JP2013026603A - 印刷装置、印刷システム、印刷方法及びその印刷方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】被印刷基板とスタンプとの間に気泡が入り込むことを抑制することによって、印刷精度を向上できるとともに、装置の小型化、省電力化を図ることができる印刷装置を提供する。
【解決手段】被印刷基板１とスタンプ部材２とを接触させることによって、印刷材料を被印刷基板１に印刷する印刷装置１０において、第１の保持機構２０及び第２の保持機構４０のいずれか一方を他方に対して相対移動させることによって、第１の保持機構２０に保持されている被印刷基板１と第２の保持機構４０に保持されているスタンプ部材２とを大気圧下で接触させる移動機構３０、５０と、互いに接触している被印刷基板１とスタンプ部材２とが大気圧下にある状態で、被印刷基板１とスタンプ部材２との隙間を真空排気することによって、スタンプ部材２を被印刷基板１に吸着させる吸着機構６０とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、印刷装置、印刷システム、印刷方法及びその印刷方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。

近年、半導体集積回路は集積化（微細化）が進んでいる。この微細な半導体集積回路を形成するために、例えばフォトリソグラフィ技術によってレジストよりなるマスクパターンを形成し、形成したマスクパターンをマスクとしてエッチングを行うことで、所望の半導体集積回路に対応したパターンを形成する手法が用いられている。このとき、露光工程においては、さらなる高精度化を図るために、波長の短い例えばＡｒＦエキシマレーザ光を光源としたステッパ等により露光が行われている。このため、装置コスト又はレチクル等のマスクを作製するためのコストが増大している。

一方、フォトリソグラフィ技術に代え、印刷方法によりパターンを形成する手法、例えばインプリント方法によりパターンを形成する手法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このインプリント方法では、形成しようとするパターンの凹凸に対応する凹凸（表面形状）が形成されたスタンパを、被印刷基板の表面に型押しするものであり、微細なパターンを低コストで形成することができる。

このようなインプリント方法では、スタンパを被印刷基板に型押しする前に、スタンパと被印刷基板との相対位置を高精度に位置合わせする必要がある。

スタンパと被印刷基板との位置合わせ方法としては、スタンパの表面と被印刷基板の表面のそれぞれにアライメントパターンを設け、設けたアライメントパターンを光学的に観察することによってスタンパと被印刷基板との相対位置を位置合わせする方法が知られている。あるいは、スタンパと被印刷基板との両方に設けられた略同径の中心穴に、位置合わせ用ピンを挿通する方法が知られている。

特開２００８−１２８５８号公報

ところが、上記したようなインプリント方法等の印刷方法では、スタンパと被印刷基板とを位置合わせした状態で接触させる際に、スタンパと被印刷基板との間に気泡が入り込むことがある。スタンパと被印刷基板との間に気泡が残存すると、精度よくパターンを形成することができないという問題がある。

スタンパと被印刷基板との間に気泡を残さないようにするためには、減圧雰囲気下でスタンパと被印刷基板とを接触させることが考えられる。特許文献１に示す例では、被印刷基板とスタンパとが配置されたチャンバを減圧手段により減圧する。しかし、チャンバ全体を減圧にするため、減圧にする空間が大きくなり、装置の小型化、省電力化を図ることが難しい。

また、上記した課題は、印刷材料が塗布されている被印刷基板にスタンパを押し付け、押し付けた部分の印刷材料を除去してパターンを印刷する場合に限られない。上記した課題は、例えば、印刷材料が塗布されているスタンプを被印刷部材に接触させてパターンを印刷する場合にも共通する課題である。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、被印刷基板とスタンプとの間に気泡が入り込むことを抑制することによって、印刷精度を向上できるとともに、装置の小型化、省電力化を図ることができる印刷装置、印刷システム及び印刷方法を提供する。

上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる手段を講じたことを特徴とするものである。

本発明の一実施例によれば、被印刷基板とスタンプ部材とを接触させることによって、印刷材料を前記被印刷基板に印刷する印刷装置において、前記被印刷基板を保持する第１の保持機構と、前記スタンプ部材を保持する第２の保持機構と、前記第１の保持機構及び前記第２の保持機構のいずれか一方を他方に対して相対移動させることによって、前記第１の保持機構に保持されている前記被印刷基板と前記第２の保持機構に保持されている前記スタンプ部材とを大気圧下で接触させる移動機構と、互いに接触している前記被印刷基板と前記スタンプ部材とが大気圧下にある状態で、前記被印刷基板と前記スタンプ部材との隙間を真空排気することによって、前記スタンプ部材を前記被印刷基板に吸着させる吸着機構とを有する、印刷装置が提供される。

また、本発明の他の一実施例によれば、被印刷基板とスタンプ部材とを接触させることによって、印刷材料を前記被印刷基板に印刷する印刷方法において、第１の保持機構により前記被印刷基板を保持する第１の保持工程と、第２の保持機構により前記スタンプ部材を保持する第２の保持工程と、移動機構により前記第１の保持機構及び前記第２の保持機構のいずれか一方を他方に対して相対移動させることによって、前記第１の保持機構に保持されている前記被印刷基板と前記第２の保持機構に保持されている前記スタンプ部材とを大気圧下で接触させる移動工程と、互いに接触している前記被印刷基板と前記スタンプ部材とが大気圧下にある状態で、前記被印刷基板と前記スタンプ部材との隙間を吸着機構により真空排気することによって、前記スタンプ部材を前記被印刷基板に吸着させる吸着工程とを有する、印刷方法が提供される。

本発明によれば、被印刷基板とスタンプとの間に気泡が入り込むことを抑制することによって、印刷精度を向上できるとともに、装置の小型化、省電力化を図ることができる。

第１の実施の形態に係る印刷装置の構成を示す概略平面図である。 第１の実施の形態に係る印刷装置の印刷ステージにおいて、真空吸着保持板に保持されている被印刷基板が、スタンプホルダに保持されているスタンプと接触している状態を示す概略断面図である。 第１の実施の形態に係る印刷方法の各工程における、被印刷基板の状態を示す概略平面図である。 第１の実施の形態に係る印刷方法の各工程における、被印刷基板の状態を示す概略断面図（その１）である。 第１の実施の形態に係る印刷方法の各工程における、被印刷基板の状態を示す概略断面図（その２）である。 中心部から外周部に向かって順次押圧されるときの被印刷基板とスタンプとの状態を示す概略断面図である。 外周部から中心部に向かって順次剥離されるときの被印刷基板とスタンプとの状態を示す概略断面図である。 第２の実施の形態に係る印刷システムの構成を示す概略斜視図である。 印刷モジュールの構成を示す概略斜視図である。 印刷ユニットの構成を示す概略断面図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
（第１の実施の形態）
始めに、本発明の第１の実施の形態に係る印刷装置について説明する。本実施の形態に係る印刷装置は、被印刷基板とスタンプとを接触させることによって、スタンプに塗布されている印刷材料を被印刷基板に印刷するものである。

図１は、本実施の形態に係る印刷装置１０の構成を示す概略平面図である。図２は、本実施の形態に係る印刷装置１０の印刷ステージ１１において、真空吸着保持板２０に保持されている被印刷基板１が、スタンプホルダ４０に保持されているスタンプ２と接触している状態を示す概略断面図である。

印刷装置１０には、真空吸着保持板２０、移動機構３０、スタンプホルダ４０、上下動作アーム５０及び真空押圧ノズル６０が設けられている。

真空吸着保持板２０は、上面に被印刷基板１が載置された状態で、載置された被印刷基板１を真空吸着することによって保持するためのものである。例えば、予め図示しない吸着ステージにおいて、真空吸着保持板２０に形成された吸引孔２１を図示しない真空排気機構と接続した状態で、真空排気機構により吸引孔２１を介して被印刷基板１を真空吸着する。そして、例えば真空吸着保持板２０の下面に設けられた図示しない開閉機構を閉じることによって吸引孔２１の下側を閉じ、真空排気機構を切り離すことによって、被印刷基板１を保持することができる。

被印刷基板１は、スタンプ２と接触させられることによって、スタンプ２に形成されたパターンに塗布されている印刷材料が転写されるためのものである。被印刷基板１としては、例えばガラス、シリコン等の無機材料よりなる基板、プラスチック等の高分子材料を含む有機材料よりなる基板、等の各種の材料よりなる基板を用いることができる。

なお、真空吸着保持板２０は、本発明における第１の保持機構に相当する。

搬送機構３０は、図１のＸ方向に沿って被印刷基板１を保持している真空吸着保持板２０を移動するためのものである。搬送機構３０として、例えばベルト搬送機構、コロ搬送機構等各種の搬送機構を用いることができる。また、搬送機構３０の途中には、印刷ステージ１１が設けられている。印刷ステージ１１は、真空吸着保持板２０に保持されている被印刷基板１を停止させ、停止している被印刷基板１上に、スタンプホルダ４０に保持されているスタンプ２を接触させることによって、スタンプ２に塗布されている印刷材料を被印刷基板１に印刷する領域である。

スタンプ２として、スタンプ２に形成されたパターンに塗布されている印刷材料を被印刷基板１に転写することによって印刷する、いわゆるマイクロコンタクトプリンティング法に用いられるようなスタンプを用いることができる。スタンプ２として、例えば１〜５μｍの線幅のパターンが形成されたものを用いることができる。また、スタンプ２としては、弾性部材よりなるものが好ましく、例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等を含む各種のシリコーンゴムのいずれか１種以上よりなるものとすることができる。

スタンプホルダ４０は、スタンプ２の上面を吸着することによってスタンプ２を保持するためのものである。例えば、予め図示しない装着ステージにおいて、スタンプホルダ４０に形成された吸引孔４１を図示しない真空排気機構と接続した状態で、真空排気機構により吸引孔４１を介してスタンプ２を真空吸着する。そして、例えばスタンプホルダ４０の上面に設けられた図示しない開閉機構を閉じることによって吸引孔４１の上側を閉じ、真空排気機構を切り離すことによって、スタンプ２を保持することができる。

なお、スタンプホルダ４０は、本発明における第２の保持機構に相当する。

上下動作アーム５０は、スタンプ２を保持した状態のスタンプホルダ４０を保持し、保持しているスタンプホルダ４０を上下移動させることによって、スタンプホルダ４０に保持されているスタンプ２を上下移動させる。上下動作アーム５０は、図２におけるＺ方向に移動可能であり、図１におけるＹ方向に移動可能であるとともに、Ｚ軸を中心とした回転方向であるθ方向に回転可能に設けられている。また、前述したように、搬送機構３０は、図１及び図２におけるＸ方向に移動可能に設けられている。従って、搬送機構３０及び上下動作アーム５０により、真空吸着保持板２０に保持されている被印刷基板１と、スタンプホルダ４０を介して上下動作アーム５０に保持されているスタンプ２とは、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向及びθ方向に、互いに相対移動可能に設けられている。また、上下動作アーム５０により、スタンプ２を保持した状態のスタンプホルダ４０を移動させることによって、スタンプホルダ４０に保持されているスタンプ２は、後述する塗布機構９０や洗浄機構１００に搬送可能に設けられている。

なお、搬送機構３０及び上下動作アーム５０は、本発明における移動機構に相当する。また、搬送機構３０及び上下動作アーム５０は、真空吸着保持板２０及びスタンプホルダ４０のいずれか一方を他方に対して相対移動させることによって、被印刷基板１とスタンプ２とを大気圧下で接触させるものである。

また、搬送機構３０及び上下動作アーム５０は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向及びθ方向に、被印刷基板１とスタンプ２との相対位置を位置合わせするものでもあり、本発明における位置合わせ機構に相当する。

真空押圧ノズル６０は、互いに接触している被印刷基板１とスタンプ２とが大気圧下にある状態で、被印刷基板１とスタンプ２との隙間を直接真空排気することによって、スタンプ２を被印刷基板１に吸着させるためのものである。真空押圧ノズル６０は、枠体６１とノズル６２とを有する。ノズル６２は、互いに接触している被印刷基板１及びスタンプ２の少なくとも一方の外周に沿って連続するスリット状のノズル孔が設けられたものとすることができる。あるいは、ノズル６２は、互いに接触している被印刷基板１及びスタンプ２の少なくとも一方の外周に沿って、ノズル孔が所定の間隔で設けられたものとすることができる。また、被印刷基板１とスタンプ２との隙間を真空排気するための真空排気機構６３が、途中に開閉バルブ６４及び流量調整バルブ６５が設けられたノズル配管６６を介して、ノズル６２に接続されている。

また、真空押圧ノズル６０は、スタンプ２を被印刷基板１に吸着させ、スタンプ２に塗布されている印刷材料を被印刷基板１に印刷した後、被印刷基板１とスタンプ２との隙間に気体を供給して隙間の内部を加圧することによって、被印刷基板１とスタンプ２とを剥離させるためのものである。従って、被印刷基板１とスタンプ２との隙間に気体を供給するための気体供給機構６７が、途中に開閉バルブ６８及び流量調整バルブ６９が設けられたノズル配管７０を介して、ノズル配管６６の途中に接続されている。また、気体として例えば窒素（Ｎ_２）ガスを用いることができる。

本実施の形態では、更に、伸縮機構８０、塗布機構９０及び洗浄機構１００が設けられていてもよい。

伸縮機構８０は、スタンプ２が弾性部材よりなるときに、スタンプ２を水平面内のある方向に沿って伸縮させるためのものである。伸縮機構８０として、例えばＸ方向にスタンプ２を伸縮させる第１の伸縮機構８１と、Ｙ方向にスタンプ２を伸縮させる第２の伸縮機構８２を有していてもよい。第１の伸縮機構８１として、Ｘ方向に沿って印刷ステージ１１の前後両側の部分が、例えばボールねじにより間隔調整可能に連結されてなるものを用いることができる。第２の伸縮機構８２として、Ｙ方向に沿って印刷ステージ１１の前後両側の部分が、例えばボールねじにより間隔調整可能に連結されてなるものを用いることができる。

印刷プロセスによっては、異なるスタンプによるパターンを重ね印刷することがある。この場合、１μｍ以下の位置精度で印刷を行う必要がある。前述した伸縮機構８０を用いることにより、単にスタンプの位置合わせを行うだけでなく、あるスタンプが、温度、印刷材料等の影響によって、被印刷基板又は他のスタンプに対して伸縮した場合にも、その伸縮を補正することができる。あるいは、被印刷基板が、温度、印刷材料等の影響によって、スタンプに対して伸縮した場合にも、その伸縮を補正することができる。従って、印刷精度を向上することができる。

塗布機構９０は、スタンプ２に印刷材料を塗布するためのものである。塗布機構９０として、スタンプ２に印刷材料を塗布する塗布部９１と、塗布部９１に印刷材料を供給する供給部９２とを有していてもよい。塗布部９１として、例えば印刷材料を含む液体が貯留された貯留槽を有するものとすることができ、貯留槽にスタンプ２を浸漬させることによって、スタンプ２に印刷材料を塗布することができる。あるいは、塗布部９１として、印刷材料を噴き付けるためのスプレーノズルを有するものとすることができ、スプレーノズルにより印刷材料を含む液体をスタンプ２に噴き付けることによって、スタンプ２に印刷材料を塗布することができる。供給部９２は、例えば、印刷材料を供給する第１の供給部９２ａと、溶媒を供給する第２の供給部９２ｂと、第１の供給部９２ａから供給された印刷材料と第２の供給部９２ｂから供給された溶媒とを所定の混合比で混合させる混合部９２ｃとを有するものとすることができる。

印刷材料として、例えば銀を用いるときは、印刷材料を含む液体として、例えば銀インクを用いることができる。

洗浄機構１００は、スタンプ２を洗浄するためのものである。洗浄機構１００として、第１の洗浄部１０１及び第２の洗浄部１０２を有するものであってもよい。第１の洗浄部１０１として、例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の洗浄液が貯留された貯留槽を有するものとすることができ、印刷後のスタンプ２を貯留槽に浸漬させることによって、スタンプ２に残留する印刷材料を洗浄除去することができる。また、第２の洗浄部１０２として、例えば紫外線ランプ又は大気圧プラズマ装置を有するものとすることができ、第１の洗浄部１０１により印刷材料が洗浄除去されたスタンプ２を、紫外線ランプ又は大気圧プラズマ装置により洗浄処理することができる。

なお、印刷装置１０には、例えば図示しない演算処理部、記憶部及び表示部が備えられていてもよい。演算処理部は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を有するコンピュータである。記憶部は、演算処理部に、各種の処理を実行させるためのプログラムを記録した、例えばハードディスクにより構成されるコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。表示部は、例えばコンピュータの画面よりなる。演算処理部は、記憶部に記録されたプログラムを読み取り、そのプログラムに従って、印刷装置１０を構成する各部に制御信号を送り、後述するような印刷方法を実行する。

次に、図３から図５を参照し、本実施の形態に係る印刷方法について説明する。

図３（ａ）から図３（ｅ）は、本実施の形態に係る印刷方法の各工程における、被印刷基板１の状態を示す概略平面図である。図４（ａ）から図５（ｃ）は、本実施の形態に係る印刷方法の各工程における、被印刷基板１の状態を示す概略断面図である。なお、図３では、図示を容易にするため、塗布機構、洗浄機構等の図示を省略している。

始めに、図４（ａ）に示すように、真空吸着保持板２０に被印刷基板１をセットする。前述したように、真空吸着保持板２０に形成された吸引孔２１を図示しない真空排気機構と接続した状態で、真空排気機構により吸引孔２１を介して被印刷基板１を真空吸着する。そして、例えば真空吸着保持板２０の下面に設けられた図示しない開閉機構を閉じることによって吸引孔２１の下側を閉じ、真空排気機構を切り離すことによって、被印刷基板１を保持することができる（第１の保持工程）。そして、搬送機構３０により、被印刷基板１を保持している真空吸着保持板２０を、印刷ステージ１１に搬入する。

このとき、被印刷基板１を保持している真空吸着保持板２０を搬送機構３０により印刷ステージ１１に搬入する途中において、図３（ａ）に示すように、例えば紫外線ランプ又は大気圧プラズマ装置よりなる基板洗浄機構３１により、被印刷基板１を洗浄処理してもよい。そして、被印刷基板１を保持している真空吸着保持板２０を、搬送機構３０により、基板洗浄機構３１の下方を通過させることによって、被印刷基板１を洗浄処理してもよい。

次いで、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、印刷ステージ１１において、真空吸着保持板２０に保持されている被印刷基板１に、真空押圧ノズル６０を取り付ける。例えば図示しない真空押圧ノズル移動機構により真空押圧ノズル６０を移動させ、ノズル６２の先端が被印刷基板１の外周又はその後接触させられるスタンプ２の外周付近に位置するように、真空押圧ノズル６０を取り付ける。

次いで、図３（ｃ）及び図４（ｃ）に示すように、スタンプホルダ４０に保持されているスタンプ２を、真空吸着保持板２０に保持されている被印刷基板１上に移動させる。そして、スタンプ２の被印刷基板１に対する相対位置を、搬送機構３０及び上下動作アーム５０により位置合わせする（位置合わせ工程）。

なお、予め、スタンプ２を、スタンプホルダ４０により保持する（第２の保持工程）。そして、スタンプホルダ４０に保持されているスタンプ２を、上下動作アーム５０により、塗布機構９０の塗布部９１に搬送し、塗布部９１に設けられた貯留槽にスタンプ２を浸漬させることによって、スタンプ２に印刷材料を塗布する（塗布工程）。

前述したように、搬送機構３０及び上下動作アーム５０は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向及びθ方向における、被印刷基板１とスタンプ２との相対位置を位置合わせすることができる。従って、例えば被印刷基板１及びスタンプ２に形成されているアライメントマークを基準として、搬送機構３０及び上下動作アーム５０により、Ｘ方向、Ｙ方向及びθ方向における、相対位置を位置合わせする。

なお、伸縮機構８０が設けられているときは、例えば第１の伸縮機構８１によりＸ方向にスタンプ２を伸縮させることによって、被印刷基板１に対するスタンプ２のＸ方向における相対位置をより高精度に位置合わせすることができる（伸縮工程）。また、伸縮機構８０が設けられているときは、例えば第２の伸縮機構８２によりＹ方向にスタンプ２を伸縮させることによって、被印刷基板１に対するスタンプ２のＹ方向における相対位置をより高精度に位置合わせすることができる。

次いで、図５（ａ）に示すように、上下動作アーム５０によりスタンプホルダ４０を下降させることによって、スタンプホルダ４０に保持されているスタンプ２を真空吸着保持板２０に保持されている被印刷基板１に大気圧下で接触させる（移動工程）。そして、互いに接触している被印刷基板１とスタンプ２とが大気圧下にある状態で、真空押圧ノズル６０により被印刷基板１とスタンプ２との隙間を直接真空排気することによって、スタンプ２を被印刷基板１に吸着させる（吸着工程）。これにより、被印刷基板１とスタンプ２との間に気泡が入り込むことを抑制することによって、印刷精度を向上できるとともに、装置の小型化、省電力化を図ることができる。

本実施の形態では、被印刷基板１に対して、スタンプ２が、スタンプ２の中心部から外周部に向かって順次押圧されるように、被印刷基板１とスタンプ２との隙間を直接真空排気するようにしてもよい。

図６は、中心部から外周部に向かって順次押圧されるときの被印刷基板１とスタンプ２との状態を示す概略断面図である。

例えば、スタンプ２の外周に沿って所定の間隔で設けられたノズル孔を複数のグループに分け、グループごとに個別の真空排気機構６３ａ〜６３ｄを設ける。又は、グループごとにノズル配管６６を設け、ノズル配管６６に個別に開閉バルブ６４ａ〜６４ｄ及び流量調整バルブ６５ａ〜６５ｄを設ける。そして、グループごとに真空排気機構６３ａ〜６３ｄの排気能力又は流量調整バルブ６５ａ〜６５ｄの開度を調整することによって、それぞれのグループにおける排気流量を均等にする。これにより、スタンプ２の外周に沿った排気流量を略一定になるように調整することができる。そして、被印刷基板１に対して、スタンプ２が、スタンプ２の中心部（図６における破線で囲まれた領域I）から外周部に向かって順次押圧されるように、被印刷基板１とスタンプ２との隙間を直接真空排気することができる。よって、被印刷基板１とスタンプ２との間に気泡が入り込むことを更に抑制することができる。

このように、互いに接触している被印刷基板１とスタンプ２とが大気圧下にある状態で、被印刷基板１とスタンプ２との隙間を真空排気し、スタンプ２を被印刷基板１に吸着させることによって、印刷材料を被印刷基板１に印刷する。

次いで、図５（ｂ）に示すように、真空押圧ノズル６０により被印刷基板１とスタンプ２との隙間に気体を供給して加圧する。そして、図５（ｃ）に示すように、上下動作アーム５０によりスタンプホルダ４０を上昇させることによって、スタンプホルダ４０に保持されているスタンプ２を真空吸着保持板２０に保持されている被印刷基板１から剥離させる。すなわち、真空押圧ノズル６０は、被印刷基板１とスタンプ２との隙間に気体を供給しながら、スタンプ２を被印刷基板１から剥離させる（剥離工程）。また、図３（ｄ）に示すように、スタンプホルダ４０と真空押圧ノズル６０を、印刷ステージ１１の直上から待避させる。これにより、被印刷基板１とスタンプ２とを容易に剥離することができる。

本実施の形態では、被印刷基板１から、スタンプ２が、スタンプ２の外周部から中心部に向かって順次剥離されるように、被印刷基板１とスタンプ２との隙間に気体を供給して加圧してもよい。

図７は、外周部から中心部に向かって順次剥離されるときの被印刷基板１とスタンプ２との状態を示す概略断面図である。

例えば、スタンプ２の外周に沿って所定の間隔で設けられたノズル孔を複数のグループに分け、グループごとにノズル配管７０を設け、ノズル配管７０に個別に開閉バルブ６８ａ〜６８ｄ及び流量調整バルブ６９ａ〜６９ｄを設ける。そして、グループごとに流量調整バルブ６９ａ〜６９ｄの開度を調整することによって、それぞれのグループにおける気体供給機構６７ａ〜６７ｄからの気体の供給流量を均等にする。これにより、スタンプ２の外周に沿った気体の供給流量を略一定になるように調整する。そして、被印刷基板１から、スタンプ２が、スタンプ２の外周部（図７における破線で囲まれた領域II）から中心部に向かって順次剥離されるように、被印刷基板１とスタンプ２との隙間に気体を供給して加圧することができる。よって、被印刷基板１とスタンプ２とを更に容易に剥離することができる。

次いで、搬送機構３０により、被印刷基板１を保持している真空吸着保持板２０を、印刷ステージ１１から搬出する。

このとき、被印刷基板１を保持している真空吸着保持板２０を搬送機構３０により印刷ステージ１１から搬出する途中において、図３（ｅ）に示すように、例えばヒータ又は紫外線ランプよりなる焼成機構３２により、被印刷基板１に印刷されている印刷材料を焼成してもよい。そして、被印刷基板１を保持している真空吸着保持板２０を、搬送機構３０により、焼成機構３２の下方を通過させることによって、被印刷基板１に印刷されている印刷材料を焼成してもよい。

また、印刷後のスタンプ２については、スタンプホルダ４０に保持されている状態で、上下動作アーム５０により、第１の洗浄部１０１に搬送する。そして、第１の洗浄部１０１に設けられた貯留槽にスタンプ２を浸漬させることによって、スタンプ２に残留する印刷材料を洗浄除去することができる（洗浄工程）。次いで、第１の洗浄部１０１により印刷材料が洗浄除去されたスタンプ２を、上下動作アーム５０により、第２の洗浄部１０２に搬送する。そして、第２の洗浄部１０２に設けられた紫外線ランプ又は大気圧プラズマ装置によりスタンプ２を洗浄処理することができる。

従来技術のように、真空チャンバ内で印刷工程を行う場合、スタンプへの印刷材料の塗布や洗浄の都度、スタンプを真空チャンバから出し入れするか、塗布機構や洗浄機構を真空チャンバ内に設けなければならない。

一方、本実施の形態では、スタンプへの印刷材料の塗布、洗浄、位置合わせ、印刷までの一連の動作を大気下で行うので、装置の簡素化や小型化ができるだけでなく、生産性の大幅な向上を達成することができる。また、スタンプが弾性部材で構成されている場合、中央部から外周部に向かって順次押圧されることで気泡の入り込みを防止できる他、スタンプを伸縮させることで熱歪みを補正できるという格別な効果を得ることができる。
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る印刷システムについて説明する。本実施の形態に係る印刷システムは、印刷モジュールが上下方向に複数積層されてなり、真空吸着保持板に保持されている被印刷基板が受け渡しアームにより搬送される点で、第１の実施の形態に係る印刷装置と相違する。

図８は、本実施の形態に係る印刷システム１０ａの構成を示す概略斜視図である。図９は、印刷モジュールＭ１の構成を示す概略斜視図である。図１０は、印刷ユニット１１ａの構成を示す概略断面図である。なお、図９では、図示を容易にするため、上下動作アームの図示を省略している。

印刷システム１０ａは、各種のモジュールが積層されてなる棚ユニットＵ１、Ｕ２を有する。棚ユニットＵ１は、例えば下から順に積層された、印刷モジュールＭ１を有する。棚ユニットＵ２は、例えば下から順に２つずつ積層された、基板洗浄モジュールＭ２及び焼成モジュールＭ３を有する。図８に示すように、棚ユニットＵ１と棚ユニットＵ２との間には、基板搬送用通路Ｃが設けられている。基板搬送用通路Ｃには、基板搬送用通路Ｃに沿って移動可能であるとともに、昇降可能な受け渡しアームＤが設けられている。棚ユニットＵ１、Ｕ２の各モジュール同士の間では、受け渡しアームＤによりウェハＷが搬送される。受け渡しアームＤは、少なくとも複数の印刷モジュールＭ１の積層方向である上下方向に移動可能に設けられていることが好ましく、被印刷基板１を複数の印刷モジュールＭ１の各々との間で搬送するものであることが好ましい。

なお、印刷モジュールＭ１は、本発明における印刷装置に相当し、受け渡しアームＤは、本発明における搬送アームに相当する。

図９に示すように、印刷モジュールＭ１は、印刷ユニット１１ａ、塗布ユニット９０ａ及び洗浄ユニット１００ａを有している。図１０に示すように、印刷ユニット１１ａは、例えば第１の実施の形態に係る印刷装置１０における印刷ステージ１１に設けられた各機構を有している。すなわち印刷ユニット１１ａは、真空吸着保持板２０ａ、スタンプホルダ４０、上下動作アーム５０及び真空押圧ノズル６０が設けられている。また、塗布ユニット９０ａ及び洗浄ユニット１００ａは、印刷ユニット１１ａを中心として互いに反対側に設けられていてもよい。また、塗布ユニット９０ａ及び洗浄ユニット１００ａは、それぞれ第１の実施の形態における塗布機構９０及び洗浄機構１００と同様の構成を有している。

真空吸着保持板２０ａは、上面に被印刷基板１が載置された状態で、載置された被印刷基板１を真空吸着することによって保持するためのものである。本実施の形態では、真空吸着保持板２０ａは、印刷ユニット１１ａ内に固定されている。そして、図１０に示すように、本実施の形態における真空吸着保持板２０ａの構成は、印刷ユニット１１ａ内に固定されている点を除き、第１の実施の形態における真空吸着保持板２０と同様にすることができる。また、被印刷基板１も、第１の実施の形態と同様にすることができる。

なお、真空吸着保持板２０ａは、本発明における第１の保持機構に相当する。

また、スタンプホルダ４０及び真空押圧ノズル６０は、第１の実施の形態におけるスタンプホルダ４０及び真空押圧ノズル６０と同様にすることができる。ただし、第１の実施の形態では、印刷ステージ１１を中心としてスタンプホルダ４０と真空押圧ノズル６０が互いに反対側に配置されているが、本実施の形態では、スタンプホルダ４０と真空押圧ノズル６０とは、真空吸着保持板２０ａを中心として同一側に配置されていてもよい。

上下動作アーム５０は、図１０におけるＺ方向に移動可能であり、図９におけるＸ方向及びＹ方向に移動可能であるとともに、Ｚ軸を中心とした回転方向であるθ方向に回転可能に設けられている。従って、上下動作アーム５０により、真空吸着保持板２０ａに保持されている被印刷基板１と、スタンプホルダ４０を介して上下動作アーム５０に保持されているスタンプ２とは、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向及びθ方向に、移動可能に設けられている。また、上下動作アーム５０により、スタンプ２を保持した状態のスタンプホルダ４０を移動させることによって、スタンプホルダ４０に保持されているスタンプ２は、塗布ユニット９０ａや洗浄ユニット１００ａに搬送可能に設けられている。

あるいは、真空吸着保持板２０ａをＸ方向に移動可能に設け、Ｘ方向の相対移動については、真空吸着保持板２０ａにより行うようにしてもよい。このとき、真空吸着保持板２０ａ及び上下動作アーム５０は、本発明における移動機構に相当する。また、真空吸着保持板２０ａ及び上下動作アーム５０は、真空吸着保持板２０ａ及びスタンプホルダ４０のいずれか一方を他方に対して相対移動させることによって、被印刷基板１とスタンプ２とを大気圧下で接触させるものである。また、真空吸着保持板２０ａ及び上下動作アーム５０は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向及びθ方向に、被印刷基板１とスタンプ２との相対位置を位置合わせするものでもあり、本発明における位置合わせ機構に相当する。

本実施の形態でも、伸縮機構８０が設けられていてもよい。伸縮機構８０は、第１の実施の形態における伸縮機構８０と同様にすることができる。

本実施の形態に係る印刷方法も、一部の工程を除き、図４及び図５を用いて説明した第１の実施の形態に係る印刷方法と同様に行うことができる。

本実施の形態では、始めに、受け渡しアームＤにより、例えば紫外線ランプ又は大気圧プラズマ装置よりなる基板洗浄モジュールＭ２に被印刷基板１を搬入し、基板洗浄モジュールＭ２により、被印刷基板１を洗浄処理することができる。

次いで、受け渡しアームＤにより、印刷ユニット１１ａに設けられている真空吸着保持板２０ａに被印刷基板１をセットする。受け渡しアームＤに保持されていた被印刷基板１を、真空吸着保持板２０ａに設けられた図示しないリフトピンを介して真空吸着保持板２０ａに載置する。第１の実施の形態と同様に、真空吸着保持板２０ａに形成された吸引孔２１を図示しない真空排気機構と接続した状態で、真空排気機構により吸引孔２１を介して被印刷基板１を真空吸着する。そして、例えば真空吸着保持板２０ａの下面に設けられた図示しない開閉機構を閉じることによって吸引孔２１の下側を閉じ、真空排気機構を切り離すことによって、被印刷基板１を保持する（第１の保持工程）。

次いで、図４（ｂ）に示すように、印刷ユニット１１ａにおいて、真空吸着保持板２０ａに保持されている被印刷基板１に、真空押圧ノズル６０を取り付ける。具体的な方法は、第１の実施の形態と同様にすることができる。

次いで、図４（ｃ）に示すように、スタンプホルダ４０に保持されているスタンプ２の、真空吸着保持板２０ａに保持されている被印刷基板１に対する相対位置を、上下動作アーム５０により位置合わせする（位置合わせ工程）。

なお、予め、スタンプ２を、スタンプホルダ４０により保持する（第２の保持工程）。そして、スタンプホルダ４０に保持されているスタンプ２を、上下動作アーム５０により、塗布ユニット９０ａの塗布部９１に搬送し、塗布部９１に設けられた貯留槽にスタンプ２を浸漬させることによって、スタンプ２に印刷材料を塗布する（塗布工程）。

そして、例えば被印刷基板１及びスタンプ２に形成されているアライメントマークを基準として、上下動作アーム５０により、Ｘ方向、Ｙ方向及びθ方向における、相対位置を位置合わせする（位置合わせ工程）。

なお、第１の実施の形態と同様に、伸縮機構８０が設けられているときは、スタンプ２を伸縮させることによって、被印刷基板１に対するスタンプ２のＸ方向及びＹ方向における相対位置をより高精度に位置合わせすることができる（伸縮工程）。

次いで、図５（ａ）に示すように、上下動作アーム５０によりスタンプホルダ４０を下降させることによって、スタンプホルダ４０に保持されているスタンプ２を、真空吸着保持板２０ａに保持されている被印刷基板１に、大気圧下で接触させる（移動工程）。そして、互いに接触している被印刷基板１とスタンプ２とが大気圧下にある状態で、真空押圧ノズル６０により、被印刷基板１とスタンプ２との隙間を直接真空排気することによって、スタンプ２を被印刷基板１に吸着させる（吸着工程）。本実施の形態でも、被印刷基板１とスタンプ２との間に気泡が入り込むことを抑制することによって、印刷精度を向上できるとともに、装置の小型化、省電力化を図ることができる。

なお、第１の実施の形態と同様に、被印刷基板１に対して、スタンプ２が、スタンプ２の中心部から外周部に向かって順次押圧されるように、被印刷基板１とスタンプ２との隙間を直接真空排気するようにしてもよい。これにより、被印刷基板１とスタンプ２との間に気泡が入り込むことを更に抑制することができる。

このように、互いに接触している被印刷基板１とスタンプ２とが大気圧下にある状態で、被印刷基板１とスタンプ２との隙間を真空排気し、スタンプ２を被印刷基板１に吸着させることによって、印刷材料を被印刷基板１に印刷する。

次いで、第１の実施の形態と同様に、図５（ｂ）に示すように、真空押圧ノズル６０により被印刷基板１とスタンプ２との隙間に気体を供給して加圧する。そして、図５（ｃ）に示すように、上下動作アーム５０によりスタンプホルダ４０を上昇させることによって、スタンプホルダ４０に保持されているスタンプ２を真空吸着保持板２０ａに保持されている被印刷基板１から剥離させる。すなわち、真空押圧ノズル６０は、被印刷基板１とスタンプ２との隙間に気体を供給しながら、スタンプ２を被印刷基板１から剥離させる（剥離工程）。これにより、被印刷基板１とスタンプ２とを容易に剥離することができる。

また、本実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、被印刷基板１から、スタンプ２が、スタンプ２の外周部から中心部に向かって順次剥離されるように、被印刷基板１とスタンプ２との隙間に気体を供給して加圧してもよい。これにより、被印刷基板１とスタンプ２とを更に容易に剥離することができる。

次いで、真空吸着保持板２０ａの真空吸着を解除し、真空吸着保持板２０ａに載置されていた被印刷基板１を、真空吸着保持板２０ａに設けられた図示しないリフトピンを介して受け渡しアームＤに受け渡す。受け渡された被印刷基板１は、受け渡しアームＤにより、印刷ユニット１１ａから搬出される。そして、受け渡しアームＤにより、棚ユニットＵ２の焼成モジュールＭ３に搬入し、加熱処理を行うことによって、印刷材料の溶媒を蒸発乾燥させ、印刷された印刷材料を焼成することができる。印刷材料を含む液体が第１の実施の形態で前述した銀インクであるときは、例えば１８０℃で３０分間加熱処理することによって、銀として焼成することができる。

また、印刷後のスタンプ２については、スタンプホルダ４０に保持されている状態で、上下動作アーム５０により、洗浄ユニット１００ａに設けられた第１の洗浄部１０１に搬送する。そして、第１の洗浄部１０１に設けられた貯留槽にスタンプ２を浸漬させることによって、スタンプ２に残留する印刷材料を洗浄除去することができる（洗浄工程）。次いで、第１の洗浄部１０１により印刷材料が洗浄除去されたスタンプ２を、上下動作アーム５０により、第２の洗浄部１０２に搬送する。そして、第２の洗浄部１０２に設けられた紫外線ランプ又は大気圧プラズマ装置によりスタンプ２を洗浄処理することができる。

本実施の形態によれば、印刷モジュールＭ１、基板洗浄モジュールＭ２、焼成モジュールＭ３が縦に積層されて配置されるので、装置の専有面積を小さくすることが可能になる。印刷、洗浄、焼成の各工程での所要時間に応じて、それぞれのモジュールを配置すれば、全体の最適化を図ることができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、本実施の形態では、印刷方法が、スタンプに形成されたパターンに塗布されている印刷材料を被印刷基板に転写することによって印刷する、いわゆるマイクロコンタクトプリンティング法である例について説明した。しかし、本発明は、スタンプに塗布されている印刷材料を被印刷基板に印刷する場合に限られない。従って、印刷材料が塗布されている被印刷基板にスタンパを押し付け、被印刷基板のうち、スタンパに形成されたパターンの凸状部分に対応する部分に塗布されている印刷材料を除去することによって、被印刷基板にパターン印刷するインプリント法にも適用可能である。

１ 被印刷基板
２ スタンプ
１０ 印刷装置
１０ａ 印刷システム
２０ 真空吸着保持板
３０ 搬送機構
４０ スタンプホルダ
５０ 上下動作アーム
６０ 真空押圧ノズル
８０ 伸縮機構
９０ 塗布機構
１００ 洗浄機構

Claims (16)

1. 被印刷基板とスタンプ部材とを接触させることによって、印刷材料を前記被印刷基板に印刷する印刷装置において、
   前記被印刷基板を保持する第１の保持機構と、
   前記スタンプ部材を保持する第２の保持機構と、
   前記第１の保持機構及び前記第２の保持機構のいずれか一方を他方に対して相対移動させることによって、前記第１の保持機構に保持されている前記被印刷基板と前記第２の保持機構に保持されている前記スタンプ部材とを大気圧下で接触させる移動機構と、
   互いに接触している前記被印刷基板と前記スタンプ部材とが大気圧下にある状態で、前記被印刷基板と前記スタンプ部材との隙間を真空排気することによって、前記スタンプ部材を前記被印刷基板に吸着させる吸着機構と
   を有する、印刷装置。
2. 前記吸着機構は、前記被印刷基板に対して、前記スタンプ部材が、前記スタンプ部材の中心部から外周部に向かって順次押圧されるように、前記隙間を真空排気することによって、前記スタンプ部材を前記被印刷基板に吸着させるものである、請求項１に記載の印刷装置。
3. 前記吸着機構は、前記被印刷基板に吸着している前記スタンプ部材と前記被印刷基板との隙間に気体を供給しながら、前記スタンプ部材を前記被印刷基板から剥離させるものである、請求項１又は請求項２に記載の印刷装置。
4. 前記スタンプ部材は弾性部材よりなるものであり、
   前記第２の保持機構に保持されている前記スタンプ部材を水平方向に伸縮させる伸縮機構を有する、請求項１から請求項３のいずれかに記載の印刷装置。
5. 前記第１の保持機構に保持されている前記被印刷基板と前記第２の保持機構に保持されている前記スタンプ部材との相対位置を合わせる位置合わせ機構を有する、請求項１から請求項４のいずれかに記載の印刷装置。
6. 前記印刷装置は、前記被印刷基板と前記スタンプ部材とを接触させることによって、前記スタンプ部材に塗布されている前記印刷材料を前記被印刷基板に印刷するものであり、
   前記スタンプ部材に印刷材料を塗布する塗布機構を有する、請求項１から請求項５のいずれかに記載の印刷装置。
7. 前記スタンプ部材を洗浄する洗浄機構を有する、請求項１から請求項６のいずれかに記載の印刷装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の印刷装置が上下方向に複数積層されてなるユニットと、
   少なくとも前記複数の印刷装置の積層方向に移動可能に設けられ、被印刷基板を前記複数の印刷装置の各々との間で搬送する搬送アームと
   を有する、印刷システム。
9. 被印刷基板とスタンプ部材とを接触させることによって、印刷材料を前記被印刷基板に印刷する印刷方法において、
   第１の保持機構により前記被印刷基板を保持する第１の保持工程と、
   第２の保持機構により前記スタンプ部材を保持する第２の保持工程と、
   移動機構により前記第１の保持機構及び前記第２の保持機構のいずれか一方を他方に対して相対移動させることによって、前記第１の保持機構に保持されている前記被印刷基板と前記第２の保持機構に保持されている前記スタンプ部材とを大気圧下で接触させる移動工程と、
   互いに接触している前記被印刷基板と前記スタンプ部材とが大気圧下にある状態で、前記被印刷基板と前記スタンプ部材との隙間を吸着機構により真空排気することによって、前記スタンプ部材を前記被印刷基板に吸着させる吸着工程と
   を有する、印刷方法。
10. 前記吸着工程は、前記被印刷基板に対して、前記スタンプ部材が、前記スタンプ部材の中心部から外周部に向かって順次押圧されるように、前記隙間を前記吸着機構により真空排気することによって、前記スタンプ部材を前記被印刷基板に吸着させるものである、請求項９に記載の印刷方法。
11. 前記被印刷基板に吸着している前記スタンプ部材と前記被印刷基板との隙間に、前記吸着機構により気体を供給しながら、前記スタンプ部材を前記被印刷基板から剥離させる剥離工程を有する、請求項９又は請求項１０に記載の印刷方法。
12. 前記スタンプ部材は弾性部材よりなるものであり、
    前記第２の保持機構に保持されている前記スタンプ部材を、伸縮機構により水平方向に伸縮させる伸縮工程を有する、請求項９から請求項１１のいずれかに記載の印刷方法。
13. 前記第１の保持機構に保持されている前記被印刷基板と前記第２の保持機構に保持されている前記スタンプ部材との相対位置を、位置合わせ機構により合わせる位置合わせ工程を有する、請求項９から請求項１２のいずれかに記載の印刷方法。
14. 前記印刷方法は、前記被印刷基板と前記スタンプ部材とを接触させることによって、前記スタンプ部材に塗布されている前記印刷材料を前記被印刷基板に印刷するものであり、
    塗布機構により前記スタンプ部材に印刷材料を塗布する塗布工程を有する、請求項９から請求項１３のいずれかに記載の印刷方法。
15. 洗浄機構により前記スタンプ部材を洗浄する洗浄工程を有する、請求項９から請求項１４のいずれかに記載の印刷方法。
16. コンピュータに請求項９から請求項１５のいずれかに記載の印刷方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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