KR102021713B1

KR102021713B1 - 임프린트 장치

Info

Publication number: KR102021713B1
Application number: KR1020187014650A
Authority: KR
Inventors: 겐타 스즈키; 성원 윤; 히로시 히로시마
Original assignee: 내셔날 인스티튜트 오브 어드밴스드 인더스트리얼 사이언스 앤드 테크놀로지
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2016-10-17
Publication date: 2019-09-16
Also published as: WO2017073388A1; US10562223B2; US20180304522A1; JP6503606B2; KR20180073645A; JPWO2017073388A1

Abstract

본 발명의 임프린트 장치는, 몰드(3)에 형성한 오목부에 레지스트층이 침입하여, 레지스트층으로 밀봉된 오목부 내부의 온도, 압력으로 응축하는 응축성 가스의 분위기 중에서, 몰드에 형성한 오목부의 전사를 행할 때, 제1 응축성 가스 탱크(6) 및 조정 밸브(6a), 제2 응축성 가스 탱크(6) 및 조정 밸브(7a)에 의해, 포화 증기압이 상이한 복수의 응축성 가스를 일정한 비율로 공급하는 공급 장치를 구비하고 있다. 이에 의해, 모관 응축에 의한 레지스트의 충전 불량을 방지함과 함께, 동일한 몰드를 사용해도, 패턴 선폭이나 형상을 조정하는 것이 가능해진다.

Description

임프린트 장치

본 발명은 임프린트 장치, 특히 나노 레벨의 고해상도로 전사를 행하는 나노임프린트 장치에 관한 것이다.

근년, 반도체 디바이스 등의 나노 가공의 분야에서는, 미세화의 한층 더한 진전에 의해 고속 동작, 저소비 전력 동작이 요구되고, 나아가, 시스템 LSI라고 칭해지는, 기능을 통합화한 반도체 디바이스 등의 반도체 제조 분야에서는, 집적화를 위한 한층 더한 고정밀화 기술이 요구되고 있다.

이러한 가운데, 반도체 디바이스의 패턴을 제작하기 위한 리소그래피 기술은, 패턴의 미세화가 진행됨에 따라, 노광 장치 등이 매우 고가로 되어 왔다.

이렇게 고가로 되어 온 리소그래피 기술의 대체 기술로서, 장치 가격이나 사용 재료 등이 저렴하면서, 10㎚ 정도의 고해상도를 갖는 미세 패턴 형성이 가능한 나노임프린트가 주목받고 있다.

나노임프린트에는, 열 가소성 수지를 사용하여 열에 의해 요철 패턴을 전사하는 열 임프린트나, 광 경화성 수지를 사용하여 자외선에 의해 요철 패턴을 전사하는 광 임프린트 등이 알려져 있다.

이러한 나노임프린트는, 한번 몰드를 제작하면, 나노 구조가 간단하며, 게다가, 반복하여 성형할 수 있기 때문에, 높은 스루풋을 얻을 수 있어 경제적이다. 또한, 유해한 폐기물이 적은 가공 기술이기 때문에, 근년, 반도체 디바이스에 한하지 않고, 차세대 하드 디스크에 사용되는 비트 패턴드 미디어 등, 다양한 분야에 대한 응용이 기대되고 있다.

그러나, 나노임프린트 기술에 있어서는, 대기 분위기 중에서 몰드를 레지스트(광 경화성 수지)에 압박하면, 몰드 오목부와 레지스트 사이에 대기가 밀봉되고, 압축을 받아 부피는 감소되기는 하지만 대기가 저류되어, 레지스트가 충전되지 않는 공간이 발생하게 되어, 몰드 형상을 정확하게 전사하는 것이 불가능해진다는 문제가 있다.

이렇게 압축된 상태에서 도입된 상태의 대기는, 몰드 오목부에 균일하게 저류되는 경우뿐만 아니라, 수지의 흐름을 저해하여, 수지 표면의 에너지를 저하시키기 때문에, 몰드 오목부 내에 기포 형상이 되어 저류되어, 전사 작업 종료 후의 레지스트층 위의 패턴 부분에 결락부를 발생시켜, 전사 정밀도를 저하시키는 원인이 되고 있다.

그의 대책으로서, 임프린트 기술에서 몰드를 레지스트에 압박하는 공정을 진공 중에서 행하는 방법이나, 몰드를 압박하는 압력을 매우 크게 함으로써, 도입된 대기의 부피를 감소시키는 것을 생각할 수 있다.

그러나, 레지스트에 압박하는 공정을 진공 중에서 행하기 위해서는, 진공에 견딜 수 있는 완강한 작업실이 필요해진다. 또한, 몰드를 압박하는 압력을 과도하게 높이면, 몰드 자신이 변형되어 버려, 고정밀도의 전사를 할 수 없어, 최악의 경우, 몰드나 기판 재료에 손상을 야기시키는 원인이 되기도 한다.

그래서 본 발명자들은, 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 작업실 내에 응축성 가스를 공급하여, 비교적 저압력의 몰드를 누르는 압력으로도, 봉입된 응축성 가스를 응축시킴으로써, 임프린트 작업 분위기를 형성하는 기체의 도입에 의한 전사 정밀도의 저하를 방지하는 기술을 제안하고 있다.

즉, 몰드에 형성한 요철 형상을 기재 표면 위에 도포된 레지스트층 혹은 공급된 레지스트에 전사하는 임프린트를, 몰드에 형성한 오목부에 레지스트층이 침입할 때의 온도 및 오목부 내의 압력으로 응축하는 기체의 분위기 중에서 행한다. 또한, 특허문헌 1에서는, 이 기체의 상온에서의 증기압을 0.05㎫ 이상 1.00㎫ 이하로 하고 있다.

한편, 본 발명자들은 비특허문헌 1, 비특허문헌 2, 비특허문헌 3에 있어서, 수지와 몰드 사이에 응축성 가스의 1종인 1,1,1,3,3펜타플루오로프로판(펜타플루오로프로판)의 공급에 의해, 가스 유량(가스의 대기에 대한 비율)에 대한 레지스트의 몰드에 대한 충전 속도의 관계성을 밝힘과 함께, 경화 전의 수지 점성을 저하시킬 수 있는 점, 또한, 몰드와 경화 후의 수지를 분리하는 힘(이형력)을 저감시킬 수 있는 점을 보고하고 있다.

또한, 본 발명자들은 비특허문헌 4에 있어서, 응축성 가스인 펜타플루오로프로판 1종류와 헬륨 가스를 혼합시킨 분위기 하에서 나노임프린트함으로써, 형성된 패턴의 표면 조도, 이형력, 레지스트의 몰드에 대한 충전 속도를 조정할 수 있음을 보고하고 있다.

일본 특허 공개 제2004-103817호 공보

H.Hiroshima and M.Komuro, Japanese Journal of Applied Physics Volume46, Number9(2007) 6391-6394. H.Hiroshima, Journal of Vacuum Science and Technology B 27(6)(2009) 2862-2865. H.Hiroshima and H.Atobe, Journal of Photopolymer Science and Technology Volume23, Number1(2010) 45-50. S.-W.Youn, K.Suzuki, Q.Wang and H.Hiroshima, Proceedings of 25th International Microprocesses and Nanotechnology Conference(MNC 2012), (2012), 2P-11-76.

임프린트에서 사용하는 몰드와 같이 100㎚ 이하의 미세 홈의 패턴인 경우에는, 미세 공간에 작용하는 모세관력의 영향에 의해, 모관 응축이라는 현상이 발생함이 알려져 있다.

일반적으로, 미세 구멍 내에 있는 증기는, 모세관력에 의해 미세 구멍 밖에 있는 증기에 비하여 액체가 되기 쉬워, 이 현상을 모관 응축이라고 한다. 특허문헌 1에 개시되는 바와 같이, 포화 증기압이 낮은 응축성 가스를 사용한 경우에는, 물 등에 비하여 모관 응축이 일어날 가능성이 높아진다.

특히, 최첨단 반도체의 선폭 사이즈의 100㎚ 이하의 미세 홈의 패턴인 경우에는, 포화 증기압이 낮은 응축성 가스를 사용하면, 모관 응축에 의해, 몰드의 홈부에 광 경화성 수지가 충전되기 전에, 응축성 가스가 결로되어 버려, 레지스트의 충전 불량이 일어나, 결과적으로 형성 패턴 불량 원인이 되는 경우가 있다.

한편, 현재 주류가 되고 있는, 반도체 스테퍼, 스캐너를 사용하는 포토리소그래피에서는, 포토마스크(레티클)에 형성된 차광막의 임의 패턴을, 렌즈를 통하여 기판 위의 레지스트에 축소 투영하여 광 노광하고, 현상함으로써 리소그래피를 행하고 있다.

이 포토리소그래피는 어디까지나, 하지의 막이나 기재 등의 대상물을 에칭하기 위한 마스크 패턴을 형성하는 것이며, 포토리소그래피 공정 후에는, 제막 공정이나 드라이·웨트 방식의 에칭이 행하여진다.

이러한 제막 공정이나 에칭 공정에서는, 포토리소그래피로 형성한 레지스트 패턴은, 반드시 치수 변동을 수반하기 때문에, 통상 디바이스 시작에서는, 포토리소그래피, 제막, 에칭 공정이라는 모든 프로세스 플로우를 반복적으로 행하여, 패턴 선폭이나 형상의 최적화에 장시간을 요하고 있다.

특히 포토리소그래피에서는, 10％ 정도의 선폭의 미세 조정을 노광 장치의 노광 조사량과 현상 시간에 따라 행하고 있기 때문에, 포토마스크를 새롭게 한 경우나, 레지스트 재료를 변경한 경우에도, 이러한 작업이 필요해진다.

즉, 나노임프린트를 포토리소그래피에 응용하고자 한 경우에는, 몰드의 구조를 충실하게 전사해 버리기 때문에, 결정된 치수 이외에도, 패턴을 형성할 수 없다는 제약이 있다.

이로 인해, 그 후의 제막 공정이나 에칭 공정에서, 치수 제어가 대응 곤란한 경우, 몰드를 새롭게 다시 만들어야 하므로, 디바이스의 제조의 구동 시간이 걸려, 종래의 포토리소그래피에 비하여, 개발의 택트 타임면이 지장이 되고 있다.

또한, 나노임프린트의 몰드는, 전자 빔 묘화 장치와 에칭에 의해 제작할 필요가 있어, 하나의 몰드를 제작하는 데 다대한 시간과 비용을 요하게 되어, 나노임프린트의 도입이 제조 비용을 높이는 요인이 되기도 한다.

그래서, 본 발명의 목적은, 모관 응축에 의한 레지스트의 충전 불량을 방지함과 함께, 동일한 몰드를 사용해도 패턴 선폭이나 형상의 조정을 가능하게 하는 데 있다.

그래서, 먼저, 모관 응축에 대하여 검토한다.

여기서, 모관 응축이 일어날 수 있는 조건 하에서는, 켈빈의 확장식으로부터,

단,

p₀: 응축성 가스의 포화 증기압 p: 실제의 증기압

V: 응축성 가스의 액체의 몰 부피 ㎥/㏖ γ: 응축성 가스의 액체의 표면 장력 N/m

R: 기체 상수(8.31㎡㎏/s²K㏖) T: 온도 293.15K(20℃)

θ: 접촉각 a: 모세관 반경 m

으로 한다.

모관 응축이 일어나는 모세관 a의 반경을 구하기 위하여, 상기 식을 변형하면,

예를 들어, 트랜스-1-클로로-3,3,3-트리플루오로프로펜(20℃에 있어서의 포화 증기압 0.107㎫)의 경우에는, V: 응축성 가스의 액체의 몰 부피 100.7×10^-6㎥/㏖, γ: 응축성 가스의 액체의 표면 장력 0.0133N/m(20℃), R: 기체 상수 8.31㎡㎏/s²K㏖, T: 온도 293.15K(20℃)가 되고, 대기압 중의 프로세스를 생각하면 p: 실제의 증기압은 101.3㎪이다.

응축성 가스의 액체는 표면 장력이 작고 습윤성이 매우 높기 때문에, 접촉각 θ를 0°라고 가정하고, 이것을 식 (2)에 대입함으로써, 모세관 반경 a≤10.82㎚가 구해진다.

홀 패턴의 직경이라고 고려한 경우에는 2a가 되어, 21.64㎚가 구해진다.

이렇게 직경이 21.64㎚ 이하인 홀 형상의 패턴의 경우에는, 트랜스-1-클로로-3,3,3-트리플루오로프로펜 가스 분위기 하에서 나노임프린트를 행하고자 하면, 몰드의 홈에서 모관 응축에 의해 결로되어 버려, 광 경화성 수지의 충전과 패턴 형성을 저해해 버릴 것이 예측된다.

한편, 20℃에 있어서의 포화 증기압이 0.419㎫인 트랜스-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜의 경우에는, p: 실제의 증기압 101.3㎪, V: 응축성 가스의 액체의 몰 부피 101.8×10^-6㎥/㏖, γ: 응축성 가스의 액체의 표면 장력 0.00855N/m, R: 기체 상수 8.31㎡㎏/s²K㏖, T: 온도 293.15K(20℃), θ: 접촉각 0°로 한다.

이것을 식 (2)에 대입하면, 모세관 반경 a≤0.50㎚가 되고, 나노임프린트가 적용되는 5㎚ 내지 수 100㎚의 반도체 패턴의 치수에 있어서는, 모관 응축의 영향을 받지 않음을 알 수 있다.

도 1에 포화 증기압이 상이한 각종 응축성 가스마다, 모관 응축이 발생하는 홀 패턴의 직경을 정리한 그래프를 나타낸다.

포화 증기압이 상온에 있어서 0.05㎫ 이상 0.2㎫ 미만인 제1 응축성 가스에서는 모관 응축이 발생하는 홀 패턴의 직경이 10㎚ 이상을 나타내고 있으며, 단체의 가스에서는 모관 응축의 영향을 받아 버림을 알 수 있다.

한편, 포화 증기압이 상온에 있어서 0.2㎫ 이상 1㎫ 이하인 제2 응축성 가스에서는, 나노임프린트의 응용이 기대되고 있는 패턴 치수 5㎚ 내지 수 100㎚에 있어서는, 모관 응축의 영향을 받지 않는다.

그래서, 실제의 제조에 적용할 것을 상정하고, 논프론이나 지구 온난화 계수, 나노임프린트의 프로세스 압력(프로세스 압력보다도 높은 포화 증기압의 응축 가스로 나노임프린트한 경우, 응축하지 않고 기포 결함으로서 패턴 형성 불량이 된다)까지 고려하여, 제1 응축성 가스, 제2 응축성 가스군 중에서 적절한 것을 선택하고, 그것들의 성분 비율을 선정함으로써, 모관 응축의 영향을 회피하는 것이 가능해짐을 알 수 있다.

이어서, 패턴 선폭이나 형상의 조정에 관해서는, 본 발명자들은 펜타플루오로프로판 등의 포화 증기압이 낮은 응축성 가스를 사용한 경우에, 가스 분자가 수지에 도입되는 데 기인하는, 임프린트 후의 패턴의 치수의 변동 현상을 확인하고 있다.

그래서, 상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 임프린트 장치에 있어서는, 몰드에 형성한 오목부에 레지스트층이 침입하여, 상기 레지스트층으로 밀봉된 상기 오목부 내부의 온도, 압력으로 응축하는 응축성 가스의 분위기 중에서, 상기 몰드에 형성한 오목부의 전사를 행하는 임프린트 장치에 있어서, 상기 응축성 가스로서, 포화 증기압이 상이한 복수의 응축성 가스를 일정한 비율로 공급하는 공급 장치를 구비하도록 했다.

본 발명에 따르면, 포화 증기압이 낮은 응축성 가스와 포화 증기압이 높은 응축성 가스를 혼합함으로써, 모관 응축의 영향을 받지 않고, 응축 반응이 전역에서 일어나 전사 정밀도가 높게 저감됨으로써 양호한 임프린트를 실현할 수 있다.

또한, 포화 증기압이 상이한 혼합된 응축 가스 분위기 하를 임의로 제어함으로써, 나노임프린트한 패턴의 폭을 임의로 변경하는 것이 가능해져, 하나의 몰드를 제작해 버리면, 다양한 선폭의 전사 패턴을 만들어 내는 것이 가능해진다.

도 1은 포화 증기압이 상이한 응축성 가스마다, 모관 응축이 발생하는 홀 패턴의 직경을 정리한 그래프이다.
도 2는 제1 응축성 가스(트랜스-1-클로로-3,3,3-트리플루오로프로펜 가스)와 제2 응축성 가스(트랜스-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜)의 가스의 비율과, 모관 응축이 발생하는 홀 패턴의 직경의 그래프이다.
도 3은 본 실시예에 의한 나노임프린트 장치의 개요를 도시하는 도면이다.
도 4는 제1 응축성 가스 50％, 제2 응축성 가스 50％의 분위기 하에서, 기판(1) 위의 광 경화성 수지(2)에, 직선 홈의 폭이 70㎚, 홈 깊이가 100㎚인 몰드 구조를 전사한 패턴의 전자 현미경 화상이다.
도 5는 제1 응축성 가스 50％, 제2 응축성 가스 50％의 분위기 하에서, 기판(1) 위의 광 경화성 수지(2)에, 직선 홈의 폭이 125㎚, 홈 깊이가 100㎚인 몰드 구조를 전사한 패턴의 전자 현미경 화상이다.
도 6은 제1 응축성 가스와 제2 응축성 가스의 혼합 조건을 변경한 분위기 하에서의, 직선 홈의 폭이 70㎚, 홈 깊이가 100㎚인 몰드 구조를 전사한 패턴의 선폭의 그래프이다.
도 7은 제1 응축성 가스와 제2 응축성 가스의 혼합 조건을 변경한 분위기 하에서의, 직선 홈의 폭이 125㎚, 홈 깊이가 100㎚인 몰드 구조를 전사한 패턴의 선폭의 그래프이다.

이하, 실시예를 도면을 사용하여 설명한다.

실시예

본 실시예에서는, 포화 증기압이 낮은 응축성 가스와 포화 증기압이 높은 응축성 가스를 혼합함으로써, 모관 응축의 영향을 받지 않고, 응축 반응이 전역에서 일어나 전사 정밀도가 높은 양호한 임프린트를 가능하게 한다.

구체적으로는, 상기한 포화 증기압이 상이한 제1 응축성 가스와 제2 응축성 가스를 혼합한 경우에 있어서의 모관 응축이 발생하는 패턴 치수를, 식 (1)의 계산에 기초하여 구할 수 있다.

양쪽 응축성 가스를 서로 희석한 것으로서, 분압에 기초하여, 제1 응축성 가스와 제2 응축성 가스의 영향을 단순 가산함으로써, 모관 응축의 영향도를 다음 식 (3)에 의해 근사적으로 구하는 것이 가능하다.

단,

p₀₁: 제1 응축성 가스의 포화 증기압 p₀₂: 제2 응축성 가스의 포화 증기압

p₁: 제1 응축성 가스의 분압 p₂: 제2 응축성 가스의 분압

V₁: 제1 응축성 가스의 액체의 몰 부피 ㎥/㏖

V₂: 제2 응축성 가스의 액체의 몰 부피 ㎥/㏖

γ₁: 제1 응축성 가스의 액체의 표면 장력 N/m

γ₂: 제2 응축성 가스의 액체의 표면 장력 N/m

θ: 접촉각 R: 기체 상수(8.31㎡㎏/s²K㏖)

T: 온도 293.15K(20℃) a: 모세관 반경 m

으로 한다.

예를 들어, 트랜스-1-클로로-3,3,3-트리플루오로프로펜(20℃에 있어서의 포화 증기압 0.107㎫)을 제1 응축성 가스로서, 트랜스-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜(20℃에 있어서의 포화 증기압 0.419㎫)을 제2 응축성 가스로서 혼합한 경우, 혼합 가스의 비율과 모관 응축이 발생하는 홀 패턴의 직경의 그래프를 도 2에 도시한다.

이때 나노임프린트의 응용이 기대되고 있는 패턴 치수 5㎚ 내지 수 100㎚에 있어서는 본 방법을 적용하는 경우는, 모관 응축이 발생하는 홀 패턴의 직경이 5㎚ 이하가 되는 제1 응축성 가스에 대한 제2 응축성 가스의 비율이 35％ 이상인 조건 하에서 나노임프린트를 행하면 된다.

도 3은 본 실시예에 의한 나노임프린트 장치의 개요를 도시하는 도면이다.

임프린트 장치는, 기판(1) 위에 용융 상태로 성막된 광 경화성 수지(2)에 대하여, 미세한 패턴이 형성된 몰드(3)를 압박하여, 양자를 접촉시킨 상태에서 광 경화성 수지(2)를 경화시킴으로써, 기판(1) 위에 패턴을 전사한다.

이러한 임프린트 장치는, 예를 들어 반도체 디바이스, 마이크로 센서를 제조하기 위하여 사용된다.

기판(1)으로서는, 예를 들어 실리콘이나 유리가 사용되고, 몰드(3)로서는, 유리, 투명 수지 등이 사용된다. 기판(1) 위에 대한 광 경화성 수지(2)의 제막 방법으로서는, 스핀 코터, 디스펜서, 잉크젯, 바 코터, 어플리케이터, 스프레이 코터 등을 들 수 있지만, 이것에 한정하는 것은 아니다.

광 경화성 수지(2)로서는 아크릴계, 에폭시계, 실리콘계, 페놀계 등이 사용되지만, 광 경화성 수지 조성물이면, 이것에 한정하는 것은 아니다.

임프린트의 전사 방식으로서, 기판과 거의 동일한 크기의 패턴을 갖는 몰드(3)를 사용하여 패턴을 일괄적으로 전사하는 방식과, 기판보다도 작은 패턴을 갖는 몰드를 사용하여 복수회 패턴을 전사하는 스텝 앤드 리피트 방식, 원통형의 몰드를 사용하여, 연속적으로 패턴을 전사하는 롤형의 방식 등을 들 수 있지만, 몰드나 금형을 사용한 전사 방식이면, 이것에 한정되는 것은 아니다.

기판(1)과 몰드(3) 사이에서 형성되는 공간에는, 노즐(4a, 4b)이 설치되어 있고, 응축성 가스 공급관(5)을 통하여, 제1 응축성 가스 탱크(6), 제2 응축성 가스 탱크(7)로부터, 조정 밸브(6a, 7a)를 통하여 제1 응축성 가스, 제2 응축성 가스가, 일정한 비율로 공급되도록 되어 있다.

이와 같이, 기판(1)과 몰드(3) 사이에서 형성되는 공간에 복수의 응축성 가스를 공급하는 방법은, 고농도의 혼합 가스 환경 하를 만들어 내는 방법으로서 매우 간편하지만, 챔버 등, 임프린트하는 공간마다 폐소 공간으로 하는 방법 등, 기판(1)과 몰드(3) 사이에 혼합 분위기를 만들어 낼 수 있는 방법이면, 이것에 한정하는 것은 아니다.

구체적으로는, 먼저, 4인치 실리콘 기판 위에 UV 경화성 수지인 PAK-01(도요 고세이사제)을 80㎚의 막 두께로 스핀 코팅 제막했다. 몰드에는 한변이 10㎜인 사각형의 석영제 몰드(NIM-PHL45 NTT-AT사제)를 사용했다. 또한, 스텝 앤드 리피트 방식의 나노임프린트 장치를 사용했다.

임프린트 조건은 가압력 0.1㎫, 가압 시간 10초간, UV 조사 강도 100mJ/㎠, 조사 시간 1초간이다. 제1 응축성 가스로서, 20℃에 있어서의 포화 증기압이 0.107㎫인 트랜스-1-클로로-3,3,3-트리플루오로프로펜을, 제2 응축성 가스로서, 20℃에 있어서의 포화 증기압이 0.419㎫인 트랜스-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜을 사용했다.

제1 응축성 가스와 제2 응축성 가스의 유량 합계가 2000sccm을 유지하도록, 조정 밸브(6a, 7a)에 의해 각 유량을 설정하면서, 제1 응축성 가스와 제2 응축성 가스의 비율을 25％씩 변경하여, 5회의 나노임프린트를 행했다.

1회째는 제1 응축성 가스 100％, 제2 응축성 가스 0％, 2회째는 제1 응축성 가스 75％, 제2 응축성 가스 25％, 3회째는 제1 응축성 가스 50％, 제2 응축성 가스 50％, 4회째는 제1 응축성 가스 25％, 제2 응축성 가스 75％, 그리고, 5회째는 제1 응축성 가스 0％, 제2 응축성 가스 100％로 했다.

단, 어느 경우든, 질소, 산소 등의 불가피한 성분이 약간 포함되어 있다.

임프린트하여 형성한 패턴을 전자 현미경(FE-SEM)을 사용하여, 형상 관찰을 행했다. 그 후, 취득한 화상 파일을 기초로, 2개의 라인 패턴을 추출하여 선폭 결정 프로그램을 사용하여 패턴의 평균 선폭을 산출했다.

도 4와 도 5에, 제1 응축성 가스 50％, 제2 응축성 가스 50％의 분위기 하에서, 기판(1) 위의 광 경화성 수지(2)에, 임프린트 전사한 패턴의 전자 현미경 화상을 도시한다.

도 4의 패턴은, 직선 홈의 폭이 70㎚, 홈 깊이가 100㎚인 몰드 구조를, 도 5의 패턴은, 직선 홈의 폭이 125㎚, 홈 깊이가 100㎚인 몰드 구조를 전사한 것이다. 각각 기포 결함 등의 패턴 불량은 보이지 않고, 양호하게 패턴 형성이 이루어져 있다.

도 6에 제1 응축성 가스와 제2 응축성 가스의 혼합 조건을 변경한 분위기 하에서의, 직선 홈의 폭이 70㎚, 홈 깊이가 100㎚인 몰드 구조를 전사한 패턴의 선폭의 그래프를 나타낸다.

제2 응축성 가스의 비율이 0％(제1 응축성 가스가 100％)일 때에, 임프린트한 패턴의 선폭이 가장 작고, 반대로, 제2 응축성 가스가 100％(제1 응축성 가스가 0％)일 때에, 임프린트한 패턴의 선폭이 가장 컸다.

중간의 비율로는, 제2 응축성 가스의 비율에 의존하여, 직선성이 높은 선폭의 변동이 확인되고 있다. 이것은, 혼합 가스의 조건에 의해, 형성할 수 있는 패턴의 선폭을 임의로 제어할 수 있음을 나타내고 있다.

도 7에 제1과 제2 응축 가스의 혼합 조건을 바꾼 분위기 하에서의, 직선 홈의 폭이 125㎚, 홈 깊이가 100㎚인 몰드 구조를 전사한 패턴의 선폭의 그래프를 나타낸다. 상술한 바와 마찬가지로 제2 가스의 비율에 의존하여 직선성이 높은 선폭의 변동을 확인할 수 있었다.

1: 기판
2: 광 경화성 수지
3: 몰드
4a, 4b: 노즐
5: 응축성 가스 공급관
6: 제1 응축성 가스 탱크
7: 제2 응축성 가스 탱크
6a, 7a: 조정 밸브

Claims

몰드에 형성한 오목부에 레지스트층이 침입하여, 상기 레지스트층으로 밀봉된 상기 오목부 내부의 온도, 압력으로 응축하는 응축성 가스의 분위기 중에서, 상기 몰드에 형성한 오목부의 전사를 행하는 임프린트 장치에 있어서,
상기 응축성 가스로서, 포화 증기압이 상이한 복수의 응축성 가스를 일정한 비율로 공급하는 공급 장치를 구비하고,
상기 포화 증기압이 상이한 복수의 응축성 가스는, 포화 증기압이 상온에 있어서 0.05㎫ 이상 0.2㎫ 미만인 제1 응축성 가스와, 포화 증기압이 상온에 있어서 0.2㎫ 이상 1㎫ 이하인 제2 응축성 가스를 포함하는,
임프린트 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 응축성 가스는, 적어도 트랜스-1-클로로-3,3,3-트리플루오로프로펜을 포함하는 것이며, 상기 제2 응축성 가스는, 적어도 트랜스-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜을 포함하는 것임을 특징으로 하는 임프린트 장치.
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