KR102298456B1 - 임프린트 장치 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

형을 사용하여 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며, 형을 보유 지지하는 형 보유 지지부와, 기판(10) 상의 임프린트재(14)의 점성을 증가시키기 위한 조사 광을 임프린트재(14)에 조사하는 광학계를 갖고, 조사 광은, 형이 형 보유 지지부에 의해 보유 지지된 상태에 있어서 형의 패턴부의 중심으로부터 측면을 향하여 광 강도가 커지는 광 강도 분포(56)를 갖고, 형과 기판(10) 상의 임프린트재(14)를 접촉시킨 상태에서, 형의 패턴부(8a)의 측면(8b)을 포함하는 영역에 있어서 형의 패턴부(8a)의 중심으로부터 측면(8b)을 향하여 이동하는 임프린트재(14)에 대해 조사 광을 조사한다.

Description

임프린트 장치 및 물품의 제조 방법

본 발명은 임프린트 장치 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.

임프린트 장치는, 기판 상에 배치된 수지 등의 임프린트재에 형을 접촉시켜, 임프린트재를 경화시킴으로써 기판 상에 임프린트재의 경화물을 포함하는 패턴을 형성한다. 임프린트 장치에서는, 기판 상의 샷 영역에 배치된 임프린트재와 형을 접촉시킬 때, 임프린트재와 형에 압박력을 가하기 위해, 임프린트재가 퍼지도록 이동되어, 샷 영역의 외측이나 기판의 에지 외측으로 임프린트재가 비어져 나올 우려가 있다.

특허문헌 1에는, 기판 상의 에지 샷 영역에 배치된 수지와 형을 접촉시킬 때, 패턴 형성 영역의 경계 부근에 UV광을 조사하여, 기판의 에지쪽으로 퍼지는 수지를 경화시켜, 비어져 나옴을 방지하는 것이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2013-69919호 공보

특허문헌 1에는, 패턴 형성 영역의 경계 부근에 조사하는 UV광의 광 강도 분포에 대해 구체적인 설명은 없다. 예를 들어, 기판의 에지쪽으로 퍼지는 수지에 대해 균일한 강도 분포의 광을 조사하여 완전히 경화시켜 버리면, 형과 기판이 접촉 상태로 고정되어, 그 후의 기판의 샷 영역과 형의 패턴 사이의 위치 정렬이 곤란해진다. 또한, 특허문헌 1에는, 형의 패턴이 형성되어 있는 부분(메사)의 측면에 수지가 비어져 나와서 불필요한 수지의 요철이 생겨 버리는 것에 대한 대책은 마련되어 있지 않다.

본 발명은 기판 상의 임프린트재와 형을 접촉시켰을 때 기판과 형의 위치 정렬을 행하면서, 임프린트재의 비어져 나옴을 저감하는 임프린트 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하는 본 발명의 일 측면으로서의 임프린트 장치는, 메사를 갖는 형을 사용하여 기판 상에 임프린트재의 경화물을 형성하는 임프린트 장치이며, 상기 형을 보유 지지하는 형 보유 지지부와, 상기 기판 상의 임프린트재의 점성을 증가시키기 위한 조사 광을 임프린트재에 조사하는 광학계를 갖고, 상기 조사 광은, 상기 형이 상기 형 보유 지지부에 의해 보유 지지된 상태에 있어서, 상기 형의 상기 메사의 중심으로부터 측면을 향하여 광 강도가 커지는 광 강도 분포를 갖고, 상기 형과 상기 기판 상의 임프린트재를 접촉시킨 상태에서, 상기 메사의 측면을 포함하는 영역에 있어서 상기 형의 메사의 중심으로부터 측면을 향하여 이동하는 임프린트재에 대해 상기 조사 광을 조사하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 일 측면으로서의 임프린트 장치는, 형을 사용하여 기판에 임프린트재의 경화물을 형성하는 임프린트 장치이며, 상기 형을 보유 지지하는 형 보유 지지부와, 상기 기판 상의 상기 임프린트재에 조사 광을 조사하는 광학계를 갖고, 상기 광학계는, 공간 광 변조 소자를 사용하여, 상기 기판 상의 샷 영역의 전체를 조사하는 전체 조사와, 상기 샷 영역의 외주 영역을 선택적으로 조사하는 외주 조사가 행해지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 일 측면으로서의 임프린트 장치는, 메사를 갖는 형을 사용하여 기판 상에 임프린트재의 경화물을 형성하는 임프린트 장치이며, 상기 형을 보유 지지하는 형 보유 지지부와, 상기 기판 상의 임프린트재의 점성을 증가시키기 위한 조사 광을 임프린트재에 조사하는 광학계를 갖고, 상기 광학계에 의해, 상기 형과 상기 기판 상의 임프린트재를 접촉시킨 상태에서, 상기 메사의 측면을 포함하는 영역에 선택적으로 상기 조사 광을 조사하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 임프린트 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 임프린트 처리의 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 3a는 형의 측면으로 비어져 나오는 수지를 도시하는 도면이다.
도 3b는 형의 측면으로 비어져 나오는 수지를 도시하는 도면이다.
도 4a는 형의 측면을 포함하는 영역을 조사하는 조사 광을 도시하는 도면이다.
도 4b는 형의 측면을 포함하는 영역을 조사하는 조사 광을 도시하는 도면이다.
도 4c는 형의 측면을 포함하는 영역을 조사하는 조사 광을 도시하는 도면이다.
도 5a는, 형의 측면을 포함하는 영역을 조사하는 조사 광의 광 강도 분포를 도시하는 도면이다.
도 5b는 형의 측면을 포함하는 영역을 조사하는 조사 광의 광 강도 분포를 도시하는 도면이다.
도 5c는, 형의 측면을 포함하는 영역을 조사하는 조사 광의 광 강도 분포를 도시하는 도면이다.
도 6은 조사 광을 생성하는 광학계의 구성을 도시하는 도면이다.
도 7a는 제2 실시 형태에서의 조사 광의 위치 제어를 설명하는 도면이다.
도 7b는 제2 실시 형태에서의 조사 광의 위치 제어를 설명하는 도면이다.
도 7c는 제2 실시 형태에서의 조사 광의 위치 제어를 설명하는 도면이다.
도 8은 제3 실시 형태에서의 조사 광을 생성하는 광학계의 구성을 도시하는 도면이다.
도 9는 차광판의 구성을 도시하는 도면이다.
도 10a는 물품의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
도 10b는 물품의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
도 10c는 물품의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
도 10d는 물품의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
도 10e는 물품의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
도 10f는 물품의 제조 방법을 도시하는 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 설명한다.

<제1 실시 형태＞

임프린트 장치는, 기판 상에 공급된 임프린트재와 형을 접촉시켜, 임프린트재에 경화용 에너지를 제공함으로써, 형의 요철 패턴이 전사된 경화물의 패턴을 형성하는 장치이다. 예를 들어, 임프린트 장치는, 기판 상에 임프린트재를 공급하고, 요철 패턴이 형성된 몰드(형)를 기판 상의 임프린트재에 접촉시킨 상태로 당해 임프린트재를 경화시킨다. 그리고, 몰드와 기판의 간격을 벌려, 경화된 임프린트재로부터 몰드를 박리(이형)시킴으로써, 기판 상의 임프린트재에 몰드의 패턴을 전사할 수 있다. 이러한 일련의 처리를, 임프린트 처리라 칭하고, 기판에 있어서의 복수의 샷 영역의 각각에 대해 행해진다. 즉, 1매의 기판에 있어서의 복수의 샷 영역의 각각에 대해 임프린트 처리를 행하는 경우에는, 해당 1매의 기판에 있어서의 샷 영역의 수만큼 임프린트 처리가 반복하여 행해지게 된다.

제1 실시 형태에 관한 임프린트 장치에 대해 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 관한 임프린트 장치(1)의 구성을 도시하는 도면이다. 이 임프린트 장치(1)는, 물품으로서의 반도체 디바이스 등의 제조에 사용되고, 기판(10) 상의 미경화 수지(14)를 형(8)으로 성형하여, 기판(10) 상에 수지의 패턴을 형성하는 장치이다. 또한, 여기서는 광 경화법을 채용한 임프린트 장치(1)를 예로 들어 설명한다. 또한, 도 1에 있어서는, 기판(10) 상의 수지(14)에 입사하는 자외선(9)의 광축과 평행으로 Z축을 취하고, Z축에 수직인 평면 내에 서로 직교하는 X축 및 Y축을 취한다. 임프린트 장치(1)는, 우선, 노광 조명계(2)와, 형 보유 지지 기구(3)와, 기판 스테이지(4)와, 도포부(5)와, 형상 보정 기구(38)와, 제어부(7)를 구비한다.

노광 조명계(2)는, 임프린트 처리 시에, 형(8) 및 기판(10)에 대해 자외선(9)을 조사한다. 이 노광 조명계(2)는, 광원과, 이 광원으로부터 조사된 자외선(9)을 임프린트에 적절한 광으로 조정하는 광학 소자로 구성된다. 자외선(9)은, 다이크로익 미러(36)에서 반사되어, 형(8) 및 기판(10)으로 유도된다.

형(8)은, 외주 형상이 정사각형이며, 기판(10)에 대향하는 면에는, 중심 부근에 주위보다 돌출된 부분(패턴부, 메사라고도 함)이 마련되어 있다. 그 패턴부에는, 회로 패턴 등의 전사해야 할 요철 패턴이 3차원형으로 형성된 돌출된 패턴면(8a)이 형성되어 있다. 또한, 메사는 측면(8b)을 포함한다. 형(8)의 재질은, 자외선(9)을 투과시키는 것이 가능한 재질이며, 본 실시 형태에서는 일례로서 석영으로 한다. 또한, 형(8)은, 후술하는 바와 같은 형상 보정 기구(38)에 의한 패턴면(8a)의 변형을 용이하게 하기 위해, 자외선(9)이 조사되는 면(메사가 있는 면의 이면)에, 평면 형상이 원형이고, 또한, 어느 정도의 깊이를 갖는 캐비티(오목부)가 형성된 형상으로 해도 된다.

형 보유 지지 기구(3)는, 우선, 형(8)을 보유 지지하는 형 보유 지지부(11)와, 이 형 보유 지지부(11)를 보유 지지하고, 형(8)의 자세 제어나 Z 방향의 이동을 행하는 형 구동 기구(12)를 갖는다. 형 보유 지지부(11)는, 형(8)에 있어서의 자외선(9)의 조사면의 외주 영역을 진공 흡착력이나 정전기력에 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 펌프에 접속되고, 이 진공 펌프의 ON/OFF에 의해 형(8)의 착탈이 전환된다. 또한, 형 보유 지지부(11) 및 구동 기구(12)는, 노광 조명계(2)로부터 조사된 자외선(9)이 기판(10)을 향하도록, 중심부(내측)에 개구 영역(13)을 갖는다. 이 개구 영역(13)에는, 개구 영역(13)의 일부와 형(8)으로 둘러싸인 공간을 밀폐 공간으로 하는 광 투과 부재(41)(예를 들어 석영판)를 설치하고, 가압원 등을 포함하는 도시하지 않은 압력 조정 장치에 의해 개구 영역(13) 내의 공간 압력을 조정할 수 있는 구성으로 해도 된다. 압력 조정 장치는, 예를 들어 형(8)과 기판(10) 상의 수지(14)의 압박 시에, 공간 내의 압력을 그 외부보다 높게 설정함으로써, 메사의 패턴면(8a)을 기판(10)을 향해 볼록형으로 휘게 해, 수지(14)에 대해 패턴면(8a)의 중심부로부터 접촉시킬 수 있다. 이에 의해, 패턴면(8a)과 수지(14) 사이에 기체가 잔류하는 것을 억제하고, 패턴면(8a)의 요철부에 수지(14)를 구석구석까지 충전시킬 수 있다. 또한, 패턴면(8a)을 기판(10)을 향하여 볼록형으로 휘게 하는 것이 아니라 기판(10) 상에 수지(14)를 도포한 면을 패턴면(8a)을 향하여, 볼록형으로 휘게 해서, 형(8)과 기판(10)을 접촉시켜도 된다.

형 구동 기구(12)는, 형(8)과 기판(10) 상의 수지(14)의 압박, 또는 분리를 선택적으로 행한다. 이 형 구동 기구(12)에 채용 가능한 액추에이터로서는, 예를 들어 보이스 코일 모터나 에어 실린더 등이 있다. 또한, 형(8)의 고정밀한 위치 결정에 대응하기 위해, 조동 구동계나 미동 구동계 등의 복수의 구동계로 구성되어 있어도 된다. 또한, Z축 방향뿐만 아니라, X축 방향이나 Y축 방향 또는 θ축(Z축 둘레의 회전) 방향의 위치 조정 기능이나, 형(8)의 기울기를 보정하기 위한 틸트 기능 등을 갖는 구성도 있을 수 있다. 또한, 임프린트 장치(1)에 있어서의 패턴면(8a)의 압박, 및 분리 동작은, 형(8)을 Z축 방향으로 이동시킴으로써 실현해도 되지만, 기판 스테이지(4)를 Z축 방향으로 이동시키는 것으로 실현해도 되고 또는 그 양쪽을 상대적으로 이동시켜도 된다.

기판(10)은, 예를 들어 Si 웨이퍼이다. 그밖에, 유리 기판이나 블랭크 마스크를 사용할 수도 있다.

기판 스테이지(4)는, 기판(10)을 보유 지지하고, 형(8)과 기판(10) 상의 수지(14)의 압박 시에, 형(8)과 기판(10) 사이의 위치 정렬을 실시한다. 이 기판 스테이지(4)는, 기판(10)을 진공 흡착력이나 정전기력에 의해 보유 지지하는 기판 보유 지지부(16)와, 이 기판 보유 지지 기구(16)를 기계적 수단에 의해 보유 지지하고, 각 축 방향으로 이동 가능하게 하는 기판 스테이지 구동 기구(17)를 갖는다. 이 기판 스테이지 구동 기구(17)에 채용 가능한 액추에이터로서는, 예를 들어 리니어 모터나 평면 펄스 모터가 있다. 기판 스테이지 구동 기구(17)도, X축 및 Y축의 각 방향에 대해, 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 구성도 있을 수 있다.

또한, 기판 스테이지(4)는, 그 측면에, X, Y, Z, ωx, ωy, ωz의 각 방향에 대응한 복수의 참조 미러(18)를 구비한다. 이에 비하여, 임프린트 장치(1)는, 이들 참조 미러(18)에 각각 빔을 조사함으로써, 기판 스테이지(4)의 위치를 측정하는 복수의 레이저 간섭계(측장기)(19)를 구비한다. 레이저 간섭계(19)는, 기판 스테이지(4)의 위치를 계측하고, 후술하는 제어부(7)는, 이 때의 계측값에 기초하여 기판(10)(기판 스테이지(4))의 위치 결정 제어를 실행한다.

도포부(5)는, 형 보유 지지 기구(3)의 근방에 설치되고, 기판(10) 상에 수지(미경화 수지)(14)를 도포한다. 여기서, 이 수지(14)는, 자외선(9)을 수광함으로써 경화되는 성질을 갖는 광 경화성 수지(임프린트재, 조성물)이며, 반도체 디바이스 등의 물품의 제조 공정 등의 각종 조건에 의해 적절하게 선택된다. 또한, 도포부(5)로부터 토출되는 수지(14)의 양도, 기판(10) 상에 형성되는 수지(14)의 원하는 두께나, 형성되는 패턴의 밀도 등에 의해 적절하게 결정된다.

또한, 임프린트 장치(1)는, 임프린트 처리 시에, 형(8)과 기판(10)의 상대 위치 정보를 얻기 위한 얼라인먼트 계측부(6)를 구비한다. 얼라인먼트 계측부(6)로부터 조사되는 얼라인먼트 광(35)은, 다이크로익 미러(36)를 투과하고, 형(8) 및 기판(10) 상에 형성된 얼라인먼트 마크에 조사된다. 이들 얼라인먼트 마크에서 반사된 얼라인먼트 광(35)은, 얼라인먼트 계측부(6)에서 수광되어, 형(8)과 기판(10)의 상대 위치 정보를 얻을 수 있다.

제어부(7)는, 임프린트 장치(1)에 포함되는 각 구성 요소의 동작 및 조정 등을 제어할 수 있다. 제어부(7)는, 예를 들어 컴퓨터 등으로 구성되고, 임프린트 장치(1)의 각 구성 요소에 회선을 통하여 접속되고, 프로그램 등에 따라, 각 구성 요소의 제어를 실행할 수 있다. 본 실시 형태의 제어부(7)는, 적어도 형 보유 지지 기구(3), 기판 스테이지(4), 형상 보정 기구(38), 노광 조명계(2), 얼라인먼트 계측부(6)의 동작을 제어한다. 이들의 구성 요소에 의해, 몰드의 형상을 보정하는 형상 보정 수단, 형과 기판의 위치 정렬을 행하는 위치 정렬 수단 등이 구성되어 있다. 또한, 제어부(7)는, 임프린트 장치(1)의 다른 부분과 일체(공통된 하우징 내에)로 구성해도 되고, 임프린트 장치(1)의 다른 부분과는 별체(별의 하우징 내에)로 구성해도 된다.

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

다음에, 임프린트 장치(1)를 사용한 임프린트 처리를 설명한다. 도 2에, 임프린트 장치(1)를 사용한 임프린트 처리의 흐름도를 나타낸다.

우선, 공정 101에서, 임프린트 장치(1) 내에 기판(10)을 반송한다. 다음에, 공정 102에서, 임프린트 처리를 행하는 기판(10) 상의 샷 영역에, 도포부(5)를 사용하여 수지(14)를 도포(토출)한다. 공정 103에서, 기판(10) 상에 도포된 수지(14)에 대해 형(8)을 접촉시켜서 압인한다. 그때, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 수지(14)는 형(8)의 습윤성이 좋기 때문에, 수지(14)가 형(8)의 메사 측면(8b)에 스며나와, 부착되는 경우가 있다. 측면(8b)에 수지(14)가 부착된 상태에서 형의 패턴 부분에 들어간 수지를 경화시켜서, 형(8)을 수지(14)로부터 이형하면, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 측면(8b)에 대응한 수지(14)의 돌기 형상이 형성된다. 수지(14)의 돌기 형상이 형성되면, 막 두께가 불균일해지고, 후공정의 에칭 처리 등에서 문제를 생기게 하는 원인으로 된다. 또한, 측면(8b)에 부착된 수지(14)의 일부가, 임프린트 처리의 한창 중에 기판(10) 상으로 낙하하고, 낙하한 수지 상에형(8)을 가압하면, 형(8)의 패턴면(8a)이 파괴된다. 또한, 기판 상의 패턴 형성 불량에 의해, 제조되는 디바이스의 결함을 야기하는 원인으로 된다.

공정 103에서 형(8)을 수지(14)에 접촉시키고 있을 때, 조사 광(50)을 형(8)의 메사 측면(8b)을 포함하는 영역(16)(사선부, 샷 영역의 외주 영역이라고도 칭함)에 선택적으로 조사하는 공정(외주 조사 공정) 104를 행한다. 도 4a에 조사 광(50)에 의한 조사 영역(16)(사선부)의 단면도, 도 4b에 그 평면도를 나타낸다.

그리고 도 4c는, 기판 상에 있어서의 샷 영역(15)과, 조사 영역의 관계를 나타내는 도면이다. 샷 영역(15)과 외주 조사 영역(16), 또한 후술하는 경화 노광에 있어서의 경화 노광 영역(17)의 관계를 모식적으로 도시하는 것이며, 외주 조사 공정에 있어서 조사되는 영역은 「(2) 외주 조사」에 있어서의 외주 영역(16)에 도시하고 있다.

도 4b 및 도 4c에 도시하는 바와 같이, 외주 조사 공정에 있어서 조사하는 외주 영역(16)으로서는, 샷 영역(15)의 외주를 일주하여 덮는 프레임형 영역으로 하는 것이 바람직하다. 단, 임프린트재의 비어져 나옴이 생기지 않는 범위 내이면, 부분적으로 조사하지 않는 간헐적인 영역을 형성해도 된다. 메사의 측면(8b)을 포함하는 영역에 대해 광 조사를 행함으로써, 임프린트재를 배치해야 할 샷 영역의 단부에까지 확실하게 조사할 수 있으며, 또한 샷 영역으로부터의 임프린트재의 비어져 나옴을 더 효과적으로 저감할 수 있게 된다.

조사 광(50)의 조사 개시 타이밍은, 예를 들어 형(8)을 수지(14)에 접촉시킨 후이며 압인이 완료되기 전이나, 형(8)을 수지(14)에 접촉시키기 전 등을 들 수 있다. 조사 개시 타이밍은, 수지(14)의 종류 등에 따라서도 다르기 때문에, 별도 실험을 행하여 정할 필요가 있다. 조사 광(50)은 수지(14)가 중합 반응하는 광이면 되며, 자외광에 한하지 않는다.

도 5a에 나타내는 형(8)과 기판(10) 사이에 끼인 수지(14)가 압인됨으로써, 도 5b에 도시하는 바와 같이 형의 패턴면(8a)의 외측을 향하여 수지(14)의 기액 계면(최외주 경계)(14b)이 퍼지기 시작한다. 형(8)과 기판(10) 사이의 수지(14)의 기액 계면(14b)이 형(8)의 측면(8b)에 도달하기 전에, 조사 광의 외주 조사를 개시한다.

조사 광(50)은 도 5b에 도시하는 바와 같이, 형(8)의 단면에 있어서 광 강도 분포(56)를 갖는다. 광 강도 분포(56)는 형(8)의 중심부로부터 측면(8b)을 향하고, 광 강도가 커지도록 형성한다. 도 5b에서는 광 강도 분포(56)의 피크는 측면(8b)보다 외측에 위치하고 있다. 단, 당해 피크가 측면(8b)의 위치에 있는 경우 또는 측면(8b)의 내측에 있는 경우여도 된다. 또한, 광 강도 분포(56)의 피크보다 외측의 위치에서는, 조사 광(50)의 광 강도 분포는, 외측을 향하여 광 강도가 작아지도록 형성되어 있다.

형(8)에 의해 수지(14)가 더 압박되면, 수지(14)의 기액 계면(14b)은 도 5c에 도시하는 바와 같이, 더 외측을 향하여 퍼지고, 기액 계면(14b)의 수지가 조사되는 조사 광(50)의 강도가 단계적으로 증가한다. 기액 계면(14b)의 수지(14)는, 외측을 향하여 이동하기 때문에, 조사 광(50)의 광 강도의 크기에 따라 점차 중합 반응이 개시되고, 기액 계면(14b)의 수지의 점성이 증가한다. 기액 계면(14b)의 수지의 점성이 증가함으로써, 기액 계면(14b)의 이동 속도가 저하된다. 그리고, 조사 광(50)에 의해, 기액 계면(14b)이 형(8)의 측면(8b)의 위치에 이르렀을 때 이동이 멈추도록 하면, 형(8)의 측면(8b)에 수지(14)가 부착되는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다. 이 때, 수지는 완전히 경화시키지 않고, 반경화 상태로 함으로써, 그 후의 형과 기판의 얼라인먼트를 용이하게 할 수 있다. 그리고, 제조되는 디바이스의 불량이나 형(8)의 파괴를 저감시켜, 수율이 높은 임프린트 장치를 제공할 수 있다. 또한, 수지(14)의 점성 변화에 필요한 조사 광(50)의 강도 분포는, 수지(14)의 종류 등에 따라서도 다르기 때문에, 별도 실험을 행하여 정할 필요가 있다.

다음에, 조사 광(50)을 형(8)의 측면(8b)에 조사하기 위한, 노광 조명계(2)의 광학계의 일례를 설명한다. 도 6에 그 광학계의 모식도를 나타낸다. 광원(51)은, 수지(14)가 중합 반응하는 파장의 광, 예를 들어 자외선을 사출한다. 광원(51)은 수지(14)를 원하는 점도로 중합 반응시키기 위해 필요한 광출력이 얻어지는 것을 선정하는데, 예를 들어 램프, 레이저 다이오드, LED 등을 들 수 있다. 광원(51)으로부터 발해진 광은 광학 소자(54a)에 의해, 공간적으로 진폭, 위상 또는 편광을 변조하는 공간 광 변조 소자(53)로 유도된다. 본 실시 형태에서는 공간 광 변조 소자(53)로서 디지털 마이크로 미러 디바이스(이하 DMD)를 사용한 예를 나타내지만, 그 밖의 공간 광 변조 소자인 LCD 디바이스나 LCOS 디바이스 등을 구성해도 상관없다. 공간 광 변조 소자(53)를 사용함으로써 조사 광의 조사 영역이나 강도의 설정이, 다른 디바이스보다 자유롭게 할 수 있게 된다. 광원(51) 및 공간 광 변조 소자(53)는 제어부(7)에 의해 제어된다. 공간 광 변조 소자(53)에 의해 조사 영역이나 광 강도가 제어된 조사 광(50)은, 광학 소자(54b)에 의해, 형(8) 및 기판(10)에 투영되는 배율이 조정된다. 조사 광(50)의 강도 분포는 광학 소자(54b)에 의한 광학 흐려짐에 의해 실현된다. 본 실시 형태에서는, 이 광학 흐려짐을 사용하여 조사 광의 강도 분포를 형성하기 때문에, 비교적 저렴한 광학 소자(54b)로 구성하는 것이 가능하다.

공정 104에서는, 도 4b에 도시하는 바와 같이 형(8)의 측면(8b)을 포함하는 외주 영역에 선택적으로 조사 광(50)을 조사(외주 조사)하고, 패턴이 형성되어 있는 형(8)의 패턴면(8a)의 중심부로는 조사 광(50)을 조사하지 않는다. 이와 같이 함으로써, 측면(8b)에 수지(14)가 부착되는 것을 방지하여, 형(8)의 패턴면(8a)의 중심부에 있는 수지(14)에 관해서는 점성을 변화시키지 않고, 패턴면(8a)에 대한 수지의 충전성을 유지할 수 있다.

공정 103에서 형(8)과 기판(10)을 접촉시켜서 압인한 후, 공정 105에서, 형(8)과 기판(10) 사이의 위치 정렬이 실행된다. 공정 105의 일부에 있어서는, 형(8)과 기판(10)의 압박이 계속 행해지고 있어도 된다.

공정 104에서, 형(8)의 측면(8b) 근방의 수지(14)를 완전히 경화시켜 버리면, 그 후의 형(8)과 기판(10)의 위치 정렬을 행할 수 없고, 고정밀 위치 정렬이 곤란해진다. 또한, 형(8)의 측면(8b)에 가까운 위치에 형의 패턴이 마련되는 경우, 수지(14)가 패턴의 오목부에 충전되기 전에 경화하게 되어, 미충전 결함을 증가시키는 원인으로 된다. 이와 같은 위치 정렬 정밀도의 악화와 미충전 결함의 증가는 수율을 저하시키는 요인이 된다. 그 때문에, 공정 104에서는, 수지(14)를 완전히 경화시키지 않고, 위치 정렬 정밀도의 악화와 미충전 결함의 증가를 억제하고 있다.

위치 정렬하는 공정 105와 외주 조사를 행하는 공정 104는, 일부 혹은 전체적으로 동시 병행으로 행해도 되고, 위치 정렬하는 공정 105의 전 또는 공정 중에, 외주 조사를 행하는 공정을 가지면 된다.

공정 106에서는, 제어부(7)에 의해 위치 정렬 정밀도가 판정되고, 위치 정렬 정밀도가 판정값을 만족하고 있다고 판단한 경우, 공정 107에서, 기판의 샷 영역 전체의 수지를 경화시키기 위해 노광 조명계(2)를 사용하여 노광한다(경화 노광 공정). 이에 의해, 형(8)의 패턴(8a)의 오목부에 충전된 수지가 경화되어, 경화된 수지의 요철 패턴이 형성된다. 도 4c에 도시하는 바와 같이, 경화 노광(3)을 위한 노광 영역(17)은 샷 영역(1)과 동등하게 해도 되고, 당해 영역 전체를 조사하게 해도 된다. 혹은, 공정 104의 외주 조사 공정의 외주 조사 영역(16)과 단부가 정렬되도록 해도 된다.

노광 조명계(2)의 광학계에 있어서, 공간 광 변조 소자(53)로서 DMD를 사용한 경우, DMD 전체의 마이크로미러에 의해 기판을 향하여 자외광을 반사시켜서, 샷 영역 전체를 자외광으로 조사할 수 있다.

다음에, 공정 108에서, 수지와 형을 분리하는 이형이 행해진다. 공정 106에 서, 위치 정렬 정밀도가 판정값을 만족하고 있지 않다고 판단한 경우, 공정 105를 계속할 것인지, 강제적으로 다음 공정으로 진행할 것인지는, 장치의 운용에 따라서 결정된다.

공정 109에서, 기판(10) 상에 지정한 모든 샷 영역에 대해 임프린트 처리가 완료되었는지 여부의 종료 판정이 행해진다. 임프린트 처리가 종료된 경우, 기판(10)을 임프린트 장치(1) 밖으로 반출한다. 임프린트 처리가 완료되지 않은 경우, 공정 102로 진행하여, 다음 샷 영역에 수지(14)를 도포하고, 임프린트 처리가 완료될 때까지 각 공정이 반복된다.

또한, 이상의 공정 102 내지 공정 108을 「샷」이라 칭하고, 형(8)의 메사가 임프린트재와 접촉하는 복수의 영역(즉, 기판(10) 상에 패턴이 형성되는 영역)을 「샷 영역」이라고 칭하고 있다. 복수의 샷 영역으로 연속해서 샷을 실시하는 것으로 이루어지는 공정(제조 공정)을 실시함으로써, 원하는 요철 패턴 형상(형(8)의 요철 형상으로 인한 패턴 형상)을 기판(10) 상의 당해 복수의 샷 영역에 갖는 경화막을 얻을 수 있다.

<제2 실시 형태＞

본 실시 형태의 임프린트 처리에 있어서, 제1 실시 형태의 임프린트 처리 흐름의 공정 104 이외는, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

제1 실시 형태에서는, 공정 104에서, 미리 결정된 위치에 조사 광(50)을 조사하였지만, 본 실시 형태에서는 수지(14)의 기액 계면의 위치에 맞추어, 조사 광(50)의 위치를 변화시킨다.

공정 103에서, 도 7a에 도시하는 바와 같이, 형(8)을 수지(14)에 가압하면, 수지(14)는 형(8)의 패턴면(8a)의 중심부로부터 형(8)의 측면(8b)을 향하여 기액 계면(55)이 이동한다. 그리고, 본 실시 형태의 공정 104에서, 수지(14)의 기액 계면(55)의 위치에 맞추어, 조사 광(50)을 조사한다. 도 7b에 도시하는 바와 같이, 형(8)을 더욱 수지(14)에 가압하면, 측면(8b)을 향하여 기액 계면(55)이 이동한다. 그 때문에, 수지(14)의 기액 계면(55)의 위치에 맞추어, 조사 광(50)의 위치를 변경한다. 이와 같이 함으로써, 수지(14)의 기액 계면(55) 근방에만 조사 광(50)을 조사하는 것이 가능하게 되므로, 기액 계면(55) 근방에만 점성 변화를 한정할 수 있다. 기액 계면(55) 근방으로만 점성 변화를 일으킴으로써, 기액 계면(55)의 이동 속도의 저하와, 형(8)의 패턴(8a)으로의 수지의 충전성을 양립시킬 수 있다.

제1 실시 형태에서 설명한 공간 광 변조 소자(53)로서 DMD를 사용하는 경우, DMD의 마이크로미러 중, 기판면을 향하여 조사 광(50)을 반사시키는 마이크로미러의 위치를 변경함으로써, 조사 광(50)의 위치를 이동시킬 수 있다.

예를 들어, DMD의 마이크로미러 중, 기판(10)을 향하여 조사 광(50)을 반사시키는 마이크로미러를, 도 7c에 나타내는 제1 영역(53a), 제2 영역(53b), 제3 영역(54c)의 순으로 외측으로 이동시킴으로써, 조사 광(50)을 중심으로부터 외측으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 조사 광(50)이 기액 계면(55)의 이동에 추종할 수 있다. 또한, 기액 계면(55)의 이동 속도는, 공정 103의 압인 공정에서 설정하고 있는 형(8)과 기판(10)에 있어서의 간극의 시간 변화로부터 예측하는 것이 가능하다. 그 때문에, 예측된 기액 계면(55)의 이동 속도에 기초하여, 조사 광(50)의 위치를 제어할 수 있다.

<제3 실시 형태＞

임프린트 장치(1)에서는, 기판의 샷 영역과 형의 패턴 사이의 위치 정렬을 행하기 위해, 기판의 샷 영역을 가열하고, 샷 영역의 형상을 제어할 수 있다. 가열 광의 광 강도 분포는 샷 영역이 목표 형상이 되도록 설정되고, 그 광 강도 분포를 형성하기 위한 광학 소자로서 공간 광 변조 소자가 사용된다. 그 때문에, 상기 실시 형태에서 사용하는 공간 광 변조 소자(53)와, 가열 광용 공간 광 변조 소자를 겸용함으로써, 간이하고 소형인 광학계를 구성할 수 있다.

도 8에, 그 광학계의 구성을 나타낸다. 도 6에 도시한 광학계에, 기판을 가열하기 위한 광을 사출하는 광원(61)과, 차광판(62), 빔 스플리터(63, 64)가 추가되어 있다. 차광판(62)은, 도 9에 도시하는 바와 같이 개구(62a)가 마련되고, 회전 가능하게 구성되어 있다. 기판을 가열할 때는 개구(62a)가 가열 광의 광로에 배치되고, 수지를 경화시킬 때는 개구(62a)가 경화광의 광로에 배치되도록, 제어부(7)에 의해 차광판(62)의 회전이 제어된다. 개구(62a)를 통과한 광은 공간 광 변조 소자(53)에 입사하여, 기판(10)을 향하여 반사된다. 또한, 차광판(62) 대신에 파장 필터를 사용할 수도 있다. 광원(61)으로부터의 광의 파장과 광원(51)로부터의 광의 파장을 서로 다르게 하여, 어느 한쪽 광을 투과시키고, 다른 쪽을 흡수함으로써, 형이나 기판으로 유도되는 광을 선택(파장 선택)할 수 있다.

<제4 실시 형태＞

상기 실시 형태에서는 패턴부를 갖는 형을 사용하였지만, 패턴부가 없는 형을 사용하여 기판 상의 수지를 성형하는 성형 장치에 대해서도, 상술한 장치, 방법, 특히 공정 104를 적용할 수 있다.

<물품의 제조 방법의 실시 형태＞

물품의 제조 방법은, 예를 들어 반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스나 미세 구조를 갖는 소자 등의 물품을 제조하기에 적합하다. 본 실시 형태의 물품의 제조 방법은, 기판에 공급(도포)된 임프린트재에 상기 임프린트 장치(임프린트 방법)를 사용하여 패턴을 형성하는 공정과, 이와 같은 공정으로 패턴이 형성된 기판을 가공하는 공정을 포함한다. 또한, 이러한 제조 방법은, 다른 주지의 공정(산화, 성막, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 등)을 포함한다. 본 실시 형태의 물품의 제조 방법은, 종래의 방법에 비하여, 물품의 성능ㆍ품질ㆍ생산성ㆍ생산 비용 중 적어도 하나에서 유리하다.

임프린트 장치를 사용하여 성형한 경화물의 패턴은, 각종 물품의 적어도 일부에 영구적으로, 혹은 각종 물품을 제조할 때 일시적으로, 사용될 수 있다. 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.

다음에, 물품의 구체적인 제조 방법에 대해 설명한다. 도 10a에 도시하는 바와 같이, 절연체 등의 피가공재(2z)가 표면에 형성된 실리콘 웨이퍼 등의 기판(1z)을 준비하고, 이어서, 잉크젯 방법 등에 의해, 피가공재(2z)의 표면에 임프린트재(3z)를 부여한다. 여기서는, 복수의 액적형으로 된 임프린트재(3z)가 기판 상에 부여된 모습을 나타내고 있다.

도 10b에 도시하는 바와 같이, 임프린트용 형(4z)을 그 요철 패턴이 형성된 측을 기판 상의 임프린트재(3z)를 향해, 대향시킨다. 도 10c에 도시하는 바와 같이, 임프린트재(3z)가 부여된 기판(1z)과 형(4z)을 접촉시켜서, 압력을 가한다. 임프린트재(3z)는 형(4z)과 피가공재(2z) 사이의 간극에 충전된다. 이 상태에서 경화용 에너지로서 광을 형(4z)을 투과해 조사하면, 임프린트재(3z)는 경화된다.

도 10d에 도시하는 바와 같이, 임프린트재(3z)를 경화시킨 후, 형(4z)과 기판(1z)을 분리하면, 기판(1z) 상에 임프린트재(3z)의 경화물의 패턴이 형성된다. 이 경화물의 패턴은, 형의 오목부가 경화물의 볼록부에, 형의 볼록부가 경화물의 오목부에 대응한 형상으로 되어 있고, 즉 임프린트재(3z)에 형(4z)의 요철 패턴이 전사되게 된다.

도 10e에 도시하는 바와 같이, 경화물의 패턴을 내 에칭 마스크로 하여 에칭을 행하면, 피가공재(2z)의 표면 중, 경화물이 없거나 혹은 얇게 잔존한 부분이 제거되어, 홈(5z)이 된다. 도 10f에 도시하는 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거하면, 피가공재(2z)의 표면에 홈(5z)이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 여기서는 경화물의 패턴을 제거하였지만, 가공 후에도 제거하지 않고, 예를 들어 반도체 소자 등에 포함되는 층간 절연용의 막, 즉 물품의 구성 부재로서 이용해도 된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되지 않음은 물론, 그 요지의 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능하다.

본 발명에 의하면, 기판 상의 임프린트재와 형을 접촉시켰을 때 기판과 형의 위치 정렬을 행하면서, 임프린트재의 비어져 나옴을 저감할 수 있다.

본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 정신 및 범위로부터 이탈하지 않고, 다양한 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위를 밝히기 위해 이하의 청구항을 첨부한다.

본원은, 2017년 9월 29일에 제출한 일본 특허 출원 제2017-191760호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 그 기재 내용 모두를 여기에 원용한다.

Claims (15)

1. 메사를 갖는 형을 사용하여 기판 상에 임프린트재의 경화물을 형성하는 임프린트 장치이며,
   상기 형을 보유 지지하는 형 보유 지지부와,
   상기 기판 상의 임프린트재의 점성을 증가시키기 위한 조사 광을 임프린트재에 조사하는 광학계를 갖고,
   상기 조사 광은, 상기 형이 상기 형 보유 지지부에 의해 보유 지지된 상태에 있어서, 상기 형의 상기 메사의 측면으로부터 상기 형의 상기 메사의 중심을 향하여 광 강도가 감소하고, 상기 메사의 측면이 상기 조사 광이 조사되는 영역 내에 포함되는 광 강도 분포를 갖고,
   상기 형과 상기 기판 상의 임프랜트재를 접촉시킨 후 상기 조사 광의 조사를 개시하는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 메사는 요철 패턴을 갖는 패턴면을 갖는, 임프린트 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 광 강도 분포의 피크가, 상기 메사의 측면보다 외측의 위치에 있는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 형과 상기 기판 사이의 임프린트재의 계면 위치에 맞추어, 상기 광 강도 분포의 위치를 변경하는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 형과 상기 기판 사이의 임프린트재의 계면이 상기 메사의 측면에 도달하기 전에, 상기 조사 광의 조사를 개시하는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학계는, 상기 광 강도 분포를 형성하는 공간 광 변조 소자를 갖는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 광학계는, 상기 공간 광 변조 소자를 사용하여, 상기 기판을 가열하는 광의 광 강도 분포를 형성하는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
8. 형을 사용하여 기판에 임프린트재의 경화물을 형성하는 임프린트 장치이며,
   상기 형을 보유 지지하는 형 보유 지지부와,
   상기 기판 상의 상기 임프린트재에 조사 광을 조사하는 광학계를 갖고,
   상기 광학계는, 공간 광 변조 소자를 사용하여,
   상기 기판 상의 샷 영역의 전체를 조사하는 전체 조사와,
   상기 샷 영역의 외주 영역을 선택적으로 조사하는 외주 조사가 행해지고,
   상기 외주 조사는 상기 샷 영역의 외주로부터 상기 샷 영역의 중심을 향하여 광 강도가 감소하는 광 강도 분포를 갖고,
   상기 형과 상기 기판 상의 임프린트재를 접촉시킨 후 상기 외주 조사를 개시하는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 형이 임프린트재와 접촉하는 메사를 가지고 있고, 상기 외주 조사는, 상기 메사의 측면을 포함하도록 상기 샷 영역의 외주 영역을 조사하는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
10. 제9항에 있어서, 기판과 상기 형 사이의 위치 정렬을 행하는 위치 정렬 수단을 가지고 있고, 위치 정렬 전 또는 위치 정렬 중에 상기 외주 조사를 행하는, 임프린트 장치.
11. 메사를 갖는 형을 사용하여 기판 상에 임프린트재의 경화물을 형성하는 임프린트 장치이며,
    상기 형을 보유 지지하는 형 보유 지지부와,
    상기 기판 상의 임프린트재의 점성을 증가시키기 위한 조사 광을 임프린트재에 조사하는 광학계를 갖고,
    상기 광학계에 의해, 상기 형과 상기 기판 상의 임프린트재를 접촉시킨 상태에서, 상기 메사의 측면을 포함하는 영역에 선택적으로 상기 조사 광을 조사하고,
    상기 조사 광은, 상기 형의 상기 메사의 측면으로부터 상기 형의 상기 메사의 중심을 향하여 광 강도가 감소하는 광 강도 분포를 갖고,
    상기 조사 광은, 상기 형과 상기 기판 상의 임프린트재를 접촉시킨 후에 개시하는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 메사의 측면을 포함하는 외주 영역에는 상기 조사 광을 조사하고, 상기 메사의 중심부에는 조사 광을 조사하지 않도록 외주 조사를 행하는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
13. 임프린트 방법이며,
    기판 상의 샷 영역에 임프린트재를 배치하는 공정과,
    상기 임프린트재와 형을 접촉시키는 공정과,
    상기 기판과 상기 형을 위치 정렬하는 공정과,
    상기 샷 영역의 임프린트재에 광을 조사하여 임프린트재를 경화시키는 공정을 갖고,
    상기 위치 정렬하는 공정 전 또는 공정 중에, 상기 샷 영역의 외주 영역을 선택적으로 조사하는 외주 조사 공정을 갖고,
    상기 외주 조사 공정에서, 상기 외주 영역을 조사하는 조사 광은 상기 샷 영역의 외주로부터 상기 샷 영역의 중심을 향하여 광 강도가 감소하는 광 강도 분포를 갖는 것을 특징으로 하는, 임프린트 방법.
14. 제13항에 기재된 임프린트 방법을 사용하여, 반도체 디바이스를 제조하는, 반도체 디바이스의 제조 방법.
15. 제1항 내지 제4항 및 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 임프린트 장치를 사용하여, 기판 상에 패턴을 형성하는 공정과,
    패턴이 형성된 기판을 가공하는 공정을 갖고,
    가공된 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는, 물품의 제조 방법.

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