JP2026005264A - Microstructure transfer device and microstructure transfer method - Google Patents
Microstructure transfer device and microstructure transfer methodInfo
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Abstract
【課題】
量産性に優れ、装置の設置面積を省スペース化し得る微細構造転写装置及び微細構造転写方法を提供する。
【解決手段】
微細構造転写装置1は、インプリント機構2及びインクジェット機構4を有し、インクジェット機構4により基板21上の複数個所に塗布された光硬化性樹脂に対し、インプリント機構2が、真空状態においてステップ&リピートにて複数個所に塗布された光硬化性樹脂にパターンをインプリントする。
【選択図】 図1
【assignment】
A fine structure transfer device and a fine structure transfer method are provided that are excellent in mass productivity and can reduce the installation area of the device.
[Solution]
The microstructure transfer device 1 has an imprint mechanism 2 and an inkjet mechanism 4, and the inkjet mechanism 4 applies a photocurable resin to multiple locations on a substrate 21, and the imprint mechanism 2 imprints a pattern onto the photocurable resin applied to multiple locations in a step-and-repeat manner in a vacuum state.
[Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、表面にナノメートルオーダ等の微細な凹凸パターンが形成されたモールドを用いて、基板上に微細構造を反転転写する微細構造転写装置及び微細構造転写方法に関する。 The present invention relates to a microstructure transfer device and method that uses a mold with a fine concave-convex pattern on the surface, such as on the order of nanometers, to transfer a microstructure onto a substrate.
半導体製造に用いられる露光装置等の微細加工技術である紫外線/電子線リソグラフィは、設備価格が高価かつプロセスが複雑であり、製造にかかる時間とコストの改善等に問題があり、微細な凹凸パターンを形成したモールド(スタンパ或はテンプレート等とも称される)を樹脂材料などに直接転写するナノインプリントリソグラフィ(Nanoimprint Lithography,以下NILと称する)技術の進展により、シンプルな装置およびプロセスによって10nm~数100nmオーダの微細パターンを容易に実現できるとして装置価格や量産でのコストに優位性が高まってきた。例えば、特許文献1には、サブ波長構造体のポジ(又はネガ)パターンが形成されている小面積原版のパターン転写層を有する転写媒体による転写操作を繰り返すことによって転写面積を拡大することからなるロール式インプリント装置用の広幅ナノインプリントロールの製造方法であって、転写媒体として、原版のポジ(又はネガ)パターン面を紫外線硬化性又は電子線硬化性のポリシロキサン層に直接押圧転写した後、紫外線又は電子線を照射して形成されているサブ波長構造体のネガ(又はポジ)パターンを有する硬化ポリシロキサン層をロール表面に形成した小幅ナノインプリントロールを使用する旨記載されている。 Ultraviolet/electron beam lithography, a microfabrication technology used in exposure equipment for semiconductor manufacturing, is expensive and the process is complex, posing problems in terms of improving manufacturing time and costs. However, advances in nanoimprint lithography (NIL), which directly transfers a mold (also called a stamper or template) with a finely etched pattern onto a resin material, have made it possible to easily realize fine patterns on the order of 10 nm to several hundred nm using simple equipment and processes, giving NIL an advantage in terms of equipment price and mass production costs. For example, Patent Document 1 describes a method for manufacturing a wide nanoimprint roll for a roll-type imprinting device, which involves enlarging the transfer area by repeating a transfer operation using a transfer medium having a pattern transfer layer of a small-area master on which a positive (or negative) pattern of sub-wavelength structures is formed. The method describes using a narrow nanoimprint roll as the transfer medium, in which the positive (or negative) pattern surface of the master is directly pressed and transferred onto an ultraviolet-curable or electron-beam-curable polysiloxane layer, and then irradiated with ultraviolet light or an electron beam to form a cured polysiloxane layer on the roll surface having a negative (or positive) pattern of the sub-wavelength structures formed thereon.
また、特許文献2では、両面インプリント装置が、少なくとも、昇降機構に支持された上面側スタンパ装置と、ガイドレール上に乗せられた移動テーブルに固設された下面側スタンパ装置と被転写体剥離装置と、からなるパターン転写機構を有し、移動テーブルは移動駆動機構により前記ガイドレール上を往復動することができ、これにより、上面側スタンパ装置の位置を中心として、下面側スタンパ装置と被転写体剥離装置とが上面側スタンパ装置に対峙する位置に交互に移動することができる旨開示されている。 Patent Document 2 also discloses that a double-sided imprinting device has a pattern transfer mechanism consisting of at least an upper stamper device supported by an elevation mechanism, and a lower stamper device and transferee peeling device fixed to a moving table placed on a guide rail; the moving table can be reciprocated on the guide rail by a movement drive mechanism, thereby allowing the lower stamper device and transferee peeling device to move alternately to positions facing the upper stamper device, with the position of the upper stamper device as the center.
しかしながら、特許文献1及び特許文献2の何れにおいても、インクジェット機構とインプリント機構を備えた微細構造転写装置の設置面積の省スペース化については何ら考慮されていない。 However, neither Patent Document 1 nor Patent Document 2 gives any consideration to reducing the installation area of a micropattern transfer device equipped with an inkjet mechanism and an imprint mechanism.
そこで、本発明は、量産性に優れ、装置の設置面積を省スペース化し得る微細構造転写装置及び微細構造転写方法を提供する。 The present invention provides a microstructure transfer device and a microstructure transfer method that are suitable for mass production and can reduce the installation area of the device.
上記課題を解決するため、本発明に係る微細構造転写装置は、インプリント機構及びインクジェット機構を有し、前記インクジェット機構により基板上の複数個所に塗布された光硬化性樹脂に対し、前記インプリント機構が、真空状態においてステップ&リピートにてパターンをインプリントすることを特徴とする。 To solve the above problems, the micropattern transfer device of the present invention has an imprint mechanism and an inkjet mechanism, and is characterized in that the imprint mechanism imprints a pattern in a step-and-repeat manner in a vacuum state onto a photocurable resin that has been applied to multiple locations on a substrate by the inkjet mechanism.
また、本発明に係る微細構造転写装置の他の態様は、第1インプリント機構及び第2インプリント機構並びにインクジェット機構を有する微細構造転写装置であって、前記インクジェット機構により基板上に複数個所に塗布された光硬化性樹脂に対し、前記第1インプリント機構が、真空状態においてステップ&リピートにて前記複数個所に塗布された光硬化性樹脂のうち所定の位置に1のパターンをインプリントすると共に、前記第2インプリント機構が、前記1のパターンとは異なるパターン又は前記1のパターンを真空状態においてステップ&リピートにて前記複数個所に塗布された光硬化性樹脂のうち所定の位置にインプリントすることを特徴とする。 Another aspect of the microstructure transfer device according to the present invention is a microstructure transfer device having a first imprint mechanism, a second imprint mechanism, and an inkjet mechanism, wherein the first imprint mechanism imprints a pattern at predetermined positions in the photocurable resin applied to the plurality of positions on a substrate by the inkjet mechanism in a step-and-repeat manner under vacuum, and the second imprint mechanism imprints the one pattern or a pattern different from the one pattern at predetermined positions in the photocurable resin applied to the plurality of positions in a step-and-repeat manner under vacuum.
本発明に係る微細構造転写装置の他の態様は、前記インプリント機構、又は、前記第1インプリント機構及び第2インプリント機構は、インプリントヘッドを備え、前記インプリントヘッドは、真空チャンバーを有し、ステップ&リピートにて位置付けられた領域を真空状態としてインプリントすることを特徴とする。 Another aspect of the microstructure transfer device according to the present invention is characterized in that the imprint mechanism, or the first imprint mechanism and the second imprint mechanism, are equipped with an imprint head, which has a vacuum chamber and imprints the areas positioned in a step-and-repeat manner under a vacuum state.
本発明に係る微細構造転写装置の他の態様は、前記インプリントヘッドは、前記真空チャンバーの上方に硬化光照射器を備え、前記真空状態において、前記硬化光照射器より前記光硬化性樹脂に紫外光を照射することを特徴とする。 Another aspect of the microstructure transfer device according to the present invention is characterized in that the imprint head includes a curing light irradiator above the vacuum chamber, and in the vacuum state, the curing light irradiator irradiates the photocurable resin with ultraviolet light.
本発明に係る微細構造転写装置の他の態様は、前記インクジェット機構は、個片モールドのパターン部にレプリカ剤としての光硬化性樹脂を塗布し、前記インプリントヘッドは、前記個片モールドのパターン部に位置し、前記真空チャンバーの内部にて、前記個片モールドのパターン部の光硬化性樹脂へ押し付け、前記硬化光照射器より紫外光を照射し、レプリカを形成することを特徴とする。 Another aspect of the micropattern transfer device according to the present invention is characterized in that the inkjet mechanism applies a photocurable resin as a replica agent to the pattern portion of the individual mold, the imprint head is positioned over the pattern portion of the individual mold, and is pressed against the photocurable resin in the pattern portion of the individual mold inside the vacuum chamber, and ultraviolet light is irradiated from the curing light irradiator to form a replica.
本発明に係る微細構造転写装置の他の態様は、前記インプリントヘッドは、前記真空チャンバーの内部に緩衝部材を有し、前記緩衝部材に保持された前記レプリカを、前記インクジェット機構により基板上に複数個所に塗布された光硬化性樹脂に押し付け、前記個片モールドのパターンを形成することを特徴とする。 Another aspect of the micropattern transfer device according to the present invention is characterized in that the imprint head has a buffer member inside the vacuum chamber, and the replica held by the buffer member is pressed against photocurable resin applied to multiple locations on the substrate by the inkjet mechanism, thereby forming the pattern of the individual mold.
本発明に係る微細構造転写方法は、インクジェット機構が、基板上の複数個所に光硬化性樹脂を塗布し、インプリント機構が、真空状態においてステップ&リピートにて前記基板上の複数個所に塗布された光硬化性樹脂にパターンをインプリントすることを特徴とする。 The microstructure transfer method according to the present invention is characterized in that an inkjet mechanism applies a photocurable resin to multiple locations on a substrate, and an imprint mechanism imprints a pattern onto the photocurable resin applied to multiple locations on the substrate in a step-and-repeat manner under vacuum.
本発明に係る微細構造転写方法の他の態様は、前記インプリント機構が備えるインプリントヘッドが、真空チャンバーを有し、ステップ&リピートにて位置付けられた領域を真空状態としてインプリントすることを特徴とする。 Another aspect of the microstructure transfer method according to the present invention is characterized in that the imprint head provided in the imprint mechanism has a vacuum chamber and imprints the area positioned in a step-and-repeat manner under a vacuum state.
本発明に係る微細構造転写方法の他の態様は、前記インプリントヘッドが前記真空チャンバーの上方に備える硬化光照射器が、前記真空状態において、前記光硬化性樹脂に紫外光を照射することを特徴とする。 Another aspect of the microstructure transfer method according to the present invention is characterized in that the imprint head includes a curing light irradiator above the vacuum chamber, which irradiates the photocurable resin with ultraviolet light in the vacuum state.
本発明に係る微細構造転写方法の他の態様は、前記インクジェット機構が、個片モールドのパターン部にレプリカ剤としての光硬化性樹脂を塗布し、前記インプリントヘッドが、前記個片モールドのパターン部に位置し、前記真空チャンバーの内部にて、前記個片モールドのパターン部の光硬化性樹脂へ押し付け、前記硬化光照射器より紫外光を照射し、レプリカを形成することを特徴とする。 Another aspect of the microstructure transfer method according to the present invention is characterized in that the inkjet mechanism applies a photocurable resin as a replica agent to the pattern portion of the individual mold, the imprint head is positioned over the pattern portion of the individual mold, and is pressed against the photocurable resin in the pattern portion of the individual mold inside the vacuum chamber, and ultraviolet light is irradiated from the curing light irradiator to form a replica.
本発明に係る微細構造転写方法の他の態様は、前記インプリントヘッドが、前記真空チャンバーの内部に緩衝部材を有し、前記緩衝部材に保持された前記レプリカを、前記インクジェット機構により基板上に複数個所に塗布された光硬化性樹脂に押し付け、前記個片モールドのパターンを形成することを特徴とする。 Another aspect of the microstructure transfer method according to the present invention is characterized in that the imprint head has a buffer member inside the vacuum chamber, and the replica held by the buffer member is pressed against photocurable resin applied to multiple locations on the substrate by the inkjet mechanism, thereby forming the pattern of the individual mold.
本発明によれば、量産性に優れ、装置の設置面積を省スペース化し得る微細構造転写装置及び微細構造転写方法を提供することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, it is possible to provide a fine structure transfer device and a fine structure transfer method that are excellent in mass productivity and can reduce the installation area of the device.
Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of the embodiments.
本明細書において「基板」とは、例えば、ガラス基板、或いは、ウエハ等の半導体基板を含む。
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
In this specification, the term "substrate" includes, for example, a glass substrate or a semiconductor substrate such as a wafer.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例1に係る微細構造転写装置の外観斜視図であり、図2は、図1に示す微細構造転写装置を反対方向から見た外観斜視図である。
図1及び図2に示すように、本実施例に係る微細構造転写装置1は、インプリントヘッド3を有するインプリント機構2、インクジェットヘッド5を有する塗布装置としてのインクジェット機構4、ガントリ6、ステージ7(Yθ軸)、ヒータ8、スピンコータ9、アライナ10、ロボット11、及び、基板カセット12を備える。ここで、ステージ7(Yθ軸)は、図1中矢印にて示されるように、水平面内においてガントリ6の長手方向と直交するY方向に移動可能であると共に、回転方向(θ)に変位可能に構成されている。また、インプリント機構2は、図1中矢印にて示されるように、水平面内においてガントリ6の長手方向に沿ったX方向にと移動可能であると共にZ方向に移動可能に構成されている。同様に、インクジェット機構4(以下では塗布装置と称する場合もある)は、図1中矢印にて示されるように、水平面内においてガントリ6の長手方向に沿ったX方向にと移動可能であると共にZ方向に移動可能に構成されている。換言すれば、インプリント機構2及びインクジェット機構4は、ステージ7との協働により、X―Y位置自在に移動可能である。なお、本実施例では、インクジェット機構4が3つのインクジェットヘッド5を有する場合を一例として示すが、インクジェットヘッド5の数はこれに限られるものではない。例えば、レプリカ剤23(図5)或いはパターン剤25(図12)等の材料に基づいてインクジェットヘッド5の数を所望の値とすれば良い。
FIG. 1 is a perspective view of the appearance of a micropattern transfer device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of the appearance of the micropattern transfer device shown in FIG. 1 as seen from the opposite direction.
As shown in FIGS. 1 and 2 , the microstructure transfer device 1 according to this embodiment includes an imprint mechanism 2 having an imprint head 3, an inkjet mechanism 4 as a coating device having an inkjet head 5, a gantry 6, a stage 7 (Yθ axis), a heater 8, a spin coater 9, an aligner 10, a robot 11, and a substrate cassette 12. The stage 7 (Yθ axis) is configured to be movable in the Y direction perpendicular to the longitudinal direction of the gantry 6 within a horizontal plane, as indicated by the arrow in FIG. 1 , and to be displaceable in the rotational direction (θ). The imprint mechanism 2 is configured to be movable in the X direction along the longitudinal direction of the gantry 6 within a horizontal plane, as indicated by the arrow in FIG. 1 , and to be movable in the Z direction. Similarly, the inkjet mechanism 4 (hereinafter sometimes referred to as a coating device) is configured to be movable in the X direction along the longitudinal direction of the gantry 6 within a horizontal plane, as indicated by the arrow in FIG. 1 , and to be movable in the Z direction. In other words, the imprint mechanism 2 and the inkjet mechanism 4 are freely movable in X-Y positions in cooperation with the stage 7. In this embodiment, the inkjet mechanism 4 has three inkjet heads 5, but the number of inkjet heads 5 is not limited to this. For example, the number of inkjet heads 5 may be set to a desired value based on the material such as the replica agent 23 (FIG. 5) or the patterning agent 25 (FIG. 12).
図3は、図1に示す微細構造転写装置の概略構成を示す上面図である。図3に示すように、スピンコータ9、アライナ10、及び、アライナ10のZ方向上方に位置するヒータ8は、前処理部13を構成する。ここで前処理工程について説明する。基板カセット12より基板21(図4)が搬入されると、基板21と、レプリカ剤23或いはパターン剤25との密着性を向上させるため、プライマ等をスピンコータ9により基板21の表面に塗布する。その後、ヒータ8によりプライマを加熱乾燥させる。ここまでで前処理工程が終了し、前処理後の基板21がアライナ10により粗位置調整が施され、後述するマーク検出による前処理後の基板21の位置決め(アライメント)し、インクジェット機構4を構成するインクジェットヘッド5により前処理後の基板21の表面の所定の位置にレプリカ剤23を塗布する。レプリカ剤23が塗布された前処理後の基板21(ガラス基板を、以下ではレプリカベースと称する場合もある)は、ヒータ8により加熱乾燥される。乾燥後のレプリカ剤23が塗布された前処理後の基板21を個片モールド基板24(図11)に、インプリント機構2を構成するインプリントヘッド3をインプリントすることで、個片モールド基板24中のモールドのパターンを反転転写したレプリカ22がインプリントヘッド3に採取される。インプリント動作の詳細については後述する。 Figure 3 is a top view showing the schematic configuration of the microstructure transfer device shown in Figure 1. As shown in Figure 3, the spin coater 9, aligner 10, and heater 8 located above the aligner 10 in the Z direction constitute the pretreatment section 13. The pretreatment process will now be described. When a substrate 21 (Figure 4) is loaded from the substrate cassette 12, a primer or the like is applied to the surface of the substrate 21 by the spin coater 9 to improve adhesion between the substrate 21 and the replica agent 23 or pattern agent 25. The primer is then heated and dried by the heater 8. The pretreatment process is now complete, and the pretreated substrate 21 is roughly aligned by the aligner 10. The pretreated substrate 21 is then positioned (aligned) by mark detection (described below). The inkjet head 5 constituting the inkjet mechanism 4 applies the replica agent 23 to a predetermined position on the surface of the pretreated substrate 21. The pretreated substrate 21 (a glass substrate may be referred to as a replica base hereinafter) coated with the replica agent 23 is then heated and dried by the heater 8. The pre-processed substrate 21, onto which the dried replica agent 23 has been applied, is imprinted onto a piece of mold substrate 24 (Figure 11) by the imprint head 3 that constitutes the imprint mechanism 2, and a replica 22, which is an inverse transfer of the mold pattern in the piece of mold substrate 24, is collected by the imprint head 3. Details of the imprinting operation will be described later.
本実施例では、前処理部13を構成するスピンコータ9及びヒータ8を有する構成を説明したがこれに限られるものではない。例えば、予め前処理が施された基板21、すなわち、上述のプライマが基板21の表面に塗布され、加熱乾燥された基板21を搬入する場合には、スピンコータ9は必ずしも必要ではない。これは、ヒータ8によるプライマ塗布後の基板21の加熱乾燥は、プライマに含まれる溶媒を除去或いは蒸発させるために行うものであるためである。また、ヒータ8に関しても、レプリカ剤23或いはパターン剤25として用いられる光硬化性樹脂の基板21への密着性が向上すれば、プライマの塗布は不要となるため、スピンコータ9及びヒータ8は必ずしも必要としない。また、光硬化性樹脂が溶媒を含まない場合には、ヒータ8による加熱乾燥は不要となるため、当然、ヒータ8は不要となる。なお、ヒータ8部を脱気ステーションとしても良い。すなわち、図示しない真空チャンバーと真空ポンプを備え、インクジェット機構4により基板21上に塗布された光硬化性樹脂の特性にあわせて予備脱気(予備的な気泡除去)をインプリント動作前に行う構成としても良い。 While this embodiment describes a configuration including a spin coater 9 and heater 8 that constitute the pretreatment unit 13, this is not limiting. For example, if a substrate 21 that has been pretreated in advance, i.e., a substrate 21 that has been coated with the above-mentioned primer and then heated and dried, is being carried in, the spin coater 9 is not necessarily required. This is because the heating and drying of the substrate 21 after primer application by the heater 8 is performed to remove or evaporate the solvent contained in the primer. Furthermore, if the adhesion of the photocurable resin used as the replica agent 23 or patterning agent 25 to the substrate 21 is improved, the application of the primer becomes unnecessary, and therefore the spin coater 9 and heater 8 are not necessarily required. Furthermore, if the photocurable resin does not contain a solvent, heating and drying by the heater 8 is unnecessary, and naturally, the heater 8 is not required. The heater 8 may also be used as a degassing station. That is, a configuration may be adopted in which a vacuum chamber and vacuum pump (not shown) are provided, and preliminary degassing (preliminary removal of air bubbles) is performed before the imprinting operation in accordance with the characteristics of the photocurable resin applied to the substrate 21 by the inkjet mechanism 4.
図4は、図1に示すインプリントヘッドを含む主要構成を示す図である。図4に示すように、本実施例に係る微細構造転写装置1は、ガントリ6に設けられたインプリントヘッドX軸用リニアガイド15、リニアモータ14、Z軸アクチュエータ16、インプリントヘッド用リニアガイド17、真空室用リニアガイド18、及び、インプリントヘッド3を備える。インプリントヘッド3は、真空チャンバー31、緩衝部材32、内筒33、一端がインプリントヘッドX軸用リニアガイド15の一部に固定され他端が真空チャンバー31の上端部に固定されたバネ34、ガラス窓35、及び、真空チャンバー31の下端部に設けられ基板21と接触し封止するシール部材36を有する。 Figure 4 is a diagram showing the main components including the imprint head shown in Figure 1. As shown in Figure 4, the microstructure transfer device 1 according to this embodiment includes an imprint head X-axis linear guide 15, a linear motor 14, a Z-axis actuator 16, an imprint head linear guide 17, a vacuum chamber linear guide 18, and an imprint head 3, all of which are provided on a gantry 6. The imprint head 3 includes a vacuum chamber 31, a buffer member 32, an inner cylinder 33, a spring 34 having one end fixed to a part of the imprint head X-axis linear guide 15 and the other end fixed to the upper end of the vacuum chamber 31, a glass window 35, and a seal member 36 provided at the lower end of the vacuum chamber 31 that comes into contact with and seals the substrate 21.
真空チャンバー31は、円筒状又は中空の角柱状に形成される。但し、円筒状が望ましい。真空チャンバー31の下端部に設けられ基板21と接触し封止するシール部材36は、弾性体或いは緩衝材などで構成される。例えば、Oリングであって、弾性体でありシリコンゴム等であって、基板21に接触しシール機能を有するものであれば良い。
インプリントヘッド3は、例えば、個片モールドに形成されたパターンがナノレベルの場合、パターンと接触する緩衝部材32及びステージ7の平行度及び平面度が重要となる。そのため、緩衝部材32は、例えば、弾性体或いはエア(気相)にて構成することにより、個片モールドに形成されたパターンに追従することを可能としている。緩衝部材32の材質の一例としては、シリコンゴム・ラテックス等の弾性体、若しくは、それら材料を用いた中空体(エアクッション)等がある。
The vacuum chamber 31 is formed in a cylindrical or hollow prismatic shape. However, a cylindrical shape is preferable. A seal member 36 is provided at the lower end of the vacuum chamber 31 and comes into contact with the substrate 21 to seal it. The seal member 36 is made of an elastic material or a buffer material. For example, it may be an O-ring, an elastic material made of silicone rubber, or the like, as long as it comes into contact with the substrate 21 and has a sealing function.
For example, when the pattern formed on the individual mold is at the nano level, the parallelism and flatness of the buffer member 32 and the stage 7 that come into contact with the pattern become important for the imprint head 3. For this reason, the buffer member 32 is made of, for example, an elastic body or air (gas phase), which enables it to conform to the pattern formed on the individual mold. Examples of materials for the buffer member 32 include elastic bodies such as silicone rubber or latex, or hollow bodies (air cushions) made of these materials.
緩衝部材32及びガラス窓35は、光を透過する材料で構成されており、硬化光照射器19からの照射光は、例えば紫外線(UV)であり、ガラス窓35及び緩衝部材32を透過しレプリカ剤23又はパターン剤25である光硬化性樹脂に照射される。 The buffer member 32 and glass window 35 are made of a light-transmitting material, and the light emitted from the curing light irradiator 19 is, for example, ultraviolet (UV) light, which passes through the glass window 35 and buffer member 32 and is irradiated onto the photocurable resin, which is the replica agent 23 or pattern agent 25.
また、真空チャンバー31内は、図示しない真空ポンプにより真空排気され、通常は大気圧以下に保持されている。好ましくは、レプリカ剤23又はパターン剤25の材料特性等にあわせ、数千Pa以下に保持される。この場合、インプリントヘッド3による、レプリカ剤23又はパターン剤25である光硬化性樹脂へインプリント(インプリントヘッド3を押し付けた)時、光硬化性樹脂に気泡が混入することを防止し得る真空度に保たれているものの、万が一気泡が含まれる場合もあり得るため、気泡の有無の確認を行うことが好ましい。そのため、図4に示すように、観察用カメラ20が設置されている。当然のことながら、硬化光照射器19及び観察用カメラ20は、硬化光照射器19からの照射光と観察用カメラ20と、が相互に干渉することなく配置されている。また、気泡の混入が無い真空度を圧力センサ(図示しない)により確認するようにしても良い。
真空室用リニアガイド18は、一方がインプリントヘッド用リニアガイド17に固定され、他方がインプリントヘッド3を構成する真空チャンバー31の外側の面に固定されている。これにより、Z軸アクチュエータ16によりインプリントヘッド3がZ方向へ移動する場合であっても、インプリントヘッド3のガタツキ或いは傾斜することを防止できる。
The vacuum chamber 31 is evacuated by a vacuum pump (not shown) and is normally maintained at or below atmospheric pressure. Preferably, the pressure is maintained at several thousand Pa or less, depending on the material characteristics of the replica agent 23 or patterning agent 25. In this case, when the imprint head 3 imprints (presses the imprint head 3 against) the photocurable resin (replica agent 23 or patterning agent 25), a vacuum level sufficient to prevent air bubbles from being mixed into the photocurable resin is maintained. However, air bubbles may be present, so it is preferable to check for the presence or absence of air bubbles. For this reason, an observation camera 20 is installed, as shown in FIG. 4 . Naturally, the curing light irradiator 19 and the observation camera 20 are positioned so that the light emitted from the curing light irradiator 19 and the observation camera 20 do not interfere with each other. The vacuum level at which no air bubbles are mixed in may be confirmed using a pressure sensor (not shown).
One side of the vacuum chamber linear guide 18 is fixed to the imprint head linear guide 17, and the other side is fixed to the outer surface of the vacuum chamber 31 that constitutes the imprint head 3. This prevents the imprint head 3 from wobbling or tilting, even when the imprint head 3 is moved in the Z direction by the Z-axis actuator 16.
図4において、インプリントヘッド3は、リニアモータ14及びインプリントヘッドX軸用リニアガイド15により奥行き方向、すなわち、図面に対して前後方向(上述のX方向)に移動可能である。また、インプリントヘッド3は、Z軸アクチュエータ16によりZ方向に移動可能である。 In Figure 4, the imprint head 3 can be moved in the depth direction, i.e., in the front-to-back direction relative to the drawing (the X direction described above), by a linear motor 14 and an imprint head X-axis linear guide 15. The imprint head 3 can also be moved in the Z direction by a Z-axis actuator 16.
図5は、本実施例に係る微細構造転写装置1を構成するインプリントヘッド3の構成図である。図5に示す例では、個片モールド基板24のパターン部に、インクジェットヘッド5によりレプリカ剤23が塗布されている状態を示している。上述の通り、レプリカ剤23は光硬化性樹脂であり、個片モールド基板24がガラス基板である場合には、硬化光照射器19及び観察用カメラ20を個片モールド基板24の下側に配置する構成である。すなわち、ガラス基板である個片モールド基板24を挟み、インプリントヘッド3と反対側に硬化光照射器19及び観察用カメラ20を配置する構成としても良い。 Figure 5 is a structural diagram of the imprint head 3 that constitutes the microstructure transfer device 1 according to this embodiment. The example shown in Figure 5 shows a state in which a replica agent 23 is applied to a pattern portion of a piece of mold substrate 24 by an inkjet head 5. As described above, the replica agent 23 is a photocurable resin, and when the piece of mold substrate 24 is a glass substrate, the curing light irradiator 19 and observation camera 20 are arranged below the piece of mold substrate 24. In other words, the curing light irradiator 19 and observation camera 20 may be arranged on the opposite side of the imprint head 3, with the piece of mold substrate 24, which is a glass substrate, sandwiched between them.
図6は、図5とは異なる、本実施例に係る微細構造転写装置1を構成するインプリントヘッド3の構成図である。図6に示す例では、個片モールド基板24のパターン部に、インクジェットヘッド5によりレプリカ剤23が塗布されている状態を示している。図5と異なる点は、個片モールド基板24がウエハ等の半導体基板であり、光を透過する材料で構成されていないことである。従って、硬化光照射器19及び観察用カメラ20は、個片モールド基板24の下側に配置できないため、内筒33内に相互に干渉しないよう配置されている。 Figure 6 is a structural diagram of the imprint head 3 constituting the microstructure transfer device 1 according to this embodiment, different from Figure 5. The example shown in Figure 6 shows a state in which a replica agent 23 is applied to the pattern portion of a piece of mold substrate 24 by an inkjet head 5. What differs from Figure 5 is that the piece of mold substrate 24 is a semiconductor substrate such as a wafer, and is not made of a material that transmits light. Therefore, the curing light irradiator 19 and the observation camera 20 cannot be placed below the piece of mold substrate 24, and are therefore positioned within the inner tube 33 so as not to interfere with each other.
次に、インプリント動作につき説明する。図7は、図4に示すインプリントヘッド3のインプリント動作の説明図である。図7では、特に、個片モールドからレプリカを採取する動作を主として説明する。図7の左図に示すように、先ず、個片モールド基板24のパターン領域に予めインクジェットヘッド5により、光硬化性樹脂であるレプリカ剤23が塗布された個片モールド基板24に対しインプリントヘッド3の位置合わせを実行し、インクジェットヘッド5を構成する真空チャンバー31を、シール部材36を介して個片モールド基板24へ押し付ける。その後、真空チャンバー31内を図示しない真空ポンプにより真空排気し、その真空度が光硬化性樹脂であるレプリカ剤23に気泡が混入しない程度とした状態が図7の左図である。 Next, the imprinting operation will be described. Figure 7 is an explanatory diagram of the imprinting operation of the imprint head 3 shown in Figure 4. Figure 7 mainly describes the operation of obtaining a replica from a mold piece. As shown in the left diagram of Figure 7, first, the imprint head 3 is aligned with the mold piece 24, on which a replica agent 23, a photocurable resin, has been applied in advance to the pattern area of the mold piece 24 using the inkjet head 5. The vacuum chamber 31 constituting the inkjet head 5 is then pressed against the mold piece 24 via the seal member 36. The vacuum chamber 31 is then evacuated using a vacuum pump (not shown), and the left diagram of Figure 7 shows the state where the vacuum level has been adjusted to a level that prevents air bubbles from becoming mixed into the replica agent 23, a photocurable resin.
図7の中央図では、インプリントヘッド3を構成する、緩衝部材32、ガラス窓35、及び、内筒33を一体的に押し下げ、緩衝部材32の表面を光硬化性樹脂であるレプリカ剤23に押し付ける(スタンプする)。この状態で、硬化光照射器19により紫外光(UV)を光硬化性樹脂であるレプリカ剤23に照射し、レプリカ剤23を硬化させる。ここで、図示しない制御部が、硬化光照射器19により照射される紫外光(UV)の積算光量が、光硬化性樹脂であるレプリカ剤23を硬化し得る照度或いは照射時間となるよう硬化光照射器19を制御する。なお、図示しない制御部は、例えば、図示しないCPUなどのプロセッサ、各種プログラムを格納するROM、演算過程のデータを一時的に格納するRAM、外部記憶装置などの記憶装置にて実現されると共に、CPUなどのプロセッサがROMに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算結果をRAM又は外部記憶装置に格納する。 In the center diagram of Figure 7, the buffer member 32, glass window 35, and inner cylinder 33 that make up the imprint head 3 are pressed down together, pressing (stamping) the surface of the buffer member 32 against the photocurable resin replica agent 23. In this state, the curing light irradiator 19 irradiates the photocurable resin replica agent 23 with ultraviolet (UV) light, curing the replica agent 23. Here, a control unit (not shown) controls the curing light irradiator 19 so that the cumulative amount of ultraviolet (UV) light irradiated by the curing light irradiator 19 is an illuminance or irradiation time sufficient to cure the photocurable resin replica agent 23. The control unit (not shown) is realized, for example, by a processor (not shown) such as a CPU, a ROM for storing various programs, a RAM for temporarily storing data during the calculation process, and a storage device such as an external storage device. The processor (not shown) reads and executes the various programs stored in the ROM, and stores the execution results in the RAM or external storage device.
図7の右図は、インプリントヘッド3を構成する真空チャンバー31内を大気圧へ戻し、インプリントヘッド3を構成する、緩衝部材32、ガラス窓35、及び、内筒33を一体的に上昇させた状態を示している。このとき、緩衝部材32の表面には、個片モールドのパターンが反転転写されたレプリカ(個片レプリカ22)が付着している(保持されている)。なお、離型剤の特性により、真空チャンバー31内を大気圧へ戻し始めると同時に、インプリントヘッド3を一体的に上昇開始する荷重制御タイミング、上昇速度及び荷重を制御することで、大気圧への圧力上昇によるインプリントヘッド3のバネ34の荷重及びインプリントヘッド3の下降荷重への影響(荷重低減作用)から離型性が向上する。 The right diagram in Figure 7 shows the state in which the vacuum chamber 31 constituting the imprint head 3 has been returned to atmospheric pressure, and the buffer member 32, glass window 35, and inner cylinder 33 constituting the imprint head 3 have been raised as a unit. At this time, a replica (piece replica 22) to which the pattern of the individual mold has been inversely transferred adheres (is held) to the surface of the buffer member 32. Due to the properties of the release agent, by controlling the load control timing, rising speed, and load for starting to raise the imprint head 3 as a unit at the same time as the vacuum chamber 31 begins to be returned to atmospheric pressure, release properties are improved by reducing the load on the spring 34 of the imprint head 3 and the downward load of the imprint head 3 due to the pressure increase to atmospheric pressure (load reduction effect).
図8に、図1に示す本実施例に係る微細構造転写装置1の動作フローを示すフローチャートを示す。図8に示すように、ステップS11では、微細構造転写装置1を構成するインクジェットヘッド5によりレプリカ剤23を個片モールドに塗布する。
ステップS12では、微細構造転写装置1を構成するインプリントヘッド3を個片モールドに押し付け、その状態で硬化光照射器19より紫外光(UV)をレプリカ剤23である光硬化性樹脂に照射し硬化させ、個片モールドのパターンが反転転写されたスタンプの型とも称されるレプリカ(個片レプリカ22)を形成する。
Fig. 8 is a flowchart showing the operation flow of the micropattern transfer device 1 according to this embodiment shown in Fig. 1. As shown in Fig. 8, in step S11, the inkjet head 5 constituting the micropattern transfer device 1 applies the replica agent 23 to the individual mold.
In step S12, the imprint head 3 constituting the microstructure transfer device 1 is pressed against the individual mold, and in this state, ultraviolet light (UV) is irradiated from the curing light irradiator 19 onto the photocurable resin, which is the replica agent 23, to harden it, forming a replica (individual replica 22), also called a stamp mold, into which the pattern of the individual mold is inverted and transferred.
ステップS13では、光硬化性樹脂であるパターン剤25を、基板21の全面又は部分的に塗布する。このパターン剤25の塗布は、微細構造転写装置1を構成するインクジェットヘッド5により実行される。
ステップS14では、インプリントヘッド3に形成されたレプリカ(個片レプリカ22)を繰り返し、基板21のパターン剤25が塗布された位置に押し付け(ステップ&リピート)及び硬化光照射器19よる紫外光(UV)照射により光硬化性樹脂であるパターン剤25を硬化させる。この動作を全てのパターンが基板21に配置されるまで繰り返す。
ステップS15では、インプリント基板が完成する。すなわち、個片モールドのパターンが形成された基板21(個片モールドのパターンが複数形成された基板21)が完成する。
In step S13, a patterning agent 25, which is a photocurable resin, is applied to the entire surface or a part of the substrate 21. The application of this patterning agent 25 is carried out by the inkjet head 5 that constitutes the micropattern transfer device 1.
In step S14, the replica (individual replica 22) formed on the imprint head 3 is repeatedly pressed against the position of the substrate 21 where the patterning agent 25 has been applied (step and repeat), and the patterning agent 25, which is a photocurable resin, is cured by ultraviolet light (UV) irradiation from the curing light irradiator 19. This operation is repeated until all patterns are arranged on the substrate 21.
In step S15, the imprinted substrate is completed, that is, the substrate 21 on which the pattern of the piece mold is formed (the substrate 21 on which a plurality of patterns of the piece mold are formed) is completed.
ここで、図9を用いて図8におけるステップS11及びステップS12であるレプリカ作成工程フローを説明する。図9において、上段図では、離形処理済みのモールドに、インクジェットヘッド5によりレプリカ剤23(UV硬化樹脂)を塗布した工程を示している。ここで、離形処理済みとは、モールドのパターン形成部(凹凸部)に離形剤が予め塗布されている或いは離形剤の膜が表面に形成されていることを示す。 Here, we will explain the replica creation process flow, which is steps S11 and S12 in Figure 8, using Figure 9. In Figure 9, the upper diagram shows the process of applying replica agent 23 (UV-curable resin) to a mold that has undergone release processing using an inkjet head 5. Here, "release-processed" means that a release agent has been applied in advance to the pattern formation portion (concave and convex portions) of the mold, or that a film of release agent has been formed on the surface.
図9の中段図では、上段図の状態で、レプリカベース(ガラス基板)をレプリカ剤23(UV硬化樹脂)に押し付けて、硬化光照射器19よる紫外光(UV)照射によりレプリカ剤23を硬化させる工程を示している。
図9の下段図では、紫外光(UV)照射による硬化後、レプリカベース(ガラス基板)を上昇させることでモールド(個片モールド)から離形することによりレプリカ(個片レプリカ)を得る工程を示している。
The middle diagram of Figure 9 shows the process of pressing the replica base (glass substrate) against the replica agent 23 (UV-curable resin) in the state shown in the top diagram, and curing the replica agent 23 by irradiating it with ultraviolet light (UV) using a curing light irradiator 19.
The lower diagram in Figure 9 shows the process of obtaining a replica (individual replica) by hardening the resin by irradiating it with ultraviolet light (UV) and then lifting the replica base (glass substrate) to separate it from the mold (individual mold).
また、図10を用いて図8におけるステップS13~ステップS15であるパターン作成工程フローを説明する。図10において、上段図では、プライマなどの密着性向上のための処理済みの基板21に、インクジェットヘッド5によりパターン剤25(UV硬化樹脂)を塗布した工程を示している。
図10の中段図では、レプリカ(個片レプリカ22)が形成されたレプリカベース(ガラス基板)を、レプリカ(個片レプリカ22)がパターン剤25(UV硬化樹脂)に対向するよう押し付けて、硬化光照射器19よる紫外光(UV)照射によりパターン剤25(UV硬化樹脂)を硬化させる工程を示している。
図10の下段図では、レプリカベース(ガラス基板)及びレプリカ(個片レプリカ22)を上昇させることで、硬化後のパターン剤25(UV硬化樹脂)から離形し、レプリカが反転転写されたパターン(個片モールドのパターンに相当)を得る工程を示している。
図11は、個片モールドから個片レプリカ作成時の動作説明図である。図11の左図に示す個片モールドである個片モールド基板24のパターン領域にインクジェットヘッド5によりレプリカ剤23(UV硬化樹脂)を塗布する。この場合、十字状の認識マークを用いて位置合わせ(アライメント)すれば良い。その後、インプリントヘッド3をレプリカ剤23(UV硬化樹脂)が塗布された個片モールド基板24に、インプリントヘッド3を構成する真空チャンバー31を、シール部材36を介して真空チャンバー31内を真空状態とする。その後、インプリントヘッド3を構成する緩衝部材32を押圧することにより、スタンプ(インプリント)動作を行い、レプリカを作成する。勿論、インプリントヘッド3を構成する緩衝部材32をスタンプした状態で硬化光照射器19よる紫外光(UV)照射によりパターン領域のレプリカ剤23(UV硬化樹脂)を硬化させ、レプリカ(個片レプリカ22)を得る。
10, the pattern creation process flow, which is steps S13 to S15 in Fig. 8, will be described. In Fig. 10, the upper diagram shows the process of applying a patterning agent 25 (UV curable resin) by an inkjet head 5 to a substrate 21 that has been treated to improve adhesion with a primer or the like.
The middle diagram in Figure 10 shows a process in which a replica base (glass substrate) on which a replica (individual replica 22) has been formed is pressed against a patterning agent 25 (UV-curable resin) so that the replica (individual replica 22) faces the patterning agent 25 (UV-curable resin), and the patterning agent 25 (UV-curable resin) is cured by irradiating it with ultraviolet light (UV) using a curing light irradiator 19.
The lower diagram in Figure 10 shows the process of lifting the replica base (glass substrate) and replica (individual replica 22) to separate them from the hardened pattern agent 25 (UV-cured resin), thereby obtaining an inverted transferred pattern (corresponding to the pattern of the individual mold) of the replica.
FIG. 11 is an explanatory diagram of the operation when creating a piece replica from a piece mold. An inkjet head 5 applies a replica agent 23 (UV-curable resin) to a pattern area of a piece mold substrate 24, which is the piece mold shown in the left diagram of FIG. 11 . In this case, alignment can be performed using a cross-shaped recognition mark. Then, an imprint head 3 is placed on the piece mold substrate 24 on which the replica agent 23 (UV-curable resin) has been applied, and a vacuum chamber 31 constituting the imprint head 3 is evacuated via a seal member 36. Then, a stamp (imprint) operation is performed by pressing a buffer member 32 constituting the imprint head 3, thereby creating a replica. Of course, with the buffer member 32 constituting the imprint head 3 stamped, the replica agent 23 (UV-curable resin) in the pattern area is cured by ultraviolet (UV) light irradiation from a curing light irradiator 19, thereby obtaining a replica (piece replica 22).
図12は、個片レプリカを用いて基板へパターンを製作する場合の動作説明図である。図12の左図に示すように、例えば、基板21として8インチウエハ等を用い同一のパターンを有する基板の作成について説明する。
図12の中央図に示すように基板21に、インクジェットヘッド5によりパターン剤25(UV硬化樹脂)を、相互に所定の間隔にて配されるように塗布する。その後、図12の右図に示すように、インプリントヘッド3を点線矢印で示すようにパターン剤25(UV硬化樹脂)部分に繰り返し、すなわち、ステップ&リピートにてインプリントヘッド3をパターン剤25(UV硬化樹脂)部分にスタンプ(インプリント)動作を行い、全てのパターンを製作する。
12 is a diagram illustrating the operation of producing a pattern on a substrate using an individual replica. As shown in the left diagram of FIG. 12, for example, an 8-inch wafer or the like is used as the substrate 21, and the production of a substrate having the same pattern will be described.
As shown in the center diagram of Fig. 12, patterning agent 25 (UV curable resin) is applied to substrate 21 by inkjet head 5 so that the dots are spaced apart at a predetermined interval. Thereafter, as shown in the right diagram of Fig. 12, imprint head 3 is moved repeatedly over the patterning agent 25 (UV curable resin) portion as indicated by the dotted arrow, i.e., imprint head 3 performs a stamp (imprint) operation over the patterning agent 25 (UV curable resin) portion in a step-and-repeat manner, to produce all patterns.
以上の通り、本実施例では、個片モールドから個片レプリカ22を作成し、インプリントヘッド3をステップ&リピートし、個片レプリカ22を基板21上に塗布されたパターン剤25(UV硬化樹脂)にインプリントすることで、1枚の基板21に個片モールドと同一のパターンを形成する一例を示したがこれに限られるものではない。例えば、図8に示すステップS11及びステップS12を繰り返し実行し、同一パターンの複数のレプリカをレプリカベース(ガラス基板)上に形成することで複数のレプリカ作成までに止め、レプリカベース(ガラス基板)上に形成された複数のレプリカを、本実施例に係る微細構造転写装置1とは、別のスタンパ装置(基板サイズの真空チャンバーを備える)に搬送し、一括転写(一括真空インプリント)することでパターン形成する構成としても良い。 As described above, this embodiment shows an example in which the individual replicas 22 are created from the individual mold, the imprint head 3 is moved in a step-and-repeat manner, and the individual replicas 22 are imprinted onto the patterning agent 25 (UV-curable resin) applied to the substrate 21, thereby forming the same pattern as the individual mold on one substrate 21. However, this is not limiting. For example, steps S11 and S12 shown in FIG. 8 may be repeatedly performed to form multiple replicas of the same pattern on a replica base (glass substrate), thereby stopping at the creation of multiple replicas. The multiple replicas formed on the replica base (glass substrate) may then be transported to a stamper device (equipped with a substrate-sized vacuum chamber) separate from the microstructure transfer device 1 of this embodiment, where they are transferred en bloc (en bloc vacuum imprinting) to form a pattern.
また、上述の個片モールドが形成される基板21と、パターンが転写により形成される基板21のサイズは、装置のハンドリングを考慮した場合、同一であることが望ましいが、これに限られるものではない。例えば、基板21のサイズは相互に異なっても良い。例えば、個片モールドが形成される基板21が、パターンが転写により形成される基板21のサイズより小さくても良い。 Furthermore, when considering handling of the device, it is desirable that the size of the substrate 21 on which the above-mentioned piece mold is formed and the size of the substrate 21 on which the pattern is formed by transfer are the same, but this is not limited to this. For example, the sizes of the substrates 21 may be different from each other. For example, the size of the substrate 21 on which the piece mold is formed may be smaller than the size of the substrate 21 on which the pattern is formed by transfer.
以上の通り本実施例によれば、量産性に優れ、装置の設置面積を省スペース化し得る微細構造転写装置及び微細構造転写方法を提供することが可能となる。 As described above, this embodiment makes it possible to provide a microstructure transfer device and a microstructure transfer method that are suitable for mass production and can reduce the installation area of the device.
図13は、本発明の実施例2に係る微細構造転写装置1aの外観斜視図である。本実施例では、第1インプリントヘッド3aを有する第1インプリント機構2aと、第2インプリントヘッド3bを有する第2インプリント機構2bと、を備える点が、上述の実施例1と異なる。実施例1と同一の構成要素に同一符号を付し、以下では重複する説明を省略する。 Figure 13 is an external perspective view of a micropattern transfer device 1a according to a second embodiment of the present invention. This embodiment differs from the first embodiment described above in that it is equipped with a first imprint mechanism 2a having a first imprint head 3a and a second imprint mechanism 2b having a second imprint head 3b. Components that are the same as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted below.
本実施例に係る微細構造転写装置1aは、第1インプリントヘッド3aを有する第1インプリント機構2aと、第2インプリントヘッド3bを有する第2インプリント機構2bと、を備える。これら第1インプリント機構2a及び第2インプリント機構2bは、共に、図13中の中矢印にて示されるように、水平面内においてガントリ6の長手方向に沿ったX方向にと移動可能であると共にZ方向に移動可能に構成されている。 The microstructure transfer device 1a according to this embodiment comprises a first imprint mechanism 2a having a first imprint head 3a, and a second imprint mechanism 2b having a second imprint head 3b. Both the first imprint mechanism 2a and the second imprint mechanism 2b are configured to be movable in the X direction along the longitudinal direction of the gantry 6 within a horizontal plane, as indicated by the arrows in Figure 13, and to be movable in the Z direction.
図14は、個片モールドから個片レプリカ作成時の動作説明図である。図14の左図に示すように、本実施例に係る個片モールドは、相互にパターン形状が異なる2つのパターン領域(パターン部分)を有する。図14の中央図に示すように、個片モールド基板24上に形成された2つのパターン領域(パターン部分)に、インクジェットヘッド5によりレプリカ剤23がそれぞれ塗布される。図14の右図では、第1インプリントヘッド3a及び第2インプリントヘッド3bにより、真空状態でインプリントし、大気圧に戻し離形することで、同時に異なる2つのパターンを有するレプリカ(2つの個片レプリカ22)を得ることが可能となる。なお、離型剤特性等によっては、真空状態を大気圧へ完全に戻してからの離型制御より、大気圧へ戻し始めると同時に離型を開始する方が離型性向上に期待できる。 Figure 14 is an explanatory diagram of the operation when creating a piece replica from a piece mold. As shown in the left diagram of Figure 14, the piece mold of this embodiment has two pattern areas (pattern portions) with mutually different pattern shapes. As shown in the center diagram of Figure 14, an inkjet head 5 applies a replica agent 23 to each of the two pattern areas (pattern portions) formed on a piece mold substrate 24. In the right diagram of Figure 14, imprinting is performed in a vacuum state using a first imprint head 3a and a second imprint head 3b, and then the pressure is returned to atmospheric pressure and released, thereby simultaneously obtaining replicas (two piece replicas 22) with two different patterns. Note that, depending on the characteristics of the release agent, it is expected that release performance will be improved if release is initiated at the same time as the vacuum state begins to be returned to atmospheric pressure, rather than release control after the vacuum state is completely returned to atmospheric pressure.
図15は、個片レプリカを用いて基板へパターンを製作する場合の動作説明図である。図15の左図に示すように8インチウエハ等に、異なる2つのパターンが対となって形成される場合を示している。図15の中央図には基板21に、インクジェットヘッド5によりパターン剤25(UV硬化樹脂)を、相互に所定の間隔にて配されるように塗布する。その後、図15の右図に示すように、第1インプリントヘッド3a及び第2インプリントヘッド3bを点線矢印で示すようにパターン剤25(UV硬化樹脂)部分に繰り返し、すなわち、ステップ&リピートにて第1インプリントヘッド3a及び第2インプリントヘッド3bをパターン剤25(UV硬化樹脂)部分にスタンプ(インプリント)動作を行い、全てのパターンを製作する。これにより、第1インプリントヘッド3a及び第2インプリントヘッド3bが対となってステップ&リピートにてパターン形成できることから、スループットの向上が図られる。 Figure 15 is an explanatory diagram of the operation when creating a pattern on a substrate using an individual replica. As shown in the left diagram of Figure 15, two different patterns are formed in pairs on an 8-inch wafer or the like. In the center diagram of Figure 15, an inkjet head 5 applies a patterning agent 25 (UV-curable resin) to a substrate 21 so that the patterns are spaced apart at a predetermined distance. Then, as shown in the right diagram of Figure 15, the first imprint head 3a and the second imprint head 3b are repeatedly applied to the patterning agent 25 (UV-curable resin) portion as indicated by the dotted arrows. That is, the first imprint head 3a and the second imprint head 3b stamp (imprint) the patterning agent 25 (UV-curable resin) portion in a step-and-repeat manner to create all of the patterns. This allows the first imprint head 3a and the second imprint head 3b to form patterns in pairs in a step-and-repeat manner, thereby improving throughput.
なお、転写すべきモールドのパターンは、高精細化或いは高密度化していることから、第1インプリントヘッド3a及び第2インプリントヘッド3bを対とする場合、第1インプリントヘッド3a及び第2インプリントヘッド3bを構成する真空チャンバー31の構造、すなわち、真空チャンバー31が円筒状の場合、その直径によって基板21上に形成される2つの異なるパターンの総数に制約を受けることが予想される。すなわち、1つの基板21から得られる2つの異なるパターンの総数が減少し、スループットは向上するものの量産の効果を期待できないことが予想される。この場合においても本実施例に係る微細構造転写装置1aの設置面積を省スペース化できることは言うまでもない。 Furthermore, because the mold patterns to be transferred are becoming increasingly finer and denser, when the first imprint head 3a and second imprint head 3b are paired, the total number of two different patterns that can be formed on the substrate 21 is expected to be limited by the structure of the vacuum chamber 31 that constitutes the first imprint head 3a and second imprint head 3b, i.e., if the vacuum chamber 31 is cylindrical, its diameter. In other words, the total number of two different patterns that can be obtained from one substrate 21 will decrease, and although throughput will improve, the benefits of mass production cannot be expected. Needless to say, even in this case, the installation area of the microstructure transfer device 1a of this embodiment can be reduced.
そこで、図15の右図に示すように、第1インプリントヘッド3a及び第2インプリントヘッド3bが対となってステップ&リピートにてパターン形成することに代えて、第1インプリントヘッド3aがステップ&リピートにてパターン形成している期間は、第2インプリントヘッド3bは、図1に示すステージ7の存在領域よりもインクジェット機構4にX方向に移動し待機する。第1インプリントヘッド3aによる1のパターンを配置すべき位置に形成したのち、第2インプリントヘッド3bがステップ&リピートにて上記1のパターンとは異なるパターンの形成するよう構成しても良い。第2インプリントヘッド3bがステップ&リピートにてパターン形成している期間は、第1インプリントヘッド3aは、図1に示すステージ7の存在領域よりもインクジェット機構4にX方向に移動し待機する。これにより、スループットは多少低下するものの量産の効果は達成でき、この場合においても本実施例に係る微細構造転写装置1aの設置面積を省スペース化できることは言うまでもない。 As shown in the right diagram of Figure 15, instead of the first imprint head 3a and the second imprint head 3b forming a pattern in pair using step and repeat, while the first imprint head 3a is forming a pattern using step and repeat, the second imprint head 3b moves in the X direction from the area where the stage 7 shown in Figure 1 is present toward the inkjet mechanism 4 and waits. It is also possible to configure the system so that after the first imprint head 3a forms a pattern at the desired position, the second imprint head 3b forms a pattern different from the first pattern using step and repeat. While the second imprint head 3b is forming a pattern using step and repeat, the first imprint head 3a moves in the X direction from the area where the stage 7 shown in Figure 1 is present toward the inkjet mechanism 4 and waits. This slightly reduces throughput, but still achieves the benefits of mass production, and it goes without saying that even in this case, the installation area of the micropattern transfer device 1a according to this embodiment can be reduced.
すなわち、2つの異なるパターンの同時スタンプ動作により、1つの基板21から得られる2つの異なるパターンの総数が減少し、スループットは向上するものの量産の効果を期待できないことが予想されるが、2つの異なるパターンを各々、別個にスタンプする等の運用を行うことで、高精細化或いは高密度化に貢献できるものである。 In other words, simultaneous stamping of two different patterns reduces the total number of two different patterns obtained from one substrate 21, and although throughput improves, it is expected that the benefits of mass production cannot be expected. However, by performing operations such as stamping two different patterns separately, it can contribute to higher resolution or higher density.
なお、本実施例に係る微細構造転写装置1aは、例えば、ARグラスの右目側のグラスに形成されるパターンと、左目側のグラスに形成されるパターンとが異なる場合のグラス製造への適用が期待できる。 The microstructure transfer device 1a according to this embodiment is expected to be applicable to the manufacture of glasses when, for example, the pattern formed on the right-eye glass of AR glasses is different from the pattern formed on the left-eye glass.
また、第2インプリント機構2bに、第1インプリント機構2aのパターンと同一のパターンを用い生産することも可能となる。この場合、製造にかかる時間の短縮(スループットの向上)、若しくは、ダメージを被ったレプリカを取り換えずに連続で生産可能な時間延長(生産効率の向上)に貢献可能である。 It is also possible to use the same pattern in the second imprint mechanism 2b as in the first imprint mechanism 2a for production. This can contribute to shortening the time required for production (improving throughput) or extending the time during which continuous production is possible without replacing damaged replicas (improving production efficiency).
以上の通り、本実施例によれば、実施例1の効果に加え、スループットの向上を図ることが可能となる。また、2つの相互に異なるパターンを複数形成することが可能となる。 As described above, this embodiment achieves the effects of Example 1 and also improves throughput. It also makes it possible to form two mutually different patterns.
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail to clearly explain the present invention, and the present invention is not necessarily limited to those having all of the described configurations.
1,1a…微細構造転写装置
2…インプリント機構
2a…第1インプリント機構
2b…第2インプリント機構
3…インプリントヘッド
3a…第1インプリントヘッド
3b…第2インプリントヘッド
4…インクジェット機構
5…インクジェットヘッド
6…ガントリ
7…ステージ(Yθ軸)
8…ヒータ
9…スピンコータ
10…アライナ
11…ロボット
12…基板カセット
13…前処理部
14…リニアモータ
15…インプリントヘッドX軸用リニアガイド
16…Z軸アクチュエータ
17…インプリントヘッド用リニアガイド
18…真空室用リニアガイド
19…硬化光照射器
20…観察用カメラ
21…基板
22…個片レプリカ
23…レプリカ剤
24…個片モールド基板
25…パターン剤
31…真空チャンバー
32…緩衝部材
33…内筒
34…バネ
35…ガラス窓
36…シール部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a... Microstructure transfer device 2... Imprint mechanism 2a... First imprint mechanism 2b... Second imprint mechanism 3... Imprint head 3a... First imprint head 3b... Second imprint head 4... Inkjet mechanism 5... Inkjet head 6... Gantry 7... Stage (Yθ axis)
8... heater 9... spin coater 10... aligner 11... robot 12... substrate cassette 13... pre-processing unit 14... linear motor 15... imprint head X-axis linear guide 16... Z-axis actuator 17... imprint head linear guide 18... vacuum chamber linear guide 19... curing light irradiator 20... observation camera 21... substrate 22... individual replica 23... replica agent 24... individual mold substrate 25... pattern agent 31... vacuum chamber 32... buffer member 33... inner cylinder 34... spring 35... glass window 36... sealing member
上記課題を解決するため、本発明に係る微細構造転写装置は、インプリント機構及びインクジェット機構を備え、前記インクジェット機構により基板上の複数個所に塗布された光硬化性樹脂に対し、前記インプリント機構が、真空状態においてステップ&リピートにてパターンをインプリントする微細構造転写装置であって、前記基板を搭載するステージと前記ステージの上方に配置したガントリと、を有し、前記インクジェット機構は、水平面内において前記ガントリの長手方向に沿ったX方向に移動可能であると共にZ方向に移動可能に構成し、前記インプリント機構は、真空チャンバー内にインプリントヘッドを有し、水平面内において前記ガントリの長手方向に沿ったX方向に移動可能であると共にZ方向に移動可能に構成し、前記ステージは、水平面内において前記ガントリの長手方向と直交するY方向に移動可能であると共に回転方向に移動可能に構成したことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a microstructure transfer device that includes an imprint mechanism and an inkjet mechanism, and the imprint mechanism imprints a pattern in a step-and-repeat manner in a vacuum state onto a photocurable resin that has been applied to multiple locations on a substrate by the inkjet mechanism . The microstructure transfer device includes a stage that carries the substrate and a gantry that is arranged above the stage, and the inkjet mechanism is configured to be movable in an X direction along the longitudinal direction of the gantry within a horizontal plane and to be movable in a Z direction, the imprint mechanism has an imprint head within a vacuum chamber and is configured to be movable in the X direction along the longitudinal direction of the gantry within a horizontal plane and to be movable in the Z direction, and the stage is configured to be movable in a Y direction perpendicular to the longitudinal direction of the gantry within the horizontal plane and to be movable in a rotational direction .
また、本発明に係る微細構造転写装置の他の態様は、第1インプリント機構及び第2インプリント機構並びにインクジェット機構を備え、前記インクジェット機構により基板上に複数個所に塗布された光硬化性樹脂に対し、前記第1インプリント機構が、真空状態においてステップ&リピートにて前記複数個所に塗布された光硬化性樹脂のうち所定の位置に1のパターンをインプリントすると共に、前記第2インプリント機構が、前記1のパターンとは異なるパターン又は前記1のパターンを真空状態においてステップ&リピートにて前記複数個所に塗布された光硬化性樹脂のうち所定の位置にインプリントする微細構造転写装置であって、前記基板を搭載するステージと前記ステージの上方に配置したガントリと、を有し、前記インクジェット機構は、水平面内において前記ガントリの長手方向に沿ったX方向に移動可能であると共にZ方向に移動可能に構成し、前記第1及び第2のインプリント機構は、真空チャンバー内にインプリントヘッドを有し、水平面内において前記ガントリの長手方向に沿ったX方向に移動可能であると共にZ方向に移動可能に構成し、前記ステージは、水平面内において前記ガントリの長手方向と直交するY方向に移動可能であると共に回転方向に移動可能に構成したことを特徴とする。 Another aspect of the microstructure transfer device according to the present invention includes a first imprint mechanism, a second imprint mechanism, and an inkjet mechanism, and the first imprint mechanism imprints one pattern at predetermined positions of the photocurable resin applied to the plurality of positions on a substrate by the inkjet mechanism in a step-and-repeat manner under vacuum, and the second imprint mechanism imprints one pattern or a pattern different from the one pattern at predetermined positions of the photocurable resin applied to the plurality of positions in a step-and-repeat manner under vacuum. the inkjet mechanism is configured to be movable in an X direction along the longitudinal direction of the gantry in a horizontal plane and to be movable in a Z direction; the first and second imprint mechanisms have imprint heads within vacuum chambers and are configured to be movable in an X direction along the longitudinal direction of the gantry in a horizontal plane and to be movable in the Z direction; and the stage is configured to be movable in a Y direction perpendicular to the longitudinal direction of the gantry in the horizontal plane and to be movable in a rotational direction .
本発明に係る微細構造転写装置の他の態様は、前記インプリントヘッドは、前記真空チャンバーの内部に緩衝部材を有し、前記緩衝部材に保持されたレプリカを、前記インクジェット機構により基板上に複数個所に塗布された光硬化性樹脂に押し付け、前記個片モールドのパターンを形成することを特徴とする。 Another aspect of the microstructure transfer device of the present invention is characterized in that the imprint head has a buffer member inside the vacuum chamber, and the replica held on the buffer member is pressed against photocurable resin applied to multiple locations on the substrate by the inkjet mechanism, thereby forming a pattern of the individual mold.
本発明に係る微細構造転写方法は、インプリント機構と、インクジェット機構と、基板を搭載するステージと前記ステージの上方に配置したガントリと、を備え、前記インクジェット機構は、水平面内において前記ガントリの長手方向に沿ったX方向に移動可能であると共にZ方向に移動可能に構成し、前記インプリント機構は、真空チャンバー内にインプリントヘッドを有し、水平面内において前記ガントリの長手方向に沿ったX方向に移動可能であると共にZ方向に移動可能に構成し、前記ステージは、水平面内において前記ガントリの長手方向と直交するY方向に移動可能であると共に回転方向に移動可能に構成した微細構造転写装置による微細構造転写方法であって、前記インクジェット機構が、基板上の複数個所に光硬化性樹脂を塗布し、前記インプリント機構が、真空状態においてステップ&リピートにて前記基板上の複数個所に塗布された光硬化性樹脂にパターンをインプリントすることを特徴とする。 A microstructure transfer method according to the present invention is a method for transferring a microstructure using a microstructure transfer device, the method comprising: an imprint mechanism; an inkjet mechanism; a stage for mounting a substrate; and a gantry disposed above the stage; the inkjet mechanism is configured to be movable in an X direction along the longitudinal direction of the gantry within a horizontal plane, and to be movable in a Z direction; the imprint mechanism has an imprint head within a vacuum chamber, and is configured to be movable in the X direction along the longitudinal direction of the gantry within a horizontal plane, and to be movable in the Z direction; and the stage is configured to be movable in a Y direction perpendicular to the longitudinal direction of the gantry within the horizontal plane, and to be movable in a rotational direction ; the inkjet mechanism applies photocurable resin to a plurality of locations on the substrate; and the imprint mechanism imprints a pattern into the photocurable resin applied to the plurality of locations on the substrate in a step-and-repeat manner in a vacuum state.
本発明に係る微細構造転写方法の他の態様は、前記インプリントヘッドが、前記真空チャンバーの内部に緩衝部材を有し、前記緩衝部材に保持されたレプリカを、前記インクジェット機構により基板上に複数個所に塗布された光硬化性樹脂に押し付け、前記個片モールドのパターンを形成することを特徴とする。 Another aspect of the microstructure transfer method of the present invention is characterized in that the imprint head has a buffer member inside the vacuum chamber, and the replica held on the buffer member is pressed against photocurable resin applied to multiple locations on the substrate by the inkjet mechanism, thereby forming a pattern of the individual mold.
図1は、本発明の実施例1に係る微細構造転写装置の外観斜視図であり、図2は、図1に示す微細構造転写装置を反対方向から見た外観斜視図である。
図1及び図2に示すように、本実施例に係る微細構造転写装置1は、インプリントヘッド3を有するインプリント機構2、インクジェットヘッド5を有する塗布装置としてのインクジェット機構4、ガントリ6、ステージ7(Yθ軸)、ヒータ8、スピンコータ9、アライナ10、ロボット11、及び、基板カセット12を備える。ここで、ステージ7(Yθ軸)は、図1中矢印にて示されるように、水平面内においてガントリ6の長手方向と直交するY方向に移動可能であると共に、回転方向(θ)に変位可能に構成されている。また、インプリント機構2は、図1中矢印にて示されるように、水平面内においてガントリ6の長手方向に沿ったX方向にと移動可能であると共にZ方向に移動可能に構成されている。同様に、インクジェット機構4(以下では塗布装置と称する場合もある)は、図1中矢印にて示されるように、水平面内においてガントリ6の長手方向に沿ったX方向に移動可能であると共にZ方向に移動可能に構成されている。換言すれば、インプリント機構2及びインクジェット機構4は、ステージ7との協働により、X―Y位置自在に移動可能である。なお、本実施例では、インクジェット機構4が3つのインクジェットヘッド5を有する場合を一例として示すが、インクジェットヘッド5の数はこれに限られるものではない。例えば、レプリカ剤23(図5)或いはパターン剤25(図12)等の材料に基づいてインクジェットヘッド5の数を所望の値とすれば良い。
FIG. 1 is a perspective view of the appearance of a micropattern transfer device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of the appearance of the micropattern transfer device shown in FIG. 1 as seen from the opposite direction.
As shown in FIGS. 1 and 2 , the microstructure transfer apparatus 1 according to this embodiment includes an imprint mechanism 2 having an imprint head 3, an inkjet mechanism 4 as a coating device having an inkjet head 5, a gantry 6, a stage 7 (Yθ axis), a heater 8, a spin coater 9, an aligner 10, a robot 11, and a substrate cassette 12. The stage 7 (Yθ axis) is configured to be movable in the Y direction perpendicular to the longitudinal direction of the gantry 6 within a horizontal plane, as indicated by the arrow in FIG. 1 , and to be displaceable in the rotational direction (θ). The imprint mechanism 2 is also configured to be movable in the X direction along the longitudinal direction of the gantry 6 within a horizontal plane, as indicated by the arrow in FIG. 1 , and to be movable in the Z direction. Similarly, the inkjet mechanism 4 (hereinafter sometimes referred to as a coating device) is configured to be movable in the X direction along the longitudinal direction of the gantry 6 within a horizontal plane, as indicated by the arrow in FIG. 1 , and to be movable in the Z direction. In other words, the imprint mechanism 2 and the inkjet mechanism 4 are freely movable in X-Y positions in cooperation with the stage 7. In this embodiment, the inkjet mechanism 4 has three inkjet heads 5, but the number of inkjet heads 5 is not limited to this. For example, the number of inkjet heads 5 may be set to a desired value based on the material such as the replica agent 23 (FIG. 5) or the patterning agent 25 (FIG. 12).
本実施例に係る微細構造転写装置1aは、第1インプリントヘッド3aを有する第1インプリント機構2aと、第2インプリントヘッド3bを有する第2インプリント機構2bと、を備える。これら第1インプリント機構2a及び第2インプリント機構2bは、共に、図13中の矢印にて示されるように、水平面内においてガントリ6の長手方向に沿ったX方向にと移動可能であると共にZ方向に移動可能に構成されている。 The microstructure transfer device 1a according to this embodiment comprises a first imprint mechanism 2a having a first imprint head 3a, and a second imprint mechanism 2b having a second imprint head 3b. Both the first imprint mechanism 2a and the second imprint mechanism 2b are configured to be movable in the X direction along the longitudinal direction of the gantry 6 and in the Z direction within a horizontal plane, as shown by the arrows in Figure 13.
上記課題を解決するため、本発明に係る微細構造転写装置は、インプリント機構及びインクジェット機構を備え、前記インクジェット機構により基板上の複数個所に塗布された光硬化性樹脂に対し、前記インプリント機構が、真空状態においてステップ&リピートにてパターンをインプリントする微細構造転写装置であって、前記基板を搭載するステージと前記ステージの上方に配置され、基台に固定されたガントリと、を有し、前記インクジェット機構は、水平面内において前記ガントリの長手方向に沿ったX方向に移動可能であると共にZ方向に移動可能に構成し、前記インプリント機構は、真空チャンバー内にインプリントヘッドを有し、水平面内において前記ガントリの長手方向に沿ったX方向に移動可能であると共にZ方向に移動可能に構成し、前記ステージを挟み前記インクジェット機構と反対側に配され、前記ステージは、水平面内において前記ガントリの長手方向と直交するY方向に移動可能であると共に回転方向に移動可能に構成し、前記インプリントヘッドは、前記真空チャンバーの上方に硬化光照射器及び観察用カメラを備え、前記硬化光照射器からの照射光と前記観察用カメラとが相互に干渉することなく配され、真空状態において、前記硬化光照射器より前記光硬化性樹脂に紫外光を照射することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a fine structure transfer apparatus according to the present invention includes an imprint mechanism and an inkjet mechanism, and the imprint mechanism imprints a pattern in a step-and-repeat manner in a vacuum state onto a photocurable resin that has been applied to a plurality of locations on a substrate by the inkjet mechanism. The fine structure transfer apparatus has a stage on which the substrate is mounted and a gantry that is disposed above the stage and fixed to a base , and the inkjet mechanism is configured to be movable in an X direction along the longitudinal direction of the gantry within a horizontal plane and to be movable in a Z direction, and the imprint mechanism is configured to imprint a pattern in a vacuum chamber. The imprint head has a print head, is configured to be movable in the X direction along the longitudinal direction of the gantry in a horizontal plane and to be movable in the Z direction, and is arranged on the opposite side of the inkjet mechanism across the stage, and the stage is configured to be movable in the Y direction perpendicular to the longitudinal direction of the gantry in a horizontal plane and to be movable in a rotational direction, the imprint head is equipped with a curing light irradiator and an observation camera above the vacuum chamber, and the light irradiated from the curing light irradiator and the observation camera are arranged so as not to interfere with each other, and in a vacuum state, ultraviolet light is irradiated onto the photocurable resin from the curing light irradiator .
また、本発明に係る微細構造転写装置の他の態様は、第1インプリント機構及び第2インプリント機構並びにインクジェット機構を備え、前記インクジェット機構により基板上に複数個所に塗布された光硬化性樹脂に対し、前記第1インプリント機構が、真空状態においてステップ&リピートにて前記複数個所に塗布された光硬化性樹脂のうち所定の位置に1のパターンをインプリントすると共に、前記第2インプリント機構が、前記1のパターンとは異なるパターン又は前記1のパターンを真空状態においてステップ&リピートにて前記複数個所に塗布された光硬化性樹脂のうち所定の位置にインプリントする微細構造転写装置であって、前記基板を搭載するステージと前記ステージの上方に配置され、基台に固定されたガントリと、を有し、前記インクジェット機構は、水平面内において前記ガントリの長手方向に沿ったX方向に移動可能であると共にZ方向に移動可能に構成し、前記ステージを挟み前記インクジェット機構と反対側に配され、前記第1及び第2のインプリント機構は、真空チャンバー内にインプリントヘッドを有し、水平面内において前記ガントリの長手方向に沿ったX方向に移動可能であると共にZ方向に移動可能に構成し、前記ステージは、水平面内において前記ガントリの長手方向と直交するY方向に移動可能であると共に回転方向に移動可能に構成し、前記インプリントヘッドは、前記真空チャンバーの上方に硬化光照射器及び観察用カメラを備え、前記硬化光照射器からの照射光と前記観察用カメラとが相互に干渉することなく配され、真空状態において、前記硬化光照射器より前記光硬化性樹脂に紫外光を照射することを特徴とする。 Another aspect of the microstructure transfer device according to the present invention is a microstructure transfer device comprising a first imprint mechanism, a second imprint mechanism, and an inkjet mechanism, wherein the first imprint mechanism imprints one pattern at predetermined positions of the photocurable resin applied to the plurality of positions on a substrate by the inkjet mechanism in a step-and-repeat manner under vacuum, and the second imprint mechanism imprints the one pattern or a pattern different from the one pattern at predetermined positions of the photocurable resin applied to the plurality of positions in a step-and-repeat manner under vacuum, and the microstructure transfer device has a stage on which the substrate is mounted and a gantry arranged above the stage and fixed to a base , and the inkjet mechanism imprints one pattern at predetermined positions of the photocurable resin applied to the plurality of positions in a step-and-repeat manner under vacuum. the first and second imprint mechanisms have imprint heads within a vacuum chamber and are configured to be movable in the X direction along the longitudinal direction of the gantry and in the Z direction within a horizontal plane, the stage being configured to be movable in the Y direction perpendicular to the longitudinal direction of the gantry and in a rotational direction within the horizontal plane , the imprint head is provided with a curing light irradiator and an observation camera above the vacuum chamber, and the light irradiated from the curing light irradiator and the observation camera are arranged so as not to interfere with each other, and ultraviolet light is irradiated onto the photocurable resin from the curing light irradiator in a vacuum state .
本発明に係る微細構造転写装置の他の態様は、前記インプリントヘッドは、前記真空チャンバーの内部に緩衝部材を有し、前記緩衝部材に保持されたレプリカを、前記インクジェット機構により基板上に複数個所に塗布された光硬化性樹脂に押し付け、個片モールドのパターンを形成することを特徴とする。 Another aspect of the microstructure transfer device according to the present invention is characterized in that the imprint head has a buffer member inside the vacuum chamber, and the replica held by the buffer member is pressed against photocurable resin applied to multiple locations on the substrate by the inkjet mechanism, thereby forming a pattern of an individual mold.
本発明に係る微細構造転写方法は、インプリント機構と、インクジェット機構と、基板を搭載するステージと前記ステージの上方に配置され、基台に固定されたガントリと、を備え、前記インクジェット機構は、水平面内において前記ガントリの長手方向に沿ったX方向に移動可能であると共にZ方向に移動可能に構成し、前記インプリント機構は、真空チャンバー内にインプリントヘッドを有し、水平面内において前記ガントリの長手方向に沿ったX方向に移動可能であると共にZ方向に移動可能に構成し、前記ステージを挟み前記インクジェット機構と反対側に配され、前記ステージは、水平面内において前記ガントリの長手方向と直交するY方向に移動可能であると共に回転方向に移動可能に構成し、前記インプリントヘッドは、前記真空チャンバーの上方に硬化光照射器及び観察用カメラを備え、前記硬化光照射器からの照射光と前記観察用カメラとが相互に干渉することなく配され、真空状態において、前記硬化光照射器より前記光硬化性樹脂に紫外光を照射する微細構造転写装置による微細構造転写方法であって、前記インクジェット機構が、基板上の複数個所に光硬化性樹脂を塗布し、前記インプリント機構が、真空状態においてステップ&リピートにて前記基板上の複数個所に塗布された光硬化性樹脂にパターンをインプリントすることを特徴とする。 A method for transferring a fine structure according to the present invention includes an imprint mechanism, an inkjet mechanism, a stage for mounting a substrate , and a gantry disposed above the stage and fixed to a base , the inkjet mechanism being movable in an X direction along the longitudinal direction of the gantry in a horizontal plane and movable in a Z direction, the imprint mechanism having an imprint head within a vacuum chamber being movable in the X direction along the longitudinal direction of the gantry in a horizontal plane and movable in the Z direction, and being disposed on the opposite side of the stage from the inkjet mechanism, the stage being movable in the X direction along the longitudinal direction of the gantry in the horizontal plane. and a rotational direction of the imprint head, the imprint head having a curing light irradiator and an observation camera above the vacuum chamber, the light irradiated from the curing light irradiator and the observation camera being arranged so as not to interfere with each other, the curing light irradiator irradiating ultraviolet light onto the photocurable resin in a vacuum state, the method being characterized in that the inkjet mechanism applies the photocurable resin to a plurality of locations on the substrate, and the imprint mechanism imprints a pattern onto the photocurable resin applied to the plurality of locations on the substrate in a step-and-repeat manner in a vacuum state.
本発明に係る微細構造転写方法の他の態様は、前記インプリントヘッドが、前記真空チャンバーの内部に緩衝部材を有し、前記緩衝部材に保持されたレプリカを、前記インクジェット機構により基板上に複数個所に塗布された光硬化性樹脂に押し付け、個片モールドのパターンを形成することを特徴とする。 Another aspect of the microstructure transfer method of the present invention is characterized in that the imprint head has a buffer member inside the vacuum chamber, and the replica held on the buffer member is pressed against photocurable resin applied to multiple locations on the substrate by the inkjet mechanism to form a pattern of an individual mold.
本発明に係る微細構造転写方法は、インプリント機構と、インクジェット機構と、基板を搭載するステージと前記ステージの上方に配置され、基台に固定されたガントリと、を備え、前記インクジェット機構は、水平面内において前記ガントリの長手方向に沿ったX方向に移動可能であると共にZ方向に移動可能に構成し、前記インプリント機構は、真空チャンバー内にインプリントヘッドを有し、水平面内において前記ガントリの長手方向に沿ったX方向に移動可能であると共にZ方向に移動可能に構成し、前記ステージを挟み前記インクジェット機構と反対側に配され、前記ステージは、水平面内において前記ガントリの長手方向と直交するY方向に移動可能であると共に回転方向に移動可能に構成し、前記インプリントヘッドは、前記真空チャンバーの上方に硬化光照射器及び観察用カメラを備え、前記硬化光照射器からの照射光と前記観察用カメラとが相互に干渉することなく配され、真空状態において、前記硬化光照射器より光硬化性樹脂に紫外光を照射する微細構造転写装置による微細構造転写方法であって、前記インクジェット機構が、基板上の複数個所に光硬化性樹脂を塗布し、前記インプリント機構が、真空状態においてステップ&リピートにて前記基板上の複数個所に塗布された光硬化性樹脂にパターンをインプリントすることを特徴とする。 A method for transferring a fine structure according to the present invention includes an imprint mechanism, an inkjet mechanism, a stage for mounting a substrate, and a gantry disposed above the stage and fixed to a base, the inkjet mechanism being movable in an X direction along the longitudinal direction of the gantry in a horizontal plane and movable in a Z direction, the imprint mechanism having an imprint head within a vacuum chamber being movable in the X direction along the longitudinal direction of the gantry in a horizontal plane and movable in the Z direction, and being disposed on the opposite side of the stage from the inkjet mechanism, the stage being movable in the X direction along the longitudinal direction of the gantry in the horizontal plane. a curing light irradiator and an observation camera above the vacuum chamber, the curing light irradiator and the observation camera being arranged so that the light irradiated from the curing light irradiator and the observation camera do not interfere with each other; and a method for transferring a fine structure using a fine structure transfer device in which ultraviolet light is irradiated onto a photocurable resin from the curing light irradiator in a vacuum state, the method being characterized in that the inkjet mechanism applies the photocurable resin to a plurality of locations on the substrate, and the imprint mechanism imprints a pattern into the photocurable resin applied to the plurality of locations on the substrate in a step-and-repeat manner in a vacuum state.
Claims (11)
前記インクジェット機構により基板上の複数個所に塗布された光硬化性樹脂に対し、前記インプリント機構が、真空状態においてステップ&リピートにてパターンをインプリントすることを特徴とする微細構造転写装置。 A microstructure transfer device having an imprint mechanism and an inkjet mechanism,
A micropattern transfer device, characterized in that the imprint mechanism imprints a pattern in a step-and-repeat manner in a vacuum state onto the photocurable resin that has been applied to multiple locations on the substrate by the inkjet mechanism.
前記インクジェット機構により基板上に複数個所に塗布された光硬化性樹脂に対し、前記第1インプリント機構が、真空状態においてステップ&リピートにて前記複数個所に塗布された光硬化性樹脂のうち所定の位置に1のパターンをインプリントすると共に、
前記第2インプリント機構が、前記1のパターンとは異なるパターン又は前記1のパターンを真空状態においてステップ&リピートにて前記複数個所に塗布された光硬化性樹脂のうち所定の位置にインプリントすることを特徴とする微細構造転写装置。 A microstructure transfer device having a first imprint mechanism, a second imprint mechanism, and an inkjet mechanism,
the first imprint mechanism imprints one pattern at a predetermined position of the photocurable resin applied to the plurality of locations on the substrate by the inkjet mechanism in a step and repeat manner in a vacuum state;
A microstructure transfer device characterized in that the second imprint mechanism imprints a pattern different from the first pattern or the first pattern at a predetermined position in the photocurable resin applied to the multiple locations in a step and repeat manner in a vacuum state.
前記インプリント機構、又は、前記第1インプリント機構及び第2インプリント機構は、インプリントヘッドを備え、
前記インプリントヘッドは、真空チャンバーを有し、ステップ&リピートにて位置付けられた領域を真空状態としてインプリントすることを特徴とする微細構造転写装置。 3. The micropattern transfer device according to claim 1, wherein:
the imprint mechanism, or the first imprint mechanism and the second imprint mechanism, each include an imprint head;
The imprint head has a vacuum chamber and imprints areas positioned in a step-and-repeat manner under a vacuum state.
前記インプリントヘッドは、前記真空チャンバーの上方に硬化光照射器を備え、
前記真空状態において、前記硬化光照射器より前記光硬化性樹脂に紫外光を照射することを特徴とする微細構造転写装置。 4. The micropattern transfer device according to claim 3,
the imprint head includes a curing light irradiator above the vacuum chamber;
A micropattern transfer device characterized in that, in the vacuum state, the photocurable resin is irradiated with ultraviolet light from the curing light irradiator.
前記インクジェット機構は、個片モールドのパターン部にレプリカ剤としての光硬化性樹脂を塗布し、
前記インプリントヘッドは、前記個片モールドのパターン部に位置し、前記真空チャンバーの内部にて、前記個片モールドのパターン部の光硬化性樹脂へ押し付け、前記硬化光照射器より紫外光を照射し、レプリカを形成することを特徴とする微細構造転写装置。 5. The micropattern transfer device according to claim 4,
the inkjet mechanism applies a photocurable resin as a replica agent to a pattern portion of the individual mold;
The imprint head is positioned in the pattern portion of the piece mold, and is pressed against the photocurable resin in the pattern portion of the piece mold inside the vacuum chamber, and ultraviolet light is irradiated from the curing light irradiator to form a replica.
前記インプリントヘッドは、前記真空チャンバーの内部に緩衝部材を有し、前記緩衝部材に保持された前記レプリカを、前記インクジェット機構により基板上に複数個所に塗布された光硬化性樹脂に押し付け、前記個片モールドのパターンを形成することを特徴とする微細構造転写装置。 6. The micropattern transfer device according to claim 5,
The imprint head has a buffer member inside the vacuum chamber, and the replica held by the buffer member is pressed against photocurable resin applied to multiple locations on a substrate by the inkjet mechanism, thereby forming a pattern of the individual mold.
前記インクジェット機構が、基板上の複数個所に光硬化性樹脂を塗布し、
前記インプリント機構が、真空状態においてステップ&リピートにて前記基板上の複数個所に塗布された光硬化性樹脂にパターンをインプリントすることを特徴とする微細構造転写方法。 A method for transferring a fine structure using a fine structure transfer device having an imprint mechanism and an inkjet mechanism,
the inkjet mechanism applies a photocurable resin to a plurality of locations on a substrate;
A microstructure transfer method, characterized in that the imprint mechanism imprints a pattern onto a photocurable resin applied to a plurality of locations on the substrate in a step-and-repeat manner in a vacuum state.
前記インプリント機構が備えるインプリントヘッドが、真空チャンバーを有し、ステップ&リピートにて位置付けられた領域を真空状態としてインプリントすることを特徴とする微細構造転写方法。 The method for transferring a fine structure according to claim 7,
A method for transferring a fine structure, wherein the imprint head of the imprint mechanism has a vacuum chamber and imprints the area positioned in a step-and-repeat manner under a vacuum state.
前記インプリントヘッドが前記真空チャンバーの上方に備える硬化光照射器が、前記真空状態において、前記光硬化性樹脂に紫外光を照射することを特徴とする微細構造転写方法。 9. The method for transferring a microstructure according to claim 8,
A method for transferring a fine structure, characterized in that a curing light irradiator provided in the imprint head above the vacuum chamber irradiates the photocurable resin with ultraviolet light in the vacuum state.
前記インクジェット機構が、個片モールドのパターン部にレプリカ剤としての光硬化性樹脂を塗布し、
前記インプリントヘッドが、前記個片モールドのパターン部に位置し、前記真空チャンバーの内部にて、前記個片モールドのパターン部の光硬化性樹脂へ押し付け、前記硬化光照射器より紫外光を照射し、レプリカを形成することを特徴とする微細構造転写方法。 The method for transferring a microstructure according to claim 9,
the inkjet mechanism applies a photocurable resin as a replica agent to a pattern portion of the individual mold;
A microstructure transfer method characterized in that the imprint head is positioned at the pattern portion of the piece mold, pressed against the photocurable resin of the pattern portion of the piece mold inside the vacuum chamber, and irradiated with ultraviolet light from the curing light irradiator to form a replica.
前記インプリントヘッドが、前記真空チャンバーの内部に緩衝部材を有し、前記緩衝部材に保持された前記レプリカを、前記インクジェット機構により基板上に複数個所に塗布された光硬化性樹脂に押し付け、前記個片モールドのパターンを形成することを特徴とする微細構造転写方法。 The method for transferring a microstructure according to claim 10,
A microstructure transfer method characterized in that the imprint head has a buffer member inside the vacuum chamber, and the replica held on the buffer member is pressed against photocurable resin applied to multiple locations on a substrate by the inkjet mechanism, thereby forming a pattern of the individual mold.
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