KR102452936B1 - 임프린트 장치 및 물품 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판과 형 사이의 공기와 치환되는 가스의 사용량을 삭감하는 데 유리한 임프린트 장치를 제공한다.
기판 상의 임프린트재와 형의 패턴부를 접촉시켜 상기 기판 상에 패턴을 형성하는 임프린트 장치가 제공된다. 임프린트 장치는, 상기 기판의 샷 영역에 상기 임프린트재를 배치하는 배치부와, 상기 기판을 이동시키는 이동 기구와, 상기 배치부와 상기 형의 상기 패턴부 사이에 마련된 공급구로부터 상기 형과 상기 기판 사이의 공간에 가스를 공급하는 공급부를 구비한다. 임프린트 장치는, 상기 이동 기구에 의한 상기 기판의 이동에 따라 상기 샷 영역이 상기 배치부에 의한 임프린트재의 배치가 행해지는 배치 위치로부터 상기 접촉이 행해지는 임프린트 위치까지 이동하는 동안의 소정의 타이밍에, 상기 공급부에 의해 상기 공간에 가스를 공급하고, 상기 형 및 상기 기판의 적어도 한쪽을 상기 공급부측의 형과 기판의 간격보다 반대측의 상기 간격이 좁아지도록 경사지게 한다.

Description

임프린트 장치 및 물품 제조 방법 {IMPRINT APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}

본 발명은 임프린트 장치 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스 등의 물품을 제조하기 위한 리소그래피 기술의 하나로서, 임프린트 기술이 실용화되고 있다. 임프린트 장치에서는, 형을 기판 상의 임프린트재에 접촉시킴으로써 패턴을 형성하기 때문에, 종래의 노광 장치에 비하여 원리적으로 패턴 결함이 생기기 쉽고, 이 결함의 저감이 과제가 되고 있다. 구체적으로는, 형과 기판 상의 임프린트재를 접촉시킬 때, 그 사이에 있는 대기 중의 산소의 영향으로 임프린트재의 경화 반응이 진행하기 어려워져, 이것에 의해 전사되는 패턴에 결함이 생길 수 있다. 이 해결책으로서, 잔류 가스가 임프린트재나 몰드에 용해, 확산 또는 투과하여 소멸될 때까지 대기하는 방법도 생각할 수 있지만, 그 경우에는, 그 대기에 요하는 시간 때문에 생산성이 저하되어 버린다.

이 과제를 해결하기 위해서, 기판과 형 사이의 공기를, 헬륨이나 이산화탄소 등의 형이나 임프린트재에 대한 투과성 혹은 가용성이 높은 가스로 치환하고, 기포를 형이나 임프린트재에 투과시켜 기포의 체적을 빠르게 감소시키는 방법이 제안되었다. 그러나, 여기서 사용되는 가스는 일반적으로 고가이며, 또한 온난화 계수도 높다는 문제가 있어, 그러한 가스의 사용량을 삭감할 것이 요구되고 있다.

일본 특허 공개 제2013-229448호 공보

특허문헌 1의 방법에서는, 임프린트재가 공급된 기판의 샷 영역이 형의 아래에 위치되도록 기판을 이동시키면서, 샷 영역에 가스를 분사하고, 기판의 이동에 수반하여 형의 패턴부와 기판 사이의 공간(임프린트 공간)에 가스를 인입한다. 그러나, 일단 그 공간에 유입된 가스는 흐름 폭을 유지한 채 기판과 함께 이동을 계속하여, 임프린트 공간으로부터 유출되어 버린다. 그 때문에, 임프린트 공간을 가스로 채우기 위해서는, 임프린트 공간에 유입시키는 가스의 흐름 폭이 패턴부의 폭 이상이 되도록 가스를 봉입할 필요가 있어 가스의 사용량을 삭감할 수 없다.

본 발명은 예를 들어 기판과 형 사이의 공기와 치환되는 가스의 사용량을 삭감하는 데 유리한 임프린트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일측면에 의하면, 기판 상의 임프린트재와 형의 패턴부를 접촉시켜 상기 기판 상에 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며, 상기 기판의 샷 영역에 상기 임프린트재를 배치하는 배치부와, 상기 기판을 이동시키는 이동 기구와, 상기 배치부와 상기 형의 상기 패턴부 사이에 마련된 공급구로부터 상기 형과 상기 기판 사이의 공간에 가스를 공급하는 공급부를 구비하고, 상기 이동 기구에 의한 상기 기판의 이동에 따라 상기 샷 영역이 상기 배치부에 의한 임프린트재의 배치가 행해지는 배치 위치로부터 상기 접촉이 행해지는 임프린트 위치까지 이동하는 동안의 소정의 타이밍에, 상기 공급부에 의해 상기 공간에 가스를 공급하고, 상기 형 및 상기 기판의 적어도 한쪽을 상기 공급부측의 형과 기판의 간격보다 반대측의 상기 간격이 좁아지도록 경사지게 하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 예를 들어 기판과 형 사이의 공기와 치환되는 가스의 사용량을 삭감하는 데 유리한 임프린트 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 실시 형태에서의 임프린트 장치의 구성을 나타내는 개략 단면도.
도 2는 실시 형태에서의 임프린트 장치의 구성을 나타내는 개략 평면도.
도 3은 형의 면 내에 있어서의 가스의 흐름 분포를 나타내는 도면.
도 4는 실시 형태에서의 임프린트 장치의 구성을 나타내는 개략 단면도.
도 5는 실시 형태에서의 임프린트 장치의 구성을 나타내는 개략 단면도.
도 6은 실시 형태에서의 임프린트 장치의 구성을 나타내는 개략 단면도.
도 7은 실시 형태에서의 물품의 제조 방법을 설명하는 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해 상세히 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 설명되고 있는 특징의 조합 모두가 본 발명의 과제 해결을 위하여 필수적인 것이라고는 할 수 없다.

<제1 실시 형태>

먼저, 실시 형태에 관한 임프린트 장치의 개요에 대해 설명한다. 임프린트 장치는, 기판 상에 공급된 임프린트재를 형과 접촉시켜, 임프린트재에 경화용 에너지를 제공함으로써, 형의 요철 패턴이 전사된 경화물의 패턴을 형성하는 장치이다.

임프린트재로서는, 경화용 에너지가 부여됨으로서 경화되는 경화성 조성물(미경화 상태의 수지라 칭할 수도 있음)이 사용된다. 경화용 에너지로서는, 전자파, 열 등이 사용될 수 있다. 전자파는, 예를 들어 그 파장이 10㎚ 이상 1㎜ 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 경화하는 광 경화성 조성물은, 적어도 중합성 화합물과 광중합 개시제를 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 더 함유해도 된다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소 공여체, 내첨형 이형제, 계면 활성제, 산화 방지제, 중합체 성분 등의 군에서 선택되는 적어도 1종이다. 임프린트재는, 임프린트재 공급 장치(후술하는 디스펜서(80)에 대응)에 의해, 액적 형상, 혹은 복수의 액적이 이어져 생긴 섬형 또는 막 형상으로 되어 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 마련되어도 된다. 기판은, 예를 들어 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 석영 유리이다.

도 1 및 도 2는 각각 본 실시 형태에서의 임프린트 장치(200)의 구성을 나타내는, 개략 단면도 및 개략 평면도이다. 본 실시 형태에 있어서, 임프린트 장치(200)는, 광(자외선)의 조사에 의해 임프린트재를 경화시키는 광 경화법을 채용하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 입열에 의해 임프린트재를 경화시키는 열경화법을 채용할 수도 있다. 또한, 이하의 각 도면에서는, 형에 대한 광의 조사 축과 평행인 방향으로 XYZ 좌표계에 있어서의 Z축을 취하고, Z축에 수직인 평면 내에서 서로 직교하는 방향으로 X축 및 Y축을 취하는 것으로 한다.

조명 광학계(120)는, 임프린트 처리에 있어서, 광원(130)으로부터의 자외선을 형(50)에 대해 조사한다. 광원(130)으로서는, 예를 들어 자외광을 발생시키는 할로겐 램프가 사용된다. 조명 광학계(120)는, 렌즈 등의 광학 소자, 애퍼쳐, 조사 및 차광을 전환하는 셔터 등을 포함할 수 있다.

형(50)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들어 외형이 개략 직사각형이며, 소정의 패턴(예를 들어, 회로 패턴)이 3차원 형상으로 형성된 패턴부(40)(메사부)를 갖는다. 형(50)의 재질은, 석영 유리 등의 자외선을 투과시키는 것이 가능한 재료이다.

임프린트 헤드(100)는, 형(50)을 보유 지지하여 이동하는 형 보유 지지부로서 기능한다. 임프린트 헤드(100)는, 진공 흡착이나 정전 흡착에 의해 형(50)을 끌어 당겨서 보유 지지하는 형 척(60)을 포함할 수 있다. 또한, 임프린트 헤드(100)는, 기판(20) 상의 임프린트재(30)에 형(50)을 접촉시키기 위하여 형 척(60)을 Z축 방향으로 구동하는 형 구동 기구(101)를 가질 수 있다. 형 구동 기구(101)는 또한, 형(50)을 XY 방향이나 θ 방향(Z축 주위의 회전 방향)에 있어서의 위치를 조정하는 기능이나, 형(50)의 기울기를 조정하는 틸트 기능도 갖고 있다. 이 형 구동 기구(101)의 액추에이터에는, 리니어 모터나 에어 실린더 등을 채용 가능하다.

디스펜서(80)(배치부)는, 기판(20) 상에 임프린트재(30)를 배치(도포 또는 공급)한다. 상기 조명 광학계(120), 임프린트 헤드(100) 및 디스펜서(80)는, 지지체(110)에 의해 지지되어 있다.

기판 스테이지(10) 및 기판 척(15)은, 기판을 보유 지지하여 이동하는 기판 보유 지지부로서 기능한다. 기판 척(15)은, 기판 스테이지(10) 상에 고정되어 있다. 기판 척(15)의 상면에는 다수의 구멍이 마련되어 있고, 이들 구멍을 거쳐, 도시되지 않은 진공 펌프에 의해 기판 척(15)의 상면의 기체가 배출되게 되어 있다. 기판(20)은, 그 이면이 기판 척(15)의 상면과 접촉하도록 배치되고, 진공 펌프에 의해 기판(20)의 이면과 기판 척(15)의 상면 사이의 기체를 배출함으로써, 기판(20)은 기판 척(15)에 흡착 보유 지지된다.

기판 스테이지(10)는, 스테이지 정반(11) 상에서 기판 스테이지(10)(즉 기판(20))을 XY 방향으로 이동시키는 이동 기구(10a)를 포함한다. 이동 기구(10a)는 또한, Z축 방향에 있어서의 위치나 θ 방향에 있어서의 위치를 조정하는 조정 기능이나, 기판(20)의 기울기를 조정하는 틸트 기능을 갖고 있어도 된다. 이동 기구(10a)는, 기판(20)의 샷 영역이 디스펜서(80)에 의한 임프린트재의 배치가 행해지는 배치 위치에서 형(50)과 기판(20) 상의 임프린트재(30)의 접촉이 행해지는 임프린트 위치로 이동하도록 기판(20)을 이동시킬 수 있다. 또한, 퍼지 플레이트(25)가 기판(20)의 외주부를 둘러싸도록 마련되고, 기판 스테이지(10)에 의해 보유 지지되어 있다. 퍼지 플레이트(25)는 기판 척(15) 상에 배치된 기판(20)과 대략 동일 높이의 면을 갖고 있다. 퍼지 플레이트(25)는, 기판 면 내 방향으로 구동할 수 있다.

제어부(1)는, 임프린트 장치(200)에 있어서의 각 부를 제어한다. 제어부(1)는, CPU(1a)나 메모리(1b)를 포함하는 컴퓨터 장치에 의해 실현될 수 있다.

제어부(1)는, 예를 들어 이하와 같이 하여 임프린트 처리를 제어한다. 먼저, 제어부(1)는, 이동 기구(10a)를 제어하고, 기판(20)의 샷 영역이 디스펜서(80)에 의한 임프린트재의 배치가 행해지는 배치 위치에 오도록 기판(20)을 반송한다. 다음에, 제어부(1)는, 디스펜서(80)를 제어하여, 배치 위치에 위치하고 있는 샷 영역에 임프린트재(30)를 배치한다. 그 후, 제어부(1)는, 이동 기구(10a)를 제어하고, 기판(20)의 샷 영역이 임프린트 위치에 오도록 기판(20)을 반송한다. 그리고, 제어부(1)는, 임프린트 헤드(100)를 제어하여, 형(50)을 하강시켜 샷 영역 상의 임프린트재(30)와 접촉시킨다. 이 접촉에 의해, 임프린트재(30)는, 패턴부(40)에 새겨 넣어진 홈에 유입(충전)한다. 이 상태에서, 제어부(1)는, 광원(130)으로 자외광을 발생시킨다. 광원(130)으로부터의 자외광은 조명 광학계(120)를 거쳐 형(50)을 통과하여, 임프린트재(30)에 입사된다. 이와 같이 하여 자외선이 조사된 임프린트재(30)는 경화된다. 경화된 임프린트재에는, 형(50)의 패턴의 반전 패턴이 형성되게 된다. 임프린트재(30)가 경화된 후, 제어부(1)는, 임프린트 헤드(100)를 제어하여, 형(50)을 상승시켜, 형(50)과 기판(20)의 간격을 넓혀 간다. 이에 의해, 경화된 임프린트재(30)로부터 형(50)이 분리된다.

또한, 상기 설명에서는, 고정된 기판(20) 상의 임프린트재(30)에 대해 임프린트 헤드(100)를 하강시켜 형(50)을 접촉시키는 구성으로 하고 있지만, 이 반대의 동작도 있을 수 있다. 즉, 고정된 형(50)에 대해 기판 스테이지(10)를 구동하여 기판(20) 상의 임프린트재(30)를 접촉시키는 구성으로 해도 된다. 혹은, 임프린트 헤드(100)와 기판 스테이지(10)를 각각 구동시키는 구성으로 해도 된다. 즉, 형(50)과 기판(20)의 간격을 상대적으로 변화시키는 구성이면 된다.

임프린트 처리의 개요는 대략 상술한 바와 같다. 임프린트 처리에 있어서는, 형(50)과 기판(20) 상의 임프린트재(30)를 접촉시킬 때, 그 사이의 공간에 있어서의 대기 중의 산소의 영향으로 임프린트재(30)의 충전을 방해할 수 있고, 이에 의해 패턴 결함이 생기기 쉬워진다. 따라서 임프린트 장치(200)는, 임프린트 위치에 있어서의 형(50)과 샷 영역에 배치된 임프린트재(30) 사이의 공간(이하 「임프린트 공간」이라고도 함)에 퍼지 가스(충전 촉진 가스)를 공급하는 공급부를 구비한다. 공급부는, 복수개 공급구로서 마련된 가스 노즐(71, 72, 73, 74)과, 가스 유량 제어부(141, 142, 143, 144)를 포함할 수 있다(도 2 참조). 도 2에 도시된 바와 같이, 가스 노즐(71 내지 74)은 형(50)을 둘러싸도록 배치된다. 또한, 가스 노즐(71 내지 74)은 각각 가스 유량 제어부(141 내지 144)에 접속되어 있다. 이 중 가스 노즐(71)은, 형(50)과 디스펜서(80) 사이에 배치되어 있다. 도 1의 예에서는, 복수개 공급구로서의 가스 노즐(71 내지 74)이 임프린트 헤드(100)에 배치되어 있다.

또한, 도 2에서는 편의상, 가스 노즐(71 내지 74)의 폭(슬릿 폭)이 패턴부(40)의 각 변보다도 크게 그려지고 있지만, 그것에 한정되는 것은 아니다. 슬릿 폭이 좁은 쪽이, 그 분출구 부근에서의 가스 유속이 커지기 때문에, 혼입되는 공기의 양이 줄어든다. 그래서, 주위의 공기가 가스가 가스 노즐(71 내지 74)로부터 분출되는 가스에 혼합되어 임프린트 공간에 혼입되는 것을 방지하기 위해서는, 가스 노즐(71 내지 74)의 폭은, 패턴부(40)의 폭보다도 좁게 하면 된다.

임프린트 장치(200)는, 가스 노즐(71 내지 74)로부터, 임프린트 공간에 퍼지 가스를 공급하여 임프린트를 행한다. 퍼지 가스에는, 충전성의 관점에서 확산성이나 임프린트재에 대한 용해성이 우수하고, 형과 임프린트재의 접촉 시에 형을 투과하는 투과성 기체를 채용할 수 있다. 혹은 퍼지 가스로서는, 형과 기판 상의 임프린트재와의 접촉 시에 있어서의 형과 임프린트재 사이의 공간 압력 상승에 의해 액화되는 응축성 기체를 채용할 수도 있다. 형과 임프린트재의 접촉시, 임프린트재나 형에 잔류한 기체가, 투과성 기체의 경우는 용해 또는 확산되고, 응축성 기체의 경우는 임프린트에 의한 압력 상승에 의해 액화되어, 기체 시에 비하여 체적이 수백분의 1에까지 작아진다. 이에 의해, 잔류 가스의 패턴 형성에 대한 영향이 억제된다. 투과성 기체로서는 구체적으로는, 질소, 헬륨, 이산화탄소, 수소, 크세논, 펜타플루오로프로판 등이 채용될 수 있다. 또한, 응축성 기체로서는 구체적으로는, 펜타플루오로프로판을 대표로 하는 히드로플루오로 카본이나, 히드로플루오로에테르 등 중으로부터 선택되는 하나의 가스, 혹은 그것들의 혼합 가스가 채용될 수 있다.

이상의 구성에 의해, 본 실시 형태의 임프린트 처리에 있어서는 가스 노즐(71 내지 74)로부터 상기와 같은 퍼지 가스(이하, 단순히 「가스」라고 함)를 공급할 수 있다. 이하, 본 실시 형태에서의, 가스의 공급을 수반하는 임프린트 처리의 상세를 설명한다.

먼저, 도 1의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제어부(1)는, 이동 기구(10a)를 제어하여, 기판(20)의 샷 영역이 디스펜서(80)에 의한 임프린트재의 배치가 행해지는 배치 위치에 오도록 기판(20)을 반송한다. 다음에, 제어부(1)는, 디스펜서(80)를 제어하여, 기판(20)의 샷 영역에 임프린트재(30)를 배치한다. 그 후, 도 1의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제어부(1)는, 이동 기구(10a)를 제어하여, 기판(20)의 샷 영역이 임프린트 위치에 오도록, 기판(20)의 SD 방향으로의 반송을 개시한다.

그 후, 제어부(1)는, 가스 유량 제어부(141)를 제어하여, 가스 노즐(71)로부터의 가스 G의 공급을 개시한다. 예를 들어, 제어부(1)는, 가스 유량 제어부(141)를 제어하여, 기판(20)의 샷 영역이 가스 노즐(71)의 아래를 통과하기 전의 시점에서, 가스 노즐(71)로부터의 가스 G의 공급을 개시한다. 공급된 가스 G는, 기판(20)의 이동에 수반하여, 형(50)과 기판(20) 사이의 공간에 인입되어 간다. 제어부(1)는, 이 가스 G의 공급이 개시된 이후에, 임프린트 헤드(100)를 제어하고, 기판 스테이지(10)가 디스펜서(80)의 위치에서 형(50)으로 향하는 SD 방향으로 진행함에 따라 서서히 형(50)과 기판(20)의 간극이 작아지도록, 형(50)을 경사지게 한다. 이 형(50)의 경사에 의해, 기판(20)의 이동에 수반하여 가스 G가 형(50)과 기판(20) 사이에 인입되는 유속이 억제되고, 그것에 의해 가스 G의 흐름 폭이 넓어진다.

가스 G가 충분히 공급됨으로써 미리 정해진 시간의 경과 후, 제어부(1)는, 가스 유량 제어부(141)를 제어하여, 가스 노즐(71)로부터의 가스 G의 공급을 멈춘다. 그 후, 제어부(1)는, 기판(20)의 샷 영역이 형(50)의 패턴부(40)의 아래에 위치하면, 기판 스테이지(10)의 구동을 멈추고, 도 1의 (c)에 나타내는 바와 같이 형(50)을 수평으로 되돌린다. 그 후, 제어부(1)는, 패턴부(40)와 샷 영역의 위치 정렬을 행하고, 임프린트 헤드(100)를 제어하여, 형(50)을 하강시켜 샷 영역 상의 임프린트재(30)와 접촉시킨다. 이 상태에서, 제어부(1)는, 광원(130)으로 자외광을 발생시켜 임프린트재(30)를 경화시킨다. 임프린트재(30)가 경화된 후, 제어부(1)는, 임프린트 헤드(100)를 제어하여 형(50)을 상승시켜, 경화된 임프린트재(30)로부터 형(50)을 분리한다.

상기 예는, 기판(20)을 임프린트 위치에 위치시키기 위하여 기판 스테이지(10)를 SD 방향으로 이동시키는 경우에, 그 이동 방향에 대응하는 가스 노즐(71)로부터의 가스의 제어를 설명한 것이다. 기판 스테이지(10)의 이동 방향이 SD 방향과 상이한 경우에는, 가스 노즐(72, 73, 74) 중, 대응하는 가스 노즐로부터 가스가 제어되게 된다.

또한, 상기 예에서는, 제어부(1)는, 임프린트 헤드(100)를 제어하여, 기판 스테이지(10)가 SD 방향으로 진행함에 따라 서서히 형(50)과 기판(20)의 간극이 작아지도록, 형(50)을 경사지게 했다. 이 대신에, 제어부(1)는, 기판 스테이지(10)(이동 기구(10a))를 제어하여, 기판 스테이지(10)가 SD 방향으로 진행함에 따라 서서히 형(50)과 기판(20)의 간극이 작아지도록, 기판(20)을 경사지게 해도 된다. 혹은, 형(50)과 기판(20)의 양쪽을 경사지게 해도 된다. 즉, 형(50) 및 기판(20)의 적어도 한쪽을 경사지게 하면 된다. 또한, 형(50) 또는 기판(20)의 경사는, 형(50)과 기판(20)의 가장 가까운 곳의 거리와 가장 이격되어 있는 곳의 거리의 차가, 예를 들어 0.1㎜ 이상 2.0㎜ 이하가 되게 행하면 된다.

여기서, 상기한 바와 같이 형(50)을 경사지게 하는 이유를 설명한다. 상기한 바와 같이 형(50)을 경사지게 함으로써, 형(50)과 기판(20) 사이의 공간에 대해 가스가 유입되는 측과는 반대측으로서 형(50)과 기판(20)의 간격이 좁혀진다. 이 때문에, 형(50)과 기판(20) 사이의 공간으로부터의 가스의 유출을 방해할 수 있다. 이와 같이 해서, 형(50)과 기판(20) 사이의 공간에 있어서의 가스의 흐름에 관해서, SD 방향의 하류측에서 압력이 상승되는 압력 구배가 부가된다. 이에 의해, 형(50)과 기판(20)의 대향 각도가 평행인 경우에 비하여, 형(50)과 기판(20) 사이의 공간에 있어서의, 기판(20)의 이동에 따라 인입되는 가스 G의 유속이 억제된다. 유속이 작아지면, 가스 노즐(71)로부터 공급되는 가스 G의 유량은 유지된 채, 가스 G의 흐름 폭을 확장하는 효과가 얻어진다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면, 임프린트 장치(200)는, 형(50)과 기판(20) 사이의 공간으로부터의 가스 G의 유출을 방해하도록, 형(50)과 기판(20)의 적어도 한쪽을 경사지게 한다. 그 경사는, 이동 기구(10a)에 의한 기판(20)의 이동에 의해 샷 영역이 디스펜서(80)에 의한 배치 위치에서 임프린트 위치까지 이동하는 동안의 소정의 타이밍에 행해진다. 그 소정의 타이밍이란, 예를 들어 이동 기구(10a)에 의한 기판(20)의 이동이 개시된 후에, 샷 영역이 가스 노즐(71)의 아래를 통과하기 전의 시점일 수 있다. 혹은, 소정의 타이밍이란, 이동 기구(10a)에 의한 기판(20)의 이동이 개시된 후에, 샷 영역이 가스 노즐(71)의 아래를 통과하기 전의 시점이고, 또한, 가스 노즐(71)로부터의 가스의 공급이 개시된 이후의 시점일 수 있다.

도 3은, 형(50)에 있어서의 기판(20)과 대향하는 방향의 면 내에서의 가스 G의 흐름의 분포를 나타낸 평면도이다. 디스펜서(80)가 형(50)의 좌측에 있고, 기판 스테이지(10)가 좌측으로부터 우측으로 나타내는 SD 방향으로 진행한다. 도 3의(a)와 도 3의(b)는 모두, 기판 스테이지(10)를 SD 방향으로 구동시키면서, 가스 노즐(71)로부터 동일 유량의 가스 G를 공급한 경우의 가스 G의 분포를 나타내고 있다. 도 3의 (a)는 형(50)과 기판(20)이 평행으로 대향하고 있는 경우의 분포이며, 도 3의 (b)는 SD 방향으로 진행함에 따라 형(50)과 기판(20)의 간극이 좁아지도록 형(50)을 경사지게 한 경우의 분포이다. 이러한 형(50)의 경사에 의해, 가스 노즐(71)로부터 공급되는 가스 G의 유량을 유지한 채, 가스 G의 흐름 폭을 확장하는 효과가 얻어진다. 이에 의해, 임프린트 공간에 있어서의 기체를 효과적으로 가스 G로 치환할 수 있다. 또한, 이에 의해, 원하는 가스의 흐름 폭으로 하기 위해서 필요로 되는 가스 유량이 줄어들기 때문에, 가스의 사용량을 삭감할 수 있다.

<제2 실시 형태>

도 4에, 제2 실시 형태에서의 임프린트 장치(200)의 구성을 나타낸다. 제1 실시 형태에 관한 도 1에서는, 형(50)과 디스펜서(80) 사이의 위치에서 임프린트 헤드(100)에 복수개 공급구로서 가스 노즐(71 내지 74)이 배치되어 있었다. 이에 비하여, 도 4의 예에서는, 형(50) 및 척(60)을 연통하는 복수의 구멍이 형성되고, 거기에 복수개 공급구로서의 가스 노즐(71 내지 74)이 배치되어 있다. 그 밖의 구성은 실시 형태 1과 동일하다.

실시 형태 1과 같이 가스 노즐(71 내지 74)이 형(50)의 외측에 배치되는 경우, 기판(20)의 SD 방향으로의 이동에 수반하여 SD 방향으로 인입되는 가스 G의 유속의 저하를 피할 수 없다. 가스 G의 유속이 저하되면, 형(50)과 기판(20) 사이의 공간에 도입되는 가스 G의 양이 저하되고, 그 공간의 외부로 가스 G가 누설되어 버릴 가능성이 높아진다. 이에 대해 본 실시 형태에서는, 가스 노즐(71 내지 74)이 형(50)을 관통하는 구멍에 의해 형성되어 있기 때문에, 실시 형태 1의 구성에 비하여, 패턴부(40)에 가까운 위치에서 가스 G를 공급할 수 있다. 이에 의해, 가스 G를 보다 확실하게 임프린트 공간에 도입할 수 있다. 이 구성에 의해, 형(50)과 기판(20) 사이의 공간으로부터 누출되는 가스의 양을 저감시킬 수 있기 때문에, 더 효과적으로 형(50)과 기판(20) 사이의 공간에 있어서의 기체를 가스 G로 치환할 수 있다.

<제3 실시 형태>

상기 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, 형(50)을 경사지게 함으로써, 형(50)과 기판(20) 사이의 공간에 있어서의 가스의 흐름에 관해서, SD 방향의 하류측에서 압력이 상승되는 압력 구배를 부가했다. 이에 비하여, 제3 실시 형태에서는, 형(50)을 경사지게 하는 것이 아니고, 형(50)과 기판(20) 사이의 공간으로부터의 가스의 유출을 방해하는 급배기 기구를 마련한다. 도 5에, 본 실시 형태에서의 임프린트 장치(200)의 구성을 나타낸다. 임프린트 장치(200)는, 형(50)과 기판(20) 사이의 공간에 가스 G(제1 가스)를 공급하는 제1 공급부를 구비한다. 제1 공급부는, 제1 실시 형태와 마찬가지의, 복수개 공급구로서 마련된 가스 노즐(71, 72, 73, 74)과, 가스 유량 제어부(141, 142, 143, 144)를 포함할 수 있다(도 2 참조). 이 중 가스 노즐(71)(제1 공급구)는, 형(50)과 디스펜서(80) 사이에 배치되어 있다.

또한, 형(50)에 대해 가스 노즐(71 내지 74)보다 더 외측에, 급배기 장치(150, 160)가 마련되어 있다. 이 중 급배기 장치(160)는, 형(50)의 패턴부(40)을 사이에 두고 가스 노즐(71)과는 반대측의 위치 제2 공급구에 마련되어 있다. 급배기 장치(150, 160)는, 예를 들어 지지체(110)에 의해 지지되어 있다. 급배기 장치(150, 160)는, 예를 들어 강제 급기 및 강제 배기를 행하기 위한 팬을 포함할 수 있다. 여기에서는, 급배기 장치(150, 160)가 형(50)과 기판(20) 사이의 공간을 향하여 공기(제2 가스)를 공급하는 동작을 급기 동작이라 하고, 급배기 장치(150, 160)가 해당 공간으로부터 공기를 배출하는 동작을 배기 동작이라고 한다. 급배기 장치(150, 160)는, 급기 동작을 행하는 경우는 공기를 공급하는 공급부(제2 공급부)로서 기능하고, 배기 동작을 행하는 경우는, 공기를 배출하는 배기부로서 기능한다.

제어부(1)는, 먼저, 이동 기구(10a)를 제어하여, 기판(20)의 샷 영역이 디스펜서(80)에 의한 임프린트재의 배치가 행해지는 배치 위치에 오도록 기판(20)을 반송한다. 다음에, 제어부(1)는, 디스펜서(80)를 제어하여, 기판(20)의 샷 영역에 임프린트재(30)를 배치한다. 그 후, 제어부(1)는, 이동 기구(10a)를 제어하여, 기판(20)의 샷 영역이 임프린트 위치에 오도록, 기판(20)의 SD 방향으로의 반송을 개시한다. 이 반송 시에, 제어부(1)는, 형(50)의 패턴부(40)에 대해 SD 방향의 하류측에 있는 급배기 장치(160)에 급기 동작을 행하게 한다. 또는 제어부(1)는, 형(50)의 패턴부(40)에 대해 SD 방향의 상류측에 있는 급배기 장치(150)에 배기 동작을 행하게 한다. 혹은, 제어부(1)는, 형(50)의 패턴부(40)에 대해 SD 방향의 하류측에 있는 급배기 장치(160)에 급기 동작을 행하게 하고, 또한, 형(50)의 패턴부(40)에 대해 SD 방향의 상류측에 있는 급배기 장치(150)에 배기 동작을 행하게 해도 된다. 이러한 급배기 동작에 의해, 형(50)과 기판(20) 사이의 공간으로부터의 가스의 유출을 방해하는 압력 구배가 부가된다.

단, 부가되는 압력 구배는, 기판(20)의 이동에 의해 형(50)과 기판(20) 사이에 끌려 들어가는 가스 G의 기류가 역류되지 않는 범위로 할 필요가 있다. 그러한 압력구배 PG는, 가스 G의 점도를 μ, 형(50)과 기판(20) 사이의 간격을 d, 기판(20)의 속도를 v로 하면, 쿠에트·포이쉴리 흐름의 전제에 기초하여, 다음 식으로 표시된다.

PG<6μv/d^2

그 후, 제어부(1)는, 가스 유량 제어부(141)를 제어하여, 가스 노즐(71)로부터의 가스 G의 공급을 개시한다. 예를 들어, 제어부(1)는, 가스 유량 제어부(141)를 제어하여, 기판(20)의 샷 영역이 가스 노즐(71)의 아래를 통과하기 전의 시점에서, 가스 노즐(71)로부터의 가스 G의 공급을 개시한다. 공급된 가스 G는, 기판(20)의 이동에 수반하여, 형(50)과 기판(20) 사이의 공간에 인입된다.

가스 G가 충분히 공급됨으로써 미리 정해진 시간의 경과 후, 제어부(1)는, 가스 유량 제어부(141)를 제어하여, 가스 노즐(71)로부터의 가스 G의 공급을 멈춘다. 그 후, 제어부(1)는, 기판(20)의 샷 영역이 형(50)의 패턴부(40)의 아래에 위치하면, 기판 스테이지(10)의 구동과, 급배기 장치(150)에 의한 급배기 동작을 멈춘다. 그 후의 동작은, 제1 실시 형태와 동일하다. 단, 이에 한정되는 것은 아니고, 급배기 동작은 상시 계속하게 해도 된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면, 임프린트 장치(200)는, 형(50)과 기판(20) 사이의 공간으로부터 가스 G의 유출을 방해하도록, 급배기 장치(160)로부터 공기의 공급을 행한다. 이 공기의 공급은, 이동 기구(10a)에 의한 기판(20)의 이동에 의해 샷 영역이 디스펜서(80)에 의한 배치 위치에서 임프린트 위치까지 이동하는 동안의 소정의 타이밍에 행해진다. 그 소정의 타이밍이란, 예를 들어 이동 기구(10a)에 의한 기판(20)의 이동이 개시된 후에, 샷 영역이 가스 노즐(71)의 아래를 통과하기 전의 시점일 수 있다. 혹은, 소정의 타이밍이란, 이동 기구(10a)에 의한 기판(20)의 이동이 개시된 후에, 샷 영역이 가스 노즐(71)의 아래를 통과하기 전의 시점이고, 또한, 가스 노즐(71)로부터의 가스의 공급이 개시된 이후의 시점일 수 있다.

이상과 같은, 가스 G의 공급 시에 있어서의 급배기 장치(160)에 의한 급기 동작에 의해, 혹은 그것에 부가하여 행해지는 급배기 장치(150)에 의한 배기 동작에 의해, 기판(20)의 이동에 수반해 인입되는 가스 G의 유속이 억제된다. 유속이 억제되면, 가스 노즐(71)로부터 공급되는 가스 G의 유량을 유지한 채, 가스 G의 흐름 폭을 확장하는 효과를 얻을 수 있다. 이 효과에 의해, 원하는 가스의 흐름 폭으로 하기 위해서 필요로 되는 가스 유량이 줄어들기 때문에, 가스의 사용량을 삭감할 수도 있다.

<제4 실시 형태>

상기 제3 실시 형태에서는, 예를 들어 팬에 의한 급배기 동작을 행하는 급배기 장치(150)를 구비하는 형태를 나타낸다. 본 실시 형태는 그 변형예이다. 도 6의 (a)에, 본 실시 형태에서의 임프린트 장치(200)의 구성을 나타낸다. 여기에서는, 임프린트 헤드(100)의 형(50)에 대해 가스 노즐(71 내지 74)보다 더 외측에, 가스 노즐(91 내지 94)이 마련되어 있다.

도 6의 (b)는 패턴부(40)에 대한 가스 노즐(71 내지 74) 및 가스 노즐(91 내지 94)의 배치를 나타내는 도면이다. 가스 노즐(91, 92, 93, 94)은 각각 가스 유량 제어부(151, 152, 153, 154)에 접속되어 있고, 이에 의해 가스 노즐(91 내지 94)로부터 공급되는 가스 A의 유량은 개별로 제어될 수 있다. 가스 A로서는, 가스 G와 다른 청정한 공기(클린 드라이에어) 및 질소의 적어도 어느 것을 사용할 수 있다.

또한, 가스 노즐(91 내지 94)의 배치는, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 가스 A와 가스 G의 제어를 명확하게 구분하기만 한다면, 가스 A를 공급하는 가스 노즐(91 내지 94)의 기능을 가스 노즐(71 내지 74)로 겸용하는 구성으로 해도 된다. 또한, 제2 실시 형태(도 4)와 같이, 가스 노즐(71 내지 74)로서, 형(50)의 패턴부(40)를 둘러싸도록 형(50)의 각 변의 중심으로부터 패턴부(40)의 방향으로 일정 거리 향한 위치에 개구된 구멍을 통하여 가스 G가 공급되는 경우를 생각할 수 있다. 이 경우는, 또한 그것들의 구멍을 둘러싸도록 형(50)에 개구된 구멍을 통하여 가스 A를 공급하는 구성으로 해도 된다.

가스 유량 제어부(151) 내지 (154)의 제어는, 제3 실시 형태와 동일하다. 예를 들어, 제어부(1)는, 기판(20)을 SD 방향으로 이동시키는 데 비해, 가스 유량 제어부(153)를 제어하고, 가스 노즐(93)로부터 가스 A를 공급한다. 이것은, 제3 실시 형태에서의 SD 방향의 하류측에 있는 급배기 장치(150)에 급기 동작을 행하게 하는 것에 대응한다. 이에 의해, 형(50)과 기판(20) 사이의 공간으로부터의 가스의 유출을 방해하는 압력 구배가 부가되어, 제3 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

<물품의 제조 방법의 실시 형태>

임프린트 장치를 사용하여 형성된 경화물의 패턴은, 각종 물품의 적어도 일부에 영구적으로, 혹은 각종 물품을 제조할 때에 일시적으로, 사용될 수 있다. 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 공정에서 에칭 또는 이온 주입 등이 행해진 후, 레지스트 마스크는 제거된다.

다음에, 물품의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 7의 스텝 SA에서는, 절연체 등의 피가공재(2z)가 표면에 형성된 실리콘 기판 등의 기판(1z)을 준비하고, 계속해서, 잉크젯 방법 등에 의해, 피가공재(2z)의 표면에 임프린트재(3z)를 부여한다. 여기에서는, 복수의 액적 형상으로 된 임프린트재(3z)가 기판 상에 부여된 모습을 나타내고 있다.

도 7의 스텝 SB에서는, 임프린트용 형(4z)을, 그 요철 패턴이 형성된 측을 기판 상의 임프린트재(3z)를 향해, 대향시킨다. 도 7의 스텝 SC에서는, 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 통하여 조사하면, 임프린트재(3z)는 경화된다.

도 7의 스텝 SD에서는, 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 형상으로 되어 있고, 즉, 임프린트재(3z)에 형(4z)의 요철 패턴이 전사되게 된다.

도 7의 스텝 SE에서는, 경화물의 패턴을 내에칭형으로서 에칭을 행하면, 피가공재(2z)의 표면 중 경화물이 없거나 혹은 얇게 잔존한 부분이 제거되어, 홈(5z)이 된다. 도 7의 스텝 SF에서는, 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 절연용 막, 즉, 물품의 구성 부재로서 이용해도 된다.

1: 제어부
10: 기판 스테이지
10a: 이동 기구
20: 기판
30: 임프린트재
50: 형
71: 가스 노즐
80: 디스펜서
100: 임프린트 헤드
200: 임프린트 장치

Claims (12)

1. 기판 상의 임프린트재와 형의 패턴부를 접촉시켜 상기 기판 상에 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
   상기 기판의 샷 영역에 상기 임프린트재를 배치하는 배치부와,
   상기 샷 영역이 상기 배치부에 의한 배치가 행해지는 배치 위치로부터 상기 접촉이 행해지는 임프린트 위치를 향하는 방향으로 이동하도록 상기 기판을 이동시키는 이동 기구와,
   상기 배치부와 상기 형의 상기 패턴부 사이에 마련된 제1 공급구로부터 상기 형과 상기 기판 사이의 공간에 제1 가스를 공급하는 제1 공급부와,
   상기 형의 상기 패턴부를 사이에 두고 상기 제1 공급구와는 반대측의 위치이며 상기 형의 상기 패턴부에 대하여 상기 방향의 하류측의 위치에 마련된 제2 공급구로부터, 상기 공간에 상기 제1 가스와는 다른 제2 가스를 공급하는 제2 공급부
   를 구비하고,
   상기 이동 기구에 의한 상기 기판의 이동에 따라 상기 샷 영역이 상기 배치부에 의한 배치가 행해지는 상기 배치 위치로부터 상기 접촉이 행해지는 임프린트 위치까지 이동하는 동안에, 상기 방향의 하류측에서 상기 제1 가스의 압력이 상승하는 압력 구배를 부여하도록, 상기 제2 공급부는 상기 제2 가스를 공급하고,
   상기 제2 가스의 공급이 개시된 후이면서, 또한, 상기 이동이 완료되기 전에, 상기 제1 공급부로부터 상기 제1 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 공급부는, 상기 공간으로부터의 상기 제1 가스의 유출을 방해하도록, 상기 제2 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2 공급부는, 상기 제1 가스가 흐르는 폭을 확장하도록, 상기 제2 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 배치부와 상기 제1 공급구 사이에 마련되어 상기 공간의 배기를 행하는 배기부를 더 구비하고,
   상기 샷 영역이 상기 배치 위치로부터 상기 임프린트 위치까지 이동하는 동안에, 상기 압력 구배를 부여하도록 상기 배기부에 의한 배기를 더 행하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2 공급부는, 상기 이동 기구에 의한 상기 기판의 이동이 개시된 후에, 상기 샷 영역이 상기 제1 공급구의 아래를 통과하기 전의 동안에 상기 제2 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서, 상기 제1 공급구 및 상기 제2 공급구가 각각 상기 형을 관통하는 구멍에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 제1 공급구의 폭이 상기 형의 상기 패턴부의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 제1 가스는, 상기 접촉에 의해 상기 형을 투과하는 투과성 기체, 및 상기 접촉에 의해 액화하는 응축성 기체 중 적어도 어느 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 제2 가스는 클린 드라이에어 또는 질소인 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
12. 제1항 내지 제3항, 제5항, 제6항 및 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 임프린트 장치를 사용하여 패턴을 기판에 형성하는 공정과,
    상기 패턴이 형성된 상기 기판을 처리하는 공정을 갖고,
    처리된 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는, 물품 제조 방법.

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