JP2005235367A - ワークピース・アライメント・アセンブリ - Google Patents

ワークピース・アライメント・アセンブリ Download PDF

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Abstract

【課題】ワークピース・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、エンボス・フォイールと、基板を受け取るガスベアリング面を持つネストと、ガスベアリング・ネストの近くに配置された圧電アクチェータとを有する。実施例では圧電アクチェータはエンボス・フォイールに対して基板の中心を合わせる。
【選択図】図4C

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 (20)

  1. 外のり寸法を持つ基板をエンボス加工フォイルの近くに配置することと、
    前記エンボス加工フォイルに関してドリフトがないか前記基板をチェックすることと
    を含む方法。
  2. 配置することは、さらに、前記エンボス加工フォイルに関して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。
  3. 配置することは、さらに、前記基板の前記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。
  4. チェックすることは、さらに、前記基板を再配置することを含む請求項3に記載の方法。
  5. 再配置することは、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4に記載の方法。
  6. 配置することは、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予熱温度に維持することを含む請求項1に記載の方法。
  7. さらに、前記エンボス加工フォイルを前記エンボス加工可能フィルムに圧入することを含む請求項1に記載の方法。
  8. さらに、前記エンボス加工可能フィルムをエンボス加工フォイルから分離することを含む請求項1に記載の方法。
  9. さらに、前記エンボス加工可能フィルムを冷却することを含む請求項8に記載の方法。
  10. 基板をエンボス加工フォイルの近くに配置する手段と、
    前記エンボス加工フォイルに関して前記基板のドリフトをチェックする手段と
    を備える装置。
  11. 配置する手段は、さらに、前記エンボス加工フォイルに関して前記基板の中心位置を合わせる手段を備える請求項10に記載の装置。
  12. チェックする手段は、さらに、前記エンボス加工フォイルに関して前記基板を再配置する手段を備える請求項10に記載の装置。
  13. 配置する手段は、さらに、前記基板の上に配置されているエンボス加工可能フィルムの予熱温度を維持する手段を備える請求項10に記載の装置。
  14. エンボス加工フォイルと、
    外のり寸法を有する基板を受け入れるガス軸受表面を持つ、エンボス加工フォイルの下に配置されているネストと、
    前記エンボス加工フォイルに関して前記基板の中心位置を合わせるように外のり寸法を係合する、前記ガス軸受ネストの近くに配置されている複数の圧電アクチュエータと
    を備える装置。
  15. さらに、前記基板の運動停止を感知するため前記複数の圧電アクチュエータに結合されているコントローラを備える請求項14に記載の装置。
  16. 前記複数の圧電アクチュエータは、プッシュ・ロッドを備え、前記基板の前記外のり寸法を係合する請求項14に記載の装置。
  17. 前記複数の圧電アクチュエータは、ナノアクチュエータを備える請求項14に記載の装置。
  18. さらに、前記外のり寸法と係合している間に前記複数の圧電アクチュエータを制御するためのアクチュエータ制御アルゴリズムを備える請求項14に記載の装置。
  19. 前記ネストは壁により定められ、前記ガス軸受表面により前記基板は前記ネストとの機械的接触を妨げられる請求項14に記載の装置。
  20. 前記基板は、前記複数の圧電アクチュエータと係合する外のり寸法を有するディスクを備える請求項14に記載の装置。
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