(57)【要約】【課題】新規な間接流体圧力インプリント方法と装置を提供すること。【解決手段】背面と前面を有するスタンパが用いられる。スタンパの前面は、複数の突出フィーチャを有する。スタンパは、圧力をスタンパの背面のみに加えることによる間接圧力流体によって、エンボス加工可能材料内に押し込むことが可能である。【選択図】図１
2005178384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
背面と、複数の突出フィーチャを有する前面を有するスタンパを用意し、
前記スタンパを間接流体圧力によってエンボス加工可能材料内内に押し込み、その押し込みに際して、前記スタンパの背面のみに圧力を加えることを備える、方法。
【請求項２】
前記スタンパを間接流体圧力によって前記エンボス加工可能材料内に押し込む際に、直接流体圧力を膜に加えて、前記膜を前記スタンパの前記背面に押し付ける請求項１に記載の方法。
【請求項３】
圧力が、前記スタンパの前記背面の一部にのみ加えられる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
圧力を加えることが、ほぼ１０〜５０００ｐｓｉの範囲の圧力を加えることである請求項１に記載の方法。
【請求項５】
圧力を加えることが、ほぼ５００〜２０００ｐｉｓの範囲の圧力を加えることである請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記膜をダイに気密封止することをさらに備える請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記スタンパをエンボス加工可能材料内に押し込むことにより、前記エンボス加工可能材料において複数の陥凹領域がインプリントされる請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記インプリントされたエンボス加工可能材料を使用して、磁気記録ディスクを作成することをさらに備える請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記インプリントされたエンボス加工可能材料を使用して、光記録ディスクを作成することをさらに備える請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記インプリント済みエンボス加工材料を使用して、ディスプレイを作成することをさらに備える請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記インプリントされたエンボス加工材料を使用して、半導体デバイスを作成することをさらに備える請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記インプリントされたエンボス加工可能材料を使用して、光通信装置を作成することをさらに備える請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記インプリントされたエンボス加工可能材料を使用して、多層電子パッケージを作成することをさらに備える請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
ダイと、
前記ダイに結合され、間に空洞を形成する膜であって、スタンパの背面上においてのみ押し付けられるように構成される膜とを備える装置。
【請求項１５】
前記膜が、前記ダイに気密封止される請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
加圧流体を前記空洞内に導入するために、前記ダイに結合されるバルブ制御入口と、
前記空洞から前記加圧流体を除去するために、前記ダイに結合されるバルブ制御出口とをさらに備える請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
背面と、複数の突出フィーチャを有する前面を有するスタンパと、
前記スタンパを間接流体圧力によってエンボス加工可能材料内に押し込む手段と
を備え、押し込む際に、前記スタンパの前記背面にのみ圧力を加えることを特徴とする装置。
【請求項１８】
前記押し込む手段が、直接流体圧力を膜に加えて、前記膜を前記スタンパの前記背面に押し付ける手段を備える請求項１７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００２年９月１２日に出願された出願第１０／２４３，３８０号の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は、製造分野に関し、より具体的には、インプリント・リソグラフィに関する。
【背景技術】
【０００３】
ディスク・ドライブ・システムは、通常、１つまたは複数の磁気記録ディスクとディスク上のほぼ円形のトラック内にデータを記憶するための制御機構からなる。ディスクは、基板とその基板の上に設けられた１つまたは複数の層を備える。ほとんどのシステムにおいて、アルミニウム基板が使用される。しかし、ガラスなどの代替基板材料は、様々な性能上の利点を有し、したがって、ガラス基板を使用することが望ましい可能性がある。
【０００４】
アルミニウムまたはアルミニウム・マグネシウムなどの金属をベースとする材料のブランク・シートからディスク基板を作成するために、シートをスタンピングして、内径（ＩＤ）と外径（ＯＤ）を有するディスク基板を生成する。ＩＤとＯＤをスタンピングした後、ディスク形状基板を加熱処理して、応力を除去し、次いで研磨する。次いで、ポリマー・オーバーコートでディスクをコーティングする。
【０００５】
磁気ハード・ディスク・ドライブの設計の傾向は、ディスク・ドライブ・システムの記録密度を増大させるというものである。記録密度は、ディスクの所与の領域に記憶できるデータの量の尺度である。記録密度を増大させる１つの方法は、ディスクの表面をパターン化して、離散トラック記録（ＤＴＲ）と呼ばれる離散トラックを形成するものである。ＤＴＲディスクは、通常、データを記憶する同心状隆起ゾーン（ランド、エレベーションなどとしても既知）、とサーボ情報を記憶させる陥凹ゾーン（トラフ、谷、溝などとしても既知）の一連のシリーズを有する。陥凹ゾーンは、隆起ゾーンにおいてデータが意図せずに記憶されるのを阻止または防止するように、隆起ゾーンを分離する。
【０００６】
ＤＴＲ磁気記録ディスクを作成する１つの方法は、エンボス加工済み剛性形成ツール（スタンパ、エンボッサなどとしても既知）の使用による。表面パターンの反転がスタンパの上に生成され、スタンパは、ディスク基板の表面の上に直接インプリントされる。次いで、隆起ゾーンと陥凹ゾーンの両方の上に延びる連続磁気層を有するＤＴＲ媒体を作成するように、薄膜磁気記録層が、基板のパターン化された表面上にスパッタリングされる。トラックをデータ記録ディスク基板の上にインプリントするために、インプリント・テンプレートを柔軟支持体の上に取り付けることが可能である。柔軟支持体の曲率は、静圧力を加えることによって変化させることができる。圧力を適切に変化させることによって、インプリント面をディスク基板と接触させることができる。
【０００７】
インプリント・ディスクは、インプリント面がディスク基板と同心状に位置合わせされない場合、実現不可能である。ディスク基板の中心線から過度にずれているインプリント・トラックは、ディスク・ドライブ・ヘッドによって読み取られるとき、適切に動作しないであろう。この要件は、トラックを両側にインプリントすることが必要であるハード・ディスク・ドライブにおいて使用されるディスクでは、特に重要である。したがって、ディスクをインプリントすることは、ディスク基板が実際にインプリントされる前に、ディスクの中心線がインプリント面の中心線と位置合わせされる位置合わせステップを必要とする。
【０００８】
現在の位置合わせ方法は、通常、高精度のアクチュエータまたはロボティクスの使用を必要とする。たとえば、高精度のアクチュエータは、まず、ディスク基板の中心線を決定して、それをインプリント面の中心線と位置合わせする。そのような高精度のアクチュエータとロボティクスの使用は、高価であり、保全コストが高く、精度と信頼性が一貫せず、サイクル時間が長い。高精度のアクチュエータとロボティクスは、機械の大部分でもあり、大きなフロア空間を必要とする。
【０００９】
位置合わせ後、スタンパは、ディスク基板表面上にあるフィルム（エンボス加工可能材料）内に押し込まれる。米国特許第６，４８２，７４２号において議論された１つの従来のインプリント方法は、スタンパを基板支持フィルム内に押し込むために、直接流体圧力を使用する。米国特許第６，４８２，７４２号において議論された他のインプリント方法は、スタンパを基板支持フィルム内に押し込むために、間接流体圧力を使用する。米国特許第６，４８２，７４２号において議論された間接流体圧力方法では、図９に示すように、スタンパ／フィルム・アセンブリ３０が、柔軟膜４０Ａ、４０Ｂによって囲まれ、これらの柔軟膜は、一対のシリンダ６７Ａ、６７Ｂ内に封入される。流体圧力をシリンダの内部に加えることにより、柔軟膜が押され、柔軟膜が、スタンパとフィルムを共に押す。米国特許第６，４８２，７４２号は、シリンダをスタンパと基板に接して軽く封止することが可能であることを教示する。
【特許文献１】出願第１０／２４３，３８０号、２００２年９月１２日出願
【特許文献２】米国特許第６，４８２，７４２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そのような封止構成に関する１つの問題は、漏れて、膜に加えることができる圧力を制限することである。他の問題は、スタンパ／フィルム・アセンブリを完全に囲む膜を使用することにより、インプリント動作のために基板／フィルムを加熱することが困難になることである。スタンパ／フィルム・アセンブリを完全に囲む膜を使用する他の欠点は、暴露表面領域がより大きくなり、これにより、スタンパを基板支持フィルム内に押し込むためにより大きな力が必要となることである。より大きな力の生成は、流体を漏らさずにシリンダを閉じた状態で維持するために、より大きな圧力をも必要とする。また、そのような構成は、スタンパをフィルム／基板に対して精確に位置合わせすることが必要であるように、膜を封止した後、膜によって封入された構成要素を調節または操作することが実質的に不可能になる。さらに、そのような封止構成は、作成するのに非常に時間がかかる可能性があり、その結果、製造環境において高いスループットを達成することは実現不可能となる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本明細書において議論される装置と方法は、様々なタイプのディスクと共に使用することができることに留意されたい。たとえば、一実施態様では、本明細書において議論される装置と方法は、磁気記録ディスと共に使用することが可能である。代替として、本明細書において議論される装置と方法は、コンパクト・ディスク（ＣＤ）、デジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）、磁気光ディスクなど、他のタイプのデジタル記録ディスクと共に使用することが可能である。
【００１２】
一実施態様では、本明細書において議論される装置と方法は、アルミニウム基板で実施することが可能である。アルミニウム基板に関する装置と方法は、単なる例示であり、アルミニウム基板または金属ベースの基板の位置合わせとインプリントのみに限定されることを意図しないことに留意されたい。代替実施態様では、たとえばホウケイ酸ガラスやアルミノケイ酸ガラスなどのケイ酸包含ガラスであるガラス基板を含めて、他の適切な材料を使用することが可能である。ポリマーやセラミックを含む他の基板材料を使用することも可能である。
【００１３】
パターン化された媒体を作成するためにディスクを位置合わせする装置を使用する装置と方法について、本明細書において記述する。一実施態様では、ディスクは、インプリント面（エンボス加工可能材料）と受動的に位置合わせられ、それにより、高精度のアクチュエータと位置合わせツールの必要性を排除する。他の実施態様では、装置は、非常に高精度のダイ・セットを含み、このダイ・セットは、パターン化媒体の固有の側方位置合わせと反復性を確立する。空気軸受支持位置合わせマンドレルが上部ダイにあり、インプリント面がディスク基板の厚さの変動に対応する円形エラストマ・パッドに結合される。空気軸受マンドレルの中心線が、インプリント面の中心線に整合させられる。下部ダイは、位置合わせの前にディスクを束縛するために空洞のＩＤのごく近傍に配置される環状空気「マニホルド」を含む。すべてのダイ本体要素とマンドレルは、円形構成で同様の材料であり、これにより、熱散逸が最小限に抑えられ、空気軸受表面における臨界クリアランスが維持される。位置合わせのプロセスは、受動的であるが、その理由は、空気軸受マンドレルが、ディスクの中心線をインプリント面の中心線との位置合わせに自由に誘導するからである。
【００１４】
代替実施態様では、精密なダイ・セットが、パターン化媒体の基本的な側方位置合わせと反復性を確立する。空気軸受が、システム全体の精確な位置合わせを達成するために、複数の箇所において使用される。具体的には、空気軸受支持位置合わせマンドレルが、上部ダイ部分と下部ダイ部分に配置される。空気軸受位置合わせマンドレルは、かみ合い先細ノーズ部分を有する。下部ダイは、１つの平面と１つの球面を有する２重空気軸受ネストにある。厚さの変動に対応する円形エラストマ・パッドを、基板に隣接する空気軸受マンドレルの中心に配置することも可能である。ほとんどのダイ本体要素とマンドレルは、円形構成で同様の材料であり、これにより、熱散逸が最小限に抑えられ、空気軸受表面における臨界クリアランスが維持される。
【００１５】
他の実施態様では、空気軸受支持位置合わせマンドレルが、下部ダイにある。気密封止されたダイ・フォイルが、上部ダイ部品および下部ダイ部品の上の浅い空洞の上に溶接される。ほとんどのダイ本体要素およびマンドレルは、円形構成で同様の材料であり、これにより、熱散逸が最小限に抑えられ、空気軸受表面における臨界クリアランスが維持される。
【００１６】
他の代替実施態様では、パターン化されたフォイルは、ピコ・アクチュエータを介して位置合わせされて、適所に保持される。空気軸受支持位置合わせマンドレルが、ディスクを受けるために下部ダイにある。ほとんどのダイ本体要素およびマンドレルは、円形構成で同様の材料であり、これにより、熱散逸が最小限に抑えられ、空気軸受表面における臨界クリアランスが維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
添付の図面の図において、限定ではなく例として本発明を示す。
【００１８】
以下の記述では、本発明の様々な実施形態の完全な理解を提供するために、詳細、構成要素、プロセスの例など、多くの特有の詳細について記述する。しかし、当業者には、これらの特有の詳細は、本発明の様々な実施形態を実施するために使用する必要がないことが理解されるであろう。他の事例については、本発明の様々な実施形態を不必要にあいまいにすることを回避するために、周知の構成要素または方法については詳細には記述しない。
【００１９】
図１を参照すると、パターン化された媒体を作成するためのディスク位置合わせ装置１００の一実施形態の断面図が示されている。一実施形態では、装置１００は、ディスク１８０または同様の基板を受動的に位置合わせして、インプリントする。ディスク１８０は、データを記憶するための磁気ディスク（たとえば、ハード・ディスク・ドライブにおいて使用される）とであり、または代替として、ディスク１８０は、光タイプ・ディスクとすることが可能である。装置１００は、上部ダイ部分１３０と下部ダイ部分１３５を有する。支持部分１０５、１１０とカラム１１５、１２０が、上部ダイ部分１３０と下部ダイ部分１３５を安定させる。
【００２０】
上部ダイ１３０は、上部ダイ１３０の中間部分の付近に配置される空気軸受マンドレル１４０を含み、下部ダイ１３５に対面するように配向された先細ノーズを有する。空気軸受マンドレルは、空気軸受マンドレルの受動軸方向運動を可能にする空気マニホルド１７２によって支持される。空気軸受マンドレル１４０は、ディスク１８０のＩＤ１８２と係合するようにサイズ決めされた直径を有する。上部ダイ１３０は、空気軸受マンドレル１４０の回りに配置される第１インプリント面１６０をも有する。一実施形態では、第１インプリント面１６０は、ディスク１８０の厚さの変動に対応するように、第１エラストマ・パッド１６１に隣接させる、または第１エラストマ・パッド１６１に結合させることが可能である。第１インプリント面１６０は、ディスクの上に押されるトラック・フィーチャを有するフォイルとすることも可能である（すなわち、ディスクの基板より上にあるエンボス加工可能材料）。一実施形態では、第１インプリント面１６０は、ディスク１８０と整合するように、円形の形状を有する。空気軸受マンドレル１４０の中心線が、第１インプリント面１６０の中心線１９２と位置合わせされる。
【００２１】
下部ダイ１３５は、弾性環を含むために、円形空洞１６５を有する。下部ダイ１３５は、ディスク１８０を位置決めするために、ほぼ空洞１６５内に配置される環状空気マニホルド１７０をも含む。一実施形態では、ディスク１８０は、空洞１６５内においてディスク１８０を浮遊させることによって位置決めされる。下部ダイ１３５は、空気軸受マンドレル１４０の先細ノーズ１４５を受けるようにサイズ決めされた円筒開口１５０をも有する。下部ダイ１３５は、第２エラストマ・パッド１６３に隣接する第２インプリント面１６２を有し、中心線１９４は、空気軸受マンドレル１４０の第１インプリント面１６０の中心線１９２と位置合わせさせられる。一実施形態では、空気軸受マンドレル１４０を含むダイ本体要素は、円形構成で同様の材料であり、これにより、熱散逸が最小限に抑えられ、空気軸受表面における臨界クリアランスが維持される。ダイ本体要素に使用することが可能である材料の例は、Ｄ２、Ｍ２、４４０−Ｃなどの工具鋼を含むが、これに限定されない。
【００２２】
装置１００でディスク１８０を位置合わせして、インプリントする方法の一実施形態では、任意の数の自動的な方法によって、まず、ディスク１８０を円形空洞１６５（エラストマや加熱要素を含むことが可能である）の上に配置する。たとえば、一実施形態では、ロボットまたはピック・アンド・プレース（「Ｐ＆Ｐ」）装置が、ディスク１８０を円形空洞１６５に配置する。ＩＤ１８２の付近に配置された環状空気スロット１７０が、ディスク１８０を下方ダイ空洞１６５より上に１０００分の数インチ浮遊させることによって、ディスク１８０を位置決めする。代替実施形態では、第２エラストマ・パッド１６３に隣接する第２インプリント面１６２をディスク空洞１６５の上に配置して、ディスク１８０の下面と対面するように配向させることが可能である。ディスク１８０は、当初、ディスク１８０の公称直径より１０００分の数インチ大きい浅いＯＤ空洞壁によって、軸方向に束縛される。
【００２３】
装置１００は、下部ダイ１３５に向かって軸方向に降下する上部ダイ１３０によって閉じられる。ダイ・アセンブリ１００が閉じられると、空気軸受マンドレル１４０の先細ノーズ１４５が、浮遊ディスクのＩＤ１８２を、上部ダイ１３０の中心線１９０との同時位置合わせに自由に誘導する。空気軸受マンドレル１４０は、空気軸受支持により、それ自体の軸上を自由に移動し、それ自体の重量が小さい下方の力を向けるので、空気軸受マンドレル１４０は、空気軸受マンドレル１４０の中心線１９０がディスクの中心線１９６と位置合わせされる際に（およびその反対）、依然としてディスク１８０と制御されて接触する。ディスク１８０と空気軸受マンドレル１４０を支持するために、非常に少ない量の清浄な乾燥空気（「ＣＤＡ」）が必要であることもある。
【００２４】
ディスク１８０の中心線１９６が、空気軸受マンドレル１４０と第１インプリント面１６０の中心線１９２と位置合わせされた状態で、上部ダイ１３０は、下部ダイ部分１３５に向かって降下し続ける。空気軸受マンドレル１４０の先細ノーズ１４５は、下部ダイ１３５に向かって降下し、第１インプリント面１６０は、ディスク１８０をインプリントするように、ディスク表面と接触する。インプリント面が上部ダイ１３０、下部ダイ１３５、または両方（たとえば、第１インプリント面１６０と第２インプリント面１６２）に配置されるか否かに応じて、ディスク１８０の一面または両面をインプリントすることが可能である。この方法は、ディスク１８０をインプリントするための精確な側方位置合わせと反復性を提供する。装置１００は、ディスク１８０をインプリント面に受動的に位置合わせし、これにより、精確なアクチュエータまたは同様の機械の必要性を排除する。したがって、装置１００の使用により、信頼性を高め、動作コストと保守を少なくし、精度と反復性を改善し、さらにより迅速なサイクル時間を提供することができる。一実施形態では、装置１００は、＋／−５ミクロンまたはそれより良好なディスク・ダイ位置合わせを達成することができる。
【００２５】
図２は、パターン化媒体を作成するためのディスク位置合わせ装置２００の他の実施形態の断面図を示す。装置２００は、基板（たとえば、ディスク）を受動的に位置合わせし、かつインプリントする。装置２００は、上部ダイ部分２３０と下部ダイ部分２３５を有する。上部ダイ２３０は、上部ダイ２３０の中央部分の付近に配置される第１空気軸受マンドレル２４０を含み、かつ、下部ダイ２３５に対面するように配向される第１先細ノーズ２４２を有する。第１空気軸受マンドレル２４０は、ディスク２８０のＩＤ２８２と係合するようにサイズ決めされた直径を有する。上部ダイ２３０は、第１空気軸受マンドレル２４０の回りに配置される第１インプリント面２６０をも有する。一実施形態では、第１インプリント面２６０は、ディスク２８０またはインプリント面２６０（たとえば、インプリント・フォイル）の表面の変動に対応するように、エラストマ・パッドを含むことが可能である。一実施形態では、第１インプリント面２６０は、ディスクと整合するように、円形の形状を有する。第１空気軸受マンドレル２４０の中心線２９０が、第１インプリント面２６０の中心線２９２と位置合わせされる。支持部分２０５、２１０は、上部ダイ部分２３０と下部ダイ部分２３５を安定させる。
【００２６】
下部ダイ部分２３５は、中央部分の付近に配置される第２空気軸受マンドレル２４５を有し、第２先細ノーズ２４４が、第１空気軸受マンドレル２４０の第１先細ノーズ２４２に向けられる。第１空気軸受マンドレル２４０の第１先細ノーズ２４２の場合と同様に、第２空気軸受マンドレル２４５の第２先細ノーズ２４４も、ディスク２８０のＩＤ２８２と係合するようにサイズ決めされる。一実施形態では、下部ダイ２３５は、第２空気軸受マンドレル２４５の回りに配置される第２インプリント面２６２をも有することが可能である。第２空気軸受マンドレル２４５の中心線２９４が、第２インプリント面２６２の中心線２９６と位置合わせされる。一実施形態では、装置２００の下部ダイ部分２３５は、１つの平面２７６と１つの球面２７８を有する２重空気軸受ネストに載せられている。平面２７６と球面２７８の２重空気軸受ネストにより、下部ダイ部分２３５の球状台座２５０が、ディスク２８０の上面の理論的中心２９８の回りに自由な運動で回転することが可能になる。
【００２７】
装置２００でディスク２８０を位置合わせおよびインプリントする方法の一実施形態では、第２空気軸受マンドレル２４５の第２先細ノーズ２４４が、ディスク２８０のＩＤ２８２と係合するように、まず、ディスク２８０を下部ダイ部分２３５の上に配置する（たとえば、ロボットまたはＰ＆Ｐ装置によって）。具体的には、ディスク２８０は、下部マンドレル２４５の上に配置され、下部ダイ部分２３５の空洞２６５内において、第２インプリント面２６２より１０００分の数インチ上に固定される。空洞２６５は、ディスク２８０を下部ダイ部分２３５内に含むように、ディスク２８０よりわずかに大きくサイズ決めされる。
【００２８】
ディスク２８０は、第１先細ノーズによって、次いで下部ダイ部分２３５の第２空気軸受マンドレル２５６の第２先細ノーズ２４４によって軸方向に、当初配置される。上記で議論したように、２重精密空気軸受線形マンドレル（たとえば、第１空気軸受マンドレル２４０）が上部ダイ部分２３０にある。上部ダイ部分２３０と下部ダイ部分２３５を閉じると、第１空気軸受マンドレル２４０と第２空気軸受マンドレル２４５のノーズ２４２、２４４は、それらがかみ合って、ディスク２８０を両方のＩＤチャンファ上に捕らえる３フィンガ状構成を有する。したがって、下部ダイ部分２３５は、接続媒体として中心合わせされたディスク２８０を使用して、上部ダイ部分２３０に位置合わせさせられる。上部ダイ部分２３０の第１空気軸受マンドレル２４０は、それ自体の重量（および必要であれば気圧）によって下方に押し下げられ、下部ダイ部分２３５の第２空気軸受マンドレル２４５は、少ない空気差圧により上方に押し付けられる。下部ダイ部分２３５は、平坦空気軸受面２７６の上を自由に浮遊して、上部ダイ部分２３０の中心線２９０と位置合わせさせられる。第１インプリント面２６０と第２インプリント面２６２との面整合は、球状台座２５０の球状空気軸受面２７８の受動運動によって達成される。面２７８は、ディスク２８０と第２インプリント面２６２との間の相対運動を最小限に抑えるために、ディスク２８０の上面の中心点に集束する曲率半径を有する。一実施形態では、球状台座２５０の運動の過度の自由は、くさびによって制御することが可能である。非常に小さい体積のＣＤＡを使用して、空気軸受マンドレル２４０、２４５を支持することができる。したがって、装置２００は、完全浮遊多軸下方ダイ部分と空気軸受マンドレルを使用することによって、インプリント面に対するディスクの両面の自動位置合わせを達成できる。ダイ・セット２０５、２１０が非常に精密である場合、球状位置合わせフィーチャを除去して、２０５、２１０の同軸位置合わせを達成するように、平坦システムを維持することも可能である。
【００２９】
図３は、パターン化媒体を作成するためのディスク位置合わせ装置の他の実施形態の断面図を示す。装置３００は、上部ダイ部分３３０と下部ダイ部分３３５を有し、これらのダイ部分は、パターン化媒体（たとえば、ディスク）の基本的な側方位置合わせと反復性を確立する。下部ダイ部分３３５は、中心部分の付近に配置される空気軸受支持位置合わせマンドレル３４０を有し、先細ノーズ３４２が上部ダイ部分３３０に向かって延びている。支持部分３０５、３１０とカラム３１５、３２０が、上部ダイ部分３３０と下部ダイ部分３３５を安定させる。
【００３０】
空気軸受マンドレル３４０の先細ノーズ３４２は、ディスク３８０のＩＤ３８２と係合するようにサイズ決めされる。図７Ａ、７Ｂに関して以下でより詳細に記述するように、インプリント面３６０、３６２は、浅い空洞３５０、３５１、３５２、３５３を形成するように、上部ダイ部分３３０と下部ダイ部分３３５の上に気密封止することが可能である。上部ダイ部分３３０と下部ダイ部分３３５は、加圧流体出口３７０、３７２、３７４、３７６をも有し、これらの出口は、ディスク３８０上でインプリント面３６０、３６２を押し付けるために使用される流体（たとえば、液体または気体）を送ったり除いたりするための気密封止された浅い空洞３５０、３５１、３５２、３５３と流体連絡する。一実施形態では、装置３００は、全体で４つの加圧流体出口を有することが可能であるが、４より多い、または少ない加圧流体出口を使用することが可能である。下部ダイ部分３３５の空気軸受マンドレル３４０の中心線３９０が、上部ダイ部分３３０と下部ダイ部分３３５の上に配置されるインプリント面３６０、３６２と位置合わせさせられる。下部ダイ部分３３５は、マンドレル３４０が軸運動するのを可能にするように、ばね３４５をも有する。すべてのダイ部分は、円形の構成で同様の材料とすることが可能であり、それにより、熱散逸が最小限に抑えられ、空気軸受表面における臨界クリアランスが維持される。
【００３１】
一実施形態では、インプリント面３６０、３６２は、ディスク基板（たとえば、ディスク３８０）と接触するときに柔軟性をもたせるように、従順な材料で作成される。ディスク基板は、厚さの固有の変動を有する可能性があり、これにより、インプリント面３６０、３６２は、変動に対応するように柔軟であることが必要である。図７Ａは、気密封止された空洞７３０、７３２を形成するように、ダイ部分７２０、７２２の上に機密封止されたインプリント面７１０、７１２の一実施形態の断面図を示す。説明を簡単にするために、全体的なディスク位置合わせ装置は示されていない。インプリント面７１０、７１２は、溶接（たとえば、レーザもしくはろう付け）、はんだ付け、または電気アーク溶接によって、ダイ部分７２０、７２２に封止することが可能である。インプリント面７１０、７１２をダイ部分７２０、７２２に溶接することによって、インプリント・プロセス中に、空洞７３０、７３２を通過する流体の漏れを防止することが可能である。図７Ｂは、インプリント面７１０、７１２をダイ部分７２０、７２２の上に気密封止する代替実施形態の断面図を示す。この実施形態では、インプリント面７１０、７１２をダイ部分７２０、７２２の上に封止するために、Ｏリング７４０、７４２を使用している。ダイ空洞７３０、７３２におけるわずかな真空により、ダイを閉じる際の締付け行為が確立されるまで、インプリント面７１０、７１２を適所に保持することが可能である。代替として、弾性材料（たとえば、ゴムならびに他の同等のポリマー）と金属（たとえば、高真空封止と共に使用される）を、Ｏリングの代わりに使用することが可能である。
【００３２】
当業者なら、インプリント面に隣接する事前形成空洞は、局所的な加熱要素と局所冷却要素の適用は必要ない可能性があることを理解することが可能である。一実施形態では、ディスク基板と強制的に接触させるために、機械ピストンをインプリント面に隣接して配置することが可能である。代替として、加熱要素または冷却要素をインプリント面に適用することにより、インプリント面が湾曲して、ディスク基板と接触する際に、空洞を形成することが可能である。
【００３３】
再び図３を参照すると、装置３００でディスク３８０を位置合わせし、インプリントする方法の一実施形態では、ディスク３８０は、下部ダイ部分３３５の空気軸受マンドレル３４０の上に配置される（たとえば、ロボットまたはＰ＆Ｐ装置によって）。配置の際に、ディスク３８０は、下部ダイ空洞３５２のインプリント面３６２より１０００分の数インチ上にある。上部ダイ部分３３０が下部ダイ部分３３５の上に閉じると、ディスク３８０は、ディスク３８０のＩＤ３８２と適所においてロックして、空気軸受マンドレル３４０の先細ノーズ部分３４２と係合する。上部ダイ部分３３０と下部ダイ部分３３５を閉じると、ディスク３８０の中心線３９６が、上部ダイ部分と下部ダイ部分の中心線３９０、３９２と位置合わせさせられる。次に、インプリント面３６０、３６２の下にある空洞３５０、３５２は、高圧流体（たとえば、気体または液体）で充填され、インプリント面のフィーチャをディスクのエンボス加工可能材料（たとえば、ポリマー・コーティング）内に押し付ける。流体は、加圧流体出口３７０、３７２、３７４、３７６を経て送られる。使用することが可能である流体の例は、高圧気体（窒素）、作動油、ダウ・サーム（Ｄｏｗ  Ｔｈｅｒｍ）（商標）またはマーロサーム（Ｍａｒｌｏｔｈｅｒｍ）Ｎ（商標）などの熱作業流体でよいが、これに限定されるものではない。インプリント・プロセスを完了するために、圧力はゼロに低減され、流体は、空洞を流れ、続いて、流体を冷却することによって、残りの熱を運び去り、かつディスク３８０の圧縮表面を冷却する。ディスクおよびインプリント面の冷却は、インプリント面からディスクを分離するのを容易にする。
【００３４】
ディスク基板のコーティングは、パターン化基板の一体部分とすることが可能であり、または、適切に進展した後に除去することが可能である。スタンパを介してフィーチャをコーティングにインプリントすることによって、その後の材料の追加プロセスまたは除去プロセスによる基板表面のパターン化を可能にするように、コーティングをステンシルとして使用することが可能であり（たとえば、マスクによるめっき、またはマスクによるエッチング）、また、インプリントが高温基板温度において実施される場合、コーティングを容易にすることができる。後者の場合、結果的なマスクは、追加ステップまたは除去ステップを実施した後、除去される。より高い温度は、インプリントされる材料を柔らかくすることができ（たとえば、材料をガラスの転移温度より高く加熱する）、それにより、エンボス加工されたフィーチャの忠実性を改善し、スタンパの寿命を長くすることができる。さらに、スタンパをインプリント面から分離することは、基板をインプリント温度より低く冷却することによって容易になるであろう。したがって、スタンパを介してディスク基板をインプリントする前後にディスク基板を加熱、冷却する要素をプレスに装備することが望ましいこともある。そのような冷却要素と加熱要素の使用は、そのような要素を各スタンパの背面のごく近傍に配置することが好ましい。ディスク基板の局所的な加熱と冷却は、スタンピングを守備よく達成するためには、必要ではない可能性がある。ディスク位置合わせ装置全体（たとえば、装置３００）は、ディスク基板をスタンピングするために、加熱要素と冷却要素の影響を受ける可能性があるからである。
【００３５】
上記で説明したように、加熱と冷却の１つの方法は、インプリント面（たとえば、インプリント面３６０、３６２）、膜（たとえば、図１０に関して以下で議論する）、またはフォイルの後ろの空洞において高温流体と低温流体を使用することを含むことが可能である。代替として、環状ブロックをインプリント面のごく近傍に配置することが可能である。これらのブロックは、埋込み電気加熱コイルまたは熱電気冷却装置を含むことが可能である。他の実施形態では、インプリント面の付近に接着されて配置された環状水晶加熱ランプまたは抵抗リボンを、冷却流体と組み合わせて使用することが可能である。
【００３６】
図８は、ディスクをインプリントするための加熱及び冷却装置の一実施形態を示す。装置は、熱力学的プレス８００を含み、熱力学的プレス８００は、ディスク基板をインプリントするために加熱と冷却要素を送るためのディスク位置合わせシステムの流体出口（たとえば、図３の３７０、３７２、３７４、３７６）と連絡する加圧流体源を有する。説明を簡単にするために、ディスク基板８１０の部分断面図が示されており、インプリント面８２０がディスク基板８１０に隣接して配置される。気密封止空洞８３０が、インプリント面８２０に隣接して配置される。空洞８３０は、要素８４０と流体連絡するポート８６０や、熱交換器８７０と流体連絡するポート８６２をも有する。
【００３７】
動作時、加熱コイル８４２が、加熱要素８４０にある流体８４４（たとえば、液体または気体）を作業温度まで加熱する。加熱要素８４０のピストン８０５が、高温の作業流体８４４を加熱要素８４０からポート８６０を経て空洞８３０内に移動させる。作業流体は、ポート８６２を経て出て、不活性気体（たとえば、窒素）を熱交換器８７０に向けて吐出させる。作業流体８４４の自由な流れを停止し、作業流体８４４の熱を伝達することによってインプリント面８２０をディスク基板８１０に接して圧縮するように、ピストン８０５が事前に選択された力を達成することができるように、検査バルブ８８０、８８２を作動させる。次いで、ピストン８０５を引き込んで、システムの圧力を下げ、流体戻り線８９０を経て高温作業流体８４４を戻すことが可能である。熱交換器８７０からの冷却気体が続き、空洞８３０から出ている高温流体と置き換わり、インプリント面８２０を冷却する。
【００３８】
図４は、パターン化媒体を作成するためのディスク位置合わせ装置４００の他の実施形態の透視図である。装置４００は、基板（たとえば、ディスク）を位置合わせし、インプリントする。装置４００は、上部ダイ部分４３０と下部ダイ部分４３５を有し、これらは、パターン化媒体（たとえば、ディスク）の基本的な反復性を確立する。支持部分４０５、４１０とカラム４１２、４１４、４１６（第４カラムはこの図には示されていない）が、上部ダイ部分４３０と下部ダイ部分４３５を安定させる。下部ダイ部分４３５は、中心部分の付近に配置される空気軸受支持位置合わせマンドレル（図示せず）を有し、先細ノーズ４４５が、上部ダイ部分４３０に向かって延びている。空気軸受マンドレルの先細ノーズ４４５は、ディスク４８０のＩＤ４８２と係合するようにサイズ決めされる。上部部分４３０と下部部分４３５は、第１インプリント面と第２インプリント面をも有する。この図では、第２インプリント面４６２のみが示されている。
【００３９】
一実施形態では、第１インプリント面４６０と第２インプリント面４６２は、第１インプリント面４６０と第２インプリント面４６２の側方運動を制御するピコ・アクチュエータ４７０、４７２によって適所に保持される。上部ダイ部分４３０と下部ダイ部分４３５は、環状ピストン（図示せず）を充填するために使用される流体を送り、かつ除去するための加圧流体出口４５０、４５２をも有し、それにより、ディスク４８０の上にインプリント面を押し付ける。下部ダイ部分４３５の空気軸受マンドレル４４０の中心線４９０が、上部ダイ部分４３０と下部ダイ部分４３５の上に配置されるインプリント面４６０、４６２と位置合わせさせられる。すべてのダイ本体要素と空気軸受マンドレル４４０は、円形の構成で同様の材料であり、これにより、熱散逸が最小限に抑えられ、空気軸受表面における臨界クリアランスが維持される。
【００４０】
装置４００でディスク４８０を位置合わせおよびインプリントする方法の一実施形態では、ディスク４８０は、マンドレルの先細ノーズ部分４４５の上に配置され（たとえば、ロボットまたはＰ＆Ｐ装置によって）、下部ダイ部分４３５の第２インプリント面４６２より１０００分の数インチ上にある。上部ダイ部分４３０は、ディスク４８０の上に閉じられ、インプリント面４６０、４６２に接して適所においてロックされる。上部ダイ部分４３０と下部ダイ部分４３５を閉じると、ディスク４８０の中心線が、上部ダイ部分４３０と下部ダイ部分４３５の中心線と位置合わせさせられる（中心線は、装置４００のこの透視図では示されていない）。次いで、インプリント面４６０、４６２の下にある空洞（図示せず）は、高圧気体で充填され、インプリント・フィーチャをポリマー・コーティング内に押し付ける。流体が、加圧流体出口４５０、４５２を経て送られる。インプリント・プロセスを完了するために、圧力はゼロに低減され、排出気体が空洞を流れて、残りの熱を運び去り、かつディスク４８０のインプレス済み表面を冷却する。代替方法では、水素や酸素などの燃焼気体の充填を使用して、熱や衝撃圧力を創出し、インプリント面をディスク４８０のポリマー層内にエンボス加工することが可能である。その後空洞を浄化してフォイルとポリマーを冷却する。
【００４１】
図５は、パターン化媒体を作成するためにディスクを受動位置合わせする１つの方法をフローチャートの形態で示す。方法は、ブロック５１０において、上部部分と下部部分を有するダイ・セットを用意することによって開始され、インプリント面またはフォイルの表面が、下部部分の上に配置され、かつ上部部分と対面させられる。次に、ブロック５２０において、ディスクが、下部部分の空洞内においてインプリント面より上に浮遊する。ブロック５３０において、ディスクのＩＤが、ダイ・セットの上部部分に結合された空気軸受マンドレルの先細ノーズ部分と係合する。ブロック５４０において、上部ダイ部分が、下部ダイ部分の上に閉じ、それにより、空気軸受マンドレルの先細ノーズ部分が、浮遊ディスクＩＤを、空気軸受マンドレルとインプリント面の中心線との同時位置合わせに誘導する。
【００４２】
図６は、パターン化媒体を作成するためにディスクを受動位置合わせするための他の方法をフローチャートの形態で示す。方法は、ブロック６１０において、上部部分と下部部分を有するダイ・セットを用意することによって開始され、インプリント・フォイルの表面が、下部部分の上に位置し、かつ上部部分と対面する。ブロック６２０において、ディスクが、下部部分の空洞内においてインプリント・フォイルより上に配置される。ブロック６３０において、ディスクのＩＤが、ダイ・セットの上部部分に結合された第１軸受マンドレルの第１先細ノーズ部分と係合する。ブロック６４０において、ダイ・セットの上部部分に結合された第２軸受マンドレルの第２先細ノーズ部分が、第１先細ノーズ部分とかみ合う。上部部分と下部部分を閉じると、第１先細ノーズ部分と第２先細ノーズ部分は、下部ダイを、ディスクＩＤを経て、第１空気軸受マンドレルと第２空気軸受マンドレルさらにはインプリント・フォイルの中心線との同時位置合わせに誘導する。
【００４３】
図１０は、間接流体圧力インプリント装置の一実施形態を示す。この実施形態では、プレス装置１０００が、エンボス加工可能材料１０２０をスタンパ１０１０でインプリントするために、間接流体圧力を使用する。膜１０４０が、ダイ１０５０に封止され、その間に空洞１０６０を形成する。空洞１０６０は、外部周囲圧力に対して気密封止することが可能である。装置は、加圧流体を空洞１０６０内に導入するためのバルブ制御流体入口１０５５と、流体を除去するためのバルブ制御出口１０５６をも含む。空洞１０６０において導入された加圧流体が柔軟な膜１０４０を押し付け、その柔軟な膜１０４０が、スタンパ１０１０をエンボス加工可能材料１０２０内へ押し込む。加圧流体は、気体または液体とすることが可能である。以前に議論したように、流体は、エンボス加工可能材料１０２０をそれぞれ加熱および／または冷却するために、加熱および／または冷却することが可能である。たとえば、流体は、ほぼ１０〜５０００ｐｓｉの範囲において、加圧することが可能である。
【００４４】
加圧流体の使用は、スタンパ１０１０をエンボス加工可能材料１０２０内により一様にインプリントするように、均衡圧力を与える。さらに、膜１０４０がスタンパ１０１０と接触するとき、膜は、スタンパ、エンボス加工可能材料、または基板を完全には囲まない。むしろ、膜１０４０は、スタンパ１０１０のほぼ背面全体、または代替としてその一部とのみ接触することが可能である。たとえば、一実施形態では、膜は、エンボス加工可能材料内にインプリントされるインプリント構造の背面とほぼ対向する背面の一部と接触することが可能である。
【００４５】
エンボス加工可能材料１０２０が上に配置される基板１０３０は、支持構造（たとえば、チャック）の上に配置することが可能である。代替として、基板１０３０は、その両面の上に配置されるエンボス加工可能材料を有することが可能であり、スタンパと対応するインプリント装置構成要素が、基板の両側面のエンボス加工可能材料をインプリントする。どちらの構造でも、図１０において概念的に示すように、インプリントを実施するために、等しくかつ反対の力（Ｆ）が両面に加えられる。
【００４６】
様々なエンボス加工可能材料をインプリントに使用することが可能である。一実施形態では、エンボス加工可能材料は、たとえば、ポリ・メチル・メタクリレート（ＰＭＭＡ）とすることが可能である。代替として、熱硬化性材料または放射硬化性材料など、他のエンボス加工可能材料を使用することが可能である。本明細書において議論された装置と方法は、たとえば、エンボス加工可能材料において、１００ナノメートル（ｎｍ）以下のフィーチャを作成することを可能にする。代替として、エンボス加工可能材料の他のスケール（たとえば、マイクロ）のインプリントを達成することも可能である。
【００４７】
上記の実施形態は、単に議論を簡単にするために、例示的に「ディスク」基板に関して記述されている。上に配置されたエンボス加工可能材料を有する他のタイプや形状の基板を使用することが可能であることに留意されたい（たとえば、ウエハとパネルの酸化物／基板）。本明細書において議論された装置と方法は、半導体デバイスと液晶表示パネルの作成などの応用分野において使用することが可能である。たとえば、本明細書において議論されたインプリント装置と方法は、半導体デバイス（たとえば、トランジスタ）を製作するために使用することが可能である。そのような製作では、エンボス加工可能材料は、シリコン・ウエハ基板の上の酸化物（たとえば、ＳｉＯ2）層などのベース構造より上に配置することが可能である。トランジスタの活動領域のパターン化構造で、スタンパを生成することが可能である。スタンパは、エンボス加工可能材料内にインプリントされ、エンボス加工されたパターンは、エッチング技法（たとえば、反応性イオン・エッチング）を使用して、酸化物層に移される。その後、当技術分野において周知の半導体ウエハ製作技法を使用して、トランジスタを作成する。
【００４８】
代替実施形態では、たとえば、本明細書において議論されたインプリント装置と方法を使用して、平坦パネル・ディスプレイの画素アレイを製作することが可能である。そのような製作では、エンボス加工可能材料を、基板の上のインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などのベース構造より上に配置することが可能である。スタンパは、画素アレイ・パターンの反転であるパターン化層で生成される。スタンパは、エンボス加工可能材料内にインプリントされ、エンボス加工されたパターンは、ＩＴＯ層をパターン化するために、エッチング技法を使用してＩＴＯ内に移される。その結果、アレイの各画素は、ＩＴＯ材料がないこと（エッチングによって除去）によって、そうでない場合はＩＴＯが連続するアノード上において分離される。その後、当技術分野において周知の製作技法を使用して、画素アレイを作成する。
【００４９】
他の実施形態では、他の例として、本明細書において議論されたインプリント装置と方法を使用して、レーザを製作することが可能である。そのような製作では、スタンパによってパターン化されたエンボス加工可能材料領域は、発光材料のレーザ空洞を区画するためのマスクとして使用される。その後、当技術分野において周知の製作技法を使用して、レーザを作成する。他の実施形態では、本明細書において議論された装置と方法を、たとえば多層電子パッケージの作成、光通信装置の作成、接触／転写印刷など、他の応用分野において使用することが可能である。
【００５０】
以上の明細書において、本発明について、その特定の例示的な実施形態に関して記述した。しかし、添付の請求項において述べられる本発明のより広範な精神および範囲から逸脱せずに、本発明に対して様々な修正および変更を実施することが可能であることが明らかであろう。したがって、明細書および図は、制約的な意味ではなく、例示的であると見なされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】パターン化媒体を作成するための準受動ディスク位置合わせ装置の一実施形態を示す図である。
【図２】パターン化媒体を作成するための受動ディスク位置合わせ装置の一実施形態を示す図である。
【図３】パターン化媒体を作成するための準受動ディスク位置合わせ装置の他の実施形態を示す図である。
【図４】パターン化媒体を作成するための準受動ディスク位置合わせ装置の他の実施形態を示す図である。
【図５】パターン化媒体を作成するためにディスクを位置合わせする一方法をフローチャートの形態で示す図である。
【図６】パターン化媒体を作成するためにディスクを位置合わせする代替方法をフローチャートの形態で示す図である。
【図７】ダイ部分に封止された表面をインプリントする実施形態の断面図である。
【図８】ディスク基板をインプリントするために使用することが可能である熱力学的プレスの一実施形態を示す図である。
【図９】従来の間接圧力インプリント構造を示す図である。
【図１０】間接流体圧力インプリント装置の一実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１００  ディスク位置合わせ装置、１０５、１１０  支持部分、１１５  １２０  カラム、１３０  上部ダイ部分、１３５  下部ダイ部分、１４０  空気軸受マンドレル、１４５  先細ノーズ、１５０  円筒開口、１６０  第１インプリント面、１６１  第１エラストマ・パッド、１６２  第２インプリント面、１６３  第２エラストマ・パッド、１６５  円形空洞、１７０  環状空気マニホルド、１７２  空気マニホルド、１８０  ディスク、１８２  ＩＤ（内径）、１９０、１９２、１９４、１９６  中心線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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