(57)【要約】【課題】ナノプリント法において、基板からスタンパを剥離する工程を高精度かつ容易に行うことを目的とする。【解決手段】プレス装置を用い、基板上に微細構造を形成するためのスタンパにおいて、前記スタンパが剥離機構を有することを特徴とするナノプリント用スタンパ、及び該スタンパを用いるパターン転写方法。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス装置を用い、基板上に微細構造を形成するためのスタンパにおいて、前記スタンパが剥離機構を有することを特徴とするナノプリント用スタンパ。
【請求項２】
請求項１に記載のナノプリント用スタンパにおいて、
前記スタンパの凹凸形成面側が曲面を有するものであることを特徴とするナノプリント用スタンパ。
【請求項３】
請求項２に記載のナノプリント用スタンパにおいて、
前記スタンパの凹凸形成面側の周辺部の一部が基板中心部が厚くなるような傾斜を有するものであることを特徴とするナノプリント用スタンパ。
【請求項４】
請求項２に記載のナノプリント用スタンパにおいて、
前記スタンパの凹凸形成面側の周辺部の一部が基板中心部が薄くなるような傾斜を有するものであることを特徴とするナノプリント用スタンパ。
【請求項５】
請求項２に記載のナノプリント用スタンパにおいて、
前記スタンパの凹凸形成面側が曲面を有するとともに、その一部に深溝を有するものであることを特徴とするナノプリント用スタンパ。
【請求項６】
請求項１に記載のナノプリント用スタンパにおいて、
前記プレス装置は、加熱・加圧機構を有することを特徴とするナノプリント用スタンパ。
【請求項７】
請求項１に記載のナノプリント用スタンパにおいて、前記スタンパが光透過性を有することを特徴とするナノプリント用スタンパ。
【請求項８】
請求項１に記載のナノプリント用スタンパにおいて、
前記スタンパは可撓性を有するものであることを特徴とするナノプリント用スタンパ。
【請求項９】
請求項８に記載のナノプリント用スタンパにおいて、
前記スタンパは、弾性体を介して支持体に固定されていることを特徴とするナノプリント用スタンパ。
【請求項１０】
請求項９に記載のナノプリント用スタンパにおいて、
前記支持体は、長方形、正方形、円、または楕円の枠構造であることを特徴とするナノプリント用スタンパ。
【請求項１１】
請求項１に記載のナノプリント用スタンパにおいて、
前記スタンパの凹凸形成面側の端に、前記スタンパと基板の剥離を容易にするための弾性体を有することを特徴とするナノプリント用スタンパ。
【請求項１２】
プレス装置を用い、基板上に微細構造を形成するためのナノプリント用スタンパを用いるパターン転写方法において、前記スタンパが剥離機構を有するものであることを特徴とするパターン転写方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のパターン転写方法において、
前記スタンパの凹凸形成面側が曲面を有するものであることを特徴とするパターン転写方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のパターン転写方法において、
前記スタンパの凹凸形成面側の周辺部の一部が基板中心部が厚くなるような傾斜を有するものであることを特徴とするパターン転写方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載のパターン転写方法において、
前記スタンパの凹凸形成面側の周辺部の一部が基板中心部が薄くなるような傾斜を有するものであることを特徴とするパターン転写方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載のパターン転写方法において、
前記スタンパの凹凸形成面側が曲面を有するとともに、その一部に深溝を有するものであることを特徴とするパターン転写方法。
【請求項１７】
請求項１２に記載のパターン転写方法において、
前記パターン転写が、樹脂基板または基板上の樹脂膜を、加熱して変形させるものであることを特徴とするパターン転写方法。
【請求項１８】
請求項１２に記載のパターン転写方法において、
前記パターン転写が、樹脂基板または基板上の樹脂膜を加圧成型後に、光硬化させるものであることを特徴とするパターン転写方法。
【請求項１９】
請求項１２に記載のパターン転写方法において、
前記パターン転写が、透明スタンパ上から光を照射して、樹脂基板または基板上の樹脂膜を光硬化させるものであることを特徴とするパターン転写方法。
【請求項２０】
請求項１２に記載のパターン転写方法において、
前記スタンパは可撓性を有することを特徴とするパターン転写方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載のパターン転写方法において、
前記スタンパは、弾性体を介して支持体に固定されていることを特徴とするパターン転写方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載のパターン転写方法において、
前記支持体は、長方形、正方形、円、または楕円の枠構造であることを特徴とするパターン転写方法。
【請求項２３】
請求項１２に記載のパターン転写方法において、
前記スタンパの凹凸形成面側の端に、前記スタンパと基板の剥離を容易にするための弾性体を有することを特徴とするパターン転写方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱・加圧機構を有するスタンパを用い、基板上に微細構造体を形成するナノプリント転写法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路は微細化，集積化が進んでおり、その微細加工を実現するためのパターン転写技術としてフォトリソグラフィ装置の高精度化が進められてきた。しかし、加工方法が光露光の光源の波長に近づき、リソグラフィ技術も限界に近づいてきた。そのため、さらなる微細化，高精度化を進めるために、リソグラフィ技術に代わり、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。
【０００３】
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は異なり、マスクパターンを描画していく方法をとるため、描画するパターンが多ければ多いほど露光（描画）時間がかかり、パターン形成に時間がかかることが欠点とされている。そのため、２５６メガ、１ギガ、４ギガと、集積度が飛躍的に高まるにつれ、その分パターン形成時間も飛躍的に長くなることになり、スループットが著しく劣ることが懸念される。そこで、電子ビーム描画装置の高速化のために、各種形状のマスクを組み合わせそれらに一括して電子ビームを照射して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。この結果、パターンの微細化が進められる一方で、電子線描画装置を大型化せざるを得ないほか、マスク位置をより高精度に制御する機構が必要になるなど、装置コストが高くなるという欠点があった。
【０００４】
これに対し、微細なパターン形成を低コストで行うための技術が下記特許文献１及び２、非特許文献１などにおいて開示されている。これは、基板上に形成したいパターンと同じパターンの凹凸を有するスタンパを、被転写基板表面に形成されたレジスト膜層に対して型押しすることで所定のパターンを転写するものであり、特に特許文献２記載や非特許文献１のナノインプリント技術によれば、シリコンウエハをスタンパとして用い、２５ナノメートル以下の微細構造を転写により形成可能であるとしている。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許５，２５９，９２６号公報
【特許文献２】
米国特許５，７７２，９０５号公報
【非特許文献１】
Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．６７，ｐ．３３１４（１９９５）
【非特許文献２】
ＳＰＩＥ’Ｓ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ，Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，ＣＡ，Ｆｅｂ．２７−２８，２００１
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、微細パターンを形成可能とされるインプリント技術によっても、基板上にプレスされたスタンパを、基板上に形成された微細な凹凸を崩すことなく、基板から高精度かつ容易に剥離することが困難であった。例えば、シリコンウエハをスタンパに用いた場合、スタンパの剥離時にスタンパが破損する恐れがあった。
【０００７】
上記非特許文献２では、スタンパに剥離処理を施し、機械的に剥離することが開示されている。この方法では、上記のスタンパの剥離時にスタンパが破損する問題は何ら解決されていない。
【０００８】
以上の技術課題に鑑み、本発明は、半導体デバイスなどの製造工程において、微細な形状の構造体を形成するためのパターン転写技術であるナノプリント法において、基板からスタンパを剥離する工程を高精度かつ容易に行うことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、基板とスタンパとの配置がリジッド過ぎることが剥離を効率的に行うことのできない理由と考え、本発明に至った。
【００１０】
即ち、第１に、本発明は、スタンパの発明であり、プレス装置を用い、基板上に微細構造を形成するためのスタンパにおいて、前記スタンパに剥離機構を設けることを特徴とするナノプリント用スタンパである。剥離機構を設けることで、基板とスタンパが剥離しやすくなる。
【００１１】
例えば、本発明は、スタンパの発明であり、プレス装置を用い、基板上に微細構造を形成するためのスタンパにおいて、前記スタンパの凹凸形成面側の周辺部の一部が基板中心部が厚くなるような傾斜を有することを特徴とするナノプリント用スタンパである。スタンパの中心部を厚くすることで、剥離工程において、プレス中基板が反った状態だったものがプレス解放後に基板がもとの状態に戻ろうとするため、基板とスタンパがはがれようとする応力が意図的に創出され、この部分より基板とスタンパが剥離しやすくなる。
【００１２】
また、本発明は、スタンパの発明であり、プレス装置を用い、基板上に微細構造を形成するためのスタンパにおいて、前記スタンパは可撓性を有することを特徴とするナノプリント用スタンパである。スタンパが可撓性を有することで、剥離工程において、基板とスタンパとの間に局所的な力が負荷されて、基板とスタンパの両方またはいずれか一方が破損することが防止される。
【００１３】
ここで、スタンパは、弾性体を介して支持体に固定されていることが好ましい。スタンパを、弾性体を介して支持体に固定することによって、上述の基板とスタンパとの間に働く力がよりフレキシブルになり、基板とスタンパの破損防止に効果的である。
【００１４】
また、前記支持体は、長方形、正方形、円、楕円の枠構造であることが好ましい。枠構造とすることで、スタンパとの弾性体を介しての固定を必要最小限とすることができるとともに、ナノプリント法によるパターン転写の操作性にも優れている。
【００１５】
また、本発明は、プレス装置を用い、基板上に微細構造を形成するためのスタンパにおいて、前記スタンパの凹凸形成面側の端部に、前記スタンパと基板の剥離を容易にするための弾性体を有することを特徴とする。
なお、前記プレス装置は、加熱・加圧機構を有するものを用いることができる。
【００１６】
第２に、本発明は、パターン転写方法の発明であり、プレス装置を用い、基板上に微細構造を形成するためのナノプリント用スタンパを用いるパターン転写方法において、前記スタンパに剥離機構を設けることを特徴とする。
【００１７】
例えば、本発明は、パターン転写方法の発明であり、プレス装置を用い、基板上に微細構造を形成するためのナノプリント用スタンパを用いるパターン転写方法において、前記スタンパの凹凸形成面側の周辺部の一部が基板中心部が厚くなるような傾斜を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、パターン転写方法の発明であり、加熱・加圧機構を有するプレス装置を用い、基板上に微細構造を形成するためのナノプリント用スタンパを用いるパターン転写方法において、可撓性を有するスタンパを用いることを特徴とする。
【００１９】
ここで、前記スタンパは、弾性体を介して支持体に固定されていることが好ましい。
また、前記支持体は、長方形、正方形、円または楕円の枠構造であることが好ましい。
【００２０】
ここで、樹脂基板または基板上の樹脂膜を成型させる方法としては、▲１▼樹脂基板または基板上の樹脂膜を、加熱して変形させる、▲２▼樹脂基板または基板上の樹脂膜を加圧成型後に、光硬化させる、▲３▼樹脂基板または基板上の樹脂膜を光硬化させる、から選択されることが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
先ず、図１を参照しながら、ナノプリント方法について説明する。シリコン基板等の表面に微小なパターンを有するスタンパを作製する。これとは別の基板上に樹脂膜を設ける（図１（ａ））。図示しない加熱・加圧機構を有するプレス装置を用い、該樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度で、所定の圧力でスタンパを樹脂膜上にプレスする（図１（ｂ））。冷却・硬化させる（図１（ｃ））。スタンパと基板を剥離して、スタンパの微細なパターンを基板上の樹脂膜に転写する（図１（ｄ））。また、加熱成型する工程の変わりに、光硬化性の樹脂を用い、成型後に、樹脂に光を照射し、樹脂を硬化させても良い。更に、ガラス等の光透過性のスタンパを用い、プレス後に、該光透過性のスタンパの上方より光を照射して、樹脂を光硬化させてもよい。
【００２２】
ナノプリント方法によれば、▲１▼集積化された極微細パターンを効率良く転写できる、▲２▼装置コストがやすい、▲３▼複雑な形状に対応できピラー形成なども可能である、等の特徴がある。
【００２３】
ナノプリント法の応用分野については、▲１▼ＤＮＡチップや免疫分析チップ等の各種バイオデバイス、特に使い捨てのＤＮＡチップ等、▲２▼半導体多層配線、▲３▼プリント基板やＲＦ  ＭＥＭＳ、▲４▼光または磁気ストレージ、▲５▼導波路、回折格子、マイクロレンズ、偏光素子等の光デバイス、フォトニック結晶、▲６▼シート、▲７▼ＬＣＤディスプレイ、▲８▼ＦＥＤディスプレイ、等広く挙げられる。本発明はこれらの分野に好ましく適用される。
本発明において、ナノプリントとは、数１００μｍから数ｎｍ程度の範囲の転写を言う。
【００２４】
本発明において、プレス装置は特に限定されないが、加熱・加圧機構を有するものや、光透過性スタンパの上方より光を照射できる機構を有するものが、パターン転写を効率良く行う上で好ましい。
【００２５】
本発明において、スタンパは、転写されるべき微細なパターンを有するものであり、スタンパに該パターンを形成する方法は特に制限されない。例えば、フォトリソグラフィや電子線描画法等、所望する加工精度に応じて、選択される。スタンパの材料としては、シリコンウエハ、各種金属材料、ガラス、セラミック、プラスチック等、強度と要求される精度の加工性を有するものであれば良い。具体的には、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、多結晶Ｓｉ、ガラス、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、及びこれらを１種以上含むものが好ましく例示される。
【００２６】
本発明において、基板となる材料は特に限定されないが、所定の強度を有するものであれば良い。具体的には、シリコン、各種金属材料、ガラス、セラミック、プラスチック、等が好ましく例示される。
【００２７】
本発明において、微細な構造が転写される樹脂膜は特に限定されないが、所望する加工精度に応じて、選択される。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニール、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ガラス強化ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶性ポリマー、フッ素樹脂、ポリアレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリアミドビスマレイミド、ポリビスアミドトリアゾール等の熱硬化性樹脂、及びこれらを２種以上ブレンドした材料を用いることが可能である。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
［実施例１］
本発明の実施例の１つである、可撓性を有し弾性体を介して支持枠に固定されたスタンパについて、その作製方法を図２、３を用いて説明する。図２、３は概念図であり、パターン形状は単純化しかつ大きめに書かれていることを断っておく。まず、図２（ａ）のように縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ０．５ｍｍのＳｉ基板１を準備した。次に図２（ｂ）のようにスピンコーターを用いて、電子線露光用のフォトレジスト２（ＯＥＢＲ１０００、東京応化製）を塗布した。続いて、図２（ｃ）のように電子線描画装置ＪＢＸ６０００ＦＳ（日本電子製）を用い、電子線ビーム３で直接描画することにより露光し、現像することにより、図２（ｄ）のような凹凸を形成した。レジストは、直径１００ｎｍの円形パターンがピッチ１５０ｎｍでマトリクス状に並ぶように残した。なお、パターンが数百ｎｍオーダー以上であれば、電子線ではなく、Ｋｒレーザ（波長３５１ｎｍ）等を用いても良い。図２（ｄ）の凹凸をマスクパターンとしてＳｉ基板１のドライエッチングを行い、図２（ｅ）のようにＳｉ基板１に凹凸を形成後、Ｏ２アッシングにより、レジスト２を除去した。以上の工程で、直径１００ｎｍの円柱状突起が１面に形成されたシリコン製のマスタ原盤を得た。このシリコン原盤に図２（ｆ）のようにＮｉを数十ｎｍの厚みでスパッタ成膜し、さらに図２（ｇ）のようにＮｉめっきで１００μｍにまで成膜を行った。図２（ｆ）と（ｇ）の工程は無電解めっきを用いても差し支えない。最後にＳｉ原盤を剥離することにより直径１００ｎｍの穴がマトリクス状に形成されたＮｉスタンパを得た。この薄く作られたＮｉスタンパは、可撓性を有する。なお、Ｎｉスタンパはシリコン原盤と凹凸が逆転したパターンとなるので、原盤は逆転パターンで作製しておく必要がある。また、シリコン原盤から直接スタンパを作製せず、シリコン基盤パターンをサブマスタに転写した後で、サブマスタからＮｉスタンパを作製することもできる。
【００２９】
図３（ａ）は、上記の方法で形成されたＮｉスタンパ６の斜視図である。このパターン裏面に図３（ｂ）のように弾性体７としてシリコーン系接着剤（ＫＥ１８２０、信越シリコーン製）を用いて厚さ１ｍｍの中抜きのシリコーンゴムを貼り、さらに図３（ｃ）のように支持体８としてＳＵＳ製枠を貼り付けることにより、本発明のスタンパが得られる。弾性体７、支持体８は、スタンパ形状に合わせて、正方形、長方形、円、だ円等の形状を取ることができる。
【００３０】
次に、図４を用いて本発明のスタンパを用いたナノスタンプの方法を説明する。図４（ａ）はＳＵＳ枠に弾性体を介して接合されたスタンパを、ポリスチレン６７９（エー・アンド・エムスチレン製）の１０ｗｔ％ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート溶液をスピンコートしたＳｉ基板の上にセットした状態を示す。次に０．１Ｔｏｒｒ以下に減圧後、２５０℃に加熱し、図４（ｂ）のように１２ＭＰａの圧力で１０分保持し、ポリスチレンを変形せしめた。続いて、１００℃以下になるまで放冷後、大気開放を行った。この後、剥離を行うのであるが、従来の剥離方法では基板からスタンパを引き剥がす際、スタンパと基板がナノスケールの凹凸によって噛み合わさっているため、非常に大きな力を必要とし、スタンパを破損してしまう危険が高かった。これに対し、本発明では、図４（ｃ）のように支持枠の一端にフックを引っ掛けて支持枠を上方に引き上げた。すると図４（ｄ）のように弾性体が厚み方向に伸び、その弾性力をもってＮｉ部分を樹脂から剥がそうとする力が働いた。スタンプの端に剥離の起点を設けることができたため、図４（ｅ）のように、スムーズに剥離を行うことができた。本発明のスタンパ構造において、弾性体が無くスタンパのＮｉ部分が直接支持枠に固定されていた場合、剥離方向に力をかけると、支持枠が折れたり、破損したりする場合が多いが、弾性体をつけることでスタンパの破損無く剥離を行うことが可能となった。
【００３１】
［実施例２］
本発明の実施例の１つである、曲面スタンパについて、その作製方法を図５、６、７を用いて説明する。
【００３２】
既述の方法で作製したＮｉスタンパ（６インチ１００μｍ厚）をＳＵＳ（６インチ中心部１ｃｍ厚、端部７ｍｍ厚）にシリコーン系接着剤（ＫＥ１８２０、信越シリコーン製）で接着し、上方より圧力を加えて（図５（ａ））、凸曲面スタンパを作製した（図５（ｂ））。同様に凹曲面スタンパも形成可能である（図６）。
【００３３】
上記方法以外にも凹曲面スタンパにＡｕ２０ｎｍスパッタを行い、次に電気Ｎｉめっきを行い中心部が１ｃｍ程度の厚さにした後、凹曲面スタンパより剥離して曲面金型を作成することもできる。また、凸曲面スタンパに同様の方法でＮｉめっきすることで凹曲面スタンパを作成することも可能である。
以下、凸曲面スタンパによるスタンプを示す（図７）。Ｓｉ基板５インチφ０．５ｍｍｔに５００ｎｍ厚ポリスチレン６７９（エー・アンド・エムスチレン製）１０％ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート溶液を塗布し、４インチφ緩衝材３ｍｍｔを下に引いた図７（ａ）。０．１Ｔｏｒｒ以下に減圧し、２５０℃に加熱、１２ＭＰａで１０分加圧した後、冷却し、１００℃以下で大気開放した図７（ｂ）。サンプルを取り出し、緩衝材取り除いたところ、反っていた基板が元に戻ろうとして、端部が容易に剥がれた。端部を治具固定して、０．１ｍｍ／ｓの速さで鉛直引き上げたところ、容易に剥離した図７（ｃ）。
【００３４】
［実施例３］
本発明の実施の形態の１つである、スタンパ表面を曲面にするとともに、スタンパ表面に深溝を設けた場合の、その作製方法を図８、９、１０を用いて説明する。
【００３５】
Ｎｉスタンパ（６インチ１００μｍ厚）中心部に、幅１０μｍ深さ３μｍの十文字深さのパターンを作っておく。ＳＵＳ（６インチ中心部１ｃｍ厚、端部７ｍｍ厚）にシリコーン系接着剤（ＫＥ１８２０、信越シリコーン製）で接着し、深溝付き凸曲面スタンパを作製した（図８）。
【００３６】
この深溝付き凸曲面スタンパによるスタンプを行った。先ず、Ｓｉ基板５インチφ０．５ｍｍｔに５００ｎｍ厚にポリスチレン６７９（エー・アンド・エムスチレン製）１０％ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート溶液を塗布し、４インチφ緩衝材３ｍｍｔを下に引く。さらにプレス装置台座面を凹曲面にしておく（図９（ａ））。次に、０．１Ｔｏｒｒ以下の減圧で、２５０℃に加熱し、１２ＭＰａで１０分加圧した。これにより、台座の曲面に沿って基板が曲がるのでスムーズに曲がる（図９（ｂ））、冷却し、１００℃以下で大気開放し、サンプル取り出し、緩衝材取り除いた。反っていた基板が元に戻ろうとして端部が剥がれる。また、中心部の深溝に大気が導入され中心部にも剥離起点が設けられる。端部を治具固定して、０．１ｍｍ／ｓの速さで鉛直引き上げた所、容易に剥離した（図９（ｃ））。
なお、図１０のような深溝付き凹曲面スタンパでも同様の効果が得られた。
【００３７】
［実施例４］
本発明の実施例の１つである、端部弾性体付きスタンパの作製方法を図１１、１２を用いて説明する。
【００３８】
ＳＵＳ枠（６インチφ１ｍｍ厚）に段付きＮｉスタンパ（４インチφ外周１ｃｍ幅部分１ｍｍ厚、パターン形成部分５ｍｍ厚、パターン３００ｎｍ深さ）をシリコーン系接着剤（ＫＥ１８２０、信越シリコーン製）で貼り付け、さらにＮｉスタンパ外周部にシリコーンゴム（断面６ｍｍ角正方形）を前記接着剤で貼り付けたものを用いる。
【００３９】
先ず、５インチφ０．５ｍｍｔのＳｉ基板に、５００ｎｍ厚となるように、ポリスチレン６７９（エー・アンド・エムスチレン製）１０％ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート溶液を塗布した（図１１（ａ））。０．１Ｔｏｒｒ以下の減圧で、２５０℃に加熱し、１２ＭＰａで１０分加圧してシリコーンゴムを押しつぶし、冷却し、１００℃以下で大気開放した（図１１（ｂ））。プレス圧力を解放すると、押しつぶされていたシリコーンゴムが元に戻ろうとして、剥離方向に力が働き、スタンパ端部に剥離起点が生まれた。Ｓｉ基板を真空吸着しておいて、０．１ｍｍ／ｓの速さで鉛直引き上げた所、容易に剥離した（図１１（ｃ））。
なお、図１２のような、端部にテーパを設けたＮｉスタンパに弾性体を貼り付けたものを用いても同様の効果が得られた。
【００４０】
［実施例５］
本発明の実施例の１つである、可撓性を有し弾性体を介して支持枠に固定された光透過型スタンパによるスタンプを図１３を用いて説明する。
【００４１】
石英スタンパ（ＶＩＯＳＩＬ：信越化学製、５ｉｎｃｈφ６．３５ｍｍ厚）に弾性体としてシリコーン系接着剤（ＫＥ１８２０、信越シリコーン製）を用いて厚さ１ｍｍの中抜きのシリコーンゴムを貼り、さらに支持体としてＳＵＳ製枠を貼り付けたものを用いた。先ず、石英基板（ＶＩＯＳＩＬ：信越化学製、５ｉｎｃｈφ６．３５ｍｍ厚）に光硬化性樹脂（ＳＣＲ７０１ＪＳＲ製）を、膜厚５００ｎｍになるようにスピン塗布した（図１３（ａ））。次に、０．１Ｔｏｒｒ以下の減圧で、加熱なし、０．５ＭＰａで１０分加圧した（図１３（ｂ））。次に、ＵＶを１００ｍＪ／ｃｍ２で照射した（図１３（ｃ））。更に、大気解放後、ＳＵＳ枠にフックをかけて引っ張ると弾性体が伸びてスタンプ端部に応力が集中し、端部が剥離起点となってスムーズな剥離が行われた（図１３（ｄ））。
【００４２】
【本発明の適用例】
以下、本発明の剥離機構付きスタンパを用いるナノプリントが好ましく適用される幾つかの分野を説明する。
【００４３】
［実施例６：バイオ（免疫）チップ］
図１４はバイオチップ９００の概略図である。ガラス製の基板９０１には深さ３マイクロメーター，幅２０マイクロメーターの流路９０２が形成されており、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸），血液，蛋白質などが含まれる検体を導入孔９０３から導入し、流路９０２を流した後、排出孔９０４へ流す構造になっている。流路９０２には分子フィルター９０５が設置されている。分子フィルター９０５には直径２５０ナノメーターから３００ナノメーター，高さ３マイクロメーターの突起物集合体１００が形成されている。
【００４４】
図１５は分子フィルター９０５が形成されている近傍の断面鳥瞰図である。基板９０１には流路９０２が形成されており、流路９０２の一部には突起物集合体１００が形成されている。基板９０１は上部基板１００１によって蓋をされ、検体は流路９０２の内部を移動することになる。例えばＤＮＡの鎖長解析の場合、ＤＮＡを含む検体が流路９０２を電気泳動する際にＤＮＡの鎖長に応じて分子フィルター９０５によってＤＮＡが高分解に分離される。分子フィルター９０５を通過した検体は基板９０１の表面に実装された半導体レーザー９０６からのレーザー光が照射される。ＤＮＡが通過する際に光検出器９０７への入射光は約４％低下するため光検出器９０７からの出力信号によって検体中のＤＮＡの鎖長を解析することができる。光検出器９０７で検出された信号は信号配線９０８を介して信号処理チップ９０９に入力される。信号処理チップ９０９には信号配線９１０が結線されており、信号配線９１０は出力パッド９１１に結線され、外部からの端子に接続される。なお、電源は基板９０１の表面に設置された電源パッド９１２から各部品へ供給した。
【００４５】
図１６に分子フィルター９０５の断面図を示す。本実施例の分子フィルター９０５は、凹部を有する基板９０１と、基板９０１の凹部に形成された複数の突起物と、基板の凹部を覆うように形成された上部基板１００１から構成されている。ここで、突起物の先端部は上部基板と接触するように形成されている。突起物集合体１００の主な成分は有機物であるため、変形することが可能であり、よって上部基板１００１を流路９０２にかぶせる際に突起物集合体１００が破損することはない。従って、上部基板１００１と突起物集合体１００を密着させることが可能となる。このような構成とすることにより、検体が突起物と上部基板１００１との隙間から漏れることがなく、高感度な分析が可能となる。実際にＤＮＡの鎖長解析を実施した結果、ガラス製の突起物集合体１００では塩基対の分解能が半値幅で１０塩基対であったのに対し、有機物製の突起物集合体１００では塩基対の分解能が半値幅で３塩基対に改善できることが分かった。本実施例の分子フィルターでは、突起物と上部基板が直接接触する構造としたが、例えば、上部基板に突起物と同じ材料の膜を形成し、突起物とこの膜が接触する構造とすれば密着性の向上を図ることができる。
【００４６】
なお、本実施例では流路９０２は一本であったが、異なる大きさの突起物を設置した複数の流路９０２を配置することで同時に異なる分析を行うことも可能である。
【００４７】
また、本実施例では検体としてＤＮＡを調べたが、突起物集合体１００の表面に糖鎖，蛋白質，抗原と反応する分子を予め修飾することで特定の糖鎖，蛋白質，抗原を分析してもよい。このように、突起物の表面に抗体を修飾させることで、免疫分析の感度を向上させることができる。
【００４８】
本発明をバイオチップに適用することにより、直径がナノスケールの有機材料製の分析用突起物を簡便に形成できる効果を得られる。また、モールド表面の凹凸や有機材料薄膜の粘度を制御することで有機材料製突起物の位置，直径，高さを制御できる効果も得られる。高感度の分析用マイクロチップを提供することができる。
【００４９】
［実施例７：多層配線基板］
図１７は多層配線基板を作製するための工程を説明する図である。まず図１７（ａ）に示すように、シリコン酸化膜１００２と銅配線１００３とで構成された多層配線基板１００１の表面にレジスト７０２を形成した後にスタンパ（図示省略）によるパターン転写を行なう。次に、多層配線基板１００１の露出領域７０３をＣＦ４／Ｈ２ガスによってドライエッチングすると図１７（ｂ）に示すように多層配線基板１００１表面の露出領域７０３が溝形状に加工される。次にレジスト７０２をＲＩＥによりレジストエッチングして、段差の低い部分のレジストを除去することで図１７（ｃ）に示すように露出領域７０３が拡大して形成される。この状態から、先に形成した溝の深さが銅配線１００３に到達するまで露出領域７０３のドライエッチングを行うと、図１７（ｄ）に示すような構造が得られ、次にレジスト７０２を除去することで図１７（ｅ）に示すような、表面に溝形状を有する多層配線基板１００１が得られる。この状態から、多層配線基板１００１の表面にスパッタにより金属膜を形成した後（図示省略）、電解メッキを行なうことで図１７（ｆ）に示すように金属メッキ膜１００４が形成される。その後、多層配線基板１００１のシリコン酸化膜１００２が露出するまで金属メッキ膜１００４の研磨を行なえば、図１７（ｇ）に示すように金属配線を表面に有する多層配線基板１００１を得ることができる。
【００５０】
また、多層配線基板を作製するための別な工程を説明する。図１７（ａ）で示した状態から露出領域７０３のドライエッチングを行なう際に、多層配線基板１００１内部の銅配線１００３に到達するまでエッチングすることで、図１７（ｈ）に示す構造が得られる。次にレジスト７０２をＲＩＥによりエッチングして、段差の低い部分のレジストを除去することで図１７（ｉ）に示す構造が得られる。この状態から、多層配線基板１００１の表面にスパッタによる金属膜１００５を形成すると図１７（ｊ）の構造が得られる。次にレジスト７０２をリフトオフで除去することで、図１７（ｋ）に示す構造が得られる。次に、残った金属膜１００５を用いて無電解メッキを行なうことで図１７（ｌ）に示した構造の多層配線基板１００１を得ることができる。
本発明を多層配線基板に適用することで、高い寸法精度を持つ配線を形成できる。
【００５１】
［実施例８：磁気ディスク］
図１８は本実施例による磁性記録媒体の全体図及び断面拡大図である。基板は微細な凹凸を有するガラスで構成される。基板上には、シード層、下地層、磁性層、保護層が形成されている。以下、図１９を用いて、本実施例による磁性記録媒体の製造方法を説明する。図１９にナノプリント法によるガラスへの凹凸形成方法を、半径方向に切った断面図で示す。まずガラス基板を準備する。本実施の形態ではソーダライムガラスを用いた。基板の材料については平坦性を有していれば特に限定されるものではなく、アルミノシリケートガラスなどの他のガラス基板材料やＡｌなどの金属基板を用いても良い。そして図１９（ａ）のように樹脂膜を２００ｎｍ厚みになるようにスピンコータを用いて形成した。ここで樹脂としては、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）を用いた。
【００５２】
一方、金型としては、磁気記録媒体中央の穴に同心円状になるように溝を形成したＳｉウエハを用意する。溝寸法は幅８８ｎｍ、深さ２００ｎｍとし、溝と溝の間隔は１１０ｎｍとした。本金型の凹凸は非常に微細であるので、電子線ビームを用いたフォトリソグラフィで形成した。次に図１９（ｂ）のように２５０℃に加熱して樹脂粘度を下げた上で、金型をプレスする。金型を樹脂のガラス転移点以下の温度で離型すると図１９（ｃ）のような金型と凹凸が逆転したパターンが得られる。ナノプリント法を用いると、このように、可視光波長よりも小さい微細な、一般の光リソグラフィの露光可能寸法限界を超えたパターン形成が可能である。さらに、ドライエッチングにより、樹脂パターン底部に残った残膜を除去することにより、図１９（ｄ）のようなパターンが形成される。この樹脂膜をマスクとして用いて、さらに基板を弗酸でエッチングすることにより、図１９（ｅ）のように基板を加工することができ、樹脂を剥離液で除去することにより、図１９（ｆ）のような幅１１０ｎｍ深さ１５０ｎｍの溝を形成した。この後、ガラス基板上にＮｉＰからなるシード層を無電解めっきで形成する。一般的な磁気ディスクは、ＮｉＰ層を１０μｍ以上の厚みで形成するが、本実施の形態では、ガラス基板に形成した微細な凹凸形状を上層にも反映させるため、１００ｎｍに留めた。さらに一般的に磁気記録媒体形成に用いられているスパッタ法を用いて、Ｃｒ下地層１５ｎｍ、ＣｏＣｒＰｔ磁性層１４ｎｍ、Ｃ保護層１０ｎｍを順次成膜することにより、本実施の形態の磁気記録媒体を作製した。本実施の形態の磁気記録媒体は磁性体が幅８８ｎｍの非磁性層壁によって半径方向に隔離される。このことによって、面内磁気異方性を高めることができた。なお、研磨テープによる同心円状のパターン形成（テクスチャリング）は、従来から知られているが、パターン間隔はミクロンスケールと大きく、高密度記録媒体には適用困難である。本実施例の磁気記録媒体はナノプリント法を用いた微細パターンで磁気異方性を確保し、４００Ｇｂ／平方インチもの高密度記録を実現できた。なお、ナノプリントによるパターン形成は、円周方向に限るものではなく、半径方向に非磁性隔壁を形成することができる。さらに本実施の形態で述べた磁気異方性付与効果は、シード層、下地層、磁性層、保護層の材料によって特に限定されるものではない。
【００５３】
［実施例９：光導波路］
本実施例では入射光の進行方向が変わる光デバイスを光情報処理装置に適用した一例を述べる。
【００５４】
図２０は作製した光回路５００の概略構成図である。光回路５００は縦３０ミリメートル，横５ミリメートル，厚さ１ミリメートルの窒化アルミニウム製の基盤５０１の上に、インジウムリン系の半導体レーザーとドライバ回路からなる１０個の発信ユニット５０２，光導波路５０３，光コネクタ５０４から構成されている。なお、１０個の半導体レーザーの発信波長は５０ナノメートルずつ異なっており、光回路５００は光多重通信系のデバイスの基本部品である。
【００５５】
図２１は光導波路５０３内部での突起物４０６の概略レイアウト図である。発信ユニット５０２と光導波路５０３とのアライメント誤差を許容できるように、光導波路５０３の端部は幅２０マイクロメーターのラッパ状になっており、フォトニックバンドギャップによって信号光が幅１マイクロメーターの領域に導かれる構造になっている。なお、突起物４０６は間隔０．５  マイクロメーターで配列したが、図２１では簡略化し実際の本数よりも突起物４０６を少なく記載している。
【００５６】
光回路５００では１０種類の異なる波長の信号光を重ね合わせて出力できるが、光の進行方向を変更できるために光回路５００の横幅を５ミリメートルと非常に短くでき、光通信用デバイスを小型化できる効果がある。また、モールドのプレスによって突起物４０６を形成できるため、製造コストを下げられる効果も得られる。本実施例では、入力光を重ね合わせるデバイスであったが、光の経路を制御する全ての光デバイスに光導波路５０３が有用であることは明らかである。
【００５７】
本発明を光導波路に適用することにより、有機物を主成分とする突起物を周期的に配列した構造体の中に信号光を進行させることで光の進行方向を変更できる効果を得られる。また、突起物をモールドのプレスという簡便な製造技術で形成できることから、低コストに光デバイスを製造できる効果を得られる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、ナノプリントスタンパに剥離機構、特に、スタンパの中心部を厚くすることで、剥離工程において、プレス中基板が反った状態だったものがプレス解放後に基板がもとの状態に戻ろうとするため、基板とスタンパがはがれようとする応力が意図的に創出され、この部分より基板とスタンパが剥離しやすくなる。また、本発明によれば、可撓性を有するスタンパを用いることで、ナノプリントの剥離工程において、基板とスタンパとの間に局所的な力が負荷されて、基板とスタンパの両方またはいずれか一方が破損することが防止される。更に、本発明によれば、スタンパと基板の間にバネ機構を設けることで、剥離工程において、スタンパと基板の剥離を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】ナノプリントの各工程を示す模式図。
【図２】可撓性を有し弾性体を介して支持枠に固定されたスタンパの作製方法。
【図３】可撓性を有し弾性体を介して支持枠に固定されたスタンパの作製方法。
【図４】本発明のスタンパを用いたナノスタンプの方法。
【図５】曲面スタンパの作製方法。
【図６】曲面スタンパの作製方法。
【図７】曲面スタンパの作製方法。
【図８】深溝付き凸曲面スタンパの作製。
【図９】深溝付き凸曲面スタンパによるスタンプ。
【図１０】深溝付き凹曲面スタンパ。
【図１１】端部弾性体付きスタンパの作製方法。
【図１２】端部弾性体付きスタンパの作製方法。
【図１３】可撓性を有し弾性体を介して支持枠に固定された光透過型スタンパによるスタンプ。
【図１４】バイオチップの概略図。
【図１５】分子フィルターが形成されている近傍の断面鳥瞰図。
【図１６】分子フィルターの断面図。
【図１７】多層配線基板を作製するための工程を説明する図。
【図１８】磁性記録媒体の全体図及び断面拡大図。
【図１９】ナノプリント法によるガラスへの凹凸形成方法を、半径方向に切った断面図で示す。
【図２０】光回路５００の概略構成図。
【図２１】光導波路内部での突起物の概略レイアウト図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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