ナノ金型、金型の製造方法および磁気記録媒体の製造方法
【課題】より小径かつ小ピッチのナノパターンを形成することができるナノ金型の製造方法の提供。
【解決手段】ナノインプリント法に用いられるナノ金型の製造方法であって、Ａｌ２Ｏ３基板２０上に非晶質炭素材料のＤＬＣから成る被エッチング層２１を形成する第１の工程と、集束イオンビーム援用化学気相成長により、被エッチング層２１上に薄膜パターン２２を形成する第２の工程と、薄膜パターン２２をマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより被エッチング層２１をエッチングし、複数のナノ凸パターン２００が形成された成型転写面を形成する第３の工程と、を有する。
【解決手段】ナノインプリント法に用いられるナノ金型の製造方法であって、Ａｌ２Ｏ３基板２０上に非晶質炭素材料のＤＬＣから成る被エッチング層２１を形成する第１の工程と、集束イオンビーム援用化学気相成長により、被エッチング層２１上に薄膜パターン２２を形成する第２の工程と、薄膜パターン２２をマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより被エッチング層２１をエッチングし、複数のナノ凸パターン２００が形成された成型転写面を形成する第３の工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノオーダーのパターンが形成されたナノ金型、金型の製造方法および磁気記録媒体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度情報化社会の進展により大容量の画像情報記録へのニーズが高まり、１Ｔｂ／inch２というような高記録密度が磁気記録媒体に要求されている。このような高密度磁気記録媒体として、磁性ドットを非磁性体で分離する構造のパターンド磁気記録媒体が注目されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
非特許文献１に記載の技術では、ナノインプリントを用いてレジストをパターン化し、そのレジストをマスクとして磁性膜をエッチングすることにより、分離された磁性ドットを形成するようにしている。しかし、そのような方法では、ドットピッチは１００ｎｍ以上と大きく１Ｔｂ／inch２を実現するのは難しい。また、上述したような一連の加工作業を、磁気記録媒体毎に行わなければならないので加工コストの点で問題もあった。
【０００４】
そこで、本発明者らは、金属ガラス基板に対してナノ金型を用いたナノインプリンティングを行うことによりナノホールを形成し、そのナノホール内に磁性体（ＦｅＰｔナノ粒子）を埋め込む方法を提案した（例えば、特許文献１参照）。使用されるナノ金型は、Ｓｉ基板上に形成されたＳｉＯ２膜上に、フッ素系ガス（ＣＨＦ３等）を用いたＦＩＢ−ＣＶＤ法によりタングステン薄膜のマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によりＳｉＯ２をエッチングすることにより形成していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３０２１０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】青山勉，佐藤勇武，石尾俊二，「パターンド磁気記録媒体の製作方法と磁気的特性」，応用物理，２００３，第７２巻，第３号，p.298-303
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、Ｓｉ基板をエッチングストッパとしてＳｉＯ２をエッチングした場合、ＳｉとＳｉＯ２との選択比がそれほど大きくないため、Ｓｉ基板でエッチングが止まらずにＳｉ基板までエッチングされ、エッチング深さが不均一になる。このような不均一性は、より小径かつ小ピッチのナノ金型を製作する上で問題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、ナノインプリント法に用いられるナノ金型の製造方法であって、Ａｌ２Ｏ３基板上に非晶質炭素材料から成る被エッチング層を形成する第１の工程と、集束イオンビーム援用化学気相成長により、被エッチング層上に薄膜パターンを形成する第２の工程と、薄膜パターンをマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより前記被エッチング層をエッチングし、複数のナノ凸パターンが形成された成型転写面を形成する第３の工程と、を有することを特徴とする。
請求項２の発明に係るナノ金型は、請求項１に記載の製造方法で製造されたことを特徴とする。
請求項３の発明は、ナノインプリント法に用いられるナノ金型の製造方法であって、第１のＡｌ２Ｏ３基板上に非晶質炭素材料から成る被エッチング層を形成する第１の工程と、集束イオンビーム援用化学気相成長により、第１のＡｌ２Ｏ３基板に形成された被エッチング層上に薄膜パターンを形成する第２の工程と、薄膜パターンをマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより被エッチング層をエッチングして、複数のナノ凸パターンを有する予備金型を形成する第３の工程と、第２のＡｌ２Ｏ３基板上に非晶質炭素材料から成る被エッチング層を形成する第４の工程と、第２のＡｌ２Ｏ３基板に形成された被エッチング層上にレジスト層を形成する第５の工程と、レジスト層に対する予備金型によるインプリント成型を、ナノ凸パターンの成型転写位置が重ならないように予備金型をずらして複数回行い、レジスト層によるマスクパターンを形成する第６の工程と、レジストパターンをマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより第２のＡｌ２Ｏ３基板の被エッチング層をエッチングし、複数のナノ凹パターンを有する成型転写面を形成する第７の工程と、を有することを特徴とする。
請求項４の発明は、ナノインプリント法に用いられるナノ金型の製造方法であって、第１のＡｌ２Ｏ３基板上に非晶質炭素材料から成る被エッチング層を形成する第１の工程と、集束イオンビーム援用化学気相成長により、第１のＡｌ２Ｏ３基板に形成された被エッチング層上に薄膜パターンを形成する第２の工程と、薄膜パターンをマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより被エッチング層をエッチングして、複数のナノ凸パターンを有する予備金型を形成する第３の工程と、第２のＡｌ２Ｏ３基板上に非晶質炭素材料から成る被エッチング層を形成する第４の工程と、第２のＡｌ２Ｏ３基板に形成された被エッチング層上にレジスト層を形成する第５の工程と、レジスト層に対する前記予備金型によるインプリント成型を、ナノ凸パターンの成型転写位置が重ならないように予備金型をずらして複数回行い、レジスト層によるマスクパターンを形成して被エッチング層の表面の一部を露出させる第６の工程と、露出した被エッチング層の表面にスパッタ薄膜を形成する第７の工程と、スパッタ薄膜をマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより第２のＡｌ２Ｏ３基板の被エッチング層をエッチングし、複数のナノ凸パターンを有する成型転写面を形成する第８の工程と、を有することを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項３または４に記載のナノ金型の製造方法において、第６の工程では、予備金型に形成されたナノ凸パターンのパターンピッチ方向に、パターンピッチのＮ等分ずつずらしながら予備金型によるインプリント成型をＮ回行うことを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項５に記載のナノ金型の製造方法において、予備金型に形成されたナノ凸パターンの直交する２方向のパターンピッチ方向の各々に関して、パターンピッチのＮ等分ずつずらしながら予備金型によるインプリント成型をＮ回行うことを特徴とする。
請求項７の発明に係るナノ金型は、請求項３〜６のいずれか一項に記載の製造方法で製造されたことを特徴とする。
請求項８の発明によるナノ金型の製造方法は、金属ガラス基板を、その過冷却液体温度域に保持しつつ請求項７に記載のナノ金型の成型転写面に押圧して、ナノパターンが形成された金型を形成すること特徴とする。
請求項９の発明による磁気記録媒体の製造方法は、基板の上に軟磁性層を形成する第１の工程と、軟磁性層の上に金属ガラス基板を載置し、該金属ガラス基板をその過冷却液体温度域に保持しつつ加圧することで、軟磁性層上に所望の厚さの金属ガラス層を形成する第２の工程と、金属ガラス層をその過冷却液体温度域に保持しつつ、請求項７に記載のナノ金型の成形転写面を押圧して複数の凹部または凸部を形成する第３の工程と、複数の凹部または凸部のそれぞれに磁性体を形成する第４の工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、より小径かつ小ピッチのナノパターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】磁気記録媒体を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
【図２】磁気記録媒体の製造方法を説明する図であり、（ａ）は第１の工程を、（ｂ）は第２の工程を示す図である。
【図３】磁気記録媒体の製造方法を説明する図であり、（ａ）は第３の工程を、（ｂ）は第４の工程を示す図である。
【図４】ストッパ２０２，１５を説明する図である。
【図５】金型２の製造方法を説明する図であり、（ａ）は第１の工程を、（ｂ）は第２の工程を、（ｃ）はＤＬＣ膜２１上に形成されたマスクパターン２２を示す。
【図６】金型２の製造方法を説明する図であり、（ａ）は第３の工程を示し、（ｂ）は金型２の成形転写面を示す。
【図７】金型製造方法の第２の例を説明する図であり、第１の工程から第４の工程までを示す。
【図８】金型製造方法の第２の例を説明する図であり、第５の工程から第８の工程までを示す。
【図９】レジスト７２の平面図であり、（ａ）は図７（ｂ）の工程後の状態を示し、（ｂ）は図７（ｃ）の工程後の状態を示し、（ｃ）は最終的なレジストパターンを示す。
【図１０】（ａ）は金型７の斜視図であり、（ｂ）は最終的な金型８の斜視図である。
【図１１】磁気記録媒体の他の例を示したものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。
【図１２】金型９の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は磁気記録媒体１を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。磁気記録媒体１の基板１１上には非晶質の軟磁性層１２および金属ガラス層１３が順に形成されている。金属ガラス層１３には凹部１３０が規則的に複数形成されており、各凹部１３０内には磁気記録層（ハード磁性層）を構成する磁性体１４がそれぞれ埋め込まれている。
【００１２】
図１に示した磁気記録媒体では、各磁性体１４の間に非磁性の金属ガラス層１３が介在することで、各磁性体１４のそれぞれが磁気的に独立した記録ビットを構成している。基板１１には、アルミ、酸化物ガラス、金属ガラスなどの非磁性材料が用いられる。軟磁性層１２は磁気ヘッドからの記録磁界をサポートする機能を有するものであり、磁気ヘッドの記録磁界はこの軟磁性層１２を通って閉ループを形成し、記録磁界の取り込みや信号再生感度の向上が図られる。軟磁性層１２にはＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｐｄなどを含む軟磁性材料が用いられ、軟磁性を示す金属ガラスを用いることもできる。後述するように、製造過程で基板全体を成形温度Ｔmまで昇温させるので、軟磁性層１２が非晶質の材料の場合には、軟磁性材料には結晶化温度が成形温度Ｔmよりも高いものを使用する。
【００１３】
金属ガラス層１３全体の厚さｔ１は２０ｎｍ程度であって、凹部１３０の底部分１３１の厚さｔ２は数ｎｍ程度以下とされる。この部分は、従来の垂直磁気記録媒体の中間層に相当するものである。また、マトリクス状に形成された凹部１３０のピッチＰを２５ｎｍ程度以下とすることで、１Ｔｂ／inch２以上の記録密度を達成することができる。金属ガラス層１３に用いられる金属ガラス材料としては、後述するようにＰｔ基（白金系）アモルファス合金、Ｚｒ基（ジルコニウム系）アモルファス合金、Ｌａ基（ランタン系）アモルファス合金やＰｄ基（パラジウム系）アモルファス合金などがある。磁性体１４には、FePtナノ粒子などのナノ磁性体粒子や、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜などが用いられる。
【００１４】
《磁気記録媒体１の製造方法の説明》
次に、図２〜図４を参照して、磁気記録媒体１の製造方法について説明する。本実施の形態では、金属ガラス層１３の微細凹凸パターンを、ナノインプリント法により形成する。まず、図２（ａ）に示すように、スパッタ蒸着などにより、所定厚さの軟磁性層１２を基板１１上に形成する。図２（ｂ）に示す工程では、金属ガラス層１３をスパッタ蒸着などにより形成する。
【００１５】
なお、ここでは金属ガラス層１３をスパッタ蒸着で形成するようにしたが、以下のような薄膜化積層加工により形成しても良い。すなわち、薄い金属ガラス基板を軟磁性層１２の上に配置し、その金属ガラス基板を後述する過冷却液体温度域に加熱すると共にプレスで加圧成型して、所望の厚さの金属ガラス層１３とする。金属ガラス層１３は、加圧成型過程において軟磁性層１２に固着する。
【００１６】
次いで、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、金型２を用いたナノインプリント法により金属ガラス層１３に凹凸を形成する。金型２には、金属ガラス層１３に形成すべき凹部１３０に対応する凸部２００と、凸部１３２に対応する凹部２０１とが形成されている。なお、金型２の作成方法については後述する。
【００１７】
金属ガラスと称されるアモルファス合金は、ガラス遷移温度Ｔgが結晶化温度Ｔxよりも低温側に存在し、安定な過冷却液体温度域ΔＴx（＝Ｔx−Ｔg）が存在する。この過冷却液体温度域では、金属ガラスは完全ニュートン粘性流動を呈し、低応力での粘性流動加工が可能であることから優れた微細成形特性（微細形状転写性）を有する。本実施の形態では、金属ガラスのこのような性質を利用し、金型２に形成されたナノメートルオーダーの微細凹凸形状を金属ガラス層１３に転写することにより、微細凹凸形状を容易にかつ高精度に形成するようにしている。
【００１８】
このようなアモルファス合金の例としては、Ｐｔ基（白金系）アモルファス合金、Ｚｒ基（ジルコニウム系）アモルファス合金、Ｌａ基（ランタン系）アモルファス合金やＰｄ基（パラジウム系）アモルファス合金などがある。例えば、Ｐｔ系のＰｔ48.75Ｐｄ9.75Ｃｕ19.5Ｐ22合金は、ガラス遷移温度Ｔg＝５０２．３Ｋ、結晶化温度Ｔx＝５８７．７Ｋ、過冷却液体温度域ΔＴx＝８５．４Ｋである。また、Ｐｄ系のＰｄ40Ｃｕ30Ｎｉ10Ｐ20合金は、ガラス遷移温度Ｔg＝５７７Ｋ、結晶化温度Ｔx＝６７３Ｋ、過冷却液体温度域ΔＴx＝９６Ｋであり、いずれの合金も比較的低温域での成形加工が可能である。
【００１９】
図３（ａ）に示す工程では、金属ガラス層１３が形成された基板１１と金型２とを、金属ガラス層１３のガラス遷移温度Ｔg13よりも高い成形温度Ｔmまで過熱し、所定の荷重を加えて金属ガラス層１３をインプリント成形する。その後、基板１１および金型２を冷却し、それらの温度が金属ガラス層１３のガラス遷移温度Ｔg13よりも低くなったならば、負荷を取り除く。その結果、図３（ｂ）に示すように、深さ（ｔ１−ｔ２）の凹部１３０が金属ガラス層１３に形成される。例えば、Ｐｄ40Ｃｕ30Ｎｉ10Ｐ20合金を用いた場合の成形条件は、Ｔm＝５４０K、平均負荷応力２０MPa、成形時間を２５０secとする。
【００２０】
なお、図４に示すようなストッパ２０２，１５を金型２および軟磁性層２上に形成することで、凹部１３０の底部厚さｔ２を精度良く管理することができる。金型２のストッパ２０２は凸部２００と同一高さに形成され、厚さｔ２のストッパ１５はスパッタ蒸着等により成膜される。ストッパ１５には、融点が成形温度Ｔmより高い材料を用いれば良い。
【００２１】
その後、図３（ｂ）のように形成された凹部１３０内に、磁性体１４を埋め込むことにより図１に示すような磁気記録媒体１が得られる。磁性体１４には、例えば、FePtナノ粒子が用いられる。FePtナノ粒子は種々の化学的溶液法によって形成される。
【００２２】
金属ガラス層１３上にFePtナノ粒子の磁性体１４を均一に敷き詰めて、スキージブレード等により余分な磁性体１４を除去することで、凹部１３０内に磁性体１４が入り込む。そのため、凹部１３０の寸法がFePtナノ粒子の寸法と同程度であれば、各凹部１３０に一つのFePtナノ粒子が埋め込まれることになる。もちろん、凹部１３０を、FePtナノ粒子が複数埋め込まれるような寸法に設定してもかまわない。なお、磁性体１４を埋め込んだ後に、記録面の保護のためにＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜のような保護膜を形成するようにしても良い。
【００２３】
《金型の製造方法１》
図５および６は金型２の製造方法の第１の例を説明する図である。図５（ａ）に示す第１の工程では、Ａｌ２Ｏ３基板２０の表面にＤＬＣ膜２１を形成する。なお、ここではＤＬＣ膜２１としているが、膜２１はＤＬＣに限らずグラッシーカーボン等の非晶質炭素材料を用いることができる。ＤＬＣ膜２１は、例えばＥＣＲプラズマＣＶＤ法等により形成されるので膜厚数十ｎｍ以下の薄膜化が容易であり、高硬度、耐摩耗性といった特徴を有する。ＤＬＣ膜２１の膜厚は、金型２に形成される凸パターン（ドットパターン）の高さに応じて設定される。例えば、２０ｎｍに設定される。
【００２４】
図５（ｂ）の第２の工程では、集束イオンビーム援用化学気相成長（ＦＩＢ−ＣＶＤ）によりプラチナ（Ｐｔ）の薄膜を形成して、ＤＬＣ膜２１上にマスクパターン２２を形成する。なお、ＤＬＣ膜２１にボロンをドープすると、ＦＩＢ−ＣＶＤが行いやすくなる。このパターニングにおいては、加工領域にデポジションガスとしてPt(Et)(CO)2を吹き付けながらＧａ＋ビームを照射する。その結果、ガスの分解物質としてのＰｔがＤＬＣ膜２１の表面に堆積し、Ｐｔ薄膜が形成される。図５（ｃ）は、ＤＬＣ膜２１上に形成された複数のマスクパターン２２を示す図である。なお、マスクパターン２２の形状によりドットパターンの断面形状が決まるが、図５（ｃ）に示すような矩形に限らず円形でも構わない。
【００２５】
図６（ａ）に示す第３の工程では、Ｐｔ薄膜のマスクパターン２２を用いて、酸素ガスを用いたドライエッチングによりＤＬＣ膜２１をエッチングする。このようにして形成された金型２の成形転写面には、図６（ｂ）に示すように、金属ガラス層１３の凹部１３０に対応する凸部２００が複数形成される。通常、凸部２００の径と高さの比は１：２程度に設定される。例えば、径が１０ｎｍ程度の凸パターンの場合には、高さは２０ｎｍ程度となる。
【００２６】
上述した特許文献２に記載の技術では、基板としてＳｉ基板を使用し、そのＳｉ基板上にＳｉＯ２膜を形成している。そして、ＳｉＯ２膜をエッチング（ＲＩＥ）して、凸パターンを形成するようにしている。エッチングの際にフッ素系ガス（ＣＨＦ３等）が用いられる。ＣＨＦ３など水素を含んだフッ素系ガスを用いたドライエッチングの場合、ＳｉＯ２上ではエッチング時に発生する酸素が不揮発性物質（重合膜）を形成する化学種（ＣＦやＣＦ２）を酸化させるため除去される。
【００２７】
しかし、Ｓｉ上では酸素がないため重合膜（ＣＯＦやＣＯＦ３）が形成され、加速されたイオンはこの重合膜を除去するために消費される。これがＳｉとＳｉＯ２との選択性を向上させる機構となっている。しかし、本実施の形態のようなナノパターンを形成する場合のＳｉＯ２エッチング条件では、高周波出力が高くスパッタリングによる物理的な加工性が高いため、ＳｉとＳｉＯ２と選択比が低くなってしまう。そのため、Ｓｉでエッチングが止まらずにＳｉ基板までエッチングされてしまい、エッチング深さにばらつきが生じやすく、凸パターンの径やピッチの微細化の障害となる。
【００２８】
そこで、本実施の形態では、Ｓｉ基板に代えてＡｌ２Ｏ３基板２０を使用するとともに、被エッチング層として非晶質炭素膜（ＤＬＣ膜２１）を形成して、酸素ガスを用いたドライエッチングにより非晶質炭素膜をエッチングするようにした。この場合、Ａｌ２Ｏ３基板２０はエッチングされ難いためエッチングがＡｌ２Ｏ３基板２０で止まり、広い領域で均一な高さの凸パターンが形成できる。その結果、 径１２ｎｍ、ピッチ２５ｎｍの微細パターンを形成することが可能となった。
【００２９】
《金型の製造方法２》
図７〜９は、金型の製造方法の第２の例を説明する図である。第２の例では、上述した金型２を用いて、さらにピッチの小さな凸パターンを有する金型を形成する。まず、図７（ａ）に示すように、Ａｌ２Ｏ３基板７０上にＤＬＣ膜７１を成膜する。この工程は、図５（ａ）に示したものと同様の工程である。さらに、ＤＬＣ膜７１の上にレジスト７２を形成する。
【００３０】
次いで、図７（ｂ）に示すように、製造方法１で形成した金型２を押し付けてナノインプリント成形をする。金型２にはピッチＰで凸部２００が形成されているので、レジスト７２には凸部２００に対応した穴７２１ａが、ピッチＰでそれぞれ形成されることになる。図９はレジスト７２の平面図であり、図９（ａ）は図７（ｂ）の工程後の状態を示したものである。
【００３１】
図７（ｃ）では、金型２またはＡｌ２Ｏ３基板７０をＰ／２だけずらして、再び金型２を押し付けてナノインプリント成形をする。その結果、レジスト７２には、凸部２００に対応した穴７２１ｂがそれぞれ形成される。図７（ｄ）は、図７（ｃ）の工程後の基板断面図を示したものであり、図９（ｂ）は、図７（ｃ）の工程後のレジスト平面図を示したものである。図９（ａ）において、符号１を付した穴７２１ａは、図７（ｂ）の工程で形成された穴である。図７（ｂ）では、レジスト７２が形成されたＡｌ２Ｏ３基板７０に対して、金型２を相対的にｘ方向にピッチＰ／２だけずらしてインプリント成形が行われる。そのため、穴７２１ｂは、穴７２１ａに対してｘ方向にＰ／２だけずれて形成されている。
【００３２】
その後、ｙ方向にＰ／２ピッチずらしたインプリント成形、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれＰ／２ピッチずらしたインプリント成形を行うことにより、図９（ｃ）に示すようなＰ／２ピッチで穴が配列しているレジストパターンが形成される。符号３を付した穴７２１ｃは、ｙ方向にＰ／２ピッチずらしたインプリント成形で形成される穴を示し、符号４を付した穴７２１ｄは、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれＰ／２ピッチずらしたインプリント成形で形成される穴を示す。
【００３３】
なお、レジスト７２が形成されたＡｌ２Ｏ３基板７０を金型に対してステップ駆動する方法としては、例えば、ピエゾ素子を用いた駆動装置により、Ａｌ２Ｏ３基板７０をｘ方向およびｙ方向にステップ駆動する方法がある。
【００３４】
次に、図８（ａ）に示すように、穴７２１ａ〜７２１ｄが形成されたレジスト７２をマスクとして、ＤＬＣ膜７１をエッチングする。その結果、ＤＬＣ膜７１には、穴７２１ａ〜７２１ｄに対応した穴７１０がそれぞれ形成されることになる。その後、レジスト７２を除去すると、図８（ｂ）に示すような金型７が形成される。図１０は、金型７の斜視図であり、金型７には、ピッチＰ／２で多数の穴（ナノホール）７１０が形成されている。
【００３５】
第２の製造方法では、図８（ｃ），（ｄ）に示すように、この金型７を用いて金属ガラス基板８０を熱インプリント加工することにより、磁気記録媒体の製造に用いられる最終的な金型８が形成される。金属ガラス基板８０を熱インプリント加工する工程は、図２で説明した場合と同様にして行われるので、ここでは説明を省略する。この熱インプリント加工により、金属ガラスが金型７の穴７１０内に入り込み、金属ガラス基板８０側に穴７１０に対応する凸部８１が形成される。図１０（ｂ）は、このようにして形成された金型８の斜視図である。金型８のドットピッチ（凸部８１のピッチ）は、金型２におけるドットピッチＰの半分となり、より微細なナノパターンが形成された金型を容易に形成することができる。
【００３６】
上述した例では、金型２をＰ／２ピッチずらしてインプリント成形を４回行うことで、ピッチＰ／２の金型７（ナノホールパターン）を形成し、その金型７からピッチＰ／２の金型８（ナノドドットパターン）を形成した。同様に、凸パターンの成型転写位置をずらしながらインプリント成型を繰り返し行う操作によって、ピッチＰ／Ｎのナノ金型を形成することができる。ここで、Ｎは３以上の整数であり、インプリント成型の回数はＮ×Ｎとなる。また、図９（ｂ）のようにパターンピッチがｘ方向とｙ方向とで異なるような金型であっても良く、この場合には、インプリント成型の回数はＮとなる。
【００３７】
なお、図８（ａ），（ｂ）に示す例では、パターン化されたレジスト７２をマスクに使用してエッチングを行ったが、以下に説明するような方法で形成されたマスクを用いて、ＤＬＣ膜７１のエッチングを行うようにしても良い。
【００３８】
図１２（ａ）は、図７（ｄ）に示す断面図と同じものである。図７（ｄ）では図示を省略したが、実際には、穴７２１ａ内のＤＬＣ膜７１の表面には、図１２（ａ）に示すようにレジスト７２が僅かに薄く残っている。図１２（ａ）に示す工程では、例えば、Ｎ２プラズマを用いたアッシング等により、このＤＬＣ膜７１上の薄いレジストを除去して、ＤＬＣ膜７１の表面を露出させる。
【００３９】
図１２（ｂ）に示す工程では、レジスト７２上および露出したＤＬＣ膜７１表面上に、Ｐｔなどのスパッタ膜７３（ここでは、Ｐｔ膜７３と称することにする）を形成する。その後、レジスト７２を除去することにより、図１２（ｃ）に示すようなＰｔ膜７３によるマスクパターンがＤＬＣ膜７１上に形成される。このマスクパターンは、矩形島状のＰｔ膜７３が、図１０（ｂ）の凸部８１と同様の配列で形成されている。
【００４０】
次いで、Ｐｔ膜７３をマスクとしてＤＬＣ膜７１をエッチングすると、Ｐｔ膜７３が形成された部分のＤＬＣ膜７１だけが残り、図１２（ｄ）に示すような金型９（凸パターン）が形成される。金型９は図１０（ｂ）に示す金型８と同一形状を有しており、Ｐｔ膜７３およびＤＬＣ膜７１から成る凸部９１が、図１０（ｂ）の凸部８１と同様に配列されている。金型９の場合、Ｐｔ膜のようなスパッタ膜をマスクとして用いるため、被エッチング層であるＤＬＣ膜７１と比較した場合にエッチング速度が大きく異り、すなわち、エッチング選択性が高く、レジスト７２をマスクに用いる場合よりも微細なパターンを加工することができる。なお、金型８を形成した場合にと同様に、金型９の凸部９１が形成された面を金属ガラス基板に転写することで、ナノ凹パターンが形成された金属ガラスの金型を形成しても良い。
【００４１】
図１に示した磁気記録媒体１では、金属ガラス層１３に凹部１３０を複数形成して、その中に磁性体１４を埋め込む構成としたが、図１１に示すように、金属ガラス層１３に凸部１３３を複数形成して、その凸部１３３上に磁性体１４を形成するようにしても良い。図１１において、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。この場合には、図１０（ａ）に示す金型７を用いた熱インプリント加工により、金属ガラス層１３に凸部１３３を形成する。
【００４２】
上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、磁気記録媒体を形成するためのナノ金型を例に説明したが、本発明によるナノ金型の製造方法は、ＤＶＤ，マイクロレンズアレイ等の光学素子やマイクロ化学チップなどを形成するための金型にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１：磁気記録媒体、２，７，８：金型、１１：基板、１２：軟磁性層、１３：金属ガラス層、１４：磁性体、１５，２０２：ストッパ、２０，７０：Ａｌ２Ｏ３基板、２１，７１：ＤＬＣ膜、２２：マスクパターン、７２：レジスト、８０：金属ガラス基板、１３０，２０１：凹部、８１，１３２，１３３，２００：凸部、７１０，７２１ａ〜７１２ｄ：穴
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノオーダーのパターンが形成されたナノ金型、金型の製造方法および磁気記録媒体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度情報化社会の進展により大容量の画像情報記録へのニーズが高まり、１Ｔｂ／inch２というような高記録密度が磁気記録媒体に要求されている。このような高密度磁気記録媒体として、磁性ドットを非磁性体で分離する構造のパターンド磁気記録媒体が注目されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
非特許文献１に記載の技術では、ナノインプリントを用いてレジストをパターン化し、そのレジストをマスクとして磁性膜をエッチングすることにより、分離された磁性ドットを形成するようにしている。しかし、そのような方法では、ドットピッチは１００ｎｍ以上と大きく１Ｔｂ／inch２を実現するのは難しい。また、上述したような一連の加工作業を、磁気記録媒体毎に行わなければならないので加工コストの点で問題もあった。
【０００４】
そこで、本発明者らは、金属ガラス基板に対してナノ金型を用いたナノインプリンティングを行うことによりナノホールを形成し、そのナノホール内に磁性体（ＦｅＰｔナノ粒子）を埋め込む方法を提案した（例えば、特許文献１参照）。使用されるナノ金型は、Ｓｉ基板上に形成されたＳｉＯ２膜上に、フッ素系ガス（ＣＨＦ３等）を用いたＦＩＢ−ＣＶＤ法によりタングステン薄膜のマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によりＳｉＯ２をエッチングすることにより形成していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３０２１０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】青山勉，佐藤勇武，石尾俊二，「パターンド磁気記録媒体の製作方法と磁気的特性」，応用物理，２００３，第７２巻，第３号，p.298-303
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、Ｓｉ基板をエッチングストッパとしてＳｉＯ２をエッチングした場合、ＳｉとＳｉＯ２との選択比がそれほど大きくないため、Ｓｉ基板でエッチングが止まらずにＳｉ基板までエッチングされ、エッチング深さが不均一になる。このような不均一性は、より小径かつ小ピッチのナノ金型を製作する上で問題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、ナノインプリント法に用いられるナノ金型の製造方法であって、Ａｌ２Ｏ３基板上に非晶質炭素材料から成る被エッチング層を形成する第１の工程と、集束イオンビーム援用化学気相成長により、被エッチング層上に薄膜パターンを形成する第２の工程と、薄膜パターンをマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより前記被エッチング層をエッチングし、複数のナノ凸パターンが形成された成型転写面を形成する第３の工程と、を有することを特徴とする。
請求項２の発明に係るナノ金型は、請求項１に記載の製造方法で製造されたことを特徴とする。
請求項３の発明は、ナノインプリント法に用いられるナノ金型の製造方法であって、第１のＡｌ２Ｏ３基板上に非晶質炭素材料から成る被エッチング層を形成する第１の工程と、集束イオンビーム援用化学気相成長により、第１のＡｌ２Ｏ３基板に形成された被エッチング層上に薄膜パターンを形成する第２の工程と、薄膜パターンをマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより被エッチング層をエッチングして、複数のナノ凸パターンを有する予備金型を形成する第３の工程と、第２のＡｌ２Ｏ３基板上に非晶質炭素材料から成る被エッチング層を形成する第４の工程と、第２のＡｌ２Ｏ３基板に形成された被エッチング層上にレジスト層を形成する第５の工程と、レジスト層に対する予備金型によるインプリント成型を、ナノ凸パターンの成型転写位置が重ならないように予備金型をずらして複数回行い、レジスト層によるマスクパターンを形成する第６の工程と、レジストパターンをマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより第２のＡｌ２Ｏ３基板の被エッチング層をエッチングし、複数のナノ凹パターンを有する成型転写面を形成する第７の工程と、を有することを特徴とする。
請求項４の発明は、ナノインプリント法に用いられるナノ金型の製造方法であって、第１のＡｌ２Ｏ３基板上に非晶質炭素材料から成る被エッチング層を形成する第１の工程と、集束イオンビーム援用化学気相成長により、第１のＡｌ２Ｏ３基板に形成された被エッチング層上に薄膜パターンを形成する第２の工程と、薄膜パターンをマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより被エッチング層をエッチングして、複数のナノ凸パターンを有する予備金型を形成する第３の工程と、第２のＡｌ２Ｏ３基板上に非晶質炭素材料から成る被エッチング層を形成する第４の工程と、第２のＡｌ２Ｏ３基板に形成された被エッチング層上にレジスト層を形成する第５の工程と、レジスト層に対する前記予備金型によるインプリント成型を、ナノ凸パターンの成型転写位置が重ならないように予備金型をずらして複数回行い、レジスト層によるマスクパターンを形成して被エッチング層の表面の一部を露出させる第６の工程と、露出した被エッチング層の表面にスパッタ薄膜を形成する第７の工程と、スパッタ薄膜をマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより第２のＡｌ２Ｏ３基板の被エッチング層をエッチングし、複数のナノ凸パターンを有する成型転写面を形成する第８の工程と、を有することを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項３または４に記載のナノ金型の製造方法において、第６の工程では、予備金型に形成されたナノ凸パターンのパターンピッチ方向に、パターンピッチのＮ等分ずつずらしながら予備金型によるインプリント成型をＮ回行うことを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項５に記載のナノ金型の製造方法において、予備金型に形成されたナノ凸パターンの直交する２方向のパターンピッチ方向の各々に関して、パターンピッチのＮ等分ずつずらしながら予備金型によるインプリント成型をＮ回行うことを特徴とする。
請求項７の発明に係るナノ金型は、請求項３〜６のいずれか一項に記載の製造方法で製造されたことを特徴とする。
請求項８の発明によるナノ金型の製造方法は、金属ガラス基板を、その過冷却液体温度域に保持しつつ請求項７に記載のナノ金型の成型転写面に押圧して、ナノパターンが形成された金型を形成すること特徴とする。
請求項９の発明による磁気記録媒体の製造方法は、基板の上に軟磁性層を形成する第１の工程と、軟磁性層の上に金属ガラス基板を載置し、該金属ガラス基板をその過冷却液体温度域に保持しつつ加圧することで、軟磁性層上に所望の厚さの金属ガラス層を形成する第２の工程と、金属ガラス層をその過冷却液体温度域に保持しつつ、請求項７に記載のナノ金型の成形転写面を押圧して複数の凹部または凸部を形成する第３の工程と、複数の凹部または凸部のそれぞれに磁性体を形成する第４の工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、より小径かつ小ピッチのナノパターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】磁気記録媒体を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
【図２】磁気記録媒体の製造方法を説明する図であり、（ａ）は第１の工程を、（ｂ）は第２の工程を示す図である。
【図３】磁気記録媒体の製造方法を説明する図であり、（ａ）は第３の工程を、（ｂ）は第４の工程を示す図である。
【図４】ストッパ２０２，１５を説明する図である。
【図５】金型２の製造方法を説明する図であり、（ａ）は第１の工程を、（ｂ）は第２の工程を、（ｃ）はＤＬＣ膜２１上に形成されたマスクパターン２２を示す。
【図６】金型２の製造方法を説明する図であり、（ａ）は第３の工程を示し、（ｂ）は金型２の成形転写面を示す。
【図７】金型製造方法の第２の例を説明する図であり、第１の工程から第４の工程までを示す。
【図８】金型製造方法の第２の例を説明する図であり、第５の工程から第８の工程までを示す。
【図９】レジスト７２の平面図であり、（ａ）は図７（ｂ）の工程後の状態を示し、（ｂ）は図７（ｃ）の工程後の状態を示し、（ｃ）は最終的なレジストパターンを示す。
【図１０】（ａ）は金型７の斜視図であり、（ｂ）は最終的な金型８の斜視図である。
【図１１】磁気記録媒体の他の例を示したものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。
【図１２】金型９の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は磁気記録媒体１を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。磁気記録媒体１の基板１１上には非晶質の軟磁性層１２および金属ガラス層１３が順に形成されている。金属ガラス層１３には凹部１３０が規則的に複数形成されており、各凹部１３０内には磁気記録層（ハード磁性層）を構成する磁性体１４がそれぞれ埋め込まれている。
【００１２】
図１に示した磁気記録媒体では、各磁性体１４の間に非磁性の金属ガラス層１３が介在することで、各磁性体１４のそれぞれが磁気的に独立した記録ビットを構成している。基板１１には、アルミ、酸化物ガラス、金属ガラスなどの非磁性材料が用いられる。軟磁性層１２は磁気ヘッドからの記録磁界をサポートする機能を有するものであり、磁気ヘッドの記録磁界はこの軟磁性層１２を通って閉ループを形成し、記録磁界の取り込みや信号再生感度の向上が図られる。軟磁性層１２にはＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｐｄなどを含む軟磁性材料が用いられ、軟磁性を示す金属ガラスを用いることもできる。後述するように、製造過程で基板全体を成形温度Ｔmまで昇温させるので、軟磁性層１２が非晶質の材料の場合には、軟磁性材料には結晶化温度が成形温度Ｔmよりも高いものを使用する。
【００１３】
金属ガラス層１３全体の厚さｔ１は２０ｎｍ程度であって、凹部１３０の底部分１３１の厚さｔ２は数ｎｍ程度以下とされる。この部分は、従来の垂直磁気記録媒体の中間層に相当するものである。また、マトリクス状に形成された凹部１３０のピッチＰを２５ｎｍ程度以下とすることで、１Ｔｂ／inch２以上の記録密度を達成することができる。金属ガラス層１３に用いられる金属ガラス材料としては、後述するようにＰｔ基（白金系）アモルファス合金、Ｚｒ基（ジルコニウム系）アモルファス合金、Ｌａ基（ランタン系）アモルファス合金やＰｄ基（パラジウム系）アモルファス合金などがある。磁性体１４には、FePtナノ粒子などのナノ磁性体粒子や、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜などが用いられる。
【００１４】
《磁気記録媒体１の製造方法の説明》
次に、図２〜図４を参照して、磁気記録媒体１の製造方法について説明する。本実施の形態では、金属ガラス層１３の微細凹凸パターンを、ナノインプリント法により形成する。まず、図２（ａ）に示すように、スパッタ蒸着などにより、所定厚さの軟磁性層１２を基板１１上に形成する。図２（ｂ）に示す工程では、金属ガラス層１３をスパッタ蒸着などにより形成する。
【００１５】
なお、ここでは金属ガラス層１３をスパッタ蒸着で形成するようにしたが、以下のような薄膜化積層加工により形成しても良い。すなわち、薄い金属ガラス基板を軟磁性層１２の上に配置し、その金属ガラス基板を後述する過冷却液体温度域に加熱すると共にプレスで加圧成型して、所望の厚さの金属ガラス層１３とする。金属ガラス層１３は、加圧成型過程において軟磁性層１２に固着する。
【００１６】
次いで、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、金型２を用いたナノインプリント法により金属ガラス層１３に凹凸を形成する。金型２には、金属ガラス層１３に形成すべき凹部１３０に対応する凸部２００と、凸部１３２に対応する凹部２０１とが形成されている。なお、金型２の作成方法については後述する。
【００１７】
金属ガラスと称されるアモルファス合金は、ガラス遷移温度Ｔgが結晶化温度Ｔxよりも低温側に存在し、安定な過冷却液体温度域ΔＴx（＝Ｔx−Ｔg）が存在する。この過冷却液体温度域では、金属ガラスは完全ニュートン粘性流動を呈し、低応力での粘性流動加工が可能であることから優れた微細成形特性（微細形状転写性）を有する。本実施の形態では、金属ガラスのこのような性質を利用し、金型２に形成されたナノメートルオーダーの微細凹凸形状を金属ガラス層１３に転写することにより、微細凹凸形状を容易にかつ高精度に形成するようにしている。
【００１８】
このようなアモルファス合金の例としては、Ｐｔ基（白金系）アモルファス合金、Ｚｒ基（ジルコニウム系）アモルファス合金、Ｌａ基（ランタン系）アモルファス合金やＰｄ基（パラジウム系）アモルファス合金などがある。例えば、Ｐｔ系のＰｔ48.75Ｐｄ9.75Ｃｕ19.5Ｐ22合金は、ガラス遷移温度Ｔg＝５０２．３Ｋ、結晶化温度Ｔx＝５８７．７Ｋ、過冷却液体温度域ΔＴx＝８５．４Ｋである。また、Ｐｄ系のＰｄ40Ｃｕ30Ｎｉ10Ｐ20合金は、ガラス遷移温度Ｔg＝５７７Ｋ、結晶化温度Ｔx＝６７３Ｋ、過冷却液体温度域ΔＴx＝９６Ｋであり、いずれの合金も比較的低温域での成形加工が可能である。
【００１９】
図３（ａ）に示す工程では、金属ガラス層１３が形成された基板１１と金型２とを、金属ガラス層１３のガラス遷移温度Ｔg13よりも高い成形温度Ｔmまで過熱し、所定の荷重を加えて金属ガラス層１３をインプリント成形する。その後、基板１１および金型２を冷却し、それらの温度が金属ガラス層１３のガラス遷移温度Ｔg13よりも低くなったならば、負荷を取り除く。その結果、図３（ｂ）に示すように、深さ（ｔ１−ｔ２）の凹部１３０が金属ガラス層１３に形成される。例えば、Ｐｄ40Ｃｕ30Ｎｉ10Ｐ20合金を用いた場合の成形条件は、Ｔm＝５４０K、平均負荷応力２０MPa、成形時間を２５０secとする。
【００２０】
なお、図４に示すようなストッパ２０２，１５を金型２および軟磁性層２上に形成することで、凹部１３０の底部厚さｔ２を精度良く管理することができる。金型２のストッパ２０２は凸部２００と同一高さに形成され、厚さｔ２のストッパ１５はスパッタ蒸着等により成膜される。ストッパ１５には、融点が成形温度Ｔmより高い材料を用いれば良い。
【００２１】
その後、図３（ｂ）のように形成された凹部１３０内に、磁性体１４を埋め込むことにより図１に示すような磁気記録媒体１が得られる。磁性体１４には、例えば、FePtナノ粒子が用いられる。FePtナノ粒子は種々の化学的溶液法によって形成される。
【００２２】
金属ガラス層１３上にFePtナノ粒子の磁性体１４を均一に敷き詰めて、スキージブレード等により余分な磁性体１４を除去することで、凹部１３０内に磁性体１４が入り込む。そのため、凹部１３０の寸法がFePtナノ粒子の寸法と同程度であれば、各凹部１３０に一つのFePtナノ粒子が埋め込まれることになる。もちろん、凹部１３０を、FePtナノ粒子が複数埋め込まれるような寸法に設定してもかまわない。なお、磁性体１４を埋め込んだ後に、記録面の保護のためにＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜のような保護膜を形成するようにしても良い。
【００２３】
《金型の製造方法１》
図５および６は金型２の製造方法の第１の例を説明する図である。図５（ａ）に示す第１の工程では、Ａｌ２Ｏ３基板２０の表面にＤＬＣ膜２１を形成する。なお、ここではＤＬＣ膜２１としているが、膜２１はＤＬＣに限らずグラッシーカーボン等の非晶質炭素材料を用いることができる。ＤＬＣ膜２１は、例えばＥＣＲプラズマＣＶＤ法等により形成されるので膜厚数十ｎｍ以下の薄膜化が容易であり、高硬度、耐摩耗性といった特徴を有する。ＤＬＣ膜２１の膜厚は、金型２に形成される凸パターン（ドットパターン）の高さに応じて設定される。例えば、２０ｎｍに設定される。
【００２４】
図５（ｂ）の第２の工程では、集束イオンビーム援用化学気相成長（ＦＩＢ−ＣＶＤ）によりプラチナ（Ｐｔ）の薄膜を形成して、ＤＬＣ膜２１上にマスクパターン２２を形成する。なお、ＤＬＣ膜２１にボロンをドープすると、ＦＩＢ−ＣＶＤが行いやすくなる。このパターニングにおいては、加工領域にデポジションガスとしてPt(Et)(CO)2を吹き付けながらＧａ＋ビームを照射する。その結果、ガスの分解物質としてのＰｔがＤＬＣ膜２１の表面に堆積し、Ｐｔ薄膜が形成される。図５（ｃ）は、ＤＬＣ膜２１上に形成された複数のマスクパターン２２を示す図である。なお、マスクパターン２２の形状によりドットパターンの断面形状が決まるが、図５（ｃ）に示すような矩形に限らず円形でも構わない。
【００２５】
図６（ａ）に示す第３の工程では、Ｐｔ薄膜のマスクパターン２２を用いて、酸素ガスを用いたドライエッチングによりＤＬＣ膜２１をエッチングする。このようにして形成された金型２の成形転写面には、図６（ｂ）に示すように、金属ガラス層１３の凹部１３０に対応する凸部２００が複数形成される。通常、凸部２００の径と高さの比は１：２程度に設定される。例えば、径が１０ｎｍ程度の凸パターンの場合には、高さは２０ｎｍ程度となる。
【００２６】
上述した特許文献２に記載の技術では、基板としてＳｉ基板を使用し、そのＳｉ基板上にＳｉＯ２膜を形成している。そして、ＳｉＯ２膜をエッチング（ＲＩＥ）して、凸パターンを形成するようにしている。エッチングの際にフッ素系ガス（ＣＨＦ３等）が用いられる。ＣＨＦ３など水素を含んだフッ素系ガスを用いたドライエッチングの場合、ＳｉＯ２上ではエッチング時に発生する酸素が不揮発性物質（重合膜）を形成する化学種（ＣＦやＣＦ２）を酸化させるため除去される。
【００２７】
しかし、Ｓｉ上では酸素がないため重合膜（ＣＯＦやＣＯＦ３）が形成され、加速されたイオンはこの重合膜を除去するために消費される。これがＳｉとＳｉＯ２との選択性を向上させる機構となっている。しかし、本実施の形態のようなナノパターンを形成する場合のＳｉＯ２エッチング条件では、高周波出力が高くスパッタリングによる物理的な加工性が高いため、ＳｉとＳｉＯ２と選択比が低くなってしまう。そのため、Ｓｉでエッチングが止まらずにＳｉ基板までエッチングされてしまい、エッチング深さにばらつきが生じやすく、凸パターンの径やピッチの微細化の障害となる。
【００２８】
そこで、本実施の形態では、Ｓｉ基板に代えてＡｌ２Ｏ３基板２０を使用するとともに、被エッチング層として非晶質炭素膜（ＤＬＣ膜２１）を形成して、酸素ガスを用いたドライエッチングにより非晶質炭素膜をエッチングするようにした。この場合、Ａｌ２Ｏ３基板２０はエッチングされ難いためエッチングがＡｌ２Ｏ３基板２０で止まり、広い領域で均一な高さの凸パターンが形成できる。その結果、 径１２ｎｍ、ピッチ２５ｎｍの微細パターンを形成することが可能となった。
【００２９】
《金型の製造方法２》
図７〜９は、金型の製造方法の第２の例を説明する図である。第２の例では、上述した金型２を用いて、さらにピッチの小さな凸パターンを有する金型を形成する。まず、図７（ａ）に示すように、Ａｌ２Ｏ３基板７０上にＤＬＣ膜７１を成膜する。この工程は、図５（ａ）に示したものと同様の工程である。さらに、ＤＬＣ膜７１の上にレジスト７２を形成する。
【００３０】
次いで、図７（ｂ）に示すように、製造方法１で形成した金型２を押し付けてナノインプリント成形をする。金型２にはピッチＰで凸部２００が形成されているので、レジスト７２には凸部２００に対応した穴７２１ａが、ピッチＰでそれぞれ形成されることになる。図９はレジスト７２の平面図であり、図９（ａ）は図７（ｂ）の工程後の状態を示したものである。
【００３１】
図７（ｃ）では、金型２またはＡｌ２Ｏ３基板７０をＰ／２だけずらして、再び金型２を押し付けてナノインプリント成形をする。その結果、レジスト７２には、凸部２００に対応した穴７２１ｂがそれぞれ形成される。図７（ｄ）は、図７（ｃ）の工程後の基板断面図を示したものであり、図９（ｂ）は、図７（ｃ）の工程後のレジスト平面図を示したものである。図９（ａ）において、符号１を付した穴７２１ａは、図７（ｂ）の工程で形成された穴である。図７（ｂ）では、レジスト７２が形成されたＡｌ２Ｏ３基板７０に対して、金型２を相対的にｘ方向にピッチＰ／２だけずらしてインプリント成形が行われる。そのため、穴７２１ｂは、穴７２１ａに対してｘ方向にＰ／２だけずれて形成されている。
【００３２】
その後、ｙ方向にＰ／２ピッチずらしたインプリント成形、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれＰ／２ピッチずらしたインプリント成形を行うことにより、図９（ｃ）に示すようなＰ／２ピッチで穴が配列しているレジストパターンが形成される。符号３を付した穴７２１ｃは、ｙ方向にＰ／２ピッチずらしたインプリント成形で形成される穴を示し、符号４を付した穴７２１ｄは、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれＰ／２ピッチずらしたインプリント成形で形成される穴を示す。
【００３３】
なお、レジスト７２が形成されたＡｌ２Ｏ３基板７０を金型に対してステップ駆動する方法としては、例えば、ピエゾ素子を用いた駆動装置により、Ａｌ２Ｏ３基板７０をｘ方向およびｙ方向にステップ駆動する方法がある。
【００３４】
次に、図８（ａ）に示すように、穴７２１ａ〜７２１ｄが形成されたレジスト７２をマスクとして、ＤＬＣ膜７１をエッチングする。その結果、ＤＬＣ膜７１には、穴７２１ａ〜７２１ｄに対応した穴７１０がそれぞれ形成されることになる。その後、レジスト７２を除去すると、図８（ｂ）に示すような金型７が形成される。図１０は、金型７の斜視図であり、金型７には、ピッチＰ／２で多数の穴（ナノホール）７１０が形成されている。
【００３５】
第２の製造方法では、図８（ｃ），（ｄ）に示すように、この金型７を用いて金属ガラス基板８０を熱インプリント加工することにより、磁気記録媒体の製造に用いられる最終的な金型８が形成される。金属ガラス基板８０を熱インプリント加工する工程は、図２で説明した場合と同様にして行われるので、ここでは説明を省略する。この熱インプリント加工により、金属ガラスが金型７の穴７１０内に入り込み、金属ガラス基板８０側に穴７１０に対応する凸部８１が形成される。図１０（ｂ）は、このようにして形成された金型８の斜視図である。金型８のドットピッチ（凸部８１のピッチ）は、金型２におけるドットピッチＰの半分となり、より微細なナノパターンが形成された金型を容易に形成することができる。
【００３６】
上述した例では、金型２をＰ／２ピッチずらしてインプリント成形を４回行うことで、ピッチＰ／２の金型７（ナノホールパターン）を形成し、その金型７からピッチＰ／２の金型８（ナノドドットパターン）を形成した。同様に、凸パターンの成型転写位置をずらしながらインプリント成型を繰り返し行う操作によって、ピッチＰ／Ｎのナノ金型を形成することができる。ここで、Ｎは３以上の整数であり、インプリント成型の回数はＮ×Ｎとなる。また、図９（ｂ）のようにパターンピッチがｘ方向とｙ方向とで異なるような金型であっても良く、この場合には、インプリント成型の回数はＮとなる。
【００３７】
なお、図８（ａ），（ｂ）に示す例では、パターン化されたレジスト７２をマスクに使用してエッチングを行ったが、以下に説明するような方法で形成されたマスクを用いて、ＤＬＣ膜７１のエッチングを行うようにしても良い。
【００３８】
図１２（ａ）は、図７（ｄ）に示す断面図と同じものである。図７（ｄ）では図示を省略したが、実際には、穴７２１ａ内のＤＬＣ膜７１の表面には、図１２（ａ）に示すようにレジスト７２が僅かに薄く残っている。図１２（ａ）に示す工程では、例えば、Ｎ２プラズマを用いたアッシング等により、このＤＬＣ膜７１上の薄いレジストを除去して、ＤＬＣ膜７１の表面を露出させる。
【００３９】
図１２（ｂ）に示す工程では、レジスト７２上および露出したＤＬＣ膜７１表面上に、Ｐｔなどのスパッタ膜７３（ここでは、Ｐｔ膜７３と称することにする）を形成する。その後、レジスト７２を除去することにより、図１２（ｃ）に示すようなＰｔ膜７３によるマスクパターンがＤＬＣ膜７１上に形成される。このマスクパターンは、矩形島状のＰｔ膜７３が、図１０（ｂ）の凸部８１と同様の配列で形成されている。
【００４０】
次いで、Ｐｔ膜７３をマスクとしてＤＬＣ膜７１をエッチングすると、Ｐｔ膜７３が形成された部分のＤＬＣ膜７１だけが残り、図１２（ｄ）に示すような金型９（凸パターン）が形成される。金型９は図１０（ｂ）に示す金型８と同一形状を有しており、Ｐｔ膜７３およびＤＬＣ膜７１から成る凸部９１が、図１０（ｂ）の凸部８１と同様に配列されている。金型９の場合、Ｐｔ膜のようなスパッタ膜をマスクとして用いるため、被エッチング層であるＤＬＣ膜７１と比較した場合にエッチング速度が大きく異り、すなわち、エッチング選択性が高く、レジスト７２をマスクに用いる場合よりも微細なパターンを加工することができる。なお、金型８を形成した場合にと同様に、金型９の凸部９１が形成された面を金属ガラス基板に転写することで、ナノ凹パターンが形成された金属ガラスの金型を形成しても良い。
【００４１】
図１に示した磁気記録媒体１では、金属ガラス層１３に凹部１３０を複数形成して、その中に磁性体１４を埋め込む構成としたが、図１１に示すように、金属ガラス層１３に凸部１３３を複数形成して、その凸部１３３上に磁性体１４を形成するようにしても良い。図１１において、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。この場合には、図１０（ａ）に示す金型７を用いた熱インプリント加工により、金属ガラス層１３に凸部１３３を形成する。
【００４２】
上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、磁気記録媒体を形成するためのナノ金型を例に説明したが、本発明によるナノ金型の製造方法は、ＤＶＤ，マイクロレンズアレイ等の光学素子やマイクロ化学チップなどを形成するための金型にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１：磁気記録媒体、２，７，８：金型、１１：基板、１２：軟磁性層、１３：金属ガラス層、１４：磁性体、１５，２０２：ストッパ、２０，７０：Ａｌ２Ｏ３基板、２１，７１：ＤＬＣ膜、２２：マスクパターン、７２：レジスト、８０：金属ガラス基板、１３０，２０１：凹部、８１，１３２，１３３，２００：凸部、７１０，７２１ａ〜７１２ｄ：穴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノインプリント法に用いられるナノ金型の製造方法であって、
Ａｌ２Ｏ３基板上に非晶質炭素材料から成る被エッチング層を形成する第１の工程と、
集束イオンビーム援用化学気相成長により、前記被エッチング層上に薄膜パターンを形成する第２の工程と、
前記薄膜パターンをマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより前記被エッチング層をエッチングし、複数のナノ凸パターンが形成された成型転写面を形成する第３の工程と、を有することを特徴とするナノ金型の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法で製造されたナノ金型。
【請求項３】
ナノインプリント法に用いられるナノ金型の製造方法であって、
第１のＡｌ２Ｏ３基板上に非晶質炭素材料から成る被エッチング層を形成する第１の工程と、
集束イオンビーム援用化学気相成長により、前記第１のＡｌ２Ｏ３基板に形成された被エッチング層上に薄膜パターンを形成する第２の工程と、
前記薄膜パターンをマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより前記被エッチング層をエッチングして、複数のナノ凸パターンを有する予備金型を形成する第３の工程と、
第２のＡｌ２Ｏ３基板上に非晶質炭素材料から成る被エッチング層を形成する第４の工程と、
前記第２のＡｌ２Ｏ３基板に形成された被エッチング層上にレジスト層を形成する第５の工程と、
前記レジスト層に対する前記予備金型によるインプリント成型を、前記ナノ凸パターンの成型転写位置が重ならないように前記予備金型をずらして複数回行い、前記レジスト層によるマスクパターンを形成する第６の工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより前記第２のＡｌ２Ｏ３基板の被エッチング層をエッチングし、複数のナノ凹パターンを有する成型転写面を形成する第７の工程と、を有することを特徴とするナノ金型の製造方法。
【請求項４】
ナノインプリント法に用いられるナノ金型の製造方法であって、
第１のＡｌ２Ｏ３基板上に非晶質炭素材料から成る被エッチング層を形成する第１の工程と、
集束イオンビーム援用化学気相成長により、前記第１のＡｌ２Ｏ３基板に形成された被エッチング層上に薄膜パターンを形成する第２の工程と、
前記薄膜パターンをマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより前記被エッチング層をエッチングして、複数のナノ凸パターンを有する予備金型を形成する第３の工程と、
第２のＡｌ２Ｏ３基板上に非晶質炭素材料から成る被エッチング層を形成する第４の工程と、
前記第２のＡｌ２Ｏ３基板に形成された被エッチング層上にレジスト層を形成する第５の工程と、
前記レジスト層に対する前記予備金型によるインプリント成型を、前記ナノ凸パターンの成型転写位置が重ならないように前記予備金型をずらして複数回行い、前記レジスト層によるマスクパターンを形成して前記被エッチング層の表面の一部を露出させる第６の工程と、
前記露出した被エッチング層の表面にスパッタ薄膜を形成する第７の工程と、
前記スパッタ薄膜をマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより前記第２のＡｌ２Ｏ３基板の被エッチング層をエッチングし、複数のナノ凸パターンを有する成型転写面を形成する第８の工程と、を有することを特徴とするナノ金型の製造方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載のナノ金型の製造方法において、
前記第６の工程では、前記予備金型に形成されたナノ凸パターンのパターンピッチ方向に、パターンピッチのＮ等分ずつずらしながら前記予備金型によるインプリント成型をＮ回行うことを特徴とするナノ金型の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載のナノ金型の製造方法において、
前記予備金型に形成されたナノ凸パターンの直交する２方向のパターンピッチ方向の各々に関して、パターンピッチのＮ等分ずつずらしながら前記予備金型によるインプリント成型をＮ回行うことを特徴とするナノ金型の製造方法。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか一項に記載の製造方法で製造されたナノ金型。
【請求項８】
金属ガラス基板を、その過冷却液体温度域に保持しつつ前記請求項７に記載のナノ金型の成型転写面に押圧して、ナノパターンが形成された金型を形成すること特徴とするナノ金型の製造方法。
【請求項９】
基板の上に軟磁性層を形成する第１の工程と、
前記軟磁性層の上に金属ガラス基板を載置し、該金属ガラス基板をその過冷却液体温度域に保持しつつ加圧することで、前記軟磁性層上に所望の厚さの金属ガラス層を形成する第２の工程と、
前記金属ガラス層をその過冷却液体温度域に保持しつつ、請求項７に記載のナノ金型の成形転写面を押圧して複数の凹部または凸部を形成する第３の工程と、
前記複数の凹部または凸部のそれぞれに磁性体を形成する第４の工程と、を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１】
ナノインプリント法に用いられるナノ金型の製造方法であって、
Ａｌ２Ｏ３基板上に非晶質炭素材料から成る被エッチング層を形成する第１の工程と、
集束イオンビーム援用化学気相成長により、前記被エッチング層上に薄膜パターンを形成する第２の工程と、
前記薄膜パターンをマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより前記被エッチング層をエッチングし、複数のナノ凸パターンが形成された成型転写面を形成する第３の工程と、を有することを特徴とするナノ金型の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法で製造されたナノ金型。
【請求項３】
ナノインプリント法に用いられるナノ金型の製造方法であって、
第１のＡｌ２Ｏ３基板上に非晶質炭素材料から成る被エッチング層を形成する第１の工程と、
集束イオンビーム援用化学気相成長により、前記第１のＡｌ２Ｏ３基板に形成された被エッチング層上に薄膜パターンを形成する第２の工程と、
前記薄膜パターンをマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより前記被エッチング層をエッチングして、複数のナノ凸パターンを有する予備金型を形成する第３の工程と、
第２のＡｌ２Ｏ３基板上に非晶質炭素材料から成る被エッチング層を形成する第４の工程と、
前記第２のＡｌ２Ｏ３基板に形成された被エッチング層上にレジスト層を形成する第５の工程と、
前記レジスト層に対する前記予備金型によるインプリント成型を、前記ナノ凸パターンの成型転写位置が重ならないように前記予備金型をずらして複数回行い、前記レジスト層によるマスクパターンを形成する第６の工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより前記第２のＡｌ２Ｏ３基板の被エッチング層をエッチングし、複数のナノ凹パターンを有する成型転写面を形成する第７の工程と、を有することを特徴とするナノ金型の製造方法。
【請求項４】
ナノインプリント法に用いられるナノ金型の製造方法であって、
第１のＡｌ２Ｏ３基板上に非晶質炭素材料から成る被エッチング層を形成する第１の工程と、
集束イオンビーム援用化学気相成長により、前記第１のＡｌ２Ｏ３基板に形成された被エッチング層上に薄膜パターンを形成する第２の工程と、
前記薄膜パターンをマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより前記被エッチング層をエッチングして、複数のナノ凸パターンを有する予備金型を形成する第３の工程と、
第２のＡｌ２Ｏ３基板上に非晶質炭素材料から成る被エッチング層を形成する第４の工程と、
前記第２のＡｌ２Ｏ３基板に形成された被エッチング層上にレジスト層を形成する第５の工程と、
前記レジスト層に対する前記予備金型によるインプリント成型を、前記ナノ凸パターンの成型転写位置が重ならないように前記予備金型をずらして複数回行い、前記レジスト層によるマスクパターンを形成して前記被エッチング層の表面の一部を露出させる第６の工程と、
前記露出した被エッチング層の表面にスパッタ薄膜を形成する第７の工程と、
前記スパッタ薄膜をマスクとして、酸素ガスを用いたドライエッチングにより前記第２のＡｌ２Ｏ３基板の被エッチング層をエッチングし、複数のナノ凸パターンを有する成型転写面を形成する第８の工程と、を有することを特徴とするナノ金型の製造方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載のナノ金型の製造方法において、
前記第６の工程では、前記予備金型に形成されたナノ凸パターンのパターンピッチ方向に、パターンピッチのＮ等分ずつずらしながら前記予備金型によるインプリント成型をＮ回行うことを特徴とするナノ金型の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載のナノ金型の製造方法において、
前記予備金型に形成されたナノ凸パターンの直交する２方向のパターンピッチ方向の各々に関して、パターンピッチのＮ等分ずつずらしながら前記予備金型によるインプリント成型をＮ回行うことを特徴とするナノ金型の製造方法。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか一項に記載の製造方法で製造されたナノ金型。
【請求項８】
金属ガラス基板を、その過冷却液体温度域に保持しつつ前記請求項７に記載のナノ金型の成型転写面に押圧して、ナノパターンが形成された金型を形成すること特徴とするナノ金型の製造方法。
【請求項９】
基板の上に軟磁性層を形成する第１の工程と、
前記軟磁性層の上に金属ガラス基板を載置し、該金属ガラス基板をその過冷却液体温度域に保持しつつ加圧することで、前記軟磁性層上に所望の厚さの金属ガラス層を形成する第２の工程と、
前記金属ガラス層をその過冷却液体温度域に保持しつつ、請求項７に記載のナノ金型の成形転写面を押圧して複数の凹部または凸部を形成する第３の工程と、
前記複数の凹部または凸部のそれぞれに磁性体を形成する第４の工程と、を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−３４６４８（Ｐ２０１１−３４６４８Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８１４５５（Ｐ２００９−１８１４５５）
【出願日】平成２１年８月４日（２００９．８．４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度 ＮＥＤＯ「革新的部材産業創出プログラム 高機能複合化金属ガラスを用いた革新的部材技術開発 複合化合金ガラスの微細成金属ガラスの微細成形加工技術」受託研究
【出願人】（５０５４６１０９４）株式会社ＢＭＧ (13)
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月４日（２００９．８．４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度 ＮＥＤＯ「革新的部材産業創出プログラム 高機能複合化金属ガラスを用いた革新的部材技術開発 複合化合金ガラスの微細成金属ガラスの微細成形加工技術」受託研究
【出願人】（５０５４６１０９４）株式会社ＢＭＧ (13)
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
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