(57)【要約】この発明は、スタンプ（３０）のスタンピング面（３１）から基板（２０）の受容面（２１）にパターンを転写する方法に関する。パターンは、パターンがスタンピング面（３１）から受容面（２１）に局所的に転写されるような受容面（２１）の範囲内にパターンの部分を一定の期間連続的にもたらすことにより、受容面（２１）に転写される。個々の部分は、個々のアクチュエーター（５９）を用いて動かすことができる。この方法を適用することにより、パターンの転写が、例えばリング状であり、受容面（２１）の中心から周辺に移動するか、又は直線状であり、受容面（２１）の側面から他の側面に移動する波に従って行われ得る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタンピング面を有するスタンプが用いられ、前記スタンピング面及び基板の受容面の少なくとも一方が可撓性である、基板の受容面にパターンを転写する方法において、該方法が、
スタンピング面と受容面が互いに対向するような形で、スタンプ及び基板を互いに対して位置決めするステップと、
受容面が延在する方向に、スタンプ及び基板の位置を互いに対して固定するステップと、
第１転写期間中にスタンピング面と受容面の間に第１転写領域を形成し、スタンプが基板にパターンを局所的に転写することができるように、実質的に受容面に直交する方向に、スタンピング面及び受容面の少なくとも一方の第１部分を前後に移動させるステップと、
その後、第２転写期間中にスタンピング面と受容面の間に第２転写領域を形成し、スタンプが基板にパターンを局所的に転写することができるように、実質的に受容面に直交する方向に、スタンピング面及び受容面の少なくとも一方の第２部分を前後に移動させるステップとを含む方法。
【請求項２】
第１転写期間の持続時間及び第２転写期間の持続時間が実質的に互いに等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１転写期間と第２転写期間が部分的に重複する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第１部分と第２部分が隣接する部分である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
パターンがスタンプのスタンピング面に設けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも第２転写領域がリング状に形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
第１転写領域と第２転写領域が直線状である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
第１部分と第２部分に連続的に圧力をかけて、第１部分と第２部分を連続的に移動させる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
特に請求項１〜８に記載の方法に従い、スタンプのスタンピング面から基板の受容面にパターンを転写する装置において、
パターンを含むスタンピング面を有するスタンプと、
スタンピング面と受容面の少なくとも一方の個々の部分を実質的に受容面に直交する方向に連続的に前後に移動させることができるように配置された手段とを具えることを特徴とする装置。
【請求項１０】
スタンピング面を有するスタンプを用いる、基板の受容面にパターンを転写する装置において、
スタンピング面を有するスタンプと、
スタンピング面と受容面の少なくとも一方の個々の部分を実質的に受容面に直交する方向に連続的に前後に移動させることができるように配置された手段と、
所望のパターンに関連する制御プログラムを記憶し、前述の手段を制御する制御デバイスとを具えることを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記手段が個別に制御可能である、請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記手段は、実質的に受容面に直交する方向に作用するように配置される、請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記手段が複数のアクチュエーターを具え、各アクチュエーターはスタンピング面と受容面の少なくとも一方の個々の部分と連動する、請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記手段が真空チャンバに関連するチャネルを具える、請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１５】
スタンピング面及び受容面を互いに対して整列させる整列手段をさらに具える、請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１６】
パターンを含むスタンピング面を有するスタンプにおいて、
ベースシートと、
頂部にパターンの一部が設けられ、底部がベースシートに連結された、ベースシートの少なくとも一部を覆う、隣接する個々のスタンピング部とを具えることを特徴とするスタンプ。
【請求項１７】
ベースシートが閉ループ状に形成されている、請求項１６に記載のスタンプ。
【請求項１８】
チャネルを設けた圧力シートを具え、パターンを含むスタンピング面を有するスタンプ。
【請求項１９】
チャネルが実質的にスタンピング面に直交する方向に延びる、請求項１８に記載のスタンプ。
【請求項２０】
チャネルの長さが圧力シートの厚みに対応する、請求項１８又は１９に記載のスタンプ。
【請求項２１】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板の受容面にパターンを転写するステップを具える、電子機器を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スタンプのスタンピング面から基板の受容面にパターンを転写する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような方法は一般に、転写されるべきパターンの特徴がミクロン及びサブミクロン領域にある、ソフトリソグラフ印刷の分野に適用される。
【０００３】
最新技術によれば、スタンプから基板にパターンを転写する方法を実行することのできる印刷原理は２つある。
【０００４】
第１の印刷原理は２枚のシートを互いに押し付けあうことを含み、この際、２枚のシートが面を介して互いに接触するというものである。この第１の印刷原理の重要な利点は、互いに関する２枚のシートの整列を非常に正確に行うことができるという点である。さらに、シートを押し付けあった後は、ファンデルワールス力の結果として、これらが互いにくっつきあい、容易には分離できない。この印刷原理の重要な欠点は、シートを互いに向かって動かす際に、シートの間に空気が捕捉され得る点にある。この結果、パターンの転写が不完全となり得る。
【０００５】
第２の印刷原理は、シートに沿ってシリンダを転動させることを含み、この際、シリンダとシートが直線に沿って互いに接触するというものである。この印刷原理の重要な利点は、シリンダの転動の際に空気が移動され、シリンダとシートの間に気泡の捕捉が発生せず、パターンの転写が妨害されない点にある。また、２枚のシートの場合とは対照的に、シリンダとシートは互いにくっつくことがない。この第２の印刷原理の重要な欠点は、シリンダとシートを互いに関して高精度に整列することが非常に困難である点にある。したがって、基板に２層以上を設けることが必要な場合に必要となる、シートに沿ったシリンダの動きを２回以上再現することが非常に困難である。
【０００６】
実際には、前記の第１及び第２の印刷原理の利点を組み合わせ、かつ欠点を克服することを試みて、幾つかの方法が開発されている。
【０００７】
このような方法は、例えば特許文献１から公知である。公知の方法において、パターンを含むスタンピング面を有する可撓性スタンプが適用される。ここで、スタンピング面は応力を受けていない状態では平面である。平面スタンプは、スタンピング面が支持構造体の表面に対向するように支持構造体の上方に配置され、その周辺に沿って固定される。さらに、物体を支持構造体の面上に置き、物体の表面をスタンピング面に対向させる。スタンピング面及び物体の双方はガスを充填した圧力制御チャンバ内にある。初期には、チャンバ内の圧力は、可撓性スタンプの背面に作用する圧力である大気圧に等しい。スタンピング面が液体で濡れた後は、チャンバ内のガスの圧力を下げることによって、スタンピング面を物体の表面と接触させる。圧力を下げる工程は制御下で行われ、スタンピング面と物体の表面の間の接触は、可撓性スタンプの中心で始まり、中心から離れて外方に進む。このように、このように、スタンピング面は物体の表面と制御可能に接触され、スタンピング面のパターンが物体の表面にスタンプされる。
【０００８】
チャンバ内の圧力が下がると、差圧が可撓性スタンプにわたって発生する。その結果、可撓性スタンプが物体の方向に膨張し、この際、可撓性スタンプの中心が最初に物体に接触する。物体の表面上に全パターンが押された後、チャンバ内のガスの圧力を増加することにより物体から可撓性スタンプを取り外す。圧力を増加する工程は制御下で行い、これにより液体の層のパターンを変形することなく物体の表面から可撓性スタンプを剥がす。
【０００９】
上記のことから、公知の方法は、シートに沿ってシリンダを転動する印刷原理と２枚のシートを互いに対して押圧する印刷原理の双方の利点を組み合わせていることが理解されよう。スタンピング面が初期状態では平面であるので、物体に関するスタンプの整列を正確に行うことができる。スタンピング面と物体の表面の間の接触が可撓性スタンプの中心で始まり、中心から離れて外方に進むので、気泡の捕捉が起こらない。しかし、公知の方法には重大な欠点があり、それは前記の第１及び第２の印刷原理の一方だけでは起こらない。スタンプと物体の間の接触がスタンプの中心から周辺に向かう方向に発生し、かつスタンプの剥離がこの反対方向に行われるので、中心付近の物体の表面の部分が周辺付近の部分に比べて長時間にわたりパターンと接触することは容易に理解されよう。これにより、物体上の液体層のパターンが不均一となる。
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５，６６９，３０３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明の目的は、前記の第１及び第２の印刷原理の不都合、並びにスタンプから基板にパターンを転写する公知の方法の前記の欠点を克服することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的は、スタンピング面及び基板の受容面の少なくとも一方が可撓性である、スタンプのスタンピング面から基板の受容面にパターンを転写する新規な方法において、該新規な方法が、スタンピング面と受容面が互いに対向するような形で、スタンプ及び基板を互いに対して位置決めするステップと、受容面が延在する方向に、スタンプ及び基板の位置を互いに対して固定するステップと、第１転写期間中にスタンピング面と受容面の間に第１転写領域を形成し、スタンプが基板にパターンを局所的に転写することができるように、実質的に受容面に直交する方向に、スタンピング面及び受容面の少なくとも一方の第１部分を前後に移動させるステップと、その後、第２転写期間中にスタンピング面と受容面の間に第２転写領域を形成し、スタンプが基板にパターンを局所的に転写することができるように、実質的に受容面に直交する方向に、スタンピング面及び受容面の少なくとも一方の第２部分を前後に移動させるステップとを含む方法により達成される。
【００１３】
この発明によれば、時間の経過につれて、スタンピング面と受容面の少なくとも一方の部分を実質的に受容面に直交する方向に連続的に移動させることにより、個々の転写領域がスタンピング面と受容面の間に作られる。特許文献１から公知の最新技術によれば、当初拡大し後に縮小する一つの転写領域が作られる、異なる工程が起こる。
【００１４】
この発明に従う方法を適用する際に、転写時間がいずれの部分でも同じとなるように、スタンピング面及び受容面の少なくとも一方の部分の動きを制御することができる。このことはこの発明の重要な利点である。なぜなら、このようにして受容面上に均一なパターンを得ることができるからである。
【００１５】
この発明の他の利点は、部分が連続的に移動されるという事実により、パターンを転写する間、スタンピング面と受容面の間に捕捉される気泡がないということである。スタンピング面と受容面の双方が平面である場合においてさえ、転写領域を作る間に空気を移動させることができるので、転写領域内に空気が存在しない。
【００１６】
この発明のさらに他の利点は、押圧力を正確に制御できる点にある。この発明は、パターンの各部に対して押圧力を個別に制御する可能性を提供する。
【００１７】
この発明に従う方法を適用する際に、全スタンピング面と全受容面の間の接触は起こらない。この結果、第１の印刷原理から公知の問題、すなわちシートを互いに押圧した後に、これらが互いにくっつき、容易に離すことができないという問題が起こらない。第１転写期間の持続時間及び第２転写期間の持続時間が実質的に互いに等しい場合に、これは有利である。これはパターンの均一な転写を提供する。この方法によれば、圧力の制御に優れているので、この転写期間の持続時間の均等性は容易に達成できる。一方、従来技術においては、かかる均等性は慎重な操作を要する。
【００１８】
一実施態様において、第１転写期間と第２転写期間が部分的に重複する。これは、パターンの転写に必要な時間を減らす上で利点となる。さらに、これが転写を安定させ得る。
【００１９】
他の実施態様において、第１部分と第２部分が隣接する部分である。これが、特に転写期間の部分的な重複と組み合わせた場合に、印刷手順を横波の流れに類似させる。
【００２０】
これに関し、種々の形状に従ってパターンを転写することができる。したがって、第２転写領域をリング状とし、波状転写の環状伝達を与えることができる。あるいは、第１及び第２領域が直線状で、かつ互いに平行に整列される。
【００２１】
しかし、形状は波に限定されない。特に、個々の部分又は転写された個々の部分の組が隣接する必要はない。特に、これが一個のスタンプの使用を可能とし、このスタンプの点を所望により印刷することができる。公知の制御装置、特に受容面に印刷されるべき少なくとも一つの所望のパターンを有する制御プログラムを具えるコンピュータを用いて、印刷されるべき点のパターンを規定することができる。これは、従来のデスクトップ又はインクジェット印刷に匹敵する印刷様式となり、典型的には現在のところ１μｍの解像度を達成する。しかし、この解像度はさらに向上され得る。これをマイクロコンタクトプリンティングと呼ぶことができる。この実施態様はさらに、基板の受容面にパターンを施した幾つかの層を連続的に印刷可能とする。これらの層は、異なる層が異なるパターンを有しており、全ての層が単一のスタンプを用いることによって印刷される。
【００２２】
他の実施態様において、スタンピング面が第１の軸線及び第２の軸線の回りを転動するロールとして設けられており、これら軸線が実質的に受容面に直交する。この実施態様において、実質的に直線状であり、かつ互いに平行に整列されたスタンピング面の複数の部分が実際にある。この方法において、これらの部分のそれぞれが最初前方に動き、転写領域を作り、最終的に後方に動く。当然のことながら、この部分は前後に動きながら、角の回りを回転する。
【００２３】
転写領域が利用可能である間に、多数の他の転写領域が形成され消滅する。それと共にある具体的転写領域は、最後のものから最初のものに向かって変化するか、又はその逆に変化する一列の場所を有する。それと共にあるスタンプは、軸線に直交する方向に受容面上を動く。スタンピング面を受容面に向かって押圧することは、第１及び第２の軸線によって実現することができる。しかし、より強固な圧力を可能とするために、さらなる軸線が存在してもよい。
【００２４】
この実施態様の利点は、スタンピング面の部分に対応する転写期間が実質的に重複するという点にある。この結果、受容面にパターンを転写するのに必要な時間が減少するであろう。この実施態様のさらなる利点は、可撓性の受容面へのリールツーリール式印刷に好適であるという点にある。このリールツーリール式印刷は、ディスプレイや他の比較的大領域の家庭用電子機器の印刷に対する興味深いオプションと考えられている。
【００２５】
この発明に従う基板の受容面にパターンを転写する方法を、所望により任意の電子機器の製造の一部として用いることができる。かかる機器の例は、ディスプレイ、集積回路、光学式記録媒体、バイオセンサー、プリント基板、並びにカプラ、スイッチ、及び音波フィルタ等の超小型電子部品を含む。集積回路の場合、薄膜トランジスタ系集積回路に特に好適である。基板材料は重要ではない。この方法の利点は、完全に平面ではない基板面上に適用可能である点である。この利点は、個々の部分が実質的に基板面に直交する方向に移動し、かつこれらの部分が基板上のある位置において他の位置よりもある程度大きく動くことができるという点に起因する。完全に平面ではない面上に層を設けることができるので幾つかの研摩工程を省略することができ、基板面とその上に適用されるべき層との間の接着性を向上することができる。
【００２６】
この方法のさらなる利点は、適用にクリーンルーム条件を必要としない点にある。これにより、この方法をより広い環境下で使用することが可能となる。好適な例は、電子機器パッケージ、特に集積回路の組立工場及びプリント基板の工場を含む。
【００２７】
この方法の他の利点は、マイクロコンタクトプリンティングの場合と同様に、単層の転写に限定されないという点にある。この方法は、バルク層、特に液体層の転写の成功に適用可能であることが分かっている。これらの層は、スタンピング面又は受容面のどちらかに適用することができる。
【００２８】
この方法のこの実施態様の重要かつ驚くべき特徴は、実際のパターンの転写の間に液体層を構成することができるという点にある。次いで、転写の前に、液体層は非パターン化され、実質的に全表面にわたって延びる。液体層は、局所領域にて他方の面と接触することによりパターン化される。これは、スタンピング面の個々の部分の前後への動きを用いたことによるものと仮定される。この動きを介して液体層に圧力が発生するが、この圧力は液体層自体の凝集力に打ち勝つのに十分大きい。次いで、実際の転写が、第１面と他方の面との間の表面エネルギーの差の結果として起きる。無論、転写を二段階法とすることもできる。この二段階法では、まず、スタンピング面に存在するか又は用いられるパターンに従って液体層をキャリアからスタンピング面に液体層を転写し、その後、パターンを受容面に転写する。
【００２９】
液体層を適用後の粘度が十分となるように作るか、適用後に粘度を十分にした場合に、優れた転写が達成される。その後、表面の横方向における液体の流れは実質的に不在である。粘度の増加は、溶媒の能動的又は受動的蒸発により実現することができる。スタンプへの溶媒の拡散は、代替的方法又は付加的要因となり得る。
【００３０】
液体層が極性溶媒を含むこと、及び第１の面が他方の面よりも強求電子性でない特性を有することが好ましい。好適な極性溶媒は、アルコール、アルコキシエーテル及び水を含む。求電子性の違いにより、力のバランスを適当に管理し、パターンの転写を適正化することができる。この方法により、１マイクロメーターのオーダーの解像度が達成され、解像度の限界は主として適当な整列にある。高さの小さな相違が十分と思われる。所望により、スタンプは、スタンピング面からの距離が増加するにつれて断面積の小さくなる凹部をスタンピング面に有していてもよい。かかるスタンプは、国際公開第０１／５９５２３号から公知であり、パターンの安定性に優れている。液体バルク層の転写を、例えば誘電性又は半導体特性を有する前駆体ポリマー、ゾル−ゲル材料、フォトレジスト材料及び有機材料を含む種々の用途に用いることができる。
【００３１】
この発明の方法のさらなる利点は、転写の間にごく限られた自由度しかないという点がある。特に、スタンプと基板の間の整列は、受容面の平面及び面内回転に平行な２つの横方向において達成されなければならない。転写中の受容面、液体層及びスタンピング面の間の接触を考慮すると、受容面に直交する方向の自由はない。理想的な状況では受容面に完全に直交する方向にのみ液体が一定の距離噴出されるジェット印刷に比べて、この接触はさらに解像度を向上する。
【００３２】
また、この発明は、スタンプのスタンピング面から基板の受容面にパターンを転写する装置にも関する。この発明の方法に好適な装置は、パターンを含むスタンピング面を有するスタンプと、スタンピング面と受容面の少なくとも一方の個々の部分を実質的に受容面に直交する方向に連続的に前後に動かすことができるように配置された手段を具える。
【００３３】
この手段は個別に制御可能であると有利である。さらに、実質的に受容面に直交する方向に作用するようにこの手段が配置されていることが好ましい。
【００３４】
実質的に受容面に直交する方向に圧力を与えるために、この手段を種々の手段とすることができる。例えば、この手段は、真空チャンバと関連したチャネルを含むことができる。
【００３５】
ここでの実施は３層システムを含む装置である。その第１層は、スタンピング面を有するスタンプを含む。例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）材料からなるスタンプは可屈曲性層に取り付けられることが好ましい。この層は例えばポリマー層であるが、代替的にガラスの薄層とすることもできる。第２層は、空気又は他の液体又は特に気体が流れるノズルを具える。ノズルは、例えば実質的に層に直交する方向のチャネルであり、第１及び第２層の界面がチャネルの広がった部分である。第３層はバルブと供給チャネルを具える。また、この層はバルブを個別に向ける手段も具える。これは、ガラス板に必要な構造を設けることにより好適に実施することができる。第１及び第２層は真空により一緒に保持される。
【００３６】
この装置は次のようにして操作される。パターンの転写を開始する前に、スタンピング面を基板に対して約０．０１〜１ｍｍ、好ましくは０．１〜０．３ｍｍ程度の距離に近づける。この状態で、ノズルは標準圧力より小さい圧力、特には大気圧より小さい圧力下にある。所望のパターン、特に直線状又は円形状波にしたがってバルブを向けた状態で、バルブを個別に開閉する。ガス又は空気がノズルに流入し、スタンピング面を基板に対して押圧する結果としてバルブが開く。圧縮空気を用いることが特に好ましい。バルブが開いた際にガス圧力が依然として大気圧以下であることが好ましい。閉鎖状態で２５〜４０ｍｂａｒの負圧であり開放状態で５〜１０ｍｂａｒの負圧である負圧によって良好な結果が得られる。ガス圧力及びバルブを開く時間、特に０．００１〜０．１秒の間を、所望により適正化することができる。
【００３７】
この実施態様の利点は、ガス圧力を容易に変更できる点にある。この圧力変動を、横方向（印刷方向を横断する方向）、主方向（印刷方向に沿う方向）及び／又は一時的（印刷工程中の時間による変動）とすることができる。このようにして、局所的印刷圧力を、印刷すべき特徴の要求に容易に適合させることができ、同時に印刷可能な特徴の位置及び寸法において高度な自由度を可能とする。これは、比較的小さい寸法（マイクロメーター又はサブミクロン領域）及び大きい寸法（１０〜１００ミクロンのオーダー）の両方のパターンを印刷する必要があり、個々のパターン間の距離がサブミクロン領域からミリメートル領域にまで変動することのある集積回路、ディスプレイ及びバイオセンサーのパターン化層等の電子機器に特に重要である。
【００３８】
好適な実施態様において、この手段は複数のアクチュエーターを含み、各アクチュエーターが、スタンピング面及び受容面の少なくとも一方の個々の部分に対応する。さらなる実施態様において、各アクチュエーターはピンを具える。これは、パターンを受容面に波状の様式で転写するために有利である。
【００３９】
この発明の装置は、スタンピング面及び受容面を互いに関して整列する整列手段をさらに具えてもよい。例えば透明な点検窓がスタンプに設けられていてもよい。
【００４０】
また、この発明は、パターンを含むスタンピング面を有するスタンプにも関する。
【００４１】
パターンを含むスタンピング面を有するスタンプは、例えば特許文献１から公知である。公知のスタンプは可撓性で、かつシート状に形成されている。応力を受けていない状態で、スタンピング面は平面である。
【００４２】
気泡を捕捉することなく、基板の受容面にパターンを転写する方法に用いることができるようにするために、可撓性スタンプは周辺に沿って固定され、受容面の方向に膨張される必要がある。スタンピング面及び受容面は、スタンプを膨張した際にスタンピング面が受容面に接触するように、互いに関して配置される必要がある。このようにして、スタンピング面と受容面の間の接触はスタンプの中心から始まり、中心から離れて外方に進むので、気泡の捕捉が抑制される。
【００４３】
最新技術によれば、スタンプの膨張は、スタンピング面を圧力制御チャンバ内に置くことにより行われる。チャンバ内の圧力がスタンプの背面に作用する圧力、すなわち大気圧に等しい場合、スタンピング面は平面である。チャンバ内の圧力が大気圧よりも低いレベルに下げられた場合に、スタンプは内方、すなわち受容面に向かう方向に膨張する。
【００４４】
公知のスタンプの重大な欠点は、スタンプが用いられるべき方法に関する。実施が必要な各スタンピング動作のために、スタンプを通して差圧を発生する必要がある。
【００４５】
公知のスタンプの前記の欠点を克服することが、この発明の目的である。
【００４６】
受容面に幾つかのパターン化した層を設ける公知の方法の前記の不都合を少なくとも克服することが、この発明の目的である。この目的は、ベース層を具えるスタンプであって、該ベース層がアクチュエーターと、ベース層の少なくとも一部を覆う可撓性スタンピング層を含むスタンプにおいて、スタンピング層の底面が部分的にベース層に対して保持されており、スタンピング層の頂面がスタンピング面を含むことを特徴とするスタンプにおいて達成される。
【００４７】
スタンピング層は、アクチュエーターの下部を除き、全ての場所でベース層に対して保持される。この発明に従うスタンプを用い、まずスタンピング面を受容面に十分近い領域に移動し、次いでアクチュエーター、例えば個々の部分を前後に動かすことのできる手段を作動することにより印刷を行う。アクチュエーターを外方、すなわち受容面に向かう方向に作動させることにより、あるアクチュエーターに対応するスタンピング面のある部分が押し出されるのに対し、アクチュエーターを内方、すなわち外方と反対の方向、すなわち受容面から遠ざかる方向に作動させることにより、この部分が引っ込められる。押し出された部分のみが、受容面と接触するか、少なくとも受容面上に印刷を離すのに十分に近い領域に近づく。
【００４８】
このような印刷方法において、経時的に、スタンピング面の部分を受容面に向かって連続的に動かすことにより、スタンピング面と受容面の間に個々の印刷領域を作ることができる。
【００４９】
この発明に従うスタンプを使用することには多くの利点があり、その幾つかを以下に説明する。
【００５０】
この発明の第１の利点は、上記のように、スタンプの特有の形状がスタンピング面の部分の連続的な動きを可能にするという事実に関する。この結果、印刷動作の間、スタンピング面と受容面の間に気泡が捕捉されないであろう。スタンピング面と受容面の双方が実質的に平面である場合でさえ、印刷領域を作る間に空気を移動させることが可能となる。
【００５１】
また、この発明の第２の利点は、全スタンピング面３１と全受容面２１の間で接触を起こさずに、部分を連続的に動かすことができるという事実に関する。この結果、第１の印刷原理から公知の問題、すなわちシートが互いに押圧された後にこれらが互いにくっつき、簡単に離すことができないという問題が起きない。
【００５２】
この発明の第３の利点は、押圧力を正確に制御できるという点にある。この発明は、アクチュエーターにより加えられる力を個別に制御することにより、スタンピング層の各部に対する押圧力を個別に制御する可能性を提供する。
【００５３】
この発明の第４の利点は、単一のスタンプを用いて任意のパターンを適用できるという点にある。アクチュエーターに対応する部分が十分に小さい限り、どの部分を押し出す必要があり、どの部分を用いる必要がないかを決めることにより、任意のパターンを作ることができる。
【００５４】
この発明の第５の利点は、スタンピング面の一部分と受容面の間の接触を容易に検出できるという点にある。なぜなら、この部分が受容面に触れると、この部分に対応するアクチュエーターが急激に上昇する反力を受けるであろうからである。これは各部分の移動を別々に制御することを可能とし、これによって非平面基板及び／又はスタンプに対する印刷動作の感度が小さくなる。
【００５５】
この発明の第６の利点は、スタンピング面の部分の移動をコンピュータにより制御でき、よって単に他の部分を用いることによって整列エラーを修正できるという点にある。さらに、例えば伸びや熱の結果として基板が変形すると、やはり異なる部分を用いることによって変形を調整できる。
【００５６】
第７の利点は、アクチュエーターが、インクチャネルとして用いることのできる毛細管を具え、よってスタンプを介した分散により印刷分子が常に供給されているという点にある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
図面を参照して、この発明をより詳細に説明する。図中、類似の部品は同一の参照番号で示す。
【００５８】
図１及び２は、この発明の第１の好適な実施態様に従う、スタンプから基板にパターンを転写する装置１を概略的に示す。
【００５９】
装置１は、受容面２１を有する基板２０を支持する支持面１１を有するテーブル１０を具える。さらに、この装置は可撓性スタンプ３０を含む。スタンプ３０はシート状に形成されており、スタンピング面３１及び外面３２を有する。
【００６０】
図３を参照して、スタンピング面３１は、基板２０の受容面２１に転写されるべきパターンを画定する転写面３３を含む。パターン３４の特徴はミクロン及びサブミクロン領域とすることができる。
【００６１】
スタンプ３０は、スタンピング面３１が支持面１１と対向するように配置される。基板２０が支持面１１の上に配置される場合には、図２に示すように、スタンピング面３１が受容面２１に対向する。
【００６２】
パターン３４と、支持面１１上に配置された基板２０の受容面２１とを整列させるために、スタンプ３０には透明の点検窓３５が設けられる。テーブル１０に対するスタンプ３０の位置を、３個の位置決めホイール６０、６１、６２を用いて調整することができる。このホイール６０、６１、６２のそれぞれは、所定の方向にスタンプ３０全体を移動するための装置（図示せず）の一部である。図示の例において、スタンプ３０は、スタンピング面３１の平面の第１方向には位置決めホイール６０を用いて、前記第１の方向に直交する、前記平面の第２方向には位置決めホイール６１を用いて、及び前記平面に直交する第３の方向には位置決めホイール６２を用いて移動される。以下、第１の方向をｘ方向と呼び、第２の方向をｙ方向と呼び、第３の方向をｚ方向と呼ぶ。図１において、ｘ方向は矢印ｘで示されており、ｙ方向は矢印ｙで示されており、ｚ方向は矢印ｚで示されている。
【００６３】
より複雑な実施態様では、３個より多い位置決めホイール、特には６個の位置決めホイールが存在する。３個の位置決めホイールからなる最初の組は、スタンプをｘ方向、ｙ方向、及びｚ軸の回りの角に関して位置決めすることを可能とする。３個の位置決めホイールからなる第２の組は、スタンプをｚ方向、並びにｘ軸及びｙ軸の回りの角に関して位置決めすることを可能とする。無論、当業者に明白な他の実施を同様に用いることができる。
【００６４】
スタンプと表面の整列を向上するために、半導体装置の分野で公知の付加的な整列手段を用いることができる。整列手段としてカメラを、基板及びスタンピング面のパターンの整列機構と共に用いることが特に好ましい。装置が透明な場合には、かかるカメラを装置の内部又は背部に設けることができる。特に個々の部分が差圧により駆動される実施態様においては、材料をこのように選択することができる。
【００６５】
整列機構は、対応するか、または相補的とすることができ、かつ所望の形状、例えば星形、縞形若しくは十字形等を有する。整列機構を、完全なパターンの端部付近のみならずパターン内、特に個々のデバイス又はデバイス部品（例えばディスプレイ画素）の間に設けることが特に好ましい。
【００６６】
このように、かかる印刷に対して、印刷すべきパターン内にかかる整列機構を設けることが可能であり、写真平板とは対照的に、パターン内の細部の一つ一つを転写する必要はなく、例えばパターンの幾つかの部分を、波状印刷中に省略することができる。
【００６７】
また、かかる整列機構の設置はかかる波状印刷に特に有用である。スタンピング面に実質的に直交する方向への部品の移動は、特にスタンプが連続（すなわち完全に又は主に途切れのない）層である場合に、印刷中に未制御でかつ望ましくない変位を招く。この変位は、マイクロスリップ及び補正エラーにより発生し、１５ｃｍプレートに対して約１ミクロンのオーダーである。個々の部品又はデバイスの間でかかる整列機構を実施し、かつ印刷中に整列をすることにより、この誤整列を０．１ミクロン以下のオーダーに低減することができる。この微小な誤整列は、基板とスタンピング面の間の距離、したがって整列すべきパターンの間の距離が、例えば一般に０．０１〜１ｍｍのオーダー、特に約０．０５〜０．２ｍのオーダーと微小になることを達成する。
【００６８】
かかる改善した整列及び所望により圧力を変更する能力により、スタンピング面の特徴の解像度がサブミクロン領域にまで改善され、写真平板を用いたパターン転写の能力の先端である分野に対応することができる。
【００６９】
この発明によれば、装置１はスタンピング面３１及び／又は受容面２１の部分を制御された形で個別に移動する手段を具える。具体的実施態様において、かかる手段は、スタンプ３０の外面３２の側部に配置された複数のアクチュエーターを具える。各アクチュエーターは個々のスタンプ部と関連している。
【００７０】
この発明の重要な側面によれば、各アクチュエーターを個別に作動させることができる。このため、各アクチュエーターはアクチュエーターの動作を制御する制御デバイスに連結されているが、この制御デバイスは単純化のために図示されていない。原則的に、任意の好適な型式のアクチュエーターを用い得る。
【００７１】
図示の例において、アクチュエーターは、それぞれ頭部５１及び底部５２を有するピン５０等の単純な機械式アクチュエーターであり、底部５２はスタンプ３０の外面３２に向けられている。ピン５０は実質的にｚ方向に延在しており、前記ｚ方向に移動可能なように配置されている。ピン５０の移動を個別に制御することができる。ピン５０は、単純化のために図示していない好適なホルダー内に移動可能に装着される。
【００７２】
好ましくは、ピン５０は腰部５３を具えており、ｘ方向及びｙ方向への小調整を可能とする。
【００７３】
装置１を用いて行われるスタンピング動作を以下に説明する。
【００７４】
まず、基板２０を支持面１１上に配置し、これにより受容面２１がスタンピング面３１に対向する。基板２０を任意の好適な形で支持面１１に対して固定する。
【００７５】
ｚ方向において、スタンプ３０は、位置決めホイール６２を回転することにより、受容面２１に対する適正な位置にもたらされる。一般に、適正な位置において、スタンピング面３１と受容面２１の間の距離はミクロン領域にある。パターン３４が少なくとも１回の以前のスタンピング動作で受容面２１に転写されている場合には、スタンプ３０上のパターン３４を受容面２１上のパターンに対して整列する必要がある。かかる場合には、スタンプ３０は位置決めホイール６０、６１を回転することによりそれぞれｘ方向及びｙ方向に移動され、一方、受容面２１上のパターンの位置に対するスタンピング面３１上のパターンの位置は、点検窓３５を介して点検される。スタンプ３０が、スタンピング面３１条のパターン３４が受容面２１上のパターンと一致するまで移動される。続いて、スタンプ３０の位置を基板２０に対して固定する。実際には、前述のようにして整列を行う場合には、少なくとも１μｍの精度を達成することができる。
【００７６】
この例において、転写面３３にそれ自体公知のインクが与えられている。インクは、拡散により転写面３３に供給される分子を含む。転写面３３が受容面２１と近距離にある場合には、分子が転写面３３から受容面２１に流れる。このようにして、パターン３４が、転写面３３と受容面２１の間の物理的接触を必要とすることなく、受容面２１に転写される。受容面２１が分子を受容するのに好適な材料で作られることは理解されよう。
【００７７】
基板２０を支持面１１上に配置し、スタンプ３０を基板２０に対して位置決めした後に、パターン３４の部分を、パターン３４がスタンピング面３１から受容面２１に局所的に転写されるような受容面２１の範囲内に一定期間連続的に置くことによって、パターン３４は受容面２１に転写される。この工程において、個々の部分は、個々のアクチュエーターを用いてｚ方向に移動される。
【００７８】
部分が連続的に移動される順序に関して多くの可能性がある。例えば、スタンプ３０の中心のアクチュエーターを最初に作動させ、次いでスタンプ３０の周辺方向に隣接するアクチュエーターを連続的に作動させて、周辺の中心から波状移動に従ってパターン３４の転写を行うことができる。かかる波はリング状に形成され、ここでリングは、アクチュエーターの配置により決まる、円状又は長方形状の円周を有する。
【００７９】
アクチュエーターがピン５０を具える図示の例において、ピン５０の列は、例えばシリンダを頭部５１上に転がすことにより、連続的に移動することができる。その場合、パターン３４の転写は、スタンプ３０の一方の側部からスタンプ３０の対向する側部に向かう直線状波移動に従って行われる。このピン５０の具体的な動きをシートに沿ったシリンダの回転と比較できることは理解されよう。しかし、シートに対してシリンダを整列させることに関する問題点は、この発明に従う装置１の欠如である。シリンダの代わりに、凸面を有するボール又は任意の他の要素をピン５０の頭部５１に沿って転動させることができる。
【００８０】
好ましくは、装置１はバネ又は他の好適な手段を具えており、ピン５０がスタンプ３０の方向に強制された後に、ピン５０を初期位置に戻す。
【００８１】
この発明の範囲内で、アクチベーターの動作を制御して、第１の部分が初期位置に復帰する前に、パターン３４の第２の部分が動かないようにすることができる。第１の部分を、パターン３４の局所転写が起きた位置に静止させつつ、第２の部分を動かすこともできる。かかる場合には、パターン３４の第２の位置が局所的に転写される期間が、パターン３４の第１の部分が局所的に転写される期間と部分的に重複する。
【００８２】
前述のことから、この発明に従う装置１の使用が、アクチュエーターを連続的に動かすことのできる全ての可能な順序に対して、重要な長所を有することは明白であろう。アクチュエーターが連続的に移動されるので、スタンピング面３１の全ての部分が同時に受容面２１の近接領域内にもたらされるという状況は決して起きないであろう。従って、パターン３４を受容面２１に転写する必要のある部分への気泡の捕捉は決して起きないであろう。さらに、スタンピング面３１及び受容面２１の双方を平面とすることができるので、整列を正確に行うことができる。パターン３４がスタンピング面３１から受容面２１に局所的に転写される時間の量は、パターン３４の全ての部分で同じとすることができる。
【００８３】
前述のスタンピング動作において、使用するインクの種類によっては、転写面３３を受容面２１と物理的に接触させる必要はない。この発明の範囲内において、全ての好適な種類のインクを用いることができる。従って、この発明に従う装置１の多くの用途において、スタンピング面３１又は転写面３３と受容面２１が互いに接触する必要が実際にはある。かかる用途において、この発明に従う装置１は、転写されるべきパターン３４の個々の部分に作用する押圧力を制御する可能性を提供する。そのようにして、押圧力を全ての個々の部分に対して等しくすることができる。押圧力の制御は、例えば各ピン５０に対して力検出器を割り当てることにより実現可能である。
【００８４】
一般に、受容面２１が転写面３３のみならず中間面３６によっても接触されるのを避けるためには、押圧力を比較的低くすべきである。
【００８５】
点検窓３５は装置１の必須の部品とみなすべきではない。任意の好適な整列手段を装置１に組み込むことができる。単純な代替例によれば、スタンプ３０は全体が透明である。
【００８６】
この発明に従う装置１において、基板２０及びスタンプ３０の位置は交換可能であり、換言すれば、スタンプ３０は支持面１１上に配置可能であり、かつ基板２０はスタンプ３０とアクチュエーターの間に配置可能である。かかる場合には、アクチュエーターは基板２０に作用し、受容面２１の個々の部分は、連続的にスタンピング面３１上のパターン３４の近接領域内にもたらされるか又はこれと接触される。かかる場合には、少なくとも基板２０が可撓性であることは理解されよう。
【００８７】
図４〜７は、この発明の第２の好適な実施態様に従う、スタンプから基板にパターンを転写する装置２を概略的に示す。
【００８８】
図１及び２に示す装置１とこの装置２の間の主たる相違は、スタンピング面３１及び／又は受容面２１の部分を制御された形で個別に移動させる手段に関する。
【００８９】
装置２は、支持面７１を有する真空チャック７０を具える。真空チャック７０には複数の個別の真空チャンバ７２が設けられており、真空チャンバ７２内の圧力は個別に制御することができる。各真空チャンバ７２は、少なくとも１つのチャネル７３の通った真空チャック７０の支持面７１で終端する。
【００９０】
さらに、この装置はスタンピング面３１を有するスタンプ３０を含む。装置２において、スタンプ３０は、スタンピング面３１が支持面７１に対向するような形で配置される。受容面２１を有する基板２０が支持面７１上に配置される場合には、スタンピング面３１は、図４に示すように、受容面２１に対向する。
【００９１】
図５及び６に示すような、この発明に従う装置２の可能な用途において、真空チャック７０の中心にあるチャネル７３に関連する真空チャンバ７２は、最初大気圧に対して過圧に接続され、一方、他方の真空チャンバ７２は大気圧に対して負圧に接続される。図５から分かるように、これにより基板２０の中心部がスタンピング面３１に接触することになる。真空チャック７０の中心のチャネル７３に関連する前記真空チャンバ７２内の圧力を減らす一方、基板２０の周辺の方向に隣接するチャネル７３に関連する真空チャンバ７２内の圧力を増やし、その後減らす。この工程を、基板２０の中心から周辺に向かう方向に数回行い、スタンピング面３１と受容面２１の間の接触を、基板２０の中心から周辺への波状移動に従って確立する。この波が基板２０の中心と周辺の間に置かれた位置を図６に示す。
【００９２】
図７に示す、この発明に従う装置２の他の可能な用途において、真空チャック７０の周辺にあるチャネル７３に関連する真空チャンバ７２は、大気圧に対して負圧に接続され、一方、他の全ての真空チャンバ７２は、大気圧に対して実質的に同一の過圧に接続される。これにより、基板２０がスタンプ３０の方向に膨張する。スタンプ３０がｚ方向で基板２０に向かって移動されると、スタンピング面３１と受容面２１の間の接触が基板２０の中心で始まり、中心から離れて外方に進む。好ましくは、スタンプ３０は、可撓性であり、スタンピング動作の終わりに受容面２１から剥がすことができる。
【００９３】
この発明に従う装置２において、基板２０及びスタンプ３０の位置は、装置１の場合と同様に交換可能である。
【００９４】
この発明の装置において、種々のスタンプを用いることができる。かかるスタンプの好適な実施態様を、図８、９、１０、１５〜１７、及び１８〜２０を参照して説明する。
【００９５】
図８は、この発明の第１の好適な実施態様に従う、パターン３４を含むスタンピング面３１を有するスタンプ３０１を示す。
【００９６】
スタンプ３０１は、閉ループ状に形成され、好ましくは、図８に示すように、２つのシリンダ３８に装着されたベースシート３７を具える。ベースシート３７の外周には、転写面３３及び中間面３６により画定されたパターン３４を含むスタンピング層３９が設けられる。スタンピング層３９は隣接する個々のスタンピング部４０に分けられ、この頂部４１にはパターン３４の一部が設けられ、この底部はベースシート３７に連結される。スタンピング層３９を個々のスタンピング部４０に分割することは、スタンプ３０１の比較的高い可撓性に貢献しており、かつスタンプ３０１の連続する部分のｚ方向への動きを容易にする。閉ループの一部のみが平坦面に近接又は接触可能であるので、スタンピング層３９はベースシート３７全体を覆う必要はない。
【００９７】
スタンプ３０１は、例えば、ピン５０がベースシート３７により囲まれた領域内に配置されている装置１に非常に良好に使用することができる。かかる場合には、個別のスタンピング部４０のそれぞれが１個のピン５０に関連することが好ましい。
【００９８】
ベースシート３７は、必ずしも閉ループ状に形成する必要はなく、必ずしも２個のシリンダ３８に装着する必要もない。その代わりに、スタンプ３０１を、その周辺に沿って固定可能なシート状に形成することができる。
【００９９】
図９は、この発明の第２の好適な実施態様に従うパターン３４を含むスタンピング面３１を有するスタンプ３０２を示す。
【０１００】
スタンプ３０２は、スタンピングシート３９、ベースシート３７及び圧力シート４３を具えており、ベースシート３７は一方の側面にあるスタンピングシート３９と他方の側面にある圧力シート４３の間に配置される。好ましくは、ベースシート３７、スタンピングシート３９及び圧力シート４３が実質的に平面である。少なくともベースシート３７及びスタンピングシート３９が可撓性である。
【０１０１】
圧力シート４３には複数のチャネル４４が設けられる。このチャネルはベースシート３７及びスタンピングシート３９に直交する方向に延在することが好ましい。図示の例において、チャネル４４の長さは圧力シート４３の厚さに相当する。
【０１０２】
スタンプ３０２の可能な用途において、各チャネル４４は、チャネル４４内の圧力を制御する単独圧力デバイス（図示せず）に関連する。スタンプ３０２のスタンピング面３１を受容面２１の近傍に持ってきた際に、１つ以上の特定のチャネル４４に過圧を適用することにより、パターン３４が受容面２１から局所的に転写される個々の転写領域が作られる。特定のチャネル４４内の過圧の結果として、その特定のチャネル４４に関連するスタンピング面３１の部分が受容面２１の方向に移動されるからである。過圧が特定のチャネル４４に適用される場合、スタンピング面３１の部分を、受容面２１から特定の距離で前記他のチャネル４４に関連させ続けるために、他のチャネル４４が減圧を受ける。
【０１０３】
以上のことから、各チャネル４４内の圧力変動を経時的に制御することにより、スタンピング面３１の部分が受容面２１の方向に連続的に移動される順序が決まる。スタンプ３０２の前記した可能な用途において、各チャネル４４は単独圧力デバイスに関連し、このため転写領域が作られる順序に対する多くの可能性がある。あまり複雑でない用途では、より少ない圧力デバイスが用いられ、チャネル４４は一緒にグループ化され、１つのグループを構成する全チャネル４４は同一の圧力デバイスに関連する。グループは、例えば転写領域の連続的な作成が、スタンプ３０２の中心から周辺に広がる波に従って行われるように選択され得る。
【０１０４】
図１０は、この発明の第３の好適な実施態様に従うパターン３４を含むスタンピング面３１を有するスタンプ３０３を示す。
【０１０５】
スタンプ３０３のスタンピング面３１は僅かに凸状であり、凸曲率は５０〜１００μｍの領域にあり、凸曲率は、ｚ方向における、スタンプ３０の中心にあるスタンピング面３１の最高部分と、スタンプ３０の周辺にあるスタンピング面３１の最低部分の間の差として定義される。
【０１０６】
凸状スタンプ３０３の第１の可能な用途において、凸状スタンプ３０３はその周辺に沿って固定され、スタンピング面３１が好適な受容面２１に対向するように配置される。スタンピング動作は、受容面２１の方向に凸状スタンプ３０３全体を移動することによってスタンピング面３１の中心部と受容面２１の間に転写領域を作ることにより開始される。続いて、凸状スタンプ３０３が圧力を受け、スタンピング面３１が、スタンピング面３１の中心から始まって、徐々に凸状から凹状に変化する。スタンピング面３１の形状を、スタンピング面３１の側面でスタンプ３０３に作用する圧力を増加することにより、変えることができる。また、スタンピング面３１の形状を、他方の側面でスタンプ３０３に作用する圧力を減少することにより、又はスタンプ３０３の両側面の圧力を変更することにより、変えることもできる。スタンピング面３１の形状が変わるにつれて、スタンプ３０３が受容面２１の方向に動かされ、スタンピング面３１の部分が受容面２１に十分に近づいて、パターン３４の適正な転写が確保される。
【０１０７】
上記に関して、スタンピング動作中に凸状スタンプ３０３のみを動かす必要はない。凸状スタンプ３０３及び受容面２１を有する基板２０を、互いに近づくような形で互いに対して動かすことが重要である。
【０１０８】
この第１の可能な用途において、スタンピング面３１の形状が凸状から凹状に変化するにつれて、転写領域が、スタンプ３０３の中心から周辺に広がる波に従って作られる。この用途の重要な利点は、スタンピング面３１の全ての部分に対して実質的に同じ転写期間を有することが可能であるという点にある。
【０１０９】
凸状スタンプ３０３の第２の可能な用途において、スタンピング動作は、スタンプ３０３を受容面２１の方向に移動することにより行われ、スタンピング面３１と受容面２１の間の接触はスタンプ３０３の中心から始まり、中心から離れて外方に進む。スタンプ３０３の周辺にある部分が受容面２１にパターンを転写した後、スタンプ３０３は受容面２１から離される。
【０１１０】
上記に関して、スタンピング動作中に凸状スタンプ３０３のみを動かす必要はない。凸状スタンプ３０３及び受容面２１を有する基板２０を、最初は互い向かって動き、後に互いに離れるような形で互いに対して動かすことが重要である。
【０１１１】
図１１〜１４は凸状スタンプ３０３を製造する方法のステップを示す。
【０１１２】
図１１に示す第１ステップにおいて、パターン化された面８１を有するシリコンマスター８０が真空チャック９０の支持面９１上に配置される。真空チャック９０は、２つの個別の真空チャンバ９２を具える。各真空チャンバ９２はチャネル９３の通った真空チャック９０の支持面９１で終端する。金属箔１０２で支持されたポリウレタンレプリカ層１０１が、マスター８０のパターン化面８１に適用される。
【０１１３】
図１２に示す第２ステップにおいて、真空チャック９０の周辺にあるチャネル９３に関連する真空チャンバ９２が大気圧に対して減圧に接続され、一方、他の真空チャンバ９２が大気圧に対して過圧に接続される。この結果、マスター８０がレプリカ層１０１の方向に膨張し、レプリカ層１０１にはマスター８０のパターン化面８１の凹状痕が設けられる。以下、レプリカ層１０１と支持金属箔１０２の組合せを凹状レプリカ１００と呼ぶ。
【０１１４】
第３ステップにおいて、凹状レプリカ１００はマスター８０から分離される。凹状レプリカ１００を図１３に示す。
【０１１５】
図１４に示す第４ステップにおいて、石英ベースシート３７により支持されるポリジメチルシロキサン・スタンピング層３９が凹状レプリカ１００に適用される。凹状レプリカ並びにベースシート３７及びスタンピング層３９の組合せの双方を真空チャック（図示せず）に装着し、それ自体公知の方法でこれらを接触させる。この方法において、スタンピング層３９には凸状パターン３４が設けられ、ベースシート３７とスタンピング層３９の組合せを具える凸状スタンプ３０３が得られる。
【０１１６】
第５ステップにおいて、凸状スタンプ３０３が凹状レプリカ１００から分離される。
【０１１７】
マスター８０、凹状レプリカ１００及び凸状スタンプ３０３は、材料が製造方法及び凸状スタンプ３０３の可能な用途に好適である限り、上記したもの以外の他の材料から作ることができる。
【０１１８】
この発明によれば、前記の方法は、５０〜１００μｍの領域にある凸曲率を有する凸状スタンプ３０３の製造に特に用いられる。これらのスタンプは幾つかの重要な利点を有しており、それは使用中に明らかとなる。例えば、基板２０の受容面２１に対する凸状スタンプ３０３の整列は、非常に正確に行うことができる。凸曲率が比較的微小であるという事実により、整列を、平坦なスタンピング面を有するスタンプの整列と実質的に同一の方法で行うことができるからである。しかし、凸曲率は、スタンピング動作中にスタンピング面３１と受容面２１の間に気泡の捕捉が発生しないことを確保するのには十分大きい。
【０１１９】
図１５〜１７は、この発明の第４の好適な実施態様に従うスタンプ３０を概略的に示す。
【０１２０】
図１及び２に示すスタンプ１に準拠して、スタンプ３０は、ベース層１１０及び可撓性スタンピング層１２０を具える。ベース層１１０は、特定の相互距離でベース層１１０を貫いて延在する毛細管１７０を含有しており、各毛細管１７０はスタンピング層１２０の個々の部分に関連する。これら個々の部分には、印刷ドットの役割を果たす、長方形状周辺を有する突起２３が設けられる。図示の例において、ベース層１１０の上面１１１の側面にある端部１７１に、各毛細管１７０は漏斗部１７２を具える。毛細管１７０の長さはベース層１１０の厚さに相当する。
【０１２１】
ベース層１１０は、毛細管１７０がエッチングされた１つ以上のシリコンウエハーから製造することができる。好ましくは、ベース層１１０の底面１２にある端部１７３で、各毛細管１７０が、第２のシリコンウエハー上に構成することのできる圧電要素（図示せず）により閉鎖される。
【０１２２】
スタンピング層１２０の全底面２２が、毛細管１７０に関連する部分を除いて、ベース層１１０の上面１１１に対して保持される。スタンピング層１２０をベース層１１０上に添付するために、真空吸引を用いることができる。これは、スタンピング層１２０が保守又は摩耗のために交換する必要がある場合に特に有利である。
【０１２３】
印刷動作は、毛細管１７０内の圧力を変えることにより行われる。関連する毛細管１７０内の圧力を大気圧よりも大きくすることにより特定の印刷ドット１２３を押し出すことができ、反対に、毛細管１７０内の圧力を大気圧よりも小さくすることにより印刷ドット１２３を引っ込めることができる。印刷ドット１２３の押し出し位置を図１６に示し、印刷ドット１２３の引っ込み位置を図１７に示す。
【０１２４】
毛細管１７０を液体又は気体で満たすことができる。液体はパターン化インクとなるように選択することができるので、液体が好ましい。かかる場合に、スタンピング層１２０を液体に対して浸透性として、毛細管１７０内の液体が、スタンピング層１２０の部分に対する押圧力を発揮する役目を果たすのみならず、スタンプ３０を含浸する役目を果たす。印刷動作中に毛細管１７０内の圧力が増やされる場合には、多孔質スタンピング層１２０内の圧力損失が駆動に必要な圧力よりも高い限りは、関連する印刷ドット１２３が外方に動かされる。同時に、インクが多孔質スタンピング層１２０を滲出し、スタンピング面３１に出る。スタンピング面３１と受容面２１の物理的接触の間に受容面２１の印刷が起こり、インクがスタンピング面３１から受容面２１に転写される。過渡時間の後、インクが多孔質スタンピング層１２０を流れたため、又は毛細管１７０内の圧力が下げられたため、圧力が下げられ、印刷ドット１２３が引っ込められる。
【０１２５】
毛細管１７０内の圧力は、適当な制御デバイス（図示せず）により個別に制御され、このデバイスはコンピュータを具えてもよい。
【０１２６】
図示の例において、印刷ドット１２３は長方形状周辺を有しているので、長方形状の局所接触が、スタンピング面３１と受容面２１の間に印刷動作中に確立される。しかし、他の可能性は、印刷ドット１２３の周辺が異なる形状を有しているか、又は印刷ドット１２３が完全に出しっぱなしである。後者の場合、毛細管１７０の漏斗部の外周は円形であるので、円形の局所接触が、スタンピング面３１と受容面２１の間に印刷動作中に確立される。
【０１２７】
図１８〜２０は、この発明の第５の好適な実施態様に従うスタンプ３０の部分を概略的に示す。
【０１２８】
この実施態様において、毛細管１７０に関連するスタンピング面３１の部分が内方に休止状態で座屈されている。休止位置にあるかかる部分を図１８に示す。この具体的な休止位置は、例えばスタンピング層１２０をベース層１１０に作動温度よりも低い温度で接触させることにより得ることができる。印刷動作のために温度を動作温度にすると、スタンピング層１２０は拡張し、毛細管１７０の漏斗部１７２に座屈される。
【０１２９】
座屈は双安定性であることは周知である。したがって、特定の毛細管１７０内の圧力が増加すると、ある点にあるスタンピング層の関連する座屈された部分が押し出し位置に切り替わる。図１９において、押し出し位置にある座屈された部分が示されており、基板２０の受容面２１に接触している。
【０１３０】
座屈された部分が図１９に示す押し出し位置にあり、関連する毛細管１７０により発揮された圧力が依然として増加する場合には、座屈された部分を、座屈された部分と受容面２１の間の接触面が図２０に示すように増加する、強化押し出し位置に動かす。この依然として圧力が増加する方法を用いると、受容面２１上の単一の印刷ドットの大きさを調整することが可能であり、よって受容面２１全体の印刷を適正化し、かつ速度を上げることができる。
【０１３１】
図２１はスタンプ３０の部分の断面図を概略的に示しており、図中、ベース層１１０には、スタンピング層１２０の底面２２に置かれた突起１２４を受容する切り欠き１１３が設けられている。このようにして、スタンピング層１２０のベース層１１０上への良好な固定が確保される。
【０１３２】
１つの印刷ドット１２３から隣接する印刷ドット１２３へ圧力が漏れるのを防止するために、切り欠き１１３及び突起１２４は、印刷ドット１２３及び関連する漏斗部１７２を完全に包囲する溝にすることが好ましい。溝は、スタンプ４の部分の底面図である図２２に示すように、長方形状の周辺を有してもよく、図中、切り欠き１３、突起２４及び漏斗部１７２の上側周辺は破線を用いて示した。
【０１３３】
一方、特にスタンピング層１２０に印刷ドット２３が設けられていない場合には、毛細管１７０に関連する１つの部分から隣接する部分に圧力を漏洩させ、例えば毛細管１７０内の圧力を制御することにより印刷を連続線とし、毛細管１７０に関連するスタンピング層１２０の部分の列が多かれ少なかれ同一の圧力を受けることが望ましい。かかる場合には、溝として形成された切り欠き１１３及び突起１２４を割愛することができる。
【０１３４】
正方形印刷ドット２３を整列する可能性を図２３に示す。この可能性において、印刷ドット２３の側部の長さＬは１μｍであり、印刷ドット２３は２μｍの相互距離Ｄで対をなして配置される。印刷ドット２３の後続の対は、０．５μｍの有効ピッチＰで相互にずらされる。印刷ドット２３は各６対からなる２列で配置され、２つの列は１．５μｍの相互距離Ｒで配置される。
【０１３５】
図２３には示していない基板３０を、図２３では矢印Ｍで示されている、印刷ドット２３の対が列に配置されている方向に動かす。基板３０が１μｍの離散ステップで動かされてもよい。
【０１３６】
１列に６対があるので、基板３０の移動方向に直角な方向の可能な印刷の全てが網羅される。６対の第１の印刷ドット１２３が前記方向の第１対の第２印刷ドット１２３と重複するからである。２つの列の間の１．５μｍの相互距離により、基板３０の移動方向の可能な印刷の全てが網羅される。
【０１３７】
図２３は、印刷ドット２３を配置することのできる多くの可能なパターンのうちの１つのみを示していることは理解されよう。さらに、対応するパターンに従ってアクチュエーターが配置されることは理解されよう。印刷ドット２３が存在しない場合には、アクチュエーター６０の整列は印刷されるべきパターンの可能性を決定する。
【０１３８】
図２４に、図２３に示すような形で配置された印刷ドット２３を有するスタンプを用いることにより得られた印刷パターンの例を示す。パターン内の線は、用いられた印刷ドット２３の側面の印刷を示す。得られたパターンのこの例において、線の間の最大処理は両方向において０．５μｍであり、重複した印刷ドット２３を用いたことが示されている。
【０１３９】
実際には、設計の制約から、ピッチＰは印刷ドット２３の側面の長さＬの１０倍の大きさとすることができる。長さＬが１μｍの場合、ピッチＰは１０μｍとなる。印刷ドット２３のかかる整列では、印刷ドット２３は、受容面２１全体を網羅するために１００箇所で印刷される必要がある。印刷ドット２３が５０Ｈｚの周波数で動かされる場合、基板２０の印刷は２秒を要する。
【０１４０】
実施例１：
図１に示す種類であるが、図１５に示す毛細管を有する波印刷装置を用いて液体層を転写した。毛細管は低圧の空気で満たした。ベース層及びスタンピング層を真空吸引により一緒に保持した。スタンピング面は、毛細管に空気を供給することを介して、受容面に向かって運ばれた。Ｆｅ（ＮＯ３）３９Ｈ２Ｏの水溶液をスタンピング面に供給した。その後、溶媒を約３０秒間受動的に蒸発させた。スタンピング面の局所領域が、波パターンに従って次々と受容面に移動された。約２×２ミクロンの正方形を含むスタンピング面のパターンに従い、硝酸鉄の液体層が受容面に転写された。続いて、カーボンナノチューブが選択的に育成された。転写領域のみに付着することが分かった。これは、液体層の転写が成功し、所望のパターンが与えられたことを示す。
【０１４１】
実施例２：
実施例１に用いたものと同一の波印刷が、線の印刷に好適なパターンを有するスタンピング面に設けられた。この実施例において、有機金属化合物の極性溶媒溶液が用いられた。この場合、金属化合物は銀であった。コロイド銀（６ｇ、メルクから）を水２０ｇに加え、ローラーコンベア上で一晩回転させ、ゾル分散液を２０ｎｍフィルタでろ過した。組成物は、４０ｍｇのメチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）、０．８６ｇのテトラエトキシシラン（ＴＥＳ）、３２ｇの水、４．５ｇのエタノール及び０．１４ｇの氷酢酸を含有していた。これを４８時間加水分解した。０．０９ｇのこの加水分解混合物を、連続的な撹拌の下で４ｇの上記の銀ゾル分散液に加えると、１０体積％のＭＴＭＳ（密度が２ｇ／ｍｏｌのＭＴＭＳと仮定した）を含む銀含有層が得られた。銀含有層は、１％ＨＦで洗浄した板ガラス上にスピンコートした。この層を１００℃で乾燥した。その後、スタンピング面を、銀ゾルを局所領域に有する板ガラスに接触させた。スタンピング面のパターンに従い、銀ゾルがスタンプのスタンピング面に転写された。銀ゾルの付着は、幾つかの材料をスタンピング面に堆積させるのに十分であり、かつ印刷可能な材料を受容面に転写するのに十分低い。この転写は引き続いて行われた。最後に、銀ゾルを２５０℃で３０分間硬化させた後、３５０、４５０、５００及び５５０℃で３０分間の熱処理を行った。得られたパターンは、約４０μｍの幅を有する銀線を示した。線の膨らみや変形は見られなかった。
【０１４２】
当業者には、この発明の範囲が前記して説明した例に限定されず、添付の特許請求の範囲で定義された発明の範囲から離れることなしに、それらの幾つかの修正及び変形が可能であることは明らかであろう。
【０１４３】
基板２０及びスタンプ３０は任意の好適な形状を有することができる。この発明は、そもそもは、実質的に平板の受容面２１を有する基板２０が用いられる状況に適用されることを意図するものであるが、この発明は、例えば凸状受容面２１を有する基板が用いられる他の状況に適用するのにも好適である。好ましくは、この発明に従う前記の装置において、実質的に受容面２１に直交する方向に作動するようアクチュエーターを配置する。
【０１４４】
前記して説明したように、スタンピング面３１と受容面２１の間の転写領域は、スタンピング面３１の部分を受容面２１の方向に連続的に動かすか、又は受容面２１の部分をスタンピング面３１の方向に連続的に動かすことにより作られる。また、スタンピング面３１及び受容面２１の対応する部分を同時に動かして転写領域を作ることもできる。
【０１４５】
周辺に沿って固定する代わりに、スタンプ３０をキャリアに装着することができる。かかるキャリアは、例えば比較的大きな直径を有する円筒又は円筒の一部のような形状とすることができる。好ましくは、かかるキャリアはスタンプ３０にｘ方向及びｙ方向の剛性を与えるが、ｚ方向には与えない。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】この発明の第１の好適な実施態様に従う、スタンプから基板にパターンを転写する装置の斜視図を概略的に示す。
【図２】図１に示す装置の断面図を概略的に示す。
【図３】図２に従う装置の細部Ａを概略的に示す。
【図４】この発明の第２の好適な実施態様に従う、スタンプから基板にパターンを転写する装置の断面図を概略的に示す。
【図５】図４に示す装置の可能な用途を図示する。
【図６】図４に示す装置の可能な用途を図示する。
【図７】図４に示す装置の可能な他の用途を図示する。
【図８】この発明の第１の好適な実施態様に従う、パターンを含むスタンピング面を有するスタンプの断面図を概略的に示す。
【図９】この発明の第２の好適な実施態様に従う、パターンを含むスタンピング面を有するスタンプの断面図を概略的に示す。
【図１０】この発明の第３の好適な実施態様に従う、パターンを含むスタンピング面を有するスタンプの断面図を概略的に示す。
【図１１】図１０に示すスタンプを製造する方法の工程を示す。
【図１２】図１０に示すスタンプを製造する方法の工程を示す。
【図１３】図１０に示すスタンプを製造する方法の工程を示す。
【図１４】図１０に示すスタンプを製造する方法の工程を示す。
【図１５】この発明の第４の好適な実施態様に従うスタンプの断面図を概略的に示す。
【図１６】押し出し位置における、この発明の第４の好適な実施態様に従うスタンプの一部分の断面図を概略的に示す。
【図１７】後退位置における、この発明の第４の好適な実施態様に従うスタンプの一部分の断面図を概略的に示す。
【図１８】休止位置における、この発明の第５の好適な実施態様に従うスタンプの一部分の断面図を概略的に示す。
【図１９】押し出し位置における、この発明の第５の好適な実施態様に従うスタンプの一部分、及び基板の一部分の断面図を概略的に示す。
【図２０】強化された押し出し位置における、この発明の第５の好適な実施態様に従うスタンプの一部分、及び基板の一部分の断面図を概略的に示す。
【図２１】この発明に従うスタンプのスタンピング面をスタンプのベース層に固定する好適な方法を示す。
【図２２】この発明に従うスタンプのスタンピング面をスタンプのベース層に固定する好適な方法を示す。
【図２３】この発明に従うスタンプのスタンピング面に設けられた印刷ドットの可能な配列を示す。
【図２４】図２３に従う方法で整列された印刷ドットを有するスタンプを用いて得られるパターンの可能性を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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