JP2801456B2 - スタンパの製造方法およびスタンパ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクのトラッキ
ング用案内溝やセクタ番地を提供するプリピット、ある
いはホログラムの回折格子パターンのようなサブミクロ
ンオーダの起伏パターンを有するプラスチック基板を射
出成形法等により大量複製するときに用いられるスタン
パと、その製造方法とに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光磁気ディスクや追記型光ディスクで
は、トラッキング用の案内溝やセクタ番地等の記録再生
位置情報を提供する微細な凹凸から成るプリピットをデ
ィスク基板に予め形成しておく必要がある。このような
ディスク基板を射出成形法等により作製するときに用い
られるスタンパの基本的な製造方法を簡単に説明する。

【０００３】まず、図３（ａ）に示すように、ガラス基
板１１にフォトレジスト１２を塗布し、図３（ｂ）に示
すように、レーザ光１８によってカッティングを行った
後、図３（ｃ）に示すように、これを現像して所望の形
状のレジストパターン１２ａを有するマスター原盤を形
成する。続いて、図３（ｄ）に示すように、レジストパ
ターン１２ａ上にスパッタリングや蒸着等の方法でニッ
ケルあるいは銀等から成る導電膜１３を形成する。

【０００４】この後、図３（ｅ）に示すように、導電膜
１３を一方の電極とする電鋳処理によって金属、例えば
ニッケルの電鋳膜１４を所望の厚さで形成する。最後
に、ガラス基板１１から電鋳膜１４を剥離して、図３
（ｆ）に示すようなスタンパ１５を得ることができる。

【０００５】ところで、上記のスタンパ製造方法では、
図３（ｃ）に示すマスター原盤が、レジストパターン１
２ａそのものを利用しているため、以下のような問題点
が生じていた。すなわち、 微細なパターンの形状を高精度に作製するために、フ
ォトレジストを均一に、かつ再現性良く塗布する必要が
ある。この結果、塗布条件（フォトレジストの液温、粘
度、スピンナの回転数等）、塗布環境（環境温度、湿度
等）、現像条件（現像液の温度、液滴下量等）のような
作製条件および工程管理を徹底して行わなければならな
い。

【０００６】マスター原盤と電鋳膜との剥離の際、フ
ォトレジストが電鋳膜側に残留するため、残留フォトレ
ジストを除去する工程が必要となるが、例えば酸素プラ
ズマの吹き付けによって、残留フォトレジストを灰化し
て除去するドライアッシュ法や、フォトレジスト剥離液
を用いる除去方法では、残留フォトレジストの除去が不
充分な場合があり、スタンパの品質を落とすおそれがあ
った。

【０００７】そこでこれらの問題点を解決するために、
スパッタエッチングやイオンエッチング、プラズマエッ
チングによって、ガラス材に凹凸パターンを直接形成し
たマスター原盤を用いる方法が実施されている。この種
の方法について、図４に基づいて以下に説明する。

【０００８】図４（ａ）〜（ｃ）に示す各工程は、図３
（ａ）〜（ｃ）に示した上記各工程と同様である。図４
（ｃ）に示すレジストパターン１２ａが形成されたガラ
ス基板１１を、図４（ｄ）に示すように、スパッタエッ
チングやイオンエッチング、プラズマエッチング等の方
法でエッチングし、図４（ｅ）に示すように、フォトレ
ジストを除去して凹凸パターン１２ｂを有するマスター
原盤１１ａを得る。

【０００９】以下、図４（ｆ）〜（ｈ）に示す各工程
は、図３（ｄ）〜（ｆ）に示した上記各工程に対応して
おり、処理内容自体は同様である。なお、図４（ｆ）で
示す工程で形成する導電膜１３としては、ニッケルある
いは銀の単層膜以外に、例えば特開昭63-112842 号公報
に記載のクロム−窒化チタン、クロム−窒化クロム、ク
ロム−窒化亜鉛のような２層膜や、特開平2-66190 号公
報に記載の窒化チタン−ニッケルの２層膜や、特開平2-
77594 号公報に記載の銀−ニッケルの２層膜、ニッケル
−銀−ニッケルの３層膜が用いられている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開昭
63-112842 号公報に記載の２層膜を導電膜１３として用
いるスタンパ製造方法では、凹凸パターンの形成された
スタンパ１５の表面はニッケル電鋳膜となるので、射出
成形等による複製の繰り返しに対するスタンパ１５の耐
久性が悪いという問題点が有る。

【００１１】また、上記特開平2-66190 号公報に記載の
２層膜を導電膜１３として用いるスタンパ製造方法で
は、導電膜１３の形成時に、窒素ガスとアルゴンガスと
を使った反応性スパッタリングを行う上に、チタンおよ
びニッケルの２種類のターゲットを用いなければならな
い。この結果、工程が複雑になり、生産性が悪くなると
いう問題点が有る。

【００１２】さらに、上記特開平2-77594 号公報に記載
の２層膜または３層膜を導電膜１３として用いるスタン
パ製造方法では、電鋳処理工程でマスター原盤を電解液
中で加熱すると、図５に示すように、導電膜１３がガラ
ス基板１１から剥離するという問題点が生ずる。これ
は、ガラス基板１１としてよく使われるソーダガラスの
場合、その線膨張係数が８５〜９２×１０^-7／℃である
のに対し、ニッケルの線膨張係数は１３３×１０^-7／
℃、銀の線膨張係数は１９７×１０^-7／℃と大きな開き
があるためである。

【００１３】本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、
ガラス基板と導電膜との密着性を良くすることにより、
電鋳処理時に導電膜がガラス基板から剥離することを防
止すると共に、凹凸パターンが形成されたスタンパ表面
の耐久性を向上させることができるスタンパの製造方法
およびスタンパを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るス
タンパの製造方法は、上記の課題を解決するために、微
細な起伏パターンを表面に形成した基板（例えば、石英
ガラス基板）上に導電膜を形成した後、電鋳処理を行う
ことによって、上記微細な起伏パターンの複製に供され
るスタンパを作製するスタンパの製造方法において、上
記導電膜を、厚さ３００〜１５００Åのニッケルおよび
タンタルから成る合金膜とすることを特徴としている。

【００１５】請求項２の発明に係るスタンパの製造方法
は、上記の課題を解決するために、請求項１に記載の上
記導電膜におけるタンタルの含有比を３〜１０重量％と
することを特徴としている。

【００１６】請求項３の発明に係るスタンパは、上記の
課題を解決するために、表面に微細な起伏パターンが形
成された導電層を備えると共に、上記導電層に電鋳処理
を施した電鋳層を備え、上記微細な起伏パターンの反転
複製に供されるスタンパにおいて、上記導電層が、ニッ
ケルおよびタンタルから成る合金層であることを特徴と
している。

【００１７】

【作用】請求項１の構成により、導電膜をニッケルおよ
びタンタルから成る合金膜とすると、酸素との強固な結
合力や耐食性というタンタルが備えている特有の性質の
ために、電鋳処理時に、導電膜が基板から剥離すること
を防止する効果や、スタンパの耐久性の向上等の効果が
生まれる。

【００１８】すなわち、タンタルは酸素と非常に強固に
結合する金属であり、ソーダガラスまたは石英ガラスに
含まれる酸素と強固に結合することができる。特に、基
板として石英ガラスを用いた場合、タンタルは石英ガラ
スのＳｉＯ₂ の酸素と強固に結合し、他の金属に類を見
ない強固な密着力を示す。

【００１９】石英ガラス基板は、(1) 面性状がソーダガ
ラスよりも優れていること、(2) スパッタエッチングや
イオンエッチング、プラズマエッチング等の方法でエッ
チングする場合のエッチングレートも、ソーダガラスに
比べて大きく有利であること、(3) エッチング後のエッ
チング面の面性状もソーダガラスよりも優れていること
等の長所を備えている反面、その線膨張係数が５〜６×
１０^-7／℃とソーダガラスに比べて１桁小さいため、電
鋳処理時に導電膜がガラス基板から剥離する現象がソー
ダガラスよりも起こりやすく、良好な電鋳加工を困難に
するという短所も備えている。

【００２０】しかしながら、上記のように、タンタルは
石英ガラスに強固に密着することから、石英ガラス基板
の短所を無くすことができ、基板に石英ガラスを用いる
ことが可能になる。

【００２１】また、導電膜をタンタルの単体で構成する
と、その電気抵抗が１2.４５×１０^-3Ω・cmと大きく、
しかも、電鋳層であるニッケルとの整合性が悪いために
電鋳処理時に電鋳層がうまく析出しないという問題があ
った。しかしながら、ニッケルおよびタンタルの合金を
導電膜に用いると、電鋳層との密着力も充分に大きくな
る。

【００２２】さらに、酸素と結合した酸化タンタルは非
常に安定な物質であることから、タンタルは耐食性にも
優れている。これにより、ニッケルと合金化した層をス
タンパ表面に設けることで、スタンパの表面がニッケル
単体である場合よりもスタンパの耐久性を向上させるこ
とができる。

【００２３】請求項２の構成により、請求項１に記載の
上記導電膜におけるタンタルの含有比を３〜１０重量％
とすることで、導電膜とガラス基板との密着性を最適に
することができる。これは、タンタルの含有比が３重量
％以下では、導電膜とガラス基板との密着が不充分とな
り、電鋳処理時に導電膜がガラス基板から剥離しやすく
なるし、タンタルの含有比が１０重量％以上になると、
逆に導電膜とガラス基板との密着が強固になり過ぎ、電
鋳処理後に導電膜をガラス基板から剥離する際に、ガラ
ス基板表面を破壊してしまうからである。

【００２４】また、タンタルの含有比が３〜１０重量％
である場合、導電膜の電気抵抗は7.０〜7.４×１０^-3Ω
・cmとなり、ニッケル単体の電気抵抗6.８×１０^-3Ω・
cmと大差なく、電鋳処理時の電鋳膜との密着力も導電膜
がニッケル単体の場合と大差なく、充分強固なものとな
る。

【００２５】請求項３の構成により、微細な起伏パター
ンが形成されたスタンパ表面がニッケルおよびタンタル
から成る合金層となっているので、上記したように、そ
の耐食性はニッケル単体層の場合よりも優れており、ス
タンパの寿命を延ばすことが可能になる。

【００２６】以下に、本発明の実施例を図面を参照して
詳述するが、本発明が以下の実施例に限定されるもので
はない。

【００２７】

【実施例】本発明の一実施例について図１および図２に
基づいて説明すれば、以下のとおりである。

【００２８】まず、図１（ａ）に示すように、平坦な石
英ガラス基板１に感光体であるフォトレジスト２を塗布
した後、図１（ｂ）に示すように、フォトレジスト２の
所定の位置にレーザ光８を照射して露光する。この後、
図１（ｃ）に示すように、フォトレジスト２を現像し
て、微細な起伏から成るレジストパターン２ａを形成す
る。続いて、図１（ｄ）に示すように、レジストパター
ン２ａをマスクとして、所定の深さ、例えば８００Åま
で、石英ガラス基板１をエッチングする。エッチング方
法としては、スパッタエッチングやイオンエッチング、
プラズマエッチング等の方法が挙げられる。

【００２９】エッチングの完了後、マスクとして用いた
レジストパターン２ａに酸素プラズマを吹き付けて灰化
除去することにより、図１（ｅ）に示すように、石英ガ
ラス基板１の表面に微細な凹凸パターン２ｂが形成され
たマスター原盤１ａを得ることができる。

【００３０】次に、図１（ｆ）に示すように、タンタル
含有比が例えば５ｗｔ％であるニッケル−タンタル合金
ターゲットを用いて、マスター原盤１ａの表面にスパッ
タリング法によって導電膜３を形成する。スパッタリン
グは、例えば、真空度８×１０^-3ｔｏｒｒに調整された
真空室内でアルゴンガスを用いて行う。なお、導電膜３
の厚さは、３００〜１５００Åが好ましく、タンタル含
有比の許容範囲は３〜１０ｗｔ％になっている。スパッ
タリング法の代わりに蒸着法を用いることもできる。

【００３１】この後、図１（ｇ）に示すように、導電膜
３の上に例えばニッケルの電鋳膜４を電鋳処理によって
形成する。電鋳膜４の厚さは、例えば３００μｍとす
る。最後に、マスター原盤１ａから導電膜３を剥離する
ことにより、図３（ｆ）に示すような導電膜３および電
鋳膜４を備えたスタンパ５を得ることができる。

【００３２】このように、複製パターンが形成されたス
タンパ５の表面は、ニッケル−タンタル合金から成る導
電膜３によって被覆されている。導電膜３にニッケルが
含まれていることは、導電膜３とニッケルの電鋳膜４と
の密着力を充分強固にすることができ、導電膜３にタン
タルが含まれていることは、電鋳処理時にマスター原盤
１ａを電解液中で加熱する際に、導電膜３が石英ガラス
基板１から剥離することがない程度に充分強固に、導電
膜３を石英ガラス基板１に密着させることができる。ま
た、タンタルは耐食性にも優れているため、スタンパ５
の耐久性を向上させることができる。

【００３３】導電膜３におけるタンタル含有比の許容範
囲が３〜１０ｗｔ％であることの根拠は次のとおりであ
る。すなわち、タンタルの含有比が３ｗｔ％以下では、
導電膜３と石英ガラス基板１との密着が不充分となり、
電鋳処理時に導電膜３が石英ガラス基板１から剥離しや
すくなるし、タンタルの含有比が１０ｗｔ％以上になる
と、逆に導電膜３と石英ガラス基板１との密着が強固に
なり過ぎ、電鋳処理後に導電膜３をマスター原盤１ａか
ら剥離する際に、マスター原盤１ａ表面を破壊してしま
うからである。

【００３４】さらに、タンタルの含有比が３〜１０ｗｔ
％である場合、導電膜３の電気抵抗は7.０〜7.４×１０
^-3Ω・cmとなり、ニッケル単体の電気抵抗6.８×１０^-3
Ω・cmと大差なく、電鋳処理時の電鋳膜４との密着力も
導電膜３がニッケル単体の場合と大差なく、充分強固な
ものとなる。

【００３５】なお、スパッタリング法によって上記の導
電膜３を形成する際に、図２に示すように、ニッケルタ
ーゲット６の上にタンタルのチップ７を並べたものをタ
ーゲットとして用いてもよい。チップ７の１枚あたりの
大きさは、例えば５×５ｍｍ、厚さ１ｍｍに設定され
る。

【００３６】ニッケルターゲット６の上にタンタルのチ
ップ７を並べたものをターゲットして用いる場合、タン
タルの含有比はターゲット上での面積比とスパッタリン
グレートとによって決定される。スパッタリングレート
は、スパッタリング時の投入電力、真空度、ターゲット
からの距離等により決定される。例えば、スパッタリン
グレートがニッケル：タンタル＝２：１である場合に
は、ニッケルターゲット６とタンタルのチップ７との面
積比をニッケル：タンタル＝１９：２とすれば、導電膜
３のタンタル含有比を５ｗｔ％とすることができる。

【００３７】

【発明の効果】請求項１の発明に係るスタンパの製造方
法は、以上のように、微細な起伏パターンを表面に形成
した基板上に形成され、電鋳処理される導電膜を、厚さ
３００〜１５００Åのニッケルおよびタンタルから成る
合金膜とする構成である。

【００３８】それゆえ、電鋳処理時に導電膜が基板から
剥離することを防止できるので、スタンパ製造の歩留り
を向上させることができると共に、耐久性の高いスタン
パを製造することができるという効果を奏する。

【００３９】請求項２の発明に係るスタンパの製造方法
は、以上のように、請求項１に記載の上記導電膜におけ
るタンタルの含有比を３〜１０重量％とする構成であ
る。

【００４０】それゆえ、電鋳処理時に導電膜が基板から
剥離することを防止する程度に、かつ、電鋳処理後に導
電膜を基板から剥離する際に、基板の表面に形成された
微細な起伏パターンを破壊しない程度に適度に、導電膜
を基板に密着させることができるという効果を奏する。

【００４１】請求項３の発明に係るスタンパは、以上の
ように、表面に微細な起伏パターンが形成され電鋳処理
される導電層が、ニッケルおよびタンタルから成る合金
層である構成である。

【００４２】それゆえ、スタンパの耐久性を向上させ、
スタンパの寿命を延ばすことができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスタンパ製造方法における各工程を示
す縦断面図である。

【図２】ニッケルターゲットとタンタルのチップから成
るターゲットを示す斜視図である。

【図３】従来のスタンパ製造方法における各工程を示す
縦断面図である。

【図４】従来の他のスタンパ製造方法における各工程を
示す縦断面図である。

【図５】電鋳処理時における導電膜の剥離を示す縦断面
図である。

【符号の説明】

１ 石英ガラス基板（基板） ２ｂ 凹凸パターン（起伏パターン） ３ 導電膜（導電層） ４ 電鋳膜（電鋳層） ５ スタンパ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 賢司 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−89758（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−59892（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−221391（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C25D 1/00 321 C25D 1/00 331 C25D 1/20 G11B 7/26 511

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】微細な起伏パターンを表面に形成した基板
   上に導電膜を形成した後、電鋳処理を行うことによっ
   て、上記微細な起伏パターンの複製に供されるスタンパ
   を作製するスタンパの製造方法において、 上記導電膜を、厚さ３００〜１５００Åのニッケルおよ
   びタンタルから成る合金膜とすることを特徴とするスタ
   ンパの製造方法。
2. 【請求項２】上記導電膜におけるタンタルの含有比を３
   〜１０重量％とすることを特徴とする請求項１に記載の
   スタンパの製造方法。
3. 【請求項３】表面に微細な起伏パターンが形成された導
   電層を備えると共に、上記導電層に電鋳処理を施した電
   鋳層を備え、上記微細な起伏パターンの反転複製に供さ
   れるスタンパにおいて、 上記導電層が、ニッケルおよびタンタルから成る合金層
   であることを特徴とするスタンパ。