KR20100035111A - 임프린트 장치 및 물품 제조 방법 - Google Patents

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히데키 이나
준이치 세키
아츠노리 테라사키
신고 오쿠시마
모토키 오키나카
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

기판의 샷 영역 상의 수지와 몰드를 서로 프레스해서 상기 샷 영역 상에 수지 패턴을 형성하는 장치는, 몰드 척; 기판 척을 포함하며, 상기 기판 척에 의해 홀드된 상기 수지와 상기 몰드 척에 의해 홀드된 상기 몰드가 Z축방향으로 서로 프레스되는, X－Y 스테이지; 상기 샷 영역 상에 수지를 도포하는 디스펜서; 상기 기판 척에 의해 홀드된 상기 기판의 복수의 샷 영역의 각각에 형성된 기판 마크의 X－Y 평면에 있어서의 위치를 계측하는 스코프; 및 상기 X－Y 스테이지 상에 형성된 기준 마크를 구비한다. 상기 X－Y 스테이지는, 상기 기판의 모든 샷 영역에 상기 디스펜서가 상기 수지를 도포할 수 있는 이동 범위를 갖고, 상기 X－Y 스테이지의 상기 이동 범위 내에서 상기 기준 마크의 위치를 계측할 수 있다.
Figure P1020090088865
임프린트, 샷 영역, 얼라인먼트, 기판 척, X-Y 스테이지

Description

임프린트 장치 및 물품 제조 방법{IMPRINT APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은, 기판 상의 샷(shot) 영역 상의 수지와 몰드를 서로 프레스(press)해서 상기 샷 영역 상에 수지의 패턴을 형성하는 임프린트 장치에 관한 것이다.
자외선, X선 및 전자빔을 이용한 포토리소그래피에 의해 반도체 디바이스와 MEMS(Micro　Electro－Mechanical　Systems)의 미세 패턴의 형성 방법을 대신하는 기술인 나노임프린팅(nanoimprinting)이 알려져 있다. 나노임프린팅에서는, 전자빔에 의한 노광에 의해, 미세 패턴이 형성된 몰드(템플릿(template) 또는 원판(original)이라고도 한다)를, 수지 재료를 도포한 웨이퍼 등의 기판에 프레스하는(임프린트하는) 것에 의해, 수지에 패턴을 전사한다.
나노임프린팅에는 몇 개의 종류가 있고, 그들 중 하나로서 광경화(photo-curing)법이 있다(미국 특허 제7,027,156호 공보). 광경화법에서는, UV 경화형의 수지에 투명한 몰드를 프레스하고, 수지를 노출 및 경화시키고나서 몰드를 분리(박리)한다. 이 광경화법을 이용한 나노임프린팅은, 온도 제어를 비교적 용이하게 행 하고 투명한 몰드를 통해서 기판 상의 얼라인먼트 마크(alignment mark)를 관찰할 수 있기 때문에 반도체 집적회로의 제조에 적합하다.
서로 다른 패턴이 중첩하는 경우를 고려해서, 패턴을 기판의 전면에 일괄 전사하는 방식도 있지만, 제조하는 디바이스의 칩과 거의 같은 크기를 갖는 몰드를 제작하고, 기판 상의 샷 영역에 패턴을 순차 전사하는 스텝 앤드 리피트(step-and-repeat) 방식을 이용할 것이다.
또한, 샷 영역마다 얼라인먼트를 행하는 다이 바이 다이(die-by-die) 방식과 글로벌 얼라인먼트 방식 중 적합한 하나를, 샷 영역의 얼라인먼트 정밀도와 스루풋에 의존해서 사용한다.
이러한 나노임프린트 장치에서는, UV 경화 수지(이하, "수지"라고 부른다)를 토출하는 토출유닛인 디스펜서 헤드(despenser head)를 사용하여 기판 상에 수지를 도포한다.
디스펜서 헤드는 샷 영역의 폭 이상의 길이에 직선 모양으로 배열되는 토출 노즐을 갖고, 기판 상의 샷 영역마다 기판을 탑재한 기판 스테이지를 주사하면서 수지를 토출한다.
혹은, 수지를 샷 영역의 전체에 일괄 토출할 수 있고, 토출 노즐을 매트릭스형으로 배치한 디스펜서 헤드를 이용해서, 목적의 샷 영역이 디스펜서 헤드 아래에 오도록 기판을 탑재한 기판 스테이지를 이동시킨 후에, 기판 상에 수지를 도포한다.
따라서, 기판 상의 모든 샷 영역을 수지로 도포하기 위해서, 기판 스테이 지(X－Y 스테이지)는 적어도 기판의 외경과 같은 스트로크(stroke)를 가질 것이다.
한편, 글로벌 얼라인먼트 방식을 이용하여 패턴 전사를 행하는 경우, 몰드 홀딩 유닛이나 몰드 홀더로서 기능을 하는 몰드 척(chuck)에 몰드를 설치한 후에, 기판 스테이지의 이동 방향(직교하는 2축)과 패턴을 갖는 몰드의 표면 상의 기준이 되는 직교하는 2축을 정렬(align)한다.
이때, 기판 스테이지 상의 기준 마크와 몰드 상의 얼라인먼트 마크를 사용해서, 몰드의 방향(상술한 2축의 방향)을 조정한다.
따라서, 기판 스테이지 상의 기준 마크가 몰드의 복수의 얼라인먼트 마크 아래에 오도록 기판 스테이지를 구동하는 스트로크도 고려할 것이다.
이러한 스트로크는, 디스펜서의 배치 및 X－Y 스테이지 상의 기준 마크의 배치에 의존해서 너무 커질 수도 있다. 이러한 큰 스트로크는 임프린트 장치의 풋프린트(footprint)에 있어서 불리할 수도 있다.
본 발명은 기판의 샷 영역 상의 수지와 몰드를 서로 프레스해서 상기 샷 영역 상에 수지 패턴을 형성하는 장치를 제공하고, 상기 장치는 몰드 척; 기판 척을 포함하며, 상기 기판 척에 의해 홀드된 상기 수지와 상기 몰드 척에 의해 홀드된 상기 몰드가 Z축방향으로 서로 프레스되는, X－Y 스테이지; 상기 샷 영역 상에 수지를 도포(dispense)하도록 구성된 디스펜서; 상기 기판 척에 의해 홀드된 상기 기판의 복수의 샷 영역의 각각에 형성된 기판 마크의 X－Y 평면에 있어서의 위치를 계측하도록 구성된 스코프; 및 상기 X－Y 스테이지 상에 형성된 기준 마크를 구비 하고, 상기 X－Y 스테이지는, 상기 기판의 모든 샷 영역에 상기 디스펜서가 상기 수지를 도포할 수 있는 이동 범위를 갖고, 상기 기준 마크는, 상기 X－Y 스테이지의 상기 이동 범위 내에서 상기 기준 마크의 위치를 계측할 수 있는 상기 X－Y 스테이지 상의 위치에 배치된다.
본 발명의 그 외의 특징들은 첨부도면을 참조하여 이하의 예시적인 실시예로부터 분명해질 것이다.
이하, 첨부 도면을 참조해서, 본 발명의 실시 예에 따른 광경화법을 이용한 나노임프린트 장치(임프린트 장치)에 대해 설명한다.
도 1은, 본 발명의 제1의 실시예에 따른 임프린트 장치의 구성을 나타낸다. 도 2는, 제1의 실시예에 따른 나노임프린트 장치의 제어 블럭도이다. 도 11은, 제1의 실시예에 따른 얼라인먼트 마크의 배치를 나타내는 몰드 척 주변의 단면도이다.
도 1, 도 2 및 도 11은 기판으로서의 기능을 하는 웨이퍼(1), 웨이퍼(1)를 홀딩하기 위한 웨이퍼 척(2)("기판 척"이라고도 한다), 및 웨이퍼(1)의 θ(z축에 대한 회전) 방향의 위치를 보정하는 기능, 웨이퍼(1)의 z위치를 조정하는 기능, 및 웨이퍼(1)의 경사를 보정하기 위한 틸트 기능을 갖는 미동 스테이지(3)를 나타낸다. 이 미동 스테이지(3)는 웨이퍼(1)를 소정의 위치에 위치 결정하기 위한 XY 스테이지(4) 상에 배치된다. 이하의 설명에 있어서, 미동 스테이지(3)와 XY 스테이지(4)를, 총체적으로 기판 스테이지, 웨이퍼 스테이지, 또는 X－Y스테이지라고 칭한다.
XY 스테이지(4)는 베이스(5) 상에 배치된다. 미동 스테이지(3)에 장착된 참조 미러(6)는 미동 스테이지(3)의 x 및 y방향(y방향은 미도시)의 위치를 계측하기 위해서 레이저 간섭계(7)로부터의 빛을 반사한다. 지주 8 및 8'은 베이스(base;5) 상에 직립해서, 천판(top board;9)을 지지한다.
몰드(10)는 웨이퍼(1)에 전사되는 요철의 패턴 P2를 그 표면 위에 갖고, 기계적 홀딩 유닛(미도시)에 의해, 몰드 척(11)에 고정된다. 마찬가지로, 몰드 척(11)은 기계적 홀딩 유닛(미도시)에 의해, 몰드 스테이지(12) 상에 배치된다. 복수의 위치결정 핀(11P)은 몰드(10)를 몰드 척(11) 상에 설치할 때에, 몰드(10)의 몰드 척(11) 상의 위치를 규제한다.
몰드 스테이지(12)는 몰드(10)(몰드 척(11))의 θ(z축에 대한 회전) 방향의 위치를 보정하는 기능 및 몰드(10)의 경사를 보정하는 틸트 기능을 갖는다. 또, 몰드 스테이지(12)는 x 및 y방향의 위치를 계측하기 위해서 레이저 간섭계 7'로부터의 빛을 반사하는 반사면을 갖는다(y방향은 미도시). 몰드 척(11) 및 몰드 스테이지(12)는, UV 광원(16)으로부터 출사되어 콜리메이팅 렌즈(collimating lens;17)를 통과하는 UV 광선을 몰드(10)에 도달시켜서 수지를 웨이퍼(1) 상에 조사하는 개구 11H 및 12H를 갖는다.
천판(9)을 관통하는 가이드 바 14 및 14'는, 그 일단이 몰드 스테이지(12)에 고정되고, 다른 단이 가이드 바 플레이트(guide bar plate;13)에 고정된다. 에어 실린더 또는 리니어 모터로 형성된 리니어 액추에이터 15 및 15'는, 가이드 바 14 및 14＇를 도 1의 Z축 방향으로 구동시켜서, 몰드 척(11)에 의해 홀드되는 몰 드(10)를 웨이퍼(1)에 프레스(press)하거나 몰드(10)를 웨이퍼(1)로부터 분리한다.
얼라인먼트 선반(18)은 천판(9)에 매달려 있도록 지주 19 및 19＇사이에서 지지되고, 가이드 바 14 및 14'는 얼라인먼트 선반(18)을 관통한다. 갭 센서(20)는 용량 센서 등이며, 웨이퍼 척(2) 상의 웨이퍼(1)의 높이(평탄도)를 계측한다. 몰드 척(11) 또는 몰드 스테이지(12)에 장착된 복수의 로드 셀(load cell;21)(도 1에 미도시)은, 몰드(10)의 프레싱력(pressing force)을 계측한다.
TTM(through-the-mold) 얼라인먼트 스코프 30 및 30'은 얼라인먼트를 계측하기 위해서 사용된다. 이들 스코프 30 및 30'는 웨이퍼(1) 상에 형성된 얼라인먼트 마크(기판 마크라고도 한다)와 몰드(10) 상에 설치된 얼라인먼트 마크(몰드 마크라고도 한다)와의 위치 어긋남을 계측하기 위한 광학계 및 촬상계 또는 수광소자를 포함한다. TTM 얼라인먼트 스코프 30 및 30'를 이용해서, 웨이퍼(1)와 몰드(10)와의 사이의 x 및 y방향의 위치 어긋남을 계측한다.
디스펜서 헤드(수지 토출 유닛)(32)는 웨이퍼(1)의 표면에 액상의 수지를 적하하는 수지 적하 노즐을 갖는다. 액상 수지는 광경화 수지일 수도 있다.
참조 마크(50)는 미동 스테이지(3)(X－Y 스테이지) 상에 배치된 기준 마크 마운트 상에 설치된다.
중앙처리장치(CPU)(100)는 상술한 액추에이터와 센서를 제어하고, 임프린트 장치에 소정의 동작을 행하게 한다.
도 1 및 도 8 내지 도 12를 참조해서, 반도체 디바이스의 제조시의 나노임프린트 장치의 동작에 대해서 설명한다. 도 8은 복수의 웨이퍼에 같은 몰드를 사용해 어느 한 레이어(layer)의 패턴을 전사하는 프로세스의 플로차트이다.
도 8에 있어서, 스텝 S1에서는, 몰드 반송 장치(미도시)에 의해, 몰드 척(11)에 몰드(10)를 공급한다.
스텝 S2에서는, TTM 얼라인먼트 스코프 30 및 30'을 이용해서, 도 11에 나타내는 몰드(10) 상의 얼라인먼트 마크 M1, M2와 미동 스테이지(3) 상의 기준 마크(50)를 동시에 관찰함으로써, 그 사이의 위치 어긋남을 계측한다.
그리고나서, 이 계측 결과에 따라, 몰드 스테이지(12)가 주로 몰드(10)의 θ(z축에 대한 회전) 방향의 위치를 보정한다.
다음에, 스텝 S3에서는, 웨이퍼 반송 장치(미도시)에 의해, 웨이퍼 척(2)에 웨이퍼(1)를 공급한다.
스텝 S4에서는, XY 스테이지(4)를 구동하고, 갭 센서(20)에 의해 웨이퍼(1) 전면의 높이(평탄도)를 계측한다. 이 계측 데이터는, 후술하는 바와 같이, 임프린트시에 웨이퍼(1)의 샷면을 장치(미도시)의 기준 평면과 얼라인할 때에 사용될 것이다.
스텝 S5에서는, 웨이퍼(1)에 이전에 전사된 복수의 프리얼라인먼트 마크(도시하지 않음)를 프리얼라인먼트 계측 장치(도시하지 않음)에 의해 촬상한다. 그리고나서, 화상 처리에 의해 복수의 프리얼라인먼트 마크의 장치에 대한 x, y방향의 어긋남을 계측하고, 그 결과에 따라 웨이퍼(1)의 θ(z축에 대한 회전) 방향의 위치를 보정한다.
스텝 S6에서는, TTM 얼라인먼트 스코프 30 및 30'을 사용한 계측을 행한다. 즉, 샘플 계측 샷 영역에 있어서, 몰드(10) 상의 얼라인먼트 마크 M1, M2(몰드 마크)와 웨이퍼(1) 상의 얼라인먼트 마크 W1, W2(기판 마크)와의 x, y방향의 상대적 위치 어긋남(xy 평면에 있어서의 위치 어긋남)을 계측한다. 도 10에 있어서, 해칭된 샷 영역 2, 9, 13, 20은 샘플 계측 샷 영역이다.
도 11에 있어서, 참조번호 P1는 얼라인먼트 마크 W1, W2를 따라 선행 레이어(layer)로부터 전사된 패턴을 나타내고, 참조번호 P2는 몰드(10) 상의 패턴을 나타낸다.
도 12는, 몰드 마크 및 기판 마크를 동시에 촬상하는 방식을 사용하는 경우 TTM 얼라인먼트 스코프 30 및 30'에 의해 촬상되는 각 얼라인먼트 마크의 예를 나타낸다. 도 12에 있어서, TTM 얼라인먼트 스코프 30 및 30'의 시야는 각각 30V 및 30V'로 표시된다. 이 경우에, x방향의 위치 어긋남만을 계측할 수 있다. y방향에 있어서는 패턴 P1, P2 주위에 같은 방식으로 배치된 얼라인먼트 마크를 사용해서 y방향의 위치 어긋남을 계측한다. 또, 이 y방향의 위치 어긋남을 계측하기 위한 TTM 얼라인먼트 스코프(도시하지 않음)가 대응하는 위치에 배치되어 있다.
이러한 x 및 y방향의 위치 어긋남으로부터, θ(z축에 대한 회전) 방향의 위치 어긋남도 산출한다.
그리고나서, 도 10에 있어서의 샘플 계측 샷 영역에서의 TTM 얼라인먼트 스코프 30 및 30'에 의한 계측 결과로부터, 웨이퍼(1) 상의 각 샷 영역에 있어서의 x, y, θ방향의 어긋남을 산출하고, 샷 영역마다 패턴을 전사할 때의 웨이퍼 스테이지의 목표 위치를 결정한다. 이 결정은, 계측된 샷 영역의 좌표를 설계상의 샷 영역의 좌표의 좌표 변화에 의해 근사하는 식의 계수를, 최소자승법 등을 이용해 산출함으로써 행해진다.
이것은, 예를 들면 일본 특허 제03548428호 공보에 개시되어 있는, 스텝 앤드 리피트 방식을 이용한 반도체 투영 노광 장치에서 이용되고 있는 글로벌 얼라인먼트 계측 방법과 같은 방법이다.
다음에, 스텝 S7에서, 웨이퍼(1) 상의 각 샷 영역에, 도 9의 플로차트에 나타낸 것처럼, 패턴을 전사한다.
전체 샷 영역에 패턴이 전사되었을 때, 스텝 S8에서, 웨이퍼 반송 장치(미도시)는 웨이퍼(1)를 웨이퍼 척(2)으로부터 회수한다.
스텝 S9에서는, 패턴 전사를 행하기 위한 다음 웨이퍼가 있는지 여부를 판정한다. 그러한 웨이퍼가 있는 경우에는(스텝 S9에서 NO), 프로세스가 스텝 S3로 되돌아가고, 그러한 웨이퍼가 없는 경우에는(스텝 S9에서 YES), 프로세스가 스텝 S10로 진행된다.
스텝 S10에서는, 몰드 반송 장치(미도시)가 몰드 척(11)으로부터 몰드(10)를 회수하여, 복수 웨이퍼에의 패턴 전사를 완료한다.
도 9는, 본 발명의 제1의 실시예에 따른 나노임프린트 장치로 1개의 웨이퍼에 패턴을 전사하는 프로세스의 플로차트이며, 도 8의 스텝 S7에 대응한다.
도 9, 도 1, 도 2를 참조해서, 본 발명의 제1의 실시예에 따른 나노임프린트 장치의 동작에 대해서 설명한다.
도 9에 있어서, 우선, 스텝 S701에서, XY 스테이지(4)를 구동해서, 웨이 퍼(1)를 탑재한 웨이퍼 척(2)을 이동시키고, 패턴의 전사를 행하는 웨이퍼(1)에 있어서의 장소(샷 영역)를 디스펜서 헤드(32) 아래로 가지고 온다.
스텝 S702에서(광경화 수지 적하), 디스펜서 헤드(32)에 의해 웨이퍼(1) 상의 목적의 샷 영역에 광경화 수지를 적하한다.
디스펜서 헤드(32)의 수지 토출 노즐의 배치가 직선 모양인 경우에는, XY 스테이지(4)를 샷 영역의 사이즈에 따라 구동시키면서 수지를 토출한다.
한편, 수지 토출 노즐이 샷 영역의 전면을 커버하는 매트릭스형으로 배치되는 경우에는, XY 스테이지(4)를 구동하지 않을 것이고, 일괄로 수지를 토출하는 것이 가능하다.
다음에, 스텝 S703에서(웨이퍼 스테이지 구동), 샷 영역의 표면이 몰드(10) 상의 패턴 P2와 대향하는 위치에 오도록 XY 스테이지(4)를 구동한다. 이때, 웨이퍼 스테이지의 위치는 도 8의 스텝 S6의 얼라인먼트 계측의 결과에 따라 결정되고, 웨이퍼 스테이지가 목표 위치로 이동한다.
게다가, 웨이퍼의 높이의 계측 데이터에 따라 미동 스테이지(3)에 의해 웨이퍼 척(2)의 z방향의 높이와 경사를 조정하고, 웨이퍼(1)의 샷 영역의 표면을 장치의 기준 평면(미도시)과 정렬시킨다.
스텝 S704에서는, 리니어 액추에이터 15 및 15'를 구동함으로써 몰드 척(11)을 소정의 위치까지 하강시킨다.
스텝 S705에서는, 몰드 척(11) 또는 몰드 스테이지(12)에 장착된 복수의 로드 셀(21)(미도시)의 출력으로부터 몰드(10)의 프레싱력이 적절한지 아닌지를 판정 한다. 프레싱력이 소정의 범위 내에 없는 경우(스텝 S705에서 NO), 프로세스가 스텝 S706로 진행된다.
스텝 S706에서는(몰드 또는 웨이퍼의 위치를 조정), 리니어 액추에이터 15 및 15'에 의해 몰드 척(11)의 z방향의 위치를 변경하거나 또는 미동 스테이지(3)에 의해 웨이퍼 척(2)의 z방향의 위치를 변경하는 것으로, 몰드(10)의 프레싱력을 조정한다. 목표로 하는 프레싱력이 달성될 때까지 스텝 S705 및 S706를 반복한다. 스텝 S705에서 몰드(10)의 프레싱력이 적절하다라고 판정되면(스텝 S705에서 YES), 프로세스는 스텝 S705로 진행된다.
스텝 S707에서는, UV 광원(16)이 소정의 기간 동안 UV 광선을 조사한다.
UV 광선의 조사가 완료하면, 스텝 S708에서는, 리니어 액추에이터 15 및 15'를 구동해서 몰드 척(11)을 상승시키고, 몰드(10)를 웨이퍼(1) 상의 경화된 수지로부터 분리한다.
스텝 S709에서, XY 스테이지(4)를 구동해 웨이퍼(1)를 이동시켜서, 다음의 샷 영역을 디스펜서 헤드(32) 아래로 가지고 온다.
스텝 S710에서는, 웨이퍼(1)상의 모든 샷 영역에 패턴이 전사되었는지 아닌지를 판정한다.
패턴이 전사되지 않은 샷 영역이 있는 경우에는(스텝 S710에서 NO), 프로세스가 스텝 S702로 진행된다.
패턴이 전사되지 않은 샷 영역이 없는 경우에는(스텝 S710에서 YES), 프로세스가 스텝 S711로 진행된다.
스텝 S711에서는(웨이퍼 스테이지 구동), 웨이퍼(1)의 회수(도 8의 스텝 S8)를 위해서 소정의 위치로 XY 스테이지(4)를 이동시킨다.
도 9를 참조해, 웨이퍼(1)에의 패턴 전사의 동작에 대해서 설명했지만, 글로벌 얼라인먼트 방식은 아니고, 다이 바이 다이 얼라인먼트 방식으로 위치 맞춤을 행한 후에 패턴 전사를 행하는 것도 가능하다. 예를 들면, 얼라인먼트 정밀도가 높은, 웨이퍼의 중심부의 샷 영역에 대해서는, 다이 바이 다이 얼라인먼트 방식을 사용한다. 얼라인먼트 오차가 큰 것 같은 웨이퍼의 주변부 근처의 샷 영역에 대해서는, 이전에 사용한 다이 바이 다이 얼라인먼트 방식에 의한 계측 결과에 근거한 글로벌 얼라인먼트 방식을 이용해 패턴 전사를 행해도 된다.
이 경우, 다이 바이 다이 얼라인먼트는, 도 9의 스텝 S704의 전후에 행해져서, 도 8의 스텝 S6에서 설명한, 샘플 계측 샷 영역에 사용된 방법을 이용해서 위치 어긋남량을 계측하고, 미동 스테이지(3)는 x, y,θ 방향의 위치맞춤을 행한다.
도 13은, XY 스테이지(4)에 배치된 미동 스테이지(3)의 평면도이고, 도 1에 나타낸 것과 같은 기능을 갖는 구성요소에는 같은 참조번호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
도 13에 있어서, 미동 스테이지(3)에 장착된 참조 미러 6'은 미동 스테이지(3)의 y방향의 위치를 계측하기 위해서 레이저 간섭계(미도시)로부터의 빛을 반사한다. 대시(dashed) 선(120)은, 몰드 척(11)의 중심과 웨이퍼 척(2)의 중심이 xy평면 내에서 정렬될 때의 몰드 스테이지(12)의 투영을 나타낸다. 대시 선(320)은, 디스펜서 헤드(32)의 투영을 나타낸다. 도 13에 있어서, 기준 마크(50)는, 디스펜 서 헤드(32)의 투영(320)에 관해서, 몰드 척(11)과는 반대 측에 배치되어 있다.
도 14a 내지 14d는, 도 13에 대응하는 측면도이고, 도 1에 나타낸 것과 같은 기능을 같은 구성요소는 같은 참조번호로 나타내고, 그 설명을 생략한다. 도 14a 내지 14d는, TTM 얼라인먼트 스코프 30, 30＇및 몰드(10)도 나타낸다.
도 14a 및 14b는, 디스펜서 헤드(32)가 웨이퍼(1) 상의 모든 샷 영역에 수지를 토출하는 경우, 미동 스테이지(3)(즉, XY 스테이지(4))가 x방향으로 이동하는 스트로크 L1를 나타낸다.
도 14c 및 도 14d는, 도 8의 스텝 S2에서, TTM 얼라인먼트 스코프 30 및 30'를 이용해서 미동 스테이지(3) 상의 기준 마크(50)를 계측할 때의 미동 스테이지(3)의 위치를 나타낸다.
도 14a 내지 14d로부터 알 수 있듯이, 도 13의 배치는, 미동 스테이지(3)가 적어도 x방향으로 스트로크 L2만큼 이동해서, 장치의 풋프린트가 증가한다는 것을 나타낸다. 이것에 의해 장치가 대형화될 수도 있다.
도 3은, 본 발명의 제1의 실시예에 따른, XY 스테이지(4)에 배치된 미동 스테이지(3)의 평면도이다. 도 13에 나타낸 것과 같은 기능을 갖는 구성요소에는 같은 참조번호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
도 3은, 몰드 척(11)의 중심과 웨이퍼 척(2)의 중심이 xy평면 내에서 정렬되는 경우에, 기준 마크(50)가 디스펜서 헤드(32)의 투영(320)에 관해서, 몰드 척(11)과 같은 측에 배치된다는 점에서 도 13과 다르다.
도 4a 내지 4d는 도 3에 대응하는 측면도이고, 도 14a 내지 14d에 나타낸 것 과 같은 기능을 갖는 구성요소에는 같은 참조번호를 부여하고, 그 설명을 생략한다. 도 14a 내지 14d와 마찬가지로, 도 4a 내지 도 4d는, TTM 얼라인먼트 스코프 30, 30＇및 몰드(10)도 나타낸다.
도 4a 및 4b는, 디스펜서 헤드(32)가 웨이퍼(1) 상의 모든 샷 영역에 수지를 토출하는 경우, 미동 스테이지(3)가 x방향으로 이동하는 스트로크 L1를 나타낸다.
도 4c 및 4d는, 도 8의 스텝 S2에서, TTM 얼라인먼트 스코프 30 및 30'를 이용해서 미동 스테이지(3) 상의 기준 마크(50)를 계측할 때의 미동 스테이지(3)의 위치를 나타낸다.
도 4a 내지 4d로부터 알 수 있듯이, 도 3의 배치는 디스펜서 헤드(32)가 수지를 토출할 때 미동 스테이지(3)가 이동하는, 스트로크 L1과 같은 거리만큼 x방향으로 미동 스테이지(3)가 이동하는 것을 나타낸다.
이상과 같이, 몰드 척(11)의 중심과 웨이퍼 척(2)의 중심이 xy 평면 내에서 얼라인될 경우에, 디스펜서 헤드(32)에 관해서 몰드 척(11)과 같은 측에 기준 마크(50)를 미동 스테이지(3) 상에 배치한다.
도 3의 얼라인먼트에 의해, 도 4a 내지 4d에 나타낸 것처럼, 도 14d에 있어서의 스트로크 L2에 대응한 스트로크가 스트로크 L1에 포함되어 있다. 즉, X－Y 스테이지는, X-Y 스테이지에 의해 홀드된 기판 상의 모든 샷 영역에 디스펜서가 액상 수지를 분배할 수가 있는 범위 내에서 이동한다. 기준 마크(50)는, X－Y 스테이지의 이동 범위 내에서 기준 마크(50)와 몰드 마크와의 위치 어긋남을 TTM 얼라인먼트 스코프 30 및 30'로 계측할 수 있는 위치에서, X－Y 스테이지 상에 설치되어 있 다.
XY 스테이지(4)의 스트로크를 단지 도 14의 스트로크 L2보다 작게 하기 위한 것이면, 도 3에 있어서 참조 마크(50)는, 디스펜서보다 몰드 척(11)의 중심에 더 가깝게 미동 스테이지 상에 배치되어도 된다. 일반적으로는, xy 평면에 있어서, 다음과 같은 배치가 사용된다. 디스펜서의 중심은, 몰드 척(11)의 중심으로부터 제1의 거리(＞0)만큼 특정 방향으로 어긋난 위치에 배치된다. 기준 마크(50)의 중심은, 기판 척의 중심으로부터 제1의 거리만큼 상술한 방향으로 어긋난 위치로부터 상술한 방향과 역의 방향으로 어긋난 위치에 배치되어 있다.
디스펜서의 중심은, 기판에 대향하는 디스펜서에 설치된 수지 방출 포트의 중심을 의미하고, 해당 수지 방출 포트는, 예를 들면, 다수의 개구(구멍)를 갖는 선형 또는 구형의 영역을 형성한다. 전형적으로는, 몰드 척(11)의 xy 평면에의 투영은 직사각형이고, 몰드 척(11)의 중심은, 해당 직사각형 형상의 중심을 의미한다. 기판 척의 xy 평면에의 투영은 전형적으로는 원형이고, 기판 척의 중심은, 원형 형상의 중심을 의미한다. 기준 마크(50)는, 전형적으로는 직사각형 마크 요소의 집합으로 이루어진 형상을 갖고, 기준 마크(50)의 중심은, 해당 형상의 중심을 의미한다.
글로벌 얼라인먼트 계측에 대한 몰드 얼라인먼트 계측(기준 마크 계측)을 위한 X－Y 스테이지의 스트로크의 증대를 감소시킬 수가 있기 때문에, 풋프린트가 작은 소형의 나노임프린트 장치를 제공할 수 있다.
다음에, 도 5를 참조해서, 본 발명의 제2의 실시예에 따른 나노임프린트 장 치의 동작에 대해 설명한다.
도 5는 XY 스테이지(4) 상에 배치된 미동 스테이지(3)의 평면도로, 수지의 토출(도포)을 위한 y방향에 있어서의 XY 스테이지의 움직임을 줄이기 위해서 3개의 디스펜서 헤드가 y방향으로 배열되어 있는 경우를 나타낸다. 디스펜서 헤드의 개수는 반드시 3개가 아니라 2이상이어도 된다. 도 3에 나타낸 것과 같은 기능을 갖는 구성요소에는 같은 참조번호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
도 5에 있어서, 참조번호 320a~320c는 x방향으로 XY 스테이지(4)를 주사하면서 수지를 토출하기 위한 3개의 디스펜서 헤드의 투영을 나타낸다. 도 5에서는, 몰드 척(11)의 중심과 웨이퍼 척(2)의 중심이 xy 평면 내에서 정렬되는 경우에, 3개의 디스펜서 헤드의 투영 320a~320c에 관해서, 몰드 척(11)의 중심 부근에 기준 마크(50)가 배치되어 있다.
도 5의 배치는, 디스펜서 헤드가 XY 스테이지(4)의 주사 방향과 수직인 방향으로 배열되어 있는 경우에도 제1의 실시예와 같은 효과를 제공한다.
도 6을 참조해서, 본 발명의 제3의 실시예에 따른 나노임프린트 장치의 동작에 대해 설명한다.
도 6은, XY 스테이지(4) 상에 배치된 미동 스테이지(3)의 평면도로, 2개의 디스펜서 헤드가 서로 다른 위치에 배치되어 있는 경우를 나타낸다. 도 3에 나타낸 것과 같은 기능을 갖는 구성요소에는 같은 참조번호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
도 6에 있어서, 참조번호 320a는 x방향으로 XY 스테이지(4)를 주사하면서 수 지를 토출하기 위한 디스펜서 헤드(제1의 디스펜서)의 투영을 나타내고, 참조번호 320b는 y방향으로 XY 스테이지(4)를 주사하면서 수지를 토출하기 위한 디스펜서 헤드(제2의 디스펜서)의 투영을 나타낸다.
도 6에서는, 몰드 척(11)의 중심과 웨이퍼 척(2)의 중심이 xy 평면 내에서 정렬되어 있는 경우에, 2개의 디스펜서 헤드의 투영 320a 및 320b에 관해서, 몰드 척(11)의 중심 부근에 기준 마크(50)가 배치되어 있다. 즉, xy 평면에 있어서, 다음과 같은 배치를 사용한다. 제1의 디스펜서의 중심은, 몰드 척(11)의 중심으로부터 제1의 거리(＞0)만큼 특정한 방향으로 어긋난 위치에 배치된다. 기준 마크(50)의 중심은, 기판 척의 중심으로부터 제1의 거리만큼 상술한 방향으로 어긋난 위치로부터 상술한 방향과는 역의 방향으로 어긋난 위치에 배치된다. 게다가, 제2의 디스펜서의 중심은, 몰드 척(11)의 중심으로부터 상술한 방향과 직교하는 제2의 방향으로 제2의 거리만큼 어긋난 위치에 배치된다. 상술한 기준 마크(50)의 중심은, 기판 척의 중심으로부터 제2의 거리만큼 제2의 방향으로 어긋난 위치로부터 제2의 방향과는 역의 방향으로 어긋난 위치에 배치된다.
도 6의 배치는, y방향으로 XY 스테이지(4)를 구동해서 몰드 얼라인먼트 계측을 행하는 경우에도, 제1의 실시예와 같은 특징을 제공한다.
도 7을 참조해서, 본 발명의 제4의 실시예에 따른 나노임프린트 장치의 동작에 대해 설명한다.
도 7은 XY 스테이지(4)에 배치된 미동 스테이지(3)의 평면도로, 미동 스테이지(3) 상에 복수의 기준 마크(50)가 배치되었을 경우를 나타낸다. 도 6에 나타낸 것과 같은 기능을 갖는 구성요소에는 같은 참조번호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
도 7은 기준마크 50과 같은 기준 마크 51 및 52를 나타낸다. 참조번호 320b는, y방향으로 XY 스테이지(4)를 주사하면서 수지를 토출하기 위한 디스펜서 헤드의 투영을 나타낸다.
도 7과 같이 복수의 디스펜서 헤드가 배치되었을 경우에도, 각 디스펜서 헤드에 대해서, 제1의 실시예에 기재한 것처럼 복수의 기준 마크를 적절히 배치하는 것으로, 제3의 실시예와 같이, X－Y 스테이지의 스트로크의 증대를 억제할 수 있다.
상술한 실시예에 의하면, 기판 스테이지(X－Y 스테이지)의 스트로크가 감소된 임프린트 장치를 제공할 수가 있다. 또, 글로벌 얼라인먼트가 가능하고 풋프린트가 작은 임프린트 장치를 제공할 수가 있다.
반도체 집적 회로 소자, 액정 표시 소자 등의, 물품으로서 기능하는 디바이스의 제조 방법은, 전술한 임프린트 장치를 이용해 웨이퍼, 글래스 플레이트, 필름 형상 기판 등의 기판에 패턴을 전사(형성)하는 스텝과, 상기 기판을 에칭하는 스텝을 포함할 수 있다. 패턴된 미디어(기록 매체)와 광학 소자 등의 다른 물품을 제조하는 경우에는, 에칭 스텝 대신에, 상기 기판을 가공하는 스텝을 행해도 된다.
본 발명은 예를 들면 상기와 같은 물품을 제조하기 위한 미세 패턴의 형성에 있어서, 산업상 이용 가능하다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명해 왔지만, 본 발명은 이러한 실시 예에 한정되지 않는다는 것을 알 수 있다. 본 발명의 범위 내에서는 어떠한 변형 및 변경도 가능해야 한다.
도 1은 본 발명의 제1의 실시예에 따른 임프린트 장치의 구성도이다.
도 2는 제1의 실시예에 따른 임프린트 장치의 제어 블럭도이다.
도 3은 제1의 실시예에 따른 미동 스테이지의 평면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 제1의 실시예에 따른 미동 스테이지의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제2의 실시예에 따른 미동 스테이지의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제3의 실시예에 따른 미동 스테이지의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제4의 실시예에 따른 미동 스테이지의 평면도이다.
도 8은 복수의 웨이퍼에 한 레이어의 패턴을 순차 전사하는 프로세스의 플로차트이다.
도 9는 1개의 웨이퍼에 1개의 패턴을 전사하는 프로세스의 상세 플로차트이다.
도 10은 글로벌 얼라인먼트 계측의 샘플 샷 영역의 배치를 나타내는 도면이다.
도 11은 얼라인먼트 마크의 배치를 나타내는 몰드 척 주변의 단면도이다.
도 12는 TTM 얼라인먼트 스코프의 시야 내에서의 얼라인먼트 마크의 위치 관계를 예시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 미동 스테이지의 평면도이다.
도 14a 내지 14d는 본 발명의 일 실시예에 따른 미동 스테이지의 측면도이다.

Claims (9)

  1. 기판의 샷 영역 상의 수지와 몰드를 서로 프레스해서 상기 샷 영역 상에 수지 패턴을 형성하는 임프린트 장치로서,
    몰드 척;
    기판 척을 포함하며, 상기 기판 척에 의해 홀드된 수지와 상기 몰드 척에 의해 홀드된 몰드가 Z축방향으로 서로 프레스되는, X－Y 스테이지;
    상기 샷 영역 상에 수지를 도포(dispense)하도록 구성된 디스펜서;
    상기 기판 척에 의해 홀드된 상기 기판의 복수의 샷 영역의 각각에 형성된 기판 마크의 X－Y 평면에 있어서의 위치를 계측하도록 구성된 스코프; 및
    상기 X－Y 스테이지 상에 형성된 기준 마크를 구비하고,
    상기 X－Y 스테이지는, 상기 기판의 모든 샷 영역에 상기 디스펜서가 상기 수지를 도포할 수 있는 이동 범위를 갖고,
    상기 기준 마크는, 상기 X－Y 스테이지의 상기 이동 범위 내에서 상기 기준 마크의 위치를 계측할 수 있는 상기 X－Y 스테이지 상의 위치에 배치되는 임프린트 장치.
  2. 기판의 샷 영역 상의 수지와 몰드를 서로 프레스해서 상기 샷 영역 상에 수지 패턴을 형성하는 임프린트 장치로서,
    몰드 척;
    기판 척을 포함하며, 상기 기판 척에 의해 홀드된 수지와 상기 몰드 척에 의해 홀드된 몰드가 Z축 방향으로 서로 프레스되는, X－Y 스테이지;
    상기 샷 영역 상에 수지를 도포하도록 구성된 디스펜서;
    상기 기판 척에 의해 홀드된 상기 기판의 복수의 샷 영역의 각각에 형성된 기판 마크의 X－Y 평면에 있어서의 위치를 계측하도록 구성된 스코프; 및
    상기 X－Y 스테이지 상에 형성된 기준 마크를 구비하고,
    상기 X－Y 스테이지는, 상기 기판의 각 샷 상의 수지와 상기 몰드가 서로 프레스되며, 상기 기판의 모든 샷 영역에 상기 디스펜서가 수지를 도포할 수 있는 이동 범위를 갖고,
    상기 기준 마크는, 상기 X－Y 스테이지의 상기 이동 범위 내에서 상기 기준 마크의 위치를 계측할 수 있는 상기 X－Y 스테이지 상의 위치에 배치되는 임프린트 장치.
  3. 기판의 샷 영역 상의 수지와 몰드를 서로 프레스해서 상기 기판의 샷 영역 상에 수지 패턴을 형성하는 임프린트 장치로서,
    몰드 척;
    기판 척을 포함하며, 상기 기판 척에 의해 홀드된 상기 기판의 샷 영역 상의 수지와 상기 몰드 척에 의해 홀드된 몰드가 Z축 방향으로 서로 프레스되는, X－Y 스테이지;
    상기 샷 영역 상에 수지를 도포하도록 구성된 제1의 디스펜서;
    상기 기판 척에 의해 홀드된 상기 기판의 복수의 샷 영역의 각각에 형성된 기판 마크의 X－Y평면에 있어서의 위치를 계측하도록 구성된 스코프; 및
    상기 X－Y 스테이지 상에 형성된 제1의 기준 마크를 구비하고,
    상기 X－Y 평면에 있어서, 상기 디스펜서의 중심은, 상기 몰드 척의 중심으로부터 제1의 거리(＞0)만큼 제1의 방향으로 어긋난 위치에 배치되고, 상기 기준 마크의 중심은, 상기 기판 척의 중심으로부터 상기 제1의 거리만큼 상기 제1의 방향으로 어긋난 위치로부터, 상기 제1의 방향과는 역의 방향으로 어긋난 위치에 설치되는 임프린트 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판의 샷 영역 상에 수지를 도포하도록 구성된 제2의 디스펜서를 더 구비하고,
    상기 제1의 디스펜서와 상기 제2의 디스펜서는 상기 제1의 방향과 직교하는 방향으로 배치되는 임프린트 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판의 샷 영역 상에 수지를 도포하도록 구성된 제2의 디스펜서를 더 구비하고,
    상기 X－Y 평면에 있어서, 상기 제2의 디스펜서의 중심은, 상기 몰드 척의 중심으로부터 상기 제1의 방향과 직교하는 제2의 방향으로 제2의 거리만큼 어긋난 위치에 배치되고, 상기 기준 마크의 중심은, 상기 기판 척의 중심으로부터 상기 제2의 거리만큼 상기 제2의 방향으로 어긋난 위치로부터, 상기 제2의 방향과는 역의 방향으로 어긋난 위치에 배치되는 임프린트 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 X-Y 스테이지 상에 형성된 제2의 기준 마크를 더 구비하는 임프린트 장치.
  7. 물품을 제조하는 방법으로서,
    임프린트 장치를 이용해서 기판의 샷 영역 상에 수지 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 수지 패턴이 형성된 상기 기판을 처리하는 단계를 포함하고,
    상기 장치는 기판의 샷 영역 상의 수지와 몰드를 서로 프레스해서 상기 샷 영역 상에 수지 패턴을 형성하는 장치이며, 상기 장치는,
    몰드 척;
    기판 척을 포함하며, 상기 기판 척에 의해 홀드된 상기 기판의 샷 영역 상의 수지와 상기 몰드 척에 의해 홀드된 몰드가 Z축방향으로 서로 프레스되는, X－Y 스테이지;
    상기 샷 영역 상에 수지를 도포하도록 구성된 디스펜서;
    상기 기판 척에 의해 홀드된 상기 기판의 복수의 샷 영역의 각각에 형성된 기판 마크의 X－Y 평면에 있어서의 위치를 계측하도록 구성된 스코프; 및
    상기 X－Y 스테이지 상에 형성된 기준 마크를 구비하고,
    상기 X－Y 스테이지는, 상기 기판의 모든 샷 영역에 상기 디스펜서가 수지를 도포할 수 있는 이동 범위를 갖고,
    상기 기준 마크는, 상기 X－Y 스테이지의 상기 이동 범위 내에서 상기 기준 마크의 위치를 계측할 수 있는 상기 X－Y 스테이지 상의 위치에 배치되는 물품 제조 방법.
  8. 물품을 제조하는 방법으로서,
    임프린트 장치를 이용해서 기판의 샷 영역 상에 수지 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 수지 패턴이 형성된 상기 기판을 처리하는 단계를 포함하고,
    상기 장치는 기판의 샷 영역 상의 수지와 몰드를 서로 프레스해서 상기 샷 영역 상에 수지 패턴을 형성하는 장치이며, 상기 장치는,
    몰드 척;
    기판 척을 포함하며, 상기 기판 척에 의해 홀드된 상기 기판의 샷 영역 상의 수지와 상기 몰드 척에 의해 홀드된 몰드가 Z축방향으로 서로 프레스되는, X－Y 스테이지;
    상기 샷 영역 상에 수지를 도포하도록 구성된 디스펜서;
    상기 기판 척에 의해 홀드된 상기 기판의 복수의 샷 영역의 각각에 형성된 기판 마크의 X－Y 평면에 있어서의 위치를 계측하도록 구성된 스코프;
    상기 X－Y 스테이지 상에 형성된 기준 마크를 구비하고,
    상기 X－Y 스테이지는, 상기 기판의 각 샷 상의 수지와 상기 몰드가 서로 프레스되며, 상기 기판의 모든 샷 영역에 상기 디스펜서가 수지를 도포할 수 있는 이동 범위를 갖고,
    상기 기준 마크는, 상기 X－Y 스테이지의 상기 이동 범위 내에서 상기 기준 마크의 위치를 계측할 수 있는 상기 X－Y 스테이지 상의 위치에 배치되는 물품 제조 방법.
  9. 물품을 제조하는 방법으로서,
    임프린트 장치를 이용해서 기판의 샷 영역 상에 수지 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 수지 패턴이 형성된 상기 기판을 처리하는 단계를 포함하고,
    상기 장치는 기판의 샷 영역 상의 수지와 몰드를 서로 프레스해서 상기 기판의 샷 영역 상에 수지 패턴을 형성하는 장치이며, 상기 장치는,
    몰드 척;
    기판 척을 포함하며, 상기 기판 척에 의해 홀드된 상기 기판의 샷 영역 상의 수지와 상기 몰드 척에 의해 홀드된 몰드가 Z축방향으로 서로 프레스되는, X-Y 스테이지;
    상기 샷 영역 상에 수지를 도포하도록 구성된 디스펜서;
    상기 기판 척에 의해 홀드된 상기 기판의 복수의 샷 영역의 각각에 형성된 기판 마크의 X－Y 평면에 있어서의 위치를 계측하도록 구성된 스코프; 및
    상기 X－Y 스테이지 상에 형성된 기준 마크를 구비하고,
    상기 X－Y 평면에 있어서, 상기 디스펜서의 중심은, 상기 몰드 척의 중심으로부터 제1의 거리(＞0)만큼 한 방향으로 어긋난 위치에 배치되고, 상기 기준 마크의 중심은, 상기 기판 척의 중심으로부터 상기 제1의 거리만큼 상기 방향으로 어긋난 위치로부터, 상기 방향과는 역의 방향으로 어긋난 위치에 배치되는 물품 제조 방법.
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