KR100806231B1 - 가공장치, 가공방법 및 칩의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 관한 임프린트장치(imprint apparatus)는 몰드를 유지하기 위한 제 1 유지부(1000); 피가공물을 유지하기 위한 제 2 유지부(1040); 및 상기 피가공물을 상기 제 1 유지부에 의해 상기 몰드와 대향하는 위치에서 부분적으로 지지하기 위한 지지부(1050)를 포함하고 있다. 상기 몰드와 상기 지지부에 의해 상기 피가공물을 가압하는 가압축을 결정한다. 상기 피가공물로부터 상기 지지부가 멀어지도록 상기 지지부와 상기 제 2 유지부가 상기 제 1 유지부와는 독립적으로, 상기 가압축에 평행한 방향으로 상대적으로 이동가능한 것을 특징으로 한다.

Description

가공장치, 가공방법 및 칩의 제조방법{PROCESSING APPARATUS, PROCESSING METHOD, AND PROCESS FOR PRODUCING CHIP}

도 1은 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 모식도.

도 2A 내지 도 2D는 본 발명의 실시형태의 제 2 유지부를 설명하기 위한 모식도.

도 3은 본 발명의 실시형태의 제 1 유지부를 설명하기 위한 모식도.

도 4는 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 모식도.

도 5A 내지 도 5E는 본 발명의 실시형태에 의한 임프린트 리도그래피의 공정을 설명하기 위한 모식도.

도 6A 내지 도 6C는 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 모식도.

도 7은 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 흐름도.

도 8 내지 도 14는 각각 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 모식도.

도 15는 종래의 임프리트 장치의 실시형태를 설명하기 위한 모식도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1000: 제 1 유지부 1020, 6108: 몰드

1030: 피가공물 1033: 실리콘 기판

1034: 광경화수지 1040: 제 2 유지부

1050,1111: 지지부 1055: 휨량조정부

1110: 이동기구 3000, 6107: 몰드 유지부

6100: 하우징 6101: 워크 유지부

6102: 가압위치 이동기구 6103: 워크 지지부

6104: xy이동기구 6105: 워크

6106: 가압기구 6109: 각도검출기구

6110: 레이저 6111: 노광량 제어회로

6112: 가압제어 회로 6113: 가압위치 검출회로

6114: 위치제어 회로 6115: 가압위치 제어회로

6116: 프로세스 제어회로 6117: UV광원

6201: 하중검출기구 6202: 히터

6301: 가압위치 연산회로 6401: 거리검출기구

본 발명은, 가공장치, 가공방법 및 칩의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은, 패턴전사 장치 및 패턴전사 방법에 관한 것으로. 특히, 패턴을 가지는 몰드(이후 템플릿이라고 칭함)를 이용하여, 피가공물에 상기 패턴을 전사하는 장치에 관한 것이다.

근년, Stephan Y. Chou씨 등에 의해 "APPl. Phys. Lett., Vol. 67, Issue 21, pp. 3114-3116(1995)"에 제안된 바와 같이, 몰드상의 미세한 구조를 수지나 금속 등의 피가공물에 전사하는 미세가공 기술이 개발되어 주목을 받고 있다. 이 기술을, 나노임프린트(nanoimprint) 또는 나노엠보싱(nanoembossing) 등으로 부르며, 수nm 오더의 분해능의 실현이 예측되므로, 상기 기술은 스텝퍼, 스캐너 등의 광노광 장치에 대신에 차세대의 반도체 제조 기술로서의 기대가 높아지고 있다. 게다가 입체 구조를 웨이퍼 레벨로 일괄하여, 가공을 할 수 있기 때문에, 포토닉 크리스탈 등의 광학소자 및 μ-TAS(Micro　Total　Analysis　System) 등의 바이오 칩의 제조기술 등으로서 폭넓은 분야에의 응용이 기대되고 있다.

문헌 "Proceedings of the SPIE′s　24th International Symposium on　Microlithography：Emerging　Lithographic　Technologies III, Santa　Clara, CA, Vol. 3676, Part One, pp. 379-389, March(1999)"에서는, 피가공물인 워크보다 소형의 석영 기판의 표면에 미세 구조를 형성하여 몰드를 준비한 후, 워크에 전사하는 가공방법, 예를 들면 임프린트 리도그래피가 제안되고 있다.

구체적으로는, 상기 몰드를, UV경화 수지를 도포한 워크에 가압하여 UV광을 조사하여, 경화시켜서 미세구조를 워크에 전사한다. 다음에, 스테이지를 이용하여 몰드와 워크를 상대적으로 이동시켜 패턴전사를 반복함으로써, 대표적인 광노광 장치인 스텝퍼와 마찬가지로, 워크 전체면을 가공할 수 있다.

또, 일본국 특개 2003-77867호 공보에는, 패턴형성 영역에, 몰드를 균일한 압력 분포로 가압하기 위하여, 경사조정 기구를 이용하는 기술이 기재되어 있다.

　구체적으로는, 도 15에 도시되어 있는 바와 같이, 레지스트(1104)가 형성 되어 있는 실리콘 기판(1103)의 주변을 탄성 부재(1107)로 지지한다.

몰드(1102)에 대향하는 위치에는, 실리콘 기판(1103)을 이면측으로부터 지지하고, 피봇(1113)의 받침부로서 기능하는 진동부재(1114)가 고정된 지주(1111)상에 배치되어 있다. 도 15에서는, 몰드(1102)가 약간 기울어져서, 기판과 몰드 표면이 평행하지 않게 되어 있는 경우가 도시되어 있다. 상기 기구는 몰드유지부(1101), 시료유지 부재(1105), 이동 스테이지(1106), 정반(1108) 및 이동 기구(1110)를 부가하여 포함하고 있다.

이 기구에서는, 레지스트(1104)와 몰드(1102)가 서로 접촉한 후, 양자의 거리가 감소함에 따라, 즉, 수지에 의해 받는 가압력이 증대함에 따라, 몰드와 실리콘 기판과의 평행도가 향상됨으로써, 임프린트시의 패턴형성 영역에 있어서의 가압 균일성은 향상된다.

그런데, 임프린트에 의해 패턴이 형성되는 피가공물은, 그 사이즈나 구성 재료 등에 의존하여 휘는 경우가 있다.

예를 들면, 자중에 의한 피가공물의 휨에 관해서는, 피가공물을 구성하는 웨이퍼의 유지 방법에 따라서 다르지만, 가장 휨량이 작아진다고 생각되는 주변부의 완전 구속에 의한 경우, 300mm의 Si웨이퍼에 대해서 20㎛정도가 된다.

이러한 피가공물의 휨에 기인하는 임프린트시의 영향은, 일본국 특개 2003-77867호 공보에는 고려되어 있지 않다.

본 발명의 목적은 임프린트시의 피가공물의 휨에 의한 영향을 완화할 수 있 는 임프린트 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 임프린트 장치를 이용한 임프린트 방법 및 칩의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 몰드가 가지는 패턴을 이용하여, 피가공물에 임프린트 패턴(imprinted pattern)을 형성하는 임프린트 장치(imprint apparatus)로서, 상기 몰드를 유지하기 위한 제 1 유지부; 상기 피가공물을 유지하기 위한 제 2 유지부; 및 상기 제 1 유지부에 의해 유지되는 몰드와 대향하는 위치에서, 상기 피가공물을 부분적으로 지지하기 위한 지지부를 포함하고, 상기 피가공물을 부분적으로 지지하는 상기 지지부의 위치가 상기 제 2 유지부에 관련되어 변경되도록, 상기 제 2 유지부는 제 1 방향으로 이동되고, 또한 상기 지지부와 상기 제 2 유지부는, 상기 피가공물로부터 상기 지지부가 멀어지도록, 상기 제 1 유지부와 독립적으로, 상기 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향으로 상대적으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 임프린트 장치를 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 몰드가 가지는 패턴을 이용하여, 피가공물에 임프린트 패턴을 형성하는 임프린트 장치로서, 상기 몰드를 유지하기 위한 제 1 유지부; 상기 피가공물을 유지하기 위한 제 2 유지부; 및 상기 제 1 유지부에 의해 유지되는 몰드와 대향하는 위치에서, 상기 피가공물을 부분적으로 지지하기 위한 지지부를 포함하고, 상기 피가공물을 부분적으로 지지하는 상기 지지부의 위치가 상기 제 2 유지부에 관련되어 변경되도록, 상기 제 2 유지부는 상기 가공면에 평행 한 방향으로 이동가능하고, 또한 상기 지지부와 상기 제 2 유지부는, 상기 피가공물로부터 상기 지지부가 멀어지도록, 상기 제 1 유지부와 독립적으로, 상기 가공면에 직교하는 제 2 방향으로 상대적으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 임프린트 장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 몰드가 가지는 패턴을 이용하여, 피가공물에 임프린트 패턴을 형성하기 위한 임프린트 장치로서, 상기 몰드를 유지하기 위한 제 1 유지부; 상기 피가공물을 유지하기 위한 제 2 유지부; 및 상기 제 1 유지부에 의해 유지되는 상기 몰드와 대향하는 위치에서, 상기 피가공물을 부분적으로 지지하기 위한 지지부를 포함하고, 상기 몰드와 상기 지지부는, 상기 피가공물을 가압하는 가압축을 결정하고, 상기 지지부와 상기 제 2 유지부는, 상기 피가공물로부터 상기 지지부가 멀어지도록, 상기 제 1 유지부와 독립적으로, 상기 가압축에 평행한 방향으로 상대적으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 임프린트 장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 몰드가 가지는 패턴을 이용하여, 피가공물에 임프린트 패턴을 형성하는 임프린트 방법으로서, 자중에 의해 휠 수 있도록 유지되는 상기 피가공물을, 중력방향의 휨량이 작아지도록, 중력의 방향과 반대 방향으로 이동가능한 지지부에 의해 밀어올려서, 상기 피가공물에 임프린트 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 몰드가 가지는 패턴을 이용하여, 피가공물에 임프린트 패턴을 형성하는 임프린트 방법으로서, 상기 몰드를 유지하기 위한 제 1 유지부와 상기 몰드의 가공면과 대향하는 위치에 배치되는 지지부의 사이에, 피가공물을 배치하는 공정과; 상기 지지부가 상기 피가공물에 접촉하지 않도록 멀어진 상태에서, 제 2 유지부에 의해 유지되는 상기 피가공물을, 상기 가공면에 평행한 방향으로 이동하여 패턴전사 영역을 결정하는 공정과; 상기 가공면과 직교하는 방향으로, 상기 패턴전사영역에 관한 위치정보에 따라서, 상기 지지부와 상기 피가공물을, 상기 가공면에 직교하는 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 지지부와 상기 피가공물을 서로 접촉시키는 공정과; 상기 몰드의 상기 가공면과 상기 피가공물을 서로 접촉시키는 공정과; 상기 몰드의 패턴을 이용하여, 상기 피가공물에 임프린트 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 몰드를 준비하는 공정과; 상기 기재된 임프린트 장치를 이용하여, 상기 피가공물에 임프린트 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩의 제조방법을 제공한다.

본 발명은, 다음과 같이 구성한, 가압 임프린트 장치 및 가압 임프린트 방법도 제공한다.

본 발명의 가압 임프린트 장치는 몰드 유지부(이하, 제 1 유지부, 또는 몰드 가압부라고 칭함))와 상기 몰드 유지부와 대향하는 위치에 배치된 워크 가압부(이하, 워크 지지부라고 칭함)를 포함하고, 몰드의 가공면에 형성된 패턴을 워크 지지부에 의해 유지된 워크(이하, 워크유지부라고 칭함)에 전사하는 것이다.

상기 가압 임프린트 장치는, 상기 워크를 상기 몰드의 가공면과 평행한 면방 향으로 이동시켜, 상기 워크의 위치를 제어하는 워크위치 제어기구와 상기 워크 가압부와 상기 워크를 상기 몰드의 가공면에 직교하는 방향으로 상대적으로 이동시켜, 상기 워크 가압부의 상기 워크에 대한 가압위치를 조정하는 가압위치 조정기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

　상기 가압 임프린트 가공 방법은, 몰드 유지부와 상기 몰드 유지부와 대향하는 위치에 배치된 워크 가압부를 이용하고 몰드의 가공면에 형성된 패턴을 상기 워크에 전사한다. 상기 가압 임프린트 방법은, 이하의 1) 내지 3) 공정을 포함한다.

1) 상기 워크 가압부를 상기 몰드 및 상기 워크로부터 멀리 이동시켜, 상기 워크를 상기 몰드의 가공면과 평행한 면방향의 소망한 위치에 이동시키는 공정

2) 상기 소망한 위치에 상기 워크를 이동시킨 후, 상기 워크 가압부와 상기 워크를 상기 몰드의 가공면에 직교하는 방향으로 상대적으로 이동시키고 이들을 접촉시켜서, 상기 워크 가압부의 상기 워크에 대한 가압위치를 조정하는 공정

3) 상기 조정된 가압 위치에서, 상기 몰드를 상기 워크에 대해서 가압하고 상기 몰드의 가공면에 형성된 패턴을 상기 워크에 전사하는 공정

　 상기 공정 2)에서, 상기 가압 임프린트 방법은, 상기 워크에 대한 가압위치를 검출한 결과에 의거하여 가압위치를 조정하는 프로세스를 부가하여 포함할 수 있다. 또, 상기 워크위치 제어기구에 의해 제어된 상기 몰드의 위치에 따라서, 상기 가압 위치를 연산하여 가압위치를 조정하는 프로세스를 이용할 수도 있다. 또, 각부의 휨 등에 의한 가압중의 가압 위치의 변화를 고려하여, 상기 가압 위치를 보정하는 프로세스를 이용할 수도 있다.

본 발명의 상기 설명된 구성을 이용함으로써, 피가공물의 휨에 기인한 임프린트시의 영향을 경감할 수 있는 임프린트 장치 및 임프린트 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 이들 목적, 기타 목적, 특징 및 이점은 첨부하는 도면과 함께 주어진 본 발명의 바람직한 실시형태의 이하의 설명을 고려하면 한층더 자명해질 것이다.

<바람직한 실시형태의 상세한 설명>

<제 1 실시형태：임프린트 장치>

본 실시 형태에 의한 임프린트 장치(이후 패턴전사 장치 또는 가공장치로 칭함)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 몰드(1020)를 유지하기 위한 제 1 유지부(1000)와 피가공물(1030)을 유지하기 위한 제 2 유지부(1040)와 제 1 유지부에 의해 유지되는 몰드와 대향하는 위치에서, 상기 피가공물을 부분적으로 지지하기 위한 지지부(1050)를 포함한다.

상기 제 2 유지부(1040)는 제 1 방향(화살표(1041)로 표시된)으로 이동가능하다. 바람직한 실시형태에서는, 제 1 방향으로 평행한 방향으로 이동가능하면, 화살표(1041)의 반대 방향에도 이동가능하다. 상기와 같이, 상기 제 2 유지부(1040)가 제 1 방향(1041)으로 이동할 수 있으므로, 상기 지지부(1050)가 상기 피가공물 (1030)을 지지하는 위치를 라인형상으로 바꿀 수 있다. 몰드에 의해 형성 할 수 있는 패턴전사 영역이, 피가공물의 사이즈 보다 작은 경우에, 패턴형성 영역을 이동시키면서 복수의 전사공정을 실시한다. 이 방법은, 스텝 앤드 리피트 방식으로 부 른다. 본 실시형태의 패턴전사 장치는 이 방식에 매우 적합하게 이용된다.

상기 지지부(1050)가 피가공물을 지지하는 지지위치를 평면형상으로 바꿀 수 있도록, 상기 제 2 유지부(1040)는, 예를 들면 상기 제 1 방향에 부가하여, 도면의지면에 수직인 방향으로도 이동가능한 것이 바람직하다. 즉, 상기 제 2 유지부는, 상호 직교하는 2개의 축(예를 들면, X축과 Y축)으로 구성되는 면에 평행한 방향으로 이동가능한 기구를 가지는 것이 바람직하다.

본 실시 형태의 패턴 전사장치에서는, 지지부(1050)와 피가공물(1030)이 접촉한 상태(도시하지 않음)로부터 떨어지도록, 상기 지지부(1050)와 상기 제 2 유지부(1040)는, 상기 제 1 방향(1041)에 직교하는 제 2 방향(1090)에 상대적으로 이동한다. 상기 지지부(1050)가 제 2 방향(1090)으로 이동함으로써 상기 이동 기구를 실현해도 되고, 또는 제 2 유지부(1040)가, 제 2 방향(1090)의 반대 방향으로 이동하여, 상대적으로 지지부가 제 2 방향으로 이동함으로써 상기 이동기구를 실현해도 된다. 지지부와 제 2 유지부의 양자에, 제 2 방향으로 평행한 방향으로 이동기구를 설치할 수도 있다. 제 1 유지부(1000)의 동작과는 독립적으로 상기 지지부(1050)와 상기 제 2 유지부(1040)는 동작할 수 있는 것이 바람직하다. 제 2 유지부와 지지부의 상대적인 동작은, 진동이 아닌 한 방향으로의 병진동작인 것이 바람직하다.

상기와 같이, 상기 피가공물로부터, 상기 지지부가 멀어지도록 장치를 구성함으로써, 예를 들면 피가공물이 도 1에 도시된 바와 같이 굽어진 상태로, 지지부에 의해 피가공물의 지지위치를 바꾸는 동작을 실시하는 경우에, 피가공물의 면이 지지부와 마찰을 회피할 수 있다. 상술한 일본국 특개 2003－77867호 공보에서는, 도 15에 도시된 바와 같이, 지지부(1111)는 고정되어 있으므로, 이동기구(1110)에 의해 2중 화살표 방향으로 피가공물의 이동중에, 상기 피가공물의 이면이 손상 또는 파손될 가능성이 있다.

　따라서, 본 실시 형태에서는, 피가공물이 휘어진 경우에는, 휨량이 최대가 되는 피가공물의 위치의 직하에 지지부가 이동된 경우에도, 피가공물과 지지부가 접촉하지 않도록, 상기 지지부는 상기 피가공물로부터 멀어지는 것이 바람직하다.

또한, 도 1에는 피가공물(1030)과 몰드(1020)를 도시하고 있지만, 이들 부재는 본 실시형태에서의 본 발명의 패턴전사 장치에 필수인 것은 아니다. 또, 피가공물(1030)의 휘어진 상태가 과장하여 도시되어 있지만, 본 실시형태의 패턴전사 장치는, 피가공물이 휘어진 상태에 관계없이, 적용할 수 있다.

또, 상기 지지부에 의해 상기 피가공물이 부분적으로 지지를 받고 있는 상태에서, 상기 피가공물과 상기 몰드의 상기 패턴간의 거리가 짧아지도록 동작할 수 있다. 또는, 상기 피가공물과 상기 몰드의 상기 패턴을 접촉시킨 상태에서, 상기 피가공물과 상기 지지부간의 거리가 짧아지도록 동작할 수 있다.

　또, 상기 지지부와 상기 피가공물이 접촉하도록, 상기 지지부와 상기 제 2 유지부는, 상기 제 1 유지부와는 독립적으로, 상기 제 2 방향에 평행한 방향으로 상대적으로 동작하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 그 동작 거리는 상기 제 2 유지부에 상대적인 상기 지지부의 상기 지지위치에 따라서 가변으로 할 수 있다. 여기서, 상기 지지위치는, 예를 들면, 도 8에 도시된 위치제어회로(6114)에 의해, XY이동기구(6104)를 이용하여 결정되는 위치이다. 또, 그 동작 거리는, 상기 제 2 방향 에서의 상기 피가공물에 관한 위치정보에 따라서 가변으로 할 수 있다. 여기서, 상기 위치정보란, 예를 들면, 도 11에 도시된 거리검출기구(6401)의 경우와 같이, Z축방향에서의 피가공물(엄밀하게는 패턴전사 영역)의 위치에 관한 정보이다.

이하에서는, 본 실시 형태의 패턴전사 장치에 부가될 수 있는 부품 또는 수단 및 임프린트 리도그래피 관해서 상술한다.

<A：제 1 유지부>

제 1 유지부(1000)는, 몰드를 유지하고, 피가공물에 전사가 될 수 있으면, 상기 제 1 유지부(1000)의 형상은 도 1에 도시된 형상에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 제 1 유지부(1000)는 도 3에 도시된 바와 같이 몰드유지부(3000)가 될 수 있다. 상기 몰드유지부(3000)는, 진공흡착을 위한 홈이 형성되어 있고 홈내의 압력을 감소시킴으로써 몰드(1020)를 진공 흡착하는 구성이 된다. 몰드의 임프린트 패턴이 형성되고 있는 면과 반대측의 면으로부터 자외선등의 광을 조사하여, 피가공물 표면에 있는 수지를 경화시키는 광임프린팅(light imprinting)의 경우에는, 몰드 유지부가 도 3에 도시된 바와 같이, 광조사를 가능한 한 차단하지 않는 구성으로 되는 것이 바람직하다. 광조사 가능한 석영 등의 유리를 사용하여, 도 1에 도시된 형상을 가진 유지부를 실현할 수 있다. 상기 제 1 유지부는, 진공 흡착이나 정전 척 등에 의해 몰드를 유지할 수 있으면, 알루미늄이나 스텐레스 스틸 등의 금속, 또는 석영 등의 유리를 포함한 재료로 구성되어도 된다. 제 1유지부로서는, 미국 특허 제 6,696,220호 공보의 도 49A에 도시된 몰드 유지부 또는 압전소자를 이용하여 몰드 자체가 변형이 가능한 상태로 몰드를 유지하는 도 51A에 도시 된 몰드 유지부도 적용할 수 있다.

또, 제 1 유지부는, 제 2 방향(1090)에 평행한 방향(동일방향 또는 반대방향)으로 이동할 수 있는 것이 바람직하다. 제 2 방향(1041)에 평행한 방향(동일방 향해 또는 반대방향)으로 이동할 수 있도록 구성되어도 된다.

또한, 제 2 방향(1090)에 평행한 방향으로 제 1 유지부(1000)의 동작과는 독립적으로, 상기 제 2 유지부(1040) 및/또는 지지부(1050)는, 제 2 방향에 평행한 방향으로 이동할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 몰드가 제 2 방향에 평행한 방향으로 움직이는 동작과는 독립적으로, 피가공물로부터 지지부가 멀어지는 동작을 실현하는 것이 바람직하다.

<B：제 2 유지부>

도 1에 도시된 제 2 유지부는, 피가공물을 유지하기 위한 기능을 가지는 것이다. 피가공물의 유지는, 물리적으로 피가공물을 사이에 두거나 정전척이나, 진공 흡착에 의해 실현될 수 있다.

피가공물이, 평판형상의 피가공물인 경우에는, 그것이 중력 방향으로 휘도록 유지하는 경우가 있다. 그 때문에, 제 2 유지부(1040)는, 상기 평판형상의 피가공물의 면내방향의 중앙영역과 접촉하지 않도록 피가공물을 유지하거나 또는, 평판형상의 피가공물의 주변 영역에 비해, 중앙영역을 중력방향으로 후퇴한 위치에서 상기 피가공물을 유지한다.

상기 제 2 유지부(1040)는, 도 2A 또는 도 2B에 도시된 바와 같이 복수의 별도 위치에 설치되어도 되고 또는, 도 2 C에 도시된 바와 같이, 일체(단일) 위치 에 설치되어도 된다.

구체적인 유지부의 구성을 도 2A 내지 도 2D에 예시한다.　도 2A 내지 도 2C의 상부는, 도면의 면내의 하부방향을 중력방향(Z-축 방향)으로 취하고, 도면에 수직 방향을 XY면으로 취하고 있다. 도 2A 내지 도 2C의 하부는, XY방향의 안쪽 면을 도시하고 있다.

도 2A는 분리된 2개의 유지부에 의해 원형의 평판형상의 피가공물(1030)을 유지하는 경우를 도시한다. 도 2B는, 분리된 4개의 유지부에 의해 원형의 평판형상의 피가공물(1030)을 유지하는 경우를 도시한다. 도 2C는, 일체형의 링 형상의 유지부에 의해 원형의 평판형상의 피가공물을 유지하는 경우를 도시한다. 이들 도면에서는, 원형의 평판형상의 피가공물의 아래쪽에 위치하는 개소는 점선으로 기재되어 있다.

도 2D는, 제 2 유지부의 확대도이다. 필요에 따라서, 도 2D에 도시된 바와 와 같이, 평판형상의 피가공물(1030)의 이면측(1031)과 제 2 유지부(1040)가, 접촉 상태로부터 이간하지 않도록, 배치된 유지부(1049)를 이용할 수 있다. 이러한 유지부를 이용하는 대신에, 상술의 정전 척 혹은 진공흡착 등의 흡착기구를 이용할 수 있다. 피가공물을 유지하는 제 2 유지부의 구성하는 재료의 예는, 실리콘을 포함하고 있거나 상술의 제 1 유지부의 구성재료를 포함할 수 있다.

더욱이, 제 2 유지부(1040)에, 상호 직교하는 2개의 축(예를 들면, XY축)으로 구성되는 평면에 평행한 방향으로 이동하는 이동기구에는, 리니어 모터나, 이송 나사 등 적절히 선택 가능하다.

제 2 유지부(1040)는, 예를 들면, 상기 피가공물이, 상기 제 2 방향(1090)에 평행한 방향으로 휘도록 유지할 수 있다. 그 때문에, 예를 들면, 제 2 유지부는, 평판형상의 피가공물의 면내 중앙영역과 접촉하지 않도록, 상기 피가공물의 주변 영역의 해당 피가공물(1030)을 유지한다.

상기 제 2 방향(1090)이란, 예를 들면, 중력의 방향이다.

상기 지지부(1050)과 제 2 유지부(1040)를, 제 2 방향(1090)에 상대적으로 이동함으로써, 상기 피가공물의 휨량을 조정하여도 된다.

<C：지지부>

지지부(1050)에 대해서는, 평판형상의 피가공물(미세한 표면 요철이 선택적으로 형성된 실리콘 웨이퍼 등)의 몰드에 근접한 표면을 전면으로 취하고, 지지부에 근접한 평판형상의 피가공물의 표면을 이면으로 취하여 설명한다.

몰드(1020)에 대향하는 위치에서, 피가공물(1030)을 지지하기 위한 지지부(1050)는, 피가공물의 이면을, 부분적으로 지지하는 것이 특징이다. 보다 구체적으로는, 본 실시 형태에서의 지지부는, 피가공물의 이면 전체와 접촉하는 것이 아니라, 일부의 개소에서, 부분적 혹은 국소적으로 접촉한다. 또한, 피가공물의 이면의 영역 크기와 동등 혹은 그 이상의 크기의 지지면을 가지는 스테이지에 의해 피가공물을 지지할 때에, 피가공물을 흡착하기 위해 미세한 구멍을 스테이지에 형성하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 미세한 구멍의 개소에서는, 상기 피가공물과 스테이지 자체는 서로 비접촉이다. 그러나, 이 경우에는, 피가공물을 실질적으로는 이면 전체로 스테이지에 의해 지지하고 있다.

패턴전사시에, 몰드와 지지부에 의해 피가공물의 패턴전사면에 인가되는 압 력분포를 균일하게 하기 위해서는, 피가공물의 이면의 전면을 지지하는 것이 아니라, 몰드에 대향한 위치에서 부분적으로 지지하는 것이 바람직하다. 자세한 것은 후술하는 실시예에서 설명하지만, 특히, 상기 제 1 유지부의 상기 몰드와 접촉하는 면과 상기 지지부의 상기 피가공물과 접촉하는 면 중의 적어도 한쪽의 면적이, 상기 몰드의 가공면과 상기 피가공물의 패턴 형성면의 면적 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 상기 제 1 유지부의 상기 몰드와 접촉하는 면과 상기 지지부의 상기 피가공물이 접촉하는 면이, 면대칭의 관계에 있는 것이 바람직하다. 즉, 몰드와 피가공물을, 동일한 단면 형상의 부재에 의해 적절히 가압하여도 된다.

지지부(1050)는, 도 1에 도시된 제 2 방향(1090) 및 그 반대 방향으로 이동 되도록 구성할 수 있다. 제 2 방향은 예를 들면, 중력방향이어도 된다. 지지부(1050)의 동작은, 매우 적합하게는 병진동작인 것이 바람직하다. 예를 들면, 이것은 제 2 방향으로 수직방향으로 이동가능한 액츄에이터를 지지부(1050)에 설치함으로써 실현된다.

더욱이, 피가공물(1030)과 지지부(1050)가 직접 접촉하도록 구성해도 되고 또는, 별도인 부재를 양자 사이에 개재시켜, 간접적으로 접촉하도록 구성하여도 된다. 예를 들면, 상술의 일본국 특개 2003―77867호 공보에 기재되어 있는 바와 krx이, 피봇(회전축)을 이용한 경사조정 기구를, 상기 별도의 부재로서 이용할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 일정한 방향(예를 들면 중력 방향)에서의 휨량을 감소시키기 위해서는 제 2 유지부(1040)와 지지부(1050)의 상기 일정한 방향의 거 리를 변경하도록 구성할 수 있다. 휨량의 조정을 할 수 있는 경우에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 피가공물(1030)을 지지하기 위한 지지부(1050)과 휨량조정부(1055)를 별도로 구성할 수 있다.

도 3에서, 휨량 조정부(1055)는, 제 2 방향(예를 들면 중력의 방향) 및 상기 제 2 방향의 반대방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 상기 휨량 조정부(1055)를 이용하여, 피가공물(1030)의 제 2 방향에서의 상기 피가공물(1030)의 휨량을 감소시키고, 그 후, 지지부(1050)와 몰드(1020)간에 피가공물(1030)을 개재한 상태로, 지지부(1050)와 몰드(1020)간의 거리를 감소시키는 방식으로 임프린팅을 실시한다. 예를 들면, 휨량 조정부(1055)에 의해 피가공물(1030)의 휨량을 실질적으로 제로로 한 상태에서, 지지부(1050)를 중력방향의 반대 방향으로 이동시켜, 피가공물(1030)의 이면과 접촉시킨다. 그 후, 몰드 유지부(1000)를 중력방향으로 강하시켜 임프린팅을 실시한다.

휨량의 조정을 지지부(1050)나 휨량 조정부(1055)로 실시하는 경우에, 상기 피가공물(1030)이 중력방향과 반대방향으로 휘도록 지지부(1050) 등에 의해 힘을 인가한 상태로, 임프린팅을 실시하는 것도 바람직하다. 이러한 상태란, 예를 들면, 평판형상의 피가공물의 중앙부 영역 및 그 부근이, 위로 볼록하게 중력방향과 반대방향으로 휜 상태(도시하지 않음)이다.

이러한 상태를 확보하는 경우에는, 도 2D에 도시된 바와 같이, 평판형상의 피가공물이, 제 2 유지부(1040)로부터 멀어지지 않도록 가압하거나 척에 의해 유지하는 것이 바람직하다.

중력방향과 역방향으로 휘게 한 상태에서 실시된 임프린팅에서는, 이하와 같은 이점이 있다.

보다 구체적으로는, 몰드와 피가공물이 접촉할 때에, 평판형상의 피가공물이 중력방향으로 미소하게 변동하거나 진동하여, 지지부와 피가공물이, 접촉과 비접촉 상태를 반복하는 경우가 있다. 이 미소 진동은, 임프리트 위치의 어긋남이나, 피가공물을 구성하는 수지 등의 불필요한 변형을 발생시킬 가능성이 있다. 한편, 중력 방향과 역방향으로 휘게한 상태에서 임프린팅을 실시함으로써, 예를 들면, 지지부 또는 휨량조정부와 평판형상의 피가공물의 이면과의 접촉을 계속적으로 유지한 상태에서 임프린팅을 실시함으로써 상기 미소진동의 발생을 억제할 수 있는 경우가 있다.

본 실시 형태에서의 장치에서는, 상기 지지부에 의해 피가공물이 부분적으로 지지를 받고 있는 상태에서, 상기 피가공물과 상기 몰드의 임프린트 패턴간의 거리가 짧아지도록 동작을 행하는 것이 바람직하다. 그 결과, 상기 임프린트 패턴과 피가공물이 접촉한다.

지지부(1050)는, 상기 제 2 방향(1090)으로 이동하며, 상기 제 2 유지부(1040)는 상기 제 2 방향(1090)으로는 이동하지 않는 구성도 바람직하다. 예를 들면, 지지부(1050)는 중력의 방향으로 평행한 방향으로만 이동하고, 제 2 유지부(1040)는 중력방향에 직교하는 방향으로만 이동하는 구성이 바람직하다.

상기 지지부는, 중력방향 및 중력방향에 반대방향으로 이동하는 구성으로 할 수 있다. 상기 지지부는, 상술한 바와 같이, 경사조정 기구(피봇기구)를 개재하여 피가공물을 지지하여도 된다. 피가공물을 유지하는 제 2 유지부를 제 2 방향(1041)에 이동하는 대신에, 지지부를 상기 제 1 방향으로 이동시키는 것도 가능하다.

<D：몰드(템플릿)>

본 실시형태에 이용되는 몰드는, 표면에 임프린트 패턴을 가진다. 이 임프린트 패턴은, 몰드 자체에 오목부와 돌출부를 형성함으로써 실현되어도 되고, 몰드 표면에 돌출부를 구성하는 다른 부재를 형성함으로써 실현되어도 된다. 전자의 경우는, 피가공물에 몰드의 임프린트 부분이 전사된다. 후자의 경우에는, 피가공물에 상기 별도의 다른에 의해 오목부가 형성되거나 또는 상기 다른 부재 자체가 상기 피가공물에 전사된다. 예를 들면, 후자의 경우로서는, 편평한 몰드 표면에 잉크 등으로 형성되는 소정의 패턴을 피가공물위의 표면에, 철인(seal impression)과 같이 전사하는 경우이다(소프트 임프린팅으로도 칭함).

패턴을 형성하는 재료는, 잉크에 한정하지 않고, 액체, 고체, 겔상의 재료라도 된다.

몰드의 임프린트 패턴에, 이형제를 도포한 후, 피가공물과 몰드를 상기 이형제를 개재하여, 간접적으로 접촉시킬 수도 있다.

몰드는, 석영 등의 유리나, 금속, 실리콘 등의 재료로 구성되어도 된다. 임프린트 패턴은 예를 들면, 전자선 리도그래피에 의해 형성되어도 된다.

<E：피가공물>

피가공물은, 워크로 부르는 경우도 있다.

피가공물의 예로서는, Si기판 또는 GaAs 기판 등의 반도체 기판; 수지 기판; 석영 기판; 유리 기판 등이 포함될 수 있다. 또, 피가공물로서는, 이들 기판에 수지를 도포한 부재를 이용할 수도 있다. 이들 기판에 박막을 성장시키거나 접합 되는 방식으로 준비되는 다층 기판도 사용할 수 있다. 석영 기판 등의 광투과성의 기판을 사용할 수도 있다.

예를 들면 자외선을 몰드측으로부터 상기 수지에 조사함으로써 기판에 도포되는 수지가 경화된다. 이러한 광경화성 수지의 예로서는, 우레탄계, 엑폭시계 및 아크릴계등이 포함될 수 있다.

또, 수지로서는, 페놀수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 또는 폴리이미드 등의 열경화성수지 및 폴리 메타크릴산 메틸(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 또는 아크릴수지 등의 열가소성 수지를 이용할 수도 있다. 필요에 따라서 이들 수지를 이용하여 열처리에 의해 패턴을 전사한다.

피가공물이 수지를 포함하지 않고 구성되는 경우에는, 가압력만으로 피가공물을 물리적으로 변형시키게 된다.

상술한 바와 같이, 도 1에서, 제 2 방향(1090)(하향 화살표 방향)으로 피가공물의 중앙영역에서 볼록하게 아래로 휘고 있는 경우를 나타내고 있다. 예를 들면, 피가공물인 웨이퍼가 자중에 의해 중력방향으로 휘는 경우에, 도 1에 도시한 바와 같은 상태가 된다. 도 1에서,휨의 정도는, 도면에서 과장되게 나타나고 있다. 본 실시형태에서 본 발명은, 제 2 방향으로 휘고 있는 피가공물은 물론, 휘지 않은 피가공물에도 적용할 수 있다. 더욱이, 실리콘 웨이퍼 등의 평판형상의 피가공물은, 가열공정이나 이온주입공정 등의 프로세스를 거쳐서 변형하는 경우가 있다. 본 실시형태에 의한 본 발명은, 상기 변형에 의해 휘어진 피가공물에도 적용할 수 있다.

본 실시형태의 장치에서, 평판형상의 피가공물은, 상기 평판형상의 피가공물의 법선의 방향이 중력의 방향에 평행하게 되는 배치뿐만 아니라, 중력의 방향에 직교하는 배치로 할 수도 있다.

<F：선택될 수 있는 부품>

상술한 바와 같이, 본 실시형태에 의한 장치는, 피가공물의 중력의 방향의 휨량이 작아지도록, 피가공물을 중력의 방향과 반대방향인 상방향으로 이동시키기 위한 휨량조정부(도 4의 (1055))를 설치할 수 있다.

또한, 상기 장치는, 피가공물의 패턴이 전사되는 면의 경사각도를 검출하기 위한, 예를 들면, 도 8에 도시된, 각도검출기구(6109)와 레이저(6110)로 구성된 각도 검출부를 설치할 수 있다. 더욱이, 본 장치에는, 상기 지지부가 받는 힘을 하중으로서 검출하기 위한 하중검출부, 예를 들면, 도 9에 도시된 하중검출 기구(6201)를 부가할 수 있다.

또한, 본 장치에는, 상기 몰드측으로부터 상기 피가공물까지의 거리를 계측 하는 거리계측부(예를 들면, 도 11에 도시된 거리검출 기구(6401))를 부가할 수 있다.

이들 부품에 대해서는, 후술하는 실시예로 상술하고 있다.

<G：임프린트 리도그래피>

도 5A 내지 도 5E는, 본 실시형태에 의한 장치를 이용하여 실시할 수 있는 임프린트 리도그래피의 예를 나타낸다. 이들 도면에서는, 수지를 광조사에 의해 경화시키는 광임프린트 방식을 나타내지만, 가열에 의해 수지를 경화시키거나 광과 열의 결합에 의해 경화시키는 것도 본 실시형태의 장치에 적용 가능하다.

우선, 도 5A에 도시된 바와 같이, 몰드(1020)와, 실리콘 기판(1033) 및 상기 실리콘 기판(1033)상에 도포된 광경화수지(1034)로 이루어진 피가공물(1030)을 대향하여 배치한다.

다음에, 도 5B에 도시된 바와 같이, 몰드와 수지(1034)를 접촉시킨다. 그 때, 몰드측을 움직여도, 피가공물측을 움직여도, 혹은 양쪽 모두 이동시켜 접촉시켜도 괜찮다. 양자에게는 압력이 더해지게 된다. 이것에 의해, 수지 형상이 몰드의 임프린트 패턴을 반영한 형상으로 바뀐다.

다음에, 도 5C에 도시된 바와 같이, 몰드의 이면측으로부터 UV광(5001)을 조사하여, 수지를 경화시킨다. 그 다음에, 도 5D에 도시된 바와 같이, 몰드와 수지를 이간시킨다. 이 경우에, 필요에 따라서는, 몰드 또는 피가공물을 상대적으로 이동함으로써, 패턴이 전사된 영역에 인접한 영역에서 반복적으로 전사를 행하는, 이른바 스텝 앤드 리피트 방법을 실시한다.

상기 수지의 잔류막(5002)이 존재하는 경우에는, 필요에 따라서, 애싱(ashing)(산소 RIE(reactive ion etching))에 의해 상기 잔류막을 제거한다. 그 결과로서, 도 5E에 도시된 바와 같이, 피가공물에 상기 몰드의 패턴이 전사된다.

다음에, 도시하지 않지만, 수지에 의해 구성된 전사된 패턴을 마스크로서 이용하여 기판(1033)을 에칭한다.

수지의 점성에 따라서 압력인가의 정도가 다르지만, 점성이 약한 수지인 경우에는, 몰드에 의해 수지에 인가되는 압력을 충분히 내림으로써, 패턴전사가 가능하다.

제 1 실시형태에서의 상술한 부재 또는 상기 방법 A 내지 G에 대해서는, 본 발명의 모든 실시형태에 적용될 수 있다.

또한, 참조에 의해 미국특허 제 6,696,220호 공보, 미국특허 제 6,719,915호 공보, 미국특허 제 6,334,960호 공보, 미국특허 제 5,772,905호 공보, 및 미국특허 출원 제10/221,331호의 전체의 명세가 명백히 구체화된다.

예를 들면, 미국 특허 출원 제10/221, 331호에는, 피가공물의 지지를 부분적이 아니라, 피가공물의 이면측의 전면에서 실시하고 있지만, 이동기구나 피가공물 또는 몰드(스탬프) 유지부에 있어서의 유지기구 등은 본 발명에서 적용할 수 있다.

또한, 본 발명에서의 임프린트 장치는, 특히 나노 오더로부터 미크론 오더의 임프린트 패턴전사에 적용할 수 있다. 예를 들면 수 나노로부터 수백 나노의 간격의 패턴 형성에 매우 적합하게 사용할 수 있다.

< 제 2 실시형태：임프린트 장치>

본 실시형태에 의한 장치는, 몰드의 가공면측에 형성된 패턴에 의해, 피가공물에 임프린트 패턴을 형성하는 임프린트 장치에 관한 것이다.

보다 구체적으로는, 상기 몰드를 유지하기 위한 제 1 유지부와 상기 피가공물을 유지하기 위한 제 2의 유지부와 상기 제 1 유지부에 의해 유지되는 몰드와 대향하는 위치에서 상기 피가공물을 부분적으로 지지하기 위한 지지부를 포함하고 있 다.

상기 지지부가 상기 피가공물을 지지하는 위치가 바뀌도록, 상기 제 2 유지부는 상기 가공면에 평행한 방향으로 이동할 수 있다. 더욱이, 상기 제 2 유지부에 유지되는 상기 피가공물로부터, 상기 지지부가 멀어지도록, 상기 지지부와 상기 제 2 유지부는, 상기 가공면에 직교하는 방향으로 상대적으로 이동할 수 있는 것이 특징이다.

본 실시형태에 의한 장치에서는, 상기 지지부, 및 제 2 유지부의 동작 방향을 몰드의 가공면에 의거하여 특정하고 있다. 상기 제 1 실시형태의 장치에서도, 몰드의 가공면과 제 2 유지부의 이동방향( 제 1 방향)은, 실질적으로는 평행이기 )때문에, 상기 제 1실시형태에서 설명한 기술구성이, 본 실시형태의 장치에도 그대로 적용할 수 있다.

또한, 상기 지지부와 상기 피가공물이 접촉하도록, 상기 지지부와 상기 제 2 유지부는, 상기 제 1 유지부와 독립적으로, 상기 가공면에 직교하는 방향으로 상대적으로 동작하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 상기 동작거리는, 상기 제 2 유지부에 관한 상기 피가공물의 상기 지지위치에 따라서, 가변인 것이 바람직하다. 또한, 상기 동작거리는, 제 2 방향에서의 상기 피가공물에 관한 위치정보에 따라서, 가변인 것도 바람직하다.

< 제 3 실시형태：임프린트 장치>

본 실시형태에 의한 장치는, 몰드에 형성된 패턴에 의해, 피가공물에 임프린트 패턴을 형성하기 위한 임프린트 장치에 관한 것이다.

구체적으로는, 상기 몰드를 유지하기 위한 제 1 유지부, 상기 피가공물을 유지하기 위한 제 2 유지부 및 상기 몰드와 대향하는 위치에서 상기 피가공물을 부분적으로 지지하기 위한 지지부를 포함하고 있다.

상기 피가공물을 가압하는 가압축은, 상기 제 1 유지부에 의해 유지되는 상기 몰드와 상기 지지부에 의해 결정된다. 도 1에 도시된 경우에서, 가압축은, 피가공물을 개재하여, 몰드(1020)와 지지부(1050)가 대향하여 배치된 방향에 따른 축이 된다.

본 실시형태의 상기 장치는, 상기 제 2 유지부에 의해 유지되는 상기 피가공물로부터 상기 지지부가 멀어지도록, 상기 지지부와 상기 제 2 유지부가 상기 가압에 평행한 방향으로 상대적으로 이동하므로, 피가공물의 휨에 의한 영향을 경감할 수 있는 패턴전사 장치를 실현할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 가압축을 고정하여 패턴전사 장치를 구성하는 것도 바람직하다. 보다 구체적으로는, 제 1 유지부 및 지지부는, 가압축 방향에 평행한 방향으로만 이동하는 구성은, 수 나노로 내지 수십 나노 오더에서의 가공 정밀도가 요구되는 나노 임프린트 리소그래피에는 매우 적합하다.

또, 상기 지지부와 상기 피가공물이 접촉하도록, 상기 지지부와 상기 제 2 유지부는, 상기 제 1 유지부와 독립적으로, 상기 가압축에 평행한 방향으로 상대적으로 동작하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 상기 동작거리는, 상기 지지부의 상기 제 2 유지부에 관한 지지위치에 따라서, 가변인 것이 바람직하다. 또한, 상기 동작거리는, 상기 제 2 방향의 상기 피가공물에 관한 위치정보에 따라서, 가변인 것이 바람직하다.

<제 4 실시형태：임프린트 방법>

본 실시형태에 의한 임프린트 방법은, 몰드에 형성된 패턴에 의해, 피가공물에 임프린트 패턴을 형성하기 위한 가공방법에 관한 것이다.

구체적으로는, 자중에 의해 휠 수 있도록, 유지되고 있는 상기 피가공물을 중력방향과 반대 방향으로 이동하는 지지부에 의해 밀어 올림으로써, 중력방향의 휨량을 작게하여, 상기 피가공물에 상기 몰드의 패턴을 전사하는 것을 특징으로 한다.

중력방향의 휨량을 작게 하는 것은, 적어도 이하의 3개의 경우가 포함된다.

제 1 경우는, 중력방향으로 아래로 볼록하게 휘어진 피가공물의 휨량을 제로 또는 제로에 접근하도록 작아지는 경우이다. 제 2 경우는, 중력방향으로 아래로 볼록하게 휘어진 피가공물의 휨량을, 중력방향에 반대방향으로 위로 볼록하게 휘게 하도록 음의 값으로 작아지는 경우이다. 제 3의 경우는, 중력방향에 반대방향으로 위로 볼록하게 휘어진 피가공물이, 음의 휨량의 절대값이 커지도록 중력방향에 반대방향으로 위로 볼록하게 더욱 휘어지는 경우이다.

본 실시형태에서는, 방향의 기준으로서 중력의 방향을 선택하고 있지만, 중력방향으로 상기 피가공물의 휨량을 작게하는 상술된 3가지 경우는, 후술하는 제 5실시형태에서도 마찬가지로 적용된다.

본 실시형태에 의하면, 피가공물이 자중에 의해 휘어져 있는 그대로의 상태에서, 임프린팅에 의해 형성되는 패턴전사 영역내에서의 압력분포를 균일하게 접근 하는 것이 가능해진다. 또한, 상술한 스텝 앤드 리피트 방식을 이용함으로써, 피가공물에 임프린팅을 복수회 행하는 경우에 형성되는, 복수의 패턴전사 영역의 형상의 불규칙성을 경감하는 것이 가능해진다.

상기 지지부에 의해 상기 피가공물이 밀어올리는 것은, 상기 피가공물의 면내 영역에서의 상기 몰드와 접촉하는 개소가, 상기 패턴이 형성된 상기 몰드의 가공면과 평행이 되도록 실시하는 것이 바람직하다.

본 실시형태에 의한 패턴전사 방법에 대해 도 6을 참조하여 설명하며, 도 6의 하향 화살표는 중력의 방향을 나타내고 있다.

　도 6A에 도시된 바와 같이, 중력방향으로 휘도록 유지되고 있는 평판형상의 피가공물(1030)의 이면을, 중력과 반대방향으로 밀어 올려서, 중력방향의 휨량을 작게한다. 도 6B에서, 점선부가 자중에 의해 휘어진 피가공물의 원래상태를 나타내고(도 1에서도 나타낸 바와 같이), 실선부가 피가공물의 휨량을 작게한 상태, 즉, 휨량이 보정 또는 조정된 상태를 나타내고 있다. 도 6B에서는, 지지부(1050)를 중력과 반대방향으로 병진동작시킴으로써 휨량을 작게 한다. 도 6 B에서는, 피가공물을 거시적으로 본 개념도를 나타내고 있으며, 전체적으로는 휨량이 작아지는 경우에도, 미시적으로 보았을 경우에는, 예를 들면 피가공물의 지지부(1050) 직상의 영역에서는, 상기 피가공물이 위로 볼록하게 휘는 상황도 있을 수 있다.

다음에, 도 6 C에 도시된 바와 같이, 제 1 유지부에 의해 유지되고 상기 피가공물(1030)의 표면측에 임프린트 패턴을 가지는 몰드(1020)를 임프린팅함으로써, 상기 임프린트 패턴을 상기 피가공물(1030)의 표면측에 전사한다.

휨량의 조정은, 지지부(1050)와 제 2 유지부(1040)의 양자중의 어느 것을 을 이용하여 행하여도 되고, 그 양쪽 모두를 이용하여 행하여도 된다.

도 6A 및 도 6C에 도시된 바와 같이, 휨량을 d1으로부터 d2까지 작게하여, 임프린팅 함으로써, 피가공물의 휨의 영향에 기인한 가압력의 격차를 저감할 수가 있다.

여기서, d1는, 제 2 유지부(1040)에 의해 피가공물을 유지했을 경우의 중력 방향의 휨량이다. 한편, d2는, 예를 들면, 실질적으로 제로, 즉, 상기 피가공물에, 자중에 의한 휘어짐이 발생하지 않은 경우의 위치에서, 상기 피가공물을 지지하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 휨량의 절대치가 d1보다 작으면, 상기 피가공물(1030)이 중력 방향과 반대 방향으로 휘어진 상태에서 임프린팅 할 수도 있다.

또한, 피가공물(1030)의 임프린팅 영역에서의 휨량을 항상 d2가 되도록 조정하여, 즉, Z축 방향의 가압위치를 조정하여, 임프린팅을 실시하면 이하의 효과를 달성한다.

구체적으로는, 복수의 개소에서 임프린팅할 동안 상기 각각의 개소마다의 가압력의 불균일을 억제할 수 있다.

더욱이, 피가공물(1030)과 지지부(1050)와 몰드(1020)의 접촉의 순서가 이하와 같이 되는 것이 바람직하다.

우선, 지지부(1050)와 평판형상의 피가공물(1030)의 이면측(임프린팅 되는 측과 반대측)이 접촉하고, 그 후, 몰드(1020)와 평판형상의 피가공물 또는 평판형상의 피가공물 위에 수지가 접촉하는 차례이다. 그러나, 본 발명은, 이것에 제한되는 것은 아니다.

도 15를 참조하여 상술된 임프린트 방법에서는, 단일의 임프린트 영역(몰드의 사이즈에 상당)내에 있는 경우에도, 피가공물의 면내방향에 압력분포가 발생하는 경우가 있다. 이것은 몰드와 피가공물 간의 최초의 접촉 개소를 지점으로서, 피가공물에 대해서 회전력이 생기기 때문이다. 보다 구체적으로는, 지점과 지점으로부터 멀어진 영역에 대해서는, 수지에 인가하는 압력에 분포가 생길 가능성이 있기 때문이다. 이 압력분포는, 몰드의 임프린트 패턴이 전사된 수지의 잔류막 두계에, 불균일이 생기는 것을 의미한다. 보다 구체적으로는, 도 15에 도시된 구성에서는, 몰드의 사이즈에 대응한 임프린트 영역내에 있어서도, 수지의 잔류막 두계에 차이가 생길 가능성이 있다. 여기서, 잔류막 두께란, 특히 몰드의 임프린트 패턴의 돌출부와 기판간에 잔존하는 수지의 막두께를 의미한다.

본 실시형태의 패턴전사 방법에 의하면, 몰드 표면과 피가공물의 표면을 평행에 유지하면서 휨량(d2)을 실질적으로 제로로 한 상태에서 임프린팅을 하면, 상술한 상술한 압력분포는 저감할 수 있다.

또한, 도 6C에 도시한 바와 같이, 임프린팅을 실시하여, 직접, 평판형상의 피가공물에 패턴을 전사할 수 있다.

피가공물은, 예를 들면 기판상에 수지를 전체면에 또는 부분적으로 도포함으로써 준비된다. 몰드를 이 수지에 압착하여 가압한 상태에서, 가열 또는 자외선 등의 광조사에 의해 수지를 경화시켜 패턴전사를 실시할 수 있다.

가열 또는, 자외선 등의 광조사를 실시중에, 피가공물을 유지하기 위해서, 제 2 유지부(1040)와 몰드(1020)(또는 몰드 유지부(1000))간의 위치관계를 제어하는 것이 바람직하다. 특히, 중력방향에 수직인 면내방향(XY면내)에서의 양자간의 상대 위치를 제어하면서, 수지를 경화시키는 것이 바람직하다. 이것은, 가열이나 광조사 등에 의해 수지가 경화하는 것에 의해, 몰드 혹은 기판이 평판형상의 피가공물의 XY면내방향의 위치 어긋남을 일으키는 경우가 있기 때문이다.

또한, 스텝 앤드 리피트 방식에 의해, 평판형상의 피가공물의 면내방향에서의 복수의 개소에 임프린팅을 행하는 경우, 상기 임프린팅은 이하와 같은 방식으로 실시하는 것이 바람직하다.

피가공물(1030)과 지지부(1040) 사이의 면내방향의 상대 위치를 바꾸는 경우에, 일단, 피가공물의 이면과 지지부를 접촉상태로부터 비접촉 상태로 변경한 후, 면내방향의 상대위치를 변경한다. 이와 같이 함으로써, 예를 들면, 피가공물과 지지부와의 접촉에 의한 피가공물의 손상 또는 파괴의 정도 및 양자 간의 마찰에 의한 오염의 발생을 저감할 수 있다.

본 실시형태에 의한 패턴전사 방법을 도 7을 참조하여 간단하게 설명한다.

우선, 피가공물이 중력방향으로 휘도록 유지한다(S1).

그 후, 휨량을 조절한다(S2).

휨량을 조정한 후, 상기 피가공물의 표면 측에 임프린트 패턴을 형성한다(S3).

상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 피가공물이 중력방향으로 휘어지고 있는 경우에 대해 설명했지만, 본 발명의 휨량을 조정하는 구성이, 중력방향과 다 른 방향으로 휘어져 있는 피가공물에도 적용될 수 있다.

또한, 상기 제 2 유지부에 관한 상기 지지부의 지지위치에 따라서, 상기 지지부에 의해 밀어 올리는 거리를 변경하는 것이 바람직하다. 또한, 중력의 방향 방향의 상기 피가공물에 관한 위치정보에 따라서, 상기 지지부에 의해 밀어 올리는 거리를 변경하는 것이 바람직하다.

<제 5 실시형태：임프린트 방법>

본 실시형태에 의한 임프린트 방법은, 몰드의 가공면측에 형성된 패턴에 의해, 피가공물에 임프린트 패턴을 형성하는 임프린트 방법에 관한 것이다.

구체적으로는, 상기 임프린트 방법에서는, 상기 몰드를 유지하기 위한 제 1 유지부와 상기 몰드의 가공면과 대향하는 위치에 설치되는 지지부와의 사이에, 피가공물을 배치한다.

상기 지지부가 상기 피가공물에 접촉하지 않도록 후퇴한 상태에서, 제 2 유지부에 의해 유지되는 상기 피가공물을, 상기 가공면과 평행한 방향으로 이동시켜서, 패턴전사 영역이 결정된다.

다음에, 상기 지지부와 상기 제 2 유지부를, 상기 몰드의 상기 가공면과 직교하는 방향으로 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 상기 지지부와 상기 피가공물을 접촉시킨다( 제 1 접촉).

상기 지지부와 상기 피가공물간의 접촉 전후에, 상기 몰드의 상기 가공면과 상기 피가공물을 접촉시킨다(제 2 접촉).

그 후, 상기 가공면에 설치되어 있는 상기 패턴을 상기 피가공물에 전사한 다.

그 결과로서, 피가공물의 휘어짐에 의한 영향을 저감한 패턴전사 방법을 실현할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제 1 및 제 2 접촉은, 어떠한 순서로 행하여도 되거나, 또는 실질적으로 동시에 행하여도 된다. 예를 들면, 상기 지지부와 상기 피가공물을 접촉시킨 상태에서 가압위치를 조정한 후, 조정된 가압위치에서, 상기 몰드의 상기 가공면과 상기 피가공물을 접촉시킨다. 또는, 상기 몰드의 상기 가공면과 상기 피가공물을 접촉시킨 후, 상기 지지부와 상기 피가공물을 접촉시킨다.

피가공물과 지지부가 접촉한 상태와 피가공물과 몰드의 가공면이 접촉한 상태에서, 상기 이들 3개의 부재 사이의 접촉상태를 유지한 채로, 가압 위치를 결정하는 위치 조정을 행할 수도 있다. 예를 들면, 피가공물이 면내방향에 휘어진 상태에서, 상기 피가공물을, 지지부 및 몰드의 가공면에 접촉시킨 후, 상기 휨량이 작아지도록 위치조정을 실시할 수 있다.

또한, 상기 가공면과 직교하는 방향의 상기 패턴전사 영역에 관한 위치정보에 따라서, 상기 지지부와 상기 제 2 유지부를, 상기 몰드의 상기 가공면과 직교 하는 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 지지부와 상기 피가공물을 접촉시키는 것이 바람직하다.

<제 6 실시형태：칩의 제조방법>

본 실시형태에서, 칩의 예로서는, 광학 칩,μ―TAS 등의 바이오 칩, 반도체 칩 등이 포함된다.

본 실시형태의 칩을 제조하는 공정에서는, 제 1 실시형 내지 제 5 실시형태에서 상술된 바와 같이 패턴을 가지는 몰드와 피가공물을 준비한다.

다음에, 제 1 내지 제 3 실시형태 중의 어느 것에 든지 설명된 임프린트 장치를 이용하여, 상기 피가공물에 임프린트 패턴을 형성한다.

또한, 필요에 따라서, 피가공물에 형성된 패턴을 마스크로서 이용하여 에칭이나 이온주입 등의 처리를 실시할 수 있다.

상기 피가공물은, 예를 들면, 광경화성 수지, 열경화성 수지, 또는 열가소성의 수지를 구비한 기판이며, 상기 수지와 상기 몰드의 상기 패턴이 접촉한 상태에서, 상기 수지를 변형시킨다. 광경화성 수지 또는 열경화성의 수지는, 각각 광의 조사나 가열에 의해 경화된다. 열가소성 수지는, 가열 후에 실온까지 냉각함으로써 경화된다.

본 발명은, 이하의 구성을 특징으로 하는 가압 임프린트 장치 및 가압 임프린트 방법을 더 포함하고 있다.

구체적으로는, 이들 장치 및 방법에서는, 워크에 대해서 몰드를 가압하는 몰드 가압부(몰드 유지부 혹은 제 1 유지부도 동의어)와 상기 워크를 개재하여 상기 몰드와 반대 위치에 배치된 워크 가압부(지지부)를 이용한다. 상기 부분들을 이용함으로써, 상기 워크를 가압하여, 상기 몰드의 가공면에 형성된 패턴을 상기 워크에 전사한다. 상기 임프린트 장치는 몰드를 워크 방향으로 이동시켜 가압하기 위한 가압기구와 워크를 면내방향으로 이동시키기 위한 이동기구와 가압위치가 이동가능한 가압위치 이동기구를 포함하고 있다. 이들 기구를 이용함으로써, 워크 가압부를 가압축 방향으로 이동시켜 가압위치를 조정하여 가압가공을 실시한다. 그 결과로서, 워크의 자중에 의한 휨에 영향이 적고, 가압축의 이동하지 않는, 정밀도가 높은 임프린트 장치 및 임프린트 방법을 제공할 수 있다.

가압 위치의 조정시에, 워크면의 각도, 워크면과의 거리, 워크 가압부에 걸리는 하중, 모멘트 등을 검출하는 기구를 이용함으로써 검출된 검출신호나 피가공물(워크)의 위치에 의거하여 가압위치를 조정하는 것이 바람직하다.

또, 상기 검출기구를 이용하는 대신에, 워크 표면에 있어서의 가공 영역의 위치(피가공물의 면내 방향의 위치)에 대한 연산 결과에 의거하여 가압위치를 조정하는 것도 할 수 있다.

또한, 각 부품이나 피가공물의 휨이나 변형 등에 의한 가압중의 가압위치의 변화를 고려하여, 상기 가공영역의 위치를 보정하는 구성을 채택할 수도 있다.

<실시예>

이하, 본 발명의 특정의 실시예를 실시예 1 내지 3에 의거하여 설명한다.

<실시예 1>

실시예 1에서는, 본 발명에 의한 임프린트 장치를 준비한다. 가압 임프린트 장치는 패턴전사 장치, 또는 임프린트 리도그래피 장치와 동의어이다.

도 8은, 본 실시예의 가압임프린트 장치의 구성을 나타낸다. 도 8을 참조하면, 상기 가압임프린트 장치는 하우징(6100), 워크유지부(6101), 가압위치 이동기구(6102), 워크 지지부(6103), xy이동기구(6104), 워크(6105), 가압기구(6106), 몰드 유지부(6107), 몰드(6108), 각도검출기구(6109) , 레이저(6110), 노광량 제어회 로(6111), 가압제어 회로(6112), 가압위치 검출회로(6113), 위치제어 회로(피가공물의 면내방향의 위치를 제어하기 위한 회로)(6114), 가압위치 제어회로(6115), 프로세스 제어회로(6116)를 포함하고 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 몰드(6108)와 워크(6105)(Si웨이퍼상에 광경화 수지가 도포되어 있음)가 대향하여 배치되어 있다. 몰드(6108)는, 몰드 유지부(6107)을 개재하여 가압기구(6106)에 접속되고 있고 워크(6105)는 xy이동기구(6104)를 개재하여 워크유지부(6101)에 유지되어 있다. 워크 지지부(6103)은, 워크(6105)를 개재하여, 몰드(6108)와 반대측에 배치되고 또한 가압위치 이동기구(6102)에 접속되어 있다.

xy이동기구(6104)가 장착되고 있는 워크유지부(6101), 가압위치 이동기구(6102), 가압기구(6106)는, 하우징(6100)을 개재하여 접속되어 있다. 상기 하우징(6100)의 몰드(6108)의 이면 측에 대향하여 위치하도록, UV광원(6117)이 장착되고 있다.

각도검출기구(6109)는, 레이저(6110)로부터의 출사된 광이 워크(6105)상의 피가공부 중앙 또는 그 부근, 즉, 몰드에 의해 패턴이 형성되는 영역 혹은 그 부근에서 반사하는 광(반사광)을 검출한다.

프로세스 제어회로(6116)는, 노광량 제어회로(6111), 가압 제어회로(6112), 가압위치 검출회로(6113), 위치 제어회로(6114), 가압위치 제어회로(6115)에 지시를 내려, 프로세스를 진행시키고, 이들로부터의 출력 데이터를 받는다. 노광량 제어회로(6111)는, UV광원(6117)을 제어하여 노광을 실시한다. 가압 제어회로(6112) 는, 가압기구(6106)을 제어하여, 워크(6105)에 대해서 몰드(6108)를 가압한다. 가압위치 검출회로(6113)는, 각도검출기구(6109)의 검출신호에 의거하여 워크(6105)상의 피가공부(패턴전사 영역)의 각도를 검출한다. 위치 제어회로(6114)는, xy이동 기구(6104)를 제어하고, 워크의 면내 방향(도중 xy방향)의 위치를 제어한다. 가압 위치 제어회로(6115)는 가압방향(도면의 z방향)으로 가압위치 이동기구(6102)를 이동시켜 워크 지지부(6103)를 수직으로,이동하여, 가압위치를 조정한다.

다음에, 본 실시예에서의 가압가공 프로세스를 설명한다.

우선, 워크 지지부(6103)를 워크(6105)로부터 충분히 후퇴시키고 나서, 워크(6105)를 소망한 피가공부(패턴전사 영역)까지 이동시킨다.

다음에, 워크 지지부(6103)를 워크(6105)에 접촉시키고 나서, 워크(6105)상의 피가공부의 각도가, 몰드(6108)와 평행이 될 때까지 밀어올려서 가압 위치를 결정한다.

다음에, 몰드(6108)을 가압하고 이 상태에서 UV광을 조사하여 워크(6105)상의 광경화 수지를 경화시킨다. 그 후에, 워크(6105)로부터 몰드(6108)를 제거하고 몰드(6108) 표면의 임프린트 패턴을 워크(6105)에 전사한다.

또한, 본 실시예의 구성에서는, 가압위치 이동기구(6102)를, z축 방향으로 이동시켜 워크 지지부(6103)를 수직으로 이동시켜, 가압위치를 조정하도록 했지만, 본 발명은 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 가압위치 이동기구(6102)를 이동하지 않는 고정의 가압기구로 ㅂ변경하여, 워크유지부(6101)를 하우징(6100)에 대해서 상하로 이동할 수 있는 기구 로 변경한다. 이들기구를 이용함으로써, 가압위치를 조정하여도 된다.

각 부재의 굴곡 등에 의한 가압중의 가압위치의 변화를 고려하여, 상술의 워크(6105)와 몰드(6108)의 피가공부가 평행이 되는 위치로부터의 변화량을 감산함으로써 가압위치를 결정하는 방식으로, 적절하게 보정하는 방법도 유효하다.

또, 워크(6105)의 자중 변형이 가압력에 주는 영향이 충분히 작은 경우는, 워크(6105)에 자중 변형이 생기지 않는 경우의 위치를 가압 위치로 취해도 된다.

본 실시예의 구성에 의하면, 워크(6105)의 가공면의 각도를 직접 측정하기 때문에, 워크(6105) 양면의 평행도가 보증되지 않는 경우에는 특히 매우 적합하다.

자중에 의한 워크(6105)의 휨의 영향은 가공위치(피가공물의 면내방향의 위치)에 따라서 다르지만, 이것의 보정결과를 직접 계측 가능하기 때문에, 가압방향의 가공정밀도가 특히 요구되는 경우나, 가압력이 작은경우에 매우 적합하다. 또한, 가압위치를 검출하는 기구는, 본 실시예로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 도 11에 도시된 바와 같이, 피가공부의 주변에서 거리검출기구(6401) 계측하는 다른 검출방법도 적용 가능하다. 그 외의 기구 및 부재는 본 실시예에서 이용되는 것과 공통된다.

그런데, 임프린트 리도그래피와 이른바 광노광 장치를 이용한 가공(노광) 방법과의 기본적인 차이는, 몰드상의 미세구조를 워크에 전사하기 위해서, 몰드를 워크에 대해서 가압하는 것이 필요하고, 따라서 광노광 장치를 이용한 가공에서는 문제가 되지 않는 가압력이 발생되는 것이다.

상기 언급된 문헌(Proceedings of the SPIE′s　24th International Symposium on　Microlithography：Emerging　Lithographic　Technologies III, Santa　Clara, CA, Vol. 3676, Part One, pp. 379 － 389, March(1999))에 기재된 가압가공방법을 이용함으로써 가공하는 경우에는, 몰드나 워크에 가압력을 전달하기 위한 가압부재인 스테이지의 이동부나, 장치 전체에 대한 가압축의 위치가 변화되어, 이들 부분에 영향을 미치는 불균형의 하중이 발생하는 경우가 있다. 그결과로서, 각 부재의 변형으로 인해, 가압력의 분포에 편향이 생기거나 위치오차가 발생되어 가공정밀도가 저하하는 것이 염려된다. 상기 변형을 방지하기 위해서, 각 부재의 강성을 증가시킨 경우에는, 중량증가에 의한 동특성의 저하나, 장치의 대형화를 유발하게 된다.

본 실시예에서는, 가압축은 고정되고 있어 상기 문제점을 경감할 수 있다.

또, 상술한 일본국 특개 2003―77867호 공보의 방법에 따르는 경우에는, 가압축의 위치는 유지되지만, 워크가 탄성 부재로 유지되고 있어 워크의 면내방향(가압축과 직교하는 쪽향)의 강성을 유지하는 것이 어렵고, 위치결정 정밀도의 확보가 어려워진다.

또, 워크에는, 자중에 의한 휨이 발생하는 경우가 있다. 이 경우의 휨량은 구속의 방법에 따라 다르지만, 원주의 완전 구속에 의한 경우에도, 300mm의 Si웨이퍼에 대해서 대략 20㎛ 정도가 되고, 단순 지지의 경우에서는 대략 80㎛ 정도에 달한다. 이들 값은 구속점 및 지지점이 감소함에 따라 증가하므로, 이 목적을 위해 구속부재 및 지지부재를 위로 이동시키는 경우에는, 워크의 표면과 몰드의 가공면의 평행을 유지하기 위한 하중의 인가의 제어성이 현저하게 저하하게 된다.

본 실시예에 의하면, 워크의 자중에 의한 휨의 영향을 억제할 수 있어서 워크상의 가공위치를 변화시키는 경우에도, 가압력의 변화가 작고, 따라서 고정밀도의 위치결정을 실현할 수 있다.

<실시예 2>

실시예 2에서는, 본 발명에 의한 실시예 1과는 다른 구성의 가압임프린트 장치를 준비한다.

실시예 1과의 공통부분에 대한 설명은 생략하고, 실시예 1과 실시예 2의 차이에 대해서만 설명한다.

도 9는, 본 실시예의 가압임프린트 장치의 구성을 나타낸다.

도 9를 참조하면, 상기 가압임프린트 장치는 하중검출기구(6201) 및 히터(6202)를 포함하고 있다.

실시예 1과의 기본적인 차이는, 도 9에 도시된 바와 같이, 하중검출기구(6201)을 이용하여 가압위치를 검출하고, 몰드 유지부(6107)와 가압기구(6106)의 사이에 히터(6202)를 배치하고, 또한 워크(6105) 표면에 UV경화 수지에 대신해 열가소성 수지가 도포된 것이다.

다음에, 본 실시예에 있어서의 가압가공 프로세스를 설명한다.

본 실시예에서는, 가압위치를 검출하기 위해서 하중검출기구(6201)에 의해 하중값을 검출한다. 워크(6105)는 자중변형에 의해 휘기 때문에, 실시예 1과 마찬가지의 워크(6105)상의 피가공부의 각도가 몰드(6108)와 평행이 될 때의 하중 값은 워크(6105)상의 피가공부의 위치에 따라서 다르다. 이 때문에, 워크(6105)의 위치 에 대응하는 하중값을 산출하고, 상기 산출된 값이 되도록 가압위치 이동기구(6102)를 제어한다.

상기 하중값의 계산은, 워크(6105)의 지지 방식에서 해석해가 존재하면 그것을 이용해서 실시하여도 되고, 혹은, 유한요소법(FEM:Finit Element Method) 등에 의한 수치계산 결과에 근사식을 적용시켜서 실시하여도 된다. 또, 보다 정밀한 가공을 위해서는 상기 하중 값을 미리 실측하여, 상기 측정된 하중의 값을 이용하는 방법도 유효하다.

다음에, 히터(6202)의 발열에 의해, 몰드가압 부재(6107)을 개재하여 가열된 몰드(6108)를 가압하여 워크(6105)상의 열가소성 수지를 연화시켜 몰드(6108) 표면의 임프린트 패턴을 워크(6105)에 전사한다. 그 후, 워크(6105)로부터 몰드(6108)를 제거한다.

또한, 하중값으로부터 가압위치에서의 값을 감산함으로써, 하중검출기구(6201)에 의해 가압력도 검출할 수 있다.

또, 실시예 1과 마찬가지로, 각 부재의 휨 등에 의한 가압시의 가압 위치의 변화를 고려하여, 상술한 워크(6105)와 몰드(6108)의 피가공부가 평행이 되는 위치로부터 변화량을 감산하여 가압위치를 결정하는 방식으로 상기 가압위치를 적절하게 보정하는 방법도 유효하다. 또, 워크(6105)의 자중 변형이, 가압력에게 미치는 영향이 충분히 작은 경우는 워크(6105)에 자중 변형이 생기지 않는 경우의 위치를 가압 위치로 취하여도 된다. 또, 가압 위치를 검출하는 기구는, 본 실시예에서 이용된 방법에 한정되지 않는다. 예를 들면 하중검출기구(6201)대신에, 예를 들면, 스트레인게이지 또는 광간섭계를 이용한 기타 분력계(triax force gage)를 이용하여 모멘트 힘을 검출하는 등 다른 검출방법도 적용 가능하다.

본 실시예에 의하면, 가압축중에 하중검출기구(6201)을 설치하였으로, 장착이 컴팩트하게 되어, 가압력의 검출도 동시에 가능하다. 그 결과로서, 장치의 소형화와 코스트 저감에 유효하다.

<실시예 3>

실시예 3에서는, 본 발명에 의한 상기 실시예 1 및 실시예 2와는 다른 형태의 가압임프린트 장치를 준비한다. 실시예 1 및 실시예 2와의 공통 부분에 대한 설명은 생략하고, 실시에 1 및 실시예 2와의 구성의 차이에 대해서만 설명한다.

도 10은, 본 실시예의 가압임프린트 장치의 구성을 나타낸다.

도 10을 참조하면, 상기 가압임프린트 장치는 가압위치 연산회로(6301)를 포함하고 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 실시예 2와의 차이는 하중검출기구(6201)을 이용하지 않고, 가압위치 연산회로(6301)에 의해, 연산하여 가압위치를 결정하도록 구성한 것이다.

다음에, 본 실시예에서의 가압가공 프로세스를 설명한다.

본 실시예에 대해서는, 워크(6105)상의 피가공부의 위치에 대응한 가압위치를 연산 또는 계산하여, 이 위치에 가압위치를 이동하도록 상기 가압위치 이동기구(6102)를 제어한다.

상기 하중값은, 워크(6105)의 지지 방식에서의, 해석해가 존재하는 것이면 그것을 이용하여 계산하여도 되고, 유한요소법 등에 의한 수치계산 결과에 근사식을 이용하여 계산하여도 된다. 또, 보다 정밀한 가공을 위해서는, 상기 하중값을 미리 실측하고 상기 실측한 하중값을 이용하는 방법도 유효하다.

또, 실시예 1 및 실시예 2와 마찬가지로, 각 부재의 휨 에 의한 가압시의 가압위치의 변화를 고려하여, 상술한 워크(6105)와 몰드(6108)의 피가공부가 평행이 되는 위치로부터 변화량을 감산함으로써 가압위치를 결정하는 방식으로 적절하게 상기 가압위치를 보정하는 방법도 유효하다. 또, 워크(6105)의 자중 변형이 가압력에 미치는 영향이 충분히 작은 경우는 워크(6105)에 자중 변형이 생기지 않는 경우의 위치를 가압위치로 취하여도 된다.

본 실시예에 의하면, 가공시에 워크(6105)에 대한 계측을 실시하지 않기 때문에, 실시예 1, 2와 비교해 정밀도는 저하하는 경우도 있다. 그러나, 기구를 간략화할 수 있기 때문에, 특히 저비용의 장치에는 매우 적합하다. 또, 가압위치의 검출 프로세스를 생략하였으므로, 제어가 고속화되고 특히 고 스루풋(throughput)의 장치에 매우 적합하다.

다음에, 상술한 가압가공 프로세스에서, 가공력의 집중 등을 회피할 수 있는 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

도 12 내지 도 14는, 몰드와 워크가 접촉하는 상태를 도시한다.

도 12는 몰드(6108)를, 몰드 유지부(6107), 워크(6105) 및 워크 지지부(6103)보다 작은 크기로 구성한 예를 나타낸다.

도 12에 도시된 구성은, 가공부분의 사이즈가 변경되어도, 몰드의 크기만 적 절한게 변경만을 필요로 하므로, 가공부의 크기가 변경이 많은 경우에 매우 적합하다.

그러나, 몰드나 워크가 매우 약한 경우, 또는 몰드와 웨이퍼가 얇고, 가공력이 큰 경우등에는 이하에 설명하는 상황이 생기는 경우도 있다.

구체적으로는, 몰드(6108)가, 몰드 유지부(6107), 워크(6105) 및 워크 지지부(6103)보다 작기 때문에, 몰드(6108)의 주변부에 가공력이 집중하여 응력집중이 일어나는 경우가 있다. 이러한 상황하에서는, 몰드나 워크가 약한 경우에는 파손을 일으키는 일이 있다. 또는 몰드 유지부(6107)의 표면이 손상되는 일이 있다.

특히 몰드와 웨이퍼가 두께가 1 mm이하로 얇고, 가공력이 큰 경우 등에는　, 몰드와 워크의 접촉면에, 상술한 가공력의 집중에 의한 불균일성이 거의 그대로 반영된다. 그 결과로서, 가공깊이의 불균일성을 유발하는 경우도 있다.

상기와 같은 문제점이 생겼을 경우에는, 예를 들면 도 13에 도시한 바와 같이, 몰드(6108)보다 작은 면에서 몰드에 접촉하는 몰드 유지부(6107)를 이용함으로 써, 가공력이 집중하는 부분을 줄여서 문제점을 개선할 수 있다. 더 작은 워크 지지부(6103)를 이용함으로써 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 양쪽 가압부재의 면 즉, 몰드 유지부(6107)와 워크 지지부(6103)의 면이 대칭인 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 14에 도시된 구성에서는, 양쪽 가압 부재가, 가공축(1406)과 직교하는 단면 형상이 일정한 원통형상 부재(6103, 6107)로 된다. 워크(6105)에 접촉하는 원통형부재의 표면 및 몰드에 접촉하는 원통형부재의 표면이 대칭이 된다.

본 실시예의 상기 구성에서의 가공력의 분포는, 원통형부재를 가압축 방향으 로 압축했을 때의, 가압축 방향에 수직인 단면의 가압축 방향의 응력분포에 대략 근접하기 때문에, 가압부재(몰드 유지부(6107)와 워크 지지부(6103))의 안쪽의 가공면에 있어 매우 균일한 가공력의 분포를 얻을 수 있다.

따라서, 특히, 몰드와 워크의 두께가 얇고, 비교적 큰 가공력을 이용하여 패턴전사를 실시하는 경우에는, 도 14에 도시된 구성은 유효하다.

예를 들면, 두께 1mm의 Si웨이퍼를 이용하여, 몰드와 워크를 구성하고, 각각 직경 25mm의 원주형상의 철제 가압부재간에 100MPa로 가압한 경우에는, 가공력의 분포를 5%정도로 억제할 수 있다. 이러한 구성은, 상기한 다른 각 실시예에도 적용 가능하다.

또, 가압 부재를 광투과성으로 사용함으로써, 실시예 1과 마찬가지의 광조사를 실시할 수도 있다.

본 발명은 본 명세서에 개시된 구성을 참조하여 기재하였지만, 여기에 설명된 상세에 제한되는 것은 아니며, 본 출원은 다음의 클레임의 범위 내에서 만족할 수 있도록 모든 변경과 수정을 포함하기 위해 의도된 것이다.

본 발명에 의하면, 피가공물의 휘어짐에 기인한 임프린트시의 영향을 경감 할 수 있는 가공장치 및 가공방법을 제공할 수 있다.

Claims (39)

1. 몰드가 가지는 패턴을 이용하여, 피가공물에 임프린트 패턴을 형성하거나, 또는 상기 피가공물에 패턴형성물질을 형성하는 임프린트 장치로서,

   상기 몰드를 유지하기 위한 제 1 유지부;

   상기 피가공물을 유지하기 위한 제 2 유지부; 및

   상기 제 1 유지부에 의해 유지되는 몰드와 대향하는 지지위치에서, 상기 피가공물을 부분적으로 지지하기 위한 지지부

   를 포함하고,

   상기 피가공물을 지지하는 상기 지지부의 지지위치가 변경되도록, 상기 제2유지부는 제1 축의방향 및 제2 축의 방향으로 이동가능하고, 또한 상기 제1 축 및 상기 제2 축에 의해 형성된 평면과 평행한 방향으로도 이동가능하며,

   상기 지지부는, 상기 피가공물로부터 상기 지지부가 멀어지도록, 상기 제 1 유지부와 독립적으로, 상기 평면과 직각으로 이동가능하고, 또한 상기 피가공물을 지지하도록 상기 평면과 직각으로 이동하는 것도 가능한 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 임프린트장치는, 상기 지지부에 의해 상기 피가공물이 부분적으로 지지를 받고 있는 상태에서, 상기 피가공물과 상기 몰드의 상기 패턴간의 거리가 짧아지도록 동작을 실시하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 임프린트장치는, 상기 피가공물 또는 상기 피가공물 위의 상기 패턴형성물질과 상기 몰드의 패턴이 서로 접촉한 상태에서, 상기 피가공물과 상기 지지부간의 거리가 짧아지도록 동작하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제2유지부는, 상기 평면과 직각으로 이동가능하지 않은 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 지지부는, 중력의 방향 또는 상기 중력의 방향에 반대 방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 지지부는, 피봇 기구를 개재하여 상기 피가공물을 지지하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2 유지부는, 상기 피가공물이, 상기 평면에 직각으로 휘어지도록 상기 피가공물을 유지하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 피가공물은 평판형상을 가지며, 상기 제 2 유지부는, 상기 피가공물의 평면내 중앙영역과 접촉하지 않도록, 상기 피가공물의 주변영역을 유지하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 지지부를, 상기 평면과 상대적으로 직각으로 이동시켜서, 상기 피가공물의 휨량을 조정하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 임프린트장치는, 상기 피가공물의 중력의 방향의 휨량이 작아지도록, 상기 피가공물을 중력의 방향과 반대 방향으로 밀어 올리기 위한 휨량의 조정부를 부가하여 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 임프린트장치는, 상기 몰드의 임프린트 패턴이 전사되는 상기 피가공물의 면의 경사각을 검출하기 위한 각도 검출부, 또는 상기 지지부가 받는 힘을 하중으로서 검출하기 위한 하중 검출부, 또는 상기 몰드측으로부터 상기 피가공물까지의 거리를 계측하는 거리계측부를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
12. 제 1항에 있어서,

    상기 제 1 유지부의 상기 몰드를 접촉시키는 면의 면적과 상기 지지부의 상기 피가공물을 접촉시키는 면의 면적의 적어도 한쪽의 면적이, 상기 몰드의 가공면의 면적과 상기 피가공물의 패턴 형성면의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
13. 제 1항에 있어서,

    상기 제 1 유지부의 상기 몰드를 접촉시키는 면과 상기 지지부의 상기 피가공물을 접촉시키는 면이, 면대칭 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
14. 제 1항에 있어서,

    상기 지지부와 상기 피가공물이 서로 접촉하도록, 상기 지지부와 상기 제 2 유지부는, 상기 제 1 유지부와 독립적으로, 동작거리만큼 상기 평면과 직각으로 상대적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 동작거리는, 상기 피가공물을 지지하는 상기 지지부의 지지위치에 따라서 가변인 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
16. 제 14항에 있어서,

    상기 동작거리는, 상기 평면에 수직인 방향에 있어서의 상기 피가공물에 관한 위치정보에 따라서 가변인 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
17. 몰드가 가지는 패턴을 이용하여, 그 가공면에서, 피가공물에 임프린트 패턴을 형성하거나, 또는 상기 피가공물 위에 패턴형성물질을 형성하는 임프린트 장치로서,

    상기 몰드를 유지하기 위한 제 1 유지부;

    상기 피가공물을 유지하기 위한 제 2 유지부; 및

    상기 제 1 유지부에 의해 유지되는 몰드와 대향하는 지지위치에서, 상기 피가공물을 부분적으로 지지하기 위한 지지부

    를 포함하고,

    상기 피가공물을 지지하는 상기 지지부의 지지위치가 변경되도록, 상기 제 2 유지부는 제1 축의방향 및 제2 축의 방향으로 이동가능하고, 또한 상기 제1 축 및 상기 제2 축에 의해 형성된 평면과 평행한 방향인, 상기 가공면에 평행한 방향으로도 이동가능하고,

    상기 지지부는, 상기 피가공물로부터 상기 지지부가 멀어지도록, 상기 제 1 유지부와 독립적으로, 상기 가공면에 직각으로 이동가능하고, 또한 상기 피가공물을 지지하도록 상기 가공면에 직각으로 이동하는 것도 가능한 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
18. 제 17항에 있어서,

    상기 지지부와 상기 피가공물이 서로 접촉하도록, 상기 지지부와 상기 제 2 유지부는, 상기 제 1 유지부와 독립적으로, 동작거리만큼 상기 가공면에 직각으로 상대적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
19. 제 18항에 있어서,

    상기 동작거리는, 상기 지지부가 상기 피가공물을 지지하는 지지위치에 따라서 가변인 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
20. 제 18항에 있어서,

    상기 동작거리는, 상기 가공면에 수직인 방향에 있어서의 상기 피가공물에 관한 위치정보에 따라서 가변인 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
21. 몰드가 가지는 패턴을 이용하여, 피가공물에 임프린트 패턴을 형성하거나 또는 상기 피가공물에 패턴형성물질을 형성하는 임프린트 장치로서,

    상기 몰드를 유지하기 위한 제 1 유지부;

    상기 피가공물을 유지하기 위한 제 2 유지부; 및

    상기 제 1 유지부에 의해 유지되는 상기 몰드와 대향하는 위치에서, 상기 피가공물을 부분적으로 지지하기 위한 지지부

    를 포함하고,

    상기 제 1 유지부에 의해 유지되는 상기 몰드와 상기 지지부는, 상기 피가공물을 가압하는 가압축을 결정하고,

    상기 피가공물을 지지하는 상기 지지부의 지지위치가 변경되도록, 상기 제 2 유지부는 제1 축의방향 및 제2 축의 방향으로 이동가능하고, 또한 상기 제1 축 및 상기 제2 축에 의해 형성된 평면과 평행인 방향으로도 이동가능하며,

    상기 지지부는 상기 피가공물로부터 멀어지도록, 상기 제 1 유지부와 독립적으로, 상기 가압축에 평행인 방향의 평면에 직각으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
22. 제 21항에 있어서,

    상기 지지부와 상기 피가공물이 서로 접촉하도록, 상기 지지부와 상기 제 2 유지부는, 상기 제 1 유지부와 독립적으로, 상기 가압축에 평행한 방향으로 동작거리만큼 상대적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
23. 제 22항에 있어서,

    상기 동작거리는, 상기 지지부가 상기 피가공물을 지지하는 지지위치에 따라서 가변인 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
24. 제 22항에 있어서,

    상기 동작거리는, 상기 가압축에 평행한 방향에 관한 상기 피가공물의 위치정보에 따라서 가변인 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
25. 몰드가 가지는 패턴을 이용하여, 피가공물 위의 패턴형성물질에 임프린트 패턴을 형성하는 임프린트 방법으로서,

    상기 피가공물 또는 상기 피가공물 위의 패턴형성물질과 상기 몰드가 서로 접촉한 상태에서, 자중에 의해 휠 수 있도록 유지되는 상기 피가공물을, 중력방향의 휨량이 작아지도록, 중력의 방향과 반대 방향으로 이동가능한 지지부에 의해 밀어올려서, 상기 피가공물 위의 패턴형성물질에 임프린트 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
26. 제 25항에 있어서,

    상기 피가공물의 면내 영역에 있어서의 상기 몰드와 접촉하는 개소가, 상기 패턴이 형성된 상기 몰드의 가공면과 평행이 되도록, 상기 지지부에 의해 상기 피가공물을 밀어 올리는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
27. 제 25항에 있어서,

    상기 지지부에 의해 밀어 올리는 거리는, 상기 지지부가 상기 피가공물을 지지하는 지지위치에 따라서 변경되는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
28. 제 25항에 있어서,

    중력의 방향에 있어서의 상기 피가공물에 관한 위치 정보에 따라서, 상기 지지부에 의해 밀어 올리는 거리를 변경하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
29. 몰드가 가지는 패턴을 이용하여, 그 가공면에서, 피가공물에 임프린트 패턴을 형성하거나, 또는 피가공물 위에 패턴형성물질을 형성하는 임프린트 방법으로서,

    상기 몰드를 유지하기 위한 제 1 유지부와 상기 몰드의 가공면과 대향하는 위치에 배치되는 지지부의 사이에 피가공물을 배치하는 공정과;

    상기 지지부가 상기 피가공물에 접촉하지 않도록 상기 피가공물로부터 멀어진 상태에서, 제 2 유지부에 의해 유지되는 상기 피가공물을, 상기 가공면에 평행한 방향으로 이동시켜서 패턴전사 영역을 결정하는 공정과;

    상기 가공면과 직교하는 방향으로의, 상기 패턴전사영역에 관한 위치정보에 따라서, 상기 몰드의 가공면에 직교하는 방향으로 제1 유지부와 독립적으로 동작 가능한 지지부를 이동시킴으로써, 상기 지지부와 상기 피가공물을 서로 접촉시키는 공정과;

    상기 몰드의 패턴을 이용하여, 상기 피가공물에 임프린트 패턴을 형성하거나, 또는 상기 피가공물 위에 패턴형성물질을 형성하도록, 상기 몰드의 가공면과 상기 피가공물 사이의 거리를 단축시키는 공정

    을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
30. 제 29항에 있어서,

    상기 지지부와 상기 피가공물을 서로 접촉시켜서 가압위치를 조정한 후, 조정된 가압 위치에서, 상기 몰드의 상기 가공면과 상기 피가공물을 접촉시키는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
31. 제 29항에 있어서,

    상기 몰드의 상기 가공면과, 상기 피가공물 또는 상기 피가공물 위의 패턴형성물질을 서로 접촉시킨 후, 상기 지지부와 상기 피가공물을 접촉시키는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
32. 패턴을 가진 몰드를 준비하는 공정과;

    피가공물 또는 상기 피가공물 위의 패턴형성물질을 가지는 부재를 준비하는 공정과;

    제 1항에 기재된 임프린트 장치를 이용하여, 상기 피가공물에 임프린트 패턴을 형성하거나, 또는 상기 피가공물 위에 패턴형성물질을 형성하는 공정

    을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩의 제조방법.
33. 제 32항에 있어서,

    상기 피가공물에 형성되어 있는 임프린트 패턴, 또는 상기 피가공물 위의 패턴형성물질을 마스크로서 이용하는 것을 특징으로 하는 칩의 제조방법.
34. 제 32항에 있어서,

    상기 피가공물은, 광경화성 수지, 열경화성 수지 또는 열가소성의 수지를 가지는 기판이며, 상기 수지와 상기 몰드의 상기 패턴을 서로 접촉시켜서, 임프린트 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 칩의 제조방법.
35. 제 32항에 있어서,

    상기 패턴형성물질은, 광경화성 수지, 열경화성 수지 또는 열가소성의 수지로 이루지는 것을 특징으로 하는 칩의 제조방법.
36. 제 1항에 있어서,

    피가공물이 자중에 의한 상기 피가공물의 휨량을 감소시키도록 지지부에 의해 밀어올려지는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
37. 제 1항에 있어서,

    중력의 방향에 역방향인 위쪽 방향으로 볼록하게 휘어지도록, 상기 피가공물을 지지부에 의해 들어올리는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
38. 제 25항에 있어서,

    상기 피가공물이, 상기 지지부에 의해 지지된 상태에서, 상기 피가공물 위의 패턴형성물질 위에 상기 몰드의 패턴을 반영하면서 패턴형성물질을 경화하는 동안, 중력의 방향에 평행인 x축 및 y축에 의해 형성된 평면에 평행인 방향으로 상기 피가공물의 위치를 제어하면서 상기 패턴형성물질을 경화시키는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
39. 제 38항에 있어서,

    상기 패턴형성물질은, 광경화성 수지, 열경화성 수지 또는 열가소성의 수지로 이루지는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.

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