(57)【要約】【課題】レプリカ・ディスクのインプリンティング・プロセスにおいて、ドーター・スタンパ表面上の窪みや、ＵＶ硬化プロセス中の紫外線露光強度の不均一性によりレプリカの厚みが不均一になる。【解決手段】ナノインプリンティング装置は、平行化紫外線ビーム１３７をランダム化する紫外線光拡散装置１３５を含む。中央の円形パッド１１３と外側の環状パッド１１５の組み合わせがそれら２つのパッド片間にドーナツ型の「非接触」エリアを形成する。これらの２つのパッドの組み合わせのサイズと形状はディスク基板上のパターン化されたインプリント領域にゲル・パッド１１１が接触しないように設計される。このゲル・パッド１１１の非接触構成の目的は、ローディング・カラムに沿って表面の変形が起きることを防ぎ、それによって、スタンパ・レジスト表面の変形の弾性による伝播も回避する。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する膜サポートと、
前記膜サポート内の開口部を通じて延在し、その開口部を密封するように前記膜サポートに取り付けられる膜と、
前記膜に近接して配置され、少なくともいくらかの紫外線が内部を通過させるようにし、１つの軸を有すると同時に半径方向に延在するプレートと、
前記プレートに取り付けられるゲル・パッドと、
前記ゲル・パッドに取り付けられるスタンパと、
前記スタンパに近接し、前記ゲル・パッドに向き合って配置され、インプリントとの接触面を有するマスターと、
前記膜に近接し、前記プレートに向き合って配置され、平行化された紫外線入射ビームをランダム化された紫外線入射ビームに拡散するための紫外線拡散装置と、
を有するインプリンティング装置。
【請求項２】
前記ゲル・パッドが、前記プレート及びスタンパと軸方向に揃えられた内側部分と、前記内側部分とは半径方向で離れて位置している外側部分とを含む２つの部分で構成されていることを特徴とする請求項１記載のインプリンティング装置
【請求項３】
前記ゲル・パッドの内側部分が円筒形であり、前記ゲル・パッドの外側部分が環状をしており、前記内側部分と軸方向で揃えられていることを特徴とする請求項２記載のインプリンティング装置。
【請求項４】
前記ゲル・パッドの内側部分と外側部分との間の半径方向スペースが、前記マスターの接触表面上のインプリント特性領域の半径方向位置と合致していることを特徴とする請求項２記載のインプリンティング装置。
【請求項５】
前記ゲル・パッドの内側部分の外径が前記インプリントの内径以下であり、そして、前記ゲル・パッドの外側部分の内径が前記インプリント特性領域の外径以上であることを特徴とする請求項２記載のインプリンティング装置。
【請求項６】
前記ゲル・パッドの最大直径が前記スタンパの最大直径より大きいことを特徴とする請求項１記載のインプリンティング装置。
【請求項７】
前記スタンパが円錐台形をしており、下側表面の直径より大きい直径を有する上側表面を有していることを特徴とする請求項１記載のインプリンティング装置。
【請求項８】
感光性樹脂スタンパを製造するためのインプリンティング・システムにおいて、
開口部を有する膜サポートと、
前記膜サポート内の開口部を通じて延在し、その開口部を密封するように前記膜サポートに取り付けられる膜と、
前記膜に近接して配置され、少なくともいくらかの紫外線が内部を通過させるようにし、１つの軸を有すると同時に半径方向に延在するプレートと、
前記プレートに取り付けられ、前記プレートと軸方向で揃えられた内側部分及び前記内側部分とは半径方向で離れて配置された外側部分を有するゲル・パッドと、
前記ゲル・パッドに取り付けられるドーター・スタンパと、
前記ドーター・スタンパに近接し、前記ゲル・パッドに向き合って配置され、インプリントとの接触面を有するマスターと、
前記ドーター・スタンパのパターンを形成するための、前記マスターとドーター・スタンパとの間に配置された感光性樹脂レジスタの層と、
を有するインプリンティング・システム。
【請求項９】
前記膜に近接し、さらに前記プレートに向き合って配置され、平行化された紫外線ビームを前記感光性樹脂レジストの位置でランダム化された紫外線入射光に拡散するための拡散装置を有する請求項８記載のインプリンティング・システム。
【請求項１０】
前記ゲル・パッドの内側部分が円筒形をしており、ゲル・パッドの外側部分が環状形をしており、前記内側部分と軸方向に揃えられていることを特徴とする請求項８記載のインプリンティング・システム。
【請求項１１】
前記内側部分と前記外側部分との間の半径方向スペースが前記マスターの接触面上のインプリント特性領域の半径方向位置と一致していることを特徴とする請求項８記載のインプリンティング・システム。
【請求項１２】
前記ゲル・パッドの内側部分の外径が前記インプリント特性領域の内径以下であり、さらに前記ゲル・パッドの外側部分の内径がインプリント特性領域の外径以上であることを特徴とする請求項８記載のインプリンティング・システム。
【請求項１３】
前記ゲル・パッドの最大直径が前記スタンパの最大直径より大きいことを特徴とする請求項８記載のインプリンティング・システム。
【請求項１４】
前記スタンパの形状が円錐台形であり、その上面の直径が下面の直径より大きいことを特徴とする請求項８記載のインプリンティング・システム。
【請求項１５】
（ａ）内側部分とその内側部分から半径方向に離れて位置する外側部分を有するゲル・パッドを構成する工程と、
（ｂ）前記ゲル・パッドにドーター・スタンパを取り付ける工程と、
（ｃ）パターン化された領域を有するマスター上に感光性樹脂レジストを配置する工程と、
（ｄ）前記ゲル・パッドが前記マスターのパターン化された領域を加圧しないように前記ドーター・スタンパとマスターとを接触させる工程と、
（ｅ）前記感光性樹脂レジストに向けて放射された平行化紫外線ビームをランダム化された紫外線入射ビームに拡散して前記感光性樹脂レジストを硬化させる工程と、
（ｆ）前記硬化された感光性樹脂レジストによって前記ドーター・スタンパ上にパターンが形成されるように前記ドーター・スタンパとマスターを切り離す工程と、
を含む感光性樹脂スタンパを製造するための方法。
【請求項１６】
前記ゲル・パッドの内側部分を円筒形にすると同時に、前記ゲル・パッドの外側部分を内側部分と軸方向に揃えられた環状に構成する工程をさらに含む請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記ゲル・パッドの内側部分と外側部分との間の半径方向スペースが前記マスターのパターン化された領域の半径方向部分と合致するように形成する工程をさらに含む請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記ゲル・パッドの内側部分の外径をパターン化された領域の内径以下にすると同時に、前記ゲル・パッドの外側部分の内径を前記パターン化された領域の外径以上となるように形成する工程をさらに含む請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
前記ゲル・パッドの最大直径が前記スタンパの最大直径より大きくなるように構成する工程と、前記スタンパが円錐台の形状を有し、その上面の直径が下面の直径より大きくなるように構成する工程をさらに含む請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的にはナノインプリンティングに関するものであり、さらに具体的には、感光性樹脂ナノインプリンティング・スタンパを作成するための非接触及び拡散硬化露光用のシステム、方法、及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ナノインプリンティングは、記録媒体を製品にパターンニングするという方式を可能にする上で最も実行しやすい技術であると言えるであろう。しかしながら、マスター版を製作するコストが非常に高いので、ディスクのレプリカ（複製版）を大量生産するためにそのマスター版を用いて直接インプリンティングすると、その寿命が制約されたものとなるであろう。さらに、インプリンティング操作中にオリジナルのマスター版を破損してしまう危険性も高い。
【０００３】
こうした問題を克服するための１つの方法は、レプリカ・ディスクのインプリンティングを２段階に分ける「ドーター・マスター」版を用いることであろう。第１の段階では、オリジナル・マスター版を用いて多数の廉価なドーター・スタンパを製作する。次に、弟２の段階でそれらのドーター・スタンパを用いて、多数のレプリカ・ディスクを作成する。
【０００４】
例えば、図１から図４は、ドーター・スタンパを製作するための１つの方法を示している。図１に示すように、スタンパ・レジスト２１の液滴を、ゲル・パッド２７を有するスタンパ受け板２５から離れて置かれているオリジナルのシリコン・マスター２３上に配置する。加圧状態下で（図２）、プレート２５がレジスト２１に接触して、マスター２３全体に分散させる。図３に示すように、紫外線硬化２９を行ってレジスト２１を硬化し、プレート２５上にパターン化されたスタンパ層３０（図４）、すなわちドーター・マスター／スタンパを形成する。
【０００５】
図５から図８には、レプリカ・ディスクのインプリンティング・プロセスの１つの方法を示している。図５に示すように、レプリカ・レジスト３１の液滴を、プレート２５上のドーター・スタンパ３０とゲル・パッド２７から離れて置かれている基板３３上に配置する。加圧状態で（図６）、ドーター・スタンパ３０がレジスト３１に接触して、基板３３全体に分散させる。図７に示すように、紫外線硬化３９を行って、レジスト３１を硬化させ、基板３３上にパターン化されたレプリカ層４０を形成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
こうした製造プロセスで発生する可能性のあるもうひとつの問題は、欠陥及びスタンパ表面上に望ましくない窪みができることである。例えば、図９から図１１に示すように、スタンパ受け板２５上には破片、繊維、その他の欠陥などの欠陥あるいは汚染物質４１（図９）が蓄積されてしまう可能性がある。ドーター・スタンパ製造プロセス（図１０）中に、ゲル・パッド２７とプレート２５は図に示されているように加圧される。汚染物質４１はそれらが存在しているプレート２５の反対側の表面、この場合であればプレート２５の底面上に膨らみ４３を生じさせる。これは、プレート２５の弾性変形が伝播するからである。紫外線硬化２９の後、前記表面の膨らみ４３は、ドーター・スタンパ３０を図に示すように薄くしてしまう局部スポットをもたらしてしまう。圧力を解除すると（図１１）、プレートの底面が弾性によって最初の形状（つまり、平坦な形状）に復元し、その結果、ドーター・スタンパ３０内のこの薄いスポットがスタンパ・ディンプル（くぼみ）を形成する。このスタンパ・ディンプル４５はインプリントされたレプリカ上で基層の厚みに望ましくない不均一性を発生させ、そのことが反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）後にディスク基板に不均一なパターンを伝えてしまう結果につながる。
【０００７】
ドーター・スタンパを製造するＵＶ硬化プロセス中に、別の問題が発生する可能性がある。図１２に示すように、紫外線照射は平行ビームとして放出される。平行な紫外線ビーム２９がゲル・パッド２７及びプレート２５を通過する際に、他のタイプの破片や粒子など何らかの追加的な欠陥や汚染物質４７がレジスト２１上に影４９を形成する。これらの影４９がスタンパ層とマスター版の界面に沿って紫外線露光強度の不均一な領域５０を形成して、表面トポグラフィが追加して形成され、表面が不完全になる。紫外線強度の不均一性は、紫外線ビームの経路内に存在する汚染物質４７の投影効果によって発生する。
【０００８】
紫外線硬化後、通常、感光性樹脂は体積がかなり縮小する（約１０％）。さらに、ポリマー化プロセスで、感光性樹脂の性質も変化する。液体から固体状態へのこの変化は体積の縮小よりはるかに重大である。硬化のレベルに伴って進行するレジスト特性のこうしたすべての変化を考えると、投影領域と背景となる感光性樹脂層との間により複雑な熱的−機械的相互作用及び応力均衡作用があると考えられる。
【０００９】
こうしたレプリカの厚みの不均一性という欠陥は、そのサイズが比較的大きく、さらに欠陥密度が高いので、レプリカのディスクに対して重大な悪影響を及ぼす場合がある。これらの欠陥は基層厚みの偏差を反映する色の違いによって背景から容易に検出することができる。これら欠陥間での基層厚みは約５０−２００ｎｍの範囲に分布しており、均等な領域での基層厚み分布（約２０ｎｍ以下）と比較してずっと大きい。その結果、これらの欠陥はパターン化されたディスク基板を作成するために用いられる反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）プロセス中に均等なパターン転写の実行を阻害する。
【００１０】
ゲル・パッド上に埋め込まれた不純物（例えば、気泡、不純物など）、プレート上の表面欠陥（例えば、引っかき傷）、空気中に浮遊する破片粒子などをインプリンティング・システムから完全に除去するのはほとんど不可能である。すべての材料の完全な品質と完全に正常なナノインプリンティング操作を求めることは、不可能でないとしても非常にコストが高くなる。インプリンティング操作に関与するすべてのものを完全にするよりも、それらの問題の基本的原因を補正する方が望ましいであろう。従って、これらの問題の発生を回避するナノインプリンティング・スタンパを作製するための改良されたシステム、方法、及び装置が望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
スタンパ構成用のシステム、方法、及び装置の１つの実施の形態は、マイラー膜（マイラーは登録商標）のローディング・カラム、クオーツ製トップ・プレート、ゲル・パッド、スタンパ受け板、スタンパ・レジスト、及びリシコンあるいはクオーツ製マスターを含んでいる。AUV光拡散装置がクオーツ・プレートの上部に挿入される。この拡散装置の目的は平行な紫外線ビームをランダム化して、その紫外線経路内に存在するすべての欠陥対象物からの投影効果を分散させるためである。
【００１２】
さらに、ゲル・パッドは、従来の単一の円形パッドの代わりに、中心の円形パッドと外側の環状パッドの組み合わせ構成に形成される。従って、前記２つのパッド片間にドーナッツ型の「非接触領域」が形成される。これら２つのパッドの組み合わせのサイズと形状は、マスター版上のパターン化されたインプリント領域上方でゲル・パッド接触が起きないように設計される。このゲル・パッド、非接触構成の目的は、ローディング・カラムに沿ってどんな表面変形も起きないようにし、それによってスタンパ・レジスト表面のいずれの変形の弾性による伝播を回避することにある。
【００１３】
本発明の上に述べた及びその他の目的と利点は、本発明の以下の詳細な説明と添付請求項及び添付図面を考慮に入れれば、当業者には明らかであろう。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、レプリカの厚みの不均一性の問題を解決するナノインプリンティング・スタンパを作製するためのシステム、方法、及び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】
【００１５】
本発明の特徴と利点、ならびに以下に明らかにされるその他の特徴と利点を達成し、より詳細に理解できるように、上に簡単に要約して述べた本発明のより具体的な説明を、添付図面に示されている実施の形態を参照して行う。これらの図面は本明細書の一部を形成する。なお、これらの図面は本発明の１つの実施の形態を示すもので、従って、同様に有効な他の実施の形態を含む本発明の範囲を限定するものではない。
【００１６】
図１３から図１６を参照して、本発明による感光性樹脂スタンパを製造するためのシステム、方法、及び装置の１つの実施の形態について示す。本発明は開口部１０３を有する膜サポート１０１（図１３）を含んでいる。膜１０５はその膜１０５が膜サポート１０１の開口部１０３内に延在しそれを密封するように前記膜サポート１０１に取り付けられている。石英などの物質で構成されるプレート１０７が膜１０５に近接して配置され、少なくともある程度の紫外線光がその内部を透過できるようになっている。前記プレートは軸１０９を有しており、半径方向に延びている。
【００１７】
図１３から図１５に示すように、ゲル・パッド１１１はプレート１０７に取り付けられている。１つの実施の形態で、前記ゲル・パッドは２つの片（部分）を有しており、その部分はプレート１０７と軸方向に揃えられた円筒形の内側部分１１３と、前記内側部分１１３から半径方向に離れて配置され、前記内側部分１１３と軸方向に揃えられた環状の外側部分１１５である。スタンパ受け板あるいはドーター・スタンパ１１７は前記ゲル・パッド１１１上に取り付けられる。１つの実施の形態で、スタンパ１１７は、通常、円錐台の形状を有しており、その上面の直径１１９は下面の直径１２１より大きくなっている（図１５）。前記ゲル・パッド１１１の最大直径１２３はスタンパ１１７の最大直径１１９より大きい。
【００１８】
再度図１３で、マスター１２５は前記ドーター・スタンパ１１７に近接しゲル・パッド１１１に向き合って配置され、インプリント特性領域（窪みが形成される部分）を有する接触面１２７を有している。前記ゲル・パッドの内側部分１１３と外側部分１１５との間に形成される半径方向スペース１２９は前記マスター１２５の接触面１２７上のインプリント特性領域の半径方向位置と合致している。製造中、感光性樹脂レジスト１３１の層が、マスター１２５上にパターン化された領域からドーター・スタンパ１１７上にパターン１３３を形成するために、前記マスター１２５とドーター・スタンパ１１７の間に配置されている。
【００１９】
１つの実施の形態（図１３）で、内側部分１１３の外径１１４はパターン１３３（パターン化領域）の内径１１６以下であり、そして、外側部分１１５の内径１１８はパターン１３３あるいはパターン化領域の外径１２０以上である。従って、ゲル・パッド１１１はパターン１３３上に重なるように半径方向で配置されないので、内側部分１１３も外側部分１１５もパターン１３３には重ならない。
【００２０】
本発明はまた紫外線ビーム拡散装置１３５を含んでおり、これは膜１０５に近接し、プレート１０７に向き合って配置され、平行化紫外線入射ビーム１３７を前記感光性樹脂レジスト１３１の位置でランダム化された紫外線入射ビーム１３９に拡散するためのものである。
【００２１】
本発明はまた、感光性樹脂スタンパを製造するための方法も含まれる。図１６に示すように、この方法は工程１４１に示されるように開始され、内側部分とその内側部分から半径方向に離れて配置される外側部分を有するゲル・パッドを構成する工程（工程１４３）と、前記ゲル・パッドにドーター・スタンパ（例えば、受け板）を取り付ける工程（工程１４５）と、パターン化領域を有するマスター上に感光性樹脂レジスタを配置する工程（工程１４７）と、前記ゲル・パッド１１１がマスター１２５のパターン化領域１２７を加圧しないように（例えば、膜１０５を変形させインプリンティング・カラムを一緒に押し付けるような状態で）ドーター・スタンパ１１７とマスター１２５を接触させる工程（工程１４９）と、前記感光性樹脂レジストに向けて放射された平行化紫外線ビームをランダム化された紫外線入射光に拡散して前記感光性樹脂レジストを硬化させる工程（工程１５１）と、前記ドーター・スタンパをマスターから切り離して硬化された感光性樹脂レジストによってドーター・スタンパ上にパターンが形成されるようにする工程（工程１５３）とを含んでおり、最後に工程１５５で終了する。
【００２２】
上記の方法はさらに、前記ゲル・パッドの内側部分を円筒形に構成し、さらにゲル・パッドの外側部分を内側部分と軸方向で揃えられた環状形状に構成する工程と、前記ゲル・パッドの内側部分と外側部分との間の半径方向スペースがマスターのパターン化領域の半径方向位置と合致するように形成する工程と、そして（あるいは）、ゲル・パッドの最大直径を前記スタンパの最大直径より大きくし、さらに前記スタンパを円錐台形状としてその上面の直径が下面の直径より大きくなるようにする工程を含むこともできる。
【００２３】
本発明は、高品質インプリント・ディスク・レプリカを製造するために感光性樹脂ドーター・スタンパ方法を適用できるようにする独特の非接触及び拡散露光スタンパ製造方法を提供する機能を含めて、いくつかの利点を有している。この拡散装置はスタンパ・レジストとマスターとの間の界面に影を形成する可能性がある汚染粒子、破片、繊維あるいは表面の傷が存在しても、平行化紫外線光を拡散させる。この投影効果を克服することによって、紫外線光の強度は局所化されず、スタンパ・レジストの硬化特性が損なわれないようにする。この方法によって、表面の窪みや溝など、破片が誘発するスタンパ表面の不均一性がなくなる。
【００２４】
上記にいくつかの形態を示したが、本発明はそれらの形態に限定されるものではなく、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更が可能であることは当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来のドーター・スタンパ製造プロセスの断面図で、その製造手順を示している。
【図２】従来のドーター・スタンパ製造プロセスの断面図で、その製造手順を示している。
【図３】従来のドーター・スタンパ製造プロセスの断面図で、その製造手順を示している。
【図４】従来のドーター・スタンパ製造プロセスの断面図で、その製造手順を示している。
【図５】従来のディスク・レプリカ・インプリンティング・プロセスの断面図で、その製造手順を示している。
【図６】従来のディスク・レプリカ・インプリンティング・プロセスの断面図で、その製造手順を示している。
【図７】従来のディスク・レプリカ・インプリンティング・プロセスの断面図で、その製造手順を示している。
【図８】従来のディスク・レプリカ・インプリンティング・プロセスの断面図で、その製造手順を示している。
【図９】スタンパ表面の望ましくない窪みの形成を示す断面図である。
【図１０】スタンパ表面の望ましくない窪みの形成を示す断面図である。
【図１１】スタンパ表面の望ましくない窪みの形成を示す断面図である。
【図１２】スタンパ層上の紫外線光による望ましくない影の形成を示す断面図である。
【図１３】本発明によって構成された非接触紫外線拡散装置のインプリンティング・プロセスの１つの実施の形態を示す断面図である。
【図１４】図１３のプロセスで用いられ、本発明によって構成されたゲル・パッド及びスタンパ受け板の平面図である。
【図１５】図１３のプロセスで用いられ、本発明によって構成されたゲル・パッド及びスタンパ受け板の断面図である。
【図１６】本発明による方法の１つの実施の形態を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０１…膜サポート、
１０３…開口部、
１０５…膜、
１０７…プレート、
１０９…プレート軸、
１１１…ゲル・パッド、
１１３…内側部分、
１１５…外側部分、
１１７…ドーター・スタンパ、
１２５…マスター、
１２７…接触面、
１３１…感光性樹脂レジスト、
１３３…パターン、
１３５…紫外線ビーム拡散装置、
１３７…平行化紫外線入射ビーム、
１３９…ランダム化された紫外線入射ビーム。
【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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