(57)【要約】【課題】ナノインプリントにより、より高い信号強度の信号を得ることができ、また、高いＳ／Ｎを得ることができる磁気記録媒体を安価に提供できるモールド、その製造方法およびこのモールドを用いて作製されてなる磁気記録媒体を提供する。【解決手段】ナノインプリントに用いるモールドの製造方法であって、基板の表面に形成したレジスト層に、凹凸パターンを有する親モールドを圧着後、親モールドを剥離してレジスト層に凹凸パターンを転写する転写工程と、転写工程により凹凸パターンの形成されたレジストの凹部において下の基板を露出させ、露出した基板をエッチングすることにより基板に凹凸パターンを形成する凹凸パターン形成工程を少なくとも有し、この凹凸パターン形成工程において、基板エッチング時に基板をサイドエッチすることを特徴とするモールドの製造方法。【選択図】図２
2008126450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノインプリントに用いるモールドの製造方法であって、基板の表面に形成したレジスト層に、凹凸パターンを有する親モールドを圧着後、親モールドを剥離してレジスト層に凹凸パターンを転写する転写工程と、転写工程により凹凸パターンの形成されたレジストの凹部において下の基板を露出させ、露出した基板をエッチングすることにより基板に凹凸パターンを形成する凹凸パターン形成工程を少なくとも有し、この凹凸パターン形成工程において、基板エッチング時に基板をサイドエッチすることを特徴とするモールドの製造方法。
【請求項２】
前記基板が表層と、表層直下の表層よりもエッチングレートの遅い層を含む２層以上の構成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】
請求項１または２に記載のモールドの製造方法により製造されたモールド。
【請求項４】
ナノインプリントに用いるモールドとして請求項３に記載のモールドを用いて作製されてなる磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モールド、その製造方法および磁気記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報記録媒体や半導体素子では、集積度の向上に伴い、基板の表面に形成されるレジスト層に対してより微細なパターンが求められている。
従来、レジスト層に微細なパターンを形成する方法として、フォトリソグラフィー技術が用いられてきた。フォトリソグラフィー法は、光を露光し、露光パターンを形成した後にレジスト層を現像処理することによって、基板上のレジスト層にパターンを形成する方法である。
【０００３】
レジスト層により微細なパターンを形成するために、露光光の短波長化が進んできた。１００ｎｍ以下の微細なレジストパターンを形成するために、露光光として電子ビーム（ＥＢ）を用いたＥＢリソグラフィー法が出てきた。しかしながら、ＥＢリソグラフィー法は、装置が高価であること、パターン描画に時間がかかるためスループットが低いことから、量産工程への適用には問題がある。
【０００４】
近年、微細パターンを効率良く形成する方法として、ナノインプリント法が開発されてきている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１には、凹凸パターンを形成したモールドを、基板の表面に形成したレジスト層に圧着させることで、レジスト膜に凹凸パターンを転写する方法が開示されている。
【０００５】
この方法では、例えば、図１の工程１から４に示す手順で行う。まず、工程１のように、表面にシリコン酸化膜を形成したシリコン基板に、例えば、ＥＢリソグラフィー法でシリコン酸化膜に凹凸をつけたモールド１を準備する。また、スピンコートなどで、表面に例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のような樹脂膜２を形成した基板３を準備する。次に、工程２のように、樹脂膜のガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度（Ｔｇ＝１０５℃のＰＭＭＡでは２００℃）で樹脂膜を軟化させ、モールドを１３ＭＰａの圧力で押し付ける。次に、工程３のように、樹脂膜のＴｇより低い温度まで降温した後、モールドを基板上の樹脂膜から剥離する。こうして、工程４のような、基板上の樹脂膜に凹凸パターンを形成することができる。この方法を一般的に熱ナノインプリントと称する。
【０００６】
さらに最近では、石英ガラス製のモールドとＵＶ硬化性のレジスト膜を用いて、温度サイクルをかける代わりに、ＵＶ光を照射する方法もある。この方法を一般的にＵＶナノインプリントと称する。
【０００７】
通常、この後、図１の工程５から８に示す手順で、デバイスを作製する。ここでは、磁気記録媒体の磁性層（磁気記録層）の加工を例とする。まず、工程５のように、凹凸パターンの形成された樹脂膜の凹部の残膜をソフトエッチングで除去する。次に、工程６、７のように、パターンをマスクとして利用して、磁気記録媒体の表面にドライエッチングを行う。こうして、工程８のように、磁気記録媒体の磁性層をパターン加工することで、ディスクリートトラックメディアやパターンドメディアを作製する。半導体においては、Ｓｉ基板などを用いてレジストマスクを利用して、エッチングやＣＶＤを行うことで半導体素子を形成する。
【０００８】
また、特許文献２では、製造テンプレート基板上のインプリント可能媒体を親テンプレートと接触させて、媒体にインプリントを形成させる工程と、親テンプレートを分離する工程と、厚さの減少した個所をエッチングして製造テンプレート基板の領域を露出させる工程と、露出領域をエッチングして製造テンプレートを画定する工程と、を有する方法が記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記のナノインプリント法を、ディスクリートトラックメディア、パターンドメディアや半導体素子への加工に適用するには、２つの大きな課題がある。
【００１０】
１つは、パターンの細線化に限界があることである。現状のＥＢリソグラフィー法では、数ｍｍの微少範囲では１０ｎｍのラインまで可能なものの、実際のデバイスとして１０ｍｍ四方以上の範囲で形成するには４５ｎｍパターンが限界である。これは、電子ビームの絞込みに限界があること、細線加工はパワー密度が小さくなり加工時間が長くかかること、加工時間が長くなるに従い外乱要因によるずれが発生してしまうことのためである。
特に磁気記録媒体では、単位面積あたりの記録密度を高くすることが求められており、凹凸ピッチは小さいほうが良い。また、信号は磁気記録層の凸部分からしか得られないため、凸部分を必要以上に小さくすることはできない。そこで、磁気記録層を凹加工した部分をなるべく微細にすることが求められる。
【００１１】
２つ目は、ＥＢリソグラフィー法で作ったモールドが非常に高価な点である。前記したように細線加工の場合はパワー密度が小さくなり加工時間が長くなり、高価なＥＢ装置を長時間占有してしまうことによる。量産においては、モールドを数千〜数百万回で交換する必要がある。転写を繰り返すことでモールドが変形し精度が狂ってくるためである。高価なモールドの償却費用が製品単価への上乗せされてしまう。
【００１２】
本発明は、上述の点に鑑み、ナノインプリントにより、より高い信号強度の信号を得ることができ、また、高いＳ／Ｎを得ることができる磁気記録媒体を安価に提供できるモールド、その製造方法およびこのモールドを用いて作製されてなる磁気記録媒体を提供することを目的とする。
【００１３】
【特許文献１】米国特許５７７２９０５号明細書
【特許文献２】特開２００６−１９１０８９号公報
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の目的を達成するため、本発明のモールドの製造方法は、ナノインプリントに用いるモールドの製造方法であって、基板の表面に形成したレジスト層に、凹凸パターンを有する親モールドを圧着後、親モールドを剥離してレジスト層に凹凸パターンを転写する転写工程と、転写工程により凹凸パターンの形成されたレジストの凹部において下の基板を露出させ、露出した基板をエッチングすることにより基板に凹凸パターンを形成する凹凸パターン形成工程を少なくとも有し、この凹凸パターン形成工程において、基板エッチング時に基板をサイドエッチすることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のモールドは、上記モールドの製造方法により製造されたものであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の磁気記録媒体は、ナノインプリントに用いるモールドとして上記モールドを用いて作製されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ピッチを変えずに子モールドの凸ラインを細線化すると凹ライン幅の比率を高めることになる。これはレジストの凸ライン幅の比率を高めることになり、ひいては、磁気記録媒体の凸ライン幅の比率を高めることになり、より高い信号強度の信号を得ることができ、また、高いＳ／Ｎを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明を、図面を参照しつつ説明する。図２は本発明のモールドの製造方法の１実施形態を示す工程図である。
【００１９】
まず、親モールド１ａを準備する。親モールド１ａとしては、例えば石英ガラス製のモールドが用いられる。このモールドは微細なパターンを有するものが高密度実装のために好ましく、例えば、ＥＢリソグラフィー法で４５〜１００ｎｍ幅のパターンが形成されていることが好ましい。このモールドの表面には離型膜が形成されていることが好ましい。この離型膜としては疎水性官能基を有する膜形成性の化合物を用いることができる。
【００２０】
別途、表面に樹脂膜２を塗工した子モールド基板１ｃを準備する。子モールド基板１ｃも例えば石英ガラス製のものが好ましく用いられる。次いで、図２工程１に示すように、親モールド１ａの凹凸が形成された面を子モールド基板１ｃの樹脂面にあわせて、圧し付け、図２工程２に示すように樹脂を親モールドの凹凸になじませるようにして子モールドの樹脂面に凹凸を形成し、その状態で樹脂を硬化させ、工程３に示すように親モールドを剥離して、工程４に示すような親モールドの凹凸パターンを転写したパターンを有する樹脂膜つきの子モールド基板を得る。
【００２１】
次いで、工程５に示すように、凹部分に残っている樹脂膜を除去して、基板を露出させる。この樹脂膜の除去には例えばドライエッチングを用いることができる。この際、凸部の樹脂により基板がパターンを維持したまま保護されている限りは樹脂膜の上部が一部除去されてもよい。
【００２２】
次いで、残った樹脂膜をレジストパターンにして例えば反応性エッチングにより基板をエッチングすることにより、工程６、７に示すように、親モールドと逆の凹凸パターンを形成するように基板をエッチングする。この際、ＲＦ（高周波電源）パワー、反応性ガス流量、真空度、エッチング時間、エッチング温度などのエッチング条件によってサイドエッチング量が変化する。サイドエッチングなしでは成型されたレジストパターン通りにエッチングされ、サイドエッチング量を大きくすると、スペース幅が大きく、ライン幅は小さくなる。本発明では上記条件を適切に制御して、所定のサイドエッチング量とすることにより、子モールドの凸部の幅を所望の幅に細線化できる。
【００２３】
最後に、図２工程８に示すように例えばプラズマエッチング等により残った樹脂膜を除去すれば、凸部の幅を所望の幅に細線化した子モールド１ｂが得られる。
【００２４】
図３は本発明の子モールドを用いてパターン化された磁気記録層を有する磁気記録媒体の作製プロセスを示す図である。即ち、この子モールドを用いて、ナノインプリントとドライエッチングにより、磁気記録層が一様に成膜されてなる磁気記録媒体基板の表面をエッチング加工することにより親モールドの凹部を細線化したパターンでパターン化された磁気記録層を有する磁気記録媒体を得ることができる。
【００２５】
ナノインプリントとドライエッチングによる磁気記録媒体基板の表面のエッチング加工の詳細を以下に示す。
【００２６】
図３の工程１のように、上記工程で得た子モールド１ｂを準備する。このモールドは離型剤による表面処理がされていることが好ましい。子モールドの材質は、熱ナノインプリントにおいてはスタンプ時の温度・圧力で変形がない材料であれば良い。また、ＵＶナノインプリントにおいては、ＵＶ光を透過する材料であれば良い。ただし、凸部材質は、ＵＶ光を透過しなくてもかまわない。ＵＶ光の廻り込みや、樹脂の廻り込みがあるためである。
【００２７】
子モールドの材質は、具体的には、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、エポキシ樹脂などの高分子材料、銅、ニッケル、タンタル、チタン、タンタル、シリコンなどの金属および合金、石英ガラスなどのガラス類、酸化ケイ素ＳｉＯ２、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、カーボン、サファイヤなどの材料であればよい。また、これらの層構成であればよい。
【００２８】
別途、表面に樹脂膜２を塗工した基板（磁気記録媒体基板）３を準備する。次いで、図３工程２に示すように、子モールド１ｂの凹凸が形成された面を樹脂塗工基板３の樹脂面にあわせて圧し付け、樹脂を子モールドの凹凸になじませるようにして樹脂塗工基板の樹脂面に凹凸を形成し、その状態で樹脂を硬化させ、工程３に示すように子モールドを剥離して、工程４に示すような子モールドの凹凸パターンを転写したパターンを有する樹脂膜つきの樹脂塗工基板を得る。
【００２９】
樹脂膜の材質は、熱ナノインプリントにおいては、ポリメタルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの熱可塑性樹脂、エポキシなどの熱硬化性樹脂であればよい。また、ＵＶナノインプリントにおいては、ＵＶ硬化性の樹脂であればよい。
【００３０】
次いで、凹部分に残っている樹脂膜を除去して、図３工程５に示すように基板を露出させる。この樹脂膜の除去には例えばドライエッチングを用いることができる。この際、凸部の樹脂により基板がパターンを維持したまま保護されている限りは樹脂膜の上部が一部除去されてもよい。
【００３１】
次いで、残った樹脂膜をレジストパターンにして例えば反応性エッチングにより基板の磁気記録層をエッチングすることにより、工程６、７に示すように、子モールドと逆の凹凸パターンを形成するように基板の磁気記録層をエッチングし、次いで残った樹脂膜を除去することにより、工程８に示す磁気記録層がパターン化された磁気記録媒体が得られる。
【００３２】
子モールド基板が２層以上の構成からなり、表層直下の層が表層よりもエッチングレートの遅い層であると、子モールド基板のエッチングの際、表層のみをエッチングして、表層直下の層をまったくエッチングさせないことが可能であり、このため、エッチング後の子モールドの凹部底面をきれいな平面にすることができ、この子モールドを用いて形成される樹脂膜（レジスト膜）は凸部にダレが少なく、凸部表面が平坦で、寸法精度の高いものとなる。その結果、磁気記録媒体のパターン精度を高めることができる。
【実施例】
【００３３】
＜実施例１＞
まず、図２の工程１のように、石英ガラス製の親モールド１ａを準備した。この親モールド１ａとして、石英製ガラスの表面にレジストを塗工して、ＥＢ露光でパターンを形成し、次に、ドライエッチングで石英に凹凸の加工を施すＥＢリソグラフィー法により、外径Φ６５ｍｍ、内径Φ２０ｍｍのドーナツ板形状の全面に、ライン幅８０ｎｍ、スペース幅８０ｎｍ、深さ１００ｎｍの同心円のライン＆スペース、さらに、一部にサーボ情報パターンを形成したディスクリートトラックメディア用の石英モールドを作製した。
【００３４】
この親モールドに撥水性官能基のある分子構造の薄膜原料を加熱、蒸発させ、真空中の基材表面で蒸着反応させることで、親モールド表面にモノレイヤーで離型膜を形成させる離型膜形成処理を行った。
【００３５】
また、図２の工程１のように、樹脂膜２を塗工した石英ガラス製の子モールド基板１ｃを準備した。樹脂膜２は、ＵＶ硬化樹脂（東洋合成ＰＡＫ−０１）をスピンコートで５０〜１００ｎｍ厚さに塗工し、８０℃でベークして形成した。
【００３６】
次に、図２の工程２のように、樹脂膜２を塗工した石英ガラス製の子モールド基板１ｃに、親モールド１ａを０.１ＭＰａの圧力で押し付けて密着させ、樹脂をモールドの凹凸になじませた。さらに、この状態のまま、ＵＶ光を１０秒照射した。
【００３７】
次に、図２の工程３のように、基板から、モールドを剥離することにより、図２の工程４のような、親モールドの凹凸パターンを転写したパターンを有する樹脂膜つきの石英ガラス製の子モールド基板１ｃを作製した。
【００３８】
次に、図２の工程５のように、酸素プラズマでドライエッチングすることで、凹部分の残った樹脂膜を除去して凹部分の基板を露出させた。
【００３９】
さらに、図２の工程６、７のように、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置でＣＨＦ３ガスを用いて、凹部の石英ガラス基板のドライエッチングを行った。この際、ＲＦパワー、ガス流量、真空度、エッチング時間、温度などのエッチング条件は以下のようにして、このエッチング時にサイドエッチを行った。
ＣＨＦ３ガスにデポガスとしてＣ４Ｆ８ガスを加え、ＲＦパワー２００Ｗ、バイアス３０Ｗ、真空度０．０１〜１０Ｐａ、特には０．１〜１Ｐａ、温度−４０〜５０℃、特には−１０〜２５℃で、エッチング時間１０秒〜３分間で行った。
【００４０】
最後に、図２の工程８のように、酸素プラズマを用いたエッチングによりレジストの残存を除去して、ライン幅４０ｎｍ、スペース幅１２０ｎｍという、親モールドより微細なラインを有するパターンの子モールド１ｂを作製した。図６に、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）による観察像を示す。図６は、パターン深さ１００ｎｍ、５０ｎｍ深さ位置でのライン幅４０ｎｍ、スペース幅１２０ｎｍのものである。
【００４１】
次に、上記の子モールド１ｂを用いて、図３のように、ナノインプリントとドライエッチングにより、磁気記録媒体基板の表面をエッチング加工した。詳細を以下に示す。
図３の工程１に示すように、子モールド１ｂを準備した。子モールド１ｂは、前記工程で作ったもので、外径Φ６５ｍｍ、内径Φ２０ｍｍのドーナツ板形状の全面に、ライン幅４０ｎｍ、スペース幅１２０ｎｍ、深さ１００ｎｍの同心円のライン＆スペース、さらに、一部にサーボ情報パターンを形成したものである。前記工程後に気相による離型膜形成処理を行っている。
【００４２】
また、樹脂膜２を塗工した基板３（ここでは磁気記録層を一様に成膜してなる磁気記録媒体基板）を準備した。樹脂膜２は、ＵＶ硬化樹脂（東洋合成ＰＡＫ−０１）をスピンコートで５０〜１００ｎｍ厚さに塗工し、８０℃でベークした。
【００４３】
次に、図３の工程２に示すように、樹脂膜２を塗工した基板３に、子モールド１ｂを０.１ＭＰａの圧力で押し付けて密着させ、樹脂をモールドの凹凸になじませた。さらに、この状態のまま、ＵＶ光を１０秒照射した。
【００４４】
次に、図３の工程３に示すように、基板から、子モールドを剥離して、図３の工程４のような、子モールドの凹凸パターンを転写したパターンを有する樹脂膜つきの基板を作製した。
【００４５】
次に、図３の工程５に示すように、酸素プラズマでドライエッチングすることで、凹部分に残った樹脂膜を除去した。
【００４６】
次に、図３の工程６，７に示すように、パターンの形成された凸部の樹脂膜をマスクとして用いて、磁気記録媒体基板の表面を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置で塩素ガスを用いてサイドエッチを生じないエッチング条件でエッチング加工して、図３の工程８に示すような、表面の磁気記録層にライン幅１２０ｎｍ、スペース幅４０ｎｍの凹凸の加工形状を持った磁気記録媒体を作製した。これにより、従来の方法では難しかった４０ｎｍの幅を達成することができた。
【００４７】
最後に、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜をＣＶＤにより形成し、潤滑膜をディッピングで塗工した。
以上のようにして外径Φ６５ｍｍ、内径Φ２０ｍｍのドーナツ板形状の全面に、ライン幅１２０ｎｍ、スペース幅４０ｎｍの同心円のライン＆スペース、さらに、一部にサーボ情報パターンを凹凸で形成したディスクリートトラックメディアを作製した。
【００４８】
＜実施例２＞
実施例１の方法で、ピッチ１６０ｎｍでサイドエッチをしない条件および３種のサイドエッチング生成条件でライン幅とスペース幅の比率を変化させた子モールドを用いて、ライン幅／スペース幅が、８０ｎｍ／８０ｎｍ、１００ｎｍ／６０ｎｍ、１２０ｎｍ／４０ｎｍ、１４０ｎｍ／２０ｎｍの４種のディスクリートトラックメディアを作製した。
作製したディスクリートトラックメディアを、オントラックでの磁気記録信号を測定することで評価した。  
その結果、４種の全てで信号を得ることができた。また、ライン幅が大きくなるほど信号が大きくなり、良好なＳ／Ｎ比をとることができた。
【００４９】
＜実施例３＞
図４に示すように、石英ガラスの表面にＴｉ膜を１００ｎｍスパッタ成膜した子モールド基板１ｃを用いた以外は実施例１と同様にして、子モールドを作製した。エッチングガスとしてＳＦ６を用いた。エッチングはＴｉ膜をエッチングしただけで、石英ガラス表面で止まっており、凹部の底部で良好な平面を得ることができた。
【００５０】
この子モールドを用いて、実施例１と同様に、レジスト膜（樹脂膜）２にナノインプリントしたところ、レジスト膜の凸部でダレが少なく、寸法精度の高いパターンを得ることができた。
【００５１】
＜実施例４＞
図５に示すように石英ガラスの表面にＡｌ膜を１０ｎｍ、その上にＳｉＯ２膜を１００ｎｍ成膜した子モールド基板１ｃを用いた以外は実施例１と同様にして、子モールドを作製した。エッチングガスとしてＣＨＦ３を用いた。この場合も、エッチングは、ＳｉＯ２膜をエッチングしただけで、Ａｌ膜表面で止まっており、凹部の底部で良好な平面を得ることができた。
【００５２】
この子モールドを用いて、実施例１と同様に、レジスト膜（樹脂膜）２にナノインプリントしたところ、レジスト膜の凸部でダレが少なく、寸法精度の高いパターンを得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明によれば、子モールドを、簡単に、微細で精度よく作製することが可能になる。そのため、高価な親モールドの寿命が長くなり、製品単価へ掛かるコストが低くなる。さらに、親モールドのパターンよりも、微細で、精度の高いパターンを得ることができるようになる。
【００５４】
そのため、半導体素子の形成や、ディスクリートトラックメディアやパターンドメディアなどの磁気記録媒体の加工などに適用することで、ナノインプリントを用いた微細加工デバイスを微細に、精度よく作製することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】従来の子モールド作製プロセスを示す図である。
【図２】本発明の実施形態の子モールド作製プロセスを示す図である。
【図３】本発明の実施形態の製造方法で作製した子モールドを使った磁気記録媒体作製プロセスを示す図である。
【図４】実施例３で用いた子モールド用基板と、子モールドを示す図である。
【図５】実施例４で用いた子モールド用基板と、子モールドを示す図である。
【図６】本発明の実施例の子モールドの表面凹凸の走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）観察例を示す写真である。
【符号の説明】
【００５６】
１．モールド、
１ａ．親モールド、
１ｂ．子モールド、
１ｃ．子モールド基板
２．樹脂膜
３．基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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