KR102006557B1 - 액체 토출 장치, 나노임프린트 장치, 나노임프린트용 액체 수용 탱크, 경화물 패턴의 제조 방법, 광학 부품의 제조 방법, 회로 기판의 제조 방법, 및 임프린트용 몰드의 제조 방법 - Google Patents

액체 토출 장치, 나노임프린트 장치, 나노임프린트용 액체 수용 탱크, 경화물 패턴의 제조 방법, 광학 부품의 제조 방법, 회로 기판의 제조 방법, 및 임프린트용 몰드의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

액체 토출 장치는 나노임프린트용 액체를 수용하는 수용부를 포함하고, 또한 수용부와 연통하고 나노임프린트용 액체를 토출하는 토출구를 포함한다. 수용부는 파티클, 금속 이온 및 물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 흡착 또는 흡수하는 수착체를 포함한다. 수착체는 나노임프린트용 액체를 토출구로부터 토출할 때 토출구로부터 토출되지 않는다.

Description

액체 토출 장치, 나노임프린트 장치, 나노임프린트용 액체 수용 탱크, 경화물 패턴의 제조 방법, 광학 부품의 제조 방법, 회로 기판의 제조 방법, 및 임프린트용 몰드의 제조 방법{LIQUID EJECTION DEVICE, NANOIMPRINTING APPARATUS, NANOIMPRINTING LIQUID STORAGE TANK, METHOD OF MANUFACTURING CURED PRODUCT PATTERN, METHOD OF MANUFACTURING OPTICAL COMPONENT, METHOD OF MANUFACTURING CIRCUIT BOARD, AND METHOD OF MANUFACTURING IMPRINTING MOLD}
본 발명은 나노임프린트용 액체를 토출하는 액체 토출 장치, 나노임프린트 장치, 나노임프린트용 액체 수용 탱크, 액체 토출 장치를 사용하여 경화물 패턴을 제조하는 방법, 광학 부품의 제조 방법, 회로 기판의 제조 방법, 및 임프린트용 몰드의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스나 MEMS(microelectromechanical system) 등에서는, 미세화의 요구가 높아지고 있다. 특히, 광나노임프린트 기술이 주목받고 있다.
광나노임프린트 기술에서는, 표면에 미세한 요철 패턴이 형성된 몰드가 광경화성 조성물이 도포된 기판(웨이퍼)에 가압된 상태에서 광경화성 조성물(레지스트)을 경화시킨다. 이에 의해, 몰드의 요철 패턴을 광경화성 조성물의 경화물에 전사하여, 요철 패턴을 기판 상에 형성한다. 광나노임프린트 기술은 수 나노미터 정도로 미세한 구조체(경화물 패턴)를 형성할 수 있다.
광나노임프린트 기술에서는, 기판의 패턴 형성 영역에 광경화성 조성물을 도포한다(배치 단계). 다음으로, 이 광경화성 조성물을 패턴이 형성된 몰드를 사용해서 성형한다(몰드 접촉 단계). 광경화성 조성물에 광을 조사하여 광경화성 조성물을 경화시키고(광 조사 단계), 그 다음으로 분리한다(이형 단계). 이들 단계를 실시함으로써, 미리 결정된 형상을 갖는 수지 패턴(광경화막)이 기판 상에 형성된다(특허문헌 1).
광나노임프린트 기술의 배치 단계에서는, 광경화성 조성물을 기판 상에 도포하는 장치로서, 액체 토출 헤드(이하, 간단히 "헤드:라고 칭함)를 포함하는 액체 토출 장치를 사용할 수 있다. 잉크 등의 일반적인 액체를 토출하기 위한 액체 토출 장치로서, 특허문헌 2에는, 밀폐된 하우징, 하우징 내에 설치된 탱크, 및 탱크와 연통하는 헤드를 포함하는 액체 토출 장치가 기재되어 있다. 토출되는 액체(잉크)는 탱크의 내부 수용 공간에 수용된다. 탱크에 수용된 액체(잉크)는 헤드에 공급되고나서, 헤드로부터 토출된다.
광나노임프린트 기술에서는, 배치 단계에서 도포된 광경화성 조성물 등의 나노임프린트용 액체에 몰드를 가압하여 성형을 행한다. 따라서, 배치 단계에서 도포된 나노임프린트용 액체 중에 예를 들어, 수 나노미터 내지 수 마이크로미터의 직경을 갖는 겔 형상 또는 고체 형상의 이물 입자(이하 "파티클"이라고 칭함)가 존재할 경우, 몰드의 파손이나 성형된 패턴의 결함이 발생한다. 따라서, 나노임프린트용 액체 내의 파티클의 농도는 낮은 것이 바람직하다.
대안적으로, 나노임프린트용 액체 중에 금속 이온이나 금속 미립자 등의 금속 불순물이 존재할 경우, 피가공 기판이 금속 불순물에 의해 오염되기 때문에, 반도체 디바이스의 반도체 특성에 영향을 미친다. 따라서, 나노임프린트용 액체 내의 금속 불순물의 농도는 낮은 것이 바람직하다.
나노임프린트용 액체 중에 물이 존재하면, 나노임프린트용 액체의 경화성 등의 특성이 저하될 가능성이 있다. 따라서, 나노임프린트용 액체 내의 물의 농도는 낮은 것이 바람직하다.
특허문헌 2에 기재된 액체 토출 장치를 나노임프린트 장치에 적용하고, 수용 부 내에 나노임프린트용 액체를 수용할 경우, 액체 토출 장치를 구성하는 여러가지인 부재에 기인하여 파티클, 금속 불순물, 또는 물의 농도가 경시적으로 증가할 가능성이 있다. 따라서, 수용부 내에 나노임프린트용 액체를 수용함으로써, 나노임프린트용 액체 내의 파티클, 금속 불순물, 또는 물의 농도가 경시적으로 증가한다라고 하는 문제가 있다.
본 발명에서는, 수용부 내에 수용된 나노임프린트용 액체 내의 파티클, 금속 불순물, 또는 물의 농도 경시적인 증가를 억제한다.
PCT 일본 번역 특허 공보 제2005-533393호 일본 특허 공개 제2006-192785호
본 발명의 일 양태로서의 액체 토출 장치는 나노임프린트용 액체를 수용하는 수용부를 포함하고, 또한 수용부와 연통하고 나노임프린트용 액체를 토출하는 토출구를 포함한다. 수용부는 파티클, 금속 이온 및 물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 흡착 또는 흡수하는 수착체를 포함한다. 수착체는 나노임프린트용 액체를 토출구로부터 토출할 때 토출구로부터 토출되지 않는다.
첨부 도면을 참조하여 예시적 실시예에 대한 다음의 설명으로부터 본 발명의 추가적 특징을 명백히 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액체 토출 장치의 구성을 개략도이다.
도 2는 액체 수용 유닛에 봉입된 수착체의 세정 방법을 나타내는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에서 사용되는 압력 조정기를 예시하는 도면이다.
도 3b는 도 3a에 나타낸 상태로부터 수용 백(storage bag)이 접촉한 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 액상 충전제(liquid filler)의 압력을 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 경화물 패턴의 제조 방법을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5b는 경화물 패턴의 제조 방법을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5c는 경화물 패턴의 제조 방법을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5d는 경화물 패턴의 제조 방법을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5e는 경화물 패턴의 제조 방법을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5f는 경화물 패턴의 제조 방법을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5g는 경화물 패턴의 제조 방법을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 나노임프린트 장치의 개략도이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 나노임프린트용 액체 수용 탱크의 개략도이다.
도 7b는 도 7a에 나타낸 나노임프린트용 액체 수용 탱크를 수정한 나노임프린트용 액체 수용 탱크의 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명은 실시예들에 한정되지 않는다. 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위에서, 본 기술분야의 통상의 기술자의 지식에 기초하여 다양한 수정 및 개선이 이루어질 수 있다. 이러한 수정 및 개선은 본 발명의 범위에 속한다.
나노임프린트용 액체 내의 파티클, 금속 불순물, 물
광나노임프린트 프로세스에 의해 경화물 패턴을 제조할 경우, 나노임프린트용 액체(9)(이하, "액체(9)"라고 칭함) 내에 파티클이 존재하면, 몰드의 파손이나 성형된 패턴의 결함 등의 문제를 일으킬 가능성이 있다. 예를 들어, 기판 상의 액체(9)에 몰드를 가압할 경우, 몰드의 표면에 형성된 패턴의 오목부가 확장되기 때문에, 몰드가 파손될 가능성이 있다. 대안적으로, 몰드 표면의 오목부에 파티클이 걸리기 때문에, 몰드에 문제를 일으킬 가능성이 있다.
본원에서 사용되는 "파티클"이라는 용어는 미세한 이물 입자를 지칭한다. 파티클은 수 나노미터 내지 수 마이크로미터의 직경을 갖는 겔 형상 내지 고체 형상의 미립자로 된 물질이다. 파티클은 나노임프린트용 액체가 부분적으로 중합되어 생성된 겔 형상 내지 고체 형상의 유기물 입자와 후술하는 금속 미립자 등의 무기물의 입자를 포함한다.
액체(9) 내의 파티클의 수는 가능한 한 적은 것이 바람직하다. 액체(9) 내에서 직경이 0.1μm 이상인 입자의 농도는 mL 당 1개 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하기로는 mL 당 0.1개 이하이다.
액체(9)를 준비하는 과정에서 액체(9) 내의 파티클의 수를 최소화하기 위해, 여과를 포함한 정제 처리를 충분히 행하는 것이 바람직하다. 입자 농도를 감소시키기 위해 충분히 정제 처리를 행하여 액체(9)가 준비되더라도, 액체(9) 내의 파티클의 농도는 액체(9)가 탱크 또는 이와 유사한 것 내에 수용된 상태에서 시간의 경과와 함께 서서히 증가할 가능성이 있다. 따라서, 액체(9) 내의 파티클의 농도 경시적인 증가를 억제하는 것이 요구된다.
광나노임프린트 프로세스에 의해 반도체 디바이스를 제조할 경우, 액체(9) 내에 금속 불순물이 존재하면, 피가공 기판에 액체(9)를 도포함으로써 피가공 기판이 금속 불순물에 의해 오염된다. 그 결과, 반도체 디바이스의 반도체 특성에 영향을 미칠 수 있는 가능성이 있다. 본원에서 사용되는 "금속 불순물"이라는 용어는 금속 함유 미립자 또는 금속 이온을 지칭하며, 특히 Na, Ca, Fe, K, Zn, Al, Mg, Ni, Cr, Cu, Pb, Mn, Li, Sn, Pd, Ba, Co, 또는 Sr을 포함하는 미립자 또는 이온을 지칭한다.
액체(9) 내의 금속 불순물의 농도는 낮은 것이 바람직하다. 액체(9) 내의 각 금속 불순물 원소의 농도는 100ppb(100ng/g) 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하기로는 1ppb(1ng/g) 이하이다. 본원에서 사용되는 "금속 불순물 원소"라는 용어는 Na, Ca, Fe, K, Zn, Al, Mg, Ni, Cr, Cu, Pb, Mn, Li, Sn, Pd, Ba, Co, 및 Sr를 지칭한다. 액체(9)에서의 이들 원소의 농도를 상술한 범위 내로 조정함으로써, 반도체 디바이스의 반도체 특성에 액체(9)가 끼치는 영향을 저감할 수 있다.
따라서, 액체(9)를 준비하는 과정에서 액체(9) 내의 금속 불순물의 농도를 최소화하기 위해, 여과를 포함한 정제 처리를 충분히 행하는 것이 바람직하다. 금속 불순물 농도를 감소시키기 위해 충분히 정제 처리를 행하여 액체(9)가 준비되더라도, 액체(9) 내의 금속 불순물의 농도는, 액체(9)가 탱크 또는 이와 유사한 것 내에 수용된 상태에서 시간의 경과와 함께, 탱크 또는 이와 유사한 것으로 인해 서서히 증가할 가능성이 있다. 따라서, 탱크에 수용된 액체(9) 내의 금속 불순물의 농도의 경시적인 증가를 억제하는 것이 요구된다.
또한, 액체(9) 내에 물이 존재하면, 액체(9)의 경화성 등의 특성이 저하될 가능성이 있다. 예를 들어, 자외선을 포함한 광에 의해 경화되는 광경화성 조성물 중에 물이 존재하면, 광경화성 조성물의 광에 대한 감도가 저하될 가능성이 있다.
따라서, 액체(9)를 준비하는 과정에서 액체(9) 내의 물의 농도를 최소화하는 것이 바람직하다. 액체(9)를 탱크 등에 수용한 상태에서 시간이 경과하면, 주위의 공기 중 수분이나, 압력 조정용 물을 포함하는 액상 충전제 내의 물이 격벽을 투과하여 침입할 가능성이 있다. 액체(9)에 외부로부터 물이 침입할 경우에, 경화성 등의 특성을 저하시키고, 외부로부터 액체(9)에 금속 이온이 혼입될 가능성이 있다. 따라서, 탱크에 수용된 액체(9) 내의 물의 농도의 경시적인 증가를 억제하는 것이 요구된다.
액체 수용 유닛
본 발명의 실시예에 따른 액체 수용 유닛(4)(이하, "유닛(4)"이라고 칭함)은 액체(9)를 수용하는 수용 백(8)과 이 수용 백(8) 내에 배치된 수착체(23)를 포함한다. 즉, 유닛(4)은 수용 백(8) 내에 수착체(23)와 액체(9)를 수용한다. 수용 백(8)은 액체(9)를 수용하는 수용부(하우징(7)) 내에 배치된다.
수착체(23)는 파티클, 금속 이온 및 물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 흡착 또는 흡수한다. 본원에서 사용되는 "수착"이라는 용어는 흡착 및/또는 흡수를 치칭한다.
수착체
유닛(4)은 액체(9)에 포함되는 파티클, 금속 이온 및 물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 흡착 또는 흡수하는 수착체(23)를 포함하고 액체(9)를 수용하는 수용 백(8) 내에 배치된다. 수착체(23)는 액체(9)를 헤드(3)의 토출구(10)로부터 토출할 때, 수착체(23)가 토출구(10)로부터 토출되지 않도록 구성된다.
수착체(23)와 액체(9)가 서로 접촉하고 있기 때문에, 액체(9) 내에 포함되는 파티클, 금속 이온 및/또는 물을, 수착체(23)에 흡착 또는 흡수시켜서 보유시킬 수 있다. 따라서, 수용 백(8) 내의 액체(9)에 파티클, 금속 이온, 또는 물 등의 불순물이 발생 또는 침입해도, 불순물은 수착체(23)에 보유되기 때문에 액체 (9) 내의 불순물의 농도의 경시적인 증가를 억제할 수 있다.
수착체(23)를 액체(9)를 헤드(3)로부터 토출할 때 수착체(23)가 토출구(10)로부터 토출되지 않도록 구성함으로써, 파티클, 금속 불순물, 또는 물이 토출구(10)로부터 토출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 광나노임프린트 프로세스의 수율을 향상시킬 수 있고, 반도체 디바이스 등의 각종 디바이스를 높은 수율로 제조할 수 있다.
수착체(23)는 다공질체인 것이 바람직하다. 수착체(23)가 다공질일 경우, 파티클을 흡착 또는 흡수하는 수착체(23)의 능력을 향상시킬 수 있다. 후술하는 바와 같이 수착체(23)가 표면에 이온 교환기를 갖는 경우, 수착체(23)가 다공질일 때, 수착체(23)의 비표면적을 크게 할 수 있기 때문에, 금속 불순물의 흡착하는 수착체(23)의 능력을 향상시킬 수 있다. 후술하는 바와 같이 수착체(23)가 건조제를 함유하는 경우, 수착체(23)가 다공질일 때, 수착체(23)의 비표면적을 크게 할 수 있기 때문에, 수착체(23)의 흡착성 또는 흡수성을 향상시킬 수 있다.
수착체(23)는 구멍을 갖는다. 구멍은 평균 직경이 0.001μm 내지 0.5μm인 것이 바람직하고, 보다 바람직하기로는 0.001μm 내지 0.1μm 이하이고, 특히 바람직하기로는 0.005μm 내지 0.1μm이다. 이 범위 내의 평균 직경을 갖는 구멍을 갖는 수착체(23)를 사용함으로써, 파티클을 효율적으로 흡착 또는 흡수하는 것이 가능하다. 수착체(23)의 구멍의 평균 직경이 0.5μm보다 크거나, 0.001μm보다 작으면, 파티클 및 금속 이온을 흡착하는 수착체(23)의 능력이 낮아지는 경향이 있다. 또한, 수착체(23)의 구멍의 평균 직경은 예를 들어, 수은 압입법에 의해 결정될 수 있다. 본원에서 사용되는 "구멍의 평균 직경"이라는 용어는 수착체(23)를 세정하여 건조시킨 상태에서의 구멍의 평균 직경을 지칭한다.
수착체(23)의 예는, 폴리에틸렌(PE) 막, 폴리프로필렌(PP) 막 등의 다공질 폴리올레핀 막, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 막 등의 불소계 수지 다공막, 폴리이미드계 수지 다공막, 나일론-6 막, 나일론-6,6 막 등의 폴리아미드계 수지 다공막, 셀룰로오스, 펄라이트, 규조토, 유리 섬유, 실리카 겔, 활성탄, 제올라이트, 몰레큘러시브를 포함한다. 수착체(23)는 입상(구상)이나 섬유상일 수도 있다.
수착체(23)의 재료로는, 셀룰로오스, 규조토, 폴리에틸렌, 나일론, 활성탄, 실리카 겔이 바람직하다. 이것은 금속 불순물의 발생 원인이 될 가능성이 있는 금속 원소, 예를 들어 Al 및 Na 등을 함유하고 있지 않기 때문이다. 나일론, 규조토, 셀룰로오스 등은 극성 및 금속 이온을 흡착하는 능력을 가지고 있기 때문에, 특히 바람직하다.
본 발명에서는, 수착체(23)를 이온 교환기로 표면-수식(surface-modify)하는 것이 바람직하다. 특히, 수착체(23)는 다공질이고 이온 교환기로 표면-수식되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 액체(9)와 수착체(23) 간의 접촉 면적을 크게 할 수 있기 때문에, 금속 이온을 흡착하는 수착체(23)의 능력을 높일 수 있다. 수용 백(8)의 내벽 표면을 이온 교환기로 표면-수식할 수 있다.
이온 교환기의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 이온 교환기는 양이온 교환기인 것이 바람직하다. 이온 교환기로서 양이온 교환기를 사용함으로써 양이온인 금속 이온을 효율적으로 흡착할 수 있다. 이온 교환기로서는, 양이온 교환기인 술포기 및 카르복실기가 바람직하다.
상술한 바와 같이, 수착체(23) 또는 수용 백(8)의 내벽 표면을 이온 교환기로 표면-수식함으로써, 액체(9) 내에 이온의 형태로 존재하는 금속 불순물을 이온 교환의 원리로 제거할 수 있다.
이온 교환기로 표면-수식한 수착체(23)는 예를 들어, 셀룰로오스, 규조토 및 이온 교환 수지로 이루어진 수착체인 Zeta Plus(등록 상표) EC 시리즈 필터 디스크 B47-40QSH나 Zeta Plus(등록 상표) EC 시리즈 필터 디스크 B47-020GN(3M 일본제)일 수 있다.
이온 교환기로 표면-수식된 수착체(23)는 섬유형 이온 교환 수지일 수 있다. 바람직한 섬유형 이온 교환 수지의 예는 IONEX(등록 상표) TIN-100 및 IONEX(등록 상표) TIN-600(모두 토레이 파인 케미컬(주)제)를 포함한다. IONEX(등록 상표) TIN-100은 폴리스티렌 수지를 술폰산 교환기로 표면-수식하여 획득한 폴리스티렌/폴리올레핀 복합 섬유이다. IONEX(등록 상표) TIN-600은 폴리스티렌 수지를 이미노 디아세트산 교환기로 표면-수식하여 획득한 폴리스티렌/폴리올레핀 복합 섬유이다. IONEX(등록 상표) TIN-100과 IONEX(등록 상표) TIN-600은 모두 40μm의 섬유 직경과 0.5mm의 섬유 길이를 갖는다. 이들 섬유형 이온 교환 수지는 우수한 흡착력과 큰 표면적을 가지고, 또한 양호한 화학 약품 내구성을 가지며, 수착체(23)로서 바람직하다.
수착체(23)가 섬유형일 경우, 구멍의 평균 직경은 수착체(23)를 형성하는 섬유끼리 서로 얽힌 공간의 평균 직경에 대응한다. 그 평균 직경은 수착체(23)를 사용하여 필터를 준비하고, 그 필터를 공지된 직경을 갖는 금 나노 입자를 통과시키는 방식으로 측정될 수 있다.
수착체(23)가 섬유형일 경우, 섬유의 직경은 약 1μm 내지 500μm가 바람직하고, 보다 바람직하기로는 10μm 내지 100μm이다. 섬유의 길이는 약 0.1mm 내지 100mm가 바람직하고, 보다 바람직하기로는 0.50mm 내지 50mm이다. 섬유의 직경 및 길이를 상기 범위 이내로 할 경우, 파티클 및 금속 이온을 흡착하는 수착체(23)의 능력을 높일 수 있다.
본 실시예에서는, 수착체(23)로서 건조제를 함유하는 것이 바람직하다. 수착체(23)로서 건조제를 함유할 경우, 액체(9) 내에 함유된 물은 수착체(23)에 흡착 또는 흡수시켜, 물이 토출구(10)로부터 토출되는 것을 방지할 수 있다.
건조제로서는 수분을 흡착 또는 흡수하는 기능을 갖는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 건조체는 예를 들어, 화학적 건조제나 물리적 건조제일 수 있다.
화학적 건조제는 화학 물질에 고유한 성질인 물과의 화학 반응성이나 조해성을 이용한 건조제이다. 화학적 건조제의 예는 산화칼슘, 산화바륨, 산화마그네슘, 산화 스트론튬, 황산리튬, 황산나트륨, 황산 갈륨, 황산 티타늄, 황산 니켈, 염화리튬, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화알루미늄, 황산칼슘, 황산마그네슘, 황산아연, 아세트산 칼륨, 염산 디메틸아민, 오르토인산, 염산 구아니딘, 인산 구아니딘, 술팜산 구아니딘, 메틸올 인산 구아니딘, 탄산 구아니딘, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화마그네슘, 오산화 인, 과염소산 마그네슘, 산화게르마늄, 산화칼륨, 산화세슘, 산화나트륨, 폴리비닐알코올, 전분-아크릴산 그래프트 중합체, 전분-아크릴로니트릴 그래프트 중합체, 셀룰로오스-아크릴로니트릴 그래프트 중합체, 폴리비닐알코올 가교중합체, 폴리아크릴산 나트륨 가교체, 아크릴산 메틸-아세트산 비닐 공중합체 비누화물을 포함한다.
물리적 건조제는 다공질체 상의 물분자의 흡착 작용을 이용한 건조제이다. 물리적 건조제의 예는 활성탄, 실리카 겔, 폴리비닐알코올, 소성 탈크, 합성 제올라이트를 포함한다.
건조제로서는 반도체 디바이스의 반도체 특성에 영향을 주는 가능성이 있는 금속 원소를 함유하지 않는 것이 바람직하다. 즉, 건조제는 Na, Ca, Fe, K, Zn, Al, Mg, Ni, Cr, Cu, Pb, Mn, Li, Sn, Pd, Ba, Co 및 Sr을 함유하지 않는 것이 바람직하다. 건조체는 황산 갈륨, 황산 티타늄, 염산 디메틸아민, 오르토인산, 염산 구아니딘, 인산 구아니딘, 술팜산 구아니딘, 메틸올 인산 구아니딘, 탄산 구아니딘, 오산화 인, 폴리비닐알코올, 전분-아크릴산 그래프트 중합체, 전분-아크릴로니트릴 그래프트 중합체, 셀룰로오스-아크릴로니트릴 그래프트 중합체, 폴리비닐알코올 가교중합체, 아크릴산 메틸-아세트산 비닐 공중합체 비누화물, 산화게르마늄, 산화세슘, 활성탄, 실리카 겔로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 건조제는 파티클이나 금속 이온의 흡착 성능을 가질 수 있다. 수착체(23)와 상이한 또 다른 수착체가 사용될 수 있다. 즉, 수착체(23)를 포함하는 복수의 수착체를 사용할 수도 있다.
수착체(23)가 수용 백(8)의 내벽에 고정되어 있지 않은 경우, 수착체(23)는 수용 백(8) 내의 액체(9) 내에 부유되어 있는 것이 바람직하다. 수착체(23)가 수용 백(8) 내 액체(9)에 부유되어 있는 경우, 액체(9)의 토출 동안 토출구(10)가 차단되지 않기 때문에, 토출 성능의 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 수착체(23)의 밀도는 액체(9)의 밀도 이하인 것이 바람직하다. 특히, 수착체(23)의 밀도는 액체(9)의 밀도의 30% 내지 100%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하기로는 50% 내지 100%이며, 특히 바람직하기로는 80% 내지 100%이다. 수착체(23)의 밀도가 상기 범위 이내일 경우, 수착체(23)는 액체(9) 내에 부유될 수 있다.
액체(9)를 헤드(3)로부터 토출할 때 수착체(23)가 토출구(10)로부터 토출되지 않도록, 수착체(23)의 사이즈는 토출구(10)의 직경보다 큰 것이 바람직하다. 수착체(23)의 사이즈는 토출구(10)의 직경의 150% 이상인 것이 바람직하고, 바람직하기로는 200% 이상이다. 수착체(23)의 사이즈로서는, 예를 들어 침강법이나 레이저 산란법, 사별법(sieving method)에 의해 결정되는 유효 직경이나 상당 지름일 수 있다.
대안적으로, 수착체(23)는 수용 백(8)의 내측 표면에 고정될 수도 있다. 즉, 수착체(23)는 수용 백(8)의 내측 표면에 부착될 수 있다. 이 경우, 수착체(23)를 수용 백(8)의 내측 표면에 필름의 형태로 부착하거나 수착체(23)를 수용 백(8)의 내측 표면에 구 또는 파티클의 형태로 부착 또는 매립하는 방식으로 수용 백(8)의 내측 표면에 수착체(23)를 고정할 수 있다. 대안적으로, 수착체(23)를 섬유형 부재에 의해 수용 백(8)의 내측 표면에 고정시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 수착체(23)는 토출구(10)를 차단하지 않도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 토출구(10)를 차단하도록, 즉 액체(9)의 통로를 차단하도록 수착체(23)를 배치하면, 토출 성능이 저하될 가능성이 있다. 이 상태에서 수용 백(8)의 압력을 상승시켜서 액체(9)를 토출하면, 토출된 액체(9) 내에 나노 버블이나 파티클 등의 다른 불순물이 발생할 가능성이 있다. 본 실시예에서, 수착체(23)를 액체(9) 내에 부유시키거나 수용 백(8)의 내측 표면에 고정시키기 때문에, 수착체(23)에 의해 토출구(10)가 차단되는 것을 회피할 수 있다. 이에 의해, 상술한 바와 같은 토출 성능의 저하 및 토출에 기인한 불순물의 발생을 억제할 수 있다.
나노임프린트용 액체 수용 탱크
이하, 본 발명의 실시예에 따른 나노임프린트용 액체 수용 탱크(70)(이하, "탱크(70)"이라고 칭함)에 대해서, 도 7a를 참조하여 설명한다. 도 7a는 탱크(70)의 개략도이다.
탱크(70)는 액체(9)를 수용하는 수용부(80)를 포함한다. 탱크(70)는 수착체(23)를 포함한다. 수착체(23)는 수용부(80)내에 배치되고 액체(9) 내에 포함되는 파티클, 금속 이온 및/또는 물을 흡착 또는 흡수한다. 수착체(23)의 재료 및 특성은 상술한 바와 같다.
도 7a에 나타낸 바와 같이, 탱크(70)에서, 수착체(23)는 액체(9) 내에 부유되어 있다. 도 7b는 탱크(70)를 수정한 나노임프린트용 액체 수용 탱크(701)의 개략도이다. 나노임프린트용 액체 수용 탱크(701)는 수용부(801)를 포함하고 이 수용부(801)의 내측 표면에는 수착체(23)가 고정되어 있다.
상술한 바와 같이, 탱크(70) 내에 수착체(23)를 존재하게 함으로써, 나노임프린트 프로세스에서 사용되는 액체(9)를 탱크(70) 내에 저장시키는 동안 액체(9) 내의 파티클, 금속 불순물, 또는 물의 경시적인 농도의 증가를 억제할 수 있다.
나노임프린트용 액체
액체(9)의 종류는 나노임프린트 프로세스에서 이용되는 액체 재료라면, 특별히 제한되지 않는다. 액체(9)의 예는 (1) 레지스트용 경화성 조성물 및 몰드 레플리카 형성용 경화성 조성물 등의 미세 패턴 형성용 경화성 조성물; 및 (2) 밀착층 형성 조성물, 하지층 형성 조성물, 중간층 형성 조성물, 톱코트층 형성 조성물, 평활층 형성 조성물 등의 경화층 형성 조성물을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
액체(9)는 광경화성 조성물 P(이하, "조성물 P"라고 칭함)인 것이 바람직하다. 이하, 액체(9)인 조성물 P에 대해서 설명한다.
광경화성 조성물
조성물 P은 중합성 화합물인 성분(A)과 광중합 개시제인 성분(B)를 포함한다. 본원에서 사용되는 "광경화성 조성물"이란 용어는 광을 조사함으로써 경화되는 조성물을 지칭한다. 조성물 P은 광나노임프린트용 광경화성 조성물로서 사용하는 것이 바람직하다. 성분(A)과 성분(B)을 포함하는 조성물 P로서는 광을 조사함으로써 경화되는 조성물이라면, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 조성물 P은 성분(A)과 성분(B)을 화합물의 분자 내에 포함하는 화합물을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 "경화물"이란 용어는 광경화성 조성물에 포함되는 중합성 화합물을 중합하여 획득된 중합체를 일부 또는 전부를 경화사칸 것을 지칭한다. 그런데, 경화물 중, 면적에 비해서 두께가 매우 얇은 것은 경우에 따라 "경화막"이라고 기술된다. 경화물 및 경화막의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 이 경화물 및 경화막은 표면 패턴 형상을 가질 수도 있다.
성분(A): 중합성 화합물
성분(A)은 중합성 화합물이다. 본원에서 사용되는 "중합성 화합물"이란 용어는 성분(B)(광중합 개시제)로부터 발생한 중합 인자(라디칼 등)와 반응하고, 연쇄 반응(중합 반응)에 의해 중합체 막을 형성하는 화합물을 지칭한다.
중합성 화합물의 예는 라디칼 중합성 화합물이다. 성분(A)인 중합성 화합물은 한 종류의 중합성 화합물 또는 몇가지 종류의 중합성 화합물로 구성될 수 있다.
라디칼 중합성 화합물로서는, 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 하나 이상 갖는 화합물, 즉, (메타)아크릴 화합물인 것이 바람직하다.
따라서, 조성물 P의 성분(A)인 중합성 화합물은 (메타)아크릴 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 성분(A)의 주성분은 (메타)아크릴 화합물인 것이 보다 바람직하다. 성분(A)은 (메타)아크릴 화합물인 것이 가장 바람직하다. 그런데, 성분(A)의 주성분이 (메타)아크릴 화합물이라는 것은 성분(A)의 90중량％ 이상이 (메타)아크릴 화합물이 차지한다는 것을 의미한다.
라디칼 중합성 화합물이 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 하나 이상 갖는 몇가지 종류의 화합물로 구성되는 경우, 일관능 (메타)아크릴 단량체와 다관능 (메타)아크릴 단량체를 포함하는 것이 바람직하다. 이것은 일관능 (메타)아크릴 단량체와 다관능 (메타)아크릴 단량체를 조합함으로써, 기계적 강도가 강한 경화물이 획득되기 때문이다.
성분(B): 광중합 개시제
성분(B)은 광중합 개시제이다.
본원에서 사용되는 "광중합 개시제"라는 용어는 소정의 파장의 광을 흡수하여 중합 인자(라디칼)를 발생시키는 화합물을 지칭한다. 특히, 광중합 개시제는 광(적외선, 가시광선, 자외선, 원자외선, X선, 전자선 등의 전하 입자선, 또는 방사선)에 의해 라디칼을 발생하는 중합 개시제(라디칼 발생제)이다.
성분(B)은 한 종류의 광중합 개시제 또는 몇가지 종류의 광중합 개시제로 구성될 수 있다.
광중합 개시제인 성분(B)의 조성물 P에서의 배합 비율은, 중합성 화합물인 성분(A)의 0.01중량％ 내지 10중량％가 바람직하며, 보다 바람직하기로는 0.1중량％ 내지 7중량％이다.
성분(B)의 배합 비율이 성분(A)의 배합 비율의 0.01중량％ 이상일 경우, 조성물 P의 경화 속도가 빨라지기 때문에, 반응 효율을 높일 수 있다. 성분(B)의 배합 비율이 성분(A)의 배합 비율의 10중량％ 이하일 경우, 획득되는 경화물은 어느 정도의 기계적 강도를 갖는다.
성분(C): 또 다른 첨가 성분
조성물 P는 성분(A) 및 성분(B) 이외에, 다양한 목적에 따라, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 첨가 성분(C)을 더 함유할 수도 있다. 이러한 첨가 성분(C)의 예는 증감제, 수소 공여체, 내부 몰드 이형제, 계면 활성제, 산화 방지제, 용제, 중합체 성분, 성분(B) 이외의 중합 개시제를 포함한다.
증감제는 중합 반응 촉진이나 반응 전화율의 향상을 목적으로 하고, 적절히 첨가되는 화합물이다. 증감제의 예는 증감 색소이다.
증감 색소는 특정한 파장의 광을 흡수하는 것에 의해 여기되어, 성분(B)인 광중합 개시제와 상호작용하는 화합물이다. 본원에서 사용되는 "상호작용"이란 용어는 여기 상태의 증감 색소로부터 성분(B)인 광중합 개시제에의 에너지 이동이나 전자 이동을 포함한다.
증감제는 한 종류를 단독으로 사용할 수 있고, 또는 다른 증감제와 혼합하여 사용할 수도 있다.
수소 공여체는 성분(B)인 광중합 개시제로부터 생성된 개시 라디칼이나, 중합 성장 말단의 라디칼과 반응하여, 보다 반응성이 높은 라디칼을 생성하는 화합물이다. 수소 공여체는 성분(B)인 광중합 개시제가 광 라디칼 발생제인 경우에 사용하는 것이 바람직하다.
수소 공여체는 한 종류를 단독으로 사용할 수 있고, 또는 다른 수소 공여체와 혼합하여 사용할 수도 있다. 수소 공여체는 증감제로서의 기능을 가질 수도 있다.
조성물 P가 첨가 성분(C)으로서, 증감제나 수소 공여체를 포함하는 경우, 조성물 P네에 함유되는 증감제나 수소 공여체의 양은 중합성 화합물인 성분(A)의 양의 0.01중량％ 내지 20중량％인 것이 바람직하고, 보다 바람직하기로는 0.1중량％ 내지 5.0중량％이고, 더더욱 바람직하기로는 0.2중량％ 내지 2.0중량％이다. 여기서 함유된 증감제의 양이 성분(A)의 양의 0.1중량％ 이상인 경우, 중합 촉진 효과를 더 효과적으로 나타낼 수 있다. 여기서 함유된 증감제 또는 수소 공여체의 양이 성분(A)의 양의 5.0중량％ 이하인 경우, 준비되는 경화물을 형성하는 고분자 화합물의 분자량이 충분히 높고 조성물 P의 용해 불량이나 조성물 P의 보존 안정성의 열화를 억제할 수 있다.
몰드와 레지스트 사이의 계면 결합력의 저감, 즉 후술하는 이형 단계에서의 이형력의 저감을 목적으로 조성물 P에 내부 몰드 이형제를 첨가할 수 있다. 본원에서 사용되는 "내부"란 용어는 배치 단계 전에 조성물 P에 에이전트가 첨가되는 것을 의미한다.
내부 몰드 이형제의 예는 실리콘계 계면 활성제, 불소계 계면 활성제 및 탄화수소계 계면 활성제 등의 계면 활성제를 포함한다. 본 실시예에서, 내부 몰드 이형제는 중합성을 갖지 않는다. 내부 몰드 이형제는 한 종류를 단독으로 사용할 수 있고, 또는 다른 내부 몰드 이형제와 혼합하여 사용할 수도 있다.
조성물 P가 첨가 성분(C)으로서 내부 몰드 이형제를 포함하는 경우, 그 내부에 함유되는 내부 몰드 이형제의 양은 예를 들어, 중합성 화합물인 성분(A)의 0.001중량％ 내지 10중량％가 바람직하고, 보다 바람직하기로는 0.01중량％ 내지 7중량％이고, 더더욱 바람직하기로는 0.05중량％ 내지 5중량％이다.
조성물 P는 용제를 포함할 수 있으며, 실질적으로 용제를 포함하지 않는 편이 바람직하다. 여기서, 실질적으로 용제를 포함하지 않는다는 것은, 불순물 등 의도하지 않고 포함되는 것 이외의 용제를 포함하지 않는다는 것을 의미한다. 즉, 예를 들어, 조성물 P의 용제의 함유량은 3중량％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하기로는 1중량％ 이하이다. 본원에서 사용되는 "용제"라는 용어는 조성물이나 포토레지스트에서 일반적으로 사용되고 있는 용제를 지칭한다. 용제의 종류는 본 실시예에서 사용되는 화합물을 용해 및 균일하게 분산시키며, 또한 화합물과 반응하지 않는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.
조성물 P 및/또는 조성물 P을 경화해서 얻어지는 경화물을 적외 분광법, 자외 가시 분광법, 열분해 가스 크로마토그래피 질량 분석법 등에 의해 분석함으로써, 성분(A)과 성분(B) 간의 비율을 결정할 수 있다. 경화물 내의 성분(A)과 성분(B) 간의 비율로부터 조성물 P에서의 성분(A)과 성분(B) 간의 비율을 결정할 수 있다. 조성물 P이 첨가 성분(C)을 함유하는 경우, 조성물 P에서의 성분(A), 성분(B) 및 첨가 성분(C) 간의 비율을 유사하게 결정할 수 있다.
광경화성 조성물의 배합시의 온도
조성물 P을 준비할 경우, 성분(A)과 성분(B)을 미리 결정된 온도 조건 하에서 혼합하여 용해시킨다. 특히, 성분(A)과 성분(B)은 0℃ 내지 100℃의 범위 내에서 혼합된다. 이것은 조성물 P이 첨가 성분(C)을 함유하는 경우에도 적용된다.
광경화성 조성물의 점도
조성물 P의 용제를 제외한 성분의 혼합물은 25℃에서 점도가 1mPas 내지 100mPas가 바람직하고, 보다 바람직하기로는 1mPas 내지 50mPas이고, 더더욱 바람직하기로는 1mPas 내지 6mPas이다.
그 점도를 100mPas 이하로 할 경우, 조성물 P를 몰드에 접촉할 때에 몰드 상의 미세 패턴의 오목부에 조성물 P를 충전하는 데 걸리는 시간이 장시간이 된다. 즉, 광나노임프린트 프로세스가 높은 생산성으로 수행될 수 있다. 또한, 충전 불량에 의한 패턴 결함이 발생하기 어렵다.
그 점도를 1mPas 이상으로 할 경우, 조성물 P를 기판 상에 도포하는 동안 불균일 도포가 발생하기 어려워진다. 또한, 조성물 P를 몰드에 접촉할 때에 몰드의 단부로부터 조성물 P가 유출되기 어려워진다.
광경화성 조성물의 표면 장력
조성물 P의 표면 장력은, 용제를 제외한 성분의 혼합물에 대해서, 23℃에서의 표면 장력이, 5mN/m 내지 70mN/m인 것이 바람직하고, 보다 바람직하기로는 7mN/m 내지 35mN/m이고, 더더욱 바람직하기로는 10mN/m 내지 32mN/m이다. 그 표면 장력을 5mN/m 이상으로 할 경우, 조성물 P을 몰드에 접촉시킬 때 몰드 상의 미세 패턴의 오목부에 조성물 P을 충전하는 데 걸리는 시간이 장시간이 된다.
표면 장력을 70mN/m 이하로 할 경우, 조성물 P을 경화해서 얻어지는 경화물은 표면 평활성을 갖는다.
수착체의 세정 방법 및 액체 수용 유닛에의 중합성 화합물의 충전 방법
본 실시예에서는, 수착체(23)가 파티클이나 금속 불순물의 발생원이 되지 않도록, 조성물 P을 유닛(4) 내의 수용 백(8)의 내부에 충전하기 전에 수착체(23)를 미리 충분히 세정해 두는 것이 바람직하다. 유닛(4)의 구성에 대해서는 후술한다. 수착체(23)의 세정 방법의 일례를 도 2를 참조하여 설명한다.
용기(201)에 저장되어 있는 조성물 P을 튜브 등의 연통기(203)를 통해, 펌프(204)로 빨아 올린다. 펌프(204)로부터 연통기(203), 파티클 카운터(205), 파티클 필터(206), 및 금속 불순물 제거 필터(207)를 통해 유닛(4) 내의 수용 백(8)에 조성물 P을 전달한다. 수용 백(8)의 내부에는, 미리 수착체(23)를 배치해 둔다. 수용 백(8)이 조성물 P로 충전된 후, 넘치기 시작한 조성물 P은 연통기(203)를 통해 용기(201)로 다시 보내진다.
펌프(204)의 동작을 계속함으로써, 조성물 P은 파티클 필터(206) 및 금속 불순물 제거 필터(207)를 여러번 통과한다. 이에 의해, 파티클이나 금속 불순물이 제거된다. 수착체(23)로부터 파티클이나 금속 불순물이 발생하는 경우, 조성물 P로 유입되는 파티클이나 금속 불순물은 상기의 과정에서 제거된다.
조성물 P 내의 파티클의 농도는 파티클 카운터(205)에 의해 필요에 따라 측정된다. 조성물 P 내의 파티클의 농도가 미리 결정된 값 이하에 도달한 이후에, 펌프(204)을 정지시키고, 연통기(203)로부터 유닛(4)을 분리하고, 유닛을 밀폐시킨다.
용기(201)로부터 미리 결정된 순간에 조성물 P의 적당한 양을 채취하고, 금속 원소를 결정하는 방식으로 조성물 P에서의 금속 불순물의 함유량을 체크할 수도 있다. 조성물 P에서의 금속 불순물의 함유량이 미리 결정된 값 이하에 도달한 이후에, 펌프(204)를 정지시킬 수도 있다.
펌프(204)의 예는 튜브 펌프, 다이어프램 펌프 및 기어 펌프를 포함한다. 파티클 카운터(205)의 예는 액체 파티클 센서 KS 시리즈(리온(주)제), 액체 파티클 카운터 UltraChem 시리즈(파티클 메저링 시스템사제), 액체 파티클 카운터 SLS 시리즈(파티클 메저링 시스템사제), 액체 파티클 카운터 HSLIS 시리즈(파티클 메저링 시스템사제)를 포함한다.
파티클 필터(206) 예는 "울티플릿 P-나일론(66)"(니혼 팔(주)제), "울티포어 N66"(니혼 팔(주)제), "P 엠플론"(니혼 팔(주)제), "라이프어슈어 PSN 시리즈"(스미토모 3M(주)제), "라이프어슈어 EF 시리즈"(스미토모 3M(주)제), "포토실드"(스미토모 3M(주)제), "일렉트로퍼 II EF"(스미토모 3M(주)제), "마이크로가드"(니혼 인테그리스(주)제), "옵티마이저 D"(니혼 인테그리스(주)제), "임팩트 미니"(니혼 인테그리스(주)제), 및 "임팩트 2"(니혼 인테그리스(주)제)를 포함한다. 이들 필터는 한 종류를 단독으로 사용할 수 있고, 또는 조합해서 사용할 수도 있다.
금속 불순물 제거 필터(207)의 예는 "제타 플러스 GN 그레이드"(스미토모 3M(주)제), "일렉트로퍼"(스미토모 3M(주)제), "포지다인"(니혼 팔(주)제), "이온클린 AN"(니혼 팔(주)제), "이온클린 SL"(니혼 팔(주)제), "푸로테고"(니혼 인테그리스(주)제)를 포함한다. 이들 필터는 한 종류를 단독으로 사용할 수 있고, 또는 조합해서 사용할 수도 있다.
파티클 필터(206) 및 금속 불순물 제거 필터(207)의 구멍 사이즈로서는, 예를 들어, 0.001μm 내지 5.0μm가 바람직하고, 바람직하기로는 0.003μm 내지 0.01μm이다. 파티클 및 금속 불순물 제거 필터(206, 207)의 구멍 사이즈가 5.0μm보다 크면, 파티클 및 금속 이온을 흡착하는 파티클 및 금속 불순물 제거 필터(206, 207)의 능력이 낮다. 파티클 및 금속 불순물 제거 필터(206, 207)의 구멍 사이즈가 0.001μm보다 작으면, 파티클 및 금속 불순물 제거 필터(206, 207)는 조성물 P의 성분도 포획하기 때문에 조성물 P의 조성물을 변동시킬 가능성 있거나, 플러그(plug)될 가능성이 있다.
수착체(23)의 세정 시의 온도로서는, 예를 들어 0℃ 내지 80℃가 바람직하고, 보다 바람직하기로는 10℃ 내지 60℃이고, 특히 바람직하기로는 20℃ 내지 50℃이다. 펌프(204)의 유속으로서는, 예를 들어 0.01mL/min 내지 100mL/min가 바람직하고, 보다 바람직하기로는 1mL/min 내지 10mL/min이다.
액체 토출 장치
본 발명은 광경화성 조성물 등의 나노임프린트용 액체를 수용하는 밀폐된 수용부를 포함하는 임의의 액체 토출 장치에 대하여도 적용 가능하다. 본원에서 사용되는 "액체"란 용어는 비교적 점도가 낮은 졸 상태의 물체 등의 유체를 포함한다. 이하, 본 발명의 실시예에 따른 액체 토출 장치의 예에 대해서 도 1, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액체 토출 장치(1)(이하 "장치(1)"이라고 칭함)의 개략도이다. 장치(1)는 액체(9)를 토출하는 장치이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 장치(1)는 유닛(4)과 압력 조정기(12)를 포함한다. 장치(1)는 장치(1)에 포함되는 헤드(3)가 베이스 플레이트(2)에 대하여 대향하도록 배치한다. 장치(1)는 베이스 플레이트(2) 상에 배치한 기판(6)(피가공 기판) 상에 액체(9)를 토출할 수 있다. 베이스 플레이트(2)에는 반송부(5)가 탑재되어 있다. 기판(6)은 도시하지 않은 흡착 유닛을 사용하여 반송부(5) 위로 흡착된다.
유닛(4)은 헤드(3), 밀폐된 하우징(7)(수용부), 및 수용 백(8)을 포함한다. 수용 백(8)은 하우징(7)의 내부에 배치되고 가요성을 갖는다. 하우징(7)(수용부)의 내부 공간은 분리기인 수용 백(8)에 의해, 헤드(3)의 토출구(10)와 연통하는 제1 수용 공간과, 제1 수용 공간과 이격된 제2 수용 공간으로 분할되어 있다. 본 실시예에서, 하우징(7)의 내부 공간에서, 수용 백(8)의 내부 공간은 제1 수용 공간을 형성하고, 수용 백(8)의 외부 공간은 제2 수용 공간을 형성한다.
본 발명은 제1 수용 공간과 제2 수용 공간이 수용 백(8)을 사용하여 서로 이격된 구성에 한정되지 않는다. 제1 수용 공간과 제2 수용 공간은 가요성 분리기를 사용하여 서로 이격될 수 있다. 분리기는 주머니 형상일 필요는 없다. 예를 들어, 막 형상의 가요성 분리기에 의해 하우징(7)의 내부 공간이 적어도 2개의 공간으로 분할될 수 있다. 수용 백(8)의 내부 공간을 제2 수용 공간로 하고, 수용 백(8)의 외부 공간을 제1 수용 공간으로 할 수도 있다.
제2 수용 공간 내에, 후술하는 물을 함유하는 액상 충전제를 수용할 경우에는, 분리기로서, 물을 투과하기 어려운 재질의 분리기를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 재료의 예는 테트라플루오로에틸렌 퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(PFA), 변형된 폴리테트라플루오로에틸렌(변형된 PTFE), 나일론(Ny), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 폴리프로필렌(PP)을 포함한다.
액체(9)는 제1 수용 공간, 즉 수용 백(8)의 내부 공간에 수용된다. 수용 백(8)의 내부 공간에 수용되는 액체(9)는 헤드(3)에 공급되어, 헤드(3)의 토출구(10)로부터 토출된다. 액체(9)는 미리 가스 배출시키는 것이 바람직하다.
유닛(4)에서, 제1 수용 공간, 즉 수용 백(8)의 내부 공간에, 수착체(23)가 수용된다. 수착체(23)는 액체(9) 내에 부유될 수 있거나, 수용 백(8)의 내부 표면에 고정될 수 있다. 수착체(23)가 토출구(10)을 차단하지 않는 것이 바람직하다.
수용 백(8)은 튜브나 밸브를 사이에 개재하지 않고 헤드(3)에 직접적으로 접속된다. 본 실시예에서는, 밸브 등 슬라이딩 부재가 수용 백(8)과 헤드(3) 사이에 사용되고 있지 않기 때문에, 액체(9) 내에서의 파티클의 발생 및 액체(9)에서의 미소한 먼지에 의한 오염이 억제된다.
또한, 장치(1)는 제2 수용 공간에 충전되는 유체인 액상 충전제(11)와 제2 수용 공간에 충전되는 액상 충전제(11)의 압력을 조정하는 압력 조정기(12)를 더 포함한다. 액상 충전제(11)는 비압축성을 갖는 유체, 즉 비압축성 유체이며, 예를 들어, 액체나 겔 형상 물질일 수 있다. 액상 충전제(11)로서는, 물을 포함하는 액체나 겔을 사용하는 것이 바람직하다.
제2 수용 공간 즉 액상 충전제(11)이 충전되는 공간은, 튜브 등의 연통기(13)를 통해 압력 조정기(12)에 접속된다. 연통기(13)에는 밸브(14), 밸브(15)가 제공되고, 밸브(14)와 밸브(15) 사이에 조인트(16)가 배치된다.
조인트(16)는 2개의 분리 가능한 조인트부(미도시)로 구성된다. 조인트(16)를 연통기(13)에 제공함으로써, 연통기(13)는 압력 조정기(12)과 밸브(14) 간의 위치에 있는 압력 조정기(12)로부터 분리될 수 있다. 그 결과, 유닛(4)은 장치(1)의 본체로부터 제거될 수 있다.
상술한 바와 같이, 유닛(4)은 장치(1)의 본체로부터 제거될 수 있도록 구성된다. 이에 의해, 유닛(4)이 파손되었을 경우나 수용 백(8)의 내부에 수용된 액체(9)가 없어졌을 경우에 유닛(4)을 교체하는 것만으로, 장치(1)를 다시 사용 가능한 상태로 할 수 있다.
유닛(4)이 장치(1)의 본체로부터 제거되기 전에, 밸브(14) 및 밸브(15)을 닫는다. 압력 조정기(12)에 의해 하우징(7)의 압력을 네거티브로 유지한 상태에서 밸브(14)를 닫음으로써, 하우징(7)의 압력이 네거티브를 유지한다. 따라서, 토출구(10)로부터의 액체(9)의 누설을 방지할 수 있다. 밸브(15)를 닫음으로써, 압력 조정기(12)로부터 액상 충전제(11)가 보내지지 않게 되며, 그에 따라 액상 충전제(11)의 누설을 방지할 수 있다.
제2 수용 공간에는 액상 충전제(11)가 충전된다. 액체 및 겔의 체적은 기체의 체적에 비하여 온도 및 압력의 변화에 영향을 받기 어렵다. 따라서, 장치(1)의 주변 기온 또는 기압이 변해도, 액상 충전제(11)의 체적은 거의 변하지 않고, 제1 수용 공간에서의 액체(9)의 압력 변동이 억제된다.
하우징(7)의 일부가 버퍼(17)를 형성할 수도 있다. 특히, 하우징(7)의 벽의 일부를 가요성막으로 함으로써, 버퍼(17)를 형성한다. 버퍼(17)는 장치(1)의 동작이 정지한 경우나, 장치(1)의 동작 중에 전원이 차단되었을 경우에 기능한다.
예를 들어, 기압이나 기온의 변화에 기인하여 액상 충전제(11) 및 액체(9)의 체적은 조금이지만 변화한다. 버퍼(17)가 액상 충전제(11) 및 액체(9)의 체적 변화에 수반하는 압력 변동을 흡수하기 때문에; 제1 수용 공간에서의 액체(9)의 압력 변동이 보다 작게 제어된다.
액상 충전제(11)의 체적은 기체의 체적과 비교해서 기온 또는 기압의 변화 영향을 받기 어려우므로, 본 실시예는, 제2 수용 공간에 기체를 충전한 경우에 비하여, 버퍼(17)를 보다 소형화할 수 있다는 이점을 갖는다. 버퍼(17)는 하우징(7)에 버퍼(17)가 제공된 구성에 한정되지 않는다. 연통기(13)에는 버퍼(17)가 제공될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 수용 백(8)에 액체(9)가 수용되고, 수용 백(8)의 외측과 하우징(7) 사이의 공간에 액상 충전제(11)가 충전된다. 따라서, 수용 백(8)은 기체와 거의 접촉하지 않는다. 따라서, 수용 백(8)의 내부에 기체가 거의 진입하지 못하고, 수용 백(8) 내의 액체(9)의 압력 상승을 억제할 수 있다.
수용 백(8)을 구성하는 가요성 부재로서는, 예를 들어 알루미늄 다층 필름 등의 기체 투과성이 작은 부재일 수 있다. 기체 투과성이 작은 부재를 사용함으로써, 기포가 액상 충전제(11) 내에 발생한 경우에서도, 수용 백(8)의 내부에의 기포의 투과가 억제되어, 수용 백(8)의 내부에서의 액체(9)의 압력 상승을 억제할 수 있다.
제1 수용 공간에는 액체(9)가 수용되고 제2 수용 공간에는 액상 충전제(11)가 충전된다. 액체(9)의 밀도와 액상 충전제(11)의 밀도 간의 차는 액체(9)의 밀도와 기체의 밀도 간의 차에 비하여 작다. 제1 수용 공간에 수용되는 물질의 밀도와 제2 수용 공간에 충전되는 물질의 밀도 간의 차를 보다 작게 함으로써, 하우징(7)에 충격이 가해졌을 때의 수용 백(8)의 요동을 억제하는 것이 가능하게 된다.
예를 들어, 제2 수용 공간에 기체가 충전되어 있는 경우, 기체의 밀도는 액체(9)에 비해 무시할 수 있을 만큼 작다. 이러한 경우, 기체는 액체(9)를 수용하는 수용 백(8)의 움직임을 따라서 이동한다. 따라서, 하우징(7)에 충격이 가해졌을 때, 기체는 수용 백(8)의 움직임을 거의 억제하지 못하기 때문에, 수용 백(8)은 비교적 크게 요동한다.
제1 수용 공간에 수용되는 액체(9)와의 밀도 차가 작은 액상 충전제(11)가 제2 수용 공간에 충전된다. 따라서, 액상 충전제(11)는 액체(9)를 수용하는 수용 백(8)의 움직임과 독립하여 하우징(7) 내를 이동한다. 즉, 하우징(7)에 충격이 가해졌을 때, 액상 충전제(11) 및 액체(9)를 수용하는 수용 백(8)이 서로 움직임을 서로 억제하기 때문에, 수용 백(8)의 요동이 감소된다.
액상 충전제(11)는 액체(9)의 밀도의 80% 내지 120%의 범위 내의 밀도를 갖는 것이 바람직하다. 이 범위 내의 밀도를 갖는 액상 충전제(11)를 사용함으로써 수용 백(8)의 요동이 더 효과적으로 감소된다.
제2 수용 공간에 기체가 충전되어 있는 경우, 제1 수용 공간에 수용된 액체(9)와 제2 수용 공간에 충전된 기체 간의 밀도 차는 100%라고 간주된다. 액체(9)의 밀도에 대하여 80% 내지 120%의 범위 내의 밀도를 갖는 액상 충전제(11)를 사용함으로써, 액상 충전제(11)와 액체(9) 간의 밀도 차는 20% 이하이다. 따라서, 제2 수용 공간에 기체가 충전되어 있는 경우에 비해, 수용 백(8)의 요동을 5분의 1 이하로 감소시킬 수 있다. 액상 충전제(11)와 액체(9) 간의 밀도 차가 적을수록, 수용 백(8)은 요동하기 어려워진다. 수용 백(8)의 요동이 감소됨으로써, 수용 백(8)에 수용되는 액체(9)의 압력 변동이 억제된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 수용 백(8)의 내부에 수용된 액체(9)의 압력 변동을 억제할 수 있다. 따라서, 제1 수용 공간과 연통한 헤드(3)에서의 액체(9)의 압력 변동이 억제되어, 헤드(3)의 압력이 네거티브로 유지된다. 그 결과, 헤드(3)로부터의 액체(9)의 누설(액체 누설)을 억제할 수 있다.
본 실시예에서, 예를 들어, 하우징(7)의 체적을 400mL로 하고, 액체(9)의 초기량을 약 250mL로 하고, 수착체(23)의 체적을 50mL로 하고, 액상 충전제(11)의 초기량을 약 100mL로 할 수 있다. 본 발명은 이러한 구성에 한정되지 않는다. 하우징(7)의 체적, 액체(9)의 초기량, 수착체(23)의 체적 및 액상 충전제(11)의 초기량을 적절히 결정할 수 있다. 예를 들어, 하우징(7)의 체적을 400mL로 하고, 수착체(23)의 체적을 50mL로 하고, 액체(9)의 초기량을 약 350mL로 하고, 초기 상태에서 액상 충전제(11)가 제2 수용 공간에 충전되지 못할 수 있다.
수용 백(8)을 구성하는 가요성 부재는 약 10μm 내지 200μm의 두께를 갖는 부재이며, 체적에 환산하면, 최대 약 5mL 내지 6mL가 된다고 상정된다. 따라서, 수용 백(8)을 구성하는 가요성 부재의 체적은 액상 충전제(11)의 체적과 액체(9)의 체적의 총량의 약 1%이며 충분히 작다. 따라서, 수용 백(8)을 구성하는 가요성 부재와 액상 충전제(11) 간의 밀도 차 및 수용 백(8)을 구성하는 가요성 부재와 액체(9) 간의 밀도 차는 무시 가능하다.
수용 백(8)을 구성하는 부재의 예로서, 비교적 높은 기밀성을 갖는 알루미늄으로 구성되는 라미네이트 필름을 들 수 있다. 라미네이트 필름의 막 두께는 통상적으로 약 10μm이다. 알루미늄의 밀도는 2.7g/㎤이며 액상 충전제(11) 및 액체(9)의 밀도에 비해 상당히 크다. 액상 충전제(11)의 체적 및 액체(9)의 체적의 총량에 대한 수용 백(8)의 체적비는 1% 미만이다. 따라서, 수용 백(8)의 밀도는 무시 가능하다.
하우징(7)의 내부가 액체(9) 및 액상 충전제(11)로 충족되기 때문에; 수용 백(8)의 요동을 감소시킬 수 있다. 그 결과, 토출구(10)로부터의 액체(9)의 누설을 억제할 수 있다.
유닛(4)에 유닛(4)이 탑재된 상태에서는, 연통기(13)에 외력이 가해져서 하우징(7)이 비교적 크게 요동할 경우가 있다. 또한, 유닛(4)이 장치(1)의 내부에서 이동할 경우도 있다. 이러한 경우에서도, 유닛(4)에서는 수용 백(8)의 요동이 감소되기 때문에, 헤드(3)로부터의 액체(9)의 누설을 억제할 수 있다.
도 3a는 압력 조정기(12)를 예시하는 도면이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 압력 조정기(12)는 압력 센서(18), 펌프(19), 밸브(20), 수용 탱크(21), 제어기(22)를 포함할 수 있다.
압력 센서(18)는 연통기(13) 내의 액상 충전제(11)의 압력을 측정하는 압력 측정 유닛이다. 압력 센서(18)를 사용하여 측정되는 압력은 장치(1) 내의 기압에 대한 액상 충전제(11)의 상대 압력이다. 외란의 영향을 회피하기 위해서, 밸브(15)에 가까운 위치에 압력 센서(18)를 배치하는 것이 바람직하다.
수용 탱크(21)에는 액상 충전제(11)가 수용된다. 펌프(19)는 수용 탱크(21)와 하우징(7) 사이에서 액상 충전제(11)를 전달한다. 펌프(19)의 예로서는, 튜브 펌프, 다이어프램 펌프 및 기어 펌프 등을 들 수 있다. 밸브(20)는 펌프(19)와 수용 탱크(21) 사이에 배치되고, 통상적으로 닫혀 있다.
압력 센서(18)는 액상 충전제(11)의 압력을 측정하고 그 압력에 대응하는 신호를 제어기(22)에 전달한다. 제어기(22)는 연통기(13)에서의 액상 충전제(11)의 압력에 기초하여, 밸브(20) 및 펌프(19)의 동작을 제어한다. 밸브(20)가 개방되어 있는 상태에서 펌프(19)를 구동함으로써, 액상 충전제(11)가 수용 탱크(21)와 하우징(7) 사이를 이동하여 하우징(7)의 압력을 미리 결정된 값으로 조정한다.
이하, 장치(1)에 동작에 대해서, 도 3b 및 도 4를 참조하여 설명한다. 도 3b는 액체(9)의 소비에 연관하여 수용 백(8)이 도 3a에 나타낸 상태로부터 축소된 상태를 도시하는 도면이다. 도 4는 압력 센서(18) 및 제어기(22)를 사용하여 액상 충전제(11)의 압력을 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
장치(1)가 기동될 때, 제어기(22)는 하우징(7)의 압력의 제어하기 시작한다.
헤드(3)의 토출구(10)로부터 액체(9)를 토출함으로써, 수용 백(8)에 수용되는 액체(9)의 양은 감소하고, 수용 백(8)의 체적이 감소한다. 밸브(20)이 닫혀있는 있는 상태에서는 하우징(7) 및 연통기(13)가 밀폐되어 있기 때문에, 하우징(7) 및 연통기(13)에서의 액상 충전제(11)의 압력이 감소된다.
제어기(22)는 연통기(13)에서의 액상 충전제(11)의 압력을 압력 센서(18)에게 측정하게 한다(S40). 압력 센서(18)는 액상 충전제(11)의 측정된 압력에 대응하는 신호를 제어기(22)에 전달한다. 제어기(22)는 압력 센서(18)로부터 전달받은 신호에 기초하여, 펌프(19) 및 밸브(20)의 동작을 제어한다.
특히, 제어기(22)는 연통기(13)에서의 액상 충전제(11)의 압력이 미리 결정된 범위 이내인지를 판단한다(S41). 연통기(13)에서의 액상 충전제(11)의 압력이 미리 결정된 범위보다 낮다고 제어기(22)가 판단한 경우, 제어기(22)는 밸브(20)를 개방하고 펌프(19)를 구동한다(S42). 펌프(19)가 액상 충전제(11)를 수용 탱크(21)로부터 하우징(7)로 보냄으로써, 하우징(7)의 압력이 상승한다(충전 단계).
그 후, 압력 센서(18)는 다시 연통기(13)에서의 액상 충전제(11)의 압력을 측정하고(S40), 제어기(22)는 연통기(13)에서의 액상 충전제(11)의 압력이 미리 결정된 범위 이내인지를 판단한다(S41). 연통기(13)에서의 액상 충전제(11)의 압력이 미리 결정된 범위 이내라고 제어기(22)가 판단한 경우, 제어기(22)는 밸브(20)를 닫고 펌프(19)를 정지시킨다. 그 결과, 수용 탱크(21)로부터 하우징(7)으로의 액상 충전제(11)의 공급이 멈추고 하우징(7)의 압력 상승도 멈춘다.
제어기(22)는 상술한 바와 같이, 압력 센서(18)를 사용하여 측정된 결과에 기초하여 밸브(20) 및 펌프(19)의 동작을 제어함으로써, 하우징(7)의 압력이 미리 결정된 범위 내에서 조정된다(압력 조정 단계).
또한, 하우징(7)의 압력이 지나치게 상승했을 경우에는, 펌프(19)를 사용하여 액상 충전제(11)를 하우징(7)으로부터 수용 탱크(21)로 전달한다. 이렇게 함으로써, 하우징(7)의 압력이 감소된다.
하우징(7)의 압력이 조정된 이후에, 제어기(22)는 압력 제어를 종료할 것인지를 판단한다(S43). 압력 제어를 종료하지 않았다고 제어기(22)가 판단한 경우, 제어기(22)는 연통기(13)에서의 액상 충전제(11)의 압력을 압력 센서(18)에게 측정하게 한다(S40).
본 실시예에서는, 상술한 바와 같이, 압력 조정기(12)가 헤드(3)에서의 액체(9)의 압력을 조정함으로써, 토출구(10)에서의 액체(9)의 메니스커스가 양호한 상태로 유지된다. 따라서, 헤드(3)의 토출 안정성이 향상한다.
액체(9)의 소비와 연관하여 제2 수용 공간에 액상 충전제(11)가 충전되므로, 액체(9)의 소비량에 관계없이, 헤드(3)에서의 액체(9)의 압력이 유지된다. 이것은 하우징(7)의 체적이 보다 큰 장치(1)에 유리하다. 하우징(7)의 체적을 보다 크게 함으로써, 유닛(4)의 교환 빈도를 낮추는 것이 가능하다.
펌프 등의 가동 기구는 일반적으로, 그 동작에 따라 파티클을 발생한다는 문제가 있다. 본 실시예에서는, 압력 조정기(12)가 액체(9)에 직접적으로 접촉하지 않는다. 따라서, 압력 조정기(12)의 동작에 의해 파티클이 발생한다고 해도, 파티클은 액상 충전제(11)에만 진입할 뿐이며 액체(9)에는 진입되지 못한다. 압력 조정기(12)에 기인하는 파티클에 의한 액체(9)의 오염을 억제할 수 있다는 이점이 있다.
본 실시예에 따르면, 하우징(7)이 액체(9) 및 액상 충전제(11)로 충전되기 때문에, 액상 충전제(11)의 압력값을 측정하는 것만으로 액체(9)의 압력이 결정될 수 있다. 액상 충전제(11)의 압력 변화는, 수용 백(8)의 변형 형태의 영향을 거의 받지 않는다. 따라서, 액상 충전제(11)의 압력을 측정함으로써 액체(9)의 보다 정확한 압력이 결정된다.
액체(9)의 보다 정확한 압력이 결정되기 때문에, 헤드(3)에서의 액체(9)의 압력을 원하는 네거티브 압력으로 유지할 수 있고, 토출구(10)에서의 액체(9)의 메니스커스가 양호한 상태로 유지된다. 그 결과, 헤드(3)의 토출 안정성이 향상한다.
액상 충전제(11) 및 액체(9)가 액상이기 때문에, 액상 충전제(11) 및 액체(9)의 체적의 변동은 기체보다 작고, 액상 충전제(11) 및 액체(9)의 압력은 급격하게 변화되지 않는다.
도 3b에 도시한 바와 같이 액체(9)의 소비에 연관하여 수용 백(8)이 축소할 때, 수용 백(8)의 축소에 따라 액상 충전제(11)가 하우징(7)에 보충된다. 액상 충전제(11)과 액체(9) 사이의 밀도 차는 비교적 작다. 따라서, 하우징(7)에서의 액상 충전제(11)와 액체(9) 간의 체적 비율이 변해도, 액체(9)의 소비에 연관하는 하우징(7)의 밀도 변화는 비교적 작다. 따라서, 체적 비율의 변화에 수반하는 압력 변동을 보상할 필요가 없고, 장치(1)의 구조를 단순화할 수 있다.
경화물 패턴의 제조 방법
이하, 본 발명의 실시예에 따른 경화물 패턴의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 5a 내지 도 5g는 경화물 패턴의 제조 방법을 나타내는 개략적인 단면도이다.
경화물 패턴의 제조 방법은 기판 상에, 전술한 액체 토출 장치를 사용하여 광경화성 조성물을 배치하는 제1 단계(1), 광경화성 조성물과 몰드를 접촉시키는 제2 단계(2), 광경화성 조성물에 광을 조사하여 광경화성 조성물을 경화물로 경화시키는 제3 단계(4), 및 제3 단계에서 획득된 경화물과 몰드를 서로 분리하는 제4 단계(5)를 포함한다.
경화물 패턴의 제조 방법은 광나노임프린트 방법을 사용하는 방법이다.
경화물 패턴은 1nm 내지 10mm의 사이즈의 패턴을 갖는 경화물인 것이 바람직하고, 보다 바람직하기로는 10nm 내지 100μm이다. 일반적으로, 광을 이용하여 나노 사이즈(1nm 내지 100nm)의 패턴(요철 구조)을 갖는 경화물을 준비하는 패턴 형성 기술은 광나노임프린트법이라고 지칭된다. 경화물 패턴의 제조 방법은 광나노임프린트법을 이용한다.
이하, 각 단계에 대해서 설명한다.
배치 단계(1)
본 단계(배치 단계)에서는, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 액체(9)를 장치(1)를 사용하여 기판(6) 상에 배치(도포)함으로써, 습식 막이 형성된다.
액체(9)를 배치하는 대상인 기판(6)은 피가공 기판이며, 통상적으로 실리콘 웨이퍼이다. 경화물 패턴의 제조 방법에 의해 임프린트용 몰드를 제조할 때에는, 기판(6)로서 석영 기판을 사용할 수 있다. 임프린트용 몰드를 제조할 때에, 기판(6)은 금속 화합물층(하드 마스크 재료층)이 상부에 형성된 석영 기판일 수 있다.
본 실시예에서, 기판(6)은 실리콘 웨이퍼나 석영 기판에 한정되지 않는다. 기판(6)은 알루미늄 기판, 티타늄-텅스텐 합금 기판, 알루미늄-규소 합금 기판, 알루미늄-구리-규소 합금 기판, 산화규소 기판, 질화규소 기판 등의 반도체 디바이스용 기판으로서 알려진 것 중에서 임의로 선택할 수 있다. 사용되는 기판(6)(피가공 기판)에는, 실란 커플링 처리, 실라잔 처리, 유기 박막의 성막, 등의 표면 처리에 의해 액체(9)와 밀착성을 향상시킨 기판을 사용할 수 있다.
피형상 전사층(습식 막)의 두께는 그 사용하는 용도에 따라 의존하며, 예를 들어, 0.01μm 내지 100.0μm이다.
몰드-접촉 단계(2)
다음으로, 도 5b에 도시한 바와 같이, 이전 단계(배치 단계)에서 형성된 액체(9)로 구성되는 습식 막에 패턴 형상을 전사하기 위한 미세 패턴을 갖는 몰드(104)를 접촉시킨다(도 5b1). 이에 의해, 몰드(104)의 미세 패턴의 오목부에 액체(9)로 이루어진 습식 막의 일부가 충전되어, 몰드(104)의 미세 패턴에 충전된 도포막(106)이 형성된다(도 5b2).
몰드(104)로서는, 다음 단계(광조사 단계)를 고려하여 광투과성 재료로 구성된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 몰드(104)를 구성하는 재료로서는, 유리, 석영, PMMA(polymethyl methacrylate) 또는 폴리카르보네이트 등의 투명성 수지, 투명 금속 증착막, 폴리디메틸실록산 등의 유연막, 광경화막, 금속막 등이 바람직하다. 몰드(104)를 구성하는 투명성 수지를 사용하는 경우, 액체(9)에 포함되는 성분에 용해되지 않는 투명성 수지를 선택할 필요가 있다. 열팽창 계수가 작고 패턴 변형이 작은 점에서, 몰드(104)를 구성하는 재료로서 석영이 특히 바람직하다.
몰드(104)의 미세 패턴은 4nm 내지 200nm의 높이와 1 내지 10의 애스펙트비를 갖는 것이 바람직하다.
몰드(104)에는, 액체(9)와 몰드(104)와의 박리성을 향상시키기 위해서, 액체(9)와 몰드(104)와의 몰드 접촉 단계인 본 단계 이전에 표면 처리를 할 수도 있다.
본 단계(몰드 접촉 단계)에서, 도 5b1에 도시한 바와 같이, 몰드(104)와 액체(9)를 접촉시킬 때 액체(9)에 가해지는 압력은 특별히 제한되지 않는다. 본 단계에서, 몰드(104)를 액체(9)에 접촉시키는 시간은 특별히 제한되지 않는다.
본 단계는 대기 분위기, 진공 분위기, 및 불활성 가스 분위기 중 어느 한쪽의 분위기에서도 행할 수 있지만, 산소나 수분에 의한 경화 반응에의 영향을 방지할 수 있기 때문에, 진공 분위기나 불활성 가스 분위기에서 행하는 것이 바람직하다.
몰드 접촉 단계는 응축성 가스를 포함하는 분위기(이하, "응축성 가스 분위기"라고 칭함) 하에서도 행해질 수 있다. 본원에서 사용되는 "응축성 가스"란 용어는 몰드(104)의 미세 패턴의 오목부 및 몰드(104)와 기판(6)의 간극에, 도포막(106)(의 일부)와 함께 분위기 내의 가스가 충전되었을 때, 발생하는 모세관 압력에 의해 응축되어 액화되는 가스를 지칭한다. 응축성 가스는 액체(9)(피형상 전사층)과 몰드(104)가 접촉하기 전(도 5b-1)의 분위기에서 존재한다.
응축성 가스 분위기 하에서 몰드 접촉 단계를 행하여 미세 패턴의 오목부에 충전된 가스가 액화함으로써 기포가 소멸되기 때문에; 충전성이 우수하다. 응축성 가스는 액체(9)내에서 용해될 수도 있다.
위치 정렬 단계(3)
다음으로, 필요에 따라, 몰드(104)의 위치 결정 마크(105)와 기판(6)의 위치 결정 마크(103)가 일치하도록 몰드(104) 및/또는 기판(6)의 위치를 조정한다. 위치 정렬 단계는 필수가 아니고, 용도에 따라 생략될 수 있다.
광조사 단계(4)
다음으로, 도 5d에 도시한 바와 같이, 위치 정렬 단계에서 몰드(104)와 기판(6)의 위치를 맞춘 상태에서, 액체(9)의 몰드(104)와의 접촉 부분에, 몰드(104)를 통해 광을 조사한다. 특히, 몰드(104)의 미세 패턴에 충전된 도포막(106)에 몰드(104)를 통해 광을 조사한다(도 5d1). 이에 의해, 몰드(104)의 미세 패턴에 충전된 도포막(106)은 광에 의해 경화되어 경화물(108)을 형성한다(도 5d2).
몰드(104)의 미세 패턴에 충전된 도포막(106)을 구성하는 액체(9)에 조사하는 광은 액체(9)의 감도 파장에 따라 선택된다. 특히, 150nm 내지 400nm의 파장을 갖는 자외광, X선, 전자선 등을 적절히 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.
액체(9)에 가해지는 광(조사광(107))은 자외광이 특히 바람직하다. 이것은 경화 보조제(광중합 개시제)로서 시판되고 있는 것이 자외광에 감도를 갖는 것이 많기 때문이다.
이형 단계(5)
다음으로, 경화물(108)과 몰드(104)는 서로 분리된다. 이 동작에서, 기판(6) 위로 미리 결정된 패턴 형상(경화물 패턴)을 갖는 경화막(109)이 형성된다.
본 단계(이형 단계)에서는, 도 5e에 도시한 바와 같이, 경화물(108)과 몰드(104)이 서로 분리되고, 경화물(109)이 획득된다. 단계(4)(광조사 단계)에서, 몰드(104)의 미세 패턴의 반전 패턴을 형성하는 패턴 형상을 갖는 경화막(109)이 얻어진다.
이상의 단계(1) 내지 단계(5)를 포함하는 일련의 단계(제조 프로세스)를 통해, 원하는 요철 패턴 형상(몰드(104)의 미세 패턴에 뒤따르는 패턴 형상)을 원하는 위치에 갖는 경화막(109)을 획득할 수 있다. 획득된 경화막(109)은 예를 들어, 프레넬 렌즈나 회절 격자 등의 광학 부재(경화막(109)을 광학 부재의 한 구성요소로서 사용하는 경우를 포함함)로서 이용할 수 있다. 이러한 경우, 다음 부재: 기판(6)과 이 기판(6) 상에 배치된 패턴 형상을 갖는 경화막(109)을 포함하는 광학 부재가 획득될 수 있다.
경화물 패턴의 제조 방법에서는, 단계(1) 내지 단계(5)로 이루어진 반복 단위(샷)를, 동일한 피가공 기판 상에서 반복해서 수차례 행할 수 있다. 단계(1) 내지 단계(5)로 이루어진 반복 단위(샷)를 수차례 반복함으로써, 피가공 기판의 원하는 위치에 복수의 요철 패턴 형상(몰드(104)의 미세 패턴에 뒤따르는 패턴 형상)을 갖는 경화막을 얻을 수 있다.
경화막의 일부를 제거하는 잔류막 제거 단계(6)
단계(5)인 이형 단계에서 획득되는 경화막(109)은 특정한 패턴 형상을 갖지만, 이 패턴 형상이 형성되는 영역 이외의 영역에서도 경화막(109)의 일부가 남아 있는 경우가 있다(이하, 이러한 경화막(109)의 일부를 "잔류막"이라고 칭함). 그러한 경우에는, 도 5f에 도시한 바와 같이, 획득된 패턴 형상을 갖는 경화막(109)으로부터 제거해야 할 영역에 있는 잔류막을 제거한다. 이에 의해, 원하는 요철 패턴 형상(몰드(104)의 미세 패턴에 뒤따르는 패턴 형상)을 갖는 경화물 패턴(110)을 획득할 수 있다.
잔류막을 제거하는 방법으로서는, 예를 들어, 경화막(109)의 오목부인 잔류막을 에칭 등의 프로세스에 의해 제거하여, 경화막(109)이 갖는 패턴의 오목부를 통해 기판(6)의 표면을 노출시킨다.
경화막(109)의 오목부인 전류막을 에칭에 의해 제거할 경우, 사용되는 특별한 프로세스는, 특별히 한정되지 않으며, 공지의 방법, 예를 들어 건식 에칭을 사용할 수 있다. 건식 에칭에는, 공지의 건식 에칭 시스템을 사용할 수 있다.
이상의 단계(1) 내지 단계(6)의 제조 프로세스에 의해, 원하는 요철 패턴 형상(몰드(104)의 미세 패턴에 뒤따르는 패턴 형상)을 원하는 위치에 갖는 경화물 패턴(110)을 획득할 수 있다. 경화물 패턴(110)을 갖는 물품을 획득할 수 있다. 또한, 획득된 경화물 패턴(110)을 이용하여 기판(6)을 처리하는 경우에는, 후술하는 기판의 처리 단계(단계(7))를 행한다.
획득된 경화물 패턴(110)을 회절격자나 편광판 등의 광학 부재(경화물 패턴(110)이 광학 부재의 구성요소로서 사용되는 경우를 포함함)로서 이용하여, 광학 부품을 획득할 수 있다. 이러한 경우, 다음 부재: 기판(6)과, 이 기판(6)의 상에 배치된 경화물 패턴(110)을 포함하는 광학 부재가 획득될 수 있다.
기판 처리 단계(7)
본 실시예에 의해 획득되는 경화물 패턴(110)은 LSI, 시스템 LSI, DRAM, SDRAM, RDRAM, D-RDRAM 등의 반도체 디바이스로 대표되는 전자 부품에 사용되는 층간 절연막으로서 사용될 수 있다. 또한, 경화물 패턴(110)은 반도체 디바이스 제조 시에 레지스트막으로서 이용될 수 있다.
경화물 패턴(110)을 레지스트막으로서 이용할 경우, 잔류막 제거 단계, 즉 단계(6)에서 노출된 표면을 갖는 기판(6)의 일부분(도 5f에서의 참조 번호(111)로 표시된 영역)에 대하여, 에칭 또는 이온 주입을 행한다. 이 동작에서, 경화물 패턴(110)은 에칭 마스크로서 기능한다. 게디가, 전자 부품을 형성함으로써, 경화물 패턴(110)의 패턴 형상에 기초하는 회로 구조(112)(도 5g)를 기판(6) 상에 형성할 수 있다. 이에 의해, 예를 들어, LSI, 시스템 LSI, DRAM, SDRAM, RDRAM, D-RDRAM 등의 반도체 디바이스에서 이용되는 회로 기판을 제조할 수 있다. 또한, 이 회로 기판과 회로 기판의 회로 제어 메커니즘을 접속함으로써 디스플레이, 카메라, 의료 디바이스 등의 전자 디바이스를 형성할 수 있다.
마찬가지로, 경화물 패턴(110)을 마스크(레지스트 마스크)로서 이용하여, 에칭 또는 이온 주입 등을 행하여 광학 부품을 획득할 수 있다.
대안적으로, 경화물 패턴(110)을 사용하여 기판(6)에 대응하는 석영 기판을 에칭하는 것에 의해, 임프린트용 몰드를 제조할 수 있다. 이 경우, 경화물 패턴(110)을 마스크로서 사용하여 기판(6)에 대응하는 석영 기판을 에칭할 수도 있다. 대안적으로, 제2 경화성 재료를 마스크로서 사용하여 경화물 패턴(110)의 오목부에 제2 경화물이 형성되도록 석영 기판을 에칭할 수도 있다.
경화물 패턴(110)을 마스크로서 사용하여 기판(6)을 처리하는 방법으로서 에칭 및 이온 주입에 대해서 설명하였다. 기판(6)의 처리 방법은 에칭 및 이온 주입에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기판(6) 상에 경화물 패턴(110)이 배치된 상태에서, 도금 처리 등을 행할 수 있다.
회로 기판 등을 준비하는 경우, 최종적으로, 처리된 기판(6)으로부터 경화물 패턴(110)을 제거할 수도 있지만, 디바이스를 구성하는 부재의 형태로 남겨질 수도 있다.
다른 실시예들
상술한 실시예에서는, 광나노임프린트 장치에 적용 가능한 장치(1)에 대해서 설명하였다. 본 발명은 장치(1)에 한정되지 않는다. 즉, 장치(1)에 탑재 가능한 유닛(4)은 본 발명에 포함된다. 장치(1)를 탑재 가능하며 광나노임프린트 프로세스에 의해 미리 결정된 형상을 갖는 수지 패턴을 기판 상에 형성하는 광나노임프린트 장치도, 본 발명에 포함된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광나노임프린트 장치(600)의 개략도이다. 광나노임프린트 장치(600)는 기판(6) 상에 배치된 액체(9)를 몰드(104)로 성형하여 경화시켜서, 경화된 액체(9)로부터 몰드(104)를 분리함으로써, 기판(6)에 패턴을 전사하는 광나노임프린트 프로세스를 행하는 장치이다. 광나노임프린트 프로세스의 상세에 대해서는 상술한 바와 같다.
광나노임프린트 장치(600)는 몰드 헤드(610), 구조체(611), 광원(612), 조명 광학계(613), 베이스 플레이트(2), 반송부(5), 및 제어부(618)를 포함한다. 또한, 광나노임프린트 장치(600)는 액체(9)를 토출하는 장치(1)를 더 포함한다. 장치(1)는 광나노임프린트 장치(600)의 본체에 대하여 제거 가능하게 탑재된다. 장치(1) 전체는 광나노임프린트 장치(600)의 본체에 대하여 제거 가능하게 탑재될 수 있다. 대안적으로, 장치(1)의 일부, 예를 들어, 유닛(4)만이 광나노임프린트 장치(600)의 본체에 제거 가능하게 장착될 수도 있다.
몰드 헤드(610)는 구조체(611)에 부착되고, 몰드(104)을 보유 지지하고 이동시키는 홀더로서 기능한다. 몰드 헤드(610)는 몰드(104)를 진공 흡착 또는 정전 흡착하는 몰드 척을 포함하고 또한 몰드(104)를 이동시키기 위한 이동 메커니즘을 포함한다. 몰드 헤드(610)는 기판(6) 상의 미경화된 액체(9)에 몰드(104)를 가압하고(접촉시키고), 기판(6) 상의 경화한 액체(9)로부터 몰드(104)를 분리(제거)하는 기능을 갖는다.
광원(612) 및 조명 광학계(613)는 기판(6) 상의 액체(9)를 경화시키기 위한 광을 조사하는 조사 시스템을 형성한다. 광원(612)으로부터 조사되는 광은 액체(9)의 종류에 따라 적절하게 선택할 수 있다.
베이스 플레이트(2)에는 반송부(5)가 적재되어 있다. 반송부(5)는 기판(6)을 보유 지지하여 이동시킨다. 반송부(5)는 기판(6)을 진공 흡착하는 기판 척(616)을 포함하고 또한 기판(6)을 이동시키기 위한 이동 메커니즘을 포함한다.
장치(1)는 기판(6)에 액체(9)를 공급한다. 장치(1)로부터 액체(9)를 공급하면서 반송부(5)를 이동(스캔 이동이나 스텝 이동)시킴으로써, 기판(6)의 상부 영역(샷 영역)에 액체(9)를 도포할 수 있다.
제어부(618)는 CPU, 메모리 등을 포함하고, 광나노임프린트 장치(600)의 동작(광나노임프린트 프로세스)을 제어한다. 바꾸어 말하자면, 제어부(618)는 광나노임프린트 장치(600)의 각 부를 통괄적으로 제어하여, 광나노임프린트 프로세스를 행한다. 특히, 제어부(618)는 몰드 헤드(610)를 이동시키고, 기판(6) 상의 액체(9)에 몰드(104)를 가압한 상태에서, 광원(612) 및 조명 광학계(613)로부터의 광을 액체(9)에 조사하여 액체(9)를 경화시킨다. 제어부(618)는 몰드 헤드(610)을 이동시키고, 기판(6) 상의 경화된 액체(9)로부터 몰드(104)를 분리함으로써, 기판(6)에 몰드(104)의 패턴을 전사한다.
예들
이하, 예들을 참조하여 본 발명에 대해 추가로 상세하게 설명한다. 본 발명의 기술적 범위는 이하에 설명하는 예에 한정되지 않는다.
예 1
먼저, 하기의 성분(A), 성분(B), 및 첨가 성분(C)을 함께 배합한다. 이 배합물을 0.2μm의 초고분자량 폴리에틸렌제 필터로 여과하여, 광경화성 조성물 a를 획득하였다.
(1-1) 성분(A): 합계 94중량부
(A-1) 이소보르닐 아크릴레이트(교에이사 케미컬사제, IB-XATM): 9.0중량부
(A-2) 벤질 아크릴레이트(V#160TM): 38.0중량부
(A-3) 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트(교에이사 케미컬사제, NP-ATM): 47.0중량부
(1-2) 성분(B): 합계 3.5중량부
(B-1) 뉴시린(Lucirin) TPO(BASF제): 3중량부
(B-2) 4,4'-비스(디에틸아미노) 벤조페논(도쿄 케미컬사제): 0.5중량부
(1-3) 첨가 성분(C): 1.6중량부
(C-1) 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르 SR-730(아오키 오일사제): 1.6중량부
계속해서, 광경화성 조성물 a의 100mL를 측정하고나서, 체적 약 100mL의 PFA로 만들어진 보틀에 투입했다. 그 후, 광경화성 조성물 a가 포함된 보틀에 수착체(p-1)를 투입했다. 본 실시예에서는, 수착체(p-1)로서, Zeta Plus(등록 상표) EC 시리즈 필터 디스크, B47-40QSH, (약 47mm의 직경, 약 3mm의 두께, 3M 일본제)를 사용했다. 수착체(p-1)는 셀룰로오스, 규조토, 이온 교환 수지로 구성된다.
수착체(p-1)를 보틀에 투입하고나서, 1개월 동안 고정된 상태로 유지하였다. 그 후, 광경화성 조성물에서의 각각의 금속 원소(17개의 원소: Na, Ca, Fe, K, Zn, Al, Mg, Ni, Cr, Cu, Pb, Mn, Li, Sn, Ba, Co, Sr)의 함유량을, ICP(inductively coupled plasma) 발광 분석 장치, CIROS CCD(SPECTRO제)를 사용하여 결정했다. 그런데, 수착체(p-1)를 보틀에 투입하기 전에, 금속 원소를 유사하게 결정하였다.
수착체(p-1)를 보틀에 투입하기 전에는, 보틀 내의 광경화성 조성물 a 내에 K가 6.6ppm 존재하고 있었다. 그러나, 수착체(p-1)를 보틀에 투입하여 1개월 동안 고정된 상태로 유지한 후에는, 광경화성 조성물에서의 K의 농도가 ICP 발광 분석 장치의 검출 한계(1.1ppm) 아래에 있었다. 수착체(p-1)를 보틀에 투입하기 전에는, 보틀 내의 광경화성 조성물 a 내에 Ni가 4.5ppm 존재하고 있었다. 그러나, 수착체(p-1)를 보틀에 투입하여 1개월 동안 고정된 상태로 유지한 후에는, 광경화성 조성물에서의 Ni의 농도가 3.6ppm이었다. 수착체(p-1)를 보틀에 투입하여 1개월 동안 고정된 상태로 유지한 후에는, 광경화성 조성물에서의 각각의 다른 금속 원소의 농도는 ICP 발광 분석 장치의 검출 한계 아래에 있었다.
광경화성 조성물 a를 준비하고, 보틀에 투입한 시점에 광경화성 조성물에 금속 원소가 존재하고 있었다. 본 예에서, 금속 원소를 수착체(p-1)에 흡착함으로써, 금속 원소의 양을 저감시킬 수 있었다. 따라서, 광경화성 조성물을 예를 들어, 토출구를 포함하는 잉크젯 헤드 등의 금속 부재와 접촉함으로써 광경화성 조성물 a이 금속 불순물에 의해 오염된다고 할지라도, 금속 불순물의 경시적인 증가를 억제할 수 있다고 추측된다.
예 2
예 1에서 설명된 방식과 마찬가지로 광경화성 조성물 a를 준비한 후에, 광경화성 조성물 a의 100mL를 측정하고나서, 체적 약 100mL의 PFA제의 보틀에 투입했다. 그 후, 광경화성 조성물 a가 포함된 보틀에 수착체(p-2)를 투입했다. 본 실시예에서는, 수착체(p-2)로서, Zeta Plus(등록 상표) EC 시리즈 필터 디스크, B47-020GN, (약 47mm의 직경, 약 3mm의 두께, 3M 일본제)를 사용했다. 수착체(p-2)는 셀룰로오스, 규조토, 이온 교환 수지로 구성된다.
수착체(p-2)를 보틀에 투입하고나서, 1개월 동안 고정된 상태로 유지하였다. 그 후, 광경화성 조성물에서의 각각의 금속 원소(17개의 원소: Na, Ca, Fe, K, Zn, Al, Mg, Ni, Cr, Cu, Pb, Mn, Li, Sn, Ba, Co, Sr)의 함유량을, ICP 발광 분석 장치, CIROS CCD(SPECTRO제)를 사용하여 결정했다. 그런데, 수착체(p-2)를 보틀에 투입하기 전에, 금속 원소를 유사하게 결정하였다.
수착체(p-2)를 보틀에 투입하기 전에는, 보틀 내의 광경화성 조성물 a 내에 K가 6.6ppm 존재하고 있었다. 그러나, 수착체(p-2)를 보틀에 투입하여 1개월 동안 고정된 상태로 유지한 후에는, 광경화성 조성물에서의 K의 농도가 ICP 발광 분석 장치의 검출 한계(1.1ppm) 아래에 있었다. 수착체(p-2)를 보틀에 투입하기 전에는, 보틀 내의 광경화성 조성물 a 내에 Ni가 4.5ppm 존재하고 있었다. 그러나, 수착체(p-2)를 보틀에 투입하여 1개월 동안 고정된 상태로 유지한 후에는, 광경화성 조성물에서의 Ni의 농도가 3.3ppm이었다. 수착체(p-2)를 보틀에 투입하여 1개월 동안 고정된 상태로 유지한 후에는, 광경화성 조성물에서의 각각의 다른 금속 원소의 농도는 ICP 발광 분석 장치의 검출 한계 아래에 있었다.
광경화성 조성물 a를 준비하고, 보틀에 투입한 시점에 광경화성 조성물에 금속 원소가 존재하고 있었다. 본 예에서, 금속 원소를 수착체(p-2)에 흡착함으로써, 금속 원소의 양을 저감시킬 수 있었다. 따라서, 광경화성 조성물을 예를 들어, 토출구를 포함하는 잉크젯 헤드 등의 금속 부재와 접촉함으로써 광경화성 조성물 a이 금속 불순물에 의해 오염된다고 할지라도, 금속 불순물의 경시적인 증가를 억제할 수 있다고 추측된다.
본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 다음의 청구 범위는 이러한 모든 수정 및 균등 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.
본 출원은 2014년 10월 30일자로 출원된 일본 특허 출원 제2014-222047호와 2015년 2월 27일자로 출원된 제2015-039400호, 및 2015년 6월 25일자로 출원된 제2015-128160호의 이익을 주장하며, 그 전체가 본원에서 참조로서 포함된다.

Claims (26)

  1. 액체 토출 장치로서,
    나노임프린트용 액체를 수용하는 수용부; 및
    상기 수용부와 연통하고 상기 나노임프린트용 액체를 토출하는 토출구를 포함하고,
    상기 액체 토출 장치는 나노임프린트 장치에 대해 제거 가능하게 탑재될 수 있고,
    상기 수용부는 파티클, 금속 이온 및 물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상을 흡착 또는 흡수하는 수착체를 포함하며,
    상기 수용부 내의 공간은, 상기 나노임프린트용 액체를 수용하고 상기 토출구와 연통하는 제1 수용 공간과 상기 토출구와 연통하지 못하는 제2 수용 공간으로 분리기에 의해 분할되어 있고, 상기 제2 수용 공간은 유체로 충전되어 있고, 상기 수착체는 상기 제1 수용 공간에 수용되어 있고,
    상기 분리기는 가요성 부재인, 액체 토출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수착체는, 상기 나노임프린트용 액체가 상기 토출구로부터 토출될 때 상기 토출구로부터 토출되지 않는, 액체 토출 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수착체는 상기 나노임프린트용 액체의 통로를 차단하지 않도록 배치되는, 액체 토출 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수착체는 평균 구멍 직경이 0.001μm 내지 0.5μm인 다공질체인, 액체 토출 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수착체는 표면에 양이온 교환기를 갖는, 액체 토출 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수착체는 물리적 건조제 또는 화학적 건조제를 함유하는, 액체 토출 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수착체는, 사이즈가 상기 토출구의 직경보다 크고, 상기 수용부 내의 상기 나노임프린트용 액체 내에 부유하고 있는, 액체 토출 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수착체는 상기 수용부의 내측에 고정되어 있는, 액체 토출 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수착체의 밀도는 상기 나노임프린트용 액체의 밀도의 30% 내지 100%인, 액체 토출 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 나노임프린트용 액체는 중합성 화합물(A) 및 광중합 개시제(B)를 포함하며, 상기 중합성 화합물(A)의 성분이 90중량% 이상인, 액체 토출 장치.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수용 공간의 체적은 상기 나노임프린트용 액체의 토출과 함께 감소하는, 액체 토출 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 수용 공간과 연통하고 상기 제2 수용 공간에 충전된 상기 유체의 압력을 조정하는 압력 조정기;
    상기 제2 수용 공간 및 상기 압력 조정기와 서로 연통하도록 구성된 연통 유닛; 및
    상기 연통 유닛에 제공된 밸브를 더 포함하고,
    상기 연통 유닛은 상기 압력 조정기와 상기 밸브 사이에서 상기 압력 조정기로부터 분리 가능한, 액체 토출 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 물을 포함하는 비압축성 유체인, 액체 토출 장치.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수착체는 셀룰로오스, 규조토, 폴리에틸렌, 나일론, 실리카 겔 및 활성탄으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인 재료로 제조되는, 액체 토출 장치.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 나노임프린트용 액체는 광경화성 조성물인, 액체 토출 장치.
  17. 삭제
  18. 기판 상에 배치된 광경화성 조성물에 몰드를 가압하여 상기 광경화성 조성물을 경화시키는 방식으로, 상기 기판 상에 경화물 패턴을 형성하는 나노임프린트 장치로서,
    제16항에 따른 액체 토출 장치를 포함하고,
    상기 액체 토출 장치를 사용하여 상기 광경화성 조성물을 상기 기판 상에 배치하는, 나노임프린트 장치.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 경화물 패턴의 제조 방법으로서,
    기판 상에, 제16항에 따른 액체 토출 장치를 사용하여 상기 광경화성 조성물을 배치하는 제1 단계;
    상기 광경화성 조성물을 몰드와 접촉시키는 제2 단계;
    상기 광경화성 조성물에 광을 조사하여 상기 광경화성 조성물을 경화물로 경화시키는 제3 단계; 및
    상기 경화물과 상기 몰드를 서로 분리하는 제4 단계
    를 포함하는, 경화물 패턴의 제조 방법.
  23. 광학 부품의 제조 방법으로서,
    제22항에 따른 경화물 패턴의 제조 방법에 의해 경화물 패턴을 획득하는 단계를 포함하는, 광학 부품의 제조 방법.
  24. 회로 기판의 제조 방법으로서,
    기판 상에, 제22항에 따른 경화물 패턴의 제조 방법에 의해 경화물 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 경화물 패턴을 마스크로 사용하여 상기 기판에 에칭 또는 이온 주입을 행하는 단계를 포함하는, 회로 기판의 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 회로 기판은 반도체 디바이스에서 이용하기 위한 회로 기판인, 회로 기판의 제조 방법.
  26. 임프린트용 몰드의 제조 방법으로서,
    기판 상에, 제22항에 따른 경화물 패턴의 제조 방법에 의해 경화물 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 경화물 패턴을 사용하여 상기 기판에 에칭을 행하는 단계
    를 포함하는, 임프린트용 몰드의 제조 방법.
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