JP2005203088A

JP2005203088A - ワークピース・ハンドラとアライメント・アセンブリ

Info

Publication number: JP2005203088A
Application number: JP2005006340A
Authority: JP
Inventors: Bruce M Happer; ブルース・エム・ハーパー; Christopher H Bajorek; クリストファ・エイチ・バジョレック
Original assignee: Komag Inc
Current assignee: WD Media LLC
Priority date: 2004-01-13
Filing date: 2005-01-13
Publication date: 2005-07-28
Also published as: MY146369A; DE102005001164A1; US20050151282A1

Abstract

【課題】ワークピース・ハンドラとアライメント・アセンブリを提供すること。
【解決手段】このアセンブリは、ディスク基板多岐管に結合された第１のポート、前記ディスク基板多岐管の内のり寸法により定められる中心部分近くに配置されている１つまたは複数のガス噴流、複数の噴流につながっている第２のポートを備えることができる。ガス噴流は、ガスをディスク基板の前記中心部分に吹き込む。
【選択図】図３Ｂ

Description

本発明の実施形態は、磁気記録ディスクの分野に関するものであり、より具体的には、磁気記録ディスクの製造に関するものである。

ディスク・ドライブ・システムは、ディスク上のほぼ円形のトラック内にデータを格納する１つまたは複数の磁気記録ディスクと制御機構を備える。ディスクは、基板とその基板上に堆積された１つまたは複数の層（例えば、アルミニウム）を備えている。ディスク・ドライブ・システムの設計のトレンドとして、システムで使用される磁気記録ディスクの記録密度の高密度化がある。記録密度を高める方法の１つは、ディスクリート・トラック・レコーディング（ＤＴＲ）と呼ばれる、ディスク表面にディスクリート・トラックのパターンを形成する方法である。ＤＴＲパターンはナノインプリント・リソグラフィ（ＮＩＬ）手法で形成することができるが、この手法では、インプリントされる反転パターンが付いている堅いプリエンボス成形ツール（別名、スタンパー、エンボッサーなど）がディスク基板の上に配置されているエンボス加工可能フィルム（つまり、ポリマー）内に圧入されて、圧縮された領域の初期パターンを形成する。この初期パターンは、最終的に、隆起部と陥凹部のパターンを形成する。エンボス加工可能フィルムを型押しした後、エッチング工程を使用し、圧縮された領域内の残留フィルムを除去することによりエンボス加工可能フィルムを通してパターンを転写する。インプリント・リソグラフィ工程の後、もう一度エッチング工程を使用して、エンボス加工可能フィルムの下にある層（例えば、基板、ニッケル−リン、軟磁性層など）にパターンを形成することができる。

従来のＤＴＲ構造の１つは、同心配置の隆起部と陥凹部のパターンを磁気記録層の下に形成する。隆起部（丘、ランド、エレベーションなどとも呼ばれる）は、データの格納に使用され、陥凹部（トラフ、谷、グルーブなどとも呼ばれる）は、雑音を低減するためのトラック間絶縁に使用される。隆起部の幅は、記録ヘッドの幅よりも狭く、動作中ヘッドの一部は陥凹部に被さる。陥凹部は、記録ヘッドの浮上高さと隆起部とに相対的な深さを有する。陥凹部はヘッドから十分な距離にあり、陥凹部の真下にある磁気層へのヘッドによるデータ記憶が抑制される。隆起部はヘッドに十分近く、隆起部に直接接している磁気層にデータを書き込むことができる。したがって、データが記録媒体に書き込まれるときに、隆起部はデータ・トラックに対応する。陥凹部は、隆起部（例えば、データ・トラック）を互いに隔てて絶縁するので、物理的にかつ磁気的に定められたデータ・トラックが得られる。

ディスク基板上配置されているエンボス加工可能フィルム上で高品質高忠実度インプリントを得るためには等温加圧状態が重要である。インプリントの前に、エンボス加工可能フィルムを加熱して理想的なインプリント温度にまで高める。チャックまたはロボット・ワンドなどの搬送デバイスにより、加熱されたエンボス加工可能フィルム／ディスク基板をカセットからスタンパーのディスク・ネスト領域へ搬送する。ディスク基板をスタンパーに搬送するのに時間がかかるため、インプリント前にエンボス加工可能フィルムの温度が変動する場合がある（通常は、温度低下）。ディスク基板搬送装置（例えば、ロボット・アーム、ワンド）は、エンボス加工可能フィルム／ディスク基板と搬送装置との間に機械的接触があるため、ヒート・シンクとして働く。エンボス加工可能フィルム／ディスク基板内に温度の不整合があるため、エンボス加工可能フィルム上にインプリントされたパターンが歪み、使用できないディスク基板が作られる可能性がある。問題はもう１つあり、ほとんどのＮＩＬシステムは、熱膨張係数が異なる鋳型とワークピース（例えば、エンボス加工可能フィルム被覆ディスク）を使用する必要があるということである。熱膨張係数が異なることと、鋳型とワークピースの温度変化とが組み合わさり、鋳型とワークピースとの間にＮＩＬ工程で求められる正確な寸法を超える歪みまたは相対運動が生じることがある。

半導体ウェハ製造では、ウェハを機械的接触を発生せずに搬送できるようにするため、これまでベルヌーイ・ワンドが使用されてきた。ベルヌーイ・ワンドでは、ガスの噴流を使用して、ウェハ基板の真上の圧力がウェハの真下の圧力よりも小さくなるようにするガス流パターンをウェハ基板の上に形成する。したがって、圧力の不均衡により、ウェハ基板に上向きの「持ち上げる」力がかかる。さらに、基板を上へワンドに向けて引くと、持ち上げる力を生み出す同じ噴流により生じる反発力が徐々に大きくなってゆき、ウェハがベルヌーイ・ワンドに実質的に接触するのを妨げる。その結果、実質的に接触しないようにしてワンドの下にウェハ基板を浮遊させることが可能である。図１は、ウェハの温度を調整するようにさらに適合されている従来のベルヌーイ・ワンド・ピックアップ・デバイスを例示している。図に示されているように、ウェハはベルヌーイ・ワンドの下に浮遊される。ベルヌーイ・ワンドは、さらに、ウェハへ流れ出す前にガス・ヒーターを通るガス貯蔵器にも接続される。

このタイプのベルヌーイ・ワンドは、磁気記録ディスク基板をディスク・スタンパーの受入ネストに搬送するのには適していないが、それは、ディスク基板の表面（つまり、エンボス加工可能フィルム）をネストに機械的接触させずにディスク基板をネスト内に配置できないからである。

本発明は、例を用いて説明されているが、付属の図面の図の制限を受けることはない。

以下の説明では、本発明を完全に理解できるように、特定の材料またはコンポーネントの例などの具体的詳細事項を多数述べている。しかし、当業者にとっては、本発明を実施するうえでこれらの具体的詳細事項を使用する必要がないことは明白であろう。また他の場合については、本発明を不必要にわかりにくくすることを避けるため、よく知られているコンポーネントまたは方法について詳述していない。

「の上（に）」、「の下（に）」、「の間（に）」、と「に隣接（する）」という用語は、本明細書では、一方の層または要素に関する他方の層または要素の相対的位置を示す。したがって、第１の要素が他の要素の上または下に配置されている場合は、第１の要素と直接接触するか、１つまたは複数の介在要素がありうる。さらに、一方の要素が他の要素の隣または他の要素に隣接して配置されている場合は、第１の要素と直接接触するか、１つまたは複数の介在要素がありうる。

本明細書で説明されている装置と方法は、様々な種類の基板（例えば、ディスク基板とウェハ基板）とともに使用できることに留意されたい。一実施形態では、本明細書で説明されている装置と方法は、磁気記録ディスクの生産のためエンボス加工可能材料のインプリントに使用できる。磁気記録ディスクは、例えば、ニッケル−リン（ＮｉＰ）メッキ基板を基礎構造として持つＤＴＲ長手磁気記録ディスクとすることができる。それとは別に、磁気記録ディスクは、軟磁性フィルムが基礎構造の基板の上に配置されているＤＴＲ垂直磁気記憶ディスクとすることもできる。他の実施形態では、本明細書で説明されている装置と方法は、他の種類のデジタル記憶ディスク、例えば、コンパクト・ディスク（ＣＤ）とデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などの光学式記録ディスクのインプリントに使用することができる。さらに他の実施形態では、本明細書で説明されている装置と方法は、他の用途、例えば、半導体ウェアと表示パネル（例えば、液晶表示パネル）の生産で使用することができる。

ワークピース・ハンドラとアライメント・アセンブリを使用して基板の上に配置されているエンボス加工可能フィルムをインプリントするための装置と方法を開示する。例にすぎないが、ワークピース・ハンドラとアライメント・アセンブリの実施形態が、ディスク基板に関して説明される。しかし、当業者であれば、ワークピース・ハンドラとアライメント・アセンブリの実施形態は、上述の様々な種類の基板の生産のため、形状とサイズが異なる基板（例えば、正方形、長方形など）に容易に適合させられることは理解できるであろう。一実施形態では、本明細書で説明されている装置と方法は、ナンノインプリント・リソグラフィ手法を使用してディスクを加工するために使用できる。一実施形態では、ピックアップ・ヘッドは、水平に置かれたディスク基板のすぐ近くに配置される。ガス（例えば、空気）を、環状多岐管の回りに分散されている第１のポートに徐々に導き入れる。環状多岐管の近くに配置されている乱流ガス分配装置により、ディスク基板周囲のガス・ナイフのギャップを出るガスの流れ／圧力が均一化される。高速ガス流が、コアンダ効果によりピックアップ・ヘッドの平らな底面に粘着する。

放射状に流れる高速ガスにより圧力がかなり低くなり、ディスク基板がヘッドの下面のすぐ近くまで引き寄せられる。しかし、正のガス圧力のため、ディスク基板はヘッドに触れることすらしない。ディスク基板の外径（ＯＤ）エッジのすぐ近くにあるガイド・ピンにより、ディスクがヘッドから離れることはない。ディスクがダイ・アセンブリの受入ツール・ネスト（つまり、スタンパー）の上に来ると、ガス流は、中央の放射状噴流に向けられ、これにより、ガスがディスク基板の内径（ＩＤ）穴内に吹き込まれ、ディスクの下に正のガス圧力のクッションができる。ネスト内に配置されたディスク基板配置要素は、ディスクを所望の位置へ案内する。一実施形態では、圧電アクチュエータを備えるワークピース・アライメント・アセンブリにより、ディスク基板の中心をダイ・アセンブリ内に配置されているエンボス加工フォイルの中心線に合わせる。ベルヌーイ型ピックアップ・ヘッドの一利点は、予熱されたエンボス加工可能フィルム／ディスク基板が、従来技術のピックアップ・デバイスの場合のように、面を掴んでいるプラスチックを溶融するという問題を起こさずに取り扱うことができることである。その後行う取り扱いと、例えばプラスチック・カセットへの堆積とを容易にするため冷却されたガスを使用することにより、型押しの後、同じピックアップ・ヘッドを使用してディスク基板を取り外すことができる。

図２Ａ〜２Ｃは、ワークピース・ハンドラとアライメント・アセンブリ２００の一実施形態の様々な図である。例にすぎないが、アセンブリ２００は、基板の上に配置されているエンボス加工可能層のインプリントのためのディスク基板の取り扱いと位置合わせに関して説明されている。しかし、アセンブリ２００は、様々な形状とサイズを有する他の種類の基板の取り扱いと位置合わせに使用できることは理解されるであろう。アセンブリ２００は、ワークピース・ハンドラ２１０とダイ・アセンブリ２３０の近くに配置されているワークピース・アライメント・アセンブリ２１１を備える。ハンドラ２１０は、ジョイント２０６を持つ伸ばした状態のアーム部分２０４に結合されたロボット・アーム２０５を備える。ジョイント２０６により、アーム２０５はダイ・アセンブリ２３０に相対的に横方向と縦方向の両方に移動することができる。ピックアップ・ヘッド２１２は、アーム部分２０４に結合されている。ダイ・アセンブリ２３０は、下側のダイ部分２３２、下側のダイ部分２３２の上面に配置されているエンボス加工フォイル（図に示されていない）と、エンボス加工フォイル上に中心が来るディスク基板（図に示されていない）を備える。一実施形態では、ワークピース・アライメント・アセンブリ２１１では、１つまたは複数のプッシュ・ロッド（例えば、ロッド２５２、２５４、２５６）が下側ダイ・アセンブリ２３２の回りに配置され、ディスク基板の外径と係合している。各ロッドは、ワークピース・アライナー２１１のアクチュエータ（例えば、アクチュエータ２４２、２４４、２４６）に結合される。一実施形態では、アクチュエータ２４２、２４４、２４６は圧電アクチュエータとすることができ、これにより、プッシュ・ロッド２５２、２５４、２５６を制御し、エンボス加工フォイルに相対的にディスク基板の中心を決めることができる。

一実施形態では、ワークピース・ハンドラ２１０、ワークピース・アライメント・アセンブリ２１１、ダイ・アセンブリ２３０は、ロボット・アーム２０５がダイ・アセンブリ２３０によりエンボス加工する準備ができている多数のディスク基板を保持しているトレイまたはカセット（図に示されていない）からディスク基板を搬送するさらに大きなエンボス加工可能フィルムのインプリント・アセンブリの一部である。他の実施形態では、つまみ上げて配置する他の種類のデバイスをロボット・アーム２０５に使用することができる。以下でさらに詳しく説明するように、ディスク基板の回りのかなり低い圧力と正のガス圧力とが組み合わさり、ディスク表面に機械的接触を起こすことなくピックアップ・ヘッド２１２にディスク基板を搬送させるベルヌーイ効果を生み出す。その後、ディスク基板を、下側のダイ部分２３２のネスト領域に搬送することができる。他の実施形態では、ダイ・アセンブリ２３０は、下側ダイ部分２３２に加えて上側ダイ部分（図に示されていない）を含むより大きなアセンブリの一部とすることができ、各部はエンボス加工フォイルを備える。上側ダイ部分と下側ダイ部分との組み合わせにより、ディスク基板の両側（両面にエンボス加工可能フィルムが付着している）を同時にインプリントすることができる。一実施形態では、ディスク基板は、最初、ピックアップ・ヘッド２１２から離れたときにエンボス加工フォイルの上のガスのクッションに載る。

１つまたは複数のプッシュ・ロッド２５２、２５４、２５６は、ダイ・アセンブリ２３０の回りに配置されており、一実施形態では、エンボス加工フォイルの上、ディスク基板と位置を合わせた、すなわち整列させた平面内に配置される。各プッシュ・ロッドは、対応するアクチュエータ２４２、２５４、２５６に結合される。一実施形態では、ロッドとアクチュエータの組み合わせで、３爪チャックを形成し、ディスク基板のＯＤに係合させることができる。ロッド２５２、２５４、２５６はディスク基板と係合し、エンボス加工フォイルの中心線に対して中心位置を合わせる。インプリント・パターン（例えば、ＤＴＲパターン）の中心をディスク基板の中心線に対して合わせることは、特にディスク基板の両側がエンボス加工される場合には、使用可能なディスクを生産するために重要であり、その場合、両側の位置を合わせなければならない。アクチュエータ２４２、２４４、２４６は、ナノ単位の動作を行わせるための複数のメカニズムのうちの１つを表している。一実施形態では、アクチュエータ２４２、２４４、２４６は、圧電アクチュエータとすることができる。他の実施形態では、アクチュエータ２４２、２４４、２４６は、ボイス・コイル・アクチュエータとすることができる。エンボス加工フォイルに関するディスク基板の中心位置を合わせるのは、リアルタイムで実行することができ、その際にエンボス加工フォイル上の知られている基準点がディスク基板上の知られている基準点と突き合わせてチェックされる。ディスク基板の調整は、圧電またはボイス・コイル・アクチュエータ（例えば、２４２、２４４、２４６）に結合されているアクチュエータ・コントローラ（図に示されていない）により示すことができる。

他の実施形態では、アセンブリ２００は、ディスク基板の取り扱いに熱的を与えることができる。ディスク基板の上に配置されているエンボス加工可能フィルムは、予熱することで、エンボス加工可能フィルムの温度を最適なエンボス加工レベルに上げることができる。例えば、エンボス加工可能フィルム／ディスク基板を、予熱してから受入カセット内に配置することができる。ピックアップ・ヘッド２１２は非接触性を有するため、エンボス加工可能フィルム／ディスク基板２６０は、ピックアップ・ヘッド２１２との機械的接触による温度変動または熱散逸を生じない。さらに、ピックアップ・ヘッド２１２を通るガスの流れを最適なエンボス加工温度にまで加熱して、ダイ・アセンブリ２３０へ搬送中に所望の温度を維持するようにできる。一実施形態では、エンボス加工可能フィルムを、約２０から５００℃までの範囲の温度に加熱することができる。エンボス加工フォイルの上にエンボス加工可能フィルム／ディスク基板を配置した後であっても、エンボス加工可能フィルム／ディスク基板の表面はガスのクッションの上に載り、基板受入ネストの一部と機械的接触をしないため、熱散逸は最小限に抑えられる。さらに、ダイ・アセンブリ２３０は、そこに配置されているエンボス加工可能フォイルを含めて、エンボス加工可能フィルムの加熱温度に近い温度に加熱させることができる。このように熱の釣り合いをとることにより、エンボス加工可能フィルム上に歪みのない成形／インプリントされた特徴を確保できる。エンボス加工フォイルは、下側ダイ部分２３２が開いた後、インプリントされたエンボス加工可能フィルムから解き放たれ、分離されるように設計することができる。このとき、ピックアップ・ヘッド２１２では加熱されたガスを使用し、ダイ・アセンブリ２３０（例えば、エンボス加工フォイル）のいくつかの部分を冷やさないようにしてディスク基板をピックアップして搬送することができる。したがって、ダイ・アセンブリ２３０は、一定のエンボス加工またはインプリント温度を維持する。加熱されたガスは、ダイ・アセンブリ２３０から遠ざかった位置に来ると、冷却されたガスで置き換えられディスク基板の温度が下がるので、その後、そのディスク基板を別の受入装置またはカセット内に配置することができる。エンボス加工可能フィルムとピックアップ・ヘッド２１２との間に著しい機械的な接触が生じないため、ディスク基板の表面には、歪みを引き起こすヒート・シンクも高温点もない。

図３Ａ〜３Ｂは、ワークピース・ハンドラとアライメント・アセンブリ２００の様々な断面図である。ピックアップ・ヘッド２１２は、下側ダイ・アセンブリ２３２内に配置されているディスク基板２５０で長くなっているアーム部分２０４に結合される。この実施形態では、ピックアップ・ヘッド２１２は、長いアーム部分２０４を通り、ピックアップ・ヘッド２１２の多岐管本体２１３の中へ延びる第１のポート２２０と第２のポート２２２を含む、ガス・チャネルに至る１つまたは複数のポートを備える。第１のポート２２０と第２のポート２２２は、別々のガス栓（図に示されていない）に結合される。１つまたは複数のガイド・ピン（例えば、２６２、２６４）は、多岐管本体２１３の外のり寸法の回りに配置される。ポート２２０を通るガスの流れは、多岐管２１３の回りに配置されている１つまたは複数の溝２７０、２７２を下り、環状ガス・スロット２７５の回りに均等なガス分布を作る。このため、多岐管本体２１３の下でディスク基板２５０を支えるベルヌーイ効果を発生する。ガイド・ピン２６２、２６４により、ディスク基板２５０はピックアップ・ヘッド２１２から離れない。

図３Ａ〜３Ｂは、さらに、ベルヌーイ・ガス流により支えられ、エンボス加工ネストまたはダイ・キャビティ２８０の上に配置されているディスク基板２５０も例示している。アーム２０４に結合されているピックアップ・ヘッド２１２は、多岐管本体２１３の下で、ガイド・ピン２６２、２６４により定められる領域内でディスク基板２５０を支える。第３のガイド・ピン（図に示されていない）は、ガイド・ピン２６２、２６４から等距離のところに配置できる。ピックアップ・ヘッド２１２は、下側ダイ部分２３２を含むダイ・アセンブリ２３０の上にディスク基板２５０を浮かばせるように配置することができる。ディスク基板２５０のディスク受入ネスト２８０は、下側ダイ部分２３２の上面近くに形成されるとともに、エンボス加工フォイル２８２は、受入ネスト２８０の上、ディスク基板２５０の下に配置される。一実施形態では、ピックアップ・ヘッド２１２は、下側ダイ部分２３２の受入ネスト２８０の上約０．５ｍｍまで基板２５０を下げるのを正確に制御することができる。このときに、ピックアップ・ヘッド２１２によるベルヌーイの支えを停止し、ディスク基板２５０を、受入ネスト４３２の壁で定められた領域にディスク基板も制約する受入ネスト４３２の表面上を流れるガスのクッションの上に浮かばせることができる。

ピックアップ・ヘッド２１２がディスク基板２５０の平坦な水平面に配置されると、ガスは徐々に第１のポート２２０に入り、環状多岐管２１３の回りに分配される。ガス流は、ディスク基板２５０の外のり寸法（例えば、エッジまたは直径）の回りのガス・スロット２７５を出るガス流／圧力を均一にする環状多岐管２１３の回りの溝２７２、２７４を通る。高速ガス流が、コアンダ効果によりピックアップ・ヘッド２１２の平らな底面に粘着する。ポート２２０を通り放射状に流れる高速ガスにより圧力がかなり低くなり、ディスク基板２５０がピックアップ・ヘッド２１２の下面のすぐ近くに保持される。しかし、正のガス圧力により、ディスク基板２５０はピックアップ・ヘッド２１２のどの部分にも接触しない。ガイド・ピン２６２、２６４により、ディスク基板２５０はピックアップ・ヘッド２１２から離れない。

ディスク基板が受入ネスト２８０の上に置かれると、第１のポート２２０から出るガス流は徐々に止まり、第２のポート４２２を通るガス流が開始する。第２のボート４２２はガス流を、ディスク基板２５０の内径２８３により形成される穴をめがける、ピックアップ・ヘッド２１２内に配置された噴流（図に示されていない）に流す。ＩＤ穴２８３を通るガスの流れにより、ディスク基板２５０の下に正のガス圧力クッションを作り、受入ネスト２８０内でディスク基板を浮遊させる。したがって、エンボス加工ファイル２８２に対してディスク基板２５０の中心位置を合わせる前に、ディスク基板２５０の表面とピックアップ・ヘッド２１２と受入ネスト２８０の一部との間に機械的接触はない。

エンボス加工フォイル２８２に対してディスク基板２５０の中心を合わせるために、アクチュエータ２４２、２４４、２４６は、プッシュ・ロッド２５２、２５４、２５６を伸ばして、ディスク基板２５０の外径と係合する。図３Ａ〜３Ｂでは、２つのアクチュエータとプッシュ・ロッドのみが示されていることに留意されたい。しかし、他の実施形態では、複数のアクチュエータとロッドをディスク基板の回りに配置することができる（例えば、図２Ａ〜２Ｃに関して上述したようなアクチュエータ２４２、２４４、２４６、ロッド２５２、２５４、２５６）。複数のプッシュ・ロッドを使用する場合、これらは、３爪チャックの方法と同期してディスク基板２５０のＯＤと係合する。プッシュ・ロッドを使用し、エンボス加工フォイル２８２の中心線に対してディスク基板２５０の中心合わせをし、その後のディスク基板のセンタリング位置を定めることができる。一実施形態では、アクチュエータ２４２、２４４、２４６は、ナノ単位で動作させるいくつかの手段とすることができる。一実施形態では、アクチュエータ２４２、２４４、２４６は、圧電アクチュエータとすることができる。他の実施形態では、アクチュエータ２４２、２４４、２４６は、ボイス・コイル・アクチュエータとすることができる。ディスク基板２５０の中心をエンボス加工フォイル２８２に対して合わせると、アクチュエータ２４２、２４４、２４６に結合されているエンコーダが運動停止を感知することにより、アクチュエータ・コントローラ（図に示されていない）はロッド２５２、２５４、２５６の位置を保持し、ディスク基板２５０をしっかり留めることができる。ピックアップ・ヘッド２１２からのすべてのガス流は停止され、その後、ピックアップ・ヘッド２１２を受入ネスト２８０の上の位置から引き出されすことができる。続いてエンボス加工フォイル２８２を、ディスク基板２５０のエンボス加工フィルム内に圧入することができる。その後のディスク基板が元の心合わせからドリフトしていないかチェックし、アクチュエータ・コントローラをリアルタイムで調整し、ディスク基板の再配置を行うことができる。したがって、１つまたは複数のアクチュエータ／プッシュ・ロッドの使用を偏らせると、エンボス加工フォイルに関するディスク基板の位置の中心合わせを限りなく行うことになる可能性がある。

図３Ｂは、下側ダイ・アセンブリ２３２の受入ネスト２８０内のガスのクッションにより支えられているディスク基板２５０の拡大断面図である。一実施形態では、ガスのクッションは、エンボス加工フォイル２８２から約０．５ｍｍ上にあり、プッシュ・ロッド２５２、２５４、２５６と水平方向で位置が合うようにディスク基板２５０を支える。上述のように、下側ダイ部分２３２は、それぞれ、アクチュエータ２４２、２４４、２４６に結合された３つのプッシュ・ロッド２５２、２５４、２５６を備えることができる。プッシュ・ロッド／アクチュエータは、ディスク基板２５０を固定する効果が最大になるように互いから等距離の間隔で並べられる。プッシュ・ロッド２５２、２５４、２５６は、ディスク基板２５０とエンボス加工フォイル２８２との間のスペースに入る。上述のように、アクチュエータ２４２、２４４、２４６は、３爪チャックの方法と同期してディスク基板２５０のＯＤと係合する。プッシュ・ロッドを使用し、エンボス加工フォイル２８２の中心線に対してディスク基板２５０の中心合わせをし、その後のディスク基板のセンタリング位置を定めることができる。ディスク基板２５０の中心位置を合わせた後、アクチュエータ２４２、２４４、２４６に結合されているエンコーダが運動停止を感知することにより、アクチュエータ・コントローラ（図に示されていない）はプッシュ・ロッド２５２、２５４、２５６の位置を保持し、エンボス加工可能フィルムのインプリントのためディスク基板２５０をしっかり留めることができる。

ディスク基板２５０をインプリントした後、ガスを第２のポート４２２に通し、さらにディスク基板２５０の内径２８３により形成される穴をめがける、ピックアップ・ヘッド２１２内に配置されている噴流（図に示されていない）に流すことができる。ＩＤ穴２８３を通るガスの流れにより、ディスク基板２５０の下に正のガス圧力クッションを作り、受入ネスト２８０内でディスク基板を浮遊させる。アクチュエータ２４２、２４４、２４６は、ディスク基板２５０の外縁から外れるか、または解放されることができる。その後、ディスク基板２５０は、ピックアップ・ヘッド２１２で受入ネスト２８０から取り外すことができる。したがって、内径２８３により形成される穴を通るガスの流れが、ピックアップ・ヘッド２１２によるディスク基板２５０の取り外しを助ける。

すでに述べたように、一実施形態では、上述の装置と方法は、ディスク基板の基部構造の上に配置されているエンボス加工可能層のインプリントに使用することができる。図４Ａ〜４Ｄは、インプリント・システムで基板をインプリントする方法のいくつかの実施形態を例示している。工程３０５で、基板（例えば、ディスク基板）の上に配置されているエンボス加工可能フィルムは、エンボス加工温度まで予熱される（例えば、ピックアップ・ヘッド２１２により）。工程３１０で、基板はベルヌーイ・ピックアップ・ヘッド（例えば、ピックアップ・ヘッド２１２）を使用してエンボス加工ネスト（例えば、ネスト２８０）に搬送することができる。さらに、エンボス加工ネストは、予熱され、ピックアップ・ヘッドの実質的に同じエンボス加工温度を持つようになる。一実施形態では、工程３１５で、エンボス加工ネストに搬送される間おおよそのエンボス加工温度が維持される。工程３２０で、基板は、エンボス加工ネスト内に置かれると、ダイ・アセンブリ内に配置されているエンボス加工フォイル（例えば、エンボス加工フォイル２８２）に関して中心が合わされるか、または位置合わせされ、その後、工程３２５で、インプリントが行われる。工程３３０で、基板のエンボス加工可能フィルム上のインプリント・パターンを冷却することができる。

図４Ｂに例示されている他の実施形態では、工程３３５で、基板（例えば、ディスク２５０）は、インプリント・ダイ・アセンブリ（例えば、アセンブリ２３０）のネスト（例えば、ネスト２８０）の上に配置される。その後、工程３４０で、基板は、ガスを基板の内径内に導くことによりネストのすぐそばに誘導される。工程３４５で、基板を操作するピックアップ・ヘッドは、低いガス圧力と正のガス圧力を多岐管（例えば、２１３）内に発生させ、基板を浮遊させる。工程３５０で、基板は、エンボス加工フォイル（例えば、フォイル２８２）に対してエンボス加工ネスト２８０内の中心に置かれる。工程３５５で、基板の上に配置されているエンボス加工可能フィルムは、例えば、ナノインプリントによりインプリントされる。

図４Ｃに例示されているさらに他の実施形態では、工程３６０で、基板（例えば、基板２５０）はエンボス加工フォイル（例えば、フォイル２８２）の近くに配置される。その後、工程３６５で、基板がエンボス加工フォイルに対してドリフトしていないか検査すなわちチェックし、必要ならば位置合わせを是正することができる。検査と位置合わせは、インプリント前および／またはインプリント後に実行できる。工程３７０で、アクチュエータ（例えば、２４２、２４４、２４６）に結合されている１つまたは複数のロッド（例えば、ロッド２５２、２５４、２５６）は基板の外のり寸法（例えば、ディスクの外径）に係合し、工程３７５で、基板は、エンボス加工フォイルに中心を合わせされる。工程３８０の中心合わせのプロセスでは、基板は、予熱エンボス加工温度付近に維持される（例えば、ピックアップ・ヘッド２１２により）。エンボス加工フォイルおよび／またはネストは、さらに、エンボス加工温度まで予熱することもできる。工程３８５で、基板の上に配置されているエンボス加工可能フィルムはインプリントされ、工程３９０で、冷却される。

図４Ｄに例示されているさらに他の実施形態では、工程３９２で、スタンパーがインプリント温度（例えば、２０〜５００℃）でエンボス加工可能フィルム内にインプリントされる。エンボス加工可能フィルムの型押しの後、工程３９４で、インプリント温度付近の温度のまま、スタンパーはエンボス加工可能フィルムから分離される。その後、工程３９６で、エンボス加工可能フィルムが選択的に除去されて（例えば、エッチングにより）所望のパターン（例えば、ＤＴＲパターン）が形成され、工程３９８で、磁気層が基部構造の上に配置される。

図５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、基部構造の上に配置されているエンボス加工可能フィルムをインプリントする方法の他のいくつかの実施形態を例示している。基部構造は基板でよく、特定の一実施形態では、ディスク基板とすることができる。基部構造は、ベルヌーイ・ピックアップ・ヘッド（例えば、ピックアップ・ヘッド２１２）を使用してエンボス加工ネスト（例えば、ネスト２８０）に搬送することができる。工程１２１０で、エンボス加工可能フィルム１１３０は基部構造１１１５の上に配置される。一実施形態では、工程１２２０で、エンボス加工可能フィルム１１３０／基部構造１１１５とスタンパー１１９０は、エンボス加工可能フィルム１１３０の「ガラス転移温度」（Ｔｇ）またはそれ以上の温度に加熱される。ガラス転移温度とは、ポリマー材料がこの温度（ポリマー毎に異なる）よりも高い温度で粘弾性を有するようになる温度を意味する技術用語である。

その後、工程１２３０で、スタンパー１１９０がエンボス加工可能フィルム１１３０に圧入される。一実施形態では、工程１２４０で、スタンパー１１９０はエンボス加工可能フィルム１１３０から分離され、分離された後、工程１２５０で、冷却される。これにより、トレンチ領域（陥凹部、グルーブ、谷などともいう）とプラトー（隆起部ともいう）のインプリント・パターンがエンボス加工可能フィルム１１３０内に形成される（図５Ｂに例示されているように）。冷却する前にスタンパー１１９０をエンボス加工可能フィルム１１３０から分離することにより、分離プロセスが促進され、エンボス加工可能フィルム１１３０内のインプリント・パターンの損傷を低減できる。

図６Ｂに例示されている他の実施形態では、工程１２６０で、システムは室温よりも高い温度まで冷まされ、その後、工程１２７０で、スタンパー１１９０がエンボス加工可能フィルム１１３０から分離される。例えば、エンボス加工可能フィルム１１３０を転移温度よりも高い温度に加熱した場合、結合されているスタンパー１１９０／エンボス加工可能フィルム１１３０を、エンボス加工可能フィルム１１３０のガラス転移温度にほぼ等しい、より低い温度にまで冷ましてから、分離させることができる。それとは別に、他の実施例については、結合されているスタンパー１１９０／エンボス加工可能フィルム１１３０をエンボス加工可能フィルム１１３０のほぼ転移温度に等しい温度から室温よりも少し高い温度範囲まで冷却することができる。さらに他の実施形態では、結合されているスタンパー１１９０／エンボス加工可能フィルム１１３０を室温まで冷却し、その後分離することができる。

図６Ｃは、インプリントする前にエンボス加工可能フィルムを予熱することを含むエンボス加工可能フィルムをインプリントする他の実施形態を例示している。この実施形態では、エンボス加工可能フィルム１１３０とスタンパー１１９０は、別々に加熱することができる。工程１２１２では、基部構造の上にエンボス加工可能フィルム１１３０を配置した後、この構造をエンボス加工温度まで予熱してから、例えば、図２のピックアップ・ヘッド２１２によりダイ・アセンブリ２３０に持ち込むことができる。工程１２１４で、予熱されたエンボス加工可能フィルム１１３０／基部構造１１１５をスタンパー１１９０のすぐ近く（例えば、下側ダイ・アセンブリ２１４のネスト領域）に配置する。それとは別に、エンボス加工可能フィルム１１３０／基部構造１１１５をエンボス加工温度よりも低い温度（例えば、それに近い温度）に予熱してから、下側ダイ・アセンブリ２１４のネスト領域内に配置している間、または配置した後、エンボス加工温度まで加熱する。それとは別に、エンボス加工可能フィルム１１３０／基部構造１１１５は、スタンパー１１９０の近くに配置した後、スタンパーの温度／エンボス加工温度まで予熱し、インプリントすることができる。工程１２３０で、スタンパー１１９０は、エンボス加工温度でエンボス加工可能フィルム１１３０に圧入される。その後、工程１２４０で、スタンパー１１９０は、インプリント後、エンボス加工可能フィルム１１３０から分離される。一実施形態では、工程１２４１で、エンボス加工可能フィルム１１３０／基部構造１１１５をスタンパー１１９０のすぐ近くのところから除去し、その後、エンボス加工可能フィルム１１３０のガラス転移温度よりも低い温度まで冷却することができる。その後、スタンパー１１９０は、インプリント後に、エンボス加工可能フィルム１１３０から分離される。一実施形態では、エンボス加工可能フィルム１１３０／基部構造１１１５をスタンパー１１９０のすぐ近くのところから除去し、その後、工程１２４３で、エンボス加工可能フィルム１１３０のガラス転移温度よりも低い温度まで冷却することができる。

これにより、トレンチ領域（陥凹部、グルーブ、谷などともいう）とプラトー（隆起部ともいう）のインプリント・パターンがエンボス加工可能フィルム１２３０内に形成される（図５Ｂに例示されているように）。パターンをエンボス加工可能フィルム１１３０内にインプリントした後、減法または加法プロセスを使用して、ディスク内に所望のＤＴＲパターンを形成できる。例えば、減法プロセスでは、基部構造１１１５の上に配置された１つまたは複数の層を除去して（例えば、インプリント・リソグラフィとエッチングを通じて）、層１１２０（例えば、ＮｉＰまたは軟磁性層）に所望のパターンを焼き付けることができる。それとは別に、ＤＴＲパターンを、基部構造１１１５内に形成することができる。層１１２０が、例えば、ＮｉＰ層である加法プロセスでは、初期ＮｉＰ層を形成する材料と親和性のある材料または同一の材料が添加されるか、またはメッキされ、ディスクリート・トラック・レコーディング・パターンの隆起部１１１０が形成される。

一実施形態では、エンボス加工可能フィルム１１３０のインプリントは、ガラス転移温度（Ｔｇ）がないエンボス加工可能材料、例えば、熱硬化性（例えば、エポキシ、フェノール、ポリシロキサン、ＯＲＭＯＳＩＬ、シリカゲル）と放射線硬化性（例えば、ＵＶ硬化性、電子ビーム硬化性）ポリマーを使用してほぼ室温に等しい温度で実行することができる。シリカゲルは、様々なメーカーから入手することができ、例えば、ニューヨーク州ウォーターフォードのゼネラルエレクトリック社が販売しているＳＯＬ−ＧＥＬを利用できる。他の実施形態では、熱可塑性材料、例えば、ニューヨーク州ウォーターフォードのゼネラルエレクトリック社が販売しているＵｌｔｅｍなどのポリマーをエンボス加工可能フィルムに使用することができる。このような実施形態では、例えば、ディスク・ヒーター（例えば、ピックアップ・ヘッド２１２）を使用することは必要ない場合があるが、それは、スタンパー１１９０まで搬送する間に基板の高温状態を維持する必要がないからである。

すでに述べているように、本明細書で説明されている装置と方法は、エンボス加工可能フィルムが付着している様々な種類の基部構造（例えば、光ディスク基板とウェハ基板、パネル基板）とともに使用できる。例えば、本明細書で説明されているインプリント・システムは、光記録ディスク、半導体ウェハ、液晶表示パネルなどの生産で使用することができる。一実施形態では、本明細書で説明されている装置と方法は、エンボス加工可能層が配置されている様々な種類の基部構造（例えば、ウェハと板状酸化物／基板）とともに使用できる。他の実施形態では、例えば、本明細書で説明されている装置と方法を使用して、例えば、トランジスタなどの半導体デバイスを加工することができる。このような加工では、エンボス加工可能層を、例えばシリコン・ウェハ基板上の酸化膜（例えば、ＳｉＯ₂）層の基部構造の上に配置することができる。スタンパーは、トランジスタの能動領域に対しパターン形成された構造として生成することができる。スタンパーは、エッチング手法（例えば、反応性イオン・エッチング）を使用して酸化膜層に転写されるエンボス加工パターンとともにエンボス加工可能層にインプリントされる。トランジスタを生産するために、当技術分野でよく知られているその後の半導体ウェハ加工手法が使用される。

他の実施形態では、例えば、本明細書で説明されている装置と方法を使用して、フラット・パネル・ディスプレイ用のピクセル・アレイを加工することができる。このような加工では、エンボス加工可能層を、例えば基板上のインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層の基部構造の上に配置することができる。スタンパーは、ピクセル・アレイ・パターンの反転となるパターン形成層で生成される。スタンパーは、ＩＴＯ層をパターン形成するためにエッチング手法を使用してＩＴＯに転写されるエンボス加工パターンとともにエンボス加工可能層にインプリントされる。その結果、アレイの各ピクセルは、他の方法では連続するＩＴＯアノード上にＩＴＯ材料がないこと（エッチングにより除去される）により分離される。ピクセル・アレイを生産するために、当技術分野でよく知られているその後の加工手法が使用される。

さらに他の実施形態では、他の実施例として、本明細書で説明されているインプリント装置と方法を使用して、レーザーを加工することができる。このような加工では、スタンパーによりパターン形成されるエンボス加工可能材料領域は、発光物質のレーザー空洞を区画するためにマスクとして使用される。レーザーを出力するために、当技術分野でよく知られているその後の加工手法が使用される。さらに他の実施形態では、本明細書で説明されている装置と方法は、他の用途、例えば、多層電子部品実装の生産、光通信デバイスの生産、接触／転写プリンティングで使用することができる。

本明細書では、発明は特定の例を参照しながら説明されている。しかし、付属の請求項で定められているように、本発明の広い精神と範囲を逸脱することなく本発明に様々な修正と変更を加えられることは明白であろう。例えば、本明細書の図と方法は片面インプリントに関して説明されているが、両面インプリントでも使用できる。したがって、明細書と図面は、制限ではなく、例示することを目的としているものとみなすべきである。

従来のベルヌーイ・ピックアップ・デバイスの図である。ワークピース・ハンドラとアライメント・アセンブリの一実施形態の図である。図２Ａのワークピース・ハンドラとアライメント・アセンブリの側面図である。図２Ａのワークピース・ハンドラとアライメント・アセンブリの底面図である。図２Ａのワークピース・ハンドラとアライメント・アセンブリの断面側面図である。図２Ａのワークピース・ハンドラとアライメント・アセンブリの拡大断面側面図である。エンボス加工可能フィルムをインプリントする方法の一実施形態を例示する流れ図である。エンボス加工可能フィルムをインプリントする方法の他の実施形態を例示する流れ図である。エンボス加工可能フィルムをインプリントする方法の他の実施形態を例示する流れ図である。エンボス加工可能フィルムをインプリントする方法の他の実施形態を例示する流れ図である。Ａ：ディスク基板の上に配置されたエンボス加工可能フィルムの一実施形態を例示する断面図である。Ｂ：インプリント・スタンパーによるエンボス加工可能フィルムのインプリントの一実施形態を例示する断面図である。エンボス加工可能フィルムをインプリントする方法の一実施形態を例示する流れ図である。エンボス加工可能フィルムをインプリントする方法の他の実施形態を例示する流れ図である。エンボス加工可能フィルムをインプリントする方法の他の実施形態を例示する流れ図である。

符号の説明

２００ワークピース・ハンドラとアライメント・アセンブリ、２０４伸ばした状態のアーム部分、２０５ロボット・アーム、２０６ジョイント、２１０ワークピース・ハンドラ、２１１ワークピース・アライメント・アセンブリ、２１２ピックアップ・ヘッド、２１３多岐管本体、２１４下側ダイ・アセンブリ、２２０第１のポート、２２２第２のポート、２３０ダイ・アセンブリ、２３２下側のダイス部分、２４２、２４４、２４６アクチュエータ、２５０ディスク基板、２５２、２５４、２５６ロッド、２６２、２６４ガイド・ピン、２７０、２７２、２７４溝、２７５ガス・スロット、２８０ダイ・キャビティ、２８０、４３２受入ネスト、２８２エンボス加工ファイル、２８３内径、４２２第２のポート、１１１５基部構造、１１３０エンボス加工可能フィルム、１１９０スタンパー

Claims

ディスク基板の上に配置されているエンボス加工可能フィルムをほぼエンボス加工温度に等しい温度に予熱することと、
前記基板と接触しないピックアップ・ヘッドを使用して、前記ほぼエンボス加工温度に等しい温度を維持しながら、前記基板をエンボス加工ネストに搬送することと
を含む方法。
さらに、前記エンボス加工ネスト内で前記基板の中心位置を合わせることを含む請求項１に記載の方法。
搬送することは、さらに、ガス圧力でピックアップ・ヘッド内に前記基板を配置することを含む請求項１に記載の方法。
さらに、前記エンボス加工ネスト内に前記基板を静止させることを含む請求項１に記載の方法。
静止させることは、さらに、ガスのクッションで前記基板を浮かばせることを含む請求項４に記載の方法。
さらに、前記エンボス加工可能フィルムをエンボス加工することを含む請求項１に記載の方法。
ガスの前記クッションの温度は、ほぼエンボス加工温度に等しい請求項５に記載の方法。
エンボス加工することは、ディスク基板の上に配置されている前記エンボス加工可能フィルムをナノインプリントすることを含む請求項６に記載の方法。
さらに、前記ディスク基板の上に配置されている前記エンボス加工可能フィルム上にディスクリート・トラック・レコーディング・パターンを形成することを含む請求項８に記載の方法。
さらに、前記ほぼエンボス加工温度に等しい温度においてガス圧力で前記エンボス加工ネストから前記基板をピックアップすることを含む請求項６に記載の方法。
さらに、前記ピックアップ・ヘッドからガス圧力で前記ディスク基板を冷却することを含む請求項１０に記載の方法。
中心を合わせることは、さらに、前記基板の外のり寸法をアクチュエータに結合されている複数のロッドと係合させることを含む請求項２に記載の方法。
中心を合わせることは、さらに、アクチュエータ制御アルゴリズムにより前記アクチュエータを制御することを含む請求項１２に記載の方法。
前記ディスクの内径により定められる穴を備えるディスクをネスト上に配置することと、
ガスを前記ディスクの内径穴内に導くことにより前記ディスクを前記ネストのすぐそばに誘導することとを含む方法。
配置することは、さらに、ガスを第１のポートに導き入れ、前記ディスクを受け入れるピックアップ・ヘッドの多岐管の回りに分配することを含む請求項１４に記載の方法。
配置することは、さらに、前記多岐管内に低いガス圧力と正のガス圧力を発生させ、前記多岐管のすぐ近くで前記ディスクを浮かばせることを含む請求項１５に記載の方法。
誘導することは、さらに、ガスを前記ディスクの前記穴に向けられた複数のガス噴流につながっている第２のポートに移送することを含む請求項１６に記載の方法。
前記低いガス圧力と前記正のガス圧力を発生することで、ベルヌーイ効果を生み出す請求項１６に記載の方法。
さらに、前記ネスト内で前記ディスクの中心位置を合わせることを含む請求項１４に記載の方法。
さらに、前記ガスを高温状態に維持することを含む請求項１４に記載の方法。
前記高温状態は、エンボス加工温度を含む請求項２０に記載の方法。
さらに、前記ディスク基板の上に配置されているエンボス加工可能フィルムをナノインプリントすることを含む請求項２０に記載の方法。
ガスを前記第２のポートに移送することは、さらに、ガス流を前記ディスクの内径に向けることを含む請求項１７に記載の方法。
中心を合わせることは、さらに、前記ディスクの外のり寸法をアクチュエータに結合されている複数のロッドと係合させることを含む請求項１９に記載の方法。
エンボス加工可能フィルムを有するディスク基板を搬送する手段と、
前記ディスク基板をインプリント・ダイ・セットに搬送しながら前記エンボス加工可能フィルムの等音状態を維持する手段と
を備える装置。
さらに、前記エンボス加工可能フィルムをほぼエンボス加工温度に等しい温度に予熱することを含む請求項２５に記載の装置。
搬送することは、ピックアップ・ヘッド内に前記ディスク基板を浮かばせることを含む請求項２５に記載の装置。
さらに、前記インプリント・ダイ・セット内に前記ディスク基板を浮かばせる手段を備える請求項２５に記載の装置。
さらに、前記インプリント・ダイ・セット内で前記ディスク基板の中心位置を合わせる手段を備える請求項２８に記載の装置。
ディスク基板多岐管と、
前記ディスク基板多岐管に結合されている第１のポートと、
前記ディスク基板多岐管の内径により定められる中心部分近くに配置されている複数のガス噴流と、
前記ディスク基板の前記内径内の前記中心部分にガスを吹き込む、前記複数のガス噴流に結合される第２のポートと
を備える装置。
さらに、前記ディスク基板多岐管に結合されているロボット・アームを備える請求項３０に記載の装置。
前記第１と第２のポートは、熱源に結合されている請求項３０に記載の装置。
前記中心部分に吹き込まれたガスは、前記ディスク基板のガス・クッションを生み出す請求項３０に記載の装置。