KR100771747B1 - 임프린트 방법, 임프린트 장치 및 칩의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

높은 처리량을 실현하기 위해서, 몰드의 임프린트 패턴을 기판상의 패턴 형성재에 임프린트 시키는 임프린트 방법은 상기 임프린트 패턴과 상기 패턴 형성재를 서로 접촉시키는 공정; 상기 몰드와 상기 기판 사이에 제 1 압력을 가하여, 상기 임프린트 패턴과 상기 패턴 형성재 간의 접촉 면적을 증가시키는 공정; 및 상기 제 1 압력보다 낮은 제 2 압력에서 상기 몰드와 상기 기판 사이의 위치 관계를 조절하는 공정을 포함한다.

Description

임프린트 방법, 임프린트 장치 및 칩의 제조 방법{IMPRINT METHOD, IMPRINT APPARATUS, AND PROCESS FOR PRODUCING CHIP}

도 1A 내지 도 1D는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 임프린트 방법을 설명하기 위한 모식도

도 2A 내지 도 2C는 각각 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 임프린트 동안 시간에 따른 압력의 변화를 나타내는 그래프

도 3은 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 임프린트 장치를 설명하기 위한 블록도

도 4는 본 발명의 실시예 1에서 사용되는 임프린트 장치를 표시한 모식적 구성도

도 5A 내지 도 5D는 각각 본 발명의 실시예 1에 있어서의 압력 제어를 설명하기 위한 그래프

도 6A 내지 도 6C는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 수지 재료의 충전 과정을 설명하기 위한 모식도

도 7은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 수지 재료 충전 과정에서의 포토다이오드의 출력 신호의 시간에 따른 변화를 나타낸 그래프

도 8A 내지 도 8D는 각각 본 발명의 실시예 2에 있어서의 압력 제어를 설명 하기 위한, 관련된 제어량과 그 시간에 따른 변화를 나타낸 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1104： 기판 1105： 몰드

1106： 패턴 형성재 1115： 임프린트 패턴

4101： 하우징 4102： 스테이지

4103： 척 4104： 워크(기판)

4105： 몰드 4106： 로드 셀

4107： 스코프 4108： 레이저

4109： 포토다이오드 4110： UV 광원

4111： 디스펜서 4112： 스테이지 가동부

4120： 도포 제어 회로 4121： 위치 검출 회로

4122： 노광량 제어 회로 4123： 충전량 검출 회로

4124： 압력 검출 회로 4125： 압력 제어 회로

4126： 위치 제어 회로 4127： 프로세스 제어 회로

4128： 충전량 제어 회로 6104： 워크(기판)

6105： 몰드 6108： 레이저

6109： 포토다이오드 6201： 수지 재료

본 발명은, 임프린트 방법, 임프린트 장치 및 해당 임프린트 장치를 이용한 칩의 제조 방법에 관한 것이다.

근년에 있어서, 예를 들어, Stephan　Y. Chou 등에 의한　문헌 "Appl . Phys. Lett, Vol.67, Issue　21, pp.　3114－3116 (1995)"에 제안되어 있는 바와 같이, 몰드에 형성된 임프린트 패턴을 지닌 미세 구조를, 반도체, 유리, 수지 또는 금속 등의 워크(또는 워크피이스)에 전사하는 미세 가공 기술이 개발되어 주목을 끌고 있다. 이 기술은 수 나노미터 오더의 분해능을 실현하도록 기대될 수 있으므로, 나노임프린트 혹은 나노엠보싱으로 불린다. 또, 이 나노임프린트 기술은 3차원 구조를 웨이퍼 상에 동시에 형성할 수 있으므로, 반도체 제조 기술 이외에도, 포토닉 크리스탈 등의 광학 소자, 그리고, μ-TAS(Micro　Total Analysis　System) 및 바이오 칩의 제조 기술에의 응용이 기대되고 있다.

나노임프린트 기술로서, 간행물 "Proceedings　of　the　SPIE's　24th　International Symposium　on　Microlithography：Emerging　Lithographic　Technologies　III, Santa　Clara, CA, Vol. 3676, Part　One, pp. 379－389, March　(1999)"에서는 다음과 같은 방법으로 몰드 상의 미세 구조를 워크에 전사하는 기술이 개시되어 있다.

우선, 석영 기판의 표면에 미세 구조를 형성하여 몰드를 제작한다.

또, 기판의 가공 영역 상에 액상의 자외선(UV) 경화 수지 재료를 적하에 의해 기판에 도포함으로써 워크를 제작한다.

다음에, 몰드를 워크에 대항해서 가압해서 몰드와 기판 사이의 간격에 UV 경 화 수지 재료를 충전한다. 그 후, 얻어진 구조체에 UV 광을 조사해서 UV 경화 수지 재료를 경화시킨다.

마지막으로, 몰드를 워크로부터 이형시켜 미세 구조의 전사를 완료시킨다.

그런데, 상기 설명한 나노임프린트를 이용한 가공 기술을 공업적인 가공 기술에 응용할 경우, 처리량(throughput)의 향상이 중요한 인자이다. 특히, 몰드와 기판의 사이의 간격에 수지 재료를 충전하는 공정은 매우 시간을 소모하는 것으로 지적되어왔다.

이하에, 수지 재료 충전 공정이 장시간을 필요로 하는 이유에 대해서 더욱 구체적으로 설명한다.

종래부터 광 노광장치에 의해 형성된 레지스트 패턴의 두께는, 선폭 규정이나 다른 프로세스의 영향에 따라 다양하지만, 일반적으로 대략 수십 ㎚로부터 수백 ㎚ 정도의 범위에 있을 수 있다.

상기 설명한 나노임프린트를 이용한 미세 가공 기술을 반도체 제조에 적용할 경우, 가공 후의 수지층이 상기 광 노광장치의 레지스트 패턴 대신에 이용된다. 이 경우, 수지층의 두께는, 미세 구조의 강도 확보를 위해 혹은 에칭 등 다른 공정에의 영향을 억제하기 위해서, 상기 선폭 규정이 적용되는 레지스트 패턴의 두께의 값으로부터 크게 변경하는 것은 어렵다.

예를 들면, 수지층의 두께를 100 nm, 몰드의 크기를 20 ㎟로 했을 경우, 몰드와 기판 사이의 간격은 1：50000의 애스펙트비를 지닌 커다란 공간을 포함한다. 이 때문에, 이 공간을 수지 재료가 유동할 경우, 큰 저항이 생겨 결과적으로 수지 재료의 충전에 긴 시간이 소요되게 된다.

수지 재료 충전 시간의 단축을 위해서는, 예를 들면 수지 재료의 점도를 내리는 것, 도포 방법을 적절하게 변경하는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 사실상, 점도와 도포 방법에 의한 개선만으로는 여전히 수지 재료의 긴 충전 시간을 필요로 한다.

발명의 개요

상기 문제점에 비추어, 본 발명의 목적은 높은 처리량를 실현할 수 있는 임프린트 방법 및 임프린트 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 임프린트 장치를 이용한 칩의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 제 1 측면에 의하면, 몰드의 임프린트 패턴을 기판상의 패턴 형성재에 임프린트 시키는 임프린트 방법으로서,

상기 임프린트 패턴과 상기 패턴 형성재를 서로 접촉시키는 공정;

상기 몰드와 상기 기판 사이에 제 1 압력을 가하여, 상기 임프린트 패턴과 상기 패턴 형성재 간의 접촉 면적을 증가시키는 공정; 및

상기 제 1 압력보다 낮은 제 2 압력에서 상기 몰드와 상기 기판 간의 위치 관계를 조절하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법이 제공된다.

본 발명의 제 2 측면에 의하면, 몰드의 임프린트 패턴을 기판상의 패턴 형성 재에 임프린트 시키는 임프린트 장치로서,

상기 몰드를 보유하기 위한 몰드 유지부;

상기 기판을 탑재하기 위한 기판 스테이지;

상기 몰드와 상기 기판 사이에 가해진 압력 혹은 하중을 검출하기 위한 검출부;

상기 몰드와 상기 기판 사이에 가해진 압력을 제어하기 위한 압력 제어부;

상기 몰드와 상기 기판 간의 위치 관계를 조절하기 위한 위치 조절부; 및

상기 임프린트 패턴과 상기 기판상의 패턴 형성재 간의 접촉 상태에 관한 정보를 취득하기 위한 정보 취득부를 포함하고;

상기 압력 제어부는 제 1 압력치 및 상기 제 1 압력보다 낮은 제 2 압력치를 설정할 수 있고, 상기 정보 취득부로부터의 정보에 의거해서 상기 제 1 압력치로부터 상기 제 2 압력치로 압력설정치를 변경하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치가 제공된다.

본 발명의 제 3측면에 의하면,

상기 임프린트 장치를 준비하는 공정;

상기 몰드의 임프린트 패턴을 상기 기판 상의 패턴 형성재에 임프린트 시키는 공정; 및

상기 패턴 형성재를 마스크로서 이용해서 상기 기판의 에칭을 수행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩의 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 제 4측면에 의하면, 몰드 쪽과 기판 쪽의 적어도 한쪽으로부터 상 기 몰드와 기판 사이에 개재된 수지 재료를 경화시키는 임프린트 방법에 있어서, 상기 수지 재료에 펄스형상 에너지를 인가함으로써 해당 수지 재료를 경화시켜서, 상기 몰드의 임프린트 패턴을 상기 수지 재료상에 임프린트 시키는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법이 제공된다.

본 발명의 제 5측면에 의하면, 몰드의 임프린트 패턴을 기판상의 패턴 형성재에 임프린트 시키는 임프린트 방법으로서,

상기 임프린트 패턴과 상기 패턴 형성재를 서로 접촉시키는 공정;

상기 몰드와 상기 기판 사이에 제 1 하중을 인가하여 상기 임프린트 패턴과 상기 패턴 형성재 간의 접촉 면적을 증가시키는 공정; 및

상기 제 1 하중보다 작은 제 2 하중에서 상기 몰드와 상기 기판 간의 위치 관계를 조절하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법이 제공된다.

본 발명에 의하면, 상기 임프린트 방법, 임프린트 장치 및 칩의 제조방법에 있어서 높은 처리량을 실현하는 것이 가능해진다.

본 발명의 이들 및 기타 목적과, 특성 및 이점은 첨부 도면과 관련하여 취한 본 발명의 바람직한 실시형태를 고려하면 더욱 명백해질 것이다.

바람직한 실시형태의 상세한 설명

(제 1 실시형태： 임프린트 방법)

이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 임프린트 방법에 대해, 도 1A 내지 도 1D를 참조하면서 설명한다.

도 1A를 참조하면, 기판(1104)상에는 몰드(1105)의 임프린트 패턴(1115)이 임프린트되는 패턴 형성재(1106)가 배치되어 있다. 상기 몰드(1105)와 상기 기판(1104)은 서로 대향해서 배치되고, 이들 간의 거리는 점차 감소해서, 상기 몰드(1105)와 패턴 형성재(1106)가 서로 접촉하게 된다.

그 후, 상기 몰드(1105)와 상기 기판(1104) 사이에 압력(P1)을 가하고, 이것에 의해, 상기 패턴 형성재(1106)와 상기 임프린트 패턴(1115)과의 접촉 면적은 증가된다(도 1B 및 도 1C). 도 1B에 있어서, 화살표(1198) 및 (1199)는 접촉 면적이 증가하게 되는 방향의 예를 나타내고 있다.

덧붙여, 본 실시형태에 있어서, 접촉 면적의 증가는 도 1B에 도시한 바와 같이 면내 방향으로 그 접촉 면적이 확대되는 경우뿐만 아니라, 몰드(1105)의 임프린트 패턴(1115)의 오목부의 깊이 방향으로 패턴 형성재가 충전되는 경우도 포함한다.

이어서, 압력(P1)을 (P2)(＜P1)까지 내린 상태에서, 기판(1104)과 몰드(1105) 간의 위치 관계를 조절한다(도 1D).

본 실시형태에 있어서, 기판(1104)과 몰드(1105)와의 위치 조절 동안의 압력(P2)은, 임프린트 패턴(1115)과 기판(1104)상의 패턴 형성재(1106) 간의 접촉 면적이 충분히 확보될 때까지의 압력(P1)보다 낮다. 그 결과, 몰드와 기판 간의 간격에 패턴 형성재를 충전하는 데 요하는 시간의 단축화를 도모하면서, 몰드와 기판 간의 위치 맞춤을 높은 정밀도로 행하는 것이 가능해진다. 보다 구체적으로는, 몰드와 기판 간의 간격에 수지 재료를 충전하는 동안의 압력에 대해서, 위치 조절 을 실시하는 동안의 압력을 충전하는 동안의 최대 압력보다 낮게 함으로써, 높은 처리량 및 고정밀도의 위치맞춤을 양립시킬 수 있다.

이것은 높은 압력을 가해 수지 재료를 고속으로 충전하는 충전 기간과 낮은 압력에서 고정밀도로 얼라인먼트(alignment) 공정과 수지 재료 경화 공정(노광 공정 혹은 가열 공정을 포함함)을 수행하는 얼라인먼트 노광 기간에서 별개로 압력인가를 수행할 수 있도록 하는 압력제어에 기여할 수 있다.

(A： 제 1 압력, 제 2 압력)

여기서, 압력의 설정은 예를 들면 이하와 같이 수행할 수 있다.

우선, 상기 임프린트 패턴(1115)과 상기 패턴 형성재(1106) 간의 접촉 면적이 증가하고 있는 동안, 상기 제 1 압력(P1)은 증가시키고, 제 2 압력은 그 증가한 후의 제 1 압력보다 낮도록 감소시킨다. 이 상태는 도 2A에 도시되어 있고, 해당 도면에서 세로축은 몰드와 기판 사이에 작용하는 압력 혹은 하중이다.

몰드(임프린트 패턴)와 패턴 형성재와 기판이 접촉한 순간부터, 기판측 혹은 몰드측에서 측정되는 압력이나 하중은 도 2A에 표시된 바와 같이 증가된다. 이 경우, 몰드와 기판 간의 간격은 실제로 서서히 좁아지게 된다. 따라서, 기판과 몰드간에 작용되는 압력이 (P1)에 이른다.

그 후, 몰드와 기판 간의 위치 조절(얼라인먼트)을 수행하기 위해서, 압력을 (P2)까지 내린다. 이 경우, 일정한 기간(도 2B에 표시된 t2) 동안 압력을 (P1)에서 유지한 후, 압력을 (P2)까지 내리는 것도 가능하다.

또한, 압력을 내리기 위해서는, 압력이 (P1)에 도달한 상태로부터 기판과 몰 드 간의 간격을 일정하게 유지한 채로 이 간격에 삽입된 패턴 형성재가 더욱 퍼지게 되므로, 압력을 (P2)까지 내릴 수 있다. 또, 몰드와 기판을 서로 멀어지도록 상대적으로 이동시킴으로써 압력을 (P2)까지 내릴 수도 있다. 더욱이, 임프린트 패턴(1115)과 패턴형성재(1106) 간의 접촉면적이 증가되고 있는 동안, 상기 압력치(P1)는 일정한 레벨로 유지시킬 수도 있다. 즉, 설정 압력치(P1)는 고정되어 있어도 된다. 물론, 해당 접촉 면적이 증가하고 있는 동안, 상기 기판 혹은 몰드에 직접 혹은 간접적으로 일정한 하중을 인가하는 것도 가능하다.

게다가, (P1)과 (P2)와의 관계에 대해서는, P2 ＜ P1을 만족하는 한 특히 제한되는 것은 아니지만, (P2)는 0.3P1 ＜ P2 ＜ 0.7P1을 만족하도록 설정해도 된다.

제 1 압력(P1)은 예를 들어 제 2 압력(P2)의 5배 이하, 바람직하게는 3배 이하, 더욱 바람직하게는 1.5배 이하면 된다. 또, (P1)의 절대치로서는, 예를 들면, 0.1 MPa 이상 10 MPa 이하가 되도록 설정될 수 있다.

(P2)의 값으로서는, 예를 들면, -0.1 MPa 이상 0.1 MPa 이하가 되도록 설정할 수 있다.

또한, 몰드와 기판과의 면내 방향의 얼라인먼트를 실시할 때, 측정하고 있는 압력치가 부(-)의 값이어도 된다.

나아가, 압력치 자체를 제어하지 않고, 하중의 조절만을 수행한 경우에도, 제 1 압력치와 제 2 압력치 간의 관계가 전술한 관계를 만족시키는 경우도 본 발명에 포함된다.

또, 도 2A 및 도 2B에 있어서는, (P1)에 이르기까지 압력이 선형 변화를 하 는 경우를 설명했지만, 몰드와 기판과의 간극(간격)을 제어함으로써, 단차 형상으로 혹은 진동 방식으로 압력을 변화시키면서, 압력(P1)을 실현할 수도 있다. 예를 들면, 상기 임프린트 패턴과 상기 패턴 형성재 간의 접촉 면적이 증가하고 있는 동안, 상기 제 1 압력은 증가와 감소를 반복하여, 그 증가했을 때의 제 1 압력보다 상기 제 2 압력을 낮게 할 수 있다.

물론, 압력치는 도 2C에 도시된 바와 같은 압력 변화를 통해서 (P1)에 도달시키는 것도 가능하다.

덧붙여, 압력치가 (P1)에 도달하기까지, 몰드와 기판 사이에 작용하는 압력을 진동시키려면, 몰드와 기판 간의 위치관계는 이들 사이의 간격(간극)이 진동하도록 제어될 수 있다. 또, 초음파 진동 등을 이용할 수도 있다.

초음파 진동을 이용하는 경우에는, 기판 및 몰드의 적어도 한쪽에, 직접 혹은 간접적으로 초음파 진동을 인가한다. 수지 재료 자체에 진동을 부여하는 것도 가능하다.

또, 상기 몰드와 상기 기판 사이에 상기 제 1 압력(P1)을 인가한 후, 그리고 이들 사이에 상기 제 2 압력(P2)을 인가하기 전에, 이들 사이에 제 2 압력보다 낮은 압력을 인가함으로써, 혹은 부의 압력을 인가함으로써, 가압력을 완화시키는 것도 가능하다.

또한, 상기 임프린트 패턴과 상기 패턴 형성재를 서로 접촉시킴으로써, 몰드와 기판 사이에 접촉 면적이 증가하는 동안 이들 사이에 가해진 압력을 펄스형상으로 변화시킬 수도 있다.

펄스형상의 압력인가를 적용할 경우에는, 그 주기(시간 사이클)는 예를 들면, 수 마이크로초 내지 수십 초, 바람직하게는 수 초 이하일 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 주기는 수 밀리초 내지 수십 초이다. 여기서, 수 밀리초는 예를 들어, 2 내지 3 밀리초일 수 있다.

이러한 간헐적인 가압 방법에 있어서, 특히 수지 재료의 관성(예를 들면, 수지 재료의 점성이 낮은 경우)이 큰 경우에는, 일시적으로 수지 재료에 가해지는 힘이 해제된다. 따라서, 기판과 몰드와의 간극 제어성의 관점에서는, 이러한 펄스형상의 압력인가가 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 소정의 압력(P1)을 미리 제공하도록 기판과 몰드 사이에 하중을 작용시키는 일 없어, 기판과 몰드 사이에 충전되는 패턴 형성재의 충전량(혹은 접촉 면적)을 측정 혹은 관찰하면서, 소망의 충전을 행한 시점에서의 압력을 (P1)로서 취해도 된다.

예를 들면, 스텝-앤드-리피트(step-and-repeat) 방법에 의해, 기판상의 복수의 영역에 임프린트를 수행할 때, 임프린트 위치에 따라서 압력치(P1) 자체는 변할 수 있다. 패턴 형성재의 충전 상황에 의거한 제어 또는 압력치에 의한 제어를 적절하게 선택하는 것이 가능하다. 패턴 형성재로서의 수지 재료의 충전 상황이나 상태를 광학적 관측에 의해 검출하여, 충전 기간과 얼라인먼트 노광 기간 간의 절환을 실시하도록 구성함으로써, 충전 시간의 편차를 저감시킬 수 있다.

또, 압력의 조정이나 제어는 기판과 몰드와의 간격과 사용하는 패턴 형성재에 대해서 미리 계산된 결과(혹은 추측되는 결과나 입력된 데이터 테이블)에 근거 해서, 상기 몰드의 가공면에 대해서 수직인 방향으로 기판을 움직임으로써 수행된다. 압력치를 소정의 압력치로 제어할 때, 예를 들면, 이하와 같은 조정 혹은 제어를 수행한다.

우선, 기판과 몰드간의 간격과 소망의 압력치와의 상관에 대한 정보를 기억하고 있는 데이터 테이블을 준비한다. 이어서, 소정 압력치에 대응한 간격의 길이(거리)의 정보를 취득한다.

다음에, 몰드와 기판을 상대적으로, 가압축 방향으로 작동시켜, 그 사이의 간격의 길이를 제공하도록 하고, 이와 같이 해서 소정의 압력치를 얻을 수 있게 된다.

물론, 로드 셀(load cell)에 의해 직접 압력 혹은 하중을 계측하는 것도 바람직하고, 이때, 상기 로드 셀은 대상의 무게(하중)를 전기 신호로 변환하기 위한 하중 변환기이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 이 실시형태는 몰드를 기판과 얼라인먼트하는 동안 수지 재료에 작용하는 압력(또는 하중)이 수지 재료와 임프린트 패턴과의 접촉 면적을 증가시키는 동안 수지 재료에 작용되는 압력(또는 하중)보다 작은 것을 특징으로 한다.

얼라인먼트에 대해서는 이하에 상세히 설명한다.

또한, 하중 또는 압력은 저항값 혹은 용량이 압력이나 하중에 따라 변화하는 센서 혹은 압전 소자를 이용해서 검출될 수 있다.

(B： 몰드와 기판 간의 위치 조절)

다음에, 본 실시형태에 있어서의 몰드와 기판 간의 위치 조절에 대해 설명한다. 상기 몰드와 기판 간의 위치 조절 동안에, 도 1D에 도시된 바와 같이, 몰드(1105)(정확하게는, 임프린트 패턴(1115))와 기판(1106) 간의 위치 조절을 압력 P2 상태에서 수행한다.

여기서 위치 조절에는, 예를 들면, 이하의 얼라인먼트 [1] 내지 [3]이 포함된다.

[1] 상기 제 1 압력(P1)의 가압 축에 대해서 수직인 면내 방향에 있어서 상기 몰드와 상기 기판 간의 위치 관계의 조절(소위 면내 방향의 얼라인먼트).

덧붙여, 얼라인먼트에는, 기판과 몰드의 가압축을 중심으로 한 회전에 관한 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 가압 축을 z 축으로 했을 경우의 x축, y축 및 각도 θ에 대한 얼라인먼트가 포함된다. 각도 θ는 z-축에 대한 각도이다.

[2] 상기 제 1 압력(P1)의 가압 축과 평행한 방향에 있어서 상기 몰드와 상기 기판 사이의 간극에 관한 조절(간극 조정).

[3] α(x축에 대한 각도) 및 β(y축에 대한 각도)에 관한, 상기 몰드와 상기 기판의 면 정렬.

또한, 상기 몰드와 상기 기판 간의 위치 관계를 조절한 후, 해당 위치 관계를 유지하도록 상기 몰드와 기판 중 적어도 한쪽의 위치를 제어하면서, 상기 패턴 형성재로서의 수지 재료를 경화시킨다. 또, 위치 조절 시에는, 압력(P2)이 변동하지 않게 제어하거나, 혹은 압력치가 (P2)를 넘지 않게, 몰드와 기판 간의 간극을 제어하는 피드백 제어를 수행할 수도 있다. 또한, 압력(P2)이 유지되도록 제어를 수행하지 않고, 위치 조절만을 수행할 수도 있다.

상기 위치 조절은 구체적으로는, 예를 들어, 다음과 같은 방법으로 실시할 수 있다.

몰드측과 기판측에 각각 있는 얼라인먼트 마크 간의 위치 관계로부터, XY평면에 관한 위치를 조정(XY조정)한다.

그리고, 상기 XY조정을 복수의 점(복수의 상이한 영역)에 관해서 수행함으로써, z축에 관한 각도(θ)를 조절한다.

다음에, 몰드와 기판 사이의 광학적 간섭에 의해, 몰드와 기판 사이의 간극(Z축 방향에 있어서의 이들 간의 거리)을 조정한다.

이 간극 조정을 복수 개소에서 수행해서, α(x축에 관한 각도)와 β(y축에 관한 각도)를 조정한다.

또, 압력(P2) 상태에서, 기판과 몰드와의 면내 방향의 얼라인먼트를 수행한 후, 재차 기판과 몰드 간의 간극을 좁히는 것도 가능하다. 이 경우, 임프린트 패턴의 볼록부와 기판의 사이에 삽입된 패턴 형성재(예를 들면, 수지 재료)의 나머지 막의 두께를 감소시킬 수 있다.

나머지 막이 매우 얇은 두께를 지닌 상태에서, 면내 방향의 얼라인먼트를 수행하는 경우에는, 기판 표면이나 임프린트 패턴이 손상될 가능성이 있다.

그러나, 나머지 막이 어느 정도 확보된 상태에서, 면내 방향의 얼라인먼트를 실시한 후, 간극-감소 공정을 실시하는 것이 바람직하다.

더욱 구체적으로는, (a) 임프린트 패턴과 수지 재료 간의 접촉 영역이 소망 의 범위가 되도록 간극을 좁히고, 그 후, (b) 면내 방향의 얼라인먼트를 수행하고, 재차, (c) 간극을 감소시키는 공정을 실시한다.

(C：패턴 전사)

본 발명의 이 실시형태에 있어서, 패턴 형성은 다음과 같은 방법으로 수행된다.

몰드와 기판 간의 위치 관계를 조절한 후, 상기 패턴 형성재로서의 수지 재료 등을 경화시킴으로써, 패턴 형성을 행한다. 그 후, 패턴 형성재와 몰드를 서로로부터 이간시키는 이형 공정을 실시한다.

(D： 몰드 ( 템플릿 ))

다음에, 본 실시형태에 따른 몰드(템플릿)에 대해 설명한다.

본 실시형태에 있어서, 몰드는 그 표면에 임프린트 패턴(요철 부분을 포함함)을 지닌다. 이 임프린트 패턴은 몰드 자체에 오목부와 볼록부를 형성함으로써 제조될 수 있다.

이 경우, 기판상의 피가공부재로서의 패턴 형성재에 몰드의 요철부가 임프린트된다.

또, 몰드의 임프린트 패턴에 도포된 이형제를 개입시켜, 피가공부재와 몰드를 서로 간접적으로 접촉시킬 수도 있다. 즉, 본 발명의 실시형태에 있어서, 몰드(혹은 임프린트 패턴)와 패턴 형성재(예를 들면, 광경화성의 수지 재료)의 접촉은 이들 사이에 이형제를 개입시켜 간접적으로 접촉하는 것도 포함한다.

몰드는 석영 등의 유리나, 금속, 실리콘 등을 포함하는 재료로 구성할 수 있 다. 또, 임프린트 패턴은 예를 들어 전자선 석판 인쇄에 의해 형성해도 된다.

(E：기판, 패턴 형성재 )

다음에, 본 실시형태에 의한 기판 및 패턴 형성재에 대해 설명한다.

기판으로서는, 예를 들어, Si기판, GaAs 기판 등을 포함하는 반도체 기판; 수지 기판; 석영 기판; 유리 기판; 등을 이용할 수 있다. 또, 석영 기판 등의 광투과성 기판을 사용할 수도 있다. 본 실시형태에서의 기판은, 기판상에 복수의 박막이 형성되어 있는 다층막 기판도 포함한다.

또, 패턴 형성재로서는, 예를 들어 광경화성 수지 재료를 이용할 수 있다.

기판에 도포되는 광경화성 수지 재료를 경화시키기 위해서는, 예를 들면, 자외선을 몰드측으로부터 해당 광경화성 수지 재료에 조사한다.

광경화성 수지 재료의 예로서는, 우레탄계, 에폭시계, 아크릴계 등을 들 수 있다. 예를 들면, HDDA(1,6-hexanediol-diacrylate) 및 HEBDM(bis(hydroxyethyl)bisphenol-A　dimethacrylate) 등의 저점성 UV 경화 수지 재료가 알려져 있다.

또, 광의 조사 자체는, 투명 기판을 이용할 경우, 해당 기판측으로부터 수행할 수도 있다.

또한, 페놀 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 및 폴리이미드 등의 열경화성 수지 재료; 폴리 메타크릴산 메틸(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 아크릴 수지 등의 열가소성 수지를 이용하는 것도 가능하다. 덧붙여, 수지 재료가 열경화성 수지 재료인지의 여부는 상기 페놀 수지 등의 중합 기 구에 의해 결정될 수 있다.

필요에 따라서 가열 처리를 수행함으로써 패턴 형성을 행하는 것도 가능하다.

또, 패턴 형성재로서 은 페이스트, 인듐 등을 함유하는 저융점 금속 등도 이용할 수 있다.

더욱이, 기판상에 수지 재료를 배치시킬 경우, 임프린트를 수행하는 영역마다, 후술하는 디스펜서(dispenser)에 의해 수지 재료를 기판 위에 배치시킬 수 있다. 또, 미리 스핀 도포에 의해 기판 전체 면에 수지 재료를 도포한 후, 임프린트 공정을 반복해서 수행할 수도 있다. 덧붙여, 도 1A에 있어서는, 기판상에 도포하는 패턴 형성재(1106)가 덩어리처럼 그려져 있지만, 이것은 단지 일례이다. 다른 예로서, 수지 재료를 복수개의 미소한 도트 형상으로 배치하는 경우 및 기판 전체 면에 층 형상으로 배치하는 경우도 본 발명에 포함된다.

상기 제 1실시형태에 있어서의 상기 기술적 인자 또는 부재 A 내지 E는 모두 본 발명의 실시예에도 적용가능하다. 또, 미국 특허 제 6,696,220호 명세서; 미국 특허 제 6,719,915호 명세서; 미국 특허 제 6,334,960호 명세서; 미국 특허 제 5, 772, 905호 명세서; 및 미국 특허 출원 제 10／221,331호 등에 개시된 전체의 내용은 본 발명의 실시형태와 일치되는 한 참조로 본 명세서에 특별히 병합된다.

또, 본 발명의 임프린트 방법은 나노미터 내지 마이크로미터 오더의 요철을 지닌 패턴의 형성에도 특히 적용가능하다. 예를 들어, 임프린트 방법은 수 나노미터 내지 수백 나노미터의 피치를 지닌 패턴 형성에 적합하게 사용될 수 있다.

또한, 이하의 실시형태에 있어서 설명되는 바와 같이, 상기 충전 기간과 위치 조절기간 사이, 혹은 충전 기간과 노광 기간 사이에, 압력의 완화(경감) 기간을 설치하는 것도 가능하다.

게다가, 노광 기간과 위치 조절기간에 있어서의 압력을 서로 동일하게 혹은 서로 ±15% 이내로 상이하게 하는 것도 가능하다. 그 이유는 압력 변화에 의해 위치 변화가 일어날 가능성이 있기 때문이다.

　　　

　(제 2 실시형태： 임프린트 장치)

다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 임프린트 장치에 대해서, 도 3을 참조해서 설명한다.

여기서, 임프린트 장치란, 몰드의 임프린트 패턴을 기판상의 패턴 형성재에 임프린트 시키는 임프린트 장치를 의미하며, 적어도 이하의 장치 부재 혹은 부분을 포함한다.

구체적으로는, 임프린트 장치는 상기 몰드를 보유하기 위한 몰드 유지부와, 상기 기판을 탑재하기 위한 기판 스테이지를 포함한다. 몰드 유지부는 몰드를 처킹(chucking)하는 처킹 기구를 포함한다.

임프린트 장치는 몰드와 기판 사이에 가해진 압력 혹은 하중을 검출하기 위한 검출부(3001); 상기 몰드와 상기 기판 사이에 가해진 압력을 제어하기 위한 압력 제어부(3002); 상기 몰드와 상기 기판 간의 위치 관계를 조절하기 위한 위치 조절부(3003); 및 상기 임프린트 패턴과 상기 패턴 형성재의 접촉 상태에 관한 정보 를 취득하기 위한 정보 취득부(3004)를 더 포함한다. 여기서, 압력 제어부(3002)는 하중을 제어하는 하중 제어부를 포함한다.

상기 검출부(3001)는 몰드측 및 기판 스테이지측 중의 한쪽에 배치될 수 있지만, 양쪽 모두에 배치되어 있어도 된다.

그리고, 이 검출부(3001)로부터, 기판과 몰드 사이에 가해진 압력 혹은 하중에 관한 데이터가 압력 제어부(3002)에 입력된다.

또한, 정보 취득부(3004)는 임프린트 패턴과 패턴 형성재와의 접촉 상태에 관한 정보를 현미경 등의 광학적 관측 장치로부터 취득해서, 해당 취득한 정보를 압력 제어부(3002)에 입력한다.

여기서, 정보 취득부(3004)로부터 압력 제어부(3002)에 입력되는 정보는 전술한 광학적 관측 장치로부터의 정보 대신에, 시간 정보이어도 된다. 또, 여기서, 시간 정보란 예를 들어 수지 재료와 몰드의 임프린트 패턴과 기판이 서로 접촉한 시점으로부터의 시간이다.

접촉시부터, 검출부(3001)에 있어서의 검출치는 변화하므로, 검출부(3001)로부터의 데이터는 정보 취득부(3004)에 입력되도록 구성한다. 그 결과, 접촉 시각으로부터 소정의 시간이 경과했을 때에, 상기 시간 정보를 정보 취득부(3004)로부터 압력 제어부(3002)에 입력할 수 있다.

경험적으로, 패턴 형성재로서의 수지 재료와 임프린트 패턴이 서로 소망의 접촉을 할 때까지의 시간을 이미 알고 있는 경우에는, 상기 시간 정보도 유용하다.

압력 제어부(3002)는 검출부(3001)에서 검출된 압력치 등이 유지되는지, 증 가하는지 감소하는지 혹은 제어되는지의 여부에 대해서 판정하고, 이 판정에 의거해서, 위치 조절부(3003)에 명령을 내린다. 위치 조절부(3003)는 상기 압력제어부(3002)의 지시에 따라서 간극을 조절하는 데 이용되는 간극 제어 회로와 간극 조절 기구(혹은 하중 조절 기구)를 포함한다. 위치 조절부(3003)는 면내 방향의 위치 제어 회로와 면내 방향의 얼라인먼트 조절 기구도 포함한다.

본 실시형태에 있어서, 상기 압력 제어부(3002)는 제 1 및 제 2 압력 설정치가 설정 가능한 점을 특징으로 한다.

그리고, 제 1 압력 설정치로부터 해당 제 1 압력 설정치보다 낮은 제 2 압력 설정치로의 압력설정치의 변경은 정보 취득부(3004)로부터의 정보에 근거해 수행된다. 압력치가 제 2의 설정치로 내려간 후에, 위치 조절부(3003)의 얼라인먼트 제어기구에 의해 면내 방향의 얼라인먼트 제어를 수행한다.

덧붙여, 임프린트 장치가 전체로서 면내 방향의 위치 제어 회로 및 면내 방향의 얼라인먼트 조절 기구를 포함할 경우, 반드시 이들 부재가 모두 상기 위치 조절부(3003)에 포함되어 있을 필요는 없다.

상기 위치 조절부(3003)에 의한 상기 몰드와 상기 기판 간의 위치 관계의 조절은 상기 제 2 압력 설정치에서 또는 그 이하에서 실시하는 것이 바람직하다. 면내 방향의 얼라인먼트 공정을 수행한 후에는, 상기 패턴 형성재를 경화시키기 위한 에너지원(예를 들면, UV 광원)으로부터의 에너지 조사를 상기 제 2 압력 설정치 혹은 그 이하에서 수행하는 것이 바람직하다.

또, 임프린트 장치는 본 발명의 이하의 실시예에서 더욱 구체적으로 설명된 다.

(제 3 실시형태： 칩의 제조 방법)

다음에, 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 칩의 제조 방법에 대해 설명한다.

본 실시형태의 칩의 제조 방법에서는, 임프린트 장치로서, 후술하는 실시예에서 사용되는 임프린트 장치를 이용하는 것이 가능하다.

더욱 구체적으로는, 몰드의 임프린트 패턴을 패턴 형성재(예를 들어, 광경화성 수지 재료) 상에 임프린트한다. 물론, UV 광선 등의 에너지 조사에 의해 임프린트 패턴이 임프린트된 후의 광경화성 수지는 통상은 그의 광경화성을 잃는다.

그 후, 패턴 형성재를 마스크로서 이용해서 상기 기판(예를 들면, 실리콘 기판)의 에칭을 수행한다.

또, 수지 재료상에 형성된 오목부에서의 해당 수지 재료의 부분(이하, 이 부분은 "나머지 막"으로도 칭함)을, 필요에 따라서, 애싱(ashing)(산소 반응성 에칭)에 의해 해당 나머지 막의 두께에 따라 제거할 수도 있다.

상기에서 설명한 것처럼, 실리콘이나 산화물의 박막을 포함한 기판상에 여러 가지 패턴을 형성하는 것이 가능하다. 즉, 통상의 반도체 프로세스에 있어서의 리소그래피 공정 대신에, 임프린트 공정을 제조 공정에 도입함으로써, 트랜지스터나 메모리를 포함한 소위 반도체 칩을 제조할 수 있다. 덧붙여, 칩은 반도체 물품뿐만 아니라, 석영 기판에 유로 등을 형성해서 만들어진 바이오 칩도 포함한다.

(제 4 실시형태：펄스 에너지 조사)

본 발명의 제 4 측면에 의한 임프린트 방법에 있어서, 몰드와 웨이퍼 등의 피가공부재 간에 개입된 수지 재료에, 펄스형상의 에너지(광 또는 열)를 인가하여 수지재료의 경화상태를 제어한다. 예를 들면, 몰드의 이면이나 내부에 전기 도전성 막을 배치하고, 이 전기 도전성 막의 통과에 의해 발생되는 전류를 펄스 전류로서 사용할 수 있다.

이하에, 본 발명의 실시예에 의거해서 더욱 설명한다.

［ 실시예 1］

실시예 1에 있어서는, 본 발명을 적용한 가압 가공 장치(임프린트 장치)의 구성예에 대해 설명한다.

도 4는 본 실시예에 있어서의 가압 가공 장치의 구성예를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 가압 가공 장치는 하우징(4101), 스테이지(4102), 척(chuck)(4103), 워크(기판)(4104), 몰드(4105), 로드 셀(4106), 스코프(scope)(4107), 레이저(4108), 포토다이오드(4109), UV 광원(4110), 디스펜서(4111), 스테이지 가동부(4112), 도포 제어 회로(4120), 위치 검출 회로(4121), 노광량 제어 회로(4122), 충전량 검출 회로(4123), 압력 검출 회로(4124), 압력 제어 회로(4125), 위치 제어 회로(4126), 프로세스 제어 회로(4127) 및 충전량 제어 회로(4128)이다. 또한, 몰드(4105)와 기판(4104) 사이에 개입된 수지 재료는 도 4에 도시되어 있지 않다.

도 4에 표시된 바와 같이, 몰드(4105)와 워크(기판)(4104)는 서로 대향해서 배치되어 있다. 몰드(4105)는 투명 재료로 이루어지고 워크(4104)에 대면하는 면에 소망의 임프린트 패턴을 지닌다. 몰드(4105)는 로드 셀(4106)을 통해 하우징(4104)에 접속되어 있다. 몰드(4105)용 투명 재료는 석영, 사파이어, TiO₂, SiN 등으로부터 적절하게 선택될 수 있다. 워크(4104)와 대면하는 몰드(4105)의 표면에는 통상 실란 커플링제 등에 의해 처리를 수행함으로써 이형처리를 행하는 것이 일반적이다.

스코프(4107)는 렌즈계와 CCD 카메라에 의해 구성되고, 몰드(4105), 워크(4104) 및 이들 사이의 간격 에 대한 정보를 화상으로서 취득한다.

하우징(4101)의 몰드(4105)의 이면에 대향해서 배치된 부분에는, UV 광원(4110)이 배치되어 있다. 레이저(4108)와 포토다이오드(4109)는 몰드(4105)와 워크(4104) 사이의 간격에 그들의 광축이 교차하도록 배치된다. 광축 간의 교차 각도는 몰드(4105) 및 워크(4104)의 표면에 의해서 반사한 레이저(4108)로부터의 방출된 광이 포토다이오드(4109)에 직접 입사되지 않도록 설정된다.

워크(4104)는 척(4103)을 통해 스테이지(4102)에 장착된다. 또, 스테이지(4102)는 6축(x, y, z, θ, α 및 β)에 대해서 가동 방향을 가져, 하우징(4101)에 부착된다.

디스펜서(4111)는 워크(4104) 상의 임의의 위치와 대향해서 배치될 수 있도록 스테이지(4102)의 가동 범위 내의 z-방향으로 지지부재를 통해 하우징에 부착된 다.

프로세스 제어 회로(4127)는 도포 제어 회로(4120), 위치 검출 회로(4121), 노광량 제어 회로(4122), 충전량 검출 회로(4123), 압력 검출 회로(4124), 압력 제어 회로(4125), 위치 제어 회로(4126) 및 충전량 제어 회로(4128)에 지시를 내린다. 또한, 프로세스 제어 회로(4127)는 프로세스를 진행시킴과 동시에 상기 회로로부터의 출력 데이터를 받는다.

도포 제어 회로(4120)는 디스펜서(4111)를 제어해서 워크(4104) 상에 광경화 수지 재료(4155)를 도포한다.

노광량 제어 회로(4122)는 UV 광원을 제어하여 노광을 수행한다.

위치 검출 회로(4121)는 스코프(4107)에 의한 취득 화상을 화상-처리하여, 몰드(4105)와 워크(4104) 간의 위치 관계를 산출한다.

충전량 검출 회로(4123)는 레이저(4108)에 의해 레이저광을 방출해서, 포토다이오드(4109)에 의한 검출 결과로부터 몰드(4105)와 워크(4104) 간의 간격에 수지 재료의 충전량을 산출한다.

압력 검출 회로(4124)는 로드 셀(4106)의 검출 신호와 피가공부의 면적으로부터 몰드(4105)와 워크(4104) 간의 간격에 가해진 압력을 산출한다.

압력 제어 회로(4125)는 몰드(4105)와 워크(4104) 간의 간격에 소망의 압력이 가해지도록 스테이지(4102)를 제어한다.

위치 제어 회로(4126)는 몰드(4105)와 워크(4104)가 소망의 위치 관계가 되도록 스테이지(4102)를 제어한다.

충전량 제어 회로(4128)는 수지 재료의 충전량이 몰드(4105)와 워크(4104) 간의 간격에 소망의 값으로 되도록 압력 제어 회로(4125)와 위치 제어 회로(4126)에 지시를 내린다. 또, 충전량 제어 회로(4128)는 압력 제어 회로(4125)와 위치 제어 회로(4126) 간의 절환을 수행한다.

덧붙여, 각 기구의 배치, 방식 등은 본 실시예에 기재된 것으로 한정되지 않고, 다른 구성으로 변경해도 된다. 예를 들어, 워크(4104) 대신에 몰드(4105)를 이동시키는 것도 가능하다.

다음에, 본 실시예에 있어서의 가압 가공 공정을 설명한다.

우선, 워크(4104) 상의 피가공 부분을 디스펜서(4111)에 대향시켜 배치하고, 이로부터 피가공부에 UV 경화 수지 재료를 도포한다.

다음에, 이 피가공 부분을 몰드(4105)에 대향하도록 이동시킨다. 이어서, 워크(4104)와 몰드(4105)를 서로에 대해서 꽉 눌러, 이들 사이의 간격에 높은 압력을 가해서 상기 간격에 수지 재료의 고속 충전을 가능하게 한다.

이어서, 수지 재료의 충전의 완료가 검출된 시점에서, 압력을 저하시켜, 워크(4104)와 몰드(4105) 간의 위치 관계를 조정한다.

다음에, UV 광(광선)을 조사해서 워크(4104)와 몰드(4105) 간의 간격에 수지 재료를 경화시킨다.

마지막으로, 워크(4104)와 몰드(4105)를 서로 떨어뜨려서 경화된 수지 재료를 몰드(4105)로부터 이형시킨다.

이상의 가공 공정을 통해, 워크(4104) 상의 수지층에 몰드(4105)의 표면 임 프린트 패턴이 임프린트된다.

또, 워크(4104) 상의 다른 부분에 대해서는, 상기 가공 공정을 수행하고, 이 조작을 반복함으로써, 스테퍼 또는 스캐너 등의 대표적인 광노광 장치의 경우에와 마찬가지로 워크(4104)에 복수개의 임프린트 패턴을 형성하는 것도 가능하다.

또한, 수지 재료의 도포 방법은 본 실시예에 기재된 것으로 한정되지 않고, 적절하게 선택가능하다. 예를 들어, 다른 장치를 이용함으로써 수지 재료의 도포를 수행하는 것도 가능하다.

더욱이, 보다 높은 가공 정밀도가 요구되는 경우나, 수지 재료의 경화 수축, 각 부재의 열변형, 주위 부재로부터의 진동 등에 의해 수지 재료의 경화 중이나 경화 후의 위치 어긋남이 문제로 되는 경우에 대해서는, UV 광의 조사중이나, 박리 공정까지의 기간 동안 위치 관계의 조정을 계속해도 된다.

다음에, 본 실시예에 있어서의 압력 제어에 대해 도 5A 내지 도 5D를 참조하면서 설명하며, 이들 도면에는 압력의 제어량과 그 시간적 변화가 표시되어 있다.

도 5A 내지 도 5D에 있어서, 충전 기간은 수지 재료를 충전하는 기간이고, 얼라인먼트 노광 기간은 위치 관계의 조정 및 UV 광의 조사를 수행하는 기간이다.

각 기간에 있어서의 압력의 값은 수지의 특성, 몰드의 강도, 요구되는 정밀도, 요구되는 처리량 등의 균형의 관점에서 적절하게 결정된다. 예를 들어, 압력치는 충전 기간에는 1 MPa이고, 얼라인먼트 노광 기간에는 0.05 MPa이다.

도 5A는 압력 제어용의 전체 기간을 고압의 인가하에 수지 재료가 충전되는 충전 기간과, 저압에서 고정밀도의 얼라인먼트와 수지 재료의 경화를 실시하는 얼 라인먼트 노광 기간으로 나누어서 가압 공정을 실시하는 일례를 표시한 것이다. 이러한 가압 공정을 수행함으로써, 높은 처리량 및 고정밀도를 제공할 수 있는 가압 가공 장치(임프린트 장치) 및 가압 가공 방법(임프린트 방법)을 실현할 수 있다.

도 5B는 충전 기간과 얼라인먼트 노광 기간 사이에, 얼라인먼트 노광 기간보다 낮은 압력치 혹은 부의 가압력으로 가압을 수행하는 완화(경감) 기간을 마련한 일례를 표시하고 있다. 이 예에 있어서는, 예를 들어, 수지 재료의 관성이 큰 경우에도, 정밀한 충전량 제어를 행하는 것이 가능하므로, 보다 높은 압력의 인가하에서의 충전 시간의 단축과, 보다 정밀한 가공 형상을 실현할 수 있다. 또, 수지 재료 내의 잔류 응력을 완화시킴으로써, 성형 후의 형상 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 각 부재의 치수 및 기계적 정수, 액의 특성 등으로부터, 압력 혹은 가공 결과를 계산할 수 있거나 혹은 경험적으로 추측할 수 있는 경우, 실제 측정된 압력 대신에 제어량으로서 위치를 이용하는 것도 가능하다.

도 5C 및 도 5D는 각각 도 5A 및 도 5B의 제어량으로서의 압력을 스테이지(4102)의 z-방향(도 4)의 위치 제어량으로 변경한 예를 표시한 것이다. 이들 예에 있어서, 몰드(4105)와 워크(4104)의 치수나 기계적 정수의 불균일, 수지 재료의 점성이나 도포량, 스테이지의 위치 오차, 온도 변화 등에 의한 각 부재의 변형 등에 의해, 압력이나 가공 결과의 불균일을 일으키는 경우가 있다. 그러나, 이 불균일이 허용가능한 경우에 있어서는, 압력의 검출 및 제어 기구를 생략할 수 있어, 보다 간편하고 저비용의 장치를 실현할 수 있다.

또, 제어에 이용하는 위치 정보로서는, 몰드(4105)와 워크(4104) 간의 간격을 직접 계측함으로써, 혹은 척 등의 다른 부재의 위치를 계측함으로써 얻어지는 다른 위치 정보도 사용 가능하다.

다음에, 본 실시예에 있어서의 충전량의 검출에 대해서는 수지 재료의 충전 과정을 설명하기 위한 모식도인 도 6A 내지 도 6C를 참조하면서 설명한다.

도 6A 내지 도 6C에 있어서, (6104)는 워크(기판), (6105)는 몰드, (6108)은 레이저, (6109)는 포토다이오드, (6201)은 수지재료를 나타낸다.

도 6A는 가압 전의 상태를 나타낸 것이다. 가압 하에, 도 6B에 표시한 상태를 통해 도 6C에 표시한 상태로 수지재료(6201)의 충전 상태가 진행되어, 수지재료(6201)의 충전이 완료되게 된다.

도 6A에 나타낸 상태에 있어서, 레이저(6108)로부터 방출된 레이저광은 몰드(6105)와 워크(6104)의 표면에서 반사되지만, 레이저(6108)와 포토다이오드(6109)의 상기 기재된 배치로 인해 포토다이오드(6109)에는 입사되지 않는다.

수지 재료 충전 상태가 도 6B에 나타낸 상태로 진행되어 수지 재료(6201)와 몰드(6105) 사이의 계면에 레이저광이 횡단하게 되면, 그 계면에서 반사· 산란된 레이저광은 포토다이오드(6109)에 입사한다.

게다가, 수지 재료 충전 상태가 도 6C에 나타낸 상태로 더욱 진행되어, 상기 계면이 레이저광으로부터 벗어나면, 다시 포토다이오드(6109)에 입사하는 광은 없어진다.

도 7은 상기 과정에 있어서의 포토다이오드의 출력 신호의 시간 변화의 예를 나타낸 것이다.

본 실시예에 있어서는, 도 7에 표시된 절환 시각에, 충전 기간의 종료 동작, 즉, 가압력의 감소가 개시된다.

덧붙여, 충전량의 검출 방법에 대해서는, 본 실시예에 기재된 것으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 스코프(4107)에 의해 수지 재료의 증대 영역을 화상으로서 취득해서, 화상 처리를 통한 충전량을 산출하는 바와 같은 다른 검출 방법도 적용 가능하다. 또, 장치 구성상의 이유에 의해, 충전량의 검출점이 몰드의 중심으로 가깝게 되지 않을 수 없는 경우, 그리고, 수지 재료의 특성에 의해 충전 속도가 낮은 경우에는, 전술한 충전량의 검출 시각부터 일정시간을 경과한 후 충전 기간의 종료 동작을 개시하는 등의 방법도 적용 가능하다. 게다가, 충전 시간의 불균일이 적은 경우, 그리고 충전 시간의 불균일에 의한 처리량이나 가공 정밀도의 저하를 허용할 수 있는 경우에 대해서는, 충전량을 검출하는 기구를 이용하지 않게 하는 것도 가능하다. 예를 들면, 충전량 제어 회로(4128)에 의해, 압력 인가 개시부터의 시간관리에 의해 충전 기간을 종료시키는 것도 가능하다. 그러한 경우에는, 충전량의 검출 및 제어 기구를 생략할 수 있어, 보다 간편한 저비용의 장치를 실현할 수 있다.

덧붙여, 면내 방향의 얼라인먼트를 정확하게 수행하기 위해서는, 0.01 내지 0.1 Mpa의 낮은 압력 혹은 그 낮은 압력보다 낮은 압력의 인가하에 얼라인먼트를 수행하는 것이 바람직하다.

　　

［ 실시예 2］

실시예 2에서는, 실시예 1의 구성예와는 다른 구성예에 대해 설명한다.

본 실시예와 실시예 1 간의 차이는, 압력 제어의 방법 뿐이기 때문에, 실시예 1과 공통되는 부분의 설명은 생략하고, 본 실시예의 압력 제어만을 설명한다.

도 8A 내지 도 8D는 각각 제어량과 그의 시간적 변화 간의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 8A 내지 도 8D는 각각 도 5A 내지 도 5D에 대응한다. 도 8A 내지 도 8D의 각각에 도시된 충전 기간에 있어서, 압력은 펄스 형상으로 인가된다.

본 실시예에서는, 충전 기간에 있어서, 실시예 1과 마찬가지로 수지 재료의 충전량을 검출하고, 그 검출된 충전량이 기준치에 이른 시(점)에서, 후속의 압력 인가를 중지하여, 얼라인먼트 노광 기간으로의 절환을 수행한다.

본 실시예의 압력제어방식에 대해서는, 기간의 절환은 각 펄스의 사이의 이산적인 타이밍에서 수행되므로, 충전량의 제어 분해능은 저하한다.

그러나, 예를 들면 수지 재료의 관성이 큰 경우나, 수지 재료의 충전 속도가 매우 높은 경우와 같이 충전량의 제어가 어려운 경우에도, 확실히 충전 기간을 종료시키는 것이 가능해져, 가공의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

덧붙여, 도 8A에 있어서, 충전 기간의 압력(가압력)의 하한은 얼라인먼트 노광 기간 등에 있어서의 압력치와 동일하도록 그려져 있지만, 얼라인먼트 노광 기간에 있어서의 압력치보다 낮거나 높아도 된다. 충전 기간의 압력의 하한치와 얼라인먼트 노광 기간에 있어서의 압력치 간의 차이는, 바람직하게는 0％ 내지 50％, 바람직하게는 0 내지 50％이내, 더욱 바람직하게는, 0 내지 15% 이내이다.

［ 실시예 3］

실시예 3에서는, 본 발명에 의한 가압 가공 방법(임프린트 방법)을 설명한다.

구체적으로는, 본 실시예의 가압 가공 방법에서는, 몰드와 피가공부재의 적어도 한쪽으로부터 펼스 형상 에너지를 인가함으로써, 이들 몰드와 피가공부재 사이에 개재된 수지가 경화된다. 수지 재료의 경화의 결과, 상기 몰드의 가공면에 형성된 패턴을 상기 수지 재료상에 형성하는 것이 가능하다.

펄스 형상 에너지로서는, 광경화성 수지 재료를 이용할 경우 UV 광선이나 레이저광을 이용하는 것이 가능하다. 또, 열적 효과를 이용하는 경우에는, 예를 들어 적외선을 이용할 수 있다.

전술한 바와 같이, 펄스형상으로 경화를 위한 에너지를 인가함으로써, 수지 재료의 경화 상태의 제어성은 개선된다.

본 실시예는 수지 재료에 대해 가해진 압력의 제어를 행하는 상기 실시예 1 및 실시예 2에도 적용가능하다. 본 발명은 실시예 1 또는 실시예 2의 압력 제어를 행하는 일없이 본 실시예(실시예 3)의 가압가공방법만을 수행하는 구성도 포함한다.

본 발명은 본 명세서에 개시된 구조를 참조해서 설명하였으나, 개시된 상세로 한정되지 않고, 본 출원은 이하의 청구범위의 범위나 개량의 목적 내에 들어올 수 있는 그러한 변형이나 변경도 망라하고자 한다.

이상, 본 발명의 임프린트 방법, 임프린트 장치 및 칩의 제조방법에 있어서 높은 처리량을 실현하는 것이 가능해진다.

Claims (15)

1. 몰드의 임프린트 패턴을 기판상의 패턴 형성재에 임프린트 시키는 임프린트 방법으로서,

   상기 임프린트 패턴과 상기 패턴 형성재를 서로 접촉시키는 공정;

   상기 몰드와 상기 기판 사이에 제 1 압력을 가하여, 상기 임프린트 패턴과 상기 패턴 형성재 간의 접촉 면적을 증가시키는 공정; 및

   상기 제 1 압력보다 낮은 제 2 압력에서 상기 몰드와 상기 기판 간의 위치 관계를 조절하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 임프린트 패턴과 상기 패턴 형성재 간의 접촉 면적의 증가 동안 제 1 압력은 증가하고, 제 2 압력은 상기 증가한 제 1 압력보다 낮은 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 임프린트 패턴과 상기 패턴 형성재 간의 접촉 면적의 증가 동안, 제 1 압력은 증가와 감소를 반복하고, 제 2 압력은 상기 증가한 제 1 압력보다 낮은 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 패턴 형성재는 상기 몰드와 상기 기판 간의 위치 관계를 조절한 후 경화되는 수지 재료인 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 패턴 형성재는 상기 몰드와 상기 기판 간의 위치 관계를 조절한 후, 이 위치 관계를 유지하도록 상기 몰드 및 기판 중의 적어도 한쪽의 위치를 제어하는 동안 경화되는 수지 재료인 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 위치 관계는 상기 제 1 압력의 가압 축에 수직인 면내 방향에서 조절되는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 위치 관계는 상기 제 1 압력의 가압 축과 평행한 방향에서의 상기 몰드와 상기 기판 간의 간극인 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
8. 제 1항에 있어서, 상기 임프린트 패턴과 상기 패턴 형성재 간의 접촉 면적을 증가시키는 동안, 초음파 진동을 상기 기판 혹은 상기 몰드에 가하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
9. 제 1항에 있어서, 상기 몰드와 상기 기판 사이에 상기 제 1 압력을 가한 후 그리고 상기 제 2 압력을 가하기 전에, 상기 제 2 압력보다 낮은 압력 혹은 부(負)의 압력을 상기 몰드와 기판 사이에 인가하여, 가압력을 완화시키는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
10. 제 1항에 있어서, 상기 임프린트 패턴과 상기 패턴 형성재 간의 접촉 면적의 증가 동안, 상기 몰드와 상기 기판 사이에 가해진 압력은 펄스형상 방식으로 변화되는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
11. 몰드의 임프린트 패턴을 기판상의 패턴 형성재에 임프린트 시키는 임프린트 장치로서,

    상기 몰드를 보유하기 위한 몰드 유지부;

    상기 기판을 탑재하기 위한 기판 스테이지;

    상기 몰드와 상기 기판 사이에 가해진 압력 혹은 하중을 검출하기 위한 검출부;

    상기 몰드와 상기 기판 사이에 가해진 압력을 제어하기 위한 압력 제어부;

    상기 몰드와 상기 기판 간의 위치 관계를 조절하기 위한 위치 조절부; 및

    상기 임프린트 패턴과 상기 기판상의 패턴 형성재 간의 접촉 상태에 관한 정보를 취득하기 위한 정보 취득부를 포함하고;

    상기 압력 제어부는 제 1 압력치 및 상기 제 1 압력보다 낮은 제 2 압력치를 설정할 수 있고, 상기 정보 취득부로부터의 정보에 의거해서 상기 제 1 압력치로부터 상기 제 2 압력치로 압력설정치를 변경하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
12. 제 11항에 있어서, 상기 위치 조절부는 상기 몰드와 상기 기판 간의 위치 관 계를 상기 제 2 압력치에서 조절하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
13. 제 11항에 있어서, 상기 패턴 형성재를 경화시키기 위한 에너지원을 더 포함하고, 상기 패턴 형성재는 상기 에너지원에 의해 상기 제 2 압력 설정치에서 경화되는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
14. 제 11항에 의한 임프린트 장치를 준비하는 공정;

    상기 몰드의 임프린트 패턴을 상기 기판상의 패턴 형성재에 임프린트 시키는 공정; 및

    상기 패턴 형성재를 마스크로서 이용해서 상기 기판의 에칭을 수행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩의 제조 방법.
15. 몰드의 임프린트 패턴을 기판상의 패턴 형성재에 임프린트 시키는 임프린트 방법으로서,

    상기 임프린트 패턴과 상기 패턴 형성재를 서로 접촉시키는 공정;

    상기 몰드와 상기 기판 사이에 제 1 하중을 인가하여 상기 임프린트 패턴과 상기 패턴 형성재 간의 접촉 면적을 증가시키는 공정; 및

    상기 제 1 하중보다 작은 제 2 하중에서 상기 몰드와 상기 기판 간의 위치 관계를 조절하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.

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