(57)【要約】      （修正有）【課題】インプリント工程において互いに加圧されたスタンプと基材のように、サンドイッチ構造により互いに付着されている２つの対象物を分離する分離装置および分離方法を提供する。【解決手段】分離装置は、支持構造体（１）と、支持構造体に支持され、基準面（３）と、第１対象物（２８）を支持しかつ把持する第１把持手段とを有する第１固定手段（２）と、支持構造体に支持され、前記第１固定手段と対向する位置に設けられ、第２対象物（２７）を支持する第２把持手段を有する第２固定手段（６）と、支持構造体に支持され、２つの前記把持手段を互いに分離させるため、基準面（３）の垂線方向に対して所定の角度をなして引張力を生じさせる引張力機構（２５、２６）と、を備えている。好ましくは、前記第２対象物は周縁部において把持され、前記引張力は前記周縁部から内側方向へ傾斜している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンドイッチ構造により互いに付着されている２つの対象物を分離する分離装置において、
支持構造体と、
支持構造体に支持され、基準面と、第１対象物を支持しかつ把持する第１把持部材とを有する第１固定部材と、
支持構造体に支持され、前記第１固定部材と対向する位置に設けられ、前記第１対象物と反対側の第２対象物表面を吸着することにより前記第２対象物を支持する第２把持部材を有する第２固定部材と、
支持構造体に支持され、２つの前記把持部材を互いに分離させるため、基準面の垂線方向に対して所定の角度をなして引張力を生じさせる引張力機構と、を備えた分離装置。
【請求項２】
前記第２固定部材が前記第２対象物の周縁部において前記第２対象物を係合し把持する方向へ向けられるように、サンドイッチ構造体を分離装置内で位置決めする位置決め機構を更に備え、引張力機構が前記第２対象物の周縁部から内側方向へ傾斜している請求項１に記載の分離装置。
【請求項３】
刃先を前記対象物間に挿入可能な切断機構を更に備えた請求項１に記載の分離装置。
【請求項４】
前記周縁部に近接する対象物間に前記刃先が挿入されるように前記刃先が配置されるように、前記切断機構が前記位置決め機構に接続された請求項２または３に記載の分離装置。
【請求項５】
前記第１把持部材および前記第２把持部材は、それぞれシール部と、このシール部の内側に配置され、吸引により対象物表面を把持するための真空供給システムに接続された開口部とを有する請求項１乃至４のいずれかに記載の分離装置。
【請求項６】
前記第１固定部材および前記第２固定部材は、一方の部材が他方の部材の上方に配置され、上方の把持部材のシール部は、下方の把持部材のシール部より狭い領域を囲み、両方の前記開口部には、ともに共通の真空減圧部が接続されている請求項５に記載の分離装置。
【請求項７】
前記第２固定部材は、前記引張力機構を介して前記支持構造体に置換可能に接続され、前記第２固定部材は、前記角度で前記第１固定部材から離れるように軸方向に移動可能となっている請求項１に記載の分離装置。
【請求項８】
前記引張力機構は、前記第２固定部材を前記支持構造体へ接続するとともに、シリンダーとこのシリンダーに接続されたピストンとを有し、このピストンは、前記シリンダー内で前記角度で前記第２固定部材を軸方向に移動させるように作動する請求項１に記載の分離装置。
【請求項９】
前記第２把持部材のシール部は、前記角度だけ屈曲可能な柔軟な壁部を有する吸着カップを有し、前記第２把持部材のシール部は、前記角度だけ屈曲された際に表面を把持する請求項５に記載の分離装置。
【請求項１０】
サンドイッチ構造により互いに付着されている２つの対象物を分離する分離方法において、
第１固定部材の手段により第１対象物を基準面に対して把持および支持するステップと、
前記第１固定部材と対向する位置に設けられた第２固定部材の手段により、前記第１対象物と反対側の第２対象物表面を吸着してこの第２対象物を把持するステップと、
２つの前記把持部材を互いに分離させるため、基準面の垂線方向に対して所定の角度をなして引張力を与えるステップと、を備えた分離方法。
【請求項１１】
前記第２対象物の周縁部の向きを前記第２固定部材に対して相対的に合わせるために、位置決め機構の手段によりサンドイッチ構造体を位置決めするステップと、
前記第２対象物を前記周縁部において把持するステップと、
前記第２対象物の周縁部から内側方向に傾斜して引張力を付与するステップと、を更に備えた請求項１０に記載の分離方法。
【請求項１２】
前記周縁部に近接する対象物間に前記刃先が挿入するステップを更に備えた請求項１１に記載の分離方法。
【請求項１３】
前記第１固定部材および前記第２固定部材は、それぞれシール部と、このシール部の内側に配置された開口部とを有し、
サンドイッチ構造体のそれぞれ外側の対象物表面を把持するために、前記開口部に対して真空吸引力を供給するステップを更に備えた請求項１０に記載の分離方法。
【請求項１４】
前記第１固定部材および前記第２固定部材は、一方の部材が他方の部材の上方に配置され、上方の固定部材の手段のシール部は、下方の固定部材のシール部より狭い領域を囲み、
両方の前記開口部に、同一の真空吸引力を付与するステップを更に備えた請求項１３に記載の分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンドイッチ構造により互いに付着されている２つの対象物を分離する手段に関する。本発明は、とりわけ基材からスタンプを分離するのに適しており、これら対象物は、インプリント工程等のリソグラフ工程において、接面がレジスト材料の中間層に対して互いに付着されている。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ機械工学と同様、マイクロ電子工学の動向は、常により小さい方向へ向かう。いくつかの最も興味深いマイクロ構造およびサブマイクロ構造の組立技術は、異なる形式のリソグラフィーを含む。
【０００３】
フォトリソグラフィは、典型的には、基材表面にレジスト層を形成するために、基材をフォトレジスト材料で被覆する工程を含む。次に、このレジスト層は、好ましくはマスクを用いて、選択箇所を放射線により露光される。次に、現像工程においてレジスト箇所を除去し、これによりマスクに対応するレジストのパターンを形成する。レジスト箇所の除去により基材表面が露出し、これは例えばエッチング、ドーピング、またはメタライゼーションにより処理がなされる。詳細な複製のためには、フォトリソグラフィーは回折により制限され、これは使用される放射線の波長に依存する。５０ｎｍ未満のスケールからなる構造体を製造するためには、このように短い波長が必要とされるため、光学システムに対する材料の要求が重要となる。
【０００４】
これに代わる他の技術は、インプリント技術である。インプリントリソグラフィー工程において、パターンが付されるべき基材は成型可能層により覆われる。基材に転写されるべきパターンは、スタンプまたはテンプレート上に３次元で予め規定される。スタンプは成型可能層と接触され、好ましくは熱によりこの層は軟化される。次にスタンプは、この軟化された層の内方に押圧され、これによりスタンプパターンのインプリントが成型可能層内に作成される。この層は、後に続くスタンプの分離および除去に十分な程度に硬化するまで冷却される。他の方法は、基材上の成型可能層として放射線硬化性のポリマー樹脂を取付けるものである。このような材料は、典型的には室温で液体であり、基材表面上で引き延ばされる。スタンプは、同一のものをインプリントするために成型可能層と接触して配置され、続いて放射線硬化層は、典型的には紫外線からなる放射線により、少なくとも一方が紫外線を透過するスタンプまたは基材のいずれかを通過して曝される。一旦この層が硬化されると、これに続く基材工程でスタンプは基材から分離される。
【０００５】
インプリントリソグラフィーにおいて、サンドイッチ構造により互いに付着されている２つの対象物は、典型的にはスタンプと基材との間のサンドイッチ構造の周縁部分内へ刃先を挿入することにより、手作業で分離される。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、サンドイッチ構造により互いに付着されている対象物の分離のための信頼できる解決手段を提供することにある。この目的は、添付のクレームに列挙される装置および方法により解決される。
【０００７】
より具体的には、第１の特徴によれば、本発明の目的は、サンドイッチ構造により互いに付着されている２つの対象物を分離する分離装置において、支持構造体と、支持構造体に支持され、基準面と、第１対象物を支持しかつ把持する第１把持手段とを有する第１固定手段と、支持構造体に支持され、前記第１固定手段と対向する位置に設けられ、第２対象物を支持する第２把持手段を有する第２固定手段と、支持構造体に支持され、２つの前記把持手段を互いに分離させるため、基準面の垂線方向に対して所定の角度をなして引張力を生じさせる引張力機構と、を備えた分離装置により解決される。
【０００８】
一実施の形態において、分離装置は、前記第２固定手段が前記第２対象物の周縁部において前記第２対象物を係合し把持する方向へ向けられるように、サンドイッチ構造体を分離装置内で位置決めする位置決め機構を更に備え、引張力機構が前記第２対象物の周縁部から内側方向へ傾斜している。
【０００９】
一実施の形態において、分離装置は、刃先を前記対象物間に挿入可能な切断機構を更に備えている。
【００１０】
一実施の形態において、前記周縁部に近接する対象物間に前記刃先が挿入するように前記刃先が配置されるように、前記切断機構が前記位置決め機構に接続されている。
【００１１】
一実施の形態において、前記第１把持手段および前記第２把持手段は、それぞれシール部と、このシール部の内側に配置され、吸引により対象物表面を把持するための真空供給システムに接続された開口部とを有している。
【００１２】
一実施の形態において、前記第１固定手段および前記第２固定手段は、一方の手段が他方の手段の上方に配置され、上方の把持手段のシール部は、下方の把持手段のシール部より狭い領域を囲み、両方の前記開口部には、ともに共通の真空減圧部が接続されている。
【００１３】
第２の特徴によれば、本発明の目的は、サンドイッチ構造により互いに付着されている２つの対象物を分離する分離方法において、第１固定手段の手段により第１対象物を基準面に対して把持および支持するステップと、前記第１固定手段と対向する位置に設けられた第２固定手段の手段により、第２対象物を把持するステップと、２つの前記把持手段を互いに分離させるため、基準面の垂線方向に対して所定の角度をなして引張力を与えるステップと、を備えた分離方法により解決される。
【００１４】
一実施の形態において、分離方法は、前記第２対象物の周縁部の向きを前記第２固定手段に対して相対的に合わせるために、位置決め機構の手段によりサンドイッチ構造体を位置決めするステップと、前記第２対象物を前記周縁部において把持するステップと、前記第２対象物の周縁部から内側方向に傾斜して引張力を付与するステップと、を更に備えている。
【００１５】
一実施の形態において、分離方法は、前記周縁部に近接する対象物間に前記刃先が挿入するステップを更に備えている。
【００１６】
一実施の形態において、分離方法は、前記第１固定手段および前記第２固定手段は、それぞれシール部と、このシール部の内側に配置された開口部とを有し、サンドイッチ構造体のそれぞれ外側の対象物表面を把持するために、前記開口部に対して真空吸引力を供給するステップを更に備えている。
【００１７】
一実施の形態において、分離方法は、前記第１固定手段および前記第２固定手段は、一方の手段が他方の手段の上方に配置され、上方の固定手段の手段のシール部は、下方の固定手段のシール部より狭い領域を囲み、両方の前記開口部に、同一の真空吸引力を付与するステップを更に備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明による分離装置の一実施の形態を示す。この装置は、第１固定手段２が接続された筐体または支持構造体１を備えている。第１固定手段２は、水平な第１ベース面３と、Ｏ−リング（図示せず）を収納するために設けられた密閉凹部４と、密閉凹部４内側の第１ベース面内に形成された開口部５とを有している。空圧供給システム（図示せず）が、開口部５に接続されており、これは大気圧より低い圧力を供給するが、これを真空と表現する。Ｏ−リングを有する第１ベース面３は、平坦な対象物をそこへ支持かつ保持する。第１固定手段２の反対側に第２固定手段６が設けられており、第２固定手段６は、第２ベース面７を有している。第１固定手段２と同様に、第２ベース面上にシール（図示せず）が配置され、係合縁部を形成している。しかしながら、後でより詳しく説明するように、第２固定手段に設けられているシールは第１固定手段のＯ−リングより堅くなく、またこのシールは屈曲することも可能であり、第２固定手段６が第１固定手段２に対して傾斜しているにもかかわらず接触を維持する。開口部は、シールの係合縁部の内側に形成され、この開口部に空圧供給システムが接続されている。好ましくは、これと同一の空圧供給システムが両固定手段２、６に用いられる。後述するように、固定手段２、６は、分離装置内に配置された２つの積層された対象物の両表面を、真空吸引により付着および把持するのに適用され、次に引張って２つの対象物に分離させる。
【００１９】
好ましくは、同一の空気圧力が両支持面３および７の各開口部に供給され、一方、密閉凹部４内に配置されたＯ−リング内に覆われる表面は、第２固定手段６に取付けられているシールの係合縁部内に覆われる表面より大きくなっている。このように、次の引張工程のどの時点における引張力が、固定手段２、６により供給される真空により生じる吸引力を上回ったとしても、離れるのはサンドイッチ構造体の上側対象物の第２固定手段６の把持力であろう。この結果、真空が弱まるかまたは消滅した場合に、サンドイッチ構造体が上側の固定手段６に付随し、その後落下して破壊するおそれはないであろう。
【００２０】
筐体１は、水平部分を有しており、この部分に水平スライド機構８が接続されている。停止部材１１は、レバー１２を介してスライド機構８に移動軸方向に固定接続されるが、好ましくは移動軸周囲を旋回可能である。図示する実施の形態において、スライド機構８の水平移動は、筐体の回転ノブ９の手段により機動性を有する。スケール１０もまた筐体の静止位置に配置されていてもよく、またスライド機構８に取付けられた指示体（図示せず）は、この際スライド機構８の移動軸に沿って筐体１に対して相対的に前記水平部分を配置するために、スケール上を移動するのに適用される。一方向に付勢されたガイド装置１３もまた摺動自在に筐体１に取付けられており、このガイド装置１３は、１組のローラーを有している。
【００２１】
筐体１は、更に垂直部を有しており、垂直スライド機構１４が着脱自在に接続されている。垂直スライド機構は、空圧制御部材１５の手段により垂直方向に操作可能であり、この空圧制御部材１５は、固定ネジ１６が停止面１７に当接する下側位置まで下方に、また図１に示す上側停止位置まで上方に、垂直スライド機構を移動するようになっている。停止部材制御レバー１８は、垂直スライド機構から突出して停止部材１１と当接し、垂直スライド機構１４が上側位置にある際、停止部材１１が図１に示す積極停止位置に保持されるようになっている。好ましくは、停止部材制御レバー１８はまた、垂直スライド機構がその下側位置へ下ろされた際、停止部材１１を積極的に第１ベース面３の外側下方の不動位置へ引き下げるようになっており、更なる詳細は後述されるであろう。これに代わる解決手段は、停止部材制御レバー１８を下げることにより停止部材制御レバー１８の支持が取り除かれる際、停止部材１１が単に不動位置へ落下するのを許容する。垂直スライド部材１４に取り付けられているのはまた空圧シリンダー１９であり、この空圧シリンダー１９に水平動作ピストン２０が接続されている。ピストン２０の頭部に取り付けられているのはナイフホルダー２１であり、このナイフホルダー２１は、ナイフ刃２２を運搬する。このナイフ刃の端部の角度は、好ましくは約１０度であり、この低いほうの端部表面は略水平である。シリンダー１９に空圧システム圧力を接続することによって、ナイフ２２を有するピストン２０が固定手段２、６に向けて水平方向に予め調整された距離だけ移動することを強制する。典型的には、ピストン２０のストロークは３−１０ｍｍの範囲内にある。
【００２２】
筐体１の上部部材は、明瞭にするために図示されていないが、典型的には筐体１の垂直部分の穴２３内のねじ手段により固定されている。加えて、筐体１の垂直な支持手段２４は、一部のみが示されており、また支持手段２４は、本発明による積層された対象物を分離するための引張力機構を実現する空圧シリンダーチャック２５を運搬する。チャック２５は、移動可能なピストン２６を有し、そして第２固定手段６を運搬する。本発明の好ましい実施の形態によれば、シリンダーチャック２５とピストン２６は、鉛直方向から５−１５度、典型的には７−１０度、例えば８度傾斜して配置されている。シリンダーチャック２５とピストン２６は、ピストン２０の移動方向と平行な鉛直面内で傾けられ、またピストン２６は、垂直スライド機構１４の方向を向いて下方へ移動する。
【００２３】
好ましい実施の形態について、図示しかつ上述した分離装置の操作を以下に述べる。
【００２４】
空圧供給システムが作動されることにより所定の真空が供給され、固定手段２および６に供給される。
【００２５】
空圧制御システムのシステム圧力を用いることにより、ピストン２６は、図２に示すように、装置を開放するためにチャックシリンダー２５内に上昇された状態となっている。次に、接合されて平坦に積層された２つの対象物２７および２８は、装置内に配置される。典型的には、対象物２７は、インプリントされたスタンプからなり、また対象物２８は、レジスト塗布により覆われた基材からなる。スタンプ２７および基材２８は、予め互いに押圧されており、レジスト材料を加熱および冷却することにより、または紫外線硬化性レジストを用いかつスタンプ２７と基材２８とを互いに押圧した後で放射線露光することにより、スタンプ２７上の表面パターンが基材２８上のレジスト塗布の変形可能層内に押し込まれた状態となっている。いずれの場合も、対象物２７および２８は、互いにしっかり接合されている。
【００２６】
この積層された構造体は、比較的大きい対象物の上に正反対にこれより小さい対象物が配置されたものからなる。実際は、上側対象物は下側対象物より大きいかもしれないが、分離される個所において、図示されるように、上側対象物は、下側対象物の周縁部の内側に位置する周縁部を有するべきである。これら周縁部間の距離Δｘは、適切な測定装置により測定され、また停止部材１１は、回転ノブ９およびスケール１０の手段により対応する位置へ移動される。この操作は、上側対象物２７の周縁部の位置を上側固定手段６およびナイフ２２に関して設定するものである。
【００２７】
このサンドイッチ構造体は、内側部分を保持された状態でガイド装置１３のローラー方向へ斜めに挿入され、ガイド装置１３のローラーは、下側対象物２８の周縁部が停止部材１１に当接するまで内側へスライドされる。その後積層された構造体は、慎重に落下され、これにより第１固定手段２により真空吸引力を用いて把持される。
【００２８】
その後、ピストン２６は、上側固定手段６に設けられたシール手段が上側対象物２７と係合するように降下される。成功した試みは、シュマルツ(Schmalz)社から提供される製品名ＳＧＲ３３のシールのような標準的な吸引カップにより作られ、これは、直径３３ｍｍかつ高さ約５ｍｍのシリコンシールからなっている。このシリコンシールの高さおよび柔軟性により、対象物２７の上側表面の方へそれが斜めに保持されても、吸引による係合および把持に適応できる。いくらか柔軟な高さ、少なくとも第１ベース面３の平面に関してその周縁部の最高点および最低点の差を上回る高さ位置を有するシールが結果的に好ましく、ここに述べられた形式は、単に一例にすぎない。これに代わる実施の形態において、引張力は上述したように傾けられる一方、第２固定手段６のシールは、第１固定手段２の第１ベース面と平行または略平行な下側縁部を有している。
【００２９】
一旦係合されると、両対象物は対向する固定手段２、６により、真空吸引力によりしっかり保持される。
【００３０】
次に、垂直スライド機構１４は、ナイフ２２が上側対象物の周縁部の丁度外方にくる場所まで降下される。下側対象物２８の厚さは、既知であるかまたは既に測定されており、この情報は、ナイフ２２が下側対象物の上側表面を傷付けることなくこの上側表面上に配置されるようにねじ１６を適切に設定するのに用いられる。この精度は、百分の数ミリメートルの範囲内とされるべきである。この特徴の更なる発展形は、内蔵式測定装置を含み、下側対象物の上側表面の位置を検知する作用を有し、ナイフ２２をそこに対して配置する作用を有し、例えば光学干渉法等のようなものを用いる。
【００３１】
次に、シリンダーチャック２５および空圧の圧力の手段により、引張力がピストン２６に加えられる。空圧供給システムのシステム圧力は典型的には８バール（０．８ＭＰａ）であり、ピストン２６に加えられる引張力は、上側固定手段から上側対象物２７へ供給される吸引力より若干低くなるように、積極的に制御され、または予め設定される。好ましい実施の形態において、この引張力はナイフ２２が作動される前に数秒間供給され、周縁部における引張りと、係合する周縁部において上側対象物を持上げるのに向けられた引張力の角度とにより、約４分の３程度のケースにおいて引張動作は対象物を分離するのに十分であるという結果が示されている。しかしながら、空圧シリンダー１９は、ナイフ２２を有するピストン２０を予め設定された距離だけ対象物中央方向へ突出させるために、最大のシステム空圧を設定するようになっている。好ましくは、水平スライド機構８の設定は、ナイフが対象物２７と２８との間のレジスト層内に１０分の数ミリ、典型的には約０．５ｍｍ突出するようにナイフを配置する。上述したように、分離装置は、ピストン２６への引張力の供給時から直ちに、または所定時間経過後にナイフを突出するように設定されていても良く、また、所定時間経過前に既に分離が完了されたことが検知された場合、装置の制御システムがナイフの突出を留保するようになっていても良い。
【００３２】
仮に引張力のみが十分でなかった場合、対象物２７および２８の係合の周縁点においてレジスト層内へナイフ２２を突出させることにより、最少の空気量により分離を引き起こすのに十分な切込みをレジスト層に与え、その後ピストン２６から供給される引張力は、図３に示される位置で対象物を分離する。
【００３３】
最後に、図４に示されるように、ピストン２６はシリンダー２５内へ引き込まれ、また垂直スライド１４は上側位置へ引き上げられ、ここで、分離された対象物が装置から取り除かれる用意が整う。好ましい実施の形態において、軟らかく清潔な台を有する自動搬送機構が対象物間に挿入され、次に上側対象物が台の上に落下してその後引き出されるために、真空が解除される。下側対象物は、手作業で取り出され、または自動周縁把持装置により取り出されても良い。
【００３４】
この分離装置および分離装置を操作する方法は、しっかり取り付けられた対象物を分離するための高い効率が証明されており、また、とりわけ基材からスタンプを分離するためのインプリントの後工程で有用である。他の適用分野も予測可能であり、例えば接着貼付された対象物を分離するためにも用いられる。分離される対象物を固定および支持するための真空吸引手段が示されているが、対象物の把持の特徴は、チャック顎のような機械的把持手段により与えられても良く、分離される対象物の形式や大きさに依存する。本発明は添付のクレームによってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態による分離装置の概略を示す。
【図２】図２は、分離される一組の積層された対象物が載置された際における図１の装置を示す。
【図３】図３は、分離後における図１の装置を示す。
【図４】図４は、対象物が装置から取り除かれる前における装置内の分離された対象物を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007019485.tif 000005
【図４】
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【外国語明細書】
2007019485000001.pdf