JP2013136181A - インプリント用モールドブランクおよびインプリント用モールド - Google Patents

Abstract

【課題】ディスク状記憶媒体の構成基材に対して熱インプリントにより凹凸パターンを形成する場合であっても、インプリント用モールドに割れ等の破損が生じないようにする。
【解決手段】ディスク状記憶媒体の構成基材に対し熱インプリントによる凹凸パターンの形成を行うためのインプリント用モールド５の基になるインプリント用モールドブランク１において、８０〜３５０℃の範囲における熱膨張係数が７０×１０^-7／℃以上である基板２と、前記基板２よりも低い熱膨張係数を有する、前記基板２上に積層された凹凸パターンを形成するためのパターニング層３と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ナノインプリント技術を利用して微細な凹凸パターンを形成するために用いられるインプリント用モールドブランクおよびインプリント用モールドに関する。

ハードディスク装置（ＨＤＤ）用の高密度記憶媒体として知られるディスクリートトラック型（ＤＴＲ）やビットパターンド型（ＢＰＭ）等のディスク状記憶媒体は、ナノインプリント技術を用いて量産される。ナノインプリント技術では、マスターモールドまたはその複製であるワーキングレプリカ（以下、これらを「インプリント用モールド」と総称する。）を原盤として、そのインプリント用モールドにおける凹凸パターン形状を転写することにより、ＤＴＲやＢＰＭ等のディスク状記憶媒体における構成基材に凹凸パターンを形成する。

ナノインプリント技術としては、熱可塑性材料に凹凸パターン形状を転写する熱インプリントと、紫外線硬化材料に凹凸パターン形状を転写する光インプリントとが代表的である。このうち、熱インプリントは、熱可塑性材料であれば材料や形状を問わず適用できる加工プロセスであり、「幅広い応用分野」と「プロセスコストの低減」という二つの特徴的な長所を有している。

このようなナノインプリント技術で用いるインプリント用モールドは、主に半導体製造プロセスで用いられる微細加工技術を利用して形成されるため、その微細加工技術との相性から、石英、Ｓｉ等の単一材料からなる基板を用いて構成されることが一般的である。ただし、熱インプリントの場合については、熱によるモールド変形に対する考慮から、インプリント用モールドを薄片型および台座からなる複合構造とし、熱膨張係数が同一または略同等の材料で薄片型と台座とを作成することが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００６−２８９６８４号公報

ところで、ディスク状記憶媒体の構成基材については、化学強化処理がされたアルカリ金属含有ガラス材が用いられることが多い。その理由は、アルカリ金属含有ガラス材は、アルカリ金属を高濃度で含有しているため、石英等に比べて融点が低く製造しやすいことが挙げられる。また、表面のアルカリ金属をイオン交換することにより化学強化処理がされていると、ガラス材の表層部が圧縮応力層となり、当該表層部以外の深層部が引張応力層となるので、更なる機械的強度の向上が図れるからである。
また、ディスク状記憶媒体の構成基材としては、これが装着されるＨＤＤの他の構成基材との関係から、高熱膨張性を有することが要求されている。上記のような化学強化処理がされたアルカリ金属含有ガラス材は、高熱膨張性をも有するという特徴がある。

しかしながら、化学強化処理がされたアルカリ金属含有ガラス材からなるディスク状記憶媒体の構成基材については、熱インプリントにより凹凸パターンを形成しようとすると、以下に述べるような問題が生じてしまう。

例えば、石英基板自体をパターニングして得られるインプリント用モールドを用いる場合には、熱インプリントによりディスク状記憶媒体の構成基材に対して凹凸パターンを形成しようとしたところ、石英モールドが破損してしまった。この現象は、石英と化学強化処理がされたアルカリ金属含有ガラス材との熱膨張係数の差に起因するものと考えた。

本発明は、以上の事情を勘案して案出されたもので、ディスク状記憶媒体の構成基材に対して熱インプリントにより凹凸パターンを形成する場合であっても、モールド材と被インプリント材との熱膨張特性の差に起因した、インプリント用モールドが割れる等の破損が生じてしまうことなく、高強度で、微細な凹凸パターンを形成することを可能にするインプリント用モールドブランクおよびパターン転写性の高いインプリント用モールドを提供することを目的とする。

本発明者らは、高熱膨張性を有する（熱膨張係数が大きい）ディスク状記憶媒体の構成基材（以下、メディア基板と呼ぶ）に熱インプリントするためのモールドとして、モールド変形を防ぐために、メディア基板と同じ材料（化学強化処理がされたアルカリ金属含有ガラス材）で形成すること試みた。これにより、熱膨張係数差の解消を図ることができると考えたためである。しかしながら、微細パターンの形成はできなかった。
この理由として、化学強化処理がされたアルカリ金属含有ガラス材は、アルカリ金属を含有しているため、石英等の場合とは異なり、微細な凹凸パターンを形成することが非常に困難であるためであると考えた。つまり、化学強化処理がされたアルカリ金属含有ガラス材自体をパターニングすることは、非常に困難である。

この点については、化学強化処理がされたアルカリ金属含有ガラス材自体をパターニングするのではなく、例えば特許文献１に開示されたような積層構造を採用して対応することも考えられる。すなわち、インプリント用モールドにおける台座を化学強化処理がされたアルカリ金属含有ガラス材によって形成するとともに、当該インプリント用モールドにおける薄片型をパターニング可能な材料によって形成するのである。ところが、化学強化処理がされたアルカリ金属含有ガラス材と熱膨張係数が同一または略同等の材料としては、例えばステンレス材が挙げられるが、必ずしも微細加工技術との相性が良いとは言えない。つまり、化学強化処理がされたアルカリ金属含有ガラス材と熱膨張係数が同一または略同等の材料は、微細加工技術との相性が悪いことから、石英やシリコン等の場合とは異なり、当該材料自体に対する微細なパターニングが必ずしも容易ではない。

上述した目的達成のために、本願発明者は、先ず、石英基板自体をパターニングして得られるインプリント用モールドを用いる場合に、モールド自体の割れ等の破損が生じてしまう理由を検討した。その結果、割れ等の破損が生じてしまう理由は、上述したように石英モールドと化学強化処理がされたアルカリ金属含有ガラス材（被転写基板）との熱膨張係数の差に起因するが、さらに詳しくは熱膨張係数の差に起因して発生する熱応力によるものであるとの考えに至った。
ここで、熱応力とは、拘束されている物体に熱変化が加わったときに発生する内部応力のことをいう。拘束のない物体であれば熱変化が加わっても自由膨張または自由収縮するが、物体が拘束されているとこの変形を妨げるように熱応力が発生する。したがって、互いに拘束された物体間に熱膨張係数の差があると、その差に起因して一方の物体に熱応力が発生してしまい、これにより割れ等の破損が生じ得るのである。
熱応力を発生させないためには、物体間で熱膨張係数の差が生じないようにすることが一般的な考えである。
ところが、上述したように、熱インプリント時のモールド破損を防ぐために、モールド材としての選択肢として、化学強化処理がされたアルカリ金属含有ガラス材についても、またこれと熱膨張係数が同一または略同等の材料（ステンレスやＳＵＳ等）についても、微細な凹凸パターンの形成に適しているとは言えない。

なお、熱膨張係数が異なる材料同士が接している状態で物体に熱変化が加わった場合、熱膨張の大きい材料側に圧縮応力（熱膨張が大きい材料側）と引っ張り応力（熱膨張が小さい材料側）が発生し、界面にはせん断応力が発生する。このせん断応力よりも密着力が低くなると破損（はがれ等）が生じうる。この問題に対処すべく、熱インプリントにおける従来技術（例えば特許文献１）においては、インプリントモールド自体においても略均一の熱膨張特性を有することが要求されている。

このような熱インプリントモールド−被インプリント基板間、および熱インプリントモールド内の問題点につき、さらに鋭意検討を重ねた結果、本願発明者は、単に熱膨張係数を揃えるという従来の一般的な考えに捉われることなく、熱応力を低減する態様で形成された層構造モールドという従来にはない全く新たな構成を採用することで、熱インプリントモールド内に熱膨張係数の差があっても問題解決が図れるのではないかとの着想を得た。
本発明は、上述した本願発明者らによる新たな知見に基づいてなされたものである。

本発明の第１の態様は、
ディスク状記憶媒体の構成基材に対し熱インプリントによる凹凸パターンの形成を行うためのインプリント用モールドの基になるインプリント用モールドブランクであって、
８０〜３５０℃の範囲における熱膨張係数が７０×１０^-7／℃以上である基板と、
前記基板よりも低い熱膨張係数を有する、前記基板上に積層された凹凸パターンを形成するためのパターニング層と、
を備えることを特徴とするインプリント用モールドブランクである。

本発明の第２の態様は、第１の態様のインプリント用モールドブランクにおいて、
０℃から４００℃に昇温させた場合における、前記基板の歪率（％）と、前記パターニング層の歪率（％）の差が０．４％以下である
ことを特徴とする。

本発明の第３の態様は、
ディスク状記憶媒体の構成基材に対し熱インプリントによる凹凸パターンの形成を行うためのインプリント用モールドの基になるインプリント用モールドブランクであって、
８０〜３５０℃の範囲における熱膨張係数が７０×１０^-7／℃以上である基板と、
前記凹凸パターンのパターニングが可能であり前記基板とは異なる熱膨張係数の材料により、応力を低減する態様で、前記基板上に成膜されたパターニング層と、
を備えることを特徴とするインプリント用モールドブランクである。

本発明の第４の態様は、
ディスク状記憶媒体の構成基材に対し熱インプリントによる凹凸パターンの形成を行うためのインプリント用モールドの基になるインプリント用モールドブランクであって、
前記構成基材に対応する熱膨張係数を有する基板と、
前記凹凸パターンのパターニングが可能であり前記基板とは異なる熱膨張係数の材料により、応力を低減する態様で、前記基板上に成膜されたパターニング層と、
を備えることを特徴とするインプリント用モールドブランクである。

本発明の第５の態様は、第３または第４の態様のインプリント用モールドブランクにおいて、
前記パターニング層は、応力を低減する態様として、超薄膜状となる厚さに成膜されている
ことを特徴とする。

本発明の第６の態様は、第１〜第５のいずれか１態様のインプリント用モールドブランクにおいて、
前記基板が、ガラス基板である
ことを特徴とする。

本発明の第７の態様は、第１〜第６のいずれか１態様のインプリント用モールドブランクにおいて、
前記パターニング層は、形成すべき前記凹凸パターンの深さ（ｘとする）と、前記凹凸パターンの底部における膜厚（ｙとする）が、ｘ＜ｙを満たす厚さで成膜されている
ことを特徴とする。

本発明の第８の態様は、第１〜第７のいずれか１態様のインプリント用モールドブランクにおいて、
前記基板は、アルカリ金属含有ガラス材からなり、
前記パターニング層は、前記基板に含有されていたアルカリ金属イオンが当該パターニング層の少なくとも界面部分に拡散する状態に成膜されている
ことを特徴とする。

本発明の第９の態様は、第１〜第８のいずれか１態様のインプリント用モールドブランクにおいて、
前記パターニング層は、シリコンを形成材料として成膜されている
ことを特徴とする。

本発明の第１０の態様は、第１〜第８のいずれか１態様のインプリント用モールドブランクにおいて、
前記パターニング層は、シリコン層を含む積層構造で成膜されており、
前記基板から前記パターニング層において、その熱膨張係数が順に小さくなるように積層されている
ことを特徴とする。

本発明の第１１の態様は、第１〜第１０のいずれか１態様のインプリント用モールドブランクにおいて、
前記基板は、化学強化ガラス材からなる
ことを特徴とする。

本発明の第１２の態様は、
第１〜第１１のいずれか１態様のインプリント用モールドブランクを用いて、前記パターニング層に凹凸パターンを形成することにより製造されたことを特徴とするインプリント用モールドである。

本発明の第１３の態様は、第１２の態様のインプリント用モールドおいて、
前記パターニング層の最表層部分に酸化膜が形成されている
ことを特徴とする。

本発明によれば、ディスク状記憶媒体の構成基材に対して熱インプリントにより凹凸パターンを形成する場合であっても、インプリント用モールドに割れ・剥離・パターン破壊等の破損が生じてしまうことなく、転写性の高い、微細な凹凸パターンを形成することができる。

本発明の一実施形態のインプリント用モールドブランクの構成例を示す模式図である。 本発明の一実施形態のインプリント用モールドの製造手順の概要を示す説明図である。 本発明の一実施形態のインプリント用モールドを用いた熱インプリントによるパターン転写の概要を示す説明図である。 本発明の一実施例における形成パターンについての走査型電子顕微鏡観察結果を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
本実施形態では、以下の順序で項分けをして説明を行う。
１．インプリント用モールドブランクの構成
２．インプリント用モールドの製造手順
３．熱インプリントによるパターン転写手順
４．本実施形態の効果
５．変形例等

＜１．インプリント用モールドブランクの構成＞
先ず、本実施形態におけるインプリント用モールドブランクの構成について説明する。

インプリント用モールドブランクは、インプリント用モールドの基になるものである。すなわち、インプリント用モールドブランクは、転写すべき凹凸パターンが未形成のものであり、これに転写すべき凹凸パターンを形成すると、インプリント用モールドを構成することになる。

凹凸パターンの転写先は、ＤＴＲやＢＰＭ等のディスク状記憶媒体の構成基材である。この構成基材は、化学強化処理がされたアルカリ金属含有ガラス材によって形成されているものとする。化学強化処理がされたアルカリ金属含有ガラス材のとしては、質量％表示にて、ＳｉＯ_２を５７〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を５〜２０％（ただし、ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３の合計量が７４％以上）、ＺｒＯ_２を０％を超え５．５％以下、Ｌｉ_２Ｏを１％を超え９％以下、Ｎａ_２Ｏを５〜１８％（ただし、質量比Ｌｉ_２Ｏ／Ｎa_２Ｏが０．５以下）、Ｋ_２Ｏを０〜６％、ＭｇＯを０〜４％、ＣａＯを０％を超え５％以下（ただし、ＭｇＯとＣａＯの合計量は５％以下であり、かつＣａＯの含有量はＭｇＯの含有量よりも多く）、ＳｒＯおよびＢａＯを合計で０〜３％、ＴｉＯ_２を０〜１％、含むガラス（清澄剤として、ＳｎＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｓｂ_２Ｏ_３などを添加してもよい）が挙げられる。また、重量％で、６２〜７５％のＳｉＯ_２、５〜１５％のＡｌ_２Ｏ_３、４〜１０％のＬｉ_２Ｏ、４〜１２％のＮａ_２Ｏ、および５．５〜１５％のＺｒＯ_２を含有し、かつＮａ_２Ｏ／ＺｒＯ_２の重量比が０．５〜２．０であり、さらにＡｌ_２Ｏ_３／ＺｒＯ_２の重量比が０．４〜２．５であるガラス、及びこれをＮａイオンおよび／またはＫイオンを含有する処理浴でイオン交換処理して得られた化学強化ガラスが挙げられる。

このような化学強化処理がされたアルカリ金属含有ガラス材（以下、単に「強化ガラス材」という。）は、石英等に比べて、機械的強度に優れるという特徴を持つ。また、アルカリ金属含有ガラス材は、石英等を用いた場合に比べて、高熱膨張性を有するという特徴を持つ。具体的には、１００〜３００℃の範囲における平均線熱膨張係数について、石英が６×１０^-7／℃程度、シリコンが２５×１０^-7／℃程度であるのに対して、例えばアルカリ金属含有ガラス材の平均線熱膨張係数は９２×１０^-7／℃程度である。また、強化ガラス材は、半導体製造プロセスで用いられる微細加工技術を利用した微細なパターン形成が非常に困難であるという特徴を持つ。また、強化ガラス材は、化学強化処理がされているので、強化前はガラス表層にリチウム（Ｌｉ）が多量に分布していても、強化後にはイオン交換によってガラス表層にナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）等が多量に分布することになるという特徴を持つ。また、強化ガラス材は、量産効果による低コスト化が期待できるという特徴を持つ。

これらの特徴を有する強化ガラス材を形成材料として用いたディスク状記憶媒体の構成基材に対して、熱インプリントによる微細な凹凸パターンの形成を行うために、本実施形態におけるインプリント用モールドブランクは、以下に述べるように構成されている。

図１は、本実施形態のインプリント用モールドブランクの構成例を示す模式図である。
図例のように、本実施形態のインプリント用モールドブランク１は、ガラス基板２と、そのガラス基板２上に成膜されたパターニング層３と、を備えた積層構造によって構成されている。

ガラス基板２は、インプリント用モールドブランク１の基材となるものである。そのために、ガラス基板２は、一度に転写すべき凹凸パターンを形成可能な平面的な大きさ（例えばφ６５ｍｍ）に形成されているとともに、少なくともパターン転写時の加圧にも耐え得る強度（すなわち破損や変形等が生じない程度の強度）を確保可能な板厚（０．６３５ｍｍ、０．８ｍｍ、６．３５ｍｍなど）に形成されている。
また、ガラス基板２は、熱インプリントによりパターン転写を行うことを考慮して、パターン転写先であるディスク状記憶媒体の構成基材に対応する熱膨張係数を有するように構成されている。ここで、構成基材に「対応する」とは、当該構成基材における熱膨張係数と同一または略同等の熱膨張係数を有することを意味する。「略同等」とは、技術常識から判断して同一の場合と同じように取り扱っても支障が生じない程度に熱膨張係数が近い場合のことをいい、具体的には熱膨張係数が例えば±２ｐｐｍ／℃以内の範囲にあることをいう。なお、熱膨張係数の測定法としては、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０８−１９７５「光学ガラスの熱膨張の測定方法」が挙げられる。
このような熱膨張係数を有するものとしては、ディスク状記憶媒体の構成基材の形成材料である強化ガラス材が挙げられる。つまり、ガラス基板２は、アルカリ金属を高濃度で含有するアルカリ金属含有ガラス材で、かつ、化学強化処理がされた後のガラス材である化学強化ガラス材を用いて形成される。
したがって、ガラス基板２は、パターン転写先であるディスク状記憶媒体の構成基材と同様に、例えば１００〜３００℃の範囲（ＪＯＧＩＳ０８−１９７５熱膨張測定温度範囲）、さらに好ましくは８０〜３５０℃の範囲（熱インプリント温度範囲）における熱膨張係数が７０×１０^-7／℃以上となる。

パターニング層３は、微細な凹凸パターンの形成を可能にすべく、微細なパターン形成が困難なガラス基板２上に重ねて成膜されたものである。そのために、パターニング層３は、半導体製造プロセスで用いられる微細加工技術を利用した微細な凹凸パターンのパターニングが可能な材料によって形成されている。このようなパターニングが可能な材料としては、例えばシリコン（Ｓｉ）が挙げられる。すなわち、パターニング層３は、例えばＳｉを形成材料として成膜されている。
ただし、例えばＳｉは、ガラス基板２の形成材料である強化ガラス材とは異なる熱膨張係数の材料である。具体的には、Ｓｉは、例えば１００〜３００℃の範囲における平均線熱膨張係数が２５×１０^-7／℃程度である。
このことから、パターニング層３は、ガラス基板２を形成する強化ガラス材の熱膨張係数との差の影響を排除すべく、熱応力を低減する態様で、ガラス基板２上に成膜されている。

「応力を低減する態様」とは、ガラス基板２によって拘束されているパターニング層３に熱変化が加わっても、これによりパターニング層３に発生する熱応力を、一般的成膜態様の場合に比べて低減させることができるような態様のことをいう。このような態様の具体例としては、例えば、超薄膜状となる厚さにパターニング層３が成膜されている態様が挙げられる。ここで「超薄膜」とは、ｎｍオーダーの厚さの膜のことをいい、具体的には数百ｎｍ以下で、好ましくは数十ｎｍ程度の厚さの膜のことをいう。因みに、このような超薄膜の定義に対して、「薄膜」はμｍオーダーの厚さの膜をいうものとする。つまり、常識的な一般的成膜態様であれば薄くても薄膜状の成膜を行うところ（例えば特許文献１参照）、それよりも熱応力を低減する態様として、例えば超薄膜状となる厚さにパターニング層３を成膜するのである。

超薄膜状にパターニング層３を成膜すると、熱応力の低減が可能となる理由は、以下のとおりである。
例えば、パターニング層３の膜厚方向と直交する方向（特に、半径方向）における熱応力について考える。ガラス基板２とパターニング層３とは、熱膨張係数に差があることから、加熱時の変形量（膨張量）が異なり、これにより熱応力が発生する。その場合に、ガラス基板２は、パターニング層３に比べて伸び量が大きいため、圧縮方向の応力が生じる。これに対して、パターニング層３は、引っ張り方向の応力が生じる。したがって、パターニング層３が厚いと、その厚さに比例して断面積も増加することから、より大きな引っ張り力となり、加熱時にガラス基板２の変形（凹状）といった不具合を生じる結果をもたらす。
ガラス基板２０とパターン層３との間には、せん断応力が発生する。このせん断応力は、パターニング層３の引っ張り力によってもたらされるため、膜厚の増大による引っ張り力の増加は、せん断力も増加させる。
また、例えば、パターニング層３の膜厚方向における熱応力について考えると、この場合、熱応力の大きさは、パターニング層３の熱膨張係数、温度変化量および膜厚寸法に比例する。したがって、膜厚寸法が小さければ、当然に、熱応力の低減が可能となる。

なお、成膜後におけるパターニング層３の破壊（ガラス基板２からの剥がれ）に関しては、ガラス基板２とパターニング層３の熱膨張差、パターニング層３に形成するパターン形状（サイズやアスペクト比等を含む）、ガラス基板２とパターニング層３の密着性等の影響を受けるが、パターニング層３の厚さは関係しないと思われる。つまり、パターニング層３を超薄膜状に成膜しても、パターン形成後のパターン層全面においてある程度の残膜があれば、これによりパターニング層３の剥離や、パターン自体が破壊し易くなるといったことは生じないと思われる。

このような超薄膜状のパターニング層３は、熱応力を低減するという点では、その厚さが薄ければ薄いほど好ましい。ただし、パターニング層３は、凹凸パターンがパターニングされるものであるため、当該凹凸パターンの形成が可能であり、かつ、当該凹凸パターンの形成後もパターン自体の破損等が生じない程度の厚さを有している必要がある。
これらのことから、パターニング層３の厚さについては、以下のように設定することが考えられる。すなわち、パターニング層３は、形成すべき凹凸パターンの深さ（ｘとする）と、当該凹凸パターンの底部における膜厚（ここでは「残膜厚」とも呼び、ｙとする）が、ｘ＜ｙを満たす厚さで成膜されているものとする（後述する図２参照）。ｘ＞ｙとなってしまうと、生じるせん断応力に残膜厚ｙが耐えきれず、パターン破壊が生じる恐れがあるからである。より好ましくは、２ｘ＜ｙを満たす厚さで成膜されているものとする。なお、凹凸パターンの深さｘは、ディスク状記憶媒体の構成基材に形成すべき凹凸パターンによって規定される。
以上の条件を満たしつつ、パターニング層３の厚さは、極力薄くすることが好ましい。

また、パターニング層３は、０℃から４００℃に昇温させた場合における、前記ガラス基板の歪率（％）と、前記パターニング層の歪率（％）の差が０．４％以下であるように決定することで、熱応力を低減させることができる。０．４％を超える材料にすると、超薄膜状としても、インプリント時にパターンの破壊を招きやすい。

また、パターニング層３は、熱応力を低減する態様およびガラス基板２との密着性を向上する態様として、ガラス基板２に含有されていたアルカリ金属イオンがパターニング層３の層内に拡散する状態に成膜されている。つまり、ガラス基板２とパターニング層３との間（熱膨張特性が異なる材料同士の界面）には、ガラス基板２に含有されていたアルカリ金属イオンのパターニング層３の層内への拡散を阻害する遮蔽層等が存在していない。このようにパターニング層３が成膜されていれば、例えば熱インプリントの際の加熱時に、パターニング層３の層内へアルカリ金属イオンが拡散し、これによりガラス基板２とパターニング層３とでアルカリ金属イオンの分布が徐々に変化することになり、両者の間に組成の連続性が生じ得ることになる。したがって、アルカリ金属イオンの拡散が生じていない場合に比べると、パターニング層３における熱応力を低減でき、またパターニング層３とガラス基板２との密着性が向上すると思われ、その結果、高いパターン転写性を実現できる。

さらに、パターニング層３は、その最表層部分に酸化膜（ただし不図示）が形成されていることが好ましい。具体的には、例えばパターニング層３の形成材料がＳｉである場合、酸化膜としてＳｉＯ_２膜が形成されていることが好ましい。このような酸化膜は、成膜後のパターニング層３に対する酸化処理を経て形成されるものであってもよいし、あるいは成膜後のパターニング層３の自然酸化によって形成されるものであってもよい。パターニング層３の最表層部分に酸化膜が形成されていると、パターニング層３へ凹凸パターンを形成するためのマスク材料（例えば、Ｃｒハードマスク）との界面において組成ミキシングが生じるのを防ぐことができるため、結果として、高いパターン転写性を実現できる。

＜２．インプリント用モールドの製造手順＞
次に、以上のような構成のインプリント用モールドブランクを基にして、インプリント用モールドを製造する場合の手順について説明する。

図２は、本実施形態のインプリント用モールドの製造手順の概要を示す説明図である。
上述した構成のインプリント用モールドブランク１に対して、そのインプリント用モールドブランク１におけるパターニング層３に凹凸パターン４を形成したものが、本実施形態におけるインプリント用モールド５である。
このようなインプリント用モールド５の製造手順は、大別すると、パターニング工程（ステップ１０、以下ステップを「Ｓ」と略す。）と、洗浄・剥離工程（Ｓ２０）とを備える。

パターニング工程（Ｓ１０）では、ハードマスク形成、ナノインプリント、および、ドライエッチングを行う。

詳しくは、先ず、インプリント用モールドブランク１におけるパターニング層３をパターニングする際のマスクとして、パターニング層３の層上にハードマスク層（ただし不図示）を形成する。ハードマスク層の形成にあたり、その成膜材料、成膜手法、成膜厚さ等については、公知技術を利用して適宜設定すればよい。具体的には、Ｓｉを形成材料とするパターニング層３に対して、例えば、クロム（Ｃｒ）層を、スパッタリング法を利用して、その後に行うエッチング処理を経ても残存してマスク機能を失わない程度の厚さ（例えば４ｎｍ程度）で形成することが考えられる。

このとき、パターニング層３の最表層部分に酸化膜が形成されていると、パターニング層３に対するパターニング性能を向上させる上で好ましいものとなる。何故ならば、例えばＳｉ層からなるパターニング層３の上にＣｒ層からなるハードマスク層を形成する場合、ＳｉとＣｒとの界面において組成ミキシングがあると、エッチング選択比の低下等によりＳｉパターニング性能が低下するため、Ｓｉ層とＣｒ層とは非連続性（不連続性）であることが好ましいからである。つまり、Ｓｉ層の最表層部分にＳｉＯ_２膜が形成されていれば、Ｓｉ層とＣｒ層との非連続性を実現させることができるので、ＳｉＯ_２膜が無い場合に比べてパターニング性能を向上させることができる。

ハードマスク層の形成後は、次いで、そのハードマスク層に対するパターニングを行う。具体的には、製造すべきインプリント用モールド５がワーキングレプリカの場合であれば、その基になるマスターモールドにおけるパターンを、例えば光インプリントを利用してハードマスク層に転写する。ただし、ハードマスク層に対するパターニングは、必ずしもナノインプリント技術を利用したものである必要はなく、例えば製造すべきインプリント用モールド５がマスターモールドの場合であれば、電子線描画等のリソグラフィ技術を利用して行ってもよい。いずれの場合も、パターニングの手法等は、公知技術により行えばよい。

ハードマスク層に対するパターニングを行った後は、次いで、そのパターニング後のハードマスク層をマスクにして、パターニング層３に対するエッチングを行い、パターニング層３に凹凸パターン４を形成する。このとき、パターニング層３がＳｉ層であれば、フッ素系ガスを用いたドライエッチングを行うことが考えられる。ただし、必ずしもこれに限定されることはなく、パターニング層３の形成材料等を考慮しつつ、公知技術を適宜選択的に利用して行えばよい。
なお、パターニング層３に対するエッチングの際には、形成すべき凹凸パターン４の深さｘと、当該凹凸パターン４の底部における膜厚ｙが、少なくともｘ＜ｙ、より好ましくは２ｘ＜ｙを満たすように、エッチング条件（例えばエッチング処理時間）を適宜調整する。

以上のようなパターニング工程（Ｓ１０）を経てパターニング層３に凹凸パターン４を形成した後は、次いで、洗浄・剥離工程（Ｓ２０）を行う。
洗浄・剥離工程（Ｓ２０）では、アルカリ洗浄、硫酸・過水剥離、化学薬品（例えばＣｒ剥離液）、メガソニック洗浄（超音波洗浄）等を用いて、洗浄処理および不要な膜の剥離処理を行う。

以上の各工程（Ｓ１０，Ｓ２０）を経ることで、インプリント用モールドブランク１からインプリント用モールド５が製造される。

このようにして製造されたインプリント用モールド５において、凹凸パターン４が形成された後のパターニング層３は、少なくとも最表層部分が、熱インプリント工程におけるパターン転写対象物であるパターン被転写層と反応しない材料で形成されていることが必要である。反応してしまう材料であると、熱インプリント工程後、パターン被転写層の一部がモールドの凹凸パターンに残存し、転写特性が低下してしまう。例えば、凹凸パターンが形成された後のパターニング層の最表層部分に酸化膜（ただし不図示）が形成されていることが好ましい。具体的には、例えばパターニング層３の形成材料がＳｉである場合、そのパターニング層３の露出面（凹凸パターン４の凹部内も含む）に、酸化膜としてＳｉＯ_２膜が形成されていることが好ましい。このような酸化膜は、パターニング後のパターニング層３に対する酸化処理を経て形成されるものであってもよいし、あるいはパターニング後のパターニング層３の自然酸化によって形成されるものであってもよい。

＜３．熱インプリントによるパターン転写手順＞
次に、以上のような手順で製造されたインプリント用モールド５を用いて、強化ガラス材からなるディスク状記憶媒体の構成基材に対し、熱インプリントによるパターン転写を行う場合の手順について説明する。

図３は、本実施形態のインプリント用モールドを用いた熱インプリントによるパターン転写の概要を示す説明図である。

熱インプリントによるパターン転写を行う場合には、先ず、パターン転写対象物であるディスク状記憶媒体の構成基材６における面上に、パターン被転写層７の形成を行う。
パターン被転写層７は、熱インプリントによりパターン転写を行うために熱可塑性材料を用いて形成するが、熱可塑性材料の中でも特に構成基材６に対応する熱膨張係数を有する材料を用いて形成することが好ましい。このような形成材料としては、構成基材６が一般的なメディア基板である強化ガラス材からなる場合であれば、例えばパラジウム（Ｐｄ）を主成分とする金属ガラスを用いることが考えられる。
なお、パターン被転写層７の形成手法や形成厚さ等については、公知技術を利用して実現すればよいため、ここではその説明を省略する。

構成基材６上にパターン被転写層７を形成したら、その後は、構成基材６におけるパターン被転写層７の形成面側と、インプリント用モールド５におけるパターン形成面側とを、互いに対向する状態にセットする。そして、インプリント用モールド５と構成基材６をパターン被転写層７のガラス転移温度以上に加熱してパターン被転写層７の形成材料を軟化させ、その温度を保ったままインプリント用モールド５を構成基材６に対して押し付けて加圧し、一定時間その状態を保持する。一定時間が経過すると、その後は、インプリント用モールド５と構成基材６をパターン被転写層７のガラス転移温度以下に冷却してパターン被転写層７の形成材料を硬化させ、インプリント用モールド５と構成基材６とを分離（離型）する。

以上のような手順を経ることで、インプリント用モールド５における微細な凹凸パターンが、パターン転写対象物であるディスク状記憶媒体の構成基材６の側へ転写されることになる。

このとき、インプリント用モールド５のパターニング層３における最表層部分に酸化膜が形成されていると、パターン被転写層７に対するパターニング性能を向上させる上で好ましいものとなる。何故ならば、パターニング層３の最表層部分に酸化膜が形成されていれば、例えばパターニング層３の層内にアルカリ金属イオンが拡散していても、そのアルカリ金属イオンがパターニング層３の表面に露出してしまうことがないからである。つまり、パターン被転写層７への凹凸パターンの転写にあたり、その転写に悪影響を及ぼし得るものがパターニング層３の層内に存在していても、パターニング層３の最表層部分は酸化膜に覆われているので、当該悪影響（例えば表面の荒れの発生）を排除することができる。
また、パターニング層３の最表層部分に酸化膜が形成されていれば、その酸化膜によって、パターン被転写層７の形成材料であるＰｄ金属ガラスとパターニング層３の形成材料であるＳｉとの反応を抑制することができ、これによりパターン転写性を向上させることも期待できる。

＜４．本実施形態の効果＞
本実施形態で説明したインプリント用モールドブランク１およびインプリント用モールド５によれば、以下のような効果が得られる。

本実施形態においては、ガラス基板２がディスク状記憶媒体の構成基材６に対応する熱膨張係数を有しており、パターニング層３が熱応力を低減する態様でガラス基板２上に成膜されている。したがって、熱インプリントによるパターン転写に用いる場合であっても、ディスク状記憶媒体の構成基材６との熱膨張差に起因するモールド割れ等の破損が生じてしまうことがない。
しかも、本実施形態においては、ガラス基板２上にパターニング層３を成膜するので、ガラス基板２を直接的にパターニングする場合とは異なり、ガラス基板２としてパターニングが困難な強化ガラス材を使用することができる。また、パターニング層３の形成材料は、ガラス基板２と異なる熱膨張係数で良いため、例えばＳｉのような成膜およびパターニングが容易な材料を使用することができる。
つまり、本実施形態においては、単に熱膨張係数を揃えるという従来の一般的な考えに捉われることなく、熱応力を低減する態様で形成された層構造という従来にはない全く新たな構成を採用する。そのため、ガラス基板２とパターニング層３との間で、それぞれの形成材料に熱膨張係数の差があっても、パターニング層３の成膜態様によって、その差が実質的に解消されたのと略同じ状態が得られる。その結果、ディスク状記憶媒体の構成基材６に対して熱インプリントにより凹凸パターンを形成する場合であっても、インプリント用モールド５に割れ等の破損が生じてしまうことなく、微細な凹凸パターンを適切かつ容易に形成できるのである。

また、本実施形態においては、例えば、１００〜３００℃の範囲における熱膨張係数が７０×１０^-7／℃以上であるガラス基板２を用いる。つまり、ガラス基板２は、ディスク状記憶媒体の構成基材６として多く用いられる高熱膨張性ガラスである。したがって、熱インプリントによるパターン転写に用いる場合であっても、ディスク状記憶媒体の構成基材６との熱膨張差が生じてしまうことがない。また、ディスク状記憶媒体の構成基材６と同じガラス材が使用可能となるので、インプリント用モールドブランク１のコスト抑制が確実に図れるようになる。

また、本実施形態においては、パターニング層３が、熱応力を低減する態様として、超薄膜状となる厚さに成膜されている。このように、パターニング層３を超薄膜状とすることで、ガラス基板２との熱膨張差により生じる問題が低減される。つまり、ガラス基板２とパターニング層３とに熱膨張係数の差があっても、その差を無視できる程度の超薄膜状にパターニング層３を成膜することで、モールド割れ等の発生を未然に防止することができる。しかも、パターニング層３の膜厚をコントロールすればよいので実現容易である。

また、本実施形態においては、形成すべき凹凸パターン４の深さｘと、その凹凸パターン４の底部における膜厚ｙとが、ｘ＜ｙを満たすようにパターニング層３が成膜されている。このように、ｘ＜ｙを満たせば（好ましくは、２ｘ＜ｙ）、パターニング層３が超薄膜状であっても、凹凸パターン４に部分的な破損が生じるといった不具合を回避することができる。なお、パターニング層３における熱応力低減に関しては、実際には膜厚ｙが大きな影響を及ぼすと考えられる。このことから、パターニング層３については、上述した条件を満たしつつ、膜厚ｙを極力薄くすることが好ましい。

また、本実施形態においては、熱応力を低減する態様およびガラス基板２との密着性を向上する態様として、ガラス基板２内のアルカリ金属イオンが拡散し得る状態にパターニング層３が成膜されている。このように、パターニング層３の層内にアルカリ金属イオンを拡散させることで、ガラス基板２との熱膨張差が低減される。つまり、ガラス基板２とパターニング層３とに熱膨張係数の差があっても、アルカリ金属イオンの拡散によってガラス基板２とパターニング層３との間に組成の連続性が生じるので、当該連続性が生じない場合に比べると熱膨張係数の差を無視できるようになり、その結果としてモールド割れ等の発生を未然に防止することができる。しかも、ガラス基板２内のアルカリ金属イオンをパターニング層３の層内に拡散させればよい。すなわち、例えば、両者の間に障壁となるものを設けたりせず、またアルカリ金属イオンが拡散し易い材料（例えばＳｉ）でパターニング層３を成膜する、といったことを行えばよいので、その実現が容易である。

また、本実施形態においては、パターニング層３がＳｉを形成材料として成膜されている。つまり、パターニング層３がＳｉなので、超薄膜状の成膜を容易に行うことができるとともに、凹凸パターン４のパターニングを容易に行うことができる。

また、本実施形態においては、ガラス基板２が化学強化ガラス材からなる。つまり、熱インプリントに際しては、インプリント用モールド５に対して、加熱だけでなく加圧も行われるが、本実施形態で説明したように、ガラス基板２に化学強化ガラス材を用いれば、当該ガラス基板２の強度向上が図れるので、加圧に対する耐性を向上させることができる。また、強度向上により、取り扱いの不備による損傷発生を低減させ得るようにもなる。

また、本実施形態で説明したように、インプリント用モールドブランク１の状態において、パターニング層３の最表層部分に酸化膜が形成されていれば、パターニング層３に対するパターニング性能を向上させる上で好ましいものとなる。パターニング層３とその上に形成されるハードマスク層とは、界面において組成の非連続性（不連続性）があることが好ましいからである。

また、本実施形態で説明したように、インプリント用モールド５の状態において、パターニング層３の最表層部分に酸化膜が形成されていれば、凹凸パターンが転写されるパターン被転写層７に対するパターニング性能を向上させる上で好ましいものとなる。パターン被転写層７への凹凸パターンの転写にあたり、その転写に悪影響を及ぼし得るものがパターニング層３の層内に存在していても、当該悪影響を排除できるからである。

＜５．変形例等＞
以上に本発明の実施形態を説明したが、上記の開示内容は、本発明の例示的な実施形態を示すものである。すなわち、本発明の技術的範囲は、上記の例示的な実施形態に限定されるものではない。
以下に、上述した実施形態以外の変形例について説明する。

上述した実施形態では、パターニング層３がＳｉを形成材料とする単層構造である場合を例に挙げた。ただし、パターニング層３は、このような例に限定されることはなく、Ｓｉ層を含む積層構造で成膜されており、ガラス基板２の側から当該パターニング層３において、その熱膨張係数が順に小さくなるように積層されている積層構造であってもよい。
この積層構造についてさらに詳しく説明すると、パターニング層３は、その表面側（すなわちガラス基板２から遠い側）に配されたＳｉ層を備えている。そして、Ｓｉ層とガラス基板２との間に、Ｓｉ以外の形成材料からなる層を、少なくとも一層備えている。Ｓｉ以外の形成材料としては、例えばクロム（Ｃｒ）を用いることが考えられる。Ｃｒは、熱膨張係数の値が、Ｓｉの熱膨張係数の値と強化ガラス材の熱膨張係数の値との中間程度（６８×１０^-7／℃程度）に位置する。
このようなＣｒ層をＳｉ層とガラス基板２との間に挟んだ積層構造であれば、パターニング層３とガラス基板２との熱膨張差に起因する問題を低減できる。詳しくは、Ｓｉ層とガラス基板２との間にＣｒ層を挟むことで、Ｃｒ層は「アルカリ金属イオン拡散層」、またＳｉ層は「パターン形成層」としての役割に特化させる。つまり、Ｃｒ層には、アルカリ金属イオンの拡散により、ガラス基板２との密着性を向上させる役割を担わせる。なお、Ｃｒ層とＳｉ層は、金属同士のため密着性は高い。一方、Ｓｉ層には、上述した実施形態で説明したように、微細な凹凸パターンの形成を可能にする役割を担わせる。したがって、このような積層構造のパターニング層３によれば、熱応力を低減する態様およびガラス基板２との密着性を向上する態様を、好適に実現することができ、その結果、高いパターン転写性を実現できる。

次に、実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。ただし、本発明が、以下の実施例に限定されないことは勿論である。

本実施例では、インプリント用モールドブランク１を構成するガラス基板２として、平面的な大きさが６５ｃｍφで板厚が０．６３５ｍｍ厚に加工されたものを用いた。用いたガラス基板２を、表１に示す。また、本実施例で用いたガラス基板２の８０〜３５０℃の範囲における平均熱膨張係数は９２×１０^-7／℃であった。そして、そのガラス基板２をスパッタリング装置に導入し、Ｓｉを形成材料とする単層構造のパターニング層３を、８５ｎｍ厚の超薄膜状に形成した。このようにして、本実施例におけるインプリント用モールドブランク１を作成した。

その後、インプリント用モールドブランク１におけるパターニング層３に対して、光インプリントを利用したパターニングを行って、６０ｎｍピッチのＢＰＭ用パターンを形成するための凹凸パターンを、そのパターン深さｘが３０ｎｍとなるように形成した。このような凹凸パターンがパターニングされたパターニング層３は、パターン深さｘが３０ｎｍであり、凹凸パターンの底部における膜厚ｙが８５ｎｍ−３０ｎｍ＝５５ｎｍなので、ｘ＜ｙという条件を満たす。このようにして、本実施例におけるインプリント用モールド５を作成した。

上述のインプリント用モールド５について、走査型電子顕微鏡を用いて、パターニング層３における形成パターンを観察した。
図４は、実施例における形成パターンについての走査型電子顕微鏡観察結果を示す説明図であり、（ａ）は倍率が５００００倍の場合を示す図、（ｂ）は倍率が１０００００倍の場合を示す図である。
図例のように、パターニング層３における形成パターンについては、走査型電子顕微鏡観察の結果、パターニング層３が超薄膜状であるにもかかわらず、パターン欠陥が発生しておらず、微細パターンが高精度に形成されていることがわかる。

その後、本実施例におけるインプリント用モールド５を用いて、ＢＰＭ用の構成基材６の面上にＰｄ金属ガラスによる層が形成されたものに対して、熱インプリントによるパターン転写を行った。熱インプリントの条件は、加熱温度が３４０℃、加圧力が４０ＭＰａ、保持時間が１０秒である。

以上のような熱インプリントによるパターン転写を行ったところ、インプリント用モールド５に割れ等の破損が生じてしまうことなく、構成基材６の側に対して微細な凹凸パターンを形成可能であることが確認できた。

１…インプリント用モールドブランク、２…ガラス基板、３…パターニング層、４…凹凸パターン、５…インプリント用モールド、６…構成基材、７…パターン被転写層

Claims (13)

1. ディスク状記憶媒体の構成基材に対し熱インプリントによる凹凸パターンの形成を行うためのインプリント用モールドの基になるインプリント用モールドブランクであって、
   ８０〜３５０℃の範囲における熱膨張係数が７０×１０^-7／℃以上である基板と、
   前記基板よりも低い熱膨張係数を有する、前記基板上に積層された凹凸パターンを形成するためのパターニング層と、
   を備えることを特徴とするインプリント用モールドブランク。
2. ０℃から４００℃に昇温させた場合における、前記基板の歪率（％）と、前記パターニング層の歪率（％）の差が０．４％以下である
   ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント用モールドブランク。
3. ディスク状記憶媒体の構成基材に対し熱インプリントによる凹凸パターンの形成を行うためのインプリント用モールドの基になるインプリント用モールドブランクであって、
   ８０〜３５０℃の範囲における熱膨張係数が７０×１０^-7／℃以上である基板と、
   前記凹凸パターンのパターニングが可能であり前記基板とは異なる熱膨張係数の材料により、応力を低減する態様で、前記基板上に成膜されたパターニング層と、
   を備えることを特徴とするインプリント用モールドブランク。
4. ディスク状記憶媒体の構成基材に対し熱インプリントによる凹凸パターンの形成を行うためのインプリント用モールドの基になるインプリント用モールドブランクであって、
   前記構成基材に対応する熱膨張係数を有する基板と、
   前記凹凸パターンのパターニングが可能であり前記基板とは異なる熱膨張係数の材料により、応力を低減する態様で、前記基板上に成膜されたパターニング層と、
   を備えることを特徴とするインプリント用モールドブランク。
5. 前記パターニング層は、応力を低減する態様として、超薄膜状となる厚さに成膜されている
   ことを特徴とする請求項３または４記載のインプリント用モールドブランク。
6. 前記基板が、ガラス基板である
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインプリント用モールドブランク。
7. 前記パターニング層は、形成すべき前記凹凸パターンの深さ（ｘとする）と、前記凹凸パターンの底部における膜厚（ｙとする）が、ｘ＜ｙを満たす厚さで成膜されている
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のインプリント用モールドブランク。
8. 前記基板は、アルカリ金属含有ガラス材からなり、
   前記パターニング層は、前記基板に含有されていたアルカリ金属イオンが当該パターニング層の少なくとも界面部分に拡散する状態に成膜されている
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のインプリント用モールドブランク。
9. 前記パターニング層は、シリコンを形成材料として成膜されている
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のインプリント用モールドブランク。
10. 前記パターニング層は、シリコン層を含む積層構造で成膜されており、
    前記基板から前記パターニング層において、その熱膨張係数が順に小さくなるように積層されている
    ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のインプリント用モールドブランク。
11. 前記基板は、化学強化ガラス材からなる
    ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のインプリント用モールドブランク。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のインプリント用モールドブランクを用いて、前記パターニング層に凹凸パターンを形成することにより製造されたインプリント用モールド。
13. 前記パターニング層の最表層部分に酸化膜が形成されている
    ことを特徴とする請求項１２記載のインプリント用モールド。