JPWO2012133840A1 - インプリント装置、インプリント方法、電子回路基板、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

インプリント装置（１）は、転写対象基板（１０）が載置される基板ステージ（１１０）と、転写スタンプ（１３０）を保持し、基板ステージ（１１０）と相対的に移動可能なスタンプホルダ（１２０）と、スタンプホルダ（１２０）に設けられ、転写スタンプ（１３０）のパターン面（１３１）が凸状に湾曲するように、転写スタンプ（１３０）の背面を押圧する押圧装置を有する変形機構（１５０）と、スタンプホルダ（１２０）が基板ステージ（１１０）に向けて移動するに従って、湾曲した転写スタンプ（１３０）のパターン面（１３１）の全面が徐々に転写対象基板（１０）に押し付けられていくと共に、パターン面（１３１）の全面から転写対象基板（１０）に加わる圧力が所定の圧力分布に一致するように、押圧装置の押圧力を制御する全面圧力制御機構（１６０）と、を備える。

Description

本発明は、インプリント装置、インプリント方法、電子回路基板、及び電子機器に関する。

電子機器の小型化・高性能化に伴い、電子回路基板に形成される回路パターンの微細化及び高密度化が求められている。

また、従来のフォトリソグラフィを用いたパターン形成プロセスに代わる技術として、インプリントプロセスが注目されている。インプリントプロセスは、凹凸のある転写スタンプを基板に押し付けることで、基板にパターンを転写・形成するプロセスである。転写スタンプには、例えば、フォトリソグラフィ等によって形成されたスタンプ型そのもの、あるいはそのようなスタンプ型を用いて成型された樹脂製のスタンプ等が使用される。

インプリントプロセスには、ＵＶ（光）インプリントプロセス、熱インプリントプロセス、マイクロコンタクトプリントプロセス等、様々な方式がある。ＵＶインプリントプロセスは、基板上に塗布した紫外線硬化性樹脂に転写スタンプの凹凸のパターンを押し付けて凹凸のネガティブパターンを形成し、紫外線を照射して硬化させる方法である。熱インプリントプロセスは、基板上に塗布した熱可塑性樹脂を加熱しつつ、転写スタンプを押し付けてパターンを形成し、冷却して硬化させる方法である。マイクロコンタクトプリントプロセスは、転写スタンプのパターン面にインクを塗布し、そのパターン面を基板に押し当てることで、基板上にインクのパターンを形成する方法である。何れの方法も、従来のフォトリソグラフィを用いたパターン形成プロセスと比較して、プロセス工程数が少なく、また真空プロセスが不要なため、低コストという利点を有する。

インプリントプロセスでは、一般的に、転写スタンプのパターン面を、基板に均一に加圧することが要求される。装置の精度等の問題により、均一加圧が行われないと、パターンの線幅にばらつきが生じ、歩留まりが低下してしまうおそれがある。この問題は、特に大面積印刷において顕著であり、大面積印刷と微細パターン形成との両立を妨げる要因の一つとなっていた。

さらに、特に大面積印刷においては、転写スタンプのパターン面と基板との間に空気がかみこまれることにより、その部分に転写不良が生じてしまうおそれがある。

例えば、特許文献１〜３には、均一加圧を行うことが意図された、種々のインプリント装置が記載されている。

特許文献１に記載の装置は、基板が載置されるステージを、ステージの下面に設けられた半球体に接離自在に面接触する球面軸受と、ステージの下面に接離自在に接触する複数の圧電素子とを用いて支持し、複数の圧電素子を個別に伸縮させることにより、ステージの傾きを調整し、転写スタンプと基板との加圧状態を調整する。

特許文献２に記載の装置は、転写スタンプの外周部を複数の保持部によって支持し、この複数の保持部の位置を個別に調整することにより、転写スタンプと基板との加圧状態を調整する。

特許文献３に記載の装置は、転写スタンプと基板との一方の裏面に向けて流体を噴出することにより、転写スタンプと基板との一方をその他方に押し付ける装置である。

特許文献４及び５には、空気のかみこみを防止することが意図された、種々のインプリント装置が記載されている。

特許文献４に記載の装置は、可撓性を有する転写スタンプを湾曲させて基板に押し付ける。

特許文献５に記載の装置は、シート状の基板を、湾曲したパターン面を有する転写スタンプと、クッション性を有する中間基材との間に挟んで加圧する。

なお、上記のように転写スタンプのパターンの全体を基板に同時に転写する一括転写方式の装置とは異なり、特許文献６には、ロール状の転写スタンプをシート状の基板に押し付けつつ回転させることにより、転写スタンプのパターンを基板上に連続的に転写するロール・ツー・ロール方式の装置が記載されている。このようなロール・ツー・ロール方式の装置は、一括転写方式の装置と比較して、空気のかみこみは生じにくい。

特開２０１０−０３４１３２号公報 特開２０１０−０８０７１４号公報 特開２００６−３２６９２７号公報 特開２００６−３０３２９２号公報 特開２００９−０９６１９３号公報 特開２００５−０４９４９３号公報

特許文献１に記載の装置は、上記の半球体、球面軸受、及び複数の圧電素子に加えて、複数の圧電素子の伸縮を複雑に制御する装置が必要であるため、コストが高い。また、転写スタンプのパターン面の全体が、基板に同時に接触するため、空気のかみこみを防止するための対策が十分でない。空気のかみこみを防止するために、例えば、転写スタンプと基板との周囲を真空引きすることは可能であるが、これはコストをさらに増大させる要因となる。

特許文献２に記載の装置は、複数の保持部の位置を個別に調整するための複雑なシステムが必要であるため、コストが高い。また、転写スタンプのパターン面の全体が同時に基板に接触するため、空気のかみこみを十分に防止することはできない。

特許文献３に記載の装置は、流体を噴出させるための流路をステージに形成する必要があるため、コストが高い。また、転写スタンプのパターン面の全体が同時に基板に接触するため、やはり、空気のかみこみを十分に防止することはできない。

特許文献４に記載の装置は、転写スタンプに曲げ応力を掛けつつ、湾曲したパターン面を基板に押し付けてさらに撓ませるため、パターン面の中央部に比べて周辺部に掛かる圧力が小さく、均一加圧を行うことができない。

特許文献５に記載の装置は、転写スタンプから基板に加えられる圧力分布を、パターン面の中央部において高く、周辺部において低くなるように、意図的に不均一にしているため、均一加圧を行うことはできない。

特許文献６に記載されるようなロール・ツー・ロール方式の装置は、一括転写方式の装置と比較して、一般的に装置自体のコストが高い。

従って、上述のインプリント装置は、低コストというインプリントプロセスの利点を維持しつつ、均一加圧と空気のかみこみの防止とを両立することができず、大面積微細パターンの形成に適用するには課題があった。

上記課題に鑑み、本発明は、低コストで、均一加圧と空気のかみこみの防止とを両立するインプリント装置及びインプリント方法を提供すると共に、より微細な回路パターンを有する電子回路基板及びこれを備える電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るインプリント装置は、
転写スタンプのパターン面に形成された微細パターンを転写対象基板に転写するためのインプリント装置であって、
前記転写対象基板が載置されるステージと、
前記転写スタンプを保持し、前記転写スタンプの前記パターン面が前記転写対象基板に押し付けられるように、前記ステージと相対的に移動可能なスタンプホルダと、
前記スタンプホルダに設けられ、前記転写スタンプの前記パターン面が凸状に湾曲するように、前記転写スタンプの背面を押圧する押圧装置を有する変形機構と、
前記スタンプホルダが前記ステージに向けて移動するに従って、湾曲した前記転写スタンプの前記パターン面の全面が徐々に前記転写対象基板に押し付けられていくと共に、前記パターン面の全面から前記転写対象基板に加わる圧力が所定の圧力分布に一致するように、前記押圧装置の押圧力を制御する全面圧力制御機構と、を備える、
ことを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係るインプリント方法は、
転写スタンプのパターン面に形成された微細パターンを転写対象基板に転写するためのインプリント方法であって、
前記転写スタンプの前記パターン面を凸状に湾曲させる工程と、
湾曲した前記転写スタンプの前記パターン面の外周部を前記転写対象基板に当接させる工程と、
湾曲した前記転写スタンプの前記パターン面を、前記外周部から前記パターン面の全面にかけて、徐々に前記転写対象基板に押し付けていく工程と、
前記転写対象基板に加わる圧力が所定の圧力分布に一致するように、前記転写スタンプの前記パターン面の全面を前記転写対象基板に押し付ける工程と、を備える、
ことを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る電子回路基板は、上記の第１の観点に係るインプリント装置又は上記の第２の観点に係るインプリント方法を用いて製造されたことを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係る電子機器は、上記の第３の観点に係る電子回路基板を備えることを特徴とする。

本発明によれば、低コストで、均一加圧と空気のかみこみの防止とを両立するインプリント装置及びインプリント方法を提供すると共に、より微細な回路パターンを有する電子回路基板及びこれを備える電子機器を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るインプリント装置を示す概略測面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図１に示されたインプリント装置によるパターン転写プロセスを段階的に示す側面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図２に示されたパターン転写プロセスを段階的に示す俯瞰図である。 図２及び図３に示されたパターン転写プロセスにおける、転写対象基板の圧力プロファイルを示すグラフである。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１実施形態の第１変形例に係るインプリント装置によるパターン転写プロセスを段階的に示す俯瞰図である。 （ａ）〜（ｄ）は本発明の第１実施形態の第２変形例に係るインプリント装置によるパターン転写プロセスを段階的に示す俯瞰図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１実施形態の第３変形例に係るインプリント装置によるパターン転写プロセスを段階的に示す俯瞰図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１実施形態の第４変形例に係るインプリント装置によるパターン転写プロセスを段階的に示す俯瞰図である。 図８に示されたパターン転写プロセスにおける、転写対象基板の圧力プロファイルを示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係るインプリント装置を示す概略側面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図１０に示されたインプリント装置によるパターン転写プロセスを段階的に示す側面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図１１に示されたパターン転写プロセスを段階的に示す俯瞰図である。 図１１及び図１２に示されたパターン転写プロセスにおける、転写対象基板の被転写面の圧力プロファイルを示すグラフである。 本発明の第３実施形態に係るインプリント装置を示す概略側面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図１４に示されたインプリント装置によるパターン転写プ 図１５に示されたパターン転写プロセスにおける、転写対象基板の圧力プロファイルを示すグラフである。 本発明の第３実施形態の変形例に係るインプリント装置によるパターン転写プロセスを段階的に示す俯瞰図である。 図１０に示されたインプリント装置の、基板ステージを傾斜させた状態を示す概略側面図である。

（第１実施形態）
始めに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るインプリント装置１について説明する。理解を容易とするため、図１に示されるように、インプリント装置１についてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を定義すると共に、Ｘ軸及びＹ軸は水平方向に、Ｚ軸は鉛直方向に配置されているものとする。

インプリント装置１は、主に、転写対象基板１０が載置される基板ステージ１１０と、基板ステージ１１０の上方に位置するスタンプホルダ１２０と、スタンプホルダ１２０に保持された転写スタンプ１３０と、スタンプホルダ１２０を上下に移動させる昇降機構１４０と、スタンプホルダ１２０に設けられた変形機構１５０と、変形機構１５０を制御する全面圧力制御機構１６０と、スタンプホルダ１５０の上方に配置されたアラインメント顕微鏡１７０と、を備える。

基板ステージ１１０は、平坦な上面を有し、載置された転写対象基板１０を機械式チャックや静電チャック等の図略の保持機構を用いて保持する。基板ステージ１１０の下には、転写対象基板１０と転写スタンプ１３０とのアラインメント用の平行・回転調整ステージと、転写対象基板１０の水平または傾斜状態を制御するための傾斜制御機構と、を有する基板ステージ調整機構１１１が設けられている。

スタンプホルダ１２０は、転写スタンプ１３０の外周部に形成されたフランジ部１３３の下面を接離自在に支持する。スタンプホルダ１２０は、支持した転写スタンプ１３０の上方に位置するスタンプヘッド１２１に固定されている。スタンプヘッド１２１は、スタンプヘッド傾斜機構１２２を介して、スタンプヘッド支持機構１２３に取り付けられている。スタンプヘッド傾斜機構１２２は、スタンプヘッド１２１、スタンプホルダ１２０、及び転写スタンプ１３０のＹＺ面内における傾斜角度を調整する機能を有する。スタンプヘッド支持機構１２３は、昇降機構１４０に取り付けられている。

転写スタンプ１３０は、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）等の可撓性を有する素材で板状に形成されており、微細な凹凸のパターンが形成されたパターン面１３１を有する。パターン面１３１は、図１では変形機構１５０の押圧力を受けて湾曲しているが、微細な凹凸のパターンが形成されていることを無視すれば、元は略平坦に形成されている。なお、転写スタンプ１３０のパターン面１３１は、上記のスタンプヘッド傾斜機構１２２によって、転写対象基板１０の被転写面１１に対して相対的に傾斜した状態に維持されている。

昇降機構１４０は、スタンプヘッド支持機構１２３、スタンプヘッド傾斜機構１２２、及びスタンプヘッド１２１を介して、スタンプホルダ１２０に基板ステージ１１０方向の押圧力を供給し、スタンプホルダ１２０に保持された転写スタンプ１３０を、ＵＶナノインプリントプロセス、熱ナノインプリントプロセス、又はマイクロコンタクトプリントプロセス等のパターン転写に適した圧力で、転写対象基板１０に押し付ける。

変形機構１５０は、スタンプヘッド１２１に取り付けられた複数のシリンダ１５１から構成されている。シリンダ１５１は、円柱状の外形を有し、球面状の先端部で転写スタンプ１３０の背面１３２を押圧する。シリンダ１５１は、全面圧力調整機構１６０から供給される圧力によって作動する。

なお、図１には三つのシリンダ１５１が示されているが、変形機構１５０には、五つのシリンダ１５１が設けられている。図２に示されるように、五つのシリンダ１５１は、転写スタンプ１３０のパターン面１３１に対して略一様に配列されている。そのうちの一つが、シリンダ位置ＩＩに沿ってパターン面１３１の略中央部に位置し、残りの四つが、シリンダ位置Ｉ又はＩＩＩに沿ってパターン面１３１の四つの角部の内側に位置している。 図１に示されるように、パターン面１３１の中央部に位置するシリンダ１５１は、他の四つのシリンダ１５１よりも長く形成されている。

全面圧力制御機構１６０は、圧力調整バルブ等の圧力調整装置から構成され、図略の油圧ポンプ又はエアコンプレッサ等から供給される流体の圧力を目的の大きさに調整しつつ、変形機構１５０のシリンダ１５１に継続的に供給することで、シリンダ１５１の押圧力を制御する。例えば、単一の圧力調整装置から複数のシリンダ１５１に圧力を供給してもよいし、複数の圧力調整装置から各シリンダ１５１に個別に圧力を供給してもよい。ただし、本実施形態では、全面圧力調整機構１６０は、変形機構１５０の複数のシリンダ１５１に供給される圧力を、互いに同一に、かつ一定になるように調整する。その結果、複数のシリンダ１５１は、互いに略同一、かつ略一定の押圧力で、転写スタンプ１３０の背面１３２を押圧する。このとき、上記のようにシリンダ１５１の長さが異なるために、転写スタンプ１３０のパターン面１３１は、略球面状に湾曲する。

アラインメント顕微鏡１７０は、転写対象基板１０と転写スタンプ１３０とに記されたアラインメントマークの上方からの像を提供する。アラインメント顕微鏡１７０を使用して転写対象基板１０と転写スタンプ１３０とのアラインメントマークを観察しつつ、上述の平行・回転調整機構１１１を使用してこれらのアラインメントマークを一致させることで、転写対象基板１０と転写スタンプ１３０とが位置合わせされる。この目的のため、転写スタンプ１３０は、透明な素材で形成されていることが望ましい。

また、インプリント装置１は、図示は省略するが、ＵＶインプリントプロセスのための紫外線照射装置、熱インプリントプロセスのための加熱装置、あるいはマイクロコンタクトプリントプロセスのためのインク供給装置等を、適宜備えることができる。

転写対象基板１０は、後述するパターン転写プロセスに先立って、基板ステージ１１０に載置される。転写対象基板１０は、目的に応じて、シリコン、石英、ガラス、金属材料、又は樹脂材料等の基板を用いることができるほか、事前に絶縁層や導電層等が形成された積層構造体であってもよい。

次に、図１〜図４を参照して、インプリント装置１によるパターン転写プロセスについて説明する。

始めに、全面圧力制御機構１６０を作動させ、変形機構１５０のシリンダ１５１に圧力を供給する。これにより、シリンダ１５１が作動し、転写スタンプ１３０のパターン面１３１が略球面状に湾曲した状態に維持される。

次に、昇降機構１４０を使用して、スタンプホルダ１２０を基板ステージ１１０に向けて移動させる。

このとき、転写スタンプ１３０のパターン面１３１は、上述のように転写対象基板１０の被転写面１１に対して相対的に傾斜していると共に湾曲しているため、図２（ａ）に示されるように、パターン面１３１の外周部において転写対象基板１０の被転写面１１に当接する。なお、厳密には、パターン面１３１の外周部の一点が、被転写面１１に最初に当接するが、図２（ａ）には、その瞬間を経過し、パターン面１３１の外周部の一辺が、被転写面１１に完全に接触した状態が示されている。

図２（ａ）に示された転写対象基板１０と転写スタンプ１３０とを上方から見た様子が、図３Ｂに示されている。基板転写線３０によって示されるように、パターン面１３１の一辺が、湾曲した状態で、被転写面１１に押し付けられている。なお、基板転写線３０は、基板転写線３０は、転写対象基板１０の被転写面１１において、現時点で転写（加圧）されている部分と、直後に転写（加圧）される部分との境界線を示すものである。

図２（ａ）に続いて、転写スタンプ１３０のパターン面１３１が転写対象基板１０の被転写面１１にさらに押し付けられると、転写対象基板１０からの反力が、転写スタンプ１３０を介して、変形機構１５０のシリンダ１５１に加えられる。そして、転写スタンプ１３０から加えられる反力がシリンダ１５１自身の押圧力を上回ると、シリンダ１５１は押し戻されることになる。複数のシリンダ１５１によるこのような動作に伴って、転写スタンプ１３０のパターン面１３１は、図２（ｂ）（ｃ）に示されるように、転写対象基板１０の被転写面１１に倣うように徐々に復元及び変形し、最終的に、図２（ｄ）に示されるように、被転写面１１に完全に押し付けられる。

図２（ｂ）〜（ｄ）に示された転写対象基板１０と転写スタンプ１３０とを上方から見た様子が、図３（ｂ）〜（ｄ）に示されている。曲線状の転写境界線３０は、図３（ｂ）、（ｃ）に示されるようにＹ軸方向に進行し、最終的に、図３（ｄ）に示されるようにパターン面１３１の当初転写境界線３０があった位置の反対側に到達する。このように、転写スタンプ１３０のパターン面１３１は、転写対象基板１０の被転写面１１との間にある空気を押し出しながら、パターン面１３１の外周部からパターン面１３１の全面にかけて、徐々に転写対象基板１０の被転写面１１が加圧されていく。従って、空気のかみこみが効果的に防止される。

また、図２（ａ）〜（ｄ）及び図３（ａ）〜（ｄ）に示された転写対象基板１０の被転写面１１のＹ軸方向における圧力プロファイルが、図４（ａ）〜（ｄ）に示される。図３（ａ）〜（ｃ）では、転写スタンプ１３０のパターン面１３１が転写対象基板１０の被転写面１１に徐々に押し付けられていく。従って、図４（ａ）〜（ｃ）に示されるように、被転写面１１に加わる圧力は位置によって異なる。一方、図３Ｄでは、略一様に配列された複数のシリンダ１５１によって、転写スタンプ１３０のパターン面１３１の全面が転写対象基板１０の被転写面１１に押し付けられる。さらに、複数のシリンダ１５１の押圧力は、全面圧力制御機構１６０によって、互いに同一になるように制御されている。従って、図４（ｄ）に示されるように、最終的に被転写面１１に加わる圧力は略均一になる。

最後に、昇降機構１４０を使用して、スタンプホルダ１２０を上方に移動させると、転写スタンプ１３０のパターン面１３１が被転写基盤１０の被転写面１１から引き離され、パターン転写プロセスが完了する。

ＵＶインプリントプロセスでは、予め転写対象基板１０に塗布された光硬化性樹脂に、上記のように転写スタンプ１３０のパターン面１３１を均一に加圧しつつ、図略の紫外線照射装置を使用して、転写スタンプ１３０の上方から紫外線を照射する。その後、紫外線の照射によって硬化した光硬化性樹脂から転写スタンプ１３０を引き離すことにより、光硬化性樹脂の被転写面１１にパターンが形成される。

熱インプリントプロセスでは、予め転写対象基板１０に塗布された熱可塑性樹脂を、図略の加熱装置を使用して加熱し、上記のように転写スタンプ１３０のパターン面１３１を均一に加圧しつつ冷却する。その後、冷却によって硬化した熱可塑性樹脂から転写スタンプ１３０を引き離すことにより、可塑性樹脂の被転写面１１にパターンが形成される。

マイクロコンタクトプリントプロセスでは、予めインクが塗布された転写スタンプ１３０のパターン面１３１を、上記のように転写対象基板１０の被転写面１１に均一に加圧することにより、被転写面１１上にインクのパターンが形成される。

以上説明したように、第１実施形態に係るインプリント装置１によれば、複雑な構成部品や制御システムを必要とせず、極めて簡単な構成により、空気のかみこみを防止すると共に、均一加圧を行うことができる。従って、低コストというインプリントプロセスの利点を生かしつつ、大面積微細パターンの転写を好適に行うことができる。

なお、上述したインプリント装置１では、転写スタンプ１３０のパターン面１３１が略球面状に湾曲するため、図３（ｄ）の基板転写線３０が示すように、パターン転写プロセスの最終段階においてパターン面１３１の角部が十分に被転写面１１に加圧されず、転写不良が生じるおそれがある。これを回避するため、例えば、図３に示されたシリンダ１５１の数量、形状、及び配置を、図５〜図８に示されるシリンダ１５１Ａ〜Ｄのように変形してもよい。

（第１変形例）
図５（ａ）〜（ｄ）に示される三つのシリンダ１５１Ａは、Ｘ軸方向に延在する略角丸長方形の断面を有し、略円柱面状の先端部で転写スタンプ１３０の背面１３２を押圧する。この結果、転写スタンプ１３０のパターン面１３１は、Ｘ軸方向に平行な母線を有するように、略円柱面状に湾曲する。図５（ａ）〜（ｄ）に示されるように、基板転写線３０Ａは、パターン転写プロセスの初期段階から最終段階にわたって、Ｘ軸方向に延在する直線状となる。従って、パターン面１３１の角部における転写不良を回避することができる。なお、シリンダ１５１Ａの断面形状は、角丸長方形に限られず、長尺形状であれば、同様の効果を得ることができる。

（第２変形例）
図６（ａ）〜（ｄ）に示される五つのシリンダ１５１Ｂは、略正方形の断面を有すると共に、略平坦な先端部で転写スタンプ１３０の背面１３２を押圧する。また、五つのシリンダ１５１Ｂのうち、一つはパターン面１３１の略中央部に位置し、他の四つはパターン面１３１の四つの角部にそれぞれ接するように位置している。従って、転写スタンプ１３０のパターン面１３１は略球面状に湾曲するが、パターン転写プロセスの最終段階では、四つのシリンダ１５１Ｂがパターン面１３１の四つの角部を確実に押圧する。従って、パターン面１３１の角部における転写不良を回避することができる。なお、シリンダ１５１Ｂの断面形状は、正方形に限られず、直角又は鋭角の角部を有していれば、同様の効果を得ることができる。

（第３変形例）
図７（ａ）〜（ｄ）に示される三つのシリンダ１５１Ｃは、Ｘ軸方向にパターン面１３１を略横断するように延在する略長方形の断面を有すると共に、略平坦な先端部で転写スタンプ１３０の背面１３２を押圧する。また、三つのシリンダ１５１Ｃのうちの二つがパターン面１３１の四つの角部にそれぞれ接するように位置している。この結果、転写スタンプ１３０のパターン面１３１は、Ｘ軸方向に平行な母線を有するように、略円柱面状に湾曲する。さらに、パターン転写プロセスの最終段階では、三つのシリンダ１５１Ｃのうちの二つがパターン面１３１の四つの角部を確実に押圧する。従って、パターン面１３１の角部における転写不良を、第１及び第２変形例と比較して、より効果的に回避することができる。なお、シリンダ１５１Ｃの断面形状は、長方形に限られず、直角又は鋭角の角部を有する長尺形状であれば、同様の効果を得ることができる。

（第４変形例）
図８（ａ）〜（ｄ）に示される五つのシリンダ１５１Ｄは、図３に示される五つのシリンダ１５１と同一の形状を有するが、外側の四つのシリンダ１５１Ｄの中心がパターン面１３１の四つの角部に配置されている。この場合、転写スタンプ１３０のパターン面１３１は、やはり略球面状に湾曲するが、パターン面１３１の四つの角部が確実に押圧されるため、転写不良を回避することができる。図８（ａ）〜（ｄ）に示された転写対象基板１０の被転写面１１のＹ軸方向における圧力プロファイルは、図９（ａ）〜（ｄ）に示されており、最終段階で均一加圧が行われることが示されている。

尚、シリンダ１５１の位置及び形状は、図４及び図９のように、転写初期及び中途段階では空気かみこみ防止のために転写スタンプ１３０の各位置で押圧力に差があることを許容しつつ、最終段階では均一圧力になるような圧力プロファイルを達成することができるならば、図３、図５〜図８に限らず、自由に設定してよい。

（第２実施形態）
次に、図１０を参照して、本発明の第２実施形態に係るインプリント装置２について説明する。インプリント装置２は、主に、スタンプヘッド傾斜機構１２２を備えていない点において、第１実施形態のインプリント装置１と相違する。その他の基本的構成については、図１及び図２を参照して説明した第１実施形態のインプリント装置１と同様である。従って、共通する構成に同一の符号を付し、その説明を省略する。

インプリント装置２では、スタンプヘッド１２１が、スタンプヘッド傾斜機構１２２を介さず、スタンプヘッド支持機構１２３に直接に固定されている。そのため、転写スタンプ１３０のパターン面１３１は、変形機構１５０の押圧力を受けて湾曲していることを無視すれば、転写対象基板１０の被転写面１１と略平行な状態に維持されている。

以下、上記構成のインプリント装置２によるパターン転写プロセスについて、図１１〜図１３を参照して説明する。

スタンプホルダ１２０が基板ステージ１１０に向けて降下すると、転写スタンプ１３０のパターン面１３１は、略球面状に湾曲しているため、図１１（ａ）に示されるように、パターン面１３１の中央部において、転写対象基板１０の被転写面１１に当接する。このとき、湾曲した転写スタンプ１３０のパターン面１３１と、平坦な転写対象基板１０の被転写面１１とは、第１実施形態のように傾斜しておらず、また転写スタンプ１３０の表面には凹凸のパターンがあることから、完全に一点で接することはなく、ある程度の領域に亘って面接触せざるを得ない。

図１１（ａ）に示された転写対象基板１０と転写スタンプ１３０とを上方から見た様子が、図１２（ａ）に示されている。基板転写線３０によって示されるように、パターン面１３１の中央部の略円形の一領域が、被転写面１１に押し付けられている。従って、パターン面１３１の中央部については、空気のかみこみが生じるおそれがある。

図１１（ａ）に続いて、転写スタンプ１３０のパターン面１３１が転写対象基板１０の被転写面１１にさらに押し付けられると、各シリンダ位置Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩにあるシリンダ１５１が徐々に押し戻される。複数のシリンダ１５１のこのような動作に伴って、転写スタンプ１３０のパターン面１３１は、図１１（ｂ），（ｃ）に示されるように、転写対象基板１０の被転写面１１に倣うように徐々に復元及び変形し、最終的に、図１１（ｄ）に示されるように、被転写面１１に完全に押し付けられる。

図１１（ｂ）〜（ｄ）に示された転写対象基板１０と転写スタンプ１３０とを上方から見た様子が、図１２（ｂ）〜（ｄ）に示されている。円形状の転写境界線３０は、図１２（ｂ），（ｃ）に示されるようにパターン面１３１の中央部から外径方向に進行し、最終的に、図１２（ｄ）に示されるようにパターン面１３１の外周部に到達する。このように、転写スタンプ１３０のパターン面１３１は、転写対象基板１０の被転写面１１との間にある空気を押し出しながら、パターン面１３１の中央部からパターン面１３１の全面にかけて、徐々に転写対象基板１０の被転写面１１加圧されていく。従って、空気のかみこみを効果的に防止することができる。

なお、図１１（ａ）〜（ｄ）及び図１２（ａ）〜（ｄ）に示された転写対象基板１０の被転写面１１の中心部に沿った圧力プロファイルが、図１３（ａ）〜（ｄ）に示される。図１３（ａ）〜（ｃ）では、被転写面１１に加わる圧力は位置によって異なるが、図１３（ｄ）では、被転写面１１に加わる圧力は最終的に略均一となる。

以上説明したように、第２実施形態に係るインプリント装置２によれば、簡単な構成により、空気のかみこみを防止すると共に、均一加圧を行うことができる。なお、第１実施形態に係るインプリント装置１と比較すると、パターン面２１の中央部における空気の噛み込みを防止する効果は小さいが、スタンプヘッド傾斜機構１２２を備えていないため、装置の製造コストを低減できる点において好適である。

なお、第１実施形態のインプリント装置１と同様に、第２実施形態のインプリント装置２においても、転写スタンプ１３０のパターン面１３１が略球面状に湾曲するため、図１２（ｄ）の基板転写線３０が示すように、パターン転写プロセスの最終段階においてパターン面１３１の角部が十分に被転写面１１に加圧されず、転写不良が生じるおそれがある。これを回避するため、図１１に示されたシリンダ１５１の数量、形状、及び配置を、第１実施形態の第１〜第４変形例と同様に、すなわち図５〜図８に示されるシリンダ１５１Ａ〜Ｄのように、変形してもよい。ただし、パターン面１３１の中央部に位置するシリンダ１５１の先端部が平坦であると、転写スタンプ１３０の材質や形状によっては、湾曲したパターン面１３１の中央部が平坦になり、空気のかみこみが生じるおそれがある。そのため、少なくともパターン面１３１の中央部に位置するシリンダ１５１については、球面や円柱面等の湾曲面状の先端部を有することが望ましい。

（第３実施形態）
次に、図１４を参照して、本発明の第３実施形態に係るインプリント装置３について説明する。インプリント装置３は、主に、変形機構３５０が単一のシリンダ１５１を備える点、及びスタンプホルダ１２０に圧力プレート３２５が設けられている点において、第２実施形態のインプリント装置２と相違する。その他の基本的構成については、図１０を参照して説明した第２実施形態のインプリント装置２と同様である。従って、共通する構成に同一の符号を付し、その説明を省略する。

インプリント装置３の変形機構３５０は、上記のように、転写スタンプ１３０の背面１３２を押圧する単一のシリンダ１５１を備える。シリンダ１５１は、図１５に示されるように、転写スタンプ１３０のパターン面１３１の中央部に配置されている。従って、変形機構３５０は、シリンダ１５１の作動に伴って、転写スタンプ１３０のパターン面１３１を略球面状に変形させる。なお、シリンダ１５１の押圧力は、全面圧力制御機構１６０によって、所定の大きさに略一定に制御される。

上記のように、インプリント装置３のスタンプホルダ１２０には、圧力プレート３２５が設けられている。圧力プレート３２５は、転写スタンプ１３０の背面１３２と対向して、転写スタンプ１３０を上方から押さえるように固定されている。スタンプホルダ１２０には、図１５に示されるように、転写スタンプ１３０のパターン面１３１の四つの角部の近傍に、四つの圧力プレート３２５が配置されている。

上記構成のインプリント装置３によるパターン転写プロセスでは、第１及び第２実施形態と異なり、転写スタンプ１３０のパターン面１３１が転写対象基板１０の被転写面１１に押し付けられた際に、昇降機構１４０からスタンプホルダ１２０に加えられる押圧力が、圧力プレート３２５を介して、転写スタンプ１３０の背面１３２に加えられる。そのため、均一加圧を行うためには、パターン転写プロセスの最終段階において、シリンダ１５１の押圧力と、四つの圧力プレート３２５の押圧力とが、互いに等しくなっている必要がある。従って、昇降機構１４０からスタンプホルダ１２０及び圧力プレート３２５を介して転写スタンプ１３０の背面１３２に加えられる押圧力を、機械的に精密に制御する必要がある。

これは、例えば、パターン転写プロセスに先立って、均一加圧を行うことができる昇降機構１４０の押圧力と、シリンダ１５１の押圧力と、を把握することで、達成できる。例えば、基板ステージ１１０に載置された被転写基板１０上に圧力シートを配置し、シリンダ１５１の押圧力を一定に維持しつつ、昇降装置１４０の押圧力を変化させながら転写スタンプ１３０を圧力シートに押し付け、圧力シートが均一加圧を示したときの昇降装置１４０の押圧力を読み取る。そして、昇降装置１４０の押圧力を読み取った押圧力に一致するように調整すれば、その後のパターン転写プロセスにおいて、均一加圧を繰り返し行うことができる。

インプリント装置３によるパターン転写プロセスにおける転写スタンプ１３０と転写対象基板１０との様子は、第２実施形態で説明した図１１（ａ）〜（ｄ）に示されるものと同様である。また、このときの転写スタンプ１３０と転写対象基板１０を上方から見た様子が、上述した図１５（ａ）〜（ｄ）に示されている。基板転写線３０の挙動についても、第２実施形態で説明した図１２（ａ）〜（ｄ）に示されるものと同様である。従って、パターン面１３１の中央部を除けば、空気の噛み込みを効果的に防止することができる。

図１５（ａ）〜（ｄ）に示された転写対象基板１０の被転写面１１の中心部に沿った圧力プロファイルが、図１６（ａ）〜（ｄ）に示される。当該図において、昇降装置１４０の押圧力が精密に調整された結果、パターン転写プロセスの最終段階において、被転写面１１の中央部を押圧する単一のシリンダ１５１の押圧力と、四つの角部を押圧する四つの圧力プレート３２５の押圧力と、が互いに等しくなり、均一加圧が行われることが示されている。

図１５では、圧力プレート３２５の位置が転写スタンプ１３０の四つの角部に限定されているが、図１７に示されるように、転写スタンプ１３０の四辺全てを覆うような形状の圧力プレート３２５Ａを採用してもよい。このとき、転写スタンプ１３０の周辺部に加わる圧力が更に均一化され、好適である。

以上説明したように、第３実施形態に係るインプリント装置３によれば、簡単な構成により、空気のかみこみを防止すると共に、均一加圧を行うことができる。第１実施形態のインプリント装置１と比較すると、パターン面１３１の中央部における空気の噛み込みを防止する効果は小さいが、スタンプヘッド傾斜機構１２２及び周辺部の四つのシリンダ１５１を備えていないため、装置の製造コストを低減できる点において好適である。
第２実施形態のインプリント装置２と比較すると、周辺部の四つのシリンダ１５１を備えていないため、装置の製造コストを低減できる点において好適である。

なお、転写対象基板１０にパターンを形成した後、例えば、パターン（光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、インク等）をレジストとしてエッチングする、あるいはパターンの凹部に導電性材料を充填する等、適当なプロセスを実施することにより、転写スタンプ１３０のパターンに対応する回路パターンを有する電子回路基板を製造することができる。

第１〜第３実施形態のインプリント装置１〜３を用いてパターンを形成することにより、より低コストで、より微細かつ高密度な回路パターンを有する電子回路基板を製造することができる。このような電子回路基板は、例えば、携帯電話機、携帯情報端末機、ノートパソコン等、種々の電子機器に搭載することができ、これにより電子機器の小型化・高性能化に貢献することができる。

なお、本発明は上記の実施形態及び変形例に限定されず、更なる変形及び応用が可能である。

例えば、上記実施形態では、変形機構１５０，３５０は、押圧装置としてシリンダ１５１を備えていたが、転写スタンプ１３０の背面１３２を押圧することができるならば、シリンダ１５１に代えて他の適当な作動要素を押圧装置として備えていてもよい。また、全面圧力制御装置１６０についても、上記の押圧装置の押圧力を制御することができるならば、これを構成する装置の種類や制御の方式等は任意であり、適宜に変更してよい。

第１及び第２実施形態では、変形機構は１５０は、互いに同一の断面形状を有する複数のシリンダ１５１を備えていたが、均一加圧を行うことができるならば、一つ以上のシリンダ１５１の断面形状が他の一つ以上のシリンダ１５１と異なっていてもよく、その形状も任意である。また、第１及び第２実施形態では、複数のシリンダ１５１が転写スタンプ１３０のパターン面１３１に対して一様に配列されていたが、均一加圧を行うことができるならば、シリンダ１５１の数量及び配置についても任意である。シリンダ１５１の形状、数量、及び配置等に応じて均一加圧を行うために、例えば、全面圧力制御機構１６０が各シリンダ１５１の押圧力を個別に制御するようにしてもよい。

第１実施形態では、転写スタンプ１３０は、パターン面１３１の一辺部から転写対象基板１０に当接するが、パターン面１３１の外周部であればどの部位から当接してもよく、パターン面１３１の一角部から当接するようにしてもよい。

第３実施形態では、圧力プレート３２５はスタンプホルダ１２０に固定されていたが、例えば、ばねやゴム等の弾性体によって支持されていてもよい。

転写スタンプ１３０のパターン面１３１の形状は、正方形、長方形、円形、楕円形、多角形、その他の任意の形状であってよい。

ここまで、均一加圧を行うことを目的の一つとして説明してきたが、転写対象基板１０に加えられる圧力は、必ずしも均一でなくともよい。例えば、転写すべきパターンが微細であるほど、一般的に、低い転写圧力で転写する必要がある。そのため、転写スタンプ１３０のパターン面１３１において、微細なパターンが形成された部分は、他の部分よりも低い圧力で加圧されることが望まれる。このような目的のため、上記実施形態及び変形例は、転写対象基板１０に加わる圧力が、必ずしも均一ではない所望の圧力分布に一致するように、適宜に変形することができる。例えば、シリンダ１５１及び圧力プレート３２５の数量、形状、配置、及び押圧力を、所望の圧力分布に応じて、任意に変更することができる。

第１実施形態では、スタンプホルダ１２０が水平な基板ステージ１１０に対して傾くことにより、面での接触及び転写を回避し、効果的に空気のかみこみを防止していた。これと同様な作用を図１８に示す機構により実現することができる。
図１８に示すように、基板ステージ調整機構１１１の傾斜制御機構を活用して基板ステージ１１０に敢えて傾きを与えても、スタンプホルダ１２０が基板ステージ１１０に対して相対的に傾く。従って、第２及び第３実施形態のインプリント装置２及び３のように、スタンプホルダ１２０の傾きを調節する機能を有していない装置であっても、図４のような圧力プロファイルを与えることが可能となる。

上記の実施形態及び変形例に記載した各構成は、任意に組み合わせることできると共に、その材質、形状、構造、数量、配置等についても適宜に変更することができる。

上記の実施形態及び変形例の一部又は全部は、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。

（付記１）
転写スタンプのパターン面に形成された微細パターンを転写対象基板に転写するためのインプリント装置であって、
前記転写対象基板が載置されるステージと、
前記転写スタンプを保持し、前記転写スタンプの前記パターン面が前記転写対象基板に押し付けられるように、前記ステージと相対的に移動可能なスタンプホルダと、
前記スタンプホルダに設けられ、前記転写スタンプの前記パターン面が凸状に湾曲するように、前記転写スタンプの背面を押圧する押圧装置を有する変形機構と、
前記スタンプホルダが前記ステージに向けて移動するに従って、湾曲した前記転写スタンプの前記パターン面の全面が徐々に前記転写対象基板に押し付けられていくと共に、前記パターン面の全面から前記転写対象基板に加わる圧力が所定の圧力分布に一致するように、前記押圧装置の押圧力を制御する全面圧力制御機構と、を備える、
ことを特徴とするインプリント装置。

（付記２）
前記押圧装置は、前記転写スタンプの背面を押圧するシリンダから構成され、
前記全面圧力制御機構は、前記シリンダに供給される圧力を調整することにより、前記シリンダの押圧力を制御する、
ことを特徴とする付記１に記載のインプリント装置。

（付記３）
前記スタンプホルダは、前記転写スタンプの前記パターン面が前記転写対象基板に対して傾斜した状態で当接するように、前記ステージに対して傾斜している、
ことを特徴とする付記１又は２に記載のインプリント装置。

（付記４）
前記転写スタンプの前記パターン面は、初めに前記パターン面の外周部において前記転写対象基板に当接し、その後前記外周部から前記パターン面の全面にかけて徐々に前記転写対象基板に押し付けられていく、
ことを特徴とする付記１乃至３の何れかに記載のインプリント装置。

（付記５）
前記押圧装置は、前記転写スタンプの背面において、少なくとも前記パターン面の角部に重なる位置を押圧する、
ことを特徴とする付記１乃至４の何れかに記載のインプリント装置。

（付記６）
前記押圧装置は、前記転写スタンプの背面を押圧するシリンダから構成され、該シリンダの先端部の、該シリンダの押圧方向に垂直な断面は、長尺形状である、
ことを特徴とする付記１乃至５の何れかに記載のインプリント装置。

（付記７）
前記スタンプホルダは、前記転写スタンプの背面を押圧する圧力プレートを有する、
ことを特徴とする付記１乃至６の何れかに記載のインプリント装置。

（付記８）
前記変形機構は、複数のシリンダから構成され、該複数のシリンダの少なくとも一つが他のシリンダよりもストロークが長い、
ことを特徴とする付記１乃至７の何れかに記載のインプリント装置。

（付記９）
前記押圧装置は、湾曲面状に形成された先端部を有し、前記先端部の前記湾曲面で前記転写スタンプの背面を押圧する、
ことを特徴とする付記１乃至８の何れかに記載のインプリント装置。

（付記１０）
前記変形機構は、前記転写スタンプの背面を押圧する複数の前記押圧装置を有し、
前記全面圧力制御機構は、前記複数の押圧装置の押圧力を互いに同一になるように制御する、
ことを特徴とする付記１乃至９の何れかに記載のインプリント装置。

（付記１１）
前記変形機構は、前記転写スタンプの背面を押圧する複数の前記押圧装置を有し、
前記全面圧力制御機構は、前記複数の押圧装置の押圧力を個別に制御する、
ことを特徴とする付記１乃至１０の何れかに記載のインプリント装置。

（付記１２）
転写スタンプのパターン面に形成された微細パターンを転写対象基板に転写するためのインプリント方法であって、
前記転写スタンプの前記パターン面を凸状に湾曲させる工程と、
湾曲した前記転写スタンプの前記パターン面の外周部を前記転写対象基板に当接させる工程と、
湾曲した前記転写スタンプの前記パターン面を、前記外周部から前記パターン面の全面にかけて、徐々に前記転写対象基板に押し付けていく工程と、
前記転写対象基板に加わる圧力が所定の圧力分布に一致するように、前記転写スタンプの前記パターン面の全面を前記転写対象基板に押し付ける工程と、を備える、
ことを特徴とするインプリント方法。

（付記１３）
付記１乃至１１の何れかに記載のインプリント装置又は付記１２に記載のインプリント方法を用いて製造されたことを特徴とする電子回路基板。

（付記１４）
付記１３に記載の電子回路基板を備えることを特徴とする電子機器。

本発明は、２０１１年３月３０日に出願された日本国特許出願２０１１−０７５６２２号に基づく。本明細書中に日本国特許出願２０１１−０７５６２２号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

１，２，３ インプリント装置
１０ 転写対象基板
１１ 被転写面
３０ 基板転写線
１１０ 基板ステージ
１１１ 基板ステージ調整機構
１２０ スタンプホルダ
１２１ スタンプヘッド
１２２ スタンプヘッド傾斜機構
１２３ スタンプヘッド支持機構
１３０ 転写スタンプ
１３１ パターン面
１３２ 背面
１３３ フランジ部
１４０ 昇降機構
１５０，３５０ 変形機構
３２５，３２５Ａ 圧力プレート
１５１，１５１Ａ〜Ｄ シリンダ
１６０ 全面圧力制御機構
１７０ アラインメント顕微鏡

Claims (10)

1. 転写スタンプのパターン面に形成された微細パターンを転写対象基板に転写するためのインプリント装置であって、
   前記転写対象基板が載置されるステージと、
   前記転写スタンプを保持し、前記転写スタンプの前記パターン面が前記転写対象基板に押し付けられるように、前記ステージと相対的に移動可能なスタンプホルダと、
   前記スタンプホルダに設けられ、前記転写スタンプの前記パターン面が凸状に湾曲するように、前記転写スタンプの背面を押圧する押圧装置を有する変形機構と、
   前記スタンプホルダが前記ステージに向けて移動するに従って、湾曲した前記転写スタンプの前記パターン面の全面が徐々に前記転写対象基板に押し付けられていくと共に、前記パターン面の全面から前記転写対象基板に加わる圧力が所定の圧力分布に一致するように、前記押圧装置の押圧力を制御する全面圧力制御機構と、を備える、
   ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記押圧装置は、前記転写スタンプの背面を押圧するシリンダから構成され、
   前記全面圧力制御機構は、前記シリンダに供給される圧力を調整することにより、前記シリンダの押圧力を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記スタンプホルダは、前記転写スタンプの前記パターン面が前記転写対象基板に対して傾斜した状態で当接するように、前記ステージに対して傾斜している、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインプリント装置。
4. 前記転写スタンプの前記パターン面は、初めに前記パターン面の外周部において前記転写対象基板に当接し、その後前記外周部から前記パターン面の全面にかけて徐々に前記転写対象基板に押し付けられていく、
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のインプリント装置。
5. 前記押圧装置は、前記転写スタンプの背面において、少なくとも前記パターン面の角部に重なる位置を押圧する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のインプリント装置。
6. 前記押圧装置は、前記転写スタンプの背面を押圧するシリンダから構成され、該シリンダの先端部の、該シリンダの押圧方向に垂直な断面は、長尺形状である、
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のインプリント装置。
7. 前記スタンプホルダは、前記転写スタンプの背面を押圧する圧力プレートを有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のインプリント装置。
8. 転写スタンプのパターン面に形成された微細パターンを転写対象基板に転写するためのインプリント方法であって、
   前記転写スタンプの前記パターン面を凸状に湾曲させる工程と、
   湾曲した前記転写スタンプの前記パターン面の外周部を前記転写対象基板に当接させる工程と、
   湾曲した前記転写スタンプの前記パターン面を、前記外周部から前記パターン面の全面にかけて、徐々に前記転写対象基板に押し付けていく工程と、
   前記転写対象基板に加わる圧力が所定の圧力分布に一致するように、前記転写スタンプの前記パターン面の全面を前記転写対象基板に押し付ける工程と、を備える、
   ことを特徴とするインプリント方法。
9. 請求項１乃至７の何れか１項に記載のインプリント装置又は請求項８に記載のインプリント方法を用いて製造されたことを特徴とする電子回路基板。
10. 請求項９に記載の電子回路基板を備えることを特徴とする電子機器。

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