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超微細パターン転写用Zr-Cu系金属ガラス合金製金型及びその製造方法

国内特許コード P07A012658
整理番号 B37P07
掲載日 2008年1月11日
出願番号 特願2004-333765
公開番号 特開2006-147727
登録番号 特許第4372667号
出願日 平成16年11月17日(2004.11.17)
公開日 平成18年6月8日(2006.6.8)
登録日 平成21年9月11日(2009.9.11)
発明者
  • 井上 明久
  • シャルマ パルマナンド
  • 木村 久道
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
  • 学校法人東北大学
発明の名称 超微細パターン転写用Zr-Cu系金属ガラス合金製金型及びその製造方法
発明の概要

【課題】従来よりもさらに超微細で高精度のパターンを有する耐久性、転写性等に優れ、
複雑な金型形状も容易な金型の提供、例えば、次々世代光ディスクといわれる500GB
の情報を記録できる光ディスクの製造を可能にする金型を提供する。
【解決手段】集束イオンビームにより加工された状態で線幅又はドット径が20nm以下
であるナノスケールのパターンが形成されたZr-Cu系金属ガラス合金からなることを
特徴とする超微細パタンー転写用金型。高密度記録媒体製造用の原盤又はナノ・インプリ
ント金型として用いて熱硬化性樹脂膜、結晶性金属膜、金属ガラス合金膜又は半導体膜な
ど超微細パターンを高精細に転写できる。
【選択図】 図2

従来技術、競合技術の概要


ナノスケールの寸法の超微細パターンの転写技術で急速な進歩が見られる分野は光ディス
クなどの情報記録媒体の分野である。光ディスクはガラス基板に形成されたレジストにレ
ーザー光を選択的にスポット露光して、その後レジストを現像して所定のピットパターン
を形成し、原盤が得られる。この原盤を導体化処理し、ニッケル等の金属の電鋳メッキを
行って得られた金属膜を原盤から剥離して金属スタンパーが得られる。この金属スタンパ
ーを樹脂にプレスしてピットパターンを転写して光ディスクが得られる。



本発明者らは、シリコン基板にピットパターンを形成した原盤を過冷却液体状態に保った
金属ガラス合金に押圧して成型転写面を形成して金属ガラス合金スタンパーを形成する方
法及び該スタンパーを用いて製造した金属ガラス合金からなる情報記録ディスクの発明に
ついて特許出願している(特許文献1)。



光ディスクのような情報記録分野以外にも、マイクロ又はナノ・電子機械システム(MEMS/
NEMS)は未来のナノテクノロジーのベースである。何故なら、これらは電子回路を持つミ
ニチュアセンサーやアクチエーターと深く結びついているからである。



過去数十年にわたって最も成功したパターニングの技術は光リソグラフィーであった。半
導体集積回路などの分野において100nm領域の精度特性はより手の込んだ費用のかか
る製作装置を煩わして達成された。通常の転写リソグラフィーは極限に達したので、電子
ビームやスキャニングプローブ、ディップペン(Dip Pen)ナノリソグラフフィー(DPN)、
そしてナノ・インプリント・リソグラフィー(NIL)の様な次世代リソグラフィーは更なる
パターンの縮小の手段になり得る。



NILは、従来のリソグラフィー法を利用して微細構造を形成した金型を基板上の樹脂薄膜
にプレスすることによって微細構造を樹脂薄膜に転写成型する方法であり、大容量光ディ
スクや電極ドットアレーなどの製造に応用されている。この方法によって、数十nmから
数千nmの溝幅又は直径、パターン深さ数十nm~数百nmの凹凸やドット構造を樹脂薄
膜に転写できる。



NILは、これからのナノ構造物又はナノ装置の作製に最も約束されたテクノロジーの一つ
である。何故なら、優れた精度を持ち、高いスループットを持ち、その上、簡単で費用の
かからないプロセスだからである。



NILにおいては、図5に模式的に示すように、硬い無機材料の金型1(ダイともいう)を
基板2上に形成した塑性変形可能な樹脂3へ加圧した状態で樹脂を硬化させた後離型する
ことにより樹脂表面に金型のパターンを転写した製品を得るものである。NILは、樹脂の
硬化の方式の違いにより図5(A)に示す熱硬化式(熱ナノ・インプリント)と図5(B
)に示す光硬化式(光ナノ・インプリント)に別けられる。



熱ナノ・インプリント用の金型材料としては、シリコン、炭化珪素、タンタル金属が報告
されている。また、光ナノ・インプリント用の金型材料としては、光透過性の合成石英が
報告されている。これらの金型材料の表面に、通常、電子線描画法(EB)によりパターン
を描画し、これを結晶異方性エッチングすることにより微細溝などを作製している。例え
ば、シリコンを金型として用いたナノ・インプリントで40nmのパターンを形成できる
ことが報告されている(非特許文献1)。



また、金型を金、アルミニウム、チタンなどの金属薄膜や半導体基板などに直接プレスし
て金型の微細凹凸パターンを直接インプリントする方法も知られている(例えば、特許文
献2、非特許文献2)。この方法に使用する金型材料としては、Si,SiC、Si34
、金属炭化物、DLCなどを用い、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチング(REI
)で微細パターンを形成している。



電子銃の代わりに液体金属イオン源を用いるイオンビームによるナノ加工技術も利用され
ている。光ディスクの高密度化を図るためには、露光波長を短波長化することが必要にな
る。露光源として電子線を使用すると解像度を約0.01μm~0.1μmにすることが
できるが、さらに集束イオンビームを用いて露光を行うと0.1μm以下の微細パターン
を形成できる。集束イオンビームを合成石英ガラスやシリコン基板に照射して基板をエッ
チングすることによりパターンを形成して記録媒体製造用原盤を作製することができる(
特許文献3)。




【特許文献1】特開2000-322780号公報

【特許文献2】特開2004-268170号公報

【特許文献3】特開平11-288527号公報

【非特許文献1】C.M.Park et al.,Journal of the Korean Physical Society,Vol.39,No.1,July 2001,pp.157~159

【非特許文献2】J.Vac.Sci.Technol.B,Vol.16,1998,pp.1145~1149

産業上の利用分野


本発明は、ピットパターンを形成した原盤(原型)又はナノ・インプリント(nano-impri
nting;ナノ刻印)金型(モールド)などとして用いられるナノスケール寸法の超微細パタ
ーン転写用Zr-Cu系金属ガラス合金製金型及びその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
スパッタ法により基体上に形成された、組成が原子%でZr50~65%、Cu30~3
2%、Al5~20%、Ni0~9%で、硬度がHv900以上のZr-Cu系金属ガラス合
金薄膜に、集束イオンビーム描画法によりにより加工された状態で線幅又はドット径が2
0nm以下であるナノスケールの寸法の500GB以上の高密度記録用光ディスク製造用
の情報ピットパターンが形成されていることを特徴とする、光ディスク製造用金属スタン
パーの原盤として用いられる超微細パターン転写用金型。

【請求項2】
該パターンの線幅をW、長さをL、深さをDとした場合、アスペクト比RW=D/W、ア
スペクト比RL=D/Lが5以上であることを特徴とする請求項1記載の超微細パターン
転写用金型。

【請求項3】
スパッタ法により基体上に形成された、組成が原子%でZr50~65%、Cu30~3
2%、Al5~20%、Ni0~9%で、硬度がHv900以上のZr-Cu系金属ガラス合
金薄膜に、集束イオンビーム描画法によりにより加工された状態で線幅又はドット径が2
0nm以下であるナノスケールの寸法のパターンが形成されていることを特徴とする、
ノ・インプリント金型として用いられる超微細パターン転写用金型。

【請求項4】
組成が原子%でZr50~65%、Cu30~32%、Al5~20%、Ni0~9%で
、硬度がHv900以上のZr-Cu系金属ガラス合金薄膜をrfマグネトロン・スパッタリ
ング法により基体上に形成し、該薄膜をマスクレス集束イオンビーム描画法により加工し
て、ワンステップの加工で線幅又はドット径が20nm以下であるナノスケールの寸法の
パターンを形成することを特徴とする請求項1又は3記載の超微細パターン転写用金型の
製造方法。

【請求項5】
請求項記載の金型を、熱硬化性樹脂膜、結晶性金属膜、金属ガラス合金膜又は半導体膜
にプレスすることにより超微細パターンを該膜に転写することを特徴とするナノ・インプ
リント方法。
産業区分
  • 固体素子
  • 高分子化合物
  • その他機械要素
  • 工業用ロボット
  • 電子応用機器
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2004333765thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
参考情報 (研究プロジェクト等) SORST 平成14年度採択課題
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