(57)【要約】【課題】反応性イオンエッチング法を用いたマスターモールドの製造において、広幅凹部および狭幅凹部を含む凹凸パターンの凹部の均一性の高いマスターモールドを製造することを可能とする。【解決手段】反応性イオンエッチング法によって、幅が広い凹部Ｒ１および狭い凹部Ｒ２を含む凹凸パターンを表面に有するマスターモールド１０を製造する製造方法において、被加工層３と下地層２を備える原板１の下地層２をエッチストップ層として被加工層３に対しエッチングを行うメインエッチング工程と、メインエッチング工程を経て凹部（Ｒ１およびＲ２）の均一性が低い原板１に対し、凹部（Ｒ１およびＲ２）の均一性を向上させるように、堆積物を生成しかつ下地層２をエッチングすることが可能な第１ガスを含むエッチングガスを用い、１５Ｗ以下のバイアス電力の下でエッチングを行う追加エッチング工程とを実施する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工層と該被加工層に隣接する下地層とを備えた原板の前記被加工層上に、複数の開口からなる開口パターンを有する被覆層を形成し、該被覆層をマスクとして反応性イオンエッチング法によるエッチング工程を行って、表面に前記開口パターンに対応した凹凸パターンを有するマスターモールドを製造する製造方法において、
前記開口パターンが、幅が広い広幅開口と該広幅開口の幅よりも幅が狭い狭幅開口とを含むものであり、
前記エッチング工程が、
前記下地層をエッチストップ層として前記被加工層に対しエッチングを行うメインエッチング工程と、
該メインエッチング工程によって、前記広幅開口に対応する広幅凹部の広幅底面が上に凸形状となりかつ前記狭幅開口に対応する狭幅凹部の深さが前記広幅凹部の深さより深くエッチングされた前記原板に対し、前記広幅底面が平らになりかつ前記広幅凹部の深さと前記狭幅凹部の深さとが揃うように、前記下地層をエッチングすることが可能でかつ堆積物を生成する第１ガスを含むエッチングガスを用い、１５Ｗ以下のバイアス電力の下でエッチングを行う追加エッチング工程とからなるものであることを特徴とするマスターモールドの製造方法。
【請求項２】
前記下地層をエッチングする能力が前記第１ガスよりも高くかつ堆積物を生成しない第２ガスをさらに含む前記エッチングガスを用いて、前記追加エッチング工程を実施することを特徴とする請求項１に記載のマスターモールドの製造方法。
【請求項３】
１〜１２Ｐａの圧力の下で、前記追加エッチング工程を実施することを特徴とする請求項２に記載のマスターモールドの製造方法。
【請求項４】
前記エッチングガスとともに希釈ガスを用い、２０〜２００Ｗのアンテナ電力の下で、前記追加エッチング工程を実施することを特徴とする請求項３に記載のマスターモールドの製造方法。
【請求項５】
前記反応性イオンエッチング法が、誘導結合、容量結合または電子サイクロトロン共鳴のプラズマ発生法を用いたエッチング法であって、前記バイアス電力および前記アンテナ電力をそれぞれ独立して制御可能なエッチング法であることを特徴とする請求項４に記載のマスターモールドの製造方法。
【請求項６】
誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング法を用いて、ＳｉＯ２を主成分とする前記被加工層とＳｉを主成分とする前記下地層とを備えた前記原板を用い、
前記第１ガスおよび前記第２ガスの流量比が１：１〜１５：１であり、
前記エッチングガスおよび前記希釈ガスの流量比が１：１〜１：２０である条件の下で、前記追加エッチング工程を実施することを特徴とする請求項５に記載のマスターモールドの製造方法。
【請求項７】
前記第１ガスおよび前記第２ガスの流量比が３：１〜８：１であり、
前記エッチングガスおよび前記希釈ガスの流量比が１：５〜１：１５であり、
前記圧力が４〜８Ｐａであり、
前記アンテナ電力が３０〜１００Ｗである条件の下で、前記追加エッチング工程を実施することを特徴とする請求項６に記載のマスターモールドの製造方法。
【請求項８】
前記第１ガスがＣＦ４、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８からなる群より選択される少なくとも１種のガスであり、
前記第２ガスがＳＦ６である条件の下で、前記追加エッチング工程を実施することを特徴とする請求項４から７いずれかに記載のマスターモールドの製造方法。
【請求項９】
前記第１ガスがＣＨ３Ｆであり、前記第２ガスがＳＦ６であり、前記希釈ガスがＡｒである条件の下で、前記追加エッチング工程を実施することを特徴とする請求項８に記載のマスターモールドの製造方法。
【請求項１０】
請求項１から９いずれかに記載のマスターモールドの製造方法により製造されたマスターモールドの前記凹凸パターン面上に、金属材料の電鋳によって該金属材料からなる金属基板を形成し、該金属基板を前記マスターモールドから剥離して、前記凹凸パターンに対し反転した凹凸パターンを有する前記金属基板であるモールド構造体を得ることを特徴とするモールド構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の磁化パターンまたは凹凸パターン等に対応または反転した凹凸パターンを表面に有するマスターモールドの製造方法およびパターン転写用のモールド構造体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、微細な磁化パターンを表面に有する磁気転写用マスターディスクを用いた、磁気記録媒体の製造で行われる被転写媒体（スレーブ媒体ともいう。）への磁気転写、および微細な凹凸パターンを表面に有するナノインプリント用モールドを用いた、ディスクリートトラックメディア（ＤＴＭ）やビットパターンドメディア（ＢＰＭ）等の製造で行われる被転写媒体へのナノインプリント等、２次元的または３次元的なパターン転写を効率的に行う技術が開発されている（特許文献１および特許文献２）。このような技術によれば上記のようなパターン転写用のモールド構造体（磁気転写用マスターディスクやナノインプリント用モールド）を被転写媒体に押し付けて、上記磁化パターンまたは凹凸パターンを一括的に転写することができ、ナノレベルの微細パターンまたは微細凹凸構造を容易にかつ低コストに形成することが可能である。
【０００３】
このモールド構造体はその特徴から、凹凸パターンの凸部の均一性（凸部上面の平坦性が高くかつ凸部の高さが他の凸部との関係で均一に揃っていること）が高いことが要求される。例えば磁気転写用マスターディスクの凸部の均一性が低い場合には、このモールド構造体を被転写媒体に押し付けても、適切に被転写媒体に接触することができない凸部が存在することになり、磁化パターンを正常に転写することができないという問題が生じる。一方、例えばナノインプリント用モールドの凸部の均一性が低い場合には、このモールド構造体を被転写媒体に押し付けた際に、被転写媒体のレジスト層の凹部の底に形成される残膜（インプリント成型時に押し付けきれずに残るレジストの膜）の厚さが不均一になってしまう。この場合、通常この残膜の除去は最も厚い残膜を除去できるように設定しドライエッチングによって行われるが、この除去の際薄い残膜の下地の部分までエッチングされる、あるいは薄い残膜のあるレジストパターンの寸法（例えば、ライン＆スペースパターンのライン部の幅）が厚い残膜のある部分と比べ小さくなりパターン寸法がばらつく、という問題が生じる。
【０００４】
一方、このようなモールド構造体は、繰返し使用されることで消耗するため、製造効率、耐久性およびコストを考慮し、通常このモールド構造体が有する凹凸パターンに対し反転した凹凸パターンを有する原盤（マスターモールド）を用いて、電鋳により複製される。このような場合において、モールド構造体の凸部の均一性を向上させるためには、このマスターモールドの凹凸パターンの凹部の均一性（凹部底面の平坦性が高くかつ凹部の深さが他の凹部との関係で均一に揃っていること）を向上させることが必要である。
【０００５】
そこで、これを実現するための具体的な方法として特許文献３には、反応性イオンエッチング法を用いたマスターモールドを製造する製造方法において、被加工層（例えばＳｉＯ２）と下地層（例えばＳｉ）とを備えた原板を用い、被加工層のエッチング選択比を高くして下地層をエッチストップ層として機能させ、被加工層と下地層との界面で凹部の深さを揃える方法が教示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９９９４３６号公報
【特許文献２】特開２００８−１４２８９５号公報
【特許文献３】特許第４１８９６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献３の方法では、従来のメディアの製造においては有用な方法ではあるが、近年の数十ナノレベルの微細パターン転写技術が要求されるメディアの製造においてはマスターモールドの凹部の均一性を高くすることが困難となる問題が生じうる。特に、磁気記録媒体のサーボパターンのように粗密のあるパターン、つまり比較的広いスペース幅を有する凹部（広幅凹部）およびそれより狭いスペース幅を有する凹部（狭幅凹部）を含む凹凸パターンが複雑に配列されたパターンでは、この傾向が顕著に現れる。
具体的には、特許文献３の方法では、上記下地層をエッチストップ層として機能させてはいるが、実際には下地層でエッチングを完全に止めることはできず数ｎｍエッチングされており、広幅凹部および狭幅凹部を含む凹凸パターンでは、広幅凹部の底面が上に凸となる形状（凸形状）にエッチングされかつ狭幅凹部が広幅凹部より深くエッチングされてしまうという問題が生じる可能性がある。
【０００８】
上記問題が生じる詳細なメカニズムは不明であるが、これは反応性イオンエッチングを行う際に凹部の側壁隣接底面が他の底面に比してよりエッチングされて形成される「マイクロトレンチ」が起因していると考えられる。つまり、広幅凹部では、マイクロトレンチが側壁隣接底面に形成されて底面が凸形状となり、狭幅凹部では、マイクロトレンチが合体し実質的に深さが深くなると考えられる。また、ＳｉＯ２のような絶縁体を反応性イオンエッチングする場合には、帯電の影響もあり、より顕著にマイクロトレンチが形成される場合がある。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、反応性イオンエッチング法を用いたマスターモールドの製造において、広幅凹部および狭幅凹部を含む凹凸パターンの凹部の均一性の高いマスターモールドを製造することを可能とするマスターモールドの製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
さらに本発明は、上記マスターモールドの製造方法により製造されたマスターモールドを原盤として電鋳により複製するモールド構造体の製造において、広幅凹部および狭幅凹部を含む凹凸パターンの凸部の均一性の高いモールド構造体を製造することを可能とするモールド構造体の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係るマスターモールドの製造方法は、
被加工層と被加工層に隣接する下地層とを備えた原板の被加工層上に、複数の開口からなる開口パターンを有する被覆層を形成し、被覆層をマスクとして反応性イオンエッチング法によるエッチング工程を行って、表面に開口パターンに対応した凹凸パターンを有するマスターモールドを製造する製造方法において、
上記開口パターンが、幅が広い広幅開口と広幅開口の幅よりも幅が狭い狭幅開口とを含むものであり、
上記エッチング工程が、
下地層をエッチストップ層として被加工層に対しエッチングを行うメインエッチング工程と、
メインエッチング工程によって、広幅開口に対応する広幅凹部の広幅底面が上に凸形状となりかつ狭幅開口に対応する狭幅凹部の深さが広幅凹部の深さより深くエッチングされた原板に対し、広幅底面が平らになりかつ広幅凹部の深さと狭幅凹部の深さとが揃うように、下地層をエッチングすることが可能でかつ堆積物を生成する第１ガスを含むエッチングガスを用い、１５Ｗ以下のバイアス電力の下でエッチングを行う追加エッチング工程とからなるものであることを特徴とするものである。
【００１２】
本明細書において、「被加工層」とは、マスターモールドの凹凸パターンを形成する際に、主としてエッチングの対象となる層を意味する。ここで、層が「主としてエッチングの対象となる」とは、その層の層厚を目安とした深さを有する凹凸パターンの凹部が形成されるように、その層がエッチングされることを意味する。
【００１３】
「下地層」とは、被加工層の組成と異なる組成を有する層であって、メインエッチング工程においてエッチストップ層として用いられる層を意味する。
【００１４】
「開口パターンに対応した凹凸パターン」とは、被覆層に覆われていない被加工層の部分がエッチングされることによって当該部分が凹部となっている凹凸パターンを意味する。
【００１５】
「広幅開口」とは、比較的広い開口幅（被加工層に接している部分のスペース幅）を有する開口を意味し、「狭幅開口」とは、それよりも狭い開口幅を有する開口を意味する。
【００１６】
「広幅凹部」とは広幅開口に対応してエッチングされた領域を意味し、「狭幅凹部」とは狭幅開口に対応してエッチングされた領域を意味する。
【００１７】
「広幅底面」とは広幅凹部の底面を意味し、「狭幅底面」とは狭幅凹部の底面を意味する。
【００１８】
広幅底面について「上に凸形状」とは、広幅凹部の側壁隣接底面が他の部分の底面に比べよりエッチングされたことによって形成される、相対的に当該他の部分の底面が盛り上がった形状を意味し、側壁隣接底面に微小な溝が形成された状態を指す。
【００１９】
広幅凹部の「深さ」とは、広幅凹部に関する、下地層側とは反対側の被加工層の表面から広幅底面の中央部分までの平均的距離を意味し、狭幅凹部の「深さ」とは、狭幅凹部に関する、下地層側とは反対側の被加工層の表面から狭幅底面の中央部分までの平均的距離を意味する。
【００２０】
広幅底面について「平ら」とは、広幅凹部に関する側壁隣接底面部分（最も深い部分）の深さと広幅底面の中央部分（最も浅い部分）の深さとの差が小さいことを意味する。
【００２１】
「広幅凹部の深さと狭幅凹部の深さとが揃う」とは、これら凹部間の深さの差が小さいことを意味する。
【００２２】
さらに、本発明に係るマスターモールドの製造方法において、下地層をエッチングする能力が第１ガスよりも高くかつ堆積物を生成しない第２ガスをさらに含むエッチングガスを用いて、追加エッチング工程を実施することが好ましい。
【００２３】
さらに、１〜１２Ｐａの圧力の下で、追加エッチング工程を実施することが好ましい。
【００２４】
さらに、エッチングガスとともに希釈ガスを用い、２０〜２００Ｗのアンテナ電力の下で、追加エッチング工程を実施することが好ましい。
【００２５】
さらに、反応性イオンエッチング法は、誘導結合、容量結合または電子サイクロトロン共鳴のプラズマ発生法を用いたエッチング法であって、バイアス電力およびアンテナ電力をそれぞれ独立して制御可能なエッチング法であることが好ましい。
【００２６】
さらに、誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング法を用いて、ＳｉＯ２を主成分とする上記被加工層とＳｉを主成分とする上記下地層とを備えた上記原板を用い、
第１ガスおよび第２ガスの流量比が１：１〜１５：１であり、
エッチングガスおよび希釈ガスの流量比が１：１〜１：２０である条件の下で、追加エッチング工程を実施することが好ましい。
【００２７】
ＳｉＯ２またはＳｉを「主成分とする」とは、それぞれ層成分中のＳｉＯ２またはＳｉの含有量が９０質量％以上であることを意味する。
【００２８】
さらに、第１ガスおよび第２ガスの流量比は３：１〜８：１であり、
エッチングガスおよび希釈ガスの流量比は１：５〜１：１５であり、
圧力は４〜８Ｐａであり、
アンテナ電力は３０〜１００Ｗである条件の下で、追加エッチング工程を実施することが好ましい。
【００２９】
さらに、第１ガスはＣＦ４、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８からなる群より選択される少なくとも１種のガスであり、
第２ガスはＳＦ６である条件の下で、追加エッチング工程を実施することが好ましい。
【００３０】
さらに、第１ガスはＣＨ３Ｆであり、第２ガスはＳＦ６であり、希釈ガスはＡｒである条件の下で、追加エッチング工程を実施することが好ましい。
【００３１】
さらに、本発明に係るモールド構造体の製造方法は、上記に記載のマスターモールドの製造方法により製造されたマスターモールドの凹凸パターン面上に、金属材料の電鋳によってこの金属材料からなる金属基板を形成し、金属基板をマスターモールドから剥離して、上記凹凸パターンに対し反転した凹凸パターンを有する金属基板であるモールド構造体を得ることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係るマスターモールドの製造方法は、反応性イオンエッチング法によるエッチング工程を行って、表面に被覆層の開口パターンに対応した凹凸パターンを有するマスターモールドを製造する製造方法において、エッチング工程をメインエッチング工程と追加エッチング工程に分け、特に追加エッチング工程で、下地層をエッチングすることが可能でかつ堆積物を生成する第１ガスを含むエッチングガスを用い、１５Ｗ以下のバイアス電力の下でエッチングを行っている。これにより、メインエッチング工程によって、広幅底面が上に凸形状となりかつ狭幅凹部が広幅凹部より深くエッチングされた原板に関して、広幅底面を平らにしかつ広幅凹部の深さと狭幅凹部の深さとを揃えるようにすることができる。これは、下地層をエッチングすることが可能でかつ堆積物を生成する第１ガスを含むエッチングガスを用い、堆積物が側壁隣接底面に堆積しやすい現象を利用して、広幅底面の側壁隣接底面以外の部分が側壁隣接底面よりエッチングされるようにし、一方バイアス電力を１５Ｗ以下にすることによって、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）ラグ（広い凹部ほど深くエッチングされる現象）を生じせしめているためである。この結果、反応性イオンエッチング法を用いたマスターモールドの製造において、広幅凹部および狭幅凹部を含む凹凸パターンの凹部の均一性が高いマスターモールドの製造が可能となる。
【００３３】
また、本発明に係るモールド構造体の製造方法は、上記マスターモールドの製造方法により製造されたマスターモールドの凹凸パターン面上に、金属材料の電鋳によってこの金属材料からなる金属基板を形成し、金属基板をマスターモールドから剥離して、上記凹凸パターンに対し反転した凹凸パターンを有する金属基板であるモールド構造体を得ている。上記マスターモールドの製造方法により製造されたマスターモールドは、上記のように凹凸パターンの凹部の均一性の高いものであるから、このマスターモールドを原盤として電鋳により複製するモールド構造体の製造において、凹凸パターンの凸部の均一性の高いモールド構造体の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明のマスターモールドの製造方法の一実施形態の工程を示す概略断面図である。
【図２】本発明のモールド構造体の製造方法の一実施形態の工程を示す概略断面図である。
【図３】追加エッチング工程前後におけるマスターモールドの原板の凹凸パターンを示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれに限られるものではない。なお、視認しやすくするため、図面中の各構成要素の縮尺等は実際のものとは適宜異ならせてある。
【００３６】
「マスターモールドの製造方法」
本実施形態のマスターモールド１０の製造方法は、図１に示すように、被加工層３と被加工層３に隣接する下地層２とを備えた原板１を用意し、この被加工層３上に被覆層４を形成し（図１ａ）、この被覆層４に幅Ｗ１が広い広幅開口Ａ１と広幅開口Ａ１の幅Ｗ１よりも幅Ｗ２が狭い狭幅開口Ａ２とを含む開口パターンを形成し（図１ｂ）、パターン形成された被覆層４をマスクとした反応性イオンエッチング法によって、下地層２をエッチストップ層として被加工層３に対しエッチングを行うメインエッチング工程（図１ｃ）と、メインエッチング工程によって、広幅開口Ａ１に対応する広幅凹部Ｒ１の広幅底面Ｂ１が上に凸形状となりかつ狭幅開口Ａ２に対応する狭幅凹部Ｒ２が広幅凹部Ｒ１より深くエッチングされた原板１に対し、広幅底面Ｂ１が平らになりかつ広幅凹部Ｒ１の深さＤ１と狭幅凹部Ｒ２の深さＤ２とが揃うように、下地層２をエッチングすることが可能でかつ堆積物を生成する第１ガスと、下地層２をエッチングする能力が第１ガスよりも高くかつ堆積物を生成しない第２ガスとを含むエッチングガスおよび希釈ガスを用い、１５Ｗ以下のバイアス電力の下でエッチングを行う追加エッチング工程（図１ｄ）とを実施し、残存する被覆層４を除去する（図１e）ことによって、開口パターンに対応した凹凸パターンを表面に有するマスターモールド１０を製造するものである。
【００３７】
本発明のマスターモールド１０の製造方法は、開口パターンを有する被覆層４を形成する工程、メインエッチング工程、追加エッチング工程および被覆層４を除去する工程の４つの工程から主に構成される。以下、それぞれの工程について詳細に説明する。
【００３８】
＜開口パターンを有する被覆層を形成する工程＞
図１ａは、マスターモールド１０の基となる原板１の上に被覆層４が形成された状態を示す概略断面図である。原板１は、少なくとも直接の加工対象となる被加工層３とその被加工層３に隣接する下地層２を含むものである。原板１をこのように構成することで、下地層２をエッチストップ層として機能させている。
【００３９】
被加工層３の材料は、特に制限されないが、エッチング工程（メインエッチング工程および追加エッチング工程）のエッチング条件等に応じて適宜選択される。この際、被覆層４に対する被加工層３のエッチング選択比が２以上、好ましくは３以上、より好ましくは５以上（被加工層３の方が被覆層４よりもエッチングされやすい）となるように選択する。通常、この選択比は２以上あれば被覆層４の層厚も考慮し被加工層３の所望のエッチング深さを確保することができる。選択比は、材料の種類のみによって定まるものではなくエッチング条件にも大きく依存するものであるが、このような場合においてもエッチング条件を設定しやすいように材料を選択することが好ましい。被加工層３の材料は、特に成膜および加工の容易さから、Ｓｉの酸化物（ＳｉＯ２）またはＳｉの窒化物（ＳｉＮ４）が好ましい。被加工層３の厚さは、製造されるマスターモールド１０の凹凸パターンの凹部の深さの目安となるため、所望の凹部の深さに応じて適宜設定され、例えば２０〜１５０ｎｍである。被加工層３の成膜方法は、特に制限されず、スパッタリング、蒸着、イオンプレーティング、ＡＬＤ（原子層堆積法）、ＣＶＤ（化学気相成長法）等を用いることができる。一方、被加工層３は、下地層２となる材料の基板の表面を酸化処理または窒化処理することによって形成することも可能である。
【００４０】
下地層２の材料は、特に制限されないが、メインエッチング工程では被加工層３に対する下地層２のエッチング選択比が１／５以下、好ましくは１／１０以下となり、追加エッチング工程ではこの選択比が５以上、好ましくは１０以上となるように選択することが好ましい。このように選択することにより、追加エッチング工程において凹部のスペース幅が広がることを抑制することができる。下地層２の材料は、特にコストおよび加工の容易さから、Ｓｉが好ましい。
【００４１】
被加工層３および下地層２の上記のような事情から、マスターモールド１０の基となる原板１としては熱酸化膜付Ｓｉウェハを用いることが好ましい。
【００４２】
被覆層４の材料や成膜方法は、特に制限されず、例えば電子線レジスト等をスピンコート等することにより形成することができる。
【００４３】
図１ｂは、図１ａの状態から被覆層４に開口パターンが形成された状態を示す概略断面図である。開口パターンが形成された被覆層４は、エッチング工程においてマスクとして機能する。開口パターンは、例えば被覆層４を所望のパターンに電子線露光したあと現像処理を行うことで形成する。現像処理の後には、原板１と被覆層４との密着性を高めるためにベーキング処理を行うことが好ましい。この開口パターンは、開口幅の広い広幅開口Ａ１とこれよりも狭い狭幅開口Ａ２を含むものである。開口幅の値は、特に限定されるものではないが、狭幅開口Ａ２の開口幅Ｗ２に対する広幅開口Ａ１の開口幅Ｗ１の比が２以上の場合に、広幅底面Ｂ１が上に凸形状となりかつ狭幅凹部Ｒ２が広幅凹部Ｒ１より深くエッチングされてしまうという問題が生じやすい。また、上記条件に加えて、広幅開口Ａ１の開口幅Ｗ１が１５０〜２００ｎｍの場合にはこの問題がより顕著となる。例えば、粗密のある磁気記録媒体のサーボパターンを形成する工程に必要とされるマスターモールドの製造工程では、１５０〜２００ｎｍ幅の広幅開口と７５〜１００ｎｍ幅の狭幅開口を含む開口パターンからなる被覆層がマスクとして使用されており、実際に上記のような問題が生じている。
【００４４】
＜メインエッチング工程＞
メインエッチング工程では、広幅開口Ａ１と狭幅開口Ａ２とを含む開口パターンが形成された被覆層４をマスクとして、開口パターンの開口を通して被加工層３の表面から下地層２をエッチストップ層として反応性イオンエッチング法によりエッチングを行う。オーバーエッチング量は、凹部（広幅凹部と狭幅凹部のどちらを基準にしても構わないが、本明細書では例えば広幅凹部）の深さの１０％程度を目安に行うことが好ましい。
【００４５】
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）は、アンダーカット（サイドエッチ）を抑制するため、垂直異方性（イオンの運動が凹部の深さ方向に偏っていること）の高いものが好ましく、特に誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）−ＲＩＥ、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）−ＲＩＥまたは電子サイクロトロン共鳴型（ＥＣＲ）−ＲＩＥであることが好ましい。さらに、本発明においてバイアス電力（プラズマと下部電極との間にバイアスを形成するための電力）は、その制御を容易にするため、アンテナ電力（プラズマを形成するための電力）と独立して制御可能な方式を採用することが好ましい。
【００４６】
エッチング条件は、前述したように下地層２をエッチストップ層として機能させるために、被加工層３に対する下地層２のエッチング選択比が１／５以下、好ましくは１／１０以下となるように設定する。例えば被加工層３の主成分がＳｉＯ２であり下地層２の主成分がＳｉである場合には、エッチングガスとしてＣＨＦ３およびＣＦ４を用いて、０．４〜１０．０Ｐａの圧力、５０〜５００Ｗのアンテナ電力、１０〜１５０Ｗのバイアス電力、および１０〜６０℃の下部電極温度の条件の下、ＩＣＰ−ＲＩＥ法によりエッチングを行う。
【００４７】
メインエッチング工程では、広幅開口Ａ１および狭幅開口Ａ２を含む開口パターンを有する被覆層４をマスクとして使用しているため、これらの開口にそれぞれ対応した広幅凹部Ｒ１および狭幅凹部Ｒ２が原板１に形成される。この際図１ｃに示すように、広幅凹部Ｒ１の広幅底面Ｂ１が上に凸形状となりかつ狭幅凹部Ｒ２が広幅凹部Ｒ１より深くエッチングされる現象が生じる場合がある。これは前述したように、反応性イオンエッチングを行う際に凹部の側壁隣接底面が他の底面に比してよりエッチングされて形成される「マイクロトレンチ」が起因していると考えられる。このようなマイクロトレンチＴは、凹部側壁でのイオン散乱により側壁隣接底面における入射イオンフラックスが増大し、イオンアシスト反応により下地層２のエッチングがより促進された結果生じるという報告がある。
【００４８】
例えばマイクロトレンチＴの形成を抑制する方法として、圧力を上げることが考えられる。これは、高圧にしてイオンの垂直異方性を低下させ、側壁でのイオン散乱を積極的に生じさせて入射イオンフラックスが側壁隣接底面のみで増加することを防止することができるためである。しかしながら、このような場合には、圧力上昇に伴い、電子線レジストのエッジラフネスが増加したり、エッチングが途中で進行しなくなったり（エッチストップ）という別の問題が生じる可能性がある。
【００４９】
一方、理論的には、被加工層のエッチング選択比をさらに高めて下地層がほとんどエッチングされない条件でエッチングを行えば、上記問題を解決できそうであるが、現在微細な凹凸パターンを形成する上でそのような条件が見出されておらず、現実的には選択比１０程度にとどまっている。さらに、仮に選択比を高めることができたとしても、この場合にもエッチストップという別の問題が生じる可能性があるため、凹部の均一性を向上させるという課題を、選択比を高めることで本質的に解決することは難しい。
【００５０】
＜追加エッチング工程＞
そこで、本発明では、広幅凹部Ｒ１の広幅底面Ｂ１が上に凸形状となりかつ狭幅凹部Ｒ２が広幅凹部Ｒ１より深くエッチングされた原板１に関して、広幅底面Ｂ１が平らになりかつ広幅凹部Ｒ１の深さＤ１と狭幅凹部Ｒ２の深さＤ２とが揃うように、さらにこの原板１の凹部のエッチングを行う工程（追加エッチング工程）を実施する。つまり、本発明は、エッチストップ層としての下地層２の表面で如何にエッチングを止めるかという思想の下で行われていた従来のエッチング工程から発想を転換し、下地層２（凹部底面）をさらにエッチングすることによって図１ｃの状態の原板１の凹部の形状を修整する工程を実施することにより、図１ｄに示すようにマスターモールド１０の凹部の均一性を向上させるものである。
【００５１】
本明細書において、広幅底面について「平ら」とは、広幅凹部に関する側壁隣接底面部分（最も深い部分）の深さと広幅底面の中央部分（最も浅い部分）の深さとの差が小さいことを意味する。ここで、この広幅凹部に関する深さ差は、例えば５箇所の広幅凹部をサンプルとして抽出し、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による形状測定によってそれぞれの広幅凹部に関し、側壁隣接底面部分の深さおよび中央部分の深さを測定して上記深さ差を算出し、当該箇所の平均を取ることにより求める。上記広幅凹部に関する深さ差の具体的な値は、製造するマスターモールドに要求される精度にもよるが、数十ナノレベルの微細パターン転写技術が要求されるＤＴＭやＢＰＭ等のメディア製造においては、０．２ｎｍ以下の深さ差が要求される場合がある。
【００５２】
広幅凹部の「深さ」とは、広幅凹部に関する、下地層側とは反対側の被加工層の表面から広幅底面の中央部分までの平均的距離を意味し、狭幅凹部の「深さ」とは、狭幅凹部に関する、下地層側とは反対側の被加工層の表面から狭幅底面の中央部分までの平均的距離を意味する。また、「広幅凹部の深さと狭幅凹部の深さとが揃う」とは、これら凹部間の深さの差が小さいことを意味する。ここで、広幅凹部および狭幅凹部の深さはＡＦＭによる形状測定によって求める。上記凹部間の深さ差の具体的な値は、上記同様に製造するマスターモールドに要求される精度にもよるが、数十ナノレベルの微細パターン転写技術が要求されるＤＴＭやＢＰＭ等のメディア製造においては、０．３ｎｍ以下の深さ差が要求される場合がある。
【００５３】
広幅底面Ｂ１が平らになりかつ広幅凹部Ｒ１の深さＤ１と狭幅凹部Ｒ２の深さＤ２とが揃うようなエッチング条件（エッチングガスの種類と流量、希釈ガスの有無並びにエッチング中の圧力、アンテナ電力、バイアス電力および下部電極温度等）を実現するため、本発明者は追加エッチング工程において少なくとも下記の２つの作用が必要であることに着目した。
（作用１）広幅底面Ｂ１の側壁隣接底面以外の部分が側壁隣接底面よりエッチングされる。
（作用２）狭幅凹部Ｒ２よりも広幅凹部Ｒ１においてよりエッチングされる。
【００５４】
上記２つの作用を考慮した結果、本発明は、作用１を得るために、下地層２をエッチングすることが可能でかつ堆積物を生成する第１ガスをエッチングガスとして追加エッチング工程を実施することを特徴とするものである。これにより、エッチングの際に生成される堆積物が側壁隣接底面に堆積しやすいことを利用して作用１を得ることができる。堆積物が側壁隣接底面に堆積しやすいのは、側壁隣接底面では他の底面に比べ平衡蒸気圧が低くなることや、エッチング工程中のある生成物および／または副生成物に着目した場合に側壁隣接底面近傍においてこれらが付着する固体表面が多いこと等が起因していると推定されている。
【００５５】
さらに、本発明は、作用２を得るために、１５Ｗ以下のバイアス電力の下、追加エッチング工程を実施することを特徴とするものである。一般的なＲＩＥのバイアス電力が数百Ｗ程度であることを考慮すれば、本発明のバイアス電力は低く設定されている。このようにバイアス電力を低く設定することにより、イオンの垂直異方性が低下し、狭幅凹部Ｒ２にイオンが進入しにくくなり（幾何学的シャドーイング効果）、イオンアシスト反応によるエッチングが抑制されることで、ＲＩＥラグが発生して、作用２を得ることができる。バイアス電力は、イオンの垂直異方性を最小化しＲＩＥラグの発生をより促進するために、１０Ｗ以下が好ましく、特に０Ｗであることが好ましい。
【００５６】
また、追加エッチング工程のエッチング量は、前述したように被加工層３に対する下地層２のエッチング選択比が５以上、好ましくは１０以上となるエッチング条件の下、広幅底面Ｂ１が２ｎｍ程度エッチングされることを目安にすることが好ましい。追加エッチング工程のエッチング量が、広幅凹部Ｒ１の深さＤ１の１０％を超える場合には、逆に広幅底面Ｂ１の中央付近がエッチングされすぎてしまう可能性があるためである。所望の凹部の深さはすでにメインエッチング工程によって確保されているため、追加エッチング工程では広幅凹部Ｒ１および狭幅凹部Ｒ２の深さＤ２を揃えるための微調整を行う程度に設定することが好ましい。
【００５７】
第１ガスの材料は、堆積物を生成しやすいフッ化炭素系のガスを用いることができ、ＣＦ４、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８が好ましく、エッチング条件の制御性の観点から堆積物を適度に生成するＣＨ３Ｆが特に好ましい。あまり生成しすぎるガスを用いるとエッチングの制御性が低下するおそれがあるためである。
【００５８】
一方第１ガスのみでも下地層２をエッチングすることは可能であるが、エッチング条件の制御性の観点から、堆積物を生成する役割および下地層２をエッチングする役割はそれぞれ別個のガスに持たせることが好ましい。したがって、本発明において、第１のガスとは別に、下地層２をエッチングする能力が第１ガスよりも高くかつ堆積物を生成しない第２ガスもエッチングガスとして混ぜて用いることが好ましい。第２ガスの材料は、堆積物を生成しないフッ化硫黄系のガスを用いることができ、ＳＦ６が好ましい。
【００５９】
さらに、エッチングガスとともに希釈ガス（不活性ガス）を用いることが好ましい。これにより、エッチングレートの制御性が向上する。
【００６０】
圧力は、一般的なエッチング条件における圧力（１Ｐａ未満）よりも高く設定することが好ましい。圧力を高く設定することにより、イオンの垂直異方性を低下させ、よりＲＩＥラグを発生させることができる。
【００６１】
アンテナ電力は、エッチングレートを抑制し、制御性を向上するために、小電力を用いることが好ましい。
【００６２】
上記に挙げたエッチング条件であるエッチングガス（第１ガスおよび第２ガス）および希釈ガスの流量、圧力、アンテナ電力並びに下部電極温度の具体的な値は、エッチング対象となる原板１によって適宜設定できる。例えば被加工層３の主成分がＳｉＯ２であり下地層２の主成分がＳｉである場合には、本発明の追加エッチング工程を実施するための好ましいエッチング条件は、第１ガスおよび第２ガスの流量比が１：１〜１５：１であり、エッチングガスおよび希釈ガスの流量比が１：１〜１：２０であり、圧力が１〜１２Ｐａであり、アンテナ電力が２０〜２００Ｗであり、バイアス電力は０〜１５Ｗであるというものである。さらに、この場合のより好ましい条件は、第１ガスおよび第２ガスの流量比が３：１〜８：１であり、エッチングガスおよび希釈ガスの流量比が１：５〜１：１５であり、圧力が４〜８Ｐａであり、アンテナ電力が３０〜１００Ｗであり、バイアス電力は０〜１５Ｗであり、下部電極温度が１０〜６０℃であるというものである。
【００６３】
追加エッチング工程を行う場合、この工程により凹部の側壁（被加工層３）が余計にエッチングされてしまい、凹部の幅および側壁角度等が変化してしまうという懸念が生じる。しかしながら、本発明ではバイアス電力を低く設定していることにより、イオンが得る運動エネルギーが減少するため、追加エッチング工程中凹部の側壁のエッチングが抑制され、凹部の幅および側壁角度等の変動はほとんど発生しない。具体的には、追加エッチング工程が、被加工層３に対する下地層２のエッチング選択比が１０以上となるエッチング条件の下、広幅底面Ｂ１が２ｎｍエッチングされるように実施された場合、側壁のエッチング量は０．２ｎｍ程度である。
【００６４】
＜被覆層を除去する工程＞
追加エッチング工程によって凹部の均一性が向上した原板１から被覆層４を除去することにより、図１ｅに示すような凹部の均一性が向上した所望のマスターモールド１０を得ることができる。被覆層４の除去は、特に制限されず、乾式法としてはアッシングによる除去を採用することができ、湿式法としては剥離液による除去を採用することができる。なお、本工程により、追加エッチング工程後に凹凸パターンの凹部に残った堆積物も被覆層とともに除去される。
【００６５】
以上のように、本実施形態に係るマスターモールド１０の製造方法は、反応性イオンエッチング法によるエッチング工程を行って、表面に被覆層４の開口パターンに対応した凹凸パターンを有するマスターモールド１０を製造する製造方法において、エッチング工程をメインエッチング工程と追加エッチング工程に分け、特に追加エッチング工程で、下地層２をエッチングすることが可能でかつ堆積物を生成する第１ガスを含むエッチングガスを用い、１５Ｗ以下のバイアス電力の下でエッチングを行っている。これにより、メインエッチング工程によって、広幅底面Ｂ１が上に凸形状となりかつ狭幅凹部Ｒ２が広幅凹部Ｒ１より深くエッチングされた原板１に関して、広幅底面Ｂ１を平らにしかつ広幅凹部Ｒ１の深さＤ１と狭幅凹部Ｒ２の深さＤ２とを揃えるようにすることができる。この結果、反応性イオンエッチング法を用いたマスターモールド１０の製造において、広幅凹部Ｒ１および狭幅凹部Ｒ２を含む凹凸パターンの凹部の均一性が高いマスターモールド１０の製造が可能となる。
【００６６】
（マスターモールドの製造方法の設計変更）
上記説明では、本発明のマスターモールド１０の製造方法を４つの工程に分けて説明したが、例えば磁性層を形成する工程、表面処理を行う工程、その他必要な工程を適宜組み合わせてもよい。
【００６７】
「モールド構造体の製造方法」
本発明のモールド構造体２０の製造方法は、図２に示すような工程に従って、前述したマスターモールドの製造方法により製造されたマスターモールド１０を原盤として、電鋳によりモールド構造体を複製するものである。
【００６８】
より具体的には、この製造方法は、上記マスターモールド１０を原盤として、このマスターモールド１０の凹凸パターン面上に、この凹凸パターンに沿って導電層５を形成し（図２ａ）、この導電層５を陰極とする金属材料の電鋳によってこの金属材料からなる金属基板６を導電層５上に形成し（図２ｂ）、金属基板６をマスターモールド１０から剥離して（図２ｃ）、上記凹凸パターンに対し反転した凹凸パターンを有する金属基板６であるモールド構造体２０を得るものである。
【００６９】
電鋳は、電鋳装置の上記金属材料を含有する電解液中にマスターモールド１０を浸し、マスターモールド１０上に形成された導電層５を陰極として、この陰極と陽極との間を通電することにより行われる。このとき、電解液中の金属材料の濃度、ｐＨ、電流のかけ方等は、形成される金属基板６（モールド構造体）に歪みのない最適条件となるように調整されることが求められる。金属材料は、剥離の容易性やモールド構造体となったときの耐久性等の観点から、Ｎｉが好ましい。
【００７０】
導電層５の材料は、Ｎｉ等の金属を用いることができ、複数の導電層５を重ねて成膜するようにしてもよい。導電層５の成膜方法は、特に制限されず、スパッタリング、蒸着、イオンプレーティング、ＡＬＤ（原子層堆積法）、ＣＶＤ（化学気相成長法）、無電解メッキ等を用いることができる。導電層５の層厚は、特に限定されないが、一般的には数十ｎｍである。なお、マスターモールド１０がその構造に金属層を含有する場合等、電鋳に際してマスターモールド１０のみで十分な導電性を確保できている場合には、特に導電層は必要ない。
【００７１】
以上のように、本実施形態に係るモールド構造体２０の製造方法は、上記マスターモールドの製造方法により製造されたマスターモールド１０の凹凸パターン面上に、金属材料の電鋳によってこの金属材料からなる金属基板６を形成し、金属基板６をマスターモールド１０から剥離して、上記凹凸パターンに対し反転した凹凸パターンを有する金属基板６であるモールド構造体２０を得ている。上記マスターモールドの製造方法により製造されたマスターモールド１０は、上記のように凹凸パターンの凹部の均一性の高いものであるから、このマスターモールド１０を原盤として電鋳により複製するモールド構造体２０の製造において、凹凸パターンの凸部の均一性の高いモールド構造体２０の製造が可能となる。
【実施例】
【００７２】
本発明に係るマスターモールドの製造方法の実施例を以下に示す。
【００７３】
＜マスターモールドの製造＞
６０ｎｍのＳｉＯ２層（被加工層）と７５０μｍのＳｉ層（下地層）とからなる原板を用意し、この原板のＳｉＯ２層上に８０ｎｍのレジスト層を形成した。そして、電子線描画装置により電子線露光しこれを現像することにより、レジスト層に開口幅が１５０ｎｍである広幅開口および開口幅が７５ｎｍである狭幅開口を含むＬ＆Ｓ型開口パターンを形成した。
【００７４】
その後、メインエッチング工程として、Ｓｉ層に対するＳｉＯ２層の選択比が１０程度となるように、エッチングガスが流量３０ｓｃｃｍのＣＨＦ３および流量１５ｓｃｃｍのＣＦ４であり、圧力が０．６Ｐａであり、アンテナ電力が１９０Ｗであり、バイアス電力が３０Ｗであり、下部電極温度が１０℃であるエッチング条件の下、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置（パナソニックファクトリーソリューションズ株式会社製、Ｅ６２０）によって開口パターンが形成されたレジスト層をマスクとして原板に対しエッチングを行った。オーバーエッチング量は、ＳｉＯ２の層厚の１０％（６ｎｍ）を目安にした。
【００７５】
そして上記メインエッチング工程後、追加エッチング工程として、ＳｉＯ２層に対するＳｉ層の選択比が１２程度となるように、エッチングガスが流量１０ｓｃｃｍのＣＨＦ３および流量２ｓｃｃｍのＳＦ６であり、圧力が６．０Ｐａであり、アンテナ電力が５０Ｗであり、バイアス電力が０Ｗであり、下部電極温度が１０℃であるエッチング条件の下、同じＩＣＰ−ＲＩＥ装置によって開口パターンが形成されたレジスト層をマスクとして原板に対しエッチングを行った。追加エッチング工程における追加エッチング量は、広幅底面において２ｎｍとなるように設定した。
【００７６】
＜評価＞
図３ａは追加エッチング工程前のマスターモールドの凹凸パターンの状態を示す図であり、図３ｂは追加エッチング工程後のマスターモールドの凹凸パターンの状態を示す図である。図３ａおよび図３ｂに示すデータから、追加エッチング工程前のマスターモールドに関して、広幅凹部に関する深さ差はおよそ１．５ｎｍであり、広幅凹部の深さと狭幅凹部の深さの差はおよそ２ｎｍであったが、追加エッチング工程後のマスターモールドに関しては、広幅凹部に関する深さ差はおよそ０．１ｎｍであり、広幅凹部の深さと狭幅凹部の深さの差はおよそ０．２ｎｍであることが分かった。これにより、追加エッチング工程を実施することによって、マスターモールドの凹部の均一性が向上することが確認できた。
【符号の説明】
【００７７】
１     原板
２     下地層
３     被加工層
４     被覆層
５     導電層
６     金属基板
１０   マスターモールド
２０   モールド構造体
Ａ１   広幅開口
Ａ２   狭幅開口
Ｂ１   広幅底面
Ｂ２   狭幅底面
Ｄ１   広幅凹部の深さ
Ｄ２   狭幅凹部の深さ
Ｒ１   広幅凹部
Ｒ２   狭幅凹部
Ｔ     マイクロトレンチ
Ｗ１   広幅開口の開口幅
Ｗ２   狭幅開口の開口幅
【図１】
2011194629.tif 000003
【図２】
2011194629.tif 000004
【図３】
2011194629.tif 000005