(57)【要約】【課題】スタンパをディスクから分離させるときに、ポリマー材料がディスクのポリマー層からスタンパ上に移行する恐れがないスタンパを提供すること。【解決手段】スタンパを、パーフルオロポリエーテル・ポリマーで被覆する。被覆されたスタンパは、型押し可能な層（例えば、ポリマー）の材料がスタンパ上にさほど移行することなく、スタンパとディスクの型押し可能な層（例えば、ポリマー）とを表面分離し易くする低摩擦低エネルギー表面を呈することができる。また、スタンパ上のパーフルオロポリエーテル・コーティングは耐熱性も示し、材料がさほど移行することなく効果的に表面が分離されて、型押し可能なフィルムの高温での繰り返しインプリントが可能になる。【選択図】図３
2004306030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
前記本体上のパーフルオロポリエーテル・ポリマー・コーティングとを含むスタンパ。
【請求項２】
前記コーティングが一官能性パーフルオロポリエーテル・ポリマーを含む請求項１に記載のスタンパ。
【請求項３】
前記一官能性パーフルオロポリエーテル・ポリマー分子の末端がヒドロキシルである請求項２に記載のスタンパ。
【請求項４】
前記一官能性パーフルオロポリエーテル・ポリマー分子の末端がカルボキシルである請求項２に記載のスタンパ。
【請求項５】
前記一官能性パーフルオロポリエーテル・ポリマー分子の末端がアミンである請求項２に記載のスタンパ。
【請求項６】
前記コーティングが二官能性パーフルオロポリエーテル・ポリマーを含む請求項１に記載のスタンパ。
【請求項７】
前記二官能性パーフルオロポリエーテル・ポリマー分子の末端がヒドロキシルである請求項６に記載のスタンパ。
【請求項８】
前記二官能性パーフルオロポリエーテル・ポリマー分子の末端がカルボキシルである請求項６に記載のスタンパ。
【請求項９】
前記二官能性パーフルオロポリエーテル・ポリマー分子の末端がアミンである請求項６に記載のスタンパ。
【請求項１０】
前記コーティングの厚みが約１０〜約２５オングストロームの範囲である請求項１に記載のスタンパ。
【請求項１１】
前記本体が金属を含み、パターン形成された表面を有し、前記コーティングが前記パターン形成された表面上に配置されている請求項１に記載のスタンパ。
【請求項１２】
前記コーティングが一官能性パーフルオロポリエーテル・ポリマーを含む請求項１１に記載のスタンパ。
【請求項１３】
前記コーティングが二官能性パーフルオロポリエーテル・ポリマーを含む請求項１１に記載のスタンパ。
【請求項１４】
前記コーティングの厚みが約１０〜約２５オングストロームの範囲である請求項１１に記載のスタンパ。
【請求項１５】
前記本体と前記パーフルオロポリエーテル・ポリマー・コーティングとの間に配置された酸化物層をさらに含む請求項１に記載のスタンパ。
【請求項１６】
前記酸化物層がＳｉＯ2を含む請求項１５に記載のスタンパ。
【請求項１７】
前記本体と前記パーフルオロポリエーテル・ポリマー・コーティングとの間に配置された酸化物層をさらに含む請求項２に記載のスタンパ。
【請求項１８】
前記本体と前記パーフルオロポリエーテル・ポリマー・コーティングとの間に配置された酸化物層をさらに含む請求項３に記載のスタンパ。
【請求項１９】
表面を有するスタンパ本体を用意するステップと、
重合させたフッ素化合物を前記スタンパ本体の前記表面上に塗布するステップとを含む方法。
【請求項２０】
前記フッ素化合物がパーフルオロポリエーテル・ポリマーである請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記塗布ステップがディップコーティングを含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記塗布ステップが化学気相成長を含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記重合フッ素化合物の前記塗布ステップの前に前記スタンパ本体の前記表面をクリーニングするステップをさらに含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記クリーニング・ステップが、酸素プラズマ中で前記表面をクリーニングすることを含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記パーフルオロポリエーテル・ポリマーを硬化させるステップをさらに含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
前記硬化ステップが、前記パーフルオロポリエーテル・ポリマーを加熱することを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記硬化ステップが、前記パーフルオロポリエーテル・ポリマーを約１０〜約６０分間加熱することをさらに含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記硬化ステップが、前記パーフルオロポリエーテル・ポリマーを室温に冷却することを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
硬化前に前記スタンパ本体の前記表面に付着していないパーフルオロポリエーテル・ポリマーを除去することをさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記除去ステップがフッ素化溶媒で洗い流すことを含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記スタンパが隆起部および凹部のパターンを有する請求項２０に記載の方法。
【請求項３２】
前記フッ素ポリマーがパーフルオロポリエーテル・ポリマーである請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記パーフルオロポリエーテル・ポリマーを硬化させるステップをさらに含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記硬化ステップが、前記パーフルオロポリエーテル・ポリマーを約１００℃〜約２５０℃の温度範囲で加熱することを含む請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記硬化ステップが、前記パーフルオロポリエーテル・ポリマーを約１０〜約６０分間加熱することをさらに含む請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記硬化ステップが、前記パーフルオロポリエーテル・ポリマーを冷却することを含む請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
酸化物層を前記スタンパ本体の前記表面上に付着させることであって、前記酸化物層が前記スタンパ本体と前記重合フッ素化合物との間に位置することをさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項３８】
酸化物層を前記スタンパ本体の前記表面上に付着させることであって、前記酸化物層が前記スタンパ本体と前記重合フッ素化合物との間に位置することをさらに含む請求項２０に記載の方法。
【請求項３９】
ディスクの型押し可能な層上にディスクリート・トラック記録パターンを形成する手段と、
前記型押し可能な層から前記形成手段に材料が移行するのを防止する手段とを含む装置。
【請求項４０】
前記防止手段が低エネルギー低摩擦フィルムを含む請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記防止手段が耐熱性フィルムを含む請求項３９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は製造に関係し、より詳細には、ディスク・スタンパの製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスク・ドライブ・システムは、１つまたは複数の磁気記録ディスクとディスクにデータを保存するための制御機構が設けられている。ディスクは、型押しされることもある基板と複数のフィルム層とで構成されている。ほとんどのシステムでは、アルミニウム・ベースの基板が使用されている。しかし、ガラスなど別の基板材料は、ガラス基板を使用することが望ましくなるような様々な性能上の利点を有する。記録ディスク上のフィルム層のうちの１層はデータを保存するのに用いられる磁気層である。データの読み書きは、読み書きヘッドをディスク上方で動かして、ディスクの磁気層の諸特性を変えることによって実施される。読み書きヘッドは、一般に、ディスク上方を動く、ヘッドよりも大きな物体（スライダと呼ばれる）の一部とされるか、あるいはスライダに付けられている。
【０００３】
ディスク・ドライブの設計では、ドライブ・システムの記録密度を向上させようとする傾向にある。記録密度を上げるための一方法は、ディスク表面にパターンを形成させて、ディスクリート・トラック記録（ＤＴＲ）と呼ばれる分離されたデータ・トラックを形成させることである。ＤＴＲディスクは、一般に、データを保存する一連の同心隆起ゾーン（丘、ランド、エレベーションなどとしても知られる）と、トラック間を離してノイズを低減させる一連のリセス・ゾーン（トラフ、谷、溝などとしても知られる）とを有する。このようなリセス・ゾーンにサーボ情報を格納させることができる。リセス・ゾーンは、隆起ゾーンを分離させて、リセス・ゾーンにデータが誤って保存されるのを阻止または予防する。
【０００４】
ＤＴＲ磁気記録ディスクを製造する一方法は、ナノ・インプリント・リソグラフィ（ＮＩＬ）技術である。ＮＩＬには、ＤＴＲパターンを反転させたパターン（ネガティブ・レプリカ）を有する、前もって型押し加工された堅い成形ツール（スタンパ、エンボッサなどとしても知られる）を使用することが含まれる。スタンパは、ディスク上のポリマー薄層上にプレスされる。結合したスタンパとディスクは、多くの場合加熱され、次いでスタンパが除去されて、ポリマー層上にＤＴＲパターンのインプリントが残る。
【０００５】
耐摩耗性リリース・コーティングを有するスタンパを提供する従来技術の方法は、フッ素化合物をスタンパに塗布した後に重合させるものである。フッ素化合物は、ガス状で供給され、塗布している間にスタンパ表面でプラズマ重合される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現行のＮＩＬ技術の問題は、スタンパをディスクから分離させるときに、ポリマー材料がディスクのポリマー層からスタンパ上に移行する恐れがあることである。次いで、移行したポリマー材料は、スタンパ上で凹凸となり、結局、続いて型押しされるディスクの型押し加工可能な層に欠陥（例えば、くぼみおよび丘）としてインプリント時に写される恐れがある。凹凸のくぼみは、十分大きい場合、所望のトラック・パターンの形成を妨害する恐れがあり、凹凸の丘は、ディスク表面上方をヘッドが滑走するのに十分な高さが得られずディスク操作を妨害する恐れがある。高感度を得るために必要な極めて微細なパターンを形成させ、マスター・スタンパから同じナノ構造を大量に複製するために、ディスクのポリマー層からスタンパ上へのポリマー材料凹凸の移行を最小限（理想的にはゼロ）にする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
押し型またはスタンパは、ディスク上にディスクリート・トラック・パターンを作製するために使用される。スタンパは、薄いポリマーフィルムで被覆されている。一実施態様において、スタンパは、パーフルオロポリエーテル・ポリマーで被覆される。被覆されたスタンパは、型押し可能な層（例えば、ポリマー）の材料がスタンパ上にさほど移行することなく、スタンパとディスクの型押し可能な層（例えば、ポリマー）とを表面分離し易くする低摩擦低エネルギー表面となることができる。また、スタンパ上のパーフルオロポリエーテル・コーティングは耐熱性もあり、材料がさほど移行することなく効果的に表面が分離して、型押し可能なフィルムの高温での繰り返しインプリントが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
添付の図面の図に本発明を例示するが、これらは本発明を限定するものではない。
【０００９】
以下の記述において、本発明を完全に理解するために、特定の材料または成分の例など多数の具体的詳細を示す。しかし、本発明を実施するためにこれらの具体的詳細を必ずしも使用する必要がないことは、当業者には明らかなはずである。他の例では、本発明を不必要に不明瞭にするのを避けるために、周知の成分または方法を詳細には説明しない。
【００１０】
本明細書で使用する「上」という用語は、１つの層と他の層との相対位置を示す。したがって、別の層の上に位置する１つの層は、その別の層と直接接触していても、１つまたは複数の介在層を有していてもよい。
【００１１】
本明細書で考察する装置および方法は、様々なタイプのディスクに使用することができることに注意すべきである。一実施形態において、例えば、本明細書で考察する装置および方法を、磁気記録ディスクに使用することができる。あるいは、本明細書で考察する装置および方法を、他のタイプのデジタル記録ディスク、例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多機能ディスク（ＤＶＤ）などの光学記録ディスクに使用することができる。
【００１２】
図１Ａに、フッ素ポリマーで被覆されたスタンパ本体の一実施形態を示す。一実施形態において、スタンパ本体１１０は、亜リン酸ニッケル（ＮｉＰ）金属合金で構成されている。あるいは、他の金属合金または金属、例えば、ニッケルやクロム、銅をスタンパ本体１１０に使用することができる。他の実施形態においては、他の堅い材料、例えば、ガラスやセラミックをスタンパ本体１１０に使用することができる。スタンパ本体１１０は、ディスクの型押し可能な層の上にインプリントされるディスクリート・トラック・パターンの反転パターンが形成された表面１１５を有している。パターン形成されたスタンパの作製は当分野で既知であり、したがって、詳細な考察を行わない。あるいは、スタンパ本体１１０には、パターン形成された表面がなくてもよい。
【００１３】
一実施形態において、ポリマー・コーティング１２０は、単一の極性基、例えば、ヒドロキシル、カルボキシルまたはアミンが末端に付いた一官能性パーフルオロポリエーテル分子を含む。別の実施形態において、ポリマー・コーティング１２０は、分子の両端に極性基を有する二官能性パーフルオロポリエーテル化合物を含む。カルボキシル極性基２２１と２２２を有する二官能性パーフルオロポリエーテル分子２２０の化学構造を図２Ａに示す。一官能性および二官能性パーフルオロポリエーテル化合物は、金属スタンパまたは金属合金スタンパの表面と強い共有結合を形成する。極性基（例えば、基２２１または２２２）は、スタンパ本体１１０の表面（例えば、表面１１５）と反応し、フッ素化ポリマー鎖２２５は大気／ポリマー界面方向に配向する。一実施形態においては、商品名がＺ−Ｄｏｌ（分子量２０００）である市販のヒドロキシル末端基を有するパーフルオロポリエーテルを使用する。Ｚ−Ｄｏｌの化学構造を図２Ｂに示す。Ｚ−Ｄｏｌは、イタリアのＡｕｓｉｍｏｎｔから入手可能である。あるいは、他のパーフルオロポリエーテル、例えば、ＡＭ３００１、Ｚ−ＴｅｔｒａｏｌおよびＭｏｒｅｓｃｏ化合物を使用することができる。ＡＭ３００１、Ｚ−ＴｅｔｒａｏｌおよびＭｏｒｅｓｃｏの化学構造をそれぞれ図２Ｃ、２Ｄ、２Ｅに示す。被覆されたスタンパ１１０を、図３と関連して以下に考察するように作製することができる。
【００１４】
図１Ｂに、複数のコーティング層を有するスタンパの別の実施形態を示す。酸化物層１３０、例えば、ＳｉＯ2を、本体１１０とコーティング１２０の間に配置することができる。一実施形態において、例えば、酸化物層１３０は、厚み１３１が約５〜約５０オングストロームの範囲にある。あるいは、酸化物層１３０は、この範囲外の厚み１３１とすることができる。酸化物層１３０は、Ｎｉ表面からフルオロカーボンを分離させることによって、Ｎｉ表面本体１１０の触媒効果を低下させることができる。酸化物層１３０は、コーティング１２０の接着性を良くすることもできる。例えば、ヒドロキシル基を有するパーフルオロポリエーテル分子を使用した場合、酸化物層１３０は、フッ素化分子のヒドロキシル基の大部分に対してアンカー部位を提供することができる。別の実施形態においては、他の酸化物、例えば、ＴｉＯ2を層１３０に使用することができる。酸化物層１３０は、当分野で既知の技術、例えば、スパッタリングおよび化学気相成長を用いて形成させることができる。
【００１５】
図３に、フッ素ポリマー・コーティングされたスタンパを製造する方法の一実施形態を示す。本体１１０を含むスタンパがステップ３１０で用意される。スタンパ本体の製造は当分野で既知であり、したがって、詳細な考察を行わない。次いで、スタンパ本体１１０をフッ素ポリマーで被覆する（ステップ３３０）。一実施形態において、ポリマー・コーティング１２０を塗布する前に、スタンパ本体１１０を、ステップ３２０に示すように洗浄する。スタンパ本体１１０は、スタンパ本体１１０表面への極性基の付着を妨げるあらゆる吸着有機汚染物質を除去するために、プラズマ（例えば、酸素または水素プラズマ）中で洗浄する。別の実施形態においては、当分野で既知の他のクリーニング方法を使用してスタンパ本体１１０を洗浄することができる。このクリーニング・プロセスの効果は、清浄にされた表面の水の接触角を測定することによってモニターすることができる。水の接触角は、有効であるためにはゼロに近い値とすべきである。別法では、スタンパ本体１１０のクリーニングを必要としない。
【００１６】
一実施形態において、スタンパ本体１１０の表面１１５を酸化物で被覆する（ステップ３２５）。当分野で既知の技術を用いて酸化物を表面１１５に堆積させる。別法では、スタンパ本体１１０上に酸化物層を堆積させる必要はない。
【００１７】
次に、スタンパ本体１１０の表面１１５をフッ素ポリマー化合物（例えば、パーフルオロポリエーテル）で被覆する（ステップ３３０）。一実施形態においては、フッ素化合物を重合した後で表面１１５に塗布する。フッ素ポリマー化合物は、例えば、数滴の純粋な液体パーフルオロポリエーテル化合物を表面１１５の１つまたは複数の場所に滴下することによって液状で塗布することができ、次いで、スタンパ本体１１０の表面１１５全体に均一にその液体を分散させる。あるいは、他の技術、例えば、ディップコーティング、スピンコーティングおよび化学気相成長（ＣＶＤ）によってスタンパ表面を被覆することができる。
【００１８】
次に、スタンパ１００上のコーティング１２０を硬化させる（ステップ３４０）。一実施形態において、硬化は、スタンパ１００を加熱してコーティング１２０された表面１１５をある時間高温にさらすことによって実施することができる。この加熱は、コーティング１２０とスタンパ本体１１０の表面１１５との付着を強化させるためである。例えば、金属／金属合金スタンパ本体１１０を、ヒドロキシル末端基を有するパーフルオロポリエーテル（Ｚ−ＤＯＬ、分子量２０００）のコーティング１２０と共に使用する場合、加熱硬化によって、コーティング１２０中のＺ−ＤＯＬ分子と金属表面１１５との付着を強くすることができる。一実施形態において、硬化を約１００〜約２５０℃の範囲で実施することができる。一実施形態において、硬化暴露時間を約１５分〜１時間の範囲とすることができる。他の実施形態において、他の温度および暴露時間を使用することができる。加熱後、スタンパを室温に冷却する。あるいは、コーティング１２０は、例えば、フッ素ポリマー化合物が、室温などそれが塗布された温度とほぼ同じ温度で固化するのを待つことによって、加熱せずに硬化させることができる。
【００１９】
次いで、ステップ３５０において、付着していない余分なフッ素ポリマーを、例えば、フッ素化溶媒で洗い流すことによって除去することができる。別法では、付着していないポリマーの除去は不要である。
【００２０】
再度図１Ａを参照すると、付着したコーティング１２０の厚み１２１は、一実施形態において、約１０〜約２５オングストローム（Å）の範囲である。別の実施形態においては、コーティング１２０は、例えば、選択した硬化温度および暴露時間に応じて、上記以外の厚み１２１とすることができる。
【００２１】
被覆されたスタンパ１００は、型押し可能な層（例えば、ポリマー）の材料がディスクからスタンパ１００にさほど移行することなく、スタンパとディスクの型押し可能な層（例えば、ポリマー）とを表面分離し易くする低摩擦低エネルギー被覆表面１２５を呈することができる。また、スタンパ１００上のパーフルオロポリエーテル・コーティング１２０は耐熱性も示し、それによって、材料がさほど移行することなく、型押しされたディスクから効果的に表面１２５が分離されて、型押し可能なフィルムの高温での繰り返しインプリントが可能になる。
【００２２】
本明細書では、本発明を、その例示的な具体的実施形態を参照して説明した。しかし、その様々な修正および変更が、添付した特許請求の範囲に示す本発明の広範な精神および範囲から逸脱することなく可能であることは自明である。したがって、本明細書および図は、限定的なものではなく説明のためのものと考えるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】フッ素ポリマーで被覆されたスタンパ本体の一実施形態を示す図である。
【図１Ｂ】複数のコーティング層を有するスタンパの別の実施形態を示す図である。
【図２Ａ】カルボキシル極性基を有する二官能性パーフルオロポリエーテル分子の化学構造である。
【図２Ｂ】Ｚ−Ｄｏｌの化学構造である。
【図２Ｃ】ＡＭ３００１の化学構造である。
【図２Ｄ】ＺＴｅｔｒａｏｌの化学構造である。
【図２Ｅ】Ｍｏｒｅｓｃｏの化学構造である。
【図３】フッ素ポリマー・コーティングを有するスタンパを製造する方法の一実施形態を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００２４】
１００…スタンパ、１１０…スタンパ本体、１１５…表面、１２０…コーティング、１２１…厚み、１２５…表面、１３０…酸化物層、１３１…厚み、２２０…二官能性パーフルオロポリエーテル分子、２２１…カルボキシル極性基、２２２…カルボキシル極性基、２２５…フッ素化ポリマー鎖
【図１Ａ】
2004306030.tif 000003
【図１Ｂ】
2004306030.tif 000004
【図２Ａ】
2004306030.tif 000005
【図２Ｂ】
2004306030.tif 000006
【図２Ｃ】
2004306030.tif 000007
【図２Ｄ】
2004306030.tif 000008
【図２Ｅ】
2004306030.tif 000009
【図３】
2004306030.tif 000010