KR102394754B1 - 나노구조를 엠보싱하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 나노구조 펀치(5)로부터 나노구조(13)를, 기판(7)에 제공된 경화성 재료(8)의 펀치 표면(14)에 엠보싱하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은, 특히 다음의 순서로:
- 나노구조(13)를 펀치 표면(14)에 대해 정렬하는 단계;
- 펀치 표면(14)을 엠보싱하는 단계를 포함하되, 상기 엠보싱 단계는:
(A) 나노구조 펀치(5)의 변형에 의해 나노구조 펀치(5)에 사전응력을 제공하거나 및/또는 기판(7)의 변형에 의해 기판(7)에 사전응력을 제공하고,
(B) 나노구조 펀치(5)와 펀치 표면(14)의 부분 영역(15)을 접촉시키며,
(C) 나노구조 펀치(5)에 사전응력을 제공하거나 및/또는 기판(7)에 사전응력을 제공함으로써, 적어도 부분적으로, 특히, 대부분, 나머지 영역(16)을 자동으로 접촉시켜 수행된다.

Description

나노구조를 엠보싱하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR EMBOSSING A NANOSTRUCTURE}
본 발명은 청구항 제1항에 따른 방법 및 이에 상응하여 청구항 제8항에 따른 장치에 관한 것이다.
나노임프린트 리소그래피(Nanoimprint lithography: NIL)는 경화성 재료(curable material), 예를 들어, 레지스트(resist)로 펀치(punch)에 의해 나노구조들이 형성되는 형성 방법(forming method)이다. 이 경우에서, 다수의 나노구조 시스템을 형성하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 스텝-앤-리피트(step-and-repeat) 방법 또는 롤 방법(roll method)에 의해 대면적의 고정밀 나노구조를 형성하는 것도 가능하다. 이에 따라, 고해상도(high-resolution) 표면 구조가 구현될 수 있다. 기본적으로, 열 NIL(고온-엠보싱 NIL) 및 UV-기반의 NIL 방법들은 서로 구분된다.
포토레지스트(photoresist)의 점성(viscosity)에 따라, 모세관 작용이 펀치의 중간 공간에 완전히 채워질 수 있다. UV-NIL 방법에서, 펀치는 실온에서 유동성 레지스트(flowable resist)로 압축되며(pressed), 열 NIL 방법에서는, 올라간 온도(유리 전이 온도 이상)에서 열가소성 레지스트(thermoplastic resist)가 레지스트로 압축되어야 한다. UV-NIL 방법에서, 낮은 접촉 압력이 사용될 수 있으며 이 공정은 실온에서 수행될 수 있다. UV 방사선에 노출되면, UV 레지스트는 가교결합되어 안정적인 폴리머(polymer)로 된다(경화). 따라서, 이러한 구성(structuring)는 "연성(soft)" 폴리머 펀치 및 경질(hard) 펀치로 수행될 수 있다. 펀치 재료로서 폴리머를 가진 연성 UV-NIL은, 적용 분야에 따라, 종종, 경질의 펀치를 사용하는 구성 방법에 대한 경제적인 대안이 된다. 또한, 연성의 UV-NIL(따라서, 폴리머 펀치를 가진)이 경질의 폴리머 펀치로 수행된다. 수정의 탄성 모듈은 거의 100 GPa이다. 이에 비해, 폴리머(경질 및 연성 폴리머)의 탄성 모듈은 최대 수 배 작으며, 따라서, 수정에 비해 "연성"을 가진 것으로 지칭된다(연성 리소그래피).
NIL 방법에서 가장 중요한 변수들은 레지스트와 펀치 사이의 온도(주로, 고온-엠보싱 NIL), 접촉 압력 및 점착(adhesion)이다. 펀치와 레지스트 사이의 높은 점착을 줄이기 위하여, 펀치 표면은 레지스트와 상호작용(interplay)에 있어서 가능한 최대한 낮은 표면 에너지(surface energy)를 가져야 한다.
적용 분야에 따르면, 기능적 유닛(functional unit)으로서 3차원 구성의 레지스트가 사용될 수 있거나 또는 하기 에칭 단계(etching step)를 위한 마스크(mask)로서 사용된다.
대면적에 대해서, 전체 접촉 표면에 걸쳐 불규칙성을 상쇄하고 압력을 균일하게 분배하는(distribute) 것이 어렵다. 따라서, 불균일한 구조가 발생할 수 있다. 대면적 구조를 구현하기 위하여, 롤러(roller)를 사용하는 엠보싱 공정이 수행되거나 또는 대안으로 펀치를 이동시켜(스텝-앤-리피트 방법) 더 작은 펀치로 전체 표면이 점차적으로 구성된다(gradually structured).
나노임프린트는 다중층 구조(multilayer structure) 및 광(light)의 회절 한계(diffraction limit) 이하의 해상도를 가진 (경제적인) 나노구조(예를 들어, 실리콘 기술에서의 집적회로)를 형성하도록 사용된다. 전체 웨이퍼(wafer) 상에서 대면적 나노-엠보싱 공정은 비용, 노력 및 시간 소모를 낮게 유지시킨다.
NIL에서 발생할 수 있는 엠보싱 결함(embossing defect)은, 예를 들어, 균열, 불균일하게 채워진 펀치 구조(따라서, 예를 들어, 공기 유입) 및 불균일한 레지스트 층 두께이다. 펀치와 레지스트 사이의 점착은 위험하다(critical). 그 외의 비틀림(distortion) 또는 균열도 발생된다. 연성 및 경질 펀치는 NIL 공정 동안에 제공된 압력에 의해 변형될 수 있다. 게다가, (먼지) 입자들도 매우 중요한 요소이다. 예를 들어, 레지스트와 펀치 사이에 위치된 입자들은 입자의 전체 주변(periphery)에 있어서 결함으로 이어진다.
낮은 nm 범위(≤50 nm)에서의 고해상도 구조는 NIL의 가장 중요한 이점들 중 하나이다. 하지만, 20 nm 이하에서의 구조 복제(structure replication)는 여전히 난제로 남아 있다.
종종, 대형 웨이퍼에 있어서, 원하는 수치 정확도를 구현하기 위하여 몇몇 엠보싱 단계들은 연속으로 수행되어야 한다. 하지만, 이러한 실시예들에 관련된 문제로는, 펀치로 다수의 엠보싱을 정확하게 정렬하는 것에 관한 것이다. 일반적으로, 펀치 위에 및/또는 기판 위에 위치된 정렬 마크(alignment mark)가 사용된다. 서로의 상부 위에 상이한 층들이 매우 정밀하게 정렬되는 엠보싱은 가능하지 않거나 또는 매우 큰 노력을 기울여야지만 가능하다.
본 발명의 목적은, 가능한 최대한 작은 구조를 가진 공정 단계를 반복하지 않고도, 대면적 기판(large-area substrate)이 가능한 최대한 많이 엠보싱될 수 있는, 나노구조를 엠보싱하기 위한 방법 및 장치를 고안하는 데 있다.
상기 목적은 청구항 제1항 및 제8항의 특징들로 구현된다. 본 발명의 바람직한 변형예들은 종속항들에 제공된다. 본 명세서, 청구항 및/또는 도면들에서 제공된 특징들 중 2개 이상의 특징들의 모든 조합은 본 발명의 범위 내에 있다. 제공된 값의 범위에서, 기술된 한계 내에 있는 값들은 경계값들로 간주되고 임의의 조합으로도 청구될 것이다. 본 장치에 대해 기술된 특징들은 본 방법에 기술된 특징들로서도 간주될 수 있으며, 본 장치에 대해 기술된 특징들은 본 방법에 따르고 그 반대로 본 방법에 대해 기술된 특징들도 본 장치에 따르는 것으로 간주되어야 한다.
본 발명의 기본적인 개념은, 우선, 나노구조 펀치 및/또는 기판에 사전응력을 제공함으로써(prestressing) 펀치 표면의 한 부분 영역과 나노구조 펀치를 접촉시키고, 그 뒤에, 나노구조 펀치를 릴리스시켜(releasing) 접촉 표면, 바람직하게는, 위에서 언급된 단계들을 반복하지 않고도 엠보싱되는 전체 펀치 영역과 자동으로 접촉-형성(contact-making)을 구현하는 것이다.
본 발명은, 특히, 경질의 나노구조 펀치로 대면적 UV-NIL 나노엠보싱 공정(nanoembossing process)을 수행하기 위한 설비 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 특히, 대면적 나노엠보싱 공정을 수행하기 위한 기기 및 방법에 관한 것이다. 대면적 나노임프린트 공정(최대 18" 또는 그 이상의 기판)은 경질의 UV-투명 나노구조 펀치, 통상, 웨이퍼(wafer) 형태로 구현된다. 이렇게 구성된 나노구조 펀치는 전체 표면에 걸쳐 레지스트가 미리 제공된 기판과 접촉하게 된다. 레지스트는 그 자체의 모듈(module)로 엠보싱 공정과 별개로 제공될 수 있다. 이러한 임프린트 공정은 특히 비활성가스 환경(atmosphere)에서 주변 압력(ambient pressure) 또는 진공 하에서 발생된다. 대안으로, 엠보싱 전방(embossing front)이 기판의 에지(edge) 또는 중심에서 액츄에이터로 시작될 수 있다. 구성된 펀치 표면은 기판 상에서 경화성 재료(curable material), 특히, 레지스트(resist)로 압축될 수 있으며(impressed) 나노구조 펀치의 구조는 엠보싱 전방의 진행에 의해 복제될 수 있다(replicated). 상기 공정은 제1 층 또는 제2 층을 조합하여 정확하게 정렬하기 위해 사용된다(스마트뷰 정렬(SmartView Alignment)).
본 발명은 기존의 구현된 산업용 레지스트 제공 방법, 가령, 예를 들어, 스핀 코팅 방법(spin coating)과 조합하여 사용될 수 있다. 레지스트는 그 자체의 모듈로 엠보싱 공정과 별개로 제공될 수 있다. 따라서, 레지스트가 기판에 제공되는 것은 신속하고, 결함이 없으며, 완전히 둘러싸고(blanketing), 입자가 없으며 표준화되어 있고; 이에 따라 엠보싱 단계에서 수율 이점(throughput advantage)을 가진다. 엠보싱 결함(예를 들어, 공기 유입 등)이 줄어들고 기판과 나노구조 펀치 사이가 쉽게 분리되도록 하기 위하여, 비활성가스 하에서 주변 압력 또는 진공에서의 엠보싱이 가능하다. 이러한 새로운 기술의 한 중요한 이점은 완전히 둘러싸는 방식으로 레지스트가 제공되는 기판이 결함 없이도 주변 압력에서 접촉될 수 있다는 점이다.
그 밖의 이점들은 다음과 같다:
- 비틀림이 없음,
*- 10 nm 이하 범위에서 구조의 복제,
- 예를 들어, SVA(SmartView® Alignment) 방법의 도움으로, 서로의 상부 위에 상이한 층들이 매우 정밀하게 정렬되는 엠보싱과의 조합,
- 고해상도가 가능하다.
본 발명은, 기판을 기판 척킹 표면(chucking surface)에 고정하는 기판 팰릿(substrate pallet), 상기 기판 척킹 표면에 대해 나란하게 정렬될 수 있으며 그 맞은편에 배열될 수 있는 나노구조 펀치의 구조 표면(structure surface), 그리고, 나노구조 펀치의 구조 표면과 기판 척킹 표면에 대해 수직으로 작용하는 액츄에이터를 이용하여, 구조, 특히 나노구조 또는 보다 바람직하게는 UV-투명 나노구조 펀치로부터의 나노구조를 레지스트로 둘러싸인 기판(resist-blanketed substrate)의 한 평평한 면으로 전달하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 경질의 UV-투명 펀치에 의해 대면적 나노임프린트 공정에 기초한다. 또한, 나노구조 펀치는 그 외에 전자기 방사선(electromagnetic radiation)의 범위에 대해 투명할 수 있다. 기판 또는 제품 기판(product substrate)로서, 웨이퍼, 반도체 웨이퍼가 형성된다. 홀(hole)을 가진 기판, 가령, HDD도 고려된다. 또한, 제품 기판은 양방향으로 구성된(bilaterally structured) 또는 처리된(processed) 제품 기판일 수 있다. 기판은 임의의 형태를 가질 수 있는데, 바람직하게는, 둥글거나, 직사각형 또는 정사각형으로 구성될 수 있으며, 보다 바람직하게는 웨이퍼 형태를 가질 수 있다. 기판의 직경은, 2 인치 이상, 바람직하게는 4 인치 이상, 보다 바람직하게는 6 인치 이상, 보다 더 바람직하게는 8 인치 이상, 가장 바람직하게는 12 인치 이상, 그 중에서도 가장 바람직하게는 18 인치 이상이다. 정사각형 유리 기판은 5 mm x 5 mm 내지 20 mm x 20 mm 또는 그 이상의 수치를 가진다. 직사각형 유리 기판은 5 mm x 7 mm 내지 25 mm x 75 mm 또는 그 이상의 수치를 가진다. 나노구조 펀치는 임의의 형태를 가질 수 있는데, 바람직하게는 둥글거나, 직사각형 또는 정사각형으로 구성될 수 있으며, 보다 바람직하게는 웨이퍼 형태를 가질 수 있다. 나노구조 펀치의 직경은 기판의 직경과 대부분 일치하는 것이 바람직하다.
나노구조 펀치는, 경질의 UV-투명 재료, 가령, 수정/실리콘 디옥사이드로 형성되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 UV-투명 폴리머 펀치, 가령, 폴리디메틸실록산, 폴리테트라플로오르에틸렌, 페르플루오리네이티드 폴리에테르, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 클로라이드, 에틸렌 테트라플루오르에틸렌으로 형성되고, 가장 바람직하게는 경질의 UV-투명 폴리머로 형성된다. 엠보싱 재료를 기판에 UV 경화시키는 데 있어서 본 발명에 따른 펀치 재료는 엠보싱 재료와 가교결합되는 전자기 방사선의 범위의 파장에 대해 적어도 부분적으로 투명한 것이 바람직하다. 광학적 투과도(optical transparency)는, 특히, 0% 이상, 바람직하게는 20% 이상, 보다 바람직하게는 50% 이상, 가장 바람직하게는 80% 이상, 그 중에서도 가장 바람직하게는 95% 이상이다. 광학적 투과도를 위한 파장 범위는, 특히, 100 nm 내지 1000 nm 사이, 바람직하게는 150 nm 내지 500 nm 사이, 보다 바람직하게는 200 nm 내지 450 nm 사이, 가장 바람직하게는 250 nm 내지 450 nm 사이이다.
UV-투명 및/또는 IR-투명 나노구조 펀치는 임의의 형태를 가질 수 있는데, 바람직하게는, 둥글거나, 직사각형 또는 정사각형으로 구성될 수 있으며, 보다 바람직하게는 웨이퍼 형태를 가질 수 있다. 나노구조 펀치의 직경은 기판의 직경과 일치하는 것이 바람직하다. 나노구조 펀치는 처리되어야 하는 기판 표면을 향하는 면(side)에 위치된 양의(positive) 및/또는 음의(negative) 프로파일(profile)을 가질 수 있다.
나노구조 펀치와 기판의 증착(deposition)/접촉은 특히 중요한데, 그 이유는 오류(fault)가 발생할 수 있으며 이러한 오류들은 축적될 수 있어서, 따라서, 복제 정렬 정확도(reproducible alignment accuracy)가 유지될 수 없기 때문이다. 이로 인해, 스크랩(scrap)의 양이 상당할 수 있다. 나노구조 펀치와 기판의 정렬된 접촉 표면의 접촉-형성 단계(contact-making step)에서, 점점 더 정확한 정렬 정확도 또는 오프셋(offset)이 바람직한데, 가령, 100 μm 미만, 특히, 10 μm 미만, 바람직하게는 1 μm 미만, 가장 바람직하게는 100 nm, 그 중에서도 가장 바람직하게는 10 nm이다. 이러한 정렬 정확도에서, 다수의 영향을 미치는 요인들이 고려되어야 한다.
본 발명의 장치는 특허 AT405775B호에서 처음으로 언급되었던 장치의 변형예로서 고려될 수 있다. AT405775B호는 웨이퍼-형태의 반도체 기판을 결합 정렬시키기 위한 방법 및 장치에 대해 기술하고 있다. 본 발명에 따른 새로운 장치에서, 기판과 나노구조 펀치는 함께 결합되고 정렬되어, 경질의 펀치를 이용하는 나노임프린트 엠보싱 공정을 위한 접근 및 정렬 과정이 조절되어 수행될 수 있다. 이러한 설비는 평행하게 정렬되는 기판과 펀치 사이에서 비접촉 웨지 오류(contactless wedge fault)를 상쇄하기 위한 시스템을 가진다(WO2012/028166A1호 참조).
본 발명은, 특히, 나노구조 펀치와 기판이 가능한 최대한 조절되고 동시에 거의 자동으로 접촉하며, 반경 방향으로 외부로 나노구조 펀치의 한 접촉 표면의 중앙(M)에 대해 동심구조로 배열된 2개의 나노구조 펀치 중 하나 이상의 나노구조 펀치가 접촉되기 전에 노출되어 사전응력이 제공되고, 접촉하는 시작 부분에서만 영향을 받으며, 한 섹션(section), 특히, 펀치의 중앙(M)과 접촉한 후에는, 나노구조 펀치는 릴리스되고(released) 사전응력에 따라 조절되도록 자동으로 맞은편 기판이 엠보싱되는 개념에 기초한다. 이러한 사전응력은 변형 수단(deformation means)에 의한 나노구조 펀치의 변형에 의해 구현되는데, 상기 변형 수단은, 엠보싱 면(embossing side)으로부터 멀어지도록 향하는 면에 작용하는 형태에 따라, 특허출원 WO2013/023708A1호에 따른 다양하고 상호교체가 가능한 변형 수단을 사용하여, 이러한 변형과정이 조절될 수 있다. 상기와 같은 조절은 변형 수단이 나노구조 펀치에 작용하는 힘 또는 압력에 의해 구현된다.
본 장치는 비활성가스 하에서 주변 압력 또는 진공에서 작동될 수 있으며, 그 결과, 엠보싱 결함, 가령, 예를 들어, 공기 유입이 방지된다. 본 장치가 진공에서 작동되면, 압력은 500 mbar 미만, 바람직하게는 100 mbar 미만, 가장 바람직하게는 10 mbar 미만, 그 중에서도 가장 바람직하게는 1 mbar 미만이 된다.
바람직하게는, 현재 가스 환경은 접촉-형성 공정(contact-making process)을 감쇠시킬 수 있으며, 따라서, 비틀림(distortion)이 발생될 수 있는 접촉 표면이 너무 일찍 접촉하거나(premature contact) 또는 동시에 여러 장소에서 접촉되는 것이 방지된다. 다른 한편으로, 가스 유입(gas inclusion)이 발생할 수도 있다. 따라서, 공정을 최적화시키고, 특히, 접촉-형성 동안 주변 압력을 나노구조 펀치와 기판의 환경에 일치시키는 것이 필요하고 가능해진다.
각각의 웨이퍼 척(wafer chuck)에 나노구조 펀치와 기판을 고정시키기 위해, 빈번하게 사용되는 타입의 한 고정 방법은 진공 또는 음압(negative pressure)을 사용하여 구현된다. 기판과 나노구조 펀치는 음압 또는 진공에 의해 진공 트랙(vacuum track)이 밀링가공되는(milled) 한 평평한 경화 표면(hardened surface)에 고정된다. 기판을 위한 웨이퍼 척(기판 척킹 기기)은 표면의 외측 영역에 또는 전체 표면에 진공 트랙을 가진다. 음압 채널(negative pressure channel)은, 특히, 전체 주변(periphery) 주위에서 척킹 기기의 중앙(Z)까지 동심구조로, 특히, 원형으로 배열되는 것이 바람직하다. 이에 따라 균일하게 고정된다. 게다가, 척킹 표면의 윤곽(contour)이 척킹 표면에 대해 뒤에 배열되면(set back), 지지 표면(support surface)을 변경시키거나 줄이는 오목부(depression)가 형성된다. 따라서 양방향으로 구성되거나 혹은 처리된 기판(제품 기판)이 사용될 수 있다.
나노구조 펀치를 위한 웨이퍼 척은, 특히, 에지 영역(edge region)에서 진공 트랙과 액츄에이터를 위한 홀(hole)을 가진다. 여기서, 척킹 윤곽의 외부 링 섹션(outer ring section)에 척킹 표면을 차단하는 하나 이상의 음압 채널이 제공된다. 필요 시에, 척킹 기기의 척킹 표면은 웨이퍼 척과 기판 사이의 접촉 표면이 더 작아지도록 감소될 수 있다.
각각의 웨이퍼 척에 나노구조 펀치와 기판을 고정하기 위한 그 외의 다른 가능한 방법, 정전기 고정(electrostatic fixing) 또는 클램핑(clamping)에 의한 기계적 고정(mechanical fixing) 방법이다. 핀(pin)을 가진 웨이퍼 척(핀 척)이 사용된다. 또한, 특별한 접착제(adhesive)가 사용될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 기판 척킹 기기의 한 실시예는 기판, 특히, 상부에 액체 층(liquid layer)이 있는 웨이퍼를 취급할 수 있게 한다. 액체 층은, 특히, 접촉-형성 동안 경계면(interface)에 위치된 액체 엠보싱 레지스트이다.
레지스트는, 특히, 그 자체의 모듈로 엠보싱 공정으로부터 개별적으로 제공될 수 있다. 따라서, 표준의 레지스트 제공 방법은 조절된 상태 하에서 사용될 수 있으며, 이에 따라 추후의 엠보싱 단계에서 수율 이점이 수반된다. 기판은 레지스트 제공 챔버(resist application chamber)에서 나노임프린트 레지스트로 미리 완전히 둘러 싸여진다(blanketed). 층들은, 특히, 스핀(spin), 스프레이(spray) 또는 잉크젯(inkjet) 방법 및 담금 코팅(immersion coating) 또는 롤러 코팅 방법(roller coating method)으로 제공된다. 대안으로, 용매(solvent)가 증발되고 웨이퍼는 엠보싱 챔버로 이송된다.
엠보싱되는 기판 코팅 또는 기판 표면을 위한 재료는 특히, UV-경화성 물질 또는 열경화성 물질, 가령, 폴리머 또는 레지스트일 수 있다. UV 나노임프린트 리소그래피에서, 나노구조 펀치는 실온에서 유동성 레지스트로 압축되고, 열 방법에서는, 올라간 온도에서 열가소성 레지스트가 레지스트로 압축되어야 한다. 경화 공정은, 바람직하게는 UV 광에 의해서 뿐만 아니라 가능하다면 IR 광에 의해서도, 레지스트 재료에 따라 수행된다. 보다 일반적으로, 경화 공정은 전자기 방사선에 의해, 열에 의해, 전류에 의해, 자기장에 의해 또는 그 밖의 방법들에 의해 수행될 수 있다. 본 발명에 따르면, 경화 공정은 원 재료(base material)의 중합화(polymerization)에 기초한다. 이 경우, 중합화는, 소위, 개시기(initiator)에 의해 시작된다.
본 발명의 한 바람직한 실시예에 따르면, 나노구조 펀치에 분리제(separating agent)가 제공되거나 또는 접착제(adhesive)가 제공되거나 또는 추가적인 점착방지 코팅(antiadhesion coating)이 제공된다. 본 발명에 따르면, 나노구조 펀치와 기판 코팅(엠보싱 덩어리(mass)) 사이에 점착을 추가로 감소시키기 위하여, 나노구조 펀치는 점착방지 층(antiadhesion layer)으로 코팅된다. 상기 점착방지 층은 기판 코팅에 상응하게 저결합 특성(low adhesion property)을 가진 유기 분자(organic molecule)인 것이 바람직하다. 코팅의 층 두께는, 특히, 1 mm 미만, 바람직하게는 100 μm 미만, 보다 바람직하게는 10 μm 미만, 가장 바람직하게는 1 μm 미만, 그 중에서도 가장 바람직하게는 100 nm, 심지어 보다 더 바람직하게는 10 nm 미만이다. 층 두께가 얇으면, 예를 들어, UV 경화를 위해 사용되는 전자기 방사선의 전달에 바람직한 영향을 가지게 된다. 분리제는, 예를 들어, 자체-조직된(self-organized) 단일분자층(monolayer) 또는 다중층이다. 추가적인 후처리 단계(pretreatment step)로서, 플라즈마(plasma)에 의한 표면 활성화(surface activation)도 고려될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 한 실시예에서, 램프 하우징(lamp housing)을 일체형으로 구성하면, 엠보싱 레지스트를 UV 광으로 경화시키기 위하여, 특히, 나노구조 펀치를 통해 UV 광을 이용한 노출이 수행된다. 나노구조 펀치, 및, 선택적으로는, 펀치 마운트(punch mount)의 그 밖의 보더링 구성요소(bordering component)들이 UV-투명 재료 및/또는 IR-투명 재료들로 형성된다.
기판과 나노구조 펀치는 배출(evacuation) 및/또는 비활성가스 플러싱 공정(flushing process) 동안 분리된 상태로 유지되며, 투명 나노구조 펀치는 상부에 고정되고(구조 면이 하부를 향함) 기판은 바닥(bottom)에 고정된다. 나노구조 펀치의 변형은 변형 수단이 나노구조 펀치에 작용되는 힘 또는 압력에 의해 조절된다. 나노구조 펀치가 척킹 기기에 의해 오직 부분적으로만 지지되도록, 바람직하게는 에지에서만 지지되도록, 나노구조 펀치로 척킹 기기의 유효 척킹 영역(effective chucking area)을 감소시키는 것이 바람직하다. 이런 방식으로, 에지에서의 접촉 영역이 작으면 작을수록 펀치 척킹 기기 또는 펀치 마운트와 나노구조 펀치 사이에 점착이 줄어든다. 이에 따라, 나노구조 펀치가 조심스럽고도 안정적으로 분리될 수 있으며(detachment), 이러한 분리력(detachment force)은 가능한 최소가 될 수 있다. 따라서, 특히, 척킹 표면에 제공되는 음압을 감소시켜, 나노구조 펀치의 분리 과정이 조절될 수 있다.
나노임프린트 공정은 액츄에이터 (핀)으로 시작되는 것이 바람직한데, 대안으로는, 기판 에지(R) 또는 기판 중앙(M)에서 시작된다. 이 경우, UV-투명 나노구조 펀치는 기판 상의 액체 엠보싱 레지스트와의 제1 접촉 지점(펀치 표면의 부분 영역)을 형성하기 위해 액츄에이터를 이용하여 국부적으로 구부러진다(변형된다). 제1 접촉 지점에 도달하고 난 뒤, 펀치 척킹 기기의 진공 트랙에 작용하는 압력은 차단되거나(interrupted), 혹은 각각의 진공 트랙에 대해 개별적으로 감소되어, 펀치가 릴리스되고 엠보싱 전방은 전체 펀치 표면에 걸쳐 독립적으로 배열될 수 있다. 상부 웨이퍼 척의 진공 트랙은, 특히, 척킹 표면에 제공되는 음압을 감소시킴으로써, 나노구조 펀치로부터의 분리 과정이 조절될 수 있도록 에지 영역에 위치되는 것이 바람직하다. 음압이 조절되어 감소되면, 펀치 척킹 기기로부터, 특히, 에지 영역으로부터 나노구조 펀치가 분리된다.
우선, 투명 나노구조 펀치가 특히, 웨이퍼 척(펀치 척킹 기기)의 상측 면(top side)에서 로딩되고(loaded) 정렬 시스템(alignment system)으로 탐지된다(detected). 그 뒤, 레지스트-코팅된 기판이 로딩되며, 2개의 웨이퍼가 정확한 정렬을 위해 정렬 시스템으로 고정밀도로 정렬된다. 특허 DE102004007060 B3호는 상응하는 표면을 따라 2개의 웨이퍼 또는 정렬되어야 하는 임의의 타입의 평평한 구성요소를 결합하기 위한 방법 및 장치에 대해 기술하고 있다. 이 경우, 웨이퍼는 정확하게 정렬된다. 나노임프린트 엠보싱을 위한 장치가 비슷한 특징을 가지며, 여기서는 한 번에 하나의 기판과 하나의 나노구조 펀치가 정확하게 정렬된다: a) 제1 기기는 나노구조 펀치를 정렬하고 척킹하기 위해 제공되며(펀치 척킹 기기), b) 제2 기기는 기판을 나노구조 펀치에 대해 정렬하고 척킹하기 위해 제공된다(기판 척킹 기기).
접촉 표면들이 접촉되고 이에 상응하는 표면들이 한 엠보싱 시작 위치에서 본 기기에 의해 엠보싱된다. 나노구조 펀치를 가진 기판의 나노임프린트 엠보싱이 엠보싱 시작 위치로부터 나노구조 펀치의 측면 에지로 배열되는 한 엠보싱 전방을 따라 발생한다.
한 바람직한 실시예에 따르면, 상대 위치들을 탐지하고 탐지된 상대 위치들을 제어 유닛에 중계하여(relay) 나노구조 펀치와 기판의 정확한 정렬을 위한 탐지 기기(도시되지 않음)가 제공되는데, 상기 제어 유닛은 기판과 나노구조 펀치를 서로에 대해 정렬한다. 이러한 정렬은 수동으로 또는 자동으로 수행되는데, (바람직하게는) 오정렬(misalignment) 크기가 100 μm 미만, 바람직하게는 10 μm 미만, 보다 더 바람직하게는 1 μm 미만, 가장 바람직하게는 100 nm 미만, 그 중에서도 가장 바람직하게는 10 nm 미만이다.
기판과 나노구조 펀치 사이의 거리는 나노임프린트 공정이 시작하기 전에 형성된 거리로 정확하게 줄어든다. 본 발명에 따른 엠보싱 방법에서, 기판과 펀치는 서로에 대해 평평하게 배열되는 것이 아니라, 변형 수단에 의해 기판에 가볍게 압축되어 변형되는 나노구조 펀치에 의해, 우선, 한 지점에서, 예를 들어, 기판의 중앙(M)에서, 서로 접촉하게 된다. 변형된, 즉 구부러진 나노구조 펀치를 (맞은편 기판의 방향으로) 분리한 후에, 엠보싱 파(embossing wave)가 진행됨으로써 엠보싱 전방을 따라 연속적이고 균일한 엠보싱이 발생된다.
변형 수단이 척킹 윤곽(chucking contour)을 관통하는 하나 이상의 압력 요소(액츄에이터)라는 것을 고려하면, 압력은 특히 중앙(Z)으로부터 외부 방향으로 균일하게 제공될 수 있다. 바람직하게는, 특히, 핀 또는 액츄에이터에 의한 기계적인 접근 방법이 제공된다. 본 발명에 따르면, 그 외의 변형 수단, 가령, 액체 또는 가스에 대한 노출(exposure)도 고려될 수 있다.
본 발명에 따른 제1 실시예에서, 나노임프린트 공정은 기판 중앙(M)에서 액츄에이터로 시작되며, 엠보싱 전방은 중앙으로부터 웨이퍼 에지를 향해 즉 내부로부터 외부 방향으로 진행된다. 여기서, 액츄에이터 (핀) 또는 액츄에이터 장치를 유발시켜(triggering), 구성요소와 기판 사이의 접촉 표면의 질량중심(center of mass)에, 합력(resulting force)(Fa)이 작용될 수 있게 하는 것이 바람직하다. 여기서, 힘(Fa)은 100 kN 미만, 바람직하게는 10 kN 미만, 보다 바람직하게는 1 kN 미만, 가장 바람직하게는 500 N 미만, 그 중에서도 가장 바람직하게는 100 N 미만, 그 보다 더 바람직하게는 10 N 미만이다.
본 발명에 따른 제2 실시예에서, 나노임프린트 공정은 기판 에지에서 액츄에이터로 시작되며, 엠보싱 전방은 에지 접촉 지점(R)으로부터 멀어지도록 진행된다. 상기 실시예에서, 나노구조 펀치의 표면 에지 영역에서 액츄에이터 또는 액츄에이터 장치를 유발시켜, 합력(Fa)이 작용한다. 척킹 표면의 에지 상에서(나노구조 펀치의 뒷면(back) 상에서) 나노구조 펀치에 작용시킴으로써, 특히, 조심스러운 분리가 가능하다.
두 실시예에서, 엠보싱 전방은 전체 펀치 표면에 걸쳐 적어도 부분적으로 독립적으로 배열되는데, 이는 특히 중량(weight)으로 인한 나노구조 펀치의 힘에 의해 야기된다.
그 뒤, 한 바람직한 실시예에서, 웨이퍼 스택(wafer stack)은 언로딩 스테이션(unloading station)으로 전달되며 레지스트는 UV 광에 의해 투명 펀치를 통해 가교결합된다. 엠보싱 레지스트(경화성 재료)는 UV 가교결합에 의해 경화된다. 대안으로, 사용된 UV 광은 광대역 광(broadband light)이거나 혹은 엠보싱 레지스트에서 사용되는 광개시제(photoinitiator)에 특별히 일치된다. 경화성 재료의 파장 범위는, 특히, 50 nm 내지 1000 nm 사이, 바람직하게는 150 nm 내지 500 nm 사이, 보다 바람직하게는 200 nm 내지 450 nm 사이이다.
본 방법의 끝부분에서, 엠보싱 챔버(embossing chamber) 내의 나노구조 펀치는 기판으로부터 제거되고 기판은 언로딩된다.
본 발명에 따른 설비에서, 특히, 기판의 코팅, 정렬, 엠보싱(나노임프린트 리소그래피), 펀치와 기판의 분리, 및, 선택적으로는, 검사(계측)의 공정 단계들이 일체로 구성된다(integrated). 임프린트 단계에서 직접 분리 단계를 수행하는 것도 고려될 수 있으며, 따라서, 예를 들어, AT405775B호에 따른 웨이퍼 결합 설비와는 다르게, 펀치가 설비 내에 유지된다. 상기 설비는 분리 단계의 제어 상태를 모니터링하기 위한 센서를 가지는 것이 바람직하다. 게다가, 특히, 정전하(static charge)를 피하기 위해 예방조치를 취해야 한다. 따라서, 한 일반적인 실시예에서, 경질의 폴리머 펀치를 가진 기판의 나노임프린트 엠보싱은 다음 단계들을 포함하는데:
a) 기판 코팅 또는 레지스트 제공 단계, 따라서, 제공 기기(application apparatus), 예를 들어, 스핀 레지스트 제공 설비에 의해 구성 재료(레지스트)를 기판에 제공하는 단계,
b) 정렬 기기에 의한, 나노구조 펀치(엠보싱 기기)와 기판(척킹 기기)의 정렬 단계,
c) 액츄에이터를 가진 엠보싱 기기에 의한, 기판의 엠보싱 단계,
d) 경화성 재료의 UV 노출 단계 및 나노구조 펀치와 기판의 분리 단계를 포함한다.
또한, 나노구조 펀치로부터 나노구조를, 기판에 제공된 경화성 재료의 펀치 표면에 엠보싱하기 위한 장치로서, 상기 장치는:
- 나노구조를 펀치 표면에 대해 정렬하기 위한 정렬 수단;
- 펀치 표면을 엠보싱하기 위한 엠보싱 기기를 포함하되, 엠보싱 기기는:
(A) 나노구조 펀치의 변형에 의해 나노구조 펀치에 사전응력을 제공하기 위한 제1 사전응력 수단 또는 기판의 변형에 의해 기판에 사전응력을 제공하기 위한 제2 사전응력 수단,
(B) 나노구조 펀치와 펀치 표면의 부분 영역을 접촉시키기 위한 접촉-형성 수단, 및
(C) 나노구조 펀치에 사전응력을 부분적으로 제공함으로써 나머지 영역(16)을 자동으로 접촉시키는 수단을 포함하고, 나노구조 펀치의 변형은 변형 수단이 나노구조 펀치에 작용하는 힘 또는 압력에 의해 조절되고, 나노구조 펀치와 기판의 분리 단계의 제어 상태를 모니터링하기 위해 센서가 제공된다.
상기 설비는, 특히, 필요 시에, 주변 대기(ambient atmosphere)에 대해 밀봉될(sealed) 수 있는 공통의 작업 공간(working space)을 가진 한 모듈 그룹(module group)을 가진다. 여기서, 상기 모듈, 예를 들어, 저항 제공 모듈(resist application module)(예를 들어, 스핀 코팅을 위한 모듈), 임프린트 모듈(imprint module) 및 언로딩 모듈(unloading module)은 한 이동 장치(로봇 시스템)를 사용하여 클러스터(cluster) 또는 별(star) 모양의 형상으로 중앙 모듈 주위에 배열될 수 있다. 분리 단계는 임프린트 단계에서 직접 수행될 수 있다. 이와 비슷하게, 레지스트는 그 자체의 모듈로 엠보싱 공정으로부터 개별적으로 제공될 수 있어서, 주된 수율 이점이 수반된다. 엠보싱 결함을 감소시키고 기판과 펀치 사이의 분리를 용이하게 하기 위하여, 엠보싱은 비활성가스 및/또는 진공의 임프린트 모듈에서 임프린트 단계 상에서 수행될 수 있다. 비활성가스 환경(atmosphere) 하의 엠보싱은, 우수한 화학 저항, 우수한 결합 및 신속한 UV 경화와 같은 이점들을 수반한다. 대안으로, 전체 작업 공간은 비활성가스로 채워질 수 있거나 및/또는 설정 환경으로서 진공 기기에 의해 진공에 노출될 수 있다. 제공 공정(기판의 코팅)도 위에서 설정된 환경에서 수행될 수 있다. 따라서, 가스 유입 등이 발생할 수 있는 경우가 대부분 방지되거나 배제될 수 있다.
이러한 새로운 기술의 한 중요한 이점으로는, 레지스트로 둘러싸인 기판(resist-blanketed substrate)이 비활성가스 환경 하에서 주변 압력에서 결함 없이 접촉될 수 있다는 점이다.
삭제
본 발명에 따른 설비의 실시예는, 특히, 두 구성요소, 즉 기판과 나노구조 펀치를 정렬시키기 위한 정렬 방법을 사용하여, 웨이퍼 평면(wafer plane) 상에서, 200 nm 이상의 정렬 정확도로, 고해상도 구조의 정렬 엠보싱을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 실시예는, 특히, 고해상도 구조를 비틀림 없이(distortion-free) 대면적 엠보싱(large-area embossing) 할 수 있게 한다. 본 발명에 따른 방법의 한 이점으로는, 주변 압력에서, 레지스트로 둘러싸인 기판은 비활성가스 하에서 결함 없이 접촉될 수 있다는 점이다. 또한, 레지스트 제공 및 엠보싱 단계가 신속하며, 균일하게, 결함 없이, 외부 입자 없이 수행될 수 있도록, 본 발명의 기술을 자동화(automation)하는 것도 가능하다.
상기 방법으로 제작될 수 있는 물품(article)은 차세대 하드 디스크 드라이브(HDD), 가령, 비트 패턴 저장매체(bit patterned media: BPM), 편광자(polarizer), 퀀텀닷(quantum dot), 광자 구조(photonic structure), 광학 구조(optical structure), 뿐만 아니라 시퀀스용 구조(나노공극(nanopore), 나노도트(nanodot) 등)이다. 특히, 홀을 가진 기판(하드 디스크)을 위한 방법의 실행에 대해서 언급될 것이다.
본 발명의 그 밖의 이점, 특징 및 세부사항들은 첨부도면을 참조하여 바람직한 대표 실시예들을 기술한 하기 설명으로부터 자명해질 것이다.
도 1a는 절단선 A-A을 가진 본 발명에 따른 장치의 한 바람직한 실시예의 펀치 척킹 기기의 평면도,
도 1b는 도 1a으로부터 절단선 A-A에 따른 횡단면도,
도 1c는 본 발명의 제2 실시예의 횡단면도,
도 2a는 절단선 B-B를 가진 본 발명에 따른 장치의 한 바람직한 실시예의 기판 척킹 기기의 평면도,
도 2b는 도 2a으로부터 절단선 B-B에 따른 횡단면도,
도 2c는 특히, 양방향으로 구성된 제품 기판을 위한 본 발명의 제2 실시예의 횡단면도,
도 3a는 절단선 C-C를 가진 본 발명에 따른 장치의 제2 실시예의 기판 척킹 기기의 평면도,
도 3b는 도 3a으로부터 절단선 C-C에 따른 횡단면도,
도 3c는 특히, 하드 디스크를 제작하기 위한 홀이 있는 기판의 평면도,
도 4a는 절단선 D-D를 가진 본 발명에 따른 장치의 제3 실시예의 기판 척킹 기기의 평면도,
도 4b는 도 4a으로부터 절단선 D-D에 따른 횡단면도,
도 5a는 본 발명에 따른 제1 방법 단계에 있는 본 발명에 따른 장치의 횡단면도,
도 5b는 본 발명에 따른 제2 방법 단계에 있는 본 발명에 따른 장치의 횡단면도,
도 5c는 본 발명에 따른 제3 방법 단계에 있는 본 발명에 따른 장치의 횡단면도,
도 6a는 본 발명에 따른 제4 방법 단계에 있는 본 발명에 따른 장치의 횡단면도,
도 6b는, 펀치 척과 기판 척이 서로 접근된 후에, 본 발명에 따른 제5 방법 단계에 있는 본 발명에 따른 장치의 횡단면도,
도 6c는, 특히, 나노구조 펀치의 탄성 굽힘을 위해 액츄에이터에 의한 나노구조 펀치의 접촉 및 및 상기 나노구조 펀치와 기판의 접촉 동안, 본 발명에 따른 제6 방법 단계에 있는 본 발명에 따른 장치의 횡단면도,
도 6d는, 펀치와 기판 사이에서 엠보싱 전방을 따라 엠보싱 파가 진행되는 동안, 본 발명에 따른 제7 방법 단계에 있는 본 발명에 따른 장치의 횡단면도로서, 나노구조 펀치는 진공 트랙에서 진공을 차단함으로써 펀치 척킹 기기로부터 분리되며,
도 6e는 끝부분이 있는(ended) 엠보싱 전방을 가진 본 발명에 따른 제8 방법 단계에 있는 본 발명에 따른 장치의 횡단면도,
도 7a는 펀치 중앙에 위치된 액츄에이터를 가진 본 발명에 따른 방법의 제2 실시예에 있는 장치의 횡단면도,
도 7b는, 펀치 척과 기판 척이 서로에 대해 접근한 후에, 본 발명에 따른 방법의 제2 실시예에 있는 본 발명에 따른 장치의 횡단면도,
도 7c는, 액츄에이터에 의한 펀치의 접촉, 나노구조 펀치의 탄성 굽힘 및 액츄에이터에 의해 발생되는 홀을 가진 기판과 나노구조 펀치 사이의 접촉-형성 동안, 본 발명에 따른 제2 실시예에 있는 본 발명에 따른 장치의 횡단면도,
도 7d는 홀을 가진 기판과 펀치 사이에서 엠보싱 파가 진행되는 동안 본 발명에 따른 방법의 제2 실시예에 있는 본 발명에 따른 장치의 횡단면도로서, 나노구조 펀치는 진공 트랙에서 진공을 차단함으로써 펀치 척킹 기기로부터 분리되며,
도 7e는 끝부분이 있는 엠보싱 전방을 가진 본 발명에 따른 제2 실시예에 있는 본 발명에 따른 장치의 횡단면도,
도 8은 엠보싱 후에 기판 척킹 기기의 횡단면도로서, 웨이퍼 스택(나노구조 펀치가 정지된 기판)은 언로딩 스테이션으로 전달되고 경화성 재료는 특히, UV 광에 의해 투명 펀치를 통해 가교결합/경화되며,
도 9a는 본 발명에 따른 방법의 한 실시예의 횡단면도로서, 액츄에이터가 나노구조 펀치와 기판에서 작용되는 나노구조 펀치 중앙에서 작용하며,
도 9b는 본 발명에 따른 방법의 한 실시예의 도면으로서, 액츄에이터가 나노구조 펀치와 기판에서 작용되는 나노구조 펀치 상의 기판의 에지에서 작용한다.
첨부도면에서, 똑같은 구성요소 및 동일한 기능을 가진 구성요소들은 똑같은 도면부호로 표시된다.
도 1a는 본 발명에 따라 나노구조(13)를 척킹 바디(1k) 상에 엠보싱하기 위해 나노구조 펀치(5)의 척킹을 위한 장치의 펀치 척킹 기기(1)를 도시한 도면이다. 척킹 바디(1k)는 한 척킹 평면(E)이 척킹 표면(1u)을 가진 구조를 가지며; 이는 도 1b에 따른 횡단면도에서 쉽게 찾아볼 수 있다. 나노구조 펀치(5)가 펀치 척킹 기기(1)에 척킹되면, 오직 척킹 표면(1u) 만이 나노구조 펀치(5)의 한 척킹 면(5a)과 접촉하게 된다. 나노구조 펀치(5)의 엠보싱 면(6)이 척킹 면(5a)의 맞은편에 배열된다.
척킹 기기(1)의 척킹 표면(1u)은 특히 나노구조 펀치(5)의 주변 윤곽(peripheral contour)과 수치와 일치한다. 특히, UV-투명 나노구조 펀치(5)는 임의의 형태를 가질 수 있는데, 특히, 둥글거나, 직사각형 또는 정사각형으로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 표준의 웨이퍼 형태를 가질 수 있다.
나노구조 펀치(5)의 직경은 기판의 직경보다 더 크도록 선택되거나 혹은 엠보싱되는 기판(7)의 직경과 대부분 일치하는 것이 바람직하다. 나노구조 펀치(5)의 직경은 기판(7)의 직경과 적어도 동일한 크기로 구성되며, 바람직하게는, 나노구조 펀치(5)의 직경은 5 mm만큼 더 크며, 보다 바람직하게는, 나노구조 펀치(5)의 직경이 기판(7)의 직경보다 10 mm 만큼 더 크다. 후자의 경우는, 펀치 척킹 기기(1)에, 기판(7) 상에서 균일한 엠보싱을 구현하기 위하여 엠보싱 면(6)의 활성(active) 엠보싱 표면 외부에 진공 트랙(4)이 제공될 때의 본 발명에 따른 경우인 것이 바람직하다. 나노구조 펀치(5)는 기판(7) 상에서 최대 50 mm만큼 돌출되는 것이 바람직하다.
도 1a 및 1b에 따른 실시예에서, 척킹 표면(1u)은 원형이며 척킹 표면(1u)의 반경(Ru)은 엠보싱되는 기판(7)의 반경에 거의 상응한다. 나노구조 펀치(5)를 위한 척킹 표면(1u)의 크기와 기판(7)을 위한 척킹 표면(2u)의 크기는 기판(7) 및/또는 나노구조 펀치(5)의 직경보다 약간 더 크거나 또는 똑같은 크기로 구성되도록 선택되는 것이 바람직하다. 기판(7)의 직경은 반도체 업계에서 통상적인 직경인 2", 4", 6", 8", 12" 또는 18"에 상응하는 것이 바람직하다.
도 1b에 따른 실시예에서 도시된 것과 같이, 척킹 바디(1k)의 반경(Rk)은 특히 척킹 표면(1u)에 대해 뒤에 배열된(set back) 환형의 숄더 섹션(shoulder section)에 의해 척킹 표면(1u)의 반경(Ru)보다 더 크게 구성될 수 있다.
척킹 표면(1u)의 오직 하나의 외부 링 섹션(9)만이 진공 트랙(4)들에 의해 나노구조 펀치(5)를 고정시키게 하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 방법은, 나노구조 펀치(5)가 척킹 표면(1u)의 측면 에지(side edge)의 영역에만 고정됨으로써 개선된다. 척킹 표면(1u)에 작용하는 음압(negative pressure)을 줄임으로써, 조절된 방식으로 나노구조 펀치(5)로부터, 특히, 링 섹션(9)으로부터 분리(detachment)가 수행될 수 있다. 척킹 표면(1u)의 링 섹션(9)은 척킹 표면(1u)의 외측 윤곽(outside contour)으로부터 척킹 표면(1u)의 중심으로, 특히, 0.1 mm 내지 50 mm 사이의 폭으로, 바람직하게는 0.1 mm 내지 25 mm 사이의 폭으로 연장된다. 링 섹션(9)은 특히, 펀치 직경의 1/100 내지 1/5 사이의 폭으로, 바람직하게는 펀치 직경의 1/50 내지 1/10 사이의 폭으로 연장된다. 도 1a에 따른 대표 실시예에서, 특히, 서로에 대해 동심구조로 배열된 진공 트랙(4) 또는 2개의 음압 채널들 상에서 진공 장치(도시되지 않음)에 의해 음압이 제공된다.
도 1b에서, 펀칭 척킹 기기(1)의 제1 실시예에 따른 척킹 표면(1u)은 완전히 덮도록 형성되거나(blanketing) 또는 균일하도록 형성된다(진공 트랙(4) 외에도).
또 다른 실시예(도 1c)에 따르면, 펀치 척킹 기기(1')의 제2 실시예의 척킹 바디(1k')는 특히, 척킹 표면(1u') 내에서 하나 이상의 오목부(18)가 형성되도록 척킹 평면(E)에 대해 뒤에 배열된다. 상기 방식으로, 나노구조 펀치(5)의 지지 표면, 따라서, 척킹 표면(1u')은 도 1a에 따른 실시예에 비해 더 작게 형성된다. 한 대안의 실시예에 따른 지지 표면은 중심에 대해 동심구조로 배열된 벌집(honeycomb) 또는 원형의 오목부에 의해 더 작게 형성될 수 있다. 오목부(18)의 깊이는 한 바람직한 실시예에 따른 진공 트랙(4)들의 깊이에 상응할 수 있다.
나노구조 펀치(5) 및, 선택적으로는, 펀치 마운트(punch mount)의 그 밖의 보더링 구성요소(bordering component)들은 UV-투명 재료들로 형성되는 것이 바람직하다.
도 2a는 척킹 바디(2k) 상에 기판(7)을 척킹하기 위한 장치의 기판 척킹 기기(2)를 도시한다. 본 발명의 한 바람직한 실시예에 따른 척킹 바디(2k)는 코팅될 수 있다(coated). 척킹 바디(2k)는 척킹 평면(E)에 대해 평행하게 정렬될 수 있는 척킹 표면(2u)을 가진다(도 2b).
척킹 기기(2)의 척킹 표면(2u)은 기판의 수치들에 적어도 부분적으로 일치하는 것이 바람직하다. 도 2a 및 2b에 따른 실시예에서 척킹 기기(2)의 척킹 표면(2u)은 원형이며 척킹 표면(2u)의 반경(Ru)은 기판(7)의 반경에 적어도 부분적으로 상응한다. 기판(7)의 직경은 반도체 업계에서 통상적인 직경인 2", 4", 6", 8", 12" 또는 18"에 상응하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는, 18" 또는 그 이상이다.
도 2b에 따른 척킹 바디(2k)의 반경(Rk)은 척킹 표면(2u)의 반경(Ru)보다 더 클 수 있다. 도 2b에 따른 실시예에서, 전체의 척킹 표면(2u)은 진공 트랙(4)들에 의해 기판(7)을 고정하기 위한 것이다. 도 2a에 따른 대표 실시예에서, 서로에 대해 동심구조로 배열되고 척킹 표면(2u)을 덮는 진공 트랙(4) 또는 몇몇 음압 채널들 상에서 진공 장치(도시되지 않음)에 의해 기판(7)을 고정하기 위한 음압이 제공된다.
도 2c에서, 척킹 바디(2k')의 제2 실시예에 따른 척킹 표면(2u')은 완전히 덮도록 형성되지는 않지만, 척킹 표면(2u')에 대해 뒤에 배열되거나, 바람직하게는, 특히, 척킹 표면(2u')에 의해 둘러싸거나 에워싸는 오목부(19)가 제공된다. 상기 오목부는, 특히, 양방향으로 구성되거나 또는 양방향으로 처리되는 기판(7)이 사용될 수 있도록 기판(7)의 지지 표면을 변경시킨다. 한 대안의 실시예에 따른 지지 표면은 중심에 대해 동심구조로 배열된 벌집 또는 원형의 오목부(19)(들)에 의해 더 작게 형성될 수 있다. 오목부(19)(들)의 깊이는 한 바람직한 실시예에 따른 진공 트랙(4')들의 깊이에 상응할 수 있다.
도 3a는, 기판(7')의 중심에 홀(20)을 가진 기판(7')을 위한 제3 실시예에 따라, 척킹 바디(2k") 상에 환형의 기판(7')을 척킹하기 위한 장치의 기판 척킹 기기(2")를 도시한다. 예를 들어, 홀(20)을 가진 기판(7')으로서 하드 디스크(hard disk)가 가능하다. 척킹 기기(2")의 척킹 표면(2u")이 기판(7")의 수치들에 일치한다. 도 3a 및 3b에 따른 실시예에서 척킹 기기(2")의 척킹 표면(2u")은 원형이며 척킹 표면(2")의 반경(Ru)은 기판(7')들의 반경에 대부분 상응한다.
도 3b에 따르면, 반경(Ru)의 거의 절반을 덮는 척킹 표면(2u")의 오직 하나의 외부 링 섹션만이 진공 트랙(4')들에 의해 기판(7')을 고정시키게 한다. 따라서, 기판(7')은 전체의 환형 기판 표면에 상응하고 서로에 대해 동심구조로 배열된 진공 트랙(4') 또는 몇몇 음압 채널들 상에서 음압에 의한 진공 장치(도시되지 않음)에 의해 고정된다.
도 4a는 홀(20)(도 3c 참조)이 있는 기판(7')을 위해 제4 실시예에 따라 척킹 바디(2''') 상에 기판(7')을 척킹하기 위한 장치의 또 다른 기판 척킹 기기(2''')를 도시한다.
기판(7')을 고정하기 위한 한 척킹 표면(2u''')은 척킹 표면(2u''')에 대해 돌출되고 특히 홀(20)에 상응하는 코어(2h)를 포함한다. 기판(7)을 위한 기판 척킹 기기(2''')의 코어(2h)는 상이한 형태, 가령, 예를 들어, 둥글거나, 십자형(cruciform), 별-형태, 난형(oval) 또는 각진 형태(angular)를 가질 수 있다. 코어(2h)의 높이는, 특히, 기판(7')들의 두께에 상응한다. 기판(7')들의 평균 두께는 특히, 20 내지 10000 μm, 바람직하게는 100 내지 2000 μm, 보다 바람직하게는 250 내지 1000 μm 사이이다. 척킹 표면(2u''')과 코어(2h)는 그 밖의 매질(media)도 고정될 수 있도록 그 외의 다른 수치도 가질 수 있다.
도 4a 및 4b에 따른 실시예에서, 척킹 기기(2''')의 척킹 표면(2u''')은 원형이며 척킹 표면(2u''')의 반경(Ru)은 기판(7)의 반경에 대부분 상응한다. 도 4b에 따른 실시예에서, 척킹 표면(2u''')의 오직 하나의 외부 링 섹션만이 진공 트랙(4)들에 의해 기판(7')을 고정시키게 한다. 따라서, 도 4b에 따른 대표 실시예에서, 홀(20)을 가진 기판(7')은 외부 링 섹션 상에서 척킹 표면(2u)을 덮고 서로에 대해 동심구조로 배열된 진공 트랙(4) 또는 2개의 음압 채널들 상에서 음압에 의한 진공 장치(도시되지 않음)에 의해 고정된다.
도 5a는 기판(7)과 나노구조 펀치(5)를 척킹하기 위한 장치의 척킹 기기(1 및 2)를 도시한다(여기서, 척킹 기기(1)는 도 1a에 따른 실시예이고 척킹 기기(2)는 도 2a에 따른 실시예)(또한, 반도체 업계에서는 척(chuck)으로도 지칭됨). 척킹 기기(1)는 액츄에이터(3)(도 1a 참조) 또는 액츄에이터 장치(도시되지 않음)를 경로를 형성하기(routing) 위한 중앙 개구(10)를 포함한다.
본 발명에 따른 상기 제1 실시예에서, 엠보싱 공정(나노임프린트 공정)은 기판의 중앙에 배열된 액츄에이터(3)로 시작된다. 본 발명에 따른 액츄에이터(3)는 상이한 형태를 가질 수 있으며 상이하게 실행될 수 있다. 액츄에이터 핀(actuator pin) 대신에, 대안으로, 액츄에이터(3)로서, 가스 또는 유체로 압축시키는 방법도 고려될 수 있다. 도 1에 따른 액츄에이터(3)를 위한 개구(10)는 상이한 형태 및 크기를 가질 수 있다.
도 5b는 특히 펀치 척킹 기기(1) 상에 로딩된(loaded) UV-투명 나노구조 펀치(5)를 가진 장치를 도시한다. 나노구조 펀치(5)는 진공 트랙(4)들을 통해 음압 또는 진공에 의해 펀치 척킹 기기(1)의 외부 링 섹션에 고정된다.
도 5c에 따른 그 다음 공정 단계에서, 기판(7)은 기판 척킹 기기(2) 상에 로딩되며, 음압 또는 진공에 의해 진공 트랙(4')들을 통해 고정되고, 펀치 표면(14)이 위를 향하는 따라서 나노구조 펀치(5) 방향을 향하는 기판(7)에 경화성 재료(8)가 제공된다. 기판(7)과 나노구조 펀치(5)는 배출 및/또는 비활성가스 플러싱 공정 동안 분리된 상태로 유지되며(따라서, 접촉되지 않음), 나노구조 펀치(5)는 상부에 배열되고 정렬되어 엠보싱 면(6)이 하부를 향하며, 기판(7)은 바닥에 배열되어 경화성 재료(8)가 상부를 향한다.
도 6a 내지 6e는 경질의 UV-투명 나노구조 펀치(5)를 가진 대면적 나노임프린트 공정을 위해 본 발명에 따른 방법 및 장치의 제1 실시예에서 공정 단계들을 도시한다. 기판(7)과 나노구조 펀치(5)는, 우선, 정확한 정렬을 위해 우선 정렬되고(aligned) 배출 및/또는 비활성가스 플러싱 공정 동안 분리된 상태로 유지된다(도 6a).
도 6b에 도시된 것과 같이, 나노구조 펀치(5)와 기판(7) 사이의 거리(h)가 나노임프린트 공정이 시작되기 전에 정확하게 형성된 거리(h')로 감소된다. 여기서, 거리(h')는 특히, 500 μm 미만, 바람직하게는 250 μm 미만, 가장 바람직하게는 100 μm 미만, 그 중에서도 가장 바람직하게는 50 μm 미만이다.
액츄에이터(3)에 의해, 나노구조 펀치(5)와 기판(7)은 부분 영역(15) 상에서 가능한 최대로 접촉된다. 도 6c에 도시된 이러한 접촉-형성(contact-making)은 특히, 나노구조 펀치(5)의 중앙에서 액츄에이터(3)를 통해 제공되는 압력에 의해 나노구조 펀치(5)의 동심 변형(concentric deformation)에 의하여 발생된다. 여기서, 액츄에이터(3) 또는 액츄에이터 장치(도시되지 않음)를 유발시켜(triggering), 나노구조 펀치(5)의 표면의 질량중심(center of mass), 따라서, 나노구조 펀치(5)와 기판(7) 사이의 접촉 표면의 질량중심에, 합력(Fa)을 제공하는 것이 유리하다.
제1 접촉 지점에 도달하고 난 뒤, 음압을 조절하여 감소시키면 펀치 척킹 기기(1)로부터 나노구조 펀치(5)를 릴리스하게 되며, 그 뒤에, 엠보싱 전방(12)이 중심으로부터 펀치 표면(14) 또는 기판(7)의 에지로, 특히, 동심구조로 진행된다(propagate). 나노구조 펀치(5)의 변형에 의해 제공된 사전응력(prestress)은 나노구조 펀치(5)가 기판(7)과 접촉하게 하여 나노구조 펀치(5)의 중앙으로부터 반경 방향으로 가능한 최대한 주변(periphery) 외부로 진행되게 한다(도 9a 참조). 펀치 표면(14)의 나머지 면적(16)은 이러한 릴리스에 의해 접촉된다.
도 6e는 엠보싱 전방(12)이 기본적으로의 에지(edge)에 도달하여 엠보싱이 종료된 상태를 도시한다. 기판(7)과 나노구조 펀치(5)는 거의 전체 면적에 걸쳐 접촉된다. 그 뒤, 도 8에 따른 경화 공정이 수행될 수 있다(하기와 같이).
도 7a 내지 7e는 경질의 UV-투명 나노구조 펀치(5)를 가진 대면적 나노임프린트 공정을 위해 본 발명에 따른 방법 및 장치의 제2 실시예에서의 공정 단계들을 도시한다. 상기 대표 실시예에서, 기판(7)은 도 3c에 따른 기판(7')이다.
기판(7')은 2.5 인치 또는 3.5 인치의 직경을 가지는 것이 바람직하다. 기판(7')은 4 인치 또는 그 이상의 직경을 가지며 따라서 기판(7')보다 더 크다. 척킹 표면(1u)은 진공 트랙(4)들에 의해 나노구조 펀치(5)를 고정시키기 위해 척킹 바디(1k)의 외부 링 섹션에 형성된다(도 1b 참조). 따라서, 척킹 표면(1u)의 진공 트랙(4)들은 나노구조 펀치(5)의 활성 펀치 표면(14) 외부에 위치된다. 홀(20)을 가진 기판(7')이 나노구조 펀치(5)보다 더 작은 직경을 가지기 때문에, 나노구조 펀치(5)를 고정시키기 위한 진공 트랙(4)들은 엠보싱되는 펀치 표면(14)의 외부에 배열된다. 이러한 크기 차이는 진공 트랙(4)들에 의해 나노구조 펀치(5)를 고정시키도록 사용된다.
도 7b에 도시된 것과 같이, 나노구조 펀치(5)와 기판(7) 사이의 거리(h)가 나노임프린트 공정이 시작되기 전에 정확하게 형성된 거리(h')로 감소된다. 여기서, 거리(h')는 특히, 500 μm 미만, 바람직하게는 250 μm 미만, 가장 바람직하게는 100 μm 미만, 그 중에서도 가장 바람직하게는 50 μm 미만이다.
도 7c에 도시된 이러한 접촉-형성(contact-making)은 특히, 나노구조 펀치(5)의 중앙에서 액츄에이터(3)를 통해 제공되는 압력에 의해 나노구조 펀치(5)의 동심 변형에 의하여 발생된다. 여기서, 액츄에이터(3) 또는 액츄에이터 장치(도시되지 않음)를 유발시켜, 나노구조 펀치(5)의 표면의 질량중심, 따라서, 나노구조 펀치(5)와 기판(7') 사이의 접촉 표면의 질량중심에, 합력(Fa)을 제공하는 것이 유리하다.
기판(7')의 중앙 홀(20)로 인해, 접촉 표면은, 엠보싱 전방(12)이 홀(20)의 에지에서 시작하는 펀치 표면(14)의 환형의 부분 영역(15')이다.
환형의 접촉-형성이 수행되고 난 뒤, 진공 트랙(4)들의 음압을 조절하여 감소시키면 펀치 척킹 기기(1)로부터 나노구조 펀치(5)가 릴리스하게 된다. 나노구조 펀치(5)의 변형에 의해 제공된 사전응력(prestress)은 나노구조 펀치(5)가 기판(7')과 접촉하게 하여 나노구조 펀치(5)의 중앙으로부터 반경 방향으로 가능한 최대한 기판(7')의 주변 외부로 진행되게 한다(도 9a 참조). 펀치 표면(14)의 나머지 면적(16')은 이러한 릴리스에 의해 접촉된다.
나노구조 펀치(5)가 홀(20)의 에지와 접촉하는 즉시, 엠보싱 전방(12)은 동심구조로 기판의 외측 에지(outer edge)를 향해 진행된다. 도 7e는 종료된 엠보싱 전방(12)을 도시한다. 따라서, 홀(20)을 제외하고는, 기판(7')과 나노구조 펀치(5)는 전체 펀치 표면(14) 상에서 완전하게 접촉된다(blanket contact).
도 8은 UV 광(11)에 의해, 경화성 재료(8), 특히, 포토레지스트(photoresist)의 직접적인 가교결합(cross-linking) 및 언로딩 스테이션(unloading station)에서 기판-펀치 스택(substrate-punch stack) 또는 웨이퍼 스택(wafer stack)을 도시한다. 보다 일반적으로, 경화 공정(curing)은 전자기 방사선에 의해, 열에 의해, 전류에 의해, 자기장에 의해 또는 그 밖의 방법들에 의해 수행될 수 있다. 바람직하게는, 경화 공정은 투명한 나노구조 펀치(5)를 통해 수행된다. 또 다른 실시예에서, 경화 공정은 임프린트 단계(imprint stage)에서 수행된다. 여기서, 경화 공정은 투명한 나노구조 펀치(5)와 펀치 척킹 기기(1, 1')를 통해 수행된다.
기판(7, 7')으로부터 나노구조 펀치(5)의 경화 공정 및 분리 공정은 임프린트 단계에서 직접 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 장치를 이용하는 설비(installation)는, 필요 시에, 주변 대기(ambient atmosphere)에 대해 밀봉될 수 있는 공통의 작업 공간(working space)을 가진 한 모듈 그룹(module group)을 가지는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 모듈, 예를 들어, 저항 제공 모듈(resist application module), 임프린트 모듈(imprint module) 및 언로딩 모듈(unloading module)은 한 이동 장치(로봇 시스템)를 사용하여 클러스터(cluster) 또는 별(star) 모양의 형상으로 중앙 모듈 주위에 배열될 수 있다.
본 방법은, 마이크론 이하의 범위, 바람직하게는 100 nm 이하, 보다 바람직하게는 50 nm 이하, 가장 바람직하게는 10 nm 이하의 고해상도 구조(high-resolution structure)가 가능하게 한다.
한 대안의 실시예가 도 9b에 도시된다. 여기서는, 나노임프린트 공정이 액츄에이터(3)로, 특히 기판 에지 상에서, 오프-센터(off-center) 방식으로 시작되며, 엠보싱 전방(12)은 접촉 지점으로부터 원형으로 진행된다.
제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 엠보싱 전방(12)의 진행 방향이 도 9a 및 9b에 개략적으로 도시되어 비교된다. 액츄에이터(3)의 위치 예들은 도 9a 및 9b에 도시된다.
1, 1' : 펀치 척킹 기기
1k, 1k' : 척킹 바디
1u, 1u' : 척킹 표면
2, 2', 2", 2''' : 기판 척킹 기기
2u, 2u', 2u", 2u''': 척킹 표면
2k, 2k', 2k", 2k''': 척킹 바디
2h : 코어 3 : 액츄에이터 (핀)
4 : 진공 트랙 4' : 진공 트랙
5 : 나노구조 펀치 5a : 척킹 면
6 : 엠보싱 면 7, 7' : 기판
8 : 경화성 재료 9 : 링 섹션
10 : 개구 11 : UV 광
12 : 엠보싱 전방 방향 13 : 나노구조
14, 14' : 펀치 표면 15, 15' : 부분 영역
16, 16' : 나머지 영역
17 : 엠보싱 기기 (특히, 펀치 척킹 기기 및 나노구조 펀치로 구성됨)
18 : 오목부 19 : 오목부
20 : 홀
A-A, B-B, C-C, D-D : 절단선 E : 척킹 평면
Ru : 링 반경 Rk : 척킹 바디의 반경
Fa : 힘

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 나노구조 펀치(5)로부터 나노구조(13)를, 기판(7)에 제공된 경화성 재료(8)의 펀치 표면(14)에 엠보싱하기 위한 방법으로서, 상기 방법은 다음의 순서로:
    - 나노구조(13)를 펀치 표면(14)에 대해 정렬하는 단계;
    - 펀치 표면(14)을 엠보싱하는 단계를 포함하되, 상기 엠보싱 단계는:
    (A) 나노구조 펀치(5)의 변형에 의해 나노구조 펀치(5)에 사전응력을 제공하고,
    (B) 나노구조 펀치(5)와 펀치 표면(14)의 부분 영역(15)을 접촉시키며,
    (C) 나노구조 펀치(5)에 사전응력을 부분적으로 제공함으로써 나머지 영역(16)을 자동으로 접촉시켜 수행되며,
    나노구조 펀치의 변형은 변형 수단이 나노구조 펀치에 작용하는 힘 또는 압력에 의해 제어되고, 나노구조 펀치와 기판의 분리 단계의 제어 상태를 모니터링하기 위해 센서가 제공되는 것을 특징으로 하는 나노구조(13)를 엠보싱하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 나노구조 펀치(5)는
    - 수정 또는,
    - 실리콘 디옥사이드 또는,
    - 폴리디메틸실록산, 폴리테트라플로오르에틸렌, 페르플루오리네이티드 폴리에테르, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 클로라이드, 또는 에틸렌 테트라플루오르에틸렌 중 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 나노구조(13)를 엠보싱하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 나노구조 펀치(5)의 광학적 투과도는 95% 이상인 것을 특징으로 하는 나노구조(13)를 엠보싱하는 방법.
  5. 제2항에 있어서, 나노구조 펀치(5)는 펀치 척킹 기기(1)에 의해 고정되어 이동되는 것을 특징으로 하는 나노구조(13)를 엠보싱하는 방법.
  6. 제2항에 있어서, 기판(7)은 기판 척킹 기기(2)에 의해 고정되어 이동되는 것을 특징으로 하는 나노구조(13)를 엠보싱하는 방법.
  7. 제2항에 있어서, 펀치 척킹 기기(1)는 나노구조 펀치(5)를 변형하기 위한 액츄에이터(3)를 가지는 것을 특징으로 하는 나노구조(13)를 엠보싱하는 방법.
  8. 제2항에 있어서, 재료(8)는, 완전히 접촉한 후에, 광(light)에 의해 나노구조 펀치(5)를 통해 경화되는 것을 특징으로 하는 나노구조(13)를 엠보싱하는 방법.
  9. 삭제
  10. 나노구조 펀치(5)로부터 나노구조(13)를, 기판(7)에 제공된 경화성 재료(8)의 펀치 표면(14)에 엠보싱하기 위한 장치로서, 상기 장치는:
    - 나노구조(13)를 펀치 표면(14)에 대해 정렬하기 위한 정렬 수단;
    - 펀치 표면(14)을 엠보싱하기 위한 엠보싱 기기(17)를 포함하되, 엠보싱 기기(17)는:
    (A) 나노구조 펀치(5)의 변형에 의해 나노구조 펀치(5)에 사전응력을 제공하기 위한 제1 사전응력 수단(3, 4) 또는 기판(7)의 변형에 의해 기판(7)에 사전응력을 제공하기 위한 제2 사전응력 수단,
    (B) 나노구조 펀치(5)와 펀치 표면(14)의 부분 영역(15)을 접촉시키기 위한 접촉-형성 수단, 및
    (C) 나노구조 펀치(5)에 사전응력을 부분적으로 제공함으로써 나머지 영역(16)을 자동으로 접촉시키는 수단을 포함하고, 나노구조 펀치의 변형은 변형 수단이 나노구조 펀치에 작용하는 힘 또는 압력에 의해 조절되고, 나노구조 펀치와 기판의 분리 단계의 제어 상태를 모니터링하기 위해 센서가 제공되는 것을 특징으로 하는 나노구조(13)를 엠보싱하기 위한 장치.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7177852B2 (ja) 2018-05-04 2022-11-24 エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー スタンプおよび型押し加工するための方法
TWI828760B (zh) * 2018-10-25 2024-01-11 日商尼康股份有限公司 基板貼合裝置、參數計算裝置、基板貼合方法及參數計算方法
KR20210107694A (ko) * 2018-12-28 2021-09-01 에이에스엠엘 홀딩 엔.브이. 리소그래피 시스템에서 지지 구조물을 세정하기 위한 장치 및 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011211157A (ja) * 2010-03-08 2011-10-20 Hitachi High-Technologies Corp 微細構造転写方法およびその装置
WO2013023708A1 (de) * 2011-08-12 2013-02-21 Ev Group E. Thallner Gmbh Vorrichtung und verfahren zum bonden von substraten
JP2013070023A (ja) * 2011-09-07 2013-04-18 Canon Inc インプリント装置、それを用いた物品の製造方法

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6180288B1 (en) * 1997-03-21 2001-01-30 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Gel sensors and method of use thereof
AT405775B (de) 1998-01-13 1999-11-25 Thallner Erich Verfahren und vorrichtung zum ausgerichteten zusammenführen von scheibenförmigen halbleitersubstraten
WO2004044651A1 (en) 2002-11-13 2004-05-27 Molecular Imprints, Inc. A chucking system and method for modulating shapes of substrates
WO2004086471A1 (en) * 2003-03-27 2004-10-07 Korea Institute Of Machinery & Materials Uv nanoimprint lithography process using elementwise embossed stamp and selectively additive pressurization
KR100504080B1 (ko) * 2003-05-26 2005-07-27 한국기계연구원 선택적 부가압력을 이용한 ｕｖ 나노임프린트 리소그래피공정
DE102004007060B3 (de) 2004-02-13 2005-07-07 Thallner, Erich, Dipl.-Ing. Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden von Wafern
CN100555076C (zh) * 2004-07-26 2009-10-28 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 用于纳米压印的压模及其制备方法
DE102005036775B4 (de) * 2004-08-09 2007-01-25 Schuler Pressen Gmbh & Co. Kg Umformeinrichtung mit Auswerfer und Verfahren zum Auswerfen von Werkstücken
US20070164476A1 (en) * 2004-09-01 2007-07-19 Wei Wu Contact lithography apparatus and method employing substrate deformation
AU2005282060A1 (en) * 2004-09-08 2006-03-16 Nil Technology Aps A flexible nano-imprint stamp
US7331283B2 (en) * 2004-12-16 2008-02-19 Asml Holding N.V. Method and apparatus for imprint pattern replication
CA2599118C (en) 2005-03-04 2012-05-01 The Procter & Gamble Company Methods of cleansing skin and rinse-off wipe-off compositions therefor
KR101256383B1 (ko) * 2005-05-03 2013-04-25 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 스탬프로부터 기판으로 패턴을 전사하기 위한 방법 및디바이스
JP4854383B2 (ja) * 2006-05-15 2012-01-18 アピックヤマダ株式会社 インプリント方法およびナノ・インプリント装置
US8215946B2 (en) * 2006-05-18 2012-07-10 Molecular Imprints, Inc. Imprint lithography system and method
WO2007136832A2 (en) 2006-05-18 2007-11-29 Molecular Imprints, Inc. Method for expelling gas positioned between a substrate and a mold
TWI322754B (en) 2006-05-18 2010-04-01 Molecular Imprints Inc Method for expelling gas positioned between a substrate and a mold
WO2007142250A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-13 Canon Kabushiki Kaisha Gap measuring method, imprint method, and imprint apparatus
JP2008098263A (ja) * 2006-10-10 2008-04-24 Canon Inc 近接場露光用マスク及び該マスクを用いたレジストパターンの形成方法
JP4418476B2 (ja) * 2007-03-20 2010-02-17 株式会社日立ハイテクノロジーズ 微細構造転写装置および微細構造体の製造方法
NL2004409A (en) 2009-05-19 2010-11-22 Asml Netherlands Bv Imprint lithography apparatus.
EP2287666B1 (de) 2009-08-22 2012-06-27 EV Group E. Thallner GmbH Vorrichtung zum Prägen von Substraten
KR101583894B1 (ko) 2010-09-03 2016-01-08 에베 그룹 에. 탈너 게엠베하 웨지 에러를 줄이기 위한 장치 및 방법
JP5930622B2 (ja) 2010-10-08 2016-06-08 キヤノン株式会社 インプリント装置、及び、物品の製造方法
CN102096315B (zh) * 2010-12-22 2012-04-04 青岛理工大学 整片晶圆纳米压印的装置和方法
JP2012190877A (ja) * 2011-03-09 2012-10-04 Fujifilm Corp ナノインプリント方法およびそれに用いられるナノインプリント装置
JPWO2012133840A1 (ja) * 2011-03-30 2014-07-28 日本電気株式会社 インプリント装置、インプリント方法、電子回路基板、及び電子機器
CN102346369B (zh) * 2011-09-08 2013-04-10 青岛理工大学 一种整片晶圆纳米压印光刻机
EP2587560A1 (en) * 2011-10-26 2013-05-01 Forschungsverbund Berlin e.V. Light emitting diode
JP5824380B2 (ja) * 2012-02-07 2015-11-25 キヤノン株式会社 インプリント装置、インプリント方法、及び物品の製造方法
CN102566262B (zh) * 2012-02-29 2013-06-19 青岛理工大学 一种适用于非平整衬底晶圆级纳米压印的装置
CN102591143B (zh) * 2012-02-29 2014-04-16 青岛理工大学 一种大面积纳米压印光刻的装置和方法
JP6069689B2 (ja) * 2012-07-26 2017-02-01 大日本印刷株式会社 ナノインプリント用テンプレート
CN103631086A (zh) * 2012-08-21 2014-03-12 华中科技大学 一种用于集成光电子器件的微纳图形的制作方法及应用
US10279538B2 (en) * 2012-10-04 2019-05-07 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Imprinting method and imprinting apparatus
JP6188123B2 (ja) * 2012-12-28 2017-08-30 芝浦メカトロニクス株式会社 貼合装置および貼合処理方法
JP6328001B2 (ja) * 2013-08-30 2018-05-23 キヤノン株式会社 インプリント用硬化性組成物、膜、膜の製造方法
US10578964B2 (en) * 2013-12-31 2020-03-03 Canon Nanotechnologies, Inc. Asymmetric template shape modulation for partial field imprinting

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011211157A (ja) * 2010-03-08 2011-10-20 Hitachi High-Technologies Corp 微細構造転写方法およびその装置
WO2013023708A1 (de) * 2011-08-12 2013-02-21 Ev Group E. Thallner Gmbh Vorrichtung und verfahren zum bonden von substraten
JP2013070023A (ja) * 2011-09-07 2013-04-18 Canon Inc インプリント装置、それを用いた物品の製造方法

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