KR20190018391A - 임프린트 장치 및 물품 제조 방법 - Google Patents

Abstract

[과제] 이물 제거 성능의 점에서 유리한 임프린트 장치를 제공하는 것이다.
[해결 수단] 형틀을 사용하여 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치는, 상기 형틀의 상기 임프린트재와 접촉하는 제1 면과는 반대측의 제2 면의 복수의 영역에 각각 배치되는 복수의 전극과, 상기 복수의 전극 각각에 인가되는 전압을 제어하는 제어부를 갖는다.

Description

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

본 발명은 임프린트 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.

임프린트 장치는, 실리콘 웨이퍼나 유리 플레이트 등의 기판 상의 임프린트재와 형틀을 접촉시킨 상태에서 임프린트재를 경화시키고, 경화된 임프린트재로부터 형틀을 박리함으로써 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성한다.

임프린트 장치에서는, 경화된 임프린트재로부터 형틀을 박리할 때에 형틀이 대전되는 박리 대전이라고 하는 현상이 일어난다. 이러한 박리 대전이 일어나면, 주위의 이물(파티클)이 형틀에 끌어 모아져서 부착될 수 있다. 형틀에 이물이 부착된 상태에서 형틀과 기판 상의 임프린트재를 접촉시켜버리면, 형성된 패턴에 결함이 발생하거나, 형틀이 파손되거나 할 수 있다.

특허문헌 1에는, 형틀의 제1 면에 패턴부와 제1 도전막을 마련하고, 제2 면에 제2 도전막을 마련하고, 제1 도전막 및 제2 도전막에 전하를 축적시킴으로써 패턴부 근방의 파티클을 제1 도전막에 달라붙게 하는 것이 기재되어 있다.

그런데, 일반적으로는 대전량은 두 물체의 접촉 면적에 비례한다. 따라서, 형틀에 형성된 패턴의 조밀에 의해 패턴부의 대전에 분포가 발생할 수 있다.

일본 특허 공개 제2015-149390호 공보

상기한 바와 같이, 패턴부의 대전에는 분포가 발생할 수 있다. 예를 들어, 기판의 주변부에 패턴을 형성하는 경우, 형틀과 기판 상의 임프린트재가 접촉되는 영역과 접촉되지 않는 영역이 발생할 수 있다. 그렇게 하면, 형틀과 임프린트재가 접촉되어 있는 영역은, 형틀의 분리 후에는 대전이 발생하고, 접촉되지 않는 영역에서는 대전이 발생하지 않기 때문에, 형틀의 패턴 영역 내에서 대전의 분포가 발생할 수 있다.

제전의 원리는 대전 전하와 역극성의 전하를 공급하여 중화시키는 것에 있지만, 대전의 분포가 발생하고 있는 상태에서는, 예를 들어 대전량이 큰 영역에서는 적절하게 제전을 할 수 있어도, 대전량이 작은 영역에서는 오히려 역극성으로 대전시켜버리는 경우도 있을 수 있다. 그 때문에, 이물 제거 효과가 향상되지 않는다.

본 발명은, 예를 들어, 이물 제거 성능의 점에서 유리한 임프린트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일측면에 의하면, 형틀을 사용하여 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며, 상기 형틀의 상기 임프린트재와 접촉하는 제1 면과는 반대측의 제2 면의 복수의 영역에 각각 배치되는 복수의 전극과, 상기 복수의 전극 각각에 인가하는 전압을 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 예를 들어 이물 제거 성능의 점에서 유리한 임프린트 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 실시 형태에 있어서의 임프린트 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 실시 형태에 있어서의 형틀 및 복수의 전극의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 형틀의 박리 대전의 영향을 설명하는 도면이다.
도 4는 형틀의 박리 대전을 제거하는 처리를 설명하는 도면이다.
도 5는 제전의 동작 원리를 설명하는 도면이다.
도 6은 기판 주변부에서의 형틀의 제전 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 대전량의 계측을 설명하는 도면이다.
도 8은 복수의 전극을 형틀의 내부에 묻은 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 실시 형태에 있어서의 임프린트 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 10은 이동 기구의 제어 동작을 설명하는 도면이다.
도 11은 실시 형태에 있어서의 물품 제조 방법을 설명하는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 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 설명되어 있는 특징의 조합 모두가 본 발명의 과제 해결을 위하여 필수적인 것만은 아니다.

<제1 실시 형태>

먼저, 실시 형태에 따른 임프린트 장치의 개요에 대하여 설명한다. 임프린트 장치는, 기판 상에 공급된 임프린트재를 형틀과 접촉시켜, 임프린트재에 경화용 에너지를 부여함으로써, 형틀의 요철 패턴이 전사된 경화물의 패턴을 형성하는 장치이다.

임프린트재로서는, 경화용 에너지가 부여됨으로써 경화되는 경화성 조성물(미경화 상태의 수지라고 칭하는 경우도 있음)이 사용된다. 경화용 에너지로서는, 전자파, 열 등이 사용될 수 있다. 전자파는, 예를 들어, 그 파장이 10nm 이상 1mm 이하의 범위로부터 선택되는 광, 예를 들어, 적외선, 가시광선, 자외선 등일 수 있다. 경화성 조성물은, 광의 조사에 의해, 혹은, 가열에 의해 경화되는 조성물일 수 있다. 이들 중, 광의 조사에 의해 경화되는 광경화성 조성물은, 적어도 중합성 화합물과 광중합 개시제를 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 더 함유해도 된다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소 공여체, 내첨형 이형제, 계면 활성제, 산화 방지제, 중합체 성분 등의 군에서 선택되는 적어도 1종이다. 임프린트재는, 임프린트재 공급 장치에 의해, 액적 형상, 혹은 복수의 액적이 연결되어서 이루어진 섬 형상 또는 막 형상으로 되어서 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 재료로 이루어지는 부재가 마련되어도 된다. 기판은, 예를 들어, 실리콘 기판, 화합물 반도체 기판 또는 석영 유리이다.

도 1은, 본 실시 형태에 있어서의 임프린트 장치(1)의 구성을 도시하는 도면이다. 여기에서는, 임프린트재를 자외광(UV 광)을 조사함으로써 경화시키는 광경화법을 채용한 임프린트 장치를 예시하지만, 임프린트재를 가열함으로써 경화시키는 열경화법을 채용해도 된다.

임프린트 장치(1)는 반도체 디바이스 등의 제조 프로세스에서 사용되는 리소그래피 장치이며, 형틀을 사용하여 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 행한다. 임프린트 장치(1)는 패턴이 형성된 형틀과 기판에 공급(도포)된 임프린트재를 접촉시킨 상태에서 임프린트재를 경화시켜, 경화된 임프린트재로부터 형틀을 분리함으로써 기판 상에 패턴을 전사한다. 또한, 이하의 도면에 있어서는, 기판 상의 임프린트재에 대하여 형틀을 근접 또는 분리하는 방향으로 XYZ 좌표계에 있어서의 Z축을 취하고, Z축에 수직인 평면 내에 있어서 서로 직교하는 방향으로 X축 및 Y축을 취한다.

임프린트 장치(1)는 도 1에 도시되는 바와 같이, 형틀(10)을 고정하는 형틀 척(12)과, 복수의 전극(14)과, 기판(18)을 고정하는 기판 척(20)과, 경화부(22)와, 스테이지(24)와, 판상 부재(26)를 갖는다. 또한, 임프린트 장치(1)는 경화 제어부(28)와, 전압원(30)과, 전압 제어부(32)와, 위치 제어부(34)와, 주제어부(36)를 갖는다.

형틀(10)과 기판(18)은, 임프린트재(16)를 사이에 두고 대향하도록 배치된다. 형틀(10)에는, 임프린트재(16)에 전사하기 위한 패턴이 형성되어 있다. 형틀(10)의 재료로서는, 금속, 실리콘(Si), 각종 수지, 각종 세라믹 등을 사용할 수 있다. 단, 임프린트재(16)로서, 광경화성 수지 재료를 사용하는 경우에는, 석영, 사파이어, 투명 수지 등의 광투과성 재료가 사용된다.

도 2의 (a)는 형틀(10)을 Y축 방향으로부터 본 측면 단면도, 도 2의 (b)는 형틀(10)을 Z축 방향으로부터 본 평면도이다. 형틀(10)은, 기판(18)과 대향하고 임프린트재와 접촉하는 제1 면, 즉, 표면(102)과, 표면(102)과는 반대측의 제2 면, 즉, 이면(104)을 포함하는 기재(106)로 구성되어 있다. 형틀(10)의 표면(102)은 기판 상의 임프린트재(16)와 접촉하는 패턴을 포함하는 영역인 패턴 영역(108)과, 패턴 영역(108) 주위의 주변 영역(110)을 포함한다. 도 2의 (a)에 도시되는 바와 같이, 패턴 영역(108)은 주변 영역(110)보다도 하방(기판측)으로 돌출되어 있다. 이에 의해, 형틀(10)과 기판 상의 임프린트재(16)를 접촉시켰을 때에, 미경화의 임프린트재(16)가 패턴 영역(108)으로부터 비어져 나오는 것을 표면 장력에 의해 저감할 수 있다. 따라서, 기판 상의 경화된 임프린트재(16)의 외형을 고정밀도로 규정할 수 있다.

임프린트 장치(1)는 형틀(10)의 이면(104)의 복수의 영역에 각각 배치되는 복수의 전극(14)을 갖는다. 복수의 전극(14)은 예를 들어 ITO(산화 인듐 주석)막 등의 광투과성의 재료로 구성된 투명 전극일 수 있다. 형틀(10)의 이면(104)은 패턴 영역(108)을 이면(104)에 투영한 영역에 대응하는 중앙 영역(112)과, 주변 영역(110)을 이면(104)에 투영한 영역에 대응하는 주변 영역(114)을 포함한다. 복수의 전극(14)은, 예를 들어 형틀(10)의 표면(102)에 형성되어 있는 패턴 영역의 반대측 면의 영역 내에 위치하도록 배치된다. 바꾸어 말하면, 복수의 전극(14)은 형틀(10)의 이면(104) 중, 중앙 영역(112)의 내부에 배치된다. 본 실시 형태에서는, 중앙 영역(112)(패턴 영역(108)) 내의 X 방향 2열, Y 방향 2열로 구성되는 복수의 영역(112a, 112b, 112c, 112d)에 각각 전극(14)이 배치된다. 단, 복수의 전극(14)이 배치되는 영역의 X 방향 및 Y 방향의 열수는 이에 한정되지 않고, X 방향 3열, Y 방향 4열로 해도 된다. 또한, 복수의 전극(14)은 중앙 영역(112) 내에 수렴되도록 배치되는 것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 중앙 영역(112)의 0.8배 내지 1.2배의 영역, 특히, 0.9배 내지 1.1배의 영역 내에 배치해도 된다. 또한, 「동등하다」나 「동일」 및 상기 수치에 대해서는, 제조 오차 등을 포함하고, 동등이라고 간주할 수 있는 범위를 포함한다.

임프린트재(16)에는, 형틀(10)의 패턴으로의 충전시에 유동성을 갖고, 임프린트 처리 후에 형상을 보유 지지하도록 고체일 것이 요구된다. 이 때문에, 임프린트재(16)에는, 광경화성 수지 재료, 열경화성 수지 재료, 열가소성 수지 재료 등이 사용된다. 특히, 광경화성 수지 재료는, 경화 프로세스에 있어서 온도 변화를 필요로 하지 않고, 형틀(10)이나 기판(18), 임프린트 장치(1)의 각 부재의 열팽창 및 수축에 의한 기판 상에 형성되는 패턴의 위치 및 형상의 변화가 적기 때문에, 반도체 디바이스 등의 제조에 적합하다.

임프린트재(16)는 스핀 코팅법, 슬릿 코팅법, 스크린 인쇄법 등으로 미리 기판 상에 공급(도포)해도 되고, 공기 압력식, 기계식, 잉크제트식 등의 디스펜서를 사용하여 임프린트 장치 내에서 기판 상에 공급해도 된다. 특히, 후자에서는, 형틀(10)의 패턴의 조밀에 따라, 기판 상에 공급하는 임프린트재(16)의 공급량을 국소적으로 조정하는 것이 가능하기 때문에, 기판 상에 형성되는 임프린트재(16)의 잔막 두께의 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 기판 상에 임프린트재(16)를 공급하고 나서 형틀(10)을 임프린트재(16)에 접촉시킬 때까지를 단시간에 행하는 것이 가능하게 되기 때문에, 고휘발성 및 저점도의 임프린트재(16)를 선택함으로써 임프린트재(16)의 충전 시간을 단축할 수 있다. 따라서, 고정밀도, 또한, 고스루풋이 요구되는 반도체 디바이스 등의 제조에 유리하다.

기판(18)에는, 가공 후의 이용법에 따른 재료가 선택된다. 예를 들어, 반도체 디바이스로서의 용도라면 실리콘(Si)을, 광학 소자로서의 용도라면 석영, 광학 유리, 투명 수지를, 발광 소자로서의 용도라면 질화 갈륨(GaN)이나 실리콘 카바이드(SiC)를 기판(18)의 재료로 한다.

경화부(22)는 기판 상에 공급된 임프린트재(16)를 경화시킨다. 경화부(22)는 임프린트재(16)의 종류에 따라, 이를 경화 가능한 구성을 갖는다. 예를 들어, 임프린트재(16)가 광경화성 수지 재료라면, 경화부(22)는 기판 상의 임프린트재(16)에 광을 조사하는 광조사 기구로 구성되고, 특히, 자외선 영역의 파장을 갖는 광(UV 광)을 일반적으로 조사한다. 임프린트재(16)가 열경화성 수지 재료라면, 경화부(22)는 기판 상의 임프린트재(16)를 가열하는 가열 기구로 구성된다. 또한, 임프린트재(16)가 열가소성의 수지 재료라면, 경화부(22)는 기판 상의 임프린트재(16)를 냉각하는 냉각 기구로 구성되지만, 충전시에 임프린트재(16)를 연화시키기 위한 가열 기구를 구비하고 있으면 된다. 냉각 기구로서는, 임프린트 처리에 요하는 시간을 단축하기 위해서, 칠러나 펠티에 소자 등의 능동적인 기구가 적합하지만, 자연 방열 등의 수동적인 기구여도 된다.

스테이지(24)는 기판 척(20)을 통하여 기판(18)을 보유 지지하여 이동한다. 스테이지(24)에는, 기판(18) 및 기판 척(20)의 주위를 둘러싸는 동면판이라고 불리는 판상 부재(26)가 배치되어 있다. 판상 부재(26) 및 기판(18)의 형틀(10) 측의 면은, 거의 동일면으로 되도록 구성되어 있다. 판상 부재(26)는, 예를 들어 반도체 노광 장치와 같이, 기판(18)을 고속으로 이동시키는 장치에 있어서, 기판(18) 근방의 기류를 안정시키기 위하여 널리 사용되고 있다.

경화 제어부(28)는 주제어부(36)의 제어 하에서, 경화부(22)를 제어한다. 경화 제어부(28)는 경화부(22)를 통하여, 소정의 타이밍에 있어서, 형틀(10)과 기판 상의 임프린트재(16)를 접촉시킨 상태에서 임프린트재(16)를 경화시킨다.

전압 제어부(32)는 주제어부(36)의 제어 하에서, 전압원(30)을 제어한다. 전압 제어부(32)는 전압원(30)으로부터 복수의 전극(14)에 인가하는 전압을 제어(조정)한다. 전압원(30)은 복수의 전극(14)의 각 전극에 대하여 각각 독립하여 접속된다. 또한, 전압원(30) 대신에 복수의 전극(14)에 전류를 공급하는 전류원을 가져도 된다.

위치 제어부(34)는 주제어부(36)의 제어 하에서, 스테이지(24)를 제어한다. 위치 제어부(34)는 스테이지(24)를 통하여, 형틀(10)과 기판(18)의 상대 위치를 제어(조정)한다.

주제어부(36)는 경화 제어부(28), 전압 제어부(32), 위치 제어부(34) 등을 통하여, 임프린트 장치(1)의 전체(동작)를 제어한다. 주제어부(36)는 임프린트 장치(1)의 각 부를 제어하여, 임프린트 처리를 행한다.

임프린트 장치(1)의 구성은, 상술된 기능을 만족시키면, 도 1, 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 나타내는 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기판(18)을 이동시키지 않고, 형틀(10)을 이동시키는 구성으로 해도 되고, 기판(18) 및 형틀(10) 양쪽을 이동시키는 구성으로 해도 된다. 또한, 경화부(22)는 형틀(10) 측이 아니고, 기판(18) 측에 배치해도 된다. 임프린트재(16)가 광경화성의 수지 재료일 경우, 형틀(10) 재료를 Si 등의 불투명한 재료로 하고, 기판(18) 재료를 석영 등의 투명한 재료로 하면, 경화부(22)를 기판(18) 측에 배치해야 한다.

여기서, 도 3의 (a) 내지 도 3의 (c)를 참조하여, 복수의 전극(14), 전압원(30) 및 전압 제어부(32)를 갖지 않은 종래의 임프린트 장치에 있어서, 기판 상의 경화된 임프린트재(16)로부터 형틀(10)을 분리한 후(이형 후)의 상태에 대하여 설명한다. 기판 상의 경화된 임프린트재(16)로부터 형틀(10)을 분리(박리)하면, 도 3의 (a)에 도시되는 바와 같이, 형틀(10)에 있어서, 기판 상의 임프린트재(16)와 접촉하고 있었던 패턴 영역(108)은 대전된다(박리 대전). 패턴 영역(108)의 대전 극성은, 형틀(10) 재료와 임프린트재(16) 재료의 조합 등의 요인에 의해 결정될 수 있다. 여기에서는, 패턴 영역(108)의 대전 극성을 부로 하고 도면 중에서는 -(마이너스)의 기호로 나타낸다.

패턴 영역(108)이 대전된 상태에서, 도 3의 (b)에 도시되는 바와 같이, 형틀(10)이 판상 부재(26)와 대향하면, 판상 부재(26)에 축적된 파티클(PT)이 정전기력으로 끌어 당겨져 패턴 영역(108)에 부착된다. 이 상태에서, 도 3의 (c)에 도시되는 바와 같이, 다음 임프린트 처리를 행하면, 파티클(PT)이 형틀(10)의 패턴 영역(108)과 임프린트재(16) 사이에 끼어, 패턴의 결함을 야기한다. 또한, 형틀(10)이 파손되는 경우도 있고, 이러한 경우에는, 형틀(10)을 교환하지 않는 한, 이후의 임프린트 처리에서 패턴의 결함이 반복해 발생하게 된다.

그래서, 본 실시 형태에서는, 도 4의 (a)에 도시되는 바와 같이, 전압원(30)으로부터, 형틀(10)의 이면(104)에 배치된 복수의 전극(14)에 대하여 패턴 영역(108)에 발생된 대전의 극성과는 역 극성의 전압을 인가함으로써 형틀(10)의 제전을 행한다. 구체적으로는, 형틀(10)의 표면(108)에 있어서의 전위와 동등한 정전압을 전압원(30)으로부터 복수의 전극(14)에 인가한다. 도면 중에서는, +(플러스)의 기호로 나타낸다.

도 5의 (a), 도 5의 (b) 및 도 5의 (c)를 참조하여, 본 실시 형태에 있어서의 제전의 동작 원리를 설명한다. 도 5의 (a)에 있어서, 형틀(10)의 패턴 영역(108)에 있어서의 대전을, 부전압(-V)을 부여한 부극판(NT)으로 나타내고, 복수의 전극(14)에 있어서의 전압을, 정전압(+V)을 부여한 정극판(PT)으로 나타낸다. 정극판(PT)과 부극판(NT)이 각각 단독으로 존재하고 있을 경우, 전기력선(EL)으로 나타낸 바와 같이, 각각에 기인하는 전계가 발생하고 있다. 정극판(PT)과 부극판(NT)을, 도 5의 (b)에 도시되는 바와 같이 근접하여 상대시키면, 각각에 발생된 전계가 단순하게 가산된다. 전계의 중첩 원리에 의해, 도 5의 (c)에 도시되는 바와 같이, 정극판(PT)의 상측 및 부극판(NT)의 하측은 각각의 전기력선의 방향이 역이기 때문에 서로 상쇄되고, 전기력선(EL)은, 단부를 제외하고 거의 밖으로 누설되지 않게 된다. 따라서, 형틀(10)의 패턴 영역(108)에 있어서의 대전을 제거했을 경우와 거의 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 상술한 바와 같이, 패턴 영역(108)과 복수의 전극(14)이 형틀(10)의 표리에서 대응하는 영역에 마련되어 있으면 된다.

도 4의 (b)로 복귀하여, 본 실시 형태에서는, 전압원(30)으로부터 복수의 전극(14)에 대하여 형틀(10)의 패턴 영역(108)에 있어서의 대전의 극성과 역 극성의 전압을 인가한 상태에서, 형틀(10)을 판상 부재(26)와 대향시킨다. 상술한 바와 같이, 패턴 영역(108)에 있어서의 대전에 의해 발생된 전계는, 복수의 전극(14)에 인가된 전압에 의한 전계로 제거된다. 따라서, 패턴 영역(108)으로의 판상 부재(26)에 축적된 파티클(PT)의 부착(끌어 당김)을 대폭 저감할 수 있다.

도 4의 (c)는 도 4의 (b)에 나타내는 상태에서 다음 임프린트 처리를 행한 상태를 나타내고 있다. 형틀(10)의 패턴 영역(108)으로의 파티클(PT)의 부착이 대폭으로 저감되기 때문에, 파티클(PT)이 패턴 영역(108)과 임프린트재(16) 사이에 끼일 확률도 저감된다. 따라서, 기판 상에 형성되는 패턴의 결함이나 형틀(10)의 파손을 저감할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 기판 상의 경화된 임프린트재(16)로부터 형틀(10)을 분리함으로써 형틀(10)의 패턴 영역(108)에 발생된 대전된 전하의 양(대전량)을 미리 계측하고, 그 계측 결과를 대전 정보로서 임프린트 장치(1)의 기억부에 기억시킨다. 예를 들어, 패턴 영역(108)에 형성되어 있는 패턴에는, 패턴이 성긴 부분과 밀한 부분이 존재할 수 있다. 도 4의 (a)에서는, 패턴 영역(108)의 패턴이 성긴 부분을 a, 패턴이 밀한 부분을 b라고 하고 있다. 패턴이 밀한 부분(b)은 형틀(10)의 표면적이 크고, 형틀(10)과 임프린트재(16)의 접촉 면적은 패턴이 성긴 부분(a)에 비교하여 커진다. 전술한 바와 같이, 대전량은 두 물체의 접촉 면적에 비례하기 때문에, 패턴 영역(108) 내에서 대전량에 분포가 발생한다. 도 4의 (a)에서는, 패턴이 성긴 부분(a)에 있어서 마이너스 전하를 2개, 패턴이 밀한 부분(b)에 있어서 마이너스 전하를 4개로 하여, 대전량의 분포를 개념적으로 나타내고 있다. 그 대전량의 분포를 미리 계측해 두고, 그 결과에 따라서 각 전극에 적당한 전압을 공급하면, 패턴이 성긴 부분에 대응한 전극(14a)으로의 과도한 전압 인가에 의한 패턴 영역(108) 측에서의 불필요한 전계가 발생하지 않게 된다. 이에 의해, 패턴 영역(108)에서 발생된 전계를 적절하게 제거할 수 있다. 이와 같이, 주제어부(36)는 패턴의 조밀에 따라서 복수의 전극(14) 각각에 인가하는 전압을 제어할 수 있다.

도 6을 참조하여, 패턴 영역(108)에 대전량의 분포가 발생할 수 있는 전형적인 예로서, 기판 주변부에 임프린트 처리를 행하는 경우를 설명한다. 기판 주변부에 패턴을 형성할 때, 도 6의 (a)에 도시되는 바와 같이, 형틀과 기판 상의 임프린트재에는 서로가 접촉하는 영역(A)과, 접촉하지 않는 영역(B)이 발생할 수 있다. 이 경우, 영역 A에서는, 형틀의 분리 후에 대전이 발생하고, 접촉하지 않은 영역 B에서는 대전은 발생하지 않는다. 결과로서, 도 6의 (b)와 같이, 대전된 영역 Ａ'는 예를 들어 -V의 전위를 가진 상태로 되고, 형틀의 패턴 영역(108) 전체로서 대전의 분포가 발생한다.

이러한 상태에서, 가령, 패턴 영역(108)의 전역을 덮도록 1매의 전극을, 패턴 영역(108)의 이면(112)에 배치하고, 패턴 영역(108)에서 발생된 대전을 상쇄하도록 전압을 인가한다고 하자. 그 결과, 패턴 영역(108)의 대전되지 않은 영역 Ｂ'에는, 불필요한 전계가 발생한다. 결과로서, 패턴 영역(108)의 주변에 존재하는 파티클(PT)을 패턴 영역(108)의 대전되지 않은 영역 Ｂ'로 끌어 당겨버린다.

그래서, 본 실시 형태에서는 예를 들어, 주제어부(36)는 패턴을 형성할 기판의 대상 영역인 샷 영역이 기판의 외주를 포함하고 있을 경우, 복수의 전극(14) 중 기판의 외측에 대응하는 전극에는 전압을 인가하지 않도록 할 수 있다.

또한, 패턴 영역(108)의 대전에 의한 전계를 적절하게 상쇄할 수 있도록, 복수의 전극(14)을 도 6의 (c)에 도시되는 바와 같이 배치해도 된다. 패턴 영역(108)의 대전량을 계측한 결과, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같은 V1 내지 V4의 전위 분포로 되었을 경우, 복수의 전극(14)의 각 전극에 대하여 전위 분포에 따른 전압을 인가한다. 이렇게 함으로써, 패턴 영역(108)에 발생된 전계를 적절하게 제거할 수 있다.

임프린트 장치(1)는 각각 전극(14)이 배치되는 형틀(10)의 복수의 영역의 각각의 대전량을 계측하기 위한 계측부를 갖고 있어도 된다. 이와 같은 구성은, 박리 시에 형틀(10)의 패턴 영역(108)의 대전량이 안정되지 않는 경우나 복수의 전극(14)에 인가해야 할 전압이 빈번히 변경되는 경우에, 특히 유리하다.

대전량을 계측하는 구체예를 도 7에 나타내었다. 대전량의 계측은, 표면 전위 측정기를 사용하여 행하여진다. 표면 전위 측정기는, 도 7의 (a)에 도시되는 바와 같이, 대전물과 대향하도록 배치된 검지 전극과, 대전물과 검지 전극 사이에 배치된 금속제의 전기력선 차폐판을 갖는다. 전기력선 차폐판은, 대전물과 검지 전극 사이의 전기력선을 차폐하는 위치와 차폐하지 않는 위치 사이에서 주기적으로 구동된다. 전기력선 차폐판이 구동됨으로써 검지 전극에 도달하는 전기력선의 개수가 변화하고, 저항(R)에 흐르는 전류가 변화된다. 이 때의 저항(R)의 양단 전압을 측정함으로써, 대전물의 전압을 구할 수 있다.

이 원리를 이용한 실시 형태를 도 7의 (b)에 나타내었다. 도 7의 (b)에 있어서, 복수의 전극(14)을 사이에 두고 형틀(10)의 패턴 영역(108)과 대향하는 위치에 검지 전극(15)이 배치된다. 전위 계측부(35)는 검지 전극(15)의 전위를 계측한다. 대전량을 계측할 때, 복수의 전극(14)의 각 전극을 접지에 대하여 주기적으로 접속과 차단을 독립하여 행한다. 전극을 접지에 접속한 경우, 정전차폐의 효과가 얻어지기 때문에, 검지 전극(15)에 전기력선은 도달하지 않는다. 전극을 접지로부터 분리했을 경우, 패턴 영역(108)의 대전된 개소로부터의 전기력선이 검지 전극(15)으로 도달한다. 즉, 복수의 전극(14)이 전기력선 차폐판으로서 기능한다. 이에 의해, 검지 전극(15)에 도달하는 전기력선의 개수를 변화시킨다. 주제어부(36)는 복수의 전극(14) 각각을 접지에 대하여 접속 및 차단하는 동안에 전위 계측부(35)에서 계측되는 전위의 변동에 기초하여, 형틀(10)의 복수의 영역(112a, 112b, 112c, 112d) 각각의 대전량을 구한다.

주제어부(36)는 대전량의 측정 후, 도 7의 (c)와 같이, 전계를 제거하기 위한 전압을 인가할 수 있도록 전극(14)을 전압원(30)에 접속한다. 또한, 대전량을 계측하는 구성은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 전극(14)과 동일 수의 검지 전극(15)을 각각 복수의 전극(14)의 각 전극과 대향하도록 배치하고, 각 전극의 대전량을 동시에 측정하도록 해도 된다.

<제2 실시 형태>

임프린트 처리가 행하여지는 과정에서, 임프린트재(16)나 임프린트 장치(1)의 내부에서 발생하는 아웃 가스 등의 오염 물질이 형틀(10)에 부착된다. 그 때문에, 정기적으로 형틀(10)을 세정하는 것이 필요하다. 제1 실시 형태에서는, 복수의 전극(14)이 형틀(10)으로부터 노출된 상태에서 이면(104) 측에 실장되어 있다. 이와 같은 구성의 형틀(10)을 세정할 경우, 형틀 세정기에서 사용되는 세정액의 종류에 따라서는, 복수의 전극(14)이 부식될 우려가 있다. 이것을 방지하기 위해서는, 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 전극(14)을 형틀(10)의 내부에 매립, 복수의 전극(14)을 노출시키지 않도록 구성한다. 구체적으로는, 유리의 용사 기술 등을 사용하여, 형틀(10)의 패턴 영역(108) 내에, 또한, 표면(102)과 이면(104) 사이에 위치하도록 복수의 전극(14)을 배치한다. 이에 의해, 형틀(10)의 반복 세정에 견딜 수 있고, 복수의 전극(14)의 수명을 길게 하는 데도 유리하다. 또한, 제1 실시 형태에서 설명된 대전량의 계측에 사용되는 검출 전극을 복수의 전극(14)과 이면(104) 사이에 위치하도록 배치해도 된다.

<제3 실시 형태>

도 9는, 제3 실시 형태에 있어서의 임프린트 장치(1)의 구성을 도시하는 도면이다. 본 실시 형태에 있어서, 복수의 전극(14)은, 예를 들어 두께 0.1mm의 SUS303 등의 금속판에 의해 구성되고, 그 상면이 절연재(46)에 고정되어 있다. 복수의 전극(14)은 투명 전극이 아니고, 경화부(22)로부터 기판 상의 임프린트재(16)에 조사되는 광을 투과하지 않기 때문에, 형틀(10)의 이면(104)에 대하여 착탈 가능하게(별체로서) 배치되어 있다. 복수의 전극(14)을 형틀(10)의 이면(104)에 배치한 상태에 있어서, 복수의 전극(14)과 형틀(10)의 패턴 영역(108)의 위치 관계는, 제1 실시 형태와 마찬가지이다(도 2의 (a) 및 도 2의 (b) 참조).

또한, 임프린트 장치(1)는 이동 기구(42)와, 이동 제어부(44)를 더 갖는다. 이동 기구(42)는, 예를 들어 복수의 전극(14)이 고정되어 있는 절연재(46)를 형틀(10)과 접촉하는 위치와 형틀(10)로부터 이격하여 퇴피하는 위치 사이에서 이동시키는 기구를 갖고, 형틀(10)의 이면(104)에 대한 복수의 전극(14)의 착탈을 행한다. 이동 기구(42)는 절연재(46)를 Z 방향으로 승강시키는 엘리베이터 기구나 절연재(46)를 파지하여 이동하는 로봇 암 등을 포함할 수 있다. 또한, 복수의 전극(14)을 형틀(10)의 이면(104)에 대하여 착탈할 때의 동작 방향으로서, Z 방향과 X 방향 이외에 Y 방향을 포함해도 된다. 이동 제어부(44)는 주제어부(36)의 제어 하에 있어서, 이동 기구(42)를 제어한다. 이동 제어부(44)는, 예를 들어 경화부(22)로부터 기판 상의 임프린트재(16)에 UV 광을 조사 하기 전에, 이동 기구(42)를 제어하여, 형틀(10)의 이면(104)으로부터 복수의 전극(14)을 퇴피시킨다.

도 10을 참조하여, 이동 기구(42)의 제어 동작을 설명한다. 도 10의 (a)는 이형 후의 상태를 나타내고 있다. 본 실시 형태에 있어서, 기판 상의 경화된 임프린트재(16)로부터 형틀(10)을 분리하면, 패턴 영역(108)이 예를 들어 부극으로 대전된다. 이 대전량이 계측되어, 전압원(30)으로부터 복수의 전극(14)에 정전압을 인가한다. 이어서, 도 10의 (b)에 도시되는 바와 같이, 전압원(30)으로부터 복수의 전극(14)에 전압을 인가한 상태에서 형틀(10) 아래로부터 기판(18)을 퇴피(이동)시켜서, 기판(18)을 교환한다. 이때, 형틀(10)의 패턴 영역(108)과 판상 부재(26)가 근접하여 상대하게 되지만, 패턴 영역(108)에서의 전계는 제거되어 있기 때문에, 형틀(10)로의 파티클(PT)의 부착이 억제된다. 기판 척(20)에 보유 지지되는 새로운 기판(18)의 임프린트 처리를 행하는 대상으로 되는 영역에 임프린트재(16)가 공급된다. 이어서, 도 10의 (c)에 도시하는 바와 같이, 이동 제어부(44)는 이동 기구(42)를 제어하고, 형틀(10)의 이면(104)으로부터 복수의 전극(14)을 퇴피시킨다. 그 후, 주제어부(36)는 형틀(10)의 패턴 영역(108)과 새로운 기판 상에 공급된 임프린트재(16)를 접촉시킨다. 그리고, 패턴 영역(108)과 임프린트재(16)를 접촉시킨 상태에서 임프린트재(16)에 UV 광을 조사하여 임프린트재(16)를 경화시켜, 경화된 임프린트재(16)로부터 형틀(10)을 분리한다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 기판 상의 임프린트재(16)를 경화시키기 위해 임프린트재(16)에 UV 광을 조사할(즉, UV 광을 투과시킴) 때, 복수의 전극(14)을 형틀(10)의 이면(104)으로부터 퇴피시킨다. 마찬가지로, 형틀(10)을 통하여 얼라인먼트 계측을 행하는 경우나 기판 상의 임프린트재(16)의 상태(예를 들어, 충전 상태)를 관찰하는 경우에도, 형틀(10)의 이면(104)으로부터 형틀(10)을 퇴피시켜도 된다.

또한, 복수의 전극(14)의 각 전극에 독립적으로 이동 기구를 접속함으로써, 패턴 영역(108)측에 중첩하는 전계 강도를 조정해도 된다. 예를 들어, 복수의 전극(14)의 각 전극에 동일한 전압을 인가한 상태에서, 패턴 영역(108)으로부터 각 전극의 거리를 이동 기구(42)에 의해 개별로 조정함으로써 전계 강도를 조정할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 이동 기구(42)나 이동 제어부(44) 등의 부가적인 유닛이 임프린트 장치(1)에 필요해지지만, 형틀(10)의 이면(104)에 복수의 전극(14)을 고정할 필요가 없다. 따라서, 다종의 형틀(10)을 교환하면서 임프린트 처리를 행하는 경우에, 토탈 비용을 저감하는 데 유리해진다.

<물품 제조 방법의 실시 형태>

임프린트 장치를 사용하여 형성된 경화물의 패턴은, 각종 물품의 적어도 일부에 항구적으로, 혹은 각종 물품을 제조할 때에 일시적으로, 사용된다. 물품이란, 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 혹은, 형틀 등이다. 전기 회로 소자로서는, DRAM, SRAM, 플래시 메모리, MRAM과 같은, 휘발성 혹은 불휘발성의 반도체 메모리나, LSI, CCD, 이미지 센서, FPGA와 같은 반도체 소자 등을 들 수 있다. 형틀로서는, 임프린트용 형틀 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 행하여진 후, 레지스트 마스크는 제거된다.

이어서, 물품 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 11의 (a)에 도시되는 바와 같이, 절연체 등의 피가공재(2z)가 표면에 형성된 실리콘 기판 등의 기판(1z)을 준비하고, 계속해서, 잉크젯법 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 11의 (b)에 도시되는 바와 같이, 임프린트용 형틀(4z)을, 그 요철 패턴이 형성된 측을 기판 상의 임프린트재(3z)를 향해, 대향시킨다. 도 11의 (c)에 도시되는 바와 같이, 임프린트재(3z)가 부여된 기판(1z)과 형틀(4z)을 접촉시켜, 압력을 가한다. 임프린트재(3z)는 형틀(4z)과 피가공재(2z)의 간극에 충전된다. 이 상태에서 경화용 에너지로서 광을 형틀(4z)을 통하여 조사하면, 임프린트재(3z)는 경화된다.

도 11의 (d)에 도시되는 바와 같이, 임프린트재(3z)를 경화시킨 후, 형틀(4z)과 기판(1z)을 분리하면, 기판(1z) 상에 임프린트재(3z)의 경화물의 패턴이 형성된다. 이 경화물의 패턴은, 형틀의 오목부가 경화물의 볼록부에, 형틀의 볼록부가 경화물의 오목부에 대응한 형상으로 되어 있어, 즉, 임프린트재(3z)에 형틀(4z)의 요철 패턴이 전사되게 된다.

도 11의 (e)에 도시되는 바와 같이, 경화물의 패턴을 내에칭형으로 하여 에칭을 행하면, 피가공재(2z)의 표면 중, 경화물이 없거나 혹은 얇게 잔존한 부분이 제거되어, 홈(5z)으로 된다. 도 11의 (f)에 도시되는 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거하면, 피가공재(2z)의 표면에 홈(5z)이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 여기에서는 경화물의 패턴을 제거했지만, 가공 후도 제거하지 않고, 예를 들어 반도체 소자 등에 포함되는 층간 절연용 막, 즉, 물품의 구성 부재로서 이용해도 된다.

1: 임프린트 장치
10: 형틀
14: 복수의 전극
18: 기판
30: 전압원
32: 전하 제어부
36: 주제어부

Claims (10)

1. 형틀을 사용하여 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
   상기 형틀의 상기 임프린트재와 접촉하는 제1 면과는 반대측의 제2 면의 복수의 영역에 각각 배치되는 복수의 전극과,
   상기 복수의 전극 각각에 인가하는 전압을 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 전극은, 상기 제1 면에 형성되어 있는 패턴을 갖는 패턴 영역의 반대측의 상기 제2 면의 영역 내에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 패턴 영역에 있어서의 상기 패턴의 조밀에 따라, 상기 복수의 전극 각각에 인가하는 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 패턴을 형성할 상기 기판의 대상 영역인 샷 영역이 상기 기판의 외주를 포함하고 있을 경우, 상기 복수의 전극 중 상기 기판의 외측에 대응하는 전극에는 전압을 인가하지 않는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 형틀의 상기 복수의 영역 각각의 대전량에 기초하여, 상기 복수의 전극 각각에 인가하는 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 형틀의 상기 복수의 영역 각각의 대전량을 계측하기 위한 계측부를 갖는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 계측부는, 상기 복수의 전극을 사이에 두고 상기 형틀과 대향하는 위치에 배치되는 검지 전극과, 상기 검지 전극의 전위를 계측하는 전위 계측부를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 복수의 전극 각각을 접지에 대하여 접속 및 차단하는 동안에 상기 전위 계측부에서 계측되는 전위의 변동에 기초하여, 상기 형틀의 상기 복수의 영역 각각의 대전량을 구하는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 전극 각각은, 광투과성 전극인 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 전극을 상기 형틀과 접촉하는 위치와 상기 형틀로부터 이격하여 퇴피하는 위치 사이에서 이동시키는 이동 기구를 갖는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
10. 물품을 제조하는 물품 제조 방법이며,
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 임프린트 장치를 사용하여 기판에 임프린트재의 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 공정에서 상기 패턴이 형성된 기판을 가공하는 공정을 갖고,
    가공된 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는, 물품 제조 방법.

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