JP6013212B2 - パターン形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、ブランケットに担持されたパターン形成材料を版によりパターニングしたり、形成されたパターンを基板に転写することでパターンを形成するパターン形成装置に関するものである。

ガラス基板や半導体基板などの基板にパターンを形成する技術として、パターンを担持するブランケットを基板に密着させてパターンを基板に転写するものがある。また、ブランケットにパターンを担持させる技術として、パターン形成材料によりブランケット表面に形成された一様な膜に版（ネガ版）を押し当て、該膜のうち不要な部分を版に付着させて除去することで、パターンとなる部分のみをブランケット上に残留させてパターン形成（パターニング）するものがある。

このような技術の１つとして、例えば特許文献１に記載されたような印刷技術を応用したものがある。例えば特許文献２に記載の技術では、一方向に張力を付与してフレームに張架した版を、基板に対して傾けた状態で基板の上方に配置し、プレスローラにより版をその一方端部から順に基板に押し付けてゆき、その後に版を剥離することで、版上のパターンを基板に転写する。

特開平０７−１２５１７９号公報 特開２００２−０３６４９９号公報

上記従来技術のように基板の上部に配置したパターン担持体をその上方から押圧する構成では、パターン担持体の上面を開放した状態で保持しなければならないため、その撓みが避けられない。撓みによる基板との意図せぬ接触を回避するためには、パターン担持体を基板から離して配置したり、上記従来技術のように版を傾けて保持するなどの対応が考えられるが、このようにするとパターン担持体と基板とを近接させることができず、基板に形成されるパターンの位置精度が十分でない。

このため、下方からローラ押圧することが望まれるが、そのための技術が十分に確立されるには至っていない。特に、ローラによる局所的な押圧を行いつつその押圧位置を移動させる場合、ローラから押圧力を受ける部材には偏荷重がかかることが予想される。このような偏荷重によって押圧力が不均一になると良好なパターン形成を行うことが難しくなるが、このような課題およびこれを解決するための具体的な装置構成については、これまで提案されていない。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、版または基板をブランケットに当接させてパターン形成を行うパターン形成装置において、意図しない接触を回避しつつ版または基板とブランケットとの間を一定の押圧力で押圧して、良好なパターン形成を行うことのできる技術を提供することを目的とする。

この発明の一の態様は、パターン形成材料をパターニングするための版、またはパターンが転写される基板を処理対象物として、該処理対象物と、前記パターン形成材料を一方面に担持するブランケットとを当接させてパターン形成を行うパターン形成装置であって、上記目的を達成するため、前記一方面を上向きにして前記ブランケットを水平姿勢に保持する第１保持手段と、前記処理対象物の平面サイズ以上の平面サイズを有する保持平面を有し、該保持平面に前記処理対象物の一方面を当接させて保持する第２保持手段と、前記第２保持手段を跨ぐように水平方向に延設され、前記保持平面を前記第１保持手段に保持される前記ブランケットの前記一方面と対向させて前記第２保持手段を支持する梁部材と、前記梁部材のうち前記第２保持手段を挟む両側位置でそれぞれ前記梁部材を昇降可能に支持する１対の支持部材と、前記ブランケットの前記一方面とは反対の他方面側から、前記梁部材の延設方向に直交する方向において一様な押圧力で前記ブランケットを部分的に前記第２保持手段側へ押圧して前記第１保持手段に保持された前記処理対象物に当接させ、しかも、前記ブランケットの押圧位置を前記梁部材の前記延設方向と平行に移動させる押圧手段とを備えている。

このように構成された発明では、水平姿勢に保持されたブランケットの上方に第２保持手段が対向配置される。そして、第２保持手段に保持された処理対象物としての版または基板に対してブランケットが部分的に押し付けられる。このような部分的な押圧では、押圧力を受け止める第２保持手段に偏荷重がかかる。これにより第２保持手段の姿勢が変化すると、処理対象物とブランケットとの間に作用する押圧力が変動してしまう。また対向配置された処理対象物とブランケットとのギャップが変動し、甚だしい場合にはこれらが意図しない接触を起こすことがある。

両端を支持された梁部材に第２保持手段が取り付けられた構成においては、梁部材の延設方向を軸とする回転を生じさせるような偏荷重がかかるとき、部材に捩れが生じて第２保持手段を変位させてしまう可能性がある。特に梁部材が移動可能となった構成では、可動部分を有することによって第２保持手段の変位が起きやすい。

そこで、この発明では、梁部材の延設方向に直交する方向においては一様な押圧力でブランケットを押圧しつつ、その押圧位置を梁の延設方向に沿って移動させる。こうすることで、偏荷重による捩れは梁部材の延設方向に直交する軸周りに限定され、第２保持部材の変位は最小限に抑えられる。そして、梁部材の両側を支持することで、偏荷重への耐力を高めつつ梁部材を昇降させる機能を付与することが可能となる。そのため、この発明では、版または基板とブランケットとの意図しない接触を回避しつつこれらを一定の押圧力で押圧して、良好なパターン形成を行うことができる。

ここで押圧手段としては、例えば、ブランケットのうち梁部材の延設方向に直交する方向における長さが該方向における処理対象物の長さよりも長い領域に対して一様な押圧力を与えるように構成されてもよい。このようにすると、延設方向に直交する方向における処理対象物への押圧力のムラが生じなくなり、また押圧手段が延設方向に沿って１回移動するだけで処理対象物の全体に押圧力を与えることができる。

また例えば、押圧手段は、ブランケットの他方面のうち延設方向に直交する方向を長手方向とする押圧領域においてブランケットに当接してブランケットを押圧する押圧部材と、押圧部材を支持してブランケットに当接させつつ延設方向に移動する移動部とを有する構成であってもよい。この場合において、押圧部材は、例えば移動部により回転自在に支持されて延設方向と直交する方向を回転軸とするローラであってもよい。このような構成では、押圧部材を延設方向に移動させる動作のみで、処理対象物とブランケットとの間を全面にわたり均一に押圧することができる。

また例えば、梁部材が、延設方向を水平に保ちつつ鉛直方向に移動するように構成されてもよい。こうすることで、梁部材の鉛直方向への移動によって第２保持部材の保持平面がブランケットに対して平行を保ったまま移動するので、両者を接触させることなく両者間の微小なギャップ調整を行うことができる。

また例えば、１対の支持部材がそれぞれ共通のベース部に固定されており、押圧手段が、ベース部に対して延設方向に移動可能に支持されていてもよい。このような構成では、ベース部を介して支持部材と押圧手段、延いては第２保持手段と押圧手段との相対位置が規定され、押圧手段がブランケットを第２保持手段側へ押圧する際の押圧力の制御が容易となる。

この発明によれば、押圧手段の押圧による偏荷重に起因する捩れは梁部材の延設方向に直交する軸周りに限定されており、第２保持部材の変位は最小限に抑えられるので、版または基板とブランケットとの意図しない接触を回避しつつこれらを一定の押圧力で押圧して、良好なパターン形成を行うことができる。

この発明にかかるパターン形成装置の一実施形態を示す斜視図である。 このパターン形成装置の制御系を示すブロック図である。 下ステージブロックの構造を示す斜視図である。 昇降ハンドユニットの構造を示す図である。 転写ローラユニットの構造を示す図である。 上ステージアセンブリの構造を示す図である。 パターン形成処理を示すフローチャートである。 処理の各段階における装置各部の位置関係を模式的に示す第１の図である。 処理の各段階における装置各部の位置関係を模式的に示す第２の図である。 処理の各段階における装置各部の位置関係を模式的に示す第３の図である。 処理の各段階における装置各部の位置関係を模式的に示す第４の図である。 処理の各段階における装置各部の位置関係を模式的に示す第５の図である。 処理の各段階における装置各部の位置関係を模式的に示す第６の図である。 版または基板とブランケットとの位置関係を示す図である。 処理の各段階における装置各部の位置関係を模式的に示す第７の図である。 梁部材の延設方向とローラ移動方向との関係を模式的に示す図である。

図１はこの発明にかかるパターン形成装置の一実施形態を示す斜視図である。また、図２はこのパターン形成装置の制御系を示すブロック図である。なお、図１では、装置の内部構成を示すために外部カバーを除いた状態を示している。各図における方向を統一的に示すために、図１右下に示すようにＸＹＺ直交座標軸を設定する。ここでＸＹ平面が水平面、Ｚ軸が鉛直軸を表す。より詳しくは、（＋Ｚ）方向が鉛直上向き方向を表している。装置から見たときの正面方向は（−Ｙ）方向であり、物品の搬入出を含む外部からの装置へのアクセスはＹ軸方向に沿ってなされる。

このパターン形成装置１は、メインフレーム２に上ステージブロック４および下ステージブロック６が取り付けられた構造を有している。図１では、各ブロックの区別を明示するために、上ステージブロック４には粗いピッチのドットを、また下ステージブロック６にはより細かいピッチのドットを付している。パターン形成装置１は上記以外に、予め記憶された処理プログラムに従い装置各部を制御して所定の動作を実行する制御ユニット８（図２）を有している。上ステージブロック４および下ステージブロック６の詳細な構成については後に説明することとし、まず装置１の全体構成を説明する。

パターン形成装置１は、下ステージブロック６により保持されたブランケットＢＬと、上ステージブロック４により保持された版ＰＰまたは基板ＳＢとを互いに当接させることでパターン形成を行う装置である。この装置１によるパターン形成プロセスは、より具体的には以下の通りである。まず、パターン形成材料が一様に塗布されたブランケットＢＬに対して、形成すべきパターンに対応して作成された版ＰＰを当接させることにより、ブランケットＢＬに担持された塗布層をパターニングする（パターニング処理）。そして、こうしてパターニングされたブランケットＢＬと基板ＳＢとを当接させることで、ブランケットＢＬに担持されたパターンを基板ＳＢに転写する（転写処理）。これにより、基板ＳＢに所望のパターンが形成される。

このように、このパターン形成装置１は基板ＳＢに所定のパターンを形成するパターン形成プロセスにおけるパターニング処理および転写処理の両方に使用することが可能であるが、これらの処理の一方のみを受け持つ態様で用いられてもよい。

パターン形成装置１の下ステージブロック６は、メインフレーム２のベースフレーム２１により支持されている。一方、上ステージブロック４は、下ステージブロック６をＸ方向から挟むようにベースフレーム２１から立設されＹ方向に延びる１対の上ステージ支持フレーム２２，２３に取り付けられている。

また、メインフレーム２には、装置に搬入される基板ＳＢとブランケットＢＬとの位置検出を行うためのプリアライメントカメラが取り付けられている。具体的には、Ｙ軸方向に沿って装置に搬入される基板ＳＢのエッジを異なる３か所で検出するための３基の基板用プリアライメントカメラ２４１，２４２，２４３が、上ステージ支持フレーム２２，２３から立設されたブームにそれぞれ取り付けられている。同様に、Ｙ軸方向に沿って装置に搬入されるブランケットＢＬのエッジを異なる３か所で検出するための３基のブランケット用プリアライメントカメラ２４４，２４５，２４６が上ステージ支持フレーム２２，２３から立設されたブームにそれぞれ取り付けられている。なお図１では、上ステージブロック４の背後に位置する１基のブランケット用プリアライメントカメラ２４６が現れていない。また、図２では基板用プリアライメントカメラを「基板用ＰＡカメラ」と、ブランケット用プリアライメントカメラを「ブランケット用ＰＡカメラ」と、それぞれ略記している。

図３は下ステージブロックの構造を示す斜視図である。下ステージブロック６では、中央部が開口するプレート状のアライメントステージ６０１の四隅にそれぞれ支柱６０２が鉛直方向（Ｚ方向）に立設されており、これらの支柱６０２により、ステージ支持プレート６０３が支持されている。図示を省略しているが、アライメントステージ６０１の下部には、鉛直方向Ｚに延びる回転軸を回転中心とする回転方向（以下、「θ方向」と称する）、Ｘ方向およびＹ方向の３自由度を有する例えばクロスローラベアリング等のアライメントステージ支持機構６０５（図２）が設けられており、該アライメントステージ支持機構６０５を介してアライメントステージ６０１はベースフレーム２１に取り付けられている。したがって、アライメントステージ支持機構６０５の作動によって、アライメントステージ６０１はベースフレーム２１に対してＸ方向、Ｙ方向およびθ方向に所定の範囲で移動可能である。

ステージ支持プレート６０３の上部に、上面が略水平面と一致する平面となり中央部に開口窓６１１が形成された環状矩形の下ステージ６１が配置されている。下ステージ６１の上面にブランケットＢＬが載置され、下ステージ６１がこれを保持する。

開口窓６１１の開口サイズについては、ブランケットＢＬの表面領域のうち、パターン形成領域として有効に機能する中央部の有効領域（図示せず）の平面サイズよりは大きいことが必要である。つまり、ブランケットＢＬが下ステージ６１に載置されたとき、ブランケットＢＬ下面のうち有効領域に対応する領域の全体が開口窓６１１に臨み、有効領域の下方が完全に開放された状態である必要がある。またパターン形成材料による塗布層は、少なくとも有効領域の全体を覆うように形成される。

下ステージ６１の上面６１ａには、開口窓６１１の周縁各辺にそれぞれ沿うように複数の溝６１２が設けられており、各溝６１２は図示しない制御バルブを介して制御ユニット８の負圧供給部８０４に接続されている。各溝６１２は、ブランケットＢＬの平面サイズよりも小さい平面サイズの領域内に配置されている。そして、図において一点鎖線で示すように、ブランケットＢＬは、これらの溝６１２を全て覆うようにして下ステージ６１に載置される。またこれを可能とするために、下ステージ上面６１ａにブランケットＢＬの位置規制用のストッパ部材６１３が適宜配置される。

各溝６１２に負圧が供給されることにより各溝６１２は真空吸着溝として機能し、こうしてブランケットＢＬの周縁部の四辺が下ステージ６１の上面６１ａに吸着保持される。真空吸着溝を互いに独立した複数の溝６１２で構成することにより、何らかの原因で一部の溝において真空破壊が生じても他の溝によるブランケットＢＬの吸着が維持されるので、ブランケットＢＬを確実に保持することができる。また、単独の溝を設けた場合よりも強い吸着力でブランケットＢＬを吸着することができる。

下ステージ６１の開口窓６１１の下方には、ブランケットＢＬをＺ軸方向に上下動させるための昇降ハンドユニット６２，６３と、ブランケットＢＬに下方から当接して押し上げる転写ローラユニット６４とが設けられている。

図４は昇降ハンドユニットの構造を示す図である。２つの昇降ハンドユニット６２，６３の構造は同一であるので、ここでは一方の昇降ハンドユニット６２の構造について説明する。昇降ハンドユニット６２は、ベースフレーム２１からＺ方向に立設された２本の支柱６２１，６２２を有しており、これらの支柱６２１，６２２に対してプレート状のスライドベース６２３が上下動可能に取り付けられている。より具体的には、２本の支柱６２１，６２２にはそれぞれ鉛直方向（Ｚ方向）に延びるガイドレール６２１１，６２２１が取り付けられており、スライドベース６２３の背面、つまり（＋Ｙ）側主面に取り付けられた図示しないスライダがガイドレール６２１１，６２２１に摺動自在に取り付けられる。そして、例えばモータおよびボールねじ機構などの適宜の駆動機構を備える昇降機構６２４が、制御ユニット８からの制御指令に応じてスライドベース６２３を上下動させる。

スライドベース６２３には複数（この例では４本）のハンド６２５が上下動自在に取り付けられている。各ハンド６２５の構造は、配設位置に応じてベース部分の形状が異なる点を除いて基本的に同一である。各ハンド６２５は、スライドベース６２３の正面、つまり（−Ｙ）側主面に鉛直方向（Ｚ方向）に沿って取り付けられたガイドレール６２６に対して摺動自在に係合されたスライダ６２７に固定されている。スライダ６２７はスライドベース６２３の背面に取り付けられた例えばロッドレスシリンダなどの適宜の駆動機構を備える昇降機構６２８に連結されており、該昇降機構６２８の作動によりスライドベース６２３に対して上下方向に移動する。各ハンド６２５にはそれぞれ独立の昇降機構６２８が設けられており、各ハンド６２５を個別に上下動させることができる。

つまり、昇降ハンドユニット６２では、昇降機構６２４がスライドベース６２３を上下動させることで各ハンド６２５を一体的に昇降させることができるとともに、各昇降機構６２８が独立して作動することで各ハンド６２５を個別に昇降させることが可能となっている。

ハンド６２５の上面６２５ａはＹ方向を長手方向とする細長い平面状に仕上げられており、該上面６２５ａをブランケットＢＬの下面に当接させてブランケットＢＬを支持することができる。また上面６２５ａには、図示しない配管および制御バルブを介して制御ユニット８に設けられた負圧供給部８０４と連通する吸着孔６２５ｂが設けられている。これにより、吸着孔６２５ｂには必要に応じて負圧供給部８０４からの負圧が供給されて、ハンド６２５の上面６２５ａにブランケットＢＬを吸着保持することができる。そのため、ハンド６２５でブランケットＢＬを支持する際の滑りを防止することができる。

また、吸着孔６２５ｂに対しては、図示しない配管および制御バルブを介して制御ユニット８のガス供給部８０６から適宜の気体、例えば乾燥空気や不活性ガスなどが必要に応じて供給される。すなわち、制御ユニット８により制御される各制御バルブの開閉によって、吸着孔６２５ｂには、負圧供給部８０４からの負圧およびガス供給部８０６からの気体が選択的に供給される。

ガス供給部８０６からの気体が吸着孔６２５ｂに供給されるとき、吸着孔６２５ｂからは少量の気体が吐出される。これによりブランケットＢＬの下面とハンド上面６２５ａとの間に微小な隙間が形成され、ハンド６２５はブランケットＢＬを下方から支持しつつ、ブランケットＢＬ下面からは離間した状態となる。そのため、各ハンド６２５によりブランケットＢＬを支持しながら、ブランケットＢＬを各ハンド６２５に対して摺擦させることなく水平方向に移動させることができる。なお、気体吐出孔を吸着孔６２５ｂとは別にハンド上面６２５ａに設けてもよい。

図３に戻って、下ステージブロック６では、上記のような構成を有する昇降ハンドユニット６２，６３がハンド６２５を内向きにしてＹ方向に向かい合うように対向配置されている。各ハンド６２５が最も下降した状態では、ハンド上面６２５ａは下ステージ上面６１ａよりも下方、つまり（−Ｚ）方向に大きく後退した位置にある。一方、各ハンド６２５が最も上昇した状態では、各ハンド６２５の先端は下ステージ６１の開口窓６１１から上方へ突き出した状態となり、ハンド上面６２５ａは下ステージ上面６１ａよりも上方、つまり（＋Ｚ）方向に突出した位置まで到達する。

また、上方から見たとき、両昇降ハンドユニット６２，６３の互いに向かい合うハンド６２５の先端同士の間には一定の間隔が設けられており、これらが接触することはない。また次に述べるように、この隙間を利用して、転写ローラユニット６４がＸ方向に移動する。

図５は転写ローラユニットの構造を示す図である。転写ローラユニット６４は、Ｙ方向に延びる円筒状のローラ部材である転写ローラ６４１と、該転写ローラ６４１の下方に沿ってＹ方向に延びその両端部で転写ローラ６４１を回転自在に支持する支持フレーム６４２と、適宜の駆動機構を有し支持フレーム６４２をＺ方向に上下動させる昇降機構６４４とを有している。転写ローラ６４１は回転駆動機構と接続されておらず、自由回転する。また、支持フレーム６４２には、転写ローラ６４１の表面に下方から当接して転写ローラ６４１の撓みを防止するバックアップローラ６４３が設けられている。

Ｙ方向における転写ローラ６４１の長さは、下ステージ６１の開口窓６１１の四辺のうちＹ方向に沿った辺の長さ、つまり開口窓６１１のＹ方向における開口寸法よりは短く、かつ、後述する上ステージに保持されたときの版ＰＰまたは基板ＳＢのＹ方向に沿った長さよりは長い。ブランケットＢＬのうちパターン形成領域として有効な有効領域の長さは当然に版ＰＰまたは基板ＳＢの長さ以下であるから、Ｙ方向において転写ローラ６４１は有効領域よりも長い。

昇降機構６４４は、ベース部６４４ａと、該ベース部６４４ａから上方に延びて支持フレーム６４２のＹ方向における中央付近に連結された支持脚６４４ｂを有している。支持脚６４４ｂはモータまたはシリンダ等の適宜の駆動機構によりベース部６４４ａに対して上下動可能となっている。ベース部６４４ａは、Ｘ方向に延設されたガイドレール６４６に対して摺動自在に取り付けられており、さらに例えばモータおよびボールねじ機構などの適宜の駆動機構を備える移動機構６４７に連結されている。ガイドレール６４６は、Ｘ方向に延設されてベースフレーム２１に固定された下部フレーム６４５の上面に取り付けられている。移動機構６４７が作動することにより、転写ローラ６４１、支持フレーム６４２および昇降機構６４４が一体的にＸ方向に走行する。

詳しくは後述するが、このパターン形成装置１では、下ステージ６１に保持されたブランケットＢＬに転写ローラ６４１を当接させてブランケットＢＬを部分的に押し上げることにより、上ステージに保持されてブランケットＢＬに近接対向配置された版ＰＰまたは基板ＳＢにブランケットＢＬを当接させる。

昇降機構６４４は、昇降ハンドユニット６２，６３の互いに向かい合うハンド６２５が作る隙間を通って走行する。また各ハンド６２５は、その上面６２５ａが転写ローラユニット６４の支持フレーム６４２の下面より下方まで（−Ｚ）方向に後退可能となっている。したがってこの状態で昇降機構６４４が走行することで、転写ローラユニット６４の支持フレーム６４２が各ハンド６２５の上面６２５ａの上方を通過し、転写ローラユニット６４とハンド６２５とが衝突することが回避される。

次に上ステージブロック４の構造について説明する。図１に示すように、上ステージブロック４は、Ｘ方向に延びる構造体である上ステージアセンブリ４０と、上ステージ支持フレーム２２，２３からそれぞれ立設されて上ステージアセンブリ４０のＸ方向両端部をそれぞれ支持する１対の支持柱４５，４６と、例えばモータおよびボールねじ機構などの適宜の駆動機構を備え上ステージアセンブリ４０全体をＺ方向に昇降移動させる昇降機構４７とを備えている。

図６は上ステージアセンブリの構造を示す図である。上ステージアセンブリ４０は、下面に版ＰＰまたは基板ＳＢを保持する上ステージ４１と、上ステージ４１の上部に設けられた補強フレーム４２と、補強フレーム４２に結合されてＸ方向に沿って水平に延びる梁状構造体４３と、上ステージ４１に装着される上部吸着ユニット４４とを備えている。図６に示すように、上ステージアセンブリ４０はその外形上の中心を含むＸＺ平面およびＹＺ平面に対してそれぞれ概ね対称な形状を有している。

上ステージ４１は、保持すべき版ＰＰまたは基板ＳＢの平面サイズより少し小さい平板状部材であり、水平姿勢に保持されたその下面４１ａが版ＰＰまたは基板ＳＢを当接させて保持する保持平面となっている。保持平面は高い平面度が要求されるので、その材料としては石英ガラスまたはステンレス板が好適である。また保持平面には後述する上部吸着ユニット４４の吸着パッドを装着するための貫通孔が設けられている。

補強フレーム４２は、上ステージ４１の上面にＺ方向に延設された補強リブの組み合わせからなっており、図に示すように、上ステージ４１の撓みを防止してその下面（保持平面）４１ａの平面度を維持するために、ＹＺ平面と平行な補強リブ４２１と、ＸＺ平面と平行な補強リブ４２２とがそれぞれ複数適宜組み合わされている。補強リブ４２１，４２２は例えば金属板により構成することができる。

また、梁状構造体４３は、複数の金属板を組み合わせて形成されたＸ方向を長手方向とする構造体であり、その両端部が支持柱４５，４６に支持されて上下動可能となっている。具体的には、支持柱４５，４６にはＺ方向に延びるガイドレール４５１，４６１がそれぞれ設けられる一方、これと対向する梁状構造体４３の（＋Ｙ）側主面に図示しないスライダが取り付けられており、これらが摺動自在に係合されている。そして、図１に示すように、梁状構造体４３と支持柱４６とは昇降機構４７によって連結されており、昇降機構４７が作動することにより、梁状構造体４３が水平姿勢を維持したまま鉛直方向（Ｚ方向）に移動する。上ステージ４１は補強フレーム４２を介して梁状構造体４３と一体的に結合されているので、昇降機構４７の作動により、上ステージ４１が保持平面４１ａを水平に保ったまま上下動する。

なお、補強フレーム４２および梁状構造体４３の構造は図示したものに限定されない。ここではＹＺ平面と平行な板状部材とＸＺ平面と平行な板状部材とを組み合わせて必要な強度を得ているが、これ以外の形状に板金やアングル部材等を適宜組み合わせてもよい。このような構造とするのは上ステージアセンブリ４０を軽量に構成するためである。各部の撓みを低減させるために、上ステージ４１の厚みを増したり梁状構造体４３を中実体とすることも考えられるが、そのようにすると上ステージアセンブリ４０全体の質量が大きくなってしまう。

装置の上部に配置される構造物の重量が大きくなることは、これを支持したり移動させたりするための機構にさらなる強度および耐久性が必要となり、装置全体も非常に大きく重くなってしまう。板材等の組み合わせにより必要な強度を得つつ、構造物全体の軽量化を図ることがより現実的である。

また、補強フレーム４２により囲まれた上ステージ４１の上部には、１対の上部吸着ユニット４４が装着される。一方の上部吸着ユニット４４が上方へ取り出された状態が図６上部に示されている。上部吸着ユニット４４では、支持フレーム４４１から下方へ延びる複数のパイプ４４２の下端に例えばゴム製の吸着パッド４４３がそれぞれ装着されている。各パイプ４４２の上端側は図示しない配管および制御バルブを介して制御ユニット８の負圧供給部８０４に接続されている。支持フレーム４４１は、補強フレーム４２を構成するリブ４２１，４２２と干渉しない形状とされる。

支持フレーム４４１は、１対のスライダ４４４とこれに係合する１対のガイドレール４４５を介して、ベースプレート４４６に対し鉛直方向に移動自在に支持されている。また、ベースプレート４４６と支持フレーム４４１とは、例えばモータおよびボールねじ機構などの適宜の駆動機構を有する昇降機構４４７により結合されている。昇降機構４４７の作動により、ベースプレート４４６に対して支持フレーム４４１が昇降し、これと一体的にパイプ４４２および吸着パッド４４３が昇降する。

ベースプレート４４６が上ステージ４１に固定されることで、上部吸着ユニット４４が上ステージ４１に装着される。この状態では、各パイプ４４２の下端および吸着パッド４４３は、上ステージ４１に設けられた図示しない貫通孔に挿通されている。そして、昇降機構４４７の作動により、吸着パッド４４３は、その下面が上ステージ４１の下面（保持平面）４１ａよりも下方まで吐出した吸着位置と、下面が上ステージ４１の貫通孔の内部（上方）に退避した退避位置との間で昇降移動する。また吸着パッド４４３の下面が上ステージ４１の保持平面４１ａとほぼ同一高さに位置決めされたとき、上ステージ４１と吸着パッド４４３とが協働して、版ＰＰまたは基板ＳＢを保持平面４１ａに保持することができる。

図１に戻って、上記のように構成された上ステージアセンブリ４０はベースプレート４８１上に設けられている。より詳しくは、支持柱４５，４６がそれぞれベースプレート４８１に立設されており、該支持柱４５，４６に対して上ステージアセンブリ４０が昇降可能に取り付けられている。ベースプレート４８１は、上ステージ支持フレーム２２，２３に取り付けられ例えばクロスローラベアリング等の適宜の可動機構を備える上ステージブロック支持機構４８２により支持されている。

このため、上ステージアセンブリ４０全体が、メインフレーム２に対して水平移動可能となっている。具体的には、ベースプレート４８１が上ステージブロック支持機構４８２の作動により水平面、すなわちＸＹ平面内で水平移動する。支持柱４５，４６のそれぞれに対応して設けられた１対のベースプレート４８１は互いに独立して移動可能となっており、これらの移動に伴って、上ステージアセンブリ４０はメインフレーム２に対してＸ方向、Ｙ方向およびθ方向に所定の範囲で移動可能である。

上記のように構成されたパターン形成装置１の各部は、制御ユニット８により制御される。図２に示すように、制御ユニット８は、装置全体の動作を司るＣＰＵ８０１と、各部に設けられたモータを制御するモータ制御部８０２と、各部に設けられた制御バルブ類を制御するバルブ制御部８０３と、各部に供給する負圧を発生する負圧供給部８０４とを備えている。なお、外部から供給される負圧を利用可能である場合には制御ユニット８が負圧供給部を備えていなくてもよい。

モータ制御部８０２は、各機能ブロックに設けられたモータ群を制御することで、装置各部の位置決めや移動を司る。また、バルブ制御部８０３は、負圧供給部８０４から各機能ブロックに接続される負圧の配管経路上およびガス供給部８０６からハンド６２５に接続される配管経路上に設けられたバルブ群を制御することで、負圧供給による真空吸着の実行およびその解除と、ハンド上面６２５ａからのガス吐出とを司る。

また、この制御ユニット８は、カメラにより撮像された画像に対し画像処理を施す画像処理部８０５を備えている。画像処理部８０５は、メインフレーム２に取り付けられた基板用プリアライメントカメラ２４１〜２４３およびブランケット用プリアライメントカメラ２４４〜２４６により撮像された画像に対して所定の画像処理を行うことで、基板ＳＢおよびブランケットＢＬの概略位置を検出する。また、後述する精密アライメント用のアライメントカメラＣＭにより撮像された画像に対して所定の画像処理を行うことで、基板ＳＢとブランケットＢＬとの位置関係をより精密に検出する。ＣＰＵ８０１は、これらの位置検出結果に基づいて上ステージブロック支持機構４８２およびアライメント支持機構６０５を制御し、上ステージ４１に保持された版ＰＰまたは基板ＳＢと下ステージ６１に保持されたブランケットＢＬとの位置合わせ（プリアライメント処理および精密アライメント処理）を行う。

次に、上記のように構成されたパターン形成装置１におけるパターン形成処理について説明する。このパターン形成処理では、上ステージ４１に保持された版ＰＰまたは基板ＳＢと、下ステージ６１に保持されたブランケットＢＬとが微小なギャップを隔てて近接対向配置される。そして、転写ローラ６４１がブランケットＢＬの下面に当接してブランケットＢＬを局所的に上方へ押し上げながらブランケットＢＬ下面に沿って移動する。押し上げられたブランケットＢＬは版ＰＰまたは基板ＳＢとまず局所的に当接し、ローラ移動に伴って当接部分が次第に拡大して最終的には版ＰＰまたは基板ＳＢの全体と当接する。これにより、版ＰＰからブランケットＢＬへのパターニング、またはブランケットＢＬから基板ＳＢへのパターン転写が行われる。

図７はパターン形成処理を示すフローチャートである。また、図８ないし図１５は処理の各段階における装置各部の位置関係を模式的に示す図である。以下、パターン形成処理における各部の動作を図８ないし図１５を参照しつつ説明する。なお、処理の各段階における各部の関係をわかりやすく示すために、当該段階の処理に直接に関係しない構成またはそれに付すべき符号の図示を省略することがある。また、上ステージ４１に保持される処理対象物が版ＰＰであるときと基板ＳＢであるときとの間では一部を除いて動作が同じであるため、図を共通として版ＰＰと基板ＳＢとを適宜読み替えることとする。

このパターン形成処理では、初期化されたパターン形成装置１に対して、まず形成すべきパターンに対応する版ＰＰを搬入して上ステージ４１にセットし（ステップＳ１０１）、次いで、パターン形成材料による一様な塗布層が形成されたブランケットＢＬを搬入して下ステージ６１にセットする（ステップＳ１０２）。版ＰＰはパターンに対応する有効面を下向きにして、またブランケットＢＬは塗布層を上向きにして搬入される。

図８は、版ＰＰまたは基板ＳＢが装置に搬入され上ステージ４１にセットされるまでの過程を示している。図８（ａ）に示すように、初期状態では、上ステージ４１が上方に退避して下ステージ６１との間隔が大きくなっており、両ステージの間に広い処理空間ＳＰが形成されている。また、各ハンド６２５は下ステージ６１の上面よりも下方に退避している。転写ローラ６４１は下ステージ６１の開口窓６１１に臨む位置のうち最も（−Ｘ）方向に寄った位置で、かつ鉛直方向（Ｚ方向）には下ステージ６１の上面よりも下方に退避した位置にある。負圧供給部８０４に接続される各制御バルブは閉じられている。

この状態で、装置の正面側から、つまり（−Ｙ）方向から（＋Ｙ）方向に向かって、外部の版用ハンドＨＰに載置された版ＰＰが、予めその厚みが計測された上で処理空間ＳＰに搬入される。版用ハンドＨＰは、オペレータにより手動操作される操作治具であってもよく、また外部の搬送ロボットのハンドであってもよい。このときハンド６２５および転写ローラ６４１が下方に退避していることで、搬入作業を容易にすることができる。版ＰＰが所定の位置に位置決めされると、矢印で示すように上ステージ４１が降下してくる。

上ステージ４１が版ＰＰに近接した所定の位置まで降下すると、図８（ｂ）に示すように、上ステージ４１に設けられた吸着パッド４４３が上ステージ４１の下面、つまり保持平面４１ａよりも下方までせり出してきて、版ＰＰの上面に当接する。吸着パッド４４３につながる制御バルブが開かれることで、吸着パッド４４３により版ＰＰの上面が吸着されて版ＰＰが保持される。そして、吸着を継続したまま吸着パッド４４３を上昇させることで、版ＰＰは版用ハンドＨＰから持ち上げられる。この時点で版用ハンドＨＰは装置外へ移動する。

最終的には、図８（ｃ）に示すように、吸着パッド４４３の下面が保持平面４１ａと同一高さあるいはそれより僅かに高い位置まで上昇し、これにより版ＰＰの上面が上ステージ４１の保持平面４１ａに密着した状態で保持される。上ステージ４１の下面に吸着溝もしくは吸着孔を設け、これらにより版ＰＰを吸着する構成であってもよい。このようにして版ＰＰの保持が完了する。同様の手順により、基板用ハンドＨＳにより基板ＳＢを搬入することができる。

図９および図１０は、版ＰＰの搬入後、ブランケットＢＬが搬入されて下ステージ６１に保持されるまでの過程を示している。上ステージ４１による版ＰＰの保持が完了すると、図９（ａ）に示すように、上ステージ４１を上昇させて再び広い処理空間ＳＰを形成するとともに、各ハンド６２５を下ステージ６１の上面６１ａよりも上方まで上昇させる。このとき、各ハンド６２５の上面６２５ａが全て同一高さとなるようにする。

この状態で、図９（ｂ）に示すように、上面にパターニング形成材料による塗布層ＰＴが形成されたブランケットＢＬが外部のブランケット用ハンドＨＢに載置されて処理空間ＳＰに搬入されるのを受け付ける。ブランケットＢＬは搬入に先立ってその厚みが計測される。ブランケット用ハンドＨＢは、ハンド６２５と干渉することなくそれらの隙間を通って進入することができるように、Ｙ方向に延びるフィンガーを有するフォーク型のものであることが望ましい。

ブランケット用ハンドＨＢが進入後降下する、またはハンド６２５が上昇することによって、ハンド６２５の上面６２５ａはブランケットＢＬの下面に当接し、図９（ｃ）に示すように、それ以降ブランケットＢＬはハンド６２５により支持される。ハンド６２５に設けた吸着孔６２５ｂ（図４）に負圧を供給することで、支持をより確実なものとすることができる。こうしてブランケットＢＬはブランケット用ハンドＨＢからハンド６２５に受け渡され、ブランケット用ハンドＨＢについては装置外へ排出することができる。

その後、図１０（ａ）に示すように、各ハンド６２５の上面６２５ａの高さを揃えたままハンド６２５を降下させ、最終的にはハンド上面６２５ａを下ステージ６１の上面６１ａと同じ高さとする。これにより、ブランケットＢＬ四辺の周縁部が下ステージ６１の上面６１ａに当接する。

このとき、図１０（ｂ）に示すように、下ステージ上面６１ａに設けた真空吸着溝６１２に負圧を供給して、ブランケットＢＬを吸着保持する。これに伴い、ハンド６２５での吸着は解除する。これにより、ブランケットＢＬは、その四辺の周縁部を下ステージ６１により吸着保持された状態となる。図１０（ｂ）では、ハンド６２５による吸着保持を解除したことを明示するためにブランケットＢＬとハンド６２５とが離間しているが、実際にはブランケットＢＬの下面がハンド上面６２５ａに当接した状態が維持される。

仮にこの状態でハンド６２５を離間させたとすると、ブランケットＢＬは自重によって中央部が下方へ撓み、全体として下に凸の形状になると考えられる。ハンド６２５を下ステージ上面６１ａと同じ高さに維持することによって、このような撓みを抑えてブランケットＢＬを平面状態に維持することができる。こうして、ブランケットＢＬはその周縁部が下ステージ６１により吸着保持されつつ、中央部についてはハンド６２５により補助的に支持された状態となって、ブランケットＢＬの保持が完了する。

版ＰＰとブランケットＢＬとの搬入順序は上記と逆であっても構わない。ただし、ブランケットＢＬを搬入した後に版ＰＰを搬入する場合、版ＰＰの搬入時にブランケットＢＬ上に異物が落下してパターン形成材料による塗布層ＰＴを汚染したり欠陥を発生させるおそれがある。上記のように版ＰＰを上ステージ４１にセットした後に下ステージ６１にブランケットＢＬをセットすることで、そのような問題を未然に回避することが可能である。

図７に戻って、こうして上下ステージに版ＰＰおよびブランケットＢＬがそれぞれセットされると、続いて版ＰＰおよびブランケットＢＬのプリアライメント処理が行われる（ステップＳ１０３）。さらに、両者が予め設定されたギャップを隔てて対向するように、ギャップ調整が行われる（ステップＳ１０４）。

図１１はギャップ調整処理およびアライメント処理の過程を示す図である。このうち図１１（ｃ）に示す精密アライメント処理は後述する転写処理のみにおいて必要な処理であるので、これについては後の転写処理の説明において述べる。上記のように版ＰＰ、基板ＳＢまたはブランケットＢＬが外部から搬入されるが、その受け渡しの際に位置ずれが起こり得る。プリアライメント処理は、上ステージ４１に保持された版ＰＰまたは基板ＳＢと、下ステージ６１に保持されたブランケットＢＬとのそれぞれを、以後の処理に適した位置に概略位置決めするための処理である。

図１１（ａ）はプリアライメントを実行するための構成の配置を模式的に示す側面図である。前述したように、この実施形態では、装置上部に全部で６基のプリアライメントカメラ２４１〜２４６が設けられている。このうち３基のカメラ２４１〜２４３は、上ステージ４１に保持された版ＰＰ（または基板ＳＢ）の外縁を検出するための基板用プリアライメントカメラである。また、他の３基のカメラ２４４〜２４６は、ブランケットＢＬの外縁を検出するためのブランケット用プリアライメントカメラである。なお、ここではプリアライメントカメラ２４１〜２４３を便宜的に「基板用プリアライメントカメラ」と称しているが、これらは版ＰＰの位置合わせおよび基板ＳＢの位置合わせのいずれにも使用可能なものであり、またその処理内容も同じである。

図１および図１１（ａ）に示すように、基板用プリアライメントカメラ２４１，２４２はＸ方向には略同位置でＹ方向に互いに位置を異ならせて設置されており、版ＰＰまたは基板ＳＢの（−Ｘ）側外縁部を上方からそれぞれ撮像する。上ステージ４１は基板ＳＢより少し小さい平面サイズに形成されているため、上ステージ４１の端部よりも外側まで延びた版ＰＰ（または基板ＳＢ）の（−Ｘ）側外縁部を上方から撮像することができる。また、図には現れないが、図１１（ａ）紙面の手前側にはもう１基の基板用プリアライメントカメラ２４３が設けられており、該カメラ２４３は版ＰＰ（または基板ＳＢ）の（−Ｙ）側外縁部を上方から撮像する。

一方、ブランケット用プリアライメントカメラ２４４，２４６はＸ方向には略同位置でＹ方向に互いに位置を異ならせて設置されており、下ステージ６１に載置されるブランケットＢＬの（＋Ｘ）側外縁部を上方からそれぞれ撮像する。また、図１１（ａ）紙面の手前側にもう１基のブランケット用プリアライメントカメラ２４５が設けられており、該カメラ２４５はブランケットＢＬの（−Ｙ）側外縁部を上方から撮像する。

これらのプリアライメントカメラ２４１〜２４６による撮像結果から版ＰＰ（または基板ＳＢ）およびブランケットＢＬの位置がそれぞれ把握される。そして、必要に応じて上ステージブロック支持機構４８２およびアライメントステージ支持機構６０５が作動することにより、版ＰＰ（または基板ＳＢ）およびブランケットＢＬがそれぞれ予め設定された目標位置に位置決めされる。

なお、下ステージ６１とともにブランケットＢＬを水平移動させるとき、図１１（ａ）に示すように、各ハンド６２５の上面６２５ａとブランケットＢＬの下面とは僅かに離間させておくことが好ましい。この目的のために、ガス供給部８０６から供給されるガスをハンド６２５の吸着孔６２５ｂから吐出させておくことができる。これは後述する精密アライメント処理においても同様である。

また、薄型あるいは大型で撓みが生じやすい基板ＳＢについては、取り扱いを容易にするために例えば背面に板状の支持部材を当接させた状態で基板ＳＢが処理に供する場合がある。このような場合、たとえ支持部材が基板ＳＢよりも大型のものであっても、例えば支持部材を透明材料で構成したり、支持部材に部分的に透明な窓または貫通孔を設けるなど、基板ＳＢの外縁部の位置を検出容易な構成としておけば、上記と同様のプリアライメント処理が可能である。

次いで、図１１（ｂ）に示すように、ブランケットＢＬを保持する下ステージ６１に対して、版ＰＰを保持する上ステージ４１を降下させて、版ＰＰとブランケットＢＬとの間隔Ｇを予め定められた設定値に合わせる。このとき、事前に計測された版ＰＰおよびブランケットＢＬの厚みが考慮される。すなわち、版ＰＰおよびブランケットＢＬの厚みを加味した上で両者のギャップが所定値になるように、上ステージ４１と下ステージ６１との間隔が調整される。ここでのギャップ値Ｇとしては、例えば３００μｍ程度とすることができる。

版ＰＰおよびブランケットＢＬの厚みについては、製造上の寸法ばらつきによる個体差があるほか、同一部品であっても例えば膨潤による厚みの変化が考えられるので、使用の都度計測されることが望ましい。また、ギャップＧについては、版ＰＰの下面とブランケットＢＬの上面との間で定義されてもよく、また版ＰＰの下面と、ブランケットＢＬに担持されたパターン形成材料の塗布層ＰＴの上面との間で定義されてもよい。塗布層ＰＴの厚みが塗布段階で厳密に管理されている限り、技術的には等価である。

図７に戻って、こうして版ＰＰとブランケットＢＬとがギャップＧを隔てて対向配置されると、続いて転写ローラ６４１をブランケットＢＬの下面に当接させつつＸ方向に走行させることで、版ＰＰとブランケットＢＬとを当接させる。これによりブランケットＢＬ上のパターン形成材料の塗布層ＰＴを版ＰＰによりパターニングする（パターニング処理；ステップＳ１０５）。

図１２はパターニング処理の過程を示している。具体的には、図１２（ａ）に示すように、転写ローラ６４１をブランケットＢＬの直下位置まで上昇させるとともに、Ｘ方向には転写ローラ６４１の中心線が版ＰＰの端部と略同じ位置、またはこれよりも（−Ｘ）方向に僅かに外れた位置に、転写ローラ６４１を配置する。この状態で、図１２（ｂ）に示すように、転写ローラ６４１をさらに上昇させてブランケットＢＬの下面に当接させ、該当接された位置のブランケットＢＬを局所的に上方に押し上げる。これにより、ブランケットＢＬ（より厳密にはブランケットＢＬに担持されたパターン形成材料の塗布層ＰＴ）が所定の押圧力で版ＰＰの下面に押圧される。転写ローラ６４１はＹ方向において版ＰＰ（および有効領域）より長いので、版ＰＰの下面のうちＹ方向における一方端から他方端に至るＹ方向に沿った細長い領域がブランケットＢＬと当接する。

こうして転写ローラ６４１がブランケットＢＬを押圧した状態のまま昇降機構６４４が（＋Ｘ）方向に向けて走行することで、ブランケットＢＬの押し上げ位置を（＋Ｘ）方向に移動させる。このときハンド６２５が転写ローラ６４１と接触するのを防止するため、図１２（ｃ）に示すように、転写ローラ６４１とのＸ方向距離が所定値以下となったハンド６２５については少なくとも当該ハンド６２５の上面６２５ａが支持フレーム６４２の下面より低い位置となるまで下方に退避させる。

ハンド６２５による吸着は既に解除されているので、ハンド６２５の降下とともにブランケットＢＬが下方へ引き下げられることはない。また、降下を開始するタイミングを転写ローラ６４１の走行に同期して適宜に管理することで、ハンド６２５による支持を失ったブランケットＢＬが自重で下方へ垂れ下がることも防止することが可能である。

図１３は転写ローラ６４１の走行過程を示している。いったん当接した版ＰＰとブランケットＢＬとはパターン形成材料の塗布層ＰＴを介して密着した状態が維持されるので、図１３（ａ）に示すように、転写ローラ６４１の走行に伴って版ＰＰとブランケットＢＬとが密着した領域が次第に（＋Ｘ）方向に拡大してゆく。この際、同図に示すように、転写ローラ６４１が接近するにつれてハンド６２５を順次降下させる。

こうして最終的には、図１３（ｂ）に示すように、全てのハンド６２５が降下し、転写ローラ６４１が下ステージ６１下方の（＋Ｘ）側端部まで到達する。この時点で転写ローラ６４１は版ＰＰの（＋Ｘ）側端部の略直下またはこれより僅かに（＋Ｘ）側の位置に到達しており、版ＰＰの下面全てがブランケットＢＬ上の塗布層ＰＴに当接される。

転写ローラ６４１が一定の高さを維持して走行する間、ブランケットＢＬ下面のうち転写ローラ６４１により押圧される領域の面積は一定である。したがって、昇降機構６４４が一定の荷重を与えながら転写ローラ６４１をブランケットＢＬに押し付けることによって、版ＰＰとブランケットＢＬとは間にパターン形成材料の塗布層ＰＴを挟みながら一定の押圧力で互いに押圧されることになる。これにより、版ＰＰからブランケットＢＬへのパターニングを良好に行うことができる。

なお、パターニングに際しては、版ＰＰの表面領域の全体が有効に利用できることが理想的であるが、版ＰＰの周縁部には傷や搬送時のハンドとの接触等により有効利用できない領域が不可避的に生じる。図１３（ｂ）に示すように、版ＰＰの端部領域を除外した中央部分を版として有効に機能する有効領域ＡＲとしたとき、少なくとも有効領域ＡＲ内では転写ローラ６４１の押圧力および走行速度が一定であることが望ましい。このためには、転写ローラ６４１のＹ方向長さが同方向における有効領域ＡＲの長さよりも長い必要がある。またＸ方向においては、（−Ｘ）方向における有効領域ＡＲの端部よりも（−Ｘ）側位置から転写ローラ６４１の走行を開始し、少なくとも（＋Ｘ）方向における有効領域ＡＲの端部に到達するまでは一定速度を維持することが望ましい。版ＰＰの有効領域ＡＲと対向するブランケットＢＬの表面領域が、ブランケットＢＬ側の有効領域となる。

図１４は版または基板とブランケットとの位置関係を示している。より具体的には、この図は版ＰＰまたは基板ＳＢがブランケットＢＬに当接するときの位置関係を上方から見た平面図である。図に示すように、ブランケットＢＬは版ＰＰまたは基板ＳＢよりも大きな平面サイズを有している。ブランケットＢＬのうち図においてドットを付した周縁部に近い領域Ｒ1は、下ステージ６１に保持されるときに下ステージ上面６１ａに当接する領域である。これより内側の領域については下面が開放された状態で、ブランケットＢＬは下ステージ６１に保持される。

版ＰＰと基板ＳＢとはほぼ同じサイズであり、これらは下ステージ６１の開口窓サイズよりも小さい。また、実際のパターン形成に有効に使用される有効領域ＡＲは、版ＰＰまたは基板ＳＢのサイズよりも小さい。したがって、ブランケットＢＬのうち有効領域ＡＲに対応する領域は下面が開放されて下ステージ６１の開口窓６１１に臨んだ状態である。

ハッチングを付した領域Ｒ2は、ブランケットＢＬ下面のうち転写ローラ６４１によって同時に押圧を受ける領域（押圧領域）を示している。押圧領域Ｒ2は、ローラ延設方向、つまりＹ方向に延びる細長い領域であり、そのＹ方向における両端部は版ＰＰまたは基板ＳＢの端部よりも外側までそれぞれ延びている。したがって、ブランケットＢＬ下面と平行な状態で転写ローラ６４１がブランケットＢＬを押圧するとき、その押圧力は、Ｙ方向における有効領域ＡＲの一方端部から他方端部までの間でＹ方向に一様である。

こうしてＹ方向に一様な押圧力を有効領域ＡＲに与えながら転写ローラ６４１がＸ方向に移動することで、有効領域ＡＲ内の全体で、版ＰＰまたは基板ＳＢとブランケットＢＬとが一様な押圧力で互いに押圧されることになる。これにより、不均一な押圧に起因するパターン損傷を防止して良質なパターンを形成することが可能となる。

こうして転写ローラ６４１が（＋Ｘ）側端部まで到達すると、転写ローラ６４１の走行を停止するとともに、図１３（ｃ）に示すように転写ローラ６４１を下方へ退避させる。これにより、転写ローラ６４１はブランケットＢＬ下面から離間してパターニング処理が終了する。

図７に戻って、こうしてパターニング処理が終了すると版ＰＰおよびブランケットＢＬの搬出が行われる（ステップＳ１０６）。図１５は版およびブランケットの搬出の過程を示している。まず、図１５（ａ）に示すように、パターニング処理時に降下していた各ハンド６２５を再び上昇させて、上面６２５ａが下ステージ６１の上面６１ａと同一高さとなる位置に位置決めする。この状態で、上ステージ４１の吸着パッド４４３による版ＰＰの吸着を解除する。これにより上ステージ４１による版ＰＰの保持が解除され、版ＰＰとブランケットＢＬとがパターン形成材料の塗布層ＰＴを介して一体化された積層体が下ステージ６１上に残される。積層体の中央部についてはハンド６２５により支持される。

続いて、図１５（ｂ）に示すように、上ステージ４１を上昇させて広い処理空間ＳＰを形成し、下ステージ６１の溝６１２による吸着を解除するとともに、ハンド６２５をさらに上昇させて下ステージ６１よりも上方へ移動させる。このときハンド６２５により積層体を吸着保持することが好ましい。

こうすることで外部からのアクセスが可能となる。そこで、図１５（ｃ）に示すように、ブランケット用ハンドＨＢを外部から受け入れて、搬入時とは逆の動作をすることで、版ＰＰを密着させた状態のブランケットＢＬが外部へ搬出される。こうして密着した版ＰＰをブランケットＢＬから適宜の剥離手段によって剥離すれば、ブランケットＢＬ上に所定のパターンが形成される。

次に、ブランケットＢＬに形成されたパターンをその最終的な目的物である基板ＳＢに転写する場合について説明する。その工程は基本的にパターニング処理の場合と同じである。すなわち、図７に示すように、まず基板ＳＢを上ステージ４１にセットし（ステップＳ１０７）、次いでパターン形成済みのブランケットＢＬを下ステージ６１にセットする（ステップＳ１０８）。そして、基板ＳＢとブランケットＢＬとのプリアライメント処理およびギャップ調整を行った後（ステップＳ１０９、Ｓ１１０）、ブランケットＢＬ下部で転写ローラ６４１を走行させることで、ブランケットＢＬ上のパターンを基板ＳＢに転写する（転写処理；ステップＳ１１２）。転写終了後は、一体化されたブランケットＢＬと基板ＳＢとを搬出して処理は終了する（ステップＳ１１３）。これら一連の動作も、図８ないし図１５に示したものと同じである。なお、これらの図において版ＰＰを基板ＳＢと読み替えるとき、符号ＰＴはパターニング処理後のパターンを意味するものとする。

ただし、転写処理においては、基板ＳＢの所定位置にパターンを適正に転写するために、基板ＳＢとブランケットＢＬとを当接させる前に両者のより精密な位置合わせ（精密アライメント処理）を実行する（ステップＳ１１１）。図１１（ｃ）がその過程を示している。

図１では記載を省略したが、このパターン形成装置１には、ベースフレーム２１から（＋Ｚ）方向に立設された支持柱に支持された精密アライメントカメラＣＭが設けられている。精密アライメントカメラＣＭは、下ステージ６１の開口窓６１１を通して基板ＳＢの四隅をそれぞれ撮像するように、その光軸を鉛直上向きにして計４基設けられている。

基板ＳＢの四隅には予め位置基準となるアライメントマーク（基板側アライメントマーク）が形成される一方、ブランケットＢＬのこれと対応する位置には、版ＰＰによりパターニングされるパターンの一部としてブランケット側アライメントマークが形成されている。これらを精密アライメントカメラＣＭの同一視野で撮像し、それらの位置関係を検出することで両者の位置ずれ量を求め、これを補正するようなブランケットＢＬの移動量を求める。アライメントステージ支持機構６０５により、求められた移動量だけアライメントステージ６０１を移動させることで、下ステージ６１が水平面内で移動し、基板ＳＢとブランケットＢＬとの位置ずれが補正される。

基板ＳＢとブランケットＢＬとを微小なギャップＧを隔てて対向させた状態で、かつそれぞれに形成されたアライメントマークを同一カメラで撮像することで、基板ＳＢとブランケットＢＬとの高精度な位置合わせを行うことができる。この意味において、上記アライメント処理は、基板ＳＢおよびブランケットＢＬを個別に撮像して位置調整を行う場合に比べてより高精度な精密アライメント処理ということができる。その状態から両者を当接させることで、この実施形態では、基板ＳＢの所定位置に高精度に位置合わせされたパターンを形成することが可能である。そして、基板ＳＢおよびブランケットＢＬのプリアライメント処理を予め行っておくことにより、基板ＳＢおよびブランケットＢＬにそれぞれ形成されたアライメントマークを精密アライメントカメラＣＭの視野内に位置決めすることができる。

なお、版ＰＰによるブランケットＢＬへのパターン形成の際には、必ずしもそのように精密なアライメント処理を要しない。というのは、ブランケット側アライメントマークがパターンと一緒に予め版ＰＰに作り込まれることで、ブランケットＢＬ上に形成されるパターンとブランケット側アライメントマークとの間での位置ずれが生じることはなく、ブランケット側アライメントマークと基板側アライメントマークとで精密アライメントがなされる限り、版ＰＰとブランケットＢＬとの多少の位置ずれはパターン形成に影響しないからである。この点から、パターニング処理においてはプリアライメント処理のみが実行される。

上記のように構成された本実施形態のパターン形成装置１では、下ステージ６１に保持されるブランケットＢＬを下方から転写ローラ６４１で押し上げることにより、上ステージ４１に保持される版ＰＰまたは基板ＳＢに対してブランケットＢＬを一定の押圧力で押圧することが可能となっている。その理由の１つは梁状構造体４３および転写ローラユニット６４の構成にあり、この点について、図１６を参照して説明する。

図１６は梁部材の延設方向とローラ移動方向との関係を模式的に示す図である。図１６（ａ）は、本実施形態とは異なり、上ステージＳＴを支持する梁部材ＢＭを転写ローラＲの移動方向Ｄｒに直交する方向Ｄｂに延設した比較例を示している。このような構成では、図１６（ｂ）に示すように、転写ローラＲがブランケットＢＬを上ステージＳＴに押し付けたとき、転写ローラＲから上ステージＳＴに局所的に加わる押圧力Ｆｒが上ステージＳＴの重心位置から偏った位置であれば、この力が上ステージＳＴへの偏荷重となる。この偏荷重によって、上ステージＳＴの一方端が方向Ｄｂに平行な軸周りに押し上げられてしまい、これによって版ＰＰまたは基板ＳＢとブランケットＢＬとの間のギャップが変動してしまう。また、図に示す点Ｐのように、甚だしい場合には版ＰＰまたは基板ＳＢとブランケットＢＬとが接触してしまうことがあり得る。

なお、このような上ステージＳＴの変位は、装置を構成する各部材の弾性的な撓みによって生じるほか、上ステージＳＴを梁部材ＢＭと一体的に昇降させる構造である場合にはその可動部分における遊びやガタに起因するものがあり、これは部材の剛性を高めたとしても残存するものである。

一方、図１６（ｃ）に示すように、本実施形態では、梁状構造体４３の延設方向Ｄｂに対して転写ローラ６４１の長手方向が直交し、転写ローラ６４１の移動方向Ｄｒが平行となる関係である。したがって、ローラ押圧力Ｆｒに起因する偏荷重は梁状構造体４３をその長手方向と直交する軸周りに回転させる方向に作用するので、この偏荷重に起因する上ステージ４１の変位は格段に小さくなる。また梁状構造体４３の断面形状を縦長としたり、適宜に補強部材を設けることで、偏荷重による梁状構造体４３の曲げに対しても比較的容易に耐力を高めることができる。

また、上ステージ４１を挟んで梁状構造体４３の両側に１対の支持柱４５，４６を設けて梁状構造体４３を支持することで、梁状構造体を昇降可能に支持しつつもその偏荷重による捩れを小さく抑えることが可能である。

以上説明したように、この実施形態では、下ステージ６１が本発明の「第１保持手段」として機能している、また、上ステージ４１が本発明の「第２保持手段」として機能している。また、支持柱４５，４６が本発明の「１対の支持部材」として機能しており、メインフレーム２が本発明の「ベース部」として機能している。また、梁状構造体４３が本発明の「梁部材」として機能している。また、転写ローラ６４１が本発明の「押圧部材」として機能する一方、昇降機構６４４が本発明の「移動部」として機能しており、これらが一体的に本発明の「押圧手段」として機能している。さらに、この実施形態では、版ＰＰおよび基板ＳＢが本発明の「処理対象物」に相当している。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、版ＰＰまたは基板ＳＢとブランケットＢＬとがいずれも真空吸着保持されるが、保持の態様はこれに限定されず任意である。

また例えば、上記実施形態では上ステージ４１を梁状構造体４３と一体的に昇降させているが、前記した偏荷重の問題は梁部材が昇降するか否かに関わらず生じるものであり、本発明はこのような梁部材を昇降させる機能を持たない装置においても有効なものである。

また上記実施形態における梁状構造体４３は金属平板を組み合わせて構成したものであるが、梁部材としてはここに開示したものに限定されず、例えばＨ型、Ｉ型もしくはＣ型などの断面形状を有する押し出し材やハニカム構造の部材のように、軽量でも必要な強度を得られる各種の部材を必要に応じ組み合わせて適用することができる。

また例えば、上記実施形態では、矩形のブランケットＢＬの四辺周縁部を環状の下ステージ６１により保持しているが、ブランケットの姿勢が維持される限り、周縁部の一部が開放されていてもよい。ただし、ローラ走行に伴う位置ずれを防止するために、少なくともローラ走行方向（Ｘ方向）における両端部が保持されることが好ましい。

この発明は、ガラス基板や半導体基板などの各種基板にパターンを形成するパターン形成プロセスのうち、版によりブランケット上のパターン形成材料をパターニングする処理、およびブランケット上のパターンを基板に転写する処理の一方または両方に対して好適に適用可能である。

２ メインフレーム（ベース部）
４１ 上ステージ（第２保持手段）
４３ 梁状構造体（梁部材）
４５，４６ 支持柱（１対の支持部材）
６１ 下ステージ（第１保持手段）
６４１ 転写ローラ（押圧部材、押圧手段）
６４４ 昇降機構（移動部、押圧手段）
ＰＰ 版（処理対象物）
ＳＢ 基板（処理対象物）

Claims (6)

1. パターン形成材料をパターニングするための版、またはパターンが転写される基板を処理対象物として、該処理対象物と、前記パターン形成材料を一方面に担持するブランケットとを当接させてパターン形成を行うパターン形成装置であって、
   前記一方面を上向きにして前記ブランケットを水平姿勢に保持する第１保持手段と、
   前記処理対象物の平面サイズ以上の平面サイズを有する保持平面を有し、該保持平面に前記処理対象物の一方面を当接させて保持する第２保持手段と、
   前記第２保持手段を跨ぐように水平方向に延設され、前記保持平面を前記第１保持手段に保持される前記ブランケットの前記一方面と対向させて前記第２保持手段を支持する梁部材と、
   前記梁部材のうち前記第２保持手段を挟む両側位置でそれぞれ前記梁部材を昇降可能に支持する１対の支持部材と、
   前記ブランケットの前記一方面とは反対の他方面側から、前記梁部材の延設方向に直交する方向において一様な押圧力で前記ブランケットを部分的に前記第２保持手段側へ押圧して前記第２保持手段に保持された前記処理対象物に当接させ、しかも、前記ブランケットの押圧位置を前記梁部材の前記延設方向と平行に移動させる押圧手段と
   を備えるパターン形成装置。
2. 前記押圧手段は、前記ブランケットのうち、前記梁部材の延設方向に直交する方向における長さが該方向における前記処理対象物の長さよりも長い領域に対して一様な押圧力を与える請求項１に記載のパターン形成装置。
3. 前記押圧手段は、前記ブランケットの前記他方面のうち前記延設方向に直交する方向を長手方向とする押圧領域において前記ブランケットに当接して前記ブランケットを押圧する押圧部材と、前記押圧部材を支持して前記ブランケットに当接させつつ前記延設方向に移動する移動部とを有する請求項１または２に記載のパターン形成装置。
4. 前記押圧部材は、前記移動部により回転自在に支持されて前記延設方向と直交する方向を回転軸とするローラである請求項３に記載のパターン形成装置。
5. 前記梁部材が、前記延設方向を水平に保ちつつ鉛直方向に移動する請求項１ないし４のいずれかに記載のパターン形成装置。
6. 前記１対の支持部材がそれぞれ共通のベース部に固定されており、前記押圧手段が、前記ベース部に対して前記延設方向に移動可能に支持される請求項１ないし５のいずれかに記載のパターン形成装置。

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