KR102215320B1 - 임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품 제조 방법 - Google Patents

임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품 제조 방법 Download PDF

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Abstract

임프린트 장치는, 기판 상의 임프린트재와 형의 패턴 영역을 접촉시킨 상태에서 해당 임프린트재에 광을 조사함으로써 해당 임프린트재를 경화시킨다. 임프린트 장치는, 상기 패턴 영역의 오목부로의 임프린트재의 충전을 촉진하는 제1 기체를 상기 기판과 상기 형의 간극에 공급하는 제1 공급부와, 임프린트재의 경화를 저해하는 제2 기체를 상기 간극에 공급하는 제2 공급부를 구비한다.

Description

임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품 제조 방법
본 발명은, 임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.
기판 상의 임프린트재와 형을 접촉시키고, 해당 임프린트재에 광을 조사함으로써 해당 임프린트재를 경화시키고, 이에 의해 형(몰드)의 패턴을 해당 임프린트재에 전사하는 임프린트 장치가 주목받고 있다. 임프린트 장치에서는, 임프린트재와 형을 접촉시킨 상태에서, 형의 패턴을 구성하는 오목부에 임프린트재가 충전된다. 그러나, 이 충전의 완료에는, 비교적 긴 시간을 요한다. 이 충전을 촉진하기 위해서는, 임프린트재 및/또는 형을 투과하는 투과성 기체, 또는 임프린트재와 형의 접촉에 의해 응축하는 응축성 기체로 기판과 형의 간극을 채워 두는 것이 바람직하다.
일본 특허 공개 제2016-111201호 공보에는, 임프린트재에 몰드를 압박하는 압형 공정에서는, 투과성 기체 및 응축성 기체 중 적어도 한쪽을 포함하는 기체를 기판과 형 사이의 공간에 공급하고, 압형 공정 이외의 충전 공정이나 경화 공정에서는, 불활성 기체를 해당 공간에 공급하는 것이 기재되어 있다. 일본 특허 공개 제2016-111201호 공보에 기재된 발명에서는, 이와 같은 제어에 의해, 투과성 기체 또는 응축성 기체의 사용량이 삭감, 즉 비용의 삭감이 도모되고 있다.
임프린트 장치에 있어서, 패턴 형성 대상의 샷 영역의 전역에 걸쳐 임프린트재에 목표량의 광이 조사되는 것을 보증하고자 하면, 해당 샷 영역의 외측의 임프린트재에도 광이 조사될 수 있다. 이 경우, 패턴 형성 대상의 샷 영역의 외측에 있어서도 임프린트재가 경화될 수 있다. 공기 중에서 임프린트 처리가 행해지는 경우에는, 패턴 형성 대상의 외측에는 산소가 존재하므로, 산소에 의해 임프린트재의 경화가 저해될 수 있다. 그러나, 기판과 형의 간극을 투과성 기체 및/또는 응축성 기체로 채운 상태에서 임프린트재를 경화시킨 경우, 샷 영역의 외측 근방의 영역에 산소가 존재하지 않으므로, 광의 조사에 의해 임프린트재가 경화될 수 있다.
본 발명의 일 측면은, 기판 상의 임프린트재와 형의 패턴 영역을 접촉시킨 상태에서 해당 임프린트재에 광을 조사함으로써 해당 임프린트재를 경화시키는 임프린트 장치에 관한 것이며, 상기 임프린트 장치는, 상기 패턴 영역의 오목부로의 임프린트재의 충전을 촉진하는 제1 기체를 상기 기판과 상기 형의 간극에 공급하는 제1 공급부와, 임프린트재의 경화를 저해하는 제2 기체를 상기 간극에 공급하는 제2 공급부를 구비한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 임프린트 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태의 임프린트 장치에 있어서 사용되는 형의 구성을 모식적으로 도시하는 사시도.
도 3a는 제1 구성예에 있어서의 제1 공급부 및 제2 공급부의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 3b는 제2 구성예에 있어서의 제1 공급부 및 제2 공급부의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 4a는 제1 공급부에 의한 제1 기체의 공급을 설명하는 도면.
도 4b는 제2 공급부에 의한 제2 기체의 공급을 설명하는 도면.
도 5a는 제1 공급부에 의한 제1 기체의 공급을 설명하는 도면.
도 5b는 제2 공급부에 의한 제2 기체의 공급을 설명하는 도면.
도 6은 기판의 복수의 샷 영역에 대한 임프린트 시퀀스를 도시하는 도면.
도 7은 임프린트 장치의 변형예를 도시하는 도면.
도 8a는 형 척, 형 변형 기구, 제1 공급부, 제2 공급부 및 형의 위치 관계를 예시하는 도면.
도 8b는 형 척, 형 변형 기구, 제1 공급부, 제2 공급부 및 형의 위치 관계를 예시하는 도면.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태의 임프린트 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태의 임프린트 장치에 있어서 사용될 수 있는 형의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 제3 실시 형태의 임프린트 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 12는 본 발명의 제3 실시 형태의 임프린트 장치에 사용되는 형의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 13a는 물품 제조 방법을 모식적으로 도시하는 도면.
도 13b는 물품 제조 방법을 모식적으로 도시하는 도면.
도 13c는 물품 제조 방법을 모식적으로 도시하는 도면.
도 13d는 물품 제조 방법을 모식적으로 도시하는 도면.
도 13e는 물품 제조 방법을 모식적으로 도시하는 도면.
도 13f는 물품 제조 방법을 모식적으로 도시하는 도면.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명을 그 예시적인 실시 형태를 통해 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 임프린트 장치(100)의 구성을 모식적으로 도시하고 있다. 도 2는 임프린트 장치(100)에 있어서 사용되는 형(4)의 구성을 모식적으로 도시하는 사시도이다. 형(4)은, 베이스부(41)와, 베이스부(41)로부터 돌출되며 직육면체 형상을 갖는 메사부(42)를 갖고, 메사부(42)에는, 패턴 영역(43)이 마련되어 있다. 패턴 영역(43)에는, 볼록부 및 오목부로 구성된 패턴이 형성되어 있다.
임프린트 장치(100)는, 기판(1) 상의 임프린트재 IM과 형(4)의 패턴 영역(43)을 접촉시킨 상태에서 임프린트재 IM에 광을 조사함으로써 임프린트재 IM을 경화시켜, 임프린트재 IM의 경화물을 형성한다. 이에 의해, 기판(1) 상에는, 형(4)의 패턴 영역(43)의 패턴이 전사된 경화물의 패턴이 형성된다.
임프린트재 IM에는, 광이 조사됨으로써 경화되는 경화성 조성물(미경화 상태의 수지라 칭하는 경우도 있음)이 사용된다. 광은, 그 파장이 10㎚ 이상 1㎜ 이하의 범위로부터 선택되는, 적외선, 가시광선, 자외선 등일 수 있다.
경화성 조성물은, 광의 조사에 의해, 혹은, 가열에 의해 경화되는 조성물이다. 이 중, 광에 의해 경화되는 광 경화성 조성물은, 중합성 화합물과 광중합 개시제를 적어도 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 함유해도 된다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소 공여체, 내첨형 이형제, 계면 활성제, 산화 방지제, 폴리머 성분 등의 군에서 선택되는 적어도 1종이다.
임프린트재 IM은, 스핀 코터나 슬릿 코터에 의해 기판(1) 상에 막형으로 부여된다. 혹은 액체 분사 헤드에 의해, 액적형, 혹은 복수의 액적이 연결되어 형성된 섬형 또는 막형이 되어 기판(1) 상에 부여되어도 된다. 임프린트재 IM의 점도(25℃에서의 점도)는, 예를 들어 1mPa·s 이상 100mPa·s 이하이다.
기판(1)은, 유리, 세라믹스, 금속, 반도체, 수지 등이 사용되고, 필요에 따라, 그 표면에 기판(1)과는 다른 재료를 포함하는 부재가 형성되어 있어도 된다. 기판(1)으로서는, 구체적으로, 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 석영 유리 등이다.
이 예에서는, 임프린트 장치(100)에는, 복수의 샷 영역에 임프린트재 IM이 도포된 기판(1)이 처리 대상의 기판으로서 공급될 수 있다. 그러나, 임프린트 장치(100)는, 기판(1) 상의 하나 또는 복수의 샷 영역에 임프린트재 IM을 배치하는 임프린트재 공급부를 구비하고 있어도 된다. 임프린트 장치(100)는, 기판(1)의 샷 영역과 형(4) 사이의 임프린트재 IM에 광(8a)을 조사하여 임프린트재 IM을 경화시키는 광 조사부(경화부)(8)를 구비하고 있다.
임프린트 장치(100)는, 임프린트 사이클을 반복함으로써 기판(1)의 복수의 샷 영역에 패턴을 형성한다. 하나의 임프린트 사이클은, 접촉 공정, 충전 공정 및 경화 공정을 포함할 수 있다. 접촉 공정에서는, 샷 영역 상의 임프린트재 IM과 형(4)을 접촉시킨다. 충전 공정에서는, 형(4)의 패턴 영역(43)의 오목부에 임프린트재 IM이 충전되는 것을 기다린다. 경화 공정에서는, 샷 영역과 패턴 영역(43) 사이의 임프린트 IM을 경화시킨다.
본 명세서 및 첨부 도면에서는, 기판(1)의 표면에 평행한 방향을 XY 평면으로 하는 XYZ 좌표계에 있어서 방향을 나타낸다. XYZ 좌표계에 있어서의 X축, Y축, Z축에 각각 평행한 방향을 X 방향, Y 방향, Z 방향이라 하고, X축 주위의 회전, Y축 주위의 회전, Z축 주위의 회전을 각각 θX, θY, θZ라 한다. X축, Y축, Z축에 관한 제어 또는 구동은, 각각 X축에 평행한 방향, Y축에 평행한 방향, Z축에 평행한 방향에 관한 제어 또는 구동을 의미한다. 또한, θX축, θY축, θZ축에 관한 제어 또는 구동은, 각각 X축에 평행한 축의 주위의 회전, Y축에 평행한 축의 주위의 회전, Z축에 평행한 축의 주위의 회전에 관한 제어 또는 구동을 의미한다. 또한, 위치는, X축, Y축, Z축의 좌표에 기초하여 특정될 수 있는 정보이며, 자세는, θX축, θY축, θZ축의 값으로 특정될 수 있는 정보이다. 위치 결정은, 위치 및/또는 자세를 제어하는 것을 의미한다. 위치 정렬은, 기판(1) 및 형(4) 중 적어도 한쪽의 위치 및/또는 자세의 제어를 포함할 수 있다.
임프린트 장치(100)는, 기판(1)을 보유 지지하고 구동하는 기판 구동 기구 SDRV, 기판 구동 기구 SDRV를 지지하는 베이스 프레임(3), 형(4)을 보유 지지하고 형(4)을 구동하는 형 구동 기구 MDRV, 형 구동 기구 MDRV를 지지하는 구조체(7)를 구비할 수 있다. 기판 구동 기구 SDRV 및 형 구동 기구 MDRV는, 기판(1)과 형(4)의 상대 위치가 조정되도록 기판(1) 및 형(4) 중 적어도 한쪽을 구동하는 구동 기구를 구성한다. 해당 구동 기구에 의한 상대 위치의 조정은, 기판(1) 상의 임프린트재 IM에 대한 형(4)의 접촉, 및 경화된 임프린트재 IM(경화물의 패턴)으로부터의 형(4)의 분리를 위한 구동을 포함한다.
기판 구동 기구 SDRV는, 기판(1)을 복수의 축(예를 들어, X축, Y축, θZ축의 3축)에 대하여 구동하도록 구성될 수 있다. 기판 구동 기구 SDRV는, 예를 들어 기판(1)을 보유 지지하는 기판 척(기판 스테이지)(2)과, 기판 척(2)을 구동하는 액추에이터(19)를 포함할 수 있다. 형 구동 기구 MDRV는, 형(4)을 복수의 축(예를 들어, X축, Y축, Z축, θX축, θY축, θZ축의 6축)에 대하여 구동하도록 구성될 수 있다.
형 구동 기구 MDRV는, 예를 들어 형(4)을 보유 지지하는 형 척(5)과, 형 척(5)을 구동하는 액추에이터(6)를 포함할 수 있다. 형 척(5)은, 베이스부(41)의 이면측의 면(메사부(42)가 마련된 면과는 반대측의 면)에 압력 조정 공간(53)을 형성하기 위한 구획 부재(51)를 가질 수 있다. 구획 부재(51)는, 광(8a)을 투과하는 광 투과 부재로 구성될 수 있다. 형(4)의 이면측의 압력 조정 공간(53)의 압력은, 압력 조정기(52)에 의해 조정함으로써, 형(4)의 베이스부(41)(베이스부(41)의 상면)가 기판(1)을 향하여 볼록 형상이 되도록 베이스부(41)를 변형시키거나, 그 변형을 되돌리거나 할 수 있다. 통상은, 기판(1) 상의 임프린트재 IM에 형(4)을 접촉시킬 때는, 베이스부(41)가 아래로 볼록 형상이 되도록 형(4)이 변형될 수 있다.
임프린트 장치(100)는, 형(4)(패턴 영역(43))의 측면에 힘을 가함으로써 형(4)을 변형시키는 형 변형 기구(21)를 구비할 수 있다. 형 변형 기구(21)는, 예를 들어 형(4)의 베이스부(41)의 측면에 힘을 가함으로써 형(4)을 변형시키도록 구성될 수 있다. 베이스부(41)의 측면에 힘을 가함으로써 베이스부(41)가 변형되고, 이것에 따라서 패턴 영역(43)도 변형된다.
임프린트 장치(100)는, 형(4)의 패턴 영역(43)의 오목부로의 임프린트재 IM의 충전을 촉진하는 제1 기체를 기판(1)과 형(4)의 간극에 공급하는 제1 공급부(9)와, 임프린트재 IM의 경화를 저해하는 제2 기체를 해당 간극에 공급하는 제2 공급부(10)를 구비하고 있다. 임프린트 장치(100)는, 제1 공급부(9)에 의한 제1 기체의 공급 및 제2 공급부(10)에 의한 제2 기체의 공급을 제어하는 제어부(23)를 구비할 수 있다. 제어부(23)는, 이 밖에, 기판 구동 기구 SDRV, 형 구동 기구 MDRV, 광 조사부(8) 등을 제어하도록 구성될 수 있다. 제어부(23)는, 예를 들어 FPGA(Field Programmable Gate Array의 약칭.) 등의 PLD(Programmable Logic Device의 약칭.), 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit의 약칭.), 또는 프로그램이 내장된 범용 컴퓨터, 또는 이들 전부 또는 일부의 조합에 의해 구성될 수 있다.
제1 공급부(9)는, 제1 기체를 수용하는 제1 공급원(91), 제1 기체를 분사하는 제1 노즐(93), 제1 공급원(91)과 제1 노즐(93)을 접속하는 유로에 마련된 제1 제어기(92)를 포함한다. 제1 공급원(91)은, 임프린트 장치(100)의 외부에 마련되어도 된다. 제1 제어기(92)는, 예를 들어 개폐 밸브 또는 유량 제어 밸브를 포함할 수 있다. 제1 기체는, 임프린트재 IM 및/또는 형(4)을 투과하는 투과성 기체, 및 임프린트재 IM에 형(4)이 접촉함으로써 받는 압력에 의해 응축하는 응축성 중 적어도 한쪽의 성질을 구비하는 기체일 수 있다. 제1 기체는, 예를 들어 헬륨 및 PFP(펜타플루오로프로판) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제2 공급부(10)는, 제2 기체를 수용하는 제2 공급원(101), 제2 기체를 분사하는 제2 노즐(103), 제2 공급원(101)과 제2 노즐(103)을 접속하는 유로에 마련된 제2 제어기(102)를 포함한다. 제2 공급원(101)은, 임프린트 장치(100)의 외부에 마련되어도 된다. 제2 제어기(102)는, 예를 들어 개폐 밸브 또는 유량 제어 밸브를 포함할 수 있다. 제2 기체는, 광의 조사에 의한 임프린트재 IM의 경화를 저해하는 기체이며, 예를 들어 산소를 포함하는 기체이다.
임프린트재 IM은, 전술한 바와 같이, 적어도, 중합성 화합물 및 광중합 개시제를 포함한다. 임프린트재 IM의 경화는, 광이 조사된 광중합 개시제가 발생하는 라디칼에 의해 중합성 화합물이 중합 반응을 일으킴으로써 야기된다. 산소는, 광의 조사에 의해 광중합 개시제가 발생한 라디칼과 반응하여 라디칼을 소실시킨다. 이에 의해, 중합성 화합물의 중합 반응이 저해된다. 이것은, 임프린트재 IM의 경화가 저해되는 것을 의미한다. 따라서, 기판(1) 상의 임프린트재 IM에 형(4)의 패턴 영역(43)이 접촉한 상태에서, 기판(1)과 형(4)(베이스부(41))의 간극에 제2 기체로서 산소를 포함하는 기체가 공급됨으로써, 패턴 영역(43)의 외측의 임프린트재 IM의 경화가 저해(억제)된다.
제1 공급부(9)는, 임프린트재 IM과 형(4)의 패턴 영역(43)이 접촉하지 않은 상태에서 기판(1)과 형(4)이 상대 이동하고 있을 때, 제1 기체를 기판(1)과 형(4)의 간극에 공급할 수 있다. 제2 공급부(10)는, 임프린트재 IM과 형(4)의 패턴 영역(43)이 접촉한 상태에서, 제2 기체를 기판(1)과 형(4)의 간극에 있어서의 형(4)의 패턴 영역(43)의 주변에 공급할 수 있다. 제2 공급부(10)는, 압력 조정기(52)가 형(4)의 베이스부(41)가 기판(1)을 향하여 볼록 형상이 되도록 베이스부(41)를 변형시키고, 또한 패턴 영역(43)이 임프린트재 IM에 접촉하고 있는 상태에서, 패턴 영역(43)의 주변에 대한 제2 기체의 공급을 개시할 수 있다. 형(4)의 베이스부(41)가 기판(1)을 향하여 볼록 형상이 되도록 베이스부(41)가 변형되어 있는 상태에서는, 패턴 영역(43)의 주위에 있어서, 기판(1)(임프린트재 IM)과 베이스부(41) 사이에 넓은 간격이 형성되어 있다. 따라서, 이와 같은 동작은, 패턴 영역(43)의 주변에 대하여 제2 기체를 효율적으로 공급하기 위해 유리하다. 이상과 같은 제1 공급부(9) 및 제2 공급부(10)의 동작은, 제어부(23)가 제1 제어기(92) 및 제2 제어기(102)를 제어함으로써 이루어진다. 혹은, 이상과 같은 동작은, 제1 제어기(92) 및 제2 제어기(102)가 임프린트 장치(100)의 상태에 기초하여 동작함으로써 이루어져도 된다.
도 3a에는, 제1 구성예에 있어서의 제1 공급부(9) 및 제2 공급부(10)의 구성이 모식적으로 도시되어 있다. 도 3b에는, 제2 구성예에 있어서의 제1 공급부(9) 및 제2 공급부(10)의 구성이 모식적으로 도시되어 있다. 제1 구성예와 제2 구성예는, 제2 공급부(10)의 제2 노즐(103)의 개수가 상이하다. 제1 공급부(9)는, 제1 기체를 분사하는 1개 또는 복수의 제1 노즐(93)을 갖고, 1개 또는 복수의 제1 노즐(93)로부터의 제1 기체의 분사 방향이 메사부(42)의 측면을 향하고 있다. 도 3a, 도 3b에 도시된 예에서는, 제1 공급부(9)는, 메사부(42)의 각 측면에 대하여 복수의 제1 노즐(93)을 갖지만, 메사부(42)의 각 측면에 대하여 단일의 제1 노즐(93)만을 가져도 된다. 또한, 제1 공급부(9)는, 메사부(42)에 대하여 단일의 제1 노즐(93)만을 가져도 된다.
제2 공급부(10)는, 제2 기체를 분사하는 1개 또는 복수의 제2 노즐(103)을 갖고, 1개 또는 복수의 제2 노즐(103)로부터의 제2 기체의 분사 방향이 메사부(42)의 코너부(44)를 향하고 있다. 제2 노즐(103)은, 제2 노즐(103)로부터 분사되어 코너부(44)에 닿은 제2 기체가, 코너부(44)를 공유하는 2측면(47, 48)을 각각 따라서 흐르도록 구성될 수 있다. 이에 의해, 메사부(42)의 측면의 주변의 제1 기체 등의 기체가 효율적으로 제2 기체에 의해 치환될 수 있다.
제2 공급부(10)는, 2조의 제2 노즐(103)을 갖고, 해당 2조의 제2 노즐(103)은, 메사부(42)의 4개의 코너부 중 대각에 위치하는 2개의 코너부(44)를 향하여 제2 기체를 분사하도록 배치될 수 있다. 환언하면, 제1 조의 제2 노즐(103)은, 대각에 위치하는 1개의 코너부(44)를 향하여 제2 기체를 분사하도록 구성되고, 제2 조의 제2 노즐(103)은, 대각에 위치하는 다른 코너부(44)를 향하여 제2 기체를 분사하도록 구성될 수 있다.
일 구성예에 있어서, 제1 공급부(9)는, 1개 또는 복수의 제1 노즐(93)을 갖고, 제2 공급부(10)는, 1개 또는 복수의 제2 노즐(103)을 갖고, 1개 또는 복수의 제1 노즐(93) 및 1개 또는 복수의 제2 노즐(103)은, 형(4)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 바람직하게는, 1개 또는 복수의 제1 노즐(93) 및 1개 또는 복수의 제2 노즐(103)은, 형(4)을 둘러싸도록, 형(4)에 근접하여 배치될 수 있다. 1개 또는 복수의 제1 노즐(93) 및 1개 또는 복수의 제2 노즐(103)은, 예를 들어 형 변형 기구(21)에 근접하여 마련될 수 있다. 다른 예에 있어서, 제1 노즐(93)의 토출구는, 예를 들어 패턴 영역(43)의 폭과 동등한 폭을 갖는 가늘고 긴 형상, 또는 형(4)을 둘러싸는 환형 형상을 갖고 있어도 된다. 또한, 제2 노즐(103)은, 가늘고 긴 형상을 갖고 있어도 된다.
패턴 영역(43)에 광(8a)을 균일하게 조사하기 위해, 광(8a)은, 패턴 영역(43)보다도 넓은 범위에 조사될 수 있다. 환언하면, 광(8a)이 조사되는 범위에 패턴 영역(43)이 들어간다. 패턴 영역(43)보다도 넓은 영역에 광(8a)이 조사되는 구성에서는, 만약 제2 기체에 의해 임프린트재 IM의 경화가 저해되지 않으면, 패턴 영역(43)의 외측에 있어서도 임프린트재 IM을 경화시킬 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 임프린트재 IM에 형(4)이 접촉한 후, 광(8a)이 임프린트재 IM에 조사되기 전에, 기판(1)과 형(4)의 간극, 보다 상세하게는, 해당 간극에 있어서의 패턴 영역(43)의 외측에 제2 공급부(10)에 의해 제2 기체가 공급된다. 여기서, 패턴 영역(43)에 있어서의 임프린트재 IM의 경화를 저해하지 않기 위해, 제2 공급부(10)에 의한 제2 기체의 공급은, 임프린트재 IM에 형(4)이 접촉한 후에 개시되는 것이 바람직하다.
제1 공급부(9) 및 제2 공급부(10)는, 제1 기체를 분사하는 노즐 및 제2 기체를 분사하는 노즐을 공유해도 된다.
다음에, 도 4, 도 5를 참조하면서 제1 공급부(9)에 의한 제1 기체의 공급 및 제2 공급부(10)에 의한 제2 기체의 공급에 대하여 설명한다. 제1 공급부(9) 및 제2 공급부(10)의 동작은, 제어부(23)가 제1 제어기(92) 및 제2 제어기(102)를 제어함으로써 이루어져도 되고, 제1 제어기(92) 및 제2 제어기(102)가 임프린트 장치(100)의 상태에 기초하여 동작함으로써 이루어져도 된다.
도 4, 도 5에 있어서, 기판(1) 상의 번호가 부여된 직사각형은 샷 영역을 나타내고, 샷 영역 중 이미 임프린트에 의해 패턴이 형성된 샷 영역(임프린트재 IM이 경화된 샷 영역)에는 음영이 부여되어 있다. 직사각형 내의 숫자는, 임프린트(경화)가 이루어지는 순번을 나타내고 있다. 예를 들어, "1"이 부여된 샷 영역은, 첫번째로 임프린트가 이루어지는 제1 샷 영역을 나타낸다.
도 4a는 제1 샷 영역에 대한 임프린트가 종료되고, 기판(1)(기판 척(2))이 -X 방향으로 이동하고 있는 상태를 도시하고 있다. 기판(1)(기판 척(2))이 -X 방향으로 이동하는 것을 이용하여, 복수의 제1 노즐(93) 중 형(4)의 중심으로부터 보아 +X 방향의 제1 노즐(93-1)로부터 -X 방향으로 제1 기체가 분사되어, 제1 기체가 형(4)의 패턴 영역(43)의 아래로 보내어진다.
도 4b는 제2 샷 영역 상의 임프린트재 IM에 형(4)의 패턴 영역(43)이 접촉한 상태를 도시하고 있다. 이 상태에서 이루어지는 제2 샷 영역 상의 임프린트재 IM으로의 광의 조사에서는, 아직 임프린트가 이루어지지 않은 제3, 제10 내지 제12 샷 영역 상의 임프린트재 IM의 경화를 저해할 필요가 있다. 따라서, 제3, 제10 내지 제12 샷 영역 상에 제2 기체가 공급되도록, 복수의 제2 노즐(103) 중 제3, 제10 내지 제12 샷 영역으로의 제2 기체의 공급이 용이한 제2 노즐(103-1)로부터 제2 기체가 분사된다. 그 후, 제2 샷 영역 상의 임프린트재 IM으로 광이 조사되어, 해당 임프린트재 IM이 경화된다.
도 5a는 제6 샷 영역에 대한 임프린트가 종료되고, 기판(1)(기판 척(2))이 +Y 방향으로 이동하고 있는 상태를 도시하고 있다. 기판(1)(기판 척(2))이 +Y 방향으로 이동하는 것을 이용하여, 복수의 제1 노즐(93) 중 형(4)의 중심으로부터 보아 -Y 방향의 제1 노즐(93-2)로부터 +Y 방향으로 제1 기체가 분사되어, 제1 기체가 형(4)의 패턴 영역(43)의 아래로 보내어진다.
도 5b는 제7 샷 영역 상의 임프린트재 IM에 형(4)의 패턴 영역(43)이 접촉한 상태를 도시하고 있다. 이 상태에서 이루어지는 제7 샷 영역 상의 임프린트재 IM으로의 광의 조사에서는, 아직 임프린트가 이루어지지 않은 제8, 제17, 제18 샷 영역 상의 임프린트재 IM의 경화를 저해할 필요가 있다. 따라서, 제8, 제17, 제18 샷 영역 상에 제2 기체가 공급되도록, 복수의 제2 노즐(103) 중 제8, 제17, 제18 샷 영역으로의 제2 기체의 공급이 용이한 제2 노즐(103-2)로부터 제2 기체가 분사된다. 그 후, 제7 샷 영역 상의 임프린트재 IM으로 광이 조사되어, 해당 임프린트재 IM이 경화된다.
이상과 같이, 복수의 제1 노즐(93) 중 제1 기체를 분사시킬 제1 노즐 및 복수의 제2 노즐(103) 중 제2 기체를 분사시킬 제2 노즐은, 기판(1)의 임프린트 대상의 샷 영역의 변경에 따라서 선택될 수 있다.
도 6은 기판(1)의 복수의 샷 영역에 대한 임프린트 시퀀스를 나타내고 있다. 이 임프린트 시퀀스는, 제어부(23)에 의해 제어될 수 있다. 공정 S601에서는, 제어부(23)는, 임프린트 대상의 샷 영역에 따라서, 제1 공급부(9)의 복수의 제1 노즐(93) 중 제1 기체를 분사시킬 제1 노즐 및 제2 공급부(10)의 복수의 제2 노즐(103) 중 제2 기체를 분사시킬 제2 노즐을 선택한다.
공정 S602에서는, 제어부(23)는, 공정 S601에서 선택한 제1 노즐(93)로부터 제1 기체를 분사하도록 제1 공급부(9)의 제1 제어기(92)를 제어한다. 공정 S603에서는, 제어부(23)는, 임프린트 대상의 샷 영역이 형(4)의 패턴 영역(43)의 아래로 이동하도록 기판 구동 기구 SDRV를 제어한다. 공정 S604에서는, 제어부(23)는, 임프린트재 IM과 형(4)의 패턴 영역(43)이 접촉하도록 형 구동 기구 MDRV를 제어한다. 이때, 제어부(23)는, 압력 조정기(52)에 의해, 형(4)의 베이스부(41)가 아래로 볼록 형상이 되도록 형(4)을 변형시킬 수 있다.
공정 S605에서는, 제어부(23)는, 공정 S601에서 선택한 제2 노즐(103)로부터 제2 기체를 분사하도록 제2 공급부(10)의 제2 제어기(102)를 제어한다. 여기서, 제2 공급부(10)로부터의 제2 기체의 공급은, 압력 조정기(52)에 의해, 형(4)의 베이스부(41)가 아래로 볼록 형상이 되도록 형(4)이 변형되어 있기는 하지만 임프린트재 IM에 형(4)이 접촉하고 있는 상태에서, 개시되는 것이 바람직하다. 이 상태에서는, 베이스부(41)와 기판(1)(임프린트재 IM)의 간극이 크므로, 패턴 영역(43)의 주위의 제1 기체를 제2 기체로 치환하기 쉽다. 또한, 도시되어 있지 않지만, 제어부(23)는, 전형적으로는, 제2 노즐(103)로부터의 제2 기체의 분사의 개시 전에 제1 노즐(93)로부터의 제1 기체의 분사를 종료시킨다.
공정 S606에서는, 제어부(23)는, 패턴 영역(43)의 오목부에 임프린트재 IM이 충전되는 것을 기다리면서, 임프린트 대상의 샷 영역과 형(4)의 위치 정렬을 제어한다. 위치 정렬은, 도시하지 않은 얼라인먼트 스코프에 의해 임프린트 대상의 샷 영역의 마크와 형(4)의 마크의 상대 위치를 검출하면서, 해당 상대 위치가 목표 상대 위치에 일치하도록 기판(1)과 형(4)의 상대 위치를 조정함으로써 이루어질 수 있다. 상대 위치의 조정은, 기판 구동 기구 SDRV 및 형 구동 기구 MDRV에 의해 제어함으로써 이루어질 수 있다.
공정 S607에서는, 제어부(23)는, 임프린트 대상의 샷 영역 상의 임프린트재 IM에 광(8a)이 조사되도록 광 조사부(8)를 제어한다. 광 조사부(8)는, 광원과, 셔터를 포함하고, 셔터에 의해 임프린트재 IM으로의 광(8a)의 조사를 제어하는 구성을 가져도 되고, 제어부(23)로부터의 명령에 따라서 발광하는 광원을 가져도 된다. 임프린트 대상의 샷 영역 상의 임프린트재 IM으로의 광(8a)의 조사에 의해, 해당 샷 영역 상의 임프린트재 IM이 경화된다. 여기서, 제2 기체가 패턴 영역(43)의 주위(경화시켜서는 안되는 영역)에 존재함으로써, 패턴 영역(43)의 주위의 임프린트재 IM이 경화되는 것이 저해된다.
공정 S608에서는, 제어부(23)는, 경화된 임프린트재 IM(경화물)으로부터 형(4)이 분리되도록 형 구동 기구 MDRV를 제어한다. 공정 S609에서는, 제어부(23)는, 미처리의 샷 영역이 존재하는지 여부를 판단하고, 당해 샷 영역이 존재하는 경우에는, 당해 샷 영역을 임프린트 대상의 샷 영역으로 하여 공정 S601로 되돌아간다. 한편, 미처리의 샷 영역이 존재하지 않는 경우에는, 제어부(23)는, 도 6에 도시된 임프린트 시퀀스를 종료한다.
임프린트 장치(100)는, 도 7에 예시된 바와 같이, 제1 기체 및 제2 기체 등의 기체를 흡인하는 흡인 노즐(11)을 더 구비하고 있어도 된다. 흡인 노즐(11)은, 형(4)의 주위에, 형(4)에 근접하여 배치될 수 있다. 흡인 노즐(11)은, 예를 들어 제2 공급부(10)의 제2 노즐(103)이 향한 코너부(44)의 인접하는 코너부의 대각선 상에 배치될 수 있다. 흡인 노즐(11)을 마련함으로써, 패턴 영역(43)의 주위에 존재하는 제1 기체를 빠르게 제거하고, 해당 주위에 제2 기체를 공급할 수 있다.
도 8은 형 척(5), 형 변형 기구(21), 제1 공급부(9), 제2 공급부(10) 및 형(4)의 위치 관계를 예시하고 있다. 도 8b는 형 척(5), 형 변형 기구(21), 제1 공급부(9), 제2 공급부(10) 및 형(4)을 하방으로부터 본 도면이며, 도 8a는 도 8b를 A-A'선으로 절단한 단면도이다. 형 변형 기구(21)는, 복수의 액추에이터(211)를 포함하고, 복수의 액추에이터(211)는, 형(4)의 베이스부(41)의 측면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제1 공급부(9)는, 복수의 제1 노즐(93)을 갖고, 제2 공급부(10)는, 복수의 제2 노즐(103)을 갖고, 복수의 제1 노즐(93) 및 복수의 제2 노즐(103)은, 형(4)의 베이스부(41)의 측면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 각 제1 노즐(93)은, 2개의 액추에이터(211) 사이에 배치될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태의 임프린트 장치(100)의 구성을 모식적으로 도시하고 있다. 도 10은 제2 실시 형태의 임프린트 장치(100)에 있어서 사용될 수 있는 형(4)의 구성을 도시하고 있다. 제2 실시 형태에서는, 형(4)에 구멍(49)이 마련되어 있고, 구멍(49)을 통해, 기판(1)과 형(4)의 간극에 제1 기체 및 제2 기체가 공급된다. 구멍(49)에는, 제1 기체 및 제2 기체 중 한쪽이 선택적으로 공급될 수 있다. 구체적으로는, 제1 공급부(9)로부터 공급되는 제1 기체 및 제2 공급부(10)로부터 공급되는 제2 기체 중 한쪽이 선택기(12)에 의해 선택되어 접속 유로(95)를 통해 형(4)의 구멍(49)에 공급되고, 또한, 기판(1)과 형(4)의 간극에 공급될 수 있다.
선택기(12)는, 임프린트재 IM과 형(4)이 접촉하지 않은 상태에서 기판(1)과 형(4)이 상대 이동하고 있을 때는, 제1 기체 및 제2 기체 중 제1 기체를 선택하여 기판(1)과 형(4)의 간극에 공급한다. 또한, 선택기(12)는, 임프린트재 IM과 형(4)이 접촉한 후에는, 제1 기체 및 제2 기체 중 제2 기체를 선택하여 기판(1)과 형(4)의 간극에 있어서의 형(4)의 패턴 영역(43)의 주변에 공급한다.
상기 구성 대신에, 제1 기체를 공급하기 위한 구멍 및 제2 기체를 공급하는 구멍을 형(4)에 마련하고, 제1 기체의 공급 경로와 제2 기체의 경로는 별개로 마련해도 된다. 제2 실시 형태로서 언급하지 않은 사항에 대해서는, 제1 실시 형태에 따를 수 있다.
도 11, 도 12는, 본 발명의 제3 실시 형태의 임프린트 장치(100) 및 그것에 사용되는 형(4)의 구성을 모식적으로 도시하고 있다. 제3 실시 형태에서는, 형(4)의 메사부(42)의 주변에 홈 T가 마련되어 있다. 홈 T는, 제2 기체를 유통시키는 유로로서 기능할 수 있다. 또한, 형(4)은, 홈 T와 베이스부(41)의 단부를 접속하는 홈 T2를 가질 수 있다. 제2 공급부(10)의 제2 노즐(103)은, 홈 T2를 통해 홈 T에 제2 기체를 공급하도록 구성될 수 있다. 제3 실시 형태의 임프린트 장치(100)는, 흡인 노즐(11)을 구비해도 되고, 흡인 노즐(11)에 의해, 홈 T 내의 제1 기체 등의 기체를 흡인할 수 있다. 이에 의해, 기판(1) 상의 임프린트재 IM에 형(4)의 패턴 영역(43)이 접촉한 후에, 패턴 영역(43)의 주위의 제1 기체를 제2 기체에 의해 빠르게 치환할 수 있다.
또한, 제1 기체로서, 공기나 산소보다 가벼운 기체(예를 들어, 헬륨)가 사용되는 경우, 제1 기체는 홈 T의 상방으로 이동하기 쉬우므로, 임프린트재 IM으로부터 제1 기체를 멀리 떨어지게 하기 쉽다. 제3 실시 형태로서 언급하지 않은 사항에 대해서는, 제1 실시 형태에 따를 수 있다.
임프린트 장치를 사용하여 형성한 경화물의 패턴은, 각종 물품의 적어도 일부에 항구적으로, 혹은 각종 물품을 제조할 때 일시적으로 사용된다. 물품이란, 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 혹은, 형 등이다. 전기 회로 소자로서는, DRAM, SRAM, 플래시 메모리, MRAM과 같은, 휘발성 혹은 불휘발성 반도체 메모리나, LSI, CCD, 이미지 센서, FPGA와 같은 반도체 소자 등을 들 수 있다. 형으로서는, 임프린트용 몰드 등을 들 수 있다.
경화물의 패턴은, 상기 물품의 적어도 일부의 구성 부재로서, 그대로 사용되거나, 혹은, 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 기판의 가공 공정에 있어서 에칭 또는 이온 주입 등이 행해진 후, 레지스트 마스크는 제거된다.
다음에, 상기와 같은 임프린트 장치를 이용하여 물품을 제조하는 물품 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 13a에 도시한 바와 같이, 절연체 등의 피가공재(2z)가 표면에 형성된 실리콘 웨이퍼 등의 기판(1z)을 준비하고, 계속해서, 잉크젯법 등에 의해, 피가공재(2z)의 표면에 임프린트재(3z)를 부여한다. 여기에서는, 복수의 액적형으로 된 임프린트재(3z)가 기판(1z) 상에 부여된 모습을 나타내고 있다.
도 13b에 도시한 바와 같이, 임프린트용 형(4z)을, 그 요철 패턴이 형성된 측을 기판(1z) 상의 임프린트재(3z)를 향하여, 대향시킨다. 도 13c에 도시한 바와 같이, 임프린트재(3z)가 부여된 기판(1z)과 형(4z)을 접촉시켜, 압력을 가한다. 임프린트재(3z)는 형(4z)과 피가공재(2z)의 간극에 충전된다. 이 상태에서 경화용 에너지로서 광을 형(4z)을 투과시켜 조사하면, 임프린트재(3z)는 경화된다.
도 13d에 도시한 바와 같이, 임프린트재(3z)를 경화시킨 후, 형(4z)과 기판(1z)을 분리하면, 기판(1z) 상에 임프린트재(3z)의 경화물의 패턴이 형성된다. 이 경화물의 패턴은, 형(4z)의 오목부가 경화물의 볼록부에, 형(4z)의 볼록부가 경화물의 오목부에 대응한 형상으로 되어 있고, 즉, 임프린트재(3z)에 형(4z)의 요철 패턴이 전사되게 된다.
도 13e에 도시한 바와 같이, 경화물의 패턴을 내에칭 마스크로 하여 에칭을 행하면, 피가공재(2z)의 표면 중, 경화물이 없거나 혹은 얇게 잔존한 부분이 제거되어, 홈(5z)이 된다. 도 13f에 도시한 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거하면, 피가공재(2z)의 표면에 홈(5z)이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 여기에서는 경화물의 패턴을 제거하였지만, 가공 후에도 제거하지 않고, 예를 들어 반도체 소자 등에 포함되는 층간 절연용 막, 즉, 물품의 구성 부재로서 이용해도 된다.
본 발명은 상기 실시 형태에 제한되는 것이 아니고, 본 발명의 정신 및 범위로부터 이탈하지 않고, 다양한 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위를 공개하기 위해 이하의 청구항을 첨부한다.
본원은, 2016년 11월 22일에 제출된 일본 특허 출원 제2016-227173호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 그 기재의 내용 모두를 여기에 원용한다.

Claims (15)

  1. 기판 상의 임프린트재와 형의 패턴 영역을 접촉시킨 상태에서 해당 임프린트재에 광을 조사함으로써 해당 임프린트재를 경화시키는 임프린트 장치이며, 상기 패턴 영역의 오목부로의 임프린트재의 충전을 촉진하는 제1 기체를 상기 기판과 상기 형의 간극에 공급하는 제1 공급부와,
    임프린트재의 경화를 저해하는 제2 기체를 상기 간극에 공급하는 제2 공급부
    를 구비하고,
    상기 제1 공급부는, 임프린트재와 상기 형의 상기 패턴 영역이 접촉하지 않은 상태에서, 상기 기판과 상기 형이 상대 이동하고 있을 때 상기 제1 기체를 상기 간극에 공급하고,
    상기 제2 공급부는, 임프린트재와 상기 형의 상기 패턴 영역이 접촉한 상태에서, 상기 간극에 있어서의 상기 패턴 영역의 주변에 상기 제2 기체를 공급하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 형은, 베이스부와, 상기 베이스부로부터 돌출되며 직육면체 형상을 갖는 메사부를 갖고,
    상기 패턴 영역은, 상기 메사부에 마련되고, 상기 제2 공급부는, 상기 제2 기체를 분사하는 노즐을 갖고, 상기 노즐로부터의 상기 제2 기체의 분사 방향이 상기 메사부의 코너부를 향하고 있는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 노즐로부터 분사되어 상기 코너부에 닿은 상기 제2 기체는, 상기 코너부를 공유하는 2측면을 각각 따라서 흐르는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 형의 측면에 힘을 가함으로써 상기 형을 변형시키는 형 변형 기구를 더 구비하고, 상기 노즐은, 상기 형 변형 기구에 근접하여 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 공급부는, 상기 제1 기체를 분사하는 노즐을 갖고, 상기 제1 공급부의 상기 노즐로부터의 상기 제1 기체의 분사 방향이 상기 메사부의 측면을 향하고 있는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 형에 힘을 가함으로써 상기 형을 변형시키는 형 변형 기구를 더 구비하고, 상기 제1 공급부는, 제1 노즐을 갖고, 상기 제2 공급부는, 제2 노즐을 갖고, 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은, 상기 형 변형 기구에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공급부는, 복수의 제1 노즐을 갖고, 상기 제2 공급부는, 복수의 제2 노즐을 갖고,
    상기 복수의 제1 노즐 중 상기 제1 기체를 분사시킬 제1 노즐 및 상기 복수의 제2 노즐 중 상기 제2 기체를 분사시킬 제2 노즐은, 상기 기판의 임프린트 대상의 샷 영역에 따라서 선택되는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 형은, 상기 패턴 영역의 주변에 구비되는 구멍을 포함하고,
    상기 제1 공급부는, 상기 구멍을 통해 상기 제1 기체를 상기 간극에 공급하고, 상기 제2 공급부는, 상기 구멍을 통해 상기 제2 기체를 상기 간극에 공급하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 형은, 베이스부와, 상기 베이스부로부터 돌출되며 직육면체 형상을 갖는 메사부를 갖고, 상기 패턴 영역이 상기 메사부에 마련되고, 상기 베이스부에는, 상기 메사부를 둘러싸도록 배치된 제1 홈과, 상기 제1 홈과 상기 베이스부의 단부를 접속하는 제2 홈을 갖고, 상기 제2 공급부는, 상기 제2 홈을 통해 상기 제1 홈에 상기 제2 기체를 공급하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 형은, 베이스부와, 상기 베이스부로부터 돌출되며 직육면체 형상을 갖는 메사부를 갖고, 상기 패턴 영역이 상기 메사부에 마련되고,
    상기 임프린트 장치는, 상기 베이스부의 상기 메사부가 마련된 면과는 반대측의 면에 가해지는 압력을 조정하는 압력 조정기를 더 구비하고,
    상기 제2 공급부는, 상기 압력 조정기가 상기 형의 상기 베이스부가 상기 기판을 향하여 볼록 형상이 되도록 상기 베이스부를 변형시키고, 또한 상기 패턴 영역이 임프린트재에 접촉하고 있는 상태에서, 상기 패턴 영역의 주변에 대한 상기 제2 기체의 공급을 개시하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기체는, 상기 임프린트재 및 상기 형 중 적어도 한쪽을 투과하는 투과성, 및 임프린트재에 상기 형이 접촉함으로써 받는 압력에 의해 응축하는 응축성 중 적어도 한쪽을 갖는 기체이며, 상기 제2 기체는, 산소를 포함하는 기체인 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  13. 기판 상의 임프린트재와 형의 패턴 영역을 접촉시킨 상태에서 해당 임프린트재에 광을 조사함으로써 해당 임프린트재를 경화시키는 임프린트 방법이며, 상기 패턴 영역의 오목부로의 임프린트재의 충전을 촉진하는 제1 기체를 상기 기판과 상기 형의 간극에 공급하는 공정과,
    임프린트재의 경화를 저해하는 제2 기체를 상기 간극에 공급하는 공정
    을 포함하고,
    상기 제1 기체를 공급하는 공정에서는, 임프린트재와 상기 형의 상기 패턴 영역이 접촉하지 않은 상태에서, 상기 기판과 상기 형이 상대 이동하고 있을 때 상기 제1 기체를 상기 간극에 공급하고,
    상기 제2 기체를 공급하는 공정에서는, 임프린트재와 상기 형의 상기 패턴 영역이 접촉한 상태에서, 상기 간극에 있어서의 상기 패턴 영역의 주변에 상기 제2 기체를 공급하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
  14. 삭제
  15. 제1항, 제3항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 임프린트 장치에 의해 기판 상에 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 공정에서 상기 패턴이 형성된 상기 기판을 가공하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 제조 방법.
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