JP2010284814A - スタンパの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より微細なパターンを形成することができ、かつ安価に実施することができるナノインプリント用のスタンパの製造方法の提供。
【解決手段】（ａ）基板の表面に金属薄膜を形成する工程と、（ｂ）金属薄膜の表面にレジスト層を形成する工程と、（ｃ）電子線リソグラフィー法を用いてレジスト層に凹凸パターンを形成する工程と、（ｄ）レジスト層の凹凸パターンにならって金属薄膜をエッチングして、パターン状の金属マスクを形成する工程と、（ｅ）金属マスクにならって、基板に凹凸パターンを形成する工程とを少なくとも有し、工程（ｄ）において金属薄膜をサイドエッチングすることによって、工程（ｅ）において基板中に形成される凸部の幅が、工程（ｃ）で形成される凹凸パターンの凹部の幅よりも縮小されることを特徴とする、ナノインプリント用のスタンパの製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、ナノインプリント用のスタンパの製造方法に関する。

情報記録媒体および半導体素子の集積度の向上に伴い、情報記録媒体および半導体素子の製造において、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を形成することが求められている。

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法が用いられてきた。フォトリソグラフィー法は、レジスト層を露光し、レジスト層中に露光パターン（潜像）を形成し、レジスト層を現像処理することによって、基板上にパターン化されたレジスト層を形成する方法である。

より微細なパターン化されたレジスト層を形成するために、露光に用いる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、露光に用いる光として電子ビーム（ＥＢ）を用いたＥＢリソグラフィー法が開発された。しかしながら、ＥＢリソグラフィー法を量産工程に適用するには問題点がある。ＥＢリソグラフィー法における問題点は、装置が高価であること、および、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を含む。

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。

ナノインプリント法の１種として、温度サイクルの適用を伴う熱ナノインプリント法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。熱ナノインプリント法においては、凹凸パターンを形成したスタンパを、加熱状態で基板の表面に形成したレジスト層に圧着させ、圧着状態を維持しながらレジスト層を冷却し、次いでスタンパをレジスト層から剥離することで、レジスト層に凹凸パターンを転写する。特許文献１に記載の方法では、まず、シリコン基板の表面にシリコン酸化膜を形成し、たとえばＥＢリソグラフィー法でシリコン酸化膜に凹凸を形成して、スタンパを準備する。一方、スピンコートなどを用いて、基板の表面に、たとえばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のような樹脂膜を形成する。次に、樹脂膜のガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度（Ｔｇ＝１０５℃のＰＭＭＡでは２００℃）に加熱して樹脂膜を軟化させ、軟化した樹脂膜に対してスタンパを１３ＭＰａの圧力で押し付ける。次に、スタンパを押しつけた状態のままで、樹脂膜のＴｇより低い温度まで、樹脂膜を冷却する。最後、スタンパを基板上の樹脂膜から剥離する。こうして、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。

ナノインプリント用スタンパの形成方法として、その上に樹脂膜が形成されたスタンパ基板を準備し、ＥＢリソグラフィー法を用いて凹凸パターンを形成した石英製のマザー金型原盤を該樹脂膜に押しつけて、その凹凸パターンを反転して転写させる方法が提案されている（特許文献２参照）。

さらに最近では、温度サイクルの適用の代りにＵＶ光の照射を用いるＵＶナノインプリント法が提案されている。ＵＶナノインプリント法においては、ＵＶ硬化性のレジスト層に対して石英ガラス製のスタンパを圧着させ、スタンパ側からＵＶ光を照射してレジスト層を硬化させ、レジスト層からスタンパを剥離することによって、凹凸パターンを有するレジスト層を形成する。

通常、この後に基板の加工を行う。最初に、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して、凹部の基板表面を露出させる。次に、樹脂膜のパターンをマスクとして利用して、基板の加工を行う。たとえば、磁気記録媒体の磁性層の加工を行う場合、樹脂膜のパターンをマスクとして用いて、磁性層のドライエッチングを行う。磁気記録媒体の磁性層をパターン状に加工することによって、複数の記録トラックが互いに磁気的に独立しているディスクリートトラックメディア、あるいは、それぞれの記録要素が互いに磁気的に独立しているパターンドメディアを作製することができる。あるいはまた、樹脂膜のパターンをマスクとして用いて、Ｓｉなどの基板にエッチング、ＣＶＤなどの加工を施すことによって、半導体素子を作製することができる。

また、特許文献３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含むインプリント・リソグラフィー用の製造テンプレートを製造する方法を開示している（特許文献３参照）。

前述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および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。

第１の課題は、パターンの細線化に限界があることである。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、形成する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、磁気記録層の凹部分をなるべく微細にすることが求められる。現状のＥＢリソグラフィー法では、数ｍｍ平方の微小範囲では１０ｎｍのラインまで形成することが可能である。しかしながら、実際のデバイスを形成に対応する１０ｍｍ平方以上の範囲の加工においては、２０ｎｍのラインを形成することが限界である。この限界は、電子ビームの絞込みに限界があること、細線加工においてはパワー密度が小さくなり加工時間が長くかかること、および、加工時間が長くなるに伴って外乱要因によるずれが発生してしまうことに起因する。よって、上記に例示した製造方法においては、スタンパまたは製造テンプレートの凹凸パターンを形成するためのＥＢリソグラフィー法の限界のために、得られる磁気記録媒体の記録密度を向上させることが困難となる。

この課題に対して、（ａ）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スタンパを圧着させる工程と、（ｂ）親スタンパを剥離して、レジスト層に凹凸パターンを転写する工程と、（ｃ）凹凸パターンの形成されたレジスト層の凹部において下の基板を露出させる工程と、（ｄ）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工程とを少なくとも有するスタンパの製造方法が提案されている（特許文献４参照）。この方法では、工程（ｄ）において、基板をサイドエッチして、基板上に形成される凸部を細くすることによって、パターンの細線化を実現している。しかしながら、この方法では、サイドエッチを伴う基板のエッチングが必須である。たとえば、親スタンパから多数のスタンパを作製する必要がある場合、それぞれのスタンパに対してサイドエッチを伴う基板のエッチングを行う必要がある。それゆえに、スタンパ１枚当たりの製造コストが増大する恐れがある。

また、同じ課題に対して、表面に凹凸形状を有する原盤を作製する工程と、原盤の凹凸形成面をＴａ、Ｔｉ、Ｗ及びＭｏのいずれかからなる犠牲層で被膜する工程と、その後、電気鋳造を用いて、原盤から凹凸形状を転写したスタンパを作製する工程と、スタンパおよび犠牲層を原盤から剥離する工程と、フッ素系ガスによるエッチング法を用いて、スタンパを被膜する犠牲層を除去する工程とを備えるスタンパの製造方法が提案されている（特許文献５参照）。この方法では、犠牲層の膜厚の分だけ、原盤の凹部の幅よりも凸部の幅は小さいスタンパが形成される。しかしながら、原盤の凹凸面に、均一な膜厚を有する犠牲層を形成することが難しい。特に原盤の凸部の側面のテーパが９０゜に近い場合、または凹部の幅が深さに比して大きい場合（すなわち、高アスペクト比の場合）、原盤の凸部側面に犠牲層が形成されず、犠牲層の膜厚によるスタンパ凸部幅の縮小の効果が減殺されてしまう。

第２の課題は、ＥＢリソグラフィー法で作ったスタンパが非常に高価な点である。前述したように、細線加工の場合はパワー密度が小さくなるために、長い加工時間を必要とする。そのため、高価なＥＢ装置を長時間占有してしまい、加工コストの点からスタンパが高価になってしまう。さらに、ナノインプリントを用いる磁気記録媒体または半導体の製造においては、数千〜数百万回のナノインプリント毎に、スタンパを交換する必要がある。なぜなら、ナノインプリントを繰り返すことによってスタンパが変形し、転写される凹凸パターンの精度が低下してしまうためである。したがって、高価なスタンパの償却費用が、製品の単価に転嫁されてしまう。

この問題点に関して、電鋳などの技術を用いて、スタンパを複製することが行われてきている（たとえば、特許文献６参照）。

米国特許５７７２９０５号明細書 特開２００８−２００９０７号公報 特開２００６−１９１０８９号公報 特開２００８−１２６４５０号公報 特許第４１２７６８８号明細書 特開平９−１５７８８１号公報

本発明は、上述の点に鑑み、情報記録媒体および半導体素子の集積度の向上に対応して、より微細なパターンを形成することができ、かつ安価に実施することができるナノインプリント用のスタンパの製造方法を提供することを目的とする。特に、本発明は、より高い信号強度およびより高いＳ／Ｎ比の信号を得ることができる磁気記録媒体製造用のスタンパの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の実施形態である、表面に凹凸形状を有する、ナノインプリント用のスタンパの製造方法は、（ａ）基板の表面に金属薄膜を形成する工程と、（ｂ）前記金属薄膜の表面にレジスト層を形成する工程と、（ｃ）電子線リソグラフィー法を用いて前記レジスト層中に凹凸パターンを形成する工程と、（ｄ）前記レジスト層中の凹凸パターンにならって金属薄膜をエッチングして、パターン状の金属マスクを形成する工程と、（ｅ）前記金属マスクにならって、前記基板に凹凸パターンを形成する工程とを少なくとも有し、工程（ｄ）において金属薄膜をサイドエッチングすることによって、工程（ｅ）において基板中に形成される凸部の幅が、工程（ｃ）で形成される凹凸パターンの凹部の幅よりも縮小されることを特徴とする。ここで、工程（ｄ）における金属薄膜のサイドエッチング量が１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが望ましい。また、工程（ｄ）を、塩素と酸素とを含む混合ガスを用いたリアクティブ・イオン・エッチング法によって実施することができる。

本発明の第２の実施形態である、表面に凹凸形状を有する、複数のナノインプリント用のスタンパの製造方法は、（１）第１の実施形態の方法にしたがって、マスタースタンパを形成する工程と、（２）前記マスタースタンパを用い、その凹凸形状を転写して複数のマザースタンパを形成する工程と、（３）前記複数のマザースタンパのそれぞれを用いて、その凹凸形状を転写して複数のスタンパを複製する工程とを含むことを特徴とする。ここで、工程（２）を、電気鋳造、ナノインプリント、または射出成形によって実施することができる。また、工程（３）を、電気鋳造、ナノインプリント、または射出成形によって実施することができる。本実施形態の製造方法は、（４）スタンパの凹凸形状を転写して複数のマザースタンパを形成する工程と、（５）工程（４）で得られた複数のマザースタンパのそれぞれを用いて、その凹凸形状を転写して複数のスタンパを複製する工程とをさらに含み、工程（４）および（５）を１回以上反復してもよい。ここで、工程（４）において用いるスタンパは工程（３）または工程（５）のいずれかで形成されたスタンパであることができる。

本発明によれば、ＥＢリソグラフィー法で形成するライン＆スペースパターンのピッチならびにラインおよびスペースの幅を変更することなしに、凸部の幅を縮小し、かつ凹部の幅を拡大した凹凸パターンを有するスタンパをより簡単に形成することが可能となる。得られるスタンパを、半導体素子の形成または磁気記録媒体の加工などにおけるナノインプリント工程で使用することによって、微細加工されたデバイスを精度よく作製することが可能になる。特に、ナノインプリント法による磁気記録媒体の加工に用いた際に、ピッチを変更することなしに、記録部となるライン（凸部）の幅を拡大して、より高い信号強度およびより高いＳ／Ｎ比の信号が得られる磁気記録媒体を作製することができる。

本発明の第１の実施形態のスタンパ製造方法を示す図であり、（ａ）〜（ｇ）は各工程を示す図である。 本発明の第１の実施形態の製造方法で製造したスタンパを使った磁気記録媒体の作製プロセスを示す図であり、（ａ）〜（ｇ）は各工程を示す図である。 本発明の第２の実施形態の複数のスタンパの製造方法を示す図であり、（ａ）〜（ｆ）は各工程を示す図である。

図１を参照して、本発明の第１の実施形態である、表面に凹凸形状を有する、ナノインプリント用のスタンパの製造方法を説明する。本実施形態のナノインプリント用のスタンパの製造方法は、
（ａ） ＳｉまたはＳｉＯ₂からなる基板の表面に金属薄膜を形成する工程と、
（ｂ） 前記金属薄膜の表面にレジスト層を形成する工程と、
（ｃ） 電子線リソグラフィー法を用いて前記レジスト層中に凹凸パターンを形成する工程と、
（ｄ） 前記レジスト層中の凹凸パターンにならって金属薄膜をエッチングして、パターン状の金属マスクを形成する工程と、
（ｅ） 前記金属マスクにならって、前記基板に凹凸パターンを形成する工程とを少なくとも有し、工程（ｄ）において金属薄膜をサイドエッチングすることによって、工程（ｅ）において基板中に形成される凸部の幅が、工程（ｃ）で形成される凹凸パターンの凹部の幅よりも縮小されることを特徴とする。

最初に、基板１０を準備する。基板１０は、ＳｉおよびＳｉＯ₂（たとえば、石英）などの無機材料；Ｃｕ、Ｎｉなどの金属およびそれらの合金；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を用いて形成することができる。熱ナノインプリント用のスタンパを形成する際には、スタンプ時の温度および圧力において変形しない材料を用いることが望ましい。また、ＵＶナノインプリント用のスタンパを形成する際には、ＵＶ光透過性の材料を用いることが望ましい。ここで、ＵＶナノインプリント用のスタンパを形成する際に、得られるスタンパの凸部（ライン）となる部分を、ＵＶ光非透過性の材料を用いて形成してもよい。凸部（ライン）のＵＶ光非透過性の材料は、ＵＶ光の廻り込みによる転写物（インプリント）の凹凸パターンの寸法のバラツキを抑制するのに有効である。

次に、図１（ａ）に示すように、基板１０の表面上に金属薄膜７０を形成する。金属薄膜７０は、たとえばＣｒ、Ｔｉなどを用いて形成することができる。金属薄膜７０の膜厚は、レジストマスク２０ａ（後述）のパターンの寸法、およびＥＢリソグラフィー用のレジスト層２０の膜厚に依存する。たとえば、２５〜１００ｎｍ幅のパターンを有するレジストマスク２０ａを形成する場合、金属薄膜７０の膜厚は１〜１０ｎｍの範囲内であることが好ましい。

引き続いて、図１（ｂ）に示すように、金属薄膜７０の上に、ＥＢリソグラフィー用のレジスト層２０を形成する。レジスト層２０は、たとえば、スピンコート、ディップコートなどによって、市販のＥＢリソグラフィー用レジスト材料を塗布することによって形成することができる。用いるＥＢリソグラフィー用レジスト材料は、ポジ型であっても、ネガ型であってもよい。レジスト層２０の膜厚は、レジストマスク２０ａ（後述）のパターンの寸法、および現像精度などに依存する。たとえば、２５〜１００ｎｍ幅のパターンを有するレジストマスク２０ａを形成する場合、レジスト層２０の膜厚は２５〜１００ｎｍの範囲内であることが好ましい。

引き続いて、図１（ｃ）に示すように、ＥＢリソグラフィー法を用いてレジスト層２０をパターニングして、レジストマスク２０ａを形成する。レジスト層２０を所定のパターンに沿って電子ビームに露光し、レジスト層２０の露光部（ポジ型の場合）または非露光部（ネガ型の場合）のいずれかを現像液によって除去し、リンス洗浄して、所定のパターンのレジストマスク２０ａを形成したレジストパターン原版を得る。レジストマスク２０ａのパターンは、目的とする磁気記録媒体または半導体素子に依存する。たとえば、ディスクリートトラックメディアを作製するためのスタンパを形成する場合、そのトラックピッチに対応したピッチで配置される、２５〜１００ｎｍの幅を有するパターンであることが望ましい。

引き続いて、図１（ｄ）に示すように、レジストパターン原版のレジストマスク２０ａにならって金属薄膜７０をパターニングし、金属マスク７０ａを形成する。金属薄膜７０のパターニングは、塩素系ガスと酸素との混合ガスを反応性ガスとして用いる、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により行うことができる。用いることができる塩素系ガスは、ＣＣｌ₄、ＳｉＣｌ₄、ＨＣｌ、Ｃｌ₂などを含む。この際に、金属薄膜７０のエッチングとともにレジストマスク２０ａのエッチングが進行して、本工程の終了時に、その寸法が縮小したレジストマスク２０ｂが得られる可能性がある。

本工程において、使用するＲＦ（高周波電源）パワー、基板バイアス電圧、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を選択して、金属薄膜７０のサイドエッチングを併せて行う。たとえば、０．０１〜１０Ｐａ、特に０．１〜１Ｐａの反応性ガス圧力、２５〜１００℃の温度、１０秒〜３分間のエッチング時間などを採用することができる。サイドエッチング量を大きくすると、金属マスク７０ａのパターンの幅が縮小し、パターン間の間隙が増大する。金属マスク７０ａのパターンの幅は最終的に得られるスタンパの凹部（スペース）の幅に対応する。したがって、サイドエッチング量の増大は、最終的に得られるスタンパの凸部（ライン）の幅を拡大させ、凹部（スペース）の幅を縮小させる。本発明においては、ＥＢリソグラフィー法により形成されるレジストマスク２０ａのパターンおよび金属薄膜７０のサイドエッチング量を制御することによって、所望のライン（凸部）幅およびスペース（凹部）幅を有するスタンパ３０を得ることができる。本発明における「サイドエッチング量」は、エッチング前のレジストマスク２０ａのパターンの幅と、エッチング後に得られる金属マスク７０ａのパターンの幅との差である。たとえば、レジストマスク２０ａが２５〜１００ｎｍの幅を有するパターンの場合、サイドエッチング量は、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが望ましい。

続いて、図１（ｅ）に示すように、残存するレジストマスク２０ｂを除去する。レジストマスク２０ｂの除去は、当該技術において知られている任意の手段を用いて実施することができる。残存するレジストマスク２０ｂのパターンの幅が金属マスク７０ａのパターンの幅と同等またはそれ以下の場合、レジストマスク２０ｂの除去を省略してもよい。

続いて、図１（ｆ）に示すように、金属マスク７０ａにならって基板１０のＲＩＥによって、基板１０の表面に凹凸パターンを形成する。本工程のＲＩＥにおいて、ＳＦ₆、ＣＦ₄またはＣＨＦ₃を含むフッ素系ガスを反応性ガスとして用い、基板１０のサイドエッチングを行わないようにする。使用する反応性ガスの選択とともに、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を制御して、サイドエッチングを抑制することが望ましい。なぜなら、基板１０のサイドエッチングは、凹凸パターンの凸部側壁の、基板１０表面に対する垂直性を低下させるからである。垂直性の低下は、凹凸パターンの凸部を、底部幅よりも頂部幅が狭いテーパ形状、または、底部幅および頂部幅よりも中央部の幅が狭いアンカー形状にしてしまう。テーパ形状またはアンカー形状の凸部を有するスタンパをナノインプリント法に用いると、それらの形状が転写物（インプリント）の樹脂膜中に転写され、結果として最終製品（磁気記録媒体または半導体素子）中のパターンの寸法バラツキが増大する。

最後に、図１（ｇ）に示すように、塩素系ガスを用いるプラズマエッチングにより、金属マスク７０ａを除去して、スタンパ３０を得る。

本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態で製造されるスタンパをマスタースタンパとして用いる複製によって、複数のナノインプリント用のスタンパの製造方法に関する。本実施形態は、表面に凹凸形状を有する、複数のナノインプリント用のスタンパの製造方法であって、（１）第１の実施形態の方法にしたがって、マスタースタンパを形成する工程と、（２）マスタースタンパを用い、その凹凸形状を転写して複数のマザースタンパを形成する工程と、（３）複数のマザースタンパのそれぞれを用いて、その凹凸形状を転写して複数のスタンパを複製する工程とを含むことを特徴とする。

以下、図３を参照しながら、工程（２）および（３）を電気鋳造法で実施する例を説明する。最初に、図３（ａ）に示すように、第１の実施形態の方法によってスタンパを製造し、それをマスタースタンパ３０ａとする。

次に、図３（ｂ）に示すように、マスタースタンパ３０ａの表面に導電層６０を形成する。導電層６０は、無電解メッキ、スパッタなどの方法を用いて形成することができる。導電層６０は、導電性を有する任意の材料で形成することができる。ここで、工程（２）をＮｉを含む金属を用いる電気鋳造法で実施する場合、導電層６０もまた、Ｎｉを含む金属を用いて形成することが好ましい。

次に、図３（ｃ）に示すように、電気鋳造法を用いて、マスタースタンパ３０ａの凹凸形状を転写しながら、マザースタンパ３０ｂを形成する。電気鋳造法に用いることができる材料は、Ｎｉを含む金属など当該技術に知られている任意の材料を含む。

次に、図３（ｄ）に示すように、マスタースタンパ３０ａを除去して、その表面に導電層６０を有するマザースタンパ３０ｂを得る。導電層６０を有するマザースタンパ３０ｂは、マスタースタンパ３０ａの凹凸パターンが反転した凹凸パターンを有する。

次に、図３（ｅ）に示すように、電気鋳造法を用いて、導電層６０を有するマザースタンパ３０ｂの凹凸形状を転写しながら、複製スタンパ３０ｃを形成する。最後に、図３（ｆ）に示すように、導電層６０およびマザースタンパを除去して、複製スタンパ３０ｃが得られる。複製スタンパ３０ｃは、マスタースタンパ３０ａと同一の凹凸パターンを有する。

本実施形態の方法において、１個のマスタースタンパ３０ａから複数のマザースタンパ３０ｂを形成し、得られたマザースタンパ３０ｂのそれぞれから複数の複製スタンパ３０ｃを形成することができる。したがって、本実施形態の方法は、マスタースタンパ３０ａを形成するためにＥＢリソグラフィー法を１回使用するだけで、多数の複製スタンパ３０ｃを形成することができ、スタンパの製造コストの低減に有効である。

必要に応じて、第２の実施形態の製造方法で得られた複製スタンパ３０ｃをマスタースタンパ３０ａとして使用して、第２の実施形態の製造方法を反復してもよい。すなわち、（４） 工程（３）で得られたスタンパを用い、その凹凸形状を転写して複数のマザースタンパを形成する工程と、（５） 工程（４）で得られた複数のマザースタンパのそれぞれを用いて、その凹凸形状を転写して複数のスタンパを複製する工程とを１回以上反復して実施して、さらに多数の複製スタンパ３０ｃを得ることができる。なお、工程（４）において、工程（５）で得られたスタンパを用いてもよい。

以上の説明においては、工程（２）におけるマザースタンパ３０ｂの形成法の例として電気鋳造法を用いた。しかしながら、マザースタンパ３０ｂは、ナノインプリント法または射出成形法を用いて形成することもできる。

ナノインプリント法を用いる場合、ナノインプリント適用可能な樹脂で形成された基板に対して、マスタースタンパ３０ａを押圧して、マザースタンパ３０ｂを得ることができる。あるいはまた、前述の無機材料、金属、合金、または高分子材料からなる基板とその上に形成されたナノインプリント適用可能な樹脂の膜とを有する積層基板に対してマスタースタンパ３０ａを押圧して樹脂膜に凹凸パターンを転写し、続いて樹脂膜に転写された凹凸パターンにならったエッチングを行って、基板に凹凸パターンを形成して、マザースタンパ３０ｂを得ることができる。

射出成形法を用いる場合、金型の充填空間側に凹凸パターンを向けて、金型内にマスタースタンパ３０ａを配置し、続いて、適切な樹脂材料を金型内に射出することによって、マザースタンパ３０ｂを得ることができる。

また、工程（３）における複製スタンパ３０ｃの形成においても、ナノインプリント法または射出成形法を用いることができる。ナノインプリント法および射出成形法は、前述と同様の手順で実施することができる。

以上で説明した第１の実施形態の製造方法で得られるスタンパ３０、または第２の実施形態の製造方法で得られる複製スタンパ３０ｃを用い、ナノインプリント法によって磁気記録媒体または半導体素子などを作製することができる。以下に、図２を参照して、本発明の製造方法で得られるスタンパを用いる、ディスクリートトラックメディアの製造方法を説明する。

最初に、図２（ａ）に示すように、少なくとも磁性層を有する磁気記録媒体４０の上に樹脂膜５０を塗布した樹脂塗工基板を準備する。磁気記録媒体４０は、磁性層に加えて、下地層、軟磁性裏打層、中間層、および／または保護層を含んでもよい。図２に示すように熱ナノインプリント法を適用する場合、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの熱可塑性樹脂またはエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いて樹脂膜５０を形成することができる。あるいはまた、ＵＶナノインプリント法を適用する場合、ＵＶ硬化性樹脂を用いて樹脂膜５０を形成することができる。樹脂膜５０の形成は、スピンコート、ディップコートなどの当該技術において知られている任意の塗布方法によって実施することができる。

次に、図２（ｂ）に示すように、樹脂塗工基板の樹脂膜５０に対して、スタンパ３０の凹凸パターンが形成された面を押圧して、樹脂をスタンパ３０の凹凸パターンにならって、樹脂膜５０に凹凸パターンを形成する。押圧の前に、スタンパ３０の凹凸パターンが形成された面に対して、離型剤による表面処理を行うことが好ましい。樹脂膜５０が熱硬化性樹脂またはＵＶ硬化性樹脂で形成されている場合、スタンパ３０を押圧したままの状態で、加熱またはＵＶ照射を行って、樹脂膜５０を硬化させる。

次に、図２（ｃ）に示すように、スタンパ３０を剥離して、凹凸パターンが転写された樹脂膜５０を有する樹脂塗工基板を得る。

次に、図２（ｄ）に示すように、樹脂膜５０の凹部に残っている樹脂を除去して磁気記録媒体４０を露出させ、樹脂マスク５０ａを形成する。樹脂の除去は、ドライエッチングによって実施することができる。本工程においては、樹脂膜５０の凸部の位置および幅が維持される限りにおいて、樹脂膜５０の凸部の上面側が一部除去されてもよい。

次に、図２（ｅ）に示すように、樹脂マスク５０ａにならって磁気記録媒体４０のエッチングを行う。磁気記録媒体４０のエッチングは、たとえばＲＩＥなどの反応性エッチングにより実施することができる。本工程においては、磁気記録媒体４０中の磁性層の少なくとも一部をエッチング除去して、磁気的に独立した複数の記録トラックを形成する。磁気記録媒体４０が磁性層以外の層を含む場合、磁気的に独立した複数の記録トラックが形成される限りにおいて、磁性層以外の層がエッチングされてもよい。

最後に、図２（ｇ）に示すように、残存する樹脂マスク５０ａを除去して、磁気的に独立した複数の記録トラックを有する磁気記録媒体を得ることができる。以上のように、磁性層が一様に成膜された磁気記録媒体の表面を、本発明の方法によって製造されるスタンパによるナノインプリントおよびドライエッチングにより加工することによって、スタンパの凹部の転写で形成される凸部を有するパターン化された磁性層を有する磁気記録媒体を形成することができる。

なお、以上においては図２を参照しながらディスクリートトラックメディアの製造方法を説明したが、スタンパ３０の凹凸パターンを変更することによって、前述の方法はパターンドメディアの製造にも適用することができる。

＜実施例１＞
最初に、６５ｍｍの外径および２０ｍｍの内径を有する円環状の石英ガラス製基板１０を準備した。基板１０の上に、スパッタ法を用いて膜厚１０ｎｍのＣｒからなる金属薄膜７０を形成した。

次に、金属薄膜７０の表面上に電子線描画用レジスト（日本ゼオン製ＺＥＰ５２０Ａ）を塗布した。引き続いて、電子ビームによるパターン露光を行い、現像液（日本ゼオン製ＺＥＰ−ＲＤ）による現像を行うＥＢリソグラフィー法によって、レジストマスク２０ａを形成した。レジストマスク２０ａは、同心円状のライン＆スペースを主要部とし、一部にサーボ情報パターンを含むパターンを有した。走査型電子顕微法で観察した結果、レジストマスク２０ａの主要部である同心円状のライン＆スペースのパターンは、５０ｎｍのライン幅および５０ｎｍのスペース幅を有した。また、レジストマスク２０ａのライン部の膜厚は７５ｎｍであった。

次に、レジストマスク２０ａにならって、金属薄膜７０をサイドエッチングを伴ってエッチングして、金属マスク７０ａを得た。エッチングは、５０％のＣｌ₂ガスと５０％のＯ₂ガスとの混合ガスを反応性ガスとして用いるＲＩＥにて実施した。ＲＩＥの条件を、ＲＦパワー２００Ｗ、バイアス３０Ｗ、反応性ガス圧力１．０Ｐａ、温度８０℃、およびエッチング時間１５秒間に設定した。この条件での金属薄膜７０のサイドエッチング量は２０ｎｍであった。

次に、金属マスク７０ａにならって、基板１０のエッチングを行い、基板１０に凹凸パターンを形成した。エッチングは、６０％のＣＨＦ₃ガスと、デポガス（deposition gas）としての４０％のＣ₄Ｆ₈ガスの混合ガスを反応性ガスとして用いるＲＩＥにて実施した。ＲＩＥの条件を、ＲＦパワー２００Ｗ、バイアス３０Ｗ、反応性ガス圧力０．０５Ｐａ、温度２５℃、およびエッチング時間４０秒間に設定した。

続いて、酸素プラズマを用いたエッチングにより残存しているレジストマスク２０ｂを除去した。さらに、Ａｒガスによるイオンビームエッチングによって、金属マスク７０ａを除去して、スタンパ３０を得た。

スタンパ３０の凹凸パターンの主要部（サーボ情報パターン以外の部分）は、幅３０ｎｍおよび高さ６０ｎｍの同心円状のライン（凸部）と、幅７０ｎｍのスペース（凹部）とで構成された。

得られたスタンパ３０の凹凸パターンの表面に、撥水性官能基を有する分子構造の薄膜原料（ダイキン化成製オプツールＨＤ１１０１）を蒸着させることによって、モノレイヤーの離型膜を形成した。

次に、磁性層を最表層とし、６５ｍｍの外径および２０ｍｍの内径を有する円環状の磁気記録媒体４０に対して、ＵＶ硬化性樹脂（東洋合成ＰＡＫ−０１）をスピンコート塗布し、８０℃でベークして、膜厚で５０〜１００ｎｍの樹脂膜５０を形成して、樹脂塗工基板を得た。

樹脂塗工基板の樹脂膜５０に対して、スタンパ３０の凹凸パターンを有する面を接触させ、０．１ＭＰａの圧力で押しつけて密着させた。この状態で、スタンパ３０の側から、１０秒間にわたってＵＶ光を照射した。次に、スタンパ３０を除去して、表面に凹凸パターンが転写された樹脂膜５０を有する樹脂塗工基板を得た。引き続いて、酸素プラズマによるエッチングによって樹脂膜５０の凹部に残存する樹脂を除去して、樹脂マスク５０ａを形成した。

次に、塩素ガスを用いるＲＩＥによって、磁性層のサイドエッチングが発生しない条件で磁性層をエッチングし、同心円状のライン＆スペースの主要部とサーボ情報パターンとからなるパターンを有する磁性層を得た。磁性層の凹凸パターンの主要部は、幅７０ｎｍのラインと幅３０ｎｍのスペースとで構成された。上記のようにして、従来技術の方法では困難であった、１００ｎｍのピッチ中にライン（記録トラック）幅とスペース（トラック間隙）幅との比率が２：１以上であるパターンを形成することができた。

続いて、酸素プラズマによるアッシングによって残存する樹脂マスク５０ａを除去し、ＣＶＤ法を用いて磁性層の上にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなる保護層を形成し、ディップコート法を用いて液体潤滑層を形成した。

以上のようにして、６５ｍｍの外径および２０ｍｍの内径を有する円環状の全面に、７０ｎｍのライン幅および３０ｎｍのスペース幅を有するライン＆スペースを主要部とし、一部にサーボ情報パターンを含むパターンを有するディスクリートトラックメディアを得た。

＜実施例２＞
スタンパ形成時の金属薄膜７０のエッチング条件を、反応性ガス圧力０．２Ｐａ、温度５０℃、およびエッチング時間１８秒間に変更したことを除いて実施例１と同様の手順を繰り返して、幅４０ｎｍおよび高さ６０ｎｍの同心円状のライン（凸部）と、幅６０ｎｍのスペース（凹部）とで構成されたライン＆スペースを主要部とするスタンパ３０を形成した。すなわち、上記の条件での金属薄膜７０のサイドエッチング量は１０ｎｍであった。

実施例１と同様の手順によって、得られたスタンパを用いるナノインプリントおよびエッチングを行い、６５ｍｍの外径および２０ｍｍの内径を有する円環状の全面に、６０ｎｍのライン幅および４０ｎｍのスペース幅を有するライン＆スペースを主要部とし、一部にサーボ情報パターンを含むパターンを有するディスクリートトラックメディアを得た。

＜比較例１＞
スタンパ形成時の金属薄膜７０のエッチング条件を、反応性ガス圧力０．０５Ｐａ、温度２５℃、およびエッチング時間２２秒間に変更したことを除いて実施例１と同様の手順を繰り返して、幅５０ｎｍおよび高さ６０ｎｍの同心円状のライン（凸部）と、幅５０ｎｍのスペース（凹部）とで構成されたライン＆スペースを主要部とするスタンパ３０を形成した。すなわち、上記のエッチング条件は、金属薄膜７０のサイドエッチングを行わない条件である。

実施例１と同様の手順によって、得られたスタンパを用いるナノインプリントおよびエッチングを行い、６５ｍｍの外径および２０ｍｍの内径を有する円環状の全面に、５０ｎｍのライン幅および５０ｎｍのスペース幅を有するライン＆スペースを主要部とし、一部にサーボ情報パターンを含むパターンを有するディスクリートトラックメディアを得た。

＜評価＞
実施例１および２、ならびに比較例１で作製したディスクリートトラックメディアのオントラックでの磁気記録信号の信号強度およびＳ／Ｎ比を測定した。その結果、全てのメディアにおいて信号を得ることができた。また、磁性層のライン幅が大きくなるほど、得られる信号強度が大きくなり、かつＳ／Ｎ比が向上した。

＜実施例３＞
実施例１と同様の手順によってスタンパを作製し、マスタースタンパ３０ａとした。次いで、スパッタ法を用いて、マスタースタンパ３０ａの表面に膜厚５ｎｍのＮｉからなる導電層６０を形成した。

次に、導電層６０を形成したマスタースタンパ３０ａに基づいてＮｉ電鋳を行い、厚さ３００μｍのマザースタンパ３０ｂを得た。続いて、マスタースタンパ３０ａからＮｉ電鋳物のエッジを起点として引きはがすことによって、マスタースタンパ３０ａと導電層６０との界面での剥離を行い、マスタースタンパ３０ａを除去した。

次に導電層６０とマザースタンパ３０ｂの積層体に基づいてＮｉ電鋳を行い、厚さ３００μｍの複製スタンパ３０ｃを得た。続いて、複製スタンパ３０ｃからＮｉ電鋳物のエッジを起点として引きはがすことによって、複製スタンパ３０ｃと導電層６０との界面での剥離を行い、複製スタンパ３０ｃを単離した。

ＳＥＭによる測定の結果、得られた複製スタンパ３０ｃは、幅４０ｎｍおよび高さ６０ｎｍの同心円状のライン（凸部）と、幅６０ｎｍのスペース（凹部）とで構成されたライン＆スペースを主要部とし、一部にサーボ情報パターンを含む、マスタースタンパ３０ａと同一の凹凸パターンを有することが明らかとなった。

得られた複製スタンパ３０ｃを用いて、実施例１で用いた樹脂塗工基板に対して、実施例１と同様の手順でナノインプリントを行った。得られた樹脂膜の形状を検査した結果、樹脂膜の凸部におけるテーパ形状が少ない、高い寸法精度を有するパターンが得られていることが分かった。本実施例で得られた樹脂膜の凹凸パターンは、実施例１で得られた樹脂膜の凹凸パターン（すなわち、マスタースタンパ３０ａを用いるナノインプリントによって得られるパターン）と同一であった。

１０ 基板
２０ レジスト層
２０ａ、ｂ レジストマスク
３０ スタンパ
３０ａ マスタースタンパ
３０ｂ マザースタンパ
３０ｃ 複製スタンパ
４０ 磁気記録媒体
５０ 樹脂膜
５０ａ 樹脂マスク
６０ 導電層
７０ 金属薄膜
７０ａ 金属マスク

Claims (7)

1. 表面に凹凸形状を有する、ナノインプリント用のスタンパの製造方法であって、
   （ａ） 基板の表面に金属薄膜を形成する工程と、
   （ｂ） 前記金属薄膜の表面にレジスト層を形成する工程と、
   （ｃ） 電子線リソグラフィー法を用いて前記レジスト層中に凹凸パターンを形成する工程と、
   （ｄ） 前記レジスト層中の凹凸パターンにならって金属薄膜をエッチングして、パターン状の金属マスクを形成する工程と、
   （ｅ） 前記金属マスクにならって、前記基板に凹凸パターンを形成する工程と
   を少なくとも有し、工程（ｄ）において金属薄膜をサイドエッチングすることによって、工程（ｅ）において基板中に形成される凸部の幅が、工程（ｃ）で形成される凹凸パターンの凹部の幅よりも縮小されることを特徴とする、ナノインプリント用のスタンパの製造方法。
2. 工程（ｄ）における金属薄膜のサイドエッチング量が１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のナノインプリント用のスタンパの製造方法。
3. 工程（ｄ）を、塩素と酸素とを含む混合ガスを用いたリアクティブ・イオン・エッチング法によって実施することを特徴とする、請求項１に記載のナノインプリント用のスタンパの製造方法。
4. 表面に凹凸形状を有する、複数のナノインプリント用のスタンパの製造方法であって、
   （１） 請求項1に記載の方法にしたがって、マスタースタンパを形成する工程と、
   （２） 前記マスタースタンパを用い、その凹凸形状を転写して複数のマザースタンパを形成する工程と、
   （３） 前記複数のマザースタンパのそれぞれを用いて、その凹凸形状を転写して複数のスタンパを複製する工程と
   を含むことを特徴とする、複数のナノインプリント用のスタンパの製造方法。
5. 工程（２）を、電気鋳造、ナノインプリント、または射出成形によって実施することを特徴とする、請求項4に記載の複数のナノインプリント用のスタンパの製造方法。
6. 工程（３）を、電気鋳造、ナノインプリント、または射出成形によって実施することを特徴とする、請求項4に記載の複数のナノインプリント用のスタンパの製造方法。
7. （４） スタンパの凹凸形状を転写して複数のマザースタンパを形成する工程と、
   （５） 工程（４）で得られた複数のマザースタンパのそれぞれを用いて、その凹凸形状を転写して複数のスタンパを複製する工程と
   をさらに含み、工程（４）で用いるスタンパは、工程（３）または工程（５）のいずれかで得られるスタンパであり、工程（４）および（５）を１回以上反復することを特徴とする、請求項４に記載の複数のナノインプリント用のスタンパの製造方法。

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