JP3638514B2

JP3638514B2 - Transfer device, transfer cartridge, and transfer method

Info

Publication number: JP3638514B2
Application number: JP2000293621A
Authority: JP
Inventors: 勝之内藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2020-09-27
Also published as: JP2002100038A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は転写装置、転写用カートリッジ、及び転写方法に係わり、特にナノメートルレベルの精度で微細構造や磁気情報の転写が可能な転写装置、転写用カートリッジ、及び転写方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光の回折限界を越えて、微細なリソグラフィーを実現するいわゆる超解像を利用する方法として近接場光を利用する方法が知られている。これには、微小な開口を有するプローブを用いる方法（特開平７−１０６２２９）や、よりスループットを上げるためにマスクをレジストに極めて近距離に置く方法（特開平８−１７９４９３）や密着させる方法がある。これに対して、光や電子線によるリソグラフィーではなくナノインプリンティングと呼ばれる方法が新しいナノ加工技術として提案されている。これはナノレベルで凹凸のある原盤を基板上のレジストなどに押しつけて加工する方法である。
【０００３】
一方、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、ドライブの内部に記録媒体であるディスクが固定されて、このディスクに対してデータの記録再生を実行するための磁気記録装置である。ＨＤＤは、ディスク上に予め記録されたサーボ情報により、磁気ヘッドをディスク上の目標位置（目標トラック）に位置決めする制御を行う。一般にサーボ情報は、ディスク上の円周方向に所定の間隔を持って配置されるサーボ領域（サーボセクタ）に記録される。また、サーボ領域は、ディスク上の全トラックに対して半径方向に設けられている。
【０００４】
このようなＨＤＤを製造する製造工程において、通常ではドライブ本体の筐体の内部にディスクとヘッドとが組み込まれた後に、サーボライタと称するサーボ書き込み装置によりディスク上にサーボ情報が記録される。ここでディスクはスピンドル機構に固定的に取り付けられる。またヘッドはボイスコイルモータにより駆動するヘッドアクチュエータに実装される。
【０００５】
従来のサーボライタを使用してサーボ情報を書き込む方法は、ヘッドを移動制御して、ディスク上に設定される全トラックの各サーボ領域にサーボ情報を順次記録するため、製造工程の中でも長時間を要する工程の一つである．従って、サーボ情報の書き込み工程に要する時間を短縮化することは、HDDの製造工程の効率を向上させるために有効である。
【０００６】
これを解決するための方法として、サーボ情報を予め記録した原盤を用意し、この原盤を使用して、ドライブに組込むための基板にサーボ情報をコピーする磁気転写方式を利用した方法が提案されている（例えば特開平7−78337号公報を参照）。この磁気転写方式では、原盤と基板とを密着させて、外部からバイアス磁界を加えることにより、原盤の磁化情報を基板に転写する方法である。
【０００７】
上記の原盤を用いてナノインプリンティングにより基板を加工する方法の欠点は、原盤と基板のアライメントが困難であり、また一般にプレス機を高温にして加工するため、原盤や基板を加熱したり、冷却するのに時間がかかるという欠点があった。また、原盤と基板の剥離が困難である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、ナノインプリンティングでは、原盤と基板のアライメントが困難であり、また一般にプレス機を高温にして加工するため、原盤や基板を加熱したり冷却するのに時間がかかるという欠点があった。また、原盤と基板の剥離が困難である。
【０００９】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、原盤と基板のアライメントが容易であり、原盤や基板を短時間で加熱・冷却ができ、また基板と原盤の剥離が容易である転写装置、転写用カートリッジ、及び転写方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（構成）
前述した課題を解決するために、本発明の第１は、情報に相当するパターンを有する原盤を保持する原盤保持手段と、前記原盤の前記パターンが転写される基板を保持する基板保持手段と、前記原盤と前記基板間を固定する固定手段と、前記原盤と前記基板間に圧力を印加する圧力印加手段とを備え、前記原盤保持手段と前記基板保持手段と前記固定手段とは一体となって前記圧力印加手段に対して脱着可能に構成されていることを特徴とする転写装置を提供する。
【００１１】
本発明の第１において、以下の構成を備えることが好ましい。
【００１２】
（１）一体になった前記原盤保持手段と前記基板保持手段と前記固定手段とを前記圧力印加手段とその外部との間で搬送する搬送手段を備えること。
【００１３】
（２）前記原盤保持手段と前記基板保持手段の少なくとも一方に、前記原盤と前記基板の少なくとも一方の温度制御を行う温度制御手段が設けられていること。
【００１４】
（３）前記原盤及び前記基板間の相対位置を面内方向で制御する面内位置制御手段を備えること。
【００１５】
また、本発明の第２は、情報に相当するパターンを有する原盤を保持する原盤保持手段と、前記原盤の前記パターンが転写される基板を保持する基板保持手段と、前記原盤と前記基板間を固定する固定手段とを備え、前記原盤保持手段と前記基板保持手段と前記固定手段とを一体として搬送可能に構成されていることを特徴とする転写用カートリッジを提供する。
【００１６】
本発明の第２において、以下の構成を備えることが好ましい。
【００１７】
（１）前記原盤保持手段と前記基板保持手段の少なくとも一方に、前記原盤と前記基板の少なくとも一方の温度制御を行う温度制御手段が設けられていること。
【００１８】
（２）前記原盤保持手段と前記基板保持手段間に介在しかつ前記原盤及び前記基板の周囲に配置され、前記原盤と前記基板とを引き離す方向に弾性力を生ずる弾性体を備えること。
【００１９】
また、本発明の第３は、情報に相当するパターンを有する原盤を保持する原盤保持行程と、前記原盤の前記パターンが転写される基板を保持する基板保持行程と、前記原盤と前記基板間を固定する固定行程と、前記原盤保持手段と前記基板保持手段と前記固定手段とを一体にして圧力印加部へ搬送する第１の搬送行程と、前記圧力印加部において前記原盤と前記基板間に圧力を印加する圧力印加行程と、前記原盤保持手段と前記基板保持手段と前記固定手段とを一体にして前記圧力印加部から外部へ搬送する第２の搬送行程とを具備することを特徴とする転写方法を提供する。
【００２０】
本発明の第３において、以下の構成を備えることが好ましい。
【００２１】
（１）前記第２の搬送行程の後に、前記固定行程により固定された前記原盤と前記基板間を引き離す行程と、前記基板保持手段から前記基板を取り出す行程とを備えること。
【００２２】
（２）前記原盤と前記基板の少なくとも一方の温度制御を行う温度制御行程を備えること。
【００２３】
（３）前記原盤及び前記基板間の相対位置を面内方向で制御する面内位置制御行程を備えること。
【００２４】
（作用）
本発明によれば、原盤保持手段と基板保持手段と固定手段とは一体となって圧力印加手段に対して脱着可能に構成されているので、原盤と基板のアライメントが容易であり、原盤や基板を短時間で加熱・冷却ができ、また基板と原盤の剥離が容易である。
【００２５】
プレスする手段としては一般に油圧を用いる方法が高い圧力をかけられることから好ましいが、原盤と基板のアライメントはその位置の測定を光学的、電気的な手段を用いた場合には、プレス装置と一体化することは困難である。したがって、原盤を保持する手段と、基板を保持する手段と、原盤と基板の平行方向（面内方向）の相対位置を固定する手段と、さらには原盤と基板の平行方向の相対位置を検出して制御する手段とが、プレスする手段とは分離されていれば、原盤と基板の平行方向の相対位置を精度よく決める手段を容易に用いることができる。
【００２６】
また、プレス機のプレス台の熱容量は大きく、一方、一般にプレス時間は１分程度で十分である。したがって、本発明では熱容量の小さい原盤・基板ホルダーを用いることにより短時間で加熱、冷却ができる。また片側だけの急速な加熱や冷却が可能であり、熱膨張率の差を利用して原盤と基板の剥離を容易に行わせることができる。
【００２７】
原盤や基板を保持する手段としては真空チャック方式によるものが好ましい。また、原盤や基板を保持するために、弾性体を介して保持することが好ましい。弾性体を介することにより均一に圧力がディスクに印可され、均一な磁気転写にとってより好ましい。弾性体としてはゴム類が好ましく、印可する圧力によって異なるが、位置合わせなどから透明なシリコンゴム膜が好ましい。ゴム膜にディスクを保持するための吸盤としての作用を持たせることも可能である。また、ゴム膜に適当に微小な穴を開け、真空でディスクを吸着させてもよい。
【００２８】
原盤と基板の相対位置を検出する手段としては、光学顕微鏡、静電容量センサー、光学干渉位置センサーなどが特に好ましい。また基板と原盤の相対位置を自動的に制御するために、原盤もしくは基板の一方に凹部が、片方にそれにちょうどはまる凸部が表面に形成されて立体的に位置制御したり、両方の表面に親水性のパターンが形成され、水などの液体を介して親和エネルギー的に位置制御したりする手段を有することも好ましく、これらを組み合わせてもよい。また上記の凹部や凸部は原盤や基板に形成されてなくても原盤や基板を保持する手段に作製されていてもよい。後者の場合には原盤や基板を該保持手段に正確に位置決めして設置することが必要である。このためには保持ホルダーに凸部や凹部もしくは穴をつけ、それにはまるような穴や凹部や凸部を原盤や基板につけることが好ましい。
【００２９】
原盤と基板の平行方向の相対位置を固定する手段としては、原盤と基板の間を減圧して大気圧を用いて略密着させる方法が最も好ましい。原盤を保持する手段と、基板を保持する手段を外枠で固定したり、クランプで止めることも好ましい。
【００３０】
原盤と基板に圧力を印加する手段としては、油圧ポンプによるものが最も好ましい。油圧ポンプによる方法では原盤と基板の平面のゆがみやたわみを正して、精度良く転写することが可能である。
【００３１】
本発明の転写装置は、原盤を保持する手段と、基板を保持する手段が一体化可能であり、該一体化された手段をプレス手段に搬送する手段を有していることを特徴としてもよい。一体化可能のカートリッジ式とすることにより、別の場所で原盤と基板の相対位置を高精度にアライメントした後、プレス手段に搬送した際にわずかなズレも防止することができる。
【００３２】
本発明の転写装置は、原盤を保持する手段とプレスする手段の間、もしくは基板を保持する手段とプレスする手段の間に弾性体を有することを特徴としてもよい。弾性体を有することにより、均一に加重をかけることが可能となり、均一な転写ができると共に、装置の寿命を長くすることができる。
【００３３】
本発明の転写装置は、原盤を保持する手段、および基板を保持する手段に加熱する手段および冷却する手段を有することを特徴としてもよい。これにより、加熱、冷却を短時間に行えると共に、原盤と基板に温度差を設けて、剥離を容易にすることが可能である。
【００３４】
本発明の転写装置は、原盤の微細情報パターンが凹凸構造もしくは、磁気情報であることを特徴としてもよい。原盤の微細情報パターンが凹凸構造である場合には、原盤の凹凸構造よりも転写される基板に柔らかい材質を選べば、凹凸構造が基板に転写される。この場合には応力集中は比較的緩和されるが、原盤と基板が凹凸構造を介して密着するため剥離が困難となる。したがって、原盤と基板の間にフッ素系樹脂やシリコーン樹脂系の剥離材を介する方が好ましい。
【００３５】
磁気情報の転写の場合には、その目的とするところはサーボ信号の基板（ＨDDディスク）への転写である。ＨＤＤに使用されるディスクは、近年の高紀録密度化に伴って、表面粗さが例えは20nm以下（グライドの高さ）の鏡面加工が要求されている。一般に、高記録密度化の実現には、ヘッドとディスク表面間の間隔（スペーシング）の低減化が必要である。このため、ディスクの表面は高度の鏡面性が要求されている。したがって、転写時や剥離時に基板に傷がつくことは極力さける必要がある。そのため磁気転写においては原盤は、特開平11-273070に示されるように平坦化された方が好ましい。
【００３６】
さらに磁気転写の場合には磁場を印加する手段があることが好ましく、直流磁場および交流磁場の両者を印加できる方が好ましい。印加磁場の方向は転写する磁気信号がトラックの長手方向か垂直方向かによって異なる。
【００３７】
本発明の転写方法は、情報に相当するパターンを有する原盤を保持する原盤保持行程と、前記原盤の前記パターンが転写される基板を保持する基板保持行程と、前記原盤と前記基板間を固定する固定行程と、前記原盤保持手段と前記基板保持手段と前記固定手段とを一体にして圧力印加部へ搬送する第１の搬送行程と、前記圧力印加部において前記原盤と前記基板間に圧力を印加する圧力印加行程と、前記原盤保持手段と前記基板保持手段と前記固定手段とを一体にして前記圧力印加部から外部へ搬送する第２の搬送行程とを具備することを特徴とする。
【００３８】
このような工程を有することにより、上述したように基板と原盤の相対位置を精密に制御でき、その位置を保ったままプレスすることが可能であり、また加熱や冷却を短時間で行うことができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００４０】
（第１の実施形態）
図１に本実施形態における原盤ホルダー及び基板ホルダー部１の構成を示す。図２に本実施形態で示す転写装置の構成を示した。１０は２．５インチ径のニッケル製原盤１１を真空に引いて保持するための原盤ホルダー、１２は２．５インチ径のガラス製基板１３を真空に引いて保持するための基板ホルダー、１４は基板ホルダーをＸ、Ｙ方向に精密に駆動するためのアクチュエーター、１５は位置決めのためのCCD、１６は原盤と基板の間を減圧にしたり、高圧気体を入れたりするための導入路、１７はシール部、１８は基板を加熱するための電熱線、１９は原盤を加熱するための電熱線、２０は基板を冷却するための水導入路、２１は原盤を冷却するための水導入路、２２は原盤または基板を固定するための減圧導入路、２３は基板ホルダーを抑えるためのバネ、２４はモニター、２５は搬送装置、２６は圧力を印加するための油圧スタンプ台、２７は弾性体である。
【００４１】
ここで、原盤１１と、膜厚50nmのポリメチルメタクリレート膜２８を塗布したガラス基板１３を、原盤ホルダー１０と基板ホルダー１２にそれぞれ設置した。原盤１１には示すように、最小パターンが２０ｎｍで高さが４０ｎｍ凹凸パターンが設置されている。また中心に位置決めするためのマーク２９が設けられている（図示せず）。
【００４２】
位置決め台３０上で、電熱線１８、１９を用いてホルダー１１と１２をそれぞれ１１０℃に設定した。原盤１１と基板１３の水平方向の相対位置はＣＣＤ１５を用いてモニター２４で観察しながら、原盤のマーク２９と基板の中心のマーク３１が合うようにアクチュエータ１４のＸＹ制御機構を用いて合わせた。次に、基板１３と原盤１１間の距離をアクチュエータのＺ制御機構で近づけ接触させた後、導入路２２を用いて基板１３と原盤１１間を減圧にして相対位置を固定した。次に、搬送装置２５を用いて油圧スタンプ台２６に搬送し、全圧１０トンの圧力を３０秒間印可した。
【００４３】
次に、油圧を解放した後、剥離台３２に搬送し、水導入路２０に１分間冷却水を流した。導入路１６を通して３気圧の圧縮空気を導入し、原盤と基板を剥離した。
【００４４】
AFM（Atomic force microscope）で測定したところ、原盤の凹凸パターンに対応した凹凸が基板上に中心からの位置精度１ミクロンで均一に形成されていることがわかった。
【００４５】
（第２の実施形態）
まず、磁気転写について、図３を参照しながら簡単に説明する。一方向に磁化され平坦化された磁気転写原盤４１内にパターニングされた強磁性材料によって発生する記録磁界により、パターン形状に対応した磁化パターンがガラス基板４２上の磁性層４３に記録される。すなわち、原盤４１には、トラッキング用サーボ信号、アドレス情報信号、再生クロック信号等に対応するパターニングされた垂直磁化の強磁性材料が形成され、前もって一方向の残留磁化４４を与えておく。また基板４２上の垂直磁性層４３にも一方向の初期残留磁化４６を与えておく。励磁磁界４５を磁化残留４４とは同方向に、また残留磁化４６とは反対方向に印可し、４４に接した部分の磁化４６が反転し４７になるように励起磁界４５の強さを調整する。これにより原盤の磁気情報が基板に転写されプリフォーマット記録される。図３ではトラックの垂直方向の磁化を示したが、トラックの長手方向の磁気転写も同様である。
【００４６】
以下に、本発明の本実施形態における転写装置について、図４と図５を参照しながら説明する。図４は本実施形態における磁気原盤５０の構成を示す概略断面図である。図５は本実施形態における転写装置の原盤および基板ホルダー部の構成を示す概略図である。図６は本実施形態における転写装置の構成を示す概略図である
図４に示すように中心穴５１ａが開いたガラスからなる基板５１の表面には、情報パターンに対応する強磁性体５２のパターンが酸化シリコン膜５３中に形成されている。また表面には硬質膜５４が形成されている。この図において、６１ａは後述する原盤ホルダー６１の一部に設けられるもので、原盤５０をその中心穴５１ａで保持するための中心軸である。
【００４７】
原盤５０は、例えば、特開平11-273070で開示された工程を経て形成される。強磁性体の材料としては、Ni−Fe、Fe−Al−Si等の結晶材料、Co−Zr−Nb等のCo基のアモルファス材料、Fe−Ta−N等のFe系微結晶材料、Fe、Co、Fe−Co Co-Cr、Co-Ni、Baフェライト等が好ましい。磁性薄膜の形成方法としては、真空蒸着法、イオンビームスパッタ法あるいは対向ターゲットスパッタ法がある。
【００４８】
図５に本実施形態で示す転写装置のカートリッジ式の原盤および基板ホルダー部６０の構成を示した。６１は原盤５０を真空に引いて保持するための導入路６４がついた原盤ホルダー、６２は中心に穴６３ａが形成され、表面に磁性層が形成されたガラス基板６３を真空に引いて保持するための導入路６５がついた基板ホルダー、６６はシール部、６７は原盤ホルダー６１と基板ホルダー６２の開閉できる連結部、６８は原盤と基板の間を減圧にしたり、高圧気体を入れたりするための導入路、６９は搬送装置、７０は圧力を印加するための油圧スタンプ系である。７１は油圧コントロール系、７２は圧力計、７３はスタンプ台である。また７４は電磁石である。
【００４９】
原盤５０を原盤ホルダー６１に設置し、基板６３を基板ホルダー６２に設置した。基板６３上の磁性媒体層は一層でもよいし、サーボ信号用の下層磁性層を有する二層媒体であってもよい。サーボ信号用の二層媒体の場合には下層媒体は上層媒体と比較して保磁力が低い媒体であれば何でもよい。原盤ホルダー６１と基板ホルダー６２を向き合わせた。原盤５０と基板６３の水平方向の相対位置は原盤ホルダー６１の凸部７５および基板ホルダー６２に掘られた凹部７６をかみ合わせることで制御した。次に、導入部６８を介して原盤と基板間を減圧にして、相対位置を固定した。次に、搬送装置６９を用いて油圧スタンプ台７３に搬送し、全圧１０トンの圧力を３０秒間印可した。
【００５０】
次に、油圧を解放した後、電磁石７４に搬送し、基板と原盤に対して垂直方向に１分間磁界を印可し磁気転写を行った。導入路６８を通じて３気圧の圧縮空気を導入すると共に、原盤と基板の間にくさびを挿入して剥離した。ＭFM（Magnetic force microscope）で測定したところ、原盤の磁気パターンに対応した磁気パターンが中心からの位置精度２ミクロンで基板上の磁性体層に形成された。
【００５１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、原盤と基板のアライメントが容易であり、原盤や基板を短時間で加熱・冷却ができ、また基板と原盤の剥離が容易である転写装置、転写用カートリッジ、及び転写方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態における転写装置の原盤および基板ホルダー部の構成を示す概略図。
【図２】第１の実施形態における転写装置の構成を示す概略図。
【図３】第２の実施形態における磁気転写の原理を示す概略図。
【図４】第２の実施形態における原盤の概略断面図。
【図５】第２の実施形態における転写装置の原盤および基板ホルダー部の構成を示す概略図。
【図６】第２の実施形態における転写装置の構成を示す概略図。
【符号の説明】
１…原盤ホルダー・基板ホルダー部
１０…原盤ホルダー
１１…ニッケル製原盤
１２…基板ホルダー
１３…ガラス基板
１４…ＸＹアクチュエータ
１５…ＣＣＤ
１６…原盤と基板の間を減圧にしたり、高圧気体を入れたりするための導入路、
１７…シール部
１８…基板を加熱するための電熱線
１９…原盤を加熱するための電熱線
２０…基板を冷却するための水導入路
２１…原盤を冷却するための水導入路
２２…原盤または基板を固定するための減圧導入路
２３…基板ホルダーを抑えるためのバネ
２４…モニター
２５…搬送装置
２６…圧力を印加するための油圧スタンプ台
２７…弾性体
２８…ポリメチルメタクリレート膜
２９…マーク
３０…位置決め台
３１…マーク
３２…剥離台
４１…磁気転写原盤
４２…ガラス基板
４３…磁性層
４４…残留磁化
４５…励起磁界、
４６…初期残留磁化
４７…転写された磁化
５０…磁気転写原盤
５１…ガラス基板
５２…強磁性体
５３…酸化シリコン膜
５４…硬質膜
６０…原盤および基板ホルダー部
６１…原盤ホルダー
６２…基板ホルダー
６３…基板
６４…原盤５０を真空に引いて保持するための導入路
６５…ガラス基板６３を真空に引いて保持するための導入路
６６…シール部
６７…連結部
６８…原盤と基板の間を減圧にしたり、高圧気体を入れたりするための導入路
６９…搬送装置
７０…油圧スタンプ駆動系
７１…油圧コントロール系
７２…圧力計
７３…スタンプ台
７４…電磁石
７５…凸部
７６…凹部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transfer device, a transfer cartridge, and a transfer method, and more particularly, to a transfer device, a transfer cartridge, and a transfer method capable of transferring a fine structure and magnetic information with nanometer level accuracy.
[0002]
[Prior art]
A method of using near-field light is known as a method of using so-called super-resolution to achieve fine lithography beyond the diffraction limit of light. This includes a method using a probe having a minute opening (Japanese Patent Laid-Open No. 7-106229), a method of placing a mask at a very close distance to a resist (Japanese Patent Laid-Open No. 8-179493), and a method of closely contacting with each other in order to increase throughput. is there. On the other hand, a method called nanoimprinting rather than lithography using light or an electron beam has been proposed as a new nanoprocessing technique. This is a method of processing by pressing an uneven master at a nano level against a resist on a substrate.
[0003]
On the other hand, a hard disk drive (HDD) is a magnetic recording device in which a disk, which is a recording medium, is fixed inside the drive, and data is recorded on and reproduced from this disk. The HDD performs control to position the magnetic head at a target position (target track) on the disk based on servo information recorded in advance on the disk. In general, servo information is recorded in a servo area (servo sector) arranged at a predetermined interval in the circumferential direction on the disk. The servo area is provided in the radial direction with respect to all tracks on the disk.
[0004]
In a manufacturing process for manufacturing such an HDD, usually, after a disk and a head are incorporated in a housing of a drive body, servo information is recorded on the disk by a servo writing device called a servo writer. Here, the disk is fixedly attached to the spindle mechanism. The head is mounted on a head actuator driven by a voice coil motor.
[0005]
The method of writing servo information using a conventional servo writer is to control the movement of the head and sequentially record the servo information in each servo area of all tracks set on the disk. This is one of the necessary processes. Therefore, reducing the time required for the servo information writing process is effective for improving the efficiency of the HDD manufacturing process.
[0006]
As a method for solving this problem, there has been proposed a method using a magnetic transfer method in which a master disk on which servo information is recorded in advance is prepared and the servo information is copied to a substrate for incorporation into a drive. (For example, see JP-A-7-78337). In this magnetic transfer method, the master disk and the substrate are brought into close contact with each other, and a bias magnetic field is applied from outside to transfer the magnetization information of the master disk to the substrate.
[0007]
The disadvantage of the method of processing a substrate by nanoimprinting using the above master is that alignment of the master and the substrate is difficult, and since the press is generally processed at a high temperature, the master and substrate are heated or cooled. There was a drawback that it took time to do. Moreover, it is difficult to peel off the master and the substrate.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in nanoimprinting, it is difficult to align the master and the substrate, and generally, since the press machine is processed at a high temperature, it takes time to heat and cool the master and the substrate. It was. Moreover, it is difficult to peel off the master and the substrate.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, the alignment of the master and the substrate is easy, the master and the substrate can be heated and cooled in a short time, and the substrate and the master can be easily peeled off, A transfer cartridge and a transfer method are provided.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
(Constitution)
In order to solve the above-described problem, the first aspect of the present invention is a master holding means for holding a master having a pattern corresponding to information, a substrate holding means for holding a substrate to which the pattern of the master is transferred, A fixing means for fixing between the master and the substrate; and a pressure applying means for applying a pressure between the master and the substrate, wherein the master holding means, the substrate holding means and the fixing means are integrated. Provided is a transfer device configured to be detachable from the pressure applying means.
[0011]
In the first aspect of the present invention, it is preferable to have the following configuration.
[0012]
(1) Provided with conveying means for conveying the master holding means, the substrate holding means, and the fixing means integrated between the pressure applying means and the outside thereof.
[0013]
(2) Temperature control means for controlling temperature of at least one of the master and the substrate is provided in at least one of the master holding means and the substrate holding means.
[0014]
(3) In-plane position control means for controlling the relative position between the master and the substrate in an in-plane direction.
[0015]
A second aspect of the present invention is a master holding means for holding a master having a pattern corresponding to information, a substrate holding means for holding a substrate to which the pattern of the master is transferred, and between the master and the substrate. There is provided a transfer cartridge comprising a fixing means for fixing, and configured to be able to convey the master holding means, the substrate holding means, and the fixing means integrally.
[0016]
In the second aspect of the present invention, it is preferable to have the following configuration.
[0017]
(1) Temperature control means for controlling the temperature of at least one of the master and the substrate is provided on at least one of the master and the substrate holding means.
[0018]
(2) Provided with an elastic body that is interposed between the master holding means and the substrate holding means and is disposed around the master and the substrate, and generates an elastic force in a direction to separate the master and the substrate.
[0019]
The third aspect of the present invention is a master holding step for holding a master having a pattern corresponding to information, a substrate holding step for holding a substrate to which the pattern of the master is transferred, and between the master and the substrate. A fixing step of fixing, a first transfer step of transferring the master holding unit, the substrate holding unit, and the fixing unit integrally to the pressure applying unit; and a pressure between the master and the substrate in the pressure applying unit. And a second transporting step for transporting the master disk holding unit, the substrate holding unit, and the fixing unit integrally from the pressure application unit to the outside. Provide a method.
[0020]
In 3rd of this invention, it is preferable to provide the following structures.
[0021]
(1) After the second transporting step, a step of separating the master and the substrate fixed by the fixing step, and a step of taking out the substrate from the substrate holding means.
[0022]
(2) A temperature control process for controlling the temperature of at least one of the master and the substrate is provided.
[0023]
(3) An in-plane position control process for controlling a relative position between the master and the substrate in an in-plane direction is provided.
[0024]
(Function)
According to the present invention, since the master holding means, the substrate holding means, and the fixing means are integrally configured to be detachable from the pressure applying means, the master and the substrate can be easily aligned. Can be heated and cooled in a short time, and the substrate and the master can be easily separated.
[0025]
As a means for pressing, a method using hydraulic pressure is generally preferable because high pressure can be applied. However, the alignment between the master and the substrate is integrated with the press device when optical and electrical means are used to measure the position. It is difficult to make it. Therefore, the means for holding the master, the means for holding the substrate, the means for fixing the relative position of the master and the substrate in the parallel direction (in-plane direction), and the relative position of the master and the substrate in the parallel direction are detected. If the control means is separated from the pressing means, a means for accurately determining the relative position of the master and the substrate in the parallel direction can be easily used.
[0026]
Further, the heat capacity of the press stand of the press machine is large, while on the other hand, generally, a press time of about 1 minute is sufficient. Therefore, in the present invention, heating and cooling can be performed in a short time by using a master / substrate holder having a small heat capacity. In addition, rapid heating and cooling on only one side is possible, and the master and the substrate can be easily separated using the difference in thermal expansion coefficient.
[0027]
As a means for holding the master and the substrate, a vacuum chuck system is preferable. Moreover, in order to hold | maintain an original disk and a board | substrate, it is preferable to hold | maintain via an elastic body. The pressure is uniformly applied to the disk through the elastic body, which is more preferable for uniform magnetic transfer. Rubber is preferable as the elastic body, and a transparent silicon rubber film is preferable from the standpoint of alignment, although it varies depending on the applied pressure. It is also possible to give the rubber film an action as a suction cup for holding the disk. Alternatively, an appropriate minute hole may be formed in the rubber film, and the disk may be adsorbed by vacuum.
[0028]
As a means for detecting the relative position between the master and the substrate, an optical microscope, a capacitance sensor, an optical interference position sensor, and the like are particularly preferable. Also, in order to automatically control the relative position of the substrate and the master, a concave part is formed on one surface of the master or the substrate, and a convex part that fits exactly on one surface is formed on the surface to control the position in three dimensions. A hydrophilic pattern is formed, and it is preferable to have means for controlling the position in terms of affinity energy through a liquid such as water, and these may be combined. In addition, the above-described concave portion or convex portion may be formed in a means for holding the master disc or the substrate even if it is not formed on the master disc or the substrate. In the latter case, it is necessary to accurately position and install the master and the substrate on the holding means. For this purpose, it is preferable that a convex part, a concave part, or a hole is formed in the holding holder, and a hole, a concave part, or a convex part that fits in the holding holder is attached to the master or the substrate.
[0029]
As a means for fixing the relative position of the master and the substrate in the parallel direction, a method of reducing the pressure between the master and the substrate and substantially adhering them using atmospheric pressure is most preferable. It is also preferable that the means for holding the master and the means for holding the substrate are fixed with an outer frame or stopped with a clamp.
[0030]
The means for applying pressure to the master and the substrate is most preferably a hydraulic pump. In the method using the hydraulic pump, it is possible to correct the distortion and deflection of the flat surface of the master and the substrate, and to transfer with high accuracy.
[0031]
The transfer apparatus of the present invention may be characterized in that the means for holding the master and the means for holding the substrate can be integrated, and has means for conveying the integrated means to the press means. . By adopting a cartridge type that can be integrated, it is possible to prevent slight misalignment when the relative position between the master and the substrate is aligned with high accuracy in another place and then conveyed to the press means.
[0032]
The transfer device of the present invention may be characterized by having an elastic body between the means for holding the master and the means for pressing, or between the means for holding the substrate and the means for pressing. By having an elastic body, it becomes possible to apply a uniform load, and it is possible to perform uniform transfer and prolong the life of the apparatus.
[0033]
The transfer apparatus of the present invention may include a means for holding the master, a means for heating and a means for cooling the means for holding the substrate. Thereby, heating and cooling can be performed in a short time, and a temperature difference can be provided between the master and the substrate to facilitate peeling.
[0034]
The transfer device of the present invention may be characterized in that the fine information pattern of the master is a concavo-convex structure or magnetic information. When the fine information pattern of the master has a concavo-convex structure, the concavo-convex structure is transferred to the substrate if a soft material is selected for the substrate to be transferred than the concavo-convex structure of the master. In this case, the stress concentration is relatively relaxed, but peeling becomes difficult because the master and the substrate are in close contact with each other through the concavo-convex structure. Therefore, it is preferable to place a fluorine resin or silicone resin release material between the master and the substrate.
[0035]
In the case of magnetic information transfer, the purpose is to transfer a servo signal to a substrate (HDD disk). With recent increases in recording density, disks used in HDDs are required to have a mirror finish with a surface roughness of 20 nm or less (glide height). In general, in order to achieve high recording density, it is necessary to reduce the spacing between the head and the disk surface. For this reason, the disk surface is required to have a high degree of specularity. Therefore, it is necessary to avoid as much as possible that the substrate is damaged during transfer or peeling. Therefore, in magnetic transfer, the master is preferably flattened as disclosed in JP-A-11-273070.
[0036]
Further, in the case of magnetic transfer, it is preferable that there is a means for applying a magnetic field, and it is preferable that both a DC magnetic field and an AC magnetic field can be applied. The direction of the applied magnetic field differs depending on whether the magnetic signal to be transferred is the longitudinal direction or the vertical direction of the track.
[0037]
The transfer method of the present invention includes a master holding process for holding a master having a pattern corresponding to information, a substrate holding process for holding a substrate to which the pattern of the master is transferred, and fixing between the master and the substrate. A fixing process, a first transport process for transporting the master holding means, the substrate holding means, and the fixing means together to the pressure applying unit, and applying pressure between the master and the substrate in the pressure applying unit. And a second transporting step of transporting the master disk holding unit, the substrate holding unit, and the fixing unit integrally from the pressure application unit to the outside.
[0038]
By having such a process, it is possible to precisely control the relative position of the substrate and the master as described above, it is possible to press while maintaining that position, and heating and cooling can be performed in a short time. it can.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0040]
(First embodiment)
FIG. 1 shows the configuration of the master holder and the substrate holder 1 in the present embodiment. FIG. 2 shows the configuration of the transfer apparatus shown in this embodiment. Reference numeral 10 denotes a master holder for holding a 2.5-inch diameter nickel master 11 under vacuum, reference numeral 12 denotes a substrate holder for holding a 2.5-inch diameter glass substrate 13 under vacuum, and 14 An actuator for precisely driving the substrate holder in the X and Y directions, 15 is a CCD for positioning, 16 is an introduction path for reducing the pressure between the master and the substrate, and for introducing high-pressure gas, 17 is a seal , 18 is a heating wire for heating the substrate, 19 is a heating wire for heating the master, 20 is a water introduction passage for cooling the substrate, 21 is a water introduction passage for cooling the master, and 22 is A decompression introduction path for fixing the master or the substrate, 23 a spring for restraining the substrate holder, 24 a monitor, 25 a transport device, 26 a hydraulic stamp base for applying pressure, and 27 an elastic body.
[0041]
Here, the master 11 and the glass substrate 13 coated with the polymethyl methacrylate film 28 having a thickness of 50 nm were placed on the master holder 10 and the substrate holder 12, respectively. As shown in the master 11, an uneven pattern having a minimum pattern of 20 nm and a height of 40 nm is provided. A mark 29 for positioning at the center is provided (not shown).
[0042]
On the positioning table 30, the holders 11 and 12 were set to 110 ° C. using heating wires 18 and 19, respectively. The horizontal relative positions of the master 11 and the substrate 13 were adjusted using the XY control mechanism of the actuator 14 so that the mark 29 on the master and the mark 31 at the center of the substrate were aligned while observing on the monitor 24 using the CCD 15. Next, the distance between the substrate 13 and the master 11 was brought into close contact with the Z control mechanism of the actuator, and then the relative position was fixed by reducing the pressure between the substrate 13 and the master 11 using the introduction path 22. Next, it conveyed to the hydraulic stamp stand 26 using the conveying apparatus 25, and applied the pressure of 10 tons of total pressure for 30 seconds.
[0043]
Next, after releasing the hydraulic pressure, it was conveyed to the peeling table 32 and the cooling water was allowed to flow through the water introduction path 20 for 1 minute. Compressed air of 3 atm was introduced through the introduction path 16, and the master and the substrate were peeled off.
[0044]
When measured with an atomic force microscope (AFM), it was found that the unevenness corresponding to the uneven pattern of the master was uniformly formed on the substrate with a positional accuracy of 1 micron from the center.
[0045]
(Second Embodiment)
First, magnetic transfer will be briefly described with reference to FIG. A magnetization pattern corresponding to the pattern shape is recorded on the magnetic layer 43 on the glass substrate 42 by a recording magnetic field generated by the ferromagnetic material patterned in the magnetic transfer master 41 which is magnetized in one direction and is flattened. That is, a patterned perpendicular magnetization ferromagnetic material corresponding to a tracking servo signal, an address information signal, a reproduction clock signal, and the like is formed on the master 41, and a residual magnetization 44 in one direction is given in advance. An initial residual magnetization 46 in one direction is also given to the perpendicular magnetic layer 43 on the substrate 42. The excitation magnetic field 45 is applied in the same direction as the magnetization residual 44 and in the opposite direction to the residual magnetization 46, and the strength of the excitation magnetic field 45 is adjusted so that the magnetization 46 in the portion in contact with 44 is reversed to 47. . As a result, the magnetic information of the master is transferred to the substrate and preformatted. Although FIG. 3 shows the magnetization in the vertical direction of the track, the same applies to the magnetic transfer in the longitudinal direction of the track.
[0046]
Hereinafter, the transfer apparatus according to this embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the magnetic master 50 in the present embodiment. FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the master and the substrate holder part of the transfer apparatus according to this embodiment. FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the transfer apparatus according to this embodiment. As shown in FIG. 4, the pattern of the ferromagnetic material 52 corresponding to the information pattern is formed on the surface of the substrate 51 made of glass with the central hole 51a opened. Is formed in the silicon oxide film 53. A hard film 54 is formed on the surface. In this figure, 61a is provided in a part of a master holder 61, which will be described later, and is a central axis for holding the master 50 in its central hole 51a.
[0047]
The master 50 is formed, for example, through the process disclosed in JP-A-11-273070. Ferromagnetic materials include Ni-Fe, Fe-Al-Si and other crystalline materials, Co-Zr-Nb and other Co-based amorphous materials, Fe-Ta-N and other Fe-based microcrystalline materials, Fe, Co, Fe—Co Co—Cr, Co—Ni, Ba ferrite and the like are preferable. As a method for forming the magnetic thin film, there are a vacuum deposition method, an ion beam sputtering method, and an opposed target sputtering method.
[0048]
FIG. 5 shows the configuration of the cartridge-type master and the substrate holder 60 of the transfer apparatus shown in this embodiment. Reference numeral 61 denotes a master holder with an introduction path 64 for holding the master 50 in a vacuum. 62 denotes a glass substrate 63 in which a hole 63a is formed in the center and a magnetic layer is formed on the surface. A substrate holder with an introduction path 65, 66 is a seal portion, 67 is a connecting portion that can open and close the master holder 61 and the substrate holder 62, and 68 is for reducing the pressure between the master and the substrate, or for introducing high-pressure gas. , 69 is a conveying device, and 70 is a hydraulic stamp system for applying pressure. 71 is a hydraulic control system, 72 is a pressure gauge, and 73 is a stamp stand. Reference numeral 74 denotes an electromagnet.
[0049]
The master 50 was placed on the master holder 61 and the substrate 63 was placed on the substrate holder 62. The magnetic medium layer on the substrate 63 may be a single layer or a two-layer medium having a lower magnetic layer for servo signals. In the case of a double-layer medium for servo signals, the lower layer medium may be any medium as long as it has a lower coercive force than the upper layer medium. The master holder 61 and the substrate holder 62 face each other. The relative position of the master 50 and the substrate 63 in the horizontal direction was controlled by engaging the projection 75 of the master holder 61 and the recess 76 dug in the substrate holder 62. Next, the relative position was fixed by reducing the pressure between the master and the substrate via the introducing portion 68. Next, it conveyed to the hydraulic stamp stand 73 using the conveying apparatus 69, and applied the pressure of 10 tons of total pressure for 30 seconds.
[0050]
Next, after releasing the hydraulic pressure, it was transferred to the electromagnet 74, and magnetic transfer was performed by applying a magnetic field in a direction perpendicular to the substrate and the master. Compressed air of 3 atm was introduced through the introduction path 68, and a wedge was inserted between the master and the substrate to peel off. When measured with an MFM (Magnetic force microscope), a magnetic pattern corresponding to the magnetic pattern of the master was formed on the magnetic layer on the substrate with a positional accuracy of 2 microns from the center.
[0051]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0052]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is provided a transfer device, a transfer cartridge, and a transfer method, in which alignment of a master and a substrate is easy, the master and the substrate can be heated and cooled in a short time, and separation of the substrate and the master is easy. It is possible to provide.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a master and a substrate holder part of a transfer device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a transfer device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic view showing the principle of magnetic transfer in the second embodiment.
FIG. 4 is a schematic sectional view of a master in a second embodiment.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of a master and a substrate holder of a transfer device according to a second embodiment.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a transfer device according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Master disc holder and board | substrate holder part 10 ... Master disc holder 11 ... Nickel master disc 12 ... Substrate holder 13 ... Glass substrate 14 ... XY actuator 15 ... CCD
16 ... Introduction path for reducing the pressure between the master and the substrate, or for introducing high-pressure gas,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 17 ... Sealing part 18 ... Heating wire 19 for heating a substrate ... Heating wire 20 for heating a master disc ... Water introduction channel 21 for cooling a substrate ... Water introduction channel 22 for cooling the master disc ... Master disc or Decompression introduction path 23 for fixing the substrate ... Spring 24 for suppressing the substrate holder ... Monitor 25 ... Conveying device 26 ... Hydraulic stamp base 27 for applying pressure ... Elastic body 28 ... Polymethylmethacrylate film 29 ... Mark 30 ... positioning table 31 ... mark 32 ... peeling table 41 ... magnetic transfer master 42 ... glass substrate 43 ... magnetic layer 44 ... residual magnetization 45 ... excitation magnetic field,
46 ... Initial residual magnetization 47 ... Transferred magnetization 50 ... Magnetic transfer master 51 ... Glass substrate 52 ... Ferromagnetic material 53 ... Silicon oxide film 54 ... Hard film 60 ... Master and substrate holder 61 ... Master holder 62 ... Substrate holder 63 ... Substrate 64 ... Introduction path 65 for holding the master 50 under vacuum ... Introduction path 66 for holding the glass substrate 63 under vacuum ... Seal part 67 ... Connecting part 68 ... Pressure reduction between the master and the substrate Introducing path 69 for introducing a high-pressure gas ... Conveying device 70 ... Hydraulic stamp drive system 71 ... Hydraulic control system 72 ... Pressure gauge 73 ... Stamp stand 74 ... Electromagnet 75 ... Convex portion 76 ... Concave portion

Claims

情報に相当するパターンを有する原盤を保持する原盤保持手段と、前記原盤の前記パターンが転写される基板を保持する基板保持手段と、前記原盤と前記基板間を固定する固定手段と、前記原盤と前記基板間に圧力を印加する圧力印加手段とを備え、前記原盤保持手段と前記基板保持手段と前記固定手段とは一体となって前記圧力印加手段に対して脱着可能に構成されていることを特徴とする転写装置。A master holding means for holding a master having a pattern corresponding to information, a substrate holding means for holding a substrate to which the pattern of the master is transferred, a fixing means for fixing between the master and the substrate, and the master; Pressure applying means for applying pressure between the substrates, and the master holding means, the substrate holding means, and the fixing means are configured to be detachable from the pressure applying means integrally. Characteristic transfer device.

一体になった前記原盤保持手段と前記基板保持手段と前記固定手段とを前記圧力印加手段とその外部との間で搬送する搬送手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の転写装置。2. The transfer apparatus according to claim 1, further comprising conveying means for conveying the integrated master holding means, the substrate holding means, and the fixing means between the pressure applying means and the outside thereof.

前記原盤保持手段と前記基板保持手段の少なくとも一方に、前記原盤と前記基板の少なくとも一方の温度制御を行う温度制御手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の転写装置。3. The transfer apparatus according to claim 1, wherein temperature control means for controlling temperature of at least one of the master and the substrate is provided on at least one of the master and the substrate holding means.

前記原盤及び前記基板間の相対位置を面内方向で制御する面内位置制御手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の転写装置。The transfer apparatus according to claim 1, further comprising an in-plane position control unit that controls a relative position between the master and the substrate in an in-plane direction.

情報に相当するパターンを有する原盤を保持する原盤保持手段と、前記原盤の前記パターンが転写される基板を保持する基板保持手段と、前記原盤と前記基板間を固定する固定手段とを備え、前記原盤保持手段と前記基板保持手段と前記固定手段とを一体として搬送可能に構成されていることを特徴とする転写用カートリッジ。A master holding means for holding a master having a pattern corresponding to information, a substrate holding means for holding a substrate to which the pattern of the master is transferred, and a fixing means for fixing between the master and the substrate, A transfer cartridge, wherein the master holding means, the substrate holding means, and the fixing means are configured to be transported as a unit.

前記原盤保持手段と前記基板保持手段の少なくとも一方に、前記原盤と前記基板の少なくとも一方の温度制御を行う温度制御手段が設けられていることを特徴とする請求項５記載の転写用カートリッジ。6. The transfer cartridge according to claim 5, wherein at least one of said master holding means and said substrate holding means is provided with temperature control means for controlling the temperature of at least one of said master and said substrate.

前記原盤保持手段と前記基板保持手段間に介在しかつ前記原盤及び前記基板の周囲に配置され、前記原盤と前記基板とを引き離す方向に弾性力を生ずる弾性体を備えたことを特徴とする請求項５又は６記載の転写用カートリッジ。An elastic body that is interposed between the master holding means and the substrate holding means and is disposed around the master and the substrate and that generates an elastic force in a direction in which the master and the substrate are separated from each other is provided. Item 7. The transfer cartridge according to Item 5 or 6.

情報に相当するパターンを有する原盤を保持する原盤保持行程と、前記原盤の前記パターンが転写される基板を保持する基板保持行程と、前記原盤と前記基板間を固定する固定行程と、前記原盤保持手段と前記基板保持手段と前記固定手段とを一体にして圧力印加部へ搬送する第１の搬送行程と、前記圧力印加部において前記原盤と前記基板間に圧力を印加する圧力印加行程と、前記原盤保持手段と前記基板保持手段と前記固定手段とを一体にして前記圧力印加部から外部へ搬送する第２の搬送行程とを具備することを特徴とする転写方法。A master holding process for holding a master having a pattern corresponding to information, a substrate holding process for holding a substrate to which the pattern of the master is transferred, a fixing process for fixing a gap between the master and the board, and the master holding A first conveying step of conveying the means, the substrate holding unit, and the fixing unit integrally to the pressure applying unit, a pressure applying step of applying pressure between the master and the substrate in the pressure applying unit, A transfer method comprising: a second transporting step of transporting the master disk holding unit, the substrate holding unit, and the fixing unit together from the pressure application unit.