい。そのようにすれば、実用上好ましい結果を得ることができる。

図８は、緩衝部の厚み寸法とＹ方向の変位量との関係を例示するためのグラフ図である。なお、基部２ｂは石英で形成されたものとし、その厚み寸法を３００μｍとした場合である。また、緩衝部３はポリジメチルシロキサン（Polydimethylsiloxane:PDMS）で形成されたものとした。
図８に示すように、緩衝部３の厚み寸法を厚くするほどＹ方向の変位量を大きくすることができる。そのため、緩衝部３の厚み寸法を厚くするほど基板の歪みに対する許容度を向上させることができる。しかしながら、緩衝部３の厚み寸法を余り厚くしすぎると平坦度が低下するおそれがある。すなわち、一般的には厚み寸法が厚く、かつ平坦度の高い膜を形成することは困難である。そのため、緩衝部３の厚み寸法を余り厚くしようとすると平坦度が低下するおそれがある。一方、緩衝部３の厚み寸法を余り薄くしすぎるとＹ方向の変位量が少なくなりすぎて基板の歪みに対する許容度が少なくなるおそれがある。
この場合、緩衝部３のＸ方向の変形量と基板の歪み量などを考慮して、緩衝部３の厚み寸法を０．６ｍｍ以上、３ｍｍ以下とすることが好ましい。そのようにすれば、実用上好ましい結果を得ることができる。

図９は、第２の実施の形態に係るインプリント型を例示するための模式図である。なお、図中の矢印ＸＹは互いに直交する二方向を表している。
図９に示すように、インプリント型１０には型部２、緩衝部１３、基台４が設けられている。また、型部２には、平板状を呈する基部２ｂと、基部２ｂの一方の主面に形成された凹凸状のパターン部２ａが設けられている。また、基部２ｂの凹凸状のパターン部２ａが形成された主面とは反対側の主面には緩衝部１３が設けられている。

緩衝部１３は、基部２ｂのパターン部２ａが形成された主面とは反対側の主面に設けられている。すなわち、緩衝部１３は、型部２と基台４との間に設けられている。また、緩衝部１３は、有機材料などの柔軟性を有する材料で形成されている。そのような材料としては、例えば、ポリジメチルシロキサン（Polydimethylsiloxane:PDMS）、メタクリル酸メチル樹脂（Polymethylmethacrylate：PMMA）などを例示することができる。

本実施の形態においては、柱状を呈する緩衝部１３を複数設けるようにしている。そして、緩衝部１３同士の間に空間を設けることで図中のＹ方向にさらに撓みやすくなるようにしている。この場合、緩衝部１３の数や太さを変更することでＹ方向への撓みやすさを適宜変更することができる。なお、緩衝部１３の断面形状には特に限定はないが、撓み方向が片寄らないように対称形とすることが好ましい。この場合、例えば、緩衝部１３の断面形状を円形とすることができる。

図１０は、第２の実施の形態に係るインプリント型の構造解析シミュレーションについて例示をするための図である。
図１０（ａ）は、図５（ｂ）に例示をしたもののようにシミュレーションの対象とした部分を例示するための模式図である。
ここで、基部２ｂと基台４とは石英で形成され、緩衝部１３はポリジメチルシロキサン（Polydimethylsiloxane:PDMS）で形成されたものとした。また、基部２ｂの幅寸法を６ｍｍとし、基部２ｂの厚み寸法を５００μｍ、緩衝部１３の厚み寸法を１ｍｍとした。また、緩衝部１３の配設数を３、断面形状を円形、直径寸法を１ｍｍ、配設ピッチを２ｍｍとした。また、基部２ｂのヤング率を７３GPa、緩衝部１３のヤング率を５MPaとした。また、平均印加圧力は０．３MPaとした。

図１０（ｂ）は、シミュレーションの結果を例示するための図である。なお、図中の矢印ＸＹは互いに直交する二方向を表している。また、平坦度の低い基板に押しつけた場合をシミュレーションするものとしている。また、図中の破線で示す部分は変形前の状態を表している。また、シミュレーション結果のＹ方向の変位量を実際の変位量の５倍として認識しやすいようにしている。

図１０（ｂ）に示すように、平坦度の低い基板に押しつける場合は、端部Ｆにおける印加圧力は０．６MPa、端部Ｇにおける印加圧力は０MPaとして印加圧力に傾斜を与えた。その結果、端部ＦにおけるＹ方向の変位量は１９９μｍとなった。また、端部ＧにおけるＹ方向の変位量は１７２μｍとなった。なお、Ｘ方向の変位量はほぼ０であった。

このように柱状の緩衝部１３を設けるものとすれば、図５に例示をした膜状の緩衝部３と比べてＹ方向の変位量を大きくすることができる。このことは、基板の歪みに対する許容度を大きくすることができることを意味する。

図１１は、緩衝部の形態とＹ方向の変位量との関係を例示するためのグラフ図である。なお、図中のＨは図５に例示をした膜状の緩衝部３の場合、図中のＩは図１０に例示をした柱状の緩衝部１３の場合である。
図１１に示すように、基部２ｂの厚み寸法が５００μｍ以下の場合には、緩衝部の形態の違いによる影響が大きくなることがわかる。そして、図中のＩに示すように緩衝部１３の形態を柱状とすれば、図中のＨに示す膜状の緩衝部３と比べてＹ方向の変位量を大きくすることができる。

以上例示をしたように、本実施の形態に係るインプリント型によれば、平坦度の低い基板（例えば、液晶表示装置のガラス基板や化合物半導体基板など）の主面に形成された被転写層に転写を行う場合であっても、型部の基部と緩衝部とを撓ませることができる。そのため、基部と緩衝部とが撓むことで被転写層が設けられた基板の主面の形状にパターン部が倣うことができる。その結果、転写不良を低減させることができる。また、基板の歪みに対応することができるので大面積を一括して転写することが可能となる。また、型部が高剛性で硬さの硬い材料で形成されているため、解像度やパターン転写精度の向上、型寿命の延長、メンテナンス時間の削減、生産性の向上などを図ることができる。

次に、本実施の形態に係るインプリント装置について例示をする。
図１２は、本実施の形態に係るインプリント装置について例示をするための模式図である。
図１２に示すように、インプリント装置５０には、本実施の形態に係るインプリント型、保持手段５１、押圧手段５２、載置台５３が設けられている。
保持手段５１は、本実施の形態に係るインプリント型（図１２に例示をしたものはインプリント型１）を保持する機能を有する。インプリント型の保持としては基台４を機械的に保持するものを例示することができる。

押圧手段５２は、保持手段５１を昇降させる機能を有する。そして、保持手段５１に保持されたインプリント型を基板１０３の主面に形成された被転写層１０２へ機械的に押し付けることができるようになっている。押圧手段５２としては、例えば、動力源として空圧や油圧を利用したものなどを例示することができる。ただし、押圧手段５２の駆動方式は例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

載置台５３は、保持手段５１と対向して設けられ、被転写層１０２が設けられた基板１０３を載置、保持する。また、保持された基板１０３を水平面内において移動させる機能も有する。載置台５３としては、例えば、ＸＹテーブルを例示することができる。また、載置台５３に設けられた図示しない保持手段としては、例えば、機械的な保持装置、真空チャック、静電チャックなどを例示することができる。ただし、移動方式や保持方式は例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

次に、インプリント装置５０の作用について例示をする。
図示しない搬送装置により被転写層１０２が形成された基板１０３が搬入され、載置台５３の上面に載置される。載置された基板１０３は載置台５３に設けられた図示しない保持手段により保持され、載置台５３により所定の位置に移動される。また、載置台５３と対向する保持手段５１には本実施の形態に係るインプリント型が保持され、押圧手段５２により保持手段５１を下降させることでインプリント型のパターン部２ａを被転写層１０２へ機械的に押し付ける。

ここで、いわゆるＵＶ(Ultraviolet)インプリント法を用いて転写を行う場合には、インプリント型のパターン部２ａを被転写層１０２へ機械的に押し付けた状態で紫外線を照射して被転写層１０２を硬化させることで転写を行う。この場合、紫外線が透過するようにインプリント型は透明な材料で形成されている。また、紫外線の照射により硬化するように被転写層１０２は紫外線硬化樹脂などからなるものとされている。

また、いわゆる熱インプリント法を用いて転写を行う場合には、被転写層１０２を熱可塑性樹脂からなるものとし、これを加熱、軟化させた状態でインプリント型のパターン部２ａを機械的に押し付け、押し付けた状態で冷却、硬化させることで転写を行う。

被転写層１０２への転写が終了した場合には、押圧手段５２により保持手段５１を上昇させ、図示しない搬送装置により転写が終了した基板１０３が搬出される。なお、載置台５３により基板１０３の位置を移動させてインプリント型による転写を継続することもできる。

本実施の形態によれば、保持手段５１に保持された本実施の形態に係るインプリント型の作用により、基板１０３の平坦度が低い場合であっても転写不良の低減を図ることができる。また、型部２が高剛性で硬さの硬い材料で形成されているため、解像度やパターン転写精度の向上、型寿命の延長、メンテナンス時間の削減、生産性の向上などを図ることができる。

次に、本実施の形態に係るインプリント型の製造方法について例示をする。
図１３は、本実施の形態に係るインプリント型の製造方法について例示をするための模式工程図である。
まず、図１３（ａ）に示すように、電子ビームリソグラフィー法や機械加工などを用いて、金属または無機材料を含む平板状部材２０の一方の主面にパターン部２ａを形成する。

次に、図１３（ｂ）に示すように、パターン部２ａに保護用の樹脂２１を塗布した後、平板状部材２０の他方の主面（パターン部２ａが形成された主面とは反対側の主面）を加工することで所定の厚み寸法を有する基部２ｂを形成する。
なお、図１３（ａ）、（ｂ）においてはパターン部２ａの形成後に所定の厚み寸法を有する基部２ｂを形成するようにしているが、金属または無機材料を含む平板状部材２０を所定の厚み寸法に加工し、それを治具に貼り付けて平板状部材２０の一方の主面にパターン部２ａを形成するとともに基部２ｂを形成し、これを治具から外すようにしてもよい。

一方、図１３（ｃ）に示すように、金属または無機材料を含む平板状部材を加工することで基台４を形成する。
次に、図１３（ｄ）に示すように、基台４の一方の主面に液状の有機材料を塗布し、これを硬化させることで緩衝部３を形成する。有機材料としては、例えば、ポリジメチルシロキサン（Polydimethylsiloxane:PDMS）、メタクリル酸メチル樹脂（Polymethylmethacrylate：PMMA）などを例示することができる。また、硬化させる方法としては加熱によるものを例示することができる。例えば、ポリジメチルシロキサン（Polydimethylsiloxane:PDMS）の場合には加熱温度を７０℃〜１２０℃程度とすることができる。また、二液混合硬化タイプのポリジメチルシロキサン（Polydimethylsiloxane:PDMS）の場合には、所定の割合で混合させることで硬化させることができる。

なお、柱状の緩衝部１３とする場合には、図示しないマスクなどを用いて柱状に樹脂を塗布しこれを硬化させればよい。また、膜状に形成された緩衝部３の一部を除去することで柱状の緩衝部１３を形成させるようにしてもよい。

次に、図１３（ｅ）に示すように、緩衝部３（緩衝部１３）と基部２ｂとを接合させる。接合には接着剤を用いることができる。この場合、インプリント型をいわゆるＵＶ(Ultraviolet)インプリント法に用いる場合には、接合に用いる接着剤を透明なものとする。
なお、接着剤を用いずに緩衝部３（緩衝部１３）の主面をドライエッチングプロセスなどにより荒すことで表面エネルギーを高め、この表面エネルギーを利用して緩衝部３（緩衝部１３）と基部２ｂとを接合させてもよい。

なお、インプリント型をいわゆるＵＶ(Ultraviolet)インプリント法に用いる場合には、型部２、基台４、緩衝部３、１３を透明な材料で形成するようにする。例えば、型部２、基台４を石英などで形成し、緩衝部３、１３をポリジメチルシロキサン（Polydimethylsiloxane:PDMS）などで形成するようにする。

また、インプリント型をいわゆる熱インプリント法に用いる場合には、型部２、基台４、緩衝部３、１３の形成に透明な材料を用いる必要はない。例えば、型部２、基台４をニッケル（Ｎｉ）、シリコン（Ｓｉ）などで形成することができる。なお、熱インプリント法に用いる場合であっても、型部２、基台４、緩衝部３、１３を透明な材料で形成することもできる。

次に、本実施の形態に係る構造体の製造方法について例示をする。
本実施の形態に係る構造体の製造方法においては、本実施の形態に係るインプリント型、インプリント装置を用いて構造体の表面に凹凸状のパターンを形成する。
凹凸状のパターンを有する構造体としては、例えば、半導体装置や発光ダイオードなどの電子デバイス、ディスクリートトラック型パタンド媒体などのような磁気記録媒体などを例示することができる。

例えば、半導体装置の製造方法においては、成膜・レジスト塗布・露光・現像・エッチング・レジスト除去などによりウェーハ表面にパターンを形成するが、本実施の形態に係るインプリント型、インプリント装置を用いてレジストパターンを形成し、エッチング・レジスト除去を行うことでウェーハ表面にパターンを形成することができる。なお、前述した本実施の形態に係るインプリント型、インプリント装置以外は、既知の技術を適用できるのでそれらの説明は省略する。

なお、一例として、半導体装置や発光ダイオードなどの電子デバイス、ディスクリートトラック型パタンド媒体などのような磁気記録媒体などを例示したがこれらに限定されるわけではない。表面に凹凸状のパターンを有する構造体の製造に広く適用させることができる。

本実施の形態によれば、解像度やパターン転写精度に優れた転写を行うことができるので、構造体の機能を向上させることができる。また、転写不良を低減させることができるので製品歩留まり、生産性の向上も図ることができる。

以上、本実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、前述したインプリント型、インプリント装置などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

第１の実施の形態に係るインプリント型を例示するための模式図である。比較例に係るインプリント型を用いた転写を例示するための模式工程図である。比較例に係るインプリント型を用いた転写を例示するための模式工程図である。比較例に係るインプリント型の変形を例示するための解析図である。シミュレーションの条件を例示するための模式図である。シミュレーションの結果を例示するための図である。基部の厚み寸法とＹ方向の変位量との関係を例示するためのグラフ図である。緩衝部の厚み寸法とＹ方向の変位量との関係を例示するためのグラフ図である。第２の実施の形態に係るインプリント型を例示するための模式図である。第２の実施の形態に係るインプリント型の構造解析シミュレーションについて例示をするための図である。緩衝部の形態とＹ方向の変位量との関係を例示するためのグラフ図である。本実施の形態に係るインプリント装置について例示をするための模式図である。本実施の形態に係るインプリント型の製造方法について例示をするための模式工程図である。

符号の説明

１インプリント型、２型部、２ａパターン部、２ｂ基部、３緩衝部、４基台、１０インプリント型、１３緩衝部、５０インプリント装置、５１保持手段、５２押圧手段、５３載置台、１０２被転写層、１０３基板

Claims

インプリント型と、
前記インプリント型を保持する保持手段と、
前記保持手段を昇降させる押圧手段と、
前記保持手段と対向して設けられ、被転写層が設けられた基板を載置する載置台と、
を備え、
前記インプリント型は、
金属及び無機材料の少なくともいずれかを含む基部と、
前記基部の第１の主面上に設けられ、金属及び無機材料の少なくともいずれかを含むパターン部と、
前記基部の前記第１の主面とは反対の第２の主面上に設けられ、有機材料を含み、膜状を呈する緩衝部と、
前記緩衝部の前記基部とは反対側に設けられ、前記緩衝部を支持する基台と、
を有し、
前記基部の厚み寸法は、３００μｍ以上、５００μｍ以下であり、
前記緩衝部の厚み寸法は、０．６ｍｍ以上、３ｍｍ以下であり、
前記緩衝部が圧縮され前記基部が基板の主面に均等に押しつけられて前記基部と、前記緩衝部と、が撓むことで被転写層が設けられた基板の主面の形状に前記パターン部が倣うことを特徴とするインプリント装置。