KR102367025B1 - 형틀을 사용하여 기판 상의 조성물을 성형하는 성형 장치 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

형틀을 사용하여 기판 상의 조성물을 성형하는 성형 장치 및 물품의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

형틀을 사용하여 기판 상의 조성물을 성형하는 성형 장치이며, 형틀과 조성물을 접촉시켜서 조성물을 성형한 후에 형틀과 조성물을 이격시키는 제1 방향에 있어서의, 형틀 보유 지지부와 기판 보유 지지부 중 적어도 한쪽의 이동을 행하는 제1 구동부와, 제1 방향에 대하여 수직인 방향에 있어서의 형틀 보유 지지부와 기판 보유 지지부 중 적어도 한쪽의 이동을 행하는 제2 구동부를 갖고, 형틀과 조성물을 이격시킬 때에, 제2 구동부에 의해 제1 방향에 대하여 수직인 제2 방향으로의 이동과 제1 방향에 대하여 수직이며 제2 방향에 교차하는 제3 방향으로의 이동을 행한다.

Description

형틀을 사용하여 기판 상의 조성물을 성형하는 성형 장치 및 물품의 제조 방법{MOLDING APPARATUS FOR MOLDING COMPOSITION ON SUBSTRATE USING MOLD AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은 형틀을 사용하여 기판 상의 조성물을 성형하는 성형 장치 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
임프린트 장치는, 기판 상에 배치된 임프린트재(경화성 조성물)에 형틀을 접촉시켜 해당 임프린트재를 경화시킴으로써 해당 기판 상에 임프린트재의 경화물로 이루어지는 패턴을 형성한다. 임프린트 장치에서는, 기판 상에서 경화시킨 임프린트재로부터 형틀을 분리하는 이형 시, 형틀과 경화된 임프린트재의 계면(접촉부)에 큰 박리력이 인가된다. 이 힘에 의해, 형성되는 패턴의 변형을 야기하는 경우가 있고, 이것이 패턴의 결함으로 될 수 있다.
특허문헌 1에서는, 이형 시, 기판 보유 지지부인 척의 흡착 압력을 약화시킴으로써, 형틀을 뗄 때에 기판을 척으로부터 부상시킨다. 이에 의해, 형틀과 경화된 임프린트재의 계면에 발생하는 힘을 저감하고, 패턴의 변형에 의한 결함을 감소시키고 있다.
또한, 특허문헌 2에서는, 이형 시, 형틀 및 기판의 적어도 한쪽을 기판면에 평행한 평면 내의 틸트 축 주위에서 틸트시키고, 틸트 축의 방향을 연속적 또는 간헐적으로 변경함으로써 틸트하는 방향을 변화시켜, 이형 시의 이형력을 저감하고 있다.
미국 특허 출원 공개 제2006/0172031호 명세서 일본 특허 제5669377호 공보
반도체 디바이스나 촬상 소자, 표시 패널 등의 물품의 제조에 임프린트 방식을 적용하는 경우, 가능한 한 큰 면적을 일괄하여 임프린트함으로써, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 이 경우, 형틀과 임프린트재가 접하는 면적은 커진다. 큰 면적을 일괄하여 임프린트할 경우, 이형 시에는 큰 면적의 형틀을 임프린트재로부터 분리하게 된다.
형틀과 기판을 기판면의 수직 방향으로 분리하여 이형할 경우, 박리는, 기판의 샷 영역의 외주로부터 중앙 방향으로 진행해 간다. 이 경우, 대략 미박리 영역이 샷 영역의 외주에 접하는 타원 형상으로 될 때, 점점 박리되고 있는 외측 모서리 부분이 가장 커지기 때문에, 형틀, 혹은, 기판에 가해지는 힘의 총합(이형력)이 최대로 된다. 따라서, 샷 영역의 면적이 커질수록, 이형력은 커지고, 기판 상에 형성된 임프린트재의 패턴에 결함이 발생한다는 문제가 발생하기 쉬워진다.
또한, 특허문헌 2에 의한 이형 방법에서는, 이형 중에 형틀 및 기판의 적어도 한쪽을 틸트시키기 때문에, 이형력을 충분히 저감하기 위하여 틸트양을 크게 하면, 형틀의 단부와 기판(경화성 조성물)이 접촉할 가능성이 있고, 기판면에 결함이 발생할 수 있다.
그래서, 본 발명은 형틀과 기판을 이격시킬 때에 가해지는 힘을 저감하면서, 기판 상의 결함을 저감하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하는 본 발명의 일측면으로서의 성형 장치는, 형틀을 사용하여 기판 상의 조성물을 성형하는 성형 장치이며, 형틀을 보유 지지하는 형틀 보유 지지부와, 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부와, 형틀과 조성물을 접촉시켜서 조성물을 성형한 후에 형틀과 조성물을 이격시키는 제1 방향에 있어서의, 상기 형틀 보유 지지부와 상기 기판 보유 지지부 중 적어도 한쪽의 이동을 행하는 제1 구동부와, 상기 제1 방향에 대하여 수직인 방향에 있어서의 상기 형틀 보유 지지부와 상기 기판 보유 지지부 중 적어도 한쪽의 이동을 행하는 제2 구동부를 갖고, 형틀과 조성물을 이격시킬 때에, 상기 제2 구동부에 의해 상기 제1 방향에 대하여 수직인 제2 방향으로의 이동과 상기 제1 방향에 대하여 수직이며 상기 제2 방향에 교차하는 제3 방향으로의 이동을 행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징들은 (첨부된 도면들을 참조하는)이하의 실시 형태들의 설명으로부터 자명할 것이다.
본 발명에 따르면, 형틀과 기판을 이격시킬 때에 가해지는 힘을 저감하면서, 기판 상의 결함을 저감할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 있어서의 임프린트 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 제1 실시 형태에 있어서의 이형 동작을 설명하는 도면이다.
도 3은 실시 형태에 있어서의 이형의 진행 상태를 도시하는 도면이다.
도 4는 제2 실시 형태에 있어서의 이형 동작을 설명하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다.
<제1 실시 형태>
먼저, 제1 실시 형태에 관한 임프린트 장치의 개요에 대하여 설명한다. 임프린트 장치는, 기판 상에 공급된 경화성 조성물을 형틀과 접촉시켜, 경화성 조성물에 경화용 에너지를 부여함으로써, 형틀의 요철 패턴이 전사된 경화물의 패턴을 형성하는 장치이다.
경화성 조성물은, 경화용 에너지가 부여되는 것에 의해 경화되는 물질(미경화 상태의 수지라고 칭할 수도 있음)이다. 경화용 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, 혹은, 가열에 의해 경화되는 조성물일 수 있다. 이들 중, 광의 조사에 의해 경화되는 광경화성 조성물은, 적어도 중합성 화합물과 광중합 개시제를 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 더 함유해도 된다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소공여체, 내첨형 이형제, 계면 활성제, 산화 방지제, 중합체 성분 등의 군에서 선택되는 적어도 1종이다. 경화성 조성물은, 경화성 조성물 공급 장치(도시하지 않음)에 의해, 액적 형상, 혹은 복수의 액적이 연결되어서 이루어진 섬 형상 또는 막 형상으로 되어서 기판 상에 배치될 수 있다. 경화성 조성물의 점도(25℃에서의 점도)는, 예를 들어 1mPa·s 이상 100mPa·s 이하일 수 있다. 기판의 재료로서는, 예를 들어 실리콘, 유리, 세라믹스, 금속, 수지 등이 사용될 수 있다. 필요에 따라, 기판의 표면에, 기판과는 다른 재료로 이루어지는 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. 본 실시 형태에 있어서, 임프린트 장치(1)는 자외선의 조사에 의해 경화성 조성물(임프린트재)을 경화시키는 광경화법을 채용하지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 입열에 의해 경화성 조성물을 경화시키는 열경화법을 채용할 수도 있다. 또한, 이하의 각 도면에 있어서는, 형틀(몰드, 템플릿이라고도 함)에 대한 자외선의 조사 축과 평행인 방향으로 XYZ 좌표계에 있어서의 Z축을 취하고, Z축에 수직인 평면 내에서 서로 직교하는 방향으로 X축 및 Y축을 취하는 것으로 한다.
임프린트 장치(1)는 조명계 유닛(2)과, 형틀(3)을 보유 지지하는 임프린트 헤드(4)와, 기판(5)을 보유 지지하여 이동 가능한 기판 스테이지(6)와, 경화성 조성물(10)을 공급하는 디스펜서(7)와, 제어부(8)를 구비한다. 조명계 유닛(2), 임프린트 헤드(4), 디스펜서(7)는 구조체(12)에 의해 지지되어 있다.
조명계 유닛(2)은 임프린트 처리 시에, 형틀(3)에 대하여 자외선(자외광)을 조사한다. 조명계 유닛(2)은 광원(20)과, 광원(20)으로부터 사출된 자외선을, 경화성 조성물(10)로의 조사에 적절한 광으로 조정하기 위한 조명 광학계(21)를 포함한다. 광원(20)로서는, 예를 들어 자외선을 발생하는 할로겐 램프가 사용될 수 있다. 조명 광학계(21)는 렌즈 등의 광학 소자, 개구가 설치된 애퍼쳐, 조사 및 차광을 전환하는 셔터 등을 포함할 수 있다.
형틀(3)은, 예를 들어 외형이 대략 직사각형이며, 예를 들어 디바이스의 회로 패턴 등의 요철 패턴이 3차원 형상으로 형성된 메사부(22)를 갖는다. 또한, 요철 패턴의 표면은, 기판(5)의 표면과의 밀착성을 유지하기 위해서, 고평면도로 가공되어 있다. 형틀(3)의 재질은, 석영 유리 등의 자외선을 투과시키는 것이 가능한 재료이다.
임프린트 헤드(4)는 형상 보정 기구(4a)(배율 보정 기구)와, 흡착력이나 정전력에 의해 형틀(3)을 끌어 당겨서 보유 지지하는 몰드 척(4b)(형틀 보유 지지부)을 갖는다. 또한, 임프린트 헤드(4)는 몰드 척(4b)(즉 형틀(3))에 대하여 XY 평면 내에서 Z축에 수직인 방향에 있어서의 이동을 행하는 형틀 수평 구동 기구(4c)(제2 구동부)와, Z축 방향에 있어서의 이동을 행하는 형틀 연직 구동 기구(4d)(제1 구동부)를 갖는다.
형상 보정 기구(4a)는 형틀(3)의 외주부의 측면 영역에 대하여 각각 대향하도록 설치된 복수의 핑거를 갖는다. 이들 핑거를 구동하여 형틀(3)에 압축력을 가함으로써, 형틀(3)에 형성된 패턴 영역이 목표 형상으로 보정된다. 또한, 형상 보정 기구(4a)의 구성은, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 형틀(3)에 대하여 인장력을 가하는 구성으로 해도 되고 또는 몰드 척(4b) 자체를 구동시킴으로써 형틀(3)과 몰드 척(4b)의 접촉면에 전단력을 부여하는 구성으로 해도 된다.
형틀 수평 구동 기구(4c)는 몰드 척(4b)을 Z축에 수직인 임의의 방향으로 병진 이동시키도록 설치된다. 형틀 연직 구동 기구(4d)는 기판(5) 상에 공급된 경화성 조성물(10)에 형틀(3)을 접촉시키기 위해서나 경화된 조성물(10)로부터 형틀을 이격시키기 위해서, 몰드 척(4b)을 Z축 방향으로 병진 이동시킨다. 또한, 형틀 연직 구동 기구(4d)는 형틀(3)을 θ 방향(Z축 둘레의 회전 방향)에 있어서의 위치를 조정하는 조정 기능이나, XY 평면에 대한 형틀(3)의 기울기를 조정하는 틸트 기능도 갖고 있다. 형틀 수평 구동 기구(4c)나 형틀 연직 구동 기구(4d)에 채용되는 액추에이터로서는 리니어 모터나 에어 실린더 등을 채용하는 것이 가능하다.
기판 스테이지(6) 및 기판 척(25)은 기판을 보유 지지하여 이동하는 기판 보유 지지부로서 기능한다. 기판 척(25)(흡착부)은 기판 스테이지(6) 상에 고정되어 있다. 기판 척(25)의 상면에는 다수의 구멍이 설치되어 있고, 이들의 구멍에는, 진공 장치 등의 흡착압 조정 기구(6b)가 접속되고, 구멍을 통하여 기판 척(25) 상면의 기체를 배출하도록 구성되어 있다. 기판(5)은 이면이 기판 척(25)의 상면과 접촉하도록 배치되고, 상기 진공 장치에 의해 기판(5)의 이면과 기판 척(25) 상면 사이의 기체를 배출함으로써, 기판(5)은 기판 척(25)에 흡착 보유 지지된다.
임프린트 장치(1)는, 정반(32) 상에서, 기판 스테이지(6)(즉 기판(5))의 X 방향 및 Y 방향에 있어서의 구동(위치 결정)을 행하는 기판 구동 기구(6a)를 갖는다. 기판 스테이지(6)의 X 방향 및 Y 방향에 있어서의 위치는 계측기(31)에 의해 계측될 수 있다. 기판 구동 기구(6a)는 추가로, Z축 방향에 있어서의 위치 및 θ 방향(Z축 둘레의 회전 방향)에 있어서의 위치를 조정하는 조정 기능이나, XY 평면에 대한 기판(5)의 기울기를 조정하는 틸트 기능도 갖고 있어도 된다.
계측기(31)는 예를 들어 구조체(12)에 의해 지지된 간섭계일 수 있다. 계측기(31)는, 예를 들어 기판 척(25)을 향하여 계측광을 조사하고, 기판 척(25)의 단부면에 설치된 계측용 미러(30)로 반사된 계측광을 검출함으로써, 기판 스테이지(6)의 위치를 계측한다. 또한, 도 1에서는, 계측기(31)가 1개밖에 도시되지 않았만, 계측기(31)는 적어도 기판 스테이지(6)의 X 위치 및 Y 위치, 회전량 및 틸트양을 계측할 수 있는 수만큼 가질 수 있다.
임프린트 장치(1)는 도시되지 않은 얼라인먼트 광학계에 의해, 기판(5) 또는 기판 척(25)에 형성된 얼라인먼트 마크를 관찰하여 위치 어긋남 정보를 취득할 수 있다. 또한, 임프린트 장치(1)는 높이 측정 장치(29)에 의해, 기판(5) 상면까지의 거리를 측정할 수 있다. 형틀(3)의 패턴면과 높이 측정 장치(29)의 상대적인 높이는 사전에 계측되어 있기 때문에, 높이 측정 장치(29)에 의해 측정된 거리로부터, 기판(5) 상면으로부터 형틀(3)의 패턴면까지의 거리는 계산에 의해 구할 수 있다. 즉, 기판(5)과 형틀(3)의 거리를 측정할 수 있다.
디스펜서(7)는 기판(5) 상에 경화성 조성물(10)을 공급한다. 그 후, 형틀(3)을 형틀 연직 구동 기구(4d)에 의해 하강시켜서 기판(5) 상의 경화성 조성물(10)과 접촉시키면, 경화성 조성물(10)은 형틀(3)의 패턴 홈부에 유입된다. 광원(20)으로부터 발해진 자외선은, 조명 광학계(21)를 통하여 형틀(3)을 통과하고, 기판(5) 상의 경화성 조성물(10)로 입사한다. 이렇게 하여 자외선이 조사된 경화성 조성물(10)은 경화된다. 경화된 조성물(10)에는, 형틀(3)의 패턴의 반전 패턴이 형성되게 된다. 조성물(10)이 경화된 후, 형틀(3)을 형틀 연직 구동 기구(4d)에 의해 Z 방향으로 상승시킴으로써, 경화된 조성물(10)로부터 형틀(3)이 분리된다(이형).
또한, 본 실시 형태의 임프린트 장치(1)에서는, 거의 고정된 기판(5) 상의 경화성 조성물에 대하여 임프린트 헤드(4)를 구동하여 형틀(3)과 조성물(10)을 접촉시키는 구성으로 하고 있지만, 이와는 반대인 구성도 있을 수 있다. 즉, 고정된 형틀(3)에 대하여 기판 스테이지(6)를 구동하여 기판(5) 상의 경화성 조성물(10)에 형틀(3)을 접촉시키는 구성으로 해도 된다. 혹은, 임프린트 헤드(4)(형틀 연직 구동 기구(4d))와 기판 스테이지(6)를 각각 상하로 구동시키는 구성이어도 된다. 즉, 형틀(3)과 기판(5)의 간격을 상대적으로 변화시키는 구성이라면 된다.
제어부(8)는 CPU(8a)나 메모리(8b) 등을 포함하고, 임프린트 장치(1)의 각 부를 통괄적으로 제어한다. 제어부(8)는, 예를 들어 광원(20), 형틀 연직 구동 기구(4d), 형틀 수평 구동 기구(4c), 기판 구동 기구(6a), 흡착압 조정 기구(6b), 디스펜서(7), 높이 측정 장치(29), 계측기(31) 등을 제어한다.
이어서, 도 2를 사용하여 이형 시의 거동에 대하여 설명한다. 도 2는 형틀(3), 기판(5), 기판 척(25) 등의 모식도이며, 10은 경화성 조성물을 나타내고 있다. 또한, 몰드 척(4b), 형틀 수평 구동 기구(4c), 형틀 연직 구동 기구(4d), 기판 스테이지(6)의 도시는 생략하였다.
형틀(3)의 메사부(22)에는, 기판(5)의 하나의 샷 영역의 크기에 상당하는 패턴이 형성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서의 형틀(3)에서는, 메사(mesa)부(22)가 형성된 영역(도 2의 중앙 부분)의 두께가, 몰드 척(4b)에 의해 보유 지지되는 부분(도 2의 주변 부분)보다도 얇게 되어 있다. 즉, 형틀(3)의 상부와 몰드 척(4b) 사이에는, 밀폐 공간인 코어 아웃부(3h)가 형성되어 있다. 제어부(8)로부터의 제어 지시로, 도시하지 않은 압력 조정부에 의해 코어 아웃부(3h)의 공기압이 조정될 수 있다. 메사부(22)가 형성된 영역은, 코어 아웃부(3h)의 공기압이 조정됨으로써 변형된다.
메사부(22)를 기판(5)의 샷 영역 상에 공급된 경화성 조성물(10)에 접촉시킬 때, 압력 조정부에 의해 코어 아웃부(3h) 내를 가압하여, 형틀(3)(메사부(22))을 기판(5)에 대하여 볼록 형상으로 변형시킨다. 그 후, 형틀 연직 구동 기구(4d)에 의해 몰드 척(4b)(형틀(3))을 -Z 방향으로 이동시켜서, 형틀(3)을 기판(5)에 접근시킨다. 그리고, 메사부(22)가 기판(5) 상의 경화성 조성물(10)에 접촉함에 따라, 코어 아웃부(3h) 내의 압력을 낮추고, 형틀(3)을 평면으로 되돌려 간다. 이에 의해, 형틀(3)의 패턴과 경화성 조성물(10) 사이의 기체가 외측으로 순차 압출되어, 형틀(3)의 패턴과 경화성 조성물(10) 사이에 기포가 혼입되는 것이 저감된다. 그 후, 광원(20)으로부터 기판(5) 상의 경화성 조성물(10)로 자외선을 조사함으로써 경화성 조성물(10)이 경화된다. 이 상태가 도 2의 (a)에 도시되어 있다.
그 후, 형틀 연직 구동 기구(4d)에 의해, 경화된 조성물(10)로부터 형틀(3)을 분리하는 이형이 행하여진다. 이형은, 형틀 연직 구동 기구(4d)에 의해 몰드 척(4b)(형3)을 +Z 방향으로 이동시킴으로써 행하여진다. 이때, 제어부(8)는 형틀(3)과 조성물(10)이 접촉하고 있는 영역(샷 영역)에 있어서, 기판 척(25)이 기판(5)의 이면을 흡착하는 흡착력을 약화시키도록, 흡착압 조정 기구(6b)를 제어한다. 기판 척(25)은 흡착 영역으로서 복수의 부분 영역을 갖고, 서로 독립하여 흡착압을 조정할 수 있다. 그 때문에, 형틀(3)과 조성물(10)이 접촉하고 있는 영역과는 상이한 영역에서는 흡착력을 유지할 수 있다. 즉, 형틀과 조성물이 접촉하고 있는 영역에 대응하는 영역(제1 영역)에 있어서의 흡착력을, 제1 영역과는 상이한 영역에 있어서의 흡착력보다도 약화시킨 상태에서 형틀과 조성물을 이격시킬 수 있다. 형틀(3)과 조성물(10)이 접촉하고 있는 위치의 흡착 영역의 흡착력을 약화시킴으로써, 도 2의 (b)와 같이, 기판(5)의 샷 영역 및 그 근방은 기판 척(25)으로부터 부상한다. 이에 의해, 형틀(3)과 조성물(10)의 계면에 발생하는 응력이 저감되고, 조성물(10)의 패턴의 변형에 의한 결함을 감소시킬 수 있다.
이어서, 본 실시 형태에서는, 이형 동작의 도중에, 기판(5)의 샷 영역 근방이 기판 척(25)으로부터 부상된 후, 형틀 수평 구동 기구(4c)에 의해 Z축에 수직인 방향에 있어서의 몰드 척(4b)(형틀(3))의 이동을 행한다. 도 2의 (c)는 형틀(3)을 +Z 방향으로 이동시킴과 함께 +X 방향으로 이동시킨 상태를 도시한 도면이다. 도 2의 (c)에 있어서, 형틀(3)과 조성물(10)의 계면 중, 형틀(3)이 이동된 방향(+X 방향) 측에 있는 계면을 A, 메사부(22)에 대하여 반대측에 있는 계면을 B라 한다. 형틀(3)이 +X 방향으로 이동되면, 형틀(3)과 조성물(10)의 계면 A와 B의 각각의 근방에서의 기판(5)의 변형 형상에 차가 발생하고, 형틀(3)과 조성물(10)의 계면을 분리하는 힘은, 계면 A보다도 계면 B쪽이 커진다. 그 때문에, 계면 B에서는 계면 A와 비교하여, 형틀(3)이 조성물(10)로부터 박리되는 범위가 커진다.
도 2의 (d)는 이형 시의 형틀(3)의 이동 모습의 일례를 도시한 도면이다. 형틀 연직 구동 기구(4d)(형틀(3))의 Z 방향(제1 방향)에 있어서의 변위(이동량)를 횡축으로 하고, 형틀 수평 구동 기구(4c)(형틀(3))의 X 방향(제2 방향) 또는 Y 방향(제3 방향)의 각각의 방향에 있어서의 변위를 각각 종축으로 나타내고 있다. 원점은, 형틀(3)과 조성물(10)을 이격시키기 시작했을 때의 형틀(3)의 위치를 나타낸다. 동도에 의하면, 형틀(3)은 이동 개시 시보다 +Z 방향으로 거리 Z1만큼 이동할 때까지는 X 방향 또는 Y 방향에 있어서의 이동은 행하여지지 않는다. 형틀(3)이 Z 방향의 거리 Z1에 달한 후, 형틀(3)은 X 방향 또는 Y 방향에 있어서의 이동이 개시되어, X 방향에는 진폭 a에서 Z 구동량에 대한 정현 함수, Y 방향에는 진폭 a에서 Z 구동량에 대한 여현 함수로 구동한다. 즉, X 방향 또는 Y 방향에 있어서, 형틀 수평 구동 기구(4c)(형틀(3))는 반경 a의 원형의 궤적으로 이동하면서 +Z 방향으로 이동한다. 원 궤적은, X 방향으로의 이동과 Y 방향으로의 이동을 포함하고, Z 방향에 수직인 방향(XY 평면)에 있어서 이동 방향이 변화하고 있음을 나타낸다. 여기서, X, Y 방향에 있어서의 형틀과 기판의 상대적인 거리의 최댓값인 진폭a, 즉, X, Y 방향에 있어서의 최대 구동량은, 이형 동작 중 일정해도 된다. 또한, 형틀(3)과 기판(5)의 Z 방향의 상대적 거리(형틀 연직 구동 기구(4d)에 의한 Z 방향으로의 구동량)에 따라서 진폭 a를 변화시켜도 된다. 또한, 형틀(3)과 기판(5)을 Z 방향으로 분리하는 속도에 따라서 진폭 a를 변화시켜도 된다.
본 실시 형태에 의한 형틀(3)과 조성물(10)의 이형의 진행 상태에 대하여 설명한다. 도 3은 이형 도중의 샷 영역을 Z축 방향 상측으로부터 본 도면이다. 도 3의 (a)는 형틀(3)을 X, Y 방향으로 이동하지 않고 Z 방향으로만 이동시키는 종래의 이형 방법의 경우를 나타낸다. 도 3의 (b)는 본 실시 형태에 의한 이형 방법의 경우를 나타내고 있다. 동도에 있어서 S는 기판(5)의 샷 영역, T는 형틀(3)이 조성물(10)로부터 이미 이형된 영역, U는 아직 이형되지 않은 접촉 영역을 나타낸다. 도 3 중의 화살표는 이형된 영역 T가 파선의 영역으로부터 실선의 영역으로 진행해 갈 때의 방향을 나타낸다.
형틀(3)을 X, Y 방향으로 이동시키지 않고 Z 방향으로만 이동시키는 종래의 이형 방법에서는, 형틀(3)과 조성물(10)의 박리는 샷 영역 S의 외주로부터 중앙을 향하여 진행한다. 그에 대하여 본 실시 형태에 의한 이형 방법에서는, 형틀(3)을 X, Y 방향에 있어서 원형의 궤적을 이동시키면서 Z 방향으로 이동시킨다. 이에 의해, 형틀(3) 및 기판(5)은 도 2의 (c)에 도시된 상태로 됨과 함께, 계면 A, B의 위치가 샷 영역 S의 중심 둘레에서 연속적으로 바뀐다. 형틀(3)이 조성물(10)로부터 박리되는 범위가 큰 계면 B의 위치가 샷 영역 S의 중심 둘레에서 연속적으로 바뀜으로써, 도 3의 (b)의 화살표와 같이 형틀(3)과 조성물(10)이 박리되는 영역은 샷 영역 S의 외주로부터 내측을 향해서 와권형으로 순서대로 진행한다.
종래의 이형 방법에 의해 도 3의 (a)와 같이 이형이 진행될 경우, 타원 형상의 접촉 영역 U 외측의 전체 둘레가 동시에 이형되어 가, 타원 형상의 접촉 영역 U 외측 전체 둘레에 있어서의 이형에 가해지는 힘의 총합이 이형력으로 된다. 한편, 본 실시 형태의 이형 방법에 의하면, 도 3의 (b)와 같이, 와권형으로 이형이 진행되므로, 이형력은 형틀(3)과 조성물(10)이 박리하는 위치 근방의 국소적인 영역에 가해지는 힘의 총합으로 된다. 따라서, 종래의 이형 방법과 비교하여 본 실시 형태의 이형 방법에 의하면, 조성물(10)로부터 동시에 박리되는 형틀 영역의 면적이 작아지므로, 이형력을 저감할 수 있다.
또한, 종래의 이형 방법에서는 샷 영역의 면적이 커질수록, 이형 초기에 있어서의 접촉 영역 U의 타원의 직경이 커지므로 이형력이 커진다. 그러나, 본 실시 형태의 이형 방법에 의하면, 국소적인 영역에서만 이형력이 발생하므로, 샷 영역의 면적이 커졌다고 해도 이형력의 증대를 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 이형 방법에 의하면, 이형력을 저감시키는 효과는 커진다.
추가로 본 실시 형태에서는, 이형 시에 형틀(3)에 대하여 X, Y 방향에 있어서의 이동과 Z 방향에 있어서의 이동을 행하므로, 형틀(3)을 기울이는 것만으로 이형력을 저감하는 종래 기술과 같이 형틀(3)의 단부가 기판(5)에 근접하여 접촉하여 기판면을 손상된다고 하는 문제는 발생하기 어렵다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 이형 방법에 의하면, 기판의 샷 영역의 면적이 큰 경우에 있어서도, 이형력을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 형틀(3)으로서, 요철 패턴을 설치한 회로 패턴 전사용 형틀에 대하여 설명했지만, 요철 패턴이 없는 평면부를 갖는 형틀(블랭크 템플릿)이어도 된다. 블랭크 템플릿은, 평면부에 의해 기판 상의 조성물을 평탄화하도록 성형하는 평탄화 장치에 사용된다. 즉, 본 실시 형태는, 형틀을 사용하여 기판 상의 조성물을 성형하는 성형 장치에 적용할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 형틀 수평 구동 기구(4c)에 의한 형틀(3)의 X, Y 방향에 있어서의 이동에 대해서는, 진원의 궤적으로 연속적으로 이동시키는 경우를 설명하였다. 그러나, 이에 한정하지 않고, 형틀 수평 구동 기구(4c)에 의해 Z 방향에 대하여 수직인 제2 방향으로의 이동과 Z 방향에 대하여 수직이며 제2 방향에 교차하는 방향으로의 이동을 행하면 된다. 또한, 이동 궤적은 타원형의 궤적이어도 된다. 또한, 형틀(3)의 위치가 샷 중심 둘레에서 연속적으로 변화하는 궤적, 즉, Z 방향에 평행인 축 주위에 형틀 수평 구동 기구(4c)를 선회시켜도 된다. 또한, 이동도 연속적이지 않고, 정지와 이동 방향의 반전 등을 포함하는 간헐적인 이동 등, 이동의 방향을 간헐적으로 변화시켜도 마찬가지의 효과가 있다. 또한, 형틀(3)을 X, Y 방향에 있어서 이동시킬 때, 형틀(3)을 Z 방향으로도 이동시키고 있으므로, 엄밀하게는 XY 평면에 따른 이동은 되지 않지만, 본 실시 형태에서는 X, Y 방향에 있어서의 이동 성분에 대하여 설명하고 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 이형 시에, 임프린트 헤드(4)에 설치된 형틀 수평 구동 기구(4c)에 의해 형틀(3)을 X, Y 방향에 있어서 이동시킨다고 하였다. 그러나, 이에 한정하지 않고, 형틀 수평 구동 기구(4c)에 의한 이동은 행하지 않고, 기판 스테이지(6)의 기판 구동 기구(6a)를 사용하여 기판(5)을 X, Y 방향에 있어서 이동시켜서, 형틀(3)과 기판(5)을 상대적으로 이동시켜도 된다. 또한, 형틀 수평 구동 기구(4c)와 기판 구동 기구(6a)의 양쪽을 구동시켜도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는 이형 시에 형틀(3)과 기판(5)을 변형시켰지만, 반드시 변형시키지는 않아도 된다. 구체적으로는, 기판 형틀(3)과 조성물(10)이 접촉하고 있는 위치의 흡착 영역의 흡착력을 약화시켜서 이형을 행했지만, 흡착력을 약화시키지 않아도 본 실시 형태의 이형 방법을 적용할 수 있다. 또한, 코어 아웃부(3h)의 공기압의 조정을 하지 않고서 본 실시 형태의 이형 방법을 적용할 수 있다.
<제2 실시 형태>
다음으로 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 의한 임프린트 장치의 구성에 대해서는, 도 1에 도시된 구성과 같다. 또한, 형틀(3)을 경화성 조성물(10)에 압박하고, 자외선을 경화성 조성물(10)에 조사하여 경화시킬 때까지(즉 이형 전)의 동작 및 도 2의 (b)에 도시된 이형 중의 동작까지는 제1 실시 형태와 같다.
본 실시 형태에 있어서의 이형 동작에서는, 도 2의 (b)와 같이 이형 동작의 도중에 기판(5)의 박리 위치 근방이 기판 척(25)으로부터 부상된 후, 형틀 연직 구동 기구(4d)에 의해 형틀(3)을 +Z 방향으로 구동함과 함께, 형틀 수평 구동 기구(4c)에 의해 형틀(3)을 XY 평면 내에서 구동한다. 그와 동시에 도 4에 도시된 바와 같이, 형틀 연직 구동 기구(4d)(제3 구동부)에 의해, 형틀(3)이 XY 평면 내에 있어서 변위된 방향(도 4에서는 X의 +방향)의 형틀(3)의 단부가 기판(5)에 접근하도록, XY 평면에 대하여 형틀(3)을 기울인다. 형틀(3)의 변위는, 형틀(3)과 기판(5)을 이격시키기 시작했을 때의 위치로부터의 변위로 한다. 형틀 수평 구동 기구(4c)에 의해 형틀(3)을 XY 평면 내에서 구동시켰을 때에, 형틀(3)이 변위된 방향에 의해 기울기의 방향을 바꾼다. 즉, 형틀 연직 구동 기구(4d)에 의해 X, Y 방향으로 변위시켰을 때의 변위에 따라, 형틀 연직 구동 기구(4d)에 의한 기울기의 변경을 행한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 형틀(3)이 X 방향으로 이동함과 함께 기울어짐으로써, 형틀 수평 구동 기구(4c)에 의해 형틀(3)을 XY 평면 내에서만 구동하는 제1 실시 형태와 비교하여, 형틀(3)과 조성물(10)의 계면 B를 분리하는 힘은 더 커진다.
본 실시 형태에 있어서도, 형틀(3)의 XY 평면 내의 이동은 제1 실시 형태와 마찬가지지만, 그와 함께, 형틀(3)의 XY 평면 내에 있어서 변위된 방향측의 형틀(3)의 단부가 항상 기판(5)으로 다가오는 방향으로 기울도록 형틀(3)의 기울기를 제어한다. 이에 의해, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 이형은 샷 영역의 외주로부터 내측으로 와권형으로 진행하고, 종래의 이형 방법과 비교하여 이형력을 저감할 수 있다. 그 외에, 형틀(3)과 조성물(10)의 계면 B를 분리하는 힘을 제1 실시 형태보다도 크게 할 수 있으므로, 제1 실시 형태보다도 샷 영역 전체면을 이형할 때까지의 시간을 단축할 수 있고, 임프린트 장치에 스루풋을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 실시 형태에서는 이형 시에 형틀(3)의 XY 평면 내에서의 구동과 기울기 구동을 동시에 행함으로써, 이형 시에 형틀(3)의 기울기만을 행하는 이형 방법과 비교하여 형틀(3)의 기울기양을 저감시킬 수 있고, 형틀(3)과 기판(5)이 접촉하는 문제가 발생하기 어렵게 할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태에 있어서도, 형틀(3)의 XY 평면 내의 구동은, 형틀(3)의 위치가 샷 중심 둘레에서 연속적으로 변화하는 궤적이라면 되고, 구동도 연속적이 아니라, 정지나 이동 방향 반전 등의 간헐적인 구동을 포함해도 된다. 또한, 형틀(3)의 기울기를 변경하는 대신, 기판 스테이지(6)의 기판 구동 기구(6a)에 의해 기판(5)의 기울기를 변경해도 되고, 형틀(3)과 기판(5)의 기울기의 변경을 조합하여 행해도 된다.
<물품 제조 방법>
이어서, 상술한 임프린트 장치를 이용한, 물품(반도체 IC 소자, 액정 표시 소자, 컬러 필터, MEMS 등)의 제조 방법을 설명한다. 물품은, 전술한 임프린트 장치를 사용하고, 형틀을 사용하여 기판(웨이퍼, 유리 기판 등) 상의 경화성 조성물에 패턴을 형성하는 공정과, 패턴이 형성된 기판을 가공하는 공정과, 다른 주지의 가공 공정에 의해 제조된다. 다른 가공 공정에는, 에칭, 다이싱, 본딩, 패키징 등이 포함된다. 본 제조 방법에 의하면, 종래보다도 고품위의 물품을 제조할 수 있다.
이제까지 본 발명을 예시적인 실시 형태들을 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상술된 실시 형태들로 제한되는 것은 아님을 이해해야 한다.　 이하 청구 범위의 범주는 모든 이러한 변형예들과 균등의 구조나 기능을 아우르는 가장 넓은 범위로 해석해야 한다.
본 출원은, 2017년 8월 29일자 일본 특허 출원 제2017-164417호에 기초하는 우선권을 주장하며, 그 내용은 모두 본 명세서에 참조로서 원용된다.

Claims (16)

  1. 형틀을 사용하여 기판 상의 조성물을 성형하는 성형 장치이며,
    형틀을 보유 지지하는 형틀 보유 지지부와,
    기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
    형틀과 조성물을 접촉시켜서 조성물을 성형한 후에 형틀과 조성물을 이격시키는 제1 방향에 있어서의, 상기 형틀 보유 지지부와 상기 기판 보유 지지부 중 적어도 한쪽의 이동을 행하는 제1 구동부와,
    상기 제1 방향에 대하여 수직인 방향에 있어서의 상기 형틀 보유 지지부와 상기 기판 보유 지지부 중 적어도 한쪽의 이동을 행하는 제2 구동부를 갖고,
    형틀과 조성물을 이격시킬 때에, 상기 제2 구동부에 의해 상기 제1 방향에 대하여 수직인 제2 방향으로의 이동과 상기 제1 방향에 대하여 수직이며 상기 제2 방향에 교차하는 제3 방향으로의 이동을 행하고,
    상기 제2 구동부는, 상기 제1 방향에 대하여 수직인 방향에 있어서 상기 제2 구동부에 의한 이동의 궤적이 타원형의 궤적을 포함하도록, 상기 형틀 보유 지지부와 상기 기판 보유 지지부 중 적어도 한쪽을 이동시키는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 구동부에 의한 이동의 방향을 연속적 또는 간헐적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  3. 형틀을 사용하여 기판 상의 조성물을 성형하는 성형 장치이며,
    형틀을 보유 지지하는 형틀 보유 지지부와,
    기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
    형틀과 조성물을 접촉시켜서 조성물을 성형한 후에 형틀과 조성물을 이격시키는 제1 방향에 있어서의, 상기 형틀 보유 지지부와 상기 기판 보유 지지부 중 적어도 한쪽의 이동을 행하는 제1 구동부와,
    상기 제1 방향에 대하여 수직인 방향에 있어서의 상기 형틀 보유 지지부와 상기 기판 보유 지지부 중 적어도 한쪽의 이동을 행하는 제2 구동부를 갖고,
    형틀과 조성물을 이격시킬 때에, 상기 제2 구동부에 의해 상기 제1 방향에 대하여 수직인 제2 방향으로의 이동과 상기 제1 방향에 대하여 수직이며 상기 제2 방향에 교차하는 제3 방향으로의 이동을 행하고,
    상기 제2 구동부는, 상기 제1 방향에 평행한 축의 주위에, 상기 형틀 보유 지지부와 상기 기판 보유 지지부 중 적어도 한쪽을 선회시키는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 구동부는, 상기 제1 구동부에 의한 상기 제1 방향으로의 이동량에 따라, 상기 제1 방향에 대하여 수직인 방향에 있어서의 상기 형틀 보유 지지부와 상기 기판 보유 지지부의 상대적인 거리의 최댓값을 변화시키는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 구동부는, 형틀과 기판의 거리에 따라, 상기 제1 방향에 대하여 수직인 방향에 있어서의 상기 형틀 보유 지지부와 상기 기판 보유 지지부의 상대적인 거리의 최댓값을 변화시키는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 구동부는, 상기 제1 구동부에 의한 상기 제1 방향으로의 이동의 속도에 따라, 상기 제1 방향에 대하여 수직인 방향에 있어서의 상기 형틀 보유 지지부와 상기 기판 보유 지지부의 상대적인 거리의 최댓값을 변화시키는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기판 보유 지지부는 상기 기판을 흡착하는 흡착부를 갖고,
    형틀과 조성물의 접촉 영역에 대응하는 제1 영역에서의 상기 흡착부에 의한 흡착력을, 상기 제1 영역과는 다른 제2 영역에서의 상기 흡착부에 의한 흡착력보다 약화시킨 상태에서, 형틀과 조성물을 이격시키는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    형틀과 조성물의 접촉 영역에서의 형틀 부분을 구부린 상태에서 형틀과 조성물을 이격시키는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향에 대하여 수직인 평면에 대하여 상기 형틀 보유 지지부와 상기 기판 보유 지지부 중 적어도 한쪽의 기울기를 변경하는 제3 구동부를 갖고,
    형틀과 조성물을 이격시킬 때에, 상기 제2 구동부에 의한 이동과 함께, 상기 제3 구동부에 의한 기울기의 변경을 행하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    형틀과 기판을 이격시키기 시작했을 때의 상기 형틀 보유 지지부와 상기 기판 보유 지지부의 위치로부터 상기 제2 구동부에 의해 상기 제1 방향에 대하여 수직인 방향으로 변위시켰을 때의 변위에 따라, 상기 제3 구동부에 의한 기울기의 변경을 행하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 성형 장치는, 형틀의 패턴을 조성물에 접촉시킴으로써 조성물의 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 성형 장치는, 형틀의 평면부를 조성물에 접촉시킴으로써 조성물을 평탄하게 하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  14. 제12항에 기재된 상기 성형 장치를 사용하여 기판에 패턴을 형성하는 공정과,
    패턴이 형성된 기판을 가공하는 공정을 포함하고,
    가공된 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는 물품의 제조 방법.
  15. 형틀을 사용하여 기판 상의 조성물을 성형하는 성형 방법이며,
    형틀과 조성물을 접촉시켜서 조성물을 성형하는 공정,
    형틀과 조성물을 이격시키는 제1 방향에 있어서의, 상기 형틀을 보유 지지하는 형틀 보유 지지부와 상기 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부 중 적어도 한쪽의 이동을 행하는 제1 구동 공정과,
    상기 제1 방향에 대하여 수직인 방향에 있어서의 상기 형틀 보유 지지부와 상기 기판 보유 지지부 중 적어도 한쪽의 이동을 행하는 제2 구동 공정을 갖고,
    형틀과 조성물을 이격시킬 때에, 상기 제2 구동 공정에 의해 상기 제1 방향에 대하여 수직인 제2 방향으로의 이동과 상기 제1 방향에 대하여 수직이며 상기 제2 방향에 교차하는 제3 방향으로의 이동을 행하고,
    상기 제2 구동 공정은, 상기 제1 방향에 대하여 수직인 방향에 있어서 상기 제2 구동 공정에 의한 이동의 궤적이 타원형의 궤적을 포함하도록, 상기 형틀 보유 지지부와 상기 기판 보유 지지부 중 적어도 한쪽을 이동시키는 것을 특징으로 하는 성형 방법.
  16. 제15항에 기재된 상기 성형 방법에 의해 기판에 패턴을 형성하는 공정과,
    패턴이 형성된 기판을 가공하는 공정을 포함하고,
    가공된 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는 물품의 제조 방법.
KR1020180095817A 2017-08-29 2018-08-17 형틀을 사용하여 기판 상의 조성물을 성형하는 성형 장치 및 물품의 제조 방법 KR102367025B1 (ko)

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