JP2009241330A - 微細構造転写スタンパ及び微細構造転写装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被転写体表面の凸形状に追従して薄膜層の厚さを均一に形成し、かつスタンパと被転写体を高精度にアライメントすることができる微細構造転写装置および微細構造転写スタンパを提供する。
【解決手段】微細な凹凸が形成されたスタンパを被転写体に接触させて、前記被転写体の表面に前記スタンパの微細な凹凸を転写する微細構造転写スタンパにおいて、微細な凹凸が形成されたパターン層２とそれを保持する基材３で構成され、基材のパターン層と接する面が、平面と曲面で構成される。基材の曲面にパターン層を保持し、平面に被転写体と位置合わせを行うアライメントマークを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被転写体の表面にスタンパの微細な凹凸形状を転写するインプリント法に用いる微細構造転写スタンパおよび微細構造転写装置に関する。

近年、半導体集積回路は微細化が進んでおり、その微細加工を実現するために、例えば
フォトリソグラフィ装置によって半導体集積回路のパターンを形成する際にその高精度化が図られている。その一方で、微細加工のオーダーが露光光源の波長に近づいてきたことで、パターンの形成の高精度化は限界に近づいてきた。そのため、さらなる高精度化を図るために、フォトリソグラフィ装置に代えて荷電粒子線装置の一種である電子線描画装置が用いられるようになった。

しかしながら、電子線描画装置によるパターンの形成は、ｉ線，エキシマレーザ等の光源を使用した一括露光方法によるものと異なって、電子線で描画するパターンが多けれ多いほど露光（描画）時間がかかる。したがって、半導体集積回路の集積化が進むにつれてパターンの形成に要する時間が長くなって、スループットが著しく劣ることとなる。

そこで、電子線描画装置によるパターンの形成の高速化を図るために、各種形状のマスクを組み合わせて、それらに一括して電子線を照射する一括図形照射法の開発が進められている。しかしながら、一括図形照射法を使用する電子線描画装置は大型化するとともに、マスクの位置をより高精度に制御する機構がさらに必要となって装置自体のコストが高くなるという問題がある。

一方、他のパターンの形成技術として、所定のスタンパを型押ししてその表面形状を転写するインプリント技術が知られている。このインプリント技術は、形成しようとするパターンの凹凸に対応する凹凸（表面形状）が形成されたスタンパを、例えば所定の基板上に樹脂層を形成して得られる被転写体に型押しするものであり、凹凸幅が２５ｎｍ以下の微細構造を被転写体の樹脂層に形成することができる。ちなみに、このようなパターンが形成された樹脂層（以下、「パターン形成層」ということがある）は、基板上に形成される薄膜層と、この薄膜層上に形成される凸部からなるパターン層とで構成されている。

この被転写体の基板表面には、転写パターン寸法より大きな突起や異物などの凸部を有する場合がある。シリコン、石英、金属等の硬度を有するスタンパを用いてインプリント法により、このような凸部が存在する被転写体に対してパターン転写を行う場合、金型がその凸部のため樹脂層に十分到達せず、凸部周囲の領域のパターンが形成されない事態や、スタンパあるいは被転写体が損傷するという問題がある。このような問題に対して、可撓性を有する重合体フィルムをスタンパとして適用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−５５２３５号公報

インプリント技術は、大容量記録媒体における記録ビットのパターンの形成や、半導体集積回路のパターンの形成への応用が検討されている。例えば、大容量記録媒体用基板や半導体集積回路用基板は、インプリント技術で形成したパターン形成層の凸部をマスクとして、パターン形成層の凹部に位置する薄膜層部分、およびこの薄膜層部分に接する基板部分をエッチングすることで製造することができる。ちなみに、基板部分のエッチング加工の精度は、薄膜層の面方向における厚さの分布の影響を受ける。具体的には、例えば、薄膜層の面方向の厚さのばらつきが最大厚さと最小厚さの差で５０ｎｍである被転写体は、深さ５０ｎｍでエッチング加工が施されると、薄膜層が薄い箇所では基板にエッチングが施されるが、厚い箇所ではエッチングが施されない場合がある。また、薄膜層の厚さが厚くなるほど薄膜層を除去した後の凸部の形状が変化しやすくなり、それに伴い基板へのエッチング加工精度も低下する傾向にある。したがって、エッチング加工の所定の精度を維持するためには、基板上に形成する薄膜層の厚さを薄く均一にする必要がある。

インプリント法では、被転写体とスタンパが接触する際に、全面がほぼ同時に接触してしまう。そのため転写領域の拡張に伴い、被転写体とスタンパの接触時に局所的に圧力がかかる領域が生じることもあり、樹脂の流動が妨げられたり、気泡が巻き込まれたりすることで、一部に不均一な樹脂層が形成され、薄膜層の厚さを薄く均一にすることは困難である。

また、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する際には、スタンパを被転写体表面に形成された樹脂薄膜層に対して型押しする前に、前記スタンパと前記被転写体の相対位置を高精度に合せる必要がある。

特許文献１に記載の可撓性を有する重合体フィルムをスタンパ（樹脂スタンパ）は、被転写基板に凸部が存在しても凸形状に追従した転写が可能であり、転写精度の向上に有効である。しかしながら、この樹脂スタンパも加圧時に被転写体とほぼ同時に接触するため、上述の樹脂の流動不良や気泡の巻き込みによる薄膜層の厚さばらつきを解消することは難しい。また、柔軟な樹脂層からなる樹脂スタンパでは、ハンドリング時などに応力変形が起こり、スタンパと被転写体の相対位置を高精度に位置合わせすることは困難である。

以上のように、従来のインプリント技術では、凸形状を有する被転写体に均一な厚さの薄膜層を形成し、かつスタンパと被転写体を高精度にアライメントすることが困難である。

そこで本発明は、被転写体表面に厚さが薄くより均一なパターン形成層を形成でき、かつスタンパと被転写体を高精度な位置合わせを行うことのできる微細構造転写スタンパおよび微細構造転写装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決する本発明は、微細な凹凸が形成されたスタンパを被転写体に接触させて、前記被転写体の表面に前記スタンパの微細な凹凸を転写する微細構造転写スタンパにおいて、樹脂層の表面に凹凸が形成されたパターン層とそれを保持する基材で構成されている微細構造転写スタンパを特徴とする。基材のパターン層と接する面は平面と曲面で構成されており、前記曲面部分の少なくとも一部にパターン層が保持されていることを特徴とする。

本発明の微細構造転写スタンパは、基材の平面部分には被転写体と位置合わせを行うためのアライメントマークを有していることが好ましい。

また、パターン層は、少なくとも樹脂一層で形成されており、パターン層の外周部にはフレームが設けられていることが好ましい。

また、基材の材料のヤング率がパターン層の材料のヤング率よりも大きく、基材の材料の透過率がパターン層の材料の透過率よりも大きいことが好ましい。

本発明の微細構造転写スタンパ、微細構造転写装置及び微細構造転写方法によれば、被転写体表面の凸形状に追従して薄膜層の厚さをより均一に形成でき、かつスタンパと被転写体を高精度にアライメントすることができる。

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、実施形態に係る微細構造転写スタンパＡ１の構成説明図である。本実施形態においては、図１（ａ）に示すようにスタンパＡ１は基材３と樹脂層で構成されるパターン層２から構成されており、基材３のパターン層２と接する面が曲面３ａと平面３ｂで構成されている。また基材３とパターン層２は紫外光を透過する透明体で形成されている。基材曲面３ａの少なくとも一部にはパターン層２が保持される。また基材平面３ｂには被転写体と位置合わせを行うための、アライメントマーク５が設けられている。さらにパターン層２の外周部にはフレーム８が設けられている。ここで、基材３の曲面３ａとしては、曲率が同じ球面形状であっても、曲率が変化する非球面形状であってもよい。

本発明の微細構造転写スタンパＡ１では、パターン層２が保持される基材３の表面が曲面で構成されている。そのため、パターン転写時において、被転写体の中央部から周囲に向かうほど加圧される力が次第に小さくなっていき、被転写体１の中央部から周囲にかけて圧力分布が時間に依存して変化する。このとき、樹脂層で構成されるパターン層７は、中央部が最も大きく変形し、被転写体の外周に近づくにつれて変形量が小さくなる。その結果として、被転写体の中央部で圧力が最大となり、周囲に向かうほど圧力が徐々に小さくなって、被転写体の外周端部で圧力が最小となる。つまり、被転写体には、同心円状の圧力等高線が形成されることとなる。このようにスタンパＡ１のパターン層２が被転写体に接触することによって、被転写基板上の樹脂はスタンパ２と被転写基板との間に押し広げられる。これにより、樹脂の流動阻害が抑制され、高精度のパターン転写を実現することができる。また、パターン層２を樹脂層で構成したことにより、被転写体のうねりや、被転写体上の異物や突起に対しても、柔軟な樹脂層により、うねりや突起に追従することが可能となるため、うねりや突起に伴う樹脂の流動阻害や、転写不良を抑制することができる。これにより、被転写体表面に厚さが薄くより均一なパターン形成層を形成することが可能となる。

微細構造転写スタンパＡ１の変形例を図１（ｂ）に示す。この例では、基材３の表面に凹部が設けられており、凹部の底面に曲面部が形成されている。この凹部内の曲面部にスタンパが保持されている。図１（ａ）との違いは、パターン層２が基材の凹部に配置されている点である。このように基材３の凹部内にパターン層２を配置することによって、パターン層２のパターン面と、アライメントマーク５が形成された面の距離を近くに保つことができる。これによって、スタンパと被転写体との位置合わせをより高精度に行うことが可能となる。

次に、本実施例に係る微細構造転写スタンパＡ１の作成例をについて、図２を用いて説明する。

微細パターンが形成されたモールド原盤上１２のパターン形成領域の外側に型枠１３を固定し、その上からフレーム８を固定する。（図２（ａ））モールド原盤１２上の型枠１３及びフレーム８の内側にパターン層２となる樹脂４ａを流し込み、基材３を押し当てる。（図２（ｂ））基材３の裏面からＵＶ光を照射して樹脂４ａを硬化させる。（図２（ｃ））樹脂４ａからモールド原盤１２と型枠１３を剥離することでパターン層２を得る（図２（ｄ））。

次に、図１の本実施形態に関わる微細構造転写スタンパＡ１を用いる微細構造転写装置Ｂ１について図３（ａ）を用いて説明する。

基材３はプレート９に、真空吸着口７ａで真空吸着固定されている。プレート９は二枚の透明板９ａ，９ｂで構成されている。図３（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、プレート９ａ，９ｂの構成を示している。９ａ，９ｂにはパターン層２を真空吸着させる真空吸着口７ａと基材を真空吸着させる真空吸着口７ａが形成されている。また、真空吸着口７ａは図示しない真空ポンプ等の排気手段に接続されている。

被転写体１はステージ１０に保持される。ステージ１０は、プレート９とを平行状態を保つように設計されている。ステージ１０は被転写体１とスタンパ２を平行に加圧剥離させるために、昇降する機構を有する。ステージ１０は平行面内に移動し、前記スタンパと被転写体を所望の相対位置関係になるように合せる。

基材平面３ｂにはスタンパ２と被転写体１の相対位置合わせのためにマーク５が形成されており、被転写体１の転写面にはアライメント用のマーク６が形成されている。

マーク５，６はそれぞれを被転写体１と基材３にドライエッチでリング状のマークを直接加工してある。位置合わせはプレート９の上面設置された図示しない光検出機構によりマーク５，６の反射信号を認識させて行う。認識させた信号は図示しない制御機構に送信され、ステージ１０の位置調整のためにフィードバックされる。

次に、図３（ａ）の本実施形態に関わる微細構造転写装置Ｂ１を用いた微細構造転写方法を図４を用いて説明する。予め光硬化樹脂１１を塗布した被転写体１をステージ３上に配置する。（図４（ａ））マーク５とマーク６を用いて、ステージ１０を平行移動させて被転写体１とスタンパＡ１の位置合わせを行う。（図４（ｂ））ステージ１０を上昇させスタンパＡ１を被転写体１に塗布した光硬化性樹脂１１を押し広げる。（図４（ｃ））プレート９の上面より紫外線を照射させ、光硬化性樹脂１１を硬化させる。（図４（ｄ））前記光硬化性樹脂１１が硬化した後、ステージ１０を降下させてスタンパＡ１を被転写体１から剥離する。（図４（ｅ））結果として、被転写体１表面には、光硬化性樹脂１１によるパターン形成層が形成される。

以上のような微細構造転写装置および微細構造転写方法では、従来の転写装置や転写方法（例えば特許文献１ないし２）と異なり、スタンパＡ１のパターン層２が被転写体１の表面の凸形状に追従することができる。また局所的な圧力集中による樹脂流動の妨げを抑制することで、被転写体１表面に均一な薄い厚さのパターン形成層を形成することができる。さらに、被転写体１とスタンパ２の相対位置合わせを行うことができる。

なお、本実施形態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、被転写体１の片面のみに微細形状を転写した例を示したが、本発明は被転写体１の両面に微細形状が転写されるものであってもよい。この際、被転写体１を挟むように１対のスタンパＡ１が配置されることになる。

パターン層２は基材曲面３ａに貼り付けたが、真空吸着や静電チャック、また機械的手法で保持してもよい。また、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂などでパターン層２を基材３に貼り付けても良い。

パターン層２を形成する材料として、フェノールホルムアルデヒド樹脂，ユリアホルムアルデヒド樹脂，メラミンホルムアルデヒド樹脂，不飽和ポリエステル樹脂，ビニルエステル樹脂，エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，ポリアミド樹脂，ＡＢＳ樹脂，メチルメタクレート樹脂，スチレン系共重合樹脂，ＡＡＳ樹脂，ポリアリレート樹脂，酢酸セルロース，ポリプロピレン，ポリエチレンフタレート，ポリブチレンテレフタレート，ポリフェニレンサルファイド，ポリフェニリンオキシド，スチレン，ポリカーボネートなどが挙げられる。パターン層２はこれらのいずれかを用いて単層で形成してもよい。また、異なる樹脂を用いた複数の層でパターン層２を形成しても良い。

パターン層２と被転写体１を接触させる際、樹脂の硬化を促進するために、パターン層２と被転写体１表面を減圧雰囲気下又は窒素等のガス雰囲気中にさらした後、パターン層２と被転写体１とを接触させてもよい。

本実施形態では、被転写体１にパターン形成層する形成材料として、光硬化性樹脂１１を用いたが、公知のものでよく、樹脂材料に感光性物質を添加したものを使用することができる。樹脂材料としては、例えば、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（ＰＥＴ），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等が挙げられる。

光硬化性樹脂１１の塗布方法としては、ディスペンス法や、スピンコート法を使用することができる。ディスペンス法では、光硬化性樹脂１１が被転写体１の表面に滴下される。そして、滴下された光硬化性樹脂１１は、パターン層２が被転写体１に接触することで被転写体１の表面に広がる。この際、光硬化性樹脂１１の滴下位置が複数の場合、滴下位置の中心間の距離は液滴の直径よりも広く設定することが望ましい。さらに、光硬化性樹脂１１を滴下する位置は、形成しようとする微細パターンに対応する光硬化性樹脂の広がりを予め評価しておき、この評価結果に基づいて定めるとよい。樹脂塗布量は、パターン形成層を形成するのに必要な量と同じか、または多くなるように調整される。

また、前記した被転写体以外に本発明で使用できる被転写体としては、例えば、所定の基板上に、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等の他の樹脂からなる薄膜を形成したもの、樹脂のみからなるもの（樹脂製シートを含む）等であってもよい。ちなみに、熱可塑性樹脂を使用する場合には、被転写体１にパターン層２を押し付ける前に、被転写体の温度は、熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上とする。そしてパターン層２を押し付けた後、熱可塑性樹脂であれば被転写体１とパターン層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、パターン層２の微細パターンを被転写体１側に転写することができる。

前記した基板の材料としては、例えば、シリコン，ガラス，アルミニウム合金，樹脂等の各種材料を加工したものが挙げられる。また、基板は、その表面に金属層，樹脂層，酸化膜層等が形成された多層構造体であってもよい。

このような被転写体１の外形は、被転写体１の用途に応じて、円形，楕円形，多角形のいずれであってもよく、中心穴が加工されたものであってもよい。

本実施形態では、マーク６を被転写体に形成したが、マーク６はステージ１０に形成しても良い。

本実施形態では、位置合わせのマーク５，マーク６をリング状に加工したが、マーク５，マーク６の形状はリング状に限らない。例えば、直線，丸，多角形，クロスマーク等、光検出機構で検出可能な形状であればよい。

本実施形態では、位置合わせのマーク５，マーク６をドライエッチで加工したが、検出光の透過率が変化するような加工法であれば良い。例えば、金属薄膜や誘電体薄膜を形成してもよい。

モールド原盤１２はパターン層２に転写するための微細パターンを有するものであり、電子ビーム描画法で形成した。しかしこの微細パターンを構成する凹凸を形成する他の方法としては、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，電子ビーム描画法，メッキ法等が挙げられる。これらの方法は、形成する微細パターンの加工精度に応じて適宜に選択することができる。

本実施形態でのスタンパＡ１は、被転写体１に塗布された光硬化性樹脂１１にこのスタンパＡ１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、パターン層２及び基材３は、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。

基材３外形は、円形，楕円形，多角形のいずれであってもよく、このような基材３には、中心穴が加工されていてもよい。またフレーム８の形状も基材３の外形に応じて選択することができる。

パターン層２の表面には、光硬化性樹脂１１とパターン層２との剥離を促進するために、フッ素系，シリコーン系などの離型剤を施すこともできる。またや金属化合物など薄膜を剥離層として形成することもできる。なお、このようなパターン層２は、被転写体の所定の領域に微細パターンを転写することができれば、被転写体１とその形状，表面積が異なっていてもよい。

本実施形態では、基材３を保持するプレート９を複数の透明板で構成したが、単数の透明板で構成しても良い。その際、紫外光が被転写体１表面に照射されることを妨げないよう、真空吸着口の配置に注意する必要がある。また、真空吸着口を切削で加工する際、加工面が透明となるよう研磨処理を施す必要がある。

前記実施形態で微細パターンが転写された被転写体は、磁気記録媒体や光記録媒体等の情報記録媒体に適用可能である。また、この被転写体は、大規模集積回路部品や、レンズ，偏光板，波長フィルタ，発光素子，光集積回路等の光学部品，免疫分析，ＤＮＡ分離，細胞培養等のバイオデバイスへの適用が可能である。

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、図１（ｂ）に示す微細構造転写スタンパＡ１、図３に示す微細構造転写装置Ｂ１を用いて被転写体にパターン転写を行った。

まず、図１に示す微細構造転写スタンパＡ１の作成例について、図２を用いて説明する。

モールド原盤１２は直径７０mm，厚さ０.５mmのシリコン基板に周知の電子線直接描画法で幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝を同心円状に形成したものを使用した。モールド原盤１２のパターン形成領域の外側に直径７５mm，内径６５mm，厚さ０.５mmの型枠１３を固定し、その上から直径７５mm，内径６５mm，厚さ０.５mmのフレーム８を固定した。（図２（ａ））モールド原盤１２上の型枠１３及びフレーム８の内側にパターン層２となる光硬化性ポリエステル樹脂４ａを流し込み、基材３を押し当てた。ここで基材３は、直径１００mm，厚さ２mm、ヤング率７２ＧＰａの石英を直径７５mmを深さ０.５mm繰り貫き、曲率半径１００００ミリメートルの球面に加工した物を用いた。基材平面３ｂには被転写体１と位置合わせを行うためリング状のマーク５をドライエッチで加工した。（図２（ｂ））基材３の裏面からＵＶ光を照射して樹脂４ａを硬化させた。このとき樹脂４ａのヤング率は２.４ＧＰａであった。（図２（ｃ））樹脂４ａからモールド原盤１２と型枠１３を剥離することでパターン層２を得た（図２（ｄ））。

次に微細構造転写スタンパＡ１（図１参照）を用いて試用する微細構造転写装置Ｂ１について、図３を用いて説明する。

スタンパＡ１は、石英製のプレート９に真空吸着口７ａで真空吸着固定した。

ここでは、被転写体１として直径９０mm，厚さ０.５mmのガラス基板を使用した。被転写体１にはスタンパ２と位置合わせを行うためのリング状のマーク６をドライエッチで加工した。被転写体１表面には、予め光硬化性樹脂１２を塗布した。被転写体１はステンレス製のステージ１０上に真空吸着固定した。

次に、本実施例に関わる微細構造転写装置Ｂ１を用いた微細構造転写方法について、図４を用いて説明する。

被転写体１の表面に塗布した樹脂は感光性物質を添加したアクリレート系樹脂であり、粘度が４ｍＰａ・ｓになるように調合した。樹脂は、ノズルが５１２（２５，６×２列）個配列され、ピエゾ方式で樹脂を吐出する塗布ヘッドで塗布された。塗布ヘッドのノズル間隔は、列方向に７０μｍ、列間１４０μｍである。各ノズルからは約５ＰＬの樹脂が吐出されるように制御した。樹脂の滴下ピッチは、半径方向に１５０μｍ、周回方向ピッチを２７０μｍとした。

光硬化性樹脂１１を塗布した被転写体１をステージ１０上に配置した（図４（ａ））。プレート９の上面設置された図示しない光検出機構によりマーク５，６の反射信号を認識させ、ステージ１０を平行移動して、被転写体１とスタンパＡ１の相対位置合わせを行った。（図４（ｂ））ステージ１０を上昇させスタンパ２を被転写体１に塗布した光硬化性樹脂１１を押し広げた。（図４（ｃ））プレート９の上面より紫外線を照射させ、光硬化性樹脂１１を硬化させた。（図４（ｄ））前記光硬化性樹脂１１が硬化した後、ステージ１０を降下させてスタンパＡ１を被転写体１から剥離した（図４（ｅ））。

被転写体１を微細構造転写装置Ｂ１から取り出し、被転写体１表面をＳＥＭで観察したところ、被転写体１の表面に、厚さ２０ｎｍの樹脂層上にスタンパＡ１の表面に形成した微細パターンに対応する幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたことを確認した。本実施例で形成された凹凸形状のＳＥＭ写真を図５に示す。

（実施例２）
実施例２について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図６は、本実施例に係る微細構造転写装置Ｂ２を示す図である。実施例１及び２と異なる点は、スタンパの保持方法である。実施例１では、スタンパＡ１はパターン層２を基材３に貼り付けた作成したが、本実施例に使用するスタンパＡ２は、パターン層２を基材３に真空吸着で固定する。この機構により、パターン層２と基材３とか脱着可能となる。

図７にスタンパＡ２に用いるパターン層２の作製方法を示す。モールド原盤１２は直径１００mm，厚さ０.５mmのシリコン基板に周知の電子線直接描画法で幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝を同心円状に形成したものを用いた。（図７（ａ））モールド原盤１２はフッ素型の離型剤により離型処理を行った。モールド原盤１２のパターン形成領域の外側に直径７５mm，内径６５mm，厚さ０.５mmのテフロン製の型枠１３を固定し、その上から直径７５mm，内径６５mm，厚さ０.５mmのガラス製のフレーム８を固定した。（図７（ｂ））モールド原盤１２上の型枠１３及びフレーム８の内側にパターン層２となる光硬化性ポリエステル樹脂４ａを流し込み、フッ素型の離型剤で離型処理した平坦なガラス基板１４を押し当てた。（図７（ｃ））ガラス基板１４の裏面からＵＶ光を照射して樹脂４ａを硬化させた。（図７（ｄ））樹脂４ａからガラス基板１４とモールド原盤１２を剥離することでパターン層２を得た。このときパターン層２はフレーム８に外周を覆われている（図７（ｅ））。

また基材３は、直径１００mm，厚さ２mmの平坦な石英基板を使用した。そのうち中心から直径７５mmを深さ０.５mm削り、そのうち直径６５mmを曲率半径１００００ミリメートルの球面に加工した。図６（ｂ）は基材３を上面から見た図を示すが、同心円状３つに真空吸着口７ｂが形成してある。基材球面３ａには、パターン層２を真空吸着固定するための真空吸着口７ａを設けた。基材平面３ｂには被転写体１と位置合わせを行うためのリング状のマーク５をドライエッチで加工した。本実施例では真空吸着口を同心円状に３つ設けているが、個数は任意に設定出来る。

プレート９は二枚の透明板９ａ，９ｂで構成されている。図６（ｃ），（ｄ）はそれぞれ、プレート９ａ，９ｂの構成を示している。９ａ，９ｂにはパターン層２を真空吸着させる真空吸着口７ｂと基材を真空吸着させる真空吸着口７ａを形成した。また真空吸着口７ａ，７ｂは独立して図示しない真空ポンプ等の排気手段に接続した。

基材３はプレート９に、真空吸着口７ｂから真空吸着で固定した。パターン層２は真空吸着口７ａで基材曲面３ｂに真空吸着固定した。

このような微細構造転写スタンパＡ２及び微細構造転写装置Ｂ２を用いて、実施例１と同様の方法で、被転写体表面に厚さ２０ｎｍの樹脂層上にスタンパ２の表面に形成した微細パターンに対応する幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンを形成した。

（実施例３）
次に、実施例３について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。本実施例と実施例２が異なる点は、パターン層２の構成である。本実施例では、実施例２と異なり、パターン層２の二種類の樹脂４ａ，４ｂを用いて二層構造とした。図８に、本実施例に係るパターン層２の作成方法を示す。

樹脂４ｂには直径６５mm，厚さ１mm、ヤング率１０ＭＰａのポリウレタン樹脂基板を用いた。樹脂４ｂは外周を直径７５mm，内径６５mm，厚さ０.５mmのガラス製フレーム８で保持した。（図８（ａ））、樹脂基板４ｂに光硬化性ポリエステル樹脂４ａを塗布した。（図８（ｂ））直径１００mm，厚さ０.５mmのシリコン基板に周知の電子線直接描画法で幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝を同心円状に形成したモールド原盤１２を樹脂４ｂに押し当て、樹脂４ａを押し広げた。（図８（ｃ））樹脂４ｂの裏面からＵＶ光を照射して、樹脂４ａを硬化させた。（図８（ｄ））モールド原盤１２を剥離することで、樹脂４ａにモールド原盤の微細パターンが転写されたパターン層２を得た。このときパターン層２の外周はフレーム８で固定されている。

このように作成されたパターン層２を用いて、実施例２と同様の方法で、被転写体表面に厚さ２０ｎｍの樹脂層上にパターン層２の表面に形成した微細パターンに対応する幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成した。

（実施例４）
本実施例では、実施例１の微細構造転写装置Ｂ１（図１参照）を使用して大容量記磁気録媒体（ディスクリートトラックメディア）用の微細パターンが転写されたものを作製した。

ここでは、被転写体１として直径６５mm，厚さ０.６３１mm，中心穴径２０mmの磁気記録媒体用ガラス基板を使用した。

ガラスディスク基板の表面には、インクジェットを用いて樹脂が滴下された。樹脂は、感光性物質が添加され、粘度が４ｍＰａ・ｓになるよう調合された。樹脂は、ノズルが５１２（２５，６×２列）個配列され、ピエゾ方式で樹脂を吐出する塗布ヘッドで塗布された。塗布ヘッドのノズル間隔は、列方向に７０μｍ、列間１４０μｍである。各ノズルからは約５ＰＬの樹脂が吐出されるように制御された。樹脂の滴下ピッチは、半径方向に１５０μｍ、周回方向ピッチを２７０μｍとした。

実施例１と同じ方法で、ガラスディスク基板の表面にはスタンパ２のパターン層２表面に形成した微細パターンに対応する、幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成された被転写体が作製された。

（実施例５）
本実施例では、本発明の微細構造転写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４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１１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６）
本実施例では、本発明の微細構造転写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４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７）
本実施例では、本発明の微細構造転写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、本発明の微細構造転写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、フッ素系ガスを使用し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の表面をエッチングし、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８）
本実施例では、本発明の微細構造転写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、本発明の微細構造転写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１２（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１２（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１２（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１２（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９）
本実施例では、本発明の微細構造転写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（ｌ₁）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（Ｗ₁）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、本発明の微細構造転写方法が使用されている。この微細構造転写方法は、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１３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、この微細構造転写方法によれば、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１０）
本実施例では、本発明の微細構造転写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１５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１５（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ＣＦ₄／Ｈ₂ガスによってドライエッチングされると、図１５（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１５（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１５（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１５（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１５（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１５（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１５（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１５（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をＲＩＥによりエッチングされて、図１５（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１５（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１５（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１５（ｌ）に示すように、多層配線基板６１に金属膜６５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。

実施形態に係る微細構造転写スタンパＡ１の構成説明図である。 （ａ）から（ｄ）は微細構造転写スタンパＡ１のパターン層２の作製工程の説明図である。 実施形態に関わる微細構造転写スタンパＡ１を用いた微細構造転写装置Ｂ１の構成説明図であり、（ａ）は構成説明図、（ｂ）プレート９ａの真空吸着口ａ，ｂの位置関係を表す模式図、（ｄ）はプレート９ｂの真空吸着口ａ，ｂの位置関係を示す模式図である。 （ａ）から（ｅ）は微細構造転写装置Ｂ１を用いた微細構造転写方法の工程の説明図である。 スタンパＡ１から被転写体１上に形成された光硬化性樹脂１１のパターンの断面像を示す電子顕微鏡図である。 実施例２に関わる微細構造転写スタンパＡ２を用いた微細構造転写装置Ｂ２の構成説明図であり、（ａ）は構成説明図、（ｂ）基材３を上面から見た真空吸着口７ｂの位置関係を示す模式図、（ｃ）プレート９ａの真空吸着口ａ，ｂの位置関係を表す模式図、（ｄ）はプレート９ｂの真空吸着口ａ，ｂの位置関係を示す模式図である。 実施例２で使用したパターン層２の作製工程の説明図である。 実施例３で使用したパターン層２の作製工程の説明図である。 （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。 （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 パターン層
３ 基材
３ａ 基材球面
３ｂ 基材平面
４ａ 樹脂
５ マーク
８ フレーム
Ａ１ 微細構造転写スタンパ
Ｂ１ 微細構造転写装置

Claims (11)

1. 凹凸が形成されたスタンパを被転写体に接触させて、前記被転写体の表面に前記スタンパの凹凸を転写する微細構造転写スタンパにおいて、凹凸が形成された樹脂層で構成されるパターン層と、前記パターン層を保持する基材とを有し、前記基材のパターン層と接する面が平面と曲面で構成されており、前記曲面部分の少なくとも一部にパターン層が保持されることをすることを特徴とする微細構造転写スタンパ。
2. 請求項１に記載の微細構造転写スタンパにおいて、基材の材料のヤング率がパターン層の材料のヤング率よりも大きいことを特徴とする微細構造転写スタンパ。
3. 請求項１に記載の微細構造転写スタンパにおいて、基材の材料の透過率がパターン層の材料の透過率よりも大きいことを特徴とする微細構造転写スタンパ。
4. 請求項１に記載の微細構造転写スタンパにおいて、基材に被転写体と位置合わせを行うアライメントマークを有することを特徴とする微細構造転写スタンパ。
5. 請求項１に記載の微細構造転写スタンパにおいて、パターン層の外周部にフレームが設けられていることを特徴とする微細構造転写スタンパ。
6. 請求項１に記載の微細構造転写スタンパにおいて、基材の平面部分に被転写体と位置合わせを行うアライメントマークを有することを特徴とする微細構造転写スタンパ。
7. 請求項１に記載の微細構造転写スタンパにおいて、前記基材の曲面部分は曲率が同じ球面形状であることを特徴とする微細構造転写スタンパ。
8. 請求項１に記載の微細構造転写スタンパにおいて、前記基材の曲面部分は曲率が変化する非球面形状であることを特徴とする微細構造転写スタンパ。
9. 請求項１に記載の微細構造転写スタンパにおいて、前記基材に凹部が設けられ、前記凹部の底面に曲面を有し、前記曲面部分の少なくとも一部にパターン層が保持されることをすることを特徴とする微細構造転写スタンパ。
10. 微細な凹凸が形成されたスタンパを被転写体に接触させて、前記被転写体の表面に前記スタンパの微細な凹凸を転写する微細構造転写装置において、スタンパが微細な凹凸が形成されたパターン層とそれを保持する基材で構成されており、前記基材と被転写体又はステージに形成したアライメントマークを用いて、スタンパを被転写体に接触させる前に、スタンパと被転写体の相対位置を合せる機構を有する微細構造転写装置。
11. 微細な凹凸が形成されたスタンパを被転写体に接触させて、前記被転写体の表面に前記スタンパの微細な凹凸を転写する微細構造転写方法において、スタンパが微細な凹凸が形成されたパターン層とそれを保持する基材で構成されており、前記基材と被転写体又はステージに形成したアライメントマークを用いて、スタンパを被転写体に接触させる前に、スタンパと被転写体の相対位置を合せる微細構造転写方法。

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