JPH09240125A - 物品の面をスタンピングするための装置および方法 - Google Patents

物品の面をスタンピングするための装置および方法

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JPH09240125A
JPH09240125A JP4849897A JP4849897A JPH09240125A JP H09240125 A JPH09240125 A JP H09240125A JP 4849897 A JP4849897 A JP 4849897A JP 4849897 A JP4849897 A JP 4849897A JP H09240125 A JPH09240125 A JP H09240125A
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surface
stamping
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support structure
pressure control
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JP4849897A
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Lawrence N Dworsky
George N Maracas
Kathleen Tobin
キャスリーン・トービン
ジョージ・エヌ・マラカス
ローレンス・エヌ・ドウォルスキー
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Motorola Inc
モトローラ・インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 容易に、経済的にかつ再現可能に大面積の装
置を整列しかつプリントする、高いスループットを提供
するスタンピング装置および方法を実現する。 【解決手段】 物品102の面101をスタンピングす
る方法および装置が提供され、i)圧力制御チェンバ1
12内で支持構造104上に物品を配置し、ii)スタ
ンピング面110を自己アセンブル単分子層形成分子種
を含む溶液でぬらし、iii)柔軟性あるスタンプ10
6上のアライメントパターンを物品の面上のアライメン
トパターン124と整列させ、iv)柔軟性あるスタン
プにわたる差分圧力を変えて物品の面とぬれたスタンピ
ング面を制御可能に接触させ、該接触は柔軟性あるスタ
ンプの中心で始まりかつ制御された方法で外側に進行さ
せ、v)物品の面からスタンピング面を除去し、所定の
パターンを有する自己アセンブル単分子層134を物品
の面上に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明はマイクロエレクトロ
ニクス装置、センサ、および光学的エレメントの分野に
関し、かつより特定的には再現可能なかつ一様な様式で
物品の表面をスタンピングする(stamping)た
めの装置および方法に関する。

【0002】

【従来の技術】ミクロンまたはサブミクロンの特徴構造
(features)を備えた面をパターニング(エッ
チングまたはプレーティング)する従来技術の方法はフ
ォトリソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、およびx
線リソグラフィのような照射(irradiativ
e)リソグラフ方法を含む。伝統的な照射リソグラフ方
法において使用する機器は大面積の装置を容易に形成す
ることはできず、それらはもし大面積の装置が製造され
るべき場合には後にいっしょに縫い合わされる(sti
tched)必要がある小面積の装置の製造に限られて
いる。典型的には、現在パネルプリンタによって製造で
きる最大面積のフィールドは約12平方インチ(i
)の最大面積を有し、かつ半導体の用途のための典
型的なフォトグラフィ用プリンタは1平方インチのオー
ダのフィールド面積を有する。前記縫い合わせのプロセ
スはコストがかかりかつ時間を消費する。

【0003】従って、大面積の装置を容易に、経済的に
かつ再現可能に整列しかつプリントし、それにより高い
スループットを提供する、表面をパターニングするため
の改善された装置および方法の必要性が存在する。

【0004】技術上フォトリソグラフィの整列器(al
igners)が知られている。それらは、堅くかつ平
坦な、ハードマスクを整列するよう設計されている。こ
れは前記ハードマスク上の1つまたはそれ以上のアライ
メントパターンをパターニングされるべき面上の対応す
る1つまたはそれ以上のアライメントパターンと整列す
ることによって達成される。従って、前記マスク上のパ
ターンは前記面上のパターンと位置合わせまたは見当合
わせ(registration)される。アライメン
トはハードマスク全体の必要な変位を行うことによって
達成される。ハードマスクは変形できないから、マスク
のパターンを歪ませることができるような様式で曲りあ
るいはさもなければ機械的に歪む可能性は少ない。

【0005】フォトリソグラフィ機器におけるアライメ
ントおよびコンタクトプリント処理はいくつかの工程を
含む。マスクがフォトマスクフォルダに載置される。パ
ターニングされるべき物品、またはウエーハ、はその中
にホールを有するプレートを含む、真空チャック上に載
置される。前記物品が真空チャックの面上に載置された
とき、それは前記プレートのホールを通しての吸引によ
り適所に保持される。次に、前記ハードマスクが数百ミ
クロンの範囲内で前記ウエーハの上に、かつ前記ウエー
ハに平行に配置される。プリアライメントが行われ、前
記ハードマスク上の1つまたはそれ以上のアライメント
パターンが前記物品の面上の1つまたはそれ以上の対応
するアライメントパターンと見当合わせされる。対応す
るパターンの形状に応じて、前記スタンププリント用パ
ターンをウエーハパターン全体と見当合わせするのに1
対または2対のアライメントパターンで十分である。1
対または2対のアライメントパターンはマスクが堅いた
めマスクの寸法にかかわりなくアライメントを提供する
のに十分である。アライメントは前記アライメントパタ
ーンの相対位置を検出しかつx−y調整および角度/回
転調整を正しい位置に行うことによってハードマスクお
よび/またはウエーハの位置の必要な調整を行うことに
よって達成される。アライメントの検出はアライメント
顕微鏡を使用して行われる。アライメントパターンの対
(単数または複数)のアライメントを検出するために1
つまたは、多くても、2つのアライメント顕微鏡が含ま
れる。アライメントが達成されたとき、ハードマスクお
よび物品は接触するようにされる。マスクおよびウエー
ハの間のプリントギャップは約0〜50マイクロメート
ルであり、マスクおよびウエーハの間に高い真空を提供
することによってハードコンタクトが達成され、低い真
空、約50〜500mmHgを提供することによりソフ
トコンタクトが達成される。真空状態への突然の圧力変
化はマスクとウエーハとの間にガスを閉じ込め得ること
が技術的に認識されている。しかしながら、その解決方
法は一般に大きなギャップ/高圧力からソフトコンタク
ト/低圧力へのステップ状変化とこれに続くバルブを通
しての気体放出のための遅延であり、その後、ハードコ
ンタクト/真空が所望の距離においてダイヤリング(d
ialing)によりかつ、任意選択的に、ウエーハチ
ャック上のウエーハの下側から、ある与えられた流量率
で、不活性ガスの流れを供給することにより提供され
る。ウエーハおよびマスクの間の距離における、および
それらの間の気体の圧力におけるこれらのステップ状変
化はハードマスクおよひウエーハの間の気体バブルの形
成を防止するのに十分なものである。

【0006】

【発明が解決しようとする課題】上に述べたように、従
来技術のハードマスク整列装置またはアライナはマスク
およびウエーハの間における距離および圧力のステップ
状変化を提供することによりハードマスクおよびウエー
ハの間の接触を可能にする。もしこの方法が変形可能
な、柔軟性あるスタンプを物品の表面に接触するために
使用されれば、前記スタンプと物品の面との間に気体バ
ブルが形成されるであろう。従来技術の整列装置はスタ
ンピング処理において柔軟性あるスタンプを適切に整列
しまたは接触させることができず、結果として再現性の
ないかつ一様でないプリントを生じる。しかしながら、
実際の使用では、スタンピング技術は再現性および一様
性を提供する必要がある。

【0007】従って、柔軟性あるスタンプを物品の面と
整列させかつ前記柔軟性あるスタンプ上のパターンが再
現性をもってかつ一様に転写されるように前記面にスタ
ンピングを行うための改善された装置および方法の必要
性が存在する。

【0008】自己アセンブル単分子層(self−as
sembled molecular monolay
ers:SAM)の微小コンタクトプリンティング(M
icro−contact printing)が技術
的に知られている。SAMはある種の固体に結合する官
能基を有する分子からなり、かつ該分子の残り(通常、
長い鎖状炭化水素:long−chained hyd
rocarbon)は近接分子と相互作用してある化学
種によって不可入性のち密な構造を形成する。ある面上
のSAMを生成するための現在の微小コンタクトプリン
ティング方法は面、特に約1平方インチより大きな表面
積を有する大面積の面、を信頼性よくまたは再現性よく
プリントすることができない。

【0009】従って、本発明の他の目的は大面積の面を
パターニングするためのコスト効率のよい、再現性ある
方法を提供することにある。

【0010】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第1の態様では、物品(102,302)
の面(101,301)をスタンピングするための装置
(100,200,300)において、面(105)を
有する支持構造(104,304)、前記支持構造(1
04,304)の前記面(105)の上部に配置された
第1の圧力制御チェンバ(112,312)、外側面
(108,308)を有しかつ所定のパターンを備えた
スタンピング面(110,310)を有する柔軟性ある
スタンプ(106,206,306)であって、該柔軟
性あるスタンプ(106,206,306)は前記支持
構造(104,304)の上部に配置され、前記スタン
ピング面(110,310)が前記支持構造(104,
304)の前記面(105)に対向し、前記スタンピン
グ面(110,310)は前記第1の圧力制御チェンバ
(112,312)内に配置され、前記支持構造(10
4,304)および前記第1の圧力制御チェンバ(11
2,312)は前記物品(102,302)が前記支持
構造(104,304)の前記面(105)上にかつ前
記第1の圧力制御チェンバ(112,312)内に位置
しかつ前記物品(102,302)の前記面(101,
301)が前記スタンピング面(110,310)に対
向するように構成されているもの、前記第1の圧力制御
チェンバ(112,312)の外側に配置され前記スタ
ンピング面(110,310)を自己アセンブル単分子
層形成分子種を有する溶液によってぬらすための手段、
そして前記スタンピング面(110,310)を前記物
品(102,302)の前記面(101,301)と制
御可能に接触させ前記スタンピング面(110,31
0)の前記所定のパターンが前記物品(102,30
2)の前記面(101,301)上にスタンピングされ
るようにする手段を設ける。

【0011】本発明の第2の態様では、物品(102)
の面(101)をスタンピングするための装置(10
0)において、面(105)を有する支持構造(10
4)、前記支持構造(104)の前記面(105)の上
部に配置された第1の圧力制御チェンバ(112)、外
側面(118)を有しかつ所定のパターンを備えたスタ
ンピング面(110)を有する柔軟性あるスタンプ(1
06)であって、該柔軟性あるスタンプ(106)は前
記支持構造(104)の上部に配置され前記スタンピン
グ面(110)が前記支持構造(104)の前記面(1
05)に対向し、前記スタンピング面(110)は前記
第1の圧力制御チェンバ(112)内に配置され、前記
支持構造(104)および前記第1の圧力制御チェンバ
(112)は前記物品(102)が前記支持構造(10
4)の前記面(105)上にかつ前記第1の圧力制御チ
ェンバ(112)内に位置しかつ前記物品(102)の
前記面(101)が前記スタンピング面(110)に対
向するよう構成されているもの、そして前記第1の圧力
制御チェンバ(112)の外側に位置しかつ自己アセン
ブル単分子層形成分子種を有する溶液によって浸された
スポンジ様基板(126)であって、該スポンジ様基板
(126)の面(128)は前記柔軟性あるスタンプ
(106)の前記スタンピング面(110)の面積と少
なくとも等しい面積を有し前記スポンジ様基板(12
6)の前記面(128)が前記スタンピング面(11
0)を受けることができかつそれにより前記スタンピン
グ面(110)を前記溶液によってぬらすことができる
ようにしたものを設ける。

【0012】本発明の第3の態様では、物品(102,
302)の面(101,301)をスタンピングするた
めの方法において、面(105)を有する支持構造(1
04,304)を提供する段階、前記支持構造(10
4,304)の前記面(105)の上部に配置された第
1の圧力制御チェンバ(112,312)を提供する段
階、エッジ、外側面(108,308)、および所定の
パターンを含むスタンピング面(110,310)を有
する柔軟性あるスタンプ(106,206,306)を
提供する段階、前記支持構造(104,304)の上部
に前記柔軟性あるスタンプ(106,206,306)
を配置することにより、前記スタンピング面(110,
310)が前記支持構造(104,304)の前記面
(105)に対向しかつ前記スタンピング面(110,
310)が前記第1の圧力制御チェンバ(112,31
2)内にあるようにする段階、前記物品(102,30
2)を前記支持構造(104,304)の前記面(10
5)上にかつ前記第1の圧力制御チェンバ(112,3
12)内に配置し、前記物品(102,302)の前記
面(101,301)が前記スタンピング面(110,
310)に対向するように配置する段階、前記スタンピ
ング面(110,310)を自己アセンブル単分子層形
成分子種を有する溶液によってぬらす段階、そして前記
スタンピング面(110,310)を前記物品(10
2,302)の面(101,301)と制御可能に接触
させ、前記スタンピング面(110,310)の前記所
定のパターンが前記物品(102,302)の前記面
(101,301)上にスタンピングされるようにする
段階を設ける。

【0013】本発明の第4の態様では、物品(102)
の面(101)をスタンピングするための方法におい
て、面(105)を有する支持構造(104)を提供す
る段階、前記支持構造(104)の前記面(105)の
上部に配置された第1の圧力制御チェンバ(112)を
提供する段階、エッジ、外側面(108)、および所定
のパターンを含むスタンピング面(110)を有する柔
軟性あるスタンプ(106)を提供する段階、前記柔軟
性あるスタンプ(106)を、前記スタンピング面(1
10)が前記支持構造(104)の前記面(105)に
対向しかつ前記スタンピング面(110)が前記第1の
圧力制御チェンバ(112)内にあるように、前記支持
構造(104)の上部に配置する段階、前記物品(10
2)を前記支持構造(104)の前記面(105)上に
かつ前記第1の圧力制御チェンバ(112)内に配置し
て前記物品(102)の前記面(101)が前記スタン
ピング面(110)に対向するように配置する段階、前
記スタンピング面(110)を自己アセンブル単分子層
形成分子種を有する溶液によってぬらす段階、前記スタ
ンピング面(110)を前記物品(102)の面(10
1)と制御可能に接触させ、前記スタンピング面(11
0)の所定のパターンが前記物品(102)の前記面
(101)上にスタンピングされるようにする段階、そ
して前記柔軟性あるスタンプ(106)を前記物品(1
02)の前記面(101)から制御された方法で除去す
ることにより、前記自己アセンブル単分子層形成分子種
の自己アセンブル単分子層(134)を前記物品(10
2)の前記面(101)上に形成し、前記自己アセンブ
ル単分子層(134)は前記所定のパターンを有するよ
うにする段階を設ける。

【0014】本発明の第5の態様では、物品(102,
302)の面(101,301)をスタンピングするた
めの方法において、面(105)を有する支持構造(1
04,304)を提供する段階、前記支持構造(10
4,304)の前記面(105)上に配置された第1の
圧力制御チェンバ(112,312)を提供する段階、
エッジ、外側面(108,308)、および所定のパタ
ーンを含むスタンピング面(110,310)を有する
柔軟性あるスタンプ(106,206,306)を提供
する段階、前記柔軟性あるスタンプ(106,206,
306)を前記支持構造(104,304)の上部に配
置し、前記スタンピング面(110,310)が前記支
持構造(104,304)の前記面(105)に対向し
かつ前記スタンピング面(110,310)が前記第1
の圧力制御チェンバ(112,312)内にあるよう配
置する段階、前記物品(102,302)を前記支持構
造(104,304)の前記面(105)上にかつ前記
第1の圧力制御チェンバ(112,312)内に配置
し、前記物品(102,302)の前記面(101,3
01)が前記スタンピング面(110,310)に対向
するよう配置する段階、前記スタンピング面(110,
310)を自己アセンブル単分子層形成分子種を有する
溶液でぬらす段階、前記柔軟性あるスタンプ(106,
206,306)を前記スタンピング面(110,31
0)が前記物品(102,302)の前記面(101,
301)に近接するよう配置し、前記スタンピング面
(110,310)と前記物品(102,302)の前
記面(101,301)の間にプリントギャップを規定
する段階、前記柔軟性あるスタンプ(106,206,
306)を前記エッジに動くことができないように固定
する段階、前記第1の圧力制御チェンバ(112,31
2)内に前記スタンピング面(110,310)と前記
物品(102,302)の前記面(101,301)と
の間に前記プリントギャップを維持するのに十分な圧力
を有する不活性ガス(130,330)を供給する段
階、そしてその後前記不活性ガス(130,330)の
圧力を制御された方法で低減し、前記スタンピング面
(110,310)と前記物品(102,302)の前
記面(101,301)の間の接触が実質的に前記柔軟
性あるスタンプ(106,206,306)の中心で始
まりかつ制御された様式で中心から外側へ進行し、それ
によって前記物品(102,302)の前記面(10
1,301)と前記スタンピング面(110,310)
の間の不活性ガスの望ましくない閉じ込めを防止し、前
記スタンピング面(110,310)の前記所定のパタ
ーンが前記物品(102,302)の前記面(101,
301)の上にスタンピングされるようにする段階を設
ける。

【0015】

【発明の実施の形態】次に、図1を参照すると、本発明
に係わる物品102の面101をスタンピングするため
の装置100の1実施形態の側面図が示されている。装
置100は外側面108およびスタンピング面110を
有する柔軟性あるスタンプ106を含んでいる。本発明
に係わる物品102の面101をスタンピングするため
の方法の1実施形態においては、装置100は、後によ
り詳細に説明するように、面101上に自己アセンブル
単分子層(SAM)を形成する。装置100内で使用す
るのに適したSAMおよび柔軟性あるスタンプの詳細な
説明は、マラカス(Maracas)他により、本件出
願に対応する米国特許出願と同じ日に出願され、かつ同
じ譲受人に譲渡された、「面をパターニングするための
装置および方法(Apparatus and Met
hod for Patterninga Surfa
ce)」と題する、同時係属の米国特許出願第08/6
08022号に記載されており、この米国出願は参照の
ためここに導入される。上記米国特許出願に開示された
スタンプの実施形態は本発明の実施形態に導入すること
ができ、それによって、例えば、柔軟性あるスタンプ1
06を提供できる。

【0016】装置100はさらに、図1に示されるよう
に、面105、第1の圧力制御チェンバ112、および
機械的アタッチメント114を有する支持構造104を
含む。支持構造104は固いプラットホームを含みかつ
物品102が面105上にかつ圧力制御チェンバ112
内に配置できるようにする。柔軟性あるスタンプ106
はスタンピング面110が面105および101に対向
するように支持構造104の上に配置される。スタンピ
ング面110および面105は第1の圧力制御チェンバ
112内に配置され、該第1の圧力制御チェンバ112
は、当業者に知られた、(図示しない)圧力制御装置に
動作可能に結合された囲まれた領域を含む。圧力制御チ
ェンバ112内の圧力は、図10〜図12を参照して後
により詳細に説明するように、柔軟性あるスタンプ10
6および面101の間に所望の接触を提供するように制
御および操作することができる。機械的アタッチメント
114は柔軟性あるスタンプ106を位置決めしかつ固
定するためにエッジにおいて該柔軟性あるスタンプ10
6に取り付けられている。機械的アタッチメント114
は、後により詳細に説明するように、アライメント工程
の間に柔軟性あるスタンプ106を直動させかつ回転さ
せることができる。機械的アタッチメント114はまた
アライメントの間に柔軟性あるスタンプ106を機械的
に変形(伸張または圧縮)させるために使用される。機
械的アタッチメント114の特定の構成およびエレメン
トは当業者に理解されておりかつ、例えば、ハードマス
ク整列装置において使用されるものと同様の、「マイク
ロメータ」を含む。

【0017】次に図2を参照すると、スタンピング面1
10の拡大された断面図が示されており、該スタンピン
グ面110は物品102の面101上に転写、またはス
タンプ、されるべき所定のパターンを規定する複数のコ
ンタクト面113を含む。柔軟性あるスタンプ106の
弾力性および/または局部的歪みのため、ランアウト
(runout)または局部的変形111が生じ得る。
この特定の実施形態では、前記所定のパターンは複数の
コンタクト面113の間に等しい間隔を有し、かつ局部
的変形111はより大きな間隔を含む。柔軟性あるスタ
ンプ106を適切な位置で圧縮または伸張することによ
り、前記所定のパターンはもとに戻される。機械的アタ
ッチメントは適切な検出および制御要素を設けて必要な
場合にこの修正を提供することができる。適切な要素は
当業者に知られている。

【0018】次に図3および図4を参照すると、ディス
ク207を規定する複数の圧電性結晶(piezoel
ectric crystals)を有する柔軟性ある
スタンプ206を含む物品の面をスタンピングするため
の装置200の他の実施形態の、それぞれ、断面図およ
び頭部面図が示されている。ディスク207は動作可能
に電圧源209に接続されて図2に関して上に述べたよ
うに修正的変形を提供する。ディスク207のまわりに
適切な電圧が印加されたとき、前記複数の圧電性結晶は
印加電圧に向かって引き寄せられあるいは印加電圧から
反発され、それによって柔軟性あるスタンプ206を、
それぞれ、伸張しまたは圧縮する。このようにして、柔
軟性あるスタンプ206のランアウトおよび/または局
部的変形による、前記所定のパターンの歪みは修正でき
る。パターン歪みを修正するための他の手段も当業者に
理解されるであろう。

【0019】次に図5を参照すると、さらに複数の局部
的アライメントフィールド116および複数のアライメ
ントパターン118を含む柔軟性あるスタンプ100の
頭部平面図が示されている。柔軟性あるスタンプ100
は効果的に複数の局部的アライメントフィールド116
に分割され、各局部的アライメントフィールドのおのお
のはアライメントパターン118を含みおのおのの局部
的アライメントフィールド116が個々に物品102上
の対応するアライメントパターンと整列できるようにさ
れている。この局部的アライメントは局部的変形の修正
を可能にする。さらに、複数の局部的アライメントフィ
ールド116は総合的な変形の性質が確かめられかつ修
正できるように含められている。従来技術の堅いマスク
に対しては、物品のパターンに関してマスクパターンの
x−yおよび角度変位を修正するために2つのアライメ
ントパターンで十分である。柔軟性あるスタンプ106
を物品102と整列させるためには2つのアライメント
パターンのみの提供では不十分である。

【0020】この不十分さの性質を示すために、図6お
よび図7は2つのアライメントパターン518(図6)
および3つのアライメントパターン518(図7)を有
する柔軟性あるスタンプ506の頭部平面図を示してい
る。また、物品102上に対応するアライメントパター
ン520が示されている。図7におけるパターン518
および520のミスアライメントの解釈によってスタン
プ506はアライメントパターン118をアライメント
パターン520と位置合わせし、またはアライメント状
態にするため伸張される必要があることが分かる。もし
2つのアライメントパターンのみが使用されれば、同じ
状況のもとで、図6に示されるように、図6のミスアラ
イメントの解釈は、スタンプ506はアライメントパタ
ーン518およびアライメントパターン520の間で位
置合わせまたは見当合わせを達成するために左側へ変位
させることが必要なことが分かる。あまりにも少ないア
ライメントパターン、またはフィールド、によれば、歪
みの性質は適切に確かめることはできない。スタンプの
領域上で、あまりにも少ない局部的アライメントフィー
ルド、または対のアライメントパターンを有することは
ミスアライメントの性質を明らかにすることができな
い。観察されるミスアライメントは総合的なスタンプの
ミスアライメント(その修正はスタンプの変形ではな
く、スタンプ位置を変えることを必要とする)またはた
わみ(bowing)のような、スタンプの変形(その
修正はスタンプの変形のみを必要とする)に帰すること
があろう。適切な修正を与えるために、複数対のアライ
メントパターンが含められる。局部的アライメントフィ
ールド116およびアライメントパターン118の数は
スタンプ106の面積および柔軟性が増大するに応じて
増大する。前に説明したように、従来技術のマスク整列
装置は複数のアライメントパターンを提供せず、その数
はマスク面積に応じて増大する。これは堅いマスクのア
ライメントは1つまたは2つの対のアライメントパター
ンによって十分に達成できるからである。特に、およそ
1平方インチより大きな表面積を有する大面積の面をプ
リントする場合は、複数対のアライメントパターンが必
要とされる。個々の局部的アライメントフィールド11
6の面積はスタンプの機械的特性に依存することにな
る。

【0021】次に図8を参照すると、本発明に係わる複
数の顕微鏡120をさらに含む装置100の側面図が示
されている。この特定の実施形態では、柔軟性あるスタ
ンプ106は光学的に透明であり、従って物品102上
に位置する複数のアライメントマーク124は顕微鏡1
20によって柔軟性あるスタンプ106を通して観察す
ることができる。顕微鏡120は局部的アライメントフ
ィールド116ごとに1つ設けられ、それによって複数
の局部的アライメントフィールド116の同時的なアラ
イメントが達成できかつ、ビデオモニタ122上など
で、確認できるようにされる。本発明に従って当業者に
は他の形式のアライメント検出器も考えられるであろ
う。

【0022】次に図9〜図12を参照すると、本発明に
係わる物品の面をスタンピングする方法の1実施形態に
おいて使用される装置100の側面図が示されている。
この特定の実施形態においては、スタンピング面110
はまずSAM形成分子種(SAM−forming m
olecular species)の溶液を含む流体
でぬらされる。これは前記流体で浸された面128を有
するスポンジ様の基板126を提供することによって行
われる。スポンジ様の基板126は始めに圧力制御チェ
ンバ112の外側に配置される。面128は該面128
がスタンピング面116を受けることができるように該
スタンピング面110の面積に少なくとも等しい面積を
有する。柔軟性あるスタンプ106のスタンピング面1
10は次に面128と接触され、それによってスタンピ
ング面110を前記溶液でぬらす。次に、柔軟性あるス
タンプ106が面101がスタンピング面110に対向
するように物品102の上に配置される。図10〜図1
2は、スタンピング面110の所定のパターンを有す
る、SAM 134(図12)が面101上に形成され
るように物品102の面101と、今やぬらされた、ス
タンピング面110とを制御可能に接触させるステップ
を示す。スタンピング面110を制御可能に接触するス
テップの前に、柔軟性あるスタンプ106上の複数のア
ライメントパターン118が物品102上の複数のアラ
イメントパターン124と整列される。アライメントは
柔軟性あるスタンプ106が該柔軟性あるスタンプ10
6の所定のパターンが面101に対して所定の方位また
は位置づけにおいて面101上にプリントできるように
配置されていることを示している。このアライメントス
テップは、図1〜図7に関してより詳細に述べたよう
に、柔軟性あるスタンプ106を変形させることを含む
ことができる。柔軟性あるスタンプ106はスタンピン
グ面110が面101に近接するよう配置され、それに
よってスタンピング面110と面101との間に高さ、
G、を有するプリントギャップを形成する。該プリンド
ギャップ、G、は約100マイクロメートルである。柔
軟性あるスタンプ106はそのエッジ107において動
かせないように固定される。不活性ガス130が圧力制
御チェンバ112内に供給され、始めに、圧力制御チェ
ンバ112内の圧力がプリントギャップを維持するのに
十分なものにされる。次に、圧力制御チェンバ112内
の圧力が制御された方法で不活性ガス130を除去する
ことにより低減され、これは不活性ガス130が圧力制
御チェンバ112から退出するのを示す図10において
矢印によって概略的に表されている。圧力は所定のレー
トで低減され、それによってスタンピング面110と物
品102の面101の間の接触が実質的に柔軟性あるス
タンプ106の中心で始まりかつ(図10における柔軟
性あるスタンプ106の上の矢印で示されるように)中
心から外側へ制御された方法で進行し、それによってス
タンピング面110と面101の間における不活性ガス
130の望ましくない捕捉または閉じ込めを防止する。
面101とスタンピング面110との間の所望の程度の
接触の後に、柔軟性あるスタンプ106は不活性ガスを
圧力制御チェンバ112へと制御されたレートでかつ連
続的に加え、柔軟性あるスタンプ106が流体の層の所
定のパターンを歪ませることなく面101からはがれる
ようにすることにより、物品102から除去される。こ
の特定の実施形態においては、かつ図12に示されるよ
うに、複数のSAM形成分子種を含む、SAM 134
が形成され、かつ面101上に残りかつ、図12におい
て誇張されて示されている、スタンピング面110の所
定のパターンを有することになる。

【0023】従来技術の接触プリンタ/アライナのハー
ドマスクとウエーハとの間のアライメント圧力およびプ
リント圧力は約0〜500mmHgの間である。スタン
プの温度における、ある与えられたSAM溶液の蒸気圧
は、このアライメントおよび/またはプリント圧力の範
囲と比較した場合、比較的高いかも知れない。もし柔軟
性あるスタンプ106および物品102の間の接触が柔
軟性あるスタンプ106と物品102との間の圧力を低
下させることによって達成されれば、所望の接触を提供
するのに必要な圧力はSAM溶液の望ましくない気化に
対して十分に低くできる。この特定の方法においては、
スタンプにわたる圧力勾配は変化するが、それは接触が
中心から外側に進行するに応じて、制御された接触を提
供するために圧力が連続的に低減するからである。この
変化する圧力勾配はプリントが進行するに応じてプリン
ト条件におけるかつ、(従って、プリントされたパター
ンにおいて)不均一を生じる可能性がある。すなわち、
柔軟性あるスタンプの表面上の蒸気圧および溶液の容量
がスタンプ/物品の位置に応じて変動する。これらの状
況においては、SAM形成溶液/分子種の特性がそれを
要求する場合は、接触がスタンプの中心から外側に進行
する場合に、接触プロセスにわたり柔軟性あるスタンプ
と物品との間に一定の、所定の圧力を維持することが望
ましい。そのような機能は本発明に係わるかつ図13お
よび図14を参照して後に説明する面をスタンピングす
るための装置の1実施形態によって提供される。

【0024】次に図13を参照すると、本発明に係わる
物品302の面301をスタンピングするための装置3
00の他の実施形態の側面図が,示されている。柔軟性
あるスタンプ306のスタンピング面310は、例え
ば、図9を参照して説明したような方法によりSAM形
成分子種を含む溶液によってぬらされている。装置30
0はさらに第2の圧力制御チェンバ313を含み、該チ
ェンバ313はぬらされた柔軟性あるスタンプ306の
上部に配置されかつその中には柔軟性あるスタンプ30
6の外側面308が位置している。物品302は支持構
造304の上にかつ第1の圧力制御チェンバ312内に
配置され、それによって物品302の面301が直接面
301上にプリントされるべき所定のパターンを有する
柔軟性あるスタンプ306のスタンピング面310と対
向している。装置300は本発明に係わる物品の面をス
タンピングする方法の1実施形態において使用される。
該方法のこの実施形態においては、柔軟性あるスタンプ
306のスタンピング面310は面301に近接して配
置され、従って約100マイクロメートルのプリントギ
ャップ、G、がスタンピング面310および面301の
間に確立される。柔軟性あるスタンプ306は物品30
2と整列されかつ機械的アタッチメント314によって
エッジ307に動かせないように固定されている。不活
性ガス330が第1の圧力制御チェンバ312内に供給
されて第1のプリント圧力、P、を規定している。不
活性ガス330はまた第2の圧力制御チェンバ313内
に供給されて第2のプリント圧力、P、を規定してい
る。後により詳細に説明するように、第1のプリント圧
力、P、および第2のプリント圧力P、は柔軟性あ
るスタンプ306にわたりある圧力差を確立し、これは
スタンピング面310および面301の間で制御された
接触を提供しかつ第1の圧力制御チェンバ312内の制
御された圧力条件を提供するために操作される。

【0025】始めに、図13に示されるように、柔軟性
あるスタンプ306にわたる圧力差分は0であり、した
がってプリントギャップ、G、は維持される。次に、第
2のプリント圧力、P、が(図13の上部矢印によっ
て示されるように)制御された方法で不活性ガス330
を加えることにより制御された方法で増大され、一方第
1のプリント圧力、P、は制御された方法で低減さ
れ、したがってスタンピング面310と面301との間
の接触が実質的に柔軟性あるスタンプ306の中心で始
まりかつ制御された方法で中心から外側に進行し、それ
によってスタンピング面310と面301との間におけ
る不活性ガス330の閉じ込めを防止する。この工程の
間に結果として得られる装置300の構成が図14に示
されている。第1のプリント圧力、P1、は図13およ
び図14において外側に向いた矢印によって示されるよ
うに、圧力制御チェンバ312から不活性ガスを適切な
レートで除去することにより一定の値に維持される。こ
のようにして、圧力制御チェンバ312内の条件は一定
に保たれ、かつ流体の気化が防止され、それによってプ
リント工程にわたり一様なプリント条件が保証される。
第2のプリント圧力P、の増大のレートはある予め定
められたレートとすることができる。面301とスタン
ピング面310との間の所望の程度の接触が達成された
後、柔軟性あるスタンプ306が、同時に、第2の圧力
制御チェンバ313から不活性ガス330を除去するこ
とにより第2のプリント圧力、P、を低減し、かつ不
活性ガス330を適切なレートで第1の圧力制御チェン
バ312に加えることにより第1のプリント圧力、
、の一定値を維持することにより、制御された方法
で物品302から除去される。この除去工程は面301
上に形成されたSAMの所定のパターンをひずませるこ
となく面301から柔軟性あるスタンプ306をはがす
ようにして達成される。第1のプリント圧力、P、お
よび第2のプリント圧力、P、の所望の圧力制御を提
供するための適切な制御機構は当業者には理解されるで
あろう。

【0026】本発明の特定の実施形態を示しかつ説明し
たが、当業者にはさらに他の修正および改善をなすこと
ができるであろう。したがって、この発明は示された特
定の形式に制限されるのではなくかつこの発明の精神お
よび範囲から離れることのない全ての修正を添付の特許
請求の範囲によってカバーすることを意図している。

【0027】

【発明の効果】したがって、本発明によれば、柔軟性あ
るスタンプを物品の面と整列させかつ柔軟性あるスタン
プ上のパターンが再現可能にかつ一様に転写できるよう
に前記面をスタンピングするための装置および方法が提
供される。

【0028】また、本発明によれば、大面積の面をパタ
ーニングするためのコスト効率の良い、再現可能な方法
が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明に係わる物品の表面をスタンピングする
ための装置の一実施形態の側面図である。

【図2】図1の装置内での柔軟性あるスタンプのスタン
ピング面を示す部分的拡大図である。

【図3】本発明に係わる物品の表面をスタンピングする
ための装置の他の実施形態を示す側面図である。

【図4】図3の装置の頭部面図である。

【図5】本発明に係わるアライメントパターンを有する
柔軟性あるスタンプの一実施形態を示す頭部面図であ
る。

【図6】柔軟性あるスタンプ上のおよび物品上の複数の
アライメントパターンを概略的に示す頭部面図である。

【図7】本発明に係わる柔軟性あるスタンプ上のおよび
物品の面上の複数のアライメントパターンを含む物品の
表面をスタンピングするための装置の他の実施形態を概
略的に示す頭部面図である。

【図8】本発明に係わる物品の面をスタンピングするた
めの装置の他の実施形態を示す側面図である。

【図9】本発明に係わる物品の表面をスタンピングする
ための装置の他の実施形態を示す側面図である。

【図10】本発明に係わる物品の表面をスタンピングす
るための方法の一実施形態に従って図1の構造が使用さ
れる場合に実現される構造を示す側面図である。

【図11】本発明に係わる物品の表面をスタンピングす
るための方法の一実施形態に従って図1の構造が使用さ
れる場合に実現される構造を示す側面図である。

【図12】本発明に係わる物品の表面をスタンピングす
るための方法の一実施形態に従って図1の構造が使用さ
れる場合に実現される構造を示す側面図である。

【図13】本発明に係わる物品の表面をスタンピングす
るための装置の他の実施形態を示す側面図である。

【図14】本発明に係わる物品の表面をスタンピングす
るための方法の一実施形態に従って使用されている図1
3の構造を示す側面図である。

【符号の説明】

100 物品の表面をスタンピングするための装置 101 物品の面 102 物品 104 支持構造 105 支持構造の面 106 柔軟性あるスタンプ 110 スタンピング面 112 圧力制御チェンバ 114 機械的アタッチメント 111 局部的変形 113 接触面 120 顕微鏡 122 ビデオモニタ 124 アライメントマーク 126 スポンジ様基板 128 スポンジ様基板の面 130 不活性ガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローレンス・エヌ・ドウォルスキー アメリカ合衆国アリゾナ州85258、スコッ ツデイル、イースト・コーチャイズ・ドラ イブ 9638 (72)発明者 キャスリーン・トービン アメリカ合衆国アリゾナ州85282、テンプ、 イースト・ブロードウェイ・ロード 1500

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物品(102,302)の面(101,
    301)をスタンピングするための装置(100,20
    0,300)であって、 面(105)を有する支持構造(104,304)、 前記支持構造(104,304)の前記面(105)の
    上部に配置された第1の圧力制御チェンバ(112,3
    12)、 外側面(108,308)を有しかつ所定のパターンを
    備えたスタンピング面(110,310)を有する柔軟
    性あるスタンプ(106,206,306)であって、
    該柔軟性あるスタンプ(106,206,306)は前
    記支持構造(104,304)の上部に配置され、前記
    スタンピング面(110,310)が前記支持構造(1
    04,304)の前記面(105)に対向し、前記スタ
    ンピング面(110,310)は前記第1の圧力制御チ
    ェンバ(112,312)内に配置され、前記支持構造
    (104,304)および前記第1の圧力制御チェンバ
    (112,312)は前記物品(102,302)が前
    記支持構造(104,304)の前記面(105)上に
    かつ前記第1の圧力制御チェンバ(112,312)内
    に位置しかつ前記物品(102,302)の前記面(1
    01,301)が前記スタンピング面(110,31
    0)に対向するように構成されているもの、 前記第1の圧力制御チェンバ(112,312)の外側
    に配置され前記スタンピング面(110,310)を自
    己アセンブル単分子層形成分子種を有する溶液によって
    ぬらすための手段、そして前記スタンピング面(11
    0,310)を前記物品(102,302)の前記面
    (101,301)と制御可能に接触させ前記スタンピ
    ング面(110,310)の前記所定のパターンが前記
    物品(102,302)の前記面(101,301)上
    にスタンピングされるようにする手段、 を具備することを特徴とする物品(102,302)の
    面(101,301)をスタンピングするための装置
    (100,200,300)。
  2. 【請求項2】 物品(102)の面(101)をスタン
    ピングするための装置(100)であって、 面(105)を有する支持構造(104)、 前記支持構造(104)の前記面(105)の上部に配
    置された第1の圧力制御チェンバ(112)、 外側面(118)を有しかつ所定のパターンを備えたス
    タンピング面(110)を有する柔軟性あるスタンプ
    (106)であって、該柔軟性あるスタンプ(106)
    は前記支持構造(104)の上部に配置され前記スタン
    ピング面(110)が前記支持構造(104)の前記面
    (105)に対向し、前記スタンピング面(110)は
    前記第1の圧力制御チェンバ(112)内に配置され、
    前記支持構造(104)および前記第1の圧力制御チェ
    ンバ(112)は前記物品(102)が前記支持構造
    (104)の前記面(105)上にかつ前記第1の圧力
    制御チェンバ(112)内に位置しかつ前記物品(10
    2)の前記面(101)が前記スタンピング面(11
    0)に対向するよう構成されているもの、そして前記第
    1の圧力制御チェンバ(112)の外側に位置しかつ自
    己アセンブル単分子層形成分子種を有する溶液によって
    浸されたスポンジ様基板(126)であって、該スポン
    ジ様基板(126)の面(128)は前記柔軟性あるス
    タンプ(106)の前記スタンピング面(110)の面
    積と少なくとも等しい面積を有し前記スポンジ様基板
    (126)の前記面(128)が前記スタンピング面
    (110)を受けることができかつそれにより前記スタ
    ンピング面(110)を前記溶液によってぬらすことが
    できるようにしたもの、 を具備することを特徴とする物品(102)の面(10
    1)をスタンピングするための装置(100)。
  3. 【請求項3】 物品(102,302)の面(101,
    301)をスタンピングするための方法であって、 面(105)を有する支持構造(104,304)を提
    供する段階、 前記支持構造(104,304)の前記面(105)の
    上部に配置された第1の圧力制御チェンバ(112,3
    12)を提供する段階、 エッジ、外側面(108,308)、および所定のパタ
    ーンを含むスタンピング面(110,310)を有する
    柔軟性あるスタンプ(106,206,306)を提供
    する段階、 前記支持構造(104,304)の上部に前記柔軟性あ
    るスタンプ(106,206,306)を配置すること
    により、前記スタンピング面(110,310)が前記
    支持構造(104,304)の前記面(105)に対向
    しかつ前記スタンピング面(110,310)が前記第
    1の圧力制御チェンバ(112,312)内にあるよう
    にする段階、 前記物品(102,302)を前記支持構造(104,
    304)の前記面(105)上にかつ前記第1の圧力制
    御チェンバ(112,312)内に配置し、前記物品
    (102,302)の前記面(101,301)が前記
    スタンピング面(110,310)に対向するように配
    置する段階、 前記スタンピング面(110,310)を自己アセンブ
    ル単分子層形成分子種を有する溶液によってぬらす段
    階、そして前記スタンピング面(110,310)を前
    記物品(102,302)の面(101,301)と制
    御可能に接触させ、前記スタンピング面(110,31
    0)の前記所定のパターンが前記物品(102,30
    2)の前記面(101,301)上にスタンピングされ
    るようにする段階、 を具備することを特徴とする物品(102,302)の
    面(101,301)をスタンピングするための方法。
  4. 【請求項4】 物品(102)の面(101)をスタン
    ピングするための方法であって、 面(105)を有する支持構造(104)を提供する段
    階、 前記支持構造(104)の前記面(105)の上部に配
    置された第1の圧力制御チェンバ(112)を提供する
    段階、 エッジ、外側面(108)、および所定のパターンを含
    むスタンピング面(110)を有する柔軟性あるスタン
    プ(106)を提供する段階、 前記柔軟性あるスタンプ(106)を、前記スタンピン
    グ面(110)が前記支持構造(104)の前記面(1
    05)に対向しかつ前記スタンピング面(110)が前
    記第1の圧力制御チェンバ(112)内にあるように、
    前記支持構造(104)の上部に配置する段階、 前記物品(102)を前記支持構造(104)の前記面
    (105)上にかつ前記第1の圧力制御チェンバ(11
    2)内に配置して前記物品(102)の前記面(10
    1)が前記スタンピング面(110)に対向するように
    配置する段階、 前記スタンピング面(110)を自己アセンブル単分子
    層形成分子種を有する溶液によってぬらす段階、 前記スタンピング面(110)を前記物品(102)の
    面(101)と制御可能に接触させ、前記スタンピング
    面(110)の所定のパターンが前記物品(102)の
    前記面(101)上にスタンピングされるようにする段
    階、そして前記柔軟性あるスタンプ(106)を前記物
    品(102)の前記面(101)から制御された方法で
    除去することにより、前記自己アセンブル単分子層形成
    分子種の自己アセンブル単分子層(134)を前記物品
    (102)の前記面(101)上に形成し、前記自己ア
    センブル単分子層(134)は前記所定のパターンを有
    するようにする段階、 を具備することを特徴とする物品(102)の面(10
    1)をスタンピングするための方法。
  5. 【請求項5】 物品(102,302)の面(101,
    301)をスタンピングするための方法であって、 面(105)を有する支持構造(104,304)を提
    供する段階、 前記支持構造(104,304)の前記面(105)上
    に配置された第1の圧力制御チェンバ(112,31
    2)を提供する段階、 エッジ、外側面(108,308)、および所定のパタ
    ーンを含むスタンピング面(110,310)を有する
    柔軟性あるスタンプ(106,206,306)を提供
    する段階、 前記柔軟性あるスタンプ(106,206,306)を
    前記支持構造(104,304)の上部に配置し、前記
    スタンピング面(110,310)が前記支持構造(1
    04,304)の前記面(105)に対向しかつ前記ス
    タンピング面(110,310)が前記第1の圧力制御
    チェンバ(112,312)内にあるよう配置する段
    階、 前記物品(102,302)を前記支持構造(104,
    304)の前記面(105)上にかつ前記第1の圧力制
    御チェンバ(112,312)内に配置し、前記物品
    (102,302)の前記面(101,301)が前記
    スタンピング面(110,310)に対向するよう配置
    する段階、 前記スタンピング面(110,310)を自己アセンブ
    ル単分子層形成分子種を有する溶液でぬらす段階、 前記柔軟性あるスタンプ(106,206,306)を
    前記スタンピング面(110,310)が前記物品(1
    02,302)の前記面(101,301)に近接する
    よう配置し、前記スタンピング面(110,310)と
    前記物品(102,302)の前記面(101,30
    1)の間にプリントギャップを規定する段階、 前記柔軟性あるスタンプ(106,206,306)を
    前記エッジに動くことができないように固定する段階、 前記第1の圧力制御チェンバ(112,312)内に前
    記スタンピング面(110,310)と前記物品(10
    2,302)の前記面(101,301)との間に前記
    プリントギャップを維持するのに十分な圧力を有する不
    活性ガス(130,330)を供給する段階、そしてそ
    の後前記不活性ガス(130,330)の圧力を制御さ
    れた方法で低減し、前記スタンピング面(110,31
    0)と前記物品(102,302)の前記面(101,
    301)の間の接触が実質的に前記柔軟性あるスタンプ
    (106,206,306)の中心で始まりかつ制御さ
    れた様式で中心から外側へ進行し、それによって前記物
    品(102,302)の前記面(101,301)と前
    記スタンピング面(110,310)の間の不活性ガス
    の望ましくない閉じ込めを防止し、前記スタンピング面
    (110,310)の前記所定のパターンが前記物品
    (102,302)の前記面(101,301)の上に
    スタンピングされるようにする段階、 を具備することを特徴とする物品(102,302)の
    面(101,301)をスタンピングするための方法。
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