JP2007194304A - インプリント装置およびインプリント方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インプリント技術において、金型の変形を避けつつ金型と被転写体を密着させ正確な微細パターンを転写可能にする。
【解決手段】インプリントチャンバ１０１と、該インプリントチャンバの金型１０７対向面上に配置された補助チャンバ１０８と、両者を繋ぐ配管１１１と、該配管途中にあって両チャンバ間の流体を制御するバルブ１１２と、各チャンバの排気機構として真空ポンプ１１５と、被転写体１０５の移動機構１０２とを有するインプリント装置により達成される。本装置により、インプリントチャンバの圧力に合わせて補助チャンバ内の圧力を任意に調整することが可能であり、圧力差による金型の変形を避けることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、微細な凹凸パターンが形成された金型を被転写体に押し付けて、金型の凹凸パターンを被転写体に転写するインプリント方法及びインプリント装置に関する。

半導体，磁気記録，光記録技術などの進展に伴い、微細加工技術への要求が著しい。従来、幅広く用いられてきた光リソグラフィ法は使用する光の回折により最小加工寸法に制限が生じるため、近年では光リソグラフィ法に代わる微細加工技術が求められている。

電子線リソグラフィ（ＥＢＬ）は２００ｎｍ以下の構造を作製することのできる方法として研究開発および一部においては実用化が行われている。しかしながらＥＢＬにおいてはスループットが低いことが問題とされている。また、Ｘ線リソグラフィ法はスループット向上の可能性はあるものの、Ｘ線源，マスクなどの問題のため実用化には至っていない。

インプリント技術は比較的安価に微細構造を作製する技術として注目を集めている。本技術は、予め形成された凹凸形状を被転写体に押し当てて転写し、もとの凹凸形状を複製する方法である。インプリント技術は大別すると熱により金型形状を被転写体に転写する熱インプリントと、光により転写する光インプリントの２つのタイプに分類することができる。熱インプリントの例として、ＳｉＯ₂ に形成されたパターンを金型とし、このパターンをＳｉ基板上に塗布されたレジストに転写することにより直径２５ｎｍ程度の構造を作成する方法が報告されている。また、光インプリントの例として、線幅５ｎｍの構造の作製に成功した例が報告されている。

インプリント技術においては基板と被転写体の密着性が重要となる。密着性を確保するために樹脂など柔軟な材料を金型として用いてパターン転写を行うことが知られている。このように柔軟な金型を用いる方法は基板のうねりなどに対応できる反面、金型自身が変形してしまうため、特に微細な構造を正確に転写する場合には問題となると考えられる。従って微細な構造を正確に転写する場合には金型はある程度の硬さが求められる。

インプリント工程において基板下部と金型上部を気体によって加圧する方法が開示されている（特許文献１参照）。該開示においては流体により大気圧以上の圧力を印加し、金型と被転写体の密着を高める方法が述べられている。

光インプリント技術においては被転写体に光を照射する必要があるため、金型もしくは基板側の材料としてガラス，石英，透光性樹脂などが用いられることが多い。金型もしくは基板を透過して光を照射する必要があるために厚い金属を両側に配置し並行平板で圧力を印加することは困難である。このように光インプリントにおいては金型もしくは基板の透光性を保ちつつ大きな圧力を印加することが困難であり、大面積に渡る高精度のパターン転写の障害となっている。

熱インプリント技術においては、被転写体にパターンを転写する目的では光を照射する必要はないため、金型と被転写体を塗布した基板とを金属の並行平板で大きな圧力を印加することが可能である。しかしながらこのような手法で大きな圧力を印加する場合、両側からプレスする板の平行度，表面平坦性などに起因する問題のため、必ずしも金型と被転写体の間においては一様な圧力分布が得られるとは限らない。これに対して、並行平板での圧力印加に代えて、金型の下部に空孔部を備え該空孔部に圧縮性気体もしくは液体を注入することにより金型と基板の間に応力を印加する装置が知られている(特許文献２参照)。このように気体を用いて圧力印加をする場合はプレス板に起因する問題は避けることが可能である。

なお、２Ｐ成形装置として金型を含むチャンバ全体を真空に引く方法が知られている
（特許文献３参照）。

ＵＳＰ６４８２７４２ 特表２００３−５１６６４４号公報 特開平９−１６７３８５号公報

本願発明者らは硬質の金型及び基板を用いた場合、インプリント工程中において、パターンの転写時に金型と被転写体の間に気体が封入されやすく、このとき気体が気泡として残留していると金型と被転写体の密着を阻害することを見出した。各気泡の体積が転写するパターンに比べて十分小さい場合は気泡の存在は無視することも可能であるが、転写パターンが小さくなることに伴い、残留気泡の問題は相対的に大きくなる。また、光インプリントにおいては被転写体の材料によっては酸素雰囲気下では硬化しにくい、いわゆる酸素阻害、という問題が発生することがある。これらの問題を回避するため、インプリント時においては金型と被転写体の間の残留気体はなるべく少ないことが望ましい。即ち、インプリントチャンバ内において金型と被転写体との間の空間の圧力を真空ポンプなどによって低くする機構が望まれる。しかしながら金型と被転写体との間の空間の圧力のみを低下させると、該空間と金型上部との圧力差のため、金型が変形してしまう問題が発生する。金型の変形が許容寸法内に収まる場合は問題ないが、変形量が許容範囲を超えてしまうと正確なパターン転写の観点から問題となる。更に変形が大きくなった場合、金型の破損も起こりうる。金型と被転写体の間の空間および金型上部を含むインプリントチャンバ全体の圧力を下げることにより金型自体の変形を減らすことは可能であるが、この場合は全系で同じ圧力となるため、金型への圧力印加は困難である。

上記の特許文献１〜３では被転写層と金型の間の残留気体に関する問題については述べられていない。また、特許文献３では、チャンバ全体を真空に引く方法が示されているが、金型の形状（反り）を制御することは困難である。

本発明の目的は、金型の変形を避けつつ金型と被転写体を密着させ正確な微細パターンを転写可能にすることである。

本発明は、金型と被転写体の間の圧力制御と同時に、金型の対向面においても独立に圧力の制御を行い、金型の歪を制御することを主要な特徴とする。

本発明は、インプリントチャンバと、該インプリントチャンバの金型対向面上に配置された補助チャンバと、両者を繋ぐ配管と、該配管途中にあって両チャンバ間の流体を制御するバルブと、各チャンバの排気機構として真空ポンプと、被転写体の移動機構とを有するインプリント装置である。

また、本発明は、凹凸パターンが形成された金型の裏面を露出して保持可能な開口部を備えたインプリントチャンバと、前記インプリントチャンバ内に配置され、被転写体を固定及び移動可能な移動機構と、前記金型の裏面側を覆うように配置された補助チャンバと、前記インプリントチャンバ及び補助チャンバに設けられた配管を通して、前記インプリントチャンバ及び補助チャンバ内の圧力を制御する排気加圧機構と、前記インプリントチャンバと前記補助チャンバとを連結する配管に両チャンバ間を流れる流体量を制御するためのバルブを備えた配管とを有するインプリント装置である。

本発明のインプリント装置では、金型上部に補助チャンバを有し、補助チャンバとインプリントチャンバの間はバルブを介して配管が繋がっている。このため、インプリントチャンバの圧力に合わせて補助チャンバ内の圧力を任意に調整することが可能であり、圧力差に起因する金型の変形を避けることが可能となる。また、インプリント時に排気加圧機構により、チャンバ内を減圧することにより残留気泡の問題を解決することができる。

金型の変形を避けつつ金型と被転写体を密着させ正確な微細パターンを転写可能な装置及び方法を提供することができる。また、金型の撓みが減少するため金型寿命が長くなる利点も得られる。

金型の撓みを制御し平面を保ちつつ、静水圧印加により効果的に金型と被転写体を密着させる機構を実現した。

図１は本発明の実施例を示す模式図である。本実施例においてはインプリントチャンバ１０１内においてインプリントを行う。被転写体１０５は基板１０４の上に塗布されてインプリントチャンバ１０１に導入される。ただし基板１０４は必ずしも必要ではなく、被転写体１０５が自身を支える強度がある場合は被転写体１０５のみでも構わない。本実施例においては基板１０４としてはガラス板、被転写体１０５としては光硬化樹脂を用いた。移動機構１０２はｘ，ｙ，ｚの３軸並進、回転θが可能となっている。また、傾きを補正するためにボールジョイントが具備されている。また、移動機構内には圧力センサが組み込まれており、印加した応力をモニタすることが可能である。更に移動機構上には温度制御機構１０３が備えられている。温度制御機構には温度センサを含んでいる。温度制御機構１０３では加熱及び冷却が可能であるが、光インプリントのみを使用する場合には本機構は無くても構わない。また、光インプリント，熱インプリントのどちらにおいても冷却機構が不要な場合は具備しなくても構わない。

本図では省略されているが、基板１０４及び被転写体１０５をインプリントチャンバ
１０１内に導入する機構が備えられている。これはロボットアームよりなり、インプリントチャンバ１０１の搬入口を通して基板の出し入れを行う。搬入された基板１０４は移動機構１０２上に固定される。金型１０６はインプリントチャンバ１０１の上部に設けられた開口部にシール１０７を介して固定されている。

本実施例では、金型１０６として合成石英を使用した。金型１０６の上部（金型のパターンが形成されていない裏面側）には補助チャンバ１０８が具備されている。補助チャンバ１０８の上部は透光部１０９を有し、光源１１０からの光を通すことが可能である。透光部１０９は補助チャンバ内圧力と大気圧の差に耐える必要がある。このため、本実施例では、透光部１０９として１０mm厚の合成石英を使用した。図示はしないが透光部１０９を通して金型１０６を観察することも可能であるため、必要に応じて透光部１０９の上に顕微鏡などの観察機構を備えてもよい。観察機構を備えた場合、アライメント機構として使用することも可能である。光源１１０は光インプリント時に使用する光硬化材料の感度分布に適合した波長を含む必要がある。本実施例では、光源１１０として高圧超高圧水銀灯を使用した。なお、熱インプリントのみを行う場合には光源１１０は不用であり、更にアライメントや観察も必要ない場合は透光部１０９も不用である。なお、本実施例では透光部１０９を補助チャンバ１０８に設けたが、インプリントチャンバ１０１に設けることも可能である。

各チャンバからは配管１１１を通して排気加圧機構１１５に繋がっている。インプリントチャンバと補助チャンバの間にはバルブ１１２，インプリントチャンバと排気加圧機構１１５の間にはバルブ１１３，補助チャンバ１０８と排気加圧機構１１５の間にはバルブ１１４が具備されている。バルブ１１２の両側の配管はインプリントチャンバ１０１と補助チャンバ１０８を繋ぐバイパス経路となり、バルブ１１２の開閉にインプリントチャンバ１０１と補助チャンバ１０８との間を流れる流体量を制御可能な構造となっている。この部分のコンダクタンスは両チャンバの圧力差を決定する支配的な要素となるため、この部分にはなるべく太い配管を使用しコンダクタンスを低下させることが望ましい。図示はしていないが、本目的のために複数の配管によりバイパス経路を形成しても構わない。この場合は各バイパス経路にはそれぞれバルブを備えておく必要がある。この場合、各バルブを全て手動で操作することも可能であるが、作業効率の観点からはバイパス経路の全バルブの制御を一括して行う制御機構を備えていることが望ましい。また、作業効率の観点から本図記載の排気加圧機構１１５とは別にインプリントチャンバ１０１，補助チャンバ１０８にそれぞれリークバルブを具備してあると望ましい。

また、図示されていないが光源１１０からの光は有害である場合があるので必要に応じて遮蔽機構や安全装置を設けることが望ましい。更に移動機構１０２，温度制御機構103などと連動した安全機構を具備していることが望ましい。全体の制御はパーソナルコンピュータを用いて行い、制御と同時に動作時の温度，圧力などをモニタして記録及び表示することが可能である。

実施例１の装置を用いてインプリントを行う場合のプロセスを図１および図２を用いて説明する。図２は本プロセス中のインプリントチャンバ，補助チャンバの圧力及びその両者を繋ぐバルブの様子を纏めたものである。図２の工程名において括弧で示した３項，６項及び９項は省略可能であることを示す。また各項目内の圧力表示は目安であり、使用する材料や必要とするパターン寸法に応じて変化させる必要がある。

金型１０６は予めＥＢＬおよびドライエッチングを用いて凹凸パターンを形成している。パターンによってはＥＢＬに代えて他の微細加工法、例えば、Ｘ線リソグラフィ，イオンビームリソグラフィ，操作プローブ顕微鏡リソグラフィ，光リソグラフィ，収束イオンビーム（ＦＩＢ）加工などを用いても構わない。必要パターン完成後に凹凸構造表面上にインプリント後の剥離が容易になるように離型処理を行っておく。完成した金型１０６は以下に説明するインプリント工程に先立ってインプリントチャンバに固定しておく。

基板１０４上に被転写体１０５を塗布する。このとき塗布は一様な膜状であっても不連続な液滴状であっても構わない。本実施例では被転写体１０５としてＰＡＫ−０１（東洋合成社製）を使用した。塗布時の該被転写体１０５は液体であった。

（１）基板導入。被転写体１０５を塗布した基板１０４をインプリントチャンバ１０１に導入し、移動機構１０２上に固定した。本実施例では温度制御機構１０３は移動機構
１０２に組み込まれてはいるが、被転写体１０５として光硬化材料を使用したため、温度制御機構１０３は使用しなかった。

（２）排気。バルブ１１２，バルブ１１３，バルブ１１４を開き、排気加圧機構１１５によりインプリントチャンバ１０１および補助チャンバ１０８の排気を開始する。このとき、インプリントチャンバ１０１と補助チャンバ１０８の圧力が異なると金型１０６が撓む原因となるため、両者の圧力差が金型１０６の撓み許容量を超えないように排気速度の調整を行う。排気速度の調整はバルブ１１３，バルブ１１４を用いて行う。もちろん、排気加圧機構１１５を複数用意し、それぞれ独立にインプリントチャンバ１０１と補助チャンバ１０８に接続しても構わない。但し、この場合でもインプリントチャンバ１０１と補助チャンバを繋ぐ配管およびバルブ１１２は具備していることが望ましい。本実施例においては排気加圧機構に真空ポンプを使用し、各チャンバ内圧力が１０Ｐａ程度となるまで真空引きを行った。必要な真空度は使用する被転写体の種類や必要なパターンの大きさによって決定する必要がある。

（３）アライメント。インプリントチャンバ１０１内の圧力が必要な値まで下がった後にインプリントチャンバ１０１内で移動機構１０２を用いて金型１０６と基板１０４の相対的な位置関係を調整した。金型１０６及び基板１０４には予め位置決め用のマークをつけておく。

必要とする精度によっては位置決めマークは必ずしも必要ではなく、基板の外周部などを基準に位置決めを行っても構わない。また位置決めが必要ない場合にはアライメントは行わなくてもよい。またアライメントはインプリントチャンバ排気前に行っても構わないが、排気時に位置ずれが発生する可能性があるため、可能であれば排気後に行うことが望ましい。

（４）金型接触。引き続き、移動機構１０２を用いて基板１０４を上昇させる。基板導入時の金型１０６と基板１０４の傾きは移動機構１０２内のボールジョイントにより補償され、両者は接触する。この時点で巨視的な観点からは両者は接触しているが、基板104や金型１０６自身のうねりなど細かい凹凸構造には追従できていない部分がある。ただし、予めインプリントチャンバ１０１は排気してあるため、凹凸に起因する非接触部分内の残留気体は無視できる量以下である。

（５）密着。次にバルブ１１２及びバルブ１１３を閉じる。バルブ１１４は開けたまま排気加圧機構１１５を停止させて補助チャンバ１０８を大気圧に戻す。この工程によりインプリントチャンバ１０１は低圧、補助チャンバ１０８は大気圧となるため、その圧力差に応じた静水圧が補助チャンバ１０８内の金型１０６に印加される。静水圧は場所に依らず等しい圧力が加わるため、金型１０６への均一な加圧が可能となる。この状態において基板１０４や金型１０６自身のうねりなど細かい凹凸構造にも追従した密着が完成する。このとき基板１０４上の被転写体１０５は液体状であるため、金型１０６の微細パターンに応じて変形し、所望の形状となる。なお基板１０４や金型１０６が柔らかいか、被転写体１０５が十分厚くかつ低粘度であるなどの理由により（４）の工程で金型１０６と被転写体１０５の間に必要十分な密着が得られていた場合には本工程は省略可能である。ただし、一般には透光性の石英を金型１０６として使用し、パターンの面内方向大きさが200ｎｍよりも小さな構造を作成する場合は本工程を行うことが望ましい。

（６）強密着。必要に応じて更に補助チャンバ内を更に加圧することにより、金型106により大きな静水圧を印加することも可能である。なお、本工程は金型１０６や基板104の硬度、被転写体１０５の厚さや粘度などにより（５）の工程で金型１０６と被転写体
１０５の間に必要十分な密着が得られていた場合は省略可能である。

（７）露光。静水圧印加下で金型１０６と被転写体１０５，基板１０４を密着させた状態で、光源１１０から光を照射する。本実施例では紫外光を照射して被転写体１０５を硬化させた。被転写体１０５の種類や金型１０６，透光部１０９の光の透過率，厚さに応じて照射量は異なるため、被転写体１０５が十分硬化する条件で照射する必要がある。

（８）剥離。被転写体１０５が硬化後、バルブ１１３を開けてインプリントチャンバ
１０１に大気を導入する。移動機構１０２を下げていくことにより金型１０６と被転写体１０５を剥離する。

（９）負圧印加剥離。剥離前にバルブ１１２を閉じて補助チャンバを排気し、インプリント時とは逆の圧力分布を作り出してもよい。本手法によると金型１０６に周辺部から僅かな撓みを作り出すことができるため、剥離時の力を減らすことができ、剥離を容易に行うことが可能となる。またパターン精度の向上に役立つ。本工程が不必要な場合は省略可能である。

（１０）取り出し。剥離後、被転写体１０５を含む基板１０４を取り出すことでインプリント工程は終了する。

実施例１の装置を用いてインプリントを行う場合の別のプロセスを説明する。本実施例では実施例１の装置の光源１１０および透光部１０９を省略した。また、金型１０６は合成石英に代えて酸化シリコンを使用した。金型１０６には予めパターン表面上に必要な離型処理を行っておく。また移動機構１０２は実施例２において使用したものと比べ、１
ＭＰａ以上の圧力に耐えうるように頑丈な構造に変更した。

初めに基板１０４上に被転写体１０５を塗布する。本実施例においては基板１０４としては単結晶シリコンを使用した。また、被転写体１０５としてポリスチレン（ＰＳ）を有機溶媒に溶かして使用した。ＰＳ溶液を基板１０４上に塗布後、プリベークにより有機溶媒を蒸発させ、基板１０４上にＰＳ膜が積層されている構造とした。もちろん必要に応じて基板１０４とＰＳ層の間には密着層やハードマスクなどの機能を持つ層を挿入しても構わない。引き続き該基板１０４をインプリントチャンバ１０１に導入した。本実施例においては予め移動機構１０２の位置と金型１０６の相対的な位置を機械的に決めておき、基板１０４導入後の相対的な位置関係の調整（アライメント）は省略した。引き続き、排気加圧機構１１５によりインプリントチャンバ１０１および補助チャンバ１０８の排気を開始する。このとき、インプリントチャンバ１０１と補助チャンバ１０８の圧力が異なると金型１０６が撓む原因となるため、両者の圧力差が金型１０６の撓み許容量を超えないように排気速度の調整を行う。排気速度の調整はバルブ１１３，バルブ１１４を用いて行う。

インプリントチャンバ１０１内の圧力が１００Ｐａまで下がった後に、移動機構１０２を用いて被転写体１０５と金型１０６の最上部が接触するまで基板１０４を上昇させる。基板導入時の金型１０６と基板１０４の傾きは移動機構１０２内のボールジョイントにより補償される。この時点で巨視的な観点からは両者は密着するが、特にＰＳ膜は固体であるため基板１０４や金型１０６自身のうねりや転写パターンなど凹凸構造には追従できていない部分がある。引き続き、温度制御機構１０３により基板１０４および被転写体105を加熱する。加熱温度は使用する被転写体１０５の種類や作成する構造の大きさなどにより変化するが、本実施例では１３０℃とした。加熱後、被転写体１０５が軟化した後にバルブ１１２及びバルブ１１３を閉じる。バルブ１１４は開けた状態で排気加圧機構１１５を停止させて補助チャンバ１０８を大気圧に戻した。この工程によりインプリントチャンバ１０１は低圧、補助チャンバ１０８は大気圧となるため、その圧力差に応じた静水圧が補助チャンバ１０８内の金型１０６に印加される。更に補助チャンバ内を更に加圧することにより、金型１０６により大きな圧力を印加した。本実施例においては１ＭＰａ（〜
１０気圧）の圧力を印加した。この状態において基板１０４や金型１０６自身のうねりやパターン構造に追従した密着が完成し、被転写体１０５は金型１０６の微細パターンに応じて変形し、所望の形状となる。

被転写体１０５と基板１０４を密着させた状態で加熱を停止する。更に必要に応じて温度制御機構１０３を用いて冷却してもよい。引き続きバルブ１１３を開けてインプリントチャンバ１０１に大気を導入する。大気を導入することにより熱伝導率が向上するため冷却速度は上がる。被転写体１０５の軟化点よりも十分温度が下がった後に移動機構１０２を下げていくことにより金型１０６と被転写体１０５を剥離する。剥離前にバルブ１１２を閉じて補助チャンバを排気し、インプリント時とは逆の圧力分布を作り出してもよい。本手法によると剥離時の力を減らすことができ、剥離を容易に行うことが可能となる。本工程が不必要な場合はもちろん省略可能である。剥離後、被転写体１０５を含む基板104を取り出すことでインプリント工程は終了する。

実施例１の装置をもとに作製した磁気記録媒体基板製造装置の模式図を図３に示す。

本実施例では、厚さ１.０mm の石英板にＥＢＬ描画，反応性イオンエッチング(ＲＩＥ)によって凹凸形状パターンを形成した金型３０６を使用した。パターンは磁気記録媒体として必要な形状とする必要がある。本実施例においては、所謂、ディスクリートトラック媒体として、中央部において、凸部幅６０ｎｍ，凹部幅４０ｎｍでトラックピッチ１００ｎｍの概同心円構造を作成した。なお、サーボ信号用のパターンも同じ金型内に形成してあるため円周構造は所々分断されており、トラックは多数の円弧で形成されている。凹凸の高さは７０ｎｍとした。また、トラックピッチは基板半径位置に応じて変化させた。また、記録領域と重ならない部分にアライメントマークを作成した。本実施例ではアライメントマークをディスク中央付近の中心から等しい半径の円周上に複数箇所作成した。RIE後にクリーニングを行った後、凹凸構造表面に離型処理を行い、インプリント後に剥離が容易に行えるようにした。

基板３０４としては、直径６４.５mm で、内周部に直径２０mmの孔を有するドーナツ型ガラス円板を採用した。もちろん必要に応じて他の形状の板を採用してもよい。また材料もガラスに限られず、必要な強度や平坦性，化学的安定性が得られれば金属もしくはアモルファスであっても構わない。本実施例において使用したガラス円板の表面粗さＲａは
Ｒａ＜０.２ｎｍであった。

基板３０４上には被転写体として自家製の光硬化樹脂３０５を塗布した。このときの膜厚はほぼ全域に渡って７０ｎｍであった。塗布膜厚は目的とする構造によって変化させる必要がある。また、必要に応じて、ＲＩＥ時のハードマスクとなる材料を基板３０４と光硬化樹脂３０５の間に製膜しておく。

移動機構３０２の上表面には適当な溝が彫ってあり、該溝は配管３１６を通して排気機構に繋がっている。この機構を用いて基板３０４は真空吸着により移動機構３０２表面上に固定される。

初めにインプリントチャンバ３０１内と補助チャンバ３０８内をほぼ等圧に保ちつつ、
１００Ｐａ程度まで排気する。引き続き透光部３０９から観察しながら金型３０６と基板３０４の位置決めを行う。位置決めは金型をインプリントチャンバ３０１に対して固定しておき、移動機構３０２を用いて基板３０４を移動させることによって行った。位置決め完了後、移動機構３０２を用いて基板３０４を上げて行き、金型３０６と光硬化樹脂305を接触させた。引き続き、インプリントチャンバ３０１と補助チャンバ３０８を繋ぐバルブ３１２を閉じ、インプリントチャンバ３０１内を真空に保ったまま補助チャンバの圧力を大気圧に戻すことにより金型３０６と光硬化樹脂３０５が密着する。

超高圧水銀灯よりなる光源３１０から紫外光を照射し、光硬化樹脂３０５を硬化させる。硬化後、実施例２にて説明した方法を用いて剥離し、基板３０４を取り出す。

凹凸構造の転写された光硬化樹脂３０５を含む基板３０４を上方よりＲＩＥにて削り、光硬化樹脂３０５の凹凸パターンを基板３０４の構造に転写する。ＲＩＥ工程では光硬化樹脂３０５やハードマスクに応じた適切なエッチングガス、条件を選択する必要がある。該基板を取り出し、引き続き、上記にて説明した方法を用いて、裏面にも同様の凹凸構造を作成する。なお、本実施例においては、インプリントは片面ずつ行ったが、２枚の金型を備え、金型同士のアライメントを備えた機構を用いれば、両面を同時にインプリントすることも可能である。両面を同時にインプリントすることにより、スループットを向上させることが可能である。

裏面にも凹凸構造が完成した後に、裏表両表面に残っている光硬化樹脂，ハードマスクを除去する。洗浄後、磁気記録層を該基板３０４上にスパッタ蒸着する。

もちろん、本実施例において説明した方法は、ディスクリートトラック媒体に限られるものではなく、パターン形状を変化させることによりドットパターン形状のパターン媒体への適用も可能である。

また、本実施例において、インプリントにより形成された凹凸形状上に直接磁性体を成長させて磁気記録媒体としてもよい。磁性体としては、基板面に対して面内異方性を有する磁性体，基板面に対して垂直異方性を有する磁性体，軟磁性体および基板面に対して垂直異方性を有する磁性体，基板面に対して斜め方向の異方性を有する磁性体等を用いることができる。被転写体は光硬化性材料に限らず、熱硬化性材料や熱可塑性材料を用いてもよい。また、凸部領域の平均表面粗さは１ｎｍ以下であることが好ましい。

また、凸部と凹部の平均高さの差は１００ｎｍ以下であることが好ましい。

また、パターン形状，記録層を変化させることにより、相変化光ディスク，光磁気ディスクなど、幅広く記録媒体への応用も可能である。

図４は、厚さ１.０mm の石英板を使用した場合の、インプリントチャンバ３０１と補助チャンバ３０８の圧力差による金型３０６の撓み量を測定した結果を示す図である。図４では直径６５mmのハードディスク用ガラス基板への転写を考慮し、半径値０〜５mmの領域は測定していない。また、ガラス基板の中心を軸とする対称形となっていると考えられるため、測定は４５度刻みで８ラインについて行い、それを平均して示してある。図４より、両チャンバの圧力差が０.１ＭＰａ であれば最大約７００μｍの変形が発生することがわかる。本図に示すように、両チャンバの圧力差が大きくなると金型の撓みも大きくなることがわかる。したがって、本発明に示すような、圧力差を制御する機構がない場合、金型の変形が大きくなり破損を誘発する可能性がある。また同時に、密着後に両チャンバの圧力差を大きくすることにより基板のうねりに追従し、精度の高い転写が可能となることも示されている。もちろん、金型を薄くすれば同じ圧力差でも撓みは大きくなり、金型を厚くすれば同じ圧力差でも撓みは小さくなる。従って、使用する金型の厚さに応じて、破損までに許容される両チャンバの圧力差は変化する。また、密着後に印加する静水圧の大きさも必要に応じて変化させなければならない。

本実施例のインプリント装置の模式図である。 本実施例の装置を用いたインプリントプロセスの実施方法を示した説明図である。 本実施例の磁気記録媒体基板製造装置の模式図である。 インプリントチャンバと補助チャンバの圧力差と金型の撓み量との関係を示す図である。

符号の説明

１０１，３０１…インプリントチャンバ、１０２，３０２…移動機構、１０３…温度制御機構、１０４，３０４…基板、１０５…被転写体、１０６，３０６…金型、１０７，
３０７…シール、１０８，３０８…補助チャンバ、１０９，３０９…透光部、１１０，
３１０…光源、１１１，３１１，３１６…配管、１１２，１１３，１１４,３１２,３１３，３１４…バルブ、１１５，３１５…排気加圧機構、３０５…光硬化樹脂。

Claims (17)

1. インプリント装置において、インプリントチャンバと、該インプリントチャンバの金型対向面上に配置された補助チャンバと、両者を繋ぐ配管と、該配管途中にあって両チャンバ間の流体を制御するバルブと、各チャンバの排気機構として真空ポンプと、被転写体の移動機構とを有することを特徴とするインプリント装置。
2. 凹凸パターンが形成された金型の裏面を露出して保持可能な開口部を備えたインプリントチャンバと、前記インプリントチャンバ内に配置され、被転写体を固定及び移動可能な移動機構と、前記金型の裏面側を覆うように配置された補助チャンバと、前記インプリントチャンバ及び補助チャンバに設けられた配管を通して、前記インプリントチャンバ及び補助チャンバ内の圧力を制御する排気加圧機構と、前記インプリントチャンバと前記補助チャンバとを連結する配管に両チャンバ間を流れる流体量を制御するためのバルブを備えた配管とを有することを特徴とするインプリント装置。
3. 請求項１において、補助チャンバもしくはインプリントチャンバに透光部を有することを特徴とするインプリント装置。
4. 請求項３において、被転写体を光硬化するための光源を有することを特徴とするインプリント装置。
5. 請求項２において、被転写体を加熱するための機構を有することを特徴とするインプリント装置。
6. 請求項１において、金型と被転写体との位置を調整するアライメント機構を有することを特徴とするインプリント装置。
7. インプリントチャンバ内で金型の凹凸形状を被転写体に転写して微細構造を形成するインプリント方法であって、被転写体をインプリントチャンバ内に導入し、インプリントチャンバと金型にて隔てられた補助チャンバ内との圧力が等しくなるように制御しながら両チャンバ内圧力を減少させ、被転写体を移動させて金型に接触させ、紫外光を照射し被転写体を硬化させ、被転写体を移動させて金型から剥離し、被転写体を取り出す工程を含むことを特徴とするインプリント方法。
8. 請求項７において、被転写体を金型に接触させた後、インプリントチャンバの真空を保ったまま補助チャンバのみを大気圧にし、被転写体と金型を密着させる工程を含むことを特徴とするインプリント方法。
9. 請求項７において、紫外光を照射する工程に代えて被転写体の温度を加熱もしくは冷却することを特徴とするインプリント方法。
10. 請求項７において、被転写体は基板上に回転塗布された膜状の光硬化材料であることを特徴とするインプリント方法。
11. 請求項７において、被転写体は基板上に液滴を滴下した光硬化材料であることを特徴とするインプリント方法。
12. 請求項９において、被転写体は基板上に回転塗布された膜状の熱可塑材料であることを特徴とするインプリント方法。
13. 請求項９において、被転写体は基板上に液滴を滴下した熱可塑材料であることを特徴とするインプリント方法。
14. 請求項９において、被転写体は基板上に回転塗布された膜状の熱硬化材料であることを特徴とするインプリント方法。
15. 請求項９において、被転写体は基板と同一材料の熱可塑材料であることを特徴とするインプリント方法。
16. 請求項７において、被転写体は酸素阻害特性を有する光硬化材料であることを特徴とするインプリント方法。
17. 請求項６の装置を使用して作成した記録媒体用基板。
    
    

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