インプリント用スタンパおよびインプリント方法
【課題】被転写基板の局所的な突起に追従し、パターン転写不良領域を低減することが可能で、耐久性のあるスタンパおよび転写方法を提供する。
【解決手段】表面に凹凸形状が形成されたインプリント用スタンパにおいて、前記凹凸形状が形成された樹脂製のパターン層と、前記パターン層の裏面に配置された樹脂製の緩衝層と、前記緩衝層の裏面に配置された基材層とを有し、前記緩衝層のヤング率が前記パターン層のヤング率よりも小さく、前記基材層のヤング率が前記緩衝層のヤング率よりも大きいことを特徴とするインプリント用スタンパ。
【解決手段】表面に凹凸形状が形成されたインプリント用スタンパにおいて、前記凹凸形状が形成された樹脂製のパターン層と、前記パターン層の裏面に配置された樹脂製の緩衝層と、前記緩衝層の裏面に配置された基材層とを有し、前記緩衝層のヤング率が前記パターン層のヤング率よりも小さく、前記基材層のヤング率が前記緩衝層のヤング率よりも大きいことを特徴とするインプリント用スタンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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用スタンパおよびインプリント方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイスなどで必要とされる微細パターンを加工する技術として、フォトリソグラフィ技術が多く用いられてきた。しかし、パターンの微細化が進み、要求される加工寸法が露光に用いられる光の波長程度まで小さくなるとフォトリソグラフィ技術での対応が困難となったため、これに代わって、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。この電子線を用いたパターン形成は、ｉ線，エキシマレーザー等の光源を用いたパターン形成における一括露光方法と異なり、マスクパターンを直接描画する方法をとる。よって、描画するパターンが多いほど露光（描画）時間が増加し、パターン完成までに時間がかかるという欠点があり、半導体集積回路の集積度が高まるにつれて、パターン形成に必要な時間が増大して、スループットが低下することが懸念される。そこで、電子線描画装置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ビームを照射することで複雑な形状の電子ビームを形成する、一括図形照射法の開発が進められているが、パターンの微細化は進む一方で、電子線描画装置の大型化や、マスク位置の高精度制御など、装置コストが高くなるという欠点があった。これに対し、高精度なパターン形成を低コストで行うための技術として、ナノインプリント技術が知られている。このナノ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、微細パターン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（残膜）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。そして、このナノ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。
【０００３】
図１０にナノインプリント工程の一例について模式図を示す。この例においては、図１０（ａ）に示すように、被転写基板１０１１の表面にパターン形成のための被転写樹脂１０１２を塗布した被転写体１０１０とスタンパ１０１は、互いの距離を制御できるステージ（図示省略）にそれぞれ固定されている。次に、図１０（ｂ）に示すように、ステージを駆動してスタンパ１０１を被転写樹脂１０１２に押しつけ、被転写樹脂１０１２を硬化させる。その後、ステージを駆動しスタンパ１０１と被転写体１０１０を剥離することで、図１０（ｃ）に示すようにスタンパ１０１の凹凸パターンが被転写樹脂１０１２に転写される。
【０００４】
このインプリント技術に関して、インプリント工程時のスタンパの物理的な損傷を抑制するために可撓性重合体スタンパを用いることが提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−５５２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ナノインプリント技術においては、被転写基板表面に直径／高さが数十ｎｍから数μｍの突起や異物が局所的に存在する場合がある。このとき、スタンパや被転写基板の材料として非可撓性のものを用いると、この局所的な突起や異物の周辺に過剰な圧力がかかり、スタンパや被転写基板が破損するという問題がある。破損したスタンパは通常再利用することができない。また、スタンパが突起や異物に追従せず突起や異物の周辺でパターン転写不良領域、すなわちパターン転写が不完全な領域やパターンが転写されない領域が生じるという問題がある。
【０００７】
特許文献１のように、スタンパに可撓性材料を用いてインプリント中の加圧を分散させることでスタンパや被転写基板の破損を防ぐことが可能である。しかし、数ｎｍオーダーの高精度パターンの転写や数μｍオーダーで位置制御を行う場合、特許文献１に示されているようなスタンパでは、所望の形状精度および位置精度が得られない可能性がある。スタンパの破損を抑制し、被転写基板表面に突起や異物が存在した場合でも、突起や異物にスタンパが追従することでパターン転写不良領域を低減するとともに、アライメント精度に優れたスタンパであることが望まれる。
【０００８】
そこで本発明は、上述の問題に鑑み、被転写基板の局所的な突起に追従しパターン転写不良領域をできるだけ少なくすることが可能で、かつ転写時にスタンパの破損が発生しにくく、アライメント精度が良好なインプリント用スタンパおよびインプリント方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らが誠意検討した結果、ヤング率の異なる多層構造のスタンパを用いることで上記課題を解決できることを見出した。
【００１０】
すなわち、本発明は、表面に微細な凹凸形状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表面の凹凸形状を転写するインプリント用スタンパにおいて、前記スタンパは、前記凹凸形状が形成されたパターン層と、前記パターン層の凹凸形状が形成された面の反対側の面に配置された緩衝層と、前記緩衝層の前記パターン層と反対側の面に配置された基材層とを有し、前記緩衝層のヤング率が前記パターン層のヤング率よりも小さく、かつ前記基材層のヤング率が前記緩衝層のヤング率よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明によるインプリント用スタンパは、前記緩衝層の厚みが前記パターン層の厚みよりも大きいことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明によるインプリント用スタンパは、前記基材層の厚みが前記パターン層の厚みよりも大きいことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明によるインプリント用スタンパは、前記緩衝層のヤング率が１.５ＧＰａ以下であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明によるインプリント用スタンパは、前記緩衝層の厚みが４.２μｍ以上であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明によるインプリント用スタンパは、前記パターン層の厚みが１００ｎｍ以上かつ４３μｍ以下の範囲であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明によるインプリント用スタンパは、前記パターン層は前記緩衝層から分離，交換可能であることを特徴とする。
【００１７】
本発明による別のインプリント用スタンパは、表面に微細な凹凸形状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表面の凹凸形状を転写するインプリント用スタンパにおいて、前記スタンパは、前記凹凸形状が形成されたパターン層と、前記パターン層の凹凸形状が形成された面の反対側の面に配置された緩衝層と、前記緩衝層の前記パターン層と反対側の面に配置された基材層と、前記パターン層と前記緩衝層の間、および前記緩衝層と前記基材層の間のいずれかには少なくとも１層の中間層を有し、前記緩衝層のヤング率が前記パターン層のヤング率よりも小さく、かつ前記基材層のヤング率が前記緩衝層のヤング率よりも大きいことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明による別のインプリント用スタンパは、前記緩衝層の厚みが前記パターン層の厚みよりも大きいことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明による別のインプリント用スタンパは、前記基材層の厚みが前記パターン層の厚みよりも大きいことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明による別のインプリント用スタンパは、前記中間層のヤング率が前記パターン層のヤング率よりも小さいことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明による別のインプリント用スタンパは、前記中間層の厚みが前記緩衝層の厚みよりも小さいことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明による別のインプリント用スタンパは、前記緩衝層のヤング率が１.５ＧＰａ以下であることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明による別のインプリント用スタンパは、前記緩衝層の厚みが４.２μｍ以上であることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明による別のインプリント用スタンパは、前記パターン層の厚みが１００ｎｍ以上から４３μｍ以下の範囲であることを特徴とする。
【００２５】
本発明による別のインプリント用スタンパは、前記パターン層を含む少なくとも１層からなる交換部と、前記交換部の前記凹凸形状が形成された面の反対側の面に配置され、前記基材層を含む少なくとも１層からなる再利用部とを有し、前記交換部を前記再利用部から分離，交換可能であることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明による別のインプリント用スタンパは、前記交換部と、前記再利用部と、その間に接着層を有し、前記接着層は熱や光を加えることで接着性を失うことを特徴とする。
【００２７】
また、本発明による別のインプリント用スタンパは、前記交換部と前記再利用部とが密着固定されていることを特徴とする。
【００２８】
本発明によるインプリント方法は、前記スタンパが、表面に前記凹凸形状が形成された交換部と、前記交換部の裏面に配置された再利用部からなり、前記スタンパと前記被転写体とを接触させる接触工程と、前記被転写体に前記スタンパを加圧して前記凹凸形状を前記被転写体に転写する転写工程と、前記交換部を前記再利用部から分離する工程と、前記被転写体と前記交換部を剥離する工程と、前記再利用部に新たな交換部を密着させる工程とを有することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明によるインプリント方法は、前記スタンパの前記交換部がパターン層と中間層を含み、かつ前記再利用部が緩衝層と基材層とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明により、被転写基板の局所的な突起に追従しパターン転写不良領域をできるだけ少なくすることが可能で、かつ転写時にスタンパの破損が発生しにくいインプリント用スタンパおよびインプリント方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の請求項１におけるスタンパおよび被転写体樹脂の構成概略図。
【図２】本発明のスタンパを用いた際の突起追従性と緩衝層のヤング率との関係図。
【図３】本発明のスタンパを用いた際の突起追従性と緩衝層の厚さとの関係図。
【図４】本発明のスタンパを用いた際の突起追従性とパターン層の厚さとの関係図。
【図５】本発明のパターン転写方法の説明図。
【図６】本発明によるスタンパ構造の模式図。
【図７】本発明によるインプリント工程に用いるスタンパ構造の模式図。
【図８】本発明によるインプリント方法の模式図。
【図９】本発明による別のインプリント方法の模式図。
【図１０】ナノインプリントによる微細パターン形成方法の一例を示す工程模式図。
【図１１】突起追従性の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
（第１実施形態）
本発明の第１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。図１は、第１実施形態に係るスタンパおよび被転写体の構成概略図である。図１に示すように、本実施形態に係るスタンパ１０１は、基材層１０４下に緩衝層１０３およびパターン層１０２の順に配置することで構成されている。パターン転写時には、被転写体１０１０として、被転写基板１０１１上に被転写樹脂１０１２を塗布したものを用い、スタンパ１０１のパターン層１０２と被転写樹脂１０１２が対向するように配置される。パターン層１０２の被転写樹脂１０１２側の面には、凹凸形状からなる微細パターンが形成されている。スタンパ１０１の外形は、円形，楕円形，多角形のいずれであってもよく、このようなスタンパ１０１には、中心穴が加工されていてもよい。このような構成のスタンパでは、各層材料のヤング率や各層の厚さがスタンパの突起追従性に影響を及ぼす。
【００３３】
ここで、本明細書における用語「突起追従性」の定義について説明する。前記したように、被転写基板上に局所的に存在する突起の周辺ではスタンパが突起に完全には追従せず、凹凸パターンが形成されない転写不良領域が生じる。そこで、ある高さの突起に対するスタンパの追従の程度を示す値として、図１１に示すように、突起の端から不良転写領域の外周までの距離をＬｃ、突起の高さをｈで表し、Ｌｃをｈで割った値、Ｌｃ／ｈを「突起追従性」とした。
【００３４】
基材層１０４は、スタンパが突起に追従するための加圧調整と、インプリント工程におけるアライメントや搬送等に適するよう、次に説明する緩衝層１０３よりも硬く、ヤング率が大きい材料であればよい。スタンパの形状基材層１０４の材料としては、例えば、シリコーン，ガラス，アルミニウム，樹脂等の各種材料を加工したものが挙げられる。また、基材層１０４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。パターン層，緩衝層のみのスタンパではスタンパの保持が困難となり、スタンパの変形によりパターン精度やアライメント精度の低下が懸念される。これに対して、基材層１０４を設けることにより、スタンパの変形を抑え、パターン精度，アライメント精度の向上が図れる。
【００３５】
緩衝層１０３は、基材層１０３上に形成される弾性層であって、基材層１０４を構成する材料や、次に説明するパターン層１０２と比較してヤング率が小さく、室温で弾性変形する材料で構成される。このようなヤング率の緩衝層１０３は、局所的な突起に対してスタンパの形状変化を促し、突起に追従可能なようにすることができる。ちなみに本実施形態でのスタンパ１０１は、被転写基板１０１１に塗布された被転写樹脂１０１２が光硬化性である場合、このスタンパ１０１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より選択される。よって、緩衝層１０３の材料としては透明性を有するものが好ましい。ただし、非転写樹脂１０１２を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。緩衝層１０３の材料としては、前記の条件を満たす材料であって、例えば、フェノール樹脂（ＰＦ），ユリア樹脂（ＵＦ），メラミン樹脂（ＭＦ），ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ），アルキド樹脂，ビニルエステル樹脂，エポキシ樹脂（ＥＰ），ポリイミド樹脂（ＰＩ），ポリウレタン（ＰＵＲ），ポリカーボネート（ＰＣ），ポリスチレン（ＰＳ），アクリル樹脂（ＰＭＭＡ），ポリアミド樹脂（ＰＡ），ＡＢＳ樹脂，ＡＳ樹脂，ＡＡＳ樹脂，ポリビニルアルコール、ポリエチレン（ＰＥ），ポリプロピレン（ＰＰ），ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），ポリアリレート樹脂，酢酸セルロース，ポリプロピレン，ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ），ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ），ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），ポリフェニリンオキシド、シクロオレフィンポリマー，ポリ乳酸，シリコーン樹脂，ジアリルフタレート樹脂等が挙げられる。緩衝層１０３はこれらのいずれかを単独で用いても、異なる樹脂を複数混合して用いてもよい。また、無機フィラーや有機フィラー等の充填剤を含んでいてもよい。
【００３６】
図２に、緩衝層１０３のヤング率を変化させた場合の突起追従性の変化を示す。このときの各層の条件は、緩衝層１０３の厚さが１mm、パターン層の厚さが０.１μｍであり、パターン層にはヤング率が２.４ＧＰａで光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂、基材層には厚さが１mm，ヤング率が７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。転写時には、基材層１０４の上部から１ＭＰａの圧力を加えた。図２より、ヤング率が小さいほど突起追従性が良くなることがわかる。ここで、突起追従性と不良転写領域は比例関係にあり、不良転写領域を約１０％以内に抑えるためには、突起追従性Ｌｃ／ｈを１００以下にする必要がある。そのため、この条件下では、緩衝層１０３のヤング率は１.５ＧＰａ以下にする必要がある。ただし、各層のヤング率や厚さ、加圧等の条件によって突起追従性は変わるため、適宜設計する必要がある。
【００３７】
図３に、緩衝層１０３の厚さを変化させた場合の突起追従性の変化を示す。このときの各層の条件は、パターン層１０２の厚さが０.１μｍ、緩衝層１０３にはヤング率が１００ＭＰａのアクリル系樹脂，パターン層１０２にはヤング率が２.４ＧＰａで光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂，基材層１０４には厚さが１mm，ヤング率が７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。転写時には、基材層１０４の上部から１ＭＰａの圧力を加えた。図３より、緩衝層１０３の厚さが小さくなるほど突起追従性は良くなる傾向にあるが、極小値が存在し、薄くしすぎると逆に突起追従性が悪くなることがわかる。よって、この条件下で突起追従性Ｌｃ／ｈを１００以下にするためには、緩衝層１０３の厚さを４.２μｍ以上にする必要がある。ただし、この場合も、各層のヤング率や厚さ、加圧等の条件によって突起追従性は変わるため、適宜設計する必要がある。
【００３８】
パターン層１０２は、前記したように、被転写体１０１０に転写するための微細パターンを有する層であって、転写時の加圧によって表面に形成された凹凸形状に塑性変形が生じないような材料から構成される。パターン層１０２を形成する材料としては、前記の条件を満たす材料であって、例えば、フェノール樹脂（ＰＦ），ユリア樹脂（ＵＦ），メラミン樹脂（ＭＦ），ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ），アルキド樹脂，ビニルエステル樹脂，エポキシ樹脂（ＥＰ），ポリイミド樹脂（ＰＩ），ポリウレタン（ＰＵＲ），ポリカーボネート（ＰＣ），ポリスチレン（ＰＳ），アクリル樹脂（ＰＭＭＡ），ポリアミド樹脂（ＰＡ），ＡＢＳ樹脂，ＡＳ樹脂，ＡＡＳ樹脂，ポリビニルアルコール、ポリエチレン（ＰＥ），ポリプロピレン（ＰＰ），ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），ポリアリレート樹脂，酢酸セルロース，ポリプロピレン，ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ），ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ），ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），ポリフェニリンオキシド，シクロオレフィンポリマー，ポリ乳酸，シリコーン樹脂，ジアリルフタレート樹脂等が挙げられる。パターン層１０２はこれらのいずれかを単独で用いても、異なる樹脂を複数混合して用いてもよい。また、無機フィラーや有機フィラー等の充填剤を含んでいてもよい。また、パターン層１０２の表面（パターン形成層）には、被転写樹脂１０１２とスタンパ１０１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処理を施すこともできる。また、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。
【００３９】
また、パターン層１０２は、転写時の耐加圧性と突起追従性を両立可能な範囲の厚さであることが望ましい。図４に、パターン層１０２の厚さを変えた場合の突起追従性を示す。各層の条件は、緩衝層１０３の厚さが１００μｍ、緩衝層１０３にはヤング率が１０ＭＰａのアクリル系樹脂，パターン層１０２にはヤング率が２.４ＧＰａで光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂，基材層１０４には厚さが１mm，ヤング率が７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。転写時には、基材層１０４の上部から１ＭＰａの圧力を加えた。図４より、パターン層１０２の厚さが薄いほど突起追従性は良くなることがわかる。この条件下で突起追従性Ｌｃ／ｈを１００以下にするためには、パターン層１０２の厚さを１００ｎｍ以上かつ４３μｍ以下の範囲にすることが好ましい。パターン層１０２の厚さが１００ｎｍよりも小さいと転写時の耐加圧性が低下し、転写不良が起こる。また、厚さが４３μｍよりも大きくなると、突起追従性が低下し、転写されない領域が広がる。このことから、パターン層１０２の厚さは１００ｎｍ以上から４３μｍ以下の範囲にする必要がある。ただし、この場合も、各層のヤング率や厚さ、加圧等の条件によって突起追従性は変わるため、適宜設計する必要がある。
【００４０】
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。
【００４１】
本発明では、局所的な突起に対して追従するための加圧調整とインプリント工程におけるアライメントおよび搬送に適した基材層と、基材層よりもヤング率が小さくスタンパの形状変化を可能とする緩衝層と、突起追従が可能で、かつ転写時の加圧に対しても塑性変形せず、かつ転写時の加圧によってスタンパの凹凸形状に変形が生じないような材料からなるパターン層の多層構造のスタンパにより、被転写基板の局所的な突起にもスタンパのパターン形成面が追従し、スタンパが破損せず、かつ転写不良領域を大幅に低減することができる。
【００４２】
以下、実施例を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００４３】
本発明の一実施例について説明する。まず、本実施例で用いた３層構造スタンパの構成およびその作製方法について説明する。
【００４４】
図１は本発明における請求項１に記載のスタンパおよび被転写体樹脂の構成概略図である。まず、基材層１０４として直径１００mmΦ，厚さ１mmの石英ガラスを用いた。石英ガラスのヤング率は７２ＧＰａであった。基材層１０４表面に、直径が８０mmΦの穴が開けられた厚さ１mmのシリコーン樹脂製の型を設置し、キャスティング法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を流し込んだ。その後、紫外光を照射して硬化させ、緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系の光硬化性樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は１０ＭＰａであった。次に、緩衝層１０３表面にディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが０.１μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射してパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、パターン層１０２と緩衝層１０３と基材層１０４の３層構造を有するスタンパ１０１を得た。
【００４５】
本実施例においてスタンパ１０１の外形は円形であったが、本発明はこれに限ったものではない。スタンパ１０１の外形は加圧方式に応じて、円形，楕円形，多角形のいずれであってもよく、このようなスタンパ１０１には、中心穴が加工されていてもよい。なお、このようなスタンパ１０１は、被転写体１０１０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１０１０とその形状、表面積が異なっていてもよい。
【００４６】
次に、本実施例のスタンパを用いた転写方法について説明する。
【００４７】
図５は、本発明のスタンパおよび被転写体の断面図であり、転写プロセスを示す。図５（ａ）は、転写前のスタンパ１０１と被転写樹脂１０１２が接する前のそれぞれの形状を示している。この状態でスタンパ１０１は、パターン層１０２の裏面に緩衝層１０３が、緩衝層１０３の裏面に基材層１０４がそれぞれ接着しており、平板である。被転写体１０１０は、２０mm×２０mm，厚さ１mmのＳｉ製被転写基板１０１１表面に、光硬化性の被転写樹脂１０１２が塗布されたものを用いた。パターン転写時には、パターン層１０２のパターン形成面と、被転写樹脂１０１２が対向するように配置される。樹脂１０１２の中央部には被転写基板１０１１の突起形状に倣った高さ１０μｍの突起があり、他の面より先にスタンパ１０１と接することになる。図５（ｂ）は、スタンパ１０１と被転写樹脂１０１２が接触し、スタンパと樹脂間に加えられた圧力により、スタンパ１０１が樹脂の突起に倣い変形した状態で転写が進行している様子を示している。本実施例では、基材層１０４のパターン層と反対側の面より１ＭＰａで加圧した。スタンパ１０１は、パターン層１０２よりもヤング率の小さい緩衝層１０３の効果により樹脂の突起に追従する。このとき、ヤング率の大きい基材層１０４の効果で突起の周辺により大きな圧力がかかり、緩衝層１０３が突起により追従するようになる。また、パターン層１０２は大きなヤング率を持つ樹脂であり、パターン層１０２表面に形成された微細パターンは転写時の加圧でも塑性変形せず、弾性変形するため、突起部を含む樹脂表面においても、スタンパ１０１の微細パターンが転写され、突起部にもその反転パターンの形成が可能となっており、転写後に微細パターンが破損することはない。図５（ｃ）は、パターン転写が終了し、被転写樹脂１０１２とスタンパ１０１が離れた離型状態を示している。被転写樹脂１０１２の表面にはスタンパ１０１のパターンを反転したパターンが転写され、中央の突起部にも形状の乱れはあるがパターンが見える。変形の少ないスタンパを用いると、突起の周辺にはスタンパのパターンが届かないために未転写領域が生ずるが、前記のように変形可能なスタンパを用いることにより、未転写領域を最小限に抑えることができる。図５（ｄ）は、スタンパ１０１が被転写樹脂１０１２から離れて、時間経過と共に、突起に倣った形状から従前の平板に復帰した状態を示し、被転写樹脂１０１２では形成された微細パターンが維持されており、スタンパの破損はみられなかった。以上のようにして作製したスタンパを使用すれば、被転写基板の表面に形成した樹脂膜にスタンパを接触させて、スタンパ表面の凹凸パターンを転写することにより、複雑な形状の溝や構造体を形成するための樹脂パターンを、突起がある基板上の樹脂においても一括転写することが可能となる。
【００４８】
続いて、本実施例のスタンパで突起を有する基板の上にある樹脂層に微細パターンを転写した際の突起追従性を評価した結果について説明する。
【００４９】
本実施例では、高さｈ＝１０μｍの突起がある基板を用いた。突起の端から転写不良領域の外周までの距離Ｌｃを計測し、それを突起の高さｈで割った値Ｌｃ／ｈを突起追従性として評価した。本実施例の場合、Ｌｃ／ｈは２.７であった。また、転写後にスタンパの破損は見られなかった。
【実施例２】
【００５０】
実施例１と同様にして、別の３層構造スタンパの構成およびその作製方法について突起追従性を評価した結果を説明する。
【００５１】
本実施例では、基材層１０４として直径１００mmΦ，厚さ１mm，ヤング率７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。基材層１０４表面に、直径が８０mmΦの穴が開けられた厚さ１００μｍのシリコーン樹脂製の型を設置し、キャスティング法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を流し込んだ。その後、紫外光を照射して硬化させ、緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系の光硬化性樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は１０ＭＰａであった。次に、緩衝層１０３表面にディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが４２μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射してパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、パターン層１０２と緩衝層１０３と基材層１０４の３層構造を有するスタンパ１０１を得た。
【００５２】
次に、高さｈ＝１μｍの突起がある基板を用いて、突起の端から転写不良領域の外周までの距離Ｌｃを計測し、それを突起の高さｈで割った値Ｌｃ／ｈを突起追従性として評価した。本実施例の場合、Ｌｃ／ｈは９９.７であった。また、転写後にスタンパの破損は見られなかった。
【実施例３】
【００５３】
実施例１と同様にして、別の３層構造スタンパの構成およびその作製方法について突起追従性を評価した結果を説明する。
【００５４】
本実施例では、基材層１０４として直径１００mmΦ，厚さ１mm，ヤング率７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。基材層１０４表面に、直径が８０mmΦの穴が開けられた厚さ１００μｍのシリコーン樹脂製の型を設置し、基材層１０４表面にディスペンス法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を滴下し、緩衝層１０３の厚さが４.２μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射して緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は１００ＭＰａであった。次に、緩衝層１０３表面にディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが４２μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射してパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、パターン層１０２と緩衝層１０３と基材層１０４の３層構造を有するスタンパ１０１を得た。
【００５５】
次に、高さｈ＝１０μｍの突起がある基板を用いて、突起の端から転写不良領域の外周までの距離Ｌｃを計測し、それを突起の高さｈで割った値Ｌｃ／ｈを突起追従性として評価した。本実施例の場合、Ｌｃ／ｈは１００であった。また、転写後にスタンパの破損は見られなかった。
【実施例４】
【００５６】
実施例１と同様にして、別の３層構造スタンパの構成およびその作製方法について突起追従性を評価した結果を説明する。
【００５７】
本実施例では、基材層１０４として直径１００mmΦ，厚さ１mm，ヤング率７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。基材層１０４表面に、直径が８０mmΦの穴が開けられた厚さ１mmのシリコーン樹脂製の型を設置し、キャスティング法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を流し込んだ。その後、紫外光を照射して硬化させ、緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系の光硬化性樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は１.６ＧＰａであった。次に、緩衝層１０３表面にディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが０.１μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射してパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、パターン層１０２と緩衝層１０３と基材層１０４の３層構造を有するスタンパ１０１を得た。
【００５８】
次に、高さｈ＝１μｍの突起がある基板を用いた。突起の端から転写不良領域の外周までの距離Ｌｃを計測し、それを突起の高さｈで割った値Ｌｃ／ｈを突起追従性として評価した。本実施例の場合、Ｌｃ／ｈは１００であった。また、転写後にスタンパの破損は見られなかった。
【００５９】
表１に実施例１から実施例４のスタンパにおける各層の条件、および突起追従性の評価結果、およびパターン転写後にスタンパが破損しているかどうかの結果をまとめて示す。
ここで、○は「破損なし」、×は「破損あり」を示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
〔比較例１〕
実施例１と同様にして、別の３層構造スタンパの構成およびその作製方法について突起追従性を評価した結果を説明する。
【００６２】
本比較例では、基材層１０４として直径１００mmΦ，厚さ１mm，ヤング率７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。基材層１０４表面に、直径が８０mmΦの穴が開けられた厚さ１mmのシリコーン樹脂製の型を設置し、キャスティング法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を流し込んだ。その後、紫外光を照射して硬化させ、緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系の光硬化性樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は１０ＭＰａであった。次に、緩衝層１０３表面にディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ３０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが５０ｎｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射してパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、パターン層１０２と緩衝層１０３と基材層１０４の３層構造を有するスタンパ１０１を得た。
【００６３】
次に、高さｈ＝１０μｍの突起がある基板を用いて、突起の端から転写不良領域の外周までの距離Ｌｃを計測し、それを突起の高さｈで割った値Ｌｃ／ｈを突起追従性として評価した。本比較例の場合、Ｌｃ／ｈは２であったが、転写後にスタンパの破損が見られた。
【００６４】
〔比較例２〕
実施例１と同様にして、別の３層構造スタンパの構成およびその作製方法について突起追従性を評価した結果を説明する。
【００６５】
本比較例では、基材層１０４として直径１００mmΦ，厚さ１mm，ヤング率７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。基材層１０４表面に、直径が８０mmΦの穴が開けられた厚さ１００μｍのシリコーン樹脂製の型を設置し、キャスティング法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を流し込んだ。その後、紫外光を照射して硬化させ、緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系の光硬化性樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は１０ＭＰａであった。次に、緩衝層１０３表面にディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが６０μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射してパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、パターン層１０２と緩衝層１０３と基材層１０４の３層構造を有するスタンパ１０１を得た。
【００６６】
次に、高さｈ＝１μｍの突起がある基板を用いて、突起の端から転写不良領域の外周までの距離Ｌｃを計測し、それを突起の高さｈで割った値Ｌｃ／ｈを突起追従性として評価した。本比較例の場合、転写後にスタンパの破損は見られなかったが、Ｌｃ／ｈは１２２.５であった。
【００６７】
〔比較例３〕
実施例１と同様にして、別の３層構造スタンパの構成およびその作製方法について突起追従性を評価した結果を説明する。
【００６８】
本比較例では、基材層１０４として直径１００mmΦ，厚さ１mm，ヤング率７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。基材層１０４表面に、直径が８０mmΦの穴が開けられた厚さ１００μｍのシリコーン樹脂製の型を設置し、基材層１０４表面にディスペンス法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を滴下し、緩衝層１０３の厚さが４μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射して緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は１００ＭＰａであった。次に、緩衝層１０３表面にディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが０.１μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射してパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、パターン層１０２と緩衝層１０３と基材層１０４の３層構造を有するスタンパ１０１を得た。
【００６９】
次に、高さｈ＝１０μｍの突起がある基板を用いて、突起の端から転写不良領域の外周までの距離Ｌｃを計測し、それを突起の高さｈで割った値Ｌｃ／ｈを突起追従性として評価した。本実施例の場合、転写後にスタンパの破損は見られなかったが、Ｌｃ／ｈは１０５であった。
【００７０】
〔比較例４〕
実施例１と同様にして、別の３層構造スタンパの構成およびその作製方法について突起追従性を評価した結果を説明する。
【００７１】
本比較例では、基材層１０４として直径１００mmΦ，厚さ１mm，ヤング率７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。基材層１０４表面に、直径が８０mmΦの穴が開けられた厚さ１mmのシリコーン樹脂製の型を設置し、キャスティング法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を流し込んだ。その後、紫外光を照射して硬化させ、緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系の光硬化性樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は２.２ＧＰａであった。次に、緩衝層１０３表面にディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが０.１μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射してパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、パターン層１０２と緩衝層１０３と基材層１０４の３層構造を有するスタンパ１０１を得た。
【００７２】
次に、高さｈ＝１μｍの突起がある基板を用いて、突起の端から転写不良領域の外周までの距離Ｌｃを計測し、それを突起の高さｈで割った値Ｌｃ／ｈを突起追従性として評価した。本比較例の場合、転写後にスタンパの破損は見られなかったが、Ｌｃ／ｈは１４８.４であった。
【００７３】
表２に比較例１から比較例４のスタンパにおける各層の条件、および突起追従性の評価結果、およびパターン転写後にスタンパが破損しているかどうかの結果をまとめて示す。
ここで、○は「破損なし」、×は「破損あり」を示す。
【００７４】
【表２】
〔比較例５〕〜〔比較例８〕
【００７５】
実施例１と同様にして、特許文献１で開示されているような単層スタンパについて突起追従性を評価した。本比較例では、ヤング率が１.９ＧＰａの材料を用いた。また、基板上の突起としては、高さが１μｍの円柱突起を用いた。スタンパの厚さを変えた場合の突起追従性の評価結果を表３に示す。
【００７６】
【表３】
【実施例５】
【００７７】
本実施例では、前記３層スタンパにおけるパターン層と緩衝層の間に中間層を挟んだ４層スタンパについて説明する。まず、本実施例で用いたスタンパの構造および作製方法について説明する。
【００７８】
図６は本発明における請求項７に記載のスタンパの構成概略図である。スタンパ１０１は、弾性の異なるパターン層１０２と緩衝層１０３と基材層１０４の３層に加え、図６（ａ）〜（ｃ）で示したようにパターン層１０２と緩衝層１０３の間、緩衝層１０３と基材層１０４の間の少なくともどちらか一方に配置された１層以上の中間層６０１から構成され、パターン層１０２の表面には微細パターンが存在する。本実施例では、図６（ａ）に示した構成のスタンパを用いた。
【００７９】
基材層１０４には、直径１００mmΦ，厚さ１mm，ヤング率７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。基材層１０４表面に、直径８０mmΦの穴が開けられた厚さ１mmのシリコーン樹脂製の型を設置し、キャスティング法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を流し込んだ後、紫外光を照射して硬化させ、緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系の光硬化性樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は１０ＭＰａであった。
緩衝層１０３を硬化させた後、その上に中間層６０１となる直径８２mmΦ，厚さ５μｍのＰＥＴシートを密着させた。その上からディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが１μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射して中間層６０１上にパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、パターン層１０２と緩衝層１０３と基材層１０４の３層構造を有するスタンパ１０１を得た。本実施例では、交換部７０１となる中間層６０１およびパターン層１０２を形成する前に、交換部７０１における中間層６０１と再利用部７０２における緩衝層１０３を密着させたが、この交換部７０１と再利用部７０２を密着させる工程は、交換部７０１を形成している最中、あるいは交換部７０１を形成した後に行われてもよい。
【００８０】
次に、実施例１と同様にして、スタンパの突起追従性を評価した結果を説明する。本実施例では、被転写体１０１０として、表面に高さ１μｍの突起がある被転写基板１０１１上に光硬化性樹脂１０１２をディスペンス法により塗布したものを用いた。本実施例の場合、突起追従性Ｌｃ／ｈは２７であった。また、転写後にスタンパの破損は見られなかった。
【００８１】
続いて、本実施例のスタンパの一部を交換して、残りの部分を再利用し複数回転写する方法について説明する。
【００８２】
図８に、本実施例におけるナノインプリント工程の模式図を示す。図８（ａ）は、転写前のスタンパ１０１と被転写基板１０１１の表面に光硬化性の被転写樹脂１０１２を塗布した被転写体１０１０が接する前のそれぞれの形状に関して、断面の拡大図を示している。図８（ａ）の状態で、本実施例では、交換部７０１と再利用部７０２が機械的に固定されている。（図示省略）図８（ａ）の状態から、図８（ｂ）に示したようにスタンパ１０１と被転写樹脂１０１２を接触させ、スタンパ１０１と被転写体１０１０を１ＭＰａで加圧する。基材層１０４の上部より紫外光を照射して、被転写樹脂１０１２を硬化させると、パターン層１０２の凹凸形状の反転パターンが被転写樹脂１０１２に転写される。転写が終了し、スタンパ１０１と被転写体１０１０を剥離させると、図８（ｃ）のようになる。次に、図８（ｄ）に示したように、密着している交換部７０１と再利用部７０２を分離する。本実施例では、ここで交換部７０１と再利用部７０２の機械的な固定をはずし、中間層６０１と緩衝層１０３の間に楔状の部材を差し込み、交換部７０１を再利用部７０２から引き剥がした。最後に、図８（ｅ）に示したように、新しい交換部７０１における中間層６０１を、再利用部７０２における緩衝層１０３に密着させ、再びパターン層１０２を中間層６０１と緩衝層１０３を介して基材層１０４に側面から機械的に固定する。ここで、交換部７０１と再利用部７０２の分離および密着の方式に関しては、本実施例に記載の方式に限ったものではない。以上のようにすれば、転写の度にスタンパ全体を交換する必要がなく、低コスト化が可能となる。
【実施例６】
【００８３】
本実施例では、本発明のスタンパの一部を交換して、残りの部分を再利用し複数回転写する別の方法について説明する。まず、本実施例で用いるスタンパの構成および作製方法について説明する。
【００８４】
図７に、本実施例で用いたスタンパの構成図を示す。スタンパ１０１は、パターン層１０２と中間層６０１からなる交換部７０１、および緩衝層１０３と基材層１０４からなる再利用部７０２から構成されている。
【００８５】
基材層１０４には、直径１００mmΦ，厚さ１mm，ヤング率７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。基材層１０４表面に、直径８０mmΦの穴が開けられた厚さ１mmのシリコーン樹脂製の型を設置し、キャスティング法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を流し込んだ後、紫外光を照射して硬化させ、緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系の光硬化性樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は１０ＭＰａであった。
緩衝層１０３を硬化させた後、その上に中間層６０１となる加熱によって接着性がなくなる非可逆性の接着シートと、直径８２mmΦ，厚さ５μｍのＰＥＴシートを設置した。その上からディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが１μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射して中間層６０１上にパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、パターン層１０２と中間層６０１と緩衝層１０３と基材層１０４の４層構造を有するスタンパ１０１を得た。本実施例では、交換部７０１となる中間層６０１およびパターン層１０２の形成時に、交換部７０１における中間層６０１と再利用部７０２における緩衝層１０３を接着させたが、この交換部７０１と再利用部７０２を接着させる工程は、交換部７０１を形成した後に行われてもよい。
【００８６】
次に、本発明のスタンパの一部を交換して、残りの部分を再利用し複数回転写する方法について説明する。
【００８７】
図８に、本実施例におけるナノインプリント工程の模式図を示す。図８（ａ）は、転写前のスタンパ１０１と被転写基板１０１１の表面に光硬化性の被転写樹脂１０１２を塗布した被転写体１０１０が接する前のそれぞれの形状に関して、断面の拡大図を示している。図８（ａ）の状態から、図８（ｂ）に示したようにスタンパ１０１と被転写樹脂１０１２を接触させ、スタンパ１０１と被転写体１０１０を１ＭＰａで加圧する。基材層１０４の上部より紫外光を照射して、被転写樹脂１０１２を硬化させると、パターン層１０２の凹凸形状の反転パターンが被転写樹脂１０１２に転写される。転写が終了し、スタンパ１０１と被転写体１０１０を剥離させると、図８（ｃ）のようになる。次に、図８（ｄ）に示したように、密着している交換部７０１と再利用部７０２を分離する。本実施例では、スタンパを加熱することによって、中間層６０１に含まれる接着シートの接着性をなくし、その後中間層６０１と緩衝層１０３の間に楔状の部材を差し込み、交換部７０１を再利用部７０２から引き剥がした。最後に、図８（ｅ）に示したように、新しい交換部７０１における中間層６０１の接着シート面を、再利用部７０２における緩衝層１０３に密着させる。以上のようにすれば、転写の度にスタンパ全体を交換する必要がなく、低コスト化が可能となる。
【実施例７】
【００８８】
本実施例では、実施例５と同様の手順で作製したスタンパの交換部７０１（図７参照）を交換して、再利用部７０２を再利用し複数回転写する方法について説明する。
【００８９】
図９に、本実施例におけるナノインプリント工程の模式図を示す。図９（ａ）は、転写前のスタンパ１０１と被転写基板１０１１の表面に光硬化性の被転写樹脂１０１２を塗布した被転写体１０１０が接する前のそれぞれの形状に関して、断面の拡大図を示している。図９（ａ）の状態で、本実施例では、交換部７０１と再利用部７０２は機械的に固定されている。（図示省略）図９（ａ）の状態から、図９（ｂ）に示したようにスタンパ１０１と被転写樹脂１０１２を接触させ、スタンパ１０１と被転写体１０１０を１ＭＰａで加圧する。基材層１０４におけるパターン層と反対側の面から紫外光を照射して、被転写樹脂１０１２を硬化させると、パターン層１０２の凹凸形状の反転パターンが被転写樹脂１０１２に転写される。ここで、交換部７０１と再利用部７０２の機械的な固定をはずし、交換部７０１と被転写体１０１０を再利用部７０２から分離すると、図９（ｃ）のようになる。その後、図９（ｄ）に示したように、交換部７０１と被転写体１０１０を剥離すると、パターン層１０２の凹凸形状の反転パターンが被転写樹脂１０１２に転写されている。最後に、図９（ｅ）に示したように、新しい交換部７０１における中間層６０１を、再利用部７０２における緩衝層１０３に密着させ、交換部７０１と再利用部７０２を機械的に固定する。以上のようにすれば、転写の度にスタンパ全体を交換する必要がなく、低コスト化が可能となる。
【実施例８】
【００９０】
本実施例では、本発明のスタンパの一部を交換して、残りの部分を再利用し複数回転写する別の方法について説明する。まず、本実施例で用いるスタンパの構成および作製方法について説明する。
【００９１】
図７に、本実施例で用いたスタンパの構成図を示す。スタンパ１０１は、パターン層１０２と中間層６０１からなる交換部７０１、および緩衝層１０３と基材層１０４からなる再利用部７０２から構成されている。
【００９２】
基材層１０４には、直径１００mmΦ，厚さ１mm，ヤング率７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。基材層１０４表面に、直径８０mmΦの穴が開けられた厚さ１mmのシリコーン樹脂製の型を設置し、キャスティング法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を流し込んだ後、紫外光を照射して硬化させ、緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系の光硬化性樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は１０ＭＰａであった。緩衝層１０３を硬化させた後、その上に直径８２mmΦ，厚さ５μｍのＰＥＴシートを設置した。その上からディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが１μｍになるように加圧した状態で、紫外光を照射してＰＥＴシート上にパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、ＰＥＴシートのパターン層と反対側の面に、紫外光照射によって接着性がなくなる非可逆性の接着シートを設置し、その接着シートを緩衝層１０３の基材層１０４と反対側の面に接着させた。本実施例では、ＰＥＴシートと接着シートの２層が中間層６０１となる。このようにして、パターン層１０２と２層からなる中間層６０１と緩衝層１０３と基材層１０４を有するスタンパ１０１を得た。
【００９３】
次に、本発明のスタンパの一部を交換して、残りの部分を再利用し複数回転写する方法について説明する。
【００９４】
図９に、本実施例におけるナノインプリント工程の模式図を示す。図９（ａ）は、転写前のスタンパ１０１と被転写基板１０１１の表面に光硬化性の被転写樹脂１０１２を塗布した被転写体１０１０が接する前のそれぞれの形状に関して、断面の拡大図を示している。図９（ａ）の状態から、図９（ｂ）に示したようにスタンパ１０１と被転写樹脂１０１２を接触させ、スタンパ１０１と被転写体１０１０を１ＭＰａで加圧する。基材層１０４の上部より紫外光を照射して、被転写樹脂１０１２を硬化させると、パターン層１０２の凹凸形状の反転パターンが被転写樹脂１０１２に転写される。このとき、紫外光照射により中間層６０１に含まれる非可逆性接着シートの接着性が失われる。転写が終了し、交換部７０１と被転写体１０１０を再利用部７０２から分離すると、図９（ｃ）のようになる。その後、図９（ｄ）に示したように、交換部７０１と被転写体１０１０を剥離すると、パターン層１０２の凹凸形状の反転パターンが被転写樹脂１０１２に転写されている。最後に、図９（ｅ）に示したように、新しい交換部７０１の中間層６０１に含まれる接着シートを、再利用部７０２の緩衝層１０３に接着させる。以上のようにすれば、転写の度にスタンパ全体を交換する必要がなく、低コスト化が可能となる。
【符号の説明】
【００９５】
１０１ スタンパ
１０２ パターン層
１０３ 緩衝層
１０４ 基材層
６０１ 中間層
７０１ 交換部
７０２ 再利用部
１０１０ 被転写体
１０１１ 被転写基板
１０１２ 被転写樹脂
【技術分野】
【０００１】
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用スタンパおよびインプリント方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイスなどで必要とされる微細パターンを加工する技術として、フォトリソグラフィ技術が多く用いられてきた。しかし、パターンの微細化が進み、要求される加工寸法が露光に用いられる光の波長程度まで小さくなるとフォトリソグラフィ技術での対応が困難となったため、これに代わって、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。この電子線を用いたパターン形成は、ｉ線，エキシマレーザー等の光源を用いたパターン形成における一括露光方法と異なり、マスクパターンを直接描画する方法をとる。よって、描画するパターンが多いほど露光（描画）時間が増加し、パターン完成までに時間がかかるという欠点があり、半導体集積回路の集積度が高まるにつれて、パターン形成に必要な時間が増大して、スループットが低下することが懸念される。そこで、電子線描画装置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ビームを照射することで複雑な形状の電子ビームを形成する、一括図形照射法の開発が進められているが、パターンの微細化は進む一方で、電子線描画装置の大型化や、マスク位置の高精度制御など、装置コストが高くなるという欠点があった。これに対し、高精度なパターン形成を低コストで行うための技術として、ナノインプリント技術が知られている。このナノ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、微細パターン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（残膜）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。そして、このナノ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。
【０００３】
図１０にナノインプリント工程の一例について模式図を示す。この例においては、図１０（ａ）に示すように、被転写基板１０１１の表面にパターン形成のための被転写樹脂１０１２を塗布した被転写体１０１０とスタンパ１０１は、互いの距離を制御できるステージ（図示省略）にそれぞれ固定されている。次に、図１０（ｂ）に示すように、ステージを駆動してスタンパ１０１を被転写樹脂１０１２に押しつけ、被転写樹脂１０１２を硬化させる。その後、ステージを駆動しスタンパ１０１と被転写体１０１０を剥離することで、図１０（ｃ）に示すようにスタンパ１０１の凹凸パターンが被転写樹脂１０１２に転写される。
【０００４】
このインプリント技術に関して、インプリント工程時のスタンパの物理的な損傷を抑制するために可撓性重合体スタンパを用いることが提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−５５２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ナノインプリント技術においては、被転写基板表面に直径／高さが数十ｎｍから数μｍの突起や異物が局所的に存在する場合がある。このとき、スタンパや被転写基板の材料として非可撓性のものを用いると、この局所的な突起や異物の周辺に過剰な圧力がかかり、スタンパや被転写基板が破損するという問題がある。破損したスタンパは通常再利用することができない。また、スタンパが突起や異物に追従せず突起や異物の周辺でパターン転写不良領域、すなわちパターン転写が不完全な領域やパターンが転写されない領域が生じるという問題がある。
【０００７】
特許文献１のように、スタンパに可撓性材料を用いてインプリント中の加圧を分散させることでスタンパや被転写基板の破損を防ぐことが可能である。しかし、数ｎｍオーダーの高精度パターンの転写や数μｍオーダーで位置制御を行う場合、特許文献１に示されているようなスタンパでは、所望の形状精度および位置精度が得られない可能性がある。スタンパの破損を抑制し、被転写基板表面に突起や異物が存在した場合でも、突起や異物にスタンパが追従することでパターン転写不良領域を低減するとともに、アライメント精度に優れたスタンパであることが望まれる。
【０００８】
そこで本発明は、上述の問題に鑑み、被転写基板の局所的な突起に追従しパターン転写不良領域をできるだけ少なくすることが可能で、かつ転写時にスタンパの破損が発生しにくく、アライメント精度が良好なインプリント用スタンパおよびインプリント方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らが誠意検討した結果、ヤング率の異なる多層構造のスタンパを用いることで上記課題を解決できることを見出した。
【００１０】
すなわち、本発明は、表面に微細な凹凸形状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表面の凹凸形状を転写するインプリント用スタンパにおいて、前記スタンパは、前記凹凸形状が形成されたパターン層と、前記パターン層の凹凸形状が形成された面の反対側の面に配置された緩衝層と、前記緩衝層の前記パターン層と反対側の面に配置された基材層とを有し、前記緩衝層のヤング率が前記パターン層のヤング率よりも小さく、かつ前記基材層のヤング率が前記緩衝層のヤング率よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明によるインプリント用スタンパは、前記緩衝層の厚みが前記パターン層の厚みよりも大きいことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明によるインプリント用スタンパは、前記基材層の厚みが前記パターン層の厚みよりも大きいことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明によるインプリント用スタンパは、前記緩衝層のヤング率が１.５ＧＰａ以下であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明によるインプリント用スタンパは、前記緩衝層の厚みが４.２μｍ以上であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明によるインプリント用スタンパは、前記パターン層の厚みが１００ｎｍ以上かつ４３μｍ以下の範囲であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明によるインプリント用スタンパは、前記パターン層は前記緩衝層から分離，交換可能であることを特徴とする。
【００１７】
本発明による別のインプリント用スタンパは、表面に微細な凹凸形状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表面の凹凸形状を転写するインプリント用スタンパにおいて、前記スタンパは、前記凹凸形状が形成されたパターン層と、前記パターン層の凹凸形状が形成された面の反対側の面に配置された緩衝層と、前記緩衝層の前記パターン層と反対側の面に配置された基材層と、前記パターン層と前記緩衝層の間、および前記緩衝層と前記基材層の間のいずれかには少なくとも１層の中間層を有し、前記緩衝層のヤング率が前記パターン層のヤング率よりも小さく、かつ前記基材層のヤング率が前記緩衝層のヤング率よりも大きいことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明による別のインプリント用スタンパは、前記緩衝層の厚みが前記パターン層の厚みよりも大きいことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明による別のインプリント用スタンパは、前記基材層の厚みが前記パターン層の厚みよりも大きいことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明による別のインプリント用スタンパは、前記中間層のヤング率が前記パターン層のヤング率よりも小さいことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明による別のインプリント用スタンパは、前記中間層の厚みが前記緩衝層の厚みよりも小さいことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明による別のインプリント用スタンパは、前記緩衝層のヤング率が１.５ＧＰａ以下であることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明による別のインプリント用スタンパは、前記緩衝層の厚みが４.２μｍ以上であることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明による別のインプリント用スタンパは、前記パターン層の厚みが１００ｎｍ以上から４３μｍ以下の範囲であることを特徴とする。
【００２５】
本発明による別のインプリント用スタンパは、前記パターン層を含む少なくとも１層からなる交換部と、前記交換部の前記凹凸形状が形成された面の反対側の面に配置され、前記基材層を含む少なくとも１層からなる再利用部とを有し、前記交換部を前記再利用部から分離，交換可能であることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明による別のインプリント用スタンパは、前記交換部と、前記再利用部と、その間に接着層を有し、前記接着層は熱や光を加えることで接着性を失うことを特徴とする。
【００２７】
また、本発明による別のインプリント用スタンパは、前記交換部と前記再利用部とが密着固定されていることを特徴とする。
【００２８】
本発明によるインプリント方法は、前記スタンパが、表面に前記凹凸形状が形成された交換部と、前記交換部の裏面に配置された再利用部からなり、前記スタンパと前記被転写体とを接触させる接触工程と、前記被転写体に前記スタンパを加圧して前記凹凸形状を前記被転写体に転写する転写工程と、前記交換部を前記再利用部から分離する工程と、前記被転写体と前記交換部を剥離する工程と、前記再利用部に新たな交換部を密着させる工程とを有することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明によるインプリント方法は、前記スタンパの前記交換部がパターン層と中間層を含み、かつ前記再利用部が緩衝層と基材層とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明により、被転写基板の局所的な突起に追従しパターン転写不良領域をできるだけ少なくすることが可能で、かつ転写時にスタンパの破損が発生しにくいインプリント用スタンパおよびインプリント方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の請求項１におけるスタンパおよび被転写体樹脂の構成概略図。
【図２】本発明のスタンパを用いた際の突起追従性と緩衝層のヤング率との関係図。
【図３】本発明のスタンパを用いた際の突起追従性と緩衝層の厚さとの関係図。
【図４】本発明のスタンパを用いた際の突起追従性とパターン層の厚さとの関係図。
【図５】本発明のパターン転写方法の説明図。
【図６】本発明によるスタンパ構造の模式図。
【図７】本発明によるインプリント工程に用いるスタンパ構造の模式図。
【図８】本発明によるインプリント方法の模式図。
【図９】本発明による別のインプリント方法の模式図。
【図１０】ナノインプリントによる微細パターン形成方法の一例を示す工程模式図。
【図１１】突起追従性の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
（第１実施形態）
本発明の第１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。図１は、第１実施形態に係るスタンパおよび被転写体の構成概略図である。図１に示すように、本実施形態に係るスタンパ１０１は、基材層１０４下に緩衝層１０３およびパターン層１０２の順に配置することで構成されている。パターン転写時には、被転写体１０１０として、被転写基板１０１１上に被転写樹脂１０１２を塗布したものを用い、スタンパ１０１のパターン層１０２と被転写樹脂１０１２が対向するように配置される。パターン層１０２の被転写樹脂１０１２側の面には、凹凸形状からなる微細パターンが形成されている。スタンパ１０１の外形は、円形，楕円形，多角形のいずれであってもよく、このようなスタンパ１０１には、中心穴が加工されていてもよい。このような構成のスタンパでは、各層材料のヤング率や各層の厚さがスタンパの突起追従性に影響を及ぼす。
【００３３】
ここで、本明細書における用語「突起追従性」の定義について説明する。前記したように、被転写基板上に局所的に存在する突起の周辺ではスタンパが突起に完全には追従せず、凹凸パターンが形成されない転写不良領域が生じる。そこで、ある高さの突起に対するスタンパの追従の程度を示す値として、図１１に示すように、突起の端から不良転写領域の外周までの距離をＬｃ、突起の高さをｈで表し、Ｌｃをｈで割った値、Ｌｃ／ｈを「突起追従性」とした。
【００３４】
基材層１０４は、スタンパが突起に追従するための加圧調整と、インプリント工程におけるアライメントや搬送等に適するよう、次に説明する緩衝層１０３よりも硬く、ヤング率が大きい材料であればよい。スタンパの形状基材層１０４の材料としては、例えば、シリコーン，ガラス，アルミニウム，樹脂等の各種材料を加工したものが挙げられる。また、基材層１０４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。パターン層，緩衝層のみのスタンパではスタンパの保持が困難となり、スタンパの変形によりパターン精度やアライメント精度の低下が懸念される。これに対して、基材層１０４を設けることにより、スタンパの変形を抑え、パターン精度，アライメント精度の向上が図れる。
【００３５】
緩衝層１０３は、基材層１０３上に形成される弾性層であって、基材層１０４を構成する材料や、次に説明するパターン層１０２と比較してヤング率が小さく、室温で弾性変形する材料で構成される。このようなヤング率の緩衝層１０３は、局所的な突起に対してスタンパの形状変化を促し、突起に追従可能なようにすることができる。ちなみに本実施形態でのスタンパ１０１は、被転写基板１０１１に塗布された被転写樹脂１０１２が光硬化性である場合、このスタンパ１０１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より選択される。よって、緩衝層１０３の材料としては透明性を有するものが好ましい。ただし、非転写樹脂１０１２を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。緩衝層１０３の材料としては、前記の条件を満たす材料であって、例えば、フェノール樹脂（ＰＦ），ユリア樹脂（ＵＦ），メラミン樹脂（ＭＦ），ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ），アルキド樹脂，ビニルエステル樹脂，エポキシ樹脂（ＥＰ），ポリイミド樹脂（ＰＩ），ポリウレタン（ＰＵＲ），ポリカーボネート（ＰＣ），ポリスチレン（ＰＳ），アクリル樹脂（ＰＭＭＡ），ポリアミド樹脂（ＰＡ），ＡＢＳ樹脂，ＡＳ樹脂，ＡＡＳ樹脂，ポリビニルアルコール、ポリエチレン（ＰＥ），ポリプロピレン（ＰＰ），ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），ポリアリレート樹脂，酢酸セルロース，ポリプロピレン，ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ），ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ），ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），ポリフェニリンオキシド、シクロオレフィンポリマー，ポリ乳酸，シリコーン樹脂，ジアリルフタレート樹脂等が挙げられる。緩衝層１０３はこれらのいずれかを単独で用いても、異なる樹脂を複数混合して用いてもよい。また、無機フィラーや有機フィラー等の充填剤を含んでいてもよい。
【００３６】
図２に、緩衝層１０３のヤング率を変化させた場合の突起追従性の変化を示す。このときの各層の条件は、緩衝層１０３の厚さが１mm、パターン層の厚さが０.１μｍであり、パターン層にはヤング率が２.４ＧＰａで光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂、基材層には厚さが１mm，ヤング率が７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。転写時には、基材層１０４の上部から１ＭＰａの圧力を加えた。図２より、ヤング率が小さいほど突起追従性が良くなることがわかる。ここで、突起追従性と不良転写領域は比例関係にあり、不良転写領域を約１０％以内に抑えるためには、突起追従性Ｌｃ／ｈを１００以下にする必要がある。そのため、この条件下では、緩衝層１０３のヤング率は１.５ＧＰａ以下にする必要がある。ただし、各層のヤング率や厚さ、加圧等の条件によって突起追従性は変わるため、適宜設計する必要がある。
【００３７】
図３に、緩衝層１０３の厚さを変化させた場合の突起追従性の変化を示す。このときの各層の条件は、パターン層１０２の厚さが０.１μｍ、緩衝層１０３にはヤング率が１００ＭＰａのアクリル系樹脂，パターン層１０２にはヤング率が２.４ＧＰａで光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂，基材層１０４には厚さが１mm，ヤング率が７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。転写時には、基材層１０４の上部から１ＭＰａの圧力を加えた。図３より、緩衝層１０３の厚さが小さくなるほど突起追従性は良くなる傾向にあるが、極小値が存在し、薄くしすぎると逆に突起追従性が悪くなることがわかる。よって、この条件下で突起追従性Ｌｃ／ｈを１００以下にするためには、緩衝層１０３の厚さを４.２μｍ以上にする必要がある。ただし、この場合も、各層のヤング率や厚さ、加圧等の条件によって突起追従性は変わるため、適宜設計する必要がある。
【００３８】
パターン層１０２は、前記したように、被転写体１０１０に転写するための微細パターンを有する層であって、転写時の加圧によって表面に形成された凹凸形状に塑性変形が生じないような材料から構成される。パターン層１０２を形成する材料としては、前記の条件を満たす材料であって、例えば、フェノール樹脂（ＰＦ），ユリア樹脂（ＵＦ），メラミン樹脂（ＭＦ），ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ），アルキド樹脂，ビニルエステル樹脂，エポキシ樹脂（ＥＰ），ポリイミド樹脂（ＰＩ），ポリウレタン（ＰＵＲ），ポリカーボネート（ＰＣ），ポリスチレン（ＰＳ），アクリル樹脂（ＰＭＭＡ），ポリアミド樹脂（ＰＡ），ＡＢＳ樹脂，ＡＳ樹脂，ＡＡＳ樹脂，ポリビニルアルコール、ポリエチレン（ＰＥ），ポリプロピレン（ＰＰ），ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），ポリアリレート樹脂，酢酸セルロース，ポリプロピレン，ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ），ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ），ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），ポリフェニリンオキシド，シクロオレフィンポリマー，ポリ乳酸，シリコーン樹脂，ジアリルフタレート樹脂等が挙げられる。パターン層１０２はこれらのいずれかを単独で用いても、異なる樹脂を複数混合して用いてもよい。また、無機フィラーや有機フィラー等の充填剤を含んでいてもよい。また、パターン層１０２の表面（パターン形成層）には、被転写樹脂１０１２とスタンパ１０１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処理を施すこともできる。また、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。
【００３９】
また、パターン層１０２は、転写時の耐加圧性と突起追従性を両立可能な範囲の厚さであることが望ましい。図４に、パターン層１０２の厚さを変えた場合の突起追従性を示す。各層の条件は、緩衝層１０３の厚さが１００μｍ、緩衝層１０３にはヤング率が１０ＭＰａのアクリル系樹脂，パターン層１０２にはヤング率が２.４ＧＰａで光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂，基材層１０４には厚さが１mm，ヤング率が７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。転写時には、基材層１０４の上部から１ＭＰａの圧力を加えた。図４より、パターン層１０２の厚さが薄いほど突起追従性は良くなることがわかる。この条件下で突起追従性Ｌｃ／ｈを１００以下にするためには、パターン層１０２の厚さを１００ｎｍ以上かつ４３μｍ以下の範囲にすることが好ましい。パターン層１０２の厚さが１００ｎｍよりも小さいと転写時の耐加圧性が低下し、転写不良が起こる。また、厚さが４３μｍよりも大きくなると、突起追従性が低下し、転写されない領域が広がる。このことから、パターン層１０２の厚さは１００ｎｍ以上から４３μｍ以下の範囲にする必要がある。ただし、この場合も、各層のヤング率や厚さ、加圧等の条件によって突起追従性は変わるため、適宜設計する必要がある。
【００４０】
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。
【００４１】
本発明では、局所的な突起に対して追従するための加圧調整とインプリント工程におけるアライメントおよび搬送に適した基材層と、基材層よりもヤング率が小さくスタンパの形状変化を可能とする緩衝層と、突起追従が可能で、かつ転写時の加圧に対しても塑性変形せず、かつ転写時の加圧によってスタンパの凹凸形状に変形が生じないような材料からなるパターン層の多層構造のスタンパにより、被転写基板の局所的な突起にもスタンパのパターン形成面が追従し、スタンパが破損せず、かつ転写不良領域を大幅に低減することができる。
【００４２】
以下、実施例を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００４３】
本発明の一実施例について説明する。まず、本実施例で用いた３層構造スタンパの構成およびその作製方法について説明する。
【００４４】
図１は本発明における請求項１に記載のスタンパおよび被転写体樹脂の構成概略図である。まず、基材層１０４として直径１００mmΦ，厚さ１mmの石英ガラスを用いた。石英ガラスのヤング率は７２ＧＰａであった。基材層１０４表面に、直径が８０mmΦの穴が開けられた厚さ１mmのシリコーン樹脂製の型を設置し、キャスティング法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を流し込んだ。その後、紫外光を照射して硬化させ、緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系の光硬化性樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は１０ＭＰａであった。次に、緩衝層１０３表面にディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが０.１μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射してパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、パターン層１０２と緩衝層１０３と基材層１０４の３層構造を有するスタンパ１０１を得た。
【００４５】
本実施例においてスタンパ１０１の外形は円形であったが、本発明はこれに限ったものではない。スタンパ１０１の外形は加圧方式に応じて、円形，楕円形，多角形のいずれであってもよく、このようなスタンパ１０１には、中心穴が加工されていてもよい。なお、このようなスタンパ１０１は、被転写体１０１０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１０１０とその形状、表面積が異なっていてもよい。
【００４６】
次に、本実施例のスタンパを用いた転写方法について説明する。
【００４７】
図５は、本発明のスタンパおよび被転写体の断面図であり、転写プロセスを示す。図５（ａ）は、転写前のスタンパ１０１と被転写樹脂１０１２が接する前のそれぞれの形状を示している。この状態でスタンパ１０１は、パターン層１０２の裏面に緩衝層１０３が、緩衝層１０３の裏面に基材層１０４がそれぞれ接着しており、平板である。被転写体１０１０は、２０mm×２０mm，厚さ１mmのＳｉ製被転写基板１０１１表面に、光硬化性の被転写樹脂１０１２が塗布されたものを用いた。パターン転写時には、パターン層１０２のパターン形成面と、被転写樹脂１０１２が対向するように配置される。樹脂１０１２の中央部には被転写基板１０１１の突起形状に倣った高さ１０μｍの突起があり、他の面より先にスタンパ１０１と接することになる。図５（ｂ）は、スタンパ１０１と被転写樹脂１０１２が接触し、スタンパと樹脂間に加えられた圧力により、スタンパ１０１が樹脂の突起に倣い変形した状態で転写が進行している様子を示している。本実施例では、基材層１０４のパターン層と反対側の面より１ＭＰａで加圧した。スタンパ１０１は、パターン層１０２よりもヤング率の小さい緩衝層１０３の効果により樹脂の突起に追従する。このとき、ヤング率の大きい基材層１０４の効果で突起の周辺により大きな圧力がかかり、緩衝層１０３が突起により追従するようになる。また、パターン層１０２は大きなヤング率を持つ樹脂であり、パターン層１０２表面に形成された微細パターンは転写時の加圧でも塑性変形せず、弾性変形するため、突起部を含む樹脂表面においても、スタンパ１０１の微細パターンが転写され、突起部にもその反転パターンの形成が可能となっており、転写後に微細パターンが破損することはない。図５（ｃ）は、パターン転写が終了し、被転写樹脂１０１２とスタンパ１０１が離れた離型状態を示している。被転写樹脂１０１２の表面にはスタンパ１０１のパターンを反転したパターンが転写され、中央の突起部にも形状の乱れはあるがパターンが見える。変形の少ないスタンパを用いると、突起の周辺にはスタンパのパターンが届かないために未転写領域が生ずるが、前記のように変形可能なスタンパを用いることにより、未転写領域を最小限に抑えることができる。図５（ｄ）は、スタンパ１０１が被転写樹脂１０１２から離れて、時間経過と共に、突起に倣った形状から従前の平板に復帰した状態を示し、被転写樹脂１０１２では形成された微細パターンが維持されており、スタンパの破損はみられなかった。以上のようにして作製したスタンパを使用すれば、被転写基板の表面に形成した樹脂膜にスタンパを接触させて、スタンパ表面の凹凸パターンを転写することにより、複雑な形状の溝や構造体を形成するための樹脂パターンを、突起がある基板上の樹脂においても一括転写することが可能となる。
【００４８】
続いて、本実施例のスタンパで突起を有する基板の上にある樹脂層に微細パターンを転写した際の突起追従性を評価した結果について説明する。
【００４９】
本実施例では、高さｈ＝１０μｍの突起がある基板を用いた。突起の端から転写不良領域の外周までの距離Ｌｃを計測し、それを突起の高さｈで割った値Ｌｃ／ｈを突起追従性として評価した。本実施例の場合、Ｌｃ／ｈは２.７であった。また、転写後にスタンパの破損は見られなかった。
【実施例２】
【００５０】
実施例１と同様にして、別の３層構造スタンパの構成およびその作製方法について突起追従性を評価した結果を説明する。
【００５１】
本実施例では、基材層１０４として直径１００mmΦ，厚さ１mm，ヤング率７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。基材層１０４表面に、直径が８０mmΦの穴が開けられた厚さ１００μｍのシリコーン樹脂製の型を設置し、キャスティング法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を流し込んだ。その後、紫外光を照射して硬化させ、緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系の光硬化性樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は１０ＭＰａであった。次に、緩衝層１０３表面にディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが４２μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射してパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、パターン層１０２と緩衝層１０３と基材層１０４の３層構造を有するスタンパ１０１を得た。
【００５２】
次に、高さｈ＝１μｍの突起がある基板を用いて、突起の端から転写不良領域の外周までの距離Ｌｃを計測し、それを突起の高さｈで割った値Ｌｃ／ｈを突起追従性として評価した。本実施例の場合、Ｌｃ／ｈは９９.７であった。また、転写後にスタンパの破損は見られなかった。
【実施例３】
【００５３】
実施例１と同様にして、別の３層構造スタンパの構成およびその作製方法について突起追従性を評価した結果を説明する。
【００５４】
本実施例では、基材層１０４として直径１００mmΦ，厚さ１mm，ヤング率７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。基材層１０４表面に、直径が８０mmΦの穴が開けられた厚さ１００μｍのシリコーン樹脂製の型を設置し、基材層１０４表面にディスペンス法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を滴下し、緩衝層１０３の厚さが４.２μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射して緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は１００ＭＰａであった。次に、緩衝層１０３表面にディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが４２μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射してパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、パターン層１０２と緩衝層１０３と基材層１０４の３層構造を有するスタンパ１０１を得た。
【００５５】
次に、高さｈ＝１０μｍの突起がある基板を用いて、突起の端から転写不良領域の外周までの距離Ｌｃを計測し、それを突起の高さｈで割った値Ｌｃ／ｈを突起追従性として評価した。本実施例の場合、Ｌｃ／ｈは１００であった。また、転写後にスタンパの破損は見られなかった。
【実施例４】
【００５６】
実施例１と同様にして、別の３層構造スタンパの構成およびその作製方法について突起追従性を評価した結果を説明する。
【００５７】
本実施例では、基材層１０４として直径１００mmΦ，厚さ１mm，ヤング率７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。基材層１０４表面に、直径が８０mmΦの穴が開けられた厚さ１mmのシリコーン樹脂製の型を設置し、キャスティング法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を流し込んだ。その後、紫外光を照射して硬化させ、緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系の光硬化性樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は１.６ＧＰａであった。次に、緩衝層１０３表面にディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが０.１μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射してパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、パターン層１０２と緩衝層１０３と基材層１０４の３層構造を有するスタンパ１０１を得た。
【００５８】
次に、高さｈ＝１μｍの突起がある基板を用いた。突起の端から転写不良領域の外周までの距離Ｌｃを計測し、それを突起の高さｈで割った値Ｌｃ／ｈを突起追従性として評価した。本実施例の場合、Ｌｃ／ｈは１００であった。また、転写後にスタンパの破損は見られなかった。
【００５９】
表１に実施例１から実施例４のスタンパにおける各層の条件、および突起追従性の評価結果、およびパターン転写後にスタンパが破損しているかどうかの結果をまとめて示す。
ここで、○は「破損なし」、×は「破損あり」を示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
〔比較例１〕
実施例１と同様にして、別の３層構造スタンパの構成およびその作製方法について突起追従性を評価した結果を説明する。
【００６２】
本比較例では、基材層１０４として直径１００mmΦ，厚さ１mm，ヤング率７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。基材層１０４表面に、直径が８０mmΦの穴が開けられた厚さ１mmのシリコーン樹脂製の型を設置し、キャスティング法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を流し込んだ。その後、紫外光を照射して硬化させ、緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系の光硬化性樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は１０ＭＰａであった。次に、緩衝層１０３表面にディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ３０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが５０ｎｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射してパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、パターン層１０２と緩衝層１０３と基材層１０４の３層構造を有するスタンパ１０１を得た。
【００６３】
次に、高さｈ＝１０μｍの突起がある基板を用いて、突起の端から転写不良領域の外周までの距離Ｌｃを計測し、それを突起の高さｈで割った値Ｌｃ／ｈを突起追従性として評価した。本比較例の場合、Ｌｃ／ｈは２であったが、転写後にスタンパの破損が見られた。
【００６４】
〔比較例２〕
実施例１と同様にして、別の３層構造スタンパの構成およびその作製方法について突起追従性を評価した結果を説明する。
【００６５】
本比較例では、基材層１０４として直径１００mmΦ，厚さ１mm，ヤング率７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。基材層１０４表面に、直径が８０mmΦの穴が開けられた厚さ１００μｍのシリコーン樹脂製の型を設置し、キャスティング法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を流し込んだ。その後、紫外光を照射して硬化させ、緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系の光硬化性樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は１０ＭＰａであった。次に、緩衝層１０３表面にディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが６０μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射してパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、パターン層１０２と緩衝層１０３と基材層１０４の３層構造を有するスタンパ１０１を得た。
【００６６】
次に、高さｈ＝１μｍの突起がある基板を用いて、突起の端から転写不良領域の外周までの距離Ｌｃを計測し、それを突起の高さｈで割った値Ｌｃ／ｈを突起追従性として評価した。本比較例の場合、転写後にスタンパの破損は見られなかったが、Ｌｃ／ｈは１２２.５であった。
【００６７】
〔比較例３〕
実施例１と同様にして、別の３層構造スタンパの構成およびその作製方法について突起追従性を評価した結果を説明する。
【００６８】
本比較例では、基材層１０４として直径１００mmΦ，厚さ１mm，ヤング率７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。基材層１０４表面に、直径が８０mmΦの穴が開けられた厚さ１００μｍのシリコーン樹脂製の型を設置し、基材層１０４表面にディスペンス法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を滴下し、緩衝層１０３の厚さが４μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射して緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は１００ＭＰａであった。次に、緩衝層１０３表面にディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが０.１μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射してパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、パターン層１０２と緩衝層１０３と基材層１０４の３層構造を有するスタンパ１０１を得た。
【００６９】
次に、高さｈ＝１０μｍの突起がある基板を用いて、突起の端から転写不良領域の外周までの距離Ｌｃを計測し、それを突起の高さｈで割った値Ｌｃ／ｈを突起追従性として評価した。本実施例の場合、転写後にスタンパの破損は見られなかったが、Ｌｃ／ｈは１０５であった。
【００７０】
〔比較例４〕
実施例１と同様にして、別の３層構造スタンパの構成およびその作製方法について突起追従性を評価した結果を説明する。
【００７１】
本比較例では、基材層１０４として直径１００mmΦ，厚さ１mm，ヤング率７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。基材層１０４表面に、直径が８０mmΦの穴が開けられた厚さ１mmのシリコーン樹脂製の型を設置し、キャスティング法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を流し込んだ。その後、紫外光を照射して硬化させ、緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系の光硬化性樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は２.２ＧＰａであった。次に、緩衝層１０３表面にディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが０.１μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射してパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、パターン層１０２と緩衝層１０３と基材層１０４の３層構造を有するスタンパ１０１を得た。
【００７２】
次に、高さｈ＝１μｍの突起がある基板を用いて、突起の端から転写不良領域の外周までの距離Ｌｃを計測し、それを突起の高さｈで割った値Ｌｃ／ｈを突起追従性として評価した。本比較例の場合、転写後にスタンパの破損は見られなかったが、Ｌｃ／ｈは１４８.４であった。
【００７３】
表２に比較例１から比較例４のスタンパにおける各層の条件、および突起追従性の評価結果、およびパターン転写後にスタンパが破損しているかどうかの結果をまとめて示す。
ここで、○は「破損なし」、×は「破損あり」を示す。
【００７４】
【表２】
〔比較例５〕〜〔比較例８〕
【００７５】
実施例１と同様にして、特許文献１で開示されているような単層スタンパについて突起追従性を評価した。本比較例では、ヤング率が１.９ＧＰａの材料を用いた。また、基板上の突起としては、高さが１μｍの円柱突起を用いた。スタンパの厚さを変えた場合の突起追従性の評価結果を表３に示す。
【００７６】
【表３】
【実施例５】
【００７７】
本実施例では、前記３層スタンパにおけるパターン層と緩衝層の間に中間層を挟んだ４層スタンパについて説明する。まず、本実施例で用いたスタンパの構造および作製方法について説明する。
【００７８】
図６は本発明における請求項７に記載のスタンパの構成概略図である。スタンパ１０１は、弾性の異なるパターン層１０２と緩衝層１０３と基材層１０４の３層に加え、図６（ａ）〜（ｃ）で示したようにパターン層１０２と緩衝層１０３の間、緩衝層１０３と基材層１０４の間の少なくともどちらか一方に配置された１層以上の中間層６０１から構成され、パターン層１０２の表面には微細パターンが存在する。本実施例では、図６（ａ）に示した構成のスタンパを用いた。
【００７９】
基材層１０４には、直径１００mmΦ，厚さ１mm，ヤング率７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。基材層１０４表面に、直径８０mmΦの穴が開けられた厚さ１mmのシリコーン樹脂製の型を設置し、キャスティング法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を流し込んだ後、紫外光を照射して硬化させ、緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系の光硬化性樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は１０ＭＰａであった。
緩衝層１０３を硬化させた後、その上に中間層６０１となる直径８２mmΦ，厚さ５μｍのＰＥＴシートを密着させた。その上からディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが１μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射して中間層６０１上にパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、パターン層１０２と緩衝層１０３と基材層１０４の３層構造を有するスタンパ１０１を得た。本実施例では、交換部７０１となる中間層６０１およびパターン層１０２を形成する前に、交換部７０１における中間層６０１と再利用部７０２における緩衝層１０３を密着させたが、この交換部７０１と再利用部７０２を密着させる工程は、交換部７０１を形成している最中、あるいは交換部７０１を形成した後に行われてもよい。
【００８０】
次に、実施例１と同様にして、スタンパの突起追従性を評価した結果を説明する。本実施例では、被転写体１０１０として、表面に高さ１μｍの突起がある被転写基板１０１１上に光硬化性樹脂１０１２をディスペンス法により塗布したものを用いた。本実施例の場合、突起追従性Ｌｃ／ｈは２７であった。また、転写後にスタンパの破損は見られなかった。
【００８１】
続いて、本実施例のスタンパの一部を交換して、残りの部分を再利用し複数回転写する方法について説明する。
【００８２】
図８に、本実施例におけるナノインプリント工程の模式図を示す。図８（ａ）は、転写前のスタンパ１０１と被転写基板１０１１の表面に光硬化性の被転写樹脂１０１２を塗布した被転写体１０１０が接する前のそれぞれの形状に関して、断面の拡大図を示している。図８（ａ）の状態で、本実施例では、交換部７０１と再利用部７０２が機械的に固定されている。（図示省略）図８（ａ）の状態から、図８（ｂ）に示したようにスタンパ１０１と被転写樹脂１０１２を接触させ、スタンパ１０１と被転写体１０１０を１ＭＰａで加圧する。基材層１０４の上部より紫外光を照射して、被転写樹脂１０１２を硬化させると、パターン層１０２の凹凸形状の反転パターンが被転写樹脂１０１２に転写される。転写が終了し、スタンパ１０１と被転写体１０１０を剥離させると、図８（ｃ）のようになる。次に、図８（ｄ）に示したように、密着している交換部７０１と再利用部７０２を分離する。本実施例では、ここで交換部７０１と再利用部７０２の機械的な固定をはずし、中間層６０１と緩衝層１０３の間に楔状の部材を差し込み、交換部７０１を再利用部７０２から引き剥がした。最後に、図８（ｅ）に示したように、新しい交換部７０１における中間層６０１を、再利用部７０２における緩衝層１０３に密着させ、再びパターン層１０２を中間層６０１と緩衝層１０３を介して基材層１０４に側面から機械的に固定する。ここで、交換部７０１と再利用部７０２の分離および密着の方式に関しては、本実施例に記載の方式に限ったものではない。以上のようにすれば、転写の度にスタンパ全体を交換する必要がなく、低コスト化が可能となる。
【実施例６】
【００８３】
本実施例では、本発明のスタンパの一部を交換して、残りの部分を再利用し複数回転写する別の方法について説明する。まず、本実施例で用いるスタンパの構成および作製方法について説明する。
【００８４】
図７に、本実施例で用いたスタンパの構成図を示す。スタンパ１０１は、パターン層１０２と中間層６０１からなる交換部７０１、および緩衝層１０３と基材層１０４からなる再利用部７０２から構成されている。
【００８５】
基材層１０４には、直径１００mmΦ，厚さ１mm，ヤング率７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。基材層１０４表面に、直径８０mmΦの穴が開けられた厚さ１mmのシリコーン樹脂製の型を設置し、キャスティング法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を流し込んだ後、紫外光を照射して硬化させ、緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系の光硬化性樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は１０ＭＰａであった。
緩衝層１０３を硬化させた後、その上に中間層６０１となる加熱によって接着性がなくなる非可逆性の接着シートと、直径８２mmΦ，厚さ５μｍのＰＥＴシートを設置した。その上からディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが１μｍになるように加圧した状態で基材層１０４側から紫外光を照射して中間層６０１上にパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、パターン層１０２と中間層６０１と緩衝層１０３と基材層１０４の４層構造を有するスタンパ１０１を得た。本実施例では、交換部７０１となる中間層６０１およびパターン層１０２の形成時に、交換部７０１における中間層６０１と再利用部７０２における緩衝層１０３を接着させたが、この交換部７０１と再利用部７０２を接着させる工程は、交換部７０１を形成した後に行われてもよい。
【００８６】
次に、本発明のスタンパの一部を交換して、残りの部分を再利用し複数回転写する方法について説明する。
【００８７】
図８に、本実施例におけるナノインプリント工程の模式図を示す。図８（ａ）は、転写前のスタンパ１０１と被転写基板１０１１の表面に光硬化性の被転写樹脂１０１２を塗布した被転写体１０１０が接する前のそれぞれの形状に関して、断面の拡大図を示している。図８（ａ）の状態から、図８（ｂ）に示したようにスタンパ１０１と被転写樹脂１０１２を接触させ、スタンパ１０１と被転写体１０１０を１ＭＰａで加圧する。基材層１０４の上部より紫外光を照射して、被転写樹脂１０１２を硬化させると、パターン層１０２の凹凸形状の反転パターンが被転写樹脂１０１２に転写される。転写が終了し、スタンパ１０１と被転写体１０１０を剥離させると、図８（ｃ）のようになる。次に、図８（ｄ）に示したように、密着している交換部７０１と再利用部７０２を分離する。本実施例では、スタンパを加熱することによって、中間層６０１に含まれる接着シートの接着性をなくし、その後中間層６０１と緩衝層１０３の間に楔状の部材を差し込み、交換部７０１を再利用部７０２から引き剥がした。最後に、図８（ｅ）に示したように、新しい交換部７０１における中間層６０１の接着シート面を、再利用部７０２における緩衝層１０３に密着させる。以上のようにすれば、転写の度にスタンパ全体を交換する必要がなく、低コスト化が可能となる。
【実施例７】
【００８８】
本実施例では、実施例５と同様の手順で作製したスタンパの交換部７０１（図７参照）を交換して、再利用部７０２を再利用し複数回転写する方法について説明する。
【００８９】
図９に、本実施例におけるナノインプリント工程の模式図を示す。図９（ａ）は、転写前のスタンパ１０１と被転写基板１０１１の表面に光硬化性の被転写樹脂１０１２を塗布した被転写体１０１０が接する前のそれぞれの形状に関して、断面の拡大図を示している。図９（ａ）の状態で、本実施例では、交換部７０１と再利用部７０２は機械的に固定されている。（図示省略）図９（ａ）の状態から、図９（ｂ）に示したようにスタンパ１０１と被転写樹脂１０１２を接触させ、スタンパ１０１と被転写体１０１０を１ＭＰａで加圧する。基材層１０４におけるパターン層と反対側の面から紫外光を照射して、被転写樹脂１０１２を硬化させると、パターン層１０２の凹凸形状の反転パターンが被転写樹脂１０１２に転写される。ここで、交換部７０１と再利用部７０２の機械的な固定をはずし、交換部７０１と被転写体１０１０を再利用部７０２から分離すると、図９（ｃ）のようになる。その後、図９（ｄ）に示したように、交換部７０１と被転写体１０１０を剥離すると、パターン層１０２の凹凸形状の反転パターンが被転写樹脂１０１２に転写されている。最後に、図９（ｅ）に示したように、新しい交換部７０１における中間層６０１を、再利用部７０２における緩衝層１０３に密着させ、交換部７０１と再利用部７０２を機械的に固定する。以上のようにすれば、転写の度にスタンパ全体を交換する必要がなく、低コスト化が可能となる。
【実施例８】
【００９０】
本実施例では、本発明のスタンパの一部を交換して、残りの部分を再利用し複数回転写する別の方法について説明する。まず、本実施例で用いるスタンパの構成および作製方法について説明する。
【００９１】
図７に、本実施例で用いたスタンパの構成図を示す。スタンパ１０１は、パターン層１０２と中間層６０１からなる交換部７０１、および緩衝層１０３と基材層１０４からなる再利用部７０２から構成されている。
【００９２】
基材層１０４には、直径１００mmΦ，厚さ１mm，ヤング率７２ＧＰａの石英ガラスを用いた。基材層１０４表面に、直径８０mmΦの穴が開けられた厚さ１mmのシリコーン樹脂製の型を設置し、キャスティング法により緩衝層１０３となるアクリル系の光硬化性樹脂を流し込んだ後、紫外光を照射して硬化させ、緩衝層１０３を形成した。緩衝層１０３に用いたアクリル系の光硬化性樹脂の紫外光硬化後におけるヤング率は１０ＭＰａであった。緩衝層１０３を硬化させた後、その上に直径８２mmΦ，厚さ５μｍのＰＥＴシートを設置した。その上からディスペンス法によりパターン層１０２となる光硬化性の不飽和ポリエステル樹脂を滴下し、その上に幅５０ｎｍ，深さ８０ｎｍ，ピッチ１００ｎｍの溝パターンが形成されたＳｉ製のマスターモールドを設置し、パターン層１０２の厚さが１μｍになるように加圧した状態で、紫外光を照射してＰＥＴシート上にパターン層１０２を形成した。パターン層１０２に用いた不飽和ポリエステル樹脂の紫外光硬化後のヤング率は２.４ＧＰａであった。その後、パターン層１０２とマスターモールドを剥離し、ＰＥＴシートのパターン層と反対側の面に、紫外光照射によって接着性がなくなる非可逆性の接着シートを設置し、その接着シートを緩衝層１０３の基材層１０４と反対側の面に接着させた。本実施例では、ＰＥＴシートと接着シートの２層が中間層６０１となる。このようにして、パターン層１０２と２層からなる中間層６０１と緩衝層１０３と基材層１０４を有するスタンパ１０１を得た。
【００９３】
次に、本発明のスタンパの一部を交換して、残りの部分を再利用し複数回転写する方法について説明する。
【００９４】
図９に、本実施例におけるナノインプリント工程の模式図を示す。図９（ａ）は、転写前のスタンパ１０１と被転写基板１０１１の表面に光硬化性の被転写樹脂１０１２を塗布した被転写体１０１０が接する前のそれぞれの形状に関して、断面の拡大図を示している。図９（ａ）の状態から、図９（ｂ）に示したようにスタンパ１０１と被転写樹脂１０１２を接触させ、スタンパ１０１と被転写体１０１０を１ＭＰａで加圧する。基材層１０４の上部より紫外光を照射して、被転写樹脂１０１２を硬化させると、パターン層１０２の凹凸形状の反転パターンが被転写樹脂１０１２に転写される。このとき、紫外光照射により中間層６０１に含まれる非可逆性接着シートの接着性が失われる。転写が終了し、交換部７０１と被転写体１０１０を再利用部７０２から分離すると、図９（ｃ）のようになる。その後、図９（ｄ）に示したように、交換部７０１と被転写体１０１０を剥離すると、パターン層１０２の凹凸形状の反転パターンが被転写樹脂１０１２に転写されている。最後に、図９（ｅ）に示したように、新しい交換部７０１の中間層６０１に含まれる接着シートを、再利用部７０２の緩衝層１０３に接着させる。以上のようにすれば、転写の度にスタンパ全体を交換する必要がなく、低コスト化が可能となる。
【符号の説明】
【００９５】
１０１ スタンパ
１０２ パターン層
１０３ 緩衝層
１０４ 基材層
６０１ 中間層
７０１ 交換部
７０２ 再利用部
１０１０ 被転写体
１０１１ 被転写基板
１０１２ 被転写樹脂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に微細な凹凸形状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表面の凹凸形状を転写するインプリント方法において、
前記スタンパが、表面に前記凹凸形状が形成された交換部と、前記交換部の裏面に配置された再利用部で構成されており、
前記スタンパと前記被転写体とを接触させる接触工程と、
前記被転写体に前記スタンパを加圧して前記凹凸形状を前記被転写体に転写する転写工程と、
前記被転写体と前記スタンパを剥離する前に前記交換部を前記再利用部から分離する工程と、
前記再利用部に新たな交換部を密着させる工程とを有することを特徴とするインプリント方法。
【請求項２】
請求項１に記載のインプリント方法において、前記スタンパの前記交換部がパターン層と、前記再利用部と分離するための中間層とを含み、かつ、前記再利用部が前記パターン層のヤング率よりも小さいヤング率を有する緩衝層と、前記緩衝層のヤング率よりも大きいヤング率を有する基材層とを含むことを特徴とするインプリント方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のインプリント方法において、前記交換部を前記再利用部から分離した後、前記被転写体と前記交換部を剥離することを特徴とするインプリント方法。
【請求項１】
表面に微細な凹凸形状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表面の凹凸形状を転写するインプリント方法において、
前記スタンパが、表面に前記凹凸形状が形成された交換部と、前記交換部の裏面に配置された再利用部で構成されており、
前記スタンパと前記被転写体とを接触させる接触工程と、
前記被転写体に前記スタンパを加圧して前記凹凸形状を前記被転写体に転写する転写工程と、
前記被転写体と前記スタンパを剥離する前に前記交換部を前記再利用部から分離する工程と、
前記再利用部に新たな交換部を密着させる工程とを有することを特徴とするインプリント方法。
【請求項２】
請求項１に記載のインプリント方法において、前記スタンパの前記交換部がパターン層と、前記再利用部と分離するための中間層とを含み、かつ、前記再利用部が前記パターン層のヤング率よりも小さいヤング率を有する緩衝層と、前記緩衝層のヤング率よりも大きいヤング率を有する基材層とを含むことを特徴とするインプリント方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のインプリント方法において、前記交換部を前記再利用部から分離した後、前記被転写体と前記交換部を剥離することを特徴とするインプリント方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−６１８６１（Ｐ２０１２−６１８６１Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４１８３１（Ｐ２０１１−２４１８３１）
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【分割の表示】特願２００８−１６９７７２（Ｐ２００８−１６９７７２）の分割
【原出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【分割の表示】特願２００８−１６９７７２（Ｐ２００８−１６９７７２）の分割
【原出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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