KR102294037B1 - 임프린트 장치, 및 물품 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
이물의 제거 성능의 점에서 유리한 임프린트 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
형을 사용하여 기판 상의 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 장치는, 상기 형과 상기 기판 사이의 공간에 이온을 공급하는 이온 공급부와, 상기 공간에 설치되고, 대전함으로써 이물을 포착하는 포착부와, 상기 기판 또는 상기 형의 교환의 기간 중에, 상기 이온 공급부로부터의 상기 이온에 의해 상기 포착부에 축적된 전하가 감소되도록 상기 포착부에 인가하는 전압을 제어하는 제어부를 갖는다.
형을 사용하여 기판 상의 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 장치는, 상기 형과 상기 기판 사이의 공간에 이온을 공급하는 이온 공급부와, 상기 공간에 설치되고, 대전함으로써 이물을 포착하는 포착부와, 상기 기판 또는 상기 형의 교환의 기간 중에, 상기 이온 공급부로부터의 상기 이온에 의해 상기 포착부에 축적된 전하가 감소되도록 상기 포착부에 인가하는 전압을 제어하는 제어부를 갖는다.
Description
본 발명은 임프린트 장치, 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.
임프린트 장치는, 실리콘 웨이퍼나 유리 플레이트 등의 기판 상의 임프린트재와 형을 접촉시킨 상태에서 임프린트재를 경화시키고, 경화한 임프린트재로부터 형을 박리함으로써 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성한다.
임프린트 장치에서는, 경화한 임프린트재로부터 형을 박리할 때에 형이 대전되는 박리 대전이라고 하는 현상이 일어난다. 이러한 박리 대전이 일어나면, 주위의 이물(파티클)이 형에 끌어당겨져서 부착될 수 있다. 형에 이물이 부착된 상태에서 형과 기판 상의 임프린트재를 접촉시켜버리면, 형성된 패턴에 결함이 발생하거나, 형이 파손되거나 할 수 있다.
이것에 대한 종래 기술로서는, 부유하는 파티클, 또는 형이나 기판에 부착되어 있는 파티클을 정전기력에 의해 포착하여 제거하는 것이 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 형에 이물 포착 영역을 설치하고, 그 이물 포착 영역을 대전시킴으로써 기판의 전사 위치에의 반송 시에, 분위기 중 및/또는 기판 상에 존재하는 이물을 제거하는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 형의 제1면에 패턴부와 제1 도전막을 설치하고, 제2면에 제2 도전막을 설치하고, 제1 도전막 및 제2 도전막에 전하를 축적시킴으로써 패턴부의 근방의 파티클을 제1 도전막에 끌어당기는 것이 기재되어 있다.
또한, 대전한 장치 내의 이물이나 형에 대하여 제전을 행함으로써, 형에 이물이 부착될 확률을 낮출 수 있다. 제전은, 예를 들어 이오나이저를 사용하여 행하여진다.
형에 이물이 부착될 확률을 더욱 낮추기 위해, 상기한 정전기력에 의한 이물의 포착과 이오나이저에 의한 형의 제전을 병용하는 것이 생각된다. 그러나 이 경우, 이오나이저에 의해 발생한 이온이 특허문헌 1에 개시되는 바와 같은 대전시킨 이물 포착 영역에 끌어당겨져서, 이물 포착 영역에 이물을 끌어당기는 정전기력이 저하될 가능성이 있다.
본 발명은 예를 들어, 이물의 제거 성능의 점에서 유리한 임프린트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일측면에 의하면, 형을 사용하여 기판 상의 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며, 상기 형과 상기 기판 사이의 공간에 이온을 공급하는 이온 공급부와, 상기 공간에 설치되고, 대전함으로써 이물을 포착하는 포착부와, 상기 기판 또는 상기 형의 교환의 기간 중에, 상기 이온 공급부로부터의 상기 이온에 의해 상기 포착부에 축적된 전하가 감소되도록 상기 포착부에 인가하는 전압을 제어하는 제어부를 갖는 임프린트 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 예를 들어, 이물의 제거 성능의 점에서 유리한 임프린트 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 있어서의 임프린트 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 이온 공급부와 포착부를 병용한 경우의 과제를 설명하는 도면.
도 3은 실시 형태에 있어서의 포착부에 축적한 전하를 제거하는 처리를 설명하는 도면.
도 4는 실시 형태에 있어서의 패턴 형성 동작 시퀀스와, 각 공정에서의 포착부의 인가 전압의 예를 도시하는 도면.
도 5는 실시 형태에 있어서의 물품 제조 방법을 설명하는 도면.
도 2는 이온 공급부와 포착부를 병용한 경우의 과제를 설명하는 도면.
도 3은 실시 형태에 있어서의 포착부에 축적한 전하를 제거하는 처리를 설명하는 도면.
도 4는 실시 형태에 있어서의 패턴 형성 동작 시퀀스와, 각 공정에서의 포착부의 인가 전압의 예를 도시하는 도면.
도 5는 실시 형태에 있어서의 물품 제조 방법을 설명하는 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는 본 발명의 실시의 구체예를 나타내는 것에 지나지 않는 것이며, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시 형태 중에서 설명되어 있는 특징의 조합 모두가 본 발명의 과제 해결을 위하여 필수인 것이라고는 할 수 없다.
먼저, 실시 형태에 따른 임프린트 장치의 개요에 대하여 설명한다. 임프린트 장치는, 기판 상에 공급된 임프린트재를 형과 접촉시키고, 임프린트재에 경화용의 에너지를 부여함으로써, 형의 요철 패턴이 전사된 경화물의 패턴을 형성하는 장치이다.
임프린트재로서는, 경화용의 에너지가 부여되는 것에 의해 경화하는 경화성 조성물(미경화 상태의 수지라고 칭하는 경우도 있다)이 사용된다. 경화용의 에너지로서는, 전자파, 열 등이 사용될 수 있다. 전자파는, 예를 들어, 그 파장이 10nm 이상 1mm 이하의 범위로부터 선택되는 광, 예를 들어, 적외선, 가시광선, 자외선 등일 수 있다. 경화성 조성물은, 광의 조사에 의해, 또는, 가열에 의해 경화하는 조성물일 수 있다. 이들 중, 광의 조사에 의해 경화하는 광경화성 조성물은, 적어도 중합성 화합물과 광중합 개시제를 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 더 함유해도 된다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소 공여체, 내첨부형 이형제, 계면 활성제, 산화 방지제, 폴리머 성분 등의 군에서 선택되는 적어도 1종이다. 임프린트재는, 임프린트재 공급 장치(후술하는 도 1의 임프린트재 공급부(7)에 대응)에 의해, 액적상, 또는 복수의 액적이 연결되어서 생긴 도상 또는 막상으로 되어서 기판 상에 배치될 수 있다. 임프린트재의 점도(25℃에서의 점도)는 예를 들어, 1mPa·s 이상 100mPa·s 이하일 수 있다. 기판의 재료로서는, 예를 들어, 유리, 세라믹스, 금속, 반도체, 수지 등이 사용될 수 있다. 필요에 따라, 기판의 표면에, 기판과는 다른 재료를 포함하는 부재가 설치되어도 된다. 기판은, 예를 들어, 실리콘 기판, 화합물 반도체 기판, 석영 유리이다.
도 1은, 본 실시 형태에 있어서의 임프린트 장치(1)의 구성을 도시하는 도면이다. 여기에서는 광경화법을 채용한 임프린트 장치를 예시하지만, 열경화법을 채용해도 된다. 또한, 이하의 도면에 있어서는, 기판 상의 임프린트재에 대하여 자외선을 조사하는 조명계의 광축과 평행인 방향으로 XYZ 좌표계에 있어서의 Z축을 취하고, Z축에 수직한 평면 내에 있어서 서로 직교하는 방향으로 X축 및 Y축을 취한다.
경화부(20)는 임프린트 처리에 있어서, 기판(2) 상의 임프린트재(8)를 경화시키기 위하여 임프린트재(8)에 대하여 자외선(21)을 조사한다. 따라서 경화부(20)는 광원과, 이 광원으로부터 조사된 자외선(21)을 임프린트 처리에 적절한 광으로 조정하는 광학 소자를 포함할 수 있다.
형(4)는, 외주 형상이 예를 들어 직사각형이며, 기판(2)에 대향하는 면에 예를 들어 회로 패턴 등이 전사해야할 패턴이 형성된 패턴부(5)를 포함한다. 형(4)의 재질은, 자외선(21)을 투과시키는 것이 가능한 재질(예를 들어 석영)로 한다.
형 보유 지지부(6)는 형(4)을 보유 지지하여 형(4)을 이동시키는 구동 기구를 갖는다. 형 보유 지지부(6)는 형(4)에 있어서의 자외선(21)의 조사면의 외주 영역을 진공 흡착력이나 정전기의 힘에 의해 끌어당김으로써 형(4)의 보유 지지가 가능하다. 형 보유 지지부(6)는 형(4)과 기판(2) 상의 임프린트재(8)의 접촉 또는 분리를 선택적으로 행하도록 형(4)을 각 축 방향으로 이동시킨다. 또한, 형 보유 지지부(6)는 형(4)이 고정밀도의 위치 결정에 대응하기 위해서, 조동 구동계나 미동 구동계 등의 복수의 구동계를 갖고 있어도 된다. 또한, Z축 방향뿐만 아니라, X축 방향이나 Y축 방향, 또는 각 축의 회전 방향인 θ 방향의 위치 조정 기능이나, 형(4)의 기울기를 보정하기 위한 틸트 기능 등을 갖는 구성도 있을 수 있다. 또한, 임프린트 장치(1)에 있어서의 접촉 및 분리의 동작은, 형(4)을 Z축 방향으로 이동시킴으로써 실현해도 되지만, 기판 스테이지(3)를 Z축 방향으로 이동시킴으로써 실현해도 되고, 또는, 그 양쪽을 상대적으로 이동시켜도 된다. 형 보유 지지부(6)에 의해 형(4)이 배치되는 영역의 주변에는, 형(4)의 측면을 둘러싸도록 형 주변 부재(9)가 배치되어 있다.
기판(2)은 예를 들어, 단결정 실리콘 기판이나 SOI(Silicon on Insulator) 기판이다. 이 기판(2)의 피처리면에는, 형(4)에 형성된 패턴부(5)에 의해 성형되는 임프린트재(8)가 공급된다.
기판 스테이지(3)(기판 보유 지지부)는 기판(2)을 보유 지지하고, 형(4)과 기판(2) 상의 임프린트재(8)를 접촉시키는 때에 형(4)과 임프린트재(8)의 위치 정렬을 실시한다. 또한 기판 스테이지(3)는 각 축방향으로 이동 가능하게 하는 스테이지 구동 기구(도시하지 않음)를 갖는다. 스테이지 구동 기구는, X축 및 Y축의 각 방향에 대하여 조동 구동계나 미동 구동계 등의 복수의 구동계로 구성되어 있어도 된다. 또한, Z축 방향의 위치 조정을 위한 구동계나, 기판(2)의 θ 방향의 위치 조정 기능, 또는 기판(2)의 기울기를 보정하기 위한 틸트 기능 등을 갖는 구성도 있을 수 있다. 기판 스테이지(3) 상의 기판(2)이 배치되는 영역의 주변에는, 기판(2)의 측면을 둘러싸도록, 기판 주변 부재(10)가 배치되어 있다. 기판 주변 부재(10)는 기판(2)의 상면과 동등한 높이의 상면을 가질 수 있다.
임프린트재 공급부(7)는 형 보유 지지부(6)의 근방에 설치되어, 기판(2) 상에 임프린트재(8)(미경화 수지)를 공급한다. 임프린트재 공급부(7)에 의한 임프린트재(8)의 공급량은, 기판(2) 상에 형성되는 임프린트재(8)의 원하는 두께나, 형성되는 패턴의 밀도 등에 따라 적절히 결정된다.
가스 공급부(11)는 형(4)을 둘러싸도록 형 주변 부재(9)에 배치될 수 있다. 가스 공급부(11)는 기판(2)과 형(4) 사이의 공간에 퍼지 가스를 공급한다. 퍼지 가스로서는, 임프린트재(8)의 경화를 저해하지 않는 가스, 예를 들어, 헬륨 가스, 질소 가스 및 응축성 가스(예를 들어, 펜타플루오로 프로판(PFP)) 중 적어도 하나를 포함하는 가스가 사용될 수 있다. 형 주변 부재(9), 기판 주변 부재(10)가 설치된 구성은, 기판(2)과 형(6) 사이의 공간을 효율적으로 퍼지 가스로 채우기 위해 유리하다.
제어부(100)는 임프린트 장치(1)의 각 구성 요소의 동작 및 조정 등을 제어할 수 있다. 제어부(100)는 예를 들어 컴퓨터에 의해 구성되고, 임프린트 장치(1)의 각 구성 요소에 회선을 통하여 접속되고, 프로그램에 따라서 각 구성 요소의 제어를 실행한다. 또한, 제어부(100)는 임프린트 장치(1)의 다른 부분과 일체로(공통의 하우징 내에) 구성되어도 되고, 임프린트 장치(1)의 다른 부분과는 별체로(다른 하우징 내에) 구성되어도 된다.
임프린트 처리는, 제어부(100)에 의한 제어 하, 다음과 같이 행하여진다. 먼저, 임프린트재 공급부(7)에 의해, 기판(2) 상에 임프린트재(8)가 공급되고, 기판 스테이지(3)에 의해, 형(4)과 기판(2)이 소정의 위치 관계에 위치 결정된다. 그 후, 예를 들어 형 보유 지지부(6)를 -Z 방향으로 이동시킴으로써, 패턴부(5)를 임프린트재(8)에 접촉시킨다. 이어서, 패턴부(5)를 임프린트재(8)에 접촉시킨 상태에서, 경화부(20)에 의해 임프린트재(8)를 경화시킨다. 그 후, 예를 들어 형 보유 지지부(6)를 +Z 방향으로 이동시킴으로써, 패턴부(5)를 경화한 임프린트재(8)로부터 박리한다. 이러한 임프린트 처리에 의해, 기판(2) 상에 임프린트재(8)의 패턴이 형성된다.
임프린트 장치(1)는 반도체 디바이스를 제조하기 위한 청정한 환경 내에 놓이는데, 이물의 발생을 완전히 없애는 것은 곤란하다. 임프린트 장치를 구성하는 재료 자체, 재료끼리의 미끄럼 이동, 임프린트 장치 밖으로부터의 반입 등에 의해, 파티클 등의 이물이 발생할 수 있다. 이물이 기판(2) 상 또는 패턴부(5)에 부착된 상태에서 패턴부(5)를 임프린트재(8)에 접촉시켜버리면, 패턴 결함이 발생하거나, 또는, 패턴부(5)가 파손될 가능성이 있다.
임프린트 장치(1)에서는, 경화한 임프린트재(8)로부터 패턴부(5)를 박리하는 공정에서 패턴부(5)가 대전하는 박리 대전이라고 하는 현상이 일어날 수 있다. 박리 대전이 일어나면, 주위의 이물이 패턴부(5)에 끌어당겨져서 부착될 확률이 높아진다. 패턴부(5)의 패턴 치수나 패턴 깊이에 따라 다르지만, 하프 피치 치수 이상의 크기의 이물이 있으면 패턴 결함이 발생할 가능성이 높아진다.
그래서, 임프린트 장치(1)는 박리 대전한 패턴부(5) 및 이물에 대하여 제전을 행하기 위해서, 형(4)과 기판(2) 사이의 공간에 이온을 공급하는 이온 공급부(12)를 구비하고 있다. 이온 공급부(12)는 이오나이저라고도 불릴 수 있다. 이오나이저에는, 코로나 방전 방식, 에너지선(예를 들어, X선이나, α선) 조사 방식 등, 몇 가지의 종류가 존재한다. 일반적으로, 코로나 방전 방식은 그 자체가 파티클 발생 요인이 될 가능성이 있기 때문에, 청정도를 유지하여 제전을 행할 수 있는 X선 조사 방식이나 α선 조사 방식을 채용하면 된다. 대전한 패턴부(5)에, 직접, X선이나 α선을 조사하면 패턴부(5) 아래에서 이온이 발생하여, 제전된다. 일반적으로 α선은 비정이 짧아, 선원으로부터 몇cm에서 소실되어버린다. X선은 에너지에도 의존하지만, 선원으로부터 수십cm 내지 수m까지 도달한다. 그 때문에, 하나의 조사 선원인 정도의 범위를 제전하고자 하는 경우에는, X선 조사 방식쪽이 유리하다. 또한, X선이나 α선으로 기체를 이온화시키고, 이온화된 기체를 패턴부(5) 아래에 공급하는 방법도 있을 수 있다. 도 1의 예에서는, 이온 공급부(12)로서 X선 이오나이저를 배치하고 있다.
또한, 이물은, 기판 주변 부재(10)의 상면 등에도 부착될 수 있다. 기판 주변 부재(10)에 대하여 부착되는 이물의 부착 강도는 다양하다. 기판 주변 부재(10)에 부착된 이물이 기판 주변 부재(10)로부터 이탈하지 않으면, 그 이물이 패턴부(5)에 부착되는 일은 없다. 한편, 기판 주변 부재(10)에 부착된 이물이 기판 주변 부재(10)로부터 이탈하면, 그 이물이 패턴부(5)에 부착될 가능성이 있다. 구체적으로는, 박리 대전한 패턴부(5)와 기판 주변 부재(10) 사이에 형성되는 전계에 의해 이물에 대하여 정전기력(쿨롱력)이 작용하고, 그 정전기력이 이물의 부착력을 초과하면 이물이 이탈하고, 패턴부(5)에 끌어당겨져서 부착될 수 있다. 기판 주변 부재(10)의 상면은, 기판(2)의 상면과 동일한 높이를 가질 수 있으므로, 패턴부(5)와 기판 주변 부재(10)의 상면과의 거리는 상당히 작다. 정전기력은, 거리의 제곱에 역비례하기 때문에, 기판 주변 부재(10) 상의 이물에 작용하는 정전기력은, 기판 주변 부재(10)가 없는 경우에 있어서의 기판 스테이지(3) 및 그 주변에 존재하는 부재에 작용하는 정전기력보다도 상당히 큰 것이 될 수 있다. 따라서, 기판 주변 부재(10)에는, 다수의 기판의 처리를 통하여 다수의 이물이 부착될 수 있다.
그래서, 임프린트 장치(1)는 형(4)과 기판(2) 사이의 공간에 설치되고, 그 공간, 특히 기판 주변 부재(10) 및 그 주변의 이물을 포착하는 클리닝 처리를 행하는 포착부(13)를 구비한다. 포착부(13)는 대전함으로써 이물을 끌어당기는 대전 플레이트일 수 있다. 클리닝 처리는, 제어부(100)가 포착부(13)의 구동을 제어함으로써 이루어질 수 있다. 포착부(13)(대전 플레이트)는 형(4)과 기판(2) 사이의 공간에 위치하도록, 예를 들어 형 주변 부재(9)에 배치된다. 이때, 포착부(13)는 형(4)과 거의 동일한 높이에서 형(4)의 주변에 배치되고, 도시하지 않은 전원에 접속되어 있다. 이 포착부(13)에는, 임프린트 장치(1)의 접지 전위를 기준으로 한 전압을 플러스측, 마이너스측 중 어느 쪽으로든 인가하는 것이 가능하게 되어 있다. 포착부(13)의 전극은 구리박 등의 도체로 구성되고, 그 표면은 산화 등의 열화, 고전압 인가 시의 방전, 발진을 방지하기 위하여 폴리이미드 등의 수지 필름으로 덮여 있다.
클리닝 처리는, 포착부(13)를 기판 주변 부재(10)와 대향한 상태에서 전압을 인가하고, 정전기력에 의해 기판 주변 부재(10)에 대하여 약한 부착력으로 흡착되어 있는 이물을 이탈시켜, 포착부(13)에 흡착시킴으로써 행하여진다. 예를 들어, 패턴부(5)가 박리 대전에 의해 마이너스측으로 대전되어, 기판 주변 부재(10)에 대하여 전계 E0이 발생하는 경우, 제어부(100)는 임프린트 처리 전에 포착부(13)에 마이너스측의 전압을 인가하여, 기판 주변 부재(10)에 대하여 전계 E를 발생시킨다. 이때, 제어부(100)는 전계 E가 전계 E0보다 커지도록 포착부(13)에 인가하는 전압을 제어한다. 그 결과, 원래, 전계 E0에서 이탈하여 패턴부(5)에 부착될 가능성이 있는 기판 주변 부재(10) 상의 이물을, 미리 포착부(13)에 흡착시킬 수 있다. 이에 의해, 박리 대전한 패턴부(5)에 이물이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 임프린트 장치(1)는 박리 대전에 의해 대전한 형(4)(의 패턴부(5))의 표면 전위를 계측하는 제1 계측부(18)를 가질 수 있다. 이 제1 계측부(18)에 의해, 패턴부(5)의 박리 대전의 극성과 크기를 계측할 수 있다. 제1 계측부(18)는 예를 들어 기판 스테이지(3)에 배치되고, 제1 계측부(18)와 형(4)을 대향시킨 상태에서 형(4)의 표면 전위를 계측할 수 있다. 또한, 임프린트 장치(1)는 포착부(13)의 표면 전위를 계측하는 제2 계측부(19)를 가질 수 있다. 제2 계측부(19)도 예를 들어 기판 스테이지(3)에 배치되고, 제2 계측부(19)와 포착부(13)를 대향시킨 상태에서 포착부(13)의 표면 전위를 계측할 수 있다. 또한, 제1 계측부(18)와 제2 계측부(19)는 따로 따로의 계측부가 아니라 단체의 계측부로서 구성되어 있어도 된다. 또한, 제1 계측부(18) 및 제2 계측부(19)는 임프린트 장치(1)의 외부에 설치되어 있어도 된다. 예를 들어 제1 계측부(18)가 임프린트 장치(1)의 외부에 있는 경우, 이형 후의 형(4)을 임프린트 장치(1)의 밖으로 반출하고 나서 계측을 행하게 된다.
이어서, 이온 공급부(12)와 포착부(13)를 병용하는 경우에 대하여 설명한다. 포착부(13)로 미리 이물을 포착하고, 또한, 이온 공급부(12)로 패턴부(5) 및 이물에 대하여 제전을 행해 정전기력을 약화시킴으로써, 이물이 패턴부(5)에 부착될 확률을 더욱 낮출 수 있다. 이때, 도 2에 도시한 바와 같이, 마이너스측에 전압을 인가하고 있는 포착부(13)에, 이온 공급부(12)에 의해 발생한 양이온이 끌어당겨져서 흡착되면, 포착부(13)가 형성하는 전계 E의 강도가 저하될 수 있다. 포착부(13)의 표면은 폴리이미드 등의 절연 필름으로 덮여 있으므로, 흡착한 양이온은 보존되어, 흡착될 때마다 축적된다. 그로 인해, 제어부(100)가 설정한 인가 전압은 축적된 이온에 의한 전압으로 상쇄되어버려, 포착부(13)가 형성하는 전계 E의 강도가 저하되고 클리닝 효과도 저감된다.
그래서, 임프린트 장치(1)는 도 3에 도시한 바와 같이, 포착부(13)에 의한 클리닝 처리를 실시하지 않을 때에, 포착부(13)에 축적된 플러스의 전하를 제거함으로써 클리닝 효과를 회복시킨다. 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 포착부(13)에 예를 들어 전압을 인가하지 않는 상태(접지 전위)에서, 이온 공급부(12)로부터 X선을 조사하여, 포착부(13)의 둘레에 이온을 공급한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 포착부(13)에 의한 클리닝 처리 시에, 포착부(13)에는 인가 전압과 역극성의 양이온이 흡착되어 있기 때문에, 도 3의 (a)에 도시하는 전압을 인가하지 않는 상태에서는, 플러스측의 전계가 형성되어 있다. 그로 인해, 포착부(13)의 둘레에서 발생한 이온 중 음이온이 포착부(13)에 끌어당겨져 흡착함으로써, 포착부(13)에 축적되어 있는 플러스의 전하가 감소할 수 있다.
또한, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 포착부(13)에 클리닝 처리 시와는 역극성(이 경우에는 플러스측), 즉, 박리 대전의 역극성 전압을 인가한 상태에서, 이온 공급부(12)로부터 X선을 조사하고, 포착부(13)의 둘레에 이온을 공급한다. 이 경우, 축적된 양이온에 의한 플러스의 전계에 포착부(13)에 인가한 플러스측의 전압에 의한 전계가 추가되므로, 도 3의 (a)의 경우와 비교하여, 더 강한 정전기력으로, 이온 공급부(12)에 의해 공급된 음이온이 포착부(13)에 끌어당겨져 흡착된다. 그로 인해, 클리닝 처리 시에 포착부(13)에 축적된 전하를 제거할 때는, 도 3의 (b)와 같이 포착부(13)에 클리닝 처리 시와는 역극성의 전압을 인가한 상태에서 이온을 공급하면, 전하 제거의 속도를 향상시킬 수 있다.
단, 역극성의 전압을 인가한 상태에서 이온을 공급하면, 축적된 전하의 제거가 종료되더라도 역극성의 인가 전압의 영향으로 이온이 포착부(13)에 계속하여 끌어당겨진다. 그 결과, 축적된 양이온이 제거된 후, 포착부(13)에 이번에는 음이온이 축적될 가능성이 있다. 이 상태에서 포착부(13)에 의한 클리닝 처리를 실시하기 위하여 마이너스측의 전압을 인가하면, 본래의 인가 전압에 축적된 음이온에 의한 전계가 추가되므로 과잉한 마이너스측의 전계 E가 발생한다. 본래의 클리닝 처리에 필요한 전계 E보다도 큰 전계로 클리닝 처리를 실시하면 기판 스테이지(3) 상에 배치된 도시하지 않은 센서류에 악영향을 줄 가능성이 있다. 따라서, 도 3의 (b)와 같이, 포착부(13)에 역극성의 전압을 인가한 상태에서 이온을 공급하는 경우에는, 과잉한 음이온이 흡착되지 않도록 이온의 공급 시간을 제어하는 것이 좋다. 본 실시 형태에서는, 박리 대전한 패턴부(5)의 제전과, 포착부(13)에의 이온 공급을, 동일한 이온 공급부(12)의 X선 조사로 행하고 있지만, 각각의 용도를 위하여 개별의 이온 공급부를 준비해도 된다. 또한, 이온 공급부(12)는 X선 조사 방식 이외의 이온 발생 방식을 채용해도 된다.
제어부(100)는 기판(2) 또는 형(4)의 교환 기간 중에, 이온 공급부(12)로부터의 이온에 의해, 포착부(13)에 축적된 전하가 감소되도록 포착부(13)에 인가하는 전압을 제어한다. 이하, 도 4를 참조하면서, 본 실시 형태에 있어서의 패턴 형성 동작 시퀀스와, 각 공정 있어서의 포착부(13)의 인가 전압의 구체예를 나타낸다.
S201에서, 제어부(100)는 도시하지 않은 기판 반송 기구를 제어하여, 임프린트 장치(1)의 기판 전달 에어리어에서 임프린트 처리 대상의 기판(2)을 기판 스테이지(3)에 배치한다. 이때, 예를 들어 포착부(13)의 전압 인가를 OFF(접지 전위)로 해둔다.
S202에서, 제어부(100)는 기판(2)이 보유 지지된 기판 스테이지(3)를 포착부(13)에 대향하는 위치로 이동시키고, 포착부(13)에 패턴부(5)의 박리 대전과 동극성의 전위인 제1 전위를 인가하고, 기판(2) 및 기판 주변 부재(10)의 클리닝 처리를 행한다. 제어부(100)는 이 클리닝 처리에 앞서, 제1 계측부(18)와 패턴부(5)를 대향시킨 상태에서 패턴부(5)의 표면 전위를 계측하고, 제1 계측부(18)의 계측 결과에 기초하여, 제1 전위의 극성 및 크기를 결정할 수 있다.
S203에서, 임프린트 처리(패턴 형성 처리)가 실행된다. 임프린트 처리의 기간 중, 제어부(100)는 포착부(13)에 S202로부터 계속하여 동일한 전압(제1 전위)을 인가한다. S204에서, 제어부(100)는 기판(2) 상의 모든 샷 영역에 임프린트 처리가 행하여졌는지를 판단한다. 임프린트 미처리의 샷 영역이 있는 경우에는, S202로 복귀되고, 다음 샷 영역에 대하여 처리를 반복한다. 모든 샷 영역에의 임프린트 처리가 완료된 경우에는, S205로 진행한다. 이때, 포착부(13)에는, S203으로부터 계속하여 동일한 전압이 인가되고 있다.
S205에서, 제어부(100)는 기판을 교환하기 위해서, 기판 반송 기구를 제어하여, 임프린트 처리 완료된 기판(2)을 기판 전달 에어리어에서 반출한다. 여기서, 기판(2)을 반출하고 다음 처리 대상인 기판을 반입하는 데 필요한 소정의 대기 시간이 생긴다. 이 대기 시간 동안에, 포착부(13)에 축적된 전하를 제거한다(S206). 그래서 S205와 S206에서는, 제어부(100)는 예를 들어, 포착부(13)에 인가하는 전압을, 절댓값이 제1 전위보다 작은 제2 전위로 한다. 제2 전위는, 축적 전하의 제거 작용을 저해하지 않을 정도로 낮은 전압이면 된다. 예를 들어, 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 포착부(13)에 인가하는 전압을 OFF, 즉 제2 전압을 접지 전위로 해도 된다. 또는, S205와 S206에서는, 제어부(100)는 포착부(13)에 인가하는 전압을, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제2 전위로서 박리 대전의 역극성의 값으로 해도 된다. 포착부(13)에의 인가 전압은, 도 3의 (a)와 같이 OFF에서도 축적 전하를 감소시킬 수는 있지만, 도 3의 (b)와 같이 박리 대전의 역극성의 값으로 함으로써 축적 전하의 제거 시간을 단축할 수 있다. 기판 교환의 기간 중에서 충분히 포착부(13)의 축적 전하를 감소시킬 수 있는 것이라면 전압 인가는 OFF여도 되지만, 기판 교환의 기간 내에 충분히 전하를 제거할 수 없는 것이라면 인가 전압은 박리 대전의 역극성의 값으로 하면 된다. 박리 대전의 역극성의 전위를 포착부(13)에 인가하는 경우에는, 미리, 클리닝 처리 후의 포착부(13)의 표면 전위를 제2 계측부(19)로 계측하고, 그 계측 결과에 기초하여, 인가하는 전위의 크기가 결정될 수 있다.
S207에서, 제어부(100)는 모든 기판에 임프린트 처리가 행하여졌는지 판단한다. 임프린트 미처리의 기판이 있는 경우에는, S201로 복귀되고, 모든 기판에 임프린트 처리가 완료된 경우에는, 패턴 형성 동작을 종료한다.
도 4의 예에서는, 기판(2)을 교환하는 공정의 동안에 포착부(13)의 축적 전하의 제거를 행했지만, 형(4)을 교환하는 공정에서 포착부(13)의 축적 전하의 제거를 행해도 된다. 기판(2)의 교환보다 형(4)의 교환쪽이 교환 시간은 길어지는 경우가 많다. 그로 인해, 형(4)의 교환 시 쪽이 포착부(13)의 축적 전하를 제거하기 위한 시간을 충분히 확보할 수 있다.
이상의 예에서는, 기판 또는 형의 교환 기간 중에 포착부(13)의 축적 전하의 제거를 행하도록 했지만, 본 발명은 그것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제2 계측부(19)로 포착부(13)의 표면 전위를 계측하고, 계측된 표면 전위에 기초하여, 포착부(13)에 역치를 초과하는 전하가 축적되어 있다고 판단되는 경우에, 포착부(13)의 축적 전하의 제거를 행하게 해도 된다.
이상의 실시 형태에 따르면, 이온 공급부(12)의 부작용에 의해 여분의 전하가 축적되어 정전기력이 저하된 포착부(13)의 정전기력을 회복시켜, 효과적으로 임프린트 공간 내의 이물 제거를 행할 수 있다.
<물품 제조 방법의 실시 형태>
임프린트 장치를 사용하여 형성한 경화물의 패턴은, 각종 물품의 적어도 일부에 항구적으로, 또는 각종 물품을 제조할 때에 일시적으로 사용된다. 물품이란, 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 또는, 형 등이다. 전기 회로 소자로서는, DRAM, SRAM, 플래시 메모리, MRAM과 같은, 휘발성 또는 불휘발성의 반도체 메모리나, LSI, CCD, 이미지 센서, FPGA와 같은 반도체 소자 등을 들 수 있다. 형으로서는, 임프린트용 형 등을 들 수 있다.
경화물의 패턴은, 상기 물품의 적어도 일부의 구성 부재로서, 그대로 사용되거나, 또는, 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 기판의 가공 공정에 있어서 에칭 또는 이온 주입 등이 행하여진 후, 레지스트 마스크는 제거된다.
이어서, 물품 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 절연체 등의 피가공재(2z)가 표면에 형성된 실리콘 기판 등의 기판(1z)을 준비하고, 계속해서, 잉크젯법 등에 의해, 피가공재(2z)의 표면에 임프린트재(3z)를 부여한다. 여기에서는, 복수의 액적상으로 된 임프린트재(3z)가 기판 상에 부여된 모습을 도시하고 있다.
도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 임프린트용 형(4z)을, 그 요철 패턴이 형성된 측을 기판 상의 임프린트재(3z)를 향하여 대향시킨다. 도 5의 (c)에 도시하는 바와 같이, 임프린트재(3z)가 부여된 기판(1z)과 형(4z)을 접촉시키고, 압력을 가한다. 임프린트재(3z)는 형(4z)과 피가공재(2z)의 간극에 충전된다. 이 상태에서 경화용의 에너지로서 광을 형(4z)을 통하여 조사하면, 임프린트재(3z)는 경화한다.
도 5의 (d)에 도시하는 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, 형의 오목부가 경화물의 볼록부에, 형의 볼록부가 경화물의 오목부에 대응한 형상이 되어 있어, 즉, 임프린트재(3z)에 형(4z)의 요철 패턴이 전사되게 된다.
도 5의 (e)에 도시하는 바와 같이, 경화물의 패턴을 내에칭형으로 하여 에칭을 행하면, 피가공재(2z)의 표면 중, 경화물이 없거나 또는 얇게 잔존한 부분이 제거되어, 홈(5z)이 된다. 도 5의 (f)에 도시하는 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거하면, 피가공재(2z)의 표면에 홈(5z)이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 여기에서는 경화물의 패턴을 제거했지만, 가공 후에도 제거하지 않고, 예를 들어, 반도체 소자 등에 포함되는 층간 절연용의 막, 즉, 물품의 구성 부재로서 이용해도 된다.
1: 임프린트 장치
2: 기판
3: 기판 스테이지
4: 형
5: 패턴부
6: 형 보유 지지부
8: 임프린트재
12: 이온 공급부
13: 포착부
100: 제어부
2: 기판
3: 기판 스테이지
4: 형
5: 패턴부
6: 형 보유 지지부
8: 임프린트재
12: 이온 공급부
13: 포착부
100: 제어부
Claims (9)
- 형을 사용하여 기판 상의 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
상기 형과 상기 기판 사이의 공간에 이온을 공급하는 이온 공급부와,
상기 공간에 설치되고, 대전함으로써 이물을 포착하는 포착부와,
상기 기판 또는 상기 형의 교환 전에, 이물이 포착되도록 상기 포착부에 인가하는 전압을 제어하고,
상기 기판 또는 상기 형의 교환 기간 중에, 상기 포착부에 축적된 전하가 감소되게끔, 상기 이온 공급부로부터 상기 이온이 상기 공간에 공급되도록 상기 이온 공급부를 제어하면서, 상기 포착부에 인가하는 전압을 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치. - 제1항에 있어서,
상기 형의 표면 전위를 계측하는 제1 계측부를 더 갖고,
상기 제어부는, 상기 기판에 상기 패턴을 형성하는 처리의 기간 중에는, 상기 제1 계측부에 의해 계측된 상기 형의 표면 전위와 동극성의 전위인 제1 전위를 상기 포착부에 인가하고, 상기 기판 또는 상기 형의 교환의 기간 중에는, 절댓값이 상기 제1 전위보다 작은 제2 전위를 상기 포착부에 인가하는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제2 전위는, 접지 전위로 하는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치. - 제1항에 있어서,
상기 형의 표면 전위를 계측하는 제1 계측부를 더 갖고,
상기 제어부는, 상기 기판에 상기 패턴을 형성하는 처리의 기간 중에는, 상기 제1 계측부에 의해 계측된 상기 형의 표면 전위와 동극성의 전위인 제1 전위를 상기 포착부에 인가하고, 상기 기판 또는 상기 형의 교환의 기간 중에는, 상기 형의 표면 전위와는 역극성의 전위인 제2 전위를 상기 포착부에 인가하는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치. - 제4항에 있어서,
상기 포착부의 표면 전위를 계측하는 제2 계측부를 더 갖고,
상기 제어부는, 상기 제2 계측부에 의해 계측된 상기 포착부의 표면 전위에 기초하여, 상기 제2 전위의 크기를 결정하는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치. - 제1항에 있어서,
상기 형을 보유 지지하는 형 보유 지지부와,
상기 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
상기 형 보유 지지부에 보유 지지된 상기 형의 측면을 둘러싸도록 상기 형 보유 지지부에 배치된 형 주변 부재와,
상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 상기 기판의 측면을 둘러싸도록 상기 기판 보유 지지부에 배치된 기판 주변 부재를 더 갖고,
상기 포착부는, 상기 공간에 위치하도록 상기 형 주변 부재에 배치되고, 상기 기판 주변 부재와 대향한 상태에서 이물을 포착하는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치. - 형을 사용하여 기판 상의 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
상기 형과 상기 기판 사이의 공간에 이온을 공급하는 이온 공급부와,
상기 공간에 설치되고, 대전함으로써 이물을 포착하는 포착부와,
상기 포착부의 표면 전위를 계측하는 계측부와,
상기 계측부에 의해 계측된 상기 포착부의 표면 전위에 기초하여, 상기 포착부에 역치를 초과하는 전하가 축적되어 있다고 판단되는 경우에, 상기 이온 공급부로부터의 상기 이온에 의해 상기 포착부에 축적된 전하가 감소되도록 상기 포착부에 인가하는 전압을 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 임프린트 장치를 사용하여 기판에 패턴을 형성하는 공정과,
상기 패턴이 형성된 기판을 가공하는 공정을 갖고,
가공된 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는, 물품 제조 방법. - 제1항에 있어서, 상기 기판 또는 상기 형의 교환 전에 이물이 포착되도록 상기 포착부에 인가되는 전위를 제1 전위로 하고, 상기 기판 또는 상기 형의 교환 기간 중에 상기 포착부에 인가되는 전위를 제2 전위로 할 때,
상기 제어부는, 절대값이 상기 제1 전위보다 상기 제2 전위가 작아지도록, 상기 포착부의 인가 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
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