JP2006253644A - 微細パターン形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】微細パターン形成装置が開示される。
【解決手段】この微細パターン形成装置は、一定の処理空間を有するチャンバーと、前記チャンバーの内部に備えられ、感光性有機膜がコーティングされた基板を支持するステージと、前記ステージから一定の距離だけ離隔し、基板の有機膜側にエッチング及び非エッチング領域を区分するための前処理パターンをインプリントするためのテンプレートと、前記ステージを前記テンプレートと接触するように前記ステージを駆動する駆動手段とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は微細パターン形成装置に係り、特に、基板を流体が充填されたステージ上に配置することによって基板に対するインプリント（型押し）工程時に均一な圧力が作用するようにし、微細パターンを安定的に形成することができる微細パターン形成装置に関するものである。

一般的に、薄膜トランジスタは、ゲート配線層と半導体層、抵抗性接触層、導電体層などが積層形成された多層構造の薄膜からなる。

特に、前記配線層は、主に感光性樹脂を利用した写真エッチング工程によって形成される。つまり、前記感光性樹脂を基板の配線膜側に一定の厚さで塗布し、この感光性樹脂層にエッチング及び非エッチング領域を区分するマスクを通して露光を行うことによって所定の微細パターンを形成することができる。

しかし、このような従来の配線層を形成する工程は、感光性樹脂を塗布して感光性有機膜を形成する工程と、感光性有機膜を露光する工程、そして露光された部分をエッチングする工程などのような各種作業を経なければならず、また、前記露光工程は必ずマスクを利用しなければならないため、作業が難しく、細部工程が複雑であって、満足するだけの作業能率と工程の効率性などを得るには限界がある。

このために、最近はこのようなマスクを利用した露光工程を行わずに、例えば、基板側に一定の厚さで塗布された感光性樹脂層に物理的に接触させて直接前処理パターンをインプリントする方法が試みられているが、このようなインプリント方式は、基板側に前処理パターンをインプリントする際、インプリント姿勢や位置、そして加圧力の分布などによって不良品質が多くなる恐れがあるため、装備の製作やセッティングなどが難しいという問題がある。

特に、物理的な接触で前処理パターンをインプリントする方式は、その特性上、互いに対向する接触面の間に微細気泡が発生し易く、この気泡は感光性樹脂層に気泡孔を形成して品質を低下させる要因となるため、このような問題点を解決しなくては、満足するだけの品質及び作業能率などを期待するのは難しい。

下記特許文献１は、“nanoimprint lithography”について開示している。この特許では、一つの固定ステージと一つの移動ステージを開示しているが、前記問題点を解消できる技術的手段は開示されていない。
米国特許第５,７７２,９０５号明細書

本発明は前記問題点を解決するために発明されたものであって、本発明の目的は、インプリント工程時に微細パターンを安定的に形成することができる微細パターン形成装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、インプリント工程を自動化して微細パターン形成の効率化を進める微細パターン形成装置を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明の微細パターン形成装置は、一定の処理空間を有する真空チャンバーと；前記真空チャンバーの内部に備えられており、加圧力を均一に分配するための手段を備えたステージと；前記ステージと一定の距離だけ離隔して、このステージにローディングされた基板の有機膜側にエッチング及び非エッチング領域を区分するための前処理パターンをインプリントするためのテンプレートと；前記ステージを前記テンプレートと接触するように前記ステージを駆動する駆動手段と；を含む。

本発明の微細パターン形成装置は、流体ステージによって基板を浮力で支持することにより、均一度が確保された状態でテンプレートを基板上の感光液にインプリントすることができるので、微細パターン形成時の安定性を確保できるという長所がある。

また、本発明の微細パターン形成装置は、インプリント工程を自動化して微細パターン形成の効率化を図ることができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施例による微細パターン形成装置を詳細に説明する。

図１乃至図４に示されているように、本発明が提案する微細パターン形成装置は、その内部に一定の空間が形成されるチャンバー１と、前記チャンバー１の内部に備えられており、ローディングされる基板（Ｇ）に加えられる加圧力を均一に分配するための加圧力分配手段を備えたステージ２と、前記ステージ２と一定の距離だけ離隔して上部に配置され、前記ステージ２が上昇する時に基板（Ｇ）の有機膜（Ｔ１）に前処理パターン（Ｐ１）をインプリントするためのテンプレート４とを含む。

また、前記微細パターン形成装置は、前記チャンバー１に備えられて前記ステージ２を上下に往復運動させるシリンダーのような駆動手段６と、前記ステージ２をＸ方向及びＹ方向に移動させることによってステージの位置を調整できるＸ−Ｙ駆動テーブル８と、前記テンプレート４の上部に備えられて前記テンプレート４と基板（Ｇ）上に光を照射するランプ１０とをさらに含む。

このような構造を有する微細パターン形成装置において、前記チャンバー１はその内部に一定の体積の空間が形成され、好ましくは六面体形状を有する。そして、チャンバー１の内部空間は必要時には真空状態を維持できる構造であることができる。

つまり、前記チャンバー１の一側には、チャンバー１の内部に大気または雰囲気ガスを注入するための吸入部１２が連結され、チャンバー１の他側には、チャンバー１内部の大気やガスを排出して真空状態にするための排気部１４が連結される。

したがって、基板（Ｇ）に対するインプリント工程時、前記吸入部１２及び排気口１４を適切に駆動させることによってチャンバー１内部を真空状態に維持することができる。このようにチャンバー１内部を真空状態に維持すれば、インプリント工程時に基板の有機膜に発生するかも知れない気泡を最小化することができる。

前記吸入部１２側には、大気流入時に共に流入する恐れのある微細なホコリなどを遮断するためのフィルターを設置してもよい。

そして、このチャンバー１の上面には透過窓１６が備えられるので、前記発光ランプ１０、つまり、ＵＶランプから照射された光がこの透過窓１６を透過できる。前記透過窓１６はなるべく石英で構成する。

したがって、透過した光が後述のようにテンプレート４を通過し、有機膜（Ｔ１）が形成された基板（Ｇ）上に照射されることによって有機膜を硬化させ、微細パターンを形成することができる。

前記チャンバー１には、内部に基板を進入させるためのドア（図示せず）が設置され、このドアを通じてコンベヤー手段またはロボットなどによって基板を前記ステージ２にローディングできる。このような事項は通常の構造を適用できる。

前記チャンバー１と一定の距離離れた上部にはビジョンカメラ２０が備えられて、このカメラによって撮影された基板のローディング位置信号が制御部（図示せず）に入力され、これにより、この制御部は、基板の位置を補正する必要がある時にＸ−Ｙ駆動テーブル８を制御して移動させるようになる。

前記チャンバー１は、その下部に一定の長さを有する複数のフレーム１３を設置することによって作業高さを適切にセッティングすることができ、これらフレーム１３にはショックアブソーバーのような緩衝機１８が各々備えられることにより、微細パターン形成過程で発生し得る振動を吸収することができる。

前記ステージ２は、このステージにローディングされた基板に加えられる加圧力が基板に均一に分配できるようにするために、ステージ内部にはオイルのような流体が満たされてこの流体の浮力で基板を支持する。

このために前記ステージ２は、図２と図３に示されているように、内部に流体を満たす大きさの空間（Ｓ）を有しており、上部側には前記流体が基板（Ｇ）の底面と接触できるように開口１５が形成され、この開口１５の周囲には基板（Ｇ）を固定するためのクランプ１７が提供される。

前記開口１５側には、前記空間に満たされた流体と基板が直接接触しないように、別途の板部材（図示せず）を流体に浮かべられた状態で提供することができる。

前記ステージ２はこのような構成に限定されず、基板を流体で支持できる形態であればいずれのものも可能である。例えば、ベース自体が流体を収容できるように構成され、基板を支持することができる形態に構成されることもできる。

一方、前記テンプレート４は、微細パターンが形成されたモールドと、モールドを固定できるモールド固定用基板の結合体からなる通常の構造が使用でき、このテンプレート４は、ホルダー２２に固定された状態でチャンバー１の内部に設置されたジグバー２４に結合される。前記ジグバー２４からは固定用ピン２６が突き出されて、前記ホルダー２２に着脱可能に挿入される。このような構造により、テンプレート４は、セッティング完了後には前後左右に移動しない。

前記モールドは、軟質の透明または半透明な液状の合成樹脂原料を利用して製造する。特に、ＰＤＤＰのような水性ウレタンやＰＤＭＳなどが用いられることができるので、基板に密接に付着される性質を有する。前記基板は、前記モールドを固定できるものであれば、ガラス基板またはプラスチック材質の基板など多様に選択することができる。

前記モールドは一定の厚さを有し、基板（Ｇ）の有機膜（Ｔ１）表面全体が遮られる大きさを有し、基板（Ｇ）と対向する一側面には、エッチング及び非エッチング領域を区分することができる微細パターン（Ｐ１）が形成される。

したがって、前記ステージ２が上昇して基板（Ｇ）がテンプレート４に接触する場合、このホルダー２２がモールドを固定している状態であるので、基板（Ｇ）はテンプレート４に安定的に接触することができる。

そして、前記ランプ１０は、好ましくはＵＶランプを含む。前記発光手段１０は、基板（Ｇ）がテンプレート４にインプリントされた状態で照射されて基板（Ｇ）上の微細パターンを硬化する。

以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施例による微細パターン形成装置の作動過程をさらに詳細に説明する。

図１乃至図６Ｂに示されているように、基板（Ｇ）に対するインプリント工程を実施するために、基板（Ｇ）の一側面に有機膜（Ｔ１）を塗布する。

つまり、図６Ａに示されているように、基板の配線膜（Ｔ２）上に感光性高分子樹脂を塗布して感光性有機膜（Ｔ１）を形成する。そして、感光性有機膜（Ｔ１）が形成された基板（Ｇ）をチャンバー１内部のステージ２にローディングさせる。

この時、前記テンプレート４は基板（Ｇ）の一定の距離を置いた上部に配置され、モールドの一側面には微細パターン（Ｐ１）が形成された状態である。

このように、基板（Ｇ）がステージ２上に位置すれば、基板（Ｇ）がテンプレート４と位置合わせされるように、制御部は、ステージ２を前後左右に移動させながらインプリント位置を合せる。

基板の位置合わせが完了すれば、インプリント工程を実施するために、駆動手段６がステージ２をテンプレート４方向に上昇させる。

前記駆動手段は、普通に使われるシリンダーまたはモータ組立体などが適用可能である。

前記ステージ２の上昇作動によってステージにローディングされた基板（Ｇ）は、テンプレート４と接触しながらインプリントされ、テンプレートに形成されたパターンが基板に形成される。このようなインプリント状態で前記ランプ１０が照射され、インプリントされた状態のパターンを硬化させる。

この時、ステージ２が上昇しながら基板（Ｇ）がテンプレート４と接触する時に基板に伝達される加圧力は、ステージ２内部に充填された流体によって均一に分配できる。

したがって、基板（Ｇ）は均一な圧力によって加圧されてモールドの底面に弾力的に接触するので、基板（Ｇ）の有機膜（Ｔ１）側がさらに均一に圧力が分布され、モールドの微細パターン（Ｐ１）を基板に移動することができる。

特に、このようなモールドのインプリント動作は、基板（Ｇ）の有機膜（Ｔ１）とモールドの接触面の間に微細気泡などが発生したり存在することを最小化し、パターン不良を減少させることができる。

本発明の好ましい実施例による微細パターン形成装置を示す斜視図である。 図１に示された微細パターン形成装置の内部構造を概略的に示す構造図である。 本発明に関するステージの拡大断面図である。 図１に示された微細パターン形成装置の流体ステージが上昇して、基板に対するインプリント工程を実施することを示す状態図である。 本発明に関する有機膜と微細パターンとの関係を示す図である。 インプリント工程前の基板上に形成された配線膜、有機膜を示す断面図である。 インプリント工程後の基板を示す断面図である。

符号の説明

１ チャンバー
２ ステージ
４ テンプレート
６ 駆動手段
８ Ｘ−Ｙ駆動テーブル
１０ ランプ
１２ 吸入部
１３ フレーム
１４ 排気部
１５ 開口
１６ 透過窓
１７ クランプ
１８ 緩衝機
２０ ビジョンカメラ
２２ ホルダー
２４ ジグバー
２６ 固定用ピン

Claims (11)

1. 一定の処理空間を有するチャンバー；
   感光性有機膜がコーティングされた基板を流体の浮力で支持するステージ；
   前記ステージと一定の距離だけ離隔して、基板の有機膜側にエッチング及び非エッチング領域を区分するための前処理パターンをインプリントするためのテンプレート；及び
   前記テンプレートに形成されたパターンが前記基板の有機膜に形成され得るように、前記ステージをテンプレート側に移動させる駆動手段；を含む微細パターン形成装置。
2. 前記テンプレートの上部に備えられて前記テンプレートと基板上に光を照射する発光手段をさらに含む、請求項１に記載の微細パターン形成装置。
3. 前記ステージは流体が満たされ得る空間を有し、この空間の上部側は開口されたことを特徴とする、請求項１に記載の微細パターン形成装置。
4. 前記ステージは、その上面に形成された開口部側に板部材が流体上に浮かべられている、請求項３に記載の微細パターン形成装置。
5. 前記ステージの開口部には、基板をローディングするためのクランプが提供される、請求項３に記載の微細パターン形成装置。
6. 前記チャンバーは、その一側に備えられてガスを注入するための吸入部と、他側に備えられてチャンバー内部のガスを排出して真空状態にするための排気部と、上面に備えられて光が透過できる透過窓と、その下部に備えられてチャンバーを支持する複数のフレームとを含む、請求項１に記載の微細パターン形成装置。
7. 前記ステージ上の基板を位置合わせさせ得る制御部をさらに含む、請求項１に記載の微細パターン形成装置。
8. 前記制御部によって前記流体ステージをＸ、Ｙ、θ側に補正する補正手段をさらに含む、請求項６に記載の微細パターン形成装置。
9. 前記テンプレートは、微細パターンが形成されたモールドと、前記モールドを固定するモールド固定用基板とを含む、請求項１に記載の微細パターン形成装置。
10. 前記発光手段はＵＶランプを含む、請求項１に記載の微細パターン形成装置。
11. 一定の処理空間を有するチャンバー；
    前記チャンバーの内部に備えられており、感光性有機膜がコーティングされた基板を流体の浮力で支持するステージ；
    前記ステージと一定の距離だけ離隔して、基板の有機膜側にエッチング及び非エッチング領域を区分するための前処理パターンをインプリントするためのテンプレート；及び
    前記ステージをインプリント位置に移動させる駆動手段；
    前記ステージにローディングされる前記基板のインプリント位置を補正するためのＸ−Ｙ駆動テーブル；を含む微細パターン形成装置。

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