(57)【要約】【課題】本発明は、基板上に塗布する樹脂量が少なく、しかも得られるパターン形成層に厚みむらが生じるのを防止することができる微細構造転写方法を提供することを課題とする。【解決手段】本発明の微細構造転写方法は、基板１の表面を海として光硬化性樹脂８を島状に離散的に複数塗布する樹脂塗布工程であって、島状の各光硬化性樹脂８の中央部８ａが薄膜状に平坦であり、かつその周辺部８ｂが中央部８ａよりも盛り上がった形状となるように基板１上に光硬化性樹脂８を塗布する樹脂塗布工程を有することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に微細構造を有するスタンパを基板上に塗布した樹脂に押し当てて前記微細構造を前記樹脂に転写する微細構造転写方法において、
前記基板の表面を海として前記樹脂を島状に離散的に複数塗布する樹脂塗布工程であって、
前記島状の各樹脂の中央部が薄膜状に平坦であり、かつその周辺部が中央部よりも盛り上がった形状となるように前記基板上に前記樹脂を塗布する樹脂塗布工程を有することを特徴とする微細構造転写方法。
【請求項２】
前記樹脂が光硬化性樹脂であって、
前記スタンパを前記樹脂に押し当てた状態で前記樹脂に光を照射して前記樹脂を硬化させる光照射工程と、
硬化した前記樹脂から前記スタンパを剥離する剥離工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の微細構造転写方法。
【請求項３】
前記樹脂の表面張力が、前記基板の表面エネルギの０．８倍以下であって、
前記樹脂の基板上における平面視での直径が５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の微細構造転写方法。
【請求項４】
平面視での前記島状の各樹脂の直径が３００μｍ以上であると共に各樹脂の中央部の厚みが３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の微細構造転写方法。
【請求項５】
前記樹脂が前記基板の表面の７０％以上を被覆していることを特徴とする請求項１に記載の微細構造転写方法。
【請求項６】
表面に微細構造を有するスタンパを基板上に塗布した光硬化性樹脂に押し当てて前記微細構造を前記光硬化性樹脂に転写する微細構造転写装置において、
前記基板の表面を海として前記光硬化性樹脂を島状に離散的に複数塗布する樹脂塗布機構であって、前記島状の各光硬化性樹脂の中央部が薄膜状に平坦であり、かつその周辺部が中央部よりも盛り上がった形状となるように前記基板上に前記光硬化性樹脂を塗布する樹脂塗布機構と、
前記スタンパを前記光硬化性樹脂に押し当てた状態で前記光硬化性樹脂に光を照射して前記光硬化性樹脂を硬化させる光照射機構と、
硬化した前記光硬化性樹脂から前記スタンパを剥離する剥離機構と、
を備えることを特徴とする微細構造転写装置。
【請求項７】
前記基板上に前記光硬化性樹脂を塗布する前に、前記光硬化性樹脂の表面張力が前記基板の表面エネルギの０．８倍以下となるように、前記基板の表面を処理する表面処理機構を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の微細構造転写装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタンパの微細構造を被転写体に転写する微細構造転写方法及び微細構造転写装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイス等の分野で微細な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。しかしながら、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てきた。そのため、これに代わり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。この電子線描画装置によるパターン形成は、ｉ線、エキシマレーザ等の光源を使用した一括露光方法によるものと異なって、電子線で描画するパターンが多いほど露光（描画）時間がかかってしまう。したがって、半導体集積回路の集積化が進むにつれてパターンの形成に要する時間が長くなってスループットが著しく劣る。
【０００３】
そこで、電子線描画装置によるパターンの形成の高速化を図るために各種形状のマスクを組み合わせて、それらに一括して電子線を照射する一括図形照射法の開発が進められている。しかしながら、一括図形照射法を使用する電子線描画装置は、大型化すると共にマスクの位置をより高精度に制御する機構が更に必要となって装置自体のコストが高くなるという問題がある。
【０００４】
これに対し、高精度なパターン形成を低コストで行うことができる技術として、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、形成しようとする微細パターン（凹凸パターン）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塗布した樹脂に型押して転写するものである。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形成や、半導体集積回路のパターン形成への応用が検討されている。例えば大容量記録媒体用基板や半導体集積回路用基板は、ナノインプリント技術で形成したパターン形成層の凸部をマスクとして、パターン形成層の凹部で露出する薄膜層部分及びこの薄膜層部分に接する基板部分をエッチングすることで製造することができる。
【０００５】
基板部分のエッチング加工の精度は、薄膜層の面方向における厚さの分布の影響を受ける。例えば薄膜層の厚さのばらつきが最大厚さと最小厚さの差で５０ｎｍである被転写体は、深さ５０ｎｍでエッチング加工が施されると、薄膜層が薄い箇所では基板にエッチングが施されるが、厚い箇所ではエッチングが施されない場合がある。したがって、エッチング加工の所定の精度を維持しようとすれば、基板上に形成するパターン形成層に厚みむらがあってはならない。
【０００６】
その一方で、このようなナノインプリント技術における樹脂の塗布法としては、スピンコート法やインクジェット法が考えられる。しかしながら、スピンコート法をナノインプリント技術に使用すると多量の樹脂を消費するために、プロセスコストや環境負荷が増大する。
【０００７】
これに対して、インクジェット法は、微細な液滴となった樹脂を基板上に離散的に（ドット状に）配置できるために、必要とする樹脂量が極めて少ない（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。したがって、インクジェット法をナノインプリント技術に使用するとプロセスコストや環境負荷を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２９６７８３号公報
【特許文献２】特開２００８−１７８９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、インクジェット法で塗布した樹脂にスタンパを型押しすると、基板とスタンパとの間に得られるパターン形成層にナノメートルオーダの厚みむらが生じる問題がある。
そして、前記したように、このような厚みむらを有するパターン形成層は、エッチング加工の精度を低下させる。
【００１０】
そこで、本発明は、基板上に塗布する樹脂量が少なく、しかも得られるパターン形成層に厚みむらが生じるのを防止することができる微細構造転写方法及び微細構造転写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】
【００１１】
前記課題を解決する本発明の微細構造転写方法は、表面に微細構造を有するスタンパを基板上に塗布した樹脂に押し当てて前記微細構造を前記樹脂に転写する微細構造転写方法において、前記基板の表面を海として前記樹脂を島状に離散的に複数塗布する樹脂塗布工程であって、前記島状の各樹脂の中央部が薄膜状に平坦であり、かつその周辺部が中央部よりも盛り上がった形状となるように前記基板上に前記樹脂を塗布する樹脂塗布工程を有することを特徴とする。
【００１２】
そして、課題を解決する本発明の微細構造転写装置は、表面に微細構造を有するスタンパを基板上に塗布した光硬化性樹脂に押し当てて前記微細構造を前記光硬化性樹脂に転写する微細構造転写装置において、前記基板の表面を海として前記光硬化性樹脂を島状に離散的に複数塗布する樹脂塗布機構であって、前記島状の各光硬化性樹脂の中央部が薄膜状に平坦であり、かつその周辺部が中央部よりも盛り上がった形状となるように前記基板上に前記光硬化性樹脂を塗布する樹脂塗布機構と、前記スタンパを前記光硬化性樹脂に押し当てた状態で前記光硬化性樹脂に光を照射して前記光硬化性樹脂を硬化させる光照射機構と、硬化した前記光硬化性樹脂から前記スタンパを剥離する剥離機構と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基板上に塗布する樹脂量が少なく、しかも得られるパターン形成層に厚みむらが生じるのを防止することができる微細構造転写方法及び微細構造転写装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の微細構造転写装置の構成説明図である。
【図２】（ａ）は、本発明の微細構造転写方法を使用して基板上に塗布された光硬化性樹脂の断面図、（ｂ）から（ｄ）は、本発明の微細構造転写方法を使用して基板上に塗布された光硬化性樹脂の配置の態様を示す平面図である。
【図３】（ａ）から（ｄ）は、本発明の微細構造転写方法の工程説明図である。
【図４】（ａ）は、本発明の微細構造転写方法を使用して基板とスタンパとの間に形成されたパターン形成層の様子を示す断念図、（ｂ）比較例（従来例）の微細構造転写方法を使用して基板とスタンパとの間に形成されたパターン形成層の様子を示す断念図である。
【図５】他の実施形態における基板とインクジェットヘッドの配置位置を模式的に示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは微細構造転写装置について説明した後に微細構造転写方法について説明する。なお、以下の説明における上下方向は鉛直方向に一致させた図１に示す上下方向を基準とする。
【００１６】
図１に示すように、微細構造転写装置Ａは、表面に微細な凹凸パターンＰを有するスタンパ２を基板１上に塗布した光硬化性樹脂８に押し当てて凹凸パターンＰを光硬化性樹脂８に転写するものである。
なお、凹凸パターンＰは、特許請求の範囲にいう「微細構造」に相当し、ナノメートルからマイクロメートルのオーダで形成されたものである。光硬化性樹脂８は、特許請求の範囲にいう「樹脂」に相当する。
【００１７】
微細構造転写装置Ａは、基板１を固定したステージＳが搬送手段３０（コンベア）によって第１エリア３１、第２エリア３２及び第３エリア３３をこの順番に水平移動するように構成されている。また、ステージＳは昇降手段１０によって、第１エリア３１、第２エリア３２及び第３エリア３３のそれぞれにおいて上下移動するように構成されている。
【００１８】
本実施形態における基板１は円盤状であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、その形状は、多角形、楕円等であってもよい。また、基板１は、中心穴が加工されたものであってもよい。
基板１としては、光硬化性樹脂８に対する耐性、強度及び加工性を有するものであればよく、材質及びサイズに特に制限はない。基板１としては、例えば、クロム、銅等の金属、石英、シリコン（ケイ素）、ガラス、プラスチック等が挙げられる。
基板１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。基板１のステージＳへの固定方法としては、例えば機械保持、真空吸着、静電チャック等による方法が挙げられる。
【００１９】
この微細構造転写装置Ａの第１エリア３１には、基板１の表面を処理する表面処理機構１３が設けられている。この表面処理機構１３は、後記するように、光硬化性樹脂８の表面張力が基板１の表面エネルギの０．８倍以下となるように、基板１の表面を処理するものである。
【００２０】
本実施形態での表面処理機構１３は、シランカップリング剤を基板１の表面に噴射するノズル１１と、基板１の表面に付与したシランカップリング剤を乾燥させる乾燥手段１２とを備えている。なお、この表面処理機構１３には、シランカップリング剤を噴射する前に基板１を洗浄する洗浄機構（図示省略）を備えていてもよい。
シランカップリング剤としては、例えばラジカル重合性である（メタ）アクリレート基を有するシランカップリング剤、カチオン重合性であるビニル基を有するシランカップリング剤等が挙げられる。シランカップリング剤は、後記する光硬化性樹脂８の有する重合性官能基に応じて選択することが望ましい。
なお、乾燥手段１２は、加熱によって乾燥するものや蒸気によって乾燥するもの等が挙げられる。
【００２１】
表面処理機構１３は、基板１の表面エネルギを前記した範囲とすることができれば、シランカップリング剤を付与するものに限定されず、後記するように、基板１の表面に有機層を形成する構成であってもよいし、基板１の表面をプラズマ処理する構成であってもよい。
【００２２】
微細構造転写装置Ａの第２エリア３２には、樹脂塗布機構１４が設けられている。この樹脂塗布機構１４は、表面処理機構１３で処理された基板１の表面を海として光硬化性樹脂８を島状に離散的に（ドット状に）複数塗布するものである。更に具体的に説明すると、樹脂塗布機構１４は、光硬化性樹脂８の基板１上における平面視での直径が５００μｍ以下となるように塗布するものである。この直径は、３００μｍ以上が望ましい。
【００２３】
本実施形態での樹脂塗布機構１４は、インクジェット法を使用して光硬化性樹脂８を基板１の表面に塗布するように構成されており、インクジェットヘッド１５を備えている。ちなみに、樹脂塗布機構１４は、光硬化性樹脂８の平面視での直径が５００μｍ以下となるように塗布可能であればインクジェットヘッド１５に限定されない。
【００２４】
光硬化性樹脂８としては、光照射（例えば紫外光照射）により重合する官能基（重合性官能基）を有する光重合性樹脂であれば、主骨格は特に制限はない。また、光硬化性樹脂は、光重合性樹脂モノマを含有する樹脂組成物、複数の光重合性樹脂モノマを含有する樹脂組成物、及び光重合性樹脂と光重合性モノマとを含有する樹脂組成物であってもよい。具体的な官能基としては、例えば、ビニル基、エポキシ基、オキセタニル基、ビニルエーテル基、（メタ）アクリル基等が挙げられる。
【００２５】
光硬化性樹脂８に含むことができる光重合性開始剤は、前記した重合性官能基に合わせ適宜選択される。具体的な光重合性開始剤としては、例えば、ラジカル重合性開始剤、カチオン重合性開始剤等が挙げられる。特にラジカル重合開始剤は硬化速度が速いので、転写の高速化という点で望ましい。特に、紫外線により硬化を開始させるラジカル重合性触媒は、室温での凹凸パターンＰの形成が可能となり、より微細な（高精度な）凹凸パターンＰを有するスタンパ２から転写した微細構造体（レプリカ）を形成することができるので望ましい。なお、光重合開始剤は単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
このような光硬化性樹脂８は、公知の重合促進剤、増感剤等を更に含むものであってもよい。また、光硬化性樹脂８は、基板１との密着力を強化するために更に界面活性剤を含むものであってもよいし、必要に応じて重合禁止剤など添加剤を含むものであってもよい。
【００２６】
この第２エリア３２の樹脂塗布機構１４は、前記したように、光硬化性樹脂８を離散的に（ドット状に）塗布すると共に、その中央部が薄膜状に平坦であり、かつその周辺部が中央部よりも盛り上がった形状となるように塗布する。
【００２７】
微細構造転写装置Ａの第３エリア３３には、スタンパ２と、光照射機構１６とが設けられている。
本実施形態でのスタンパ２は、石英、ガラス、樹脂等からなる透明性を有する材料で形成されている。特に、石英やガラスは透明性が高く、後記するように、スタンパ２を介して光硬化性樹脂８に光を照射する際に、光が効率的に透過するので望ましい。また、スタンパ２の凹凸パターンＰが形成された側には光硬化性樹脂８に対して離型性を有するように離型処理が施されていてもよい。
【００２８】
なお、本実施形態とは異なって、スタンパ２を介さずに光硬化性樹脂８に光を照射する場合には、スタンパ２は、例えばシリコンウエハ、各種金属材料、セラミック等の非透明性のものであってもよく、具体的には、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、多結晶Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、及びこれらを１種以上含むものが挙げられる。
【００２９】
凹凸パターンＰの形成方法としては、例えばフォトリソグラフィ、集束イオンビームリソグラフィ、電子ビーム描画法、ナノプリント法等が挙げられる。これらの方法は、凹凸パターンＰの加工精度に応じて適宜に選択することができる。
【００３０】
本実施形態でのスタンパ２は、保持治具４で保持されている。この保持治具４は、凹凸パターンＰが下方に向くようにスタンパ２の外周縁を保持すると共に、このスタンパ２を、第３エリア３３に固定している。そして、保持治具４は、スタンパ２の裏面（図１での上面）に対向する部分が透明体５で形成されている。
【００３１】
前記光照射機構１６としては、光硬化性樹脂８を硬化させる光を照射することができれば特に制限はなく、光種は適宜選択することができる。特に紫外光は望ましく、波長３６５ｎｍの紫外光を照射する紫外線ランプが例示される。光照射機構１６は、保持治具４の透明体５を介してスタンパ２の反対側に配置されている。
この光照射機構１６は、スタンパ２を光硬化性樹脂８に押し当てた状態で光を照射して光硬化性樹脂８を硬化させる。
【００３２】
なお、スタンパ２を光硬化性樹脂８に押し当てる際には、ステージＳが昇降手段１０によって上方に移動する。ちなみに、本実施形態では、ステージＳを昇降手段１０で上方に移動させることで、スタンパ２を光硬化性樹脂８に押し当てる構成となっているが、本発明はスタンパ２と光硬化性樹脂８とが相対的に圧接すればよく、固定したステージＳに対してスタンパ２を下方に移動させることによってスタンパ２を光硬化性樹脂８に押し当てる構成としてもよい。
【００３３】
この第３エリア３３には、硬化した光硬化性樹脂８からスタンパ２を剥離する剥離機構１７が更に設けられている。本実施形態での剥離機構１７は、ステージＳを下方に移動させる前記昇降手段１０で構成されている。
【００３４】
次に、本実施形態に係る微細構造転写装置Ａの動作について説明すると共にこの微細構造転写装置Ａを用いた微細構造転写方法について説明する。
この微細構造転写装置Ａは、ステージＳが搬送手段３０によって第１エリア３１に搬送されると、基板１の表面が洗浄機構（図示省略）で洗浄される。ここでの洗浄としては、例えば中性洗剤による洗浄、硫酸や過酸化水素、又はそれらの混合液等酸による洗浄、アンモニア水や水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリによる洗浄等が挙げられる。そして、蒸留水等で基板１が更に洗浄された後に乾燥手段１２で乾燥することで洗浄工程は終了する。
【００３５】
次に、この微細構造転写装置Ａでは、表面処理機構１３によって基板１に表面処理が施される。具体的には、ノズル１１から基板１の表面にシランカップリング剤が噴射された後に、乾燥手段１２によって基板１が乾燥される。この工程は、特許請求の範囲にいう「表面処理工程」に相当し、この工程では、基板の表面エネルギが所定の範囲内となるように調節される。ちなみにここでの表面エネルギは、光硬化性樹脂８の表面張力の１．２５倍以上とすることが望ましく、言い換えれば、光硬化性樹脂８の表面張力が基板１の表面エネルギの０．８倍以下となるように基板１を処理することが望ましい。
【００３６】
次に、この微細構造転写装置Ａでは、ステージＳが搬送手段３０によって第１エリア３１から第２エリア３２に搬送されると共に、昇降手段１０によって基板１とインクジェットヘッド１５との距離が所定の幅に調節される。そして、微細構造転写装置Ａは、前記したように、樹脂塗布機構１４によって基板１の表面を海として光硬化性樹脂８を島状に離散的に（ドット状に）複数塗布する。更に詳しく説明すると、光硬化性樹脂８は、図２（ａ）に示すように、その中央部８ａが薄膜状に平坦であり、かつその周辺部８ｂが中央部８ａよりも盛り上がった形状となるように基板１上に塗布される。この工程は、特許請求の範囲にいう「樹脂塗布工程」に相当する。なお、光硬化性樹脂８は、直径が３００μｍ以上のものは、その中央部８ａの厚みが３０ｎｍ以下であることが望ましく、基板１の表面の７０％以上を被覆していることが望ましい。
【００３７】
基板１上に離散的に（ドット状に）配置される各光硬化性樹脂８の位置は、図２（ｂ）に示すように、矩形の頂点配置としてもよいし、図２（ｃ）に示すように、正三角形の頂点配置としてもよいし、図２（ｄ）に示すように、正六角形の頂点配置としてもよい。ちなみに、図２（ｂ）から（ｄ）に示す各光硬化性樹脂８の間隔ｄは、３００〜５００μｍが望ましい。
【００３８】
次に、この微細構造転写装置Ａでは、ステージＳが搬送手段３０によって第２エリア３２から第３エリア３３に搬送される。つまり、基板１上に塗布された光硬化性樹脂８は、図３（ａ）に示すように、保持治具４に保持されたスタンパ２の凹凸パターンＰと対向することとなる。なお、図３（ａ）中、符号５は、透明体であり、符号Ｓはステージである。
【００３９】
次に、図３（ｂ）に示すように、ステージＳを上昇させてスタンパ２を基板１に押し当てると、滴下された光硬化性樹脂８は、基板１の表面に広がってスタンパ２の凹凸パターンＰに充填される。
【００４０】
そして、図３（ｃ）に示すように、紫外光が保持治具４の透明体５及びスタンパ２を介して光硬化性樹脂８に照射されると、光硬化性樹脂８が硬化する。この工程は、特許請求の範囲にいう「光照射工程」に相当する。
【００４１】
図３（ｄ）に示すように、ステージＳを下降させて基板１をスタンパ２から剥離すると、基板１の表面には、硬化した光硬化性樹脂８からなる層（パターン形成層）に微細な凹凸パターンＰが転写された微細構造が得られる。この工程は、特許請求の範囲にいう「剥離工程」に相当する。
【００４２】
次に、本実施形態に係る微細構造転写装置Ａ及び微細構造転写方法の作用効果について説明する。なお、ここで参照する図４（ａ）及び（ｂ）中、スタンパに形成された凹凸パターンは作図の便宜上省略している。
従来のインクジェット法（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）を使用して基板１上に光硬化性樹脂８を離散的に（ドット状に）塗布すると、図４（ｂ）に示すように、基板１上に塗布された光硬化性樹脂８は、中央部８ａが盛り上がり、周辺部８ｂに向かうにしたがって薄くなる平凸レンズ形状となっている。
【００４３】
このようなインクジェット法によれば、前記したように、微細な液滴となった樹脂を基板上に離散的に（ドット状に）配置できるために、例えばスピンコート法やディスペンス法と比較して必要とする光硬化性樹脂８の量が極めて少ない。したがって、インクジェット法をナノインプリント技術に使用するとプロセスコストや環境負荷を低減することができる。
しかしながら、図４（ｂ）に示すように、平凸レンズ形状で離散的に塗布された光硬化性樹脂８にスタンパ２が押し当てられると、中央部８ａからその周囲に押し広げられようとする光硬化性樹脂８の流動抵抗によって、スタンパ２と基板１との間に形成されるパターン形成層Ｌは、平凸レンズ形状に塗布された光硬化性樹脂８の間で厚みが薄い箇所４０が形成される。つまり、従来のインクジェット法（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）を使用して光硬化性樹脂８を塗布すると、薄い箇所４０が複数形成されてパターン形成層Ｌにはナノメートルオーダの厚みむらが生じる。
【００４４】
これに対して、本実施形態に係る微細構造転写装置Ａ及び微細構造転写方法においては、樹脂塗布機構１４（樹脂塗布工程）で基板１上に塗布された光硬化性樹脂８が、図４（ａ）に示すように、その中央部８ａが薄膜状に平坦であり、かつその周辺部８ｂが中央部８ａよりも盛り上がった形状となっている。
【００４５】
そのため、図４（ａ）に示すように、光硬化性樹脂８にスタンパ２が押し当てられると、周辺部８ｂからその周囲に押し広げられようとする光硬化性樹脂８は、平凸レンズ形状の光硬化性樹脂８（図４（ｂ）参照）よりも、その流動抵抗が小さくなる。
したがって、本実施形態に係る微細構造転写装置Ａ及び微細構造転写方法によれば、図４（ａ）に示すように、スタンパ２と基板１との間に形成されるパターン形成層Ｌに厚みむらが生じるのを防止することができる
つまり、本実施形態に係る微細構造転写装置Ａ及び微細構造転写方法によれば、基板１上に厚みが均一なパターン形成層Ｌを形成することができると共に、インクジェット法を使用することで光硬化性樹脂の必要量が少なくなってプロセスコストや環境負荷を低減することができる。
【００４６】
以上、本発明の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。
前記実施形態では、水平に置かれた円盤状の基板１の片面に光硬化性樹脂８を塗布するインクジェットヘッド１５を配置する微細構造転写装置Ａについて説明したが、本発明は、図５に示すように、縦置きしたリング状の基板１の表裏両面のそれぞれにインクジェットヘッド１５を配置したものであってもよい。
【００４７】
また、前記実施形態では、微細構造転写装置Ａの表面処理機構１３としてシランカップリング剤を基板１に塗布するものについて説明したが、本発明は基板１の表面エネルギを前記したように調節するものであれば表面処理機構１３の構成に制限はなく、例えば基板１の表面をプラズマ処理するものや、基板１上に有機層を形成するものであってもよい。
【００４８】
また、前記実施形態では、スタンパ２の外周縁を保持治具４で機械的に保持する微細構造転写装置Ａについて説明したが、本発明はスタンパ２を真空吸着等の他の手段によって保持する構成であってもよい。
【００４９】
また、前記実施形態に係る微細構造転写装置Ａは、スタンパ２を基板１に押し当てる荷重を検知するロードセル等のセンサや、スタンパ２の水平高さを検出する光学センサを更に備え、スタンパ２の押圧力を制御するように構成してもよい。
【００５０】
また、前記実施形態に係る微細構造転写装置Ａは、スタンパ２を製造するスタンパ製造機構（図示省略）を更に備えるものであってもよい。
【００５１】
以上のような微細構造転写装置Ａによって微細な凹凸パターンＰが転写された微細構造体は、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、この微細構造体は、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。
【実施例】
【００５２】
次に、実施例を示しながら本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
この実施例１では、基板として、ガラス板の表面を、アクリレート基を有するシランカップリング剤（信越シリコーン社製、ＫＢＭ５１３０）で処理したものを準備した。この工程は、表面処理工程に相当する。この表面処理工程は、図１に示す微細構造転写装置Ａの表面処理機構１３にて実施した。
なお、この表面処理を行う前のガラス板の表面エネルギは、３７．４ ×１０−５（Ｎ／ｃｍ）であり、表面処理を行った後のガラス板の表面エネルギは、５３．１ ×１０−５（Ｎ／ｃｍ）であった。
【００５３】
次に、表面処理を行った基板１上には、図２（ａ）に示すように、光硬化性アクリルモノマを複合化した光硬化性樹脂８がインクジェット法にて塗布された。基板１上に塗布された光硬化性樹脂８は、中央部８ａが薄膜状に平坦であり、かつその周辺部８ｂが中央部８ａよりも盛り上がった形状となった。なお、インクジェット法においては、ノズルが５１２（２５６×２列）個配列されたピエゾ方式のヘッドを使用した。この工程は、樹脂塗布工程に相当する。この樹脂塗布工程は、図１に示す微細構造転写装置Ａの樹脂塗布機構１４にて実施した。
【００５４】
光硬化性樹脂８の表面張力は、４１．８×１０−５（Ｎ／ｃｍ））であった。つまり、図２（ａ）に示す光硬化性樹脂８の表面張力は、基板１の表面エネルギの０．８倍以下であった。また、インクジェット法による光硬化性樹脂８の滴下量は４ｐＬであり、光硬化性樹脂８の配置は、図２（ｂ）に示すように、矩形の頂点配置とした。光硬化性樹脂８同士の間隔ｄは、３５０μｍであった。
【００５５】
光硬化性樹脂８の平面視での直径は３５０μｍであり、基板１上での光硬化性樹脂８の面積占有率は７２％であった。そして、光硬化性樹脂８の中央部８ａの厚みは３０ｎｍであり、周辺部８ｂの厚みは４０ｎｍであった。なお、前記した光硬化性樹脂８のサイズは、光硬化したものについてレーザー顕微鏡及び段差計を使用して測定した。
【００５６】
次に、基板１上に塗布した光硬化性樹脂８（図２（ｂ）参照）に、図３（ｃ）に示すように、微細な凹凸パターンＰを有する樹脂製のスタンパ２を押し当てた状態で、光硬化性樹脂８に紫外光を照射して光硬化性樹脂８を硬化させた。この工程は、光照射工程に相当する。この光照射工程は、図１に示す微細構造転写装置Ａの光照射機構１６にて実施した。
なお、スタンパ２に有する凹凸パターンＰは、幅５０ｎｍ、深さ８０ｎｍの溝がピッチ１００ｎｍで同心円状に連続する溝パターンであった。
【００５７】
次に、図３（ｄ）に示すように、硬化した光硬化性樹脂８からスタンパ２を剥離させることで基板１上の光硬化性樹脂８からなるパターン形成層に凹凸パターンＰが形成された微細構造体が得られた。この工程は、剥離工程に相当する。この剥離工程は、図１に示す微細構造転写装置Ａの剥離機構１７にて実施した。
【００５８】
そして、得られた微細構造体について、凹凸パターンＰの転写精度及び転写状態が評価された。転写精度は、高さ方向の最大寸法誤差がわずか３％程度であった。また、転写状態は、残膜（凹凸パターンＰの凹部の底と基板１との間の光硬化性樹脂８、以下同じ）の厚みが５ｎｍ程度であり、残膜の最大厚さと最小厚さの差の最大値（以下、この差の最大値を最大差という）は１ｎｍ程度であった。つまり、本実施例では、厚みむらが形成されずに均一なパターン形成層Ｌ（図４（ａ）参照）を作製することができた。
なお、転写精度及び転写状態の評価には、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）、レーザー顕微鏡及びＯＳＡ（光スペクトラムアナライザ）が使用された。
【００５９】
（実施例２）
この実施例２では、基板として、ガラス板の表面を酸素プラズマ処理したものを準備した。この工程は、表面処理工程に相当する。
なお、この基板の表面エネルギは、６８．３ ×１０−５（Ｎ／ｃｍ）であった。
【００６０】
次に、基板上に実施例１と同様のインクジェット法、及び樹脂（表面張力４１．８×１０−５（Ｎ／ｃｍ））を使用することによって、図２（ａ）に示すように、中央部８ａが薄膜状に平坦であり、かつその周辺部８ｂが中央部８ａよりも盛り上がった形状で島状に離散するように光硬化性樹脂８を基板１上に塗布した。ちなみに、光硬化性樹脂８の表面張力は、基板１の表面エネルギの０．８倍以下となっている。
【００６１】
図２（ｂ）に示す光硬化性樹脂８同士の間隔ｄは、３５０μｍであり、光硬化性樹脂８の平面視での直径は３５０μｍであり、基板１上での光硬化性樹脂８の面積占有率は７９％であった。そして、光硬化性樹脂８の中央部８ａの厚みは２５ｎｍであり、周辺部８ｂの厚みは３０ｎｍであった。
【００６２】
次に、基板１上に塗布した光硬化性樹脂８（図２（ｂ）参照）に、実施例１と同様に、スタンパ２（図３（ｂ）参照）を型押しし、次いで光照射工程及び剥離工程を実施して基板１上に微細構造体を得た。
【００６３】
そして、得られた微細構造体について、凹凸パターンＰの転写精度及び転写状態が実施例１と同様に評価された。転写精度は、高さ方向の最大寸法誤差がわずか３％程度であった。また、転写状態は、残膜の厚みが５ｎｍ程度であり、最大差は１ｎｍ程度であった。つまり、本実施例では、厚みむらが形成されずに均一なパターン形成層Ｌ（図４（ａ）参照）を作製することができた。
【００６４】
（実施例３）
この実施例３では、基板として、実施例１と同様のものが準備された。つまり、基板の表面エネルギは、５３．１ ×１０−５（Ｎ／ｃｍ）であった。
【００６５】
次に、基板上に実施例１と同様のインクジェット法、及び樹脂（表面張力４１．８×１０−５（Ｎ／ｃｍ））を使用することによって、図２（ａ）に示すように、中央部８ａが薄膜状に平坦であり、かつその周辺部８ｂが中央部８ａよりも盛り上がった形状で島状に離散するように光硬化性樹脂８を基板１上に塗布した。ちなみに、光硬化性樹脂８の表面張力は、基板１の表面エネルギの０．８倍以下となっている。
【００６６】
図２（ｂ）に示す光硬化性樹脂８同士の間隔は、３５０μｍであり、光硬化性樹脂８の平面視での直径は３５０μｍであり、基板１上での光硬化性樹脂８の面積占有率は７５％であった。そして、光硬化性樹脂８の中央部８ａの厚みは３０ｎｍであり、周辺部８ｂの厚みは４０ｎｍであった。
【００６７】
次に、基板１上に塗布した光硬化性樹脂８（図２（ｂ）参照）に、実施例１と同様に、スタンパ２（図３（ｂ）参照）を型押しし、次いで光照射工程及び剥離工程を実施して基板１上に微細構造体を得た。ただし、本実施例３では、実施例１での樹脂製のスタンパ２に代えて石英製のスタンパ２を使用した。
【００６８】
そして、得られた微細構造体について、凹凸パターンＰの転写精度及び転写状態が実施例１と同様に評価された。転写精度は、高さ方向の最大寸法誤差がわずか３％程度であった。また、転写状態は、残膜の厚みが５ｎｍ程度であり、最大差は１ｎｍ程度であった。つまり、本実施例では、厚みむらが形成されずに均一なパターン形成層Ｌ（図４（ａ）参照）を作製することができた。
【００６９】
（実施例４）
この実施例４では、基板として、実施例１と同様のものが準備された。つまり、基板の表面エネルギは、５３．１ ×１０−５（Ｎ／ｃｍ）であった。
【００７０】
次に、基板上に実施例１と同様のインクジェット法、及び樹脂（表面張力４１．８×１０−５（Ｎ／ｃｍ））を使用することによって、図２（ａ）に示すように、中央部８ａが薄膜状に平坦であり、かつその周辺部８ｂが中央部８ａよりも盛り上がった形状で島状に離散するように光硬化性樹脂８を基板１上に塗布した。ただし、光硬化性樹脂８の配置は、図２（ｃ）に示すように、正三角形の頂点配置とした。ちなみに、光硬化性樹脂８の表面張力は、基板１の表面エネルギの０．８倍以下となっている。光硬化性樹脂８同士の間隔ｄは、３５０μｍであった。光硬化性樹脂８の平面視での直径は３５０μｍであり、基板１上での光硬化性樹脂８の面積占有率は７８％であった。そして、光硬化性樹脂８の中央部８ａの厚みは３０ｎｍであり、周辺部８ｂの厚みは４０ｎｍであった。
【００７１】
次に、基板１上に塗布した光硬化性樹脂８（図２（ｂ）参照）に、実施例１と同様に、スタンパ２（図３（ｂ）参照）を型押しし、次いで光照射工程及び剥離工程を実施して基板１上に微細構造体を得た。
【００７２】
そして、得られた微細構造体について、凹凸パターンＰの転写精度及び転写状態が実施例１と同様に評価された。転写精度は、高さ方向の最大寸法誤差がわずか３％程度であった。また、転写状態は、残膜の厚みが５ｎｍ程度であり、最大差は１ｎｍ程度であった。つまり、本実施例では、パ厚みむらが形成されずに均一なパターン形成層Ｌ（図４（ａ）参照）を作製することができた。
【００７３】
（実施例５）
この実施例５では、基板として、実施例１と同様のものが準備された。つまり、基板の表面エネルギは、５３．１ ×１０−５（Ｎ／ｃｍ）であった。
【００７４】
次に、基板上に実施例１と同様のインクジェット法、及び樹脂（表面張力４１．８×１０−５（Ｎ／ｃｍ））を使用することによって、図２（ａ）に示すように、中央部８ａが薄膜状に平坦であり、かつその周辺部８ｂが中央部８ａよりも盛り上がった形状で島状に離散するように光硬化性樹脂８を基板１上に塗布した。ただし、光硬化性樹脂８の配置は、図２（ｄ）に示すように、正六角形の頂点配置とした。ちなみに、光硬化性樹脂８の表面張力は、基板１の表面エネルギの０．８倍以下となっている。光硬化性樹脂８同士の間隔ｄは、３５０μｍであった。
【００７５】
光硬化性樹脂８の平面視での直径は３５０μｍであり、基板１上での光硬化性樹脂８の面積占有率は７２％であった。そして、光硬化性樹脂８の中央部８ａの厚みは３０ｎｍであり、周辺部８ｂの厚みは４０ｎｍであった。
【００７６】
次に、基板１上に塗布した光硬化性樹脂８（図２（ｂ）参照）に、実施例１と同様に、スタンパ２（図３（ｂ）参照）を型押しし、次いで光照射工程及び剥離工程を実施して基板１上に微細構造体を得た。
【００７７】
そして、得られた微細構造体について、凹凸パターンＰの転写精度及び転写状態が実施例１と同様に評価された。転写精度は、高さ方向の最大寸法誤差がわずか３％程度であった。また、転写状態は、残膜の厚みが５ｎｍ程度であり、最大差は１ｎｍ程度であった。つまり、本実施例では、厚みむらが形成されずに均一なパターン形成層Ｌ（図４（ａ）参照）を作製することができた。
【００７８】
（比較例１）
この比較例１では、基板として、ガラス板の表面を、パーフルオロアルキル基を有する離型処理剤（ダイキン工業社製、オプツールＤＳＸ）で処理したものを準備した。
なお、この基板の表面エネルギは、１３．７ ×１０−５（Ｎ／ｃｍ）であった。
【００７９】
次に、実施例１と同様のインクジェット法、及び樹脂（表面張力４１．８×１０−５（Ｎ／ｃｍ））を使用することによって、基板上に樹脂を滴下した。つまり、光硬化性樹脂８の表面張力が、基板１の表面エネルギの０．８倍を超えていた。
その結果、図４（ｂ）中の二点鎖線で示すように、光硬化性樹脂８は、中央部８ａが１０μｍ程度の厚みで盛り上がった形状となっており、平面視での直径が３０μｍであった。
【００８０】
次に、基板１上に塗布した光硬化性樹脂８に、実施例１と同様に、スタンパ２（図３（ｂ）参照）を型押しし、次いで光照射工程及び剥離工程を実施して基板１上に微細構造体を得た。
【００８１】
そして、得られた微細構造体について、凹凸パターンＰの転写精度及び転写状態が実施例１と同様に評価された。転写精度は、高さ方向の最大寸法誤差がわずか３％程度であった。また、転写状態は、残膜の厚みが２０ｎｍ程度であり、パターン形成層Ｌ（図４（ｂ）参照）には著しい厚みむらが形成されていた。
【００８２】
（比較例２）
この比較例２では、基板として、表面処理をしていないガラス板を準備した。
なお、この基板の表面エネルギは、３７．４ ×１０−５（Ｎ／ｃｍ）であった。
【００８３】
次に、実施例１と同様のインクジェット法、及び樹脂（表面張力４１．８×１０−５（Ｎ／ｃｍ））を使用することによって、基板上に樹脂を滴下した。つまり、光硬化性樹脂８の表面張力が、基板１の表面エネルギの０．８倍を超えていた。
その結果、図４（ｂ）中の二点鎖線で示すように、光硬化性樹脂８は、中央部８ａが４μｍ程度の厚みで盛り上がった形状となっており、平面視での直径が６０μｍであった。
【００８４】
次に、基板１上に塗布した光硬化性樹脂８に、実施例１と同様に、スタンパ２（図３（ｂ）参照）を型押しし、次いで光照射工程及び剥離工程を実施して基板１上に微細構造体を得た。
【００８５】
そして、得られた微細構造体について、凹凸パターンＰの転写精度及び転写状態が実施例１と同様に評価された。転写精度は、高さ方向の最大寸法誤差がわずか３％程度であった。また、転写状態は、残膜の厚みが２０ｎｍ程度であり、パターン形成層Ｌ（図４（ｂ）参照）には著しい厚みむらが形成されていた。
【００８６】
（比較例３）
この比較例３では、基板として、実施例１と同様のものが準備された。つまり、基板の表面エネルギは、５３．１ ×１０−５（Ｎ／ｃｍ）であった。
【００８７】
次に、実施例１と同様の樹脂（表面張力４１．８×１０−５（Ｎ／ｃｍ））を使用すると共に、この樹脂を基板上にディスペンス法にて塗布した。その結果、図４（ｂ）中の二点鎖線で示すように、光硬化性樹脂８は、中央部８ａが１０μｍ程度の厚みで盛り上がった形状となっており、平面視での直径が２０００μｍであった。
【００８８】
次に、基板１上に塗布した光硬化性樹脂８に、実施例１と同様に、スタンパ２（図３（ｂ）参照）を型押しし、次いで光照射工程及び剥離工程を実施して基板１上に微細構造体を得た。
【００８９】
そして、得られた微細構造体について、凹凸パターンＰの転写精度及び転写状態が実施例１と同様に評価された。転写精度は、高さ方向の最大寸法誤差がわずか３％程度であった。また、転写状態は、残膜の厚みが５０ｎｍ程度であり、最大差は２５ｎｍ程度であった。つまり、パターン形成層Ｌ（図４（ｂ）参照）には著しい厚みむらが形成されていた。
【００９０】
（実施例６）
この実施例６では、図５に示すように、基板１として、ディスク形状である以外は、実施例１と同様に表面処理したガラス製のものを使用した。なお、基板１は、その表裏両面に表面処理が施されている。つまり、基板１の表裏両面における表面エネルギは、５３．１ ×１０−５（Ｎ／ｃｍ）であった。
【００９１】
そして、基板１の板面が鉛直方向に沿うように配置されると共に基板１の表裏両面のそれぞれにインクジェットヘッド１５（ピエゾ方式のノズルが５１２（２５６×２列）個配列）が配置された。
【００９２】
次に、基板１を、軸を中心に回転させながらインクジェットヘッド１５から実施例１と同様の光硬化性樹脂を吐出することによって、図２（ａ）に示すように、中央部８ａが薄膜状に平坦であり、かつその周辺部８ｂが中央部８ａよりも盛り上がった形状で島状に離散するように光硬化性樹脂８が基板１の表裏両面に塗布された。
なお、光硬化性樹脂８の表面張力は、４１．８×１０−５（Ｎ／ｃｍ））であった。つまり、光硬化性樹脂８の表面張力が、基板１の表面エネルギの０．８倍以下であった。また、インクジェット法による光硬化性樹脂８の滴下量は４ｐＬであり、光硬化性樹脂８の配置は、図２（ｂ）に示すように、矩形の頂点配置とした。光硬化性樹脂８同士の間隔ｄは、３５０μｍであった。
【００９３】
光硬化性樹脂８の平面視での直径は３５０μｍであり、基板１上での光硬化性樹脂８の面積占有率は７２％であった。そして、光硬化性樹脂８の中央部８ａの厚みは３０ｎｍであり、周辺部８ｂの厚みは４０ｎｍであった。なお、前記した光硬化性樹脂８のサイズは、光硬化したものについてレーザー顕微鏡及び段差計を使用して測定した。
【００９４】
次に、図示しないが、基板１の表裏両面に実施例１と同様の凹凸パターンＰを有する樹脂製のスタンパ２を押し当てた状態で、光硬化性樹脂８に紫外光を照射して光硬化性樹脂８を硬化させた。そして、硬化した光硬化性樹脂８からスタンパ２を剥離させることで基板１の表裏両面に凹凸パターンが形成された微細構造体が得られた。
【００９５】
そして、得られた微細構造体について、凹凸パターンの転写精度及び転写状態が実施例１と同様に評価された。転写精度は、高さ方向の最大寸法誤差がわずか３％程度であった。また、転写状態は、残膜の厚みが５ｎｍ程度であり、最大差は１ｎｍ程度であった。つまり、本実施例では、厚みむらが形成されずに均一なパターン形成層Ｌ（図４（ａ）参照）を作製することができた。
【符号の説明】
【００９６】
１      基板
２      スタンパ
８      光硬化性樹脂
８ａ    中央部
８ｂ    周辺部
１３    表面処理機構
１４    樹脂塗布機構
１５    インクジェットヘッド
１６    光照射機構
１７    剥離機構
Ａ      微細構造転写装置
Ｐ      凹凸パターン
Ｓ      ステージ
【図１】
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【図２】
2010258182.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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