KR20180128844A - 거푸집, 임프린트 장치, 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

거푸집, 임프린트 장치, 및 물품의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 거푸집은, 패턴이 형성된 박판부와, 해당 박판부의 패턴이 형성된 면에 있어서의 상기 박판부의 외형보다도 외형이 큰 지지부를 접합한 거푸집이며, 상기 지지부에 접합된 상기 박판부의 주위이며, 상기 지지부의 표면에, 상기 박판부와는 다른 부재가 배치되고, 상기 부재의 표면의 높이는, 상기 박판부에 형성된 패턴의 표면의 높이보다도 낮은 것을 특징으로 한다.

Description

거푸집, 임프린트 장치, 및 물품의 제조 방법{MOULD, IMPRINT APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은, 거푸집(型), 임프린트 장치, 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스나 ＭＥＭＳ등의 물품을 제조하는 방법으로서, 거푸집(몰드)을 사용해서 기판 위에 임프린트재 패턴을 형성하는 임프린트 기술이 알려져 있다. 임프린트 기술은, 기판 위에 임프린트재를 공급하고, 공급된 임프린트재와 거푸집을 접촉시킨다(압형). 그리고, 임프린트재와 거푸집을 접촉시킨 상태에서 임프린트재를 경화시킨 후, 경화한 임프린트재로부터 거푸집을 떼어 놓는(이형) 것에 의해, 임프린트재 패턴을 기판 위에 형성한다.
경화한 임프린트재로부터 거푸집을 떼어 놓을 때에 강한 힘이 필요해진다. 그 때문에, 이형시에, 기판 위에 형성된 임프린트재 패턴의 파괴나, 거푸집의 파손이 생길 우려가 있다. 거푸집의 파손이 생겼을 경우, 임프린트 장치는 새로운 거푸집으로 교환함으로써, 패턴 형성을 행하고 있다. 거푸집이 파손할 때마다 새로운 거푸집으로 교환하기 때문에, 임프린트 기술에서는 거푸집의 비용이 높아져버린다.
그래서, 일본 특허공개 2016-72403호 공보에는, 박판부의 패턴이 형성된 면에 대하여 반대측의 면에 중공 통형상의 모재(지지부)를 접합한 거푸집이 제안되어 있다. 이에 따라, 패턴이 파손했을 경우, 거푸집의 패턴이 형성된 부분만 교환하면 좋으므로, 거푸집의 비용을 저하시킬 수 있다.
이렇게, 거푸집의 패턴이 형성된 박판부와 지지부를 접합할 경우, 박판부는, 고정밀도로 가공할 필요가 있기 때문에, 정밀도가 좋은 고가의 기판으로부터 작성한다. 비용을 저하시키기 위해서, 패턴을 갖는 박판부를 가능한 한 작게 해, 1매의 기판으로부터 가능한 한 많은 박판부를 작성하기 때문에, 박판부는 지지부보다도 작다.
이렇게 지지부보다도 작은 박판부와 지지부를 접합하면, 패턴이 형성된 패턴부의 주위에, 지지부의 표면과 박판부의 표면에 의해 단차가 생긴다. 거푸집은 임프린트 장치내에서 패턴부의 주위를 반송 핸드에 의해 지지되어, 반송된다. 그 때문에, 패턴부의 주위의 표면에 단차가 생기면, 임프린트 장치에 구성된 반송 장치의 반송 핸드가 단차와 간섭할 우려가 있어, 거푸집을 안정하게 반송할 수 없다.
본 발명의 거푸집은, 패턴이 형성된 박판부와, 해당 박판부의 패턴이 형성된 면에 있어서의 상기 박판부의 외형보다도 외형이 큰 지지부를 접합한 거푸집이며, 상기 지지부에 접합된 상기 박판부의 주위이며, 상기 지지부의 표면에, 상기 박판부와는 다른 부재가 배치되고, 상기 부재의 표면의 높이는, 상기 박판부에 형성된 패턴의 표면의 높이보다도 낮은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징들은, (첨부도면을 참조하여) 이하의 실시예들의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 제1실시예의 임프린트 장치를 나타낸 도다.
도 2는 제1실시예의 거푸집을 나타낸 도다.
도 3은 제2실시예의 거푸집을 나타낸 도다.
도 4는 종래의 거푸집을 나타낸 도다.
도 5는 물품의 제조 방법을 설명하기 위한 도다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부의 도면에 근거해서 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 중복하는 설명은 생략한다.
(제1실시예)
(임프린트 장치에 대해서)
도 1은 제1실시예에 있어서의 임프린트 장치(101)의 구성을 나타낸 도다. 도 1을 사용해서 임프린트 장치(101)의 구성에 대해서 설명한다. 여기에서는, 기판(111)이 배치되는 면과 평행한 면을 ＸＹ면, 거기에 직교하는 방향을 Z방향으로서, 도 1에 도시한 바와 같이 각 축을 결정한다. 임프린트 장치는, 기판 위에 공급된 임프린트재를 거푸집(몰드)과 접촉시켜, 임프린트재에 경화용의 에너지를 주는 것에 의해, 거푸집의 요철 패턴이 전사된 경화물의 패턴을 형성하는 장치다. 도 1의 임프린트 장치(101)는, 물품으로서의 반도체 디바이스등의 디바이스의 제조에 사용된다. 여기에서는 광경화법을 채용한 임프린트 장치(101)에 대해서 설명한다.
임프린트 장치(101)는 광조사부(102)와, 거푸집 보유부(103)와, 기판 보유부(104)와, 도포부(105)와, 제어부(106)와, 계측수단(122)과, 하우징(123)을 구비한다. 더욱, 임프린트 장치(101)는, 거푸집(107)을 변형하기 위한 거푸집 변형 기구(130)가 배치되어 있다. 거푸집 변형 기구(130)는, 거푸집(107)의 측면에 힘 혹은 변위를 주는 것에 의해서 거푸집(107)의 형상을 변화시킬 수 있다. 더욱, 임프린트 장치(101)는, 거푸집(107)을 거푸집 보유부(103)에 반송하는 거푸집 반송 장치(300)와, 기판(111)을 기판 보유부(104)에 반송하는 기판반송 기구(도시되지 않음)를 구비한다.
광조사부(102)는, 임프린트재를 경화시키기 위한 자외선(108)을 조사한다. 광조사부(102)는, 자외선(108)을 조사하는 광원(109)과, 광원(109)으로부터 조사된 자외선(108)을 임프린트에 적절한 광으로 보정하기 위한 광학소자(110)로 구성된다. 또한, 제1실시예에서는 광경화법을 채용하기 위해서 광조사부(102)를 설치하고 있지만, 예를 들면 열경화법을 채용할 경우에는, 광조사부(102)로 바꾸고, 임프린트재를 경화시키기 위한 열원부를 설치하게 된다.
거푸집 보유부(103)는, 흡착력이나 정전력에 의하여 거푸집(107)을 끌어 당겨서 보유하는 거푸집 척(115)과, 거푸집 척(115)을 보유하고, 거푸집 척(115)에 보유된 거푸집(107)을 거푸집 척마다 이동시키는 구동기구(116)를 가진다. 거푸집 척(115) 및 구동기구(116)는, 광조사부(102)의 광원(109)으로부터 조사된 자외선(108)이 기판(111)에 조사되도록, 각각의 중심부에는 개구영역(117)(개구부)을 가진다. 구동기구(116)는, 거푸집(107)과 기판(111)상의 임프린트재(114)를 접촉시키거나(압형), 떼어 놓거나(이형) 하기 위해서 거푸집(107)을 Z축방향으로 이동시킨다. 이 구동기구(116)에 채용가능한 액추에이터로서는, 예를 들면 리니어 모터 또는 에어 실린더가 있다. 또한, 구동기구(116)는, 거푸집(107)의 고정밀도의 위치결정에 대응하기 위해서, 조동 구동계나 미동 구동계등의 복수의 구동계로 구성되어 있어도 좋다. 더욱, Z축방향뿐만 아니라, X축방향이나 Y축방향으로 이동시켜도 좋다. 더욱, Z축주변의 회전 방향인 θ방향의 위치 보정기능이나, 거푸집(107)의 기울기를 보정하기 위한 틸트 기능(X축주변 및 Y축주변의 회전 방향)등을 갖고 있어도 좋다.
기판 보유부(104)는, 기판(111)을 진공흡착에 의해 끌어 당겨서 보유하는 기판 척(119)과, 기판 척(119)을 기계적 수단에 의해 보유하고, 기판 척(119)에 보유된 기판(111)을 ＸＹ평면내에서 이동시키는 기판 스테이지(120)를 가진다. 기판 보유부(104)는, 거푸집(107)과 기판(111)상의 임프린트재(114)가 접촉할 때, 거푸집(107)과 기판(111)과의 얼라인먼트를 행한다. 기판 척(119)의 표면상에는, 거푸집(107)을 얼라인먼트할 때에 이용하는 스테이지 기준 마크(121)를 가진다. 스테이지 기준 마크(121)는, 기판 스테이지(120)에 설치되어도 좋다. 기판 스테이지(120)(기판 구동기구)에 채용가능한 액추에이터로서는, 예를 들면 리니어 모터가 있다. 또한, 기판 스테이지(120)는, 조동 구동기구나 미동 구동기구등의 복수의 구동기구로 구성되어 있어도 좋다. 더욱, 기판(111)의 Z축방향의 위치 보정을 위한 구동계나, 기판(111)의 θ방향(Z축주변의 회전 방향)의 위치 보정기능, 기판(111)의 기울기를 보정하기 위한 틸트 기능등을 갖고 있어도 좋다.
또한, 임프린트 장치(101)에 있어서의 압형 및 이형의 각 동작은, 기판(111)을 기판 보유부(104)에 의해 Z축방향으로 이동시켜서 실현해도 좋고, 또한, 거푸집(107)과 기판(111)의 그 쌍방을 상대적으로 이동시켜서 실현해도 좋다.
도포부(105)는, 미경화된 임프린트재(114)를 기판(111)상에 공급하는 공급 장치다. 도포부(105)에는 복수의 토출구(노즐)가 형성되어 있어, 토출구로부터 임프린트재의 액체방울이 기판(111)상에 공급된다. 제1실시예의 도포부(105)는, 피에조 소자의 압전 효과를 이용해서 임프린트재(114)를 토출구로부터 밀어내는 방식으로 한다. 후술하는 제어부(106)는, 피에조 소자를 구동시키는 구동신호를 작성하고, 피에조 소자를 토출에 적합한 형상으로 변형하도록 구동시킨다. 도포부(105)의 토출구는 복수 설치되어 있어, 각각을 독립적으로 제어할 수 있다. 도포부(105)의 토출구로부터 기판(111)상에 공급되는 임프린트재(114)의 양이나 액체방울의 분포는, 기판(111)상에 형성되는 임프린트재 패턴의 두께나, 형성되는 패턴의 밀도등에 의해 적절하게 결정된다.
임프린트재(114)에는, 경화용의 에너지가 주어지는 것에 의해 경화하는 경화성 조성물(미경화 상태의 수지라고 부르는 경우도 있다)이 사용된다. 경화용의 에너지로서는, 전자파, 열등이 사용된다. 전자파로서는, 예를 들면, 그 파장이 10ｎｍ이상 1mm이하의 범위로부터 선택되는, 적외선, 가시광선, 자외선등의 광이다.
경화성 조성물은, 광의 조사에 의해, 또는, 가열에 의해 경화하는 조성물이다. 이 중, 광에 의해 경화하는 광경화성 조성물은, 중합성 화합물과 광중합 개시제를 적어도 함유하고, 필요에 따라서 비중합성 화합물 또는 용제를 함유해도 좋다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소공여체, 내첨형 이형제, 계면활성제, 산화 방지제, 폴리머 성분등의 군으로부터 선택되는 적어도 일종이다.
임프린트재(114)는, 스핀코터나 슬릿코터에 의해 기판 위에 막형으로 부여된다. 또는, 액체분사 헤드에 의해, 액체방울형, 또는 복수의 액체방울이 연결되어서 생긴 섬 형상 또는 막형이 되어서 기판 위에 부여되어도 좋다. 임프린트재의 점도(25℃에 있어서의 점도)는, 예를 들면, 1ｍＰａ·ｓ이상, 100ｍＰａ·ｓ이하다.
기판(111)은, 유리, 세라믹, 금속, 반도체, 수지등을 사용할 수 있어, 필요에 따라서, 그 표면에 기판과는 다른 재료로 이루어진 부재가 형성되어 있어도 좋다. 기판으로서는, 구체적으로, 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 석영 유리등이다.
계측수단(122)은 대표적인 계측기로서 얼라인먼트 계측기(127)와 임프린트재 관찰 수단(128)이 있다. 얼라인먼트 계측기(127)는, 기판(111) 위에 형성된 얼라인먼트 마크와, 거푸집(107)에 형성된 얼라인먼트 마크를 검출할 수 있다. 또한, 임프린트재 관찰 수단(128)은, 예를 들면 ＣＣＤ카메라등의 촬상 장치이며, 기판(111)에 공급된 임프린트재(114)와 거푸집(107)의 접촉 상태를 촬상할 수 있다. 임프린트재 관찰 수단(128)은, 압형공정이나 이형 공정의 상태를 관찰할 수 있다.
거푸집 반송 기구(300)는, 임프린트 장치(101)에 반입된 거푸집(107)을 거푸집 보유부(103)에 반송한다. 또한, 거푸집 반송 기구(300)는 거푸집(107)을 거푸집 보유부(103)로부터 반송하고, 임프린트 장치(101)로부터 거푸집(107)을 반출한다. 또한, 거푸집 반송 기구(300)는 반송 핸드(310)를 갖고 있고, 반송 핸드(310)가 거푸집(107)을 보유함으로써 반송한다.
제어부(106)는, 임프린트 장치(101)의 각 구성 요소의 동작 및 보정등을 제어할 수 있다. 제어부(106)는, 예를 들면, 컴퓨터등으로 구성되고, 임프린트 장치(101)의 각 구성 요소에 회선을 통해서 접속되어, 프로그램등에 따라서 각 구성 요소의 제어를 실행할 수 있다. 제어부(106)는, 계측수단(122)의 계측결과에 근거하여, 거푸집 보유부(103)나 기판 보유부(104), 도포부(105)의 각 동작을 제어한다. 제어부(106)는 얼라인먼트 계측기(127)의 검출 결과에 근거하여, 거푸집(107)과 기판(111)과의 상대적인 위치를 계측할 수 있다. 예를 들면, 거푸집(107)의 얼라인먼트 마크와 기판(111)의 얼라인먼트 마크의 X축방향 및 Y축방향의 위치 어긋남을 계측한다. 또한, 제어부(106)는, 임프린트재 관찰 수단(128)의 촬상 결과에 근거하여, 압형공정이나 이형 공정의 양부를 판정할 수 있다.
또한, 제어부(106)는, 임프린트 장치(101)와 일체로 구성해도 좋고, 임프린트 장치(101)와는 별체로 구성해도 좋다. 또한, 1대의 컴퓨터가 아니게 복수대의 컴퓨터로 구성되어 있어도 좋다.
하우징(123)은, 기판 보유부(104)를 얹어 놓는 베이스 정반(124)과, 거푸집 보유부(103)를 고정하는 브리지 정반(125)과, 브리지 정반(125)을 지지하기 위한 지주(126)를 구비한다.
(임프린트 방법에 대해서)
다음에, 임프린트 장치(101)를 사용해서 기판(111) 위에 임프린트재 패턴을 형성하는 임프린트 방법에 대해서 설명한다.
제어부(106)는, 임프린트 장치(101)에 반입된 기판(111)을 기판반송 기구에 의해 기판 스테이지(120)의 기판 척(119)에 얹어 놓고, 보유시킨다. 기판(111)을 보유한 기판 보유부(104)는 도포부(105)의 도포 위치로 이동한다. 그리고, 도포부(105)는, 기판(111)상의 소정의 패턴 형성 영역(숏 영역)에 임프린트재(114)를 도포한다(도포 공정).
다음에, 제어부(106)는, 기판(111)상의 임프린트재가 도포된 패턴 형성 영역이, 거푸집(107)에 형성된 패턴부(204)의 바로 아래에 위치하도록 기판 보유부(104)를 이동시킨다. 제어부(106)는, 구동기구(116)를 구동시켜, 기판(111)상의 임프린트재(114)와 거푸집(107)의 패턴부(204)를 접촉시킨다(압형공정). 이때, 임프린트 장치(101)는, 얼라인먼트 계측기(127)에 의해 검출된 거푸집(107)과 기판(111)의 얼라인먼트 마크의 검출 결과에 근거하여, 거푸집(107)과 기판(111)의 위치 맞춤을 행한다. 더욱, 거푸집 변형 기구(130)는, 얼라인먼트 마크의 검출 결과에 근거하여, 거푸집(107)을 변형시킬 수 있다.
이 압형공정에 의해, 임프린트재(114)는, 거푸집(107)의 패턴부(204)에 형성된 요철부에 충전한다. 임프린트재(114)가 패턴에 충전한 상태에서, 제어부(106)는, 광조사부(102)에 거푸집(107)의 상면으로부터 자외선(108)을 조사한다. 거푸집(107)을 투과한 자외선(108)에 의해 임프린트재(114)는 경화한다(경화 공정). 그리고, 임프린트재(114)가 경화한 후, 제어부(106)는, 구동기구(116)를 구동시켜, 거푸집(107)을 경화한 임프린트재(114)로부터 떼어 놓는다(이형 공정).
이에 따라, 기판(111)상의 패턴 형성 영역에는, 거푸집(107)의 패턴부(204)에 형성된 요철부가 반전한 3차원 형상의 임프린트재(114)의 패턴이 형성된다. 이렇게, 도포 공정부터 이형 공정까지 일련의 임프린트 동작을, 기판 보유부(104)의 구동에 의해 패턴 형성 영역을 변경하면서 복수회 실시 함으로써, 1매의 기판(111) 위에 복수의 임프린트재(114)의 패턴을 형성할 수 있다.
(거푸집에 대해서)
다음에, 제1실시예의 거푸집(107)에 대해서 설명한다. 도 2a는, 제1실시예의 거푸집(107)을 나타낸 도다.
거푸집(107)은 지지부(201)와, 박판부(206)와, 접촉부(205)로 이루어진다. 박판부(206)의 중앙에는 기판(111)에 대하여 볼록형상의 메사(203)가 형성되어 있고, 그 주위는 패턴 외주부(202)가 형성되어 있다. 메사(203)에는 요철형상의 패턴부(204)가 형성되어 있다. 지지부(201)의 중앙에는 원형의 개구가 형성되어 있고, 지지부(201)와 박판부(206)가 접합됨으로써 지지부(201)의 개구는 거푸집(107)의 캐비티(코어 아웃)로서 기능한다. 도 2a에 도시한 바와 같이 본 실시예의 거푸집(107)은, 지지부(201)와 박판부(206)와는 접합되어 있다. 지지부(201)에 형성된 원형의 개구의 외형은, 박판부(206)의 외형보다도 작다. 더욱, 지지부(201)에 형성된 원형의 개구의 외형은, 패턴부(204)의 영역보다도 큰 것이 바람직하다.
거푸집(107)에는 캐비티(오목부)가 형성되어 있고, 거푸집 보유부(103)는 거푸집(107)을 보유한 상태에서, 이 캐비티내의 압력을 조정해서 주위보다 높게 함으로써, 박판부(206)의 패턴부(204)를 기판(111)을 향해서 볼록형상으로 변형시킬 수 있다. 압형 공정에 있어서 거푸집(107)의 패턴부(204)를 변형시키는 것에 의해, 패턴부(204)의 중심으로부터 임프린트재(114)에 접촉시킬 수 있다. 이에 따라, 패턴부(204)와 임프린트재(114)와의 사이에 기체(공기)를 가둘 수 있는 것을 억제하고, 패턴부(204)의 오목부에까지 임프린트재(114)를 충전시킬 수 있다.
지지부(201)는 박판부(206)와 비교하여 단순한 형상이기 때문에, 높은 가공 정밀도를 필요로 하지 않고, 고가의 부재가 아니다. 한편, 박판부(206)에는, 메사(203)와 요철형상의 패턴부(204)가 형성되고, 또한, 메사(203)는 자외선이 투과하는 재료이기 때문에, 박판부(206)는 고가의 부재가 사용된다. 박판부(206)는 고가의 부재이기 때문에, 패턴부(204)가 형성된 박판부(206)와 지지부(201)를 접합한 거푸집(107)에 있어서, 저비용화를 위해 박판부(206)의 외형을 될 수 있는 한 작게 하고 싶다. 그 때문에, 도 2b에 도시한 바와 같이 ＸＹ면내에 있어서의 박판부(206)의 외형의 크기는 지지부(201)의 외형의 크기보다도 작아진다. 그 때문에, 지지부(201)와 박판부(206)를 접합하여 거푸집(107)으로 했을 경우에, 박판부(206)의 패턴 외주부(202)의 표면과 지지부(201)의 표면과의 사이에 단차가 생겨버린다.
다음에, 도 4를 사용하여 종래의 거푸집(307)을 거푸집 반송 장치(300)의 반송 핸드(310)로 반송하는 경우에 대해서 설명한다. 도 4에 나타낸 종래의 거푸집(307)은, 지지부에 메사(303)와 패턴부(304), 캐비티가 일체로 형성되어 있다. 이와 같이 거푸집(307)의 중앙부에 원형의 오목형상인 캐비티(코어 아웃)를 설치한다. 거푸집(307)의 중심부에 오목부를 설치하는 것은 가공의 난이도가 높아지고, 제조하는 비용이 상승한다고 하는 문제가 있다.
종래의 거푸집(307)의 반송시, 반송 핸드(310)는, 거푸집(307)의 메사(303)의 외측을 지지하여 반송한다. 종래의 거푸집 반송 장치(300)의 반송 핸드(310)를 사용해서 상술한 박판부(206)와 지지부(201)를 접합한 거푸집(107)을 반송하려고 하면, 패턴 외주부(202)와 지지부(201)의 단차에 의해 반송 핸드(310)에서는 단차와 간섭하여 안정하게 지지할 수 없게 되어버린다.
그래서, 종래의 거푸집 반송 장치(300)의 반송 핸드(310)를 사용하고, 지지부(201)와 박판부(206)를 접합한 거푸집(107)을 안정하게 반송하기 위해서, 제1실시예의 거푸집(107)은, 박판부(206)의 주위에 접촉부(205)가 배치되어 있다. 거푸집(107)의 반송시는, 반송 핸드(310)에 의하여 거푸집(107)의 메사(203)의 외측의 지지 위치(311)를 지지하여 반송을 행한다. 도 2b에 도시한 바와 같이 접촉부(205)는, 박판부(206)를 둘러싸도록 설치되어도 좋고, 적어도, 반송 핸드(310)가 거푸집(107)과 접촉하는 지지 위치(311)에 접촉부(205)가 배치되어 있으면 좋다. 예를 들면, 접촉부(205)는 박판부(206)를 끼우도록 배치되어 있어도 좋다.
접촉부(205)의 기판측의 표면의 높이는 박판부(206)의 패턴 외주부(202)의 기판측의 표면과 대략 같은 높이다. 적어도, 접촉부(205)의 기판측의 표면의 높이는, 박판부(206)의 메사(203)의 표면(패턴부204)의 높이보다도 낮다. 또한, 접촉부(205)의 외측면(외측의 단부면)은 지지부(201)의 단부면과 같은 면이거나, 내측으로 되도록 배치된다. 이렇게 함으로써, 종래의 거푸집(307)에서 사용하고 있던 거푸집 반송 장치(300)의 반송 핸드(310)를 사용하고, 제1실시예의 거푸집(107)을 간섭하지 않고 지지하며, 반송할 수 있다.
더욱, 거푸집에는 거푸집의 유무를 검출하기 위한 마크가 설치되는 경우가 있다. 그 때문에, 거푸집의 유무를 검출하기 위한 마크를 거푸집(107)의 접촉부(205)에 설치함으로써, 종래의 거푸집(307)과 같은 계측 시스템을 사용해서 마크의 검출이 가능해진다.
또한, 거푸집 변형 기구(130)는, 거푸집(107)의 측면에 힘을 가하는 것으로 패턴부(204)를 변형시킬 수 있다. 그 경우, 박판부(206)의 강성에 대하여 지지부(201)의 강성을 같은 것을 사용하는 경우보다도, 박판부(206)의 강성보다도 지지부(201)의 강성을 작은 것을 사용했을 경우의 쪽이, 거푸집 변형 기구(130)의 소비 전력을 억제할 수 있다. 지지부(201)에 설치되는 접촉부(205)는, 지지부(201)보다도 강성을 작게 함으로써, 접촉부(205)를 배치하는 것에 의한 거푸집(107)(지지부201)의 강성의 상승을 최소한으로 할 수 있다. 이 때문에, 거푸집 변형 기구(130)의 소비 전력의 증가를 억제하고, 발열의 영향을 저감할 수 있다.
제1실시예의 거푸집(107)은, 지지부(201)에 다른 부재로서 접촉부(205)를 접합하고 있는 경우에 대해서 설명했지만, 접촉부(205)는 지지부(201)와 일체로 형성되어 있어도 좋다.
(제2실시예)
(거푸집에 대해서)
다음에, 제2실시예의 거푸집(407)에 대해서 설명한다. 도 3a는, 제2실시예의 거푸집(407)을 나타낸 도다. 제2실시예의 거푸집(407)이 사용되는 임프린트 장치(101)나 임프린트 방법은, 제1실시예와 같기 때문에, 설명을 생략한다.
거푸집(407)은, 지지부(201)와 박판부(206), 접촉부(205)로 이루어진다. 박판부(206)의 중앙에는 기판(111)에 대하여 볼록형상의 메사(203)가 형성되어 있고, 그 주위는 패턴 외주부(202)가 형성되어 있다. 메사(203)에는 요철형상의 패턴부(204)가 형성되어 있다. 지지부(201)의 중앙에는 원형의 개구가 형성되어 있고, 지지부(201)와 박판부(206)가 접합되는 것으로 지지부(201)의 개구는 거푸집(107)의 캐비티(코어 아웃)로서 기능한다. 도 3a에 도시한 바와 같이 본 실시예의 거푸집(407)은, 지지부(201)와 박판부(206)와는 접합되어 있다.
기판(111)상에 공급된 임프린트재(114)와, 거푸집(407)의 패턴부(204)를 접촉시키는 압형공정일 때에 패턴부(204)의 오목부에 기포가 잔류하면, 기판(111)상에 작성된 임프린트재 패턴에 결함이 생긴다. 그 대책으로서, 패턴부(204)와 기판(111)과의 사이를 특정한 가스로 채우는 방법이 있다. 특정한 가스(치환 가스)로서는, 임프린트재(114)에 대하여 용해성이 높은 헬륨이나 이산화탄소등의 불활성 가스를 사용할 수 있다.
종래의 거푸집(307)의 경우, 도 4b에 도시한 바와 같이, 거푸집(307)의 주위로부터 거푸집(307)과 기판(111)의 간극을 향해서 가스가 공급되도록 기체공급부(411)(가스 배관)를 배치하고, 특정한 가스를 간극에 불어 넣는 구성이었다. 이 경우, 거푸집(307)과 기판(111)의 간극의 공간이 좁고, 패턴부(304)를 둘러싸는 영역이 넓기 때문에, 거푸집(307)의 외측으로 기체가 달아나기 쉬워, 효율적으로 가스를 치환할 수 없다. 그 때문에, 특정한 가스의 사용량이 증가하여, 임프린트 장치의 런닝 코스트를 상승시킬 우려가 있다.
도 3a에 나타내는 제2실시예의 거푸집(407)은, 접촉부(205)와 박판부(206)의 사이에 간극이 생기도록 접촉부(205)가 배치되어 있다. 이때, 접촉부(205)의 폭을 좁게 하는 범위는 전술한 거푸집 반송 장치(300)의 반송 핸드(310)에 의한 지지 위치(311)로부터 벗어나지 않도록 하거나, 위치 맞춤 마크 위치에 간섭하지 않도록 구성한다. 접촉부(205)와 박판부(206)의 사이에 간극이 생기도록 접촉부(205)를 배치함으로써, 접촉부(205), 박판부(206), 지지부(201), 기판(111)으로 둘러싸여지는 공간(402)이 형성된다. 접촉부(205)는 박판부(206)를 둘러싸도록 배치되므로, 공간(402)은 박판부(206)를 둘러싸도록 형성된다.
더욱, 접촉부(205)의 일부에 공간(402)과 거푸집(307)의 외측공간을 연통하고, 거푸집(407)의 외측으로부터 공간(402)에 가스를 공급하기 위한 구멍, 또는 홈인 곳에 공급로(403)를 설치한다. 공급로(403)는, 접촉부(205)의 일부를 절결해도 좋고, 접촉부(205)에 구멍을 뚫어도 좋다. 공급로(403)인 홈은 지지부(201)와 접촉부(205)의 사이에 설치해도 좋고, 접촉부(205)와 기판(111)의 사이, 즉 접촉부(205)의 하면에 설치해도 좋다. 접촉부(205)를 분할하여 박판부(206)의 주위에 배치하고, 분할된 접촉부(205)의 사이를 공급로(403)로 하여도 좋다. 이 공급로(403)에 특정한 가스를 공급하기 위한 기체공급부(401)(가스 배관)를 공급로(403)의 근방에 배치한다. 기체공급부(401)로부터 공급된 특정한 가스는, 저항이 적은 공간(402)을 지나서 박판부(206)의 주위에 공급된다. 그 후, 특정한 가스가 확산함에 의해, 패턴부(204)와 기판(111)의 사이의 공간의 가스 농도를 높게 할 수 있다.
도 3a에 기재된 거푸집(407)을 사용하는 것에 의해, 거푸집(407)의 패턴부(204)와 기판(111)의 사이에 효율적으로 특정한 가스로 치환하는 것이 가능하게 된다. 또한, 주로 접촉부(205)의 내측의 공간에 치환 가스를 공급하는 것이 가능하게 되기 때문에, 거푸집(407)의 주위로 치환 가스가 달아나는 양을 줄일 수 있고, 치환 가스의 소비량을 삭감할 수 있다.
또한, 도 3b에 도시한 바와 같이, 지지부(201)에 공간(402)과 거푸집 외측공간을 연통하는 개구(공급로404)를 설치해도 좋다. 공급로(404)에 기체공급부(401)를 접속하고, 공간(402)에 특정한 가스를 공급하는 구성으로 된다.
예를 들면, 접촉부(205)와 박판부(206)의 사이의 공간(402)의 폭을 1mm이하, 바람직하게는 0.5mm이하로 할 수 있다. 상술한 제2실시예의 거푸집(407)을 사용해서 거푸집과 기판의 사이에 특정한 가스로 치환함에 의해, 도 4b에 나타낸 종래의 거푸집(307)을 사용했을 경우와 비교하여, 거푸집(407)과 기판(111)의 사이를 특정한 가스로 치환하기 쉽게 할 수 있다.
또한, 도 3c에 도시한 바와 같이, 지지부(201)의 표면에, 메사(203)가 형성된 박판부(206)를 둘러싸도록 복수의 접촉부(205)가 배치되어 있어도 좋다. 복수의 접촉부(205)를 서로 간극이 형성되도록 배치함으로써, 기체공급부(401)로부터 특정한 가스를 패턴부(204)와 기판(111)의 사이에 공급하기 위한 공급로(403)로 할 수 있다.
어느 쪽의 실시예에 있어서도, 임프린트 장치(101)에 구비된 거푸집 반송 장치(300)의 반송 핸드(310)에 의해서 거푸집(107)이나 거푸집(407)이 반송되는 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 임프린트 장치(101)로부터 반출된 거푸집을 반송하는 거푸집 반송 장치의 반송 핸드에 의해서 거푸집을 반송하는 경우이여도, 패턴 외주부(202)와 지지부(201)의 단차에 반송 핸드가 간섭할 우려를 저감할 수 있다.
(물품의 제조 방법)
임프린트 장치를 사용해서 형성한 경화물의 패턴은, 각종 물품의 적어도 일부에 항구적으로, 또는 각종 물품을 제조할 때에 일시적으로, 사용된다. 물품이란, 전기 회로소자, 광학소자, ＭＥＭＳ, 기록 소자, 센서, 혹은, 거푸집등이다. 전기 회로소자로서는, ＤＲＡＭ, ＳＲＡＭ, 플래시 메모리, ＭＲＡＭ과 같은, 휘발성 혹은 불휘발성의 반도체 메모리나, ＬＳＩ, ＣＣＤ, 이미지 센서, ＦＰＧＡ와 같은 반도체소자등을 들 수 있다. 거푸집으로서는, 임프린트용의 몰드 등을 들 수 있다.
경화물의 패턴은, 상기 물품의 적어도 일부의 구성 부재로서, 그대로 사용되거나, 혹은, 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 기판의 가공 공정에 있어서 에칭 또는 이온 주입 등이 행해진 후, 레지스트 마스크는 제거된다.
다음에, 물품의 구체적인 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 5a에 도시한 바와 같이, 절연체등의 피가공재(2z)가 표면에 형성된 실리콘 웨이퍼 등의 기판(1z)을 준비하고, 계속하여, 잉크젯법 등에 의해, 피가공재(2z)의 표면에 임프린트재(3z)를 부여한다. 여기에서는, 복수의 액체방울형이 된 임프린트재(3z)가 기판 위에 부여된 모양을 나타내고 있다.
도 5b에 도시한 바와 같이, 임프린트용의 거푸집(4z)을, 그 요철 패턴이 형성된 측을 기판상의 임프린트재(3z)를 향해, 대향시킨다. 도 5c에 도시한 바와 같이, 임프린트재(3z)가 부여된 기판(1)과 거푸집(4z)을 접촉시켜, 압력을 가한다. 임프린트재(3z)는 거푸집(4z)과 피가공재(2z)와의 간극에 충전된다. 이 상태에서 경화용의 에너지로서 광을 거푸집(4z)을 비추어 조사하면, 임프린트재(3z)는 경화한다.
도 5d에 도시한 바와 같이, 임프린트재(3z)를 경화시킨 후, 거푸집(4z)과 기판(1z)을 떼어 놓으면, 기판(1z) 위에 임프린트재(3z)의 경화물의 패턴이 형성된다. 이 경화물의 패턴은, 거푸집의 오목부가 경화물의 볼록부에, 거푸집의 오목부가 경화물의 볼록부에 대응한 형상으로 되어 있고, 다시 말해, 임프린트재(3z)에 거푸집(4z)의 요철 패턴이 전사되게 된다.
도 5e에 도시한 바와 같이, 경화물의 패턴을 내에칭 마스크로서 에칭을 행하면, 피가공재(2z)의 표면 중, 경화물이 없거나 혹은 얇게 잔존한 부분이 제거되어, 홈(5z)이 된다. 도 5f에 도시한 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거하면, 피가공재(2z)의 표면에 홈(5z)이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 여기에서는 경화물의 패턴을 제거했지만, 가공후도 제거하지 않고, 예를 들면, 반도체소자등에 포함되는 층간절연용의 막, 요컨대, 물품의 구성 부재로서 이용해도 좋다.
본 발명을 실시예들을 참조하여 기재하였지만, 본 발명은 상기 개시된 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 아래의 청구항의 범위는, 모든 변형예, 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 폭 넓게 해석해야 한다.

Claims (11)

  1. 패턴이 형성된 박판부와, 해당 박판부의 패턴이 형성된 면에 있어서의 상기 박판부의 외형보다도 외형이 큰 지지부를 접합한 거푸집이며,
    상기 지지부에 접합된 상기 박판부의 주위이며, 상기 지지부의 표면에, 상기 박판부와는 다른 부재가 배치되고, 상기 부재의 표면의 높이는, 상기 박판부에 형성된 패턴의 표면의 높이보다도 낮은 것을 특징으로 하는 거푸집.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부재는, 상기 박판부의 주위이며, 상기 지지부의 표면에 상기 박판부를 끼우도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 거푸집.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 박판부는, 상기 패턴이 형성된 패턴부와, 상기 패턴이 형성된 면에 대하여 해당 패턴부를 둘러싸는 패턴 외주부가 형성되고,
    해당 패턴 외주부의 표면의 높이는 상기 패턴부의 표면의 높이보다도 낮고,
    상기 부재의 표면의 높이는, 상기 패턴 외주부의 표면과 상기 패턴부의 표면과의 사이인 것을 특징으로 하는 거푸집.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 부재의 표면은, 상기 박판부의 상기 패턴 외주부의 표면의 높이와 같은 높이인 것을 특징으로 하는 거푸집.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 지지부에는, 상기 패턴부의 영역보다도 크고, 상기 박판부의 외형보다도 작은 외형의 개구가 형성되어 있고, 상기 개구와 상기 박판부로부터, 상기 거푸집에 설치된 캐비티를 구성하는 것을 특징으로 하는 거푸집.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 박판부와 상기 부재의 사이에 공간을 갖고, 해당 공간의 폭이 1mm이하인 것을 특징으로 하는 거푸집.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 박판부와 상기 부재의 사이에 공간을 갖고, 해당 공간을 연통하는 구멍 또는 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 거푸집.
  8. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 부재가, 부재와 부재의 사이에 간극이 형성되도록, 상기 박판부의 주위이며 상기 지지부의 표면에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 거푸집.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 거푸집을 사용하여, 기판에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
    상기 거푸집을 보유하는 거푸집 보유부와,
    상기 거푸집의 상기 부재를 지지하는 반송 핸드를 포함하고, 상기 거푸집을 반송하는 거푸집 반송 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 거푸집에, 상기 박판부와 상기 부재의 사이에 공간을 갖고, 해당 공간과 상기 거푸집의 외측공간을 연통하는 구멍 또는 홈을 갖고,
    상기 구멍 또는 홈에 가스를 공급하기 위한 배관이 상기 거푸집 보유부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  11. 청구항 9에 기재된 임프린트 장치를 사용해서 상기 기판에 임프린트재의 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 공정으로 패턴이 형성된 기판을 가공하는 가공 공정을 갖고, 상기 가공 공정으로 가공된 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는 물품의 제조 방법.
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