(57)【要約】【課題】紫外線硬化性樹脂を利用したナノインプリント工法において、ひとつの原盤から、複数の凹凸パターンを複写する場合に、原盤に紫外線硬化性樹脂が付着すると、とりにくい。【解決手段】紫外線硬化性樹脂を３００ｎｍ以下の厚みで基板上に塗布し、原盤と貼り合わせを行い、紫外線で照射せずに、原盤との剥離を行う。このあと、紫外線硬化性樹脂を紫外線で固化させることで、パターンを転写するナノインプリント工法。【選択図】図１
2012185889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原盤に形成された凹凸パターンを転写するナノインプリント工法であって、
紫外線硬化性樹脂を塗布した基板と前記原盤を貼り合せる工程と、
紫外線を照射せずに、前記基板と前記原盤を剥離する工程と、
前記原盤を剥離した後に、前記紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射し、硬化させる工程と、
を包含することを特徴とするナノインプリント工法。
【請求項２】
請求項１に記載の前記ナノインプリント工法であって
前記原盤の洗浄方法が、前記紫外線硬化性樹脂が溶解しうる有機溶剤に浸漬し、超音波洗浄機を用いて実施することを特徴とする。
【請求項３】
請求項１に記載のナノインプリント工法であって
前記基板に形成する前記紫外線硬化性樹脂の厚みが３００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【請求項４】
請求項１に記載のナノインプリント工法であって
前記紫外線硬化性樹脂の粘度が１０ｍＰａｓ以下であることを特徴とする。
【請求項５】
原盤に形成された凹凸パターンを転写するナノインプリント装置であって、
紫外線硬化性樹脂を塗布した基板と前記原盤を貼り合せ、
紫外線を照射せずに、前記基板と前記原盤を剥離し、
前記原盤を剥離した後に、前記紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射し、硬化させる
ことを特徴とするナノインプリント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再生または記録再生を目的とした情報記録媒体とその製造方法、製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な機器のデジタル化に伴い、扱う情報量は増加の一途をたどっている。情報量の増加、転送レートの加速傾向は、今後も続くと予測され、情報量の処理速度が次代の技術革新速度を決定するといっても過言ではない。同時に、これらの情報に対するアクセスの容易さ、大容量データの蓄積、機器の小型化に優れている光ディスクなどの情報記録媒体が注目され、記録情報の高密度化がなされている。もっとも一般的な直径１２ｃｍの光ディスクに着目すれば、ＣＤ「Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ」、ＤＶＤ「Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ」、ＢＤ「Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ」と規格を変更するに従い、容量を増している。
【０００３】
今までと同様に、記録容量を増すためには、より微細なパターンの形成を行う必要がある。例えば、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃの場合は、トラックピッチ３２０ｎｍ、最短マーク１４９ｎｍの微細パターンを形成している。この大きさよりも、微細なパターンの形成を行うためには、希ガスレーザによるリソグラフィ、電子線露光、Ｘ線リソグラフィなどがあるが、いずれの装置も初期コストが高く、スループットが悪いことなども問題となっている。
【０００４】
これに対して、微細なパターンの形成を行うことが可能なナノインプリント技術がある。これは、基板上に形成したいパターンとは凹凸が反転したモールド基板を基板表面あるいは基板上の樹脂に対して型押しし、モールドを剥離することで所定のパターンを転写する技術であり、微細加工技術として、簡易で生産性に優れた手法である。モールドに形成するパターンは電子線露光などを用いた従来プロセスが必要であるが、モールドが再利用できることから、コスト的にも優れているといえる。方式では、熱を利用する熱ナノインプリント（非特許文献１）、光を利用する光ナノインプリント（非特許文献２）がある。
【０００５】
上述のように、理論的には、ナノインプリント技術では、簡易なプロセスにより複製が可能であるが、実際には、モールドの再利用回数には限界がある。
【０００６】
熱ナノインプリントでは、モールド材料に、シリコン、ガラスなどが利用されている。熱可塑性樹脂が被転写材料として用いられ、これらの材料をガラス転移点以上でインプリント処理を行う。
【０００７】
光ナノインプリントでは、被転写材料として光硬化性樹脂が用いられる。モールドと被転写材料を貼り合せた状態で、紫外線を照射し、被転写材料を固化させて転写を行う。光ナノインプリントは、光照射するだけで、反応速度も速いため、熱ナノインプリントよりも高スループットの点で優れている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ、Ｐ．Ｒ．Ｋｒａｕｓｓ  ａｎｄ  Ｐ．Ｊ．Ｒｅｎｓｔｒｏｎ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、６７（２１）、３１１４（１９９５）
【非特許文献２】Ｊ．Ｈａｉｓｍａ、Ｍ．Ｖｅｒｈｅｉｊｅｎ、Ｋ．Ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｈｅｕｖｅｌ  ａｎｄ  Ｊ．Ｖａｎ  ｄｅｎ  Ｂｅｒｇ、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．＆Ｔｅｃｈｎｏｌ．  Ｂ、１４（６）４１２４（１９９６）
【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、ナノインプリント技術も、工業的に利用する場合には課題がある。
【００１０】
第１に、モールドの再利用回数に限度がある点である。光、熱の両方式とも、処理の最後には、必ずモールドと被転写材料を剥離するプロセスがあるが、このときに、モールドに残渣として被転写材料が付着する可能性がある。これは、モールドがシリコンやガラス、金属であるのに対し、被転写材料は樹脂であり、柔らかくもろいためである。一度、モールド上に残渣が付着してしまうと、次にナノインプリント処理を施すサンプルには、この残渣のパターンが転写されてしまうため、再現性が損なわれる。モールドへの残渣付着を防ぐ処置として、モールド表面の改質や剥離剤などの提案があるが、ナノインプリント処理を繰り返すことや、時間を経ることによって、表面処理は劣化してしまうため、一時的に表面性を改善し、剥離性に富んだモールドを作製できても、永久にモールドを再利用することは難しい。
【００１１】
第２に、大面積パターンの転写安定性である。大面積のパターンを転写するには、モールドと被転写材料を広い面積で同じ条件に制御する必要がある。すなわち、熱ナノインプリントの際には、全てのプロセスの工程において、温度、圧力を一定にする必要がある。光ナノインプリントにおいては、温度、紫外線量、圧力を一定にする必要がある。なお、紫外線硬化性樹脂は温度にも反応するため温度制御も必要である。これらの制御は一見、容易そうに思えるが、転写する面積が大きくなるほど、実際のプロセスでは困難になってくる。たとえば、温度の場合はヒーターによる加熱位置から、昇温すべき樹脂材料の距離を一定にする必要があるし、各構成材料の熱伝導を均一化する必要がある。また、圧力の場合は、初期の段階で、機械的に高い精度で平行度を出す必要があるため、基板の厚み精度、樹脂の塗布精度に非常に高い性能が求められる。もちろん、現在の科学技術によって、これらの精度を出すことも不可能ではないが、転写プロセス設備の高価格化、歩留まりの低下に繋がることが容易に予想され、１枚に要するコストが高くなってしまう。
【００１２】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高速に凹凸パターンを転写し、かつ、モールドの洗浄方法が簡易で再利用がしやすく、均一に安定した転写パターンを形成することを目的とした光ナノインプリント方法、及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記従来の課題を解決するために、紫外線硬化性樹脂を基板に塗布した後、形成したい凹凸パターンと凹凸を反転させたモールドと真空中で貼り合わせ、紫外線を照射せずに、紫外線硬化性樹脂とモールドを剥離し、その後に、紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射し硬化することを特徴とする。
【００１４】
また、紫外線硬化性樹脂の塗布厚みが３００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
また、紫外線硬化性樹脂の塗布工法が、スピンコートもしくはインクジェットで実施されることを特徴とする。
【００１６】
また、紫外線硬化性樹脂の粘度が１０ｍＰａｓより小さいことを特徴とする。
【００１７】
また、モールドの洗浄方法は、モールドを紫外線硬化性樹脂を溶解させうる溶媒に浸漬し、超音波洗浄機を用いて処理することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光ナノインプリント方法、及び装置によれば、短時間で微細な凹凸パターンを基板上に形成することができ、確実にモールドの再利用が実施できる。また、高価な設備を用いずに、広範囲に、均一なパターンを転写することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態におけるナノインプリント工程の一例を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態におけるスピンコート工程の説明図
【図３】本発明の実施の形態におけるインクジェット工法のノズルの模式図
【図４】本発明の実施の形態におけるインクジェット工程の説明図
【図５】従来のナノインプリント工程の一例を示す断面図
【図６】本発明の実施の形態における原盤の洗浄工程を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態は光ディスク形状の情報記録媒体の構造例について説明するが、生産される商品としては、光ディスクの形状に限定されるものではなく、基板に塗布した樹脂上に、高速、かつ均一に微細な凹凸パターンを形成できる方法、装置を提案するものである。
【００２１】
本発明では、光ナノインプリント工法に関するものであるため、本工法の中には、複数の工程や多数の材料を使用できる可能性を有している。本実施の形態では、最初の記述で、各工程で必要とする材料の物理特性、機械特性、化学特性を述べた後、例としていくつか材料を挙げる、そのあと、全てのプロセスを詳細に説明する。この後、実際の実施形態については、これらのいくつかの材料を選択した結果を説明する。
【００２２】
まず、基材に選ばれる材料としては、シリコン、ガラス、金属などの硬く、表面性に優れた材料が好ましい。また、これらの基板材料の表面を研磨、洗浄し、表面の機械的精度を得、化学的安定性を得ることも好ましい。なお、金属の中でも、安価で成形性が容易なアルミニウムが好ましい。また、基板としては、射出成形や、ダイコートなどのプロセスを経て得られる、熱可塑性材料、熱硬化性材料も使用可能である。たとえば、熱可塑性材料の例としては、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレートなどの材料、熱硬化性材料の例としては、エポキシ樹脂が好ましい。これらの材料は他の樹脂材料に比較して、成形性に富んでおり、機械的強度が良く、耐有機溶剤性に優れている。ここに挙げた樹脂は、有機材料の中でも、優れた物理、化学的特性を示すため、基材としての使用が可能である。
【００２３】
次に、紫外線硬化性樹脂を基板上に塗布する。樹脂層の形成方法は、スピンコート法、インクジェット法等があげられる。液体製樹脂を塗布するには、他にも、ディップ工法、印刷工法などが知られているが、本発明では、樹脂層の厚みを１００ｎｍ以下にする必要があるため、スピンコート法もしくは、インクジェット工法が好ましい。
【００２４】
まず、スピンコート法について図２を用いて説明する。スピンコート法では、基板２０７を回転テーブル２０６に設置する。回転テーブル２０６には吸着穴（図示せず）を設けておき、真空ポンプ２０３などの減圧装置により、吸着穴を負圧にすることで、基板２０７を回転テーブル２０６に吸着固定することが好ましい。基板２０７を回転テーブル２０６に固定した後、基板２０７の中央付近に紫外線硬化性樹脂２０８をノズル２０５で供給する。ノズル２０５には樹脂タンク２０１から紫外線硬化性樹脂の供給が行われ、樹脂タンク２０１中の減圧、もしくは加圧によって、紫外線硬化性樹脂の供給を実施する。光ディスクのように、真ん中に、位置出し用の穴が開いている場合は、ノズル２０５を内穴付近に樹脂を供給するが、この場合は、全体に樹脂がいきわたるように、ドーナツ状に樹脂を供給する。
【００２５】
次に、回転テーブル２０６をモーター２０４によって、回転させる。このとき、基板２０７上の紫外線硬化性樹脂には回転テーブル２０６の回転による遠心力が働き、回転数の２乗に比例した力が働くため、外周方向に延伸され、テーブルの回転数が大きいほど、樹脂を薄く塗布することができる。なお、図中の２０２は制御装置を表しており、適切なタイミングで、樹脂タンク２０１の圧力調整、モーター２０４の回転数調整、真空ポンプ２０３による圧力調整を行えるように制御信号を出力する。なお、紫外線硬化性樹脂の粘度が高いと、遠心力が働いても、基板上に留まる力が強くなるため、樹脂の厚みを薄くするうえで抵抗になる。そのため、本発明のように、樹脂層の厚みを１００ｎｍ以下にする場合には、紫外線硬化性樹脂の粘度は１０ｍＰａｓ以下であることが好ましい。
【００２６】
次に、インクジェット工法のノズルを図３を用いて説明する。図３（Ａ）及び（Ｂ）は、代表的なインクジェットノズルの構造を示す断面図である。図３（Ａ）では、たとえば、圧電素子などの振動素子３０２により吐出液３０１を押し出して吐出を行うタイプで、ピエゾ方式インクジェットノズルと呼ばれる。図３（Ｂ）は、ヒーター３０３を用いて瞬時に吐出液を沸騰させることにより、ヒーター近傍の吐出液３０１の体積膨張を原動力として吐出を行うタイプで、サーマル方式と呼ばれる。本発明では、これらを例とするインクジェットノズル、または、複数のインクジェットノズルを備えた吐出部を用いて、高精度に制御された厚さを有する樹脂薄膜を形成する。なお、本発明に用いるインクジェットノズルは、上記に挙げた例に限定されるものではない。なお、本発明で吐出する液体は、吐出後に光照射により硬化させる必要があるため、ピエゾ方式のように吐出時に吐出液を変質させないインクジェットノズルが好ましい。
【００２７】
次にインクジェット工法の装置を図４を用いて説明する。基板４０７は回転テーブル４０６に真空吸着により、保持される。保持機構は回転テーブル４０６に設けられた吸着穴（図示せず）を設けておき、この吸着穴に連結した真空ポンプ４０３で脱気を行うことにより実現できる。吐出部４０５には樹脂タンク４０９が連結されており、紫外線硬化性樹脂の供給が適時行われる。また、この吐出部４０５は基板４０７の半径方向に対して移動できるように、スライダ４０１と連結されている。このスライダ４０１を矢印の方向４１０に動かすことにより、基板４０７の任意の計方向の位置に、吐出部４０５を移動させることが可能になる。また、回転テーブル４０６をモーター４０４により回転させることによって、吐出部４０５を基板４０７の任意の周方向に移動させることができる。よって、スライダ４０１とモーター４０４を制御することで、基板４０７と吐出部４０５の相対位置を制御することができるため、紫外線硬化性樹脂４０８を塗布する領域を限定することが可能になる。なお、樹脂タンク４０９、スライダ４０１、真空ポンプ４０３、モーター４０４は制御部４０２からの信号によって、制御、稼動し、各装置が時系列に適切な動作をすることにより、基板４０７上に、所望の厚みの紫外線硬化性樹脂４０８を塗布することができる。
【００２８】
インクジェット方式では、塗布すべき領域のみに選択的に樹脂を供給できることから、樹脂の回収効率がほぼ１００％に近い。また、滴下される樹脂量の均一性が高いことから、塗布厚みの再現性、厚みムラの精度が高いという利点がある。
【００２９】
次に、紫外線硬化性樹脂に関して説明する。紫外線硬化性樹脂は、その硬化反応の種類から、ラジカル系とカチオン系に大別され、ラジカルＵＶ硬化システムは、アクリル系モノマーを利用しているものが主流で、硬化速度が大きく、硬化物の透明性が良好であるなどの特徴がある。また、カチオン系は、硬化時の体積収縮が小さく、表面の酸素阻害が小さいため、環境を選ばないという特徴がある。本発明では、どちらの紫外線硬化性樹脂でも本発明の形態を実現可能であることが確認しているため、硬化反応を限定しない。また、紫外線硬化性樹脂を高分子材料で構成をすると粘度が大きくなる傾向にあるため、１０ｍＰａｓ以下を実現できない。この場合は、溶媒で希釈することも可能である。溶媒は、紫外線硬化性樹脂を溶解する液体であれば、その種類を問わないが、紫外線硬化性樹脂と溶媒の組み合わせによっては、２つの樹脂を混合したときに、白濁したり、分離してしまう場合があるので、このような場合は、適切な溶媒を選択する必要がある。溶媒として、たとえば、シンナー、アセトン、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）、ＭＩＢＫ（メチルイソブチルケトン）などの有機溶媒が好ましい。これらの溶媒の粘度は１ｍＰａｓ以下であるため、溶媒量が多いほど、粘度は小さくなる。よって、溶媒量と紫外線硬化性樹脂量の比率を調整することで、所望の樹脂厚みが塗布できるように粘度を調整する必要がある。なお、溶媒は塗布するためには必要であるが、光ナノインプリントを実施するうえでは、ノイズになるため、塗布中、もしくは塗布後に除去する必要がある。溶媒の種類にもよるが、揮発点が低い材料、蒸気圧が高い材料を選択すれば、塗布後に、高温環境で保持することで溶媒を完全に、乾燥、除去することができる。
【００３０】
原盤には、樹脂上に形成する所望のパターンと凹凸が反転したパターンを形成する必要がある。微細凹凸パターンを記録する装置としては、電子線描画装置、Ｘ線リソグラフィなどが提案されている。原盤の基材には、シリコンウェハー、もしくはガラスを用いる。
【００３１】
次に、まず比較例として、通常の光ナノインプリントの工程を図５を用いて説明する。まず、図５（Ａ）のように紫外線硬化性樹脂５０２を塗布した基板５０１と表面に凹凸パターンが形成された原盤５０３を真空チャンバー５０４の中に入れる。このとき、紫外線硬化性樹脂５０２と原盤５０３の凹凸パターンが向かい合う向きにセットする。また、原盤５０３と紫外線硬化性樹脂５０２が接しないように、原盤５０３は原盤ホルダー５０５によって、基板５０１は基板ホルダー５０６で保持をする。また、原盤ホルダー５０５は上下に動くシリンダー（図示せず）に連結されている。次に図５（Ｂ）において、貼り合わせの工程を説明する。まず、真空チャンバー５０４内を真空ポンプ５０７によって排気する。この工程は、大気圧雰囲気でも可能だが、気泡が混入しやすいため、通常は真空雰囲気で実施したほうが好ましい。真空チャンバー５０４内の真空度が１０（Ｐａ）以下になってから、原盤ホルダー５０５を矢印方向５０８に移動させることによって、原盤５０３の凹凸パターンと紫外線硬化性樹脂５０２が接するようにする。この後、原盤５０３のパターンを転写するように圧力を加える。次に、圧力を取り除き、環境を大気圧に戻した後で、図５（Ｃ）のように、紫外線照射装置５０９によって紫外線を照射し、紫外線硬化性樹脂５０２を固化する。このあと、紫外線硬化性樹脂と原盤の間で剥離を行うことで、図５（Ｄ）のように、紫外線硬化性樹脂５０２の表面上に、原盤と凹凸パターンの反転したパターンが形成できる。
【００３２】
一方、本発明の光ナノインプリントの工程を図１を用いて説明する。
【００３３】
まず、図１（Ａ）のように紫外線硬化性樹脂１０２を塗布した基板１０１と表面に凹凸パターンが形成された原盤１０３を真空チャンバー１０４の中に入れる。このとき、基板１０１上に形成される紫外線硬化性樹脂１０２の厚みを３００ｎｍ以下にする。また、紫外線硬化性樹脂１０２と原盤１０３の凹凸パターンが向かい合う向きにセットする。また、原盤１０３と紫外線硬化性樹脂１０２が接しないように、原盤１０３は原盤ホルダー１０５によって、基板１０１は基板ホルダー１０６で保持をする。また、原盤ホルダー１０５は上下に動くシリンダー（図示せず）に連結されている。次に図１（Ｂ）において、貼り合わせ工程を説明する。まず、真空チャンバー１０４内を真空ポンプ１０７によって排気する。この工程は、大気圧雰囲気でも可能だが、気泡が混入しやすいため、通常は真空雰囲気で実施したほうが好ましい。真空チャンバー１０４内の真空度が１０（Ｐａ）以下になってから、原盤ホルダー１０５を矢印方向１０８に移動させることによって、原盤１０３の凹凸パターンと紫外線硬化性樹脂１０２が接するようにする。この後、原盤１０３のパターンを転写するように圧力を加える。次に、圧力を取り除き、環境を大気圧に戻した後で、原盤１０３を剥離する。次に図１（Ｄ）のように、紫外線照射装置１０９によって紫外線を照射し、紫外線硬化性樹脂１０２を固化する。
【００３４】
ここで、本発明のプロセスでは、紫外線硬化性樹脂１０２を紫外線照射装置１０９によって固化させる前に、原盤から剥離する。通常の場合であれば、紫外線硬化性樹脂１０２が液体のままであるので、原盤１０３の表面が紫外線硬化性樹脂１０２で濡れてしまい、当然ながら、紫外線硬化性樹脂１０２の表面に凹凸パターンは転写されない。しかしながら、本発明では、紫外線硬化性樹脂１０２の厚みを３００ｎｍ以下にしていることから、紫外線硬化性樹脂１０２は液体でありながら、原盤１０３に付着することが無い。また、紫外線硬化性樹脂１０２の表面には凹凸パターンが保持される。
【００３５】
こういった現象は、紫外線硬化性樹脂の流動性に起因する。通常の液体は、液体中を分子が自由に動き回れ、互いに絶えず位置が入れ替わることができ、結晶に置けるような定まった配列をしていないため、ほぼ一定の堆積を保ってはいるが、定まった形をしていない。しかしながら、この液体の厚みが薄くなると、各分子の縦方向における自由度は著しく制限されることになる。液体の厚みが薄くなればなるほど、このような移動度の制限は大きくなり、３００ｎｍ以下の厚みでは移動度が固体に近くなる。このため、紫外線硬化性樹脂を硬化させなくても、固体のような振る舞いをすることから、原盤を貼り合わせたまま、紫外線照射を行い固化させることなく、原盤から剥離することが可能になる。また、原盤から剥離した直後であれば、原盤表面の凹凸パターンを一時的に保持することができる。ただし、表面張力の関係で、原盤を剥離した直後から紫外線硬化性樹脂表面には、表面積を小さくしようという力が働くため、凹凸パターンの転写率は下がっていく。この凹凸パターンの転写性が下がっていく現象は、剥離からの時間が経過するほど顕著になっていく。このため、この凹凸パターンの転写率を向上させるためには、原盤から剥離してできるだけ短い時間で紫外線を照射する必要がある。この紫外線照射プロセスを実施してしまえば、紫外線硬化性樹脂は完全に固化することから、時間に関係なく凹凸パターンを保持することができる。
【００３６】
また、原盤と紫外線硬化性樹脂を剥離する際には、紫外線硬化性樹脂は分子の自由度が低いために、固体に近いふるまいをするが、架橋しているわけではない。そのため、化学的な反応としては、硬化前のそれと同様である。
【００３７】
たとえば、本発明の転写プロセスで、剥離プロセスの不具合によって、原盤に残渣として、紫外線硬化性樹脂が付着してしまっても、これを取り除くことは容易である。なぜならば、紫外線硬化性樹脂が溶解する溶媒に浸漬すれば、溶媒中に残渣が溶け出すことを利用すればよいからである。もし、従来例のように、紫外線照射により、紫外線硬化性樹脂が完全に架橋構造になり固化してしまったものが原盤に残渣として付着していると、これを溶解させて除去することが困難になる。また、固体であるために、反応速度が極めて遅い。しかしながら、未架橋状態である紫外線硬化性樹脂の液体では、溶媒への溶解度は高く、原盤との密着度も小さいため、容易に洗浄することができる。更に、残渣の溶解速度を加速させるためには、超音波洗浄機などで、より積極的に溶媒との反応速度を速めることも可能である。
【００３８】
図６を用いて、原盤を超音波洗浄機を用いて洗浄する工程を説明する。まず、残渣が付着した原盤６０１を原盤洗浄容器６０２にいれる。原盤洗浄容器６０２の材質は一緒に用いる溶媒などに、溶けない科学的に安定なガラスなどのビーカーを用いることが好ましい。また、原盤洗浄容器６０２の中には、残渣である紫外線硬化性樹脂を溶解させうる溶媒６０３も一緒に入れて、原盤６０１の表面が完全に溶媒６０３に触れるように、浸漬させる。溶媒としては、たとえば、シンナー、アセトン、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）、ＭＩＢＫ（メチルイソブチルケトン）などの有機溶媒が好ましい。ほかにも、残渣として付着している紫外線硬化性樹脂を溶解させ、かつ、原盤６０１とは反応を起こさない溶媒であれば、使用可能である。また、こういった溶媒は沸点が低い物質や、蒸気圧が高い場合が多いので、蒸発を防止し、周囲の空気を汚染しないためにも、フタ６０４をつけておくことが望ましい。この容器を超音波洗浄機６０５の中に入れ、間の空間には水６０６を入れておく。このような装置構成で、超音波洗浄工程を施すことにより、溶媒を振動させ、容易に残渣を溶解させることが可能になる。
【００３９】
また、本発明に記載の方法でナノインプリント工程を実施する場合には、紫外線を照射する工程が、原盤を剥離した後になるため、原盤や基板の透過率の制約が無くなる。すなわち、通常の光ナノインプリント工法では、原盤、もしくは、基板のどちらかが、紫外線を透過する必要があるため、一方の材質が、ガラスや透過性の良い樹脂を用いる必要がある。原盤の材料の自由度が広がるという点でも、本発明が有利であるといえる。
【００４０】
以上のように、本実施形態のナノインプリント工法は、原盤に形成された凹凸パターンを転写するナノインプリント工法である。そして、本実施形態のナノインプリント工法は、紫外線硬化性樹脂を塗布した基板と原盤を貼り合せる工程と、紫外線を照射せずに、基板と原盤を剥離する工程と、原盤を剥離した後に、紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射し、硬化させる工程と、を包含する。
【００４１】
また、本実施形態のナノインプリント装置は、原盤に形成された凹凸パターンを転写するナノインプリント装置である。そして、紫外線硬化性樹脂を塗布した基板と原盤を貼り合せ、紫外線を照射せずに、基板と原盤を剥離し、原盤を剥離した後に、紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射し、硬化させる。
【００４２】
以上のナノインプリント工法またはナノインプリント装置の構成によれば、短時間で微細な凹凸パターンを基板上に形成することができ、確実にモールドの再利用が実施できる。また、高価な設備を用いずに、広範囲に、均一なパターンを転写することができる。
【００４３】
また、本実施形態のナノインプリント工法またはナノインプリント装置においては、原盤の洗浄方法が、紫外線硬化性樹脂が溶解しうる有機溶剤に浸漬し、超音波洗浄機を用いて実施する方法であっても良い。この構成によれば、原盤を容易に洗浄することができる。
【００４４】
（実施の形態１）
シリコン基板上に電子線レジストをコートし、電子線露光、現像、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）した後、電子線レジストをアッシングにより除去し、表面にピラーパターンを有するシリコンモールドを作製した。なお、形成したパターンは、ピッチが５０ｎｍであり、ピラー間の間隔は２５ｎｍであった。また、ピラーの高さは１００ｎｍであった。
【００４５】
上記で作製した原盤に、ラジカル系の紫外線硬化樹脂を塗布した。この樹脂の主体はアクリル系モノマーを主体としており、より微細なパターンに樹脂が追従できるように低分子のモノマーを用いた。樹脂の粘度は３０ｍＰａｓであったため、この樹脂を５ｗｔ％、アセトンを９５ｗｔ％になるように秤量、混合し希釈した。
【００４６】
つぎに、シリコンウェハーの基板を用い、スピンコート法で、紫外線硬化性樹脂を塗布した。これを回転し、紫外線硬化性樹脂を延伸した。３０００（ｒｐｍ）で２０秒間回転させて、紫外線硬化性樹脂を延伸させた結果、紫外線硬化性樹脂の厚みは１１０ｎｍだった。
【００４７】
次に、紫外線硬化性樹脂を塗付した基板と原盤をチャンバーにいれ、ロータリーポンプを用いて減圧し、これらを貼り合せる。このとき、１０ＭＰａの圧力を印加し、１０秒保持した。５ＭＰａ以上の圧力で加圧することが好ましい。このあと、チャンバー内に窒素を導入し、チャンバー内を大気圧に戻す。剥離を行った後、高圧水銀ランプを有する紫外線照射装置で紫外線を照射することで、紫外線硬化性樹脂を固化させた。
【００４８】
なお、原盤を剥離してから、紫外線照射装置にて紫外線を照射するまでの時間は３０秒だった。
【００４９】
なお、紫外線を照射し、樹脂を硬化させた直後に、原子間力顕微鏡を用いて形状を観測したところ、８０％の転写率を確保していたことがわかった。なお、このサンプルの経時変化を観察するために、試料作成から１日後、２週間後、１ヵ月後に同様の測定を行ったが、ピラーの形状の変化は原子間力顕微鏡の測定誤差範囲内であることから、ピラー形状は、時間がたっても、維持されていることがわかった。
【００５０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、原盤にシリコン基板上に電子線レジストをコートし、電子線露光、現像、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）した後、電子線レジストをアッシングにより除去し、表面にピラーパターンを有するシリコンモールドを作製した。加えて、このシリコンモールドに対してＮｉでめっきを行い、Ｎｉを主成分とする原盤を作製した。なお、得られたＮｉ原盤に形成したパターンは、ピッチが４０ｎｍであり、ピラー間の間隔は２０ｎｍであった。また、ピラーの高さは２０ｎｍであった。
【００５１】
また、基板にはシリコンウェハーを採用し、これにインクジェット工法により紫外線硬化性樹脂を塗布した。なお、インクジェット工法で樹脂を滴下する際、樹脂の粘度が高いと、ヘッドから樹脂が飛散しにくいため、樹脂の粘度は１０ｍＰａｓより低いほうが望ましい。
【００５２】
次に実施の形態１と同様の工程、設備を用いて、原盤と紫外線硬化性樹脂の貼り合わせを行い、原盤を剥離してから、紫外線照射装置にて紫外線を照射した。なお、本実施の形態では、凹凸パターンの転写性向上を目的とし、原盤との貼り合わせの際に印加する圧力を４０ＭＰａにし、圧力保持時間を３０秒にした。さらに、原盤を剥離してから、紫外線照射装置にて紫外線を照射するまでの時間を１０秒にした。このサンプルを原子間力顕微鏡を用いて形状を観測したところ、９２％の転写率を確保していたことがわかった。
【００５３】
本実施では、転写率を上昇させるためには、原盤と貼り合わせをする際の圧力を大きくすることが有効である。また、本発明のナノインプリント工法では、原盤を剥離した瞬間から、紫外線硬化性樹脂の凹凸形状が鈍化してくる傾向にあるため、原盤を剥離してから、なるべく速い時間で紫外線を照射し、紫外線硬化性樹脂を架橋させることが、転写率の向上に繋がる。
【００５４】
（実施の形態３）
１つの原盤から、複数回転写を実施すると、原盤に紫外線硬化性樹脂が付着し、残渣となってコンタミ原因になることがある。このため、ナノインプリントの工法では、紫外線硬化性樹脂が残渣として残らない、もしくは、原盤から容易に残渣を除去する工法を確立することが寛容である。
【００５５】
本実施の形態では、紫外線硬化性樹脂の厚みを検討するために、スピンコート法を用いて、ラジカル系の紫外線硬化樹脂を塗布した。この樹脂はアクリル系モノマーを主成分としており、より微細なパターンに樹脂が追従できるように低分子のモノマーを用いた。樹脂の粘度は３０ｍＰａｓであったため、この樹脂を５ｗｔ％、アセトンを９５ｗｔ％になるように秤量、混合し希釈した。厚みの制御には、テーブルを回転させる回転数と、回転時間を変更させた。このように、様々な厚みを塗布した基板と、原盤を実施の形態１と同じ手法で貼りあわせ、剥離した後に、紫外線照射を行った。この検討を実施した結果、紫外線硬化性樹脂の厚みが３００ｎｍ以下であれば、原盤に紫外線硬化性樹脂が付着せず、紫外線硬化性樹脂の表面に凹凸パターンが転写できることがわかった。
【００５６】
また、紫外線硬化性樹脂の厚みを３００ｎｍ以上にした場合には、原盤に紫外線硬化性樹脂が残渣として付着した。この残渣を除去するために、１−メトキシプロピル−２−アセテートを溶媒として使用し、超音波洗浄機（島津理化製、型名ＳＵＳ−１０３）で１０分間洗浄した。
【００５７】
光学顕微鏡で検査した結果、原盤上の紫外線硬化樹脂は完全に除去できており、ナノインプリント用の原盤として再利用できることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明にかかるナノインプリント方法は、微細凹凸パターンを容易に複製することができ、作成に要する時間も短く、大量生産が可能である。また、原盤の洗浄により、確実に残渣を除去できるため、原盤の再利用が可能である。また、大容量メモリーの製造だけではなく、微細な凹凸パターンを広い面積で作成する用途に応用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１０１    基板
１０２    紫外線硬化性樹脂
１０３    原盤
１０４    真空チャンバー
１０５    原盤ホルダー
１０６    基板ホルダー
１０７    真空ポンプ
１０８    矢印方向
１０９    紫外線照射装置
２０１    樹脂タンク
２０２    制御装置
２０３    真空ポンプ
２０４    モーター
２０５    ノズル
２０６    回転テーブル
２０７    基板
２０８    紫外線硬化性樹脂
３０１    吐出液
３０２    振動素子
３０３    ヒーター
４０１    スライダ
４０２    制御部
４０３    真空ポンプ
４０４    モーター
４０５    吐出部
４０６    回転テーブル
４０７    基板
４０８    紫外線硬化性樹脂
４０９    樹脂タンク
４１０    矢印の方向
５０１    基板
５０２    紫外線硬化性樹脂
５０３    原盤
５０４    真空チャンバー
５０５    原盤ホルダー
５０６    基板ホルダー
５０７    真空ポンプ
５０８    矢印方向
５０９    紫外線照射装置
６０１    原盤
６０２    原盤洗浄容器
６０３    溶媒
６０４    フタ
６０５    超音波洗浄機
６０６    水
【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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