JP2010267357A - パターンドメディアの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パターンドメディアの製造に際し、大気転写中に、気泡混入による欠陥をなくす。
【解決手段】ベース２０上に載置したディスク基材１２の表面にレジスト１８を塗布するステップと、前記ディスク基材よりも大きな面積を有し、前記ディスク基材の内径部及び外径部の面取り部１３の間に対応する領域に凹凸を有するスタンパ２２を、前記レジスト上に載置するステップと、前記ディスク基材の内径部及び外径部の面取り部よりも小さく、かつ前記スタンパの凹凸領域よりも大きい内径部及び外径部を有する弾性体プレート２４を、前記スタンパ上に載置するステップと、前記弾性体プレート上に押圧部材２６を載置して前記弾性体プレートを前記ディスク基材の方向に押圧するステップと、前記レジストを露光し、露光されたレジストをマスクとして前記ディスク基材をエッチングするステップと、前記ディスク基材上のレジストを除去するステップとを含む。
【選択図】図２

Description

本発明はナノインプリント技術を用いたパターンドメディアの製造方法及び製造装置に関する。

近年、ハードディスクドライブはサーバやコンピュータ向けの利用が増大するだけでなく、家庭用ハードディスクレコーダやカーナビゲーション、ポータブルAV再生機器等さまざまな用途への利用が拡大しており、またその容量も種々の用途のデジタル化に伴い増大する傾向にある。

容量を増大することは、すなわちメディアディスクの記録密度を増大させることである。メディアディスクの記録密度を増大させる技術の一つとして、将来導入が期待されているのがパターンドメディアである。パターンドメディアには、図４に示すディスクリートトラックメディアとビットパターンドメディアがある。ディスクリートトラックメディアとは同図左側に示すようにメディアディスク１０上に同心円状のトラックパターン１４を形成する方式で、ビットパターンドメディアとは同図右側に示すように無数のビットパターン１６を形成する方式である。

従来は、ディスク表面に形成した磁性膜を、後から１ビットに相当する領域に区分けして、それぞれの領域を磁化してデータを記録していた。パターンドメディアでは、上記のような磁性体のパターンをディスク表面に形成し、形成したパターンに磁気情報を記録するものである。隣のパターンとの間に空間を設け磁気的に絶縁することにより、従来の連続膜媒体よりも記録密度を増大させることができる。

パターンの形成には、ナノインプリント技術を用いる方法が有力視されている。ナノインプリント技術とは、図５に示すように、光を透過するスタンパモールド（型）１９を用意し（ａ）、磁性膜を形成したディスク基板１２の表面に塗布したレジスト１８に押し当て（ｂ）、この状態でレジスト１８を露光し（ｃ）、スタンパ１９を取り除いた後に（ｄ）、エッチングし（ｅ）、トラックパターン１４あるいはビットパターン１６を形成する（ｆ）という方法である。

特許文献１には、ナノインプリント技術に用いられるテンプレートにおいて、非平坦面上へのパターン転写を可能とするために、レリーフ像が形成されたインプリンティング層と剛性透明基板との間に、エラストマー層を配置する構成が開示されている。

特表2007-535172号公報

上記のシステムは、真空チャンバ内の減圧下における転写である。量産品の転写を想定した工程ではスループット向上が不可欠であり、真空チャンバ内の転写ではスループットに問題が生じる。
更に別の問題として、上記システムにおいて大気中にて転写を行うと、気泡混入の可能性がある。この現象は、空気圧によりディスク面にスタンパを押し付ける際の、スタンパ接触部のエッジによる応力集中に起因しており、解決策が望まれる。

本発明の目的は、大気中にて転写を行う際に気泡の混入がなく、欠陥のないパターンドメディアの製造方法を提供することである。
本発明の他の目的は、大気中において、ディスク基材にスタンパを押し付ける際に、スタンパ接触部エッジによる応力集中が発生せず、対象インプリント領域にわたり均一なスタンパ押圧をかけることができるパターンドメディアの製造装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のパターンドメディアの製造方法においては、
内径部及び外径部に面取り部を有するディスク基材を、ベース上に載置するステップと、
前記ディスク基材の表面にレジストを塗布するステップと、
前記ディスク基材よりも大きな面積を有し、前記ディスク基材の内径部及び外径部の面取り部の間に対応する領域に凹凸を有するスタンパを、前記レジスト上に載置するステップと、
前記ディスク基材の内径部及び外径部の面取り部よりも小さく、かつ前記スタンパの凹凸領域よりも大きい内径部及び外径部を有する弾性体プレートを、前記スタンパ上に載置するステップと、
前記弾性体プレート上に押圧部材を載置するステップと、
前記押圧部材を介して前記弾性体プレートを前記ディスク基材の方向に押圧するステップと、
前記押圧部材、弾性体プレート及びスタンパを介して前記レジスを露光するステップと、
前記ディスク基材から前記押圧部材、弾性体プレート及びスタンパを取り除くステップと、
前記露光されたレジストをマスクとして前記ディスク基材をエッチングするステップと、
前記ディスク基材上に残ったレジストを除去するステップと、を有することを特徴とする。

前記弾性体プレートは、高紫外線透過率を有する高分子樹脂であることが望ましい。

また、前記弾性体プレートは、ヤング率が２．５〜８ＭＰａ、ポアソン比が０．４〜０．５のシリコンゴムであることが望ましい。

上記他の目的を達成するために、本発明のパターンドメディアの製造装置においては、
ディスク基材を載置するベースと、
前記ディスク基材上に塗布されたレジスト上に載置され、前記ディスク基材よりも大きな面積を有し、当該ディスク基材の内径部及び外径部の面取り部の間に対応する領域に凹凸を有するスタンパと、
前記スタンパ上に載置され、前記ディスク基材の内径部及び外径部の面取り部よりも小さく、かつ前記スタンパの凹凸領域よりも大きい内径部及び外径部を有する弾性体プレートと、
前記弾性体プレート上に載置される押圧部材と、
前記押圧部材に均等な推力をかける押圧手段と、
前記押圧部材、弾性体プレート及びスタンパを介して前記レジスを露光する手段と、
前記露光されたレジストをマスクとして前記ディスク基材をエッチングする手段と、を有することを特徴とする。

前記弾性体プレートは、高紫外線透過率を有する高分子樹脂であることが望ましい。

また、前記弾性体プレートは、ヤング率が２．５〜８ＭＰａ、ポアソン比が０．４〜０．５のシリコンゴムであることが望ましい。

本発明によれば、欠陥のないパターンドメディアの製造方法を提供することができる。また、ディスク基材上にスタンパ接触部エッジによる応力集中が発生せず、対象インプリント領域にわたり均一なスタンパ押圧をかけることができるパターンドメディアの製造装置を提供することができる。

本発明の実施例によるパターンドメディアの製造方法及び製造装置を説明するための図で、製造装置の断面模式図である。 図１のＡ部の拡大断面模式図である。 本発明の実施例によるパターンドメディアの製造装置における弾性体プレート寸法によるディスク基材面圧力分布の比較図である。 パターンドメディアの模式図である。 パターンドメディアの製造工程図である。

図１及び図２を参照して本発明の実施例によるパターンドメディアの製造装置を説明する。図１及び図２において、パターンドメディアの製造装置は、ベース２０と、凹凸パターン領域を備えたスタンパ２２と、内径部および外径部の定められた弾性体プレート２４と、押圧部材２６と、押圧部材２６に空気圧により垂直荷重を印加する押圧手段２８とを有し、凹凸パターンの被転写体であるディスク基材１２は、ベース２０上に載置され、ディスク基材１２上に塗布されたレジスト１８の上から、スタンパ２２の凹凸パターン領域により押圧される。また、図示はされていないがパターンドメディアの製造装置は、さらに、押圧部材２６、弾性体プレート２４及びスタンパ２２を介してレジスト１８を紫外線により露光する手段と、レジスト１８の露光後にスタンパ２２、弾性体プレート２４及び押圧部材２６を取り除いた後、露光されたレジストをマスクとして前記ディスク基材１２をエッチングする手段と、エッチング後、残存するレジストを除去する手段を有する。

なお、ディスク基材１２は、基板の上に磁気記録媒体が形成され、その内径部、外径部に面取り加工が施された面取り部（チャンファ部）１３を有している。

上記パターンドメディアの製造装置において、押圧部材２６には石英が用いられ、高い紫外線透過率を有する。押圧部材２６の寸法は、下部に配置する弾性体プレート２４より、十分に大きい寸法を有する。押圧部材２６の厚さは、十分に厚くして、機械的な強度を確保する。また、正確な荷重伝達を可能とするため、押圧部材２６の表面は高い面精度を有しており、表面粗さも１／２λ程度とする。押圧部材２６にかける垂直荷重は約０．１ＭＰａであり、スタンパ２２のインプリント領域（凹凸パターン領域）により均一なスタンパ押圧をかけるために、均等な推力を押圧部材２６にかける。

スタンパ２２には、石英あるいはガラスが用いられ、高い紫外線透過率を有する。また、スタンパ２２は、ディスク基材１２より面積は大きい。スタンパ２２の厚さは０．５ｍｍ〜０．８ｍｍ程度と薄い厚さとする。スタンパ２２に形成された凹凸パターン領域の寸法Ｌ１は、内径、外径ともディスク基材１２の寸法Ｌ４より小さいものとする。弾性体プレート２４の形状により、均一な圧力分布で転写可能なパターン領域が決定される。

弾性体プレート２４の寸法Ｌ２は、ディスク基材１２の寸法Ｌ４より内径部、外径部とも小さく、さらにディスク基材１２の内径部及び外径部に施されたチャンファ部（面取り部）１３の間の寸法Ｌ３よりも小さいものとする。ただし、スタンパ２２の凹凸パターン領域の寸法Ｌ１よりも大きい寸法とする。転写の際には、弾性体プレート２４がスタンパ２２のパターン領域の上部になるように設置する必要がある。弾性体プレート２４の厚さは５ｍｍ程度とする。材料には高分子樹脂を用い、高い紫外線透過率を有する。また、弾性体プレート２４の表面は高い面精度を有する。例えば、弾性体プレート２４には、２．５〜８ＭＰａ程度のヤング率、ポワソン比が０．４〜０．５となる高透明シリコンゴムを用いることができる。品質のよいシリコンゴムは成形部品より型取りして複製することができる。

ベース部２０には、垂直荷重に対して機械的強度を確保するために、材料としては石英、ステンレス（SUS）などを用いる。寸法はディスク基材１２より大きい寸法とする。ディスク基材１２と接触する表面は、高い面精度を必要とする。

図３に弾性体プレート２４をディスク基材１２と同寸法とした場合と、ディスク基材１２より小さい寸法とした場合のディスク基材面の圧力分布を示す。図３において、横軸はディスク半径方向位置であり、縦軸は圧力である。図３に示されるように、スタンパ２２上部の弾性体プレート２４の形状により、ディスク基材面にかかる圧力が変わる。ディスク基材１２と同寸法の弾性体プレート２４では、ディスク基材チャンファ部１３への接触による応力集中が発生している。ディスク基材１２のエッジ部に応力集中が発生した場合には、エッジ部より内側の空気が外側に逃げ出せずに閉じ込められ、内部に気泡が発生する。気泡が発生すると、スタンパ２２の転写品質が低下することになり、欠陥となる可能性がある。

図３に示されるように、弾性体プレート２４の寸法がディスク基材１２の寸法より小さいとき、ディスクエッジ部による応力集中のない均一な圧力分布となる。ディスク基材１２の寸法より適切に小さい範囲において、均一な圧力分布の達成が可能である。

ディスク基材面のエッジ付近で応力集中が発生しない他の要因として、弾性体プレート２４の柔軟さとスタンパ２２の薄さが挙げられる。荷重が押圧部材２６にかかるとき、弾性体プレート２４のエッジに大きな反力が働く。しかし弾性体プレート２４のポワソン比が十分に高いため、スタンパ２２との接触面で弾性体プレート２４のエッジは大きく変形する。結局、エッジにおける反力は、弾性体プレート２４の変形に利用され、応力集中は発生しない。

更に、スタンパ２２が薄いため弾性体プレート２４の変形による応力分布を、均質化することなくスタンパ２２でディスク基材面を押圧することが可能である。もし、スタンパ２２が厚いときには、弾性体プレート２４の変形による応力分布は、スタンパ２２の剛性により再び均質化された押圧となる。その結果、ディスク基材面のエッジ付近でスタンパ２２に応力集中が発生する。

以上の説明のとおり、上記のパターンドメディアの製造装置によれば、ディスク基材のエッジ部に応力集中を発生させることなく、均一な圧力分布でスタンパをディスク基材に押圧することができる。

次に、上記パターンドメディアの製造装置を用いたパターンドメディアの製造方法を図１、図２、図５を参照して説明する。石英のベース２０上に被転写体であるディスク基材１２を載置する。次に、このディスク基材１２の上にレジスト１８をスピン塗布する。次に、凹凸パターン領域を備え、ディスク基材１２よりも大きな面積を有するスタンパ２２を、凹凸パターン領域がディスク基材１２に対応するようにしてレジスト１８の上に載置する。次に、ディスク基材１２の内径部及び外形部に施されたチャンファ部（面取り部）１３までの寸法Ｌ３よりも小さく、スタンパ２２の凹凸パターン領域の寸法Ｌ１よりも大きい寸法Ｌ２を有する弾性体プレート２４を、スタンパ２２のパターン領域の上部になるように載置する。次に、弾性体プレート２４の上に、石英からなる押圧部材２６を載置する。次に、押圧手段２８により約０．１ＭＰａの垂直荷重を押圧部材２６に印加する。このとき、スタンパ２２のインプリント領域（凹凸パターン領域）により均一なスタンパ押圧がかかるように、均等な推力を押圧部材２６にかける。このときのスタンパ２２の凹凸パターン領域とレジスト１８との関係は、図５の（ｂ）の状態と同じである。次に、露光手段により、押圧部材２６、弾性体プレート２４及びスタンパ２２を介してレジスト１８を紫外線により露光する（図５（ｃ）と同じ）。次に、スタンパ２２、弾性体プレート２４及び押圧部材２６を取り除く（図５（ｄ）と同じ）。次に、露光したレジスト１８をマスクとしてディスク基材１２をエッチングする（図５（ｅ）と同じ）。次に、ディスク基材上に残存するレジストを除去する（図５（ｆ）と同じ）。このようにして、パターンドメディア１０が完成する。

上記の製造方法によれば、ディスク基材上にスタンパ接触部エッジによる応力集中が発生せず、対象インプリント領域にわたり均一なスタンパ押圧をかけることができるため、欠陥のないパターンドメディアを製造することができる。また、大気中にて製造が可能であるため大量生産が可能となる。

本発明は、高密度記録媒体であるパターンドメディアの製造方法および製造装置に適用することができる。

１０…パターンドメディア、
１２…ディスク基材、
１３…面取り部（チャンファ部）、
１８…レジスト、
２０…ベース、
２２…スタンパ
２４…弾性体プレート、
２６…押圧部材、
２８…押圧手段。

Claims (6)

1. 内径部及び外径部に面取り部を有するディスク基材を、ベース上に載置するステップと、
   前記ディスク基材の表面にレジストを塗布するステップと、
   前記ディスク基材よりも大きな面積を有し、前記ディスク基材の内径部及び外径部の面取り部の間に対応する領域に凹凸を有するスタンパを、前記レジスト上に載置するステップと、
   前記ディスク基材の内径部及び外径部の面取り部よりも小さく、かつ前記スタンパの凹凸領域よりも大きい内径部及び外径部を有する弾性体プレートを、前記スタンパ上に載置するステップと、
   前記弾性体プレート上に押圧部材を載置するステップと、
   前記押圧部材を介して前記弾性体プレートを前記ディスク基材の方向に押圧するステップと、
   前記押圧部材、弾性体プレート及びスタンパを介して前記レジスを露光するステップと、
   前記ディスク基材から前記押圧部材、弾性体プレート及びスタンパを取り除くステップと、
   前記露光されたレジストをマスクとして前記ディスク基材をエッチングするステップと、
   前記ディスク基材上に残ったレジストを除去するステップと、
   を有することを特徴とするパターンドメディアの製造方法。
2. 前記弾性体プレートは、高紫外線透過率を有する高分子樹脂であることを特徴とする請求項１記載のパターンドメディアの製造方法。
3. 前記弾性体プレートは、ヤング率が２．５〜８ＭＰａ、ポアソン比が０．４〜０．５のシリコンゴムであることを特徴とする請求項１記載のパターンドメディアの製造方法。
4. ディスク基材を載置するベースと、
   前記ディスク基材上に塗布されたレジスト上に載置され、前記ディスク基材よりも大きな面積を有し、当該ディスク基材の内径部及び外径部の面取り部の間に対応する領域に凹凸を有するスタンパと、
   前記スタンパ上に載置され、前記ディスク基材の内径部及び外径部の面取り部よりも小さく、かつ前記スタンパの凹凸領域よりも大きい内径部及び外径部を有する弾性体プレートと、
   前記弾性体プレート上に載置される押圧部材と、
   前記押圧部材に均等な推力をかける押圧手段と、
   前記押圧部材、弾性体プレート及びスタンパを介して前記レジストを露光する手段と、
   前記露光されたレジストをマスクとして前記ディスク基材をエッチングする手段と、
   を有することを特徴とするパターンドメディアの製造装置。
5. 前記弾性体プレートは、高紫外線透過率を有する高分子樹脂であることを特徴とする請求項４記載のパターンドメディアの製造装置。
6. 前記弾性体プレートは、ヤング率が２．５〜８ＭＰａ、ポアソン比が０．４〜０．５のシリコンゴムであることを特徴とする請求項４記載のパターンドメディアの製造装置。

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