(57)【要約】【課題】ナノサイズの凹凸パターンが精度良く形成され、また被加工部に対し良好に転写形成することが可能なモールドとその製造方法を提供する。【解決手段】算術平均粗度Ｒａが１００ｎｍ以下の表面を有する金属部３ａの表面に、凹凸パターンを有するマスターモールド３０を押し付けて、凹凸パターン４を金属部３ａに転写する工程を有する。【選択図】図４
2006142772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
算術平均粗度Ｒａが１００ｎｍ以下の表面を有する金属部の表面に、凹凸パターンを有するマスターモールドを押し付けて、上記凹凸パターンを上記金属部に転写する工程を少なくとも有する
ことを特徴とするモールドの製造方法。
【請求項２】
上記金属部を、基板上に形成する
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】
少なくとも上記金属部を、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙのうちの単体、あるいはこれらと、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｓｎを含めた材料の合金より形成する
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４】
少なくとも上記金属部を、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙのうちの単体、あるいはこれらと、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｓｎを含めた材料の合金より形成する
ことを特徴とする請求項２記載のモールドの製造方法。
【請求項５】
上記金属部の表面を、上記凹凸パターンを転写する前に、化学的機械的研磨法により平坦化する
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６】
上記金属部の表面を、上記凹凸パターンを転写する前に、化学的機械的研磨法により平坦化する
ことを特徴とする請求項２記載のモールドの製造方法。
【請求項７】
上記金属部に上記凹凸パターンを転写して凹凸パターン部を形成した後、
陽極酸化により上記凹凸パターン部を光透過性とする
ことを特徴とする請求項２記載のモールドの製造方法。
【請求項８】
上記基板の材料として、少なくとも所定の波長帯域の光に対し光透過性を有する材料とし、
上記基板上に、透明電極を形成し、
上記透明電極上に、上記金属部より成る上記凹凸パターン部を形成し、
その後陽極酸化により上記凹凸パターン部を光透過性とする
ことを特徴とする請求項７記載のモールドの製造方法。
【請求項９】
上記金属部を、ＡｌｘＭ１−ｘと表される材料より形成し、
上記Ｍを、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙのうち少なくとも１種類の金属より成る単体あるいは合金とするか、
あるいは、上記金属部を、ＭｇＭ´１−ｘと表される材料より形成し、
上記Ｍ´を、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙのうち少なくとも１種類の金属より成る単体あるいは合金として、
上記ｘを、
０．０５≦ｘ≦０．９９
として形成する
ことを特徴とする請求項７記載のモールドの製造方法。
【請求項１０】
上記金属部を、ＡｌｘＭ１−ｘと表される材料より形成し、
上記Ｍを、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙのうち少なくとも１種類の金属より成る単体あるいは合金とするか、
あるいは、上記金属部を、ＭｇＭ´１−ｘと表される材料より形成し、
上記Ｍ´を、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙのうち少なくとも１種類の金属より成る単体あるいは合金として、
上記ｘを、
０．０５≦ｘ≦０．９９
として形成する
ことを特徴とする請求項８記載のモールドの製造方法。
【請求項１１】
算術平均粗度Ｒａが１００ｎｍ以下の金属部に、マスターモールドの凹凸パターンが押し付けられて凹凸パターン部が形成されて成る
ことを特徴とするモールド。
【請求項１２】
上記凹凸パターン部が、基板上に形成された薄膜より成る
ことを特徴とする請求項１１記載のモールド。
【請求項１３】
算術平均粗度Ｒａが１００ｎｍ以下の金属部が基板上に形成され、
上記金属部に、マスターモールドの凹凸パターンが押し付けられて凹凸パターン部が形成され、
上記凹凸パターン部が、パターン転写された後陽極酸化されて成る
ことを特徴とするモールド。
【請求項１４】
上記基板と上記凹凸パターン部との間に、透明電極が設けられて成る
ことを特徴とする請求項１３記載のモールド。
【請求項１５】
算術平均粗度Ｒａが１００ｎｍ以下の金属部に、マスターモールドの凹凸パターンが押し付けられて凹凸パターン部が形成されて成るモールドを用いて、凹凸パターンを転写形成する
ことを特徴とする凹凸パターンの形成方法。
【請求項１６】
上記モールドが光透過性とされて、該モールドの凹凸パターン部の表面に位置合わせ用のマーカーが設けられ、
上記マーカーを目印として上記凹凸パターンを転写形成する
ことを特徴とする請求項１５記載の凹凸パターンの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に数百ｎｍ以下、百ｎｍ以下の凹凸パターン構造を有するナノサイズの構造体の製造に利用して好適なモールド及びその製造方法、パターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石英基板やＳｉ基板上に、サイズの凹凸構造を形成するにあたって、ナノサイズのパターンを有するモールド（型）を利用して凹凸構造を転写形成するいわゆるナノインプリント法が近年着目されており、この技術を半導体装置や光学装置、印刷物などへ応用する方法が各種提案されている。
【０００３】
例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（ディジタルヴァーサタイルディスク）などの再生専用ＲＯＭ型の光記録媒体を製造するにあたって、従来はバルクの金属を加工して作製したマスターモールドからＮｉＰの無電界メッキ膜にパターンを転写する方法で大量生産用のスタンパ、すなわち製造用のモールドを作製する方法が採用されている。
これらの各種光記録媒体において、高密度化、大容量化を達成するために作製される凹凸パターンの微細化が要求されており、より大容量化が図られたBlu-ray Disc（ブルーレイディスク）等においては、数百ｎｍ以下のサイズの凹凸構造を生産性良く製造する技術が望まれている。
【０００４】
また、フォトリソグラフィに用いられるレジストのパターン化技術において、ナノサイズの凹凸を有するモールドを、被加工面上のレジストに押し付けて、レジスト上にこの凹凸パターンを転写する方法が提案されている（非特許文献１参照。）。
この方法は、熱酸化で作製したＳｉＯ２を電子ビームリソグラフィーと反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）で加工して凹凸パターンを作製し、このＳｉＯ２凹凸パターンをＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）に転写して、更にＰＭＭＡパターンの上に金属を蒸着して金属モールドを作製するものである。
【０００５】
更に、１μｍ以下の微細なパターンを形成した物体を表面が金属からなる物体に密着させることで微細パターンを形成する方法も提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【非特許文献１】Stephen Y.Cheu, Peter R. Krauss and Preston J. Renstrom;“Imprint of sub 25nm vias and trenches in polymers”, Applied Physics Letters, Vol.67 (21),20 November 1995 pp3114-3116
【特許文献１】特開平１０−９６８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示の方法においては、マスターモールド材料として単結晶ＳｉＣを使用しているためにマスターモールドのサイズが直径２インチ以下に限定されるという問題がある。
また、上記特許文献１には、純Ａｌ金属等の比較的柔らかい金属に比較的硬度の大なるモールドを用いてパターンを形成する技術は開示されているが、マスターモールドからパターンを直接形成する方法しか開示されていない。
例えば金属表面を有するモールドを用いてナノサイズのパターンを転写する場合には、被転写材料によっては、百ｎｍ以下程度の微細なパターンが歪んでしまい、精度良いパターン転写を行えない恐れがある。
更に、材料の硬度や変形特性によっては、弾性変形を主体とするパターン転写となってしまい、数百ｎｍ以下、特に百ｎｍ以下のレベルのパターンまで正確に凹凸形状が転写されない場合があり、ナノサイズのパターンの適切な変形が可能でかつパターン形状が安定であり、製造の容易なモールドの実現が望まれている。
【０００７】
また、従来のナノプリント用のモールドは、例えば大容量光記録媒体のスタンパを製造する場合には、パターンを転写するのは基本的に１回だけなので、位置合わせの必要はなかったが、パターンが積層される構造を作製するために、モールドを何回も被加工部上に重ね合わせてパターンを形成する場合、上述した非特許文献１及び特許文献１に記載のモールドでは、位置合わせが難しく、ナノサイズの凹凸パターンを積層する構造を精度良く形成することは難しいという問題がある。
【０００８】
以上の課題を解決するために、本発明は、ナノサイズの凹凸パターンが精度良く形成され、また被加工部に対し良好に転写形成することが可能なモールドとその製造方法を提供し、更にこのモールドを利用して、パターン積層構造物を容易に形成することが可能なモールド及びその製造方法、パターンの形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明によるモールドの製造方法は、算術平均粗度Ｒａが１００ｎｍ以下の表面を有する金属部の表面に、凹凸パターンを有するマスターモールドを押し付けて、上記凹凸パターンを上記金属部に転写する工程を少なくとも有することを特徴とする。
また、本発明は、上述のモールドの製造方法において、金属部を基板上に形成することを特徴とする。
更に、本発明は、上述のモールドの製造方法において、少なくとも上記金属部を、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙのうちの単体、あるいはこれらと、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｓｎを含めた材料の合金より形成することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明によるモールドは、算術平均粗度Ｒａが１００ｎｍ以下の金属部に、マスターモールドの凹凸パターンが押し付けられて凹凸パターン部が形成されて成ることを特徴とする。
また、本発明によるモールドは、算術平均粗度Ｒａが１００ｎｍ以下の金属部に、マスターモールドの凹凸パターンが押し付けられて凹凸パターン部が形成され、上記凹凸パターン部が、パターン転写された後陽極酸化されて成ることを特徴とする。
更に、本発明は、上述のモールドにおいて、上記基板が、少なくとも所定の波長の光に対し光透過性を有し、上記凹凸パターン部が、パターン転写された後陽極酸化されて成ることを特徴とする。
【００１１】
更に、本発明の凹凸パターンの形成方法は、上述の本発明構成のモールドを用いて凹凸パターンを形成する方法である。
すなわち、本発明による凹凸パターンの形成方法は、算術平均粗度Ｒａが１００ｎｍ以下の金属部に、マスターモールドの凹凸パターンが押し付けられて凹凸パターン部が形成されて成るモールドを用いて凹凸パターンを転写形成することを特徴とする。
【００１２】
上述したように、本発明のモールドの製造方法は、算術平均粗度Ｒａが１００ｎｍ以下の表面を有する金属部の表面に、凹凸パターンを有するマスターモールドを押し付けて、この凹凸パターンを金属部に転写してモールドの凹凸パターン部を形成するものであり、これにより数百ｎｍ以下のナノサイズの凹凸パターンを良好に転写することができる。
また、ある程度の硬度を有する金属あるいは合金をモールド材料とすることにより、ナノサイズのパターンレベルにおいてマスターモールドから精度良い転写がなされ、かつこれをモールドと使用して強度を保持できる構成とすることができ、ナノサイズの凹凸パターンを高精度で転写することが可能で、かつ製造の比較的簡便な、実用的なモールドを提供することができる。
特に、凹凸パターン部を薄膜として形成し、陽極酸化により光透過性とすることによって、ナノサイズの凹凸パターンの転写を同じ基板上に連続して重ね合わせるような例えば半導体加工プロセスにおけるエッチングマスク用レジストを形成する場合に、本発明のモールドを適用することによって、転写パターンの重ね合わせ精度を容易に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によるモールドの製造方法によれば、数百ｎｍ以下の凹凸パターンを良好に転写できるモールドを容易にかつ精度良く製造することができる。
また、本発明のモールドの製造方法において、金属部を基板上に形成することによって、凹凸パターン部の材料選定を容易にし、より確実にモールドの耐久性を確保し、また良好な凹凸パターンの転写を実現できる。
更に、本発明のモールドの製造方法において、少なくとも上記金属部を、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙのうちの単体、あるいはこれらと、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｓｎを含めた材料の合金より形成することによって、精度良くマスターモールドの凹凸パターンを転写することができ、かつ耐久性を保持することができる。
また、本発明のモールドの製造方法において、金属部の表面を、凹凸パターンを転写する前に、化学的機械的研磨法により平坦化することによって、より精度良く凹凸パターン部を形成することができる。
【００１４】
更に、本発明のモールドの製造方法において、金属部に凹凸パターン部を形成した後、陽極酸化により凹凸パターン部を光透過性とすることによって、所定の波長の光に対し透過性を有するモールドを提供することができる。
また、本発明のモールドの製造方法において、基板の材料として、少なくとも所定の波長の光に対し光透過性を有する材料とし、この基板上に、透明電極を形成し、透明電極上に、金属部より成る凹凸パターン部を形成し、その後陽極酸化により凹凸パターン部を光透過性とすることによって、光透過性のモールドを容易に、かつその凹凸パターン部を精度良く製造することができる。
更に、本発明のモールドの製造方法において、凹凸パターン部を構成する合金を、ＡｌｘＭ１−ｘまたはＭｇＭ１−ｘと表される材料とし、上記Ｍを、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙのうち少なくとも１種類の金属より成る単体あるいは合金として、かつ上記ｘを、
０．０５≦ｘ≦０．９９
として構成することによって、陽極酸化により良好に光透過性を有するモールドを得ることができる。
【００１５】
また、本発明のモールドによれば、数百ｎｍ以下の凹凸パターンを良好に転写することができる。
また、本発明のモールドにおいて、凹凸パターン部を、基板上に形成された薄膜より構成することによって、凹凸パターン部の材料選定を容易にし、より確実にモールドの耐久性を確保し、また良好な凹凸パターンの転写を実現できる。
【００１６】
また、本発明のモールドによれば、凹凸パターン部を、パターン転写された後陽極酸化された構成とすることによって、モールドを光透過性とすることができ、これにより位置合わせの容易なモールドを得ることができる。
また、本発明のモールドにおいて、基板と凹凸パターン部との間に、透明電極を設ける構成とすることにより、基板が導電性材料でない場合でも良好に陽極酸化を行うことができ、基板や凹凸パターン部の材料選定を容易にすると共に、良好にモールドを光透過性とすることができ、位置合わせが容易なモールドを得ることができる。
【００１７】
また、本発明の凹凸パターンの形成方法によれば、数百ｎｍ以下の凹凸パターンを精度良く形成することができる。
更に、本発明の凹凸パターンの形成方法において、モールドを光透過性として、モールドの凹凸パターン部の表面に位置合わせ用のマーカーを設け、このマーカーを目印として凹凸パターンを転写形成することにより、凹凸パターンが複数積層されるパターン積層構造物を作製する際に、精度良く所定の位置に凹凸パターンを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
本発明によるモールドの製造方法は、算術平均粗度Ｒａが１００ｎｍ以下の表面を有する金属部の表面に、凹凸パターンを有するマスターモールドを押し付けて、この凹凸パターンを金属部に転写してモールドの凹凸パターン部を形成する。
このようにして形成される本発明構成のモールドは、算術平均粗度Ｒａが１００ｎｍ以下の金属から成る凹凸パターン部を有する構成であり、凹凸パターン部を構成する金属よりも硬度の大なる材料より成るマスターモールドを用いることにより、良好に数百ｎｍ以下の凹凸パターンが転写形成され、かつマスターモールドの耐久性を確保することができる。
特に、本発明のモールドにおいて、少なくとも凹凸パターン部を、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙのうちの単体、あるいはこれらとＡｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｓｎを含めた材料の合金より構成し、マスターモールドの材料に対して適切な材料を選定することによって、より微小なナノサイズのパターンを高い精度をもって転写することが可能であり、かつ、モールドとしてパターン形成に使用可能な強度を保持することができる。
なお、目的とする凹凸パターンのサイズによって、例えば１００ｎｍ以下の幅及び深さの凹凸を形成しようとする場合は、凹凸パターン部のＲａとしては、５０ｎｍ以下とすることが望ましい。特に、光記録媒体製造用の原盤、いわゆるスタンパを作製する場合においては、Ｒａが１ｎｍ未満程度の光学的な平坦面とすることが望まれる。そのためには、金属単体よりも、合金を用いるほうが、アモルファスとなるのでＲａを例えば１ｎｍ未満程度に抑えることが可能となるという利点を有する。
【００１９】
本発明のモールドの材料と、これに対しパターンを転写する際に用いるマスターモールド材料として代表的な材料を検討した結果を以下に示す。
多結晶のＳｉＣ、バルクのアルミニウム基板、スパッタリング法でＳｉ基板上に形成したＡｌ−Ｈｆ合金薄膜の各材料を用意し、これらにダイヤモンド三角錐を押し込んで材料の硬度を正確に評価できる押し込み負荷除去法によって、硬さと押し込み深さの関係を測定して、材料の定量的な硬度を評価した。各材料の硬度を定量的に評価した結果を、図１〜図３に示す。
図１の結果から、多結晶ＳｉＣの硬度が５５ＧＰａ、図２の結果からＡｌ基板が０．２５〜１．５ＧＰａ、図３の結果からＡｌ−Ｈｆ合金が５ＧＰａであることがわかる。よって、多結晶ＳｉＣをマスターモールド材料、バルクＡｌ基板及びＡｌ−Ｈｆ合金をモールド材料として選択すれば、パターン転写が行えることがわかる。
しかしながら、Ａｌ単体の場合は、比較的硬度が低いため、サブミクロン以下の例えば数百ｎｍ、数十ｎｍ程度の凹凸パターンを転写するモールド材料としては、硬度が十分でない恐れがある。Ａｌ−Ｈｆ合金は、数百ｎｍ、数十ｎｍ程度の凹凸パターンを転写するモールドの材料として十分高い硬度が得られる。
【００２０】
なお、上述のＡｌ−Ｈｆ合金と同等程度の硬度を有する材料を組み合わせても、同様に良好なパターン転写を行うことが可能である。すなわち、本発明のモールドに用いて好適なマスターモールドの材料としては、Ｓｉ、ＳｉＣ、ダイヤモンド、Ａｌ２Ｏ３のうち１つの材料より成るか、あるいは、Ｓｉ基板上にＳｉＣ又はダイヤモンドを成膜した構成とすることにより、上記材料より成る本発明構成のモールドに対し良好に数百ｎｍ以下のナノサイズの凹凸パターンを転写することができる。
【００２１】
更に、本発明のモールドにおいて、凹凸パターン部を、例えば基板上に形成された膜厚１０μｍ以下の薄膜より構成することもできる。この場合の膜厚の下限としては、目的とする凹凸パターンの深さを超える膜厚以上とする。また、１０μｍを超える場合は成膜時間が長くなり、生産性が低下する恐れがある。したがって、１０μｍ以下とすることが望ましい。
このように、凹凸パターン部を薄膜により構成する場合は、特に合金により構成する場合に材料の選定が容易となり、またスパッタリング法を用いて所定の混合比をもって容易に精度良く作製することができるという利点を有する。
【００２２】
図４Ａ〜Ｄは、このような薄膜型構成のモールドの製造方法の一例の製造工程図である。先ず、図４Ａに示すように、例えばＳｉより成る基板１の上に、Ｔｉ等より成る密着層２、Ａｌ合金より成る金属部３ａをスパッタリング等によりそれぞれ成膜する。密着層２としては、その他Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＨｆＯ２等を用いることができる。そして、この金属部３ａに対して、例えばＳｉＣより成るマスターモールド３０を矢印ａで示すように所定の圧力をもって押圧して、図４Ｂに示すように、モールド１０の表面にこの場合Ａｌ合金より成る凹凸パターン部３を形成する。
なお、金属部３ａを、Ｃｕ等の単体により構成する場合など、その算術平均粗度Ｒａが数百ｎｍを超える場合は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）法により表面を研磨することが望ましい。
そして、この後図４Ｃに示すように、例えばＰＭＭＡ等の光硬化性樹脂等の転写材５をモールド１０の凹凸パターン部３の上に塗布し、光を照射して、図４Ｄに示すように、モールド１０の凹凸パターンが転写された凹凸パターン体２０を形成することができる。
このような製造方法を利用して、光記録媒体を作製するための原盤、いわゆるスタンパを作製することによって、数百ｎｍ以下、１００ｎｍ以下の凹凸パターンを良好に転写形成することができる。
なお、上述の例においては、基板上に薄膜を形成する例を説明したが、Ａｌ合金等より成る例えば薄板状の金属部を用いて、上述の製造方法により同様に本発明構成のモールドを製造することができる。
【００２３】
図５は、多結晶ＳｉＣを加工して作製したマスターモールドの表面の測長ＳＥＭ（Scanning Electron Microscopy、走査型電子顕微鏡）による観察写真図である。１３０ｎｍ×１３０ｎｍのドットパターンが、ピッチ２５０ｎｍ程度で良好に形成されていることがわかる。
図６は、図５に示したＳｉＣより成るマスターモールドのパターンを、３５００ｋｇｆ／ｃｍ２（〜３４３ＭＰａ）のプレス圧力で、Ａｌ−Ｈｆ合金をスパッタリング法により基板上に形成して成る金属部の表面へ転写したパターンのＳＥＭによる観察写真図である。また、このＡｌ−Ｈｆ合金より成る金属部の断面をＳＴＥＭ（Scanning Transmission Microscopy、走査透過型電子顕微鏡）により観察した写真図を図７及び図８に示す。図６〜図８から、直径φが８０ｎｍ、深さ８０ｎｍのホールが、ピッチＰ〜２５０ｎｍで形成されていることがわかる。
つまり、この例においては、マスターモールドの材料に対してモールドの凹凸パターン部の材料を適切に選定することによって、弾性変形主体ではなく、塑性変形を主体とした転写を行うことを実現し、精度良く良好にナノサイズレベル、すなわちこの場合数十〜数百ｎｍの凹凸パターンの転写を行うことが可能となっていることがわかる。
【００２４】
なお、上述したように、ＳｉＣ多結晶の硬度は５５ＧＰａなので、前述した本発明のモールドを構成する材料、すなわちＢｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙの内の単体、あるいはこれらとＡｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｓｎを含めた材料の合金をモールドとして使用した場合に、マスターモールドとして使用して良好にパターンを転写することができる。
一方、例えばＳｉをマスターモールド材料とした場合には、マスターモールドの耐久性の観点からモールド材料として選択する金属として金属に中に含まれるＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙの含有量の総計は、３０ａｔ％以下であることが望ましい。
【００２５】
図９及び図１０は、図６に示すモールドを鋳型にして光硬化樹脂にナノサイズのドットパターンを転写した凹凸パターン体を、ＡＦＭ（Atomic Force Microscopy：原子間力顕微鏡）により観察した写真図である。直径及び深さ８０nmのナノサイズのドットパターンが欠けることなく、ピッチ２５０ｎmで精度良く形成されていることがわかる。
したがって、本発明構成のモールドを用いることによって、数十〜数百ｎｍの凹凸パターンを精度良く良好に被転写体に転写することができることがわかる。
【００２６】
次に、本発明のモールドにおいて、光透過性を有する構成とする例について説明する。
図１１Ａ〜Ｄは、本発明のモールドの製造方法の一例の製造工程を示し、例えば半導体装置の種々のパターニング工程に利用されるレジストパターン形成工程のように、多数のパターンを積層して形成する場合に好適な製造方法の一例である。
【００２７】
先ず、光透過性の例えば硬質ガラスより成る基板１１を用意する。この基板１１としては、モールドを使用する波長帯域において所望の光透過性を有する材料であればよい。この基板１１の上に、例えば密着層２として、酸化されると透明になるＴｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｂ等より成る材料をスパッタリング法により厚さ５０ｎｍ以下として形成する。そしてこの上に、前述の材料より成るＡｌ−ＨｆやＡｌ−Ｔｉなどの合金より成る金属部１３ａを、スパッタリング法で形成する。そして、図１１Ａに示すように、例えばＳｉＣより成るマスターモールド３０の凹凸パターンを、矢印ａで示すように、１０００〜５０００ｋｇｆ／ｃｍ２（９８〜４９０ＭＰａ）のプレス圧力で押圧して、金属部１３ａ上に転写する。
【００２８】
転写した金属部１３ａ及び密着層２を陽極酸化法により酸化することで、光透過性のモールド１０を得ることができる。
そしてこの光透過性のモールド１０を用いて、図１１Ｃに示すように、例えば基板２１上にスピンコートしたレジスト２２に密着させることで、図１１Ｄに示すように、簡単に１００ｎｍ以下程度の幅及び深さのレジストパターンを形成することができる。
【００２９】
また、図１２Ａ〜Ｄにおいては、前述の例における密着層に換えて透明電極を設ける場合の製造方法の一例の工程図を示す。この場合においても、モールドの基板材料としては、光透過性の例えば硬質ガラスを用いることができ、この基板１１の上に、透明電極となる電極材１２ａを形成する。この電極材１２ａとしては、例えばインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）、あるいはスズ・オキサイド、あるいはＴｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗの内少なくとも１種類以上の元素を３０ａｔ％以下含むインジウム・スズ・オキサイド又はスズ・オキサイドを用いることができる。そして電極材１２ａの上に、Ａｌ合金等より成る金属部１３ａをスパッタリング等により形成し、マスターモールド３０の凹凸パターンを矢印ａで示すように所定の圧力をもって押圧し、図１２Ｂに示すように、凹凸パターン部１３を形成する。
【００３０】
そして、このようにして凹凸パターン部１３を形成した基板１１を、例えば濃度が０．１〜０．５Ｍ（モル濃度）の蓚酸浴あるいは硫酸浴あるいは燐酸浴中において、１０〜１００Ｖで陽極酸化することによって、光透過性のモールド１０を得ることができる。
この光透過性のモールド１０を使用すれば、既に基板上に作製してある凹凸パターンの上に、正確な位置合わせ精度でレジストパターンを形成することができる。特に、例えばモールド１０の表面の一部に位置合わせ用のマークを設けることによって、このマークを目印としてより簡便に精度良く位置合わせを行うことが可能となる。
そして、このようなモールド１０を利用して、前述の図１Ｃ及びＤにおいて説明した例と同様に、基板２１上に塗布したレジスト２２に対して、所望のナノサイズ程度の凹凸パターンを形成して凹凸パターン体２０を作製することができる。
【００３１】
なお、図１１及び図１２は、レジストにモールドの凹凸パターンを転写した例であるが、図４において説明したように、ＰＭＭＡ等の熱硬化樹脂を用いても同様な凹凸パターンの転写が可能であることはいうまでもない。
なお、本発明のモールドにおいて、凹凸パターン部を構成する合金は、ＡｌｘＭ１−ｘと表され、上記Ｍを、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙのうち少なくとも１種類の金属より成る単体あるいは合金とするか、あるいは、凹凸パターンを構成する合金を、ＭｇＭ´１−ｘと表して、このＭ´を、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙのうち少なくとも１種類の金属より成る単体あるいは合金として、上記ｘを、
０．０５≦ｘ≦０．９９
（ただしｘは原子％）とすることにより、良好に陽極酸化を行うことができる。
【００３２】
次に、本発明によるモールド及びその製造方法の実施例の各例を説明する。各例ともに、良好な精度をもって凹凸パターンを転写したモールドを得ることができ、またマスターモールドの耐久性が保持されることを確認できた。
【００３３】
（１）実施例１
Ｓｉ単結晶基板上にスパッタリング法でＡｌ−Ｔｉ合金（Ｔｉを１０ａｔ％含有）を１００ｎｍ成膜する。この基板をモールドとして多結晶ＳｉＣを加工して作製したマスターモールドを、３０００ｋｇｆ／ｃｍ２（〜２９４ＭＰａ）のプレス圧力で圧着することで、マスターモールド上に形成したナノサイズの凹凸パターンを転写したモールドを作製する。
【００３４】
（２）実施例２
Ｓｉ単結晶基板上に、スパッタリング法でＮｉ−Ｔｉ合金（Ｔｉ１０ａｔ％含有）を１００ｎｍ成膜する。この基板をモールドとして、多結晶ＳｉＣを加工して作製したマスターモールドを、３０００ｋｇｆ／ｃｍ２（〜２９４ＭＰａ）のプレス圧力で圧着することで、マスターモールド上に形成したナノサイズの凹凸パターンを転写したモールドを作製する。
【００３５】
（３）実施例３
Ｓｉ単結晶基板上に、スパッタリング法でＡｇ−Ｔｉ合金（Ｔｉ１０ａｔ％含有）を１００ｎｍ成膜する。この基板をモールドとして、多結晶ＳｉＣを加工して作製したマスターモールドを、３０００ｋｇｆ／ｃｍ２（〜２９４ＭＰａ）のプレス圧力で圧着することで、マスターモールド上に形成したナノサイズの凹凸パターンを転写したモールドを作製する。
【００３６】
（４）実施例４
Ｓｉ単結晶基板上に、スパッタリング法でＡｇ−Ｔａ合金（Ｔａ１０ａｔ％含有）を１００ｎｍ成膜する。この基板をモールドとして、単結晶Ｓｉを加工して作製したマスターモールドを、３５００ｋｇｆ／ｃｍ２（〜３４３ＭＰａ）のプレス圧力で圧着することで、マスターモールド上に形成したナノサイズのパターンを転写したモールドを作製する。
【００３７】
（５）実施例５
Ｓｉ単結晶基板上に、スパッタリング法でＮｉ−Ｔａ合金（Ｔａ１０ａｔ％含有）を１００ｎｍ成膜する。この基板をモールドとして、単結晶Ｓｉを加工して作製したマスターモールドを、３５００ｋｇｆ／ｃｍ２（〜３４３ＭＰａ）のプレス圧力で圧着することで、マスターモールド上に形成したナノサイズの凹凸パターンを転写したモールドを作製する。
【００３８】
（６）実施例６
Ｓｉ単結晶基板上に、スパッタリング法でＡｌ−Ｔａ合金（Ｔａ１０ａｔ％含有）を１００ｎｍ成膜する。この基板をモールドとして、単結晶Ｓｉを加工して作製したマスターモールドを、３５００ｋｇｆ／ｃｍ２（〜３４３ＭＰａ）のプレス圧力で圧着することで、マスターモールド上に形成したナノサイズの凹凸パターンを転写したモールドを作製する。
【００３９】
（７）実施例７
Ｓｉ単結晶基板上に、スパッタリング法でＡｌ−Ｗ合金を８００ｎｍ成膜する。この基板の表面を、粒径３０ｎｍ〜８０ｎｍのＳｉＯ２粒子を含有したアルカリ性研磨液を用いてＲａが１ｎｍ以下になるまでＣＭＰ法で平坦化する。この基板をモールドとして、単結晶Ｓｉを加工して作製したマスターモールドを、３５００ｋｇｆ／ｃｍ２（〜３４３ＭＰａ）のプレス圧力で圧着することで、マスターモールド上に形成したナノサイズの凹凸パターンを転写したモールドを作製する。
【００４０】
（８）実施例８
ガラス基板上に、スパッタリング法で密着層としてＴｉ３０ｎｍを成膜した上に、Ａｌ−Ｔｉ（Ｔｉ含有１０ａｔ％）を２００ｎｍスパッタリング法で成膜する。Ｓｉ単結晶基板に、電子線露光法によるレジストパターン形成及びＲＩＥ法で加工して幅及び深さ１００ｎｍの微細パターンを形成したマスターモールドを用意し、ガラス基板上のＡｌ−Ｔｉ層に対し、プレス圧力３５００ｋｇｆ／ｃｍ２（〜３４３ＭＰａ）で圧着させることで、微細凹凸パターンを転写する。
この基板を、０．２５Ｍ蓚酸溶液中で５０Ｖの電圧を１０分間印加し、陽極酸化することで光学的に透明なモールドを作製する。
【００４１】
（９）実施例９
ガラス基板上に、スパッタリング法で密着層としてＴａ３０ｎｍを成膜した上に、Ｍｇ−Ｔａ（Ｔａ含有１０ａｔ％）を２００ｎｍスパッタリング法で成膜する。Ｓｉ単結晶基板に、電子線露光法によるレジストパターン形成及びＲＩＥ法で加工して幅及び深さ１００ｎｍの微細パターンを形成したマスターモールドを用意し、ガラス基板上のＭｇ−Ｔａ層に対し、プレス圧力３５００ｋｇｆ／ｃｍ２（〜３４３ＭＰａ）で圧着させることで微細パターンを転写する。この基板を、０．２５Ｍ蓚酸溶液中で５０Ｖの電圧を１０分間印加し、陽極酸化することで光学的に透明なモールドを作製する。
【００４２】
（１０）実施例１０
ガラス基板上に、スパッタリング法で電極材としてインジウム・スズ・オキサイド５０ｎｍを成膜した上に、Ａｌ−Ｔｉ（Ｔｉ含有１０ａｔ％）を２００ｎｍスパッタリング法で成膜する。Ｓｉ単結晶基板に電子線露光法によるレジストパターン形成及びＲＩＥ法で加工して幅及び深さ１００ｎｍの微細パターンを形成したマスターモールドを用意し、ガラス基板上のＡｌ−Ｔｉ層に対し、プレス圧力３５００ｋｇｆ／ｃｍ２（〜３４３ＭＰａ）で圧着させることで微細パターンを転写する。この基板を、０．２５Ｍ蓚酸溶液中で５０Ｖの電圧を１０分間し、陽極酸化することで光学的に透明なモールドを作製する。
【００４３】
（１１）実施例１１
ガラス基板上に、スパッタリング法で電極材としてスズ・オキサイド５０ｎｍを成膜した上に、Ａｌ−Ｔａ（Ｔａ含有１０ａｔ％）を２００ｎｍスパッタリング法で成膜する。Ｓｉ単結晶基板に電子線露光法によるレジストパターン形成及びＲＩＥ法で加工して幅及び深さ１００ｎｍの微細パターンを形成したマスターモールドを用意し、ガラス基板上のＡｌ−Ｔａ層に対し、プレス圧力３５００ｋｇｆ／ｃｍ２（〜３４３ＭＰａ）で圧着させることで微細パターンを転写する。この基板を、０．２５Ｍ蓚酸溶液中で５０Ｖの電圧を1０分間印加し、陽極酸化することで光学的に透明なモールドを作製する。
【００４４】
（１２）実施例１２
ガラス基板上に、スパッタリング法で電極材としてインジウム・スズ・タイタニウム・オキサイド５０ｎｍを成膜した上に、Ａｌ−Ｔｉ（Ｔｉ含有1０ａｔ％）を２００ｎｍスパッタリング法で成膜する。Ｓｉ単結晶基板に電子線露光法によるレジストパターン形成及びＲＩＥ法で加工して幅及び深さ１００ｎｍの微細パターンを形成したマスターモールドを用意し、ガラス基板上のＡｌ−Ｔｉ層に対し、プレス圧力３５００ｋｇｆ／ｃｍ２（〜３４３ＭＰａ）で圧着させることで微細パターンを転写する。この基板を０．２５Ｍ蓚酸溶液中で５０Ｖの電圧を1０分間印加し、陽極酸化することで光学的に透明なモールドを作製する。
【００４５】
（１３）実施例１３
ガラス基板上に、スパッタリング法で電極材としてスズ・タイタニウム・オキサイド５０ｎｍを成膜した上に、Ａｌ−Ｔａ（Ｔａ含有１０ａｔ％）を２００ｎｍスパッタリング法で成膜する。Ｓｉ単結晶基板に電子線露光法によるレジストパターン形成及びＲＩＥ法で加工して幅及び深さ１００ｎｍの微細パターンを形成したマスターモールドを用意し、ガラス基板上のＡｌ−Ｔａ層に対し、プレス圧力３５００ｋｇｆ／ｃｍ２（〜３４３ＭＰａ）で圧着させることで微細パターンを転写する。この基板を０．２５Ｍ蓚酸溶液中で５０Ｖの電圧を1０分間印加し、陽極酸化することで光学的に透明なモールドを作製する。
【００４６】
以上説明した各実施例におけるモールドを用いて、それぞれ良好な精度をもって転写材もしくは被加工体に対して凹凸パターンを転写形成することができた。
特に、実施例８〜１３による光学的に透明なモールドを用いて、その表面に位置合わせ用のマークを設けることによって、精度良く凹凸パターンが積層されたパターン積層体を形成することが可能であった。
【００４７】
なお、本発明は、上述の各実施の形態の例及び実施例に限定されるものではなく、例えば薄膜型構成とする場合に、基板の材料として金属を被着することが可能な種々の材料を用いるとか、また基板と凹凸パターン部との間に種々の下地層を設けることができる等、本発明構成を逸脱しない範囲において、その他種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】ＳｉＣの硬さと押し込み深さの関係を示す図である。
【図２】Ａｌの硬さと押し込み深さの関係を示す図である。
【図３】Ａｌ−Ｈｆ合金の硬さと押し込み深さの関係を示す図である。
【図４】Ａは本発明のモールドの製造方法の一例の一工程図である。Ｂは本発明のモールドの製造方法の一例の一工程図である。Ｃは本発明のモールドの製造方法の一例の一工程図である。Ｄは本発明のモールドの製造方法の一例の一工程図である。
【図５】マスターモールドの一例のＳＥＭによる観察写真図である。
【図６】マスターモールドの一例のＳＥＭによる観察写真図である。
【図７】本発明によるモールドの一例のＳＥＭによる観察写真図である。
【図８】本発明によるモールドの一例のＳＥＭによる観察写真図である。
【図９】本発明によるモールドにより形成した凹凸パターン体の一例のＳＥＭによる観察写真図である。
【図１０】本発明によるモールドにより形成した凹凸パターン体の一例のＳＥＭによる観察写真図である。
【図１１】Ａは本発明のモールドの製造方法の一例の一工程図である。Ｂは本発明のモールドの製造方法の一例の一工程図である。Ｃは本発明のモールドの製造方法の一例の一工程図である。Ｄは本発明のモールドの製造方法の一例の一工程図である。
【図１２】Ａは本発明のモールドの製造方法の一例の一工程図である。Ｂは本発明のモールドの製造方法の一例の一工程図である。Ｃは本発明のモールドの製造方法の一例の一工程図である。Ｄは本発明のモールドの製造方法の一例の一工程図である。
【符号の説明】
【００４９】
１．基板、２．密着層、３．凹凸パターン部、３ａ、金属部、４．凹凸パターン、５．転写材、１０．モールド、１１．透明基板、１２．透明電極、１３．凹凸パターン部、１３ａ．金属部、２０．凹凸パターン体、２１．基板、２２．レジスト、３０．マスターモールド
【図１】
2006142772.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１１】
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【図１２】
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【図５】
2006142772.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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