KR102259008B1 - 임프린트 장치, 제어 데이터의 생성 방법, 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

임프린트 장치, 제어 데이터의 생성 방법, 및 물품의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 임프린트 장치(1)는, 기판(9)에 설치된 마크(33)를 조명광에 의해 조명하고, 조명광에 의해 조명된 마크(33)로부터의 광을 검출하는 마크 검출계(26)와, 가열에 의해 피처리 영역(9a)을 변형시키는 변형 수단(24)을 갖는다. 변형 수단(24)은, 형(7)의 패턴부(10)의 형상과 피처리 영역(9a)의 형상의 차와, 마크(33)를 조명했을 때의 기판(9)에 있어서의 조명광의 열량 분포에 기초하여, 패턴부(10)의 형상과 피처리 영역(9a)의 형상의 차가 저감되도록 피처리 영역(9a)을 변형시킨다.

Description

임프린트 장치, 제어 데이터의 생성 방법, 및 물품의 제조 방법{IMPRINT APPARATUS, METHOD OF GENERATING CONTROL DATA, AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 임프린트 장치, 제어 데이터의 생성 방법, 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 등의 제조를 위하여 기판 상에 미세한 패턴을 형성하기 위한 장치로서, 임프린트 장치가 알려져 있다. 임프린트 장치는, 기판 상의 임프린트재와, 패턴이 형성된 부분인 패턴부를 갖는 형을 접촉시켜서, 임프린트재에 경화용 에너지를 제공함으로써, 기판 상에 경화된 임프린트재의 패턴을 형성하는 장치이다.
특허문헌 1에는, 형의 패턴부의 형상과 피처리 영역의 형상의 차에 기초하여 형의 패턴부와 피처리 영역을 변형시키는 것과 병행하여, 형과 기판의 수평 방향의 위치 어긋남 검출을 위하여 피처리 영역에 설치된 얼라인먼트 마크를 조명하는 것이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2016-063054호 공보
임프린트 장치에 있어서 중첩 정밀도를 향상시키기 위해, 형의 패턴부와 피처리 영역의 얼라인먼트를 고정밀도로 행하는 것이 기대되고 있다. 그를 위해서는 형의 패턴부나 피처리 영역에 설치된 얼라인먼트 마크를 고정밀도로 검출할 필요가 있다. 본원 발명자들은, 얼라인먼트 마크의 검출 정밀도 향상을 위하여 얼라인먼트 마크를 조명하는 조명광의 고휘도화의 검토를 진행시키는 동안, 당해 조명광에 의해서도 피처리 영역이 변형될 수 있음을 새롭게 알아내었다.
본 발명은 상기 깨달음을 감안하여 이루어진 것으로, 기판 상에 미리 존재하는 피처리 영역과 그 위에 새롭게 형성되는 임프린트재의 패턴의 중첩 정밀도의 향상에 유리한 임프린트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 형을 이용하여, 기판의 피처리 영역 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며, 상기 기판에 형성된 마크를 조명광에 의해 조명하고, 상기 조명광에 의해 조명된 마크로부터의 광을 검출하는 마크 검출계와, 가열에 의해 상기 피처리 영역을 변형시키는 변형 수단을 갖고, 상기 변형 수단은, 상기 형의 패턴부의 형상과 상기 피처리 영역의 형상의 차와, 상기 마크를 조명했을 때의 상기 기판에 있어서의 상기 조명광의 열량 분포에 기초하여, 상기 패턴부의 형상과 상기 피처리 영역의 형상의 차가 저감되도록 상기 피처리 영역을 변형시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징들은 이하의 구체적 실시예(첨부 도면을 참조한)들의 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명에 따르면, 기판측에 이미 형성되어 있는 피처리 영역과 기판 상에 형성되는 임프린트재의 패턴의 중첩 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 임프린트 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 변형 기구의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 가열 기구의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 패턴 영역 부근의 모습을 나타내는 제1도이다.
도 5는 임프린트 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 얼라인먼트 광에 의한 열량 분포 정보를 나타내는 도면이다.
도 7은 가열 기구에 의한 임시 열량 분포 정보를 나타내는 도면이다.
도 8은 가열 기구에 의한 열량 분포 정보를 나타내는 도면이다.
도 9는 패턴 영역 부근의 모습을 나타내는 제2도이다.
도 10은 DMD에 의한 변형 불량 영역을 나타내는 도면이다.
도 11은 얼라인먼트 광의 조명 위치의 변경을 설명하는 도면이다.
도 12는 물품의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
[제1 실시 형태]
(임프린트 장치의 구성)
도 1 내지 도 4를 사용하여 임프린트 장치(1)의 구성을 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서 동일한 부재에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 상세한 설명은 생략한다. 연직 방향의 축을 Z축, 당해 Z축에 수직인 평면 내에서 서로 직교하는 2축을 X축 및 Y축이라고 하고 있다.
도 1은, 제1 실시 형태에 관한 임프린트 장치(1)의 구성을 나타내는 도면이다. 임프린트 장치(1)는, 기판(9)의 패턴 영역(9a) 상(피처리 영역 상)에 공급된 광 경화성 임프린트재(15)와, 몰드(7)(형)를 접촉시킨 상태에서 임프린트재(15)를 경화시켜서, 경화된 임프린트재(15)와 몰드(7)를 분리한다. 이에 의해 기판(9) 상에 임프린트재(15)의 패턴을 형성한다. 이들 임프린트재(15)의 패턴 형성을 위한 처리를 임프린트 처리라고 한다.
조사부(2)는, 기판(9) 상의 임프린트재(15)에 조사하기 위하여 임프린트재(15)를 경화시키기 위한 자외광(경화 광)(2a)을 사출한다. 조사부(2)로부터 사출된 자외광(2a)은, 광학 소자(예를 들어 다이크로익 미러)(29)에서 연직 하방으로 반사되어, 몰드(7)를 투과하여 임프린트재(15)에 조사된다.
몰드(7)는 기판(9)과 대향하는 측의 면에 3차원 형상의 패턴이 형성된 패턴부(10)를 갖는다. 1회의 임프린트 처리로, 패턴부(10)와 동일 정도의 크기의 임프린트재(15)의 패턴이 기판(9) 상에 형성된다.
본 실시 형태에서는, 피처리 영역인 패턴 영역(9a)이 샷 영역과 동일한 크기인 경우를 예로 들어 설명하지만, 패턴 영역(9a)은 복수 샷 영역 만큼의 크기여도 된다. 샷 영역이란 노광 장치 등에 의해 이미 패턴 형성을 마친 하지층의 단위 영역이다. 하나의 샷 영역의 사이즈는, 예를 들어 26mm×33㎜ 정도이다. 하나의 샷 영역에는 유저가 희망하는 칩 사이즈의 패턴이 하나 또는 복수 형성된다.
몰드(7)의 외주 형상은 직사각형 형상이며, 기판(9)과 반대측에는 원주 형상의 오목부를 갖는다. 당해 오목부, 몰드(7)를 보유 지지하는 몰드 척(16)의 개구부(12), 투명 부재(14)에 의해, 밀폐된 공간(13)이 형성되어 있다. 패턴부(10)와 임프린트재(15)를 접촉시킬 때 압력 조정 장치(도시되지 않음)에 의해 공간(13)의 압력을 조정하고 패턴부(10)를 아래로 볼록하게 변형시킨 상태로 함으로써, 패턴부(10)의 중심부로부터 임프린트재(15)에 접촉시킨다. 이에 의해, 패턴부(10)와 임프린트재(15) 사이에 기포가 혼입되는 것을 억제하고, 패턴부(10)의 오목부에 임프린트재(15)를 충전시키기 쉽게 하고 있다.
본 실시 형태와 같이 임프린트재(15)가 광 경화성 재료인 경우는, 몰드(7) 및 투명 부재(14)는 자외광(2a)이 투과 가능한 재료이어야만 한다. 또한, 후술하는 가열 기구(변형 수단)(24)로부터 사출되는 가열 광(24a)을 투과 가능한 재료이어야만 한다. 예를 들어, 석영 유리, 규산계 유리, 불화칼슘, 불화마그네슘, 아크릴 유리 등의 유리류를 사용해도 된다. 몰드의 재료는, 사파이어나 질화갈륨, 폴리카르보네이트, 폴리스티렌, 아크릴, 폴리프로필렌 등의 수지여도 된다. 혹은 이들의 임의의 적층재여도 된다.
몰드 스테이지(3)는, 진공 흡착력이나 정전기력에 의해 몰드(7)를 보유 지지하는 몰드 척(16)과, 몰드 척(16)과 함께 몰드(7)를 이동시키는 구동 기구(17)와, 패턴부(10)를 변형시키는 변형 기구(변형 수단)(18)를 갖는다. 몰드 척(16) 및 구동 기구(17)는, 조사부(2)로부터의 자외광(2a)이 기판(9)에 도달하도록, 중심부에 개구부(12)를 갖는다.
구동 기구(17)는, 몰드(7)를 Z축 방향으로 이동시킨다. 이에 의해, 몰드(7)와 임프린트재(15)를 접촉시키는 동작(압형 동작) 및 몰드(7)와 임프린트재(15)를 분리하는 동작(이형 동작)을 행한다. 구동 기구(17)의 액추에이터로서, 예를 들어 리니어 모터 또는 에어 실린더가 있다. 구동 기구(17)는, 조동 구동계와 미동 구동계 등, 복수의 구동계로 구성되어 있어도 된다. 또한, Z축 방향뿐만 아니라, 몰드(7)를 X축 방향 및 Y축 방향 및 각 축 주위의 회전 방향으로 움직이게 하기 위한 구동 기구를 구비하고 있어도 된다. 이에 의해, 몰드(7)의 고정밀도 위치 결정이 가능해진다.
기판 스테이지(4)는, 진공 흡착력이나 정전기력에 의해 기판(9)을 보유 지지하는 척(도시되지 않음)과, 당해 척이 적재된 천장판(19)과, 천장판(19)마다 기판(9)을 XY 평면 내에서 위치 결정하기 위한 구동 기구(20)를 갖는다.
구동 기구(20)에 액추에이터로서, 예를 들어 리니어 모터 또는 에어 실린더가 있다. 구동 기구(20)는, 조동 구동계와 미동 구동계 등, 복수의 구동계를 구비하고 있어도 된다. 또한, X축 방향 및 Y축 방향뿐만 아니라, 기판(9)을 Z축 방향 및 각 축 주위의 회전 방향으로 움직이게 하기 위한 구동 기구를 구비하고 있어도 된다. 이에 의해, 기판(9)의 고정밀도 위치 결정이 가능해진다. 천장판(19)의 위치는, 천장판(19)의 측면에 설치된 미러(30)와 간섭계(31)에 의해 계측된다.
천장판(19)에 설치되어 있는 기준 마크(21)는, 보유 지지된 몰드(7)의 수평 방향의 위치 또는 천장판(19)에 대한 기판(9)의 수평 방향의 위치를 계측하기 위하여 이용된다. 천장판(19)에 설치되어 있는 조도계(37)는, 조사부(2)로부터의 자외광(2a)을 수광하여 조도를 계측한다.
패턴 영역(9a) 상에 임프린트재(15)의 패턴을 형성하는 형성 수단은, 적어도 압형 동작, 임프린트재(15)의 경화, 이형 동작 등을 행하기 위한 수단을 갖는다. 본 실시 형태에 있어서 형성 수단은, 적어도 구동 기구(17), 조사부(2), 공급부(5)를 포함한다.
공급부(5)는, 1회의 임프린트 처리에서 필요한 양의 미경화 상태의 임프린트재(15)를 패턴 영역(9a)에 공급한다. 즉, 기판 스테이지(4)는, 임프린트 처리를 종료할 때마다, 몰드(7)의 하방 위치와 공급부(5)의 하방 위치 사이에서 기판(9)을 왕복 이동시킨다.
패턴 영역(9a)에 이미 형성된 패턴과 새롭게 형성되는 임프린트재(15)의 패턴의 중첩 정밀도를 향상시키기 위해서는, 패턴부(10) 및 패턴 영역(9a)과의 수평 방향의 위치 어긋남 저감과, 이들의 형상의 차의 저감이 필요해진다.
먼저, 패턴부(10) 및 패턴 영역(9a)과의 수평 방향의 위치 어긋남을 저감시키기 위한 구성에 대해 설명한다.
임프린트 장치(1)는, 패턴부(10) 및 패턴 영역(9a)과의 수평 방향의 위치 어긋남을 저감시키기 위하여, 패턴부(10) 및 패턴 영역(9a)과의 위치 어긋남양을 고정밀도로 구하기 위한, 얼라인먼트계(마크 검출계)(26) 및 제어부(100)를 구비하고 있다.
얼라인먼트계(26)는, 기판(9)에 얼라인먼트 광(조명광)을 조명하고, 기판(9)에 설치되어 얼라인먼트 광이 조명된 얼라인먼트 마크(33)(이하, 마크(33)라고 함)로부터의 광을 검출한다. 얼라인먼트계(26)는, 광원(11), 스코프(22), 구동 기구(23), 및 광학계(25)를 갖는다. 광원(11)은 스코프(22)를 통하여 몰드(7) 및 기판(9)에 얼라인먼트 광을 조명한다.
본 실시 형태에서는, 패턴부(10)에 설치된 얼라인먼트 마크(32)(이하, 마크(32)라고 함) 및 패턴 영역(9a)에 설치된 마크(33)는, 예를 들어 서로 다른 피치의 줄무늬 모양으로 구성된 회절격자이다. 얼라인먼트 광에 의해 조명된 마크(32)로부터의 회절광 및 마크(33)로부터의 회절광을 간섭시켜서 스코프(22)의 상면에서 무아레(Moire) 무늬가 형성된다. 광학계(25)는 마크(32)로부터의 회절광 및 마크(33)로부터의 회절광을 도광하기 위한 광학 소자를 포함하고, 구동 기구(23)는 스코프(22)의 상면에 배치된 촬상 소자(도시되지 않음)의 촬상 시야 내에 무아레 무늬가 수렴되도록 스코프(22)를 수평 방향으로 구동한다.
제어부(100)가 당해 촬상 소자의 무아레 무늬 검출 결과(촬상 결과)를 해석함으로써 1개의 스코프(22)의 검출 결과당 1쌍의 마크(32)와 마크(33)의 위치 어긋남양(ΔX, ΔY)이 검출된다. 도 1에서는 도시를 생략하였지만, 본 실시 형태에서는 임프린트 장치(1)는, 마크(32) 및 마크(33)의 쌍의 수만큼 스코프(22), 구동 기구(23), 광학계(25)를 갖는다. 그리고 제어부(100)는 이들 복수의 스코프(22)에 의한 검출 결과에 기초하여, 패턴부(10)와 패턴 영역(9a)의 위치 어긋남양(ΔX, ΔY, ΔωZ)을 산출한다.
얼라인먼트 광은, 임프린트재(15)를 경화시키지 않는 파장의 광이다. 기판(9)의 프로세스 영향에 의한 검출 오차를 받기 어렵게 하기 위하여, 얼라인먼트 광은 400nm 내지 1000nm의 파장 대역 중 연속적 또는 이산적인 파장 대역을 포함하는 광이면 된다.
또한, 본 실시 형태에서는 얼라인먼트계(26)는, 마크(32) 및 마크(33)에 의해 형성된 무아레 무늬를 검출 대상으로 하고 있지만, 얼라인먼트계(26)의 검출 대상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 마크(32) 및 마크(33)는 중첩 검사용 마크(Box in Box 등)가 검출 대상이어도 된다.
얼라인먼트계(26)는 마크(32)로부터의 광 및 마크(33)로부터의 광을 동시에 검출하는 것도 필수가 아니고, 얼라인먼트 광이 조명된 마크(32) 및 마크(33)로부터의 광을 개별로 검출해도 된다. 이 경우, 마크(32)의 위치 및 마크(33)의 위치 차분을 위치 어긋남양으로서 검출해도 된다.
임프린트 장치(1)는, 마크(32, 33)로부터의 회절광에 의해 형성되는 무아레 무늬의 검출 및 몰드(7)와 기판(9)의 위치 정렬을, 임프린트재(15)를 소정의 타이밍으로부터 경화시키기 직전까지 행한다. 몰드(7)와 임프린트재(15)를 접촉시키기 전부터 당해 위치 정렬을 행하는 경우는, 임프린트재(15)와 접촉시키기 전후로 검출 대상으로 하는 마크를 변경해도 된다.
다음에, 패턴부(10) 및 패턴 영역(9a)의 각 형상을 보정하여, 패턴부(10)의 형상과 패턴 영역(9a)의 형상의 차를 저감시키기 위한 구성에 대해 설명한다. 가령 패턴부(10)의 기판(9)과 대향하는 측의 면의 외주 형상은 설계대로의 형상이었다고 해도, 패턴 영역(9a)의 형상은 반도체 프로세스의 영향으로 다양한 형상으로 변형되어 버리는 경우가 많다. 배율 성분과 같은 단순한 성분뿐만 아니라, 평행사변형 성분, 사다리꼴 성분 등의 고차 성분을 포함하는 형상으로 변형되는 일도 있다. 임프린트 장치(1)는, 패턴부(10)의 형상과 패턴 영역(9a)의 형상의 차를 저감시키기 위하여 변형 기구(18) 및 가열 기구(24)를 갖는다.
변형 기구(18)는, 몰드(7)의 측면을 둘러싸도록 배치된 가압부(18a 내지 18p)(도 2에 도시)를 갖고, 가압부(18a 내지 18p)로 몰드(7)의 측면에 대해 수평 방향으로 힘을 부여한다. 가압부(18a 내지 18p)를 사용하여 부여하는 힘을 개별로 제어함으로써, 패턴부(10)의 형상을 보정한다. 가압부(18a 내지 18p)는 리니어 모터나 피에조 액추에이터 등이다. 변형 기구(18)는 후술하는 제어부(103)에 의해 결정된 제어량을 나타내는 제어 데이터에 따라서 가압부(18)를 구동한다. 가압부(18a 내지 19p)를 위한 제어량은, 가압부(18a 내지 18p)의 선단의 목표 위치 또는 가압부(18a 내지 18p)로 부여하는 목표의 힘에 대응하는 전류 명령값이다.
가열 기구(24)는, 가열 광(24a)의 조도 분포를 제어하면서 패턴 영역(9a)을 가열함으로써 패턴 영역(9a)의 형상을 보정한다.
가열 기구(24)의 상세한 구성에 대해, 도 3을 사용하여 설명한다. 또한, 도 3에서는 설명을 간이화하기 위하여, 도 1의 미러(38)에 의한 광로의 꺾임을 생략하였다.
광원(61)은 가열용 광을 사출한다. 가열용 광은, 미경화의 임프린트재(15)가 경화되지 않고, 또한 기판(9)에서 열로서 흡수되기 쉬운 파장의 광이 바람직하다. 예를 들어, 400㎚ 내지 2000nm이다. 광원(61)으로부터의 광은 광 파이버(62) 및 광학계(63)를 통하여 DMD(Digital Micro-mirror Device)(64)에 입사한다. DMD(64)에서 선택적으로 반사된 광(이하, 가열 광(24a)이라고 함)만이, 가열 광(24a)을 패턴 영역(9a)으로 유도하기 위한 투영 광학계(65)를 통하여 기판(9) 상에 조사된다.
광원(61)에는, 예를 들어 고출력 반도체 레이저가 사용된다. 광학계(63)에는, 광원(61)으로부터 사출된 광을 집광시키는 집광 광학계(도시되지 않음), 집광 광학계로부터의 광의 강도를 균일화하여 DMD(64)를 조명하기 위한 균일 조명 광학계(도시되지 않음)를 포함한다. 균일 조명 광학계는, 예를 들어 MLA(Micro Lens Array)(도시되지 않음) 등의 광학 소자를 포함한다.
DMD(64)는 2차원으로 배열된 복수의 마이크로미러(도시되지 않음)를 포함한다. DMD(64)는, 조사 제어부(66)의 지시에 기초하여, 각 마이크로미러를 마이크로미러의 배열면에 대해 -12도(ON 상태), 혹은 +12도(OFF 상태)의 각도로 기울인다.
ON 상태의 마이크로미러에서 반사된 광은, 가열 광(24a)으로서 DMD(64)와 기판(9)을 광학적으로 공액 관계로 하는 투영 광학계(65)에 의해 기판(9) 상에 결상된다. OFF 상태의 마이크로미러에서 반사된 광은, 기판(9)에 도달되지 않는 방향으로 반사된다.
조사 제어부(66)는 CPU를 갖고, 후술하는 제어부(생성부, 취득부)(103)로부터 지시된 제어량에 기초하여 DMD(64)를 제어한다. 가열 기구(24)에 대한 제어 데이터는 각 마이크로미러의 ON 상태 또는 OFF 상태의 구동 명령을 나타내는 조도 프로파일이다. 패턴 영역(9a)에서는 가열 광(24a)의 광 에너지가 열 에너지로 변환됨으로써, 가열 기구(24)는 패턴 영역(9a)에 조도 프로파일에 따른 열량 분포를 발생시켜서, 패턴 영역(9a)의 형상을 원하는 형상으로 열 변형시킬 수 있다.
몰드(7)는 한 방향으로 힘을 가하면 다른 방향으로 연신하는 성질이 있다. 그 때문에, 높은 중첩 정밀도가 요구되는 경우나 패턴 영역(9a)이 고차 성분을 포함하는 형상으로 변형된 경우에는, 변형 기구(18)뿐만 아니라 가열 기구(24)도 사용하여 미소한 형상차의 저감을 도모하고 있다.
도 4는, 마크(33), 가열 기구(24)에 의한 조명 영역(35), 패턴 영역(9a)의 관계를 도시하는 도면이다. 패턴 영역(9a)에 6개의 칩 영역(34)을 설치한 경우를 도시하고 있고, 칩 영역(34)과 겹치지 않는 부분이며, 패턴 영역(9a)의 네 코너 부근에 각각 마크(33)가 형성되어 있다. 또한, 가열 기구(24)에 의해 가열하는 최대의 영역인 조명 영역(35)은, 패턴 영역(9a)의 내측 및 패턴 영역(9a)의 외측에서 패턴 영역(9a)과 인접하는 영역(36)도 포함한다.
패턴 영역(9a)의 내부밖에 가열하지 않는 경우에 패턴 영역(9a)의 외주 부근의 형상을 고정밀도로 보정할 수 없게 되는 바, 영역(36)도 가열 가능하도록 함으로써 패턴 영역(9a)의 형상을 고정밀도로 보정한다.
또한, DMD(64)와 동일하도록 패턴 영역(9a)에 대해 분포를 가지게 하여 변형시킬 수 있는 소자라면, DMD(64) 이외의 소자를 사용해도 된다. 예를 들어, LCD(Liquid Crystal Display)여도 된다.
제어부(105)는, 조사부(2), 가열 기구(24), 몰드 스테이지(3), 기판 스테이지(4), 공급부(5), 얼라인먼트계(26), 간섭계(31), 기억부(106)와 통신 회선을 통하여 접속되어 있다.
제어부(105)는, CPU나 메모리 등을 포함하고, 기억부(106)에 저장되어 있는 후술하는 도 5의 흐름도에 나타내는 프로그램을 판독하고, 제어부(105)와 접속되어 있는 전술한 제어 대상물을 제어함으로써 실행한다. 또한, 제어부(105)는, 제어 대상물의 제어에 필요한 변수를 기억부(106)로부터 판독 또는 기억부(106)에 기록을 한다. 제어부(105)의 주된 기능을 실행하는 부분을, 제어부(100, 101, 103)로 도시하고 있다. 제어부(100, 101, 103)는 서로 출력의 수수가 가능하게 되어 있다.
제어부(100)는 얼라인먼트계(26)의 검출 결과로부터, 패턴부(10)와 패턴 영역(9a)의 위치 어긋남을 산출한다. 제어부(101)는, 제어부(100)의 산출 결과 및 간섭계(31)의 계측 결과에 기초하여, 기판 스테이지(4)를 제어한다.
제어부(103)는, 얼라인먼트계(26)가 무아레 무늬를 검출할 때의 얼라인먼트 광의 열량 분포 정보와, 패턴부(10)의 형상과 패턴 영역(9a)의 형상의 차에 기초하여, 패턴부(10) 및 패턴 영역(9a)의 형상 보정량을 산출한다. 여기서, 열량 분포 정보는, 적어도 조명 영역(35)을 포함하는 영역에서의 열량의 분포를 나타내는 정보이다. 열량 분포 정보는, 예를 들어 조명 영역(35) 중의 미소 영역의 위치와 당해 미소 영역에서 발생되는 열량에 대응하는 화소값을 대응지은 정보의 집합일 수 있다. 그리고 제어부(103)는, 산출한 당해 형상 보정량에 기초하여 가열 기구(24) 및 변형 기구(18)를 제어하기 위한 제어 데이터를 가열 기구(24) 및 변형 기구(18) 각각에 대해 생성한다.
조도 프로파일은, 패턴 영역(9a)의 원하는 형상 보정량에 대응하는 열량 분포 정보로부터 생성된다(도 7 내지 8 참조). 도면에 있어서, 열량 분포 정보의 1 구획의 미소 영역(단위 영역)은 복수의 마이크로미러에 의해 가열 광(24a)이 조사되는 영역에 대응하고 있어, 각 구획에서 발생시켜야 할 열량의 온도로부터 각 구획에 대응하는 마이크로미러의 사용률[％]로부터 산출된다. 사용률에 따라, 각 마이크로미러를 ON 상태로 하는 시간, 및, 동일한 타이밍에 당해 복수의 마이크로미러 중 ON 상태로 하는 미러와 OFF 상태로 하는 마이크로미러의 분포를 바꾼다. 조도 프로파일은, 패턴 영역(9a)에 부여하고 싶은 열량이 클수록, 동일한 타이밍에 ON 상태의 마이크로미러가 많고， 또한, 가열 광(24a)의 조사 시간이 길어지도록 생성된다.
변형 기구(18)는 생성된 제어 데이터가 나타내는 전류 명령값에 기초하여 패턴부(10)의 형상을 보정하고, 가열 기구(24)는 생성된 제어 데이터가 나타내는 조도 프로파일에 따라 DMD(64)를 제어한다.
제어부(105)는, 임프린트 장치(1)의 다른 구성 요소와 공통된 하우징 내에 설치되어도 되고, 하우징 밖에 설치되어도 된다. 제어부(105)는 기능마다 다른 제어 기판으로 구성되어 있어서 제어부(105)가 그 집합체여도 되고, 복수의 기능을 포함하는 동일한 제어 기판으로 구성되어 있어도 된다.
기억부(106)는, 패턴부(10)의 형상과 패턴 영역(9a)의 형상의 차에 관한 형상 차 정보, 광원(11)에 의한 얼라인먼트 광의 열량 분포 정보, 도 5의 흐름도의 프로그램, 제어부(103)가 조도 프로파일을 생성할 때에 필요한 정보가 기억되어 있다. 형상 차 정보는, 예를 들어 패턴부(10)의 하면의 면 내에 있는 제1 위치와, 그에 대응하는 패턴 영역(9a)의 면 내의 제2 위치의 차의 데이터 집합일 수 있다. 차의 데이터는, 제1 위치로부터 제2 위치를 향하는 벡터(Δx, Δy)의 성분이거나, 당해 벡터(Δx, Δy)의 크기일 수도 있다.
패턴부(10)와 패턴 영역(9a)의 형상 차 정보는, (i) 임프린트 장치(1)의 외부의 장치로부터 자동으로 입력된, 또는 (ⅱ) 유저로부터 인터페이스를 통하여 입력되는 정보이다.
예를 들어 (i)의 경우에 기억부(106)에 입력되는 정보는, 임프린트 처리 대상의 기판(9)과 같은 프로세스를 거친 기판(9)에 대해, 패턴부(10) 및 패턴 영역(9a)의 형상 보정을 하지 않고 임프린트 처리를 한 후의 중첩 검사 장치에 의한 검사 결과이다. 예를 들어 (ⅱ)의 경우, 형상 차 정보는, 패턴부(10)의 설계 형상과 패턴 영역(9a)의 형상의 차의 정보이거나, 외부 계측기로 패턴부(10) 및 패턴 영역(9a)의 형상을 각각 계측한 결과의 차분의 정보이다.
조도 프로파일의 생성에 필요한 정보는, 패턴 영역(9a)의 크기, 단위 열량당의 기판(9)의 변형량, 가열 광(24a)의 휘도, 가열 광(24a)의 조도와 기판(9)의 온도의 관계, 얼라인먼트 광의 조도와 기판(9)의 온도의 관계 등이다.
(임프린트 방법)
다음에, 본 실시 형태에 관한 임프린트 방법에 대해 도 5에 나타내는 흐름도를 이용하여 설명한다. 가열 기구(24)가, 패턴부(10)의 형상과 패턴 영역(9a)의 형상의 차뿐만 아니라, 얼라인먼트 광의 열량 분포에도 기초하여, 패턴 영역(9a)의 형상을 보정한다.
S101에서는, 반송 기구(도시되지 않음)가 기판(9)을 임프린트 장치(1)에 반입한다.
S102에서는, 제어부(103)가 기억부(106)로부터 패턴부(10)의 형상과 패턴 영역(9a)의 형상 차 정보를 취득한다.
S103에서는, 제어부(103)가 기억부(106)에 기억되어 있는, 얼라인먼트 광의 열량 분포 정보를 취득한다. 본 실시 형태에 관한 얼라인먼트 광의 열량 분포 정보를 도 6에 나타낸다. 도 6은 패턴 영역(9a)의 4개소의 마크(33)에 대해 얼라인먼트 광을 조명한 경우에, 가열 광의 조명 영역(35)에 발생되는 열량 분포를 나타내는 도면이다. 각 격자는, 조명 영역(35)의 단위 영역이다. 도 6에서는 색이 짙은 영역(영역 a) 내지 옅은 영역(영역 g)의 순서대로 큰 열량이 발생하는 것을 나타내고 있다. 즉, 마크(33) 부근은 그 밖의 영역보다도 열이 발생하는 것을 나타내고 있다.
S104에서는, 제어부(103)가, S102 및 S103에서 취득된 정보에 기초하여 패턴부(10) 및 패턴 영역(9a)의 형상 보정량을 결정한다. 즉, 패턴부(10) 내 및 패턴 영역(9a) 내의 각 위치를, XY 방향으로 어느 정도 어긋나게 해야 하는지를 산출한다. 형상 보정량은, 패턴부(10)의 형상과 패턴 영역(9a)의 형상의 차가 제로에 근접하도록(형상 차가 저감되도록) 결정된다.
예를 들어, 이상적인 직사각형 형상에 대한 형상 보정 후의 패턴부(10) 내의 각 위치의 어긋남양(Δd1, Δd2, …)과, 이상적인 직사각형 형상에 대한 형상 보정 후의 패턴 영역(9a) 내의 각 위치의 어긋남양(Δd1', Δd2', …)의 차
{(Δd1-Δd1'), (Δd2-Δd2'), …}…(1)
를 먼저 산출한다. 그리고, 식(1)의 각 항의 2승합이 최소가 되는, (Δd1, Δd2, …) 및 (Δd1', Δd2', …)을 산출한다. 제어부(103)는, 산출 결과로부터, 형상 보정 전후의 패턴부(10)의 형상의 차, 및 형상 보정 전후의 패턴 영역(9a)의 형상의 차를, 각각의 형상 보정량으로서 산출한다.
S105에서는, 제어부(103)가 S104에서 결정된 형상 보정량에 기초하여, 패턴부(10) 및 패턴 영역(9a)의 형상 보정을 위하여 필요한 제어 데이터를 생성한다.
이 때, 제어부(103)는, S104에서 산출한 패턴부(10)의 형상 보정량에 대응하는 가압부(18a 내지 19p)를 위한 제어량을 결정한다.
또한, 제어부(103)는, 조도 프로파일의 결정 전에, 우선, S104에서 산출된 패턴 영역(9a)의 형상 보정량에 대응하는 열량 분포 정보를 결정한다. 이 단계에서 얻어지는 열량 분포 정보는, 패턴부(10)와 패턴 영역(9a)의 형상 차 정보에만 기초하여 얻어지는 가상의 열량 분포 정보이다. 당해 가상의 열량 분포 정보를 도 7에 도시한다. 우측부터 좌측에 걸쳐 큰 열량을 부여하는 것을 나타내는 열량 분포 정보이다.
그러나, 도 7에 나타내는 가상의 열량 분포 정보에 대응하는 조도 프로파일에 기초하여 가열 광(24a)을 부여하면, 마크(33)의 부근에는 얼라인먼트 광의 조명에 의해 생기는 열도 가해지기 때문에, 마크(33)의 부근이 과잉으로 데워져 열 변형되어 버린다. 그래서, 가열 광(24a)이 부여하는 열량이, 도 7에 나타내는 가상의 열량 분포 정보로부터 도 6에 나타내는 얼라인먼트 광의 열량 분포 정보를 차감한 만큼이 되도록, 제어부(103)는 열량 분포 정보를 보정한다.
즉, 각 구획에 있어서, 도 7과 도 6의 동일 위치에 대응하는 구획끼리의 열량을 차감함으로써, 도 8에 도시된 바와 같은 열량 분포 정보를 생성하고, 보정한 열량 분포 정보에 기초하여 조도 프로파일을 결정한다. 보정 후의 열량 분포 정보는, 마크(33)의 부근에 관하여 가상의 열량 분포 정보보다도 적은 열량으로 패턴 영역(9a)을 가열하는 것을 나타내는 정보가 된다.
S106에서는, 공급부(5)가 패턴 영역(9a)에 임프린트재(15)를 공급한다.
S107에서는, 기판 스테이지(4)가, 임프린트재(15)가 공급된 패턴 영역(9a)이 몰드(7)와 대향하는 위치까지 기판(9)을 이동시켜서, 몰드 스테이지(3)가 몰드(7)를 하강시켜서 패턴부(10a)와 임프린트재(15)를 접촉시킨다(압형 동작).
S108에서는, S105에서 제어부(103)가 결정한 제어량에 기초하여 변형 기구(18)가 패턴부(10)의, S105에서 제어부(103)가 결정한 조도 프로파일에 기초하여 가열 기구(24)가 패턴 영역(9a)의 형상 보정을 개시한다. 이에 의해, 패턴부(10)의 형상과 패턴 영역(9a)의 형상의 차가 저감된다. 또한, 형상 보정 동작은 임프린트재(15)를 경화할 때까지 계속하여 행한다.
S109에서는, 얼라인먼트계(26)가 마크(32, 33)에 얼라인먼트 광을 조명하여, 무아레 무늬 마크를 검출한다. 그리고, 제어부(100)가 검출 결과에 기초하여 수평 방향의 위치 어긋남양을 산출하고, 당해 위치 어긋남을 상쇄하도록 기판 스테이지(4)가 기판(9)을 이동시킨다. 얼라인먼트 광의 조명에 의해, 마크(33) 부근은 미소하게 변형되고, S108의 단계보다도 패턴부(10)의 형상과 패턴 영역(9a)의 형상의 차가 더 저감된다.
S110에서는, 패턴부(10)의 오목부에 임프린트재(15)가 충전을 마친 타이밍에, 조사부(2)가 자외광(2a)을 사출하여 임프린트재(15)를 경화시킨다.
S111에서는, 몰드 스테이지(3)가 몰드(7)를 상승시켜서 패턴부(10a)와 임프린트재(15)를 분리한다(이형 동작). 얼라인먼트계(26)는 얼라인먼트 광의 조명을 종료하고, 가열 기구(24)는 가열 광(24a)의 조사를 종료한다.
S112에서는, 제어부(105)가 경화된 임프린트재(15)의 패턴을 형성하지 않은 패턴 영역(9a)이 있는지를 판단하여, 있는 경우는 S106 내지 S112의 처리를 반복한다. S112에서 임프린트재(15)의 패턴을 형성하지 않은 패턴 영역(9a)이 없다고 판단한 경우는, 프로그램을 종료한다.
가열 기구(24)가, 패턴부(10)의 형상과 패턴 영역(9a)의 형상의 차와, 기판(9)에 있어서의 얼라인먼트 광의 열량 분포에 기초하여 패턴 영역(9a)을 변형시킨다. 보다 구체적으로는, 패턴부(10)의 형상과 패턴 영역(9a)의 형상의 차에 기초하여 생성된 열량 분포를, 얼라인먼트 광의 열량 분포에 기초하여 보정된 정보에 기초하여 생성된 조도 프로파일에 기초하여 패턴 영역(9a)을 변형시킨다.
형상 차 정보에만 기초하여 패턴 영역(9a)을 변형시킨 경우에 비하여, 마크(33) 부근이 과잉으로 변형되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 패턴 영역(9a)과 기판(9) 상에 새롭게 형성되는 임프린트재(15)의 패턴의 중첩 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, S104는 형상의 차로부터 얻어진 열량 분포 정보로부터 얼라인먼트 광의 열량 분포 정보를 차감한 경우를 나타냈지만, 보정 후의 조도 프로파일의 산출 방법은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 형상의 차로부터 얻어진 열량 분포 정보의 각 구획에서의 마이크로미러의 사용률로부터, 얼라인먼트 광의 열량 분포 정보에 대응하는 각 구획에서의 마이크로미러의 사용률을 차감한 결과에 기초하여, 조도 프로파일을 결정해도 된다.
S104에서 식(1)의 형상의 차가 가장 작아지는 경우의 일례로서 각 항의 2승합이 최소가 되는 경우를 들었지만, 본 발명의 적용 범위는 이에 한정되지 않는다. 식(1)의 각 항의 합이 최소가 되는 경우나 대표적인 영역에 대응하는 위치 어긋남양이 최소가 되는 경우여도 된다. 혹은, 식(1)의 각 항에 가중치 부여를 해도 된다.
S102 내지 S105의 공정은, 임프린트 대상의 기판(9)이 임프린트 장치(1)에 반입되기 전에 행해 두어도 된다.
S102과 S103의 공정은 어느 쪽이 먼저 행하여져도 된다. S108 및 S109의 공정은 어느 쪽이 먼저 행하여져도 된다.
[제2 실시 형태]
제2 실시 형태에 관한 임프린트 장치(1)는, 전술한 임프린트 처리의 S104 및S105에 있어서 제어부(103)에서 행하는 처리 내용 이외는 제1 실시 형태와 동일하다.
제1 실시 형태에서는 얼라인먼트 광의 열량 분포에 기인하는 패턴 영역(9a)의 형상 변화를, 형상 보정의 오차를 가열 기구(24)만으로 보정하는 실시 형태였지만, 본 실시 형태에서는 이것을 변형 기구(18)의 제어량 및 가열 기구(24)의 조도 프로파일로 보정한다.
S104 대신에 행하는 처리 내용에 대해 설명한다. 먼저, 제어부(103)는, 기판(9)에 있어서의 얼라인먼트 광의 열량 분포 정보에 기초하여, 얼라인먼트 광이 조명되는 것에 의한 패턴 영역(9a)의 형상 변화량을 산출한다. 이어서, S102에서 취득한 형상 차 정보로부터 얼라인먼트 광에 의한 열량 분포에 의해 생기는 패턴 영역(9a)의 형상 변화량을 차감함으로써, 형상 차 정보를 보정한다. 그 후, 보정 후의 형상 차 정보에 기초하여 제1 실시 형태와 동일하게 하여 패턴부(10) 및 패턴 영역(9a)의 형상 보정량을 각각 결정한다.
S105 대신에 행하는 처리 내용에 대해 설명한다. 제어부(103)가, S104에서 결정된 패턴부(10) 및 패턴 영역(9a)의 형상 보정량에 기초하여, 패턴부(10) 및 패턴 영역(9a)의 형상 보정을 위하여 필요한 제어량을 각각 결정한다. 이미 얼라인먼트 광의 열량 분포에 의한 패턴 영역(9a)의 형상 변화가 가미되어 있기 때문에, 제어부(103)는 가열 기구(24)의 조도 프로파일을 결정할 때 새롭게 S105와 같은 얼라인먼트 광의 열량 분포에 기초하는 보정은 행하지 않는다.
이에 의해, 가열 기구(24)는 얼라인먼트계(26)의 열량 분포를 고려하지 않는 경우에 비하여 얼라인먼트 광이 조명되는 영역에 비해 가열 광(24a)의 조도가 저감 되도록 패턴 영역(9a)의 형상을 보정한다. 또한, 변형 기구(18)는 얼라인먼트계(26)의 열량 분포를 고려하지 않는 경우에 비하여 팽창된 형상으로 패턴부(10)의 형상을 보정한다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 변형 기구(18) 및 가열 기구(24)가 패턴부(10)의 형상과 패턴 영역(9a)의 형상의 차와, 기판(9)에 있어서의 얼라인먼트 광의 열량 분포에 기초하여 패턴 영역(9a)을 변형시킨다. 이에 의해 패턴부(10)의 형상과 패턴 영역(9a)의 형상의 차가 저감되고, 패턴 영역(9a)과 기판(9) 상에 새롭게 형성되는 임프린트재(15)의 패턴의 중첩 정밀도를 향상시킬 수 있다.
[제3 실시 형태]
제3 실시 형태에 관한 임프린트 장치(1)는, 기판(9)에 있어서의 얼라인먼트 광의 열량 분포에 의해 생기는 패턴 영역(9a)의 형상 변화를, 변형 기구(18)만으로 보정하는 점에서 제1, 제2 실시 형태와 상이하다. 설명을 간이하게 하기 위하여, 임프린트 장치(1)가 가열 기구(24)를 갖지 않는 것으로 하여 이하 설명한다.
이 때, 제어부(103)는, 전술한 임프린트 처리의 S104에서는, 패턴부(10)와 패턴 영역(9a)의 형상 차 정보와 얼라인먼트 광의 열량 분포 정보에 기초하여 패턴부(10)의 형상 보정량을 결정한다. 구체적으로는, S103에서 취득된 얼라인먼트 광에 의한 열량 분포 정보에 기초하여, 당해 열량 분포에 의해 생기는 패턴 영역(9a)의 형상 변화량을 산출한다. 그리고, 패턴부(10)와 패턴 영역(9a)의 형상 차 정보로부터 산출된 얼라인먼트 광에 의한 형상 변화량을 차감하여 패턴부(10)의 형상 보정량을 결정한다. 제어부(103)는, S108에서, 얻어진 형상 보정량으로 패턴부(10)의 형상 보정에 필요한 가압부(18a 내지 18p)의 제어량을 결정한다.
도 6에 도시된 바와 같은 얼라인먼트 광의 열량 분포에서는, 패턴 영역(9a)의 네 코너가 그 외측을 향하여 연신되기 쉬워진다. 그래서, 제어부(103)는 가압부(18a, 18d, 18e, 18h, 18i, 18l, 18m, 18p)로부터 몰드(7)에 부여하는 힘을, 얼라인먼트 광의 열량 분포를 고려하지 않는 경우보다도 저감시킨다. 변형 기구(18)가 패턴부(10)의 네 코너를 그 외측을 향하여 연신시킴으로써, 패턴부(10)의 형상과 패턴 영역(9a)의 형상의 차를 저감시킬 수 있다.
이와 같이, 제3 실시 형태에서는 변형 기구(18)가, 패턴부(10)의 형상과 패턴 영역(9a)의 형상의 차와, 기판(9)에 있어서의 얼라인먼트 광의 열량 분포에 기초하여 패턴 영역(9a)을 변형시킨다. 이에 의해, 얼라인먼트 광의 열량 분포를 고려하지 않고 패턴부(10)의 형상 보정을 한 경우에 비하여, 패턴 영역(9a)과 기판(9) 상에 새롭게 형성되는 임프린트재(15)의 패턴의 중첩 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 임프린트 장치(1)가 가열 기구(24)를 갖고 있어도 된다. 이 경우, 가열 기구(24)는 얼라인먼트 광의 열량 분포 정보는 고려하지 않고 패턴부(10)와 패턴 영역(9a)의 형상 차 정보에 기초하여 생성된 조도 프로파일에 따라서 패턴 영역(9a)을 가열하면 된다.
[제4 실시 형태]
기판(9)에 있어서의 얼라인먼트 광의 열량 분포에 의해 패턴 영역(9a)의 위치가 기판(9)의 XY 평면 내에서 위치 어긋남되는 경우가 있다. XY 평면 내에서의 위치 어긋남은, 병진 어긋남 및 회전 어긋남 중 적어도 하나를 포함한다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 패턴 영역(9a)의 종횡 방향으로 선 대칭이 아니고 마크(33)가 배치되어 있는 경우는, 패턴 영역(9a)이 회전 어긋남되는 경우가 일어날 수 있다.
마크(32) 및 마크(33)로부터의 회절광에 의해 형성되는 무아레 무늬가 스코프(22)의 촬상 소자 촬상 시야에 들어가지 않을 만큼 패턴 영역(9a)이 어긋나 버리면, 무아레 무늬를 검출할 수 있는 위치를 탐색하기 위하여 기판 스테이지(4)가 기판(9)을 이동시킬 필요가 발생한다. 그 때문에, 임프린트 처리의 S109의 공정에 시간이 너무 걸려 버린다. 그래서, 제4 실시 형태에 관한 임프린트 장치(1)는 기판 스테이지(4)가 기판(9)에 있어서의 얼라인먼트 광의 열량 분포 정보에 기초하여, 패턴부(10)와 패턴 영역(9a)의 기판(9)을 따르는 방향(XY 평면 방향)의 상대 위치를 보정하는 보정 수단으로서 기능한다.
전술한 임프린트 처리의 S102에서, 제어부(103)는, 얼라인먼트 광의 열량 분포 정보를 취득했을 때 그 열량 분포 정보로부터 패턴 영역(9a)의 XY 평면 내에서 위치 어긋남이 발생하는지 여부를 판단한다. 위치 어긋남이 발생하는 경우는, 제어부(103)는, 패턴 영역(9a)이 어긋나는 방향 및 위치 어긋남양을 산출한다. 산출 결과에 기초하여, 제어부(101)는 기판 스테이지(4)에 기판(9)에 있어서의 얼라인먼트 광의 열량 분포에 의해 생기는 패턴부(10)와 패턴 영역(9a)의 상대 위치 어긋남을 저감시키는 방향(상쇄하는 방향)에 기판(9)을 이동시킨다.
또한, 기판 스테이지(4) 대신에 또는 기판 스테이지(4)와 함께, 몰드 스테이지(3)를 패턴부(10)와 패턴 영역(9a)의 기판(9)을 따르는 방향(XY 평면 방향)의 상대 위치를 보정하는 보정 수단으로서 사용해도 된다.
이에 의해, 패턴 영역(9a)과 기판(9) 상에 새롭게 형성되는 임프린트재(15)의 패턴의 중첩 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 얼라인먼트 광의 입열에 의해 패턴 영역(9a)의 위치 어긋남이 발생하는 경우에도, 패턴부(10)와 패턴 영역(9a)의 위치 정렬을 신속히 행할 수 있다.
기판(9)에 있어서의 얼라인먼트 광의 열량 분포에 기인하여 패턴 영역(9a)의 형상 변화도 발생하는 경우에는, 제1 내지 제3 실시 형태 중 어느 것인가를 실시함으로써 패턴부(10)의 형상과 패턴 영역(9a)의 형상의 차를 저감시키는 것이 바람직하다.
[제5 실시 형태]
DMD(64)의 일부 마이크로미러가 고장나서 미러를 ON 상태로 할 수 없게 된 경우, 도 10에 나타내는 영역(40)과 같이 일부의 영역만 가열을 할 수 없는 경우가 일어날 수 있다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 얼라인먼트계(26)가, 가열 기구(24)에 의한 변형 불량을 보상한다. 구체적으로는, 얼라인먼트계(26)는, 가열 기구(24)에 의해 변형이 불량해지는 위치를 나타내는 정보에 기초하여, 얼라인먼트 광의, 조도 분포, 조명 범위, 휘도 및 조명 영역의 위치 중 적어도 하나를 변경함으로써, 가열 기구(24)에 의한 변형 불량을 보상한다. 또한, 본 명세서에 있어서 「변형이 불량」이란, 패턴 영역(9a)을 완전히 변형시킬 수 없는 경우만을 의미하는 것이 아니고, 패턴 영역(9a)의 적어도 일부의 영역을 가열 기구(24)가 정상적으로 동작할 때와 동일 정도로 변형시킬 수 없는 경우도 포함된다.
도 11은, 얼라인먼트 광의 조명 위치의 변경을 설명하는 도면이다. 예를 들어, DMD(64)가 영역(40)을 가열할 수 없는 경우는, 조명 영역을 영역(41)으로부터 영역(42)으로 변경한다. 즉 조명 영역의 중심 위치를 가열 기구(24)로 가열할 수 없는 위치에 접근시킴으로써, 가열 기구(24)에 의한 변형 불량을 보상한다. 또한, 조명 영역을 영역(42)으로 변경해도, 그 마크(33)가 조명 영역에 포함되어 있으므로 얼라인먼트계(26)는 마크(33)에 의해 생기는 무아레 무늬를 관찰하는 것은 가능하다.
얼라인먼트계(26)가 서로 휘도의 다른 광원(11)을 복수 구비하고 있는 경우는, 얼라인먼트계(26)는, 단순한 무아레 무늬의 관찰만을 위한 얼라인먼트 광을 조명하는 경우보다도 휘도가 높은 광원(11)으로 전환함으로써 가열 기구(24)의 변형 불량을 보상해도 된다. 광원(11)을 전환하지 않는 경우에 비하여 고정밀도로 영역(40)에 부여해야 할 열량을 보상할 수 있다.
얼라인먼트계(26)가 얼라인먼트 광의 광로 중에 DMD(도시되지 않음) 등의 조도 분포를 변경 가능한 수단을 구비하고 있는 경우는, 가열 기구(24)의 변형 불량이 되는 영역에 얼라인먼트 광이 조사되도록 그 조도 분포를 변경해도 된다.
얼라인먼트계(26)는 가열 기구(24)로 가열할 수 없는 영역(40)을 포함하도록 조명 범위를 확대해 가열 기구(24)의 변형 불량을 보상해도 된다. 얼라인먼트계(26)는 얼라인먼트 광의, 조도 분포의 변경, 조명 범위의 변경, 휘도의 변경 및 조명 영역의 위치 변경을 조합하여 행함으로써, 가열 기구(24)의 변형 불량을 보상해도 된다. 제어부(103)는, 변경 후의 얼라인먼트 광의 조도 분포, 조명 범위, 휘도, 조명 영역의 위치에 따라서 기판(9)에 발생되는 열량 분포에 기초하여 조도 프로파일을 생성한다.
또한, 가열 기구(24)가 가열할 수 없는 영역(40)이 마크(33)로부터 이격된 위치에서 발생하는 경우이며 패턴 영역(9a)을 여열에 의해 계속하여 변형시키기가 가능한 경우는, 얼라인먼트계(26)는 일시적으로 마크(33)로부터의 광의 검출을 정지해도 된다. 얼라인먼트계(26)는, 가열 기구(24)로 가열하는 경우와 동일 정도 또는 그 이상으로 영역(40)을 가열한 후에 마크(33)로부터의 광을 검출하면 된다.
[제6 실시 형태]
본 실시 형태에 관한 임프린트 장치는, 얼라인먼트계(26)가 패턴부(10)의 형상과 패턴 영역(9a)의 형상의 차에 기초하여 얼라인먼트 광의 조도 분포를 제어한다. 즉, 제어부(103)가 취득한 패턴부(10)와 패턴 영역(9a)의 형상 차 정보에 기초하여, 제어부(103)가 얼라인먼트 광의 조명 시각과 조명 영역의 관계를 결정하고, 결정한 결과에 기초하여 얼라인먼트계(26)가 기판(9)을 조명한다. 얼라인먼트계(26)는 패턴 영역(9a)의 변형 및 마크(33)의 조명을 순차적으로, 또는 교대로 행한다. 기판(9)이 축열하기 쉬운 재료의 경우, 일단 조명했을 때의 여열로 패턴 영역(9a)은 변형된 상태 그대로로 된다.
얼라인먼트계(26)는, 패턴 영역(9a)의 외측에 얼라인먼트 광의 조명 영역의 중심 위치를 배치하여 패턴 영역(9a)을 수축시키는 형상 보정을 해도 된다. 또는 얼라인먼트계(26)는, 패턴 영역(9a)의 외측에 얼라인먼트 광의 조명 영역의 중심 위치를 배치하여 패턴 영역(9a)을 팽창시키는 형상 보정을 해도 된다.
이에 의해, 얼라인먼트계(26)를 사용하여 패턴 영역(9a)을 변형시켜 패턴부(10)의 형상과 패턴 영역(9a)의 형상의 차를 저감하면서, 마크(32) 및 마크(33)로부터의 광으로 형성되는 무아레 무늬를 검출할 수 있다. 따라서, 패턴부(10) 및 패턴 영역(9a)과의 수평 방향의 위치 어긋남 저감과, 이들 형상차의 저감이 달성되어, 패턴 영역(9a)과 임프린트 처리에 의해 형성되는 임프린트재(15)의 패턴의 중첩 정밀도를 향상시킬 수 있다.
얼라인먼트계(26)는 서로 휘도가 상이한 광원(11)을 복수 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 얼라인먼트계(26)가, 단순한 무아레 무늬의 검출을 위하여 얼라인먼트 광을 조명하는 경우와, 패턴 영역(9a)의 형상 보정을 위하여 얼라인먼트 광을 조명하는 경우로 나누어, 광원(11)을 변경해도 된다. 얼라인먼트계(26)가, 단순한 무아레 무늬의 검출을 위하여 얼라인먼트 광을 조명하는 경우와, 패턴 영역(9a)의 형상 보정을 위하여 얼라인먼트 광을 조명하는 경우로 나누어, 조명 범위를 변경해도 된다.
본 실시 형태는, 얼라인먼트계(26)를 가열 기구(24) 대신에 사용한 실시 형태에서 실시 형태이다. 임프린트 장치(1)의 구성 및 기능 중, 가열 기구(24)에 관한 것 이외는 전술한 그밖의 실시 형태와 동일하다. 변형 기구(18)는 구비하고 있어도, 그렇지 않아도 된다. 패턴 영역(9a)의 형상 보정량이 비교적 적은 경우에 유리한 실시 형태이다.
[제7 실시 형태]
얼라인먼트 광의 광원(11)이 경시적으로 열화되어, 얼라인먼트 광의 조명 영역 내에서의 조도의 저하와 조도 분포의 변화가 일어날 수 있다. 이에 수반하여, 기판(9)에 있어서의 얼라인먼트 광의 열량 분포가 변화되는 경우가 있다.
그래서, 제7 실시 형태에 관한 임프린트 장치(1)는, 조도계(계측부)(37)가 정기적으로 얼라인먼트 광을 수광하여 얼라인먼트 광의 조도 분포를 계측하고, 계측 결과에 기초하여 제어부(105)가 기억부(106)에 기억되는 얼라인먼트 광의 열량 분포를 갱신한다. 얼라인먼트계(26)가 서로 휘도가 상이한 광원(11)을 복수 구비하고 있는 경우는, 각각의 광원(11)의 조도 분포를 계측하고, 대응하는 열량 분포를 생성한다.
임프린트 장치(1)는, 소정의 타이밍에 얼라인먼트 광의 조도 분포를 계측한다. 계측은 기판 스테이지(4)가 조도계(37)에 얼라인먼트 광이 조사되도록 기판(9)을 이동시킴으로써 행한다. 조도계(37)가 한번에 계측할 수 있는 범위가 패턴 영역(9a)보다도 좁은 경우는, 복수회로 나누어서 얼라인먼트 광의 조명 영역 내의 상이한 영역의 조도 계측을 한 결과를 통합함으로써 얼라인먼트 광의 조도 분포를 얻어도 된다. 전술한 소정의 타이밍은, 소정 매수의 기판을 처리한 후, 소정 기간 경과 후, 몰드(7)를 교환할 때, 임프린트 장치(1)의 유지 보수 시, 등이다.
본 실시 형태는, 전술한 제1 내지 제6 실시 형태의 어느 것과도 조합하여 실시해도 된다.
이에 의해, 광원(11)의 열화에 기인하여 기판(9)에 있어서의 얼라인먼트 광의 열량 분포가 변화하는 경우에도, 패턴부(10)의 형상과 패턴 영역(9a)의 형상의 차를 고정밀도로 저감할 수 있게 된다. 따라서, 패턴 영역(9a)과 기판(9) 상에 새롭게 형성되는 임프린트재(15)의 패턴의 중첩 정밀도를 향상시킬 수 있다.
[그밖의 실시 형태]
가열 기구(24)는, 가열 광(24a)에 의한 광 에너지를 사용하여 패턴 영역(9a)을 변형시키는 것이 아니어도 된다. 히터 등을 사용하여 기판(9)의 이면(임프린트재(15)의 패턴이 형성되는 면과 반대측의 면)으로부터 발생되는 열 에너지로 가열함으로써, 패턴 영역(9a)을 변형시켜도 된다.
임프린트재(15)로서, 전술한 광 경화성의 조성물에 한하지 않고, 경화용 에너지가 부여되는 것에 의해 경화하는 경화성 조성물(미경화 상태의 수지라고 할 수도 있음)이 사용된다. 경화용 에너지로서는, 전자파, 열 등이 사용된다. 전자파로서는, 예를 들어 그 파장이 10nm 이상 1mm 이하의 범위로부터 선택되는, 적외선, 가시광선, 자외광 등의 광이다.
경화성 조성물은, 광의 조사에 의해, 혹은, 가열에 의해 경화되는 조성물이다. 이 중, 광에 의해 경화되는 광 경화성 조성물은, 중합성 화합물과 광중합 개시제를 적어도 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 함유해도 된다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소 공여체, 내첨형 이형 동작제, 계면 활성제, 산화 방지제, 중합체 성분 등의 군으로부터 선택되는 적어도 1종이다.
임프린트재(15)는, 스핀 코터나 슬릿 코터에 의해 기판 상에 막 형상으로 부여된다. 혹은 액체 분사 헤드에 의해, 액적 형상, 혹은 복수의 액적이 연결되어 형성된 섬 형상 또는 막 형상으로 되어 기판 상에 부여되어도 된다. 임프린트재의 점도(25℃에서의 점도)는, 예를 들어 1mPa·s 이상 100mPa·s 이하이다.
기판은, 유리, 세라믹스, 금속, 반도체, 수지 등이 사용되고, 필요에 따라, 그 표면에 기판과는 다른 재료를 포함하는 부재가 형성되어 있어도 된다. 기판으로서는, 구체적으로, 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 석영 유리 등이다.
[물품의 제조 방법]
임프린트 장치(1)를 사용하여 형성한 경화물의 패턴은, 각종 물품의 적어도 일부에 영구적으로, 혹은 각종 물품을 제조할 때에 일시적으로, 사용된다. 물품이란, 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 혹은, 형 등이다. 전기 회로 소자로서는, DRAM, SRAM, 플래시 메모리, MRAM과 같은, 휘발성 혹은 불휘발성 반도체 메모리나, LSI, CCD, 이미지 센서, FPGA와 같은 반도체 소자 등을 들 수 있다. 형으로서는, 임프린트용 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.
이어서, 물품의 구체적인 제조 방법에 대해 설명한다. 도 12의 (a)는 전술한 공정 S106에 대응하고 있으며, 절연체 등의 피가공재(2z)가 표면에 형성된 실리콘 웨이퍼 등의 기판(9)을 준비하고, 계속해서, 잉크젯법 등에 의해, 피가공재(2z)의 표면에 임프린트재(15)를 부여한다. 여기에서는, 복수의 액적 형상으로 된 임프린트재(15)가 기판 상에 부여된 모습을 나타내고 있다.
도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 임프린트용 몰드(7)를, 그 요철 패턴이 형성된 측을 기판 상의 임프린트재(15)를 향해, 대향시킨다. 도 12의 (c)는 전술한 공정 S107에 대응하고 있으며, 임프린트재(15)가 부여된 기판(9)과 몰드(7z)를 접촉시켜서, 압력을 가한다. 임프린트재(15)는 몰드(7z)와 피가공재(2z)의 간극에 충전된다. 이 상태에서 경화용 에너지로서 몰드(7z)를 투과하도록 광을 조사하면, 임프린트재(15)는 경화한다.
도 12의 (d)는 전술한 공정 S110에 대응하고, 임프린트재(15)를 경화시킨 후, 몰드(7z)와 기판(9)을 분리하면, 기판(9) 상에 임프린트재(15)의 경화물 패턴이 형성된다. 이 경화물의 패턴은, 형의 오목부가 경화물의 볼록부에, 형의 오목부가 경화물의 볼록부에 대응한 형상으로 되어 있으며, 즉, 임프린트재(15)에 몰드(7z)의 요철 패턴이 전사되게 된다.
도 12의 (e)에 도시된 바와 같이, 경화물의 패턴을 내 에칭 마스크로 하여 가공 공정으로서 에칭을 행하면, 피가공재(2z)의 표면 중, 경화물이 없거나 혹은 얇게 잔존한 부분이 제거되어, 홈(5z)이 된다. 도 12의 (f)에 도시된 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 절연용의 막, 즉, 물품의 구성 부재로서 이용해도 된다.
기판(9)의 가공 공정에 있어서 에칭 또는 이온 주입 등이 행해진 후, 레지스트 마스크는 제거된다. 가공 공정은 또한, 다른 주지의 처리 공정(현상, 산화, 성막, 증착, 평탄화, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 등)을 포함해도 된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되지 않는 것은 물론이고, 그 요지의 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능하다는 점을 이해해야 한다. 다음에 따르는 청구 범위의 범주는 이런 변형들과 균등 구조들 및 기능들을 아우르는 가장 넓은 범위에 따른 것이다.
7: 몰드
9: 기판
9a: 패턴 영역(피처리 영역)
10: 패턴부
15: 임프린트재
24: 가열 기구(가열 수단)
26: 얼라인먼트계
32, 33: 마크

Claims (16)

  1. 형을 사용하여, 기판의 피처리 영역 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
    상기 기판에 형성된 마크를 조명광에 의해 조명하고, 상기 조명광에 의해 조명된 마크로부터의 광을 검출하는 마크 검출계와,
    가열에 의해 상기 피처리 영역을 변형시키는 변형 수단을 갖고,
    상기 변형 수단은, 상기 형의 패턴부의 형상과 상기 피처리 영역의 형상의 차와, 상기 마크를 조명했을 때의 상기 기판에 있어서의 상기 조명광의 열량 분포에 기초하여, 상기 패턴부의 형상과 상기 피처리 영역의 형상의 차가 저감되도록 상기 피처리 영역을 변형시키는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마크 검출계가 상기 조명광을 조명하고 있는 동안에, 상기 변형 수단은 상기 피처리 영역을 변형시키는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 변형 수단은, 상기 조명광의 열량 분포에 기초하지 않고 상기 피처리 영역을 변형시키는 경우보다도, 상기 조명광이 조명되는 영역에 대해 적은 열량으로 상기 피처리 영역을 가열하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 변형 수단은, 상기 피처리 영역에 부여해야 할 열량 분포에 관한 열량 분포 정보에 따라 상기 피처리 영역을 가열하고,
    상기 열량 분포 정보는, 상기 형상의 차에 기초하여 생성된 가상의 열량 분포 정보를, 상기 조명광의 열량 분포에 기초하여 보정한 정보인 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 변형 수단은 제1 변형 수단이며, 상기 형의 패턴부를 변형시키는 제2 변형 수단을 갖고,
    상기 제2 변형 수단은, 상기 패턴부의 형상과 상기 피처리 영역의 형상의 차와, 상기 마크를 조명했을 때의 상기 기판에 있어서의 상기 조명광의 열량 분포에 기초하여 상기 패턴부를 변형시키는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 변형 수단은 상기 피처리 영역에 가열 광을 조사함으로써 상기 피처리 영역을 변형시키고,
    상기 가열 광의 파장 대역은, 상기 임프린트재를 경화시키기 위한 경화 광의 파장 대역과 상이한 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 마크 검출계는, 상기 변형 수단에 의한 상기 피처리 영역의 변형이 불량해지는 위치를 나타내는 정보에 기초하여, 조명광의, 조도 분포, 조명 범위, 휘도 및 조명 영역의 위치 중 적어도 하나를 변경함으로써 상기 변형 수단에 의한 변형 불량을 보상하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  8. 형을 사용하여, 기판의 피처리 영역 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
    상기 기판에 형성된 마크에 조명광을 조명하고, 상기 조명광이 조명된 마크로부터의 광을 검출하는 마크 검출계와,
    상기 형의 패턴부를 변형시키는 변형 수단을 갖고,
    상기 변형 수단은, 상기 패턴부의 형상과 상기 피처리 영역의 형상의 차와, 상기 기판에 있어서의 상기 조명광의 열량 분포에 기초하여 상기 패턴부를 변형시키고, 상기 패턴부의 형상과 상기 피처리 영역의 형상의 차를 저감시키는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 패턴부와 상기 피처리 영역의 상기 기판의 면 내 방향에서의 상대 위치를 보정하는 보정 수단을 갖고,
    상기 보정 수단은, 상기 기판에 있어서의 상기 조명광의 열량 분포에 기초하여, 상기 조명광의 열에 의해 생기는 상기 상대 위치의 어긋남을 저감시키도록 상기 상대 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  10. 형을 사용하여, 기판의 피처리 영역 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
    상기 기판에 형성된 마크에 조명광을 조명하고, 상기 조명광이 조명된 마크로부터의 광을 검출하는 마크 검출계와,
    상기 형의 패턴부와 상기 피처리 영역의 상기 기판의 면 내 방향에서의 병진 어긋남 또는 회전 어긋남인 상대 위치 어긋남을 보정하는 보정 수단을 갖고,
    상기 보정 수단은, 상기 기판에 있어서의 상기 조명광의 열량 분포에 기초하여, 상기 조명광의 열에 의해 생기는 상기 상대 위치의 어긋남을 저감시키도록, 상기 패턴부와 상기 피처리 영역과의 상대 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  11. 형을 사용하여, 기판의 피처리 영역 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
    상기 기판에 형성된 마크를 조명광에 의해 조명하고, 상기 조명광이 조명된 마크로부터의 광을 검출하는 마크 검출계로서, 상기 피처리 영역에 광을 조사함으로써 상기 피처리 영역을 변형시키는 것이 가능한 마크 검출계를 포함하고,
    상기 마크 검출계는, 상기 형의 패턴부의 형상과 상기 피처리 영역의 형상의 차에 기초하여 상기 피처리 영역에 조사하는 광의 조도 분포를 제어하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 마크 검출계는, 상기 피처리 영역 중 상기 마크가 설치되지 않은 영역에 상기 조명광을 조명할 때에, 상기 형상의 차에 기초하는 상기 조도 분포의 제어를 하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 조명광의 조도 분포를 계측하는 계측부를 갖고,
    상기 기판에 있어서의 상기 조명광의 조도 분포를 갱신하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 임프린트재를 경화하는 경화 광을 조사하는 조사 수단을 갖고,
    상기 조명광의 파장 대역은, 상기 경화 광의 파장 대역과 상이한 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  15. 형을 사용하여 기판의 피처리 영역 상에 임프린트재의 패턴을 형성하고, 상기 형의 패턴부와 기판 상의 피처리 영역 중 적어도 한쪽의 형상을 변형시키는 변형 기구와 상기 기판에 조명광을 조명해 상기 조명광이 조명된 마크로부터의 광을 검출하는 마크 검출계를 구비한 임프린트 장치에서 사용되는, 상기 변형 기구를 제어하기 위한 제어 데이터의 생성 방법이며,
    상기 패턴부의 형상과 상기 피처리 영역의 형상의 차에 관한 형상 차 정보와, 상기 기판에 있어서의 상기 조명광의 열량 분포 정보를 취득하는 공정과,
    상기 공정에서 취득된, 상기 형상 차 정보 및 상기 열량 분포 정보에 기초하여, 상기 제어 데이터를 생성하는 공정,
    을 갖는 것을 특징으로 하는 제어 데이터의 생성 방법.
  16. 제1항 내지 제14항 중 어느 하나에 기재된 임프린트 장치를 사용하여 기판의 피처리 영역 상에 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 공정에서 패턴이 형성된 기판을 처리하는 처리 공정을 갖고,
    처리된 상기 기판의 적어도 일부를 포함하는 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는 물품의 제조 방법.
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