JP2010089240A - 物品の形成方法及び反り部材形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本構成を有しない場合に比べて、接触面にかかる応力の局部集中を低減させることが可能となる物品の形成方法を提供する。
【解決手段】第１の薄膜２０２Ａ及び第２の薄膜２０２Ｂ・第３の薄膜２０２Ｃが形成されたドナー基板２００をステージ１２に保持するとともに、ターゲット基板１００を基板ホルダ５に保持する第１の工程と、ステージ１２と基板ホルダ５を相対的に移動させることにより、ドナー基板２００から第１の薄膜２０２Ａ及び第２の薄膜２０２Ｂ・第３の薄膜２０２Ｃを順次剥離してターゲット基板１００に接合積層する第２の工程とを備えた微小構造体の製造方法であって、第２の工程を実行するにあたり、ターゲット基板１００に反り１１０を弾性復帰可能に形成することにより、ターゲット基板１００をドナー基板２００の側に凸部となるように膨出させる。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、物品の形成方法及び反り部材形成装置に関する。

従来の微小構造体の製造方法として、複数の薄膜を常温接合により積層して微小構造体を製造するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この微小構造体の製造方法は、複数の薄膜が予め形成されたドナー基板を下部ステージ上に取り付けるとともに、ターゲット基板を上部ステージに取り付け、上部ステージと下部ステージとを相対的に移動させてドナー基板上の複数の薄膜を剥離しターゲット基板上に転写することにより行われる。

また，従来の微小構造体の製造方法として、微小な金型を圧接し，熱により可塑成型する，熱ナノインプリントがある（例えば、特許文献2参照。）

この微小構造体の製造方法は、ガラス転移温度以上に加熱した高分子樹脂に、モールドをプレスし、冷却後にモールドを離型することで、微細構造を基板上の樹脂に転写するものである。
特許第３１６１３６２号公報 特開２００７−５０６６３

本発明の目的は、本構成を有しない場合に比べて、接触面にかかる応力の局部集中を低減させることが可能となる物品の形成方法及び反り部材形成装置を提供することにある。

（１）本発明は、上記目的を達成するために、第１の部材を第１の保持部に保持し、第２の部材を第２の保持部に保持する第１の工程と、前記第１の保持部と前記第２の保持部とを相対的に移動させることにより、前記第１の部材と前記第２の部材とを互いに押し合わせる第２の工程とを備え、前記第２の工程を実行するにあたり、前記第１の部材及び前記第２の部材のうち少なくとも一方の部材に、他方の部材に押し合わされる側が凸になるように弾性復帰可能な反りを与える物品の形成方法を提供する。

（２）上記（１）に記載の物品の形成方法において、前記第１の部材は、第１の基板上にある転写物であり、前記第２の工程の前に、前記第１の部材と前記第２の部材との互いに接触する面を清浄化し、さらに前記第２の工程のあとに、前記第１の基板と前記第２の部材を引き離して、前記第２の部材に前記第１の部材を表面活性化接合により転写する第３の工程を含む。

（３）本発明は、上記目的を達成するために、物品を形成する部材を保持し、前記部材に吸引力でその保持側が凸部になるように弾性変形可能な反りを与えるための第１の基板保持体と、前記第１の基板保持体に対し相対的に移動可能に配置され、前記部材を前記凸部の側と反対側で接着して保持する第２の基板保持体とを備えた反り部材形成装置を提供する。

（４）上記（３）に記載の反り部材形成装置において、前記部材は、基板上にある転写物であり、他の部材に表面活性化接合によって転写される。

（５）本発明は、上記目的を達成するために、物品を形成する部材にその一方側の面が押圧力で凸部になるように弾性復帰可能な反りを与えるための反り部材形成用保持部と、前記反り部材形成用保持部に対し相対的に移動可能に配置され、前記部材を前記凸部の側と反対側で接着して保持する基板保持体とを備えた反り部材形成装置を提供する。

（６）上記（５）に記載の反り部材形成装置において、前記部材は、基板上にある転写物であり、他の部材に表面活性化接合によって転写される。

請求項１に記載の物品の形成方法によると、本発明を採用しない場合に比べて、２つの部材を押し合わせるときの応力の均一化が可能となった物品形成方法を提供できる。

請求項２に記載の物品の形成方法によると、本発明を用いない場合に比べ、転写性を向上させることができる。

請求項３に記載の反り部材形成装置によると、本発明を採用しない場合に比べて、物品を形成する部材と、この部材と異なる部材とを押し合わせるときの応力の均一化が可能となる。

請求項４に記載の反り部材形成装置によると、本発明を用いない場合に比べ、転写性を向上させることができる。

請求項５に記載の反り部材形成装置によると、本発明を採用しない場合に比べて、物品を形成する部材と、この部材と異なる部材とを押し合わせるときの応力の均一化が可能となる。

請求項６に記載の反り部材形成装置によると、本発明を用いない場合に比べ、転写性を向上させることができる。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る反り基板形成装置の一例の全体を説明するために示す正面図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る反り基板および反り金型形成装置の要部の一例を説明するために示す正面図である。以下の説明においては、互いに直交する３つの方向をそれぞれＺ軸方向（紙面内で上下方向）及びＸ軸方向（紙面内でＺ軸に直交する方向）・Ｙ軸方向（Ｘ軸及びＺ軸に直交する方向）とする。

（反り基板および反り金型形成装置の全体構成）
図１において、符号１で示す反り部材形成装置としての反り基板（または反り金型）形成装置は、ベース部材としての台座２と、この台座２上でターゲット基板（第２の部材）１００（約１０ｍｍの角チップ基板）を保持してターゲット基板（または金型）１００に反り１１０（図２に示す）を弾性復帰可能に形成するための第１の基板ホルダ（第１の基板保持体）３と、この基板ホルダ３上のターゲット基板１００の反り量を測定するレーザ干渉計４と、このレーザ干渉計４に基板ホルダ３を介して対向する第２の基板ホルダ（第２の基板保持体）５と、この基板ホルダ５に対して反り形成後のターゲット基板１００を接着するための接着剤塗布機６と、この接着剤塗布機６によって接着剤が塗布された第１の基板ホルダ３上のターゲット基板１００に対する第２の基板ホルダ５の接触を検出するためのロードセル７と、このロードセル７と第２の基板ホルダ５との間に介在するチャック８と、このチャック８を第２の基板ホルダ５及びロードセル７と共に案内するガイド９と、これら構成部品のうち駆動系の構成部品を制御するコントローラ（図示せず）とから大略構成されている。

ターゲット基板１００としては、例えば、第１の部材（転写物）としての複数の薄膜（後述）を接合積層してなる微小構造体（物品）が形成される截頭円錐形状の凸部１０１（先端側面の外径をｄ_１とするとともに、基端面側面の外径をｄ_２とすると、ｄ_１＜ｄ_２）を片面に有する基板が用いられる。これにより、微小構造体を製造する工程（薄膜の転写工程）において、ターゲット基板１００に例えば第１の薄膜を接合する場合にはターゲット基板１００と第１の薄膜以外の薄膜（第２の薄膜，第３の薄膜，…）との干渉が、また例えばターゲット基板１００上に第１の薄膜を介して第２の薄膜を接合する場合にはターゲット基板１００上の第１の薄膜と第２の薄膜以外の薄膜（第３の薄膜）との干渉がそれぞれ回避される。

金型を使用する場合には，外力（吸引力や熱膨張など）により適度に変形する素材で形成されていることが望ましく，望ましくはアルミニウム，銅，鉄，ステンレス，シリコン，ニッケル，ハステロイ（耐熱性ニッケル合金の商品名）などが材料として用いられる。

(台座２の構成)
台座２は、図１に示すように、レーザ干渉計４の光路を形成する貫通窓（図示せず）を有し、装置脚部材として機能するように構成されている。

（第１の基板ホルダ３の構成）
第１の基板ホルダ３は、図２に示すように、真空ポンプ１０に管路１０ａを介して接続する流通路３０、及びこの流通路３０に連通する空間部３１を内部に有し、台座２上に設置されている。そして、ターゲット基板（または金型）１００を保持し、真空ポンプ１０の駆動により空間部３１に吸引力を発生させてターゲット基板（または金型）１００に対し第２の基板ホルダ５（図１に示す）側を凹面とする反り１１０を弾性復帰可能に形成することにより、ターゲット基板（または金型）１００を反り１１０の形成側と反対側（第１の基板ホルダ３の空間部３１の側）に凸部として膨出させるように構成されている。第１の基板ホルダ３には、図２に示すように、空間部３１に連通する貫通孔３２０，３２１（約７ｍｍの角孔）が設けられている。

一方の貫通孔３２０は、第２の基板ホルダ５に対向する側に配置され、その外側開口周縁にターゲート基板Ｔを保持するように構成されている。他方の貫通孔３２１は、レーザ干渉計４に対向する側に配置され、その外側開口部が透明部材１１によって閉塞されている。

（レーザ干渉計４の構成）
レーザ干渉計４は、図２に示すように、透明部材１１の下方に配置され、かつ台座２（図１に示す）の内側に収容されている。そして、反り基板形成時にターゲット基板１００の反り量を光学的に測定するように構成されている。レーザ干渉計４の代わりに、測定対象物の傾きを非接触で測定するオートコリメータ等の反り測定計器を用いてもよい。

（第２の基板ホルダ５の構成）
第２の基板ホルダ５は、図１に示すように、第１の基板ホルダ３の上方に移動可能に配置され、かつチャック８によって把持されている。そして、ターゲット基板（または金型）１００を反り１１０の形成側で接着して保持するように構成されている。

（接着剤塗布機６の構成）
接着剤塗布機６は、図１に示すように、第１の基板ホルダ３及び第２の基板ホルダ５の側方に配置され、かつ台座２に設置されている。そして、第１の基板ホルダ３上のターゲット基板１００（または金型，または第２の基板ホルダ５）に接着剤を塗布するように構成されている。

（ロードセル７の構成）
ロードセル７は、図１に示すように、第１の基板ホルダ３の上方に第２の基板ホルダ５及びチャック８と共に昇降機（図示せず）によって昇降可能に配置されている。そして、前述したように、第１の基板ホルダ３上のターゲット基板（または金型）１００に対する第２の基板ホルダ５の接触を検出するように構成されている。

（チャック８の構成）
チャック８は、図１に示すように、磁性チャックからなり、ロードセル７に対してＸ−Ｚ平面内の傾き及びＹ−Ｚ平面内の傾きが調整可能に配置されている。そして、磁性力によって第２の基板ホルダ５を把持するように構成されている。

（ガイド９の構成）
ガイド９は、図１に示すように、上下方向に延在するレールからなり、反り基板形成装置１の背面側に配置されている。

（コントローラの構成）
コントローラは、各部を制御するＣＰＵ（図示せず）、及び反り基板形成装置１の動作を実行するためのプログラムを格納するメモリ（図示せず）等から構成されている。

（微小構造体の製造方法）
次に、特許第３１６１３６２号公報に示された加工技術を用いる等をして、本実施の形態に係る反り基板形成装置１を用いた微小構造体の製造方法につき、図３Ａ（ａ）〜（ｄ）、図３Ｂ（ｅ）〜（ｇ）、図３Ｃ（ｈ）〜（ｊ）、図３Ｄ（ｋ）〜（ｍ）を用いて説明する。図３（ａ）〜（ｍ）は、本発明の第１の実施の形態に係る反り基板形成装置を用いた微小構造体の製造方法を説明するために示す断面図である。

本実施の形態に示す微小構造体の製造方法は、「反り基板の接着」及び「第１の薄膜の転写」・「第２の薄膜の転写」・「第３の薄膜の転写」の各工程が順次実施されるため、これら各工程を順次説明する。また、本微小構造体の製造方法は、真空槽内において実施され、各部がコントローラによって制御される。

なお、微小構造体は、ドナー基板２００から第１の薄膜２０２Ａ、第２の薄膜２０２Ｂ、第３の薄膜２０２Ｃを順次剥離して反り基板（ターゲット基板１００）に接合積層してなるものとする。

「反り基板の接着」
先ず、図３Ａ（ａ）に示すように、第１の基板ホルダ３の貫通孔３２０内にターゲット基板１００（約１０ｍｍの角チップ基板）の凸部１０１を臨ませ、貫通孔３２０の外側開口周縁にターゲット基板１００を保持する。

次いで、図３Ａ（ｂ）に示すように、真空ポンプ１０を駆動して第１の基板ホルダ３の空間部３１内を排気することにより、空間部３１に吸引力（０．０２ＭＰａ）を発生させてターゲット基板１００に第２の基板ホルダ５（第２の保持部）の側を、すなわち第１の基板ホルダ３の空間部３１と反対側を凹面とする反り１１０（１μｍ／ｃｍの反り量）を弾性復帰可能に形成する。この場合、ターゲット基板１００に反り１１０が形成されると、ターゲット基板１００が第２の基板ホルダ５の側とは反対側に、すなわち第１の基板ホルダ３の側に凸部となるように膨出して皿状の基板となる。これに伴い、ターゲット基板１００の凸部１０１も第２の基板ホルダ５の側とは反対側に膨出する。この際、反り量（０．１〜５μｍ）の調整は、レーザ干渉計４を観察し、空間部３１内の排気量（吸引力０．０１〜０．１ＭＰａ）を制御することにより実施される。

しかる後、図３Ａ（ｃ）に示すように、第１の基板ホルダ３上のターゲット基板１００の反り面に接着剤塗布機６（図１に示す）によって接着剤６０を塗布する。

そして、図３Ａ（ｄ）に示すように、第２の基板ホルダ５をＺ軸に沿って下降させることにより、反り１１０が弾性復帰可能に形成された第１の基板ホルダ３上のターゲット基板１００を第１の基板ホルダ３の側と反対側で第２の基板ホルダ５に接着して保持する。この場合、ターゲット基板１００に対する第２の基板ホルダ５の接触力は、基板形状の変化が少なくなるように５Ｎ未満となることが望ましい。また、接着剤６０としては、生産性を考慮して瞬間接着剤が用いられる。

「第１の薄膜の転写」
先ず、図３Ｂ（ｅ）に示すように、第１の薄膜２０２Ａ、第２の薄膜２０２Ｂ、第３の薄膜２０２Ｃが離型層２０１を介して予め同一平面内で形成されたドナー基板２００をステージ（第１の保持部）１２に保持するとともに、凸部１０１を下側にした反り形成後のターゲット基板１００と共に第２の基板ホルダ５をＸ軸−Ｙ軸水平面及びＹ軸−Ｚ軸鉛直面内で移動させてターゲット基板１００の凸部１０１をドナー基板２００の第１の薄膜２０２Ａの直上方に配置し、凸部１０１の先端面（被転写面）及び第１の薄膜２０２Ａの先端面（転写面）を例えばアルゴン原子ビームの照射によって清浄化する。第１の薄膜２０２Ａ、第２の薄膜２０２Ｂ、第３の薄膜２０２Ｃの材料としては、例えばアルミニウム，銅，タンタル，インジウム等の金属、あるいはアルミナ，窒化アルミニウム，炭化珪素等のセラミックスが用いられる。

次いで、図３Ｂ（ｆ）に示すように、第２の基板ホルダ５をターゲット基板１００と共にＺ軸に沿って下降させて所定の荷重（例えば１０ｋｇｆ／ｃｍ^２）でターゲット基板１００の凸部１０１をドナー基板２００上の第１の薄膜２０２Ａに圧接する。この際、ドナー基板２００上の第１の薄膜２０２Ａに対してターゲット基板１００の凸部１０１の一部が先ず接触するが、ターゲット基板１００が下降するに従い第１の薄膜２０２Ａと凸部１０１との接触面積を増大させ、最終的には凸部１０１の先端面（被転写面）と第１の薄膜２０２Ａ（転写面）とが面全体にわたり接触することになる。これにより、転写面（第１の薄膜２０２Ａ）と被転写面（凸部１０１）との間に従来のようには気泡が存在せず、その接合面積を広くして薄膜の転写性が高められる。また、ターゲット基板１００の凸部１０１がドナー基板２００上の第１の薄膜２０２Ａに圧接されると、ターゲット基板１００の凸部１０１とドナー基板２００上の第１の薄膜２０２Ａとが表面活性化接合（常温接合とも言う）される。ここで、「表面活性化接合（常温接合）」とは、接合物及び被接合物の表面に中性原子ビーム，イオンビーム等を照射して表面を清浄化した後、接合物と被接合物とを室温で互いに接触させてその原子同士を直接接合することをいう。

しかる後、図３Ｂ（ｇ）に示すように、第２の基板ホルダ５をターゲット基板１００と共にＺ軸に沿って上昇させてドナー基板２００から第１の薄膜２０２Ａを剥離する。第１の薄膜２０２Ａの剥離は、第１の薄膜２０２Ａとターゲット基板１００の凸部１０１との密着（接合）力が第１の薄膜２０２Ａとドナー基板２００の離型層２０１との接合力よりも大きいため実現される。この場合、第１の薄膜２０２Ａがドナー基板２００から剥離されると、第１の薄膜２０２Ａがドナー基板２００からターゲット基板１００の凸部１０１に転写される。

「第２の薄膜の転写」
先ず、図３Ｃ（ｈ）に示すように、第２の基板ホルダ５をターゲット基板１００と共にＸ軸−Ｙ軸水平面及びＹ軸−Ｚ軸鉛直面内で移動させて凸部１０１（第１の薄膜２０２Ａ）をドナー基板２００の第２の薄膜２０２Ｂの直上方に配置し、第１の薄膜２０２Ａの表面（被転写面）及び第２の薄膜２０２Ｂの先端面（転写面）を例えばアルゴン原子ビームの照射によって清浄化する。

次いで、図３Ｃ（ｉ）に示すように、第２の基板ホルダ５をターゲット基板１００と共にＺ軸に沿って下降させて所定の荷重（例えば１０ｋｇｆ／ｃｍ^２）でターゲット基板１００の凸部１０１（第１の薄膜２０２Ａ）をドナー基板２００上の第２の薄膜２０２Ｂに圧接する。この際、ドナー基板２００上の第２の薄膜２０２Ｂに対してターゲット基板１００の凸部１０１（第１の薄膜２０２Ａ）の一部が先ず接触するが、ターゲット基板１００が下降するに従い第１の薄膜２０２Ａと第２の薄膜２０２Ｂとの接触面積を増大させ、最終的には第１の薄膜２０２Ａの先端面（被転写面）と第２の薄膜２０２Ｂ（転写面）とが面全体にわたり接触することになる。これにより、転写面（第２の薄膜２０２Ｂ）と被転写面（第１の薄膜２０２Ａ）との接合時にその接合面積を広くして薄膜の転写性が高められる。また、ターゲット基板１００上の第１の薄膜２０２Ａがドナー基板２００上の第２の薄膜２０２Ｂに圧接されると、ターゲット基板１００の第１の薄膜２０２Ａとドナー基板２００上の第２の薄膜２０２Ｂとが常温接合される。

しかる後、図３Ｃ（ｊ）に示すように、第２の基板ホルダ５をターゲット基板１００と共にＺ軸に沿って上昇させてドナー基板２００から第２の薄膜２０２Ｂを剥離する。第２の薄膜２０２Ｂの剥離は、第１の薄膜２０２Ａと第２の薄膜２０２Ｂとの接合力が第２の薄膜２０２Ｂとドナー基板２００の離型層２０１との接合力よりも大きいため実現される。この場合、第２の薄膜２０２Ｂがドナー基板２００から剥離されると、第２の薄膜２０２Ｂがドナー基板２００からターゲット基板１００の第１の薄膜２０２Ａに転写される。

「第３の薄膜の転写」
先ず、図３Ｄ（ｋ）に示すように、第２基板ホルダ５をターゲット基板１００と共にＸ軸−Ｙ軸水平面及びＹ軸−Ｚ軸鉛直面内で移動させて凸部１０１（第２の薄膜２０２Ｂ）をドナー基板２００の第３の薄膜２０２Ｃの直上方に配置し、第２の薄膜２０２Ｂの表面（被転写面）及び第３の薄膜２０２Ｃの先端面（転写面）を例えばアルゴン原子ビームの照射によって清浄化する。

次いで、図３Ｄ（ｌ）に示すように、第２の基板ホルダ５をターゲット基板１００と共にＺ軸に沿って下降させて所定の荷重（例えば１０ｋｇｆ／ｃｍ^２）でターゲット基板１００の凸部１０１（第２の薄膜２０２Ｂ）をドナー基板２００上の第３の薄膜２０２Ｃに圧接する。この際、ドナー基板２００上の第３の薄膜２０２Ｃに対してターゲット基板１００の凸部１０１（第２の薄膜２０２Ｂ）の一部が先ず接触するが、ターゲット基板１００が下降するに従い第２の薄膜２０２Ｂと第３の薄膜２０２Ｃとの接触面積を増大させ、最終的には第２の薄膜２０２Ｂの先端面（被転写面）と第３の薄膜２０２Ｃ（転写面）とが面全体にわたり接触することになる。これにより、転写面（第３の薄膜２０２Ｃ）と被転写面（第２の薄膜２０２Ｂ）との接合時にその接合面積を広くして薄膜の転写性が高められる。また、ターゲット基板１００上の第２の薄膜２０２Ｂがドナー基板２００上の第３の薄膜２０２Ｃに圧接されると、ターゲット基板１００の第２の薄膜２０２Ｂとドナー基板２００上の第３の薄膜２０２Ｃとが常温接合される。

しかる後、図３Ｄ（ｍ）に示すように、第２の基板ホルダ５をターゲット基板１００と共にＺ軸に沿って上昇させてドナー基板２００から第３の薄膜２０２Ｃを剥離する。第３の薄膜２０２Ｃの剥離は、第２の薄膜２０２Ｂと第３の薄膜２０２Ｃとの接合力が第３の薄膜２０２Ｃとドナー基板２００の離型層２０１との接合力よりも大きいため実現される。この場合、第３の薄膜２０２Ｃがドナー基板２００から剥離されると、第３の薄膜２０２Ｃがドナー基板２００からターゲット基板１００の第２の薄膜２０２Ｂに転写される。

基板を反らせずに転写を行おうとすると、わずかな歪みなどの影響により圧接面の一部で応力が集中し、結果的に常温接合される面積が狭くなり、良好な転写が行われない可能性があったが、基板を反らせてから転写を行えば、このようにして、ドナー基板２００から第１の薄膜２０２Ａ、第２の薄膜２０２Ｂ、第３の薄膜２０２Ｃを順次剥離してターゲット基板１００上に接合積層することにより、第１の薄膜２０２Ａ、第２の薄膜２０２Ｂ、第３の薄膜２０２Ｃの転写性が高い微小構造体を製造することができる。

この後、第２の基板ホルダ５からターゲット基板１００を離脱すると、ターゲット基板１００が弾性復帰して反り１１０の無い形状となり、これに伴い凸部１０１及び微小構造体も弾性復帰して反りの無い形状となる。微小構造体は、ターゲット基板１００のみをエッチング除去することにより、ターゲット基板１００から分離することが可能となる。

次に，熱ナノインプリント技術を用いた場合，本実施の形態に係る反り基板形成装置１を用いた微小構造体の製造方法につき、図３Ａ（ａ）〜（ｄ）、図３Ｅを用いて説明する。図３Ａ（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態に係る反り基板形成装置を用いた微小構造体の製造方法を説明するために示す断面図であり，図３Ｅがナノインプリント固有の装置を示している。図３Ｅにおいて、３０１は顕微鏡、３１０は第１の保持部としての第１のステージ、３１１は加熱ヒータ、３１２は静電チャック、３２０は第２の保持部としての第２のステージ、３２１は加熱ヒータ、３２２は磁性チャック、３３０はモールディングされる物体の加工部材（熱可塑性樹脂）、３４０はマイクロモールド（弾性変形体）である。

金型へ反りを与える動作は，先のターゲット基板を金型に置き換えればよい（図３Ａ参照）。反りを与えた金型について，図３Ｅに示すナノインプリント装置に装着する。

次に， 第１及び第２の配置面の位置決めを行い、第１及び第２の反射体を第１及び第２の配置面から取り外した後、第１のステージ２１０にモールディングされる加工部材２３０を、第２のステージ２２０にマイクロモールド２４０をセットし、両方のステージ２１０，２２０を加熱し圧接する。所定時間を経たの後にマイクロモールド２４０を離間すると、第１のステージ２１０上の加工部材２３０にマイクロモールド２４０の反転形状が転写される。本例では、熱可塑性樹脂を用いたナノインプリント（熱ナノインプリント）を用いたが、ヒータの代わりにフラッシュランプを使用し、光硬化性樹脂を用いることで、光ナノインプリント装置にも適用できる。また、加工部材が塑性変形のみをするような物理的ナノインプリント、超音波振動子を使用し離型性向上した改良ナノインプリントを使用してもよい。

［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る反り基板形成装置の全体を説明するために示す正面図である。図４において、図１と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。また，本実施例の説明では，特許第３１６１３６２号公報の加工技術について記載しているが，ターゲット基板を金型に読み替え，金型を設置したナノインプリント装置で部材を加工することで，ナノインプリントにも対応できる。

（反り基板形成装置の全体構成）
図４において、符号２１で示す反り部材形成装置としての反り基板形成装置は、台座として用いられる基板ホルダ（基板保持体）５０と、この基板ホルダ５０に対して反り形成前のターゲット基板１００を接着するための接着剤塗布機（図示せず）と、この接着剤塗布機によって接着剤６０が塗布された基板ホルダ５０上でターゲット基板１００に反り１１０を弾性復帰可能に形成してターゲット基板１００を膨出させるための反り基板形成用のステージ（反り基板形成用の保持部）２２と、このステージ２２上でターゲット基板１００の反り量を測定するレーザ干渉計４と、このレーザ干渉計４を反り基板形成用のステージ２２と共に案内するガイド９と、これら構成部品のうち駆動系の構成部品を制御するコントローラ（図示せず）とから大略構成されている。

ターゲット基板１００としては、第１の部材（転写物）としての複数の薄膜を接合積層してなる微小構造体（物品）が形成される截頭円錐形状の凸部１０１，１０２（先端側面の外径をｄ_１とするとともに、基端面側面の外径をｄ_２とすると、ｄ_１＜ｄ_２）を両面に有する基板が用いられる。凸部１０１，１０２は、一方が薄膜の被転写面側の凸部であり、他方が基板ホルダ５０に対する接着面側の凸部である。

（反り基板形成用のステージ２２の構成）
反り基板形成用のステージ２２は、図４に示すように、ガイド９に対して昇降可能な昇降ステージ２２Ａと、この昇降ステージ２２Ａに対してＸ−Ｚ平面内の傾き及びＹ−Ｚ平面内の傾きが調整可能な調整ステージ２２Ｂとからなり、基板ホルダ５０の上方に配置されている。

昇降ステージ２２Ａは反り基板形成用のステージ２２の上方部に、また調整ステージ２２Ｂは反り基板形成用のステージ２２の下方部にそれぞれ配置されている。調整ステージ２２Ｂには、透明部材１１によって閉塞され、かつレーザ干渉計４の光路一部を形成する貫通窓２２０Ｂが設けられている。

透明部材１１は、図４に示すように、その厚さが調整ステージ２２Ｂの厚さより小さい寸法に設定され、貫通窓２２０Ｂ内の昇降ステージ２２Ａ寄りに配置されている。透明部材１１には、基板ホルダ５０側に開口し、かつ反り形成時にターゲット基板１００の被転写面側の凸部１０２を収容可能な凹部１１ａが設けられている。

（微小構造体の製造方法）
次に、本実施の形態に係る反り基板形成装置２１を用いた微小構造体の製造方法につき、図５（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。

図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施の形態に係る反り基板形成装置を用いた微小構造体の製造方法を説明するために示す断面図である。

本実施の形態に示す微小構造体の製造方法は、「反り基板の接着」及び「第１の薄膜の転写」・「第２の薄膜の転写」・「第３の薄膜の転写」の各工程が順次実施されるが、これら工程のうち「第１の薄膜の転写」及び「第２の薄膜の転写」・「第３の薄膜の転写」の各工程については第１の実施の形態に示す微小構造体の製造方法と同様に実施されるため、これら各工程の説明は省略し、「反り基板の接着」の工程のみについて説明する。

「反り基板の接着」
先ず、図５（ａ）に示すように、基板ホルダ５上に接着剤塗布機によって接着剤６０を塗布する。この場合、接着剤６０としては、接着塗布開始から接着工程終了までに要する時間が比較的長くなるため、瞬間接着剤以外の接着剤が用いられる。

次いで、図５（ｂ）に示すように、ターゲット基板１００の凸部１０１，１０２のうち被転写面側の凸部１０２を上側にするとともに、その接着面側の凸部１０１を下側にしてターゲット基板１００を基板ホルダ５０上に保持する。この場合、ターゲット基板１００が基板ホルダ５０上に保持されると、ターゲット基板１００の被転写面側の凸部１０２が透明部材１１の凹部１１ａの直下方に配置される。

しかる後、図５（ｃ）に示すように、反り基板形成用のステージ２２をＺ軸に沿って下降させることによりターゲット基板１００を基板ホルダ５０に圧接し、反り基板形成用のステージ２２の側と反対側でターゲット基板１００に反り１１０を弾性復帰可能に形成してから、このターゲット基板１００を反り１１０の形成側（接着面側の凸部１０１の側）で基板ホルダ５０に接着する。この際、反り１１０の形成は、透明部材１１の凹部１１ａ内にターゲット基板１００の被転写面側の凸部１０２を収容することにより行われる。また、ターゲット基板１００に反り１１０が形成されると、ターゲット基板１００が基板ホルダ５０の側とは反対側に、すなわち反り基板形成用のステージ２２の側に凸部となるように膨出して皿状の基板となる。これに伴い、ターゲット基板１００の被転写面側の凸部１０２も基板ホルダ５０の側とは反対側に膨出する。

そして、基板ホルダ５０をターゲット基板１００が下側に位置するように反転機構（図示せず）によって反転させ、「第１の薄膜の転写」工程に移行する。

［第３の実施の形態］
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る反り基板形成装置の全体を説明するために示す断面図である。図６において、図１と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。また，本実施例の説明では，特許第３１６１３６２号公報の加工技術について記載しているが，ターゲット基板を金型に読み替え，金型を設置したナノインプリント装置で部材を加工することで，ナノインプリントにも対応できる

（反り基板形成装置の全体構成）
図６において、符号３１で示す反り基板形成装置は、ベース部材としての台座２と、この台座２の上方でターゲット基板１００を保持可能な第１の基板ホルダ３（ステージ）と、この基板ホルダ３に対向する第２の基板ホルダ５（ステージ）と、この基板ホルダ５及び第１の基板ホルダ３を加熱・冷却してターゲット基板１００（図７に示す）に反りを弾性復帰可能に形成するための加熱・冷却装置３２と、この加熱・冷却装置３２の側方で第２の基板ホルダ５に対して反り形成後のターゲット基板１００を接着するための接着剤塗布機６と、この接着剤塗布機６によって接着剤６０が塗布された第１の基板ホルダ３上のターゲット基板１００に対する第２の基板ホルダ５の接触を検出するロードセル７と、このロードセル７と第２の基板ホルダ５との間に介在するチャック８と、このチャック８を第２の基板ホルダ５及びロードセル７と共に案内するガイド９と、これら構成部品のうち駆動系の構成部品を制御するコントローラ（図示せず）とから大略構成されている。

ターゲット基板１００としては、複数の薄膜を接合積層してなる微小構造体が形成される截頭円錐形状の凸部１０１（先端側面の外径をｄ_１とするとともに、基端面側面の外径をｄ_２とすると、ｄ_１＜ｄ_２）を片面に有する基板が用いられる。第１の基板ホルダ３としては、ターゲット基板１００の凸部１０１を収容可能な凹部３４を有する基板ホルダが用いられる。

（加熱・冷却装置３２の構成）
加熱・冷却装置３２は、例えばペルチェ素子からなり、図６に示すように、第１の基板ホルダ３と台座２との間に配置され、かつコントローラに接続されている。そして、反り基板形成時に第１の基板ホルダ３上のターゲット基板１００と第２の基板ホルダ５との間に接着剤６０を介在させた状態において、ターゲット基板１００及び第２の基板ホルダ５を加熱して急冷し、ターゲット基板１００及び第２の基板ホルダ５の各材料間の熱膨張率差を利用してターゲット基板１００に対し反り１１０を弾性復帰可能に形成することにより、ターゲット基板１００を反り１１０の形成側と反対側（第１の基板ホルダ３の側）に膨出させるように構成されている。加熱・冷却装置３２としては、ニクロム線ヒータ及び水冷却器を組み合わせて用いてもよい。

ターゲット基板１００及び第２の基板ホルダ５としては、表１に示す材料からなるものを適宜選択して用いられる。本実施の形態では、ターゲット基板１００が例えばＳｉＯからなる材料によって、第２の基板ホルダ５が例えばＡｌからなる材料によってそれぞれ形成されている。

（微小構造体の製造方法）
次に、本実施の形態に係る反り基板形成装置３１を用いた微小構造体の製造方法につき、図７（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。

図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３の実施の形態に係る反り基板形成装置を用いた微小構造体の製造方法を説明するために示す断面図である。

本実施の形態に示す微小構造体の製造方法は、「反り基板の接着」及び「第１の薄膜の転写」・「第２の薄膜の転写」・「第３の薄膜の転写」の各工程が順次実施されるが、これら工程のうち「第１の薄膜の転写」及び「第２の薄膜の転写」・「第３の薄膜の転写」の各工程については第１の実施の形態に示す微小構造体の製造方法と同様に実施されるため、これら各工程の説明は省略し、「反り基板の接着」の工程のみについて説明する。

「反り基板の接着」
先ず、図７（ａ）に示すように、凹部３４内に凸部１０１を収容して第１の基板ホルダ３上にターゲット基板１００を保持し、このターゲット基板１００の反保持側面（第２の基板ホルダ５に対向する側の面）に接着剤塗布機６によって接着剤６０を塗布する。この場合、接着剤６０としては、温度変化によって接着能力が変化し難い接着剤であることが望ましい。

次いで、図７（ｂ）に示すように、第２の基板ホルダ５をＺ軸に沿って下降させることにより、ターゲット基板１００上の接着剤６０に接触する位置に配置する。この場合、第２の基板ホルダ５が接着剤６０に接触する位置に配置されると、第２の基板ホルダ５とターゲット基板１００との間に接着剤６０が介在する。

しかる後、図７（ｃ）に示すように、ターゲット基板１００を第２の基板ホルダ５に接着剤６０によって接着する直前に、加熱・冷却装置３２を駆動してターゲット基板１００（第１の基板ホルダ３）及び第２の基板ホルダ５を加熱して急冷することにより、ターゲット基板１００及び第２の基板ホルダ５の各材料間の熱膨張率差を利用してターゲット基板１００に第２の基板ホルダ５の側で、すなわち第１の基板ホルダ３と反対側で反り１１０を弾性復帰可能に形成する。この場合、ターゲット基板１００に反り１１０が形成ざれると、ターゲット基板１００が第２の基板ホルダ５（第２のステージ）の側とは反対側に、すなわち第１の基板ホルダ３の側に膨出して皿状の基板となる。ターゲット基板１００の反り形成は、反り量が材料によって決定されるため、比較的高い再現性をもって実施される。

［第４の実施の形態］
図８は、本発明の第４の実施の形態に係る反り基板形成装置の全体を説明するために示す断面図である。図８において、図１と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

（反り基板形成装置の全体構成）
図８において、符号４１で示す反り基板形成装置は、ドナー基板２００に反り２１０を弾性復帰可能に形成するためのステージ４２と、このステージ４２上にドナー基板２００を保持するチャック４３と、このチャック４３によってステージ４２上に保持されたドナー基板２００の反り量を測定するレーザ干渉計（図示せず）と、これら構成部品のうち駆動系の構成部品を制御するコントローラ（図示せず）とから大略構成されている。

ステージ４２は、図８に示すように、加圧ポンプ１３に管路１３ａを介して接続する流通路４２０、及びこの流通路４２０に連通する空間部４２１を内部に有し、台座（図示せず）上に保持されている。そして、チャック４３によって保持されたドナー基板２００に対し、加圧ポンプ１３の駆動により空間部４２１に加圧力を発生させてステージ４２の空間部４２１側を凹面とする反り２１０を弾性復帰可能に形成することにより、ドナー基板２００を反り２１０の形成側と反対側に膨出させるように構成されている。ステージ４２には、空間部４２１に連通する貫通孔４２２が設けられている。

貫通孔４２２は、図８に示すように、レーザ干渉計４の側に配置され、その外側開口周縁にチャック４３を保持するように構成されている。

チャック４３は、図８に示すように、静電チャックからなり、ステージ４２上に配置されている。そして、ステージ４２上で静電力によってドナー基板２００を吸着保持するように構成されている。チャック４３には、ステージ４２の貫通孔４２２に連通する貫通孔４３０が設けられている。

（微小構造体の製造方法）
次に、本実施の形態に係る反り基板形成装置４１を用いた微小構造体の製造方法につき、図９Ａ（ａ），（ｂ）及び図９Ｂ（ｃ）〜（ｅ）を用いて説明する。

図９Ａ（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態に係る反り基板形成装置を用いた微小構造体の製造方法を説明するために示す断面図である。図９Ｂ（ｃ）〜（ｅ）は、本発明の第４の実施の形態に係る反り基板形成装置を用いた微小構造体の製造方法を説明するために示す断面図である。

本実施の形態に示す微小構造体の製造方法は、「反り基板の接着」及び「第１の薄膜の転写」・「第２の薄膜の転写」・「第３の薄膜の転写」の各工程が順次実施されるが、これら工程のうち「第２の薄膜の転写」及び「第３の薄膜の転写」の各工程については第１の実施の形態に示す微小構造体の製造方法と同様に実施されるため、これら各工程の説明は省略し、「反り基板の接着」及び「第１の薄膜の転写」の工程のみについて説明する。

なお、本微小構造体の製造方法は、反り変形の無いターゲット基板１００が基板ホルダ５によってステージ４２の上方で予め保持されているものとする。

「反り基板の接着」
先ず、図９Ａ（ａ）に示すように、第１の薄膜２０２Ａ及び第２の薄膜２０２Ｂ・第３の薄膜２０２Ｃが離型層２０１を介して予め同一平面内で形成されたドナー基板２００をチャック４３によってステージ４２上に保持する。

次に、図９Ａ（ｂ）に示すように、加圧ポンプ１３を駆動してステージ４２の空間部４２１内に吸気することにより、空間部４２１に加圧力を発生させてドナー基板２００にステージ４２の側を凹面とする反り２１０を弾性復帰可能に形成する。この場合、ドナー基板２００に反り２１０が形成ざれると、ドナー基板２００がステージ４２の側とは反対側に、すなわち基板ホルダ５（図９Ｂに示す）の側に膨出して皿状の基板となる。

「第１の薄膜の転写」
先ず、図９Ｂ（ｃ）に示すように、基板ホルダ５をターゲット基板１００と共にＸ軸−Ｙ軸水平面及びＹ軸−Ｚ軸鉛直面内で移動させて凸部１０１をドナー基板２００の第１の薄膜２０２Ａの直上方に配置し、凸部１０１の先端面（被転写面）及び第１の薄膜２０２Ａの先端面（転写面）を例えばアルゴン原子ビームの照射によって清浄化する。

次いで、図９Ｂ（ｄ）に示すように、基板ホルダ５をターゲット基板１００と共にＺ軸に沿って下降させて所定の荷重（例えば１０ｋｇｆ／ｃｍ^２）でターゲット基板１００の凸部１０１をドナー基板２００上の第１の薄膜２０２Ａに圧接する。この際、ドナー基板２００上の第１の薄膜２０２Ａに対してターゲット基板１００の凸部１０１の一部が先ず接触するが、ターゲット基板１００が下降するに従い第１の薄膜２０２Ａと凸部１０１との接触面積を増大させ、最終的には凸部１０１の先端面（被転写面）と第１の薄膜２０２Ａ（転写面）とが面全体にわたり接触することになる。これにより、転写面（第１の薄膜２０２Ａ）と被転写面（凸部１０１）との間に従来のようには気泡が存在せず、その接合面積を広くして薄膜の転写性が高められる。また、ターゲット基板１００の凸部１０１がドナー基板２００上の第１の薄膜２０２Ａに圧接されると、ターゲット基板１００の凸部１０１とドナー基板２００上の第１の薄膜２０２Ａとが常温接合される。

しかる後、図９Ｂ（ｅ）に示すように、基板ホルダ５をターゲット基板１００と共にＺ軸に沿って上昇させてドナー基板２００から第１の薄膜２０２Ａを剥離する。第１の薄膜２０２Ａの剥離は、第１の薄膜２０２Ａとターゲット基板１００の凸部１０１との密着（接合）力が第１の薄膜２０２Ａとドナー基板２００の離型層２０１との接合力よりも大きいため実現される。この場合、第１の薄膜２０２Ａがドナー基板２００から剥離されると、ドナー基板２００からターゲット基板１００の凸部１０１に転写される。

以上、本発明の反り基板形成装置及び微小構造体の製造方法を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。

（１）各実施の形態では、ターゲット基板１００（第１〜第３の実施の形態）に反り１１０を、またターゲット基板１００及びドナー基板２００（第４の実施の形態）に反り１１０，２１０を弾性復帰可能にそれぞれ形成することにより、ターゲット基板１００を反り１１０の形成側と反対側に、またターゲット基板１００及びドナー基板２００を反り１１０，２１０の形成側と反対側にそれぞれ膨出させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ドナー基板に反りを弾性復帰可能に形成することにより、ドナー基板を反りの形成側と反対側に膨出させてもよい。すなわち要するに、本発明は第１の基板及び第２の基板のうち少なくとも一方の基板に反りを弾性復帰可能に形成することにより、他方の基板側に少なくとも一方の基板を膨出させるものであればよい。

（２）各実施の形態では、ターゲット基板１００を基板ホルダ５に接着するために接着剤６０を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ターゲット基板１００の反り変形状態を維持することができれば、例えば接着シール等を用いてもよい。

（３）各実施の形態では、ターゲット基板１００としてサイズが一辺１０ｍｍサイズの角チップ基板を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、他のサイズの基板を用いても勿論よい。

（４）各実施の形態では、基板と薄膜を及び薄膜同士を接合する場合および熱ナノインプリントについて説明したが、本発明はこれに限定されず、ウエハ同士を接合する場合や各種ナノインプリント方法によって基板にパターンを形成する場合にも各実施の形態と同様に適用可能である。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る反り基板形成装置の全体を説明するために示す正面図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態に係る反り基板形成装置の要部を説明するために示す断面図である。 図３Ａ（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態に係る反り基板形成装置を用いた微小構造体の製造方法を説明するために示す断面図である。 図３Ｂ（ｅ）〜（ｇ）は、本発明の第１の実施の形態に係る反り基板形成装置を用いた微小構造体の製造方法を説明するために示す断面図である。 図３Ｃ（ｈ)〜(ｊ）は、本発明の第１の実施の形態に係る反り基板形成装置を用いた微小構造体の製造方法を説明するために示す断面図である。 図３Ｄ（ｋ）〜（ｍ）は、本発明の第１の実施の形態に係る反り基板形成装置を用いた微小構造体の製造方法を説明するために示す断面図である。 図３Ｅは、本発明の第１の実施の形態に係る反り基板形成装置を用いた微小構造体の製造方法を説明するために示す断面図である。 図４は、本発明の第２の実施の形態に係る反り基板形成装置の全体を説明するために示す断面図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施の形態に係る反り基板形成装置を用いた微小構造体の製造方法を説明するために示す断面図である。 図６は、本発明の第３の実施の形態に係る反り基板形成装置の全体を説明するために示す断面図である。 図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３の実施の形態に係る反り基板形成装置を用いた微小構造体の製造方法を説明するために示す断面図である。 図８は、本発明の第４の実施の形態に係る反り基板形成装置の全体を説明するために示す断面図である。 図９Ａ（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態に係る反り基板形成装置を用いた微小構造体の製造方法を説明するために示す断面図である。 図９Ｂ（ｃ）〜（ｅ）は、本発明の第４の実施の形態に係る反り基板形成装置を用いた微小構造体の製造方法を説明するために示す断面図である。

符号の説明

１，２１，３１，４１…反り基板形成装置、２…台座、３…第１の基板ホルダ、３０…流通路、３１，４２１…空間部、３２０，３２１，４２０，４３０…貫通孔、３４…凹部、４…レーザ干渉計、５…第２の基板ホルダ、５０…基板ホルダ、６…接着剤塗布機、６０…接着剤、７…ロードセル、８，４３…チャック、９…ガイド、１０…真空ポンプ、１０ａ…管路、１１…透明部材、１１ａ…凹部、１２…ステージ、１３…加圧ポンプ、１３ａ…管路、２２…反り基板形成用のステージ、２２Ａ…昇降ステージ、２２Ｂ…調整ステージ、２２０Ｂ…貫通窓、３２…加熱・冷却装置、４２…ステージ、４２１…空間部、１００…ターゲット基板、１１０…反り、１０１，１０２…凸部、２００…ドナー基板、２００Ａ…第１の薄膜、２００Ｂ…第２に薄膜、２００Ｃ…第３の薄膜、２０１…離型層、３００…ナノインプリント装置、３０１…顕微鏡、３１０…第１のステージ、３１１…加熱ヒータ、３１２…静電チャック、３２０…第２のステージ、３２１…加熱ヒータ、３２２…磁性チャック、３３０…加工部材、３４０…マイクロモールド

Claims (6)

1. 第１の部材を第１の保持部に保持し、第２の部材を第２の保持部に保持する第１の工程と、
   前記第１の保持部と前記第２の保持部とを相対的に移動させることにより、前記第１の部材と前記第２の部材とを互いに押し合わせる第２の工程とを備え、
   前記第２の工程を実行するにあたり、前記第１の部材及び前記第２の部材のうち少なくとも一方の部材に、他方の部材に押し合わされる側が凸になるように弾性復帰可能な反りを与える
   物品の形成方法。
2. 前記第１の部材は、第１の基板上にある転写物であり、
   前記第２の工程の前に、前記第１の部材と前記第２の部材との互いに接触する面を清浄化し、
   さらに前記第２の工程のあとに、前記第１の基板と前記第２の部材を引き離して、前記第２の部材に前記第１の部材を表面活性化接合により転写する第３の工程を含む請求項１に記載の物品の形成方法。
3. 物品を形成する部材を保持し、前記部材に吸引力でその保持側が凸部になるように弾性変形可能な反りを与えるための第１の基板保持体と、
   前記第１の基板保持体に対し相対的に移動可能に配置され、前記部材を前記凸部の側と反対側で接着して保持する第２の基板保持体と
   を備えた反り部材形成装置。
4. 前記部材は、基板上にある転写物であり、他の部材に表面活性化接合によって転写される請求項３に記載の反り部材形成装置。
5. 物品を形成する部材にその一方側の面が押圧力で凸部になるように弾性復帰可能な反りを与えるための反り部材形成用保持部と、
   前記反り部材形成用保持部に対し相対的に移動可能に配置され、前記部材を前記凸部の側と反対側で接着して保持する基板保持体と
   を備えた反り部材形成装置。
6. 前記部材は、基板上にある転写物であり、他の部材に表面活性化接合によって転写される請求項５に記載の反り部材形成装置。

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