JPWO2007094213A1 - インプリント装置及びインプリント方法 - Google Patents

Abstract

凹部パターン(４Ａ)を備えた転写型(４)を、流動性を備えた転写材料(２)に対し押し当てた状態で転写材料(２)を硬化させた後、転写型４を剥がすことにより、凹部パターン(４Ａ)に対応した凸部パターン(１７Ａ)を備えた転写物(１７)を形成する。加圧機構(１０)及び真空ポンプ(１３)は、転写型(４)の凹部パターン(４Ａ)の深さＫ、転写材料(２)の凸部パターン(１７Ａ)の高さｋ、転写型(４)が押し付けられるときの実効圧力Ｍｏ、転写空間Ｒ内の圧力Ｐに関し、Ｍｏ／Ｐ≧ｋ／（Ｋ−ｋ）の関係を満足するように設定される。これにより、空気が転写型(４)の凹部パターン(４Ａ)内部に入り込み封入されても、問題なく転写できる。

Description

本発明は、凹凸パターンを備えた転写型を転写材料に押し当てることにより、当該凹凸パターンに対応した凸凹を転写し転写物を形成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。

近年のナノ技術の発展に関連し、種々のインプリント装置が提唱されつつある（例えば、特許文献１〜４参照）。インプリント装置は、転写基板上に載置した流動性を備えた転写材料に対し転写型を押し付けることにより、そのときの圧縮力によって転写型の凹凸パターンが転写材料に転写されて転写物を形成するものである。

例えば、特許文献１には、水素化スチレン系重合体のシートを３０ｋＰａ以下の減圧下でスタンパに接触させて加熱プレスする情報記録媒体用シートの製造を行うものが開示されている。また、特許文献２には、表面を粗面化した有機高分子シートを減圧下でスタンパに接触させて加熱プレスする光記録基板の製造を行うものが開示されている。

また、特許文献３には、厚み０．２ｍｍ以下のシートに、１３．３３Ｐａ以下の真空度で、温度１５０〜３００℃、圧力０．５〜１０ｋｇ／ｃｍ^２の条件でスタンパの溝形状を転写して光情報記録媒体のカバー層を形成するものが開示されている。また、特許文献４には、板状またはシート状の基板または記録層の表面に気泡を生じない減圧環境下または真空中で、スタンパ表面のパターンを押圧転写する記録媒体の製造を行うものが開示されている。

このようなインプリント装置の適用対象としては、インプリントリソグラフィが適用される様々な製品分野、すなわち、半導体関連や、磁気記録装置（ディスクリートトラックメディア・パターンドメディア）関連、デバイス（レーザー、光導波路など）関連、ＭＥＭＳ（＝Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ：マイクロエレクトロニクスとマイクロマシンニングを統合する技術）、ＮＥＭＳ（＝Ｎａｎｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ：ナノ電気機械システム技術）といった微細加工部品関連、次世代記録メディアなどの製造過程への適用が考えられている。

特開２００３−１７３５８４号公報（段落番号００４８〜００６８） 特開２００３−１０９２５４号公報（段落番号００１０〜００４２） 特開２００３−６７９８９号公報（段落番号００１１〜００５６） 特開２００２−４２３８７号公報（段落番号００２５〜００６８）

前述したように、インプリント装置では転写材料に対し転写型を押し付けることによって転写が行われるが、その際、転写材料は圧縮力によって転写型の凹部パターンに入り込み当該凹部パターンに対応した凸部パターンに形成される。ここで、転写材料が転写型の凹部パターンに入り込むときに、併せて空気が凹部に入り込む可能性がある。凹部に入り込んだ空気は転写材料によって凹部の奥へと密封され逃げ場がなくなるため、この密封空気の存在は転写性能に大きな影響を与える。

特許文献１記載の従来技術では、２０トンのプレス機を使用し、特定の押付圧力条件での雰囲気圧力を限定することにより、空気を挟み込まないようにすることを主眼としており、空気を挟み込んだとしても所望の転写を行えるようにすることには配慮されていない。また、押し付け力（プレス圧力）については特に条件を明確にしておらず、開示されている所定の減圧下であっても、押し付け力が変わると十分な転写が得られなくなる可能性がある。

特許文献２記載の従来技術では、上記同様、シートの表面を粗面にして空気が逃げやすくするとともに雰囲気圧力の所定の減圧を行うことで空気を挟み込まないようにすることを主眼としており、空気を挟み込んだとしても所望の転写を行えるようにすることには配慮されていない。また、減圧条件・加圧条件についてそれぞれ別々に範囲を規定しており、組合せによっては十分な転写が得られなくなる可能性が高い。

特許文献３記載の従来技術では、一定の雰囲気圧力条件（真空度環境）における押付圧力条件の限定を行っているに過ぎず、上記同様、空気を挟み込んだとしても所望の転写を行えるようにすることには配慮されていない。また、雰囲気圧力の真空度・加圧条件についてそれぞれ別々に範囲を規定しており、組合せによっては十分な転写が得られなくなる可能性が高い。さらに、転写の良否を記録ディスクとしたときの記録特性のみで判断し、パターン形状や転写率を評価していないため、インプリント装置一般で考えた場合には転写が十分でなくなる可能性がある。

特許文献４記載の従来技術では、雰囲気を減圧することにより、ガラス転移点や分解融点を超えた樹脂からの気泡発生防止（＝流動性を持つ樹脂の脱泡）を主眼としており、上記と同様、空気を挟み込んだとしても所望の転写を行えるようにすることには配慮されていない。また、押し付け力については特に条件を明確にしておらず、雰囲気圧力との組合せによっては十分な転写が得られなくなる可能性がある。

以上のように、上記各従来技術は、常圧下で温度と圧力の関係に注目して条件を決めている樹脂成形装置やプレス装置の発展形としてのインプリント装置、又は、真空環境で殆ど圧力をかけずにインプリントを試みる紫外線硬化樹脂転写装置の発展形としてのインプリント装置を用いている。そして、それらインプリント装置を用いる際のそれぞれ限定的な好適作動条件をトライアンドエラーで求めたものに過ぎず、転写材料とともに空気が転写型の凹部パターンに入り込んだ場合でも所望の転写を可能とするための条件については全く考慮されていなかった。

このため、仮に空気が転写型の凹部に入り込んでも十分な転写を行えるようにするには、押し付け力を著しく高圧とするか、雰囲気圧力を著しく減圧するしかなく、このような高加圧・高真空度を実現するために装置が複雑化・大型化するという問題があった。

本発明が解決しようとする課題には、上記した問題が一例として挙げられる。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、転写材料を載置する転写基板と、凹部パターンを備えた転写型と、前記転写型が実効圧力Ｍｏ［Ｐａ］で前記転写基板上の前記転写材料に押し付けられるように押し付け力を発生する押し付け手段と、前記転写型及び前記転写基板の存在する転写空間を圧力Ｐ［Ｐａ］とするように雰囲気の圧力調整を行う圧力調整手段と、制御手段と、を備え、前記凹部パターンに対応した凸部パターンを備えた転写物を形成するインプリント装置であって、前記制御手段は、前記転写型の前記凹部パターンの深さＫ［ｎｍ］及び前記転写物の前記凸部パターンの高さｋ［ｎｍ］に基づいて、前記押し付け手段及び前記圧力調整手段を制御する。

上記課題を解決するために、請求項２記載の発明は、請求項１の構成において、前記圧力調整手段は、減圧手段であることを特徴とする。
上記課題を解決するために、請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２の構成において、前記制御手段は、Ｍｏ／Ｐ ≧ ｋ／（Ｋ−ｋ）を満たすように、前記押し付け手段及び前記圧力調整手段を制御することを特徴とする。
上記課題を解決するために、請求項８記載の発明は、請求項１又は請求項２の構成において、前記制御手段は、前記凸部パターンの高さｋ［ｎｍ］が前記深さＫより小さい場合に、１．１ｋ／（Ｋ−１．１ｋ） ≧ Ｍｏ／Ｐ ≧ ０．９ｋ／（Ｋ−０．９ｋ）を満たすように、前記押し付け手段及び前記圧力調整手段を制御することを特徴とする。

上記課題を解決するために、請求項１０記載の発明は、雰囲気圧力Ｐ［Ｐａ］の中で、深さＫ［ｎｍ］の凹部パターンを備えた転写型を、流動性を備えた転写材料に対し実効圧力Ｍｏ［Ｐａ］で押し当て、その押し当てた状態で前記転写材料を硬化させた後、前記転写型を剥がすことにより、前記凹部パターンに対応した高さｋ［ｎｍ］の凸部パターンを備えた転写物を形成するインプリント方法であって、Ｍｏ／Ｐ≧ｋ／（Ｋ−ｋ）となるように、前記押し当て及び前記雰囲気圧力の設定を行う。

上記課題を解決するために、請求項１１記載の発明は、雰囲気圧力Ｐ［Ｐａ］の中で、深さＫ［ｎｍ］の凹部パターンを備えた転写型を、流動性を備えた転写材料に対し実効圧力Ｍｏ［Ｐａ］で押し当て、その押し当てた状態で前記転写材料を硬化させた後、前記転写型を剥がすことにより、前記凹部パターンに対応した高さｋ［ｎｍ］の凸部パターンを備えた転写物を形成するインプリント方法であって、１．１ｋ／（Ｋ−１．１ｋ）≧Ｍｏ／Ｐ≧０．９ｋ／（Ｋ−０．９ｋ）となるように、前記押し当て及び前記雰囲気圧力の設定を行う。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、転写材料として、インプリント時の温度変化の少ない紫外線硬化樹脂等を用いるインプリント装置の実施形態である。

図１は、本実施形態のインプリント装置１００の全体概略構造を表す概念的構成図である。図１において、インプリント装置１００は、減圧室を構成する真空チャンバー１と、この真空チャンバー１内に設けられ、所定条件において流動性を備える転写材料２（この例ではインプリント時の温度変化の少ない紫外線硬化樹脂）を載置する転写基板３と、真空チャンバー１内に設けられ、深さＫ［ｎｍ］の凹部パターン４Ａを備えた転写型４（モールド）と、この転写型４を真空チャンバー１の壁面（この例では上壁）に対し支持するためのモールド保持機構５と、真空チャンバー１に光ファイバー６を介し接続され、真空チャンバー１内に紫外線を供給するための紫外線ランプ７と、その真空チャンバー１内に導入された紫外線のビームを拡大する紫外線照射レンズ８と、転写型４の上部に設けられ、上記拡大された紫外線ビームを転写型４を介し転写材料に照射するための透明支持体窓９と、上記転写型４を転写基板３上の転写材料２に押し付けるための押し付け力を発生する加圧機構１０（押し付け手段）と、真空チャンバー１にバルブ１１を備えた管路１２を介し接続され、真空チャンバー１内の雰囲気の減圧を行う真空ポンプ１３（減圧手段）とを有する。

加圧機構１０は、この例では、例えば図示しない油圧作動装置により回転される駆動軸１４と、この駆動軸１４の表面に設けられたネジに螺合することで上下動可能に設けられた基板支持体１５とを備えており、上記転写基板３は、この基板支持体１５上に設けられている。また、この加圧機構１０は、転写型４を、圧力Ｍ［Ｐａ］（この場合は実効圧力Ｍｏに等しい。後述の（１）の変形例も参照）で転写材料２に押し付けるように、その押し付け力が設定される。なお、この押し付け力は、固定設定でもよいし、図示しない操作手段を介し操作者により可変に設定できるようにしてもよいし、自動で可変設定されるようにしてもよい。

真空ポンプ１３は、転写型４及び転写基板３の存在する真空チャンバー１内の転写空間Ｒを、圧力Ｐ［Ｐａ］に減圧するように、そのポンプ吸い込み力が設定される。なお、このポンプ吸い込み力は、固定設定でもよいし、図示しない操作手段を介し操作者により可変に設定できるようにしてもよいし、自動で可変設定されるようにしてもよい。

図２（ａ）〜（ｆ）は、上記構成のインプリント装置１００を用いて実施する本実施形態のインプリント方法の各手順を概念的に表す説明図である。

まず図２（ａ）に示す転写基板３上に、真空チャンバー１に適宜の態様で設けたノズル１６（図１には図示せず）を介し転写材料２（紫外線硬化樹脂）を塗布し、転写材料２の層を形成する（図２（ｂ））。

その後、真空ポンプ１３を作動させ、真空チャンバー１内の転写空間Ｒの雰囲気圧力をＰ［Ｐａ］となるように減圧する（図２（ｃ））。

このように減圧した後、加圧機構１０を作動させて基板支持体１５を上昇させ、これによって転写基板３上の転写材料２に対し、転写型４を圧力Ｍで押し付ける（図２（ｄ））。この転写型４を押し当てた状態で紫外線ランプ７を作動させて転写材料２に紫外線を照射し、転写材料２を硬化させる（図２（ｅ））。

このようにして硬化させた後、再び加圧機構１０を作動させて基板支持体１５を下降させ、これによって転写型４を転写材料２から剥がすことにより、凹部パターン４Ａに対応した高さｋ［ｎｍ］の凸部パターン１７Ａを備えた転写物１７を形成する（図２（ｆ））。その後、真空ポンプ１３の作動を停止させ、真空チャンバー１内の転写空間Ｒの雰囲気圧力を大気圧に戻し、上記形成された転写物１７を載置する転写基板３を図示しない開閉手段を介し真空チャンバー１から取り出し、転写を終了する。

以上の一連の手順において、本実施形態では、加圧機構１０及び真空ポンプ１３は、上記転写型４の凹部パターンの深さＫ、上記転写材料の凸部パターンの高さｋ、上記転写型４が押し付けられるときの圧力Ｍ、転写空間Ｒ内の圧力Ｐに関し、Ｍ／Ｐ≧ｋ／（Ｋ−ｋ）が満足されるように、押し付け力の発生や減圧を行うようになっている。

図３は、上記構成のインプリント装置１００を用いて実施するインプリント方法の各手順を概念的に示すフローチャートである。なお、このフローチャートの内容は、インプリント装置１００における制御手段が行う作業例を示しており、主として、例えば制御プログラムという視点からのフローを表している。このフローチャートでは、例えばＵＶ式（紫外線照射方式）を採用している。

まずステップＳ１では、転写型４がセットされる。次にステップＳ２では、この制御プログラムが転写基板３をセットするよう指示する。ここで転写基板３上には、予め別に用意した塗布装置を用いて転写材料２（紫外線硬化樹脂）の層が形成されている。転写材料２が予め形成されていない場合には、さらにこのステップＳ２で、制御プログラムが、転写基板３上に、真空チャンバー１に適宜の態様で設けたノズル１６（図１には図示せず）を介し転写材料２を塗布して転写材料２の層を形成する。次にステップＳ３では、パラメータの設定が行われる。具体的には、凹部パターン４Ａの深さＫと転写材料２に形成する凸部パターン７Ａの高さｋが入力される。このような設定により、加圧機構１０及び真空ポンプ１３が、上記転写型４の凹部パターン４Ａの深さＫ、上記転写材料２の凸部パターン７Ａの高さｋ、上記転写型４が押し付けられるときの圧力Ｍ、転写空間Ｒ内の圧力Ｐに関し、Ｍ／Ｐ≧ｋ／（Ｋ−ｋ）が満足されるように、各々、押し付け力の発生や減圧を行うようになる。

次にステップＳ４では、制御プログラムが、このようなパラメータの設定により、加圧機構１０による圧力及び、真空ポンプ１３による雰囲気圧力を決定する。

次にステップＳ５では、制御プログラムが、真空ポンプ１３を作動させ、真空チャンバー１内の転写空間Ｒの雰囲気圧力をＰ［Ｐａ］となるように減圧して、雰囲気圧力を調整する。

このように減圧した後、ステップＳ６では、制御プログラムが、加圧機構１０を作動させて基板支持体１５を上昇させ、これによって転写基板３上の転写材料２に対し、転写型４を圧力Ｍで押し付ける。次にステップＳ７では、制御プログラムが、この転写型４を押し当てた状態で紫外線ランプ７を作動させて転写材料２に紫外線を照射し、転写材料２を硬化させる。

このようにして硬化させた後、ステップＳ８では、制御プログラムが、再び加圧機構１０を作動させて基板支持体１５を下降させ、これによって転写型４が転写材料２から剥がさせることにより、凹部パターン４Ａに対応した高さｋ［ｎｍ］の凸部パターン１７Ａを備えた転写物１７を形成する。その後、ステップＳ９では、制御プログラムが、真空ポンプ１３の作動を停止させ、真空チャンバー１内の転写空間Ｒの雰囲気圧力を大気圧に戻し、上記形成された転写物１７を載置する転写基板３を図示しない開閉手段を介し真空チャンバー１から取り出し、転写を終了する。

以上の一連の手順において、本実施形態では、上記制御プログラムは、上記転写型４の凹部パターン４Ａの深さＫ［ｎｍ］及び上記転写物１７の上記凸部パターン１７Ａの高さｋ［ｎｍ］に基づいて、上記押し付け手段１０（加圧機構）及び上記圧力調整手段１３（真空ポンプ）を制御している。

以上説明したように、本実施形態におけるインプリント装置は、転写材料２を載置する転写基板３と、凹部パターン４Ａを備えた転写型４と、この転写型４が実効圧力Ｍｏ［Ｐａ］でこの転写基板３上の転写材料２に押し付けられるように押し付け力を発生する押し付け手段（この例では加圧機構１０）と、この転写型４及び転写基板３の存在する転写空間Ｒを圧力Ｐ［Ｐａ］とするように雰囲気の圧力調整を行う圧力調整手段（この例では真空ポンプ１３）と、制御手段（制御プログラムなど）とを有し、転写型４Ａを押し当てた状態で転写材料２を硬化させた後、転写型４Ａを転写材料２から剥がすことにより、凹部パターン４Ａに対応した高さｋ［ｎｍ］の凸部パターン１７Ａを備えた転写物１７を形成するインプリント装置１００であって、この制御手段が、この転写型４の凹部パターン４Ａの深さＫ［ｎｍ］及びこの転写物１７の凸部パターン１７Ａの高さｋ［ｎｍ］に基づいて、上記押し付け手段１０及び上記圧力調整手段１３を制御することを特徴とする。

また本実施形態におけるインプリント装置は、この圧力調整手段１３が、減圧手段１３であることを特徴とする。

また本実施形態におけるインプリント装置は、この制御手段が、Ｍｏ／Ｐ≧ｋ／（Ｋ−ｋ）を満たすように、上記押し付け手段１０及び上記圧力調整手段１３を制御することを特徴とする。

また、以上説明したように、本実施形態におけるインプリント方法は、雰囲気圧力Ｐ［Ｐａ］の中で、深さＫ［ｎｍ］の凹部パターン４Ａを備えた転写型４を、流動性を備えた転写材料２に対し実効圧力Ｍｏ［Ｐａ］で押し当て、その押し当てた状態で転写材料２を硬化させた後、転写型４を剥がすことにより、凹部パターン４Ａに対応した高さｋ［ｎｍ］の凸部パターン１７Ａを備えた転写物１７を形成するインプリント方法であって、Ｍｏ／Ｐ≧ｋ／（Ｋ−ｋ）となるように、押し当て及び雰囲気圧力の設定を行うことを特徴とする。

インプリント装置１００では、転写基板上３に載置した流動性を備えた転写材料２に対し転写型４を押し付けることにより、そのときの圧縮力によって転写材料２が転写型４の凹部パターン４Ａに入り込み、その結果転写材料２が当該凹部パターン４Ａに対応した凸部パターン１７Ａに形成されて、転写物１７となる。なお、本実施形態では固定側である転写型４に対し加圧機構１０で転写基板３を上昇させることで下方から積極的に加圧した場合であるが、逆に固定側である転写基板に対し移動可能な転写型を上方から下降させる場合には、転写型の自重のみによる加圧を行う場合と、これに加え加圧機構で積極的に下降させて加圧する場合との２つがある。

ここで、転写材料２が転写型４の凹部４Ａに入り込むときに、併せて空気が凹部４Ａに入り込んだ場合を考える。一般に、転写型４のパターン面全体の面積に対して転写型４の凹部４Ａの穴部分は小さく、短時間に転写型４を流動性のある転写材料２に押し付けてインプリントする場合、微視的には転写材料２が転写型４の端部から外に押し出され減少することは考慮に入れなくて良い。そこで、雰囲気Ｐ［Ｐａ］（大気圧１×１０^５［Ｐａ］または所定の減圧環境）の圧力環境で圧力Ｍ［Ｐａ］（この例では転写型４への圧力が均一であり実効圧力Ｍｏに等しい）で転写型４を転写材料２に押し付けたとき、深さＫ［ｎｍ］の凹部４Ａに高さｋ［ｎｍ］の転写材料２が入りこんだとすると、残りの高さＫ−ｋ［ｎｍ］である空気層は、上記高さｋの転写材料により閉じ込められて圧縮されている。したがって、この空気層については、等温下では、ボイル・シャルルの法則より、
（Ｐ＋Ｍｏ）＊（Ｋ−ｋ）＝Ｐ＊Ｋ
すなわち、
Ｍｏ／Ｐ＝ｋ／（Ｋ−ｋ）
が成り立つ。

したがって、この式の左辺が右辺以下となるような、
Ｍｏ／Ｐ≧ｋ／（Ｋ−ｋ） ・・（式１）
の関係とすれば（言い換えれば雰囲気圧力Ｐを等号の成立する値以下とするか、実効圧力Ｍｏを等号の成立する値以上とすれば）、空気が転写型４の凹部パターン４Ａ内部に入り込み封入されても、問題なく転写することができる。

本実施形態においては、空気が入り込んでも確実に転写できる必要条件である上記の関係を満たすようにすることにより、その満たす限りにおいて、減圧手段１３で必要以上に小さい圧力まで減圧させたり、押し付け手段１０で必要以上に大きな押し付け力を発生させる必要がなくなる。この結果、装置１００の小型化及び簡素化を図ることができる。

このとき、例えば９０％〜９９％のいわゆる完全転写を行いたい場合には、押し付け手段１０及び減圧手段１３は、
９９ ≧ Ｍｏ／Ｐ ≧ ９
となるように、押し付け力の発生及び減圧を行うようにすればよい。

すなわち、上記したように、転写型４の凹部４Ａの深さＫ［ｎｍ］のうち、転写材料２の高さがｋ［ｎｍ］を占め残りの空気層の高さがＫ−ｋ［ｎｍ］である場合に、
Ｍｏ／Ｐ＝ｋ／（Ｋ−ｋ）
が成立する。転写率９０％を実現するためには、凹部４Ａの深さＫを１００％として、そのうち転写材料２の高さｋが９０％、空気層高さＫ−ｋが１０％を占めるようにすればよいから、
Ｍｏ／Ｐ＝ｋ／（Ｋ−ｋ）＝９０／１０＝９
となる。

同様に、転写率９９％を実現するためには、凹部パターン４Ａの深さＫを１００％として、そのうち転写材料２の高さｋが９９％、空気層高さＫ−ｋが１％を占めるようにすればよいから、
Ｍｏ／Ｐ＝ｋ／（Ｋ−ｋ）＝９９／１＝９９
となる。

したがって、上記インプリント装置１００において、９９≧Ｍｏ／Ｐ≧９とすることにより、転写率９０％以上９９％以下の、いわゆる完全転写を実現することができる。

なお、本実施形態におけるインプリント装置１００においては、上記凹部パターン４Ａの深さＫ［ｎｍ］、上記凸部パターン１７Ａの高さｋ［ｎｍ］を入力する入力手段を備えることを特徴とする。

上述したように、本実施形態のインプリント装置１００では、上記（式１）を満足するような押し付け力や雰囲気圧力の設定をつくることで（空気が凹部４Ａに入り込んだとしても）十分な転写を行うことができる。したがって、例えば減圧手段１３としてロータリーポンプを用い弱い真空（数Ｐａ）しか形成できない場合であっても、高荷重の押し付け手段１０を用いることで、結果的に上記（式１）を満たすようにすれば、十分な転写を行うことができる（この場合減圧手段１３を簡略化できる）。逆に、あまり高荷重をかけられないもの（サンプル等）を転写材料２として用いる場合には、高い真空度を実現できる減圧手段１３を用いて結果的に上記（式１）を満たすようにすれば、十分な転写を行うことができ、この場合に押し付け手段１０を簡略化することができる。このようにして、従来のインプリント装置よりも装置を小型化・簡素化し、コストダウンを図ることができる。このような観点から、本実施形態のインプリント装置１００のさらに具体的な適用例を以下に説明する。

なお、この適用例では、図１の構成とは一部異なり、前述した固定側である転写基板２に対し移動可能な転写型４を上方から下降させる場合を例に取り、転写型４の自重のみによる加圧を行う場合と、これに加え加圧機構１０で積極的に下降させて加圧する場合との２つを用いて説明する。

上記の構成において、自重で約４０［Ｐａ］の圧力がかけられる転写型４を用いて、ｋ＝１００［ｎｍ］の凸部１７Ａのパターン高さが必要な場合を考える。

（ａ）大気圧下で、凹部パターン４Ａの深さＫ＝１１０［ｎｍ］（必要寸法の１割増）で、高さｋ＝１００［ｎｍ］の凸部１７Ａを形成したい場合の加重条件；
前述の（式１）に、Ｐ＝１×１０^５、ｋ＝１００、Ｋ＝１１０を代入して、Ｍｏ≧１×１０^６［Ｐａ］を加重すればよい。

（ｂ）大気圧下で、凹部パターン４Ａの深さＫ＝１０１［ｎｍ］（必要寸法の１％増）で、高さｋ＝１００［ｎｍ］の凸部１７Ａを形成したい場合の加重条件；
前述の（式１）に、Ｐ＝１×１０^５、ｋ＝１００、Ｋ＝１０１を代入して、Ｍｏ≧１×１０^７［Ｐａ］を加重すればよい。

（ｃ）１００Ｐａの減圧環境で、凹部パターン４Ａの深さＫ＝１０１［ｎｍ］（必要寸法の１％増）で、高さｋ＝１００［ｎｍ］の凸部１７Ａを形成したい場合の加重条件；
前述の（式１）に、Ｐ＝１×１０^２、ｋ＝１００、Ｋ＝１０１を代入して、Ｍｏ≧１×１０^４［Ｐａ］を加重すればよい。

（ｄ）凹部パターン４Ａの深さＫ＝１１０［ｎｍ］（必要寸法の１割増）で、上記転写型４の自重のみで、高さｋ＝１００［ｎｍ］の凸部１７Ａを形成したい場合の減圧条件；
前述の（式１）に、Ｍｏ＝４０、ｋ＝１００、Ｋ＝１１０を代入して、Ｐ≦４［Ｐａ］となるまで減圧すれば良い。

（ｅ）凹部パターン４Ａの深さＫ＝１０１［ｎｍ］（必要寸法の１％増）で、上記転写型４の自重のみで、高さｋ＝１００［ｎｍ］の凸部１７Ａを形成したい場合の減圧条件；
前述の（式１）に、Ｍｏ＝４０、ｋ＝１００、Ｋ＝１０１を代入して、Ｐ≦０．４［Ｐａ］となるまで減圧すれば良い。

なお、本実施形態は、以上にも限られず、さらに種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。

（１）押し付け力が不均一である場合
インプリント装置１００は、転写型４を転写材料２に対し均一に押し付けることが好ましいが、装置構造上、転写型４と転写材料２とが斜め当たりしていたり、転写型４の転写材料２との接触面内に広面積の小さい凹凸があったりした場合等、押し付け圧力に分布が生じる可能性がある。この場合には、その分布における最低押付圧力ポイントにおいて確実に転写が行えるよう設定すればよい。

すなわち、実効圧力Ｍｏとして、転写型と転写材料との接触面の面内最低押し付け圧力Ｍｍｉｎ［Ｐａ］を用い、
Ｍｍｉｎ／Ｐ ≧ ｋ／（Ｋ−ｋ） ・・（式２）
とすれば、最も条件の悪いところでも転写が行えることから、装置全体で見ても、確実に転写を行うことができる。

本変形例におけるインプリント装置１００においては、実効圧力Ｍｏとして、転写型４と転写材料２との接触面の面内最低押し付け圧力Ｍｍｉｎ［Ｐａ］を用い、押し付け手段１０及び減圧手段１３は、
Ｍｍｉｎ／Ｐ ≧ ｋ／（Ｋ−ｋ）
となるように、押し付け力の発生及び減圧を行うことを特徴とする。

これにより、実際上、例えばインプリント装置１００での押し付け手段１０の押し付け力のばらつきや転写型４・転写材料２等の面内平滑性の不十分等があった場合でも、確実に転写を行うことができる。

（２）転写マージンを設ける場合
例えば、必ずしも高転写率にこだわらず、転写型４の凹部パターン４Ａの深さＫを２倍にしかつ５０％程度の転写率とすることで、転写物１７の所望の凸部パターン１７Ａを得ることにすれば、上記（式１）により、インプリント装置１００に必要な条件は、
Ｍｏ／Ｐ≧１
で足りる。このように、欲しい凸部パターン１７Ａの高さｋに対して、転写型４の凹部パターン４Ａの深さＫを大きくする技術を併用すると、インプリント装置１００をさらに一段と簡略化可能である。

そして、このように数十％程度という比較的小さな転写率を目標として転写を行う場合、その目標転写率に対し、実際に実行される転写率がある上下幅（転写マージン）をもつように設定すると、設定の自由度の幅が広がることになる。

前述の（式１）を再掲すると、上記転写マージンを設けない場合には、
Ｍｏ／Ｐ＝ｋ／（Ｋ−ｋ）
が成り立つ。

ここで、転写マージンを±１０％許容する（目標とする転写高さに対して±１０％の幅を許容する）場合を考えると、まずマイナス１０％に関しては、深さＫの転写型４の凹部パターン４Ａ内において、このときの転写材料２の高さｋ２が９０％、空気層高さＫ−ｋ２が１０％を占めるようにすればよいから、
Ｍｏ／Ｐ＝ｋ２／（Ｋ−ｋ２）＝９０／１０＝９
となる。
マージンを許容しない前述のｋに置き換えるとｋ２＝０．９ｋであるから、
Ｍｏ／Ｐ＝０．９ｋ／（Ｋ−０．９ｋ）
となる。
逆に、プラス１０％に関しては、このときの転写材料２の高さｋ３を、マージンを許容しない前述のｋに置き換えるとｋ３＝１．１ｋであるから、
Ｍｏ／Ｐ＝１．１ｋ／（Ｋ−１．１ｋ）
となる。

以上により、目標とする転写高さｋに対して上下±１０％の転写マージンを許容するインプリント装置１００では、
１．１ｋ／（Ｋ−１．１ｋ） ≧ Ｍｏ／Ｐ ≧ ０．９ｋ／（Ｋ−０．９ｋ）
・・（式３）
となるように設定すればよい。図４はこのように転写マージンを許容する場合の挙動を表す説明図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、上記（式３）が成り立つ範囲の実効圧力Ｍｏ、雰囲気圧力Ｐに設定し、転写型４（凹部パターン４Ａの深さＫ）を用いて転写基板３上の転写材料２を転写すると、図４（ｃ）に示すように、目標とする転写率ｋ／Ｋ＝５０％に対し、転写高さｋのプラスマイナス１０％の範囲である、転写率４５％〜５５％の範囲で転写が行われる。

本変形例におけるインプリント装置１００においては、所定条件において流動性を備える転写材料２を載置する転写基板３と、深さＫ［ｎｍ］の凹部パターン４Ａを備えた転写型４と、この転写型４が実効圧力Ｍｏ［Ｐａ］で転写基板３上の転写材料２に押し付けられるように押し付け力を発生する押し付け手段１０と、転写型４及び転写基板３の存在する転写空間Ｒを圧力Ｐ［Ｐａ］とするように雰囲気の減圧を行う減圧手段１３とを有し、転写型４を押し当てた状態で転写材料２を硬化させた後、転写型４を転写材料２から剥がすことにより、凹部パターン４Ａに対応し深さＫより小さい高さｋ［ｎｍ］の凸部パターン１７Ａを備えた転写物１７を形成するインプリント装置１００であって、押し付け手段１０及び減圧手段１３は、
１．１ｋ／（Ｋ−１．１ｋ） ≧ Ｍｏ／Ｐ ≧ ０．９ｋ／（Ｋ−０．９ｋ）
となるように、押し付け力の発生及び減圧を行うことを特徴とする。

このように、
１．１ｋ／（Ｋ−１．１ｋ） ≧ Ｍｏ／Ｐ ≧ ０．９ｋ／（Ｋ−０．９ｋ）
とすることにより、空気が転写型４の凹部パターン４Ａ内部に入り込み封入された場合であっても、目標転写率に対し実際の転写率と±１０％のマージンを許容しつつほぼ問題なく転写を行うことができる。この結果、減圧手段１３で必要以上に小さい圧力まで減圧させたり、押し付け手段１０で必要以上に大きな押し付け力を発生させる必要がなくなり、インプリント装置１００の小型化及び簡素化を図ることができる。

なおこのとき、この変形例においても、上記（１）の変形例と同様、実効圧力Ｍｏとして、最低押し付け圧力Ｍｍｉｎを用いるようにしてもよい。

この場合のインプリント装置１００は、実効圧力Ｍｏとして、転写型４と転写材料２との接触面の面内最低押し付け圧力Ｍｍｉｎ［Ｐａ］を用い、押し付け手段１０及び減圧手段１３は、
１．１ｋ／（Ｋ−１．１ｋ） ≧ Ｍｍｉｎ／Ｐ ≧ ０．９ｋ／（Ｋ−０．９ｋ）
・・（式４）
となるように、押し付け力の発生及び前記減圧を行うことを特徴とする。

また、この場合のインプリント方法は、雰囲気圧力Ｐ［Ｐａ］の中で、深さＫ［ｎｍ］の凹部パターン４Ａを備えた転写型４を、流動性を備えた転写材料２に対し実効圧力Ｍｏ［Ｐａ］で押し当て、その押し当てた状態で転写材料２を硬化させた後、転写型４を剥がすことにより、凹部パターン４Ａに対応した高さｋ［ｎｍ］の凸部パターン１７Ａを備えた転写物１７を形成するインプリント方法であって、
１．１ｋ／（Ｋ−１．１ｋ） ≧ Ｍｏ／Ｐ ≧ ０．９ｋ／（Ｋ−０．９ｋ）
・・（式４）
となるように、押し当て及び雰囲気圧力の設定を行うことを特徴とする。

実効圧力Ｍｏとして、転写型４と転写材料２との接触面の面内最低押し付け圧力Ｍｍｉｎ［Ｐａ］を用い、
１．１ｋ／（Ｋ−１．１ｋ） ≧ Ｍｍｉｎ／Ｐ ≧ ０．９ｋ／（Ｋ−０．９ｋ）
とすれば、最も条件の悪いところでも転写が行えることから、インプリント装置１００全体で見ても、ほぼ確実に転写を行うことができる。これにより、実際上、例えばインプリント装置１００での押し付け手段１０の押し付け力のばらつきや転写型４・転写材料２等の面内平滑性の不十分等があった場合でも、確実に転写を行うことができる。

（３）転写雰囲気をドライ環境に置換して転写を行う場合
以上述べたインプリント装置１００の真空チャンバー１内の転写空間Ｒの雰囲気を、転写開始前に、真空チャンバー１に接続した図示しない置換手段を用いて、窒素やアルゴン等の適宜の気体を用いて置換を行い、ドライ環境（乾燥環境）で転写を行うようにしてもよい。

本変形例におけるインプリント装置１００においては、転写空間Ｒの雰囲気を乾燥環境とするための気体置換手段を有することを特徴とする。

減圧環境においては通常は空気の圧縮結露は考慮しなくても良いが、上記のように転写空間Ｒの雰囲気を例えば窒素やアルゴン等で置換し乾燥環境とすることで、転写時における圧縮結露が生じる可能性を完全に排除することができる。この結果、インプリント装置１００の設計精度や転写マージン等を向上することができる。

（４）転写材料として熱可塑性樹脂を用いる場合
以上においては、転写材料２として、インプリント時の温度変化の少ない紫外線硬化樹脂等を用いた場合を例にとって説明した（この場合に特に有効である）が、これに限られない。すなわち、常温で流動性を持たない材料（例えば熱式インプリントに用いる熱可塑性樹脂）を用いてもよい。この場合、転写型４と転写材料２とが接触する前に、十分に間の気体まで加熱し等温にしておくことで、前述と同様の関係式（式（１）〜式（４））を成立させることができる。なお、熱可塑性樹脂に転写型４を押し付けた状態で硬化する時に冷却により封入気体の体積が変化するが、その変化は体積縮小方向であるため、少なくとも転写率を悪化させることはなく、前述の（式１）〜（式４）で規定しても問題はない。

図５は、別の実施形態である本変形例のインプリント装置２００の全体概略構造を表す概念的構成図であり、前記一実施形態の図１に相当する図である。図１と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。

図５において、インプリント装置２００は、転写基板３上には、熱可塑性樹脂からなる転写材料２０２が載置され、図１の構成より、紫外線照射に関わる構成である紫外線ランプ７、光ファイバー６、紫外線照射レンズ８、透明支持体窓９は省略されている。

転写型４は図１と同様にモールド保持機構５で支持されており、転写型４の上部にはモールド用ヒータ２１８が設けられ、転写基板３を載置する基板支持体１５にも基板用ヒータ２１９が設けられている。また新たに、真空チャンバー１内に、チャンバー用ヒータ２２０が設けられている。その他の構成は、図１に示したインプリント装置１００と同様であるので説明を省略する。

図６（ａ）〜（ｆ）は、上記構成のインプリント装置２００を用いて実施する本実施形態のインプリント方法の各手順を概念的に表す説明図であり、前述の図２に相当する図である。

まず図６（ａ）に示す転写基板３上に、真空チャンバー１に適宜の態様で設けたノズル１６（図５には図示せず）を介し転写材料２０２（熱可塑性樹脂溶液または反応硬化型樹脂）を塗布し、転写材料２０２の層を形成する（図６（ｂ））。

その後、基板用ヒータ２１９を作動させ、転写材料２０２を昇温させて溶媒を蒸発させるか、反応硬化型樹脂を熱反応させて常温における流動性がなくなる程度まで硬化させる（図６（ｃ））。

その後、真空ポンプ１３を作動させ、真空チャンバー１内の転写空間Ｒの雰囲気圧力をＰ［Ｐａ］となるように減圧する。また併せて、基板用ヒータ２１９に加え、モールド用ヒータ２１８及びチャンバー用ヒータ２２０を作動させ、ガラス転移温度以上となるまで転写材料２０２を昇温させ、流動化させる（図６（ｄ））。

このように減圧かつ流動化させた後、加圧機構１０を作動させて基板支持体１５を上昇させ、これによって転写基板３上の転写材料２０２に対し、転写型４を圧力Ｍで押し付ける。この転写型４を押し当てた状態で上記基盤用ヒータ２１９、モールド用ヒータ２１８、及びチャンバー用ヒータ２２０を停止して冷却し、転写材料２０２を硬化させる（図６（ｅ））。

このようにして硬化させた後、再び加圧機構１０を作動させて基板支持体１５を下降させ、これによって転写型４を転写材料２０２から剥がすことにより、凹部パターン４Ａに対応した高さｋ［ｎｍ］の凸部パターン２１７Ａを備えた転写物２１７を形成する（図６（ｆ））。その後、真空ポンプ１３の作動を停止させ、真空チャンバー１内の転写空間Ｒの雰囲気圧力を大気圧に戻し、上記形成された転写物２１７を載置する転写基板３を図示しない開閉手段を介し真空チャンバー１から取り出し、転写を終了する。

以上の一連の手順においても、加圧機構１０及び真空ポンプ１３は、上記転写型４の凹部パターン４Ａの深さＫ、上記転写材料２０２の凸部パターン２１７Ａの高さｋ、上記転写型４が押し付けられるときの実効圧力Ｍｏ、転写空間Ｒ内の圧力Ｐに関し、上記（式１）〜（式４）のいずれかが満足されるように、押し付け力の発生や減圧を行うようになっており、これによって、各式に対応する上記実施形態や各変形例と同様の効果を得ることができる。

図７は、上記構成のインプリント装置２００を用いて実施するインプリント方法の各手順を概念的に示すフローチャートである。なお、このフローチャートの内容は、インプリント装置２００における制御手段が行う作業を示しており、主として、例えば制御プログラムという視点からのフローを表している。このフローチャートでは、例えば熱式（加熱方式）を採用している。

まずステップＳ１では、転写型４がセットされる。次にステップＳ２では、この制御プログラムが転写基板３をセットするよう指示する。ここで転写基板３上には、予め別に用意した装置を用いて転写材料２０２（熱可塑性樹脂）の層が形成されている。転写材料２０２が予め形成されていない場合には、さらにこのステップＳ２で、制御プログラムが、転写基板３上に、真空チャンバー１に適宜の態様で設けたノズル１６（図５には図示せず）を介し液状の転写材料２０２（熱可塑性樹脂溶液または反応硬化型樹脂）を塗布して転写材料２０２の層を形成し、続いて制御プログラムが、基板用ヒータ２１９を作動させ、転写材料２０２を昇温させて溶媒を蒸発させるか、反応硬化型樹脂を熱反応させて常温における流動性がなくなる程度まで硬化させる。

次にステップＳ３では、パラメータの設定が行われる。具体的には、凹部パターン４Ａの深さＫと転写材料２０２に形成する凸部パターン７Ａの高さｋが入力される。このような設定により、加圧機構１０及び真空ポンプ１３が、上記転写型４の凹部パターン４Ａの深さＫ、上記転写材料２０２の凸部パターン７Ａの高さｋ、上記転写型４が押し付けられるときの圧力Ｍｏ、転写空間Ｒ内の圧力Ｐに関し、上記（式１）〜（式４）のいずれかが満足されるように、押し付け力の発生や減圧を行うようになる。

次にステップＳ４では、制御プログラムが、このようなパラメータの設定により、加圧機構１０による圧力及び、真空ポンプ１３による雰囲気圧力を決定する。

その後、ステップＳ５では、制御プログラムが、真空ポンプ１３を作動させ、真空チャンバー１内の転写空間Ｒの雰囲気圧力をＰ［Ｐａ］となるように減圧させる。またステップＳ５ａでは、制御プログラムが、基板用ヒータ２１９に加え、モールド用ヒータ２１８及びチャンバー用ヒータ２２０を作動させ、転写材料２０２がガラス転移温度以上となるまで転写材料２０２、転写基板
３、転写型４、および転写雰囲気を昇温させ、転写材料２０２を流動化させる。

この後、ステップＳ６では、制御プログラムが、加圧機構１０を作動させて基板支持体１５を上昇させ、これによって転写基板３上の転写材料２０２に対し、転写型４を圧力Ｍで押し付ける。次にステップＳ７では、制御プログラムが、この転写型４を押し当てた状態で上記基盤用ヒータ２１９、モールド用ヒータ２１８、及びチャンバー用ヒータ２２０を停止して冷却し、転写材料２０２を硬化させる。

このようにして硬化させた後、ステップＳ８では、制御プログラムが、再び加圧機構１０を作動させて基板支持体１５を下降させ、これによって転写型４が転写材料２０２から剥がさせることにより、凹部パターン４Ａに対応した高さｋ［ｎｍ］の凸部パターン２１７Ａを備えた転写物２１７を形成する。その後、ステップＳ９では、制御プログラムが、真空ポンプ１３の作動を停止させ、真空チャンバー１内の転写空間Ｒの雰囲気圧力を大気圧に戻し、上記形成された転写物２１７を載置する転写基板３を図示しない開閉手段を介し真空チャンバー１から取り出し、転写を終了する。

以上の一連の手順において、本変形例の実施形態では、上記制御プログラムは、上記転写型４の凹部パターン４Ａの深さＫ［ｎｍ］及び上記転写物２１７の上記凸部パターン２１７Ａの高さｋ［ｎｍ］に基づいて、上記押し付け手段１０（加圧機構）及び上記圧力調整手段１３（真空ポンプ）を制御している。

上記各実施形態におけるインプリント装置１００は、所定条件において流動性を備える転写材料２を載置する転写基板３と、深さＫ［ｎｍ］の凹部パターン４Ａを備えた転写型４と、この転写型４が実効圧力Ｍｏ［Ｐａ］で転写基板３上の転写材料２に押し付けられるように押し付け力を発生する加圧機構１０と、転写型４及び転写基板３の存在する転写空間Ｒを圧力Ｐ［Ｐａ］とするように雰囲気の減圧を行う真空ポンプ１３とを有し、転写型４を押し当てた状態で転写材料２を硬化させた後、転写型４を当該転写材料２から剥がすことにより、凹部パターン４Ａに対応した高さｋ［ｎｍ］の凸部パターン１７Ａを備えた転写物１７を形成するインプリント装置１００であって、加圧機構１０及び真空ポンプ１３は、Ｍｏ／Ｐ≧ｋ／（Ｋ−ｋ）となるように、押し付け力の発生及び減圧を行う。

Ｍｏ／Ｐ≧ｋ／（Ｋ−ｋ）の関係とすることで（言い換えれば雰囲気圧力Ｐを等号の成立する値以下とするか、実効圧力Ｍｏを等号の成立する値以上とすれば）、空気が転写型４の凹部パターン４Ａ内部に入り込み封入されても、問題なく転写することができる。そして空気が入り込んでも確実に転写できる必要条件である上記の関係を満たす限りにおいて、真空ポンプ１３で必要以上に小さい圧力まで減圧させたり、加圧機構１０で必要以上に大きな押し付け力を発生させる必要がなくなる。この結果、インプリント装置１００の小型化及び簡素化を図ることができる。これは別の実施形態のインプリント装置２００においても同様である。

上記各実施形態におけるインプリント方法は、雰囲気圧力Ｐ［Ｐａ］の中で、深さＫ［ｎｍ］の凹部パターン４Ａを備えた転写型４を、流動性を備えた転写材料２に対し実効圧力Ｍｏ［Ｐａ］で押し当て、その押し当てた状態で転写材料２を硬化させた後、転写型４を剥がすことにより、凹部パターン４Ａに対応した高さｋ［ｎｍ］の凸部パターン１７Ａを備えた転写物１７を形成するインプリント方法であって、Ｍｏ／Ｐ≧ｋ／（Ｋ−ｋ）となるように、押し当て及び雰囲気圧力の設定を行う。

Ｍｏ／Ｐ≧ｋ／（Ｋ−ｋ）の関係とすることで（言い換えれば雰囲気圧力Ｐを等号の成立する値以下とするか、実効圧力Ｍｏを等号の成立する値以上とすれば）、空気が転写型４の凹部パターン４Ａ内部に入り込み封入されても、問題なく転写することができる。そして空気が入り込んでも確実に転写できる必要条件である上記の関係を満たす限りにおいて、転写空間Ｒ内を必要以上に小さい圧力まで減圧させたり、転写型４の押し付けのために必要以上に大きな押し付け力を発生させる必要がなくなる。この結果、インプリント装置１００の小型化及び簡素化を図ることができる。これは別の実施形態のインプリント装置２００においても同様である。

上記各実施形態は次のようなインプリント装置及びインプリント方法にも応用することができる。
本応用例では、インプリント用転写型の製造方法の具体例について説明する。なお、本応用例では、電子ビームによりインプリント用転写型を製造し、このインプリント用転写型により磁気記録媒体の一例としてパターン磁気記録媒体を製造するための実施例である。

図８（ａ）〜図８（ｆ）は本応用例によるインプリント用転写型を製造する工程の一例を示す断面図、図９は図８（ａ）〜図８（ｆ）によりインプリント用転写型の製造方法の詳細を示す工程図である。
まず、図８（ａ）及び図９に示すように、Ｓｉウエハやガラス等の材料からなる基板７１を研磨、洗浄した後、この基板７１上にスピンコート等により電子ビーム用の電子線レジスト膜７２を形成する。次に、電子線レジスト膜７２をプリベークし、図８（ｂ）に示すように、電子線レジスト膜７２を電子ビームにより露光して潜像７２ａを形成する（図９における「信号記録」）。次いで、電子線レジスト膜７２を現像して、図８（ｃ）に示すような溝部７２ｂを形成した後、電子線レジスト膜７２のポストベークを行う。

次に、図８（ｄ）に示すように、スパッタリング法、蒸着法あるいは無電解メッキにより、電子線レジスト膜７２および基板７１の表面にニッケル合金薄膜７３を形成する。このとき、電子線レジスト膜７２の表面に直接ニッケル合金膜７３を形成するのではなく、電子線レジスト膜７２をマスクとして基板７１にエッチングを行って溝部７２ｂを基板７１に写し取った後、電子線レジスト膜７２を除去し、溝部７２ｂに対応した溝部が形成された基板７１の表面にニッケル合金膜７３を形成しても構わない。

その後、図８（ｅ）に示すように、ニッケル合金薄膜７３を電極として用いてニッケル合金薄膜７３表面にニッケル電鋳を施すことにより、ニッケル層７４を形成する。そして、図８（ｆ）に示すように、ニッケル層７４を基板７１から剥離した後、図８（ｆ）においてニッケル層７４の上面を研磨する等して、マスタースタンパ７４Ａが得られる。なお、ニッケル層７４に代えて、ニッケル合金層を電鋳により形成し、剥離したニッケル合金層をスタンパとして使用してもよい。

図９に示すように、マスタースタンパ７４Ａに対して、再度、電鋳によりニッケルを付着させることにより形状が反転したサブマスタスタンパが得られる。サブマスタスタンプに対して、さらに電鋳によりニッケルを付着させることによりマスタースタンパと同一形状のベビースタンパが得られる。さらにベビースタンパの形状を転写して新たなスタンパを作製してもよい。

ところで、本願に係るインプリント転写型及びインプリント転写物は、密度が５００Ｇｂｐｓｉ（Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ^２）以上、特に１〜１０Ｔｂｐｓｉ程度の非常に高い面記録密度に相当する超微細パターンにおいて効果的である。具体的には、約２５ｎｍのピット間隔のパターンの転写型を用いることで、その転写物から記録密度がおよそ１Ｔｂｐｓｉの高密度パターン記録媒体を作製することが可能となる。

これを実現するためには、上記応用例の転写型の製造方法における、凹凸部が形成されたマスク１２の製造方法には、高精細パターンが形成可能な電子線描画装置を用いることが望ましい。

次に、この電子線描画装置によりパターン記録媒体のドット形状を作製するためのパターン描画方法について具体的に説明する。
上記電子線描画装置は、レジストが塗布された基板に、その基板を水平方向に移動させる機構と基板を回転させる回転ステージとを有し、レジストに電子線の露光ビームを照射して描画するＸ−θ型の電子線描画装置である。

この電子線描画装置を用いて、ステージを回転すると同時に半径方向に移動させながら、一定の間隔で描画を行ってドットパターンを形成する。その際に、回転中に電子線を偏向せずに、スパイラル状にドット列を設けることも可能であるが、特開２００２−３６７２４１号公報に開示されているように、１回転毎にレジストに同心円を描くように電子線の偏向量を鋸歯状に次第に変化させて露光することによって、同心円状のドット列を描画することも可能となる。

もちろん、データ用ドットパターン以外にも、アドレスの抽出やトラック位置制御用にサーボパターンを設けた領域を作製しても構わない。
通常、ハードディスク又はパターン化されたハードディスクとしてのパターンドメディアと呼ばれるパターン磁気記録媒体８０は、図１０に示すように、サーボパターン部８１とパターン化されたデータトラック部８２に分けることができる。なお、図１０では、データトラック部８２のドットパターンが外周部と内周部のみにしか示していないが、デフォルメかつ省略されたものであって、実際にはディスクの有効半径全体に渡って存在する。また、サーボパターン部８１も図１０に示した以外にも存在する。

なお、スイングアームヘッド８３は、磁気記録媒体８０の径方向に揺動可能に構成され、磁気記録媒体８０の磁気記録領域に記録されたデータを読み出したり、あるいは書き込むものである。
データトラック部８２は、同心円状に並んだドット列やライン状の記録媒体パターンが形成されている。サーボパターン部８１には、アドレス情報やトラック検出情報を示す方形のパターン、クロックタイミングを抽出するトラックを横切る径方向に延びたライン状のパターン等が形成されている。ここでは、サーボパターン部８１は、現行のハードディスク記録媒体と同様な形態としているが、パターンドメディア用に最適化された新たなフォーマットのサーボパターンを採用して、現行のハードディスク媒体とは異なるパターン形状、形態を採っても構わない。

このパターン磁気記録媒体８０は、前述のパターン描画方法によって描画・露光された潜像を形成し、現像することによって形成されたレジストマスクを用いて直接記録材料をエッチングすることによって作製することもできるが、量産効率が極めて低くなってしまう。そのため、量産工程としてインプリント方式を用いた製造方法を用いることが望ましい。これは、レジストマスクから一旦インプリント用転写型を作製し、インプリント転写型を用いて転写を行うことによって量産的に転写された樹脂パターンをマスクとして、記録材料等をエッチングすることによってパターン磁気記録媒体を製造する方法である。

次に、本願の各実施形態のインプリント装置を用いてパターン磁気記録媒体を作製する実施例について説明する。
図１１はパターン磁気記録媒体を作製する実施例を示す工程図、図１２（ａ）〜図１２（ｅ）及び図１３（ｆ）〜図１３（ｍ）はパターン磁気記録媒体を作製する工程の詳細を示す断面図である。なお、以下に説明するパターン磁気記録媒体を作製する工程は、あくまでも一例である。

図１１に示すように、パターン磁気記録媒体を作製する工程は、大別して転写物形成工程、インプリント工程、エッチング工程、非磁性材料充填工程、保護膜（潤滑膜）形成工程からなり、これらの工程が順次行われる。
さらに詳細に説明すると、まず転写物形成工程では、図１２（ａ）に示すように特殊加工化学強化ガラス、Ｓｉウエハ、アルミニウム板、他の材料からなる磁気記録媒体用のベースとなる基板１１６を準備する。
次いで、図１２（ｂ）に示すように、基板１１６上にスパッタリング等で記録膜層１０１を成膜する。なお、垂直磁気記録媒体の場合には、軟磁性下地層、中間層、強磁性記録層等のように図１２（ｂ）中、破線で示すような積層構造体になる。

次に、記録膜層１０１上にスパッタリング等でＴａやＴｉ等のメタルマスク層１０２を形成し、転写基板３を作製する。このメタルマスク層１０２上に例えばポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）といった熱可塑性樹脂のレジストを転写材料２０２としてスピンコート法等で成膜する。

さらに、インプリント工程では、図１２（ｃ）に示すように転写型４を、凹凸面が転写材料２０２に向き合うように図５に示すインプリント装置２００にセットする。すなわち、転写型４は図１２（ｃ）では図示していないモールド保持機構５により支持されてモールド保持部材２１８にセットされる一方、転写材料２０２を載置する転写基板３が基板支持体１５上に保持される。

インプリント装置２００においては、図１２（ｄ）に示すように必要に応じて真空ポンプ１３を駆動することにより、作業用チャンバー１内を減圧した後、必要に応じて転写材料２０２が流動性を持つまで加熱した後、押圧する。例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）のガラス転移点が１００℃前後であるので、ガラス転移温度以上の１２０〜２００℃（例えば１６０℃程度）まで加熱して流動性を持たせた後で１〜１００００ｋＰａ（例えば１０００ｋＰａ程度）の押圧力で押圧する 。その際、転写材料２０２から塗布時の溶媒の残りや樹脂に含まれていた水分等の脱ガスが発生するため、作業用チャンバー１内を、達成真空度が数百Ｐａ以下（例えば１０Ｐａ程度）の真空状態にすることが望ましい。

そして、図１２（ｅ）に示すように雰囲気を元に戻し、転写型４を剥がすことにより、転写型４の凹凸パターンが転写材料２０２に転写された転写物２１７が作製され、インプリント工程が終了する。

ここで、転写型４の凹凸パターンの厚さは、転写型４を押し当てた時に発生した気泡を収容するだけの厚さに設定されている。すなわち、転写型４表面に形成されている凹凸パターンの厚さを、最終的に転写物２１７表面に残したい転写材料２０２の凹凸部の厚さより厚くしている。

さらに、エッチング工程では、図１２（ｆ）に示すようにエッチングマスクとして不要な転写材料２０２をＯ_２ガス等を用いたソフトアッシング等で取り除く。続いて、図１３（ｇ）に示すように転写材料２０２をエッチングマスクとしてＣＨＦ_３ガス等を用いてメタルマスク層１０２をエッチング加工する。

次いで、図１３（ｈ）に示すように、残存する転写材料２０２を、ウエットプロセスかＯ_２ガスを用いたドライアッシングによって除去する。そして、図１３（ｉ）に示すように、メタルマスク層１０２をエッチングマスクとしてＡｒガス等を用いてドライエッチングで記録膜層１０１をエッチング加工する。また、図１３（ｊ）に示すように、残存するメタルマスク層１０２をウエットプロセスかドライエッチングかのいずれかによって除去する。

さらに、非磁性材料充填工程では、図１３（ｋ）に示すようにスパッタリングや塗布工程等でパターンの溝部分に記録されない材料（磁気記録媒体の場合はＳｉＯ_２等の非磁性材料１０４）を充填する。

次に、図１３（ｌ）に示すようにエッチバックやケミカルポリッシュ等で非磁性材料１０４表面を研磨し平坦化する。これによって記録材料が非記録性材料１０４によって分離された構造を作製することができる。

さらに、保護膜（潤滑膜）形成工程では、図１３（ｍ）に示すように、例えば記録膜層１０１の保護膜１０５や潤滑膜１０６を塗布方式やディッピング方式によって表面に形成することで、パターン記録媒体が完成する。これをハードディスクドライブに組み込んで、パターンドメディアとなる。以上の工程を経てパターン磁気記録媒体を作製することができる。なお、本実施例のインプリント工程では、例として前記各実施形態のうち熱式のインプリント装置２００を用いた工程について説明しているが、ＵＶ式のインプリント装置１００等の実施形態を用いてインプリント工程を行っても同様にパターン磁気記録媒体を作製することができる。

本発明の一実施形態のインプリント装置の全体概略構造を表す概念的構成図である。 図１のインプリント装置を用いて実施するインプリント方法の各手順を概念的に表す説明図である。 図１のインプリント装置を用いて実施するインプリント方法の各制御手順を概念的に示すフローチャートである。 転写マージンを許容する場合の挙動を表す説明図である。 転写材料として熱可塑性樹脂を用いる変形例のインプリント装置の全体概略構造を表す概念的構成図である。 図５のインプリント装置を用いて実施するインプリント方法の各手順を概念的に表す説明図である。 図５のインプリント装置を用いて実施するインプリント方法の各制御手順を概念的に示すフローチャートである。 インプリント用転写型の製造する工程を示す断面図である。 インプリント用転写型の製造方法の詳細を示す工程図である。 転写型を用いて作製されるパターン磁気記録媒体を示す平面図である。 パターン磁気記録媒体を作製する実施例を示す工程図である。 パターン磁気記録媒体を作製する工程の詳細を示す断面図である。 パターン磁気記録媒体を作製する工程の詳細を示す断面図である。

符号の説明

２ 転写材料
３ 転写基板
４ 転写型
４Ａ 凹部パターン
１０ 加圧機構（押し付け手段）
１３ 真空ポンプ（減圧手段）
１７ 転写物
１７Ａ 凸部パターン
１００ インプリント装置
２００ インプリント装置
２０２ 転写材料
Ｒ 転写空間

Claims (11)

1. 転写材料を載置する転写基板と、
   凹部パターンを備えた転写型と、
   前記転写型が実効圧力Ｍｏ［Ｐａ］で前記転写基板上の前記転写材料に押し付けられるように押し付け力を発生する押し付け手段と、
   前記転写型及び前記転写基板の存在する転写空間を圧力Ｐ［Ｐａ］とするように雰囲気の圧力調整を行う圧力調整手段と、
   制御手段と、を備え、
   前記凹部パターンに対応した凸部パターンを備えた転写物を形成するインプリント装置であって、
   前記制御手段は、
   前記転写型の前記凹部パターンの深さＫ［ｎｍ］及び前記転写物の前記凸部パターンの高さｋ［ｎｍ］に基づいて、前記押し付け手段及び前記圧力調整手段を制御することを特徴とするインプリント装置。
2. 請求項１記載のインプリント装置において、
   前記圧力調整手段は、減圧手段であることを特徴とするインプリント装置。
3. 請求項１又は請求項２記載のインプリント装置において、
   前記制御手段は、
   Ｍｏ／Ｐ ≧ ｋ／（Ｋ−ｋ）
   を満たすように、前記押し付け手段及び前記圧力調整手段を制御することを特徴とするインプリント装置。
4. 請求項１又は請求項２記載のインプリント装置において、
   前記実効圧力Ｍｏとして、前記転写型と前記転写材料との接触面の面内最低押し付け圧力Ｍｍｉｎ［Ｐａ］を用い、
   前記制御手段は、
   Ｍｍｉｎ／Ｐ ≧ ｋ／（Ｋ−ｋ）
   を満たすように、前記押し付け手段及び前記圧力調整手段を制御することを特徴とするインプリント装置。
5. 請求項１又は請求項２記載のインプリント装置において、
   前記制御手段は、
   ９９ ≧ Ｍｏ／Ｐ ≧ ９
   を満たすように、前記押し付け手段及び前記圧力調整手段を制御することを特徴とするインプリント装置。
6. 請求項１又は請求項２記載のインプリント装置において、
   前記凹部パターンの深さＫ［ｎｍ］、前記凸部パターンの高さｋ［ｎｍ］を入力する入力手段を備えることを特徴とするインプリント装置。
7. 請求項１又は請求項２記載のインプリント装置において、
   前記転写空間を乾燥環境とするための気体置換手段を有することを特徴とするインプリント装置。
8. 請求項１又は請求項２記載のインプリント装置において、
   前記制御手段は、前記凸部パターンの高さｋ［ｎｍ］が前記深さＫより小さい場合に、
   １．１ｋ／（Ｋ−１．１ｋ） ≧ Ｍｏ／Ｐ ≧ ０．９ｋ／（Ｋ−０．９ｋ）
   を満たすように、前記押し付け手段及び前記圧力調整手段を制御することを特徴とするインプリント装置。
9. 請求項８記載のインプリント装置において、
   前記実効圧力Ｍｏとして、前記転写型と前記転写材料との接触面の面内最低押し付け圧力Ｍｍｉｎ［Ｐａ］を用い、
   前記制御手段は、
   １．１ｋ／（Ｋ−１．１ｋ） ≧ Ｍｍｉｎ／Ｐ ≧ ０．９ｋ／（Ｋ−０．９ｋ）
   を満たすように、前記押し付け手段及び前記圧力調整手段を制御することを特徴とするインプリント装置。
10. 雰囲気圧力Ｐ［Ｐａ］の中で、深さＫ［ｎｍ］の凹部パターンを備えた転写型を、流動性を備えた転写材料に対し実効圧力Ｍｏ［Ｐａ］で押し当て、
    その押し当てた状態で前記転写材料を硬化させた後、前記転写型を剥がすことにより、
    前記凹部パターンに対応した高さｋ［ｎｍ］の凸部パターンを備えた転写物を形成するインプリント方法であって、
    Ｍｏ／Ｐ ≧ ｋ／（Ｋ−ｋ）
    となるように、前記押し当て及び前記雰囲気圧力の設定を行うことを特徴とするインプリント方法。
11. 雰囲気圧力Ｐ［Ｐａ］の中で、深さＫ［ｎｍ］の凹部パターンを備えた転写型を、流動性を備えた転写材料に対し実効圧力Ｍｏ［Ｐａ］で押し当て、
    その押し当てた状態で前記転写材料を硬化させた後、前記転写型を剥がすことにより、
    前記凹部パターンに対応した高さｋ［ｎｍ］の凸部パターンを備えた転写物を形成するインプリント方法であって、
    １．１ｋ／（Ｋ−１．１ｋ） ≧ Ｍｏ／Ｐ ≧ ０．９ｋ／（Ｋ−０．９ｋ）
    となるように、前記押し当て及び前記雰囲気圧力の設定を行うことを特徴とするインプリント方法。

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