KR20130059293A - 임프린트 장치, 이를 이용한 물품의 제조 방법 및 임프린트 방법 - Google Patents

임프린트 장치, 이를 이용한 물품의 제조 방법 및 임프린트 방법 Download PDF

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Abstract

임프린트 장치로서, 복수의 흡착력 발생부를 포함하는 흡착 유닛을 이용하여 상기 몰드를 유지시키도록 구성된 유지 유닛과, 상기 복수의 흡착력 발생부에 의한 흡착력을 조정 가능하도록 구성된 흡착력 조정 유닛과, 상기 몰드에 힘을 가함으로써, 상기 몰드의 패턴 영역의 형상을 상기 기판의 기판측 패턴 영역의 형상과 정렬시키도록 구성된 형상 보정 유닛을 포함한다. 상기 흡착력 조정 유닛은, 상기 형상 보정 유닛을 이용하여 상기 몰드에 힘을 가하는 경우에, 상기 몰드가 흡착되는 흡착면 중 미리 정해진 영역을 흡착 영역으로 하고, 그 밖의 영역에서의 흡착력이 상기 흡착 영역에서의 흡착력보다 작아지도록 상기 복수의 흡착력 발생부의 상기 흡착력을 조정한다.

Description

임프린트 장치, 이를 이용한 물품의 제조 방법 및 임프린트 방법{IMPRINT APPARATUS, MANUFACTURING METHOD FOR ARTICLE USING THE SAME, AND IMPRINT METHOD}
본 발명은 임프린트 장치, 이를 이용한 물품의 제조 방법 및 임프린트 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스나 MEMS 등의 미세화의 요구가 진행하여, 종래의 포토리소그래피 기술 이외에, 미경화 수지를 다이(몰드)를 사용하여 기판상에 성형하여, 수지 패턴을 기판상에 형성하는 미세 가공 기술이 주목을 모으고 있다. 이 기술을 임프린트 기술이라 부르며, 기판 상에 수 나노미터 오더(order)의 미세한 구조체를 형성할 수 있다. 임프린트 기술의 일례로서 광 경화법이 있다. 이 광 경화법을 채용한 임프린트 장치에서는 우선, 기판(예를 들어 웨이퍼) 상의 임프린트 영역인 샷(shot)에 자외선 경화 수지(임프린트 재료, 광 경화성 수지)를 도포한다. 다음에, 이 수지(미경화 수지)를 몰드를 이용하여 성형한다. 자외선을 조사하여 수지를 경화시킨 뒤 분리시킴으로써, 수지 패턴이 기판상에 형성된다. 이러한 광 경화법에 따른 임프린트 기술은, 비교적 용이하게 온도를 제어할 수 있으며, 기판에 형성된 얼라인먼트 마크(mark)를 투명한 몰드를 통하여 검출할 수 있기 때문에, 특히 반도체 디바이스의 제조에 적합하다.
상기 기술을 채용한 임프린트 장치에서는 임프린트 처리시에, 일반적인 노광 장치 등과 마찬가지로 몰드와 기판과의 얼라인먼트 처리를 실시하고, 샷 상에서 미리 형성되어 있는 기판측 패턴과, 몰드상에 형성되어 있는 패턴부와의 형상을 정렬한다. 이 얼라이먼트 처리의 방식으로서, 예를 들어 다이-바이-다이(die-by-die) 얼라인먼트 또는 글로벌(global) 얼라인먼트가 있다. 다이-바이-다이 얼라인먼트 방식은, 기판상의 샷마다 샷에 형성된 마크를 광학적으로 검출하고, 원판(몰드 또는 노광 장치에서의 레티클(reticle))과 기판과의 위치 관계의 어긋남을 보정한다. 한편, 글로벌 얼라인먼트 방식은, 장치와 기판 또는 장치와 원판과의 위치 관계가 명확한 것을 이용하여, 대표적인 몇개의 샷(샘플 샷)에 형성된 마크의 검출 결과를 통계 처리해서 얻어지는 지표에 기초하여 어긋남을 보정한다. 즉, 글로벌 얼라인먼트 방식에서는, 모든 샷에 대하여 동일한 지표를 이용하여 얼라인먼트 처리를 실시한다. 종래의 노광 장치에서는, 처리량을 향상시키는 관점에서 글로벌 얼라인먼트 방식을 이용하는 것이 일반적이다.
여기서, 종래의 노광 장치에서는 샷의 형상(배율)에 맞춰 투영 광학계의 축소 배율을 변경하거나, 기판 스테이지의 주사 속도를 변경함으로써, 노광 처리 동안의 각 샷의 형상의 변화로 인한 어긋남을 보정한다. 그러나, 임프린트 장치에서는, 투영 광학계가 포함되지 않으므로, 몰드와 기판상의 수지가 직접 접촉하는 것으로 인해 이러한 형태의 샷 보정(배율 보정)을 실시할 수 없다. 그래서, 임프린트 장치에서는, 기계적인 고정이나 진공 흡착 등에 의해 동작하는 유지 유닛(척)으로 몰드를 유지시키면서, 몰드의 측면으로부터 외력을 가하거나, 몰드를 가열하여 팽창시키거나 해서 몰드를 물리적으로 변형시키는 배율 보정 기구를 채용하고 있다. 일본 특허 공개 공보 제2007-535121호에는, 액츄에이터 등을 이용해서 외력을 가함으로써 몰드를 변형시켜, 기판측 패턴에 대한 패턴부의 형상을 변화시키는 임프린트 시스템이 개시되어 있다.
그러나, 종래의 임프린트 장치에서는, 상기한 바와 같이 유지 유닛을 이용하여 몰드를 항상 고정 유지하고 있으므로, 패턴부의 형상을 변화시키기 위해서 일본 특허 공개 공보 제2007-535121호에 설명된 바와 같이 몰드에 외력을 가하여도 몰드가 변형되기 어렵다. 이에 관해, 이러한 변형 효율을 개선시키기 위해, 단순히 몰드의 고정 유지를 일시적으로 해제한 후에 외력을 가하면, 몰드의 유지 위치 자체가 변화되어버린다. 따라서, 특히 얼라인먼트 처리의 방식으로서 글로벌 얼라인먼트 방식을 채용했을 경우, 얼라인먼트 처리를 실시한 후에 몰드가 어긋나버리는 것으로 인해, 얼라인먼트 처리에서 계측한 값을 참조할 수 없을 가능성이 있다.
본 발명은, 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 몰드의 형상 보정 또는 얼라인먼트 처리의 효율성의 점에서 유용한 임프린트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 구성은, 기판상의 몰드에 의해 미경화 수지를 성형하여 경화시키고, 상기 기판상에 경화된 수지의 패턴을 형성하도록 구성된 임프린트 장치로서, 복수의 흡착력 발생부를 포함하는 흡착 유닛을 이용하여 상기 몰드를 유지시키도록 구성된 유지 유닛과, 상기 복수의 흡착력 발생부에 의한 흡착력을 조정 가능하도록 구성된 흡착력 조정 유닛과, 상기 몰드에 힘을 가함으로써, 상기 몰드의 패턴 영역의 형상을 상기 기판의 기판측 패턴 영역의 형상과 정렬시키도록 구성된 형상 보정 유닛을 포함하며, 상기 흡착력 조정 유닛은, 상기 형상 보정 유닛을 이용하여 상기 몰드에 힘을 가하는 경우에, 상기 몰드가 흡착되는 흡착면 중 미리 정해진 영역을 흡착 영역으로 하고, 그 밖의 영역에서의 흡착력이 상기 흡착 영역에서의 흡착력보다 작아지도록 상기 복수의 흡착력 발생부의 상기 흡착력을 조정한다.
본 발명은 몰드의 형상 보정 또는 얼라인먼트 처리의 효율성의 점에서 유용한 임프린트 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 특징들은 첨부의 도면들을 참조하여 이하의 예시적 실시 형태들의 설명으로부터 분명해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 임프린트 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 몰드 척의 다른 구성을 도시하는 도면.
도 3은 몰드 척의 다른 구성을 도시하는 도면.
도 4는 임프린트 처리 동안의 동작 시퀀스를 도시하는 흐름도.
도 5의 (a) 및 (b)는 몰드의 배율 보정시의 구성을 도시하는 도면.
도 6의 (a) 및 (b)는 몰드의 배율 보정시의 다른 구성을 도시하는 도면.
도 7의 (a) 및 (b)는 몰드의 배율 보정시의 다른 구성을 도시하는 도면.
도 8의 (a) 및 (b)는 종래 몰드의 배율 보정시의 구성을 도시하는 도면.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
[임프린트 장치]
우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 임프린트 장치에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 임프린트 장치(1)의 구성을 도시한 개략도이다. 임프린트 장치(1)는, 피처리 기판인 웨이퍼상(기판상)에 몰드를 이용하여 미경화 수지를 성형하여, 웨이퍼상에 수지 패턴을 형성함으로써 물품의 일례로서의 반도체 디바이스 등의 디바이스를 제조하는데 사용되는 장치이다. 여기서 장치는 광 경화법을 채용한 임프린트 장치이다. 이하의 도면들에서는, 웨이퍼상의 수지에 대해 자외선을 조사하도록 구성된 조명계의 광축과 평행하게 Z축을 취하고, Z축에 수직한 평면에서 서로 직교하는 X축 및 Y축을 취하고 있다. 임프린트 장치(1)는 기본적으로 광 조사 유닛(2), 몰드 유지 기구(3), 웨이퍼 스테이지(4), 도포 유닛(5) 및 제어 유닛(6)을 포함한다.
광 조사 유닛(2)은 임프린트 처리 동안, 몰드(7)에 자외선(8)을 조사한다. 광 조사 유닛(2)은, 도시되지 않지만, 광원과, 이 광원으로부터 조사된 자외선(8)을 임프린팅에 적절한 광으로 조정하도록 구성된 광학 소자로 구성된다.
몰드(7)는, 외주 형상이 다각형(바람직하게는 직사각형 또는 정방형)이며, 웨이퍼(9)와 대향하는 면의 중심부에는, 회로 패턴 등을 전사하기 위한 요철 패턴이 3차원 형상으로 형성된 패턴부(7a) (패턴 영역)가 포함된다. 몰드(7)의 재질은 자외선(8)을 투과 가능한 재질이며, 본 실시 형태에서는 일례로서 석영일 수 있다. 또한, 몰드(7)의 형상은, 자외선(8)이 조사되는 면에 원형의 평면 형상이며 소정의 깊이를 갖는 오목부(캐비티)로 구성되어도 좋다.
몰드 유지 기구(형 유지 기구)(3)는, 몰드(7)를 유지하도록 구성된 몰드 척(유지 유닛)(10)과, 몰드 척(10)을 유지하고 몰드(7)(몰드 척(10))을 미리 정해진 방향으로 이동시키도록 구성된 몰드 구동 기구(11)를 포함한다. 도 2는 몰드 척(10)의 다른 구성을 도시하는 개략도이다. 특히, 도 2에서의 상부 도면은 웨이퍼 스테이지(4)측으로부터 본 몰드 척(10)의 평면도이며, 하부 도면은 상부의 A-A' 단면을 나타내는 도면이다. 몰드 척(10)은, 몰드(7)에서의 자외선(8)의 조사면의 외주 영역을, 진공 흡착력에 의해 흡착시킴으로써 몰드(7)를 유지시킨다. 도 2에서, 몰드 척(10)은 몰드(7)를 유지시키지 않은 상태에 있으며, 몰드 척(10)의 옆에, 참고로서 몰드 척(10)에 의해 유지될 수 있는 몰드(7)를 도시한다는 점에 유의한다. 몰드 척(10)은, 몰드(7)를 흡착하여 유지시키도록 구성된 흡착 유닛(30)과, 이 흡착 유닛(30)에 의한 흡착 압력을 조정하도록 구성된 압력 조정 장치(31)와, 흡착 유닛(30)에 의해 몰드(7)를 유지하고 있을 때에 몰드(7)의 측면에 외력을 가하도록 구성된 배율 보정 기구(32)를 포함한다. 또한, 몰드 척(10)은, 광 조사 유닛(2)으로부터 조사된 자외선(8)이 몰드(7)를 투과하여 웨이퍼(9)를 향하도록 중심 영역(평면 내측)에 개구부(33)를 포함한다. 개구부(33)의 개구 형상은, 몰드(7)에 형성된 패턴부(7a)의 평면 형상에 대응하며, 마찬가지로, 몰드 척(10)을 고정하여 유지시키는 후술의 몰드 구동 기구(11)에도 개구부(33)에 대응하는 개구 영역(12)이 형성되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 흡착 유닛(30)은 각각이 압력 조정 장치(31)에 접속되고, 개별로 흡착 압력을 조정 가능하게 하도록 구성된 복수의 흡인구(34)를 포함한다. 도 2에 도시된 예에서, 이들의 흡인구(34)의 형상은 직사각형이며, 몰드(7)의 평면 영역에서 개구부(33)의 주위의 영역에 대응하며 XY 축 방향을 따라 48개의 개구가 제공된다. 흡인구(34)의 형상 및 배치(설치수)는, 후술하는 배율 보정 기구(32)에 의해 외력이 가해지는 방향으로 몰드(7)가 변형하기 쉽도록 구성되어 있다. 따라서, 흡인구(34)의 형상 및 배치는, 도 2에 도시된 구성에 한정되지 않고, 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 도 3은, 도 2에 도시된 몰드 척(10)에 대응한, 흡착 유닛(30)의 다른 예를 포함하는 구성을 도시하는 개략도이다. 특히, 도 3에서 상부 도면은 웨이퍼 스테이지(4)측으로부터 본 몰드 척(40)의 평면도이며, 하부 도면은 상부의 B-B´ 단면을 도시하는 도면이다. 도 3에서, 도 2와 동일 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이고, 설명은 생략한다. 상술한 바와 같이, 몰드(7)는 패턴부(7a)와 대향하는 오목부(도면에서는 오목부(7b))를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 예에서 흡착 유닛(41)은, 오목부(7b)를 회피하기 위해서, 외주 영역에 배치된 원형의 제1 흡인구(42)와, 제1 흡인구(42)의 외주측에 배치된 복수의 제2 흡인구(43)를 포함한다. 제2 흡인구(43)의 형상 및 배치는, 몰드(7)의 평면 영역에 대응한 흡착 유닛(41)의 외측과 제1 흡인구(42)의 외주와의 간격(거리)에 기초하여 결정된다. 흡착 유닛(41)에 의하면, 오목부를 회피하면서, 변형량의 관점에서 근접 부착의 향상이 요구되는 패턴부(7a)에 의해 가까운 영역을 비교적 안정적으로 유지시킬 수 있다는 이점이 있다.
압력 조정 장치(흡착력 조정 유닛)(31)는, 진공 펌프 등의 진공 배기 장치를 포함하고, 상술한 바와 같이, 흡착 유닛(30)에 제공된 복수의 흡인구(흡착력 발생부)(34)에서 흡착 압력(흡착력)을 개별 또는 복수의 그룹별로 조정 또는 전환할 수 있다. 압력 조정 장치(31)는, 제어 유닛(6)에 회선을 통해서 접속되어 있고, 복수의 흡인구(34)의 각각의 흡착 압력은, 제어 유닛(6)으로부터의 흡착 지령에 기초하여 조정된다.
또한, 배율 보정 기구(형상 보정 유닛)(32)는, 몰드 척(10)에서의 몰드(7)의 유지측에 배치되고, 몰드(7)의 측면에 외력(변위)를 가하는 것에 의해 패턴부(7a)의 형상(또는 크기)을 보정한다. 배율 보정 기구(32)는, 몰드(7)의 측면에 가압면을 접촉시켜 외력을 가하는 복수의 액츄에이터(35)와, 액츄에이터(35)에 의한 외력의 부하량을 개별로 조정하는 액츄에이터 제어 유닛(도시되지 않음)을 포함한다. 액츄에이터 제어 유닛은, 제어 유닛(6)에 회선을 통해 접속되어 있고, 복수의 액츄에이터(35)의 각각의 부하량은, 제어 유닛(6)으로부터의 부하 지령에 기초하여 조정된다. 흡착 유지된 몰드(7)의 4개의 측면에 대해 각각 외력을 가하기 위해서 흡착 유닛(30)의 측에 액츄에이터(35)의 가압면이 향하도록 4개의 배율 보정 기구(32)가 배치되어 있다. 또한, 도 2에 도시된 예에서 1개의 배율 보정 기구(32)는, 몰드(7)의 측면의 길이에 대해 균등하게 배치된 5개의 액츄에이터(35)를 포함하도록 구성되어 있다. 단, 이들 복수의 액츄에이터(35)는 균등 배치가 바람직하지만, 그 설치수는 특별히 한정되지 않는다. 배율 보정 기구(32)는, 도 2에 도시된 예에서는 몰드 척(10)에 직접 설치되도록 구성되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 몰드 척(10)을 고정 보유하는 몰드 구동 기구(11)가 제공된 측으로부터 몰드(7)의 측면을 향하여 연장 설치되는 구성으로 하여도 된다.
몰드 구동 기구(11)는, 몰드(7)와 웨이퍼(9) 상의 수지(13)를 선택적으로 가압하거나 분리시키도록 몰드(7)를 각 축 방향으로 이동시킨다. 몰드 구동 기구(11)에 채용가능한 액츄에이터로서는, 예를 들어 리니어 모터 또는 에어 실린더가 있다. 또한, 몰드(7)의 고정밀도한 위치 결정에 대응하기 위해서, 조(coarse) 구동계 및 미(fine) 구동계 등의 복수의 구동계를 이용하는 구성을 채용하여도 좋다. 또한, Z축 방향뿐만 아니라, X축 방향이나 Y축 방향, 또는 θ(Z축 주위의 회전) 방향의 위치 조정 기능이나, 몰드(7)의 기울기를 보정하기 위한 틸트 기능 등을 갖는 구성일 수도 있다. 임프린트 장치(1)에서의 가압 또는 분리 동작은, 몰드(7)를 Z축 방향으로 이동시킴으로써 실현될 수 있으며, 웨이퍼 스테이지(4)를 Z축 방향으로 이동시킴으로써 실현해도 좋고, 또는 그 양쪽을 상대적으로 이동시켜도 좋다.
웨이퍼(9)는 단결정 실리콘 기판 또는 SOI(Silicon on insulator) 기판이며, 이 피처리면에는, 자외선 경화 수지이며 몰드(7)에 형성된 패턴부(7a)에 의해 성형되는 수지(13)가 도포된다.
웨이퍼 스테이지(4)는, 웨이퍼(9)를 유지하고, 몰드(7)와 웨이퍼(9) 상의 수지(13)가 가압될 때, 웨이퍼(9)의 피처리면에 미리 기판측 패턴이 형성되어 있는 영역(기판측 패턴 영역)의 형상과, 몰드(7) 상의 패턴부의 형상의 위치 결정을 실시한다. 웨이퍼 스테이지(4)는, 웨이퍼(9)를 흡착력에 의해 유지시키는 웨이퍼 척(14)과, 웨이퍼 척(14)을 기계적 수단에 의해 유지시키고 각 축 방향으로 이동 가능하게 하는 스테이지 구동 기구(15)를 포함한다. 스테이지 구동 기구(15)에 채용가능한 액츄에이터의 일례로서는 리니어 모터 및 평면 모터가 있다. X축 및 Y축의 각 방향에 대하여 조 구동계 및 미 구동계 등의 복수의 구동계를 이용한 구성을 스테이지 구동 기구(15)에 채용하여도 좋다. 또한, Z축 방향의 위치 조정을 위한 구동계나, 웨이퍼(9)의 θ 방향의 위치 조정 기능, 또는 웨이퍼(9)의 기울기를 보정하기 위한 틸트 기능을 갖는 구성도 있을 수 있다. 웨이퍼 스테이지(4)는 측면에 X, Y, Z, ωx, ωy, ωz의 각 방향에 대응하는 복수의 참조 미러(16)를 포함한다. 이에 관해, 임프린트 장치(1)는 참조 미러(16)에 각각 빔을 조사함으로써 웨이퍼 스테이지(4)의 위치를 측정하도록 구성된 복수의 레이저 간섭계(길이 측정기)(17)를 포함한다. 레이저 간섭계(17)는 웨이퍼 스테이지(4)의 위치를 실시간으로 계측하고, 후술하는 제어 유닛(6)은 이때의 계측 값을 기초로 하여 웨이퍼(9)(웨이퍼 스테이지(4))의 위치 결정 제어를 실행한다.
도포 유닛(5)은, 몰드 유지 기구(3)의 근방에 배치되어, 웨이퍼(9) 상에 수지(미경화 수지)(13)를 도포한다. 수지(13)는, 자외선(8)을 수광하여 경화하는 성질을 갖는 광 경화성 수지(임프린트 재료)이며, 반도체 디바이스 제조 공정 등의 각종 조건에 의해 적절히 선택된다. 또한, 도포 유닛(5)의 토출 노즐(5a)로부터 토출되는 수지(13)의 양은, 웨이퍼(9) 상에 형성되는 수지의 원하는 두께나, 형성되는 패턴의 밀도에 따라 적절히 결정된다.
제어 유닛(6)은 임프린트 장치(1)의 각각의 구성 요소의 동작 및 조정을 제어한다. 제어 유닛(6)은, 예를 들어 컴퓨터 등에 의해 구성될 수 있고, 임프린트 장치(1)의 각 구성 요소에 회선을 통해 접속되어, 프로그램 등에 따라 각각의 구성 요소의 제어를 실행할 수 있다. 본 실시 형태에 따른 제어 유닛(6)은, 적어도 몰드 유지 기구(3)에 포함되는 흡착 유닛(30) 및 배율 보정 기구(32)의 동작을 제어한다. 제어 유닛(6)은, 임프린트 장치(1)의 다른 구성 요소와 일체로(공통 하우징 내에) 구성되어도 좋고, 임프린트 장치(1)의 다른 구성 요소와 별개의 구성요소로서(별개의 하우징 내에) 구성되어도 좋다.
임프린트 장치(1)는, 임프린트 처리시에, 웨이퍼(9) 상에 존재하고, 피처리부가 되는 기판측 패턴 영역의 형상의 계측 등을 실시하도록 구성되는 계측부인 얼라인먼트 계측계(18)를 구비한다. 얼라인먼트 계측계(18)는, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 개구 영역(12) 내에 배치된다. 이러한 방식으로, 얼라인먼트 계측계(18)는, 웨이퍼(9) 상에 형성된 얼라인먼트 마크를 몰드(7)를 통하여 검출할 수 있다. 임프린트 장치(1)는, 웨이퍼 스테이지(4)를 탑재하도록 구성된 베이스(base) 지지 부재(19)와, 몰드 유지 기구(3)를 고정하도록 구성된 브릿지 지지 부재(20)와, 베이스 지지 부재(19)로부터 연장 설치되어 제진기(damping device; 21)를 통해서 브릿지 정반(20)을 지지하도록 구성된 지주(22)를 포함한다. 이들 구성요소 중, 제진기(21)는 바닥면으로부터 브릿지 정반(20)으로 전달되는 진동을 제거한다. 또한, 임프린트 장치(1)는, 도시되지 않지만, 몰드(7)를 장치 외부로부터 몰드 유지 기구(3)로 반송시키도록 구성된 몰드 반송 기구와, 웨이퍼(9)를 장치 외부로부터 웨이퍼 스테이지(4)로 반송하도록 구성된 기판 반송 기구를 포함한다.
다음으로, 임프린트 장치(1)에 의한 임프린트 처리에 대해 설명한다. 도 4는 임프린트 장치(1)에서 복수의 웨이퍼(9)에 대하여 동일한 몰드(7)를 이용하고, 웨이퍼(9) 상에 존재하는 복수의 기판측 패턴 영역을 패턴 형성 영역(샷)으로서 이용할 시의 임프린트 처리 동안의 동작 시퀀스를 도시하는 흐름도이다. 우선, 동작 시퀸스를 개시하면, 제어 유닛(6)은 몰드 척(10)에 몰드(7)가 탑재되었는지 여부 또는 이미 탑재된 물품을 교환할 필요가 있는지를 판정한다(스텝 S100). 여기서, 제어 유닛(6)은, 몰드가 탑재되지 않았거나 몰드의 교환이 필요하다고 판정한 경우(예), 몰드 반송 기구를 이용하여 몰드(7)의 탑재 또는 교환을 실시한다(스텝 S101). 한편, 스텝 S100에서 몰드(7)의 탑재나 교환이 필요하지 않다고 판정했을 경우(아니오), 처리는 스텝 S103로 이행한다. 다음으로, 제어 유닛(6)은, 얼라인먼트 계측계(18)를 이용하여, 웨이퍼 스테이지(4) 상의 기준 마크를 참조함으로써, 몰드(7)에 형성되어 있는 패턴부(7a)의 형상을 계측한다(스텝 S102). 다음으로, 제어 유닛(6)은, 기판 반송 기구를 이용하여, 금회의 피처리 기판인 웨이퍼(9)를 웨이퍼 척(14)에 탑재시킨다(스텝 S103). 제어 유닛(6)은, 글로벌 얼라인먼트를 실시하기 위해서, 웨이퍼(9) 상에 존재하는 복수의 기판측 패턴 영역 중 몇 개를 추출함으로써, 얼라인먼트 계측계(18)에 의해 추출한 기판측 패턴 영역의 형상을 계측한다(스텝 S104). 이후, 제어 유닛(6)은, 스텝 S102에서 취득한 패턴부(7a)의 형상과, 스텝 S104에서 취득된 기판측 패턴 영역의 계측 결과를 참조함으로써, 기판측 패턴 영역에 각각 대응하는 패턴부(7a)의 형상의 보정량(편차량)을 산출한다. 그 다음에, 제어 유닛(6)은, 배율 보정 기구(32)를 이용하여 몰드(7)(패턴부(7a))의 형상을 변화시킴으로써, 이 경우의 패턴 형성 대상인 기판측 패턴 영역에 대한 어긋남을 보정한다. 이하, 본 실시 형태에 따른 몰드(7)의 변형시의 동작에 대해 설명한다.
우선, 참고로, 종래의 임프린트 장치에서의 배율 보정 기구를 이용한 몰드의 배율 보정(형상 보정)에 대해 설명한다. 설명을 간략히 하기 위해서, 도 8의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같은 종래의 몰드 척(100)의 구성은, 도 2에 도시한 바와 같은 본 실시 형태에 따른 몰드 척에 대응하는 것으로 한다. 특히, 몰드 척(100)에서의 압력 조정 장치 및 배율 보정 기구는 본 실시 형태에서 설명된 것과 동일 구성을 가지며, 몰드의 형상도 동일하며, 동일한 참조 부호를 이용하여 동일한 특징을 나타내므로, 이의 설명은 생략한다. 도 8의 (a)는 몰드 척(100)에 흡착 유지된 몰드(7)에 대하여 배율 보정 기구(32)를 이용하여 외력이 가해지기 전의 상태를 도시하고, 도 8의 (b)는 배율 보정 기구(32)를 이용하여 외력이 가해진 후에 몰드(7)가 변형된 상태를 도시한다. 도 8의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 종래의 몰드 척(100)에서의 흡착 유닛(101)은 압력 조정 장치(31)에 1개의 배기관을 통하여 접속된 1개의 흡인구(흡착 영역(102))를 이용하여 몰드(7)를 흡착 유지한다. 또한, 흡인구가 복수의 미세한 흡착 구멍으로 구성되더라도, 흡착 영역(102)에 의해 흡착 압력을 각각 조정하는 것은 아니다. 따라서, 배율 보정 기구(32)에 의해 몰드(7)에 외력을 가하더라도, 흡착 유닛(101)에 의해 몰드(7)에 강하고 일정한 흡착력이 가해지기 때문에, 몰드(7)는 변형되기 어려운 상태에 있다. 예를 들어, 몰드(7)의 변형 전의 1변의 길이를 d1이라 하고, 변형 후의 길이를 d2라 하면, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 1변의 변형량 D (=(d1 - d2)/2)는 작은 값을 갖는다.
이에 관하여, 도 5의 (a) 및 (b)는, 본 실시 형태에 따른 임프린트 장치(1)에서의 몰드(7)의 배율 보정시의 구성을 설명하는 개략도이다. 도 5의 (a) 및 (b)는, 도 2에 도시한 바와 같은 본 실시 형태의 몰드 척(10)의 구성을 채용하며, 종래의 임프린트 장치를 이용하는 경우, 도 8의 (a) 및 (b)에 대응한다. 우선, 임프린트 처리의 개시로부터 도 4의 스텝 S105까지의 사이에, 몰드(7)는 몰드 척(10)의 흡착 유닛(30)에서 전체 흡인구(34)에 의해 일정한 흡착 압력을 받으며, 다시 말해, 몰드(7)의 흡착면은 흡착 영역으로서 유지된다. 그 다음에, 제어 유닛(6)은, 배율 보정 기구(32)에 의해 몰드(7)에 외력을 가하기 전에, 압력 조정 장치(31)를 통해서 복수의 흡인구(34)에 의해 가해지는 흡착 압력을 각각 조정함으로써, 몰드(7)의 흡착면의 흡착 영역을 변경한다(스텝 S106). 이 흡착 영역의 변경은, 예를 들어 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 몰드(7)의 흡착면에서의 측면 단부로부터의 단부측 영역(외주 영역)을 비흡착 영역(37)으로 하고, 비흡착 영역(37)의 내측 영역을 흡착 영역(38)으로 하여 수행된다. 이러한 구성으로, 압력 조정 장치(31)는, 복수의 흡인구(34) 중, 흡착면에서 최외주에 위치하는 합계 28개의 흡인구(34a, 34b)의 흡착 압력을 대기압으로 복귀시킴으로써, 비흡착 영역(37)을 설정할 수 있다. 그 다음에, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 제어 유닛(6)은 배율 보정 기구(32)를 이용하여 스텝 S105에서 산출한 보정량을 참조하여, 몰드(7)에 외력을 가해서 패턴부(7a)의 형상을 변화시켜, 기판측 패턴 영역에 대한 어긋남을 보정시킨다(스텝 S107). 이때, 몰드(7)는 비흡착 영역(37)의 존재로 인해 몰드(7)가 변형되기 쉽기(몰드(7)에 변형이 가해짐) 때문에, 배율 보정 기구(32)는 원하는 형상으로 몰드(7)의 흡착면 상의 효율적인 변형 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 5의 (b)의 상태와 도 8의 (b)에 도시한 종래 구성을 비교할 때, 본 실시 형태에 따라 몰드(7)가 변형된다면, 패턴부(7a)의 중심 위치는 고정되고 1변의 변형량 D (=(d1 - d2)/2)을 크게 할 수 있다. 몰드(7)의 형상 보정이 완료된 후, 제어 유닛(6)은, 압력 조정 장치(31)에 대하여, 몰드 분리 스텝 시에 적용하기 위해서, 비흡착 영역(37)에서의 흡인구(34)의 흡착 압력이 흡착 영역(38)과 동등하게 되도록 흡착 영역을 다시 변경한다(스텝 S108). 이러한 방식으로, 형상이 보정된 후의 몰드(7)는 몰드 척(10)의 흡착 유닛(30)의 전체면인 흡착면에 의해 유지된다.
비흡착 영역(37)의 위치는, 상기의 위치에 한정되지 않으며 흡인구(34)의 형상이나 수에 따라 적절히 설정될 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 비흡착 영역(37)의 흡착 압력을 대기압으로 조정하지만, 대기압까지 조정되지 않을 때라도, 흡착 영역(38)에서의 흡착 압력보다 낮게(흡착력을 약하게) 조정하여 설정하면 된다. 특히, 패턴부(7a)를 평면 방향의 한쪽의 축 방향으로 변형시키고 싶을 경우, 비흡착 영역을, 외력을 부여하는 방향에 맞춰 변화시킴으로써, 비흡착 영역과 흡착 압력이 저하된 영역을 조합할 수 있다. 도 6의 (a) 및 (b) 및 도 7의 (a) 및 (b)는, 도 5의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같은 임프린트 장치(1)에서의 몰드(7)의 배율 보정시의 구성에 대응하여, 흡착 유닛(30)으로 인한 흡착 영역을 X축 방향으로 지정함으로써 최적화시킨 경우를 도시하는 개략도이다. 우선, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 특히 X축 방향으로 패턴부(7a)를 변형시키고자 할 경우에, 몰드(7)의 흡착면에서 패턴부(7a)가 다른 쪽의 Y축 방향으로 횡단하도록 흡착 영역(50)을 신장하고, X축 방향의 폭이 패턴부(7a)의 폭보다 짧아지도록 설정한다. 즉, 이러한 구성의 비흡착 영역(51)은, 흡착면 중 흡착 영역(50) 이외의 영역으로 된다. 이에 의해, 흡착 영역(50)의 X축 방향의 부분이 Y축 방향의 부분보다 작게 되기 때문에, 배율 보정 기구(32)는, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이 특히 X축 방향으로 외력을 가하는 것으로 보다 효율적으로 몰드(7)를 변형시킬 수 있다. 또한, 이러한 구성에서는, 도 7의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 패턴부(7a)의 측면단까지의 흡착 영역(50)의 양측에 위치한 영역(52)을, 흡착 영역(50)의 흡착 압력보다 낮게 설정하여도 좋다.
다음으로, 제어 유닛(6)은, 웨이퍼 스테이지(4)를 사용하여, 패턴 형성의 대상인 기판측 패턴 영역이 도포 유닛(5)의 도포 위치에 위치할 때까지 웨이퍼(9)를 이동시키고, 도포 스텝 시에, 도포 유닛(5)에 의해 수지(13)를 도포한다(스텝 S109). 그 후, 제어 유닛(6)은, 웨이퍼 스테이지(4)에 의해, 수지(13)가 도포된 웨이퍼를 몰드(7) 상의 가압 위치로 이동시킨다. 그 다음에, 제어 유닛(6)은, 압형 스텝에서 몰드 구동 기구(11)을 동작시켜, 몰드(7)의 패턴부(7a)와 기판측 패턴 영역 상의 수지(13)를 가압한다(스텝 S110). 그 다음에, 제어 유닛(6)은, 경화 스텝에서 광 조사 유닛(2)에 의해 자외선(8)을 조사시킴으로써 수지(13)를 경화시킨다(스텝 S111). 그 다음에, 제어 유닛(6)은, 몰드 분리 스텝에서 몰드 구동 기구(11)를 동작시켜, 몰드(7)의 패턴부(7a)와 기판측 패턴 영역 상에서 경화된 수지(13)를 분리시킨다(스텝 S112).
그 다음에, 제어 유닛(6)은, 웨이퍼(9) 상에서 수지(13)의 패턴을 형성해야 할 샷이 있는지 여부를 판정한다(스텝 S113). 제어 유닛(6)이 다음에 패턴을 형성해야 할 샷이 있다고 판정했을 경우(예), 처리는 스텝 S106로 이행하고, 이미 스텝 S105에서 산출되어 있는 다음 기판측 패턴 영역에 대한 보정량을 기초로 하여 몰드(7)의 형상 보정을 실시한다. 한편, 제어 유닛(6)은, 다음에 패턴을 형성해야 할 샷이 없다고 판정했을 경우(아니오), 처리는 스텝 S114로 이행하고, 기판 반송 기구를 이용하여 웨이퍼 척(14) 상에 탑재되어 있는 임프린트 처리 완료된 웨이퍼(9)를 회수한다(스텝 S114). 그 다음에, 제어 유닛(6)은 마찬가지의 임프린트 처리를 실시해야 할 웨이퍼가 있는지 여부를 판정한다(스텝 S115). 제어 유닛(6)은, 임프린트 처리를 실시해야 할 웨이퍼가 있다고 판정했을 경우(예), 처리는 스텝 S103으로 이행하고, 임프린트 처리 완료된 웨이퍼(9)와, 다음에 처리를 실시해야 할 웨이퍼를 교환한다. 한편, 제어 유닛(6)은, 처리를 실시해야 할 웨이퍼가 없다고 판정했을 경우(아니오), 동작 시퀀스를 종료한다.
도 4에 도시된 동작 시퀀스에서 제어 유닛(6)은, 스텝 S106으로부터 S108까지의 흡착 영역의 변경 시퀀스를 실행한다. 단, 본 발명은, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 스텝 S108에서의 흡착 영역의 변경을, 스텝 S111에서의 경화 스텝 후, 및 스텝 S112에서의 몰드 분리 스텝 전후에 실시해도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 부압을 이용하는 흡착부를 설명하였지만, 흡착력을 생성하기 위한 방법은 이러한 방법으로 한정되지 않는다.
본 실시 형태에서는, 배율 보정 기구(32)에 의해 몰드(7)에 외력을 가하여 변형시킬 때, 몰드(7)의 흡착 영역을 적절히 변경시키므로, 몰드(7)를 효율적으로 변형시킬 수 있다. 또한, 몰드(7)를 변형시킬 때, 몰드(7)를 흡착하는 하나의 영역, 예를 들어 패턴부(7a) 근방 영역에서는, 통상의 흡착 압력을 계속 유지하기 위해서 몰드(7)의 유지 위치 자체의 변화가 억제될 수 있다. 따라서, 임프린트 장치(1)에서는, 웨이퍼 상의 기판측 패턴 영역의 형상과 패턴부(7a)의 형상을 정렬하는 얼라인먼트 처리 시에, 글로벌 얼라인먼트 방식을 채용할 수 있으며, 처리량의 향상에 유리하다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 의하면, 몰드의 형상 보정 및 얼라인먼트 처리의 효율성의 점에서 유용한 임프린트 장치를 제공할 수 있다.
[물품의 제조 방법]
물품의 일례로서의 디바이스(반도체 집적 회로 소자, 액정 표시 소자 등)의 제조 방법은, 상술한 임프린트 장치를 이용하여 기판(웨이퍼, 글래스 플레이트, 필름 기판)에 패턴을 형성하는 스텝을 포함한다. 또한, 상기 제조 방법은, 패턴이 형성된 기판을 에칭하는 스텝을 포함한다. 또한, 패터닝된 매체(기록 매체)나 광학 소자 등의 기타의 물품을 제조할 경우, 상기 제조 방법은, 에칭 대신에 패턴이 형성된 기판을 가공하는 다른 처리를 포함한다. 본 실시 형태에 따른 물품의 제조 방법은, 종래의 방법에 비하여, 물품의 성능, 품질, 생산성 및 생산 가격의 적어도 하나에 있어 유리하다.
본 발명의 실시 형태들을 예시적 실시 형태들을 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 이러한 개시된 예시적 실시 형태들로 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 이하의 청구 범위는 모든 이러한 변형과 등가의 구조 및 기능들을 포함하도록 광의의 의미로 해석되어야 한다.
본 출원은, 본 명세서에 참조로 전체가 포함되어 있는, 2011년 11월 28일에 출원된 일본 특허 출원 제2011-258536호 및 2012년 11월 20일에 출원된 일본 특허 출원 제2012-253940호를 우선권 주장한다.
1: 임프린트 장치
2: 광 조사 유닛
3: 몰드 유지 기구
4: 웨이퍼 스테이지
5: 도포 유닛
6: 제어 유닛

Claims (8)

  1. 기판상의 몰드에 의해 미경화 수지를 성형하여 경화시키고, 상기 기판상에 경화된 수지의 패턴을 형성하도록 구성된 임프린트 장치로서,
    복수의 흡착력 발생부를 포함하는 흡착 유닛을 이용하여 상기 몰드를 유지시키도록 구성된 유지 유닛과,
    상기 복수의 흡착력 발생부에 의한 흡착력을 조정 가능하도록 구성된 흡착력 조정 유닛과,
    상기 몰드에 힘을 가함으로써, 상기 몰드의 패턴 영역의 형상을 상기 기판의 기판측 패턴 영역의 형상과 정렬시키도록 구성된 형상 보정 유닛을 포함하며,
    상기 흡착력 조정 유닛은, 상기 형상 보정 유닛을 이용하여 상기 몰드에 힘을 가하는 경우에, 상기 몰드가 흡착되는 흡착면 중 미리 정해진 영역을 흡착 영역으로 하고, 그 밖의 영역에서의 흡착력이 상기 흡착 영역에서의 흡착력보다 작아지도록 상기 복수의 흡착력 발생부의 상기 흡착력을 조정하는, 임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미리 정해진 영역은, 패턴이 형성된 면과 대향하는 몰드의 면에 위치된 영역이며, 상기 그 밖의 영역은, 상기 미리 정해진 영역보다 상기 몰드의 단부측에 위치하는 영역인, 임프린트 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 흡착력 발생부는 흡인구를 포함하는, 임프린트 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 흡착력 조정 유닛은 상기 그 밖의 영역에 관한 흡인구의 흡착 압력을 대기압으로 하는, 임프린트 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 형상 보정 유닛에 의해 한쪽의 축 방향으로 가해지는 힘의 양이, 다른 쪽의 축 방향으로 가해지는 양보다 클 경우, 상기 다른 쪽의 축 방향으로 상기 패턴 영역을 횡단하도록 신장되는 영역을 상기 흡착 영역으로 하는, 임프린트 장치.
  6. 제1항 있어서,
    상기 흡착력 조정 유닛은, 접촉하고 있는 상기 몰드와 상기 기판상의 수지를 분리하기 전에, 상기 그 밖의 영역에서의 흡착력을 크게 하는, 임프린트 장치.
  7. 물품의 제조 방법으로서,
    임프린트 장치를 이용하여 기판상에 수지의 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 형성하는 단계에서 상기 패턴이 형성된 기판을 가공하는 단계를 포함하며,
    상기 임프린트 장치는, 기판상의 몰드에 의해 미경화 수지를 성형하여 경화시키고, 상기 기판상에 경화된 수지의 패턴을 형성하도록 구성된 임프린트 장치로서,
    복수의 흡착력 발생부를 포함하는 흡착 유닛을 이용하여 상기 몰드를 유지시키도록 구성된 유지 유닛과,
    상기 복수의 흡착력 발생부에 의한 흡착력을 조정하도록 구성된 흡착력 조정 유닛과,
    상기 몰드에 힘을 가함으로써, 상기 몰드의 패턴 영역의 형상을 상기 기판측 패턴 영역의 형상과 정렬시키도록 구성된 형상 보정 유닛을 포함하며,
    상기 흡착력 조정 유닛은, 상기 형상 보정 유닛을 이용하여 상기 몰드에 힘을 가하는 경우에, 상기 몰드가 흡착되는 흡착면 중 미리 정해진 영역을 흡착 영역으로 하고, 그 밖의 영역에서의 흡착력이 상기 흡착 영역에서의 흡착력보다 작아지도록 상기 복수의 흡착력 발생부의 상기 흡착력을 조정하는, 물품의 제조 방법.
  8. 몰드에 형성된 패턴을 기판상의 수지에 전사하는 임프린트 방법으로서,
    패턴이 형성된 면과 대향하는 몰드의 면을 흡착하여 유지시키는 단계와,
    상기 패턴이 형성된 상기 몰드의 패턴 영역을 변형시키는 단계와,
    변형된 상기 몰드의 패턴 영역과 상기 기판상의 수지를 접촉시킨 구성으로 상기 기판상의 수지를 경화시키는 단계와,
    접촉하고 있는 상기 몰드와 상기 수지를 분리시키는 단계를 포함하며,
    상기 몰드의 패턴 영역을 변형시키는 단계에서, 상기 패턴이 형성된 몰드의 면과 대향하는 미리 정해진 영역을 미리 정해진 흡착력으로 유지시키고, 상기 미리 정해진 영역은 그 밖의 영역이 상기 미리 정해진 흡착력보다 작은 흡착력으로 유지되도록 되어 있는, 임프린트 방법.
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