JP5163929B2 - インプリント方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、モールドの成形面に形成された非常に微細な凹凸を基板に塗布された樹脂に押し付け、成形面の形状を樹脂に転写するインプリント方法およびその装置に関する。

近年、ハードディスクドライブは大容量化の傾向にあり、磁気記録媒体の高記録密度化が進んでいる。記録密度の増加に伴うトラック密度の上昇に伴い、データ書き込み時、ヘッドギャップの側面から生じる漏れ磁界により、隣接するトラック間の領域にサイドフリンジと呼称される余計な記録がなされ、雑音の原因となって再生信号のＳ／Ｎを低下させることとなる。

このような不具合を回避するため、例えば特許文献１では隣接する記録トラックの間に溝を設けたディスクリートトラック方式の磁気記録媒体を提案している。このディスクリートトラック方式の磁気記録媒体は、隣接するトラック間を分離したものであり、上述したサイドフリンジの問題を回避することができる。一方、さらなる高記録密度を企図してディスク上にそれぞれが１bitとなるようなドットを形成するようなパターンドメディアも提案されている。

ディスクリートトラック媒体およびパターンドメディア共、ディスク上に微細パターンを形成するものであり、これらのパターニングはインプリント法によって行われることが多い。このインプリント法は、微細パターンが成形面に形成されたモールドを原型とし、樹脂を塗布したワークの表面に微細パターンの転写を行うものであり、熱可塑性樹脂を用いた熱インプリント法と、光硬化型樹脂を用いた光インプリント法とが知られている。特に、ナノメートル単位の微細パターンを形成するためのインプリントは、ナノインプリントとも呼称されている。

光インプリント法においては、まずステージ上にワークを載置し、その表面に光硬化型樹脂を塗布しておく。次に、成形面が形成されたモールドをワークの表面に所定の荷重にて押し付け、この状態にて紫外線を所定時間照射して光硬化型樹脂を硬化させる。しかる後、モールドをワークから離型し、モールドの成形面に形成された凹形状に対応した凸形状が光硬化型樹脂に転写されたワークをステージから取り出すようにしている。

特開２００５−１０８３５１号公報 特開２００５−５６５３５号公報

現在、一般的に知られたナノインプリントは、ワークの片面に対する加工である。しかしながら、ディスクリートトラック媒体およびパターンドメディアにおいては、ディスクの両面にパターンを形成する必要があり、ナノインプリント工程をワークの両面に対してて行わなければならない。

本発明の目的は、ワークの表裏両面に対して効率よくインプリント加工を行い得る方法およびその装置を提供することにある。

本発明の第１の形態は、平坦な基板の表面が上方を向くと共に裏面が下方を向きかつこれら表裏両面が水平となるようにこの基板の外周縁部を保持するステップと、前記基板の表裏両面に光硬化型樹脂をそれぞれ塗布するステップと、光硬化型樹脂が塗布された前記基板の表裏両面に透明なモールドの成形面をそれぞれ押し当てるステップと、前記基板に前記モールドを押し当てた状態で、樹脂硬化用の光を前記モールドを通して前記光硬化型樹脂にそれぞれ照射し、前記モールドの成形面に対応した形状に前記光硬化型樹脂を成形するステップと、表裏両面に前記光硬化型樹脂が成形された前記基板から前記モールドを離型するステップとを具え、基板の外周縁部を保持する前記ステップは、前記基板の表面側の外周縁部を除いて基板の外周面とその裏面側の外周縁部とを保持するステップを含むことを特徴とするインプリント方法にある。

このような本発明の原理を図１〜図３に模式的に示す。すなわち、まず基板１の表裏両面に光硬化型樹脂２をそれぞれ塗布し、次いでモールド３に形成された成形面３ａをこの基板１の両面に押し当て、モールド３を介して樹脂硬化用の光を光硬化型樹脂２にそれぞれ照射し、光硬化型樹脂２を硬化させた後、基板１からモールド３を離型する。これにより、基板１の表裏両面にはモールド３の成形面３ａに形成された微細な凹形状に対応した光硬化型樹脂２による微細な凸形状が形成された状態となる。

本発明の第１の形態によるインプリント方法において、基板にモールドの成形面を押し当てるステップがまず一方のモールドを基板の上方向からその表面側に押し当てるステップと、これに続いて他方のモールドを基板の下方向からその裏面側に押し当てるステップとを含み、基板からモールドを離型するステップが、先の一方のモールドを基板から離型するステップと、これに続いて先の他方のモールドを基板から離型するステップとを含むことが有効である。

本発明の第２の形態は、平坦な基板の表面が上方を向くと共に裏面が下方を向きかつこれら表裏両面が水平方向を向くようにこの基板の外周縁部を保持するための基板保持部材と、一対の透明なモールドの外周縁部をこれらにそれぞれ形成された成形面が基板を挟んで上下に対向するように把持する一対のモールド把持部材と、これら一対のモールド把持部材をモールドの成形面の対向方向に沿って上下に駆動するモールド駆動手段と、前記基板保持部材に保持された基板を挟んで上下に対向するように配され、基板の表裏両面にそれぞれ塗布された光硬化型樹脂を硬化させるための光を前記一対のモールドを通してそれぞれ照射するための一対の樹脂硬化用光源とを具え、前記基板保持部材は、基板の輪郭形状よりも小さめの開口部と、この開口部に沿って形成され、かつ前記基板の裏面側の外周縁部が当接する座部とを有する板部材を含むことを特徴とするインプリント装置にある。

本発明においては、基板保持部材によって外周縁部が保持された基板の表裏両面に光硬化型樹脂をそれぞれ塗布した後、モールド把持部材に把持されたモールドをモールド駆動手段によって駆動し、一対のモールドに形成された成形面を光硬化型樹脂が塗布された基板の表裏両面に押し当てる。次に、一対の樹脂硬化用光源からの光をモールドを通して光硬化型樹脂に照射し、これを硬化させた後、再びモールド駆動手段を作動して基板の表裏両面から一対のモールドを離型させる。基板の表裏両面にはモールドの成形面の凹形状に対応した光硬化型樹脂による凸形状が形成された状態となる。

本発明の第２の形態によるインプリント装置において、モールド駆動手段は、一方のモールドが基板の上方向からその表面側に押し当った後に他方のモールドが基板の下方向からその裏面側に押し当たり、先の一方のモールドが基板から離型した後に先の他方のモールドが基板から離型するように、一対のモールド把持部材を上下に駆動することができる。基板保持部材がこのような板部材を含む場合、この板部材に対して取り外し可能に装着されて基板の表面側の外周縁部に当接する環状の押さえ部材をさらに含むことができる。

基板保持部材は、基板の外周面と、基板の表裏両面の外周縁部とを囲むような矩形の溝形断面形状を有するものや、基板の外周端縁と線接触状態となるようなＶ溝形の断面形状を有するものであってよい。基板保持部材は、径方向に沿って放射状に開閉し得る複数のチャック爪を有するものであってよい。

モールド駆動手段によってモールドを駆動した場合、基板保持部材に対してモールドが干渉しないように、これらモールドと基板保持部材との寸法形状などを適切に設定することが好ましい。

本発明のインプリント方法によると、平坦な基板の表面が上方を向くと共に裏面が下方を向きかつこれら表裏両面が水平方向を向くようにこの基板の外周縁部を保持する際に、基板の表面側の外周縁部を除いて基板の外周面とその裏面側の外周縁部とを保持し、基板の表裏両面に光硬化型樹脂をそれぞれ塗布し、光硬化型樹脂が塗布された基板の表裏両面に透明なモールドの成形面をそれぞれ押し当て、基板にモールドを押し当てた状態で、樹脂硬化用の光をモールドを通して光硬化型樹脂にそれぞれ照射し、モールドの成形面に対応した形状に光硬化型樹脂を成形した後、基板からモールドを離型するようにしたので、基板の表裏両面に対してインプリント処理を同時に行うと共に基板の保持を容易に行うことができる。

特に、基板にモールドの成形面を押し当てる場合、まず一方のモールドを基板の上方向からその表面側に押し当て、これに続いて他方のモールドを基板の下方向からその裏面側に押し当てる一方、基板からモールドを離型する場合、先の一方のモールドを基板から離型し、これに続いて先の他方のモールドを基板から離型することにより、基板を把持するための独立した工程を省略することができ、作業効率の向上につながる。

本発明のインプリント装置によると、平坦な基板の表面が上方を向くと共に裏面が下方を向きかつこれら表裏両面が水平方向を向くようにこの基板の外周縁部を保持するための基板保持部材と、一対の透明なモールドの外周縁部をこれらにそれぞれ形成された成形面が基板を挟んで上下に対向するように把持する一対のモールド把持部材と、これら一対のモールド把持部材をモールドの成形面の対向方向に沿って上下に駆動するモールド駆動手段と、基板保持部材に保持された基板を挟んで上下に対向するように配され、基板の表裏両面にそれぞれ塗布された光硬化型樹脂を硬化させるための光を一対のモールドを通してそれぞれ照射するための一対の樹脂硬化用光源とを具え、基板保持部材が、基板の輪郭形状よりも小さめの開口部と、この開口部に沿って形成され、かつ基板の裏面側の外周縁部が当接する座部とを有する板部材を含むので、基板を保持するための機械的な操作を完全に省略した状態で基板の表裏両面に対するインプリント処理を同時に行うことができる。

特に、モールド駆動手段は、一方のモールドが基板の上方向からその表面側に押し当った後に他方のモールドが基板の下方向からその裏面側に押し当たり、先の一方のモールドが基板から離型した後に先の他方のモールドが基板から離型するように、一対のモールド把持部材を駆動することにより、基板保持部材に関する駆動機構をなくすことができ、装置の構造を簡略化させることが可能となる。

本発明によるインプリント装置をハードディスクの製造に応用した実施形態について、図１〜図８を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施形態のみに限らず、本発明の精神に帰属する他の任意の技術にも応用することができる。

本実施形態におけるインプリント装置の概略構造を図４に示し、その基板保持部材の外観を模式的に図５に示す。すなわち、本実施形態におけるインプリント装置１０は、基板Ｐの外周縁部を保持するための基板保持部材１１と、一対のモールド１２ａ，１２ｂを把持する一対のモールド把持部材１３ａ，１３ｂと、これら一対のモールド把持部材１３ａ，１３ｂを少なくともモールド１２ａ，１２ｂの成形面１４の対向方向に沿って上下に駆動する図示しないモールド駆動手段と、基板Ｐの表裏両面にそれぞれ塗布された光硬化型樹脂Ｒを硬化させるための光をそれぞれ照射するための一対の樹脂硬化用光源１５ａ，１５ｂとで主要部が構成されている。

本実施形態において磁気記録媒体となる基板Ｐは、平坦な円板状をなす。光硬化型樹脂Ｒは、特定の波長の照射によって硬化するような特性を持った樹脂であり、本実施形態では紫外線硬化型樹脂を用いている。従って、基板保持部材１１に保持された基板Ｐを挟んで上下に対向するように配された本実施形態における一対の樹脂硬化用光源１５ａ，１５ｂは、紫外線ランプを利用したものであり、紫外線硬化型樹脂Ｒを硬化させる紫外線をモールド１２ａ，１２ｂを通してそれぞれ照射する。また、基板Ｐの表裏両面に所定の凸形状をインプリントする微細な凹形状のパターンを持つ成形面１４が予め形成されたモールド１２ａ，１２ｂは、紫外線に対して透明な紫外線透過ガラスにて形成されている。

本実施形態における基板保持部材１１は、基板Ｐの外径Ｄよりも小さな径ｄを持つ開口部１６と、この開口部１６に沿って形成され、かつ基板Ｐの裏面Ｐb側の外周縁部が当接する座部１７とを有する矩形の板部材を含む。開口部１６の径ｄは、基板Ｐの記録容量を左右する要因となるため、できるだけ大きくすることが望ましく、種々の条件を勘案してｄ≧Ｄ−３(mm)となるように設定すればよい。つまり、座部１７の幅を最大でも１.５mm程度に抑えることが好ましい。この座部１７の外径は基板Ｐの外径Ｄに対応しているが、座部１７に対する基板Ｐの着脱を容易に行い得るように、座部１７の外径を基板Ｐの外径Ｄよりも多少大きめに形成しておく必要がある。しかしながら、大きすぎる座部１７の外径は、開口部１６に対して基板Ｐが大きく偏心して載置され、好ましくない結果をもたらす可能性が生ずることに注意されたい。また、この座部１７の深さは、予期しない外力や振動などが基板保持部材１１に作用した場合、座部１７から基板Ｐが飛び出してしまうような不具合を発生しなければよく、一般的には基板Ｐの厚みと同じ程度あれば充分である。

なお、基板保持部材１１を挟んで一対のモールド１２ａ，１２ｂおよび樹脂硬化用光源１５ａ，１５ｂを左右方向に配列した構成を採用する場合、重力を利用して基板Ｐを基板保持部材１１に載置させることができなくなる。このため、図６に示すように、基板保持部材１１に対して取り外し可能に重ね合わされる蓋部材１８を本発明の基板保持部材１１の一部として用い、座部１７と蓋部材１８とで基板Ｐの外周縁部を挟持することによって、このようなレイアウトに対応させることが可能となる。しかしながら、先の実施形態のように基板保持部材１１を挟んで一対のモールド１２ａ，１２ｂおよび樹脂硬化用光源１５ａ，１５ｂを左右方向に配列させた場合、このような蓋部材は不要となり、後述するように記録容量の向上など種々の利点がある。

成形面１４が形成された部分の上部モールド１２ａの外径は、座部１７の外径よりも多少小さめに設定され、基板Ｐの表面のほぼ全域に亙って所定の微細な凸形状をインプリントすることができるようになっている。これに対し、成形面１４が形成された部分の下部モールド１２ｂの外径は、基板保持部材１１の開口部１６を介して基板Ｐの裏面Ｐbに当接し得るように、基板保持部材１１の開口部１６の径ｄよりも多少小さめに設定されている。

上下のモールド把持部材１３ａ，１３ｂは、これらモールド１２ａ，１２ｂにそれぞれ形成された成形面１４が基板Ｐを挟んで対向するように、各モールド１２ａ，１２ｂの外周縁部に形成されたフランジ部１９を把持する。このようなフランジ部１９に対する把持構造に関しては、従来から周知のものを適宜採用可能である。モールド把持部材１３ａ，１３ｂは、それぞれ上下一対のステージ２０ａ，２０ｂに取り付けられ、各ステージ２０ａ，２０ｂは図示しない上下駆動機構によってモールド把持部材１３ａ，１３ｂと共にモールド１２ａ，１２ｂを基板Ｐとの対向方向に沿って駆動し、予め設定した圧力にてモールド１２ａ，１２ｂの成形面１４を基板Ｐの表裏両面に押し当てることができるようになっている。この場合、本実施形態では上部ステージ２０ａの昇降動作が下部ステージ２０ｂの昇降動作に常に先行するように設定されている。

上述した樹脂硬化用光源１５ａ，１５ｂやモールド把持部材１３ａ，１３ｂおよびステージ２０ａ，２０ｂは、基板Ｐやモールド１２ａ，１２ｂの交換に際して邪魔にならないような位置に退避させることができるようになっている。このため、樹脂硬化用光源１５ａ，１５ｂやモールド把持部材１３ａ，１３ｂおよびステージ２０ａ，２０ｂは、相互に直交する水平な２軸方向にも移動可能である。

このようなインプリント装置１０を用いて基板Ｐの両面にインプリント処理を行う場合、予め表裏両面に紫外線硬化型樹脂Ｒが塗布された基板Ｐを基板保持部材１１の座部１７に載置する。但し、基板Ｐを座部１７に載置した後で紫外線硬化型樹脂Ｒを塗布することも可能である。

次に、上下のステージ２０ａ，２０ｂを駆動し、モールド把持部材１３ａ，１３ｂに把持されたモールド１２ａ，１２ｂの成形面１４を紫外線硬化型樹脂Ｒが塗布された基板Ｐの表裏両面に押し当てる。この場合、上部モールド１２ａの成形面１４が先に基板Ｐの表面Ｐaに当接し、次いで下部モールド１２ｂの成形面１４が基板Ｐの裏面bに当接するため、基板Ｐが基板保持部材１１の座部１７から浮き上がって位置がずれたりするような不具合を回避することができる。このようにして上下一対のモールド１２ａ，１２ｂの成形面１４を紫外線硬化型樹脂Ｒが塗布された基板Ｐの表裏両面に押し当てることにより、成形面１４に形成された微小な凹部に紫外線硬化型樹脂Ｒが入り込み、余剰の紫外線硬化型樹脂Ｒはモールド１２ａ，１２ｂおよび基板Ｐの外周縁部に押しやられる。

この状態にて一対の樹脂硬化用光源１５ａ，１５ｂに所定時間通電し、これによって成形面１４に閉じ込められた紫外線硬化型樹脂Ｒを硬化させ、基板Ｐの表裏両面と一体化させる。

しかる後、再び上下のステージ２０ａ，２０ｂを駆動し、モールド把持部材１３ａ，１３ｂに把持されたモールド１２ａ，１２ｂの成形面１４を基板Ｐの表裏両面から引き離して離型する。この場合、上部モールド１２ａの成形面１４が先に基板Ｐの表面Ｐaから離型し、次いで下部モールド１２ｂの成形面１４が基板Ｐの裏面Ｐbから離型するため、上部モールド１２ａの離型時に基板Ｐが基板保持部材１１の座部１７から浮き上がって離型することができなくなるような不具合を回避することができる。なお、モールド１２ａ，１２ｂの成形面１４には予め離型剤を塗布しておくことにより、基板Ｐの表裏両面および硬化した紫外線硬化型樹脂Ｒに対するモールド１２ａ，１２ｂの離型性を改善させることが可能である。

このようにしてインスタンプ処理された基板Ｐの表裏両面には、紫外線硬化型樹脂Ｒによる微小突起によるパターンが形成された状態となっており、これを基板保持部材１１から取り出して次の基板Ｐを再び座部１７に載置し、上述した同じ処理を繰り返すことにより、次々と基板Ｐの表裏両面にインスタンプ処理を行うことができる。

本実施形態では、基板保持部材１１として基板Ｐを載置し得る座部１７と開口部１６とが形成された板部材を用いたが、複数の把持部材を相互に径方向に往復移動し得るチャック機構を採用することも可能である。この場合、図７に示すような矩形の溝形断面の把持部２１を持ったチャック爪部材２２や、図８に示すＶ字形の断面の把持部２３を持ったチャック爪部材２２を用いることが可能である。特に、図８のようなＶ字形断面の把持部２３を持ったチャック爪部材２２を採用することにより、基板Ｐの外周縁部直近まで記録領域を拡げることができる。これら図７，図８において、先の実施形態における要素と同じ機能を持つ要素には同じ符合を記してある。

なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。

図２および図３と共に本発明の原理を表す概念図であり、基板の表裏両面に光硬化型樹脂を塗布した状態を示す。 図１および図３と共に本発明の原理を表す概念図であり、基板の表裏両面に一対のモールドを押し付けている状態を示す。 図１および図２と共に本発明の原理を表す概念図であり、一対のモールドを基板から離型した状態を示す。 本発明によるインプリント装置の一実施形態の概念を表す模式図である。 図４に示した実施形態における基板保持部材の外観を模式的に表す立体投影図である。 基板保持部材の他の実施形態の一部を模式的に表す断面図である。 基板保持部材の別な実施形態の一部を模式的に表す断面図である。 基板保持部材のさらに他の実施形態の一部を模式的に表す断面図である。

符号の説明

１ 基板
２ 光硬化型樹脂
３ モールド
３ａ 成形面
Ｄ 基板の外径
ｄ 開口部の径
Ｐ 基板
Ｐ_a 基板の表面
Ｐ_b 基板の裏面
Ｒ 光硬化型樹脂（紫外線硬化型樹脂）
１０ インプリント装置
１１ 基板保持部材
１２ａ，１２ｂ モールド
１３ａ，１３ｂ モールド把持部材
１４ 成形面
１５ａ，１５ｂ 樹脂硬化用光源
１６ 開口部
１７ 座部
１８ 蓋部材
１９ フランジ部
２０ａ，２０ｂ ステージ
２１ 把持部
２２ チャック爪部材
２３ 把持部

Claims (4)

1. 平坦な基板の表面が上方を向くと共に裏面が下方を向きかつこれら表裏両面が水平となるようにこの基板の外周縁部を保持するステップと、
   前記基板の表裏両面に光硬化型樹脂をそれぞれ塗布するステップと、
   光硬化型樹脂が塗布された前記基板の表裏両面に透明なモールドの成形面をそれぞれ押し当てるステップと、
   前記基板に前記モールドを押し当てた状態で、樹脂硬化用の光を前記モールドを通して前記光硬化型樹脂にそれぞれ照射し、前記モールドの成形面に対応した形状に前記光硬化型樹脂を成形するステップと、
   表裏両面に前記光硬化型樹脂が成形された前記基板から前記モールドを離型するステップと
   を具え、前記基板の外周縁部を保持する前記ステップは、前記基板の表面側の外周縁部を除いて前記基板の外周面とその裏面側の外周縁部とを保持するステップを含むことを特徴とするインプリント方法。
2. 前記基板にモールドの成形面を押し当てるステップは、まず一方のモールドを前記基板の上方向からその表面側に押し当てるステップと、これに続いて他方のモールドを前記基板の下方向からその裏面側に押し当てるステップとを含み、
   前記基板から前記モールドを離型するステップは、前記一方のモールドを前記基板から離型するステップと、これに続いて前記他方のモールドを前記基板から離型するステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
3. 平坦な基板の表面が上方を向くと共に裏面が下方を向きかつこれら表裏両面が水平方向を向くようにこの基板の外周縁部を保持するための基板保持部材と、
   一対の透明なモールドの外周縁部をこれらにそれぞれ形成された成形面が基板を挟んで上下に対向するように把持する一対のモールド把持部材と、
   これら一対のモールド把持部材をモールドの成形面の対向方向に沿って上下に駆動するモールド駆動手段と、
   前記基板保持部材に保持された基板を挟んで上下に対向するように配され、基板の表裏両面にそれぞれ塗布された光硬化型樹脂を硬化させるための光を前記一対のモールドを通してそれぞれ照射するための一対の樹脂硬化用光源と
   を具え、前記基板保持部材は、基板の輪郭形状よりも小さめの開口部と、この開口部に沿って形成され、かつ前記基板の裏面側の外周縁部が当接する座部とを有する板部材を含むことを特徴とするインプリント装置。
4. 前記モールド駆動手段は、一方のモールドが基板の上方向からその表面側に押し当った後に他方のモールドが基板の下方向からその裏面側に押し当たり、前記一方のモールドが基板から離型した後に前記他方のモールドが基板から離型するように、前記一対のモールド把持部材を駆動することを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。

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