JP2010245340A

JP2010245340A - スタンパの製造方法

Info

Publication number: JP2010245340A
Application number: JP2009093168A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Nakajima; 典彦中島
Original assignee: Fuji Electric Device Technology Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2010-10-28

Abstract

【課題】スタンパを原盤から剥離するときに、スタンパ及び原盤が歪んだり傷ついたりするのを防ぐことを目的とする。
【解決手段】本発明のスタンパの剥離方法は、原盤上に電解めっき法を用いてスタンパを形成した後に、形成されたスタンパと原盤を水中に固定し、スタンパと原盤の境界面に向けてノズルから水を噴出させることを特徴とする。また、本発明の剥離装置は、原盤或いはメタルマスタとその上に形成されたスタンパとを内部に固定・収納可能な空洞を有し、前記空洞の中に収納されたスタンパつき原盤のスタンパと原盤の境界面に向けて水を噴出するノズルと、噴出された水を容器外に排出する排出口を有し、前記ノズルと排出口以外は開口部を有さない容器からなり、前記排出口の断面積はノズル先端断面面積より大きく、前記排出口の開口幅は前記スタンパの直径より小さいことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、スタンパの製造方法に関する。このスタンパの製造方法により製造されるスタンパは半導体製品や情報記録媒体などの製造に利用可能である。

従来、半導体製品の製造工程には、被加工層の上に樹脂のレジスト層を形成し、これを露光、現像して凹凸パターンに加工するリソグラフィと称される手法が用いられている。凹凸パターンのレジスト層をマスクとして被加工層をエッチングすることで、被加工層に所定の凹凸パターンを形成することができる。

しかし、本法によるパターン微細化は光の波長に影響されるので、その限界は光の波長に制限されており、ピッチが数百ｎｍ以下の微細パターンの加工の場合、露光に用いる光の波長の影響が無視出来なくなるため、生産性の低い電子線が用いられたりしている。

これに対して、樹脂層にスタンパを当接させて数百ｎｍの微細な凹凸パターンを転写する方法として、ナノインプリント法がある。ナノインプリント法では、樹脂層に凹凸を転写した後に樹脂層を一様にエッチングすることによって、凹部底部に残った薄い樹脂層を除去して凹部を露出させることにより、樹脂層をマスクとして用いることができる。

インプリント法を用いれば、それぞれの製品ごとに電子線を用いたリソグラフィを行なう場合に対し、生産性を大幅に高めることができ、以下の事情により、ハードディスク等の磁気記録媒体の分野においても、本法による生産性の向上が期待される。

磁気記録媒体は、記録層を構成する磁性粒子の微細化、材料の変更、ヘッド加工の微細化などの改良により、著しく面記録密度が向上しており、今後も一層の面記録密度の向上が期待されている。

しかしながら、記録面積が微小化されるに従って、隣接する磁区の影響を受けて記録情報が消失したり、誤った記録・再生がされたりする問題が顕在化し、従来手法による記録密度の向上は限界に来ている。

この解決法として、記録層を凸凹パターンに加工して、記録層をトラック毎に円周状に区切ることによって、近接する磁区の影響を除くことができる、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が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

記録層を凸凹パターンに加工する加工技術には、イオンビームエッチング、反応性イオンエッチング等のドライエッチングの手法を用いることができ、インプリント法を利用して、記録層を凸凹パターンに効率良く加工することが期待されている。インプリント法の工程は、光記録媒体の分野での基板にピットやグルーブなどの凹凸パターンを形成するディスクの製法に良く似ており、同様にスタンパが利用される。具体的には、スタンパを型内に配置し、ポリカーボネート等の樹脂材料を射出し成形することでピット、グルーブ等の情報伝達の為の凹凸パターンが形成された基板が得られる。

光記録媒体用のスタンパは、以下のようにして製造される。

まず、ガラス等の基板上にレジスト材料を塗布し、レジスト材料をリソグラフィ手法で露光・現像して部分的に除去することにより凹凸パターンの転写面を有する原盤を得る。

次に、原盤の転写面にスパッタ法や無電解めっき法で導電膜を形成する。次に導電膜を電極として電解めっき法によりＮｉ(ニッケル)等の電解めっき層を形成し、これら導電膜及び電解めっき層を原盤から一体で剥離することによりスタンパを得る。

さらに、原盤から一体で剥離した導電膜及び電解めっき層をメタルマスタとして用い、メタルマスタに電解めっき法を用いスタンパを形成することを複数回繰り返すことにより、複数のスタンパを複製することができる。これによりスタンパの生産性を向上させることができる。

このような光記録媒体の分野で確立されたスタンパの製造方法は、半導体製品や磁気記録媒体用のスタンパ製造にも利用しうる。

スタンパの製造方法においては、原盤或いはメタルマスタ上に電解めっき法を用いてスタンパを形成した後に、原盤或いはメタルマスタからスタンパを剥離する方法として、従来は、水中で、原盤或いはメタルマスタとスタンパの間に、ピンセットの先等の鋭利な金属やセラミック片をこじ入れて、引き剥がすことが行なわれていた。

また、Ｎｉ電鋳後の原盤あるいはメタルマスタからスタンパを剥離する際に、外周側から原盤あるいはメタルマスタとスタンパの密着部に加圧気体を吹き付けてスタンパの外周部を剥離することにより、スタンパ剥離の開始点を形成する提案がある（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２では、スタンパ剥離の開始点を形成後、原盤あるいはメタルマスタとスタンパのそれぞれの背面に例えば吸着ハンドを取り付け、前記密着部に圧縮空気を吹きつけながら原盤あるいはメタルマスタとスタンパとを密着面に垂直に離間させることによりスタンパを剥離させている。

特開２０００−１９５０４２号公報特開２０００−３４８３９２号公報

しかし、金属片やセラミック片をこじ入れて、引き剥がす方法では、こじ入れることにより、スタンパが変形し歪みが発生してしまうという問題があった。特にφ４８ｍｍ〜φ９５ｍｍの基板全面への微細なパターン転写が要求される磁気記録媒体用のスタンパでは、この塑性変形が転写ムラの原因となってしまう。又、あやまって金属片やセラミック片を、原盤、メタルマスタ或いはスタンパのパターン面に接触させてしまい、パターンを破壊してしまう危険性も高い。

また特許文献２の提案では、外周部から加圧気体を噴きつけながらではあるものの、互いに密着して真空状態にある間隙を垂直方向に離間する力を印加するので、スタンパにひずみが生じ、スタンパが破損したり、スタンパの平坦度が低下したりする恐れがある。

上記の状況に鑑み、本発明は、原盤或いはメタルマスタ上に電解めっき法を用いてスタンパを形成した後に、原盤或いはメタルマスタから剥離するときに、スタンパ及び原盤が歪んだり傷ついたりするのを防ぐことを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明のスタンパの剥離方法は、原盤或いはメタルマスタ上に電解めっき法を用いてスタンパを形成した後に、形成されたスタンパと原盤あるいはメタルマスタを水中に固定し、スタンパと原盤あるいはメタルマスタの境界面に向けてノズルから水を噴出させることを特徴とする。

また、本発明の剥離装置は、原盤或いはメタルマスタとその上に形成されたスタンパとを内部に固定・収納可能な空洞を有し、前記空洞の中に収納されたスタンパつき原盤或いはメタルマスタのスタンパと原盤或いはメタルマスタの境界面に向けて水を噴出するノズルと、噴出された水を容器外に排出する排出口を有し、前記ノズルと排出口以外は開口部を有さない容器からなり、前記排出口の断面積はノズル先端断面面積より大きく、前記排出口の開口幅は前記スタンパの直径より小さいことを特徴とする。

本発明の剥離方法によれば、剥離時のスタンパの変形を抑制でき、そのスタンパによる磁気記憶媒体表面パターンの転写エラーを大幅に減少させることが可能となり、記録密度が高く、欠陥の少ない磁気記録媒体を製造することが可能となる。また、本発明の剥離装置は、上記剥離方法の実施に好適に用いられる。

本発明の剥離装置の構造例を示す図である。本発明の剥離装置を用いた剥離手順を示す図である。本発明の実施例２で行なった剥離実験の状況を示す図である。

以下に図面を用いながら本発明を説明する。図１に本発明の剥離装置の構造例を示す。

２つあわせて図１に示す剥離装置本体を形成する本体Ａ１１、本体Ｂ１２は、それぞれ片面に原盤或いはメタルマスタを収納できる大きさの空洞を有しており、この空洞は、空洞面を重ね合わせてできる空隙の深さが、丁度原盤或いはメタルマスタとスタンパを合わせた厚さより若干大きくなるように作られている。

剥離装置本体を形成するには、本体Ａ１１、本体Ｂ１２を空洞面が互いに接するように向かい合わせに密着させた状態とし、一方の面にスタンパが形成された原盤或いはメタルマスタを空隙内に収納した状態で、ボルト１３で固定する。

給水口１４に設けられたノズル２３より、本体Ａ１１、本体Ｂ１２を密着させてできる空隙内部に水を供給できる様になっており、供給された水は排水口１５より排出される。排出口１５は、給水口１４からの水の供給を妨げることが無い様に、給水口１４より十分に大きな断面積を有する。ただし、水の勢いでスタンパが飛び出さない様に、開口幅はスタンパの直径より小さくする。

ノズルは、ノズルのサイズや形状は特に制限されないが、水の量の勢いが小さいと剥離することはできず、大きすぎるとめっき膜や原盤或いはメタルマスタが損傷したり、さらには装置が破壊したりしてしまうので、スタンパがφ１５０ｍｍ以下の場合は、ノズル開口部の断面を０．００７〜８０ｍｍ²とするのが良い。

ノズルの先端はスタンパと原盤或いはメタルマスタの境界面に向けられている。原盤或いはメタルマスタとスタンパとの境界部に、水を強く吹き込むことにより、界面に水を浸透させることによって、原盤或いはメタルマスタとスタンパを剥離させる。ノズルから水を強く吹き込む際には、すくなくとも原盤或いはメタルマスタとスタンパとの境界部は水中にあることが好ましい。

原盤或いはメタルマスタとスタンパの境界から水の噴出ノズル先端までの距離をＬ（ｍｍ）、ノズルから噴出する水量をＶ（ｍｌ／ｓｅｃ／ｍｍ^２）としたとき、Ｖ≧１かつＶ／Ｌ≧２であることが好ましい。

これを磁気記憶媒体用のφ１５０ｍｍ以下のスタンパに適用する場合には、Ｌは０ｍｍ以上１０ｍｍ以下、Ｖは１〜３０ｍｌ／ｓｅｃ／ｍｍ²以下とするのが好ましい。Ｖとして、３０ｍｌ/ｓｅｃ/ｍｍ^２を超える水を吹き込むとスタンパの剥離は行なわれるが、それだけ、多量の水を必要とし、３０ｍｌ/ｓｅｃ/ｍｍ^２を未満でもスタンパが剥離するので、水量の点で、効率的で無く、また、水量が多くなるほど得られるスタンパの平坦度が低下する傾向にある。

水の吹き込み口と出口を除き、原盤或いはメタルマスタ上にスタンパが積層された状態のものが密閉される構造の容器内にて、上述の剥離方法を実施するとスタンパの変形をさらに抑制できる。

上記剥離装置を用いなくても、スタンパと原盤或いはメタルマスタを水中に入れ、ノズルの先端とスタンパ及び原盤或いはメタルマスタとの距離を所定の値になるように、ノズルの先端をスタンパと原盤或いはメタルマスタの境界面に向けてセットし上記条件を満足するような、所定の水量で水をノズルから噴出させてもスタンパを剥離させることができる。ただし、ノズル位置の設定などを一から行なわなければならず、上記剥離装置を用いた場合に比べ、利便性にかける。さらに、同じ剥離条件では、上記剥離装置を用いた場合に比べ、得られるスタンパの平坦度が低下する傾向にある。特に、Ｌが１（ｍｍ）未満の近距離で２０ｍｌ／ｓｅｃ／ｍｍ²以上の水量で剥離を行うと、スタンパの平坦度が大きく低下し、Ｌ＝１の場合でも、３０ｍｌ／ｓｅｃ／ｍｍ²以上の水量で剥離を行うと、スタンパの平坦度が大きく低下するので好ましくない。

＜実施例１＞
ミラー状Ｓｉウエハの中央部に、電子線描画装置を用いて、深さ５０ｎｍ、幅１００ｎｍの円を、１００ｎｍ間隔で、同心円状に、半径２０ｍｍ〜３０ｍｍの間に描画し、スタンパの原盤を作製した。

次に、その原盤表面にスパッタ法を用いて、１０ｎｍのＮｉの導電層を形成した。こうして、表面に導電層を形成した原盤を、ノベル社製電鋳装置ＡＨＥ０２にセットし、以下の条件で３００μｍの電鋳膜を形成した。
めっき液組成
スルファミン酸ニッケル６００ｇ／Ｌ
ほう酸４０ｇ／Ｌ
塩化ニッケル５ｇ／Ｌ
応力緩衝剤微量
めっき条件
ｐＨ４
温度４０℃
電流密度５Ａ／ｄｍ²

電鋳完了後に装置から取り外し、比抵抗１０ＭΩ以上の脱イオン水にて、良く濯いだ。電鋳膜（＝スタンパ）は、原盤にしっかり付着しており、スタンパが下になる様に保持しても、スタンパの自重で原盤から分離することは無かった。

次に、以下の方法にて原盤からスタンパを分離することを試みた。
図１に示す剥離容器の中にＮｉ電鋳膜付きの原盤をセットして、表１の条件で水を吹き込んで剥離実験を行なった。剥離の可否を、静止水中で原盤を４５°傾けた時にスタンパが自重で離れるかどうかで判断した。表２に表１の各条件でのＶ／Ｌの値を示し、表３に剥離の可否を示す。なお、表３において、○は全数剥離したもの、×は全数剥離しなかったもの、△は５回中３回剥離したことを示す。

また、剥離されたスタンパの剥離後の平坦度を表４に示す。平坦度は剥離作業によるスタンパの変形度合いを表す。平坦度は、オプティカルフラット上にスタンパを水平に静置し、重心からφ１００ｍｍの円内の高低差(ＰＶ値)を、ニュートンリング法を用いて測定した。

＜実施例２＞
実施例１と同様にして、原盤上にスタンパとなるＮｉ電鋳膜を形成した。このＮｉ電鋳膜付きの原盤２２を、水２６をはった水槽２５内にセットして、水平に沈め固定し、水を吹き込むノズルをＮｉ電鋳膜付きの原盤の端部に、丁度Ｎｉ電鋳膜（スタンパ）２１と原盤２２の境界とノズル２３のセンターが合う様にセットした。距離Ｌは任意に可変に設定できる様にした。ノズル２３の径はφ１０ｍｍを用い、供給バルブの開閉により流量を調節した。流量は、メスシリンダーにて実測し、ノズル断面積にて割って、単位面積当りの量を求めた。水を吹き込んでの剥離実験の条件は、実施例１と同様に表１に示すものとした。剥離実験の結果は、表３に示した実施例１と同様であった。

剥離されたスタンパの剥離後の平坦度を表５に示す。

磁気記録媒体用のスタンパに求められる平坦度は、４μｍ以下であるが、流量Ｖ≧２０ｍｌ／ｓｅｃ／ｍｍ²でかつ距離Ｌ＜１ｍｍの場合は４μｍを超えて変形してしまうことが判った。また、Ｌ＝１ｍｍの場合でも、流量Ｖが３０ｍｌ／ｓｅｃ／ｍｍ²以上の水量で剥離を行うと、４μｍを超えて変形してしまうことが判った。

＜比較例＞
実施例1と同様にして、原盤上にスタンパとなるＮｉ電鋳膜を形成した。次にＮｉ電鋳膜が形成された原盤を水中に保持して、先端の尖ったＳＵＳ３０４製のピンセットにて境界部をこじって、原盤とスタンパの剥離を行なった。同様の作業を５回繰り返し、５枚のスタンパを作製した。得られたスタンパの平坦度を実施例１と同様にして測定した。その結果を表６に示す。

磁気記憶媒体として用いうる程度の平坦度を有するスタンパは２枚目、４枚目に出来たが、他は≦４μｍを満足できず、磁気記録媒体用スタンパとしては不合格であった。これは、ピンセットで局所的にこじったことによってスタンパが変形したためと考えられる。

以上から明らかなように、原盤或いはメタルマスタ上に電解めっき法を用いてスタンパを形成した後に、原盤或いはメタルマスタからスタンパを剥離する時に、原盤或いはメタルマスタとスタンパの境界部に水中で水を勢い良く吹き込むことによって、スタンパ面を傷付けることなく、剥離することができる。又、図１に示す剥離容器を用いると、剥離時のスタンパの変形を抑制でき、そのスタンパによる磁気記憶媒体表面パターンの転写エラーを大幅に減少させることが可能となり、高密度で低欠陥な磁気記録媒体を製造することが可能となる。

１１：本体Ａ
１２：本体Ｂ
１３：ボルト
１４：給水口
１５：排水口
２１：スタンパ
２２：原盤或いはメタルマスタ
２３：ノズル
２５：水槽
２６：水

Claims

原盤或いはメタルマスタ上に電解めっき法を用いてスタンパを形成した後に、形成されたスタンパと原盤或いはメタルマスタを水中に固定し、スタンパと原盤或いはメタルマスタの境界面に向けてノズルから水を噴出させることを特徴とするスタンパの剥離方法。
原盤或いはメタルマスタとスタンパの境界から水の噴出ノズル先端までの距離をＬ（ｍｍ）、ノズルから噴出する水量をＶ（ｍｌ／ｓｅｃ／ｍｍ^２）としたとき、Ｖ≧１かつＶ／Ｌ≧２であることを特徴とする請求項１に記載のスタンパの剥離方法。
原盤或いはメタルマスタとその上に形成されたスタンパとを内部に固定・収納可能な空洞を有し、前記空洞の中に収納されたスタンパつき原盤或いはメタルマスタのスタンパと原盤或いはメタルマスタの境界面に向けて水を噴出するノズルと、噴出された水を容器外に排出する排出口を有し、前記ノズルと排出口以外は開口部を有さない容器からなり、前記排出口の断面積はノズル先端断面面積より大きく、前記排出口の開口幅は前記スタンパの直径より小さいことを特徴とする剥離装置。