KR102262089B1 - 임프린트 장치 및 물품 제조 방법 - Google Patents

임프린트 장치 및 물품 제조 방법 Download PDF

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Abstract

임프린트 장치는 몰드를 보유 지지하는 몰드 홀더, 기판을 흡착함으로써 보유 지지하는 기판 홀더, 몰드 홀더와 기판 홀더를 상대적으로 서로 근접하게 함으로써 몰드를 기판 상의 임프린트재에 접촉시키는 구동 장치, 및 제어기를 포함한다. 제어기는 기판 홀더에 의해 보유 지지된 기판의 표면 형상 데이터에 기초하여 복수의 흡착 영역의 내부 압력을 제어함으로써 기판을 몰드에 대하여 볼록 형상으로 변형시킨 상태에서 몰드를 임프린트재에 접촉시키도록 구동 장치를 제어한다.

Description

임프린트 장치 및 물품 제조 방법{IMPRINT APPARATUS AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 임프린트 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.
임프린트 기술은 자기 기억 매체 및 반도체 디바이스 등의 물품을 제조하기 위한 리소그래피 기술의 하나로서 실용화되고 있다. 임프린트 장치에서는, 몰드를 기판 상의 임프린트재에 접촉시킴으로써 패턴을 형성한다. 이때, 패턴 결함이 발생할 수 있고, 이 결함의 저감이 과제이다. 패턴 결함의 발생 요인의 하나는 몰드의 패턴부와 기판 상의 임프린트재를 접촉시킬 때, 몰드와 임프린트재 사이에 기포가 트랩(trap)되는 것이다. 기포가 잔류한 채 임프린트재를 경화시킬 경우, 형성된 패턴에 미충전 결함이 발생하게 된다.
미국 특허출원공개 제2007-0114686호에서는, 몰드를 기판 상의 임프린트재에 접촉시킬 때, 몰드의 중앙부에 있는 패턴부를 기판측 상의 볼록으로 변형시켜서 몰드를 중앙으로부터 외측을 향해서 임프린트재에 서서히 접촉하게 하여, 기포의 잔류를 저감시키고 있다. 이를 기판측의 시점으로 바꾸어 말하면, 기판 상의 샷 영역의 중심 가까이에서 몰드와 임프린트재 간의 접촉을 개시하고, 샷 영역의 외측으로 접촉 영역을 확장해 가게 된다.
그러나, 생산성의 관점에서, 기판의 중앙부의 샷 영역뿐만 아니라, 일부가 기판의 주연부로부터 비어져 나오는 주변 샷 영역(결함 샷 영역)에 있어서도 통상의 샷 영역에서와 같은 임프린트 성능이 요구되고 있다.
본 발명은 예를 들어, 생산성 면에서 유리한 임프린트 장치를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 몰드를 기판 상의 임프린트재에 접촉시킴으로써 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 행하는 임프린트 장치가 제공된다. 임프린트 장치는 몰드를 보유 지지하도록 구성된 몰드 홀더, 기판을 흡착함으로써 보유 지지하도록 구성된 기판 홀더, 몰드 홀더와 기판 홀더를 상대적으로 서로 근접하게 함으로써 몰드를 임프린트재에 접촉시키도록 구성된 구동 장치, 및 기판 홀더에 의해 보유 지지된 기판의 표면 형상 데이터에 기초하여, 기판 홀더가 기판을 흡착하는 압력을 제어함으로써 기판이 몰드에 대하여 볼록 형상으로 변형된 상태에서, 몰드를 임프린트재에 접촉시키도록 구동 장치를 제어하도록 구성된 제어기를 포함한다.
본 발명의 추가적인 특징은 (첨부의 도면을 참고한) 이하의 예시적인 실시예에 대한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 실시예에 따른 임프린트 장치의 배열을 도시하는 도면이다;
도 2는 기판 상의 샷 영역의 레이아웃을 예시하는 도면이다;
도 3a 및 도 3b는 실시예에 따른 몰드의 배열을 도시하는 도면들이다;
도 4a 및 도 4b는 몰드의 코어 아웃(core-out)부의 제어를 설명하는 도면들이다;
도 5a 내지 도 5c는 주변 샷 영역의 임프린트시에 기판을 변형시키는 처리를 설명하는 도면들이다;
도 6은 기판을 변형시키기 위한 기구를 설명하는 도면이다;
도 7은 기판 척의 배열을 도시하는 도면이다;
도 8은 기판의 3차원 형상을 등고선으로 나타낸 도면이다;
도 9는 주변 샷 영역의 예를 나타내는 도면이다;
도 10a 및 도 10b는 임프린트시에 주변 샷 영역에서의 카메라에 의한 화상 샷의 예를 각각 도시하는 도면들이다;
도 11은 몰드 구동 기구의 모터 구동 전류와 임프린트 헤드의 높이 간의 관계를 도시하는 그래프이다;
도 12는 실시예에 따른 임프린트 처리의 제어를 나타내는 흐름도이다;
도 13은 맵 데이터의 갱신 및 이용을 설명하는 도면이다;
도 14는 맵 데이터의 데이터 구조예를 도시하는 테이블이다;
도 15는 맵 데이터의 갱신 및 이용을 설명하는 도면이다;
도 16은 실시예에 따른 물품 제조 방법을 설명하는 도면이다.
본 발명의 다양한 예시적인 실시예, 특징 및 양태를 도면들을 참고하여 이하에서 상세하게 설명할 것이다.
이하, 첨부의 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 상세하게 설명할 것이다. 이하 실시예는 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니며 단지 본 발명을 실시하기 위한 구체예일뿐이라는 점에 유의한다. 또한, 본 실시예에 설명된 특징의 모든 조합이 본 발명에 따른 문제점을 해결하는 수단에 대해 필수적인 것은 아니다.
<제1 실시예>
먼저, 실시예에 따른 임프린트 장치의 개요에 대해서 설명할 것이다. 임프린트 장치는 기판 상에 공급된 임프린트재를 몰드와 접촉시켜 임프린트재에 경화용 에너지를 인가함으로써, 몰드의 3차원 패턴이 전사된 경화물의 패턴을 형성하는 장치이다.
임프린트재에는, 경화용 에너지를 수용함으로써 경화되는 경화성 조성물(미경화 수지라고도 칭할 수 있다)이 사용된다. 경화용 에너지로서는 전자기파, 열 등이 사용될 수 있다. 전자기파로서는, 예를 들어 그 파장이 10nm(포함) 내지 1mm(포함)의 범위로부터 선택되는, 적외선, 가시광선, 자외선 등의 광이 사용될 수 있다. 경화성 조성물은 광의 조사 또는 가열에 의해 경화되는 조성물일 수 있다. 이들 중에서, 광의 조사에 의해 경화되는 광-경화성 조성물은 적어도 중합성 화합물과 광중합 개시제를 함유하며, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용매를 추가로 함유할 수 있다. 비중합성 화합물은 증감제, 수소 공여체, 내부 몰드 이형제, 계면활성제, 산화방지제, 중합체 성분 등을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료이다. 임프린트재 공급 장치(미도시됨)는 액적 형상, 또는 복수의 액적이 서로 연결되어 형성된 섬 형상 또는 막 형상을 갖는 임프린트재를 기판 상에 배치할 수 있다. 임프린트재의 점도(25℃에서의 점도)는 예를 들어, 1mPa·s(포함) 냐자 100mPa·s(포함)에서 설정될 수 있다. 기판의 재료로서는, 예를 들어 유리, 세라믹스, 금속, 반도체, 수지 등이 사용될 수 있다. 필요에 따라, 기판의 표면에, 기판과는 다른 재료로 이루어진 부재가 제공될 수 있다. 기판으로서는, 예를 들어 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 석영 유리 등이 사용될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 임프린트 장치(1)의 배열을 도시하는 도면이다. 본 실시예에서, 임프린트 장치(1)는 자외선 조사에 의해 임프린트재를 경화시키는 광경화법을 채용한다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 입력되는 열에 의해 임프린트재를 경화시키는 열경화법을 채용할 수도 있다. 이하의 전체 도면에 있어서, 몰드에 대한 자외선의 조사 축과 평행한 방향에 X-Y-Z 좌표계에서의 Z축을 설정하고, Z축에 수직한 평면에서 서로 직교하는 방향에 X축 및 Y축을 설정한다는 점에 유의한다.
임프린트 장치(1)는 조명계 유닛(2), 몰드(3)를 보유 지지하는 임프린트 헤드(4), 기판(5)을 보유 지지하는 기판 스테이지(6), 임프린트재(10)를 공급하는 디스펜서(7) 및 제어기(8)를 포함한다. 구조체(12)는 조명계 유닛(2), 임프린트 헤드(4) 및 디스펜서(7)를 지지한다.
조명계 유닛(2)은 임프린트 처리시에 몰드(3)에 자외선을 조사한다. 조명계 유닛(2)은 광원(20)과 광원(20)으로부터 조사된 자외선을 임프린트에 적절한 광으로 조정하도록 구성된 조명 광학계(21)를 포함한다. 광원(20)으로서는, 예를 들어 자외광을 생성하는 할로겐 램프가 사용될 수 있다. 조명 광학계(21)는 렌즈 등의 광학 소자, 애퍼쳐(개구), 조사와 차광 사이를 전환하는 셔터 등을 포함할 수 있다(이들 모두 도시 생략).
몰드(3)는 예를 들어, 외주부가 개략 직사각형이며, 미리 결정된 패턴(예를 들어, 회로 패턴 등의 3차원 패턴)이 3차원으로 형성된 패턴부인 메사부(3a)를 포함한다. 몰드(3)의 재료는 석영 유리 등의, 자외선을 투과시킬 수 있는 재료일 수 있다.
임프린트 헤드(4)는 몰드(3)를 보유 지지한 채 이동하는 몰드 홀더로서 기능한다. 임프린트 헤드(4)는 형상 보정 기구(4a)(배율 보정 기구), 흡착력에 의해 몰드(3)를 끌어 당겨서 보유 지지하는 몰드 척(4b), 및 몰드 척(4b)(즉, 몰드(3))을 구동하는 몰드 구동 기구(4c)를 포함할 수 있다. 형상 보정 기구(4a)는 몰드(3)의 외주부 측면의 영역에 대하여 서로 대향하도록 설치된 복수의 핑거를 포함하고, 이들 핑거를 구동하여 몰드(3)를 가압함으로써, 메사부(3a)에 형성된 패턴을 대상 형상으로 보정한다. 형상 보정 기구(4a)의 구성은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 몰드(3)에 인장력을 가하도록 구성될 수 있다는 점에 유의한다.
몰드 구동 기구(4c)는 기판(5) 상에 공급된 임프린트재(10)에 몰드(3)를 접촉시키기 위해 몰드 척(4b)을 Z축 방향으로 구동하는 구동계이다. 또한, 몰드 구동 기구(4c)는 몰드(3)를 X 및 Y 방향이나 θ 방향(Z축 둘레의 회전 방향)에서의 위치를 조정하는 조정 기능, 및 몰드(3)의 기울기를 조정하는 기울기 기능을 가질 수 있다. 본 발명은 이 몰드 구동 기구(4c)에 채용되는 액추에이터에 특별히 한정되지 않으며, 리니어 모터, 에어 실린더 등을 채용할 수 있다.
기판 스테이지(6) 및 기판 척(25)은 각각 기판을 보유 지지한 채 이동하는 기판 홀더로서 기능한다. 기판 척(25)은 기판 스테이지(6) 상에 고정되어 있다. 기판 척(25)의 상면에는 다수의 구멍이 제공되어 있다. 이들 구멍에는 압력 조정기(6b)(예를 들어, 진공 장치)가 접속되고, 구멍을 통해서 기판 척(25)의 상면에 기체를 배출하도록 구성되어 있다. 기판(5)은 하면이 기판 척(25)의 상면과 접촉하도록 배치되고, 압력 조정기(6b)에 의해 기판(5)의 하면과 기판 척(25)의 상면 사이에 기체를 배출되게 함으로써 기판 척(25)에 의해 흡착 및 보유 지지된다. 기판 척(25)의 배열 및 제어의 상세는 후술될 것이다.
임프린트 장치(1)는 정반(32) 상에서, 기판 스테이지(6)(즉 기판(5))를 X 및 Y 방향으로 구동(위치 결정)하는 기판 구동 기구(6a)를 포함한다. 기판 스테이지(6)의 X 및 Y 방향의 위치는 계측기(31)에 의해 계측될 수 있다. 기판 구동 기구(6a)는 또한 Z축 방향에서의 위치 및 θ 방향(Z축 주위의 회전 방향)에서의 위치를 조정하는 조정 기능과 기판(5)의 기울기를 조정하는 기울기 기능을 가질 수 있다.
계측기(31)는 예를 들어, 구조체(12)에 의해 지시된 간섭계일 수 있다. 계측기(31)는 예를 들어, 기판 척(25)에 계측 광을 조사하고, 기판 척(25)의 단부면에 제공된 계측용 미러(30)에 의해 반사된 계측 광을 검출함으로써, 기판 스테이지(6)의 위치를 계측한다. 도 1에는, 단 하나의 계측기(31)만이 나타나 있지만, 계측기(31)는 적어도 기판 스테이지(6)의 X 및 Y 위치, 회전량 및 기울기량을 계측할 수 있는 개수를 포함할 수 있다는 점에 유의한다.
임프린트 장치(1)는 배열 광학계(미도시됨)에 의해 기판(5) 또는 기판 척(25)에 형성된 배열 마크를 관찰함으로써 위치 시프트 정보를 취득할 수 있다. 임프린트 장치(1)는 높이 계측 장치(29)에 의해 기판(5)의 상면까지의 거리를 계측할 수 있다. 몰드(3)의 패턴면과 높이 계측 장치(29)의 상대 높이는 미리 계측되기 때문에, 기판(5)의 상면으로부터 몰드(3)의 패턴면까지의 거리는 계산에 의해 구할 수 있다. 높이 계측 장치(29)는 임프린트 장치(1)의 외부 장치일 수 있다는 점에 유의한다. 이 경우, 외부 장치로서 기능하는 높이 계측 장치(29)에 의해 계측된 데이터는 메모리(8b)에 저장되어 임프린트 장치(1)에서 사용될 수 있다.
디스펜서(7)는 임프린트재(10)를 기판(5) 상에 공급한다. 그 후, 몰드 구동 기구(4c)가 몰드(3)를 하강시켜서 기판(5) 상의 임프린트재(10)와 접촉시킬 경우, 임프린트재(10)는 패턴이 새겨진 홈에 유입된다. 광원(20)으로부터 조사된 자외선은 조명 광학계(21)를 통해 몰드(3)를 통과하고 기판(5) 상의 임프린트재(10)에 입사한다. 따라서, 자외선이 조사된 임프린트재(10)는 경화된다. 경화된 임프린트재에 의해 몰드(3)의 패턴의 반전 패턴이 형성된다. 임프린트재(10)가 경화된 후, 몰드(3)를 몰드 구동 기구(4c)에 의해 상승시켜서 몰드(3)와 기판(5) 간의 간격을 넓힘으로써, 경화된 임프린트재(10)로부터 몰드(3)가 분리된다(이형).
본 실시예의 임프린트 장치(1)에서는 고정된 기판(5) 상의 임프린트재(10)에 대하여 임프린트 헤드(4)를 구동하여 접촉시키는 배열을 채용하고 있지만, 이것과는 반대인 배열도 채용할 수 있다는 점에 유의한다. 즉, 임프린트 장치(1)는 고정된 몰드(3)에 대하여 기판 스테이지(6)를 구동하여 기판(5) 상의 임프린트재(10)를 접촉시키는 배열을 채용할 수 있다. 대안적으로, 임프린트 장치(1)는 임프린트 헤드(4)와 기판 스테이지(6)를 수직 방향으로 구동시키는 배열을 채용할 수 있다. 즉, 임프린트 장치(1)는 몰드 홀더를 형성하는 임프린트 헤드(4)와 기판 홀더를 형성하는 기판 스테이지(6)를 상대적으로 서로 접근되게 함으로써 몰드(3)를 기판(5) 상의 임프린트재(10)에 접촉시키는 구동 장치를 포함하기만 하면 된다.
제어기(8)는 예를 들어, CPU(8a), 메모리(8b) 등을 포함하고, 임프린트 장치(1)의 각각의 유닛을 통괄적으로 제어한다.
도 2는 기판(5) 상의 샷 영역의 레이아웃을 예시하는 도면이다. 본 명세서에서, 샷 영역이란, 한번의 임프린트 처리에서 패턴이 형성되는 영역을 지칭한다. 대상 샷 영역이란, 이제부터 임프린트 처리를 행하게 될 샷 영역을 지칭한다. 임프린트 장치(1)에서는, 디스펜서(7)가 대상 샷 영역이 변경될 때마다 임프린트재를 공급하고, 공급된 임프린트재에 대한 임프린트 처리를 행한다. 임프린트 처리는 적어도 몰드(3)와 임프린트재를 서로 접촉시키는 단계, 임프린트재를 경화시키는 단계, 및 경화된 임프린트재와 몰드(3)를 서로 분리시키는 단계를 포함한다. 기판(5) 상에는 복수의 샷 영역이 매트릭스 형상으로 배열된다. 본 실시예에서는, 기판(5)의 유효 면적(패턴이 전사되는 영역의 면적)을 최대로 하기 위해, 기판(5)의 내측 샷 영역(51)뿐만 아니라 기판(5)의 외주(5R)를 포함하는 주변 샷 영역(52)에도 임프린트 처리가 행해진다. 주변 샷 영역이란 부분적으로 기판(5)의 외주(5R)로부터 비어져 나오는 샷 영역이며 "결함 샷 영역"이라고도 지칭된다.
도 3a는 몰드(3)의 이면(back surface)을 나타내는 도면이고, 도 3b는 도 3a에 대응하는 몰드(3)와 그 주변의 주요부를 나타내는 단면도이다. 몰드(3)는 이면을 가공함으로써 미리 결정된 형상으로 깍아낸 오목부(3b)를 갖는다. 이것은 이면의 가공에 의해 남겨진 박육부(3c)를 형성한다. 오목부(3b)는 메사부(3a)를 포함하는 크기를 갖는다. 메사부(3a)는 평면에서 몰드(3)의 표면 중앙과 박육부(3c)의 중앙에 위치하고 있다. 몰드(3)는 몰드 척(4b)에 의해 흡착되었을 때 밀폐 공간인 코어 아웃부(3d)를 형성한다. 코어 아웃부(3d)에는 압력 조정 기구(33)가 파이프를 통해 접속되어 있고, 코어 아웃부(3d)를 대상 압력에서 제어할 수 있다. 도 4a 및 도 4b는 각각 코어 아웃부(3d)를 가압함으로써 몰드(3)가 변형되는 경우를 나타낸다. 도 4a에 나타낸 상태에서 압력 조정 기구(33)가 코어 아웃부(3d)를 가압할 경우, 도 4b에 파선으로 나타난 바와 같이, 몰드(3)는 체적이 증가하는 방향으로 변형되고, 박육부(3c)와 메사부(3a)가 아래쪽 볼록 형상(즉, 기판에 대하여 볼록 형상)으로 변형될 수 있다.
메사부(3a)를 기판(5)의 샷 영역 상에 공급된 임프린트재(10)와 접촉시킬 때, 제어기(8)는 압력 조정 기구(33)에 의해 코어 아웃부(3d)의 내부를 가압하여 몰드(3)를 기판(5)에 대하여 볼록 형상으로 변형시킨다. 그 후, 제어기(8)는 메사부(3a)와 기판(5) 상의 임프린트재(10)와의 접촉에 따라, 몰드 구동 기구(4c)에 의해 몰드(3)를 기판(5)에 접근시키고, 코어 아웃부(3d) 내의 압력을 감소시키며, 몰드(3)를 평면으로 복원시킨다. 이에 의해, 몰드(3)와 임프린트재(10) 사이의 기체가 바깥으로 순차적으로 배출되어, 몰드(3)와 임프린트재(10) 사이에 기포가 트랩되는 것이 방지된다.
도 5a는 메사부(3a)를 기판(5)의 내측에 있는 샷 영역(51) 상에 공급된 임프린트재(10)에 접촉시켰을 때의 경우를 나타내고 있다. 도 5a는 메사부(3a)가 압력 조정 기구(33)에 의해 기판(5)에 대하여 볼록 형상으로 변형되는 것을 개략적으로 나타내고 있다. 메사부(3a)는 기판(5)에 대하여 볼록 형상으로 변형되기 때문에, 샷 영역(51)의 중심부로부터 임프린트재(10)와의 접촉이 개시된다.
도 5b는 종래의 방법에 의해 메사부(3a)를 기판(5)의 주변 샷 영역(52) 상에 공급된 임프린트재(10)에 접촉시켰을 때의 경우를 나타내고 있다. 주변 샷 영역(52)의 경우, 메사부(3a)는 주변 샷 영역(52)의 단부로부터 임프린트재(10)와의 접촉이 개시되게 된다. 이 경우, 도 5a에 나타낸 샷 영역(51)의 경우에 비하여 메사부(3a)에서의 오목 패턴부에의 임프린트재(10)의 충전 속도가 느리고, 미충전 결함이 보다 발생하기 쉽다.
이에 대처하기 위해, 본 실시예에서는, 도 5c에 도시한 바와 같이, 메사부(3a)와 임프린트재(10) 간의 접촉이 주변 샷 영역(52)의 중앙 위치로부터 개시되도록 기판(5)을 면외 방향으로 변형시킨다. 즉, 도 5b에 나타낸 경우보다, 메사부(3a)의 중앙에 대하여 기판(5)에 더 가까운 측의 부분으로부터 주변 샷 영역(52)과의 접촉을 개시한다.
도 6은 도 5c에 나타낸 기판(5)의 변형을 구현하는 기구의 배열의 일례를 나타내는 도면이다. 도 7은 기판 척(25)을 몰드(3)측으로부터 본 평면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 기판 척(25)의 상면(기판(5)과 대향하는 면)에는 복수의 격벽(25a, 25b, 25c)으로 구획된 복수의 흡착 영역 a, b, c이 형성되어 있다. 복수의 흡착 영역 a, b, c는 동심원 형상으로 분할되어 있다. 도 6의 예에서는, 복수의 흡착 영역 a, b, c는 격벽(25a, 25b, 25c)을 기판 척(25)의 상면에 수직으로 세워서 제공함으로써 형성되어 있다. 그러나, 복수의 흡착 영역 a, b, c는 기판 척(25)의 상면을 새겨서 형성된 흡착 홈일 수도 있다. 도 1에 도시된 압력 조정기(6b)는 파이프 Pa, Pb, Pc를 통해 복수의 흡착 영역 a, b, c 각각에 연통하고, 흡착 영역 a, b, c의 내부 압력을 조정할 수 있다. 흡착 영역 a, b, c 각각은 기판(5)에 의해 폐공간을 형성한다. 이 폐공간의 내부 압력을 제어함으로써 기판(5)을 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 흡착 영역 a(제1 흡착 영역) 및 흡착 영역 c(제2 흡착 영역)의 내부를 주위 압력에 대하여 부압으로 설정하여 기판(5)을 구속하는 동안, 흡착 영역 b(제3 흡착 영역)의 내부를 주위 압력에 대하여 양압으로 설정한다. 주위 압력이란, 예를 들어 대기압이다. 이에 의해, 도 6에 나타낸 바와 같이, 흡착 영역 b에서의 기판(5)의 주변 부분을 몰드(3)에 대하여 볼록 형상으로 변형시킬 수 있다. 도 6의 예에서, 최외주의 격벽(25c)의 높이는 격벽(25c)의 내측에 있는 다른 격벽보다도 낮게 되어 있다. 이에 의해, 기판(5)의 영역 c의 일부가 외주측을 향해 하강하는 구배를 갖도록 변형하는 것이 더 용이하게 된다. 이렇게 기판을 변형함으로써, 주변 샷 영역(52) 상의 임프린트재(10)는 주변 샷 영역(52)의 중심 부근으로부터 메사부(3a)와의 접촉을 개시할 수 있다.
도 8은 기판 척(25) 위에 기판(5)을 적재하고, 흡착 영역 a 및 흡착 영역 c의 내부를 부압으로 설정하고, 흡착 영역 b의 내부를 양압으로 설정했을 때의 기판(5)의 높이를 등고선으로 나타낸 도면이다. 기판의 높이는 흡착 영역마다 균일한 것이 이상적이다. 그러나, 흡착 영역의 가공 정밀도, 각각의 격벽의 위치, 격벽의 높이의 가공 정밀도, 기판 자체의 휨, 및 기판(5)의 반송 오차 중 적어도 어느 하나로 인해 균일하게 되지 못한다. 도 8의 예에서는, 0°와 180°에서의 부위가 90°와 270°에서의 부위보다 볼록 형상의 정도가 더 크다는 것을 나타내고 있다.
본 실시예에서는, 예를 들어 높이 계측 장치(29)를 사용하여 기판(5)의 좌표 위치마다 Z축 방향에서의 위치를 계측한다. 임프린트 장치(1)는 기판의 좌표 위치마다 3차원 형상과 각각의 흡착 영역의 내부 압력(내부 압력) 간의 관계를 규정한 맵 데이터(표면 형상 데이터)를 작성하고, 이를 메모리(8b)에 저장한다. 다음으로, 제어기(8)는 맵 데이터를 참조하여, 샷 영역마다 대상 3차원 형상이 취득되도록 내부 압력을 결정한다. 예를 들어, 기판(5)에 대하여 도 8에 나타낸 바와 같은 3차원 형상이 계측되었을 경우를 고려한다. 이 경우, 주변 샷 영역(91)(0°측의 영역)에 패턴을 형성하는 경우보다도 도 9에서 나타낸 기판(5)의 주변 샷 영역(92)(90°측의 영역)에 패턴을 형성하는 경우에 흡착 영역 b에서의 양압의 정도를 더 높게 설정한다(압력을 더 높게 설정한다). 부가적으로 또는 대안적으로, 흡착 영역 a, c 각각에서의 부압의 정도를 더 높게 설정한다(압력을 더 낮게 설정한다). 상술한 바와 같이, 제어기(8)가 기판 척(25)의 가공 정밀도 등에 기인하는 기판(5)의 높이 변동을 보상하도록 주변 샷 영역마다 흡착 영역 a, b, c에서의 압력을 조정한다. 이에 의해, 주변 샷 영역과 몰드(3)를 서로 접촉시킬 때의 기판(5)의 외주부에서의 면외 방향의 형상을 주변 샷 영역의 위치에 무관하게 거의 일정하게 할 수 있다.
상술한 예에서는, 도 1에 예시한 높이 계측 장치(29)를 사용하여 기판의 3차원 형상을 평가하고 있다는 점에 유의한다. 그러나, 다른 계측 장치를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 기판 스테이지(6)와는 다른 기판 스테이지가 위치하는 계측 스테이션에 배치된 표면 위치 검출 장치를 사용할 수 있다. 표면 위치 검출 장치는 반도체 노광 장치의 분야에서 일반적으로 알려져 있는 사입사 광학계(oblique incidence optical system)를 포함할 수 있다.
또한, 높이 계측 장치(29) 또는 상술한 표면 위치 검출 장치를 사용하지 않고 다른 방법에 의해 기판의 3차원 형상을 평가할 수도 있다. 예를 들어, 촬상 장치는 임프린트시의 샷 영역에서의 임프린트재(10)의 확산 상태를 촬상할 수 있고, 그 결과 얻어진 촬상 데이터에 기초하여 기판(5)의 3차원 형상을 평가할 수 있다. 도 10a 및 도 10b는 도 9의 각각의 주변 샷 영역(91, 92)을 임프린트 처리했을 때에 임프린트재(10)의 확산 상태를 촬상한 결과의 예를 나타내고 있다. 도 10a 및 도 10b의 화상의 예로부터 다음을 알 수 있다. 즉, 도 10b에 나타낸 주변 샷 영역(92)에서는, 임프린트재(10)의 접촉 개시점(92a)이 주변 샷 영역(92)의 단부측에 위치하고 있다. 이에 비해, 도 10a에 나타낸 주변 샷 영역(91)에서는, 임프린트재(10)의 접촉 개시점(91a)이 주변 샷 영역(91)의 중심 근방에 위치하고 있다. 또한, 주변 샷 영역(92)보다 주변 샷 영역(91)쪽이 임프린트재(10)가 확산되는 속도가 더 빠르다. 이상으로부터, 주변 샷 영역(92)보다 주변 샷 영역(91)에서 기판(5)의 표면의 볼록 정도가 크다는 것을 알 수 있다.
도 11은 주변 샷 영역(91, 92)을 임프린트할 때에 임프린트 헤드(4)를 Z축을 따라 수직 방향으로 구동시키는 몰드 구동 기구(4c)의 모터의 구동 전류와 임프린트 헤드의 높이 간의 관계를 도시하는 도면이다(높이의 축은 하향을 정(positive)으로 한다). 모터에는 먼저 임프린트 헤드(4)를 아래로 움직이게 하기 위한 구동 전류가 인가된다. 이 구동 전류에 따라 임프린트 헤드(4)가 하강하면, 메사부(3a)는 기판 상의 임프린트재에 접촉하고, 임프린트재를 추가로 확장하기 위한 구동 전류가 추가된다. 즉, 도 11의 구동 전류의 기울기 변화점에서 메사부(3a)와 임프린트재가 서로 접촉한다는 것을 알 수 있다. 즉, 주변 샷 영역(91)에서는 주변 샷 영역(92)보다도 임프린트 헤드(4)가 더 높은 위치 H1(H1>H2)에서 임프린트재와의 접촉을 개시하고 있다. 따라서, 주변 샷 영역(91)은 주변 샷 영역(92)보다도 볼록의 정도가 크다고 말할 수 있다.
도 12는 실시예에 따른 임프린트 처리의 제어를 나타내는 흐름도이다. 단계 S1에서, 제어기(8)는 기판 반송 기구(미도시됨)를 제어하여 기판(5)을 기판 스테이지(6) 위로 반송시켜서 기판 스테이지(6)가 기판(5)을 수취하게 한다. 단계 S2에서, 제어기(8)는 압력 조정기(6b)를 제어하여 각각의 흡착 영역의 내부 압력을 미리 결정된 값으로 설정한다. 그 후, 단계 S3에서, 제어기(8)는 높이 계측 장치(29)를 제어하여 기판(5)의 3차원 형상의 맵핑 계측을 행한다. 단계 S4에서, 제어기(8)는 계측에 의해 얻어진 맵 데이터(압력, 좌표, 형상)를 메모리(8b)에 저장한다. 임프린트 개시시, 단계 S5에서, 제어기(8)는 샷 영역이 대상 3차원 형상을 획득하도록 메모리(8b)에 저장되어 있는 맵 데이터에 규정되어 있는 내부 압력애 대한 데이터에 기초하여 대상 샷 영역의 내부 압력을 설정한다.
도 13을 참조하여, 맵 데이터의 갱신 및 이용에 대해서 설명할 것이다. 먼저, 내부 압력과 3차원 형상 간의 관계를 맵 데이터에 보존하기 위해, 흡착 영역 a, b, c의 내부 압력을 각각 (Pa1, Pb1, Pc1)로 설정한다. 다음으로, 기판(5)의 좌표(X11, Y11)의 3차원 형상을 Z11로 하고, 좌표(X21, Y21)의 3차원 형상을 Z21로 하여 맵핑 계측을 행하여, 이들을 맵 데이터에 저장한다.
도 14는 맵 데이터의 데이터 구조의 예를 나타낸다. 도 14에서, 데이터 컬럼 CL1은 내부 압력을 (Pa1, Pb1, Pc1)로 설정했을 때 기판(5)의 좌표(X11, Y11) 내지 (Xn1, Yn1)에서의 3차원 형상 Z11 내지 3차원 형상 Zn1을 가리킨다. 데이터 컬럼 CL2는 내부 압력을 (Pa2, Pb2, Pc2)로 설정했을 때 기판(5)의 좌표(X12, Y12) 내지 (Xn2, Yn2)에서의 3차원 형상 Z12 내지 3차원 형상 Zn2을 가리킨다. 데이터 컬럼 CL3 이후도, 압력 설정이 변경될 때 기판의 3차원 형상 및 좌표의 값은 동일한 방식으로 기술된다.
이러한 맵 데이터에 따르면, 예를 들어 기판(5)의 좌표(Xn1, Yn1)의 위치를 임프린트 처리할 때 3차원 형상을 Zn1으로 조정하는 경우에, 내부 압력을 (Pa1, Pb1, Pc1)으로 결정할 수 있다. 실제로, 도 13에 도시된 바와 같이, 임프린트 좌표는 (Xm, Ym)과 같이 임의의 좌표일 수 있다. 따라서, 좌표에 가장 가까운 맵 데이터에서의 좌표를 검색하거나 근방의 값으로부터 근사함으로써 대상 3차원 형상을 구현하기 위한 내부 압력이 결정된다. 이에 의해, 제어기(8)가 임프린트 처리가 대상으로 하는 샷 영역의 위치에 따라 각각의 흡착 영역의 내부 압력을 변경할 수 있다.
도 12를 다시 참조하면, 제어기(8)는 상술한 바와 같이 설정한 내부 압력에서 임프린트 처리를 행한다. 즉, 제어기(8)는 임프린트 헤드(4)를 하강시키고(단계 S6), 메사부(3a)가 기판(5) 상의 임프린트재(10)와 접촉하고나서, 메사부(3a)와 기판(5) 간의 간극이 임프린트재(10)로 채워진다(단계 S7). 제어기(8)는 단계 S6에서 임프린트 헤드(4)를 하강시킬 때의 몰드 구동 기구(4c)에서의 모터의 구동 전류를 계측하고(단계 S8), 이 구동 전류의 계측된 값을 맵 데이터에 보존한다. 또한, 제어기(8)는 단계 S7에서 메사부(3a)와 접촉한 임프린트재(10)를 확장시킨 상태를 촬상하여 얻어진 촬상 데이터(접촉부 화상 데이터)도 맵 데이터에 보존한다(단계 S9). 다음으로, 이후의 다른 샷 영역에 대한 임프린트 처리에 있어서, 모터의 구동 전류 및／또는 접촉부 화상 데이터를 사용하여, 결정된 내부 압력을 보정할 수 있다.
도 15를 참조하여 맵 데이터의 갱신 및 이용에 대해서 추가로 설명할 것이다. 임프린트 처리를 행할 때, 그 때의 임프린트 헤드(4)의 높이와 모터의 구동 전류의 실제 데이터가 획득된다. 도 15를 참조하면, 모터의 구동 전류와 임프린트 헤드(4)의 높이 간의 관계를 나타내는 그래프에서, 실제 기울기 변화점은 기준 기울기 변화점보다 임프린트 헤드(4)의 위치 아래쪽에 있다. 이것은 실제 임프린트에서, 기준 높이에서는 메사부(3a)가 임프린트재(10)와 접촉하지 않고, 이것보다 낮은 위치에서 접촉이 개시된다는 것을 의미한다. 즉, 기판의 3차원 형상이 기준 형상에 도달하지 않았기에, 내부 압력(Pa, Pb, Pc)을 추가로 보정하게 된다.
마찬가지로, 임프린트시에 획득된 접촉부 화상 데이터로부터도 메사부(3a)와 임프린트재(10) 간의 기준 접촉 개시점에 대하여 실제 접촉 개시점이 기판 외측이었던 것을 확인할 수 있다. 즉, 이 정보로부터도 기판의 3차원 형상이 기준 형상에 도달하지 않았기에, 내부 압력을 추가로 보정하게 된다는 것을 알 수 있다.
이상과 같이, 임프린트시에 기판을 적절한 3차원 형상으로 설정하기 위해 내부 압력을 제어함으로써 결함이 적은 양호한 임프린트를 구현할 수 있다.
<물품 제조 방법의 실시예>
임프린트 장치를 사용하여 형성된 경화물의 패턴은 다양한 물품의 적어도 일부를 위해 영구적으로 사용되거나 다양한 물품이 제조될 때 일시적으로 사용된다. 물품은 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 몰드 등을 포함한다. 전기 회로 소자는 DRAM, SRAM, 플래시 메모리, 또는 MRAM과 같은 휘발성 혹은 불휘발성 반도체 메모리나, LSI, CCD, 이미지 센서, 또는 FPGA와 같은 반도체 소자를 포함한다. 몰드는 예를 들어 임프린트용 몰드를 포함한다.
경화물의 패턴은 상술한 물품의 적어도 일부의 구성 부재로서 그대로 사용되거나 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 기판의 가공 단계에서 에칭, 이온 주입 등이 행하여진 후, 레지스트 마스크는 제거된다.
지금부터, 도 16을 참조하여 물품 제조 방법에 대해서 설명할 것이다. 단계 SA에서, 절연체 등의 피가공재(2z)가 표면에 형성된 실리콘 기판 등의 기판(1z)을 준비하고나서, 잉크젯법 등에 의해 피가공재(2z)의 표면에 임프린트재(3z)를 도포한다. 여기에서는, 복수의 액적 형상으로 형성된 임프린트재(3z)가 기판 상에 도포된 상태가 나타나 있다.
단계 SB에서, 3차원 패턴이 형성된 임프린트용 몰드(4z)의 측면을 기판 상의 임프린트재(3z)에 대향하게 한다. 단계 SC에서, 임프린트재(3z)가 도포된 기판(1z)과 몰드(4z)를 서로 접촉시켜서 압력을 가한다. 임프린트재(3z)는 몰드(4z)와 피가공재(2z) 간의 간극에 채워진다. 이 상태에서 경화용 에너지로서 광을 몰드(4z)를 통해 조사함으로써 임프린트재(3z)가 경화된다.
단계 SD에서, 임프린트재(3z)를 경화시킨 후, 몰드(4z)와 기판(1z)을 서로 분리함으로써 기판(1z) 상에 임프린트재(3z)의 경화물의 패턴이 형성된다. 이 경화물의 패턴은 경화물의 볼록부에 대응하는 몰드의 오목부에 합치되는 형상을 갖는다. 즉, 몰드(4z)의 3차원 패턴이 임프린트재(3z)에 전사된다.
단계 SE에서, 경화물의 패턴을 에칭 저항성 몰드로서 사용하여 에칭을 행함으로써, 피가공재(2z)의 표면 중, 경화물이 없는 부분 또는 경화물이 얇게 유지되는 부분이 제거되어 홈(5z)이 된다. 단계 SF에서, 경화물의 패턴을 제거함으로써 피가공재(2z)의 표면에 홈(5z)이 형성된 물품을 획득할 수 있다. 여기서 경화물의 패턴이 제거된다. 그러나, 경화물의 패턴은 가공 후에 제거하지 않고 예를 들어 반도체 소자 등에 포함되는 중간층 유전체 막, 즉 물품의 구성 부재로서 활용될 수 있다.
기타 실시예들
본 발명의 실시예(들)는, 전술한 실시예(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 저장 매체(보다 완전하게는 '비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체'라 칭할수도 있음)에 기록된 컴퓨터 실행가능 명령어(예를 들어, 하나 이상의 프로그램)를 판독 및 실행하고 그리고/또는 전술한 실시예(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하는 하나 이상의 회로(예를 들어, 주문형 집적 회로(ASIC))를 포함하는 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해, 그리고 예를 들어 전술한 실시예(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 저장 매체로부터 컴퓨터 실행가능 명령어를 판독 및 실행함으로써 그리고/또는 전술한 실시예(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 하나 이상의 회로를 제어함으로써 상기 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 실행되는 방법에 의해 실현될 수도 있다. 컴퓨터는 하나 이상의 프로세서(예를 들어, 중앙 처리 유닛(CPU), 마이크로 처리 유닛(MPU))를 포함할 수 있고 컴퓨터 실행가능 명령어를 판독 및 실행하기 위한 별도의 컴퓨터 또는 별도의 프로세서의 네트워크를 포함할 수 있다. 컴퓨터 실행가능 명령어는 예를 들어 네트워크 또는 저장 매체로부터 컴퓨터에 제공될 수 있다. 저장 매체는, 예를 들어 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM), 분산형 컴퓨팅 시스템의 스토리지, 광디스크(예를 들어, 콤팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD) 또는 블루레이 디스크(BD™)), 플래시 메모리 디바이스, 메모리 카드 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
(기타의 실시예)
본 발명은, 상기의 실시형태의 1개 이상의 기능을 실현하는 프로그램을, 네트워크 또는 기억 매체를 개입하여 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터에 있어서 1개 이상의 프로세서가 프로그램을 읽어 실행하는 처리에서도 실현가능하다.
또한, 1개 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들어, ASIC)에 의해서도 실행가능하다.
본 발명을 예시적인 실시예를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예에 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. 몰드를 기판 상의 임프린트재에 접촉시킴으로써 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 행하는 임프린트 장치이며,
    상기 몰드를 보유 지지하도록 구성된 몰드 홀더;
    상기 기판을 흡착함으로써 보유 지지하도록 구성된 기판 홀더;
    상기 몰드 홀더와 상기 기판 홀더를 상대적으로 서로 근접하게 함으로써 상기 몰드를 상기 임프린트재에 접촉시키도록 구성된 구동 장치; 및
    상기 기판과 상기 기판 홀더 사이에 형성되는 폐공간의 내부 압력과 상기 기판 홀더에 의해 보유 지지된 상기 기판의 표면 형상 간의 미리 결정된 관계를 포함하는 표면 형상 데이터에 기초하여 상기 폐공간의 내부 압력을 조정해서, 임프린트 처리되는 상기 기판의 샷 영역이 상기 몰드를 향해 볼록한 목표 형상이 되도록 상기 기판을 면외(out-of-plane) 방향으로 변형시키고,
    상기 기판이 상기 목표 형상을 가지도록 조정한 상태로, 상기 구동 장치를 제어해서 상기 몰드를 상기 임프린트재에 접촉시키기 시작하는 제어기를 포함하는, 임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 샷 영역이 상기 기판의 외주를 포함하는 주변 샷 영역인 경우에, 상기 기판을 상기 목표 형상으로 변형시키는, 임프린트 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판 홀더는 복수의 흡착 영역을 포함하고,
    상기 임프린트 장치는, 상기 복수의 흡착 영역과 연통하고, 상기 기판과 각각의 상기 흡착 영역 간에 형성되는 폐공간의 내부 압력을 조정하도록 구성된 압력 조정기를 포함하고,
    상기 복수의 흡착 영역은 동심원 형상으로 분할되고,
    상기 제어기는, 상기 복수의 흡착 영역 중 제1 흡착 영역과 제2 흡착 영역의 내부를 대기압에 대하여 부압(negative pressure)으로 설정하고 상기 기판을 보유 지지한 상태에서, 상기 제1 흡착 영역과 상기 제2 흡착 영역 사이에 있는 제3 흡착 영역의 내부를 대기압에 대하여 양압(positive pressure)으로 설정함으로써, 상기 기판을 상기 목표 형상으로 변형시키는, 임프린트 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 흡착 영역을 구획하는 복수의 격벽 중에서 최외주의 격벽은 다른 격벽보다도 높이가 낮은, 임프린트 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 표면 형상 데이터에 기초하여 샷 영역마다 상기 복수의 흡착 영역 각각의 내부의 압력을 결정하는, 임프린트 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 임프린트 처리시 상기 임프린트재를 촬상하여 얻어진 촬상 데이터에 기초하여 상기 결정된 압력을 보정하는, 임프린트 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 구동 장치에 인가된 구동 전류에 기초하여 상기 결정된 압력을 보정하는, 임프린트 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 구동 장치에 인가된 구동 전류에 추가로 기초하여 상기 결정된 압력을 보정하는, 임프린트 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기판 홀더에 의해 보유 지지된 상기 기판의 높이를 계측하도록 구성된 계측 장치를 더 포함하고, 상기 계측 장치의 계측 결과에 의해 상기 표면 형상 데이터를 취득하는, 임프린트 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 또한, 상기 몰드의 패턴면이 상기 기판에 대하여 볼록 형상을 갖도록 상기 몰드를 변형시킨 상태에서, 상기 몰드를 상기 임프린트재에 접촉시키도록 상기 구동 장치를 제어하는, 임프린트 장치.
  11. 몰드를 기판 상의 임프린트재에 접촉시킴으로써 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 행하는 임프린트 장치이며,
    상기 몰드를 보유 지지하도록 구성된 몰드 홀더;
    상기 기판을 흡착함으로써 보유 지지하도록 구성된 기판 홀더;
    상기 몰드 홀더와 상기 기판 홀더를 상대적으로 서로 근접하게 함으로써 상기 몰드를 상기 임프린트재에 접촉시키도록 구성된 구동 장치; 및
    상기 기판 상의 복수 샷 영역 중 하나인, 임프린트 처리되는 샷 영역의 위치에 기초하여, 상기 기판과 상기 기판 홀더 사이에 형성되는 폐공간의 내부 압력을 조정해서, 임프린트 처리되는 상기 샷 영역이 상기 몰드를 향해 볼록한 목표 형상이 되도록 상기 기판을 면외 방향으로 변형시키고,
    상기 기판이 상기 목표 형상을 가지도록 조정한 상태로, 상기 구동 장치를 제어해서 상기 샷 영역의 임프린트재와 상기 몰드를 접촉시키기 시작하도록 구성된 제어기를 포함하는, 임프린트 장치.
  12. 물품을 제조하는 물품 제조 방법이며,
    제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 임프린트 장치에 의해 기판 상에 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 패턴이 형성된 상기 기판을 처리하는 단계를 포함하고,
    처리된 상기 기판으로부터 상기 물품을 제조하는, 물품 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    임프린트 처리될 상기 샷 영역이 상기 기판의 외주 상에 배치된 주변 샷 영역인 경우, 상기 제어기는 상기 주변 샷 영역의 위치에 기초해서 상기 폐공간의 내부 압력을 조정하는, 임프린트 장치.
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