JP2003509228A - 微細造作を有するデバイスの液体エンボス加工による製造 - Google Patents

微細造作を有するデバイスの液体エンボス加工による製造

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ブルサアップ，コリン，エイ
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ハバート，ブライアン，エヌ
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マサチューセッツ・インスティテュート・オブ・テクノロジー
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Abstract

(57)【要約】 エラストマースタンプが、電気材料、生物材料、化学材料、及び機械材料の直接的なパターン形成を容易にする。材料の薄いフィルムが基体上に堆積される。堆積された材料は、当初から液体として存在し、或いは後に液化され、隆起したパターンを有するエラストマースタンプを用いて、低圧でエンボス加工することによってパターン形成される。パターン形成された液体は次いで硬化されて機能層を形成する。堆積、エンボス加工、及び硬化のステップは、同じ液体又は異なる液体について、また二次元又は三次元で多数回繰り返される。堆積される種々の層は、例えば、集積された電子部品を生成するよう相互作用する種々の電気的特性を有することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
この出願は、１９９９年９月１４日に出願された米国仮出願第６０／１５３７
７６号及び１９９９年１１月２９日に出願された米国仮出願第６０／１６７８４
７号に由来する。
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細造作を有する電子デバイス、化学デバイス、及び機械デバイス
の製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品及び電気機械部品は現在、大きな固定された製造設備で製作されてい
るが、こうした設備の構築及び作動は非常にコストがかかる。例えば半導体デバ
イスの製造は一般に、専用のマイクロリソグラフィ及びケミカルエッチング設備
を必要とし、またプロセスの汚染を避けるために広範囲にわたる対処を必要とす
る。ひとつのチップを加工するのに要する時間の総計は、日単位で勘定されうる
ものであり、また通常、チップを真空状態の中へ或いは外へと、繰り返して搬送
することが必要である。
【０００３】 コストに加えて、電子部品及び電気機械部品を生成するのに普通に採用されて
いる製造プロセスは、高温及び／又は腐食性化学物質といった苛酷な条件を包含
している。そのため、こうした部品の製造を、機能的に関連しているが環境の影
響を受けやすい要素の製造と一体化する可能性には制約がある。例えばシリコン
の処理加工には高温が用いられるが、これは三次元的な製造や大面積での製造を
妨げる。こうした温度はまた、有機分子や生物分子といった、温度の影響を受け
やすい材料と両立しない。高温はまた、在来の可撓性プラスチックのような基体
上に製造を行うことを排除するが、こうした基体は広範囲に入手可能でありコス
トも低い。
【０００４】 上記のようなプロセスの代替を開発しようとする相当の努力が払われてきたに
も拘わらず、真に実現可能な技術はまだ出現していない。例えば米国特許第５８
１７５５０号は、プラスチック基体上に薄膜トランジスタを生成するための、低
温でのロールからロールへのプロセスを記載している。この手法は数多くのハー
ドルに直面しており、また在来のフォトリソグラフィ及びエッチングプロセスに
伴う多額のコストや複雑性を実質的に低減させるものではない。
【０００５】 米国特許第５７７２９０５号は、シリコン金型を用いる「ナノ圧痕リソグラフ
ィ」と呼ばれるプロセスを記載している。シリコン金型は高温高圧下で、薄いフ
ィルム材料に対してプレスされる。金型を付けたまま冷却した後、その材料は金
型の造作を正確に保持するようになる。薄いフィルムは次いで、エンボス領域に
残存する少量の材料を除去するように処理される。こうしてパターン形成された
薄いフィルムは、下側にある機能材料の層を選択的にエッチングするためのマス
クとして使用可能である。このプロセスは、在来のプロセスに付随するコストを
相当に下回るコストでもって、非常に微細な解像度を有するパターンを生成する
ことを可能にする。しかしこのプロセスは非常に込み入っており、パターン形成
された機能材料の層をひとつ生成するだけで、時間のかかるステップを多く必要
とする。この技術は、非常に低い雰囲気圧力において、高い適用圧力と温度を必
要とし、それによって相当の複雑性をもたらし、またそれに伴ってパターン形成
可能な材料のタイプについて制約を課する。恐らく最も重要なことは、この技術
が起伏造作を有する単層を生成するのに限定されており、それによってデバイス
の製造に対する適用性が大きく制約されることである。
【０００６】 米国特許第５９００１６０号は、機能材料を成形するためにエラストマースタ
ンプを使用することを記載している。特にこのスタンプは変形して、自発的に凝
集した分子の単層を何らかの表面に対して印刷する。ＭＩＭＩＣ（エラストマー
マスターに対するマイクロ成形）とも呼ばれるこのプロセスは、ナノ圧痕リソグ
ラフィよりもかなり単純であり、雰囲気温度及び圧力において実行可能である。
しかしこの技術は概して、低解像度の造作（１０μｍを越える）に限定されてお
り、またより重要なことに、この技術による成形に適した幾何学形状のタイプに
は制約がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、多段階のエッチング手順に対する必要性なしに、機能
材料を直接パターン形成するための、簡単に実施可能な低コストのプロセスを提
供することである。
【０００８】 本発明の別の課題は、機能材料の層をパターン形成可能な速度を増大させるこ
とである。
【０００９】 本発明のさらに別の課題は、通常でない温度、圧力、又は雰囲気条件を必要と
せず、それによってパターン形成に適した材料の範囲を広げることのできる製造
プロセスを提供することである。
【００１０】 本発明のさらなる課題は、隣接した多数の層のナノスケールでの好適なパター
ン形成を容易にすることである。
【００１１】 本発明のさらに別の課題は、適用プロセスの一部として堆積された材料の平坦
化を行い、追加の平坦化プロセス（化学的機械的研磨）の必要性を排除し、それ
によって多数（例えば１００を越える）層を用いた複雑な三次元デバイスの製造
を容易にすることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題及びその他の課題を解決すべく、本発明はエラストマースタンプを
用いて、電気材料、生物材料、化学材料、及び機械材料の直接的なパターン形成
を容易にする。本発明によれば、材料の薄いフィルムが基体上に堆積される。堆
積された材料は、当初から液体として存在し、或いは後に液化され、隆起したパ
ターンを有するエラストマースタンプを用いて、低圧でエンボス加工することに
よってパターン形成される。パターン形成された液体は次いで硬化されて機能層
を形成する。堆積、エンボス加工、及び硬化のステップは、同じ液体又は異なる
液体について、また二次元又は三次元で多数回繰り返される。堆積される種々の
層は、例えば、集積された電子部品を生成するよう相互作用する種々の電気的特
性を有することができる。
【００１３】 以上の記載は、添付図面を参照して取り上げた場合に、本発明の以下の詳細な
説明からより容易に理解される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１Ａから図１Ｄは、本発明の実施に有用なエラストマースタンプの製造に対
する例示的な手法を示している。図１Ａに示されているように、基体１００は、
一連の窪んだ造作１０５及び突出した造作１１０でもってパターン形成されてい
る。これらの造作の寸法及び配置（深さは除く）は、部品の層について望ましい
パターンに対応している。従って造作１０５，１１０は、フォトリソグラフィ、
電子ビーム、集束イオンビーム、マイクロ機械加工、又は他のリソグラフィ的手
法の如き在来の技術によって形成することができる。造作の寸法としては最小で
１５０ｎｍまでが正確に得られ、使用されているが、さらにより小さな造作も勿
論可能である。基体１００は例えば、好都合にパターン形成でき、スタンプが形
成されている材料に対して接合しない、十分な平滑さを有するどのような表面で
あってもよい。適切な材料には例えば、シリコン、金属ウェーハ、露光されたフ
ォトレジストなどがある。
【００１５】 図１Ｂに示されているように、立ち上がった囲い１１５が基体１００に適用さ
れて、造作１０５，１１０のパターンを取り囲むようにされる。囲い１１５は例
えば金属又はプラスチック製の壁であり、その外側輪郭は、後述するようにして
スタンプを適用する装置の内部にフィットするように設計される。液体状の未硬
化エラストマー１２０が、囲い１１５と造作１０５，１１０によって形成された
ウェル（井戸）１２５に注入される。好ましくはエラストマー１２０は、硬化可
能なゴム、又は例えばダウ・コーニング社から市販されているＳＹＬＧＡＲＤ−
１８４のようなポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）の如きシリコーンである。
浸出を防止するために、囲い１１５は望ましくは基体１００の表面に対して適度
な圧力で保持され、或いは基体１００に設けられた対応する溝の中にセットされ
る。
【００１６】 造作１０５を完全に充填し、スタンプ動作のための安定した嵩のある本体を提
供するため、十分な量のエラストマー１２０がウェル１２５の中に注入される。
エラストマー１２０は次いで硬化されて、固形のプラグ１３０になる。例えば上
述したＰＤＭＳ材料は、オーブン中で２時間、８０℃で加熱することによって硬
化されうる。他のシリコーンエラストマーは、水分、電子ビーム又は化学線（例
えば紫外線）に曝露することによって、或いは架橋剤の添加によって硬化されう
る。
【００１７】 固形のプラグ１３０は囲い１１５と共に、又は囲い１１５なしで、図１Ｄに示
すように基体１００から分離され、最終的なスタンプ１３２が形成される。プラ
グ１３０は下側に、以上の処理ステップにより損傷を受けることのない基体１０
０の造作１０５，１１０に対して相補的な、一連の突出及び窪んだ造作１３５，
１４０を有する。またプラグ１３０が取り外された場合、基体１００にはエラス
トマーが、あるとしても極く僅かだけ残っているのが望ましい。
【００１８】 囲い１１５は図１Ｄに示すようにプラグ１３０と一緒に取り除かれ得るが、こ
れに代えて基体１００上の元の位置に残されるようにしてもよい。囲い１１５が
取り除かれ、プラグ１３０との連結が保持される場合には、幾つかの目的に資す
ることができる。すなわちスタンプ装置に対する機械的な取り付けを容易にし、
スタンプとの整列を補助し（例えば囲い１１５は、スタンプ装置に設けられる相
補的な窪みにかみ合う整列用タブを有することができる）、プラグ１３０の横方
向の変形を制限するといったことである。横方向の変形をさらに制限するために
、プラグ１３０を比較的薄く（基体１００の表面よりも余り上の方でないレベル
まで液体エラストマー１２０を注入することにより）形成し、固形の支持構造に
よって覆うようにすることができる。開口部を有するフィルムや、剛性を付与す
る他の充填材料を硬化前に液体エラストマー１２０に追加し、それによって最終
のポリマーマトリクス中に一体化させ、プラグ１３０の剛性をさらに増大させる
ことができる。
【００１９】 スタンプ１３２を製造するために、他の技術を使用することも可能である。例
えばスタンプは、エラストマーの薄いフィルムをマスクを介して化学線に曝露し
て選択的に硬化し、その後光化学的に現像する（曝露された又はされていない領
域を除去するため）ことにより、或いは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）のサーマルチ
ップを用いて選択的に熱硬化することにより、選択的にパターン形成することが
できる。スタンプ１３２はまた、弾性でない、剛性材料から製造して、変形をよ
り良好に制御することもできる。例えば上述した手順は、エラストマーではなく
ポリアクリレートについて実行することができる。適切なポリアクリレートには
、電子ビームや紫外（ＵＶ）線によって硬化可能な、多官能アクリレート又は単
官能アクリレートと多官能アクリレートの混合物などがある。
【００２０】 スタンプ１３２が汚れた場合は、パターン形成された表面を、日本合成ゴム製
の液状ポリイミドの如きでコーティングし、その場でポリイミドを硬化させ、次
いでスタンプからはぎ取ることによって、洗浄を行うことができる。この処理は
、パターン形成されたスタンプの表面を損傷することなしに、塵埃を取り除く。
【００２１】 このスタンプは液体に対して適用され、その液体は硬化した場合に、所望とす
る電気的、化学的、生物学的、及び／又は機械的な機能性をもたらす。例えばこ
の液体は、ナノ粒子又はカーボンナノチューブのコロイド状分散物であり、未硬
化のポリイミドであり、生物材料の溶液であり、或いは後でドライエッチング又
はウェットエッチングされる適当な犠牲層又は剥離層の溶液（例えばＰＭＭＡ）
でありうる。一般に、この液体は基体上に（又は先に堆積され硬化された層の上
に）、薄い均一なフィルムとして存在する。堆積された液体をこうしたフィルム
へと、種々の技術によって引き延ばすことができるが、そうした技術のひとつが
図２Ａと図２Ｂに示されている。スライドガラス、シリコンウェーハ、プラスチ
ックシート、又はその他の平滑な材料でありうる基体２００が、液体のビード２
１０を受容する。平滑なロッド２２０（ガラス又は可撓性材料でよい）が基体２
００を横切って矢印の方向に引かれ、ビード２１０を均一なフィルム２３０に圧
伸する。一般に、ロッド２２０と基体２００の間の圧力は、フィルム２３０の最
終厚みに影響を与えることなく変化させることができる。事実、ロッド２２０を
基体２００よりも僅かに上方に保持することも可能である（従って実際上何の接
触も行われない）。しかしながら、ロッド２２０が基体２００を横切って引かれ
る速度はフィルム２３０の厚みに影響し、より速い移動はより薄いフィルムをも
たらす。従って、均一な厚みを有するフィルムとするためには、ロッド２２０が
一定の速度で引かれなければならず、また引かれる際に回転が許されてはならな
い。フィルムの厚みはまた、ロッド２２０の寸法（直径）によっても影響を受け
る。
【００２２】 ロッド２２０が基体２００を完全に横断して引かれた後、フィルム２３０は通
常、依然として液状である。液体によっては、蒸発により容積のかなりの損失が
生じうる。事実、フィルムの当初の厚みの９０％が失われることも珍しくない。
従って当初に１００±１０ｎｍの厚みを有する薄い液体フィルムが、乾燥して１
０±１ｎｍの厚みのフィルムになることがある。本発明者らはこの技法を用いて
、厚みが４０ｎｍ未満の乾燥フィルムを日常的に得ることができた。
【００２３】 幾つかの材料については、ロッドを用いて薄いフィルムを生成するという選択
肢はない。例えばそうした材料が基体２００の表面を濡らさなかったり、或いは
溶媒が殆ど瞬間的に蒸発する場合もある。こうした場合に有用な代替的な適用技
術は、上述したようにパターン形成された表面を有するスタンプを使用する。基
体２００上に、フィルムへと圧伸される液状材料が細いライン状に配置される。
この液体のラインの直ぐ隣りで、スタンプの一端が基体２００と接触するように
される。次いでこのスタンプは下向きに動かされて基体と接触し、その前面にあ
る液体を押し退けて、薄いパターン形成された材料層をスタンプの下側に生成す
る。
【００２４】 別の代替例は、パターン形成される材料を液滴として、受容基体の表面又はス
タンプの隆起したパターンを有する表面の何れかに適用することを含む。スタン
プは次いで基体表面と接触するようにされ、適用された材料はそれによって、ス
タンプのパターン通りに成形される。この材料は、スタンプが基体と接触してい
る状態で硬化（例えば熱的に）させることができる。例えば、この手法は液相ポ
リイミド、ビニル、及びナノ粒子金属インクに適用されたが、これらはパターン
形成後に基体の下側にある加熱板を付勢することによって硬化される。しかしな
がら、この手法は絶縁体（ポリマーなど）について最も有用であることが判明し
ている。なぜなら、得られるパターン形成されたフィルムが連続しているからで
ある。このプロセスはまた、硬化に際してのガス発生が限られている粘性材料に
ついて最適に作用する（ＰＤＭＳスタンプはある程度多孔性であってガス発生成
分ではあるが）。
【００２５】 図３Ａから図３Ｃは、平坦な表面に適用された、本発明のエンボス加工技術を
示している。基体３００は上述のように、薄い均一な液体のフィルム３０５で被
覆されている。突出及び窪んだ造作３１５，３２０のパターンを有するエラスト
マースタンプ３１０が、突出した造作３１５が基体３００と接触するまで下降さ
れ、それによって接触領域にある液体３０５を押し退ける。窪んだ造作３２０の
高さ（幾つかの異なる高さの場合もある）は、その中へと押し退けられてくる液
体の高さを上回っている。突出した造作３１５の面積の大きさは、これらの造作
が液体３０５を押し退け、基体３００と接触するか、或いは少なくとも後に都合
良く除去するのを容易にするのに十分な液体を押し退けるという必要性に基づく
制約を受ける。造作３１５の最大面積は、液体の粘度、フィルム３０５の厚み、
スタンプのエラストマーの性質に大きく依存している。湿潤フィルムの厚みが５
００ｎｍの場合、懸濁液（１５％）中の金属ナノ粒子については、ＰＤＭＳから
形成されたエラストマースタンプは、５μｍを越える距離にわたってナノ粒子含
有液体を完全に移送可能であることが判明している。造作３１５の移送能力を向
上させるため、これらの表面は平坦でなく、凸状であってもよい。例えば造作は
ドーム状、突端状、或いはその他の形状を有し、小さな領域で基体３００と接触
し、スタンプ３１０が基体３００に押し付けられて造作３１５が平たくなるに従
ってより多くの液体を動かすようにされる。
【００２６】 スタンプ３１０は好ましくは基体３００上へと、僅かな揺動動作を用いて降下
されるのが好ましい。スタンプは弾性であるから僅かに撓み、一端が最初に基体
と接触を行い、次いでスタンプの残りが場所に収まる。この手法は、気泡の形成
を阻止又は減少させる。エンボス加工プロセスには、通常でない圧力、温度、又
は雰囲気条件の一切が必要でない。突出した造作３１５が液体フィルム３０５を
貫通するように、スタンプ３１０には非常に軽い圧力が加えられるか、或いは圧
力は加えられない。突出した造作３１５と基体３００の間での何らかの誘引力は
、液体を窪み３２０へと移送するのを助け、また接触を犠牲にすることなく圧力
を取り除いて、造作３１５が単に基体３００に載置されているだけにする。
【００２７】 スタンプ３１０が図３Ｂに示されているように基体３００に対している状態で
、フィルム３０５は部分的又は完全に硬化される。硬化モードは液体の性質によ
って定まり、また加熱、溶媒（スタンプ３１０のエラストマーが浸透性のある）
の蒸発、ＵＶ曝露、レーザアニーリングその他の如き、１つ又はより多くの処理
ステップを含みうる。スタンプ３１０は図３Ｃに示すようにして基体３００から
取り外され、窪み３２０のパターンに対応する、完全に又は部分的に硬化したフ
ィルムトレース３２５のパターンが残される。好ましくは、スタンプ３１０は揺
動動作を用いて取り除かれる。円滑で一様な動作により、パターン３２５の品質
が高められ、また空気の僅かなバーストによる損傷から保護される。
【００２８】 スタンプ３１０が基体３００と接触している間に液体３０５が硬化されない場
合であっても、液体の厚みが十分に小さければ、スタンプ３１０が除去されても
パターン３２５が保持される傾向があることが見出された。つまり、スタンプ３
１０の突出領域によって押し退けられた領域に戻ろうとする液体の流れは検出可
能でない。これは恐らく、液体３０５の絶対的な厚みと、液体と基体３００の間
の接触角が小さいことの両方に起因するものであろう。その上、基体３００とス
タンプ３１０の表面エネルギーが十分に不釣り合いなものであれば、スタンプ３
１０によって基体の材料が取り去られることはない。その結果、スタンプ３１０
は洗浄なしに、即座に再使用可能である。
【００２９】 未硬化又は部分硬化である場合、パターン形成された液体３２５はこの時点に
おいて、完全に固形状へと硬化されうる。前述の硬化技術に加えて、スタンプ３
１０が存在しないことにより、真空蒸着及び化学変性（例えば架橋剤の添加によ
る）といった付加的な機構が容易になる。この点について、スタンプ３１０によ
りパターン形成されるフィルムは、液体ではなく固体として出発してもよいこと
に留意すべきである。例えばフィルムは、スタンプ３１０がそれと接触するよう
になる前に、加熱して粘度を下げることができる。代替的には、スタンプ３１０
それ自体を加熱して、接触時に固形フィルムを溶かすのに十分な温度にすること
ができる。
【００３０】 スタンプ３１０によりパターン形成されるフィルムは、平坦である必要はない
。事実、堆積された多数のパターン形成された層を包含する構造においては、所
望とする三次元構成を達成するために、層の間における相互平坦性が崩されるこ
とが多くある。図３Ｄは、予めパターン形成された第１の材料３３０の層を有す
る基体３００を示している。液体の薄いフィルム３３５が材料３３０を覆って、
また露出されているところでは基体３００を覆って延展されている。この液体３
３５は概して形状順応性であり、その結果液体表面は不均一となる。パターン形
成された層の間に正確なアライメントを維持することが、最終的なデバイスの適
切な機能にとって不可欠なことは明らかである。
【００３１】 エラストマースタンプ３４０は、こうした不均一な表面をパターン形成し、同
時にスタンプされたパターンの正確な表現を保持するについて、十分に適切なも
のである。図３Ｅに示されているように、スタンプ３４０は前述のようにして下
降される。その弾性的な性質により、スタンプ３４０は、別々の突出した造作３
４５が異なる高さを有する固体表面に、実質的な横方向の偏向なしに到達するこ
とを可能にする。その結果、スタンプ３４０の除去に際して残存することになる
材料３３５のパターン３５０は、エンボス加工された領域の高さが異なるにも拘
わらず、突出した造作３４５のパターンに対して実質的に相補的となる。もちろ
ん、スタンプされたパターンに対する忠実性は、スタンプに固有の弾性度と、適
応しなければならない高さの相違とに依存している。
【００３２】 スタンプ３４０の除去に続いて、エンボス加工された材料３５０のパターンが
硬化される。もちろん、選ばれる硬化モードは、先に硬化された層３３０を損傷
するものであってはならない。
【００３３】 上に説明したように、堆積された薄いフィルムは形状順応性であり、高さが変
化する表面をもたらす（凹みを満たして平坦な表面を生成するのではなく）。本
発明のエンボス加工技術は、こうした堆積層を平坦化させるだけでなく、互いに
直接接触していない層を相互接続する「バイア」を生成するためにも使用するこ
とができる。図３Ｇを参照すると、基体３００は先に堆積されエンボス加工され
た第１の材料３６０の層でパターン形成されている。液体の薄いフィルム３６５
が材料３６０を覆って、また露出されているところでは基体３００を覆って延展
されている。この場合にも液体３６５は概して形状順応性であり、その結果液体
表面は不均一となる。多くの用途について、液体３６５から形成された部品の層
が、形状順応性であるよりも平坦であることが望まれる。例えば、マイクロ電気
機械（ＭＥＭ）構造について、また多くの層による三次元回路について、平坦化
は本質的なものである。本発明は、平坦化と、階層化された隣接していない層の
間でのバイアの生成の両方を達成することができる。
【００３４】 図３Ｇに示すように、スタンプ３７０の突出した造作（代表的に３７５で示す
）は、突出造作の表面３７７が基体３７３と接触した状態で、スタンプ３７０の
窪んだ部分（代表的に３８０で示す）が液体３６５の表面と接触を行うように、
選択された高さを有する。その結果図３Ｈに示すように、スタンプの表面３８０
と接触している個所において液体層３６５は平坦化する。スタンプ３７０が取り
除かれた場合（図３Ｉ）、３８５で示した縁部の尾根状部分を除き、この層は実
質的に平坦になる。さらに、基体３００の表面と層３６５の上側表面との間に、
バイア３９０が確立される。従って、引き続いて層３６５の上に堆積される層は
、基体３００と接触可能であり、そしてこの引き続いて堆積された層もまた、今
記載したような仕方で平坦化することができる。代替的には、バイア３９０が多
数の層を通って保持されるように、各層が適用されるごとに同様の突出した造作
でエンボス加工を行うことができる。このようにして、離れた層の間の接触を実
現することができる。
【００３５】 突出した造作３７７の高さが不十分な場合には、基体３００との接触は行われ
ず、バイア３９０は形成されない。突出した造作３７７の高さが過剰な場合には
、液体３６５は完全には平坦化されず、バイア３９０は実際上段付きになり、中
間にリッジやショルダが介在する。それでも後者の方の寸法誤差が好ましい。と
いうのはバイア３９０が機能を有し、また造作３７５を圧縮することにより（基
体３００が適用される圧力を幾らか許容しうるのであれば）図３Ｉに示された構
成を依然として達成可能だからである。
【００３６】 スタンプ３７０を取り除く前に、これまでに記載した仕方でもって、液体３６
５を硬化してもしなくともよい（全部又は一部を）。硬化の後、液体３６５は厚
みを低減しうるが、これは平坦性を阻害する。この問題は、何らかの材料からな
る付加的な層を適用し、造作３７７，３８０と同じパターンでもってエンボス加
工を行うことによって克服可能である。同じステップで平坦化とパターン形成を
行う能力があることは、相当の製造能力と従来技術に対する改良が行われたこと
を示している。
【００３７】 スタンプがマスターから作成され、次いで繰り返して使用されるという上記の
手法は、全ての用途について適切という訳ではない。代替的な構成配置では、コ
ンピュータ制御の下に表面のトポロジを所望のパターンに従って変化させ、次い
でスタンプとして作用することのできるデバイスが用いられる。こうしたデバイ
スは例えば、静電的、熱的、磁気的、圧電的に、或いは他のコンピュータ制御可
能な手段によって付勢されるＭＥＭ素子のアレイを用いて構築可能であり、ひと
つの素子の付勢はそれがアレイ表面から突出する度合い又は仕方を変化させるこ
とになる。本発明において有用なそうしたデバイスのひとつはマイクロミラーア
レイであり、そこでは電気信号に応じて素子のアレイが面からずれて傾斜するよ
うにされ、或いは平坦なままにされる（Kimら、Society for Information Displ
ay 99 Digest, p. 982 (1999)参照）。
【００３８】 本発明の手法は、任意の機能性デバイスを生成するために使用可能である。こ
の技術は、突出した造作のパターンが、堆積される側ではなく除去される側の材
料に対応しているという意味で、ネガティブワーキングである。この設計方法論
は、２つのトランジスタからなる電子的インバータの製造を示している図４Ａ−
図４Ｆ、及び図５Ａ−図５Ｆから明らかである。図４Ａ−図４Ｆの各々は、図番
を付した線に沿って図５Ａ−図５Ｆの対応するそれぞれから取った断面図である
。機能層は基体４００（図４Ａ、図５Ａ）の上に構築されるが、これは例えばス
ライドガラス、プラスチックシート、シリコンウェーハ、或いは十分に平滑な表
面４００ｓを有する何らかの他の材料である。付加される層の各々は、異なるス
タンプによってパターン形成される。
【００３９】 図４Ｂ及び図５Ｂに示されているように、パターン形成された導電性金属層４
１０が、基体４００の表面４００ｓ上に設けられる。これは最初に、金又は銀の
ナノ粒子の適当なキャリア液体中の懸濁液の如き、金属含有液体の薄いフィルム
を適用することによって達成される（例えばここでの参照によって開示の全体を
本書に取り入れる米国特許第５７５６１９７号を参照）。適用された液体は上述
したようにスタンプでパターン形成され、基体４００の表面４００ｓを露出させ
る一連のチャネルが生成される。この液体は次いで硬化される（例えば金属ナノ
粒子懸濁液の場合は、キャリアが蒸発されて金属粒子が凝集し、実質的に連続な
導電性のパターン形成されたフィルムとなる）。形成されたパターンは、一対の
トランジスタギャップ４１２と、接地レール４１４と、Ｖｃｃレール４１６を含
む。
【００４０】 導電層４１０上には、半導電層４２０が堆積される。層４２０はチャネル４１
２を完全に満たし、またその上側で平坦化され、従ってそれらの個所では層４２
０は基体４００と接触する。他の部分では、層４２０のパターンは層４１０のパ
ターンと実質的に一致し、半導体４２０が金属のラインを橋絡することはない。
幾つかの領域４２２においては、層４２０はエンボス加工プロセスにおいて除去
されて下側にある層４１０を露出させるが、他の領域４２４においては層４１０
を介して先に画定されたチャネルの上側にあって、基体４００を露出させる。半
導電層４２０は、例えば米国特許第５５３４０５６号（ここでの参照によって開
示の全体を本書に取り入れる）に記載されたように、半導体（例えばシリコン、
ゲルマニウム、ＣｄＳｅなど）ナノ粒子の懸濁液として適用することができる。
この場合にも、パターン形成の後、この層はキャリアを蒸発させて粒子を連続的
なパターン形成されたフィルムへと凝集させることによって硬化させることがで
きる。
【００４１】 絶縁層４３０が、図４Ｄ及び図５Ｄに示すようにして、半導電層４２０上に適
用される。層４３０はバイア４２４を完全に満たし、その上方で平坦化される。
先に生成されたバイア４２２（図４Ｃ参照）よりも僅かに小径のバイア４３２が
、そのバイア４２２を介して形成されて、層４１０を露出させる。この絶縁層は
、放射線硬化コーティングのような、未架橋の液状ポリマー前駆体として適用す
ることができる（例えばポリアクリレートやポリメタクリレートがこの目的に適
している）。パターン形成及びスタンプの除去の後に、ポリマー前駆体はＵＶ又
は電子ビーム放射線に曝露することによって固体へと硬化（即ち架橋）される。
【００４２】 図４Ｅ及び図５Ｅを参照すると、第２の金属層４３５が絶縁層４３０に適用さ
れ、スタンプ加工によってパターン形成される。金属層４３５のプラグが先に形
成されたバイア４３２を完全に満たし、金属層４１０へと接続している。バイア
４３２はバイア４２４よりも小さな直径を有しているため、バイア４３２の内部
では、絶縁材料の層が金属製のプラグを半導電層４２０から隔てている。第２の
金属層４３０は、２つのトランジスタのゲート４４０を形成している。
【００４３】 ＵＶ硬化性ポリマー、エポキシ又はスピン塗布（スピンオン）ガラスのような
封止材料４５０が、層４３５を覆ってコーティングとして適用され、下側にある
全ての機能層を、汚染や物理的な損傷から保護する。封止材料は、全ての露出さ
れたチャネルを満たすのに十分な厚みで適用され、また最終的なデバイスに対し
て構造的な剛性をも付加する。
【００４４】 図６Ａ-図６Ｇ及び図７Ａ−図７Ｇは、自由に回転するＭＥＭホイールの製造
を示している。図６Ａ−図６Ｇの各々は、図番を付した線に沿って図７Ａ−図７
Ｇの対応するそれぞれから取った断面図である。この構造は、第１の犠牲又は剥
離層と、第２の犠牲又は剥離層と、第１の金属層と、第３の犠牲又は剥離層と、
第２の金属層とを含む。全ての層が適用された後に、最終的な剥離ステップによ
って剥離層がエッチングにより除去され、純粋に金属からなる構造が遊離される
。各々の層は、上述したようなエラストマースタンプを用いてパターン形成され
る。
【００４５】 スライドガラス、プラスチックシート、シリコンウェーハ、或いは適当に平滑
な何らかの他の表面（ＭＥＭ用途については、比較的堅い基体が望ましい）であ
る基体６００（図６Ａ、図７Ａ）が、図６Ｂ及び図６Ｃに示すようにして第１の
剥離層６１０を受容する。剥離層６１０は例えば、溶媒（アセトンの如き）に可
溶又は溶媒中でウェットエッチング可能な、或いはドライエッチング技術（プラ
ズマエッチングの如き）によってエッチング可能なポリマー（ＰＭＭＡの如き）
であり、或いはフッ化水素酸でエッチング可能なスピンオンガラスである。剥離
層６１０は、エラストマースタンプによってその剥離層にパターン形成された孔
６１２を除いて、基体６００を完全に被覆する。この孔６１２は、ホイールの車
軸となる材料を受容する。
【００４６】 第２の剥離層６２０は、図６Ｃ及び図７Ｃに示すようにパターン形成される。
このパターンは、一連の凹み６２２を含む。これらは金属で充填されて、回転ホ
イールにディンプルを形成する。孔６１２は、層６２０の中心にパターン形成さ
れている。
【００４７】 図６Ｄ及び図７Ｄを参照すると、第１の金属層６３０が、最初の２つの剥離層
６１０，６２０にパターン形成された孔６１２，６２２（図６Ｃ参照）を充填す
る。層６３０は、これらの孔の上方で平坦化されている。スタンピングによつて
、一対の同心の環状領域６３２，６３５から金属が除去される。領域６３２はホ
イールの縁部を画定し、領域６３５は車軸からホイールを分離することを容易に
する。ホイールの底部は凹み６２２（図６Ｃ、図７Ｃ）を満たし、ホイールと基
体６００の間のスティクションを低減させるディンプルを形成する。エッチング
液が下側の剥離層６１０，６２０に届くように、ホイールには小さな孔がパター
ン形成されているが、これらは図示されていない。
【００４８】 第３の剥離層６４０は、図６Ｅ及び図７Ｅに示すようにして付加され、パター
ン形成される。この層は、第１の剥離層６１０をパターン形成するのに用いられ
たのと同一のスタンプを使用し、ホイールの車軸の中心に孔６４５を形成する。
【００４９】 第２の金属層６５０（図６Ｆ、図７Ｆ）は、ホイールの車軸上にキャップ６５
２を生成するようにパターン形成される。このキャップは、全ての剥離層がエッ
チングにより除去された後に、ホイールが車軸から分離するのを防止する。金属
層６５０はまた、金属の小さなアイランド６５５を生成する個所がハッチングで
示されている。これらのアイランドは余分の材料を表しており、剥離層がエッチ
ングにより除去される場合に取り除かれるが、剥離層の分離を容易にするために
含められている。剥離ステップに際しては、ホイールと基体の間で吸着の問題が
生ずるのを回避するため、超臨界ＣＯ2剥離を用いることが必要となりうる。
【００５０】 適当な溶媒に曝露することによって、剥離層６１０，６２０，６４０がエッチ
ングにより除去された後、デバイスは図６Ｇ及び図７Ｇに示す構成を備えるよう
になる。最終的なデバイスは、底部表面にディンプル６２２を有するホイール６
６０と、周囲でこのホイール６６０を自由に回転させる車軸６６５と、車軸６６
５上の位置でホイール６６０を保持するキャップ６５０からなる。
【００５１】 本発明を用いて製作するのに適した他のＭＥＭ構造には、例えば、いわゆるヒ
ーチュエータ（熱アクチュエータ）、リニアコームドライブ、及び内燃機関など
がある。
【００５２】 図８Ａから図８Ｆは、いわゆる「バイオチップ」、即ち異なる生物材料（例え
ばＤＮＡプローブ、プロテインプローブ、炭水化物）の密なアレイを有する電子
的にアクティブ又は読み取り可能な基体を生成するための、本発明の使用を示し
ている。こうしたチップは例えば、対象となるサンプルを同定し、或いは種々の
分子配列が存在するか否かをテストするために用いることができる。例えば米国
特許第５６０５６６２号、第５８７４２１９号、第５７４４３０５号、及び第５
８３７８３２号を参照のこと。異なるオリゴヌクレオチドの十分に大きなアレイ
を表面上に堆積することができるのであれば、ハイブリッド化による配列決定法
によって、原理的には全てのゲノム配列の情報を獲得することができる（Skiena
ら、Proc. 36th Ann. Symp. on Foundations of Comp. Sci., pp. 613-20(1995)
）。図８Ａに示されているように、エラストマースタンプ８１０は、一連の突出
した造作８１５を有している。基体８２０の上には、生物材料８２２の薄いフィ
ルムが堆積されている。
【００５３】 スタンプ８１０は、突出した造作８１５が液体フィルム８１２を貫通し押し退
けて、下側にある基体８２０と接触を行うまで下降される（図８Ｂ参照）。スタ
ンプ８１０は次いで、接触している基体８１０から取り外され、生物材料のパタ
ーン８２５と、生物材料が除去された領域８２７の相補的パターンが残される（
図８Ｃ）。
【００５４】 図８Ｄは、突出した造作８３２のアレイを有する第２の基体８３０を示してお
り、造作の各々には生物学的受容体８３５が結合されている。この生物学的受容
体は生物材料８２２の構成要素と固有の結合を行う。例えば生物材料８２２はプ
ロテイン溶液であり、受容体８３５はこのプロテインに特異な抗体である。第２
の基体８３０は、最初の基体８２０の上方に整列されている。
【００５５】 第２の基体８３０は、基体８２０と接触するようにされる（図８Ｅ）。突出し
た造作８３２の幾らかは生物材料８２５の上側に配置されるが、他の者は空所８
２７の上側にくる。生物材料は、液体を貫通してくる突出した造作に取着されて
いる受容体と結合するが、空所の領域８２７と接触する（又はその近傍にくる）
突出した造作は、変性されずに残る。図８Ｆは、基体８２０との接触状態から取
り外された第２の基体８３０を示している。最初の基体上にある生物材料は、第
２の基体８３０の特定の突出した造作８３２に対して選択的に転写されているが
、他の個所ではそうでない。こうした選択的にパターン形成され（造作８３２は
１０ｎｍから１００μｍのオーダ）化学的に反応させられた第２の基体８３０は
、バイオチップとして作用することができる。最初の基体８２０上に残存してい
る液体材料は、追加のバイオチップを生成するため使用することができる。
【００５６】 所望ならばバイオチップは、最初のスタンプ８１０又は別のスタンプでパター
ン形成された、異なる生物材料を有する第３の基体と接触させることができる。
このようにして、生物材料の第２の層を、突出した造作８３２の各種のものに対
して選択的に付加させることができる。
【００５７】 代替的な手法では、生物レジスト層を本発明によるエラストマースタンプによ
ってパターン形成し、次いで突出した造作を有する基体と接触させることができ
る。このレジスト材料は、造作とレジストのそれぞれのパターンに基づいて、選
択された突出造作に対して結合する。次いで構造の全体が、機能性生物材料中に
浸漬されるが、この材料はレジストを受容していない突出造作に対してのみ結合
する。最後に、この構造はエッチング浴に浸漬されてレジスト材料（及びそれに
結合している何らかの生物材料）が除去されるが、レジストを受容していない造
作に結合した生物材料は残される。
【００５８】 第２の代替例では、生物材料はエラストマースタンプの突出造作から基体上の
選択された部位（例えば隆起された造作）に対して直接に転写される。窪んだ造
作に対応するスタンプの領域は、材料の転写を行わない。このようにして、中間
の転写ステップに対する必要性なしに、基体はパターン形成されうる。転写され
た材料が広がってしまうことは、スタンプが「インク付け」されるプレートにお
いて、非常に薄いフィルム状の材料のみを保持することによって、回避できる。
もちろん、受容側の表面が生物材料に対して、スタンプよりも高い親和性を示す
ことが重要である。ＰＤＭＳは非常に低い表面エネルギーを有するため、広範囲
の材料を転写するについて理想的なものである。
【００５９】 パターン形成に関するこの「直接パターン転写」手法は、生物学的液体以外の
材料に関しても採用しうることを強調しておかねばならない。例えば金属ナノ粒
子の分散液を薄いフィルムとして、ガラスやプラスチックのような平坦な表面に
対して適用することができる。パターン形成されたエラストマースタンプがこの
フィルム材料に対して接触され、除去され、そしてスタンプに付着した材料が第
２の表面に対して転写される。この技術を用いて、本発明者らはエッジ解像度が
３００ｎｍのオーダの導電性構造体を得た。
【００６０】 米国特許第５７４４３０５号に記載されているような、ＤＮＡチップ製造のた
めの既存の方法は、解像度が限られており、またＤＮＡアレイを平坦で無孔の表
面に制限することを必要としていた。本発明のスタンピング方法と、標準的なヌ
クレオチド化学物質（遺伝子合成装置で用いられている如きもの）を用いること
により、ＤＮＡバイオチップを製造することができる。その場合、ヌクレオチド
は１回に１塩基単位で添加され、配列が位置に基づいて異なる、空間的に分離さ
れたオリゴヌクレオチドのアレイが構築される。例えばＤＮＡの化学合成は、反
応性のヌクレオチド誘導体を順次添加することによって達成可能である。配列中
に新たに添加されるヌクレオチドの各々は、まず４’，４’ジメトキシトリチル
（ＤＭＴ）との反応によってブロックされ、次いで反応性の高いメチル化された
ジイソプロピルホスホラミダイト基と結合する。この基は新たなヌクレオチドを
、先に添加されたヌクレオチドとリンクさせる。ブロックを行っている基は脱ト
リチルによって除去され、これによって新たにリンクされたヌクレオチドは、さ
らなるヌクレオチドとリンクを行うために利用可能となる。合成が完了した時点
で、アルカリｐＨ条件に曝露することにより、全てのメチル基が除去される。
【００６１】 同様にして、プロテイン合成装置において用いられている標準的な化学処理（
例えばアミノ酸を化学的にブロックし、活性化し、添加された最新のアミノ酸と
リンクさせ、その後ブロックを外すという順序を繰り返す）や、炭化水素合成装
置において用いられているそれを用いることによって、プロテインや炭水化物の
バイオチップを製造することもできる。そうしたバイオチップでは、生物学的領
域の間（配列の異なるオリゴヌクレオチド相互間のごとき）の分離を良好にする
ことが望ましい。これは、かかる配列を非平坦な又は多孔性の表面上にスタンピ
ングすることによって達成可能である。この文脈において、「多孔性」という用
語は、それぞれのヌクレオチド配列（又は他の化学的に異なる生体分子）を物理
的に分離する、平坦でない造作を示すものである。例えば各々の配列は、それぞ
れ相互に物理的に分離された、隆起されたピラー（柱状体）の頂部表面上にパタ
ーン形成することができる。こうした設計は、所望でない化学物質を好都合に除
去することを可能にする。なぜならこうした化学物質は、ピラーの基部に蓄積す
るごとに連続的に取り除かれるからである。代替的に、各々のヌクレオチド配列
を、個別に窪ませたウェル（井戸）の中に堆積させることもできる。
【００６２】 本発明のスタンピングプロセスは、一組のスタンプを用いて、回路パターンを
二次元又は三次元で繰り返して生成するために、効率的に用いることができる。
図９Ａは、電力レールＶｃｃ９１０と接地レール９１５を有する単一のＳＲＡＭ
９００の回路を概略的に示している。このＳＲＡＭ９００は、水平制御ライン９
２０と垂直制御ライン９２５を用いてアドレス指定される。これらのラインは、
両方が高レベルの場合にスプリットゲートトランジスタ構造９３０を付勢し、読
み出し／書き込みライン９３５をメモリセルに接続する。揮発性のメモリは、一
対の交差結合されたインバータ９４０に格納される。この回路は、２つの金属層
、半導電層、薄い絶縁層、及びバイアを備えた平坦化層という、５つの異なるエ
ラストマースタンプでもって、本発明のエンボス加工技術を用いて製造すること
ができる。
【００６３】 図９Ｂは、この基本回路９００を「タイル」のようにして用いて、この回路の
二次元アレイとする仕方を示している。この図において、回路９００は１６回複
製されて、連続する４×４の二次元アレイ９５０となっている。このメモリアレ
イ９５０は電力レールと接地レールを有し、水平制御ラインが左右の端部９５５
に沿って延び、また垂直制御ラインと読み出し／書き込みラインが上下の端部に
沿って延びる。このアレイ９５０は、上記したと同様の５つのスタンプを各層に
重ねて、このアレイのパターンでもって適用することによって生成される。スタ
ンピングされた領域は相互作用して、連続的な回路９５０を形成する。
【００６４】 図９Ｃに示すように、二次元アレイ９５０を垂直スタック９７０へと複製する
ことにより、このアレイは三次元に拡張することができる。メモリアドレスは分
割され、アドレスの最初の方のビットはデコードされた場合、垂直方向にスタッ
クされているが二次元的には全て同じ位置にくる水平制御ラインの組を表すよう
にされ、またアドレスの最後の方のビットはデコードされた場合に、同様の仕方
で垂直制御ラインの組を表すようにされる。このようにして、メモリワードは垂
直スタックの異なるアレイにある二次元に同じ位置に格納される（かくしてデー
タワードのビット数は垂直方向にスタックされたメモリアレイの数に対応するよ
うになる）。メモリの端部にあるデコード回路もまた、各層について同じ５つの
マスクを繰り返して用い、層の間を相互接続するバイアを備えて、生成すること
ができる。
【００６５】 この手法は、いわゆる「細胞オートマトン」の構造に好適である。これは並列
計算を行うため、隣接する処理細胞（セル）と相互作用する処理セルが、相互に
接続されてなるものである。細胞オートマトンは多くの場合、三次元環境をシミ
ュレートするために使用されるが、在来の手法は本来的に二次元的であり、従っ
て処理能力は限られていた。多くの層でもって回路を三次元的に生成することに
より、このスケール的な限界を克服することが可能になる。細胞オートマトンデ
バイスは、垂直方向にスタックされた、セルの多数の二次元アレイを含み、相互
接続された三次元アレイが生成される。
【００６６】 本発明により製造するのに適した三次元デバイスの別の例は、隣のデバイスと
の間に多くの「樹枝状」相互接続を備え、三次元に配置された多くの個別の電子
的「神経細胞（ニューロン）」（それぞれがプロセッサにより代表される）から
なる神経（ニューラル）構造である。各々のニューロンは、その周囲にある全て
のニューロンから影響を受け、またそれが接続されているニューロンに対して影
響を及ぼす。三次元に生成されるニューラルネットワークは、今日の二次元的回
路に付随するスケール的な問題の多くを回避することができる。
【００６７】 本発明のスタンピングプロセスの別の用途は、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ
）に用いるための、電子放出構造の生成を包含する。今日、これらのデバイスは
通常はシリコンに製作されており、またその製造は非常にコストがかかり複雑で
ある。使用されている最も一般的な構造は、スピント型突起である。最近の研究
が示すところによれば、仕事関数がより低い材料（例えば単壁カーボンナノチュ
ーブ）を用いて、典型的なシリコンエミッタと等しいか又はそれを上回る効率で
もって、より簡単な構造のものを製造可能である（Choiら、Society for Inform
ation Display 99 Digest, p. 1134 (1999)）。残念なことに、ナノチューブを
生成するための成長温度は、ガラス又はプラスチック基体の融点を遙かに上回る
（８００℃を越える）。そのため、そうした基体を用いたプロセスに関して取り
入れられることはなかった。
【００６８】 本発明によれば、金属（好ましくは金）ナノ粒子及び細断されたナノチューブ
（ナノパイプ）のスラリーが、溶媒中に溶解される。図１０Ａに示すように、こ
のスラリーは次いで基体１０１０（例えばガラスシート）上へとスタンピングに
より、インターデジタル構造のラインの組１０２０，１０２５としてパターン形
成される。カーボンナノチューブ１０３０の幾らかは、ライン１０２０，１０２
５の表面から突出する。利用可能な種々の技術の何れかを用いて（例えば電場の
印加、スタンプが離型されるに際しての液体の流れの利用など）、これらのナノ
チューブは全てが同じ方向を向くように配置することができる。ライン１０２０
，１０２５は次いで、３００℃未満の温度で硬化される。
【００６９】 図１０Ｂを参照すると、ラインの組の一方１０２０を完全に被覆し、カーボン
ナノチューブを完全に包囲するようにして、ナノ粒子スラリーの別の層１０４０
が適用されている。このラインの組１０２０はＦＥＤのゲートを表し、これに対
してラインの組１０２５はカソードを表す。動作にあたっては、燐光性のアノー
ド１０５０が近傍に配置されてライン１０２０，１０２５と対峙し、このアノー
ド１０５０と基体１０１０の間に高真空が確立される。ＦＥＤの動作は２つのパ
ラメータにより支配される。アノード１０５０とカソードライン１０２５の間の
電圧（Ｖａｃ）と、ゲートライン１０２０とカソードライン１０２５の間の電圧
（Ｖｇｃ）である。ＦＥＤは、オン又はオフの何れかである。ＦＥＤを「オン」
状態とするためには、Ｖａｃは約２０ボルトにセットされ、Ｖｇｃは０ボルトに
セットされる。カーボンナノチューブの仕事関数が低いため、電子はカソードラ
イン１０２５からアノード１０５０に流れるが、電子がゲートライン１０２０か
らアノード１０５０に流れることはない。ＦＥＤを「オフ」状態にセットするた
めには、Ｖａｃは約２０ボルトのままであるが、Ｖｇｃは５ボルトにセットされ
る。カソードライン１０２５からの電子はこの場合、ゲートライン１０２０へと
流れ、アノード１０５０に流れる電子はない。カソードライン１０２５をライン
ごとに選択的に付勢してそこからの電子の流れを生じさせることにより、視覚用
ディスプレイがもたらされる。
【００７０】 別の用途では、本発明のスタンピングプロセスは、既存のチップ製造技術と組
み合わせることができる。例えば現在のハイエンドのマイクロプロセッサの製造
プロセスは、２つの主要なステップに分けることができる。動作するトランジス
タを生成するのに必要な全てのステップからなる「フロントエンド」プロセス（
例えばシリコンの成長、ゲート酸化膜、ドーピング、トランジスタの造り込みな
ど）と、トランジスタ間に接続をもたらす金属相互接続及びバイアの生成を行う
ウェーハの「バックエンド」プロセスである。ハイエンドのチップの場合、マス
クセットは合計で３０ほどあり、そのうち１８がフロントエンドプロセス用、１
２がバックエンドプロセス用である。チップの複雑性とコストは概して、その製
造に用いられるマスクセットの数によって決まってくる。
【００７１】 本発明によれば、他の通常の場合にはシリコンウェーハのフロントエンドにお
いて製造される金属のバックエンドを生成するために、スタンピングが用いられ
る。ウェーハは、金属が最初に堆積される時点に至るまでは、標準的なシリコン
のフロントエンドプロセスを用いて処理される。次いで、プラズマエッチング、
ＣＰＶＤ、ＣＭＰ、ダマシン平坦化、及び／又は他の在来のプロセス（これらは
費用がかかり、時間を要し、困難で、無駄が多い）を用いてアルミニウムを蒸着
し適用するのに代えて、金属ナノ粒子の層がナノスケールでのエンボス加工によ
ってパターン形成され、相互接続層が形成される。具体的には、金属ナノ粒子溶
液の薄いフィルムがウェーハ上に適用され（例えばスピンオン技術により）、こ
のフィルムが上述したようにしてエンボス加工されて金属相互接続が形成され、
下側にある層までバイアが充填される。このようにして形成された導電性トレー
スは硬化され、その上に絶縁性ナノ粒子材料からなる層が堆積される。この層は
次いでエンボス加工されて金属層の間にバイアがパターン形成され、次いで硬化
される。導電層及び絶縁層を堆積し、パターン形成し、硬化するステップは、所
望とする数の層が得られるまで繰り返される。
【００７２】 この手法は、費用、時間、廃棄物、及び製造の困難性の面において利点をもた
らす。しかしまた付加的に、これは自己平坦化を行うという利点をも有する。そ
の結果、絶縁層の各々をスタンピングプロセスを介して平坦化することができ、
それにより、現在用いられている在来のプロセスで得られるよりも遙かに多くの
層を生成することが可能になる。加えて、スタンピングプロセスは下側にある層
に対して形状順応性があるため、平坦化の品質はさほど重要でない（例えば各層
が数百ナノメートルの範囲内まで平坦でなければならないフォトリソグラフィの
場合のように）。
【００７３】 本発明のスタンピングプロセスのさらに別の用途は、有機光エミッタ、有機ロ
ジック、及び有機トランジスタなどの製造である。有機光エミッタやロジックの
材料であるＰＰＶ（ポリ（ｐ−フェニレンビニレン））やチオフェンなどは、標
準的なリソグラフィプロセスを用いてパターン形成するのが難しい。これは、エ
ッチング処理によって、有機材料が劣化しうるためである。ひとつの代替的な手
法はインクジェットを用いることであるが（Shimodaら、Society for Informati
on Display 99 Digest, p. 376 (1999)）、この方法による解像度の限界は１０
μｍより大きい。本明細書に記載のスタンピングプロセスは、著しく微細な造作
をパターン形成するのを容易にする。
【００７４】 本発明のスタンピングプロセスのなおも別の用途は、光学導波器のパターン形
成である。光学導波器は、第１の領域が第１の屈折率を有し、第２の領域が第２
の屈折率を有する構造体である。非常に単純な光学導波器は、空気に囲まれた光
学的に透明な材料（スピンオンガラス又はＵＶ光学ポリマー）に、単に矩形のリ
ッジをエンボス加工することによって作成できる。リッジの一端に差し向けられ
た光は、他端から出射される。こうした印刷式の光学導波器を、有機エレクトロ
ルミネセンス材料、無機エレクトロルミネセンス材料、又はハイブリッドエレク
トロルミネセンス材料などの印刷式光エミッタと組み合わせ、また印刷式の検出
器（フォトトランジスタやフォトダイオードなど）及びスイッチ（電気光学スイ
ッチなど）と組み合わせることにより、種々の光遠隔通信の用途に関して入力さ
れる光信号を制御し光信号出力を伝送するための、「全てが印刷された」又は一
部が印刷されたスイッチ布帛を構成することが可能である。
【００７５】 図１１は、全体を１１００で示された、好ましいナノエンボス加工システムの
ブロック図を示す。このシステムは、Ｚ移動ステージ１１５に固定された基体１
１１０について作用する。このＺ移動ステージは、ＸＹ平面で回転する３６０°
θステージ１１２０に固定されている。θステージ１１２０はそれ自体が、ＸＹ
平面で二次元運動を行うよう適合されたガントリシステム１１３０上のキャリッ
ジ１１２５に固定されている。これらの構成部材は移動限界の範囲内において、
また任意のＸＹ回転を伴って、基体１１１０をいかなる空間的位置へも搬送する
ことができる。一連の機能性モジュールが基体１１２０の上方に懸架されており
、各々のモジュールはエンボス加工プロセスにおいて異なるステップ、即ち基体
上への材料の薄いフィルムの堆積、この薄いフィルムのパターン形成、エンボス
加工の後のフィルムの硬化などを営む。
【００７６】 具体的には、図２Ａ及び図２Ｂに関して前述したようにして、金属ロッド１１
３５1と、少量の液体を堆積させる吐出装置１１４０1（例えばインクジェットヘ
ッド又はピペット）によって、液体の薄いフィルムが基体１１１０上に生成され
る。異なる液体を堆積させるために、金属ロッドと吐出装置の別の組（代表的に
１１３５2及び１１４０2で示す）も利用可能である。堆積された液体フィルムは
、代表的なものを１１５０1，１１５０2で示してある利用可能な複数のスタンプ
から選択されるエラストマースタンプによって、パターン形成される。これらの
スタンプは各々、適当なスタンププレス（図示せず）内に保持され、スタンプの
外側輪郭は、スタンプ装置内にある相補的な凹部に嵌合する。
【００７７】 パターン形成されたフィルムはデバイス１１６０（例えば加熱ランプ、ＵＶラ
ンプ、レーザなど）により、そのフィルムに適切なように硬化される。基体１１
１０はこれらの異なるモジュールの間で往復動され、任意の数の層をパターン形
成することができる。基体１１１０に対するこれらの異なるモジュールの整列は
、例えば、シリコンマスクのアライメントに普通に使用されている、光学的基準
マークを用いることによって達成可能である。加えて、スタンプの物理的なセル
フアライメントを用いて、スタンプ１１５０の微細なアライメントを達成するこ
とができる。例えば各々のスタンプ１１５０は深く窪ませた三角形の造作を有す
ることができ、これを基体１１１０上の隆起したアライメント用造作と合致させ
ることができる。スタンプそれ自体は整列中に、移動及び回転が可能であるのが
好ましい。
【００７８】 代替的に、本発明のナノエンボス加工システムは、機能デバイスの連続的な製
造を容易にするための「ロールからロール」プロセスからなることができる。ロ
ールからロールへのプロセスは、在来の凸版印刷プロセスに類似しており、この
場合に本発明のスタンプが、弾性の凸版印刷プレートとして構成されることにな
る。このプレートはドラム上で回転され、硬化可能な液体が堆積されている移動
性の基体に対して穏やかな接触を行う。
【００７９】 本発明について用いるための、溶液中のナノ粒子は、化学蒸着（ＣＶＤ）に類
似したプロセスを用いて製造できる。そのための代替的な構成を図１２Ａ及び図
１２Ｂに示す。図１２Ａを参照すると、ＣＶＤ前駆体のガスと、不活性キャリア
ガスの制御された流れが、質量流量コントローラ１２１０，１２１５のそれぞれ
を介して、加熱された真空チャンバ１２００に導入される。このチャンバ１２０
０は全体として管状の形状を有し、周囲にある抵抗コイルによって加熱されてい
る。チャンバ１２００の壁は、一対の直交配置されたレーザ１２２５1，１２２
５2からの放射線に対して、実質的に透過性である。有機キャッピング材料は流
れコントローラ１２３０により、レーザ１２２５1，１２２５2の下流側において
、チャンバ１２００内へと気体状で導入される。チャンバ１２００内のさらに下
流側には、収集テーブル１２３２が配置され、一対の弁１２３５1，１２３５2を
介した冷却液体の循環によって冷却されている。気体状材料はチャンバ１２００
を介して、真空源（図示せず）により矢印の方向に引かれている。
【００８０】 ＣＶＤ前駆体はチャンバ１２００を通って移動するにつれて、チャンバ内の高
温と、レーザ１２２５1，１２２５2によって与えられるエネルギーとの組み合わ
せによって解離される。ＣＶＤ前駆体と不活性キャリアのそれぞれの濃度は、化
学的に純粋な、解離された元素又は分子の平均自由行程が、確率的に見て、流れ
コントローラ１２３０から導入される有機気体に遭遇するまでに、他の同種のも
のとの数百回の衝突しか許容しないように選ばれる。衝突のたびごとに、より多
くの解離された種が一緒になり、それによって大きな粒子が形成される。この成
長する粒子を有機シェルでキャップすることで、それがさらに寸法を増大させる
ことが防止される。不活性ガスは成長する粒子を解離領域からキャップ領域へと
既知の速度で搬送する。キャップされたならば、粒子は冷却された収集テーブル
１２３２上に集められる。キャリアガスと未反応前駆体は、チャンバ１２００か
ら排出される。得られたナノ粒子１２４０はプレート１２３２上でペースト状を
なし、次いで真空チャンバから取り出されて溶液とされる。この溶液には重力又
は遠心力が作用され、最も寸法の小さなナノ粒子が最上部からすくい取られる。
【００８１】 適切なＣＶＤ前駆体には、シラン、ＴＩＢＡ（トリイソブチルアルミニウム）
、ＷＦ6、及びＣｕ（ｈｆａｃ）2（即ち銅ヘキサフルオロアセチルアセトネート
）が含まれ、不活性キャリアガスはヘリウムやアルゴンである。適切な有機キャ
ップ基は、粒子に化学結合する直鎖アルキル基、又はイオウ、酸素、窒素、又は
珪素のようなヘテロ原子を介して粒子表面と相互作用する基を含む。米国特許第
５７５０１９４号に開示されているような他の適切な有機材料には、アルファテ
ルピネオール、オレイン酸メチル、酢酸ブチル、リノレン酸グリセリド、オレイ
ン酸グリセリド、シトロネロール、ゲラニオール、フェネチルアルコール、及び
ネロールなどがある。
【００８２】 図１２Ｂに示されているように、より反応性の強い種を使用すると、より簡単
な構成でよくなる。こうした構成は、弁１２６０を介して作動する真空ポンプ１
２６０によって排気される真空チャンバ１２５０を含む。ＣＶＤ前駆体ガスと、
気体状の有機キャップ基は、それぞれ質量流量コントローラ１２６０，１２６５
を介して真空チャンバ１２５０に導入される。ＣＶＤ前駆体はすぐに凝集して粒
子となり、有機気体によってキャップされる。粒子１２７０は冷却されたテーブ
ル１２７５上に集められ、上述したようにして採取される。
【００８３】 本発明は特定の具体例について説明してきたが、それらが特許請求の範囲に含
まれてくる場合を除き、こうした具体例が本発明の範囲に対する制限とみなされ
ることは意図していない。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ−図１Ｄ】 本発明によるエラストマースタンプの製造を示す、大きく拡大した断面図であ
る。
【図２Ａ−図２Ｂ】 基体上への薄い、均一な液体フィルムの適用を示す側部立面図である。
【図３Ａ−図３Ｃ】 平坦な表面に対して適用された本発明のエンボス加工プロセスを示す断面図で
ある。
【図３Ｄ−図３Ｆ】 非平坦表面に対して適用された本発明のエンボス加工プロセスを示す断面図で
ある。
【図３Ｇ−図３Ｉ】 本発明を用いた平坦化及びバイアの生成を示す断面図である。
【図４Ａ−図４Ｆ】 本発明による電子的インバータの製造を示す断面図である。
【図５Ａ−図５Ｆ】 図４Ａ−図４Ｆに断面で示された構造の平面図である。
【図６Ａ−図６Ｇ】 本発明によるマイクロ電気機械デバイスの製造を示す断面図である。
【図７Ａ−図７Ｇ】 図６Ａ−図６Ｇに断面で示された構造の平面図である。
【図８Ａ−図８Ｆ】 本発明によるバイオチップの製造を示す断面図である。
【図９Ａ−図９Ｃ】 単一のＳＲＡＭ回路、こうした回路の二次元アレイ、及びこうした回路の三次
元アレイをそれぞれ概略的に示す。
【図１０Ａ−図１０Ｂ】 本発明による電界放出ディスプレイデバイスの製造を示す断面図である。
【図１１】 本発明を具現化する好ましいナノエンボス加工システムのブロック図である。
【図１２Ａ−図１２Ｂ】 ナノ粒子を合成するための代替的な構成を概略的に示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ０９／５２５，７３４ (32)優先日 平成12年３月14日(2000．3．14) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ウィルヘルム，エリック，ジェイ アメリカ合衆国マサチューセッツ州02145， ソマービル，リー・ストリート・15 (72)発明者 ハバート，ブライアン，エヌ アメリカ合衆国マサチューセッツ州02139， ケンブリッジ，メモリアル・ドライブ・ 305，アッシュダウン・ハウス・ナンバー 608シー Ｆターム(参考） 2H025 AB02 AB16 AD01

Claims (44)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 機能部品の製造方法であって、 ａ．硬化可能な材料の薄いフィルムを液体状で準備するステップと、 ｂ．隆起したパターンを有するエラストマースタンプで前記硬化可能な材料を低
    圧でエンボス加工することにより、前記硬化可能な材料をパターン形成するステ
    ップと、 ｃ．前記パターン形成された材料を硬化するステップと、及び ｄ．硬化した層が相互作用して機能部品を生成するように、硬化された場合に異
    なる機能特性を有する材料について前記ステップ（ａ）から（ｃ）を複数回繰り
    返すステップからなる方法。
  2. 【請求項２】 前記スタンプが、剛性を付与する材料が担持された弾性重合マ
    トリクスからなる、請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 ａ．基体に前記パターンの雌型圧痕を生成し、 ｂ．前記パターンを包囲し、 ｃ．液状エラストマー前駆体を包囲空間に注入し、前記前駆体が前記パターンの
    前記雌型圧痕内に流入するようにし、 ｄ．前記エラストマー前駆体を硬化してエラストマーとし、及び ｅ．前記エラストマーを前記基体から取り外すことにより、 前記エラストマースタンプを形成するステップをさらに含む、請求項１の方法。
  4. 【請求項４】 ａ．感光性エラストマーを準備し、 ｂ．前記エラストマーを化学線に曝露して前記パターンを与え、及び ｃ．前記曝露されたエラストマーを光化学的に現像して前記パターンを生成する
    ことにより、 前記エラストマースタンプを形成するステップをさらに含む、請求項１の方法。
  5. 【請求項５】 前記スタンプに液状ポリイミドを適用し、このポリイミドを硬
    化させ、硬化したポリイミドを前記スタンプから除去することにより、前記スタ
    ンプを洗浄するステップをさらに含む、請求項１の方法。
  6. 【請求項６】 前記硬化可能な材料が液体として適用される、請求項１の方法
    。
  7. 【請求項７】 前記液体が平滑で平坦な支持体上にビードとして適用され、均
    一なフィルムへと圧伸される、請求項６の方法。
  8. 【請求項８】 前記硬化可能な材料が非液体として適用され、その後に液化さ
    れる、請求項１の方法。
  9. 【請求項９】 前記材料が支持体に適用され、この支持体を加熱することによ
    って液化される、請求項８の方法。
  10. 【請求項１０】 前記材料が前記スタンプを加熱することによって液化される
    、請求項８の方法。
  11. 【請求項１１】 前記隆起したパターンが凸状表面を含む、請求項１の方法。
  12. 【請求項１２】 前記スタンプが揺動動作でもって前記パターン形成される材
    料に適用され、またそこから取り除かれる、請求項１の方法。
  13. 【請求項１３】 前記材料が支持体上に存在し、前記スタンプがこの支持体に
    対して保持された状態で少なくとも部分的に硬化される、請求項１の方法。
  14. 【請求項１４】 前記スタンプが前記材料の硬化に先立って前記材料から取り
    除かれ、前記材料が前記スタンプの除去にも拘わらず前記パターンを保持する、
    請求項１の方法。
  15. 【請求項１５】 前記材料が不均一な表面上に存在し、前記スタンプが実質的
    な横方向の偏向なしに前記材料のパターン形成を行う、請求項１の方法。
  16. 【請求項１６】 前記材料が不均一な表面上に存在し、前記スタンプが隆起さ
    れていない部分を有し、この部分が前記表面と接触している隆起された造作と共
    に、前記隆起されていない部分と接触している前記材料を平坦化する、請求項１
    の方法。
  17. 【請求項１７】 複数の連続する層が複数のエラストマースタンプでパターン
    形成され、前記エラストマースタンプの少なくとも幾つかが異なるパターンを有
    し、前記スタンプの少なくとも幾つかが同じ個所に隆起した造作を有して、隣接
    していない層の間にバイアを生成する、請求項１の方法。
  18. 【請求項１８】 前記バイアの少なくとも幾つかが複数の層にわたって延伸す
    る、請求項１７の方法。
  19. 【請求項１９】 前記バイアが前記層の１つを形成する堆積材料によって充填
    され、前記材料が前記層のパターン形成につれて平坦化される、請求項１７の方
    法。
  20. 【請求項２０】 前記層の少なくとも１つの材料が、キャリア液体中における
    ナノ粒子の懸濁液である、請求項１の方法。
  21. 【請求項２１】 前記材料が、前記キャリア液体を蒸発させることによって硬
    化され、前記ナノ粒子が凝集して実質的に連続するパターン形成されたフィルム
    となる、請求項２０の方法。
  22. 【請求項２２】 前記ナノ粒子が金属であり、前記フィルムが導電性である、
    請求項２１の方法。
  23. 【請求項２３】 前記ナノ粒子が半導電性であり、前記フィルムが半導電性で
    ある、請求項２１の方法。
  24. 【請求項２４】 前記層の少なくとも１つが溶媒中に可溶であり、前記部品を
    前記溶媒に曝露することによって前記少なくとも１つの層を除去するステップを
    さらに含む、請求項１の方法。
  25. 【請求項２５】 前記層の各々について、前記スタンプが複数個所に適用され
    、二次元の繰り返しパターンが生成される、請求項１の方法。
  26. 【請求項２６】 前記ステップ（ａ）から（ｄ）が複数回繰り返され、硬化し
    た層が繰り返し形成される、請求項１の方法。
  27. 【請求項２７】 前記薄いフィルムに対する前記スタンプの適用の結果、前記
    スタンプの前記隆起したパターンに対する前記材料の付着がもたらされ、前記エ
    ンボス加工するステップが、前記付着した材料を硬化のために基体に転写するこ
    とを含む、請求項１の方法。
  28. 【請求項２８】 前記転写が前記スタンプに低圧を適用することによって達成
    される、請求項２７の方法。
  29. 【請求項２９】 前記薄いフィルムが、前記硬化可能な材料を液滴状で堆積し
    、続いてこれに前記スタンプを適用して、前記スタンプのパターンと相補的なパ
    ターンを有する薄いフィルムを形成することによって形成される、請求項１の方
    法。
  30. 【請求項３０】 前記機能部品がマイクロ機械構造である、請求項１の方法。
  31. 【請求項３１】 前記機能部品が集積回路であり、前記硬化した層が導電層、
    誘電層、及び半導電層を含む、請求項１の方法。
  32. 【請求項３２】 前記機能部品がバイオチップである、請求項１の方法。
  33. 【請求項３３】 前記機能部品が電界放出ディスプレイである、請求項１の方
    法。
  34. 【請求項３４】 前記硬化可能な材料が金属ナノ粒子及びカーボンナノチュー
    ブの懸濁液であり、前記パターンが突出するナノチューブを有するインターデジ
    タルラインの第１及び第２の組であり、前記繰り返すステップが金属ナノ粒子の
    懸濁液を適用して前記インターデジタルラインの第１の組を被覆し、これを覆っ
    て前記金属ナノ粒子の懸濁液を硬化させることを含む、請求項３３の方法。
  35. 【請求項３５】 前記機能部品が光学導波器である、請求項１の方法。
  36. 【請求項３６】 請求項３１に従って製造された集積回路。
  37. 【請求項３７】 請求項３２に従って製造されたバイオチップ。
  38. 【請求項３８】 請求項３８に従って製造された電界放出ディスプレイ。
  39. 【請求項３９】 請求項３５に従って製造された光学導波器。
  40. 【請求項４０】 機能部品の製造方法であって、 ａ．液体の薄いフィルムを支持体上に準備するステップと、 ｂ．第１の隆起したパターンを有するエラストマースタンプで前記液体を低圧で
    エンボス加工することにより前記液体をパターン形成し、前記隆起したパターン
    が前記支持体と接触された場合に前記液体を押し退けるステップと、及び ｃ．第２の隆起したパターンを有する基体を前記支持体と接触させ、前記支持体
    上に存在する前記液体を前記第２の隆起したパターンに付着させるステップから
    なる方法。
  41. 【請求項４１】 前記液体が生物材料を含む、請求項４０の方法。
  42. 【請求項４２】 前記液体が生物学的レジストを含み、前記基体を生物材料に
    曝露するステップをさらに含み、前記生物材料が前記基体のレジストを受容した
    隆起部分に付着しない、請求項４０の方法。
  43. 【請求項４３】 機能部品の製造方法であって、 ａ．液体の薄いフィルムを支持体上に準備するステップと、 ｂ．隆起したパターンを有するエラストマースタンプで前記液体を低圧でエンボ
    ス加工することにより前記液体をパターン形成し、前記隆起したパターンがサブ
    ミクロン寸法の造作を少なくとも幾らか有し、前記支持体と接触された場合に前
    記液体を押し退けるステップと、及び ｃ．前記パターン形成された液体を硬化するステップからなる方法。
  44. 【請求項４４】 機能部品の製造装置であって、 ａ．硬化可能な材料の薄いフィルムを液体状で適用する手段と、 ｂ．隆起したパターンを有し、前記隆起したパターンがサブミクロン寸法の造作
    を少なくとも幾らか有するエラストマースタンプと、 ｃ．前記エラストマースタンプを前記硬化可能な材料に適用し、前記隆起したパ
    ターンが前記材料を押し退けるようにする手段と、及び ｄ．前記パターン形成された材料を硬化させる手段からなる装置。
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