KR20060051638A - 판 형상 구조체의 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents

판 형상 구조체의 제조 방법 및 제조 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20060051638A
KR20060051638A KR1020050089210A KR20050089210A KR20060051638A KR 20060051638 A KR20060051638 A KR 20060051638A KR 1020050089210 A KR1020050089210 A KR 1020050089210A KR 20050089210 A KR20050089210 A KR 20050089210A KR 20060051638 A KR20060051638 A KR 20060051638A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
disk
mold
transferred
transfer
Prior art date
Application number
KR1020050089210A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100743317B1 (ko
Inventor
료오이찌 다까하시
마사또시 사꾸라이
Original Assignee
가부시끼가이샤 도시바
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시끼가이샤 도시바 filed Critical 가부시끼가이샤 도시바
Publication of KR20060051638A publication Critical patent/KR20060051638A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100743317B1 publication Critical patent/KR100743317B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/74—Record carriers characterised by the form, e.g. sheet shaped to wrap around a drum
    • G11B5/82—Disk carriers
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/84—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers
    • G11B5/855—Coating only part of a support with a magnetic layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/02—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
    • B29C59/022—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing characterised by the disposition or the configuration, e.g. dimensions, of the embossments or the shaping tools therefor
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/86—Re-recording, i.e. transcribing information from one magnetisable record carrier on to one or more similar or dissimilar record carriers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/02—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
    • B29C59/022—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing characterised by the disposition or the configuration, e.g. dimensions, of the embossments or the shaping tools therefor
    • B29C2059/023—Microembossing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2017/00—Carriers for sound or information
    • B29L2017/001—Carriers of records containing fine grooves or impressions, e.g. disc records for needle playback, cylinder records
    • B29L2017/003—Records or discs
    • B29L2017/005—CD''s, DVD''s
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S425/00—Plastic article or earthenware shaping or treating: apparatus
    • Y10S425/81—Sound record
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
    • Y10S977/887—Nanoimprint lithography, i.e. nanostamp
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • Y10T156/1002—Methods of surface bonding and/or assembly therefor with permanent bending or reshaping or surface deformation of self sustaining lamina
    • Y10T156/1039—Surface deformation only of sandwich or lamina [e.g., embossed panels]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)

Abstract

본 발명의 과제는 미세한 요철 패턴을 갖는 고밀도 기록 매체, 반도체 및 자기 기록 매체를 높은 처리량으로 또한 수율 좋게 제조하는 것이다.
요철 패턴이 형성된 요철 형성 영역을 갖는 원반(5)과 피전사 기판(1)을 중공 원통 형상의 상형(9)과 하형(10)으로 구성되는 금형의 한 쌍의 프레스면 사이에 끼우고, 상기 상형(9)과 하형(10)의 중심부를 가압하여 상기 원반(5)과 피전사 기판(1)에 압력을 인가함으로써, 상기 원반(5)의 요철 패턴을 상기 피전사 기판(1)의 표면에 전사하는 공정을 구비한 판 형상 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 상형(9) 및 하형(10)의 내주부에 가해지는 압축 하중을 차단하여, 상기 압축 하중을 상기 상형(9) 및 하형(10)의 외주측으로 분산시킨다.
상형, 하형, 원반, 피전사 기판, 요철 형성 영역

Description

판 형상 구조체의 제조 방법 및 제조 장치{PLATE TYPE STRUCTURE MAKING METHOD AND DEVICE}
도1a는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 자기 기록 매체의 제조 공정의 공정도.
도1b는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 자기 기록 매체의 제조 공정의 공정도.
도1c는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 자기 기록 매체의 제조 공정의 공정도.
도1d는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 자기 기록 매체의 제조 공정의 공정도.
도1e는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 자기 기록 매체의 제조 공정의 공정도.
도1f는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 자기 기록 매체의 제조 공정의 공정도.
도2는 상기 실시 형태에 관한 제조 장치의 사시도.
도3은 상기 실시 형태에 관한 제조 장치를 도2와는 다른 방향으로부터 본 사시도.
도4는 상기 실시 형태에 관한 제조 장치의 주요부를 분해하여 도시하는 사시도.
도5는 상기 실시 형태에 관한 프리 섕크의 확대도.
도6은 상기 실시 형태에 관한 제조 장치를 프레스하기 위한 일반적인 유압 프레스기의 정면도.
도7은 상기 실시 형태에 관한 2.5 인치 하드디스크를 제조하기 위한 금형을 분해하여 도시하는 사시도.
도8은 상기 실시 형태에 관한 금형에 대한 압력의 인가 방법의 설명도.
도9a는 상기 실시 형태에 관한 제조 장치에 작용하는 종방향에 대한 응력의 분포도.
도9b는 상기 실시 형태에 관한 도9a의 주요부 확대도.
도10은 상기 실시 형태에 관한 원반과 피전사 기판 사이에 발생되는 압력 분포를 나타내는 그래프.
도11은 상기 실시 형태에 관한 원반과 피전사 기판 사이의 상대적인 편차량을 나타내는 그래프.
도12a는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 상 변화 광기록 매체의 제조 공정의 공정도.
도12b는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 상 변화 광기록 매체의 제조 공정의 공정도.
도12c는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 상 변화 광기록 매체의 제조 공정 의 공정도.
도12d는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 상 변화 광기록 매체의 제조 공정의 공정도.
도12e는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 상 변화 광기록 매체의 제조 공정의 공정도.
도12f는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 상 변화 광기록 매체의 제조 공정의 공정도.
도13은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 제조 장치의 단면도.
도14는 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 상형과 하형에 가압된 피전사 기판(1)의 주요부를 도시하는 단면도.
도15a는 상기 실시 형태에 관한 원반과 피전사 기판 사이에 발생되는 압력 분포를 나타내는 그래프.
도15b는 상기 실시 형태에 관한 원반과 피전사 기판 사이의 상대적인 편차량을 나타내는 그래프.
도16a는 상기 실시 형태에 있어서의 제조 장치의 사시도.
도16b는 상기 실시 형태에 관한 제조 장치를 일부 절결하여 도시하는 사시도.
도17은 상기 실시 형태에 관한 도16b의 주요부를 확대하여 도시하는 단면도.
도18은 상기 실시 형태에 관한 금형에 대한 압력의 인가 방법의 설명도.
도19a는 상기 실시 형태에 관한 원반과 피전사 기판 사이에 발생되는 압력 분포를 나타내는 그래프.
도19b는 상기 실시 형태에 관한 원반과 피전사 기판 사이의 상대적인 편차량의 그래프.
도20a는 상기 실시 형태에 관한 원반과 피전사 기판에 압력이 인가되어 있지 않은 상태의 균압 작용체의 단면도.
도20b는 상기 실시 형태에 관한 원반과 피전사 기판에 압력이 인가된 상태의 균압 작용체의 단면도.
도21a는 상기 실시 형태의 변형예에 관한 제조 장치를 이용한 경우의 원반과 피전사 기판 사이에 발생되는 압력 분포를 나타내는 그래프.
도21b는 상기 실시 형태의 변형예에 관한 원반과 피전사 기판 사이의 상대적인 편차량을 나타내는 그래프.
도22는 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 제조 장치를 일부 절결하여 나타내는 사시도.
도23은 상온 임프린트 기술의 프레스 공정에서 사용되는 프레스기의 일부를 절단하여 도시하는 사시도.
도24는 상온 임프린트 기술의 프레스 공정에서 사용되는 프레스기를 이용하여, 원반 및 피전사 기판을 1000 기압으로 가압하였을 때의 압력 분포를 나타내는 그래프.
도25a는 상온 임프린트 기술의 프레스 공정 전의 원반과 피전사 기판을 도시하는 단면도.
도25b는 상온 임프린트 기술의 프레스 공정 중의 원반과 피전사 기판을 도시하는 단면도.
도26은 상온 임프린트 기술이 사용된 경우의 원반과 피전사 기판의 상대적인 편차량을 나타내는 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 피전사 기판
4 : 레지스트막(피전사층)
5 : 원반
5a : 요철 형성 영역
9 : 상형
9a, 10a : 홈
10 : 하형
31 : 버퍼층
32 : 판 부재
[문헌 1] JP 2003-157520 A
[문헌 2] Appl. Phys. Lett.; Vol.76(1995) P3114
본 발명은 하드 디스크 등의 기록 매체, 반도체 혹은 자기 전사 디스크 등의 판 형상 구조체의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
최근, 퍼스널 컴퓨터 등의 정보 기기의 비약적인 기능 향상에 의해, 사용자가 취급하는 정보량은 현저하게 증대되고 있다. 이러한 상황 하에서, 지금까지보다도 비약적으로 기록 밀도가 높은 정보 기록 재생 장치나 집적도가 높은 반도체 장치로의 기대가 높아지고 있다.
기록 매체의 기록 밀도를 향상시키기 위해서는, 보다 미세한 가공 기술이 필요하다. 노광 프로세스를 이용한 종래의 포토리소그래피 기술은, 한번에 대면적의 미세 가공이 가능하지만, 빛의 파장 이하의 분해능을 갖고 있지 않다. 그로 인해, 종래의 포토리소그래피 기술에서는 200 ㎚ 이하의 미세 구조를 형성하는 것이 곤란하다.
200 ㎚ 레벨 이하의 가공 기술로서는, 전자선 리소그래피나 집속 이온 빔 리소그래피 등의 수법이 있다. 그러나, 이러한 수법에는 처리량이 악화되는 문제가 있다.
빛의 파장 이하의 미세 구조를 고처리량으로 제작하는 수법으로서는, 1995년에 S.Y.Chou 등에 의해 제안된「나노 임프린트 리소그래피(NIL)기술」이 있다(예를 들어, 문헌 2를 참조).
나노 임프린트 리소그래피 기술은, 전자선 리소그래피 등에 의해 미세한 요철 패턴이 형성된 원반을 레지스트가 도포된 기판에 압박하여 원반의 요철 패턴을 기판의 레지스트막에 전사하는 수법이다.
이 수법을 이용하면, 1 평방 인치 이상의 영역에 대한 처리 시간이 전자선 리소그래피나 집속 이온 빔 리소그래피보다도 비약적으로 짧아진다.
나노 임프린트 리소그래피의 각 공정은 다음과 같다.
(1) 실리콘 기판 등의 피전사 기판 상에 PMMA 등의 레지스트가 도포된다.
(2) 감압 분위기 하에서 피전사 기판에 원반이 압박된다. 이 때의 압력은, 100 기압 정도이다.
(3) 레지스트막이 형성된 피전사 기판이 레지스트의 유리 전이 온도 이상으로 가열된다.
(4) 소정 시간 경과 후, 원반 및 피전사 기판이 실온까지 냉각된다.
(5) 피전사 기판으로부터 원반이 박리된다.
(6) 레지스트막에 요철이 전사된다.
상기 공정 중, 피전사 기판을 레지스트의 유리 전이 온도 이상으로 가열하는 공정 (3)은 레지스트를 연화시켜 낮은 압력이라도 요철 전사를 가능하게 하기 위해 필요한 공정이지만, 피전사 기판의 가열과 냉각에 시간이 걸리기 때문에, 처리량을 저하시키는 요인이 된다. 또한, 레지스트가 연화하면, 레지스트 기판으로부터 원반을 박리할 때에, 레지스트막의 일부가 원반에 부착되어 기판으로부터 박리되어 버릴 경우가 있다.
또한, 이러한 공정은 감압 분위기 하에서 행해진다. 이는, 원반과 피전사 기판 사이에 기포가 존재함에 따른 국소적인 전사 불능을 위해서이다. 그러나, 감압 분위기의 형성은 펌프 등에 의한 탈기에 시간이 걸리기 때문에, 처리량을 저하 시키는 요인이 된다.
또한, 대강 1 평방 인치 이상이 넓은 영역에 원반의 요철 패턴을 균일하게 전사하는 경우, 원반 표면과 피전사 기판 표면과의 높은 평행도가 요구된다. 필요한 평행도가 얻어진다고 해도, 대면적에 대하여 균일하게 하중을 분산시키는 것은 매우 곤란하다.
이상과 같이, 나노 임프린트 리소그래피 기술은 빛의 파장 이하의 미세 구조를 형성하는 데 적합하고, 전자선 리소그래피나 집속 이온 빔에 의한 묘화 프로세스와 비교하여 매우 높은 처리량에서의 미세 구조의 형성을 가능하게 한다.
그러나, 나노 임프린트 리소그래피 기술에는 기판의 가열과 냉각에 관한 시간에 의해, 처리량에 악영향이 미치는 것, 막이 박리될 우려가 있는 것, 탈기에 관한 시간에 의해 처리량에 악영향이 미치는 것, 원반 표면과 피전사 기판 표면의 평행도의 확보 및 원반과 피전사 기판에 균일 하중의 인가가 곤란한 것 등의 문제가 있다.
그래서, 상기 문제를 해결하는 것을 목적으로서, 본원 출원인은, 먼저 상온 임프린트 기술을 제안하고 있다(예를 들어, 문헌 1을 참조).
상온 임프린트 기술은, 대기압 하에서 요철 패턴이 형성된 요철 형성 영역을 갖는 원반과, 레지스트가 도포된 피전사 기판을 한 쌍의 프레스면 사이에 끼우고, 이들 원반과 피전사 기판에 매우 높은 압력을 인가함으로써, 원반의 요철 패턴을 피전사 기판의 레지스트막에 전사하는 수법이다.
이 수법을 이용하면, 피전사 기판에 대해 원반의 여백 부분을 제외하는 요철 형성 영역이 균일한 압력으로 압박된다. 따라서, 200 ㎚ 혹은 그 이하의 미세한 요철 패턴이 피전사 기판의 대면적에 걸쳐 균일하게 전사된다. 게다가, 높은 처리량이 실현된다.
또한, 대기압 하라도, 원반과 피전사 기판에 인가되는 압력이 500 기압 이상이 되면 압축된 기포가 보호층으로서 작용하기 때문에, 원반과 피전사 기판이 확실하면서 용이하게 분리되어 막의 박리 등의 문제가 해소된다.
또한, 원반과 피전사 기판에 압력이 인가될 때에, 그 주위의 분위기가 피전사 기판의 레지스트의 유리 전이 온도보다 낮은 온도로 설정되어 있으면, 막의 박리 등의 문제도 억제된다.
이상과 같이, 상온 임프린트 기술에 따르면, S.Y.Chou 등에 의해 제안된「나노 임프린트 리소그래피(NIL)기술」의 결점이 극복된다. 그러나, 상온 임프린트 기술에는, 다음과 같은 문제점이 있다.
제1 문제점은 압력이 500 기압 이상이 되면, 금형의 탄성 변형에 의해 한 쪽으로 치우침 현상이 발생하고, 원반과 피전사 기판이 균일한 압력으로 가압되어 없어지는 것이다.
도23은, 상온 임프린트 기술의 프레스 공정에서 사용되는 프레스기의 일부를 절단하여 도시하는 사시도이다.
도23에 있어서, 부호 101은 원반, 102는 피전사 기판, 103은 상측의 금형(이하,「상형」이라 기재함), 104는 상부 다이, 105는 하측의 금형(이하,「하형」이라 기재함), 106은 하측 다이이다.
상부 다이(104)는 원반 형상의 대직경부(104a)와, 대직경부(104a)의 하면에 상기 대직경부(104a)와 동심 형상으로 형성된 원반 형상의 소직경부(104b)로 구성된다. 상형(103)은 도너츠 형상을 이루고 있고, 상기 소직경부(104b)의 중앙부에 매립되어 있다.
또한, 하측 다이(106)는 원반 형상의 대직경부(106a)와, 대직경부(106a)의 표면에 상기 대직경부(106a)와 동심 형상으로 형성된 원반 형상의 소직경부(106b)로 구성된다. 소직경부(106b)의 표면 중앙부에는 원반(101) 및 피전사 기판(102)의 중심 구멍을 관통하는 원주 형상의 돌기(106c)가 상방을 향해 형성되어 있다. 또, 돌기(106c)의 외경은 상형(103)의 중심 구멍의 내경보다도 약간 작다. 하형(105)은 도너츠 형상을 이루고 있고, 상기 돌기(106c)의 주위에 매립되어 있다.
도24는, 상온 임프린트 기술의 프레스 공정에서 사용되는 프레스기를 이용하여, 원반 및 피전사 기판을 1000 기압으로 가압하였을 때 압력 분포를 나타내는 그래프이다.
도24를 보면, 약 20 ％의 압력 차이가 있는 것을 알 수 있다. 이는, 원반과 피전사 기판이 균일한 압력으로 가압되어 있지 않은 것을 나타내고 있다.
제2 문제점은, 원반과 피전사 기판이 상대적인 위치 어긋남이다.
도25a는, 상온 임프린트 기술의 프레스 공정 전의 원반과 피전사 기판을 도시하는 단면도, 도25b는 상온 임프린트 기술의 프레스 공정 중의 원반과 피전사 기판을 도시하는 단면도이다.
전술한 바와 같이, 상온 임프린트 기술에서는 원반과 피전사 기판이 500 기 압 이상의 높은 압력으로 가압된다. 그로 인해, 이들 원반과 피전사 기판은 세로 방향(압력을 인가하는 방향)으로 크게 축소하고, 횡방향(세로 방향과 직교하는 방향)으로 크게 신장하게 된다.
또, 세로 방향으로 축소된 양과 횡방향으로 신장된 양의 비는 프와송비라 불리고, 물질 고유의 값이다. 원반과 피전사 기판의 횡방향에 대한 신장되는 양은, 압축 응력과 프와송비에 비례하고, 종탄성 계수에 반비례한다.
예를 들어, 니켈은 종탄성 계수가 1.995 × 1011 Pa이며, 프와송비가 0.31이다. 또한, 유리는 종탄성 계수가 7.200 × 1010 Pa이며, 프와송비가 0.30이다.
따라서, 원반(101)의 재질이 니켈이며, 피전사 기판(102)의 재질이 유리인 경우, 원반(101)과 피전사 기판(102)의 종탄성 계수가 크게 달라지고, 원반(101)과 피전사 기판(102)의 상대적인 위치 어긋남은 피할 수 없다.
그런데, 상형(103), 하형(105), 원반(101), 피전사 기판(102)에는 마찰력이 작용하고 있다. 그로 인해, 압력 분포가 균일하면, 이러한 마찰력이 횡방향으로 신장하고자 하는 힘을 상회하고, 원반(101)과 피전사 기판(102) 사이에 어긋남은 생기지 않는다. 그러나, 전술한 바와 같이 상온 임프린트 기술에서는 압력 분포가 불균일이 되므로, 원반(101)과 피전사 기판(102) 사이에 어긋남이 발생한다.
도26은 상온 임프린트 기술이 사용된 경우의 원반과 피전사 기판과의 상대적인 편차량을 나타내는 그래프이다. 또, 도26에 있어서, a는 상온 임프린트 기술에 의한 편차량을 나타내고, b는 편차량이 0인 라인을 나타내고 있다.
도26을 보면, 원반과 피전사 기판 사이에는, 약 20 ㎚의 편차량이 발생하고 있는 것을 알 수 있다. 200 ㎚ 이하의 패터닝을 목표로 하면, 이는 허용되지 않는 편차량이다.
본 발명은, 나노 임프린트 리소그래피 기술이 갖는 이하의 (1) 내지 (5)의 과제와, 상온 대기압 하 임프린트 기술이 갖는 이하의 (6) 내지 (7)의 과제를 해결하는 것을 목적으로 하고 있다.
(1) 기판의 가열과 냉각에 시간이 걸려 처리량이 저하하는 것.
(2) 피전사 기판으로부터 원반을 박리할 때에, 피전사 기판으로부터 레지스트막이 박리되는 것.
(3) 탈기에 시간이 걸려 처리량이 저하하는 것.
(4) 원반 표면과 기판 표면의 평행도의 확보 및 원반과 피전사 기판에 압력을 균일하게 인가하는 것이 곤란한 것.
(5) 열팽창율의 차이에 따라 가열시나 냉각시에 원반과 피전사 기판이 상대적으로 어긋나는 것.
(6) 피전사 기판에 압력이 균일하게 작용하지 않는 것.
(7) 재질의 차이에 따라 원반과 피전사 기판이 상대적으로 어긋나는 것.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 판 형상 구조체의 제조 방법 및 제조 장치는, 아래와 같이 구성되어 있다.
(1) 요철 패턴이 형성된 요철 형성 영역을 갖는 원반과, 피전사 기판을 중공 원통 형상의 상형과 하형으로 구성되는 금형의 한 쌍의 프레스면 사이에 끼우고, 상기 상형과 하형의 중심부를 가압하여 상기 원반과 피전사 기판에 압력을 인가함으로써, 상기 원반의 요철 패턴을 상기 피전사 기판의 표면에 전사하는 공정을 구비한 판 형상 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 상형 및 하형의 내주부에 관한 압축 하중을 차단하여, 상기 압축 하중을 상기 상형 및 하형의 외주측으로 분산시킨다.
(2) 요철 패턴이 형성된 요철 형성 영역을 갖는 원반과, 피전사 기판을 상형과 하형으로 구성되는 금형의 한 쌍의 프레스면 사이에 끼우고, 상기 원반과 피전사 기판에 압력을 인가함으로써, 상기 원반의 요철 패턴을 상기 피전사 기판의 표면에 전사하는 공정을 구비한 판 형상 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 상형 및 상기 하형의 외주부에 관한 압축 하중을 중심축 측으로 분산시킨다.
(3) (1) 또는 (2)에 기재된 판 형상 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 상형 및 하형 중 적어도 한 쪽의 프레스면은, 상기 상형 및 하형으로부터 인가되는 압력에 의해, 상기 프레스면과 평행한 방향으로 신장 또는 축소하여, 상기 원반과 피전사 기판의 변형을 흡수하고, 또한 상기 원반 또는 피전사 기판에 모방하여 변형되고, 상기 원반 또는 피전사 기판에 대해 상기 압력을 균일하게 부여한다.
(4) (1) 또는 (2)에 기재된 판 형상 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 피전사 기판은 그 표면에 레지스트 재료로 이루어지는 피전사층을 갖고 있고, 상기 피전사층의 1 기압에 있어서의 유리 전이 온도보다도 낮은 온도에 있어서, 상기 요 철 패턴의 전사가 행해진다.
(5) (1) 또는 (2)에 기재된 판 형상 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 원반 및 피전사 기판은 금속, 합금, 금속 산화물, 무기 재료, 세라믹 재료, 반도체 및 유리 중 적어도 하나를 포함하는 화합물 또는 혼합물로 구성되어 있다.
(6) (1) 또는 (2)에 기재된 판 형상 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 상형 및 하형 중 적어도 한 쪽의 프레스면은, 상기 상형 및 하형으로부터 인가되는 압력에 의해, 상기 프레스면과 평행한 면 방향으로 신장 또는 축소하여, 상기 원반 및 피전사 기판의 변형을 흡수하는 버퍼층과, 상기 버퍼층의 원반측 또는 피전사 기판측의 면에 마련되고, 상기 버퍼층을 개재하여 수용하는 압력에 의해, 상기 원반 또는 피전사 기판에 모방하여 변형되는 판 부재를 구비한다.
(7) (6)에 기재된 판 형상 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 버퍼층의 재질은 플라스틱재, 고무재 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지재 중 어느 하나이다.
(8) (1)에 기재된 판 형상 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 피전사 기판은 하드 디스크 드라이브에 탑재되는 기판이며, 상기 기판의 표면으로의 요철 패턴의 전사는, 상기 기판에 서보 패턴을 형성하기 위해 행해진다.
(9) (1)에 기재된 판 형상 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 전사 기판은 반도체 웨이퍼이며, 상기 반도체 웨이퍼의 요철 패턴의 전사가 행해진다.
(10) 요철 패턴이 형성된 요철 형성 영역을 갖는 원반과, 피전사 기판을 중공 원통 형상의 상형과 하형으로 구성되는 금형의 한 쌍의 프레스면 사이에 끼우고, 상기 원반과 피전사 기판에 압력을 인가함으로써, 상기 원반의 요철 패턴을 상 기 피전사 기판의 표면에 전사하는 판 형상 구조체의 제조 장치에 있어서, 상기 상형 및 하형의 내주면에 마련되고, 상기 상형 및 하형의 내주부에 집중하는 압축 하중을 차단하여, 상기 압축 하중을 상기 상형 및 하형의 외주측으로 분산시키는 홈을 구비하고 있다.
(11) 요철 패턴이 형성된 요철 형성 영역을 갖는 원반과, 피전사 기판을 상형과 하형으로 구성되는 금형의 한 쌍의 프레스면 사이에 끼우고, 상기 원반과 피전사 기판에 압력을 인가함으로써, 상기 원반의 요철 패턴을 상기 피전사 기판의 표면에 전사하는 판 형상 구조체의 제조 장치에 있어서, 상기 상형 및 하형의 외주면에 마련되고, 상기 상형 및 하형의 외주부에 집중하는 압축 하중을 상기 상형 및 하형의 중심축 측으로 분산시키는 홈을 구비하고 있다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 제1 실시 형태 내지 제5 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다.
(제1 실시 형태)
제1 실시 형태에서는, 본 발명의 나노 임프린트를 이용하여 기판 상에 홈 영역이 형성된다. 그리고, 이 홈 영역에 자성 재료를 매립함으로써, 기록 트랙 띠가 제작된다. 여기서 상정하고 있는 판 형상 구조체는 2.5 인치 하드 디스크에 내장되는 자기 디스크이다.
도1a 내지 도1f는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 자기 기록 매체(판 형상 구조체)의 제조 공정의 공정도이며, 각각 각 공정에 있어서의 워크의 단면 모식도를 도시하고 있다.
우선, 도1a에 도시한 피전사 기판(1)이 제작된다. 구체적으로는, 유리 디스크 기판(2) 상에 루테늄 합금으로 이루어지는 연자성층과, 코발트 합금으로 이루어지는 기록층을 구비한 수직 기록형의 자성막이 스퍼터법에 의해 성막된다. 여기서 사용되는 유리 디스크 기판(2)은 중심축에 따라서 중공부가 형성된 직경 65 ㎜의 중공 원판 형상인 것이다. 또, 이하의 설명에 있어서,「자성막(3)」은, 이들 연 자성층과 자성막을 나타내고 있다. 그리고, 이 자성막(3) 상에 노보래크 타입의 레지스트막(피전사층)(4)이 스핀 코팅에 의해 100 ㎚의 두께로 성막된다.
다음에, 도1b에 도시한 바와 같이 레지스트막(4)에 원반(5)이 압박되고, 레지스트막(4)의 표면에 원반(5)의 요철 패턴이 전사된다. 또, 원반(5)은, 후술하는 바와 같이 복수의 요철 패턴이 형성된 요철 형성 영역(5a)을 구비하고 있다. 이 공정이 나노 임프린트 공정이다.
다음에, 도1c에 도시한 바와 같이 피전사 기판(1)으로부터 원반(5)이 박리된다. 그리하면, 나노 임프린트 후의 피전사 기판(1)의 레지스트막(4)의 표면에는 원반(5)의 요철 패턴에 대응한 요철 패턴이 형성되어 있다.
다음에, 도1d에 도시한 바와 같이 레지스트막(4)의 잔사가 에칭(RIE)으로 제거된다.
다음에, 도1e에 도시한 바와 같이 피전사 기판(1)의 레지스트막(4) 및 자성막(3)측에 아르곤 이온 밀링 처리가 행해져 자성막(3)이 에칭된다. 이 때, 레지스트막(4)의 홈에 대응하는 부분에서는 상기 밀링 처리에 의해 자성막(3)이 제거된다. 또한, 레지스트막(4)의 홈 이외의 부분에서는 상기 밀링 처리에 의해 레지스 트막(4)의 일부가 에칭된다. 그러나, 이 에칭은 자성막(3)까지는 미치지 않는다. 따라서, 패턴화 자성체(3a)는 잔류한다.
이리하여 얻게 된 워크는, 도1f에 도시한 바와 같이 산소 애싱 처리되어 잔존 레지스트가 제거된다. 이에 의해, 유리 디스크 기판(2) 상에 패턴화 자성체(3a)를 구비한 기록 트랙 띠가 형성된다. 이상에서, 디스크 형상의 자기 기록 매체(D)가 완성된다.
피전사 기판(1)의 기판 재료로서는, 제작되는 고밀도 기록 매체에 적합한 것이 바람직하다. 예를 들어, 금속, 합금, 금속 산화물, 무기 재료, 세라믹 재료, 반도체, 유리 혹은 이들의 재료를 적어도 2개 포함하는 화합물이나 혼합물 등이 이용된다.
레지스트막(4)의 레지스트 재료로서는, 제작되는 고밀도 기록 매체에 따라서 나노 임프린트 공정 후에 행해지는 에칭 등의 프로세스 공정에 적합한 것이 바람직하다. 예를 들어 반도체 프로세스에 이용되는 일반적인 레지스트 재료나 고분자 재료 등이 이용된다.
또한, 레지스트막(4)은 나노 임프린트에 의해 원반(5)의 요철 패턴이 확실하게 전사될 필요가 있다. 그로 인해, 레지스트 재료로서는 원반(5)의 재료보다도 부드러운 재료인 것이 바람직하다.
또한, 실온에서 전사된 요철 패턴이 나노 임프린트 공정 후에도 유지되는 안정성이 있는 것이 바람직하다. 즉, 레지스트 재료의 유리 전이 온도 및 융점이 실온 이상인 것이 바람직하다. 또한, 500 기압 이상의 하중이라도 원반(5)의 요철 패턴이 전사될 정도의 부드러운 재료가 바람직하다.
상기 원반(5)은 이하와 같이 하여 제작된다.
우선, 유리 원반 상에 전자선 리소그래피를 이용하여 여러 가지 형상의 다수의 홈 구조가 형성된다. 또, 이들 홈 구조는 폭이 200 ㎚ 이하, 간격이 200 ㎚ 이하, 높이가 200 ㎚ 이하이다.
다음에, 이 유리 원반의 표면에 도금법을 이용하여 두께 300 ㎛의 니켈막이 형성된다. 그 후, 이 니켈막은 유리 원반으로부터 박리되어 절단된다. 이에 의해, 폭이 200 ㎚ 이하, 간격이 200 ㎚ 이하, 높이가 200 ㎚ 이하인 동심원 형상의 요철 패턴이 형성되었고, 직경이 65 ㎜, 두께가 300 ㎛인 니켈로 된 원반(5)이 완성된다.
원반(5)의 재료로서는, 원반(5)의 표면에 설치된 요철 패턴이 나노 임프린트 시에 변형되기 힘든 재료인 것이 바람직하다. 예를 들어 금속, 합금, 금속 산화물, 무기 재료, 세라믹 재료, 반도체, 유리 혹은 이들 재료 중 적어도 2개를 포함하는 화합물이나 혼합물 등이 이용된다.
또한, 원반(5)은 나노 임프린트시에 피전사 기판(1)의 표면의 우발적인 굴곡에 맞추어 변형하는 것이 바람직하다. 즉, 원반(5)은 전술한 상형(9)과 하형(10)의 재료보다 부드러운 재료로 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다. 본 발명자의 검토에 따르면. 원반(5)의 재료가 니켈(Ni)이나 알루미늄(Al) 등일 때, 양호한 결과를 얻을 수 있는 것이 판명되었다. 또한, 원반(5)의 두께가 300 ㎛ 정도일 때에 양호한 결과를 얻게 되는 것도 판명되었다.
원반(5)의 요철 형성 영역(5a)에 형성되는 요철 패턴은 고밀도 기록 매체의 제작에 적합한 200 ㎚ 이하의 구조를 갖고 있다. 이 구조로서는, 폭이 200 ㎚ 이하인 홈 구조, 폭이 200 ㎚ 이하인 봉 구조, 직경이 200 ㎚ 이하인 돗트 구조, 직경이 200 ㎚ 이하인 기둥 형상 구조, 직경이 200 ㎚ 이하인 구멍 형상 구조 등이 이용된다.
또한, 요철 패턴의 깊이는 나노 임프린트 공정 후에 행해지는 에칭 등의 반도체 프로세스에 적합한 200 ㎚ 이하가 바람직하다. 또한, 나노 임프린트 공정 후에 원반(5)으로부터 피전사 기판(1)이 박리되기 쉽도록 요철 패턴의 홈부는 피전사 기판(1)을 향해 확대되는 1도 이상 60도 이하의 테이퍼 구조로 되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 자성체가 정밀도 좋게 형성되도록 요철 패턴의 헤드부와 바닥부는 거칠기가 10 ㎚ 이하인 평탄한 구조인 것이 바람직하다.
다음에, 나노 임프린트 방법과 제조 장치에 대해 설명한다.
도2는 상기 실시 형태에 관한 제조 장치의 사시도, 도3은 상기 실시 형태에 관한 제조 장치를 도2와는 다른 방향에서 본 사시도, 도4는 상기 실시 형태에 관한 제조 장치의 주요부를 분해하여 도시하는 사시도이다.
도2 내지 도4에 도시한 바와 같이, 이 제조 장치는 프리 섕크(6), 상부 다이 셋(7), 상부 플레이트(8), 상형(9), 하형(10), 하부 플레이트(11), 하부 다이 셋(12), 돌기(13) 등을 구비하고, 상방으로부터 유압 프레스 기계에 의해 압박되도록 되어 있다. 또, 원반(5)과 피전사 기판(1)의 위치는 교체 가능하다.
상부 다이 셋(7)은 하부 다이 셋(12)에 대해 복수개의 가이드 지지 기둥(14) 을 거쳐서 접촉 분리 가능하게 조합되어 있다. 상부 플레이트(8)는 상부 다이 셋(7)의 하면에 부착되고, 상부 플레이트(8)의 하면에는 상형(9)이 지지되어 있다. 또한, 하부 플레이트(11)는 하부 다이 셋(12)의 상면에 부착되고, 하부 다이 셋(12)의 상면에는 하형(10)이 지지되어 있다.
돌기(13)는 유압 프레스기에 고정되는 다이(15)의 상면에 설치되고, 하부 다이 셋(12)의 하면 중앙부를 지지하고 있다. 또, 돌기(13)의 상면의 직경은 워크[원반(5) 및 피전사 기판(1)]의 직경보다도 작다.
본 발명에 있어서의 한 쌍의 프레스면은 상형(9)의 하면과 하형(10)의 상면으로 구성되고, 원반(5) 및 피전사 기판(1)은 이들 프레스면 사이에 끼여 가압된다.
도5는 상기 실시 형태에 관한 프리 섕크(6)의 확대도이다.
도5에 도시한 바와 같이, 이 프리 섕크(6)는 대략 원기둥 형상을 이루고 있고, 주로 상부, 중간부 및 하부로 구성된다. 상부의 상면은 구면 형상으로 되어 있다. 중간부에는 전체 주위에 걸쳐서 홈(6b)이 마련되어 있다. 하부의 하면에는 그 중앙부로부터 축부(6a)가 수직으로 돌출되고, 축부(6a)의 외주부에는 나사산이 마련되어 있다. 이 축부(6a)는 상부 다이 셋(7)의 상면에 마련된 나사 구멍에 나사 삽입되어 있다. 이에 의해, 프리 섕크(6)는 상기 다이 셋(7)으로 고정되어 있다.
또, 상부 다이 셋(7)의 상면에 접하는 프리 섕크(6)의 하면의 직경은 워크의 직경보다 작다.
도6은 상시 실시 형태에 관한 제조 장치를 프레스하기 위한 일반적인 유압 프레스기의 정면도이다.
전술한 제조 장치는, 예를 들어 도6에 도시한 바와 같은 일반적인 유압 프레스기에 부착되어 사용된다. 이 유압 프레스기는 제조 장치가 부착되는 위치의 좌측과 우측에 설치된 복수개의 가이드 봉(16)과, 이들 가이드 봉(16)에 의해 안내되어 상하 이동하는 스테이지(17)와, 스테이지(17)의 하면에 부착된 홀더(18)를 구비하고 있다.
프리 섕크(6)의 상부는 홀더(18)에 마련된 구멍(18a)에 삽입된다. 이에 의해, 상기 제조 장치는 홀더(18)에 장착된다. 또, 프리 섕크(6)는 홀더(18)에 의해 중심축을 중심으로 하여 회전 가능하게 지지되어 있다.
프리 섕크(6)의 상면 중앙부가 홀더(18)에 의해 하방으로 압박되면, 제조 장치의 돌기(13)는 이 힘을 받아낸다. 이에 의해, 상형(9)과 하형(10) 사이에 끼인 워크에 압력이 전달된다.
다음에, 상형(9)과 하형(10)에 의해 나노 임프린트시에 인가되는 압력에 대해 설명한다.
본 실시 형태에 있어서, 나노 임프린트는 대기압 하에서 행해진다. 나노 임프린트시의 압력은 500 기압 이상으로 설정된다. 이에 의해, 나노 임프린트시의 온도를 레지스트막(4)의 유리 전이 온도 이상으로 가열할 필요가 없어져, 실온 혹은 가열하였다고 해도 80 ℃ 이하의 온도에서도 원반(5)의 요철 패턴이 피전사 기판(1)에 전사된다. 따라서, 원반(5) 및 피전사 기판(1)의 가열과 냉각에 걸리는 시간이 없어지거나 혹은 대폭으로 감소하므로 처리량이 대폭으로 향상되게 된다.
또한, 나노 임프린트시의 압력이 500 기압 이상으로 설정되면, 원반(5)과 피전사 기판(1) 사이에 존재하는 기포는 1/500 이하로 압축된다. 그로 인해, 기포가 원인으로 발생된 요철 패턴의 전사 오류는 실질적으로 해소되게 된다.
또한, 피전사 기판(1)으로부터 원반(5)이 박리될 때에는, 나노 임프린트시에 압축되어 있던 기포가 다시 원래의 부피로 복귀하려고 함으로써 원반(5)이 피전사 기판(1)으로부터 이격되는 방향으로 압박되게 된다. 이에 의해, 레지스트막(4)이 원반(5)에 부착하여 원반(5) 상에 잔존하는 것이 방지된다. 즉, 높은 압력으로 압축되어 있던 기포가 원반(5)과 피전사 기판(1) 사이에 요철 패턴을 손상시키지 않을 정도의 얇은 보호층으로서 개재하여 레지스트막(4)의 박리를 억제한다.
상형(9)과 하형(10)의 프레스면은 높은 평탄성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 즉, 프레스면의 표면 거칠기가 나노 임프린트가 행해지는 원반(5) 및 피전사 기판(1)의 근방에 있어서, 10 ㎛ 미만인 것이 바람직하고, 1 ㎛ 미만이면 더 바람직하다.
또한, 상형(9)과 하형(10)의 프레스면은 높은 평행도를 갖고 있는 것이 바람직하다. 즉, 원반(5)이나 피전사 기판(1)을 사이에 두지 않은 상태에서 압박하였을 때에, 상형(9)의 프레스면과 하형(10)의 프레스면의 간극이 10 ㎛ 미만인 것이 바람직하고, 1 ㎛ 미만이면 더 바람직하다. 상형(9)과 하형(10)의 프레스면이 상기 조건을 충족하고 있으면, 상형(9)과 하형(10) 중 한 쪽으로 치우침에 기인하는 불량의 발생이 억제된다.
또, 상형(9)과 하형(10)의 재료로서는 입수성의 용이함이나 비용 등의 면에서 저탄소 강, 스테인레스 강, 알루미늄 합금, 초경합금 등이 이용된다.
다음에, 원반(5)을 피전사 기판(1)에 균일한 압력으로 가압하는 방법을 서술한다.
도7은 상기 실시 형태에 관한 2.5 인치 하드디스크를 제작하기 하기 위한 금형을 분해하여 도시하는 사시도이다.
도7에 도시한 바와 같이 상형(9)과 하형(10)의 내주면에는 각각 홈(9a, 10a)이 주위 방향을 따라 형성되어 있다.
도8은 상기 실시 형태에 관한 금형에 대한 압력의 인가 방법의 설명도이다.
도8의 화살표로 나타낸 바와 같이 압력은 상형(9)과 하형(10)의 중심부에 집중하여 인가된다.
다음에, 본 실시 형태에 있어서의 금형의 구조적 특징을 설명한다.
상형(9)과 하형(10)은, 예를 들어 외경이 65 ㎜, 내경이 20 ㎜, 두께가 25 ㎜인 중공 원통체 형상으로 형성되어 있다. 하형(10)의 내주면에는 하면으로부터 2 ㎜의 위치에 높이 1 ㎜, 깊이 1.8 ㎜의 홈(10a)이 마련되어 있다. 또한, 상형(9)의 내주면에는 상면으로부터 2 ㎜의 위치에 높이 1 ㎜, 깊이 1.8 ㎜의 홈(9a)이 마련되어 있다. 상형(9)과 하형(10)의 재질로서는 저탄소 강 또는 스테인레스 강이 이용된다.
원반(5), 피전사 기판(1), 상형(9) 및 하형(10)의 중공부는 이들 상대 위치를 결정하기 위해 설치되어 있고, 그 내부에는 하부 플레이트(11)의 핀(11a)이 삽 입된다. 원반(5), 피전사 기판(1), 상형(9) 및 하형(10)의 중공부의 직경은 핀(11a)의 외경과 동일해야 한다. 그러나, 핀(11a)에 대해 원활한 착탈이 실현되도록 핀(11a)의 직경은 상기 중공부보다 약간(예를 들어 5 내지 20 ㎛) 크게 설정되어 있다. 이에 의해, 원반(5), 피전사 기판(1), 상형(9) 및 하형(10)의 내주면과 하부 플레이트(11)의 핀(11a)의 외주면 사이에는 간극이 형성된다.
또한, 상형(9)과 하형(10)의 외경은 원반(5) 또는 피전사 기판(1)의 외경보다 약간 작게 설정되어 있다. 예를 들어, 상기 간극이 10 ㎛인 경우, 상형(9)과 하형(10)의 외경은 10 ㎛에 구멍 위치 제작 오차를 더한 값만큼 작게 설정된다. 이와 같이 하면, 국소적인 응력 집중이 방지된다.
상형(9)과 하형(10)은 프리 섕크(6)를 거쳐서 유압 프레스기에 부착된다. 유압 프레스기에 의한 압력은 프리 섕크(6) 및 돌기(13)로 이루어지는 압력 집중 기구(압력 집중 수단)(K)에 의해 상형(9)과 하형(10)의 중심측에 집중된다. 또, 이 압력 집중 기구(K)는 도2 및 도3에 도시되어 있다.
다음에, 상형(9)과 하형(10)에 홈(9a, 10a)이 마련되어 있는 이유를 설명한다.
도9a는 상기 실시 형태에 관한 제조 장치에 작용하는 종방향에 대한 응력의 분포도, 도9b는 도9a의 주요부 확대도이다.
여기서 상정하고 있는 압력은 108 Pa(약 1000 기압)이다.
도9a에 도시한 바와 같이, 원반(5)과 피전사 기판(1)에 작용하는 응력은 대 략 균일하게 되어 있다. 이에 의해, 양자는 대략 균일한 압력으로 프레스되어 있는 것을 알 수 있다.
유압 프레스기로부터의 압력은 프리 섕크(6)와 돌기(13)로 구성되는 압력 집중 기구(K)에 의해 상부 다이 셋(7)과 하부 다이 셋(12)의 중심에 집중한다. 이에 의해, 상형(9)에서는 내주부(A부를 참조), 즉 중공부(H)측에 압축 하중이 집중하게 된다.
따라서, 홈(9a)이 없으면, 피전사 기판(1)이라도 내주부에 압축 하중이 집중하고, 원반(5)과 피전사 기판(1)의 접촉 압력은 내주측이 커진다. 그러나, 본 실시 형태에서는 A부에 홈(9a)이 마련되어 있다. 그로 인해, 상형(9)의 내주부에 집중된 힘은 이 홈(9a)에 의해 차단되어 상형(9)의 외주측으로 분산된다. 홈의 위치와 깊이가 적절하면, 원반(5)과 피전사 기판(1) 사이의 압력 분포는 대략 균일해진다. 또, 하형(10)에 마련된 홈(10a)의 효과는 상기 상형(9)의 홈(9a)과 마찬가지이므로 생략하는 것으로 한다.
도10은 상기 실시 형태에 관한 원반(5)과 피전사 기판(1) 사이에 발생하는 압력 분포를 나타내는 그래프이다. 또, 도10에 있어서, a는 본 발명에 의한 압력 분포를 나타내고, b는 종래 기술에 의한 압력 분포를 나타내고 있다.
도10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 방법에서는 주연부를 제외한 영역에서의 압력차가 약 1 ％이다. 한편, 종래의 방법에서는 주연부를 제외한 영역에서의 압력차가 약 20 ％이다.
도11은 상기 실시 형태에 관한 원반(5)과 피전사 기판(1) 사이의 상대적인 편차량을 나타내는 그래프이다. 또, 도11에 있어서, a는 본 발명에 따른 편차량을 나타내고, b는 종래 기술에 따른 편차량을 나타내고, c는 편차량이 0인 라인을 나타내고 있다.
도11에 도시한 바와 같이, 압력 분포가 균일화하면 편차량이 1 ㎚ 이하가 되는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서는 편차량이 거의 제로가 되므로, 10 ㎚ 정도의 패터닝도 실현 가능하다.
다음에, 압력을 일단 금형의 중심측에 집중시키는 이유와 효과를 설명한다.
금형에 있어서의 압력을 교환하는 부분이 평면끼리일 때, 생각할 수 있는 접촉 상태에는 (1) 평면과 평면이 단부 쪽에서 접촉하여 압력이 평면의 단부 쪽에서 교환되고 있는 경우, (2) 평면과 평면이 중앙에서 접촉하여 압력이 평면의 중앙에서 교환되고 있는 경우, (3) 압력이 평면 전체에 분산되어 있는 경우, (4) 평면과 평면 사이에 작은 먼지가 있고, 압력이 먼지 부분에서 집중적으로 교환되고 있는 경우 등이 있다.
그러나, 접촉 상태가 (1) 내지 (4) 중 어떠한 상태로 되어 있는지는 본 것만으로는 알 수 없으므로, 그 특정은 매우 어렵다. 또한, 접촉 상태가 어떠한 상태가 될지 프레스기의 구조에도 의존한다. 따라서, 압력의 교환이 평면간의 접촉에서 행해지는 경우, 압력 분포가 불안정해진다.
그러나, 일단 압력이 금형의 중심측에 집중하면, 이 불안정함이 해소되게 된다. 본 발명에서는 프리 섕크(6)와 돌기(13)로 구성되는 압력 집중 기구(K)의 사용에 의해 압력이 일단 금형의 중공부(H)측, 즉 금형의 내주부에 집중하도록 되어 있다.
이 제조 장치를 이용하여 제작된 디스크 형상의 자기 기록 매체는 나노 임프린트시에 전사된 위치 결정 패턴을 기초로 하여 에어 스핀들 모터에 고정된다. 그리고, 이들 자기 기록 매체와 에어 스핀들 모터는 통상의 HDD(Hard Disk Drive)의 제조 공정을 거침으로써 자기 기록 장치가 된다.
자기 기록 매체의 기록 트랙 띠의 서보 신호 기록 영역에 기록된 서보 신호에 의해, HDD의 자기 헤드가 데이터 신호 기록 영역을 확실하게 주사함으로써 데이터 신호의 기록 및 재생이 행해진다.
본 실시 형태에 따르면, 판 형상 구조체로서의 2.5 인치의 디스크 기판의 대략 전체면에 걸쳐서 200 ㎚ 이하의 피치로 패터닝된 자기 기록층이 확실하면서 용이하게 형성된다. 이에 의해, 초고밀도 자기 기록 시스템이 실현되는 동시에 서보 패턴이 형성된다. 또 본 실시 형태에서는 판 형상 구조체로서 2.5 인치의 디스크 기판이 이용되고 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 나노 임프린트의 수법에 의해 200 ㎚ 이하의 미세한 요철 패턴이 1 평방 인치 이상의 대면적의 영역에 높은 처리량으로 정밀도 좋게 제작되게 된다.
상기한 실시 형태에 있어서는, 피전사 기판으로서의 판 형상 구조체로서 유리 기판이 이용되고 있지만, 피전사 기판은 이에 한정되는 것은 아니며, 미세 패턴을 형성하고자 하는 판 형상 부재의 전체에 적용 가능하다. 예를 들어, 반도체 재료로 이루어지는 반도체 웨이퍼에도 적용 가능하다. 반도체 웨이퍼 표면에 전자 회로를 형성할 때, 종래는 노광 공정과 세정 공정과 에칭 공정을 조합한 PEP라 불리는 패턴 형성 방법이 이용되고 있었지만, 레지스트가 스핀 코팅된 반도체 웨이퍼에 대해 본 방법을 적용함으로써 노광 공정을 경유하는 일 없이 반도체 웨이퍼 표면에 미세 형상을 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 고가로 복잡한 구성을 갖는 노광 장치를 사용할 필요가 없어져, 빛의 회절 한계를 고려하는 일 없이 미세 패턴을 형성하는 것을 가능하게 한다.
따라서, 고밀도 기록 매체나, 이와 같은 미세 구조를 갖는 반도체가 높은 처리량으로 수율 좋게 제조된다.
(제2 실시 형태)
제2 실시 형태에서는 MD 등의 상 변화 광기록 매체의 시험 제작예에 대해 설명한다.
도12a 내지 도12f는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 상 변화 광기록 매체의 제조 공정의 공정도로, 각각 공정에 있어서의 워크의 단면도를 도시하고 있다.
우선, 도12a에 도시한 피전사 기판(21)이 제작된다. 구체적으로는, 직경 2.5 인치의 유리 디스크 기판(22) 상에 두께 약 30 ㎚의 백금(Pt)막으로 이루어지는 반사막(23)과, 두께 약 50 ㎚의 산화알루미늄(Al2O3)막으로 이루어지는 매트릭스층(24)이 성막된다. 그리고, 매트릭스층(24) 상에 스핀 코팅법에 의해 레지스트가 도포되어 레지스트막(25)이 성막된다.
다음에, 도12b에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태와 같은 방법으로 레지스 트막(25)의 표면에 원반(26)의 요철 패턴이 전사된다. 이 공정이 나노 임프린트 공정이다. 또, 사용되는 원반(26)은 제1 실시 형태와 같은 공정에 의해 제작된다. 단, 이 원반(26)은 직경이 65 ㎜, 두께가 300 ㎛이고, 그 표면에는 폭이 50 ㎚, 간격 50 ㎚, 높이 100 ㎚인 동심원 형상의 요철 패턴이 형성된 요철 형상 영역(26a)을 갖고 있다.
다음에, 도12c에 도시한 바와 같이 원반(26)으로부터 피전사 기판(21)이 박리된다. 그러면, 나노 임프린트 후의 피전사 기판(21)의 레지스트막(25)의 표면에는 원반(26)의 요철 패턴에 대응하여 폭 50 ㎚, 간격 50 ㎚, 높이 100 ㎚인 동심원 형상의 요철 패턴이 형성되어 있다.
다음에, 도12d에 도시한 바와 같이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 매트릭스층(24)이 에칭된다. 이에 의해, 매트릭스층(24)에는 홈 구조가 형성된다. 또 레지스트막(25)은 에칭 후 제거된다.
다음에, 도12e에 도시한 바와 같이, 상 변화 재료로서 두께 약 30 ㎚의 인듐ㆍ안티몬ㆍ텔루르(In-Sb-Te)막(27)이 성막된다. 이에 의해, 홈 구조가 덮여져 기록 트랙이 형성된다.
다음에, 도12f에 도시한 바와 같이 피전사 기판의 전체면에 SiO2막(28)이 성막된다. 이에 의해, 매트릭스층(24)과 인듐ㆍ안티몬ㆍ텔루르막(27)은 SiO2막(28)에 의해 보호된다. 또, SiO2막(28)의 상면은 그 성막 후, 평탄화된다.
본 실시 형태에 따르면, 판 형상 구조체로서의 2.5 인치의 디스크 기판의 대 략 전체면에 걸쳐서 피치 50 ㎚로 패터닝된 상 변화 기록 매체가 형성되므로, 초고밀도의 상 변화 광기록 시스템이 실현된다. 또, 본 실시 형태에서는 판 형상 구조체로서 2.5 인치의 디스크 기판이 사용되고 있지만, 본 발명은 그에 한정되는 것은 아니다.
(제3 실시 형태)
제3 실시 형태는 판 형상 구조체로서, 하드디스크 드라이브(HDD)용 유리 원반이 사용된 예로, 자기 기록 매체를 높은 처리량으로 제작하는 자기 전사 방식(예를 들어 일본 특허 공개 평7-78337호 공보)에 적용된다.
자기 전사 방식에서는 서보 정보 등의 자기 신호가 미리 표면에 기록된 마스터 디스크가 필요하다. 종래, 이 마스터 디스크의 제작은 종래 매우 곤란하였다. 그러나, 본 발명을 이용하면, 상기 자기 신호가 전사된 자기 전사 마스터 디스크가 용이하면서 저렴하게 제조된다.
또, 자기 전사에는 마스터 디스크와 슬레이브 디스크를 정확한 위치 관계로 밀착시키는 공정이 있지만, 제1, 제2 실시 형태에 있어서의 제조 장치를 이용하면, 이들 디스크에 압력이 인가되었을 때에 디스크 사이의 편차량이 1 ㎚ 이하이고, 또한 디스크끼리가 완전히 밀착하게 된다.
따라서, 마스터 디스크와 슬레이브 디스크가 한 쌍의 프레스면 사이에서 가압된 상태 하에서, 외부로부터 바이어스 자계가 가해지면, 마스터 디스크의 자화 정보가 슬레이브 디스크의 표면 전체에 걸쳐서 균일하게 전사되므로, 자기 기록 매체가 높은 처리량으로 수율 좋게 제조된다.
이상, 구체예를 참조하면서 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 피전사 기판은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 피전사 기판의 구조, 재질, 사이즈 등이 변경이나 선택되어도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에서는 금형의 내주면에만 홈이 마련되어 있지만, 내주면과 외주면의 양방에 마련되어 있어도 좋다. 또한, 금형의 외주면에만 홈이 마련되어 있어도 좋다.
(제4 실시 형태)
도13은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 제조 장치의 단면도이다.
도13에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 제조 장치에서는 프리 섕크(6)의 하면과 돌기(13)의 상면의 직경이 워크[원반(5) 및 피전사 기판(1)]의 직경보다 크다. 그로 인해, 상형(9) 및 하형(10)의 외주면에 홈이 존재하지 않는 경우, 프리 섕크(6)와 돌기(13)로 구성되는 압력 집중 기구(Ka)에 의해 상형(9) 및 하형(10)에 인가된 압력이 피전사 기판(1)의 외주부에 집중된다.
그러나, 상형(9) 및 하형(10)의 외주면에 홈(9a, 10a)이 존재하면, 외주부에 집중된 압력은 이들 홈(9a) 및 홈(10a)에 의해 상형(9)과 하형(10) 중심축을 향해 분산된다.
또한, 이 제조 장치는 예를 들어 0.85 인치 하드디스크와 같은 소직경 기록 매체 등의 판 형상 구조체의 제조에도 적용된다. 또한 피전사 기판(1)의 치수는 다양하지만, 본 발명은 모든 사이즈의 피전사 기판(1)에 대해 적용된다.
(제5 실시 형태)
그런데, 본 발명의 제조 방법은 원반(5)과 피전사 기판(1)을 수십 내지 수백 MPa의 압력으로 압박하여, 원반(5)의 요철 패턴을 피전사 기판(1)의 레지스트막에 전사하는 나노 임프린트 공정을 구비하고 있다. 그로 인해, 균일한 가압이 확보되어 있어야만 한다. 즉, 압력 분포에 치우침이 없어 원반(5)과 피전사 기판(1)과의 상대적인 편차량이 극한적으로 저감될 필요가 있다.
그러나, 피전사 기판(1)의 기판 재료로서 이용되는 유리 디스크 기판의 표면은 반드시 높은 평탄도가 확보되어 있다고는 할 수 없으며, 어느 정도의 요철이 존재하고 있다. 또한, 상형(9) 및 하형(10)의 프레스면도 유리 디스크가 기판과 마찬가지로 높은 평탄도가 확보되어 있다고는 할 수 없으며, 어느 정도의 요철이 존재하고 있다.
그래서, 본 실시 형태에서는 요철의 존재가 나노 임프린트에 부여하는 영향에 대해 검토한다.
도14는 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 상형(9)과 하형(10)에 가압된 피전사 기판(1)의 주요부를 도시한 단면도이다.
여기서는, 원반(5), 상형(9) 및 하형(10)이 전혀 요철을 갖고 있지 않으며, 또한 피전사 기판(1)만이 국소적으로 2 ㎛ 정도의 볼록부를 갖고 있는 경우가 상정되어 있다. 즉, 피전사 기판(1)에는 2 ㎛의 볼록부(T)가 형성되어 있다.
발명자는 이 피전사 기판(1)에 대해 유한 요소법을 적용하여, 정밀도가 높은 해석 모델을 구축하였다. 또한, 이 해석 모델에서는 금형(9, 10)의 재질로서 철( 저탄소 강)이 사용되어 있다.
해석 결과는 다음과 같다.
도15a는 상기 실시 형태에 관한 원반(5)과 피전사 기판(1) 사이에 발생되는 압력 분포의 특성도이고, 도15b는 상기 실시 형태에 관한 원반(5)과 피전사 기판(1) 사이의 상대적인 편차량의 특성도이다.
도15a에 나타낸 바와 같이, 원반(5)과 피전사 기판(1) 사이의 압력 분포는 108 Pa(약 1000 기압)를 기준으로 하여 - 10 ％ 내지 + 17 ％의 범위에서 변동되고 있다. 또한, 도15b에 나타낸 바와 같이 원반(5)과 피전사 기판(1)의 편차량은 최대에서 28 nm로 되어 있다.
이와 같이, 피전사 기판(1)에 볼록부(T)가 있으면 원반(5)과 피전사 기판(1) 사이의 압력 분포가 변동되어, 이들 사이에 큰 편차량이 발생한다. 그래서, 이 문제를 해결하기 위해 발명자에 의해 이하에 서술하는 판 형상 구조체의 제조 방법 및 제조 장치가 제안되었다. 이를 이용하면, 볼록부(T)를 갖는 피전사 기판(1)이라도, 원반(5)과 피전사 기판(1)의 편차량이 억제되어 나노 임프린트의 정밀도가 대폭 향상된다.
도16a는 상기 실시 형태에 있어서의 제조 장치의 사시도, 도16b는 상기 실시 형태에 관한 제조 장치를 일부 절결하여 도시하는 사시도.
도16a와 도16b에 도시한 바와 같이, 이 제조 장치는 상부 다이 셋(7), 상부 플레이트(8), 중심축에 따라 형성된 중공부(H)를 갖는 상형(9), 2 세트의 균압 작 용체(30), 중심축에 따라 형성된 중공부(H)를 갖는 하형(10), 하부 플레이트(11) 및 하부 다이 셋(12) 등을 구비하고, 상방으로부터 유압 프레스기에 의해 가압되도록 되어 있다.
상부 다이 셋(7)은 하부 다이 셋(12)에 대해 복수개의 가이드 지지 기둥(14)을 거쳐서 접촉 분리 가능하게 부착되어 있다. 상부 플레이트(8)는 상부 다이 셋(7)의 하면에 부착되고, 상부 플레이트(8)의 하면에는 상형(9)이 지지되어 있다. 하부 플레이트(11)는 하부 다이 셋(12)의 상면에 부착되고, 하부 플레이트(11)의 상면에는 하형(10)이 지지되어 있다. 여기서는, 전술한 프리 섕크(6)와 돌기(13)가 생략되어 있다.
이 제조 장치는 도6에 도시한 일반적인 유압 프레스기에 부착되어 사용된다. 원반(5)과 피전사 기판(1)은 후술하는 균압 작용체(30) 사이에 끼워져 가압된다.
도17은 도16b의 주요부를 확대하여 도시한 단면도이다.
도17에 도시한 바와 같이, 균압 작용체(30)는 버퍼층(31)과 판 부재(32)로 구성되어 있다. 즉, 본 실시 형태에서는 상부로부터 차례로 상부 다이 셋(7), 상부 플레이트(8), 상형(9), 버퍼층(31), 판 부재(32), 원반(5), 피전사 기판(1), 판 부재(32), 버퍼층(31), 하형(10), 하부 플레이트(11) 및 하부 다이 셋(12)이 적층되어 있다. 그리고, 인가되는 압력은 약 325 kN(32톤)이다.
버퍼층(31)의 소재로서는 원반(5) 및 피전사 기판(1)보다도 유연하고, 두께가 0.5 mm 정도인 합성 수지재(예를 들어, PET 수지재)의 소재가 이용된다. 판 부재(32)의 소재로서는, 두께가 1.0 mm 정도의 철판(저탄소 강)이 이용된다.
원반(5)과 피전사 기판(1)은 앞서 설명한 것과 같이 소재로 형성되어 있다. 단, 피전사 기판(1)의 중앙부에는 도14에서 설명한 바와 같이 2 ㎛ 정도의 볼록부(T)가 형성되어 있다. 또한, 상형(9)과 하형(10)으로 이루어지는 금형의 치수, 형상, 재료는 앞서 설명한 것과 동일하다.
도18은 상기 실시 형태에 관한 금형에 대한 압력의 인가 방법의 설명도이다.
도18에 화살표로 나타낸 바와 같이, 압력은 상부 다이 셋(7)과 하부 다이 셋(12)의 단부면의 중심축의 근방에 가해진다. 이에 의해, 상형(9)과 하형(10)에 형성되는 중공부측, 즉 상형(9)과 하형(10)의 내주면 근방에 압축 하중이 집중된다. 이는 프레스면의 한 쪽으로 치우침에 의한 불안정 요인을 제거하기 위해 필요한 조건이다.
발명자는 원반(5)과 피전사 기판(1) 사이의 압력 분포와, 원반(5)과 피전사 기판(1)과의 상대적인 편차량에 대해 유한 요소법을 이용하여 해석하였다.
해석 결과는 다음과 같다.
도19a는 상기 실시 형태에 관한 원반(5)과 피전사 기판(1) 사이에 발생되는 압력 분포를 나타내는 그래프, 도19b는 상기 실시 형태에 관한 원반(5)과 피전사 기판 사이의 상대적인 편차량의 그래프이다.
도19a에 나타낸 바와 같이, 원반(5)과 피전사 기판(1) 사이의 압력 분포는 상당히 균일화되고, 그 변동 범위는 108 Pa(1000 기압)를 기준으로 하여 - 4 ％ 내지 + 8 ％에 포함되어 있다. 또한, 도19b에 나타낸 바와 같이 원반(5)과 피전사 기판(1)의 편차량은 최대로 22 nm로 감소하였다. 즉, 전술한 제조 방법과 제조 장치가 이용되면 피전사 기판(1)의 판 두께 변동에 대한 로버스트성이 있는 설계치를 얻을 수 있다.
다음에, 전술한 구성에 이른 경위에 대해 설명한다.
전술한 바와 같이, 본 출원인은 [일본 특허 공개 제2003-157520호 공보]에서 상온 임프린트 기술을 제안하고 있다. 이 특징점은 상형과 피전사 기판 사이에, 원반 및 피전사 기판보다 유연한 소재(PET 수지)로 이루어지는 버퍼층이 개재되고, 이 버퍼층을 거쳐서 피전사 기판에 압력이 가해짐으로써 피전사 기판의 표면에 원반의 요철 패턴이 전사되는 점이다.
피전사 기판의 판 두께가 변동되어 있는 경우, 즉 피전사 기판이 볼록부를 갖고 있는 경우 압력이 인가되었을 때에 버퍼층이 탄성 변형된다. 즉, 버퍼층은 압력을 완화시키는 쿠션재로서 작용하여 피전사 기판의 두께 변동을 흡수한다.
그러나, 버퍼층의 소재인 PET 수지재는 탄성 계수가 작고 프와송비가 0.3이므로, 축 방향으로 압력을 받았을 때에 축 방향과 직각인 면 방향으로 확대되기 쉽다.
따라서, 버퍼층에 접촉하는 위치에 볼록부가 있으면 피전사 기판은 버퍼층에 끌려 면 방향으로 이동되어 버려, 원반과 피전사 기판 사이에 상대적인 어긋남이 발생된다. 실제로, 원반과 피전사 기판의 상대적인 편차량은 ㎛ 정도의 범위가 되어 버린다.
이와 같은 이유로부터 상기 버퍼층 대신에 상형과 피전사 기판 사이에 축 방 향(압력이 인가되는 방향)으로는 유연하고, 면 방향(축 방향과 직교하는 방향)으로는 강성이 높은 구조체가 개재되어 있으면 비전사 기판의 볼록부가 흡수되고, 게다가 원반과 피전사 기판의 상대적인 위치 어긋남이 억제되므로 모든 조건이 만족된다는 결론이 도출되었다.
그래서, 본 실시 형태에서는 상형(9) 또는 하형(10)인 금형과, 원반(5)과 피전사 기판(1)인 워크 사이에 균압 작용체(30)가 개재되었다. 그리고, 발명자들이 해석해 본 바, 모든 조건이 만족되어 있었다.
도20a는 상기 실시 형태에 관한 원반(5)과 피전사 기판(1)에 압력이 인가되어 있지 않은 상태의 균압 작용체(30)의 단면도, 도20b는 상기 실시 형태에 관한 원반(5)과 피전사 기판(1)에 압력이 인가된 상태의 균압 작용체(30)의 단면도이다.
도20a에 도시한 바와 같이, 상형(9)과 하형(10) 사이에는 가압되는 원반(5)과 피전사 기판(1)이 있다. 피전사 기판(1)은 볼록부(T)를 구비하고 있고, 원반(5)은 볼록부를 구비하고 있지 않다. 상형(9)과 피전사 기판(1) 사이에는, 균압 작용체(30)가 개재되어 있다. 이 균압 작용체(30)는 상형(9)측에 배치된 수지재로 된 버퍼층(31)과, 피전사 기판(1)측에 배치된 금속재로 된 판 부재(32)로 구성된다. 이들 버퍼층(31)과 판 부재(32)는 포개지도록 배치되어 있다. 판 부재(32)와 버퍼층(31) 사이는 접합되어 있지 않다. 또한, 하형(10)과 원반(5) 사이에도 균압 작용체(30)가 개재되어 있다. 이 균압 작용체(30)는 하형(10)측에 배치되는 버퍼층(31)과, 원반(5)측에 배치되는 판 부재(32)로 구성된다.
이하, 볼록부(T)를 갖는 피전사 기판(1)측만을 대상으로 하여 설명한다.
상형(9)에 인가된 압축 하중은 버퍼층(31)에 전달되어 이 버퍼층(31)을 탄성 변형시킨다. 즉, 탄성 계수가 작은 버퍼층(31)은 도20b에 2점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 축 방향으로 줄어드는 동시에 면 방향으로 확대 신장되어 판 부재(32)를 거쳐서 피전사 기판(1)의 볼록부(T)를 흡수한다. 또한, 버퍼층(31)에 전달된 압축 하중은 판 부재(32)에 가해져 있다.
버퍼층(31)이 면 방향으로 확대 신장되면, 판 부재(32)는 버퍼층(31)으로부터 면 방향으로 어긋나는 힘을 받는다. 그러나, 판 부재(32)를 구성하는 철판(저탄소 강)은 단단한 소재로 되어 있어, 그 종탄성 계수는 버퍼층(31)을 구성하는 PET 수지재보다도 훨씬 높다(약 100배). 따라서, 버퍼층(31)이 면 방향으로 확대 변형되어도, 접촉 계면에서 미끄러짐이 발생되므로 판 부재(32)가 면 방향으로 이동하는 일은 없다.
한편, 피전사 기판(1)에 직접 접촉하는 판 부재(32)는 버퍼층(31)으로부터의 압축 하중을 받으면 피전사 기판(1)의 형상에 따라 변형될만큼 얇게 형성되어 있어, 피전사 기판(1)에 대해 균일하게 압축 하중을 전달한다. 피전사 기판(1)의 전체면에 걸쳐 볼록부(T)가 존재하고 있어도, 판 부재(32)는 피전사 기판(1)에 대해 균일하게 압축 하중을 전달한다. 또한, 이 때의 판 부재(32)의 변형은「종방향 하중에 대한 수축」이 아닌,「판 스프링의 면외 변형」이므로 면 방향으로의 신장이 작다.
이상과 같이, 원반(5)이나 피전사 기판(1)과 접촉하는 판 부재(32)는 상형(9)과 하형(10)으로부터 압력이 인가되었을 때에도 면 방향으로 이동하는 일이 없 다. 그 결과, 피전사 기판(1)이 면 방향으로 끌려 이동하는 일이 없어지므로, 원반(5)과 피전사 기판(1) 사이에 상대적인 어긋남이 없어, 나노 임프린트 공정에서 요구되는 모든 조건이 만족되는 결과를 얻을 수 있다.
또한, 피전사 기판(1)에 오목부가 있는 경우 혹은 피전사 기판(1)에 복수의 요철이 있는 경우에 대해서도, 완전히 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 피전사 기판(1)에 요철이 있는 경우에 한정되지 않고, 원반(5)측에 요철이 있는 경우에 대해서도 원반(5)과 하형(10) 사이에 균압 작용체(30)가 개재되어 있으면 완전히 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 또한, 판 부재(32)의 두께는 판 부재를 구성하는 재료나 피전사 기판(1)의 평탄도 등의 사양에 따라 적절하게 설정되는 것이다.
다음에, 제5 실시 형태의 변형예에 관한 제조 장치에 대해 설명한다.
본 변형예에서는, 제5 실시 형태에 관한 상형(9) 및 하형(10)의 내주면에 각각 전술한 홈(9a, 10a)(도7을 참조)이 형성되어 있다. 즉, 본 변형예에 관한 제조 장치는 상형(9)과 원반(5) 혹은 하형(10)과 피전사 기판(1) 사이에 균압 작용체(30)를 설치하는 기술과, 상형(9) 및 하형(10)의 내주면에 홈(9a, 10a)을 형성하는 기술을 구비하고 있다.
제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 상형(9) 및 하형(10)의 중공부(H)의 주위면에 홈(9a, 10a)이 마련되어 있으면, 원반(5)과 평탄한 피전사 기판(1) 사이에 발생되는 압력차가 1 ％ 이하가 되어 유효하였다.
그래서 발명자는, 홈(9a, 10a)과 균압 작용체(30)를 갖는 제조 장치를 이용 하여, 2 ㎛ 정도의 볼록부(T)를 가진 피전사 기판(1)에 대한 전사 실험을 행해 보았다.
도21a에 상기 실시 형태의 변형예에 관한 제조 장치를 이용한 경우의 원반(5)과 피전사 기판(1) 사이에 발생되는 압력 분포를 나타내는 그래프이고, 도21b는 상기 실시예의 변형예에 관한 원반(5)과 피전사 기판(1) 사이의 상대적인 편차량을 나타내는 그래프이다.
도21a에 나타낸 바와 같이 압력 분포는 더 균일화되어 있다. 따라서, 상형(9) 및 하형(10)에 홈(9a, 10a)을 마련하는 수단과, 균압 작용체(30)를 설치하는 수단은 양립하는 것이 확인되었다.
(제6 실시 형태)
도22는 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 제조 장치를 일부 절결하여 도시한 사시도이다.
도22에 도시한 바와 같이, 이 제조 장치는 상부로부터 차례로 프리 섕크(6), 상부 다이 셋(7), 상부 플레이트(8), 상형(9), 하형(10), 하부 플레이트(11), 하부 다이 셋(12) 및 돌기(13) 등을 구비하여, 상방으로부터 유압 프레스기에 의해 가압되도록 되어 있다.
상부 다이 셋(7)은 하부 다이 셋(12)에 대해 복수개의 가이드 지지 기둥(14)을 거쳐서 접촉 분리 가능하게 지지되어 있다. 상부 플레이트(8)는 상부 다이 셋(7)의 하면에 부착되고, 상부 다이 셋(7)의 하면에는 상형(9)이 지지되어 있다. 하부 플레이트(11)는 하부 다이 셋(12)의 상면에 부착되고, 하부 다이 셋(12)의 상 면에는 하형(10)이 지지되어 있다.
본 발명에 있어서의 한 쌍의 프레스면은 상형(9)의 하면과 하형(10)의 상면으로 구성되어 있다. 원반(5)과 피전사 기판(1)은 이들 상형(9)의 하면과 하형(10)의 상면 사이에 끼워져 가압된다. 그리고, 버퍼층(31)과 판 부재(32)로 이루어지는 균압 작용체(30)는 상형(9)과 원반(5) 사이에만 개재되어 있다.
이와 같이, 상형(9)과 원반(5)의 사이에만 균압 작용체(30)가 개재되어 있어도, 이 균압 작용체(30)는 원반(5) 혹은 피전사 기판(1)에 형성된 요철을 흡수한다. 즉, 원반(5) 및 피전사 기판(1)의 전체면에 걸쳐 균일한 압력이 인가된다.
또한, 본 발명은 전술한 실시 형태 자체에 한정되는 것은 아니며, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소가 적절한 조합에 의해 다양한 발명을 형성할 수 있다. 예를 들어, 실시 형태에 나타내는 전체 구성 요소로부터 몇 개의 구성 요소를 삭제해도 좋다. 또한, 다른 실시 형태에 걸친 구성 요소를 적절하게 조합해도 좋다.
본 발명에 따르면, 미세한 요철 패턴을 갖는 고밀도의 기록 매체, 반도체 및 자기 기록 매체가 높은 처리량으로, 또한 수율 좋게 제조된다.

Claims (11)

  1. 요철 패턴이 형성된 요철 형성 영역을 갖는 원반과, 피전사 기판을 중공 원통 형상의 상형과 하형으로 구성되는 금형의 한 쌍의 프레스면 사이에 끼우고, 상기 상형과 하형의 중심부를 가압하여 상기 원반과 피전사 기판에 압력을 인가함으로써, 상기 원반의 요철 패턴을 상기 피전사 기판의 표면에 전사하는 공정을 구비한 판 형상 구조체의 제조 방법에 있어서,
    상기 상형 및 하형의 내주부에 관한 압축 하중을 차단하여, 상기 압축 하중을 상기 상형 및 하형의 외주측으로 분산시키는 것을 특징으로 하는 판 형상 구조체의 제조 방법.
  2. 요철 패턴이 형성된 요철 형성 영역을 갖는 원반과, 피전사 기판을 상형과 하형으로 구성되는 금형의 한 쌍의 프레스면 사이에 끼우고, 상기 원반과 피전사 기판에 압력을 인가함으로써, 상기 원반의 요철 패턴을 상기 피전사 기판의 표면에 전사하는 공정을 구비한 판 형상 구조체의 제조 방법에 있어서,
    상기 상형 및 상기 하형의 외주부에 관한 압축 하중을 중심축 측으로 분산시키는 것을 특징으로 하는 판 형상 구조체의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상형 및 하형 중 적어도 한 쪽의 프레스면은,
    상기 상형 및 하형으로부터 인가되는 압력에 의해, 상기 프레스면과 평행한 방향으로 신장 혹은 축소하여, 상기 원반과 피전사 기판의 변형을 흡수하고,
    또한 상기 원반 또는 피전사 기판에 모방하여 변형되고, 상기 원반 또는 피전사 기판에 대해 상기 압력을 균일하게 부여하는 것을 특징으로 하는 판 형상 구조체의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피전사 기판은 그 표면에 레지스트 재료로 이루어지는 피전사층을 갖고 있고,
    상기 피전사층의 1 기압에 있어서의 유리 전이 온도보다도 낮은 온도에 있어서, 상기 요철 패턴의 전사가 행해지는 것을 특징으로 하는 판 형상 구조체의 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 원반 및 피전사 기판은 금속, 합금, 금속 산화물, 무기 재료, 세라믹 재료, 반도체 및 유리 중 적어도 하나를 포함하는 화합물 또는 혼합물로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 판 형상 구조체의 제조 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상형 및 하형 중 적어도 한 쪽의 프레스면은,
    상기 상형 및 하형으로부터 인가되는 압력에 의해, 상기 프레스면과 평행한 면 방향으로 신장 또는 축소하여, 상기 원반 및 피전사 기판의 변형을 흡수하는 버 퍼층과,
    상기 버퍼층의 원반측 또는 피전사 기판측의 면에 마련되고, 상기 버퍼층을 개재하여 수용하는 압력에 의해, 상기 원반 또는 피전사 기판에 모방하여 변형되는 판 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 판 형상 구조체의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 버퍼층의 재질은 플라스틱재, 고무재 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지재 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 판 형상 구조체의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 피전사 기판은 하드 디스크 드라이브에 탑재되는 기판이며,
    상기 기판의 표면으로의 요철 패턴의 전사는, 상기 기판에 서보 패턴을 형성하기 위해 행해지는 것을 특징으로 하는 판 형상 구조체의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 피전사 기판은 반도체 웨이퍼이며, 상기 반도체 웨이퍼로의 요철 패턴의 전사가 행해지는 것을 특징으로 하는 판 형상 구조체의 제조 방법.
  10. 요철 패턴이 형성된 요철 형성 영역을 갖는 원반과, 피전사 기판을 중공 원통 형상의 상형과 하형으로 구성되는 금형의 한 쌍의 프레스면 사이에 끼우고, 상 기 원반과 피전사 기판에 압력을 인가함으로써, 상기 원반의 요철 패턴을 상기 피전사 기판의 표면에 전사하는 판 형상 구조체의 제조 장치에 있어서,
    상기 상형 및 하형의 내주면에 마련되고, 상기 상형 및 하형의 내주부에 집중하는 압축 하중을 차단하여, 상기 압축 하중을 상기 상형 및 하형의 외주측으로 분산시키는 홈을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 판 형상 구조체의 제조 장치.
  11. 요철 패턴이 형성된 요철 형성 영역을 갖는 원반과, 피전사 기판을 상형과 하형으로 구성되는 금형의 한 쌍의 프레스면 사이에 끼우고, 상기 원반과 피전사 기판에 압력을 인가함으로써, 상기 원반의 요철 패턴을 상기 피전사 기판의 표면에 전사하는 판 형상 구조체의 제조 장치에 있어서,
    상기 상형 및 하형의 외주면에 마련되고, 상기 상형 및 하형의 외주부에 집중하는 압축 하중을 상기 상형 및 하형의 중심축 측으로 분산시키는 홈을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 판 형상 구조체의 제조 장치.
KR1020050089210A 2004-09-27 2005-09-26 판 형상 구조체의 제조 방법 및 제조 장치 KR100743317B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2004-00278674 2004-09-27
JP2004278674 2004-09-27
JPJP-P-2004-00355792 2004-12-08
JP2004355792 2004-12-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060051638A true KR20060051638A (ko) 2006-05-19
KR100743317B1 KR100743317B1 (ko) 2007-07-26

Family

ID=36097553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050089210A KR100743317B1 (ko) 2004-09-27 2005-09-26 판 형상 구조체의 제조 방법 및 제조 장치

Country Status (4)

Country Link
US (2) US7803304B2 (ko)
JP (1) JP4718946B2 (ko)
KR (1) KR100743317B1 (ko)
CN (1) CN100437759C (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100963364B1 (ko) * 2007-09-26 2010-06-14 가부시끼가이샤 도시바 패턴 형성 방법

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4738136B2 (ja) * 2005-10-31 2011-08-03 株式会社東芝 板状構造体の製造装置及び磁気ディスク製造方法
JP4872373B2 (ja) * 2006-02-15 2012-02-08 株式会社日立製作所 部位選択的に修飾された微細構造体およびその製造方法
US8437104B2 (en) 2006-04-06 2013-05-07 Sigma Pro Ltd. Llc Read/write apparatus and method for a magnetic storage medium comprised of magnetic nanoparticles contained within nanotubes
US8507032B2 (en) * 2006-04-06 2013-08-13 Sigma Pro Ltd. Llc Orientation of nanotubes containing magnetic nanoparticles in a magnetic storage medium
US7687160B2 (en) * 2006-04-06 2010-03-30 Winarski Tyson Y Magnetic storage medium formed of carbon nanotube arrays
JP4407673B2 (ja) * 2006-07-10 2010-02-03 セイコーエプソン株式会社 バンク構造、電子回路、及び電子デバイスの製造方法、並びにパターン形成方法
KR100772441B1 (ko) * 2006-10-12 2007-11-01 삼성전기주식회사 임프린팅용 스탬퍼 제조방법
JP2008152903A (ja) * 2006-11-21 2008-07-03 Toshiba Corp 磁気記録媒体、その製造方法、および磁気記録装置
US20080176049A1 (en) * 2007-01-24 2008-07-24 Samsung Electronics Co., Ltd. PHOTO-CURABLE COMPOSITION HAVING INHERENTLY EXCELLENT RELEASING PROPERtY AND PATTERN TRANSFER PROPERTY, METHOD FOR TRANSFERRING PATTERN USING THE COMPOSITION AND LIGHT RECORDING MEDIUM HAVING POLYMER PATTERN LAYER PRODUCED USING THE COMPOSITION
JP4296204B2 (ja) * 2007-03-26 2009-07-15 株式会社東芝 磁気記録媒体
JP4382843B2 (ja) 2007-09-26 2009-12-16 株式会社東芝 磁気記録媒体およびその製造方法
JP5422954B2 (ja) * 2007-09-28 2014-02-19 東レ株式会社 微細形状転写シートの製造方法及び製造装置
JP5185312B2 (ja) * 2010-03-19 2013-04-17 株式会社東芝 パターン形成方法
NL1038117C2 (nl) * 2010-07-21 2012-01-25 Edward Bok Semiconductor module, bevattende een electrische schakelingspatroon-opbrenginrichting ten behoeve van het daarmede plaatsvinden van het aanbrengen van electrische schakelingspatronen op een daarin toegevoerde semiconductor substraat.
JP2012066566A (ja) * 2010-08-21 2012-04-05 Konica Minolta Business Technologies Inc 画像形成装置及び画像形成方法
JP6748399B2 (ja) * 2012-11-30 2020-09-02 キヤノン株式会社 インプリント方法およびインプリント用硬化性組成物
CN111036766B (zh) * 2018-10-11 2021-12-10 名硕电脑(苏州)有限公司 托盘
CN109746318B (zh) * 2019-01-22 2020-08-21 浙江锦泰电子有限公司 防爆片的制造方法
KR102292282B1 (ko) * 2021-01-13 2021-08-20 성균관대학교산학협력단 비등방성 기계적 팽창 기판 및 이를 이용한 크랙 기반 압력 센서
FR3123822B1 (fr) 2021-06-15 2024-05-10 Coatec Pack En Abrege Ctp Modification structurelle et visuelle d’un polymere par un embossage a chaud

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US879363A (en) * 1903-06-06 1908-02-18 Victor Talking Machine Co Die-plate for stamping up sound-records.
US1448376A (en) * 1922-01-07 1923-03-13 Richard G Berger Method of repressing disk sound records
US1576642A (en) * 1923-04-20 1926-03-16 Brunswick Balkecollender Compa Molding die
US3018513A (en) * 1960-10-04 1962-01-30 Robert W Adams Clamp for matrices for molding phonograph records
FR2445761A1 (fr) * 1979-01-04 1980-08-01 Thomson Brandt Procede de fabrication de disques souples et dispositif destine a la mise en oeuvre de ce procede
JPH0778337A (ja) * 1993-09-10 1995-03-20 Sony Corp 磁気記録転写装置
JPH09128820A (ja) * 1995-08-25 1997-05-16 Sony Corp 光学記録媒体の製造方法と製造装置
US5772905A (en) 1995-11-15 1998-06-30 Regents Of The University Of Minnesota Nanoimprint lithography
JP2002536778A (ja) * 1999-02-12 2002-10-29 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ データ記憶媒体
MY125761A (en) * 1999-04-27 2006-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method and apparatus for manufacturing a magnetic recording medium with pre-format recording signals transferred and redorded by using a master information carrier
SE515962C2 (sv) * 2000-03-15 2001-11-05 Obducat Ab Anordning för överföring av mönster till objekt
JP2001277200A (ja) * 2000-03-30 2001-10-09 Toshiba Corp 微細加工装置
JP3638514B2 (ja) * 2000-09-27 2005-04-13 株式会社東芝 転写装置、転写用カートリッジ、及び転写方法
EP1205915A2 (en) * 2000-11-07 2002-05-15 Fuji Photo Film Co., Ltd. Method and device for magnetic transfer and magnetic recording medium
KR20020087374A (ko) * 2001-05-15 2002-11-22 후지 샤신 필름 가부시기가이샤 자기전사장치
JP2003123247A (ja) * 2001-10-15 2003-04-25 Fuji Photo Film Co Ltd 磁気転写装置
JP3850718B2 (ja) * 2001-11-22 2006-11-29 株式会社東芝 加工方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100963364B1 (ko) * 2007-09-26 2010-06-14 가부시끼가이샤 도시바 패턴 형성 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR100743317B1 (ko) 2007-07-26
CN100437759C (zh) 2008-11-26
CN1808575A (zh) 2006-07-26
US8057214B2 (en) 2011-11-15
JP4718946B2 (ja) 2011-07-06
JP2006188040A (ja) 2006-07-20
US7803304B2 (en) 2010-09-28
US20060065136A1 (en) 2006-03-30
US20090321000A1 (en) 2009-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100743317B1 (ko) 판 형상 구조체의 제조 방법 및 제조 장치
JP3850718B2 (ja) 加工方法
JP4478164B2 (ja) 微細構造転写装置、スタンパおよび微細構造の製造方法
US7412926B2 (en) Imprint apparatus and imprint method
JP2008012844A (ja) 微細構造転写装置および微細構造転写方法
JP4641321B2 (ja) パターン転写用モールド
US7833458B2 (en) Imprinting method and stamper
WO2007099907A1 (ja) インプリント用モールド及びインプリント方法
JP2010036514A (ja) ナノインプリント用スタンパ及び該スタンパを使用する微細構造転写装置
JP2008012859A (ja) インプリント装置およびインプリント方法
JPWO2008126312A1 (ja) 熱式インプリント装置および熱式インプリント方法
US20100308496A1 (en) Method of manufacturing stamper
JP2011088444A (ja) インプリント装置および離型方法
JP5067835B2 (ja) 磁気記録媒体の製造方法
JP2009006619A (ja) ナノインプリント用モールドおよび記録媒体
US8186992B2 (en) Micropattern transfer device
JP4093574B2 (ja) インプリントスタンパの製造方法、および磁気記録媒体の製造方法
JP5175812B2 (ja) ナノ金型、金型の製造方法および磁気記録媒体の製造方法
JP4814682B2 (ja) 微細構造パターンの転写方法及び転写装置
JP2010188701A (ja) 樹脂スタンパー成形用金型、及びこれを用いた樹脂スタンパーの製造方法
JP2010080010A (ja) 情報記録媒体基板の製造方法
JP2007018649A (ja) 記録媒体用基板の製造方法
JP2010055672A (ja) インプリント用モールド構造体、並びに磁気記録媒体及びその製造方法
JP5408953B2 (ja) 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
WO2010035594A1 (ja) インプリント型およびそれを用いた情報記録媒体基板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee