ナノインプリント装置及び離型方法
【課題】離型剤を用いることなく、離型力を大幅に低減させて、被成形物からモールドを容易に離型させる。
【解決手段】モールド３０に形成されたナノメートルオーダーの所望のパターンを被成形材料に転写することで被成形物を成形するナノインプリント装置１において、モールド３０と被成形物との間に気体を吹き付け、モールド３０と被成形物との間に入り込んだ気体によって、モールド３０と被成形物との間の圧力を上昇させる。具体的には、モールド３０と被成形物との間の圧力上昇が、少なくともモールド３０と被成形物とを含む空間の圧力に近付くよう、気体を吹き付け、モールドと被成形物との間に入り込ませる気体の量を制御することで実現する。
【解決手段】モールド３０に形成されたナノメートルオーダーの所望のパターンを被成形材料に転写することで被成形物を成形するナノインプリント装置１において、モールド３０と被成形物との間に気体を吹き付け、モールド３０と被成形物との間に入り込んだ気体によって、モールド３０と被成形物との間の圧力を上昇させる。具体的には、モールド３０と被成形物との間の圧力上昇が、少なくともモールド３０と被成形物とを含む空間の圧力に近付くよう、気体を吹き付け、モールドと被成形物との間に入り込ませる気体の量を制御することで実現する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノインプリント装置及び離型方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクといった磁気ディスクなどの記録媒体へ記録する情報の高密度化への要求の高まりに対して、従来の磁気記録媒体では対応できなくなってきている。このような記録情報への高密度化に対応するためにパターンドメディアと呼ばれる磁気記録媒体が考案されている。このパターンドメディアは、記録領域を磁気的あるいは物理的に孤立させた記録媒体であり、記録密度の向上が期待されている。
【０００３】
このパターンドメディアは、モールドに形成された所望のパターンを被成形材料に転写するインプリント技術を利用したインプリント装置を用いて複製し量産することができる。特に、パターンドメディアの場合、ナノメートルオーダーの転写にも対応したナノインプリント技術を利用したインプリント装置を用いることになる。
【０００４】
なお、このインプリント技術は大きく分けて２種類あり、熱インプリントと光インプリントとがある。
【０００５】
熱インプリントは、微細な凹凸パターンが形成されたモールドを被成形材料である熱可塑性樹脂に加熱しながら押し付け、その後で被成形材料を冷却・離型し、微細パターンを転写する方法である。
【０００６】
また、光インプリントは、微細な凹凸パターンが形成されたモールドを被成形材料である光硬化性樹脂に押し付けて紫外光を照射し硬化させ、その後で被成形材料を離型し、微細パターンを転写する方法である。
【０００７】
インプリント装置における量産では、元型となるマスターモールドを用いることになるが、実際には、このマスターモールドを同じくインプリント装置にて被成形材料に転写することで複製した複数のワーキングレプリカと呼ばれるコピーモールドを量産ラインごとに用いることになる。つまり、コピーモールドは、元型であるマスターモールドの代替モールドとして使用されるため極めて高い精度での成形が求められることになる。
【０００８】
しかしながら、被成形材料にモールドの微細な凹凸パターンを転写した後に、硬化した被成形物からモールドを離型する離型プロセスを実行する場合、離型に際してある程度の高い離型力を必要とすることから、転写成形された凹凸パターンに欠陥を発生したり、離型がうまくいかなかったり様々な問題を引き起こしてしまう。特に、ナノメートルオーダーの転写に対応したナノインプリント技術においては、このような問題が顕著となってしまう可能性が高い。
【０００９】
また、このような離型プロセスに問題が発生するとスループットの低下を招来することなどから、コストの増大、ひいては量産化に向けての障壁となるため、離型プロセスは、インプリントにおいて非常に重要なプロセスの一つとなっている。
【００１０】
そこで、例えば、特許文献１では、転写パターンが形成されたテンプレートに離型剤を成膜することで、基板上に形成された塗布膜に転写パターンを転写した後の離型を容易にする技術が開示されている。
【００１１】
また、モールドまたは基板を物理的に変形させることにより、モールドと転写パターンを転写した被加工物との密着度を低減させて離型を容易にする手法も公知となっている。例えば、特許文献２では、基板を撓ませることにより、モールドと樹脂との剥離を容易にする機構が開示されている。
【００１２】
さらに、特許文献３には、マイクロメートルオーダのマイクロデバイスにおいて、凹形状転写後の成形体と金型との間に流体（例えば、空気、窒素ガス、水等）を吹き付けることで、成形体を金型より剥離させる手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１１−５６９６号公報
【特許文献２】特開２００７−８３６２６号公報
【特許文献３】特開２００８−１１０４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述したような、被成形材料にモールドの凹凸パターンを転写した後に、硬化させた被成形物からモールドを離型する離型プロセスにおいて、例えば、特許文献１で開示されているような離型剤を用いた場合、離型剤が必ず物理的な膜厚を有することから、次世代の半導体やパターンドメディアなどの超微細パターンを扱う技術領域においては、この膜厚が無視できないものとなるため、転写パターンにサイズ的な制限を与えてしまうといった問題がある。
【００１５】
また、例えば、特許文献２で開示されているように基板を撓ませるなどといった、モールドまたは基板を物理的に変形させることにより離型を実行する場合、転写パターンが微細になればなるほど、転写パターンの崩れなど悪影響が発生してしまう可能性が高い。具体的には、今後の技術的な発展方向である転写パターンの超微細化、高効率で転写を行う転写パターンの一括大面積化に対応することが極めて困難となる虞がある。
【００１６】
特に、転写パターンを一括大面積化した場合、必要となる離型力が非常に高くなるため、転写パターンの劣化、スループットの低下、インプリント装置への直接的なダメージなど様々な問題を引き起こしてしまうといった問題がある。
【００１７】
また、特許文献３は、成形体と金型との間に吹き付けた流体の流速によって単純に両者間を強制的に剥離するものであることから、転写パターンの劣化を招来してしまう可能性が高い。特に、ナノメートルオーダーの微細な転写パターンを成形する場合において、特許文献３で開示されているような流体の吹き付けによる剥離を行うと、転写パターンの崩れなどといった致命的な欠陥を発生させてしまう可能性が非常に高いといった問題がある。
【００１８】
そこで、本発明は、上述した問題を解決するために案出されたものであり、離型剤を用いることなく、離型力を大幅に低減させて、被成形物からモールドを容易に離型させることができるナノインプリント装置及び離型方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の第１の態様は、
モールドに形成された所望のパターンを被成形材料に転写することで被成形物を成形するナノインプリント装置において、
前記被成形物からモールドを引き離す離型時において、前記モールドと被成形物との間に気体を吹き付け、モールドと被成形物との間に入り込んだ気体によって、前記モールドと被成形物との間の圧力を上昇させる気体吹き付け手段と、
前記モールドと被成形物との間の圧力上昇が、少なくとも前記モールドと被成形物とを含む空間の圧力に近付くよう、前記気体吹き付け手段によって吹き付け、モールドと被成形物との間に入り込ませる気体の量を制御する制御手段とを備えること
を特徴とするナノインプリント装置である。
【００２０】
本発明の第２の態様は、
前記気体吹き付け手段は、前記モールドと被成形物との間に略均一に気体を吹き付けること
を特徴とする上記第１の態様に記載のナノインプリント装置である。
【００２１】
本発明の第３の態様は、
前記気体吹き付け手段によって吹き付ける気体は、前記被成形材料との反応性が低い気体であること
を特徴とする上記第１の態様又は上記第２の態様に記載のナノインプリント装置である。
【００２２】
本発明の第４の態様は、
モールドに形成された所望のパターンを被成形材料に転写することで被成形物を成形するナノインプリント装置の離型方法において、
前記被成形物からモールドを引き離す離型時において、前記モールドと被成形物との間に気体を吹き付け、モールドと被成形物との間に入り込んだ気体によって、前記モールドと被成形物との間の圧力を上昇させる気体吹き付け工程と、
前記モールドと被成形物との間の圧力上昇が、少なくとも前記モールドと被成形物とを含む空間の圧力に近付くよう、前記気体吹き付け工程によって吹き付け、モールドと被成形物との間に入り込ませる気体の量を制御する制御工程とを備えること
を特徴とする離型方法である。
【００２３】
本発明の第５の態様は、
前記気体吹き付け工程は、前記モールドと被成形物との間に略均一に気体を吹き付けること
を特徴とする上記第４の態様に記載の離型方法である。
【００２４】
本発明の第６の態様は、
前記気体吹き付け工程によって吹き付ける気体は、前記被成形材料との反応性が低い気体であること
を特徴とする上記第４の態様又は上記第５の態様に記載の離型方法である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、離型剤を用いることなく、離型力を大幅に低減させて、被成形物からモールドを容易に離型させることを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態として示すナノインプリント装置の概略構成について示した図であり、（ａ）は転写前、（ｂ）は転写中、（ｃ）はモールドの離型時の様子を示した図である。
【図２】気体吹き付け部の配置関係の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の形態について図面を用いて説明をする。
本実施の形態においては、ナノインプリント装置及びナノインプリント装置を用いた離型方法について次の順序で説明を行う。
【００２８】
１．モールドと被成形物との間の圧力
２．ナノインプリント装置の構成
３．インプリント装置の動作例
４．本実施の形態の効果
５．変形例
【００２９】
＜１．モールドと被成形物との間の圧力＞
本願発明者は、鋭意検討の結果、ナノインプリント装置において、被成形材料にモールドの微細な凹凸パターンを転写した後のモールドと被成形物との間は、インプリントを実行している環境下であるインプリント雰囲気中よりも低い圧力（負圧）である減圧状態となっているという知見を得た。具体的には、被成形材料にモールドを型押して加圧し硬化させることにより、離型前のモールドと被成形物との間は、インプリント雰囲気中よりも低い圧力状態になっていると考えられる。
【００３０】
したがって、被成形材料にモールドの凹凸パターンを転写した後に、被成形物からモールドを離型する前段において、モールドと被成形物とは、インプリント雰囲気中の圧力（例えば、大気圧中でインプリントを実行している場合には大気圧）と、モールドと被成形物との間の圧力の差だけ、離型プロセスにおいて離型する方向とは逆向きに圧力を受けている状態となっている。
【００３１】
つまり、モールドと被成形物とは、一般的に考えられる両者間に働く吸着力以外にも、このような圧力差に起因して、被成形物からモールドを引き離す際に必要となる離型力が高くなっていることになる。
【００３２】
したがって、この圧力差を解消するようにモールドと被成形物との間の圧力を上昇させることで、インプリント雰囲気中の圧力に近付けるようにすると、これまでモールドと被成形物とが受けていた離型する方向とは逆向きの圧力が低下するため、離型プロセスにおいて必要となる離型力を大幅に低減することができることになる。
【００３３】
＜２．ナノインプリント装置の構成＞
図１は、モールドに形成された所望のパターンを被成形材料に転写して量産することができるナノインプリント装置１の概略構成の一例について説明するための図である。また、図１（ａ）〜（ｃ）は、モールドに形成された所望のパターンを被成形材料に転写する場合のそれぞれ転写前、転写中、モールドの離型時ごとに示した図である。なお、図１において、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ方向からなる平面を水平面とし、Ｚ方向を鉛直方向とする。特にＺ方向については、矢印の方向を上とし、その逆方向を下と表現する。
【００３４】
このナノインプリント装置１は、マスターモールドからワーキングレプリカと呼ばれるコピーモールドを量産する量産ラインでの使用、マスターモールドまたはコピーモールドからパターンドメディアを量産する量産ラインでの使用が可能であり、熱インプリント、光インプリントのどちらにも適用することができる。
【００３５】
なお、以下においては、説明のため光インプリントにより、マスターモールドからコピーモールドを作製する場合について説明をする。
【００３６】
図１に示すように、ナノインプリント装置１は、大別すると、インプリントを実際に実行するインプリント実行部２と、インプリント実行部２を統括的に制御する動作コントローラ３とを備えている。
【００３７】
（インプリント実行部２について）
まず、図１（ａ）を用いて、インプリント実行部２の構成について説明をする。図１（ａ）に示すように、インプリント実行部２は、当該インプリント実行部２の土台となるベースプレート１３と、ベースプレート１３上に形成されたフレーム部１２と、所望の微細な凹凸パターン（ナノメートルオーダー：１μｍ未満）が形成されたモールド３０を保持するモールド保持部１１とを備えている。
【００３８】
モールド３０は、例えば、石英などからなり、図示しないがモールド保持部１１内を貫通するように配設されたライトガイドに導かれた光源から出射された光を、微細な凹凸パターンが形成された領域全面に渡って透過し、後述する光硬化性樹脂であるレジストに対して上方から照射することができる。
【００３９】
図１（ａ）に示すように、インプリント実行部２のベースプレート１３は、コピーモールドの基板となる基板２１を安定、且つ平坦に載置するための基板載置部２３を有している。基板載置部２３は、基板２１の載せ替えが自在であり、且つ光インプリント用のレジスト２２を塗布し、微細な凹凸パターンを転写させたレジスト層を成形する際のモールド３０の押し付け、離型といった工程に対して位置ずれを起こすことのないように設けられている。この基板載置部２３の上に基板２１を載置し、インプリントを実行するという工程を繰り返すことでコピーモールドを量産することができる。
【００４０】
なお、光インプリント用のレジストとしては、光硬化性樹脂とりわけ紫外線硬化性樹脂などがあげられる。このような光硬化性樹脂は、紫外線波長領域を含む光を所定時間以上照射することにより硬化する。
【００４１】
図１（ａ）に示すように、フレーム部１２は、ベースプレート１３上に垂直に対向するように立設された２本の支柱１４と、この２本の支柱１４を渡るように固定された梁１５からなる。この梁１５には、モールド保持部１１を挿入して吊り下げるように保持するための開口部が形成されている。また、梁１５には、モールド上下駆動部５０が設置されており、モールド保持部１１に形成されたモールド上下機構５１との噛みあわせによってモールド保持部１１を上下自在に駆動することができる。
【００４２】
例えば、モールド上下機構５１とモールド上下駆動部５０とは、一般に、ラック・アンド・ピニオンと呼ばれている機構である。具体的には、モールド上下駆動部５０は、ピニオンと呼ばれる小口径の円形歯車をモータの回転力により回転させる機構を有している。一方、モールド上下機構５１は、平板状の棒に歯切りしたラックからなる。これにより、ピニオンに回転力を加えると、ラックが歯切りした末端まで直線方向（ここでは上下方向）に動くことになる。
【００４３】
モールド保持部１１を上下自在に駆動させる機構としては、上述したラック・アンド・ピニオン以外に、ウォームギアを用いた機構、カム機構、リンク機構などの回転動力を直線往復運動に変換する機構や、油圧、空気圧などのアクチュエータによる直動機構を適用するようにしてもよい。
【００４４】
このような駆動機構を有することで、後述するようにモールド保持部１１は、基板載置部２３に載置された基板２１に塗布されたレジスト２２に対してモールド３０を押し付けて微細な凹凸パターンを転写したり、凹凸パターンを転写中に硬化させることで成形したレジスト層から離型したりすることができる。
【００４５】
次に、図１（ａ）を用いて、モールド保持部１１について説明をする。モールド保持部１１は、モールド３０のパターン形成面が基板２１側を向くように直接取り付けて保持するモールドホルダー３１と、モールドホルダー３１を保持するホルダー保持部３２とを有している。図１（ａ）に示すように、ホルダー保持部３２には、上述したモールド上下機構５１が設けられている。
【００４６】
図１（ａ）に示すように、ホルダー保持部３２は、当該ホルダー保持部３２に形成された空間内において、モールドホルダー３１と互いに係合するように構成されている。これにより、モールド上下駆動部５０を回転駆動するように制御することで、モールド上下機構５１を有するホルダー保持部３２が上下自在に駆動し、このホルダー保持部３２と係合するモールドホルダー３１、ひいてはモールドホルダー３１に取り付けられたモールド３０を自在に上下させることができる。
【００４７】
ホルダー保持部３２とモールドホルダー３１との係合部分は、転写時、転写後においてもモールドホルダー３１に取り付けられたモールド３０のパターン形成面が傾くことなく平行を保つように均等な力が伝わるように構成されている。
【００４８】
（気体吹き付け部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃについて）
図１、図２に示すように、インプリント実行部２は、被成形材料であるレジスト２２にモールド３０の微細な凹凸パターンを転写した後に、硬化した被成形物からモールド３０を離型する離型プロセスを実行する際に、モールド３０と被成形物との間に気体を吹き付ける気体吹き付け部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ（以下、総称する場合には単に気体吹き付け部４０と呼ぶ）を備えている。以下、この気体吹き付け部４０について説明をする。
【００４９】
図２は、インプリント実行部２を上方から視認し、被成形材料であるレジスト２２が塗布される基板２１に対する各気体吹き付け部４０の配置関係の一例を示した図である。図２に示すように、気体吹き付け部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃは、それぞれ、気体を吹き出す吹き出し口４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ（以下、総称する場合には単に吹き出し口４１と呼ぶ。）を基板２１の中心に向けるようにして、１２０度の間隔、つまり等間隔で配置されている。このように、気体吹き付け部４０を配置することで、吹き付ける対象に対して気体を均一に吹き出すことができる。気体吹き付け部４０による気体の吹き付けタイミング、吹き付け量は、動作コントローラ３により制御される。
【００５０】
図１に示すように、気体吹き付け部４０は、ベースプレート１３に設けられた支持部４２によって支持されている。気体吹き付け部４０の高さ、吹き出し口４１の方向は、手動によって自在に調整することができるが、例えば、公知の技術を適用しモータのような駆動源を組み合わせることで、動作コントローラ３の制御により自動で高さ調整、方向調整するようにしてもよい。
【００５１】
気体吹き付け部４０は、このように必ずしも３つ必要とするわけではなく、気体を吹き付ける対象であるモールド３０と被成形物との間に均一に入り込むように、気体を吹き付けることができれば、１つであってもよい。また、気体吹き付け部４０は、気体を吹き付ける対象であるモールド３０と被成形物との間に気体を均一に入り込ませるように吹き付けるという観点から、できるだけ多くの数を用意して気体の吹き付け対象に対して等間隔となるように配置することが、より望ましい。
【００５２】
気体吹き付け部４０によって吹き付ける気体は、取り扱いが容易であり、被成形物であるレジスト層２２Ａを構成する被成形材料であるレジスト２２との反応性が低いことが望ましい。例えば、ヘリウム、アルゴンなどの希ガス、窒素、水素などレジストに対して不活性なガスを、気体吹き付け部４０から吹き付ける気体として用いることができる。
【００５３】
このような気体は、図示しないが、気体供給貯留槽などから気体供給配管を介して気体吹き付け部４０へと供給される。気体供給配管は、支持部４２内に配設するようにしてもよい。
【００５４】
気体吹き付け部４０は、離型プロセスにおいて、モールド３０と被成形物との間に気体を吹き付けることで、モールド３０と被成形物との間の圧力を上昇させることができる。気体吹き付け部４０から、モールド３０と被成形物との間に吹き付けられた気体は、モールド３０と被成形物との間に入り込んでいく。
【００５５】
これにより、今までインプリント雰囲気中に対して負圧であったモールド３０と被成形物との間の圧力が上昇し、インプリント雰囲気中の圧力へと近付いていく。したがって、これまでモールド３０と被成形物とが受けていた離型する方向とは逆向きの圧力が低下するため、離型プロセスにおいて必要となる離型力を大幅に低減することができることになる。
【００５６】
（動作コントローラ３について）
上述したように、動作コントローラ３は、ナノインプリント装置１における制御部であり、インプリント実行部２、気体吹き付け部４０などを統括的に制御する。
【００５７】
動作コントローラ３は、離型プロセスにおいて、気体吹き付け部４０の気体吹き付け動作を実行する。具体的には、動作コントローラ３は、インプリント実行部２による離型プロセスにおいて、気体吹き付け部４０を制御して、モールド３０と被成形物との間に気体を吹き付け、モールド３０と被成形物との間に入り込んだ気体により、当該モールド３０と被成形物との間の圧力を上昇させる。これにより、モールドを被成形物から引き離す離型力を大幅に低減させた状態で離型を実行する。
【００５８】
＜３．ナノインプリント装置の動作例＞
続いて、図１（ａ）〜（ｃ）を用いて、所望の微細な凹凸パターンが形成されたモールド３０をレジスト２２に転写してコピーモールドを成形する際のインプリント実行部２の動作について説明をする。なお、このインプリント実行部２による動作は、動作コントローラ３によって制御される。
【００５９】
なお、インプリント雰囲気は、必ずしも大気圧状態ではなくてもよく、離型する前におけるモールド３０と被成形物との間の圧力よりも高い状態であればよい。なお、以下においては、説明のため、インプリント雰囲気を大気圧状態とする。
【００６０】
まず、図１（ａ）に示すように、基板載置部２３に基板２１を載置し、基板２１の上面にレジスト２２を塗布する。
【００６１】
続いて、モールド上下駆動部５０を駆動制御することで、モールド上下機構５１によりホルダー保持部３２を下方向へと移動させる。同時に、ホルダー保持部３２に係合しているモールドホルダー３１、モールドホルダー３１に取り付けられ保持されているモールド３０も下方向へと移動することになる。
【００６２】
これにより、図１（ｂ）に示すように、モールド３０が、基板２１の上面に塗布されたレジスト２２に押し付けられるため、モールド３０に形成された微細な凹凸パターンが転写される。
【００６３】
この時、モールド３０が取り付けられたモールドホルダー３１の上面３０１ａ，３０１ｂは、ホルダー保持部３２の下面３０２ａ，３０２ｂによって下方向へと押し付けられることになる。
【００６４】
インプリント実行部２のモールド保持部１１は、モールド３０に加わる力を検出するために、例えば、図示しない、ひずみゲージを用いた力の大きさを電気信号に変える変換器であるロードセルを備えている。図示しないロードセルによって検出された値は、インプリント実行中、例えば、所定の時間間隔などで、常に、動作コントローラ３に送信される。動作コントローラ３は、ロードセルによって検出されたモールド３０をレジスト２２に押し付けた際に加わる力が、所定の力となった時点でモールド上下駆動部５０の動作を停止させるように制御し、モールド３０によるレジスト２２への押し付け状態を維持する。
【００６５】
光インプリントを行うナノインプリント装置１のインプリント実行部２は、この状態を維持しながらレジスト２２に、当該レジスト２２を硬化させる波長領域を含む光、例えば、紫外線（図示せず）を所定時間だけ照射してレジスト２２を硬化させることでレジスト層を成形する。
【００６６】
図１（ｃ）に示すように、レジスト２２の硬化により被成形物であるレジスト層２２Ａが成形されると、離型プロセスへと移行する。まず、離型プロセスにおいては、動作コントローラ３の制御により、気体吹き付け部４０の吹き出し口４１から所定の気体をモールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間に吹き付け、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間に気体を入り込ませる。
【００６７】
このとき、動作コントローラ３は、インプリント雰囲気中に対して負圧であったモールド３０と被成形物との間の圧力上昇がインプリント雰囲気中の圧力へと近付くよう、気体吹き付け部４０の吹き出し口４１から、モールド３０と被成形物との間に吹き付けて入り込ませる気体の量を制御する。これにより、被成形物であるレジスト層２２Ａからモールドを引き離す力である離型力が大幅に低減されることになる。
【００６８】
動作コントローラ３は、気体吹き付け部４０を制御し、例えば、あらかじめの検証により取得し、デフォルト値としてメモリなどに記憶保持している離型力を所望の値まで大幅に低減させるために必要な気体の量を吹き付けたことに応じて、気体の吹き付け動作を停止させる。
【００６９】
次に、図１（ｃ）に示すように、動作コントローラ３は、モールド３０をレジスト層２２Ａから離すようにモールド上下駆動部５０を駆動制御しモールド保持部１１を上方向へと移動させ、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとを離型する。
【００７０】
このとき、動作コントローラ３は、図示しないロードセルによって常時、検出されているモールド３０に加わる力から、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの離型力を検出し、所定の離型力以下になっていない場合には、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間の圧力が、インプリント雰囲気中の圧力に近付いていないと判定し、再び、吹き付け部４０による気体の吹き付け動作を実行するようにしてもよい。この制御動作を繰り返すことにより、確実に、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間の圧力をインプリント雰囲気中の圧力に近付くように上昇させることができ、モールド３０を被成形物から引き離す離型力を大幅に低減させた状態で離型を実行することができる。
【００７１】
なお、インプリント雰囲気は、インプリントの離型プロセスにおいて、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間の圧力を、上述したように気体を吹き付けることにより上昇させた場合に離型が可能なように、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間の圧力よりも高ければよく、必ずしも大気圧状態とする必要はない。
【００７２】
このような、図１（ａ）〜（ｃ）を用いて説明した動作を実行することで、ナノインプリント装置１のインプリント実行部２は、モールド３０に形成された所望の微細な凹凸パターンを被成形材料であるレジスト２２に転写して硬化させることで、基板２１上に被成形物であるレジスト層２２Ａを成形することができる。
【００７３】
＜４．本実施の形態の効果＞
本実施の形態で説明したナノインプリント装置１、当該ナノインプリント装置１が実行する被成形物からモールドを引き離す離型方法によれば、以下に述べる効果が得られる。
【００７４】
本実施の形態によれば、ナノインプリント装置１のインプリト実行部２が実行するインプリントの離型プロセスにおいて、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間の圧力を、インプリント雰囲気の圧力に近付けるように、気体吹き付け部４０を制御して、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間に気体を吹き付け、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間に吹き付けた気体を入り込ませることで上昇させる。
【００７５】
本願発明者が、鋭意検討の結果見出した知見により、離型前のモールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間は、インプリント雰囲気中よりも低い圧力状態になっていると考えられる。
【００７６】
つまり、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとは、インプリント雰囲気との圧力差により離型方向とは逆向きの圧力を受けていることになる。
【００７７】
したがって、この圧力差を解消するようにモールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間の圧力を上昇させ、インプリント雰囲気中の圧力に近付けるようにすると、これまでモールド３０と被成形物とが受けていた離型する方向とは逆向きの圧力も低下するため、離型プロセスにおいて必要となる離型力を大幅に低減することができる。
【００７８】
このように、離型プロセスにおいて必要となる離型力を大幅に低減させることができれば、転写パターンの品質向上を可能とし、離型層を必要としないことから転写パターンの超微細化（例えば、ナノメートルオーダー：１μｍ未満）が可能となる。特に、転写パターンが、１００ｎｍ以下のパターンサイズの場合に好適である。
【００７９】
また、離型力の大幅な低減により、離型プロセスにおいて、ナノインプリント装置１自体へと与える装置負荷をも低減させることができるため、ナノインプリント装置１の耐久性も向上させることができる。さらに、離型力の大幅な低減により、高効率で転写を行う転写パターンの一括大面積化へ発展させるべく、転写パターン面積の拡大も容易となる。
【００８０】
＜５．変形例＞
【００８１】
本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
【００８２】
例えば、上述した図１では、ナノインプリント装置１のインプリント実行部２全体を開放し大気圧状態としているが、必ずしもこのような構成とする必要はない。
【００８３】
被成形材料にモールドの凹凸パターンを転写した後に、被成形物からモールドを離型する離型プロセスに関連する箇所、具体的には、少なくともモールドと被成形物とを含む空間内の圧力を、モールドと被成形物との間の圧力よりも高い状態とする。そして、モールドと被成形物との間の圧力を、気体の吹き付けにより、上述した少なくともモールドと被成形物とを含む空間内の圧力に近付くように上昇させることができれば、離型プロセスにおいて離型力を大幅に低減することができる。
【００８４】
例えば、図示しないが、インプリント実行部２のうちのモールド３０、被成形物であるレジスト層２２Ａ、基板２１、基板載置部２３を含む空間内を離型プロセスにおいて密閉状態とするようなチャンバーを設け、このチャンバー内に気体吹き付け部４０も設置することで、気体の吹き付けによりモールド３０と被成形物との間の圧力を上昇させるよう制御可能な構成とする。
【００８５】
これにより、少なくともモールド３０と被成形物とを含む空間内の圧力に近付くように、モールド３０と被成形物との間の圧力を上昇させることで、離型プロセスにおいて、被成形物からモールドを離型する際に必要となる離型力を大幅に低減させることができる
【００８６】
このように、離型プロセスに関わる空間を閉じた空間とすると、離型力の大幅な低減を可能にするとともに、インプリントの実行においても異物の混入を防止することができるという更なる利点がある。
【００８７】
また、気体吹き付け部４０で吹き付ける気体は、インプリント雰囲気中と同じ気体を用いることが好ましい。これにより、モールド３０に形成されたナノメートルオーダー（１μｍ未満）の微細な凹凸パターンを転写されたレジスト層２２に与える影響を最小限にすることができるという利点がある。さらに、インプリント雰囲気中と同じ気体を用いることから、気体の質量差による上層・下層への滞留を防止することができるという利点がある。
【００８８】
さらに、気体吹き付け部４０で吹き付ける気体は、上述したように、取り扱いが容易であり、被成形物であるレジスト層２２Ａを構成する被成形材料であるレジスト２２との反応性が低いことに加え、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間に入り込みやすいように、分子径（分子サイズ）の小さい気体を用いることが好ましい。これにより、モールド３０に形成されたナノメートルオーダー（１μｍ未満）の微細な凹凸パターンを転写されたレジスト層２２からモールド３０を引き離す離型力の低減を促進することができるという利点がある。
【００８９】
本実施の形態は、本発明の好適な実施の一態様を示すものである。すなわち、本発明は、本実施の形態の内容に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。もちろん、本発明は、光インプリントに限らず、熱インプリントにおいても同様に適用することが可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９０】
１ ナノインプリント装置
２ インプリント実行部
３ 動作コントローラ
２１ 基板
２２ レジスト
２２Ａ レジスト層
２３ 基板載置部
３０ モールド
４０ 気体吹き付け部
４０Ａ 気体吹き付け部
４０Ｂ 気体吹き付け部
４０Ｃ 気体吹き付け部
４１ 吹き付け口
４１Ａ 吹き付け口
４１Ｂ 吹き付け口
４１Ｃ 吹き付け口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノインプリント装置及び離型方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクといった磁気ディスクなどの記録媒体へ記録する情報の高密度化への要求の高まりに対して、従来の磁気記録媒体では対応できなくなってきている。このような記録情報への高密度化に対応するためにパターンドメディアと呼ばれる磁気記録媒体が考案されている。このパターンドメディアは、記録領域を磁気的あるいは物理的に孤立させた記録媒体であり、記録密度の向上が期待されている。
【０００３】
このパターンドメディアは、モールドに形成された所望のパターンを被成形材料に転写するインプリント技術を利用したインプリント装置を用いて複製し量産することができる。特に、パターンドメディアの場合、ナノメートルオーダーの転写にも対応したナノインプリント技術を利用したインプリント装置を用いることになる。
【０００４】
なお、このインプリント技術は大きく分けて２種類あり、熱インプリントと光インプリントとがある。
【０００５】
熱インプリントは、微細な凹凸パターンが形成されたモールドを被成形材料である熱可塑性樹脂に加熱しながら押し付け、その後で被成形材料を冷却・離型し、微細パターンを転写する方法である。
【０００６】
また、光インプリントは、微細な凹凸パターンが形成されたモールドを被成形材料である光硬化性樹脂に押し付けて紫外光を照射し硬化させ、その後で被成形材料を離型し、微細パターンを転写する方法である。
【０００７】
インプリント装置における量産では、元型となるマスターモールドを用いることになるが、実際には、このマスターモールドを同じくインプリント装置にて被成形材料に転写することで複製した複数のワーキングレプリカと呼ばれるコピーモールドを量産ラインごとに用いることになる。つまり、コピーモールドは、元型であるマスターモールドの代替モールドとして使用されるため極めて高い精度での成形が求められることになる。
【０００８】
しかしながら、被成形材料にモールドの微細な凹凸パターンを転写した後に、硬化した被成形物からモールドを離型する離型プロセスを実行する場合、離型に際してある程度の高い離型力を必要とすることから、転写成形された凹凸パターンに欠陥を発生したり、離型がうまくいかなかったり様々な問題を引き起こしてしまう。特に、ナノメートルオーダーの転写に対応したナノインプリント技術においては、このような問題が顕著となってしまう可能性が高い。
【０００９】
また、このような離型プロセスに問題が発生するとスループットの低下を招来することなどから、コストの増大、ひいては量産化に向けての障壁となるため、離型プロセスは、インプリントにおいて非常に重要なプロセスの一つとなっている。
【００１０】
そこで、例えば、特許文献１では、転写パターンが形成されたテンプレートに離型剤を成膜することで、基板上に形成された塗布膜に転写パターンを転写した後の離型を容易にする技術が開示されている。
【００１１】
また、モールドまたは基板を物理的に変形させることにより、モールドと転写パターンを転写した被加工物との密着度を低減させて離型を容易にする手法も公知となっている。例えば、特許文献２では、基板を撓ませることにより、モールドと樹脂との剥離を容易にする機構が開示されている。
【００１２】
さらに、特許文献３には、マイクロメートルオーダのマイクロデバイスにおいて、凹形状転写後の成形体と金型との間に流体（例えば、空気、窒素ガス、水等）を吹き付けることで、成形体を金型より剥離させる手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１１−５６９６号公報
【特許文献２】特開２００７−８３６２６号公報
【特許文献３】特開２００８−１１０４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述したような、被成形材料にモールドの凹凸パターンを転写した後に、硬化させた被成形物からモールドを離型する離型プロセスにおいて、例えば、特許文献１で開示されているような離型剤を用いた場合、離型剤が必ず物理的な膜厚を有することから、次世代の半導体やパターンドメディアなどの超微細パターンを扱う技術領域においては、この膜厚が無視できないものとなるため、転写パターンにサイズ的な制限を与えてしまうといった問題がある。
【００１５】
また、例えば、特許文献２で開示されているように基板を撓ませるなどといった、モールドまたは基板を物理的に変形させることにより離型を実行する場合、転写パターンが微細になればなるほど、転写パターンの崩れなど悪影響が発生してしまう可能性が高い。具体的には、今後の技術的な発展方向である転写パターンの超微細化、高効率で転写を行う転写パターンの一括大面積化に対応することが極めて困難となる虞がある。
【００１６】
特に、転写パターンを一括大面積化した場合、必要となる離型力が非常に高くなるため、転写パターンの劣化、スループットの低下、インプリント装置への直接的なダメージなど様々な問題を引き起こしてしまうといった問題がある。
【００１７】
また、特許文献３は、成形体と金型との間に吹き付けた流体の流速によって単純に両者間を強制的に剥離するものであることから、転写パターンの劣化を招来してしまう可能性が高い。特に、ナノメートルオーダーの微細な転写パターンを成形する場合において、特許文献３で開示されているような流体の吹き付けによる剥離を行うと、転写パターンの崩れなどといった致命的な欠陥を発生させてしまう可能性が非常に高いといった問題がある。
【００１８】
そこで、本発明は、上述した問題を解決するために案出されたものであり、離型剤を用いることなく、離型力を大幅に低減させて、被成形物からモールドを容易に離型させることができるナノインプリント装置及び離型方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の第１の態様は、
モールドに形成された所望のパターンを被成形材料に転写することで被成形物を成形するナノインプリント装置において、
前記被成形物からモールドを引き離す離型時において、前記モールドと被成形物との間に気体を吹き付け、モールドと被成形物との間に入り込んだ気体によって、前記モールドと被成形物との間の圧力を上昇させる気体吹き付け手段と、
前記モールドと被成形物との間の圧力上昇が、少なくとも前記モールドと被成形物とを含む空間の圧力に近付くよう、前記気体吹き付け手段によって吹き付け、モールドと被成形物との間に入り込ませる気体の量を制御する制御手段とを備えること
を特徴とするナノインプリント装置である。
【００２０】
本発明の第２の態様は、
前記気体吹き付け手段は、前記モールドと被成形物との間に略均一に気体を吹き付けること
を特徴とする上記第１の態様に記載のナノインプリント装置である。
【００２１】
本発明の第３の態様は、
前記気体吹き付け手段によって吹き付ける気体は、前記被成形材料との反応性が低い気体であること
を特徴とする上記第１の態様又は上記第２の態様に記載のナノインプリント装置である。
【００２２】
本発明の第４の態様は、
モールドに形成された所望のパターンを被成形材料に転写することで被成形物を成形するナノインプリント装置の離型方法において、
前記被成形物からモールドを引き離す離型時において、前記モールドと被成形物との間に気体を吹き付け、モールドと被成形物との間に入り込んだ気体によって、前記モールドと被成形物との間の圧力を上昇させる気体吹き付け工程と、
前記モールドと被成形物との間の圧力上昇が、少なくとも前記モールドと被成形物とを含む空間の圧力に近付くよう、前記気体吹き付け工程によって吹き付け、モールドと被成形物との間に入り込ませる気体の量を制御する制御工程とを備えること
を特徴とする離型方法である。
【００２３】
本発明の第５の態様は、
前記気体吹き付け工程は、前記モールドと被成形物との間に略均一に気体を吹き付けること
を特徴とする上記第４の態様に記載の離型方法である。
【００２４】
本発明の第６の態様は、
前記気体吹き付け工程によって吹き付ける気体は、前記被成形材料との反応性が低い気体であること
を特徴とする上記第４の態様又は上記第５の態様に記載の離型方法である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、離型剤を用いることなく、離型力を大幅に低減させて、被成形物からモールドを容易に離型させることを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態として示すナノインプリント装置の概略構成について示した図であり、（ａ）は転写前、（ｂ）は転写中、（ｃ）はモールドの離型時の様子を示した図である。
【図２】気体吹き付け部の配置関係の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の形態について図面を用いて説明をする。
本実施の形態においては、ナノインプリント装置及びナノインプリント装置を用いた離型方法について次の順序で説明を行う。
【００２８】
１．モールドと被成形物との間の圧力
２．ナノインプリント装置の構成
３．インプリント装置の動作例
４．本実施の形態の効果
５．変形例
【００２９】
＜１．モールドと被成形物との間の圧力＞
本願発明者は、鋭意検討の結果、ナノインプリント装置において、被成形材料にモールドの微細な凹凸パターンを転写した後のモールドと被成形物との間は、インプリントを実行している環境下であるインプリント雰囲気中よりも低い圧力（負圧）である減圧状態となっているという知見を得た。具体的には、被成形材料にモールドを型押して加圧し硬化させることにより、離型前のモールドと被成形物との間は、インプリント雰囲気中よりも低い圧力状態になっていると考えられる。
【００３０】
したがって、被成形材料にモールドの凹凸パターンを転写した後に、被成形物からモールドを離型する前段において、モールドと被成形物とは、インプリント雰囲気中の圧力（例えば、大気圧中でインプリントを実行している場合には大気圧）と、モールドと被成形物との間の圧力の差だけ、離型プロセスにおいて離型する方向とは逆向きに圧力を受けている状態となっている。
【００３１】
つまり、モールドと被成形物とは、一般的に考えられる両者間に働く吸着力以外にも、このような圧力差に起因して、被成形物からモールドを引き離す際に必要となる離型力が高くなっていることになる。
【００３２】
したがって、この圧力差を解消するようにモールドと被成形物との間の圧力を上昇させることで、インプリント雰囲気中の圧力に近付けるようにすると、これまでモールドと被成形物とが受けていた離型する方向とは逆向きの圧力が低下するため、離型プロセスにおいて必要となる離型力を大幅に低減することができることになる。
【００３３】
＜２．ナノインプリント装置の構成＞
図１は、モールドに形成された所望のパターンを被成形材料に転写して量産することができるナノインプリント装置１の概略構成の一例について説明するための図である。また、図１（ａ）〜（ｃ）は、モールドに形成された所望のパターンを被成形材料に転写する場合のそれぞれ転写前、転写中、モールドの離型時ごとに示した図である。なお、図１において、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ方向からなる平面を水平面とし、Ｚ方向を鉛直方向とする。特にＺ方向については、矢印の方向を上とし、その逆方向を下と表現する。
【００３４】
このナノインプリント装置１は、マスターモールドからワーキングレプリカと呼ばれるコピーモールドを量産する量産ラインでの使用、マスターモールドまたはコピーモールドからパターンドメディアを量産する量産ラインでの使用が可能であり、熱インプリント、光インプリントのどちらにも適用することができる。
【００３５】
なお、以下においては、説明のため光インプリントにより、マスターモールドからコピーモールドを作製する場合について説明をする。
【００３６】
図１に示すように、ナノインプリント装置１は、大別すると、インプリントを実際に実行するインプリント実行部２と、インプリント実行部２を統括的に制御する動作コントローラ３とを備えている。
【００３７】
（インプリント実行部２について）
まず、図１（ａ）を用いて、インプリント実行部２の構成について説明をする。図１（ａ）に示すように、インプリント実行部２は、当該インプリント実行部２の土台となるベースプレート１３と、ベースプレート１３上に形成されたフレーム部１２と、所望の微細な凹凸パターン（ナノメートルオーダー：１μｍ未満）が形成されたモールド３０を保持するモールド保持部１１とを備えている。
【００３８】
モールド３０は、例えば、石英などからなり、図示しないがモールド保持部１１内を貫通するように配設されたライトガイドに導かれた光源から出射された光を、微細な凹凸パターンが形成された領域全面に渡って透過し、後述する光硬化性樹脂であるレジストに対して上方から照射することができる。
【００３９】
図１（ａ）に示すように、インプリント実行部２のベースプレート１３は、コピーモールドの基板となる基板２１を安定、且つ平坦に載置するための基板載置部２３を有している。基板載置部２３は、基板２１の載せ替えが自在であり、且つ光インプリント用のレジスト２２を塗布し、微細な凹凸パターンを転写させたレジスト層を成形する際のモールド３０の押し付け、離型といった工程に対して位置ずれを起こすことのないように設けられている。この基板載置部２３の上に基板２１を載置し、インプリントを実行するという工程を繰り返すことでコピーモールドを量産することができる。
【００４０】
なお、光インプリント用のレジストとしては、光硬化性樹脂とりわけ紫外線硬化性樹脂などがあげられる。このような光硬化性樹脂は、紫外線波長領域を含む光を所定時間以上照射することにより硬化する。
【００４１】
図１（ａ）に示すように、フレーム部１２は、ベースプレート１３上に垂直に対向するように立設された２本の支柱１４と、この２本の支柱１４を渡るように固定された梁１５からなる。この梁１５には、モールド保持部１１を挿入して吊り下げるように保持するための開口部が形成されている。また、梁１５には、モールド上下駆動部５０が設置されており、モールド保持部１１に形成されたモールド上下機構５１との噛みあわせによってモールド保持部１１を上下自在に駆動することができる。
【００４２】
例えば、モールド上下機構５１とモールド上下駆動部５０とは、一般に、ラック・アンド・ピニオンと呼ばれている機構である。具体的には、モールド上下駆動部５０は、ピニオンと呼ばれる小口径の円形歯車をモータの回転力により回転させる機構を有している。一方、モールド上下機構５１は、平板状の棒に歯切りしたラックからなる。これにより、ピニオンに回転力を加えると、ラックが歯切りした末端まで直線方向（ここでは上下方向）に動くことになる。
【００４３】
モールド保持部１１を上下自在に駆動させる機構としては、上述したラック・アンド・ピニオン以外に、ウォームギアを用いた機構、カム機構、リンク機構などの回転動力を直線往復運動に変換する機構や、油圧、空気圧などのアクチュエータによる直動機構を適用するようにしてもよい。
【００４４】
このような駆動機構を有することで、後述するようにモールド保持部１１は、基板載置部２３に載置された基板２１に塗布されたレジスト２２に対してモールド３０を押し付けて微細な凹凸パターンを転写したり、凹凸パターンを転写中に硬化させることで成形したレジスト層から離型したりすることができる。
【００４５】
次に、図１（ａ）を用いて、モールド保持部１１について説明をする。モールド保持部１１は、モールド３０のパターン形成面が基板２１側を向くように直接取り付けて保持するモールドホルダー３１と、モールドホルダー３１を保持するホルダー保持部３２とを有している。図１（ａ）に示すように、ホルダー保持部３２には、上述したモールド上下機構５１が設けられている。
【００４６】
図１（ａ）に示すように、ホルダー保持部３２は、当該ホルダー保持部３２に形成された空間内において、モールドホルダー３１と互いに係合するように構成されている。これにより、モールド上下駆動部５０を回転駆動するように制御することで、モールド上下機構５１を有するホルダー保持部３２が上下自在に駆動し、このホルダー保持部３２と係合するモールドホルダー３１、ひいてはモールドホルダー３１に取り付けられたモールド３０を自在に上下させることができる。
【００４７】
ホルダー保持部３２とモールドホルダー３１との係合部分は、転写時、転写後においてもモールドホルダー３１に取り付けられたモールド３０のパターン形成面が傾くことなく平行を保つように均等な力が伝わるように構成されている。
【００４８】
（気体吹き付け部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃについて）
図１、図２に示すように、インプリント実行部２は、被成形材料であるレジスト２２にモールド３０の微細な凹凸パターンを転写した後に、硬化した被成形物からモールド３０を離型する離型プロセスを実行する際に、モールド３０と被成形物との間に気体を吹き付ける気体吹き付け部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ（以下、総称する場合には単に気体吹き付け部４０と呼ぶ）を備えている。以下、この気体吹き付け部４０について説明をする。
【００４９】
図２は、インプリント実行部２を上方から視認し、被成形材料であるレジスト２２が塗布される基板２１に対する各気体吹き付け部４０の配置関係の一例を示した図である。図２に示すように、気体吹き付け部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃは、それぞれ、気体を吹き出す吹き出し口４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ（以下、総称する場合には単に吹き出し口４１と呼ぶ。）を基板２１の中心に向けるようにして、１２０度の間隔、つまり等間隔で配置されている。このように、気体吹き付け部４０を配置することで、吹き付ける対象に対して気体を均一に吹き出すことができる。気体吹き付け部４０による気体の吹き付けタイミング、吹き付け量は、動作コントローラ３により制御される。
【００５０】
図１に示すように、気体吹き付け部４０は、ベースプレート１３に設けられた支持部４２によって支持されている。気体吹き付け部４０の高さ、吹き出し口４１の方向は、手動によって自在に調整することができるが、例えば、公知の技術を適用しモータのような駆動源を組み合わせることで、動作コントローラ３の制御により自動で高さ調整、方向調整するようにしてもよい。
【００５１】
気体吹き付け部４０は、このように必ずしも３つ必要とするわけではなく、気体を吹き付ける対象であるモールド３０と被成形物との間に均一に入り込むように、気体を吹き付けることができれば、１つであってもよい。また、気体吹き付け部４０は、気体を吹き付ける対象であるモールド３０と被成形物との間に気体を均一に入り込ませるように吹き付けるという観点から、できるだけ多くの数を用意して気体の吹き付け対象に対して等間隔となるように配置することが、より望ましい。
【００５２】
気体吹き付け部４０によって吹き付ける気体は、取り扱いが容易であり、被成形物であるレジスト層２２Ａを構成する被成形材料であるレジスト２２との反応性が低いことが望ましい。例えば、ヘリウム、アルゴンなどの希ガス、窒素、水素などレジストに対して不活性なガスを、気体吹き付け部４０から吹き付ける気体として用いることができる。
【００５３】
このような気体は、図示しないが、気体供給貯留槽などから気体供給配管を介して気体吹き付け部４０へと供給される。気体供給配管は、支持部４２内に配設するようにしてもよい。
【００５４】
気体吹き付け部４０は、離型プロセスにおいて、モールド３０と被成形物との間に気体を吹き付けることで、モールド３０と被成形物との間の圧力を上昇させることができる。気体吹き付け部４０から、モールド３０と被成形物との間に吹き付けられた気体は、モールド３０と被成形物との間に入り込んでいく。
【００５５】
これにより、今までインプリント雰囲気中に対して負圧であったモールド３０と被成形物との間の圧力が上昇し、インプリント雰囲気中の圧力へと近付いていく。したがって、これまでモールド３０と被成形物とが受けていた離型する方向とは逆向きの圧力が低下するため、離型プロセスにおいて必要となる離型力を大幅に低減することができることになる。
【００５６】
（動作コントローラ３について）
上述したように、動作コントローラ３は、ナノインプリント装置１における制御部であり、インプリント実行部２、気体吹き付け部４０などを統括的に制御する。
【００５７】
動作コントローラ３は、離型プロセスにおいて、気体吹き付け部４０の気体吹き付け動作を実行する。具体的には、動作コントローラ３は、インプリント実行部２による離型プロセスにおいて、気体吹き付け部４０を制御して、モールド３０と被成形物との間に気体を吹き付け、モールド３０と被成形物との間に入り込んだ気体により、当該モールド３０と被成形物との間の圧力を上昇させる。これにより、モールドを被成形物から引き離す離型力を大幅に低減させた状態で離型を実行する。
【００５８】
＜３．ナノインプリント装置の動作例＞
続いて、図１（ａ）〜（ｃ）を用いて、所望の微細な凹凸パターンが形成されたモールド３０をレジスト２２に転写してコピーモールドを成形する際のインプリント実行部２の動作について説明をする。なお、このインプリント実行部２による動作は、動作コントローラ３によって制御される。
【００５９】
なお、インプリント雰囲気は、必ずしも大気圧状態ではなくてもよく、離型する前におけるモールド３０と被成形物との間の圧力よりも高い状態であればよい。なお、以下においては、説明のため、インプリント雰囲気を大気圧状態とする。
【００６０】
まず、図１（ａ）に示すように、基板載置部２３に基板２１を載置し、基板２１の上面にレジスト２２を塗布する。
【００６１】
続いて、モールド上下駆動部５０を駆動制御することで、モールド上下機構５１によりホルダー保持部３２を下方向へと移動させる。同時に、ホルダー保持部３２に係合しているモールドホルダー３１、モールドホルダー３１に取り付けられ保持されているモールド３０も下方向へと移動することになる。
【００６２】
これにより、図１（ｂ）に示すように、モールド３０が、基板２１の上面に塗布されたレジスト２２に押し付けられるため、モールド３０に形成された微細な凹凸パターンが転写される。
【００６３】
この時、モールド３０が取り付けられたモールドホルダー３１の上面３０１ａ，３０１ｂは、ホルダー保持部３２の下面３０２ａ，３０２ｂによって下方向へと押し付けられることになる。
【００６４】
インプリント実行部２のモールド保持部１１は、モールド３０に加わる力を検出するために、例えば、図示しない、ひずみゲージを用いた力の大きさを電気信号に変える変換器であるロードセルを備えている。図示しないロードセルによって検出された値は、インプリント実行中、例えば、所定の時間間隔などで、常に、動作コントローラ３に送信される。動作コントローラ３は、ロードセルによって検出されたモールド３０をレジスト２２に押し付けた際に加わる力が、所定の力となった時点でモールド上下駆動部５０の動作を停止させるように制御し、モールド３０によるレジスト２２への押し付け状態を維持する。
【００６５】
光インプリントを行うナノインプリント装置１のインプリント実行部２は、この状態を維持しながらレジスト２２に、当該レジスト２２を硬化させる波長領域を含む光、例えば、紫外線（図示せず）を所定時間だけ照射してレジスト２２を硬化させることでレジスト層を成形する。
【００６６】
図１（ｃ）に示すように、レジスト２２の硬化により被成形物であるレジスト層２２Ａが成形されると、離型プロセスへと移行する。まず、離型プロセスにおいては、動作コントローラ３の制御により、気体吹き付け部４０の吹き出し口４１から所定の気体をモールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間に吹き付け、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間に気体を入り込ませる。
【００６７】
このとき、動作コントローラ３は、インプリント雰囲気中に対して負圧であったモールド３０と被成形物との間の圧力上昇がインプリント雰囲気中の圧力へと近付くよう、気体吹き付け部４０の吹き出し口４１から、モールド３０と被成形物との間に吹き付けて入り込ませる気体の量を制御する。これにより、被成形物であるレジスト層２２Ａからモールドを引き離す力である離型力が大幅に低減されることになる。
【００６８】
動作コントローラ３は、気体吹き付け部４０を制御し、例えば、あらかじめの検証により取得し、デフォルト値としてメモリなどに記憶保持している離型力を所望の値まで大幅に低減させるために必要な気体の量を吹き付けたことに応じて、気体の吹き付け動作を停止させる。
【００６９】
次に、図１（ｃ）に示すように、動作コントローラ３は、モールド３０をレジスト層２２Ａから離すようにモールド上下駆動部５０を駆動制御しモールド保持部１１を上方向へと移動させ、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとを離型する。
【００７０】
このとき、動作コントローラ３は、図示しないロードセルによって常時、検出されているモールド３０に加わる力から、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの離型力を検出し、所定の離型力以下になっていない場合には、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間の圧力が、インプリント雰囲気中の圧力に近付いていないと判定し、再び、吹き付け部４０による気体の吹き付け動作を実行するようにしてもよい。この制御動作を繰り返すことにより、確実に、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間の圧力をインプリント雰囲気中の圧力に近付くように上昇させることができ、モールド３０を被成形物から引き離す離型力を大幅に低減させた状態で離型を実行することができる。
【００７１】
なお、インプリント雰囲気は、インプリントの離型プロセスにおいて、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間の圧力を、上述したように気体を吹き付けることにより上昇させた場合に離型が可能なように、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間の圧力よりも高ければよく、必ずしも大気圧状態とする必要はない。
【００７２】
このような、図１（ａ）〜（ｃ）を用いて説明した動作を実行することで、ナノインプリント装置１のインプリント実行部２は、モールド３０に形成された所望の微細な凹凸パターンを被成形材料であるレジスト２２に転写して硬化させることで、基板２１上に被成形物であるレジスト層２２Ａを成形することができる。
【００７３】
＜４．本実施の形態の効果＞
本実施の形態で説明したナノインプリント装置１、当該ナノインプリント装置１が実行する被成形物からモールドを引き離す離型方法によれば、以下に述べる効果が得られる。
【００７４】
本実施の形態によれば、ナノインプリント装置１のインプリト実行部２が実行するインプリントの離型プロセスにおいて、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間の圧力を、インプリント雰囲気の圧力に近付けるように、気体吹き付け部４０を制御して、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間に気体を吹き付け、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間に吹き付けた気体を入り込ませることで上昇させる。
【００７５】
本願発明者が、鋭意検討の結果見出した知見により、離型前のモールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間は、インプリント雰囲気中よりも低い圧力状態になっていると考えられる。
【００７６】
つまり、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとは、インプリント雰囲気との圧力差により離型方向とは逆向きの圧力を受けていることになる。
【００７７】
したがって、この圧力差を解消するようにモールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間の圧力を上昇させ、インプリント雰囲気中の圧力に近付けるようにすると、これまでモールド３０と被成形物とが受けていた離型する方向とは逆向きの圧力も低下するため、離型プロセスにおいて必要となる離型力を大幅に低減することができる。
【００７８】
このように、離型プロセスにおいて必要となる離型力を大幅に低減させることができれば、転写パターンの品質向上を可能とし、離型層を必要としないことから転写パターンの超微細化（例えば、ナノメートルオーダー：１μｍ未満）が可能となる。特に、転写パターンが、１００ｎｍ以下のパターンサイズの場合に好適である。
【００７９】
また、離型力の大幅な低減により、離型プロセスにおいて、ナノインプリント装置１自体へと与える装置負荷をも低減させることができるため、ナノインプリント装置１の耐久性も向上させることができる。さらに、離型力の大幅な低減により、高効率で転写を行う転写パターンの一括大面積化へ発展させるべく、転写パターン面積の拡大も容易となる。
【００８０】
＜５．変形例＞
【００８１】
本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
【００８２】
例えば、上述した図１では、ナノインプリント装置１のインプリント実行部２全体を開放し大気圧状態としているが、必ずしもこのような構成とする必要はない。
【００８３】
被成形材料にモールドの凹凸パターンを転写した後に、被成形物からモールドを離型する離型プロセスに関連する箇所、具体的には、少なくともモールドと被成形物とを含む空間内の圧力を、モールドと被成形物との間の圧力よりも高い状態とする。そして、モールドと被成形物との間の圧力を、気体の吹き付けにより、上述した少なくともモールドと被成形物とを含む空間内の圧力に近付くように上昇させることができれば、離型プロセスにおいて離型力を大幅に低減することができる。
【００８４】
例えば、図示しないが、インプリント実行部２のうちのモールド３０、被成形物であるレジスト層２２Ａ、基板２１、基板載置部２３を含む空間内を離型プロセスにおいて密閉状態とするようなチャンバーを設け、このチャンバー内に気体吹き付け部４０も設置することで、気体の吹き付けによりモールド３０と被成形物との間の圧力を上昇させるよう制御可能な構成とする。
【００８５】
これにより、少なくともモールド３０と被成形物とを含む空間内の圧力に近付くように、モールド３０と被成形物との間の圧力を上昇させることで、離型プロセスにおいて、被成形物からモールドを離型する際に必要となる離型力を大幅に低減させることができる
【００８６】
このように、離型プロセスに関わる空間を閉じた空間とすると、離型力の大幅な低減を可能にするとともに、インプリントの実行においても異物の混入を防止することができるという更なる利点がある。
【００８７】
また、気体吹き付け部４０で吹き付ける気体は、インプリント雰囲気中と同じ気体を用いることが好ましい。これにより、モールド３０に形成されたナノメートルオーダー（１μｍ未満）の微細な凹凸パターンを転写されたレジスト層２２に与える影響を最小限にすることができるという利点がある。さらに、インプリント雰囲気中と同じ気体を用いることから、気体の質量差による上層・下層への滞留を防止することができるという利点がある。
【００８８】
さらに、気体吹き付け部４０で吹き付ける気体は、上述したように、取り扱いが容易であり、被成形物であるレジスト層２２Ａを構成する被成形材料であるレジスト２２との反応性が低いことに加え、モールド３０と被成形物であるレジスト層２２Ａとの間に入り込みやすいように、分子径（分子サイズ）の小さい気体を用いることが好ましい。これにより、モールド３０に形成されたナノメートルオーダー（１μｍ未満）の微細な凹凸パターンを転写されたレジスト層２２からモールド３０を引き離す離型力の低減を促進することができるという利点がある。
【００８９】
本実施の形態は、本発明の好適な実施の一態様を示すものである。すなわち、本発明は、本実施の形態の内容に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。もちろん、本発明は、光インプリントに限らず、熱インプリントにおいても同様に適用することが可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９０】
１ ナノインプリント装置
２ インプリント実行部
３ 動作コントローラ
２１ 基板
２２ レジスト
２２Ａ レジスト層
２３ 基板載置部
３０ モールド
４０ 気体吹き付け部
４０Ａ 気体吹き付け部
４０Ｂ 気体吹き付け部
４０Ｃ 気体吹き付け部
４１ 吹き付け口
４１Ａ 吹き付け口
４１Ｂ 吹き付け口
４１Ｃ 吹き付け口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モールドに形成された所望のパターンを被成形材料に転写することで被成形物を成形するナノインプリント装置において、
前記被成形物からモールドを引き離す離型時において、前記モールドと被成形物との間に気体を吹き付け、モールドと被成形物との間に入り込んだ気体によって、前記モールドと被成形物との間の圧力を上昇させる気体吹き付け手段と、
前記モールドと被成形物との間の圧力上昇が、少なくとも前記モールドと被成形物とを含む空間の圧力に近付くよう、前記気体吹き付け手段によって吹き付け、モールドと被成形物との間に入り込ませる気体の量を制御する制御手段とを備えること
を特徴とするナノインプリント装置。
【請求項２】
前記気体吹き付け手段は、前記モールドと被成形物との間に略均一に気体を吹き付けること
を特徴とする請求項１記載のナノインプリント装置。
【請求項３】
前記気体吹き付け手段によって吹き付ける気体は、前記被成形材料との反応性が低い気体であること
を特徴とする請求項１又は請求項２記載のナノインプリント装置。
【請求項４】
モールドに形成された所望のパターンを被成形材料に転写することで被成形物を成形するナノインプリント装置の離型方法において、
前記被成形物からモールドを引き離す離型時において、前記モールドと被成形物との間に気体を吹き付け、モールドと被成形物との間に入り込んだ気体によって、前記モールドと被成形物との間の圧力を上昇させる気体吹き付け工程と、
前記モールドと被成形物との間の圧力上昇が、少なくとも前記モールドと被成形物とを含む空間の圧力に近付くよう、前記気体吹き付け工程によって吹き付け、モールドと被成形物との間に入り込ませる気体の量を制御する制御工程とを備えること
を特徴とする離型方法。
【請求項５】
前記気体吹き付け工程は、前記モールドと被成形物との間に略均一に気体を吹き付けること
を特徴とする請求項４記載の離型方法。
【請求項６】
前記気体吹き付け工程によって吹き付ける気体は、前記被成形材料との反応性が低い気体であること
を特徴とする請求項４又は請求項５記載の離型方法。
【請求項１】
モールドに形成された所望のパターンを被成形材料に転写することで被成形物を成形するナノインプリント装置において、
前記被成形物からモールドを引き離す離型時において、前記モールドと被成形物との間に気体を吹き付け、モールドと被成形物との間に入り込んだ気体によって、前記モールドと被成形物との間の圧力を上昇させる気体吹き付け手段と、
前記モールドと被成形物との間の圧力上昇が、少なくとも前記モールドと被成形物とを含む空間の圧力に近付くよう、前記気体吹き付け手段によって吹き付け、モールドと被成形物との間に入り込ませる気体の量を制御する制御手段とを備えること
を特徴とするナノインプリント装置。
【請求項２】
前記気体吹き付け手段は、前記モールドと被成形物との間に略均一に気体を吹き付けること
を特徴とする請求項１記載のナノインプリント装置。
【請求項３】
前記気体吹き付け手段によって吹き付ける気体は、前記被成形材料との反応性が低い気体であること
を特徴とする請求項１又は請求項２記載のナノインプリント装置。
【請求項４】
モールドに形成された所望のパターンを被成形材料に転写することで被成形物を成形するナノインプリント装置の離型方法において、
前記被成形物からモールドを引き離す離型時において、前記モールドと被成形物との間に気体を吹き付け、モールドと被成形物との間に入り込んだ気体によって、前記モールドと被成形物との間の圧力を上昇させる気体吹き付け工程と、
前記モールドと被成形物との間の圧力上昇が、少なくとも前記モールドと被成形物とを含む空間の圧力に近付くよう、前記気体吹き付け工程によって吹き付け、モールドと被成形物との間に入り込ませる気体の量を制御する制御工程とを備えること
を特徴とする離型方法。
【請求項５】
前記気体吹き付け工程は、前記モールドと被成形物との間に略均一に気体を吹き付けること
を特徴とする請求項４記載の離型方法。
【請求項６】
前記気体吹き付け工程によって吹き付ける気体は、前記被成形材料との反応性が低い気体であること
を特徴とする請求項４又は請求項５記載の離型方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２２７４３０（Ｐ２０１２−２２７４３０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９５２２９（Ｐ２０１１−９５２２９）
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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