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JP4642897B2 - インプリント方法及びインプリント装置 - Google Patents

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JP4642897B2
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Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプリント方法及びインプリント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インプリント技術は、ナノレベルの微細構造を低コストで作製できる方法として注目されており、磁気ディスク、半導体デバイス、レーザーや光導波路などのデバイス、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）やＮＥＭＳ（NanoElectro Mechanical Systems）などの微細加工部品などへの微細加工の応用が期待されている。
【０００３】
特に半導体デバイスの微細化が進むと、フォトリソグラフィー技術では、露光装置に短波長のレーザーを用いて、高解像度なフォトマスクが必要となるため、装置のコストが高価になる。そのため、インプリント技術を用いた低コストなパターン形成が望まれる。
【０００４】
インプリント技術では、微細なパターンが形成されたモールドと、表面に転写材料を塗布して形成した転写層を有する基板を、前記転写層の軟化温度以上まで各々加熱した後、モールドを基板上の転写層に接触させて加圧することにより転写層を前記パターン形状に変形させる。次に、加圧した状態を保ったまま、モールドと基板を冷却して転写層を硬化させた後、モールドを転写層から剥離する。これによって、モールドの微細なパターンが転写層に転写されて、微細なパターンが形成された基板を得ることができる。
【０００５】
特許文献１には、原盤と基板に均一に圧力をかけ、また転写後に原盤と基板を容易に剥離するために、原盤ホルダーと基板ホルダー間に原盤および基板の周囲に配置する弾性体を設けることで、プレス時に原盤と基板間の応力集中を緩和し、剥離時には弾性体のいわゆるくさびの作用によって剥離方向への応力を発生させている。
【特許文献１】
特許第３６３８５１３号公報
【発明の開示】
発明が解決しようとする課題
［０００６］
しかしながら、従来のインプリント技術では、モールドのパターン形成が微細であるため、モールドがプロセス中の温度変化によって熱伸縮すると、基板とモールドにズレが発生して、パターン形状を正確に転写することができないという問題がある。また、基板上の転写層を硬化させる間は、基板上の転写層とモールドが接触した状態のままで冷却されるため、モールドが熱収縮すると、転写層表面を傷つけることがあり、さらには硬化した転写層によってモールドが損傷する可能性がある。また、基板上の転写層とモールドを接触させる前工程において、モールドを転写層の軟化温度以上まで加熱すると、モールドが熱膨張してモールドの保持位置を正確に位置決めすることができないという問題がある。
［０００７］
特許文献１の方法では、原盤ホルダーに原盤を真空に引いて保持しているのみであり、原盤ホルダーの保持力が不十分である場合は、原盤の熱変形によって原盤が部分的に変形し、転写不良が発生したり、原盤と原盤ホルダーを傷つけることがある。また、原盤ホルダーの保持力が十分である場合では、原盤の熱変形量が拘束されて、原盤内部に熱応力が生じ、原盤がダメージを受けることがある。
［０００８］
また、特許文献１の方法では、原盤ホルダーに原盤を真空に引いて保持した後に加熱を行っているため、原盤が裏面全面で保持された状態で熱変形するため、その熱応力が大きくなる。
［０００９］
本発明が解決しようとする課題は上述した問題が一例として挙げられる。そこで、本発明の目的としては、モールドの熱変形によるパターン形状のズレを防止し、基板にパターン形状を正確に形成するインプリント方法及びインプリント装置を提供することである。
課題を解決するための手段
［００１０］
本発明のインプリント方法は、請求項１に記載のとおり、表面にパターンが形成されたモールドを、基板上の転写層に押し付けて前記モールドのパターン形状を前記転写層に転写するインプリント方法であって、前記モールドを所定の温度に調整した後から、前記モールドを前記基板上の前記転写層に押し付けて剥離するまでの間、中央部分がモールド保持部材に吸着された前記モールドの表面の外周縁部分を、前記基板を保持する基板保持部材によって加圧される押さえ部材で押さえ付ける状態を形成し、この状態で前記モールドを前記基板上の前記転写層に押し付けることを特徴とする。
【００１１】
本発明のインプリント装置は、請求項８に記載の通り、表面にパターンが形成されたモールドを、基板上の転写層に押し付けて前記モールドのパターン形状を前記転写層に転写するインプリント装置であって、前記基板を保持する基板保持部材と、前記モールドの中央部分を吸着して保持するモールド保持部材と、前記基板保持部材の基板保持位置の外側の部分によって加圧され、前記モールドを所定の温度に調整した後から、前記モールドを前記基板上の前記転写層に押し付けて剥離するまでの間、前記モールドの表面の外周縁部分を押さえ付ける押さえ部材と、を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
［００１２］
［図１］図１は、本発明の第１実施形態のインプリント装置の模式図である。
［図２］図２は、図１に示すインプリント装置の寸法を説明するための図である。
［図３］図３（ａ）〜（ｄ）は、図１に示すインプリント装置の押さえ部材の正面図である。
［図４］図４は、図１に示すインプリント装置において押さえ部材の取り付け例を説明するための模式図である。
［図５］図５（ａ）〜（ｅ）は、図１に示すインプリント装置のインプリント工程を説明するための図である。
［図６］図６は、図１に示すインプリント装置のインプリント工程のフローチャートである。
［図７］図７は、本発明の第２実施形態のインプリント装置の断面模式図である。
［図８］図８は、本発明の第３実施形態のインプリント装置の断面模式図である。
［図９］図９は、本発明の第４実施形態のインプリント装置の断面模式図である。
［図１０］図１０は、本発明の第５実施形態のインプリント装置の断面模式図である。
［図１１］図１１は、本発明の実施の形態５のインプリント装置の変形例の断面模式図である。
［図１２］図１２は、磁気ディスク用のパターンの一例を示す図である。
［図１３］図１３（ａ）〜（ｅ）は、磁気ディスクを製造する工程を説明するための図である。
［図１４］図１４（ｆ）〜（ｌ）は、磁気ディスクを製造する工程を説明するための図である。
［図１５］図１５は、磁気ディスクを製造する工程のフローチャートである。
符号の説明
［００１３］
１ 基板
１ａ 転写層
２ 基板保持部材
３ モールド
４ モールド保持部材
４ａ 真空吸着部
５ 押さえ部材
５ａ 剛性部材
５ｂ 弾性部材
５ｃ 突起部
５ｄ 摩擦部材
６ 温度調整装置
６ａ、６ｂ ヒーター
７ 駆動装置
８ 位置調整装置
９ 制御装置
１０ ガイド部材
１１ エアーブロー吹き出し機構
１２ 弾性支持部材
２１ サーボパターン部
２２ パターンドデータトラック部
１０５ ベース基板
１０６ 転写材料
１０７ ハードマスク層
１０８ 記録膜層積層
１１０ 記録膜層
１１１ 非磁性材料
１１２ 潤滑層
１１３ 保護層
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明における例示が本発明を限定することはない。
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図１から図６を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態のインプリント装置の断面模式図である。
【００１７】
図１に示すインプリント装置は、転写層１ａが形成された基板１を保持する基板保持部材２と、パターンが形成されたモールド３を保持するモールド保持部材４と、モールド３の表面の外周縁部分を押さえ付けるための押さえ部材５と、基板１及びモールド３の温度を調整する温度調整装置６と、基板保持部材２をモールド保持部材４に近づける方向又は遠ざかる方向（図１中上下方向）に駆動する駆動装置７と、基板保持部材２とモールド保持部材４の相対的な位置を調整する位置調整装置８と、これらの装置を制御する制御装置９と、を備える。
【００１８】
基板１は、Ｓｉ（シリコン）基板やガラス基板などの平板であり、シリコンウェハ、石英基板、アルミ基板、又はこれらの基板に半導体層、磁性層、又は共有電体層などを積層した基板などを用いることができる。この基板１上に、転写材料をスピンコート法等で塗布した転写層１ａが形成されている。基板１上の転写層１ａとしては、樹脂材料の他、モールド３のパターン形状を転写可能な材質であればよく、例えば金属やガラスなどを用いることができる。また、基板１の材質がモールド３のパターン形状を転写可能な材質、例えば樹脂フィルム、バルク樹脂、低融点ガラス等であれば、基板１の上層部分を転写層１ａとして扱うことができ、基板１上に転写材料を塗布しないで、パターン形状を直接転写することができる。
【００１９】
転写層１ａにアクリルなどの熱可塑性樹脂を用いた場合、基板１とモールド３を熱可塑性樹脂の軟化温度以上まで加熱し、この加熱状態で基板１上の転写層１ａにモールド３を押し付けることにより、基板１上の転写層１ａがモールド３のパターン形状にそって変形する。この基板１上の転写層１ａとモールド３を加圧したままの状態で、基板１とモールド３を冷却して転写層１ａを硬化する。なお、ここでいう冷却とは、転写層１ａを形成する樹脂が硬化する温度まで温度を下げることを意味するものであり、例えば、冷却手段によって積極的に冷却する場合の他に、自然冷却により温度を下げたり、加熱手段による加熱を継続しながら温度を下げたりすることも含まれる。これによって、転写層１ａ表面のパターン形状が確定し、その後、基板１上の転写層１ａからモールド３を剥離すると、基板１上の転写層１ａにモールド３のパターン形状が転写される。このとき、モールド３には、転写層１ａの軟化温度以上の温度から硬化温度までの温度変化によって、熱変形が生じる。
【００２０】
ここで、軟化温度としては、高分子材料ではガラス転移温度(Ｔｇ)がこれにあたる。しかし、結晶性高分子では、Ｔｇを超えても軟化せず結晶の融解温度近くになる場合もある。一定荷重をかけた材料が一定量変形するところの温度として定義される熱変形温度(Ｔｄ)も軟化温度に該当する。
【００２１】
転写層１ａに光硬化型樹脂を用いた場合では、基板１上の転写層１ａとモールド３を押し付け、基板１上の転写層１ａがモールド３のパターン形状になった後に、紫外線を照射することによって転写層１ａを硬化させる。この場合では、転写層１ａを軟化させるために加熱するプロセスは必要ないが、転写層１ａが硬化する際の発熱によってモールド３は加熱されるため、基板１上の転写層１ａから剥離されるまでの間に、モールド３に多少の温度変化が生じ、これにともなってモールド３が熱変形する。
【００２２】
基板保持部材２は、平坦な基板保持面を備え、基板保持面に基板１を、例えば、真空吸着、静電吸着、機械的なクランプ方法等によって取り付け、基板１を保持する。基板保持部材２は、基板１の保持位置の外側に余剰部分を備え、この部分に後述する押さえ部材５が取り付けられる。
【００２３】
基板保持部材２には、基板保持面を均質に加熱する加熱手段としてヒーター６ａが内包され、このヒーター６ａが温度調整装置６によって制御されることで、基板１及び転写層１ａの温度が調整される。温度調整装置６は、基板１上の転写層１ａとモールド３が接触する前に、基板１を転写層１ａが軟化する温度以上になるまで加熱するようにヒーター６ａの加熱温度を調整する。
【００２４】
基板保持部材２は、駆動装置７によって、モールド保持部材４に近づく方向及び遠ざかる方向（図１中上下方向）に駆動され、基板１上の転写層１ａとモールド３を押し付け、さらに剥離する動作を行う。基板１上の転写層１ａとモールド３が接触した状態で、さらに基板保持部材２がモールド保持部材４側に向かって加圧されることにより、基板１上の転写層１ａをモールド３のパターン形成面に押し付ける。なお、本実施形態では基板保持部材２を駆動させているが、これに限られず、基板保持部材２を固定してモールド保持部材４を駆動するようにしてもよく、基板保持部材２とモールド保持部材４の両方を相対的に駆動させるようにしてもよい。
【００２５】
基板保持部材２の位置は、基板１とモールド３の相対的な位置を調整するように、位置調整装置８によって調整される。位置調整装置８は、基板保持部材２上の基板１の位置と、モールド保持部材４上のモールド３のパターン形成面の位置とを調整するために、基板保持部材２をモールド保持部材４に対して相対的に水平方向に移動させて位置を調整する。また、基板１上の転写層１ａをモールド３に平行に押し当てるために、基板保持部材２とモールド保持部材４の水平方向のズレを補正するようにしてもよい。なお、位置調整装置８をモールド保持部材４側に設けてもよい。
【００２６】
これらの温度調整装置６、駆動装置７、及び位置調整装置８は制御装置９によって制御される。
【００２７】
モールド３の表面には、転写層１ａに転写する微細な凹凸パターンが形成され、Ｓｉ（シリコン）、ガラス、Ｎｉ（ニッケル）合金などで作製されている。また、微細な凹凸パターンが形成されたモールド３の表面には、転写層１ａに用いられる転写材料などの付着防止や剥離性向上を目的として、シランカップリング剤などによる表面処理が施される。モールド３は、基板１よりも大きな形状に形成されており、モールド３と基板１上の転写層１ａを押し付けると、基板１に覆われない部分（露出した部分）がモールド３の表面の外周縁部分に生じる。
【００２８】
モールド保持部材４は、モールド３を保持する平坦なモールド保持面を備え、モールド保持面の中央部に真空吸着部４ａが設けられている。モールド保持部材４のモールド保持面にモールド３が載置されると、モールド３の裏面中央部分を真空吸着部４ａによって吸着し、モールド３を保持する。なお、真空吸着に限られず、静電吸着によって保持するようにしてもよい。モールド保持部材４に保持されたモールド３は、中央部分のみが吸着保持され、外周縁側の領域は開放されている。これによって、モールド３が熱変形によって伸縮しても、モールド３は中央部から外周縁方向にモールド保持部材４上をスライドするため、モールド３の不均一な変形を抑えて、モールド面のたわみを防止する。
【００２９】
モールド保持部材４には、上述した基板保持部材２に内包されるヒーター６ａと同様に、加熱手段としてヒーター６ｂが内包され、このヒーター６ｂの加熱動作を温度調整装置６によって制御して、モールド３の温度が調整される。なお、温度調整は、モールド保持部材４側のみ行って、基板保持部材２側はモールド３からの伝熱によって転写層１ａを軟化するような構成でもよい。また、基板保持部材２及びモールド保持部材４を内包する装置内全体の温度を調整するようにしてもよい。
【００３０】
モールド保持部材４は設置位置が固定されており、上述したように基板保持部材２を図１において上下方向に移動させることで、基板１上の転写層１ａとモールド３を接近させ押し付け、又は剥離する。
【００３１】
押さえ部材５は、基板保持部材２の基板保持位置の外側に設置され、モールド保持部材４に保持されたモールド３の表面の外周縁部分に対向する位置に設けられている。押さえ部材５は、基板保持部材２に保持される基板１と転写層１ａを合わせた厚みよりも厚く、基板保持部材２がモールド保持部材４に接近すると、基板１上の転写層１ａより先に押さえ部材５がモールド３に接触し、モールド３の外周縁部分をモールド保持部材４に押さえ付ける。これによって、モールド３の外周縁部分の位置がモールド保持部材４に対して固定され、モールド３の熱変形による伸縮が防止される。
【００３２】
押さえ部材５は、剛性部材５ａと弾性部材５ｂを積層した構造であり、モールド３側に剛性部材５ａが配置され、基板保持部材２側に弾性部材５ｂが配置されている。剛性部材５ａは、基板１と転写層１ａを合わせた厚みよりも薄く、剛性部材５ａと弾性部材５ｂを合わせた厚みが、基板１と転写層１ａを合わせた厚みよりも厚くなるようにしている。そして、押さえ部材５が基板保持部材２によってモールド３の表面を押圧すると、弾性部材５ｂの収縮によって押さえ部材５の全体の厚みが基板１と転写層１ａを合わせた厚み前後になる。このとき、押さえ部材５はモールド３の熱変形による伸縮を防止する程度にモールド３に押し当てられる。
【００３３】
このように、押さえ部材５は、剛性部材５ａと弾性部材５ｂが積層された構成であり、押さえ部材５全体が基板１上の転写層１ａとモールド３の押し付け方向に伸縮することにより、基板保持部材２によって基板１上の転写層１ａをモールド３に押し付ける圧力を利用して、押さえ部材５がモールド３の外周縁部分を押圧する。
【００３４】
また、押さえ部材５は、モールド３と接する面が剛性部材５ａで構成されているため、その摩擦係数の大きい表面でモールド３を堅く押さえることができる。
【００３５】
剛性部材５ａとしては、モールド３の外周縁部分を面で押さえるようにするために、モールドの表面と同様の平坦な面に加工されている。剛性部材５ａは、温度変化の繰り返しに対する耐性や加圧力に対する強度を有する材料が好ましく、一例としてＳＵＳ（ステンレス）、Ｔｉ（チタン）、又はこれらの合金等を用いることができる。
【００３６】
また、押さえ部材５が弾性部材５ｂを備えていることにより、例えばモールド３の厚みが不均一であったり、モールド３が歪んでいても、均一な圧力でモールド３の外周縁部分を押さえ付けることができる。
【００３７】
弾性部材５ｂとしては、シリコーンゴムなどのゴムや樹脂などからなる弾性フィルムやシートの他、不図示であるがコイルスプリングなどの機械的なバネなどを用いてもよい。
【００３８】
図２に示すように、押さえ部材５がモールド３に接触したときのモールド３と転写層１ａとの間の間隔Ａは０．１ｍｍ以上であることが好ましい。すなわち、基板１と転写層１ａを合わせた厚みと押さえ部材５の厚みの差を０．１ｍｍ以上とする。
【００３９】
また、押さえ部材５による、モールド３の外周縁部分を押さえる幅は基板１の幅（基板１の一辺の長さと定義。基板が円形であればその直径に相当する）に対し１／１０の幅とすることが好ましい。図２の断面図では、押さえ部材５は対向する外周縁部分に同じ大きさで左右２箇所設けられることから、図面に向かって左の押さえ部材５によるモールド３の外周縁部分を押さえる幅をＢとすると、左または右の押さえ部材５による外周縁部分を押さえる幅は、１／１０の半分である１／５の幅とすることが好ましい。よって、図２の幅Ｂは次式によって得られる。なお、基板１上のパターン形成面の大きさなどに応じてこの範囲外で調整してもよい。
【００４０】
Ｂの長さ≧（（基板１の一辺の長さ）／１０）／２
【００４１】
例えば、光ディスクのような直径１２０ｍｍの転写物の場合は、
（１２０ｍｍ／１０）／２＝６ｍｍ
となり、押さえ部材５によるモールド３の外周縁部分を押さえる幅が６ｍｍ以上となるようにモールド３の大きさ、及び押さえ部材５の幅を決定するとよい。
【００４２】
図３に押さえ部材５の正面図を示す。押さえ部材５は、モールド３の形状に合わせて、モールド３の外周縁部分を全周に渡り設けられることが好ましく、図３（ａ）に示すように円形のモールド３では円状、図３（ｂ）に示すように方形のモールド３では方形とする。また、円形のモールド３では、図３（ｃ）に示すように、押さえ部材５の円形の一部が欠けていてもよく、方形のモールド３では、図３（ｄ）に示すように、少なくともモールド３の４角が押さえてあればよい。
【００４３】
押さえ部材５は、基板保持部材２にボルトによって直接固定されたり、基板保持部材２側に固定されたガイド部材によってガイドされたりすることで取り付けられる。例えば、図４に示すように、押さえ部材５の剛性部材５ａの外側外周面に突起部５ｃが設けられ、クリップ状のガイド部材１０が基板保持部材２の外周面にボルト１０ａなどで固定され、ガイド部材２の他端が押さえ部材５の突起部５ｃに引っ掛かることで、押さえ部材５が取り付けられる。このとき、ガイド部材１０は押さえ部材５の弾性部材５ｂの変形を阻害しないように押さえ部材５を保持する。
【００４４】
次に、上述したインプリント装置を用いたインプリント方法について説明する。なお、以下の例は、転写層１ａに熱可塑性樹脂を用いて転写層１ａを冷却によって硬化する熱式のインプリントについて示す。
【００４５】
図５は、インプリント方法を模式的に説明するための図であり、図６は、インプリント方法のフローチャートである。図６において各ステップには番号を付して説明する。
【００４６】
ステップＳ１では、図５（ａ）に示すように、転写層１ａが表面に形成された基板１を基板保持部材２の基板保持面に中心部を合わせて取り付け、このとき基板保持部材２の基板保持位置の外側に押さえ部材５を取り付ける部分を残しておく。
【００４７】
ステップＳ２では、パターンが形成されたモールド３をモールド保持部材４のモールド保持面に中心部を合わせて載置し、真空吸着部４ａによってモールド３の裏面中央部を吸着して保持する。
【００４８】
ステップＳ３では、位置調整装置８によって基板１とモールド３の相対的な位置を調整する。なお、次のステップＳ４で押さえ部材５を取り付けてから位置調整を行ってもよい。
【００４９】
次いで、ステップ４では、押さえ部材５の弾性部材５ｂ側を基板保持部材２の基板保持位置の外側に取り付ける。このとき、押さえ部材５の剛性部材５ａ側がモールド保持部材４に保持されたモールド３の外周縁部分に対向するように取り付け位置を調整する。なお、処理の度に押さえ部材５を取り付けるようにしなくともよく、例えば基板の種類やロットが変わる際に交換し、それ以外は基板保持部材２に常時取り付けた状態にすることもできる。
【００５０】
次いで、ステップＳ５では、温度調整装置６によって、基板保持部材２とモールド保持部材４のそれぞれのヒーター６ａ及び６ｂの昇温を調整して、基板１及びモールド３の温度を転写層１ａが軟化する温度以上になるまで加熱する。
【００５１】
このとき、モールド３が加熱による熱変形によって膨張するが、モールド３は、裏面中央部のみが吸着保持されているため、中央部を中心として外側にモールド保持面をスライドして広がる。これによって、モールド３の不均一なたわみを防いでモールド面を平坦に保つ。
【００５２】
ステップＳ６では、図５（ｂ）に示すように、モールド３が十分に加熱されてその熱膨張が終了した状態で、駆動装置７によって、基板面とモールド面を平行に保ちながら、基板保持部材２をモールド保持部材４に近づける方向（図５中Ｘで示し、以下押し付け方向と称する）に駆動する。基板保持部材２をＸ方向に移動させると、まず、基板１上の転写層１ａとモールド３の間に隙間を残した状態で、モールド３の外周縁部分に押さえ部材５の剛性部材５ａが接触する（ステップＳ７）。さらに、基板保持部材２がモールド保持部材４に近づくと、基板１上の転写層１ａとモールド３の間の距離が狭まり、押さえ部材５の弾性部材５ｂが収縮されながら、押さえ部材５とモールド３の接触面に圧力が加えられ、押さえ部材５がモールド３の外周縁端部を堅く押さえ、モールド３の外周縁部分の位置がモールド保持部材４に対して固定される。押さえ部材５は、基板保持部材２とモールド保持部材４とが近づくにつれて、さらにモールド３の外周縁部分を堅く押さえるようになる。
【００５３】
これによって、これ以降のステップで、モールド３が加熱されたり冷却されたりして、モールド３が温度変化によって熱変形しても、モールド３の外周縁部分がモールド保持部材４に対し機械的に固定されているため、モールド３の伸縮変形を抑えることができる。
【００５４】
また、モールド３が加熱されて温度調整が終了した後に、モールド３の外周縁部分の位置を押さえ部材５によって固定して押さえるため、モールド３の加熱過程での熱変形の影響を排除することができる。
【００５５】
また、押さえ部材５がモールド３と接する面が剛性部材５ａであるため、押さえ部材５とモールド３との摩擦によって、モールド３が伸縮する力に対して、モールド３の外周縁部分をより堅く固定することができる。
【００５６】
また、押さえ部材５が弾性部材５ｂを備えるため、モールド３を均質な圧力で加圧することができる。
【００５７】
ステップＳ８では、図５（ｃ）に示すように、基板保持部材２をさらに押し付け方向Ｘに駆動し、基板１上の転写層１ａとモールド３間の距離を縮めて接触させる。さらに、基板保持部材２をＸ方向に移動させ、基板１上の転写層をモールド３に押し付ける（ステップＳ９）。基板１上の転写層１ａは加熱によって軟化状態にあるため、転写層１ａがモールド３のパターン形状に沿って変形する。なお、モールド３が転写層１ａの軟化温度まで加熱されているため、転写層１ａがモールド３のパターン形状に沿ってより流動性を保ちつつ変形する。圧力及び保持時間は、モールド３のパターン形状や転写層１ａの材料によって設定される。また、図５（ｂ）の状態のモールド３を押さえ部材５により押し付けるときの圧力と、図５（ｃ）の状態のモールド３のパターン面を押し付け基板１上の転写層１ａに転写する時の圧力を異ならしてもよい。もちろん図５（ｂ）〜図５（ｃ）において、一定の圧力で基板保持部材２を方向Ｘに駆動してもよいことはいうまでもない。また、図５（ｃ）のパターン面を押し付け基板１上の転写層１ａに転写する直前に、基板保持部材２の方向Ｘへの移動を一旦停止し、モールド３が押さえ部材５により確実に所定位置に固定されていることをインプリント装置に設けられた図示せぬセンサーからの検知信号に基づいて制御装置９による自動判定のステップを組み込んでもよいし、インプリント装置のオペレータによる目視の確認ステップを組み込んでもよい。
【００５８】
このとき、基板保持部材２とモールド保持部材４の距離が縮まるにつれて、押さえ部材５の弾性部材５ｂが収縮されながら、剛性部材５ａがモールド３を加圧し、より堅くモールド面を押さえる。
【００５９】
次いで、ステップＳ１０で、基板保持部材２とモールド保持部材４のヒーター６ａ、６ｂを停止し、基板１とモールド３の温度を降下させる。すなわち、基板１とモールド３を冷却する。これによって、転写層１ａの温度を硬化温度まで下げ、転写層１ａを硬化する（ステップ１１）。温度調整装置６によって冷却温度を調整し、また温度降下の勾配を調整してもよい。
【００６０】
このとき、モールド３は加熱状態から冷却されて、熱変形によって内側に向けて収縮する力が働くが、モールド３の外周縁部分が押さえ部材５によって機械的に固定されているため、この収縮によるモールド３の移動を抑えることができる。そのため、基板１上の転写層１ａとモールド３の接触面のズレを防止し、パターン形状の精度を良好に保つことができる。また、基板１とモールド３間のズレによる負荷が押さえられるため、基板１とモールド３の損傷を防ぐことができ、また転写層１ａに転写されるパターンの損傷も防ぐことができる。
【００６１】
ステップＳ１２〜１３では、図５（ｄ）に示すように、転写層１ａの硬化後、基板保持部材２をモールド保持部材４から遠ざかる方向（図５中Ｙ方向、以下剥離方向と称する）に移動し、基板１上の転写層１ａとモールド３を剥離する。
【００６２】
このとき、基板保持部材２がＹ方向に移動し、基板保持部材２とモールド１間の隙間が広がるにつれて、押さえ部材５の弾性部材５ｂが剥離方向に膨張するため、押さえ部材５の剛性部材５ａがモールド面を押さえたまま、基板１上の転写層１ａとモールド３が剥離する。そのため、基板１上の転写層１ａとモールド３の剥離時に転写層１ａ面へ掛かる応力を、押さえ部材５とモールド３との接触面によって吸収し、転写層１ａへの負荷を抑え基板１及び転写層１ａの損傷を防止することができる。
【００６３】
ステップＳ１３〜１４では、図５（ｅ）に示すように、さらに基板保持部材２を剥離方向Ｙに移動することで、押さえ部材５がモールド３から離れる。
【００６４】
このとき、モールド３は、加熱状態（ステップＳ５〜７）から、冷却状態（ステップＳ１０〜１１）まで、温度が低下しているため、熱収縮によって内側に収縮する力が働く。そのため、押さえ部材５がモールド３から離れるときに、モールド３と押さえ部材５には、モールド３が内側に伸縮する力による反力が発生する。これに対し、押さえ部材５は、剛性部材５ａでモールド３と接しているため、剥離時にモールド３に掛かる抵抗を抑え、モールド３などの部材の損傷を防ぐことができる。
【００６５】
上述した実施形態によれば、モールドの加熱後からモールドと基板上の転写層の剥離後まで、モールドの外周縁部分を押さえ部材によって押さえるため、モールドの熱変形による収縮を抑えて、モールドと基板上の転写層の接触時のズレを防ぎ、モールドのパターン形状をより正確に基板上の転写層に転写することができる。
【００６６】
なお、本発明は、上述した構成に限定されることはなく、モールドの外周縁部分を押さえ付けた状態で、モールドの表面に形成したパターンを基板上の転写層に押し付けることができるものであれば、大きさ，形状，材質などを適宜変更することができる。このような構成によれば、モールドがプロセス中に温度変化によって熱変形の影響を受ける場合に、モールドの外周縁部分でモールド位置を固定して、モールドの熱変形を抑えるため、接触面のズレを防いで、パターンを正確に転写することができる。また、モールドと基板のズレによって部材が損傷することを防止する。
【００６７】
また、モールドの温度調整後からモールドと基板上の転写層の剥離後まで、モールドの外周縁部分を押さえ付けることで、モールドが温度調整後に熱変形した状態でモールドの外周縁部分を押さえるため、モールド面のたわみを防ぐことができる。また、モールドと基板上の転写層の剥離後までモールドの外周縁部分を押さえ付けることで、モールドと基板上の転写層の接触面のズレを防ぐことができる。
【００６８】
また、モールドを裏面側から保持するモールド保持部材が、モールドの中央部のみ吸着保持することによって、モールドが熱変形する際にモールドの中央部を中心として外側に伸縮するため、モールド面のたわみをより防いだ状態で、モールドの外周縁部分を押さえることができる。
【００６９】
また、モールドの外周縁部分に剛性部材の一方面を対向させ、この剛性部材の他方面を弾性部材を介して加圧し、モールドの外周縁部分を押さえることで、モールドを剛性部材によって堅く押さえるとともに、弾性部材によってモールド面を均一な圧力で押さえることができる。
【００７０】
本発明の押さえ部材は、上述した構成に限定されず、基板保持部材の基板保持位置の外側の部分によって加圧され、モールド保持部材に保持されたモールドの外周縁部分を押さえる構成であればよい。このような構成によれば、基板上の転写層とモールドを押し付けるときに、基板保持部材とモールド保持部材の距離が縮まると、押さえ部材がモールドの外周縁部分を押さえるため、簡単な構成でモールドの熱変形を抑えることができる。
【００７１】
また、押さえ部材は、モールド側が剛性部材であり基板保持部材側が弾性部材であることより、モールドを剛性部材によって堅く押さえるとともに、弾性部材によってモールド面を均一な圧力で押さえることができる。また、押さえ部材の厚みは弾性部材によって伸縮するため、押さえ部材とモールドの接触タイミングを調整することができる。
【００７２】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態を図７を用いて説明する。なお、上述した第１実施形態と共通する部材には同一の符号を付し、同様の構成については説明を省略する。
【００７３】
図７は、本実施形態のインプリント装置の断面模式図である。
【００７４】
図７に示すインプリント装置は、上述した第１実施形態のインプリント装置の構成を上下逆さにしたものであり、基板保持部材２を基板保持面を垂直方向上方に向けて固定し、モールド保持部材４を基板保持部材２の上方から近づける方向及び遠ざかる方向（図７において上下方向）に駆動する。
【００７５】
このような構成によれば、基板保持部材２の基板保持面が上向きになり、押さえ部材５を基板保持部材２の上方から取り付けることができるため、押さえ部材５の取り付け位置の確認や調整が簡単となる。
【００７６】
（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態を図８を用いて説明する。なお、上述した第１実施形態と共通する部材には同一の符号を付し、同様の構成については説明を省略する。
【００７７】
図８は、本実施の形態のインプリント装置の断面模式図である。
【００７８】
図８に示す押さえ部材５は、剛性部材５ａがモールド３と接する面側であって、基板保持部材２の基板保持位置側に、エアーブローを行なうためのエアーブロー吹き出し機構１１を備える。このエアーブロー吹き出し機構１１は、例えば多孔質材料などからなる吹き出し口であり、この吹き出し口に不図示のポンプなどによって、例えば、空気、Ｎ２（窒素）、又はこれらの気体に剥離時の静電気によるコンタミの付着を抑えるためにイオンを混入した気体などが送り込まれるものであり、基板１上の転写層１ａとモールド３が接触した状態で、接触界面に向けて、エアーブローを行なう。このエアーブロー吹き出し機構１１は、基板１上の転写層１ａとモールド３の剥離時に、接触界面にエアーブローを行って、剥離工程をよりスムースかつ容易にする。
【００７９】
（第４実施形態）
以下、本発明の第４実施形態を図９を用いて説明する。なお、上述した第１実施形態と共通する部材には同一の符号を付し、同様の構成については説明を省略する。
【００８０】
図９は、本実施の形態のインプリント装置の断面模式図である。
【００８１】
図９に示す押さえ部材５は、基板保持部材１側が弾性部材５ｂであり、モールド側が剛性部材５ａであり、モールド３と接する面がモールド３との摩擦係数が大きい摩擦部材５ｄによって被覆されている。摩擦部材５ｄとしては、一例として、その表面に摩擦力を高めるために微細な凹凸形状やディンプル形状が形成されている部材などを用いることができる。
【００８２】
摩擦部材５ｄがモールド面と接することで、押さえ部材５による押さえ方向と垂直な方向のモールド３の移動をさらに抑制することができるため、モールド３の伸縮に対してより堅くモールド３をモールド保持部材４に固定することができる。
【００８３】
なお、本発明は、上述した構成に限定されず、モールド３と押さえ部材５の接触面の摩擦力を高める構成であればよく、押さえ部材５の剛性部材５ａに表面処理を行って摩擦力を高めたり、モールド３側に摩擦力を高める摩擦面を設けてもよい。
【００８４】
（第５実施形態）
以下、本発明の第５実施形態を図１０及び図１１を用いて説明する。なお、上述した第１実施形態と共通する部材には同一の符号を付し、同様の構成については説明を省略する。
【００８５】
図１０は、本実施の形態のインプリント装置の断面模式図である。
【００８６】
図１０に示すインプリント装置では、モールド保持部材４のモールド保持位置（モールド保持領域）の外側であって、基板保持部材２に取り付けられた押さえ部材５と対向する位置に、モールド３面から押さえ部材５側に突出して、押し付け方向Ｘに伸縮する弾性支持部材１２が設けられている。
【００８７】
この弾性支持部材１２は、基板保持部材２がＸ方向に駆動すると、まず、押さえ部材５の下面を支持する。さらに押さえ部材５がモールド面に接触するまで、弾性支持部材１２は弾性によって収縮しながら押さえ部材５の下面を支持する。これによって、押さえ部材５がモールド３に接するときの衝撃を弾性支持部材１２が吸収し、押さえ部材５がモールド３を押さえるときに、モールド面への傷を抑え、またモールド３の位置ズレを防止する。
【００８８】
図１１に本実施形態の変形例を示す。
【００８９】
図１１に示すインプリント装置では、押さえ部材５が弾性支持部材１２上に取り付けられ、基板保持部材２と離れて設置される。この状態で、基板保持部材２を押し付け方向Ｘに駆動させることで、基板１上の転写層１ａとモールド３の接触より先に、基板保持部材２が押さえ部材５の背面に接触し、押さえ部材５を押し付け方向Ｘに加圧する。さらに、基板保持部材２がＸ方向に移動すると、押さえ部材５の剛性部材５ａがモールド３に接触し、モールド３が加圧され外周縁部分の位置がモールド保持部材４に対して固定された後に、基板１上の転写層１ａとモールド３が接触し加圧され、モールド３のパターンが基板１上の転写層１ａに転写される。
【００９０】
このような構成によれば、押さえ部材５を基板保持部材２に取り付ける作業を省くことができる。例えば、押さえ部材５と弾性支持部材１２を組み立てた状態で、弾性支持部材１２をモールド保持部材４に設置すればよい。
【００９１】
以上説明したように、本発明のインプリント方法は、表面にパターンが形成されたモールドを、基板上の転写層に押し付けて前記モールドのパターン形状を前記転写層に転写するインプリント方法であって、前記モールドの表面の外周縁部分を、前記基板を保持する基板保持部材によって加圧される押さえ部材で押さえ付けた状態で、前記モールドを前記基板上の前記転写層に押し付けることで、モールドの熱変形によるパターン形状のズレを防止し、基板上の転写層にパターン形状を正確に転写することができる。
【００９２】
また、本発明のインプリント装置は、表面にパターンが形成されたモールドを、基板上の転写層に押し付けて前記モールドのパターン形状を前記転写層に転写するインプリント装置であって、前記基板を保持する基板保持部材と、前記モールドを保持するモールド保持部材と、前記基板保持部材の基板保持位置の外側の部分によって加圧され、前記モールドの表面の外周縁部分を押さえ付ける押さえ部材と、を有することで、モールドの熱変形によるパターン形状のズレを防止し、基板上の転写層にパターン形状を正確に転写することができる。
【００９３】
最後に、図１に示すインプリント装置を用いて磁気ディスクを製造する手法について、図１２〜図１５を参照しながら説明する。
【００９４】
まず、図１２は、磁気ディスク製造用のモールド３に形成されたパターン形状の一例を示す図である。図１２に示すように、モールド３のパターン形成面には、パターンドデータトラック部３１、サーボパターン部３２に対応する凹凸が形成されている。特に、パターンドデータトラック部３１に対応するパターンは、一定の間隔で全面に形成される約２５ｎｍ程度の微細なパターンである。近年、益々高容量化する磁気ディスクは、密度が５００Ｇｂｐｓｉ（Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２）以上、特に１〜１０Ｔｂｐｓｉ程度の非常に高い面記録密度に相当する超微細パターンを形成するのが効果的である。そのため、約２５ｎｍのビット間隔のパターンを形成したモールドを用いることにより、記録密度がおよそ１Ｔｂｐｓｉの高密度パターン記録媒体を作製することが可能となる。このような微細なパターンは、高精細パターンが形成可能な電子線描画により形成するのが望ましい。
【００９５】
続いて、図１３〜図１５を参照しながら磁気ディスクを製造する工程について説明する。なお、図１３及び図１４は、各工程を模式的に示した図であり、図１５は、そのフローチャートである。
【００９６】
まずステップＳ１０１では、図１３（ａ）に示すように、特殊加工化学強化ガラス、Ｓｉウェハ、アルミ板、他の材料からなる記録媒体用ベース基板１０８を準備する（ベース基板１０８の準備）。そして、ベース基板１０８の上に、スパッタリング等で記録膜層１０７を成膜する（記録膜層１０７の形成）。垂直磁気記録媒体の場合には、軟磁性下地層、中間層、強磁性記録層、等の積層構造体となる。続いて、記録膜層１０７の上にスパッタリング等でＴａやＴｉ等のハードマスク層（メタルマスク層）１０６を形成する（ハードマスク層１０６の形成）。さらに、ハードマスク層１０６の上に、転写材料として、例えばポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）といった熱可塑性樹脂をスピンコート法等で塗布する（転写層１０５の形成）。
【００９７】
ステップＳ１０２では、図１３（ｂ）に示すように、基板保持部材２の表面に載置された基板の転写層１０５対して、パターン形成面が対向するように下方に向けられたモールド３をモールド保持部材４に取り付ける（モールドの取り付け）。このとき、モールド保持部材４と基板保持部材２の水平方向の位置調整が行われる。
【００９８】
ステップＳ１０３では、詳しくは図６に示したフローチャートに従ってインプリント工程が行われる。すなわち、必要に応じて装置内を減圧し、転写層１０５が流動性を持つ温度までモールド３及び基板を加熱した後、モールド３の外周縁部分を押さえ部材５（不図示）で押さえ付けた状態で、モールド３を転写層１０５に押し付ける（図１３（ｃ））。例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）を用いた場合、ガラス転移温度は１００℃前後なので、ガラス転移温度以上の１２０〜２００℃（例えば１６０℃程度）まで加熱する。そして、１〜１００００ｋＰａ（例えば１０００ｋＰａ程度）の押圧力でモールド３を転写層１０５に押圧する。その際、転写層１０５から、塗布時の溶媒の残りや樹脂に含まれていた水分等の脱ガスが発生する為、インプリント装置内を達成真空度が数百Ｐａ以下（例えば１０Ｐａ程度）の真空状態にすることが望ましい。続いて温度調整により転写層１０５を冷却して樹脂を硬化させた後、装置内の雰囲気を元に戻し、モールド３を転写層１０５から剥がすことで、転写層１０５にパターンが転写される（図１３（ｄ））。
【００９９】
ステップＳ１０４では、インプリント装置から取り出された基板に対して、Ｏ２ガス等を用いたソフトアッシング等を行って転写層１０５の残膜を除去する（残膜層除去）。これにより、残った転写層１０５のパターンが、ハードマスク層１０６をエッチングするためのエッチングマスクとなる（図１３（ｅ））。
【０１００】
ステップＳ１０５では、図１３（ｆ）に示すように、ＣＨＦ３ガス等を用いてハードマスク層１０６のエッチングを行い、ハードマスク層１０６にパターンを形成する。その後、図１３（ｇ）に示すように、ウェットプロセスやアッシング等を行って残存するエッチングマスク（転写層１０５）を除去する（ハードマスク層にパターン形成）。
【０１０１】
ステップＳ１０６では、図１３（ｈ）に示すように、パターンが形成されたハードマスク層１０６をエッチングマスクとして、Ａｒガス等を用いたドライエッチングを行って記録膜層１０７にパターンを形成する（記録膜層１０７にパターン形成）。その後、図１３（ｉ）に示すように、ウェットプロセスやドライエッチング等を行って残存するハードマスク層１０６を除去する。
【０１０２】
ステップＳ１０７では、図１３（ｊ）に示すように、スパッタリングや塗布により、記録膜層１０７の凹部に非磁性材料１０９（磁気記録媒体の場合はＳｉＯ２等の非磁性材料）を埋め込む（非磁性材料１０９の埋込）。
【０１０３】
ステップＳ１０８では、図１３（ｋ）に示すように、エッチングやケミカルポリシュ等により表面を研磨して平坦化する（平坦化）。これによって記録材料が非記録性材料１０９によって分離された構造が形成されることになる。
【０１０４】
ステップＳ１０９では、図１３（ｌ）に示すように、ＣＶＤやスパッタリングを行ってカーボン等の表面保護層１１１を形成し、さらに、ディッピング法等により潤滑層１１０を形成する（表面処理）。
【０１０５】
このようにして微細パターン構造を持つ磁気ディスクが製造され、最後に、これを磁気ディスク媒体の駆動系（スピンドルモータ、回転駆動制御回路など）と磁気情報のリード・ライト機構（磁気ヘッド、サスペンション、エラー訂正回路など）を有するハードディスクドライブに組み込んで、磁気記録装置が完成する。
【０１０６】
本発明のインプリント方法およびインプリント装置は、図１２に一例を示すような約２５ｎｍの微細なパターンを転写する場合であっても、所定の温度まで加熱されたモールド３の外周縁部分を押さえ部材５で押さえ付けた状態で、モールド３のパターン形成面を転写層１０５に押し付け、冷却により樹脂を硬化させるようにしているので、プロセス温度の変化によるモールド３の熱伸縮を抑制し、パターンを高精度に転写することができる。
【０１０７】
以上、本発明の具体的な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲を逸脱しない限り様々な変形が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者にとって自明なことである。従って、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。

Claims (14)

  1. 表面にパターンが形成されたモールドを、基板上の転写層に押し付けて前記モールドのパターン形状を前記転写層に転写するインプリント方法であって、
    前記モールドを所定の温度に調整した後から、前記モールドを前記基板上の前記転写層に押し付けて剥離するまでの間、中央部分がモールド保持部材に吸着された前記モールドの表面の外周縁部分を、前記基板を保持する基板保持部材によって加圧される押さえ部材で押さえ付ける状態を形成し、この状態で前記モールドを前記基板上の前記転写層に押し付けることを特徴とするインプリント方法。
  2. 前記モールドの表面の全周にわたる外周縁部分を前記押さえ部材で押さえ付けることを特徴とする請求項１に記載されたインプリント方法。
  3. 前記モールドの表面の外周縁部分を、前記モールドを保持するモールド保持部材に押し付けることを特徴とする請求項１又は２に記載されたインプリント方法。
  4. 前記モールドの表面の外周縁部分に剛性部材を対向させ、前記剛性部材を、弾性部材を介在させて裏面から押圧して、前記モールドの表面の外周縁部分を押さえ付けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載されたインプリント方法。
  5. 表面にパターンが形成されたモールドを、基板上の転写層に押し付けて前記モールドのパターン形状を前記転写層に転写するインプリント方法であって、
    前記モールドの表面の外周縁部分を、前記基板を保持する基板保持部材によって加圧される押さえ部材で押さえ付けた状態で、前記モールドを前記基板上の前記転写層に押し付けると共に、前記押さえ部材に設けたエアーブロー吹き出し機構によって、前記モールドのパターン形成面と前記基板上の前記転写層の接触界面にエアーブローを行うことを特徴とするインプリント方法。
  6. 前記モールドの表面の外周縁部分を、摩擦部材が被覆された押さえ部材の表面で押さえ付けることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載されたインプリント方法。
  7. 表面にパターンが形成されたモールドを、基板上の転写層に押し付けて前記モールドのパターン形状を前記転写層に転写するインプリント方法であって、
    前記モールドの表面の外周縁部分に押さえ部材を対向させると共に、前記押さえ部材と前記モールドを保持するモールド保持部材との間に弾性支持部材を介在させ、当該弾性支持部材の弾性による反力を前記押さえ部材に加えながら、前記押さえ部材をモールドの表面に接触させ、前記モールドの表面の外周縁部分を、前記基板を保持する基板保持部材によって加圧される前記押さえ部材で押さえ付けた状態で、前記モールドを前記基板上の前記転写層に押し付けることを特徴とするインプリント方法。
  8. 表面にパターンが形成されたモールドを、基板上の転写層に押し付けて前記モールドのパターン形状を前記転写層に転写するインプリント装置であって、
    前記基板を保持する基板保持部材と、
    前記モールドの中央部分を吸着して保持するモールド保持部材と、
    前記基板保持部材の基板保持位置の外側の部分によって加圧され、前記モールドを所定の温度に調整した後から、前記モールドを前記基板上の前記転写層に押し付けて剥離するまでの間、前記モールドの表面の外周縁部分を押さえ付ける押さえ部材と、
    を有することを特徴とするインプリント装置。
  9. 前記押さえ部材は、前記モールドの表面の全周にわたる外周縁部分を押さえ付ける面を有していることを特徴とする請求項８に記載されたインプリント装置。
  10. 前記押さえ部材は、前記モールドの表面の外周縁部分を、前記モールド保持部材に押し付けることを特徴とする請求項８又は９に記載されたインプリント装置。
  11. 前記押さえ部材は、前記モールドの表面側が剛性部材であり前記基板保持部材側が弾性部材で構成されていることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載されたインプリント装置。
  12. 表面にパターンが形成されたモールドを、基板上の転写層に押し付けて前記モールドのパターン形状を前記転写層に転写するインプリント装置であって、
    前記基板を保持する基板保持部材と、
    前記モールドを保持するモールド保持部材と、
    前記基板保持部材の基板保持位置の外側の部分によって加圧され、前記モールドの表面の外周縁部分を押さえ付ける押さえ部材と、を有し、
    前記押さえ部材は、前記モールドのパターン形成面と前記基板上の前記転写層の接触界面にエアーブローを行うエアーブロー吹き出し機構を備えていることを特徴とするインプリント装置。
  13. 前記押さえ部材は、前記モールドの表面と接する面に摩擦部材が被覆されていることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載されたインプリント装置。
  14. 表面にパターンが形成されたモールドを、基板上の転写層に押し付けて前記モールドのパターン形状を前記転写層に転写するインプリント装置であって、
    前記基板を保持する基板保持部材と、
    前記モールドを保持するモールド保持部材と、
    前記基板保持部材の基板保持位置の外側の部分によって加圧され、前記モールドの表面の外周縁部分を押さえ付ける押さえ部材と、
    前記モールド保持部材のモールド保持領域の外側に設置され、前記モールドの外周縁部分に向かって接近してくる前記押さえ部材に対して弾性による反力を加えながら前記押さえ部材をモールドに接触させる弾性支持部材と、を有することを特徴とするインプリント装置。
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