KR20140030145A

KR20140030145A - 나노임프린팅 방법 및 나노임프린팅 방법을 실행하기 위한 나노임프린팅 장치

Info

Publication number: KR20140030145A
Application number: KR1020137026667A
Authority: KR
Inventors: 가즈하루 나카무라; 사토시 와카마츠
Original assignee: 후지필름 가부시키가이샤
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2014-03-11
Also published as: TW201247394A; WO2012121418A3; JP2012190877A; US20140001675A1; WO2012121418A4; WO2012121418A2; KR101622818B1; TWI573685B

Abstract

[목적] 메사형 몰드 및/또는 메사형 기판을 이용하는 나노임프린팅에 있어서, 경화성 수지로 코팅된 표면에 대한 균일한 압력에서의 몰드의 가압을 실현하여, 잔류막에서의 불균일의 발생을 억제하는 것이다.
[구성] 나노임프린팅 방법에 있어서, 표면 전체가 직접 분위기에 노출 가능한 어셈블리 (8) 를, 분위기로부터의 유체 압력 (P) 이 어셈블리 (8) 의 표면 전체에 작용하도록, 압력 용기 (110) 에 의해 지지 부재 (140) 로 지지한다. 압력 용기 (110) 내에 기체를 도입하고, 이 기체에 의해 가해지는 유체 압력 (P) 이 몰드 (1) 및 기판 (7) 을 서로 가압한다.

Description

나노임프린팅 방법 및 나노임프린팅 방법을 실행하기 위한 나노임프린팅 장치{NANOIMPRINTING METHOD AND NANOIMPRINTING APPARATUS FOR EXECUTING THE METHOD}

본 발명은 미리 결정된 요철 패턴을 표면에 갖는 나노임프린팅 몰드를 채용하는 나노임프린팅 방법, 및 나노임프린팅 방법을 실행하기 위한 나노임프린팅 장치에 관한 것이다.

DTM (Discrete Track Media) 및 BPM (Bit Patterned Media) 과 같은 자기 기록 매체 및 반도체 디바이스들을 제조하는 응용에 있어서, 처리될 대상들 상에 코팅된 레지스트 상으로 패턴들을 전사하는 나노임프린팅 방법을 채용하는 패턴 전사 기법들의 이용에 관한 기대가 고조되고 있다.

나노임프린팅 방법은 광 디스크를 제조하는데 채용되는 주지된 엠보싱 기법을 발전시킨 것이다. 나노임프린팅 방법에서, 요철 패턴이 상부에 형성된 금속 오리지널 (일반적으로 몰드, 스탬퍼, 또는 템플리트라고도 흔히 불림) 을 처리될 대상 상에 코팅된 경화성 수지에 대하여 가압한다. 레지스트 상으로의 오리지널의 가압은 레지스트를 역학적으로 변형 또는 유동시켜 미세한 패턴을 정밀하게 전사한다. 몰드를 한번 제조하면, 나노 레벨의 미세 구조들을 간단하게 반복적으로 성형할 수 있다. 따라서, 나노임프린팅 방법은 유해한 폐기물 및 배출물을 매우 적게 생성하는 경제적인 전사 기법이다. 그리하여, 다양한 분야에서의 나노임프린팅 방법의 응용에 관한 기대가 고조되고 있다.

나노임프린팅 동작 동안 기판 상에 코팅된 경화성 수지에 대하여 몰드를 가압할 때에, 경화성 수지로 코팅된 표면에 대하여 균일한 압력으로 가압하는 것이 중요하다. 요철 패턴들에 대한 더욱 세밀화에 수반하여 이 인자의 중요성이 증가되고 있다. 압력이 균일하지 않은 경우에, 몰드의 수평 시프팅 및 회전 시프팅으로 인해 패턴 전사 동안 위치 시프트가 생길 수도 있다. 또한, 압력이 균일하지 않다면 몰드의 돌기부들의 패턴이 파손되는 경우가 있다.

그리하여, 특허문헌 1 에는, 미세한 요철 패턴을 표면에 갖는 몰드 (5), 및 경화성 수지 (6) 로 코팅된 기판 (7) 을 넣어 봉지하는 유연한 봉지 커버 (9) 를 이용하는 나노임프린팅 방법이 개시되어 있다. 몰드 (5), 경화성 수지 (6) 및 기판 (7) 으로 구성된 어셈블리 (8) 를 유체 압력에 봉지 커버 (9) 를 개재하여 노출시킨다. 유체 압력의 등방성을 이용하여 균일한 압력으로 몰드 (5) 및 기판 (7) 을 서로 가압한다.

일반적으로, 상기 기재된 것과 같은 나노임프린팅 동작들은, 평탄한 기판들의 표면들의 전체 상에 요철 패턴들이 형성된 몰드들을 이용하여 실행된다. 그러나, 이러한 몰드를 이용하는 경우에, 요철 패턴이 형성된 표면의 전체가 경화성 수지와 밀착하게 되어, 박리성 (몰드가 경화성 수지로부터 분리되기 쉬움) 이 열화된다. 요철 패턴이 형성된 표면의 전체에 걸쳐서 경화성 수지가 유동하기 때문에, 경화성 수지의 유동 범위를 제한할 수 없다는 다른 문제가 있다.

그리하여, 특허문헌 2 에 개시된 바와 같이, 메사형 몰드들 (mesa type molds) 을 이용하는 나노임프린팅 방법들이 최근 개발되고 있다. 메사형 몰드들은, 예를 들어 도 12a, 도 12b 및 도 12c 의 몰드들 (1 및 2) 에 의해 예시되는 바와 같은 메사 형상 구조를 갖는 몰드들이다. 도 12a 는 메사형 몰드의 예를 개략적으로 도시하는 사시도이고, 도 12b 는 도 12a 의 A-A 선을 따라 취해진 메사형 몰드의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이고, 도 12c 는 메사형 몰드의 다른 예를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 구체적으로, 도 12a 및 도 12b 에 도시된 몰드 (1) (및 도 12c 에 도시된 메사형 몰드 (2)) 는, 평판 지지 부분 (11(21)), 및 이 지지 부분 (11(21)) 의 표면 (S1) (베이스 표면) 상에 제공되고 이 베이스 표면 (S1) 으로부터 미리 결정된 높이 (D2) 를 갖는 메사 부분 (12(22)) 을 구비하고 있다. 미세한 요철 패턴 (13(23)) 이 형성된 패턴 영역 (R1) 이, 메사 부분 (12(22)) 상에 제공된다. 메사형 몰드를 이용하는 경우에, 기판 상에 코팅되는 경화성 수지에 대하여 몰드를 가압할 때에, 경화성 수지의 유동 범위를 제어할 수 있으므로, 상술한 문제들이 해결된다.

일본 특허 제3987795호 일본 공개특허공보 제2009-170773호

메사형 몰드들에 있어서도 경화성 수지로 코팅된 표면들에 대해 균일한 압력에 의한 가압이 중요하다. 특허문헌 1 에 개시된 방법을 메사형 몰드들을 이용하는 나노임프린팅에 적용한다면, 메사형 몰드들을 균일한 압력으로 기판들에 대하여 가압할 수 없다. 이것은, 도 13 에 도시된 바와 같이, 메사형 몰드 (1) 의 플랜지 부분 (15) (메사 부분 (12) 이 형성되지 않은 지지 부분 (11) 의 부분) 및 플랜지 부분 (15) 에 대면하는 기판 (7) 의 부분 상에 단일 방향으로부터 유체 압력이 가해지기 때문이다. 유체 압력은, 몰드 (1) 및 기판 (7) 이 만곡되게 하고, 경화성 수지로 코팅된 표면과 메사 부분 사이에 압력 분포가 생긴다. 이러한 압력 분포는, 잔류막 불균일 (잔류막의 두께의 불균일) 을 초래할 수도 있는 요인이 된다.

처리될 기판이 메사 부분을 갖는 경우에도 역시 동일한 문제가 존재한다.

본 발명은 상기 문제들을 감안하여 개발된 것이다. 본 발명의 목적은, 메사형 몰드 및/또는 메사형 기판을 이용하는 나노임프린팅에 있어서, 경화성 수지로 코팅된 표면에 대한 몰드의 가압을 균일한 압력에서 실현하여, 잔류막에서의 불균일의 발생을 억제하는, 나노임프린팅 방법 및 나노임프린팅 방법을 실행하기 위한 나노임프린팅 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 미세한 요철 패턴을 표면에 갖는 몰드, 및 경화성 수지로 코팅된 표면을 갖는 기판을 이용하는 나노임프린팅 방법을 제공하며, 몰드 및 기판 중 적어도 하나는, 요철 패턴 또는 경화성 수지로 코팅된 표면이 형성되는 메사 부분을 가지며:

요철 패턴 및 기판의 표면 상에 코팅된 경화성 수지를 서로 접촉하게 배치하여, 몰드, 경화성 수지 및 기판으로 구성된 어셈블리를 형성하는 단계;

표면 전체가 직접 분위기에 노출 가능한 어셈블리를, 분위기의 유체 압력이 실질적으로 어셈블리의 표면 전체에 작용하도록, 압력 용기 내에서 지지 부재로 지지하는 단계;

압력 용기 내에 기체를 도입하는 단계;

기체의 유체 압력에 의해 몰드 및 기판을 서로 가압하는 단계; 및

몰드 및 기판을 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 명세서에 있어서, "몰드 및 기판 중 적어도 하나는 요철 패턴 또는 경화성 수지로 코팅된 표면이 형성되는 메사 부분을 갖는" 이란, 몰드 및 기판 중 적어도 하나가 메사 부분을 갖는 것을 지칭한다. 몰드가 메사 부분을 갖는 경우에는, 메사 부분 상에 요철 패턴이 형성된다. 기판이 메사 부분을 갖는 경우에는, 메사 부분 상에 경화성 수지로 코팅된 표면이 형성된다.

어셈블리에 관련하여, "표면 전체가 직접 분위기에 노출 가능한" 이란, 어셈블리가 지지 부재에 의해 지지되어 있지 않은 것을 고려할 때에 어셈블리의 전체 또는 일부가 봉지되지 않은 상태를 지칭한다. 이 상태에서, 어셈블리의 표면들 (요컨대, 몰드와 경화성 수지의 접촉면, 경화성 수지와 기판의 접촉면, 및 요철 패턴과 경화성 수지 사이에 형성되는 닫혀진 공간을 정의하는 표면을 제외한, 몰드, 경화성 수지 및 기판의 표면들) 이 직접 분위기에 노출 가능하다. 따라서, 어셈블리가 압력 용기 내에서 실제로 지지되는 것이 허용 가능할 때에 어셈블리와 지지 부재의 접촉점 또는 접촉면은 직접 분위기에 노출되지 않는다.

표현 "실질적으로 어셈블리의 표면 전체에 작용하는" 이란, 어셈블리의 크기 에 대해 비교적 작은 영역 (예를 들어 점 또는 선) 에서 어셈블리 및 지지 부재가 서로 접촉하고 있음을 지칭한다.

본 발명의 나노임프린팅 방법에 있어서, 요철 패턴에 대응하는 부분 이외의 어셈블리의 부분을 지지 부재에 의해 지지함으로써 어셈블리를 지지하는 것이 바람직하다.

본 명세서에 있어서, "패턴에 대응하는 부분" 이란, 어셈블리의 미리 결정된 부분으로서, 요철 패턴이 형성되어 있는 영역, 및 그 영역을 평면도로 투영한 (경화성 수지로 코팅된 표면에 수직인 방향으로부터 본) 부분을 의미한다.

본 발명의 나노임프린팅 방법에 있어서, 지지 부재는 고리 형상이며; 그리고 지지 부재는, 고리 형상의 내주 (inner circumference) 의 내측에 요철 패턴에 대응하는 부분을 위치시킴으로써, 요철 패턴에 대응하는 부분 이외의 어셈블리의 부분을 지지하는 것이 바람직하다.

본 명세서에 있어서, "고리 형상" 이란, 링들의 일부가 없어진 형상들을 지칭할 수도 있다.

대안적으로, 본 발명의 나노임프린팅 방법에 있어서, 지지 부재는 3개 이상의 돌기부들로 구성되며; 그리고 지지 부재는, 요철 패턴에 대응하는 부분 이외의 어셈블리의 부분을 3개 이상의 돌기부들로 지지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 나노임프린팅 방법에 있어서, 지지 부재가 몰드 및 기판 중 하나만을 지지함으로써 어셈블리를 지지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 나노임프린팅 방법에 있어서, 유체 압력은 0.1 MPa 내지 5 MPa 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 나노임프린팅 방법에 있어서, 코팅된 경화성 수지의 두께가 기판의 표면 높이에 있어서의 차이 이상이 되도록, 경화성 수지를 기판 상에 코팅하는 것이 바람직하다.

본 명세서에 있어서, 표현 "기판의 표면 높이에 있어서의 차이" 란, 기판의 표면의 기복으로 인한 기판의 높은 부분과 낮은 부분 간의 높이에 있어서의 상대적인 차이를 지칭한다.

본 발명의 나노임프린팅 방법에 있어서, 경화성 수지를 가열하면서 몰드 및 기판을 분리하는 것이 바람직하다.

본 발명의 나노임프린팅 장치는 본 발명의 나노임프린팅 방법을 실행하기 위해 이용되는 나노임프린팅 장치이며,

미세한 요철 패턴을 표면에 갖는 몰드, 및 경화성 수지로 코팅된 표면을 갖는 기판으로 구성되고, 요철 패턴 및 기판의 표면 상에 코팅된 경화성 수지를 서로 접촉하게 배치함으로써 형성된 어셈블리를 수용하기 위한, 기체가 충만되는 압력 용기;

압력 용기 내에 제공되고, 표면 전체가 직접 분위기에 노출 가능한 어셈블리를 분위기의 유체 압력이 실질적으로 어셈블리의 표면 전체에 작용하도록 지지하기 위한 지지 부재; 및

압력 용기 내에 기체를 도입하기 위한 기체 도입 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 나노임프린팅 장치에 있어서, 지지 부재는, 요철 패턴에 대응하는 부분 이외의 어셈블리의 부분을 지지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 나노임프린팅 장치에 있어서, 지지 부재는 고리 형상이거나, 또는 대안적으로 3개 이상의 돌기부들로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 나노임프린팅 방법은, 표면 전체가 직접 분위기에 노출 가능한 어셈블리를, 분위기의 유체 압력이 실질적으로 어셈블리의 표면 전체에 작용하도록 압력 용기 내에서 지지 부재로 지지하면서, 압력 용기 내에 기체를 도입한다. 기체의 유체 압력은 몰드 및 기판을 서로 가압한다. 이러한 구성을 채택함으로써, 몰드의 플랜지 부분, 및 플랜지 부분에 대면하는 기판의 부분에 균일한 유체 압력이 가해진다. 이로써, 몰드 및 기판의 만곡을 방지할 수 있다. 메사형 몰드 및/또는 메사형 기판을 이용하는 나노임프린팅에 있어서, 경화성 수지로 코팅된 표면에 대한 균일한 압력에 의한 몰드의 가압을 실현하고, 잔류막 불균일의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

본 발명의 나노임프린팅 장치는, 미세한 요철 패턴을 표면에 갖는 몰드, 및 경화성 수지로 코팅된 표면을 갖는 기판으로 구성되고, 요철 패턴 및 기판의 표면 상에 코팅된 경화성 수지를 서로 접촉하게 배치함으로써 형성된 어셈블리를 수용하기 위한, 기체가 충만되는 압력 용기; 압력 용기 내에 제공되고, 표면 전체가 직접 분위기에 노출 가능한 어셈블리를 분위기의 유체 압력이 실질적으로 어셈블리의 표면 전체에 작용하도록 지지하기 위한 지지 부재; 및 압력 용기 내에 기체를 도입하기 위한 기체 도입 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명의 나노임프린팅 장치는 본 발명의 나노임프린팅 방법을 실행할 수 있다. 메사형 몰드 및/또는 메사형 기판을 이용하는 나노임프린팅에 있어서, 경화성 수지로 코팅된 표면에 대한 균일한 압력에 의한 몰드의 가압을 실현하고, 잔류막 불균일의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 나노임프린팅 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2a 는 본 발명의 나노임프린팅 장치의 기판에 대한 설치대 (setting stage) 의 제 1 실시형태를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 2b 는 본 발명의 나노임프린팅 장치의 기판에 대한 설치대의 제 2 실시형태를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 2c 는 본 발명의 나노임프린팅 장치의 몰드에 대한 지지 부재의 제 1 실시형태를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 3a 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 나노임프린팅 방법의 단계들을 개략적으로 도시하는 단면도들의 집합이다.
도 3b 는 본 발명의 상기 제 1 실시형태에 따른 나노임프린팅 방법의 단계들을 개략적으로 도시하는 단면도들의 집합이다.
도 4 는, 본 발명에 있어서 어셈블리에 유체 압력이 작용하는 방식을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 5 는 본 발명의 나노임프린팅 장치의 기판에 대한 설치대의 제 3 실시형태를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 6a 는 제 1 실시형태의 접촉 기구를 구비한 설치대를 사용하여, 몰드 및 경화성 수지로 코팅된 기판이 서로 접촉하게 배치되는 방식을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 6b 는 제 2 실시형태의 접촉 기구를 구비한 설치대를 사용하여, 몰드 및 경화성 수지로 코팅된 기판이 서로 접촉하게 배치되는 방식을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 7 은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 나노임프린팅 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 8a 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 나노임프린팅 방법의 단계들을 개략적으로 도시하는 단면도들의 집합이다.
도 8b 는 본 발명의 상기 제 2 실시형태에 따른 나노임프린팅 방법의 단계들을 개략적으로 도시하는 단면도들의 집합이다.
도 9 는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 나노임프린팅 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 10 은 본 발명의 나노임프린팅 장치의 몰드에 대한 지지 부재의 제 2 실시형태를 개략적으로 도시하는 저면도이다.
도 11 은 종래의 몰드, 경화성 수지 및 기판으로 구성되는 어셈블리를 봉지 커버 내에 봉지하고, 유체 압력 하에서 나노임프린팅을 수행하는 방식을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 12a 는 메사형 몰드의 예를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 12b 는 도 12a 의 A-A 선을 따라 취해진 메사형 몰드의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 12c 는 메사형 몰드의 다른 예를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 13 은 메사형 몰드, 경화성 수지 및 기판으로 구성되는 어셈블리를 봉지 커버 내에 봉지하고, 유체 압력 하에서 나노임프린팅을 수행하는 방식을 개략적으로 도시하는 단면도이다.

이후, 본 발명의 실시형태들에 대해 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 하지만, 본 발명은 이하에 기재되는 실시형태들에 한정되는 것은 아니다. 시각적인 이해를 용이하게 하기 위해서 도면들 안의 구성 요소들의 치수 축척비 등은 실제의 축척비와 반드시 일치하는 것은 아님에 유의한다.

[제 1 실시형태]

(나노임프린팅 장치)

먼저, 제 1 실시형태에 따른 나노임프린팅 방법을 실행하기 위한 나노임프린팅 장치에 대해 설명한다. 제 1 실시형태의 나노임프린팅 방법은, 도 1 에 도시된 나노임프린팅 장치 (100) 를 이용하여 실행된다. 도 1 의 나노임프린팅 장치 (100) 는, 압력 용기 (110); 이 압력 용기 (110) 내에 기체를 도입하는 기체 도입부 (120); 이 압력 용기 (110) 의 내부로부터 기체를 배기하는 배기부 (130); 처리될 기판 (7) 을 지지하는 기판 지지 부재 (140) 를 구비한 기판 설치대 (145); 몰드 (1) 를 지지하는 몰드 지지 부재 (150); 요철 패턴을 위치시키기 위한 수광 디바이스 (161); 및 광경화성 수지를 노광하기 위한 노광 광원 (162) 을 구비하고 있다. 또한, 도 1 에는, 미세한 요철 패턴 (13) 을 표면에 갖는 몰드 (1), 및 광경화성 수지 (6) 로 코팅된 표면을 갖는, 처리될 기판 (7) 도 도시하고 있음에 유의한다. 어셈블리는, 요철 패턴 (13) 및 광경화성 수지 (6) 가 서로 접촉하도록 몰드 (1) 및 기판 (7) 을 접촉하게 배치함으로써 형성된다.

(메사형 몰드)

몰드 (1) 는 도 12a 및 도 12b 에 도시된 바와 같이 메사형 구조를 갖는다. 메사형 몰드 (1) 은, 예를 들어, 평판 기판에 메사 공정 (메사 부분을 남기도록 메사 부분의 주위의 기판 재료를 제거하는 공정) 을 실시하고, 그 후 메사 부분의 표면 상에 요철 패턴을 형성함으로써 제조될 수도 있다. 요철 패턴 형성 방법의 예는 하기와 같다. 먼저, 메사 처리된 Si 기재를, 스핀 코팅법 등에 의해, 노볼락 수지 또는 아크릴 수지, 예컨대 PMMA (polymenthyl methacrylate) 와 같은 포토레지스트액으로 코팅하여, 포토레지스트 층을 형성한다. 다음으로, Si 기재를 XY 스테이지 상에서 주사하면서, 미리 결정된 라인 패턴에 대응하여 변조된 전자빔을 조사하여, 10 mm 정사각형 영역 내의 포토레지스트 층의 표면 상에 요철 패턴을 노광한다. 그 후, 포토레지스트 층을 현상하여, 노광 부분을 제거한다. 마지막으로, 노광 부분을 제거한 후의 포토레지스트 층을 마스크로서 사용하여 미리 결정된 깊이로 에칭을 수행하여, 미리 결정된 패턴을 갖는 Si 몰드를 획득한다. 또한, 메사 부분 (12) 의 패턴 영역 이외의 영역 (R2) 에는, 얼라인먼트 마크와 같이, 전사될 패턴 이외의 패턴이 형성될 수도 있다.

몰드 (1) 의 재료로서 석영 기판을 사용할 수도 있다. 석영 기판에 미세한 패턴을 형성하는 경우에, 기판을 처리할 때의 마스크로서 금속 층 및 포토레지스트 층으로 구성된 적층 구조를 사용할 필요가 있다. 석영 기판을 처리하는 방법의 예는 다음과 같다. 포토레지스트 층을 마스크로서 사용하여 드라이 에칭을 수행하여, 포토레지스트 층에 형성된 요철 패턴에 대응한 요철 패턴을 금속 층 상에 형성한다. 그 후, 금속 층을 에칭 스톱 층으로서 사용하여 석영 기판에 더욱 드라이 에칭을 수행하여, 요철 패턴을 석영 기판 상에 형성한다. 이로써, 미리 결정된 패턴을 갖는 석영 몰드를 획득한다. 또한, 패턴 형성 방법으로서 전자빔 리소그래피 대신에 임프린팅을 이용한 패턴 전사를 수행할 수도 있다.

또한, 몰드 (1) 는, 몰드와 광경화성 수지 간의 분리성을 향상시키기 위해 이형 공정을 실시한 것일 수도 있다. 이러한 몰드의 예들은: 실리콘 또는 불소 실란 커플링제에 의해 처리된 것들을 포함한다. Daikin Industries K.K. 제조의 Optool DSX 및 Sumitomo 3M K.K. 제조의 Novec EGC-1720 과 같은 시판되는 이형제가 바람직하게 이용될 수도 있다.

몰드 (1) 및 몰드 (2) 에서, 평판 기판에 메사 공정을 실시함으로써, 지지 부분 (11) 및 메사 부분 (12) 은 일체적으로 형성된다. 상술된 석영에 대한 대안으로서, 메사형 기판의 재료는: 실리콘, 니켈, 알루미늄, 크롬, 강철, 탄탈 및 텅스텐과 같은 금속; 이들의 산화물들, 질화물들 및 탄화물들일 수도 있다. 메사형 기판 (10) 의 재료의 구체예는 산화 실리콘, 산화 알루미늄, 석영 유리, Pyrex^TM, 유리 및 소다 유리를 포함한다. 도 1 에 도시된 실시형태는 몰드 (1) 를 통해 노광을 수행한다. 그리하여, 몰드 (1) 는 광 투과성 재료로 형성된다. 기판 (2) 측으로부터 노광이 수행되는 경우에, 몰드 (1) 의 재료가 광 투과성 재료일 필요는 없다.

지지 부분들 (11 및 21) 의 두께 (D1) 는, 300 ㎛ 내지 10 mm 범위 내이며, 바람직하게는 400 ㎛ 내지 500 ㎛ 범위 내이다. 두께 (D1) 가 300 ㎛ 미만이면, 몰드 분리 공정 동안 몰드가 파손될 가능성이 있고, 두께 (D1) 가 10 mm 보다 더 크면, 몰드가 유체 압력을 받는 유연성이 상실될 것이다. 메사 부분들 (12 및 22) 의 두께 (D2) 는 100 ㎛ 내지 10 mm 범위 내이며, 보다 바람직하게는 10 ㎛ 내지 500 ㎛ 범위 내이며, 가장 바람직하게는 10 ㎛ 내지 50 ㎛ 범위 내이다. 메사형 몰드를 이용하여 스텝 앤드 리피트 방법에 의해 나노임프린팅 동작을 수행하는 경우에, 메사 부분들 (12 및 22) 의 두께 (D2) 는, 광경화성 수지 상의 패턴의 두께보다 더 클 필요가 있다. 나노임프린팅 공정으로 선폭이 수십 nm 인 패턴을 광경화성 수지 상에 형성하는 경우에, 잔류막과 광경화성 수지 상에 형성된 패턴의 볼록부들의 조합 높이가 일반적으로 대략 100 nm 인 사실을 고려하여, 두께 (D2) 의 하한은 100 nm 로 설정되었다. 한편, 두께 (D2) 가 너무 크면, 몰드가 유체 압력을 받는 유연성이 상실될 것이다. 따라서, 두께 (D2) 의 상한은 10 mm 로 설정되었다.

(기판)

몰드 (1) 가 광 투과성을 갖는 경우에, 기판 (7) 의 형상, 구조, 크기, 및 재료는 특별히 제한되지 않으며, 의도된 용도에 따라 적절히 선택될 수도 있다. 기판 (7) 에 있어서 패턴이 전사될 표면은 광경화성 수지로 코팅된 표면이다. 예를 들어, 데이터 기록 매체를 제조하기 위해 나노임프린팅이 수행되는 경우에 기판 (7) 은 일반적으로 원판 형상이다. 기판의 구조에 대해, 단일 층 구조가 이용될 수도 있고, 또는 적층 구조가 이용될 수도 있다. 기판의 재료에 대해, 그 재료는, 실리콘, 니켈, 알루미늄, 유리 및 수지와 같이, 공지된 기판 재료들 중에서 선택될 수도 있다. 이들 재료들은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수도 있다. 기판의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 의도된 용도에 따라 선택될 수 있다. 하지만, 기판의 두께는 0.05 mm 이상이 바람직하고, 0.1 mm 이상이 보다 바람직하다. 기판 (7) 의 두께가 0.05 mm 미만이면, 기판 (7) 이 몰드 (1) 와의 접촉 동안 휠 가능성이 있어, 균일한 접촉 상태가 확보되지 않는다. 한편, 몰드 (1) 가 광 투과성 재료로 형성되지 않는 경우에, 광경화성 수지의 노광을 가능하게 하기 위해 석영 기판을 이용한다. 석영 기판은 두께가 0.3 mm 이상이라면 특별히 제한되지 않는다. 석영 기판은 실란 커플링제로 코팅된 것일 수도 있다. 또한, 석영 기판은, 표면 상에 Cr, W, Ti, Ni, Ag, Pt, 또는 Au 의 금속 층을 갖는 것; 또는 표면 상에 CrO₂, WO₂ 또는 TiO₂ 의 금속 산화물층을 갖는 것일 수도 있다. 게다가, 석영 기판은, 표면 상에 Cr, W, Ti, Ni, Ag, Pt, 또는 Au 의 금속 층, 또는 CrO₂, WO₂ 또는 TiO₂ 의 금속 산화물층이 제공된 후에, 실린 커플링제로 코팅된 것일 수도 있다. 석영 기판의 두께는 0.3 mm 이상이 바람직하다. 석영 기판의 두께가 0.3 mm 미만이면, 핸들링 동안 또는 임프린팅 동안 압력으로 인해 파손되기 쉽다.

(요철 패턴)

요철 패턴 (13) 의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 나노임프린팅 몰드의 의도된 용도에 따라 적절히 선택된다. 대표적인 패턴의 예는 도 12b 에 도시된 바와 같은 라인 앤드 스페이스 패턴이다. 라인 앤드 스페이스 패턴에서 라인의 길이, 라인의 폭, 라인들 간의 거리 (스페이스의 폭) 및 오목부의 저부로부터의 라인의 높이는 적절히 설정된다. 예를 들어, 라인의 폭은 10 nm 내지 100 nm 범위 내, 보다 바람직하게는 20 nm 내지 70 nm 범위 내이며, 라인들 간의 걸리는 10 nm 내지 500 nm 범위 내, 보다 바람직하게는 20 nm 내지 100 nm 범위 내이며, 라인의 높이 (스페이스의 깊이) 는 10 nm 내지 500 nm 범위 내, 보다 바람직하게는 30 nm 내지 100 nm 범위 내이다.

(압력 용기)

압력 용기 (110) 는 용기 본체 (111) 및 뚜껑 (112) 으로 구성된다. 용기 본체 (111) 는 기체 도입부 (120) 로부터의 기체를 도입하기 위한 도입구 및 배기부 (130) 에 의해 기체를 배기하기 위한 배기구를 구비한다. 도입구 및 배기구는 각각 기체 도입부 (120) 및 배기부 (130) 에 접속되어 있다. 뚜껑 (112) 은, 뚜껑 (112) 을 닫은 상태에서 위치 맞춤 및 노광을 수행할 수 있도록 하는 유리 창 (113) 을 구비한다. 그러나, 유리 창 (113) 은, 뚜껑 (112) 을 연 상태에서 위치 맞춤 및 노광을 수행하는 경우에는 불필요하다.

(기체 도입 수단)

기체 도입부 (120) 는, 예를 들어, 기체 도입관 (121); 밸브 (122); 및 도입관 (121) 의 타단에 접속된 기체 도입원 (도시 생략) 으로 구성된다. 배기부 (130) 는, 예를 들어, 배기관 (131); 밸브 (132); 및 배기 펌프 (도시 생략) 로 구성된다. 도입될 기체의 예로는 공기 및 불활성 기체가 있다. 불활성 기체의 예는 N₂; He; 및 Ar 을 포함한다. 제 1 실시형태에 있어서, 기체 도입부 (120) 및 배기부 (130) 는, 본 발명의 기체 도입 수단으로서 기능한다.

(기판 설치대 및 기판 지지 부재)

설치대 (145) 는 처리될 기판 (7) 을 설치하기 위한 것이다. 설치대 (145) 는, 몰드 (1) 의 요철 패턴에 대해 위치 맞춤을 가능하게 하도록, x 방향 (도 1 에 있어서의 수평 방향), y 방향 (도 1 에 있어서의 지면에 수직인 방향), z 방향 (도 1 에 있어서의 수직 방향) 및 θ 방향 (z 방향의 축을 회전 중심으로 갖는 회전 방향) 으로 이동 가능 (본 명세서에 있어서 회전을 포함) 하게 구성된다. 또한, 설치대 (145) 는, z 방향으로 이동 가능한 기판 지지 부재 (140) 를 구비한다. 기판 지지 부재 (140) 는, 설치대 (145) 상에 놓여진 기판 (7) 을 설치대 (145) 로부터 떨어져 들어올릴 때, 및 또한 어셈블리를 지지할 때에 사용된다. 설치대 (145) 는, 기판 (7) 을 흡착 및 유지시키기 위한 흡착 개구들 그리고 기판 (7) 을 가열하기 위한 히터로 구성될 수도 있다.

도 2a 는, 기판 (7) 에 대한 설치대 (145) 의 제 1 실시형태를 개략적으로 도시하는 평면도 (z 방향에 있어서의 하방을 향한 시점) 이다. 도 2b 는, 기판 (7) 에 대한 설치대 (145) 의 제 1 실시형태를 개략적으로 도시하는 평면도이다.

도 2a 도시된 설치대 (145) 는, 복수 (본 실시형태에서는 4개) 의 도트 형상 돌기부들로 구성되는 기판 지지 부재 (140) 및 흡착 개구 (146) 를 구비한다. 도트 형상의 돌기부들은, 분위기의 유체 압력이 실질적으로 어셈블리 (8) 의 표면 전체에 작용하도록 어셈블리 (8) 를 압력 용기 (110) 내에서 지지하는 것을 가능하게 하기 위해, 어셈블리 (8) 와의 접촉면이 작아지도록 구성되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 도트 형상의 돌기부들의 선단은 접촉면이 점에 근사하도록 하는 곡률 반경을 가질 수도 있다. 이 구성은, 접촉면의 면적이 커지면, 이들 부분들에서 유체 압력 이외의 외력이 어셈블리 (8) 에 가해져서, 어셈블리 (8) 가 더욱 변형되기 쉬워지기 때문이다. 도트 형상의 돌기부들의 개수는 특별히 한정되지 않지만, 8개인 것이 바람직하고, 6개인 것이 보다 바람직하고, 3개인 것이 가장 바람직하다.

한편, 도 2b 에 도시된 설치대 (145) 는, 링을 형성하는 선형 돌기들로 구성되는 기판 지지 부재 (140) 및 흡착 개구 (146) 를 구비한다. 도 2b 에서, 기판 지지 부재 (140) 는 완전한 고리의 형태로 존재할 수도 있다. 대안적으로, 선형 돌기부들은, 분위기의 유체 압력이 실질적으로 어셈블리 (8) 의 표면 전체에 작용하도록 어셈블리 (8) 를 압력 용기 (110) 내에서 지지하는 것을 가능하게 하기 위해, 어셈블리 (8) 와의 접촉면이 작아지도록 구성되는 것이 바람직하다. 이 경우에도, 선형 돌기부들의 선단은 접촉면이 점에 근사하도록 하는 곡률 반경을 가질 수도 있다. 선형 돌기부들의 개수는 단일 고리 형상의 형성을 가능하게 하는 것만이 필요하다.

돌기부들은, 패턴에 대응하는 부분 이외의 어셈블리 (8) 의 부분을 지지하도록 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 2a 에 도시된 기판 지지 부재 (140) 의 경우, 복수의 돌기부들로 구성되는 기판 지지 부재 (140) 는, 복수의 돌기부들을 패턴에 대응하는 부분 주위에 균일하게 놓인 위치에서 배치함으로써, 패턴에 대응하는 부분 이외의 어셈블리 (8) 의 부분을 지지하도록 배치된다. 도 2b 에 도시된 기판 지지 부재 (140) 의 경우, 링 형상의 기판 지지 부재 (140) 는, 당해 고리 형상의 내부의 내에 패턴에 대응하는 부분을 배치함으로써, 패턴에 대응하는 부분 이외의 어셈블리 (8) 의 부분을 지지하도록 배치된다. 이들 구성은, 패턴에 대응하는 부분에 유체 압력 이외의 외력을 가하지 않기 위해 채택된다.

(몰드 지지 부재)

몰드 지지 부재 (150) 는, 압력 용기 (110) 내에서, 설치대 (145) 상에 놓여진 기판 (7) 에 대면하도록 몰드 (1) 를 지지한다. 도 2c 는, 몰드 지지 부재 (150) 의 제 1 실시형태를 개략적으로 도시하는 평면도이다. 도 2c 에 도시된 바와 같이, 몰드 지지 부재 (150) 는, 링 부분 (151) 및 지지 기둥들 (152) 로 구성된다. 링 부분 (151) 은 불연속적 링의 형상으로 존재할 수도 있다.

(수광 디바이스)

수광 디바이스 (161) 는, 몰드 (1) 가 몰드 지지 부재 (150) 에 의해 지지되고 광경화성 수지 (6) 로 코팅된 기판 (7) 이 설치대 (145) 에 설치된 상태에서, 처리될 기판 (7) 에 대해 요철 패턴을 위치 맞춤할 때에 사용된다. 요컨대, 열린 뚜껑 (112) 으로 또는 유리 창 (113) 을 통해 수광 디바이스 (161) 로 요철 패턴 (13) 을 관찰하면서, x, y, z, 및 θ 방향으로 이동 가능한 설치대 (145) 를 조절한다. 수광 디바이스 (161) 는 또한, 장치의 조작성의 관점에서 x, y, z, 및 θ 방향으로 이동 가능하도록 구성된다. 수광 디바이스 (161) 로서, CCD 를 탑재한 광학 현미경을 사용할 수도 있다. 이러한 광학 현미경의 예로는, K. K. KEYENCE 제조의 디지털 현미경 (VH-5500 시리즈) 이 있다.

(노광 광원)

노광 광원 (162) 은 광경화성 수지 (6) 를 노광시키기 위해서 사용된다. 노광 광원 (162) 은 또한, 장치의 조작성의 관점에서 x, y, z, 및 θ 방향으로 이동 가능하도록 구성된다. 노광 광원 (162) 으로서, 예를 들어 Sen Lights Corporation 제조의 300 nm 내지 700 nm 범위 내의 파장을 갖는 광을 방출하는 광원이 사용될 수도 있다.

(나노임프린팅 방법)

도 3a 및 도 3b 는 본 실시형태의 제 1 실시형태에 따른 나노임프린팅 방법의 단계들을 개략적으로 도시하는 단면도들의 집합이다. 장치의 구동 순서의 이해를 용이하게 하기 위해서, 설치대 (145), 몰드 지지 부재 (150), 및 이들 구성요소들을 이용하는 순서의 설명에 필요한 엘리먼트만이 도 3a 및 도 3b 에 도시되어 있다.

제 1 실시형태의 나노임프린팅 방법은 다음과 같다. 먼저, 압력 용기 (110) 의 뚜껑 (112) 을 열고, 광경화성 수지 (6) 로 코팅된 표면을 갖는, 처리될 기판 (7) 을 설치대 (145) 상에 설치하고, 요철 패턴 (13) 이 광경화성 수지 (6) 에 대면하도록 몰드 (1) 를 몰드 지지 부재 (150) 상에 놓는다 (도 3a 의 1). 그 후, 수광 디바이스 (161) 를 사용하여 기판 (7) 에 대해 요철 패턴을 위치 맞춤한다. 다음으로, 압력 용기 (110) 의 뚜껑 (112) 을 닫고, 압력 용기 (110) 의 내부를 배기부 (130) 에 의해 배기한다. 이때, 뚜껑 (112) 을 닫은 후에, He 을 압력 용기 (110) 내에 도입할 수도 있다. 그 후, 광경화성 수지 (6) 가 요철 패턴 (13) 과 접촉할 때까지 설치대 (145) 를 z 방향으로 상방 이동시켜, 몰드 (1), 광경화성 수지 (6) 및 기판 (7) 으로 구성되는 어셈블리 (8) 를 형성한다 (도 3a 의 2). 이때, 요철 패턴 (13) 은 광경화성 수지 (6) 에 의해 완전히 충전되지 않고, 그 일부가 미충전 지점을 갖는다. 또한, 어셈블리 (8) 는, 몰드 (1), 광경화성 수지 (6) 및 기판 (7) 이 단순히 함께 합쳐진 상태이기 때문에, 표면 전체가 직접 분위기에 노출 가능하다. 그 후, 어셈블리 (8) 를 더욱 z 방향으로 상방 들어올리도록 기판 지지 부재 (140) 를 이동시킨다 (도 3a 의 3). 이로써, 몰드 (1) 는 몰드 지지 부재 (150) 로부터 분리되고, 어셈블리 (8) 는 기판 지지 부재 (140) 에 의해서만 지지된 상태가 된다. 기판 지지 부재 (140) 는 4개의 도트 형상 돌기부들만으로 구성되고, 돌기부들과 어셈블리 (8) 간의 접촉 에어리어는 극히 미세하다. 따라서, 어셈블리 (8) 는, 분위기의 유체 압력이 실질적으로 어셈블리 (8) 의 표면 전체에 작용하도록 지지된다. 분위기의 유체 압력이 실질적으로 어셈블리 (8) 의 표면 전체에 작용하도록 어셈블리 (8) 가 지지된 채로, 기체 도입부 (120) 에 의해 기체를 도입한다. 그 결과, 몰드 (1) 및 처리될 기판 (7) 은, 이 기체에 의해 가해지는 유체 압력에 의해 서로 가압되고, 광경화성 수지 (6) 가 요철 패턴을 완전히 충전한다 (도 3b 의 1). 그 후, 어셈블리 (8) 내의 광경화성 수지 (6) 상으로 자외광을 조사하여, 광경화성 수지 (6) 를 경화시킨다. 광경화성 수지 (6) 에 대한 전사 및 노광이 완료된 후, 기판 지지 부재 (140) 를 설치대 (145) 에 수용한다 (도 3b 의 2). 이때, 어셈블리 (8) 는 몰드 지지 부재 (150) 및 설치대 (145) 에 의해 지지된다. 다음으로, 기판 (7) 의 저면 (광경화성 수지 (6) 로 코팅된 표면의 반대면) 을 설치대 (145) 상에 흡착 고정시키다. 마지막으로, 기판 (7) 을 흡착한 채로 설치대 (145)를 z 방향으로 하방 이동시켜, 몰드 (1) 및 광경화성 수지 (6) 를 분리한다 (도 3b 의 3).

(경화성 수지)

광경화성 수지 (6) 는 특별히 제한되지 않는다. 본 실시형태에서는, 중합성 화합물에 광중합 개시제 (대략 2 질량%) 및 불소 모노머 (0.1 질량% 내지 1 질량%) 를 첨가함으로써 조제된 광경화성 수지를 이용할 수 있다. 또한 필요에 따라 산화방지제 (대략 1 질량%) 를 첨가할 수도 있다. 상기 순서에 의해 제조된 광경화성 수지는 파장 360 nm 인 자외광에 의해 경화될 수 있다. 용해성이 열악한 수지들에 대해서는, 소량의 아세톤 또는 아세트산 에테르를 첨가하여 수지를 용해시킨 후, 용매를 제거하는 것이 바람직하다.

중합성 화합물의 예들은, 벤질 아크릴레이트 (Osaka Organic Chemical Industries, K.K. 제조의 Viscoat #160), 에틸 카르비톨 아크릴레이트 (Osaka Organic Chemical Industries, K.K. 제조의 Viscoat #190), 폴리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트 (TOAGOSEI K.K. 제조의 Aronix M-220), 및 트리메틸올 프로판 PO 변성 트리아크릴레이트 (TOAGOSEI K.K. 제조의 Aronix M-310) 를 포함한다. 또한, 하기 화학식 (1) 로 나타내지는 화합물 A 가 또한 중합성 화합물로서 사용될 수도 있다.

[화학식 1]

광중합 개시제의 예들은, 2-(디메틸 아미노)-2-[(4-메틸페닐)메틸]-1-[4-(4-모르폴리닐)페닐]-1-부타논 (Toyotsu Chemiplas K.K. 제조의 IRGACURE 379) 과 같은, 알킬페논 타입 광중합 개시제를 포함한다.

또한, 불소 모노머로서는 하기 화학식 (2) 로 나타내지는 화합물 B 를 사용할 수도 있다.

[화학식 2]

잉크젯법에 의해 광경화성 수지를 코팅하는 경우에, 화학식 (1) 로 나타낸 화합물, Aronix M-220, Irgacure 379 및 화학식 (2) 로 나타낸 불소 모노머를 48：48：3：1 의 비율로 혼합함으로써 형성된 광경화성 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 스핀 코팅법에 의해 광경화성 수지를 코팅하는 경우에, PGMEA (Propylene Glycol Methyl Ether Acetate; 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트) 로 1 질량% 희석한 중합성 화합물을 광경화성 수지로서 사용하는 것이 바람직하다.

(경화성 수지의 코팅 방법)

광경화성 수지 (6) 의 코팅은, 스핀 코팅법, 딥 코팅법, 잉크젯법 등을 이용함으로써 실행될 수도 있다. 또한, 코팅된 광경화성 수지 (6) 의 두께를 기판 (7) 의 표면 높이에 있어서의 차이 이상이 되게 설정하는 것이 바람직하다. 코팅된 광경화성 수지 (6) 의 두께를 기판 (7) 의 표면 높이에 있어서의 차이 이상이 되게 설정함으로써, 나노임프린팅을 실행한 후에 잔류 기체가 남기 어려워진다. 이로써, 광경화성 수지 (6) 가 요철 패턴 (13) 을 충전하지 않음으로써 야기되는 결함 (미충전 결함) 이 일어나기 어려워진다. "코팅된 광경화성 수지의 두께" 는, 광경화성 수지가 스핀 코팅법, 딥 코팅법 등에 의해 막의 형태로 균일하게 코팅되는 경우에, 코팅시의 막의 두께를 지칭함에 유의해야 한다. 예를 들어 광경화성 수지가 잉크젯법에서 처럼 액적의 형태로 코팅되는 경우에, "코팅된 광경화성 수지의 두께" 는 코팅시의 액적의 높이를 지칭한다. 광경화성 수지의 두께는, 6 nm 내지 10 ㎛ 범위 내이며, 보다 바람직하게는 10 nm 내지 1 ㎛ 범위 내이며, 가장 바람직하게는 15 nm 내지 100 nm 범위 내이다. 평면성이 우수한 기판의 표면 높이에 있어서의 차이가 대략 6 nm 이고 경화성 수지의 두께가 이 값 이상일 필요가 있기 때문에, 두께의 하한은 6 nm 로 설정된다. 한편, 스페이스 폭이 200 nm 이하인 요철 패턴이 나노임프린팅에 의해 형성되는 경우에, 경화성 수지의 코팅층이 10 ㎛ 를 초과하면 광경화성 수지 상에 형성된 패턴의 잔류막이 너무 두꺼워지기 때문에, 상한은 10 ㎛ 로 설정된다. 이러한 경우, 광경화성 수지가 코팅된 기판 표면 상에, 광경화성 수지 상의 패턴에 대응하는 요철 패턴을 형성하는 것이 어려워진다.

표현 "기판의 표면 높이에 있어서의 차이" 란, 기판의 표면 기복으로 인한 기판의 높은 부분과 낮은 부분 간의 높이에 있어서의 상대적인 차이를 지칭한다. 기판의 표면 높이에 있어서의 차이에 대한 지표로서 "높이 차이 분포에 관한 3σ 값" 이 이용된다. 표현 "높이 차이 분포" 란, 표면의 높이의 평균값을 표준으로서 사용한 높이에 있어서의 차이의 분포를 지칭한다. "3σ 값" 이란, 높이 차이 분포가 가우스 분포에 근사하도록 될 때의 평균값으로부터 ±3σ 의 범위 내의 값들의 절대값들을 지칭한다. 여기서, σ 는 가우스 분포 내의 표준 편차이다. "높이 차이 분포에 관한 3σ 값" 은, 기판의 표면 (본 실시형태에 있어서 광경화성 수지로 코팅될 표면) 을 ZYGO 제조의 NewView 6300 에 의해 측정함으로써 획득될 수도 있다.

3σ 값은, 적어도 30 mm 정사각형 범위에 대해 표면 형상을 측정한 후에 산출되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 측정 범위는 보다 바람직하게는 40 mm정사각형이며, 가장 바람직하게는 50 mm 정사각형이다. 이들 측정 범위는, 단일 반도체 칩의 공통 크기가 26 mm×33 mm 인 사실을 고려하여, 단일 반도체 칩의 전체 영역에 대응하는 범위 내에서의 경화성 수지 막의 두께에 있어서의 불균일 및 미충전 결함의 평가가 보다 신뢰성이 있기 때문에 바람직하다.

광경화성 수지 (6) 를 잉크젯법에 의해 코팅하는 경우에, 각각의 코팅된 액적에서의 광경화성 수지의 양 및 토출 속도가 조절 가능한, 잉크젯 헤드의 피에조 타입을 이용하는 것이 바람직하다. 기판 상에 광경화성 수지의 액적을 배치하기 전에, 각각의 코팅된 액적에서의 광경화성 수지의 양 및 토출 속도가 설정 및 조절된다. 예를 들어, 각각의 코팅된 액적에서의 광경화성 수지의 양은, 요철 패턴의 오목부의 공간 체적이 큰 영역에서는 보다 크게 조절되고, 요철 패턴의 오목부의 공간 체적이 작은 영역에서는 보다 작게 조절되는 것이 바람직하다. 이러한 조절은, 각각의 액적에서 토출되는 광경화성 수지의 양에 따라 적절히 제어된다.

(압력 용기 내의 압력)

압력 용기 (110) 는, 압력 용기 내의 압력이 0.1 MPa 내지 5 MPa 범위 내이고, 보다 바람직하게는 0.5 MPa 내지 3 MPa 범위 내이고, 가장 바람직하게는 1 MPa 내지 2 MPa 범위 내가 되도록, 기체로 충만되는 것이 바람직하다. 압력이 0.1 MPa 보다 작으면, 잔류 기체가 패턴 영역 (R1) 밖으로 밀려나오지 않거나, 잔류 기체 (기체가 He 인 경우) 가 석영 기판을 투과하지 못하거나, 또는 잔류 기체가 광경화성 수지 (6) 에 용해되지 않음으로 인해 미충전 결함이 생기기 때문에, 압력의 하한은 0.1 MPa 로 설정된다. 또한, 압력이 0.1 MPa 보다 작으면, 처리될 기판 (7) 이 유체 압력에 따르지 못하고, 잔류막에 있어서의 불균일이 생기기 쉽다. 한편, 압력이 5 MPa 를 초과하면, 몰드 (1) 및 기판 (7) 가 그 사이에 이물질이 들어간다면 파손될 가능성이 있기 때문에, 상한은 5 MPa 로 설정된다.

(이형 단계)

몰드 (1) 및 기판 (7) 의 분리는, 가열 수단 (도시 생략) 에 의해 어셈블리 (8) 를 가열하면서 실시하는 것이 바람직하다. 어셈블리 (8) 의 가열 온도 Tr (℃) 은, 부등식 Tp-5 < Tr < {(Tp+20) 또는 Tg 중 더 작은 쪽} 을 만족하도록 설정되고, 보다 바람직하게는 부등식 Tp-3 < Tr < {(Tp+15) 또는 Tg 중 더 작은 쪽} 을 만족하도록 설정되고, 가장 바람직하게는 부등식 Tp-1 < Tr < {(Tp+10) 또는 Tg 중 더 작은 쪽} 을 만족하도록 설정된다. 또한, 상기 부등식에 있어서, Tp 는 유체 압력이 가해지고 있을 때의 어셈블리 (8) 의 최고 온도 (℃) (대략 25℃ 내지 50℃ 범위 내) 이고, Tg 는 경화성 수지의 유리 전이 온도 (℃) 이다. 온도 Tr 은 이하의 이유로 이들 범위 내로 설정됨에 유의한다. 유체 압력에 의해 몰드 (1) 및 경화성 수지를 코팅된 기판 (7) 이 서로 가압될 때의 단열 압축으로 인해 압력 용기 (110) 내의 온도가 상승한다. 이 온도 증가에 수반하여 어셈블리 (8) 의 온도도 상승한다. 또한, 자외광에 의한 노광 동안 어셈블리 (8) 의 온도는 상승한다. 그러나, 이형 공정은 대기압에서 또는 감압에서 수행되기 때문에, 압력 용기 (110) 내의 온도는 가압 공정 동안 보다 더 낮다. 이때, 온도 Tr 이 Tp-5℃ 보다 더 낮거나 또는 Tp+20℃ 보다 더 높은 경우, 몰드 (1), 경화성 수지 및 기판 (7) 이 열수축 또는 열팽창함으로써, 경화성 수지 박리에 의한 결함 (박리 결함) 이 발생한다. 또한, 설정 온도 Tr 가, 경화성 수지의 유리 전이 온도 Tg보다 더 높으면, 경화성 수지 상의 패턴의 형상이 몰드 박리 공정 동안 변형된다. 따라서, 열수축, 열팽창 및 열변형의 영향을 억제하기 위해서, 몰드 (1), 경화성 수지 및 기판 (7) 의 온도를, 유체 압력 하에서의 가압 공정 동안의 온도에 가깝게 하는 것이 바람직하다. 어셈블리 (8) 의 가열은, 설치대 (145) 내부 또는 그 근방에 제공된 전열 히터, 할로겐 히터 등에 의해 실행될 수 있다.

도 4 는 도 3a 의 1 에 도시된 단계에서, 기체가 충만된 압력 용기 (110) 내에서 어셈블리 (8) 에 유체 압력 (P1 및 P2) 이 작용하는 방식을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 4 에서, P1 는 몰드 (1) 의 표면에 가해지는 유체 압력을 나타내고, P2 는 기판 (7) 및 광경화성 수지의 표면에 이러한 유체 압력을 나타낸다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 도 3a 의 1 에 도시된 단계에서 어셈블리 (8) 의 표면 전체가 직접 분위기에 노출 가능하다. 또한, 분위기의 유체 압력이 실질적으로 어셈블리 (8) 의 표면 전체에 작용하도록 어셈블리 (8) 는 도트 형상의 돌기부들로 구성되는 기판 지지 부재 (140) 에 의해 지지된다. 요컨대, 어셈블리 (8) 의 표면, 특히 몰드 (1) 의 플랜지 부분 (15) 에 균일한 유체 압력 (P1) 이 가해지고, 플랜지 부분 (15) 에 대면하는 기판 (7) 의 부분에 균일한 유체 압력 (P2) 이 가해진다. 이로써, 메사형 몰드 (1) 의 만곡이 방지된다. 또한, 기판 지지 부재 (140) 가 패턴에 대응하는 부분 (8a) 이외의 어셈블리 (8) 의 부분을 지지한다. 이로써, 패턴에 대응하는 부분 (8a) 에 유체 압력 (P1) 및 유체 압력 (P2) 이외의 외력이 가해지는 것이 방지된다.

상기 기재된 바와 같이, 본 발명의 나노임프린팅 방법은, 표면 전체가 직접 분위기에 노출 가능한 어셈블리를, 분위기의 유체 압력이 실질적으로 어셈블리의 표면 전체에 작용하도록 압력 용기 내에서 지지 부재로 지지하면서, 압력 용기 내에 기체를 도입한다. 이 기체의 유체 압력은, 몰드 및 기판을 서로 가압한다. 이러한 구성을 채택함으로써, 몰드의 플랜지 부분, 및 이 플랜지 부분에 대면하는 기판의 부분에, 균일한 유체 압력이 가해진다. 이로써, 몰드 및 기판의 만곡이 방지될 수 있다. 메사형 몰드 및/또는 메사형 기판을 이용하는 나노임프린팅에 있어서, 경화성 수지로 코팅된 표면에 대한 균일한 압력에 의한 가압을 실현하고, 잔류막 불균일의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

본 발명의 나노임프린팅 장치는, 미세한 요철 패턴을 표면에 갖는 몰드, 및 경화성 수지로 코팅된 표면을 갖는 기판으로 구성되고, 요철 패턴 및 기판의 표면 상에 코팅된 경화성 수지를 서로 접촉하게 배치함으로써 형성된 어셈블리를 수용하기 위한, 기체가 충만되는 압력 용기; 압력 용기 내에 제공되고, 표면 전체가 직접 분위기에 노출 가능한 어셈블리를 분위기의 유체 압력이 실질적으로 어셈블리의 표면 전체에 작용하도록 지지하기 위한 지지 부재; 및 압력 용기 내에 기체를 도입하기 위한 기체 도입 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명의 나노임프린팅 장치는 본 발명의 나노임프린팅 방법을 실행할 수 있다. 메사형 몰드 및/또는 메사형 기판을 이용하는 나노임프린팅에 있어서, 경화성 수지로 코팅된 표면에 대한 균일한 압력에 의한 몰드의 가압을 실현하고, 잔류막 불균일의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

<제 1 실시형태의 설계 변경>

제 1 실시형태에 있어서, 몰드만이 메사 부분을 갖는 경우에 대해 설명하였다. 본 발명의 나노임프린팅 방법 및 나노임프린팅 장치는 또한, 기판만이 메사 부분을 갖거나 또는 기판과 몰드 양자가 메사 부분을 갖는 경우에도 적용될 수도 있다.

또한, 제 1 실시형태에 있어서 처리될 기판 (7) 을 설치대 (145) 에 의해 이동시키면서, 몰드 (1) 및 광경화성 수지 (6) 를 접촉 배치시켰다. 대안적으로, 도 5 및 도 6a 에 도시된 바와 같이, 설치대 (145) 의 중앙 부분에, 접촉 동안 기판 (7) 의 중앙 부분을 가압하기 위한 핀 (147) 이 제공된 구성이 채택될 수도 있다. 몰드 (1) 및 광경화성 수지 (6) 는, 기판 (7) 의 외주를 흡착하면서 이 핀 (147) 으로 몰드 (1) 에 대하여 기판 (7) 의 중앙 부분을 가압함으로써, 서로 접촉되게 된다. 핀 (147) 은, 압력 용기 (110) 내에 기체를 도입하여, 어셈블리 (8) 에 유체 압력을 작용시킬 때에는 수납됨에 유의한다. 접촉 동안 몰드 (1) 에 대하여 기판 (7) 의 중앙 부분을 가압하는 다른 수단으로서, 도 6b 에 도시된 바와 같이, 설치대 (145) 의 중앙 부분에 제 2 기체 도입부 (148) 가 제공될 수도 있다. 이 경우, 제 2 기체 도입부 (148) 를 통해 도입된 기체를 기판 (7) 에 내뿜는다.

또한, 제 1 실시형태에 있어서 몰드 (1) 및 처리될 기판 (7) 을 각각 몰드 지지 부재 (150) 및 설치대 (145) 상에 배치하였다. 대안적으로, 몰드 (1) 및 광경화성 수지 (6) 로 코팅된 기판 (7) 을 접촉하게 배치하고, 요컨대, 어셈블리 (8) 를 형성하고, 그 후 이 상태에서 설치대 (145) 에 배치할 수도 있다.

[제 2 실시형태]

본 발명의 나노임프린팅 방법 및 나노임프린팅 장치의 제 2 실시형태에 대해 도 7 내지 도 8b 를 참조하여 설명한다. 도 7 은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 나노임프린팅 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 8a 및 도 8b 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 나노임프린팅 방법의 단계들을 개략적으로 도시하는 단면도들의 집합이다. 제 2 실시형태의 기판에 대한 설치대 및 기판 지지 부재의 구성은, 제 1 실시형태에서와 상이함에 유의한다. 따라서, 제 1 실시형태의 엘리먼트들과 동일한 엘리먼트들의 상세 설명은, 특별히 필요가 없는 한 생략된다.

(나노임프린팅 장치)

먼저, 제 2 실시형태에 따른 나노임프린팅 방법을 실행하기 위한 나노임프린팅 장치에 대해 설명한다. 제 2 실시형태의 나노임프린팅 방법은 도 7 에 도시된 나노임프린팅 장치 (200) 를 이용하여 실행된다. 도 7 의 나노임프린팅 장치 (200) 는: 압력 용기 (210); 이 압력 용기 (210) 내에 기체를 도입하는 기체 도입부 (220); 이 압력 용기 (210) 의 내부로부터 기체를 배기하는 배기부 (230); 처리될 기판 (7) 을 지지하는 기판 지지 부재 (240); 기판 (7) 을 설치하는 설치대 (245); 몰드 (1) 를 지지하는 몰드 지지 부재 (250); 요철 패턴을 위치 맞춤하기 위한 수광 디바이스 (261); 및 광경화성 수지를 노광하기 위한 노광 광원 (262) 을 구비하고 있다.

(기판의 설치대)

설치대 (245) 는 처리될 기판 (7) 을 설치하기 위한 것이다. 설치대 (245) 는, 몰드 (1) 상의 요철 패턴에 대해 위치 맞춤을 가능하게 하도록, x 방향 (도 7 에 있어서의 수평 방향), y 방향 (도 7 에 있어서의 지면에 수직인 방향), z 방향 (도 7 에 있어서의 수직 방향) 및 θ 방향 (z 방향의 축을 회전 중심으로 갖는 회전 방향) 으로 이동 가능하게 구성된다. 설치대 (245) 는, 기판 (7) 을 흡착 및 유지시키기 위한 흡착 개구 및 기판 (7) 을 가열하기 위한 히터로 구성될 수도 있다.

(기판 지지 부재)

기판 지지 부재 (240) 는, 설치대 (245) 상에 놓여진 기판 (7) 을 설치대 (245) 로부터 떨어져 들어올릴 때, 및 또한 어셈블리 (8) 를 지지할 때에 사용된다. 기판 지지 부재 (240) 는, 설치대 (245) 와 마찬가지로 적어도 z 방향으로 이동 가능도록 구성된다. 제 2 실시형태의 기판 지지 부재 (240) 는, 도 7 및 도 8a 에 도시된 바와 같이 몰드 지지 부재 (250) 와 마찬가지로, 링 부분 (241) 및 지지 기둥 (242) 으로 구성된다. 링 부분 (241) 은 끊어진 링 형상의 형태로 존재할 수도 있다.

(나노임프린팅 방법)

장치의 구동 순서의 이해를 용이하게 하기 위해서, 설치대 (245), 기판 지지 부재 (240), 몰드 지지 부재 (250), 및 이들 구성요소들을 이용하는 순서의 설명에 필요한 엘리먼트만이 도 8a 및 도 8b 에 도시되어 있다.

제 2 실시형태의 나노임프린팅 방법은 다음과 같이 실행된다. 먼저, 압력 용기 (210) 의 뚜껑 (212) 을 열고, 광경화성 수지 (6) 로 코팅된 표면을 갖는, 처리될 기판 (7) 을 설치대 (245) 상에 설치하고, 요철 패턴이 광경화성 수지 (6) 에 대면하도록 몰드 (1) 를 몰드 지지 부재 (250) 상에 놓는다 (도 8a 의 1). 그 후, 수광 디바이스 (261) 를 사용하여 기판 (7) 에 대해 요철 패턴을 위치 맞춤한다. 다음으로, 압력 용기 (210) 의 뚜껑 (212) 을 닫고, 압력 용기 (210) 의 내부를 배기부 (230) 에 의해 배기한다. 이때, 뚜껑 (212) 을 닫은 후에, He 을 압력 용기 (210) 내에 도입할 수도 있다. 그 후, 광경화성 수지 (6) 가 요철 패턴 (13) 과 접촉할 때까지 설치대 (245) 를 z 방향으로 상방 이동시켜, 몰드 (1), 광경화성 수지 (6) 및 기판 (7) 으로 구성되는 어셈블리 (8) 를 형성한다 (도 8a 의 2). 이때, 요철 패턴 (13) 은 광경화성 수지 (6) 에 의해 완전히 충전되지 않고, 그 일부가 미충전 지점을 갖는다. 또한, 어셈블리 (8) 는, 몰드 (1), 광경화성 수지 (6) 및 기판 (7) 이 단순히 함께 합쳐진 상태이기 때문에, 표면 전체가 직접 분위기에 노출 가능하다. 그 후, 어셈블리 (8) 를 더욱 z 방향으로 상방 들어올리도록 기판 지지 부재 (240) 를 이동시킨다 (도 8a 의 3). 이로써, 몰드 (1) 는 몰드 지지 부재 (250) 로부터 분리되고, 어셈블리 (8) 는 기판 지지 부재 (240) 에 의해서만 지지된 상태가 된다. 기판 지지 부재 (240) 는, 링 부분 (241) 및 지지 기둥 (242) 으로 구성되고, 링 부분 (241) 과 어셈블리 (8) 의 접촉 에어리어는 어셈블리 (8) 의 외주에서 극히 작은 에어리어이다. 따라서, 어셈블리 (8) 는, 분위기의 유체 압력이 실질적으로 어셈블리의 표면 전체에 작용하도록 지지된다. 분위기의 유체 압력이 실질적으로 어셈블리의 표면 전체에 작용하도록 어셈블리 (8) 가 지지된 채로, 기체 도입부 (220) 에 의해 기체를 도입한다. 그 결과, 몰드 (1) 및 처리될 기판 (7) 은, 이 기체에 의해 가해지는 유체 압력에 의해 서로 가압되고, 광경화성 수지 (6) 가 요철 패턴을 완전히 충전한다 (도 8b 의 1). 그 후, 어셈블리 (8) 내의 광경화성 수지 (6) 상으로 자외광을 조사하여, 광경화성 수지 (6) 를 경화시킨다. 광경화성 수지 (6) 에 대한 전사 및 노광이 완료된 후, 기판 지지 부재 (240) 를 z 방향으로 하방 이동시키고 그 원래 위치로 되돌린다 (도 8b 의 2). 이때, 어셈블리 (8) 는 몰드 지지 부재 (250) 및 설치대 (245) 에 의해 지지된다. 그 후 제 2 실시형태와 동일한 방식으로 몰드 (1) 및 광경화성 수지 (6) 를 분리한다.

상기 기재된 바와 같이, 제 2 실시형태의 나노임프린팅 방법도 또한, 표면 전체가 직접 분위기에 노출 가능한 어셈블리를, 분위기의 유체 압력이 실질적으로 어셈블리의 표면 전체에 작용하도록 압력 용기 내에서 지지 부재로 지지하면서, 압력 용기 내에 기체를 도입한다. 이 기체의 유체 압력은 몰드 및 기판을 서로 가압한다. 그리하여, 제 1 실시형태의 나노임프린팅 방법에 의해 획득된 것과 동일한 유리한 효과가 획득될 수 있다.

또한, 제 2 실시형태의 나노임프린팅 장치는, 미세한 요철 패턴을 표면에 갖는 몰드, 및 경화성 수지로 코팅된 표면을 갖는 기판으로 구성되고, 요철 패턴 및 기판의 표면 상에 코팅된 경화성 수지를 서로 접촉하게 배치함으로써 형성된 어셈블리를 수용하기 위한, 기체가 충만되는 압력 용기; 압력 용기 내에 제공되고, 표면 전체가 직접 분위기에 노출 가능한 어셈블리를 분위기의 유체 압력이 어셈블리의 실질적으로 표면 전체에 작용하도록 지지하기 위한 지지 부재; 및 압력 용기 내에 기체를 도입하기 위한 기체 도입 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 제 1 실시형태의 나노임프린팅 장치에 의해 획득된 것과 동일한 유리한 효과가 획득될 수 있다.

[제 3 실시형태]

본 발명의 나노임프린팅 방법 및 나노임프린팅 장치의 제 3 실시형태에 대해 도 9 및 도 10 을 참조하여 설명한다. 도 9 는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 나노임프린팅 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 10 은 제 3 실시형태의 나노임프린팅 장치의 몰드에 대한 몰드 지지 부재를 개략적으로 도시하는 저면도이다. 제 3 실시형태의 몰드 지지 부재의 구성은 제 1 실시형태의 몰드 지지 부재의 구성과 상이함에 유의한다. 따라서, 제 1 실시형태의 엘리먼트들과 동일한 엘리먼트들의 상세 설명은, 특별히 필요가 없는 한 생략된다.

(나노임프린팅 장치)

먼저, 제 2 실시형태에 따른 나노임프린팅 방법을 실행하기 위한 나노임프린팅 장치에 대해 설명한다. 제 2 실시형태의 나노임프린팅 방법은, 도 9 에 도시된 나노임프린팅 장치 (300) 를 이용하여 실행된다. 도 9 의 나노임프린팅 장치 (300) 는, 압력 용기 (310); 이 압력 용기 (310) 내에 기체를 도입하는 기체 도입부 (320); 이 압력 용기 (310) 의 내부로부터 기체를 배기하는 배기부 (330); 기판 (7) 을 설치하는 기판 설치대 (345); 처리될 기판 (7) 을 지지하기 위한, 설치대 (345) 에 제공된 기판 지지 부재 (340); 몰드 (1) 를 지지하는 몰드 지지 부재 (350); 요철 패턴을 위치시키기 위한 수광 디바이스 (361); 및 광경화성 수지를 노광하기 위한 노광 광원 (362) 을 구비하고 있다.

(몰드 지지 부재)

도 10 에 도시된 바와 같이, 몰드 지지 부재 (350) 는 흡착 개구 (356) 를 가지며, 몰드 (1) 의 이면 (메사 부분 (12) 이 없는 지지 부분 (11) 의 면) 을 흡착함으로써 요철 패턴 (13) 이 기판 (7) 상에 코팅된 광경화성 수지 (6) 에 대면하도록 몰드 (1) 를 유지한다. 몰드 지지 부재 (350) 는, 압력 용기 (310) 의 뚜껑 (312) 에 장착된다. 또한, 몰드 지지 부재 (350) 는 뚜껑 (312) 을 열지 않고 노광 가능하도록 고리 형상이다. 고리 형상의 내주는 적어도 몰드 (1) 의 패턴 영역 (R1) 보다 더 큰 직경을 갖는다. 또한, 도 9 및 도 10 에 도시된 바와 같이 몰드 지지 부재 (350) 의 내주의 내측의 영역에 유리 창 (313) 이 제공된다. 노광은 이 유리 창 (313) 을 통해 실행된다.

(나노임프린팅 방법)

제 2 실시형태의 나노임프린팅 방법은 다음과 같이 실행된다. 먼저, 압력 용기 (310) 의 뚜껑 (312) 을 열고, 광경화성 수지 (6) 로 코팅된 표면을 갖는, 처리될 기판 (7) 을 설치대 (345) 상에 설치하고, 몰드 (1) 를 몰드 지지 부재 (350) 에 의해 흡착하고, 뚜껑 (312) 을 닫는다. 그 후, 수광 디바이스 (361) 를 사용하여 기판 (7) 에 대해 요철 패턴을 위치 맞춤한다. 다음으로, 압력 용기 (310) 의 내부를 배기부 (330) 에 의해 배기한다. 이때, 뚜껑 (312) 을 닫은 후에, He 을 압력 용기 (310) 내에 도입할 수도 있다. 그 후, 광경화성 수지 (6) 가 요철 패턴 (13) 과 접촉할 때까지 설치대 (345) 를 z 방향으로 상방 이동시켜, 몰드 (1), 광경화성 수지 (6) 및 기판 (7) 으로 구성되는 어셈블리 (8) 를 형성한다. 어셈블리 (8) 을 형성한 후에, 몰드 (1) 의 흡착을 중단하고, 설치대 (345) 를 z 방향으로 하방 이동시킨다. 이때, 어셈블리 (8) 는 설치대 (345) 에 의해 지지된다. 이때, 요철 패턴 (13) 은 광경화성 수지 (6) 에 의해 완전히 충전되지 않고, 그 일부가 미충전 지점을 갖는다. 또한, 어셈블리 (8) 는, 몰드 (1), 광경화성 수지 (6) 및 기판 (7) 이 단순히 함께 합쳐진 상태이기 때문에, 표면 전체가 직접 분위기에 노출 가능하다. 또한, 몰드 (1) 는 몰드 지지 부재 (150) 로부터 분리되고, 어셈블리는 기판 지지 부재 (340) 에 의해서만 지지된 상태가 된다. 기판 지지 부재 (340) 는, 4개의 도트 형상 돌기부들로만 구성되며, 돌기부들과 어셈블리 (8) 의 접촉 에어리어는 극히 작다. 따라서, 어셈블리 (8) 는, 분위기의 유체 압력이 실질적으로 어셈블리의 표면 전체에 작용하도록 지지된다. 분위기의 유체 압력이 실질적으로 어셈블리의 표면 전체에 작용하도록 어셈블리 (8) 가 지지된 채로, 기체 도입부 (320) 에 의해 기체를 도입한다. 그 결과, 몰드 (1) 및 처리될 기판 (7) 은, 이 기체에 의해 가해지는 유체 압력에 의해 서로 가압되고, 광경화성 수지 (6) 가 요철 패턴을 완전히 충전한다. 그 후, 어셈블리 (8) 내의 광경화성 수지 (6) 상으로 자외광을 조사하여, 광경화성 수지 (6) 를 경화시킨다. 광경화성 수지 (6) 에 대한 전사 및 노광이 완료된 후, 기판 지지 부재 (340) 를 설치대 (345) 에 수용한다. 그 후, 어셈블리 (8) 가 몰드 지지 부재 (350) 와 접촉할 때까지 설치대 (345) 를 z 방향으로 상방 이동시킨다. 그 후, 기판 (7) 의 하측은 설치대 (345) 에 의해 흡착되고, 몰드 (1) 의 상면은 몰드 지지 부재 (350) 에 의해 흡착된다. 마지막으로, 몰드 (1) 및 기판 (7) 을 흡착한 채로 설치대 (345)를 z 방향으로 하방 이동시켜, 몰드 (1) 및 경화된 경화성 수지 (6) 를 서로 분리한다.

제 3 실시형태의 나노임프린팅 방법 및 나노임프린팅 장치는, 처리될 기판 (7) 이 몰드 (1) 보다 더 큰 경우에 유용하다.

상기 기재된 바와 같이, 제 3 실시형태의 나노임프린팅 방법도 또한, 표면 전체가 직접 분위기에 노출 가능한 어셈블리를, 분위기의 유체 압력이 실질적으로 어셈블리의 표면 전체에 작용하도록 압력 용기 내에서 지지 부재로 지지하면서, 압력 용기 내에 기체를 도입한다. 이 기체의 유체 압력은 몰드 및 기판을 서로 가압한다. 그리하여, 제 1 실시형태의 나노임프린팅 방법에 의해 획득된 것과 동일한 유리한 효과가 획득될 수 있다.

또한, 제 3 실시형태의 나노임프린팅 장치는, 미세한 요철 패턴을 표면에 갖는 몰드, 및 경화성 수지로 코팅된 표면을 갖는 기판으로 구성되고, 요철 패턴 및 기판의 표면 상에 코팅된 경화성 수지를 서로 접촉하게 배치함으로써 형성된 어셈블리를 수용하기 위한, 기체가 충만되는 압력 용기; 압력 용기 내에 제공되고, 표면 전체가 직접 분위기에 노출 가능한 어셈블리를, 분위기의 유체 압력이 실질적으로 어셈블리의 표면 전체에 작용하도록 지지하기 위한 지지 부재; 및 압력 용기 내에 기체를 도입하기 위한 기체 도입 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 제 1 실시형태의 나노임프린팅 장치에 의해 획득된 것과 동일한 유리한 효과가 획득될 수 있다.

[실시예들]

본 발명의 나노임프린팅 방법의 실시예들을 이하에 설명한다.

<실시예>

직경 4 인치인 석영 기판 (표면 높이 차이 = 30 nm) 상에 광경화성 수지를 코팅하여, 두께 60 nm 인 광경화성 수지층에 의해 석영 기판을 코팅하였다. 메사 부분을 갖는 몰드는, 직경 6 인치인 석영 기판에 기초하여 제조되었다. 메사 부분의 표면 상에는, 깊이 100 nm 인 복수의 스페이스들에 의해 라인 앤드 스페이스 패턴가 형성되어 있다. 스페이스 패턴의 폭 및 스페이스들 간의 거리 (라인의 폭) 은 각각 100 nm 및 100 nm 이었다. 석영 몰드에 이형 공정을 실시하였다. 나노임프린팅 장치로서 제 3 실시형태의 나노임프린팅 장치를 사용하였다. 먼저, 광경화성 수지층이 형성된 석영 기판을 설치대 상에 설치하고, 라인 앤드 스페이스 패턴이 광경화성 수지층에 대면하도록 몰드를 몰드 지지 부재에 의해 흡착 및 유지하였다. 그 후, 몰드를 광경화성 수지층에 가볍게 접촉시켜, 어셈블리를 형성하였다. 그 후, 어셈블리를 기판 지지 부재에 의해 들어올려, 분위기의 유체 압력이 실질적으로 어셈블리의 표면 전체에 직접 작용하도록 어셈블리를 지지하였다. 다음으로, 압력 용기 내의 압력이 1 MPa 이 되도록 공기를 압력 용기 내에 도입하였다. 공기에 의해 가해지는 유체 압력으로 인해, 몰드가 광경화성 수지층 안으로 가압되었다. 그 후, 광경화성 수지층을 노광시켰다. 이때, 기판 표면의 온도는 45 ℃ 이었다. 대기압까지 감압한 후에, 압력 용기 내의 설치대를 기판 표면의 온도가 50 ℃ 에 도달할 때까지 가열한 후에, 몰드 및 경화된 경화성 수지를 분리하였다. 광경화성 수지, 석영 기판 및 장치, 그리고 각 단계에 관한 상세사항은 다음과 같다.

(광경화성 수지)

화학식 (1) 로 나타내는 화합물, Aronix M-220, Irgacure 379 및 화학식 (2) 로 나타내는 불소 모노머의 48：48：3：1 비율에서의 혼합물을 광경화성 수지를 사용하였다.

(석영 기판)

광경화성 수지에 대한 부착성이 우수한 실란 커플링제로 처리된 표면을 갖는 석영 기판을 사용하였다. 표면 처리는, 실란 커플링제를 희석하고, 희석된 실란 커플링제를 스핀 코팅법에 의해 기판 표면에 코팅한 후, 어닐링함으로써 수행되었다.

(광경화성 수지 코팅 단계)

피에조 타입의 잉크젯 프린터인 FUJIFILM Dimatix 제조 DMP-2831 을 사용하였다. 잉크젯 헤드로서 전용의 10pl 헤드를 사용하였다. 각각의 배치된 액적에 있어서의 원하는 수지 양을 달성하기 위해 잉크 토출 조건을 설정 및 조정하였다. 그 후, 미리 결정된 액적 높이가 달성되도록 액적을 배치하였다.

(몰드 접촉 단계)

몰드 및 석영 기판을 서로 근접시키고, 몰드의 상측으로부터 광학 현미경으로 얼라인먼트 마크를 관찰하면서, 얼라인먼트 마크가 미리 결정된 위치에 오도록 위치 맞춤을 수행하였다.

(노광 단계)

360 nm 의 파장을 포함하는 자외광에 의해, 조사 레벨 300 mJ/cm² 에서 유리 창 및 몰드를 통해 노광을 수행하였다.

<비교예 1>

직경 6 인치인 석영 기판 (표면 높이 차이 = 30 nm) 에 광경화성 수지를 코팅하여, 두께 60 nm 인 광경화성 수지층에 의해 석영 기판을 코팅하였다. 메사 부분을 갖는 몰드로서, 실시예에서 사용된 것과 동일한 몰드를 사용하였다. 몰드를 광경화성 수지층에 가볍게 접촉시켜, 어셈블리를 형성하였다. 다음으로, 어셈블리 전체를 투명한 실리콘 고무로 봉지하였다. 그 후, 봉지된 어셈블리를 설치대에 설치하였다. 다음으로, 봉지된 어셈블리를 기판 지지 부재로 지지하면서, 압력 용기 내의 압력이 1 MPa 이 되도록 공기를 압력 용기 내에 도입하였다. 공기에 의해 가해지는 유체 압력으로 인해, 몰드가 광경화성 수지층 안에 가압되었다. 그 후, 광경화성 수지층을 투명한 실리콘 고무를 통해 노광하였다. 이때, 기판 표면의 온도는 45 ℃ 이었다. 대기압까지 감압한 후에, 압력 용기 내의 설치대를 기판 표면의 온도가 50 ℃ 에 도달할 때까지 가열한 후에, 압력 용기로부터 어셈블리를 꺼내고, 봉지를 해제하였다. 어셈블리를 재차 압력 용기 내에 설치하고, 몰드 및 경화된 경화성 수지를 분리하였다. 광경화성 수지, 석영 기판, 장치, 그리고 각 단계에 관한 상세사항은 실시예에서와 동일하다.

<비교예 2>

표면 높이 차이가 80 nm 인 석영 기판을 사용한 점 이외에는, 실시예와 동일한 방식으로 나노임프린팅을 실행하였다.

<비교예 3>

압력 용기 내의 압력을 대기압까지 감압한 후에 압력 용기 내의 설치대를 가열하지 않은 점 이외에는, 실시예와 동일한 방식으로 나노임프린팅을 실행하였다.

<비교예 4>

어셈블리를 기판 지지 부재에 의해 들어올리지 않고 그리고 어셈블리를 설치대에 직접 설치한 채로 공기를 압력 용기 내에 도입한 점 이외에는, 실시예와 동일한 방식으로 나노임프린팅을 실행하였다.

<비교예 5>

압력 용기 내의 압력이 0.05 MPa 이 되도록 공기를 압력 용기 내에 도입한 점 이외에는, 실시예와 동일한 방식으로 나노임프린팅을 실행하였다.

<평가방법>

(잔류막 불균일)

라인 앤드 스페이스 패턴에 있어서 광경화성 수지 잔류막의 두께는, 석영 기판의 중심으로부터 메사 부분의 에지 부근까지 측정되었다. 광경화성 수지의 패턴 영역의 일부를, 스크래치에 의해 또는 테이프에 의해 분리함으로써 석영 기판을 노출시켰다. 노출된 영역과 패턴 영역 사이의 경계를 AFM (Atomic Force Microscope; 원자간력 현미경) 으로 관찰하여, 잔류막의 두께 h 를 측정하였다. 두께 h 는 반경 방향으로 5개의 임의의 지점에서 측정되었다. 최대치 h_max 와 최소치 h_min 간의 차이가 10 nm 미만인 경우, 잔류막은 두께에 있어서의 불균일을 갖지 않는다고 평가되었다. 최대치 h_max 와 최소치 h_min 간의 차이가 10 nm 이상인 경우, 잔류막은 두께에 있어서의 불균일을 갖는다고 평가되었다.

(박리 결함 및 미충전 결함)

실시예 및 비교예 1 내지 5 에서 얻어진 광경화성 수지의 라인 앤드 스페이스 패턴은, 수광 디바이스 (배율: 50 배 내지 1500배) 에 의한 암시야 (dark field) 측정을 수행함으로써 검사되었다. 먼저, 2 mm 정사각형 시야가 50배의 배율에서 정의되었다. 다음으로, 2 mm 정사각형 시야를 유지하면서 1 cm 정사각형 영역을 주사하여, 박리 결함 및 미충전 결함으로 인한 석영 기판의 표면 상의 결함의 존재를 확인하였다. 박리 결함 및 미충전 결함은, 정상적 패턴에서 존재하지 않아야 하는 산란 광이 관찰되는 경우에 검출된다고 판단되었다. 박리 결함 및 미충전 결함의 전체 개수를 카운트하였다. 1 cm 정사각형 면적 당의 결함의 개수가 0 인 경우에, 석영 기판은 결함이 없다고 평가되었다. 1 cm 정사각형 면적 당의 결함의 개수가 0 이상인 경우에, 석영 기판은 결함이 있다고 평가되었다.

<평가 결과>

평가 결과를 하기 표 1 에 나타낸다. 실시예 및 비교예 1 의 비교에 기초하여, 본 발명은 광경화성 수지로 코팅된 표면 상에 균일한 압력에 의한 몰드의 가압을 실현하였다. 이 결과, 본 발명은 잔류막 불균일, 박리 결함 및 미충전 결함의 발생을 억제할 수 있다는 것이 확인되었다.

실시예 및 비교예 2 의 비교에 기초하여, 광경화성 수지의 두께를, 광경화성 수지로 코팅된 기판의 표면의 표면 높이 차이 이상이 되도록 설정함으로써 나노임프린팅 동작에 있어서 잔류막 불균일, 박리 결함 및 미충전 결함의 발생을 억제할 수 있다는 것이 확인되었다.

실시예 및 비교예 3 의 비교에 기초하여, 경화된 경화성 수지를 가열하면서 몰드 및 기판을 분리함으로써, 나노임프린팅 동작에 있어서 박리 결함 및 미충전 결함의 발생을 억제할 수 있다는 것이 확인되었다.

실시예 및 비교예 4 의 비교에 기초하여, 분위기의 유체 압력이 실질적으로 어셈블리의 표면 전체에 작용하도록 어셈블리를 지지한 채로 가압함으로써, 나노임프린팅 동작에 있어서, 잔류막 불균일, 박리 결함 및 미충전 결함의 발생을 억제할 수 있다는 것이 확인되었다.

실시예 및 비교예 5 의 비교에 기초하여, 압력 용기 내의 압력을 미리 결정된 범위 이내로 설정함으로써, 나노임프린팅 동작에 있어서, 잔류막 불균일, 박리 결함 및 미충전 결함의 발생을 억제 할 수 있다는 것이 확인되었다.

Claims

미세한 요철 패턴을 표면에 갖는 몰드, 및 경화성 수지로 코팅된 표면을 갖는 기판을 이용하는 나노임프린팅 방법으로서,
상기 몰드 및 상기 기판 중 적어도 하나는, 상기 요철 패턴 또는 상기 경화성 수지로 코팅된 표면이 형성되는 메사 부분을 가지며:
상기 요철 패턴 및 상기 기판의 상기 표면 상에 코팅된 경화성 수지를 서로 접촉하게 배치하여, 상기 몰드, 상기 경화성 수지 및 상기 기판으로 구성된 어셈블리를 형성하는 단계;
상기 요철 패턴에 대응하는 부분 이외의 상기 어셈블리의 부분만을 지지 부재로 지지함으로써, 표면 전체가 직접 분위기에 노출 가능한 상기 어셈블리를 압력 용기 내에서 지지하는 단계;
상기 압력 용기 내에 기체를 도입하는 단계;
상기 기체의 유체 압력에 의해 상기 몰드 및 상기 기판을 서로 가압하는 단계; 및
상기 몰드 및 상기 기판을 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법.
(삭제)
제 1 항에 있어서,
상기 지지 부재는 고리 형상이며;
상기 지지 부재는, 상기 고리 형상의 내주 (inner circumference) 의 내측에 상기 요철 패턴에 대응하는 부분을 위치시킴으로써, 상기 요철 패턴에 대응하는 부분 이외의 상기 어셈블리의 부분을 지지하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 지지 부재는 3개 이상의 돌기부들로 구성되며;
상기 지지 부재는, 상기 요철 패턴에 대응하는 부분 이외의 상기 어셈블리의 부분을 상기 3개 이상의 돌기부들로 지지하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법.
제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지 부재가 상기 몰드 및 상기 기판 중 하나만을 지지함으로써 상기 어셈블리를 지지하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법.
제 1 항 및 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유체 압력은 0.1 MPa 내지 5 MPa 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법.
제 1 항 및 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
코팅된 경화성 수지의 두께가 상기 기판의 표면 높이에 있어서의 차이 이상이 되도록, 상기 경화성 수지를 상기 기판 상에 코팅하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법.
제 1 항 및 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 경화성 수지를 가열하면서 상기 몰드 및 상기 기판을 분리하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 방법.
제 1 항 및 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 나노임프린팅 방법을 실행하기 위해 이용되는 나노임프린팅 장치로서,
미세한 요철 패턴을 표면에 갖는 몰드, 및 경화성 수지로 코팅된 표면을 갖는 기판으로 구성되고, 상기 요철 패턴 및 상기 기판의 상기 표면 상에 코팅된 경화성 수지를 서로 접촉하게 배치함으로써 형성된 어셈블리를 수용하기 위한, 기체가 충만되는 압력 용기;
상기 압력 용기 내에 제공되고, 표면 전체가 직접 분위기에 노출 가능한 상기 어셈블리를 지지하기 위한 지지 부재로서, 상기 지지 부재는 상기 요철 패턴에 대응하는 부분 이외의 상기 어셈블리의 부분만을 지지하도록 된, 상기 지지 부재; 및
상기 압력 용기 내에 기체를 도입하기 위한 기체 도입 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 장치.
(삭제)
제 9 항에 있어서,
상기 지지 부재는 고리 형상인 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 지지 부재는 3개 이상의 돌기부들로 구성되는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 장치.