(57)【要約】【課題】  簡易な構造でスタンパを破損することなく転写が可能な微細構造転写装置を提供する。【解決手段】  微細構造パターンが形成されたパターン面を有するスタンパ１を、パターン面が被転写体に対向するよう保持するスタンパ保持治具４と、基板３の表面に樹脂２が塗布された被転写体を載置し、スタンパ保持治具４と相対的に移動可能な昇降ステージ９と、スタンパ１のパターン面と反対側に配置され、スタンパ１に向かい凸となる曲面を有する押圧部材１０を備え、スタンパ１を押圧部材１０の曲面に倣って撓ませた状態で、基板３の表面に塗布された樹脂に接触させパターン転写を行う【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細構造パターンが形成されたパターン面を有するスタンパを、前記パターン面が被転写体に対向するよう保持するスタンパ保持部と、
前記被転写体を載置し、前記スタンパ保持部と相対的に移動可能な昇降ステージと、
前記スタンパのパターン面と反対側に配置され、前記スタンパに向かい凸となる曲面を有する押圧部材を備え、
前記スタンパを前記押圧部材の曲面に倣って撓ませた状態で、前記被転写体表面に塗布された樹脂に接触させパターン転写を行うことを特徴とする微細構造転写装置。
【請求項２】
請求項１に記載の微細構造転写装置において、
前記スタンパ保持部は、前記スタンパの外周部と接触し、パターン面が前記被転写体に対向するよう前記スタンパを保持することを特徴とする微細構造転写装置。
【請求項３】
請求項２に記載の微細構造転写装置において、
前記押圧部材が取り付けられた上部プレートを保持する上部台座と
前記スタンパ保持部の上面に設置され、前記上部台座の下面と接触することで前記押圧部材による前記スタンパの裏面への押圧力を調整するスタンパ位置制御ピンとを備え、
前記スタンパ位置制御ピンは高さ調節可能な構造を有することを特徴とする微細構造転写装置。
【請求項４】
請求項１に記載の微細構造転写装置において、
前記押圧部材の曲面は、球面の一部として近似された曲面形状を有することを特徴とする微細構造転写装置。
【請求項５】
請求項４に記載の微細構造転写装置において、
前記押圧部材の曲面は、１００００ｍｍから４００００ｍｍの範囲内の曲率半径にて規定される球面の一部として近似された曲面形状を有することを特徴とする微細構造転写装置。
【請求項６】
請求項５に記載の微細構造転写装置において、
前記押圧部材の曲面は、中央部の曲率半径が外周部側の曲率半径より大となる球面の一部として近似された曲面形状を有することを特徴とする微細構造転写装置。
【請求項７】
請求項３に記載の微細構造転写装置において、
前記上部台座の上面が接続された上部基台と、
前記昇降ステージが設置された下部基台と、
前記上部基台及び下部基台の外周部に設けられ、前記スタンパと被転写体との平行度を維持した状態で前記昇降ステージの移動を可能とするガイドを有することを特徴とする微細構造転写装置。
【請求項８】
請求項３に記載の微細構造転写装置において、
前記昇降ステージと前記被転写体との間に配された第１の緩衝層と、前記スタンパと前記押圧部材との間に配された第２の緩衝層を有することを特徴とする微細構造転写装置。
【請求項９】
請求項３に記載の微細構造転写装置において、
前記被転写体表面に塗布される樹脂は光硬化性樹脂であって、
前記スタンパ、前記押圧部材及び前記上部台座は光透過性材料にて形成されることを特徴とする微細構造転写装置。
【請求項１０】
請求項３に記載の微細構造転写装置において、
前記昇降ステージは、前記スタンパ位置制御ピンの上端が前記上部台座の下面と接触するまで前記スタンパ保持部へ向かい上昇し、前記スタンパを前記押圧部材の曲面に倣って撓ませ、その後更に上昇することにより前記被転写体表面に塗布された樹脂に前記スタンパのパターン面を接触させるよう動作することを特徴とする微細構造転写装置  
【請求項１１】
請求項７に記載の微細構造転写装置において、
前記上部基台は、前記上部台座に保持される上部プレートの領域に対応する開口を有することを特徴とする微細構造転写装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被転写体の表面にスタンパの微細な凹凸形状を転写する微細構造転写装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路は微細化が進んでおり、その微細加工を実現するために、例えばフォトリソグラフィ技術によって半導体集積回路のパターンを形成する際にその高精度化が図られている。その一方で、微細加工のオーダが露光光源の波長に近づき、パターンの形成の高精度化は限界を迎えつつある。そのため，さらなる高精度化のために、フォトリソグラフィ技術に代えて荷電粒子線装置の一種である電子線描画技術が用いられるようになった。
【０００３】
しかしながら、電子線描画技術によるパターンの形成は，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り、スループットが著しく劣ることとなる。
【０００４】
また、他のパターンの形成技術として、所定のスタンパを型押ししてその表面形状を転写するインプリント技術が知られている。この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、凹凸幅が２５ｎｍ以下の微細構造を被転写体の樹脂層に形成することができる。このようなパターンが形成された樹脂層は、基板上に形成される薄膜層と、この薄膜層上に形成される凸部からなるパターンとで構成されている。
【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、基板上に形成される樹脂層は面方向にその厚さが薄く均一である必要がある。
【０００６】
従来、インプリント技術では、平坦なスタンパと平坦な被転写体を押し当ててパターンを形成する。しかしながら、被転写体とスタンパとが接触する際に、両方の全面同士がほぼ同時に接触してしまう。そのため、被転写体とスタンパとの接触時に局所的に圧力がかかる領域が生じて樹脂の流動が妨げられたり、樹脂に気泡が巻き込まれたりする場合がある。これにより、得られるパターン形成膜の一部が不均一となる。この傾向は，転写面積が拡大すればするほど顕著となる。
【０００７】
そこで、樹脂の流動性を上げ、かつ気泡の巻き込みを防ぎ、均一なパターン形成膜を形成するために、例えば、特許文献１に示されるように、スタンパの外周部を加圧治具にて押し込むことにより、スタンパを被転写体方向に凸形状となるよう機械的に撓ませ被転写体と接触させる転写方法が知られている。この転写方法は、スタンパの凸部が被転写体の中心部に接触した後、徐々に外周部へ向かってその接触領域が広げられていくこととなる。その結果、樹脂の流動性が良好になると共に、パターン形成膜（樹脂）への気泡の巻き込みが防止される。
【０００８】
また、特許文献２では、スタンパ裏面とスタンパ保持具間に空隙を形成し、この空隙内に圧縮空気を注入することでスタンパを凸形状に湾曲させる方法を取っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−３０３２９２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４０９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら特許文献１では、スタンパの外周部に局所的に応力が集中するため、転写を繰り返すうちにスタンパが破損する可能性がある。
【００１１】
また、特許文献２では、スタンパを空気圧により撓ませる構造であるため、スタンパを樹脂等の軟質材料で形成するものに限られる。また、圧縮空気を供給するためのコンプレッサ等が必要となり装置が大型化するという問題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、簡易な構造でスタンパを破損することなく転写が可能な微細構造転写装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明の微細構造転写装置は、微細構造パターンが形成されたパターン面を有するスタンパを、前記パターン面が被転写体に対向するよう保持するスタンパ保持部と、前記被転写体を載置し、前記スタンパ保持部と相対的に移動可能な昇降ステージと、前記スタンパのパターン面と反対側に配置され、前記スタンパに向かい凸となる曲面を有する押圧部材を備え、前記スタンパを前記押圧部材の曲面に倣って撓ませた状態で、前記被転写体表面に塗布された樹脂に接触させパターン転写を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、スタンパの破損を防止し、高精度な大面積転写を行える微細構造転写装置を提供することができる。
【００１５】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る微細構造転写装置の概略構成図である。
【図２】図１におけるスタンパとスタンパ保持治具の位置関係を示す上面図である。
【図３（ａ）】図１に示す微細構造転写装置を用いた転写方法を説明する工程図であり、ススタンパ及び被転写体を設置した状態を示す図である。
【図３（ｂ）】図１に示す微細構造転写装置を用いた転写方法を説明する工程図であり、ススタンパ裏面が押圧部材と接触した状態を示す図である。
【図３（ｃ）】図１に示す微細構造転写装置を用いた転写方法を説明する工程図であり、ススタンパが押圧部材の曲面に倣って湾曲した状態を示す図である。
【図３（ｄ）】図１に示す微細構造転写装置を用いた転写方法を説明する工程図であり、ススタンパのパターン面が被転写体と接触した状態を示す図である。
【図３（ｅ）】図１に示す微細構造転写装置を用いた転写方法を説明する工程図であり、パターン転写後の被転写体を示す図である。
【図４】被転写体の表面に転写した凹凸パターンのＳＥＭ像である。
【図５】本発明の一実施例に係る微細構造転写装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に本発明の微細構造転写装置の概略構成を示す。本発明の微細構造転写装置は、円盤状の基板３の表面に樹脂２が塗布された被転写体を載置する昇降ステージ９、表面に凹凸パターン（微細構造）が形成されたスタンパ１を被転写体に対向するよう保持するスタンパ保持治具４、上部緩衝層７ａを介してスタンパ１の裏面（被転写体と対向する面とは反対側の面）を押圧する押圧部材１０、押圧部材１０が取り付けられた上部プレート１１を保持する上部台座８、スタンパ保持治具４の上面に取り付けられ上部台座８の下面と接触することで押圧部材１０によるスタンパ１の裏面への押圧力を調整するスタンパ位置制御ピン５、と昇降ステージ９の上面及びスタンパ保持治具４の下面を接続するスタンパ保持バネ６とから構成される。基板３の表面に塗布される樹脂２は、光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂であり、以下では光硬化性樹脂を例に説明する。
【００１８】
スタンパ位置制御ピン５は、例えば、ネジ溝が形成されたアルミ製のピン形状をなし、スタンパ保持治具４の上面に設けられたネジ穴と篏合し所望の高さに調整可能な構造となっている。また、基板３の表面に光硬化性樹脂である樹脂２が塗布された被転写体は下部緩衝層７ｂを介して昇降ステージ９に載置され、スタンパ保持治具４に保持されたスタンパ１と平行度が維持された状態で昇降ステージ９が上昇することにより、スタンパ１の表面に形成された凹凸パターンと被転写体の樹脂２が接触可能となっている。なお、昇降ステージ９は下部基台１４に設置され、上部台座８は上部基台１５に設置されており、上部基台１５及び下部基台１４はガイド１３に沿って相対的に上下動する。これによりスタンパ１と被転写体の平行度が維持される。
【００１９】
押圧部材１０の上部緩衝層７ａとの接触面は、曲率半径が大となる球面の一部として近似される曲面形状をなし、押圧部材１０の外周部より中央に向うに従いスタンパ１の裏面との間隔が小さくなる形状を有している。なお、球面の一部を規定する曲率半径は必ずしも一様である必要はなく、例えば押圧部材１０の中央部側の曲率半径が大で、外周部側の曲率半径が小となる形状であっても良い。また、押圧部材１０の上部緩衝層７aとの接触面を、球面の一部を切断した形状として近似しても良い。すなわち、球面の中央部のみをスタンパ１の裏面（平坦面）と平行に切断した形状、すなわち、中央部が平坦な円形状を有し外周部に向かうに従いスタンパ１の裏面との間隔が大となる曲面形状としても良い。詳細は後述するが、スタンパ位置制御ピン５の上端が上部台座８の下面と接触するまでスタンパ保持治具４が上昇することにより、スタンパ１は押圧部材１０の曲面形状に倣って撓む。スタンパ１の撓み量はスタンパ位置制御ピン５の高さを調節することで所望の値に調整可能となっている。
【００２０】
ここで、スタンパ１とスタンパ保持治具４との位置関係について説明する。図２は、スタンパとスタンパ保持治具の位置関係を示す上面図である。点線で示す部分はスタンパ保持治具４のスタンパ１の載置面の形状を示しており、上述の図１は図２におけるＡ―Ａ断面図となっている。図２に示すように、四角形状を有するスタンパ１は、その四隅をスタンパ保持治具４に載せて保持される。各スタンパ保持治具４にはそれぞれスタンパ位置制御ピン５が取り付けられている。なお、スタンパ１の外形を四角形状としたが、これに限られず円盤状であっても良い。この場合、円盤状のスタンパ１に対し中心を通り相互に直交する４箇所にスタンパ保持治具４を配置すれば良い。
【００２１】
ここでスタンパ１の表面に形成された凹凸パターンの微細構造は、ナノメートルからマイクロメートルのサイズで形成された構造のことを指す。具体的には、複数の微小突起が規則的に配置されたドットパターンや、これとは逆に微小凹部が規則的に配置されたパターン、複数の条が規則的に配置されたラメラ構造（ラインアンドスペースパターン）等が挙げられる。スタンパ１の材料としては、光透過性材料からなるものが使用される。特に、ガラス、石英、樹脂等の強度と加工性を有するものが好ましい。またスタンパ１に形成される微細構造は、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（ＥＢ）描画法、及びナノインプリント法等により形成される。これら微細構造の形成法は、形成する微細パターンの加工精度に応じて適宜に選択することができる。また、基板３の外形としては、円盤状に限らず、正方形、長方形等の矩形状であっても良い。
【００２２】
スタンパ保持治具４は、基板３の表面に塗布された樹脂２とスタンパ１が接触したときに、スタンパ保持治具４と樹脂２が接触しないよう、上述のようにスタンパ１の外周部を保持するよう配置される。そのため、スタンパ１の最長部の長さが基板３の最長部の長さより大きい必要がある。本実施形態ではスタンパ１をスタンパ保持治具４に保持する構成としているが、スタンパ１と樹脂２の関係が逆になっても良い。すなわち、下部緩衝層７ｂを介して昇降ステージ９にスタンパ１を載置し、基板３をスタンパ保持治具４に保持する構成としても良い。例えば、原盤（マスタ）であるスタンパ１のレプリカを作成する場合、このような構成が用いられる。この場合、基板３は光透過性を有するものを使用し、スタンパ１の光透過性は問われない。
【００２３】
またスタンパ１の表面には樹脂２との剥離を促進するための離型層を形成しても良い。離型層としては、既存のフッ素系材料やシリコーン、炭化水素鎖、ダイヤモンドライクカーボン、金属等の樹脂の付着を低減するような材料を用いて形成すればよい。
【００２４】
光硬化性樹脂である樹脂２には、光重合性の官能基を有するモノマやオリゴマの混合物から構成されており、例えば、（メタ）アクリロイル基、ビニルエーテル基、エポキシ基、オキセタニル基を有する化合物などから選ばれる。
【００２５】
末端に（メタ）アクリロイル基をもつものとして例えば、ポリ（メタ）アクリル酸メチル、エトキシ化ビスフェノールA型アクレート、脂肪族ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、の他、アクリル変性脂環式エポキシド、2官能アルコールエーテル型エポキシド、アクリルシリコーン、アクリルジメチルシロキサン等がある。
【００２６】
また単量体を用いることもでき、末端に（メタ）アクリロイル基を有する材料として、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、イソボロニル(メタ)アクリレート、オクトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシー3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1、10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、シクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化２メチル1、3プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、２-ヒドロキシ-３-アクリロイキシプロピルメタクリレート、1、6ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1、9ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、リエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチルプールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、プロポキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロペンタニル(メタ)アクリレート、シクロペンテニル(メタ)アクリレート、アダマンチェル(メタ)アクリレートなどがあげられるがこれらに限定されない。
【００２７】
ビニルエーテル基を有する有機成分としては、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、テトラエチレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、イソフタル酸ジ(4-ビニロキシ)ブチル、グルタル酸ジ(4-ビニロキシ)ブチル、コハク酸ジ(4-ビニロキシ)ブチルトリメチロールプロパントリビニルエーテル、２−ヒドロキシエチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、ヒドロキシヘキシルビニルエーテル、ビニルシリコーン、ビニルシルセスキオキサン等が例示される。
【００２８】
エポキシ基を持つものとしては脂環式エポキシド、変性脂環式エポキシド、ビスフェノールＡ系エポキシド、水添ビスフェノールＡ系エポキシド、ビスフェノールＦ系エポキシド、ノボラック型エポキシド、脂肪族環式エポキシド、ナフタレン型エポキシド、ビフェニル型エポキシド、2官能アルコールエーテル型エポキシド1、6-ヘキサンジオールグリシジルエーテル、1、4-ブタンジオールグリシジルエーテル、エポキシシリコーン、エポキシシルセスキオキサン等が例示される。また、オキセタニル基を有するものとしては、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、1、4-ビス[(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、3-エチル-3-（フェノキシメチル）オキセタン、ジ[1-エチル（3-オキセタニル）] メチルエーテル、3-エチル-3-（2-エチルヘキシロキシメチル）オキセタン、3-エチル-3-｛[3-（トリエトキシシリル）プロポキシ]メチル｝オキセタン、オキセタニルシルセスキオキサン、フェノールノボラックオキセタン等が例示される。
【００２９】
また、本発明の樹脂２には、重合開始剤が含まれており、（メタ）アクリロイル基、ビニルエーテル基を重合させるためには、ベンジルケタール、α‐ヒドロキシケトン、α-アミノケトン、アシルフォスフィンオキサイド、チタノセノン、オキシフェニル酢酸エステル、オキシムエステルが使用される。
【００３０】
具体的には、2、2-ジメトキシ-1、2-ジフェニルエタン-1-オン、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン、ベンゾフェノン、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、2-メチル-1[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モリフォリノプロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1、ビス(2、6-ジメトキシベンゾイル)-2、4、4-トリメチル-ペンチルフォスフィンオキサイド、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン、ビス(2、4、6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド、などが例示される。
【００３１】
さらにビニルエーテル基、エポキシ基、オキセタニル基を重合させる重合開始剤としては、求電子試薬であり、カチオン発生源を持っているもので、有機成分を光により硬化させるものであれば特に制限はなく、公知の光カチオン重合開始剤を用いることができる。例えば鉄−アレン錯体化合物、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩、ピリジニウム塩、アルミニウム錯体/シリルエーテルや、プロトン酸、ルイス酸等が挙げられる。
【００３２】
これらは単独で適用することも可能であるが、2種以上を組み合わせて使用することもできる。このほか公知の光重合開始剤を適用することもできる。
【００３３】
図１に戻り、上部プレート１１及び上部基台１５の上方には、図示しない光源が設置されている。被転写体の樹脂２に光源から照射光を所定時間照射することにより、樹脂２を硬化させる。光源にはＬＥＤランプや高圧水銀ランプなどが使用される。ここで、樹脂２への光照射を可能とするため、上部緩衝層７a、押圧部材１０、上部プレート１１及び上部基台１５は光透過性材料からなるものが用いられる。ガラスや樹脂、シリコーンゴムなどの透明な部材が用いられる。ただし、上部プレート１１は強度を有するのもが好ましくガラス材料が好ましい。また、上部基台１５は必ずしも光透過性材料である必要はなく、例えば、上部プレート１１の領域に対応して開口を有する構造であれば、金属材料等で形成しても良い。
【００３４】
また、押圧部材１０の上部緩衝層７aとの接触面を球面の一部として近似する場合、曲率半径を１０００ｍｍから４００００ｍｍ程度とすることが好ましく、１００００ｍｍから４００００ｍｍ程度とすることが望ましい。この曲率半径は、基板３の外形によって適宜選択され、押圧部材１０の曲率半径が小さいほどスタンパ１を曲げやすいが、スタンパ１の曲率が大きいほど基板３の最外周部への接触が困難となるため、基板３の外形によって選択するのが望ましい。
【００３５】
次に、図１及び図２に示す微細構造転写装置による転写方法を説明する。図３は、図１に示す微細構造転写装置を用いた転写方法を説明する工程図である。図３において、図１に示したガイド１３、下部基台１４及び上部基台１５は便宜上省略している。
【００３６】
予め基板３の表面に樹脂２をディスペンス法又はスピンコート法により塗布する。ディスペンス法は基板３の表面の複数個所に樹脂２を滴下するものであり、また、スピンコート法は基板３を回転させながら樹脂２を滴下することで遠心力により均一な膜を形成するものである。図３（a）に示すように、樹脂２が塗布された基板３を昇降ステージ９に設置された下部緩衝層７ｂに載置する。その後、スタンパ１を微細構造が形成されたパターンが樹脂２に対向するようスタンパ保持治具４に搭載する。このときスタンパ位置制御ピン５は所望の高さとなるよう調整される。
【００３７】
次に、押圧部材１０の曲面形状の表面が上部緩衝層７ａと接触するまで昇降ステージ９を上昇させる（図３（ｂ））。図３（ｂ）に示されるように、球面の一部として近似された押圧部材１０の頂部（中央部）が上部緩衝層７ａと接触した時点では、スタンパ位置制御ピン５の上端と上部台座８の下面との間にはギャップＧが存在する。その後、更に昇降ステージ９を上昇させ、スタンパ位置制御ピン５の上端が上部台座８の下面と接触した状態を図３（ｃ）に示す。このときスタンパ１は、図３（ｂ）に示される位置からギャップＧの距離だけ上方に移動することにより押圧部材１０の表面側へ押し込まれる。これによりスタンパ１は、樹脂２に接触する前に、予め上部緩衝層７ａを介して押圧部材１０の曲面形状に倣って撓む。スタンパ１の微細構造パターン面は、その中央部から外周部に向かうに従い基板３に塗布された樹脂２との間隔が大となるよう撓み、この撓み量（スタンパ１の曲率）はスタンパ位置制御ピン５の高さを調節すること、すなわち、ギャップＧを調整することで制御される。
【００３８】
図３（ｃ）の状態から、昇降ステージ９を上昇させると、スタンパ１の微細構造パターン面の中央部が樹脂２と最初に接触する。更に昇降ステージ９を上昇させるとスタンパ１の撓みが解消され、スタンパ１の微細構造パターン面の外周部が樹脂２と接触し加圧される（図３（ｄ））。このように、被転写体である基板３の表面に塗布された樹脂２が、その中央部から先にスタンパ１の微細構造パターン面と接触し、順次外周部へ向かい接触することにより、被転写体とスタンパ１との界面に存在する空気は被転写体の外周部へと押し出される。この結果、樹脂２への気泡の取り込みを抑制することが可能となる。
【００３９】
図３（ｄ）に示す状態で、図示しない光源から上部プレート１１、押圧部材１０、上部緩衝層７ａ及びスタンパ１を透過し、樹脂２に所定時間光照射することで樹脂２を硬化させる。樹脂２が硬化した後の被転写体の剥離は、昇降ステージ９を下降させ図３(ａ)の状態とし、スタンパ１に被転写体が密着された状態でスタンパ保持治具４より取り外し、図示しない剥離工程によりスタンパ１からパターン転写後の被転写体を剥離する。これにより、図３（ｅ）に示されるスタンパ１の微細構造パターンの反転パターンＰが転写された被転写体が得られる。
【００４０】
本実施形態では、樹脂２に光硬化性樹脂を用いた場合について説明したが、光硬化性樹脂に代えて熱可塑性樹脂を用いる場合は、基板３の表面に塗布された熱可塑性樹脂をガラス転移温度以上に加熱した後、図３（ｃ）から図３（ｄ）の状態とし冷却することで同様に反転パターンＰが転写された被転写体を得ることができる。また、光硬化性樹脂に代えて熱硬化性樹脂を用いる場合は、図３（ｄ）の状態とした後、重合温度条件に達するまで加熱することで同様に反転パターンＰが転写された被転写体を得ることができる。この場合、図１に示す微細構造転写装置において加熱及び／又は冷却機構を設けることで実現できる。
【００４１】
以上のような本実施形態に係る微細構造転写装置によって微細構造体（微細な凹凸パターン）が転写された被転写体は、磁気記録媒体や光記録媒体等の情報記録媒体に適用可能である。また、この被転写体は、大規模集積回路部品や、レンズ、偏光板、波長フィルタ、発光素子、光集積回路等の光学部品、免疫分析、ＤＮＡ分離、細胞培養等のバイオデバイスへの適用が可能である。免疫分析、ＤＮＡ分離等では、基板上に微細流路が形成されるものであり、スタンパ１に形成された微細構造パターン（流路形状）を転写することで微細流路を得ることができる。
【００４２】
以下、実施例について具体的に説明する。
【実施例１】
【００４３】
本実施例では、図１に示す微細構造転写装置を使用し、スタンパ１として厚さ０．７ｍｍ、１５０ｍｍ角のガラス板を使用した。またスタンパ１の微細構造パターンとして、パターン高さ１２０ｎｍ、パターンピッチ１５０ｎｍ、ライン幅５５ｎｍのラインアンドスペース（ラメラ構造）を形成した。スタンパ１の微細構造パターンの形成は、直径２００ｍｍのシリコンウエハに電子線リソグラフィ（ＥＢ）にて上記パターン高さ、パターンピッチ及びライン幅のラインアンドスペースが形成された原盤（マスタ）を用意し、ナノインプリント法で上記ガラス板に塗布された樹脂にマスタのパターンを転写することで形成した。
【００４４】
基板３として、厚さ０．５２５ｍｍ、直径１００ｍｍのシリコンウエハを使用し、樹脂２にはアクリル系の光硬化性樹脂組成物を使用した。スタンパ保持治具４はポリエーテルエーテルケトン（polyetheretherketone：ＰＥＥＫ）を加工して使用した。スタンパ位置制御ピン５、上部台座８、昇降ステージ９はアルミを加工して使用した。上部緩衝層７aおよび７ｂには、厚さ１０ｍｍの透明なシリコーンゴムを使用した。押圧部材１０および、上部プレート１１は、厚さ２０ｍｍの石英を加工して使用した。押圧部材１０は曲率半径が１００００ｍｍになるように球面状に研磨し、上部プレート１１の上部には図示しないＵＶ光源を設置した。スタンパ保持バネ６はばね定数１Ｎ／ｍのものを使用し、昇降ステージ９には下部に図示しないサーボモータおよびロードセルを設置しており、サーボモータによって昇降ステージ９を昇降させた。
【００４５】
次にこの微細構造転写装置を使用した微細構造転写方法について説明する。本実施例においては、基板３上に樹脂２をスピンコート法によって７５ｎｍの膜厚になるように塗布し、下部緩衝層７ｂ上に載置する。さらにスタンパ１を上記ラインアンドスペースが形成された微細構造パターン面を樹脂２と対向するよう下向きにスタンパ保持治具４に設置する。このとき、スタンパ保持治具４はスタンパ１のパターン形成面の端部の四か所を５ｍｍだけ接触させ保持する。（図３（a））。
【００４６】
次に、昇降ステージ９を５ｍｍ／secで上昇させ、上部緩衝層７aとスタンパ２の裏面を接触させる。（図３（ｂ））。さらに上部台座８の下面にスタンパ位置制御ピン５の上端が接触するまで昇降ステージ９を０．５ｍｍ／secで上昇させる。このときスタンパ１の位置が、上部緩衝層７aの位置よりも０．５ｍｍ高くなるようにスタンパ位置制御ピン５の高さを設定し、すなわち上述のギャップＧが０.５ｍｍとなるようスタンパ位置制御ピン５の高さを調節する。これによりスタンパ１及び上部緩衝層７aは、押圧部材１０の曲面形状に倣って、下に凸となるように球面状に変形する。（図３（ｃ））。
【００４７】
更に、昇降ステージ９を０．１mm／secで上昇させ、スタンパ１と基板３の中央部が接触するまで上昇させ、さらに昇降ステージ９を０．１mm／secで荷重が６ｋＮになるまで上昇させ、スタンパ１と基板３の全面を接触させ２０秒間加圧する（図３（ｄ））。このとき樹脂２の広がりを目視で観察すると、中央部から外周部に広がっていることを確認できた。上部プレート１１上部から、３００ｍＪ／ｃｍ２の紫外光を所定時間照射し、樹脂２を硬化させる。樹脂２硬化後、基板３と一体となったスタンパ１を図示しない剥離ユニットに搬送しスタンパ１と基板３を剥離することで、パターンＰが基板３上の樹脂２に転写された被転写体を得る（図３（e））。
【００４８】
図４は被転写体の表面に転写されたパターンＰのＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：走査型電子顕微鏡）像であり、パターンピッチ１５０ｎｍ、ライン幅５５ｎｍのラインアンドスペースが転写されたことが確認できる。また、パターンＰのパターン高さと残膜厚を最外周部から中央部に１ｍｍごとにＡＦＭ(Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：原子間力顕微鏡)で評価したところ、パターン高さは１１５±３ｎｍ、残膜厚は８±３ｎｍで形成されたことが確認できた。すなわち、パターン高さのばらつき及び残膜厚のばらつきは共に±３ｎｍ、また、転写面積の欠陥率は５％以下、直径１ｍｍ以上の気泡の巻き込み欠陥は無く、高精度なパターン転写が確認された。
【実施例２】
【００４９】
本実施例では、スタンパ１の外形を１７０ｍｍ角、基板３として、厚さ０.６２５ｎｍ，直径２００ｍｍのシリコンウエハ、押圧部材１０の曲率半径を５０００ｍｍに条件を変え、その他は実施例１と同様の条件にて、基板３上の樹脂２にスタンパ１に形成されたラインアンドスペースのパターンを転写した。得られた被転写体のパターンＰのパターン高さと残膜厚を最外周部から中央部に１ｍｍごとにＡＦＭで評価したところ、パターン高さは１１３±５ｎｍ、残膜厚は７±４ｎｍで形成されたことが確認できた。すなわち、パターン高さのばらつきは±５ｎｍ、残膜厚のばらつきは±４ｎｍ、また、転写面積の欠陥率は５％以下、直径１ｍｍ以上の気泡の巻き込み欠陥は無く、高精度なパターン転写が確認された。
【実施例３】
【００５０】
本実施例では、基板３として厚さ０．２８ｎｍ、直径５０ｍｍのシリコンウエハ、押圧部材１０の曲率半径を４００００ｍｍに条件を変え、その他は実施例１と同様の条件にて、基板３上の樹脂２にスタンパ１に形成されたラインアンドスペースのパターンを転写した。
得られた被転写体のパターンＰのパターン高さと残膜厚を最外周部から中央部に１ｍｍごとにＡＦＭで評価したところ、パターン高さは１１３±５ｎｍ、残膜厚は７±４ｎｍで形成されたことが確認できた。すなわち、パターン高さのばらつきは±５ｎｍ、残膜厚のばらつきは±４ｎｍ、また、転写面積の欠陥率は５％以下、直径１ｍｍ以上の気泡の巻き込み欠陥は無く、高精度なパターン転写が確認された。
【実施例４】
【００５１】
本実施例では、押圧部材１０の曲率半径を１０００ｍｍ、上部緩衝層７aの厚さ１５ｍｍに条件を変え、その他は実施例１と同様の条件にて、基板３上の樹脂２にスタンパ１に形成されたラインアンドスペースのパターンを転写した。得られた被転写体のパターンＰのパターン高さと残膜厚を最外周部から中央部に１ｍｍごとにＡＦＭで評価したところ、パターン高さは１１３±５ｎｍ、残膜厚は７±４ｎｍで形成されたことが確認できた。すなわち、すなわち、パターン高さのばらつきは±５ｎｍ、残膜厚のばらつきは±４ｎｍ、また、転写面積の欠陥率は５％以下、直径１ｍｍ以上の気泡の巻き込み欠陥は無く、高精度なパターン転写が確認された。
【実施例５】
【００５２】
本実施例では、上部緩衝層７ａの厚さ５ｍｍ、スタンパ位置制御ピン５の高さを上部緩衝層７aの位置よりも０．３ｍｍ高くなるよう、すなわち、ギャップＧを０.３ｍｍに条件を変え、その他は実施例１と同様の条件にて、基板３上の樹脂２にスタンパ１に形成されたラインアンドスペースのパターンを転写した。得られた被転写体のパターンＰのパターン高さと残膜厚を最外周部から中央部に１ｍｍごとにＡＦＭで評価したところ、パターン高さは１１３±５ｎｍ、残膜厚は７±４ｎｍで形成されたことが確認できた。すなわち、すなわち、パターン高さのばらつきは±５ｎｍ、残膜厚のばらつきは±４ｎｍ、また、転写面積の欠陥率は５％以下、直径１ｍｍ以上の気泡の巻き込み欠陥は無く、高精度なパターン転写が確認された。
【実施例６】
【００５３】
本実施例では、上部緩衝層７ａの厚さ５ｍｍ、スタンパ保持バネ６のばね定数を０.５Ｎ／ｍに条件を変え、その他は実施例１と同様の条件にて、基板３上の樹脂２にスタンパ１に形成されたラインアンドスペースのパターンを転写した。得られた被転写体のパターンＰのパターン高さと残膜厚を最外周部から中央部に１ｍｍごとにＡＦＭで評価したところ、パターン高さは１１３±５ｎｍ、残膜厚は７±４ｎｍで形成されたことが確認できた。すなわち、すなわち、パターン高さのばらつきは±５ｎｍ、残膜厚のばらつきは±４ｎｍ、また、転写面積の欠陥率は５％以下、直径１ｍｍ以上の気泡の巻き込み欠陥は無く、高精度なパターン転写が確認された。
【実施例７】
【００５４】
本実施例では、実施例１で用いた図１の微細構造転写装置に代えて図５に示す微細構造転写装置を用い、その他は実施例１と同様の条件にて、基板３上の樹脂２にスタンパ１に形成されたラインアンドスペースのパターンを転写した。ここで図４に示す微細構造転写装置は、上部緩衝層７ａを有さず、押圧部材１０の材質を透明なシリコーンゴムとしている点が実施例１と異なる。得られた被転写体のパターンＰのパターン高さと残膜厚を最外周部から中央部に１ｍｍごとにＡＦＭで評価したところ、パターン高さは１１４±３ｎｍ、残膜厚は６±５ｎｍで形成されたことが確認できた。すなわち、すなわち、パターン高さのばらつきは±３ｎｍ、残膜厚のばらつきは±５ｎｍ、また、転写面積の欠陥率は５％以下、直径１ｍｍ以上の気泡の巻き込み欠陥は無く、高精度なパターン転写が確認された。
【実施例８】
【００５５】
本実施例では、基板３として、直径１５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの白板ガラスを使用し、基板３の片面にアルミ層をスパッタで１５０ｎｍ形成し、基板３の片面に形成されるアルミ層にはＫＢＭ５１０３（信越化学工業（株）製）で密着処理を施した点が実施例１と異なる。その他の条件は実施例１と同様の条件にて、基板３上の樹脂２にスタンパ１に形成されたラインアンドスペースのパターンを転写した。得られた被転写体のパターンＰのパターン高さと残膜厚を最外周部から中央部に１ｍｍごとにＡＦＭで評価したところ、パターン高さは１１４±３ｎｍ、残膜厚は６±５ｎｍで形成されたことが確認できた。すなわち、すなわち、パターン高さのばらつきは±３ｎｍ、残膜厚のばらつきは±５ｎｍ、また、転写面積の欠陥率は５％以下、直径１ｍｍ以上の気泡の巻き込み欠陥は無く、高精度なパターン転写が確認された。
【００５６】
上述の実施例１から実施例８と比較するため、以下の比較例１から比較例３にて同様にパターン転写を行い評価した。
【００５７】
比較例１として、実施例１と同様に図１に示される微細構造転写装置を用い、押圧部材１０に代えて平面のガラス板を用い、その他は実施例１と同様の条件にて、基板３上の樹脂２にスタンパ１に形成されたラインアンドスペースのパターンを転写した。得られた被転写体のパターンＰのパターン高さと残膜厚を最外周部から中央部に１ｍｍごとにＡＦＭで評価したところ、パターン高さは１１５±３ｎｍ、残膜厚は２０±１０ｎｍで形成されたことが確認できた。すなわち、パターン高さのばらつきは±３ｎｍ、残膜厚のばらつきは±１０ｎｍ、また、転写面積の欠陥率は１０％以上、直径１ｍｍ以上の気泡の巻き込み欠陥が３箇所発生した。
【００５８】
また、比較例２として、実施例１と同様に図１に示される微細構造転写装置を用い、スタンパ保持治具４を取り外して外して、スタンパ１を基板３に形成された樹脂２上に載置しパターン転写を行う点が実施例１と異なる。すなわち、本比較例では、基板３上の樹脂２と接触する前に予めスタンパ１を撓ませることなく、パターン転写を行う点が実施例１と異なる。その他は実施例１と同様の条件にて、基板３上の樹脂２にスタンパ１に形成されたラインアンドスペースのパターンを転写した。得られた被転写体のパターンＰのパターン高さと残膜厚を最外周部から中央部に１ｍｍごとにＡＦＭで評価したところ、パターン高さは１１５±３ｎｍ、残膜厚は９±７ｎｍで形成されたことが確認できた。すなわち、パターン高さのばらつきは±３ｎｍ、残膜厚のばらつきは±７ｎｍ、また、転写面積の欠陥率は１０％以上、直径１ｍｍ以上の気泡の巻き込み欠陥が４箇所発生した。
【００５９】
また、比較例３として、実施例１と同様に図１に示される微細構造転写装置を用い、スタンパ１の高さを上部緩衝層７aと同じ位置、すなわち、ギャップＧが０となるようスタンパ位置制御ピン５の高さを調節した点が実施例１と異なる。すなわち、本比較例においても、比較例２と同様に、基板３上の樹脂２と接触する前に予めスタンパ１を撓ませることなくパターン転写を行う点が実施例１と異なる。その他は実施例１と同様の条件にて、基板３上の樹脂２にスタンパ１に形成されたラインアンドスペースのパターンを転写した。得られた被転写体のパターンＰのパターン高さと残膜厚を最外周部から中央部に１ｍｍごとにＡＦＭで評価したところ、パターン高さは１１５±３ｎｍ、残膜厚は９±６ｎｍで形成されたことが確認できた。すなわち、パターン高さのばらつきは±３ｎｍ、残膜厚のばらつきは±６ｎｍ、また、転写面積の欠陥率は１０％以上、直径１ｍｍ以上の気泡の巻き込み欠陥が３箇所発生した。
【００６０】
以上、実施例１から実施例８及び比較例１から比較例３をまとめる。実施例１から実施例８のいずれにおいても転写面積の欠陥率を５％以下に抑制し、直径１ｍｍ以上の気泡の巻き込み欠陥の発生を抑制することが可能となる。これは、実施例１から実施例８に共通する、曲面形状を有する押圧部材１０により、スタンパ１を押圧部材１０の曲面形状に倣って撓ませる、すなわち、スタンパ１の微細構造パターン面が中央部から外周部に向かうに従い被転写体である基板３との間隔が大となるよう予め撓ませ、その後、基板３上に塗布された樹脂２と接触するよう微細構造転写装置を構成したことによる。
【００６１】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１  スタンパ
２  樹脂
３  基板
４  スタンパ保持治具
５  スタンパ位置制御ピン
６  スタンパ保持バネ
７ａ  上部緩衝層
７ｂ  下部緩衝層
８  上部台座
９  昇降ステージ
１０  押圧部材
１１  上部プレート
１３  ガイド
１４  下部基台
１５  上部基台
【図１】
2015050443.tif 000003
【図２】
2015050443.tif 000004
【図３（ａ）】
2015050443.tif 000005
【図３（ｂ）】
2015050443.tif 000006
【図３（ｃ）】
2015050443.tif 000007
【図３（ｄ）】
2015050443.tif 000008
【図３（ｅ）】
2015050443.tif 000009
【図４】
2015050443.tif 000010
【図５】
2015050443.tif 000011