JP5408953B2 - 樹脂スタンパの製造方法とインプリント方法及び磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents
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Description
最新の磁気記録装置においてはトラック密度110kTPIにも達している。しかし、トラック密度を上げていくと、隣接するトラック間の磁気記録情報が互いに干渉し合い、その境界領域の磁化遷移領域がノイズ源となりSNRを損なうという問題が生じやすくなる。このことはそのままビットエラーレート(Bit Error rate)の低下につながるため記録密度の向上に対して障害となっている。
面記録密度を上昇させるためには、磁気記録媒体上の各記録ビットのサイズをより微細なものとし、各記録ビットに可能な限り大きな飽和磁化と磁性膜厚を確保する必要がある。しかし、記録ビットを微細化していくと、1ビット当たりの磁化最小体積が小さくなり、熱揺らぎによる磁化反転で記録データが消失するという問題が生じる。
ディスクリートトラック型磁気記録媒体の一例として、表面に凹凸パターンを形成した非磁性基体に磁性膜を形成して、物理的に分離した磁気記録トラック及びサーボ信号パターンを形成してなる磁気記録媒体が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 この磁気記録媒体は、表面に複数の凹凸のある基板の表面に軟磁性層を介して強磁性層が形成されており、その表面に保護膜を形成したものである。この磁気記録媒体では、凸部領域に周囲と磁気的に分断された磁気記録領域が形成されている。
この磁気記録媒体によれば、軟磁性層での磁壁発生を抑制できるため熱揺らぎの影響が出にくく、隣接する信号間の干渉もないので、ノイズの少ない高密度磁気記録媒体を形成できるとされている。
現在、光露光リソグラフィは最小線幅が130nmであるKrFレーザーリソグラフィから、より高解像度なArFレーザーリソグラフィへの移行が始まりつつある。
そして、ArFレーザーリソグラフィの量産レベルでの最小線幅は100nmであるのに対して、2003年には90nm、2005年には65nm、2007年には45nmデバイス製造が始まろうとしている。
このような状況でより微細な技術として期待されているのがF2 レーザー(F2 エキシマレーザー)リソグラフィや極端紫外線露光リソグラフィ(EUVL;Extreme Ultra Violet Lithography)、電子線縮小転写露光リソグラフィ(EPL;Electron beam Projection Lithography)、X線リソグラフィである。そして、これらのリソグラフィ技術は40nm〜70nmのパターン作製に成功している。
しかし、微細化の進歩につれ、露光装置自身の初期コストが指数関数的に増大していることに加え、使用光波長と同程度の解像度を得るためのマスクの価格が急騰している問題があり、安価でありながら、10nm程度の解像度を有する加工技術としてナノインプリントリソグラフィが注目されている(特許文献4参照)。
通常のスパッタ成膜法による磁気記録媒体の形成方法によれば、基板の凹凸形状がそのまま磁性層や保護膜層に引き継がれる。凹凸基板に形成した磁性層表面にスパッタ成膜法により保護膜層を形成すると、基板の凹凸形状を倣いつつ凹部により厚く凸部にはやや薄く保護膜層が堆積する。
従って、安定したヘッド浮上を保ちつつ、ヘッドをなるべく磁性層に近接させて、しかも隣接するトラックとの信号の相互干渉を防ぐような凹凸パターンが求められる。
ところが、Ni合金スタンパは、長寿命である反面、単価が高い問題があり、長寿命であるがために(数1000枚〜数万枚)もの数の基板を加工可能であるが、スタンプの際に雰囲気中に塵埃や疵などが生じていて、これらをスタンプ装置が挟んだ状態でスタンプした場合、塵埃や疵などがそのまま基板に転写される結果、パターン欠陥を生じる問題がある。そして、仮に塵埃や疵などが原因となってパターン欠陥が生じているという状況を検査の際に見落とすと、Ni合金スタンパの交換までの間に数1000枚〜数万枚もの数の基板を不良品としてしまう問題があった。
本発明は、微細なパターンを正確に転写することができるインプリント方法の提供を目的とする。
1)本発明の樹脂スタンパの製造方法は、表面にパターンが形成されたマザースタンパに対して樹脂製の基材を押し付けて圧縮成形し、該基材に前記マザースタンパのパターンを転写するとともに、前記基材を打ち抜き加工して板状の樹脂スタンパを製造する方法であって、前記樹脂製の基材を少なくとも表層と基層を具備する複層構造として前記表層を25℃における引張弾性率が1.5GPa以上、かつガラス転移温度が40℃以上である熱可塑性樹脂から形成し、前記基層を25℃における引張弾性率1.0GPa以下である低弾性樹脂から形成し、前記圧縮成形を行う際、前記表層を構成する樹脂のガラス転移点TgAに対し、(TgA−10)℃以上の温度で前記表層を前記マザースタンパに押し付けることを特徴とする。
3)本発明の樹脂スタンパの製造方法は、2)において前記裏面層を、前記表層を形成する樹脂の引張弾性率及びガラス転移温度よりそれぞれ高い引張弾性率及びガラス転移温度を有する樹脂から形成することを特徴とする。
5)本発明の樹脂スタンパの製造方法は、前記基材を打ち抜いて樹脂スタンパを得る際、得ようとする目的の樹脂スタンパの平面形状に合わせて前記基材の内部側と外部側の少なくとも一方を打ち抜くことを特徴とする。
6)本発明の樹脂スタンパの製造方法は、前記樹脂製の基材として、波長200nm以上、400nm以下の紫外線を20%以上透過するフィルムまたはシートを用いることを特徴とする。
7)本発明のインプリント方法は、基体または基板に活性エネルギー線硬化性樹脂薄膜を形成し、該薄膜面に対して、1)〜6)のいずれかに記載の樹脂スタンパを押し付けることを特徴とする。
8)本発明のインプリント方法は、7)に記載のインプリント方法において、0.01〜60MPaの圧力で前記スタンパを押し付けることを特徴とする。
9)本発明のインプリント方法は、7)または8)に記載の活性エネルギー線硬化性樹脂薄膜の厚さが20nm〜500nmであることを特徴とする。
11)本発明の微細パターン化された磁気記録媒体の製造方法は、7)〜10)のいずれかの方法で形成した微細パターン面の上に、磁性膜を形成し、前記磁性膜の一部を除去するか、または前記磁性膜の一部を非磁性化することを特徴とする。
また、樹脂スタンパ自体はNi合金スタンパなどの精密な金属スタンパよりも安価であるので、磁気記録媒体の薄膜にパターンを形成するなどの用途に用いた場合、塵埃などの噛み込みによりスタンパ自体を交換する頻度が高くなった場合であっても安価な樹脂製スタンパであれば安易に交換することができ、Ni合金スタンパより頻繁に交換しても製造コストが上昇するおそれは低い。従って例えば、Ni合金スタンパのような金属スタンパに比べ、樹脂スタンパを頻繁に交換しながら磁気記録媒体を製造するならば、仮に製造時に塵埃の噛み込みなどの影響により不良を生じたとしても、Ni合金スタンパを用いて大量に磁気記録媒体を製造しようとした場合に比べ、不良品を大量に生産してしまうおそれを少なくすることができる。
また、本発明においてパターンの転写を行うには、マザースタンパのパターンを樹脂製の基材に押し付けて圧縮成形する際、熱により樹脂を軟化させてからパターン転写するので、微細なパターンであっても正確に転写することができ、目的の形状の精密なパターンを有した樹脂スタンパを得ることができる。更に、(表層のガラス転移点−10)℃以上の温度において転写するので、良好な転写パターンかつ正確な転写パターンを得ることができる。
ここで「基板」とは、ガラス板などの基体上に、磁性膜および/または保護膜などのパターンが形成されるべき層を備えた後のものを指す。
先のインプリントを行う際、0.01〜60MPaの圧力でインプリントすることにより、正確なパターン転写ができる。また、硬化性樹脂の薄膜の厚さを20〜500nmとするならば、インプリントにより正確な形状のパターン転写ができる。
先に説明の樹脂スタンパを用いてインプリントによるパターンの転写を磁性膜を備えた基板上の薄膜に対して行うならば、その薄膜に正確なパターン転写ができるので、このパターンを利用して磁性膜の一部を除去したり、磁性膜の一部を非磁性化することにより、先のパターンに応じて磁気記録媒体の磁性膜に磁気記録ができる領域と磁気記録ができない領域の区分ができる。これにより、形成するパターンの一例として磁気記録トラックを区分するパターンとするならば、ディスクリートトラック型磁気記録媒体として正確なトラックパターンが形成されたものを得ることができる効果がある。
図1〜図9は、本発明に係る基材を用いて樹脂スタンパをインプリント法により製造する場合に使用する装置の一例を示すもので、この例の製造装置は、図1に示す如く、第1の取付盤1に支持された上型セット2と第2の取付盤3に支持された下型セット5を具備した金型として構成されている。ここで第1の取付盤1は図示略の油圧シリンダなどの上下移動用アクチュエータ装置に支持されて上下に移動自在に設けられ、第2の取付盤3は図示略の基台上に設置されて固定されている。
なお、この形態では後述するドーナツ円盤状の樹脂スタンパを製造する場合に適用した製造装置として以下にその構成を説明するが、樹脂スタンパの形状としてドーナツ円盤状以外のものも種々適用するので、その場合は以下に説明する製造装置のカッター部材の形状を適宜変更して対応することになり、ドーナツ円盤状以外の樹脂スタンパの製造については後に別途説明する。
前記外周カッター刃7Aの断面は三角形状に形成されており、円筒状の外周カッター部7の内周面7aをそのまま延長した形状の切刃面7bと、外周カッター部7の外方に向いて傾斜する外側刃面7cを有している。前記内周カッター刃8Aは、丸棒状の内周カッター部8の外周面をそのまま延長した形状の切刃面8bと、内周カッター部8の先端部に形成されている断面逆V字型のすり鉢状の凹部8cからなる切刃形状とされている。
加熱装置11の下方には枠状のサポート部材12が設置され、このサポート部材12の下方側に円盤状のガラス盤などの押圧基盤15が設けられている。前記サポート部材10と加熱装置11とサポート部材12と押圧基盤15が取付盤1に一体化されており、第1の取付盤1の上下移動に応じて押圧基盤15が上下移動するように構成されている。
このマザースタンパ21はその上面側に転写するべきパターンが形成されたものである。本発明の実施の形態ではディスクリートトラック型磁気記録媒体の表面に凹凸パターンを形成するための樹脂製スタンパを製造しようとするので、マザースタンパ21の表面にはディスクリートトラック型磁気記録媒体の表面に形成する薄膜の凹凸パターンが形成されている。
また、前記内側サポート部材16の中心部には、前記ロッド状の内周カッター刃8Aを挿入可能な凹部16aが形成されている。
この基材の一例として、図5(A)に示す3層構造、あるいは、図5(B)に示す2層構造などの複層構造のシート状あるいはフィルム状の基材25、25Aを用いることができる。この形態において3層構造の場合に基材25は基層25aと表層25bと裏面層25cとを具備してなり、2層構造の場合に基材25Aは基層25aと表層25bとを具備してなる。
この形態の基材25、25Aにおいて表層25bは25℃における引張弾性率が1.5GPa以上、かつガラス転移温度が40℃以上である熱可塑性樹脂で構成され、好ましくは引張弾性率が2.0〜5.0GPa、かつガラス転移温度が60〜150℃である。上記範囲を下回る引張弾性率では、微細パターンが変形する場合があり、上記範囲を超える引張弾性率では樹脂スタンパの靭性や耐衝撃性が低下する場合がある。上記範囲を下回るガラス転移温度では、耐熱変形性が不足する場合があり、上記範囲を上回るガラス転移温度では、樹脂スタンパとして成形することが困難になる。
一方、基層25aは25℃における引張弾性率1.0GPa以下である低弾性樹脂から構成され、好ましくは0.1MPa〜0.5GPa、さらに好ましくは0.5MPa〜0.1GPaである。上記範囲を下回る引張弾性率では、樹脂スタンパの剛性不足により形状が不安定になる場合がある。上記範囲を超える引張弾性率では、本願発明の樹脂スタンパを使って基体または基板上に形成した活性エネルギー線硬化性樹脂薄膜に対してインプリントする際、基体または基板の微妙な歪に追随できなくなる場合がある。
上記の引張弾性率は、例えばJIS K7113の方法で測定することができる。本来、樹脂スタンパの基体または基板への追随性はインプリント温度での剛性が影響するが、インプリント温度が一定ではない上、各成形温度での測定が煩雑なため、25℃での測定値を使ってインプリント適合性を判定した。
また、上記のガラス転移温度は、例えば、示差走査熱量計を用いてJIS K7121に記載の方法で測定することができる。
表層25b及び基層25aはともに紫外線透過率が高い材料を使用し、複層構造としたシート状の基材全体で波長200nm〜400nmの紫外線透過率が20%以上となることが好ましい。
その他、基層25aに用いることのできる樹脂としては、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレンオキサイドジ(メタ)アクリレートなどの多官能(メタ)アクリレートの硬化物エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパンポリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性ペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性グリセリンポリ(メタ)アクリレートなどのエポキシアクリレートの硬化物、日本化薬(株)製商品名KAYARAD UX−7101などのウレタンアクリレートの硬化物、脂肪族グリシジルエーテル類、ジグリシジルフタレート類、グリシジルアミン類、ゴム変性エポキシ樹脂、シリコン変性エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂の硬化物、東亞合成(株)製商品名アロンオキセタンOXT−121、宇部興産(株)製商品名ETERNACOLL OXBPなどのオキセタン樹脂の硬化物、特開2006−348278号公報や特開2006−312729号公報に記載されているカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂組成物の硬化物を挙げることができる。
また基層25aの厚さは20〜500μm程度とすることができる。
基材は基層25a及び表層25bの他に、表層25bと反対側の表面に表層25bの樹脂と同等もしくはそれよりそれぞれ高いガラス転移温度及び引張弾性率を持つ樹脂からなる裏面層25cを有する基材25とすることができ、表層25bの樹脂よりそれぞれ高いガラス転移温度及び引張弾性率を持つ樹脂が好ましい。裏面層25cを有する場合にも基材25全体の紫外線透過率は20%以上とすることが好ましく、裏面層25cを構成する樹脂の例としては表層25bを構成する樹脂の例として挙げたもののうち、表層25bで用いるものと同等もしくはそれより高いガラス転移温度と引張弾性率を有する熱可塑性樹脂を挙げることができる。この裏面層の存在により、インプリント時及びその後のハンドリングでの基材全体の変形や破損を防ぎ、また熱インプリント時の耐熱変形性を向上させることができる。
その他、裏面層25cに用いることのできる樹脂としては、熱硬化性樹脂を使用することもでき、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどの多官能(メタ)アクリレートの硬化物、日本化薬(株)製商品名KAYARAD UX−5001Tなどのウレタンアクリレートの硬化物、昭和電工(株)製商品名DD201などのアリルエステル樹脂の硬化物、不飽和ポリエステル樹脂の硬化物、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂の硬化物、東亞合成(株)製商品名アロンオキセタンPNOX−1009などのオキセタン樹脂の硬化物、特開2006−233009号公報や特開2006−312729号公報に記載されているものなどのカルボキシル基含有ウレタン樹脂組成物の硬化物を例示することができる。
ところで、本発明で使用する基材25は基層25a、表層25b、裏面層25cの他にこれらの層同士を接着するための接着樹脂層を適宜有していてもよく、更に他の樹脂層を積層した4層以上の積層構造でも差し支えない。
圧縮成形を行うには、図1に示すシート状の基材25をその表層25bを下向きにして図1に示す如くマザースタンパ21と押圧基盤15の間に挟み込み、第1の取付盤1を下降させて押圧基盤15を介して基材25をマザースタンパ21の表面に規定の圧力で図2に示す如く押し付ける。ここで用いるマザースタンパ21はNi合金などの精密加工が可能な材料であって、現状の成形加工技術で微細な凹凸を精密に形成することができる材料から成るメタルプレートなどを適用できる。
この操作によりマザースタンパ21の表面に形成されている例えば微細凹凸の逆パターンである微細凹凸パターンを基材25の表層25bに転写することができる。
この圧縮成形が終了したならば、図6に示す如くカッターセット部材6を下降させて外周カッター部7と内周カッター部8を下降させ、外周カッター刃7Aと内周カッター刃8Aにより基材25からドーナツ円盤状の樹脂製のスタンパ30を打ち抜き形成する。この打ち抜き形成時において外周カッター刃7が円筒状の摺動サポート部材17の外周部に沿って摺動しつつ基材25を打ち抜くとともに、内周カッター刃8は摺動サポート部材16の内側に沿って摺動しつつ基材25を打ち抜くので、正確な位置にて基材25を打ち抜くことができ、目的通りの内径寸法と外径寸法の円板状の樹脂製のスタンパ30を得ることができる。
尚、基材25からマザースタンパを離型する際には、表層25bのガラス転移温度より10℃以上低い温度まで冷却した後に行うのが好ましい。これより高い温度で離型した場合には樹脂スタンパ30の熱収縮により転写精度が低下する場合がある。
例えば、面内磁気記録媒体用の磁気記録層としては、非磁性のCrMo下地層と強磁性のCoCrPtTa磁性層からなる積層構造が利用できる。
垂直磁気記録媒体用の磁気記録層としては、例えば軟磁性のFeCo合金(FeCoB、FeCoSiB、FeCoZr、FeCoZrB、FeCoZrBCuなど)、FeTa合金(FeTaN、FeTaCなど)、Co合金(CoTaZr、CoZrNB、CoBなど)等からなる裏打ち層と、Pt、Pd、NiCr、NiFeCrなどの配向制御膜と、必要によりRu等の中間膜、及び60Co−15Cr−15Pt合金や70Co−5Cr−15Pt−10SiO2 合金からなる磁性層を積層したものを利用することができる。
通常、磁気記録層はスパッタ法により薄膜として形成するが、例えばこの時磁気記録層に凹凸形状が形成される。
磁気記録層の表面には保護膜層が形成されている。保護膜層としては、炭素(C)、水素化炭素(HxC)、窒素化炭素(CN)、アモルファスカーボン、炭化珪素(SiC)等の炭素質層やSiO2 、ZrO2、TiNなど、通常用いられる保護膜層材料を用いることができる。また、保護膜層が2層以上の層から構成されていてもよい。
保護膜層の膜厚は10nm未満とする必要がある。保護膜層の膜厚が10nmを越えるとヘッドと磁性層との距離が大きくなり、十分な出入力信号の強さが得られなくなるからである。
通常、保護膜層はスパッタ法により形成されるが、この時前述の凹凸に倣って凹凸を有する保護膜層が形成される。また、凹部の保護膜の厚さは凸部の保護膜の厚さよりも大きくなる傾向にある。
図10(A)に示す如くガラスなどからなる基体80の上下両面に磁性層81と保護膜82とが積層された構造の磁気記録媒体素材83を製造する。次に、この磁気記録媒体素材83の上下両面にスピンコート法などの方法により図10(B)に示す如くレジスト層(活性エネルギー線硬化性樹脂薄膜)84を積層形成し、このレジスト層84の表面に上述の圧縮成形と同様の方法(熱ナノインプリント法)により先の樹脂スタンパ30を用いて版押しすることにより、図10(C)に示す如くレジスト層84に例えば平面視同心円状の凹凸部84aを転写形成する。そして、この凹凸部84aを介してエッチングによりレジスト層84と保護膜82と磁性層81とを順次加工してゆくと、図10(D)に示す如く磁性層81に凹凸部81aを形成したディスクリートトラック型磁気記録媒体素材を得ることができ、この素材両面に保護膜85を形成することで図10(E)に示すディスクリートトラック型磁気記録媒体86を得ることができる。
なお、図10(D)に示すディスクリートトラック型磁気記録媒体において保護膜85を付与することによって必要に応じて平坦化しても差し支えない。
図11に示す如く予め基材55を円盤状の外形としておき、この基材55の中心部に円形状の孔部55aのみを形成するように打ち抜いて樹脂スタンパ55Aを形成しても良いし、図12に示す如く中心部に円形状の孔部56aを有するドーナツ盤状の基材56から、外周部56bと内周部56cを両方打ち抜いて樹脂スタンパ56Aを形成しても良い。勿論、孔部56aは円形に限らず矩形状や多角形状でも良い。
更に、図13に示す如く中心部に円形状の孔部57aを有する正方形状の基材57から、外周部57bと内周部57cを両方打ち抜いて樹脂スタンパ57Aを形成しても良く、図14に示す如く中心部に円形状の孔部58aを有する長方形状の基材58(目的とする樹脂スタンパの直径より短辺側の幅を数mm程度小さく形成した長方形状の基材)から、外周部58bと内周部58cを両方打ち抜いて樹脂スタンパ58Aを形成しても良い。
この例の如く目的とする樹脂スタンパの直径より短辺側の幅を数mm程度小さく形成した長方形状の基材58から打ち抜いて得られた樹脂スタンパ58Aであるならば、外周部58bが完全な円形ではなく、外周部58bの一部に直線部分が含まれるので、この直線部分を介して樹脂スタンパ58Aをチャックして把持する際のチェック部分とすることができる。
この図15に示す構造の基材59であるならば、隣接する樹脂スタンパ59Aどうしの間の部分にスリットや切り込み部を形成しておき、基材59に形成した樹脂スタンパ59Aを分離しやすくしておいても良い。
また、図11〜図15に示す孔部の形状や外周部の形状において円形に限らず、3角形や4角形状などの多角形状、楕円やその他の形状など、いずれの形状であっても本発明を適用する場合に支障はない。
この例では例えば半導体装置形成用のSiウエハなどの半導体基板65の上に紫外線硬化樹脂などからなるレジスト層をスピンコート塗布し、このレジスト層をパターニングする際に本発明に係る樹脂スタンパを適用することができる。
半導体露光装置のステッパのガイドピンを基材60の透孔61に挿入して目的の半導体基板65に対し、その表面の規定位置に整列状態で複数のパターンを形成する場合、基材60を位置決めして基材60に形成したパターン62を半導体基板65上の目的の位置に位置合わせした後、先に説明した熱ナノインプリント法を利用してパターン62を半導体基板65上のレジスト層に押し付けて目的の第1回目のパターンを転写してパターン部62aを形成する。
この後、図16(C)、(D)に示す如く順次パターン転写を行うことにより、半導体基板65の目的の領域のレジスト層の全てにパターン部62aを転写することができる。
このパターニングしたレジスト層を備えた半導体基板65を後工程としてのエッチング工程にて処理することにより半導体基板上に目的の処理を施すことができる。
この形態において用いる樹脂スタンパの製造装置は、先の形態において利用した基材25にマザースタンパ21のパターンを転写し、打ち抜き加工するための装置として構成されている。
先の例と同様に摺動サポート部材16、17が設けられ、それらの上部側にマザースタンパ21が設置され、マザースタンパ21の下方であって、摺動サポート部材16、17の間に冷却盤73が設置されるとともに、マザースタンパ21の上方側に基材25の中心部のみを打ち抜くための内周カッター刃75を備えた内周カッター部76が備えられ、先の形態において設けられていた外周カッター部が略されて構成されている。
また、この形態においては、先の形態において設けられていた第1の取付盤1の代わりに内周カッター部76を案内するための加熱盤77が設けられており、この加熱盤77と内周カッター部76の両方が上下に移動自在に設けられ、マザースタンパ21に対して接近離間できるように構成されている。先の加熱盤77はヒータを内蔵した構成であり、ヒータに通電するか否か、あるいは通電量に応じて加熱盤77の温度を制御できるように構成されている。
この操作により基材25にはマザースタンパ21のパターンが転写されるとともに、基材25が熱硬化することによりその転写パターンが固定される。
この後、加熱盤77のヒータへの通電を停止して基材25の温度を下げ冷却盤73により基材25の温度を基材25を構成する樹脂のガラス転移温度(Tg)以下の温度まで下げた後、図19に示す如く内周カッター部76を下降させて基材25の中心部を打ち抜き加工する。本発明において用いるガラス転移温度(Tg)は、例えば、示差走査熱量計を用いてJIS K7121に記載の方法で測定することができる。
本実施形態では、基材25の中央部のみを打ち抜く構成としたが、先の第1の形態の装置の如く基材25の周縁部と中央部の両方を打ち抜くカッター刃を有する装置として構成しても良いのは勿論であり、基材の形態や打ち抜く位置に合わせて製造装置を適宜構成変更しても良いのは勿論である。
0.3mm厚ポリカーボネートシート(パンライトシートPC2151:帝人化成(株)、ガラス転移温度160℃、引張弾性率2.4GPa)に1液型シリコーンゴム接着剤ピュアシーラントクリアタイプ(信越化学工業製、硬化後の弾性率0.76MPa)を20μmの厚みで塗布し、その上に0.1mm厚シクロオレフィンポリマーシート(ゼオノア1060R:日本ゼオン、ガラス転移温度100℃、引張弾性率2.1GPa)を重ねて全体が平らになるようにならし、25℃50%RHで1時間保持した。
図1に示す装置にマザースタンパをパターン面を上にしてセットし、金型を70℃に温めた。図1に示す装置のカッター刃7、8はステンレス鋼の刃先を用い、押圧基盤15のサイズ(幅、奥行き100mm、厚さ40mmの強化ガラス製)のものを用いた。マザースタンパ21は、厚さ0.3mm、内径16mm、外径63.5mmのNi電鋳製のドーナツ盤の表面に凹凸高さ80nm、ピッチ幅200nmの同心円パターンを形成したものを用いた。
先に作製した積層フィルムを70mm角にカットしたものをシクロオレフィンポリマーシート面を下にして、つまり転写面(表層25bに相当)を下にして図1に示す装置の金型にセットした。
金型を締め、マザースタンパを圧力1MPaで押し付けながら金型を100℃まで加熱し、この状態で120秒間プレスした。
また、レーザー顕微鏡を用いて内周打ち抜き部分のパターン中心からのずれを測定したところ、ずれは20μmであり、また直交する2箇所の径を測定し、その径の比から真円度を計算したところ0.006であった。
洗浄済みのHD(ハードディスク)用ガラス基体(オハラ(株)製、外径1.89インチ)をセットした真空チャンバをあらかじめ1.0×10−5Pa以下に真空排気した。さらに該基体上に65Fe−25Co−10B(at%)層を加熱なしで50nm、Ruを0.8nm、ついで65Fe−25Co−10B(at%)層を50nm成膜し、軟磁性裏打ち層を形成した。
次いで、Ruからなる配向制御膜を20nm、65Co−10Cr−15Pt−10SiO2(mol%)からなる酸化物グラニュラー記録層を12nm、カーボンからなる保護膜を4nm形成した。
次に、保護膜まで形成したHD基板を真空チャンバ内から取り出し、表面にレジスト(PAK−01−60:商品名、東洋合成工業(株)製)をスピンコーターを用いて振り切り回転数2000rpmで塗布した。塗布した後に約80℃のホットプレート上で3分間乾燥した。反射・透過式膜厚計でレジストの膜厚を測定したところ約80nmであった。
東芝機械(株)製ナノインプリント装置ST−200のダイセット(ガイドピン付)に、先の例で作製したHD基板(レジスト面上)、先の例で作製した樹脂スタンパ(パターン面下)をこの順にセットして、前記ナノインプリント装置の所定の位置にセットした。
プレス力0.6MPaで10秒間プレスした後、プレス力を変えないまま波長365nmのLEDランプで照度15mW/cm2の紫外光を照射し、金型を開放してHD基板を取り出した。
取り出したHD基板から樹脂スタンパを剥がし取り、レーザー顕微鏡で無作為に抽出した20点を観察したところ、全ての観察点でパターンが設計通りに転写されていることを確認できた。また、レーザ顕微鏡でHD基板中心からのパターンのずれを測定した結果、8μm以内に収まっていた。
前述のHD基板の代わりに紫外光を透過可能な、洗浄済みのHD用ガラス基板(オハラ(株)製、外径1.89インチ)を用い、スタンパとして、先の例で作製したものと同様のパターンを有するNi電鋳スタンパ(厚み0.3mm、内径12mm、外径63.5mmのドーナツ状)を用いて、スタンパの交換を行わなかったこと以外は先の例と同様にして100枚のHD媒体上のレジスト膜へのUVインプリントを行った。このとき、不良率は52枚/100枚であった。
これは、製造の途中において塵埃等の噛み込みにより不良を生じた結果、それ以降にインプリント法により製造された試料に大量に不良品が生じたことを示している。
Claims (11)
- 表面にパターンが形成されたマザースタンパに対して樹脂製の基材を押し付けて圧縮成形し、該基材に前記マザースタンパのパターンを転写するとともに、前記基材を打ち抜き加工して板状の樹脂スタンパを製造する方法であって、
前記樹脂製の基材を少なくとも表層と基層を具備する複層構造として前記表層を25℃における引張弾性率が1.5GPa以上、かつガラス転移温度が40℃以上である熱可塑性樹脂から形成し、前記基層を25℃における引張弾性率1.0GPa以下である低弾性樹脂から形成し、前記圧縮成形を行う際、前記表層を構成する樹脂のガラス転移点TgAに対し、(TgA−10)℃以上の温度で前記表層を前記マザースタンパに押し付けることを特徴とする樹脂スタンパの製造方法。 - 前記樹脂製の基材が、前記基層と前記表層に加えてさらに裏面層を有し、該裏面層を25℃における引張弾性率が1.5GPa以上、かつガラス転移温度が40℃以上である熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂から形成することを特徴とする請求項1に記載の樹脂スタンパの製造方法。
- 前記裏面層を、前記表層を形成する樹脂の引張弾性率及びガラス転移温度よりそれぞれ高い引張弾性率及びガラス転移温度を有する樹脂から形成することを特徴とする請求項2に記載の樹脂スタンパの製造方法。
- 前記圧縮成形を行う際、前記表層の樹脂のガラス転移温度TgA、前記裏面層のガラス転移温度TgCに対し、(TgA−10)℃より高く、TgCより低い温度で成形することを特徴とする請求項3に記載の樹脂スタンパの製造方法。
- 前記基材を打ち抜いて樹脂スタンパを得る際、得ようとする目的の樹脂スタンパの平面形状に合わせて前記基材の内部側と外部側の少なくとも一方を打ち抜くことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂スタンパの製造方法。
- 前記樹脂製の基材として、波長200nm以上、400nm以下の紫外線を20%以上透過するフィルムまたはシートを用いることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の樹脂スタンパの製造方法。
- 基体または基板に活性エネルギー線硬化性樹脂薄膜を形成し、該薄膜面に対して、請求項1〜6のいずれかに記載の樹脂スタンパを押し付けることを特徴とするインプリント方法。
- 0.01〜60MPaの圧力で前記スタンパを押し付けることを特徴とする請求項7に記載のインプリント方法。
- 前記活性エネルギー線硬化性樹脂薄膜の厚さが20nm〜500nmであることを特徴とする請求項7または8に記載のインプリント方法。
- 前記活性エネルギー線硬化性樹脂薄膜が芳香族化合物、脂環式化合物、及びケイ素化合物、のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載のインプリント方法。
- 請求項7〜10のいずれかに記載の方法で形成した微細パターン面の上に、磁性膜を形成し、前記磁性膜の一部を除去するか、または前記磁性膜の一部を非磁性化することを特徴とする、微細パターン化された磁気記録媒体の製造方法。
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