(57)【要約】【課題】シームレスに印刷・転写可能な円筒状金型または円盤状金型にサブミクロンサイズのパターンを原画に忠実に描画することが出来るレーザー描画装置を提供すること。【解決手段】フォトレジスト層を表面に有する回転する記録媒体と、光学台と、記録レーザーと、記録レンズを光学台上に備え、記録媒体が一回転する間に光学台が一定距離移動することにより記録媒体表面をレーザー光が連続的に走査して露光し、記録媒体表面に２次元的パターンをシームレスに描画するレーザー描画装置であって、レーザービームが記録すべき2次元パターンに基づくデジタル信号により変調されており、記録媒体が一回転する間に光学台が回転方向に直交する方向に移動する距離は、記録レーザーにより記録媒体上に形成されるマークの光学台移動方向の長さより小さいことを特徴とする。【選択図】  図１
2010152253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトレジスト層を表面に有する回転する記録媒体と、前記記録媒体の前記回転方向に直交する方向に移動する光学台と、記録レーザーと、前記記録レーザー光の焦点を前記記録媒体の表面に焦点を結ぶ記録レンズを前記光学台上に備え、前記記録媒体が一回転する間に前記光学台が一定距離移動することにより前記記録媒体表面を前記レーザー光が連続的に走査して露光し、前記記録媒体表面に２次元的パターンをシームレスに描画するレーザー描画装置であって、
前記レーザービームが記録すべき2次元パターンに基づくデジタル信号により変調されており、前記記録媒体が一回転する間に前記光学台が前記回転方向に直交する方向に移動する距離は、前記記録レーザーにより前記記録媒体上に形成されるマークの前記光学台移動方向の長さより小さいことを特徴とする回転する記録媒体へのレーザー描画装置。
【請求項２】
前記記録媒体が一回転する間に前記光学台が前記回転方向に直交する方向に移動する距離（移動ピッチ）は、前記マークの前記光学台移動方向の長さのほぼ１／３であることを特徴とする請求項１に記載の回転する記録媒体へのレーザー描画装置。
【請求項３】
前記２次元的パターンにおいて、前記光学台の前記移動ピッチが前記記録媒体の前記光学台移動方向（Y方向）の最小位置分解能であり、前記記録媒体の円周方向（Ｘ方向）の最小位置分解能が、前記レーザービームの前記変調信号の最小周期（1T）間に前記レーザービームが前記記録媒体表面を走査する距離であり、前記Y方向および前記X方向の前記各最小位置分解能によって規定される露光可能位置の中から前記２次元パターンに対応する露光位置を前記デジタル信号生成時に求め、前記2次元パターンの本来の座標位置との差を計算し、前記各露光位置において、その差を補正して描画することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転する記録媒体へのレーザー描画装置。
【請求項４】
前記露光位置と前記本来の座標位置との直線距離を求め、その距離をＹ方向とＸ方向のベクトル成分に分解し、そのＹ方向成分を前記記録レンズの前に設けられた光学偏向器でレーザービームを偏向することにより補正し、そのＸ方向成分を前記変調信号の上り/立下り時間をずらすことによって補正することを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の回転する記録媒体へのレーザー描画装置。
【請求項５】
前記光学偏向器が電気光学偏向器（Electro-optic Deflector）であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載の回転する記録媒体へのレーザー描画装置。
【請求項６】
前記記録媒体が円筒状であり、前記記録媒体の前記回転方向に直交する方向が前記円筒状記録媒体の稜線方向であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５に記載の回転する記録媒体へのレーザー描画装置。
【請求項７】
前記記録レンズは前記記録レーザーの前記記録媒体からの反射光を用いたアスティグマ制御によりフォーカス制御されていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６記載の筒状記録媒体のレーザー描画装置。
【請求項８】
前記記録媒体が円盤状であり、前記記録媒体の前記回転方向に直交する方向が前記記録媒体の半径方向であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５記載の回転する記録媒体へのレーザー描画装置。
【請求項９】
フォトレジスト層を表面に有する回転する記録媒体と、前記記録媒体の前記回転方向に直交する方向に移動する光学台と、記録レーザーと、前記記録レーザー光の焦点を前記記録媒体の表面に焦点を結ぶ記録レンズを前記光学台上に備え、前記記録媒体が一回転する間に前記光学台が一定距離移動することにより前記記録媒体表面を前記レーザー光が連続的に走査して露光し、前記記録媒体表面に２次元的パターンをシームレスに描画するレーザー描画装置であって、
前記レーザービームが記録すべき2次元パターンに基づくデジタル信号により変調されており、前記記録媒体が一回転する間に前記光学台が前記回転方向に直交する方向に移動する距離は、前記記録レーザーにより前記記録媒体上に形成されるマークの前記光学台移動方向の長さより小さいことを特徴とする回転する記録媒体へのレーザー描画方法。
【請求項１０】
前記記録媒体が一回転する間に前記光学台が前記回転方向に直交する方向に移動する距離（移動ピッチ）は、前記マークの前記光学台移動方向の長さのほぼ１／３であることを特徴とする請求項９記載の回転する記録媒体へのレーザー描画方法。
【請求項１１】
前記２次元的パターンにおいて、前記光学台の前記移動ピッチが前記記録媒体の前記光学台移動方向（Y方向）の最小位置分解能であり、前記記録媒体の円周方向（Ｘ方向）の最小位置分解能が、前記レーザービームの前記変調信号の最小周期（1T）間に前記レーザービームが前記記録媒体表面を走査する距離であり、前記Y方向および前記X方向の前記各最小位置分解能によって規定される露光可能位置の中から前記２次元パターンに対応する露光位置を前記デジタル信号生成時に求め、前記2次元パターンの本来の座標位置との差を計算し、前記各露光位置において、その差を補正して描画することを特徴とする請求項９または請求項１０記載の回転する記録媒体へのレーザー描画方法。
【請求項１２】
前記露光位置と前記本来の座標位置との直線距離を求め、その距離をＹ方向とＸ方向のベクトル成分に分解し、そのＹ方向成分を前記記録レンズの前に設けられた電気光学偏向器（Electro-optic Deflector）でレーザービームを偏向することにより補正し、そのＸ方向成分を前記変調信号の上り/立下り時間をずらすことによって補正することを特徴とする請求項９、請求項１０または請求項１１記載の回転する記録媒体へのレーザー描画方法。
【請求項１３】
前記光学偏向器が電気光学偏向器（Electro-optic Deflector）である請求項９、請求項１０、請求項１１または請求項１２記載の回転する記録媒体へのレーザー描画方法。
【請求項１４】
前記記録媒体が円筒状であり、前記記録媒体の前記回転方向に直交する方向が前記円筒状記録媒体の稜線方向であることを特徴とする請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２または請求項１３記載の回転する記録媒体へのレーザー描画方法。
【請求項１５】
前記記録媒体が円盤状であり、前記記録媒体の前記回転方向に直交する方向が前記記録媒体の半径方向であることを特徴とする請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２または請求項１３項記載の回転する記録媒体へのレーザー描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数ミクロンまたはサブミクロンの微細なパターンを有する金型に関するものであり、特にシート状の基板に塗布された樹脂材料に押し付けて微細パターンをシームレスに転写できるローラ状の金型を作製するためのレーザー描画装置とその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年ナノインプリントと称する技術が注目されている。従来半導体などの分野では、フォトリソグラフィー技術によってシリコンウエハー上のフォトレジストに微細なパターンを形成することが行われてきた。しかし要求されるパターンサイズが小さくなるに従って、これまでの光の波長や記録レンズによって描画可能な限界を超えてしまい、従来の技術では対応できなくなってきている。
【０００３】
ナノインプリントは微細なパターンを有する金型を基板上の樹脂に押し付け、加熱または紫外線露光で樹脂を硬化させ、金型のパターンを基板上に形成するものであり、従来のフォトリソグラフィー技術では形成できないナノメータサイズのパターン形成が可能になる。この技術はまた生産性が高く、工数および必要な設備が少ないことから経済性の面からも注目されている。
ナノインプリントの応用として半導体デバイス以外に、フォトニック結晶などの光学素子、MEMS関係の微細構造物、バイオチップなどの微細流路構造物などの形成にその応用が期待されている。
【０００４】
またナノインプリントにおいて平面状の金型の場合は金型と同サイズのパターンしか一度に転写できないが、シームレスに連続転写が可能なローラ状の金型が望まれている。本発明は平面状金型だけでなく、ローラ状の金型にも適応可能である。ローラであれば長い基板上にパターンを連続的に形成できる。またパターンが同一図柄の組合せのものであれば、基本図柄を有する小さい金型を作製し、それを連続的に回転させることで大きな面積のパターンが可能になる。
【０００５】
従来、凸版印刷やフレキソ印刷においてローラ状の金型を用いて、シームレスに印刷することが行われていた。これらのローラ状金型を作製する装置としてＣＴＰ（Computer To Plate）で円筒状の記録層表面にレーザーで直接画像を描画する方法があった。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開平８−３００６００号公報（図2）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし前記先行文献で開示されている方法は、円筒状記録媒体回転毎に、記録層上における融除幅（形成されるマーク幅）と略同じ速度で光学部を前記円筒面の長手方向（稜線方向）に移動させるものである。この場合第３図（ａ）に示すごとく、記録レンズで絞られて露光されるパターンは串団子状になってしまう。図でａは露光される長手方向の最小マークサイズ、ｐは送りピッチである。また前記文献で作製可能な描画画素は15〜30μm程度の大きさであり、ナノインプリントで要求される微細なパターンは形成できない。またここに開示されている方法では、稜線方向の送りピッチが一定であるため露光される位置は離散的に決定され、なめらかな曲線の描画は無理である。
【０００７】
本発明は前記従来の課題を解決し、記録光源に半導体レーザーを用いて、1ミクロン以下のナノメータサイズの微細なパターンをオリジナルの描画図形に忠実に円筒状の記録媒体にシームレスに描画する装置とその方法を提供するものである。
本発明の説明は主に円筒状記録媒体に対して説明されているが、平面状記録媒体にも適応可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、フォトレジスト層を表面に有する回転する記録媒体と、前記記録媒体の前記回転方向に直交する方向に移動する光学台と、記録レーザーと、前記記録レーザー光の焦点を前記記録媒体の表面に焦点を結ぶ記録レンズを前記光学台上に備え、前記記録媒体が一回転する間に前記光学台が一定距離移動することにより前記記録媒体表面を前記レーザー光が連続的に走査して露光し、前記記録媒体表面に２次元的パターンをシームレスに描画するレーザー描画装置において、前記レーザービームが記録すべき2次元パターンに基づくデジタル信号により変調されており、前記記録媒体が一回転する間に前記光学台が前記回転方向に直交する方向に移動する距離は、前記記録レーザーにより前記記録媒体上に形成されるマークの前記光学台移動方向の長さより小さいことを特徴とするものである。ある実施例では、前記記録媒体が一回転する間に前記光学台が前記記録媒体の前記回転方向に直交する方向に移動する距離は、前記マークの前記光学台移動方向の長さのほぼ１／３である。本構成により、稜線方向の線が串団子状にならずなめらかにすることができる。
【０００９】
また本発明は、回転する記録媒体に記録される２次元的パターンにおいて、前記記録媒体の前記回転方向に直交する方向（Y方向）の最小位置分解能が前記光学台の前記移動ピッチであり、前記記録媒体の円周方向（Ｘ方向）の最小位置分解能が、前記レーザービームの前記変調信号の最小周期（1T）間に前記レーザービームが前記記録媒体表面を走査する距離となる。その時、前記２次元的パターンの前記Y方向および前記X方向の前記各最小位置分解能によって規定される露光可能位置の中から前記２次元パターンに対応する露光位置を事前に求め、前記2次元パターンの本来の座標位置との差を計算し、各露光位置において、その差を補正して描画するものである。
【００１０】
本発明の一実施例における補正方法は、前記露光位置と前記本来の座標位置との直線距離を求め、その距離をＹ方向とＸ方向のベクトル成分に分解し、そのＹ方向成分を前記記録レンズの前に設けられた光学偏向器でレーザービームを偏向することにより補正し、そのＸ方向成分を前記変調信号の上り/立下り時間をずらすことによって補正するものである。また光学偏向器に電気光学偏向器（Electro-optic Deflector）を用いることにより、高帯域での偏向が可能になり、高速での描画が可能になる。
【００１１】
本構成によって、光学台の送りピッチや変調信号のクロックのタイミングによって規制される露光可能位置に制限されることなく、原画に忠実でスムースなサブミクロン以下の微細なパターンを描画することが出来る。
本発明の一実施例では前記記録媒体が円筒状であり、前記記録媒体の前記回転方向に直交する方向が前記円筒状記録媒体の稜線方向である。
また円筒状記録媒体を用いたある実施例では前記記録レンズは前記記録レーザーの前記記録媒体からの反射光を用いたアスティグマ制御によりフォーカス制御されている。
【００１２】
本発明の別の実施例は前記記録媒体が円盤状であり、前記記録媒体の前記回転方向に直交する方向が前記記録媒体の半径方向である。
描画後の円筒状記録媒体は描画装置から外され、現像工程に移される。現像により始めてレジスト層に所望のパターンが顕在化される。使用されるフォトレジストがネガ型の場合、残されたレジストをマスクとして円筒状記録媒体をエッチングし、残留レジストを除去すれば円筒状の金型が完成する。またフォトレジストがポジ型の場合は、電鋳によりフォトレジストが除去された部分にニッケルなどの金属を堆積させ、その後レジストを除去すれば円筒状記録媒体上にニッケルなどの金属パターンが形成された金型を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明の装置および描画方法によれば、描画したい原画に忠実でスムースなサブミクロンサイズの微細パターンを有するシームレス金型を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の円筒状記録媒体を用いた実施の形態について、図を参照しながら説明する。
【００１５】
図１に本発明による筒状記録媒体のレーザー描画装置の一実施例を示す。
図１において符号１は円筒状記録媒体で、表面にフォトレジスト層を有している。当該フォトレジスト層の形成に際しては、フォトレジスト（以下単にレジストと呼ぶ）を表面に塗布して形成しても良く、またシート状のドライレジストフィルムを貼りつけて形成してもよい。
【００１６】
符号２はその表面に描画される２次元パターンを模式的に示したものである。なお、通常この模式的に示した２次元パターン２は、後工程の現像において始めて顕在化するため露光工程では見えないものであるが便宜上示している。
符号４および符号５は、円筒状記録媒体１についての両端の軸を支える軸受けであり、符号６は、円筒状記録媒体１を回転させる駆動モータである。
【００１７】
次に、符号３は円筒状記録媒体１の稜線を示し、この稜線３に沿って光学台７が移動する。
ここで、光学台７は、移動ステージ８上に取り付けられており、移動ステージ８とガイド９との間には静圧空気軸受け（図示していない）が形成され、移動ステージ８のスムースな送りが実現される。
なお、移動ステージ８は、図示されないステージ駆動用リニアモータによってガイド９に沿って移動するよう構成されている。
なお、光学台７の上には、光学系が設けられているが、カバー１０で覆われている。
【００１８】
しかして、図４に当該光学系の一実施例を示すブロック図である。
図４において、符号４０は記録レーザーを示し、該記録レーザー４０は、一般に半導体レーザーを用いているため描画したい画像情報のデジタル変調信号により直接変調することが出来る。ここから出射した変調されたビームはミラー４１で反射し、電気光学偏向器４２を通り、ミラー４３で再び曲げられ、ビームエキスパンダー４４でビーム径が拡大される。電気光学偏向器４２の作用については後述する。符号４５は、偏光ビームスプリッターであり、符号４６は、４分の１波長板でレーザービームの直線偏光を円偏光に変える働きをする。
【００１９】
レーザービーム１１は落射ミラー１２で下方に向けられ、記録レンズ４７に入射する。レンズアクチュエータ１３（図１参照）は、記録レンズ４７を保持し上下方向に移動可能なボイスコイル型アクチュエータで構成されており、記録レンズ４７で絞られるレーザーの焦点を常に円筒状記録媒体１の稜線３上に維持するようにフォーカス制御がなされている（図１参照）。
円筒状記録媒体１からの反射光は、図４から理解されるように、偏光ビームスプリッター４５、ミラー４８で反射され、球面レンズ４９とシリンドリカルレンズ５０を経て4分割フォトディテクタ５１に入射する。
【００２０】
シリンドリカルレンズ５０は単一方向にのみレンズ作用があるので、絞られる方向とその直交方向では焦点位置が異なり、非点収差を生じる。円筒状記録媒体１上に焦点が一致している時に4分割フォトディテクタ５１の受光面を丁度非点のない位置に合わせておけば、焦点がずれた時、反射光は平行光ではなくなり、4分割フォトディテクタ５１上でのスポットは非点となる。
その非点状態を4分割フォトディテクタ５１から検出することでデフォーカスの方向と量が分かりフォーカス制御が可能になるのである。
【００２１】
一般的なフォーカス制御の方法として、スキュー方式とアスティグマ方式がある。スキュー方式は、記録レーザー４０とは別にフォーカス用のレーザーを設け、入射光軸を若干傾けるかあるいは光軸中心から外れた位置に入射させることにより、焦点位置がずれた時に反射光が傾くことを利用して焦点ずれを検出する方式である。一方アスティグマ方式は前述のように、記録レーザー４０の反射光を用いてシリンドリカルレンズ５０で非点を作り、焦点位置がずれることにより反射光の非点状態が変わることを利用する。本発明のような円筒形の表面に焦点を合わせる構成では、円筒状記録媒体１の取り付け誤差や回転中の回転中心の変動によってレーザー照射位置が稜線３上からずれると表面の曲率のために反射光自体が傾くことになる。スキュー方式ではその傾きが制御誤差となる。従って、本発明ではそのような誤差を生じないアスティグマ方式の制御が用いられている。
【００２２】
記録レーザー４０の波長が４０５ｎｍ、記録レンズ４７のNA（開口数）が０．９の場合、稜線３に照射されるスポット径（1/e2）はおよそ０．２５〜０．３μｍになる。その時、焦点前後の光軸上でピーク強度が焦点位置の８０％までを焦点深度とした場合（スポット径は１０％大きくなる）、その値はおよそ±０．０８μｍとなる。制御系のサーボゲインとして５０ｄＢはあるので円筒状記録媒体１の回転中の面振れを±２５μｍ以下にすれば十分追従可能である。
【００２３】
一般的にサブミクロンサイズの描画を行うのに電子ビームが用いられている。しかし電子ビーム装置は真空中で描画を行うので、本発明の一つの目的のような円筒状記録媒体１への描画は構成上非常に難しい。また実現できたとしても非常に高価なものになってしまう。本発明はサブミクロンサイズの描画に大気中で描画可能なレーザーを用いて実現するものである。また実施例では比較的操作が簡単な半導体レーザーを用いている。半導体レーザーでは波長が405nmまたは375nmのものが現在使用可能である。半導体レーザーは従来のガスレーザーに比べ小型で、かつ直接変調が可能なため装置全体を小型にすることが出来る。
なお、本発明が半導体レーザーに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００２４】
次に本発明によるスムースな線描画を可能にする構成について述べる。
円筒状記録媒体１が回転し、光学台７が稜線３に沿って移動するので、円筒状記録媒体１全面に変調されたレーザーが露光される。図２に示すように円筒状記録媒体１を展開した時、レーザーの走査線の軌跡が２０となる。図でYは稜線方向、Ｘは円周方向を表す。
【００２５】
図３は現像後に円筒状記録媒体１表面に形成される直線パターンを模式的に示したもので、符号ａは記録レーザー４０により円筒状記録媒体１に形成される最小マークのY方向の長さ、言い換えると記録される画素のY方向の長さである。p1,p2はそれぞれ送りピッチである。
図３（ａ）は引用文献の送りピッチｐ１がY方向の画素長ａに等しい場合、図３（ｂ）は本発明のｐ２がY方向の画素長ａの１／３の場合である。送りピッチｐ１がY方向の画素長ａに等しい場合は、Y方向の線は団子状になってしまい、直線には見えない。本発明の送りピッチｐ２がY方向の画素長ａの１／３の場合は図のようにほぼ直線状に見える。図ではまだ若干の凹凸があるが、実際の露光と現像ではさらに凹凸は平均化され直線に近くなる。上記の例ではY方向に平行な直線について述べたが、Ｘ方向に角度を持った直線でも効果は同じである。
【００２６】
次に本発明のビーム位置補正機能について説明する。前述のように光学台７はピッチｐ２で移動するので、Ｙ方向の記録位置もｐ２飛びの離散的な値となり、ｐ２が最小位置分解能となる。一方円周方向は連続的に露光可能であるが、描画したいパターンの記録情報に基づいてデジタル変調された信号は最小周期（１Ｔ）を有するデジタル信号である。従って円周方向の記録位置も最小周期１Ｔ飛びの離散的値となり、１の円筒形記録媒体上での最小位置分解能は周期１Ｔの間に記録レーザーが円筒表面を走査する区間となる。仮にこの長さを１Ｌとしておく。
【００２７】
図5乃至図７で直線５５を中心線とする０．３μｍ幅パターンを描画する場合について述べる。図５に円筒状記録媒体１表面の各露光位置における露光スポット５６を模式的に示す。Y方向が円筒状記録媒体の稜線方向、X方向は円周方向である。ｐ２は送りピッチで、１Ｌは周期１Ｔの間にレーザービームが走査する距離である。X,Y方向の一点鎖線の交点が露光可能な位置を示している。便宜上図では各点での露光スポット５６のみを表しているが、同一トラック上ではレーザーはＯＮ状態が続くのでスポットは繋がったものとなる。
図から理解されるように露光可能な位置は離散的であるため、本来の描画したい原画に一番近い点が選択され露光される。そのため露光されたスポットの軌跡は階段状になってしまう。この実施例ではｐ２、１Ｌはそれぞれ0.1μm、露光スポット５６は０．３μmである。
【００２８】
本発明はこの不具合を解消するものであり、以下にその方法を述べる。
描画データ作成の一実施例では、描画したいオリジナルな図形データはビットマップデータ、ＣＡＤデータまたはガーバーデータなどであるが、その図２（ｂ）のような２次元図形情報を時間軸上のビットストリーム信号に展開し、露光位置を図５の１点差線の各交点に割り当て、描画データを作成する。この描画データをハードディスクに格納しておき、記録時にこのデータで記録レーザーを変調して行くのである。ここで図６においてａがあるポイントの露光点、ｂはａから記録すべきパターンの中心線５５へ降ろした垂線との交点である。この距離ａｂが補正すべき位置ずれとなり、ベクトルに分解するとＹ方向のズレ量はΔY、Ｘ方向のズレ量はΔXとなる。描画データ作成時に、各露光点と本来の図形との距離を計算し、ΔＹとΔＸの補正データを作成する。
Ｘ方向については、このΔXの補正データに基づいて描画データを補正し、最終的なビットストリームデータを作成する。
【００２９】
図８にレーザー駆動信号の一例を示す。図８（ａ）は補正前のレーザー駆動信号６０でｎＴ（ｎは整数）の区間レーザーがＯＮされ露光が行われることを示している。符号６１はレーザーがＯＮされる位置、符号６２はＯＦＦされる位置でそれぞれ図５の一点鎖線のどこかの交点に対応している。図８（ｂ）は補正後のレーザー駆動信号６３を表し、点６１のX方向の補正データがΔX1とすると、レーザーの走査速度をＳとした時、
ΔT1＝ΔX1/Ｓ
で求められる時間ΔT1だけ立上り時間が遅らされている。ΔXがマイナスの場合は立上りを早くすることになる。点６２についても同様である。
【００３０】
このような信号の立上りを補正した描画データを作っておいても良いし、記録時にリアルタイムで補正しても良い。図4において、符号５２は上述した描画データを有する信号発生装置で、補正されたビットストリームデータをレーザー駆動ドライバ５３に入力し半導体レーザー４０を変調して行く。
このように本発明ではＸ方向のずれは記録信号の立上りまたは立下がりをシフトすることで補正される。
【００３１】
次にＹ方向の補正であるが、これは図４の電気光学偏向器４２を用いる。これは結晶に電界を加え屈折率を変化させてビームを偏向させるデバイスである。光学系の設計にもよるが、帯域的には２０〜３０MHzまで盤面上で0.1μm程度の変位量は実現可能である。
Ｙ方向の送りピッチを0.1μｍとした場合、補正量として±0.05μｍあれば全域をカバーできる。またＸ方向の位置分解能を0.1μmとした時、３０MHzの帯域があれば、線速３ｍ／秒の速度で描画が可能である。
【００３２】
図4の５４は電気光学偏向器４２のドライバで、信号発生装置５２から送られるΔYの補正データに基づいて電気光学偏向器４２を駆動する。図６で説明すると、露光点ａにおいてレーザーはΔT（媒体表面ではΔX）送れて立ち上がるがその時、電気光学偏向器４２によってビームはΔYだけ振られる。その結果露光点はｂとなる。このように各露光点で同様な補正が行われ、最終的な露光パターンは図７のように記録すべきパターンの中心線５５に沿った滑らかなものとなる。
【００３３】
上述の説明はXY方向の補正を同時に行う説明をしたが、装置構成によってはＸ方向あるいはＹ方向の補正のみでよい場合もあり、それに限定されるものではない。またビームを偏向させるデバイスとして音響光学偏向器（Acousto-optic Deflector）があるがこれを用いてもよい。一般的に電気光学偏向器の方が帯域は高いが、音響光学偏向器は偏向距離を多く取れるメリットを有している。それぞれのシステムに応じた最適な素子を選ぶのがよい。
【００３４】
次に上述の描画装置にて描画した円筒状記録媒体１からシームレス金型を作製する工程を図９に示すフローチャートに従って説明する。
まず、円筒状記録媒体１を用意する（ステップ１００）。次いで、円筒状記録媒体１の表面にフォトレジストを塗布し、レジスト層を形成する（ステップ１０２）。そして、該レジスト層にレーザーで露光した後（ステップ１０４）、前記円筒状記録媒体１を図1のレーザー描画装置から取り外し、現像処理を行う（ステップ１０６）。
【００３５】
しかして、この現像工程で始めて記録した信号に応じた凹凸状のパターンが出現する。なお、前記のステップにおいて、塗布したレジストがネガ型なのかポジ型なのかでその後の工程が異なるものとなる（ステップ１０８）。
すなわち、塗布したレジストがネガ型の場合は、図９の左の工程に進む。
フローチャートの左側に表した図にはネガレジストは露光された部位が現像後に残り、未露光の部分が溶解除去される状態を示してある。当該図の符号７０はレジストが除去された円筒状記録媒体１の表面、符号７１は現像後に残ったレジストである。その後、残ったレジスト７１をマスクとしてエッチングを施し（ステップ１１０）、円筒状記録媒体１の表面７０にレリーフ状のパターンを形成する。円筒状記録媒体１の表面の材料としてシリコン、シリコン酸化物、水晶などを用いる場合はドライエッチング処置を行う。また円筒状記録媒体１表面の材料が銅、モリブデン、タングステン、ニッケルなどの金属の場合はウエットエッチングが適している。エッチングの後、残ったレジストを除去すれば（ステップ１１２）、円筒状の金型が完成する（ステップ１１８）。
この金型をローラに取り付けシート状基板に押し付けながら回転させれば、シート状基板表面の樹脂層にパターンを連続的にシームレスに転写させることができる。押印された樹脂層は加熱または紫外線照射などで硬化される。
【００３６】
次に使用するレジストがポジ型の場合の実施例について述べる。
この場合は図９で右側の工程に進む。フローチャートの右側に示した図において符号７２は、露光されたレジストが現像後に溶融除去され形成されたピットを示す。この後、無電界メッキまたはスパッタリングで表面に導電性膜を形成し、その上に電鋳を施す（ステップ１１４）。電鋳はニッケル電鋳が一般的である。
前記図において符号７３はピット７２の中に成形されたニッケルなどの鍍金された金属を示し、符号７４は残留レジスト面に鍍金された金属を示す。その後レジスト層を除去すると（ステップ１１６）、レジスト表面を被覆していた金属７４も一緒に除去され符号７３で示した金属だけが残る。この後はネガレジストの場合と同じ工程である（ステップ１１８）。
【００３７】
図１０に記録媒体が円盤状の場合の一実施例を模式的に示す。
符号８１は円盤状記録媒体を示し、表面にはレジストが塗布されていて、図示されない駆動機構でX方向に回転する。
符号８３は、図１の符号１３と同じ記録レンズアクチュエータでレーザービームを円盤状記録媒体８１の表面に焦点を結ばせるように記録レンズを制御している。
符号８４は光学台を示し、該光学台８４は円盤状記録媒体８１の中心を通る直線８２上をレーザービームが照射するように半径方向（Ｙ方向）に移動する。この構成では、記録ビームは螺旋状に盤表面を露光して行くので、直交座標系であるオリジナルな２次元パターンを極座標に変換し、その半径位置と角度位置情報に従って順次螺旋状に露光して行く必要がある。
なお、図３から図９までの説明は円筒状記録媒体１と同様に適応できる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明のレーザー描画装置は、円筒状または円盤状金型へのサブミクロンオーダーの微細なパターンを原画に忠実に描画可能である。
金型が円筒状のものは、枚葉処理ではなく、シート状基板へのパターン印刷がシームレスで可能になり、コスト的、時間的に生産効率をあげることができる。
この装置はナノインプリント技術などに利用される。  
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例におけるレーザー描画装置の主要部分を示す模式的概略図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の円筒状記録媒体表面の概略図、図２（ｂ）は円筒状記録媒体表面の展開図である。
【図３】図３（ａ）は従来例、図３（ｂ）は本発明で、双方の描画比較をしたものである。
【図４】本発明の一実施例における光学系ブロック図である。
【図５】本発明による描画位置補正を説明する図（その１）である。
【図６】本発明による描画位置補正を説明する図（その２）である。
【図７】本発明による描画位置補正を説明する図（その３）である。
【図８】本発明におけるレーザー駆動信号の補正図である。
【図９】本発明における金型作製工程を示すフローチャートである。
【図１０】本発明における他の実施例の概略構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    円筒状記録媒体
２    ２次元パターン
３    円筒状記録媒体の稜線
４    円筒状記録媒体の軸受け
５    円筒状記録媒体の軸受け
６    円筒状記録媒体の駆動モータ
７    光学台
８    移動ステージ
９    ガイド
１０  光学系カバー
１１  レーザービーム
１２  落射ミラー
１３  記録レンズアクチュエータ
２０  レーザ走査線の軌跡
４０  記録レーザー
４１  ミラー
４２  電気光学偏向器
４３  ミラー
４４  ビームエキスパンダー
４５  偏光ビームスプリッター
４６  ４分の１波長板
４７  記録レンズ
４８  ミラー
４９  球面レンズ
５０  シリンドリカルレンズ
５１  4分割フォトディテクタ
５２  信号発生装置
５３  レーザー駆動ドライバ
５４  電気光学偏向器のドライバ
５５  記録すべきパターンの中心線
５６  露光スポット
６０  補正前のレーザー駆動信号
６１  レーザーONの位置
６２  レーザーOFFの位置
６３  補正後のレーザー駆動信号
８１  円盤状記録媒体
８２  円盤中心を通る直線
８３  記録レンズアクチュエータ
８４  光学台
【図１】
2010152253.tif 000003
【図２】
2010152253.tif 000004
【図３】
2010152253.tif 000005
【図４】
2010152253.tif 000006
【図５】
2010152253.tif 000007
【図６】
2010152253.tif 000008
【図７】
2010152253.tif 000009
【図８】
2010152253.tif 000010
【図９】
2010152253.tif 000011
【図１０】
2010152253.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月2日(2009.2.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数ミクロンまたはサブミクロンの微細なパターンを有する金型に関するものであり、特にシート状の基板に塗布された樹脂材料に押し付けて微細パターンをシームレスに転写できるローラ状の金型を作製するためのレーザー描画装置とその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年ナノインプリントと称する技術が注目されている。従来半導体などの分野では、フォトリソグラフィー技術によってシリコンウエハー上のフォトレジストに微細なパターンを形成することが行われてきた。しかし要求されるパターンサイズが小さくなるに従って、これまでの光の波長や記録レンズによって描画可能な限界を超えてしまい、従来の技術では対応できなくなってきている。
【０００３】
ナノインプリントは微細なパターンを有する金型を基板上の樹脂に押し付け、加熱または紫外線露光で樹脂を硬化させ、金型のパターンを基板上に形成するものであり、従来のフォトリソグラフィー技術では形成できないナノメータサイズのパターン形成が可能になる。この技術はまた生産性が高く、工数および必要な設備が少ないことから経済性の面からも注目されている。
ナノインプリントの応用として半導体デバイス以外に、フォトニック結晶などの光学素子、MEMS関係の微細構造物、バイオチップなどの微細流路構造物などの形成にその応用が期待されている。
【０００４】
またナノインプリントにおいて平面状の金型の場合は金型と同サイズのパターンしか一度に転写できないが、シームレスに連続転写が可能なローラ状の金型が望まれている。本発明は平面状金型だけでなく、ローラ状の金型にも適応可能である。ローラであれば長い基板上にパターンを連続的に形成できる。またパターンが同一図柄の組合せのものであれば、基本図柄を有する小さい金型を作製し、それを連続的に回転させることで大きな面積のパターンが可能になる。
【０００５】
従来、凸版印刷やフレキソ印刷においてローラ状の金型を用いて、シームレスに印刷することが行われていた。これらのローラ状金型を作製する装置としてＣＴＰ（Computer To Plate）で円筒状の記録層表面にレーザーで直接画像を描画する方法があった。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開平８−３００６００号公報（図2）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし前記先行文献で開示されている方法は、円筒状記録媒体回転毎に、記録層上における融除幅（形成されるマーク幅）と略同じ速度で光学部を前記円筒面の長手方向（稜線方向）に移動させるものである。この場合第３図（ａ）に示すごとく、記録レンズで絞られて露光されるパターンは串団子状になってしまう。図でａは露光される長手方向の最小マークサイズ、ｐは送りピッチである。また前記文献で作製可能な描画画素は15〜30μm程度の大きさであり、ナノインプリントで要求される微細なパターンは形成できない。またここに開示されている方法では、稜線方向の送りピッチが一定であるため露光される位置は離散的に決定され、なめらかな曲線の描画は無理である。
【０００７】
本発明は前記従来の課題を解決し、記録光源に半導体レーザーを用いて、1ミクロン以下のナノメータサイズの微細なパターンをオリジナルの描画図形に忠実に円筒状の記録媒体にシームレスに描画する装置とその方法を提供するものである。
本発明の説明は主に円筒状記録媒体に対して説明されているが、平面状記録媒体にも適応可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、フォトレジスト層を表面に有する回転する記録媒体と、前記記録媒体の前記回転方向に直交する方向に移動する光学台と、記録レーザーと、前記記録レーザー光の焦点を前記記録媒体の表面に焦点を結ぶ記録レンズを前記光学台上に備え、前記記録媒体が一回転する間に前記光学台が一定距離移動することにより前記記録媒体表面を前記レーザー光が連続的に走査して露光し、前記記録媒体表面に２次元的パターンをシームレスに描画するレーザー描画装置において、前記レーザービームが記録すべき2次元パターンに基づくデジタル信号により変調されており、前記記録媒体が一回転する間に前記光学台が前記回転方向に直交する方向に移動する距離は、前記記録レーザーにより前記記録媒体上に形成されるマークの前記光学台移動方向の長さより小さいことを特徴とするものである。ある実施例では、前記記録媒体が一回転する間に前記光学台が前記記録媒体の前記回転方向に直交する方向に移動する距離は、前記マークの前記光学台移動方向の長さのほぼ１／３である。本構成により、稜線方向の線が串団子状にならずなめらかにすることができる。
【０００９】
また本発明は、回転する記録媒体に記録される２次元的パターンにおいて、前記記録媒体の前記回転方向に直交する方向（Y方向）の最小位置分解能が前記光学台の前記移動ピッチであり、前記記録媒体の円周方向（Ｘ方向）の最小位置分解能が、前記レーザービームの前記変調信号の最小周期（1T）間に前記レーザービームが前記記録媒体表面を走査する距離となる。その時、前記２次元的パターンの前記Y方向および前記X方向の前記各最小位置分解能によって規定される露光可能位置の中から前記２次元パターンに対応する露光位置を事前に求め、前記2次元パターンの本来の座標位置との差を計算し、各露光位置において、その差を補正して描画するものである。
【００１０】
本発明の一実施例における補正方法は、前記露光位置と前記本来の座標位置との直線距離を求め、その距離をＹ方向とＸ方向のベクトル成分に分解し、そのＹ方向成分を前記記録レンズの前に設けられた光学偏向器でレーザービームを偏向することにより補正し、そのＸ方向成分を前記変調信号の上り/立下り時間をずらすことによって補正するものである。また光学偏向器に電気光学偏向器（Electro-optic Deflector）を用いることにより、高帯域での偏向が可能になり、高速での描画が可能になる。
【００１１】
本構成によって、光学台の送りピッチや変調信号のクロックのタイミングによって規制される露光可能位置に制限されることなく、原画に忠実でスムースなサブミクロン以下の微細なパターンを描画することが出来る。
本発明の一実施例では前記記録媒体が円筒状であり、前記記録媒体の前記回転方向に直交する方向が前記円筒状記録媒体の稜線方向である。
また円筒状記録媒体を用いたある実施例では前記記録レンズは前記記録レーザーの前記記録媒体からの反射光を用いたアスティグマ制御によりフォーカス制御されている。
【００１２】
本発明の別の実施例は前記記録媒体が円盤状であり、前記記録媒体の前記回転方向に直交する方向が前記記録媒体の半径方向である。
描画後の円筒状記録媒体は描画装置から外され、現像工程に移される。現像により始めてレジスト層に所望のパターンが顕在化される。使用されるフォトレジストがネガ型の場合、残されたレジストをマスクとして円筒状記録媒体をエッチングし、残留レジストを除去すれば円筒状の金型が完成する。またフォトレジストがポジ型の場合は、電鋳によりフォトレジストが除去された部分にニッケルなどの金属を堆積させ、その後レジストを除去すれば円筒状記録媒体上にニッケルなどの金属パターンが形成された金型を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明の装置および描画方法によれば、描画したい原画に忠実でスムースなサブミクロンサイズの微細パターンを有するシームレス金型を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の円筒状記録媒体を用いた実施の形態について、図を参照しながら説明する。
【００１５】
図１に本発明による筒状記録媒体のレーザー描画装置の一実施例を示す。
図１において符号１は円筒状記録媒体で、表面にフォトレジスト層を有している。当該フォトレジスト層の形成に際しては、フォトレジスト（以下単にレジストと呼ぶ）を表面に塗布して形成しても良く、またシート状のドライレジストフィルムを貼りつけて形成してもよい。
【００１６】
符号２はその表面に描画される２次元パターンを模式的に示したものである。なお、通常この模式的に示した２次元パターン２は、後工程の現像において始めて顕在化するため露光工程では見えないものであるが便宜上示している。
符号４および符号５は、円筒状記録媒体１についての両端の軸を支える軸受けであり、符号６は、円筒状記録媒体１を回転させる駆動モータである。
【００１７】
次に、符号３は円筒状記録媒体１の稜線を示し、この稜線３に沿って光学台７が移動する。
ここで、光学台７は、移動ステージ８上に取り付けられており、移動ステージ８とガイド９との間には静圧空気軸受け（図示していない）が形成され、移動ステージ８のスムースな送りが実現される。
なお、移動ステージ８は、図示されないステージ駆動用リニアモータによってガイド９に沿って移動するよう構成されている。
なお、光学台７の上には、光学系が設けられているが、カバー１０で覆われている。
【００１８】
しかして、図４に当該光学系の一実施例を示すブロック図である。
図４において、符号４０は記録レーザーを示し、該記録レーザー４０は、一般に半導体レーザーを用いているため描画したい画像情報のデジタル変調信号により直接変調することが出来る。ここから出射した変調されたビームはミラー４１で反射し、電気光学偏向器４２を通り、ミラー４３で再び曲げられ、ビームエキスパンダー４４でビーム径が拡大される。電気光学偏向器４２の作用については後述する。符号４５は、偏光ビームスプリッターであり、符号４６は、４分の１波長板でレーザービームの直線偏光を円偏光に変える働きをする。
【００１９】
レーザービーム１１は落射ミラー１２で下方に向けられ、記録レンズ４７に入射する。レンズアクチュエータ１３（図１参照）は、記録レンズ４７を保持し上下方向に移動可能なボイスコイル型アクチュエータで構成されており、記録レンズ４７で絞られるレーザーの焦点を常に円筒状記録媒体１の稜線３上に維持するようにフォーカス制御がなされている（図１参照）。
円筒状記録媒体１からの反射光は、図４から理解されるように、偏光ビームスプリッター４５、ミラー４８で反射され、球面レンズ４９とシリンドリカルレンズ５０を経て4分割フォトディテクタ５１に入射する。
【００２０】
シリンドリカルレンズ５０は単一方向にのみレンズ作用があるので、絞られる方向とその直交方向では焦点位置が異なり、非点収差を生じる。円筒状記録媒体１上に焦点が一致している時に4分割フォトディテクタ５１の受光面を丁度非点のない位置に合わせておけば、焦点がずれた時、反射光は平行光ではなくなり、4分割フォトディテクタ５１上でのスポットは非点となる。
その非点状態を4分割フォトディテクタ５１から検出することでデフォーカスの方向と量が分かりフォーカス制御が可能になるのである。
【００２１】
一般的なフォーカス制御の方法として、スキュー方式とアスティグマ方式がある。スキュー方式は、記録レーザー４０とは別にフォーカス用のレーザーを設け、入射光軸を若干傾けるかあるいは光軸中心から外れた位置に入射させることにより、焦点位置がずれた時に反射光が傾くことを利用して焦点ずれを検出する方式である。一方アスティグマ方式は前述のように、記録レーザー４０の反射光を用いてシリンドリカルレンズ５０で非点を作り、焦点位置がずれることにより反射光の非点状態が変わることを利用する。本発明のような円筒形の表面に焦点を合わせる構成では、円筒状記録媒体１の取り付け誤差や回転中の回転中心の変動によってレーザー照射位置が稜線３上からずれると表面の曲率のために反射光自体が傾くことになる。スキュー方式ではその傾きが制御誤差となる。従って、本発明ではそのような誤差を生じないアスティグマ方式の制御が用いられている。
【００２２】
記録レーザー４０の波長が４０５ｎｍ、記録レンズ４７のNA（開口数）が０．９の場合、稜線３に照射されるスポット径（1/e2）はおよそ０．２５〜０．３μｍになる。その時、焦点前後の光軸上でピーク強度が焦点位置の８０％までを焦点深度とした場合（スポット径は１０％大きくなる）、その値はおよそ±０．０８μｍとなる。制御系のサーボゲインとして５０ｄＢはあるので円筒状記録媒体１の回転中の面振れを±２５μｍ以下にすれば十分追従可能である。
【００２３】
一般的にサブミクロンサイズの描画を行うのに電子ビームが用いられている。しかし電子ビーム装置は真空中で描画を行うので、本発明の一つの目的のような円筒状記録媒体１への描画は構成上非常に難しい。また実現できたとしても非常に高価なものになってしまう。本発明はサブミクロンサイズの描画に大気中で描画可能なレーザーを用いて実現するものである。また実施例では比較的操作が簡単な半導体レーザーを用いている。半導体レーザーでは波長が405nmまたは375nmのものが現在使用可能である。半導体レーザーは従来のガスレーザーに比べ小型で、かつ直接変調が可能なため装置全体を小型にすることが出来る。
なお、本発明が半導体レーザーに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００２４】
次に本発明によるスムースな線描画を可能にする構成について述べる。
円筒状記録媒体１が回転し、光学台７が稜線３に沿って移動するので、円筒状記録媒体１全面に変調されたレーザーが露光される。図２に示すように円筒状記録媒体１を展開した時、レーザーの走査線の軌跡が２０となる。図でYは稜線方向、Ｘは円周方向を表す。
【００２５】
図３は現像後に円筒状記録媒体１表面に形成される直線パターンを模式的に示したもので、符号ａは記録レーザー４０により円筒状記録媒体１に形成される最小マークのY方向の長さ、言い換えると記録される画素のY方向の長さである。p1,p2はそれぞれ送りピッチである。
図３（ａ）は引用文献の送りピッチｐ１がY方向の画素長ａに等しい場合、図３（ｂ）は本発明のｐ２がY方向の画素長ａの１／３の場合である。送りピッチｐ１がY方向の画素長ａに等しい場合は、Y方向の線は団子状になってしまい、直線には見えない。本発明の送りピッチｐ２がY方向の画素長ａの１／３の場合は図のようにほぼ直線状に見える。図ではまだ若干の凹凸があるが、実際の露光と現像ではさらに凹凸は平均化され直線に近くなる。上記の例ではY方向に平行な直線について述べたが、Ｘ方向に角度を持った直線でも効果は同じである。
【００２６】
次に本発明のビーム位置補正機能について説明する。前述のように光学台７はピッチｐ２で移動するので、Ｙ方向の記録位置もｐ２飛びの離散的な値となり、ｐ２が最小位置分解能となる。一方円周方向は連続的に露光可能であるが、描画したいパターンの記録情報に基づいてデジタル変調された信号は最小周期（１Ｔ）を有するデジタル信号である。従って円周方向の記録位置も最小周期１Ｔ飛びの離散的値となり、１の円筒形記録媒体上での最小位置分解能は周期１Ｔの間に記録レーザーが円筒表面を走査する区間となる。仮にこの長さを１Ｌとしておく。
【００２７】
図5乃至図７で直線５５を中心線とする０．３μｍ幅パターンを描画する場合について述べる。図５に円筒状記録媒体１表面の各露光位置における露光スポット５６を模式的に示す。Y方向が円筒状記録媒体の稜線方向、X方向は円周方向である。ｐ２は送りピッチで、１Ｌは周期１Ｔの間にレーザービームが走査する距離である。X,Y方向の一点鎖線の交点が露光可能な位置を示している。便宜上図では各点での露光スポット５６のみを表しているが、同一トラック上ではレーザーはＯＮ状態が続くのでスポットは繋がったものとなる。
図から理解されるように露光可能な位置は離散的であるため、本来の描画したい原画に一番近い点が選択され露光される。そのため露光されたスポットの軌跡は階段状になってしまう。この実施例ではｐ２、１Ｌはそれぞれ0.1μm、露光スポット５６は０．３μmである。
【００２８】
本発明はこの不具合を解消するものであり、以下にその方法を述べる。
描画データ作成の一実施例では、描画したいオリジナルな図形データはビットマップデータ、ＣＡＤデータまたはガーバーデータなどであるが、その図２（ｂ）のような２次元図形情報を時間軸上のビットストリーム信号に展開し、露光位置を図５の１点差線の各交点に割り当て、描画データを作成する。この描画データをハードディスクに格納しておき、記録時にこのデータで記録レーザーを変調して行くのである。ここで図６においてａがあるポイントの露光点、ｂはａから記録すべきパターンの中心線５５へ降ろした垂線との交点である。この距離ａｂが補正すべき位置ずれとなり、ベクトルに分解するとＹ方向のズレ量はΔY、Ｘ方向のズレ量はΔXとなる。描画データ作成時に、各露光点と本来の図形との距離を計算し、ΔＹとΔＸの補正データを作成する。
Ｘ方向については、このΔXの補正データに基づいて描画データを補正し、最終的なビットストリームデータを作成する。
【００２９】
図８にレーザー駆動信号の一例を示す。図８（ａ）は補正前のレーザー駆動信号６０でｎＴ（ｎは整数）の区間レーザーがＯＮされ露光が行われることを示している。符号６１はレーザーがＯＮされる位置、符号６２はＯＦＦされる位置でそれぞれ図５の一点鎖線のどこかの交点に対応している。図８（ｂ）は補正後のレーザー駆動信号６３を表し、点６１のX方向の補正データがΔX1とすると、レーザーの走査速度をＳとした時、
ΔT1＝ΔX1/Ｓ
で求められる時間ΔT1だけ立上り時間が遅らされている。ΔXがマイナスの場合は立上りを早くすることになる。点６２についても同様である。
【００３０】
このような信号の立上りを補正した描画データを作っておいても良いし、記録時にリアルタイムで補正しても良い。図4において、符号５２は上述した描画データを有する信号発生装置で、補正されたビットストリームデータをレーザー駆動ドライバ５３に入力し半導体レーザー４０を変調して行く。
このように本発明ではＸ方向のずれは記録信号の立上りまたは立下がりをシフトすることで補正される。
【００３１】
次にＹ方向の補正であるが、これは図４の電気光学偏向器４２を用いる。これは結晶に電界を加え屈折率を変化させてビームを偏向させるデバイスである。光学系の設計にもよるが、帯域的には２０〜３０MHzまで盤面上で0.1μm程度の変位量は実現可能である。
Ｙ方向の送りピッチを0.1μｍとした場合、補正量として±0.05μｍあれば全域をカバーできる。またＸ方向の位置分解能を0.1μmとした時、３０MHzの帯域があれば、線速３ｍ／秒の速度で描画が可能である。
【００３２】
図4の５４は電気光学偏向器４２のドライバで、信号発生装置５２から送られるΔYの補正データに基づいて電気光学偏向器４２を駆動する。図６で説明すると、露光点ａにおいてレーザーはΔT（媒体表面ではΔX）送れて立ち上がるがその時、電気光学偏向器４２によってビームはΔYだけ振られる。その結果露光点はｂとなる。このように各露光点で同様な補正が行われ、最終的な露光パターンは図７のように記録すべきパターンの中心線５５に沿った滑らかなものとなる。
【００３３】
上述の説明はXY方向の補正を同時に行う説明をしたが、装置構成によってはＸ方向あるいはＹ方向の補正のみでよい場合もあり、それに限定されるものではない。
本特許ではΔX方向を記録時間のタイミングで、ΔY方向を電気工学偏向器で補正する例を述べたが、ΔX、ΔY方向とも電気工学偏向器で補正しても良い。またビームを偏向させるデバイスとして音響光学偏向器（Acousto-optic Deflector）があるがこれを用いてもよい。一般的に電気光学偏向器の方が帯域は高いが、音響光学偏向器は偏向距離を多く取れるメリットを有している。それぞれのシステムに応じた最適な素子を選ぶのがよい。
【００３４】
次に上述の描画装置にて描画した円筒状記録媒体１からシームレス金型を作製する工程を図９に示すフローチャートに従って説明する。
まず、円筒状記録媒体１を用意する（ステップ１００）。次いで、円筒状記録媒体１の表面にフォトレジストを塗布し、レジスト層を形成する（ステップ１０２）。そして、該レジスト層にレーザーで露光した後（ステップ１０４）、前記円筒状記録媒体１を図1のレーザー描画装置から取り外し、現像処理を行う（ステップ１０６）。
【００３５】
しかして、この現像工程で始めて記録した信号に応じた凹凸状のパターンが出現する。なお、前記のステップにおいて、塗布したレジストがネガ型なのかポジ型なのかでその後の工程が異なるものとなる（ステップ１０８）。
すなわち、塗布したレジストがネガ型の場合は、図９の左の工程に進む。
フローチャートの左側に表した図にはネガレジストは露光された部位が現像後に残り、未露光の部分が溶解除去される状態を示してある。当該図の符号７０はレジストが除去された円筒状記録媒体１の表面、符号７１は現像後に残ったレジストである。その後、残ったレジスト７１をマスクとしてエッチングを施し（ステップ１１０）、円筒状記録媒体１の表面７０にレリーフ状のパターンを形成する。円筒状記録媒体１の表面の材料としてシリコン、シリコン酸化物、水晶などを用いる場合はドライエッチング処置を行う。また円筒状記録媒体１表面の材料が銅、モリブデン、タングステン、ニッケルなどの金属の場合はウエットエッチングが適している。エッチングの後、残ったレジストを除去すれば（ステップ１１２）、円筒状の金型が完成する（ステップ１１８）。
この金型をローラに取り付けシート状基板に押し付けながら回転させれば、シート状基板表面の樹脂層にパターンを連続的にシームレスに転写させることができる。押印された樹脂層は加熱または紫外線照射などで硬化される。
【００３６】
次に使用するレジストがポジ型の場合の実施例について述べる。
この場合は図９で右側の工程に進む。フローチャートの右側に示した図において符号７２は、露光されたレジストが現像後に溶融除去され形成されたピットを示す。この後、無電界メッキまたはスパッタリングで表面に導電性膜を形成し、その上に電鋳を施す（ステップ１１４）。電鋳はニッケル電鋳が一般的である。
前記図において符号７３はピット７２の中に成形されたニッケルなどの鍍金された金属を示し、符号７４は残留レジスト面に鍍金された金属を示す。その後レジスト層を除去すると（ステップ１１６）、レジスト表面を被覆していた金属７４も一緒に除去され符号７３で示した金属だけが残る。この後はネガレジストの場合と同じ工程である（ステップ１１８）。
【００３７】
図１０に記録媒体が円盤状の場合の一実施例を模式的に示す。
符号８１は円盤状記録媒体を示し、表面にはレジストが塗布されていて、図示されない駆動機構でX方向に回転する。
符号８３は、図１の符号１３と同じ記録レンズアクチュエータでレーザービームを円盤状記録媒体８１の表面に焦点を結ばせるように記録レンズを制御している。
符号８４は光学台を示し、該光学台８４は円盤状記録媒体８１の中心を通る直線８２上をレーザービームが照射するように半径方向（Ｙ方向）に移動する。この構成では、記録ビームは螺旋状に盤表面を露光して行くので、直交座標系であるオリジナルな２次元パターンを極座標に変換し、その半径位置と角度位置情報に従って順次螺旋状に露光して行く必要がある。
なお、図３から図９までの説明は円筒状記録媒体１と同様に適応できる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明のレーザー描画装置は、円筒状または円盤状金型へのサブミクロンオーダーの微細なパターンを原画に忠実に描画可能である。
金型が円筒状のものは、枚葉処理ではなく、シート状基板へのパターン印刷がシームレスで可能になり、コスト的、時間的に生産効率をあげることができる。
この装置はナノインプリント技術などに利用される。  
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例におけるレーザー描画装置の主要部分を示す模式的概略図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の円筒状記録媒体表面の概略図、図２（ｂ）は円筒状記録媒体表面の展開図である。
【図３】図３（ａ）は従来例、図３（ｂ）は本発明で、双方の描画比較をしたものである。
【図４】本発明の一実施例における光学系ブロック図である。
【図５】本発明による描画位置補正を説明する図（その１）である。
【図６】本発明による描画位置補正を説明する図（その２）である。
【図７】本発明による描画位置補正を説明する図（その３）である。
【図８】本発明におけるレーザー駆動信号の補正図である。
【図９】本発明における金型作製工程を示すフローチャートである。
【図１０】本発明における他の実施例の概略構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    円筒状記録媒体
２    ２次元パターン
３    円筒状記録媒体の稜線
４    円筒状記録媒体の軸受け
５    円筒状記録媒体の軸受け
６    円筒状記録媒体の駆動モータ
７    光学台
８    移動ステージ
９    ガイド
１０  光学系カバー
１１  レーザービーム
１２  落射ミラー
１３  記録レンズアクチュエータ
２０  レーザ走査線の軌跡
４０  記録レーザー
４１  ミラー
４２  電気光学偏向器
４３  ミラー
４４  ビームエキスパンダー
４５  偏光ビームスプリッター
４６  ４分の１波長板
４７  記録レンズ
４８  ミラー
４９  球面レンズ
５０  シリンドリカルレンズ
５１  4分割フォトディテクタ
５２  信号発生装置
５３  レーザー駆動ドライバ
５４  電気光学偏向器のドライバ
５５  記録すべきパターンの中心線
５６  露光スポット
６０  補正前のレーザー駆動信号
６１  レーザーONの位置
６２  レーザーOFFの位置
６３  補正後のレーザー駆動信号
８１  円盤状記録媒体
８２  円盤中心を通る直線
８３  記録レンズアクチュエータ
８４  光学台