KR20170031710A - 스텝 앤드 리피트식 임프린트 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20170031710A
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유키히로 미야자와
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소켄 케미칼 앤드 엔지니어링 캄파니, 리미티드
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Abstract

임프린트 때에 불량이 발생하거나 몰드가 파손되거나 하는 것을 억제할 수 있는 스텝　앤드　리피트식 임프린트 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 스테이지 기재를 재치하는 스테이지와, 상기 스테이지에 대하여 상대이동 가능하도록 구성되는 동시에 상기 스테이지 기재에 대향하도록 가요성기재를 유지하는 위치 결정 기구와, 상기 가요성기재를 휘게 하면서 상기 가요성기재를 상기 스테이지 기재를 향하여 가압하는 가압 기구를 갖추고 상기 스테이지 기재와 상기 가요성기재의 한쪽은 요철 패턴을 가지고 상기 스테이지 기재와 상기 가요성기재의 다른 한쪽은 상기 요철 패턴이 전사되는 피전사 수지층을 갖추고 상기 가압 기구가 상기 가요성기재를 휘게 하면서 상기 스테이지 기재를 향하여 가압하는 것에 의해 상기 요철 패턴이 상기 피전사 수지층에 전사되도록 구성되는 스텝　앤드　리피트식 임프린트 장치가 제공된다.

Description

스텝 앤드 리피트식 임프린트 장치 및 방법{Step and repeat type imprinting device and method}
본 발명은 스텝　앤드　리피트식 임프린트 장치 및 방법에 관한　것이다.
임프린트 기술이란, 요철 패턴을 가지는 몰드를 기재 상의 액상수지 등의 전사(轉寫) 재료에 가압하고 이에 의해 몰드의 패턴을 전사 재료에 전사하는 미세가공 기술이다. 미세한 요철 패턴으로서는, 10nm 레벨의 나노 스케일로부터 100㎛ 정도의 스케일까지 존재하고 반도체재료, 광학재료, 저장　매체, 마이크로 머신, 바이오, 환경 등 여러가지 분야에서 사용되고 있다.
그러나, 나노 오더가 미세한 요철 패턴을 표면에 가지는 몰드는 패턴의 형성에 시간이 걸리기 때문에 상당히 고가이다. 때문에, 나노 오더가 미세한 요철 패턴을 표면에 가지는 몰드의 대형화(대면적화)는 곤란하다.
그래서, 특허문헌1에서는 작은 몰드를 이용한 임프린트를 가공 영역이 겹치지 않도록 몰드의 위치를 어긋나게 하면서 되풀이함으로써 대면적의 임프린트를 가능하게 하고 있다(스텝 앤드 리피트).
일본등록특허 제4262271호
특허문헌1의 방법에서는 몰드의 요철 패턴을 전사 재료에 수직방향으로 가압한 상태에서 전사 재료를 노광하여 경화시킴으로써 요철 패턴이 반전된 반전 패턴을 가지는 경화 수지층을 형성하고, 그 후, 몰드를 경화 수지층으로부터 수직방향으로 떼는 공정이 반복된다.
특허문헌 1의 방법에서는 몰드를 전사 재료에 가압할 때에 양자 간에 에어가 끼여버려 요철 패턴이 적절하게 전사되지 않을 경우가 있어, 에어를　빼기 위하여 고압 프레스 하면 몰드 또는 기재가 파손되는 우려가 있다. 또한, 경화 수지층의 형성 후에 몰드를 뗄 때에, 경화 수지층에 형성된 반전 패턴이 손상되는 경우가 있다. 게다가, 전사 재료를 도포하는 기재를 재치(載置)하는 스테이지 상하면의 평면도 및 평행도의 영향이 전사 정도에 크게 영향을 준다. 이러한 문제는 몰드의 대형화에 따라 더 심각해진다.
본 발명은 이러한 실정에 비추어 진행한 것이며, 임프린트 불량이 발생하거나 몰드가 파손되거나 하는 것을 억제할 수 있는 스텝　앤드　리피트식 임프린트 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 스테이지 기재를 재치하는 스테이지와, 상기 스테이지에 대하여 상대이동 가능하도록 구성되는 동시에 상기 스테이지 기재에 대향(對向)하도록　가요성기재를 유지하는 위치 결정 기구와, 상기 가요성기재를 휘어지게 하면서 상기 가요성기재를 상기 스테이지 기재를 향하여 가압하는 가압 기구를 갖추고, 상기 스테이지 기재와 상기 가요성기재의 한쪽은 요철 패턴을 가지고 상기 스테이지 기재와 상기 가요성기재의 다른 한쪽은 상기 요철 패턴이 전사되는 피전사 수지층을 갖추고, 상기 가압 기구가 상기 가요성기재를 휘어지게 하면서 상기 스테이지 기재를 향하여 가압함으로써 상기 요철 패턴이 상기 피전사 수지층에 전사되도록 구성되는 스텝　앤드　리피트식 임프린트 장치가 제공된다.
본 발명에서는 스테이지에 대하여 상대이동 가능한 위치 결정 기구에 유지된 가요성기재를 휘게 하면서 스테이지 위에 재치된 스테이지 기재에 가압함으로써 요철 패턴의 전사를 진행하고 있다. 이러한 구성에 의하면, 가요성기재와 스테이지 기재의 사이의 에어 빼기가 용이한 동시에 전사 후에 양자를 분리시키는 것도 용이하다. 그리고, 특허문헌1의 방법에 비하여 스테이지의 상하면의 평면도 및 평행도의 영향이 작다. 이러한 구성에 의해 몰드의 대형화가 용이하다.
이하, 본 발명의 여러가지 실시 형태를 예시한다. 이하에 나타내는 실시 형태는 서로 조합가능하다.
바람직하게는, 상기 가압 기구는 상기 가요성기재 상에서 이동가능하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 위치 결정 기구 상기 가압 기구의 이동 방향에 거의 수직하는 방향으로 이동가능하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 위치 결정 기구는 상기 가압 기구의 이동 방향에 거의 동일한 방향으로 이동가능하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 위치 결정 기구는 상기 스테이지 위에 설치된 고정 마크와 상기 위치 결정 기구에 설치된 이동 마크를 이용하여 위치 결정된다.
바람직하게는, 상기 고정 마크는 상기 스테이지 위에 다수 설치된 네모줄칸이다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 스테이지 위에 재치되는 스테이지 기재와, 상기 스테이지에 대하여 상대이동 가능하도록 유지된 가요성기재를 대향(對向)시킨 상태에서 상기 가요성기재를 휘게 하면서 상기 가요성기재를 상기 스테이지 기재를 향하여 가압함으로써 상기 스테이지 기재와 상기 가요성기재의 한쪽에 설치된 요철 패턴을 상기 스테이지 기재와 상기 가요성기재의 다른 한쪽에 설치된 피전사 수지층에 전사시키는 전사 공정과, 상기 가요성기재를 이동시켜 상기 전사 공정을 실시하는 반복 공정을 갖추는, 스텝　앤드　리피트식 임프린트 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 가요성기재는 상기 가요성기재 상에서 가압 기구를 이동시키는 것에 의해 상기 스테이지 기재를 향하여 가압된다.
바람직하게는, 상기 반복 공정은 상기 가압 기구의 이동 방향에 거의 수직하는 방향으로 상기 가요성기재를 이동시켜 상기 전사 공정을 실시하는 공정을 포함한다.
바람직하게는, 상기 반복 공정은 상기 가압 기구의 이동 방향에 거의 동일한 방향으로 상기 가요성기재를 이동시켜 상기 전사 공정을 실시하는 공정을 포함한다.
도1은 본 발명의 제1실시 형태의 스텝 앤드 리피트식 임프린트 장치의 구성을 나타내고 (a)는 정면도, (b)는 평면도이다.
도2는 도1의 임프린트 장치에 의한 스텝 앤드 리피트식 임프린트 방법의 설명 도이며, (a)는 정면도, (b)는 평면도이다.
도3은 도1의 임프린트 장치에 의한 스텝 앤드 리피트식 임프린트 방법의 설명 도이며, (a)는 정면도, (b)는 평면도이다.
도4는 도1의 임프린트 장치에 의한 스텝 앤드 리피트식 임프린트 방법의 설명 도이며, (a)는 정면도, (b)는 평면도이다.
도5는 도1의 임프린트 장치에 의한 스텝 앤드 리피트식 임프린트 방법의 설명 도이며, (a)는 정면도, (b)는 평면도이다.
도6은 본 발명의 제2실시 형태의 스텝 앤드 리피트식 임프린트 장치의 구성을 나타내고, (a)는 정면도, (b)는 평면도이다.
도7은 도6의 임프린트 장치에 의한 스텝 앤드 리피트식 임프린트 방법의 설명 도이며, (a)는 정면도, (b)는 평면도이다.
도8은 도6의 임프린트 장치에 의한 스텝 앤드 리피트식 임프린트 방법의 설명 도이며, (a)는 정면도, (b)는 평면도이다.
도9는 도6의 임프린트 장치에 의한 스텝 앤드 리피트식 임프린트 방법의 설명 도이며, (a)는 정면도, (b)는 평면도이다.
도10은 본 발명의 제3실시 형태의 스텝 앤드 리피트식 임프린트 장치의 구성을 나타내고, (a)는 정면도, (b)는 평면도이다.
도11은　도10의 임프린트 장치에 의한 위치 맞춤의 방법의 설명도이며, (a)는 정면도, (b)는 평면도이다.
도12는　도11의 상태에서 촬상부(37a), (37b)가 촬상한 화상(畵像)을 나타내고, (a)~ (b)는 보정 전의 상태, (c)~ (d)는 경사 보정 후의 상태, (e)~ (f)는 긴변방향 위치 보정 후의 상태를 나타낸다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명한다.
1. 제1실시 형태
도1에 도시한　바와　같이, 본 발명의 제1실시 형태의 스텝 앤드 리피트식 임프린트 장치는 스테이지 기재(3)를 재치하는 스테이지(1)와, 스테이지(1)에 대하여 상대 이동가능하도록 구성되는 동시에 스테이지 기재(3)에 대향하도록 가요성기재(9)를 유지하는 위치 결정 기구(5)와, 가요성기재(9)를 휘게 하면서 상기 가요성기재를 스테이지 기재(3)에 향하여 가압하는 가압 기구(7)를 갖춘다.
본 실시 형태에서는, 가요성기재(9)의 일부의 영역에는 요철 패턴(10)이 설치되어 있고 스테이지 기재(3)에는 요철 패턴(10)이 전사되는 피전사 수지층(11)이 형성된다. 그리고, 가압 기구(7)가 가요성기재(9)를 휘게 하면서 스테이지 기재(3)를 향하여 가압함으로써 요철 패턴(10)이 피전사 수지층(11)에 전사되도록 구성된다. 따라서, 요철 패턴(10)을 가지는 가요성기재(9)가 임프린트용 몰드로서 기능한다.
보다　구체적으로는, 위치 결정 기구(5)는 가요성기재(9)의 기단측을 유지하는 기단유지부(15)와, 가요성기재(9)의 선단(先端)측을 유지하는 선단유지부(25)를 갖춘다. 기단유지부(15)는 스테이지(1)의 긴변방향에 따라 이동가능하도록 구성된 긴변방향 구동부(15a)와, 긴변방향 구동부(15a)에 의해 지지되는 동시에 스테이지(1)의 단변방향으로 이동가능하도록 구성된 단변방향 구동부(15b)를 구비한다. 선단유지부(25)는 스테이지(1)의 긴변방향에 따라 이동가능하도록 구성된 긴변방향 구동부(25a)와, 긴변방향 구동부(25a)에 의해 지지되는 동시에 스테이지(1)의 단변방향으로 이동가능하도록 구성된 단변방향　구동부(25b)와, 단변방향　구동부(25b)에 의해 지지되는 동시에 스테이지(1)의 높이방향으로 이동가능하도록 구성된 높이방향 구동부(25c)를 갖춘다. 가요성기재(9)의 기단측은 단변방향　구동부(15b)에 의해 지지됨으로써 스테이지(1)위에서 2차원　이동가능하도록　되어 있다. 가요성기재(9)의 선단측은 높이방향　구동부(25c)에 의해 지지됨으로써　스테이지(1)위에서 삼차원 이동가능도록 되어 있다. 한편, 위치 결정 기구(5)의 구성은 여기에서 나타낸 것에 한정되지 않고　여러가지 구성의 물건이 이용가능하다. 예를 들면, 기단유지부(15)에도 높이방향　구동부를 설치하고 가요성기재(9)의 기단측을 높이방향　구동부에 지지시켜도 된다. 이 경우, 가요성기재(9)의 기단측도 스테이지(1) 위에서 삼차원 이동가능하도록 되기 때문에 가요성기재(9)와 스테이지 기재(3)의 사이의 간격의 조정이 보다 용이하게 된다. 또한, 단변방향에만 스텝 앤드 리피트하는 것이 필요할 경우에는, 긴변방향 구동부(15a),(25a)는 불필요하다.
가압 기구(7)는 회전축(7a)을 중심으로 회전가능한 원기둥 형상의 롤러(7b)로 구성되어 있다. 회전축(7a)은 스테이지(1)의 긴변방향에 따라 이동가능한 지지 기구(도시하지　않음)의 축받이에 지지되어 있다. 이러한 구성에 의해　롤러(7b)가 가요성기재(9)상에서 회전하면서 가요성기재(9)　상에서 이동함으로써, 가요성기재(9)를 스테이지 기재(3)에 대하여 가압하는 것이 가능하게　되어 있다. 한편, 가압 기구(7)는 가요성기재(9)를 휘게 하면서 스테이지 기재(3)를 향하여 가압할 수 것이면　되기　때문에, 롤러(7b)는 반드시 회전할 필요가 없고, 또한, 롤러(7b)의 대신에 판 형상의 블레이드를 이동시키는 구성으로 해도 된다. 또한, 가압 기구(7)는 이동하지 않고 가요성기재(9)를 휘게 하면서 가압하도록 구성해도 된다. 또한, 가압 기구(7)는 공기 등의 기체로 가요성기재(9)를 휘게 하면서 스테이지 기재(3)를 향하여 가압할 수 있는 것이면, 가요성기재(9)에 가압 기구(7)를 접촉시키지 않아도 된다.
여기에서, 본 실시 형태의 임프린트 장치를 이용하여 스텝 앤드 리피트　식의 임프린트를 실시하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도1에 도시한 바와　같이, 스테이지(1) 위에 스테이지 기재(3)를 재치하고 스테이지 기재(3) 상에 피전사 수지층(11)을 형성한다. 또한, 요철 패턴(10)을 가지는 가요성기재(9)를 위치 결정 기구(5)에 설치한다.
스테이지 기재(3)는 가요성을 가지고 있어도 되고 없어도 되며 투명해도 되고 투명하지 않아도 된다. 스테이지 기재(3)로서는, 수지기재, 석영기재, 실리콘(silicone)기재, 실리콘(silicon) 기재 등 여러가지 기재가 이용가능하다.
피전사 수지층(11)은 광경화성 수지조성물을 스테이지 기재(3)상에 도포함으로써 형성할 수 있다. 광경화성 수지조성물은 모노머와, 광개시제를 함유하고 활성 에너지선의 조사에 의해 경화하는 성질을 가진다. 「활성 에너지선」은, UV광, 가시광, 전자선　등의 광경화성 수지조성물을 경화가능한 에너지선의 총칭이다. 피전사 수지층(11)은 통상은 투명수지층이며，그 두께는 통상 50nm~1mm, 바람직하게는 500nm~500㎛이다. 이러한 두께로 하면 임프린트 가공을 실시하기 쉽다. 본 실시 형태에서는, 임프린트를 할 때마다 다음에 임프린트를 실시하는 영역에 피전사 수지층(11)을 형성하고 있다. 즉, 임프린트와 피전사 수지층(11)의 형성을 교대로 실시하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 최초에 임프린트를 실시하는 전영역에 피전사 수지층(11)을 형성해도 되고, 복수회 분의 임프린트에 상당하는 영역에 한번에 피전사 수지층(11)을 형성하여 피전사 수지층(11)을 형성하는 공정의 회수를 절감해도 된다.
가요성기재(9)는 가요성을 가지는 기재이다. 또한, 피전사 수지층(11)에의 활성 에너지선(27)(도2에 도시)의 조사는 통상 가요성기재(9)를 통하여 실시되기 때문에 가요성기재(9)는 투명한 것이 바람직하다. 가요성기재(9)는 예를 들면 수지기재이다. 이용가능한 수지로서는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네트, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리이미드, 폴리 설폰, 폴리에테르 설폰, 환상 폴리올레핀 및 폴리에틸렌 나프탈레이트 등을 들 수 있다.
요철 패턴(10)은 가요성기재(9)　상에 열가소성수지, 열경화성수지 또는 광경화성 수지를 도포하여 형성한 수지층에 형성할 수 있다. 도포하는 수지로서는, 광경화성 수지가 바람직하다. 구체적으로는, 아크릴수지, 스티렌수지, 올레핀 수지, 폴리카보네트 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 등을 들 수 있다. 또한, 수지는 불소화합물, 장쇄 알킬 화합물 및 왁스 등의 박리성분을 함유해도 된다. 요철 패턴(10)에 특히 제한은 없지만, 주기 10nm~2mm, 깊이 10nm~500㎛, 전사면 1.0~1.0×106mm2인 것이 바람직하고 주기 20nm~20㎛, 깊이 50nm~1㎛, 전사면 1.0~0.25×106mm2인 것이 보다 바람직하다. 이렇게 설정하면 전사체에 충분한 요철 패턴(10)을 전사할 수 있다. 표면형상으로서는 모스 아이, 선, 원주, 모놀리스, 원추, 다각추, 마이크로렌즈를 들 수 있다.
다음, 위치 결정 기구(5)및 가압 기구(7)를 도1에 나타내는 위치에 이동시킨다. 가압 기구(7)는 기단유지부(15)에 가까운 위치에 배치되어 있고 선단유지부(25)의 높이방향 구동부(25c)는 비교적 높은 위치에 있다. 이 상태에서는 가요성기재(9)가 휘여진 상태로　되어　있다. 가압 기구(7)는 피전사 수지층(11)의 윗쪽에 위치하지 않아 요철 패턴(10)은 피전사 수지층(11)에 전사되지 않는다.
다음, 도1의 상태로부터 가압 기구(7)를 도1의 화살표X로 나타내는 방향으로 이동시키는 동시에 높이방향　구동부(25c)를 하강시켜 도2에 나타내는 상태로 한다. 이 때, 요철 패턴(10)의 끝단이 최초로 피전사 수지층(11)에 접촉하고 높이방향　구동부(25c)의 하강 및 가압 기구(7)의 이동에 따라 요철 패턴(10)과 피전사 수지층(11)의 접촉 면적이 서서히 증대하면서 요철 패턴(10)이 피전사 수지층(11)에 가압되어 최종적으로 요철 패턴(10)의 전체가 피전사 수지층(11)에 전사된다. 이러한 전사 방법에 의하면, 에어 빼기가 양호하여 고압 프레스가 불필요하다. 또한, 스테이지(1)의 상하면의 평면도 및 평행도의 영향을 받기 어렵다.
다음, 도2에 도시한　바와　같이, 요철 패턴(10)이 피전사 수지층(11)에 가압된 상태에서 가요성기재(9)를 통하여 피전사 수지층(11)에 활성 에너지선(27)을 조사함으로써 피전사 수지층(11)을 경화시킨다. 이로 인해, 도3(b) 및 도4에 도시한　바와　같이, 요철 패턴(10)이 반전된 반전 패턴(10r)을 가지는 경화 수지층(29)이 형성된다. 한편, 가압 기구(7)가 투명한 경우에는, 도2와 같이 피전사 수지층(10)　위에 가압 기구(7)를 배치한 상태에서 활성 에너지선(27)의 조사를 실시할 수 있다. 한편, 가압 기구(7)를 도1에　나타낸　바와　같이　기단유지부(15)에 가까운 위치에 퇴피(退避)시킨 상태에서 활성 에너지선(27)의 조사를 실시해도 된다.
다음, 가압 기구(7)가 피전사 수지층(11) 위에 있을 경우에는 가압 기구(7)를 기단유지부(15)에 가까운 위치에 퇴피시키고 높이방향 구동부(25c)를 상승시킴으로써 요철 패턴(10)을 경화 수지층(29)으로부터 박리시킨다. 이때, 가요성기재(9)를 휘게 하면서 요철 패턴(10)의 끝단으로부터 서서히 박리가 진행되기　때문에 박리　시에 필요한 힘이 비교적 작아 요철 패턴(10) 및 반전 패턴(10r)이 손상하는 리스크를 저감시킬 수 있다.
다음, 도3에 도시한　바와　같이, 단변방향　구동부(15b),(25b)를 스테이지(1)의 단변방향으로 1스텝분 이동시키고, 같은 방법으로 반전 패턴(10r)을 가지는 경화 수지층(29)을 형성한다.
단변방향에의 스텝 앤드 리피트가 완료한 후에, 도4~도5에 도시한 바와 같이, 긴변방향 구동부(15a), (25a)를 스테이지(1)의 긴변방향에 1스텝분 이동시키고 같은 방법으로 반전 패턴(10r)을 가지는 경화 수지층(29)을 형성한다. 한편, 도시의 편의상, 도4~도5에서는, 긴변방향 구동부(25a) 및 단변방향 구동부(25b)는 도시하지 않았다.
이상의 공정을 되풀이함으로써, 스테이지 기재(3) 상에 필요한 면적의 반전 패턴(10r)이 형성된 미세구조체를 형성할 수 있다. 이 미세구조체는, 임프린트용 몰드, 마이크로 콘택트 프린트용 스탬퍼, 광학 시트(반사 방지 시트, 홀로그램 시트, 렌즈 시트, 편광분리 시트), 발수 시트, 친수 시트， 세포배양 시트 등에 이용가능하다.
스텝 앤드 리피트를 하는 순서는, 특히 한정되지 않고, 도5의 A, B, C, D, E, F의 순서, A, B, C, F, E, D의 순서, A, C, B, D, F, E의 순서 등이 예시된다.
2. 제2실시 형태
제1실시 형태에서는, 가요성기재(9)에 요철 패턴(10)을 설치하고 스테이지 기재(3)에 피전사 수지층(11)을 설치했지만, 본 실시 형태에서는, 도6에 도시한 바와　같이, 가요성기재(9)에 피전사 수지층(11)을 설치하고 스테이지 기재(3)에 요철 패턴(10)을 설치하고 가요성기재(9)를 이동시키면서 스텝　앤드　리피트식 임프린트를 실시한다. 따라서, 요철 패턴(10)을 가지는 스테이지 기재(3)가 임프린트용 몰드로서 기능한다.
본 실시 형태의 임프린트 장치의 기본구성은 제1실시 형태와 같고, 공통 부분의 설명은 생략한다. 본 실시 형태에서는, 가요성기재(9)에 스텝　앤드　리피트식 임프린트에 의해 대면적의 미세 패턴을 형성하기 때문에 제1실시 형태보다도 큰 가요성기재(9)가 필요하다. 그리고, 가요성기재(9)가 큰 분량만큼 이것을 지지하는 단변방향 구동부(15b) 및 높이방향 구동부(25c)를 크게 하고 있다. 또한, 도8에 도시한 바와　같이, 가요성기재(9) 상의 피전사 수지층(11)의 위치가 높이방향 구동부(25c)로부터 비교적 떨어져 있는 경우에도 가요성기재(9)를 휘게 하는 것이 가능하도록 높이방향　구동부(25c)의 가동영역이 제1실시 형태보다도 크게되어 있다.
여기에서, 본 실시 형태의 임프린트 장치를 이용하여 스텝 앤드 리피트식의 임프린트를 실시하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도6에 도시한　바와　같이, 스테이지(1) 위에 요철 패턴(10)을 가지는 스테이지 기재(3)를 재치한다. 또한, 가요성기재(9)를 위치 결정 기구(5)에 안장하고 가요성기재(9)에 피전사 수지층(11)을 형성한다.
다음, 위치 결정 기구(5)및 가압 기구(7)를 도6에 나타내는 위치에 이동시킨다. 가압 기구(7)는 피전사 수지층(11)의 바로 위보다도 기단유지부(15)에 가까운 위치에 배치되어 있고, 선단유지부(25)의 높이방향 구동부(25c)는 비교적 높은 위치에 있다. 이 상태에서는, 가요성기재(9)가 휘여진 상태로 되어 있다. 가압 기구(7)는 피전사 수지층(11)의 윗쪽에 위치하지 않아 요철 패턴(10)은 피전사 수지층(11)에 전사되지 않는다.
다음, 도6의 상태로부터 가압 기구(7)를 도6의 화살표X로 나타내는 방향으로 이동시키는 동시에 높이방향　구동부(25c)를 하강시켜 도7에 나타내는 상태로 한다. 이때, 요철 패턴(10)의 끝단이 최초로 피전사 수지층(11)에 접촉하고 높이방향 구동부(25c)의 하강 및 가압 기구(7)의 이동에 따라 요철 패턴(10)과 피전사 수지층(11)의 접촉 면적이 서서히 증대하면서 요철 패턴(10)이 피전사 수지층(11)에 가압되어，최종적으로 요철 패턴(10)의 전체가 피전사 수지층(11)에 전사된다. 이러한 전사 방법에 의하면, 에어 빼기가 양호하여 고압 프레스가 불필요하다. 또한, 스테이지(1)의 상하면의 평면도 및 평행도의 영향을 받기 어렵다.
다음, 도7에 도시한　바와　같이, 요철 패턴(10)이 피전사 수지층(11)에 가압된 상태에서 가요성기재(9)를 통하여 피전사 수지층(11)에 활성 에너지선(27)을 조사함으로써 피전사 수지층(11)을 경화시킨다. 이로 인해, 도8(b) 및 도9에 도시한　바와　같이, 요철 패턴(10)이 반전된 반전 패턴(10r)을 가지는 경화 수지층(29)이 형성된다.
다음, 가압 기구(7)가 피전사 수지층(11)　위에 있을 경우에는 가압 기구(7)를 기단유지부(15)에 가까운 위치로 퇴피시키고 높이방향　구동부(25c)를 상승시킴으로써 요철 패턴(10)을 경화 수지층(29)으로부터 박리시킨다. 이때, 가요성기재(9)를 휘게 하면서 요철 패턴(10)의 끝단으로부터 서서히 박리가 진행되기　때문에 박리　시에 필요한 힘이 비교적 작아 요철 패턴(10) 및 반전 패턴(10r)이 손상하는 리스크를 저감시킬 수 있다.
다음, 도8에 도시한　바와　같이, 단변방향　구동부(15b), (25b)를 스테이지(1)의 단변방향으로 1스텝분 이동시키고 같은 방법으로 반전 패턴(10r)을 가지는 경화 수지층(29)을 형성한다.
단변방향에의 스텝　앤드　리피트가 완료한 후에, 도9에 도시한　바와　같이, 긴변방향 구동부(15a), (25a)를 스테이지(1)의 긴변방향으로 1스텝분 이동시키고 같은 방법으로 반전 패턴(10r)을 가지는 경화 수지층(29)을 형성한다. 이상의 공정을 되풀이함으로써, 가요성기재(9)　상에 필요한 면적의 반전 패턴(10r)이 형성된 미세구조체를 형성할 수 있다.
3. 제3실시 형태
제1및 제2실시 형태에서는 기단유지부(15)및 선단유지부(25)의 각　구동부를 이동시킬 때의 위치 정도는 피이드 스크루우(feed screw) 등의 구동 기구의 정도에 의존하고 있지만, 고정도인 구동 기구는 상당히 고가인 문제가 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 비교적 싼값으로 고정도인 위치 결정을 가능하게 하는 점을 특징으로 한다. 한편, 본 실시 형태는 제1 및 제2실시 형태에 적용가능하여 공통 부분에 대해서는 설명을 되풀이하지 않는다. 또한, 도10~도11에서는, 본 실시 형태의 설명에 필요한 부분만을 도시하고 있다.
본 실시 형태에서는, 스테이지(1) 위에 정밀 스케일(41)이 재치되어 있다. 정밀 스케일(41)에, 다수의 네모줄칸(43)이 높은 치수정도(寸法精度)로 되어 있다. 제1　및 제2실시 형태에서의 스테이지 기재(3)는 정밀 스케일(41) 위에 재치된다. 스테이지 기재(3)로서는 투명기재를 이용할 수 있고 스테이지 기재(3)를 통하여 네모줄칸(43)이 관찰가능하도록　되어 있다. 네모줄칸(43)은 위치 결정 기구(5)의 위치 결정 시에 부동(不動)이며 특허청구의 범위의「고정 마크」로서 기능한다.
선단유지부(15)의 긴변방향 구동부(15a)의 거의 양단에는 마크(33a), (33b)를 가지는 투명판(31a), (3lb)이 설치된다. 마크(33a), (33b)는 위치 결정 기구(5)의 위치 결정　시에 이동하는 마크이며 특허청구의 범위의 「이동 마크」로서 기능한다.
또한, 스테이지(1)에는 촬상 기구(35)가 설치된다. 촬상 기구(35)는 긴변방향 구동부(35a)를 갖춘다. 긴변방향 구동부(35a)에는 지지부(39a), (39b)에 의해 지지되는 촬상부(37a), (37b)를 갖춘다. 촬상부(37a), (37b)는 현미경 등으로 구성된다.
다음, 네모줄칸(43) 및 마크(33a), (33b)를 이용하여 고정도의 위치 결정을 실시하는 방법에 대하여 설명한다. 여기에서는, 긴변방향 구동부(15a)의 위치 결정에 대하여 상술하지만 다른 구동부에 대해서도 같은 방법이 적용가능하다.
먼저, 긴변방향 구동부(15a)를 스테이지(1)의 긴변방향에 따라 원하는 위치에까지 이동시킨다. 이동 후의 상태의 일예를 도10에 나타낸다.
다음, 촬상부(37a), (37b)가 마크(33a), (33b)의 바로 위에 위치하도록 긴변방향 구동부(35a)를 이동시키고 마크(33a), (33b)의 바로 위에서 마크(33a), (33b)와 네모줄칸(43)을 촬상한다. 얻어진 화상의 일예를 도12(a)~ (b)에 나타낸다. 이 예에서는, 마크(33a)가 마크(33b)보다도 좌측에 위치하고 있어 긴변방향 구동부(15a)가 좌측으로 약간 기울어 있다.
다음, 도12(c)~ (d)에 도시한　바와　같이, 마크(33a), (33b)의 좌우 방향의 위치가 일치할 때까지 긴변방향 구동부(15a)를 시계 회전방향으로 회전시킨다.
다음, 도12(e)~ (f)에 도시한　바와　같이, 마크(33a), (33b)가 네모줄칸(43)의 종선(43a) 상에 위치하도록 긴변방향 구동부(15a)를 평행 이동시켜 긴변방향 구동부(15a)의 위치 결정이 완료한다. 이러한 방법에 의해 긴변방향 구동부(15a)의 구동 기구의 정도가 낮은 경우에도 고정도의 정밀 스케일(41)을 사용함으로써 긴변방향 구동부(15a)의 고정도의 위치 결정이 가능하다. 한편, 본 실시 형태에서는, 2개의 마크(33a), (33b)를 사용함으로써 긴변방향 구동부(15a)의 경사의 보정을 실시했지만, 경사의 보정을 생략할 경우에는 1개의 마크를 사용하여 긴변방향 구동부(15a)의 위치 결정을 실시해도 된다. 또한, 단변방향　구동부(15b)에도 같은 마크를 설치함으로써 단변방향 구동부(15b)의 고정도의 위치 결정이 가능해진다. 고정 마크 및 이동 마크는 각각 위치 결정 기구(5)의 위치 결정을 가능하도록 하는 것이면 그 형상은 한정되지 않는다.
1: 스테이지, 3: 스테이지 기재, 5: 위치 결정 기구, 7: 가압 기구, 9: 가요성기재, 10: 요철 패턴, 10r: 반전 패턴, 11: 피전사 수지층, 15: 기단유지부, 25: 선단유지부, 29: 경화 수지층, 35: 촬상 기구

Claims (10)

  1. 스테이지 기재를 재치하는 스테이지와, 상기 스테이지에 대하여 상대이동 가능하도록 구성되는 동시에 상기 스테이지 기재에 대향하도록 가요성기재를 유지하는 위치 결정 기구와, 상기 가요성기재를 휘게 하면서 상기 가요성기재를 상기 스테이지 기재를 향하여 가압하는 가압 기구를 갖추고,
    상기 스테이지 기재와 상기 가요성기재의 한쪽은 요철 패턴을 가지고, 상기 스테이지 기재와 상기 가요성기재의 다른 한쪽은 상기 요철 패턴이 전사되는 피전사 수지층을 갖추며,
    상기 가압 기구가 상기 가요성기재를 휘게 하면서 상기 스테이지 기재에 항하여 가압하는 것에 의해 상기 요철 패턴이 상기 피전사 수지층에 전사되도록 구성되는것을 특징으로 하는 스텝 앤드 리피트식 임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가압 기구는 상기 가요성기재 상에서 이동가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스텝 앤드 리피트식 임프린트 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 위치 결정 기구는 상기 가압 기구의 이동 방향에 거의 수직하는 방향으로 이동가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스텝 앤드 리피트식 임프린트 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 위치 결정 기구는 상기 가압 기구의 이동 방향에 거의 동일한 방향으로 이동가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스텝 앤드 리피트식 임프린트 장치.
  5. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 결정 기구는 상기 스테이지 위에 설치된 고정 마크와 상기 위치 결정 기구에 설치된 이동 마크를 이용하여 위치 결정되는 것을 특징으로 하는 기재의 스텝 앤드 리피트식 임프린트 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고정 마크는 상기 스테이지 위에 다수 설치된 네모줄칸인 것을 특징으로 하는 기재의 스텝 앤드 리피트식 임프린트 장치.
  7. 스테이지 위에 재치되는 스테이지 기재와 상기 스테이지에 대하여 상대이동 가능하도록 유지된 가요성기재를 대향시킨 상태에서 상기 가요성기재를 휘게 하면서 상기 가요성기재를 상기 스테이지 기재를 향하여 가압하는 것에 의해 상기 스테이지 기재와 상기 가요성기재의 한쪽에 설치된 요철 패턴을 상기 스테이지 기재와 상기 가요성기재의 다른 한쪽에 설치된 피전사 수지층에 전사시키는 전사 공정과,
    상기 가요성기재를 이동시켜 상기 전사 공정을 실시하는 반복 공정을 갖추는 것을 특징으로 하는 스텝 앤드 리피트식 임프린트 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가요성기재는 상기 가요성기재 상에서 가압 기구를 이동시키는 것에 의해 상기 스테이지 기재를 향하여 가압되는 것을 특징으로 하는 스텝 앤드 리피트식 임프린트 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 반복 공정은 상기 가압 기구의 이동 방향에 거의 수직하는 방향으로 상기 가요성기재를 이동시켜 상기 전사 공정을 실시하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스텝 앤드 리피트식 임프린트 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 반복 공정은 상기 가압 기구의 이동 방향에 거의 동일한 방향으로 상기 가요성기재를 이동시켜 상기 전사 공정을 실시하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스텝 앤드 리피트식 임프린트 방법.
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