JP2006127590A - Patterning method and manufacturing method of imprint mold using the same - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high density magnetic recording medium requiring formation of a micro pattern, and a device using the micro pattern at an inexpensive price. <P>SOLUTION: The patterning method of a metallic film comprises; a process for forming a metallic film using one or more kinds of elements selected from Si, Al, Zr, Cr, Ti and Ta on the surface of a base material; a process for making a smooth surface profile die material selectively abut on the metallic film surface; a process for exposing the exposed portion of the metallic film surface to an active reaction gas atmosphere containing one or more kinds of gasses selected from oxygen and nitrogen and altering the exposed portion and the lower layer by a chemical reaction accelerating means; and a process for processing the metallic film by etching to manufacture the pattern shape with a step form in the vertical direction to the metallic film surface. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、一般にナノメートルオーダーの超微細パターン形成方法に関するものであり、より具体的には高密度磁気記録技術に関し、パターンドメディア等の磁気記録媒体やその他の磁性体製品を安価に実現するためのインプリント成型用モールドの製造方法に関する。   The present invention generally relates to a nanometer-order ultrafine pattern forming method, and more specifically to a high-density magnetic recording technique, and realizes magnetic recording media such as patterned media and other magnetic products at low cost. The present invention relates to a method for manufacturing a mold for imprint molding.

近年、半導体製造技術の進歩とともにナノメーターオーダーの微細加工が様々なデバイス開発に応用されデバイスの高密度化、高性能化が図られている。特に半導体メモリーや、ハードディスクドライブなどの記憶再生装置に用いるデバイスの高密度化、高記録容量化を実現するために、そのデザインルールが数１００〜１０ｎｍオーダーの極めて微細なものになってきており、製造プロセス設備コストの上昇や、スループット短縮の困難さにより、高性能なデバイスの低コスト化が大きな課題となっている。また一方、微細加工を行うことで新たな技術課題もクローズアップされてきている。   In recent years, with the progress of semiconductor manufacturing technology, nanometer-order microfabrication has been applied to various device developments to increase the density and performance of devices. In particular, in order to realize high density and high recording capacity of devices used in storage / reproduction devices such as semiconductor memories and hard disk drives, the design rules have become extremely fine on the order of several hundreds to 10 nm. Lowering the cost of high-performance devices has become a major issue due to increased manufacturing process equipment costs and difficulty in reducing throughput. On the other hand, new technical issues have been highlighted by performing microfabrication.

例えば、ハードディスクドライブの記録容量の増大に伴う磁気記録媒体の面記録密度の向上を図るために、記録方式においては長手磁気記録方式から、垂直磁気記録方式に移行する必要性が出てきている。磁気記録ヘッドの記録再生素子の微細化とともに磁気記録媒体上の各記録ビットサイズを数１０ｎｍ程度の超微細なパターン形成も必要となってきている。しかしこのような微細な記録ビットから再生出力を得るためには、各ビットに出来るだけ大きな飽和磁化と磁性膜の厚膜化が必要となる。しかし記録ビットの微細化は単位ビット当たりの磁化量が小さくなり熱揺らぎによる磁化反転でせっかく記録した磁気記録情報を消失するなどの問題が生じてきている。この問題を解決する方法として、パターンドメディアと呼ばれる磁気記録媒体が注目されている。パターンドメディアとは一般的に非磁性体層中に記録ビット単位となる磁性体領域を独立させ、且つ複数形成させた磁気記録媒体であり、記録ビット単位で強磁性体領域が独立しているため、それぞれの記録ビット間での干渉を防止でき、隣接するビットによる記録の消失や、再生時の雑音の低減などに効果を有する。しかしこれらビット形状の磁性体のパターニングには磁性体の成膜工程、レジストパターニングを行うフォトリソ工程、形状加工を行うエッチング工程など半導体プロセスを用いる必要がある。特にフォトリソ工程ではKrFレーザー（クリプトンフッ素レーザー）、ArFレーザー（アルゴンフッ素レーザー）などの短波長の光リソグラフィ装置や電子線を用いるＥＢリソグラフィ装置など高額設備によるプロセスで且つスループットが長時間を要するプロセスであることなどから、高記録密度磁気記録再生装置を安価に量産するためには、高精度でありながら、簡便なプロセスで、尚且つスループットの時間短縮を図ることが要望されてきている。   For example, in order to improve the surface recording density of a magnetic recording medium as the recording capacity of a hard disk drive increases, it is necessary to shift from a longitudinal magnetic recording method to a perpendicular magnetic recording method in the recording method. With the miniaturization of the recording / reproducing element of the magnetic recording head, it is also necessary to form an ultrafine pattern having a recording bit size on the magnetic recording medium of about several tens of nm. However, in order to obtain reproduction output from such a fine recording bit, it is necessary to increase the saturation magnetization and the thickness of the magnetic film as large as possible for each bit. However, the miniaturization of recording bits has caused problems such as the amount of magnetization per unit bit becoming smaller and erasing magnetic recording information that has been recorded by magnetization reversal due to thermal fluctuation. As a method for solving this problem, a magnetic recording medium called a patterned medium has attracted attention. Patterned media is a magnetic recording medium in which a plurality of magnetic regions, which are in units of recording bits, are generally formed in a non-magnetic layer, and a plurality of magnetic regions are formed, and ferromagnetic regions are independent in units of recording bits. Therefore, it is possible to prevent interference between the respective recording bits, which is effective for loss of recording due to adjacent bits and reduction of noise during reproduction. However, it is necessary to use a semiconductor process for patterning these bit-shaped magnetic bodies, such as a magnetic film forming process, a photolithography process for resist patterning, and an etching process for shape processing. Especially in the photolithographic process, it is a process using expensive equipment such as KrF laser (krypton fluorine laser), ArF laser (argon fluorine laser) and other short wavelength optical lithography equipment and EB lithography equipment using electron beams, and requires a long throughput. For this reason, in order to mass-produce a high recording density magnetic recording / reproducing apparatus at low cost, it has been desired to reduce the throughput time by a simple process with high accuracy.

この課題解決方法の一例として、磁気記録媒体の基材上に強磁性体層を形成し、強磁性体層表面を選択的にマスクキングした後、強磁性体層表面の非マスキング領域をハロゲン等の活性な反応性ガス雰囲気にさすことで、強磁性体層を非磁性化し、従来のエッチング加工プロセスを省略する低コスト化製造方法が示されている（特許文献１）。   As an example of a solution to this problem, a ferromagnetic layer is formed on the base material of the magnetic recording medium, the surface of the ferromagnetic layer is selectively masked, and the non-masking region on the surface of the ferromagnetic layer is then halogenated. A low-cost manufacturing method is disclosed in which a ferromagnetic layer is made non-magnetic by placing it in an active reactive gas atmosphere and the conventional etching process is omitted (Patent Document 1).

また一方、パターンドメディアの一種でもあるディスクリートトラック方式の磁気記録媒体も提案されてきている。ディスクリートトラック方式とは、トラック間領域の磁性層をエッチングプロセスを用いて、記録トラックにのみ磁性層を形成した磁気記録メディアであり、記録時及び再生時のサイドクロストークの低減などに効果を有している。しかし垂直磁気記録用の磁性層に直接エッチング加工を施して、データトラック間に断面が凹型の段差部を設けることは垂直磁気記録層にダメージを与え、磁気特性を劣化させる懸念がある。また記録トラック領域にのみ磁性層を形成したメディアであるために、媒体表面の磁性層の有無で生じる断面の凸凹形状（２０〜５０ｎｍ程度）の段差が磁気ヘッドによるシーク耐久性を著しく低下させる懸念もある。この課題を安価な製造プロセスを用いながら、解決する方法の一例として、ガラス基板上に軟磁性層を形成し、軟磁性層上に形成したレジストパターンをマスクに、軟磁性層をエッチング加工した後、非磁性材料の成膜及び、平坦化処理を行い、軟磁性層のエッチング加工でできた凹部に非磁性材料の埋め込みを行った後に、垂直磁気記録層を成膜する一連のプロセスにおいて、レジストパターン形成を従来のフォトリソ技術に代えて、トラック間隔や、サーボ信号等に対応させる凸凹形状に微細加工された成型金型を用いて、レジストを加熱しながら加圧することでレジストパターン形成を行う、所謂レジストインプリントプロセスを用いることで、安価なプロセスで且つ、サイドクロストークの低減及び、トラッキング精度の向上を図ることで、面記録密度の向上を実現する、高密度磁気記録媒体とその製造方法が示されている（特許文献２）。
特開２００２−３５９１３８号公報 特開２００３−１６６２１号公報 On the other hand, a discrete track type magnetic recording medium which is also a kind of patterned media has been proposed. The discrete track method is a magnetic recording medium in which a magnetic layer is formed only on the recording track by using an etching process for the magnetic layer in the inter-track region, and is effective in reducing side crosstalk during recording and playback. is doing. However, if the magnetic layer for perpendicular magnetic recording is directly etched to provide a step portion having a concave cross section between the data tracks, there is a concern that the perpendicular magnetic recording layer may be damaged and the magnetic characteristics may be deteriorated. Further, since the medium has a magnetic layer formed only in the recording track area, a step having an uneven shape (about 20 to 50 nm) in cross section caused by the presence or absence of the magnetic layer on the surface of the medium may significantly reduce seek durability by the magnetic head. There is also. As an example of a method for solving this problem using an inexpensive manufacturing process, after forming a soft magnetic layer on a glass substrate and etching the soft magnetic layer using a resist pattern formed on the soft magnetic layer as a mask In a series of processes in which a perpendicular magnetic recording layer is formed after a nonmagnetic material is formed and flattened, and a nonmagnetic material is embedded in a recess formed by etching of a soft magnetic layer, Instead of the conventional photolithographic technique, pattern formation is performed by applying pressure while heating the resist, using a molding die that has been finely processed into a concave and convex shape that corresponds to the track interval, servo signal, etc. By using a so-called resist imprint process, it is an inexpensive process, and side crosstalk is reduced and tracking accuracy is improved. And in, to realize the improvement of the surface recording density, a high-density magnetic recording medium and a manufacturing method thereof is shown (Patent Document 2).
JP 2002-359138 A JP 2003-16621 A

しかしながら、上述の特許文献１では、強磁性体層表面を選択的に残存させるためのマスキングには、光リソグラフィや電子線を用いるＥＢリソグラフィなどの高額設備を用いたレジストパターニング工程が必要であるばかりでなく磁気記録媒体一枚一枚に、パターニング形成が必要であるために、高精度な磁気記録再生装置を安価に実現するには、さらに生産性の良いプロセスが望まれる。   However, in Patent Document 1 described above, masking for selectively leaving the surface of the ferromagnetic layer requires a resist patterning process using expensive equipment such as photolithography or electron beam EB lithography. In addition, since it is necessary to form a pattern on each magnetic recording medium, a highly productive process is desired to realize a highly accurate magnetic recording / reproducing apparatus at low cost.

また一方、特許文献２では、レジストパターン形成を従来のフォトリソ技術に代えて、トラック間隔や、サーボ信号等に対応させる凸凹形状に微細加工された成型金型を用いて、レジストを加熱しながら加圧することでレジストパターン形成を行う、レジストインプリントプロセスを用いている。しかしながら、インプリント用マスターモールドの作製方法については、示されておらず、マスターモールドの寿命に応じてマスターモールドのパターニング形成が必要であり、光リソグラフィや電子線を用いるＥＢリソグラフィなどの高額設備を用いたレジストパターニング工程が必要であることが予測されるばかりでなく、磁気記録媒体一枚一枚の、加工プロセスが必要であるために、やはり高精度な磁気記録再生装置を安価に実現するには、さらに生産性の良いプロセスが望まれる。   On the other hand, in Patent Document 2, resist pattern formation is replaced with the conventional photolithographic technique, and the resist is heated while being heated using a molding die micro-processed into a concave and convex shape corresponding to a track interval, a servo signal, or the like. A resist imprint process is used in which a resist pattern is formed by pressing. However, a method for producing an imprint master mold is not shown, and patterning of the master mold is necessary according to the life of the master mold, and expensive equipment such as photolithography using electron lithography or electron beam is required. Not only is it expected that the resist patterning process used will be necessary, but it will also require a processing process for each magnetic recording medium, so that a highly accurate magnetic recording / reproducing apparatus can also be realized at low cost. Therefore, a more productive process is desired.

従って、高密度磁気記録再生装置を安価に実現するために、ディスクリートトラック方式の磁気記録媒体のデータ及びサーボ情報トラック形成や、パターンドメディアとしての、記録ビットの作製には、磁気記録媒体の一枚ごとのフォトリソグラフィ工程やエッチング加工工程などの一連のパターニング形成プロセス処理（枚葉処理）を、高精度でありながら、さらに簡便なプロセスで、尚且つスループットの時間短縮を可能とするパターニング形成プロセスが望まれる。   Therefore, in order to realize a high-density magnetic recording / reproducing apparatus at a low cost, it is necessary to form data and servo information tracks of a discrete track type magnetic recording medium, and to produce a recording bit as a patterned medium. A patterning process that enables a series of patterning processes (single wafer processing) such as a photolithography process and an etching process for each sheet to be performed with high accuracy, with a simpler process, and with reduced throughput time. Is desired.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、本発明の目的は、種々の磁性体製品や、ナノメートルオーダーの微細加工を必要とするパターン形成において、物理的ダメージや特性劣化が無く、生産性の良い安価なプロセスを実現するインプリント成型用モールドを高精度且つ、安価に実現する製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to eliminate various physical products and pattern damage that requires nanometer-order microfabrication. An object of the present invention is to provide a manufacturing method for realizing an imprint molding mold that realizes an inexpensive process with good productivity at high accuracy and at low cost.

上記課題を解決するための、本発明による金属膜のパターニング方法は、基材の表面にSi、Al、Zr、Cr、Ti、Ta、から選ばれた一種類以上の元素を用いた金属膜を形成する工程と、前記金属膜表面に平滑な表面形状の型材を選択的に当接させる工程と、前記金属膜表面の露出部を酸素、窒素から選ばれた1種類以上のガスを含む活性な反応ガス雰囲気にさらし化学反応加速手段により前記露出部および下層を変質させる工程と、前記金属膜をエッチング処理し、前記金属膜の膜表面に対して鉛直方向に段差形状をもつパターン形状を作製する加工工程とを少なくとも有する。   In order to solve the above problems, the metal film patterning method according to the present invention comprises a metal film using one or more elements selected from Si, Al, Zr, Cr, Ti, Ta on the surface of a substrate. A step of selectively contacting a mold material having a smooth surface shape with the surface of the metal film, and an exposed portion of the metal film surface including an active gas containing one or more gases selected from oxygen and nitrogen. A step of exposing the reaction gas atmosphere to altering the exposed portion and the lower layer by means of chemical reaction accelerating means, and etching the metal film to produce a pattern shape having a step shape perpendicular to the film surface of the metal film. At least a processing step.

上記本発明の、金属膜のパターニング方法により、金属膜が選択的に金属酸化膜または金属窒化膜が形成されるので、フォトリソグラフィによるパターニングプロセスを用いることなく、金属膜層と金属酸化膜層かまたは金属窒化膜らなるパターンが形成される。この金属膜層と金属酸化膜または金属窒化膜を同時にドライエッチング加工することで、エッチング加工の際にエッチングレート差により、金属膜層と金属酸化膜または金属窒化膜の間のエッチング選択比に応じて、エッチング断面形状に凹凸形状を作製することが可能となる。また金属膜形成を行う基材材料や、ドライエッチングで使用する反応性ガス種により、レジストパターンよりもエッチング選択比が向上し、その結果、高アスペクトな凸凹段差を基材に作製することが出来、高解像度レジストを用いたフォトリソグラフィによる薄膜レジストパターンでは困難な、高アスペクトな加工が可能となる。またフォトリソパターニングを用いないので、KrF（クリプトンフッ素レーザー）、ArF（アルゴンフッ素レーザー）などの光リソグラフィ装置やEBリソグラフィ装置などの高額設備を必要とせず、安価なプロセスで且つ、スループット短縮に効果があるばかりでなく、エッチング時のパターン形成されたレジスト側壁への再付着物による、バリ発生の抑止効果もあり、高精度なパターン形成を安価に実現することが可能になる。   According to the metal film patterning method of the present invention, a metal oxide film or a metal nitride film is selectively formed, so that the metal film layer and the metal oxide film layer can be formed without using a photolithography patterning process. Alternatively, a pattern made of a metal nitride film is formed. By simultaneously dry-etching the metal film layer and the metal oxide film or metal nitride film, depending on the etching selectivity between the metal film layer and the metal oxide film or metal nitride film due to the etching rate difference during the etching process Thus, it is possible to produce a concavo-convex shape in the etched cross-sectional shape. In addition, the base material for forming the metal film and the reactive gas species used in dry etching improve the etching selectivity over the resist pattern, and as a result, a high-aspect uneven step can be produced on the base material. High aspect ratio processing, which is difficult with a thin film resist pattern obtained by photolithography using a high resolution resist, is possible. Also, since photolithographic patterning is not used, high-cost equipment such as optical lithography equipment such as KrF (krypton fluorine laser) and ArF (argon fluorine laser) and EB lithography equipment is not required, and it is an inexpensive process and is effective in reducing throughput. In addition, there is an effect of suppressing the generation of burrs due to the reattachment on the resist side wall where the pattern is formed at the time of etching, and it becomes possible to realize high-precision pattern formation at low cost.

また本発明の、金属膜のパターニング方法は、基材の表面にSi、Al、Zr、Cr、Ti、Ta、から選ばれた一種類以上の元素を用いた金属膜を形成する工程と、前記金属膜表面に平滑な表面形状で且つ、型材断面形状が型材水平面に対して鉛直方向に凹部を有する光透過性型材を、当接させる工程と、前記金属膜表面の露出部を酸素、窒素の何れか1種類以上のガスを含む活性な反応ガス雰囲気にさらし化学反応加速手段により前記露出部および下層を変質させる工程と、前記金属膜をエッチング処理し、前記金属膜の膜表面に対して鉛直方向に段差形状を作製する加工工程とを少なくとも有する。   Further, the metal film patterning method of the present invention includes a step of forming a metal film using one or more elements selected from Si, Al, Zr, Cr, Ti, Ta on the surface of the substrate, A step of bringing a light-transmitting mold material having a smooth surface shape on the surface of the metal film and a cross-sectional shape of the mold material perpendicular to the mold material horizontal surface, and an exposed portion of the surface of the metal film of oxygen and nitrogen Exposing the active reaction gas atmosphere containing any one or more gases to altering the exposed portion and the lower layer by a chemical reaction accelerating means; and etching the metal film so that it is perpendicular to the film surface of the metal film. At least a processing step for producing a step shape in the direction.

上記本発明の、金属膜のパターニング方法により、ビット形状のような孤立パターンや、同心円を描くような多重リング形状のパターン形成が可能となる。   According to the metal film patterning method of the present invention, it is possible to form an isolated pattern such as a bit shape or a multiple ring shape pattern that draws concentric circles.

また本発明のナノインプリント成型用モールドの製造方法は、サファイア基板、石英基板から選ばれた何れか一種の基材の表面にSi、Al、Zr、Cr、Ti、Ta、から選ばれた一種類以上の元素を用いた金属膜を形成する工程と、前記金属膜表面に平滑な表面形状の型材を選択的に当接させる工程と、前記金属膜表面の露出部を酸素、窒素の何れか1種類以上のガスを含む活性な反応ガス雰囲気にさらし化学反応加速手段により前記露出部および下層を変質させる工程と、前記金属膜をエッチング処理し、前記金属膜の膜表面に対して鉛直方向に段差形状を作製する加工工程とを少なくとも有する。   Further, the method for producing a mold for nanoimprint molding of the present invention includes one or more types selected from Si, Al, Zr, Cr, Ti, Ta on the surface of any one of base materials selected from sapphire substrates and quartz substrates. A step of forming a metal film using the above element, a step of selectively abutting a mold material having a smooth surface shape on the surface of the metal film, and an exposed portion of the surface of the metal film of any one of oxygen and nitrogen A step of exposing the active gas atmosphere containing the above gas to altering the exposed portion and the lower layer by a chemical reaction accelerating means, etching the metal film, and forming a step shape in a vertical direction with respect to the film surface of the metal film And at least a processing step of manufacturing the.

本発明のナノインプリント成型用モールドの製造方法により、金属膜が選択的に金属酸化膜または金属窒化膜が形成されるので、フォトリソグラフィによるパターニングプロセスを用いることなく、金属膜層と金属酸化膜層かまたは金属窒化膜らなるパターンが形成される。この金属膜層と金属酸化膜または金属窒化膜を同時にドライエッチング加工することで、エッチング加工の際にエッチングレート差により、金属膜層と金属酸化膜または金属窒化膜の間のエッチング選択比に応じて、エッチング断面形状に凹凸形状を作製することが可能となる。ドライエッチング加工を行う際に、金属膜及び金属酸化膜または金属窒化膜が消失する程度までエッチングを行い、基材断面が高アスペクトな凸凹段差パターン形状の作製が可能となる。この断面が凸凹段差状のパターン形成された基材をインプリントモールドとして利用することで、例えばレジスト樹脂や、ガラス硝材を一例として、ガラス転移点温度程度に加熱しながら、インプリントモールドを加圧することで、微細形状のナノパターンを安価なプロセスにより、インプリントすることが可能となる。   According to the method for manufacturing a mold for nanoimprint molding of the present invention, the metal film is selectively formed as a metal oxide film or a metal nitride film. Therefore, the metal film layer and the metal oxide film layer can be formed without using a photolithography patterning process. Alternatively, a pattern made of a metal nitride film is formed. By simultaneously dry-etching the metal film layer and the metal oxide film or metal nitride film, depending on the etching selectivity between the metal film layer and the metal oxide film or metal nitride film due to the etching rate difference during the etching process Thus, it is possible to produce a concavo-convex shape in the etched cross-sectional shape. When dry etching is performed, etching is performed to such an extent that the metal film, the metal oxide film, or the metal nitride film disappears, so that it is possible to produce an uneven step pattern shape having a high aspect of the substrate cross section. By using the base material on which the cross-section of the cross section is formed as an imprint mold, the imprint mold is pressurized while being heated to about the glass transition temperature, for example, using a resist resin or a glass glass material as an example. As a result, it becomes possible to imprint the fine nano-pattern by an inexpensive process.

本発明による金属膜のパターニング方法は、基材の表面にSi、Al、Zr、Cr、Ti、Ta、から選ばれた一種類以上の元素を用いた金属膜を形成する工程と、前記金属膜表面に平滑な表面形状の型材を選択的に当接させる工程と、前記金属膜表面の露出部を酸素、窒素から選ばれた1種類以上のガスを含む活性な反応ガス雰囲気にさらし化学反応加速手段により前記露出部および下層を変質させる工程と、前記金属膜をエッチング処理し、前記金属膜の膜表面に対して鉛直方向に段差形状をもつパターン形状を作製する加工工程とを少なくとも有する。   The metal film patterning method according to the present invention includes a step of forming a metal film using one or more elements selected from Si, Al, Zr, Cr, Ti, Ta on the surface of a substrate, and the metal film The process of selectively bringing a smooth surface-shaped mold material into contact with the surface, and exposing the exposed portion of the metal film surface to an active reactive gas atmosphere containing one or more gases selected from oxygen and nitrogen, accelerates the chemical reaction At least a step of altering the exposed portion and the lower layer by means, and a processing step of etching the metal film to produce a pattern shape having a step shape in a vertical direction with respect to the film surface of the metal film.

上記本発明の、金属膜のパターニング方法により、フォトリソグラフィによるパターニングプロセスを用いることなく、高アスペクトな凸凹段差を基材に作製することが出来、高解像度レジストを用いたフォトリソグラフィによる薄膜レジストパターンでは困難な、高アスペクトな加工が可能となる。またフォトリソパターニングを用いないので、KrF（クリプトンフッ素レーザー）、ArF（アルゴンフッ素レーザー）などの光リソグラフィ装置やEBリソグラフィ装置などの高額設備を必要とせず、安価なプロセスで且つ、スループット短縮に効果があるばかりでなく、エッチング時のパターン形成されたレジスト側壁への再付着物による、バリ発生の抑止効果もあり、高精度なパターン形成を安価に実現することが可能になる。   With the metal film patterning method of the present invention, it is possible to produce a high-aspect uneven step on a substrate without using a patterning process by photolithography. In a thin film resist pattern by photolithography using a high-resolution resist, Difficult, high aspect processing is possible. Also, since photolithographic patterning is not used, high-cost equipment such as optical lithography equipment such as KrF (krypton fluorine laser) and ArF (argon fluorine laser) and EB lithography equipment is not required, and it is an inexpensive process and is effective in reducing throughput. In addition, there is an effect of suppressing the generation of burrs due to the reattachment on the resist side wall where the pattern is formed at the time of etching, and it becomes possible to realize high-precision pattern formation at low cost.

また本発明の、金属膜のパターニング方法は、基材の表面にSi、Al、Zr、Cr、Ti、Ta、から選ばれた一種類以上の元素を用いた金属膜を形成する工程と、前記金属膜表面に平滑な表面形状で且つ、型材断面形状が型材水平面に対して鉛直方向に凹部を有する光透過性型材を、当接させる工程と、前記金属膜表面の露出部を酸素、窒素の何れか1種類以上のガスを含む活性な反応ガス雰囲気にさらし化学反応加速手段により前記露出部および下層を変質させる工程と、前記金属膜をエッチング処理し、前記金属膜の膜表面に対して鉛直方向に段差形状を作製する加工工程とを少なくとも有する。   Further, the metal film patterning method of the present invention includes a step of forming a metal film using one or more elements selected from Si, Al, Zr, Cr, Ti, Ta on the surface of the substrate, A step of bringing a light-transmitting mold material having a smooth surface shape on the surface of the metal film and a cross-sectional shape of the mold material perpendicular to the mold material horizontal surface, and an exposed portion of the surface of the metal film of oxygen and nitrogen Exposing the active reaction gas atmosphere containing any one or more gases to altering the exposed portion and the lower layer by a chemical reaction accelerating means; and etching the metal film so that it is perpendicular to the film surface of the metal film. At least a processing step for producing a step shape in the direction.

上記本発明の、金属膜のパターニング方法により、ビット形状のような孤立パターンや、同心円を描くような多重リング形状のパターン形成が可能となり例えば、高密度記録再生用ハードディスク装置に用いる、磁気記録媒体のサーボ情報の書き込み用磁気転写マスターの作成が、安価に作製することが可能となる。   By the metal film patterning method of the present invention, it is possible to form an isolated pattern such as a bit shape or a multiple ring shape pattern that draws concentric circles. For example, a magnetic recording medium used in a hard disk device for high-density recording and reproduction It is possible to produce a magnetic transfer master for writing servo information at low cost.

また本発明のナノインプリント成型用モールドの製造方法は、サファイア基板、石英基板から選ばれた何れか一種の基材の表面にSi、Al、Zr、Cr、Ti、Ta、から選ばれた一種類以上の元素を用いた金属膜を形成する工程と、前記金属膜表面に平滑な表面形状の型材を選択的に当接させる工程と、前記金属膜表面の露出部を酸素、窒素の何れか1種類以上のガスを含む活性な反応ガス雰囲気にさらし化学反応加速手段により前記露出部および下層を変質させる工程と、前記金属膜をエッチング処理し、前記金属膜の膜表面に対して鉛直方向に段差形状を作製する加工工程とを少なくとも有する。   Further, the method for producing a mold for nanoimprint molding of the present invention includes one or more types selected from Si, Al, Zr, Cr, Ti, Ta on the surface of any one of base materials selected from sapphire substrates and quartz substrates. A step of forming a metal film using the above element, a step of selectively abutting a mold material having a smooth surface shape on the surface of the metal film, and an exposed portion of the surface of the metal film of any one of oxygen and nitrogen A step of exposing the active gas atmosphere containing the above gas to altering the exposed portion and the lower layer by a chemical reaction accelerating means, etching the metal film, and forming a step shape in a vertical direction with respect to the film surface of the metal film And at least a processing step of manufacturing the.

上記発明のナノインプリント成型用モールドの製造方法により、金属膜が選択的に金属酸化膜または金属窒化膜が形成されるので、フォトリソグラフィによるパターニングプロセスを用いることなくドライエッチング加工を行う際に、金属膜及び金属酸化膜または金属窒化膜が消失する程度までエッチングを行い、基材断面が高アスペクトな凸凹段差パターン形状の作製が可能となる。この断面が凸凹段差状のパターン形成された基材をインプリントモールドとして利用することで、例えばレジスト樹脂や、ガラス硝材を一例として、ガラス転移点温度程度に加熱しながら、インプリントモールドを加圧することで、微細形状のナノパターンを安価なプロセスにより、インプリントすることが可能となる。   According to the method for manufacturing a mold for nanoimprint molding of the above invention, a metal film is selectively formed as a metal oxide film or a metal nitride film. Therefore, when performing dry etching without using a patterning process by photolithography, the metal film Etching is performed to such an extent that the metal oxide film or the metal nitride film disappears, so that it is possible to produce an uneven step pattern shape with a high aspect of the cross section of the base material. By using the base material on which the cross-section of the cross section is formed as an imprint mold, the imprint mold is pressurized while being heated to about the glass transition temperature, for example, using a resist resin or a glass glass material as an example. As a result, it becomes possible to imprint the fine nano-pattern by an inexpensive process.

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

（第１の実施の形態）
図１の（ａ）〜（ｈ）は本発明の金属膜のパターニングプロセスの第一の実施例を示したものである。図１（ａ）は基材１００を示す。基材１００の材料としては特に限定されるものではなく、例えば、シリコン基板や石英ガラス、サファイアガラスなどを用いてもよい。図１（ｂ）に示すように、基材１００上に金属膜１０１を形成する。この金属膜１０１としてはＳｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ等の一般的に酸化物、窒化物になり得る金属であればいかなる金属元素であってもよい。図１（ｃ）は機材１００上に形成された金属膜１０１の膜面上に型材１０２を密着固定させ、金属膜１０１の膜面上を選択的に被覆した状態である。型材１０２の材料としては、特に限定するものではないが、線膨張係数の比較的小さいもので、且つ金属膜１０１に当接する面においては、例えば、表面粗度（Ra）が1ｎｍ以下程度の平滑面であることが望ましい。例えば、材料としては、シリコンやセラミック類でもよく、金属材料でもよい。図１（ｄ）は、図１（ｃ）の材料構成を、活性な反応ガスに曝すために、酸素または、窒素、又は、酸素と窒素の混合した反応性ガス雰囲気１０８の中に設置し、反応性ガスを活性化させるための手段１０３を与える。反応性ガス活性化手段はフラッシュランプなどの熱源アニール、もしくは、基材１００を３００℃以上に加熱する手段、例えばホットプレート（図示せず）などで加熱した状態でＵＶランプでのアニール、などでも良い。望ましくは、アニール処理の時間短縮を図るためにレーザーを用いることで、金属膜の酸化または窒化処理が活性的に行われる。この場合のレーザーは、Ｋｒｆレーザー（クリプトンフッ素レーザー）、ＡｒＦレーザー（アルゴンフッ素レーザー）やその他の一般的レーザーでも特に限定しない。また反応性ガス雰囲気１０８において酸素反応させる場合は、酸素分圧は２０％以上が望ましいが、金属膜の厚みや、反応層の厚み方向での制御などに応じて、分圧の調整を行うことは言うまでもない。窒化処理を行ううえでも同様に分圧調整を行う。反応性ガスの活性化処理により、酸化反応もしくは、窒化反応を終えた金属膜変質層１０１ｂが金属膜１０１の露出部分に形成される。図１（ｅ）〜（ｇ）はドライエッチング処理の概念図である。図１（ｅ）金属膜１０１と金属膜変質層１０１ｂを全面同時に反応性ガスの高密度プラズマ１０４を用いてドライエッチング行えば、金属膜１０１と金属膜変質層１０１ｂのそれぞれのエッチングレート差に応じて断面に段差形状を持つパターンが形成される。図１（ｆ）はドライエッチング処理の途中過程の概念図である。例えば、反応性ガス雰囲気１０８内で酸化処理を行い、ドライエッチング装置内でハロゲンガス例えば、フッ素系ガスあるいは、フッ素系ガスと不活性ガスとの混合ガスによる高密度プラズマを用いて、全面エッチング処理を行えば、金属膜１１０と金属酸化膜１２０層との間にそれぞれの材料間でのエッチングレート差により段差形状が作製される。所望の段差に応じて、金属膜１０１の厚みや、ドライエッチング深さの調整により、作製することが可能になる。尚金属膜１１０、金属酸化膜１２０のそれぞれの材料が消失するまでエッチングを行うことで、図１（ｇ）に示すように、段差パターン基材１３０を容易に作製することができる。尚、図１（ｄ）で示すハロゲンガス中での反応性ガスによる活性化処理で、型材１０２で覆われなかった露出部１０１ｂが、図１（ｆ）〜（ｇ）に示す反応性ガスの高密度プラズマ中での、ドライエッチング処理において、エッチレートが高く、その結果、図１（ｅ）での段差部の凹部１２０を形成しているように表示しているが、反応性ガス雰囲気１０８内での活性化処理の度合いや、ドライエッチング処理時の高密度プラズマを発生させる反応性ガス種によっては、露出部１０１ｂが、図１（ｅ）に示す段差部の凸部１１０を形成するようにしても一向に差し支えるものではない。 (First embodiment)
FIGS. 1A to 1H show a first embodiment of the metal film patterning process of the present invention. FIG. 1A shows a substrate 100. The material of the base material 100 is not particularly limited, and for example, a silicon substrate, quartz glass, sapphire glass, or the like may be used. As shown in FIG. 1B, a metal film 101 is formed on the base material 100. The metal film 101 may be any metal element as long as it can be generally an oxide or nitride, such as Si, Al, Zr, Cr, Ti, and Ta. FIG. 1C shows a state in which the mold material 102 is tightly fixed on the film surface of the metal film 101 formed on the equipment 100 and the film surface of the metal film 101 is selectively covered. The material of the mold material 102 is not particularly limited, but the surface having a relatively small linear expansion coefficient and in contact with the metal film 101 has, for example, a smooth surface roughness (Ra) of about 1 nm or less. It is desirable that the surface. For example, the material may be silicon, ceramics, or a metal material. FIG. 1 (d) shows that the material configuration of FIG. 1 (c) is placed in a reactive gas atmosphere 108 of oxygen or nitrogen or a mixture of oxygen and nitrogen in order to expose the active reaction gas, Means 103 are provided for activating the reactive gas. The reactive gas activation means may be a heat source annealing such as a flash lamp, or a means for heating the substrate 100 to 300 ° C. or higher, for example, annealing with a UV lamp while being heated by a hot plate (not shown). good. Desirably, the oxidation or nitridation process of the metal film is actively performed by using a laser in order to shorten the annealing process time. The laser in this case is not particularly limited even by a Krf laser (krypton fluorine laser), an ArF laser (argon fluorine laser) or other general lasers. When oxygen reaction is performed in the reactive gas atmosphere 108, the oxygen partial pressure is desirably 20% or more. However, the partial pressure should be adjusted according to the thickness of the metal film or the control in the thickness direction of the reaction layer. Needless to say. Similarly, the partial pressure adjustment is performed for the nitriding treatment. By the reactive gas activation treatment, the metal film altered layer 101b after the oxidation reaction or nitridation reaction is formed on the exposed portion of the metal film 101. 1E to 1G are conceptual diagrams of the dry etching process. 1E, if the metal film 101 and the metal film altered layer 101b are dry etched using the high-density plasma 104 of the reactive gas simultaneously on the entire surface, depending on the etching rate difference between the metal film 101 and the metal film altered layer 101b. Thus, a pattern having a step shape in the cross section is formed. FIG. 1F is a conceptual diagram of an intermediate process of the dry etching process. For example, an oxidation process is performed in a reactive gas atmosphere 108, and a whole surface etching process is performed in a dry etching apparatus using a high-density plasma using a halogen gas such as a fluorine-based gas or a mixed gas of a fluorine-based gas and an inert gas In this way, a step shape is produced between the metal film 110 and the metal oxide film 120 layer due to the etching rate difference between the respective materials. The metal film 101 can be manufactured by adjusting the thickness of the metal film 101 or the dry etching depth according to a desired level difference. By performing etching until the respective materials of the metal film 110 and the metal oxide film 120 disappear, the step pattern base material 130 can be easily manufactured as shown in FIG. Note that the exposed portion 101b that is not covered with the mold member 102 in the activation treatment with the reactive gas in the halogen gas shown in FIG. 1D is formed by the reactive gas shown in FIGS. In the dry etching process in the high-density plasma, the etching rate is high, and as a result, the step 120 in FIG. The exposed portion 101b forms the convex portion 110 of the step portion shown in FIG. 1 (e) depending on the degree of the activation process inside and the reactive gas species that generates the high-density plasma during the dry etching process. However, it is not something that will be supported.

例えば、型材１０２に微細加工されたメッシュ形状のステンシルマスクなどを用い、基材１００にシリコンまたはガラス基板などを用い、金属膜１０１にＳＩ膜（例えば５０〜５００ｎｍ程度の膜厚）を用い、反応性ガス雰囲気１０８で酸素分圧２０％以上の雰囲気を作り、反応性ガス活性化手段１０３にＫｒＦレーザー（クリプトンフッ素レーザー）１００ｍｊ以上の出力を用い、酸化反応の活性化処理を行い、且つ高密度プラズマ１０４にフッ素系ガスと不活性ガスの混合ガスまたは、フッ素系ガスによる高密度プラズマを用いたエッチング加工を行い、金属膜１１０、金属酸化膜１２０が消失するまでエッチング処理を行うことで、段差パターン形成された基材１３０を作製することが出来る。これは例えば、図１（ｈ）に示すように、例えば、基材１４０がシリコンであれば、基材最表面１５０のパターン形状を持つ、パターンドメディア方式の磁気記録媒体用の磁気転写マスターなどが作製でき、又例えば、基材１４０がガラス基板であれば、基材最表面１５０のパターン形状を持つ、パターンドメディア方式の磁気記録媒体の基材が作製できる。   For example, a mesh-shaped stencil mask or the like finely processed in the mold material 102 is used, a silicon or glass substrate is used as the base material 100, and an SI film (for example, a film thickness of about 50 to 500 nm) is used as the metal film 101. An atmosphere with an oxygen partial pressure of 20% or more is created in the reactive gas atmosphere 108, and an oxidation reaction activation process is performed using an output of KrF laser (krypton fluorine laser) 100 mj or more as the reactive gas activation means 103, and a high density The plasma 104 is etched using a mixed gas of a fluorine-based gas and an inert gas or high-density plasma using a fluorine-based gas, and the etching process is performed until the metal film 110 and the metal oxide film 120 disappear. A patterned substrate 130 can be produced. For example, as shown in FIG. 1 (h), for example, if the substrate 140 is silicon, the magnetic transfer master for the patterned media type magnetic recording medium having the pattern shape of the outermost surface 150 of the substrate, etc. For example, if the substrate 140 is a glass substrate, a substrate of a patterned media type magnetic recording medium having a pattern shape of the outermost surface 150 of the substrate can be manufactured.

（第２の実施の形態）
図２の（ｉ）〜（ｐ）は本発明の金属膜のパターニングプロセスの第二の実施例を示したものである。 (Second Embodiment)
FIGS. 2I to 2P show a second embodiment of the metal film patterning process of the present invention.

図２（ｉ）は基材２００を示す。基材２００の材料としては特に限定されるものではなく、例えば、シリコン基板や石英ガラス、サファイアガラスなどを用いてもよい。図２（Ｊ）に示すように、基材２００上に金属膜２０１を形成する。この金属膜２０１としてはＳｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ等の一般的に酸化物、窒化物になり得る金属であればいかなる金属元素であってもよい。図２（ｋ）は機材２００上に形成された金属膜２０１の膜面上に、型材２０２を密着固定させ、金属膜２０１の膜面上を選択的に被覆した状態である。型材１０２の材料としては、特に限定するものではないが、線膨張係数の比較的小さいもので、且つ金属膜１０１に当接する面においては、例えば、表面粗度（Ra）が1ｎｍ以下程度の平滑面で、型材断面形状が型材水平面に対して鉛直方向に凹部を有する光透過性型材であることが望ましい。例えば、サファイアガラス、その他の光透過性基材でもよいが、望ましくは石英ガラスなどが最適である。   FIG. 2 (i) shows the substrate 200. The material of the base material 200 is not particularly limited, and for example, a silicon substrate, quartz glass, sapphire glass, or the like may be used. As shown in FIG. 2J, a metal film 201 is formed over the substrate 200. The metal film 201 may be any metal element as long as it can generally be an oxide or nitride, such as Si, Al, Zr, Cr, Ti, Ta. FIG. 2 (k) shows a state in which the mold material 202 is tightly fixed on the film surface of the metal film 201 formed on the equipment 200 and the film surface of the metal film 201 is selectively covered. The material of the mold member 102 is not particularly limited, but the surface having a relatively small linear expansion coefficient and abutting against the metal film 101 has a surface roughness (Ra) of about 1 nm or less, for example. In terms of surface, it is desirable that the mold material cross-sectional shape be a light-transmitting mold material having a recess in a direction perpendicular to the mold material horizontal plane. For example, sapphire glass or other light-transmitting substrates may be used, but quartz glass is desirable.

図２（Ｌ）は、図２（Ｋ）の材料構成を、活性な反応ガスに曝すために、酸素または、窒素、又は、酸素と窒素の混合した反応性ガス雰囲気２０８の中に設置し、反応性ガスを活性化させるための手段２０３を与える。反応性ガス活性化手段はフラッシュランプなどの熱源アニール、もしくは、基材２００を３００℃以上に加熱する手段、例えばホットプレート（図示せず）などで加熱した状態でＵＶランプでのアニール、などでも良い。望ましくは、アニール処理の時間短縮を図るためにレーザーを用いることで、金属膜の酸化または窒化処理が活性的に行われる。この場合のレーザーは、Ｋｒｆレーザー（クリプトンフッ素レーザー）、ＡｒＦレーザー（アルゴンフッ素レーザー）やその他の一般的レーザーでも特に限定しない。また反応性ガス雰囲気２０８において酸素反応させる場合は、酸素分圧は２０％以上が望ましいが、金属膜の厚みや、反応層の厚み方向での制御などに応じて、分圧の調整を行うことは言うまでもない。窒化処理を行ううえでも同様に分圧調整を行う。反応性ガスの活性化処理により、酸化反応もしくは、窒化反応を終えた金属膜変質層２０１ｂが金属膜２０１の露出部分に形成される。図２（ｍ）〜（ｏ）はドライエッチング処理の概念図である。図２（ｍ）の金属膜２０１と金属膜変質層２０１ｂを全面同時に反応性ガスの高密度プラズマ２０４を用いてドライエッチング行えば、金属膜２０１と金属膜変質層２０１ｂのそれぞれのエッチングレート差に応じて断面に段差形状を持つパターンが形成される。図２（ｎ）はドライエッチング処理の途中過程の概念図である。例えば、反応性ガス雰囲気２０８内で酸化処理を行い、ドライエッチング装置内でハロゲンガス例えば、フッ素系ガスあるいは、フッ素系ガスと不活性ガスとの混合ガス、又あるいは塩素系ガスなど、による高密度プラズマを用いて、全面エッチング処理を行えば、金属膜２１０と金属酸化膜２２０層との間にそれぞれの材料間でのエッチングレート差により段差形状が作製される。所望の段差に応じて、金属膜２０１の厚みや、ドライエッチング深さの調整により、作製することが可能になる。尚、金属膜２１０、金属酸化膜２２０のそれぞれの材料が消失するまでエッチングを行うことで、図２（ｏ）に示すように、段差パターン基材２３０を容易に作製することができる。尚、図１（Ｌ）で示すハロゲンガス、または塩素系ガス中での反応性ガスによる活性化処理で、型材２０２で覆われなかった露出部２０１ｂが、図２（ｎ）〜（ｏ）に示す反応性ガスの高密度プラズマ中での、ドライエッチング処理において、エッチレートが高く、その結果、図２（ｍ）での段差部の凹部２２０を形成しているように表示しているが、反応性ガス雰囲気２０８内での活性化処理の度合いや、ドライエッチング処理時の高密度プラズマを発生させる反応性ガス種によっては、露出部２０１ｂが、図２（ｍ）に示す段差部の凸部２１０を形成するようにしても一向に差し支えるものではない。   FIG. 2 (L) shows that the material structure of FIG. 2 (K) is placed in a reactive gas atmosphere 208 in which oxygen or nitrogen or a mixture of oxygen and nitrogen is exposed to an active reaction gas. Means 203 are provided for activating the reactive gas. The reactive gas activation means may be heat source annealing such as a flash lamp, or means for heating the substrate 200 to 300 ° C. or higher, for example, annealing with a UV lamp while being heated by a hot plate (not shown). good. Desirably, the oxidation or nitridation process of the metal film is actively performed by using a laser in order to shorten the annealing process time. The laser in this case is not particularly limited even by a Krf laser (krypton fluorine laser), an ArF laser (argon fluorine laser) or other general lasers. When oxygen reaction is performed in the reactive gas atmosphere 208, the oxygen partial pressure is preferably 20% or more, but the partial pressure should be adjusted according to the thickness of the metal film or the control in the thickness direction of the reaction layer. Needless to say. Similarly, the partial pressure adjustment is performed for the nitriding treatment. By the reactive gas activation process, the metal film altered layer 201b that has finished the oxidation reaction or nitridation reaction is formed on the exposed portion of the metal film 201. 2 (m) to 2 (o) are conceptual diagrams of the dry etching process. If dry etching is performed on the entire surface of the metal film 201 and the metal film altered layer 201b in FIG. 2 (m) using the high-density plasma 204 of the reactive gas simultaneously, the etching rate difference between the metal film 201 and the metal film altered layer 201b is different. Accordingly, a pattern having a step shape in the cross section is formed. FIG. 2 (n) is a conceptual diagram of the intermediate process of the dry etching process. For example, the oxidation treatment is performed in the reactive gas atmosphere 208, and the high density by the halogen gas, for example, the fluorine-based gas, the mixed gas of the fluorine-based gas and the inert gas, or the chlorine-based gas in the dry etching apparatus. When the entire surface etching process is performed using plasma, a step shape is produced between the metal film 210 and the metal oxide film 220 layer due to the difference in etching rate between the respective materials. The metal film 201 can be manufactured by adjusting the thickness of the metal film 201 and the dry etching depth according to a desired level difference. By performing etching until the respective materials of the metal film 210 and the metal oxide film 220 disappear, the step pattern base material 230 can be easily manufactured as shown in FIG. 2 (n) to (o) are exposed portions 201b that are not covered with the mold material 202 by the activation treatment with the reactive gas in the halogen gas or the chlorine-based gas shown in FIG. 1 (L). In the dry etching process in the high-density plasma of the reactive gas shown, the etching rate is high, and as a result, it is displayed as forming the concave portion 220 of the stepped portion in FIG. Depending on the degree of the activation process in the reactive gas atmosphere 208 and the reactive gas species that generates high-density plasma during the dry etching process, the exposed portion 201b may be a convex portion of the stepped portion shown in FIG. Even if 210 is formed, it does not provide any support.

例えば、図２（ｉ）の基材２００に石英ガラス、またはシリコンなどを用い、型材２０２に微細加工された孤立パターン、より具体的にはビット形状や、複数のリング形状が入れ子状になった複数トラック形状の型材を用い、金属膜２０１にＳＩ膜あるいはＡｌ膜（例えば５０〜５００ｎｍ程度の膜厚）を用い、反応性ガス雰囲気２０８で酸素分圧２０％以上の雰囲気を作り、反応性ガス活性化手段２０３にＫｒＦレーザー（クリプトンフッ素レーザー）１００ｍｊ以上の出力を用い、酸化反応の活性化処理を行い、且つ高密度プラズマ２０４にフッ素系ガスと不活性ガスの混合ガスまたは、フッ素系ガスによる高密度プラズマを用いたエッチング加工を行い、金属膜２１０、金属酸化膜２２０が消失するまでエッチング処理を行うことで、段差パターン形成された基材２３０を作製することが出来る。これは例えば、図２（ｐ）に示すように、基材２４０がシリコンであれば、基材最表面２５０や２６０のパターン形状を持つ、パターンドメディア方式の磁気記録媒体用の磁気転写マスターなどが作製でき、又例えば、基材２４０がガラス基板であれば、基材最表面２５０や２６０のパターン形状を持つ、パターンドメディア方式やディスクリートトラック方式の磁気記録媒体の基材が作製できる。又一方、基材２４０に石英ガラスやサファイアガラスを用いれば、磁気記録媒体や、その他のメモリー例えば、マグネチックランダムアクセスメモリー（ＭＲＡＭ）に用いる基材や、レジストインプリント成型用モールドや、ガラスインプリント成型用モールドなどの作製が可能となる。   For example, quartz glass, silicon, or the like is used for the base material 200 in FIG. 2 (i), and an isolated pattern finely processed into the mold material 202, more specifically, a bit shape or a plurality of ring shapes are nested. Using a mold material having a plurality of tracks, using an SI film or an Al film (for example, a film thickness of about 50 to 500 nm) as the metal film 201, an atmosphere having an oxygen partial pressure of 20% or more is created in the reactive gas atmosphere 208, and the reactive gas The activation means 203 uses an output of KrF laser (krypton fluorine laser) of 100 mj or more to activate the oxidation reaction, and the high-density plasma 204 is made of a mixed gas of fluorine-based gas and inert gas or fluorine-based gas. By performing an etching process using high-density plasma and performing an etching process until the metal film 210 and the metal oxide film 220 disappear, It can be produced a difference patterned substrate 230. For example, as shown in FIG. 2 (p), if the substrate 240 is silicon, a magnetic transfer master for a patterned media type magnetic recording medium having a pattern shape of the outermost surface 250 or 260 of the substrate, etc. For example, if the base material 240 is a glass substrate, a base material of a patterned media type or discrete track type magnetic recording medium having the pattern shape of the base surface 250 or 260 can be produced. On the other hand, if quartz glass or sapphire glass is used for the substrate 240, the substrate used for magnetic recording media and other memories such as magnetic random access memory (MRAM), resist imprint molding mold, A mold for print molding or the like can be produced.

本発明に係る、パターン形成方法とそれを用いた磁気記録媒体作製用モールドの製造方法によって、高密度磁気記録再生用ハードディスク装置に使用される、微細加工が施された磁気記録媒体用を安価に提供することに寄与する。   The pattern forming method and the method for producing a mold for producing a magnetic recording medium using the pattern forming method according to the present invention can be used for a magnetic recording medium subjected to microfabrication and used for a high-density magnetic recording / reproducing hard disk device at low cost. Contribute to the provision.

本発明の実施の形態１における、金属膜パターニング方法のプロセスフロー概略図Process flow schematic diagram of metal film patterning method in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態２における、金属膜パターニング方法のプロセスフロー概略図Process flow schematic diagram of metal film patterning method in Embodiment 2 of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

１００，２００ 基材
１０１，２０１ 金属膜
１０１ｂ，２０１ｂ 金属膜変質層
１０２，２０２ 型材
１０３，２０３ 反応性ガス活性化手段
１０４，２０４ 反応性ガスの高密度プラズマ
１０８，２０８ 反応性ガス雰囲気
１１０，２１０ 金属膜のエッチング過程イメージ図
１２０，２２０ 金属膜変質層のエッチング過程イメージ図
１３０，２３０ 断面が段差形状の基材
１４０，２４０ 基材
１５０，２５０，２６０ パターン形状の例 100, 200 Base material 101, 201 Metal film 101b, 201b Metal film altered layer 102, 202 Mold material 103, 203 Reactive gas activation means 104, 204 Reactive gas high-density plasma 108, 208 Reactive gas atmosphere 110, 210 Image of etching process of metal film 120, 220 Image of etching process of altered layer of metal film 130, 230 Base material 140, 240 Base material 150, 250, 260 Example of pattern shape

Claims (4)

基材の表面にSi、Al、Zr、Cr、Ti、Ta、から選ばれた一種類以上の元素を用いた金属膜を形成する工程と、前記金属膜表面に平滑な表面形状の型材を選択的に当接させる工程と、前記金属膜表面の露出部を酸素、窒素の何れか1種類以上のガスを含む活性な反応ガス雰囲気にさらし化学反応加速手段により前記露出部および下層を変質させる工程と、前記金属膜をエッチング処理し、前記金属膜の膜表面に対して鉛直方向に段差形状を作製する加工工程とを有することを特徴とする金属膜のパターニング方法。 A process of forming a metal film using one or more elements selected from Si, Al, Zr, Cr, Ti, Ta on the surface of the substrate, and a mold with a smooth surface shape on the surface of the metal film is selected. Contacting the exposed surface of the metal film and exposing the exposed portion of the metal film to an active reactive gas atmosphere containing one or more gases of oxygen and nitrogen, and altering the exposed portion and the lower layer by chemical reaction accelerating means And a processing step of etching the metal film to form a step shape in a vertical direction with respect to the film surface of the metal film. 基材の表面にSi、Al、Zr、Cr、Ti、Ta、から選ばれた一種類以上の元素を用いた金属膜を形成する工程と、前記金属膜表面に平滑な表面形状の型材を選択的に当接させる工程と、前記金属膜表面の露出部を酸素、窒素の何れか1種類以上のガスを含む活性な反応ガス雰囲気にさらし化学反応加速手段により前記露出部および下層を変質させる工程と、前記金属膜をエッチング処理し、前記金属膜の膜表面に対して鉛直方向に段差形状を作製する加工工程とを有し、前記型材は、光透過性基材で且つ型材断面形状が型材水平面に対して鉛直方向に凹部を有することを特徴とする金属膜パターニング方法。 A process of forming a metal film using one or more elements selected from Si, Al, Zr, Cr, Ti, Ta on the surface of the substrate, and a mold with a smooth surface shape on the surface of the metal film is selected. Contacting the exposed surface of the metal film and exposing the exposed portion of the metal film to an active reactive gas atmosphere containing one or more gases of oxygen and nitrogen, and altering the exposed portion and the lower layer by chemical reaction accelerating means And a processing step of etching the metal film to produce a step shape in the vertical direction with respect to the film surface of the metal film, wherein the mold material is a light-transmitting substrate and the mold material cross-sectional shape is a mold material A metal film patterning method comprising a recess in a direction perpendicular to a horizontal plane. サファイア基板、石英基板から選ばれた何れか１種の基材の表面にSi、Al、Zr、Cr、Ti、Ta、から選ばれた一種類以上の元素を用いた金属膜を形成する工程と、前記金属膜表面に平滑な表面形状の型材を選択的に当接させる工程と、前記金属膜表面の露出部を酸素、窒素の何れか1種類以上のガスを含む活性な反応ガス雰囲気にさらし化学反応加速手段により前記露出部および下層を変質させる工程と、前記金属膜をエッチング処理し、前記金属膜の膜表面に対して鉛直方向に段差形状を作製する加工工程とを用いることを特徴とするインプリント成型用モールドの製造方法。 Forming a metal film using one or more elements selected from Si, Al, Zr, Cr, Ti, Ta on the surface of any one of the substrates selected from sapphire substrates and quartz substrates; A step of selectively bringing a smooth surface-shaped mold material into contact with the surface of the metal film, and exposing an exposed portion of the surface of the metal film to an active reactive gas atmosphere containing one or more gases of oxygen and nitrogen Using the step of altering the exposed portion and the lower layer by a chemical reaction accelerating means, and the processing step of etching the metal film to form a step shape in a vertical direction with respect to the film surface of the metal film. A method for manufacturing an imprint mold. 基材の表面にSi、Al、Zr、Cr、Ti、Ta、から選ばれた一種類以上の元素を用いた金属膜を形成する工程と、前記金属膜表面に平滑な表面形状の型材を選択的に当接させる工程と、前記金属膜表面の露出部を酸素、窒素の何れか1種類以上のガスを含む活性な反応ガス雰囲気にさらし化学反応加速手段により前記露出部および下層を変質させる工程と、前記金属膜をエッチング処理し、前記金属膜の膜表面に対して鉛直方向に段差形状を作製する加工工程とを有し、前記型材は、光透過性基材で且つ型材断面形状が型材水平面に対して鉛直方向に凹部を有することを特徴とする磁気記録媒体用磁気転写マスターの製造方法。 A process of forming a metal film using one or more elements selected from Si, Al, Zr, Cr, Ti, Ta on the surface of the substrate, and a mold with a smooth surface shape on the surface of the metal film is selected. Contacting the exposed surface of the metal film and exposing the exposed portion of the metal film to an active reactive gas atmosphere containing one or more gases of oxygen and nitrogen, and altering the exposed portion and the lower layer by chemical reaction accelerating means And a processing step of etching the metal film to produce a step shape in the vertical direction with respect to the film surface of the metal film, wherein the mold material is a light-transmitting substrate and the mold material cross-sectional shape is a mold material A method for producing a magnetic transfer master for a magnetic recording medium, comprising a recess in a direction perpendicular to a horizontal plane.

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