KR102294079B1 - 임프린트 방법, 임프린트 장치 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

기판과 형의 중첩 정밀도의 향상에 유리한 임프린트 방법을 제공한다.
형에 형성된 형측 패턴과, 기판 위의 패턴 영역에 공급된 임프린트재를 접촉시켜 패턴 영역에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 방법이며, 패턴 영역에 대하여, 형을 거쳐 제1 광을 조사하고(S140), 제1 광의 조사에 의해, 임프린트재, 패턴 영역이 형성된 기판의 제1 면 및 당해 제1 면과는 상이한 기판의 제2 면 중 적어도 하나에 열을 축적시키고, 형측 패턴과 임프린트재를 접촉시킨 상태에서 제1 광의 조사에 의해 축적된 열로 패턴 영역을 변형시켜 형측 패턴의 형상에 접근시키고(S160), 열이 축적되는, 임프린트재, 제1 면 또는 제2 면의 제1 광의 흡수율이 패턴 영역의 제1 광의 흡수율보다도 높다.

Description

임프린트 방법, 임프린트 장치 및 물품의 제조 방법{IMPRINTING METHOD, IMPRINTING APPARATUS, AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 임프린트 방법, 임프린트 장치 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.

기판 위의 임프린트재에 패턴부가 형성된 형을 접촉시켜 미세 패턴을 형성하는 임프린트 기술이 있다. 임프린트 기술의 하나로, 임프린트재로서 광 경화성 수지를 사용하는 광 경화법이 있다. 이 광 경화법을 채용한 임프린트 장치에서는, 먼저 기판 위에 임프린트재가 공급된다. 이어서, 기판 위의 임프린트재와 형을 접촉시키고(압형), 접촉시킨 상태에서 광을 조사함으로써 임프린트재를 경화시킨다. 그리고, 경화된 임프린트재로부터 형을 분리(이형)함으로써, 기판 위에 임프린트재의 패턴이 형성된다.

고정밀도의 패턴을 형성하기 위하여, 형과 임프린트재를 접촉시킬 때, 기판에 미리 형성된 패턴 영역의 형상과 형에 형성된 패턴부의 형상을 고정밀도로 중첩할 필요가 있다. 그러나, 임프린트 기술을 사용하여 기판 위에 임프린트재의 패턴을 형성하는 공정에서는, 기판이 변형되는 경우가 있어, 기판에 형성된 패턴 영역과 형에 형성된 패턴부의 고정밀도의 중첩이 곤란해질 수 있다. 특허문헌 1에 기재된 장치는, 형을 광으로 가열하여 패턴부를 열 변형시켜, 중첩 정밀도를 향상시키고 있다.

국제 공개 제2009/153925호

그러나, 임프린트 기술에서 사용하는 기판은 형보다도 열 팽창 계수가 높아, 상기 특허문헌의 기술에 의해 형을 열 변형시키는 경우, 형에 조사하는 광의 영향으로 기판이 형보다도 크게 변형되는 경우가 있다. 이에 의해, 중첩 정밀도가 저하되는 경우가 있다.

본 발명은, 예를 들어 기판과 형의 중첩 정밀도의 향상에 유리한 임프린트 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 형에 형성된 형측 패턴과, 기판 위의 패턴 영역에 공급된 임프린트재를 접촉시켜 패턴 영역에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 방법이며, 패턴 영역에 대하여, 형을 거쳐 제1 광을 조사하고, 제1 광의 조사에 의해 임프린트재, 패턴 영역이 형성된 기판의 제1 면 및 당해 제1 면과는 상이한 기판의 제2 면 중 적어도 하나에 열을 축적시키고, 형측 패턴과 임프린트재를 접촉시킨 상태에서 제1 광의 조사에 의해 축적된 열로 패턴 영역을 변형시켜 형측 패턴의 형상에 접근시키고, 열이 축적되는, 임프린트재, 제1 면 또는 제2 면의 제1 광의 흡수율이 패턴 영역의 제1 광의 흡수율보다도 높은 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 예를 들어 기판과 형의 중첩 정밀도의 향상에 유리한 임프린트 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 임프린트 장치의 구성을 예시하는 도면.
도 2는 가열부의 구성을 도시하는 개략도.
도 3은 광 흡수제를 포함하는 임프린트재를 공급한 패턴 영역을 도시하는 도면.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 임프린트 방법을 나타내는 흐름도.
도 5는 기판 위의 패턴 영역의 형상 보정 및 형상 보정을 위한 온도 분포를 예시하는 도면.
도 6은 기판의 이면에 광 흡수막을 형성한 경우를 도시하는 도면.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 도면 등을 참조하여 설명한다.

(제1 실시 형태)

도 1은 임프린트 장치의 대표적인 장치 구성을 예시하는 도면이다. 임프린트 장치(1)는 기판 위에 공급된 임프린트재를 형과 접촉시키고, 임프린트재에 경화용의 에너지를 부여함으로써, 형의 요철 패턴이 전사된 경화물의 패턴을 형성하는 장치이다. 본 실시 형태에서는, 임프린트 장치(1)는 광 경화법을 채용한 임프린트 장치로 한다. 또한, 도 1에 있어서는, 기판 위의 임프린트재(14)에 대하여, 광을 조사하는 조명계의 광축과 평행하게 Z축을 취하고, Z축에 수직인 평면 내에서, 서로 직교하는 X축 및 Y축을 취한다. 이하의 도면에 있어서도, X축, Y축 및 Z축은, 마찬가지로 정의된다.

임프린트 장치(1)는 광 조사부(2), 형 보유 지지 기구(3), 스테이지(기판 스테이지)(4), 도포부(5), 가열부(가열 기구)(6), 얼라인먼트 계측부(26) 및 제어부(7) 등의 구성 요소를 구비한다.

광 조사부(2)는, 임프린트 처리 시에 기판(10) 위의 임프린트재(14)에 대하여 광(9)을 조사한다. 광 조사부(2)는, 광원(도시하지 않음)과, 이 광원으로부터 조사된 광(9)을 임프린트를 위하여 적절한 광으로 조정하는 광학 소자(도시하지 않음)로 구성된다.

기판(10)에는 유리, 세라믹스, 금속, 반도체 또는 수지 등이 사용되고, 필요에 따라, 그 표면에 기판(10)과는 상이한 재료를 포함하는 부재가 형성되어 있어도 된다. 기판(10)으로서는, 구체적으로 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼 또는 석영 유리 등을 사용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 실리콘 웨이퍼를 사용한다. 또한, 임프린트재(14)의 공급 전에, 필요에 따라 임프린트재(14)와 기판(10)의 밀착성을 향상시키기 위한 밀착층을 형성해도 된다.

임프린트재(14)는 기판(10)의 면에 공급(도포)되어, 형(8)에 형성된 패턴부(형측 패턴)(8a)에 의해 성형된다. 임프린트재(14)에는, 경화용의 에너지가 부여됨으로써 경화되는 경화성 조성물(미경화 상태의 수지라고 칭하는 경우도 있다)이 사용된다. 경화용의 에너지로서는, 전자파, 방사선 또는 열 등이 사용된다. 전자파로서는, 예를 들어 그 파장이 10㎚ 이상 1㎜ 이하의 범위로부터 선택되는, 적외선, 가시광선, 혹은 자외선 등의 광, 또는 X선이나 감마선 등의 전자 방사선을 사용할 수 있다. 또한, 방사선으로서는, 전자선 등의 입자 방사선을 사용할 수 있다.

경화성 조성물은, 광이나 방사선의 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 이형제, 계면 활성제, 산화 방지제 및 중합체 성분 등의 군으로부터 선택되는 적어도 1종이다.

중합성 화합물은, 광중합 개시제로부터 발생한 중합 인자(라디칼 등)와 반응하여, 연쇄 반응(중합 반응)에 의해 고분자 화합물을 포함하는 고체를 형성하는 화합물이다. 예를 들어, 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 하나 이상 갖는 화합물, 즉 (메트)아크릴 화합물이다. 광중합 개시제는, 수광에 의해 중합 인자를 발생시키는 화합물이며, 예를 들어 아실포스핀옥사이드 화합물과 같은 라디칼 발생제이다. 본 실시 형태에서는, 자외선으로 경화하는 자외선 경화 수지를 임프린트재(14)로서 사용한다.

임프린트재(14)는, 스핀 코터나 슬릿 코터에 의해 기판(10) 위에 막 형상으로 공급된다. 혹은, 액체 분사 헤드에 의해, 액적상 또는 복수의 액적이 연결되어 생긴 섬 형상 혹은 막 형상으로 되어 기판(10) 위로 공급되어도 된다. 임프린트재(14)의 점도(25℃에 있어서의 점도)는, 예를 들어 1mPa·s 이상 100mPa·s 이하이다.

형(8)의 외주 형상은, 예를 들어 각형이며, 형(8)의 기판(10)에 대한 면은, 예를 들어 회로 패턴 등의 전사해야 할 요철 패턴이 3차원 형상으로 형성된 패턴부(8a)를 포함한다. 또한, 형(8)을 구성하는 재료는, 예를 들어 유리, 석영, PMMA, 폴리카르보네이트 수지 등의 광 투명성 수지, 투명 금속 증착막, 폴리디메틸실록산 등의 유연막, 광 경화막 또는 금속막 등의 광 투과성의 재료가 바람직하다. 또한, 형(8)은, 후술하는 바와 같은 변형을 용이하게 하기 위하여, 광(9)이 조사되는 면에, 평면 형상이 원형이며, 또한 어느 정도의 깊이를 갖는 캐비티(오목부)가 형성된 형상으로 해도 된다. 본 실시 형태에서는, 석영에 의해 구성되는 형(8)을 사용한다.

형 보유 지지 기구(3)는, 형(8)을 보유 지지하는 형 보유 지지부(11)와, 형 보유 지지부(11)를 보유 지지하는 형 구동 기구(12)를 갖는다. 형 구동 기구(12)는, 형(8)을 보유 지지하는 형 보유 지지부(11)를 이동시킴으로써 형(8)을 이동시킨다. 형 보유 지지부(11)는, 형(8)에 있어서의 광(9)의 조사면의 외주 영역을 진공 흡착력이나 정전력에 의해 끌어 당김으로써 형(8)을 보유 지지할 수 있다. 예를 들어, 형 보유 지지부(11)가 진공 흡착력에 의해 형(8)을 보유 지지하는 경우에는, 형 보유 지지부(11)는, 외부에 설치된 진공 펌프(도시하지 않음)에 접속되고, 이 진공 펌프의 ON/OFF에 의해 형(8)의 탈착이 전환된다. 또한, 형 보유 지지부(11) 및 형 구동 기구(12)는, 광 조사부(2)로부터 조사된 광(9)이 기판(10)을 향하도록, 중심부(내측)에 개구 영역(13)을 갖는다. 개구 영역(13)에는, 개구 영역(13)의 일부와 형(8)으로 둘러싸이는 공간을 밀폐 공간으로 하는 광 투과 부재(도시하지 않음)가 설치된다. 광 투과 부재는, 예를 들어 유리 등으로 구성되어, 광(9)을 투과한다. 밀폐 공간은, 진공 펌프 등을 포함하는 압력 조정 장치(도시하지 않음)에 의해 공간 내의 압력이 조정된다. 압력 조정 장치는, 예를 들어 형(8)을 기판(10) 위의 임프린트재(14)에 접촉시킬 때, 공간 내의 압력을 그 외부보다도 높게 설정한다. 공간 내의 압력이 높아지면, 패턴부(8a)가 기판(10)을 향하여 볼록형으로 휘어, 패턴부(8a)의 중심부로부터 임프린트재(14)에 접촉시킬 수 있다. 이에 의해, 패턴부(8a)와 임프린트재(14) 사이에 기체(예를 들어 공기)가 잔류되는 것을 억제하여, 패턴부(8a)의 요철 패턴에 임프린트재(14)를 적절하게 충전시킬 수 있다.

형 구동 기구(12)는, 형(8)과 기판(10) 위의 임프린트재(14)의 접촉, 또는 분리를 선택적으로 행하도록 형(8)을 각각 축 방향으로 이동시킨다. 형 구동 기구(12)에 채용 가능한 액추에이터로서는, 예를 들어 리니어 모터 또는 에어 실린더가 있다. 또한, 형(8)의 고정밀도의 위치 결정에 대응하기 위하여, 형 구동 기구(12)는 조동 구동계와 미동 구동계 등의 복수의 구동계로 구성되어 있어도 된다. 또한, Z축 방향뿐만 아니라, X축 방향이나 Y축 방향 또는 각 축의 θ 방향(회전 방향)의 위치 조정 기능이나, 형(8)의 기울기를 보정하기 위한 틸트 기능 등을 갖는 구성으로 해도 된다. 또한, 임프린트 장치(1)에 있어서의 형(8)과 기판(10) 위의 임프린트재(14)의 접촉(압형) 및 분리(이형)는, 형 구동 기구(12)에 의해 형(8)을 Z축 방향으로 이동시킴으로써 실현해도 되고, 후술하는 스테이지(4)를 Z축 방향으로 이동시킴으로써 실현해도 된다. 또는 형(8) 및 스테이지(4)의 양쪽을 상대적으로 이동시켜도 된다.

스테이지(4)는, 기판(10)을 보유 지지하고, 형(8)과 기판(10) 위의 임프린트재(14)의 접촉 시에 형(8)과 임프린트재(14)의 위치 정렬을 실시한다. 스테이지(4)는, 기판(10)을, 흡착력에 의해 보유 지지하는 기판 보유 지지부(16)와, 기판 보유 지지부(16)를 기계적 수단에 의해 보유 지지하고, 각 축 방향으로 이동 가능하게 하는 스테이지 구동 기구(17)를 갖는다. 스테이지 구동 기구(17)에 채용 가능한 액추에이터로서는, 예를 들어 리니어 모터나 평면 모터가 있다. 스테이지 구동 기구(17)도, X축 및 Y축의 각 방향에 대하여, 조동 구동계나 미동 구동계 등의 복수의 구동계로 구성되어 있어도 된다. 또한, Z축 방향의 위치 조정을 위한 구동계나, 기판(10)의 θ 방향의 위치 조정 기능 또는 기판(10)의 기울기를 보정하기 위한 틸트 기능 등을 갖는 구성으로 해도 된다. 또한, 스테이지(4)는, 그 측면에, X, Y, Z, θx, θy 및 θz의 각 방향에 대응한 복수의 참조 미러(18)를 구비한다. 복수의 참조 미러(18)에 대응하여, 임프린트 장치(1)는 이 복수의 참조 미러(18)의 각각에 빔을 조사하는 복수의 레이저 간섭계(19)를 구비한다. 복수의 레이저 간섭계(19)에 의해, 스테이지(4)의 위치를 계측한다. 레이저 간섭계(19)는, 스테이지(4)의 위치를 실시간으로 계측하고, 후술하는 제어부(7)는, 레이저 간섭계(19)의 계측값에 기초하여, 스테이지(4) 위의 기판(10)의 위치 결정 제어를 실행한다.

도포부(5)는 형 보유 지지 기구(3)의 근방에 설치되고, 기판(10) 위에 미경화 상태의 임프린트재(14)를 공급(도포)한다. 또한, 도포부(5)의 토출 노즐(5a)로부터 토출되는 임프린트재(14)의 양은, 기판(10) 위로 공급되는 임프린트재(14)의 원하는 두께나, 형성되는 패턴의 밀도 등에 의해 적절히 결정된다.

도 2를 참조하면, 얼라인먼트 계측부(26)는 임프린트 처리 시에 기판(10) 위에 존재하고, 피처리부가 되는 패턴 영역(20) 및 형(8)에 있는 패턴부(8a)의 형상 또는 사이즈를 취득한다. 얼라인먼트 계측부(26)는, 임프린트 처리 중에 있어서도 패턴부(8a) 및 기판(10) 위에 형성된 패턴 영역(20)의 형상을 취득할 수 있도록 구성해도 상관없다. 얼라인먼트 계측부(26)는, 도시하지 않은 얼라인먼트 광에 의해, 예를 들어 패턴부(8a)와 패턴 영역(20)에 설치된 얼라인먼트 마크를 관측하여, 양자의 형상차를 취득할 수 있다. 얼라인먼트 광으로서는, 예를 들어 500 내지 800㎚의 파장의 광이 사용된다.

도 1로 되돌아가, 제어부(7)는 임프린트 장치(1)의 각 구성 요소의 동작 및 조정 등을 제어한다. 제어부(7)는, 예를 들어 컴퓨터 등의 연산부나 기억부를 포함하고, 임프린트 장치(1)의 각 구성 요소에 회선을 개재하여 접속되고, 프로그램 등에 따라 각 구성 요소의 제어를 실행한다. 또한, 제어부(7)는 임프린트 장치(1)의 다른 부분과 공통된 하우징 내에 구성해도 되고, 임프린트 장치(1)의 다른 부분과는 상이한 하우징 내에 구성해도 된다. 또한, 제어부(7)는 복수의 컴퓨터 등으로 구성되고, 제어하는 각 구성 요소에 포함되어도 된다.

임프린트 장치(1)는 스테이지(4)를 적재하는 베이스 정반(27)과, 형 보유 지지 기구(3)를 고정하는 브리지 정반(28)과, 베이스 정반(27)으로부터 연장 설치되고, 제진기(29)를 개재시켜 브리지 정반(28)을 지지하기 위한 지주(30)를 구비한다. 제진기(29)는, 바닥면으로부터 브리지 정반(28)으로 전해지는 진동을 제거한다. 임프린트 장치(1)는 모두 도시하지 않았지만, 형(8)을 장치 외부로부터 형 보유 지지 기구(3)로 반송하는 형 반송 기구나, 기판(10)을 장치 외부로부터 스테이지(4)로 반송하는 기판 반송 기구 등을 더 포함할 수 있다.

도 2의 (A) 및 (B)는, 가열부(6)의 구성을 도시하는 개략도이다. 또한, 도 1과 동일 구성의 것에는 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다. 임프린트재(14)는, 기판(10) 위의 패턴 영역(20)에 공급된다. 가열부(6)는, 조사광(21)을 출사하는 가열용 광원(22)과, 조사광(21)의 조사량을 조정하는 광 조정기(조정부) (23)와, 조정된 조정광(24)이 패턴부(8a)를 향하도록 광로를 규정하는 반사판(25)을 포함한다. 조사광(21)은, 임프린트재(14)가 감광(경화)하는 광의 파장 대역의 범위 밖에 있는 파장을 갖는 광으로 하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태와 같이 임프린트재(14)가 200 내지 400㎚의 파장 대역의 자외선에 의해 경화되는 광 경화성 수지인 경우, 조사광(21)은 400 내지 1200㎚의 파장 대역에 있는 파장을 갖는 광으로 하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 형(8)(패턴부(8a))의 재료를 석영으로 하고 있으며, 특히 400 내지 750㎚의 파장 대역의 가시광이 바람직하다. 또한, 얼라인먼트 광의 파장과 상이한 파장이면 된다.

광 조정기(23)는, 패턴 영역(20)의 적어도 평면 영역에서 원하는 조사량 분포를 형성하기 위하여, 도시하지 않은 광학 필터를 통하여, 조사광(21) 중 특정한 파장을 갖는 광을 패턴 영역(20)의 표면을 향하여 조사 가능하게 한다. 광 조정기(23)는, 예를 들어 광 변조 소자로서 복수의 액정 소자를 광 투과면에 배치하고, 복수의 액정 소자에 대한 전압을 개별로 제어함으로써 조사량 분포를 변화시키는 것이 가능한 액정 장치를 채용할 수 있다. 또한, 광 조정기(23)는, 예를 들어 광 변조 소자로서 복수의 미러 소자를 광 반사면에 배치하고, 각 미러 소자의 면 방향을 개별로 조정함으로써 조사량 분포를 변화시키는 것이 가능한 DMD(디지털·마이크로미러·디바이스)를 채용해도 된다. 또한, 가열용 광원(22)이 조사하는 광을 개별로 조정할 수 있는 복수의 광원을 갖고, 조사하는 광을 개별로 조정함으로써 조사량 분포를 변화시키는 방식을 채용해도 된다. 또한, 광 조정기(23)로서, 어느 방식을 채용했다고 해도, 광 조정기(23)는, 패턴 영역(20)의 표면에 균일하거나 또는 균일하지 않은 조사량 분포로 조사광(21)을 조사할 수 있다.

가열용 광원(22)과 광 조정기(23)는, 임프린트 장치(1) 내에서, 임프린트재(14)를 경화시킬 때에 광 조사부(2)로부터 조사되는 광(9)의 광로를 방해하지 않도록 설치되는 것이 바람직하다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 가열용 광원(22)과 광 조정기(23)는, 개구 영역(13)의 상측(광 조사부(2)측)의 X축 방향의 측면으로부터 조정광(24)을 조사하는 위치에 설치된다. 이 경우, 조정광(24)은 개구 영역(13)에 연속 설치된 공간 내로 진입한 후, 반사판(25)에 의해 반사되어 패턴부(8a)를 투과하여, 패턴 영역(20)에 조사된다. 한편, 광 조사부(2)로부터 조사되는 광(9)은 반사판(25)을 투과하여, 그대로 기판(10) 위에 조사된다. 반사판(25)은 광의 파장에 의해, 투과 또는 반사를 선택할 수 있는 다이크로익 미러 등을 채용할 수 있다.

형 보유 지지부(11)에는, 패턴 형상 보정부(201)가 설치되어 있다. 패턴 형상 보정부(201)는, 형(8)의 외주에 외력을 가하여 형(8)을 탄성 변형시킴으로써 패턴부(8a)의 형상을 변형시키는 기구이다. 패턴 형상 보정부(201)로서는, 예를 들어 공기나 기름 등의 유체로 작동하는 실린더 또는 압전 소자를 사용할 수 있다.

석영으로 구성된 형(8)(패턴부(8a))의 가시광의 광 흡수율(흡수율)은, 실리콘으로 구성된 기판(10)의 광 흡수율보다 낮기 때문에, 패턴부(8a)는 기판(10)보다도 조정광(24)으로 가열되기 어렵다. 광 흡수율이란, 어떤 물질에 조사한 광이 흡수되는 비율이며, 광 흡수율이 높으면 광 흡수에 의해 축적되는 열량은 크다. 또한, 패턴 영역(20)에 이미 금속의 배선 패턴(금속막)이 형성되어 있는 경우, 패턴 영역(20)의 면 내의 조정광(24)에 대한 평균의 반사율이 높아지는 경우가 있다. 즉, 조정광(24)의 흡수율이 저하되어 패턴 영역(20)이 가열되기 어려운 경우가 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 패턴부(8a)와 패턴 영역(20) 사이에 있는 임프린트재(14)에, 조정광(24)을 흡수하여 축열하는 광 흡수제를 임프린트재(14) 내에서 균일해지도록 섞어, 임프린트재(14) 자체를 발열원으로 하여 패턴 영역(20)을 가열한다. 또한, 광(9) 및 얼라인먼트 광은, 이 광 흡수제를 투과한다.

도 2의 (A)에 도시한 바와 같이, 가열부(6)는 패턴부(8a)를 통과한 조정광(24)에 의해 임프린트재(14)를 가열한다. 그 후, 도 2의 (B)에 도시한 바와 같이, 패턴 영역(20) 위의 임프린트재(14)에 패턴부(8a)를 접촉시켜, 임프린트재(14)의 열을 패턴 영역(20)으로 전달하여, 패턴 영역(20)이 원하는 열 변형을 하도록 설정된 온도 분포를 패턴 영역(20)에 형성한다. 도 2의 (A)에서는, 패턴 영역(20)에 원하는 온도 분포가 형성되도록 임프린트재(14)를 가열한다. 임프린트재(14)의 가열은, 도 2의 (A)와 같은 압형 전의 단계에서만 행해도 되고, 도 2의 (B)에 도시하는 압형 중에도 계속 행해도 된다.

도 3의 (A) 내지 (C)는, 광 흡수제를 포함하는 임프린트재를 공급한 패턴 영역을 도시하는 도면이다. 도 3의 (B) 및 (C)는, 도 3의 (A)의 동그라미로 둘러싼 부분 A를 확대한 도면이다. 도 3의 (B)는, 광 흡수제(102)를 포함하는 임프린트재(14)를 패턴 영역(20) 위에 균일하게 공급한 상태, 도 3의 (C)는 광 흡수제(102)를 포함하는 임프린트재(14)를 패턴 영역(20) 위에 점 형상으로 거리 d 이격하여 분산시켜 공급한 상태를 나타낸다. 광 흡수제(102)는, 임프린트재(14) 중에 미리 용해 또는 분산된다. 광 흡수제(102)로서는, 노광 감도 및 해상 능력과 같은 임프린트재(14)의 특성에는 영향을 주지 않는 것이 선택된다. 광 흡수제(102)의 예로서는, 이소인돌리논계의 유기 안료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 이르가진 레드(안료명)를 사용한 경우, 400 내지 600㎚ 파장의 광을 흡수한다.

조정광(24)의 조사량은 한변이 1㎜인 정사각형 정도의 격자마다 설정되지만, 거리 d는 ㎛ 오더이며, 당해 격자 중에는 충분한 개수의 임프린트재(14)의 액적이 존재하기 때문에 원하는 해상도로 온도 분포를 형성할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 광 흡수제(102)를 임프린트재(14)에 분산시켰지만, 예를 들어 기판(10) 위에 패턴 영역(20)을 형성한 후, 광 흡수제(102)를 포함하는 박막(ND 필터막) 또는 축열하는 층을 패턴 영역(20) 위에 형성해도 된다. 광 흡수제(102)를 포함하는 박막 또는 축열하는 층을 형성하는 형태에 대해서는, 후술한다. 또한, 패턴 영역(20)의 조정광(24)의 투과율이 높고 흡수율이 낮아지는 경우도 본 실시 형태에 따르면 패턴 영역(20)을 충분히 가열할 수 있다.

도 4는 본 실시 형태에 관한 임프린트 방법을 나타내는 흐름도이다. 공정 S100에서 제어부(7)는, 도포부(5)를 제어하여 기판(10) 위의 패턴 영역(20)에 광 흡수제(102)를 용해 또는 분산한 임프린트재(14)를 공급한다. 그 후, 제어부(7)는, 스테이지 구동 기구(17)를 제어하여 기판(10) 위의 패턴 영역(20)이 패턴부(8a) 아래로 오도록 기판(10)을 반송한다.

여기서, 기판(10)은, 일련의 디바이스 제조 공정에 있어서, 예를 들어 스퍼터링 등의 성막 공정에서의 가열 처리 등을 거친 후에, 임프린트 장치(1) 내로 반입된다. 따라서, 기판(10)은 임프린트 장치(1) 내에 반입되기 전에 확대 또는 축소되어, XY 평면 내에서 직교하는 2축 방향에서 패턴 영역(20)의 형상(또는 사이즈)이 변화하는 경우가 있다. 패턴 영역(20)의 변형 성분으로서는, 배율 변화 또는 평행사변형 혹은 사다리꼴 변형의 선형 성분과, 궁형, 실패형 또는 통형 변형의 고차 성분이 있고, 대개의 경우 이들이 조합되어 있다. 그래서, 임프린트 장치(1)는 형(8)과 기판(10) 위의 임프린트재(14)를 접촉시킬 때에 기판(10) 위에 미리 형성되어 있는 패턴 영역(20)의 형상과, 패턴부(8a)의 형상을 고정밀도로 중첩할 수 있도록, 각각의 형상을 보정한다. 특히, 본 실시 형태에서는, 얼라인먼트 계측부(26)에 의한 계측 결과로부터 산출된 보정량에 기초하여, 기판(10) 위의 패턴 영역(20)을 열 변형시키고, 또한 패턴부(8a)를 탄성 변형시킴으로써, 고정밀도의 중첩을 실현한다.

공정 S110에서 제어부(7)는, 얼라인먼트 계측부(26)를 제어하여 패턴부(8a)의 형상과, 기판(10) 위에 형성된 패턴 영역(20)의 형상 계측을 행하여, 계측 결과를 기억부에 보존한다. 또한, 공정 S110을 행하지 않고, 임프린트 공정 전에 당해 형상 계측을 실시하고, 계측 결과를 제어부(7)의 기억부에 보존해 두어도 상관없다. 공정 S120에서 제어부(7)는, 공정 S110에서 얻은 계측 결과로부터, 패턴 영역(20)에 포함되어 있는 변형 성분을 분석하여 분석 결과를 기억부에 보존한다. 공정 S130에서 제어부(7)는, 공정 S120에서 얻은 분석 결과로부터, 패턴부(8a)의 보정량 및 패턴 영역(20)의 보정량을 연산부에 의해 산출하여 산출 결과를 기억부에 보존한다.

공정 S140에서 제어부(7)에 포함되는 연산부는, 패턴 영역(20)의 보정량에 기초하여 조사량 분포(패턴 영역(20)에 있어서의 온도 분포)를 산출한다. 제어부(7)는, 산출된 조사량 분포에 기초하여 가열용 광원(22) 및 광 조정기(23)를 제어하여 조정광(24)을 형성한다. 조정광(24)의 조사에 의해 임프린트재(14)가 가열된다. 조사량 분포는, 각 변형 성분과 보정량에 대응한 조사량 분포의 패턴을 미리 준비해 두고, 패턴 영역(20)의 형상 보정을 위하여 필요한 조사량 분포를 도출하도록 해도 상관없다. 또한, 조정광(24)의 조사는, 후술하는 공정 S180(이형)까지 연속하여 조사해도 상관없다.

공정 S150에서 제어부(7)는, 공정 S130에서 얻은 패턴부(8a)의 보정량에 기초하여, 패턴 형상 보정부(201)를 제어하고, 형(8)에 외력을 가하여, 패턴부(8a)의 형상을 보정한다. 공정 S160에서 제어부(7)는, 형 구동 기구(12) 또는 스테이지 구동 기구(17)를 제어하여, 임프린트재(14)를 개재하여, 형(8)과 기판(10)을 접촉시키는 압형 동작(압인 동작)을 행한다. 이때, 패턴 영역(20)에 임프린트재(14)의 열이 전달되어 형상 보정이 행하여진다.

또한, 패턴부(8a)는 형(8)과 마찬가지로 석영을 포함하고, 선팽창 계수는 0.5ppm이며, 기판(10)이나 패턴 영역(20)에 포함될 수 있는 금속막(구리 등)의 선팽창 계수보다도 작다. 예를 들어, 기판(10)의 선팽창 계수는 2.4ppm이며, 석영의 약 5배이다. 그로 인해, 열에 의한 패턴부(8a)의 변형량은 기판(10)이나 패턴 영역(20)에 비하여 작다. 또한 패턴부(8a)의 형상은 패턴 형상 보정부(201)에 의해 외력으로 형상 보정이 행해지기 때문에, 패턴부(8a)가 온도 분포를 가져도, 소정의 형상으로 보정할 수 있다.

공정 S160의 압형 동작으로 임프린트재(14)는, 패턴부(8a)의 요철 패턴에 충전된다. 공정 S170에서 제어부(7)는 경화 공정으로서, 광 조사부(2)를 제어하고 형(8)의 상면으로부터 광(9)을 조사하여 형(8)을 투과한 광(9)에 의해 임프린트재(14)를 경화시킨다(노광). 공정 S180에서 제어부(7)는, 임프린트재(14)가 경화된 후에, 형 구동 기구(12) 또는 스테이지 구동 기구(17)를 다시 구동시켜, 형(8)을 임프린트재(14)로부터 분리한다(이형). 이상에 의해, 기판(10) 위의 패턴 영역(20)의 표면에는, 패턴부(8a)의 요철 패턴을 모방한 3차원 형상의 임프린트재(14)의 패턴(층)이 성형된다. 공정 S190에서 제어부(7)는, 다음 압형 위치에 있는 패턴 영역(20)에 임프린트재(14)를 공급하기 위하여 스테이지 구동 기구(17)를 제어하여 스테이지(4)를 구동시킨다. 이러한 일련의 임프린트 동작을 스테이지(4)의 구동에 의해 패턴을 형성하는 영역을 변경하면서 복수회 실시함으로써, 1매의 기판(10) 위에 복수의 임프린트재(14)의 패턴을 성형할 수 있다.

도 5는 기판(10) 위의 패턴 영역(20)의 형상 보정 및 형상 보정을 위한 온도 분포를 예시하는 도면이다. 여기에서는, 일례로서, 패턴 영역(20)에 사다리꼴 성분만을 포함하는 변형이 발생한 경우에 대하여 설명한다. 보정 전 형상(108)의 패턴 영역(20)에 온도 분포(110)가 형성되도록 조정광(24)을 임프린트재(14)에 조사하여 가열한다. 이 경우, 패턴 영역(20)에 포함되는 사다리꼴 성분의 변형은 X 방향뿐이기 때문에, 온도 분포(110)는 Y 방향으로만 구배를 부여하였다. 구배가 있는 온도 분포(110)에 의해, 패턴 영역(20)은, 보정 전 형상(108)으로부터 보정 후 형상(109)으로 열 변형된다. 패턴부(8a)는, 패턴 영역(20)의 보정 후 형상(109)에 맞도록 패턴 형상 보정부(201)에 의해 형상 보정된다.

이상과 같이, 조정광(24)을 흡수하는 광 흡수제(102)를 임프린트재(14)에 용해 또는 분산시킴으로써 패턴 영역(20)이 조정광(24)을 충분히 흡수하지 않는(반사율이나 투과율이 흡수율에 비해 높은) 경우에도, 패턴 영역(20)을 충분히 열 변형할 수 있다. 또한, 패턴부(8a)의 변형은 주로 외력에 의한 것이기 때문에, 가열 광의 조사량을 패턴 영역(20)의 변형을 위하여 필요한 양보다도 과잉으로 크게 할 필요가 없다. 본 실시 형태에 따르면, 기판과 형의 중첩 정밀도의 향상에 유리한 임프린트 방법을 제공할 수 있다.

(제2 실시 형태)

제1 실시 형태는, 패턴 영역(20)의 조정광(24)의 반사율이나 투과율이 높아 가열에 충분한 조정광(24)의 흡수율을 얻기 어려운 경우에 대응하는 실시 형태이다. 본 실시 형태에서는, 패턴 영역(20)의 조정광(24)에 대한 투과율이 반사율 및 흡수율보다도 높은 경우에 대응한다. 이러한 경우에는, 예를 들어 패턴 영역(20)에 금속막(금속 배선)이 설치되어 있지 않거나 또는 당해 금속막의 조정광(24)의 투과율이 높은 경우이다. 본 실시 형태에서는, 패턴 영역(20)이 형성된 기판(10)의 상면 또는 당해 상면과는 상이한 면에 조정광(24)의 파장의 광을 선택적으로 흡수하여 축열하는 ND 필터막으로서, 광 흡수막을 형성한다. 상면과는 상이한 면이란, 예를 들어 기판(10)의 이면(하면)이나 측면이다.

도 6은 기판(10)의 이면에 광 흡수막(103)을 형성한 경우를 도시하는 도면이다. 예를 들어 기판(10)의 재질이 Si이고 두께 0.8㎜의 경우, 파장 1.5 내지 7㎛의 광은 약 90％ 투과한다. 패턴 영역(20)에 있어서 파장 1.5 내지 7㎛의 광의 투과율이 높은 경우, 도 6과 같이 기판(10)의 패턴 영역(20)이 형성되어 있는 면이 반대인 면에 광 흡수막(103)을 형성한다. 조정광(24)은, 패턴부(8a), 패턴 영역(20), 기판(10)을 투과한 후, 광 흡수막(103)으로 흡수되어, 광 흡수막(103)이 가열된다. 광 흡수막(103)의 열이 기판(10)을 통하여 패턴 영역(20)으로 전해져 원하는 온도 분포가 형성된다. 광 흡수막(103)을 기판(10)의 패턴 영역(20)이 형성되어 있는 면에 형성해도 마찬가지로 원하는 온도 분포를 형성할 수 있다. 본 실시 형태에 의해서도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.

(제3 실시 형태)

패턴 영역(20)의 조정광(24)에 대한 투과율이 반사율 및 흡수율보다도 높은 경우, 제2 실시 형태에서는, 동일한 조건에서 처리되는 기판 모두에 광 흡수막을 형성할 필요가 있다. 본 실시 형태에서는, 스테이지(4)의 기판(10)을 보유 지지하는 면에 제2 실시 형태와 마찬가지의 광 흡수막(103)을 형성한다. 이에 의해, 기판에 광 흡수막을 형성하는 프로세스를 생략할 수 있고, 복수매의 기판에 대하여 임프린트 처리를 행하는 경우는, 스루풋의 향상을 기대할 수 있다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과도 얻어진다.

또한, 상기 실시 형태는, 패턴부(8a), 기판(10), 임프린트재(14) 및 패턴 영역(20)의 각각의 재질이나 특성에 따라서 적절히 조합하는 것도 가능하다. 즉, 임프린트재(14)에 광 흡수제(102)를 용해 또는 분산시키면서, 스테이지(4)에 광 흡수막(103)을 형성할 수도 있다. 이 경우, 더 효율적으로 패턴 영역(20)을 열 변형시킬 수 있다.

(물품 제조 방법에 관한 실시 형태)

물품으로서의 디바이스(반도체 집적 회로 소자, 액정 표시 소자 등)의 제조 방법은, 상술한 형을 사용한 임프린트 장치를 사용하여 기판(웨이퍼, 유리 플레이트, 필름 형상 기판) 위에 임프린트재의 패턴을 형성하는 공정을 포함한다. 또한, 해당 제조 방법은, 패턴이 형성된 기판을 에칭하는 공정을 포함할 수 있다. 또한, 패턴드 미디어(기록 매체)나 광학 소자 등의 다른 물품을 제조하는 경우에는, 해당 제조 방법은, 에칭 대신 패턴이 형성된 기판을 가공하는 다른 처리를 포함할 수 있다. 본 실시 형태의 물품 제조 방법은, 종래의 방법에 비하여, 물품의 성능·품질·생산성·생산 비용의 적어도 하나에 있어서 유리하다.

(그 밖의 실시 형태)

이상, 본 발명의 실시 형태를 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지의 범위 내에 있어서 다양한 변경이 가능하다.

1: 임프린트 장치
2: 광 조사부
3: 형 보유 지지 기구
4: 스테이지(기판 스테이지)
5: 도포부
6: 가열부(가열 기구)
7: 제어부
8: 형
8a: 패턴부(형측 패턴)
10: 기판
14: 임프린트재
20: 패턴 영역
26: 얼라인먼트 계측부

Claims (17)

1. 형에 형성된 형측 패턴과, 기판 스테이지에 의해 보유 지지되는 기판에 형성된 패턴 영역 위의 임프린트재를 접촉시켜 상기 패턴 영역에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 방법이며,
   상기 기판 스테이지의 상기 기판을 보유 지지하는 면에 구비된 층에 제1 광을 조사하는 조사 공정과,
   상기 임프린트재를 경화시킴으로써, 상기 패턴을 형성하는 형성 공정을 포함하고,
   상기 조사 공정에서, 상기 층이 상기 제1 광을 흡수함으로써 축적되는 열에 의해 상기 패턴 영역을 변형시킴으로써 상기 형측 패턴과 상기 패턴 영역의 형상 차이가 감소되고,
   상기 층의 상기 제1 광의 흡수율은, 상기 패턴 영역의 상기 제1 광의 흡수율보다도 높은 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
2. 형에 형성된 형측 패턴과, 기판에 형성된 패턴 영역 위에 공급된 임프린트재를 접촉시켜 상기 패턴 영역에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 방법이며,
   상기 임프린트재에 제1 광을 조사하는 조사 공정과,
   상기 임프린트재를 경화시킴으로써, 상기 패턴을 형성하는 형성 공정을 포함하고,
   상기 조사 공정에서, 상기 임프린트재가 상기 제1 광을 흡수함으로써 축적되는 열에 의해 상기 패턴 영역을 변형시킴으로써 상기 형측 패턴과 상기 패턴 영역의 형상 차이가 감소되고,
   상기 임프린트재는, 상기 제1 광을 흡수하여 축열하는 재료를 포함하고, 상기 임프린트재의 상기 제1 광의 흡수율은, 상기 패턴 영역의 상기 제1 광의 흡수율보다도 높은 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
3. 형에 형성된 형측 패턴과, 기판에 형성된 패턴 영역 위에 공급된 임프린트재를 접촉시켜 상기 패턴 영역에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 방법이며,
   상기 패턴 영역이 형성된 상기 기판의 제1 면 및 당해 제1 면과는 다른 상기 기판의 제2 면 중 적어도 하나에 제1 광을 조사하는 조사 공정과,
   상기 임프린트재를 경화시킴으로써, 상기 패턴을 형성하는 형성 공정을 포함하고,
   상기 조사 공정에서, 상기 제1 면 또는 상기 제2 면이 상기 제1 광을 흡수함으로써 축적되는 열에 의해 상기 패턴 영역을 변형시킴으로써 상기 형측 패턴과 상기 패턴 영역의 형상 차이가 감소되고,
   상기 제1 면 또는 상기 제2 면은, 상기 제1 광을 흡수하여 축열하는 층을 갖고, 상기 제1 면 또는 상기 제2 면의 상기 제1 광의 흡수율은, 상기 패턴 영역의 상기 제1 광의 흡수율보다도 높은 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 패턴 영역 및 상기 형측 패턴의 형상을 계측하는 계측 공정을 더 포함하고,
   상기 조사 공정에서 상기 계측 공정에서의 계측 결과에 기초하여 결정된 조사량 분포로 상기 기판을 조사하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
5. 제2항에 있어서, 상기 패턴 영역 및 상기 형측 패턴의 형상을 계측하는 계측 공정을 더 포함하고,
   상기 조사 공정에서 상기 계측 공정에서의 계측 결과에 기초하여 결정된 조사량 분포로 상기 기판을 조사하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
6. 제3항에 있어서, 상기 패턴 영역 및 상기 형측 패턴의 형상을 계측하는 계측 공정을 더 포함하고,
   상기 조사 공정에서 상기 계측 공정에서의 계측 결과에 기초하여 결정된 조사량 분포로 상기 기판을 조사하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1 광은, 상기 임프린트재를 경화하는 제2 광 및 상기 형상의 계측에 사용하는 제3 광과는 다른 파장의 광인 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
8. 제2항에 있어서, 상기 제1 광은, 상기 임프린트재를 경화하는 제2 광 및 상기 형상의 계측에 사용하는 제3 광과는 다른 파장의 광인 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
9. 제3항에 있어서, 상기 제1 광은, 상기 임프린트재를 경화하는 제2 광 및 상기 형상의 계측에 사용하는 제3 광과는 다른 파장의 광인 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
10. 형에 형성된 형측 패턴과, 기판 위의 패턴 영역에 공급된 임프린트재를 접촉시켜 상기 기판 위에 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
    상기 기판을 보유 지지하는 기판 스테이지와,
    상기 기판 스테이지의 상기 기판을 보유 지지하는 면에 구비된 층에 제1 광을 조사하는 조사부를 갖고,
    상기 제1 광을 조사하는 것에 의해 상기 층에 축적되는 열에 의해 상기 패턴 영역을 변형시킴으로써 상기 형측 패턴과 상기 패턴 영역의 형상 차이가 감소되고,
    상기 층의 상기 제1 광의 흡수율은, 상기 패턴 영역의 상기 제1 광의 흡수율보다도 높은 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
11. 형에 형성된 형측 패턴과, 기판에 형성된 패턴 영역 위에 공급된 임프린트재를 접촉시켜 상기 기판 위에 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
    상기 임프린트재에 제1 광을 조사하는 조사부를 갖고,
    상기 임프린트재에 상기 제1 광을 조사함으로써 상기 임프린트재에 열이 축적되고,
    상기 형측 패턴과 상기 임프린트재를 접촉시킨 상태에서 상기 제1 광의 조사에 의해 축적된 열로 상기 패턴 영역을 변형시킴으로써 상기 형측 패턴과 상기 패턴 영역의 형상 차이를 감소시키고,
    상기 열이 축적되는 상기 임프린트재는, 상기 제1 광을 흡수하여 축열하는 재료를 포함하고, 상기 임프린트재의 상기 제1 광의 흡수율은, 상기 패턴 영역의 상기 제1 광의 흡수율보다도 높은 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
12. 형에 형성된 형측 패턴과, 기판에 형성된 패턴 영역 위에 공급된 임프린트재를 접촉시켜 상기 기판 위에 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
    상기 패턴 영역이 형성된 상기 기판의 제1 면 및 당해 제1 면과는 다른 상기 기판의 제2 면 중 적어도 하나에 제1 광을 조사하는 조사부를 갖고,
    상기 제1 면 또는 상기 제2 면에 상기 제1 광을 조사함으로써 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에 열이 축적되고,
    상기 형측 패턴과 상기 임프린트재를 접촉시킨 상태에서 상기 제1 광의 조사에 의해 축적된 열로 상기 패턴 영역을 변형시킴으로써 상기 형측 패턴과 상기 패턴 영역의 형상 차이를 감소시키고,
    상기 열이 축적되는 상기 제1 면 또는 상기 제2 면은, 상기 제1 광을 흡수하여 축열하는 층을 갖고, 상기 제1 면 또는 상기 제2 면의 상기 제1 광의 흡수율은, 상기 패턴 영역의 상기 제1 광의 흡수율보다도 높은 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
13. 제10항에 있어서, 상기 제1 광은, 상기 임프린트재를 경화하는 제2 광 및 상기 형상의 계측에 사용하는 제3 광과는 다른 파장의 광인 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
14. 제11항에 있어서, 상기 제1 광은, 상기 임프린트재를 경화하는 제2 광 및 상기 형상의 계측에 사용하는 제3 광과는 다른 파장의 광인 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
15. 제12항에 있어서, 상기 제1 광은, 상기 임프린트재를 경화하는 제2 광 및 상기 형상의 계측에 사용하는 제3 광과는 다른 파장의 광인 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
16. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 임프린트 방법을 사용하여 기판 위에 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 공정으로 상기 패턴이 형성된 상기 기판을 가공하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 제조 방법.
17. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 임프린트 장치를 사용하여 기판 위에 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 공정으로 상기 패턴이 형성된 상기 기판을 가공하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 제조 방법.

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