DE102004055223A1

DE102004055223A1 - Stempel für die Prägelithographie

Info

Publication number: DE102004055223A1
Application number: DE102004055223A
Authority: DE
Inventors: Andrew M. Morgan Hill Homola
Original assignee: Komag Inc
Current assignee: WD Media LLC
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2005-07-21
Also published as: US20070245909A1; US20050133954A1; US7632087B2; JP4712370B2; JP2005183985A; US20100024962A1; US8038863B2; MY144004A

Abstract

Stempel mit einer strukturierten Schicht, bestehend aus einem harten Material und einer Rückseitenschicht eines komprimierbaren Materials. Die Rückseitenschicht kann aus einem Elastomer bestehen. Der Stempel kann verwendet werden, um eine prägbare Schicht, die über einem Substrat angeordnet ist, für die Herstellung einer Magnetaufzeichnungsplatte zu prägen.

Description

Ausführungsformen dieser Erfindung beziehen sich auf das Gebiet von Herstellungsverfahren und insbesondere auf Stempel für die Prägelithographie.

Stempel werden in zahlreichen Anwendungsbereichen und für unterschiedliche Zwecke verwendet. Die Gebiete der Verwendung von Stempeln umfassen das Micro-Kontaktdrucken (μCP) und das Nano-Transferdrucken (nTP). Das Kontakt- oder Transferdrucken stützt sich auf die Oberflächenchemie zum Übertragen dünner Filme von den erhabenen Bereichen eines Stempels auf ein Substrat, wenn diese beiden Elemente in einen physikalischen Kontakt gebracht werden. Bei dieser Technik handelt es sich um einen additiven Vorgang, bei dem Strukturierungsverfahren angewendet werden, die als Soft-Lithografie bezeichnet werden. Ein Aufsatz mit dem Titel "Printing meets Lithography: Soft approaches to high-resolution patterning" von Michel et al., IBM J.Res & Dev. Ausgabe 45 No. 5, September 2001 beschreibt die Verwendung eines Elastomerstempels beim Micro-Kontaktdrucken. Der beschriebene Elastomerstempel (auch als hybrider Druckstempel bekannt) besteht aus einer strukturierten Elastomerschicht, die an einer komprimierbaren Rückseite eines Trägermaterials (wie etwa eines Metalls) angebracht ist, wie es in 1A dargestellt ist. Die strukturierte Elastomerschicht des Stempels wird mit Farbe benetzt und anschließend auf ein hartes Substrat gedruckt, wodurch eine Farb-Monoschicht auf dem harten Substrat ausgebildet wird, wie es in 1B gezeigt ist. Das Transferdrucken, bei dem ein derartiger Stempel zur Verwendung kommt, wird unter Aufwendung eines nur geringen Drucks ausgeführt.

Im Gegensatz zum Kontaktdrucken ist das Prägen ein Druckvorgang, bei dem eine Materialschicht mit einem Stempel verdrängt oder verformt wird. Der Druckvorgang benötigt einen höheren Druck als bei Stempeln, die beim Kontaktdrucken verwendet werden. Ein Trend beim Prägen besteht in der Entwicklung der Techniken der Nano-Prägelithografie (NIL). Die NIL-Techniken finden in der Plattenlaufwerksindustrie Anwendung um DTR-Magnetplatten (DTR = discrete track recording) herzustellen. DTR-Platten verfügen normalerweise über eine Abfolge konzentrischer erhabener Bereiche (auch als Hügel, Stege, Erhebungen und dergleichen bekannt), die Daten speichern, und über vertiefte Bereiche (auch als Übergänge, Täler, Rillen und dergleichen bekannt), die die Spuren trennen, um das Rauschen zu verringern. Derartige vertiefte Bereich können auch Servo-Informationen speichern. Die vertieften Bereiche trennen die erhabenen Bereiche, um eine unbeab sichtigte Speicherung von Daten in den vertieften Bereichen zu unterbinden oder zu vermeiden.

Die NIL beinhaltet die Verwendung eines vorgeprägten Hartverformungswerkzeugs (auch als Stempel, Prägeeinrichtung und dergleichen bekannt), das eine Umkehrung (Negative Replik) einer DTR-Struktur aufweist. Der Stempel wird auf eine Dünnschicht eines Polymers auf einem Plattensubstrat gedrückt. Der Stempel und das Polymer/Substrat können jeweils erwärmt und verbunden werden, worauf der Stempel entfernt wird und einen Abdruck des DTR-Musters auf der Polymerschicht hinterlässt.

Eine Voraussetzung einer NIL-Technik bei der Herstellung von DTR-Magnetplatten ist die Möglichkeit, dass Merkmale im Sub-100-Nanometerbereich (nm) auf zuverlässige Art und Weise erzeugt werden können. Beim Prägevorgang kann die Dicke des Polymers normalerweise im Bereich von 40 bis 500 nm liegen, was geringer ist als die Dickenunterschiede eines Stempels und der Polymer-/Substratfläche. Die NIL erfordert die Verwendung eines Stempels, der eine gute Anpassung oder Parallelausrichtung von Polymer-/Substratfläche und Stempelfläche ermöglicht. Die Anpassung zwischen den Oberflächen ist durch die Oberflächenmorphologie der geprägten Oberfläche und zudem durch die Dicke des Stempels beschränkt. Ein Problem bei den herkömmlichen NIL-Stempeln, die normalerweise eine Dicke im Bereich von 300 μm haben, besteht darin, dass sie infolge ihrer Dicke keine gute Anpassung zwischen der Plattenfläche und der Stempelfläche zulassen. Wenngleich es möglich ist, die Anpassung dadurch zu verbessern, dass die Dicke des Stempels verringert wird, kann ein derartiger Ansatz inakzeptabel sein, da ein sehr dünner Stempel während seiner Herstellung (wie etwa während eines Plattierungsvorgangs) wie auch bei der Anbringung des Stempels in einem Drucksystem schwierig zu handhaben ist.

Ein Problem der oben beschriebenen strukturierten Elastomerschicht-Druckstempel oder der hybriden Druckstempel bei der Verwendung von Druckvorgängen besteht darin, dass derartige Stempel für den Prägevorgang nicht über die entsprechende Härte verfügen. Derartige Stempel können zu weich sein, um scharfe und feine Rillen oder andere ähnliche Prägestrukturen zu erzeugen, die für Prägevorgänge erforderlich sind, und nicht über die erforderliche Dauerhaftigkeit für eine große Zahl von Prägungen verfügen, die beim Herstellungsverfahren ausgeführt werden. Derartige Stempel sind auf die Verwendung bei Kontaktdruckvorgängen beschränkt, bei denen ein geringer Stempeldruck verwendet wird.

Ein Patent, das US-Patent 6.517.995, beschreibt die Verwendung eines Elastomerstempels bei einem Flüssig-Prägevorgang. Bei einem derartigen Prägevorgang wird ein Dünnfilm eines Mate rials auf einem Substrat abgeschieden. Das abgeschiedene Material ist entweder ursprünglich als Flüssigkeit vorhanden, oder wird nachträglich vor dem Prägen verflüssigt. Das Material wird durch Prägen mit geringem Druck unter Verwendung eines strukturierten Elastomerstempels strukturiert. Anschließend wird die strukturierte Flüssigkeit gehärtet, um eine Funktionsschicht zu bilden. Ein derartiger Stempel kann jedoch darauf beschränkt sein, dass er lediglich bei einem Flüssig-Prägevorgang verwendet werden kann, bei dem eine geringer Stempeldruck und eine flüssige Prägesubstanz Verwendung finden.

Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen charakterisiert, während vorteilhafte Ausgestaltungen in den Unteransprüchen angegeben sind.

Die Erfindung bezieht sich demnach auf einen Stempel mit einer strukturierten Schicht, bestehend aus einem harten Material und einer Rückseitenschicht eines komprimierbaren Materials. Die Rückseitenschicht kann aus einem Elastomer bestehen. Der Stempel kann verwendet werden, um eine prägbare Schicht, die über einem Substrat angeordnet ist, für die Herstellung einer Magnetaufzeichnungsplatte zu prägen.

Die vorliegende Erfindung ist beispielhaft und nicht einschränkend in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen dargestellt.
1A zeigt einen Stempel nach dem Stand der Technik, der aus einem strukturierten Elastomermaterial besteht, das an einer komprimierbaren Rückseite eines Trägermaterials angebracht ist.
1B zeigt einen Kontaktdruckvorgang, mit dem eine Farbschicht auf einem harten Substrat unter Verwendung des Stempels von 1A ausgebildet wird.
2A–2E sind Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform der Aufbauten eines zusammengesetzten Stempels während seiner Herstellung zeigen.
3 stellt eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines zusammengesetzten Stempels dar.
4 zeigt eine Ausführungsform eines Prägeverfahrens unter Verwendung des zusammengesetzten Stempels von 2E.
5A–5C sind Querschnittsansichten einer alternativen Ausführungsform der Aufbauten eines zusammengesetzten Stempels in unterschiedlichen Fertigungsstadien.
Bei der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezielle Details, wie etwa Beispiele spezieller Materialien oder Bestandteile beschrieben, damit die vorliegende Erfindung umfassend verständlich wird. Der Fachmann wird jedoch verstehen, dass diese speziellen Details nicht verwendet werden müssen, um die vorliegende Erfindung in die Praxis umzusetzen. In anderen Fällen wurden hinreichend bekannte Bestandteile oder Verfahren nicht im Detail beschrieben, um die vorliegende Erfindung nicht unnötig unverständlich zu machen.
Die Begriffe "über", "auf", "unter" werden hier verwendet, um eine Relativposition einer Schicht oder eines Bestandteils im Bezug auf die anderen Schichten oder Bestandteile zu bezeichnen. Als solches kann eine Schicht oder ein Bestandteil über oder auf einer weiteren Schicht oder einem Bestandteil in direktem Kontakt mit der weiteren Schicht oder dem Bestandteil stehen, oder kann eine oder mehrere dazwischenliegende Schichten oder Bestandteile aufweisen. Darüber hinaus kann eine Schicht oder ein Bestandteil, der zwischen Schichten oder Bestandteilen angeordnet ist, in direktem Kontakt mit den Schichten/Bestandteilen stehen oder über eine oder mehrere dazwischenliegende Schichten/Bestandteile verfügen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Vorrichtung und die Verfahren, die hier beschrieben sind, verwendet werden können, um unterschiedliche Arten von Platten herzustellen. Bei einer Ausführungsform können die beschriebene Vorrichtung und das Verfahren verwendet werden, um eine Magnet-Aufzeichnungsplatte herzustellen. Alternativ dazu können die Vorrichtung und das Verfahren, die hier beschrieben werden, zur Herstellung anderer Arten digitaler Aufzeichnungsplatten verwendet werden, wie etwa für optische Aufzeichnungsplatten in Gestalt einer CD (Compact Disc) und einer DVD (Digital Versatile Disk). Schließlich können bei weiteren Ausführungsformen die Vorrichtung und das Verfahren, die hier beschrieben werden, beispielsweise zur Fertigung von Halbleitervorrichtungen und Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen verwendet werden.
Es wird ein zusammengesetzter Stempel mit einer komprimierbaren Rückseitenschicht beschrieben, die mit einem Prägeaufbau eines harten Materials verbunden ist. Das harte Material kann auch ein starres Material sein. Bei einer Ausführungsform kann der Prägeaufbau des Stempels durch Elektroplattieren einer Form mit einem harten Material, wie etwa Nickel (Ni) ausgebildet werden, um eine strukturierte Schicht eines harten Materials herzustellen, und anschließend eine polymerisierte Elastomerschicht auf der Rückseite (auf der entgegengesetzten Seite der Prägestruktur) der harten Schicht aufgebracht werden. Das Befestigen eines derartigen Elastomers auf der strukturierten Schicht des harten Materials gestattet eine einfache Handhabung des Stempels und stellt zudem eine gleichmäßige Druckverteilung und gute Anpassung während des Prägens sicher. Bei einer Ausführungsform kann die strukturierte Schicht im Bezug auf eine dickere Elastomerschicht relativ dünn sein. Der Stempel oder das Pragwerkzeug kann verwendet werden um eine Struktur diskreter Spuren auf einem prägbaren Schichtmaterial (z.B. eine verformbarer Festkörper), das über einem Substrat angeordnet ist, für die Herstellung magnetischer Aufzeichnungsplatten auszubilden. Wenn der Stempel zum Prägen einer prägbaren Schicht auf einem plattenförmigen Substrat (wie etwa einem Magnetaufzeichnungsplattensubstrat) verwendet werden soll, kann der Stempel eine entsprechend Plattenform haben. Bei einer derartigen Ausführungsform, kann die Abmessung des Stempels als Durchmesser bezeichnet werden. Alternativ dazu kann der Stempel im Bezug auf die Größe und Form des Substrats und/oder der prägbaren Schicht, die geprägt werden soll, größer und/oder in anderer Gestalt ausgebildet sein. Bei alternativen Ausführungsformen kann der Stempel andere Formen und andere entsprechende Abmessungen (z.B. Breite und Länge) haben.
Die Vorrichtung und die Verfahren die hier beschrieben sind, ermöglichen beispielsweise die Herstellung von Merkmalen im Sub-100-Nanometerbereich (nm) in einer prägbaren Schicht auf zuverlässige Art und Weise. Beim Prägevorgang kann die Dicke der prägbaren Schicht beispielsweise im Bereich von 10 bis 500 nm liegen, was weniger ist als die Dickeschwankungen eines Stempels und der prägbaren Schicht-/Substratfläche. Die Vorrichtung und die Verfahren, die hier beschrieben sind, ermöglichen eine gute Anpassung oder Parallelausrichtung zwischen einer prägbaren Schicht-/Substratfläche und einer Stempelfläche. Es wird darauf hingewiesen, dass, wenngleich die Vorrichtung und die Verfahren im Bezug auf die Nano-Prägelithografie beschrieben sind, die Vorrichtung und die Verfahren auch bei Prägelithografietechniken eines anderen Maßstabes (z.B. Micro) verwendet werden können.
Die folgende Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf 2A–2E und 3, die eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines zusammengesetzten Stempels und dessen Aufbau erläutern. Bei einer Ausführungsform kann eine harte strukturierte Schicht 210 eines zusammengesetzten Stempels 200 von einer Vorlagenschablone 110 von 2A ausgebildet werden. Die Herstellung der Vorlagenschablone ist nach dem Stand der Technik bekannt; demzufolge wird auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet. Für das Medium mit diskreten Spuren wird die Form der Vorlagenschablone 110 die gewünschte Struktur sein, die in eine prägbare Schicht (z.B. ein Polymer) einer Magnet-Aufzeichnungsplatte geprägt werden soll. Als solches wird die Oberflächenbeschaffenheit der Vorlagenschablone 110 verwendet, um die Gestalt der strukturierten Schicht 210 zu erzeugen, die eine Umkehrung der Struktur ist, die in die prägbare Schicht 210 der Magnet-Aufzeichnungsplatte geprägt werden soll. Die strukturierte Schicht 210 kann beispielsweise derart beschaffen sein, dass ihre seitlichen Abmessungen geringer als etwa 100nm sind. Alternativ dazu kann die strukturierte Schicht 210 Merkmale haben, die größer als 100 um sind.
Bei einer Ausführungsform wird eine strukturierte Schicht 210 beispielsweise durch Galvanoformung eines harten Materials (z.B. Ni) auf der Oberseite der Vorlagenschablone 110 in Schritt 310 erzeugt. Die Ni-Metallegierung kann beispielsweise auf die Vorlagenschablone 110 elektroplattiert werden. Bei einer alternativen Ausführungsform kann NiP auf der Vorlagenschablone 110 (beispielsweise durch Elektro-Abscheidung oder stromloses Abscheiden) plattiert werden. Alternativ dazu können andere harte Metalle oder Metallegierungen für die strukturierte Schicht 210 verwendet werden, wie etwa Chrom. Bei einer Ausführungsform kann die Härte des Materials für die strukturierte Schicht 210 beispielsweise im Bereich von HV100 bis HV1000 der Härteprüfung nach Vickers und HK60 bis HK1000 der Härteprüfung nach Knoop liegen. Beispielhafte Härtewerte für unterschiedliche Metalle und Metallegierungen, die verwendet werden können, sind wie folgt: Ni HK550, Cr ~HK930 und NiP (nach dem Plattieren) ~HK500-HK600. Diese Härtewerte sind lediglich exemplarisch, wobei diese Metalle/Metallegierungen auch andere Härtewerte haben können.
Es wird darauf hingewiesen, dass das Plattieren eines mehrerer additiver Verfahren ist, die ausgeführt werden können, um die plattierte Schicht 210 auszubilden. Alternativ dazu können andere additive Verfahren, wie etwa das Rotationsbeschichten, das Tauchbeschichten, CVD und die Kathodenzerstäubung angewandt werden. Bei alternativen Ausführungsformen können subtraktive Verfahren, wie etwa das reaktive Ionenätzen (etwa von Quarz oder eines Ni-Materials) angewandt werden.
Zudem können andere harte Materialien ebenfalls für die strukturierte Schicht 210 verwendet werden, wie etwa Glas und Keramik. Bei einer Ausführungsform kann die strukturierte Schicht 210 nach der Ausbildung von der Vorlage 110, getrennt werden. Alternativ kann die strukturierte Schicht 210 von der Vorlage zu einem anderen Zeitpunkt getrennt werden, wie etwa nachdem die Rückseite 220 ausgehärtet ist, wie es unten beschrieben wird. Die getrennte strukturierte Schicht 210 ist in 2B dargestellt. Bei einer Ausführungsform können die erhabenen Bereiche der strukturierten Schicht 210 eine Höhe im Bereich von beispielsweise 0,1 μm haben. Alternativ können die erhabenen Bereiche der strukturierten Schicht 210 andere Höhen haben.
Als nächstes kann bei einer Ausführungsform eine Maskierschicht 217 auf die Rückseitenoberfläche 215 der strukturierten Schicht 210 in Schritt 330 aufgebracht werden, wie es in 2C gezeigt ist. Die Maskierschicht 217 ermöglicht die Ausbildung einer Außenwand auf der Rück seitenfläche 215 der strukturierten Schicht in Schritt 340, wie es in 2D dargestellt ist. Die Maskierschicht 217 kann aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wie etwa einem Fotolack. Maskierschichten sind nach dem Stand der Technik bekannt; demzufolge wird auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet. Bei einer Ausführungsform kann die Außenwand 211 auf der Rückseitenoberfläche 215 der strukturierten Schicht 210 um die Maskierschicht 217 durch Plattieren ausgebildet werden. Alternativ können andere Verfahren angewandt werden, um die Außenwand 210 auszubilden. Die Verwendung der Außenwand 211 auf dem Stempel 200 kann verhindern, dass das komprimierbare Material 220 während des Pressens des Stempels 200 in ein prägbares Material an den Seiten herausgedrückt wird, wie es im folgenden unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wird.
Als nächstes wird die Maskierschicht 217 in Schritt 350 entfernt und in Schritt 360 anschließend ein komprimierbares Material 220 im Bereich der Rückseitenfläche 215 der strukturierten Schicht 210 innerhalb der Vertiefung 211 angeordnet, die durch die Außenwand 211 ausgebildet ist, wie es in 2E dargestellt ist. Das komprimierbare Material der Rückseite 220 kann an Ort und Stelle hergestellt werden, oder alternativ unter Anwendung anderer Techniken aufgebracht werden.
Es können beispielsweise die Oberseiten der Wand 211 maskiert werden und anschließend ein vertiefter Bereich der Oberfläche 215 mit einer Flüssigkeit beschichtet werden, die anschließend aushärtet. Alternativ kann die Rückseite der strukturierten Schicht mit anderen Techniken, wie etwa der chemischen Bedampfung (CVD), der Tauchbeschichtung oder der Rotationsbeschichtung beschichtet werden, wenn ein äußerst dünner Film verwendet werden soll.
Als nächstes kann das Material der Rückseitenschicht 220 in Schritt 370 gehärtet werden.
Bei einer Ausführungsform kann das Aushärten durch Erwärmen des Stempels 200 bewerkstelligt werden, um die Rückseitenschicht 220 für eine bestimmte Dauer einer erhöhten Temperatur auszusetzen. Das Erwärmen kann durchgeführt werden, um eine starke Haftung zwischen dem Rückseitenmaterial und dem harten Material der strukturierten Schicht 210 zu erreichen. Bei einer Ausführungsform kann das Aushärten etwa im Bereich zwischen Raumtemperatur und 150 °C erfolgen, wobei die Aushärtungszeit etwa zwischen 24 Stunden bzw. 15 Minuten liegt. Bei anderen Ausführungsformen können andere Temperaturen und Aushärtungszeiten verwendet werden. Alternativ kann das Material der Rückseitenschicht 220 ohne Erwärmung gehärtet werden, indem beispielsweise eine bestimmte Zeit bis zur Verwendung des Stempels 200 gewartet wird. Sofern sie noch nicht getrennt ist, kann die strukturierte Schicht 210 von der Vorlage 110 in Schritt 380 getrennt werden.
Bei einer Ausführungsform kann die komprimierbare Rückseitenschicht 220 aus einem Siliziumelastomer, wie etwa Sylgard 184^TM, bestehen, das von der Dow Corning Corporation in Michigan vertrieben wird. Alternativ können andere Arten von Elastomeren verwendet werden, wie etwa Urethane. Das Elastomer, das für die Rückseitenschicht 220 verwendet wird, kann beispielsweise einen Härtewert etwa im Bereich von 20 bis 55 auf der Shore-00-Skala und zwischen 10 und 100 auf der Shore-A-Skala haben. Alternativ können andere komprimierbare Materialien anderer Härtewerte Verwendung finden. Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl die Schicht 220 zeitweise im Bezug auf einen Elastomer beschrieben ist, andere Arten von Materialien, wie etwa ein UV-härtendes Material (wobei ein derartiges Material in entsprechender Weise in Schritt 370 durch UV-Strahlung aushärtet), für die komprimierbare Rückseitenschicht 220 verwendet werden können. Die Wahl des einzelnen Materials für die komprimierbare Rückseitenschicht 220 kann auf unterschiedlichen Faktoren beruhen, wie etwa dessen Hitzebeständigkeit, Härte, Haftung am Material der strukturierten Schicht und der Elastizität im Bezug auf das wiederholte Auftreten von Druck.
Bei einer Ausführungsform kann die Dicke 222 der Rückseitenschicht 220 etwa größer oder gleich der Dicke 212 der strukturierten Schicht 210 sein. Die Dicke 212 der strukturierten Schicht 210 kann beispielsweise im Bereich von etwa 1 bis 100 μm und die Dicke 222 der Rückseitenschicht 220 im Bereich von etwa 100 μm bis 5 mm liegen. Die Verwendung einer dünnen strukturierten Schicht 210 mit einer Dicke größer oder gleich der Dicke der komprimierbaren Rückseitenschicht (z.B. Elastomermaterial) 220 kann eine einfache Handhabung des Stempels 200 ermöglichen und eine gleichmäßigere Druckverteilung sowie eine gute Anpassung während des Prägens einer prägbaren Schicht sicherstellen, wie es in 4 gezeigt ist.
4 zeigt eine Ausführungsform eines Prägeverfahrens unter Verwendung des zusammengesetzten Stempels aus 2E. Ein Grundaufbau 400 mit einer auf ihm angebrachten Schicht 410 befindet sich in einem Nest 430. Bei einer Ausführungsform kann die prägbare Schicht 410 eine verformbarer Festkörper sein. Bei einer Ausführungsform kann das Substrat 400 eine Substrat sein, das für eine Magnetaufzeichnungsplatte verwendet wird. Bei einer derartigen Ausführungsform kann der Stempel 200 zum Prägen der prägbaren Schicht 410 zur Herstellung von Magnetaufzeichnungsplatten Verwendung finden. Die Magnetaufzeichnungsplatte kann beispielsweise eine Längs-Magnetaufzeichnungsplatte mit diskreten Spuren sein, die beispielsweise ein nickelphosphorplattiertes (NiP) Substrat als Grundaufbau 400 hat. Alternativ dazu kann die Magnetaufzeichnungs platte eine Senkrecht-Magnetaufzeichnungsplatte mit direkten Spuren sein, die einen weichen Magnetfilm aufweist, der über einem Substrat für den Grundaufbau 400 angeordnet ist. Bei der Ausführungsform, bei der der Grundaufbau 400 Plattenförmig ist, kann das Nest ein Ring sein, der etwa dieselbe Dicke hat wie die prägbare Schicht 410/Grundaufbau 400, um den Grundaufbau 400 zu sichern. Bei Ausführungsformen, bei denen der Grundaufbau andere Formen hat (z.B, rechteckig, quadratisch und dergleichen), kann das Nest 400 in ähnlicher Weise ausgebildet sein, um den Grundaufbau zu sichern. Ein derartiges Nest 400 kann verhindern, dass sich der Stempel um den Rand der prägbaren Schicht 410/Grundaufbau 400 windet, und eine größere Anpassung in der Nähe des Außenrandes der prägbaren Schicht 410 bewirken.
Nachdem der Grundaufbau 400 im Nest 430 angeordnet wurde, kann der Stempel über dem Grundaufbau positioniert und ausgerichtet werden. Der Stempel 200 wird mit der prägbaren Schicht 410 in Berührung gebrach und eine Presse 440 verwendet, um auf den Stempel 200 Druck auszuüben und so die prägbare Schicht 410 mit der strukturierten Schicht 210 zu prägen. Bei einer Ausführungsform kann der Druck, der auf den Stempel 200 einwirkt, im Bereich von etwa 10 bis 200 psi liegen. Alternativ kann eine anderer Druck verwendet werden. Bei einer Ausführungsform kann der Durchmesser der Presse 440 etwa derselbe sein, wie der Durchmesser 421 der Rückseitenschicht 220. Alternativ kann der Durchmesser der Presse 440 kleiner oder größer als der Durchmesser 421 der Rückseitenschicht 220 sein. Bei einer Ausführungsform kann die Dicke der prägbaren Schicht 410 beispielsweise im Bereich von etwa 40 bis 500 nm liegen, was weniger sein kann als die Dickenunterschiede der Stempels 200 und der Oberfläche der prägbaren Schicht 410/Grundaufbaus 400.
Bei der dargestellten Ausführungsform von 4 wird lediglich eine einzige Seite des Grundaufbaus 400, der die prägbare Schicht 410 aufweist, geprägt. Bei einer derartigen Ausführungsform kann der Block 440 eine harte, flache, ebene Oberfläche haben. Alternativ kann das Prägen gleichzeitig auf prägbaren Schichten ausgeführt werden, die sich auf beiden Seiten des Grundaufbaus 400 befinden. Bei einem derartigen Aufbau stellt der Block 440 einen Stempel und eine Presse zum Prägen einer prägbaren Schicht auf dieser Seite des Grundaufbaus 440 dar.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Durchmesser 421 der Rückseitenschicht 220 etwa gleich oder größer als der Durchmesser 411 der Fläche der prägbaren Schicht 410 sein, die von der strukturierten Schicht 210 geprägt werden soll. Alternativ kann der Durchmesser 421 der Rückseitenschicht 220 kleiner als der Durchmesser 411 der Fläche der prägbaren Schicht 410 sein, die durch die strukturierte Schicht 210 geprägt werden soll.
Bei einer Ausführungsform kann eine Löseschicht (nicht gezeigt) auf der strukturierten Schicht 210 des Stempels 200 und/oder der prägbaren Schicht 410 vor dem Prägen angeordnet werden, um eine Trennung des Stempels 200 von der prägbaren Schicht 410 nach dem Prägen zu erleichtern.
5A–5C zeigen eine alternative Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines zusammengesetzten Stempels und dessen Aufbau. Die strukturierte Schicht 210 von 5A kann in ähnlicher Art und Weise ausgebildet sein, wie jene, die oben im Bezug auf 2A und 2B beschrieben wurde. Bei dieser Ausführungsform kann eine Seitenwand 511 um den Rand der strukturierten Schicht 210 ausgebildet sein, die eine Vertiefung über dem gesamten Bereich der Rückseitenfläche 215 der Schicht 210 bildet. Ein komprimierbares Material 220 wird auf der gesamten Rückseitenfläche 215 der strukturierten Schicht 210 innerhalb der Seitenwand 511 angeordnet, wie es in 5B gezeigt ist. Die komprimierbare Rückseitenschicht 220 kann in einer Weise ähnlich jener erzeugt werden, die oben unter Bezugnahme auf 2E beschrieben wurde. Die Seitenwand 511 kann anschließend entfernt werden, um einen Stempel 200 zu erzeugen, bei dem die komprimierbare Rückseitenschicht 220 entlang des gesamten Durchmessers 515 des Stempels 220 angeordnet ist, wie es in 5C gezeigt ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass die strukturierte Schicht 210 mit erhabener Struktur über den Großteil ihres Durchmessers lediglich zu Darstellungszwecken gezeigt wurde. Die strukturierte Schicht 210 kann einen Prägeaufbau entlang nur bestimmter Abschnitte ihres Durchmessers oder einer anderen Abmessung aufweisen. Die strukturierte Schicht 210 kann beispielsweise derart aufgebaut sein, dass sich ein Prägeaufbau für einen Bereich der prägbaren Schicht 410 ergibt, der sich über einem Abschnitt des Grundaufbaus 400 befindet, der für eine Datenzone einer Magnetaufzeichnungsplatte verwendet werden soll, wenngleich er keinen Prägeaufbau hat, oder ein anderer Prägeaufbau (z.B. mit einem anderen Verhältnis von erhabenen zu vertieften Bereichen) für einen Bereich der prägbaren Schicht 410, der sich über einem Abschnitt des Grundaufbaus 400 befindet, der für eine Parkzone und/oder eine Übergangszone verwendet werden soll. Es wird zudem darauf hingewiesen, dass das Verhältnis der erhabenen Bereiche zu den vertieften Bereichen der strukturierten Schicht 210 über die gesamte strukturierte Schicht 210 nicht gleichmäßig sein muss.
Wie es zuvor erwähnt wurde, können das Gerät und die Verfahren, die hier beschrieben wurden, mit unterschiedlichen Typen von Grundaufbauten (z.B. z.B. Wafer- und Plattenoxidsub strate) verwendet werden, auf denen sich eine prägbare Schicht befindet. Bei einer alternativen Ausführungsform können die Prägevorrichtung und die Verfahren, die hier beschrieben wurden, beispielsweise verwendet werden, um Halbleitervorrichtungen, wie etwa einen Transistor herzustellen. Bei einer derartigen Fertigung kann ein prägbares Material über einem Grundaufbau, wie etwa einer Oxidschicht (z.B. SiO₂) auf der Oberseite eines Siliziumwafersubstrates, angeordnet werden. Es kann ein Stempel mit einem strukturierten Aufbau für aktive Bereiche des Transistors ausgebildet werden. Der Stempel wird in das prägbare Material gedrückt, wodurch das geprägte Muster auf die Oxidschicht unter Anwendung von Ätztechniken (z.B. reaktives Ionenätzen) übertragen wird. Anschließend werden Halbleiterwafer-Herstellungstechniken, die nach dem Stand der Technik hinreichend bekannt sind, verwendet, um den Transistor zu fertigen.
Bei einer alternativen Ausführungsform können die Prägevorrichtung und die Verfahren, die hier beschrieben sind, beispielsweise dazu verwendet werden, Pixelmatrizes für Flachbildschirme herzustellen. Bei einer derartigen Fertigung kann ein prägbares Material über dem Grundaufbau beispielsweise einer Indiumzinnoxidschicht (ITO) auf der Oberseite eines Substrates angeordnet werden. Der Stempel weist eine strukturierte Schicht auf, die eine Umkehrung der Struktur der Pixelmatrix ist. Der Stempel wird in das prägbare Material gedrückt, wodurch die geprägte Struktur auf das ITO unter Verwendung von Ätztechniken übertragen wird, um die ITO-Schicht zu strukturieren. Infolge dessen ist jedes Pixel der Anordnung durch fehlendes ITO-Material (durch das Ätzen entfernt) auf der ansonsten durchgehenden ITO-Anode getrennt. Weiterführende Herstellungstechniken, die nach dem Stand der Technik hinreichend bekannt sind, werden angewandt, um die Pixelmatrix herzustellen.
Schließlich können bei einer weiteren Ausführungsform als weiteres Beispiel die Prägevorrichtung und die Verfahren, die hier erläutert wurden, verwendet werden, um Laser herzustellen. Bei einer derartigen Fertigung werden prägbare Materialbereiche, die mit Hilfe des Stempels strukturiert werden, als Maske verwendet, um Laserhohlräume für lichtabstrahlende Materialien zu abzugrenzen. Weiterführende Fabrikationstechniken, die nach dem Stand der Technik hinreichend bekannt sind, finden zur Herstellung des Lasers Anwendung. Bei weiteren Ausführungsformen können die Vorrichtung und die Verfahren, die hier erläutert wurden bei anderen Anwendungen verwendet werden, wie etwa der Herstellung mehrschichtiger elektronischer Pakete, der Herstellung optischer Kommunikationsvorrichtungen und dem Kontakt-/Transferdrucken.

Claims

Stempel, gekennzeichnet durch: eine strukturierte Schicht, die ein hartes Material enthält, wobei die strukturierte Schicht eine Rückseite hat; und eine Rückseitenschicht mit der Rückseite der strukturierten Schicht verbunden ist, wobei die Rückseitenschicht ein komprimierbares Material enthält.
Stempel nach Anspruch 1, bei dem das harte Material ein starres Material enthält.
Stempel nach Anspruch 1, bei dem das komprimierbare Material ein Elastomer enthält.
Stempel nach Anspruch 1, bei dem das harte Material ein Metall enthält.
Stempel nach Anspruch 4, bei dem das harte Material Nickel enthält.
Stempel nach Anspruch 4, bei dem das harte Material NiP enthält.
Stempel nach Anspruch 1, bei dem die strukturierte Schicht eine erste Dicke hat und die Rückseitenschicht eine zweite Dicke aufweist, die etwa gleich oder größer als die erste Dicke der strukturierten Schicht ist.
Stempel nach Anspruch 7, bei dem die erste Dicke etwa im Bereich von 1 bis 300 μm liegt.
Stempel nach Anspruch 7, bei dem die zweite Dicke etwa in einem Bereich von 300 μm bis 5 mm liegt.
Stempel nach Anspruch 3, bei dem die strukturierte Schicht eine erste Dicke hat und die Rückseitenschicht eine zweite Dicke aufweist, die etwa gleich oder größer als die erste Dicke der strukturierten Schicht ist.
Stempel nach Anspruch 10, bei dem die erste Dicke etwa in einem Bereich von 1 bis 300 μm liegt und die zweite Dicke etwa im Bereich von 300 μm bis 5 mm liegt.
Stempel nach Anspruch 10, bei dem das harte Material Nickel enthält.
Stempel nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch eine Außenwand, die eine Vertiefung bildet, wobei sich die Rückseitenschicht innerhalb der Vertiefung der Außenwand befindet.
Stempel nach Anspruch 13, bei dem die strukturierte Schicht einen ersten Durchmesser hat und die Rückseitenschicht einen zweiten Durchmesser aufweist, der geringer ist als der erste Durchmesser.
Stempel nach Anspruch 14, bei dem die Rückseitenschicht einen Elastomer enthält.
Stempel nach Anspruch 15, bei dem das harte Material ein Metall enthält.
Stempel nach Anspruch 1, bei dem die strukturierte Schicht einen ersten Durchmesser hat und die Rückseitenschicht einen zweiten Durchmesser aufweist, der etwa gleich dem ersten Durchmesser der strukturierten Schicht ist.
Stempel nach Anspruch 17, bei dem die Rückseitenschicht einen Elastomer enthält.
Stempel nach Anspruch 18, bei dem das harte Material Nickel enthält.
Stempel nach Anspruch 1, bei dem die strukturierte Schicht Merkmale enthält, deren seitliche Abmessungen geringer als etwa 100 nm sind.
Stempel nach Anspruch 4, bei dem das harte Material einen Härtewert etwa im Bereich von HV100 bis HV1000 hat.
Stempel nach Anspruch 15, bei dem das Elastomer einen Härtewert etwa im Bereich von 20 bis 25 auf der Shore-00-Skala hat.
Stempel nach Anspruch 18, bei dem das Elastomer einen Härtewert etwa im Bereich von 20 bis 25 auf der Shore-00-Skala hat.
Stempel nach Anspruch 15, bei dem das Elastomer einen Härtewert etwa im Bereich von 10 bis 100 auf der Shore-A-Skala hat.
Stempel nach Anspruch 18, bei dem das Elastomer einen Härtewert etwa im Bereich von 10 bis 100 auf der Shore-A-Skala hat.
Verfahren, umfassend: Bereitstellen eines Stempels, wobei der Stempel umfasst: eine strukturierte Schicht, die ein hartes Material enthält, wobei die strukturierte Schicht eine Rückseite hat; und eine Rückseitenschicht mit der Rückseite der strukturierten Schicht verbunden ist, wobei die Rückseitenschicht ein komprimierbares Material enthält; und Prägen der strukturierten Schicht in eine prägbare Schicht, wobei die prägbare Schicht über dem Substrat angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem das harte Material ein starres Material enthält.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem das komprimierbare Material ein Elastomer enthält.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem die prägbare Schicht einen verformbaren Festkörper enthält.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem der Stempel verwendet wird, um die prägbare Schicht für die Herstellung einer Magnetaufzeichnungsplatte zu prägen.
Verfahren nach Anspruch 28, bei dem der Stempel verwendet wird, um die präagbare Schicht für die Herstellung einer Magnetaufzeichnungsplatte zu prägen.
Verfahren nach Anspruch 26 bei dem das Prägen das Ausüben eines Drucks auf die Rückseitenschicht etwa in einem Bereich von 10 bis 2000 psi umfasst.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem der Stempel verwendet wird, um die prägbare Schicht für die Herstellung einer optischen Aufzeichnungsplatte zu prägen.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem der Stempel verwendet wird, um die prägbare Schicht für die Herstellung einer Anzeigeeinrichtung zu prägen.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem der Stempel verwendet wird, um die prägbare Schicht für die Herstellung einer Halbleitervorrichtung zu prägen.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem die prägbare Schicht mit einem Merkmal geprägt wird, dessen seitliche Abmessungen geringer sind als etwa 100 nm.
Verfahren zum Herstellen eines Stempels, umfassend: Erzeugen einer strukturierten Schicht, die eine Rückseite hat, wobei die strukturierte Schicht ein hartes Material enthält; und Anordnen eines komprimierbaren Materials auf der Rückseite der strukturierten Schicht.
Verfahren nach Anspruch 37, bei dem das harte Material ein starres Material enthält.
Verfahren nach Anspruch 37, weiterhin umfassend das Härten des komprimierbaren Materials.
Verfahren nach Anspruch 37, bei dem das Erzeugen der strukturierten Schicht das Elektroplattieren einer Vorlage mit einem Metall umfasst.
Verfahren nach Anspruch 37, weiterhin umfassend: Anordnen einer Maskierschicht auf der Rückseite der strukturierten Schicht; Ausbilden einer Außenwand auf der Rückseite um die Maskierschicht herum; und Anordnen des komprimierbaren Materials auf der Rückseite innerhalb der Außenwand.
Verfahren nach Anspruch 40, weiterhin umfassend das Härten des komprimierbaren Materials, nachdem das komprimierbare Material auf der Rückseite angeordnet wurde.
Verfahren nach Anspruch 42, bei dem das Härten bei einer Temperatur etwa im Bereich von Raumtemperatur bis 150°C ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 37, weiterhin umfassend: Ausbilden einer Außenwand um die strukturierte Schicht herum, um eine Vertiefung über der Rückseite der strukturierten Schicht auszubilden; und Anordnen des komprimierbaren Materials auf der Rückseite der strukturierten Schicht innerhalb der Außenwand.
Verfahren nach Anspruch 44, weiterhin gekennzeichnet durch das Härten des komprimierbaren Materials.
Verfahren nach Anspruch 37, bei dem das harte Material einen Härtewert etwa im Bereich von HV100 bis HV1000 hat.
Verfahren nach Anspruch 37, bei dem das komprimierbare Material einen Härtewert etwa im Bereich von 20 bis 25 auf der Shore-00-Skala hat.
Verfahren nach Anspruch 37, bei dem das komprimierbare Material einen Härtewert etwa im Bereich von 10 bis 100 auf der Shore-A-Skala hat.
Vorrichtung, gekennzeichnet durch: eine Einrichtung zum Prägen einer Struktur in eine prägbare Schicht unter Verwendung ei ner harten strukturierten Materialschicht: und eine Einrichtung zum Ausüben eines gleichmäßigen Drucks auf die prägbare Schicht während des Prägens unter Verwendung eines komprimierbaren Materials, das auf der Rückseite der Einrichtung zum Prägen angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 49, bei dem die Einrichtung zum Prägen weiterhin eine Einrichtung enthält, die eine Anpassung beim Prägen eines Merkmals im Sub-100-nm-Bereich in die prägbare Schicht erzeugt.