JP4317375B2

JP4317375B2 - ナノプリント装置、及び微細構造転写方法

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Publication number: JP4317375B2
Application number: JP2003077295A
Authority: JP
Inventors: 成久元脇; 昭浩宮内; 雅彦荻野; 孝介桑原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2023-03-20
Also published as: US7520742B2; US20040182820A1; JP2004288783A

Description

【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】
また、下記特許文献３には、高分子樹脂との剥離性が良好であり、離型剤が金型の凹部の溝部分に入り込んでおらず、プレス加工による正常なパターンの転写が可能なインプリント加工用金型を、大気中で、有毒ガスを発生することなく、製造することを目的として、金型の材料と化学的に反応する官能基を有するパーフルオロポリエーテルで被覆してなるインプリント加工用金型が開示されている。具体的には、インプリント加工用金型の表面を洗浄する第一の工程と、前記インプリント加工用金型を前記パーフルオロポリエーテルに暴露する第二の工程を含む、インプリント加工用金型の製造方法が開示されている。
【０００６】
【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
【特許文献３】
特開２００２−２８３３５４号公報
【非特許文献１】
S.Y.Chou et al.,Appl.Phys.Lett.,vol.67,p.3314(1995)
【０００７】
【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高アスペクト比のピラー等の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。
【０００８】
上記特許文献３では、スタンパを剥離剤溶液中に浸漬することで離型することが開示されている。この方法では、スタンパの凹部にも離型剤が形成されるため、高アスペクト比のピラーを形成することができなかった。
【０００９】
以上の技術課題に鑑み、本発明は、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、高アスペクト比のピラーの転写を高精度に行うことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、スタンパの凸部のみに離型剤を形成する手法を考え、本発明に至った。
即ち、第１に、本発明は、ナノプリント装置の発明であり、基板上に微細構造を形成するために、基板と、表面に微細な凹凸が形成されたスタンパを、加熱・加圧するナノプリント装置において、前記スタンパ凸部のみに剥離材を形成する機構を有することを特徴とする。前記スタンパ凸部のみに剥離材を形成することで、スタンパの凸部にのみ剥離層が設けられ、スタンパの凹部には剥離層が存在しないため、高アスペクト比のピラーを形成することができる。
ここで、前記剥離材が、シート状であることが好ましい。
【００１１】
第２に、本発明は、パターン転写方法の発明であり、ナノプリント装置を用い、基板上に微細構造を形成するために、基板と、表面に微細な凹凸が形成されたスタンパを加熱・加圧するパターン転写方法において、前記スタンパに剥離材を転写・塗布することを特徴とする。
【００１２】
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。
【００１３】
第３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、前記スタンパの凸部表面のみに剥離処理を施していることを特徴とする。
【００１４】
【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（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（ｂ））。冷却・硬化させる（図（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（ｄ））。また、加熱硬化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。
【００１５】
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。
【００１６】
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ＲＦＭＥＭＳ、▲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。
【００１７】
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。
本発明において、プレス装置は、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
［実施例１］
図２は本発明のナノプリント装置である。図２（ａ）はスタンパの凸部表面に剥離材を形成するための装置である。図２（ｂ）は基板にスタンパ6の微細凹凸を転写するための装置である。図２（ａ）、（ｂ）それぞれに対してスタンパ6の表面近傍の拡大図を示したものが図３（ａ）（ｂ）である。
【００２２】
ここで、プロセス手順を説明する。まず、図３（ａ）のように表面が平滑なガラス基板9にシリコーン（ポリジメチルシロキサン）系剥離剤8をスピンコートし200ｎｍ厚みに塗布した。この剥離剤付き基板を図２（ａ）ステージ3上に置き、真空チャックで固定した。さらにこの上にスタンパ6（5インチφ厚さ100μｍ、パターン部深さ500ｎｍ）と緩衝材7（4インチφ厚さ3ｍｍ）とを配した。加圧機構5を用いて2ＭＰａの圧力でプレスすることにより、スタンプ6に剥離剤層を形成した。緩衝材7は基板9のうねりにスタンパを沿わせるために用いたものである。スタンパ6のパターン深さより剥離材8の厚みを薄くしておくことによってスタンプ6の凸部表面にのみ剥離層を形成することができる。
【００２３】
次に図３（ｂ）のようにＳｉ基板11（5インチφ厚さ0.5ｍｍ）に樹脂（ポリスチレン679エイアンドエム製）を厚さ600ｎｍになるようにスピンコートした。剥離層10を形成したスタンパ6を位置決めして組み合わせた後、図２（ｂ）のステージ104上にセットした。図２（ｂ）の微細構造転写装置は図２（ａ）の剥離材形成装置と異なり、真空チャンバ103を有し、ステージ104は加熱機構を備えている。
【００２４】
試料セット以降の工程は、図４を用いて説明する。図４（ａ）においてスタンパ6のパターンは500ｎｍ角深さ1μｍの穴である。これを、0.1Ｔｏｒｒ以下に減圧し、250℃に加熱した上で、図４（ｂ）のように12ＭＰａで10分間保持して加圧した。100℃以下になるまで放冷後、大気解放を行った。室温にてスタンパ裏面に剥離治具を接着固定し、0.1ｍｍ/ｓで鉛直方向に引き上げたところ、図４（ｃ）のようにスタンプ穴に充填された樹脂が穴壁面と密着したまま引き上げられ、図４（ｄ）のような柱状構造体が形成された。この柱状構造体の高さは、スタンパの深さの3倍以上あり、スタンパ穴の形状がそのまま転写されたものとは明らかに異なる。剥離材をスタンパ凹部にまで形成すると剥離時の樹脂の抜けが良くなって、スタンパの凹凸そのままが転写されることが多いことから、再現性よく所望の形状の柱状構造体を得るには、スタンパ凸部のみの剥離材処理が必要であるといえる。図５に形成したポリスチレンの柱状構造の電子顕微鏡写真を示す。
【００２５】
［実施例２］
本発明の実施の形態の１つとして剥離材としてＤＬＣ（Diamond Like Carbon）膜を用いた例を説明する。まず、図6を用いてＤＬＣ膜をスタンパの凸部表面にのみ形成する方法を説明する。図6（ａ）のように5インチφ厚さ0.5ｍｍのＳｉ基板を準備する。ここに図6（ｂ）のようにメタンを炭素源としたプラズマＣＶＤ法によって、ＤＬＣ膜を50ｎｍ厚みになるように形成した。次に図6（ｃ）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（ＯＥＢＲ1000、東京応化製）を塗布した。続いて、図6（ｄ）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6（ｅ）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6（ｅ）の凹凸をマスクパターンとしてＤＬＣ膜およびＳｉ基板のドライエッチングを行い、図6（ｆ）のように凹凸を形成後、Ｏ2アッシングにより、レジストを除去した。以上の工程で、図6（ｇ）の凸部表面にＤＬＣ膜を形成したＳｉスタンパを得た。このスタンパを用い、実施例1と同様の方法で、微細凹凸の転写を行った。そして、ＤＬＣ膜を剥離材として凸部表面に形成した場合にも、スタンプ深さより高いポリスチレン柱状構造体を形成できることを確認した。なお、ＤＬＣ膜は硬いので耐久性があり、複数回の加圧に耐え、かつ低摩擦であるので剥離材として好ましい。
【００２６】
［実施例3］
本発明の実施の形態の1つとして、ローラー型剥離材形成装置およびローラー型ナノプリント装置を用いた例を説明する。スタンパとしてはＮｉ製の可撓性スタンパを用いた。Ｎｉスタンパの作製方法を図７を用いて説明する。図７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７（ａ）のように5インチφ厚さ0.5ｍｍのＳｉ基板を準備した。次に図７（ｂ）のようにスピンコータを用いて、電子線露光用のフォトレジスト（ＯＥＢＲ1000、東京応化製）を塗布した。続いて、図７（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７（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７（ｄ）の凹凸をマスクパターンとしてＳｉ基板のドライエッチングを行い、図７（ｅ）のようにＳｉ基板に凹凸を形成後、Ｏ2アッシングにより、レジストを除去した。以上の工程で、直径100nmの円柱状突起が一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７（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７（ｇ）のように電気Ｎｉめっきで100μｍにまで成膜を行った。図７（ｆ）（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。
【００２７】
このＮｉスタンパを用いて、図8のローラー型ナノプリント装置を用いて、プリントを行った。スタンパはスタンパ搬送ベルトに固定されて図の右から左へ運ばれる。スタンパには被転写基板と合わせる前に、剥離材形成用ローラーにより凸部表面にフッ素ポリマーを形成した。一方、被転写側の基板は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）の幅150ｍｍ厚さ1ｍｍのシート形状をしており、これもガイドローラーで右方向へ搬送される。加熱機構付きガイドロラーはプレス部が250℃に設定されており、その予備加熱として右から50、100、150、200℃になるように設定されている。ＮＩスタンパとＰＭＭＡ基板は合わさった後、予備加熱され250℃でプレスされた。プレス圧力は12ＭＰａに設定した。スタンパ及びＰＭＭＡ基板はプレス部で構造転写された後、90℃、20℃の冷却機構付きガイドローラーで、段階的に冷却される。なお、搬送速度は1ｍｍ/ｓｅｃとした。図９にプレス部の拡大図を示した。プレスを終えたスタンパは冷却を受けつつ、浅い角度（5°）で搬送ベルトによって、引き上げられる。これによって、図4（ｃ）のようにほぼ鉛直方向にスタンパの引き上げが行われ、柱状構造体を形成できた。以上で明らかなようにローラー型ナノプリント装置でも剥離材の凸部表面への塗布により柱状構造が形成できる。
【００２８】
【本発明の適用例】
以下、本発明の緩衝材を介して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。
【００２９】
［実施例４：バイオ（免疫）チップ］
図１０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。
【００３０】
図１１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。
【００３１】
図１２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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
［実施例５：多層配線基板］
図１３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１３（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１３（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１３（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１３（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１３（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１３（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１３（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。
【００３６】
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１３（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１３（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１３（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１３（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１３（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１３（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。
【００３７】
［実施例６：磁気ディスク］
図１４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１５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１５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１５（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。
【００３８】
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１５（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１５（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１５（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１５（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１５（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。
【００３９】
［実施例７：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。
図１６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。
【００４０】
図１７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１７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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、基板と表面に微細な凹凸が形成されたスタンパを、加熱・加圧するナノプリント装置において、スタンパ凸部のみに剥離処理を施す機構を有することにより、高アスペクト比のピラーでも高精度の転写が可能となる。
【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】本発明のナノプリント装置。図２（ａ）はスタンパの凸部表面に剥離材を形成するための装置。図２（ｂ）は基板にスタンパの微細凹凸を転写するための装置。
【図３】図３（ａ）（ｂ）は、図２（ａ）、（ｂ）それぞれに対するスタンパの表面近傍の拡大図。
【図４】試料セット以降の工程。
【図５】形成したポリスチレンの柱状構造の電子顕微鏡写真。
【図６】ＤＬＣ膜をスタンパの凸部表面にのみ形成する方法。
【図７】Ｎｉスタンパの作製方法。
【図８】ローラー型ナノプリント装置。
【図９】プレス部の拡大図。
【図１０】バイオチップの概略図。
【図１１】分子フィルターが形成されている近傍の断面鳥瞰図。
【図１２】分子フィルターの断面図。
【図１３】多層配線基板を作製するための工程を説明する図。
【図１４】磁性記録媒体の全体図及び断面拡大図。
【図１５】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。
【図１６】光回路５００の概略構成図。
【図１７】光導波路内部での突起物の概略レイアウト図。

Claims

基板上に微細構造を形成するために、基板と、表面に微細な凹凸が形成されたスタンパを、加熱・加圧するナノプリント装置において、
前記スタンパ凸部のみに剥離材を形成し、凹部との離型性の差を生じさせる機構を有することを特徴とするナノプリント装置。
請求項１に記載のナノプリント装置において、
前記剥離材が前記スタンパ凹部深さより小さい厚みの剥離材層に前記スタンパ凸部を接触させることで剥離材を形成することを特徴とするナノプリント装置。
ナノプリント装置を用い、基板上に微細構造を形成するために、基板と、表面に微細な凹凸が形成されたスタンパを加熱・加圧するパターン転写方法において、
前記スタンパ凸部のみに剥離材を形成し、凹部との離型性の差を生じさせることを特徴とするパターン転写方法。
請求項３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３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３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。
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、
前記スタンパの凸部表面のみ剥離層を有し、凸部表面と凹部表面とで離型性の差を有することを特徴とするスタンパ。