DE102004001242A1

DE102004001242A1 - Aufdruck-Herstellungsverfahren und Vorrichtung, magnetisches Aufzeichnungsmedium und dessen Herstellungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102004001242A1
Application number: DE102004001242A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Toride Yusa; Toshinori Tsukuba Sugiyama
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2003-01-07
Filing date: 2004-01-07
Publication date: 2004-12-23
Also published as: CN100399514C; JP2008179151A; CN1518070A; JP4111997B1; US20040211755A1; US7736558B2

Abstract

Bereitgestellt wird ein Aufdruck-Verfahren, das enthält die Schritte des Erweichens des Resists in einem zu verarbeitenden Gegenstand durch Verwendung von komprimiertem Gas oder überkritischer Flüssigkeit, wobei der Gegenstand ein Substrat und den auf das Substrat aufgebrachten Resist enthält, und des Übertragens eines vorherbestimmten Musters auf den Resist durch Pressen einer Form, die das vorherbestimmte Muster bildet, gegen den Resist im Gegenstand.

Description

Diese Anmeldung beansprucht das Prioritätsrecht nach 35 U.S.C. § 119, auf Grundlage der japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-1171, eingereicht am 7. Januar 2003, welche hiermit bezugsweise in ihrer Gesamtheit, als ob hiermit vollständig dargelegt, enthalten ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Aufdruck-Herstellungsverfahren und eine Vorrichtung, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, und dessen Herstellungsvorrichtung.
Die Feinstrukturtechnik zur Halbleiter-Herstellung hat sich bemerkenswert entwickelt. Die gegenwärtig erforderliche und vorhandene kritische Verarbeitungs-Maßgenauigkeit ist 100 nm oder geringer. Feinstrukturtechniken auf einem Resist auf einem Silikon-Wafer haben Fotolithographie, Direct-Imaging unter Verwendung eines Elektronenstrahls und dergleichen verwendet. Die Fotolithographie hat die Auflösung mit einer verkürzten Wellenlänge einer Lichtquelle verbessert, allerdings sind die Belichtungs-Vorrichtungen sehr teuer und das Übertragen eines Musters von 100 nm oder geringer ist schwierig. Andererseits hat das Direct-Imaging unter Verwendung eines Elektronenstrahls eine bessere Auflösung, aber eine schlechte Massenproduktivität.

Die Nanoaufdruck-Lithographie (nanoimprint lithography "NIL") wurde vorgeschlagen (siehe U.S. Patent Nr. 5,772,905) als Lösung für das Problem der schlechten Massenproduktions-Technik von Feinstruktur-Vorrichtungen. Die NIL presst eine Form mit einer Feinstruktur im Nanomaßtab gegen den Resist eines Silikon-Wafers, und überträgt das Feinmuster auf den Resist.

Ein NIL-Verfahren wird mit Bezug auf 9 beschrieben. Eine Form 3 verwendet z.B. einen Film aus Silikon und thermischem Oxid, der gemustert ist mittels Elektronenstrahl-Direct-Imaging usw. Wie in 9A gezeigt, wird zuerst ein Dünnfilm 5 als Resist mit Polymethylmethacrylat ("PMMA") als thermoplastisches Harz usw. auf einem Silikon-Wafer 4 gebildet. Danach wird, wie in 9B gezeigt, die Form 3, die durch einen Form-Träger 20 gehalten wird, gegen den Resist 5 gepresst, und ein Feinmuster auf der Form 3 wird auf den Resist 5 übertragen. Der Resist 5 wird einem Press-Übertragen unterzogen, während er oberhalb der Glasübergangstemperatur (Tg) erhitzt wird, und erweicht. Nachdem die Übertragung beendet ist, wird er gekühlt und gehärtet, und die Form 3 wird vom Resist 5 abgelöst. Als Nächstes, wie in 9C gezeigt, entfernt Sauerstoff-Ätzen 21 usw. den verbleibenden Film, um eine Silikon-Oberfläche freizulegen, wie in 9D gezeigt. Wie in 9E gezeigt, wird, nachdem das Ätzen den Resist entfernt, sie als Einzel-Silikonvorrichtung verwendet.

Dieses Herstellungsverfahren kann ein Muster von 10 nm oder weniger übertragen, und hat als nächste Generation der Fein-Verarbeitung Aufmerksamkeit auf sich gezogen, nur wenn die Form erhältlich ist durch zeitaufwendige Verarbeitung, können Feinmuster massenweise hergestellt werden unter Verwendung einer kosteneffizienteren Vorrichtung als eine konventionelle Verarbeitungsmaschine.

Um den Resist zu erweichen und die Übertragungsgeschwindigkeit zu verbessern, wurden einige Aufdruckverfahren vorgeschlagen, einschließlich einem, das überkritische Flüssigkeit verwendet (siehe Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-270540) und einem, das ein Muster überträgt unter niedrigem Druck bei Raumtemperatur (siehe Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-184718).

Magnetische Aufzeichnungsmedien, gemusterte Medien genannt, wurden kürzlich vorgeschlagen (siehe japanisches Patent Nr. 1,888,363. Japanisches Patent Nr. 1,888,363 offenbart eine Grundstruktur der gemusterten Medien, welche ferromagnetische Partikel entlang einer Spur in gleichmäßigen Intervallen anordnet, und jedes Bisschen auf jedem ferromagnetischen Partikel aufnimmt. Eine Anwendung der gemusterten Medien wurde auch vorgeschlagen (siehe beispielsweise Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-110050). Die Herstellungsabläufe werden mit Bezug auf 10 und 11 beschrieben.

Wie in 10A gezeigt, richtet ein Sputter-Verfahren einen amorphen Kohlenstoffmatrix-Dünnfilm 5600 zwischen einem Substrat 1000 und einem Resist 2000 ein. Dann, wie in 10B gezeigt, bildet der Elektronenstrahl den Resist 2000 ab, und ein reaktives Ionen-Ätz-Verfahren (reactive ion etching "RIE") unter Verwendung von Fluorkohlenstoffen und den Resist als Maske mustert den amorphen Kohlenstoffmatrix-Dünnfilm 5600, wie in 10C gezeigt ist. Wie in 10D gezeigt, wird eine magnetische Schicht 5700 durch ein Sputter-Verfahren hergestellt, und einem Lift-Off-Verfahren unterzogen, das die Resist-Maske 2000 auflöst und entfernt, wie in 10E gezeigt. Wie in 10F gezeigt, bildet ein Sputter-Verfahren eine Schmierschicht 5800 als amorphe Kohlenstoffschicht, wie in 10F gezeigt.

Nun wird das Herstellungsverfahren beschrieben, das in der Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-110050 mit Bezug auf 11 offenbart ist. Zuerst wird der Resist 2000 auf einem Glas-Substrat 1000 gebildet, wie in 11 gezeigt. Wie in 11B gezeigt, folgt Elektronenstrahl-Aussetzung und Entwicklung. Danach bildet RIE das Masken-Muster 2000, wie in 11C gezeigt. Wie in

11D gezeigt, wird der magnetische Dünnfilm 5700 durch ein Sputter-Verfahren hergestellt, gefolgt von Lift-Off, wie in 11E gezeigt. Die Oberflächen-Schmierschicht 5800 wird gebildet, um ein gemustertes Medium zu bilden, wie in 11F gezeigt.

Allerdings erfordert das Herstellungsverfahren, welches in U.S. Patent Nr. 5,772,905 offenbart ist, den Resist oberhalb von Tg zu erhitzen und bei einem hohen Druck zu pressen. Beispielsweise erhitzte das Experiment, das von den Erfindern des U.S. Patents Nr. 5,772,905 durchgeführt wurde, den Resist mit Tg von 105°C, bis auf 200°C oder höher, und wendete einen Druck von 13 MPa an. Ein Bericht eines Beispiels gibt an, dass der angewendete Druck von 87 MPa bei 170°C erforderlich ist, um ein konvexes Muster mit einer kritischen Abmessung von 2 μm und einer Höhe von 340 nm auf den PMMA-Resist zu übertragen. Diese konventionellen Verfahren erfordern eine Anwendung von hohem Druck, und zerstören ungünstigerweise die Form und das Muster auf ihr.

Ein Hochfestigkeitsdiamant oder eine SiC-Form wurden vorgeschlagen als Lösung für das obige Problem. Allerdings wird die Herstellung derartiger Formen ungünstigerweise teuer.

Das konventionelle NIL-Verfahren hat Schwierigkeiten gehabt in der Ausrichtung zwischen einer Form und einem Silikon-Wafer, weil die Form Licht nicht durchlässt.

Deswegen war dieses Verfahren nicht anwendbar auf die Halbleiterherstellungs-Verarbeitung, wegen der schlechten Muster-Ausrichtung bei der Bildung mehrfacher Schichten. Eine aus transparentem Material hergestellte Form, wie Quarz, würde leicht zerstört werden und nicht durchführbar sein.

Eine konventionelle Halbleiterherstellungs-Verarbeitung hinterlässt auch feine Defekte, hauptsächlich aus organischem Material, auf dem winzig gemusterten Resist, was das Reinigen der Resist-Oberfläche erfordert. Die Verwendung eines organischen Lösungsmittels, wie z.B. einer Spülung, als Reinigungsflüssigkeit in diesem Reinigungsschritt, würde ungünstigerweise ein Muster auf dem Resist wegen der Oberflächenspannung an der Schnittstelle zwischen den Gas- und flüssigen Phasen zerstören. Weil das Muster zunehmend feiner wird und der Aspekt Geschwindigkeit größer wird, hat sich das obige Problem intensiviert.

Ebenfalls nachteilhaft ist eine hohe Temperatur eines Wafer-Substrats zum Zeitpunkt des Pressens. Dies schwächt die Adhäsion zwischen dem Resist und dem Substrat, was eine teilweise Ablösung einer Polymer-Membran nach dem Pressen verursacht, und verursacht Schwierigkeiten beim Bilden eines Feinmusters in großem Maßstab. Kühlen der Substrat-Temperatur unterhalb von Tg des Resists beim Ablösen des Resists von der Form würde ungünstigerweise den Durchsatz senken.

Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-270540 presst eine Form gegen einen Resist, der Weichmacher enthält für das Übertragen in eine Kammer, die überkritische Flüssigkeit empfängt. Dieses Verfahren härtet den Resist durch Extraktion des Weichmachers im Resist mit überkritischer Flüssigkeit. Beibehaltung des Pressens ist erforderlich, bis die Extraktion beendet ist. Um den Weichmacher zu extrahieren, sollte die überkritische Flüssigkeit durch eine winzige Öffnung eindringen, die der Resist-Dicke zwischen der Form und dem Substrat entspricht. Weil es Zeit braucht in den Resist einzudringen, war es daher schwer, ein Muster in großem Maßstab massenweise herzustellen.

Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-184718 wählt einen chemischen Verstärkungs-Resist, behält saure Chemikalien auf konvexen Teilen der Form bei, und sieht eine Wärmebehandlung des Substrates nach dessen Pressen vor, um auf diese Weise zu bewirken, dass der Resist eine Unlöslichmachungs- oder Löslichmachungs-Reaktion nur an den Säure-filtrierten Teilen aufweist. Danach bildet die Entwicklung des Resists konvexe und konkave Muster, entsprechend dem Formmuster. Allerdings wird befürchtet, dass dieses Verfahren Schwierigkeiten besitzt beim selektiven Infiltrieren von Säure nur in die konvexen Teile von Form-Mustern in großem Maßstab. Insbesondere ist es schwierig, Chemikalien nur in die konvexen Muster-Teile zu infiltrieren und sorgfältig Feinmuster zu bilden, wie jene unterhalb von 200 nm.

Ein Verfahren, das in der Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-110050 offenbart ist, kann die Kapazität einer magnetischen Scheibe erhöhen, aber das Elektronenstrahl-Imaging verursacht niedrigen Durchsatz. Ein Massenproduktions-Aufdruckherstellungs-Verfahren wurde vorgeschlagen (z.B. in der Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-157520), welches ein Verfahren zur Herstellung von gemusterten Medien bereitstellt, und effizient abgleicht den Press-Druck durch Anordnen einer Puffer-Schicht, die eine Fläche entsprechend einer aufnehmenden Schicht und schmaler als ein Substrat und eine Form-Fläche, zwischen den oberen und unteren pressenden Oberflächen und einer des Form-Musters und dem Substrat. Eine Anwendung von Press-Druck oberhalb 500 bar würde ein Muster bei einer Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur des Resists bilden und einen hohen Durchsatz erreichen. Allerdings hat dieses Verfahren ein Problem, weil ein hoher Press-Druck die Form und das Substrat zerstört. Deswegen kann eine Form nicht viele gemusterte Medien herstellen.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Deswegen, um die obigen Nachteile zu lösen, ist es eine beispielhaft erläuterte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Aufdruckverfahren und Vorrichtung bereitzustellen, welche die Lebensdauer der Form verlängern. Eine weitere beispielhafte Aufgabe ist es, ein Aufdruckverfahren und Vorrichtung bereitzustellen, die einen Gegenstand mit einer Verarbeitung von hoher Qualität versehen.

Noch eine weitere beispielhafte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Aufdruckverfahren, ein Herstellungsverfahren und eine Vorrichtung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums bereitzustellen, welche ein Niedertemperatur-Verfahren unterhalb der Glasübergangs-Temperatur des Resists erreichen und ein Feinmuster in großem Maßstab auf einer Polymermembran, mit hohem Durchsatz sogar bei niedrigem Druck bilden. Eine weitere beispielhafte Aufgabe ist es, ein Aufdruckverfahren, ein Herstellungsverfahren und eine Vorrichtung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums bereitzustellen, welche ein winzig gemustertes magnetisches Aufzeichnungsmedium massenweise herstellen.

Ein Aufdruckverfahren eines Aspekts gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die Schritte des Erweichens des Resists in einem zu verarbeitenden Gegenstand, unter Verwendung von komprimiertem Gas oder überkritischer Flüssigkeit, wobei der Gegenstand ein Substrat beinhaltet und der Resist auf dem Substrat aufgebracht ist, und des Übertragens eines vorherbestimmten Musters auf den Resist durch Pressen einer Form, die das vorherbestimmte Muster bildet, gegen den Resist im Gegenstand. Dieses Aufdruckverfahren kann den angewendeten Druck während des Übertragens reduzieren und die Lebensdauer der Form verlängern wegen des Erweichungs-Schrittes des komprimierten Gases oder der überkritischen Flüssigkeit. Das Aufdruckverfahren dient als Herstellungsverfahren für den zu verarbeitenden Gegenstand, und deckt Zwischen- und End-Produkte des Gegenstands ab (wie Chip und LCD).

Vorzugsweise beinhaltet das Verfahren ferner den Schritt des Reinigens des Resists mit überkritischer Flüssigkeit nach dem Übertragungsschritt, um auf diese Weise Defekte ohne Nachbehandlungs-Reinigung zu entfernen, und des Versehens des Gegenstandes mit einer hochwertigen Verarbeitung. Weil überkritisches CO₂ eine Oberflächenspannung von 0 hat und das Lösungsvermögen ähnlich dem von n-Hexan ist, kann der Resist gereinigt und getrocknet werden ohne Verändern und Zerstören eines Musters. In diesem Fall hält der Reinigungsschritt vorzugsweise einen Druck der überkritischen Flüssigkeit zwischen 7 MPa und 10 MPa aufrecht.

Die Form kann aus einem transparenten Material hergestellt sein, und das Aufdruckverfahren beinhaltet ferner den Schritt des Aufrichtens des Gegenstandes mit der Form. Dabei kann ein optischer Sensor usw. eine geeignete Ausrichtung durch die Form hindurch gewährleisten für eine hochwertige Verarbeitung des Gegenstandes. Das komprimierte Gas ist beispielsweise komprimiertes CO₂, und die überkritische Flüssigkeit ist beispielsweise überkritisches CO₂.

Ein Aufdruckverfahren eines weiteren Aspekts gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Schritte des Erweichens des Resists in einem zu verarbeitenden Gegenstand, wobei der Gegenstand ein Substrat enthält, und der Resist auf dem Substrat aufgebracht ist, und des Übertragens eines vorherbestimmten Musters auf den Resist durch Pressen einer Form, die das vorherbestimmte Muster bildet, bei einem angewendeten Druck von 5 MPa oder weniger gegen den Resist im Gegenstand. Dieses Aufdruckverfahren erniedrigt den angewendeten Druck bis auf 5 MPa herab, und verlängert die Lebensdauer der Form.

Der tatsächlich angewendete Druck der vorliegenden Erfindung ist definiert als mechanisch angewendeter Druck (A) auf eine übertragene Oberfläche – Druck (B), durch welchen die überkritische Flüssigkeit oder ähnliches die übertragene Oberfläche zurückschiebt. Die überkritische Flüssigkeit und komprimiertes CO₂ haben niedrige Viskosität und Stärke, die nicht ausreichen, um ein Kontaktmaterial zu zerstören. Andererseits zerstören ein hochfestes metallisches Element, wie z.B. eine Form und ein Stempel, leicht ein Kontaktmaterial.

Die obige Gleichung definiert den direkt durch das metallische Element auf den Resist angewendeten Druck. Obwohl der Schaden, der durch (B) verursacht wird, nicht geringfügig ist, ist der Druck-Schaden in der vorliegenden Erfindung auch bei Berücksichtigung genügend klein.

Ein Aufdruckverfahren eines weiteren Aspekts gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Schritte des Erweichens des Resists in einem zu verarbeitenden Gegenstand durch eine Druckinfiltration von komprimiertem Gas oder überkritischer Flüssigkeit, wobei der Gegenstand ein Substrat enthält und der Resist auf dem Substrat aufgebracht ist, des Übertragens eines vorherbestimmten Musters auf den Resist durch Pressen einer Form, die das vorherbestimmte Muster bildet, gegen den Resist im Gegenstand, und des Dekomprimierens des komprimierten Gases oder der überkritischen Flüssigkeit nach dem Übertragungsschritt, und des Härtens des Resists. Weiter bevorzugt ist das komprimierte Gas komprimiertes CO₂ oder die überkritische Flüssigkeit ist überkritisches CO₂.

Komprimiertes CO₂ oder überkritisches CO₂ dringen wirksam in den Resist (oder thermoplastischen Polymer) ein, vergrößern die intermolekularen Abstände im Polymer, und erniedrigen die Glasübergangstemperatur und Oberflächenspannung. Deswegen ist es einfach, den Resist ohne Verursachen von Temperaturanstiegen bei Form, Substrat und Resist zu erweichen. Insbesondere dringt komprimiertes CO₂ leicht ein und erweicht geradkettiges Polymer, daher verwendet das erfinderische Aufdruckverfahren weiter bevorzugt PMMA (Polymethylmethacrylat), mit einer Glasübergangs-Temperatur von etwa 100°C, für den Resist. Gemäß der vorliegenden Erfindung verbessert sich der Weichmacher-Effekt wesentlich, wenn das Schleppmittel (oder Hilfsmittel), wie Alkohol, gemischt mit dem überkritischen CO₂, den Resist berührt.

Das erfinderische Aufdruckverfahren kann ein Form-Muster auf dem Resist durch Pressen bilden, schlagartig CO₂ verdampfen, das in den Resist infiltriert worden ist, durch Dekompression des Innendruckes in der Kammer und des Press-Druckes, und den Resist sogleich härten. Die schlagartige Dekompression führt zur Bildung von Mikroblasen innerhalb des Resists, wenn der Resist eine Dicke von 50 μm oder mehr besitzt, weil der Resist erhärtet, bevor das verdampfte CO₂ vollständig entwichen ist. Dieses Problem ist vermeidbar, wenn der Resist auf eine Dicke von 50 μm oder weniger festgelegt wird. Weiter bevorzugt ist eine Resist-Dicke unterhalb von 10 μm, mit der insbesondere bevorzugten von unterhalb 1 μm.

Der Schritt des Erweichens des Resists kann das komprimierte Gas oder die überkritische Flüssigkeit und das niedermolekulare, wasserabweisende Mittel oder Trennmittel, das im komprimierten Gas oder der überkritischen Flüssigkeit gelöst ist, in den Resist Druck-infiltrieren. Überkritisches CO₂ hat Lösungsmittel-Eigenschaften, die denen von n-Hexan ähnlich sind, und kann bestimmte niedermolekulare Polymere auflösen. Strukturen, wie ein aufgelöstes organisches Material, mit einer wasserabweisenden Funktion in überkritischem CO₂, und Infiltrieren des Resultierenden in den Resist kann die Glasübergangstemperatur des Resists erniedrigen und dessen Oberfläche verändern, um wasserabweisend zu werden. Gewöhnlich vergrößert eine wasserabweisende Form-Oberfläche die Oberflächenspannung und hindert den Resist (geschmolzenes Harz) daran, ein feines Form-Muster (oder eine Feinstruktur) genügend zu übertragen. Bis der Resist dekomprimiert ist, befähigt diese Struktur die wasserabweisende Funktion allerdings dazu, sich zu verbergen, während das wasserabweisende Mittel in der überkritischen Flüssigkeit gelöst ist, und hält eine niedrige Oberflächenspannung aufrecht. Auf die Dekompression nach der Press-Übertragung hin erhärtet der Resist, und das wasserabweisende Mittel fällt aus, wodurch dessen Oberfläche wasserabweisende Eigenschaften entfaltet. Dadurch erniedrigt sich die Adhäsion zwischen dem Resist und der Form, was eine leichte Trennung der beiden ermöglicht. Andererseits werden der Resist und das Substrat daran gehindert, voneinander getrennt zu werden. Die Verwendung von überkritischem CO₂ mit einer Oberflächenspannung von 0 und einer hohen Infiltrationsstärke als Lösungsmittel würde ein funktionelles Mittel auf der Resistoberfläche schneller gleichmäßig anordnen.

Das wasserabweisende Mittel kann ein Molekulargewicht zwischen 100 und 10000 haben, und Silikonöl oder Fluor enthalten (z.B. niedermolekulares PTFE (Polytetrafluorethylen)). Die Löslichkeit verbessert sich mit dem Hilfsmittel, Schleppmittel genannt, wie Ethanol und Aceton. Für eine einheitliche Konzentration des Schleppmittels, des wasserabweisenden Mittels und der überkritischen Flüssigkeit ist ein gemischter Behälter mit einem Rührwerk bevorzugt. Diese Struktur legt das Molekulargewicht zwischen 100 und 10000 fest. Molekulargewichte, die größer sind als die Obergrenze, verursachen Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung der Löslichkeit, während Molekulargewichte, die kleiner sind als die Untergrenze, leicht das wasserabweisende Mittel aus dem Resist desorbieren.

Das Verfahren kann ferner den Schritt des Beibehaltens der Temperatur der Form bei einer konstanten Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur des Resists beinhalten. Im allgemeinen sinkt der Durchsatz, wenn die Temperatur schwankt, aber diese Struktur behält die Temperatur bei und erniedrigt damit den Durchsatz nicht. Der Druck des CO₂ kann die Glasübergangstemperatur und die Oberflächenspannung des Resists steuern. Daher ist es nicht notwendig, die Temperatur der Form usw. höher als die Glastemperatur des Resists zu machen.

Der Schritt des Erweichens des Resists kann das komprimierte Gas oder die überkritische Flüssigkeit bei einem Druck von 7 MPa oder höher und einer Temperatur von 31°C oder höher in den Resist Druck-infiltrieren.

Der Schritt des Erweichens des Resists kann eine Öffnung zwischen der Form und dem Resist auf 100 μm bis 1 mm festlegen. Je kleiner die Öffnung (oder der Raum) ist, desto kürzer wird die Infiltrationszeit des CO₂, und desto leichter wird die Entwicklung der druckbeständigen Struktur. Allerdings führt ein übermäßig kleiner Raum zu Kontakten zwischen dem Resist und der Form, in Abhängigkeit von der mechanischen Präzision der Vorrichtung. Deswegen ist ein Raum zwischen 100 μm bis etwa 1 mm vorzuziehen für die Verträglichkeit zwischen der Infiltrationszeit und dem Kontakt.

Um das komprimierte Gas oder die überkritische Flüssigkeit in den Resist zu Druck-infiltrieren, ist ein Druck von 7 MPa oder höher bei einer Temperatur von 31°C oder höher vorzuziehen für den Erweichungsschritt des Resists. Weiter bevorzugt haben das komprimierte Gas oder die überkritische Flüssigkeit Drücke, die zwischen 10 MPa und 35 MPa festgelegt sind, und eine Temperatur zwischen 40°C und 50°C. Ein Druck und eine Temperatur, die höher sind als die Obergrenzen, verursachen Schwierigkeiten beim Abdichten der Ventile usw, und erhöhen die Kosten. Drücke und Temperaturen unterhalb der Untergrenze erniedrigen die Weichmachungs-Effekte.

Wenn der Übertragungsschritt die Form presst bei einem Druck unterhalb von 10 MPa, hinzugefügt zum Druck des komprimierten Gases oder der überkritischen Flüssigkeit, erweichen das komprimierte CO₂ oder das überkritische CO₂ den Resist genügend und bringen die Oberflächenspannung nahe auf 0. Dadurch werden Feinmuster-Übertragungen bei niedrigem Druck erreicht.

Eine Aufdruck-Vorrichtung eines Aspekts gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Erweichungsteil, das komprimiertes Gas oder überkritische Flüssigkeit für das Erweichen des Resists in einen zu verarbeitenden Gegenstand einführt, wobei der Gegenstand ein Substrat beinhaltet, und der Resist auf das Substrat aufgebracht ist, und ein Kompressions-Teil, das eine Form, um ein vorherbestimmtes Muster zu bilden, gegen den Resist im Gegenstand presst, und ein vorherbestimmtes Muster auf den Resist überträgt. Sie kann ferner ein reinigendes Teil, das den Resist reinigt, beinhalten. Diese Aufdruck-Vorrichtung kann ähnliche Wirkungsweisen aufweisen wie jene des obigen Aufdruck-Verfahrens.

Wenn sie ein härtendes Teil für das Härten des Resists durch Dekomprimieren des komprimierten Gases oder der überkritischen Flüssigkeit nach dem Übertragen beinhaltet, verdampft die Dekompression des Innendruckes in der Kammer und des Press-Druckes schlagartig CO₂, das in den Resist eindringt und den Resists sogleich härtet, nachdem das Pressen das Form-Muster auf dem Resist bildet.

Eine Aufdruck-Vorrichtung eines weiteren Aspekts gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Versorgungs-Teil, das überkritische Flüssigkeit in den Resist in einem zu verarbeitenden Gegenstand einführt, welcher ein Substrat beinhaltet, und der Resist auf das Substrat aufgebracht ist, und einen Kompressions-Mechanismus, der ein vorherbestimmtes Muster auf den Resist überträgt durch Pressen einer Form, die das vorherbestimmte Muster bildet, gegen den Resist im Gegenstand. Das Versorgungs-Teil kann beispielsweise als das obige Erweichungs-Teil und/oder das reinigende Teil dienen. Die Form kann aus einem transparenten Material hergestellt sein. Dabei kann ein optischer Sensor usw. eine Ausrichtung durch die Form hindurch, zwischen der Form und dem Gegenstand für die hochwertige Verarbeitung des Gegenstandes gewährleisten.

Wie oben diskutiert, ist das komprimierte Gas beispielsweise komprimiertes CO₂, und die überkritische Flüssigkeit ist beispielsweise überkritisches CO₂.

Ein Verfahren eines weiteren Aspekts gemäß der vorliegenden Erfindung für die Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums verwendet ein Aufdruckverfahren, das die Schritte des Erweichens des Resists in einem zu verarbeitenden Objekt beinhaltet, durch eine Druck-Infiltration von komprimiertem Gas oder überkritischer Flüssigkeit, wobei der Gegenstand ein Substrat beinhaltet und der Resist auf das Substrat aufgebracht ist, des Übertragens eines vorherbestimmten Musters auf den Resist durch Pressen einer Form, die das vorherbestimmte Muster bildet, gegen den Resist im Gegenstand, und des Dekomprimierens des komprimierten Gases oder der überkritischen Flüssigkeit nach dem Übertragungsschritt, und des Härtens des Resists.

Gemäß dieser Struktur dringt komprimiertes Gas oder überkritische Flüssigkeit in den Resist (oder das thermoplastische Polymer) ein, vergrößert die intermolekularen Abstände im Polymer und erniedrigt die Glasübergangstemperatur und die Oberflächenspannung. Deswegen ist es einfach, den Resist zu erweichen ohne Verursachen von Temperaturanstiegen in Form, Substrat und Resist. Insbesondere dringt komprimiertes CO₂ leicht ein und erweicht geradkettiges Polymer, daher verwendet das erfinderische Aufdruck-Verfahren weiter bevorzugt für den Resist PMMA (Polymethylmethacrylat), das eine Glasübergangs-Temperatur von etwa 100°C hat.

Gemäß der vorliegenden Erfindung verbessert sich der Weichmacher-Effekt wesentlich, wenn das Schleppmittel (oder Hilfsmittel) wie Alkohol, gemischt mit überkritischem CO₂, den Resist berührt. Nachdem das Pressen das Form-Muster auf dem Resist bildet, verdampft die Dekompression des Innendruckes in der Kammer und des Press-Druckes schlagartig CO₂, das in den Resist infiltriert worden ist, und härtet den Resist sogleich.

Ein Verfahren eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums, das aufweist in einer Durchmesser-Entfernung von 5 cm oder mehr, eine spiralförmige, rechtwinklige Rille mit einer Rillenbreite von 50 nm bis 150 nm, eine Rillentiefe von 30 nm bis 100 nm, und einen Spurenabstand von 100 nm bis 200 nm, verwendet ein Aufdruck-Verfahren, das beinhaltet die Schritte des Erweichens des Resists in einem zu verarbeitenden Objekt, durch eine Druck-Infiltration von komprimiertem Gas oder überkritischer Flüssigkeit, wobei der Gegenstand ein Substrat beinhaltet, und der Resist auf dem Substrat aufgebracht ist, des Übertragens eines vorherbestimmten Musters auf den Resist durch Pressen einer Form, die das vorherbestimmte Muster bildet, gegen den Resist im Gegenstand, und der Dekompression des komprimierten Gases oder der überkritischen Flüssigkeit nach dem Übertragen, und des Härtens des Resists.

Diese Anordnung kann ein feines Form-Muster in großem Maßstab bilden, und ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit Genauigkeit herstellen.

Eine Vorrichtung eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums beinhaltet eine Aufdruck-Vorrichtung, die ein Versorgungs-Teil enthält, das überkritische Flüssigkeit in den Resist in einen zu verarbeitenden Gegenstand einführt, der ein Substrat enthält, wobei der Resist auf das Substrat aufgebracht ist, einen Kompressions-Mechanismus, der ein vorherbestimmtes Muster auf den Resist überträgt, durch Pressen einer Form, die das vorherbestimmte Muster bildet, gegen den Resist im Gegenstand, und ein härtendes Teil, das das komprimierte Gas oder die überkritische Flüssigkeit nach dem Übertragen dekomprimiert, und den Resist härtet. Diese Struktur kann ähnliche Effekte enthalten wie die des obigen Herstellungsverfahrens des magnetischen Aufzeichnungsmediums.

Andere Aufgaben und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.

Die vorliegende Erfindung kann ein Aufdruck-Verfahren und Vorrichtung bereitstellen, die die Lebensdauer der Form verlängern und/oder einen Gegenstand mit einer hochwertigen Verarbeitung versehen. Die vorliegende Erfindung kann auch ein Aufdruck-Verfahren, ein Herstellungs-Verfahren und Vorrichtung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums bereitstellen, die ein Niedertemperatur-Verfahren unterhalb der Glasübergangstemperatur des Resists erreichen, und ein Feinmuster von großem Maßstab auf einer Polymermembran mit hohem Durchsatz sogar bei niedrigem Druck bilden. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung ein Aufdruck-Verfahren bereitstellen, ein Herstellungs-Verfahren und Vorrichtung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums für die Massenproduktion eines winzig gemusterten magnetischen Aufzeichnungsmediums.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Schnittansicht einer Nanoaufdruck-Vorrichtung vor Pressen einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Schnittansicht der Nanoaufdruck-Vorrichtung nach dem in 1 gezeigten Pressen.
3 ist eine schematische Schnittansicht einer Nanoaufdruck-Vorrichtung vor Pressen einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine schematische Schnittansicht der Nanoaufdruck-Vorrichtung nach dem in 3 gezeigten Pressen.
5 ist eine vergrößerte Ansicht von Teil A in der in 4 gezeigten Nanoaufdruck-Vorrichtung, die Einführung von CO₂ zeigend.
6 ist eine vergrößerte Ansicht von Teil A in der in 4 gezeigten Nanoaufdruck-Vorrichtung, die zeigt, dass eine Form gegen den Resist gepresst wird.
7 ist eine vergrößerte Schnittansicht für die Erklärung eines Resist-Musters auf einem Substrat.
8 ist eine schematische Schnittansicht für die Erklärung der Herstellungsweise gemusterter Medien aus einem Substrat in der Nachbehandlung.
9 ist eine schematische Schnittansicht für die Erklärung eines konventionellen Nanoaufdruck-Verfahrens.
10 ist ein Ablauf für die Erklärung eines konventionellen Verfahrens zur Herstellung gemusterter Medien.
11 ist ein Ablauf für die Erklärung eines konventionellen Verfahrens zur Herstellung gemusterter Medien.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nun werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt eine NIL-Vorrichtung für die Verwendung mit der ersten Ausführungsform. Diese Ausführungsform presst eine über konvexe und konkave Muster verfügende Form 3 gegen eine Polymermembran 5 als Resist auf einem Substrat 4, wie einem Silikon-Wafer und Quarz-Glas, während Hochdruck-CO₂ oder überkritisches CO₂ mit der Polymermembran 5 in Kontakt gebracht wird, und überträgt dadurch das feine Muster auf die Polymermembran 5.
Diese Ausführungsform füllt eine geschlossene Kammer 6 mit überkritischem CO₂ und verwendet eine Vorrichtung, die in der Kammer 6 presst. CO₂-Gas, das einem Generator 1 für superkritische Flüssigkeit aus einem CO₂-Tank 2 zugeführt wird, tritt in einem überkritischen Zustand ein und wird dann der Außenseite durch das Öffnen und Schließen eines eingebauten elektromagnetischen Ventils zugeführt. Überkritisches CO₂ kann willkürlichen Druck und Temperatur haben, allerdings würde ein höherer Druck vorzugsweise die Infiltration in ein festes Polymer erhöhen und Tg, Viskosität und Oberflächenspannung senken. Allerdings würde ein übermäßig hoher Druck Schwierigkeiten beim Schließen und Abdichten erzeugen, was die Vorrichtung teuer macht. Deswegen ist ein Druck zwischen 10 und 35 MPa eher vorzuziehen. Diese Ausführungsform verwendete überkritisches CO₂ bei 40°C und 15 MPa.
Die mit überkritischem CO₂ gefüllte Kammer 6 schließt einen oberen Block 9 und einen unteren Körper 7, und verwendet einen O-Ring 19, um sie abzudichten. Der obere Block 9 enthält eine Substratträger-Platte 8, welche das Substrat 4 und die auf das Substrat 4 geschichtete Polymermembran 5 trägt. Eine Vakuumpumpe (nicht gezeigt) Vakuum-absorbiert das Substrat 4 auf eine Oberfläche des Trägers 8 über eine ringförmige Vakuum-Rille 16 und ein verbundenes Vakuum-Entlüftungsloch 14.
Jedes Material kann für das Substrat 4 und die Polymermembran 5 verwendet werden. Diese Ausführungsform verwendete einen 2 mm dicken Silikon-Wafer für das Substrat 4 und PMMA mit einer Glasübergangs-Temperatur von 100°C für die Polymermembran 5. Die Polymermembran hatte eine Dicke von 2 μm.
Ein ringförmiger Temperatur-Regelkreis 13 befindet sich auf der Substratträger-Platte 8, und ist angeschlossen an ein Rohr 15 und einen Temperatur-Regler (nicht gezeigt) für die Regelung der Temperatur in einem Bereich von 30°C bis 145°C unter Verwendung des Temperatur-Reglers, der Wafer als ein Medium verwendet. Eine Form 3, die auf einem Kolbenblock 17 gehalten wird, ist ebenfalls Vakuumabsorbiert, ähnlich dem Substrat 4, durch Absaugung über die Vakuumrille 16. Der Kolbenblock 17, eingebaut in den unteren Körper 7, bewegt sich nach oben und unten, während sich Öl (nicht gezeigt) bei einem willkürlichen Druck in den Zylinder 18 hinein und hinaus bewegt. Der Kolbenblock 17 wird gegen die Substratträger-Platte 8 gepresst, während er hydraulisch angetrieben wird. Diese Ausführungsform stellt einen Positionierungsring 12 bereit, um die Entfernung zwischen dem Substrat 4 und der Form 3 einzustellen, wenn der Kolbenblock 17 sich nach oben bewegt.
Wie in 2 gezeigt, war, wenn der Kolbenblock steigt, die Distanz zwischen dem Substrat und der Form 0,5 μm. Anders ausgedrückt, wenn keine Polymermembran auf dem Substrat 4 ist, berührt das Substrat 4 nicht die Form 3.
Diese Ausführungsform kann jedes Material und Verarbeitungs-Verfahren usw. für die Form 3 verwenden, allerdings verwendet diese Ausführungsform 5 mm dickes Quarz-Glas und bildete eine Linie und einen Raum mit einer kritischen Abmessung von 0,1 μm, einer Tiefe von 0,5 μm, und einem Abstand von 0,2 μm unter Verwendung von Elektronenstrahl-Direct-Imaging. Ein feines Muster auf der Form 3 wurde übertragen wie folgt: die Form 3, hergestellt aus einem transparenten Material, ermöglicht einem optischen Sensor eine Ausrichtung durch die Form 3 zwischen der Form 3 und einem Gegenstand, der verarbeitet werden soll, welcher das Substrat 4 und den Resist 5 enthält, zu gewährleisten. Hochwertiges Verarbeiten des Gegenstandes nach Ausrichtung und Überdecken ist damit gewährleistet.
Ein elektromagnetisches Ventil 10 wurde geöffnet, wenn ein elektromagnetisches Ventil 11 geschlossen wurde, und der Generator 1 der überkritischen Flüssigkeit führt überkritisches CO₂ in die geschlossene Kammer 6 ein. Der Kolbenblock 17 bewegt sich nach oben, wenn der Druck in der Kammer 6 stabilisiert wurde. Sowohl die Substratträger-Platte 8, als auch der Kolbenblock 17 wurden Temperaturgeregelt bei 140°C. Während des Übertragens wurde der Öldruck des Zylinders 18 kontrolliert, so dass der Press-Druck gegen die Polymermembran 17 MPa wurde. Anders gesagt, der Druck auf die Polymermembran beträgt 2 MPa, was eine Subtraktion ist von dem Druck, der an den Kolbenblock angelegt wird, durch 15 MPa als Druck der überkritischen Flüssigkeit.
Diese Ausführungsform tränkt CO₂ in einem überkritischen Flüssigkeits-Zustand in dem Polymer und erniedrigt drastisch dessen Tg, Viskosität und Oberflächenspannung. Damit kann die Polymerviskositäts-Flüssigkeit in eine Nanomaßstab-Feinstruktur eindringen unter einem ultraniedrigen Druck. Die überkritische Flüssigkeit selbst und das Polymer haben bemerkenswert niedrige Härte und zerstören selten die Form.
Nachdem die Übertragung beendet ist, erniedrigt der Temperatur-Regelkreis für die Regelung der Substratträger-Platte 8 und des Kolbenblocks 17 die Temperatur herab auf 80°C. Sobald die Polymermembran genügend erhärtet ist, wird der Kolbenblock 17 nach unten bewegt, um die Form 3 vom Substrat 4 abzulösen.
Das Innere der Kammer 6 wird in einem überkritischen Zustand beibehalten, und überkritisches CO₂ wird verwendet, um die Oberfläche der Polymermembran zu reinigen. Weil überkritisches CO₂ eine Oberflächenspannung von 0 hat, und das Lösungsvermögen ähnlich dem von n-Hexan ist, kann der Resist gereinigt und getrocknet werden ohne Verändern und Zerstören des Musters. Überkritisches CO₂ und organisches Material, das darin gelöst ist, welche noch in der Kammer 6 sind, werden der Außenseite der Kammer durch eine Röhrenanordnung (nicht gezeigt) zugeführt. Nachdem der Generator 1 der überkritischen Flüssigkeit die Versorgung mit überkritischem CO₂ stoppt, werden die elektromagnetischen Ventile 10 und 11 geöffnet, um die Atmosphäre in der Kammer 6 an die Luft freizulassen.
Der obere Block 9 wird vom unteren Körper 7 getrennt, und das Substrat 4 wurde herausgenommen. SEM-Beobachtungen eines Muster-Abschnittes der Polymermembran in dieser Ausführungsform fanden eine ungefähr genaue Reproduktion des Form-Musters auf.
Gemäß dem Verfahren der gegenwärtigen Ausführungsform, verschlechterte sich die Form 3 und dessen Oberflächen-Muster auch dann nicht, nachdem dieselbe Form 3 10000 Übertragungen auf mehrere Substrate 4 durchgemacht hat.
VERGLEICHSBEISPIEL
Die gleiche Vorrichtung wie in der Ausführungsform wird unter der gleichen Bedingung verwendet, um ein Muster von der Form 3 auf die Polymermembran zu übertragen, ohne Einführen von überkritischem CO₂ in die Kammer 6. Weil das Pressen in Luft durchgeführt wurde, wurde der Öldruck des Zylinders 18 so geregelt, dass der Oberflächen-Druck gegen die Polymermembran 2 MPa betrug. Eine Übertragungsleistung mit nur einer Tiefe von etwa 0,1 μm wurde erhalten für eine Form 3 mit einer Tiefe von 0,5 μm. Eine ungefähr komplette Übertragung der Rillentiefe der Form 3 in Luft wurde bei Temperaturen von 200°C der Form 3 und des Substrats 4 und angewendeten Oberflächen-Drücken an die Polymermembran von 5 bis 40 MPa bedingt. Als Folge einiger sich wiederholender Übertragungen auf mehrere Substrate 4 unter Verwendung derselben Form 3 unter diesen Bedingungen wurde die Form 3 an dessen Oberfläche beschädigt.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
3 zeigt eine NIL-Vorrichtung für die Verwendung mit der zweiten Ausführungsform. Diese Ausführungsform presst eine Form 300 mit fünf konvexen und konkaven Mustern gegen Resist (Polymermembran) 200 auf einem Substrat 100, wie einem Silikon-Wafer und Quarz-Glas, während Hochdruck-CO₂ oder überkritisches CO₂ in Kontakt mit dem Resist 200 gebracht wird, wodurch ein Feinmuster auf die Polymermembran übertragen wird.
Für eine einfache Gestaltung eines Druckcontainers bevorzugt die vorliegende Erfindung die Verwendung von komprimiertem CO₂ oder superkritischem CO₂ für das Befüllen der Druckkammer. Diese Ausführungsform bildet die Hochdruck-Kammer, indem ein äußerer Ring 110 außerhalb eines Glas-Substrates 100 einen Kolben 270 berührt. Hochdruck-CO₂, eingeführt durch einen Kanal 320, bewegt den äußeren Ring 110 nach oben. Auch wenn das Substrat 100 die Form 300, wie ein Stempel, nicht berührt, berührt ein O-Ring 120 den Kolben 270 und behält das Hochdruck-Gas in der Kammer bei.
Der Press-Mechanismus der jetzigen Ausführungsform wird erklärt. Feedback, geregelt durch die Erhitzer 420 und 430, und Thermoelemente 290 und 302, die in einen oberen Zylinder 590 und eine untere Platte 610 eingebaut sind, sind vorgesehen, um den Kolben 270 zu erhitzen und zu ummanteln. Diese Erhitzer 420 und 430 werden für das Erhitzen der Platte 100 und der Form 300 oberhalb 150°C verwendet. Zum Beispiel werden diese Erhitzer 420 und 430 verwendet, wenn das thermoplastische Polyimid usw. mit einer Glasübergangs-Temperatur von 180°C oder höher als Resist verwendet wird. Allerdings erhitzt Temperaturgeregeltes Wasser, geregelt durch einen Temperatur-Regler (nicht gezeigt), das durch Temperatur-Regelkreise 400 und 410 fließt, die Resists 200, wenn der Resist 200 PMMA usw. verwendet, welche eine Glasübergangstemperatur unterhalb von 180°C haben. Ein oberer, hydraulisch arbeitender Zylinder 590 erzeugt den maximalen Press-Druck von 25 t. Der obere Zylinder 590 in dieser Ausführungsform ist erforderlich für die Handhabung des Druckes des komprimierten CO₂ oder des überkritischen CO₂, und um den Press-Druck von etwa 10 MPa zusätzlich zum Druck des komprimierten CO₂ oder überkritischen CO₂ zu realisieren. Diese Ausführungsform verwendet eine Glasplatte mit einem äußeren Durchmesser von 3,5 inch (= 8,89 cm) für das Substrat 100 mit dem Resist 200. Der Druck wird auf etwa 15 t festgelegt, was notwendig ist, um die Hochdruckkammer vom Öffnen abzuhalten, wenn ein Gasdruck von 20 MPa im Raum innerhalb des O-Ringes 120 des äußeren Ringes 110 (oder der Hochdruckkammer) aufrechterhalten wird.
Eine Einführungs-Vorrichtung für das komprimierte CO₂ oder das überkritische CO₂ in die jetzige Ausführungsform wird mit Bezug auf 3 beschrieben. Ein Generator 304 von komprimiertem CO₂/überkritischer Flüssigkeit, wie z.B. eine Vorpumpe, erhöht den Druck und die Temperatur in einem CO₂-Behälter 402. CO₂ hat einen regelbaren Druck zwischen 1 und 35 MPa, und eine regelbare Temperatur zwischen 25 und 55°C. Dekompressions-Ventile 210, 220 und 230 regeln die Einführungs-Drücke P1 bis P3 zur Press-Maschine. Automatische Ventile 160, 190, 202 regeln die Einführungs-Zeitpunkte.
Die Vorrichtung der jetzigen Ausführungsform führt Hochdruck-CO₂, das in Reserve-Behältern 240 und 250 gespeichert wird, bei Drücken P1 und P2 in eine Öffnung (Raum) zwischen die Form 300 und den Resist 200 ein. Ein Erhitzer (nicht gezeigt) ist vorgesehen, um die Temperatur des Rohrs von den Reserve-Behältern 240 und 250 zur Press-Maschine zwischen 45 und 50°C aufrechtzuerhalten. CO₂ wird auch eingeführt bei einem Druck P3 vom Ende des äußeren Ringes 110. Die jetzige Ausführungsform legte P1 auf 5 MPa, P2 auf 20 MPa und P3 auf 10 MPa fest.
Öffnende automatische Ventile 180 und 380 lassen CO₂ von der Hochdruck-Kammer in den Rückgewinnungs-Behälter 260 ab, wo es gespeichert wird. Der Druck P4 im Wiedergewinnungs-Behälter wird bei 1 MPa beibehalten. Ein Entspannungs-Druckventil 280 ist vorgesehen, um automatisch zusätzliches CO₂ abzulassen.
Ein Aufdruck-Verfahren der jetzigen Ausführungsform wird nun beschrieben. Diese Ausführungsform verwendete für den Resist 200 Polymethylmethacrylat (oder PMMA) mit einer Glasübergangs-Temperatur von 100°C. Die Temperatur-Regelkreise 400 und 410 setzten die Temperaturen auf 70°C, so dass die Form 300 und das Substrat 100 die gleiche Temperatur haben. Spin-Coat stimmt eine Filmdicke des Resists 200 auf 0,5 μm ab.
Wie in 7 gezeigt, hat die Form-Gestaltung des Ni-Stempels 300 konkave und konvexe Formen, so dass der Resist 200 eine Rillenbreite 900 von 100 nm und eine Rillentiefe 902 von 50 nm haben kann. Der Ni-Stempel 300 wurde hergestellt durch spiralförmiges Mustern des Resists 200 auf einen Silikon-Wafer durch ein Elektronenstrahl-Imaging-Verfahren, gefolgt von einem Ni-Elektrogieß-Verfahren.
Nachdem die NIL-Vorrichtung das obige Substrat 100 über eine Zufuhreinrichtung (nicht gezeigt) einrichtet, wird der Kolben 270 nach unten bewegt und die Press-Übertragung wurde durchgeführt, wie in 4 gezeigt. Der Übertragungs-Schritt wird mit Bezug auf 5 und 6 als vergrößerte Ansichten von Teil A in 4 erklärt.
Wie in 5 gezeigt, wird der Press-Druck so eingestellt, dass ein Raum von 0,2 μm zwischen dem Resist 200 auf dem Substrat 100 und der Form 300 als ein Ni-Stempel ist. Das Ventil 202 wird dann geöffnet, um CO₂ in den Raum zwischen den Resist 200 und den Stempel 300 über den Kanal 150 in Richtung des Pfeils einzuführen. Niederdruck-CO₂, eingestellt auf 5 MPa, wird eingeführt, weil eine schlagartige Einführung von Hochdruck-CO₂ das mechanisch nicht fixierte Substrat 100 in die Kammer blasen würde.
Ventile 190 und 380 werden 2 Sekunden lang geöffnet, unmittelbar nachdem Ventil 202 eine Sekunde lang geöffnet wird, um das Innere der Kammer mit Hochdruck-CO₂ von 25 MPa auszutauschen. Danach werden die Ventile 190 und 380 geschlossen, und CO₂ wird zwei Sekunden lang in der Kammer gehalten. Dann überträgt der 20 t Press-Druck das Muster auf die Form 300. Während des Pressens wird überschüssiges CO₂, das in den Räumen zwischen dem Stempel 300 und dem Resist 200 verbleibt, in den Reserve-Raum (nicht gezeigt) abgelassen. Diese Entleerung hält den Druck in der Kammer aufrecht, und realisiert ein Hochgeschwindigkeits-Pressen. Die jetzige Ausführungsform legt die Pressdauer auf 5 Sekunden fest. Danach werden die Ventile 180 und 380 geöffnet. Danach wird das Ventil 170 geöffnet, und die Kammer wird dekomprimiert, um den Resist 200 zu härten. Die notwendige Dekompressionsdauer ist etwa 2 Sekunden. Das Substrat 100 wird dann herausgenommen durch Bewegen des Kolbens 270 nach oben.
Als Ergebnis einer AFM (Rasterkraftmikroskop)-Beobachtung hatte die Resist-Muster-Rille 900, gezeigt in 7, eine Dicke von 10 nm an dessen Ende 700. Obwohl es vorzuziehen ist, dass das Ende 700 eine schmale Dicke hat, um die Entfernungs-Dauer während des Sauerstoff-Plasma- Veraschens in der Nachbehandlung zu verkürzen, ist es weiter vorzuziehen, dessen Dicke unterhalb von 50 nm oder 20 nm zu steuern. Gemäß dieser Ausführungsform wurde ein gutes Muster bestätigt als Ergebnis von Beobachtungen der inneren, Zwischen- und äußeren Ausdehnungen des Resists 200, auf den das Muster übertragen wurde.
Es brauchte 20 Sekunden, um das Substrat 100 zu verarbeiten und zu entfernen. Nachdem 100 Substrate 100 kontinuierlich Muster-übertragen wurden, haftete nur eines an der Form 300.
Die in 8 gezeigte Nachbehandlung stellte ein Medien-gemustertes Substrat als magnetisches Aufzeichnungsmedium auf Grundlage des Substrats 100 her, auf welches das Muster nach dem Aufdruck-Verfahren der zweiten Ausführungsform übertragen wurde. Wie in 8A und 8B gezeigt, wurde das Muster durch Pressen des Stempels 300 unter komprimiertem CO₂ gegen den Resist-Film 200 gebildet (mit einer Filmdicke von etwa 100 nm), der auf dem Substrat 100 gebildet worden war. Hierbei hatte das Muster eine Rillenbreite von 100 nm und eine Rillentiefe von 120 nm. Der Resist hatte eine Dicke von 10 nm am Rillenende, wie oben beschrieben.
Wie in 8C und 8D gezeigt, verdünnte das Sauerstoff-Plasma-Veraschen am Substrat 100, welches das Resist-Muster unter Verwendung der Form 300 geformt hatte, den Resist 200 herab auf eine Dicke von 20 nm, und setzte das Substrat am Ende des Resist-Musters frei. Hierbei wurden die Veraschungs-Bedingungen auf eine überschlagene Leistung von 100 W, Sauerstoff-Gasdruck von 1 Pa, und eine Prozessdauer von 15 Sekunden festgelegt.
Als Nächstes ersetzte Fluorkohlenstoff-Gas, wie C₂F₆, das Gas, und RIE-Ätzen des Glas-Substrats 100 verringerte dessen Tiefe herab auf 100 nm. Hierbei wurden die Ätz-Bedingungen auf eine überschlagene Leistung von 300 W, C₂F₆-Gasdruck von 1 Pa und eine Prozessdauer von 90 Sekunden festgelegt. Für das Ätzen verwendbares Fluorkohlenstoff-Gas kann zusätzlich zu C₂F₆ beinhalten CF₉, CHF₃, usw.
Als nächstes wurde das Gas wiederum mit Sauerstoff von Fluorkohlenstoff-Gas ersetzt, um den verbleibenden Resist zu entfernen. Als Folge wurde das gemusterte Substrat 100 hergestellt, wie in 8E gezeigt. Die Veraschungs-Bedingungen wurden diesmal auf eine überschlagene Leistung von 100 W, einem Sauerstoff-Gasdruck von 1 Pa und eine Prozessdauer von 100 Sekunden festgelegt. Ein magnetischer Dünnfilm und ein schützender Film, gebildet durch ein bekanntes Filmbildungs-Verfahren (nicht gezeigt), vervollständigten die gemusterten Medien.
Das auf diese Weise hergestellte Substrat 100 bildet einen magnetischen Film auf der gesamten Oberfläche von dessen Muster. Wenn ein magnetischer Kopf vom schwebenden Typ die gemusterten Medien aufzeichnet und reproduziert, die hergestellt worden sind auf Grundlage dieses Substrats 100, erniedrigt die lange Entfernung zwischen dem Muster-Rillenende und dem magnetischen Kopf (oder eine beträchtliche schwebende Höhe des magnetischen Kopfes relativ zum Muster-Rillenende) das magnetische Feld vom magnetischen Kopf zum Rillenende genügend. Auf diese Weise wird Kreuzkopplung verringert und die Medium-Spur wird schmaler, weil der magnetische Kopf nicht das Rillenende magnetisiert und die Breite am Bodenteil zwischen den Rillen eine aufzeichnende Marke beschränkt.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass nachfolgende Schritte konventionelle Verfahren nach dem Hochgeschwindigkeits-Resist-Mustern mit komprimiertem CO₂ anwenden können. Anders gesagt, nach dem Bilden eines Resist-Musters wie in 8D gezeigt, durch die gleiche Methode wie die zweite Ausführungsform, würde diese Ausführungsform in Kombination mit den konventionellen Verfahren, die 11D nachfolgen, in effizienter Weise die gemusterten Medien bilden.
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
Das Aufdruck-Verfahren, ähnlich dem der ersten Ausführungsform, führte Silikon-Öl (mit einem Molekulargewicht von 1000) als Wasser-abweisendes Mittel in den Reserve-Tank 250 ein, löste darin überkritisches CO₂ auf, und infiltrierte es in den Resist 2000. Die dritte Ausführungsform verbesserte die Freigabe-Eigenschaften zwischen der Form 300 und dem Resist 200, wobei das Substrat 100 nicht an der Form 300 haftet und/oder kein Problem beim Übertragen auftrat.
Des weiteren ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese bevorzugten Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Abweichungen und Modifikationen können gemacht werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Beispielsweise verwendeten diese Ausführungsformen komprimiertes CO₂ oder überkritisches CO₂, allerdings beschränkt die vorliegende Erfindung das komprimierte Gas oder die überkritische Flüssigkeit nicht auf CO₂ und kann komprimiertes He verwenden, überkritisches He, oder ähnliches.

Claims

Aufdruck-Verfahren mit den Schritten: Erweichen des Resists in einem zu verarbeitenden Gegenstand unter Verwendung von komprimiertem Gas oder überkritischer Flüssigkeit, wobei der Gegenstand ein Substrat und den auf das Substrat aufgebrachten Resist enthält; und Übertragen eines vorherbestimmten Musters auf den Resist durch Pressen einer Form, die das vorherbestimmte Muster bildet, gegen den Resist im Gegenstand.
Aufdruck-Verfahren nach Anspruch 1, zusätzlich mit dem Schritt des Reinigens des Resists mit überkritischer Flüssigkeit nach dem Übertragungs-Schritt.
Aufdruck-Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Reinigungs-Schritt einen Druck der überkritischen Flüssigkeit zwischen 7 MPa und 10 MPa aufrechterhält.
Aufdruck-Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Form aus einem transparenten Material hergestellt ist, und das Aufdruck-Verfahren zusätzlich den Schritt des Ausrichtens des Gegenstandes mit der Form aufweist.
Aufdruck-Verfahren nach Anspruch 1, wobei das komprimierte Gas komprimiertes CO₂ ist.
Aufdruck-Verfahren nach Anspruch 1, wobei die überkritische Flüssigkeit überkritisches CO₂ ist.
Aufdruck-Verfahren mit den Schritten: Erweichen des Resists in einem zu verarbeitenden Gegenstand, wobei der Gegenstand ein Substrat und den auf das Substrat aufgebrachten Resist enthält; und Übertragen eines vorherbestimmten Musters auf den Resist durch Pressen einer Form, die das vorherbestimmte Muster bildet, mit einem angewendeten Druck von 5 MPa oder weniger gegen den Resist im Gegenstand.
Aufdruck-Verfahren mit den Schritten: Erweichen des Resists in einem zu verarbeitenden Gegenstand, durch eine Druck-Infiltration von komprimiertem Gas oder überkritischer Flüssigkeit, wobei der Gegenstand ein Substrat und den auf das Substrat aufgebrachten Resist enthält; Übertragen eines vorherbestimmten Musters auf den Resist durch Pressen einer Form, die das vorherbestimmte Muster bildet, gegen den Resist im Gegenstand; und Dekomprimieren des komprimierten Gases oder der überkritischen Flüssigkeit nach dem Übertragungs-Schritt, und Härten des Resists.
Aufdruck-Verfahren nach Anspruch 8, wobei das komprimierte Gas komprimiertes CO₂ ist.
Aufdruck-Verfahren nach Anspruch 8, wobei die überkritische Flüssigkeit überkritisches CO₂ ist.
Aufdruck-Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Resist aus Polymethylmethacrylat hergestellt ist.
Aufdruck-Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Resist eine Dicke von 50 μm oder weniger hat.
Aufdruck-Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Erweichens des Resists das komprimierte Gas oder die überkritische Flüssigkeit und niedermolekulares Wasser-abweisendes Mittel, das im komprimierten Gas oder der überkritischen Flüssigkeit gelöst ist, in den Resist Druck-infiltriert.
Aufdruck-Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Wasserabweisende Mittel ein Molekulargewicht in einem Bereich von 100 bis 10000 hat, und Silikon-Öl oder Fluor enthält.
Aufdruck-Verfahren nach Anspruch 8, zusätzlich mit dem Schritt des Aufrechterhaltens einer Temperatur der Form bei einer konstanten Temperatur, unterhalb der Glasübergangs-Temperatur des Resists.
Aufdruck-Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Erweichens des Resists das komprimierte Gas oder die überkritische Flüssigkeit bei einem Druck von 7 MPa oder höher und einer Temperatur von 31°C oder höher in den Resist Druck-infiltriert.
Aufdruck-Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Übertragungs-Schritt die Form bei einem Druck unterhalb von 10 MPa, hinzugefügt zu einem Druck des komprimierten Gases oder der überkritischen Flüssigkeit, presst.
Aufdruck-Vorrichtung mit: einem Erweichungs-Teil, welches komprimiertes Gas oder überkritische Flüssigkeit für die Erweichung des Resists in einen zu verarbeitenden Gegenstand einführt, wobei der Gegenstand ein Substrat und den auf das Substrat aufgebrachten Resist enthält; und einem Kompressions-Teil, das eine Form, die ein vorherbestimmtes Muster bildet, gegen den Resist im Gegenstand presst, und das vorherbestimmte Muster auf den Resist überträgt.
Aufdruck-Vorrichtung nach Anspruch 18, zusätzlich mit einem reinigenden Teil, welches den Resist reinigt.
Aufdruck-Vorrichtung mit: einem Versorgungs-Teil, das überkritische Flüssigkeit in einen Resist in einem zu verarbeitenden Gegenstand, welcher ein Substrat und den auf das Substrat aufgebrachten Resist enthält, einführt; und einem Kompressions-Mechanismus, der ein vorherbestimmtes Muster auf den Resist durch Pressen einer Form, die das vorherbestimmte Muster bildet, gegen den Resist im Gegenstand, überträgt.
Aufdruck-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei die Form aus einem transparenten Material hergestellt ist.
Aufdruck-Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei das komprimierte Gas komprimiertes CO₂ ist.
Aufdruck-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, wobei die überkritische Flüssigkeit überkritisches CO₂ ist.
Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums unter Verwendung eines Aufdruck-Verfahrens, wobei das Aufdruck-Verfahren die Schritte umfasst: Erweichen des Resists in einem zu verarbeitenden Gegenstand, durch eine Druck-Infiltration von komprimiertem Gas über überkritischer Flüssigkeit, wobei der Gegenstand ein Substrat und den auf das Substrat aufgebrachten Resist enthält; Übertragen eines vorherbestimmten Musters auf den Resist durch Pressen einer Form, die das vorherbestimmte Muster bildet, gegen den Resist im Gegenstand; und Dekomprimieren des komprimierten Gases oder der überkritischen Flüssigkeit nach dem Übertragungs-Schritt, und Härten des Resists.
Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums, das, in einem Durchmesser-Abstand von 5 cm oder mehr, eine spiralförmige, rechtwinklige Rille mit einer Rillenbreite von 50 nm bis 150 nm, eine Rillentiefe von 30 nm bis 100 nm, und einen Spurenabstand von 100 nm bis 200 nm hat, unter Verwendung eines Aufdruck-Verfahrens, wobei das Aufdruck-Verfahren die Schritte umfasst: Erweichen des Resists in einem zu verarbeitenden Gegenstand, durch eine Druck-Infiltration von komprimiertem Gas oder überkritischer Flüssigkeit, wobei der Gegenstand ein Substrat und den auf das Substrat aufgebrachten Resist enthält; Übertragen eines vorherbestimmten Musters auf den Resist durch Pressen einer Form, die das vorherbestimmte Muster bildet, gegen den Resist im Gegenstand; und Dekomprimieren des komprimierten Gases oder der überkritischen Flüssigkeit nach dem Übertragen, und Härten des Resists.
Vorrichtung für die Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums, mit einer Aufdruck-Vorrichtung, wobei die Aufdruck-Vorrichtung enthält: ein Versorgungs-Teil, das überkritische Flüssigkeit in einen Resist in einem zu verarbeitenden Gegenstand, welcher ein Substrat und den auf das Substrat aufgebrachten Resist enthält, einführt; einen Kompressions-Mechanismus, der ein vorherbestimmtes Muster auf den Resist durch Pressen einer Form, die das vorherbestimmte Muster bildet, gegen den Resist im Gegenstand, überträgt; und ein härtendes Teil, das das komprimierte Gas oder die überkritische Flüssigkeit nach dem Übertragen dekomprimiert, und den Resist härtet.