JPH02283638A - 微細パターン付き基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は微細パターン付き基板の製造方法に閏し、特に
光デイスク用溝付き基板、回折格子等に使用するのに適
した微細パターン付き基板を製造する方法に間する。

【従来の技術】

基板上に金属有機化合物を含む溶液の可塑性塗布膜を形
成した後、型を押し当てて該塗布膜上に型の峰形状に対
応する溝形状を転写し、その稜線塗布膜を焼成して固化
させる溝付き基板の製造方法が考えられている。　（例
えば特開昭６２−１０２４４５、　　特開昭６２−２２
５２７３．　　特開昭６３−１５［１１８８）

【発明が解決しようとする課題】

上記基板及び基板上に作製した塗布膜及び型を用いる溝
付き基板の製造方法によれば、金属有機化合物が膜状態
であり基板上に設けられているのでゲル体と比べて収縮
が小さく、クラックや反りが発生しにくいという利点を
有するものの、ゲル膜が硬化する温度までゲル膜付き基
板と型を押合したまま加熱する必要があり、基板と型の
熱膨張の差により型くずれや累積ピッチ誤差を生じてし
まうという問題点があった。

【課題を解決するための手段】

本発明は、上記問題点を解決するために、基板上および
／または微細なパターンを有する型上に金属有機化合物
を含む溶液の塗布膜を形成し、その稜線基板及び型を押
合して基板上に型の凹凸形状に対応する凹凸形状を有す
る微細パターン付き被膜を形成した後、該被膜を固化さ
せる微細パターン付き基板の製造方法において、線型と
して該基板と実質的に同一の熱膨張係数を有するものを
用いている。 本発明に用いる基板としては、本微細パターン付き基板
の用途に応じてガラス、セラミクス、金属、プラスチ・
ンク等任意の基板を用いることができるが、ゲル膜との
付着力、光学的性質、機械的性質、価格等から、ガラス
が好まれて使用される。 中でも化学強化可能なＮａ、に等アルカリ金属を含んだ
ガラスが特に好まれて使用される。 本発明に使用する型としては、基板と実質的に同一の熱
膨張係数を有するものであれば、ガラス、セラミクス、
金属、プラスチ・ンク（ポリイミド等）等任意の材料を
選ぶことができるが、基板としてガラスを用いた場合に
は、ガラスあるいは金属が熱膨張係数を一致さぜ易いこ
とから好まれて使用され、特に金属としては、クロム、
コバルト、タングステン、タンタル、チタン、鉄、ニッ
ケル等が単独であるいはこれらを主成分とした合金の形
で使用出来る。 基板と実質的に同一の熱膨張係数を有する型としては、
基板の熱膨張係数と等しい＆Ｖ膨張係数を有する材質の
型が好ましいが、５０Ｘ１０−’（１／℃）以内の誤差
のＩｌｌ張係数の材質であれば、大きな影響を与えない
ので使用可能である。 また、ガラスあるいは金属製の型表面のＶ＆細なパター
ンはこれらの材料を直接加工しても得ることができるが
、コストの面から有機物の薄膜を実質的に熱膨張係数の
値を決定する平坦な下地材上に凹凸表面を有する薄膜の
形で設けた物が好ましい。 該有機物の薄膜としては製作のコスト、ｍ細パ多−ンの
精度等から、光硬化性樹脂が好まれる。 該有機物の１１１ｇが光硬化性樹脂であれば、下地材上
に光硬化性樹脂をコートし、凹凸表面を有するマザース
タンパをこれに押し付け、紫外線を照射して該光硬化性
樹脂を硬化させ、次いでマザースタンパを離型する、い
わゆる２Ｐ法により凹凸表面を有するＮ膜が正確かつ低
コストで作製できる。 該有機物薄膜は、厚さ１〜５００μｍの薄膜であること
が好ましく、　１μｍより薄いと製作が困難になり、５
００μｍより厚いと熱膨張係数の値が下地材の値よりも
有機物の値に影響されやすくなる。 型の微細パターンとしては種々の形状のものが使用でき
、例えば光デイスク用の案内溝として使用可能な１μｍ
程度の幅を持ち、その深さが５５０−２００ｎの微細パ
ターンや回折格子、グレーティングレンズとして使用可
能な数１１００ｎの形状のパターンのものが使用できる
。 本発明に用いる金属有機化合物は重縮合あるいは架橋反
応が起こることによって溶液の粘性を上昇させるような
化合物であれば使用できる。 例えばＳ　ｉ　（ＯＣＨ３）４．　　Ｓ　ｉ　　（ＯＣ
２Ｈ５）４１Ｔ　ｉ　　（ＯＣｓＨ７）４．Ｔｉ　　（
ＯＣ４Ｈｓ）４＋　　Ｚｒ　（ＯＣ３Ｈ？）４＋Ｚｒ（
ＯＣ４Ｈ９）４１ＡＩ（ＯＣａＨ？）３．Ａ　Ｉ　　（
ＯＣａ・Ｈｓ）３．ＮａＯＣ２Ｈ５等のＭ（ＯＲ）ｎ　
［ＭはＳｉｔ　　Ｔｉ、　　Ｚｒ＋　　Ｃａ＋　　ＡＩ
。 Ｎａ、Ｐｂ、Ｂ、Ｓｎ、Ｇｅ等の金属、Ｒはメチル、エ
チル等のアルキル基、ｎは１〜４の整数］て示される通
常ゾルゲル法と呼ばれる方法に用いられる金属アルコラ
ード、キレート錯体及び−Ｃｌ、　　−Ｃ００Ｈ，−Ｃ
００Ｒ，Ｎ　Ｈ２゜ＨＨＨＯＣＨ３ 等の重縮合あるいは架橋反応を行う一般的官能基を含む
金属有機化合物等が例示できる。中でも金属アルコラー
ドが好まれて使用される。 上記金属有機化合物は単一または混合物として、水及び
アルコール等の有機溶媒、必要に応じて増粘剤及び酸ま
たはアルカリの加水分解触媒と混合して塗布用溶液とさ
れる。 金属有機化合物を含む溶液には増粘剤を含ませることが
好ましい。該増粘剤は、上記金属有機化合物を含む溶液
の粘性を増加させる効果を有し、塗布膜の形成を容易に
する。また同時に基板と型との押合工程を減圧下で行う
場合には、塗布膜を減圧下でも長時間軟らかい状態（適
度な粘性状態）に維持させる効果を有し、パターニング
を容易にする。該増粘剤としては、水溶性であり、かつ
有機溶媒に可溶な高分子材料が好まれて使用される。 中でも、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレン
エーテルグリコール等の鎖吠ポリエーテルが好まれて使
用される。 またこれらポリエチレングリコール、ポリテトラメチレ
ンエーテルグリコール等の添加量は該塗布液により生成
される酸化物重量の０．２５〜１８倍程度が好まれる。 　（添加量が０．２５倍以下であると減圧時に塗布膜が
硬化してしまいやすくなりパターニングが困難となる。 また逆に添加量が１．８倍以上であると塗布膜が軟らか
くなりすぎて型くずれ等を生じ易くなる。）

【作用】

本発明によれば、型と基板が実質的に同一の熱膨張係数
を有しており、従ってゲル膜の硬化する温度までの加熱
において、型と基板の間に熱膨張の差を生しない。その
ため型くずれや累積ピッチ誤差のない微細パターン付き
基板を製造することができる。

【実施例】

実施例−１ シリコンテトラエトキシド０．０５モルを秤量腰　これ
にモル比で５倍のエタノールと６倍の水（３ｗ　ｔ％の
ＨＣＩを含む）を加え、約５０℃で１時間かくはんする
。この溶液に２倍量のエタノールを加えて希釈し、さら
に分子量６００のポリエチレングリコール（Ｐ　Ｅ　Ｇ
ｓ＠ｓ）を、最終生成物であるＳｉＯ２に対する重量比
で（ＰＥＧ６＠ｌ１）／（ＳｉＯ２）＝１．０の量を加
え均一に溶かしたものを塗布溶液とした。 この塗布溶液中へ、外径１３０ｍｍ、厚さ１゜２　ｍ　
ｍの化学強化ガラス（熱膨張係数ｌＸｌ０”（１／’Ｃ
））１のディスク基板ｌを浸漬した後ゆっくりと引き上
げて基板上に塗布膜２を形成した。 次いで、第１図に示すように、峰高さ０．１４μｍ、　
　時幅０．７μｍ、時間ＦＭ１．６μｒｎのスパイラル
状の峰部を半径２５ｍｍから６０ｍｍの範囲に有する厚
さ約５０μｍの光硬化性樹脂Ｎ３を前記２Ｐ法により表
面に設けた外径１３０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのガラス製
下地材４（上述の化学強化ガラスと同一組成の基板を使
用）からなる型５とこのガラス基板を塗布膜を間に挟ん
で、さらにこの型の基板と反対側に外径！３０ｍｍ、厚
さ５ｍｍのシリコーンゴム板６を挟んで金型を使用して
押合した。 その後このままの状態で加熱して行き、　１００℃で１
０分間の焼成を行い、その時点で型とガラスディスクの
離型を行い、さらにガラスディスクに対して４００℃で
１０分間の焼成を行った。この焼成操作により、塗布膜
はエタノール及び水分等が飛散してガラス体類似の約０
．　２μｍ厚の非晶質膜となっていた。 上記操作により作製された溝付きガラスディスクの表面
を偏光顕微鏡で観察したところ、型くずれは生じておら
ず、溝深さ約０．１μｍ、満幅約０、　７μｍ１　　溝
間隔約１．　８μｍの良好な溝形状が全面に得られてい
た。また、押し型と成形体との溝形状を比較し、最内周
の溝と最外周の溝との距離を比較する累積ピッチ誤差は
全く発生していなかった。 実施例−２ シリコンテトラエトキシド０．０５モルを秤量し、これ
にモル比で４倍のエタノールと４倍の水（３ｗ　ｔ％の
ＨＣｊを含む）を加え、約５０℃で３０分間かくはんす
る。この溶液にチタニウムテトラノルマルブトキシド０
．０１モルをエタノールで希釈した溶液を徐々に加え、
同じく約５０℃で３０分間かくはんする。この溶液に２
倍量のエタノールを加えて希釈し、さらに分子量６００
のポリエチレングリコール（ＰＥＧｓｓｓ）を、最終生
成物であるＳｉ０２＋Ｔｉ０２に対する蚤潰比て（ＰＥ
Ｇｅｓｓ）／（Ｓｉ０２＋Ｔｉ０２）＝１．０の量を加
え均一に溶かしたものを塗布溶液とした。 上記塗布溶液を用いた以外は実施例−１と同様の材料お
よび操作により溝付きガラスディスクを作成した。 上記操作により作製された溝付きガラスディスクの表面
を偏光顕微鏡で観察したところ、型くずれは生じておら
ず、溝深さ約０．０９μｍ、満幅約０．７μｍ１　　溝
間隔約１．６μｍの良好な溝形状が全面に得られていた
。また、累積ピッチ誤差は全く発生していなかった。 実施例−３ 型５としてドライエツチング法で作製した峰高さ０．１
４μｍ、　　時幅０．７μｍ、　　時間隔１．６μｍの
スパイラル状の峰部を半径２５ｍｍから６０　ｍ　ｍの
範囲に有する外径１３０ｍｍ、　　厚さ１゜２ｍｍの全
ガラス製の型７く上述の化学強化ガラスと同一組成の基
板を使用）を使用し、ガラス製の型７の表面に離型剤を
薄く塗布した以外は実施例−１と同様の材料および操作
により溝付きガラスディスクを作成した。 上記操作により作製された溝付きガラスディスクの表面
を偏光５１ｇｍ５で観察したところ、型くずれは生じて
おらず、溝深さ約０．１μｍ、満幅約０．７μｍ、　　
ＩＩ間隔約１．・６μｍの良好な溝形状が全面に得られ
ていた。また、累積ピッチ誤差は全く発生していなかっ
た。 実施例−４ 実施例−１で使用したガラス製下地の代わりにチタン製
下地材４（熱膨張係数９Ｘ１０−’（１／℃））を用い
、化学強化ガラス基板１として熱膨張係数９Ｘ１０−’
（１／’Ｃ）のディスク基板を用いた以外は、実施例−
１同様の材料および操作により溝付きガラスディスクを
作成した。 上記操作により作製された溝付きガラスディスクの表面
を偏光顕微鏡で観察したところ、型くずれは生じておら
ず、溝深さ約０．１μｍ、溝暢約０．７μｍ１　　溝間
隔約１．　６μｍの良好な溝形状が全面に得られていた
。またこの溝付きガラスディスクの溝の形状を型５の溝
形状と比較したところ、累積ピッチ誤差は全く発生して
いなかった。 比較例−１ 型５として射出成形法で作製したポリカーボネート製の
型７（熱膨張係数７Ｘ１０−５（１／’Ｃ））を用いた
以外は、実施例−１と同様の材料（熱膨張係数ｌＸｌ０
−５（１／’Ｃ）の化学強化ガラス基板）および操作に
より溝付きガラスディスクを作製した。 作製された溝付きガラスディスクの表面を偏光顕微鏡で
観察したところ、部分的には満深さ約０゜１μｍ、満幅
約０．　７μｍ％　溝間隔約１．６μｍの良好な溝形状
が得られていたが、型くずれの発生している領域が多か
った。またこの溝付きガラスディスクを型として用いた
ポリカーボネート製の型と比較したところ、最外周で約
１２０μｍの累積ピッチ誤差が発生していた。 比較例−２ 型５としてドライエツチング法で作製した全ガラス製の
型７（熱膨張係数５Ｘ１０−’（１／’Ｃ））を用いた
以外は実施例−３と同様の材料（熱膨張係数ｌＸｌ０−
５（１／℃）の化学強化ガラス基板）および操作により
溝付きガラスディスクを作製した。 作製された溝付きガラスディスクの表面を偏光顕微鏡で
観察したところ、大部分の領域にはｔＲ深さ約０．１μ
ｍ、　　満幅約０．７μｍ、　　溝間隔約１゜６μｍの
良好な溝杉状が得られていたが、型くずれの発生してい
る領域も存在していた。また、最外周で約２０μｍの累
積ピッチ誤差が発生していた。

【発明の効果】

本発明によれば、微細なパターンを大面積に均一に高精
度で形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例−１において実施した本発明の製造方法
の概略を示す断面図、第２図は実施例−３において実施
した本発明の製造方法の概略を示す断面図である。 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基板上および／または微細なパターンを有する型上
   に金属有機化合物を含む溶液の塗布膜を形成し、その後
   該基板及び型を押合して基板上に型の凹凸形状に対応す
   る凹凸形状を有する微細パターン付き被膜を形成した後
   、該被膜を固化させる微細パターン付き基板の製造方法
   において、該型として該基板と実質的に同一の熱膨張係
   数を有するものを用いることを特徴とする微細パターン
   付き基板の製造方法。 ２）該実質的に同一の熱膨張係数が、５０×１０＾−＾
   ７（１／℃）以内の誤差である特許請求の範囲第１項記
   載の微細パターン付き基板の製造方法。 ３）基板上および／または微細なパターンを有する型上
   に金属有機化合物を含む溶液の塗布膜を形成し、その後
   該基板及び型を押合して基板上に型の凹凸形状に対応す
   る凹凸形状を有する微細パターン付き被膜を形成した後
   、該被膜を固化させる微細パターン付き基板の製造方法
   において、該型が、該基板と実質的に同一の熱膨張係数
   を有する型下地材上に凹凸表面を有する有機物薄膜を設
   けた型であることを特徴とする微細パターン付き基板の
   製造方法。 ４）該基板がガラス製の基板であり、該型下地基板が、
   該ガラス基板と実質的に同一の熱膨張係数を有する、ガ
   ラス製または金属製の基板である特許請求の範囲第３項
   記載の微細パターン付き基板の製造方法。 ５）該有機物薄膜が光硬化性樹脂である特許請求の範囲
   第３項記載の微細パターン付き基板の製造方法。 ６）該有機物薄膜が、厚さ１〜５００μｍの薄膜である
   特許請求の範囲第３項ないし第５項記載の微細パターン
   付き基板の製造方法。