KR101790460B1

KR101790460B1 - 임프린트용 형의 패턴의 결정 방법, 임프린트 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101790460B1
Application number: KR1020167014123A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 다나베; 세츠오 요시다; 게이타 사카이; 히토시 나카노
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2017-10-25
Also published as: WO2015068215A1; CN105706214B; US20150123300A1; KR20160079841A; US9829789B2; JP6177346B2; CN105706214A; JPWO2015068215A1

Abstract

응축성 가스를 포함하는 분위기 중에서의 임프린트 처리에 있어서, 기판 상에 패턴을 종래보다 고정밀도로 형성한다. 압축에 의해 액화하는 응축성 가스를 포함하는 분위기 중에서 기판 상의 임프린트재와 형의 패턴을 가압하는 공정과, 임프린트재의 경화 공정과, 임프린트재와 상기 형을 이형하는 공정을 행하여 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 처리에 사용되는 형의 패턴을 컴퓨터를 사용하여 결정하는 결정 방법이며, 가압하는 공정에 있어서 임프린트재와 형의 패턴 사이의 응축성 가스가 액화하여 임프린트재에 녹은 응축액이, 가압하는 공정의 종료 후에 임프린트재로부터 탈리함으로써 임프린트재의 패턴이 수축하는 수축량을 계산하고, 수축량을 사용하여 형의 패턴의 치수를 결정한다.

Description

임프린트용 형의 패턴의 결정 방법, 임프린트 방법 및 장치{PATTERN DETERMINATION METHOD FOR IMPRINT MOLD, IMPRINT METHOD AND DEVICE}

본 발명은, 임프린트용 형의 패턴의 결정 방법, 임프린트 방법 및 장치에 관한 것이다.

기판 상의 수지(임프린트재)를 형(몰드, 원판, 마스크)의 패턴으로 성형하여, 수지의 패턴을 기판(웨이퍼, 유리 기판 등) 상에 형성하는 임프린트 기술이 주목을 모으고 있다. 이 기술에 의해, 기판 상에 수 나노미터 오더의 미세한 구조체를 형성할 수 있다. 임프린트 기술로서, 광 경화법, 열 경화법, 졸겔 임프린트법이 있다. 예를 들어, 광 경화법을 채용한 임프린트 장치에서는 먼저, 기판 상의 샷 영역(임프린트 영역)에 자외선 경화 수지(임프린트 수지, 광 경화 수지)를 도포한다. 이어서, 이 미경화 수지를 형에 의해 성형한다. 그리고, 자외선을 조사하여 수지를 경화시킨 다음 이형함으로써, 수지의 패턴이 기판 상에 형성된다.

특허문헌 1은, 임프린트 분위기에 형과 수지를 가압했을 때의 압력 상승(압축)에 의해 응축하여 액화하는 응축성 가스를 사용한 임프린트 장치를 개시하고 있다. 응축성 가스는 액화하면, 기체 시에 비하여 체적이 몇 백분의 1에까지 작아지므로, 가압한 형과 기판 사이에 잔류하는 가스에 의한 패턴 형성에의 영향을 억제할 수 있다.

일본 특허 공개 제2004-103817호 공보

응축성 가스를 포함하는 분위기 중에서의 임프린트 처리에 있어서, 수지 내에 흡수된 응축액이 압박 종료 후에 수지로부터 외부로 탈리하기 때문에, 기판 상에 형성된 패턴이 수축하고, 패턴의 형상을 열화시켜 버리는 경우가 있는 것을 알 수 있었다. 예를 들어, 패턴의 선폭이 가늘어지거나, 표면의 조도가 커지거나, 패턴의 형상이 직사각형으로부터 무너지거나 한다.

따라서, 본 발명은, 응축성 가스를 포함하는 분위기 중에서의 임프린트 처리에 있어서, 기판 상에 패턴을 종래보다 고정밀도로 형성하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하는 본 발명의 일측면은, 압축에 의해 액화하는 응축성 가스를 포함하는 분위기 중에서 기판 상의 임프린트재와 형의 패턴을 가압하는 공정과, 상기 임프린트재의 경화 공정과, 상기 임프린트재와 상기 형을 이형하는 공정을 행하여 상기 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 처리에 사용되는 상기 형의 패턴을 컴퓨터를 사용하여 결정하는 결정 방법이며, 상기 가압하는 공정에 있어서 상기 임프린트재와 상기 형의 패턴 사이의 상기 응축성 가스가 액화하여 상기 임프린트재에 녹은 응축액이, 상기 가압하는 공정의 종료 후에 상기 임프린트재로부터 탈리함으로써 상기 임프린트재의 패턴이 수축하는, 수축량을 계산하는 계산 공정과, 계산된 상기 수축량을 사용하여 상기 형의 패턴의 치수를 결정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 응축성 가스를 포함하는 분위기 중에서의 임프린트 처리에 있어서, 기판 상에 패턴을 종래보다 고정밀도로 형성할 수 있다.

도 1은, 실시 형태 1에 있어서의 임프린트 장치의 구성 개요도이다.
도 2는, 형 이형 후에 형성된 수지의 패턴을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3은, 압인시에 수지에 용해하고 있는 응축액의 비율과 CD 변화량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는, 형의 패턴의 결정 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는, 압인시의 형 패턴 형상과 기판에 도포된 수지 형상을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 6의 (a): 패턴 선폭과 CD 변화량의 관계를 나타내는 도면이다. (b): 패턴 선폭과 패턴 높이의 평균 수축률의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은, 실시 형태 2에 있어서의 임프린트 장치의 구성 개요도이다.

(실시 형태 1)

도 1은, 임프린트 장치의 구성 개요도이다. 이 임프린트 장치는, 피처리체인 기판 상의 수지(임프린트재)와 형의 패턴을 가압한 후에, 수지와 형을 이형함으로써, 수지의 패턴을 기판 상에 형성하는 장치이다. 또한, 본 실시 형태에서는 광 경화법을 채용한 임프린트 장치로 하고 있지만, 열 경화법 등 다른 임프린트 방법에도 적용 가능하다. 도 1에 있어서는, 기판 상의 수지에 대하여 자외선을 조사하는 조명계의 광축에 평행하게 Z축을 취하고, Z축에 수직한 평면 내에 서로 직교하는 X축 및 Y축을 취하고 있다. 임프린트 장치(1)는, 조명계(2)와, 형 유지부(3)와, 기판 스테이지(4)와, 도포부(5)와, 가스 공급부(6)와, 제어부(7)를 구비한다.

조명계(2)는, 임프린트 처리에 있어서 수지(12)를 경화시키기 위해서, 형(8)을 개재하여 수지(12)에 자외선을 조사한다. 이 조명계(2)는 광원과, 광원으로부터 사출된 자외선을 경화에 적절한 광에 조정하기 위한 광학 소자를 갖는다.

형(8)은, 기판(10)에 대향하는 면에 소정의 패턴(예를 들어, 회로 패턴에 대응하는 요철 패턴)이 3차원 형상으로 형성된 형(몰드)이다. 형(8)의 재질은 석영 등, 자외선을 투과시키는 것이 가능한 재료이다.

조명계(2)의 가까이나 주위, 또는, 조명계(2)에 내장하는 형태로 도시하지 않은 얼라인먼트 마크 검출계가 있다. 얼라인먼트 마크 검출계는, 형과 기판과의 위치 정렬을 위해서, 하지의 임프린트 공정에서 형성된 기판(10) 상의 얼라인먼트 마크와, 형(8) 상에 있는 얼라인먼트 마크를 검출한다.

형 유지부(3)는, 진공 흡착력이나 정전기의 힘에 의해 형(8)을 끌어 당겨서 유지하는 유지부이고, 임프린트 장치의 구조체에 지지되어 있다. 형 유지부(3)는, 형 척(9)과, 형 유지부(3)를 Z축 방향으로 이동하기 위한 도시하지 않은 구동 기구를 포함한다. 이 구동 기구에 의해, 형 유지부(3)가 Z축 방향으로 이동하여, 기판(10) 상에 도포된 수지(12)에의 형(8)의 패턴 압인, 및 수지(12)로부터의 이형의 동작을 행한다. 또한, 임프린트 장치(1)에 있어서의 압인 및 이형의 동작은, 이와 같이, 형(8)을 Z 방향으로 이동시킴으로써 실현해도 되지만, 예를 들어 기판 스테이지(4)(기판(10))를 Z 방향으로 이동시킴으로써 실현해도 되고, 또는 그 양쪽을 이동시켜도 된다.

기판 스테이지(4)는, 기판(10)을 예를 들어 진공 흡착에 의해 유지하고, 또한, XY 평면 내에서 이동 가능한 기판 척(11)을 구비한 유지부이다. 여기서, 기판(10)은, 예를 들어 단결정 실리콘을 포함하는 피처리체이고, 이 피처리면에는, 형(8)에 의해 성형되는 수지(12)가 도포된다. 기판 스테이지(4)는 그 주위에, 기판 스테이지(4)의 6 자유도(X, Y, Z, ωx, ωy, ωz)의 위치 및 각도를 제어할 수 있도록 복수의 참조 미러(반사부)(13)를 구비한다. 임프린트 장치(1)는, 이들 참조 미러(13)에 각각 빔을 조사함으로써 기판 스테이지(4)의 위치를 측정하는 복수의 레이저 간섭계(측정 수단)(14)를 구비한다. 레이저 간섭계(14)는, 기판 스테이지(4)의 위치를 실시간으로 계측하고, 제어부(7)는 이 계측값에 기초하여 기판(10)(기판 스테이지(4))의 위치 결정 제어를 실행한다.

도포부(5)는, 기판(10) 상에 수지(12)(미경화 수지)를 도포하는 도포 수단이다. 여기서, 수지(12)는, 자외선을 수광함으로써 경화하는 성질을 갖는 광 경화 수지이며, 제조되는 물품(디바이스)의 제조 공정 등에 의해 적절히 선택되어, 기판 상에 도포된다.

가스 공급부(6)는, 형(8)과 기판(10) 상의 수지(12)를 서로 가압하는 압인 동작시에, 그 압인 위치를 향하여 혼합 가스를 공급하는 공급 수단(공급부)이다. 이 가스 공급부(6)는 먼저, 형(8), 수지(12) 또는 기판(10) 중 적어도 1개에 대하여 용해 또는 확산하는 성질을 갖는 투과성 가스를 공급하는 투과성 가스 공급부(20)를 포함한다. 또한, 가스 공급부(6)는, 압력을 가할 수 있는 것(압력 상승, 압축)으로 응축하고, 액화하는 성질을 갖는 응축성 가스를 공급하는 응축성 가스 공급부(21)를 포함한다.

여기서, 투과성 가스로서는, 헬륨이나 수소 등의 가스가 채용 가능하다. 단, 투과성 가스로서 가연성의 수소를 사용하는 경우에는, 임프린트 장치(1) 내에 방폭 시스템을 별도 설치하고, 화기에 주의한 구성으로 할 필요가 있다. 한편, 응축성 가스로서는, 비점이 대기압에서 15℃ 이상 30℃ 이하, 또는 상온에서의 증기압이 0.05MPa 이상 1.00MPa 이하인 것이 채용 가능하다. 예를 들어, HFC-245fa(1,1,1,3,3펜타플루오로프로판, CHF₂CH₂CF₃)이 채용 가능하다. HFC(히드로플루오로카본)류 이외에, HFE(히드로플루오로에테르)류나 HFO(히드로플루오로올레핀)류 등일 수도 있다.

가스 공급부(6)는, 투과성 가스 공급부(20)와 응축성 가스 공급부(21)로부터 공급된 각각의 가스를 혼합하는 가스 혼합부(22)와, 제1 밸브(23)와 제2 밸브(24)에 의해 가스 혼합부(22)에 공급하는 각 가스의 공급량을 제어하는 가스 공급 제어부(25)를 포함한다. 가스 공급 제어부(25)는, 가스 혼합부(22)에서 각 가스가 원하는 성분비로 혼합된 혼합 가스를, 제3 밸브(26)를 제어함으로써 공급량을 조정하면서, 가스 공급 노즐(27)로부터 몰드(8)와 웨이퍼(10)에 끼워진 압인 위치에 공급시키는 조정부이다. 또한, 이 가스 공급 제어부(25)는, 임프린트 장치(1) 내에 단체로 설치하고, 후술하는 제어부(7)와 회선을 개재하여 접속되는 구성으로 할 수도 있고, 또는 제어부(7)와 일체로 구성할 수도 있다.

또한, 이와 같이 투과성 가스와 응축성 가스와의 혼합 가스를 압인 위치에 공급하는 경우, 임프린트 장치(1) 내에 2군데의 가스 회수 노즐(30,31)을 설치할 수도 있다. 중력 방향으로 압인 위치보다도 높은 위치에 제1 가스 회수 노즐(30)을 설치하고, 한편, 압인 위치보다도 낮은 위치에 제2 가스 회수 노즐(31)을 구비한다. 가스 회수 노즐(30, 31)은, 각각 제1 및 제2 가스 회수부(32, 33)에 접속된다. 이 구성에 의해, 제1 가스 회수부(32)에서 회수된 가스는, 비중이 작은 투과성 가스의 존재비가 높아지고, 한편, 제2 가스 회수부(33)에서 회수된 가스는, 비중이 무거운 응축성 가스의 존재비가 높아진다. 따라서, 임프린트 장치(1) 내에서 분리된 투과성 가스와 응축성 가스를 효율적으로 회수할 수 있으므로, 가스의 리사이클에 유리하다.

제어부(7)는, 임프린트 장치(1)의 각 구성 요소의 동작 및 조정 등을 제어할 수 있다. 제어부(7)는, 예를 들어 컴퓨터 등으로 구성되어, 임프린트 장치(1)의 각 구성 요소에 회선을 개재하여 접속되고, 프로그램 등에 따라서 각 구성 요소의 제어를 실행할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 제어부(7)는 형 유지부(3)나 기판 스테이지(4) 등의 동작 외에, 레이저 간섭계(14)나 도시하지 않은 얼라인먼트 검출계의 처리 동작을 제어한다. 또한, 제어부(7)는, 임프린트 장치(1)의 다른 부분과 일체로 구성할 수도 있고, 임프린트 장치(1)의 다른 부분과는 다른 장소에 설치할 수도 있다.

이어서, 임프린트 장치(1)에 의한 임프린트 처리에 대하여 설명한다. 먼저, 제어부(7)는, 도시하지 않은 기판 반송 장치에 의해 기판 스테이지(4)에 기판(10)을 적재 및 고정시킨 후, 기판 스테이지(4)를 도포부(5)의 도포 위치로 이동시킨다. 그 후, 도포부(5)는, 도포 공정으로서 기판(10)의 소정의 샷(임프린트 영역)에 수지(미경화 수지)(12)를 도포한다. 이어서, 제어부(7)는 기판(10) 상의 당해 샷이 형(8)의 바로 아래에 위치하도록, 소정의 위치에 기판 스테이지(4)를 이동시킨다. 이어서, 제어부(7)는, 형(8)과 기판(10) 상의 당해 샷과의 위치 정렬 및 도시하지 않은 배율 보정 기구에 의한 형(8)의 배율 보정 등을 실시한 후, 형 구동 기구를 구동시켜, 기판(10) 상의 수지(12)에 기판(8)을 가압한다(압인 공정). 이 압인에 의해, 수지(12)는 형(8)에 형성된 패턴의 오목부에 충전된다. 이 상태에서, 조명계(2)는, 경화 공정으로서 형(8)의 배면(상면)로부터 자외선을 조사하고, 형(8)을 투과한 자외선에 의해 수지를 경화시킨다. 그리고, 수지(12)가 경화한 후, 제어부(7)는 형 구동 기구를 재구동시켜, 형(8)을 기판(10)으로부터 분리한다(이형 공정). 이에 의해, 웨이퍼(10) 상의 샷의 표면에는, 3차원 형상의 수지(12)의 패턴이 형성된다.

상기 임프린트 처리에 있어서, 적어도 압인 공정은, 기판과 형 사이의 공간에 응축성 가스를 공급하고, 응축성 가스를 포함하는 분위기 중에서 행한다. 응축성 가스는, 기판과 형 사이에서 압축에 의해 액화하고, 기체 시에 비하여 체적이 몇백 분의 1에까지 작아지므로, 잔류 가스에 의한 패턴 형성에의 영향을 억제할 수 있다. 또한, 응축성 가스가 액화한 응축액이 수지(12) 내에 흡수됨으로써 수지(12)의 점도가 저하하기 때문에, 압인시에 형의 패턴 오목부에의 수지의 확대 속도가 빨라져, 패턴의 형성을 보다 단시간에 완료시키는 이점이 있다.

단, 응축성 가스를 포함하는 분위기 중에서의 임프린트 처리에 있어서, 압인 공정의 종료 후, 예를 들어 이형 후에 수지가 당해 분위기에 접촉하기 시작하면, 수지(12) 내에 흡수되어 있는 응축액이 수지(12)로부터 외부에 탈리한다. 그로 인해, 기판 상에 형성된 수지의 패턴이 수축하고, 수지의 패턴 형상을 열화시켜 버릴 경우가 있다. 이 경향은 응축성 가스의 농도가 높을수록 강하고, 한편, 응축성 가스의 농도가 높은 쪽이 패턴 형성 시간을 짧게 할 수 있기 때문에, 형 패턴으로부터 수지 패턴에의 형상 전사 정확성과 장치 생산성(스루풋)은 상반된 관계에 있다.

도 2에, 형(8)의 패턴을 수지(12)로부터 이형한 후에 형성된 수지(12)의 볼록부(121)를 나타내었다. 도 2에는 비교를 위해서, 수지(12)의 볼록부(121)를 형성한 형(8)의 오목부(볼록부(81)와 볼록부(82) 사이)를 수지(12)의 볼록부(121) 상에 표시하고 있다. 형(8)의 오목부 선폭을 L, 높이를 H로 한다. 도 2에서는, 수지(12)에 녹은 응축액이 탈리함으로써 수지(12)의 볼록부(121)가 수축하고, 볼록부(121)의 선폭이 L보다 작은 L'이 되고, 선폭(CD)의 변화량 ΔCD는, ΔCD=L-L'이 된다. 또한, 볼록부(121)의 평균 높이는 H보다 작은 H'이 되고 있다. 여기서, 평균 높이는, 볼록부(121)의 상면부의 각 위치에 있어서의 높이의 평균값이다.

수지의 패턴 수축은, 수지에 용해하고 있는 응축액의 용해량(농도)에 관련된다. 도 3에, 높이 60nm, 선폭 100nm의 패턴 요소에 대해서, 압인시에 응축성 가스가 액화하여 수지에 용해하고 있는 응축액의 비율(농도)과, 패턴의 수축에 의한 CD 변화량의 관계를 나타내었다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 응축액의 용해 농도와 CD 변화량은, 거의 선형의 관계에 있다. 따라서, 수지에 용해하고 있는 응축액의 농도를 알면, 수지의 패턴 수축량(폭이나 높이의 변화량)이 구해진다.

이어서, 임프린트 처리에 사용되는 형의 패턴 결정 방법을 설명한다. 이 결정 방법은, 형의 패턴 설계에 있어서 컴퓨터를 사용하여 행해진다. 당해 형의 패턴의 결정 방법은, 컴퓨터의 처리부(CPU, MPU, DSP, FPGA 등)가 프로그램을 판독하여 실행되고, 컴퓨터가 패턴의 데이터를 사용하여 계산함으로써 행해진다. 본 실시 형태의 기능을 실현하는 소프트웨어나 프로그램은 네트워크 또는 각종 기억 매체를 개재해서 1개 또는 복수의 컴퓨터로 이루어지는 정보 처리 장치에 공급된다. 그 정보 처리 장치의 처리부가, 기록 매체 또는 기억 매체에 기록 또는 기억된 프로그램을 판독함으로써, 프로그램이 실행된다. 떨어진 위치에 있는 복수의 컴퓨터가 유선 또는 무선 통신에서 서로 데이터를 송수신함으로써, 프로그램의 각종 처리를 행해도 된다. 정보 처리 장치의 처리부는, 후술하는 각 스텝을 실행하는 각 수단을 구성한다.

도 4에 형의 패턴 결정 방법의 흐름도를 나타내었다.

먼저, 컴퓨터는, 기판 상에 형성해야 하는 목표 패턴의 치수 정보를 취득한다(스텝 1). 치수의 정보로서는, 패턴의 폭(세로, 가로)이나 높이(깊이), 폭과 높이의 비, 피치, 반경, 형상 등을 들 수 있다. 본 결정 방법에서 결정되는 치수는, 패턴의 폭만, 또는 높이만 등, 적어도 1개의 치수의 정보이면 된다. 이어서, 형의 패턴의 가상의 치수를 설정한다(스텝 2). 여기에서는, 예를 들어 형의 패턴의 오목부의 치수를, 오목부에 의해 형성되는 목표 패턴의 볼록부 치수와 동일하게 설정한다.

이어서, 압인시에 응축성 가스가 액화하여 수지에 용해하고 있는 응축액의 농도와 패턴의 수축의 관계를 나타내는 데이터를 취득한다(스텝 3). 패턴의 수축 데이터로서는, 패턴의 폭이나 높이의 수축량(변화량)이나 체적 수축률(단위 체적당의 수축률)을 들 수 있다. 이 데이터는, 미리 컴퓨터 내의 메모리(기억부)에 기억되어 있어도 되고, 외부의 장치로부터 회선을 개재하여 취득되어도 된다. 데이터는, 실제로 임프린트 처리를 행하여 측정한 결과를 분석함으로써 제작해도 되고, 컴퓨터 시뮬레이션에 의한 계산에 의해 제작해도 된다.

이어서, 스텝 3에서 취득한 데이터를 사용하여, 수지에 녹은 응축액이 형과 수지를 가압하는 공정의 종료 후에 수지로부터 탈리함으로써 수지의 패턴이 수축하는 수축량을 계산한다(스텝 4). 여기에서는, 스텝 2에서 설정된 형의 패턴 가상의 치수를 사용하여 계산하고, 압인시에 수지에 용해하고 있는 응축액의 농도를 소정의 값으로 설정하여 계산한다.

이어서, 스텝 4에서 계산된 수축량을 사용하여, 수지에 형성된 패턴의 치수가 목표 치수가 되도록, 형의 패턴의 가상 치수를 커지도록 변경하고, 결정한다(스텝 5). 즉, 계산된 수축량을 보정하도록 형의 패턴의 치수를 크게 한다. 예를 들어, 목표 패턴의 치수가 30nm이고, 스텝 4에서 계산된 수축량이 치수로 0.5nm로 한다. 그 경우, 형의 패턴의 치수를, 목표 패턴의 치수로부터, 계산된 수축량의 치수만큼 큰 치수로 결정한다. 즉, 형의 패턴의 치수를 30nm보다 0.5nm만 큰 치수 30.5nm로 결정한다. 경화 공정에서의 수지의 경화에 의한 수축 등, 패턴 형성에 관계하는 영향도 고려하여, 형의 패턴의 치수를 결정해도 된다. 수지의 경화에 의한 수축량이 치수로 0.4nm이면, 상기 예에 있어서, 형의 패턴의 치수를, 30.5nm로 추가로 수지의 경화에 의한 수축량 분 0.4nm 크게 해서 30.9nm로 결정한다.

또한, 형의 패턴 영역의 배율 보정을 위해서, 형의 4개의 측면을 누름으로써 형을 약간 단축하여 변형할 수 있도록 패턴 영역의 치수를 기판 상의 패턴 영역(샷 영역)보다도 커지도록 설정하기도 한다.

압인시에 수지에 용해하고 있는 응축액의 농도는, 임프린트 처리에 있어서의 분위기 중의 응축성 가스의 농도에 비례한다. 그로 인해, 분위기 중의 응축성 가스의 농도만 알고 있는 경우에는, 분위기 중의 응축성 가스의 농도로부터 압인시에 수지에 용해하고 있는 응축액의 농도를 구해도 된다. 또는, 응축성 가스의 농도와 패턴의 수축량의 관계를 나타내는 데이터를 미리 취득해 두고, 그 데이터를 사용하여 응축성 가스의 농도로부터 패턴의 수축량을 직접 계산해도 된다.

임프린트 처리를 행하는 분위기 중의 응축성 가스의 농도는, 응축성 가스의 공급구와 회수구의 배치, 주변 부재의 배치에 영향받고, 분위기 중에 있어서 응축성 가스의 농도 분포가 생겨 버린다. 또한, 형(8)의 중심부와 주변부에서 농도가 다른 분포가 생긴다. 응축성 가스의 농도가 상이하면, 수지에의 응축액의 용해 농도가 상이하고, 이형시에 응축액이 수지로부터 탈리함으로써 수지 패턴의 체적 수축률이 상이하다. 즉, 응축성 가스의 농도 분포에 의해, 수지에 형성되는 패턴의 각처에서의 체적 수축률이 상이해져 버린다.

그로 인해, 스텝 4의 계산에 있어서, 분위기 중에 있어서의 응축성 가스의 농도 분포를 사용하여 수지에 형성되는 패턴 영역에서의 응축액의 농도 분포를 구하고, 그 농도 분포를 사용하여, 형의 패턴의 요소(장소)마다 패턴 요소의 수축량을 계산해도 된다. 그리고, 스텝 5에 있어서, 각 패턴 요소에 대하여 치수를 변경하고, 결정해도 된다.

또한, 형과 기판을 가까이하여 압인을 행할 때에 배율 보정을 위하여 형을 변형시키면, 형의 형상에 의해, 형과 수지 사이에 갇히는 응축성 가스의 양이 각 장소에서 상이한 경우가 있다. 이 경우에도, 수지에의 응축액의 용해 농도가 각처에서 상이하고, 이형시에 응축액이 수지로부터 탈리함으로써 수지 패턴의 체적 수축률이 각처에서 상이하다. 도 5에, 배율 보정을 위하여 형을 변형시켰을 때, 압인 직전에 있어서의, 형의 패턴 단면 형상, 및 기판 상에 도포된 수지의 형상을 모식적으로 나타내었다. 도 5의 (a)와 도 5의 (b)는, 형의 패턴 형상과 사이즈도, 도포된 수지의 액적 형상과 사이즈도 동등하지만, 형(8)의 변형에 의해 형의 볼록부 위치가 상이하다. 도 5의 (a)에서는, 형(8)의 볼록부(81)와 볼록부(82) 사이의 오목부가 수지(12)의 반원 형상의 액적 중앙의 바로 위에 위치한다. 도 5의 (b)에서는, 형(8)의 볼록부(81, 82)가 수지(12)의 액적 중앙의 바로 위에 위치하고, 형(8)의 오목부가 수지(12)의 2개의 액적 사이에 위치한다. 이와 같이, 도 5의 (a)와 (b)는, 형(8)의 볼록부(오목부)과 수지(12)의 액적과의 상대적 위치가 상이하다. 이로 인해, 도 5의 (a)에 비하여, 도 5의 (b)쪽이, 형(8)의 오목부와 수지(12) 사이의 공간이 크고, 형(8)의 오목부와 수지(12) 사이에 갇히는 응축성 가스의 양이 크다. 형의 패턴 형상과 사이즈 및 배치, 그것들에 각각 대향하는 기판에 도포된 수지의 액적 형상과 사이즈와 배치의 데이터 및 압인시에 변형되는 형의 형상 데이터를 사용하여, 형(8)의 복수의 오목부의 각처에 갇히는 가스량을 구할 수 있다. 또한, 압인시의 형의 형상의 데이터를 사용하여 계산할 수도 있다. 그리고, 수지와 형의 패턴 사이에 갇히는 응축성 가스의 양을 사용하여, 수지에 형성되는 패턴 영역에서의 응축액의 농도 분포를 구할 수 있다.

이와 같이, 스텝(4)의 계산에 있어서, 분위기 중의 응축성 가스의 농도 분포나 형의 복수의 오목부의 각처에 갇히는 가스량을 사용하여, 수지의 패턴 각처에서의 수지 내의 응축액의 농도 분포를 구하고, 각처의 패턴 요소의 수축량을 구할 수 있다.

또한, 임프린트 처리의 분위기 중 응축성 가스의 농도가 동일하고, 수지에의 응축액의 용해율이 동일하고, 응축액의 탈리에 의한 수지의 체적 수축률이 동일한 조건 하에서도, 형성되는 패턴의 치수에 의해, 패턴의 치수 수축량(수축률)은 상이하다.

도 6의 (a)에, 수지에 응축액이 30％ 용해된(수지에 있어서의 응축액의 농도 30％) 경우에 있어서의, 높이가 60nm의 형 패턴에 대해서, 형 패턴 선폭 L과, 수지의 패턴 수축에 의한 CD 변화량 ΔCD의 관계를 나타내었다. 도 6의 (a)로부터, 선폭 200nm 이하의 미세 패턴에서는, 선폭에 대하여 CD 변화량은 거의 선형의 관계인 것을 알 수 있었다. 단, 선폭이 500nm 이상에서는, 선폭에 관계없이 CD 변화량은 거의 동일하다.

도 6의 (b)에, 수지에 응축액이 25％ 용해된(수지에 있어서의 응축액의 농도 25％) 경우에 있어서의, 높이가 60nm의 형 패턴에 대해서, 형 패턴 선폭 L과, 수지의 패턴 수축에 의한 패턴의 높이 평균 수축률의 관계를 나타내었다. 여기서, 평균 수축률은, 수지 패턴의 볼록부 상면 각 위치에 있어서의 높이의 수축률(수축량÷60nm)의 평균값을 나타내고 있다. 도 6의 (b)로부터, 선폭이 커질수록, 패턴 높이의 평균 수축률이 커지고 있는 것을 알 수 있었다.

이와 같이, 패턴의 치수에 의해, 수지의 패턴 수축량(수축률)이 상이하고, 예측할 수도 있다. 따라서, 스텝 4의 계산에 있어서, 형의 패턴 중 서로 치수가 상이한 복수의 패턴 요소 각각에 대해서, 응축액의 탈리에 의한 패턴 요소의 폭이나 높이의 수축량을 계산한다. 그리고, 스텝 5에 있어서, 형의 복수의 패턴 요소 각각에 대해서, 계산된 수축량을 사용하여, 형 패턴의 치수를 결정한다.

즉, 스텝 4의 수축량의 계산에 있어서, 이하의 스텝을 행해도 된다. 패턴의 각 위치에서의 응축성 가스의 국소 농도(농도 분포)나, 복수의 오목부 각각에 갇히는 응축성 가스의 양으로부터, 수지에 형성되는 각 패턴 요소의 체적 수축률을 산출한다. 이어서, 각 패턴 요소의 치수에 의해, 패턴 폭과 높이의 수축률이 상이한 것을 반영하여, 산출된 체적 수축률로부터, 패턴 폭과 높이 각각의 수축량(수축률)을 구한다. 그리고, 스텝 5에 있어서, 이 수축량 분을 조정하여, 형의 각 패턴 요소의 치수를 결정한다.

또한, 이와 같이 하여 결정된 형의 패턴의 치수를 사용하여, 임프린트 처리의 시뮬레이션이나 실측에 의해, 수축 후의 수지의 패턴의 치수를 계산하고, 목표 치수와 비교하여, 소정의 오차 범위 내가 되는지를 판정해도 된다. 판정의 결과, 오차가 크면, 형 패턴의 치수를 추가로 변경하여 해당 판정을 행하는 처리를 반복해도 된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면, 형과 기판과의 가압 시에 수지에 녹은 응축액이 수지로부터 탈리함으로써 수지의 패턴이 수축하는 수축량을 고려하여, 형의 패턴의 치수를 결정하고 있다. 따라서, 응축성 가스를 포함하는 분위기 중에서의 임프린트 처리에 있어서, 그 수축에 의한 패턴 형성의 영향을 저감하고, 기판 상에 패턴을 의해 고정밀도로 형성할 수 있다.

(실시 형태 2)

이어서, 실시 형태 2에 관한 임프린트 장치의 구성에 대하여 설명한다. 도 7은, 본 실시 형태의 임프린트 장치(100)의 구성 개요도이다. 실시 형태 1과 중복하는 구성에 대해서는 설명을 생략한다.

임프린트 장치(100)는, 장치 내의 분위기 중에 있어서의 응축성 가스의 농도를 계측하는 계측 장치(측정부)(15)와, 복수의 형을 수납한 형 수납부(41)를 구비한다. 복수의 형은, 동일 치수의 목표 패턴을 기판 상의 수지에 형성하기 위하여 제조된 형이며, 형의 패턴의 치수가 서로 상이하도록 제조되고 있다. 또한, 응축성 가스의 농도를 바꾸면서 복수의 농도에 대하여 실시 형태 1의 계산 방법을 행하여, 형의 패턴의 치수를 결정하고, 복수의 형을 제조해도 된다.

본 실시 형태에서는, 제어부(선택부)(7)는, 계측 장치(15)에 의해 측정된 응축성 가스의 농도 측정 결과와, 응축성 가스의 농도와 수지에 형성되는 패턴의 수축의 관계를 나타내는 데이터를 사용하여, 복수의 형 가운데 사용에 최적인 형을 선택한다.

상기한 바와 같이, 형과 기판과의 가압시에 압축에 의해 액화하여 수지에 녹은 응축액이, 압박 공정의 종료 후에 수지로부터 탈리함으로써 수지의 패턴이 수축하는 수축량은, 분위기 중의 응축성 가스의 농도에 의존한다. 그로 인해, 미리 수축량과 농도의 관계를 나타내는 데이터를 구하여 메모리에 기억해 두어도 되고, 형의 선택 때마다, 계측 장치(15)에 의해 측정된 응축성 가스의 농도 측정 결과로부터 수축량을 계산해도 된다. 수축량의 계산에는, 실시 형태 1의 계산 방법도 사용할 수 있다.

제어부(7)는, 그 수축량을 고려하여, 이 프린트 처리에 의해 수지에 형성되는 패턴의 치수가 목표 패턴의 치수에 가장 가까워지는, 패턴의 치수를 갖는 형을 선택한다.

선택된 형은, 형 수납부(41)로부터 도시하지 않은 형 반송계에 의해, 형 유지부(3)까지 반송되어, 형 척(9)으로 고정된다.

그리고, 제어부(7)는, 도시하지 않은 기판 반송 장치에 의해 기판 스테이지(4)에 기판(10)을 적재 및 고정시킨 후, 기판 스테이지(4)를 도포부(5)의 도포 위치로 이동시킨다. 그 후, 도포부(5)는, 도포 공정으로서 기판(10)의 소정의 샷(임프린트 영역)에 수지(미경화 수지)(12)를 도포한다. 이어서, 제어부(7)는, 기판(10) 상의 당해 샷이 형(8)의 바로 아래에 위치하도록, 소정의 위치에 기판 스테이지(4)를 이동시킨다. 이어서, 제어부(7)는, 형(8)과 기판(10) 상의 당해 샷과의 위치 정렬 및 도시하지 않은 배율 보정 기구에 의한 형(8)의 배율 보정 등을 실시한 후, 형 구동 기구를 구동시켜, 기판(10) 상의 수지(12)에 기판(8)을 가압한다(압인 공정). 이 압인에 의해, 수지(12)는 형(8)에 형성된 오목부에 충전된다. 이 상태에서, 조명계(2)는 경화 공정으로서 형(8)의 배면(상면)으로부터 자외선을 조사하고, 형(8)을 투과한 자외선에 의해 수지를 경화시킨다. 그리고, 수지(12)가 경화한 후, 제어부(7)는 형 구동 기구를 재구동시켜, 형(8)을 기판(10)으로부터 분리한다(이형 공정). 응축성 가스가 수지(12)로부터 탈리하므로 수지 패턴은 수축한다. 형은, 이 수축 분을 고려한 치수의 패턴이 되고 있으므로, 기판(10) 상의 샷의 표면에는, 목표 패턴과 동일하거나 또는 거의 동일한 3차원 형상의 패턴이 형성된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면, 응축액이 수지로부터 탈리함으로써 수지의 패턴이 수축하는 수축량을 고려하여, 형을 선택하고 있기 때문에, 선택한 형을 사용함으로써 고정밀도로 수지에 목표 패턴을 형성할 수 있다.

(실시 형태 3)

상술한 실시 형태 1의 패턴 결정 방법을 사용해서 제작된 형 패턴은, 형 제조 장치(묘화 장치)에 입력되는 데이터의 형식에 맞춰서 데이터 변환되고, 그 데이터가 형 제조 장치에 입력된다. 그리고, 형 제조 장치는, 그 입력 데이터에 기초하여, 형 블랭크스에 패턴을 묘화하고, 에칭 등을 행하여 형을 제조한다.

제조된 형은 임프린트 장치에 반입되어, 상술한 바와 같이, 임프린트 장치에서 그 형을 사용한 임프린트 처리가 행해져, 기판 상에 패턴이 형성된다.

[물품의 제조 방법]

디바이스(반도체 집적 회로 소자, 액정 표시 소자 등)의 제조 방법은, 상술한 임프린트 장치를 사용하여 기판(웨이퍼, 유리 플레이트, 필름 형상 기판)에 패턴을 형성하는 공정을 포함한다. 추가로, 디바이스 제조 방법은, 패턴이 형성된 기판을 에칭하는 공정을 포함할 수 있다. 또한, 패턴드 미디어(기록 매체)나 광학 소자 등의 다른 물품을 제조하는 경우의 제조 방법은, 에칭 대신에 패턴이 형성된 기판을 가공하는 다른 처리를 포함할 수 있다. 본 실시 형태의 물품 제조 방법은, 종래의 방법에 비하여, 물품의 성능·품질·생산성·생산 비용 중 적어도 1개에 있어서 유리하다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지의 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능하다.

Claims

압축에 의해 액화하는 응축성 가스를 포함하는 분위기 중에서 기판 상의 임프린트재와 형의 패턴을 가압하는 공정과, 상기 임프린트재의 경화 공정과, 상기 임프린트재와 상기 형을 이형하는 공정을 행하여 상기 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 처리에 사용되는 상기 형의 패턴을 컴퓨터를 사용하여 결정하는 결정 방법이며,
상기 가압하는 공정에 있어서 상기 임프린트재와 상기 형의 패턴 사이의 상기 응축성 가스가 액화하여 상기 임프린트재에 녹은 응축액이, 상기 가압하는 공정의 종료 후에 상기 임프린트재로부터 탈리함으로써 상기 임프린트재의 패턴이 수축하는, 수축량을 계산하는 계산 공정과,
계산된 상기 수축량을 사용하여 상기 형의 패턴의 치수를 결정하는 결정 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 결정 방법.
제1항에 있어서, 상기 계산 공정에 있어서, 상기 임프린트재에 녹은 상기 응축액의 농도와, 상기 농도와 상기 수축량의 관계를 사용하여 상기 수축량을 계산하는 것을 특징으로 하는 결정 방법.
제2항에 있어서, 상기 계산 공정에 있어서, 상기 분위기 중에 있어서의 상기 응축성 가스의 농도로부터 상기 응축액의 농도를 구하는 것을 특징으로 하는 결정 방법.
제3항에 있어서, 상기 계산 공정에 있어서, 상기 분위기 중에 있어서의 상기 응축성 가스의 농도 분포를 사용하여, 상기 임프린트재에 형성되는 패턴 영역에서의 상기 응축액의 농도 분포를 구하고,
상기 응축액의 농도 분포를 사용하여 상기 수축량을 계산하는 것을 특징으로 하는 결정 방법.
제3항에 있어서, 상기 계산 공정에 있어서,
상기 가압하는 공정에 있어서 상기 임프린트재와 상기 형의 패턴 사이에 갇히는 상기 응축성 가스의 양을 사용하여, 상기 임프린트재에 형성되는 패턴 영역에서의 상기 응축액의 농도 분포를 구하고,
상기 응축액의 농도 분포를 사용하여 상기 수축량을 계산하는 것을 특징으로 하는 결정 방법.
제1항에 있어서, 상기 계산 공정에 있어서, 치수가 서로 상이한 복수의 패턴 요소 각각에 대하여 상기 수축량을 계산하는 것을 특징으로 하는 결정 방법.
제1항에 있어서, 상기 결정 공정에 있어서, 상기 임프린트재의 경화 공정에서의 상기 임프린트재의 경화에 의한 수축량을 사용하여, 상기 형의 패턴의 치수를 결정하는 것을 특징으로 하는 결정 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 결정 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록 매체.
삭제
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 결정 방법을 사용하여 형의 패턴의 치수를 결정하는 공정과,
결정된 치수가 되도록 형에 패턴을 가공하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 형 제조 방법.
임프린트 방법이며,
제10항의 형 제조 방법을 사용하여 제조된 형을 사용하여,
압축에 의해 액화하는 응축성 가스를 포함하는 분위기 중에서 기판 상의 임프린트재와 상기 형의 패턴을 가압하는 공정과,
상기 임프린트재의 경화 공정과,
상기 임프린트재와 상기 형을 이형하는 공정을 행하여 상기 임프린트재에 목표 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
압축에 의해 액화하는 응축성 가스를 포함하는 분위기 중에서 기판 상의 임프린트재와 형의 패턴을 가압한 후에 상기 임프린트재와 상기 형을 이형함으로써, 상기 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
제10항의 형 제조 방법을 사용하여 제조된 형과,
상기 응축성 가스를 상기 분위기 중에 공급하는 공급부를 갖는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
삭제
제12항에 기재된 임프린트 장치를 사용하여, 기판 상에 패턴을 형성하는 공정과,
패턴이 형성된 기판을 가공하여 물품을 제조하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 물품의 제조 방법.
삭제