專利名稱：板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法及制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硬盤等記錄介質(zhì)、半導(dǎo)體、或磁復(fù)制盤等的板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法及制造裝置。
(2)背景技術(shù)近年來，隨著電子計(jì)算機(jī)等信息設(shè)備的功能的飛速提高，使用者使用的信息量顯著增加。在這種狀況下，熱切期待一種比已往更高記錄密度的信息記錄再現(xiàn)裝置和高集成度的半導(dǎo)體裝置。
為了提高記錄介質(zhì)的記錄密度，需要更微細(xì)的加工技術(shù)。使用曝光工藝的現(xiàn)有光刻技術(shù)，雖然能夠適度進(jìn)行大面積的微細(xì)加工，但不具有光的波長(zhǎng)以下的分解能力。為此，利用現(xiàn)有光刻技術(shù)就很難形成小于等于200nm的微細(xì)結(jié)構(gòu)。
作為小于等于200nm級(jí)的加工技術(shù)，包括電子射線平板印刷和聚焦離子束平板印刷等的方法。但是，在這些方法中，存在著生產(chǎn)能力差這樣的問題。
作為以高生產(chǎn)能力制作光的波長(zhǎng)以下的微細(xì)結(jié)構(gòu)的方法，包括1995年S.Y.Chou等提出的“納米復(fù)制平板印刷(NIL)技術(shù)”(例如，參照非專利文獻(xiàn)1)。
納米復(fù)制平板印刷技術(shù)是將通過電子射線平板印刷等形成微細(xì)凹凸圖形的原盤按壓在涂敷了抗蝕劑的基板上，將原盤的凹凸圖形復(fù)制在基板的抗蝕劑膜上的方法。
使用此方法，與電子射線平板印刷和聚焦離子束平板印刷相比，大幅度地縮短了對(duì)大于等于1平方英寸區(qū)域的處理時(shí)間。
納米復(fù)制平板印刷技術(shù)的各工序如下所述。
(1)在硅基板等被復(fù)制基板上涂敷PMMA等抗蝕劑。
(2)在減壓氣氛下，將原盤按壓在被復(fù)制基板上。此時(shí)的壓力為100個(gè)大氣壓左右。
(3)將形成抗蝕劑膜的被復(fù)制基板加熱到抗蝕劑的玻璃轉(zhuǎn)移溫度以上。
(4)經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間后，將原盤及被復(fù)制基板冷卻到室溫。
(5)將原盤從被復(fù)制基板上剝離。
(6)將凹凸復(fù)制到抗蝕劑膜上。
在上述工序中，將被復(fù)制基板加熱到抗蝕劑的玻璃轉(zhuǎn)移溫度以上的工序(3)，使抗蝕劑軟化，即使是低壓力，作為進(jìn)行凹凸復(fù)制所必需的工序在被復(fù)制基板的加熱和冷卻時(shí)要花費(fèi)時(shí)間，所以成為生產(chǎn)能力下降的原因。并且，當(dāng)抗蝕劑軟化，從抗蝕劑基板剝離原盤時(shí)，抗蝕劑膜的一部分會(huì)附著在原盤上，從基板上剝落。
此外，這些工序在減壓氣氛下進(jìn)行。這是為了防止因在原盤和被復(fù)制基板之間存在氣泡所引起的在局部不能復(fù)制。但是，減壓氣氛的形成由于需要使用泵等的脫氣時(shí)間，所以成為生產(chǎn)能力下降的原因。
此外，在大約1平方英寸以上的大區(qū)域上均勻地復(fù)制原盤的凹凸圖形的情況，要求原盤表面和被復(fù)制基板表面有高的平行度。即使能夠獲得必需的平行度，但對(duì)于大面積均勻地分散負(fù)重也是非常困難的。
如上所述，與通過電子射線平板印刷和聚焦離子束的描寫工藝相比，納米復(fù)制平板印刷技術(shù)適用于形成光波長(zhǎng)以下的微細(xì)結(jié)構(gòu)，能夠以極高的生產(chǎn)能力來形成非常微細(xì)的結(jié)構(gòu)。
但是，在納米復(fù)制平板印刷技術(shù)中，由于基板的加熱和冷卻需要花費(fèi)時(shí)間，所以就有可能對(duì)生產(chǎn)能力產(chǎn)生不良影響，并破壞膜；由于脫氣需要花費(fèi)時(shí)間，所以就會(huì)對(duì)生產(chǎn)能力存在不良影響，難于確保原盤表面和被復(fù)制基板表面的平行度及對(duì)原盤和被復(fù)制基板施加均勻負(fù)重等問題。
因此，作為解決上述問題的目的，本申請(qǐng)人首先提出了常溫復(fù)制技術(shù)(例如，參考專利文獻(xiàn)1)。
常溫復(fù)制技術(shù)是這樣一種方法，即在個(gè)大氣壓下，將具有形成凹凸圖形的凹凸形成區(qū)域的原盤和涂敷了抗蝕劑的被復(fù)制基板夾在一對(duì)壓制面之間，對(duì)這些原盤和被復(fù)制基板施加非常高的壓力，由此將原盤的凹凸圖形復(fù)制在被復(fù)制基板的抗蝕劑膜上。
根據(jù)此方法，相對(duì)于被復(fù)制基板，除原盤的空白部分外，能夠以均勻的壓力按壓凹凸形成區(qū)域。因此，200nm或低于200nm的微細(xì)凹凸圖形都能夠被均勻地復(fù)制在被復(fù)制基板的大面積上。并且，能夠?qū)崿F(xiàn)高的生產(chǎn)能力。
此外，即使在個(gè)大氣壓下，當(dāng)施加到原盤和被復(fù)制基板的壓力為≥500個(gè)大氣壓時(shí)，由于壓縮的氣泡起保護(hù)層作用，所以原盤和被復(fù)制基板確實(shí)容易分離開，解決了膜的剝離等問題。
并且，在對(duì)原盤和被復(fù)制基板施加壓力時(shí)，如果將其周圍的氣氛設(shè)定為比被復(fù)制基板的抗蝕劑玻璃轉(zhuǎn)移溫度低的溫度，也能夠抑制膜的剝離等問題。
如上所述，根據(jù)常溫復(fù)制技術(shù)，克服了S.Y.Chou等提出的“納米復(fù)制平板印刷(NIL)技術(shù)”的缺點(diǎn)。但是，在常溫復(fù)制技術(shù)中，存在以下這些問題。
第一問題，當(dāng)壓力≥500個(gè)大氣壓時(shí)，因模具彈性變形而產(chǎn)生不完全接觸現(xiàn)象，就不能以均勻的壓力對(duì)原盤和被復(fù)制基板加壓。
圖23是表示在常溫復(fù)制技術(shù)的壓制工序中使用的壓制機(jī)的部分被切除后的斜視圖。
在圖23中，101是原盤，102是被復(fù)制基板，103是上側(cè)的模具(以下標(biāo)記為“上模具”)，104是上臺(tái)，105是下側(cè)模具(以下標(biāo)記為“下模具”)，106是下臺(tái)。
上臺(tái)104由原盤狀的大直徑部104a、和在大直徑部104a下面以與上述大直徑部104a同圓心的形狀形成的原盤狀的小直徑部104b構(gòu)成。上模具103為環(huán)形形狀，嵌在上述小直徑部104b的中央部。
此外，下臺(tái)106由原盤狀的大直徑部106a、和在大直徑部106a上面以與上述大直徑部106a同圓心的形狀形成的原盤狀的小直徑部106b構(gòu)成。在小直徑部106b的上面中央部，向上形成貫通原盤101及被復(fù)制基板102的中心孔的圓柱狀的突起106c。再有，突起106c的外徑比上模具103的中心孔的內(nèi)徑稍小。下模具105為環(huán)形形狀，嵌在上述突起106c的周圍。
圖24是表示用常溫復(fù)制技術(shù)的壓制工序中所使用的壓制機(jī)，以1000個(gè)大氣壓對(duì)原盤及被復(fù)制基板加壓時(shí)的壓力分布的曲線圖。
觀察圖24就能夠明白，存在約20％的壓力差。這表明沒有以均勻的壓力對(duì)原盤和被復(fù)制基板加壓。
第二問題是原盤和被復(fù)制基板的相對(duì)位置偏移。
圖25A是表示常溫復(fù)制技術(shù)的壓制工序前的原盤和被復(fù)制基板的剖面圖，圖25B是表示常溫復(fù)制技術(shù)的壓制工序中的原盤和被復(fù)制基板的剖面圖。
如上所述，在常溫復(fù)制技術(shù)中，以大于等于500個(gè)大氣壓的高壓力對(duì)原盤和被復(fù)制基板加壓。為此，這些原盤和被復(fù)制基板在縱方向(施加壓力的方向)被大大壓縮，在橫方向(與縱方向正交的方向)就會(huì)被大大拉伸。
再有，縱方向壓縮量和橫方向拉伸量之比被稱為泊松比，是物質(zhì)固有的值。對(duì)于原盤和被復(fù)制基板的橫方向的拉伸量，壓縮應(yīng)力和泊松比成正比，與縱彈性系數(shù)成反比。
例如，鎳的縱彈性系數(shù)為1.995×1011Pa，泊松比為0.31。再有，玻璃的縱彈性系數(shù)為7.200×1010Pa，泊松比為0.30。
因此，原盤101的材料為鎳，被復(fù)制基板102的材料為玻璃時(shí)，原盤101和被復(fù)制基板102的縱彈性系數(shù)有很大差異，不能避免原盤101和被復(fù)制基板102的相對(duì)位置的偏移。
于是，在上模具103、下模具105、原盤101、被復(fù)制基板102中，有摩擦力作用。因此，如果壓力分布均勻，這些摩擦力使橫方向拉伸的力上升，在原盤101和被復(fù)制基板102之間不產(chǎn)生偏移。但是，如上所述，在常溫復(fù)制技術(shù)中，由于壓力分布不均勻，在原盤101和被復(fù)制基板102之間產(chǎn)生偏移。
圖26是表示使用常溫復(fù)制技術(shù)時(shí)原盤和被復(fù)制基板的相對(duì)偏移量的曲線圖。再有，在圖26中，a表示常溫復(fù)制技術(shù)的偏移量，b表示偏移量為0的線。
觀察圖26就能夠明白，在原盤和被復(fù)制基板之間產(chǎn)生約20nm的偏移量。如果以≤200nm構(gòu)圖為目標(biāo)，這是不允許的偏移量。
專利文獻(xiàn)1參照專利文獻(xiàn)1。參照特開2003-157520號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)1 Appl.Phys.Lett.；Vol.76(1995)P3114(3)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于解決納米復(fù)制平板印刷技術(shù)所具有的以下(1)～(5)的課題和常溫大氣壓下復(fù)制技術(shù)所具有的(6)～(7)的課題。
(1)基板的加熱和冷卻花費(fèi)時(shí)間，生產(chǎn)能力低。
(2)從被復(fù)制基板剝離原盤時(shí)，抗蝕劑膜從被復(fù)制基板剝離。
(3)脫氣花費(fèi)時(shí)間，生產(chǎn)能力低。
(4)難以確保原盤表面和基板表面的平行度、及對(duì)原盤和被復(fù)制基板均勻施加壓力。
(5)因熱膨脹率不同，加熱時(shí)和冷卻時(shí)原盤和被復(fù)制基板相對(duì)偏移。
(6)對(duì)被復(fù)制基板不能均勻地施加壓力。
(7)因材料不同，原盤和被復(fù)制基板相對(duì)偏移。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法及制造裝置按以下構(gòu)成。
(1)一種板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，包括將具有形成凹凸圖形的凹凸形成區(qū)域的原盤和被復(fù)制基板插入由空心圓筒狀的上模具和下模具構(gòu)成的模具的一對(duì)壓制面之間，對(duì)所述上模具和下模具的中心部進(jìn)行加壓，并對(duì)所述原盤和被復(fù)制基板施加壓力，由此將所述原盤的凹凸圖形復(fù)制到所述被復(fù)制基板的表面的工序，其中切斷施加到所述上模具及下模具的內(nèi)周部的壓縮負(fù)重，使該壓縮負(fù)重向所述上模具及下模具的外周側(cè)面分散。
(2)一種板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，包括將具有形成凹凸圖形的凹凸形成區(qū)域的原盤和被復(fù)制基板插入上模具和下模具構(gòu)成的模具的一對(duì)壓制面之間，對(duì)所述原盤和被復(fù)制基板施加壓力，由此將所述原盤的凹凸圖形復(fù)制到所述被復(fù)制基板的表面的工序，其中使施加到所述上模具及所述下模具的外周部的壓縮負(fù)重向中心軸側(cè)分散。
(3)在(1)或(2)所述的板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法中，所述上模具及下模具的至少一個(gè)的壓制面，因從所述上模具及下模具所施加的壓力，而向與所述壓制面平行的方向伸展或縮小，從而吸收所述原盤和被復(fù)制基板的變形；并且與所述原盤或被復(fù)制基板類似地變形，對(duì)所述原盤或被復(fù)制基板均勻地賦予所述壓力。
(4)在(1)或(2)所述的板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法中，所述被復(fù)制基板在其表面帶有由抗蝕劑材料形成的被復(fù)制層，在比所述被復(fù)制層的1個(gè)大氣壓下的玻璃轉(zhuǎn)移溫度更低的溫度下，進(jìn)行所述凹凸圖形的復(fù)制。
(5)在(1)或(2)所述的板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法中，所述原盤及被復(fù)制基板由至少含有金屬、合金、金屬氧化物、無機(jī)材料、陶瓷材料、半導(dǎo)體及玻璃之中的一種的化合物或混合物構(gòu)成。
(6)在(1)或(2)所述的板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法中，所述上模具及下模具的至少一個(gè)的壓制面包括緩沖層和板體；其中，從所述上模具及下模具施加壓力，緩沖層向與所述壓制面平行的方向伸展或縮小，從而吸收所述原盤和被復(fù)制基板的變形；板體被設(shè)置在所述緩沖層的原盤側(cè)或被復(fù)制基板側(cè)的表面上，由于隔著所述緩沖層所承受的壓力，而與所述原盤或被復(fù)制基板類似地變形。
(7)在(6)所述的板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法中，所述緩沖層的材料是塑料材料、橡膠材料及聚對(duì)苯二甲酸乙二酯樹脂材料中的任意一種。
(8)在(1)所述的板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法中，所述被復(fù)制基板是承載在硬盤驅(qū)動(dòng)器上的基板，為了在所述基板上形成伺服圖形而進(jìn)行向所述基板表面的凹凸圖形的復(fù)制。
(9)在(1)所述的板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法中，所述被復(fù)制基板是半導(dǎo)體晶片，進(jìn)行向所述半導(dǎo)體晶片的凹凸圖形的復(fù)制。
(10)一種板狀結(jié)構(gòu)體的制造裝置，將具有形成凹凸圖形的凹凸形成區(qū)域的原盤和被復(fù)制基板插入由空心圓筒狀的上模具和下模具構(gòu)成的模具的一對(duì)壓制面之間，對(duì)所述原盤和被復(fù)制基板施加壓力，由此將所述原盤的凹凸圖形復(fù)制到所述被復(fù)制基板的表面上；其中具有溝槽，該溝槽設(shè)置在所述上模具及下模具的內(nèi)周面上，并切斷集中在所述上模具及下模具的內(nèi)周部的壓縮負(fù)重，使該壓縮負(fù)重向所述上模具及下模具的外周側(cè)面分散。
(11)一種板狀結(jié)構(gòu)體的制造裝置，將具有形成凹凸圖形的凹凸形成區(qū)域的原盤和被復(fù)制基板插入由上模具和下模具構(gòu)成的模具的一對(duì)壓制面之間，對(duì)所述原盤和被復(fù)制基板施加壓力，由此將所述原盤的凹凸圖形復(fù)制到所述被復(fù)制基板的表面上；其中具有溝槽，該溝槽設(shè)置在所述上模具及下模具的外周面上，并使集中在所述上模具及所述下模具的外周部的壓縮負(fù)重向所述上模具和下模具的中心軸側(cè)分散。
根據(jù)本發(fā)明，能夠以高生產(chǎn)率和高合格率制造具有微細(xì)凹凸圖形的高密度的記錄介質(zhì)、半導(dǎo)體及磁記錄介質(zhì)。
(4)


圖1A是本發(fā)明的第一實(shí)施例的磁記錄介質(zhì)的制造工序的工序圖。
圖1B是本發(fā)明的第一實(shí)施例的磁記錄介質(zhì)的制造工序的工序圖。
圖1C是本發(fā)明的第一實(shí)施例的磁記錄介質(zhì)的制造工序的工序圖。
圖1D是本發(fā)明的第一實(shí)施例的磁記錄介質(zhì)的制造工序的工序圖。
圖1E是本發(fā)明的第一實(shí)施例的磁記錄介質(zhì)的制造工序的工序圖。
圖1F是本發(fā)明的第一實(shí)施例的磁記錄介質(zhì)的制造工序的工序圖。
圖2是同一實(shí)施例的制造裝置的斜視圖。
圖3是從與圖2不同的方向看同一實(shí)施例的制造裝置的斜視圖。
圖4是分解表示同一實(shí)施例的制造裝置的主要部位的斜視圖。
圖5是同一實(shí)施例的自由軸的放大圖。
圖6是用于壓制同一實(shí)施例的制造裝置的通用的油壓壓制機(jī)的正面圖。
圖7是分解表示用于制作同一實(shí)施例的2.5英寸硬盤的模具的斜視圖。
圖8是對(duì)同一實(shí)施例的模具施加壓力的方法的說明圖。
圖9A相對(duì)于作用于同一實(shí)施例的制造裝置的縱方向的應(yīng)力的分布圖。
圖9B是同一實(shí)施例的圖9A的主要部位的放大圖。
圖10是表示在同一實(shí)施例的原盤和被復(fù)制基板之間產(chǎn)生的壓力分布的曲線圖。
圖11是表示同一實(shí)施例的原盤和被復(fù)制基板間的相對(duì)偏移量的曲線圖。
圖12A是本發(fā)明的第二實(shí)施例的相變光記錄介質(zhì)的制造工序的工序圖。
圖12B是本發(fā)明的第二實(shí)施例的相變光記錄介質(zhì)的制造工序的工序圖。
圖12C是本發(fā)明的第二實(shí)施例的相變光記錄介質(zhì)的制造工序的工序圖。
圖12D是本發(fā)明的第二實(shí)施例的相變光記錄介質(zhì)的制造工序的工序圖。
圖12E是本發(fā)明的第二實(shí)施例的相變光記錄介質(zhì)的制造工序的工序圖。
圖12F是本發(fā)明的第二實(shí)施例的相變光記錄介質(zhì)的制造工序的工序圖。
圖13是本發(fā)明的第四實(shí)施例的制造裝置的剖面圖。
圖14是表示對(duì)本發(fā)明的第五實(shí)施例的上模具和下模具加壓的被復(fù)制基板1的主要部位的剖面圖。
圖15A是表示在同一實(shí)施例的原盤和被復(fù)制基板之間產(chǎn)生的壓力分布的曲線圖。
圖15B是表示同一實(shí)施例的原盤和被復(fù)制基板間的相對(duì)偏移量的曲線圖。
圖16A是同一實(shí)施例中的制造裝置的斜視圖。
圖16B是部分切掉地表示同一實(shí)施例的制造裝置的斜視圖。
圖17是放大表示同一實(shí)施例的圖16B的主要部位的剖面圖。
圖18是對(duì)同一實(shí)施例的模具施加壓力的方法的說明圖。
圖19A是表示在同一實(shí)施例的原盤和被復(fù)制基板之間產(chǎn)生的壓力分布的曲線圖。
圖19B是表示同一實(shí)施例的原盤和被復(fù)制基板間的相對(duì)偏移量的曲線圖。
圖20A是沒有對(duì)同一實(shí)施例的原盤和被復(fù)制基板施加壓力的狀態(tài)的均壓作用體的剖面圖。
圖20B是對(duì)同一實(shí)施例的原盤和被復(fù)制基板施加壓力的狀態(tài)的均壓作用體的剖面圖。
圖21A是表示在使用同一實(shí)施例的變化例的制造裝置的情況下，在原盤和被復(fù)制基板之間產(chǎn)生的壓力分布的曲線圖。
圖21B是表示同一實(shí)施例的變化例的原盤和被復(fù)制基板間的相對(duì)偏移量的曲線圖。
圖22是部分切掉地表示本發(fā)明的第六實(shí)施例的制造裝置的斜視圖。
圖23是切斷地表示在常溫復(fù)制技術(shù)的壓制工序中使用的壓制機(jī)的一部分的斜視圖。
圖24是表示用常溫復(fù)制技術(shù)的壓制工序中所使用的壓制機(jī)，在1000個(gè)大氣壓下對(duì)原盤和被復(fù)制基板加壓時(shí)的壓力分布的曲線圖。
圖25A是表示常溫復(fù)制技術(shù)的壓制工序前的原盤和被復(fù)制基板的剖面圖。
圖25B是表示常溫復(fù)制技術(shù)的壓制工序中的原盤和被復(fù)制基板的剖面圖。
圖26是表示使用常溫復(fù)制技術(shù)時(shí)原盤和被復(fù)制基板的相對(duì)偏移量的曲線圖。
(元件符號(hào)說明)1…被復(fù)制基板 4…抗蝕劑膜(被復(fù)制層)5…原盤 5a…凹凸形成區(qū)域9a…溝槽 9…上模具10…下模具10a…溝槽31…緩沖層32…板體(5)具體實(shí)施方式

下面，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的第一實(shí)施例～第五實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)在第一實(shí)施例中，使用本發(fā)明的納米復(fù)制(ナノインプリント)技術(shù)在基板上形成溝槽區(qū)域。并且，通過在此溝槽埋入磁性材料，制作出記錄磁道帶。在此假設(shè)的板狀結(jié)構(gòu)體，是內(nèi)置在2.5英寸硬盤的磁盤。
圖1A～1F是本發(fā)明的第一實(shí)施例的磁記錄介質(zhì)(板狀結(jié)構(gòu)體)的制造工序的工序圖，分別表示各工序中的工件的剖面模式圖。
首先，制作圖1A所示的被復(fù)制基板1。具體地，在玻璃盤基板2上，通過濺射法成膜出由釕合金構(gòu)成的軟磁性層和具備由鈷合金構(gòu)成的記錄層的垂直記錄型的磁性膜。在此使用的玻璃盤基板2是沿中心軸形成有空心部的直徑65mm的空心圓板狀的基板。再有，在下面的說明中，“磁性膜3”代表這些軟磁性層和磁性膜。并且，通過旋涂在此磁性膜3上成膜100nm厚的酚醛清漆型的抗蝕劑膜(被復(fù)制層)4。
接著，如圖1B所示，在抗蝕劑膜4上按壓原盤5，在抗蝕劑膜4的表面復(fù)制原盤5的凹凸圖形。再有，原盤5，如后所述，具有形成多個(gè)凹凸圖形的凹凸形成區(qū)域5a。此工序是納米復(fù)制工序。
接著，如圖1C所示，從被復(fù)制基板1上剝離原盤5。于是，在納米復(fù)制后的被復(fù)制基板1的抗蝕劑膜4的表面，形成對(duì)應(yīng)于原盤5的凹凸圖形的凹凸圖形。
接著，如圖1D所示，通過蝕刻(RIE)去除抗蝕劑膜4的殘?jiān)?br> 接著，如圖1E所示，在被復(fù)制基板1的抗蝕劑膜4及磁性膜3側(cè)進(jìn)行氬離子研磨(milling)處理，蝕刻磁性膜3。此時(shí)，在對(duì)應(yīng)于抗蝕劑膜4的溝槽的部分，通過上述研磨處理除去磁性膜3。并且，在蝕刻抗蝕劑膜4和溝槽以外的部分，通過上述研磨處理蝕刻抗蝕劑膜4的一部分。但是，此蝕刻不到達(dá)磁性膜3。因此，殘留圖形化磁性體3a。
如此取得的工件，如圖1F所示，經(jīng)過氧灰化處理，去除殘存的抗蝕劑。由此，在玻璃盤基板2上形成包括圖形化磁性體3a的記錄磁道帶。以上完成盤狀的磁記錄介質(zhì)D。
作為被復(fù)制基板1的基板材料，優(yōu)選適合于制作高密度記錄介質(zhì)的材料。例如，能夠使用金屬、合金、金屬氧化物、無機(jī)材料、陶瓷材料、半導(dǎo)體、玻璃、或至少包含兩種這些材料的化合物和混合物等。
作為抗蝕劑膜4的抗蝕劑材料，根據(jù)制作的高密度記錄介質(zhì)，優(yōu)選適合于在納米復(fù)制工序后進(jìn)行的蝕刻等的加工工序的材料。例如，可使用半導(dǎo)體加工中使用的常規(guī)的抗蝕劑材料和高分子材料等。
并且，抗蝕劑膜4需要通過納米復(fù)制確實(shí)地復(fù)制原盤5的凹凸圖形。為此，作為抗蝕劑材料，優(yōu)選使用比原盤5的材料更軟的材料。
此外，優(yōu)選即使納米復(fù)制工序后，也能夠維持在室溫下復(fù)制的凹凸圖形的穩(wěn)定性。即，優(yōu)選抗蝕劑材料的玻璃轉(zhuǎn)移溫度及熔點(diǎn)在室溫以上。并且優(yōu)選，即使是≥500個(gè)大氣壓的負(fù)重，也能夠復(fù)制原盤5的凹凸圖形那樣的軟的材料。
按如下的方法制作上述原盤5。
首先，使用電子射線平板印刷，在玻璃原盤上形成各種各樣形狀的多個(gè)溝槽結(jié)構(gòu)。再有，這些溝槽結(jié)構(gòu)的寬度≤200nm，間隔≤200nm，高度≤200nm。
接著，在此玻璃原盤的表面，使用電鍍法，形成厚300μm的鎳膜。此后，從玻璃原盤上剝離此鎳膜并切斷。由此，形成寬度≤200nm，間隔≤200nm，高度≤200nm的同心圓形狀的凹凸圖形，完成直徑65mm、厚度300μm的鎳制原盤5。
作為原盤5的材料，優(yōu)選在納米復(fù)制原盤5表面設(shè)置的凹凸圖形時(shí)不易變形的材料。例如，能夠使用金屬、合金、金屬氧化物、無機(jī)材料、陶瓷材料、半導(dǎo)體、玻璃、或至少包含兩種這些材料的化合物和混合物等。
此外，優(yōu)選原盤5，在納米復(fù)制時(shí)與被復(fù)制基板1的表面波紋相一致的變形。即，更優(yōu)選用比上述的上模具9和下模具10的材料軟的材料形成原盤5。根據(jù)本發(fā)明人的研討判明，原盤5的材料是鎳(Ni)和鋁(Al)等時(shí)，能夠獲得良好的結(jié)果。此外，判明在原盤5的厚度為300μm左右時(shí)也能夠獲得良好的結(jié)果。
形成在原盤5的凹凸形成區(qū)域5a的凹凸圖形具有適合于制作高密度記錄介質(zhì)的≤200nm的結(jié)構(gòu)。作為此結(jié)構(gòu)，能夠使用寬度≤200nm的溝槽結(jié)構(gòu)，寬度≤200nm的峰結(jié)構(gòu)，直徑≤200nm的點(diǎn)結(jié)構(gòu)，直徑≤200nm的柱狀結(jié)構(gòu)，直徑≤200nm的孔結(jié)構(gòu)等。
此外，優(yōu)選凹凸圖形的深度為適合于納米復(fù)制工序后進(jìn)行的蝕刻等的半導(dǎo)體加工的≤200nm。此外，優(yōu)選凹凸圖形的溝槽部是向被復(fù)制基板1擴(kuò)大的≥1度且≤60度的錐形結(jié)構(gòu)，以便納米復(fù)制工序后被復(fù)制基板1容易從原盤5上剝離。并且，為了能夠高精度地形成磁性體，優(yōu)選凹凸圖形的頭頂部和底部是粗糙度為≤10nm的平坦結(jié)構(gòu)。
接著，說明納米印刷方法和制造裝置。
圖2是同一實(shí)施例的制造裝置的斜視圖，圖3是從與圖2不同的方向看的同一實(shí)施例的制造裝置的斜視圖，圖4是分解表示同一實(shí)施例的制造裝置的主要部位的斜視圖。
如圖2～圖4所示，此制造裝置包括自由軸6、上模具裝置7、上板8、上模具9、下模具10、下板11、下模具裝置12、突起13等。利用油壓壓制機(jī)器從上方進(jìn)行加壓。再有，可以交換原盤5和被復(fù)制基板1的位置。
上模具裝置7相對(duì)于下模具裝置12，可通過多個(gè)導(dǎo)向支柱14進(jìn)行可接觸分離地組合。上板8安裝在上模具裝置7的下面，在上板8的下面支持有上模具9。此外，下板11安裝在下模具裝置12的上面，在下模具裝置12的上面支持有下模具10。
突起13設(shè)置在固定油壓壓制機(jī)的臺(tái)15的上面，支持下模具裝置12的下面中央部。再有，突起13的上面直徑比工件(原盤5及被復(fù)制基板1)的直徑小。
本發(fā)明中的一對(duì)壓制面由上模具9的下面和下模具10的上面構(gòu)成，將原盤5及被復(fù)制基板1夾在這些壓制面之間對(duì)其加壓。
圖5是同一實(shí)施例的自由軸6的放大圖。
如圖5所示，此自由軸6基本上為圓柱狀，主要由上部、中間部、及下部構(gòu)成。上部的上面為球面狀。在中間部通過整個(gè)周邊設(shè)置溝槽6b。在下部的下面，軸部6a從其中央部垂直突出，在軸部6a的外周部設(shè)置螺紋牙。此軸部6a旋入設(shè)置在上模具裝置7上面的螺絲孔內(nèi)。由此，自由軸6被固定在上模具裝置7上。
再有，連接在上模具裝置7的上面的自由軸6的下面的直徑比工件的直徑小。
圖6是用于壓制同一實(shí)施例的制造裝置的通用的油壓壓制機(jī)的正面圖。
上述制造裝置可安裝使用在例如圖6所示的通用的油壓壓制機(jī)上。此油壓壓制機(jī)包括設(shè)置在安裝制造裝置位置的左側(cè)和右側(cè)的多個(gè)導(dǎo)向棒16、由這些導(dǎo)向棒16引導(dǎo)的上下運(yùn)動(dòng)的載物臺(tái)17、安裝在載物臺(tái)17下面的支持器18。
自由軸6的上部被插入在支持器18上設(shè)置的孔18a內(nèi)。由此，將上述制造裝置裝接在支持器18上。再有，自由軸6通過支持器18以中心軸為中心可旋轉(zhuǎn)地保持。
通過支持器18向下方按壓自由軸6的上面中央部時(shí)，制造裝置的突起13阻擋此力。由此，將壓力傳到夾在上模具9和下模具10之間的工件上。
接著，說明納米復(fù)制時(shí)對(duì)上模具9和下模具10施加的壓力。
在本實(shí)施例中，在個(gè)大氣壓下進(jìn)行納米復(fù)制。將納米復(fù)制時(shí)的壓力設(shè)定為≥500個(gè)大氣壓。由此，在納米復(fù)制時(shí)的溫度高于抗蝕劑膜4的玻璃轉(zhuǎn)移溫度時(shí)就不需要進(jìn)行加熱，即使是室溫、或加熱了的80℃以下的溫度，也能將原盤5的凹凸圖形復(fù)制在被復(fù)制基板1上。因此，在原盤5及被復(fù)制基板1的加熱和冷卻上沒有花費(fèi)時(shí)間，或大幅度地減少了時(shí)間，就大幅度地提高生產(chǎn)能力。
并且，將納米復(fù)制時(shí)的壓力設(shè)定為≥500個(gè)大氣壓時(shí)，殘存在原盤5和被復(fù)制基板1之間的氣泡被壓縮到≤1/500。因此，能夠?qū)嵸|(zhì)性地消除因氣泡原因產(chǎn)生的凹凸圖形復(fù)制失誤。
此外，由于從被復(fù)制基板1剝離原盤5時(shí)，在納米復(fù)制時(shí)被壓縮的氣泡又恢復(fù)到本來的體積，所以就按從被復(fù)制基板1離開的方向按壓原盤5。由此，可防止抗蝕劑膜4附著在原盤5上，而殘存在原盤5上。即，由高的壓力壓縮的氣泡作為不損傷凹凸圖形的薄的保護(hù)層插在原盤5和被復(fù)制基板1之間，抑制抗蝕劑膜4的剝離。
優(yōu)選上模具9和下模具10的壓制面具有高的平坦性。即，在進(jìn)行納米復(fù)制的原盤5及被復(fù)制基板1附近，優(yōu)選壓制面的表面粗糙度不到10μm，更優(yōu)選不到1μm。
此外，優(yōu)選上模具9和下模具10的壓制面具有高的平行度。即，在以不夾持原盤5及被復(fù)制基板1的狀態(tài)進(jìn)行空按壓時(shí)，優(yōu)選上模具9的壓制面和下模具10的壓制面的空隙不到10μm，更優(yōu)選不到1μm。如果上模具9及下模具10的壓制面滿足上述條件，就能夠抑制由上模具9和下模具10的不完全接觸引起的不良的產(chǎn)生。
再有，作為上模具9及下模具10的材料，基于容易入手和成本等觀點(diǎn)，可使用低碳鋼、不銹鋼、鋁合金、超硬合金等。
接著，敘述以均勻的壓力將原盤5加壓在被復(fù)制基板1的方法。
圖7是分解表示用于制作同一實(shí)施例的2.5英寸硬盤的模具的斜視圖。
如圖7所示，在上模具9和下模具10的內(nèi)周面，沿內(nèi)周方向形成各溝槽9a、10a。
圖8是對(duì)同一實(shí)施例的模具施加壓力的方法的說明圖。
如圖8箭頭標(biāo)記所示，壓力被集中施加在上模具9和下模具10的中心部。
接著，說明本實(shí)施例中的模具的結(jié)構(gòu)特征。
例如，按外徑65mm、內(nèi)徑20mm、厚度25mm的空心圓筒狀形成上模具9和下模具10。在下模具10的內(nèi)周面，距離下面2mm的位置處設(shè)置高度1mm、深度1.8mm的溝槽10a。此外，在上模具9的內(nèi)周面，距離上面2mm的位置處設(shè)置高度1mm、深度1.8mm的溝槽9a。作為上模具9和下模具10的材料，可使用低碳鋼或不銹鋼。
為確定原盤5、被復(fù)制基板1、上模具9及下模具10的空心部的相對(duì)位置，而設(shè)置它們，在它們的內(nèi)部插入下板11的插腳11a。原盤5、被復(fù)制基板1、上模具9、下模具10的空心部的直徑與插腳11a的外徑彼此相同。但是，相對(duì)于插腳11a，為了能夠?qū)崿F(xiàn)平滑的離合，將插腳11a的直徑設(shè)定得比上述空心部大一些(例如5～20μm)。由此，在原盤5、被復(fù)制基板1、上模具9及下模具10的內(nèi)周面和下板11的插腳11a的外周面之間形成間隙。
此外，將上模具9和下模具10的外徑設(shè)定得比原盤5或被復(fù)制基板1的外徑小一些。例如，上述間隙為10μm時(shí)，僅以在10μm上加上孔位置制作誤差的值較小地設(shè)定上模具9和下模具10的外徑。如果這樣，就能夠防止局部的應(yīng)力集中。
上模具9和下模具10通過自由軸6安裝在油壓壓制機(jī)。通過自由軸6及突起13構(gòu)成的壓力集中機(jī)構(gòu)(壓力集中裝置)K，將油壓壓制機(jī)的壓力集中在上模具9和下模具10的中心側(cè)。再有，此壓力集中機(jī)構(gòu)K由圖2及圖3表示。
接著，說明在上模具9和下模具10設(shè)置溝槽9a、10a的理由。
圖9A是相對(duì)于作用于同一實(shí)施例的制造裝置的縱方向的應(yīng)力的分布圖，圖9B是圖9A的主要部位的放大圖。
在此假定的壓力為108Pa(約1000個(gè)大氣壓)。
如圖9A所示，作用于原盤5和被復(fù)制基板1的應(yīng)力大致均勻。由此，表明兩者被按大致均勻的壓力壓制。
通過由自由軸6和突起13構(gòu)成的壓力集中機(jī)構(gòu)K，將來自油壓壓制機(jī)的壓力集中在上模具裝置7和下模具裝置12的中心。由此，在上模具9中，使壓縮負(fù)重集中在內(nèi)周部(參照A部)即空心部H側(cè)。
因此，如果沒有溝槽9a，即使被復(fù)制基板1也將壓縮負(fù)重集中在內(nèi)周部，原盤5和被復(fù)制基板1的接觸壓力在內(nèi)周側(cè)變大。但是，在本實(shí)施例中，在A部設(shè)置溝槽9a。為此，集中在上模具9的內(nèi)周部的力，被此溝槽9a阻斷，被分散到上模具9的外周側(cè)面。如果溝槽的位置和深度合適，原盤5和被復(fù)制基板1之間的壓力分布就會(huì)基本上均勻。再有，由于設(shè)置在下模具10的溝槽10a的效果與上述上模具9的溝槽9a相同，所以加以省略。
圖10是表示在同一實(shí)施例的原盤5和被復(fù)制基板1之間產(chǎn)生的壓力分布的曲線圖。再有，在圖10中，a表示本發(fā)明的壓力分布，b表示現(xiàn)有技術(shù)的壓力分布。
如圖10所示，在本發(fā)明的方法中，除周邊部以外區(qū)域的壓力差約為1％。另一方面，在原有的方法中，除周邊部以外區(qū)域的壓力差約為20％。
圖11是表示同一實(shí)施例的原盤5和被復(fù)制基板1之間的相對(duì)偏移量的曲線圖。再有，在圖11中，a表示本發(fā)明的偏移量，b表示現(xiàn)有技術(shù)的偏移量，c表示偏移量為0的線。
如圖11所示表明，壓力分布均勻化時(shí)，偏移量為≤1nm。如此，在本發(fā)明中，由于偏移量幾乎為零，所以能夠?qū)崿F(xiàn)10nm左右的構(gòu)圖。
接著，說明將壓力一旦集中在模具中心側(cè)的理由和效果。
當(dāng)承受模具壓力的部分是平面時(shí)，在假設(shè)的接觸狀態(tài)中存在(1)平面和平面在端部接觸，由平面的端部承受壓力的情況，(2)平面和平面在中央接觸，由平面的中央承受壓力的情況，(3)壓力分散在整個(gè)平面的情況，(4)平面和平面之間有小的廢物(gome)，由廢物的部分集中承受壓力的情況等。
但是，由于接觸狀態(tài)是(1)～(4)哪一狀態(tài)，不是看看就能知道的，所以非常難以確定。此外，接觸狀態(tài)為哪一種狀態(tài)還依賴于壓制機(jī)的結(jié)構(gòu)。因此，靠平面間的接觸承受壓力時(shí)，壓力分布變得不穩(wěn)定。
但是，如果一旦壓力集中在模具的中心側(cè)，就能夠消除這種不穩(wěn)定。在本發(fā)明中，由于使用由自由軸6和突起13構(gòu)成的壓力集中機(jī)構(gòu)K，就能夠使壓力集中在模具的空心部H側(cè)，即模具的內(nèi)周部。
使用此制造裝置制作的盤狀磁記錄介質(zhì)，根據(jù)納米復(fù)制時(shí)確定復(fù)制位置的圖形被固定在氣浮轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)上。并且，此磁記錄介質(zhì)和氣浮轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)過常規(guī)的HDD(硬盤驅(qū)動(dòng)器)的制造工序，就成為磁記錄裝置。
根據(jù)在磁記錄裝置的記錄磁道帶的伺服信號(hào)記錄區(qū)域記錄的伺服信號(hào)，HDD的磁頭可靠地掃描數(shù)據(jù)信號(hào)記錄區(qū)域，由此進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的記錄及再現(xiàn)。
根據(jù)本實(shí)施例，通過作為板狀結(jié)構(gòu)體的2.5英寸的盤基板的幾乎整個(gè)表面，就可容易地可靠形成按≤200nm的間距構(gòu)圖的磁記錄層。由此，在實(shí)現(xiàn)超高密度磁記錄系統(tǒng)的同時(shí)，形成伺服圖形。再有，在本實(shí)施例中，作為板狀結(jié)構(gòu)體能夠使用2.5英寸的盤基板，但本發(fā)明并不限定于此。
如以上所說明的，根據(jù)本發(fā)明，利用納米復(fù)制方法就能夠在≥一平方英寸的大面積區(qū)上以高生產(chǎn)率高精度地制作≤200nm的微細(xì)凹凸圖形。
在上述的實(shí)施例中，作為被復(fù)制基板的板狀結(jié)構(gòu)體可使用玻璃基板，但被復(fù)制基板并不限于此，也可適用于形成微細(xì)圖形的板狀部件的整體。例如，也可適用于由半導(dǎo)體材料構(gòu)成的半導(dǎo)體晶片，在半導(dǎo)體晶片表面形成電子電路時(shí)，雖然可使用將現(xiàn)有的曝光工序、清洗工序、蝕刻工序加以組合的、稱為PEP的圖形形成方法，但對(duì)于旋涂抗蝕劑的半導(dǎo)體晶片由于使用此方法，不經(jīng)過曝光工序也能夠在半導(dǎo)體晶片表面形成具有微細(xì)形狀的抗蝕劑圖形，由此不需要使用高價(jià)且具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的曝光裝置，不考慮光的衍射界限也能夠形成微細(xì)的圖形。
因此，能夠高生產(chǎn)率、高合格率地制造高密度記錄介質(zhì)和具有與高密度記錄介質(zhì)相同的微細(xì)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。
(第二實(shí)施例)在第二實(shí)施例中，說明MD等相變光記錄介質(zhì)的試驗(yàn)例子。
圖12A～12F是本發(fā)明的第二實(shí)施例的相變光記錄介質(zhì)的制造工序的工序圖，分別表示各工序中工件的剖面圖。
首先，制作圖12A所示的被復(fù)制基板21。具體地，在直徑2.5英寸的玻璃盤基板22上，成膜出由厚約30nm的鉑(Pt)膜形成的反射膜23和由厚約50nm的氧化鋁(Al2O3)膜形成的基體層24。并且，在基體層24上利用旋涂法涂敷抗蝕劑，形成抗蝕劑膜25。
接著，如圖12B所示，用與第一實(shí)施例相同的方法，在抗蝕劑膜25的表面復(fù)制原盤26的凹凸圖形。此工序是納米復(fù)制工序。再有，所使用的原盤26用與第一實(shí)施例相同的工序制作。但是，此原盤26的直徑為65mm、厚度為300μm，在其表面具有形成寬50nm、間隔50nm、高度100nm的同心圓狀的凹凸圖形的凹凸形成區(qū)域26a。
接著，如圖12C所示，從被復(fù)制基板21上剝離原盤26。于是，在納米復(fù)制后的被復(fù)制基板21的抗蝕劑膜25的表面，對(duì)應(yīng)于原盤26的凹凸圖形，形成寬50nm、間隔50nm、高度100nm的同心圓狀的凹凸圖形。
接著，如圖12D所示，將抗蝕劑圖形作為掩膜，蝕刻基體層24。由此，在基體層24中形成溝槽結(jié)構(gòu)。再有，對(duì)抗蝕劑膜25蝕刻后加以去除。
接著，如圖12E所示，形成作為相變材料的厚約30nm的銦·銻·碲(In-Sb-Te)膜27。由此，覆蓋溝槽結(jié)構(gòu)形成記錄磁道。
接著，如圖12F所示，在被復(fù)制基板的整個(gè)表面上形成SiO2膜28。由此，用SiO2膜28來保護(hù)基體層24和銦·銻·碲膜27。再有，SiO2膜28的表面，在其成膜后進(jìn)行平坦化處理。
根據(jù)本實(shí)施例，由于通過作為板狀結(jié)構(gòu)體的2.5英寸的盤基板的幾乎整個(gè)表面，形成按間距50nm構(gòu)圖的相變記錄介質(zhì)，所以能夠?qū)崿F(xiàn)超高密度相變記錄系統(tǒng)。再有，在本實(shí)施例中，作為板狀結(jié)構(gòu)體，可以使用2.5英寸的盤基板，但本發(fā)明并不限定于此。
(第三實(shí)施例)第三實(shí)施例是使用硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)用的玻璃原盤作為板狀結(jié)構(gòu)體的例子，可適用于以高生產(chǎn)率制作磁記錄介質(zhì)的磁復(fù)制方式(例如特開平7-78337號(hào)公報(bào))。
磁復(fù)制方式中，事先在表面記錄伺服信息等的磁信號(hào)的主盤是必需的。過去，此主盤的制作是非常困難的。但是，使用本發(fā)明，就能夠容易且低價(jià)的制作復(fù)制上述磁信號(hào)的磁復(fù)制主盤。
再有，在此磁復(fù)制中，雖然有按正確的位置關(guān)系密接主盤和從屬盤的工序，但，如果使用第一、第二實(shí)施例中的制造裝置，在對(duì)這些盤施加壓力時(shí)，就能夠使盤間的偏移量≤1nm，并且完全使盤相互密接。
因此，在一對(duì)壓制面之間對(duì)主盤和從屬盤加壓的狀態(tài)下，如果從外部施加偏置磁場(chǎng)，由于通過從屬盤的整個(gè)表面能夠均勻地復(fù)制主盤的磁信息，所以就能夠以高生產(chǎn)率高合格率制造磁記錄介質(zhì)。
以上參照具體例子說明了第一實(shí)施例～第三實(shí)施例。但是，本發(fā)明并不限定于這些具體的例子。
例如，被復(fù)制基板不限定于上述實(shí)施例，也可改變和選擇被復(fù)制基板的結(jié)構(gòu)、材料、尺寸等。
此外，在上述實(shí)施例中，僅在模具的內(nèi)周面設(shè)置溝槽，也可設(shè)置在內(nèi)周面和外周面這兩處。此外，也可僅在模具的外周面設(shè)置溝槽。
(第四實(shí)施例)圖13是本發(fā)明的第四實(shí)施例的制造裝置的剖面圖。
如圖13所示，在本實(shí)施例的制造裝置中，自由軸6的下面和突起13的上面的直徑比工件(原盤5和被復(fù)制基板1)的直徑大。為此，在上模具9和下模具10的外周面不存在溝槽時(shí)，利用由自由軸6和突起13構(gòu)成的壓力集中機(jī)構(gòu)Ka，就將施加在上模具9和下模具10的壓力集中在被復(fù)制基板1的外周部。
但是，如果在上模具9和下模具10的外周面存在溝槽9a、10a，集中在外周部的壓力就會(huì)通過這些溝槽9a及溝槽10a向上模具9和下模具10中心軸側(cè)分散。
再有，此制造裝置例如也可以適用于0.85英寸硬盤這種小徑記錄介質(zhì)等的板狀結(jié)構(gòu)體的制造。此外，被復(fù)制基板1的尺寸有許多種，本發(fā)明能夠適用于所有尺寸的被復(fù)制基板1。
(第五實(shí)施例)因此，本發(fā)明的制造方法，包括納米復(fù)制工序，用從幾十到幾百M(fèi)Pa的壓力按壓原盤5和被復(fù)制基板1，將原盤5的凹凸圖形復(fù)制到被復(fù)制基板1的抗蝕劑膜上。為此，必須確保均勻地加壓。即壓力分布沒有偏差，必須最低限度地降低原盤5和被復(fù)制基板1的相對(duì)偏移量。
但是，沒有限制作為被復(fù)制基板1的基板材料所使用的玻璃盤基板的表面必須確保高平坦度，可存在某種程度的凹凸。此外，上模具9與下模具10的壓力面也與玻璃盤基板一樣，不限制其要確保高的平坦度，可存在某種程度的凹凸。
因此，在本實(shí)施例中，研討凹凸存在對(duì)納米復(fù)制的影響。
圖14是表示對(duì)本發(fā)明的第五實(shí)施例的上模具9和下模具10加壓的被復(fù)制基板1的主要部位的剖面圖。
在此，假設(shè)原盤5、上模具9及下模具10全都沒有凹凸，僅被復(fù)制基板1的局部具有2μm左右的凸部。即，在被復(fù)制基板1設(shè)置2μm的凸部T。
發(fā)明人對(duì)此被復(fù)制基板1適當(dāng)使用有限元素法，構(gòu)筑了高精度的解析模型。再有，此解析模型中，作為模具9、10的材料可使用鐵(低碳鋼)。
解析結(jié)果如下。
圖15A是表示在同一實(shí)施例的原盤5和被復(fù)制基板1之間產(chǎn)生的壓力分布的特性圖，圖15B是表示同一實(shí)施例的原盤5和被復(fù)制基板1間的相對(duì)偏移量的特性圖。
如圖15A所示，原盤5和被復(fù)制基板1之間的壓力分布，以108Pa(約1000個(gè)大氣壓)為基準(zhǔn)，在-10％～+17％的范圍內(nèi)變化。此外，如圖15B所示，原盤5和被復(fù)制基板1的偏移量最大為28nm。
如此，當(dāng)被復(fù)制基板1存在凸部T時(shí)，原盤5和被復(fù)制基板1之間的壓力分布離散，在此之間產(chǎn)生了大的偏移量。因此，為了解決此問題，由發(fā)明人提出如下所述的板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法和制造裝置。如果使用此制造方法和制造裝置，即使被復(fù)制基板1帶有凸部T，也可抑制原盤5和被復(fù)制基板1的偏移量，大幅度地提高納米復(fù)制的精度。
圖16A是同一實(shí)施例中的制造裝置的斜視圖，圖16B是部分切掉地表示同一實(shí)施例的制造裝置的斜視圖。
如圖16A和圖16B所示，此制造裝置包括上模具裝置7、上板8、沿中心軸形成的具有空心部H的上模具9、兩組均壓作用體30、沿中心軸形成的具有空心部H的下模具10、下板11、及下模具裝置12等，利用油壓壓制機(jī)器從上方進(jìn)行加壓。
上模具裝置7相對(duì)于下模具裝置12，可通過多個(gè)導(dǎo)向支柱14接觸分離自由地安裝。上板8安裝在上模具裝置7的下面，在上板8的下面支持有上模具9。下板11安裝在下模具裝置12的上面，在下板11的上面支持下模具10。在此，省略了上述的自由軸6和突起13。
此制造裝置，可安裝使用在圖6所示的通用的油壓壓制機(jī)上。原盤5和被復(fù)制基板1夾在后述的均壓作用體30之間被加壓。
圖17是放大表示圖16B的主要部位的剖面圖。
如圖17所示，均壓作用體30由緩沖層31和板體32構(gòu)成。即，本實(shí)施例中，將上模具裝置7、上板8、上模具9、緩沖層31、板體32、原盤5、被復(fù)制基板1、板體32、緩沖層31、下模具10、下板11及下模具裝置12加以層疊。并且，施加的壓力約為325kN(32ton)。
作為緩沖層31的原材料，能夠使用比原盤5和被復(fù)制基板1軟的、厚約0.5mm的合成樹脂(例如，PET樹脂材料)的原材料。作為板體32的原材料，能夠使用厚度約1.0mm的鐵板(低碳鋼)。
原盤5和被復(fù)制基板1由與前面說明的相同的原材料形成。但是，在被復(fù)制基板1的中央部，如圖14所說明的，形成有2μm左右的凸部T。此外，由上模具9和下模具10組成的模具的尺寸、形狀、材料與前面說明的相同。
圖18是對(duì)同一實(shí)施例的模具施加壓力的方法的說明圖。
如圖18的箭頭標(biāo)記所示，壓力被施加到上模具裝置7和下模具裝置12的端面的中心軸附近。由此，壓縮負(fù)重集中到在上模具9和下模具10形成的空心部側(cè)即上模具9和下模具10的內(nèi)周面附近。這是用于消除壓制面的不完全接觸所導(dǎo)致的不穩(wěn)定原因的必要條件。
發(fā)明人使用有限元素法解析原盤5和被復(fù)制基板1之間的壓力分布，及原盤5和被復(fù)制基板1的相對(duì)偏移量。
解析結(jié)果如下。
圖19A是表示在同一實(shí)施例的原盤5和被復(fù)制基板1之間產(chǎn)生的壓力分布的曲線圖，圖19B是表示同一實(shí)施例的原盤5和被復(fù)制基板1間的相對(duì)偏移量的曲線圖。
如圖19A所示，原盤5和被復(fù)制基板1之間的壓力分布相當(dāng)均勻，其變化范圍是以108Pa(約1000個(gè)大氣壓)為基準(zhǔn)，包容在-4％～+8％的范圍內(nèi)。此外，如圖19B所示，原盤5和被復(fù)制基板1的偏移量最大減少為22nm。即，如果使用上述的制造方法和制造裝置，就能夠獲得針對(duì)被復(fù)制基板1的板厚變化的強(qiáng)化(robust)的某一設(shè)計(jì)。
接著，說明實(shí)現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)的過程。
如上所述，本申請(qǐng)人利用“特開2003-157520號(hào)公報(bào)”提出了一種常溫壓印(imprinting)技術(shù)。其特點(diǎn)是，在上模具和被復(fù)制基板之間插入由比原盤和被復(fù)制基板軟的原材料(PET樹脂)形成的緩沖層，通過隔著此緩沖層對(duì)被復(fù)制基板施加壓力，在被復(fù)制基板的表面復(fù)制原盤的凹凸圖形。
當(dāng)改變被復(fù)制基板的板厚的情況，即在被復(fù)制基板存在凸部的情況并施加壓力時(shí)，緩沖層彈性就會(huì)變形。即，緩沖層作為緩和壓力的襯底材料而起作用，吸收被復(fù)制基板的厚度變化。
但是，由于緩沖層的原材料PET樹脂材料的彈性系數(shù)小，泊松比為0.3，所以軸方向承受壓力時(shí)，容易擴(kuò)大到與軸方向成直角的面的方向上。
因此，接觸緩沖層的位置存在凸部時(shí)，被復(fù)制基板就會(huì)被拉到緩沖層并向面方向移動(dòng)，在原盤和被復(fù)制基板之間產(chǎn)生相對(duì)偏移量。實(shí)際上，原盤和被復(fù)制基板的相對(duì)偏移量將變?yōu)棣蘭數(shù)量級(jí)的范圍。
基于這樣的理由，代替上述緩沖層，如果在上模具和被復(fù)制基板之間，插入軸方向(施加壓力方向)柔軟高、面方向(與軸方向正交的方向)剛性高的結(jié)構(gòu)體，由于能夠吸收非復(fù)制基板的凸部，并且能夠抑制原盤和被復(fù)制基板的相對(duì)位置偏移，就能夠滿足所有條件，導(dǎo)出這樣的結(jié)論。
因此，在本實(shí)施例中，在作為上模具9或下模具10的模具和作為原盤5和被復(fù)制基板1的工件之間插入均壓作用體30。并且，根據(jù)發(fā)明人的解析，滿足所有條件。
圖20A是沒有對(duì)同一實(shí)施例的原盤5和被復(fù)制基板1施加壓力的狀態(tài)的均壓作用體30的剖面圖，圖20B是對(duì)同一實(shí)施例的原盤5和被復(fù)制基板1施加壓力的狀態(tài)的均壓作用體30的剖面圖。
如圖20A所示，在上模具9和下模具10之間存在被加壓的原盤5和被復(fù)制基板1。被復(fù)制基板1具有凸部T，原盤5不帶凸部。在上模具9和被復(fù)制基板1之間插入均壓作用體30。此均壓作用體30由配置在上模具9側(cè)的樹脂材料制的緩沖層31、和配置在被復(fù)制基板1側(cè)的金屬材料制的板體32構(gòu)成。重疊配置這些緩沖層31和板體32。板體32和緩沖層31之間不接合。此外，在下模具10和原盤5之間也插入均壓作用體30。此均壓作用體30由配置在下模具10側(cè)的緩沖層31、和配置在原盤5側(cè)的板體32構(gòu)成。
下面，僅以具有凸部T的被復(fù)制基板1側(cè)為對(duì)象加以說明。
施加在上模具9的壓縮負(fù)重被傳遞到緩沖層31，使此緩沖層31彈性變形。即，彈性系數(shù)小的緩沖層31，如圖20B中兩點(diǎn)劃線所示，在軸方向壓縮的同時(shí)，在面方向擴(kuò)大拉伸，通過板體32吸收被復(fù)制基板1的凸部T。再有，傳遞到緩沖層31的壓縮負(fù)重施加在板體32上。
緩沖層31在面方向擴(kuò)大拉伸時(shí)，板體32受到來自緩沖層31面方向的偏移力。但是，構(gòu)成板體32的鐵板(低碳鋼)是硬質(zhì)原材料，其縱彈性系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于構(gòu)成緩沖層31的PET樹脂材料(約100倍)。因此，即使緩沖層31在面方向擴(kuò)大變形，由于在接觸界面產(chǎn)生滑移，板體32在面方向也沒有移動(dòng)。
另一方面，形成很薄的直接接觸被復(fù)制基板1的板體32，以便其受到來自緩沖層31的壓縮負(fù)重時(shí)，與被復(fù)制基板1的形狀類似地變形，對(duì)被復(fù)制基板1均勻地傳遞壓縮負(fù)重。即使在被復(fù)制基板1的整個(gè)表面存在凸部T時(shí)，板體32對(duì)被復(fù)制基板1也能夠均勻地傳遞壓縮負(fù)重。再有，由于此時(shí)的板體32的變形，不是“對(duì)縱方向負(fù)重的壓縮”，是“板彈性的面外變形”，所以向面方向的拉伸小。
如上所述，即使是在從上模具9和下模具10對(duì)與原盤5和被復(fù)制基板1接觸的板體32施加壓力時(shí)，在面方向也沒有移動(dòng)。其結(jié)果，由于被復(fù)制基板1被拉向面方向卻沒有移動(dòng)，所以原盤5和被復(fù)制基板1之間就沒有相對(duì)偏移，能夠得到滿足納米復(fù)制工序所要求的所有的條件的結(jié)果。
再有，對(duì)于被復(fù)制基板1存在凹部的情況，或被復(fù)制基板1存在多個(gè)凹凸的情況，也能夠取得完全相同的作用效果。并且，并不限定于在被復(fù)制基板1上存在凹凸的情況，對(duì)于原盤5側(cè)存在凹凸時(shí)，如果在原盤5和下模具10之間插入均壓作用體30，也能夠取得完全相同的作用效果。此外，根據(jù)構(gòu)成板體的材料和被復(fù)制基板1的平坦度等規(guī)格適當(dāng)?shù)卦O(shè)定板體32的厚度。
接著，說明第五實(shí)施例的變化例的制造裝置。
在本變化例中，在第五實(shí)施例的上模具9和下模具10的內(nèi)周面分別形成上述的溝槽9a、10a(參照?qǐng)D7)。即，本變化例的制造裝置包括在上模具9和原盤5或下模具10和被復(fù)制基板1之間設(shè)置均壓作用體30的技術(shù)、以及在上模具9及下模具10的內(nèi)周面形成溝槽9a、10a的技術(shù)。
如第一實(shí)施例所說明的，假如在上模具9及下模具10的空心部H的周面設(shè)置溝槽9a、10a，在原盤5和平坦的被復(fù)制基板1之間產(chǎn)生的壓力差就變?yōu)椤?％，是有效的。
因此，發(fā)明人使用具有溝槽9a、10a和均壓作用體30的制造裝置，進(jìn)行對(duì)帶有2μm左右的凸部T的被復(fù)制基板1的復(fù)制試驗(yàn)。
圖21A是表示在使用同一實(shí)施例的變化例的制造裝置的情況下，在原盤5和被復(fù)制基板1之間產(chǎn)生的壓力分布的曲線圖，圖21B是表示同一實(shí)施例的變化例的原盤5和被復(fù)制基板1間的相對(duì)偏移量的曲線圖。
如圖21A所示，壓力分布更加均勻。因此，可以驗(yàn)證出在上模具9和下模具10設(shè)置溝槽9a、10a的方法與設(shè)置均壓作用體30的方法是相互兼容的。
(第六實(shí)施例)圖22是部分切掉地表示本發(fā)明的第六實(shí)施例的制造裝置的斜視圖。
如圖22所示，此制造裝置，從上起順序包括自由軸6、上模具裝置7、上板8、上模具9、下模具10、下板11、下模具裝置12、突起13等。利用油壓壓制機(jī)器從上方進(jìn)行加壓。
相對(duì)于下模具裝置12，通過多個(gè)導(dǎo)向支柱14可接觸分離被支持上模具裝置7。上板8安裝在上模具裝置7的下面，在上模具裝置7的下面支持有上模具9。此外，下板11安裝在下模具裝置12的上面，在下模具裝置12的上面支持有下模具10。
本發(fā)明中的一對(duì)壓制面由上模具9的下面和下模具10的上面構(gòu)成，將原盤5及被復(fù)制基板1夾在這些上模具9的下面和下模具10的上面之間并對(duì)其加壓。并且，僅在上模具9和原盤5之間插入由緩沖層31和板體32構(gòu)成的均壓作用體30。
如此，即使僅在上模具9和原盤5之間插入均壓作用體30，此均壓作用體30也能吸收在原盤5或被復(fù)制基板1上形成的凹凸。即，對(duì)原盤5和被復(fù)制基板1的整個(gè)表面均勻地施加壓力。
此外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例的原有內(nèi)容，能夠在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)在實(shí)施階段改變構(gòu)成元素，并加以具體化。此外，通過將上述實(shí)施例所公開的多個(gè)構(gòu)成要素適當(dāng)組合就能夠形成各種發(fā)明。例如，也可從實(shí)施例所示出的所有結(jié)構(gòu)要素中去除幾個(gè)構(gòu)成要素。并且，也可以適當(dāng)?shù)亟M合不同實(shí)施例中的構(gòu)成要素。
權(quán)利要求
1.一種板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，包括將具有形成凹凸圖形的凹凸形成區(qū)域的原盤和被復(fù)制基板插入由空心圓筒狀的上模具和下模具構(gòu)成的模具的一對(duì)壓制面之間，對(duì)所述上模具和下模具的中心部進(jìn)行加壓，并對(duì)所述原盤和被復(fù)制基板施加壓力，由此將所述原盤的凹凸圖形復(fù)制到所述被復(fù)制基板的表面的工序，其特征在于，切斷施加到所述上模具及下模具的內(nèi)周部的壓縮負(fù)重，使該壓縮負(fù)重向所述上模具及下模具的外周側(cè)面分散。
2.一種板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，包括將具有形成凹凸圖形的凹凸形成區(qū)域的原盤和被復(fù)制基板插入由上模具和下模具構(gòu)成的模具的一對(duì)壓制面之間，對(duì)所述原盤和被復(fù)制基板施加壓力，由此將所述原盤的凹凸圖形復(fù)制到所述被復(fù)制基板的表面的工序，其特征在于，使施加到所述上模具及所述下模具的外周部的壓縮負(fù)重向中心軸側(cè)分散。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，所述上模具及下模具的至少一個(gè)的壓制面，因從所述上模具及下模具所施加的壓力，而向與所述壓制面平行的方向伸展或縮小，從而吸收所述原盤和被復(fù)制基板的變形；并且，與所述原盤或被復(fù)制基板類似地變形，從而對(duì)所述原盤或被復(fù)制基板均勻地賦予所述壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，所述被復(fù)制基板在其表面帶有由抗蝕劑材料形成的被復(fù)制層；在比所述被復(fù)制層的1個(gè)大氣壓下的玻璃轉(zhuǎn)移溫度更低的溫度下，進(jìn)行所述凹凸圖形的復(fù)制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，所述原盤及被復(fù)制基板由至少含有金屬、合金、金屬氧化物、無機(jī)材料、陶瓷材料、半導(dǎo)體及玻璃之中的一種的化合物或混合物構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，所述上模具及下模具的至少一個(gè)的壓制面包括緩沖層和板體；其中，該緩沖層因從所述上模具及下模具所施加的壓力而向與所述壓制面平行的方向伸展或縮小，從而吸收所述原盤和被復(fù)制基板的變形；該板體被設(shè)置在所述緩沖層的原盤側(cè)或被復(fù)制基板側(cè)的表面上，由于隔著所述緩沖層所承受的壓力，而與所述原盤或被復(fù)制基板類似地變形。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，所述緩沖層的材料是塑料材料、橡膠材料及聚對(duì)苯二甲酸乙二酯樹脂材料中的任意一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，所述被復(fù)制基板是承載在硬盤驅(qū)動(dòng)器上的基板，為了在所述基板上形成伺服圖形而進(jìn)行向所述基板表面的凹凸圖形的復(fù)制。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，所述被復(fù)制基板是半導(dǎo)體晶片，并進(jìn)行向所述半導(dǎo)體晶片的凹凸圖形的復(fù)制。
10.一種板狀結(jié)構(gòu)體的制造裝置，將具有形成凹凸圖形的凹凸形成區(qū)域的原盤和被復(fù)制基板插入由空心圓筒狀的上模具和下模具構(gòu)成的模具的一對(duì)壓制面之間，對(duì)所述原盤和被復(fù)制基板施加壓力，由此將所述原盤的凹凸圖形復(fù)制到所述被復(fù)制基板的表面；其特征在于，具有溝槽，該溝槽設(shè)置在所述上模具及下模具的內(nèi)周面上，并切斷集中在所述上模具及下模具的內(nèi)周部的壓縮負(fù)重，使該壓縮負(fù)重向所述上模具及下模具的外周側(cè)面分散。
11.一種板狀結(jié)構(gòu)體的制造裝置，將具有形成凹凸圖形的凹凸形成區(qū)域的原盤和被復(fù)制基板插入由上模具和下模具構(gòu)成的模具的一對(duì)壓制面之間，對(duì)所述原盤和被復(fù)制基板施加壓力，由此將所述原盤的凹凸圖形復(fù)制到所述被復(fù)制基板的表面；其特征在于，具有溝槽，該溝槽設(shè)置在所述上模具及下模具的外周面上，并使集中在所述上模具及下模具的外周部的壓縮負(fù)重向所述上模具和下模具的中心軸側(cè)分散。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以高生產(chǎn)率和高合格率制造具有微細(xì)凹凸圖形的高密度記錄介質(zhì)、半導(dǎo)體及磁記錄介質(zhì)的方法。一種板狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，包括將具有形成凹凸圖形的凹凸形成區(qū)域的原盤(5)和被復(fù)制基板(1)插入由空心圓筒狀的上模具(9)和下模具(10)構(gòu)成的模具的一對(duì)壓制面之間，對(duì)所述上模具(9)和下模具(10)的中心部進(jìn)行加壓，并對(duì)所述原盤(5)和被復(fù)制基板(1)施加壓力，由此將所述原盤(5)的凹凸圖形復(fù)制到所述被復(fù)制基板(1)的表面的工序；切斷施加到所述上模具(9)及下模具(10)的內(nèi)周部的壓縮負(fù)重，使該壓縮負(fù)重向所述上模具(9)及下模具(10)的外周側(cè)面分散。
文檔編號(hào)B41C3/00GK1808575SQ200510129160
公開日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2005年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月27日
發(fā)明者高橋良一, 櫻井正敏 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝