TW201625819A - 金屬基板的製造方法 - Google Patents

Abstract

金屬基板的製造方法中，即便於原盤的重疊有導電環的部分存在凹凸圖案時，於電鑄後亦能夠將導電環無障礙地自原盤剝離。導電環21包含具有導電性的材料。原盤11於表面具有凹凸圖案。導電環21經由固著防止層22而重疊於原盤11的具有凹凸圖案的一側的面上。藉由電鑄，將金屬層23形成於重疊有導電環21的原盤11上。將導電環21與藉由電鑄而形成的金屬層23自原盤11剝離。

Description

金屬基板的製造方法

本發明是有關於一種金屬基板的製造方法，更詳細而言，是有關於一種製造轉印有原盤的凹凸圖案的金屬基板的方法。

近年來，正開發一種有效率地進行二維或三維的圖案轉印的磁轉印方法及奈米壓印方法。磁轉印為磁記錄媒體的製造中所進行的轉印技術，且為如下技術，即，以使於表面具有微細的磁化圖案的磁轉印用主磁碟（master disc）密接於從屬媒體（亦稱為被轉印媒體）的狀態，施加轉印用磁場，並將對應於磁化圖案的資訊（例如伺服訊號）轉印至從屬媒體。另一方面，奈米壓印例如為分離磁軌媒體（Discrete track media，DTM）或位元圖形化媒體（Bit-patterned media，BPM）等的製造中所進行的轉印技術，且為如下技術，即，將於表面具有微細的凹凸圖案的奈米壓印用主載體壓抵至熱塑性樹脂或光硬化樹脂等，並將所述凹凸圖案轉印至樹脂。根據此種技術，將所述般的模具（包含所述主磁碟或所述主載體）按壓至被轉印媒體，可總括地對二維或三維的圖案進行轉印，從而能夠容易且低成本地形成奈米級的微細圖案。

所述般的模具例如可藉由電鑄法而製造（例如參照專利文獻1及專利文獻2）。於模具的製造中使用在表面具有與模具中所形成的凹凸圖案為互補性形狀的凹凸圖案的原盤。將所述原盤固定於電鑄夾具，於原盤的表面形成電鑄物。於電鑄後，於清洗液中將電鑄物（複製版）自原盤剝離。將經剝離的電鑄物截取為所需的形狀。於模具為磁轉印用的主磁碟的情況下，然後視需要追加進而將磁性層成膜的步驟等。

通常，於進行電鑄時，使用用以使電源與原盤導通的環狀的導電夾具（導電環）。於原盤具有導電性的情況下，將導電環載置於原盤上，於原盤不具有導電性的情況下，於原盤的表面形成薄的金屬層後將導電環載置於原盤上。藉由電鑄，於原盤的自導電環的開口部分露出的部分堆積電鑄物。於電鑄後，將導電環自原盤剝離。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2008-226352號公報 [專利文獻2]日本專利特開2008-4201號公報

[發明所欲解決之課題]

此處，因原盤的載置有導電環的部分的表面由導電環覆蓋，故即便設為於該部分存在凹凸圖案，該凹凸圖案亦不會被轉印至複製版。從而，原盤只要僅於導電環的開口的內部具有凹凸圖案即可。若事先知曉電鑄時所使用的導電環的尺寸，則能夠製成在對應於導電環的開口的區域具有凹凸圖案的原盤。

然而，於電鑄時未必使用常於原盤的製作時所假定的尺寸的導電環。例如於對實施電鑄的操作者提供以往所製作的原盤來製作複製版的情況下，有該操作者所使用的導電環的尺寸與製作原盤時所假定的尺寸不同的情況。於此種情況下，有時將導電環整周地或部分性地載置於原盤的凹凸圖案上。

本發明者發現，於將導電環載置於原盤的未形成凹凸圖案的部分，即平坦的部分的情況下，於電鑄後可將導電環無障礙地自原盤剝離。但是，於將導電環載置於原盤的形成有凹凸圖案的部分的情況下，因電鑄而導電環與原盤固著，導電環的剝離變困難。若導電環與原盤固著，則於將導電環自原盤剝離時，原盤有時受到損傷。若原盤受到損傷，則需要製作新的原盤。

本發明鑒於所述情況，其目的在於提供一種即便於原盤的重疊有導電環的部分存在凹凸圖案時，於電鑄後亦可將導電環無障礙地自原盤剝離的金屬基板的製造方法。 [解決課題之手段]

為了達成所述目的，本發明提供一種金屬基板的製造方法，其包括：將於內部具有開口且包含具有導電性的材料的導電夾具經由固著防止層而重疊於表面具有凹凸圖案的原盤的具有凹凸圖案的一側的面上的步驟，所述固著防止層用以防止原盤與導電夾具的固著；藉由電鑄而於重疊有導電環的原盤上形成金屬層的電鑄處理步驟；以及將藉由電鑄處理步驟而形成的金屬層及導電夾具自原盤剝離的剝離步驟。

本發明的金屬基板的製造方法中，導電夾具較佳為於與原盤相向的一側的面具有固著防止層。

所述中，導電夾具只要於與原盤相向的一側的面的、自與原盤重疊時存在原盤的凹凸圖案的方向側的端部至隔開至少預先決定的距離的位置之間具有固著防止層即可。或者，導電夾具亦可於與原盤相向的一側的整個面具有固著防止層。

本發明的金屬基板的製造方法亦可於重疊導電夾具的步驟之前包括固著防止層形成步驟，即，於原盤的具有凹凸圖案的面的與導電夾具相向的部分中的至少一部分形成固著防止層。

本發明的金屬基板的製造方法中，較佳為原盤形成為圓盤狀，且導電夾具形成為圓環狀。於該情況下，導電夾具較佳為與圓盤狀的原盤的外周緣重疊。

本發明的金屬基板的製造方法中，可於固著防止層中使用脫模劑。脫模劑較佳為氟系脫模劑。

本發明的金屬基板的製造方法中，固著防止層的表面較佳為具有斥水性。

固著防止層的表面相對於液滴的接觸角較佳為90°以上。

於本發明的金屬基板的製造方法中，原盤亦可於重疊有導電夾具的部分中的至少一部分具有凹凸圖案。

本發明的金屬基板的製造方法亦可緊隨剝離步驟而進而包括將導電夾具與金屬層切離的切離步驟。 [發明的效果]

於本發明的金屬基板的製造方法中，將導電夾具經由固著防止層而重疊於原盤上並實施電鑄。尤其於原盤的重疊有導電環的部分存在凹凸圖案時，於電鑄時原盤與導電夾具容易固著。於本發明中，藉由於原盤與導電夾具之間存在固著防止層，可於電鑄時防止原盤與導電夾具固著，即便於原盤的重疊有導電環的部分存在凹凸圖案時，於電鑄後亦能夠將導電環無障礙地自原盤剝離。

以下，參照圖示對本發明的實施形態進行詳細說明。圖1表示本發明的第1實施形態的金屬基板的製造方法的順序。於本實施形態中，例如使用包含Si等的非導電性原盤作為圖案轉印的原盤。原盤的製作方法並無特別限制。亦可於原盤的材料中使用玻璃、石英、氧化鋁（Al₂ O₃ ）、碳化矽（SiC）等。

首先，於原盤的形成有凹凸圖案的表面形成導電體膜（導電體層）（步驟（step）A1）。導電體膜例如可藉由濺鍍法、化學氣相沈積（chemical vapor deposition，CVD）法、真空蒸鍍法、或無電解鍍敷法等來形成。再者，於原盤包含具有導電性的材料的情況下，步驟A1可省略。

繼而，將導電夾具（導電環）載置於原盤的形成有凹凸圖案的一側的面，將導電環重疊於原盤（步驟A2）。導電環於內部具有開口且包含具有導電性的材料。原盤於重疊有導電夾具的部分中的至少一部分具有凹凸圖案。導電環於與原盤相向的一側的面具有用以防止原盤與導電環的固著的固著防止層。固著防止層例如包含脫模劑。導電環（其本體）經由固著防止層而重疊於原盤上。

將導電環重疊後，藉由電鑄而於重疊有導電環的原盤上形成金屬層（步驟A3）。於該步驟中，例如藉由進行Ni電鑄，於原盤的自導電環的開口露出的部分的凹凸圖案上形成Ni電鑄層。

圖2表示用以進行Ni電鑄的電鑄裝置100。該電鑄裝置100包括：放入鍍敷液102的電鑄槽104，接受自電鑄槽104溢流的鍍敷液102的排液槽106，填充有成為陽極的Ni顆粒108且接受自電鑄槽104溢流的鍍敷液102的陽極（anode）室110，以及保持原盤的陰極112。

於電鑄槽104中，藉由鍍敷液供給配管114而供給有鍍敷液102。自電鑄槽104向排液槽106溢流的鍍敷液102由排液槽配管116回收。另外，自電鑄槽104向陽極室110溢流的鍍敷液102由陽極室排水管118回收。

電鑄槽104與陽極室110是由隔板120劃分。於電鑄槽104側的隔板120的表面，以與陰極112相向的方式固定有電極阻隔板122。該電極阻隔板122是以電鑄物的膜厚於面內均勻的方式且以覆蓋陽極的方式形成。

包含以上構成的電鑄裝置100中，使原盤保持於陰極112，將陰極112連接於負電極，將陽極室110連接於正電極而進行通電，藉此進行Ni電鑄物的電鑄。再者，藉由於電鑄時控制電流密度與時間，可減少Ni電鑄物的內部應力，提高經電鑄後的Ni電鑄物的表面的平坦度，且能夠減小表面粗糙度。

圖3為原盤11的正視圖。原盤11形成為圓盤狀，且於其表面具有形成有凹凸圖案的圖案部12。導電環形成為圓環狀，且與圓盤狀的原盤的外周緣重疊。將與原盤11重疊的導電通環藉由按壓夾具而按壓於原盤11並加以固定。於圖3中以虛線示出將導電環的開口的外緣13投影的位置。於載置導電環後，原盤11的較導電環的開口的外緣13的更外周側由導電環覆蓋。圖案部12亦存在於較導電環的開口的外緣13的更外側。

圖4為原盤11與導電環21的剖面圖。原盤11的厚度例如為0.6 mm左右，導電環21的厚度例如為0.9 mm左右。於導電環21的材料中使用不會因於電鑄裝置中的使用而生成鏽等變質的各種金屬材料，具體而言，使用不鏽鋼等。於圖4中省略圖示，但於原盤11的圖案部12上例如以50 nm左右的厚度形成有導電體膜。藉由進行電鑄，將金屬層（電鑄物）23形成於導電環21的開口部分。金屬層23的厚度例如為0.3 mm左右。再者，於本實施形態中，使用於內部具有開口的導電環21作為導電夾具，但導電夾具只要具有導電性即可，未必需要於內部具有開口。

圖5為將載置於原盤11上的導電環21附近放大的剖面圖。原盤11與導電環21是經由形成於導電環21上的固著防止層22而接觸。就獲取導電環21與原盤11的導通的觀點而言，固著防止層22的厚度較佳為10 nm以下，更佳為以2 nm以下為宜。於圖5中，導電環21於與原盤11相向的一側的整個面具有固著防止層22。固著防止層22無需形成於與原盤11相向的一側的整個面，只要形成於自開口，即與原盤11重疊時存在凹凸圖案的方向側的端部至沿徑方向隔開至少預先決定的距離的位置之間即可。

固著防止層22例如包含脫模劑。作為脫模劑的例子，可列舉聚二甲基矽氧烷（Polydimethylsiloxane，PDMS）或氟系脫模劑。固著防止層22中所使用的脫模劑較佳為氟系脫模劑。作為氟系脫模劑的例子，可列舉：下述化學式1所表示的FAS3、下述化學式2所表示的FAS13、下述化學式3所表示的FAS17、及大金（Daikin）工業製造的奧普次（Optool）HD等。固著防止層22的表面具有斥水性。所謂具有斥水性，是指例如表面相對於液滴的接觸角為90°以上。固著防止層22相對於液滴的接觸角進而佳為120°以上。 [化1][化2][化3]

返回至圖1，於電鑄後，將藉由電鑄處理步驟而形成的金屬層23（參照圖4）及導電環21自原盤11分離（剝離）（步驟A4）。然後，將金屬層23自導電環21分離（步驟A5）。該金屬層23成為轉印有原盤11的圖案的金屬基板（複製版）。

此處，作為比較例，考慮導電環21不具有固著防止層的情況。圖6為比較例的載置於原盤11上的導電環附近的剖面圖。於比較例中，於原盤11與導電環21之間不存在固著防止層22（參照圖4及圖5）。因原盤11的圖案部12較導電環21的開口大，故將導電環21的內側的一部分載置於圖案部12上。例如於原盤11與導電環21的接觸面的長度為7 mm時，導電環21中的自其開口朝外緣側3 mm為止的位置範圍被載置於圖案部12上。

本發明者發現，若如所述比較例般以將導電環21載置於圖案部12上的狀態進行電鑄，則原盤11與導電環21固著。該固著的問題不會產生於圖案部12較導電環21的開口小，從而將導電環21載置於原盤11的平坦的面上的情況中。認為原盤11與導電環21固著的理由是因為：電鑄液通過圖案部12的表面的微小的凹凸而進入至原盤11與導電環21之間。

圖7為比較例的將原盤11剝離後的導電環21及金屬層23的照片。於比較例中，原盤11與導電環21固著，難以對原盤11進行剝離。若強行剝下原盤11，則於原盤11產生裂紋。於原盤11與導電環21的固著力強的部位，如圖7所示，原盤的一部分14無法自導電環21及金屬層23分離，而殘存於導電環21及金屬層23。若觀察剝離後的原盤11，則於與導電環21接觸的圖案部12（參照圖3）看到變色。

圖8為比較例的原盤11的載置有導電環21的部分附近的顯微鏡照片。本發明者將Si原盤用於原盤11，對Si原盤進行電鑄後，藉由掃描式電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope，SEM）來觀察原盤11的載置有導電環21的部分附近。觀察的結果為，於較導電環的開口的外緣13（亦參照圖3）而言靠近導電環21的內部側觀察到電鑄液滲出的痕跡。

另外，本發明者針對圖8所示的區域A～區域C，藉由能量分散型X射線分光法（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy，EDX）來進行原盤11的表面的組成分析。區域A為導電環的開口的外緣13（載置有導電環21的部分與無導電環21的部分的邊界）附近的區域。區域B為較原盤11的存在凹凸圖案的部分與無凹凸圖案的部分的邊界16而言稍微靠近內側的區域。區域C為無凹凸圖案的平坦部的區域。

自區域A檢測出O、Si與Ni。區域A中的各物質的質量濃度為O：0.27%、Si：0.72%、Ni：99.01%。若以分子濃度表示所述者，則O成為0.97%，Si成為1.49%，Ni成為97.54%。自區域B檢測出O、Si與Ni。區域B中的各物質的質量濃度為O：3.87%、Si：87.51%、Ni：8.61%。若以分子濃度表示所述者，則O成為6.91%，Si成為88.91%，Ni成為4.19%。自區域C檢測出Si與Ni。區域C中的各物質的質量濃度為Si：85.58%、Ni：14.42%。若以分子濃度表示所述者，則Si成為92.54%，Ni成為7.46%。

通常來說，於原盤11與導電環21之間無間隙，於電鑄時，電鑄液不會滲入至載置有導電環21的部位，故於載置有導電環21的部位未檢測出Ni。然而，組成分析的結果為，尤其於靠近導電環的開口的外緣13的區域A中，以高濃度檢測出Ni。推測以高濃度檢測出Ni的理由是因為：藉由於原盤11的表面存在凹凸圖案，原盤11的表面成為親水性，電鑄液自與導電環21接觸的凹凸圖案的部分進入至原盤11與導電環21之間。

於本實施形態中，於導電環21的與原盤11相向的面形成固著防止層，使原盤11與導電環21的本體經由固著防止層而接觸。藉由存在有固著防止層，即便於在原盤11的圖案部12的一部分重疊有導電環21的情況下，亦可防止原盤11與導電環21的固著，從而可無障礙地將原盤11剝離。尤其，藉由於固著防止層22中使用對其表面賦予斥水性的材料，可抑制電鑄液滲出至原盤11的圖案部12與導電環21之間，從而可防止原盤11與導電環21的固著。

繼而，對本發明的第2實施形態進行說明。圖9表示本發明的第2實施形態的金屬基板的製造方法的順序。圖10（a）～圖10（c）表示本實施形態的金屬基板的製造過程。於第1實施形態中，使用具有固著防止層的導電環21。於本實施形態中，於載置導電環21的步驟之前，於原盤11的具有凹凸圖案的面的與導電環21相向的部分中的至少一部分形成固著防止層。

本實施形態中，首先，於原盤的形成有凹凸圖案的表面形成導電體膜（導電體層）（步驟B1）。該步驟與圖1的步驟A1相同。繼而，如圖10（a）所示，於原盤11的載置有導電環21的部分形成固著防止層15（步驟B2）。於圖10（a）中，較導電環的開口的外緣13（參照圖2）而言於更外側形成固著防止層15，但固著防止層15只要形成於自導電環的開口的外緣13至沿徑方向隔開預先決定的距離的位置之間即可。

於形成固著防止層15後，如圖10（b）所示，將導電環21載置於原盤的形成有凹凸圖案的一側的面上（步驟B3）。將導電環21經由原盤11上的固著防止層15而載置於原盤11上。於載置導電環後，藉由電鑄而將金屬層形成於原盤的自導電環的開口露出的部分（步驟B4）。藉由電鑄，如圖10（c）所示，將金屬層23形成於原盤的凹凸圖案上。

於電鑄後，將藉由電鑄處理步驟而形成的金屬層23及導電環21自原盤11分離（剝離）（步驟B5）。然後，將金屬層23自導電環21分離（步驟B6）。該金屬層23成為轉印有原盤11的圖案的金屬基板（複製版）。再者，亦能夠將本實施形態與第1實施形態組合。即，亦可將固著防止層15形成於原盤11的載置有導電環21的部分後，將具有固著防止層22（參照圖4及圖5）的導電環21載置於原盤11上。

於本實施形態中，於原盤11側形成固著防止層15。於該情況下，亦與第1實施形態同樣地，可防止電鑄液滲出至原盤11的圖案部12與導電環21之間，從而可防止原盤11與導電環21的固著。

此處，於專利文獻2中記載如下，即，於非導電性原盤的形成了凹凸圖案的面上形成導電體層，且於該導電體層上形成單分子層，並使形成有單分子層的非導電性原盤浸漬於鍍敷液，藉由鍍敷而於形成有單分子層的面上形成壓模（例如參照請求項4）。然而，於專利文獻2中並無導電環的記載。於專利文獻2中，由單分子層覆蓋凹凸圖案，相對於此，於本實施形態中，於原盤11的載置有導電環21的部分中的至少一部分形成固著防止層。於專利文獻2中未記載於載置有導電環21的部分形成凹凸圖案，從而不會產生導電環與原盤的固著的問題。

本發明者使用賦予二甲基聚矽氧烷（dimethylpolysiloxane，PDMS）作為固著防止層22（參照圖4及圖5）的導電環21進行了實驗。於該實驗中，使用形成FAS（氟化烷基矽烷）13作為固著防止層15（參照圖10（b）及圖10（c））的原盤11。

圖11表示將原盤剝離後的導電環21及金屬層23。如該圖所示，未看到導電環21及作為複製版的金屬層23與原盤11的固著。圖12表示剝離、清洗後的原盤。如該圖所示，於剝離後的原盤11未看到損傷。從而，該原盤11能夠繼續使用。

以上對本發明的實施形態進行了說明，但本發明的金屬基板的製造方法並不僅限定於所述實施形態，根據所述實施形態的構成實施各種修正及變更者亦包含於本發明的範圍中。

11‧‧‧原盤
12‧‧‧圖案部
13‧‧‧導電環的開口的外緣
14‧‧‧原盤的一部分
15‧‧‧固著防止層
16‧‧‧邊界
21‧‧‧導電環
22‧‧‧固著防止層
23‧‧‧金屬層（電鑄物）
100‧‧‧電鑄裝置
102‧‧‧鍍敷液
104‧‧‧電鑄槽
106‧‧‧排液槽
108‧‧‧Ni顆粒
110‧‧‧陽極室
112‧‧‧陰極
114‧‧‧鍍敷液供給配管
116‧‧‧排液槽配管
118‧‧‧陽極室排水管
120‧‧‧隔板
122‧‧‧電極阻隔板
A、B、C‧‧‧區域
A1～A5、B1～B6‧‧‧步驟

圖1為表示本發明的第1實施形態的金屬基板的製造方法的順序的流程圖。 圖2為表示用以進行Ni電鑄的電鑄裝置的剖面圖。 圖3為原盤的正視圖。 圖4為原盤與導電環的剖面圖。 圖5為將載置於原盤上的導電環附近放大的剖面圖。 圖6為比較例的載置於原盤上的導電環附近的剖面圖。 圖7為比較例的將原盤剝離後的導電環及金屬層的照片。 圖8為比較例的原盤的載置有導電環的部分附近的顯微鏡照片。 圖9為表示本發明的第2實施形態的金屬基板的製造方法的順序的流程圖。 圖10（a）～圖10（c）為表示第2實施形態的金屬基板的製造過程的剖面圖。 圖11為表示將原盤剝離後的導電環及金屬層的照片。 圖12為表示剝離、清洗後的原盤的照片。

11‧‧‧原盤

12‧‧‧圖案部

21‧‧‧導電環

22‧‧‧固著防止層

23‧‧‧金屬層(電鑄物)

Claims (13)

1. 一種金屬基板的製造方法，其包括： 將包含具有導電性的材料的導電夾具經由固著防止層而重疊於表面具有凹凸圖案的原盤的具有所述凹凸圖案的一側的面上的步驟，所述固著防止層用以防止所述原盤與所述導電夾具的固著； 藉由電鑄而於重疊有所述導電夾具的所述原盤上形成金屬層的電鑄處理步驟；以及 將藉由所述電鑄處理步驟而形成的金屬層及所述導電夾具自所述原盤剝離的剝離步驟。
2. 如申請專利範圍第1項所述的金屬基板的製造方法，其中，所述導電夾具於與所述原盤相向的一側的面具有所述固著防止層。
3. 如申請專利範圍第2項所述的金屬基板的製造方法，其中，所述導電夾具於與所述原盤相向的一側的面的、自與所述原盤重疊時存在所述凹凸圖案的方向側的端部至隔開至少預先決定的距離的位置之間具有所述固著防止層。
4. 如申請專利範圍第2項所述的金屬基板的製造方法，其中，所述導電夾具於與所述原盤相向的一側的整個面具有所述固著防止層。
5. 如申請專利範圍第1項所述的金屬基板的製造方法，其於重疊所述導電夾具的步驟之前包括固著防止層形成步驟，所述固著防止層形成步驟是於所述原盤的具有所述凹凸圖案的面的與所述導電夾具相向的部分中的至少一部分形成所述固著防止層。
6. 如申請專利範圍第1項所述的金屬基板的製造方法，其中，所述原盤形成為圓盤狀，且所述導電夾具形成為圓環狀。
7. 如申請專利範圍第6項所述的金屬基板的製造方法，其中，所述導電夾具與圓盤狀的所述原盤的外周緣重疊。
8. 如申請專利範圍第1項所述的金屬基板的製造方法，其中，所述固著防止層包含脫模劑。
9. 如申請專利範圍第8項所述的金屬基板的製造方法，其中，所述脫模劑為氟系脫模劑。
10. 如申請專利範圍第1項所述的金屬基板的製造方法，其中，所述固著防止層的表面具有斥水性。
11. 如申請專利範圍第10項所述的金屬基板的製造方法，其中，所述固著防止層的表面相對於液滴的接觸角為90°以上。
12. 如申請專利範圍第1項所述的金屬基板的製造方法，其中，所述原盤於重疊有所述導電夾具的部分中的至少一部分具有所述凹凸圖案。
13. 如申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述的金屬基板的製造方法，其緊隨所述剝離步驟而進而包括將所述導電夾具與所述金屬層切離的切離步驟。