(57)【要約】【課題】バリの発生が少ないモールドを効率的に作製することが出来るモールドの製造方法を提供する。【解決手段】電鋳法によって作製した、表面に微細な凹凸パターンを有する原盤をインプリント装置で使用可能な寸法に加工する際、打抜き加工機によって原盤に塑性変形を生じさせて薄肉部を形成し、表面に保護膜を形成した後、エッチング液によって薄肉部を溶解してナノインプリントモールドを原盤から分離することを特徴とするモールドの製造方法。【選択図】図４
2010040078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電鋳法によって作製した、表面に微細な凹凸パターンを有する原盤をインプリント装置で使用可能な寸法に加工する際、打抜き加工機によって原盤に塑性変形を生じさせて薄肉部を形成し、表面に保護膜を形成した後、エッチング液によって薄肉部を溶解してナノインプリントモールドを原盤から分離することを特徴とするモールドの製造方法。
【請求項２】
前記電鋳法によって作製した原盤がニッケル、ニッケル−リンまたはニッケル−コバルト合金からなることを特徴とする請求項１記載のモールドの製造方法。
【請求項３】
前記打抜き加工機が、原盤に塑性変形を生じさせて薄肉部を形成するための上刃と下刃を有し、該上刃と下刃のクリアランスが５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のモールドの製造方法。
【請求項４】
前記上刃と下刃のクリアランスが３０μｍ以下であることを特徴とする請求項３記載のモールドの製造方法。
【請求項５】
前記打抜き加工機によって原盤に塑性変形を生じさせて形成された前記薄肉部の厚さが５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のモールドの製造方法。
【請求項６】
前記打抜き加工機によって原盤に塑性変形を生じさせて形成された前記薄肉部の厚さが３０μｍ以下であることを特徴とする請求項５記載のモールドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノインプリントに用いるモールドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤやＤＶＤなどの光ディスクの表面には幅４００ｎｍから７００ｎｍ程度のラインやドットが形成されることにより凹凸パターンが形成されており、光ディスクの製造はポリカーボネートの射出圧縮成形法により行われている。即ち、データに相当する凹凸パターンを持つモールド（金型、或いはスタンパとも言う）に樹脂を射出し、圧縮成型してディスクを形成するとともに、ディスク表面にパターンを転写することにより凹凸パターンを有する光ディスクを形成している。
【０００３】
転写に用いるモールドは、図１に示すように、研磨、洗浄したガラス原盤に凹凸を形成した後、スパッタや無電解めっきなどによる電流シード層となる電極膜付けを経て、ニッケル電鋳法を用いて作製される。図１では凹凸の形成に、レジスト塗布、現像によりレジストパターンを形成し、電極膜付けで電極をセットしてニッケル電鋳を行うことにより、表面にレジストパターンが形成されたガラス原盤の上にニッケル層を形成する。次いで、表面にレジストパターンが形成されたガラス原盤から形成したニッケル層をはがし、表面にレジストパターンに対応する（レジストにより形成された凸部分に対応する凹部を有する）凹凸が形成されたモールド（スタンパ）を得ている。ニッケル電鋳法はその微細構造を精密に複製するための優れた手法であることが知られている。
【０００４】
光ディスク用スタンパのインプリント耐久性は数１０万回であるが、メディアの生産効率を向上させるためにレジストパターンから電鋳剥離した凸型スタンパ（Fatherスタンパ）を再び電鋳のマスタとして使用し、凹型のスタンパ（Motherスタンパ）を得る。さらにMotherスタンパを電鋳のマスタとして使用し、実際にメディアの量産に使用する凸型スタンパを得ている。各１０枚の複製を行った場合,１枚のFatherスタンパから１００枚の量産スタンパを得ることが出来る。
【０００５】
ナノインプリントに用いるモールドも，基本的には光ディスク製造に使用するモールドの製法と同じであるが、インプリントする材料やパターンの大きさなどの諸条件が異なる。特に、数１０ｎｍの微細な構造体を転写するためには，モールドの平坦性の向上が必要とされる。そのため，出来る限り応力（反りや歪み）の少ない電鋳条件でモールドを作製するのはもちろんであるが、媒体にインプリントする際に用いる転写装置の取り付け治具形状に合わせて加工する際に、モールドの変形を生じないことが必要である。
【０００６】
磁気ディスク用アルミニウム基板の加工方法として、以下の方法が行われている。例えば、特許文献１には、外縁部のダレ深さが小さい磁気ディスク用アルミニウム合金基板、その製造方法及び基板の打抜きプレス用金型を提供することを目的として、アルミニウム合金素条をドーナツ状に打抜くためのダイス、パンチ及びストリッパを備えたプレス用金型、ダイスの打抜き面に内縁が刃先を構成する所定幅の平坦部を有する凸条部を形成したことを特徴とする打抜きプレス用金型、ダイス、パンチ及びストリッパを備えたプレス用金型によりアルミニウム合金素条をドーナツ状に打抜く過程においてスケルトンのダイスとの接触面の内縁部にストリッパ方向に所定量窪んだ所定幅の平坦部を形成することを特徴とする外縁部の平均ダレ深さが１５０μｍ以下の磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造方法が記されている。
【０００７】
また、モールドの加工方法として、特許文献２には、パターンを有する原盤に積層した金属盤の剥離時の歪み、変形を低減し、平坦性の高いマスタ基板を得て、磁気転写時におけるスレーブ媒体との密着性を高めて転写特性を向上することを目的として、磁気転写用マスタを所望のサイズに打抜く際に、原盤から剥離する際の金属盤の外径が打抜き後のマスタ基板の外径より１．７倍以上大きく、剥離時に外周側より作用する力による変形を低減し平坦性を確保し転写特性を高めることが記されている。
【０００８】
さらに、特許文献３には、マスタ基板の打ち抜き時に発生するバリの大きさを極力低減し、スレーブディスクとの密着性を損なわない磁気転写用マスタディスクの製造方法を提供するとともに、良好な情報が磁気転写された磁気記録媒体を提供することを目的として、固定側ダイと移動側ダイとからなる打抜き工具の中心孔用固定刃と中心孔用移動刃とのクリアランスを１μｍ〜１５μｍとするとともに、内周用固定刃と外周用移動刃とのクリアランスを２μｍ〜３０μｍに設定し、金属板を所定形状のマスタ基板に打抜く機構が記されている。
【０００９】
また、特許文献４には、マスタ基板の打ち抜きでバリが生じて密着性が低下する問題点を解決するために、転写パターンに応じた凹凸が形成された金属基板（原盤）からエッチングによって所定の形状のマスタ基板を分離することが記載されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−４８８１７号公報
【特許文献２】特開２００４−２６５５５７号公報
【特許文献３】特開２００６−２６０６６２号公報
【特許文献４】特開２００５−６３５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１〜３に記載のいずれの打抜き加工を行った場合でも、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インプリント法において、電鋳法を用いて作製したモールドを適切な大きさに打抜き加工すると加工材の切断面下端に金属の延性破壊によるバリが発生してしまう。また、被転写材にインプリントする際、切断部周囲で圧力分布の不均一が生じてパターン転写性が劣化してしまうという問題があった。
また、特許文献４に記載の方法では、金属基板の厚さ方向に貫通するまでエッチングを行う必要があり、時間と手間がかかるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明はこのような状況に鑑み、なされたもので、本発明のモールドの製造方法は、電鋳法によって作製した、表面に微細な凹凸パターンを有する原盤をインプリント装置で使用可能な寸法に加工する際、打抜き加工機によって原盤に塑性変形を生じさせて薄肉部を形成し、引き続いてエッチング液によって薄肉部を溶解してナノインプリントモールドを原盤から分離することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、バリの発生が少ないモールドを効率的に作製することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。図２は、モールド（電鋳マスタ）をドーナツ型に打抜くためのダイセット分解模式図である。主要部品は、内外径打抜き上刃、押出しプレート、内外径打抜き下刃である。内外径打抜き上刃と内外径打抜き下刃は、外周部を少なくとも３本、望ましくは４本のガイドポストで支持され、精密に軸合わせされている。
【００１５】
上刃と下刃の咬合時のクリアランスは、５０μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以下であることがより好ましい。
【００１６】
内外径打抜き下刃の内部には電磁石を備え、打抜き時にニッケル電鋳マスタを固定することが出来る。また、スプリングを備えた押出しプレートが内外径打抜き上刃の内部に収納されており、打抜き時に外径部の内側２ｍｍ以内、望ましくは１ｍｍ以内、および内径部の外側２ｍｍ以内、望ましくは１ｍｍ以内に接地するように配置されている。
【００１７】
なお、押出しプレートはモールドに接地した際にモールドの上面に形成されたパターン部に接触しないように、上記範囲以外は凹型に成型されている。内外径打抜き刃および押出しプレートは圧力能力２０ｔｏｎ／ｃｍ2（１９６０ＭＰａ）以上の油圧シリンダによって毎秒１０ｍｍから毎秒３０ｍｍの速度で駆動される。内外径打抜き上刃の離脱時において、ドーナツ状に成型されたモールドは上刃の内部に収納されるが、押出しプレートによって排出される。
【００１８】
電鋳は電気分解による電解液の中に溶けた金属を原型に電着させ、原型と同じ型を精密に複製する方法であり、モールド（電鋳マスタ）は、例えば、ニッケル、ニッケル−リン、ニッケル−コバルト合金などの金属を原型に電着させて形成される。
【００１９】
図３は、図２に示した打抜き装置でモールドを打抜く際の切断部の拡大断面図である。モールドには鋭利な切断面と共に、上刃がモールドの下底部を通過する際に生じる破断面が形成される。また、マスタの上面には、塑性変形によって生じたダレが形成される。破断部（バリ）はマスタ下面の水平面に対して約８μｍから３０μｍの凸型であり、特に高さ１００ｎｍ以下の全面ナノインプリントを目的とした場合に面内圧力均一化を妨げる要因となる。そのため、このようなバリの発生は、極力避けることが好ましい。
【００２０】
図４（ａ）〜（ｃ）に、打抜き加工装置による薄肉部の形成方法を示す。モールドは打抜き加工装置の下刃に固定されており、上刃の下降によりモールドは塑性変形を生じる。この時、モールドを完全に切断せずに、上刃をモールドの下面程度で停止させることにより、薄肉部を介して目的加工物と加工断片が接合された構造体を得ることができる。薄肉部の厚さは５０μｍ以下になるようにすることが好ましく、３０μｍ以下になるようにすることがより好ましい。
【００２１】
次に、このような薄肉部を介して目的加工物と加工断片が接合された構造体の上面に、パターンを保護する目的の表面保護膜を形成する（図４（ｄ））。ここで用いる表面保護膜としては、市販の表面保護被膜剤を用いて形成することができ、このような表面保護被膜剤として、例えばトライレイナー社製のシリテクトなどを例示することができる。
【００２２】
表面保護膜を形成した構造体を、ニッケルエッチング液、例えば、希硝酸や、硝酸−過酸化水素をベースとしたエッチング液に浸漬すると、図４（ｅ）に示すように、構造体の裏面からエッチングが等方的に進行し、やがて薄肉部が溶解・消失して、構造体が目的加工物であるモールドと加工断片に分離される。これにより、一般的に打抜き加工を行った場合に加工物の下面に形成されるバリを有しない、高品質なナノインプリント用モールドを作製することが出来る。（図４（ｆ））
【００２３】
なお，エッチングによりモールドの板厚も減少するが，あらかじめ減少量を考慮してニッケル電鋳を行うか、裏面にもレジストなどの保護膜を塗布した後に外周部においては薄肉部および薄肉部よりも外周側の保護膜を除去し、内周部においては薄肉部および薄肉部よりも内周側の保護膜を除去することにより、目的の板厚を有するモールドを作製することが出来る。
【実施例】
【００２４】
以下に、実施例を用いて本発明を説明する。  
＜実施例１＞
所定の凹凸パターンが形成されたガラス原盤を用いて、ニッケル電鋳法により、表面に微細な凹凸パターンを有する厚さ０．３ｍｍ、半径１５ｃｍの円形の原盤を作成した。凹凸パターンにおける凸部の高さは５０ｎｍとした。この原盤を図２に示すような打抜き加工機にセットした。この打抜き加工機は、原盤から内径１ｃｍ、外径８ｃｍのドーナツ型に打抜くように内外径打抜き上刃、内外径打抜き下刃をセットした。この打抜き加工機の上刃と下刃の咬合時のクリアランスは、２５μｍとした。
【００２５】
打抜き上刃の打抜きストローク（打抜き上刃が原盤上面に到達した位置から下降を停止するまでの打抜き上刃の押し込み量）を［原盤の厚さ−（５〜１０μｍ）］に設定した。
【００２６】
ついで、打抜き上刃を所定のストロークまで下降させて、モールド（電鋳マスタ）が原盤と厚さ約２０μｍの薄肉部でつながった形状の構造物を作製した。
【００２７】
こうして得られたモールドが原盤と厚さ２５μｍの薄肉部でつながった形状の構造物のモールドの表面に高品質表面保護被覆剤シリテクト−II（トライレイナー社製）をスピンコートし、乾燥して保護膜を形成した。
【００２８】
ついで、１０ｗｔ％硝酸水溶液からなるエッチング液に浸漬して薄肉部を溶解させ、モールドを原盤の残りの部分から分離させた後、水洗、乾燥した後、保護膜を剥離した。
得られたモールドの内外周縁の状態を光学顕微鏡で観察したが、バリの発生や薄肉部の残渣はなく、滑らかであった。また、モールドの凹凸形成面に平滑なガラス板を密着させたところ、干渉縞がほとんど観察されず、モールドへの凹凸パターンの転写が良好であり、凹凸面にはエッチングの影響が現れていないことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】光ディスク用モールドの製造工程を示す図である。
【図２】打抜き加工機の構造を示す分解図である。
【図３】打抜き加工を行った切断面の形状を示す図である。
【図４】打抜き加工によって薄肉部を介してモールドと原盤の残りの部分が接合された部材を成型後、ウェットエッチングによって薄肉部を溶解し、目的形状片であるインプリント用モールドを分離する方法を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：原盤
２：内外径打抜き上刃
３：内外径打抜き下刃
４：押し出しプレート
５：スプリング
６：表面保護膜
７：エッチングによる溶解部分
【図１】
2010040078.tif 000003
【図２】
2010040078.tif 000004
【図３】
2010040078.tif 000005
【図４】
2010040078.tif 000006