(57)【要約】      （修正有）【課題】小型でコンパクトに構成でき、しかも、金型転写面と被転写面の平行度を高い精度で確保することのできるナノインプリント装置の型押し機構を提案すること。【解決手段】ナノインプリント装置の型押し機構１では、低融点合金７が充填されたベローズ３を、押圧板２と金型４の間に装着し、ベローズ３を介して金型４を基板表面５ａに押し付ける。金型転写面４ａと基板表面５ａが平行でない場合には、ベローズ３に充填されている加熱されて溶融状態の低融点合金７に不均一な力が作用して、これが解消されるようにベローズ３が上下に撓み、結果として金型４の転写面４ａと基板表面５ａとが平行状態になる。ボールジョイントなどの部品を用いて平行度を確保する場合のような部品のガタ付きが無いので、精度良く、金型の転写面４ａと基板表面５ａの平行度を確保できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押圧板と金型の間に、液体が充填された可撓性の袋体を挟み、
この状態で、前記押圧板によって前記金型を転写対象の基板表面に押し付け、
前記袋体の変形によって前記金型の転写面と前記基板表面の平行度を確保して、前記金型の転写面の各部分を均一な押し付け力で前記基板表面に押し付け可能な状態を形成することを特徴とするナノインプリント装置の型押し方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記液体は、液相状態の低融点合金であることを特徴とするナノインプリント装置の型押し方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法を用いたナノインプリント装置の型押し機構であって、
前記押圧板と、
前記低融点合金が充填された前記袋体とを有し、
前記袋体の一端には前記押圧板に取り付けられている押圧板取付面が形成され、他端には前記金型を取り付けるための金型取付面が形成されていることを特徴とするナノインプリント装置の型押し機構。
【請求項４】
請求項３において、
前記袋体は、前記押圧板取付面が形成されている一端部と、前記金型取付面が形成されている他端部と、これらの間に形成されている筒状胴部とを備えており、
当該筒状胴部は、前記押圧板の押圧方向に伸縮可能な蛇腹状のものであることを特徴とするナノインプリント装置の型押し機構。
【請求項５】
請求項３または４において、
前記金型取付面に前記金型が接着固定されていることを特徴とするナノインプリント装置の型押し機構。
【請求項６】
請求項３ないし５のうちのいずれかの項に記載の型押し機構を有していることを特徴とするナノインプリント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型に形成したナノオーダーの凹凸状の微細パターンを基板上に塗布した樹脂材料に押し付けて形状を転写するナノインプリント装置に関し、特に、金型転写面と基板上の樹脂材料からなる被転写面の平行度を自動的に確保でき、精度良く微細パターンを転写可能なナノインプリント装置の型押し機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造技術によりナノオーダーの凹凸状の微細パターンを金型に刻むことが可能となり、かかる金型を用いて微細パターンを基板上の樹脂材料からなる被転写面に転写するナノインプリント装置が用いられるようになってきている。ナノインプリント技術を利用すれば、リソグラフィおよびエッチングにより微細パターンを形成する場合に比べて、低いコストで微細パターンを転写することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ナノインプリント技術では、微細パターンを精度良く転写できるようにするために、金型の転写面と基板側の被転写面の平行度を確保し、金型転写面の各部分を均一な押し付け力で被転写面に押し付ける必要がある。
【０００４】
一般的なプレス技術とは異なりナノオーダーの微細パターンを転写する場合には、ボールジョイントなどによって金型を支持し、当該金型を被転写面に平行となるように姿勢を調整して固定するなどの機構は、ボールジョイントなどの部品にガタ付きがあるので用いることができない。また、このような機構は、プレス中に被転写面に習うように姿勢を制御することが困難である。さらには、ナノインプリントは光学部品などのような小さな部品の表面に転写を行う場合が殆どであり、従来の機構は大掛かりであり、組み込むことが一般に困難である。
【０００５】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、小型でコンパクトに構成でき、しかも、金型転写面と被転写面の平行度を高い精度で確保することのできるナノインプリント装置の型押し方法および機構を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明のナノインプリント装置の型押し方法は、
押圧板と金型の間に、液体が充填された可撓性の袋体を挟み、
この状態で、前記押圧板によって前記金型を転写対象の基板表面に押し付け、
前記袋体の変形によって前記金型の転写面と前記基板表面の平行度を確保して、前記金型の転写面の各部分を均一な押し付け力で前記基板表面に押し付け可能な状態を形成することを特徴としている。
【０００７】
本発明の方法によれば、液体が充填されている可撓性の袋体によって金型が基板表面（被転写面）に押し付けられる。これらが傾斜した状態で押し付けられると、これらの間に装着されている袋体の液体に不均一な力が作用するので、これが均一となるように袋体が撓む。この結果、金型転写面と基板表面とが平行となり、これらの各部分が均一な押し付け力で押し付けられ、精度良く微細パターンが転写される。
【０００８】
ここで、基板表面の被転写面としては、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂が用いられ、このような場合には、加熱状態で型押しが行われる。したがって、袋体に充填する液体としては、加熱状態において気相状態に変化することのない低融点合金を用いることが望ましい。
【０００９】
次に、本発明のナノインプリント装置の型押し機構は、上記の方法により型押しを行うものであり、前記押圧板と、前記低融点合金が充填された前記袋体とを有し、前記袋体の一端には前記押圧板に取り付けられている押圧板取付面が形成され、他端には前記金型を取り付けるための金型取付面が形成されていることを特徴としている。
【００１０】
ここで、前記袋体として、前記押圧板取付面が形成されている一端部と、前記金型取付面が形成されている他端部と、これらの間に形成されている筒状胴部とを備え、当該筒状胴部が前記押圧板の押圧方向に伸縮可能な蛇腹状となっているものを用いることができる。
【００１１】
また、本発明のナノインプリント装置の型押し機構は、前記金型取付面に前記金型が接着固定されていることを特徴としている。
【００１２】
一方、本発明のナノインプリント装置は、上記構成の型押し機構を有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、液相状態の低融点金属などの液体が充填された可撓性の袋体を、押圧板と金型の間に装着し、袋体を介して金型を基板表面に押し付けるようにしている。金型の転写面と基板表面が平行でない場合には、袋体に充填されている液体の各部分に不均一な力が作用して、これが解消されるように袋体が撓み、結果として金型の転写面と基板表面とが平行状態になる。ボールジョイントなどの部品を用いて平行度を確保する場合のような部品のガタ付きが無いので、精度良く、金型の転写面と基板表面の平行度を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したナノインプリント装置の型押し機構の一例を説明する。
【００１５】
図１はナノインプリント装置の型押し機構の主要部分（ヘッド部分）を示す概略構成図である。本例の型押し機構１は、押圧板２と、この下面２ａに取り付けられた扁平なベローズ３と、このベローズ３の下面に取り付けられた金型（スタンパ）４とを有している。金型４は転写面４ａが下向きとなっており、ここにナノオーダーの凹凸状の微細パターンが形成されている。転写面４ａの真下には基板(図示せず）の表面に形成された樹脂層５が位置しており、この表面が被転写面５ａである。
【００１６】
押圧板２は不図示の昇降機構に水平に保持された状態で昇降し、転写時には、所定の押し付け力、例えば２００ｋｇｆの荷重が加えられる。この下面２ａに取り付けられているベローズ３は、押圧板取付面３１が形成されている上端部３２と、金型取付面３３が形成されている下端部３４と、これらの間に形成されている扁平な円筒状胴部３５とを備えた形状をしている。
【００１７】
円筒状胴部３５の外周壁部分は押圧板２の昇降方向（押し付け力の方向）に伸縮できるように蛇腹状に折り曲げられた断面形状となっている。押圧板取付面３１は中心に円形開口３１ａが形成された平坦な円環状端面であり、例えば、溶着によって押圧板２の下面２ａに接合されている。金型取付面３３は平坦な円形端面であり、ここには、耐熱性の高い加熱硬化型無機接着剤６によって、金型４の背面４ｂが接着固定されている。例えば、１２００℃ないし１３００℃以上の耐熱性を備えている。この構成のベローズ３の内部には低融点合金７が充填されている。例えば、融点が５０℃の低融点合金が押圧板取付面３１の円形開口３１ａから充填されている。
【００１８】
図２は、金型４をベローズ３の金型取付面３３に接着固定する工程を示す説明図である。金型４を接着固定するに当たっては、まず、使用する接着剤、例えば一液性の加熱硬化型無機接着剤６を均一なペースト状態になるように良く攪拌しておく。また、ベローズ３の金型取付面３３および金型４の背面４ｂの錆、汚れをサンドペーパー等で除去し、油分は洗浄剤、かせいソーダなどで洗浄しておく（工程ＳＴ１）。
【００１９】
次に、ベローズ３の金型取付面３３を上向き状態で平行となるように設置し、ここに接着剤６を塗布し、その上から金型４を背面４ｂが下向き状態で載せる（工程ＳＴ２、３）。そして、ポリイミド板などの加圧板８を載せ、その上に重り９を載せ、この状態で室温状態で所定時間、例えば１６時間程度放置する（工程ＳＴ４）。この後は、約９０℃の雰囲気中に１時間入れて、接着剤６の加熱脱水を行う（工程ＳＴ５）。
【００２０】
この後は、１５０℃以上の雰囲気中で１時間以上いれて、接着剤６を加熱硬化させる（工程ＳＴ６）。最後に、自然放冷を行う（工程ＳＴ７）。このような工程を経て、ベローズ３の金型取付面３３に金型４が接着固定される。
【００２１】
このように構成されているナノインプリント装置の型押し機構１を用いた転写動作の概要を説明する。図１に示すように、基板表面の樹脂材料からなる被転写面を水平に支持し、この真上に型押し機構１をセットして金型４の転写面４ａを被転写面５ａに対峙させる。被転写面５ａが熱可塑性樹脂から形成されている場合には、不図示の加熱機構によって樹脂をガラス転移点以上に加熱し、型押し機構１を下降させて、金型４の転写面４ａを被転写面５ａに押し付けて転写を行う。この後は被転写面５ａを冷却し、金型４を上昇させて被転写面から離す。ここで、金型４の押し付け動作に先立つ加熱によって、ベローズ３内の低融点合金７が溶融して液相状態になる。したがって、押し付け時に、金型転写面４ａと被転写面５ａとが平行となっていない場合にはベローズ３に不均一な力が作用し、これが解消するようにベローズ３の筒状胴部が上下方向に伸縮する。この結果、双方の平行状態が自動的に形成され、金型転写面４ａが、被転写面５ａに対して平行度を維持した状態で、金型転写面の各部分が均一な力で被転写面に押し付けられる。よって、微細パターンが精度良く被転写面５ａに転写される。
【００２２】
なお、被転写面５ａが熱硬化性樹脂から形成されている場合には、金型４を被転写面５ａに押し付けながら硬化温度までこれらを加熱状態に保持して転写を行う。また、被転写面５ａがＵＶ硬化性樹脂などの光硬化性樹脂の場合には、金型４を被転写面５ａに押し付けてＵＶなどの光を照射して樹脂を硬化させることにより転写を行う。
【００２３】
ＵＶ硬化性樹脂などを用いて転写を行う場合などのように、高温状態で転写を行う必要がない場合には、ベローズ３に充填する材料としては水など液体を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を適用したナノインプリント装置の型押し機構の主要部分を示す概略構成図である。
【図２】金型を型押し機構のベローズに接着固定する手順を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  ナノインプリント装置の型押し機構
２  押圧板
３  ベローズ
３１  押圧板取付面
３３  金型取付面
３５  円筒状胴部
４    金型
４ａ  転写面
４ｂ  背面
５  樹脂材料
５ａ  被転写面
６    接着剤
７    低融点合金
【図１】
2007250685.tif 000003
【図２】
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