KR102444521B1 - 임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

몰드를 사용하여 기판 상의 임프린트재를 성형하는 임프린트 장치로서, 상기 임프린트 장치는 토출구가 형성된 토출면을 포함하는 공급 장치로서, 토출구를 통해 기판에 임프린트재를 공급하는 공급 장치, 및 계측 장치가 토출면에 수직인 방향에 대해 볼록 형상 또는 오목 형상으로 형성된 요철 구조의 위치를 계측함으로써 토출구의 위치를 계측하는 계측 장치를 포함한다.

Description

임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품의 제조 방법{IMPRINT APPARATUS, IMPRINTING METHOD, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 개시내용은 일반적으로 몰드를 사용해서 기판 상의 임프린트재를 성형하는 임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 등의 물품을 제조하는 방법으로서, 몰드를 사용해서 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 기술이 알려져 있다. 임프린트 기술에서는, 기판 상에 임프린트재를 공급하고, 공급된 임프린트재에 대해 몰드를 접촉시킨다(압인한다). 또한, 몰드와 접촉하고 있는 상태에서 임프린트재를 경화시킨 후, 경화된 임프린트재로부터 몰드를 분리(이형)하여, 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성한다.
임프린트 기술에서, 기판 상에 임프린트재를 공급하는 방법은, 임프린트 장치의 외부의 도포 장치(예를 들어, 스핀 코터)를 사용해서 미리 기판 상에 임프린트재를 공급하는 방법이나, 임프린트 장치에 설치된 공급 장치를 사용하는 방법 등의 방법을 포함한다. 임프린트 장치 내의 공급 장치를 사용해서 임프린트재를 공급하는 경우, 미리 기판에 패턴이 형성된 샷 영역 등의 기판 상의 미리정해진 위치에 임프린트재를 공급할 필요가 있다. 이를 위해서, 임프린트 장치는, 임프린트 장치 내에 설치된 공급 장치의 위치를 정확하게 파악(공급 장치로부터 최종적으로 공급되는 임프린트재의 위치를 결정)할 필요가 있다.
일본 특허 공개 제2011-151092호 공보에 기재된 임프린트 장치는, 촬상 장치가 제공되어 있고, 촬상 장치로 마크를 촬상함으로써 공급 장치의 위치를 획득한다. 공급 장치로부터 공급되는 임프린트재의 위치를 정확하게 파악하기 위해서는, 공급 장치의 토출면(토출구)을 촬상할 필요가 있고; 따라서 촬상 장치는 기판을 보유지지하는 기판 스테이지에 제공된다. 상술한 바와 같이, 일본 특허 공개 제2011-151092호 공보의 임프린트 장치는, 공급 장치의 위치를 구하기 위한 수단으로서, 공급 장치에 형성된 마크를 촬상하는 촬상 장치를 사용한다.
종래의 임프린트 장치는, 마크를 촬상하는 촬상 장치에 포함되는 조명 광학계 및 검출 광학계 등의 광학계를 기판 스테이지에 제공할 필요가 있고, 이는 기판 스테이지의 크기를 증가시킬 수 있다.
본 개시내용의 임프린트 장치는, 몰드를 사용해서 기판 상의 임프린트재를 성형하는 임프린트 장치이며, 임프린트 장치는 토출구가 형성된 토출면을 포함하는 공급 장치로서, 토출구를 통해 기판에 임프린트재를 공급하는 공급 장치, 및 계측 장치가 토출면에 수직인 방향에 대해 볼록 형상 또는 오목 형상으로 형성된 요철 구조의 위치를 계측함으로써 토출구의 위치를 계측하는 계측 장치를 포함한다.
본 개시내용의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참고한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 제1 예시적인 실시형태의 임프린트 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 임프린트 방법의 시퀀스를 도시하는 도면이다.
도 3은 공급 장치의 단면을 도시하는 도면이다.
도 4는 제1 예시적인 실시형태의 토출 칩의 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 제1 예시적인 실시형태의 기준 마크의 구성을 도시하는 도면이다.
도 6은 제3 예시적인 실시형태의 토출 칩의 구성을 도시하는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 제3 예시적인 실시형태의 기준 마크의 구성을 도시하는 도면이다.
도 8은 제4 예시적인 실시형태의 토출 칩의 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 종래의 임프린트 장치를 도시하는 도면이다.
도 10a 내지 도 10f는 물품의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 개시내용의 바람직한 예시적인 실시형태를 첨부의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 각 도면에서, 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조 번호를 첨부하고, 그에 대한 중복하는 설명은 생략한다.
제1 예시적인 실시형태
도 1은 제1 예시적인 실시형태에 따른 임프린트 장치(IMP)의 구성을 도시하는 도면이다. 도 1을 참고하여, 임프린트 장치(IMP)의 구성에 대해서 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 기판(13)이 배치되는 면이 XY면이고, XY 면에 직교하는 방향이 Z 방향인 것으로 축을 정의한다. 임프린트 장치(IMP)는, 몰드를 사용해서 기판 상의 임프린트재를 성형하는 장치이다. 임프린트 장치(IMP)는, 기판(13) 위에 제공된 임프린트재를 몰드와 접촉시키고, 경화용 에너지를 부여함으로써, 몰드의 릴리프 패턴이 전사된 경화물의 패턴을 형성하는 장치이다. 도 1의 임프린트 장치(IMP)는, 물품으로서의 반도체 디바이스 등의 디바이스를 제조하기 위해 사용된다. 여기에서는, 광경화법을 채용하는 임프린트 장치(IMP)에 대해서 설명한다.
임프린트재로서는, 경화용 에너지가 부여되는 것에 의해 경화하는 경화성 조성물(미경화 상태의 수지라 칭하기도 함)이 사용된다. 경화용 에너지로서는, 전자파, 열 등이 사용된다. 전자파는, 예를 들어 그 파장이 10 nm(포함) 내지 1 mm(포함)의 범위로부터 선택되는 적외선, 가시광선, 또는 자외선 등의 광이다.
경화성 조성물은, 광의 조사에 의해, 혹은, 가열에 의해 경화하는 조성물이다. 이 중, 광에 의해 경화하는 광경화성 조성물은, 중합성 화합물과 광중합 개시제를 적어도 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 함유해도 된다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소 공여체, 내부 이형제, 계면활성제, 산화 방지제, 및 폴리머 성분을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이다.
임프린트재는, 스핀 코터나 슬릿 코터에 의해 기판 상에 막의 형태로 부여된다. 혹은, 임프린트재는 액체 분사 헤드에 의해, 액적 형태, 혹은 복수의 액적이 연결되어서 형성되는 섬 또는 막 형태로 기판 상에 부여될 수 있다. 임프린트재(3)의 점도(25℃에서의 점도)는, 예를 들어 1 mPa·s(포함) 내지 100 mPa·s(포함)의 범위이다.
기판(13)에는, 유리, 세라믹, 금속, 반도체, 수지 등이 사용되고, 필요에 따라, 기판(13)의 표면에 기판(13)의 것과 다른 재료로 형성되는 부재가 형성될 수 있다. 기판(13)은, 구체적으로, 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 석영 유리 등이다.
임프린트 장치(IMP)는, 기판(13)을 보유지지하는 기판 보유지지 유닛(12), 기판 보유지지 유닛(12)을 XY 평면 상에서 이동시키는 기판 스테이지(11), 몰드(14)를 보유지지하는 몰드 보유지지 유닛(15)을 포함한다. 임프린트 장치(IMP)는, 기판 스테이지(11)의 위치를 계측하는 스테이지 계측 장치(16), 임프린트재를 경화시키는 자외선을 조사하는 광원(17), 및 몰드(14)를 통해 기판(13) 및 임프린트재를 관찰하는 촬상 장치(18)를 더 포함한다.
또한, 임프린트 장치(IMP)는, 기판(13) 위로 임프린트재를 공급하는 공급 장치(21)(디스펜서), 및 공급 장치(21)에 제공되고 토출면의 위치를 계측하는 계측 장치(22)를 포함한다. 공급 장치(21)는 상부 구조체(19)로부터 하방으로 현수되도록 설치된다. 임프린트 장치(IMP)는, 기판 스테이지(11) 상에 있으며 공급 장치(21) 아래에 있는 기판(13) 상에 공급 장치(21)로부터 임프린트재를 토출하면서 기판(13)을 도면 중 XY 방향으로 이동시킴으로써 기판(13) 상의 미리정해진 영역에 임프린트재를 공급한다. 임프린트 장치(IMP)는 임프린트 동작을 제어하는 제어 유닛(27)을 구비한다. 임프린트 장치(IMP)의 제어 유닛(27)에 의해 공급 장치(21) 및 기판 스테이지(11) 등의 유닛의 동작을 제어한다. 제어 유닛(27)은, 임프린트 장치(IMP) 내에 제공될 수 있거나, 임프린트 장치(IMP)와는 다른 장소에 설치되어서 임프린트 장치(IMP)를 원격으로 제어할 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는, 제1 예시적인 실시형태에 따른 임프린트 장치(IMP)를 사용해서 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 방법의 시퀀스를 도시하는 도면이다. 이어서, 릴리프 패턴(24)이 형성된 몰드(14)를 사용하여, 기판(13) 위에 임프린트재(23)의 패턴을 형성하는 임프린트 방법에 대해서 설명한다.
도 2a에서, 기판(13)은 기판 보유지지 유닛(12)에 의해 보유지지(예를 들어, 흡착에 의해 보유지지)되며, 기판 스테이지(11)에 의해 화살표 방향으로 이동됨으로써, 기판(13)은 몰드(14) 아래에 위치결정된다. 임프린트 장치(IMP)에는, 미경화 임프린트재(23)를 액적 형태로 공급하는 공급 장치(21)가 배치되어 있고, 도 2a에 도시하는 바와 같이, 기판(13)을 이동시키면서 임프린트재(23)를 공급한다. 이에 의해, 임프린트 장치(IMP)는, 기판(13)의 샷 영역에 임프린트재(23)를 공급할 수 있다.
몰드(14)는, 광원(17)으로부터 조사된 광(자외선)에 대하여 투명한 재료(예를 들어, 석영)로 형성되어 있고, 그 표면에는 반도체 디바이스의 전기 회로 등의 형상에 대응하는 릴리프 패턴(24)이 형성된다.
도 2b에 도시하는 바와 같이, 공급 장치(21)에 의해 임프린트재(23)가 공급된 기판(13)은 몰드(14)와 위치정렬된다. 이때, 스코프(도시하지 않음)를 사용해서 기판(13)과 몰드(14)에 형성된 얼라인먼트 마크를 검출함으로써, 몰드(14)와 기판(13)의 서로에 대한 위치정렬을 행해도 된다.
몰드(14)와 기판(13)의 상대 위치를 맞춘 후에, 도 2c에 도시하는 바와 같이, 몰드(14)와 기판(13) 사이의 거리를 좁힘으로써, 기판(13) 위로 공급된 임프린트재(23)와 몰드(14)를 서로 접촉(압인)시킨다. 몰드(14)와 임프린트재(23)를 서로 접촉시킴으로써, 몰드(14)의 패턴(24)의 오목부에 임프린트재(23)가 충전된다. 또한, 몰드(14)를 임프린트재(23)에 접촉시킬 때, 몰드(14)와 기판(13) 사이에는 수 nm 내지 수십 nm의 간극이 남고, 임프린트재(23)의 막(잔막)이 형성된다.
또한, 몰드(14)와 기판(13)이 서로 접촉한 상태에서 광원(17)으로부터 발해진 자외선이 몰드(14)를 투과해서 자외선에 의해 임프린트재(23)가 조사(노광)되면, 임프린트재(23)는 경화한다.
그 후, 도 2d에 도시하는 바와 같이, 기판(13)과 몰드(14) 사이의 거리를 넓히는 것에 의해, 기판(13) 위에 경화된 임프린트재(23)의 전사 패턴(25)이 남게 된다.
상술한 임프린트 방법에서, 몰드(14)의 패턴(24)에 임프린트재(23)가 충분히 충전될 필요가 있다. 또한, 여분의 임프린트재(23)가 몰드(14)로부터 넘치지 않도록, 임프린트 방법에서는, 몰드(14)의 패턴(24)의 형상에 따라, 기판(13) 위에 공급하는 임프린트재의 위치 및 양을 정밀하게 제어할 필요가 있다. 이를 위해서는, 공급 장치(21)의 기판 스테이지(11)에 대한 XY 방향의 위치는 정밀하게 보정될 필요가 있다. 상술한 임프린트 장치(IMP)를 사용하는 임프린트 방법의 각 단계에서는, 기판(13)에 대한 몰드(14)의 위치 및 거리의 제어는 nm 단위로 행해지는 것이 요구된다. 따라서, 도 1에 도시하는 제1 예시적인 실시형태의 임프린트 장치(IMP)의 기판 스테이지(11)에 계측 장치(22)가 배치됨으로써, 계측 장치(22)(기판 스테이지(11))와 몰드(14) 사이의 거리를 계측할 수 있다.
도 9는 종래기술의 임프린트 장치(IMP)를 나타낸다. 도 9의 임프린트 장치에서, 도 1의 임프린트 장치(IMP)의 것과 동일 참조 부호를 갖는 부재에 대한 설명은 생략한다. 공급 장치(21)에는, 임프린트재(23)를 기판(13) 위에 토출하는 복수의 토출구(5)(노즐)가 제공된다. 기판(13) 위의 미리정해진 위치에 임프린트재를 공급하기 위해서는, 공급 장치(21)(토출구(5))와 기판 스테이지(11) 사이의 상대 위치를 정밀하게 관리 및 제어하는 것이 중요하다. 도 9에 나타내는 종래기술의 임프린트 장치(IMP)에서는, 기판 스테이지(11)에 제공된 촬상 장치(26)가 토출구(5)의 윤곽 및 공급 장치(21)에 형성된 마크를 검출함으로써, 토출구(5)의 위치를 계측할 수 있다. 임프린트 장치(IMP)는, 촬상 장치(26)의 계측 결과에 기초하여, 토출구(5)의 위치 어긋남을 보정할 수 있다.
그러나, 촬상 장치(26)에 포함되는 조명 광학계 및 검출 광학계를 기판 스테이지(11)에 제공할 필요가 있고, 기판 스테이지(11)가 대형화되거나, 촬상 장치(26)가 열원이 되어 기판 스테이지의 정밀도가 저감될 우려가 있다.
제1 예시적인 실시형태의 임프린트 장치(IMP)에 따른 공급 장치(21)의 토출구 위치를 검출하는 방법에 대해서 설명한다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 제1 예시적인 실시형태의 임프린트 장치(IMP)에서는, 상부 구조체(19)의 하면으로부터 현수되는 공급 장치(21)의 토출구(5)를 통해, 기판(13) 위에 임프린트재(23)가 토출 및 공급된다.
도 3은 공급 장치(21)의 구조의 단면을 도시하는 도면이다. 공급 장치(21)에서는, 임프린트재(23)를 저장하는 탱크(8)에, 복수의 토출구(5)가 형성된 토출 칩(1)이 제공된다. 공급 장치(21)는 탱크(8) 내의 임프린트재(23)를 복수의 토출구(5)를 통해 토출할 수 있다. 토출 칩(1)은, MEMS(micro electro mechanical system) 구조에 의해 복수의 토출구(5) 각각으로부터, 토출되는 임프린트재의 토출량과 토출 속도를 제어할 수 있다.
도 4는 제1 예시적인 실시형태의 임프린트 장치(IMP)에 제공된 공급 장치(21)에 포함되는 토출 칩(1)을 개략적으로 도시하는 도면이다. 토출 칩(1)은 토출 칩 베이스(2)에 부착된다. 도 4에 도시한 바와 같이, 복수의 토출구(5)는 토출 칩(1)의 표면에 일방향(X 방향)으로 배열되도록 형성된다. 도 4에 도시한 바와 같이, 토출구(5)의 복수의 열(도 4의 경우에는 3개의 열)이 형성될 수 있다. MEMS 구조를 갖는 토출구(5)는, 일반적으로 반도체 제조 기술을 사용해서 입체적인 구조물로서 제조된다.
도 4에 도시하는 토출 칩(1)의 토출구(5)가 형성된 표면(토출면)에는, 볼록 형상 혹은 오목 형상으로 형성된 기준 마크(4a, 4b)가 배치된다. 토출면은, 토출구(5), 공급 장치(21) 상에 제공된 토출면과 수직인 방향에 대한 볼록 형상 혹은 오목 형상을 갖는 요철 구조, 및 그 이외의 평면부를 포함하는 면이다. 계측 장치(22)가 토출면의 위치를 계측한다는 것은, 토출면 상의 토출구, 요철 구조, 및 평면부의 각각의 위치(특히 토출면, 기판면, 혹은 몰드의 면과 수직인 높이 방향에서의 위치)를 계측하는 것을 의미한다.
토출 칩(1)에 형성된 기준 마크(4a, 4b)는 토출구(5)를 제조하는 공정에서 형성되기 때문에, 기준 마크(4a, 4b)와 토출구(5) 사이의 상대 위치는 고정밀도로 제어된다. 예를 들어, 도 4에 도시하는 기준 마크(4a, 4b) 각각은, X축 방향 및 Y축 방향에 평행한 2개의 직선의 조합인 L 형상 마크이다. 이것은, 도 4의 토출구(5)는 X축 방향에 대하여 평행하게 배열되어 있기 때문이다. 이와 같이, 기준 마크(4a, 4b)를 구성하는 직선은, 토출구(5)가 배열된 방향에 대하여, 평행 및 수직으로 형성되는 것이 바람직하다. 도 4에 도시하는 토출 칩(1)에는, 복수의 기준 마크(4a, 4b)가 토출구(5)를 사이에 두도록 형성되어 있으나, 형성되는 기준 마크의 수는 1개일 수 있거나 3개 이상일 수 있다.
제1 예시적인 실시형태의 임프린트 장치(IMP)를 사용한 임프린트 공정에서는, 이 토출 칩(1)에 형성된 기준 마크(4a, 4b)를 사용해서 공급 장치(21)의 위치(토출구(5)의 위치)를 구한다. 임프린트 장치(IMP)는, 공급 장치(21)로부터 임프린트재(23)를 공급하기 전에, 도 1에 도시하는 계측 장치(22)를 공급 장치(21)의 하방의 부분에서 XY 방향으로 이동시킨다. 이렇게 함으로써, 계측 장치(22)는 토출 칩(1)의 토출면에 형성된 기준 마크(4a, 4b)를 계측할 수 있다. 계측 장치(22)는 토출면을 주사하면서 토출면까지의 거리를 계측함으로써, 기준 마크(4a, 4b)의 요철 구조의 정보(위치 및 형상)를 수집한다.
도 4 및 도 5를 참고해서, 기준 마크(4a, 4b)의 요철 구조의 정보를 수집하는 방법에 대해서 구체적으로 설명한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 계측 장치(22)의 계측점을 검출 궤적(3X, 3Ya 및 3Yb)을 따라 이동시킨다. 기준 마크(4a, 4b)는 볼록 형상 혹은 오목 형상으로 형성되기 때문에, 도 5에 도시하는 바와 같이 계측 장치(22)를 검출 궤적(3X)을 따라 주사하면, 그 검출 결과의 높이 신호는 검출 신호(6X)에 의해 도시하는 바와 같이 기준 마크(4a, 4b)의 위치에서 변화한다. 이와 같이 하여, 계측 장치(22)는 기준 마크(4a, 4b)의 위치를 검출할 수 있다.
마찬가지로, 검출 궤적(3Ya 및 3Yb)을 따라 주사를 행하면, 그 검출 결과의 높이 신호는, 검출 신호(6Y)에 의해 도시하는 바와 같이 기준 마크(4a, 4b)의 위치에서 변화한다. 이와 같이 하여 얻어진 검출 신호에 의해, 기준 마크(4a, 4b)의 위치를 검출할 수 있다.
기준 마크(4a, 4b)는 토출 칩(1)의 표면(토출면)에 대하여 입체적으로 형성된다. 또한, 계측 장치(22)는, 계측될 부분까지의 거리를 계측하는 것이 가능한 거리 계측 센서를 사용한다. 따라서, 계측 장치(22)의 출력 신호인 검출 신호(6X)에서, 기준 마크(4a 및 4b)의 위치에 대응하는 검출 신호 피크(7Xa 및 7Xb)가 얻어진다. 검출 신호 피크(7Xa, 7Xb)의 위치를, 계측 장치(22)가 탑재된 기판 스테이지(11)의 위치 정보와 동기시킴으로써, 토출 칩(1)(공급 장치(21))의 기판 스테이지(11)에 대한 X축 방향의 위치를 구할 수 있다. 또한, 임프린트 장치(IMP) 내에 설정된 기준 위치에 대한 토출 칩(1)의 X축 방향의 어긋남량을 구할 수 있다. 토출 칩(1)의 기준 위치에 대한 어긋남량은, 기판 스테이지(11)에 대한 토출구(5)의 어긋남량과 동등하다.
따라서, 위에서 얻어진 어긋남량은 도 1의 제어 유닛(27)에 저장되고, 또한 토출구(5)로부터 토출되는 임프린트재의 토출 위치에 대한 정보에 피드백된다. 또한, 토출 위치에 대한 정보로부터 산출되는 임프린트재의 공급 위치에 대한 정보에 보정을 반영함으로써, 올바른 위치에 레지스트를 공급할 수 있다.
마찬가지로, Y축 방향으로 기판 스테이지(11)를 주사하는 경우에는, 검출 신호(6Y)에서 기준 마크(4a, 4b)의 위치에 대응하는 검출 궤적(3Ya, 3Yb)의 위치에서 검출 신호 피크(7Y)가 검출된다. 따라서, 토출 칩(1)의 기판 스테이지(11)에 대한 Y축 방향의 위치를 구할 수 있다. 또한, 임프린트 장치(IMP) 내에 설정된 기준 위치에 대한 토출 칩(1)의 Y축 방향의 어긋남량을 구할 수 있다.
도 5에서는, 기준 마크(4a 및 4b)는, 기준 마크(4a, 4b)가 Y축 방향으로 스캔될 때, 기판 스테이지(11)가 동일한 위치에서 검출 궤적(3Ya, 3Yb)을 가로지르도록 제공된다. 또한, 토출 칩(1)이 도 5의 Z축 주위로 회전해서 배치되는 경우에는, 검출 신호(6Ya, 6Yb)에서 검출되는 검출 신호 피크(7Y)(7Ya, 7Yb)의 위치에 어긋남이 있을 것이고; 따라서 당연히 어긋남의 보정을 행할 수 있다.
계측 장치(22)를 사용해서 토출구(5)의 윤곽을 검출함으로써 공급 장치(21)의 위치에 대한 정보를 얻을 수 있지만, 토출구(5)에는 토출 전의 임프린트재가 충전되어 있기 때문에, 토출구(5)의 주위에는 응고된 임프린트재 및 파티클이 부착될 우려가 있다. 따라서, 계측 장치(22)를 사용해서 토출구(5)의 윤곽을 직접 검출하는 경우, 검출을 정확하게 행할 수 없을 우려가 있을 수 있다. 그 때문에, 제1 예시적인 실시형태에 따른 기준 마크(4a, 4b)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 토출구(5)로부터 이격된 위치에 배치되어 있고; 따라서 공급 장치(21)의 위치 검출 안정성을 향상시킬 수 있다.
상술한 예시적인 실시형태의 임프린트 장치(IMP)는, 기판 스테이지(11)에 제공된 계측 장치(22)를 사용해서 공급 장치(21)의 위치를 검출하는 것이 가능하다. 따라서, 임프린트 장치(IMP)에 공급 장치(21)의 마크 화상을 취득하는 촬상 장치를 배치할 필요가 없기 때문에, 기판 스테이지(11)의 크기 및 중량의 증가를 방지할 수 있다. 또한, 기판 스테이지(11)에 대한 촬상 장치의 열의 영향을 저감할 수 있다.
(제2 예시적인 실시형태)
토출 칩(1)이 도 2a에 도시된 단계에서 기판(13) 위에 임프린트재를 공급할 때, 토출 칩(1)은 기판 스테이지(11)에 의해 도 2a에 나타낸 화살표 방향으로 이동되는 기판(13)의 이동과 동기해서 토출 동작을 행한다. 따라서, 토출구(5)가 배열된 토출 칩(1)의 평면과, 기판(13) 사이의 거리 및 평행도가 목표 정밀도를 갖지 않는 경우, 임프린트재(23)가 기판(13)에 도달할 때까지의 시간이 부적절해지고, 결과적으로 임프린트재(23)가 공급되는 위치가 상정된 위치로부터 어긋난다. 도 5를 참고한 설명에서는, 도면 중의 XY 평면에 관한 위치 어긋남의 보정 방법에 관해서 설명했지만; 실제로는 도면 중 Z 방향에서의 토출 칩(1)의 표면과 기판(13) 사이의 상대 거리 및 평행도의 제어 및 보정을 정밀하게 행할 필요도 있다.
도 5에 도시하는 검출 신호(6X, 6Y)는, 신호 피크(7Xa, 7Xb, 및 7Y(7Ya, 7Yb))를 검출하는 것 외에, 피크가 위치되는 곳 이외의 위치에서의 토출 칩(1)의 표면의 높이 정보도 동시에 계측한다. 이에 의해, 제2 예시적인 실시형태에 따른 임프린트 장치에서는, 계측 장치(22)에 의해 토출면을 주사하여 얻은 계측 결과에 의해, X, Y, 및 Z의 3축 방향의 위치 어긋남을 구할 수 있다. 제2 예시적인 실시형태의 임프린트 장치에서는, X, Y, 및 Z의 3축 방향의 보정이 한 번의 계측 동작으로 완료되기 때문에, 장치 구성을 간략화할 수 있고, 부가적으로 보정 단계를 감소시킬 수 있다.
(제3 예시적인 실시형태)
상술한 예시적인 실시형태에서는, 계측 장치(22)를 토출 칩(1)의 토출면에서 2 방향으로 주사함으로써, 기준 마크(4a, 4b)의 위치를 판독하는 예를 나타냈다. 제3 예시적인 실시형태에서는, 토출면을 1 방향으로 주사해서 공급 장치(21)의 위치를 구하는 경우에 대해서 설명한다.
도 6은 제3 예시적인 실시형태의 임프린트 장치(IMP)에 제공된 공급 장치(21)에 포함되는 토출 칩(1)을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 복수의 토출구(5)는 토출 칩(1)의 표면에 일 방향(X 방향)으로 배열되도록 형성된다.
도 6에 나타내는 토출 칩(1)의 토출구(5)가 형성된 표면(토출면)에는, 볼록 형상 혹은 오목 형상으로 형성된 기준 마크(40a, 40b)가 배치된다. 토출 칩(1)에 형성된 기준 마크(40a, 40b)는 토출구(5)의 제조 공정에서 형성되기 때문에, 기준 마크(40a, 40b)와 토출구(5) 사이의 상대 위치는 고정밀도로 제어된다. 도 6에 나타내는 기준 마크(40a, 40b)는, 도 4에 도시한 기준 마크를 Z축에 대해서 45도 회전시킨 형상인 소위 V 형상을 각각 갖는다.
도 6 및 도 7을 참고해서, 기준 마크(40a, 40b)의 요철 구조의 정보를 수집하는 방법에 대해서 구체적으로 설명한다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 계측 장치(22)의 계측점을 검출 궤적(30X)을 따라 이동시킨다. 기준 마크(40a, 40b)는 볼록 형상 혹은 오목 형상으로 형성되어 있기 때문에, 도 7a 및 도 7b에 도시하는 바와 같이 계측 장치(22)를 검출 궤적(30X)을 따라 주사하면, 검출 결과의 높이 신호는 검출 신호(60X)에 의해 도시되는 바와 같이 기준 마크(40a, 40b)의 위치에서 변화한다.
도 7a에 도시하는 바와 같이, 검출 궤적(30X)에 대하여 기준 마크(40a, 40b)의 위치가 Y 방향으로 어긋나면, 검출 신호(60X)에 발생하는 검출 신호 피크(70Xa, 70Xb)의 거리(W1, W2)의 값이 어긋남량에 따라서 변화한다. 이와 같이 하여, 계측 장치(22)는 기준 마크(40a, 40b)의 위치를 검출할 수 있다.
또한, 도 7b에 도시하는 바와 같이, 기준 마크(40a, 40b)의 배치가 X축에 대하여 각도(ω)만큼 회전 어긋남을 갖는 경우, 검출 신호 피크(70Xa, 70Xb)를 검출함으로써, 회전 방향의 어긋남량을 검출할 수 있다. 도 7b에 나타내는 기준 마크(40a, 40b)의 검출 신호에서는, 검출 신호 피크(70Xa, 70Xb)의 거리(W1, W2)의 값의 차가 각도(ω)에 따라 발생한다. 따라서, 제3 예시적인 실시형태의 임프린트 장치는 공급 장치(21)의 회전 방향의 어긋남량을 검출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제3 예시적인 실시형태의 계측 방법은, 제1 예시적인 실시형태에서와 같이, 계측 장치(22)를 Y 방향으로 주사하지 않아도, 2 방향, 즉 X축과 Y축 방향에서 어긋남량을 계측할 수 있다. 또한, 본 예시적인 실시형태의 계측 방법에 따르면, Z축의 회전 방향에 대한 회전 방향의 어긋남량을 계측할 수 있다.
상술한 바와 같이, 도 6에 나타내는 기준 마크 형상을 공급 장치(21)에 형성함으로써, 공급 장치(21)의 위치 보정을 위한 계측 횟수를 저감시킬 수도 있다. 또한, 기준 마크(40a 및 40b)의 형상은, 도 6 및 도 7에 나타낸 것에 한하지 않고, 반원 형상 등의 동일한 목적을 갖는 임의의 다른 형상일 수 있다.
제4 예시적인 실시형태
이어서, 도 8을 참고해서, 제4 예시적인 실시형태에 따른 공급 장치(21)(토출 칩(1))의 위치를 계측하는 방법에 대해서 설명한다. 도 8은 제4 예시적인 실시형태의 공급 장치(21)에 제공된 토출 칩(1)을 도시하는 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제4 예시적인 실시형태의 토출 칩(1)은, 토출 칩(1)의 표면에 임의의 요철 구조의 기준 마크를 갖지 않는다. 제4 예시적인 실시형태에서는, 토출 칩(1)의 외형의 윤곽선을 기준 마크로서 사용한다. 제4 예시적인 실시형태의 임프린트 장치에서는, 토출 칩(1)과 토출 칩 베이스(2) 사이의 단차를 요철 구조로서 계측 장치(22)가 검출함으로써 외형의 윤곽선의 위치를 구한다. 상술한 바와 같이, 토출 칩(1)은 반도체 제조 공정을 사용해서 입체적으로 제조된다. 따라서, 토출 칩(1)과 토출 칩 베이스(2) 사이의 단차에서 발생하는 외형의 윤곽 형상은 토출구(5)에 대하여 고정밀도로 성형될 수 있다.
따라서, 제4 예시적인 실시형태의 임프린트 장치에서는, 토출 칩(1)에 기준 마크를 형성하지 않아도 토출 칩(1)(토출구(5))의 위치를 구할 수 있다. 도 8에 도시하는 바와 같이 검출 궤적(31X, 31Ya, 31Yb)을 설정하고, 토출 칩(1)의 외형의 윤곽선의 단차를 검출함으로써, 기준 마크의 검출과 마찬가지로, 토출 칩(1)의 위치 및 회전 어긋남을 계측할 수 있다.
토출 칩(1)은, 상술한 바와 같이, MEMS 구조를 사용하고 있기 때문에, 토출 칩(1)은 수개월에서 수년까지의 특정한 주기에서 정기적으로 교환할 필요가 있다. 또한, 상이한 종류의 임프린트재(23)를 그 목적에 따라 임프린트 공정에서 사용한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 공급 장치(21)에서는, 임프린트재(23)를 저장하는 탱크(8)에 토출 칩(1)이 제공된다. 따라서, 토출 칩(1) 내에도 일부 임프린트재(23)가 들어가 있고, 임프린트재(23)의 종류를 변경하는 때에는, 토출 칩(1)도 동시에 교환할 필요가 있다. 토출 칩(1)을 교환하는 때에는, 토출 칩(1)(토출구(5))와 기판 스테이지(11) 사이의 상대 위치를 매번 보정할 필요가 있고; 따라서 상이한 공급 장치(21) 각각에서 토출구(5)의 위치를 계측한다. 공급 장치(21)를 교환하는 경우, 각각의 공급 장치(21)에서 토출구(5)의 위치를 계측한다. 또한, 임프린트 장치(IMP)의 제어 유닛(27)은, 계측 결과를 기판(13) 위에 임프린트재를 공급할 때의 보정값으로서 사용하여, 공급 장치(21)의 토출 동작을 제어한다.
상술한 예시적인 실시형태 모두에서, 임프린트 장치(IMP)는, 토출구(5)로부터 임프린트재(23)를 토출 하지 않고 공급 장치(21)(토출구(5))와 기판 스테이지(11) 사이의 상대 위치에 관한 정보를 판독하는 것이 가능하다. 따라서, 보정 작업을 위해서 불필요하게 임프린트재를 소비하거나, 토출 위치의 계측용의 더미 기판을 사용하거나 하지 않고 공급 장치(21)의 위치를 계측할 수 있다. 상술한 바와 같이, 간단한 구성으로 공급 장치(21)의 위치 어긋남을 계측할 수 있고, 계측 결과에 기초하여 임프린트재(23)의 공급 위치를 보정할 수 있다.
상술한 예시적인 실시형태 모두에서, 광을 조사함으로써 임프린트재를 경화시키는 광경화법을 사용한 임프린트 방법에 대해서 설명했지만; 임프린트 방법은 광경화법에 한하지 않고 열 사이클법을 사용할 수 있다. 열 사이클법에서는, 열가소성 수지를 유리 전이 온도 또는 그 이상의 온도로 가열하고, 수지의 유동성을 높인 상태에서 수지를 개재해서 기판에 대해 몰드를 가압하고, 냉각된 수지를 몰드로부터 분리함으로써 패턴을 형성한다.
물품의 제조 방법
임프린트 장치를 사용해서 형성된 경화물의 패턴은, 각종 물품의 적어도 일부에 영구적으로 사용되거나 혹은 각종 물품을 제조할 때에 일시적으로 사용된다. 물품은 전기 회로 디바이스, 광학 디바이스, MEMS, 저장 디바이스, 센서 혹은 몰드를 포함한다. 전기 회로 디바이스는, DRAM, SRAM, 플래시 메모리, 또는 MRAM과 같은 휘발성 혹은 불휘발성 반도체 메모리, 또는 LSI, CCD, 이미지 센서, 또는 FPGA와 같은 반도체 디바이스를 포함한다. 몰드는 임프린트 몰드를 포함한다.
경화물의 패턴은, 상술한 물품의 적어도 일부의 구성 부재로서 사용되거나, 그대로 사용되거나, 혹은 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 기판을 가공하는 단계 동안, 에칭, 이온 주입 등이 행하여진 후, 레지스트 마스크는 제거된다.
이어서, 물품의 구체적인 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 10a에 도시하는 바와 같이, 절연재 등의 피가공재(2z)가 표면에 형성된 실리콘 웨이퍼 등과 같은 기판(1z)을 준비한다. 계속해서, 잉크젯법 등에 의해, 피가공재(2z)의 표면에 임프린트재(3z)를 부여한다. 도면에서는, 복수의 액적 형태로 임프린트재(3z)가 기판 상에 부여된 상태를 나타내고 있다.
도 10b에 도시하는 바와 같이, 임프린트용 몰드(4z)의, 그 릴리프 패턴이 형성된 측을 기판 상의 임프린트재(3z)를 행해 배향하고 대향시킨다. 도 10c에 도시하는 바와 같이, 임프린트재(3z)가 부여된 기판(1z)과 몰드(4z)를 서로 접촉시키고, 거기에 압력을 가한다. 임프린트재(3z)는 몰드(4z)와 피가공재(2z) 사이의 간극에 충전된다. 이 상태에서, 몰드(4z)를 통과하는 경화용 에너지로서 광을 조사하면, 임프린트재(3z)는 경화한다.
도 10d에 도시하는 바와 같이, 임프린트재(3z)를 경화시킨 후, 몰드(4z)와 기판(1z)이 서로 분리되고, 기판(1z) 위에 임프린트재(3z)의 경화물의 패턴이 형성된다. 이 경화물의 패턴에서는, 몰드의 오목부가 경화물의 볼록부에 대응하는 형상을 갖고, 몰드의 볼록부가 경화물의 오목부에 대응하는 형상을 갖는데, 즉 임프린트재(3z)에 몰드(4z)의 릴리프 패턴이 전사된다.
도 10e에 도시하는 바와 같이, 경화물의 패턴을 내에칭 마스크로 해서 에칭을 행하면, 피가공재(2z)의 표면 중, 경화물이 없는 부분 혹은 경화물이 얇게 잔존한 부분이 제거되고, 표면은 홈(5z)이 된다. 도 10f에 도시하는 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거하면, 피가공재(2z)의 표면에 홈(5z)이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 여기에서는, 경화물의 패턴을 제거했지만, 패턴을 가공 후에도 제거하지 않을 수 있고, 예를 들어 반도체 디바이스 등에 포함되는 층간 절연용 막으로서, 즉 물품의 구성 부재로서 이용할 수 있다.
이상, 본 개시내용의 바람직한 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 개시내용은 이들 실시형태로 한정되지 않고, 본 개시내용의 요지의 내에서 변형될 수 있다.
본 개시내용을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명하였지만, 본 개시내용은 개시된 예시적인 실시형태로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 몰드를 사용해서 기판 상의 임프린트재를 성형하는 임프린트 장치이며, 상기 임프린트 장치는,
    토출구가 형성된 토출면을 포함하는 공급 장치로서, 상기 공급 장치는 상기 토출구를 통해 상기 기판에 상기 임프린트재를 공급하는 공급 장치;
    상기 토출면에 수직한 방향으로 상기 토출면으로부터 볼록하거나 오목하게 상기 토출면에 배치되는 미리정해진 형상의 마크;
    상기 공급 장치 및 상기 몰드의 아래에서 기판을 이동시키도록 구성되는 기판 스테이지; 및
    상기 기판 스테이지로부터 물체까지의 거리를 계측하는, 상기 기판 스테이지에 탑재된 계측 장치를 포함하며,
    상기 계측 장치가 상기 공급 장치 아래에 위치할 때에는, 상기 계측 장치는 주사 패턴으로 이동하면서 상기 토출면의 복수개 위치들의 거리를 계측하여, 상기 마크의 위치를 검출하고,
    상기 계측 장치가 상기 몰드 아래에 위치할 때에는, 상기 계측 장치는 상기 기판 스테이지로부터 상기 몰드까지의 거리를 계측하고,
    상기 계측 장치는 상기 주사 패턴으로 이동하면서 상기 마크의 구조에 의해 발생하는 거리 변동의 정보를 수집하고,
    상기 임프린트 장치는, 상기 거리 변동의 정보에 기초하여 상기 토출구를 통해 상기 기판 상에 공급되는 상기 임프린트재의 위치를 제어하는 제어 유닛을 포함하는,
    임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마크의 요철 구조의 형상을 계측함으로써, 상기 토출구의 상기 위치를 계측하는 임프린트 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마크의 요철 구조의 높이를 계측함으로써, 상기 토출구의 상기 위치를 계측하는 임프린트 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마크의 요철 구조는 상기 토출구에 대해서 상기 토출면의 미리정해진 위치 내에 또는 위치 상에 형성되는 임프린트 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 계측 장치는 상기 기판을 보유지지하는 기판 보유지지 유닛에 제공되는 임프린트 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 마크의 요철 구조가 상기 토출면 내에 또는 토출면 상에 복수개 형성되어 있는 임프린트 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 마크의 요철 구조의 위치의 계측 결과에 기초하여 상기 토출구를 통해 상기 기판 상에 공급되는 상기 임프린트재의 위치를 제어하는 제어 유닛을 포함하는 임프린트 장치.
  8. 몰드를 사용해서 기판 상의 임프린트재를 성형하는 임프린트 방법이며, 상기 방법은,
    토출구가 형성된 토출면을 포함하는 공급 장치를 사용하여, 상기 토출구를 통해 상기 기판에 상기 임프린트재를 공급하는 단계 - 상기 토출면에는, 미리정해진 형상의 마크가, 상기 토출면에 수직한 방향으로 상기 토출면으로부터 볼록하거나 오목하게 배치됨 -;
    기판 스테이지를 사용하여, 상기 공급 장치 및 상기 몰드의 아래에서 기판을 이동시키는 단계; 및
    상기 기판 스테이지에 탑재된 계측 장치를 사용하여, 상기 기판 스테이지로부터 물체까지의 거리를 계측하는 단계
    를 포함하며,
    상기 계측 장치가 상기 공급 장치 아래에 위치할 때에는, 상기 계측 장치는 주사 패턴으로 이동하면서 상기 토출면의 복수개 위치들의 거리를 계측하여, 상기 마크의 위치를 검출하고,
    상기 계측 장치가 상기 몰드 아래에 위치할 때에는, 상기 계측 장치는 상기 기판 스테이지로부터 상기 몰드까지의 거리를 계측하고,
    상기 계측 장치는 상기 주사 패턴으로 이동하면서 상기 마크의 구조에 의해 발생하는 거리 변동의 정보를 수집하고,
    상기 임프린트 방법은, 상기 거리 변동의 정보에 기초하여 상기 토출구를 통해 상기 기판 상에 공급되는 상기 임프린트재의 위치를 제어하는 단계를 포함하는,
    임프린트 방법.
  9. 물품의 제조 방법이며, 상기 방법은,
    제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 상기 임프린트 장치를 사용하여 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 형성하는 단계에서 상기 패턴이 형성된 상기 기판을 가공하는 단계를 포함하며, 상기 물품은 상기 가공하는 단계에서 가공된 상기 기판을 사용하여 제조되는 물품의 제조 방법.
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