２章：S&Rナノインプリント転写治具の設計

作成2011.09.21

次世代リソグラフィ（NGL)技術の展望
　次世代リソグラフィ（NGL)技術として、EUVが検討されています。 EUVとは軟X線縮小投影技術のことです。
　しかし、EUVの開発には膨大な費用が発生します。
・軟X線源の開発
・軟X線反射型縮光学系の開発
・軟X線反射型マスク原板の開発
　等膨大な開発費用が発生します。しかも、軟X線源は効率が悪く膨大な電力を消費します。軟X線源、反射光学部品の消耗によるランニングコストが膨大となります。

　EBとは電子線投影露光技術のことです。 EBは古くから、マスク原板の製造技術として実用化しています。
・微細パターンの描画→良好
・パターンの低欠陥→良好
・パターンの位置精度→良好
・描画速度（スループット）→劣る
　上記の特徴を見ると、スループット以外は良好ですが、スループットが致命的で量産用技術としては、用いられていません。

　ナノインプリントとは、モールド成型技術とほぼ同じです。・微細パターンの転写→良好
・装置コスト→良好
・ランニングコスト→良好
・パターンの低欠陥→改善が必要
・パターンの位置精度→改善が必要
　ナノインプリントはコスト的には良いのですが、欠陥や位置精度の改善が必要です。

S&Rナノインプリント転写治具の設計条件
　ナノインプリントは欠陥や位置精度の改善が必要です。しかし、全ての条件を満足しようとすると、開発費が膨大となります。
　従ってまず、位置精度を除く課題を解決することを検討したいと思います。 S&Rナノインプリント転写治具は位置精度を除く課題検討用の研究・開発ツールです。
　具体的な設計を行うにあたっては、
・被転写基板の外形寸法仕様
・スタンパの外形寸法仕様
　を決定する必要があります。

・被転写基板の外形寸法仕様を図2-1に示す寸法とします。
・スタンパの外形寸法仕様を図2-2に示す寸法とします。

ナノインプリントの検討課題
・ナノインプリントを行うには、図2-2に示す構造のスタンパを準備する必要があります。
・スタンパは必ず凸パターンでなければなりません。これは、凹パターンの場合、空気が残りやすく転写欠陥が発生しやすくなるためです。
・従って、ポジとネガのパターンが必要な場合、ポジ・ネガ反転プロセスが必要となります。
・ナノインプリントでは被転写基板とスタンパが接触するため、僅かな異物で大きな転写欠陥が発生します。最悪の場合、スタンパを傷つける可能性もあります。異物による転写欠陥とスタンパ劣化を防止するため、被転写基板とスタンパの間にクッション層を設ける必要があります。
・ウエハチャックやスタンパチャックの構造や部品精度は、転写欠陥の発生に大きく影響します。転写欠陥ない転写を行うには、加圧の圧力分布が中央が高く、周辺が低くなる必要があります。中央から周辺への圧力勾配により空気が中央から周辺に向かって流れることにより、密着します。もし、部品の表面に僅かな凹凸があると部分的に圧力の低い領域が発生します。圧力の低い領域があると水たまりのように空気が溜まり、転写欠陥が発生します。

　以上の検討課題を解決するには、さまざまな技術検討が必要となります。

S&Rナノインプリント転写治具の設計図面のダウンロード
　下記の「S&Rナノインプリント転写治具の設計図面」をクリックスルと S&Rナノインプリント転写治具の設計図面一式がダウンロードできます。

　ダウンロード後はダブルクリックで解凍します。そして、設計図のとおり部品を手配して、組み立てるとS&Rナノインプリント転写治具が完成します。
　「S&Rナノインプリント転写治具の設計図面」をダウンロードする。
S&Rナノインプリント転写治具の図面体系
　S&Rナノインプリント転写治具の図面体系を図2-3に示します。
転写治具総組立図

「転写治具総組立図」に移動する。

　転写治具総組立図の部品表は以下のとおりです。

項番部品名称図番 or　型式メーカ個数備考

組図機構部組図 ASK0006 1

組図空圧部組図 ASK0008 1

　転写治具総組立図は２個の要素のみで構成されています。
　図番をクリックするとPDFファイルが表示されます。

空圧部組図

「空圧部組図」に移動する。

　空圧部組図の部品表は以下のとおりです。

項番	部品名称	図番 or　型式	メーカ	個数	備考
回路図	空圧回路図	ASK0007		1

1	空圧取付板	BSK0032		1

12	直動精密レギュレータ	ARP20-01E	SMC	2
16	チェンジバルブ	BVHBV6-6	ミスミ	2
17	ハンドバルブ	BVHVU4-3	ミスミ	2
18	スロットルバルブ　ユニオンタイプ	SEJR6	ミスミ	2

30	六角穴付ボルト	SCB4-25	ミスミ	4
31	六角穴付ボルト	SCB4-30	ミスミ	4
32	六角穴付ボルト	SCB4-40	ミスミ	2
33	六角穴付ボルト	SCB5-15	ミスミ	3
34	ナット	SLBNR4	ミスミ	10
35	ばね座金	SSLW4	ミスミ	10
36	ばね座金	SSLW5	ミスミ	3
37	平座金	SPWF4	ミスミ	12

　図番をクリックするとPDFファイルが表示されます。
　機械加工部品は空圧取付板のみです。

空圧回路図

「空圧回路図」に移動する。

　空圧回路図の部品表は以下のとおりです。

項番	部品名称	"図番 or　型式"	メーカ	個数	備考
10	フジクラBFシリンダ	FCS-80-108-S1-R	藤倉ゴム工業	1
11	ミニフリーマウントシリンダ	CDUJB10-15D-F8N	SMC	1
12	直動精密レギュレータ	ARP20-01E	SMC	2
13	スロットルバルブエルボ	SEJC6-1	ミスミ	1
14	スピードコントローラ　スタンダードタイプ	SPSNN6-2	ミスミ	1
15	スピードコントローラ　スタンダードタイプ	SPSNN4-M5	ミスミ	1
16	チェンジバルブ	BVHBV6-6	ミスミ	2
17	ハンドバルブ	BVHVU4-3	ミスミ	2
18	スロットルバルブ　ユニオンタイプ	SEJR6	ミスミ	2

20	耐水性ポリウレタンチューブ	PUT4-20-C	ミスミ	1
21	耐水性ポリウレタンチューブ	PUT6-20-C	ミスミ	1
22	ワンタッチ継手 Yタイプ	USYL6	ミスミ	3
23	ワンタッチ継手　メイルコネクタ	MSCNL6-1	ミスミ	4
24	低圧用ねじ込み継手　黄銅　同径　メス・オスチーズ	SJSXT6A	ミスミ	1
25	ワンタッチ継手　レデューサー	USRDS4-6	ミスミ	2
26	ワンタッチミニ　ハーフユニオン	KJH02-M3	SMC	1
27	ワンタッチ継手　異径ユニオンワイ	USDY4	ミスミ	1
28	ワンタッチ継手　メイルコネクタ	MSCNL4-M5	ミスミ	2

　部品表の部品は、各ユニットの空圧部品と一部重複していますので、注意が必要です。

機構部組図

「機構部組図」に移動する。

　機構部組図の部品表は以下のとおりです。

項番	部品名称	"図番 or　型式"	メーカ	個数	備考
組図	XYステージ組図	ASK0005		1
組図	スタンパチャック組図	ASK0003		1
組図	スタンパローダ組立図	ASK0004		1
1	下部ベース	BSK0024		1
2	中間ベース	BSK0025		1
3	シャフト受け	BSK0026		1
4	上部ベース	BSK0027		1
5	回転防止ガイド	BSK0028		1
6	回転防止ブラケット	BSK0029		1
7	Hgランプハウスベース	BSK0030
8	遮光リング	BSK0031		1
10	露光装置用光源ユニット	ML-251A/Ｂ	ウシオ電機	1
	ランプ	USH-250BY			内訳
	ランプ電源	ＨＢ-25103BY-C			内訳
	光源ユニット	ＭＰＬ-25101			内訳
	インテグレータ	ＰＭ25I-01			内訳
11	照射光学ユニット	ＰＭ25Ｃ-75	ウシオ電機	1
12	アジャスタ付キャスタ	CMAS65-F	ミスミ	4
13	アンカーステー	STDR12	ミスミ	4
14	フジクラBFシリンダ	FCS-80-108-S1-R	藤倉ゴム工業	1
15	フランジ付リニアブッシュ	SLHFRW30	ミスミ	1
16	シャフト	SSAFS30-300-F18-M16-SC0	ミスミ	1
17	小径玉軸受/深溝玉軸受	SB635ZZ	ミスミ	2
18	ベアリング押えピン	BGPSL5-8-L27-F10	ミスミ	2
19	ベアリング用スペーサー	CLBUS5-8-3	ミスミ	2
20	六角支柱	SLSBWF24-370	ミスミ	4
21	六角支柱	SLSBWF24-496	ミスミ	4
22	六角支柱	SLSBWF7-28	ミスミ	4
23	ステンレスﾎﾞﾙﾄ生地六角ボルト（全）	M16.0X45	山本テクノ	8
24	六角穴付ボルト	SCB10-20	ミスミ	16
25	六角穴付ボルト	SCB8-20	ミスミ	8
26	六角穴付ボルト	SCB8-40	ミスミ	4
27	六角穴付ボルト	SCB8-85	ミスミ	4
28	六角穴付ボルト	SCB6-20	ミスミ	4
29	六角穴付ボルト	SCB5-20	ミスミ	1
30	六角穴付ボルト	SCB5-25	ミスミ	4
31	六角穴付ボルト	SCB5-30	ミスミ	4
32	六角穴付ボルト	SCB5-40	ミスミ	6
33	六角穴付ボルト	SCB4-12	ミスミ	4
34	六角穴付ボルト	SCB4-20	ミスミ	4
35	ナット	SLBNR8	ミスミ	4
36	ナット	SLBNR5	ミスミ	2
37	ばね座金	SSLW16	ミスミ	8
38	ばね座金	SSLW10	ミスミ	16
39	ばね座金	SSLW8	ミスミ	16
40	ばね座金	SSLW6	ミスミ	4
41	ばね座金	SSLW5	ミスミ	15
42	ばね座金	SSLW4	ミスミ	8

　図番をクリックするとPDFファイルが表示されます。
　機械加工部品は一般構造部品のみです。

XYステージ組図

「XYステージ組図」に移動する。

　XYステージ組図の部品表は以下のとおりです。

項番	部品名称	"図番 or　型式"	メーカ	個数	備考
組図	ウエハチャック部組図	ASK0001		1
組図	ウエハ上下部組図	ASK0002		1

1	XYステージベース	BSK0015		1
2	Yベース	BSK0016		1
3	Yガイド	BSK0017		1
4	Yスペーサ	BSK0018		1
5	Y板バネ	BSK0019		1
6	Xベース	BSK0020		1
7	Xスペーサ	BSK0021		2
8	X板バネ	BSK0022		1
9	石定盤押さえ	BSK0023		1
10	精密石定盤	HPJBN-300-300	ミスミ	1
11	六角支柱	SLSBWRK8-70	ミスミ	6
12	六角支柱	SLSBWRK8-90	ミスミ	4
13	CルーブリニアローラウェイスーパーX	MXD-G-12-C2-R400-SL-T1-H	IKO	1
14	CルーブリニアローラウェイスーパーX	MXD-G-12-C2-R320-SL-T1-H	IKO	1
15	Ｘ軸　ラック＆ピニオン式	XLWG200	ミスミ	2
16	深溝玉軸受	SB635ZZ	ミスミ	1
17	ベアリング押えピン	BGPSL5-8-L27-F10	ミスミ	1
18	ベアリング用スペーサー	CLBUS5-8-3	ミスミ	1
19	六角穴付ボルト	SCB3-15	ミスミ	34
20	六角穴付ボルト	SCB4-10	ミスミ	10
21	六角穴付ボルト	SCB4-15	ミスミ	4
22	六角穴付ボルト	SCB5-15	ミスミ	6
23	六角穴付ボルト	SCB5-20	ミスミ	2
24	ナット	SLBNR5	ミスミ	1
25	ばね座金	SSLW3	ミスミ	50
26	ばね座金	SSLW4	ミスミ	30
27	ばね座金	SSLW5	ミスミ	14
28	六角穴付ボルト	SCB3-10	ミスミ	16
29	六角穴付ボルト	SCB4-8	ミスミ	8
30	六角穴付ボルト	SCB4-12	ミスミ	4
31	六角穴付ボルト	SCB5-12	ミスミ	6
32	六角穴付ボルト	SCB4-6	ミスミ	4

　図番をクリックするとPDFファイルが表示されます。
　機械加工部品は一般構造部品のみです。

スタンパチャック組図

「スタンパチャック組図」に移動する。

　スタンパチャック組図の部品表は以下のとおりです。

項番	部品名称	"図番 or　型式"	メーカ	個数	備考
1	スタンパチャックホルダ	BSK0008		1
2	透明球面板	BSK0009		1
3	スタンパ吸着クッション	BSK0010		1
4	吸着クッション押さえ	BSK0011		1
5	シール管	BSK0012		1
6	PETシート	BSK0013		1
10	ワンタッチ継手　メイルコネクタ	MSCNL4-M5	ミスミ	1
11	Oリング	OPR3	ミスミ	2
12	六角穴付ボルト	SCB4-15	ミスミ	4
13	ばね座金	SSLW4	ミスミ	4

　図番をクリックするとPDFファイルが表示されます。
　項番2と項番3は特殊な加工部品です。

スタンパローダ組立図

「スタンパローダ組立図」に移動する。

　スタンパローダ組立図の部品表は以下のとおりです。

項番	部品名称	"図番 or　型式"	メーカ	個数	備考
1	スタンパアーム	BSK0014		1
10	フランジ付リニアボールブッシュ	LBHRW20	ミスミ	1
11	シャフト	SSFU20-90	ミスミ	1
12	シャフトホルダ	SHYA20-40	ミスミ	2
13	位置決めピン大頭テーパタイプ	SFPNSA6-P10.00-L4-B10.0-M5	ミスミ	1
14	六角穴付ボルト	SCB6-30	ミスミ	2
15	六角穴付ボルト	SCB6-20	ミスミ	2
16	六角穴付ボルト	SCB3-15	ミスミ	1
17	ナット	SLBNR6	ミスミ	2
18	ナット	SLBNR5	ミスミ	1
19	ナット	SLBNR3	ミスミ	1
20	ばね座金	SSLW6	ミスミ	4
21	ばね座金	SSLW5	ミスミ	1

　図番をクリックするとPDFファイルが表示されます。
　加工部品は項番1のみです。

ウエハチャック部組図

「ウエハチャック部組図」に移動する。

　ウエハチャック部組図の部品表は以下のとおりです。

項番	部品名称	"図番 or　型式"	メーカ	個数	備考
1	エアベアベース	BSK0001		1
2	ウエハチャックベース	BSK0002		1
3	多孔質プレート	BSK0003		1
10	焼結金属エレメント	ESD-130-5-2M	SMC	1	D=±0.5、ｔ＝±0.2
11	スピードコントローラ　スタンダードタイプ	SPSNN4-M5	ミスミ	1
12	ミニチュア管継手　プラグ	MPLGN	ミスミ	8
13	ワンタッチ継手　メイルコネクタ	MSCNL4-M5	ミスミ	1
14	六角穴付ボルト	SCB4-15	ミスミ	4
15	六角穴付ボルト	SCB2-6	ミスミ	4
16	ばね座金	SSLW4	ミスミ	4

　図番をクリックするとPDFファイルが表示されます。
　項番1と項番2と項番3は特殊加工部品です。

ウエハ上下部組図

「ウエハ上下部組図」に移動する。

　ウエハ上下部組図の部品表は以下のとおりです。

項番	部品名称	"図番 or　型式"	メーカ	個数	備考
1	上下ベース(1)	BSK0004		1
2	上下ベース(2)	BSK0005		1
3	バネホルダ	BSK0006		1
4	ウエハアーム	BSK0007		1
10	クロスローラテーブル	CRTSD2050	ミスミ	1
11	ミニフリーマウントシリンダ	CDUJB10-15D-F8N	SMC	1
12	ワンタッチミニ　ハーフユニオン	KJH02-M3	SMC	2
13	六角穴付ボルト	SCB3-12	ミスミ	10
14	六角穴付ボルト	SCB3-20	ミスミ	2
15	六角穴付ボルト	SCB3-8	ミスミ	4
16	六角穴付ボルト	SCB4-15	ミスミ	4
17	ばね座金	SSLW3	ミスミ	14
18	ばね座金	SSLW4	ミスミ	4
19	丸線コイルスプリング	UR10-50	ミスミ	1

　図番をクリックするとPDFファイルが表示されます。
　機械加工部品は一般構造部品のみです。

S&Rナノインプリント転写治具の特徴
1. 加圧に対して高剛性の構造
  　図2-13にエアーベアリングの構造を示します。
  　ウエハチャックは移動時はエアーで石定盤上を浮上し、摩擦無く移動します。
  　加圧時は石定盤に真空吸着します。これにより加圧に対して高剛性となります。
  　可変絞りと固定絞りの二重構造としました。また、空気室の高さは0.1mmとしました。
  　空気は圧縮性の気体のため、空気室の容積が大きいと浮上時に振動しやすくなります。（空気室の高さは小さめがベターです。）
2. 均一な加圧圧力分布を得るの構造
  　図2-14に真空吸着の構造を示します。
  　ウエハを真空吸着するには、吸着溝または吸着穴が必要となります。
  　吸着溝または吸着穴を設けるとこの部分が加圧時に圧力が小さくなります。この影響は吸着穴の方が小さくなりますが、無視できない影響が残ります。
  　この問題を解決するため、最上面の多孔質焼結金属を配置しています。これにより、均一な加圧圧力分布を得ることができます。
3. 中心から周辺に向かう圧力勾配をを得る構造
  　図2-15にスタンパチャックの構造を示します。
  　曲率半径10mの石英板により、中心から周辺に向かう圧力勾配を発生します。
  　曲率半径とクッションの厚さの組合せにより、最適な圧力勾配を発生します。
  　なお、シリコンゴムとスタンパ（石英）は粘着性があり、スタンパが張り付くのを防止するため、シリコンゴムの上に薄いPETシートを張ります。
  
  　以上の構造により、パターン欠陥の発生を防止しています。これらの部品の面精度は、パターン欠陥の発生防止のため重要です。
  　もちろん、パターン欠陥の発生防止には、スタンパ、材料、プロセスの最適化が重要です。

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