KR102369538B1 - 성형 장치 및 물품 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

몰드를 사용함으로써 기판 상에서 조성물을 성형하는 성형 장치로서, 기판을 위치결정하는 기판 위치결정 기구, 몰드를 위치결정하는 몰드 위치결정 기구, 기판의 샷 영역 상에 조성물을 배치하는 디스펜서, 및 기판 위치결정 기구에 의해 기판이 구동되는 상태에서 가스 공급구로부터 기판 상으로 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함하는, 장치가 제공된다. 가스 공급부에 의해 기판 상으로 공급되는 가스의 유량은 디스펜서에 의해 조성물이 배치된 샷 영역이 몰드 아래로 이동되도록 기판 위치결정 기구에 의해 기판이 구동되는 기간에 감소하기 시작한다.

Description

성형 장치 및 물품 제조 방법{SHAPING APPARATUS AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 성형 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.
일종의 성형 장치로서의 임프린트 장치는 기판 상에 임프린트 재료를 배치하고, 임프린트 재료와 몰드의 패턴 영역을 접촉시키고, 임프린트 재료를 경화시킨다. 결국, 몰드의 패턴 영역 내의 패턴이 기판 상의 임프린트 재료로 전사된다. 몰드의 패턴 영역은 패턴을 형성하는 오목 부분을 포함하고, 오목 부분에는 기판 상의 임프린트 재료와 몰드의 패턴 영역을 접촉시킴으로써 임프린트 재료가 충전된다. 몰드의 패턴 영역 내의 오목 부분에 임프린트 재료를 충전하는 데에는 상당한 시간이 소요되기 때문에, 이것이 처리량을 감소시키는 원인일 수 있다. 이것에 대처하기 위해, 임프린트 재료에 대해 높은 가용성 및/또는 확산성을 갖는 가스(예를 들어, 헬륨 가스)를 기판과 몰드 사이로 공급함으로써, 몰드의 패턴 영역 내의 오목 부분 내의 가스에 의해 오목 부분에 임프린트 재료를 충전할 때에 일어나는 방해를 감소시키는 것이 가능하다.
일본 특허 제5828626호는 수지(임프린트 재료)가 도포된 샷 영역이 마스크(몰드) 바로 아래로 이동되는 이동 경로에 가스 공급 위치를 배치하고, 수지가 도포된 샷 영역이 공급 위치를 통과하기 전에 가스를 공급하기 시작하는 기술을 기재하고 있다. 일본 특허 공개 제2015-138842호는 기판의 샷 영역이 원판(몰드) 바로 아래에 위치결정되도록 원판 및 기판을 상대적으로 이동시킨 후에 상부로부터 관찰될 때에 원판 및 기판이 중첩되는 부분의 면적에 따라 가스 공급부로부터의 가스 유량을 제어하는 기술을 기재하고 있다.
기판과 몰드 사이로 공급되어야 하는 상술한 가스는 매우 비싸기 때문에, 그러한 가스의 사용량이 감소되어야 한다. 그러나, 가스의 사용량이 단순하게 감소되면, 충전 불량 등으로 인한 패턴 결함이 일어날 수 있다.
본 발명은 기판과 몰드 사이로 공급되어야 하는 가스의 사용량을 감소시키는 데 유리한 기술을 제공한다.
본 발명의 양태에 따르면, 몰드를 사용함으로써 기판 상에서 조성물을 성형하는 성형 장치로서, 기판을 위치결정하도록 구성되는 기판 위치결정 기구; 몰드를 위치결정하도록 구성되는 몰드 위치결정 기구; 기판의 샷 영역 상에 조성물을 배치하도록 구성되는 디스펜서; 및 디스펜서와 몰드 위치결정 기구 사이에 배치되는 가스 공급구를 포함하고, 기판 위치결정 기구에 의해 기판이 구동되는 상태에서 가스 공급구로부터 기판 상으로 가스를 공급하도록 구성되는 가스 공급부를 포함하고, 가스 공급부에 의해 기판 상으로 공급되는 가스의 유량은 디스펜서에 의해 조성물이 배치된 샷 영역이 몰드 아래로 이동되도록 기판 위치결정 기구에 의해 기판이 구동되는 기간에 감소하기 시작하는, 장치가 제공된다.
본 발명의 추가적인 특징이 첨부 도면을 참조한 예시적인 실시예의 하기의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 성형 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 측면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 성형 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 평면도.
도 3a는 제1 실시예에 따른 가스 공급부의 구성을 도시하는 블록도.
도 3b는 제1 실시예에 따른 하나의 처리 사이클에서의 퍼지 가스의 공급 제어의 예를 도시하는 그래프.
도 3c는 제1 실시예에 따른 하나의 처리 사이클에서의 퍼지 가스의 공급 제어의 또 다른 예를 도시하는 그래프.
도 4a는 제2 실시예에 따른 가스 공급부의 구성을 도시하는 블록도.
도 4b는 제2 실시예에 따른 하나의 처리 사이클에서의 퍼지 가스의 공급 제어를 도시하는 그래프.
도 5a는 제3 실시예에 따른 가스 공급부의 구성을 도시하는 블록도.
도 5b는 제3 실시예에 따른 하나의 처리 사이클에서의 퍼지 가스의 공급 제어를 도시하는 그래프.
도 6a는 제4 실시예에 따른 가스 공급부의 구성을 도시하는 블록도.
도 6b는 제4 실시예에 따른 하나의 처리 사이클에서의 퍼지 가스의 공급 제어를 도시하는 그래프.
도 7은 비교예를 도시하는 그래프.
도 8a 내지 8f는 물품 제조 방법을 도시하는 도면.
도 9a 내지 9d는 제5 실시예에 따른 성형 방법을 도시하는 도면.
본 발명이 예시적인 실시예를 통해 첨부 도면을 참조하여 아래에서 설명될 것이다.
도 1 및 2는 본 발명의 실시예에 따른 임프린트 장치(1)의 구성을 개략적으로 도시하는 측면도 및 평면도이다. 임프린트 장치(1)는 기판(S) 상에 임프린트 재료(IM)를 배치하고, 임프린트 재료(IM)와 몰드(M)의 패턴 영역(PR)을 접촉시키고, 임프린트 재료(IM)를 경화시킨다. 결국, 패턴이 기판(S) 상에 형성된다. 임프린트 장치(1)는 몰드를 사용함으로써 기판(S) 상에서 조성물(또는 임프린트 재료)을 성형하는 일종의 성형 장치로서 이해될 수 있다.
경화용 에너지를 수용함으로써 경화되는 경화성 조성물(이후에서 미경화 상태의 수지로도 지칭됨)이 임프린트 재료로서 사용된다. 전자기파, 열 등이 경화용 에너지로서 사용될 수 있다. 전자기파는 예를 들어, 그 파장이 10 ㎚ 이상 내지 1 ㎜ 이하의 범위 내에서 선택되는 적외선, 가시광선, 또는 자외선과 같은 광일 수 있다. 경화성 조성물은 광 조사 또는 가열에 의해 경화되는 조성물일 수 있다. 이들 조성물 중에서, 광 조사에 의해 경화되는 광-경화성 조성물은 적어도 중합성 화합물 및 광중합 개시제를 함유하고, 필요에 따라, 비중합성 화합물 또는 용제를 추가로 함유할 수 있다. 비중합성 화합물은 적어도 증감제, 수소 공여체, 내부 이형제, 계면 활성제, 산화 방지제, 폴리머 성분 등으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 재료이다. 임프린트 재료는 액적 형상, 또는 서로에 연결되는 복수의 액적에 의해 형성되는 섬 형상 또는 막 형상으로 기판 상에 배치될 수 있다. 임프린트 재료의 점도(25℃에서의 점도)는 예를 들어, 1 m㎩ㆍs 이상 내지 100 m㎩ㆍs 이하의 범위 내에 속할 수 있다. 예를 들어, 유리, 세라믹, 금속, 반도체, 수지 등이 기판의 재료로서 사용될 수 있다. 필요에 따라, 기판을 위한 재료와 상이한 재료로 제조되는 부재가 기판의 표면 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 실리카 유리 등이 기판으로서 사용된다.
본 명세서 및 첨부 도면에서, 방향들이 X-Y-Z 좌표계 내에 표시되고, 여기서 기판(S)의 표면에 평행한 방향이 X-Y 평면을 형성한다. X-Y-Z 좌표계 내의 X-, Y-, 및 Z-축에 평행한 방향을 각각 X, Y, 및 Z 방향으로 지칭하기로 한다. X-축 주위의 회전, Y-축 주위의 회전, 및 Z-축 주위의 회전을 각각 θX, θY, 및 θZ로 지칭하기로 한다. X-, Y-, 및 Z-축에 관한 제어 또는 구동 작업은 각각 X-, Y-, 및 Z-축에 평행한 방향에 관한 제어 또는 구동 작업을 지시한다. 또한, θX-, θY-, 및 θZ-축에 관한 제어 또는 구동 작업은 각각 X-축에 평행한 축의 주위의 회전, Y-축에 평행한 축의 주위의 회전, 및 Z-축에 평행한 축의 주위의 회전에 관한 제어 또는 구동 작업을 지시한다. 위치는 X-, Y-, 및 Z-축의 좌표에 기초하여 특정될 수 있는 정보이다. 자세는 θX-, θY-, 및 θZ-축의 수치에 의해 특정될 수 있는 정보이다. 위치결정은 위치 및/또는 자세의 제어를 지시한다. 정렬은 기판 및 몰드 중 적어도 하나의 위치 및/또는 자세의 제어를 포함할 수 있다.
임프린트 장치(1)는 기판(S)을 보유 및 위치결정하는 기판 위치결정 기구(SA), 몰드(M)를 보유 및 위치결정하는 몰드 위치결정 기구(MA), 및 몰드 위치결정 기구(MA)를 지지하는 지지 기구(50)를 포함할 수 있다. 기판 위치결정 기구(SA) 및 몰드 위치결정 기구(MA)는 기판(S) 및 몰드(M)의 상대 위치가 조정되도록 기판(S) 및 몰드(M) 중 적어도 하나를 구동하는 구동 기구(DM)를 형성한다. 구동 기구(DM)에 의한 상대 위치의 조정은 기판(S) 상의 임프린트 재료(IM)와 몰드(M)의 접촉 그리고 경화된 임프린트 재료(경화물의 패턴)로부터 몰드(M)를 분리하는 구동을 포함한다. 구동 기구(DM)에 의한 상대 위치의 조정은 몰드(M) 그리고 기판(S)의 샷 영역을 위치결정하는 구동을 포함한다.
기판 위치결정 기구(SA)는 기판(S)을 보유하는 기판 스테이지(SS) 그리고 기판 스테이지(SS)를 구동함으로써 기판(S)을 구동하는 기판 구동 기구(24)를 포함한다. 기판 스테이지(SS)는 기판(S)을 보유하는 기판 척(21) 그리고 기판 척(21)을 지지하는 테이블(22)을 포함할 수 있다. 기판 스테이지(SS)는 기판(S)의 주위를 포위하는 동면 판(flush plate)(23)을 또한 포함할 수 있다. 동면 판(23)의 표면은 기판(S)의 표면과 거의 동일한 높이를 가질 수 있다. 몰드 위치결정 기구(MA)는 몰드(M)를 보유하는 몰드 척(41) 그리고 몰드 척(41)을 구동함으로써 몰드(M)를 구동하는 몰드 구동 기구(42)를 포함할 수 있다.
기판 위치결정 기구(SA)(기판 구동 기구(24))는 기판(S)을 복수의 축(예를 들어, X-, Y-, 및 θZ-축의 3개의 축, 바람직하게는 X-, Y-, Z-, θX-, θY-, 및 θZ-축의 6개의 축)에 대해 구동하도록 구성될 수 있다. 몰드 구동 기구(MA)(몰드 구동 기구(42))는 몰드(M)를 복수의 축(예를 들어, Z-, θX-, 및 θY-축의 3개의 축, 바람직하게는 X-, Y-, Z-, θX-, θY-, 및 θZ-축의 6개의 축)에 대해 구동하도록 구성될 수 있다.
임프린트 장치(1)는 경화 유닛(90) 및 디스펜서(32)를 포함한다. 경화 유닛(90)은 몰드(M)의 패턴 영역(PR) 그리고 기판(S)의 샷 영역 상의 임프린트 재료(IM)가 접촉되고, 패턴 영역(PR)의 패턴을 형성하는 오목 부분에 임프린트 재료가 충전된 상태에서 임프린트 재료에 경화용 에너지(E)를 조사한다. 디스펜서(32)는 기판(S) 상으로 임프린트 재료(IM)를 공급한다. 디스펜서(32)는 예를 들어, 기판 위치결정 기구(SA)에 의해 기판(S)이 이동되는 상태에서 임프린트 재료(IM)를 토출함으로써 기판(S) 상의 목표 위치에 임프린트 재료(IM)를 배치한다.
임프린트 장치(1)는 기판(S)과 몰드(M) 사이(의 공간)로 가스를 공급하는 가스 공급부(GS)를 또한 포함한다. 이러한 가스는 또한 퍼지 가스 또는 충전 촉진 가스로 지칭될 수 있다. 퍼지 가스로서, 임프린트 재료에 대해 가용성 및 확산성 중 적어도 하나를 갖는 가스, 예를 들어, 헬륨 가스 및 질소 가스 중 적어도 하나가 바람직하다. 가용성 또는 확산성으로 인해, 몰드(M)의 패턴 영역(PR)의 패턴을 형성하는 오목 부분 내의 퍼지 가스는 임프린트 재료(IM) 내로 용해 또는 확산되고, 그에 따라 오목 부분에 임프린트 재료(IM)를 신속하게 충전한다. 대안으로서, 퍼지 가스로서, 응축성 가스(예를 들어, 펜타플루오로프로판(PFP))가 바람직하다. 몰드(M)의 패턴 영역(PR)의 패턴을 형성하는 오목 부분 내의 응축성 가스는 그것이 임프린트 재료(IM)와 접촉될 때에 응축됨으로써 체적이 상당히 감소하고, 그에 의해 오목 부분에 임프린트 재료(IM)를 신속하게 충전한다.
가스 공급부(GS)는 디스펜서(32)와 몰드 위치결정 기구(MA) 사이에 배치되는 가스 공급구(64)를 포함하고, 기판 위치결정 기구(SA)에 의해 기판(S)이 구동되는 상태에서 가스 공급구(64)로부터 기판(S) 상으로 가스를 공급한다. 가스 공급부(GS)는 가스 공급구(64)를 포함하는 복수의 가스 공급구(61 내지 64)를 포함할 수 있고, 복수의 가스 공급구(61 내지 64)는 몰드(M)의 주위에 배치될 수 있다. 가스 공급부(GS)는 가스 공급원(도시되지 않음)과 복수의 가스 공급구(61 내지 64)의 각각 사이에 배치될 수 있고, 복수의 가스 공급구(61 내지 64)로부터 공급되는 가스의 유량을 개별적으로 조정할 수 있는 유량 조정 기구(111 내지 114)를 포함한다. 복수의 가스 공급구(61 내지 64)는 몰드 척(41), 또는 몰드 척(41)에 고정되는 부재에 제공될 수 있거나, 몰드 구동 기구(42), 또는 몰드 구동 기구(42)에 고정되는 부재에 제공될 수 있거나, 몰드 위치결정 기구(MA)와 독립적인 구조체에 제공될 수 있다.
가스 공급부(GS)는 기판 위치결정 기구(SA)에 의해 기판(S)이 구동되는 상태에서 디스펜서(32)와 몰드 위치결정 기구(MA) 사이에 배치된 가스 공급구(64)로부터 기판(S) 상으로 퍼지 가스를 공급한다. 퍼지 가스의 유량은 디스펜서(32)에 의해 임프린트 재료(IM)가 배치된 샷 영역이 몰드(M) 아래로 이동되도록 기판 위치결정 기구(SA)(이후에서 복귀 구동 기구로 지칭됨)에 의해 기판(S)이 구동되는 기간에 감소하기 시작한다는 것을 주목하여야 한다. 이러한 제어에 의해서도, 기판 위치결정 기구(SA)에 의해 기판(S)을 구동함으로써 발생되는 쿠에트 유동(Couette flow)에 의해 임프린트 재료(IM)가 배치된 샷 영역과 몰드(M) 사이로 퍼지 가스가 공급된다. 구동 기간에서의 퍼지 가스의 유량의 감소의 개시에 의해 퍼지 가스 소비량을 감소시키는 것이 가능하다.
임프린트 장치(1)는 몰드 위치결정 기구(MA)의 주위에 배치되는 제2 가스 공급구(70)를 포함하는 제2 가스 공급부(72)를 추가로 포함할 수 있다. 가스 공급구(61 내지 64)는 몰드 위치결정 기구(MA)(몰드(M))와 제2 가스 공급구(70) 사이에 배치될 수 있다. 제2 가스 공급부(72)는 기판(S)과 몰드(M) 사이로의 파티클의 침입을 억제하도록 제2 가스를 토출한다. 제2 가스는 파티클이 제거 또는 감소된 공기와 같은 가스일 수 있다.
도 3a는 제1 실시예에 따른 가스 공급부(GS)의 구성을 개략적으로 도시한다. 도 3a는 가스 공급구(61 내지 63) 및 유량 조정 기구(111 내지 113)를 도시하지 않는다. 그러나, 그것들은 가스 공급구(64) 및 유량 조정 기구(114)와 동일한 구성을 가질 수 있다. 복귀 구동 기간에, 가스 공급구(61 내지 63)로부터의 퍼지 가스의 공급은 보조적으로 또는 가스 공급구(64)로부터의 퍼지 가스의 공급과 동일한 방식으로 제어될 수 있다. 대안으로서, 복귀 구동 기간에, 퍼지 가스는 가스 공급구(61 내지 63)로부터 공급되지 않을 수 있다. 유량 조정 기구(111 내지 114)는 질량 유동 제어기를 포함할 수 있다.
도 3b는 제1 실시예에 따른 하나의 처리 사이클에서의 퍼지 가스의 공급 제어를 도시한다. 도 7은 비교예에 따른 처리 사이클에서의 퍼지 가스의 공급 제어를 도시한다. 도 3b 및 7을 참조하면, 횡축은 시간을 지시하고, 종축은 가스 공급구(64)로부터의 퍼지 가스의 공급량을 지시한다. 도 3b 및 7을 참조하면, 유량(실제의 유량)의 면적은 퍼지 가스 소비량에 상당한다.
일점쇄선에 의해 지시되는 "분리"는 직전의 처리 사이클에서의 몰드(M)와 경화된 임프린트 재료(IM) 사이의 분리를 의미한다. 하나의 처리 사이클은 복수의 샷 영역 중 처리 대상의 샷 영역에 관한 "진행 구동(going driving)", "복귀 구동(return driving)", "임프린트", 및 "분리"를 포함한다. "진행 구동"은 디스펜서(32)가 임프린트 재료(IM)를 도포하기 시작하는 위치로 처리 대상의 샷 영역을 이동시키기 위한 기판 위치결정 기구(SA)에 의한 구동을 의미한다. "복귀 구동"은 몰드(M)의 패턴 영역(PR) 바로 아래의 위치에 처리 대상의 샷 영역을 배치하기 위한 기판 위치결정 기구(SA)에 의한 구동을 의미한다. 이러한 예에서, "복귀 구동"에서, 처리 대상의 샷 영역 상에 디스펜서(32)에 의해 임프린트 재료(IM)가 도포(배치)된다. 그러나, "진행 구동"에서, 처리 대상의 샷 영역 상에 디스펜서(32)에 의해 임프린트 재료(IM)가 도포(배치)될 수 있다. "임프린트"는 몰드(M)의 패턴 영역(PR)과 처리 대상의 샷 영역 상의 임프린트 재료(IM) 사이의 접촉, 패턴 영역(PR)의 오목 부분으로의 임프린트 재료(IM)의 충전, 및 경화 유닛(90)에 의한 임프린트 재료(IM)의 경화를 포함하는 처리를 의미한다. "분리"는 경화된 임프린트 재료(IM)와 몰드(M)의 패턴 영역(PR) 사이의 분리를 의미한다.
퍼지 가스는 몰드(M)와 기판(S)의 처리 대상의 샷 영역 사이에 퍼지 가스를 배치하기 위해 가스 공급구(64)로부터 항상 토출되지 않아도 된다. 기판(S) 상으로의 가스의 공급은 예를 들어, 디스펜서(32)에 의해 임프린트 재료가 배치되어야 하는 샷 영역이 디스펜서(32)에 더 근접하도록 기판 위치결정 기구(SA)에 의한 기판(S)의 구동이 개시된 후에(진행 구동이 개시된 후에) 개시되기만 하면 된다. 이것은 퍼지 가스 소비량의 감소를 가능케 한다.
기판(S) 상으로의 가스의 공급은 몰드(M) 바로 아래의 위치에 처리 대상의 샷 영역을 배치하기 위한 기판 위치결정 기구(SA)에 의한 기판(S)의 구동의 개시 타이밍(복귀 구동의 개시 타이밍)에 개시될 수 있다. 대안으로서, 기판(S) 상으로의 가스의 공급은 디스펜서(32)가 샷 영역으로 임프린트 재료를 공급하기 시작하는 타이밍에 개시될 수 있다. 이들 종류의 제어에 의해, 퍼지 가스 소비량을 추가로 감소시키는 것이 가능하다. 디스펜서(32)에 의해 임프린트 재료(IM)가 배치된 샷 영역이 가스 공급구(64)와 대면하는 타이밍에 기판(S) 상으로의 가스의 공급이 개시되면 퍼지 가스 소비량을 추가로 감소시키는 것이 또한 가능하다. 즉, 기판(S) 상으로의 가스의 공급이 개시되는 타이밍은 복귀 구동의 개시 타이밍일 수 있거나, 개시 타이밍 전에 또는 후에 있을 수 있다.
여기서, 유량 조정 기구(114)에 설정된 유량 그리고 실제의 유량은 일치하지 않고, 예를 들어, 실제의 유량은 유량 조정 기구(114)에 설정된 유량에 대해 시간적인 지연을 갖는다는 것이 고려되어야 한다. 패턴 영역(PR)의 오목 부분으로의 임프린트 재료(IM)의 충전을 촉진하기 위해, 특정 기준 타이밍에 필요한 퍼지 가스의 유량을 Q0으로 지칭하기로 한다는 것을 주목하여야 한다. 기준 타이밍은 임의로 결정될 수 있다. 기준 타이밍이 복귀 구동의 개시 타이밍을 예로서 사용하여 아래에서 설명될 것이다.
도 7에 도시된 비교예에서, 기준 타이밍인 복귀 구동의 개시 타이밍에 퍼지 가스의 유량이 Q0에 도달하도록 퍼지 가스의 유량을 제어하기 위해, 복귀 구동의 개시 타이밍보다 이른 타이밍에 가스의 공급(토출)이 개시되어야 한다. 따라서, 교차해칭된 부분의 면적에 상당하는 퍼지 가스 소비량은 유량 조정 기구(114)에 설정된 유량에 대한 실제의 유량의 시간적인 지연에 의해 유발되는 부가적인 소비량이다. 유량 조정 기구(114)에 설정된 유량에 대한 실제의 유량의 시간적인 지연이 없으면, 퍼지 가스 소비량은 단일-해칭된 부분의 면적에 상당하는 소비량까지 감소된다.
제1 실시예에서, 유량 조정 기구(114)의 설정 유량은 복귀 구동의 개시 타이밍에 퍼지 가스의 유량이 Q0에 도달하도록 기준 타이밍의 예로서의 복귀 구동의 개시 타이밍보다 이른 타이밍에 Q0보다 큰 제1 설정 유량(Q1a)으로 된다. 또한, 제1 실시예에서, 복귀 구동이 수행되는 기간에, 유량 조정 기구(114)의 설정 유량은 Q0 및 Q1a보다 작은 제2 설정 유량(Q2a)으로 된다. 유량 조정 기구(114)의 설정 유량이 Q1a로부터 Q2a로 변경되는 타이밍은 디스펜서(32)가 임프린트 재료를 공급하는 기간 내에 있을 수 있거나 그 기간 후에 있을 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 유량 조정 기구(114)의 설정 유량은 유량 조정 기구(114)에 설정되고 도 3b에서 흑색 실선에 의해 지시되는 유량이다. 유량 조정 기구(114)가 질량 유동 제어기를 포함하면, 설정 유량은 질량 유동 제어기에 대한 유량 지령치일 수 있다. 가스 공급구(64)로부터 실제로 공급되는 유량(실제의 유량)은 도 3b에서 두꺼운 회색 실선에 의해 지시된다.
가스 공급부(GS)에 의해 기판(S) 상으로 공급되는 퍼지 가스의 유량은 디스펜서(32)에 의해 임프린트 재료가 배치된 샷 영역이 몰드(M) 아래로 이동되도록 기판 위치결정 기구(SA)에 의해 기판(S)이 구동되는 기간에 감소하기 시작한다. 이어서, 퍼지 가스의 유량은 그 기간에 Q0보다 작은 Q2a까지 감소한다. 이것은 퍼지 가스 소비량을 감소시키는 것을 가능케 한다. 실제의 유량이 Q0까지 도달하는 데 요구되는 시간은 Q1a를 Q0보다 큰 수치로 설정함으로써 단축될 수 있다. 이것이 또한 퍼지 가스 소비량을 감소시키는 것을 가능케 한다.
도 3b 및 3c의 예에서, 기판(S) 상으로 공급되는 가스의 유량은 임프린트 재료가 배치된 샷 영역이 몰드(M) 아래로 이동되도록 기판 위치결정 기구(SA)에 의해 기판(S)이 구동되는 기간에 증가하고, 이어서 감소한다. 더욱이, 도 3b 및 3c의 예에서, 기판(S) 상으로 공급되는 가스의 유량은 임프린트 재료가 배치된 샷 영역이 몰드(M) 아래로 이동되도록 기판 위치결정 기구(SA)에 의해 기판(S)이 구동되는 기간에 증가하고, 이어서 감소하고, 이어서 일정해진다.
상술한 제어에서, 몰드(M)와 기판(S)의 샷 영역 사이의 퍼지 가스의 농도가 도 7에 도시된 비교예에서의 농도와 동일하다는 것이 확인된다. 퍼지 가스 소비량이 도 7에 도시된 비교예에서의 퍼지 가스 소비량에 비해 감소된다는 것이 또한 확인된다.
도 3c에 도시된 바와 같이, Q2a는 0일 수 있다. 이러한 경우에, 퍼지 가스의 실제의 유량은 복귀 구동 기간 중에 0일 수 있다. 가스 공급구(64)로부터 토출되는 퍼지 가스는 기판(S) 상에 존재하고, 그에 따라 기판(S)의 이동과 함께 몰드(M) 아래의 위치로 이동한다.
복귀 구동 후에, 임프린팅이 개시된다. 상술한 바와 같이, 임프린팅은 몰드(M)의 패턴 영역(PR)과 처리 대상의 샷 영역 상의 임프린트 재료(IM) 사이의 접촉, 패턴 영역(PR)의 오목 부분으로의 임프린트 재료(IM)의 충전, 및 경화 유닛(90)에 의한 임프린트 재료(IM)의 경화를 포함한다. 기판(S)과 몰드(M) 사이의 거리는 몰드(M)의 패턴 영역(PR)과 임프린트 재료(IM) 사이의 접촉에 의해 점점 더 작아진다. 따라서, 기판(S)과 몰드(M) 사이의 퍼지 가스의 농도가 상승 또는 유지된다. 이러한 상태에서 가스 공급구(64)로부터 퍼지 가스를 공급함으로써 기판(S)과 몰드(M) 사이의 퍼지 가스의 농도를 제어하는 것은 어렵다. 따라서, 임프린트 기간에, 유량 조정 기구(114)의 설정 유량이 Q2a보다 작은 Q3a로 변경될 수 있다. Q3a는 예를 들어, 0일 수 있다. 가스 공급부(GS)는 몰드(M)와 경화된 임프린트 재료 사이의 분리가 완료되기 전에 기판(S) 상으로의 가스의 공급을 정지하도록 구성될 수 있다.
Q1a, Q2a, 및 Q3a의 수치는 기판(S) 상의 처리 대상의 샷 영역의 위치, 프로세스 조건 등에 따라 조정될 수 있다. 따라서, 퍼지 가스의 설정 유량은 기판(S) 상에서의 처리 대상의 샷 영역의 위치에 따라 변경될 수 있다. 임프린트 장치(1)는 사용자 인터페이스를 형성하는 콘솔과 같은 단말기를 포함할 수 있고, 단말기는 퍼지 가스의 설정 유량으로서 디폴트 설정 유량을 제공할 수 있다. 사용자는 디폴트 설정 유량을 기준으로 하여 더 바람직한 설정 유량을 결정할 수 있다.
Q1a, Q2a, 및 Q3a의 수치는 임프린트 장치(1)에서 하나 또는 복수의 기판에 의해 형성되는 로트(lot)의 처리를 제어하는 레시피 파일(제어 정보 파일)에 의해 설정될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 임프린트 장치(1)가 도 4a 및 4b를 참조하여 아래에서 설명될 것이다. 제2 실시예로서 언급되지 않는 사항은 제1 실시예에 따를 수 있다. 도 4a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 임프린트 장치(1)에서의 가스 공급부(GS)의 구성을 도시한다. 도 4b는 제2 실시예에 따른 하나의 처리 사이클에서의 퍼지 가스의 공급 제어를 도시한다. 도 4b에서의 표기 방법은 도 3b에서의 표기 방법에 따른다는 것을 주목하여야 한다. 도 4a는 가스 공급구(61 내지 63) 및 유량 조정 기구(111 내지 113)를 도시하지 않는다. 그러나, 그것들은 가스 공급구(64) 및 유량 조정 기구(114)와 동일한 구성을 가질 수 있다. 구동 기간에, 가스 공급구(61 내지 63)로부터의 퍼지 가스의 공급은 보조적으로 또는 가스 공급구(64)로부터의 퍼지 가스의 공급과 동일한 방식으로 제어될 수 있다. 대안으로서, 구동 기간에, 퍼지 가스는 가스 공급구(61 내지 63)로부터 공급되지 않을 수 있다.
제2 실시예의 가스 공급부(GS)는 가스 공급원과 가스 공급구(64) 사이에 배치되는 유량 조정 기구(114)를 포함한다. 유량 조정 기구(114)는 가스 공급구(64)와 가스 공급원 사이에 배치되는 유량 조정기(119) 및 개폐 밸브(124), 및 유량 조정기(119) 및 개폐 밸브(124)를 제어하는 제어기(130)를 포함할 수 있다. 제어기(130)는 유량 조정 기구(111 내지 114)에서 공유될 수 있다. 유량 조정기(119)는 유량 조정기(119)를 통과하는 퍼지 가스의 유량의 피드백 제어를, 제어기(130)로부터 송신되는 유량 지령치에 기초하여, 수행하도록 구성된다. 유량 조정기(119)는 예를 들어, 질량 유동 제어기를 포함할 수 있다. 유량 조정기(119)는 도 4a에 도시된 바와 같이 개폐 밸브(124)와 가스 공급구(64) 사이에 배치될 수 있거나 가스 공급원과 개폐 밸브(124) 사이에 배치될 수 있다.
제2 실시예에서, 제어기(130)는 개폐 밸브(124)가 폐쇄 상태에 있는 기간에, 기준 타이밍의 예로서의 복귀 구동의 개시 타이밍보다 이른, 제1 타이밍에 유량 조정기(119)에 부여되는 유량 지령치를 0으로부터 제1 지령치(Q2b)로 변경한다. 제1 지령치(Q2b)는 Q0보다 작고 0보다 크다. 후속적으로, 제어기(130)는 복귀 구동의 개시 타이밍보다 이르지만 제1 타이밍보다 느린 제2 타이밍에 개폐 밸브(124)를 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 변경한다. 즉, 제어기(130)는 개폐 밸브(124)를 폐쇄 상태로 설정하고, 유량 조정기(119)에 대한 유량 지령치를 제1 지령치(Q2b)로 설정하고, 이어서 제어기(130)는 개폐 밸브(124)를 개방 상태로 설정한다. 결국, 가스 공급부(GS)에 의해 기판(S) 상으로 공급되는 퍼지 가스의 유량은 임프린트 재료가 배치된 샷 영역이 몰드(M) 아래로 이동되도록 기판 위치결정 기구(SA)에 의해 기판(S)이 구동되는 기간에 Q1b까지 증가하고, 이어서 감소한다.
상술한 것과 같은 퍼지 가스의 유량을 변화시키는 원리가 아래에서 설명될 것이다. 상술한 바와 같이, 유량 조정기(119)는 유량 조정기(119)를 통과하는 퍼지 가스의 유량의 피드백 제어를, 제어기(130)로부터 송신되는 유량 지령치에 기초하여, 수행하도록 구성된다. 따라서, 유량 조정기(119)는 유량 조정기(119)를 통과하는 퍼지 가스의 유량이 유량 지령치로서의 제1 지령치(Q2b)와 일치하도록 유량 조정기(119)의 밸브의 개도율의 피드백 제어를 수행한다. 그러나, 이러한 상태에서, 개폐 밸브(124)는 폐쇄 상태로 설정되어 있고, 그에 따라 유량 조정기(119)를 통과하는 퍼지 가스의 유량은 0으로 유지된다. 따라서, 유량 조정기(119)의 밸브의 개도율은 최대 개도율로 조정된다.
이어서, 유량 조정기(119)의 밸브의 개도율이 최대에 있는 상태에서 개폐 밸브(124)가 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 변경된다. 결국, 유량 조정기(119)를 통과하는 퍼지 가스의 유량은 Q2b를 넘어 Q1b까지 오버슈팅된다. Q2b는 Q0보다 클 수 있다. 후속적으로, 유량 조정기(119)의 피드백 제어는 정확하게 기능하고, 유량 조정기(119)를 통해 유동하는 퍼지 가스의 유량은 제1 지령치(Q2b)로 수렴할 수 있다.
따라서, 제2 실시예에서도, 가스 공급부(GS)에 의해 기판(S) 상으로 공급되는 퍼지 가스의 유량은 임프린트 재료가 배치된 샷 영역이 몰드(M) 아래로 이동되도록 기판 위치결정 기구(SA)에 의해 기판(S)이 구동되는 기간에 감소하기 시작한다.
도 4b의 예에서, 기판(S) 상으로 공급되는 가스의 유량은 임프린트 재료가 배치된 샷 영역이 몰드(M) 아래로 이동되도록 기판 위치결정 기구(SA)에 의해 기판(S)이 구동되는 기간에 증가하고, 이어서 감소한다. 더욱이, 도 4b의 예에서, 기판(S) 상으로 공급되는 가스의 유량은 임프린트 재료가 배치된 샷 영역이 몰드(M) 아래로 이동되도록 기판 위치결정 기구(SA)에 의해 기판(S)이 구동되는 기간에 증가하고, 이어서 감소하고, 이어서 일정해진다.
유량 조정기(119)에 대한 유량 지령치가 Q2b로 변경되는 타이밍은 진행 구동의 기간 내에 있는 것으로 한정되지 않고, 예를 들어, 직전의 처리 사이클에서 몰드(M) 그리고 경화된 임프린트 재료(IM)가 서로로부터 분리되는 기간 내에 있을 수 있다.
개폐 밸브(124)가 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 변경되는 타이밍은 진행 구동의 기간 내에 있는 것으로 한정되지 않고, 예를 들어, 복귀 구동의 개시 타이밍 후에 그리고 처리 대상의 샷 영역이 몰드(M)와 대면하는 타이밍 전에 있을 수 있다. 개폐 밸브(124)를 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 변환하는 데 요구되는 시간은 일반적으로 유량 조정기(119)의 개도율을 변경하는 데 요구되는 시간보다 짧다. 따라서, 제2 실시예는 유량의 상승을 고속화하는 데 있어서 제1 실시예보다 유리하다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 임프린트 장치(1)가 도 5a 및 5b를 참조하여 아래에서 설명될 것이다. 제3 실시예로서 언급되지 않는 사항은 제2 실시예에 따를 수 있다. 도 5a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 임프린트 장치(1)에서의 가스 공급부(GS)의 구성을 도시한다. 도 5b는 제3 실시예에 따른 하나의 처리 사이클에서의 퍼지 가스의 공급 제어를 도시한다. 도 5b에서의 표기 방법은 도 3b에서의 표기 방법에 따른다는 것을 주목하여야 한다. 도 5a는 가스 공급구(61 내지 63) 및 유량 조정 기구(111 내지 113)를 도시하지 않는다. 그러나, 그것들은 가스 공급구(64) 및 유량 조정 기구(114)와 동일한 구성을 가질 수 있다. 구동 기간에, 가스 공급구(61 내지 63)로부터의 퍼지 가스의 공급은 보조적으로 또는 가스 공급구(64)로부터의 퍼지 가스의 공급과 동일한 방식으로 제어될 수 있다. 대안으로서, 구동 기간에, 퍼지 가스는 가스 공급구(61 내지 63)로부터 공급되지 않을 수 있다.
제3 실시예의 가스 공급부(GS)는 가스 공급원과 가스 공급구(64) 사이에 배치되는 유량 조정 기구(114)를 포함한다. 유량 조정 기구(114)는 유량 조정기(119), 개폐 밸브(124), 및 제어기(130)에 추가하여 유량 제한 밸브(134)를 포함한다. 유량 제한 밸브(134)는 가스 공급원과 가스 공급구(64) 사이의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 유량 제한 밸브(134)는 가스 공급부(GS)에 의해 기판(S) 상으로 공급되는 가스의 유량의 최대치를 제한한다. 제3 실시예의 유량 조정 기구(114)는 제2 실시예의 유량 조정 기구(114)에 유량 제한 밸브(134)를 추가함으로써 획득되는 구성을 갖는다.
제3 실시예에서, 제어기(130)는 개폐 밸브(124)가 폐쇄 상태에 있는 기간에, 기준 타이밍의 예로서의 복귀 구동의 개시 타이밍보다 이른 제1 타이밍에 유량 조정기(119)에 제공되는 유량 지령치를 0으로부터 제1 지령치(Q2c)로 변경한다. 제1 지령치(Q2c)는 Q0보다 작고 0보다 크다. 후속적으로, 제어기(130)는 복귀 구동의 개시 타이밍보다 이르지만 제1 타이밍보다 느린 제2 타이밍에 개폐 밸브(124)를 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 변경한다. 즉, 제어기(130)는 개폐 밸브(124)를 폐쇄 상태로 설정하고, 유량 조정기(119)에 대한 유량 지령치를 제1 지령치(Q2c)로 설정하고, 이어서 제어기(130)는 개폐 밸브(124)를 개방 상태로 설정한다. 결국, 가스 공급부(GS)에 의해 기판(S) 상으로 공급되는 퍼지 가스의 유량은 임프린트 재료가 배치된 샷 영역이 몰드(M) 아래로 이동되도록 기판 위치결정 기구(SA)에 의해 기판(S)이 구동되는 기간에 Q1c까지 증가하고, 이어서 감소한다. Q1c는 제2 실시예에서의 Q1b보다 작고, 유량 제한 밸브(134)에 설정된 개도율에 의해 결정된다. 즉, 유량 조정기(119)를 통과하는 퍼지 가스의 유량이 Q2c(및 Q0)를 넘어 오버슈팅될 때에, 유량 제한 밸브(134)는 유량의 최대치를 Q1b보다 작은 Q1c로 제한한다.
제3 실시예에서도, 가스 공급부(GS)에 의해 기판(S) 상으로 공급되는 퍼지 가스의 유량은 임프린트 재료가 배치된 샷 영역이 몰드(M) 아래로 이동되도록 기판 위치결정 기구(SA)에 의해 기판(S)이 구동되는 기간에 감소하기 시작한다.
도 5b의 예에서, 기판(S) 상으로 공급되는 가스의 유량은 임프린트 재료가 배치된 샷 영역이 몰드(M) 아래로 이동되도록 기판 위치결정 기구(SA)에 의해 기판(S)이 구동되는 기간에 증가하고, 이어서 감소한다. 더욱이, 도 5b의 예에서, 기판(S) 상으로 공급되는 가스의 유량은 임프린트 재료가 배치된 샷 영역이 몰드(M) 아래로 이동되도록 기판 위치결정 기구(SA)에 의해 기판(S)이 구동되는 기간에 증가하고, 이어서 감소하고, 이어서 일정해진다.
유량 제한 밸브(134)의 개도율은 예를 들어, 유량 조정기(119)의 개도율이 최대로 설정된 상태에서 유량 조정기(119)를 통과하는 퍼지 가스가 Q1c로 되도록 조정될 수 있다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 임프린트 장치(1)가 도 6a 및 6b를 참조하여 아래에서 설명될 것이다. 제4 실시예로서 언급되지 않는 사항은 제1 내지 제3 실시예에 따를 수 있다. 도 6a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 임프린트 장치(1)에서의 가스 공급부(GS)의 구성을 도시한다. 도 6b는 제4 실시예에 따른 하나의 처리 사이클에서의 퍼지 가스의 공급 제어를 도시한다. 도 6b에서의 표기 방법은 도 3b에서의 표기 방법에 따른다는 것을 주목하여야 한다. 도 6a는 가스 공급구(61 내지 63) 및 유량 조정 기구(111 내지 113)를 도시하지 않는다. 그러나, 그것들은 가스 공급구(64) 및 유량 조정 기구(114)와 동일한 구성을 가질 수 있다. 구동 기간에, 가스 공급구(61 내지 63)로부터의 퍼지 가스의 공급은 보조적으로 또는 가스 공급구(64)로부터의 퍼지 가스의 공급과 동일한 방식으로 제어될 수 있다. 대안으로서, 구동 기간에, 퍼지 가스는 가스 공급구(61 내지 63)로부터 공급되지 않을 수 있다.
제4 실시예의 가스 공급부(GS)는 가스 공급원과 가스 공급구(64) 사이에 배치되는 유량 조정 기구(114)를 포함한다. 유량 조정 기구(114)는 개폐 밸브(124), 압력 조정기(144), 및 제어기(130)를 포함할 수 있다. 개폐 밸브(124)는 가스 공급구(64)와 가스 공급원 사이에 배치된다. 압력 조정기(144)는 개폐 밸브(124)와 가스 공급원 사이에 배치된다. 제어기(130)는 압력 조정기(144) 및 개폐 밸브(124)를 제어한다. 제어기(130)는 유량 조정 기구(111 내지 114)에서 공유될 수 있다. 압력 조정기(144)는 압력 조정기(144) 및 개폐 밸브(124)를 연결하는 연결로(150)의 압력을 조정하도록 구성된다.
제4 실시예에서, 제어기(130)는 개폐 밸브(124)가 폐쇄 상태에 있는 기간에 기준 타이밍(여기서, 복귀 구동의 개시 타이밍)보다 이른 제1 타이밍에 퍼지 가스의 유량이 Q2a, Q2b, 및 Q2c에 상당하는 유량(Q2d)으로 되도록 압력 조정기(144)에 부여되는 압력 지령치를 변경한다. 유량(Q2d)은 Q0보다 작고 0보다 크다.
후속적으로, 제어기(130)는 복귀 구동의 개시 타이밍보다 이르지만 제1 타이밍보다 느린 제2 타이밍에 개폐 밸브(124)를 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 변경한다. 즉, 제어기(130)는 개폐 밸브(124)를 폐쇄 상태로 설정하고, 압력 조정기(144)는 연결로(150)의 압력을 조정하고, 제어기(130)는 개폐 밸브(124)를 개방 상태로 설정한다. 결국, 가스 공급부(GS)에 의해 기판(S) 상으로 공급되는 퍼지 가스의 유량은 임프린트 재료가 배치된 샷 영역이 몰드(M) 아래로 이동되도록 기판 위치결정 기구(SA)에 의해 기판(S)이 구동되는 기간에 Q1d까지 증가하고, 이어서 감소한다.
일반적으로, 압력 조정기는 유량 조정기보다 단순한 구성을 갖고, 비싸지 않다. 따라서, 제4 실시예는 구조를 단순화하고 비용을 감소시키는 데 유리하다.
임프린트 장치를 사용하여 형성되는 경화물의 패턴은 다양한 물품 중 적어도 일부에 항구적으로 사용되거나 다양한 물품을 제조하는 데 일시적으로 사용된다. 물품은 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 및 몰드를 포함한다. 전기 회로 소자의 예는 DRAM, SRAM, 플래시 메모리, 또는 MRAM과 같은 휘발성 또는 비휘발성 반도체 메모리 그리고 LSI, CCD, 이미지 센서, 또는 FPGA와 같은 반도체 소자이다. 몰드의 예는 임프린팅 몰드이다.
경화물의 패턴은 상술한 물품 중 일부의 구성 부재로서 그대로 사용되거나 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 레지스트 마스크는 기판의 가공 단계에서 식각, 이온 주입 등이 수행된 후에 제거된다.
임프린트 장치에 의해 기판 상에 패턴을 형성하고, 패턴이 형성된 기판을 처리하고, 처리가 수행된 기판으로부터 물품을 제조하는 물품 제조 방법이 다음에 설명될 것이다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 표면 상에 형성되는 절연체 등의 피가공 재료(2z)를 갖는 실리콘 웨이퍼와 같은 기판(1z)이 준비되고, 이어서 임프린트 재료(3z)가 잉크젯 방법 등에 의해 피가공 재료(2z)의 표면 상으로 부여된다. 복수의 액적으로 형성된 임프린트 재료(3z)가 기판 상으로 부여된 상태가 여기서 도시된다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 3-차원 패턴이 형성된 임프린팅 몰드(4z)의 측면이 기판 상의 임프린트 재료(3z)와 대면한다. 도 8c에 도시된 바와 같이, 몰드(4z) 그리고 임프린트 재료(3z)가 부여되는 기판(1z)이 서로 접촉되고, 압력이 가해진다. 몰드(4z)와 피가공 재료(2z) 사이의 간극에는 임프린트 재료(3z)가 충전된다. 이러한 상태에서 임프린트 재료(3z)에 몰드(4z)를 통해 경화용 에너지로서의 광이 조사될 때에, 임프린트 재료(3z)가 경화된다.
도 8d에 도시된 바와 같이, 임프린트 재료(3z)의 경화물의 패턴은 임프린트 재료(3z)를 경화시킨 후에 몰드(4z) 및 기판(1z)을 서로 분리함으로써 기판(1z) 상에 형성된다. 이러한 경화물의 패턴은 몰드의 오목 부분이 경화물의 볼록 부분에 대응하고, 몰드의 볼록 부분이 경화물의 오목 부분에 대응하도록 구성되는 형상을 갖는다. 즉, 몰드(4z)의 3-차원 패턴이 임프린트 재료(3z)로 전사된다.
도 8e에 도시된 바와 같이, 피가공 재료(2z)의 표면 중에서, 경화물이 없는 부분 또는 경화물이 얇게 남은 부분이 내식각성 마스크로서 경화물의 패턴을 사용하여 식각을 수행함으로써 제거되어 트렌치(5z)를 형성한다. 도 8f에 도시된 바와 같이, 피가공 재료(2z)의 표면 내에 형성된 트렌치(5z)를 갖는 물품이 경화물의 패턴을 제거함으로써 획득될 수 있다. 경화물의 패턴이 여기서 제거된다. 그러나, 경화물의 패턴은 가공 후에 그것을 제거하지 않으면, 예를 들어, 반도체 소자 등 내에 포함되는 층간 절연막, 즉, 물품의 구성 부재로서 사용될 수 있다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 성형 장치가 도 9a 내지 9d를 참조하여 아래에서 설명될 것이다. 제1 내지 제4 실시예의 각각은 본 발명에 따른 성형 장치가 몰드(템플릿)의 패턴을 기판으로 전사하는 처리에 적용되는 예를 예시한다. 제5 실시예는 본 발명에 따른 성형 장치가 평탄화 처리에 적용되는 예를 예시한다. 제5 실시예에 사용되는 몰드(평면 템플릿)는 패턴을 포함하지 않는다. 기판 상의 하지 패턴은 이전의 공정에 의해 형성된 패턴으로 인해 3-차원 프로파일을 갖는다. 특히 근년에 들어, 메모리 소자의 다층 구조화의 증가에 따라, 프로세스가 수행된 기판은 약 100 ㎚의 단차를 나타내게 되었다. 전체 기판의 완만한 워핑에 의해 유발되는 단차는 포토리소그래피 공정에 사용되는 스캔 노광 장치의 포커스 추종 기능에 의해 처리될 수 있다. 그러나, 스캔 노광 장치의 노광 슬릿 면적 내에 들어가는 미세 피치를 갖는 3-차원 패턴은 스캔 노광 장치의 DOF(Depth Of Focus)(초점 심도)를 소비할 것이다.
기판 상의 하지 패턴을 평활화하는 방법으로서, SOC(Spin On Carbon)(스핀 온 카본) 및 CMP(Chemical Mechanical Polishing)(화학 기계 연마)와 같이 평탄화 층을 형성하는 방법이 있다. 그러나, 기존의 기술은 3-차원 패턴 억제율이 도 9a에서의 고립 패턴 영역(A) 및 반복 고밀(라인 및 스페이스 밀집) 패턴 영역(B) 사이의 경계 부분에서 40% 내지 70%이기 때문에 그것이 충분한 평탄화 성능을 획득할 수 없다는 점에서 문제가 있다. 따라서, 다층화에 의해 유발되는 하지 패턴의 3-차원 패턴 단차는 미래에 더 증가하는 경향이 있다.
이러한 문제에 대한 해결책으로서, 미국 특허 제9415418호는 잉크젯 디스펜서에 의해 평탄화 층으로 되어야 하는 레지스트를 도포하고 평면 템플릿에 의해 도포된 레지스트를 임프린팅함으로써 연속막을 형성하는 방법을 제안한다. 또한, 미국 특허 제8394282호는 웨이퍼 측의 토포그래피 계측 결과를 잉크젯 디스펜서에 의한 코팅을 위해 설계되어야 하는 각각의 위치의 농담 정보에 반영하는 방법을 제안한다.
제5 실시예에서, 본 발명은 특히 미리 도포된 미경화 조성물(레지스트) 상으로 평면 템플릿을 압박함으로써 기판 표면 상의 국소 평탄화를 수행하는 평탄화 장치에 적용된다.
도 9a는 평탄화 전의 기판(웨이퍼)을 도시한다. 도면 부호 A는 고립 패턴 영역, 즉, 볼록 패턴 부분의 면적이 작은 영역을 개략적으로 도시하고, 도면 부호 B는 밀집 영역, 여기서, 볼록 패턴 부분에 의해 점유되는 면적과 오목 패턴 부분에 의해 점유되는 면적의 비가 1:1인 영역을 개략적으로 도시한다. 고립 패턴 영역(A) 및 밀집 영역(B)의 평균 높이의 수치는 볼록 부분에 의해 점유되는 비율에 따라 변화된다.
도 9b는 평탄화 층을 형성하여야 하는 조성물(레지스트)이 기판 상에 도포된 상태를 개략적으로 도시한다. 조성물은 예를 들어, 미국 특허 제9415418호에 기재된 것과 같은 잉크젯 디스펜서를 사용함으로써, 스핀 코터를 사용함으로써, 또는 또 다른 방법에 따라 기판 상에 도포될 수 있다. 도 9c는 평면 템플릿이 기판 상의 조성물(레지스트)에 압박되고, 그러한 상태에서 조성물에 경화용 에너지를 조사함으로써 조성물이 경화되는 공정을 개략적으로 도시한다. 평면 템플릿은 예를 들어, 경화용 에너지로서의 자외선을 투과하는 유리 또는 석영으로부터 형성될 수 있다. 평면 템플릿은 전체 기판의 완만한 오목-볼록 부분에 대한 기판 표면의 프로파일에 따라 변형된다.
도 9d는 평면 템플릿이 경화된 조성물로부터 분리된 상태를 개략적으로 도시한다. 제5 실시예가 또한 기판과 몰드 사이로 공급되어야 하는 가스의 사용량을 감소시키는 데 유리하다. 제5 실시예의 성형 장치는 도 1에 도시된 임프린트 장치(1)와 동일한 구성을 가질 수 있다. 그러나, 성형 장치는 기판과 몰드 사이의 위치결정에 관하여 높은 정확도를 가질 것이 요구되지 않기 때문에, 더 단순한 구성을 채용할 수 있다. 도 1을 참조하여 설명하면, 성형 장치는 기판(S)을 위치결정하는 기판 위치결정 기구(SA), 몰드(M)를 위치결정하는 몰드 위치결정 기구(MA), 및 기판(S)(또는 기판(S)의 샷 영역) 상에 조성물을 배치하는 디스펜서(32)를 포함할 수 있다. 성형 장치는 가스 공급부(GS)를 또한 포함할 수 있다. 가스 공급부(GS)는 디스펜서(32)와 몰드 위치결정 기구(MA) 사이에 배치되는 가스 공급구를 포함할 수 있고, 기판 위치결정 기구(SA)에 의해 기판(S)이 구동되는 상태에서 가스 공급구로부터 기판(S) 상으로 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급부(GS) 의해 기판(S) 상으로 공급되는 가스의 유량은 디스펜서(32)에 의해 조성물이 배치된 기판(S)(또는 기판(S)의 샷 영역)이 몰드(M) 아래로 이동되도록 기판 위치결정 기구(SA)에 의해 기판(S)이 구동되는 기간에 감소하기 시작할 수 있다.
상술한 성형 장치를 사용함으로써 물품을 제조하는 물품 제조 방법은 성형 장치를 사용함으로써 기판 상에 조성물의 경화물을 형성하는 단계 그리고 상기 형성 단계에서 경화물이 형성된 기판을 위한 처리를 수행하는 단계를 포함하고, 상기 처리가 수행된 기판으로부터 물품을 제조한다.
본 발명이 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예로 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 하기의 청구범위의 범주는 모든 그러한 변형 그리고 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓은 해석과 일치되어야 한다.

Claims (13)

  1. 몰드를 사용함으로써 기판 상에서 조성물을 성형하는 성형 장치로서,
    상기 기판을 위치결정하도록 구성되는 기판 위치결정 기구;
    상기 몰드를 위치결정하도록 구성되는 몰드 위치결정 기구;
    상기 기판의 샷 영역 상에 상기 조성물을 배치하도록 구성되는 디스펜서; 및
    상기 디스펜서와 상기 몰드 위치결정 기구 사이에 배치되는 가스 공급구를 포함하고, 상기 기판 위치결정 기구에 의해 상기 기판이 구동되는 상태에서 상기 가스 공급구로부터 상기 기판 상으로 가스를 공급하도록 구성되는 가스 공급부
    를 포함하고,
    상기 가스 공급부는 상기 디스펜서에 의해 상기 조성물이 배치되어야 하는 샷 영역이 상기 몰드 아래의 위치로부터 멀어지게 이동되도록 상기 기판 위치결정 기구에 의해 상기 기판이 구동되는 기간에 상기 기판 상으로 상기 가스를 공급하기 시작하고,
    상기 가스 공급부에 의해 상기 기판 상으로 공급되는 상기 가스의 유량은 상기 디스펜서에 의해 상기 조성물이 배치된 상기 샷 영역이 상기 몰드 아래로 이동되도록 상기 기판 위치결정 기구에 의해 상기 기판이 구동되는 기간에 감소하기 시작하는, 성형 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스 공급부에 의해 상기 기판 상으로 공급되는 상기 가스의 상기 유량은 상기 디스펜서에 의해 상기 조성물이 배치된 상기 샷 영역이 상기 몰드 아래로 이동되도록 상기 기판 위치결정 기구에 의해 상기 기판이 구동되는 상기 기간에 증가하고, 이어서 감소하는, 성형 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가스 공급부에 의해 상기 기판 상으로 공급되는 상기 가스의 상기 유량은 상기 디스펜서에 의해 상기 조성물이 배치된 상기 샷 영역이 상기 몰드 아래로 이동되도록 상기 기판 위치결정 기구에 의해 상기 기판이 구동되는 상기 기간에 증가하고, 이어서 감소하고, 이어서 일정해지는, 성형 장치.
  4. 몰드를 사용함으로써 기판 상에서 조성물을 성형하는 성형 장치로서,
    상기 기판을 위치결정하도록 구성되는 기판 위치결정 기구;
    상기 몰드를 위치결정하도록 구성되는 몰드 위치결정 기구;
    상기 기판의 샷 영역 상에 상기 조성물을 배치하도록 구성되는 디스펜서; 및
    상기 디스펜서와 상기 몰드 위치결정 기구 사이에 배치되는 가스 공급구를 포함하고, 상기 기판 위치결정 기구에 의해 상기 기판이 구동되는 상태에서 상기 가스 공급구로부터 상기 기판 상으로 가스를 공급하도록 구성되는 가스 공급부
    를 포함하고,
    상기 가스 공급부에 의해 상기 기판 상으로 공급되는 상기 가스의 유량은 상기 디스펜서에 의해 상기 조성물이 배치된 상기 샷 영역이 상기 몰드 아래로 이동되도록 상기 기판 위치결정 기구에 의해 상기 기판이 구동되는 기간에 증가하고, 이어서 감소하며,
    상기 가스 공급부는 상기 가스 공급구와 가스 공급원 사이에 배치되는 유량 조정기, 상기 가스 공급구와 상기 가스 공급원 사이에 배치되는 개폐 밸브, 및 상기 유량 조정기 및 상기 개폐 밸브를 제어하도록 구성되는 제어기를 포함하고,
    상기 유량 조정기는 상기 유량 조정기를 통과하는 가스의 유량의 피드백 제어를, 상기 제어기로부터 송신되는 유량 지령치에 기초하여, 수행하도록 구성되고,
    상기 제어기는 상기 개폐 밸브를 폐쇄 상태로 설정하고, 상기 유량 지령치를 0보다 큰 제1 지령치로 설정하고, 이어서 상기 개폐 밸브를 개방 상태로 설정함으로써, 상기 기간에, 상기 가스 공급부에 의해 상기 기판 상으로 공급되는 상기 가스의 상기 유량을 증가시키고, 이어서 상기 유량을 감소시키는,
    성형 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 가스 공급부는 상기 가스 공급부에 의해 상기 기판 상으로 공급되는 상기 가스의 상기 유량의 최대치를 제한하도록 구성되는 유량 제한 밸브를 추가로 포함하는, 성형 장치.
  6. 몰드를 사용함으로써 기판 상에서 조성물을 성형하는 성형 장치로서,
    상기 기판을 위치결정하도록 구성되는 기판 위치결정 기구;
    상기 몰드를 위치결정하도록 구성되는 몰드 위치결정 기구;
    상기 기판의 샷 영역 상에 상기 조성물을 배치하도록 구성되는 디스펜서; 및
    상기 디스펜서와 상기 몰드 위치결정 기구 사이에 배치되는 가스 공급구를 포함하고, 상기 기판 위치결정 기구에 의해 상기 기판이 구동되는 상태에서 상기 가스 공급구로부터 상기 기판 상으로 가스를 공급하도록 구성되는 가스 공급부
    를 포함하고,
    상기 가스 공급부에 의해 상기 기판 상으로 공급되는 상기 가스의 유량은 상기 디스펜서에 의해 상기 조성물이 배치된 상기 샷 영역이 상기 몰드 아래로 이동되도록 상기 기판 위치결정 기구에 의해 상기 기판이 구동되는 기간에 증가하고, 이어서 감소하며,
    상기 가스 공급부는 상기 가스 공급구와 가스 공급원 사이에 배치되는 개폐 밸브, 및 상기 개폐 밸브와 상기 가스 공급원 사이에 배치되는 압력 조정기를 포함하고,
    상기 압력 조정기는 상기 압력 조정기 및 상기 개폐 밸브를 연결하도록 구성되는 연결로의 압력을 조정하도록 구성되고,
    상기 가스 공급부에 의해 상기 기판 상으로 공급되는 상기 가스의 상기 유량은 상기 개폐 밸브를 폐쇄 상태로 설정하고, 상기 압력 조정기에 의해 상기 연결로의 상기 압력을 조정하고, 이어서 상기 개폐 밸브를 개방 상태로 설정함으로써, 상기 기간에, 증가하고, 이어서 감소하는,
    성형 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 가스 공급부는 상기 디스펜서에 의해 상기 조성물이 배치되어야 하는 샷 영역이 상기 디스펜서에 더 근접하여 이동되도록 상기 기판 위치결정 기구가 상기 기판을 구동하기 시작한 후에 그리고 상기 디스펜서가 상기 샷 영역으로 상기 조성물을 공급하기 시작하기 전에, 상기 기판 상으로 상기 가스를 공급하기 시작하는, 성형 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 가스 공급부는 상기 몰드와 경화된 조성물 사이의 분리가 완료되기 전에 상기 기판 상으로 상기 가스를 공급하는 것을 정지하는, 성형 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 가스 공급부는 상기 가스 공급구를 포함하는 복수의 가스 공급구를 포함하고, 상기 복수의 가스 공급구는 상기 몰드의 주위에 배치되는, 성형 장치.
  11. 물품 제조 방법으로서,
    제1항 내지 제6항 및 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 성형 장치를 사용함으로써 기판 상에 조성물의 경화물을 형성하는 단계; 및
    상기 형성하는 단계에서 경화물이 형성된 상기 기판을 위한 처리를 수행하는 단계
    를 포함하고,
    상기 처리가 수행된 상기 기판으로부터 물품이 제조되는,
    물품 제조 방법.
  12. 몰드를 사용함으로써 기판 상에서 조성물을 성형하는 성형 장치로서,
    상기 기판을 위치결정하도록 구성되는 기판 위치결정 기구;
    상기 몰드를 위치결정하도록 구성되는 몰드 위치결정 기구;
    상기 기판 상에 상기 조성물을 배치하도록 구성되는 디스펜서; 및
    상기 디스펜서와 상기 몰드 위치결정 기구 사이에 배치되는 가스 공급구를 포함하고, 상기 기판 위치결정 기구에 의해 상기 기판이 구동되는 상태에서 상기 가스 공급구로부터 상기 기판 상으로 가스를 공급하도록 구성되는 가스 공급부
    를 포함하고,
    상기 가스 공급부는 상기 디스펜서에 의해 상기 조성물이 배치되어야 하는 샷 영역이 상기 몰드 아래의 위치로부터 멀어지게 이동되도록 상기 기판 위치결정 기구에 의해 상기 기판이 구동되는 기간에 상기 기판 상으로 상기 가스를 공급하기 시작하고,
    상기 가스 공급부에 의해 상기 기판 상으로 공급되는 상기 가스의 유량은 상기 디스펜서에 의해 상기 조성물이 배치된 상기 기판이 상기 몰드 아래로 이동되도록 상기 기판 위치결정 기구에 의해 상기 기판이 구동되는 기간에 감소하기 시작하는,
    성형 장치.
  13. 물품 제조 방법으로서,
    제12항에 기재된 성형 장치를 사용함으로써 기판 상에 조성물의 경화물을 형성하는 단계; 및
    상기 형성하는 단계에서 경화물이 형성된 상기 기판을 위한 처리를 수행하는 단계
    를 포함하고,
    상기 처리가 수행된 상기 기판으로부터 물품이 제조되는,
    물품 제조 방법.
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