JP2010250940A

JP2010250940A - インプリント装置

Info

Publication number: JP2010250940A
Application number: JP2010160021A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Takahashi; 良一高橋; Satoshi Shiratori; 聡志白鳥; Takeshi Onizuka; 剛鬼塚; Yoshiyuki Kamata; 芳幸鎌田; Masatoshi Sakurai; 正敏櫻井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2010-07-14
Publication date: 2010-11-04

Abstract

【課題】インプリント後に媒体基板表面のレジストに押し付けられたスタンパを容易に剥離することができるインプリント装置を提供する。
【解決手段】凹凸パターンが形成されたディスク状のスタンパを保持する第１の金型と、レジストが塗布されたディスク状の基板を、前記第１の金型に保持された前記スタンパと対向させて保持する第２の金型と、前記第１の金型の周囲に配置され、前記第１の金型に保持された前記スタンパの外周部を真空吸引するための外側溝と前記スタンパの外周部を大気開放するための内側溝とが形成された吸着リングとを有することを特徴とするインプリント装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、インプリント法によりレジストにパターンを転写する際に用いられるインプリント装置に関する。

記録密度を向上させることができる磁気記録媒体として、ディスクリートトラック型磁気記録媒体が提案されている。ディスクリートトラック型磁気記録媒体は、記録トラック間の磁気記録層を除去または変性させて非記録部を形成し、隣接する記録トラック間の干渉を抑えたものである。

ディスクリートトラック型磁気記録媒体は、生産効率を考慮してインプリント法を用いて製造されている。インプリント法を用いたディスクリートトラック型磁気記録媒体の製造方法を概略的に説明する。

マスター基板上にレジストを塗布し、電子線リソグラフィーにより凹凸パターンが形成されたレジスト原盤を作製する。レジスト原盤に導電膜を成膜し、電鋳によりＮｉ電鋳膜を堆積し、レジスト原盤からＮｉ電鋳膜を剥離してＮｉスタンパを作製する。一方、媒体基板上に磁気記録層を成膜し、磁気記録層上にレジストを塗布する。次に、第１および第２の金型を有するインプリント装置を用意し、第１の金型にスタンパを保持し、第２の金型に媒体基板を保持し、スタンパと媒体基板とを互いに対向させる。この状態で、媒体基板表面のレジストに対してスタンパを押し付けて、スタンパの凹凸パターンをレジストに転写した後、スタンパを剥離する。その後、凹凸パターンが転写されたレジストをマスクとして、磁気記録層をエッチングし、ディスクリートトラックなどの磁性パターンを形成する。

インプリント装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。この装置は、媒体基板の下面に気体を供給し、媒体基板の中央部から周縁部に向けてインプリントを施すようにしたものである。

しかし、従来のインプリント装置では、インプリント後に媒体基板表面のレジストに押し付けられたスタンパを剥離することが困難であった。

図１にスタンパの斜視図を概略的に示す。図１に示すように、スタンパ１を上面（パターン面）から見ると、中央部が低く、周縁部が高くなるように反っている。破線で示す平面から測った反りの高さは、たとえば、最大値Ｈmaxが１．０ｍｍ、最小値Ｈminが０．５ｍｍ、平均値が０．７５ｍｍである。

図７（ａ）〜（ｃ）に示す断面図を参照して、従来の一例のインプリント装置を用いた場合に生じる問題を説明する。図７（ａ）に示すように、下金型１１上に反りが生じたスタンパ１を載置し、これらの中心孔をピン１２に挿入する。一方、上金型１３にレジスト３が塗布された媒体基板２を保持し、これらの中心孔をピン１２に挿入する。図７（ｂ）に示すように、下金型１１と上金型１３を均一に加圧して、スタンパ１のパターンを媒体基板２上のレジスト３に転写する。図７（ｃ）に示すように、上金型１３を上昇させ、反りが生じた状態に戻るスタンパ１の復元力を利用して、媒体基板２表面のレジスト３からスタンパ１を剥離する。しかし、スタンパ１の復元力を利用するだけでは、レジスト３からスタンパ１の一部が剥離しないことがある。未剥離の部分に外力を加えて強制的に剥離すると、その部分で転写欠陥が発生する。この転写欠陥は、ＯＳＡ（Optical surface analyzer）検査画像において白く表示されることから、「白ムラ」欠陥と呼ばれる。

図８（ａ）および（ｂ）に、従来の他の例のインプリント装置を示す。図８（ａ）は、インプリント装置と、インプリント装置に保持されるスタンパおよび媒体基板を一部破断して示す分解斜視図である。図８（ｂ）は、インプリント装置にスタンパおよび媒体基板を保持した状態を一部破断して示す斜視図である。下金型１１の中心孔はピン１２に挿入される。下金型１１の周囲には吸着リング１４が配置される。下金型１１の上部外周面と吸着リング１４の上部内周面との間には溝１５が形成される。この溝１５は、溝１５内の底面の一部に設けられた連通穴（図示せず）を通して、吸引経路１６に連通している。吸引経路１６は真空ポンプ（図示せず）に接続される。スタンパ１の中心孔がピン１２に挿入される。一方、上金型１３の下面に粘着シート４が貼付され、この粘着シート４に媒体基板２が粘着される。

図９（ａ）〜（ｄ）に示す断面図を参照して、従来の他の例のインプリント装置を用いた場合に生じる問題を説明する。図９（ａ）に示すように、下金型１１上に反りが生じたスタンパ１を載置し、これらの中心孔をピン１２に挿入する。一方、上金型１３の下面に粘着シート４を貼付し、この粘着シート４に媒体基板２を粘着させて保持し、これらの中心孔をピン１２に挿入する。図９（ｂ）に示すように、溝１５を真空引きすることによって、スタンパ１の下面を下金型１１および吸着リング１４の上面に吸着させる。このとき、スタンパ１の下面と、下金型１１および吸着リング１４の上面との間隙は全面的に減圧されるので、スタンパ１は平面に近い状態になる。図９（ｃ）に示すように、下金型１１と上金型１３を均一に加圧して、スタンパ１のパターンを媒体基板２上のレジスト３に転写する。図９（ｄ）に示すように、上金型１３を上昇させる。しかし、スタンパ１が平面に近い状態になっていると、剥離のために大きな外力が必要となり媒体基板２表面のレジスト３からスタンパ１を剥離させるのが困難である。場合によっては、媒体基板２と粘着シート４との間で剥離が生じることがある。

特開２００７−３０５８９５号公報

本発明の目的は、インプリント後に媒体基板表面のレジストに押し付けられたスタンパを容易に剥離することができるインプリント装置を提供することにある。

本発明の一実施形態によれば、凹凸パターンが形成されたディスク状のスタンパを保持する第１の金型と、レジストが塗布されたディスク状の基板を、前記第１の金型に保持された前記スタンパと対向させて保持する第２の金型と、前記第１の金型の周囲に配置され、前記第１の金型に保持された前記スタンパの外周部を真空吸引するための外側溝と前記スタンパの外周部を大気開放するための内側溝とが形成された吸着リングとを有することを特徴とするインプリント装置が提供される。

本発明のインプリント装置は、大気開放される内側溝と真空吸引される外側溝が形成された吸着リングを有するので、インプリント後に媒体基板表面のレジストに押し付けられたスタンパを容易に剥離することができる。

スタンパを示す斜視図。本発明の実施形態に係るインプリント装置を一部破断して示す分解斜視図。本発明の実施形態に係るインプリント装置を用いたインプリント方法を示す断面図。本発明および従来のインプリント方法におけるスタンパの形状をシミュレーションした結果を示す図。ディスクリートトラック型磁気記録媒体の製造方法を示す断面図。ディスクリートトラック型磁気記録媒体を組み込んだ磁気記録装置のブロック図。従来の一例に係るインプリント装置を用いたインプリント方法を示す断面図。従来の他の例に係るインプリント装置を一部破断して示す分解斜視図。従来の他の例に係るインプリント装置を用いたインプリント方法を示す断面図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図２に、本発明の実施形態に係るインプリント装置を示す。図２は、インプリント装置と、インプリント装置に保持されるスタンパおよび媒体基板を一部破断して示す分解斜視図である。下金型１１の中心孔はピン１２に挿入される。下金型１１の周囲には吸着リング２１が配置される。下金型１１の上部外周面と吸着リング２１の上部内周面との間には内側溝２２が形成される。この内側溝２２は、内側溝２２内の底面の一部に設けられた連通穴（図示せず）を通して、大気開放経路２３に連通している。下金型１１の上面には、内側溝２２よりも外側の位置に外側溝２４が形成されている。この外側溝２４は、外側溝２４内の底面の一部に設けられた連通穴を通して、吸引経路２５に連通している。吸引経路２５は真空ポンプ（図示せず）に接続される。図１に示したように反りが生じたスタンパ１の中心孔がピン１２に挿入され、スタンパ１は下金型１１および吸着リング２１の上に載置される。一方、上金型１３の内周側下面には溝２６が形成され、この溝２６は、上金型１３を上下に貫通する複数の連通穴２７に連通している。複数の連通穴２７は真空ポンプ（図示せず）に接続される。上金型１３の下面に媒体基板２が保持される。

なお、内側溝２２の幅は０．１〜２ｍｍ、外側溝２４の幅は０．１〜３ｍｍ、両方の溝の間の間隔は０．５〜２ｍｍであることが好ましい。下金型１１、ピン１２、上金型１３の寸法は媒体基板２のサイズに応じて適宜設計される。

図３（ａ）〜（ｄ）に示す断面図を参照して、本発明の実施形態に係るインプリント装置を用いたインプリント方法を説明する。図３（ａ）に示すように、下金型１１上に反りが生じたスタンパ１を載置し、これらの中心孔をピン１２に挿入する。一方、上金型１３の下面の溝２６で媒体基板２の裏面内周部を真空吸着して保持し、これらの中心孔をピン１２に挿入する。図３（ｂ）に示すように、外側溝１５を真空引きすることによって、スタンパ１の下面周縁部を吸着リング２１の上面に吸着させる。内側溝２２よりも内側は大気開放されているため、スタンパ１の上面および下面ともに大気圧であり、スタンパ１の内周部は下金型１１に吸着されない。このとき、スタンパ１は図３（ａ）と逆に反って内周側が高く、外周側が低くなる。図３（ｃ）に示すように、下金型１１と上金型１３を均一に加圧して、スタンパ１のパターンを媒体基板２上のレジスト３に転写する。図３（ｄ）に示すように、上金型１３を上昇させると、スタンパ１は図３（ｂ）の状態に戻ろうとする。このため、媒体基板２表面のレジスト３からのスタンパ１の剥離が、外周側から始まり、内周側へ向かって同心円状に進行する。この場合、最後に剥離が生じるのは、媒体基板２の最内周である。媒体基板２の最内周はデータ領域として使用しないので、この部分で転写不良が発生しても問題は生じない。

図４（ａ）および（ｂ）に、それぞれ本発明および従来のインプリント方法におけるスタンパの形状をシミュレーションした結果を示す。各図の横軸は半径座標であり、半径座標０ｍｍの位置が中心孔の中心である。各図の縦軸はスタンパ底面高さである。

図４（ａ）は本発明のインプリント装置における図３（ｂ）の状態であり、スタンパの内周側が約０．１５ｍｍ反り返っている。図３（ｄ）のようにインプリント後に上金型を上昇させると、スタンパの内周側が反り返った状態に戻ろうとする復元力が働くため、媒体基板２表面のレジスト３からスタンパ１が良好に剥離する。

図４（ｂ）は従来のインプリント装置における図９（ｂ）の状態であり、スタンパはほぼ平面になる。このため、図９（ｄ）のようにインプリント後に上金型を上昇させると、媒体基板２表面のレジスト３とスタンパ１とが密着して剥離が困難になる。

なお、図２では、上金型１３に溝２６および連通穴２７を設けて媒体基板２を真空吸着するようにしたが、上金型１３に粘着シートを貼付し、粘着シートに媒体基板２を粘着させてもよい。

また、図３（ａ）〜（ｄ）では内側溝２２を常時大気開放する場合について説明した。一方、図３（ｂ）のインプリント時に外側溝２３だけでなく内側溝２２も真空吸引することによってスタンパ１を平面にし、図３（ｄ）の剥離時に内側溝２２を大気開放した後に上金型１２を上昇させることによって媒体基板２表面のレジスト３からスタンパ１を剥離させるようにしてもよい。

このような方法を採用するには、図２の装置において、内側溝２２は三方弁を介して大気開放されるかまたは真空吸引されるようにし、外側溝２４は真空吸引されるようにすればよい。

図１に示したように不均一に反りが生じたスタンパ１を下金型１１と上金型１３との間の加圧のみによって保持した場合、ＲＲＯ（repeatable runout）の二次成分が発生することがある。これに対して、図３（ｂ）の工程で内側溝２２を真空吸引することによってスタンパ１を平面にすれば、ＲＲＯを低減できる。

次に、図５（ａ）〜（ｆ）を参照して、本発明に係るインプリント法を用いた磁気記録媒体の製造方法を説明する。

図５（ａ）に示すように、基板５１上に、軟磁性下地層５２、磁気記録層５３を成膜し、その上にレジスト６０を塗布する。

基板５１としては、たとえばガラス基板、Ａｌ系合金基板、セラミック基板、カーボン基板、酸化物表面を有するＳｉ単結晶基板、およびこれらの基板にＮｉＰなどのメッキを施したものなどが挙げられる。

軟磁性下地層５２としては、Ｆｅ、ＮｉまたはＣｏを含む材料が用いられる。より具体的には、ＦｅＣｏ系合金たとえばＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶなど、ＦｅＮｉ系合金たとえばＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなど、ＦｅＡｌ系合金およびＦｅＳｉ系合金たとえばＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯなど、ＦｅＴａ系合金たとえばＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなど、ＦｅＺｒ系合金たとえばＦｅＺｒＮなどが挙げられる。

磁気記録層５３としては、たとえばＣｏを主成分とし、少なくともＰｔを含み、さらに酸化物を含み、垂直磁気異方性を有する磁性材料が用いられる。酸化物としては、特に酸化シリコン，酸化チタンが好適である。

レジスト６０は、後述のインプリントにより凹凸パターンを転写した後、磁気記録層５３の凹凸加工を行うためのマスク材料として用いられる。レジストの材料としては、塗布後にインプリントによる凹凸転写が可能なものが用いられ、例えばポリマー材料、低分子有機材料、液状Ｓｉレジストたとえばスピンオングラス（ＳＯＧ）などが挙げられる。

図５（ｂ）においてインプリントによる凹凸パターン転写を行う。レジスト６０の全面に、所望の凹凸パターンが形成されたスタンパ（図示せず）を均等に押圧し、レジスト６０の表面に凹凸パターンを転写する。この転写工程により形成されるレジスト６０の凹部が、磁気記録層５３に形成される凹部に対応する。

図５（ｃ）において磁気記録層５３を加工する。図５（ｂ）で得られた凹凸パターンを有するレジスト６０の凹部に残存するレジスト残渣を除去し、磁気記録層５３を露出させる。次に、残存しているパターン化されたレジスト６０をマスクとしてイオンミリングすることにより、磁気記録層５３に凹部を形成する。

図５（ｄ）では、残存しているレジストをエッチングにより除去する。

図５（ｅ）では、スパッタリングにより十分な厚さの埋込層５４を成膜する。埋込層５４としては、非磁性材料が用いられ、カーボン（Ｃ）、ＳｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃などの酸化物、Ｔｉなどの金属が挙げられる。

図５（ｆ）では、磁気記録層５３に達するまで埋込層５４をエッチバックして、凹部に埋込層５４を埋め込み、表面を平坦化する。

その後、表面に保護層を形成する。保護層は垂直記録層の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが接触したときに媒体表面の損傷を防ぐ目的をもつ。保護層としては、たとえばカーボン（Ｃ）、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂を含む材料が挙げられる。さらに、表面に潤滑剤を塗布する。

次に、上記のようにして製造された磁気記録媒体を搭載した磁気記録装置について説明する。図６に磁気記録装置のブロック図を示す。この図では磁気記録媒体の上面にのみヘッドスライダを示しているが、磁気記録媒体の両面にディスクリートトラックを有する垂直磁気記録層が形成されており、この磁気記録媒体の上下面にダウンヘッド／アップヘッドがそれぞれ設けられる。

ディスクドライブは、ヘッド・ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）１００と呼ばれる本体部と、プリント回路基板（ＰＣＢ）２００とからなる。

ヘッド・ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）１００は、磁気記録媒体（ＤＴＲ媒体）７０と、磁気記録媒体７０を回転させるスピンドルモータ１０１と、ピボット１０２を中心に回動するアクチュエータアーム１０３と、アクチュエータアーム１０３の先端に取り付けられたサスペンション１０４と、サスペンション１０４に支持されリードヘッドおよびライトヘッドを含むヘッドスライダ１０５と、アクチュエータアーム１０３を駆動するボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１０６と、ヘッドの入出力信号を増幅するヘッドアンプ（図示せず）などを有する。ヘッドアンプ（ＨＩＣ）はアクチュエータアーム１０３上に設けられ、フレキシブルケーブル（ＦＰＣ）１２０を通してプリント回路基板（ＰＣＢ）２００に接続されている。なお、上記のようにヘッドアンプ（ＨＩＣ）をアクチュエータアーム１０３上に設ければヘッド信号のノイズを有効に低減できるが、ヘッドアンプ（ＨＩＣ）はＨＤＡ本体に固定してもよい。

上述したように磁気記録媒体７０には両面に垂直磁気記録層が形成され、両面のそれぞれにおいて、ヘッドが移動する軌跡に一致するようにサーボ領域が円弧をなして形成されている。磁気記録媒体の仕様は、ドライブに適応した外径および内径、記録再生特性などを満足する。サーボ領域がなす円弧の半径は、ピボットから磁気ヘッド素子までの距離として与えられる。

プリント回路基板（ＰＣＢ）２００は、４つの主要なシステムＬＳＩを搭載している。これらは、ディスクコントローラ（ＨＤＣ）２１０、リード／ライトチャネルＩＣ２２０、ＭＰＵ２３０およびモータドライバＩＣ２４０である。

ＭＰＵ２３０はドライブ駆動システムの制御部であり、本実施形態に係るヘッド位置決め制御システムを実現するＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵおよびロジック処理部を含む。ロジック処理部はハードウェア回路で構成された演算処理部であり、高速演算処理が行われる。また、その動作ソフト（ＦＷ）はＲＯＭに保存されており、このＦＷに従ってＭＰＵがドライブを制御する。

ディスクコントローラ（ＨＤＣ）２１０はハードディスク内のインターフェース部であり、ディスクドライブとホストシステム（例えばパーソナルコンピュータ）とのインターフェースや、ＭＰＵ、リード／ライトチャネルＩＣ、モータドライバＩＣとの情報交換を行い、ドライブ全体を管理する。

リード／ライトチャネルＩＣ２２０はリード／ライトに関連するヘッド信号処理部であり、ヘッドアンプ（ＨＩＣ）のチャネル切替えやリード／ライトなどの記録再生信号を処理する回路で構成される。

モータドライバＩＣ２４０は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１０６およびスピンドルモータ１０１の駆動ドライバ部であり、スピンドルモータ１０１を一定回転に駆動制御したり、ＭＰＵ２３０からのＶＣＭ操作量を電流値としてＶＣＭ１０６に与えてヘッド移動機構を駆動したりする。

１…スタンパ、２…媒体基板、３…レジスト、１１…下金型、１２…ピン、１３…上金型、２１…吸着リング、２２…内側溝、２３…大気開放経路、２４…外側溝、２５…吸引経路、２６…溝、２７…連通穴、５１…基板、５２…軟磁性下地層、５３…磁気記録層、５４…埋込層、５５…保護層、６０…レジスト、７０…ＤＴＲ媒体、１００…ヘッド・ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）、１０１…スピンドルモータ、１０２…ピボット、１０３…アクチュエータアーム、１０４…サスペンション、１０５…ヘッドスライダ、１０６…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、１２０…フレキシブルケーブル（ＦＰＣ）、２００…プリント回路基板（ＰＣＢ）、２１０…ディスクコントローラ（ＨＤＣ）、２２０…リード／ライトチャネルＩＣ、２３０…ＭＰＵ、２４０…モータドライバＩＣ。

Claims

凹凸パターンが形成されたディスク状のスタンパを保持する第１の金型と、
レジストが塗布されたディスク状の基板を、前記第１の金型に保持された前記スタンパと対向させて保持する第２の金型と、
前記第１の金型の周囲に配置され、前記第１の金型に保持された前記スタンパの外周部を真空吸引するための外側溝と前記スタンパの外周部を大気開放するための内側溝とが形成された吸着リングと
を有することを特徴とするインプリント装置。
前記第１の金型と前記吸着リングとが一体化されていることを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
前記第２の金型は、前記基板を真空吸引するための溝が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
前記第２の金型の溝は、前記基板の内周部を真空吸引するように設けられていることを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。
凹凸パターンが形成されたディスク状のスタンパを保持する第１の金型と、
レジストが塗布されたディスク状の基板を、前記第１の金型に保持された前記スタンパと対向させて保持する第２の金型と、
前記第１の金型の周囲に配置され、前記第１の金型に保持された前記スタンパの外周部を真空吸引する外側溝と前記スタンパの外周部を三方弁を介して大気開放するかまたは真空吸引する内側溝とが形成された吸着リングと
を有することを特徴とするインプリント装置。
インプリント時に前記内側溝と前記外側溝を通して前記スタンパの外周部は真空吸引され、剥離時に前記内側溝を通して前記スタンパの外周部は大気開放され、前記外側溝を通して前記スタンパの外周部は真空吸引されることを特徴とする請求項５に記載のインプリント装置。
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のインプリント装置を用い、
前記第１の金型の周囲に前記吸着リングを配置し、前記第１の金型および前記吸着リング上に凹凸パターンが形成されたディスク状のスタンパを載置し、
前記外側溝を通して前記スタンパの外周部を真空引きし、前記内側溝を通して前記スタンパの外周部を大気開放するかまたは真空引きすることによって、前記スタンパの下面周縁部を前記吸着リングの上面に吸着させ、
前記第２の金型の下面に、レジストが塗布されたディスク状の基板を、前記第１の金型に保持された前記スタンパと対向させて保持し、
前記第１の金型と前記第２の金型とを加圧して、前記スタンパのパターンを前記基板上のレジストに転写し、
前記第２の金型を上昇させることにより、前記基板表面のレジストからの前記スタンパの剥離を、外周側から始めて内周側へ向かって進行させる
ことを特徴とするインプリント方法。