JP2009060091A - 両面インプリントリソグラフィ装置 - Google Patents

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    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures

Abstract

【課題】両面インプリントリソグラフィ装置を提供する。
【解決手段】両面にUV硬化レジンがコーティングされたメディアを支持するメディア支持部と、メディア支持部の上方及び下方にそれぞれ配置される第1モールド及び第2モールドをそれぞれ支持する第1モールド支持部及び第2モールド支持部と、メディア支持部、第1モールド支持部及び第2モールド支持部のうち少なくとも1個の支持部を垂直に駆動する垂直移動装置と、第1モールド支持部の上方及び第2モールド支持部の下にそれぞれ設置されて紫外線を提供する第1UV照射装置及び第2UV照射装置と、を方備えることを特徴とする両面インプリントリソグラフィ装置である。
【選択図】図1

Description

本発明は、インプリントリソグラフィ装置に係り、さらに詳細には、パターンが形成されるメディアの両面にナノインプリンティングを行う両面インプリントリソグラフィ装置に関する。

インプリントリソグラフィ技術は、プレスでモールドパターンを基板に直接転写するものであって、非加工基板に複雑な段差を比較的簡便に形成しうる。特に、基板に直接プリントすることによって、これまでは複数回のフォトリソグラフィプロセスが必要になったが、一度のプレス転写で完了するという長所があるので、多段階形状を転写する時に非常に効果的である。

このようなインプリントリソグラフィは、2つの方法に大別される。第一には、熱で高分子層を流動性のあるように作った後、パターンのあるモールドを接触させて物理的に押し付けて前記高分子層に所望のパターンを作り出す方法であって、これを熱転写あるいはサーマルインプリントリソグラフィと呼ぶこともある。

第二には、粘度の低いUVレジンを基板にコーティングし、パターンのあるモールドを接触させた後、UVを照射してUVレジンを硬化させることによって所望のパターンを作り出す方法であって、これをUV硬化インプリントリソグラフィという。UV硬化インプリントリソグラフィは、UVを使用して硬化させねばならないので、使用するモールドは、石英などの透明なモールドが使われねばならない。

現在、この2つのプリント方法が世界的に両分されて使われており、それぞれが長短所によって多様な適用分野に使われている状況である。

特に、ハードディスクドライブ(HDD:Hard Disk Drive)のパターンドメディアの製作には、前記2つの方法のうちUVインプリントリソグラフィ技術を適用するための試みが多く進められている。UVインプリントリソグラフィ技術は、常温で低圧で使用するので、高圧及び高熱を必要とする熱転写方法より有利であり、特に、ナノスケールのパターニングに有利である。

しかし、パターンドメディアの製作のためにUVインプリントリソグラフィ技術を使用するためには、従来のHDDメディア製造工程と互換可能でなければならず、量産のためには、パターンドメディアの両面にナノインプリント工程を行わねばならない。

前記のような従来の技術の問題点を解決するために、本発明は、HDDのパターンドメディア技術へのUVインプリントリソグラフィ技術の適用において、パターンドメディアの両面にインプリントを行う両面インプリントリソグラフィ装置を提供することをその目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の一実施形態による両面インプリントリソグラフィ装置は、両面にUV硬化レジンがコーティングされたメディアを支持するメディア支持部と、前記メディア支持部の上方及び下方にそれぞれ配置される第1モールド及び第2モールドをそれぞれ支持する第1モールド支持部及び第2モールド支持部と、前記メディア支持部、第1モールド支持部及び第2モールド支持部のうち少なくとも1つの支持部を垂直に駆動する垂直移動装置と、前記第1モールド支持部の上方及び前記第2モールド支持部の下方の対向面にそれぞれ設置されて紫外線を提供する第1UV照射装置及び第2UV照射装置と、を備えることを特徴とする。

本発明のリソグラフィ装置は、前記メディア支持部、第1モールド支持部及び第2モールド支持部を内包するチャンバと、前記チャンバに連結された真空手段と、をさらに備えうる。

本発明によれば、前記チャンバ上に設置されたリニアガイドをさらに備え、前記第1UV照射装置は、前記リニアガイドに設置される。

また、前記リニアガイドに設置されたアラインメント光学装置をさらに備えうる。

本発明の一局面によれば、前記第2UV照射装置は、前記第1UV照射装置からの紫外線を受けて前記第2モールドに供給する光路変更部材でありうる。前記光路変更部材は、反射面が凹状の環型ミラーでありうる。

また、前記第1UV照射装置から前記第1モールドに入射される領域に設置されて、前記第1モールドに照射されるUV強度を低減させる減衰フィルタをさらに備えうる。前記減衰フィルタは、ND(Neutral Density)フィルタでありうる。

本発明の他の局面によれば、前記第1モールド支持部は、前記チャンバ内に固定されるように設置され、前記メディア支持部は、前記第1モールド支持部と前記第2モールド支持部との間を移動可能なように設置され、前記垂直移動装置は、前記第2モールド支持部を駆動する装置であり、前記第2モールド支持部を2軸方向に駆動するX−Yステージと、前記第2モールド支持部及び前記メディア支持部を選択的に固定させるロッキング装置と、を備えうる。

また、前記第2モールド支持部を回転する回転ステージをさらに備えうる。

本発明によれば、前記メディアの両面に同時にUV硬化レジンを塗布する両面コーティング装置をさらに備え、前記両面コーティング装置は、前記メディアの中央ホールを固定する固定チャックと、前記固定チャックを上下に動かす上下駆動部と、前記固定チャックを回転する回転駆動部と、前記UV硬化レジンを保存する保存部と、を備えうる。

本発明による両面インプリントリソグラフィ装置は、両面UVインプリントリソグラフィ技術をHDDのパターンドメディアの製作に適用するとき、コスト及び生産性を改善しうる。

以下、添付された図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。しかし、下記に例示される実施形態は、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明を当業者に十分に説明するために提供されるものである。以下の図面で、同じ参照符号は、同じ構成要素を表し、図面上で各構成要素のサイズは、説明の明瞭性及び便宜のために誇張されている。

図1は、本発明の第1実施形態による両面インプリントリソグラフィ装置100の概略的な断面図である。

図1を参照すれば、本発明による両面インプリントリソグラフィ装置100は、メディア支持部130と、メディア支持部130上方に位置した第1モールド支持部120と、メディア支持部130の下方に位置した第2モールド支持部140と、を備える。

メディア支持部130には、第1面133と第2面134とにそれぞれUV硬化レジンがコーティングされたメディア132が固定され、第1モールド支持部120には、前記メディア132の第1面133に対向した面にパターンの形成された第1モールド122が固定される。第2モールド支持部140には、前記メディア132の第2面134に対向した面にパターンの形成された第2モールド142が固定される。メディア132の第1面133及び第2面134には、それぞれ磁性膜(図示せず)が形成されている。

第1モールド支持部120は、チャンバ110に固定されるように設置される。

メディア支持部130の両端は、それぞれ第1シリンダーロッド136に連結される。第1シリンダーロッド136は、その直線運動をガイドするパイプ138内に配置されて、第1モールド支持部120と第1位置との間を移動できるように設置される。第1シリンダーロッド136に付着されたストッパ137は、第1シリンダーロッド136がパイプ138の上端に位置するとき、メディア支持部130を第1位置に限定する。

第2モールド支持部140上には、第2モールド142が装着され、第2モールド支持部140の下部には、第2シリンダーロッド144が連結される。第2シリンダーロッド144は、垂直移動装置146によって上下移動する。垂直移動装置146によって第2モールド支持部140が上方に移動すれば、メディア支持部130上のメディア132は、第2モールド支持部140の第2モールド142と接触し、次いで、第2モールド支持部140をさらに上方に移動すれば、メディア支持部130のメディア132は、第1モールド支持部120の第1モールド122と接触する。したがって、メディア132上のレジンは、第2モールド142及び第1モールド122と順次に接触してナノインプリンティングがなされる。

チャンバ110の下部には、第2シリンダーロッド144の出入口である第1ホール112が形成されており、この第1ホール112は、後述するアラインメントのために第2シリンダーロッド144との間隔、例えば、数mmの間隔を有しうる。

チャンバ110には、真空手段が連結されてその内部を1×10−1Torr以下の圧力に維持される。前記真空手段は、真空ポンプ116であり、または真空圧力ラインでありうる。第2ホール114は、真空ポンプ116または真空圧力ラインと連結されるホールである。

チャンバ110上には、リニアガイド150が設置されており、リニアガイド150上には、アラインメント光学装置及び第1UV硬化装置154が設置されている。

前記第2シリンダーロッド144には、第2モールド支持部140を2軸方向に駆動するX−Yステージ(図示せず)と、前記第2モールド支持部140を回転する回転ステージ(図示せず)とが連結される。

前記チャンバ110の上部には、UV光の通過のためのウィンドウ117が形成されており、このウィンドウ117には、透光性物質、例えば、石英118が設置される。前記ウィンドウ117は、アラインメント光学装置152にモールド122,142とメディア132との間の整列を観察するために利用され、また、第1UV硬化装置154で紫外線をメディア132の第1面133に塗布されたUV硬化レジンに照射するために使われる。

前記第1モールド122の上部には、第1モールド122のインプリンティング時に大面積でパターンが均一に転写されるように、第1ポリジメチルシロキサン(PDMS)パッド123が設置される。第1PDMSパッド123は、透光性であるので、UV硬化に妨害されない。第2モールド142と第2モールド支持部140との間にも第2PDMSパッド143が設置されることが望ましい。

チャンバ110の底部には、第2UV硬化装置156が設置されている。第2UV硬化装置156は、紫外線をメディア132の第2面134に塗布されたUV硬化レジンに照射するために使われる。

前記リニアガイド150は、前記アラインメント光学装置152と第1UV硬化装置154とが一直線上に移動するように使われ、前記アラインメント光学装置152と第1UV硬化装置154とをそれぞれ前記ウィンドウ117上にまたはウィンドウ117から離隔して移動するのに使われる。前記アラインメント光学装置152及び第1前記UV硬化装置154を前記リニアガイド150上で駆動するための制御モータ(図示せず)がそれぞれさらに設置される。

一方、第2モールド支持部140には、メディア支持部130を固定するロッキング装置160が設置される。ロッキング装置160は、第2モールド支持部140及びメディア支持部130を選択的に固定させ、その作用は、後述する。

図2は、ロッキング装置160の一例を示す図面である。図2を参照すれば、メディア支持部130の下部には、固定ピン162が設置されている。前記固定ピン162は、モータ(図示せず)によってリニアガイド164上で直線的に移動して第2モールド支持部140の下部を支持する。これにより、メディア支持部130も第2モールド支持部140と共に上下移動することができ、また、X−Yステージ及び回転ステージの駆動によって、メディア支持部130と第1モールド支持部120との間のアラインメントが行われる。

一方、UV硬化レジンがメディア132の両面にスピンコーティングされる。従来のスピンコーティング方法では、メディア132の両面を同時にスピンコーティングし難い。従来の方式でメディア132の第1面133にスピンコーティングした後、第2面134をコーティングすれば、第2面134のコーティングが第1面133のコーティングより厚くなる可能性がある。したがって、メディア132の第1面133と第2面134とを同時にスピンコーティングする両面コーティング装置(図3の170参照)が必要である。

図3は、本発明によるメディアの両面コーティング装置170を示す図面である。

図3を参照すれば、UV硬化レジンが含まれている保存部174の上部には、メディア132の中央ホールを固定する固定チャック172を上下に移動する垂直駆動部176と、固定チャック172を回転する回転駆動部(図示せず)とが設置されている。
前記両面コーティング装置170を使用する方法を図面を参照して説明する。まず、メディア132の表面に表面エネルギーを高めるために粘着プロモータを塗布する。このような粘着プロモータのコーティングは、メディア132の表面に薄くレジンを形成させる。

次いで、垂直駆動部176を使用して固定チャック172に固定されたメディア132をレジン保存部174にディーピングする。次いで、垂直駆動部176で固定チャック172に固定されたメディア132を保存部174の上部に移動した後、回転駆動部で固定チャック172を回転させれば、メディア132の表面に一定の厚さ、例えば、100nm以下の厚さのレジンが形成される。このようなスピンコーティングで重力によるメディア132の両面でのレジンの厚さの差を無くすことができる。

このような両面コーティング装置170は、本発明によるリソグラフィ装置100に付着されて使われ、また、別途の装置に区別されて位置することもできる。

以下では、本発明による両面インプリントリソグラフィ装置100を使用する方法を図面を参照して詳細に説明する。

図4Aないし図4Eは、本発明による両面インプリントリソグラフィ装置100を利用して、大面積のメディア132の両面にナノインプリントを行う方法を説明する図面である。

図4Aを参照すれば、メディア132の上面133及び下面134にパターン用モールドを形成するためのUV硬化レジンを塗布する。UV硬化レジンを塗布する以前に、メディア132の表面に粘着プロモータを塗布してUV硬化レジンをメディア132の表面によく接着させうる。次いで、メディア132をメディア支持部130に装着する。前記メディア132の両面にUV硬化レジンをコーティングするために両面コーティング装置170を使用しうる。

一方、第1モールド支持部120及び第2モールド支持部140には、それぞれパターンが形成された第1モールド122及び第2モールド142が設置される。第1モールド122及び第2モールド142のパターンがそれぞれメディア132の第1面133及び第2面134に向かうように設置される。第1モールド122及び第2モールド142のパターン上には、パターン用モールドの分離のために、予めSAM(Self Assembled Monolayer)コーティングを行うことが望ましい。

また、真空ポンプ116でチャンバ110を1×10−1Torr以下の圧力に維持し、大面積のナノインプリンティング時にモールド122,142とレジンとの間のエアートラップを防止して均一なナノインプリンティングを進める。

図4Bを参照すれば、垂直移動装置146を使用して第2モールド支持部140を上方に移動して、メディア132の第2面134を第2モールド142と接触させる。このとき、メディア132の第2面134に形成されたUV硬化レジンは、第2モールド142のパターンによって反対形状にパターンが形成される。

次いで、リニアガイド150上のアラインメント光学装置152をウィンドウ117の上方に移動させて第2モールド142とメディア132との間のアラインメントを行う。このために、X−Yステージ及び回転ステージを使用して第2モールド支持部140の第2シリンダーロッド144を駆動しうる。第2モールド142とメディア132との間のアラインメントが完了すれば、ロッキング装置160を動かして固定ピン162が内側に移動してメディア支持部130の下部を固定する。

図4Cを参照すれば、メディア132と第2モールド142との間の整列工程を終えた後、垂直移動部146を駆動してメディア支持部130が第1モールド支持部120によってその移動が限定されるまでメディア支持部130及び第2モールド支持部140を上方に移動させる。このとき、メディア132の第1面133のレジンは、第1モールド122のパターンによってパターンが形成される。

次いで、アラインメント光学装置152に第1モールド122とメディア132との間のアラインメントを行う。このためにX−Yステージ及び回転ステージを使用して第2シリンダーロッド144を駆動しうる。

第1モールド122とメディア132との間のアラインメントが完了すれば、リニアガイド150上のアラインメント光学装置152をウィンドウ117から離隔して移動し、第1UV照射装置154をウィンドウ117上に移動させる。

次いで、第1UV照射装置154及び第2UV照射装置156にメディア132の第1面133及び第2面134上にそれぞれ紫外線を照射してUV硬化レジンを硬化して、メディア132の第1面133及び第2面134上にナノインプリントパターンを形成する。図4Dを参照すれば、垂直移動装置146を駆動して第2モールド支持部140を下方に移動すれば、メディア支持部130及び第2モールド支持部140は、下方に移動し、次いで、ストッパ137によってメディア支持部130の第1位置で止まる。

図4Eを参照すれば、ロッキング装置160を解除し、垂直移動装置146をさらに下方に移動すれば、メディア132は、第2モールド142から離隔される。

一方、ロッキング装置160を先に解除して、第2モールド142及びメディア132を下方に共に移動すれば、メディア支持部130は、ストッパ137によって第1位置で止まり、メディア支持部130は、さらに下方に移動しつつ、メディア132が第2モールド142から離脱される。

図5は、本発明の第2実施形態による両面インプリントリソグラフィ装置200の概略的な断面図である。第1実施形態のリソグラフィ装置100と実質的に同じ構成要素には、同じ参照番号を使用して詳細な説明は省略する。

図5を参照すれば、本発明による両面インプリントリソグラフィ装置200は、第2UV照射装置256として光路変更部材を備える。光路変更部材は、第1UV照射装置からの紫外線の一部を受けて第2モールド142の下部に供給する。すなわち、一つのUV照射装置を用いてメディア132の第1面133とメディア132の第2面134とに同時に紫外線を供給することができる。

一方、ウィンドウ117は、メディア132より広い面積で形成されて、第1UV照射装置154からの紫外線をチャンバ110の底部に形成された光路変更部材256に入射させる。光路変更部材256の表面には、ミラー面が形成され、望ましくは、第1モールド122の下部にメディア132及び第2モールド142が共に位置した状態で紫外線が第2モールド142の下部に均一に照射されるように曲面形状でありうる。光路変更部材256は、第1シリンダーロッド136を除外した領域に設置された反射面が凹状の環型ミラーでありうる。

前記変更部材256としては、ミラーの代りに光導波管が使われることもある。

一方、石英118上で第2モールド142に相当する領域には、紫外線強度を低下させる減衰フィルタ219が設置される。減衰フィルタ219としては、NDフィルタが使われ、減衰率は、第1モールド122に照射される紫外線の強度と光路変更部材を通じて第2モールド142に照射される紫外線の強度とを同一に調節しうる。

第2実施形態によるリソグラフィ装置200の駆動方法は、第1実施形態のリソグラフィ装置100の駆動方法からよく分かるので、省略する。

このような本発明である両面ナノインプリントリソグラフィ装置は、理解を助けるために、図面に示された実施形態を参照して説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されねばならない。

本発明は、メディア製造関連の技術分野に適用可能である。

本発明の第1実施形態による両面インプリントリソグラフィ装置の概略的な断面図である。 本発明のロッキング装置の一例を示す図面である。 本発明によるメディアの両面コーティング装置を示す図面である。 本発明による両面インプリントリソグラフィ装置を利用して大面積の基板にナノインプリントを行う方法を説明する図面である。 本発明による両面インプリントリソグラフィ装置を利用して大面積の基板にナノインプリントを行う方法を説明する図面である。 本発明による両面インプリントリソグラフィ装置を利用して大面積の基板にナノインプリントを行う方法を説明する図面である。 本発明による両面インプリントリソグラフィ装置を利用して大面積の基板にナノインプリントを行う方法を説明する図面である。 本発明による両面インプリントリソグラフィ装置を利用して大面積の基板にナノインプリントを行う方法を説明する図面である。 本発明の第2実施形態による両面インプリントリソグラフィ装置を示す図面である。

符号の説明

100 両面インプリントリソグラフィ装置
112 第1ホール
114 第2ホール
116 真空ポンプ
117 ウィンドウ
118 石英
120 第1モールド支持部
122 第1モールド
123 第1PDMSパッド
130 メディア支持部
132 メディア
133 第1面
134 第2面
136 第1シリンダーロッド
137 ストッパ
138 パイプ
140 第2モールド支持部
142 第2モールド
143 第2PDMSパッド
144 第2シリンダーロッド
146 垂直移動装置
150 リニアガイド
152 アラインメント光学装置
154 第1UV硬化装置
156 第2UV硬化装置
160 ロッキング装置

Claims (12)

  1. 両面にUV硬化レジンがコーティングされたメディアを支持するメディア支持部と、
    前記メディア支持部の上方及び下方でそれぞれ配置される第1モールド及び第2モールドをそれぞれ支持する第1モールド支持部及び第2モールド支持部と、
    前記メディア支持部、第1モールド支持部及び第2モールド支持部のうち少なくとも1つの支持部を垂直に駆動する垂直移動装置と、
    前記第1モールド支持部の上方及び前記第2モールド支持部の下方にそれぞれ設置されて紫外線を提供する第1UV照射装置及び第2UV照射装置と、を備えることを特徴とする両面インプリントリソグラフィ装置。
  2. 前記メディア支持部、第1モールド支持部及び第2モールド支持部を内包するチャンバと、
    前記チャンバに連結された真空手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の両面インプリントリソグラフィ装置。
  3. 前記チャンバ上に設置されたリニアガイドをさらに備え、
    前記第1UV照射装置は、前記リニアガイドに設置されたことを特徴とする請求項2に記載の両面インプリントリソグラフィ装置。
  4. 前記リニアガイドに設置されたアラインメント光学装置をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の両面インプリントリソグラフィ装置。
  5. 前記第2UV照射装置は、前記第1UV照射装置からの紫外線を受けて、前記第2モールドに供給する光路変更部材であることを特徴とする請求項1に記載の両面インプリントリソグラフィ装置。
  6. 前記第2UV照射装置は、凹状の環型ミラーであることを特徴とする請求項5に記載の面UVインプリントリソグラフィ装置。
  7. 前記第1UV照射装置から前記第1モールドに入射される領域に設置されて、前記第1モールドに照射されるUV強度を低減させる減衰フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項5に記載の面UVインプリントリソグラフィ装置。
  8. 前記減衰フィルタは、ND(Neutral Density)フィルタであることを特徴とする請求項7に記載の両面インプリントリソグラフィ装置。
  9. 前記第1モールド支持部は、前記チャンバ内に固定されるように設置され、
    前記メディア支持部は、前記第1モールド支持部と前記第2モールド支持部との間を移動可能なように設置され、
    前記垂直移動装置は、前記第2モールド支持部を駆動する装置であることを特徴とする請求項2に記載の両面インプリントリソグラフィ装置。
  10. 前記第2モールド支持部を2軸方向に駆動するX−Yステージと、
    前記第2モールド支持部及び前記メディア支持部を選択的に固定させるロッキング装置と、をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の両面インプリントリソグラフィ装置。
  11. 前記第2モールド支持部を回転する回転ステージをさらに備えることを特徴とする請求項10に記載の両面インプリントリソグラフィ装置。
  12. 前記メディアの両面に同時にUV硬化レジンを塗布する両面コーティング装置をさらに備え、
    前記両面コーティング装置は、
    前記メディアを固定する固定チャックと、
    前記固定チャックを上下に動かす上下駆動部と、
    前記固定チャックを回転する回転駆動部と、
    前記UV硬化レジンを保存する保存部と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の両面インプリントリソグラフィ装置。
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