JP5061525B2 - インプリント方法及びインプリント装置 - Google Patents

Description

本発明は、表面に微細な凹凸を有するスタンパと被転写体を加圧し、前記被転写体表面に前記スタンパの凹凸形状を転写するインプリント方法およびインプリント装置に関する。

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。

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、パターンの微細化，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。

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同じパターンの凹凸を有するスタンパを、被転写体表面に対して型押し、スタンパ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、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。そして、インプリント技術は大容量記録媒体の記録ビット形成，半導体集積回路パターン形成等への応用が検討されている。

インプリント技術で、大容量記録媒体基板や半導体集積回路基板上に微細パターンを形成する際、スタンパを被転写体表面に形成された樹脂薄膜層に対して型押しする前に、前記スタンパと前記被転写体の相対位置を高精度に合わせる必要がある。例えば、下記特許文献１には、スタンパ表面と被転写体表面それぞれにアライメントマークを設け、光学的手法でスタンパと被転写体それぞれのアライメントマークを観察し、スタンパと被転写体との相対位置を合わせる技術が開示されている。

しかしながら、スタンパと被転写体の両者にアライメントマークを設ける必要があり、例えば磁気記録媒体用ディスク基板のように、被転写体にアライメントマークを設けることが困難な場合がある。

被転写体にアライメントマークを設けず、磁気記録媒体用ディスク基板を位置合わせする方法として、例えば、特許文献２のように、ディスク基板の中心穴に位置合わせ用ピンを通し、機械的に位置合わせする手法が知られている。しかしながら、位置合わせ精度が中心穴とピンの加工精度に依存してしまい、磁気記録媒体用ディスク基板で得られる位置合わせ精度はせいぜい３０μｍであり、高精度な位置合わせを行うことは困難である。さらに、ピンがディスク基板やスタンパと機械的に接触することから、接触部を傷つけやすくなり、ディスク基板やスタンパにダメージを与えてしまう。

一方、露光装置において、露光ステージに対する基板の位置合わせ方法として、基板端部の位置情報から、基板の形状，中心位置情報を検出する手法が知られている（特許文献３）。しかしながら、インプリント技術のスタンパと被転写体の位置合わせへ適用することについては一切開示されていない。

特開２００５−１１６９７８号公報 ＵＳ６７５７１１６Ｂ１ 特開２００１−２６４０１５号公報

インプリント技術は、ナノメートルレベルの微細なパターンを簡便に転写できる技術として注目されているが、適用する製品によっては被転写体にアライメントマークを設けることが困難な場合や、アライメントマークを形成することが好ましくない場合がある。一方、スタンパの凹凸形状を被転写体の所定のパターン形成領域に転写するためには、スタンパと被転写体との高精度な位置合わせが要求される。高精度にアライメントを実施するには光学的手法が望ましいが、従来のアライメント手法では、被転写体とスタンパの両者にアライメントマークを設ける必要がある。このように、従来技術では、被転写体にアライメントマークを設けずにスタンパと被転写体との位置合わせを高精度に行うことは困難であった。

本発明の目的は、被転写体にアライメントパターンを設けることなく、被転写体とスタンパとの相対位置を高精度に位置合わせ可能なインプリント方法およびインプリント装置を提供することである。

本発明は、表面に凹凸パターンを有するスタンパと被転写体との相対位置を調整する工程と、前記スタンパの凹凸パターン面を前記被転写体に接触させて加圧し、前記被転写体に前記スタンパの凹凸パターンを転写する工程と、前記被転写体から前記スタンパを剥離する工程とを有するインプリント方法において、前記スタンパと前記被転写体との相対位置を調整する工程として、
前記被転写体の端部位置を少なくとも２点以上検出し、検出した端部位置から任意点を算出する工程と、前記スタンパの端部あるいはスタンパに形成されたアライメントマークからスタンパの位置を検出する工程と、前記任意点とスタンパの位置から、前記被転写体と前記スタンパの相対位置を調整する工程とを含むことを特徴とする。

ここで、本発明において、被転写体は、石英やシリコン等の基板上に樹脂層が形成されたものや、樹脂基板やフィルム等の直接パターン転写が可能なものを含むものである。また、被転写体端部とは、前記被転写体の外周端部であり、検出した端部から被転写体と前記スタンパの相対位置関係を求める。また、被転写体の中心部に穴が加工されている場合、前記中心穴端部を検出し、検出した端部から被転写体と前記スタンパの相対位置関係を求めてもよい。前記スタンパ又は被転写体の少なくともどちらか一方が透明体であることが望ましい。

また、本発明は、被転写体又はスタンパのどちらか一方の背面方向に設置され、少なくとも前記被転写体の端部に光照射する光照射機構と、前記被転写体又はスタンパの他方の背面方向に設置され、前記光照射機構から前記被転写体の端部に照射された光を検出する光検出機構と、前記光検出器の検出結果に基づいて前記被転写体の端部位置を検出し、端部位置から任意点を算出する位置検出手段と、前記位置検出手段で検出された位置情報より、前記被転写体とスタンパとの相対位置を調整する位置調整機構とを備えたインプリント装置を特徴とする。

本発明により、被転写体にアライメントパターンを設けなくとも、スタンパと被転写体の相対位置を高精度に位置合わせすることが可能な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ができる。

以下に本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、本発明のアライメント方法を実施するためのインプリント装置のアライメント機構部のみの構成を概略的に示している。可動ステージ１０５上に取り付けられた下部プレート１０３に、被転写体１０１となるガラス基板が真空吸着固定されている。被転写体１０１の表面には感光性物質を添加した樹脂材料が塗布されている。また、被転写体101の中心には穴が形成されている。被転写体１０１の上部には表面に凹凸形状を形成した石英スタンパ１０２及びスタンパを保持するガラス製の上部プレート１０４が配置されている。また、下部プレート１０３の背面には光照射機構１０９が設置されている。また、上部プレート１０４の背面にはＣＣＤカメラ１０６を搭載した光検出機構１０８が設置されている。

本発明で使用されるスタンパ１０２は転写されるべき微細な凹凸パターンを有するものであり、凹凸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，集束イオンビームリソグラフィ或いは電子ビーム描画法，メッキ法等が所望する加工精度に応じて選択される。スタンパの材料にはシリコン，ガラス，ニッケル，樹脂等が使用可能であり、強度と要求される加工性を有するものであればよい。

本発明で使用される被転写体１０１は、基板上に塗布された樹脂薄膜，樹脂製基板，樹脂製シート等、基板表面の所望する微細加工精度が得られるものが好ましい。好適な樹脂材料として、主成分がシクロオレフィンポリマー，ポリメチルメタクリレート，ポリスチレン，ポリカーボネート，ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリ乳酸，ポリプロピレン，ポリエチレン，ポリビニルアルコール等であり、これらの材料に感光性物質を添加した合成材料もある。また、樹脂薄膜を塗布する際の基板として、シリコン，ガラス，アルミニウム合金，樹脂等の各種材料を加工して使用することができる。

本発明では、被転写体を認識するための光検出機構が、前記被転写体又はスタンパどちらかの背面方向に設置され、前記光検出機構が設置されていない被転写体又はスタンパの背面方向には、光照射機構が配置され、前記光照射機構から照射される光の透過強度を前記光検出機構で検出する。光検出機構は少なくと２つ設置されており、それぞれ異なる場所の被転写体端部を検出することが好ましい。また、光検出機構の焦点深度は前記被転写の端部の検出精度を上げるために、前記被転写体の厚みと同じか、又はそれ以上に設定しておくとよい。

スタンパ１０２と被転写体１０１は、平行状態を保つようにそれぞれ独立した上部プレート１０４，下部プレート１０３に保持され、どちらか一方のプレートが平行面内に稼動するステージに取り付けられており、スタンパ１０２と被転写体１０１を所望の相対位置関係になるように合わせる。

図２を用いて被転写体１０１とスタンパ１０２の配置方法について具体的に説明する。スタンパ１０２には、被転写体１０１の中心穴径φａとは異なる径φｂのリング形状の金属薄膜がアライメントマーク２０１として形成されている。また、スタンパ１０２と被転写体１０１は、予めスタンパと被転写体の接触面が平行になるよう傾きが調整されている。このとき、スタンパ１０２と被転写体１０１が擦り合わないように、スタンパ１０２と被転写体１０１の間隔を１０μｍ〜１００μｍ開けておくとよい。

図１で示したように、下部プレート１０３の背面には光照射機構１０９が設置されている。また、上部プレート１０４の背面にはＣＣＤカメラ１０６を搭載した光検出機構108が設置されている。なお、図１ではｘーｚ面を示しており、ＣＣＤカメラ１０６はｘ軸上に２台設置されているが、ｙーｚ面に関してもＣＣＤカメラがｙ軸上に２台設置されている。この計４台のＣＣＤカメラを用いて、図２（ｂ）に示す観測領域２０３，２０４，
２０５，２０６内の被転写体の中心穴端部２０２とスタンパ１０２のアライメントマーク２０１の二次元画像を同時に撮像する。二次元画像には、後述するようにガラス基板の中央穴端部２０２とスタンパ１０２のアライメントマーク２０１の透過光強度差が検出される。

ＣＣＤカメラ１０６で撮影した二次元画像を用いて、被転写体１０１及びスタンパ102の中心位置を求める。図３に被転写体１０１及びスタンパ１０２の中心位置を求め、被転写体１０１とスタンパ１０２の相対位置を合わせる工程を示す。（ａ）二次元画像を撮像後、（ｂ）二次元画像を一次元圧縮処理する。そして、（ｃ）一次元圧縮処理データを対称演算処理することで、（ｄ）被転写体１０１の中心位置とスタンパ１０２の中心位置をそれぞれ算出する。そして、（ｅ）算出した被転写体１０１の中心位置とスタンパ１０２の中心位置が一致するように可動ステージ１０５を移動させることで、被転写体１０１とスタンパ１０２の相対位置を合わせる。

被転写体１０１とスタンパ１０２の相対位置を合わせた後、可動ステージ１０５を上昇させて被転写体１０１にスタンパ１０２を押し付ける。スタンパ１０２を押し付け後、
ＵＶ光を照射して樹脂を硬化する。樹脂が硬化した後、スタンパを剥離することで、樹脂表面にスタンパ表面の凹凸形状が転写される。

本説明では、被転写体１０１として中心穴を加工した基板を取り上げ、中心穴端部を利用してアライメントを行ったが、基板の外周端部を利用しても同様のアライメントを実施できる。この場合、スタンパ１０２には、被転写体１０１の外周端部とは異なる径のリング状のアライメントマークを、被転写体１０１の外周端部と同時に観測できる位置に設置すればよい。

本説明では、被転写体１０１として中心穴を加工した基板を取り上げたが、中心穴を加工していない基板を使用してもよい。この場合、基板の外周端部を利用してアライメントを行えばよい。

本説明では、スタンパ１０２にリング状のアライメントマーク２０１を形成したが、スタンパ１０２のアライメントマーク２０１はリング状に限られない。例えば、直線，丸，多角形，クロスマーク等、光検出機構１０８で検出可能な形状であればよい。

本説明では、スタンパ１０２のアライメントマーク２０１を金属薄膜で形成したが、検出光の透過率が変化すれば金属薄膜に限られない。例えば、誘電体薄膜を形成しても、スタンパ表面を凹状に加工してもよい。

本説明では、スタンパ１０２にアライメントマーク２０１を形成したが、被転写体101と同様にスタンパ端部を検出してスタンパ１０２の中心位置を求め、被転写体１０１の中心とスタンパ１０２の相対位置を合わせてもよい。

本説明では、被転写体１０１の位置を求める任意点として被転写体の中心穴端部から被転写体の中心位置を、スタンパ１０２の位置を求める任意点としてスタンパのアライメントマークから中心位置を求め、被転写体とスタンパの中心位置を一致させて相対位置を合わせたが、中心位置同士を合わせなくてもよい。例えば、被転写体の中心位置が、スタンパの中心位置に対してｘ軸方向へ＋１ミリメートル、ｙ軸方向へ＋１ミリメートルずらした位置に合わせてインプリントを実施してもよい。

本発明では、被転写体の端部とスタンパのアライメントマークを同じＣＣＤカメラ認識したが、被転写体の端部と、スタンパのアライメントマークを異なるＣＣＤカメラで認識してもよい。例えば、認識する被転写体の基板端部を撮像するＣＣＤカメラと、スタンパのアライメントマークを撮像するＣＣＤカメラを個別に設置してもよい。その際、被転写体を撮像するＣＣＤカメラと、スタンパのアライメントマークを撮像するＣＣＤカメラの相対位置関係を予め測定しておくとよい。

本説明では、光検出機構１０８にＣＣＤカメラ１０６を搭載したが、光照射機構１０９からの出力光に応じて光検出機構１０８を変えてもよい。例えば、赤外光を出力する半導体レーザを光照射機構に組み込んだ場合、赤外線検出用センサを光検出機構に設置するとよい。

本説明では、４箇所の被転写体端部を検知して被転写体の中心を求めたが、端部測定箇所は２箇所以上であればよい。

本説明では、被転写体１０１として感光性物質を添加した樹脂薄膜層を取り上げたが、熱可塑性樹脂でもよい。この場合、前記被転写体１０１へ前記スタンパ１０２を押し付ける前に、前記被転写体１０１を熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上に加熱する。そしてスタンパ１０２を押し付けた後、被転写体１０１とスタンパ１０２を冷却し、樹脂を硬化させる。前記樹脂が硬化した後、前記スタンパ１０２を剥離することで、樹脂表面に前記スタンパ表面の凹凸形状が転写される。

本説明では、被転写体１０１とスタンパ１０２に透明材質を用いたが、少なくともどちらか一方が透明であればよい。例えば、被転写体１０１が不透明な場合、透明なスタンパ１０２を用意する。そしてスタンパ１０２には、被転写体の中心穴径φａより小さい径
φｂのリング状のアライメントマーク２０１を設置することで、被転写体１０１の中心穴端部２０２とスタンパ１０２のアライメントマーク２０１を同時に検出可能となる。

本発明の被転写体１０１とスタンパ１０２の中心位置検出方法は、被転写体にスタンパ１０２を押し付けた直後及び樹脂硬化後において、被転写体１０１とスタンパ１０２の相対位置ずれ量を評価する際にも適用可能である。

以下、本発明のインプリント方法，インプリント装置を用いて、パターン形成した実施例を説明する。

［実施例１：溝構造形成］
被転写体１０１として、直径６５ミリメートル，厚さ０.６ ミリメートル，中心穴径
φａ＝２０ミリメートルのガラス基板を使用した。前記被転写体１０１の外周端部及び内円端部は幅０.１５ ミリメートルで面取りした。また前記被転写体１０１の表面には感光性物質を添加した樹脂層を予め形成した。ここで、樹脂層を形成する方法としては、スピンコート法により樹脂層を形成する方法や、ディスペンス法などの液滴を塗布する方法を適用することができる。なお、液滴を塗布した場合には、後のスタンパと被転写体とを押し付ける工程で、液滴が押し広げられ所望のパターンが形成されることになる。液滴の塗布は複数箇所とすることが好ましく、その位置及び塗布量は、樹脂の粘度等の物性から樹脂の広がりを考慮して決定することが望ましい。

スタンパ１０２には直径１００ミリメートル，厚さ０.５ ミリメートルの石英基板を用いた。そして、金属薄膜を成膜した直径φｂ＝２０.７ミリメートル，幅０.０２ミリメートルのリング状アライメントマーク２０１を形成した。さらに、前記被転写体１０１と接触する面内に、周知の電子線直接描画（ＥＢ）法で幅５０ナノメートル，深さ１００ナノメートル，ピッチ１００ナノメートルの溝を同心円状に形成した。このとき、同心円状の溝の中心軸が、アライメントマーク２０１の中心軸と一致するようにＥＢ法でパターンを描画した。

図１及び図２を用いて、前記被転写体１０１とスタンパ１０２の設置方法を説明する。前記被転写体１０１を可動ステージ１０５上に取り付けた下部プレート１０３に真空吸着し、前記スタンパ１０２をガラス製の上部プレート１０４に保持した。下部プレート103の一部はガラスで形成されており、後述する光照射機構１０９からの光を透過する構造とした。前記スタンパ１０２と被転写体１０１は、予めスタンパ１０２と被転写体１０１の接触面が平行になるよう傾きを調整した。このとき、前記スタンパ１０２と前記被転写体
１０１の間隔を約５０μｍに設定した。また、可動ステージ１０５はｘ軸方向，ｙ軸方向それぞれに０.１マイクロメートルステップで動作するステージを設置した。

下部プレート１０３の背面には光照射機構１０９を、上部プレート１０４の背面には
ＣＣＤカメラ１０６を搭載した光検出機構１０８を、前記被転写体１０１の中心穴端部
２０２の４箇所を観察するように配置した。また、前記被転写体１０１の中心穴端部202とスタンパ１０２のアライメントマーク２０１を同時に観察できるようにスタンパ１０２を配置した。ここで、光照射機構１０９の光源として一般的なハロゲン光源１０７を用い、光学系には波長５００ｎｍ以下の光を遮断する光学フィルタを挿入した。また、光検出機構１０８には、投影倍率４倍，焦点深度１mmの光学系を組み込んだ。さらにＣＣＤカメラ１０６は有効画素数７６８×４９４，撮像面積３.６mm×２.７mmの市販品を使用した。このときＣＣＤの一画素は１.４６ マイクロメートル幅の物を使用した。ＣＣＤカメラ
１０６で撮像した２次元画像を、図示しない演算処理装置へ取り込んだ。

前記２次元画像を演算処理装置へ取り込んだ後、図３に示した工程で被転写体１０１とスタンパ１０２の中心位置を求め、被転写体１０１とスタンパ１０２の相対位置合わせを行った。一例として、ｘ軸方向の相対位置合わせ方法を、観察領域２０３と観察領域205で撮像した像を用いて説明する。前記ＣＣＤカメラ１０６で撮像した２次元画像（図４）を１次元圧縮処理することで、図５に示す信号レベル分布が得られた。さらに、被転写体の中心穴端部２０２に関わる波形３０１の対称性演算を行うことで図６に示す信号波形を、スタンパ１０２のアライメントマーク２０１に関わる波形３０２の対称演算を行うことで図７に示す信号波形をそれぞれ得た。前記対称演算後の信号レベルから、被転写体のｘ軸方向の中心座標位置は９２２.１ マイクロメートル、スタンパ１０２のｘ軸方向の中心座標位置は９１２.０ マイクロメートルと算出され、被転写体１０１とスタンパ１０２の相対位置ずれ量は１０.１ マイクロメートルであった。最後に、ｘ軸方向の被転写体101とスタンパ１０２の相対位置ずれを補う方向に可動ステージ１０５を移動させることで、ｘ軸方向の被転写体１０１とスタンパ１０２の相対位置を合わせた。

さらに、観察領域２０４と観察領域２０６で撮像した像を用いて、前述したｘ軸方向の被転写体１０１とスタンパ１０２の相対位置を合わせた方法と同様に、ｙ軸方向の被転写体１０１とスタンパ１０２の相対位置合わせを行った。

被転写体１０１とスタンパ１０２の相対位置を合わせた後、前記可動ステージ１０５をｚ軸方向に上昇させて前記被転写体１０１に前記スタンパ１０２を押し付けた。スタンパ
１０２を押し付けた状態でＵＶ光を照射して樹脂を硬化させた後、前記スタンパ１０２を剥離することで、スタンパ１０２に形成した幅５０ナノメートル，深さ１００ナノメートル，ピッチ１００ナノメートルの構造体が転写されていることを確認した。図８は転写した構造の電子顕微鏡写真を示している。

なお、前記被転写体１０１に前記スタンパ１０２を押し付けた後、前記光検出機構108を用いて、前記被転写体１０１と前記スタンパ１０２の相対位置を評価したが、前記スタンパ１０２を押し付ける前の相対位置からのずれは観測されなかった。すなわち、前記スタンパ１０２を押し付けてもアライメント位置は保持されていた。

なお、スタンパ１０２と被転写体１０１との相対位置検出再現性を評価するため、２０回繰り返してスタンパ１０２と被転写体１０１の相対位置関係を測定したところ、３σ＝１０ナノメートル相対位置を検出することを確認した。

本実施例では、被転写体１０１として中心穴を加工した基板を取り上げ、中心穴端部
２０２を利用してアライメントを行ったが、基板の外周端部（直径６５mmφ）を利用しても同様のアライメントを実施できる。この場合、スタンパ１０２には、金属薄膜を成膜した直径６５.７ミリメートル、幅０.０２ ミリメートルのリング状アライメントマーク201を形成すればよい。

本実施例では、スタンパ１０２にリング状のアライメントマーク２０１を形成したが、スタンパ１０２のアライメントマーク２０１はリング状に限られない。例えば、直径φｂ＝２０.７ミリメートルの円周に接する接線を形成してもよい。

本説明では、スタンパ１０２のアライメントマーク２０１を金属薄膜で形成したが、検出光の透過率が変化すれば金属薄膜に限られない。例えば、スタパ１０２の表面に直径
φｂ＝２０.７ ミリメートル，幅０.０２ ミリメートル，深さ０.５ マイクロメートルの溝を加工してもよい。その際、溝底部は適度に荒れていてよい。

本説明では、スタンパ１０２にアライメントマーク２０１を形成したが、被転写体と同様にスタンパ１０２の端部を検出してスタンパ１０２の中心位置を求め、被転写体１０１とスタンパ１０２の相対位置を合わせてもよい。例えば、スタンパ１０２として直径６５ミリメートル，厚さ０.６ミリメートル，中心穴径φｂ＝１９.５５ミリメートルの石英基板を使用してもよい。この際、光検出機構１０８に組み込まれた光学系の焦点深度を、被転写体１０１の厚さとスタンパ１０２の厚さを合わせた厚さ以上に設定する。例えば、焦点深度を１.３mmに設定するよとい。

本説明では、被転写体１０１とスタンパ１０２に透明材質を用いたが、少なくともどちらか一方が透明であればよい。例えば、被転写体１０１に直径６５ミリメートル，厚さ
０.６ ミリメートル，中心穴径φａ＝２０ミリメートルの金属性基板を用いた場合、石英製のスタンパ１０２を使用する。スタンパ１０２には、金属薄膜を成膜した直径φｂ＝
１９.５８ミリメートル，幅０.０２ミリメートルのリング状アライメントマーク２０１を形成することで、被転写体の中心穴端部２０２とスタンパ１０２のアライメントマーク
２０１を検出することが可能となる。

［実施例２：柱状構造形成］
実施例１と同様の方法で微小な凹凸形状を形成した被転写体を作製した。スタンパには直径１００ミリメートル，厚さ１ミリメートルの石英基板全面に周知のフォトリソグラフィ法で直径０.１８ マイクロメートル，深さ１マイクロメートル，ピッチ３６０ナノメートルのピットを形成した物を使用した。さらにスタンパには、直径９５.５ ミリメートル，幅０.０２ ミリメートルのリング状のアライメントマークを形成した。被転写体には直径１００ミリメートル，厚さ０.５mm のガラス基板表面に、厚さ５００ナノメートルの感光性物質を添加した樹脂層を形成した物を使用した。このスタンパと被転写体を用いることで、被転写体表面には直径０.１８ マイクロメートル，高さ１マイクロメートル，ピッチ３６０ナノメートルの柱状構造が形成された被転写体が得られた。本実施例で形成された凹凸形状のＳＥＭ写真を図９に示す。

［実施例３−１：記録媒体］
実施例１と同様の方法で微細な凹凸形状を形成した被転写体を作製し、大容量磁気録媒体（ディスクリートトラックメディア）用基板を作製した。実施例１で作製したガラス基板上の微細構造を形成した樹脂薄膜層をマスクとして、周知のドライエッチング法でガラス基板表面に、樹脂薄膜層表面に形成された微細構造と同じ構造体を形成した。前記微細構造体を加工したガラス基板上に、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、面記録密度２００Gbpsi 相当のディスクリートトラックメディアを作製した。

磁気記録媒体では、被転写体となるディスク基板の中心部に穴加工が施されており、ディスク基板の中心から同心円状に凹凸形状が形成されている。通常、ディスク基板では、中心穴にディスク基板を固定し、回転させながら、凹凸形状に対応した磁気記録情報の読み書きを行う。そのため、ディスク基板に形成される同心円状の凹凸パターンの中心位置は、ディスク基板の回転中心（中心穴の中心位置に相当）に合わせることが重要である。ディスク基板の穴加工精度（ディスク基板の外周円の中心と中心穴の中心のずれ）は、３〜１０μｍ程度である。従って、磁気記録媒体用基板のパターン形成をする際には、ディスク基板の中心穴の端部位置から中心位置を求め、スタンパとの位置合わせを行うことが、高精度な位置合わせを行う上で好ましい。

［実施例３−２：記録媒体］
本実施例では、本発明のインプリント方法を使用したディスクリートトラックメディアの製造方法について適宜図面を参照しながら説明する。参照する図面において、図１０の（ａ）から（ｄ）は、ディスクリートトラックメディアの製造工程の説明図である。

まず、図１０（ａ）に示すように、実施例１で得られた、ガラス基板２２上に、スタンパ２の表面形状が転写された光硬化性樹脂６からなるパターン形成層２１を有するものが準備された。

次に、パターン形成層２１をマスクとして、周知のドライエッチング法でガラス基板２２の表面が加工された。その結果、図１０（ｂ）に示すように、ガラス基板２２の表面には、パターン形成層２１のパターンに対応する凹凸が削り出された。なお、ここでのドライエッチングにはフッ素系ガスが用いられた。また、ドライエッチングは、パターン形成層２１の薄層部分を酸素プラズマエッチングで除去した後、フッ素系ガスで露出したガラス基板２２をエッチングするように行ってもよい。

次に、図１０（ｃ）に示すように、凹凸が形成されたガラス基板２２には、プリコート層，磁区制御層，軟磁性下地層,中間層,垂直記録層、および保護層からなる磁気記録媒体形成層２３がＤＣマグネトロンスパッタリング法（例えば、特開２００５−０３８５９６号公報参照）により形成された。なお、ここでの磁区制御層は非磁性層および反強磁性層で形成されている。

次に、図１０（ｄ）に示すように、磁気記録媒体形成層２３上には、非磁性体２７が付与されることで、ガラス基板２２の表面は平坦化された。その結果、面記録密度２００
Gbpsi 相当のディスクリートトラックメディアＭ１が得られた。

［実施例３−３：記録媒体］
本実施例では、本発明のインプリント方法を使用したディスクリートトラックメディアの製造方法について適宜図面を参照しながら説明する。参照する図面において、図１１の（ａ）から（ｅ）は、ディスクリートトラックメディアの製造工程の説明図である。

本実施例では、実施例１で得られた、パターン形成層２１を有するガラス基板２２に代えて、次のような基板が準備された。この基板は、図１１（ｂ）に示すように、ガラス基板２２上に軟磁性下地層２５が形成されたものである。そして、この基板上に、実施例１と同様にして、スタンパ２の表面形状が転写された光硬化性樹脂６からなるパターン形成層２１が形成された。

次に、パターン形成層２１をマスクとして、周知のドライエッチング法で軟磁性下地層２５の表面が加工された。その結果、図１１（ｃ）に示すように、軟磁性下地層２５の表面には、パターン形成層２１のパターンに対応する凹凸が削り出された。なお、ここでのドライエッチングにはフッ素系ガスが用いられた。

次に、図１１（ｄ）に示すように、凹凸が形成された軟磁性下地層２５の表面には、プリコート層，磁区制御層，軟磁性下地層，中間層，垂直記録層、および保護層からなる磁気記録媒体形成層２３がＤＣマグネトロンスパッタリング法（例えば、特開２００５−
０３８５９６号公報参照）により形成された。なお、ここでの磁区制御層は非磁性層および反強磁性層で形成されている。

次に、図１１（ｅ）に示すように、磁気記録媒体形成層２３上には、非磁性体２７が付与されることで、軟磁性下地層２５の表面は平坦化された。その結果、面記録密度２００Gbpsi 相当のディスクリートトラックメディアＭ２が得られた。

［実施例３−４：記録媒体］
本実施例では、本発明のインプリント方法を使用したディスクリートトラックメディア用ディスク基板の製造方法について適宜図面を参照しながら説明する。参照する図面において、図１２の（ａ）から（ｅ）は、ディスクリートトラックメディア用ディスク基板の製造工程の説明図である。

図１２（ａ）に示すように、ガラス基板２２の表面に、予めノボラック系の樹脂材料が塗布されて平坦層２６が形成された。この平坦層２６は、スピンコート法や平板で樹脂を押し当てる方法が挙げられる。次に、図１２（ｂ）に示すように、平坦層２６上にパターン形成層２１が形成された。このパターン形成層２１は、平坦層２６上にシリコンを含有させた樹脂材料を塗布し、本発明のインプリント方法によって形成されたものである。

そして、図１２（ｃ）に示すように、パターン形成層２１の薄層部分が、フッ素系ガスを用いたドライエッチングで除去された。次に、図１２（ｄ）に示すように、残されたパターン形成層２１部分をマスクとして酸素プラズマエッチングで平坦層２６が除去された。そして、フッ素系ガスでガラス基板２２の表面をエッチングし、残されたパターン形成層２１を取り除くことで、図１２（ｅ）に示すように、面記録密度２００Gbpsi 相当のディスクリートトラックメディアに使用されるディスク基板Ｍ３が得られた。

［実施例３−５：記録媒体］
本実施例では、本発明のインプリント方法を使用したディスクリートトラックメディア用ディスク基板の製造方法について適宜図面を参照しながら説明する。参照する図面において、図１３の（ａ）から（ｅ）は、ディスクリートトラックメディア用ディスク基板の製造工程の説明図である。

図１３（ａ）に示すように、ガラス基板２２の表面に感光性物質を添加したアクリレート系樹脂を塗布するとともに、本発明のインプリント方法を使用してガラス基板２２上にパターン形成層２１を形成した。本実施例では、形成しようとするパターンと凹凸が反転した凹凸を有するパターンをガラス基板２２上に形成した。次に、図１３（ｂ）に示すように、パターン形成層２１の表面には、シリコンおよび感光性物質を含む樹脂材料が塗布されて、平坦層２６が形成された。平坦層２６の形成方法としては、スピンコート法や平板で樹脂を押し当てる方法が挙げられる。そして、図１３（ｃ）に示すように、平坦層
２６の表面がフッ素系ガスでエッチングされると、パターン形成層２１の最上面が露出する。次いで、図１３（ｄ）に示すように、残った平坦層２６をマスクとして、パターン形成層２１が酸素プラズマエッチングで除去されて、ガラス基板２２の表面が露出する。そして、図１３（ｅ）に示すように、露出したガラス基板２２の表面がフッ素系ガスでエッチングされることで、面記録密度２００Gbpsi 相当のディスクリートトラックメディアに使用されるディスク基板Ｍ４が得られた。

［実施例４：光デバイス］
本実施例では入射光の進行方向が変わる光デバイス２００を光情報処理装置に適用した一例を述べる。図１４は本発明により作製した光回路５００の概略構成図である。光回路５００は縦（ｌ）３０ミリメートル，横（ｗ）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板５０１上に形成した。光回路５００は、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，
５０３′，光コネクタ５０４，５０４′から構成されている。

なお、１０個の半導体レーザーのそれぞれの発信波長を２〜５０ナノメートルずつ異なるようにした。光回路５００は光多重通信系のデバイスの基本部品である。本発明は、導波路５０３，５０３′の部分に適用される。この導波路５０３は、発信ユニット５０２から入力された光信号を接続部発振部５０３′によって受信し、これを副導波路５０６，主導波路５０５を順次経て、接続部５０４′から光コネクタ５０４に送る。この場合入力光信号は、副導波路の各々から合波される。

発振部５０３′の構造は図１５に示すようになっていて、接続部５０４′の構造は図
１１の左右を反対にした構造となっている。接続部５０４′の柱状微小突起群は図１５とは逆方向に配置されている。

図１５は光導波路５０３内部での柱状微小突起物５０８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′の入力部の幅は２０マイクロメートルで、平断面はラッパ状になっている。そして、ストレート部分の中央部には柱状微小突起群が１列分だけ除去されて、フォトニックバンドギャップのない領域を形成し、これによって信号光が幅１マイクロメートルの領域（ｗ₁ ）に導かれる構造になっている。なお、柱状微小突起物突起５０８間の間隔（ピッチ）は０.５μｍ である。図１１では簡略化し、実際の本数よりも柱状突起群５０８を少なく示している。

本実施例では、前記発信ユニット５０２内に柱状微小突起郡５０８を形成する際、所望の柱状微細突起郡を所望の発信ユニットに形成する際に、実施例１と同様のアライメント方法を適用し、光情報処理装置を作製した。

ここで、微小突起物の相当直径（直径あるいは一辺）の大きさは、半導体レーザー等に用いる光源の波長との関係から、１０ナノメートルから１０マイクロメートルの間で任意に調整することができる。また、微小突起物の高さは、５０ナノメートルから１０マイクロメートルが好ましい。微小突起物間の距離（ピッチ）は、用いる信号波長の約半分となる。

光回路５００では１０種類の異なる波長の信号光を重ねて出力できるが、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。また、スタンパの加圧によって柱状微小突起物５０８を形成できるため、製造コストが下げられる。本実施例では、入力光を重ね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。

［実施例５：バイオデバイス］
図１６は細胞培養シート６００の平面図である。細胞培養シート６００は、厚さ０.５マイクロメートルのＰＭＭＡを主成分とした薄膜（シート）６０２，薄膜から伸びたPMMAを主成分とする相当直径２μｍの柱状微小突起群６０４からなる。

柱状微小突起物群の一部を除去して、隙間６０５を形成する。この細胞培養シート600を、ガラスシャーレなどの容器に細胞培養シートを入れ、容器内に培養液を浸して培養を行う。図１７のように、細胞培養シート６００の柱状微小突起群６０４上に、例えば皮膚，骨，血液等の細胞（組織）及び培地，栄養素などの培養液６０３を載せることで細胞等の培養を行う。

柱状微小突起群にはその一部を除去した一定の隙間６０５を設けて配置することが好ましく、本実施例では図１６に示したように、十字形状に隙間を設けている。このように隙間を形成することで培養液が流れやすくなり細胞に対して効率良く栄養素を供給することができる。また、細胞培養時の細胞の老廃物を効率良く排出することができる。

本実施例では、実施例１のアライメント方法を、柱状微小突起群をシート上の任意のパターン形成領域に形成する際に適用した。前記柱状微小突起郡を形成後、所望の大きさ，形状にシートを切断して使用する。

本細胞培養シートを使用することにより、通常のガラスシャーレを使用するときに生じていたシャーレからの剥離によるシート状の表皮細胞への損傷を大幅に軽減することができ、シート状の表皮細胞を皮膚に移植する際の定着率を高めることができる。また、細胞培養シート上の柱状微小突起物により形成されるシート状の表皮細胞の下部にできる隙間を通して、シート状の表皮細胞全体に培養液が流れやすくなる。その結果、細胞への栄養素の供給や細胞の老廃物の排出を効率良く行うことができ、従来生じていた細胞培養中の表皮細胞の死滅を抑えることができる。

柱状微小突起群の形状は、高さ３マイクロメートルで、１マイクロメートルの周期（ピッチ）で配列している。柱状微小突起物の高さ方向の中間位置における相当直径は、300ナノメートルで、根元で３３０ナノメートルである。また、柱状微小突起物の先端部の断面積が、底面部の断面積より小さく、末広がり状である。

本実施例で形成した細胞培養シートをガラスシャーレに培養液を浸した状態で入れ、細胞培養シート上において、常法により正常ヒト表皮角化細胞を培養した（使用培地：
HuMedia−ＫＢ２(クラボウ(株)製) ，３７℃，５％ＣＯ₂ 流下で培養）。その結果、細胞培養シート上において表皮角化細胞は正常に付着し、シート形状に増殖した。

培養開始の１４日後、培養した細胞の上に直径２cmのポリビニリデンジフルオライド
（ＰＶＤＦ）膜を被せて、培地を吸引することによって、ナノピラーシート上に成長したシート状の表皮角化細胞を、ＰＶＤＦ膜と共に細胞培養シートから剥離した。このシート状の表皮角化細胞を、被せたＰＶＤＦ膜から容易に剥がすことができた。細胞培養シートからの剥離によるこのシート状の表皮角化細胞への損傷は通常のガラスシャーレなどを使用した場合に比べて大幅に軽減することができた。

高分子材料にプラズマ処理等により親水化処理を施してもよい。また、高分子材料は特に限定されるものではないが、培養する細胞（組織）に対して影響の少ない材料を選択することが好ましく、例えば、ポリスチレン，ＰＭＭＡ，ポリ乳酸等が望ましい。
［実施例６：多層配線基板］
図１８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１８（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う。パターン転写を行う前に、実施例１と同様の手法によりスタンパと基板との相対位置合わせを行い、基板上の所望の位置に所望の配線パターンを転写する。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１８(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１８（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１８（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１８（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）、電解メッキを行うことで図１８（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の研磨を行えば、図１８（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。

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１８（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１８（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１８（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１８（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１８（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うことで図１８（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。

本発明によるインプリント方法及び装置は、大容量記録媒体の記録ビット，光学部品，半導体集積回路パターン，バイオデバイス等の超微細構造体を必要とする高機能デバイスの製造方法及び装置として極めて有効である。

本発明のインプリント装置を説明する図。 本発明の被転写体とスタンパの配置を説明する工程図。 本発明の被転写体とスタンパの相対位置を合わせる工程を説明する図。 本発明のアライメント機構で得られた二次元画像を表す図。 本発明のアライメント機構で得られた一次元圧縮処理後の信号レベル分布を表す図。 本発明のアライメント機構で得られた被転写体端部の対称演算後の信号レベルを表す図。 本発明のアライメント機構で得られたスタンパに形成されたアライメントマークの対称演算後の信号レベルを表す図。 本発明のナノプリント装置で形成された溝構造パターン。 本発明のナノプリント装置で形成された柱状構造パターン。 （ａ）から（ｄ）は、ディスクリートトラックメディアの製造工程の説明図である。 （ａ）から（ｅ）は、ディスクリートトラックメディアの製造工程の説明図である。 （ａ）から（ｅ）は、ディスクリートトラックメディア用ディスク基板の製造工程の説明図である。 （ａ）から（ｅ）は、ディスクリートトラックメディア用ディスク基板の製造工程の説明図である。 本発明の実施例による光回路の構成を示す概略平面図。 図１０における光導波路発振部の構造を示す概略平面図。 本発明の実施例による細胞培養シートの構造を示す平面図。 図１２における細胞培養を説明する培養シートの側面図。 本発明の実施例による多層配線基板の形成工程を説明する図。

符号の説明

１０１…被転写体、１０２…スタンパ、１０３…下部プレート、１０４…上部プレート、１０５…可動ステージ、１０６…ＣＣＤカメラ、１０７…ハロゲン光源、１０８…光検出機構、１０９…光照射機構、２０１…アライメントマーク、２０２…中心穴端部、203〜２０６…観測領域、３０１…被転写体端部に関わる波形、３０２…アライメントマークに関わる波形、４０１…スタンパ中心位置、４０２…被転写体中心位置、５００…光回路、５０１…基板、５０２…発信ユニット、５０３，５０３′…光導波路、５０４，５０４′…光コネクタ、５０８…柱状構造、６００…細胞培養シート、６０２…基体、６０３…培養液、６０４…柱状微小突起群、７０２…レジスト、１００１…多層配線基板、1002…シリコン酸化膜、１００３…銅配線、１００４…金属メッキ膜、１００５…金属膜。

Claims (12)

1. 表面に凹凸パターンを有するスタンパと被転写体との相対位置を調整する工程と、前記スタンパの凹凸パターン面を前記被転写体に接触させて加圧し、前記被転写体に前記スタンパの凹凸パターンを転写する工程と、前記被転写体から前記スタンパを剥離する工程とを有するインプリント方法において、
   前記スタンパと前記被転写体との相対位置を調整する工程として、
   前記スタンパと前記被転写体とを所定の間隔で保持する工程と、
   複数箇所で前記被転写体の端部位置および前記スタンパの端部あるいはスタンパに形成されたアライメントマークの二次元画像を同時に撮像し、前記二次元画像を用いて前記被転写体及び前記スタンパの中心位置を算出する工程と、
   算出した前記被転写体の中心位置と前記スタンパの中心位置が一致するように、前記被転写体と前記スタンパの相対位置を調整する工程とを含むことを特徴とするインプリント方法。
2. 請求項１に記載のインプリント方法において、透過光強度の差を利用して、前記被転写体の端部位置、および、前記スタンパの端部あるいはアライメントマークの位置を検出することを特徴とするインプリント方法。
3. 請求項２に記載のインプリント方法において、光照射機構から前記被転写体及び前記スタンパに照射された照射光の透過光強度を光検出器により検出し、前記光検出器の検出結果に基づいて前記被転写体の端部位置、及び、前記スタンパのアライメントマークあるいは端部位置を検出することを特徴とするインプリント方法。
4. 請求項３に記載のインプリント方法において、前記光検出機が少なくとも２つ設置されており、前記光検出機は前記被転写体端部のそれぞれ異なる場所を検出することを特徴とするインプリント方法。
5. 請求項１に記載のインプリント方法において、スタンパの位置を検出する際に前記スタンパの端部あるいはスタンパに形成されたアライメントマークの位置から任意点を算出し、前記被転写体の端部位置から算出した任意点と前記スタンパの位置から算出した任意点とを一致させることで前記被転写体と前記スタンパとの位置合わせを行うことを特徴とするインプリント方法。
6. 請求項１に記載のインプリント方法において、前記被転写体の中心に穴が形成されており、検出する端部が前記中心穴端部であることを特徴とするインプリント方法。
7. 請求項６に記載のインプリント方法において、前記スタンパに形成された凹凸パターンが同心円状のパターン形状を有することを特徴とするインプリント方法。
8. 請求項１に記載のインプリント方法において、前記スタンパ又は前記被転写体のどちらか一方が透明体であることを特徴とするインプリント方法。
9. 前記スタンパの位置を検出する工程において、前記スタンパの端部あるいはスタンパに形成されたアライメントマークの２点以上を検出し前記スタンパの任意の位置を算出し、 前記被転写体の任意の位置と前記スタンパの任意の位置から前記被転写体と前記スタンパの相対位置を調整する請求項１に記載のインプリント方法。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載のインプリント方法において、前記所定の間隔が１０μｍ〜１００μｍであることを特徴とするインプリント方法。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載のインプリント方法において、前記二次元画像を撮像した後、前記二次元画像を一次元圧縮処理し、一次元圧縮処理データを対称演算処理することにより、前記被転写体及び前記スタンパの中心位置を算出することを特徴とするインプリント方法。
12. 請求項１１に記載のインプリント方法において、前記被転写体及び前記スタンパのＸ軸方向及びＹ軸方向で中心位置を算出し、前記被転写体及び前記スタンパの相対位置を調整することを特徴とするインプリント方法。

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