CN100399514C - 压印方法和压印装置及磁记录媒体的制造方法和制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及压印制造方法、其制造装置、磁记录媒体的制造方法及其制造装置。本发明提供一种能延长模具寿命及/或对被处理体能施以高品质处理的压印方法及装置。提供的压印方法及装置具有以下特征，具有：利用高压气体或超临界流体使由涂抹了抗蚀层的底板构成的被处理体的上述抗蚀层变得柔软的工序；和将形成有规定图案的模具推压到上述被处理体的上述抗蚀层上，以将上述规定图案转印到上述抗蚀层上的工序。

Description

压印方法和压印装置及磁记录媒体的制造方法和制造装置
技术领域
本发明涉及压印(imprint)制造方法、其制造装置、磁记录媒体的制造方法及其制造装置。
背景技术
半导体制造中的微细图案形成技术的进步非常明显。目前要求的是100nm以下水平(level)的线宽加工精度，这正逐渐变成现实。作为在硅片(silicon wafer)上的抗蚀层上形成微细图案的技术有光刻(lithography)、电子束直接蚀刻等。有关光刻，虽然通过使光源的波长变短能够提高分辨率，但是这些装置价格昂贵同时也难以进行100nm以下的转印。另一方面，电子束直接蚀刻虽然分辨率高但无法大量生产。
作为克服具有这些微细图案的器件的大量生产的现有问题的技术，提出了纳米压印蚀刻法(Nano imprint lithography；NIL)的方案(例如，参照专利文献1-美国专利5772905号)。该NIL是通过用具有纳米尺度的微细结构的模具对硅片的抗蚀层施加压力，从而在该抗蚀层上设置微细图案。
用图9来说明有关NIL的工序。例如，使用在模具3上以电子束直接蚀刻硅的热氧化膜来形成蚀刻图案。首先，如图9(a)所示，在硅片4上利用热塑性树脂PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等形成作为抗蚀层的薄膜5。其次，如图9(b)所示，通过将由模具支撑台20所支撑的模具3推压到抗蚀层5上，将模具3的微细图案转印到抗蚀层5上。抗蚀层5在加热到玻璃转变温度(Tg)以上而被软化的状态下予以加压转印，转印结束后冷却固化并使模具3与抗蚀层5剥离。然后，如图9(c)所示，用氧化反应离子束蚀刻(Reactive Ion Etching；RIE)21等将剩余的薄膜除去，如图9(d)所示，使硅的表面露出来。在它上面用蒸镀、溅射等制备Al等的金属膜，剥离后就能够作为微细布线使用。进而，如图9(e)所示，抗蚀层经蚀刻除去后也可用作硅单体的器件(device)。
采用该制备方法能够实现10nm以下的转印。总之，只要模具再花时间加工就能得到，与以前的工艺方法相比由于用非常廉价的装置就能形成微细图案并且能够大量生产，因此它作为下一代的微加工方法而受到关注。
另外，为了使抗蚀层软化以提高转印效率，还提出了用超临界流体的压印法(例如，参照专利文献2-日本特开2002-270540号公报)和以常温低的压制(press)压力转印图案的压印法(例如，参照专利文献3-日本特开2002-184718号公报)。
另一方面，近年来还提出了有关被称为图案媒体(patterned medium)的磁记录媒体的方案(例如，参照专利文献4-日本专利第1888363号)。在该专利文献4中公开了使强磁微粒子沿着磁道等间隔地排列，在一个强磁微粒子中记录一个比特的图案媒体的基本结构。还提出了使用该图案媒体的方案(例如，参照专利文献5-日本特开2001-110050号公报)。用图10及图11来说明该制造流程(flow)。
首先，如图10(a)所示，利用溅射法制备的非晶质碳基质(matrix)薄膜5600介于底板1000和抗蚀层2000之间。然后如图10(b)所示，用电子束蚀刻电子束抗蚀层2000之后，如图10(c)所示，利用采用了氧气的反应性离子蚀刻法以抗蚀层为掩膜在非晶碳基质薄膜5600形成图案。进而，如图10(d)所示，真空蒸镀磁性体层5700后，如图10(e)所示，进行溶解除去抗蚀层掩膜2000的剥离(lift off)工序，再如图10(f)所示，用溅射法(sputter)法形成非晶质碳层的润滑层5800。
再有，用图11就专利文献5所公开的制造过程(process)加以说明。首先，如图11(a)所示，在玻璃底板1000上形成抗蚀层2000。然后，如图11(b)所示，进行电子束曝光及显影，然后，如图11(c)所示，通过反应性蚀刻形成掩膜图案2000。再如图11(d)所示，真空蒸镀磁性薄膜5700，然后如图11(e)所示，进行剥离，从而形成如图11(f)所示的表面润滑层5800，完成图案媒体。
但是，上述专利文献1中所公开的方法需要将抗蚀层加热到Tg以上的同时进行高压压制。例如，在专利文献1的发明人们进行的实验中，将Tg为105℃的抗蚀层加热到200℃，施加的压力为13MPa。另外，报告的事例中，为了转印线宽2μm、高340nm的PMMA抗蚀层凸图案时，需要在170℃施加87MPa的压力。由于在这样的现有方法中需要很高的压力，在使用上述SiO2和石英为模具时，存在模具及模具上的图案会被损坏的问题。
虽然提出了在模具上时用高强度的金刚石(diamond)和SiC来解决上述问题的方法，但存在模具的制造需要大量费用(cost)的问题。
另外，在现有的NIL法中，由于模具不透光，难以与硅片对准(alignment)。因此，不能为多层化的图案制作进行定位，从而难以应用到半导体制造过程中。以石英等透明材料作为模具时，如上所述，由于会立即损坏而不可能实用。
另外，在现有的半导体制造过程中，由于在形成微细图案的抗蚀层上残留的主要是有机物质的微小缺陷，因而抗蚀层表面需要清洗。在该清洗过程中将洗涤(rinse)液等有机溶剂用作清洗液时，由于气相、液相的界面处的表面张力，抗蚀层的图案有损坏的危险。伴随着图案的微细化及高的宽高(aspect)比化的推进，上述问题变得更加显著。
当提高压制时的硅片底板的温度时，抗蚀层和底板之间的结合力变弱，因而产生压制后的高分子薄膜的一部分从底板剥离的问题，从而产生难以形成大面积的又细又密的图案的问题。另外，从模具剥离抗蚀层之际，由于必须使底板的温度冷却到抗蚀层的Tg以下，因而成为使生产能力(through put)降低的主要原因。
根据上述专利文献2，在流过超临界流体的腔室(chamber)内，通过将模具对含有软化剂的抗蚀层进行压制而予以转印。通过该方法，抗蚀层的固化由于是以超临界流体抽取出抗蚀层内的软化剂来进行的，因而需要保持压力直到抽取结束。并且，由于超临界流体需要从相当于模具和底板之间的抗蚀层的厚度的微小间隙中渗透来抽取出软化剂，直到渗透到抗蚀层内部需要很长时间，因此难以大量生产大面积的图案。
根据上述专利文献3，在抗蚀层中选择化学增宽抗蚀层，使酸性药液保持在模具的凸部并在压制之后热处理底板。这样，只有酸浸到的部分的抗蚀层产生不溶性反应或可溶性反应。然后，通过显影抗蚀层来形成对应于模具图案的凹凸部分。但是采用这种方法，可以想象，要使酸仅选择地渗透到大面积的模具图案的凸部是困难的。尤其是小于200nm的微细图案时，可以认为，难以使药液仅渗透图案的凸部，精密地形成图案。
另外，根据上述专利文献5所公开的方法，虽然能够力求磁盘的大容量化，但存在电子束蚀刻的生产能力低之类的问题。有关利用大量生产性能高的压印方法来制造图案媒体的工艺方法也被提了出来(例如日本特开2003-157520号公报)，它是通过将具有相当于比底板和模具面积更小的记录区域的面积的缓冲(buffer)层介于模具图案和底板的某一方与上下压制面之间，以力求实现压制压力的均匀化和有效化。并且，虽然通过施加等于或大于500bar的压制压力在抗蚀层的玻璃转变温度以下可形成图案，并能实现高的生产能力，但压制压力越高，模具和底板的损坏(damage)就越大，存在着难以用一个模具来制造大量的图案媒体之类的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的是提供一种可延长模具寿命的压印方法及装置。另外，本发明的另一目的在于提供一种对被处理体施以高质量的处理的压印方法及装置。
进而，本发明的再一目的在于提供一种能够实现在抗蚀层的玻璃转变温度以下的低温处理的同时，即使在低的压力下也能以高的生产能力在高分子薄膜上形成大面积的微细图案的压印方法、磁记录媒体的制造方法及装置。另外，本发明的目的还在于提供一种能够改善抗蚀层和模具的脱模性、能够进行微细图案的磁记录媒体的大量生产的压印方法、磁记录媒体的制造方法及装置。
作为本发明方案一的压印方法，其特征在于，具有：使加压气体或超临界流体渗透的、由涂抹了抗蚀层的底板组成的作为被处理体的上述抗蚀层变得柔软的工序；和将形成有规定图案的模具推压在上述被处理体的上述抗蚀层上，以将上述规定图案转印到上述抗蚀层的工序。该压印方法，通过利用了加压气体或超临界流体的柔软化工序能够降低转印时的加压力，从而能够延长模具的寿命。另外，由于压印方法具有作为被处理体的制造方法的功能，因而压印方法的权利要求也涵盖作为中间及最终产品的被处理体(例如，芯片(chip)和液晶显示器(display))等。
在上述转印工序之后，最好还有以超临界气体清洗上述抗蚀层的工序。这样，在后工序能够不需要清洗而除去缺陷来对被处理体施以高质量的处理。由于超临界CO2表面张力为零(zero)，溶解力也与n-己烷(n-hexane)相当，因而能够进行没有图案变形及损坏的抗蚀层的清洗及干燥。该场合，最好是使用压力在等于或大于7Mpa至等于或小于10MPa的超临界CO2。
上述模具由透明的材料构成，还可以具有使上述被处理体和上述模具位置吻合的对准工序。这样，能够以光传感器等通过模具进行对准，从而能够对被处理体施以高质量的处理。上述加压气体为例如加压CO2，上述超临界流体为例如超临界CO2。
所谓本发明的实际的加压力定义为在转印面机械的施加压力(A)-超临界流体等推压在转印面上的压力(B)。另一方面，高强度的金属模具和压印模等的金属部件对接触物质的损伤很大。
金属部件直接给与抗蚀层的压力按上式定义。虽然因B导致的损伤的大小不能够忽视，但本发明中的压力损伤即使考虑到它仍足够小。
作为本发明方案二的压印方法是在上述方案一的压印方法的基础上，其特征在于，具有在该转印后，通过使上述加压气体或上述超临界流体减压来固化上述抗蚀层的工序。上述加压气体最好是加压CO2，或上述超临界流体最好为超临界CO2。
加压CO2或超临界CO2具有渗透抗蚀层(热塑性高分子)内，使高分子的分子间距离扩大而使其玻璃转变温度及表面张力降低的效果。因此，能够不使模具和底板及抗蚀层的温度增高就容易使抗蚀层软化。特别是由于直链状高分子有加压CO2易于渗透易于软化的倾向，因而在本发明的压印方法中，作为抗蚀层更希望用的是玻璃转变温度为100℃左右的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate))。另外，在本发明中，当使酒精(alcohol)等共沸剂(entrainer)(辅助剂)与超临界CO2混合并与抗蚀层接触时，还能够使增塑剂效果飞跃地提高。
在本发明的压印方法中，通过压制而在抗蚀层上形成模具图案后，通过降低腔室的内压及压制压力就能使渗透到抗蚀层内的CO2急剧地气化而使抗蚀层瞬时固化。一旦急剧地减压，抗蚀层厚度在等于或大于50μm时由于气化的CO2以不能逃逸的状态、由于抗蚀层固化而在抗蚀层内部发泡。但是，通过使抗蚀层厚度等于或小于50μm就能够避开这样的问题。更好的是等于或小于10μm，抗蚀层的厚度最好是等于或小于1μm。
在使抗蚀层柔软的工序中，也可以与加压气体或超临界流体一起使溶解于其中的低分子防水剂加压渗透在抗蚀层内。超临界CO2具有作为和n-己烷相当的溶剂的特征，能够使某种低分子聚合物(polymer)溶解。采用该构成，通过使具有防水功能的有机材料溶解于超临界CO2，能够使之渗透于抗蚀层内来使抗蚀层的玻璃转变温度降低同时可改善表面的防水性。通常，模具表面为防水性时表面张力增大，抗蚀层(溶融树脂)等变得不易转印模具的微细图案(微细结构体)，采用该结构，在防水剂溶解于超临界流体的状态下，由于未呈现其防水功能，因而能维持低的表面张力直到减压。当通过压制转印后减压时，抗蚀层固化的同时防水剂析出并在表面呈现防水功能。据此，由于抗蚀层和模具的粘接性低而能够容易地剥离，能够抑制抗蚀层和底板的剥离。另外，通过以表面张力为零、渗透力强的超临界CO2用作溶剂，以短时间就能够使功能剂均匀地在抗蚀层表面定向。
防水剂的分子量在从100到10000的范围，并且，也可以是含有硅油或氟(例如低分子PTFE(聚四氟乙烯)(polytetrafluoroethylene))的结构。另外，为了提高溶解度也可以使用乙醇(ethanol)和丙酮(acetone)等被称为共沸剂(entrainer)的辅助剂。为了使溶度更加均匀，最好将搅拌机构设置在共沸剂和超临界流体的混合槽中。采用该结构，防水剂的分子量在100～10000的范围，分子量比该范围更大时就难以维持溶解度，分子量比该范围更小时则防水剂易于从抗蚀层中脱离。
也可以还有将上述模具的温度维持在上述抗蚀层的玻璃转变温度以下的恒定温度的工序。一般情况下，一旦使温度上下起伏生产能力就下降，但是采用该结构，由于能够维持温度恒定生产能力就不会下降。另外，由于能够以CO2的压力控制抗蚀层的玻璃转变温度和表面张力，因而就不需要使模具等的温度比抗蚀层的玻璃转变温度更高。
在使抗蚀层柔软的工序中，也能够采用将模具和抗蚀层的间隙设定在100μm至1mm的结构。该间隙(空间)越小，CO2的渗透时间越短，耐压结构的设计虽也越容易，但从装置的机械精度考虑，空隙太小的话就有可能使抗蚀层和模具接触上。因此，从渗透时间和接触两者的观点看，最好将空隙定为100μm～1mm左右。
在使抗蚀层柔软的工序中，希望其结构为使上述加压气体或上述超临界气体以等于或大于7MPa并且温度在等于或大于31℃加压渗透到上述抗蚀层中。更优选使加压气体或超临界气体在等于或大于10Mpa至等于或小于35MPa并且温度在40℃～50℃之间。这是因为压力和温度超过该范围而更高的话，阀门(valve)等的密封(seal)就变得困难而费用增高，压力和温度超过该范围而更低的话，增塑剂效果就降低。
在转印工序中，采用以比在上述加压气体或上述超临界气体的压力上再加上10Mpa得到的压力低的压力推压模具的结构的话，利用加压CO2或超临界CO2由于能够使抗蚀层充分软化、表面张力接近零，所以能够以低压压制来转印微细图案。
作为本发明的方案三的压印装置，其特征在于，具有：导入加压气体或超临界流体的高压腔室，在上述高压腔室内，配置有：支撑由涂抹了抗蚀层的底板构成的被处理体的支撑板；和与上述支撑板相对而设置、并形成有规定图案的模具，并具有将上述模具推压在上述抗蚀层上的加压机构。并且，还可以具有清洗上述抗蚀层的清洗部。该压印装置也能够和上述的压印方法起到同样的作用。
采用具有在转印后通过使加压气体或超临界流体减压来固化抗蚀层的固化部的结构的话，通过压制在抗蚀层上形成模具图案后，通过降低腔室内压及压制压力能够使渗透到抗蚀层内的CO2急剧地气化而使抗蚀层瞬时固化。
还有，如上所述，上述加压气体为例如加压CO2，上述超临界流体为例如超临界CO2。
作为本发明的方案四的磁记录媒体的制造方法，其特征在于，使用了方案二所述的压印方法。
采用该结构，加压气体或超临界气体能够渗透抗蚀层(热塑性高分子)内，使高分子的分子间的距离扩大而使其玻璃转变温度及表面张力降低。因此，能够不使模具和底板及抗蚀层的温度增高就容易使抗蚀层软化。特别是由于直链状高分子有加压CO2易于渗透易于软化的倾向，在本发明的压印方法中，作为抗蚀层希望使用玻璃转变温度为100℃左右的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate))。另外，在本发明中，当使酒精(alcohol)等共沸剂(entrainer)(辅助剂)与超临界CO2混合并与抗蚀层接触时，还能够使增塑剂效果飞跃地提高。另外，通过压制而在抗蚀层上形成模具图案后，通过降低腔室的内压及压制压力就能够使渗透到抗蚀层内的CO2急剧地气化而使抗蚀层瞬时固化。
作为本发明的方案五的磁记录媒体的制造方法，其特征在于：使用方案四所述的磁记录媒体的制造方法来制造具有直径在等于或大于5cm的范围内，沟槽宽为50nm～150nm、沟槽深为30nm～100nm、并且磁道间距为100nm～200nm的螺旋矩形沟槽的磁记录媒体。
根据该结构，能够大面积地形成模具的微细图案，能够制造精度高的磁记录媒体。
作为本发明的方案六的磁记录媒体的制造装置，其特征在于：其构成具有方案三所述的压印装置。
本发明的其它目的及更多的特征通过下面参照附图说明的实施例就能更加清楚。
采用本发明，能够提供一种能延长模具寿命及/或对被处理体施以高质量处理的压印方法及装置。另外，能够提供一种能实现在抗蚀层的玻璃转变温度以下的低温工艺方法的同时，即使在低压力下也能以高的生产能力在高分子薄膜上形成大面积的微细图案的压印方法、磁记录媒体的制造方法及装置。再有，提供一种能改善抗蚀层和模具的脱模性，能够大量生产具有微细图案的磁记录媒体的压印方法、磁记录媒体的制造方法及装置。
附图说明
图1是本发明实施例1的纳米压印装置在压制前的简要截面图。
图2是图1所示的纳米压印装置在压制后的简要截面图。
图3是本发明实施例2的纳米压印装置在压制前的简要截面图。
图4是图3所示的纳米压印装置在压制后的简要截面图。
图5是图4所示的纳米压印装置的A部分的放大图，是表示导入CO2的方式的图。
图6是图4所示的纳米压印装置的A部分的放大图，是表示将模具推压在抗蚀层上的状态的图。
图7是说明底板上的抗蚀层图案的放大截面图。
图8是用于说明通过后续工序从底板制造图案媒体的方式的简要截面图。
图9是用于说明现有的纳米压印方法的简要截面图。
图10是说明现有的图案媒体的制造方法的顺序的流程图。
图11是说明现有的图案媒体的制造方法的顺序的流程图。
具体实施方式
以下说明本发明的实施例。
实施例1
图1所示的是本实施例1用的NIL装置。在本实施例中，使高压CO2或超临界CO2一边与硅片、石英玻璃等底板4上的作为抗蚀层的高分子薄膜5接触，一边通过对具有微细的凹凸图案的模具3加压压制来把微细图案转印到高分子薄膜5上。
在本实施例中，使密封的腔室6内充满超临界CO2，在腔室6内使用压制装置。从CO2高压瓶2供给超临界发生装置的CO2气体成为超临界状态，通过内置的电磁阀的开闭供给外部。超临界CO2的压力、温度是虽任意的，但压力高的话，就有更多渗透到固体高分子内，有望获得使Tg、粘性、表面张力降低的效果。但是，压力太高的话，密封及封闭变得困难，装置变贵，耕优选的压力范围为10～30MPa。本实施例中使用的是40℃、15MPa的超临界CO2。
充满了超临界CO2的腔室6通过将顶块(block)9和下部主体7关闭并以O型圈(ring)19密封而形成。在顶块9上固定有底板支撑板(plate)8，在底板支撑板8上保持着底板4及沉积在它上面的高分子薄膜5。底板4通过在支撑板8上的环状的真空(vacuum)槽16及通过它的吸引孔14，利用未图示的真空泵(pump)真空吸附在支撑体8的表面上。
本实施例中所使用的底板4及高分子薄膜5的材料虽是任意的，但在本实施例中底板4用的是厚2mm的硅片、高分子薄膜5用的是玻璃转变温度为100℃的PMMA。高分子薄膜的膜厚取为2μm。
另外，由于在底板支撑板8上设置有圆形的调温回路13，而调温回路13通过配管15及未图示的调温机，所以能够利用把水作为媒体的调温机将温度控制在30℃～145℃的范围内。保持在活塞组件(piston block)17上的模具3也和底板同样通过从真空槽16排气而被真空吸附。活塞组件17被内置在下部主体7内，通过在油缸(cylinder)18内未图示的油以任意的压力出入而上下移动。活塞组件17被油压驱动之际，虽然被推压在底板支撑板8上，但本实施例设有定位环12，在活塞组件17上升之际，调整底板4与模具3的距离。
如图2所示，活塞组件上升时，调整底板和模具之间的距离到0.5μm。并且在底板4上没有高分子薄膜的状态下，底板4与模具3不接触。
本实施例的模具3的材料及其加工方法等虽是任意的，但在本实施例中，用厚为5mm的石英玻璃在表面通过电子束(beam)直接蚀刻来形成线宽0.1μm、深0.5μm、间距0.2μm的线和图案(line and space)。该模具3表面的微细图案的转印如下进行。若模具3由这样的透明材料构成的话，能够介由模具3利用未图示的光传感器等进行由底板4及抗蚀层5所组成的被处理体与模具3之间的对准，在定位、重合后能够对被处理体施以高质量的处理。
首先，在电磁阀11关闭的状态下打开电磁阀10，将超临界CO2从超临界流体产生装置1导入被密封的腔室6内。在腔室6内的压力稳定后，使活塞组件17上升。这时，控制温度使底板支撑板8及活塞组件17同为140℃。转印时控制油缸18的油压力使施加到高分子薄膜的压制压力为17MPa。并且从施加到活塞组件的压力减去超临界流体的压力15MPa后施加到高分子薄膜的压力就为2MPa。
在本实施例中通过超临界流体状态的CO2的渗透使高分子的Tg及粘性显著下降并且表面张力也降低，因而高分子粘性体能够以超低压渗透到纳米尺度的微细结构体中。另外，由于超临界流体本身及高分子的硬度特别低从而难于对模具造成损伤。
转印结束后，使调节控制底板支撑板8及活塞组件17温度的调温回路的温度降温到80℃。然后，高分子薄膜充分固化后，让活塞组件17下降而使模具3和底板4脱离。
还有，维持腔室6内在超临界状态，利用超临界CO2清洗高分子薄膜的表面。由于超临界CO2表面张力为零，溶解力也和n-己烷相同，因此在每有图案变形及损坏的情况下就能进行抗蚀层的清洗及干燥，因而是所期望的。这时，通过未图示的配管将滞留在腔室6内的超临界CO2及溶解于其中的有机物质送到腔室外部。然后，停止从超临界流体产生装置1的超临界CO2的供给后，打开电磁阀10、11使腔室内的气氛与大气相通。
将顶块9从下部主体7拿出并取出底板4。用SEM观察本实施例的高分子薄膜的图案的截面时可知大致忠实地再现了模具图案。
利用本实施例的方法，用同一模具3以若干底板4进行一万次转印时，模具3及其表面的图案没有被破坏。
比较例
除了不把超临界CO2导入腔室6内以外，用与实施例同样的装置、在同样的条件下尝试了将模具3的图案转印到高分子薄膜上。还有，这时，由于是在大气中进行压制，控制油缸18的油压力使施加在高分子薄膜上的面压力为2MPa。这样，对于深度为0.5μm的模具3的沟槽深，只能够转印得到0.1μm左右的深度。在大气中为了几乎完全地转印模具3的沟槽深的条件是模具3及底板4的温度为200℃、施加在高分子薄膜5上的面压力为40MPa。在该条件下用同一个模具3，以若干底板4上反复转印的地方几次就发现在模具3的表面有损伤。
实施例2
图3表示本实施例2用的NIL装置。在本实施例中，是使高压CO2或超临界CO2与硅片、石英玻璃等底板100上的抗蚀层(高分子薄膜)200接触，在使抗蚀层200软化后，通过对具有微细凹凸图案的模具300加压压制来把微细图案转印到高分子薄膜上。
在本实施例中，充满了加压CO2和超临界CO2的高压腔室的容积希望为所需的最小限度，因为这使作为耐压容器的设计比较容易。本实施例中，高压腔室配置在玻璃底板100的外侧的外周环110通过与活塞270接触形成。外周环110利用由流道320导入的高压CO2而上升。即使底板100与压印模等模具300不接触，而通过使O型圈120顶到活塞270的表面，仍能使高压气体保持在腔室内部。
下面，对本实施例的压制机构加以说明。内置于上油缸590的活塞270和下板610通过加热器(heater)420、430及热电偶290、302的反馈控制进行加热、保温。在将底板100和模具300加热到等于或大于150℃时时用该加热器420、430。例如，在将玻璃转变温度在180℃以上的热塑性聚酰亚胺(polyimide)等用作抗蚀层时使用这些加热器420、430。使用PMMA等玻璃转变温度低于180℃的抗蚀层200时，通过流过调温回路400、410的，由未图示的调温机控制的调温水来加热。上油缸590为油压式，使之产生最大25吨的压制(press)力。在本实施例中，上油缸590若能抵抗加压CO2和超临界CO2的压力则可，若能实现在加压CO2和超临界CO2的压力上加上10MPa左右的压力的压制压力也可。在本实施例中，在具有抗蚀层200的底板100上用外径3.5英寸(＝8.89cm)的玻璃底板，在比外周环110的O型圈120更靠内圆周侧的空间部(即高压腔室)内保持20MPa的气体压力之际，为了保持该高压腔室不被打开所需的压制压力大约为15吨。
用图3就本实施例的加压CO2和超临界CO2的导入装置加以说明。以利用增压泵(booster bump)等构成的加压CO2或超临界流体产生装置304对CO2高压容器402进行升压及加热。可以将CO2的压力控制在1～35MPa、温度控制在25～55℃的范围。以减压阀210、220、230控制CO2向压制装置的导入压P1～P3。另外利用自动阀160、190、202控制导入的时间(timing)。
在本实施例的装置中，将储藏在备用箱(reserve tank)240、250中的压力为P1、P2的高压CO2导入模具300和抗蚀层200的间隙(空间)中。从备用箱240、250到压制装置之间的配管的温度利用未图示的加热器能维持在45～50℃。压力为P3的CO2由外周环110的下部导入。在本实施例中P1为5MPa、P2为20MPa、P3为10MPa。
CO2从高压腔室的排出是通过打开自动阀180、380来进行的，被排出的CO2被储存在回收容器260内。采用的结构使得回收容器260内的压力P4被维持在1MPa，剩余的CO2通过安全(relief)阀280被自动排出。
其次，就本实施例的压印工艺流程加以说明。在本实施例中，在抗蚀层200上用了玻璃转变温度为100℃的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。使调温回路400、410的设定温度为70℃，模具300及底板100的温度控制在相同的温度。抗蚀层200的膜厚通过旋转涂覆调整到0.5μm。
作为模具的Ni压印模300的凹凸形状如图7所示设计成抗蚀层200的沟槽宽900为100nm、沟槽深902为50nm。Ni压印模300是通过电子束蚀刻法将硅片上的抗蚀层200做成螺旋状的图案后，通过Ni的电铸工艺来制作。
将上述底板100通过未图示的搬送装置放置到该NIL装置上后，如图4所示使活塞270下降并进行压制转印。用图4的A部的放大图即图5和图6对转印工序进行说明。
如图5所示调整压制力使底板100上的抗蚀层200和作为以Ni制作的压印模的模具300之间的空间为0.2μm。在该状态下打开阀门202，从流道150沿箭头方向导入CO2至抗蚀层200与压印模300的空间。这时，由于底板100未被机械地固定，将高压CO2急剧地导入时，有可能使底板100在腔室内部乱动而被损坏，因此导入被调节到低压5MPa的CO2。
将阀门202打开1秒后，立即将阀门190及阀门380打开2秒，以25MPa的高压CO2置换腔室内部。然后，关闭阀门190、380，在腔室内保持CO22秒后，施加压制压力使模具300的图案转印。此刻的压制压力为20吨。伴随着压制由于存在于压印模300和抗蚀层200的空间中的剩余CO2被挤压到未图示的滞留空间中，所以能维持腔室内的压力并能以高速进行压印。在本实施例中，压制时间为5秒。然后，打开阀门370、380，接着打开阀门170，对腔室内进行减压、从而使抗蚀层200固化。减压所需要的时间大约为2秒。然后使活塞270上升并取出底板100。
用AFM(原子力显微镜)观察底板100的图案时，如图7所示的抗蚀层图案沟槽900的底部700的厚度为10nm，底部700的膜厚薄者由于通过后续工序的氧等离子体灰化(plasma ashing)能够使除去时间变短，所以是所期望的，但更希望控制在50nm以下、尤其是控制在20nm以下。基于本实施例在内部、中间、外周观察转印了图案的抗蚀层200时，可以确认形成了良好的图案。
另外，加工1片底板100所需要的时间，包含取出底板的时间在内大约是20秒。对100片底板100连续进行图案转印时，只有1片发生了底板100粘贴到模具300的现象。
以根据本实施例2的压印方法的转印了图案的底板100为基础，通过图8所示的后续工序制作作为磁记录媒体的图案媒体的底板。如图8(a)、(b)所示，在加压的CO2下通过将压印模300推压在形成于底板100上的抗蚀层膜200(膜厚约100nm)上以形成图案。这里，图案尺寸是沟槽宽为100nm，沟槽深120nm，沟槽底部的抗蚀层厚度如前所述为10nm。
如图8(c)、(d)所示，利用模具300通过对形成了抗蚀层图案的底板100进行氧等离子体灰化，使抗蚀层200的厚度全部20nm薄膜化，使抗蚀层图案底部的底板露出来。这里，灰化条件为施加功率100W、氧气压1Pa、处理时间15秒。
其次，把气体从氧气置换到C2F6等碳氟化合物气体(fluorocarbongas)，利用反应性离子蚀刻将玻璃底板100蚀刻至深100nm。这里，蚀刻条件是施加功率300W、C2F6气压1Pa、处理时间90秒。用于蚀刻的碳氟化合物气体除上述C2F6以外可以使用CF4、CHF3等气体。
然后，再次把气体从碳氟化合物气体置换为氧气，除去剩余的抗蚀层。结果就能够制作出如图8(e)所示的带图案的底板100。还有，这时的灰化条件是可以用100W、氧气压1Pa、处理时间100秒。然后，利用未图示的众所周知的成膜方法形成磁性薄膜、保护膜，制作图案媒体。
如上所述制作的底板100在整个图案面上形成有磁性膜。以浮动磁头记录再生基于该底板100制作的图案媒体时，由于图案的沟槽的底部与磁头的距离变长(即，由于磁头相对于图案的沟槽的底部的相对浮动高度变高)，从磁头的到达沟槽的底部的磁场就变得足够小。因此，沟槽的底部不被磁头所磁化，由于纪录标记(mark)受沟槽间凸台(land)部的宽度的限制，从而能降低串扰(cross talk)而使媒体的磁道(track)变窄。
还有，本发明的主旨是，在CO2加压下以高速进行抗蚀层的图案蚀刻，其后的工序就能应用现有的工艺方法。即，利用与本实施例相同的方法形成图8(d)所示的抗蚀层图案后，即使通过与上述图11(d)以后的现有的工艺方法组合，也能高效地制作图案媒体。
实施例3
在与实施例1同样的压印方法中，向备用箱250内导入作为防水剂的硅油(分子量1000)使之溶解于超临界CO2中并渗透在抗蚀层200内。在本实施例3中，提高了模具300与抗蚀层200的剥离性，底板100不会粘贴在模具300上，进而对转印性也不会产生弊害。
以上说明了本发明的实施例，但本发明在其主旨的范围内可以有各种变型及改变。例如，在本实施例中虽使用了加压CO2或超临界CO2，但本发明也可使用加压He或超临界He等加压气体及超临界流体而不局限于CO2。

Claims (18)

1.一种压印方法，其特征在于，具有：使加压CO2或超临界CO2渗透的、由涂抹了抗蚀层的底板组成的作为被处理体的上述抗蚀层变得柔软的工序；和将形成有规定图案的模具推压在上述被处理体的上述抗蚀层上，以将上述规定图案转印到上述抗蚀层的工序。
2.如权利要求1所述的压印方法，其特征在于：在上述转印工序之后，还有以超临界气体清洗上述抗蚀层的工序。
3.如权利要求2所述的压印方法，其特征在于：在上述清洗工序中，上述超临界气体的压力在大于或等于7Mpa至小于或等于10MPa。
4.如权利要求1所述的压印方法，其特征在于：上述模具由透明的材料构成，还具有使上述被处理体和上述模具位置吻合的对准工序。
5.如权利要求1所述的压印方法，其特征在于，具有在该转印后，通过使上述加压CO2或上述超临界CO2减压来固化上述抗蚀层的工序。
6.如权利要求5所述的压印方法，其特征在于：上述抗蚀层为聚甲基丙烯酸甲酯。
7.如权利要求5所述的压印方法，其特征在于：上述抗蚀层的厚度等于或小于50μm。
8.如权利要求5所述的压印方法，其特征在于：在使上述抗蚀层变得柔软的工序中，使与上述加压CO2或上述超临界CO2一起溶解于其中的低分子防水剂加压渗透在上述抗蚀层中。
9.如权利要求8所述的压印方法，其特征在于：上述防水剂的分子量在100到10000的范围内，并且含有硅油或氟。
10.如权利要求5所述的压印方法，其特征在于：还具有将上述模具的温度维持在上述抗蚀层的玻璃转变温度以下的恒定温度的工序。
11.如权利要求5所述的压印方法，其特征在于：在使上述抗蚀层变得柔软的工序中，使上述加压CO2或上述超临界CO2以等于或大于7MPa并且等于或大于31℃的温度加压渗透在上述抗蚀层中。
12.如权利要求5所述的压印方法，其特征在于：在上述转印工序中，以在上述加压CO2或上述超临界CO2的压力上再加上等于或小于10MPa的压力的压推压上述模具。
13.一种压印装置，其特征在于，
具有：导入加压CO2或超临界CO2的高压腔室，
在上述高压腔室内，配置有：
支撑由涂抹了抗蚀层的底板构成的被处理体的支撑板；和
与上述支撑板相对而设置、并形成有规定图案的模具，
并具有将上述模具推压在上述抗蚀层上的加压机构。
14.如权利要求13所述的压印装置，其特征在于：还具有清洗上述抗蚀层的清洗部。
15.如权利要求13至14中任何一项所述的压印装置，其特征在于：上述模具由透明材料构成。
16.一种磁记录媒体的制造方法，其特征在于，使用了如权利要求5所述的压印方法。
17.一种磁记录媒体的制造方法，其特征在于，使用如权利要求16所述的磁记录媒体的制造方法来制造具有直径在等于或大于5cm的范围内，沟槽宽为50nm～150nm、沟槽深为30nm～100nm、并且磁道间距为100nm～200nm的螺旋矩形沟槽的磁记录媒体。
18.一种磁记录媒体的制造装置，其特征在于，其构成为：具有如权利要求13所述的压印装置。
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