JP2007180315A - 転写装置 - Google Patents

Abstract

【課題】型に設けられている微細パターンを基板に転写する転写装置において、簡素な構成で正確な転写を行うことができる転写装置を提供する。
【解決手段】微細な転写パターンが形成されている型Ｍ１で基板Ｗを押圧することにより、転写パターンを基板Ｗに転写する転写装置１において、基板Ｗの背面側、型Ｍ１の背面側の少なくとも一方の側に、弾性部材７、１１が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、転写装置に係り、特に、型の表面に形成された微細な転写パターンを基板の表面に転写するものに関する。

近年、電子線描画法などで石英基板等に超微細な転写パターンを形成して型（テンプレート、スタンパ）を作製し、被成形品（基板）として被転写基板表面に形成されたレジスト膜に前記型を所定の圧力で押圧して、当該型に形成されたパターンを転写するナノインプリント技術が研究開発されている（非特許文献１参照）。

また、前記ナノインプリントを実行するための装置としてたとえば特許文献１に記載の転写装置１００が知られている（図４、図５参照）。この転写装置１００は、Ｌ字型のフレーム１０２の下部水平部にＸステージ１０６、Ｙステージ１０８を設けてその上に被成形品（基板Ｗ）の支持部である基板テーブル１０４を搭載し、フレーム１０２の垂直部の上部に上下方向の移動機構１１２を介して型支持部（型保持体）１１０を設けている。型保持体１１０は、転写用の微細なパターンを形成されている型Ｍを保持するものである。

そして、図５に示す状態から基板テーブル１０４を、Ｘステージ１０６、Ｙステージ１０８を用いてＸ軸方向Ｙ軸方向で適宜位置決めし、型保持体１１０を下降し型Ｍで基板Ｗを押圧することで、基板Ｗへの微細パターンの転写を行うようになっている。
特開２００４−３４３００号公報 Precision Engineering Journal of the International Societies for Precision Engineering and Nanotechnology

ところで、従来の転写装置１００では、型Ｍのパターンが形成されている面と、転写がされる基板Ｗの面との平行度が、転写装置１００の部品の加工誤差、組み立て誤差等によりごく僅かに悪くなっている場合があり、基板Ｗへの転写が正確になされない場合あるという問題がある。かかる問題を回避するために、ジンバル機構等を設けて、型Ｍのパターンが形成されている面と転写がされる基板Ｗの面との平行度を確保することが考えられる。しかしながらジンバル機構等を設けることにより、装置の構成が煩雑化することになる。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、型に設けられている微細パターンを基板に転写する転写装置において、簡素な構成で正確な転写を行うことができる転写装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、微細な転写パターンが形成されている型で基板を押圧することにより、前記転写パターンを前記基板に転写する転写装置において、前記基板の背面側、前記型の背面側の少なくとも一方の側に、弾性部材が設けられている転写装置である。

請求項２に記載の発明は、被成形材料である基板を固定保持する基板テーブルと、前記基板テーブルに対向するように弾性部材を介して転写用の型を配置し固定保持可能であると共に、前記基板テーブルに対して接近・離反する方向に相対的に移動自在な型保持体と、前記基板テーブルに対して前記型保持体を相対的に移動するための駆動手段とを有する転写装置である。

請求項３に記載の発明は、被成形材料である基板を固定保持する基板テーブルと、弾性部材を介して前記基板テーブルを支持しているベース部材と、前記基板テーブルに対向するように転写用の型を配置し固定保持可能であると共に、前記基板テーブルに対して接近・離反する方向に相対的に移動自在な型保持体と、前記基板テーブルに対して前記型保持体を相対的に移動するための駆動手段とを有する転写装置である。

請求項４に記載の発明は、被成形材料である基板を固定保持する基板テーブルと、第１の弾性部材を介して前記基板テーブルを支持しているベース部材と、前記基板テーブルに対向するように第２の弾性部材を介して転写用の型を配置し固定保持可能であると共に、前記基板テーブルに対して接近・離反する方向に相対的に移動自在な型保持体と、前記基板テーブルに対して前記型保持体を相対的に移動するための駆動手段とを有する転写装置である。

請求項５に記載の発明は、基板テーブルと、前記基板テーブルに支持され、被成形材料である基板を固定保持する第１の弾性部材と、前記第１の弾性部材に対向するように第２の弾性部材を介して転写用の型を配置し固定保持可能であると共に、前記基板テーブルに対して接近・離反する方向に相対的に移動自在な型保持体と、前記基板テーブルに対して前記型保持体を相対的に移動するための駆動手段とを有する転写装置である。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の転写装置において、前記弾性部材は、合成樹脂、ゴム、前記転写装置の基板テーブルや型保持体よりも弾性係数の小さい金属材料のうちの少なくともいずれかの材料で構成されている転写装置である。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の転写装置において、前記弾性部材は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ジュラルミンのうちの少なくともいずれかの材料で構成されている転写装置である。

この発明によれば、型に設けられている微細パターンを基板に転写する転写装置において、簡素な構成で正確な転写を行うことができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施形態に係る転写装置１の概略構成を示す図である。

なお、本件明細書においては、説明の便宜のために、水平方向の一方向をＸ軸方向とし、水平方向の他の一方向であって前記Ｘ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とし、鉛直方向をＺ軸方向とする。

転写装置１は、従来の転写装置１００と同様に、型Ｍ１の表面に形成された微細なパターン（たとえば凹凸パターン）を基板Ｗの表面に転写する装置であり、基板テーブル９と型保持体（型保持テーブル）５とを備えている。

基板テーブル９は、弾性部材７を介してベース部材３に一体的に支持されており、基板テーブル９と弾性部材７とベース部材３とは、基板移動位置決め手段の例であるＸステージ、Ｙステージ（図１においてはいずれも図示せず）よって支持され、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に移動位置決め自在になっている。

また、基板テーブル９は、たとえば、所定の厚みを有する矩形な板状に形成され厚さ方向が上下方向（Ｚ軸方向）に一致するように配置されており、上面の平面に被成形材料である薄い平板状の基板（たとえば矩形な板状の基板）Ｗを搭載し保持することができるように構成されている。

基板Ｗの一方の表面には、前記型Ｍ１の微細な転写パターンが転写される部位である被成形層（たとえばＵＶ硬化樹脂または熱硬化樹脂で構成された被成形層）が設けられており、基板テーブル９に保持された状態では、基板Ｗの上側の平面に前記被成形層が存在しており、基板Ｗの下側の平面（被成形層が設けられていない面）が前記基板テーブル９の上面に接している。

型保持体５は、基板テーブル９の上方に設けられている。また、型保持体５は、下面の平面に弾性部材１１を介して転写用の型（矩形な平板状の型）Ｍを配置し固定保持することができるようになっている。型保持体５の下面は、基板テーブル９の上面に対してほぼ平行になっている。したがって、型保持体５の下面に保持された型Ｍ１の下面と基板テーブル９に保持された基板Ｗの上面とは対向し互いに平行になっている。また、型保持体５の下面に保持された型Ｍ１の下面には、微細な転写パターンが存在している。

また、型保持体５は、型Ｍ１の転写パターンを基板Ｗに転写すべく型Ｍ１の下面が基板Ｗの上面に接触している位置と、基板Ｗを基板テーブル９に設置しもしくは基板Ｗを前記基板テーブル９から取り外すべく型Ｍ１が基板Ｗから離れた位置との間で、基板テーブル９（ベース部材３）に対して接近・離反する方向（基板テーブル９の上面に直交する方向；Ｚ軸方向）に相対的に移動自在になっている。

たとえば、型保持体５は、図示しないリニアガイドベアリング等を介して転写装置１のフレーム（図示せず；「Ｌ」字状以外の形態であってもよい。）に対して、Ｚ軸方向に移動自在になっている。しかしながら、転写装置１のフレームに型保持体５が固定されておりフレームに対して基板テーブル９（ベース部材３）がＺ軸方向に移動するように構成されていてもよいし、さらには、転写装置１のフレームに対して、型保持体５と基板テーブル９（ベース部材３）との両方が移動するように構成されていてもよい。すなわち、転写装置１のフレームに対して、型保持体５、基板テーブル９（ベース部材３）の少なくともいずれか一方がＺ軸方向で移動するように構成されていればよい。

また、図１に示す転写装置１では、基板テーブル９が下方に位置し型保持体５が上方に位置しているが、逆に、基板テーブル９が上方に位置し型保持体５が下方に位置していてもよいし、型保持体５や基板テーブル９の移動方向が水平方向や斜め方向になるようにしてもよい。

転写装置１には、基板テーブル９（ベース部材３）に対して型保持体５を相対的に移動するための駆動手段（図示せず）と硬化手段（図示せず）とが設けられている。前記駆動手段は、サーボモータ等のアクチュエータを用いて、たとえば、型保持体５をＺ軸方向に移動するものである。前記硬化手段は、型Ｍ１の転写パターンを基板Ｗに転写すべく前記駆動手段によって型Ｍ１が基板Ｗに押し付けられたとき（押圧されたとき）に、基板Ｗの上面に設けられている被成形層を硬化させるためのものであり、被成形層が熱硬化性樹脂で構成されている場合には、前記被成形層を加熱し、被成形層がＵＶ硬化樹脂で構成されている場合には、前記被成形層に紫外線を照射するものである。

弾性部材７、１１も矩形な平板状に形成されており、ボルト等の締結部材や接着剤によって、弾性部材７の上面の全面が、基板テーブル９の下面の全面に密着しており、ボルト等の締結部材や接着剤によって、弾性部材７の下面の全面が、ベース部材３の上面の平面に密着している。また、ボルト等の締結部材や接着剤によって、弾性部材１１の上面の全面が、型保持体５の下面の全面に密着しており、ボルト等の締結部材によって、弾性部材１１の下面が、型Ｍ１の全面に密着している。

また、転写装置１には、前述したように、基板テーブル９と弾性部材７とベース部材３とを、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向で移動位置決め自在な基板移動位置決め手段が設けられている。この基板移動位置決め手段は、たとえば、前述したＸステージ１０６、Yステージ１０８を用いて構成されている。より詳しくは、ベース部材３は、たとえばリニアガイドベアリングを介して、ベース部材３の周辺部でフレーム（図示せず）に支持されている。

そして、基板テーブル９と型保持体５とが互いに離れているときに（基板Ｗと型Ｍ１とが互いに離れているときに）、サーボモータ等のアクチュエータを用いて、基板テーブル９等をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動位置決め自在になっている。

なお、型Ｍ１の面積を、基板Ｗの面積よりも小さくし、基板テーブル９を水平方向に適宜移動位置決めして、各位置決め後毎に基板Ｗへの転写を行うことができるようにしてもよい。このように構成することにより、前記転写後、転写がされた基板Ｗを適宜切り離せば、１枚の大きい基板Ｗから多数の製品や半製品を得ることができる。

また、前記フレーム（図示せず）、型保持体５、基板テーブル９、ベース部材３は、たとえば鋼またはスレンレス鋼で構成されている。

前記各弾性部材７、１１は、合成樹脂、ゴム、転写装置１のフレームや型保持体５や基板テーブル９やベース部材３よりも弾性係数の小さい金属材料のうちの少なくともいずれかの材料（たとえば、内部に空洞が存在せず材質で満たされている材料）で構成されている。

より具体的には、前記弾性部材７、１１は、縦弾性係数Ｅやせん断弾性係数Ｇが転写装置１のフレーム等を構成している材料（たとえば、鋼やステンレス鋼）の３０〜７０％である材料の例である銅、銅合金（たとえば、りん青銅、砲金、黄銅）、アルミニウム、アルミニウム合金、ジュラルミンのうちの少なくともいずれかの材料で構成されている。

なお、前記弾性部材７、１１を合成樹脂やゴムで構成する場合には、この合成樹脂やゴムは、クリープを起こしにくく、弾性余効の緩和時間が短いものであることが望ましい。

さらに、転写装置１のフレーム等を構成している材料の材質と同じ材質の材料に微細な空洞を多数点在させて、全体の弾性係数を低下させたものを、前記弾性部材７、１１として使用してもよい。

次に、転写装置１の動作について説明する。

まず、図１に示すように、型保持体５と基板テーブル９とが互いが離反しており、型保持体５には、弾性部材１１を介して型Ｍ１が設置され基板テーブル９には基板Ｗが設置されているものとする。

この状態で、図示しない制御装置の制御の下、基板ＷをＸ軸、Ｙ軸方向で適宜位置決めし、型保持体５を下降して、型Ｍ１で基板Wを押圧しつつ、基板Ｗの被成形層を硬化させる。硬化が終わったら、型保持体５を上昇し基板Ｗへの転写を終了する。続いて、基板Ｗを転写装置１から取り外し、次の基板Ｗへの転写を行う。

転写装置１によれば、基板テーブル９や型Ｍ１が弾性部材７、１１を介して支持されているので、転写がされる基板Ｗの面に対して型Ｍ１の転写パターンが形成されている面が僅かに斜めに傾いていても、基板Ｗに転写する際の押圧力で前記弾性部材７、１１が適宜変形して、基板Ｗと型Ｍ１とが互いに倣い、転写がされる基板Ｗの面に対して型Ｍ１の転写パターンが形成されている面が平行になるので、正確な転写を行うことができると共に、ジンバル機構等の機構を用いていないので、装置の構成が簡素になっている。

なお、図２に示すように、型Ｍ３の下面の転写パターンが、中央部で上側に凹んでいる形状である場合もある。

また、転写装置１において、基板テーブル９を支持している弾性部材７、型Ｍ１を保持している弾性部材１１のうちのいずれか一方の弾性部材を削除してもよい。

すなわち、弾性部材７を削除し、基板テーブル９をベース部材３に直接設けてもよく、さらには、基板テーブル９とベース部材３とを一体で形成してもよい。または、弾性部材１１を削除し、型Ｍ１を型保持体５に直接設けてもよい。

さらに、図３に示すように、弾性部材７に直接に基板Ｗを設置してもよい。

なお、転写装置１は、微細な転写パターンが形成されている型で基板を押圧することにより、前記転写パターンを前記基板に転写する転写装置において、基板の背面側（転写がされる面の反対側に位置している面側）、前記型の背面側（転写パターンが形成されている面の反対側に位置している面側）の少なくとも一方の側に、弾性部材が設けられている転写装置の例である。換言すれば、型、基板の少なくともいずれかが、弾性部材を介して支持されている転写装置の例である。

また、前記弾性部材は、前記押圧をするときに、前記基板の転写がなされる面に前記型の転写パターンが形成されている面を倣わせるためのものであり、前記押圧をするときに、前記型の転写パターンが形成されている面に前記基板の転写がなされる面を倣わせるためのものである。

本発明の実施形態に係る転写装置１の概略構成を示す図である。 中央部が凹状になった転写パターンを有する型を、転写装置に設置した状態を示す図である。 弾性部材を介して基板テーブルに基板Ｗを設置する構成の転写装置の概略構成を示す図である。 従来の転写装置の概略構成を示す図である。 図４におけるＶ矢視を示す図である。

符号の説明

１ 転写装置
３ ベース部材
５ 型保持体
７、１１ 弾性部材
９ 基板テーブル
Ｍ１、Ｍ３ 型
Ｗ 基板

Claims (7)

1. 微細な転写パターンが形成されている型で基板を押圧することにより、前記転写パターンを前記基板に転写する転写装置において、
   前記基板の背面側、前記型の背面側の少なくとも一方の側に、弾性部材が設けられていることを特徴とする転写装置。
2. 被成形材料である基板を固定保持する基板テーブルと；
   前記基板テーブルに対向するように弾性部材を介して転写用の型を配置し固定保持可能であると共に、前記基板テーブルに対して接近・離反する方向に相対的に移動自在な型保持体と；
   前記基板テーブルに対して前記型保持体を相対的に移動するための駆動手段と；
   を有することを特徴とする転写装置。
3. 被成形材料である基板を固定保持する基板テーブルと；
   弾性部材を介して前記基板テーブルを支持しているベース部材と；
   前記基板テーブルに対向するように転写用の型を配置し固定保持可能であると共に、前記基板テーブルに対して接近・離反する方向に相対的に移動自在な型保持体と；
   前記基板テーブルに対して前記型保持体を相対的に移動するための駆動手段と；
   を有することを特徴とする転写装置。
4. 被成形材料である基板を固定保持する基板テーブルと；
   第１の弾性部材を介して前記基板テーブルを支持しているベース部材と；
   前記基板テーブルに対向するように第２の弾性部材を介して転写用の型を配置し固定保持可能であると共に、前記基板テーブルに対して接近・離反する方向に相対的に移動自在な型保持体と；
   前記基板テーブルに対して前記型保持体を相対的に移動するための駆動手段と；
   を有することを特徴とする転写装置。
5. 基板テーブルと；
   前記基板テーブルに支持され、被成形材料である基板を固定保持する第１の弾性部材と；
   前記第１の弾性部材に対向するように第２の弾性部材を介して転写用の型を配置し固定保持可能であると共に、前記基板テーブルに対して接近・離反する方向に相対的に移動自在な型保持体と；
   前記基板テーブルに対して前記型保持体を相対的に移動するための駆動手段と；
   を有することを特徴とする転写装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の転写装置において、
   前記弾性部材は、合成樹脂、ゴム、前記転写装置の基板テーブルや型保持体よりも弾性係数の小さい金属材料のうちの少なくともいずれかの材料で構成されていることを特徴とする転写装置。
7. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の転写装置において、
   前記弾性部材は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ジュラルミンのうちの少なくともいずれかの材料で構成されていることを特徴とする転写装置。

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