KR101901041B1 - 임프린트 장치 및 물품 제조 방법 - Google Patents

임프린트 장치 및 물품 제조 방법 Download PDF

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Abstract

기판에 도포된 수지를 몰드와 접촉시켜 기판 상에 패턴형성을 행하는 임프린트 장치가 제공된다. 임프린트 장치는, 기판을 보유지지하는 기판 보유지지 유닛을 포함하고, 기판 보유지지 유닛은 미리결정된 방향으로 배열되는 복수의 보유지지 영역을 포함하고, 복수의 보유지지 영역은 상기 방향에 있어서의 위치에 따라 각각 상기 방향에 있어서 상이한 폭 치수를 갖고, 복수의 보유지지 영역 중 각각 상이한 폭 치수를 갖는 2개의 보유지지 영역 사이의 면적비가 0.8 내지 1.2의 범위 내에 있다.

Description

임프린트 장치 및 물품 제조 방법{IMPRINT APPARATUS AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 임프린트 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스, MEMS 등의 미세화의 요구가 증가되고 있고, 종래의 포토리소그래피 기술 외에, 기판(웨이퍼) 상에 도포된 미경화 수지를 몰드를 사용하여 성형하고, 기판 상에 패턴을 형성하는 미세 가공 기술이 주목을 받고 있다. 이 기술은 "임프린트 기술"이라고 불리며, 기판 상에 수 나노미터 치수로 미세한 구조체를 형성할 수 있다. 예를 들어, 임프린트 기술 중 하나의 예는 광 경화법이다. 이 광 경화법을 채용한 임프린트 장치에서는, 우선, 기판 상의 패턴형성 영역에 미경화 수지(광 경화성 수지)를 도포한다. 이어서, 기판 상의 수지와 패턴이 형성된 몰드를 접촉시킨다(몰드 가압). 그리고, 몰드와의 접촉 상태에서 광을 조사하여 수지를 경화시킨다. 수지와 몰드 사이의 간격을 증가시킴으로써(경화한 수지로부터 몰드를 박리시킴으로써), 수지의 패턴이 기판 상에 형성된다.
상기 기술을 채용한 임프린트 장치에서는, 몰드를 수지로부터 박리할 때에 발생하는 응력이, 수지에 형성되는 패턴의 왜곡을 일으킬 수 있다. 이에 대하여, 특허문헌 1은, 기판 보유지지 장치의 정전 흡착 유닛을 복수의 흡착 블록으로 분할하여, 제어장치에 의해 부분적으로 흡착력의 ON/OFF 전환을 가능하게 하는 임프린트 장치를 개시하고 있다. 특허문헌 1에는, 몰드로부터 수지를 박리한 후에, 일부 흡착 블록의 흡착력을 OFF로 설정함으로써, 기판 내의 잔류 응력을 완화하는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2는, 기판 보유지지 장치의 흡착 영역을 분할하여, 제어장치에 의해 각 분할 영역의 흡착력을 점진적으로 조정 가능하게 하는 임프린트 장치를 개시하고 있다. 특허문헌 2의 개시내용에서는, 몰드를 수지로부터 박리한 후에 일부 분할 영역의 흡착력을 일시적으로 감소시키도록 설정함으로써(흡착력의 레벨을 "소"가 되도록 설정함), 잔류 응력을 완화한다. 또한, 특허문헌 2는, 수지로부터 몰드를 박리할 때에, 몰드와 접촉하고 있는 샷과 인접하는 샷의 일부가 흡착 유닛으로부터 들뜨도록 흡착력을 설정함으로써(흡착력의 레벨을 "중"이 되도록 설정함), 패턴 붕괴의 발생을 저감시키는 것을 개시하고 있다.
일본 특허 공개 공보 번호 2010-098310 일본 특허 공개 공보 번호 2012-234913
수지로부터 몰드를 박리할 때에, 일부 흡착 영역의 흡착력을 감소시키도록 설정하는 임프린트 장치에서는, 박리에 필요한 힘(박리력)이 기판을 보유지지하는 힘을 초과하는 경우에는, 기판의 변위가 발생하거나 수지가 몰드로부터 박리되지 않을 수 있다. 예를 들어, 샷 영역(1회의 가압에 있어서의 기판 상의 피처리 영역)이, 인접한 2개의 흡착 영역에 걸쳐서 연장되는 경우, 이들 2개의 흡착 영역에서의 흡착력을 감소시키면, 기판을 보유지지하기에 충분한 힘을 얻을 수 없다. 이러한 경우에, 다른 흡착 영역에서의 흡착력을 단순하게 증가시키는 것은 장치 비용 및 가동 처리량의 면에서 불리해진다. 또한, 미리결정된 방향을 따라서 복수의 흡착 영역이 배열되어 있는 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에서는, 배열 방향의 끝에 위치하는 흡착 영역의 흡착력을 작게 설정하면, 보유지지 기판이 기판 보유지지 장치로부터 쉽게 박리될 수 있다.
본 발명은, 예를 들어 몰드를 박리하는 단계에서, 기판의 변위나 박리를 억제하여, 패턴의 왜곡 등을 억제하는 데 유리한 임프린트 장치를 제공한다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 기판에 도포된 수지를 몰드와 접촉시켜, 상기 기판 상에 패턴형성을 행하는 임프린트 장치가 제공되며, 상기 임프린트 장치는 상기 기판을 보유지지하는 기판 보유지지 유닛을 포함하고, 상기 기판 보유지지 유닛은 미리결정된 방향으로 배열되어 있는 복수의 보유지지 영역을 포함하고, 상기 복수의 보유지지 영역은 상기 방향에 있어서의 위치에 기초하여 각각 상기 방향에 있어서 상이한 폭 치수를 갖고, 상기 복수의 보유지지 영역 중 각각 상이한 폭 치수를 갖는 2개의 보유지지 영역의 면적비가 0.8 내지 1.2의 범위 내다. 본 발명의 제2 양태에 따르면, 기판에 도포된 수지를 몰드와 접촉시켜, 상기 수로 상기 기판 상에 패턴형성을 행하는 임프린트 장치가 제공되며, 상기 임프린트 장치는 상기 기판을 보유지지하는 기판 보유지지 유닛을 포함하고, 상기 기판 보유지지 유닛은 미리결정된 방향으로 배열되어 있고 직선형 경계에 의해 형성되는 복수의 보유지지 영역과, 상기 복수의 보유지지 영역 주위에 위치되는 주연 보유지지 영역을 포함한다.
본 발명은, 예를 들어 몰드를 박리하는 단계에서, 기판의 변위 또는 박리를 억제하여, 패턴의 왜곡 등을 억제하는데 유리한 임프린트 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 기판 보유지지 장치를 적용할 수 있는 임프린트 장치의 개략 구성을 나타낸다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 기판 보유지지 장치의 흡착 영역의 예시적인 구성을 나타낸다.
도 3은 제1 실시형태에 따른 기판 보유지지 장치의 흡착 영역의 압력을 제어하는 압력 조정 장치의 예시적인 구성을 나타낸다.
도 4는 제1 실시형태에 따른 압력 조정 장치의 다른 예시적인 구성을 나타낸다.
도 5는 박리 시의 상태를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 기판 보유지지 장치의 흡착 영역의 예시적인 구성을 나타낸다.
도 7은 박리 시의 기판 상태를 나타낸다.
도 8은 지지 부분으로 기판을 지지하도록 한 기판 보유지지 장치의 예시적인 구성을 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 기판 보유지지 장치를 적용할 수 있는 다른 임프린트 장치의 개략 구성을 나타낸다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 도면을 참고하여 설명한다.
(제1 실시형태)
먼저, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 기판 보유지지 장치를 적용할 수 있는 임프린트 장치에 대해서 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 따른 임프린트 장치의 구성을 도시하는 개략도이다. 임프린트 장치는, 물품으로서의 반도체 디바이스 등의 디바이스의 제조에 사용되고, 기판(웨이퍼)(1)에 도포된 미경화 수지(3)를 몰드(2)의 표면에 성형된 요철 패턴과 접촉시켜, 패턴의 반전 이미지를 기판(1) 상에 전사시킨다. 도 1에 도시하는 임프린트 장치는, 기판(1)을 보유지지(고정)하는 기판 보유지지 장치(기판 보유지지 유닛)(4)와, 기판 보유지지 장치(4)에 대향하여 배치된 몰드(2)와, 장치 전체를 제어하는 제어장치(11)를 포함한다. 본 실시형태에 따른 기판 보유지지 장치(4)는 기판(1)을 보유지지하는 흡착 영역(보유지지 영역)을 복수의 격벽으로 복수의 부분으로 분할하여, 각각의 분할된 흡착 영역마다 압력을 조정하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기판(1)의 흡착 영역을 4개의 부분으로 분할하는 예에 대해서 설명한다. 더 구체적으로는, 기판 보유지지 장치(4)는 격벽(5)(주연 격벽(6) 및 내부 격벽(7a 내지 7c)), 도통 구멍(8a 내지 8d), 배관(9a 내지 9d), 및 압력 조정 장치(10a 내지 10d)를 포함한다. 주연 격벽(6)은, 몰드(2)에 대향하는, 기판 보유지지 장치(4)의 면에서, 기판(1)의 주연부에 대응하는 위치에 형성되어 있다. 주연 격벽(6)의 내부에는, 주연 격벽(6)과 동일한 높이의 내부 격벽(7a 내지 7c)이 형성되어 있다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 각각의 영역은, 각각의 격벽에 의해 폐쇄된 완전체이며, 기판(1)으로 영역을 덮었을 때에 1개 이상의 독립된 폐쇄 공간(흡착 영역)을 형성한다. 폐쇄 공간의 각각은 배관(9a 내지 9d)을 통해 압력 조정 장치(10a 내지 10d)에 각각 연결되어 있다. 이들 압력 조정 장치(10a 내지 10d)는 진공 펌프 및 컴프레서(도시되지 않음)에 연결되어 각각의 밀폐 공간 내의 기압을 연속적으로 전환하는 것이 가능하다. 제어장치(11)는, 임프린팅 단계(패턴형성 단계)의 프로세스와 동기하여, 압력 조정 장치(10a 내지 10d)에 명령을 내려 밀폐 공간 내의 압력을 조정하여 기판(1)에 대한 국소적인 흡착력을 조정할 수 있다.
이어서, 상술한 바와 같은 기판 보유지지 장치(4)의 흡착 영역의 예시적인 구성에 대해서 상세하게 설명한다. 도 2는, 본 발명에 따른 기판 보유지지 장치(4)의 흡착 영역의 예시적인 구성을 상세하게 도시한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 기판 보유지지 장치(4)의 흡착 영역은, 주연 격벽(6)에 연결되도록 미리결정된 방향으로 배열되고 서로 평행한 선형 형상으로 형성되는 3개의 내부 격벽(7a 내지 7c)에 의해 형성된다. 흡착 영역은 4개의 흡착 영역(31a(구역 1) 내지 31d(구역 4))으로 분할되어 있다. 본 실시형태에서는, 기판 보유지지 장치(4)의 흡착 영역은 그 면적비를 고려하여 분할된다. 분할된 흡착 영역의 수를 포함하는 분할 형상은 본 발명의 실시형태의 것으로 한정되는 것은 아니라는 것을 유의하라. 예를 들어, 흡착 영역을 미세하게 분할하고 흡착 영역을 격자 형상으로 배열하는 것에 의해 복수의 흡착 영역이 미리결정된 방향으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성 대신에, 구역 1 내지 4는 동심 형태로 배열될 수 있다.
이하, 상술한 기판 보유지지 장치(4)의 흡착 영역을 그 면적비로 식별하는 것이 유용한 이유에 대하여, 흡착 영역을 그 간격으로 식별하는 경우와 비교하면서 설명한다. 본 실시형태에서는, 예를 들어 기판(1)의 외경은 직경 300㎜를 갖는다(외경은, 기판(1)의 외경 공차를 고려하여, 실제로는 300mm보다 짧은 0.1㎜ 내지 0.5㎜로 되도록 설정된다는 것을 유의하라). 이러한 기판(1)에서, 흡착 영역(31a 및 31d) 사이의 폭 치수(간격)는 89.4㎜이다. 여기서, "흡착 영역(31a 및 31d) 사이의 폭 치수"라는 용어는 내부 격벽(7a) 및 내부 격벽(7c)으로부터 주연 격벽(6)까지의 최대 거리이다. 또한, 흡착 영역(31b 및 31c) 사이의 폭 치수(내부 격벽(7a) 및 내부 격벽(7c)으로부터 내부 격벽(7b)까지의 거리)는 60.6㎜이다.
본 실시형태에서는, 기판 보유지지 장치(4)의 흡착 영역을 도 2에 도시한 바와 같이 각각 동일한 면적을 갖는 복수의 부분으로 분할하는 예시적인 경우를 흡착 영역을 등간격으로 분할하는 경우와 비교하여 설명한다. 원형의 흡착 영역을 등간격의 평행선에 의해 분할했을 때의 각각의 면적비(P)는, 각각 61, 96, 96, 61이 되도록 결정되고, 각각의 좁은 영역은 각각의 넓은 영역에 비해 36% 좁아진다. 예를 들어, 외경이 300㎜인 기판의 각 면적은, 흡착 영역을 등간격으로 분할할 경우에는 138㎠, 215㎠, 215㎠, 및 138㎠가 되도록 결정된다. 이에 대하여, 흡착 영역을 각각 동일한 면적을 갖는 복수의 부분으로 분할하는 경우에는, 모든 분할 영역은 177㎠가 되도록 결정된다. 등간격으로 분할된 각각의 흡착 영역의 폭 치수는 모두 75㎜가 되도록 결정된다. 이에 대하여, 흡착 영역을 각각 동일한 면적을 갖는 복수의 부분으로 분할하는 경우, 각각의 폭 치수는 각각 89.41㎜, 60.59㎜, 60.59㎜, 89.41㎜가 되도록 결정되고, 상기 방향에 있어서의 위치에 따라 상이하다. 여기서, 원의 중심측에 배치되는 2개의 영역에 샷이 있는 경우에는, 원의 중심으로부터 이격된 주연측의 2개의 영역에서 기판을 보유지지하기 때문에, 흡착 영역이 등간격으로 분할되는 경우 흡착 영역은 276㎠가 되도록 결정되고, 흡착 영역이 각각 동일한 면적을 갖는 복수의 부분으로 분할되는 경우 흡착 영역은 354㎠가 되도록 결정된다. 따라서, 흡착 영역의 면적비는, 흡착 영역의 각각 동일한 면적을 갖는 복수의 부분으로의 분할과 등간격의 분할 사이에서 1.3이 되도록 결정되고, 각각 동일한 면적을 갖는 복수의 부분으로 분할될 때의 흡착력은 등간격의 분할 시의 것보다 1.3배 더 강하다. 그러므로, 상기 방법을 사용하여 흡착 영역을 분할하면, 샷 영역의 크기(최대 대각선 거리)는 각 흡착 영역의 크기에 비하여 작으므로, 샷 영역은 3개 이상의 흡착 영역에 걸쳐지지 않는다. 즉, 샷 영역은 최대 2개의 흡착 영역에 걸쳐진다. 예를 들어, 샷 영역(32b)이 도 2에 도시한 바와 같이 흡착 영역(31a 및 31b)에 걸쳐서 연장되는 경우, 박리 단계에서의 흡착 영역(31a 및 31b)의 내부 압력을 증가시키도록 전환하여 흡착력(보유지지력)을 약화시킨다. 이 경우, 흡착 영역(31c 및 31d)의 내부 압력은 통상의 흡착력을 발생시키는 값으로 유지된다. 즉, 항상 기판(1) 전체의 1/2 이상의 면적은 더 큰 흡착력으로 보유지지될 수 있다. 기판 보유지지 장치(4)의 흡착 영역을 각각 동일한 면적을 갖는 복수의 부분으로 분할하는 경우에 대해서 설명하고 있지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니고, 흡착 영역은 각각 거의 동일한 면적을 갖는 복수의 부분으로 분할될 수 있다. 더 구체적으로는, 기판 보유지지 장치(4)의 복수의 흡착 영역 중, 서로 상이한 폭 치수를 갖는 2개의 흡착 영역의 면적비(P)는 0.8 내지 1.2의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.9 내지 1.1의 범위 내인 것이 더 바람직하다. 이러한 면적비의 범위에 의하면, 기판(1) 전체의 1/2 이상의 면적을 흡착 영역으로 설정할 수 있다.
상술한 기판 보유지지 장치에 따르면, 기판(1) 전체의 1/2 이상을 항상 흡착 영역으로 설정할 수 있으므로, 기판(1)이 기판 보유지지 장치(4)로부터 박리되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 예를 들어, -50kPa의 부압으로 흡착이 실행되는 경우에는, 기판(1)은 176N의 흡착력으로 보유지지되기 때문에, 10N 내지 100N의 몰드(2)의 박리력이 발생되는 경우에도, 기판(1)이 기판 보유지지 장치(4)로부터 박리되는 것을 억제할 수 있다.
이어서, 상술한 기판 보유지지 장치(4)의 각 흡착 영역의 압력을 조정하는 압력 조정 장치(10)의 구성 및 작용에 대하여 설명한다. 도 3은, 본 실시형태에 따른 압력 조정 장치(10)의 구성을 도시하고 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 감압 장치(흡착력 발생원)(37)는 -100kPa의 부압을 발생시킨다. 흡착력 발생원(37)은 배관을 통해 압력 조정 장치(10)에 연결된다. 이 배관은, 압력 조정 장치(10) 내의 복수의 시스템으로 분기되고, 레귤레이터(38a 내지 38c)에 연결되어 있다. 각각의 레귤레이터는 -100kPa의 부압으로 공급된 압력을 출구 압력으로 변경하는데, 예를 들어 레귤레이터(38a)는 압력을 -90kPa의 출구 압력으로 변경하고, 레귤레이터(38b)는 압력을 -50kPa의 출구 압력으로 변경하며, 레귤레이터(38c)는 압력을 -10kPa의 출구 압력으로 변경한다. 이들 레귤레이터 출구의 배관은, 분할된 흡착 영역(31)의 개수로 분기되고, 각각의 배관은 전환 장치(39)를 통해 구역 1, 구역 2, 구역 3, 및 구역 4에 연결되어 있다. 이상의 구성에서, 원래의 압력을 -90kPa, -50kPa 및 -10kPa의 3종의 값으로 분류한 후에, 제어장치(11)는 전환 장치(39)에 명령을 하여 전환 장치(39)의 개방 또는 폐쇄 전환을 행한다. 그러므로, 흡착 영역의 각각의 내부 압력은 3종의 압력 값 중 어느 하나로 전환될 수 있다.
본 실시형태에 따른 압력 조정 장치는 도 3에 도시한 바와 같은 구성으로 한정되는 것은 아니라는 것을 유의하라. 예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같은 압력 조정 장치(10)가 사용될 수 있다. 도 4에 도시한 바와 같은 압력 조정 장치(10)의 흡착력 발생원(37)은 또한 도 3에 도시된 경우와 마찬가지로 -100kPa의 부압을 발생시키고 있다. 도 4에 도시하는 바와 같은 압력 조정 장치(10)에 있어서는, 흡착력 발생원(37)에 연결된 배관은 4개의 시스템으로 분기되고 분기된 배관 각각은 압력 조정 장치(10a 내지 10d)에 연결되어 있다. 각각의 압력 조정 장치(10a 내지 10d)는, 내부에 서보 밸브(전환 장치(39))를 포함하고 있고, 압력 센서(40)의 각각의 값이 제어장치(도시되지 않음)로부터 받는 명령값과 일치하도록 공급된 압력을 공급된 압력과 상이한 압력으로 제어하는 기능을 갖는다. 압력 조정 장치(10a 내지 10d)는, 흡착 영역(31a 내지 31d)의 각각의 내부 압력을 서로 상이한 값으로 제어할 수 있도록 흡착 영역(31a 내지 31d)에 연결되어 있다.
본 실시형태에 따른 임프린트 장치가 임프린트 단계에서 사용되는 경우, 가압 단계 및 박리 단계를 실행하는데 각각 1 내지 5초가 걸린다. 또한, 제조 효율을 향상시키기 위하여, 품종에 따라서는 가압 단계 및 박리 단계를 완료하는데 0.5초 이하의 시간이 걸릴 수 있다. 따라서, 박리 단계로 이행하는 타이밍에서, 기판 보유지지 장치(4) 내의 흡착 영역의 압력과 배관(9) 내의 압력을 즉시 그리고 정확하게 변경시킬 필요가 있다. 그러므로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 압력 조정 장치(10)로서 0.1초 이하의 응답성을 갖는 기기를 선택할 수 있다. 또한, 더 바람직하게는, 대상이 되는 전환 장치(39)의 동작에 의해 다른 배관이 압력의 영향을 받지 않도록, 어큐뮬레이터나 버퍼 탱크를 각각의 분기된 배관이나 분기 전 배관에 배치할 수 있다. 또한, 바람직하게는, 제어된 압력이 부압뿐만 아니라 정압의 범위를 포함하는 경우에는, 진공원과 압축 공기 공급원을 전환하는 기능이 추가될 수 있다.
그런데, 종래의 구성과 같이, 본 실시형태에 따른 임프린트 장치의 구성을 채용하지 않는 경우에는, 기판으로부터 수지를 박리할 때에 이하와 같은 상태가 발생할 수 있다. 이들 상태에 대하여 도 5를 참조하면서 설명한다. 먼저, 기판(1) 상의 수지(3)는 수지(3)가 기판(1)에 형성된 패턴(33) 안으로 삽입된 상태로 고화되어 있다. 이로 인해, 몰드(2)를 박리를 위해 들어올릴 때, 기판(1)에 형성된 패턴(33) 안으로 삽입된 고화된 수지(3) 전체로부터 패턴(33)을 박리하는데 힘이 필요해진다. 몰드(2)의 박육 부분이 변형된 후에, 일반적으로는 패턴(33)의 주연부에 응력 집중이 발생하여 응력 집중을 발생시키는 주연부로부터 박리가 시작되고, 박리가 즉시 전체 표면으로 확산된다. 이 때, 응력 집중이 발생하고 있는 부분에는 패턴(33)의 왜곡이 발생되고, 박리가 확산됨에 따라 왜곡의 분포도 확산된다. 전술한 바와 같이, 몰드(2)로부터 수지(3)를 박리하기 위해서는 100N 내지 500N의 큰 힘이 필요하고, 박리 직후에는 왜곡이 유지된다. 박리를 실시한 반도체 소자의 위치에서는, 칩의 형상이 변형된다. 또한, 인접한 위치가 이러한 칩의 형상 변형에 의해 영향을 받기 때문에, 인접하는 위치가 변형된다.
이에 대하여, 본 실시형태에서는, 압력 조정 장치(10)를 사용하여 기판 보유지지 장치(4)의 각 흡착 영역의 압력을 개별적으로 조정할 수 있으므로, 기판(1) 상에서 박리 단계를 시작하기 직전에, 박리되는 부분에 대응하는 위치에 대하여 기판(1)의 국소적인 흡착력을 약화시킬 수 있다. 이에 의해, 기판(1)은 도 1에 도시한 바와 같이 국소적으로 박리 방향으로 들어올려지고, 박리 방향의 힘이 몰드(2) 측과 기판 측에서 평형 상태가 되도록 설정된다. 이 때, 기판(1)과 몰드(2)는 수지(3)를 통해 기판(1)과 몰드(2)를 접촉시키는 주연부에서 각각 볼록한 형상으로 변형되기 때문에, 접촉 부분의 주연부에서 박리가 용이하게 발생된다. 따라서, 접촉부 전체 표면을 한번에 박리하는 경우에는, 상술한 바와 같은 100N 내지 500N의 큰 박리력이 필요하지만, 주연부로부터 박리가 용이하게 발생하는 상태를 만듦으로써, 이전 힘의 1/2 내지 1/10의 박리력으로 박리를 서서히 진행시킬 수 있다.
또한, 박리에 필요한 힘을 더 감소시키기 위하여, 도 5에 도시한 바와 같이 박리 단계의 직전에 사전에 몰드(2)의 패턴면의 반대 면에 압축 기체를 도입하여, 몰드(2)를 기판측을 향해 볼록한 형상으로 변형시키는 것이 바람직할 수 있다. 이에 의해, 패턴(33)의 주연부로부터 서서히 박리가 발생되는 현상을 가속시킬 수 있다.
상술한 제1 실시형태에서는, 기판 보유지지 장치(4)의 흡착 영역의 분할 면적 및 압력 조정 장치(10)의 제어에 대하여 설명하였다는 것을 유의하라. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 흡착 영역의 주연부에 가까운 영역을 원형으로 할 수 있다. 더 구체적으로는, 다른 구성의 이하와 같은 제2 실시형태에서 설명한다.
(제2 실시형태)
이어서, 본 발명의 제2 실시형태에 다른 기판 보유지지 장치를 적용할 수 있는 임프린트 장치에 대하여 설명한다. 본 실시형태에 있어서의 임프린트 장치의 전체 구성은 도 1에 도시하는 것과 유사하다. 본 실시형태에서는, 기판 보유지지 장치(4)의 흡착 영역의 다른 예를 상세하게 설명한다. 도 6은, 본 실시형태에 따른 기판 보유지지 장치(4)의 흡착 영역의 예시적인 구성을 상세하게 도시한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 기판 보유지지 장치는 제1 실시형태에서 설명된 바와 같이 4개의 부분으로 분할된 각 흡착 영역(31a 내지 31d) 주위에 배치되는 주연 보유지지 영역으로서의 흡착 영역(31e)(구역 5)을 포함한다. 상기 점이 제1 실시형태의 구성과 상이하다. 제1 실시형태의 구성요소의 각각과 동일한 본 실시형태에 따른 구성요소의 각각에는 동일한 참조 번호가 부여되고 그 설명은 생략한다는 것을 유의하라. 또한, 본 실시형태에서는, 주연 보유지지 영역 내에 배치되는 흡착 영역으로서 제1 실시형태의 구성과 유사한 구성이 사용되는 경우에 대해 설명하지만, 그 구성은 본 발명을 한정하려는 것은 아니다. 주연 보유지지 영역 내에 배치되는 흡착 영역에서는, 직선형 경계에 의해 형성되는 복수의 흡착 영역이 미리결정된 방향으로 배열될 수 있으며, 예를 들어 복수의 흡착 영역이 수평 방향으로 또는 격자 형상으로 배열될 수 있다.
이러한 기판 보유지지 장치(4)에 의하면, 주연 보유지지 영역(31e)의 흡착력을 항상 증가시켜 둠으로써, 기판(1)이 기판 보유지지 장치(4)로부터 박리되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이, 샷 영역(32a)이 기판 보유지지 장치(4)의 주연부 부근에 배치되고, 흡착력이 큰 부분(흡착 영역(31c 및 31d))으로부터의 거리가 큰 경우에도, 주연 보유지지 영역(31e)에 의해 기판이 보유지지될 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 기판 보유지지 장치(4)의 주연부의 외측 부분에는 기판(1)에 대한 흡착력이 작용하지 않기 때문에, 기판 보유지지 장치(4)의 주연부의 외측 부분은 박리력을 견딜 수 없고 기판(1)은 기판 보유지지 장치(4)로부터 박리될 수 있다. 본 실시형태에 따르면, 흡착 영역의 배열 방향의 끝에 위치하는 흡착 영역의 흡착력을 감소시키는 경우에도, 주연 보유지지 영역(31e)을 흡착함으로써 이러한 현상을 억제할 수 있다.
임프린팅 단계의 박리 단계에 있어서, 수지(3)로부터 패턴(33)을 박리하기 위해 필요한 박리력은 수지(3)의 재료, 고화 방법, 몰드(2)의 재료 및 패턴(33)의 처리 상태, 혹은 사용되는 이형제의 성능이나 박리 속도 같은 다양한 요소에 따라 결정된다. 이로 인해, 박리력을 용이하게 결정하기는 어렵다. 상술한 바와 같이, 기판(1)이 박리력에 대해 견디지 못하기 때문에, 기판 보유지지 장치(4)로부터 기판(1)이 박리될 수 있다. 이 때, 기판(1)과 격벽(5)(주연 격벽(6) 및 내부 격벽(7))에 의해 형성된 폐쇄 공간은 붕괴되고, 부압에 의한 흡착력은 더 감소되어 박리의 확대를 초래한다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같은 압력 조정 장치(10)는 부압의 상태 변화를 모니터함으로써 이상 박리를 결정하는 기능을 더 포함할 수 있다.
기판 보유지지 장치(4)의 흡착 영역(31)은 흡착 영역을 미세하게 분할하는 경우에 샷 영역의 배치 상태에 의해 더 가까운 위치에서 흡착력을 제어할 수 있지만, 미세한 분할은 제조 비용을 증가시킬 수 있거나, 분할 수가 증가함에 따라 복잡한 제어를 필요로 할 수 있다. 한편, 분할 수가 적고 흡착 영역이 커지면, 부압에 의해 기판(1)의 표면이 기판 보유지지 장치(4) 측으로 휘어 버릴 수 있다. 제1 및 제2 실시형태에서는 각각 평행선으로 분할되는 영역이 4개의 부분이지만, 분할 수는 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 예를 들어 격벽 외에 일부 지지 부분이 배열될 수 있다. 도 8에 도시한 바와 같이, 주연 격벽(6) 및 내부 격벽(7) 외에, 직경 1㎜ 이하인 복수의 원통 형상 지지 부분(21a 및 21b)을 흡착 영역(보유지지 영역) 내에 복수 배치한다. 이들 지지 부분(21a 및 21b)의 높이는 주연 격벽(6) 및 내부 격벽(7)과 동일하고, 기판(1)의 표면에 손상을 주지 않도록 원통의 단부면의 능선은 둥글게 되어 있다.
제1 및 제2 실시형태에서, 기판(1)을 흡착하기 위하여 기판(1)과 기판 보유지지 장치(4) 사이에 부압을 발생시키고, 그 부압을 복수의 부분으로 분할된 흡착 영역(31) 마다 임프린트 단계에서 전환을 행하는 방법에 대하여 설명했다는 것을 유의하라. 그러나, 흡착력을 발생시키는 수단은 부압의 이용에 한정되는 것은 아니다. 흡착력을 발생시키는 수단으로서 정전기 흡착 또는 자기 흡착이 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같은 임프린트 장치는 본 발명에 따른 기판 보유지지 장치를 적용할 수 있는 임프린트 장치로서 본 발명을 한정하려는 것은 아니라는 것을 유의하라. 여기서, 본 발명에 따른 기판 보유지지 장치를 적용할 수 있는 다른 임프린트 장치에 대해서 설명한다. 도 9는 본 발명에 따른 기판 보유지지 장치를 적용할 수 있는 다른 임프린트 장치의 개략 구성을 도시한다. 도 1에 도시된 구성요소의 각각과 동일한 도 9에 도시된 임프린트 장치의 구성요소의 각각에는 동일한 참조 번호가 부여되고, 그 설명은 생략한다는 것을 유의하라. 도 9에 도시된 임프린트 장치는, 임프린트 헤드(12), 몰드 보유지지 장치(13), 디스펜서(14), 높이 측정 장치(15), 간섭계(16), 기판 스테이지(17), 광원 장치(18), 광학계(19) 및 관찰 장치(20)를 포함한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 기판 보유지지 장치(4)는 기판 스테이지(17) 상에 배치되어 있고, 기판(1)은 기판 보유지지 장치(4) 상에 흡착되어 있다.
이어서, 임프린트 단계에 대하여 설명한다. 임프린트 단계에서는, 기판(1) 상에 형성된 얼라인먼트 마크는 얼라인먼트 광학계(도시하지 않음)에 의해 관찰되어 위치의 변위에 대한 정보를 취득한다. 또한, 높이 측정 장치(15)는 높이 측정 장치(15)로부터 기판(1)의 상면까지의 거리를 정확하게 측정한다. 한편, 몰드(2)는, 몰드 보유지지 장치(13)로 보유지지되고, 몰드(2)의 패턴면과 높이 측정 장치(15) 사이의 상대 높이는 사전에 계측되어 있기 때문에, 몰드에 대향하는, 기판(1)의 면으로부터 몰드(2)의 패턴면까지의 거리가 산출될 수 있다. 이어서, 기판(1)의 표면에는 디스펜서(14)에 의해 수지(3)가 도포되고, 몰드에 대향하는, 기판(1)의 면이 몰드(2)의 패턴면에 접촉하는 위치까지 임프린트 헤드(12) 전체를 하강시켜, 기판(1)을 몰드(2)와 밀착시킨다. 임프린트 헤드(12)는, 수직 이동 액추에이터(도시되지 않음)와 그 내측의 이동 거리를 계측하는 계측 장치를 구비하고 있고, 하강 거리는 임프린트 헤드(12) 내에서 계측된다. 또한, 임프린트 헤드(12) 내의 수직 이동 액추에이터는, 구동력을 항상 모니터하고 있기 때문에, 수지로부터 몰드를 박리하기 위한 힘에 대응하는 값을 계측하도록 구성되는 계측 유닛으로서 임프린트 헤드(12)에 가해지는 저항력을 결정할 수 있다. 기판(1)을 몰드(2)와 접촉시킨 후에는, 광원 장치(18)로부터 사출된 자외선을 광학계(19)를 통해 몰드(2)에 조사한다. 몰드(2)는 석영 재료 같은 자외선이 투과할 수 있는 재료를 포함하기 때문에, 수지(3)는 몰드(2)를 투과한 자외선으로 조사되어 고화된다. 수지(3)의 고화가 완료되면 몰드(2)를 수지(3)로부터 박리하는 단계가 시작된다. 박리 전 단계에서는 기판(1)은 기판 보유지지 장치(4)에 50N 내지 300N의 힘으로 흡착되지만, 박리 단계에서는 임프린팅 영역의 흡착력만이 전환된다. 우선 제어장치(11)는, 임프린트 헤드(12) 내의 몰드(2)의 패턴에 대향하는 측에 압축 공기를 보내서 압력을 가하여 몰드(2)의 패턴면을 도 1에 도시한 바와 같이 기판(1) 측을 향해 볼록한 형상이 되도록 변형시킨다. 동시에, 수직 이동 액추에이터는 제어장치(11)로부터 임프린트 헤드(12)를 상승시키라는 명령을 받는다. 이 때, 몰드(2)는 수지(3)로부터 박리되기 시작하고, 박리력은 저항력이 되고 수직 이동 액추에이터에 의해 검출된다. 제어장치(11)는 저항력의 발생에 동기하여 샷 영역(32)에 대응하는 흡착 영역의 흡착력을 미리결정된 값까지 하강시키기 때문에, 기판(1)은 도 1에 도시한 바와 같이 변형가능하게 되고 박리력을 약화시킬 수 있다. 박리 개시 시의 저항력의 시작을 나타내는 임프린트 헤드(12)를 상승시키는 구동량에 대한 저항력의 증가율이 높을수록, 집중 응력이 보다 용이하게 발생하므로 패턴 왜곡 등이 보다 용이하게 발생한다. 따라서, 이 저항력의 값이나 증가율에 따라 각각의 흡착 영역의 흡착력을 약화시키는 방법이 제어될 수 있는 것이 더 바람직하다.
또한, 박리 단계에서 임프린트 헤드(12)에 작용하는 저항력이 발생될 때, 흡착 영역의 흡착력의 약화에 추가하여, 저항력이 기판(1)의 흡착력을 초과하는 경우에는, 기판(1) 전체가 기판 보유지지 장치(4)로부터 박리될 수 있다. 따라서, 저항력이 흡착력을 초과하기 전에, 기판(1) 전체에 가해지는 흡착력을 증가시킬 필요가 있기 때문에, 상술한 바와 같이 각각의 흡착 영역의 흡착력을 약화시키는 방법을 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 저항력의 값이나 증가율과 관련하여 흡착력이 증가되도록 제어될 수 있다.
기판 보유지지 장치(4)의 흡착력을 조정할 때에, 몰드로부터 수지를 박리하는 힘에 관한 값으로서 사용되는 계측값은 상술한 바와 같은 박리 시에 작용하는 힘에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기판(1)과 몰드(2)의 박리 상태를 관찰하여 그 상태의 변화를 계측하고 그 계측 결과에 기초하여 흡착력을 조정하도록 해도 된다. 도 9에 있어서, 계측 유닛으로서의 관찰 장치(20)는 촬상 장치이며, 광학계(19)를 통해 몰드(2)의 패턴면과 반대 방향으로부터 몰드(2)를 관찰할 수 있다. 몰드(2)는 가시광에 대하여 투명한 재료를 포함하고 있으므로, 몰드(2)는 가시광을 투과시키고 기판(1)뿐만 아니라 수지(3)도 관찰된다. 상술한 바와 같이, 박리 단계에서 전체 박리를 서서히 완료하는데 1 내지 5초가 걸리지만, 박리 단계 동안에 수지(3)가 몰드(2)와 접촉하는 부분의 면적은 서서히 감소한다. 이 수지(3)는 가시광에 대하여 특정한 굴절률을 갖기 때문에, 접촉 부분과 박리 부분 사이의 경계를 관찰 장치(20)로 관찰할 수 있다. 이러한 방법에 의해 관찰된 이미지로부터 접촉 부분의 면적 변화뿐만 아니라 접촉 부분의 무게 중심 위치 및 형상도 얻을 수 있다. 상기 임프린트 헤드에 가해진 저항력을 계측한 경우에는, 저항력의 총량이 계측되지만, 접촉 부분이 관찰 장치(20)에 의해 관찰되는 경우에는 접촉 부분의 좌표를 얻을 수 있다. 그러므로, 그 좌표에 기초하여 기판 보유지지 장치(4) 상에서 어느 위치의 흡착력을 조정할지를 결정할 수 있게 되어, 보다 정밀한 흡착력 조정이 가능해진다. 또한, 흡착 압력을 조정하는 방법은 사전에 얻어진 관찰 결과를 패턴으로 분류하는 단계, 각각의 패턴에 따라 최적의 흡착 압력을 실험에 의해 구하는 단계, 및 이들 값을 제어장치(11)에 저장하는 단계를 포함한다.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 제1 및 제2 실시형태에 따른 기판 보유지지 장치(4)를 포함하는 임프린트 장치에서는, 기판(1) 상에 고화된 수지를 박리할 때에 기판 보유지지 장치(4)의 흡착력을 약화시키는 영역은 박리력과 흡착력 사이의 평형 상태를 유지하도록 국소적으로 들어올려진다. 그러므로, 몰드를 박리하는 단계에서, 기판의 변위나 박리를 억제하여, 패턴의 왜곡 등을 억제할 수 있다. 또한, 기판(1) 내에 발생하는 잔류 응력을 억제할 수 있기 때문에, 기판(1)과 기판 보유지지 장치(4) 사이에 발생하는 마찰력은 감소될 수 있고, 기판(1)의 변형에 의해 기판(1)과 기판 보유지지 장치(4) 사이에서 미끄러짐이 발생해도, 양쪽 표면에 흠집이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 국소적으로 들어올려진 기판(1)이 기판 보유지지 장치(4)에 재흡착될 때에도, 흡착력이 약하여 접촉의 충격이 약화시키기 때문에, 기판(1)의 표면에 흠집이나 균열이 발생되는 것도 억제할 수 있다.
(물품 제조 방법)
상술한 물품으로서의 디바이스(반도체 집적 회로 소자, 액정 표시 소자 등)를 제조하는 방법은, 상술한 임프린트 장치를 사용하여 기판(웨이퍼, 유리 플레이트, 필름-형상 기판) 상에 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제조 방법은 패턴이 형성된 기판을 에칭하는 단계를 포함할 수 있다. 패턴화된 미디어(저장 매체), 광학 소자 등과 같은 다른 물품을 제조하는 경우에는, 상기 제조 방법은 에칭 단계 대신에 패턴이 형성된 기판을 가공하는 다른 단계를 포함할 수 있다. 본 실시형태의 디바이스 제조 방법은, 종래의 디바이스 제조 방법에 비하여, 물품의 성능, 품질, 생산성, 및 생산 비용 중 적어도 하나에서 유리하다.
본 발명을 예시적인 실시형태와 관련하여 설명했지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태에 한정되지 않고, 이러한 모든 변형 및 동등한 구조와 기능을 포함한다는 것을 이해해야 한다.
본 출원은 그 전체가 참조로 본원에 통합되는 2014년 4월 9일자로 출원된 일본 특허 출원 번호 2014-079980의 이점을 청구한다.

Claims (8)

  1. 기판에 도포된 수지를 몰드와 접촉시켜, 상기 기판에 패턴형성을 행하는 임프린트 장치이며,
    상기 기판을 보유지지하는 기판 보유지지 유닛을 포함하고,
    상기 기판 보유지지 유닛은 미리결정된 방향으로 배열되어 있는 복수의 보유지지 영역을 포함하고,
    상기 복수의 보유지지 영역은 상기 방향에 있어서의 위치에 기초하여 각각 상기 방향에 있어서 상이한 폭 치수를 가지며,
    상기 복수의 보유지지 영역 중 각각 상이한 폭 치수를 갖는 2개의 보유지지 영역 사이의 면적비가 0.9 내지 1.1의 범위 내에 있는, 임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 보유지지 영역은 선형적으로 배열되고, 상기 기판 보유지지 유닛은 상기 복수의 보유지지 영역의 주위에 위치되는 주연 보유지지 영역을 포함하는, 임프린트 장치.
  3. 기판에 도포된 수지를 몰드와 접촉시켜, 상기 수지로 상기 기판 상에 패턴형성을 행하는 임프린트 장치이며,
    상기 기판을 보유지지하는 기판 보유지지 유닛을 포함하고,
    상기 기판 보유지지 유닛은,
    미리결정된 방향으로 배열되어 있고 선형 형태로 분리되어 있는 복수의 보유지지 영역과,
    상기 복수의 보유지지 영역 주위에 위치되는 주연 보유지지 영역을 포함하고,
    상기 주연 보유지지 영역은 원형으로 연속적으로 형성되고,
    상기 기판 보유지지 유닛은 상기 주연 보유지지 영역을 흡착함으로써 상기 기판을 보유지지하는, 임프린트 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 보유지지 영역은, 상기 방향에 있어서의 상기 기판의 중심측에 위치되는 보유지지 영역의 폭 치수를 상기 기판의 주연측에 위치되는 보유지지 영역의 폭 치수보다 작게 설정하도록 구성되는, 임프린트 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 보유지지 유닛은 부압을 이용하여 상기 기판을 보유지지하도록 구성되는, 임프린트 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    패턴형성에 있어서 상기 수지로부터 상기 몰드를 박리하는 힘에 관한 값을 계측하도록 구성된 계측 유닛을 포함하고,
    상기 계측 유닛에 의해 계측된 결과에 기초하여 상기 복수의 보유지지 영역의 보유지지력을 조정하는, 임프린트 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 보유지지 유닛은, 상기 복수의 보유지지 영역 내에 배치되고, 상기 기판에 접촉하는 복수의 지지 유닛을 포함하는, 임프린트 장치.
  8. 물품 제조 방법이며,
    제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 임프린트 장치에 의해 수지로 기판 상에 패턴형성을 행하는 단계와,
    패턴형성된 상기 기판을 가공하는 단계를 포함하는, 물품 제조 방법.
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