JP5636734B2 - ナノプリント方法、ナノプリント装置およびスタンパの製造方法 - Google Patents

Description

本発明はマイクロコンタクトプリントの技術、とりわけナノプリント方法、ナノプリント装置およびスタンパの製造方法に係り、とりわけ精度良くかつ高い再現性をもってナノプリントを実行することができるナノプリント方法、ナノプリント装置およびスタンパの製造方法に関する。

ナノプリント技術はナノテクノロジーの範疇に入る。プロセスの観点からは、ナノプリントは印刷技術の基本的要素を備えている。しかしながら、通常の印刷技術と最も異なる点は、通常の印刷技術では及ぶことができないナノ領域の界面で、材料の自己組織化を活用する点にある。すなわち、ナノプリント技術によって自己組織化単層膜（ＳＡＭ）の形成に寄与できる。

自己組織化は原子レベルでは通常発現しているが、原子はこの世の中にせいぜい１３０種ぐらいしか周期律表からは見つけることができない。これが分子のレベルになるとその組合わせは５０００万種にまで及ぶ。これらの分子の中には、自己組織化すると新しい組織体・構造が作り出される可能性を有する種類があり、また、新しい機能の発現が期待できる。そのような意味では、自己組織化は単なる結晶化やアモルファス的な集合といった自己集合ではない点とも異なる。

スケールの観点からすると、単一原子を操作する立場では分子の自己組織化は大き過ぎる対象であり、一方、現在主流になっているリソグラフィーから見ると、分子の自己組織化は小さすぎる領域である。

エネルギー的には、自己組織化は分子が最も低い自由エネルギー、すなわち結合とエントロピーによって決まる低いエネルギーのところで配列するため、理論的には最も欠陥が少ない完成度の高い構造体ができると予想される。

分子の自己組織化をもたらすナノプリント技術を実用化するためには、一般に４大主要技術が必要である。すなわち、ナノプリント技術の構成要素としては、（１）パターン設計技術、（２）版材料技術、（３）転写材料技術、（４）被転写材料技術、である。

しかしながら、従来より、精度良くかつ高い再現性をもってナノプリントを実行することができるナノプリント技術は未だ開発されていないのが実情である。

特開２００２−６０９７９ 特開２００２−２９４４６９ 特開２００２−３５３４３６ 特開２００３−２１８４９８ 特開２００４−６７９０ 特開２００４−２３３５０５

本発明は以上のような点を考慮してなされたものであり、精度良くかつ高い再現性をもってナノプリントを実行することができるナノプリント方法、ナノプリント装置およびスタンパの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、第１吸着機構と、この第１吸着機構に連通する載置面とを有する下ステージと、下ステージ上方に配置され、第２吸着機構と、この第２吸着機構に連通するとともに下ステージの載置面に対向する吸着面とを有する上ステージと、上ステージに固定された球面体と、この球面体を収納する凹部を有する吸着保持体とを有するエアスイベル機構とを備えたナノプリント装置を用いたナノプリント方法において、下ステージの載置面に枠体と、枠体内に位置し微細凹凸パターンを有する面を備えるマスタ版とを載置する工程と、枠体内のマスタ版の微細凹凸パターンを有する面に液状のシリコンゴムを流し込む工程と、上ステージの吸着面にスタンパ保持基板を吸着し、上ステージを相対的に下ステージ側へ接近させて当該スタンパ保持基板を枠体内のシリコンゴムに当接させ、シリコンゴムを自然硬化させてスタンパを形成する工程と、上ステージを相対的に下ステージから離間させてスタンパをマスタ版から離型し、スタンパを加熱硬化させてスタンパ下面にプリントパターンを形成する工程と、下ステージの載置面から枠体およびマスタ版を除去し、当該載置面に被印刷基板を載置する工程と、スタンパ下面のプリントパターンにインクを設ける工程と、上ステージを相対的に下ステージ側に接近させ、下ステージ上の被印刷基板に、スタンパ下面に形成されたプリントパターンのインクを転写する工程と、を備えたことを特徴とするナノプリント方法である。

本発明は、マスタ版の微細凹凸パターンは多数の溝を含み、溝の深さをｈとし、溝の幅をＷ１とし、溝間の距離をＷ２とした場合、ｈ≧１０ｎｍ、Ｗ１≧１０ｎｍ、Ｗ２／ｈ＝１となることを特徴とするナノプリント方法である。

本発明は、枠体は開口部がマスタ版の微細凹凸パターンを有する面の面積より大きくなっており、枠体の外周縁と内周縁との間の幅は１ｍｍ以上となっており、枠体の上面に内周縁から外周縁に向って放射線状に延びる多数の溝が形成されていることを特徴とするナノプリント方法である。

本発明は、マスタ版の厚みをＡｈとし、スタンパ保持基板の厚みをＣｈとし、枠体の厚みをＲｈとしたとき、Ｒｈ＞Ａｈ＋Ｃｈとなることを特徴とするナノプリント方法である。

本発明は、環状の枠体の開口部内のマスタ版の微細凹凸パターンを有する面に液状のシリコンゴムを流し込む際、シリコンゴムは予め吐出容積Ｖ_ｂが以下のように計量されていることを特徴とするナノプリント方法である。

Ｖ_ｂ＜（マスタ版の微細凹凸パターンを有する面の面積）×（Ｒｈ−（Ａｈ＋Ｃｈ））
本発明は、マスタ版に微細凹凸パターンと、位置合せマークが形成され、これによりスタンパにプリントパターンおよび位置合せマークが形成され、被印刷基板に予め位置合せマークが形成され、被印刷基板とスタンパとの間に三角プリズムが挿入され、当該三角プリズムを介してスタンパの位置合せマークおよび被印刷基板の位置合せマークを読み取り、スタンパと被印刷基板の位置合せを行なうことを特徴とするナノプリント方法である。

本発明は、ナノプリント装置の一側に光源を設け、他側にＣＣＤカメラを設け、下ステージ上の被印刷基板にスタンパのプリントパターンのインキを転写する工程において、下ステージと上ステージの間の空間を通して、光源からの光をＣＣＤカメラで受光し、ＣＣＤカメラで受光した画像に基づいて上ステージを相対的に下ステージ側へ移動させることを特徴とするナノプリント方法である。

本発明は、下ステージの載置面に枠体とマスタ版を載置した後、上ステージを相対的に下ステージ側へ接近させ、上ステージの吸着面を枠体に当接させ、エアスイベル機構によって上ステージと下ステージの平行出しを行なうことを特徴とするナノプリント方法である。

本発明は、下ステージの載置面に被印刷基板を載置した後、上ステージを相対的に下ステージ側へ接近させ、スタンパを被印刷基板に当接させ、エアスイベル機構によってスタンパと被印刷基板の平行出しを行なうことを特徴とするナノプリント方法である。

本発明は、第１吸着機構と、この第１吸着機構に連通する載置面とを有する下ステージと、下ステージ上方に配置され、第２吸着機構と、この第２吸着機構に連通するとともに下ステージの載置面に対向する吸着面とを有する上ステージと、上ステージに固定された球面体と、この球面体を収納する凹部を有する吸着保持体とを有するエアスイベル機構とを備えたナノプリント装置を用いたスタンパの製造方法において、下ステージの載置面に枠体と、枠体内に位置し微細凹凸パターンを有する面を備えるマスタ版とを載置する工程と、枠体内のマスタ版の微細凹凸パターンを有する面に液状のシリコンゴムを流し込む工程と、上ステージの吸着面にスタンパ保持基板を吸着し、上ステージを相対的に下ステージ側へ接近させて当該スタンパ保持基板を枠体内のシリコンゴムに当接させ、シリコンゴムを自然硬化させスタンパを形成する工程と、上ステージを相対的に下ステージから離間させてスタンパをマスタ版から離型し、スタンパを加熱硬化させてスタンパ下面にプリントパターンを形成する工程とを備えたことを特徴とするスタンパの製造方法である。

本発明は、第１吸着機構と、この第１吸着機構に連通し、被印刷基板が載置される載置面とを有する下ステージと、下ステージ上方に配置され、第２吸着機構と、この第２吸着機構に連通するとともに下ステージの載置面に対向し、スタンパを吸着する吸着面とを有する上ステージと、上ステージに固定された球面体と、この球面体を収納する凹部を有する吸着保持体とを有するエアスイベル機構とを備え、上ステージと下ステージとの間に三角プリズムが配置され、この三角プリズムを介して読み取り部によりスタンパの位置合せマークと被印刷基板の位置合せマークを読み取ることを特徴とするナノプリント装置である。

以上のように本発明によれば、同一のナノプリント装置を用いてスタンパを製造し、かつこのスタンパを用いて被印刷基板に対してインクを転写するので、精度良く、かつ高い再現性をもってナノプリントを実行することができる。

図１は、ナノプリント装置を用いたナノプリント方法を示す工程図。 図２は、ナノプリント装置を用いたナノプリント方法を示す工程図。 図３は、ナノプリント装置を用いたナノプリント方法を示す工程図。 図４は、ナノプリント装置を用いたナノプリント方法を示す工程図。 図５は、ナノプリント装置を用いたナノプリント方法を示す工程図。 図６は、ナノプリント装置を用いたナノプリント方法を示す工程図。 図７は、ナノプリント装置を用いたナノプリント方法を示す工程図。 図８は、ナノプリント装置を用いたナノプリント方法を示す工程図。 図９は、ナノプリント装置を用いたナノプリント方法を示す工程図。 図１０は、ナノプリント装置を用いたナノプリント方法を示す工程図。 図１１は、ナノプリント装置を用いたナノプリント方法を示す工程図。 図１２は、ナノプリント装置を用いたナノプリント方法を示す工程図。 図１３は、ナノプリント装置を用いたナノプリント方法を示す工程図。 図１４は、ナノプリント装置を用いたナノプリント方法を示す工程図。 図１５は、ナノプリント装置を用いたナノプリント方法を示す工程図。 図１６は、ナノプリント装置を用いたナノプリント方法を示す工程図。 図１７（ａ）は被印刷基板を示す図であり、図１７（ｂ）はナノプリント方法によって得られた被印刷基板上のパターンを示す図。 図１８（ａ）はマスタ版を示す断面図、図１８（ｂ）はスタンパを示す断面図。 図１９（ａ）はリング状枠体を示す図であり、図１９（ｂ）はリング状枠体内にマスタ版とスタンパ保持基板とが配置された状態を示す図。

以下、図１乃至図１９（ａ）（ｂ）により本発明の実施の形態について説明する。

ここで図１乃至図１６は本発明によるナノプリント装置を用いたナノプリント方法を示す工程図であり、図１７（ａ）（ｂ）は各々被印刷基板と、ナノプリント方法により得られた被印刷基板上のパターンを示す図であり、図１８（ａ）（ｂ）は各々マスタ版およびスタンパを示す断面図であり、図１９（ａ）（ｂ）は各々リング状の枠体、およびリング状の枠体内に配置されたマスタ版およびスタンパ保持基板を示す図である。

まず図３によりナノプリント装置について説明する。

図３に示すように、ナノプリント装置１０は真空チャックからなる第１吸着機構１２と、この第１吸着機構１２に連通する載置面１１ａとを有する下ステージ１１と、下ステージ１１上方に配置され、真空チャックからなる第２吸着機構１６と、この第２吸着機構１６に連通するとともに、下ステージ１１の載置面１１ａに対向する吸着面１５ａとを有する上ステージ１５と、上ステージ１５を保持するエアスイベル機構２０とを備えている。

このうち、下ステージ１１の第１吸着機構１２は外部の真空機構（図示せず）と真空ライン１２ａを介して連通している。また下ステージ１１の載置面１１ａには、エア噴出孔１４が形成され、このエア噴出孔１４は加圧ライン１４ａを介してコンプレッサ（図示せず）に連通している。

さらに下ステージ１１は、載置面１１ａの下方に形成された段差面１１ｃを有し、この段差面１１ｃにＯリング２５が設けられている。

また下ステージ１１の載置面１１ａには、後述するマスタ版Ａと当接してこのマスタ版Ａの位置決めを行なう位置決めピン１１ｂが設けられている。

他方、上ステージ１５は、上述のようにエアスイベル機構２０によって保持されており、このエアスイベル機構２０は上ステージ１５に固定された球面体２１と、球面体２１を収納する凹部（座部）２２ａを有する吸着保持体２２とからなる。吸着保持体２２はその凹部２２ａに吸着空間２２ｂが形成され、この吸着空間２２ｂは外部の真空／圧縮機構（図示せず）に連通ライン２３を介して連通している。

ところで下ステージ１１は、駆動機構２６によって上下方向へ移動することができ、かつ回転方向へも移動することができる。このような駆動機構２６としては、例えば楔型の台座を有し、楔型の台座に対して移動体を上下方向へ移動させる駆動機構が考えられる。

また同様に上ステージ１５を保持するエアスイベル機構２０も、エアスイベル機構２０を上下方向へ移動させる駆動機構（図示せず）を有している。

次にこのようなナノプリント装置を用いたナノプリント方法について図１乃至図１６により説明する。

ナノプリント方法はナノプリント装置を用い、マスタ版Ａによりシリコンゴム製のスタンパＤを製造し、次にこのスタンパＤにより、インキＧを被印刷基板Ｈ上に転写するものである。

すなわち、まず図１に示すように、下ステージ１１の載置面１１ａ上に円板形状をもつマスタ版Ａを載置する。この場合、マスタ版Ａは載置面１１ａの位置決めピン１１ｂに当接してその位置決めが行なわれ、次に真空チャックからなる第１吸着機構１２による真空引きによって載置面１１ａ上でマスタ版Ａが固定される。

なお、下ステージ１１の載置面１１ａ上にマスタ版Ａを第１吸着機構１２による真空引きによって吸着して固定する例を示したが、これに限らず第１吸着機構１２の代わりに静電チャックによりマスタ版Ａを載置面１１ａ上に固定してもよい。

次に図２に示すように、下ステージ１１の載置面１１ａ上に、マスタ版Ａを囲むようにしてリング形状をもつ枠体Ｒを載置する。

この場合、枠体Ｒはマスタ版Ａを囲むように載置面１１ａ上に載置され、マスタ版Ａは載置面１１ａ上の位置決めピン１１ｄに当接して載置面１１ａ上で位置決めが行なわれる。また枠体Ｒは載置面１１ａ上で第１吸着機構１２による真空引きにより吸着されて固定され、このようにしてこの枠体Ｒ内にマスタ版Ａが配置される。

ところでマスタ版Ａは、図１８（ａ）に示すようにシリコン基材、ガラス基材、および石英基材のうち少なくとも２つの基材を積層してなり、その上面に予めＣＶＤ法により多数の溝からなる微細凹凸１Ａおよび後述する位置合せマーク４１Ａが形成されている。なお、マスタ版Ａをシリコンウエハから作製してもよい。

また、微細凹凸１Ａの溝１の幅をＷ１、溝１間の距離をＷ２、溝１の深さをｈとした場合、ｈ≧１０ｎｍ、Ｗ１≧１０ｎｍ、Ｗ２／ｈ＝１となっている。これにより、シリコンゴムに対する賦形性が優れたものになる。Ｗ２／ｈ＜１の場合は、シリコンゴムからなるスタンパに形成されるプリントパターンが変形してしまう確率が高くなり、高精度なパターン転写がされにくくなる。Ｗ２／ｈ＞１の場合には、スタンパに形成される微細凹凸のプリントパターンの凸部だけでなく、溝の底部も被印刷面に接触してしまう確率が高くなるためである。また、ｈ＜１０ｎｍ、Ｗ１＜１０ｎｍの場合も、スタンパに形成される微細凹凸のプリントパターンの凸部以外の部分も転写されてしまう確率が高くなる。マスタ版の微細凹凸パターンの溝の幅、深さ、溝間の距離の測定方法は、電子顕微鏡で観察された画像により測定することができる。

次にリング状の枠体Ｒを、図１９（ａ）（ｂ）に示す。この場合、図１９（ａ）は枠体Ｒを示す平面図、図１９（ｂ）は枠体Ｒを示す側断面図であり、枠体Ｒ内にマスタ版Ａと後述するスタンパ保持基板Ｃとが配置された状態を示す図である。

図１９（ａ）（ｂ）に示すように、枠体Ｒはマスタ版Ａの外径より大きな内径をもち、このため、枠体は開口部の面積がマスタ版Ａの微細凹凸パターンを有する面の面積より大きくなっている。また枠体Ｒの外径と内径との差、すなわち外周縁と内周縁との間の幅は１ｍｍ以上となっており、枠体Ｒの上面に中心から外周縁に向って、すなわち内周縁から外周縁に向って放射状に延びる多数の溝５が形成されている。枠体の外径と内径との差は１ｍｍ以上となっているのは、リング状の枠体Ｒを加工する際に、枠体に応力歪みを与えないために必要な精度を得るためである。リング状の枠体に歪が発生するとリングの平面性が保てず、精度の良いナノプリントができなくなるためである。また、枠体Ｒの上面に中心から外周縁に向って放射状に延びる多数の溝５が形成されていることは、リング状の枠体内の空気を逃がすためである。

なお、リング状の枠体Ｒは基準リングともいい、後述のようにステージ１１と上ステージ１５の平行出しを行なう基準リングとなる。

また、ここでは枠体Ｒはリング状の枠体Ｒで説明しているが、マスタ版Ａを囲むようにした形状をもつ開口部を有していればよく、枠体Ｒの形状はリング状に限られず、マスタ版Ａの形状により楕円形状、正方形、長方形、多角形等の形状が適宜選択され得る。

次に図３に示すように、下ステージ１１を駆動機構２６により上昇させ、下ステージ１１に対して相対的に上ステージ１５を接近させる。

このとき、枠体Ｒの厚みをＲｈ、マスタ版Ａの厚みをＡｈ、スタンパ保持基板Ｃの厚みをＣｈとしたとき、Ｒｈ＞Ａｈ＋Ｃｈとなっているので（図１９（ｂ）参照）、上ステージ１５を下ステージ１１に対して接近させると、上ステージ１５と下ステージ１１との間で枠体Ｒが狭持される。この場合、予めエアスイベル機構２０の吸着保持体２２に形成された吸着空間２２ｂ内の真空が解除されており、エアスイベル機構２０により保持された上ステージ１５が自由に３次元空間内で移動して、下ステージ１１に対する上ステージ１５の平行出しが実行される。このようにして下ステージ１１と上ステージ１５の平行出しが終了した後、吸着保持体２２の吸着空間２２ｂ内が再び真空状態となって、上ステージ１５がエアスイベル機構２０によりロックされる。

次に上ステージ１５が下ステージ１１に対して上昇して、下ステージ１１と上ステージ１５との間の隙間１０ａが拡大する。

その後、下ステージ１１と上ステージ１５との間にスタンパ保持基板Ｃが挿入され、上ステージ１５の第２吸着機構１６が作動して、上ステージ１５の吸着面１５ａにシリコンウエハ製のスタンパ保持基板Ｃが吸着保持される。

次に図４に示すように、下ステージ１１の枠体Ｒ内に配置されたマスタ版Ａ上に予め脱泡処理された液体のシリコンゴムＳ、例えば液状のＰＤＭＳ樹脂が流し込まれる。上述のように下ステージ１１上のマスタ版Ａ上には予め微細凹凸パターン１Ａが形成されており、シリコンゴムＳはマスタ版Ａ上の微細凹凸パターン１Ａ上に流し込まれる。

なお、液状のシリコンゴムＳは、予め必要量が計量されて、ディスペンサ３０内に収納されており、押出部３１を押出してディスペンサ３０内を加圧することにより、ディスペンサ３０内の液状シリコンゴムＳがマスタ版Ａ上に流し込まれる。

このとき、予め計量されたディスペンサ３０内のシリコンゴムＳの吐出容積Ｖ_ｂは、以下のようにして求められる。
Ｖ_ｂ＜π（Ａｓ／２）^２×（Ｒｈ−（Ａｈ＋Ｃｈ））

このように吐出容積Ｖ_ｂを設定することにより、枠体Ｒ内に１００％シリコンゴムが充填されることはなく、枠体Ｒ内にシリコンゴムが付着することを防ぐことができる。

ここでＶ_ｂはシリコンゴムの吐出容積、Ａｓはマスタ版Ａの外径、Ｒｈは枠体Ｒの厚み、Ａｈはマスタ版Ａの厚み、Ｃｈはスタンパ保持基板Ｃの厚みである。

また、ここでは枠体Ｒはリング状の枠体Ｒで説明しているが、上述したように枠体Ｒの形状はリング状に限られず、楕円形状、正方形、長方形、多角形等の形状が適宜選択され得るため、例えば、枠体Ｒが正方形の場合（図示しない）には、予め計量されたディスペンサ３０内のシリコンゴムＳの吐出容積Ｖ_ｂは、以下のようにして求められる。
Ｖ_ｂ＜（Ａｓ´）^２×（Ｒｈ−（Ａｈ＋Ｃｈ））
ここでＶ_ｂはシリコンゴムの吐出容積、Ａｓ´は正方形状のマスタ版Ａの一辺の長さ、Ｒｈは枠体Ｒの厚み、Ａｈはマスタ版Ａの厚み、Ｃｈはスタンパ保持基板Ｃの厚みである。

次に下ステージ１１上のマスタ版Ａ上に流し込まれたシリコンゴムＳに対して、脱泡処理が施される。

すなわち、図５に示すように、排気管３３ａを有する脱泡フード３３が準備され、この脱泡フード３３が下ステージ１１の段差面１１ｃ上に載置される。このとき脱泡フード３３の下面は、段差面１１ｃに設けられたＯリング２５に当接して脱泡フード３３内の気密性が保たれる。脱泡フード３０は透明の材質で作ることもでき、その際は、脱泡の状況が目視で確認できる利点がある。

次に排気管３３ａを介して脱泡フード３０内が減圧され、マスタ版Ａ上のシリコンゴムＳに対する更なる脱泡処理が行なわれる。

その後、下ステージ１１の段差面１１ｃから脱泡フード３０が取外され、図６に示すように、マスタ版Ａ上のシリコンゴムＳに対して、上ステージ１５により吸着されたスタンパ保持基板Ｃを降下させる。

次に図７に示すように、下ステージ１１と上ステージ１５との間でマスタ版Ａ上のシリコンゴムＳを狭持し、この状態でシリコンゴムＳを自然硬化（一次硬化）させる。自然硬化は、例えば、常温（２０℃から２５℃程度の範囲）、湿度は５０％から７０％で、硬化時間は８時間から２４時間で行われる。

このとき、シリコンゴムＳの下面に、マスタ版Ａ上の微細凹凸パターン１Ａが転写され、このようにしてシリコンゴムＳによって、マスタ版Ａの微細凹凸パターン１Ａに対応するプリントパターン２Ａおよび位置合せマーク４１が下面に形成されたスタンパＤが得られる（図１８（ｂ））。

そしてプリントパターン２Ａが形成されたスタンパＤは、上ステージ１５に吸着保持されたスタンパ保持基板Ｃにより保持される。

次にコンプレッサから加圧ライン１４ａを通ってエア噴出孔１４に加圧エアが噴出され、スタンパＤをマスタ版Ａの上面から徐々に引離すようにして、下ステージ１１に対して上ステージ１１を徐々に上昇させる。

次に下ステージ１１に対して上ステージ１１を更に上昇させ、下ステージ１１と上ステージ１５との間の隙間（空間）１０ａを拡大させる。

その後、第１吸着機構１２の真空引きを解除して、下ステージ１１の載置面１１上から枠体Ｒを取外すとともに、載置面１１上からマスタ版Ａを取外す。

次に上ステージ１５側のスタンパ保持基板Ｃにより保持されたスタンパＤを加熱することにより二次硬化処理が行なわれる。

すなわち、図８および図９に示すように、まず発熱体３５が発熱体搬送アーム３６によって支持される（図８）。

次に発熱体搬送アーム３６によって支持された発熱体３５が下ステージ１１と上ステージ１５との間の隙間１０ａ内に挿入される。このようにしてスタンパ保持基板Ｃに保持されたスタンパＤが発熱体１５によって約１５０℃で１時間加熱され、シリコンゴム製のスタンパＤが二次硬化し、下面に形成されたプリントパターン２Ａの形状が定まったスタンパＤが得られる（図９）。

その後、図１０に示すように、シリコンウエハ製の被印刷基板Ｈが下ステージ１１の載置面１１ａ上に載置される。まず図１０に示すように下ステージ１１の載置面１１ａ上に、シリコンウエハ製の被印刷基板Ｈが載置され、被印刷基板Ｈが載置面１１ａの位置決めピン１１ｂに当接して、被印刷基板Ｈの位置決めが行なわれる。

次に第１吸着機構１２による真空引きによって下ステージ１１の載置面１１ａ上に被印刷基板Ｈが吸着固定される。

次に図１１に示すように、下ステージ１１に対して相対的に上ステージ１５が降下し、下ステージ１１上の被印刷基板Ｈに対して上ステージ１１のスタンパ保持基板Ｃに保持されたスタンパＤが当接する。

この場合、被印刷基板Ｈに対してスタンパＤが当接する直前に、上ステージ１５の降下が一旦停止し、エアスイベル機構２０の吸着空間２２ｂ内にわずかにエアが供給され、上ステージ１５がわずかに三次元空間内で移動可能となる。そしてエアスイベル機構２０により保持された上ステージ１５が３次元空間内でわずかに移動して、下ステージ１１側の被印刷基板Ｈと、上ステージ１１側のスタンパＤとの平行出しが実行される。このようにして被印刷基板ＨとスタンパＤとの平行出しが実行された後、吸着保持体２２の吸着空間２２ｂ内が再び真空状態となって、上ステージ１５がエアスイベル機構２０によりロックされる。

次に下ステージ１１に対して相対的に上ステージ１５が上昇する。

次に下ステージ１１上の被印刷基板Ｈに対してスタンパＤの水平方向の位置決めが以下のように行なわれる。

この場合、図１８（ａ）（ｂ）に示すようにスタンパＤには、マスタ版Ａに形成された位置合せマーク４１Ａに対応する位置合せマーク４１が形成されている。

同様にして、被印刷基板Ｈにも、予めＣＶＤ法により位置合せマーク４１が形成されている。

次に被印刷基板ＨとスタンパＤとの間に三角プリズム３８が挿入され、この三角プリズム３８を介して被印刷基板Ｈの位置合せマーク４１とスタンパＤの位置合せマーク４１が同時に読み取り部４０により読み取られる。図１２において、読み取り部４０は被印刷基板ＨおよびスタンパＤの位置合せマーク４１を読み取る顕微鏡からなり、読み取り部４０によって被印刷基板ＨとスタンパＤの位置合せマーク４１を読み取りながら、下ステージ１５を駆動機構２６によって水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動させ、かつ下ステージ１５を駆動機構２６によって水平方向でθ方向に回動させて、被印刷基板Ｈに対するスタンパＤの位置合せを行なう。通常のアライメントは、位置を合わせたい面のどちらか一方の面から覗き込みアライメントマークを合わせるが、本発明のナノプリント装置では、下ステージ１１または上ステージ１５に穴を開けることができず、その原理上、通常のアライメント方法が採用できないため、三角プリズム３８を介して被印刷基板Ｈの位置合せマーク４１とスタンパＤの位置合せマーク４１を同時に読み取ることにより行っている。

次に下ステージ１１および上ステージ１５との間から三角プリズム３８および読み取り部４０を退避させる。

次に上ステージ１５に保持されたスタンパＤに対してインクを塗布する。

この場合、図１３に示すように、まずインクステージ４３を準備するとともに、インクステージ４３上にインクトレー４５を載置する。

次にインクトレー４５上に、インク供給部４６によりインクＧを供給する。次にインクステージ４３上に、脱泡フード３３を載置し、脱泡フード３３内を排気管３３ａによって排気し、脱泡フード３３内を真空に保つ。

この場合、インクステージ４３上にＯリング４３ａが設けられ、脱泡フード３３の下端がＯリング４３ａに当接して脱泡フード３３内が気密に保たれる。

次に図１４に示すように脱泡フード３３がインクステージ４３上から取外され、脱泡フード３３は下ステージ１１の段差面１１ｃに載置される。

次に脱泡フード３３上に、予めインクＧが供給されたインクトレー４５が載置される。

その後、図１５に示すように、下ステージ１１に対して相対的に上ステージ１５が降下し、インクトレー４５内に供給されたインクＧに上ステージ１５側のスタンパＤが接触し、スタンパＤのプリントパターン２Ａに対してインクＧが塗布される。

その後、下ステージ１１に対して相対的に上ステージ１５が上昇する。次に下ステージ１１から脱泡フード３３およびインクトレー４５が取外され、下ステージ１１の載置面１１ａ上に載置された被印刷基板Ｈが外方へ露出する（図１６）。

この状態で下ステージ１１に対して相対的に上ステージ１５が降下し、下ステージ１１上に載置された被印刷基板Ｈに対してスタンパＤのプリントパターン２Ａに塗布されていたインクＧが転写される。

この場合、ナノプリント装置１０の一側に光源４７が設けられ、他側にＣＣＤカメラ４８が設けられている。

そして下ステージ１１に対して上ステージ１５を相対的に降下させる場合、下ステージと上ステージの間の空間を通して、光源４７からの光を顕微鏡４８ａを介してＣＣＤカメラ４８により撮影する。このようにＣＣＤカメラ４８によって、下ステージ１１と上ステージ１５との間の空間の１０ａの状態を確認しながら、上ステージ１５を降下させることができ、スタンパＤのプリントパターン２Ａを徐々に被印刷基板Ｈに当接させることができる。このためスタンパＤのプリントパターン２Ａに塗布されていたインクＧを精度良く確実に被印刷基板Ｈに転写させることができる。

以上のように本実施の形態によれば、同一のナノプリント装置を用いて、プリントパターン２Ａを有するスタンパＤを製造することができ、かつ被印刷基板Ｈに対してインクＧを転写させることができる。このように同一のナノプリント装置を用いてスタンパＤを製造し、かつ被印刷基板Ｈに対してインクＧを転写するナノプリント方法を実行することができるため、精度良く高い再現性をもってナノプリントを実行することができる。

また被印刷基板Ｈに対して同時にスタンパＤの下面が、全面に渡って接触することができる。

さらにナノプリント装置１０はエアスイベル機構２０を有するため、下ステージ１１に対して上ステージ１５が絶えず平行になり、次にエアスイベル機構２０が固定され、その後の平行精度を維持することができる。

また、スタンパＤと被印刷基板Ｈ位置合せを三角プリズム３８を用いて行い、その後、光の直進性を利用して、下ステージ１１と上ステージ１５の接触近傍を、光源４７からの光を顕微鏡４８ａで拡大し、ＣＣＤカメラ４８で接触点を観察することができる。このため通常の圧力センサーでは達成できない、ほとんど無圧に近い印刷を可能にすることができる。

以下、本発明の具体的実施例について説明する。

（１）マスタ版Ａの準備
シリコン（ＰＤＭＳ）を賦形するマスタ版Ａとしては、６インチシリコンウエハ（信越化学製）を使用した。当該シリコンウエハの厚さは１．５ｍｍであった。まず、シリコンウエハを洗浄した。乾燥後、このシリコンウエハの上にポジレジストを塗布し、プリベークを行った。プリベーク条件は１８０℃、１時間であった。常温冷却後、電子線描画装置にてレジストを露光し、その後スピン現像を行った。凹凸パターンが刻まれたレジストをポストベーク処理２００℃、２時間を行った。常温冷却後、ＣＶＤ装置でシリコンウエハのエッチング処理を行い、１μｍピッチの凹凸パターンおよびアライメントマークを刻んだマスタ版Ａを得た。

（２）スタンパの作製
当該シリコンウエハ（マスタ版Ａ）を下ステージ１１の中央に載置し、位置決めピン１１ｂによって位置決めした後、真空チャック（第１吸着機構）１２によって固定した。次に枠体（基準リング）Ｒを当該下ステージ１１上に、位置決めピン１１ｄに合わせて載置した。基準リングＲの厚さＲｈは４．０ｍｍとなっており、基準リングＲの表面を平面研削盤を使用して全面を均一にした。次に上ステージ１５を１００μｍ／秒で降下させた。この際、上ステージ１５を支持しているエアスイベル機構２０内を大気圧に開放し、上ステージ１５が外力により自在に動くようにした。上ステージ１５が基準リングＲ上面に接触し、十分に基準リングＲと平行になった段階で、エアスイベル機構２０の内部を減圧し、上ステージ１５をエアスイベル機構２０に固定した。この工程により、下ステージ１１と上ステージ１５とが平行に設定された。

次に、十分に洗浄した６インチシリコンウエハ（スタンパ保持基板）Ｃを用意し、上ステージ１５に真空チャック（第２吸着機構）１６により固定した。

次にシリコンゴムＳとして信越化学製ＰＤＭＳ（ポリメチルシロキサン）を準備した。液状のＰＤＭＳを２００ｇ取り出し、ポリカップに移し、簡易減圧オーブンで常温にて脱泡を確認した。この脱泡したＰＤＭＳが精密ディスペンサ３０に移され、１８ｃｃの液状ＰＤＭＳをマスタ版Ａの表面に中央から滴下した。この時、マスタ版Ａはすでに下ステージ１１上の、基準リングＲ内の中央に、真空チャック（第１吸着機構）１２により固定されている。

次に透明なアクリル樹脂で形成した脱泡フード３３が下ステージ１１上に載置され、小型真空ポンプを用いてマスタ版Ａ上のＰＤＭＳの脱泡を行った。この場合、飛散しないように脱泡の状態を目視で確認しながら、真空バルブを調整して脱泡した。

ＰＤＭＳの脱泡終了後、脱泡フード３３を外し、スタンパ保持基板Ｃを吸着している上ステージ１５を降下させて、当該ＰＤＭSを下ステージ１１上のマスタ版Ａとスタンパ保持基板Ｃとの間で挟んだ。この状態を３時間保持して、当該ＰＤＭＳを１次硬化させ、賦形した。

その後、下ステージのエア噴出孔１４から加圧エアを吹き出しながら、上ステージ１５を上昇させ、当該ＰＤＭSをマスク版Ａから離形し、上ステージ１５に固定されているスタンパ保持基板Ｃにより賦形されたＰＤＭＳを保持させた。

次に、上ステージ１５に固定された賦形されたＰＤＭＳに対して加熱した。すなわち上ステージ１５と下ステージ１１との間に面状ヒータ（発熱体）３５を挿入し、当該ＰＤＭSを熱硬化した。熱硬化には１５０℃で３０分間を要した。

以上のようにしてスタンパＤが作製された。

（３）インクの準備
インクＧとして、ローダミンＢ(Rhodamine B)染料を使用した。ローダミンＢはエタノールに可溶であり、調合しやすいインクである。また、このインクは５４０ｎｍ近傍に吸収波長があり、レーザー照射により発光する。またこのインクは調合後のインクとしての保存期間も長く、かつ、無害である。この場合、東京化成工業株式会社製のローダミンＢを使用し、エタノール５０ｍｌに対してローダミンＢを０．１ｇ溶解させてインクとした。

このように調合したローダミンＢインクＧをインクトレー４５上に供給した。

（４）スタンピングの準備
上ステージ１５を降下して、インクトレー４１５にスタンパＤを１時間接触させた。その後、上ステージ１５を上昇させて、スタンパＤの表面に付着した当該ローダミンＢインクを室温、大気中で１５分間乾燥した。

（５）被印刷基板とスタンパの位置合せ
被印刷基板Ｈとして十分に洗浄された新たな６インチシリコン基板を準備し、この被印刷基板Ｈを下ステージ１１に設けられている位置決めピン１１ｂに合わせて設置した。被印刷基板Ｈにはあらかじめ当該シリコン基板の切欠きに合わせてアライメントマーク（位置合せマーク）をＣＶＤで形成しておいた。

上ステージ１５を降下させ、上ステージ１５と下ステージ１１との間隔が１０ｍｍになった時点で、三角プリズム３８を上ステージ１５と下ステージ１１との間に挿入し、上下のアライメントマークを読み取り部（ＣＣＤカメラ）４０で読み取りながら、被印刷基板ＨとスタンパＤの位置合せを行なった。

なお、被印刷基板ＨとスタンパＤの位置合せをスタンパＤの表面にインクを塗布する前に行なってもよい。

（６）スタンピングの開始
次に、三角プリズム３８を後退させ、上ステージ１５をさらに降下させ、上ステージ１５と下ステージ１１との間の間隔が１００μｍになった段階でバックライト（光源）４７を点灯した。当該バックライト４７と上ステージ１５および下ステージ１１を挟んで丁度１８０度反対側に倍率１０倍の顕微鏡４８ａおよびＣＣＤカメラ４８が設置され、被印刷基板Ｈ表面位置に光軸を合わせた。スタンパーＤと被印刷基板Ｈとの間の間隔から透過してくる光を顕微鏡４８ａを介してＣＣＤカメラ４８で撮像し、ＬＣＤモニターにて拡大した。このとき、１００ｎｍピッチで上ステージ１５を降下させ、透過光が感知できなくなった段階で、さらに５０ｎｍ手動にて上ステージ１５を降下させた。この状態で１時間、室温で保持した。

その後、上ステージ１５を最初１００μｍ／分で上昇させ、１分間後、１ｍｍ／分で上昇させた。

（７）印刷の確認
印刷が終了した被印刷基板Ｈをオリンパス社製蛍光顕微鏡にて観察したところ図１７（ｂ）に示すようなパターンが観察された。なお印刷前の被印刷基板Ｈを図１７（ａ）に示す。

１０ ナノプリント装置
１１ 下ステージ
１１ａ 載置面
１１ｂ 位置決めピン
１１ｃ 段差面
１１ｄ 位置決めピン
１２ 第１吸着機構
１５ 上ステージ
１５ａ 吸着面
１６ 第２吸着機構
２０ エアスイベル機構
２１ 球状体
２２ａ 凹部
２２ 吸着保持対
２６ 駆動機構
３０ ディスペンス
３３ 脱泡フード
３５ 発熱体
３８ 三角プリズム
４０ 読み取り部
４３ インクステージ
４５ インクトレー
４７ 光源
４８ ＣＣＤカメラ
Ａ マスタ版
Ｃ スタンパ保持基板
Ｄ スタンパ
Ｈ 被印刷基板
Ｓ シリコンゴム

Claims (11)

1. 第１吸着機構と、この第１吸着機構に連通する載置面とを有する下ステージと、
   下ステージ上方に配置され、第２吸着機構と、この第２吸着機構に連通するとともに下ステージの載置面に対向する吸着面とを有する上ステージと、
   上ステージに固定された球面体と、この球面体を収納する凹部を有する吸着保持体とを有するエアスイベル機構とを備えたナノプリント装置を用いたナノプリント方法において、
   下ステージの載置面に枠体と、枠体内に位置し微細凹凸パターンを有する面を備えるマスタ版とを載置する工程と、
   枠体内のマスタ版の微細凹凸パターンを有する面に液状のシリコンゴムを流し込む工程と、
   上ステージの吸着面にスタンパ保持基板を吸着し、上ステージを相対的に下ステージ側へ接近させて当該スタンパ保持基板を枠体内のシリコンゴムに当接させ、シリコンゴムを自然硬化させてスタンパを形成する工程と、
   上ステージを相対的に下ステージから離間させてスタンパをマスタ版から離型し、スタンパを加熱硬化させてスタンパ下面にプリントパターンを形成する工程と、
   下ステージの載置面から枠体およびマスタ版を除去し、当該載置面に被印刷基板を載置する工程と、
   スタンパ下面のプリントパターンにインクを設ける工程と、
   上ステージを相対的に下ステージ側に接近させ、下ステージ上の被印刷基板に、スタンパ下面に形成されたプリントパターンのインクを転写する工程と、
   を備えたことを特徴とするナノプリント方法。
2. マスタ版の微細凹凸パターンは多数の溝を含み、溝の深さをｈとし、溝の幅をＷ１とし、溝間の距離をＷ２とした場合、
   ｈ≧１０ｎｍ、
   Ｗ１≧１０ｎｍ、
   Ｗ２／ｈ＝１ となることを特徴とする請求項１記載のナノプリント方法。
3. 枠体は開口部の面積がマスタ版の微細凹凸パターンを有する面の面積より大きくなっており、枠体の外周縁と内周縁との間の幅は１ｍｍ以上となっており、
   枠体の上面に内周縁から外周縁に向って放射線状に延びる多数の溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載のナノプリント方法。
4. マスタ版の厚みをＡｈとし、スタンパ保持基板の厚みをＣｈとし、枠体の厚みをＲｈとしたとき、
   Ｒｈ＞Ａｈ＋Ｃｈとなることを特徴とする請求項１記載のナノプリント方法。
5. 枠体の開口部内のマスタ版の微細凹凸パターンを有する面に液状のシリコンゴムを流し込む際、シリコンゴムは予め吐出容積Ｖ_ｂが以下のように計量されていることを特徴とする請求項４記載のナノプリント方法。
   Ｖ_ｂ＜（マスタ版の微細凹凸パターンを有する面の面積）×（Ｒｈ−（Ａｈ＋Ｃｈ））
6. マスタ版に微細凹凸パターンと、位置合せマークが形成され、これによりスタンパにプリントパターンおよび位置合せマークが形成され、
   被印刷基板に予め位置合せマークが形成され、
   被印刷基板とスタンパとの間に三角プリズムが挿入され、当該三角プリズムを介してスタンパの位置合せマークおよび被印刷基板の位置合せマークを読み取り、スタンパと被印刷基板の位置合せを行なうことを特徴とする請求項１記載のナノプリント方法。
7. ナノプリント装置の一側に光源を設け、他側にＣＣＤカメラを設け、
   下ステージ上の被印刷基板にスタンパのプリントパターンのインキを転写する工程において、下ステージと上ステージの間の空間を通して、光源からの光をＣＣＤカメラで受光し、ＣＣＤカメラで受光した画像に基づいて上ステージを相対的に下ステージ側へ移動させることを特徴とする請求項１記載のナノプリント方法。
8. 下ステージの載置面に枠体とマスタ版を載置した後、上ステージを相対的に下ステージ側へ接近させ、上ステージの吸着面を枠体に当接させ、エアスイベル機構によって上ステージと下ステージの平行出しを行なうことを特徴とする請求項１記載のナノプリント方法。
9. 下ステージの載置面に被印刷基板を載置した後、上ステージを相対的に下ステージ側へ接近させ、スタンパを被印刷基板に当接させ、エアスイベル機構によってスタンパと被印刷基板の平行出しを行なうことを特徴とする請求項１記載のナノプリント方法。
10. 第１吸着機構と、この第１吸着機構に連通する載置面とを有する下ステージと、
    下ステージ上方に配置され、第２吸着機構と、この第２吸着機構に連通するとともに下ステージの載置面に対向する吸着面とを有する上ステージと、
    上ステージに固定された球面体と、この球面体を収納する凹部を有する吸着保持体とを有するエアスイベル機構とを備えたナノプリント装置を用いたスタンパの製造方法において、
    下ステージの載置面に枠体と、枠体内に位置し微細凹凸パターンを有する面を備えるマスタ版とを載置する工程と、
    枠体内のマスタ版の微細凹凸パターンを有する面に液状のシリコンゴムを流し込む工程と、
    上ステージの吸着面にスタンパ保持基板を吸着し、上ステージを相対的に下ステージ側へ接近させて当該スタンパ保持基板を枠体内のシリコンゴムに当接させ、シリコンゴムを自然硬化させスタンパを形成する工程と、
    上ステージを相対的に下ステージから離間させてスタンパをマスタ版から離型し、スタンパを加熱硬化させてスタンパ下面にプリントパターンを形成する工程とを備えたことを特徴とするスタンパの製造方法。
11. 第１吸着機構と、この第１吸着機構に連通し、被印刷基板が載置される載置面とを有する下ステージと、
    下ステージ上方に配置され、第２吸着機構と、この第２吸着機構に連通するとともに下ステージの載置面に対向し、スタンパを吸着する吸着面とを有する上ステージと、
    上ステージに固定された球面体と、この球面体を収納する凹部を有する吸着保持体とを有するエアスイベル機構とを備え、
    上ステージと下ステージとの間に三角プリズムが配置され、この三角プリズムを介して読み取り部によりスタンパの位置合せマークと被印刷基板の位置合せマークを読み取ることを特徴とするナノプリント装置。