專利名稱：凹凸圖案形成方法以及信息記錄媒體制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將壓模按壓到形成在基體材料上的樹脂層以形成凹凸圖案的凹凸圖案形成方法和使用按照該凹凸圖案形成方法形成的凹凸圖案制造信息記錄媒體的信息記錄媒體制造方法。
背景技術(shù)：
作為這種凹凸圖案形成方法，本申請人在日本國專利特開2005-339669號公報中已揭示在信息媒體制造用的中間體(基體材料)的樹脂層上利用壓印法(imprint)形成凹凸圖案的凹凸圖案形成方法。此凹凸圖案形成方法中，首先，通過涂覆玻璃化溫度為70℃的酚醛類樹脂(下文也稱為“樹脂材料”)在中間體上形成樹脂層。其次，在將形成樹脂層的中間體和壓模放置在壓力機的狀態(tài)下，對中間體(樹脂層)和壓模加熱，形成僅在比樹脂材料的玻璃化溫度高出70℃以上且120℃以下的范圍(作為一個例子取100℃)的高溫的規(guī)定溫度(本例中為170℃)。接著，在中間體的樹脂層上按壓壓模的凹凸圖案。這時，由于將樹脂層加熱成比玻璃化溫度高的高溫，壓模的凹凸圖案中的各凸部對樹脂層順暢地壓入。
接著，從中間體(樹脂層)剝離壓模。這時，在從壓模按壓開始到完成剝離的期間，中間體和壓模兩者的溫度變化大時，中間體(基體材料和樹脂層)以及壓模產(chǎn)生熱形變(收縮或膨脹)。這時，中間體和壓模的熱膨脹率不同，所以中間體和壓模之間產(chǎn)生熱形變量的差異，引起樹脂層上復(fù)制的凹凸圖案變形，在凹凸圖案產(chǎn)生偏移。因此，本申請人揭示的凹凸圖案形成方法中，在從按壓開始到剝離的期間繼續(xù)進(jìn)行加熱處理，使中間體和壓模兩者的溫度變化不大(作為一個例子，使從按壓開始時的溫度變化量為±0.2℃的范圍內(nèi))，在該狀態(tài)下，從樹脂層剝離壓模。從而，將壓模的凹凸圖案復(fù)制到中間體的樹脂層，完成凹凸圖案的形成處理。
專利文獻(xiàn)1日本國專利特開2005-339669號公報(第5頁～第9頁，圖10～圖14；)發(fā)明內(nèi)容但是，本申請人公開的凹凸圖案形成方法存在下列應(yīng)改善的課題。即，本申請人公開的凹凸圖案形成方法中，為了對樹脂層順暢地壓入壓模的各凸部，對中間體(樹脂層)和壓模進(jìn)行加熱，形成僅在比構(gòu)成樹脂層的樹脂材料的玻璃化溫度高出70℃以上且120℃以下的范圍的高溫的規(guī)定溫度。而且，此凹凸圖案形成方法中，為了避免因中間體和壓模的熱膨脹率的差異而引起樹脂層上復(fù)制的凹凸圖案產(chǎn)生偏移的情況，在從壓模按壓開始到完成剝離的期間繼續(xù)執(zhí)行加熱處理，使中間體和壓模兩者的溫度不產(chǎn)生大變化。因此，該凹凸圖案形成方法中，在完成壓模剝離的時間點，與樹脂材料的玻璃化溫度相比，復(fù)制凹凸圖案的樹脂層的溫度為非常高的溫度(在比玻璃化溫度高出70℃以上且120℃以下的范圍的溫度)。因此，本申請人公開的凹凸圖案形成方法中，完成壓模剝離后，形成復(fù)制到樹脂層的凹凸圖案容易變形的狀態(tài)(難于維持凹凸圖案形狀的狀態(tài))，可能難以將形成的凹凸圖案用作例如掩模圖案。而且，將按照該凹凸圖案形成方法形成的凹凸圖案用作例如掩模圖案，以制造信息記錄媒體時，可能難以高精度地遍及信息記錄媒體的全部區(qū)域形成凹凸圖案。
又，本申請人公開的凹凸圖案形成方法中，作為一個例子，使用玻璃化溫度為70℃的樹脂材料在中間體形成樹脂層并作壓模按壓處理時，對中間體(樹脂層)和壓模進(jìn)行加熱，使其成為比樹脂材料的玻璃化溫度高100℃的170℃。這時，啟動壓模按壓處理前的樹脂溫度為與室溫大致相等的溫度，因而按壓處理時為了使中間體(樹脂層)和壓模的溫度升高到170℃，需要大量的能量和長加熱時間。因此，本申請人公開的凹凸圖案形成方法中，存在可能形成凹凸圖案所需的成本高漲而且生產(chǎn)能力降低的課題。使用按照該凹凸圖案形成方法形成的凹凸圖案制造信息記錄媒體時，存在信息記錄媒體制造成本可能高漲的課題。
本發(fā)明是鑒于這些問題而完成的，其主要目的為提供一種既可方便地對樹脂層按壓壓模又在壓模剝離后能充分維持凹凸圖案的凹凸圖案形狀的凹凸圖案形成方法和能遍及整個區(qū)域高精度地形成凹凸圖案的信息記錄媒體制造方法。又，其另一目的為提供一種能謀求降低成本和提高生產(chǎn)能力的凹凸圖案形成方法和信息記錄媒體制造方法。
為了到達(dá)上述目的，本發(fā)明的凹凸圖案形成方法，通過執(zhí)行在基體材料上形成樹脂層的處理、將形成壓模側(cè)凹凸圖案的壓模按壓到所述樹脂層的按壓處理、以及從所述樹脂層剝離所述壓模的剝離處理，在所述基體材料上形成凹凸圖案，其中所述樹脂層形成處理時，使用玻璃化溫度高于室溫的樹脂材料形成所述樹脂層；所述按壓處理時，進(jìn)行溫度控制，使所述基體材料、所述樹脂層和所述壓模的溫度成為比所述樹脂材料的玻璃化溫度高出5℃以上的溫度；所述剝離處理時，進(jìn)行溫度控制，使所述基體材料、所述樹脂層和所述壓模的溫度在較所述樹脂材料的玻璃化溫度高20℃的溫度以下，并成為與所述按壓處理時的該基體材料、該樹脂層和該壓模的溫度相等或大致相等的溫度。再者，本說明書中的“室溫”是指進(jìn)行凹凸圖案形成作業(yè)的作業(yè)場所中的基體材料和壓模周圍的環(huán)境溫度，其意思包含不進(jìn)行加熱處理或冷卻處理并將基體材料和壓模放置充分長的時間時，基體材料和壓模逐漸接近起來的溫度。又，形成樹脂層時使用混合了2種以上的樹脂材料的混合樹脂材料的情況下，將成為該混合樹脂材料的主成分的樹脂材料的玻璃化溫度作為基準(zhǔn)，規(guī)定各處理時的溫度。
又，本發(fā)明的凹凸圖案形成方法將玻璃化溫度在40℃以下的樹脂材料用作所述樹脂材料。
本發(fā)明的信息記錄媒體制造方法使用按照上述凹凸圖案形成方法在所述基體材料上形成的凹凸圖案制造信息記錄媒體。
根據(jù)本發(fā)明的凹凸圖案形成方法，使用玻璃化溫度高于室溫的樹脂材料形成樹脂層，同時還在按壓處理時，進(jìn)行溫度控制，使基體材料、樹脂層和壓模的溫度成為比樹脂材料的玻璃化溫度高出5℃以上的溫度，而且剝離處理時，進(jìn)行溫度控制，使基體材料、樹脂層和壓模的溫度在較樹脂材料的玻璃化溫度高20℃的溫度以下，并成為與按壓處理時的該基體材料、該樹脂層和該壓模的溫度相等或大致相等的溫度，從而按壓處理時，樹脂層成為比樹脂材料的玻璃化溫度高出5℃以上的溫度，因而能對樹脂層將壓模側(cè)凹凸圖案的各凸部順暢地壓入到充分深處。而且，由于壓模剝離處理時樹脂層在較樹脂材料的玻璃化溫度高20℃的溫度以下，剝離壓模后避免樹脂層復(fù)制的凹凸圖案產(chǎn)生較大形變的情況，能以高精度的狀態(tài)維持其凹凸形狀。又，按壓處理時和剝離處理時樹脂層的溫度為相等或大致相等的溫度，所以避免發(fā)生基體材料(樹脂層)和壓模的熱形變，從而能避免樹脂層復(fù)制的凹凸圖案產(chǎn)生偏移的情況。
而且，根據(jù)本發(fā)明的凹凸圖案形成方法，將玻璃化溫度在40℃以下的樹脂材料用作所述樹脂材料，形成樹脂層，從而能使按壓處理開始前對樹脂層等進(jìn)行加熱所需的能量和從啟動按壓處理時到完成剝離處理維持樹脂層等的溫度所需的能量充分減小，同時還能充分縮短樹脂層加熱所需的時間，使形成凹凸圖案的生產(chǎn)能力充分提高。
又，根據(jù)本發(fā)明的信息記錄媒體制造方法，使用按照上述凹凸圖案形成方法在基體材料上形成的凹凸圖案制造信息記錄媒體，從而通過例如將形成的凹凸圖案作為掩模圖案，或?qū)纪刮恢藐P(guān)系與形成的凹凸圖案一致的凹凸圖案用作掩模圖案對基體材料進(jìn)行蝕刻處理，能高精度地遍及全部區(qū)域形成凹凸圖案。


圖1是示出壓印裝置100的組成的組成圖。
圖2是磁盤1的截面圖。
圖3是壓模2的截面圖。
圖4是在記錄層14上形成樹脂層3的狀態(tài)的加工對象體10的截面圖。
圖5是對加工對象體10上的樹脂層3按壓壓模2的狀態(tài)的截面圖。
圖6是從圖5所示的狀態(tài)的樹脂層3剝離壓模2的狀態(tài)的加工對象體10的截面圖。
圖7是用于對實施例1～實施例4的樹脂層和比較例1～比較例5的樹脂層說明壓模的壓入方便性、復(fù)制后的凹凸圖案的形狀穩(wěn)定性和凹凸圖案復(fù)制精度的說明圖。
圖8是用于對實施例1～實施例16的樹脂層和比較例1、比較例5的樹脂層說明剝離后的凹部35b(數(shù)據(jù)紋道圖案區(qū)的凹部)的深度和凹部35b的底部的殘渣厚度的說明圖。
符號說明1 磁盤2 壓模3 樹脂層10 加工對象體25、35 凹凸圖案25a、35a 凸部25b、35b 凹部100 壓印機110 壓力機111a、111b 加熱板112 上下動機構(gòu)120 控制部具體實施方式
下面，參照附圖來說明本發(fā)明的凹凸圖案形成方法和信息記錄媒體制造方法的最佳方式。
圖1所示的壓印裝置是制造圖2所示的磁盤1時按照本發(fā)明的凹凸圖案形成方法對加工對象體10上的樹脂層3(參考圖5)按壓壓模2(參考圖3)并形成凹凸圖案(參考圖6)的裝置，且組成部分包含壓力機110和控制部120。
此情況下，磁盤1是形成同心圓狀或螺旋狀的多個數(shù)據(jù)記錄紋道并可構(gòu)成經(jīng)垂直記錄方式記錄數(shù)據(jù)的分立紋道型磁記錄媒體(圖案已制媒體)，如圖2所示那樣在盤狀基體材料11上依次形成軟磁層12、中間層13和記錄層(磁記錄層)14。此磁盤1相當(dāng)于本發(fā)明的信息記錄媒體，在其一面(圖1中的上表面)，形成至少凸端部側(cè)由磁性材料(記錄層14)形成的多個凸部15a(記錄區(qū))和多個凹部15b(非記錄區(qū))，從而形成作為數(shù)據(jù)紋道圖案或伺服圖案起作用的凹凸圖案。在凹凸圖案15的各凹部15b內(nèi)填入非磁性材料16。而且，在各凸部15a的上面和填入各凹部15b內(nèi)的非磁性材料16的上面，利用例如DLC(金剛碳)，形成保護(hù)層17，同時還在保護(hù)層17的表面涂敷潤滑劑(圖中未示)。
此情況下，本說明書的記錄區(qū)的含義為構(gòu)成以可讀出方式保持記錄的磁信號的區(qū)域(即，構(gòu)成具有以可讀出方式保持磁信號的能力的區(qū)域)。本說明書的非記錄區(qū)的含義為構(gòu)成以可讀出方式保持磁信號的所述能力低于記錄區(qū)的能力的區(qū)域或構(gòu)成實質(zhì)上沒有該能力的區(qū)域。具體而言，本說明書的非記錄區(qū)的含義為在記錄磁信號的狀態(tài)下該區(qū)域產(chǎn)生的磁場小于記錄區(qū)的區(qū)域，或該區(qū)域產(chǎn)生的磁場實質(zhì)上不存在的區(qū)域。
另一方面，壓模2是制造磁盤1時用于在加工對象體10上形成作為掩模圖案的凹凸圖案35(參考圖6)的原盤，總體上構(gòu)成圓板狀。如圖3所示，將該壓模2形成為，利用將鎳層21用作電極的電鑄處理，在鎳層21上形成鎳層22，從而構(gòu)成薄板狀。又，壓模2上形成具有與磁盤1的凹凸圖案15的各凹部15b對應(yīng)地形成的多個凸部25a和與凹凸圖案15的各凸部15a對應(yīng)地形成的多個凹部25b的凹凸圖案25(本發(fā)明的“壓模側(cè)凹凸圖案”的一個例子)。又，加工對象體10是本發(fā)明的基體材料的一個例子，如圖4所示，在盤狀基體材料11上依次形成軟磁層12、中間層13和記錄層14。此情況下，在加工對象體10的記錄層14上，如后述按照本發(fā)明的樹脂形成處理形成樹脂層3。
另一方面，如圖1所示，壓力機110具有加熱板111a、111b(下文在不區(qū)分時也稱為“加熱板111”)和上下動機構(gòu)112。加熱板111按照控制部120的控制，對加工對象體10(樹脂層3)和壓模2進(jìn)行加熱處理，使其成為規(guī)定溫度。將加熱板111a形成為能保持使形成樹脂層3的面朝上的狀態(tài)的加工對象體10，將加熱板111b形成為能保持使凹凸圖案25的形成面朝下的狀態(tài)的壓模2。上下動機構(gòu)112按照控制部120的控制，使加熱板111b往加熱板111a保持的加工對象體10移動(下降)，將加熱板111b保持的壓模2按壓到加工對象體10上的樹脂層3。而且，上下動機構(gòu)112通過使加熱板111b離開加熱板111a(上升)，從樹脂層3剝離壓模2?？刂撇?20控制加熱板111，使加工對象體10(樹脂層3)和壓模2加熱(進(jìn)行溫度控制)，同時還控制上下動機構(gòu)112，執(zhí)行壓模2對加工對象體10的按壓(本發(fā)明的按壓處理)和按壓加工對象體10的壓模2從加工對象體10的剝離(本發(fā)明的剝離處理)。
制造上述磁盤1時，首先，按照本發(fā)明的凹凸圖案形成方法在加工對象體10上形成作為掩模圖案的凹凸圖案35。這時，首先，作為一個例子，在加工對象體10的記錄層14上旋涂玻璃化溫度34℃的樹脂材料(玻璃化溫度比室溫的一個例子的25℃高且在40℃以下的樹脂材料的一個例子)。此情況下，作為用于形成樹脂層3的樹脂材料，其一個例子可采用將PGMEA(丙二醇單甲酯乙酸鹽)用作溶劑的丙烯酸樹脂。具體而言。能采用以丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和苯乙烯的共聚物為主成分的丙烯酸樹脂。接著，對已涂覆的樹脂材料的層，作為一個例子，通過90℃執(zhí)行90秒鐘的烘烤處理，如圖4所示在加工對象體10上形成厚度為75nm左右的樹脂層3。這樣，就完成本發(fā)明的樹脂層形成處理。
再者，關(guān)于本說明書的“玻璃化溫度”，可用依據(jù)“JIS K7121-1987(關(guān)于塑料的轉(zhuǎn)變溫度測量方法的規(guī)范)”等測量規(guī)范進(jìn)行實測的方法進(jìn)行規(guī)定。具體而言，可通過依據(jù)上述JIS規(guī)范，按照差示掃描熱量測量(DSC)，測量中間點玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tmg)，規(guī)定本說明書的玻璃化溫度。本說明書中，對各樹脂材料的玻璃化溫度記載所述中間點玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tmg)。此情況下，對加工對象體10的記錄層14上旋涂的所述樹脂材料的玻璃化溫度而言，所述中間點玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tmg)和由FOX公式(Phys.Rev.，Vol.86，652(1952))算出的玻璃化溫度是相同的溫度(34℃)。再者，F(xiàn)OX公式中使用的各樹脂材料(丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和苯乙烯等樹脂材料)的玻璃化溫度使用《Polymer handbook 4thEdition，John Wiley & Sons，Inc.(1999)》記載的值。
接著，開始進(jìn)行壓印裝置100的壓印處理。具體而言，首先，如圖1所示，形成樹脂層3的面朝上地將加工對象體10放置到壓力機110(加熱板111a)，同時還凹凸圖案25的形成面朝下地將壓模2放置到壓力機110(加熱板111b)。接著，通過控制部120控制加熱板111，使加熱處理成加工對象體10(樹脂層3)和壓模2兩者的溫度為45℃(比構(gòu)成樹脂層3的樹脂材料的玻璃化溫度高出5℃以上的溫度的一個例子)(本發(fā)明的溫度控制)。此情況下，本凹凸圖案形成方法中，在后面闡述的壓模2的按壓啟動至完成剝離的期間，繼續(xù)執(zhí)行加熱板111的加熱處理(溫度控制)，使加工對象體10(樹脂層3)和壓模2兩者的溫度變化量在例如±0.2℃的范圍內(nèi)。接著，控制部120對上下動機構(gòu)12進(jìn)行控制，使加熱板111b往加熱板111a上的加工對象體10(樹脂層3)下降，從而對加工對象體10上的樹脂層3的表面按壓壓模2的凹凸圖案25(啟動本發(fā)明的按壓啟動)。
此情況下，本凹凸圖案形成方法中，對加工對象體10(樹脂層3)和壓模2兩者加熱成高出構(gòu)成樹脂層3的樹脂材料的玻璃化溫度(本例中為34℃)5℃以上的溫度(本例中為45℃)的狀態(tài)下，將壓模2的凹凸圖案25按壓到樹脂層3。因此，對樹脂層3順暢(方便)地壓入壓模2的凹凸圖案25的各凸部25a。結(jié)果，如圖5所示，對樹脂層3將壓模2的各凸部25a壓入到充分深處。接著，作為一個例子，將施加8.7MPa按壓力的狀態(tài)維持5分鐘后，控制部120控制上下動機構(gòu)112使熱板111b上動，從而使壓模2從樹脂層3剝離(本發(fā)明的剝離處理)。接著，在對完成剝離處理后的加工對象體(樹脂層3)的加熱處理停止的狀態(tài)下，進(jìn)行放置，從而冷卻到成為室溫。由此，如圖6所示，將壓模2的凹凸圖案25的凹凸形狀復(fù)制到樹脂層3，在加工對象體10上形成凹凸圖案35。
此情況下，加工對象體10上形成的凹凸圖案35與壓模2的凹凸圖案25的各凸部25a對應(yīng)地形成各凹部35b，并與凹凸圖案25的各凹部25b對應(yīng)地形成各凸部35a。另外，此凹凸圖案形成方法中，如上文所述，在壓模2對樹脂層3的按壓啟動至完成剝離的期間，繼續(xù)執(zhí)行加熱處理(溫度控制)，使加工對象體10(樹脂層3)和壓模2兩者的溫度變化量為例如±0.2℃的范圍內(nèi)。因此，完成壓模2的剝離時的樹脂層3的溫度為大致等于壓模2對樹脂層3的按壓處理啟動時的樹脂層3的溫度，即大致等于高出構(gòu)成樹脂層3的樹脂材料的玻璃化溫度5℃以上的溫度，且在較樹脂材料的玻璃化溫度高出20℃的溫度以下(本例中為45℃±0.2℃)。因此，完成壓模2的剝離后，避免樹脂層3形成的凹凸圖案35急劇形變的情況(不維持凹凸圖案35的凹凸形狀的情況)。這樣，就完成本發(fā)明凹凸圖案形成方法的凹凸圖案35(掩模圖案)的形成處理。
再者，進(jìn)行所述形成樹脂處理時，可以采用玻璃化溫度在40℃以上的樹脂材料形成樹脂層，但采用此方法的情況下，啟動按壓處理前加熱樹脂層3使溫度大致等于室溫(作為一個例子，取25℃)的樹脂層3成為高出樹脂材料玻璃化溫度5℃以上的溫度。這時，消耗大量能量，而且樹脂層3成為希望的溫度前，需要長時間。此外，為了將溫度控制成按壓處理時的樹脂層3的溫度與剝離處理時的樹脂層3的溫度相等或大致相等(為了完成剝離前使加工對象體10、樹脂層3和壓模2的溫度仍舊維持高溫)，還消耗大量能量。因此，最好通過使用玻璃化溫度在40℃以下的樹脂材料形成樹脂層3，避免消耗大量能量的同時還縮短使樹脂層3等升高到希望的溫度所需的時間。
接著，利用例如氧等離子體處理去除留在加工對象體10上的樹脂層3中凹凸圖案35的各凹部35b的底面的殘渣(壓模2按壓時在各凸部25a的凸端面與加工對象體10(記錄層14)之間產(chǎn)生的樹脂材料)。接著，將凹凸圖案35(各凸部35a)用作掩模圖案進(jìn)行對加工對象體10(記錄層14)的蝕刻處理，從而在中間層13上形成凹凸圖案15。此情況下，上述凹凸圖案形成方法中，涂覆玻璃化溫度高于室溫(本例中為25℃)的樹脂材料，并形成樹脂層3。因此，從完成形成凹凸圖案35的樹脂層3剝離壓模2后(啟動對加工對象體10的蝕刻處理前)，即使將樹脂層3的溫度仍舊維持室溫，也可避免凹凸圖案35的凹凸形狀大為變化。結(jié)果，如圖6中虛線所示，與維持其凹凸形狀的狀態(tài)的凹凸圖案35中各凸部35a對應(yīng)地形成各凸部15a(記錄區(qū))，同時還與各凹部35b對應(yīng)地形成各凹部15b(非記錄區(qū))，從而在中間層13上形成凹凸圖案15。
接著，形成非磁性材料16的層，使其覆蓋加工對象體10上形成的凹凸圖案15后(未示出)，利用例如離子束蝕刻使非磁性材料16的層的表面平坦化。這時，作為一個例子，從非磁性材料層進(jìn)行蝕刻，直到凹凸圖案15的各凸部15a露出。接著，在已平坦化的加工對象體10的各凸部15a上和各凹部15b內(nèi)填入的非磁性材料16上，利用例如DLC形成保護(hù)層17。然后，在保護(hù)層17的表面涂敷潤滑劑，從而如圖2所示完成磁盤1(如圖2所示)，并完成本發(fā)明的信息記錄媒體制造方法。
接著，參照附圖來說明對基體材料上的樹脂層的壓模各凸部的壓入方便性、剝離壓模后的凹凸形狀穩(wěn)定性(凹凸圖案形變難度)和復(fù)制的圖案精度(是否有偏移)與各處理時的樹脂層溫度的關(guān)系。
首先，使用玻璃化溫度高于室溫(作為一個例子，取25℃)的樹脂材料(作為一個例子，玻璃化溫度為34℃的丙烯酸樹脂)在支承基體材料(圖中未示)上形成圖7所示的實施例1～4和比較例1～5的樹脂層。此情況下，作為樹脂材料，其一個例子可采用將PGMEA(丙二醇單甲酯乙酸鹽)用作溶劑的丙烯酸樹脂(以丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和苯乙烯的共聚物為主成分的丙烯酸樹脂)。對此樹脂材料的玻璃化溫度(34℃)而言，上述依據(jù)JIS規(guī)范測量的中間點玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tmg)和由FOX公式算出的玻璃化溫度均為相同的溫度。又，通過對形成的各實施例和各比較例的樹脂層按壓所述壓模2的凹凸圖案25，在支承基體材料上(樹脂層)形成凹凸圖案。再者，除壓模2按壓時的樹脂層的溫度和壓模2剝離時的樹脂層的溫度外，用與上述樹脂層3和凹凸圖案35的形成方法相同的工序形成各樹脂層。通過利用原子力顯微鏡(AFM)在室溫中對這樣形成凹凸圖案的各實施例和各比較例的樹脂層觀察其表面的凹凸形狀，確認(rèn)對各樹脂層的壓模2的各凸部25a的壓入方便性、剝離壓模后的凹凸形狀穩(wěn)定性和復(fù)制的圖案的精度(是否有偏移)。圖7示出其結(jié)果。
該圖中，對各凸部25a對樹脂層的壓入量不足并產(chǎn)生凹凸圖案復(fù)制欠佳的情況，在“壓入方便性”的部位標(biāo)注“×”，對各凸部25a容易壓入樹脂層而且能將各凸部25a壓入到充分深處的情況，在“壓入方便性”的部位標(biāo)注“○”。又，對壓模2剝離后在短時間凹凸圖案形變大(難以維持凹凸形狀)的情況，在“凹凸形狀穩(wěn)定性”的部位標(biāo)注“×”，對壓模2剝離后的凹凸圖案形變量足夠小或大體上不產(chǎn)生形變的情況，在“凹凸形狀穩(wěn)定性”的部位標(biāo)注“○”。而且，對壓模2剝離時復(fù)制的凹凸圖案產(chǎn)生偏移的情況，在“復(fù)制精度”的部位標(biāo)注“×”，以高精度復(fù)制而凹凸圖案不產(chǎn)生偏移的情況則在“復(fù)制精度”的部位標(biāo)注“○”。
實施例1在對支承基體材料、樹脂層和壓模2進(jìn)行加熱成高出構(gòu)成樹脂層的樹脂材料的玻璃化溫度僅5℃的溫度(本例中為39℃)的狀態(tài)下，執(zhí)行按壓處理后，在剝離處理時維持按壓處理時的溫度的狀態(tài)下，從樹脂層剝離壓模2。
實施例2在對支承基體材料、樹脂層和壓模2進(jìn)行加熱成高出構(gòu)成樹脂層的樹脂材料的玻璃化溫度僅10℃的溫度(本例中為44℃)的狀態(tài)下，執(zhí)行按壓處理后，在剝離處理時維持按壓處理時的溫度的狀態(tài)下，從樹脂層剝離壓模2。
實施例3在對支承基體材料、樹脂層和壓模2進(jìn)行加熱成高出構(gòu)成樹脂層的樹脂材料的玻璃化溫度僅15℃的溫度(本例中為49℃)的狀態(tài)下，執(zhí)行按壓處理后，在剝離處理時維持按壓處理時的溫度的狀態(tài)下，從樹脂層剝離壓模2。
實施例4在對支承基體材料、樹脂層和壓模2進(jìn)行加熱成高出構(gòu)成樹脂層的樹脂材料的玻璃化溫度僅20℃的溫度(本例中為54℃)的狀態(tài)下，執(zhí)行按壓處理后，在剝離處理時維持按壓處理時的溫度的狀態(tài)下，從樹脂層剝離壓模2。
比較例1在對支承基體材料、樹脂層和壓模2進(jìn)行加熱成高出構(gòu)成樹脂層的樹脂材料的玻璃化溫度僅4℃的溫度(本例中為38℃)的狀態(tài)下，執(zhí)行按壓處理后，在剝離處理時維持按壓處理時的溫度的狀態(tài)下，從樹脂層剝離壓模2。
比較例2在對支承基體材料、樹脂層和壓模2進(jìn)行加熱成高出構(gòu)成樹脂層的樹脂材料的玻璃化溫度僅4℃的溫度(本例中為38℃)的狀態(tài)下，執(zhí)行按壓處理后，在剝離處理之前，在停止對壓模2施加按壓力的狀態(tài)下，將支承基體材料、樹脂層和壓模2加熱成高出樹脂材料玻璃化溫度僅20℃(本例中為54℃)后，從樹脂層剝離壓模2。
比較例3在對支承基體材料、樹脂層和壓模2進(jìn)行加熱成高出構(gòu)成樹脂層的樹脂材料的玻璃化溫度僅5℃的溫度(本例中為39℃)的狀態(tài)下，執(zhí)行按壓處理后，在剝離處理之前，在停止對壓模2施加按壓力的狀態(tài)下，將支承基體材料、樹脂層和壓模2加熱成高出樹脂材料玻璃化溫度僅20℃(本例中為54℃)后，從樹脂層剝離壓模2。
比較例4在對支承基體材料、樹脂層和壓模2進(jìn)行加熱成高出構(gòu)成樹脂層的樹脂材料的玻璃化溫度僅5℃的溫度(本例中為39℃)的狀態(tài)下，執(zhí)行按壓處理后，在剝離處理之前，在停止對壓模2施加按壓力的狀態(tài)下，將支承基體材料、樹脂層和壓模2加熱成高出樹脂材料玻璃化溫度僅21℃(本例中為55℃)后，從樹脂層剝離壓模2。
比較例5在對支承基體材料、樹脂層和壓模2進(jìn)行加熱成高出構(gòu)成樹脂層的樹脂材料的玻璃化溫度僅21℃的溫度(本例中為55℃)的狀態(tài)下，執(zhí)行按壓處理后，在剝離處理時維持按壓處理時的溫度的狀態(tài)下，從樹脂層剝離壓模2。
如圖7所示，對樹脂層的壓模2的按壓處理時的溫度高出構(gòu)成樹脂層的樹脂材料的玻璃化溫度(本例中為34℃)5℃以上的實施例1～4和比較例3～5中，能對樹脂層將壓模2的各凸部25a順暢(方便)地壓入到充分深處，因而能避免產(chǎn)生凹凸圖案復(fù)制欠佳的情況。反之，按壓處理時所樹脂層的溫度比樹脂材料玻璃化溫度高出不到5℃的比較例1、2中，不能對樹脂層對樹脂層將壓模2的各凸部25a壓入到充分深處，出現(xiàn)凹凸圖案復(fù)制欠佳。這樣，加熱處理(溫度控制)成按壓處理時的溫度比樹脂材料玻璃化溫度高出5℃以上，從而能避免產(chǎn)生凹凸圖案復(fù)制欠佳。
此情況下，按壓處理時的樹脂溫度比樹脂材料玻璃化溫度高出15℃以上的實施例3、4中，即使采用縮短壓模對樹脂層的按壓時間或減小壓模對樹脂層的按壓力的方法，也能對樹脂層將壓模2的各凸部25a按壓到充分深處。具體而言，實施例1、2將對壓模2施加8.7MPa的按壓力的狀態(tài)維持5分鐘時間，但實施例3、4將對壓模2施加4.9MPa的按壓力的狀態(tài)僅維持1分鐘時間也能復(fù)制凹凸圖案，不導(dǎo)致復(fù)制欠佳。這樣，通過進(jìn)行加熱處理(溫度控制)，使按壓處理時的樹脂層溫度比樹脂材料玻璃化溫度高出15℃以上，能縮短壓模2的按壓所需的時間，而且即使按壓力小也能充分避免發(fā)出凹凸圖案欠佳的情況。
又，壓模2剝離處理時的樹脂層溫度為比構(gòu)成樹脂層的樹脂材料的玻璃化溫度(本例中為34℃)高出20℃的規(guī)定溫度(本例中為54℃)以下的實施例1～4和比較例1～3中，剝離壓模2后，凹凸圖案不發(fā)生大形變，在從壓模2的剝離時間點經(jīng)歷某程度后的時間點，也能使其凹凸形狀維持充分高精度的狀態(tài)。反之，剝離處理時的樹脂層溫度為超出比構(gòu)成樹脂層的樹脂材料的玻璃化溫度高出20℃(本例中為54℃)的溫度的比較例4、5中，剝離壓模2后，凹凸圖案在較短的時間就產(chǎn)生大形變，不能維持其凹凸形狀。這樣，進(jìn)行加熱處理(溫度控制)，使剝離時的樹脂層溫度成為比樹脂材料玻璃化溫度僅高出20℃的規(guī)定溫度(本例中為54℃)以下的溫度，從而能避免壓模2剝離后的凹凸圖案形變大，使凹凸形狀維持高精度的狀態(tài)。
而且，按壓處理時的樹脂層溫度與剝離處理時的樹脂層溫度相等或大致相等的實施例1～4和比較例1、5中，避免支承基體材料、樹脂層和壓模2產(chǎn)生熱形變的情況，從而能避免樹脂層上復(fù)制的凹凸圖案發(fā)生偏移的情況。反之，按壓處理時的樹脂層溫度與剝離處理時的樹脂層溫度大為不同的比較例2～4中，支承基體材料、樹脂層和壓模2分別產(chǎn)生熱形變(收縮)，并且該形變產(chǎn)生差異，因而樹脂層上復(fù)制的凹凸圖案產(chǎn)生偏移。這樣，進(jìn)行溫度控制，使按壓處理時的樹脂層溫度與剝離處理時的樹脂層溫度相等或大致相等，從而能避免復(fù)制的凹凸圖案產(chǎn)生偏移的情況。
接著，參照附圖來說明樹脂層形成的凹部35b的深度和該凹部35b的底面的殘渣的厚度與各處理時的樹脂層溫度的關(guān)系。再者，除壓模2按壓時的樹脂層的溫度和壓模2剝離時的樹脂層的溫度外，用與上述各實施例1～4的各樹脂層和凹凸圖案35的形成方法相同的工序形成圖8所示的實施例5～16的各樹脂層。在室溫下使用原子力顯微鏡(AFM)對數(shù)據(jù)紋道圖案區(qū)測量凹部35b的深度。而且，通過在室溫下使用掃描電子顯微鏡(SEM)對數(shù)據(jù)紋道圖案區(qū)觀察凹凸圖案的截面，測量殘渣厚度。數(shù)據(jù)紋道圖案區(qū)的凸部35a的寬度∶凹部35b的寬度為10∶8。
如圖8所示，按照壓模2的按壓處理時的樹脂層溫度比樹脂材料玻璃化溫度(本例中為34℃)高出5℃以上且壓模2的剝離處理時的樹脂層溫度為比樹脂材料玻璃化溫度高出20℃的規(guī)定溫度(本例中為54℃)以下的溫度的條件而形成的實施例1～16的樹脂層中，壓模2的按壓在樹脂層形成的凹部35b的深度在69.1nm至84.7nm的范圍內(nèi)，充分深，并且凹部35b的底面的殘渣厚度也充分薄，其最厚的殘渣為36.6nm。與此相對，按照按壓處理時的樹脂層溫度高出樹脂材料玻璃化溫度僅4℃的條件而形成的比較例1的樹脂層中，壓模2的按壓在樹脂層形成的凹部35b的深度為57.4nm，不深，并且凹部35b的底面的殘渣厚度為43.2nm，非常厚。又，按照按壓處理時的樹脂層溫度高出樹脂材料玻璃化溫度(本例中為34℃)21℃的條件形成的比較例5的樹脂層中，壓模2的按壓在樹脂層形成的凹部35b的深度為56.6nm，不深，并且凹部35b的底面的殘渣厚度為43.7nm，非常厚。
此情況下，例如按壓處理時的樹脂層的溫度差為1℃的實施例1、5的樹脂層中，凹部35b的深度差為1.5nm，極?。慌c此相對，按壓處理時的樹脂層的溫度差與上文所述相同也為1℃的實施例1的樹脂層和比較例1的樹脂層中，凹部35b的深度差為14.7nm，非常大。而且，實施例1、5的樹脂層中，殘渣厚度差為0.8nm，極?。慌c此相對，實施例1的樹脂層和比較例1的樹脂層中，殘渣厚度差為8.3nm，非常大。因此，能理解進(jìn)行加熱處理(溫度控制)使按壓處理時的樹脂層溫度成為比樹脂材料玻璃化溫度高出5℃以上的高溫時和進(jìn)行加熱處理(溫度控制)使按壓處理時的樹脂層溫度成為比樹脂材料玻璃化溫度高出不到5℃的高溫時，凹凸圖案壓入方便性產(chǎn)生大差異。
又，例如剝離處理時的樹脂層的溫度差為1℃的實施例4、16的樹脂層中，凹部35b的深度差為3.3nm，極小；與此相對，剝離處理時的樹脂層的溫度差與上文所述相同也為1℃的實施例4的樹脂層和比較例5的樹脂層中，凹部35b的深度差為12.5nm，非常大。而且，實施例4、16的樹脂層中，殘渣厚度差為1.9nm，極??；與此相對，實施例4的樹脂層和比較例5的樹脂層中，殘渣厚度差為7.1nm，非常大。因此，能理解進(jìn)行加熱處理(溫度控制)使剝離處理時的樹脂層溫度成為比樹脂材料玻璃化溫度高出20℃的規(guī)定溫度(本例中為54℃)以下的溫度時和進(jìn)行加熱處理(溫度控制)使剝離處理時的樹脂層溫度成為超過比樹脂材料玻璃化溫度高出20℃的規(guī)定溫度(本例中為54℃)的溫度時，凹凸圖案穩(wěn)定性(形變?nèi)菀壮潭?產(chǎn)生大差異。
再者，從圖8可知按壓處理時的樹脂層溫度為比樹脂材料玻璃化溫度高出5℃以上的高溫時和按壓處理時的樹脂層溫度為比樹脂材料玻璃化溫度高出不到5℃的高溫時，按壓處理時的樹脂層溫度差與凹部深度(或殘渣厚度差)的關(guān)系差別大。因此，對以玻璃化溫度不明的樹脂材料形成的樹脂層而言，能以例如1℃的間距使按壓處理時的溫度變化，并測量凹部35b的深度(或殘渣厚度)，從而規(guī)定相對于溫度差的深度(厚度)差大為不同(即變化大)的2個溫度(本例中為38℃和39℃)，并將比規(guī)定的2個溫度中較高的溫度(本例中為39℃)僅低5℃的溫度(本例中為34℃)規(guī)定為構(gòu)成該樹脂層的樹脂材料的玻璃化溫度。
這樣，根據(jù)此壓印裝置100的凹凸圖案形成方法，使用玻璃化溫度高于室溫的樹脂材料形成樹脂層3，同時還在按壓處理時，進(jìn)行溫度控制，使加工對象體10、樹脂層3和壓模2的溫度成為比樹脂材料的玻璃化溫度高出5℃以上的溫度，而且剝離處理時，進(jìn)行溫度控制，使加工對象體10、樹脂層3和壓模2的溫度在較樹脂材料的玻璃化溫度高20℃的溫度以下，并成為與按壓處理時的加工對象體10、樹脂層3和壓模2的溫度相等或大致相等的溫度，藉此，在壓模2的按壓處理時樹脂層3成為較樹脂材料的玻璃化溫度高5℃以上的高溫，所以能對樹脂層3將凹凸圖案25的各凸部25a順暢地壓入到充分深處。而且，由于壓模2的剝離處理時樹脂層3在較樹脂材料的玻璃化溫度高20℃的溫度以下，剝離壓模2后避免樹脂層3復(fù)制的凹凸圖案35產(chǎn)生大變形的情況，能以高精度的狀態(tài)維持其凹凸形狀。又，按壓處理時和剝離處理時樹脂層3的溫度為相等或大致相等的溫度，所以避免發(fā)生加工對象體10(樹脂層3)和壓模2的熱形變，從而能避免樹脂層3復(fù)制的凹凸圖案35產(chǎn)生偏移的情況。
而且，根據(jù)此壓印裝置100的凹凸圖案形成方法，將玻璃化溫度在40℃以下的樹脂材料用作本發(fā)明中的樹脂材料，形成樹脂層3，從而能使按壓處理開始前對樹脂層3等進(jìn)行加熱所需的能量以及從啟動按壓處理時到完成剝離處理維持樹脂層3等的溫度所需的能量充分減小，同時還能充分縮短樹脂層3加熱所需的時間，使形成凹凸圖案的生產(chǎn)能力充分提高。
又，根據(jù)上述信息記錄媒體制造方法，使用按照上述凹凸圖案形成方法在加工對象體10(基體材料)上形成的凹凸圖案35制造磁盤1(信息記錄媒體)，從而通過例如將形成的凹凸圖案35作為掩模圖案，或?qū)纪刮恢藐P(guān)系與凹凸圖案35一致的凹凸圖案用作掩模圖案對加工對象體10進(jìn)行蝕刻處理，能高精度地遍及全部區(qū)域形成凹凸圖案15。
再者，本發(fā)明不限于上述組成和方法。例如，上述凹凸圖案形成方法中，通過執(zhí)行對加工對象體10、樹脂層3和壓模2的加熱處理，進(jìn)行溫度控制，使按壓處理時和剝離處理時樹脂層3為希望的溫度，但在這兩種處理時的樹脂層3的溫度高于希望的溫度的條件下(作為一個例子，進(jìn)行壓印處理的作業(yè)場所的溫度高時或利用烘烤處理等提高樹脂層3的溫度時)，也能采用通過執(zhí)行對加工對象體10(樹脂層3)和壓模2的冷卻處理進(jìn)行溫度控制以便樹脂層3成為希望溫度的方法。而且，按照本發(fā)明信息記錄媒體制造方法制造的信息記錄媒體不限于磁盤1那樣的垂直記錄方式的磁記錄媒體，也能用于面內(nèi)記錄方式的磁記錄媒體。
而且，所述磁盤1中，在記錄層14(磁性材料)形成凹凸圖案15中的凸部15a的凸端部15a(磁盤1的表面?zhèn)?至基端部的整個部分，但按照本發(fā)明信息記錄媒體制造方法制造的信息記錄媒體的組成不限于此。具體而言，例如，也能通過在用按照本發(fā)明凹凸圖案形成方法形成的凹凸圖案35(掩模圖案)對記錄層14進(jìn)行蝕刻時，某種程度地減小其蝕刻量(使形成的凹部15b淺)，在記錄層14不僅形成凸部15a(記錄區(qū))而且還包含凹部15b(非記錄區(qū))的底部，從而構(gòu)成磁盤(圖中未示)。還能通過在用按照本發(fā)明凹凸圖案形成方法形成的凹凸圖案35(掩模圖案)對記錄層14進(jìn)行蝕刻時，某種程度地加大其蝕刻量(加深形成的凹部15b)，在記錄層14僅形成凹凸圖案15的凸部15a的凸端部(磁記錄媒體的表面?zhèn)?，并形成具有基端部側(cè)用非磁性材料或軟磁材料等形成的凸部15a、15a、……(記錄區(qū))的凹凸圖案15，從而構(gòu)成磁盤(圖中未示)。
還可以通過用按照本發(fā)明凹凸圖案形成方法形成的凹凸圖案(掩模圖案)對盤狀基體材料11進(jìn)行蝕刻處理，在盤狀基體材料11形成凹凸圖案(凹凸位置關(guān)系與凹凸圖案15相同的凹凸圖案，圖中未示)，并以覆蓋此凹凸圖案的方式形成薄的記錄層14，從而形成具有用磁性材料形成表面的多個凸部15a(記錄區(qū))和用磁性材料形成底面的多個凹部15b(非記錄區(qū))的凹凸圖案15，并構(gòu)成磁盤。還能在用以可讀出方式保持磁信號的能力低的各種材料或?qū)嵸|(zhì)上無該能力的各種材料(例如，非磁性材料)形成的層上按照本發(fā)明凹凸圖案形成方法形成凹凸圖案(掩模圖案)后，用該圖案在非磁性材料等的層上形成凹凸圖案(凹凸位置關(guān)系與所述凹凸圖案15相反的凹凸圖案用非磁性材料等構(gòu)成凸部的凹凸圖案)，在該凹凸圖案的凹部內(nèi)填入以可讀出方式保持磁信號的能力高的各種材料(例如，磁性材料)，從而構(gòu)成磁盤。此情況下，按照此方法制造的磁記錄媒體中，在非磁性材料等的層上形成的凹凸圖案的凸部形成區(qū)相當(dāng)于非記錄區(qū)，該凹凸圖案的凹部形成區(qū)(填入磁性材料的區(qū))相當(dāng)于記錄區(qū)。
另外，上述磁盤1中形成同心圓狀或螺旋狀的多個數(shù)據(jù)記錄紋道，但按照本發(fā)明信息記錄媒體制造方法制造的信息記錄媒體的組成不限于此，該組成也能包含使構(gòu)成數(shù)據(jù)記錄紋道的記錄區(qū)相互分離成在磁記錄媒體的周邊方向?qū)⒎怯涗泤^(qū)夾在中間的圖案媒體。另外，按照本發(fā)明信息記錄媒體制造方法制造的信息記錄媒體不限于磁盤那樣的磁記錄媒體，該媒體也能包含光盤或光磁盤各種信息記錄媒體。另外還說明了本發(fā)明在基體材料的一個面形成樹脂層并利用壓印處理形成作為掩模圖案的凹凸圖案的例子。然而，制造雙面型信息記錄媒體時，在基體材料的表里兩個面形成樹脂層，同時還在兩個樹脂層分別按壓壓模，從而在兩個樹脂層形成凹凸圖案時也能應(yīng)用本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.凹凸圖案形成方法，它是通過實施在基體材料上形成樹脂層的樹脂層形成處理、將形成壓模側(cè)凹凸圖案的壓模按壓到所述樹脂層的按壓處理、以及從所述樹脂層剝離所述壓模的剝離處理，而在所述基體材料上形成凹凸圖案的凹凸圖案成形方法，其特征在于，所述樹脂層形成處理時，使用玻璃化溫度高于室溫的樹脂材料形成所述樹脂層；所述按壓處理時，進(jìn)行溫度控制，使所述基體材料、所述樹脂層和所述壓模的溫度比所述樹脂材料的玻璃化溫度高出5℃以上；所述剝離處理時，進(jìn)行溫度控制，使所述基體材料、所述樹脂層和所述壓模的溫度在較所述樹脂材料的玻璃化溫度高20℃的溫度以下，并與所述按壓處理時的該基體材料、該樹脂層和該壓模的溫度相等或大致相等。
2.如權(quán)利要求1所述的凹凸圖案形成方法，其特征在于，將玻璃化溫度在40℃以下的樹脂材料用作所述樹脂材料。
3.信息記錄媒體制造方法，其特征在于，使用按照權(quán)利要求1或2所述的凹凸圖案形成方法在所述基體材料上形成的凹凸圖案來制造信息記錄媒體。
全文摘要
本發(fā)明的課題為提供一種既可對樹脂層方便地按壓壓模，又在壓模剝離后充分維持凹凸圖案的凹凸形狀。解決此課題的本發(fā)明凹凸圖案形成方法通過執(zhí)行在加工對象體(10)上形成樹脂層(3)的處理、將壓模(2)按壓到樹脂層(3)的按壓處理、以及從樹脂層(3)剝離壓模(2)的剝離處理，在加工對象體(10)上形成凹凸圖案，其中樹脂層形成處理時，使用玻璃化溫度高于室溫的樹脂材料形成樹脂層(3)；按壓處理時，進(jìn)行溫度控制，使樹脂層(3)等的溫度成為比樹脂材料的玻璃化溫度高出5℃以上的溫度；剝離處理時，進(jìn)行溫度控制，使樹脂層(3)等的溫度在較樹脂材料的玻璃化溫度高20℃的溫度以下，并成為與按壓處理時的樹脂層(3)等的溫度相等或大致相等的溫度。
文檔編號G11B5/84GK101030388SQ200710085449
公開日2007年9月5日 申請日期2007年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者藤田實, 高井充, 海津明政 申請人:Tdk股份有限公司