東北大、レーザ照射による急速・局所加熱を用いて大面積転写技術を確立

明昌機工株式会社(兵庫県)、一般財団法人素形材センター特別研究員の西山信行氏、東北大学金属材料研究所准教授の加藤秀実氏らの研究グループは、東北経済産業局からの委託を受けて実施した戦略的基盤技術高度化支援事業(サポイン)で、レーザ照射による急速・局所加熱方法を採用した熱インプリント(転写)装置を新たに開発し、短時間かつ安価に大面積ナノパターンを大量創製できる技術を確立した。

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ナノパターンを製造するインプリント法は、リソグラフィー技術に比べてパターンの加工精度や寸法均一性、あるいはパターンに熱応力や機械的応力が加わる等の解決課題があった。

これらの課題を解決するため、インプリント法では波長が短い紫外線照射と紫外線硬化樹脂を組み合わせてパターン精度の向上を図ってたが、次世代超高密度磁気記録媒体として期待されるビットパターンドメディアといった用途では10nmピッチ程度のナノパターン創製が必要であり、極微細なパターンを大面積で効率良く製造できる技術の開発が強く求められていた。

研究グループは、産業用、医療用等にも数多く用いられ安価なNd-YAGレーザ(λ=1065nm)を加熱源として用いたナノインプリント装置を新たに開発し、光学系で長さ70mm(2.5インチハードディスク媒体の直径に相当)に成形したバー状レーザを熱可塑性薄膜の表面に走査照射することで、予め押し当てていた金型のナノパターンを直径2.5インチ(約75mm)磁気記録媒体基板上に全面転写することに成功した。

現在、市販されている多くのナノインプリント装置は、加熱源に熱容量の大きな抵抗加熱式ヒータを用いているため、このインプリントプロセスに約30分を要していた。今回の開発技術では従来比1/15の約40秒で転写プロセスが完了することから、ナノパターンの大量生産に好適。基板に対して無限小ともいえる熱可塑性薄膜のみを急速・局所加熱するため、金型と被転写素材の熱膨張差の問題も回避できる。

本開発成果は、IT機器、医療、触媒等の広範な先端工業分野でのナノパターン実用化推進に大きく貢献するものと期待される。

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