JP5592939B2 - スタンパ製造用原盤 - Google Patents
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Description
本発明は、スタンパ製造用原盤に関する。
特開２００５−１６６１０５号公報には、１種類の材料からなる基板上に突起が形成された凹凸パターン転写用原盤が開示されている。
しかしながら、凹凸パターン転写用原盤にＮｉ電鋳層を形成して、Ｎｉスタンパを剥離する場合、Ｎｉ電鋳層が下地層と密着し過ぎるために、離型（ｄｅｍｏｌｄｉｎｇ）性が低下する。
そこで、本発明はＮｉ電鋳による正常なパターンの転写が可能なスタンパ製造用原盤を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係るスタンパ製造用原盤は、第１の材料及び前記第１の材料に埋め込
まれた第２の材料を含む基板と、前記第１の材料と前記第２の材料との境界で、かつ前記
基板表面に形成された突起と、を備え、前記第１の材料はシリコンであり、前記第２の材
料はシリコン酸化物、アルミ酸化物、チタン酸化物、及びガラスから選択されることを特
徴とする。
まれた第２の材料を含む基板と、前記第１の材料と前記第２の材料との境界で、かつ前記
基板表面に形成された突起と、を備え、前記第１の材料はシリコンであり、前記第２の材
料はシリコン酸化物、アルミ酸化物、チタン酸化物、及びガラスから選択されることを特
徴とする。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。また、以下説明する図面において、符号が一致するものは、同様のものを示しており、重複した説明は省略する。
本発明は、ナノメートルサイズの凹凸のパターンを転写するスタンパ製造用原盤（以下、原盤と呼ぶ）を想定している。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る原盤１０について説明する。
本発明の第１の実施形態に係る原盤１０について説明する。
図１は、本実施形態に係る原盤１０を示す図である。
本実施形態に係る原盤１０は、基板４０上に複数の突起５０がある間隔で点在している。基板４０は、２種類の異なる材料２０、３０（第１の材料２０、第２の材料３０）を交互に有する。そして、基板４０の２種類の異なる材料との境界上に突起５０が形成されている。すなわち、別の言い方をすれば基板４０は第１材料２０を含み、基板４０の表面には、第２の材料３０を含む領域が形成されているということになる。なお、基板４０が第２の材料３０を含み、基板４０の表面に第１の材料２０を含む領域が形成されていてもよい。
ここで、突起５０は、基板４０の２種類の異なる材料から形成される境界に少しでも跨っていれば良い。また、各突起５０の高さはほぼ同じ高さであることが好ましい。
２種類の異なる材料２０、３０は、一方は後述するスタンパと密着性の高いシリコン、他方はスタンパと密着性の低いシリコン酸化物、アルミ酸化物、チタン酸化物、及びガラスから選択される。なお、ガラスはＳｉＯ２を含み、アモルファス状態のものを示す。さらに、ガラスは不純物を含んでいても構わない。
突起５０の基板４０表面からの高さは１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であり、突起５０の幅は５０ｎｍ以下であることが好ましい。
なお、突起の高さとは、原盤の凹凸の深さ方向で定義される。また、突起の幅とは、原盤の凹凸の深さ方向に垂直な方向で定義される。
なお、突起の高さとは、原盤の凹凸の深さ方向で定義される。また、突起の幅とは、原盤の凹凸の深さ方向に垂直な方向で定義される。
また、図２に示すように、基板４０上に形成された隣り合う突起５０同士の間隔は５ｎｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。突起５０が２種類の材料の境界にくるようになっている。
なお、突起５０に用いられる材料は、上記したシリコン酸化物、アルミ酸化物、チタン酸化物、及びガラス（第２の材料３０と同じ組成）に加えて、シリコン、アルミニウム、チタン、シリコン窒化物、アルミ窒化物、チタン窒化物等の金属及び金属窒化物（第２の材料３０以外の組成）を用いることができる。
次に、本実施形態に係る原盤１０を用いたスタンパ８０の製造方法について図３〜図５を用いて説明する。
初めに、図３に示すように、スパッタリング法などを用いて、原盤１０の表面を導電化膜６０で被覆する。導電化膜６０には、例えばＮｉを用いることができる。導電化膜６０の膜厚は、例えば１００μｍである。
次に、図４に示すように、原盤１０をスルファミン酸ニッケルメッキ液に浸漬して電鋳を行い、厚さが約３００μｍのＮｉ電鋳層７０を形成する。電鋳層７０及び導電化膜６０がスタンパ８０に成る。
次に、原盤１０の端部からスタンパ８０を剥離し、図５に示すような凹凸形状を有するスタンパ８０を得る。
原盤１０とスタンパ８０の密着性は、材料の表面エネルギーを用いて説明することができる。
界面の面積が単位面積だけ拡張するときの自由エネルギー変化は、界面自由エネルギーとして知られている。材料A、Bの間の界面自由エネルギーγABは、材料A、Bの表面自由エネルギーγA, γBを用いて、下記の式１で表される。
式１からわかるように、界面自由エネルギーが大きいほど、全自由エネルギーが増加するので、界面は熱力学的に不安定になり、密着性が悪くなる。
また、各材料の表面エネルギー値を下記に示す。
シリコン…８６５ ｍＪ／ｍ２
シリコン酸化物…２００−２６０ ｍＪ／ｍ２
ガラス（ＮａＳｉＯ２）…３１０ ｍＪ／ｍ２
アルミ酸化物…４２０ ｍＪ／ｍ２
チタン酸化物…３２０ ｍＪ／ｍ２
ニッケル…１７７８ ｍＪ／ｍ２
チタン…１６５０ ｍＪ／ｍ２
アルミ…９００ ｍＪ／ｍ２
つまり、原盤１０に用いる材料の表面エネルギーとスタンパ８０に用いる材料（ニッケル）との表面エネルギーの差が小さいほど密着性が良い。例えば、シリコン酸化物、アルミ酸化物、チタン酸化物、及びガラスの表面エネルギーは２００〜４００ｍＪ／ｍ２であり、シリコン、ニッケル（Ｎｉ）、チタン等の単体の表面エネルギーは約１７００ｍＪ／ｍ２である。
シリコン酸化物…２００−２６０ ｍＪ／ｍ２
ガラス（ＮａＳｉＯ２）…３１０ ｍＪ／ｍ２
アルミ酸化物…４２０ ｍＪ／ｍ２
チタン酸化物…３２０ ｍＪ／ｍ２
ニッケル…１７７８ ｍＪ／ｍ２
チタン…１６５０ ｍＪ／ｍ２
アルミ…９００ ｍＪ／ｍ２
つまり、原盤１０に用いる材料の表面エネルギーとスタンパ８０に用いる材料（ニッケル）との表面エネルギーの差が小さいほど密着性が良い。例えば、シリコン酸化物、アルミ酸化物、チタン酸化物、及びガラスの表面エネルギーは２００〜４００ｍＪ／ｍ２であり、シリコン、ニッケル（Ｎｉ）、チタン等の単体の表面エネルギーは約１７００ｍＪ／ｍ２である。
原盤１０にシリコン酸化物のみを用いると、スタンパ８０に用いるニッケルとの表面エネルギー差が１０００ｍＪ／ｍ２と大きい。すなわち、スタンパ８０に用いるニッケルと原盤１０との密着性が悪い。このため、原盤１０をスルファミン酸ニッケルメッキ液に浸漬して電鋳を行う最中に、析出金属の応力などにより導電化膜６０が剥れてしまう。また、原盤１０上の導電化膜６０が剥れた部分には、電鋳金属を析出させることができないため、原盤１０のパターンを正常に転写したスタンパ８０を作製することが難しくなる。
原盤１０にシリコンなどの、スタンパ８０と密着性が良い材料を用いると、スタンパ８０と原盤１０との表面エネルギー差が小さくなり、スタンパ８０と原盤１０との密着性が向上する。したがって、スタンパ８０が剥れの不良なく電鋳を行うことができる。しかし、スタンパ８０を原盤１０から剥離する際に、スタンパ８０と原盤１０とが密着し過ぎるために剥離しにくくなる。無理な負荷をかけて剥離すると、スタンパ８０の突起が局所的に延伸するため、剥離後のスタンパ８０にバリのような転写不良が発生する。バリとは、突起上面の平均位置となる基準面に対して局所的に出っ張った部分で、スタンパ８０の突起の高さのばらつきの原因となる。
一方で、本実施形態では、原盤１０の基板４０にスタンパ８０と密着性の良いシリコン、及びスタンパ８０と密着性の悪いシリコン酸化物等の２種類の異なる材料を用いる。この場合、密着性の良い材料がスタンパ８０の剥れを防ぐため、スタンパ８０の剥れによる電鋳不良がなくなる。また、スタンパ８０の剥離時には密着性の悪い部分が剥離起点となるため、１種類の密着性の良い材料のみを用いているときと比較して、無理な負荷をかけずにスタンパ８０を剥離することができる。
したがって、スタンパ８０のバリの発生を抑えることができ、スタンパ８０の突起の高さのばらつきをおさえることができる。その結果、原盤１０のパターン形状を正常に転写した、高品質なスタンパを製造することができる。
また、第１の材料２０又は第２の材料３０の何れか一方が基板４０の底まで形成されていなくてもよい。この場合、第１の材料３０又は第２の材料４０の何れか一方が基板４０の表面に存在することになる。
次に、原盤１０の製造方法について図６〜図１２Ｂを用いて説明する。
ここでは、基板４０の2種類の材料をシリコン及びアルミ酸化物、突起５０の材料をシリコン酸化物として説明する。
まず、シリコンからなる基板４０上に、レジスト層４１をスピンコート法により形成し、露光装置（図示せず）を用いてレジスト層４１を露光してから現像し、図６に示すように、レジスト層４１にパターンを形成する。
次に、図７に示すように、レジスト層４１のパターンをマスクとして、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により、基板４０をエッチングして、基板４０に凹部を形成する。このとき、エッチングガスにはＣＦ４やＳＦ６を用いる。基板に凹部を形成する工程は、本実施形態による原盤を作製するための必須工程ではなく、場合によっては省略可能である。
次に、図８に示すように、ＩＢＤ（Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で基板４０の凹部や基板４０の凸部に形成されたレジスト層４１上にアルミ酸化物層４２を形成する。アルミ酸化物層４２の厚さは、基板４０の凹部の深さと完全に一致していなくても良い。
次に、図９に示すように、リフトオフにより、レジスト層４１及びレジスト層４１上に形成されたアルミ酸化物層４２を除去する。基板４０に形成された凹部にのみアルミ酸化物層４２が残る。このとき、表面を平坦化するために化学的機械的研磨を行ってもよい。
次に、図１０に示すように、アルミ酸化物層４２及び基板４０上にシリコン酸化物層４３をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて形成し、さらにシリコン酸化物層４３上にスピンコート法によりレジスト層４４を形成する。
次に、レジスト層４４を露光装置（図示せず）により露光してからパターンを現像し、図１１に示すように、レジスト層４４のパターンをマスクとして、ＲＩＥにより、シリコン酸化物層４３を基板４０の表面までエッチングする。このとき、エッチングガスにはＣＦ４やＳＦ６を用いる。
最後に、図１２Ａに示すように、酸素プラズマを用いたアッシングによりレジスト層４４を除去することで、原盤１０の構造を形成する。
なお、図１２Ｂに示すように、基板４０の下に別の基板４５が形成されていてもよい。この基板４５は、シリコン、シリコン酸化物、アルミ酸化物、チタン酸化物、又はガラス等から形成されている。
本実施形態によれば、離型性に優れた原盤１０を提供することができ、さらに、原盤１０を用いて転写不良の少ないスタンパを製造することができる。
また、図１３に示すように、２種類の異なる材料２０、３０のうちの一方と突起５０の材料が同一の場合には、図１３に示す破線のように、突起５０の材料と基板４０の材料が同一となる領域が形成される。この領域があることで、原盤１０を用いてスタンパを製造する際に、スタンパを原盤１０から剥離するときに加わる応力によって、基板４０と突起５０との異種材料間の界面に生じる転移・クラックのような欠陥を抑制することができる。
（第２の実施形態）
図１４は、本実施形態に係る原盤１００を示す図である。本実施形態に係る原盤１００は、基板１４０は２種類の異なる材料１２０、１３０（第１の材料１２０、第２の材料１３０）のうちの一方と突起１５０の材料が同一であり、突起１５０が基板１４０の突起１５０と同一の材料が形成された領域上に形成されている点が第１の実施形態と異なる。すなわち、基板１４０は第１の材料１２０を含み、基板１４０の表面に第２の材料１３０が含まれる領域が形成され、その領域上にのみ突起１５０が形成されている。なお、基板１４０が第２の材料１３０を含み、基板１４０の表面に第１の材料１２０を含む領域が形成されていてもよい。原盤１００のうち原盤１０と同様の構成については説明を省略する。
図１４は、本実施形態に係る原盤１００を示す図である。本実施形態に係る原盤１００は、基板１４０は２種類の異なる材料１２０、１３０（第１の材料１２０、第２の材料１３０）のうちの一方と突起１５０の材料が同一であり、突起１５０が基板１４０の突起１５０と同一の材料が形成された領域上に形成されている点が第１の実施形態と異なる。すなわち、基板１４０は第１の材料１２０を含み、基板１４０の表面に第２の材料１３０が含まれる領域が形成され、その領域上にのみ突起１５０が形成されている。なお、基板１４０が第２の材料１３０を含み、基板１４０の表面に第１の材料１２０を含む領域が形成されていてもよい。原盤１００のうち原盤１０と同様の構成については説明を省略する。
２種類の異なる材料１２０、１３０は、一方はシリコン、他方はシリコン酸化物、アルミ酸化物、チタン酸化物、及びガラスのうちの何れか一つである。
このようにすることで、突起１５０が基板１４０と完全に繋がったような構成になる。
したがって、原盤１００からスタンパを剥離する工程において、突起１５０に加わる応力に対する耐性が上がる。また、スタンパの製造工程において発生する原盤１００の突起１５０剥れ・倒れが起き難くなる。その結果、１つの原盤で繰り返しスタンパを製造することができる。
また、突起１５０の幅が１０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。これは、以下のように説明できる。
原盤１００からスタンパを剥離する場合、突起１５０の側面から外力が加わる。突起１５０の幅が１０ｎｍ以下の場合、突起１５０の底面と基板１４０の表面が重なる面積がより小さくなる。このため、スタンパ剥離時に発生する突起１５０の底面と基板１４０の表面との界面のせん断応力により、異種材料界面を持つ突起の剥れ・倒れが発生する恐れがある。
これに対し、２種類の異なる材料１２０、１３０のうちの何れか一方の材料は突起１５０の材料と同一であり、突起１５０は突起１５０と同一の材料を含む基板上に形成され、さらに突起１５０の幅が１０ｎｍ以下である場合には、異種材料の界面に生じる転位・クラックのような欠陥が発生しないため、突起の剥れ・倒れが発生しにくい。
なお、突起１５０と基板１４０との界面が異種材料による界面であっても、突起１５０の幅が１０ｎｍより大きければ電鋳剥離時の外力による突起の剥れ・倒れは発生しにくい。
次に、原盤１００の製造方法について図１５〜図２０を用いて説明する。
ここでは、基板１４０の材料をシリコン及びシリコン酸化物として説明する。
まず、基板１４０上にカーボン層１４１を形成し、図１５に示すように、カーボン層１４１をリソグラフィ及びＲＩＥによりパターニングする。
次に、図１６に示すように、カーボン層１４１のパターンをマスクとして、基板１４０をエッチングして、基板１４０に凹部を形成する。基板に凹部を形成する工程は、本発明による原盤を作製するための必須工程ではなく、場合によっては省略可能である。
次に、図１７に示すように、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、基板１４０の凹部と基板１４０の凸部に形成されたカーボン層１４１上に基板１４０の材料１３０に相当するシリコン酸化物層１４２を堆積させる。シリコン酸化物層の厚さは、基板の凹部の深さと完全に一致していなくても良い。
次に、図１８に示すように、シリコン酸化物層１４２上に埋め込み層１４３を形成する。埋め込み層１４３としては、カーボンや平坦性に優れた有機樹脂材料を用いることができる。
次に、図１９に示すように、ＲＩＥやイオンミリングを用いて、カーボン層１４１の上面が露出するまで均一にエッチングをする。
最後に、図２０に示すように、カーボン層１４１及び埋め込み層１４３を除去して、原盤１００を製造する。
なお、原盤１００は、図２１に示すようにシリコン酸化物１４２が基板１４０に埋め込まれていても構わない。
また、本実施形態では、基板１４０に埋め込まれたシリコン酸化物層１４２が矩形形状であるとして説明した。しかしながら、図２２に示すように、基板１４０内に埋め込まれたシリコン酸化物層１４２の形状が曲がっていてもよい。
本実施形態により、突起と基板界面に発生する転移・クラックを抑制することができるので、耐久性に優れた原盤１００を提供することができる。
原盤１０、１００の製造方法は、上記した以外にも実施形態１に記載したような二回露光方法を用いても製造することができるし、積層方法は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法を用いることもできる。
なお、本実施形態に係わる原盤１０、１００は、ディスクリートトラック（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｔｒａｃｋ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ、ＤＴＲ）媒体、又はビットパターンド媒体（Ｂｉｔ Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｍｅｄｉａ、ＢＰＭ）を加工する際に用いることができる。
（実施例１）
図６〜１２に示した方法に従い、第１の実施形態に係る原盤１０を作製した。
図６〜１２に示した方法に従い、第１の実施形態に係る原盤１０を作製した。
シリコンからなる基板４０上に、レジスト層４１をスピンコート法により形成し、電子ビームリソグラフィによりレジスト層４１にパターンを形成した。レジストパターンの線幅は４０ｎｍとした。
次に、レジスト層４１のパターンをマスクとして、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により、ＣＦ４ガスを用いて基板４０をエッチングし、基板４０に１０ｎｍの深さの凹部を形成した。
次に、ＩＢＤ（Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で、基板４０の凹部や基板４０の凸部に形成されたレジスト層４１上に厚さ１０ｎｍのアルミ酸化物層４２を形成した。
次に、リフトオフにより、レジスト層４１上に形成されたアルミ酸化物層４２を除去した。
次に、アルミ酸化物層４２及び基板４０上に厚さ１５ｎｍのシリコン酸化物層４３をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて形成した。
シリコン酸化物層４３上にスピンコート法によりレジスト層４４を形成した。次に、電子ビームリソグラフィによりレジスト層４１にパターンを形成した。レジストパターンは、基板表面のシリコン−アルミ酸化物の境界線上に、線幅１０ｎｍとなるよう形成した。
レジスト層４４のパターンをマスクとして、ＣＦ４ガスを用いたＲＩＥにより、シリコン酸化物層４２を基板４０の表面までエッチングした。
最後に、酸素プラズマを用いたアッシングによりレジスト層４４を除去することで、本実施例の原盤１０を得た。
本実施例の原盤１０は、基板１０の材料がシリコンとアルミ酸化物、突起５０の材料がシリコン酸化物である。また、ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）測定により、原盤１０の突起５０の高さの平均値は１５．０ｎｍ、３σで与えられる突起５０の高さのばらつきは０．４ｎｍであった。また、原盤１０の突起の幅は１０ｎｍであった。
ここで、３σで与えられる突起５０の高さのばらつきとは、突起５０の高さの平均値から±３σの範囲に範囲内に９９．７％測定した突起５０の高さが存在することを示す。
得られた原盤１０を用いて、図３〜５に示す方法によりＮｉスタンパを製造した。
スパッタリング法を用いて、原盤１０の表面をニッケル導電化膜６０で被覆した。
次に、原盤１０をスルファミン酸ニッケルメッキ液に浸漬して電鋳を行い、厚さが約３００μｍのＮｉ電鋳層７０を形成した。このとき、電鋳中に導電化膜６０の剥れ等はなかった。電鋳層７０及び導電化膜６０がＮｉスタンパ８０に成る。
次に、原盤１０の端部からＮｉスタンパ８０を剥離した。この後、Ｎｉスタンパ８０のパターン形状をＡＦＭで評価したところ、パターン高さの平均値は１５．２ｎｍであった。この値は、原盤１０の突起５０の高さの平均値と０．２ｎｍの差であることから、良好に原盤１０の凹凸形状がＮｉスタンパ８０に転写されていることがわかる。
また、３σで与えられるパターン高さのばらつきは０．７ｎｍであった。この値は、原盤１０の３σで与えられる突起５０の高さのばらつきと０．３ｎｍの差があることから、良好に原盤１０の凹凸形状がＮｉスタンパ８０に転写されていることがわかる。
（比較例１）
基板をガラス基板とした以外、実施例１と同じ方法で原盤を作製した。本比較例の原盤は、基板材料がガラスとアルミ酸化物、突起材料がシリコン酸化物である。また、ＡＦＭ測定の結果から、原盤の突起の高さの平均は１５．０ｎｍ、３σで与えられる突起の高さのばらつきは０．３ｎｍであった。また、原盤の突起の幅は１０ｎｍであった。
基板をガラス基板とした以外、実施例１と同じ方法で原盤を作製した。本比較例の原盤は、基板材料がガラスとアルミ酸化物、突起材料がシリコン酸化物である。また、ＡＦＭ測定の結果から、原盤の突起の高さの平均は１５．０ｎｍ、３σで与えられる突起の高さのばらつきは０．３ｎｍであった。また、原盤の突起の幅は１０ｎｍであった。
完成した原盤を用いて、図３〜５に示す方法によりＮｉスタンパを製造することを試みた。
スパッタリング法を用いて、原盤１０の表面をニッケル導電化膜６０で被覆した。
次に、原盤１０をスルファミン酸ニッケルメッキ液に浸漬し、Ｎｉ電鋳を行ったところ、電鋳中に導電化膜が剥れてしまった。このため、Ｎｉスタンパを作製することができなかった。
（比較例２）
基板材料をシリコンとアルミニウムとした以外、実施例１と同じ方法で原盤を作製した。本比較例の原盤材料は、基板材料がシリコンとアルミニウム、突起材料がシリコン酸化物である。また、ＡＦＭ測定の結果から、原盤の突起の高さの平均値は１５．０ｎｍ、３σで与えられる突起の高さのばらつきは０．４ｎｍであった。原盤の突起の幅は１０ｎｍであった。
基板材料をシリコンとアルミニウムとした以外、実施例１と同じ方法で原盤を作製した。本比較例の原盤材料は、基板材料がシリコンとアルミニウム、突起材料がシリコン酸化物である。また、ＡＦＭ測定の結果から、原盤の突起の高さの平均値は１５．０ｎｍ、３σで与えられる突起の高さのばらつきは０．４ｎｍであった。原盤の突起の幅は１０ｎｍであった。
完成した原盤を用いて、図３〜５に示す方法によりＮｉスタンパを製造した。
スパッタリング法を用いて、原盤１０の表面をニッケル導電化膜６０で被覆した。
次に、原盤１０をスルファミン酸ニッケルメッキ液に浸漬して電鋳を行い、厚さが約３００μｍのＮｉ電鋳層７０を形成した。このとき、電鋳中に導電化膜の剥れ等はなかった。電鋳層６０及び導電化膜７０がＮｉスタンパ８０に成る。
次に、原盤１０の端部からＮｉスタンパ８０を剥離した。この後、Ｎｉスタンパ８０のパターン形状をＡＦＭで評価したところ、パターン高さの平均値は２１．６ｎｍであった。この値は、原盤１０の突起の高さの平均値と５．６ｎｍの差があることから、原盤１０の凹凸形状がＮｉスタンパに良好に転写できていないことが実施例１と比較してわかる。
また、３σで与えられるパターン高さのばらつきは８．４ｎｍであった。この値は、原盤１０の３σで与えられる突起の高さのばらつきと８．０ｎｍの差があることから、原盤１０の凹凸形状がＮｉスタンパに良好に転写できていないことが実施例１と比較してわかる。
（実施例２）
第１の実施形態に係わる原盤１０を作製した。
第１の実施形態に係わる原盤１０を作製した。
本実施例では、基板４０の材料の一方をシリコン（Ｓｉ）又はガラス（ＮａＳｉＯ２）、他方をシリコン、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、及びチタン酸化物（ＴｉＯ２）から選択される何れか一つとした。その他の要件については、実施例１と同じ方法で原盤１０を作製した。ただし、原盤１０を作製する各工程で、それぞれの材料に適したプロセス条件を採用した。
基板４０の材料がシリコンとシリコン酸化物の組み合わせの場合のみ、突起材料をアルミ酸化物とし、それ以外の場合は突起材料をシリコン酸化物とした。原盤１０の突起の幅を１０ｎｍ、突起の高さを１５ｎｍとして設計した。
完成したそれぞれの原盤１０を用いてＮｉスタンパ８０を製造した。
図２３は、原盤１０の突起の高さの平均値と突起の高さのばらつき及び、原盤１０を用いて作製したＮｉスタンパのパターン高さの平均値、パターン高さのばらつきをＡＦＭで観察した結果を示す図である。
基板及び突起の材料には、シリコン（Ｓｉ）、ガラス（ＮａＳｉＯ２）、チタン酸化物（ＴｉＯ２）、アルミ酸化物（Ａｌ２Ｏ３）、及びシリコン酸化物（ＳｉＯ２）から選択して原盤を作製した。
また、図２３に示すＮｉ導電化膜という欄は、原盤１０を用いてＮｉスタンパを作製する際に、Ｎｉ導電化膜の剥れが無くＮｉ電鋳できたかどうかを示す。
図２３に示すように、Ｎｉスタンパのパターン高さの平均値は原盤１０の突起の高さの平均値と０．３ｎｍ〜０．５ｎｍ程度の差しかなかった。また、Ｎｉスタンパのパターン高さのばらつきは、原盤の突起の高さのばらつきと０．３ｎｍ程度の差しかなかった。つまり、原盤の凹凸形状がスタンパに良好に転写できたことがわかった。
また、図２３に示すように、Ｎｉ導電化膜の剥れによる電鋳不良は見られなかった。
（実施例３）
図１５〜２０に示した方法に従って第２の実施形態に係わる原盤１００を作製した。
図１５〜２０に示した方法に従って第２の実施形態に係わる原盤１００を作製した。
まず、基板１４０上に厚さ１５ｎｍのカーボン層１４１を、ＣＶＤ法により成膜した。
カーボン層１４１をリソグラフィ及びＲＩＥによりパターニングした。パターニングしたカーボンの線幅は３０ｎｍ、ピッチは８０ｎｍとした。
次に、カーボン層１４１のパターンをマスクとして、基板１４０をエッチングして、基板１４０に凹部を形成した。
次に、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、基板１４０の凹部と基板１４０上にパターニングされたカーボン層１４１の側面及び上面に、基板１４０の材料１３０及び突起１５０に相当する、厚さ１０ｎｍのシリコン酸化物層１４２を堆積した。
次に、シリコン酸化物層１４２上に埋め込み層１４３を形成する。埋め込み層１４３として、カーボンを用いた。
次に、イオンミリングを用いて、カーボン層１４１の上面が露出するまで均一にエッチングした。
最後に、カーボン層１４１及び埋め込み層１４３を除去することで、本実施例の原盤１００を得た。
本実施例の原盤１００は、基板１４０の材料がシリコンとシリコン酸化物、突起材料がシリコン酸化物となる。すなわち、基板１４０の材料と突起の材料が一致している点が特徴である。
また、ＡＦＭ測定の結果から、原盤１００の突起の高さの平均は１５．２ｎｍ、３σで与えられる突起の高さのばらつきは０．６ｎｍであった。原盤１００の突起の幅は１０ｎｍであった。
完成した原盤１００に対して、実施例１と同様、図３〜５に示す方法によりＮｉスタンパ８０を作製することを試みた。その結果、電鋳中に導電化膜が剥れることなくＮｉスタンパ８０を作製することができた。
Ｎｉスタンパ８０のパターン形状をＡＦＭで評価したところ、パターン高さの平均は１５．４ｎｍであった。この値は、原盤１０の突起５０の高さの平均値と０．２ｎｍの差であることから、良好に原盤１０の凹凸形状がＮｉスタンパ８０に転写されていることがわかる。また、３σで与えられるパターン高さのばらつきは０．８ｎｍであった。この値は、原盤１０の３σで与えられる突起５０の高さのばらつきと０．２ｎｍの差であることから、良好に原盤１０の凹凸形状がＮｉスタンパ８０に転写されていることがわかる。
本実施例の結果から、基板材料の１つと突起材料とが同一の場合でも、Ｎｉスタンパを作製する場合の導電化膜の剥れを抑制することができることがわかる。さらにＮｉスタンパに対して原盤の凹凸形状を良好に転写することができることもわかる。
また、実施例１〜３の結果から、本発明のように基板材料の一方がシリコンであり、他方がシリコン酸化物、アルミ酸化物、チタン酸化物、ガラスから選択される何れか一つである原盤を用いれば、Ｎｉ電鋳に適しており、かつ高い精度で原盤の凹凸形状をＮｉスタンパに転写できることがわかる。
（実施例４）
第２の実施形態に係わる原盤１００を作製した。原盤１００の突起の幅を５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、及び５０ｎｍで設計した。その他の条件については実施例３と同様である。完成した原盤１００に対して、同一の原盤からＮｉスタンパ製造を１０回繰り返し行った。その後、それぞれの原盤の形状をＡＦＭにより観察した。
第２の実施形態に係わる原盤１００を作製した。原盤１００の突起の幅を５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、及び５０ｎｍで設計した。その他の条件については実施例３と同様である。完成した原盤１００に対して、同一の原盤からＮｉスタンパ製造を１０回繰り返し行った。その後、それぞれの原盤の形状をＡＦＭにより観察した。
（比較例４）
第１の実施形態に係わる原盤１０を作製した。突起の幅を５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、及び５０ｎｍで設計した。その他の条件については、実施例１と同様である。完成した原盤に対して、同一の原盤からＮｉスタンパ製造を１０回繰り返し行った。その後、それぞれの原盤の形状をＡＦＭにより観察した。
第１の実施形態に係わる原盤１０を作製した。突起の幅を５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、及び５０ｎｍで設計した。その他の条件については、実施例１と同様である。完成した原盤に対して、同一の原盤からＮｉスタンパ製造を１０回繰り返し行った。その後、それぞれの原盤の形状をＡＦＭにより観察した。
図２４はＮｉスタンパ製造を１０回繰り返して行った後の原盤表面の突起剥れの数をＡＦＭで測定した結果である。測定の範囲は原盤表面の１μｍ四方の領域に設定した。また、測定した原盤は、実施例４と比較例４で説明した原盤である。
実施例４の原盤では、突起の幅５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、及び５０ｎｍの全てについて、１μｍ四方の領域内に突起剥れは無かった。
これに対し、比較例４の原盤では突起の幅が１０ｎｍと５ｎｍで突起剥れが存在した。
比較例４の結果から、原盤の突起の幅が１０ｎｍ以下になると原盤の突起の耐久性が劣化することがわかる。
また、実施例４の結果から、２種類の異なる材料１２０、１３０のうちの何れか一方の材料は突起１５０の材料と同一であり、突起１５０は突起１５０と同一の材料を含む基板上に形成されていると、原盤の突起の耐久性が向上することがわかる。すなわち、Ｎｉスタンパ製造に対してより耐久性の高い原盤となることがわかる。
１０…スタンパ製造用原盤（原盤） ２０、３０…材料 ４０…基板 ５０…突起
Claims (2)
- 第１の材料及び第２の材料を交互に有する基板と、
前記第１の材料と前記第２の材料との境界であり、かつ前記基板表面に形成された突起と、
を備え、
前記第１の材料はシリコンであり、前記第２の材料はシリコン酸化物、アルミ酸化物、チタン酸化物、及びガラスから選択されるスタンパ製造用原盤。 - 前記突起は、シリコン、シリコン酸化物、アルミ酸化物、チタン酸化物、及びガラスから選択される請求項１に記載のスタンパ製造用原盤。
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