JP2010149469A - インプリント装置およびモールドの汚染検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モールドの汚染を簡単に検出することができるインプリント装置およびモールドの汚染検出方法を提供する。
【解決手段】インプリント装置によれば、基板２５の表面に保持される液状の樹脂材料２８に透明なモールド２９が重ね合わせられる。樹脂材料２８は、モールド２９の表面に規定されるナノパターン３１の形状に倣う。こうしたインプリント処理のたびにモールド２９の画像が撮影される。例えばモールド２９の表面に異物が付着すると、モールド２９および樹脂材料２８の間では異物の周囲に空気が溜まる。異物の周囲に空間が形成される。こういった空間は異物を拡大する。したがって、異物３２は画像上で簡単に検出される。こうした画像と基準画像とが比較されると、モールド２９の汚染は簡単に検出される。インプリント装置は常に清浄度の高いモールド２９を使用することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えばナノインプリントに用いられるモールドに関する。

ディスクリートトラックメディア（ＤＴＭ）やビットパターンドメディア（ＢＰＭ）といったパターンドメディアは広く知られる。こうしたパターンドメディアの製造にあたってモールドが用いられる。モールドの表面にはナノパターンが確立される。基板の表面に塗布された液状の樹脂材料すなわちレジスト膜にモールドが重ね合わせられる。レジスト膜の硬化後にモールドは基板から引き剥がされる。レジスト膜にはナノパターンが転写される。その後、例えばエッチングに基づき基板上には磁性体のナノパターンが確立される。
特開２００３−６８４６号公報 特開２００２−３３４４３０号公報 特開２００２−３７３４１６号公報

ナノパターンの確立にあたってモールドは何回も繰り返し使用される。モールドの重ね合わせ時、例えばモールドおよび基板の間に微細な塵埃が挟み込まれることがある。塵埃はモールドのナノパターン内に残存してしまう。また、モールドの剥離時、レジスト膜のかすがモールドのナノパターン内に残存することがある。塵埃やレジスト膜のかすの残存でモールドの表面は汚染されてしまう。こうしたモールドが樹脂材料に重ね合わせられると、塵埃やレジスト膜のかすの残存に基づきナノパターンは正確に転写されない。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、モールドの汚染を簡単に検出することができるインプリント装置およびモールドの汚染検出方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、開示のインプリント装置は、表面に液状の樹脂材料を保持する基板を支持する支持台と、表面にナノパターンを規定して、前記基板上の前記樹脂材料に重ね合わせられる透明なモールドと、前記モールドの裏面側から前記モールドの画像を撮影する撮影装置と、撮影された前記画像と、予め登録された前記モールドの基準画像との比較に基づき前記モールドの汚染を検出する制御回路とを備えることを特徴とする。

こうしたインプリント装置によれば、基板の表面に保持される液状の樹脂材料に透明なモールドが重ね合わせられる。樹脂材料は、モールドの表面に規定されるナノパターンの形状に倣う。こうしたインプリント処理のたびにモールドの画像が撮影される。例えばモールドの表面に異物が付着すると、モールドおよび樹脂材料の間では異物の周囲に空気が溜まる。異物の周囲に空間が形成される。こういった空間は異物を拡大する。したがって、異物は画像上で簡単に検出される。こうした画像と基準画像とが比較されると、モールドの汚染は簡単に検出される。インプリント装置は常に清浄度の高いモールドを使用することができる。例えば記憶媒体は高い精度で製造される。記憶媒体の製造の歩留まりは向上する。

開示のモールドの汚染検出方法は、基板の表面に保持される液状の樹脂材料に、表面にナノパターンを規定する透明なモールドを重ね合わせる工程と、前記モールドの裏面側から前記モールドの画像を撮影する工程と、撮影された前記画像と、予め登録された前記モールドの基準画像との比較に基づき前記モールドの表面の汚染を検出する工程とを備えることを特徴とする。

こうしたモールドの汚染検出方法によれば、基板の表面に保持される液状の樹脂材料に透明なモールドが重ね合わせられる。樹脂材料は、モールドの表面に規定されるナノパターンの形状に倣う。インプリント処理のたびにモールドの画像が撮影される。例えばモールドの表面に異物が付着すると、モールドおよび樹脂材料の間では異物の周囲に空気が溜まる。異物の周囲に空間が形成される。こういった空間は異物を拡大する。したがって、異物は画像上で簡単に検出される。こうした画像と基準画像とが比較されると、モールドの汚染は簡単に検出される。インプリント装置は常に清浄度の高いモールドを使用することができる。例えば記憶媒体は高い精度で製造される。記憶媒体の製造の歩留まりは向上する。

以上のように、開示のインプリント装置およびモールドの汚染検出方法はモールドの汚染を簡単に検出することができる。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

図１は本発明の第１実施形態に係るインプリント装置１１の構造を概略的に示す。このインプリント装置１１は円柱形の支持台１２を備える。支持台１２は例えば鉛直方向に直立する。支持台１２には径の相違に基づき段差面１３が形成される。段差面１３は水平面に沿って広がる。支持台１２の上方には撮影装置１４が配置される。撮影装置１４の光軸は支持台１２の中心軸に一致する。撮影装置１４の両脇には例えば１対の光源１５、１５が配置される。光源１５は支持台１２に向かって光すなわち紫外線を照射することができる。こうしたインプリント装置１１はクリーンルーム内に配置される。

図２は本発明に係るインプリント装置１１の制御系の構成を示す。インプリント装置１１は制御回路２１を備える。制御回路２１には撮影装置１４や光源１５が接続される。制御回路２１は撮影装置１４や光源１５の動作を制御することができる。制御回路２１にはメモリ２２がさらに接続される。撮影装置１４で撮影された画像はメモリ２２に出力される。画像はメモリ２２に格納される。その他、メモリ２２には所定のソフトウェアプログラムが格納される。ソフトウェアプログラムに基づき制御回路２１は様々な演算処理を実行する。メモリ２２には例えばフラッシュメモリが用いられればよい。

次に、例えばハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）に組み込まれる記憶媒体すなわち磁気ディスクの製造方法を説明する。ここでは、ディスクリートトラックメディア（ＤＴＭ）が製造される。製造にあたってインプリント装置１１ではナノインプリント処理が実施される。まず、基準画像が撮影される。図３に示されるように、支持台１２には円盤形の基板２５が装着される。装着にあたって基板２５の貫通孔は支持台１２を受け入れる。基板２５は段差面１３に受け止められる。このとき、基板２５は例えばその外縁で他の支持部材（図示されず）に支持されてもよい。

こうした基板２５は例えばガラス基板から形成される。基板２５の表面には予め裏打ち層２６が積層される。裏打ち層２６は軟磁性材料から形成される。同様に、裏打ち層２６の表面には磁性連続膜２７が積層される。磁性連続膜２７は磁性材料から形成される。磁性連続膜２７の表面には所定の膜厚で樹脂材料すなわちレジスト膜２８が塗布される。塗布にあたって例えばスピンコート法が実施される。ここでは、レジスト膜２８は液状に維持される。レジスト膜２８には例えば紫外線硬化型の樹脂材料が用いられる。

図４に示されるように、支持台１３には円盤形のスタンパすなわちモールド２９が装着される。モールド２９の貫通孔は支持台１２を受け入れる。基板２５上のレジスト膜２８にはモールド２９が重ね合わせられる。基準画像の撮影にあたって、モールド２９には清浄なモールド２９が初めて使用される。清浄なモールド２９には未使用の新しいモールド２９や洗浄処理後のモールド２９が含まれる。モールド２９は光学的に透明な材料から形成される。ここでは、モールド２９の外形は基板２５の外形より大きく規定される。

モールド２９の表面にはナノパターン３１が確立される。こうしたモールド２９の表面には予め離型剤が塗布される。ここでは、ナノパターン３１は、例えば同心円状に規定される複数筋の溝から形成される。モールド２９の表面はレジスト膜２８に押し付けられる。レジスト膜２８は液状に形成されることから、モールド２９の表面の押し付けに応じてレジスト膜２８はナノパターン３１の形状に倣う。こうしてレジスト膜２８はナノパターン３１の溝内に充填される。

制御回路２１の制御に基づき撮影装置１４はモールド２９の裏面側からモールド２９の画像を撮影する。モールド２９は光学的に透明な材料から形成されることから、撮影装置１４は、モールド２９を介してレジスト膜２８を撮影することができる。モールド２９には清浄なモールド２９が使用されることから、図５に示されるように、撮影された画像ではレジスト膜２８およびモールド２９の間に異物は検出されない。撮影された画像は基準画像としてメモリ２２に予め登録すなわち格納される。

その後、モールド２９には光源１５、１５から紫外線が照射される。モールド２９は光学的に透明な材料から形成されることから、紫外線はモールド２９を透過してレジスト膜２８に照射される。その結果、レジスト膜２８は硬化する。こうしてレジスト膜２８にはナノパターン３１の凹凸が転写される。レジスト膜２８の硬化後、モールド２９は基板２５から引き剥がされる。レジスト膜２８は磁性連続膜２７上に保持される。レジスト膜２８にはナノパターン３１を象る溝が形成される。

その後、基板２５はエッチング装置（図示されず）に実装される。連続磁性膜２７にはレジスト膜２８をマスクにエッチング処理が施される。その結果、連続磁性膜２７には溝が形成される。溝内で裏打ち層２６が露出する。その後、溝内には非磁性材料が充填される。こうして磁性材料に基づき記録トラックが形成される。非磁性材料に基づき分離トラックが形成される。非磁性材料の表面には平坦化処理が施される。その後、保護膜や潤滑膜が形成される。こうしてディスクリートトラックメディアが製造される。

図６は制御回路２１の動作の流れを示すフローチャートである。磁気ディスクの製造にあたって、インプリント装置１１ではナノインプリント処理が繰り返される。ナノインプリント処理では前述のモールド２９が使い回される。基板２５上にレジスト膜２８が保持される。前述と同一のモールド２９がレジスト膜２８に重ね合わせられる。ステップＳ１で、撮影装置１４はモールド２９を撮影する。撮影された画像はメモリ２２に出力される。制御回路２１は、ステップＳ２で、撮影された画像および基準画像を比較する。

例えば図７に示されるように、モールド２９の表面には、モールド２９に付着した塵埃やレジスト膜２８のかすといった異物３２が残存する。異物３２は例えば１０ｎｍ〜１μｍ程度の大きさを有する。こうした異物３２の周囲には空気が溜まる。レジスト膜２８はモールド２９の表面との間に空間を形成する。異物３２の存在は強調される。異物３２は拡大される。制御回路２１は例えば画像の画素の相違に基づき異物３２を検出する。制御回路２１は、ステップＳ３で、撮影された画像中の異物３２の数を計測する。その結果、計測された異物３２の数が閾値を下回ると、モールド２９は汚染しているとは判断されない。モールド２９の使用は継続される。なお、閾値は例えばメモリ２２に格納される。

その一方で、図８に示されるように、ステップＳ３で、異物３２の数が所定の閾値を上回ると、モールド２９は汚染しているものと判断される。こうしてモールド２９の汚染が検出されると、制御回路２１は、ステップＳ４で、インプリント装置１１の作業者に汚染の発生を警告する。ナノインプリント処理は停止する。汚染したモールド２９は清浄なモールド２９に交換される。汚染したモールド２９には洗浄処理が実施される。洗浄処理後の清浄なモールド２９は改めてナノインプリント処理に使用される。こうした処理はナノインプリント処理のたびに実施される。

以上のようなインプリント装置１１によれば、ナノインプリント処理のたびに裏面側からモールド２９の画像が撮影される。このとき、モールド２９の表面に異物３２が付着すると、異物３２の周囲でレジスト膜２８との間に空間が形成される。こういった空間は異物３２を拡大する。したがって、異物３２は例えば画像中の画素の相違に基づき簡単に検出される。こうしてモールド２９の汚染は簡単に検出される。こうしたインプリント装置１１は常に清浄度の高いモールド２９を使用することができる。高い精度で磁気ディスクは製造される。磁気ディスクの製造の歩留まりは向上する。

インプリント装置１１では、清浄なモールド２９の画像に代えて、基準画像に前回のナノインプリント処理時のモールド２９の画像が用いられてもよい。ナノインプリント処理にあたって、前述と同様に、支持台１２には基板２５およびモールド２９が装着される。モールド２９はレジスト膜２８に重ね合わせられる。図９のステップＴ１で、撮影装置１４はモールド２９の裏面側からモールド２９を撮影する。撮影された画像は基準画像としてメモリ２２に格納される。すなわち、基準画像は、前回のナノインプリント処理時に撮影された画像に相当する。

ここでは、基準画像には前述の図７の画像が用いられる。基準画像では１つの異物３２が検出される。今回のナノインプリント処理時に撮影された画像はメモリ２２に出力される。制御回路２１は、ステップＴ２で、撮影された画像と基準画像とを比較する。ここでは、前述の図８に示されるように、モールド２９上で例えば３つの異物３２が検出される。制御回路２１は、ステップＴ３で、基準画像上の異物３２の位置と今回の画像上の異物３２の位置とを比較する。今回の画像上の異物３２の位置は基準画像上の異物３２の位置と相違する。したがって、基準画像上の異物３２は今回のインプリント処理時にモールド２９に付着していないものと判断される。その結果、モールド２９は汚染していると判断されない。

制御回路２１は、ステップＴ４で、基準画像として今回の画像をメモリ２２に格納する。モールド２９の使用は継続される。処理はステップＴ１に戻る。次回のナノインプリント処理の実施時、図１０に示されるように、モールド２９上に例えば３つの異物３２が検出される。ここでは、ステップＴ３で、前回のモールド２９の画像すなわち基準画像上の異物３２の位置と今回の画像上の異物３２の位置とは一致する。モールド２９には異物３２が付着しているものと判断される。こうして今回の画像上で基準画像上の異物３２の位置と同一の位置に異物３２が検出されると、モールド２９は汚染しているものと判断される。制御回路２１は、ステップＴ５で、インプリント装置１１の作業者に汚染の発生を警告する。汚染したモールド２９は清浄なモールド２９に交換される。

図１１は本発明の第２実施形態に係るインプリント装置１１ａの構造を概略的に示す。このインプリント装置１１ａでは、撮影装置１４は支持台１２に並列に配置される。撮影装置１４の光軸は支持台１２の中心軸に平行に延びる。モールド２９は例えばロボット（図示されず）に保持される。ロボットの働きでモールド２９は水平移動することができる。こうしてモールド２９は、支持台１２の中心軸上の第１位置と撮影装置１４の光軸上の第２位置との間で移動する。こうしたインプリント装置１１ａは、モールド２９に透明でない例えば金属材料が用いられる場合に好適に用いられる。その他、前述と均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。

支持台１２上では前述と同様にナノインプリント処理が実施される。その後、図１２に示されるように、モールド２９は第２位置に位置決めされる。第２位置では撮影装置１４はモールド２９の表面に向き合わせられる。撮影装置１４は、モールド２９の表面側からモールド２９を撮影する。このとき、モールド２９の表面には例えば所定の光源（図示されず）から光が照射される。その結果、例えばモールド２９の表面に異物３２が付着すると、撮影された画像中に異物３２の影が明確に検出される。こうして画像中で異物３２は簡単に検出される。モールド２９の汚染の検出は前述と同様に実施されればよい。こうしたインプリント装置１１ａによれば前述と同様の作用効果が実現される。

その他、以上のようなインプリント装置１１、１１ａでは、ディスクリートトラックメディアに代えてビットパターンドメディア（ＢＰＭ）が製造されてもよい。また、インプリント装置１１では、モールド２９の汚染の検出にあたって、画像上で基準画像上の異物と同一の位置に異物が１回検出された場合に汚染が検出されたが、例えば複数回にわたって同一の位置に異物が検出された場合に汚染が検出されてもよい。こうした処理の回数は、必要とされる清浄度の高さに応じて任意に設定されればよい。

以上の実施形態に関し出願人はさらに以下の付記を開示する。

（付記１） 表面に液状の樹脂材料を保持する基板を支持する支持台と、
表面にナノパターンを規定して、前記基板上の前記樹脂材料に重ね合わせられる透明なモールドと、
前記モールドの裏面側から前記モールドの画像を撮影する撮影装置と、
撮影された前記画像と、予め登録された前記モールドの基準画像との比較に基づき前記モールドの汚染を検出する制御回路とを備えることを特徴とするインプリント装置。

（付記２） 付記１に記載のインプリント装置において、前記基準画像は、初めて使用された時に撮影された前記モールドの画像であることを特徴とするインプリント装置。

（付記３） 付記２に記載のインプリント装置において、前記制御回路は、前記基準画像に対して前記画像中で異物の数が増大した場合に前記モールドの汚染を検出することを特徴とするインプリント装置。

（付記４） 付記１に記載のインプリント装置において、前記基準画像は、前回に使用された時に撮影された前記モールドの画像であることを特徴とするインプリント装置。

（付記５） 付記４に記載のインプリント装置において、前記制御回路は、前記画像中に前記基準画像中の異物の位置と同一の位置に異物を検出した場合に前記モールドの汚染を検出することを特徴とするインプリント装置。

（付記６） 基板の表面に保持される液状の樹脂材料に、表面にナノパターンを規定する透明なモールドを重ね合わせる工程と、
前記モールドの裏面側から前記モールドの画像を撮影する工程と、
撮影された前記画像と、予め登録された前記モールドの基準画像との比較に基づき前記モールドの表面の汚染を検出する工程とを備えることを特徴とするモールドの汚染検出方法。

（付記７） 付記６に記載のモールドの汚染検出方法において、前記基準画像は、初めて使用された時に撮影された前記モールドの画像であることを特徴とするモールドの汚染検出方法。

（付記８） 付記７に記載のモールドの汚染検出方法において、前記基準画像に対して前記画像中で異物の数が増大した場合に前記モールドの汚染が検出されることを特徴とするモールドの汚染検出方法。

（付記９） 付記６に記載のモールドの汚染検出方法において、前記基準画像は、前回に使用された時に撮影された前記モールドの画像であることを特徴とするモールドの汚染検出方法。

（付記１０） 付記９に記載のモールドの汚染検出方法において、前記画像中に前記基準画像中の異物の位置と同一の位置に異物が検出された場合に前記モールドの汚染が検出されることを特徴とするモールドの汚染検出方法。

（付記１１） 表面に液状の樹脂材料を保持する基板を支持する支持台と、
表面にナノパターンを規定して、前記基板上の前記樹脂材料に重ね合わせられるモールドと、
前記モールドの表面側から前記モールドの画像を撮影する撮影装置と、
撮影された前記画像と、予め登録された前記モールドの基準画像との比較に基づき前記モールドの汚染を検出する制御回路とを備えることを特徴とするインプリント装置。

本発明の第１実施形態に係るインプリント装置の構造を概略的に示す図である。 本発明に係るインプリント装置の制御系の構成を示すブロック図である。 支持台上で基板上の樹脂材料にモールドが重ね合わせられる様子を示す図である。 支持台上で樹脂材料およびモールドの画像が撮影される様子を示す図である。 清浄なモールドに基づき撮影された基準画像を示す図である。 制御回路の処理の流れを示すフローチャートである。 １つの異物を検出した画像を示す図である。 ３つの異物を検出した画像を示す図である。 制御回路の処理の流れを示すフローチャートである。 ３つの異物を検出した画像を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るインプリント装置の構造を概略的に示す図である。 モールドの画像が撮影される様子を概略的に示す図である。

符号の説明

１１、１１ａ インプリント装置、１２ 支持台、１４ 撮影装置１４ 制御回路、２５ 基板、２８ 樹脂材料（レジスト膜）、２９ モールド、３１ ナノパターン。

Claims (7)

1. 表面に液状の樹脂材料を保持する基板を支持する支持台と、
   表面にナノパターンを規定して、前記基板上の前記樹脂材料に重ね合わせられる透明なモールドと、
   前記モールドの裏面側から前記モールドの画像を撮影する撮影装置と、
   撮影された前記画像と、予め登録された前記モールドの基準画像との比較に基づき前記モールドの汚染を検出する制御回路とを備えることを特徴とするインプリント装置。
2. 請求項１に記載のインプリント装置において、前記基準画像は、初めて使用された時に撮影された前記モールドの画像であることを特徴とするインプリント装置。
3. 請求項２に記載のインプリント装置において、前記制御回路は、前記基準画像に対して前記画像中で異物の数が増大した場合に前記モールドの汚染を検出することを特徴とするインプリント装置。
4. 請求項１に記載のインプリント装置において、前記基準画像は、前回に使用された時に撮影された前記モールドの画像であることを特徴とするインプリント装置。
5. 請求項４に記載のインプリント装置において、前記制御回路は、前記画像中に前記基準画像中の異物の位置と同一の位置に異物を検出した場合に前記モールドの汚染を検出することを特徴とするインプリント装置。
6. 基板の表面に保持される液状の樹脂材料に、表面にナノパターンを規定する透明なモールドを重ね合わせる工程と、
   前記モールドの裏面側から前記モールドの画像を撮影する工程と、
   撮影された前記画像と、予め登録された前記モールドの基準画像との比較に基づき前記モールドの表面の汚染を検出する工程とを備えることを特徴とするモールドの汚染検出方法。
7. 表面に液状の樹脂材料を保持する基板を支持する支持台と、
   表面にナノパターンを規定して、前記基板上の前記樹脂材料に重ね合わせられるモールドと、
   前記モールドの表面側から前記モールドの画像を撮影する撮影装置と、
   撮影された前記画像と、予め登録された前記モールドの基準画像との比較に基づき前記モールドの汚染を検出する制御回路とを備えることを特徴とするインプリント装置。

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