WO2011077882A1 - 両面インプリント装置 - Google Patents
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- 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
Definitions
- the present invention relates to an imprint apparatus for forming a fine structure on the surface of a transfer target. More particularly, the present invention relates to a double-sided imprint apparatus suitable for an application for forming a fine structure on both sides, such as a discrete track medium.
- the conventional photolithographic method using an exposure process can finely process a large area at a time, but since it does not have resolution below the wavelength of light, it naturally has a microstructure below the wavelength of light (for example, 100 nm or less). It is not suitable for making.
- a processing technique for a fine structure having a wavelength equal to or less than the wavelength of light there are an exposure technique using an electron beam, an exposure technique using an X-ray, an exposure technique using an ion beam, and the like.
- the pattern formation by the electron beam drawing apparatus is different from the batch exposure method using a light source such as i-line or excimer laser, and the more patterns to be drawn by the electron beam, the longer the drawing (exposure) time is. . Therefore, as the recording density increases, the time required to form a fine pattern becomes longer, and the manufacturing throughput is significantly reduced.
- the development of a collective figure irradiation method that irradiates an electron beam in a batch by combining masks of various shapes is progressing.
- the size of the electron beam drawing apparatus using the method is increased, and a mechanism for controlling the position of the mask with higher accuracy is further required, which increases the cost of the drawing apparatus itself and consequently increases the medium manufacturing cost.
- problems such as.
- Patent Document 1 describes an invention related to “nanoimprint lithography (NIL) technology”.
- NIL nanoimprint lithography
- NIL uses a processing technique for fine structures below the wavelength of light, such as an electron beam exposure technique, to press a master (mold) with a predetermined fine structure pattern onto a resist-coated transfer substrate in advance.
- the fine structure pattern of the original plate is transferred to the resist layer of the substrate to be transferred.
- thermoplastic resin when used as a resist, the temperature is increased to a temperature near or higher than the glass transition temperature (Tg) of the material and transferred.
- Tg glass transition temperature
- This method is called a thermal transfer method.
- the thermal transfer method has an advantage that a general-purpose resin can be widely used as long as it is a thermoplastic resin.
- photosensitive resin when using a photosensitive resin as a resist, it transfers with the photocurable resin which hardens
- the photoimprint type nanoimprint processing method requires the use of a special photo-curing resin, but the advantage of reducing the dimensional error of the finished product due to the thermal expansion of the transfer printing plate and printed material compared to the thermal transfer method. There is. In addition, there is no need for a heating mechanism or additional devices such as temperature rise, temperature control, and cooling on the device, and the imprint (microstructure transfer) device as a whole is also equipped with countermeasures against thermal distortion such as heat insulation. Therefore, there is an advantage that no design consideration is required.
- Patent Document 2 An example of an optical transfer type imprint (microstructure transfer) apparatus is described in Patent Document 2.
- This apparatus is configured such that a stamper capable of transmitting ultraviolet rays is pressed against a substrate to which a photocurable resin is applied, and ultraviolet rays are irradiated from above. A predetermined fine structure pattern is formed on the transfer substrate pressing surface of the stamper.
- Patent Document 1 and Patent Document 2 in a conventional imprint apparatus, a predetermined fine structure pattern has been mainly formed only on one surface of a transfer object.
- a fine structure pattern has been strongly demanded to form a fine structure pattern on both sides like a discrete track medium.
- the back surface is non-contacted and alternately imprinted on each side.
- the back surface of the imprinted surface is the next surface to be imprinted or the surface already imprinted.
- the surface to be imprinted should be smooth and free of foreign objects, and the imprinted surface should have mechanical contact that would damage the microstructure pattern. Don't let it go. Therefore, in the method of imprinting alternately one side at a time, it is necessary to make the back surface non-contact in the work holding at the time of imprint, and the non-contact mechanism of the press part becomes complicated.
- the method of imprinting alternately one side at a time has the disadvantage that not only the work throughput is low, but also the manufacturing cost is high due to the use of complex equipment.
- an object of the present invention is to provide a double-sided imprinting apparatus capable of simultaneously imprinting on both sides of a transfer medium such as a donut-shaped disk-shaped disk substrate.
- the subject includes an upper surface side stamper device supported by an elevating mechanism, a lower surface side stamper device fixed to a moving table placed on a guide rail, and a transfer object peeling device, and the moving table is driven to move.
- the mechanism can reciprocate on the guide rail, whereby the lower surface stamper device and the transferred object peeling device face the upper surface stamper device with the position of the upper surface side stamper device as the center.
- the lower surface side stamper device and the transferred object peeling device are integrally fixed to the moving table placed on the guide rail, so that the position of the upper surface side stamper device is the center. Can move reciprocally.
- the lower surface side stamper device is shifted from the opposite position of the upper surface side stamper device, and the transferred object is transferred to the upper surface side stamper device. Oppose the peeling device.
- the lower surface stamper device When the uncured resist-coated disc is placed on the lower surface stamper device, the lower surface stamper device is moved to the opposite position of the upper surface stamper device, the upper surface side stamper device is lowered, and the double-sided transfer operation is performed. The stamper device is raised to peel the transferred disc from the lower surface stamper device. Thereafter, the transferred object peeling device is opposed to the upper surface side stamper device, and the transferred disk is peeled from the upper surface side stamper device. At this time, the next coating disk can be mounted on the lower surface side stamper device. Finally, the transferred disk held by the transferred object peeling apparatus can be recovered by shifting the transferred object peeling apparatus from the facing position of the upper surface side stamper apparatus.
- the double-sided transfer operation can be performed quickly and continuously by lowering the upper surface side stamper device toward the lower surface side stamper device.
- the double-sided imprinting apparatus of the present invention it is possible to continuously and efficiently perform double-sided imprinting on a transfer object with a set of press mechanisms, simplifying the structure of the apparatus, and improving throughput. Can be significantly increased.
- the effect of the double-sided imprint apparatus according to the present invention is that the lower surface side stamper apparatus and the transferred object peeling apparatus are reciprocated integrally around the position of the upper surface side stamper apparatus, so that only one press mechanism is used.
- the imprinting operation can be carried out continuously and efficiently simultaneously on both sides of the transfer body. As a result, the structure of the apparatus can be simplified and the throughput can be remarkably increased.
- FIG. 1 It is an outline sectional view of an example of a double-sided imprinting device of the present invention. It is a schematic sectional drawing explaining 1 process at the time of performing a double-sided imprint operation
- the double-sided imprint apparatus of the present invention it is a partial schematic cross-sectional view illustrating a state in which the upper surface side stamper device is raised and the transferred disc is peeled from the lower surface side stamper device.
- FIG. 1 It is a schematic sectional drawing explaining 1 process at the time of performing a double-sided imprint operation
- the double-sided imprint apparatus of the present invention it is a partial schematic cross-sectional view for explaining a state in which a transferred disk is peeled from an upper surface side stamper apparatus by a transferred object peeling apparatus.
- FIG. 1 is a schematic sectional view of a double-sided imprint apparatus 1 according to the present invention.
- the double-sided imprint apparatus 1 according to the present invention basically includes a lower surface side stamper device 3, an upper surface side stamper device 5, and a transferred object peeling device 7.
- the lower surface side stamper device 3 and the transferred object peeling device 7 are fixed on the upper surface of the moving table 9, and the moving table 9 is placed on a guide rail 13 disposed on the upper surface of the pedestal 11.
- the moving table 9 is configured to be integrally movable left and right along the guide rail 13 by a known and common movement drive mechanism 15 such as a stepping motor, a linear motor, or a ball screw.
- the upper surface side stamper device 5 is configured to be movable up and down by a lifting mechanism 17.
- the operations of the movement drive mechanism 15 and the lifting mechanism 17 are controlled by the control unit 19. If necessary, stoppers 41a and 41b can be provided at both ends of the guide rail 11.
- the lower surface side stamper device 3 includes an XY stage 21, an alignment camera 23, a UV light source 25, a stamper mounting table 27, a lower stamper 29, and protein lamps 31a and 31b.
- the stamper mounting table 27 and the lower stamper 29 are made of a light transmissive material, and can transmit UV light emitted from the UV light source 25.
- the alignment camera 23 is used for aligning the lower stamper 29 and the disk when a disk (not shown) as a transfer target is placed on the upper surface of the lower stamper 29. Actually, based on the detection information of the alignment camera 23, the XY stage 21 is moved in the X direction and / or the Y direction to align the lower stamper 29 and the disk.
- the lower end of the lower stamper 29 is fastened to the stamper mounting table 27 by clamps 31a and 31b.
- one of the clamps 31a or 31b is configured to be able to move slightly in the vertical direction, and is fastened to the stamper mounting table 27 at one end of the lower stamper 29. Can be released. This is a contrivance adopted for separating the disk of the transfer target from the lower stamper 29.
- the upper surface side stamper device 5 includes a stamper support table 33, an upper stamper 35 disposed on the lower surface side of the support table 33, and a UV light source 37.
- the stamper support table 33 and the upper stamper 35 are made of a light-transmitting material and can transmit UV light emitted from the UV light source 37.
- the upper stamper 35 is fastened to the stamper support table 33 by clamps 39a and 39b. As will be described in detail below, one of the clamps 39a or 39b is configured to be able to move slightly in the vertical direction to release the fastening of one end of the upper stamper 35 to the stamper support table 33. can do. This is a contrivance adopted in order to peel off the disk to be transferred from the upper stamper 35.
- the double-sided imprint apparatus 1 when the double-sided imprint apparatus 1 according to the present invention performs a double-sided imprint process on the transfer target disk, the disk can be peeled from the lower stamper 29 of the lower surface side stamper apparatus 3. However, it remains in close contact with the upper stamper 35 of the upper stamper device 5. Therefore, the transferred object peeling device 7 is used to peel the disk from the upper stamper 35 of the upper surface side stamper device 5.
- FIG. 2 illustrates a state in which the disk 43 is placed on the lower stamper 29 of the lower surface side stamper device 3 when performing the double-sided imprinting operation using the double-sided imprinting device 1 of the present invention shown in FIG. FIG.
- the disc 43 with the photo-curable resist applied on both sides is conveyed by a disc chuck 47 attached to the tip of the disc handling arm 45. Since the resist 43a and 49b are applied to the outer peripheral edge of the disk 43, the disk 43 cannot be conveyed by chucking the outer peripheral edge of the disk 43. However, an area 51 where the resist 49a and 49b is not applied is formed around the central through hole of the disk 43. Therefore, it is preferable to convey the resist non-application area 51 by vacuum suction with the disk chuck 47.
- the disk handling arm 45 is configured to be movable up and down and to be able to advance and retract or rotate.
- the alignment camera 23 of the lower surface stamper device 3 detects the center of the inner diameter of the disk 43 and the alignment mark at the center of the lower stamper 29, Based on the detection signal, the XY stage 21 is driven, and the disk 43 and the lower stamper 29 are aligned.
- the disk handling arm 45 is lowered, the disk 43 is placed on the surface of the lower stamper 29, the vacuum chucking of the disk chuck 47 is released, and then the disk handling arm Retreat 45.
- a known and commonly used method such as spin coating, spray coating, roll coating, and ink jet can be used.
- double-sided spin coating of resist onto a disk a double-sided spin coater is commercially available from Nanotech Co., Ltd. located in Itabashi-ku, Tokyo.
- Double-sided air spray coaters, electrostatic spray coaters, and roll coaters are commercially available from Phi Corporation located in Meguro-ku, Tokyo.
- An apparatus for applying an ink-jet resist on both sides of a disk is disclosed in the specification of Japanese Patent Application No. 2009-161494 by the present applicant.
- the disk 43 is, for example, a donut-shaped disk-shaped disk substrate in which a through hole is formed in the center, such as an HDD, CD, or DVD. If necessary, a conventional thin film such as a metal layer, a resin layer, or an oxide film layer may be formed on the surface of the disk 43 to form a multilayer structure.
- a synthetic resin material added with a photosensitive substance can be used.
- the synthetic resin material for example, cycloolefin polymer, polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene polycarbonate, polyethylene terephthalate (PET), polylactic acid (PLA), polypropylene, polyethylene, polyvinyl alcohol (PVA), etc.
- the photosensitive substance examples include peroxides, azo compounds (for example, azobisisobutyronitrile), ketones (for example, benzoin, acetone, etc.), diazoaminobenzene, metal complex salts, dyes, and the like. It is done.
- FIG. 3 is a schematic sectional view showing one step of the double-sided imprinting operation by the double-sided imprinting apparatus 1 of the present invention shown in FIG.
- the disk 43 having the resists 49a and 49b coated on both sides is placed on the upper surface of the lower stamper 29, the lower surface stamper device 3 and the transferred object peeling device 7 are moved by the movement drive mechanism.
- the moving table 9 is moved along the guide rail 11 by 15 and the lower surface side stamper device 3 is moved to a position facing the upper surface side stamper device 5, the moving table 9 is stopped at that position.
- the alignment camera 23 of the lower surface stamper device 3 detects the alignment mark of the lower stamper 29 and the alignment mark of the upper stamper 35 and drives the XY stage 21 based on the detection signal to The stamper 29 and the upper stamper 35 are aligned.
- the upper side stamper device 5 is lowered by the elevating mechanism 17 and is pressed against the disk 43 with a predetermined pressure and brought into contact therewith.
- UV light is irradiated from the UV light source 25 of the lower surface side stamper device 3 and the UV light source 37 of the upper surface side stamper device 5 to cure the resists 49a and 49b.
- the pattern of the lower stamper 29 is transferred to the lower surface side resist 49b of the disk 43, and the pattern of the upper stamper 35 is transferred to the upper surface side resist 49a.
- the UV light source 25 and the UV light source 37 known and commonly used UV light sources can be used.
- a mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury mercury lamp, a xenon lamp, a UV-LED light source, or the like can be appropriately selected and used.
- a UV-LED light source is preferable.
- the UV-LED light source is significantly reduced in size as compared with the mercury lamp, and since the generation of heat is significantly suppressed because the ultraviolet wavelength is 365 nm, there is no adverse effect or damage to the irradiated object. Furthermore, it has the advantages of low power consumption, environmental friendliness, and long life (10000 to 20000 hours), so that the line stop time due to lamp replacement can be shortened.
- FIG. 4 is a partial schematic sectional view showing one step of the double-sided imprinting operation by the double-sided imprinting apparatus 1 of the present invention shown in FIG.
- the transferred disk 53 is then recovered.
- FIG. 4 while tightening the upper stamper 35 with the clamps 39a and 39b of the upper surface side stamper device 5, while tightening the lower stamper 29 with the clamp 31a of the lower surface side stamper device 3, The fastening by the clamp 31b is released, and the upper surface side stamper device 5 is raised. Then, the transferred disk 53 and the lower stamper 29 are gradually separated from the clamped clamp 31a side.
- the transferred disk 53 is peeled off from the lower stamper 29, but it is not possible to proceed to the subsequent disk collecting step unless it is kept in close contact with the upper stamper 35.
- the lower surface stamper device 3 and the transferred object peeling device 7 fixed on the upper surface of the moving table 9 are moved to the movement drive mechanism 15.
- the transfer object peeling device 7 is moved to a position facing the upper surface side stamper device 5, it is stopped at that position. Thereafter, the upper-side stamper device 5 is lowered by the elevating mechanism 17, and the transferred disk 53 is engaged with the transferred object peeling device 7. At this time, as shown in FIG. 2, the next coating disk 43 can be placed on the lower surface stamper device 3.
- the convex portion at the upper end portion of the disc support shaft 55 of the transferred object peeling device 7 is inserted into the through hole in the center of the transferred disc 53, and the peripheral portion of the transferred disc 53 is vacuumed.
- the chuck portion 57 is locked to the inner wall surface near the upper end.
- the inner wall surface of the vacuum chuck portion 57 is preferably configured to expand toward the upper end direction.
- a vacuum suction port 59 is disposed at the bottom of the vacuum chuck portion 57, and the transferred disk 53 can be vacuum chucked by connecting a known conventional means such as a vacuum pump to the vacuum suction port 59.
- the disk support shaft 55 is configured to be movable up and down. This is a mechanism necessary for transferring the transferred disk 53 to another unloader in a later step. Therefore, it is preferable to provide an O-ring 61 for maintaining a vacuum at the sliding contact interface between the disk support shaft 55 and the vacuum chuck portion 57.
- one end of the upper stamper 35 is clamped by the clamp 39 b of the upper surface stamper device 5 while the transferred disk 53 is still engaged with the transferred object peeling device 7 by vacuum suction. While tightening, the clamp 39a is slightly lowered to release the other end of the upper stamper 35, and the upper surface side stamper device 5 is raised. Then, the upper stamper 35 is gradually peeled off from the clamped clamp 39b side. Finally, the transferred disk 53 is completely peeled off from the upper stamper 35 and is vacuum-adsorbed to the transfer object peeling device 7. Is held.
- FIG. 7 is a partial schematic cross-sectional view showing the final process of the double-sided imprinting operation by the double-sided imprinting apparatus 1 of the present invention shown in FIG.
- the lower surface stamper device 3 and the transferred object peeling device 7 fixed to the moving table 9 are moved along the guide rail 11, and the lower surface stamper device 3 is moved. If it moves to the position which opposes the upper surface side stamper apparatus 5, it will stop at that position.
- the vacuum chuck by the vacuum chuck portion 57 of the transfer object peeling apparatus 7 is stopped, and the disk support shaft 55 is raised.
- the transferred disk 53 supported by the upper end of the disk support shaft 55 is collected by the unloader 63 and stored in a product cassette (not shown).
- the unloader 63 is preferably a vacuum chuck type mechanism that can move in the XYZ directions. Such unloader mechanisms are known to those skilled in the art.
- the upper surface side stamper device 5 is lowered simultaneously with the unloader operation of the transferred disk 53, and the transfer operation is performed. To do.
- the double-sided imprinting apparatus of the present invention can continuously and efficiently imprint both sides of the transfer object, and can dramatically increase the throughput.
- the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and various modifications can be made.
- the upper surface of the stamper mounting table is curved, or the entire double-sided imprint apparatus is accommodated in the deaeration chamber. Can do.
- the present invention can be used for a double-sided imprint apparatus suitable for an application for forming a fine structure on both sides, such as a discrete track medium.
Landscapes
- Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
Abstract
本発明は、ドーナツ形の円盤状ディスク基板などの被転写体の両面に同時にインプリントすることができる両面インプリント装置に関するものであり、両面インプリント装置を、昇降機構に支持された上面側スタンパ装置と、ガイドレール上に乗せられた移動テーブルに固設された下面側スタンパ装置と被転写体剥離装置とを備えて構成し、移動テーブルは移動駆動機構によりガイドレール上を往復動することができ、これにより、上面側スタンパ装置の位置を中心として、下面側スタンパ装置と被転写体剥離装置とが上面側スタンパ装置に対峙する位置に交互に移動することができるようにした。
Description
本発明は被転写体の表面に微細構造を形成するインプリント装置に関する。更に詳細には、本発明はディスクリートトラックメディアのように、両面に微細構造を形成するアプリケーションに適した両面インプリント装置に関する。
コンピュータなどの各種情報機器の目覚ましい機能向上により、使用者が扱う情報量は増大の一途を辿り、ギガからテラ単位領域に達している。このような環境下において、これまでよりも一層記録密度の高い情報記憶・再生装置やメモリーなどの半導体装置に対する需要が益々増大している。
記録密度を増大させるには、一層微細な加工技術が必要となる。露光プロセスを用いた従来の光リソグラフィー法は、一度に大面積を微細加工することができるが、光の波長以下の分解能を持たないため、自ずから光の波長以下(例えば、100nm以下)の微細構造の作製には適さない。光の波長以下の微細構造の加工技術として、電子線を用いた露光技術、X線を用いた露光技術及びイオン線を用いた露光技術などが存在する。しかし、電子線描画装置によるパターン形成は、i線、エキシマレーザ等の光源を使用した一括露光方式によるものと異なって、電子線で描画するパターンが多ければ多いほど、描画(露光)時間がかかる。従って、記録密度が増大するにつれて、微細パターンの形成に要する時間が長くなり、製造スループットが著しく低下する。一方、電子線描画装置によるパターン形成の高速化を図るために、各種形状のマスクを組み合わせてそれらに一括して電子線を照射する一括図形照射法の開発が進められているが、一括図形照射法を使用する電子線描画装置は大型化すると共に、マスクの位置を一層高精度に制御する機構が更に必要になり、描画装置自体のコストが高くなり、結果的に、媒体製造コストが高くなるなどの問題点がある。
光の波長以下の微細構造の加工技術として、従来のような露光技術に代えて、プリント技術による方法が提案されている。例えば、特許文献1には、「ナノインプリントリソグラフィー(NIL)技術」に関する発明が記載されている。ナノインプリントリソグラフィー(NIL)技術は、前もって電子線露光技術等の光の波長以下の微細構造の加工技術を用いて、所定の微細構造パターンを形成した原版(モールド)をレジスト塗布被転写基板に加圧しながら押し当て、原版の微細構造パターンを被転写基板のレジスト層に転写する技術である。原版さえあれば、特別に高価な露光装置は必要無く、通常の印刷機レベルの装置でレプリカを量産できるので、電子線露光技術等に比較してスループットは飛躍的に向上し、製造コストも大幅に低減される。このような目的に使用される装置は、「微細構造転写装置」又は「インプリント装置」などと呼ばれている。
ナノインプリントリソグラフィー(NIL)技術において、レジストとして熱可塑性樹脂を使用する場合、その材料のガラス転移温度(Tg)近傍又はそれ以上の温度に上げて加圧して転写する。この方式は熱転写方式と呼ばれる。熱転写方式は熱可塑性の樹脂であれば汎用の樹脂を広範に使用できる利点がある。これに対し、レジストとして感光性樹脂を使用する場合、紫外線などの光を曝露すると硬化する光硬化性樹脂により転写する。この方式は光転写方式と呼ばれる。
光転写方式のナノインプリント加工法では、特殊な光硬化型の樹脂を用いる必要があるが、熱転写方式と比較して、転写印刷版や被印刷部材の熱膨張による完成品の寸法誤差を小さくできる利点がある。また、装置上では、加熱機構の装備や、昇温、温度制御、冷却などの付属装置が不要であること、更に、インプリント(微細構造転写)装置全体としても、断熱などの熱歪み対策のための設計的な配慮が不要となるなどの利点がある。
光転写方式のインプリント(微細構造転写)装置の一例は特許文献2に記載されている。この装置は、紫外線を透過できるスタンパを光硬化性樹脂の塗布された被転写基板に押し当て、上部から紫外線を照射するように構成されている。スタンパの被転写基板押圧面には所定の微細構造パターンが形成されている。
特許文献1及び特許文献2に示されるように、従来のインプリント装置では、主に被転写体の片面にのみ所定の微細構造パターンが形成されてきた。しかし、最近では、記録密度を更に増大させるために、ディスクリートトラックメディアのように、両面に微細構造パターンを形成することが強く求められるようになってきた。
ドーナツ形の円盤状ディスク基板などの被転写体の両面をインプリントする方法として、裏面を非接触として片面ずつ交互にインプリントする方法がある。しかし、この方法では、インプリントしている面の裏面は、次にインプリントする面又は既にインプリントされた面となる。一般的に、高品質のインプリントを行うためにはインプリントしようとする表面は平滑で、異物があってはならず、また、インプリントした面は微細構造パターンを損傷するような機械的接触をさせてはならない。従って、片面ずつ交互にインプリントする方式では、インプリント時のワーク保持において、裏面を非接触とする必要があり、プレス部の非接触機構が複雑となる。また、インプリントを表裏に分けて2回行うことから、プレス部が2式必要となり、自動機ではその間のハンドリングも必要となる。その結果、片面ずつ交互にインプリントする方式では、作業のスループットが低いばかりか、複雑な装置を使用するために製造コストも高くなるという欠点があった。
従って、本発明の目的は、ドーナツ形の円盤状ディスク基板などの被転写体の両面に同時にインプリントすることができる両面インプリント装置を提供することである。
前記課題は、昇降機構に支持された上面側スタンパ装置と、ガイドレール上に乗せられた移動テーブルに固設された下面側スタンパ装置と被転写体剥離装置とからなり、前記移動テーブルは移動駆動機構により前記ガイドレール上を往復動することができ、これにより、前記上面側スタンパ装置の位置を中心として、前記下面側スタンパ装置と被転写体剥離装置とが前記上面側スタンパ装置に対峙する位置に交互に移動することができる両面インプリント装置により解決される。
本発明の両面インプリント装置では、下面側スタンパ装置と被転写体剥離装置とがガイドレール上に乗せられた移動テーブルに一体的に固設されているので、上面側スタンパ装置の位置を中心として往復的に動くことができる。これにより、例えば、下面側スタンパ装置に未硬化レジストが塗布されたディスクを載置する場合には、下面側スタンパ装置を上面側スタンパ装置の対峙位置からずらして、上面側スタンパ装置に被転写体剥離装置を対峙させる。下面側スタンパ装置に未硬化レジスト塗布ディスクが載置されたら下面側スタンパ装置を上面側スタンパ装置の対峙位置に移動させ、上面側スタンパ装置を下降させて両面転写作業を実施し、次いで、上面側スタンパ装置を上昇させて転写済みディスクを下面側スタンパ装置から剥離する。その後、被転写体剥離装置を上面側スタンパ装置に対峙させ、転写済みディスクを上面側スタンパ装置から剥離する。この時、下面側スタンパ装置に次の塗布ディスクを載置することもできる。最後に、被転写体剥離装置を上面側スタンパ装置の対峙位置からずらすことにより被転写体剥離装置に保持された転写済みディスクを回収することができる。前記のように、下面側スタンパ装置には次の塗布ディスクが既に載置済みなので、上面側スタンパ装置を下面側スタンパ装置に向かって下降させれば両面転写作業を速やかに連続的に実施できる。このように、本発明の両面インプリント装置によれば、プレス機構一式で連続的かつ効率的に被転写体に両面インプリントすることが可能であり、装置構造の簡素化が図られ、スループットを著しく増大させることができる。
本発明の両面インプリント装置の効果は、上面側スタンパ装置の位置を中心にして、下面側スタンパ装置と被転写体剥離装置が一体的に往復動することにより、一台のプレス機構のみで被転写体の両面同時にインプリント作業を連続的かつ効率的に実施できることである。これにより装置構造の簡素化が図られ、スループットを著しく増大させることができる。
以下、図面を参照しながら本発明の両面インプリント装置の一例について詳細に説明する。図1は本発明の両面インプリント装置1の概要断面図である。本発明の両面インプリント装置1は基本的に下面側スタンパ装置3と、上面側スタンパ装置5と、被転写体剥離装置7とからなる。下面側スタンパ装置3と被転写体剥離装置7は移動テーブル9の上面に固設されており、移動テーブル9は、台座11の上面に配設されたガイドレール13に乗せられている。移動テーブル9は、例えば、ステッピングモータ、リニアモータ、ボールスクリューなど公知慣用の移動駆動機構15によりガイドレール13に沿って左右に一体的に移動可能に構成されている。上面側スタンパ装置5は昇降機構17により昇降可能に構成されている。移動駆動機構15及び昇降機構17の動作は制御部19により制御される。必要に応じてガイドレール11の両端部にストッパ41a,41bを配設することもできる。
下面側スタンパ装置3はXYステージ21とアライメントカメラ23とUV光源25と、スタンパ載置テーブル27と、下側スタンパ29とスタンパクランプ31a,31bとからなる。スタンパ載置テーブル27及び下側スタンパ29は光透過性素材から形成されており、UV光源25から照射されるUV光を透過させることができる。アライメントカメラ23は下側スタンパ29の上面に被転写体のディスク(図示されていない)を載置するときに、下側スタンパ29とディスクを位置合わせさせるために使用される。実際にはアライメントカメラ23の検出情報に基づき、XYステージ21をX方向及び/又はY方向に移動させて、下側スタンパ29とディスクを位置合わせさせる。下側スタンパ29は、その周縁端部がクランプ31a,31bによりスタンパ載置テーブル27に締着されている。下記で詳細に説明するが、クランプ31a又は31bの一方は上下方向へ僅かに動くことができるように構成されていて、下側スタンパ29の一方の端部のスタンパ載置テーブル27への締着を解放することができる。これは被転写体のディスクを下側スタンパ29から剥離させるために採用された工夫である。
上面側スタンパ装置5は、スタンパ支持テーブル33と、この支持テーブル33の下面側に配置された上側スタンパ35と、UV光源37とからなる。スタンパ支持テーブル33及び上側スタンパ35は光透過性素材から形成されており、UV光源37から照射されるUV光を透過させることができる。上側スタンパ35はクランプ39a,39bによりスタンパ支持テーブル33に締着されている。下記で詳細に説明するが、クランプ39a又は39bの一方は上下方向へ僅かに動くことができるように構成されていて、上側スタンパ35の一方の端部のスタンパ支持テーブル33への締着を解放することができる。これは被転写体のディスクを上側スタンパ35から剥離させるために採用された工夫である。
下記で詳細に説明するが、本発明の両面インプリント装置1で被転写体のディスクに両面インプリント処理を行うと、ディスクは下面側スタンパ装置3の下側スタンパ29からは剥離させることができるが、上面側スタンパ装置5の上側スタンパ35に密着されたままの状態になる。従って、被転写体剥離装置7は上面側スタンパ装置5の上側スタンパ35からディスクを剥離させるために使用される。
図2は図1に示された本発明の両面インプリント装置1を用いて両面インプリント作業を行う際の、下面側スタンパ装置3の下側スタンパ29にディスク43を載置する状態を説明する概要断面図である。両面に光硬化性レジストが塗布されたディスク43は、ディスクハンドリングアーム45の先端に取り付けられたディスクチャック47により搬送される。ディスク43は外周縁までレジスト49a,49bが塗布されているので、ディスク外周縁をチャックする形式では搬送できないが、ディスク43の中央の貫通孔周辺部にはレジスト49a,49bが塗布されない領域51があるので、このレジスト非塗布領域51をディスクチャック47により真空吸着して搬送することが好ましい。ディスクハンドリングアーム45は昇降可能かつ進退又は回転可能に構成されていることが好ましい。ディスクハンドリングアーム45によりディスク43が下側スタンパ29の直上に搬送されてきたら、下面側スタンパ装置3のアライメントカメラ23がディスク43の内径中心と下側スタンパ29の中心のアライメントマークとを検出し、その検出信号に基づき、XYステージ21を駆動させ、ディスク43と下側スタンパ29とを位置合わせさせる。ディスク43と下側スタンパ29とが位置合わせされたら、ディスクハンドリングアーム45を下降させ、ディスク43を下側スタンパ29の表面に載置し、ディスクチャック47の真空吸着を解除した後、ディスクハンドリングアーム45を待避させる。ディスク43の両面にレジスト49a,49bを塗布する方法は、例えば、スピンコート、スプレーコート、ロールコート、インクジェットなどの公知慣用の方法を使用することができる。ディスクへのレジストの両面スピンコートに関しては、東京都板橋区に所在する株式会社ナノテックから両面スピンコーターが市販されている。両面エアースプレーコーター、静電スプレーコーター、ロールコータは東京都目黒区に所在するファイコーポレーションから市販されている。ディスクの両面にレジストをインクジェット塗布する装置に関しては本願出願人による特願2009-161494の明細書に開示されている。
ディスク43は例えば、HDD、CD又はDVDなどのような中心に貫通穴が形成されたドーナツ形の円盤状ディスク基板などである。ディスク43の表面には必要に応じて、金属層、樹脂層、酸化膜層などの常用の薄膜を形成し、多層構造体とすることもできる。レジスト49a,49bは例えば、合成樹脂材料に感光性物質を添加したものを使用することができる。合成樹脂材料としては例えば、主成分がシクロオレフィンポリマー、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリスチレンポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ乳酸(PLA)、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリビニルアルコール(PVA)などが使用できる。感光性物質は例えば、過酸化物、アゾ化合物類(例えば、アゾビスイソブチロニトリルなど)、ケトン類(例えば、ベンゾイン、アセトンなど)、ジアゾアミノベンゼン、金属系錯塩類、染料類などが挙げられる。
図3は図1に示された本発明の両面インプリント装置1による両面インプリント作業の一工程を示す概要断面図である。図2で説明したように、両面にレジスト49a,49bが塗布されたディスク43が下側スタンパ29の上面に載置されたら、下面側スタンパ装置3及び被転写体剥離装置7は、移動駆動機構15により移動テーブル9がガイドレール11に沿って移動され、下面側スタンパ装置3が上面側スタンパ装置5に対峙する位置にまで移動されたら、その位置で停止される。必要に応じて、下面側スタンパ装置3のアライメントカメラ23により、下側スタンパ29のアライメントマークと上側スタンパ35のアライメントマークとを検出し、その検出信号に基づき、XYステージ21を駆動させ、下側スタンパ29と上側スタンパ35とを位置合わせさせる。下側スタンパ29と上側スタンパ35とが位置合わせされたら、昇降機構17により上面側スタンパ装置5を下降させて、ディスク43に所定の圧力で押圧し、当接させる。次いで、下面側スタンパ装置3のUV光源25及び上面側スタンパ装置5のUV光源37からUV光を照射し、レジスト49a,49bを硬化させる。これにより、ディスク43の下面側レジスト49bに下側スタンパ29のパターンが転写され、上面側レジスト49aに上側スタンパ35のパターンが転写される。UV光源25及びUV光源37としては公知慣用のUV光源を使用することができる。例えば、水銀ランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀水銀ランプ、キセノンランプ又はUV-LED光源などを適宜選択して使用することができる。特に、UV-LED光源が好ましい。UV-LED光源は水銀ランプに比べて大幅に小型化され、紫外線波長が365nmのため熱の発生が大幅に抑えられるので、照射物への悪影響又はダメージが無い。更に低消費電力で環境に優しく、長寿命(10000~20000時間)なのでランプ交換によるライン停止時間を短くすることができるなどの利点がある。
図4は図1に示された本発明の両面インプリント装置1による両面インプリント作業の一工程を示す部分概要断面図である。図3で説明したように、ディスク43の両面へのパターン転写が完了したら、次に転写済みディスク53を回収する。その際、図4に示されるように、上面側スタンパ装置5のクランプ39a及び39bで上側スタンパ35を締着しつつ、下面側スタンパ装置3のクランプ31aで下側スタンパ29を締着しながら、クランプ31bによる締着を解放し、上面側スタンパ装置5を上昇させる。すると、転写済みディスク53と下側スタンパ29は締着されているクランプ31a側から徐々に剥離されていく。このような一端剥離方式によらず、クランプ39a及び39bで上側スタンパ35を締着し、かつ、クランプ31a及び31bで下側スタンパ29を締着させたまま上面側スタンパ装置5を上昇させると、各スタンパ29,35と転写済みディスク53の相互の密着力が強いために転写済みディスク53を下側スタンパ29から奇麗に剥離させることができず、無理に剥離させようとすると、上側スタンパ35、下側スタンパ29及び/又はディスク43に機械的な損傷を与えてしまう可能性がある。本発明の両面インプリント装置では、転写済みディスク53を下側スタンパ29から剥離させるが、上側スタンパ35には密着させたままの状態に維持しないと後のディスク回収工程に進むことができない。
転写済みディスク53が下側スタンパ29から剥離されたら、図5に示されるように、移動テーブル9の上面に固設された下面側スタンパ装置3及び被転写体剥離装置7を、移動駆動機構15によりガイドレール11に沿って移動する。被転写体剥離装置7が上面側スタンパ装置5に対峙する位置にまで移動されたら、その位置で停止させる。その後、昇降機構17により上面側スタンパ装置5を下降させて、転写済みディスク53を被転写体剥離装置7に係合させる。この際、図2に示されるように、下面側スタンパ装置3に次の塗布ディスク43を載置することもできる。
図6に示されるように、被転写体剥離装置7のディスク支持軸55の上端部の凸部が転写済みディスク53の中央部の貫通孔内に挿入され、転写済みディスク53の周縁部は真空チャック部57の上端寄り内壁面に係止される。真空チャック部57の内壁面は上端方向に向かって拡開するように構成されていることが好ましい。真空チャック部57の底部には真空吸引口59が配設されており、この真空吸引口59に真空ポンプなどの公知慣用の手段を接続することにより転写済みディスク53を真空チャックすることができる。ディスク支持軸55は昇降可能に構成されている。これは、後の工程で転写済みディスク53を別のアンローダに引き渡すために必要な機構である。従って、ディスク支持軸55と真空チャック部57との摺接界面には真空を維持するためのO-リング61を配設することが好ましい。
図6に示されるように、真空吸着により転写済みディスク53を被転写体剥離装置7に係合させたままの状態で、上面側スタンパ装置5のクランプ39bで上側スタンパ35の一方の端部を締着しながら、クランプ39aを僅かに下降させることにより上側スタンパ35の他方の端部の締着を解放し、上面側スタンパ装置5を上昇させる。すると、上側スタンパ35は締着されているクランプ39b側から徐々に剥離されていき、最後には、転写済みディスク53は上側スタンパ35から完全に剥離され、被転写体剥離装置7に真空吸着されたまま保持される。
図7は図1に示された本発明の両面インプリント装置1による両面インプリント作業の最終工程を示す部分概要断面図である。転写済みディスク53が上側スタンパ35から剥離されたら、移動テーブル9に固設された下面側スタンパ装置3及び被転写体剥離装置7を、ガイドレール11に沿って移動し、下面側スタンパ装置3が上面側スタンパ装置5に対峙する位置にまで移動したら、その位置で停止させる。被転写体剥離装置7の真空チャック部57による真空チャックを停止し、ディスク支持軸55を上昇させる。ディスク支持軸55の上端部に支持された転写済みディスク53をアンローダ63により回収し、製品カセット(図示されていない)に収納する。アンローダ63にはXYZ方向に動くことができる真空チャック式の機構を使用することが好ましい。このようなアンローダ機構は当業者に公知である。前記のように、下面側スタンパ装置3に次の塗布ディスク43が既に載置されている場合には、転写済みディスク53のアンローダ作業と同時に、上面側スタンパ装置5を下降させ、転写作業を実施する。これにより、本発明の両面インプリント装置では、連続的かつ効率的に被転写体を両面インプリントすることが可能になり、スループットを飛躍的に増大させることができる。
以上、本発明の両面インプリント装置の好ましい実施態様について説明してきたが、本発明は例示された実施態様に限定されず、様々な変更を為すことが可能である。例えば、未硬化レジスト塗布ディスクとスタンパとの間に気泡が内包されないようにするため、スタンパ載置テーブルの上面を湾曲させたり、あるいは両面インプリント装置全体を脱気室に収納するなどの変更を為し得る。
本発明はディスクリートトラックメディアのように、両面に微細構造を形成するアプリケーションに適した両面インプリント装置に利用することが可能である。
1・・・本発明の両面インプリント装置 3・・・下面側スタンパ装置 5・・・上面側スタンパ装置 7・・・被転写体剥離装置 9・・・移動テーブル 11・・・台座 13・・・ガイドレール 15・・・移動駆動機構 17・・・昇降機構 19・・・制御部 21・・・XYステージ 23・・・アライメントカメラ 25・・・UV光源 27・・・スタンパ載置テーブル 29・・・下側スタンパ 31a,31b・・・スタンパクランプ 33・・・スタンパ支持テーブル 35・・・上側スタンパ 37・・・UV光源 39a,39b・・・スタンパクランプ 41a,41b・・・ストッパ 43・・・ディスク 45・・・ディスクハンドリングアーム 47・・・ディスクチャック 49a・・・上側未硬化レジスト 49b・・・下側未硬化レジスト 51・・・未硬化レジスト非塗布領域 53・・・転写済みディスク 55・・・ディスク支持軸 57・・・真空チャック部 59・・・真空吸引口 61・・・O-リング 63・・・アンローダ
Claims (4)
- 昇降機構に支持された上面側スタンパ装置と、ガイドレール上に乗せられた移動テーブルに固設された下面側スタンパ装置と被転写体剥離装置とを備え、前記移動テーブルは移動駆動機構により前記ガイドレール上を往復動することができ、これにより、前記上面側スタンパ装置の位置を中心として、前記下面側スタンパ装置と被転写体剥離装置とが前記上面側スタンパ装置に対峙する位置に交互に移動することができる両面インプリント装置。
- 前記下面側スタンパ装置は、XYステージと、アライメントカメラと、UV光源と、光透過性スタンパ載置テーブルと、該光透過性スタンパ載置テーブルの上面にクランプで締着された下側スタンパとを備え、前記上面側スタンパ装置は、昇降機構と、光透過性スタンパ支持テーブルと、この支持テーブルの下面側にクランプで締着された上側スタンパと、UV光源とからなり、前記被転写体剥離装置は真空チャック部と、該真空チャック部の中心部に位置する昇降可能なディスク支持軸とからなる請求項1記載の両面インプリント装置。
- 前記クランプは2個以上からなり、一方のクランプがスタンパを締着しつつ、他方のクランプはスタンパの締着を解放できるように構成されている請求項2記載の両面インプリント装置。
- 前記UV光源はUV-LED光源である請求項2記載の両面インプリント装置。
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