JPWO2008126312A1

JPWO2008126312A1 - 熱式インプリント装置および熱式インプリント方法

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Publication number: JPWO2008126312A1
Application number: JP2009508854A
Authority: JP
Inventors: 今井　哲也; 哲也今井; 橋本　和信; 和信橋本
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2010-07-22
Also published as: US20100072665A1; WO2008126312A1

Abstract

転写層に形成すべき凹凸パターンが表面に形成されたモールドと、モールドを転写層に密着させて加圧する加圧機構と、モールドおよび転写基板を挟む位置に配置され、モールドおよび転写基板を加熱する一対の加熱機構と、を含み、加熱機構のうちの少なくとも一方は、中央加熱領域と中央加熱領域を囲む少なくとも１つの外周加熱領域とからなる複数の加熱領域を有し、加熱領域毎に異なる加熱能力を有する。

Description

本発明は、熱式インプリント装置および熱式インプリント方法に関する。

パターン形成技術として一般的に用いられているリソグラフィー技術としては、光リソグラフィーが、少量多品種としては、電子ビームによる直接描画等がある。しかし、これらのリソグラフィー技術には、それぞれ以下のような問題がある。まず、光リソグラフィーは、光波長による解像度の限界があり、１００ｎｍ以下の転写は困難である。次に、電子ビームによる直接描画では、単位時間当たりのスループットが不足し、量産に適さない。これら微細構造デバイス作製技術のコアテクノロジーであるリソグラフィー技術の微細パターンの限界や処理能力を克服するために、新たな手段によるリソグラフィーの研究が盛んである。なかでも、ナノメートルオーダーのデザインルールが作製可能で、かつ大量生産向きの技術としてナノインプリントリソグラフィー技術の研究が注目されている。この技術は、ナノメートルスケールの凹凸パターンを有するモールド（型）を基板上の転写層に押し付け、モールドの微細な凹凸パターンを転写層に転写することで微細な凹凸パターンが形成された基板を得るといったものである。

このナノインプリントリソグラフィーの方式として、熱式インプリントが知られている。この熱式インプリントにおける一般的な工程フローを図１に示す。まず、微細な凹凸パターンが形成されたモールド３と、基板１表面に転写材料を塗布して形成した転写層２を有する転写基板を用意する。熱式インプリントにおいては転写層に用いる転写材料として、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）等の熱可塑性樹脂が使用される。そして、モールド３および転写層２が形成された基板１を転写層に用いた転写材料の軟化温度以上、例えば、約２００℃程度まで各々加熱する（図１（ａ））。次に、モールド３を転写層２に接触させて加圧することにより、転写層２をモールド３に形成された凹凸パターン形状に変形させる。そして、加圧した状態を保ったまま、モールド３と基板１を冷却して転写層２を硬化させる（図１（ｂ））。転写層２が十分硬化した後、モールド３を転写基板から剥離する。このとき、モールド３の凸部に相当する部分が、基板１上に薄い残膜として残る（図１（ｃ））。次に、酸素リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）等でこの残膜を除去し、基板１の表面を露出させる（図１（ｄ））。以上の工程を経ることによりインプリント工程を用いた基板への微細な凹凸パターン形成が完了する。その後、微細な凹凸パターンが形成された転写層２をマスクとしてエッチングを行ったり、アルミ等の金属を真空蒸着した後、転写層２を除去するリフトオフ法等により、微細構造体の作製や配線等に利用したりする。

かかる熱式インプリントプロセスにおいては、一般的には転写面全体に均一に圧力を加え、転写層全体が均一に加熱されることが望ましいとされている。しかしながら現実には、転写層の膜厚は薄く、ほとんどモールドと基板が接触したような状態となり、モールド加圧時における押圧分布は図２に示す如く、モールドの中心近傍では圧力が低く、モールドのエッジ近傍では圧力が高くなる。このように、モールドの押圧が同一面内において不均一となる現象は、弾性接触論におけるエッジ効果若しくは中抜け現象として知られている。この現象によって、圧力の低い部分でパターンが転写されず、あるいは圧力の高い部分でパターン変形が生じ、転写層全面にモールドの微細な凹凸パターンを均一に転写することができないといった問題が生じ得る。以下に示す各文献においては、モールドの形状や構成を工夫することによって、モールドの圧力分布の均一化を図ることが記載されている。

特許文献１には、転写装置において、原盤（モールド）と基板（転写基板）とを弾性体を介して保持することにより、均一な圧力がディスクに印加され、均一な転写を行うことができる旨が記載されている。特許文献２には、原盤と基板の周囲に弾性体を設け、原盤と基板に圧力を印加した際にこの弾性体が変形し、原盤と基板を剥離する方向へ応力が生じ、原盤や基板の端部への応力集中が緩和され、均一な転写を行うことができる旨が記載されている。特許文献３には、硬質材料からなるパターン形成された層および圧縮可能な材料からなる背面層を有するスタンパを用いることによって、インプリントを行う際の押圧を均一にすることができる旨が記載されている。特許文献４には、プレスする方向に対する鋳型(モールド)パターンの高さを、プレス面の中央から周縁にかけて減少させることにより、プレス面におけるプレス圧力の不均一性を解消させる方法が記載されている。
特開２００２−１０００３８号公報特開２００２−１０００７９号公報特開２００５−１８３９８５号公報特開２００２−２８９５６０号公報

しかしながら、上記特許文献１〜３に示される如きプレス機構に弾性体を設けるようにしたものは、プレスした圧力によって弾性体が塑性変形してしまう恐れがある。そのため、加圧力に合わせた複数の弾性体が必要となり、結果として、部品点数の増加を招き、作業性やメンテナンス性の悪化を招くこととなる。一方、特許文献４に示される如きモールドのパターンの高さをプレス面における位置に応じて異ならせるようにしたものは、加圧力および形成するパターンを変更するたびに、これらの変更された条件に適合した形状のモールドを用意する必要がある。また、インプリント条件に応じてモールド形状が決まるため、わずかな条件の変動で均一な転写が得られなくなる恐れがある。

ここで、熱式インプリントプロセスにおいて均一な転写パターンを得るためには、モールド加圧時の押圧のみならず加熱条件も重要なパラメータであり、これらの組合せが重要となる。一般的に熱可塑性樹脂を用いた熱式インプリントプロセスにおいて良好な転写パターンを得ようとする場合、モールド加圧時の押圧に応じて転写基板およびモールドの加熱温度を設定すればよく、押圧が小さい場合は転写温度を高くし、転写温度が低い時には押圧を大きくすればよい。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、熱式インプリントプロセスにおけるモールド加圧時の不均一な圧力分布を是正して、均一な転写パターンを形成することができる熱式インプリント装置および熱式インプリント方法を提供することを目的とする。

本発明に係る熱式インプリント装置は、表面に凹凸パターンが形成されたモールドと基板上に熱可塑性の転写層を有する転写基板とを所定の温度に加熱した後に、前記モールドの凹凸パターン形状を前記転写層に転写する熱式インプリント装置であって、前記モールドを前記転写層に密着させて加圧する加圧機構と、前記モールドおよび前記転写基板を挟む位置に配置され、前記モールドおよび前記転写基板を加熱する一対の加熱機構と、を含み、前記加熱機構のうちの少なくとも一方は、中央加熱領域と前記中央加熱領域を囲む少なくとも１つの外周加熱領域とからなる複数の加熱領域を有し、前記加熱領域毎に異なる加熱能力を有すること特徴としている。

また、本発明に係る熱式インプリント方法は、基板上に熱可塑性の転写層を有する転写基板と表面に凹凸パターンが形成されたモールドを加熱した後に、前記モールドを、前記転写層に押し付けて前記モールドの凹凸パターン形状を前記転写層に転写する熱式インプリント方法であって、前記転写層とモールドの凹凸パターン形成面とが対向するように前記転写基板と前記モールドを設置する設置ステップと、前記モールドと前記転写基板とを加熱して前記転写層を軟化せしめる加熱ステップと、前記転写層と前記モールドの凹凸パターン形成面を密着させて加圧する加圧ステップと、前記転写基板と前記モールドとを冷却して前記転写層を硬化せしめる硬化ステップと、前記転写基板と前記モールドとを剥離する剥離ステップと、を含み、前記加熱ステップは、前記転写基板の周方向において不均一な温度分布で前記転写層を加熱するステップであることを特徴としている。

熱式インプリントにおける一般的な工程フローを示す図である。モールド加圧時における押圧分布を示す図である。本発明の第１実施形態に係る熱式インプント装置の構成を示す断面図である。本発明の熱式インプント装置に装備される加熱機構の上面図である。本発明の実施例に係るインプリント方法を適用したディスクリートトラックメディアの製造方法を示す工程図である。本発明の第１実施形態に係る熱式インプント装置の第１変形例の構成を示す断面図である。本発明の第１実施形態に係る熱式インプント装置の第２変形例の構成を示す断面図である。本発明の第１実施形態に係る熱式インプント装置の第３変形例の構成を示す断面図である。本発明の第１実施形態に係る熱式インプント装置の第４変形例の構成を示す断面図である。本発明の第１実施形態に係る熱式インプント装置の第４変形例に係る加熱機構の上面図である。本発明の第１実施形態に係る熱式インプント装置の第５変形例の構成を示す断面図である。本発明の第２実施形態に係る熱式インプント装置の構成を示す断面図である。本発明の第２実施形態に係る熱式インプント装置の第１変形例の構成を示す断面図である。本発明の第２実施形態に係る熱式インプント装置の第２変形例の構成を示す断面図である。本発明の第２実施形態に係る熱式インプント装置の第３変形例の構成を示す断面図である。本発明の第２実施形態に係る熱式インプント装置の第４変形例の構成を示す断面図である。本発明の第２実施形態に係る熱式インプント装置の第５変形例の構成を示す断面図である。本発明の第２実施形態に係る熱式インプント装置の第６変形例の構成を示す断面図である。本発明の第３実施形態に係る熱式インプント装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１１モールド保持部
１２モールド
１３転写基板保持部
２０転写基板
２２転写層
３０加熱機構
３１加熱部材
３２ａ発熱体
３２ｂ発熱体
３３断熱部材
１００温度コントローラ

以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。尚、以下に示す図において、実質的に同一又は等価な構成要素、部分には同一の参照符を付している。

（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る熱式インプリント装置は、モールドおよび転写基板を加熱する加熱機構を有し、この加熱機構は、モールドおよび転写基板の内・中周部に対応する領域と、外周部に対応する領域とに分割された熱源を有する。そして、加熱機構内部における熱源の配置をモールド加圧時の押圧分布に応じて上記領域毎に異ならしめることにより、モールド加圧時の不均一な押圧分布を是正するような温度分布を形成する。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る熱式インプリント装置の構成を示す断面図である。モールド保持部１１は、平坦なモールド保持面を有し、モールド保持面にモールド１２を、例えば、真空吸着、静電チャック、機械的クランプ方法等によって取付け、モールド１２を保持する。モールド１２の表面には、転写層２２に転写する微細な凹凸パターンが形成され、例えば、シリコン、ガラス、ニッケル合金等で作製されている。転写基板保持部１３は、モールド保持部１１に対向する平坦な転写基板保持面を有し、転写基板保持面に転写基板２０を、例えば、真空吸着、静電チャック、機械的クランプ方法等によって取付け、転写基板２０を保持する。転写基板２０は、本発明に係る熱式インプリント装置の処理対象であり、基板２１は、例えば、シリコン基板、ガラス基板、アルミ基板等の平板であり、シリコンウエハ、石英基板、アルミ基板、又はこれらの基板に半導体層、磁性層、又は強誘電体層等を積層した基板などを用いることができる。この基板２１上に、転写材料である熱可塑性樹脂等をスピンコート法等で塗布した転写層２２が形成されている。基板２１上の転写層２２としては、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）や、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂材料の他、加熱した時に流動性を持ちモールド１２のパターン形状を転写可能な材質であればよく、例えば、金属ガラスなどを用いることができる。また、基板２１の材質が加熱した時に流動性を持ちモールド１２のパターン形状を転写可能な材質、例えば、樹脂フィルム、バルク樹脂、低融点ガラス等であれば、基板２１の上層部分を転写層２２として扱うことができ、基板２１上に転写材料を塗布しないで、パターン形状を直接転写することができる。

加熱機構３０は、モールド保持部１１および転写基板保持部１３の保持面とは反対側の面に当接され、モールド保持部１１および転写基板保持部１３を介してモールド１２および転写基板２０を加熱する。基板２１上に形成された転写層２２は、この加熱機構３０から供給される熱によって軟化され、パターン転写が可能となる。

加熱機構３０は、電熱ヒータ、ランプヒータ、液体若しくは気体を熱源とする温調装置等によって構成される発熱体３２ａおよび３２ｂと、比較的熱伝導率の高い材料、例えば金属等によって構成され、発熱体３２ａおよび３２ｂをその内部に有する加熱部材３１と、発熱体３２ａと３２ｂとの間に設けられた断熱部材３３と、発熱体３２ａおよび３２ｂの発熱温度を制御する温度コントローラ１００と、によって構成される。

加熱機構３０の外形は、転写基板２０およびモールド１２の外形に応じてあらゆる形状をとることができる。ここで、図４（ａ）および（ｂ）に加熱機構３０の上面図の一例を示す。加熱機構３０の外形は、例えば、図４（ａ）に示す如く、転写基板２０およびモールド１２の外形と同様に円盤状に形成される。すなわち、加熱機構３０の形状を転写基板２０およびモールド１２と同様の形状とすることにより、上記したエッジ効果に対応した温度分布を形成することが可能となる。尚、この場合、モールド保持部１１および転写基板保持部１３も円盤状であることが望ましい。図３および図４（ａ）に示す如く、加熱機構３０に設けられる発熱体３２ａは円形であり、転写基板２０およびモールド１２の内・中周部に対応する領域に延在し、転写基板２０およびモールド１２の内・中周部を加熱する。一方、発熱体３２ｂは、円環形状をなし、発熱体３２ａの外周を囲むように配置され、転写基板２０およびモールド１２の外周部に対応する領域に延在し、転写基板２０およびモールド１２の外周部を加熱する。発熱体３２ａと３２ｂとの間には、断熱部材３３が設けられ、各領域において生じた熱が互いに干渉しないようになっている。すなわち、加熱機構３０は、内・中周部と外周部とに分割された発熱体３２ａ、３２ｂおよびこれらの間に設けられた断熱部材３３によって、２つの加熱領域を形成している。更に、図３に示す如く、発熱体３２ｂは、加熱部材３１の内部において発熱体３２ａよりも転写基板２０およびモールド１２から離間した位置に配置される。温度コントローラ１００は、発熱体３２ａと３２ｂをそれぞれ同じ発熱温度となるように制御する。かかる加熱機構３０の構成により、加熱機構３０の加熱面（すなわち、加熱機構３０がモールド保持部１１および転写基板保持部１３に当接する面）の表面温度は、外周部よりも内・中周部の方が高い温度分布となる。つまり、加熱機構３０は、加熱領域毎に加熱能力が異なっている。加熱能力とは、被加熱体に単位時間当りに伝達し得る熱量の大きさをいう。

加熱機構３０の加熱面がかかる温度分布を持つことにより、モールド加圧時の押圧が比較的高い外周部は比較的低い温度で加熱され、モールド加圧時の押圧が比較的低い内・中周部においては外周部よりも高い温度で加熱されることとなる。すなわち、モールド１２および転写基板２０は、それぞれモールド加圧時の押圧分布に対応した適切な温度分布で加熱され、基板２１上の転写層２２にモールド１２の微細な凹凸パターンを均一に転写することが可能となるのである。

尚、加熱機構３０の外形は円形に限らず、転写基板２０およびモールド１２の外形に応じて図４（ｂ）に示す如き多角形であってもよい。この場合においても、加熱機構３０は、加熱領域が内・中周部と外周部とに分割され、押圧分布に応じた温度分布をもたらすように発熱体の配置が分割された領域毎に調整される。また、加熱部材内部における分割された発熱体の各々の配置は、上記した場合に限らずモールドの構造等に基づくモールドの押圧分布に応じて適宜変更してもよい。

次に、上記した熱式インプリント装置を用いたインプリント方法について説明する。まず、所望とする凹凸パターンが表面に形成されたモールド１２を準備し、転写層材料等の付着防止や剥離性向上を目的として、モールド１２の凹凸パターン形成面にシランカップリング剤などで表面処理を施す。その後、モールド１２をモールド保持部１１のモールド保持面に取付け、モールド１２を保持する。

次に、転写基板２０を準備する。転写基板２０は、例えばシリコン基板、ガラス基板、アルミ基板等からなる平坦な基板２１にＰＭＭＡ等の熱可塑性樹脂を、例えば、スピンコート法等で塗布し、転写層２２を形成したものを使用する。基板２１上に転写層２２を形成後、転写基板２０を転写基板保持部１３の転写基板保持面に取付け、転写基板２０を保持する。

転写基板保持部１３および転写基板保持部１３に接続された加熱機構３０は、昇降可能に設けられており、図示しない加圧装置によって、モールド保持部１１に近づく方向及び遠ざかる方向（図３中上下方向）に駆動され、基板２１上の転写層２２とモールド１２を押し付け、さらに剥離する動作を行う。基板２１上の転写層２２とモールド１２が接触した状態で、さらに転写基板保持部１３がモールド保持部１１側に向かって加圧されることにより、基板２１上の転写層２２にモールド１２の凹凸パターン形成面を押し付ける。なお、本実施形態では転写基板保持部１３および転写基板保持部１３に接続された加熱機構３０を駆動させているが、これに限られず、転写基板保持部１３および転写基板保持部１３に接続された加熱機構３０を固定してモールド保持部１１およびモールド保持部１１に接続された加熱機構３０を駆動するようにしてもよく、転写基板保持部１３および転写基板保持部１３に接続された加熱機構３０とモールド保持部１１およびモールド保持部１１に接続された加熱機構３０の両方を相対的に駆動させるようにしてもよい。

次に、モールド１２と転写基板２０の相対位置を調整した後、加熱機構３０の発熱体３２ａおよび３２ｂを発熱させ、転写層２２の軟化温度以上に転写基板２０およびモールド１２を加熱する。このとき上記した加熱機構３０の構成により、転写基板２０の内・中周部は、外周部に比べ高い温度で加熱されることとなる。尚、軟化温度としては、高分子材料ではガラス転移温度(Ｔｇ)がこれにあたる。しかし、結晶性高分子では、Ｔｇを超えても軟化せず結晶の融解温度近くになる場合もある。一定荷重をかけた材料が一定量変形するところの温度として定義される熱変形温度(Ｔｄ)も軟化温度に該当する。

転写基板２０およびモールド１２が所望の温度に達した後、上述したように、加圧機構（図示せず）によって、転写基板保持部１３をモールド保持部１１側に移動し、転写層２２とモールド１２の凹凸パターン形成面とを密着させる。転写層２２とモールド１２とが密着した後、加圧機構によって、パターン転写に必要な圧力が印加され、その状態を保持する。転写層２２は加熱によって軟化状態にあるため、転写層２２がモールドの微細な凹凸パターン形状に沿って変形する。尚、モールド１２自体も転写層２２の軟化温度まで加熱されているため、転写層２２の軟化が促進される。モールド１２を転写層２２に押し付ける圧力及び保持時間は、モールド１２の凹凸パターン形状や転写層２２の材料等に応じて適宜設定される。

次に、モールド１２および転写基板２０を図示しない冷却手段によって冷却し、転写層２２を硬化させる。尚、ここでいう冷却とは、転写層２２を形成する樹脂が硬化する温度まで温度を下げることを意味するものであり、例えば、冷却手段によって積極的に冷却する場合の他に、自然冷却により温度を下げたり、加熱手段による加熱を継続しながら温度を下げたりすることも含まれる。これによって、転写層２２表面の微細な凹凸パターンが確定し、その後、モールド１２を転写基板２０から剥離すると、基板２１上の転写層２２にモールド１２に形成された微細な凹凸パターンが転写される。このとき、基板２１上にはモールド１２の凸部に相当する部分に転写層２２の残膜が残るため、酸素リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）等でこの残膜を除去し、基板２１の表面を露出させる。以上の各工程を経ることにより、インプリント工程を用いて転写基板２１全面にモールド１２の微細な凹凸パターンを均一かつ正確に形成することができる。

上記インプリント工程は、パターンドメディア等の磁気記録媒体の製造工程に適用することができる。以下に、上記したインプリント工程を含むパターンドメディアの一つであるディスクリートトラックメディアの製造工程に関して、図５に示す製造工程図を参照しつつ説明する。

まず、シリコン、ガラス等からなる基材の表面に所望とする凹凸パターンを有するモールド３００を作製する。凹凸パターンは電子線描画方式等でレジストパターンを形成し、その後、レジストパターンをマスクとして利用しドライエッチング技術等によってモールド３００の表面に形成される。完成したモールド３００には、剥離性向上のためシランカップリング剤等により表面処理を施しておく。なお、モールド３００を原盤として、電鋳等の方法によって複製したニッケル（合金を含む）等を転写用のモールドとして用いても良い。

次にディスクリートトラックメディア基板（以下メディア基板と称する）２００を作製する。メディア基板２００は、例えば、特殊加工化学強化ガラス、シリコンウエハ、アルミ基板等からなる基板材料２０１上に記録層２０２およびメタルマスク層２０３を積層することにより形成する。記録層２０２は、軟磁性下地層、中間層、強磁性層をスパッタリング法で順次積層して形成し、メタルマスク層２０３は、例えばＴａ又はＴｉ等をスパッタリング法により形成する（図５（ａ））。

次に、上記したインプリント方法により、メディア基板２００上に形成した転写層２０４にモールド３００に形成された凹凸パターンを転写する。すなわち、上記工程で用意したメディア基板２００上にスピンコート法等で熱可塑性材料の転写層２０４を形成し、モールド３００をモールド保持部１１上に保持し、メディア基板２００を転写基板保持部１３上に保持した後、メディア基板２００とモールド３００との相対位置を調整する。位置合わせが完了したら、加熱機構３０の発熱体３２ａおよび３２ｂを発熱させ、メディア基板２００およびモールド３００を加熱する。転写層２０４を軟化させるための所望の温度に達したら、モールド３００と転写層２０４を密着させ、加圧して転写を行う。その後、メディア基板２００とモールド３００を冷却し、転写層２０４が硬化したらモールド３００をメディア基板２００から剥離し、メディア基板２００を転写基板保持部１３から取り外す。以上の工程により、メディア基板２００上に形成された転写層２０４にモールド３００の凹凸パターンが転写される（図５（ｂ））。

次に、モールド３００の凸部に相当する部分に転写層２０４の残膜が残るため、酸素リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）でこの残膜を除去する。次に、上記インプリント工程によりパターニングが施された転写層２０４をマスクとしてドライエッチング処理により、メタルマスク層２０３をエッチングし、パターニングを施す（図５（ｃ））。

次に、メディア基板２００上に残存する転写層２０４をウェットエッチング若しくはドライアッシング処理により除去した後、メタルマスク層２０３をマスクとしてドライエッチング処理により記録膜層２０２をエッチングし、記録膜層２０２上にグルーブを形成する（図５（ｄ））。

次に、残存するメタルマスク層２０３をウェットエッチング処理、若しくはドライエッチング処理により除去した後、上記グルーブ内を満たすように非磁性材料２０５を充填塗布し、エッチングやケミカルポリッシュ等により表面を平坦化する（図５（ｅ））。

次に、潤滑性に優れ、摩耗し難いダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等からなる表面保護層２０６をＣＶＤ法若しくはスパッタリング法により形成し、さらに溶媒で希釈したパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）等からなる潤滑剤をディップ法やスピンコート法によって塗布し、潤滑層２０７を形成する（図５（ｆ））。

以上の工程を経ることにより、本発明に係るインプリント方法を適用したディスクリートトラックメディアが完成する。

以上の説明から明らかなように、本発明の第１の実施形態に係る熱式インプリント装置によれば、モールドおよび転写基板を加熱する加熱機構において、周方向に加熱領域を分割し、加熱機構内部における発熱体の配置をモールド加圧時の圧力分布に応じて分割された加熱領域毎に異ならしめるようにしたので、モールド加圧時の不均一な圧力分布を是正するような温度分布が形成される。これにより、モールドおよび転写基板は、モールド加圧時において生じるエッジ効果を是正するような温度分布をもって加熱されるので、転写基板の転写層にモールドの微細な凹凸パターンを均一かつ正確に転写することができる。また、本発明に係る熱式インプリント装置によれば、分割された加熱領域毎に発熱体の配置を変更するのみで対応できるので、分割された発熱体ごとに温度調節を行う必要がなく、既存の装置に簡単な変更若しくは改造を加えるのみで構成することができる。また、本発明に係る熱式インプリント装置によれば、モールドの押圧を均一にするための調整作業や上記従来技術の如き弾性体等の部品を用意する必要がなく、装置の部品点数を低減することができる。

上記第１の実施形態に係るインプリント装置の各部の構成は、上記したものに限定されず種々の変更を加えることが可能である。以下において、本実施形態に係るインプリント装置の変形例を示す。

（変形例１）
図６は、本発明の第１の実施形態に係る熱式インプリント装置の第１の変形例を示す断面図である。本実施例に係る熱式インプリント装置においては、上記した熱式インプリント装置の構成に加え、モールド保持部１１および転写基板保持部１３の内部にも内・中周部と外周部とを仕切る断熱部材１１ａおよび１３ａが設けられる。この断熱部材１１ａおよび１３ａによって、モールド保持部１１および転写基板保持部１３においても内・中周部と外周部とが熱的に分離される。つまり、モールド保持部１１および転写基板保持部１３には加熱機構３０の加熱領域に対応した被加熱領域が形成されており、断熱部材１１ａおよび１３ａによって、この被加熱領域が仕切られる。これにより、加熱機構３０によってもたらされる温度分布がモールド保持部１１および転写基板保持部１３の内部で相互に干渉することなく、モールド１２および転写基板２０に伝達され、より正確な温度制御を行うことが可能となる。

（変形例２）
図７は、本発明の第１の実施形態に係る熱式インプリント装置の第２の変形例を示す断面図である。本実施例に係る熱式インプリント装置においては、図７（ａ）に示す如く、モールド保持部１１に当接する加熱機構３０ａは、単一の発熱体３２のみを有し、加熱面に対して平行となるように配置され、断熱部材は設けられていない。すなわち、加熱機構３０ａの加熱領域は分割されておらず、モールド保持部１１との当接面（加熱面）の温度分布は、均一となる。一方、転写基板保持部１３側に当接される加熱機構３０は、先に述べた加熱機構の構成と同様であり、転写基板の外周部に対応する領域に設けられた発熱体３２ｂを内・中周部に対応する領域に設けられた発熱体３２ａよりも転写基板２０から離間した位置に配置することによりモールド加圧時の押圧分布に応じた適切な温度分布の加熱面を形成している。つまり、転写基板側の加熱機構のみがモールド加圧時の押圧分布に応じた温度分布を形成し、モールド側の加熱機構は均一な温度分布となるように構成される。かかる構成とすることにより、一対の加熱機構のうちの一方のみについて発熱体を分割し、位置設定をすればよいので、既存装置からの簡単な変更（改造）で対応することができる。尚、本実施例においては図７（ｂ）に示す如く、加熱機構３０と３０ａを互いに入れ替えた構成であってもよい。

（変形例３）
図８は、本発明の第１の実施形態に係る熱式インプリント装置の第３の変形例を示す断面図である。本実施例に係る熱式インプリント装置においては、モールド１２および転写基板２０の内・中周部に対応する領域においては、モールド保持部１１および転写基板保持部１３の内部に発熱体３２ａが設けられる。また、モールド保持部１１および転写基板保持部１３には、発熱体３２ａから発せられた熱が外周部に拡散しないように断熱部材１１ａおよび１３ａが設けられている。一方、モールド保持部１１および転写基板保持部１３の保持面とは反対側の面に当接された加熱機構３０ｂの加熱部材３１には、モールド１２および転写基板２０の外周部に対応する領域にのみ発熱体３２ｂが設けられ、発熱体３２ｂから発せられた熱が内周部に拡散しないように断熱部材３３が設けられている。すなわち、本実施例においては、モールド１２および転写基板２０の内・中周部の加熱を担う発熱体のみをモールド保持部１１および転写基板保持部１３の内部に配置することにより、発熱体の配置を加熱領域毎に異ならしめているのである。このように発熱体を配置することによっても、モールド加圧時の押圧分布に応じた温度分布で、モールド１２および転写基板２０を加熱することが可能である。

（変形例４）
図９は、本発明の第１の実施形態に係る熱式インプリント装置の第４の変形例を示す断面図であり、図１０は、本実施例に係る加熱機構３０ｃの上面図である。本実施例に係る加熱機構３０ｃの加熱領域は３つの領域に分割される。すなわち、発熱体３２ａは、円形をなし、モールド１２および転写基板２０の内周部の加熱を担う。発熱体３２ｃは、円環形状をなし、発熱体３２ａの外周を囲むように配置され、モールド１２および転写基板２０中周部の加熱を担う。発熱体３２ｂは、円環形状をなし、発熱体３２ｃの外周を囲むように配置され、モールド１２および転写基板２０の外周部の加熱を担う。発熱体３２ａと３２ｃとの間および発熱体３２ｃと３２ｂとの間にはそれぞれ断熱部材３３が設けられ、各領域において生じた熱が互いに干渉しないようになっている。これらの分割された発熱体は加熱部材３１内部において、発熱体３２ａ、３２ｃ、３２ｂの順で順次モールド１２および転写基板から離間した位置に設けられる。これにより、加熱機構３０ｃの加熱面（すなわち、加熱機構３０ｃがモールド保持部１１および転写基板保持部１３に当接する面）の表面温度は、外周部、中周部、内周部の順で徐々に高くなっていく温度分布となる。

かかる構成とすることにより、温度分布を形成する加熱領域が細分化され、温度分布の調整範囲をより広くすることが可能となる。また、例えば、中心部に穴を有するモールドを用いてインプリントを行う際には、内周部にもエッジが存在し、モールドの内周部および外周部に押圧が高くなる領域が生じることとなるが、かかる場合でも、押圧分布に応じた適切な温度分布を形成することが可能である。尚、加熱領域をさらに細分化することも可能であり、また、加熱部材内部における発熱体の配置は、上記したものの他、モールドの形状等に基づくモールドの押圧分布に応じて適宜変更してもよい。

（変形例５）
図１１は、本発明の第１の実施形態に係るインプリント装置の第５の変形例を示す断面図である。本実施例に係る熱式インプリント装置の加熱機構３０ｄには、モールド１２および転写基板２０の内・中周部に対応する領域にのみ発熱体３２ａが設けられており、外周部に対応する領域には発熱体は設けられていない。モールド１２および転写基板２０の外周部は、発熱体３２ａから供給された熱がモールド保持部１１および転写基板保持部１３を介して伝導し、内・中周部よりも低い温度で加熱されることとなる。かかる構成によっても、モールド加圧時の押圧分布に対応した温度分布を形成することが可能である。本実施例によれば加熱機構を非常に簡単な構成とすることができ、既存の装置をほぼそのまま使用することができる。

尚、本発明の第１の実施形態に係る熱式インプリント装置においては、上記各変形例の構成を適宜組み合わせて構成することとしてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る熱式インプリント装置について説明する。本発明の第２の実施形態に係る熱式インプリント装置は、上記第１の実施形態と同様、モールドおよび転写基板を加熱する加熱機構を有し、この加熱機構は、モールドおよび転写基板の内・中周部に対応する領域と、外周部に対応する領域とに分割された熱源を有する。そして、この熱源の設定温度をモールド加圧時の押圧分布に応じて上記領域毎に異ならしめることにより、モールド加圧時の不均一な押圧分布を是正するような温度分布を形成する。

図１２は、本発明の第２実施例に係る熱式インプリント装置の構成を示す断面図である。
本実施例に係る熱式インプリント装置は、加熱機構の構成のみが上記第１の実施形態とは異なる。加熱機構４０は、モールド保持部１１および転写基板保持部１３の保持面とは反対側の面の各々に当接され、モールド保持部１１および転写基板保持部１３を介してモールド１２および転写基板２０を加熱する。基板２１上に形成された転写層２２は、この加熱機構４０から供給される熱によって軟化され、パターン転写が可能となる。

加熱機構４０は、電熱ヒータ、ランプヒータ、液体若しくは気体を熱源とする温調装置等によって構成される発熱体４２ａおよび４２ｂと、比較的熱伝導率の高い例えば金属等からなり、発熱体４２ａおよび４２ｂを有する加熱部材４１と、発熱体４２ａと４２ｂとの間に設けられた断熱部材４３と、発熱体４２ａと４２ｂの発熱温度を個別に制御する温度コンローラ１００と、によって構成される。

加熱機構４０の外形は、転写基板２０およびモールド１２の外形に応じてあらゆる形状をとることができ、例えば第１の実施形態と同様、図４（ａ）に示す如く、円盤状をなしている。すなわち、加熱機構４０の形状を転写基板２０およびモールド１２と同様な形状とすることにより、上記したエッジ効果に対応した温度分布を形成することが可能となる。尚、この場合、モールド保持部１１および転写基板保持部１３も円盤状であることが望ましい。

図１２および図４（ａ）に示す如く、発熱体４２ａは、円形をなし、転写基板２０およびモールド１２の内・中周部に対応する領域に延在し、転写基板２０およびモールド１２の内・中周部の加熱を担う。一方、発熱体４２ｂは、円環形状をなし、発熱体４２ａの外周を囲むように配置され、転写基板２０およびモールド１２の外周部に対応する領域に延在し、転写基板２０およびモールド１２の外周部を加熱の加熱を担う。発熱体４２ａと４２ｂとの間には、断熱部材４３が設けられ、各領域において生じた熱が互いに干渉しないようになっている。すなわち、加熱機構４０は、内・中周部と外周部とに分割された発熱体およびこれらの間に設けられた断熱部材によって、２つの加熱領域を形成している。更に、発熱体４２ａおよび４２ｂは、温度コントローラ１００によって、それぞれ独立に温度制御がなされ、例えば発熱体４２ａの設定温度は、発熱体４２ｂよりも高い温度に設定される。かかる加熱機構４０の構成により、加熱機構４０の加熱面（すなわち、加熱機構４０がモールド保持部１１および転写基板保持部１３に当接する面）の表面温度は、外周部よりも内・中周部の方が高い温度分布となる。つまり、加熱機構４０は、加熱領域毎に加熱能力が異なっている。

加熱機構４０の加熱面がかかる温度分布を持つことにより、モールド加圧時の押圧が比較的高い外周部は比較的低い温度で加熱され、押圧が比較的低い内・中周部においては外周部よりも高い温度で加熱されることとなる。すなわち、モールド１２および転写基板２０は、それぞれモールド加圧時の押圧分布に対応した適切な温度分布で加熱され、基板２１上の転写層２２にモールド１２の微細な凹凸パターンを均一に転写することが可能となるのである。

尚、加熱機構４０の外形は円形に限らず、転写基板２０およびモールド１２の外形に応じて図４（ｂ）に示す如き多角形であってもよい。この場合においても、加熱機構４０は、加熱領域が内・中周部と外周部に分割され、押圧分布に応じた温度分布をもたらすように構成される。尚、加熱領域毎に分割された発熱体の設定温度および温度分布は、モールドの構造等に応じて適宜設定してもよい。尚、加熱機構４０以外の他の構成部分は上記した第１の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。

このように、本発明の第２の実施形態に係る熱式インプリント装置によれば、モールドおよび転写基板を加熱する加熱機構において、周方向に加熱領域を分割し、モールド加圧時の圧力分布に応じて分割された熱源の発熱温度を加熱領域毎に異ならしめるようにしたので、モールド加圧時の不均一な圧力分布を是正するような温度分布を形成することが可能となる。これにより、モールドおよび転写基板は、モールド加圧時において生じるエッジ効果を是正するような温度分布をもって加熱されるので、転写基板の転写層にモールドの微細な凹凸パターンを均一かつ正確に転写することができるのである。

また、本発明に係る熱式インプリント装置によれば、モールド加圧時の圧力を均一にするための調整作業を必要とせず、また、挿入シムや弾性体等の部品を用意する必要がないため、装置の部品点数を低減することができる。

上記第２の実施形態に係るインプリント装置の各部の構成は、上記したものに限定されず種々の変更を加えることが可能である。以下において、本実施形態に係るインプリント装置の変形例を示す。

（変形例１）
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る熱式インプリント装置の第１の変形例を示す断面図である。本実施例に係る熱式インプリント装置は、加熱機構の構成が上記したものとは異なる。本実施例に係る加熱機構４０ａの加熱領域は、３つの領域に分割される。尚、加熱機構４０ａの上面図は、上記第１の実施形態に係る図１０に示されたものと同様である。すなわち、発熱体４２ａは、円形をなし、モールド１２および転写基板２０の内周部に対応する領域に延在し、モールド１２および転写基板２０の内周部の加熱を担う。発熱体４２ｃは、円環形状をなし、発熱体４２ａの外周を囲むように配置され、モールド１２および転写基板２０の中周部に対応する領域に延在し、モールド１２および転写基板２０の中周部の加熱を担う。発熱体４２ｂは、円環形状をなし、発熱体４２ｃの外周を囲むように配置され、モールド１２および転写基板２０の外周部に対応する領域に延在し、モールド１２および転写基板２０の中周部の加熱を担う。発熱体４２ａと４２ｃとの間および発熱体４２ｃと４２ｂとの間にはそれぞれ断熱部材４３が設けられ、各領域において生じた熱が互いに干渉しないようになっている。発熱体４２ａ、４２ｂ、４２ｃは、温度コントローラ１００によって、それぞれ独立に温度制御がなされる。各発熱体の設定温度は、この温度コントローラ１００によってモールド加圧時における不均一な圧力分布を是正するべく、例えば発熱体４２ｂ、４２ｃ、４２ａの順で順次高くなるように発熱温度が設定される。

かかる構成とすることにより、温度分布を形成する加熱領域が細分化され、温度分布の調整範囲をより広くすることが可能となる。また、例えば中心部に穴を有するモールドを用いてインプリントを行う際には、内周部にもエッジが存在し、モールドの内周部および外周部に押圧が比較的高くなる領域が発生することとなるが、かかる場合でも、押圧分布に応じた適切な温度分布を形成することが可能である。

（変形例２）
図１４は、本発明の第２の実施形態に係る熱式インプリント装置の第２の変形例を示す断面図である。本実施例に係る熱式インプリント装置においては、モールド保持部１１および転写基板保持部１３の内部にも内・中周部と外周部とを仕切る断熱部材１１ａおよび１３ａが設けられる。すなわち、この断熱部材１１ａおよび１３ａによって、モールド保持部１１および転写基板保持部１３において内・中周部と外周部とが熱的に分離される。つまり、モールド保持部１１および転写基板保持部１３には加熱機構４０の加熱領域に対応した被加熱領域が形成されており、断熱部材１１ａおよび１３ａによって、この被加熱領域が仕切られる。これにより、加熱機構４０によってもたらされる温度分布がモールド保持部１１および転写基板保持部１３の内部で相互に干渉することなく、モールド１２および転写基板２０に伝達され、より正確な温度制御を行うことが可能となる。

（変形例３）
図１５は、本発明の第２の実施形態に係る熱式インプリント装置の第３の変形例を示す断面図である。本実施例に係る熱式インプリント装置の基本構成は、上記した第２の変形例のものとほぼ同一であるが、加熱機構４０ｂ内における発熱体の配置が上記したものとは異なる。すなわち、発熱体４２ａおよび４２ｂは、それぞれ、加熱部材４１ｂ内部においてモールド保持部１１および転写基板保持部１３との当接面近傍に配置される。発熱体４２ａおよび４２ｂをかかる位置に配置することにより、発熱体からモールド１１および転写基板２０に供給される熱の移動距離が短くなるため、設定温度に達するまでの時間を短縮させることが可能となる。また、熱源からの距離を短くすることで、温度制御を乱す何らかの外乱要因を排除することができるので、加熱機構による温度制御をより正確に行うことができる。

（変形例４）
図１６は、本発明の第２の実施形態に係る熱式インプリント装置の第４の変形例を示す断面図である。本実施例に係る熱式インプリント装置においては、図１６（ａ）に示す如く、モールド保持部１１に当接する加熱機構４０ｃには、単一の発熱体４２が設けられている。すなわち、加熱機構４０ｃの加熱領域は分割されておらず、モールド保持部１１との当接面において均一な温度分布を形成している。一方、転写基板保持部１３側に当接する加熱機構４０は、分割された発熱体４２ａと４２ｂとが温度コントローラ１００によってそれぞれ独立に温度制御されることにより、モールド加圧時の押圧分布に応じた温度分布を形成している。つまり、転写基板側の加熱機構４０のみがモールド加圧時の押圧分布に応じた温度分布を形成し、モールド側の加熱機構４０ｃは均一な温度分布を形成する。かかる構成とすることにより、一対の加熱機構のうちの一方のみについて発熱体を分割すればよいので、既存装置からの簡単な変更（改造）で対応することができる。尚、本実施例においては図１６（ｂ）に示す如く、加熱機構４０と４０ｃとを互いに入れ替えた構成であってもよい。

（変形例５）
図１７は、本発明の第２の実施形態に係る熱式インプリント装置の第５の変形例を示す断面図である。本実施例に係る熱式インプリント装置においては、発熱体４２ａおよび４２ｂは、モールド保持部１１および転写基板保持部１３内に設けられる。発熱体４２ａはモールド１２および転写基板２０の内・中周部に対応する領域に設けられ、発熱体４２ｂはモールド１２および転写基板２０の外周部に対応する領域に設けられる。発熱体４２ａと４２ｂとの間には、断熱部材１１ａおよび１３ａが設けられ、各領域において生じた熱が互いに干渉しないようになっている。発熱体４２ａおよび４２ｂは、温度コントローラ１００によって、それぞれ独立に温度制御がなされ、発熱体４２ａの設定温度は、発熱体４２ｂよりも高い温度に設定される。かかる構成によっても、モールド加圧時の押圧分布に対応した温度分布を形成することが可能である。

このように、モールド保持部１１および転写基板保持部１３が加熱機構としての機能をも備えることにより、装置の小型化、簡略化を図ることが可能となり、また、装置の調整作業やメンテナンスも容易となる。さらに、発熱体４２ａおよび４２ｂからモールド１１および転写基板２０に供給される熱の移動距離が短くなるため、設定温度に達するまでの時間を短縮させることが可能となる。また、熱源からの距離を短くすることで、温度制御を乱す何らかの外乱要因を排除することができるので、加熱機構による温度制御をより正確に行うことができる。

（変形例６）
図１８は、本発明の第２の実施形態に係る熱式インプリント装置の第６の変形例を示す断面図である。本実施例に係る熱式インプリント装置においては、上記第５の変形例のものと同様、発熱体４２ａおよび４２ｂは、モールド保持部１１および転写基板保持部１３内に設けられている。また、発熱体４２ａと４２ｂとの間には、断熱部材１１ａおよび１３ａが設けられ、各領域において生じた熱が互いに干渉しないようになっている。更に、モールド保持部１１および転写基板保持部１３の保持面とは反対側の面に隣接して延在する断熱部材１１ｂおよび１３ｂが設けられている。

かかる構成とすることにより、モールド保持部１１および転写基板保持部１３の断熱性の向上を図ることができる。すなわち、モールド保持部１１および転写基板保持部１３の保持面とは反対側の面に加圧機構（図示せず）等の他の部品が接触した際に、放熱等によって保持面（加熱面）の温度分布が乱れるのを防止することができる。故に、発熱体４２ａおよび４２ｂによってもたらされる温度分布がモールド１２および転写基板２０により確実に伝わることとなる。

尚、本発明の第２の実施形態に係る熱式インプリント装置においては、上記各変形例の構成を適宜組み合わせて構成することも可能である。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る熱式インプリント装置について説明する。本発明の第３の実施形態に係る熱式インプリント装置は、上記第１および第２の実施形態と同様、モールドおよび転写基板を加熱する加熱機構を有し、この加熱機構は、モールドおよび転写基板の内・中周部に対応する領域と、外周部に対応する領域とに分割された熱源を有する。そして、この熱源を有する加熱部材の構成材料をモールド加圧時の押圧分布に応じて上記領域毎に異ならしめることにより、加熱機構の加熱面においてモールド加圧時の不均一な圧力分布に対応した温度分布を形成する。

図１９は、本発明の第３の実施形態に係る熱式インプリント装置の構成を示す断面図である。本実施形態に係る熱式インプリント装置の加熱機構５０は、モールド保持部１１および転写基板保持部１３の保持面とは反対側の面の各々に当接され、モールド保持部１１および転写基板保持部１３を介してモールド１２および転写基板２０を加熱する。基板２１上に形成された転写層２２は、この加熱機構４０から供給される熱によって軟化され、パターン転写が可能となる。

加熱機構５０は、電熱ヒータ、液体若しくは気体を熱源とする温調装置等によって構成される発熱体５２ａおよび５２ｂと、比較的熱伝導率の高い例えば金属等からなり、発熱体５２ａおよび５２ｂをそれぞれ有する加熱部材５１ａおよび５１ｂと、発熱体５２ａと５２ｂとの間に設けられた断熱部材５３と、発熱体５２ａおよび５２ｂの発熱温度を制御する温度コントローラ１００と、によって構成される。

加熱機構５０の外形は、転写基板２０およびモールド１２の外形に応じてあらゆる形状をとることができ、例えば第１の実施形態と同様、図４（ａ）に示す如く、円盤状をなしている。すなわち、加熱機構５０の形状を転写基板２０およびモールド１２と同様な形状とすることにより、上記したエッジ効果に対応した温度分布を形成することが可能となる。尚、この場合、モールド保持部１１および転写基板保持部１３も円盤状であることが望ましい。

図１９および図４（ａ）に示す如く、発熱体５２ａは、円形をなし、転写基板２０およびモールド１２の内・中周部に対応する領域に延在し、転写基板２０およびモールド１２の内・中周部の加熱を担う。一方、発熱体５２ｂは、円環形状をなし、発熱体５２ａの外周を囲むように配置され、転写基板２０およびモールド１２の外周部に対応する領域に延在し、転写基板２０およびモールド１２の外周部の加熱を担う。発熱体５２ａと５２ｂとの間には、断熱部材５３が設けられ、各領域において生じた熱が互いに干渉しないようになっている。すなわち、加熱機構５０は、内・中周部と外周部とに分割された発熱体およびこれらの間に設けられた断熱部材によって、２つの加熱領域を形成している。発熱体５２ａを有する加熱部材５１ａは、例えば、熱伝導率の比較的高い銅によって構成され、発熱体５２ｂを有する加熱部材５１ｂは、銅よりも熱伝導率の低い、例えば、鉄等によって構成される。温度コントローラ１００は、発熱体５２ａと５２ｂをそれぞれ同じ発熱温度となるように制御する。かかる加熱機構５０の構成により、加熱機構５０の加熱面（すなわち、加熱機構５０がモールド保持部１１および転写基板保持部１３に当接する面）の表面温度は、外周部よりも内・中周部の方が高い温度分布となる。つまり、加熱機構５０は、加熱領域毎に加熱能力が異なっている。

加熱機構５０の加熱面がかかる温度分布を持つことにより、モールド加圧時の押圧が比較的高い外周部は比較的低い温度で加熱され、押圧が比較的低い内・中周部においては外周部よりも高い温度で加熱されることとなる。すなわち、モールド１２および転写基板２０には、それぞれモールド加圧時の押圧分布に対応した適切な加熱がなされることにより、基板２１上の転写層２２にモールド１２の微細な凹凸パターンを均一に転写することが可能となるのである。

尚、加熱機構５０の外形は円形に限らず、転写基板２０およびモールド１２の外形に応じて図４（ｂ）に示す如き多角形であってもよい。この場合においても、加熱機構５０は、加熱領域が内・中周部と外周部に分割され、押圧分布に応じた温度分布をもたらすように構成される。

このように、本発明の第３の実施形態に係る熱式インプリント装置によれば、モールドおよび転写基板を加熱する加熱機構において、周方向に加熱領域を分割し、モールド加圧時の圧力分布に応じて発熱体を有する加熱部材の構成材料を上記加熱領域毎に異ならしめるようにしたので、モールド加圧時の不均一な圧力分布を是正するような温度分布を形成することが可能となる。転写基板およびモールドは、モールド加圧時において生じるエッジ効果を是正するような温度分布をもって加熱されるので、転写基板の転写層にモールドに形成された微細な凹凸パターンを均一かつ正確に転写することができるのである。また、本発明に係る熱式インプリント装置によれば、モールド加圧時の圧力を均一にするための調整作業を必要とせず、また、弾性体等の部品を用意する必要がないため、装置の部品点数を低減することができる。

尚、加熱部材を構成する材料は、金属に限らず、モールド加圧時の押圧分布等を考慮してセラッミクや合成樹脂等を使用してもよい。

【０００４】
と基板上に熱可塑性の転写層を有する転写基板とを所定の温度に加熱した後に、前記モールドの凹凸パターン形状を前記転写層に転写する熱式インプリント装置であって、前記モールドを前記転写層に密着させて加圧する加圧機構と、前記モールドおよび前記転写基板を挟む位置に配置され、前記モールドおよび前記転写基板を加熱する加熱機構と、を含み、前記加熱機構は、前記モールドの前記凹凸パターンが形成されている領域のうちの中央部または前記転写基板の前記凹凸パターン形状が転写されるべき領域のうちの中央部を加熱する中央加熱領域と、前記モールドの前記凹凸パターンが形成されている領域のうちの前記中央部以外の領域または前記転写基板の前記凹凸パターン形状が転写されるべき領域のうちの前記中央部以外の領域を加熱する少なくとも１つの外周加熱領域とからなる複数の加熱領域を有し、前記加熱領域毎に異なる加熱能力を有すること特徴としている。
［００１０］
また、本発明に係る熱式インプリント方法は、基板上に熱可塑性の転写層を有する転写基板と表面に凹凸パターンが形成されたモールドを加熱した後に、前記モールドを、前記転写層に押し付けて前記モールドの凹凸パターン形状を前記転写層に転写する熱式インプリント方法であって、前記転写層とモールドの凹凸パターン形成面とが対向するように前記転写基板と前記モールドを設置する設置ステップと、前記モールドと前記転写基板とを加熱して前記転写層を軟化せしめる加熱ステップと、前記転写層と前記モールドの凹凸パターン形成面を密着させて加圧する加圧ステップと、前記転写基板と前記モールドとを冷却して前記転写層を硬化せしめる硬化ステップと、前記転写基板と前記モールドとを剥離する剥離ステップと、を含み、前記加熱ステップにおいて、前記転写層は前記凹凸パターン形状が転写されるべき領域において前記転写基板の内周側から外周側に向かう方向において不均一な温度分布で加熱されることを特徴としている。
図面の簡単な説明
［００１１］
［図１］熱式インプリントにおける一般的な工程フローを示す図である。
［図２］モールド加圧時における押圧分布を示す図である。
［図３］本発明の第１実施形態に係る熱式インプント装置の構成を示す断面図である。
［図４］本発明の熱式インプント装置に装備される加熱機構の上面図である。
［図５］本発明の実施例に係るインプリント方法を適用したディスクリートトラックメディアの製造方法を示す工程図である。
［図６］本発明の第１実施形態に係る熱式インプント装置の第１変形例の構成を示す断面図である。

本発明に係る熱式インプリント装置は、表面に凹凸パターンが形成されたモールドと基板上に熱可塑性の転写層を有する転写基板とを所定の温度に加熱した後に、前記モールドの凹凸パターン形状を前記転写層に転写する熱式インプリント装置であって、前記モールドを前記転写層に密着させて加圧する加圧機構と、前記モールドおよび前記転写基板を挟む位置に配置され、前記モールドおよび前記転写基板を加熱する加熱機構と、を含み、前記加熱機構のうちの少なくとも一方は、中央加熱領域と前記中央加熱領域を囲む少なくとも１つの外周加熱領域とからなる複数の加熱領域を有し、前記加熱領域毎に異なる加熱能力を有し、前記加熱機構は、前記中央加熱領域と前記外周加熱領域の各々において独立に設けられた発熱体と、前記発熱体の各々を有する加熱部材とを有し、前記中央加熱領域に属する発熱体と、前記外周加熱領域に属する発熱体は、前記加熱部材内部において前記モールドおよび前記転写基板に対して近接離間方向における互いに異なる位置に配置していることを特徴としている。また、前記加熱機構は、前記中央加熱領域と前記外周加熱領域の各々において独立に設けられた発熱体と、前記発熱体の各々の発熱温度を個別に制御する制御手段と、を含み、前記制御手段は、前記中央加熱領域に属する発熱体の発熱温度と前記外周加熱領域に属する発熱体の発熱温度を互いに異ならしめるように構成されていてもよい。また、前記加熱機構は、前記中央加熱領域と前記外周加熱領域の各々において独立に設けられた発熱体と、前記発熱体の各々を有する加熱部材とを有し、前記加熱部材は、前記加熱領域毎に互いに異なる熱伝導率を有する材料で構成されていてもよい。

また、本発明に係る熱式インプリント方法は、基板上に熱可塑性の転写層を有する転写基板と表面に凹凸パターンが形成されたモールドを加熱した後に、前記モールドを、前記転写層に押し付けて前記モールドの凹凸パターン形状を前記転写層に転写する熱式インプリント方法であって、前記転写層とモールドの凹凸パターン形成面とが対向するように前記転写基板と前記モールドを設置する設置ステップと、前記モールドと前記転写基板とを加熱して前記転写層を軟化せしめる加熱ステップと、前記転写層と前記モールドの凹凸パターン形成面を密着させて加圧する加圧ステップと、前記転写基板と前記モールドとを冷却して前記転写層を硬化せしめる硬化ステップと、前記転写基板と前記モールドとを剥離する剥離ステップと、を含み、前記加熱ステップにおいて、前記転写層は加熱機構によって前記凹凸パターン形状が転写されるべき領域において前記転写基板の内周側から外周側に向かう方向において不均一な温度分布で加熱され、前記加熱機構は、互いに加熱能力の異なる中央加熱領域と前記中央加熱領域を囲む少なくとも１つの外周加熱領域とからなる複数の加熱領域を有し、前記中央加熱領域と前記外周加熱領域の各々において独立に設けられた発熱体と、前記発熱体の各々を有する加熱部材とを有し、前記中央加熱領域に属する発熱体と、前記外周加熱領域に属する発熱体は、前記加熱部材内部において前記モールドおよび前記転写基板に対して近接離間方向における互いに異なる位置に配置していることを特徴としている。

Claims

表面に凹凸パターンが形成されたモールドと基板上に熱可塑性の転写層を有する転写基板を所定の温度に加熱した後に、前記モールドの凹凸パターン形状を前記転写層に転写する熱式インプリント装置であって、
前記モールドを前記転写層に密着させて加圧する加圧機構と、
前記モールドおよび前記転写基板を挟む位置に配置され、前記モールドおよび前記転写基板を加熱する一対の加熱機構と、を含み、
前記加熱機構のうちの少なくとも一方は、中央加熱領域と前記中央加熱領域を囲む少なくとも１つの外周加熱領域とからなる複数の加熱領域を有し、前記加熱領域毎に異なる加熱能力を有することを特徴とする熱式インプリント装置。
前記加熱機構は、前記中央加熱領域と前記外周加熱領域の各々において独立に設けられた発熱体と、前記発熱体の各々を有する加熱部材とを有し、
前記中央加熱領域に属する発熱体と、前記外周加熱領域に属する発熱体は、前記加熱部材内部において前記モールドおよび前記転写基板に対して近接離間方向における互いに異なる位置に配置していることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱式インプリント装置。
前記中央加熱領域に属する発熱体は、前記外周加熱領域に属する発熱体よりも前記加熱部材内部において前記モールドおよび前記転写基板に近接した位置に配置していることを特徴とする請求項２に記載の熱式インプリント装置。
前記加圧機構は、平坦な保持面を有し前記モールドをその保持面上に保持するモールド保持部と、前記モールド保持部に対向する平坦な保持面を有しその保持面上に前記転写基板を保持する転写基板保持部と、前記モールド保持部および前記転写基板保持部の少なくとも一方を昇降せしめ、押圧を印加する加圧部と、からなり、
前記加熱部材は、前記モールド保持部および前記転写基板保持部の各保持面とは反対側の各面に当接されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の熱式インプリント装置。
前記加熱機構は、前記中央加熱領域と前記外周加熱領域の各々において独立に設けられた発熱体と、前記発熱体の各々の発熱温度を個別に制御する制御手段と、を含み、
前記制御手段は、前記中央加熱領域に属する発熱体の発熱温度と前記外周加熱領域に属する発熱体の発熱温度を互いに異ならしめることを特徴とする請求項１に記載の熱式インプリント装置。
前記制御手段は、前記中央加熱領域に属する発熱体の発熱温度が前記外周加熱領域に属する発熱体の発熱温度よりも高くなるように制御することを特徴とする請求項５に記載の熱式インプリント装置。
前記加圧機構は、平坦な保持面を有し前記モールドをその保持面上に保持するモールド保持部と、前記モールド保持部に対向する平坦な保持面を有しその保持面上に前記転写基板を保持する転写基板保持部と、前記モールド保持部および前記転写基板保持部の少なくとも一方を昇降せしめ、押圧を印加する加圧部と、からなり、
前記発熱体は、前記モールド保持部および前記転写基板保持部の内部に設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の熱式インプリント装置。
前記加圧機構は、平坦な保持面を有し前記モールドをその保持面上に保持するモールド保持部と、前記モールド保持部に対向する平坦な保持面を有しその保持面上に前記転写基板を保持する転写基板保持部と、前記モールド保持部および前記転写基板保持部の少なくとも一方を昇降せしめ、押圧を印加する加圧部と、からなり、
前記加熱機構は、前記モールド保持部および前記転写基板保持部の各保持面とは反対側の面に当接されて前記発熱体の各々を有する加熱部材を更に含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の熱式インプリント装置。
前記加熱機構は、前記中央加熱領域と前記外周加熱領域の各々において独立に設けられた発熱体と、前記発熱体の各々を有する加熱部材とを有し、前記加熱部材は、前記加熱領域毎に互いに異なる熱伝導率を有する材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱式インプリント装置。
前記中央加熱領域に属する加熱部材は、前記外周加熱領域に属する加熱部材よりも熱伝導率が高い材料で構成されていることを特徴とする請求項９に記載の熱式インプリント装置。
前記加圧機構は、平坦な保持面を有し前記モールドをその保持面上に保持するモールド保持部と、前記モールド保持部に対向する平坦な保持面を有しその保持面上に前記転写基板を保持する転写基板保持部と、前記モールド保持部および前記転写基板保持部の少なくとも一方を昇降せしめ、押圧を印加する駆動部と、からなり、
前記加熱部材は、前記モールド保持部および前記転写基板保持部の各保持面とは反対側の面に当接されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の熱式インプリント装置。
前記モールド保持手段および前記転写基板保持手段の各々は、前記中央および外周加熱領域の各々に対応した複数の被加熱領域を有し、前記被加熱領域の各々を仕切る断熱部材を有することを特徴とする請求項４、８、１１のいずれか１に記載の熱式インプリント装置。
前記加熱機構は、前記中央加熱領域と前記外周加熱領域とを仕切る断熱部材を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１に記載の熱式インプリント装置。
前記加熱機構は、前記中央加熱領域にのみ発熱体を有していることを特徴とする請求項１に記載の熱式インプリント装置。
基板上に熱可塑性の転写層を有する転写基板と表面に凹凸パターンが形成されたモールドを加熱した後に、前記モールドを、前記転写層に押し付けて前記モールドの凹凸パターン形状を前記転写層に転写する熱式インプリント方法であって、
前記転写層と前記モールドの凹凸パターン形成面とが対向するように前記転写基板と前記モールドを設置する設置ステップと、
前記転写基板と前記モールドとを加熱して前記転写層を軟化せしめる加熱ステップと、
前記転写層と前記モールドの凹凸パターン形成面を密着させて加圧する加圧ステップと、
前記転写基板と前記モールドとを冷却して前記転写層を硬化せしめる硬化ステップと、
前記転写基板と前記モールドとを剥離する剥離ステップと、を含み、
前記加熱ステップは、前記転写基板の周方向において不均一な温度分布で前記転写層を加熱するステップであることを特徴とする熱式インプリント方法。
前記加熱ステップは、前記転写層の内周側を外周側よりも高い温度で加熱するステップであることを特徴とする請求項１５に記載の熱式インプリント方法。