JP2014013868A

JP2014013868A - Micro contact printing apparatus and micro contact printing method

Info

Publication number: JP2014013868A
Application number: JP2012151535A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Nakajima; 嘉樹中島; Hiroshi Imai; 浩今井; Akinobu Shibuya; 明信渋谷; Masahiro Kubo; 雅洋久保
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2014-01-23

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low cost method for suppressing bleeding of ink and forming a high definition pattern, in fine pattern formation in a micro contact printing method.SOLUTION: The micro contact printing apparatus includes: a stamp which has unevenness for transferring a pattern to a substrate surface with ink and transmits ultraviolet rays; and an ultraviolet irradiation section which irradiates ultraviolet rays to the substrate surface to add ink-philiac or ink-repelling property with respect to ink to the substrate surface, using the stamp as a mask. The micro contact printing method has the steps of: applying ink to the convex part of unevenness of the stamp; making ultraviolet rays incident on the stamp and irradiating the ultraviolet rays onto the substrate surface in the stage before or after the ink application step; and transferring the ink applied to the convex part of the stamp to the substrate surface.

Description

本発明は、マイクロコンタクトプリント装置に関し、特に、高精細なパターン形成を実現するマイクロコンタクトプリント装置およびマイクロコンタクトプリント方法に関する。 The present invention relates to a microcontact printing apparatus, and more particularly to a microcontact printing apparatus and a microcontact printing method that realize high-definition pattern formation.

近年、印刷技術を応用した極めて簡易なプロセスを用いた電子回路や配線構造が実現されている。例えば、特許文献１に開示された配線構造は、表面に凹凸パターンを持つ版の凸部に機能インクを塗付し、該版の凸部を基板に押し付けて該インクを転写することで形成されている。この工法はマイクロコンタクトプリント法と呼ばれる。 In recent years, electronic circuits and wiring structures using a very simple process applying printing technology have been realized. For example, the wiring structure disclosed in Patent Document 1 is formed by applying functional ink to a convex portion of a plate having a concavo-convex pattern on the surface and transferring the ink by pressing the convex portion of the plate against a substrate. ing. This method is called the micro contact printing method.

また、他の印刷技術を応用したプロセスとして、特許文献３に開示された、ピエゾ素子等によるインク吐出機構が設置されたインクヘッドを基板上で動作させ、選択的にインクを基板上に滴下することでパターンを形成するインクジェット工法や、特許文献４に開示された、編み目状のパターンマスクが施されたスクリーン版を基板上に設置し、該スクリーン版の上にインクを置き、スキージでインクを基板上に塗付してパターンを形成するスクリーン印刷工法などが知られている。これらの印刷技術を応用して電子回路や配線を形成する技術は、プリントロニクスと総称されている。 Further, as a process applying other printing technology, an ink head provided with an ink ejection mechanism such as a piezo element disclosed in Patent Document 3 is operated on a substrate, and ink is selectively dropped onto the substrate. An ink jet method for forming a pattern and a screen plate having a stitch pattern mask disclosed in Patent Document 4 is placed on a substrate, ink is placed on the screen plate, and ink is applied with a squeegee. A screen printing method for forming a pattern by applying on a substrate is known. Techniques for forming electronic circuits and wiring by applying these printing techniques are collectively referred to as Printronics.

プリントロニクスにおけるパターン転写では、液体状の機能インク（導電インク、絶縁インク、半導体インク等）を転写する。このとき、パターンの端部が滲むために高精細なパターンとはならず、特に、微細なパターンにおいては、配線の短絡等の不具合が発生する場合があった。特許文献２では、こうした不具合を避けるために、転写パターンに対応させて予め基板の表面自由エネルギーを変化させ、インクの濡れ性を変化させることで、インクが転写されやすい部分と転写されにくい部分とを形成する方法が開示されている。これによりインクの滲みを防止し、その後、マイクロコンタクトプリント法でインクを転写することで、微細で高精細なパターンを実現している。 In pattern transfer in printtronics, liquid functional ink (conductive ink, insulating ink, semiconductor ink, etc.) is transferred. At this time, since the end portion of the pattern bleeds out, the pattern does not become a high-definition pattern. In particular, in a fine pattern, a defect such as a short circuit of the wiring may occur. In Patent Document 2, in order to avoid such problems, the surface free energy of the substrate is changed in advance corresponding to the transfer pattern, and the wettability of the ink is changed. A method of forming is disclosed. As a result, ink bleeding is prevented, and then the ink is transferred by the micro contact printing method to realize a fine and high-definition pattern.

また、特許文献３では、基板上にインクジェット工法等で滴下したインクを、剥離性表面を有する弾性体で挟み込み、その状態で乾固させることで、基板上の表面自由エネルギーに関わらず、安定してインク転写パターンを形成する方法が開示されている。さらに、特許文献４では、マスクパターンを施したスクリーン版を用いて紫外線照射を行い、予め基板の表面自由エネルギーを変化させ、濡れ性を高くした部分にインクを転写するプロセスを提案している。また、非特許文献１では、前記紫外線照射の際にも適用できる、マスクと基板との適切な間隔の設定について開示している。 Moreover, in patent document 3, it is stable regardless of the surface free energy on a board | substrate by pinching the ink dripped on the board | substrate with the inkjet construction method etc. with the elastic body which has a peelable surface, and making it dry in that state. A method for forming an ink transfer pattern is disclosed. Furthermore, Patent Document 4 proposes a process in which ultraviolet rays are irradiated using a screen plate provided with a mask pattern, and the surface free energy of the substrate is changed in advance to transfer the ink to a portion having improved wettability. Non-Patent Document 1 discloses the setting of an appropriate distance between the mask and the substrate, which can be applied to the ultraviolet irradiation.

特開２００９−０２８９４７号公報JP 2009-028947 A 特開２０１０−１４７４０８号公報JP 2010-147408 A 特開２０１１−１８１７２４号公報JP 2011-181724 A 特開２００８−０７３９１１号公報JP 2008-073911 A

扇子義久、磯野麻里子、関口淳、門井幹夫、松澤敏晴、南洋一著、「厚膜レジストにおける実測溶解速度を用いたプロキシミティ・リソグラフィ・シミュレーションの検討」、電気学会論文誌Ａ（基礎・材料・共通部門誌）、第１２４巻、０３８５−４２０５頁、２００４年Yoshihisa Folding Fan, Mariko Kanno, Satoshi Sekiguchi, Mikio Kado, Toshiharu Matsuzawa, Yoichi Minami, “Examination of Proximity Lithography Simulation Using Measured Dissolution Rate in Thick Film Resist”, IEEJ Transactions A (Basics, Materials, (Common Section Magazine), 124, 0385-4205, 2004

しかしながら、前述の技術には以下のような問題がある。まず、特許文献２の方法で基板の表面自由エネルギーを変化させるためには、インクの転写パターンと同じパターンを設けた別のマスクの作製や、紫外線などにより基板表面にエネルギーを付与するための工程が別途必要となる。さらに、表面自由エネルギーを変化させたパターンに合わせてインク転写を行うためのアライメント工程が必要となるため、プロセスが複雑化しパターンの位置ずれのリスクが高くなる。以上の結果として、プロセスのコストが高くなる。 However, the above technique has the following problems. First, in order to change the surface free energy of the substrate by the method of Patent Document 2, a process for producing another mask provided with the same pattern as the ink transfer pattern and for applying energy to the substrate surface by ultraviolet rays or the like Is required separately. Furthermore, since an alignment step for transferring ink in accordance with a pattern whose surface free energy has been changed is required, the process becomes complicated and the risk of pattern displacement increases. As a result, the cost of the process increases.

また、特許文献３のように、滴下したインクの上に撥インク性の弾性体を押しつける工法では、やはり別途に弾性体が必要となるなどでプロセスのコストが高くなる。 Further, as in Patent Document 3, in the method of pressing an ink-repellent elastic body on the dropped ink, the cost of the process increases because an elastic body is required separately.

一方、特許文献４の工法では、基板の表面自由エネルギーを変化させるためのマスクを施したスクリーン版と、インク転写に用いるマスクを施したスクリーン版が同一であるため、別途スクリーン版を製造するコストやアライメント工程の必要はなくなる。しかしながら、マスクのパターンそのものがスクリーン版の網目より微細化できない点や、スクリーン版と基板の距離の精密な制御が必要となる点、スクリーン版上に設置するインクには高粘度のものを選択せざるを得ず微細なパターンの形成には不向きとなる点など、スクリーン印刷特有の問題を有する。このため、マイクロコンタクトプロセス等、他の印刷プロセスと比較して微細な配線や電子回路の形成は困難である。 On the other hand, in the method of Patent Document 4, since the screen plate provided with the mask for changing the surface free energy of the substrate is the same as the screen plate provided with the mask used for ink transfer, the cost for manufacturing the screen plate separately is required. And the need for an alignment process is eliminated. However, the mask pattern itself cannot be made finer than the screen plate mesh, the precise control of the distance between the screen plate and the substrate is required, and the ink to be installed on the screen plate should be selected with high viscosity. There is a problem peculiar to screen printing, such as being unsuitable for forming a fine pattern. For this reason, it is difficult to form fine wiring and electronic circuits as compared with other printing processes such as a microcontact process.

本発明は、上記の現状を鑑みて成されたものであり、マイクロコンタクトプリント法による微細印刷性を活かし、かつ、基板の表面自由エネルギーを変化させるために別途のマスクを用意して追加の工程を行うといった、コスト高となるプロセスを行うことなく高精細なパターンの形成を実現する、マイクロコンタクトプリント装置およびマイクロコンタクトプリント方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-mentioned present situation, and utilizes an additional process by preparing a separate mask in order to change the surface free energy of the substrate by making use of the fine printability by the microcontact printing method. It is an object of the present invention to provide a microcontact printing apparatus and a microcontact printing method capable of forming a high-definition pattern without performing a costly process such as

基板表面にインクによりパターンを転写する凹凸を有しかつ紫外線を透過するスタンプと、前記スタンプをマスクとして前記基板表面へ紫外線照射する紫外線照射部とを備えたことを特徴とする。 A stamp having projections and recesses for transferring a pattern with ink on the substrate surface and transmitting ultraviolet rays, and an ultraviolet irradiation unit for irradiating the substrate surface with ultraviolet rays using the stamp as a mask.

また、基板表面にインクによりパターンを転写する凹凸を有しかつ紫外線を透過するスタンプの、前記凹凸の凸部にインクを塗付する塗付工程と、前記塗付工程の前段階または後段階で、前記スタンプに前記紫外線を入射して前記基板表面に前記紫外線を照射する照射工程と、前記スタンプの前記凸部に塗付されたインクを前記基板表面に転写する転写工程とを有することを特徴とする。 In addition, a stamping process for transferring a pattern with ink on the substrate surface and applying ultraviolet light to a stamp that transmits ultraviolet rays is performed in a pre-stage or a post-stage of the coating process. And an irradiation step in which the ultraviolet ray is incident on the stamp to irradiate the ultraviolet ray onto the substrate surface, and a transfer step in which the ink applied to the convex portion of the stamp is transferred to the substrate surface. And

本発明により、基板にパターンを転写するスタンプを、紫外線照射によって基板の表面自由エネルギーを変化させることで基板表面に新インク性部あるいは撥インク性部を形成するためのマスクと兼用することができる。これにより、インクの滲みを回避して微細かつ高精細なパターンを形成できるマイクロコンタクトプリント装置、マイクロコンタクトプリント方法を提供することができる。 According to the present invention, a stamp for transferring a pattern to a substrate can also be used as a mask for forming a new ink portion or an ink repellent portion on the substrate surface by changing the surface free energy of the substrate by ultraviolet irradiation. . Accordingly, it is possible to provide a microcontact printing apparatus and a microcontact printing method that can form fine and high-definition patterns while avoiding ink bleeding.

さらに、上記のようにスタンプを兼用することで、紫外線照射の直後にインク転写を行うことができる。また、アライメント工程を実施する必要がなくなるため、目合わせずれによるパターンずれのリスクが低減する。さらに、紫外線照射用の別途のマスクも不要となる。以上の結果、マイクロコンタクトプリント工程の時間やコストの削減が実現する。 Furthermore, by using the stamp also as described above, ink transfer can be performed immediately after ultraviolet irradiation. Further, since it is not necessary to perform the alignment process, the risk of pattern deviation due to misalignment is reduced. Furthermore, a separate mask for ultraviolet irradiation becomes unnecessary. As a result, the time and cost of the micro contact printing process can be reduced.

本発明の第１の実施の形態のマイクロコンタクトプリント装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the micro contact printing apparatus of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態のマイクロコンタクトプリント装置の紫外線照射の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the ultraviolet irradiation of the micro contact printing apparatus of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態のマイクロコンタクトプリント装置のスタンプを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the stamp of the micro contact printing apparatus of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態のマイクロコンタクトプリント装置のスタンプの製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the stamp of the micro contact printing apparatus of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態のマイクロコンタクトプリント装置の紫外線照射の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the ultraviolet irradiation of the micro contact printing apparatus of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態のマイクロコンタクトプリント装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the micro contact printing apparatus of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態のマイクロコンタクトプリント装置のスタンプを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the stamp of the micro contact printing apparatus of the 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施の形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。
（第１の実施の形態）
図面を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the preferred embodiments described below are technically preferable to implement the present invention, but the scope of the invention is not limited to the following.
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の第１の実施の形態のマイクロコンタクトプリント装置の構成図である。基板にパターンを転写する凹凸を有し紫外線透過性を持つ弾性体のスタンプ１が、押圧機構２によって保持され、かつ上下方向に動作できるようになっている。押圧機構２はスタンプ保持機能を有し、移動機構３によって保持されている。移動機構３により押圧機構２およびスタンプ１は、インク供給機構４および基板ステージ機構５の間を移動することができる。 FIG. 1 is a configuration diagram of a microcontact printing apparatus according to a first embodiment of the present invention. An elastic stamp 1 having irregularities for transferring a pattern to a substrate and having ultraviolet transparency is held by a pressing mechanism 2 and can be operated in the vertical direction. The pressing mechanism 2 has a stamp holding function and is held by the moving mechanism 3. The pressing mechanism 2 and the stamp 1 can be moved between the ink supply mechanism 4 and the substrate stage mechanism 5 by the moving mechanism 3.

インク供給機構４は、内部にインク６を保管している。移動機構３によってスタンプ１がインクの塗付版７の直上に移動すると、適量のインクを塗付版７の上に滴下する。さらに、付属するバー状の塗付機構８でインクをのばすことで、インクを塗付版７の面上に平滑に均一に塗付する。塗付版７の上に均一に塗付されたインクに対し、スタンプ１が押圧機構２によって押し付けられることで、スタンプの凸部のみにインクが供給される。なお、インク供給機構４には、スタンプに供給されず塗布版７に残留したインクを洗浄する為の洗浄液９が付属している。 The ink supply mechanism 4 stores ink 6 therein. When the stamp 1 is moved immediately above the ink application plate 7 by the moving mechanism 3, an appropriate amount of ink is dropped onto the application plate 7. Further, the ink is spread smoothly and evenly on the surface of the coating plate 7 by extending the ink with the attached bar-shaped coating mechanism 8. The stamp 1 is pressed against the ink uniformly applied on the coating plate 7 by the pressing mechanism 2, whereby the ink is supplied only to the convex portion of the stamp. The ink supply mechanism 4 is attached with a cleaning liquid 9 for cleaning ink that is not supplied to the stamp and remains on the coating plate 7.

凸部のみにインクが供給されたスタンプ１は、押圧機構２によって上昇した後、移動機構３によって基板ステージ機構５上の基板１０の直上に移動する。ここで、スタンプ１と基板１０の間隔は、スタンプの凹凸パターンのラインアンドスペースの寸法に対し、非特許文献１に基づいた計算により設定することができる。これにより、スタンプをマスクにして露光をする際の回折の影響を抑制し、紫外線照射する領域としない領域との境界を高精細化することができる。 The stamp 1 to which ink has been supplied only to the convex portion is raised by the pressing mechanism 2 and then moved directly above the substrate 10 on the substrate stage mechanism 5 by the moving mechanism 3. Here, the distance between the stamp 1 and the substrate 10 can be set by calculation based on Non-Patent Document 1 with respect to the line and space dimension of the uneven pattern of the stamp. As a result, the influence of diffraction at the time of exposure using the stamp as a mask can be suppressed, and the boundary between the region irradiated with ultraviolet rays and the region not irradiated can be made high definition.

紫外線照射機構１１により、スタンプ１を介して紫外線が基板表面に照射されると、インク６によって紫外線が遮断されない部分、即ちスタンプ１の凹部に対応する基板表面の部分が撥インク性となる（詳細後述）。その後、押圧機構２によりスタンプ１が基板１０の全面に均一な圧力で押し付けられることで、スタンプ１の凸部に塗付されていたインク６が、予め撥インク性が与えられた部分に滲むことなく高精細に転写される。 When the ultraviolet ray irradiation mechanism 11 irradiates the substrate surface with ultraviolet rays through the stamp 1, the portion where the ultraviolet rays are not blocked by the ink 6, that is, the portion of the substrate surface corresponding to the concave portion of the stamp 1 becomes ink repellent (details). Later). After that, the stamp 1 is pressed against the entire surface of the substrate 10 by the pressing mechanism 2 with a uniform pressure, so that the ink 6 applied to the convex portion of the stamp 1 bleeds into a portion to which ink repellency has been given in advance. It is transferred with high definition.

スタンプ１の材質としては、透明で紫外線透過性を有する材質を使用することができる。たとえば、透明なポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などが好適に使用される。 As the material of the stamp 1, a transparent material having ultraviolet transparency can be used. For example, transparent polydimethylsiloxane (PDMS) is preferably used.

押圧機構２は、スタンプ１上のインクを基板全面に均一に転写できるよう、基板の中央部と周辺部とで均一な圧力を基板全面にわたってかけられる機構とすることが望ましい。また、例えば、特開２０１０−３４１３２に開示された、スタンプの傾斜に合わせてステージが傾斜する機構、特開２０１０−８０７１４に開示された、スタンプを複数の保持部により保持することで基板とモールドの間の微小な傾きを補正する機構を利用しても良い。 The pressing mechanism 2 is desirably a mechanism that can apply a uniform pressure over the entire surface of the substrate so that the ink on the stamp 1 can be uniformly transferred to the entire surface of the substrate. Further, for example, a mechanism disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-34132, in which a stage is inclined in accordance with the inclination of the stamp, and disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-80714, a stamp and a substrate are held by a plurality of holding units. A mechanism for correcting a slight inclination between the two may be used.

また、押圧機構２は、スタンプ１を紫外線照射時のマスクとするために、スタンプ１に紫外線を導入できる構造とする。すなわち、押圧機構２に紫外線の透過する透明部分を設けることで、スタンプ１の凹凸面の裏面からスタンプ２に紫外線を導入することが可能である。また、スタンプ２内に紫外線を反射する構造を設けることにより、スタンプ２の側面から紫外線を導入する構造が可能である（後述）。 Further, the pressing mechanism 2 has a structure capable of introducing ultraviolet rays into the stamp 1 in order to use the stamp 1 as a mask during ultraviolet irradiation. That is, it is possible to introduce ultraviolet rays into the stamp 2 from the back surface of the uneven surface of the stamp 1 by providing the pressing mechanism 2 with a transparent portion that transmits ultraviolet rays. Further, by providing the stamp 2 with a structure for reflecting ultraviolet rays, a structure for introducing ultraviolet rays from the side surface of the stamp 2 is possible (described later).

基板ステージ機構５は基板を固定する機構を備えており、例えば、ステージ上に複数の孔を設け、前記孔から空気を吸引し、孔部を低圧とすることで、大気圧で基板を基板ステージに押し付ける機構が可能である。移動機構３は、スタンプの位置が正確に制御できるよう、１軸または２軸の機構を用いることができる。 The substrate stage mechanism 5 includes a mechanism for fixing the substrate. For example, a plurality of holes are provided on the stage, air is sucked from the holes, and the hole portion is set to a low pressure. A mechanism that presses against is possible. The moving mechanism 3 can use a uniaxial or biaxial mechanism so that the position of the stamp can be accurately controlled.

インク供給機構４は、密封されたインク容器や洗浄液容器を備え、前記の容器内に適切な気圧を加えることで適量のインク６や洗浄液９を塗付版７上に滴下する機構を備える。さらに、滴下したインク６を塗付版７上に均一に平滑に塗付するためのバー状の塗付機構８を備える。この塗付機構８でインクを引き伸ばして、塗付版７上にインクを均一に塗付する。 The ink supply mechanism 4 includes a sealed ink container and a cleaning liquid container, and includes a mechanism that drops an appropriate amount of the ink 6 and the cleaning liquid 9 on the coating plate 7 by applying an appropriate atmospheric pressure in the container. Furthermore, a bar-shaped application mechanism 8 for applying the dropped ink 6 uniformly and smoothly on the application plate 7 is provided. The ink is stretched by the application mechanism 8 to uniformly apply the ink onto the application plate 7.

塗付機構８のバーは、細線を巻きつけた構造とすることができる。細線の直径としては、スタンプ１の凹凸の最小幅に対して１０倍以上にはならない直径とすることが望ましい。これにより、より安定的にインク６を塗付版７上に均一に平滑に塗付することができる。 The bar of the application mechanism 8 can be formed by winding a thin wire. The diameter of the thin wire is desirably a diameter that does not exceed 10 times the minimum width of the unevenness of the stamp 1. Thereby, the ink 6 can be more uniformly and smoothly applied onto the application plate 7 more stably.

インク供給機構４が備えるインク６の種類は、本実施の形態のマイクロコンタクトプリント装置で製造する電子機器によって異なる。一層の配線を形成する場合は、一種類の導電性インクを用いる。多層配線基板を形成する場合は、導電性インクおよび絶縁性インクを用いる。アクティブ素子を含む電子回路を形成する場合は、更に半導体インクを用いる。 The type of ink 6 provided in the ink supply mechanism 4 differs depending on the electronic device manufactured by the microcontact printing apparatus of the present embodiment. When forming one layer of wiring, one kind of conductive ink is used. When forming a multilayer wiring board, conductive ink and insulating ink are used. In the case of forming an electronic circuit including an active element, a semiconductor ink is further used.

導電性インクは、たとえば金、銀、銅、アルミ等のナノ粒子とその分散剤、疎水性の溶剤から成る溶液である。絶縁性インクは、たとえばポリイミド等の高分子化合物である。絶縁性を保持し、電子機器に好適に用いられるよう耐熱性、寸法安定性などの性質を備えた化合物の前駆体（ポリアミド）等を疎水性の溶剤に溶かした溶液である。 The conductive ink is a solution composed of nanoparticles such as gold, silver, copper, and aluminum, a dispersant thereof, and a hydrophobic solvent. The insulating ink is a polymer compound such as polyimide. It is a solution in which a precursor of a compound (polyamide) having properties such as heat resistance and dimensional stability is dissolved in a hydrophobic solvent so as to maintain insulation and be suitably used in an electronic device.

半導体インクには、疎水性の溶剤に可溶な有機半導体が好適に用いられる。チオフェンおよびその誘導体を骨格にもつポリマー、フェニレンビニレンおよびその誘導体を骨格にもつポリマー、アニリンおよびその誘導体を骨格にもつポリマー、ピロールおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、アセチレンおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ヘプタジエンおよびその誘導体を骨格にもつポリマー、フタロシアニン類およびそれらの誘導体、ジアミン類、フェニルジアミン類およびそれらの誘導体、ペンタセンおよびその誘導体、ポルフィリンおよびその誘導体、シアニン、キノン、ナフトキノンなどの低分子が利用され得る。製造性ならびに大気下での安定性、電荷移動度などの観点から、ベンゾチエノベンゾチオフェン系の材料が好適に用いられる。入手性を考慮すればポリチオフェン系の材料でも良い。 For the semiconductor ink, an organic semiconductor that is soluble in a hydrophobic solvent is preferably used. Polymers with thiophene and its derivatives as skeleton, polymers with phenylene vinylene and its derivatives as skeleton, polymers with aniline and its derivatives as skeleton, oligomers and polymers with pyrrole and its derivatives as skeleton, acetylene and its derivatives as skeleton Oligomers and polymers having skeletons, polymers having skeletons of heptadiene and derivatives thereof, phthalocyanines and derivatives thereof, diamines, phenyldiamines and derivatives thereof, pentacene and derivatives thereof, porphyrins and derivatives thereof, cyanine, quinone, naphthoquinone, etc. Small molecules can be utilized. From the viewpoints of manufacturability, stability in the atmosphere, charge mobility, and the like, a benzothienobenzothiophene-based material is preferably used. In view of availability, a polythiophene-based material may be used.

以上の機能性インクは、基板に塗付した後、加熱によって焼結する。また、紫外線照射によって焼結することもできる。紫外線照射で焼結する場合は、スタンプをマスクにして基板表面に紫外線照射する工程での紫外線照射時間の範囲では、焼結しないインクとすることができる。 The functional ink described above is applied to the substrate and then sintered by heating. Moreover, it can also sinter by ultraviolet irradiation. In the case of sintering by ultraviolet irradiation, an ink that does not sinter can be obtained within the range of ultraviolet irradiation time in the step of irradiating the substrate surface with ultraviolet rays using a stamp as a mask.

基板１０は、ポリイミド、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート等、電子機器に好適に用いられる耐熱性、寸法安定性のある高分子フィルムが用いられる。 The substrate 10 is made of a polymer film having heat resistance and dimensional stability, such as polyimide, polyethylene terephthalate, and polyethylene naphthalate, which are suitably used for electronic devices.

紫外線照射機構１１は、基板表面に紫外線を照射することで、基板表面を大気中の酸素と結合させ、基板表面に極性を持たせることができる。その結果、基板表面の表面自由エネルギーは高くなる。極性を持った基板表面は、非極性インクに対しては撥インク性となる。疎水性の溶剤を用いたインク６は非極性を有することから、本実施の形態で使用する疎水性の溶剤を用いたインク６に対して、紫外線照射を行った基板表面は撥インク性となる。疎水性の溶剤としては、テトラデカン等の石油系炭化水素などが使用できる。 By irradiating the substrate surface with ultraviolet rays, the ultraviolet irradiation mechanism 11 can combine the substrate surface with oxygen in the atmosphere and impart polarity to the substrate surface. As a result, the surface free energy on the substrate surface is increased. A polar substrate surface is ink repellent with respect to non-polar inks. Since the ink 6 using the hydrophobic solvent has non-polarity, the substrate surface that has been irradiated with ultraviolet rays with respect to the ink 6 using the hydrophobic solvent used in the present embodiment is ink-repellent. . As the hydrophobic solvent, petroleum hydrocarbons such as tetradecane can be used.

インク６は、金属ナノ粒子等を溶解しているため、紫外線を散乱させる。即ち、インク６を塗付したスタンプ１の凸部は、紫外線に対してマスクとして機能する。よって、図２に示すように、基板１０の表面のインク６を転写する部分は紫外線から遮蔽され、インク６を転写しない部分だけに紫外線が照射される。すなわち、疎水性の溶剤を用いたインク６に対して、インク６を転写しない部分だけが撥インク性となる。これにより、インク６を転写したときの滲みが抑制され、高精細なパターン形成が実現する。 Since the ink 6 dissolves metal nanoparticles and the like, it scatters ultraviolet rays. That is, the convex part of the stamp 1 to which the ink 6 is applied functions as a mask against ultraviolet rays. Therefore, as shown in FIG. 2, the portion of the surface of the substrate 10 where the ink 6 is transferred is shielded from the ultraviolet rays, and only the portion where the ink 6 is not transferred is irradiated with the ultraviolet rays. That is, only the portion where the ink 6 is not transferred becomes ink repellant with respect to the ink 6 using the hydrophobic solvent. Thereby, bleeding when the ink 6 is transferred is suppressed, and high-definition pattern formation is realized.

スタンプ１は、凸部表面にインク６が選択的に塗付されるため、インク６塗付後には、マスクとしての役割を果たす。しかしながら、パターンの微細化に伴って、インク６はその粘性によっては凹部にも毛細管現象により入り込んでしまう場合が生じる。これを防ぐためには、図３に示すように、凸部の表面を粗化することで、凸部のインクが凹部に移動しにくくする方法が有効である。 Since the ink 1 is selectively applied to the surface of the convex portion, the stamp 1 serves as a mask after the ink 6 is applied. However, as the pattern becomes finer, the ink 6 may enter the recess due to capillary action depending on the viscosity of the ink 6. In order to prevent this, as shown in FIG. 3, it is effective to roughen the surface of the convex portion so that the ink on the convex portion does not easily move to the concave portion.

また、図３に示すスタンプのように、スタンプの凸部の基板表面に対向する表面を粗化することで、凸部表面が紫外線を散乱するようになる。これにより、凸部に入射した紫外線が基板表面に到達しにくくなり、凸部にインクを塗付しなくても、図３の構造のスタンプで紫外線照射することで、凹部に対応した基板表面を撥インク性とすることができる。その後、凸部にインクを塗付し、基板に転写することができる。 Further, by roughening the surface of the convex portion of the stamp that faces the substrate surface as in the stamp shown in FIG. 3, the convex portion surface scatters ultraviolet rays. This makes it difficult for the ultraviolet rays incident on the convex portions to reach the substrate surface, and even without applying ink to the convex portions, the substrate surface corresponding to the concave portions is irradiated with ultraviolet rays with the stamp having the structure of FIG. Ink repellency can be achieved. Thereafter, ink can be applied to the convex portions and transferred to the substrate.

図４にスタンプ１の製法を示す。スタンプ１となる樹脂１２を、容器１３の底に設置したモールド型１４の上に流し込み、硬化させる（図４（ａ））。その後、樹脂１２を切り取り、スタンプ１とする（図４（ｂ））。本実施の形態のスタンプの凹部あるいは凸部の幅は、最少で１μｍ前後、最大で数百μｍ程度である。 FIG. 4 shows a manufacturing method of the stamp 1. The resin 12 to be the stamp 1 is poured onto a mold 14 placed on the bottom of the container 13 and cured (FIG. 4A). Thereafter, the resin 12 is cut out to form a stamp 1 (FIG. 4B). The width of the concave portion or convex portion of the stamp according to the present embodiment is about 1 μm at the minimum and about several hundred μm at the maximum.

図５に、スタンプが、スタンプの基板への押圧方向と別の方向から入射した紫外線を、押圧方向に導く手段を備えた構造を示す。スタンプ２１はガラス体１８と接着されている。ガラス体１８には、空洞アレイ１９、偏向空洞２０が設けられている。空洞アレイ１９と偏向空洞２０の内は空気層であり屈折率は１である。紫外線光源１５からの光はファイバー１６により導光され、コリメータ１７により平行化される。コリメータ１７により平行化した紫外線は、ガラス体１８に、スタンプの押圧方向と略垂直の方向から入射する。 FIG. 5 shows a structure in which the stamp is provided with means for guiding ultraviolet rays incident from a direction different from the pressing direction of the stamp to the substrate in the pressing direction. The stamp 21 is bonded to the glass body 18. The glass body 18 is provided with a cavity array 19 and a deflection cavity 20. The inside of the cavity array 19 and the deflection cavity 20 is an air layer and has a refractive index of 1. Light from the ultraviolet light source 15 is guided by the fiber 16 and collimated by the collimator 17. The ultraviolet light collimated by the collimator 17 enters the glass body 18 from a direction substantially perpendicular to the stamp pressing direction.

ガラス体１８に入射した紫外線は、空洞アレイ１９で全反射して偏向空洞２０に導かれる。偏向空洞２０では、スタンプ２１の押圧方向と平行方向に紫外線の向きが整えられる。ガラス体１８は、紫外線が透過する石英ガラス（波長３６５ｎｍのとき、屈折率１．４７）を用いることができる。 The ultraviolet rays incident on the glass body 18 are totally reflected by the cavity array 19 and guided to the deflection cavity 20. In the deflection cavity 20, the direction of ultraviolet rays is adjusted in a direction parallel to the pressing direction of the stamp 21. As the glass body 18, quartz glass that transmits ultraviolet light (a refractive index of 1.47 at a wavelength of 365 nm) can be used.

図５（ａ）では、押圧機構の内部に紫外線を透過させる必要がなくなるために、押圧機構を透明な紫外線を透過する構造とする必要がなくなる。なお、図５（ｂ）に示すように、スタンプ２１そのものに空洞アレイ１９と偏向空洞２０を設けたものを用いてもよい。また、ガラス体１８またはスタンプ２１に空洞を設けるために、分割したガラス体１８またはスタンプ２１を光学接着剤で張り合わせて作製してもよい。 In FIG. 5A, since it is not necessary to transmit ultraviolet rays into the pressing mechanism, it is not necessary to make the pressing mechanism have a structure that transmits transparent ultraviolet rays. As shown in FIG. 5B, a stamp 21 itself provided with a cavity array 19 and a deflection cavity 20 may be used. Moreover, in order to provide a cavity in the glass body 18 or the stamp 21, the divided glass body 18 or the stamp 21 may be bonded together with an optical adhesive.

以上のように本実施の形態では、スタンプをマスクとした紫外線照射によって、基板上にインクの転写パターンに対応した撥インク性部を設けることができるので、インクの滲みを抑制して微細かつ高精細な転写パターンを形成できるマイクロコンタクトプリント装置、マイクロコンタクトプリント方法を提供することができる。 As described above, in the present embodiment, the ink-repellent portion corresponding to the ink transfer pattern can be provided on the substrate by the ultraviolet irradiation using the stamp as a mask. A microcontact printing apparatus and a microcontact printing method capable of forming a fine transfer pattern can be provided.

本実施の形態ではまた、スタンプをマスクと兼用して紫外線照射とインク転写を実施することができるため、紫外線照射の直後にインク転写を行うことができる。紫外線照射部とインク転写部とのアライメントを実施する必要がなくなるため、目合わせずれによるパターンずれのリスクが低減する。さらに、紫外線照射用の別途のマスクも不要となる。以上の結果、マイクロコンタクトプリント工程の時間やコストの削減が実現する。
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について図面を用いて説明する。 In the present embodiment, since ultraviolet irradiation and ink transfer can be performed using the stamp also as a mask, ink transfer can be performed immediately after ultraviolet irradiation. Since it is not necessary to perform alignment between the ultraviolet irradiation part and the ink transfer part, the risk of pattern deviation due to misalignment is reduced. Furthermore, a separate mask for ultraviolet irradiation becomes unnecessary. As a result, the time and cost of the micro contact printing process can be reduced.
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図６は、本発明の第２の実施の形態のマイクロコンタクトプリント装置の構成図である。基板にパターンを転写する凹凸を有し紫外線透過性を持つ弾性体のスタンプ１が、押圧機構２によって保持され、かつ上下方向に動作できるようになっている。押圧機構２はスタンプ保持機能を有し、移動機構３によって保持されている。移動機構３により押圧機構２およびスタンプ１は、インク供給機構４および基板送り機構２２の間を移動することができる。 FIG. 6 is a configuration diagram of the microcontact printing apparatus according to the second embodiment of the present invention. An elastic stamp 1 having irregularities for transferring a pattern to a substrate and having ultraviolet transparency is held by a pressing mechanism 2 and can be operated in the vertical direction. The pressing mechanism 2 has a stamp holding function and is held by the moving mechanism 3. The pressing mechanism 2 and the stamp 1 can be moved between the ink supply mechanism 4 and the substrate feeding mechanism 22 by the moving mechanism 3.

インク供給機構４は、内部にインク６を保管している。移動機構３によってスタンプ１がインク供給機構４の直下に移動すると、適量のインクをスタンプ１の上に滴下する。さらに、付属するバー状の塗付機構８でインクを引き伸ばすことで、インクをスタンプ１の上に均一に塗付する。この際、凸部及び凹部にインクが供給される。なお、インク供給機構４には、スタンプ１に塗付されたインクを洗浄するための洗浄液９が付属している。 The ink supply mechanism 4 stores ink 6 therein. When the stamp 1 is moved directly below the ink supply mechanism 4 by the moving mechanism 3, an appropriate amount of ink is dropped onto the stamp 1. Further, the ink is uniformly applied onto the stamp 1 by stretching the ink with the attached bar-shaped application mechanism 8. At this time, ink is supplied to the convex portion and the concave portion. The ink supply mechanism 4 is attached with a cleaning liquid 9 for cleaning the ink applied to the stamp 1.

スタンプ１は、移動機構３によって基板送り機構２２の基板１０の直下に移動する。その後、押圧機構２がスタンプ１を押し上げて、凸部のインクを基板１０に転写する。この最初の基板１０は「捨て基板」となる。一方、凹部はインクが詰まった状態である。 The stamp 1 is moved directly below the substrate 10 of the substrate feeding mechanism 22 by the moving mechanism 3. Thereafter, the pressing mechanism 2 pushes up the stamp 1 to transfer the convex ink to the substrate 10. This first substrate 10 becomes a “discarded substrate”. On the other hand, the recesses are clogged with ink.

次に、前記捨て基板を装置の外に送り出した後、押圧機構２によりスタンプを押し下げる。ここで、スタンプ１と基板１０との間隔は、スタンプ１の凹凸パターンのラインアンドスペースの寸法に対し、非特許文献１に基づいた計算により設定することができる。これにより、スタンプをマスクにして露光をする際の回折の影響を抑制し、紫外線を照射する領域としない領域との境界を高精細化することができる。 Next, after the discarded substrate is sent out of the apparatus, the stamp is pushed down by the pressing mechanism 2. Here, the interval between the stamp 1 and the substrate 10 can be set by calculation based on Non-Patent Document 1 with respect to the line-and-space dimension of the uneven pattern of the stamp 1. As a result, the influence of diffraction at the time of exposure using the stamp as a mask can be suppressed, and the boundary between the region that is irradiated with ultraviolet rays and the region that is not irradiated can be made high definition.

次に、紫外線照射機構１１により、スタンプ１を介して紫外線を次の基板１０の表面に照射する。このとき、インク６によって紫外線が遮断されない部分、即ちスタンプ１の凸部に対応する基板表面の部分に親インク性の部分が形成される（本実施の形態では親水性のインク６を使用する。後述）。 Next, the surface of the next substrate 10 is irradiated with ultraviolet rays through the stamp 1 by the ultraviolet irradiation mechanism 11. At this time, an ink-philic portion is formed in a portion where the ultraviolet rays are not blocked by the ink 6, that is, a portion of the substrate surface corresponding to the convex portion of the stamp 1 (in this embodiment, the hydrophilic ink 6 is used. Later).

その後、再びインク供給機構４によりインク６をスタンプ１に供給する。この際、インク６の供給の前に、洗浄液９によりスタンプ１を洗浄することができる。次に、再び押圧機構２によりスタンプ１が基板１０の全面に均一な圧力で押し付けられることで、スタンプ１の凸部に塗付されていたインク６が、予め親インク性が与えられた部分の外に滲むことなく高精細に転写される。 Thereafter, the ink 6 is again supplied to the stamp 1 by the ink supply mechanism 4. At this time, the stamp 1 can be cleaned with the cleaning liquid 9 before the ink 6 is supplied. Next, the stamp 1 is again pressed against the entire surface of the substrate 10 by the pressing mechanism 2 with a uniform pressure, so that the ink 6 applied to the convex portion of the stamp 1 is applied to the portion to which the ink affinity has been given in advance. It is transferred with high definition without bleeding outside.

スタンプ１の材質としては、透明で紫外線透過性を有する材質を使用することができる。具体的には、透明なポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などが好適に使用される。 As the material of the stamp 1, a transparent material having ultraviolet transparency can be used. Specifically, transparent polydimethylsiloxane (PDMS) or the like is preferably used.

押圧機構２は、スタンプ１上のインクを基板全面に均一に転写ができるよう、基板の中央部と周辺部とで均一な圧力を基板全面にわたってかけられる機構とすることが望ましい。また、例えば、特開２０１０−３４１３２に開示された、スタンプの傾斜に合わせてステージが傾斜する機構、特開２０１０−８０７１４に開示された、スタンプを複数の保持部により保持することで基板とモールドの間の微小な傾きを補正する機構を利用しても良い。 The pressing mechanism 2 is desirably a mechanism that can apply a uniform pressure over the entire surface of the substrate so that the ink on the stamp 1 can be uniformly transferred to the entire surface of the substrate. Further, for example, a mechanism disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-34132, in which a stage is inclined in accordance with the inclination of the stamp, and disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-80714, a stamp and a substrate are held by a plurality of holding units. A mechanism for correcting a slight inclination between the two may be used.

また、押圧機構２は、スタンプ１を紫外線照射時のマスクとするために、スタンプ１に紫外線を導入できる構造とする。すなわち、押圧機構２に紫外線の透過する透明部分を設けることで、スタンプ１の凹凸面の裏面からスタンプ２に紫外線を導入することが可能である。また、第１の実施の形態で開示された、スタンプ２内に紫外線を反射する構造を設けることにより、スタンプ２の側面から紫外線を導入する構造が可能である。 Further, the pressing mechanism 2 has a structure capable of introducing ultraviolet rays into the stamp 1 in order to use the stamp 1 as a mask during ultraviolet irradiation. That is, it is possible to introduce ultraviolet rays into the stamp 2 from the back surface of the uneven surface of the stamp 1 by providing the pressing mechanism 2 with a transparent portion that transmits ultraviolet rays. Moreover, the structure which introduce | transduces an ultraviolet-ray from the side surface of the stamp 2 by providing the structure which reflects an ultraviolet-ray in the stamp 2 disclosed by 1st Embodiment is possible.

基板ステージ機構２２は基板を固定する機構を備えており、例えば、ステージ上に複数の孔を設け、前記孔から空気を吸引し、孔部を低圧とすることで、大気圧で基板を基板ステージに押し付ける機構が可能である。移動機構３は、スタンプの位置が正確に制御できるよう、１軸または２軸の機構を用いることができる。 The substrate stage mechanism 22 includes a mechanism for fixing the substrate. For example, a plurality of holes are provided on the stage, air is sucked from the holes, and the hole is set to a low pressure. A mechanism that presses against is possible. The moving mechanism 3 can use a uniaxial or biaxial mechanism so that the position of the stamp can be accurately controlled.

インク供給機構４は、密封されたインク容器や洗浄液容器を備え、前記の容器内に適切な気圧を加えることで適量のインク６や洗浄液９をスタンプ１上に滴下する機構を備える。さらに、滴下したインク６をスタンプ１上に均一に平滑に塗付するためのバー状の塗付機構８を備える。この塗付機構８でインクを引き伸ばして、スタンプ１上にインクを均一に塗付する。 The ink supply mechanism 4 includes a sealed ink container and a cleaning liquid container, and includes a mechanism for dropping an appropriate amount of the ink 6 and the cleaning liquid 9 onto the stamp 1 by applying an appropriate atmospheric pressure in the container. Furthermore, a bar-shaped application mechanism 8 for applying the dropped ink 6 uniformly and smoothly on the stamp 1 is provided. The ink is stretched by the application mechanism 8 to uniformly apply the ink onto the stamp 1.

導電性インクは、たとえば金、銀、銅、アルミ等のナノ粒子とその分散剤、親水性の溶剤から成る溶液である。絶縁性インクは、たとえばポリイミド等の高分子化合物である。絶縁性を保持し、電子機器に好適に用いられるよう耐熱性、寸法安定性などの性質を備えた化合物の前駆体（ポリアミド）等を、適切な分散剤とともに親水性の溶剤に溶かした溶液である。 The conductive ink is a solution composed of nanoparticles such as gold, silver, copper, and aluminum, a dispersant thereof, and a hydrophilic solvent. The insulating ink is a polymer compound such as polyimide. It is a solution in which a precursor (polyamide) of a compound that retains insulation and has properties such as heat resistance and dimensional stability so as to be suitably used in electronic devices is dissolved in a hydrophilic solvent together with an appropriate dispersant is there.

半導体インクには、親水性の溶剤に可溶な有機半導体が好適に用いられる。チオフェンおよびその誘導体を骨格にもつポリマー、フェニレンビニレンおよびその誘導体を骨格にもつポリマー、アニリンおよびその誘導体を骨格にもつポリマー、ピロールおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、アセチレンおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ヘプタジエンおよびその誘導体を骨格にもつポリマー、フタロシアニン類およびそれらの誘導体、ジアミン類、フェニルジアミン類およびそれらの誘導体、ペンタセンおよびその誘導体、ポルフィリンおよびその誘導体、シアニン、キノン、ナフトキノンなどの低分子が利用され得る。製造性ならびに大気下での安定性、電荷移動度などの観点から、ベンゾチエノベンゾチオフェン系の材料が好適に用いられる。入手性を考慮すればポリチオフェン系の材料でも良い。 For the semiconductor ink, an organic semiconductor soluble in a hydrophilic solvent is preferably used. Polymers with thiophene and its derivatives as skeleton, polymers with phenylene vinylene and its derivatives as skeleton, polymers with aniline and its derivatives as skeleton, oligomers and polymers with pyrrole and its derivatives as skeleton, acetylene and its derivatives as skeleton Oligomers and polymers having skeletons, polymers having skeletons of heptadiene and derivatives thereof, phthalocyanines and derivatives thereof, diamines, phenyldiamines and derivatives thereof, pentacene and derivatives thereof, porphyrins and derivatives thereof, cyanine, quinone, naphthoquinone, etc. Small molecules can be utilized. From the viewpoints of manufacturability, stability in the atmosphere, charge mobility, and the like, a benzothienobenzothiophene-based material is preferably used. In view of availability, a polythiophene-based material may be used.

紫外線照射機構１１は、基板表面に紫外線を照射することで、基板表面を大気中の酸素と結合させ、基板表面に極性を持たせることができる。その結果、基板表面の表面自由エネルギーは高くなる。極性を持った基板表面は、極性インクに対しては親インク性となる。親水性の溶剤を用いたインク６は極性を有することから、本実施の形態で使用する親水性の溶剤を用いたインク６に対して、紫外線照射を行った基板表面は親インク性となる。親水性の溶剤としては水やアルコールなどが使用できる。 By irradiating the substrate surface with ultraviolet rays, the ultraviolet irradiation mechanism 11 can combine the substrate surface with oxygen in the atmosphere and impart polarity to the substrate surface. As a result, the surface free energy on the substrate surface is increased. The substrate surface having polarity is ink-philic to polar ink. Since the ink 6 using a hydrophilic solvent has polarity, the surface of the substrate that has been irradiated with ultraviolet light with respect to the ink 6 using the hydrophilic solvent used in the present embodiment is ink-philic. Water or alcohol can be used as the hydrophilic solvent.

インク６は、金属ナノ粒子を溶解しているため、紫外線を散乱させる。即ち、インク６が残った状態にあるスタンプ１の凹部は、紫外線に対してマスクとして機能する。よって、基板１０の表面のインク６を転写する部分だけに紫外線を照射することとなる。すなわち、親水性のインクを転写する部分だけに親インク性を与えることが可能となる。これにより、インク６の転写による滲みの抑制された高精細なパターン形成が実現する。 Since the ink 6 dissolves the metal nanoparticles, it scatters ultraviolet rays. That is, the concave portion of the stamp 1 where the ink 6 remains functions as a mask against ultraviolet rays. Therefore, ultraviolet rays are irradiated only on the portion of the surface of the substrate 10 where the ink 6 is transferred. That is, it becomes possible to impart ink affinity only to the portion to which the hydrophilic ink is transferred. Thereby, high-definition pattern formation in which bleeding due to transfer of the ink 6 is suppressed is realized.

スタンプ１の製法は、第２の実施形態に関しても、第１の実施の形態で説明した図４と同様の製法が可能である。また、紫外線を押圧機構に導く構造についても、第１の実施形態で説明した図５と同様の構造が可能である。 As for the manufacturing method of the stamp 1, the same manufacturing method as that in FIG. 4 described in the first embodiment can be used in the second embodiment. Further, the structure for guiding the ultraviolet rays to the pressing mechanism can be the same as that shown in FIG. 5 described in the first embodiment.

また、図７に示すスタンプのように、スタンプの凹部の基板表面に対向する表面を粗化することで、紫外線を散乱するようにし、凹部に入射した紫外線が基板表面に到達にくい構造とすることができる。こうすることで、凹部にインクを充填しなくても、図７のスタンプで紫外線照射することで、凸部に対応した基板表面を親インク性とすることができる。その後、凸部にインクを塗付し、基板に転写することができる。 Further, as shown in the stamp of FIG. 7, the surface of the stamp recess facing the substrate surface is roughened to scatter ultraviolet rays so that the ultraviolet rays incident on the recesses do not easily reach the substrate surface. Can do. In this way, even if the concave portion is not filled with ink, the substrate surface corresponding to the convex portion can be made ink-philic by irradiating with ultraviolet rays with the stamp of FIG. Thereafter, ink can be applied to the convex portions and transferred to the substrate.

以上のように本実施の形態では、スタンプをマスクとした紫外線照射によって、基板上にインクの転写パターンに対応した親インク性部を設けることができるので、インクの滲みを抑制して微細かつ高精細な転写パターンを形成できるマイクロコンタクトプリント装置、マイクロコンタクトプリント方法を提供することができる。 As described above, in the present embodiment, an ink-philic portion corresponding to an ink transfer pattern can be provided on a substrate by ultraviolet irradiation using a stamp as a mask. A microcontact printing apparatus and a microcontact printing method capable of forming a fine transfer pattern can be provided.

本実施の形態ではまた、スタンプをマスクと兼用して紫外線照射とインク転写を実施することができるため、紫外線照射の直後にインク転写を行うことができる。さらに、紫外線照射用の別途のマスクも不要となる。以上の結果、マイクロコンタクトプリント工程の時間やコストの削減が実現する。 In the present embodiment, since ultraviolet irradiation and ink transfer can be performed using the stamp also as a mask, ink transfer can be performed immediately after ultraviolet irradiation. Furthermore, a separate mask for ultraviolet irradiation becomes unnecessary. As a result, the time and cost of the micro contact printing process can be reduced.

また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。 Moreover, although a part or all of said embodiment can be described also as the following additional remarks, it is not restricted to the following.

付記
（付記１）
基板表面にインクによりパターンを転写する凹凸を有しかつ紫外線を透過するスタンプと、
前記スタンプをマスクとして前記基板表面へ紫外線照射する紫外線照射部と、
を備えたことを特徴とするマイクロコンタクトプリント装置。
（付記２）
前記紫外線照射が、前記インクに対する親インク性あるいは撥インク性を前記基板表面に付与することを特徴とする、付記１記載のマイクロコンタクトプリント装置。
（付記３）
前記紫外線照射部が、前記凹凸の凹部を通して、あるいは、前記凹凸の凸部を通して、前記紫外線照射を行うことを特徴とする、付記１乃至２の何れか１項記載のマイクロコンタクトプリント装置。
（付記４）
前記スタンプの前記凹凸の凸部に前記インクを塗付するインク供給部を備えたことを特徴とする、付記１乃至３の何れか１項記載のマイクロコンタクトプリント装置。
（付記５）
前記スタンプが、前記凸部の前記基板表面に対向する面が粗化されて紫外線を散乱することを特徴とする、付記１乃至４の何れか１項記載のマイクロコンタクトプリント装置。
（付記６）
前記インクが、疎水性を有することを特徴とする、付記１乃至５の何れか１項記載のマイクロコンタクトプリント装置。
（付記７）
前記スタンプの前記凹凸の凹部に前記インクを塗付するインク供給部を備えたことを特徴とする、付記１乃至３の何れか１項記載のマイクロコンタクトプリント装置。
（付記８）
前記スタンプが、前記凹部の前記基板表面に対向する面が粗化されて紫外線を散乱することを特徴とする、付記１乃至３あるいは７の何れか１項記載のマイクロコンタクトプリント装置。
（付記９）
前記インクが、親水性を有することを特徴とする、付記１乃至３或いは７乃至８の何れか１項記載のマイクロコンタクトプリント装置。
（付記１０）
前記スタンプが、前記スタンプの前記基板表面への押圧方向と別の方向から入射した紫外線を、前記押圧方向に向ける手段を備えたことを特徴とする、付記１乃至９の何れか１項記載のマイクロコンタクトプリント装置。
（付記１１）
前記向ける手段が、前記紫外線が反射する界面となる空洞層を備えたことを特徴とする、付記１０記載のマイクロコンタクトプリント装置。
（付記１２）
基板表面にインクによりパターンを転写する凹凸を有しかつ紫外線を透過するスタンプの、前記凹凸の凸部にインクを塗付する塗付工程と、
前記塗付工程の前段階または後段階で、前記スタンプに前記紫外線を入射して前記基板表面に前記紫外線を照射する照射工程と、
前記スタンプの前記凸部に塗付されたインクを前記基板表面に転写する転写工程と、
を有することを特徴とするマイクロコンタクトプリント方法。
（付記１３）
前記紫外線照射が、前記インクに対する親インク性あるいは撥インク性を前記基板表面に付与することを特徴とする、付記１２記載のマイクロコンタクトプリント方法。
（付記１４）
前記照射工程が、前記凹凸の凹部を通して前記基板表面に前記紫外線を照射することを特徴とする、付記１２乃至１３のいずれか１項記載のマイクロコンタクトプリント方法。
（付記１５）
前記照射工程が、前記凸部の前記基板表面に対向する面が粗化されて紫外線を散乱することを特徴とする、付記１２乃至１４の何れか１項記載のマイクロコンタクトプリント方法。
（付記１６）
前記インクが疎水性を有することを特徴とする、付記１２乃至１５の何れか１項記載のマイクロコンタクトプリント方法。
（付記１７）
基板表面にインクによりパターンを転写する凹凸を有し紫外線を透過するスタンプの、前記凹凸の凹部にインクを塗付する第１の塗付工程と、
その前段階または後段階で、前記スタンプに前記紫外線を入射し前記凹凸の凸部を通して前記基板表面に前記紫外線を照射する照射工程と、
前記スタンプの前記凸部にインクを塗付する第２の塗付工程と、
前記凸部に塗付された前記インクを前記基板表面に転写する転写工程と、
を有することを特徴とするマイクロコンタクトプリント方法。
（付記１８）
前記照射工程が、前記凹部の前記基板表面に対向する面が粗化されて紫外線を散乱することを特徴とする、付記１７記載のマイクロコンタクトプリント方法。
（付記１９）
前記インクが親水性を有することを特徴とする、付記１７乃至１８の何れか１項記載のマイクロコンタクトプリント方法。
（付記２０）
前記照射工程が、前記転写工程で前記スタンプを前記基板表面へ押し付ける方向と別の方向から前記スタンプへ前記紫外線を入射し、前記スタンプは前記紫外線を前記押し付ける方向に向けることを特徴とする、付記１２乃至１９の何れか１項記載のマイクロコンタクトプリント方法。
（付記２１）
前記向ける手段が、前記紫外線が反射する界面となる空洞層を備えたことを特徴とする、付記２０記載のマイクロコンタクトプリント方法。 Appendix (Appendix 1)
A stamp having irregularities for transferring a pattern with ink on the substrate surface and transmitting ultraviolet rays;
An ultraviolet irradiation unit that irradiates the substrate surface with ultraviolet rays using the stamp as a mask;
A microcontact printing apparatus comprising:
(Appendix 2)
The microcontact printing apparatus according to appendix 1, wherein the ultraviolet irradiation imparts ink affinity or ink repellency to the ink on the substrate surface.
(Appendix 3)
3. The microcontact printing apparatus according to claim 1, wherein the ultraviolet irradiation unit performs the ultraviolet irradiation through the concave / convex concave portion or through the concave / convex convex portion.
(Appendix 4)
4. The microcontact printing apparatus according to any one of appendices 1 to 3, further comprising an ink supply unit that applies the ink to the convex and concave portions of the stamp.
(Appendix 5)
5. The microcontact printing apparatus according to any one of appendices 1 to 4, wherein the stamp has a surface that faces the substrate surface of the convex portion roughened to scatter ultraviolet rays.
(Appendix 6)
The microcontact printing apparatus according to any one of appendices 1 to 5, wherein the ink has hydrophobicity.
(Appendix 7)
4. The microcontact printing apparatus according to any one of appendices 1 to 3, further comprising an ink supply unit that applies the ink to the concave and convex portions of the unevenness of the stamp.
(Appendix 8)
8. The microcontact printing apparatus according to any one of appendices 1 to 3, or 7, wherein the stamp has a surface roughening the surface of the recess facing the substrate surface to scatter ultraviolet rays.
(Appendix 9)
9. The microcontact printing apparatus according to any one of appendices 1 to 3 and 7 to 8, wherein the ink has hydrophilicity.
(Appendix 10)
10. The appendix according to any one of appendices 1 to 9, wherein the stamp includes means for directing ultraviolet rays incident from a direction different from a pressing direction of the stamp to the substrate surface in the pressing direction. Micro contact printing device.
(Appendix 11)
11. The microcontact printing apparatus according to appendix 10, wherein the means for directing includes a hollow layer serving as an interface for reflecting the ultraviolet rays.
(Appendix 12)
An application step of applying ink to the convex portions of the concave and convex portions of the stamp that has concave and convex portions that transfer the pattern to the substrate surface with ink and transmit ultraviolet rays;
An irradiation step of irradiating the ultraviolet ray onto the substrate surface by injecting the ultraviolet ray into the stamp in a pre-stage or a post-stage of the application process;
A transfer step of transferring the ink applied to the convex portion of the stamp to the substrate surface;
A microcontact printing method comprising:
(Appendix 13)
13. The microcontact printing method according to appendix 12, wherein the ultraviolet irradiation imparts ink affinity or ink repellency to the ink on the substrate surface.
(Appendix 14)
14. The microcontact printing method according to any one of appendices 12 to 13, wherein the irradiating step irradiates the surface of the substrate with the ultraviolet rays through the concave and convex portions.
(Appendix 15)
15. The microcontact printing method according to any one of appendices 12 to 14, wherein in the irradiation step, a surface of the convex portion facing the substrate surface is roughened to scatter ultraviolet rays.
(Appendix 16)
16. The microcontact printing method according to any one of appendices 12 to 15, wherein the ink has hydrophobicity.
(Appendix 17)
A first application step of applying ink to the concave portions of the concave and convex portions of the stamp having convex and concave portions that transfer the pattern to the substrate surface with ink and transmitting ultraviolet rays;
An irradiation step in which the ultraviolet ray is incident on the stamp and irradiated on the surface of the substrate through the concavo-convex portion in the pre-stage or the post-stage,
A second application step of applying ink to the convex portion of the stamp;
A transfer step of transferring the ink applied to the convex portion to the substrate surface;
A microcontact printing method comprising:
(Appendix 18)
18. The microcontact printing method according to appendix 17, wherein the irradiating step scatters ultraviolet rays by roughening a surface of the recess facing the substrate surface.
(Appendix 19)
19. The microcontact printing method according to any one of appendices 17 to 18, wherein the ink has hydrophilicity.
(Appendix 20)
The irradiation step is such that the ultraviolet ray is incident on the stamp from a direction different from the direction in which the stamp is pressed against the substrate surface in the transfer step, and the stamp directs the ultraviolet ray in the pressing direction. 20. The microcontact printing method according to any one of 12 to 19.
(Appendix 21)
The microcontact printing method according to appendix 20, wherein the means for directing comprises a hollow layer serving as an interface for reflecting the ultraviolet rays.

１スタンプ
２押圧機構
３移動機構
４インク供給機構
５基板ステージ機構
６インク
７塗付版
８塗付機構
９洗浄液
１０基板
１１紫外線照射機構
１２樹脂
１３容器
１４モールド型
２２基板送り機構 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stamp 2 Pressing mechanism 3 Moving mechanism 4 Ink supply mechanism 5 Substrate stage mechanism 6 Ink 7 Coating plate 8 Coating mechanism 9 Cleaning liquid 10 Substrate 11 Ultraviolet irradiation mechanism 12 Resin 13 Container 14 Mold type 22 Substrate feeding mechanism

Claims

A stamp having irregularities for transferring a pattern with ink on the substrate surface and transmitting ultraviolet rays;
An ultraviolet irradiation unit that irradiates the substrate surface with ultraviolet rays using the stamp as a mask;
A microcontact printing apparatus comprising:

2. The microcontact printing apparatus according to claim 1, wherein the ultraviolet irradiation imparts ink affinity or ink repellency to the ink on the substrate surface.

3. The microcontact printing apparatus according to claim 1, wherein the ultraviolet irradiation unit performs the ultraviolet irradiation through the concave / convex concave portion or through the concave / convex convex portion. 4.

The microcontact printing apparatus according to claim 1, further comprising an ink supply unit that applies the ink to the convex portion or the concave portion.

5. The microcontact printing apparatus according to claim 1, wherein a surface of the convex portion or the concave portion facing the substrate surface is roughened to scatter ultraviolet rays. 6.

6. The microcontact printing apparatus according to claim 1, wherein the ink has hydrophobicity or hydrophilicity.

7. The stamp according to claim 1, further comprising means for directing ultraviolet rays incident from a direction different from a pressing direction of the stamp to the substrate surface in the pressing direction. Micro contact printing device.

An application step of applying ink to the convex portions of the concave and convex portions of the stamp that has concave and convex portions that transfer the pattern to the substrate surface with ink and transmit ultraviolet rays;
An irradiation step of irradiating the ultraviolet ray onto the substrate surface by injecting the ultraviolet ray into the stamp in a pre-stage or a post-stage of the application process;
A transfer step of transferring the ink applied to the convex portion of the stamp to the substrate surface;
A microcontact printing method comprising:

9. The microcontact printing method according to claim 8, wherein the ultraviolet irradiation imparts ink affinity or ink repellency to the ink on the substrate surface.

10. The microcontact printing method according to claim 8, wherein the irradiating step irradiates the ultraviolet ray onto the substrate surface through the concave or convex portion of the concave and convex portions. 11.