(57)【要約】対象物２にパターンを転写するための装置４である。本発明は、特にマイクロ構造体およびナノ構造体に関する。装置は、押圧方向（Ａ）に対して垂直方向における第１のスタンプ８の移動を制御するための第１の接触手段７に関連して配置された位置合わせ手段１０と、対象物２の第２の表面６に第２のパターンをインプリントするように構成された第２のスタンプ１２を有する第２の接触手段１１とを備え、押圧手段９は、さらに第２のスタンプ１２を押圧して、押圧方向（Ａ）に対象物２の第２の表面６と接触させるように構成された。それによって、対象物に関連してスタンプの位置合わせの高い精度を有する簡単な設計の装置が得られる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物（２）にパターンを転写するための装置（４）であって、前記対象物（２）は、第１の表面（５）および第２の表面（６）を有し、前記装置（４）は、前記対象物の前記第１の表面（５）に第１のパターンをインプリントするように構成された第１のスタンプ（８）を有する第１の接触手段（７）と、前記第１のスタンプ（１２）を押圧して、ある押圧方向に前記対象物の前記第１の表面（５）と接触させるように構成された押圧手段（９）とを備え、
前記装置（４）は、さらに、前記押圧方向に対して垂直方向における前記第１のスタンプ（８）の移動を制御するための前記第１の接触手段（７）に関連して配置された位置合わせ手段（１０）と、前記対象物の前記第２の表面に第２のパターンをインプリントするように構成された第２のスタンプ（１２）を有する第２の接触手段（１１）とを備え、前記押圧手段（９）は、さらに前記第２のスタンプ（１２）を押圧して、前記押圧方向に前記対象物の前記第２の表面と接触させるように構成されたことを特徴とする装置。
【請求項２】
位置合わせ手段（１０）は、前記第２の接触手段（１１）に関連して配置される請求項１に記載の装置（４）。
【請求項３】
前記位置合わせ手段（１０）は、アーム（１３）であり、前記アームは、少なくとも前記第１の接触手段（７）から静止支持体に構成されたレール（１４）に突き出ており、前記アームは、前記押圧方向に前記レール上を滑動するように配置される請求項１または２に記載の装置（４）。
【請求項４】
前記第１の接触手段（７）および前記第２の接触手段（１１）は、ほぼ同一である請求項１に記載の装置（４）。
【請求項５】
加熱手段が、前記対象物（２）を所定の温度に加熱するために配置される請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記対象物（２）の前記温度は、５００℃まで、好ましくは２５０℃から３５０℃の間、最も好ましくは２８０℃から３２０℃の間に加熱される請求項５に記載の装置（４）。
【請求項７】
温度センサが、前記押圧の間に前記対象物（２）の前記温度を監視するように構成される請求項５または６に記載の装置（４）。
【請求項８】
圧力センサが、前記押圧手段（９）に関連して配置される請求項１に記載の装置（４）。
【請求項９】
制御ユニットは、前記圧力センサによって検出された前記圧力に基づいて、前記押圧手段（９）が、前記スタンプ（８、１２）と前記対象物（２）との間に所定の圧力を確立させるように構成される請求項８に記載の装置（４）。
【請求項１０】
前記スタンプ（８、１２）は、マイクロ構造体またはナノ構造体のパターンを有する請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記対象物（２）は、基板と、基板に塗布されたポリマー材料の層とを有する請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記押圧手段（９）は、ジャッキまたはねじなどの機械的に動作する手段として配置される請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記接触手段（７、１１）は、金属、好ましくはステンレス鋼から作られる請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
熱伝達障壁が、前記接触手段と前記押圧手段との間の熱伝達を最小化するために、前記接触手段と前記押圧手段との間に配置される請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的にスタンプから対象物へパターンの転写に関する。本発明は、特にマイクロ構造体およびナノ構造体の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノ構造体、すなわち１００ｎｍのオーダおよびより小さいオーダの構造体を製造する有望な技術は、この技術はマイクロ構造体に使用されることもできるが、いわゆるナノインプリント・リソグラフィである。この技術は、参照によって本明細書に組み込まれる文献ＵＳ−Ａ−５７７２９０５に記載されている。その主要なステップが、図１ａ〜図１ｄに概略的に示される。そのようなリソグラフィにおいて、ナノ構造体のパターンは、対象物２へスタンプ１から転写される。対象物２は、基板２ａおよび基板に塗布されるポリマー材料（レジスト）のフィルム２ｂから構成される。適切な温度にフィルム２ｂを加熱した後、スタンプ１は、フィルム２ｂに押し付けられる（図１ｂ）。所望の深さのくぼみ３が層２ｂに形成されたとき（図１ｃ）、スタンプ１が、次に対象物２から解放される。その後、例えばエッチングによって、くぼみ３における全ての残りのフィルムが取り除かれ、それによって基板または基板に塗布される他の材料を露出する。
【０００３】
上記リソグラフィプロセスを実行するための上述の米国特許による装置は、スタンプのための表面を受容する第１の接触手段と、第１および第２の受容表面を互いに接触し、または結合する第２の接触手段とを備える。
【０００４】
基板に塗布されるフィルムは、非常薄く、一般的には５０〜２００ｎｍである。対象物の同等の構造体のために、スタンプおよび対象物は、このように数ナノメートルの精度で互いに平行でなければならない。
【０００５】
特にマイクロおよびナノ構造体を製造するとき、スタンプと対象物との間の位置合わせにおける精度の高い要求のために、スタンプのわずかな変位が、対象物に転写されるパターンが使用できない厳しい結果になる可能性があるので、押圧方向に対する垂直方向におけるスタンプの移動を正確に制御する大きな必要性がある。
【０００６】
基板は、通常脆性材料、例えばＳｉ／ＳｉＯ２、ＧａＡｓ、またはＩｎＰなどで作られ、接触中に基板に加えられる圧力は高く、典型的には４〜１０ＭＰａである。
【０００７】
パターンが、単一のプロセスで対象物の両面に転写されるべきである場合には、押圧方向に対する垂直方向におけるスタンプのより一層信頼性のある制御のための必要性が確立される。特にこの場合、対象物が完全に破壊され、かつそれによって使用できなくなるので、パターンの転写が高い精度を有することが重要である。
【０００８】
さらに、パターンが、好適な方法で対象物に転写されることを得るために、対象物は、ほぼ１５０℃から３００℃の間の温度に加熱される。押圧中の対象物のこの高い温度は、熱が、対象物から周囲、すなわちスタンプならびに接触手段に伝達されることを引き起こす。この熱伝達の間に、公知の装置における不均衡な温度分布（対象物の以降の冷却の間も同様）が得られ、それによって接触手段ならびにスタンプの形状および寸法における変化が生じる可能性があり、装置における素子の変位が発生する可能性がある。これは、目的の配置に対してパターンの最小の変位でなければ、製品を使用できなくするので、最終製品に関する厳しい結果を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、従来技術の上述の欠点を完全にまたは部分的に解消することである。より詳細には、対象物にパターンを転写するための装置を提供することが目的であり、前記装置は、押圧中に高精度のスタンプを有する。
【００１０】
対象物の温度逸脱によって影響されない装置を提供することが、また本発明の目的である。
【００１１】
構造が簡単であり、かつ同時に対象物の両面にパターンを転写するために、好適な方法で使用されることができる装置を提供することが、本発明のさらなる目的である。
【００１２】
対象物にマイクロ構造体またはナノ構造体を転写するために適した装置を提供することが、本発明の特定の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以下の記載から明らかになる多数の他の目的、利点、および特徴とともに上述の目的は、パターンを対象物に転写するために装置による本発明に従う解決方法によって達成され、前記対象物が第１の表面および第２の表面を有し、前記装置は、対象物の第１の表面に第１のパターンをインプリントするように構成された第１のスタンプを有する第１の接触手段と、第１のスタンプを押圧して、押圧方向に対象物の第１の表面に第１のパターンを接触させるように構成された押圧手段とを備える。さらに、位置合わせ手段が、押圧方向に対して垂直方向における第１のスタンプの移動を制御するために、第１の接触手段に関連して配置され、第２のスタンプを有する第２の接触手段は、対象物の第２の表面に第２のパターンをインプリントするように構成され、押圧手段は、第２のスタンプを押圧して、押圧方向に対象物の第２の表面に接触するようにさらに構成される。
【００１４】
これによって、簡単な設計の装置が得られ、装置は、対象物に対してスタンプの高精度な位置合わせを有し、したがって装置の動作の間に、従来技術において生じた変位は、パターンが転写されるときに、対象物の第１の表面および第２の表面の両方で同時に必要である精度の限界内のほとんど検知できないレベルに制限される。
【００１５】
本発明による装置の動作の間、押圧手段は、第１のスタンプを押圧し、押圧方向に対象物の第１の表面と接触する。この移動の間中、位置合わせ手段は、押圧方向に対して垂直方向に第１のスタップの移動を制御し、したがって第１のスタンプが、意図されたように正確に対象物の第１の表面と接触することを確実にする。押圧手段がさらに押圧方向に押圧すると、第２のスタンプは、対象物の第２の表面に接触し、それによって第１のスタンプは、対象物の第１の表面に第１のパターンをインプリントし、同時に第２のスタンプは、対象物の第２の表面に第２のパターンをインプリントする。装置は、簡単な設計のものであり、それによって高圧の下で対象物とのスタンプの接触を可能にするように形成されることができる。
【００１６】
本発明による好ましい実施形態によれば、位置合わせ手段は、第２の接触手段に関連して配置されることができる。それによってより高い精度が確実にされ、このように押圧中の接触手段間の相互の変位が生じないことが得られる。
【００１７】
本発明の好適な実施形態において、位置合わせ手段は、少なくとも第１の接触手段から、静止支持体に適合されたレールへ突出するアームであることができ、アームは、押圧方向にレール上を滑動するように配置される。したがって、高い位置合わせ精度を有する装置の簡単な構造体が得られる。さらに、位置合わせ手段は、構造的な変更なく既存の装置に組み込まれることができる。
【００１８】
本発明によれば、接触手段の寸法は、ほぼ同一である点で有利である。それによって、２つの接触手段に関する熱伝達性能は本質的に同一であることが得られ、それによって２つの接触手段への熱伝達は、それらの相互の位置合わせに影響しない。問題は、生じる可能性がある熱変位が両方の接触手段に関してほぼ同一であることである。
【００１９】
さらに本発明によれば、加熱手段は、所定の温度に対象物を加熱するために配置されることができる。対象物の温度は、５００℃まで、好ましくは２５０℃から３５０℃の間、最も好ましくは２８０℃から３２０℃の間に加熱されることができる。上述の温度間隔は、当業者によって認められる基板材料に依存する。
【００２０】
本発明によれば、温度センサが、スタンプする間の対象物の温度を監視するように構成されることができる。
【００２１】
圧力センサは、加圧手段に関連して本発明にしたがって配置されることができる。さらに、制御ユニットが、圧力センサによって検出された圧力に応じて、加圧手段にスタンプと対象物との間の所定の圧力を確立させるように構成されることができる。
【００２２】
スタンプは、本発明による好ましい好適な実施形態において、マイクロ構造体またはナノ構造体を有することができる。
【００２３】
対象物は、好ましくは、基板および基板に塗布されるポリマー材料の層を備えることができる。
【００２４】
本発明による好ましい実施形態において、加圧手段は、ジャッキまたはねじなどの機械的な動作する手段として配置されることができる。したがって、しばしば流体圧において生じる位置合わせにおける不正確性が最小化されることが得られる。
【００２５】
本発明による好適な実施形態において、熱伝達障壁は、接触手段と加圧手段との間に、接触手段と加圧手段との間の熱伝達を最小化するように配置されることができる。それによって、装置を通る不均一な熱伝達が生じず、それによって結果としての位置合わせにおける不正確性が生じないことが得られる。
【００２６】
本発明およびその利点は、例として本発明の現在の好ましい実施形態を示す、添付の概略図を参照して以下により詳細に記載される。
【００２７】
全ての図は、非常に概略的であり、かつ必ずしも同じ縮尺ではなく、全ての図は、本発明を明らかにするために必要な部品だけを示し、他の部品は、省略されかつ単に示唆される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図２は、本発明の第１の実施形態による装置の概略図である。装置４は、対象物２へパターンを転写するためのものであり、前記対象物２は、第１の表面５と第２の表面６とを有し、前記装置４は、対象物２の第１の表面５に第１のパターンをインプリントするように構成された第１のスタンプ８を有する第１の接触手段７を備える。
【００２９】
押圧手段９は、さらに、第１のスタンプ８を押圧し、矢印Ａによって示される押圧方向に対象物２の第１の表面５に接触させるように構成される。押圧方向は、この実施形態では押圧手段９の垂直方向の移動として示されているが、押圧方向は、当業者によって理解されるように、本発明にしたがって水平方向の移動または傾斜した移動であることもできる。押圧手段９は、油圧または空気圧で動作するプレスなどの従来技術の手段であることができる。しかしながら本発明にしたがって、押圧手段は、ジャッキまたはねじなどの機械的に動作する手段として配置されることができ、それによってまだ押圧において高い精度を有する、簡単で安価な装置が得られる。
【００３０】
押圧手段に共通のことは、押圧手段が、対象物へのパターンの転写で使用される正確な所定の圧力を印加できるべきであることである。加えられる圧力は、一般に４ＭＰａから１０ＭＰａである。
【００３１】
押圧手段９は、示されるこの実施形態では、第１の接触手段７だけに関連するが、本発明により第２の接触手段１１に関連してならびに両方の接触手段に関連して配置されることもできる。
【００３２】
位置合わせ手段１０は、押圧方向Ａに対する垂直方向の第１のスタンプ８の移動を制御するための第１の接触手段７に関連して配置される。さらに、対象物２の第２の表面６に第２のパターンをインプリントするように構成された第２のスタンプ１２を有する第２の接触手段１１があり、押圧手段９は、さらに第２のスタンプ１２を押圧して、押圧方向Ａに対象物２の第２の表面６と接触させるように構成される。
【００３３】
この実施形態において、位置合わせ手段１０は、アーム１３を備え、アーム１３は、少なくとも第１の接触手段７から静止支持体１５に構成されたレール１４に突き出ており、アーム１３は、押圧方向Ａにレール１４上を摺動するように配置される。
【００３４】
さらに本発明によれば、アームは、事前に張力が加えられることが都合が良く、それによってレールと接触手段との間に変位が無いことが得られる。好ましくは、アームおよびレールは、例えばステンレス鋼などの金属から作られることができる。
【００３５】
図３は、本発明の第２の実施形態による装置４の概略図である。この装置４において、位置合わせ手段１０は、また第２の接触手段１１に関連して配置される。この実施形態において、接触手段７および１１の寸法は、さらにほぼ同一である。
【００３６】
装置は、また本発明によれば、所定の温度に対象物を加熱するために配置された加熱手段（図示せず）を備えることができる。対象物の温度は、５００℃まで、好ましくは２５０℃から３５０℃の間、最も好ましくは２８０℃から３２０℃の間に加熱される。
【００３７】
さらに、温度センサ（図示せず）が、押圧の間に対象物２の温度を監視するように構成されることができる。
【００３８】
特に、これらの高温が対象物２に加えられる状態で、対象物２から周囲への、すなわちスタンプ８および１２、ならびに接触手段７および１１への正確な方法で熱伝達を制御することが必要である。熱伝達が制御されないなら、これは、装置にわたる不均一な温度安定性が、対象物２とスタンプ８および１２との間の位置合わせに影響を及ぼす重大な結果を有することがある。
【００３９】
特に、図３に示される実施形態において、接触手段７および１１が、ほぼ同一な寸法を有し、ならびに両方の接触手段７および１１が、またほぼ同一な寸法を有するそれらに関連して配置された位置合わせ手段１０を有するので、正確な熱伝達が得られる。
【００４０】
さらに、接触手段７と押圧手段９との間の熱伝達を最小化するために、熱伝達障壁１６が接触手段７と押圧手段９との間に配置されることができる。熱伝達障壁１７は、接触手段１１と静止支持体１５との間に配置されることもできる。
【００４１】
このような発明の着想によって、接触手段の熱移動は、図２に示される共通線Ｘに等しい押圧方向に対して垂直である。
【００４２】
装置４は、さらに、押圧中に対象物を冷却するための冷却手段（図示せず）を備えることができる。またこの例において、接触手段７および１１の温度安定性を得るために、ならびにそれらの形状における変化を防ぐために、正確な方法で熱伝達を制御する必要がある。
【００４３】
図４および図５において、本発明によるさらなる実施形態が示され、押圧手段は、部分的にまたは完全にガス・インプリント技術によって置き換えられる。
【００４４】
図４において、特に第２のスタンプ１２のパターンの領域の周りに延びる、第２の接触手段１１に関連して配置されたシーリング・ガスケット１８がある。シーリング・ガスケット１８は、第２の接触手段１１内の溝（図示せず）に収容されることができ、かつ任意の適切な態様でそれに取り付けられることができる。シーリング・ガスケットは、またスタンプ１２の対応する溝に配置されることができる。接触手段１１の表面、シーリング・ガスケット１８、およびスタンプ１２の背面１９は、くぼみ２０をともに画定し、くぼみ２０は、スタンプ１２の背面に圧力を与えるための圧力くぼみとして作用する。
【００４５】
圧力くぼみ２０における圧力は、圧力媒体チャネル２１を介して制御され、圧力媒体チャネル２１は、次に適切な圧力制御装置（図示せず）に接続される。圧力媒体チャネル２１は、圧力媒体チャネルにおける流れを制御するためにバルブ（図示せず）を備えることができる。バルブは、例えばスタンプ１２または対象物２が壊れる場合に、圧力媒体の主出力流れを妨げるように、圧力媒体チャネルにおける流れを制限するように構成されることができる。
【００４６】
圧力くぼみ２０および／または圧力媒体チャネル２１に圧力センサ（図示せず）を提供することも可能である。そのような圧力センサは、くぼみ内側の圧力の正確な測定を提供することができる。測定は、対象物および／またはスタンプに対する損傷を防ぐために圧力を制御するために使用されることができる。スタンプまたは対象物が壊れた場合などの圧力が急激に低下する場合に、圧力媒体チャネル２１における圧力媒体の流れの遮断を目的として、くぼみ２０内の圧力を監視することも可能である。
【００４７】
シーリング・ガスケット、スタンプ、および接触手段間の十分な接触を生成するために、スタンプおよび対象物が位置合わせされた後で、圧力が接触手段に加えられることができる。
【００４８】
装置は、第１および第２の接触手段を互いに向けて押圧し、かつ前記圧力くぼみ内にガス静圧を与えるように配置される。図４に示される実施形態において、第１の接触手段は、例えば油圧または機械的なプレスなどの押圧手段９によって動作される。ガス静圧は、少なくとも２つの状態を呈するように配置されることができる。第１の状態において、前記圧力くぼみ内のガス静圧は、本質的に周囲環境のガス圧以下である。第２の状態において、圧力くぼみ内のガス静圧は、第１の状態より十分に高い。第１の状態において、スタンプ１９の背面と第２の接触手段１１の表面領域との間の平均距離は、０．０１ｍｍから４ｍｍの間、好ましくは０．３ｍｍから１ｍｍの間、より好ましくは０．４ｍｍから０．６ｍｍの間であることができる。
【００４９】
本発明により静圧を提供することによって、スタンプまたは対象物背面への圧力は均一であり、したがって、スタンプおよび対象物が平行であること、および局所的な最大圧力が存在しないことが確実になり、それによって、パターンの好適なインプリントが得られる。
【００５０】
例えば流体圧油の代わりにガス、好ましくは不活性ガスを使用して、さらに装置を囲む環境を汚染する危険を低減する。
【００５１】
図５において、装置の一部が示され、第１の接触手段ならびに第２の接触手段の両方が、図４に関連して上記で説明されたガス・インプリント技術によって動作される。
【００５２】
本発明によれば、圧力センサ（図示せず）が、押圧手段９に関連して好適な方法で配置されることができる。さらに制御ユニット（図示せず）が、圧力センサによって検知される圧力に基づいて、押圧手段に、スタンプと対象物との間に所定の圧力を確立させるように構成されることができる。
【００５３】
対象物２は、片面または両面回路板、あるいは片面または両面ＣＤ−ＲＯＭもしくはＤＶＤであることができる。対象物は、好適な方法で、当業者によって理解されるように例えば丸いまたは四角形あるいは他の幾何形状などの、その後の適用に対応する形状を有することができる。
【００５４】
上述の本発明は、本発明の好ましい実施形態に関連して記載されたが、当業者には、いくつかの変形形態が、請求項によって規定される本発明から逸脱することなく想定されることができることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１ａ】公知のプロセスによるナノインプリント・リソグラフィによって、スタンプから基板へのパターンの転写を示す。
【図１ｂ】公知のプロセスによるナノインプリント・リソグラフィによって、スタンプから基板へのパターンの転写を示す。
【図１ｃ】公知のプロセスによるナノインプリント・リソグラフィによって、スタンプから基板へのパターンの転写を示す。
【図１ｄ】公知のプロセスによるナノインプリント・リソグラフィによって、スタンプから基板へのパターンの転写を示す。
【図２】本発明の第１の実施形態による装置の概略図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による装置の概略図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による装置の一部の概略図である。
【図５】本発明の第４の実施形態による装置の一部の概略図である。
2005537656.tif 000003
【図２】
2005537656.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005537656.tif 000007
【国際調査報告】
2005537656.tif 000008
2005537656.tif 000009