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【発明の名称】 金属基板の製造方法
【発明者】 【氏名】車 彦龍

【氏名】▲高▼橋 年哉

【要約】 【課題】製造時における形状変化の少ないスタンパーを得る。

【構成】表面に凹凸が形成された円盤状の記録媒体を製造するために用いられるスタンパーの製造方法において、非導電性基板の表面に凹凸を形成する表面加工工程と、非導電性基板における前記凹凸の形成された面に単分子層を形成する単分子層形成工程と、前記単分子層の上に導電体層を形成する導電体層形成工程と、前記導電体層の上に金属層を形成する金属層形成工程と、前記導電体層と前記金属層とを前記非導電性基板より剥離する剥離工程と、を有することを特徴とするスタンパーの製造方法を提供することにより上記課題を解決する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属からなる金属原盤の表面に単分子層を形成する単分子層形成工程と、
前記単分子層の形成された金属原盤をメッキ液に浸漬させ、単分子層の形成されている面にメッキにより金属基板を形成する金属基板形成工程と、
前記金属基板を前記金属原盤より剥離する剥離工程と、
により製造されることを特徴とする金属基板の製造方法。
【請求項2】
前記剥離工程終了後、前記金属基板形成工程と前記剥離工程とを繰り返すことにより、同一形状の金属基板を複数作製することを特徴とする請求項1に記載の金属基板の製造方法。
【請求項3】
前記剥離工程終了後、前記金属原盤に付着している単分子層を除去する単分子層除去工程と、
前記単分子層の除去された金属原盤の表面に、単分子層を形成する単分子層形成工程と、
前記単分子層の形成された金属原盤をメッキ液に浸漬させ、単分子層の形成されている面にメッキにより金属基板を形成する金属基板形成工程と、
前記金属基板を前記金属原盤より剥離する剥離工程と、
を繰り返すことにより、同一形状の金属基板を複数作製することを特徴とする請求項1に記載の金属基板の製造方法。
【請求項4】
非導電性材料又は半導体材料からなる非導電性原盤の表面に導電体層を形成する導電体層形成工程と、
前記導電体層の上に単分子層を形成する単分子層形成工程と、
前記単分子層の形成された非導電性原盤をメッキ液に浸漬させ、単分子層の形成されている面にメッキにより金属基板を形成する金属基板形成工程と、
前記金属基板を前記非導電性原盤より剥離する剥離工程と、
により製造されることを特徴とする金属基板の製造方法。
【請求項5】
前記剥離工程終了後、前記金属基板形成工程と前記剥離工程とを繰り返すことにより、同一形状の金属基板を複数作製することを特徴とする請求項4に記載の金属基板の製造方法。
【請求項6】
前記剥離工程終了後、前記非導電性原盤の導電体層の表面に付着している単分子層を除去する単分子層除去工程と、
前記単分子層の除去された非導電性原盤の導電体層の表面に単分子層を形成する単分子層形成工程と、
前記単分子層の形成された非導電性原盤をメッキ液に浸漬させ、単分子層の形成されている面にメッキにより金属基板を形成する金属基板形成工程と、
前記金属基板を前記非導電性原盤より剥離する剥離工程と、
を繰り返すことにより、同一形状の金属基板を複数作製することを特徴とする請求項4に記載の金属基板の製造方法。
【請求項7】
非導電性材料又は半導体材料からなる非導電性原盤の表面に単分子層を形成する単分子層形成工程と、
前記単分子層の上に導電体層を形成する導電体層形成工程と、
前記導電体層の形成された非導電性原盤をメッキ液に浸漬させ、導電体層の形成されている面にメッキにより金属基板を形成する金属基板形成工程と、
前記金属基板を前記非導電性原盤より剥離する剥離工程と、
により製造されることを特徴とする金属基板の製造方法。
【請求項8】
前記剥離工程終了後、前記導電体層形成工程と前記金属基板形成工程と前記剥離工程とを繰り返すことにより、同一形状の金属基板を複数作製することを特徴とする請求項7に記載の金属基板の製造方法。
【請求項9】
前記剥離工程終了後、前記非導電性原盤に付着している単分子層を除去する単分子層除去工程と、
前記単分子層の除去された非導電性原盤の表面に、単分子層を形成する単分子層形成工程と、
前記単分子層の上に導電体層を形成する導電体層形成工程と、
前記導電体層の形成された非導電性原盤をメッキ液に浸漬させ、導電体層の形成されている面にメッキにより金属基板を形成する金属基板形成工程と、
前記金属基板を前記非導電性原盤より剥離する剥離工程と、
を繰り返すことにより、同一形状の金属基板を複数作製することを特徴とする請求項7に記載の金属基板の製造方法。
【請求項10】
前記非導電性原盤は、Si、SiO、SiC、Alからなる材料により構成されていることを特徴とする請求項4から9のいずれかに記載の金属基板の製造方法。
【請求項11】
前記導電体層は、スパッタリング法、CVD法、真空蒸着法、無電解メッキにより形成されることを特徴とする請求項4から10のいずれかに記載の金属基板の製造方法。
【請求項12】
単分子層が形成される前記金属原盤或いは非導電性原盤の表面には、予め形成される金属基板の形状に対応した凹凸パターンが形成されていることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の金属基板の製造方法。
【請求項13】
前記金属基板形成工程において、金属基板は、Ni、Cu、Au、Ta、Cr又は金属単体、Fe又はNiを含む合金の電鋳により形成されることを特徴とする請求項1から12のいずれかに記載の金属基板の製造方法。
【請求項14】
前記単分子層は、炭素を構成材料に含む材料であることを特徴とする請求項1から13のいずれかに記載の金属基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、メッキによる金属基板の製造方法、特に、射出成型の金型や磁気転写におけるマスターディスクとして用いられる金属基板について、剥離性が高く、製造コストが低いメッキによる製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
光ディスク、光ピックアップ等の分野においては、極めて精度の高いパターンが形成された基板、極めて精度の高いレンズ等の光学素子が用いられている。このような基板や光学素子は、プラスチックやガラスなどの素材を金型により成型することにより、均一な形状のものが大量に、しかも低コストで作製することができる。このような成型に用いられる金型は、永久に使用することができるものではなく、使用回数を重ねる度に形状に変化が生じるため消耗品として扱われる。従って、均一形状の基板や光学素子を大量に製造するためには、均一形状の金型を複数作製しておくことが必要となる。
【0003】
ここで、ダイヤモンド工具等を用いて切削加工により金型を製造する場合では、時間と費用を多大に要するため、出来上がる基板や光学素子の製造コストを上昇させる。また、この方法では、まったく同一形状の金型を作製することは困難であり、均一な製品を大量に生産することは困難である。
【0004】
このため最終的に製造される基板や光学素子の形状に対応した原盤を作製し、この原盤にNi電鋳等のメッキにより金属基板であるNi基板を作製し、このNi基板を金型として使用する方法がある。この方法では、精度の高い原盤を一つ作製するだけで、均一なNi基板を大量に低コストで作製することができるため、出来上がる基板や光学素子をバラツキが少なく、高い均一性で大量に低コストで製造することができる。
【0005】
このようなNi電鋳による金属基板の製造方法は、特許文献1または2に開示されている。
【特許文献1】特開2001−234382号公報
【特許文献2】特開2004−48216号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、このような金属基板であるNi基板は、原盤に形成されたNi電鋳層を剥離することにより作製されるが、Ni電鋳層に形成される凹凸パターンの形状が小さくなるに従って、原盤からNi電鋳層を剥離する際の剥離性が悪くなる傾向にある。特に、パターンの幅が狭くなるほど、また、パターンの線幅に対する深さ(アスペクト比)が大きくなるほど、剥離性が悪くなる傾向にある。このような剥離性の低下は、原盤に記録されている凹凸パターンがNi基板となるNi電鋳層に正確に転写されないため、出来上がる基板や光学素子のバラツキを高くしてしまうのである。従って、いくら原盤における形状の精度を向上させたとしても、その形状が正確にNi電鋳層に転写することができなければ、出来上がる基板や光学素子を高い均一性で大量に生産することはできないのである。
【0007】
また、Ni電鋳層からなる金属基板は原盤と密着しており、原盤から剥離する際に変形する場合があり、このような変形が不可逆的なものである場合には、金型としての機能が失われてしまう。
【0008】
この変形は、電鋳時のメッキ液の温度、印加電流変化方法、メッキ液の濃度等に対して依存するものであるが、これらは工程管理を行うことで低減することが可能である。一方、原盤を電鋳することにより形成されるNi電鋳層を剥離する工程は、設備の自動化が困難であり、人手による剥離の方が精度は高いのが現状である。従って、変形の主な原因は、この剥離の際のNi電鋳層に作用する力によって生じる歪によるものである。
【0009】
特に、金属からなる原盤にNi電鋳層を形成する場合においては、金属からなる原盤とNi電鋳層との剥離性を高めるために、原盤表面を事前に酸化処理することが一般的に行われる。この酸化処理の方法としては、薬液(例えば、過マンガン酸カリウムパウダーの純水希釈液)に浸漬する方法や酸素プラズマによるアッシング処理などがあげられる。
【0010】
しかしながら、微細で緻密な形状を有するものの場合、このような方法で剥離性を高めようとすると、原盤の表面が荒されて形状が変化してしまい、また、形状が凹凸パターンである場合、凹部の表面の酸化を十分に行うことができず、酸化処理が不十分な領域において、原盤とNi電鋳層との剥離が困難となり、Ni電鋳層が剥離により不可逆的に変形してしまう場合がある。
【0011】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、射出成型の金型等として用いられる金属基板をNi電鋳等のメッキ法で作製する場合において、原盤からの金属基板を剥離する際、剥離性の高い金属基板の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
請求項1に記載の発明は、金属からなる金属原盤の表面に単分子層を形成する単分子層形成工程と、前記単分子層の形成された金属原盤をメッキ液に浸漬させ、単分子層の形成されている面にメッキにより金属基板を形成する金属基板形成工程と、前記金属基板を前記金属原盤より剥離する剥離工程により製造されることを特徴とする金属基板の製造方法である。
【0013】
請求項2に記載の発明は、前記剥離工程終了後、前記金属基板形成工程と前記剥離工程とを繰り返すことにより、同一形状の金属基板を複数作製することを特徴とする請求項1に記載の金属基板の製造方法である。
【0014】
請求項3に記載の発明は、前記剥離工程終了後、前記金属原盤に付着している単分子層を除去する単分子層除去工程と、前記単分子層の除去された金属原盤の表面に、単分子層を形成する単分子層形成工程と、前記単分子層の形成された金属原盤をメッキ液に浸漬させ、単分子層の形成されている面にメッキにより金属基板を形成する金属基板形成工程と、前記金属基板を前記金属原盤より剥離する剥離工程と、を繰り返すことにより、同一形状の金属基板を複数作製することを特徴とする請求項1に記載の金属基板の製造方法である。
【0015】
請求項4に記載の発明は、非導電性材料又は半導体材料からなる非導電性原盤の表面に導電体層を形成する導電体層形成工程と、前記導電体層の上に単分子層を形成する単分子層形成工程と、前記単分子層の形成された非導電性原盤をメッキ液に浸漬させ、単分子層の形成されている面にメッキにより金属基板を形成する金属基板形成工程と、前記金属基板を前記非導電性原盤より剥離する剥離工程と、により製造されることを特徴とする金属基板の製造方法である。
【0016】
請求項5に記載の発明は、前記剥離工程終了後、前記金属基板形成工程と前記剥離工程とを繰り返すことにより、同一形状の金属基板を複数作製することを特徴とする請求項4に記載の金属基板の製造方法である。
【0017】
請求項6に記載の発明は、前記剥離工程終了後、前記非導電性原盤の導電体層の表面に付着している単分子層を除去する単分子層除去工程と、前記単分子層の除去された非導電性原盤の導電体層の表面に単分子層を形成する単分子層形成工程と、前記単分子層の形成された非導電性原盤をメッキ液に浸漬させ、単分子層の形成されている面にメッキにより金属基板を形成する金属基板形成工程と、前記金属基板を前記非導電性原盤より剥離する剥離工程と、を繰り返すことにより、同一形状の金属基板を複数作製することを特徴とする請求項4に記載の金属基板の製造方法である。
【0018】
請求項7に記載の発明は、非導電性材料又は半導体材料からなる非導電性原盤の表面に単分子層を形成する単分子層形成工程と、前記単分子層の上に導電体層を形成する導電体層形成工程と、前記導電体層の形成された非導電性原盤をメッキ液に浸漬させ、導電体層の形成されている面にメッキにより金属基板を形成する金属基板形成工程と、前記金属基板を前記非導電性原盤より剥離する剥離工程と、により製造されることを特徴とする金属基板の製造方法である。
【0019】
請求項8に記載の発明は、前記剥離工程終了後、前記導電体層形成工程と前記金属基板形成工程と前記剥離工程とを繰り返すことにより、同一形状の金属基板を複数作製することを特徴とする請求項7に記載の金属基板の製造方法である。
【0020】
請求項9に記載の発明は、前記剥離工程終了後、前記非導電性原盤に付着している単分子層を除去する単分子層除去工程と、前記単分子層の除去された非導電性原盤の表面に、単分子層を形成する単分子層形成工程と、前記単分子層の上に導電体層を形成する導電体層形成工程と、前記導電体層の形成された非導電性原盤をメッキ液に浸漬させ、導電体層の形成されている面にメッキにより金属基板を形成する金属基板形成工程と、前記金属基板を前記非導電性原盤より剥離する剥離工程と、を繰り返すことにより、同一形状の金属基板を複数作製することを特徴とする請求項7に記載の金属基板の製造方法である。
【0021】
請求項10に記載の発明は、前記非導電性原盤は、Si、SiO、SiC、Alからなる材料により構成されていることを特徴とする請求項4から9のいずれかに記載の金属基板の製造方法である。
【0022】
請求項11に記載の発明は、前記導電体層は、スパッタリング法、CVD法、真空蒸着法、無電解メッキにより形成されることを特徴とする請求項4から10のいずれかに記載の金属基板の製造方法である。
【0023】
請求項12に記載の発明は、単分子層が形成される前記金属原盤或いは非導電性原盤の表面には、予め形成される金属基板の形状に対応した凹凸パターンが形成されていることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の金属基板の製造方法である。
【0024】
請求項13に記載の発明は、前記金属基板形成工程において、金属基板は、Ni、Cu、Au、Ta、Cr又は金属単体、Fe又はNiを含む合金の電鋳により形成されることを特徴とする請求項1から12のいずれかに記載の金属基板の製造方法である。
【0025】
請求項14に記載の発明は、前記単分子層は、炭素を構成材料に含む材料であることを特徴とする請求項1から13のいずれかに記載の金属基板の製造方法である。
【0026】
尚、本明細書中では、非導電性原盤を構成する材料は、非導電性材料のほか半導体材料も含むものである。
【発明の効果】
【0027】
以上、本発明におけるメッキによる金属基板の製造方法によれば、原盤からの金属基板の剥離性を高めることができ、原盤には微小な凹凸パターンや微細な形状が形成されている場合であっても、高い精度で大量に均一な形状の金属基板を作製することができる。従って、このように作製された金属基板を金型等として用いることにより、微少な凹凸パターンや微細な形状を有する製品を高い均一性で大量かつ低コストで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0028】
〔第1の実施の形態〕
以下、本発明の第1の実施の形態について説明する。第1の実施の形態は、金属からなる金属原盤を用いて金型等となる金属基板を製造する方法である。
【0029】
図1は本実施の形態におけるメッキによる金属基板作製の流れを示すフローチャートであり、図2は本実施の形態における製造方法の工程図である。
【0030】
最初に、ステップ102(S102)に示す表面加工工程を行う。具体的には、図2(a)に示す表面に凹凸パターンの形成された金属材料からなる原盤となる金属原盤72を作製する。金属原盤72の凹凸パターンの形成には、所定の凹凸パターンの形成されたSi基板にNi電鋳を行うことにより表面に凹凸パターンの形成された金属原盤72を作製方法や、金属板の表面に切削等の加工により凹凸パターンを形成する方法がある。このような方法により、図2(a)に示すように原盤となる金属原盤72を作製する。
【0031】
次に、図1のステップ104(S104)の単分子層形成工程を行う。具体的には、図2(b)に示すように、金属原盤72上の凹凸の形成された面に、単分子層73を2〜3〔nm〕形成する。単分子層73の形成は、いわゆるディップコートにより行われる。単分子層73を構成する材料としては、ヘキサデカンチオール(CH(CH15SH)、オクタンチオール(CH(CHSH、C17SH)、ブタンチオール(CH(CHSH)等炭素を含有する材料が挙げられる。
【0032】
次に、図1のステップ106(S106)における金属層形成工程を行う。具体的には、図2(c)に示すように、Ni電鋳を行うことにより、金属原盤72に形成された単分子層73上に、金属層であるNi電鋳層74を形成する。単分子層73は、絶縁性を有しないため、この表面に直接Ni電鋳を施すことができる。
【0033】
図3にNi電鋳を行うための電鋳装置20を示す。この電鋳装置20は、メッキ液22が入っている電鋳槽24と、電鋳槽24よりオーバーフローしたメッキ液22を受けるドレーン槽26と、陽極となるNiペレット28が充填されており電鋳槽24よりオーバーフローしたメッキ液22を受けるアノード室30と、金属原盤72を保持する陰極32により構成されている。
【0034】
電鋳槽24には、メッキ液供給配管34によりメッキ液22が供給されるようになっている。電鋳槽24よりドレーン槽26にオーバーフローしたメッキ液22は、ドレーン槽排水配管36により回収されるようになっている。また、電鋳槽24よりアノード室30にオーバーフローしたメッキ液22は、アノード室排水管38より回収される構成となっている。
【0035】
電鋳槽24とアノード室30とは、隔壁板40により区切られている。また、電鋳槽24側の隔壁板40の表面には、電極遮断板42が陰極32と対向するように固定されている。この電極遮断板42は、電鋳した膜厚が面内で均一になるように、電極の所定部分を覆うように形成されているものである。
【0036】
以上の構成からなる電鋳装置20において、陰極32に金属原盤72を保持させ、陰極32を負電極に接続し、アノード室30を正電極に接続して通電することにより、Ni電鋳層74の電鋳が行われる。
【0037】
尚、電鋳の際に電流密度と時間を制御することにより、Ni電鋳層74に内部応力を低減させることができ、電鋳された後のNi電鋳層74の表面の平坦度を高めるとともに、表面粗さを非常に小さくすることが可能である。
【0038】
次に、図1におけるステップ108(S108)の剥離工程を行う。具体的には、図2(d)に示すように、原盤である金属原盤72と、Ni電鋳層74とを剥離する。金属原盤72とNi電鋳層74との間には、単分子層73が形成されているが、この単分子層73が設けられることにより、金属原盤72からNi電鋳層74を剥離する際の剥離性が高くなり、金属原盤72よりNi電鋳層74を極めて良好な状態で剥離することができる。
【0039】
以上の工程により、Ni電鋳層74からなる金属基板が作製される。尚、金属層形成工程においては、電鋳の際の溶液を変えることにより、Ni以外にFeCo、Cr等の金属材料の電鋳を行うことが可能である。また、本実施の形態では、ステップ106における金属層形成工程は、電気メッキによる電鋳法について説明したが、無電解メッキであってもよく、この場合であっても剥離性を高めることができる。
【0040】
このように形成されたNi電鋳層74からなる金属基板は、光ディスクや光学材料を射出成型するためのスタンパーや磁気転写に用いられるマスターディスク等として用いられる。
【0041】
〔第2の実施の形態〕
以下、本発明の第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態は、Si等からなる非導電性原盤を用いて金型等となる金属基板を製造する方法である。尚、前述したように、本明細書中において非導電性原盤を構成する材料は、非導電性材料のみならず半導体材料を含むものである。
【0042】
図4は本実施の形態におけるメッキによる金属基板作製の流れを示すフローチャートであり、図5は本実施の形態における製造方法の工程図である。
【0043】
最初に、ステップ202(S202)に示す表面加工工程を行う。具体的には、図5(a)に示すものを作製するため、表面が平滑なSi基板90上に、ポジ型のフォトレジストをスピンコーター等により塗布し、プリベーク後に、Si基板90を回転させながら、記録する信号に対応して変調したレーザ光(或いは電子ビーム)をフォトレジストに照射し、フォトレジストの略全面に所定のパターンを露光する。その後、露光したSi基板90を現像液に浸漬することにより、フォトレジストの露光された部分が除去され、図5(a)に示すようにSi基板90上の所定の領域にフォトレジスト層91が形成されたものが作製される。尚、Si基板90以外にガラス、石英、アルミナ(Al)、SiCの基板を用いることも可能である。
【0044】
次に、Si基板90上のフォトレジスト層91が形成されている面について、RIE(リアクティブイオンエッチング)を行う。具体的には、フォトレジスト層91の形成されたSi基板90をRIE装置の減圧チャンバー内に設置し、真空ポンプ等により減圧チャンバー内を減圧した後、CF等の反応性ガスを導入し、RF電界を印加することによりプラズマを発生させてSi基板90のエッチングを行う。CF等の反応性ガスを導入したRIEでは、Siはエッチングされるもののフォトレジストはエッチングされ難いため、Si基板90において、フォトレジスト層91の形成されていない領域のSiのみがエッチングされる。この後、フォトレジスト層91を有機溶剤等により除去することにより、図5(b)に示すように原盤となるSi原盤92が作製される。
【0045】
次に、図4のステップ204(S204)の導電体層形成工程を行う。具体的には、図5(c)に示すように、Si原盤92上の凹凸の形成された面に、導電体層93を形成する。導電体層93の形成方法は、スパッタリング法、CVD法、真空蒸着法、無電解メッキ法により行われる。本実施の形態では、導電体層93を構成する材料としてFeCoを用いたが、Ni等の材料であっても良い。
【0046】
次に、図4のステップ206(S206)の単分子層形成工程を行う。具体的には、図5(d)に示すように、Si原盤92の導電体層93が形成されている面に、単分子層94を2〜3〔nm〕形成する。単分子層94の形成は、いわゆるディップコートにより行われる。単分子層94を構成する材料としては、ヘキサデカンチオール(CH(CH15SH)、オクタンチオール(CH(CHSH、C17SH)、ブタンチオール(CH(CHSH)等炭素を含有する材料が挙げられる。
【0047】
次に、図4のステップ208(S208)における金属層形成工程を行う。具体的には、図5(e)に示すように、Ni電鋳を行うことにより、Si原盤92に形成された単分子層94上に、金属層であるNi電鋳層95を形成する。単分子層94は、絶縁性を有しないため、この表面に直接Ni電鋳を施すことができる。電鋳方法は、第1の実施の形態と同様の方法により行う。
【0048】
次に、図4におけるステップ210(S210)の剥離工程を行う。具体的には、図5(f)に示すように、原盤であるSi原盤92と、Ni電鋳層95とを剥離する。Ni電鋳層95と導電体層93の間には、単分子層94が形成されているが、この単分子層94が設けられることにより、Si原盤92からNi電鋳層95を剥離する際の剥離性が高くなり、Si原盤92からNi電鋳層95を極めて良好な状態で剥離することができる。
【0049】
以上の工程により、Ni電鋳層95からなる金属基板が形成される。尚、金属層形成工程では、電鋳の際の溶液を変えることにより、Ni以外にFeCo、Cr等の電鋳を行うことが可能である。また、本実施の形態では、ステップ208における金属層形成工程は、電気メッキによる電鋳法について説明したが、無電解メッキであってもよく、この場合であっても剥離性を高めることができる。
【0050】
このように形成されたNi電鋳層95からなる金属基板は、光ディスクや光学材料を射出成型するためのスタンパーや磁気転写に用いられるマスターディスク等として用いられる。
【0051】
〔第3の実施の形態〕
以下、本発明の第3の実施の形態について説明する。第3の実施の形態は、Si等からなる非導電性原盤を用いて金型等となる金属基板を製造する方法である。
【0052】
図6は本実施の形態におけるメッキによる金属基板作製の流れを示すフローチャートであり、図7は本実施の形態における製造方法の工程図である。
【0053】
最初に、ステップ302(S302)に示す表面加工工程を行う。具体的には、図7(a)に示すものを作製するために、表面が平滑なSi基板50上に、ポジ型のフォトレジストをスピンコーター等により塗布し、プリベーク後に、Si基板50を回転させながら、記録する信号に対応して変調したレーザ光(或いは電子ビーム)をフォトレジストに照射し、フォトレジストの略全面に所定のパターンを露光する。その後、露光したSi基板50を現像液に浸漬することにより、フォトレジストの露光された部分が除去され、図7(a)に示すようにSi基板50上の所定の領域にフォトレジスト層51が形成されたものが作製される。尚、Si基板50以外にガラス基板等を用いることも可能である。
【0054】
次に、Si基板50上のフォトレジスト層51が形成されている面について、RIE(リアクティブイオンエッチング)を行う。具体的には、フォトレジスト層51の形成されたSi基板50をRIE装置の減圧チャンバー内に設置し、真空ポンプ等により減圧チャンバー内を減圧した後、CF等の反応性ガスを導入し、RF電界を印加することによりプラズマを発生させてSi基板50のエッチングを行う。CF等の反応性ガスを導入したRIEでは、Siはエッチングされるもののフォトレジストはエッチングされ難いため、Si基板50において、フォトレジスト層51の形成されていない領域のSiのみがエッチングされる。この後、フォトレジスト層51を有機溶剤等により除去することにより、図7(b)に示すように原盤となるSi原盤52が作製される。
【0055】
次に、図6のステップ304(S304)の単分子層形成工程を行う。具体的には、図7(c)に示すように、Si原盤52上の凹凸の形成された面に、単分子層53を2〜3〔nm〕形成する。単分子層53の形成は、いわゆるディップコートにより行われる。単分子層53を構成する材料としては、ヘキサデカンチオール(CH(CH15SH)、オクタンチオール(CH(CHSH、C17SH)、ブタンチオール(CH(CHSH)等炭素を含有する材料が挙げられる。
【0056】
次に、図6のステップ306(S306)の導電体層形成工程を行う。具体的には、図7(d)に示すように、Si原盤52の凹凸が形成されている面の単分子層53の形成されたものの上に、導電体層54を形成する。導電体層54の形成方法は、スパッタリング法、CVD法、真空蒸着法、無電解メッキ法により行われる。本実施の形態では、導電体層54を構成する材料としてNiを用いたが、FeCo等の材料であっても良い。
【0057】
このように、単分子層53上に導電体層54を形成することにより、効率的な電鋳を行うことができるとともに、金属基板の表面を金属基板とは異なる材料からなる膜でコートする場合や、同じ材料であっても異なる形成方法により金属基板の表面のコートを行う場合において、原盤の形状をそのまま転写することができるため、微細な形状であっても均一性の高い金属基板を作製することができる。
【0058】
次に、図6のステップ308(S308)における金属層形成工程を行う。具体的には、図7(e)に示すように、Ni電鋳を行うことにより、導電体層54上に金属層であるNi電鋳層55を形成する。電鋳方法は、第1の実施の形態と同様の方法により行う。
【0059】
次に、図6におけるステップ310(S310)の剥離工程を行う。具体的には、図7(f)に示すように、原盤であるSi原盤52と、導電体層54及びNi電鋳層55とを剥離する。Si原盤52と導電体層54の間には、単分子層53が形成されているが、この単分子層53が設けられることにより、Si原盤52から導電体層54及びNi電鋳層55を剥離する際の剥離性が高くなり、Si原盤52から導電体層54及びNi電鋳層55とを非常に良好な状態で剥離することができる。
【0060】
以上の工程により、導電体層54及びNi電鋳層55からなる金属基板が作製される。尚、金属層形成工程では、電鋳の際の溶液を変えることにより、Ni以外にFeCo、Cr等の電鋳を行うことが可能である。また、本実施の形態では、ステップ308における金属層形成工程は、電気メッキによる電鋳法について説明したが、無電解メッキであってもよく、この場合であっても剥離性を高めることができる。
【0061】
このように形成された導電体層54及びNi電鋳層55からなる金属基板は、光ディスクや光学材料を射出成型するためのスタンパーや磁気転写に用いられるマスターディスク等として用いられる。
【0062】
〔第4の実施の形態〕
本実施の形態は、第1の実施の形態において作製した金属原盤を用い、複数の金属基板を作製するものである。
【0063】
本実施の形態について図2、図8に基づき説明する。図8は、本実施の形態における金属基板の作製の流れを示す。
【0064】
ステップ102(S102)の表面加工工程、ステップ104(S104)の単分子層形成工程、ステップ106(S106)の金属層形成工程、ステップ108(S108)の剥離工程を順次行う。具体的な方法は、第1の実施の形態と同様である。
【0065】
この後、図2(d)に示されるNi電鋳層74からなる金属基板を剥離した後の単分子層73の付着している金属原盤72を用いて、再び図8のステップ106の金属層の形成をおこなう。形成される単分子層73は比較的強固なものであり、電鋳を行った程度では殆ど破壊されることはないため、金属基板を高スループット、低コストで作製する場合には有利となるからである。具体的には、図2(c)に示すようにNi電鋳を行い、ステップ108の剥離を行うことにより金属基板を作製する。
【0066】
このように、図8に示すステップ106からステップ108の工程を繰り返すことにより、新たに金属原盤72を作製することなく、同一形状の金属基板を大量に低コストで製造することができ、コスト的にも時間的にも極めて有利である。
【0067】
〔第5の実施の形態〕
本実施の形態は、第2の実施の形態において作製したSi原盤を用い、複数の金属基板を作製するものである。
【0068】
本実施の形態について図5、図9に基づき説明する。図9は、本実施の形態における金属基板の作製の流れを示す。
【0069】
ステップ202(S202)の表面加工工程、ステップ204(S204)の導電体層形成工程、ステップ206(S206)の単分子層形成工程、ステップ208(S208)の金属層形成工程、ステップ210(S210)の剥離工程を順次行う。具体的な方法は、第2の実施の形態と同様である。
【0070】
この後、図5(f)に示されるNi電鋳層95からなる金属基板を剥離した後の導電体層93上に単分子層94の付着している金属原盤92を用いて、再び図9のステップ208の金属層の形成をおこなう。形成される単分子層94は比較的強固なものであり、電鋳を行った程度では殆ど破壊されることはないため、金属基板を高スループット、低コストで作製する場合には有利となるからである。具体的には、図5(e)に示すようにNi電鋳を行い、ステップ210の剥離を行うことにより金属基板を作製する。
【0071】
このように、図9に示すステップ208からステップ210の工程を繰り返すことにより、新たに金属原盤92を作製することなく、同一形状の金属基板を大量に低コストで製造することができ、コスト的にも時間的にも極めて有利である。
【0072】
〔第6の実施の形態〕
本実施の形態は、第3の実施の形態において作製したSi原盤を用い、複数の金属基板を作製するものである。
【0073】
本実施の形態について図7、図10に基づき説明する。図10は、本実施の形態における金属基板の作製の流れを示す。
【0074】
ステップ302(S302)の表面加工工程、ステップ304(S304)の単分子層形成工程、ステップ306(S306)の導電体層形成工程、ステップ308(S308)の金属層形成工程、ステップ310(S310)の剥離工程を順次行う。具体的な方法は、第3の実施の形態と同様である。
【0075】
この後、図7(f)に示される導電体層54及びNi電鋳層55からなる金属基板を剥離した後の単分子層53の付着しているSi原盤52を用いて、再び図10のステップ306の導電体層54を図7(d)に示すように形成した後、ステップ308の金属層の形成をおこなう。形成される単分子層53は比較的強固なものであり、電鋳を行った程度では殆ど破壊されることはないため、金属基板を高スループット、低コストで作製する場合には有利となるからである。具体的には、図7(e)に示すようにNi電鋳を行い、ステップ310の剥離を行うことにより、金属基板を作製する。
【0076】
このように、図10に示すステップ306からステップ310の工程を繰り返すことにより、新たにSi原盤52を作製することなく、同一形状の金属基板を大量に低コストで製造することができ、コスト的にも時間的にも極めて有利である。
【0077】
〔第7の実施の形態〕
本実施の形態は、第1の実施の形態において作製した金属原盤を用い、複数の金属基板を作製するものである。
【0078】
本実施の形態について図2、図11、図12に基づき説明する。図11は、本実施の形態における金属基板の作製の流れを示す。
【0079】
図11に示すステップ102(S102)の表面加工工程、ステップ104(S104)の単分子層形成工程、ステップ106(S106)の金属層形成工程、ステップ108(S108)の剥離工程を順次行う。具体的な方法は、第1の実施の形態と同様である。
【0080】
この後、図11に示すステップ110(S110)の単分子層除去工程において、図2(d)においてNi電鋳層74からなる金属基板を剥離した後の図12(a)に示される金属原盤72に付着している単分子層73の除去を行う。これは金属原盤72に形成された単分子層73が、剥離工程の際に何らかの原因で、破壊や変形等している可能性が皆無であるとは言えないため、特に精度の高い金属基板を作製する場合には、これを回避する必要があるからである。
【0081】
具体的には、酸素プラズマによるアッシングにより行う。これにより、図12(b)に示すように、金属原盤72から単分子層73を完全に除去することができる。
【0082】
この後、図11のステップ104に移行し、図2(b)に示されるように再び単分子層73を形成した後にNi電鋳を行い、ステップ108の剥離を行うことにより、金属基板を作製する。このように、ステップ104からステップ110の工程を繰り返すことにより、新たに金属原盤72を作製することなく、精度の高い同一形状の金属基板を大量に低コストで製造することができ、コスト的にも時間的にも有利である。
【0083】
〔第8の実施の形態〕
本実施の形態は、第2の実施の形態において作製したSi原盤を用い、複数の金属基板を作製するものである。
【0084】
本実施の形態について図5、図13、図14に基づき説明する。図13は、本実施の形態における金属基板の作製の流れを示す。
【0085】
図13に示すステップ202(S202)の表面加工工程、ステップ204(S204)の導電体層形成工程、ステップ206(S206)の単分子層形成工程、ステップ208(S208)の金属層形成工程、ステップ210(S210)の剥離工程を順次行う。具体的な方法は、第2の実施の形態と同様である。
【0086】
この後、図13に示すステップ212(S212)の単分子層除去工程において、図5(f)においてNi電鋳層95からなる金属基板を剥離した後の図14(a)に示されるSi原盤92の凹凸が形成されている面の導電体層93上に付着している単分子層94の除去を行う。これはSi原盤92に形成された単分子層94が、剥離工程の際に何らかの原因で、破壊や変形等している可能性が皆無であるとは言えないため、特に精度の高い金属基板を作製する場合には、これを回避する必要があるからである。
【0087】
具体的には、酸素プラズマによるアッシングにより行う。これにより、図14(b)に示すように、Si原盤92の導電体層93から単分子層94を完全に除去することができる。
【0088】
この後、図13のステップ206に移行し、図5(d)に示されるように再び単分子層94を形成した後にNi電鋳を行い、ステップ210の剥離を行うことにより、金属基板を作製する。このように、ステップ206からステップ212の工程を繰り返すことにより、新たにSi原盤92を新たに作製することなく、精度の高い同一形状の金属基板を大量に低コストで製造することができ、コスト的にも時間的にも有利である。
【0089】
〔第9の実施の形態〕
本実施の形態は、第3の実施の形態において作製したSi原盤を用い、複数の金属基板を作製するものである。
【0090】
本実施の形態について図7、図15、図16に基づき説明する。図15は、本実施の形態における金属基板の作製の流れを示す。
【0091】
図15に示すステップ302(S302)の表面加工工程、ステップ304(S304)の単分子層形成工程、ステップ306(S306)の導電体層形成工程、ステップ308(S308)の金属層形成工程、ステップ310(S310)の剥離工程を順次行う。具体的な方法は、第3の実施の形態と同様である。
【0092】
この後、図15に示すステップ312(S312)の単分子層除去工程において、図7(f)において導電体層54とNi電鋳層55からなる金属基板を剥離した後の図16(a)に示されるSi原盤52の凹凸が形成されている面に付着している単分子層53の除去を行う。これはSi原盤52に形成された単分子層53が、剥離工程の際に何らかの原因で、破壊や変形等している可能性が皆無であるとは言えないため、特に精度の高い金属基板を作製する場合には、これを回避する必要があるからである。
【0093】
具体的には、酸素プラズマによるアッシングにより行う。これにより、図16(b)に示すように、Si原盤52から単分子層53を完全に除去することができる。
【0094】
この後、図15のステップ304に移行し、図7(c)に示されるように再び単分子層53の形成した後に導電体層を形成しNi電鋳を行い、ステップ310の剥離を行うことにより、金属基板を作製する。このように、ステップ304からステップ312の工程を繰り返すことにより、新たにSi原盤52を新たに作製することなく、精度の高い同一形状の金属基板を大量に低コストで製造することができ、コスト的にも時間的にも有利である。
【0095】
尚、実施の形態の説明においては、原盤作製の際に例としてポジ型のレジストを用いた作製方法について説明したが、ネガ型のレジストであっても反転パターンの露光を行うことにより同様に原盤の作製が可能である。
【0096】
以上、本発明のメッキによる金属基板の製造方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行うことは可能である。
【図面の簡単な説明】
【0097】
【図1】第1の実施の形態に係る金属基板の製造方法のフローチャート
【図2】第1の実施の形態に係る金属基板の製造方法の工程図
【図3】本発明において用いられる電鋳装置の概要図
【図4】第2の実施の形態に係る金属基板の製造方法のフローチャート
【図5】第2の実施の形態に係る金属基板の製造方法の工程図
【図6】第3の実施の形態に係る金属基板の製造方法のフローチャート
【図7】第3の実施の形態に係る金属基板の製造方法の工程図
【図8】第4の実施の形態に係る金属基板の製造方法のフローチャート
【図9】第5の実施の形態に係る金属基板の製造方法のフローチャート
【図10】第6の実施の形態に係る金属基板の製造方法のフローチャート
【図11】第7の実施の形態に係る金属基板の製造方法のフローチャート
【図12】第7の実施の形態に係る金属基板の製造方法の説明図
【図13】第8の実施の形態に係る金属基板の製造方法のフローチャート
【図14】第8の実施の形態に係る金属基板の製造方法の説明図
【図15】第9の実施の形態に係る金属基板の製造方法のフローチャート
【図16】第9の実施の形態に係る金属基板の製造方法の説明図
【符号の説明】
【0098】
72…金属原盤、73…単分子層、74…Ni電鋳層(金属基板)
【出願人】 【識別番号】306037311
【氏名又は名称】富士フイルム株式会社
【出願日】 平成18年6月23日(2006.6.23)
【代理人】 【識別番号】100083116
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 憲三


【公開番号】 特開2008−1958(P2008−1958A)
【公開日】 平成20年1月10日(2008.1.10)
【出願番号】 特願2006−174288(P2006−174288)