(57)【要約】      （修正有）【課題】被転写基板の局所的な突起に追従して微細パターンの転写不良領域を縮減することができると共に、微細構造体の破損を防止することができるインプリント装置を提供する。【解決手段】微細構造体１１１を有するヘッド部１０１が、微細な凹凸形状が形成された微細パターン形成層１０２と、微細パターン形成層１０２の凹凸形状が形成された面の反対側の面に配置された樹脂層１０４と、樹脂層１０４の微細パターン形成層１０２に接する面と反対側の面に配置された第一加圧基材１０６と、第一加圧基材１０６の樹脂層１０４と反対側の面に配置された第二加圧基材１０８とを有するインプリント装置であって、樹脂層１０４の弾性率が微細パターン形成層１０２の弾性率よりも小さく、第一加圧基材１０６の弾性率が、樹脂層１０４の弾性率よりも小さいことを特徴とする。【選択図】図２
2010099848.tif 000002
【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微細構造体を被転写体に接触させて、前記凹凸形状を前記被転写体に転写するインプリント装置において、
前記微細構造体を有するヘッド部と、
前記被転写体を保持するためのステージ部と、
を有し、
前記ヘッド部が、微細な前記凹凸形状が形成された微細パターン形成層と、
前記微細パターン形成層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た樹脂層と、
前記樹脂層の前記微細パターン形成層に接する面と反対側の面に配置された第一加圧基材と、
前記第一加圧基材の前記樹脂層と反対側の面に配置された第二加圧基材と、
を有し、
前記樹脂層の弾性率が前記微細パターン形成層の弾性率よりも小さく、前記第一加圧基材の弾性率が、前記樹脂層の弾性率よりも小さいことを特徴とするインプリント装置。
【請求項２】
前記第一加圧基材が粘弾性体であることを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
【請求項３】
前記第二加圧基材の弾性率が前記第一加圧基材の弾性率よりも大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインプリント装置。
【請求項４】
前記ヘッド部が光透過性を有しており、前記ヘッド部の前記凹凸形状が形成された面の反対側から前記被転写体側に光を照射する光源を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項５】
前記被転写体を加熱する熱源を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項６】
前記ヘッド部が紫外光透過性であることを特徴とする請求項４に記載のインプリント装置。
【請求項７】
前記ヘッド部に交換層を更に有し、前記微細パターン形成層から前記交換層までが分離・交換可能となっていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被転写体の表面に微細構造体の微細な凹凸形状を転写するインプリント装置に関する。
【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、マスクの組み合わせに対応した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。しかし、パターンの微細化が進む一方で、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。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】
ここで参照する図１１（ａ）から（ｃ）は、ナノインプリント技術による微細パターンの従来の形成方法の一例を模式的に示す工程図である。
この形成方法では、図１１（ａ）に示すように、微細構造体２０１の微細パターン２０１ａと、被転写体２０７の被転写基板２０５上に形成された被転写樹脂２０３とが向き合うように配置される。そして、この形成方法は、図１１（ｂ）に示すように、微細構造体２０１の微細パターン２０１ａを被転写体２０７の被転写樹脂２０３に押し当てた後に、被転写樹脂２０３を硬化させる。その後、図１１（ｃ）に示すように、被転写体２０７から微細構造体２０１を剥離することで、微細パターン２０１ａが転写された被転写体２０７が得られる。このようなナノインプリント技術においては、高精度に微細パターン２０１ａを転写するために、石英等の硬質な微細構造体２０１を用いる方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−１９４１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、被転写基板２０５の表面には、微細な突起（直径又は高さが数十ｎｍから数μｍ）や異物が局所的に存在する場合がある。
このとき、微細構造体２０１や被転写基板２０５の材料として非可撓性のものを用いると、微細構造体２０１が突起や異物に追従せずに、突起や異物の周辺でパターン転写不良領域、すなわち微細パターン２０１ａの転写が不完全な領域や微細パターン２０１ａが転写されない領域が生じるという問題がある。また、この局所的な突起や異物の周辺に過剰な圧力がかかって、微細構造体２０１が破損するという問題がある。そして、破損した微細構造体２０１は通常再利用することができない。
【０００５】
そこで、本発明は、被転写基板の局所的な突起に追従して微細パターンの転写不良領域を縮減することができると共に、微細構造体の破損を防止することができるインプリント装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決する本発明は、表面に微細な凹凸形状が形成された微細構造体を被転写体に接触させて、前記凹凸形状を前記被転写体に転写するインプリント装置において、  前記微細構造体を有するヘッド部と、前記被転写体を保持するためのステージ部と、を有し、前記ヘッド部が、微細な前記凹凸形状が形成された微細パターン形成層と、前記微細パターン形成層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た樹脂層と、前記樹脂層の前記微細パターン形成層に接する面と反対側の面に配置された第一加圧基材と、前記第一加圧基材の前記樹脂層と反対側の面に配置された第二加圧基材と、を有し、前記樹脂層の弾性率が前記微細パターン形成層の弾性率よりも小さく、前記第一加圧基材の弾性率が、前記樹脂層の弾性率よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被転写基板の局所的な突起に追従して微細パターンの転写不良領域を縮減することができると共に、微細構造体の破損を防止することができるインプリント装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明のインプリント装置の実施形態について詳細に説明する。参照する図面において、図１は、本実施形態に係るインプリント装置の構成説明図である。図２は、インプリント装置のヘッド部付近の部分拡大図である。
【０００９】
図１に示すように、本実施形態に係るインプリント装置Ｉｐは、筐体としての真空チャンバ１０内に、昇降機構１１で昇降すると共に被転写体１０７を保持するステージ部１２と、後記する微細構造体１１１（図２参照）を有するヘッド部１０１とを備えている。
【００１０】
本実施形態での昇降機構１１は、真空チャンバ１０内の底部に支持されており、発生する推力が電空レギュレータ（図示省略）で調整可能となっている。そして、昇降機構１１は、発生した推力を、図示しない駆動軸を介してステージ部１２に入力することでステージ部１２を昇降するようになっている。
【００１１】
被転写体１０７は、被転写基板１０５と、この被転写基板１０５の表面に層状に配置された被転写樹脂１０３とを備えている。
被転写基板１０５としては、要求される強度と加工精度が実現できれば特に制限はなく、例えば、シリコンウエハ、各種金属材料、ガラス、石英、セラミック、プラスチック等が挙げられる。
本実施形態での被転写樹脂１０３は、光硬化性樹脂を想定しているが、これに限定されるものではなく、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等であってもよい。
【００１２】
このような被転写体１０７は、被転写樹脂１０３がヘッド部１０１と向き合うように、ステージ部１２の上面に保持具１２ａで保持されている。つまり、昇降機構１１でステージ部１２が上昇することで、後記するように、被転写体１０７の被転写樹脂１０３がヘッド部１０１に押し当てられることとなる。
【００１３】
ヘッド部１０１は、ステージ部１２の上方に配置されて、真空チャンバ１０内の天井部に固定ブロック１３を介して取り付けられている。さらに具体的には、ヘッド部１０１は、固定ブロック１３の下面に治具１３ａで取り付けられており、この治具１３ａを外すことでヘッド部１０１は交換可能となっている。
なお、この固定ブロック１３の内部には、紫外線を照射する光源１４が配置されており、この光源１４は、ヘッド部１０１を介して紫外線を被転写体１０７に照射するように構成されている。ちなみに、本実施形態でのヘッド部１０１は、後記するように、光透過性、特に、紫外線透過性を有するものを想定している。
【００１４】
本実施形態でのヘッド部１０１は、平面視で円形を呈しているが、この平面形状は特に制限はなく、楕円系、多角形等の他の形状でもよい。また、ヘッド部１０１には、図示しないが中心穴が形成されていてもよい。
【００１５】
ヘッド部１０１は、図２に示すように、被転写体１０７の被転写樹脂１０３と向き合う側から、微細パターン形成層１０２と、樹脂層１０４と、第一加圧基材１０６と、第二加圧基材１０８とをこの順番で備えている。ちなみに、本実施形態でのヘッド部１０１は、微細パターン形成層１０２、樹脂層１０４及び第一加圧基材１０６が略同じ径で形成されており、これらよりも第二加圧基材１０８が大きい径で形成されている。そして、図１に示すように、ヘッド部１０１は、固定ブロック１３に対して第二加圧基材１０８で支持されることとなる。
【００１６】
本実施形態に係るインプリント装置Ｉｐは、樹脂層１０４の弾性率が微細パターン形成層１０２の弾性率よりも小さく、第一加圧基材１０６の弾性率が、樹脂層１０４の弾性率よりも小さいことを主な特徴とする。
【００１７】
微細パターン形成層１０２は、図２に示すように、被転写体１０７の被転写樹脂１０３に転写するための微細構造体１１１を有しており、この微細構造体１１１は、ナノメータオーダの微細な凹凸形状である微細パターン１１１ａで構成されている。なお、図２中、微細構造体１１１の凹凸は、作図の便宜上、拡大して表現している（以下、図３以降の図においても同じ）。
【００１８】
この微細パターン形成層１０２は、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で形成される。
微細パターン形成層１０２の材料としては、例えば、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、不飽和ポリエステル、アルキド樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアミド、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、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアリレート、酢酸セルロース樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンナフタレート、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、ポリフェニレンオキシド、シクロオレフィンポリマ、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。これらの材料は、単独で用いても、これらから適宜に複数選択し、それらを混合して用いてもよい。また、これらの材料は、無機フィラーや有機フィラー等の充填剤を光透過可能な範囲で更に含んでいてもよい。
【００１９】
微細パターン形成層１０２の厚さは、微細パターンの凸部における最大厚さで、１００ｎｍ以上、１０μｍ以下であることが望ましい。この厚さを１００ｎｍ以上とすることで、転写時の耐加圧性がより確実に優れることとなる。また、この厚さを１０μｍ以下とすることで、突起への追従性がより確実に良好となり、後記する転写不良領域Ｌｃ（図４参照）がより確実に縮小する。
【００２０】
また、微細パターン形成層１０２の表面には、被転写樹脂１０３とヘッド部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ができる。また、微細パターン形成層１０２の表面には、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。
【００２１】
樹脂層１０４は、微細パターン形成層１０２と次に説明する第一加圧基材１０６との間に形成される弾性層であって、微細パターン形成層１０２と比較して弾性率が小さく、室温での弾性変形域が広い材料で構成される。ちなみに、ここでの「弾性率」は、ヤング率を意味する。
【００２２】
この樹脂層１０４の材料は、微細パターン形成層１０２の弾性率よりも樹脂層１０４の弾性率が小さくなるような材料が次に挙げる樹脂から選択される。
樹脂層１０４の材料としては、例えば、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、不飽和ポリエステル、アルキド樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアミド、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、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアリレート、酢酸セルロース樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンナフタレート、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、ポリフェニレンオキシド、シクロオレフィンポリマ、ポリ乳酸、シリコン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ニトリルゴム、ポリブタジエンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。これらの材料は、単独で用いても、これらから適宜に複数選択し、それらを混合して用いてもよい。また、これらの材料は、無機フィラーや有機フィラー等の充填剤を光透過可能な範囲で更に含んでいてもよい。
【００２３】
第一加圧基材１０６は、樹脂層１０４と次に説明する第二加圧基材１０８との間に形成される弾性層であって、樹脂層１０４と比較して弾性率が小さい。第一加圧基材１０６は、樹脂層１０４の弾性率よりも第一加圧基材１０６の弾性率が小さくなるような材料が選択されて形成される。第一加圧基材１０６の材料は、前記した樹脂層１０４の材料から選択してもよいが、粘弾性体が望ましい。このような粘弾性体としては、例えば、シリコーンゲル、シリコーンオイル等が挙げられる。ちなみに、第一加圧基材１０６の材料が流動体である場合には所定の封入容器に封入して使用され、この材料の「弾性率」は体積弾性率を意味する。
【００２４】
第二加圧基材１０８は、前記したように、固定ブロック１３に固定されるものであって、第一加圧基材１０６よりも弾性率が大きい。つまり、第二加圧基材１０８は、インプリント時の加圧調整と、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、第一加圧基材１０６の材料よりも弾性率が大きい材料で形成されている。
ちなみに、第二加圧基材１０８の弾性率は、樹脂層１０４の弾性率よりも大きいことが望ましい。
この第二加圧基材１０８の材料としては、例えば、ガラス、樹脂等が挙げられる。また、第二加圧基材１０８は、２種以上の材料が積層された多層構造体であってもよく、その表面には光透過可能な厚さで、金属層、樹脂層、酸化膜層等が更に形成されたものであってもよい。
【００２５】
以上のようなヘッド部１０１は、前記したように、光透過性を有するものを想定しているが、被転写体１０７の被転写樹脂１０３が、前記した光硬化性樹脂でないもの、つまり熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等である場合には、光透過性でないものであっても良い。このようなヘッド部１０１においては、微細パターン形成層１０２の材料としては、可撓性を付与することが可能な金属であっても良い。このような金属の具体例としては、銅、鉄、ニッケルの他、ニッケル・リン、ニッケル・マンガン、ニッケル・鉄、ニッケル・コバルト、コバルト・モリブデン、コバルト・タングステン、ニッケル・モリブデン、ニッケル・タングステン等の合金等が挙げられる。
そして、光透過性でないヘッド部１０１においては、前記した第二加圧基材１０８の材料は、シリコン、アルミニウム等の金属であっても良い。
【００２６】
次に、本実施形態に係るインプリント装置Ｉｐを使用した転写方法を説明しながら、このインプリント装置Ｉｐの作用効果について説明する。ここで参照する図３（ａ）から（ｄ）は、本実施形態に係るインプリント装置を使用した転写方法を模式的に示す工程図である。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、ヘッド部１０１が有する微細構造体１１１の微細パターン１１１ａを、被転写体１０７の被転写樹脂１０３に転写する前においては、微細パターン１１１ａと被転写樹脂１０３とは離間している。そして、微細パターン１１１ａが形成された微細パターン形成層１０２の上方には、樹脂層１０４、第一加圧基材１０６及び第二加圧基材１０８がこの順番で積層されており、前記したように、微細パターン形成層１０２、樹脂層１０４及び第一加圧基材１０６の順番で弾性率が小さくなっている。
なお、図３（ａ）中、符号１０５は、被転写基板であり、符号Ｐは、この例において、被転写基板１０５上で被転写樹脂１０３に埋没するように不可避に存在した突起である。
【００２８】
図３（ｂ）に示すように、ヘッド部１０１に被転写体１０７を押し当てて、微細パターン１１１ａ（図３（ａ）参照）を被転写樹脂１０３に転写する加圧・転写時においては、突起Ｐの形状に倣うようにヘッド部１０１の形状は追従して変形する。この変形は、樹脂層１０４の弾性率が微細パターン形成層１０２の弾性率が小さく、かつ第一加圧基材１０６の弾性率が樹脂層１０４の弾性率よりも更に小さくなっていることによって生じる。更に具体的には、微細パターン形成層１０２よりも弾性に富む（弾性率が小さい）樹脂層１０４が突起Ｐの形状に倣って変形する際に、この樹脂層１０４よりも更に弾性に富む（弾性率が小さい）第一加圧基材１０６がその自重で突起Ｐ周りをその上方から押圧することで、突起Ｐの形状にヘッド部１０１の形状は追従する。つまり、流動性をも併せ持つ第一加圧基材１０６の材料としての前記シリコーンオイル及びシリコーンゲルは、その静水圧の効果によって追従性がより良好となるので特に望ましい。
そして、被転写体１０７にヘッド部１０１が押し当てられたままで（加圧されたままで）、光源１４（図１参照）から紫外線が被転写樹脂１０３に照射されて、光硬化性樹脂からなる被転写樹脂１０３は硬化する。その結果、被転写樹脂１０３に微細パターン１１１ａが転写される。
【００２９】
次に、この転写方法では、図１に示す昇降機構１１でステージ部１２が降下すると、被転写体１０７は、ヘッド部１０１から離反する。そして、図３（ｃ）に示すように、ヘッド部１０１の微細パターン形成層１０２から被転写体１０７の被転写樹脂１０３が離型する離型状態においては、ヘッド部１０１の形状が突起Ｐに倣った形状となって凹んでいる。
【００３０】
図３（ｄ）に示すように、ヘッド部１０１から被転写体１０７が離反した後に所定の時間経過した平坦性復元時においては、図３（ｃ）に示す凹んだヘッド部１０１の形状が、微細パターン形成層１０２、樹脂層１０４及び第二加圧基材１０８の弾性力によって従前の平坦な形状に復元する。
【００３１】
そして、この転写方法では、前記したように、ヘッド部１０１の形状が突起Ｐの形状に倣うように追従して変形することで、微細パターン１１１ａ（図３（ｃ）参照）は、突起Ｐの表面及びその周囲に配置された被転写樹脂１０３においても形成されることとなる。つまり、被転写体１０７において、微細パターン１１１ａの転写不良領域が縮減される。図４は、転写不良領域を説明する模式図である。
【００３２】
図４に示すように、転写不良領域Ｌｃは、突起Ｐ周りで微細パターン１１１ａが形成されない略円形の領域を意味し、突起Ｐの端から前記略円形の外周までの距離で表される。この転写不良領域Ｌｃは、図３（ｂ）に示す加圧・転写時に、突起Ｐの形状にヘッド部１０１の形状が十分に追従しない場合に主に生じる。そして、ヘッド部１０１の形状が突起Ｐの形状に追従しない場合に、図４に示す転写不良領域Ｌｃは、突起Ｐの周辺で微細パターン形成層１０２（図３（ａ）参照）の表面が、被転写樹脂１０３（図３（ａ）参照）の表面に届かないために生ずることとなる。
【００３３】
これに対して、本実施形態でのヘッド部１０１は、図３（ｂ）に示すように、突起Ｐの形状に倣うようにヘッド部１０１の形状は追従して変形するので、転写不良領域Ｌｃの発生を最小限に抑えることができる。
【００３４】
以上のように、ヘッド部１０１を備えるインプリント装置Ｉｐは、被転写基板１０５上の局所的な突起Ｐに追従して微細パターン１１１ａの転写不良領域Ｌｃを縮減することができると共に、微細構造体１１１の破損を防止することができる。
【００３５】
そして、このインプリント装置Ｉｐによれば、転写不良領域Ｌｃの発生を最小限に抑えることができるので、微細構造体１１１が転写された被転写体１０７は、磁気記録媒体や光記録媒体等の情報記録媒体に適用することができる。また、この被転写体１０７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に適用することができる。
【００３６】
以上、本実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず種々の形態で実施することができる。以下に他の実施形態について図面を参照しながら説明する。図５乃至図８は、他の実施形態に係るヘッド部を説明するための模式図である。なお、ここで参照する図５乃至図８において、前記実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３７】
図５に示すように、この他の実施形態に係るヘッド部１０１ａは、枠体１０９を備えている。この枠体１０９は、平面形状が円形である樹脂層１０４の外径と略等しい外径を有するリング状の部材であって、樹脂層１０４と第二加圧基材１０８との間に配置されている。枠体１０９の材料としては、特に制限はないが、シリコーンゴム等の弾性体が望ましい。
【００３８】
そして、第一加圧基材１０６が枠体１０９の内側に配置されることによって、このヘッド部１０１ａは、微細パターン形成層１０２上に、樹脂層１０４、第一加圧基材１０６及び第二加圧基材１０８がこの順番で積層されて形成されている。
なお、この枠体１０９の内側に配置される第一加圧基材１０６は、固体のものの外、前記したシリコーンオイルのような流動性を示すものであってもよい。そして、流動性を有する第一加圧基材１０６を使用する場合の枠体１０９は、前記した封入容器に相当する。
【００３９】
図６（ａ）に示すように、この実施形態に係るヘッド部１０１ｂは、第一加圧基材１０６と第二加圧基材１０８との間に、交換層１１０を備えている。この交換層１１０は、第一加圧基材１０６と第二加圧基材１０８とを分離可能に接合している。この交換層１１０の材料としては、例えば、樹脂、金属等が挙げられる。
第一加圧基材１０６及び第二加圧基材１０８に対する交換層１１０の接合方法としては、分離可能な接合方法であれば特に制限はなく、接着剤、粘着剤等を介して相互に接合する方法、ボルト、クリップ等の締結具を使用して相互に接合する方法等が挙げられる。
なお、この交換層１１０の材料は、例えば接着性樹脂、粘着性樹脂等のように、それ自体で第一加圧基材１０６と第二加圧基材１０８とを接続可能な材料であってもよい。
【００４０】
このような交換層１１０を備えるヘッド部１０１ｂは、図６（ｂ）に示すように、第一加圧基材１０６と第二加圧基材１０８とが分離可能となることで、前記したように、固定ブロック１３に固定された第二加圧基材１０８を取り外すことなく、微細パターン形成層１０２の交換を行うことができる。つまり、微細パターン形成層１０２から交換層１１０までが交換可能となっている。
なお、図６（ｂ）に示すように、第二加圧基材１０８から交換層１１０を離反させるもののみならず、このヘッド部１０１ｂは、例えば、粘着性樹脂からなる交換層１１０を所定回数の再利用に供するために、第二加圧基材１０８側に交換層１１０を残したままで、第二加圧基材１０８から第一加圧基材１０６を離反させるものであってもよい。つまり、ここでの「微細パターン形成層１０２から交換層１１０までが交換可能」とは、交換層１１０を所定回数の再利用した後に、将来的に交換する可能性がある場合を含む。
【００４１】
図７（ａ）に示すように、この実施形態に係るヘッド部１０１ｃは、図６（ａ）に示すヘッド部１０１ｂと同様に、第一加圧基材１０６と第二加圧基材１０８との間に、交換層１１０を備えている。そして、このヘッド部１０１ｃは、ヘッド部１０１ｂと異なって、固定ブロック１３と第二加圧基材１０８との間に保持部材１１２を更に備えている。この保持部材１１２は、固定ブロック１３に固定されていると共に、第二加圧基材１０８を着脱自在に接合している。
この保持部材１１２の材料としては、例えば、樹脂、金属等のように、所定の強度を有するものであれば特に制限はない。
第二加圧基材１０８に対する保持部材１１２の接合方法としては、分離可能な接合方法であれば特に制限はなく、接着剤、粘着剤等を介して相互に接合する方法、ボルト、クリップ等の締結具を使用して相互に接合する方法等が挙げられる。
【００４２】
このような保持部材１１２を備えるヘッド部１０１ｃは、図７（ｂ）に示すように、第二加圧基材１０８と保持部材１１２とが分離可能となることで、微細パターン形成層１０２の交換を行うことができる。
【００４３】
図８に示すように、この実施形態に係るヘッド部１０１ｄは、枠体１０９の内側に配置された第一加圧基材１０６と第二加圧基材１０８との間に、交換層１１０を備えている以外は、図５に示すヘッド部１０１ａと同様に構成されている。この交換層１１０は、図６（ａ）に示す交換層１１０と同様のものである。
【００４４】
このような交換層１１０を備えるヘッド部１０１ｄは、第一加圧基材１０６と第二加圧基材１０８とが分離可能となることで、前記したように、固定ブロック１３に固定された第二加圧基材１０８を取り外すことなく、微細パターン形成層１０２の交換を行うことができる。
【００４５】
また、前記実施形態では、被転写体１０７の被転写樹脂１０３が光硬化性樹脂であり、ヘッド部１０１が光透過性を有しているもので構成されているが、本発明は被転写樹脂１０３が熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の光硬化性樹脂以外の樹脂であってもよい。そして、被転写樹脂１０３が光硬化性樹脂以外の樹脂である場合には、前記実施形態のヘッド部１０１は、光透過性を有していなくてもよい。
【００４６】
そして、被転写樹脂１０３が熱硬化性樹脂又熱可塑性樹脂である場合には、前記した光源１４に代えて被転写体１０７を加熱する熱源を有するインプリント装置Ｉｐが望ましい。
このインプリント装置Ｉｐでは、熱硬化性樹脂からなる被転写樹脂１０３をヘッド部１０１に押し当てた後、被転写樹脂１０３を熱源が加熱することで、被転写樹脂１０３が硬化して微細パターンが転写されることとなる。
また、熱可塑性樹脂を被転写樹脂１０３として使用するインプリント装置Ｉｐでは、熱源が熱可塑性樹脂を、そのガラス転移温度（Ｔｇ）を超える温度で加熱する。その結果、被転写樹脂１０３は可塑化すると共に、ヘッド部１０１が押し当てられることで、この被転写樹脂１０３には微細パターンが転写されることとなる。
このような熱源の配置位置としては、被転写体１０７が配置されるステージ部１２が望ましい。また、熱源は、ヘッド部１０１が配置される固定ブロック１３に併設されてもよい。
そして、このようなインプリント装置Ｉｐでは、熱源によって加熱された被転写樹脂１０３を冷却する冷却機構を更に備えていてもよい。
【００４７】
また、前記実施形態では、昇降機構１１によってステージ部１２を上昇させることでヘッド部１０１に被転写体１０７を押し当てるように構成されているが、本発明は固定ブロック１３側を所定の駆動機構で降下させることで被転写体１０７にヘッド部１０１を押し当てるように構成したものであってもよい。
【実施例】
【００４８】
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）
この実施例１では、図５に示すヘッド部１０１ａを備えたインプリント装置を使用して被転写体に微細パターンを転写する方法について説明する。
【００４９】
ここでは、まず、幅５０ｎｍ、深さ８０ｎｍ、ピッチ１００ｎｍの溝パターン（微細パターン）を有する円盤状のシリコン製のマスターモールド（直径１００ｍｍ）上に、光硬化性の不飽和ポリエステルがスピンコート法で塗布された。この不飽和ポリエステルを紫外線で硬化させることで、マスターモールド上に厚さ１μｍでマスターモールドと略同径の微細パターン形成層１０２が得られた。この微細パターン形成層１０２の弾性率（ヤング率）は、２．４ＧＰａであった。
【００５０】
次に、マスターモールド上の微細パターン形成層１０２に、光硬化性の低弾性エポキシ樹脂がスピンコート法で塗布された。この低弾性エポキシ樹脂を紫外線で硬化させることで、微細パターン形成層１０２上に厚さ５μｍでマスターモールドと略同径の樹脂層１０４が得られた。この樹脂層１０４の弾性率（ヤング率）は、１０ＭＰａであった。
【００５１】
次に、樹脂層１０４上に、リング状でシリコーンゴム製の枠体１０９が接着された。この枠体１０９の外径は、樹脂層１０４の外径と略同じであり、枠体１０９の内径は、８０ｍｍであり、枠体１０９の厚さは、１００μｍであった。この枠体１０９の内側には、シリコーンゲルが流し込まれた。そして、流し込まれシリコーンゲルが７０℃で３０分加熱されて硬化することで厚さ１００μｍの第一加圧基材１０６が形成された。この第一加圧基材１０６の弾性率（ヤング率）は、３ｋＰａであった。
【００５２】
次に、第一加圧基材１０６上に石英ガラス板を配置し、この石英ガラス板と枠体１０９とを接着することで、第一加圧基材１０６上には石英ガラス板からなる第二加圧基材１０８が形成された。この第二加圧基材１０８の弾性率（ヤング率）は、７２ＧＰａであった。そして、微細パターン形成層１０２からマスターモールドを剥離することで、図５に示すヘッド部１０１ａが得られた。
【００５３】
次に、図１において、ヘッド部１０１として本実施例１のヘッド部１０１ａ（図５参照）が組み込まれたインプリント装置Ｉｐを使用して、被転写体１０７にヘッド部１０１ａの前記した溝パターン（微細パターン）が転写された。
被転写体１０７には、２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ１ｍｍであって、シリコン製の被転写基板１０５上に、光硬化性の被転写樹脂１０３が塗布されたものが用いられた。
また、この被転写基板１０５上には、高さ１μｍの突起（図３（ａ）参照）が存在していた。
【００５４】
そして、このようなインプリント装置Ｉｐを使用して、ヘッド部１０１ａ（図５参照）に被転写体１０７の被転写樹脂１０３を押し付けると共に、この被転写樹脂１０３を前記したように光源１４（図１参照）からの紫外線で硬化することで、図４に示すように、被転写樹脂１０３に微細パターン１１１ａが転写された被転写体１０７が得られた。
得られた被転写体１０７の転写不良領域Ｌｃ（図４参照）を測定した結果、このＬｃは１７μｍであった。また、微細パターン１１１ａの転写後に、このヘッド部１０１ａの微細パターン形成層１０２（図５参照）の表面を観察したところ、破損は見られなかった。
これらの結果を表１に示す。
なお、ヘッド部１０１ａの破損が見られなかったことについて、表１中、「○」と記している。
【００５５】
【表１】
2010099848.tif 000003
【００５６】
（実施例２）
この実施例２では、図５に示すヘッド部１０１ａにおいて、枠体１０９の内側に配置する第一加圧基材１０６としての硬化させたシリコーンゲルに代えて、シリコーンオイルを使用した以外は実施例１と同様にヘッド部１０１ａが形成された。この第一加圧基材１０６の弾性率（体積弾性率）は、２．２ＧＰａであった。
【００５７】
次に、図１において、ヘッド部１０１として本実施例２のヘッド部１０１ａ（図５参照）が組み込まれたインプリント装置Ｉｐを使用して、実施例１と同様の被転写体１０７にヘッド部１０１ａの前記した溝パターン（微細パターン）が転写された。
微細パターン１１１ａが転写された被転写体１０７の転写不良領域Ｌｃ（図４参照）を測定した結果、このＬｃは１５μｍであった。また、微細パターン１１１ａの転写後に、このヘッド部１０１ａの微細パターン形成層１０２（図５参照）の表面を観察したところ、破損は見られなかった。
これらの結果を表１に示す。
【００５８】
（比較例１）
この比較例１では、前記したヘッド部１０１ａに代えて、次に説明するヘッド部３０１ａを使用した以外は、実施例１と同様の被転写体１０７に溝パターン（微細パターン）が転写された。ここで参照する図９は、比較例１で使用したヘッド部を説明するための模式図である。
図９に示すように、比較例１で使用したヘッド部３０１ａは、直径１００μｍ、厚さ１０μｍの石英ガラスに微細パターン２０１ａが形成されたもの（以下の表２において微細パターン形成部という）である。この微細パターン２０１ａは、幅５０ｎｍ、深さ８０ｎｍ、ピッチ１００ｎｍの溝パターンである。この微細パターン形成部の弾性率（ヤング率）は、７２ＧＰａであった。
【００５９】
次に、図１において、ヘッド部１０１として本比較例１のヘッド部３０１ａ（図９参照）が組み込まれたインプリント装置Ｉｐを使用して、実施例１と同様の被転写体１０７にヘッド部３０１ａの前記した微細パターン２０１ａが転写された。
微細パターン２０１ａが転写された被転写体１０７の転写不良領域Ｌｃ（図４参照）を測定した結果、このＬｃは２００μｍであった。また、微細パターン２０１ａの転写後に、このヘッド部３０１ａのパターン形成部の表面を観察したところ、微細パターン２０１ａに破損が見られた。
これらの結果を表２に示す。
なお、ヘッド部３０１ａの破損が見られなかったことについて、表１中、「×」と記している。
【００６０】
【表２】
2010099848.tif 000004
【００６１】
（比較例２）
この比較例２では、前記したヘッド部１０１ａに代えて、次に説明するヘッド部３０１ｂを使用した以外は、実施例１と同様の被転写体１０７に溝パターン（微細パターン）が転写された。ここで参照する図１０は、比較例２で使用したヘッド部を説明するための模式図である。
図１０に示すように、比較例２で使用したヘッド部３０１ｂは、直径１００μｍ、厚さ１０μｍの石英ガラスからなる基材２０８の表面に、硬化したポリビニルアルコールからなる厚さ３μｍの微細パターン形成部２０２が形成されたものである。この微細パターン形成部２０２には、幅５０ｎｍ、深さ８０ｎｍ、ピッチ１００ｎｍの溝パターンである微細パターン２０１ａが形成されている。
なお、基材２０８の弾性率（ヤング率）は７２ＧＰａであり、微細パターン形成部２０２の弾性率は１．６ＧＰａであった。
【００６２】
次に、図１において、ヘッド部１０１として本比較例２のヘッド部３０１ｂ（図１０参照）が組み込まれたインプリント装置Ｉｐを使用して、実施例１と同様の被転写体１０７にヘッド部３０１ｂの前記した微細パターン２０１ａが転写された。
微細パターン２０１ａが転写された被転写体１０７の転写不良領域Ｌｃ（図４参照）を測定した結果、このＬｃは１９６μｍであった。また、微細パターン２０１ａの転写後に、このヘッド部３０１ａのパターン形成部の表面を観察したところ、微細パターン２０１ａに破損が見られた。
これらの結果を表２に示す。
【００６３】
（実施例及び比較例でのインプリント装置の評価）
実施例１及び実施例２におけるインプリント装置では、微細パターン形成層１０２、樹脂層１０４、第一加圧基材１０６、及び第二加圧基材１０８がこの順番で積層されたヘッド部１０１ａを備えており、表１に示すように、微細パターン形成層１０２、樹脂層１０４、及び第一加圧基材１０６の順番で弾性率が小さくなっているので、微小な突起Ｐを有する被転写体１０７に対してもその突起Ｐの形状にヘッド部１０１ａの形状が倣うように追従して変形する。
これに対して、比較例１及び比較例２におけるインプリント装置では、表２に示すように、実施例１及び実施例２のような微細パターン形成層１０２、樹脂層１０４、及び第一加圧基材１０６を、ヘッド部３０１ａ，３０１ｂが有していないので、突起Ｐの形状にヘッド部１０１ａの形状が倣うように追従して変形できない。
したがって、実施例１及び実施例２におけるインプリント装置では、比較例１及び比較例２におけるインプリント装置と異なって、ヘッド部１０１ａの形状が被転写体１０７の突起Ｐの形状にヘッド部１０１ａの形状が倣うように追従して変形するので、微細パターンの転写不良領域Ｌｃを縮減することができると共に、微細構造体１１１の破損を防止することができる。
【００６４】
（実施例３）
この実施例３では、図１において、ヘッド部１０１として前記したヘッド部１０１ｄ（図８参照）が組み込まれたインプリント装置Ｉｐを使用して、被転写体１０７にヘッド部１０１ｄの前記した溝パターン（微細パターン）が転写された。
本実施例３におけるヘッド部１０１ｄ（図８参照）の微細パターン形成層１０２、樹脂層１０４、枠体１０９、及び第一加圧基材１０６は、前記した実施例１におけるヘッド部１０１ａ（図５参照）と同様に形成した。ちなみに、微細パターン形成層１０２の弾性率（ヤング率）は、２．４ＧＰａであり、樹脂層１０４の弾性率（ヤング率）は、１０ＭＰａであり、第一加圧基材１０６の弾性率（ヤング率）は、で３ｋＰａあった。
【００６５】
本実施例３においては、第一加圧基材１０６（図８参照）上に、交換層１１０（図８参照）となる５０μｍのＰＥＴシートを、硬化したシリコーンゲルの接着力で密着固定し、その上に第二加圧基材１０８（図８参照）となる石英ガラス板を、光硬化性樹脂からなる接着剤を使用して接着した後に、実施例１と同様に微細パターン形成層１０２からマスターモールドを剥離することで、ヘッド部１０１ｄが作製された。
なお、本実施例３での第二加圧基材１０８の弾性率（ヤング率）は、７２ＧＰａであった。
【００６６】
次に、図１において、ヘッド部１０１として本実施例３のヘッド部１０１ｄ（図８参照）が組み込まれたインプリント装置Ｉｐを使用して、実施例１と同様の被転写体１０７にヘッド部１０１ｄの前記した溝パターン（微細パターン）が転写された。この際、ヘッド部１０１ｄに対して被転写体１０７は、０．１ＭＰａで加圧された。
微細パターン１１１ａが転写された被転写体１０７の転写不良領域Ｌｃ（図４参照）を測定した結果、このＬｃは２７μｍであった。また、微細パターン１１１ａの転写後に、このヘッド部１０１ｄの微細パターン形成層１０２（図８参照）の表面を観察したところ、破損は見られなかった。
【００６７】
次に、本実施例３では、前記したように、被転写体１０７にヘッド部１０１ｄの前記した溝パターン（微細パターン）を転写した後に、図６（ｂ）に示すように、前記した接着剤で密着している交換層１１０と第二加圧基材１０８とが分離された。つまり、図８に示す微細パターン形成層１０２、樹脂層１０４、枠体１０９、第一加圧基材１０６、及び交換層１１０が、第二加圧基材１０８から分離された。
その後、別途準備された新たな微細パターン形成層１０２、樹脂層１０４、枠体１０９、第一加圧基材１０６、及び交換層１１０が、第二加圧基材１０８に接着剤で接着されることで、ヘッド部１０１ｄの第二加圧基材１０８を除く他の部分が交換された。
【００６８】
（実施例４）
この実施例４では、実施例３のヘッド部１０１ｄ（図８参照）において、第二加圧基材１０８の上側の面、つまり交換層１１０が設けられる面と反対側の面に、次の保持部材１１２（図７（ａ）参照）を更に設けたヘッド部１０１ｃ（図７（ａ）参照）が作製された。本実施例４での保持部材１１２は、ガラスで形成されており、光透過性を有している。この保持部材１１２は、図１に示すインプリント装置Ｉｐにおいて、固定ブロック１３と第二加圧基材１０８との間に配置されている。具体的には、本実施例４の保持部材１１２は、固定ブロック１３に対してボルト（図示省略）で固定されている。そして、保持部材１１２は、第二加圧基材１０８を真空チャックすると共に、第二加圧基材１０８の側面をつかむ形で保持している。
なお、この実施例４でのヘッド部１０１ｃ（図７（ａ）参照）においては、微細パターン形成層１０２の弾性率（ヤング率）は、２．４ＧＰａであり、樹脂層１０４の弾性率（ヤング率）は、１０ＭＰａであり、第一加圧基材１０６の弾性率（ヤング率）は、で３ｋＰａあった。
【００６９】
次に、図１において、ヘッド部１０１として本実施例４のヘッド部１０１ｃ（図７（ａ）参照）が組み込まれたインプリント装置Ｉｐを使用して、実施例１と同様の被転写体１０７にヘッド部１０１ｃの前記した微細パターンが転写された。この際、ヘッド部１０１ｄに対して被転写体１０７は、０．１ＭＰａで加圧された。
微細パターン１１１ａが転写された被転写体１０７の転写不良領域Ｌｃ（図４参照）を測定した結果、このＬｃは２７μｍであった。また、微細パターン１１１ａの転写後に、このヘッド部１０１ｃの微細パターン形成層１０２（図８参照）の表面を観察したところ、破損は見られなかった。
【００７０】
次に、本実施例４では、前記したように、被転写体１０７にヘッド部１０１ｃの前記した溝パターン（微細パターン）を転写した後に、図７（ｂ）に示すように、保持部材１１２と第二加圧基材１０８とが分離された。
その後、新たな微細パターン形成層１０２、樹脂層１０４、第一加圧基材１０６、交換層１１０、及び第二加圧基材１０８が別途に準備されると共に、前記したと同様に、第二加圧基材１０８が保持部材１１２に対して接着剤及びボルトで固定されることで、ヘッド部１０１ｃの保持部材１１２を除く他の部分が交換された。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施形態に係るインプリント装置の構成説明図である。
【図２】実施形態に係るインプリント装置のヘッド部付近の部分拡大図である。
【図３】（ａ）から（ｄ）は、実施形態に係るインプリント装置を使用した転写方法を模式的に示す工程図である。
【図４】転写不良領域Ｌｃを説明する模式図である。
【図５】他の実施形態に係るヘッド部を説明するための模式図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、他の実施形態に係るヘッド部を説明するための模式図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、他の実施形態に係るヘッド部を説明するための模式図である。
【図８】他の実施形態に係るヘッド部を説明するための模式図である。
【図９】比較例１で使用したヘッド部を説明するための模式図である。
【図１０】比較例２で使用したヘッド部を説明するための模式図である。
【図１１】（ａ）から（ｃ）は、ナノインプリント技術による微細パターンの従来の形成方法の一例を模式的に示す工程図である。
【符号の説明】
【００７２】
１２    ステージ部
１４    光源
１０１  ヘッド部
１０１ａ  ヘッド部
１０１ｂ  ヘッド部
１０１ｃ  ヘッド部
１０１ｄ  ヘッド部
１０２  微細パターン形成層
１０３  被転写樹脂
１０４  樹脂層
１０５  被転写基板
１０６  第一加圧基材
１０７  被転写体
１０８  第二加圧基材
１１０  交換層
１１１  微細構造体
１１１ａ  微細パターン
Ｉｐ    インプリント装置
【図１】
2010099848.tif 000005
【図２】
2010099848.tif 000006
【図３】
2010099848.tif 000007
【図４】
2010099848.tif 000008
【図５】
2010099848.tif 000009
【図６】
2010099848.tif 000010
【図７】
2010099848.tif 000011
【図８】
2010099848.tif 000012
【図９】
2010099848.tif 000013
【図１０】
2010099848.tif 000014
【図１１】
2010099848.tif 000015