KR20150051176A - 임프린트 장치 그리고 물품을 제조하는 방법 - Google Patents

임프린트 장치 그리고 물품을 제조하는 방법 Download PDF

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히토시 나카노
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은, 기판상의 임프린트 재료를 몰드로 성형하여 기판상에 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 수행하는 임프린트 장치로서, 몰드, 임프린트 재료 및 기판 중 적어도 하나를 투과하는 투과성 가스와, 성형으로 인한 압력 상승에 의해 액화되는 응축성 가스를, 기판상의 임프린트 재료와 몰드 사이의 공간에 공급하도록 구성되는 공급 디바이스와; 임프린트 처리를 위한 레시피의 정보를 기초로 하여, 투과성 가스의 공급량 및 응축성 가스의 공급량 중 적어도 하나를 변경하도록 공급 디바이스를 제어하는 제어기를 포함하는 장치를 제공한다.

Description

임프린트 장치 그리고 물품을 제조하는 방법{IMPRINT APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은 임프린트 장치 그리고 물품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 미세 패터닝이 더욱 더 요청됨에 따라, 몰드를 사용하여 기판 상의 미경화 수지를 성형하고 기판 상에 수지의 패턴을 형성하는 미세 가공 기술이 주목을 받아 왔다. 이 기술은 임프린트 기술로서 불리고, 기판 상에 나노미터 정도의 미세 구조를 형성할 수 있다. 예컨대, 수지의 경화 방법으로서 광-경화 방법을 채택하는 임프린트 장치에서, 자외선-경화 수지(임프린트 재료)가 기판 상의 샷 영역(임프린트 영역)에 도포되고, 수지(미경화 수지)는 몰드를 사용하여 성형된다. 그 다음에, 몰드는 자외선으로써의 조사에 의해 수지를 경화시킨 후에 박리(이형)되고, 그에 의해 기판 상에 수지의 패턴을 형성한다.
일반적으로, 임프린트 장치 내의 분위기는 공기이다. 그러므로, 몰드 및 수지가 서로에 대해 가압되면, 공기가 이들 사이에 체류하고, 그 다음에 수지 내에서 기포를 형성할 수 있는 잔류 가스로 변환된다. 이러한 경우에, 곤란한 문제가 기판 상으로 전사될 패턴 내에서 일어날 수 있다. 이것은 기판 상에 정확한 패턴을 형성하는 것을 불가능하게 한다. 이것을 처리하기 위해, 잔류 가스가 수지 및 몰드 내로 용해, 확산 또는 투과되어 사라질 때까지 기다릴 것이 고려된다. 그러나, 이것은 임프린트 처리를 수행하는 데 많은 시간을 소요시킨다.
이것을 해결하기 위해, 미국 특허 제7,090,716호는 임프린트 분위기로서 투과성 가스를 사용하고 수지 및 몰드 내에 잔류된 투과성 가스를 용해 또는 확산시키고 그에 의해 잔류 가스를 신속하게 감소시키는 임프린트 장치를 제안하고 있다. 또한, 일본 특허 제3700001호는 임프린트 분위기로서 몰드 및 수지가 서로에 대해 가압될 때에 압력 상승(증가)에 따라 응축되는 응축성 가스를 사용하는 임프린트 장치를 제안하고 있다. 응축성 가스는 잔류될 때에 액화되고, 그 체적은 가스 형태에 비해 수 1/100까지 감소된다. 이것은 잔류 가스의 패턴 형성에 대한 영향을 억제하는 것을 가능케 한다. 응축성 가스를 사용할 때에, 수지의 점도가 수지 내로 액화된 응축성 가스를 흡수시킴으로써 감소되므로, 기판 상에서의 수지의 분산 속도가 상승되고, 그에 의해 더 짧은 시간 내에 패턴이 형성된다.
한편, 투과성 가스 및 응축성 가스가 예컨대 기판 스테이지 위치를 측정하는 간섭계의 광로 내로 진입되면, 간섭계가 정확하게 기판 스테이지 위치를 측정할 수 없다. 이것을 처리하기 위해, 일본 특허 공개 제2012-164785호는 임프린트 분위기로서 투과성 가스 및 응축성 가스를 혼합함으로써 얻어지는 가스 혼합물을 사용하고 간섭계에 의한 측정 오차를 감소시키도록(공기와 동일한 굴절률을 얻도록) 투과성 가스와 응축성 가스 사이의 혼합비를 조정하는 기술을 제안하고 있다.
그러나, 응축성 가스 분위기 내에서의 임프린트 처리에 의한 패턴 형성에서, 수지 내로 흡수된 액화된 응축성 가스는 이형 후에 외부측으로 방출되고, 그에 의해 기판 상에 형성된 패턴의 형상을 열화시킬 수 있다. 예컨대 패턴의 표면 거칠기의 증가, 수지의 밀도의 감소, 패턴의 선폭의 협소화 그리고 패턴의 단면 형상의 열화의 경향이 있다. 이들 경향은 응축성 가스의 농도가 상승됨에 따라 더 강력하다. 한편, 패턴 형성을 위한 시간이 응축성 가스의 농도가 상승됨에 따라 감소될 수 있다. 이와 같이, 트레이드 오프 관계(trade-off relation)가 정확한 패턴 형성과 처리량(생산성)의 상승 사이에 존재한다.
본 발명은 예컨대 정확한 패터닝과 처리량 사이의 양립성의 관점에서 유리한 임프린트 장치를 제공한다.
본 발명의 하나의 태양에 따르면, 기판 상의 임프린트 재료를 몰드로 성형하여 기판 상에 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 수행하는 임프린트 장치로서, 몰드, 임프린트 재료 및 기판 중 하나 이상을 투과하는 투과성 가스, 및 성형으로 인한 압력 상승에 의해 액화되는 응축성 가스를 기판 상의 임프린트 재료와 몰드 사이의 공간에 공급하도록 구성되는 공급 디바이스와; 임프린트 처리를 위한 레시피의 정보를 기초로 하여, 투과성 가스의 공급량 및 응축성 가스의 공급량 중 하나 이상을 변경하도록 공급 디바이스를 제어하는 제어기를 포함하는 임프린트 장치가 제공된다.
본 발명의 추가의 태양이 첨부 도면을 참조한 예시 실시예의 다음의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 태양으로서의 임프린트 장치의 구성을 도시하는 개략도.
도 2a 및 도 2b는 패턴의 수축률과 투과성 가스 및 응축성 가스의 가스 혼합물 내의 응축성 가스의 농도 사이의 관계를 도시하는 그래프.
본 발명의 양호한 실시예가 첨부 도면을 참조하여 아래에서 설명될 것이다. 동일한 도면 부호가 도면 전체를 통해 동일한 부재를 표시하고 그 반복 설명이 주어지지 않는다는 것을 주목하여야 한다.
도 1은 본 발명의 하나의 태양으로서의 임프린트 장치(1)의 구성을 도시하는 개략도이다. 임프린트 장치(1)는 반도체 디바이스 등의 디바이스를 제조하는 데 사용되는 장치이고, 몰드를 사용하여 기판 상의 임프린트 재료(수지)를 성형하여 경화시키고 기판 상에 패턴(수지의 패턴)을 형성하는 임프린트 처리를 수행한다. 임프린트 장치(1)는 수지의 경화 방법으로서 광-경화 방법을 채택하고 있다. 임프린트 장치(1)는 조사 시스템(2), 몰드 보유 유닛(3), 기판 스테이지(4), 수지 공급 유닛(5), 가스 공급 유닛(6), 제어 유닛(7) 및 측정 유닛(15)을 포함한다. 도 1에 도시된 것과 같이, Z-축이 기판 상의 수지에 자외선을 조사하는 조사 시스템(2)의 광축에 평행한 방향으로서 정의되고, X-축 및 Y-축이 Z-축에 직각인 평면 내에서 서로에 직교하는 방향으로서 정의된다.
조사 시스템(2)은 임프린트 처리 시에 몰드(8)에 자외선을 조사한다. 조사 시스템(2)은 광원으로부터 방출되는 자외선을 임프린팅에 적절한 광으로 조정하는 광학 요소를 포함한다. 몰드(8)는 기판(10)에 대면하는 표면 상에 3-차원으로 형성되는 소정의 패턴[예컨대, 기판(10) 상에 형성되어야 하는 패턴에 대응하는 3-차원 패턴]을 포함하는 몰드이다. 몰드(8)는 자외선을 투과시킬 수 있는 재료(예컨대, 석영)로 제조된다. 추가로, 위치정렬 마크 검출 시스템(도시되지 않음)이 조사 시스템(2)에 인접하게 또는 조사 시스템(2) 내에 포함되는 형태로 배열되고, 선행의 단계에서 기판(10) 상에 형성된 위치정렬 마크와 몰드(8)의 위치정렬 마크 사이의 위치정렬을 수행한다.
몰드 보유 유닛(3)은 진공 흡착력 또는 정전력에 의해 몰드(8)를 보유한다. 몰드 보유 유닛(3)은 몰드 척(9) 그리고 Z-축 방향으로 몰드(8)를 이동시키는 몰드 이동 기구(도시되지 않음)를 포함한다. 몰드 이동 기구는 기판(10) 상의 미경화 수지에 대해 몰드(8)를 가압하는 가압 동작 그리고 기판(10) 상의 경화 수지로부터 몰드(8)를 이형시키는 이형 동작을 수행한다. 이와 같이, 이러한 실시예에서, 임프린트 장치(1)에서의 가압 동작 및 이형 동작이 Z-축 방향으로 몰드(8)를 이동시킴으로써 수행된다. 그러나, 가압 동작 및 이형 동작은 Z-축 방향으로 기판(10)[기판 스테이지(4)]을 이동시킴으로써 또는 Z-축 방향으로 몰드(8) 및 기판(10)의 양쪽 모두를 이동시킴으로써 수행될 수 있다.
기판 스테이지(4)는 예컨대 진공 흡착에 의해 기판(10)을 보유하고, X-Y 평면 내에서 이동될 수 있는 기판 척(11)을 포함한다. 기판(10)은 예컨대 단-결정 실리콘으로 제조되는 기판이다. 몰드(8)를 사용하여 성형되는 수지가 기판(10)의 표면 상에 도포(공급)된다. 6개의 자유도의 위치(X, Y, Z, ωx, ωy, ωz)를 제어하는 복수개의 기준 미러(반사 표면)(13)가 또한 기판 스테이지(4) 상에 배열된다. 임프린트 장치(1)는 각각의 기준 미러(13)에 광을 조사함으로써 기판 스테이지(4)의 위치를 측정하는 복수개의 레이저 간섭계(14)를 포함한다. 레이저 간섭계(14)는 실시간으로 기판 스테이지(4)의 위치를 측정한다. 제어 유닛(7)은 레이저 간섭계(14)에 의해 측정된 수치를 기초로 하여 기판(10)[기판 스테이지(4)]의 위치정렬 제어를 수행한다.
수지 공급 유닛(5)은 기판(10) 상으로 미경화 수지(12)를 공급한다. 수지(12)는 자외선의 수용 시에 경화되는 성질을 갖는 자외선-경화 수지이고, 반도체 디바이스 제조 단계 등에 따라 적절하게 선택된다.
기판(10) 상의 미경화 수지에 대해 몰드(8)를 가압하는 가압 동작에서, 가스 공급 유닛(6)이 가압 위치 즉 기판(10) 상의 수지와 몰드(8) 사이의 공간으로 투과성 가스 및 응축성 가스를 혼합함으로써 얻어지는 가스 혼합물을 공급한다. 가스 공급 유닛(6)은 몰드(8), 수지(12) 및 기판(10) 중 적어도 하나에 대해 용해 또는 확산 성질을 갖는 투과성 가스 이러한 실시예에서 몰드(8)를 사용하여 수지(12)를 성형하는 동안에 몰드(8) 내로 투과될 수 있는 투과성 가스를 공급하는 투과성 가스 공급 유닛(20)을 포함한다. 가스 공급 유닛(6)은 수지(12)를 성형할 때에 압력 인가(압력 상승 또는 증가)에 의해 응축 및 액화되는 성질을 갖는 응축성 가스를 공급하는 응축성 가스 공급 유닛(21)을 또한 포함한다.
투과성 가스 공급 유닛(20)은 투과성 가스로서 헬륨 및 수소 등의 가스를 공급한다. 투과성 가스로서 가연성 수소를 사용할 때에 임프린트 장치(1) 내부측에 방폭 시스템을 별개로 설치함으로써 화재에 주의하는 구성이 요구된다.
응축성 가스 공급 유닛(21)은 응축성 가스로서 예컨대 HFC-245fa(1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판, CHF2CH2CF3)에 의해 표현되는 HFC(하이드로플루오로카본)를 공급한다. 또한, 응축성 가스 공급 유닛(21)은 응축성 가스로서 HFE-245mc(CF3CF2OCH3)에 의해 표현되는 HFE(하이드로플루오로에테르)를 공급할 수 있다.
가스 공급 유닛(6)은 투과성 가스 공급 유닛(20) 및 응축성 가스 공급 유닛(21)으로부터 각각 공급되는 투과성 가스 및 응축성 가스를 혼합하는 가스 혼합 유닛(22)을 포함한다. 가스 공급 유닛(6)은 각각 제1 밸브(23) 및 제2 밸브(24)에 의해 가스 혼합 유닛(22)으로 공급될 투과성 가스 및 응축성 가스의 각각의 공급량을 제어하는 가스 공급 제어 유닛(25)을 또한 포함한다. 가스 공급 제어 유닛(25)은 가스 혼합 유닛(22)에 의해 소정의 성분비로 각각의 가스를 혼합하고 제3 밸브(26)에 의해 공급량을 조정하면서 가스 공급 노즐(27)을 통해 기판(10) 상의 수지와 몰드(8) 사이의 공간으로 가스 혼합물을 공급하는 제어를 수행한다. 가스 공급 제어 유닛(25)은 장치 내에 별개로 설치되어 라인을 통해 제어 유닛(7)에 연결되도록 형성될 수 있거나, 제어 유닛(7)과 일체로 형성될 수 있다.
제어 유닛(7)은 CPU 및 메모리를 포함하고, 임프린트 장치(1)의 전체(동작)를 제어한다. 제어 유닛(7)은 기판(10) 상에 패턴을 형성하는 가압 동작 및 이형 동작을 포함하는 임프린트 처리를 제어한다. 제어 유닛(7)은 또한 가스 혼합물의 투과성 가스와 응축성 가스 사이의 혼합비를 변경하도록 가스 공급 유닛(6)을 제어한다. 예컨대, 제어 유닛(7)은 임프린트 처리를 수행할 때에 가스 공급 유닛(6)에 의해 공급되는 가스 혼합물의 투과성 가스와 응축성 가스 사이의 혼합비를 결정한다. 제어 유닛(7)은 임프린트 장치(1)의 또 다른 유닛과 일체로 형성될 수 있거나, 임프린트 장치(1)의 다른 유닛과 별개로(별개의 장소에) 형성될 수 있다.
측정 유닛(15)은 몰드(8)를 사용하여 수지(12)를 성형하고 이것을 경화시킴으로써 형성되는 패턴을 측정하고, 패턴의 특징(치수 및 형상)에 대한 정보를 얻는다. 패턴 특징에 대한 정보는 패턴의 선폭, 수축률, 단면 형상, 높이 및 표면 거칠기 중 적어도 하나를 포함한다. 측정 유닛(15)은 조사 시스템(2) 내에 포함될 수 있거나, 축-이탈 위치정렬 검출 시스템에 의해 형성될 수 있다. 측정 유닛(15)은 기판(10) 상에 형성된 패턴의 화상 또는 패턴 내로 진입된 광의 산란 광의 강도를 검출함으로써 패턴 특징에 대한 정보를 얻을 수 있다. 측정 유닛(15)은 주사 전자 현미경(SEM: scanning electron microscope) 또는 원자간력 현미경(AFM: atomic force microscope)으로서 임프린트 장치(1) 외부측에 설치될 수 있다.
임프린트 장치(1)에서의 임프린트 처리가 설명될 것이다. 제어 유닛(7)은 임프린트 장치(1)의 각각의 유닛을 총괄적으로 제어하고, 그에 의해 임프린트 처리를 수행한다. 우선, 제어 유닛(7)은 기판 반송 시스템에 의해 반송된 기판(10)을 보유하고 수지 공급 유닛(5)의 공급 위치로 이동시키도록 기판 스테이지(4)를 제어한다. 수지 공급 유닛(5)은 기판(10)의 소정의 샷 영역(임프린트 영역)으로 수지(12)를 공급한다. 그 다음에, 제어 유닛(7)은 수지(12)가 공급된 기판(10) 상의 샷 영역이 몰드(8) 바로 아래에 위치되도록 이동되게 기판 스테이지(4)를 제어한다. 제어 유닛(7)은 그 다음에 예컨대 몰드(8)와 기판(10)(그 상의 샷 영역) 사이의 위치정렬 그리고 몰드 이동 기구에 의한 몰드(8)의 배율 보정을 수행하고, 몰드 이동 기구를 사용하여 몰드(8)를 이동시킴으로써 기판(10) 상의 수지(12)에 대해 몰드(8)를 가압한다. 기판(10) 상의 수지(12)에 대해 몰드(8)를 가압함으로써, 몰드(8)의 패턴(리세스형 부분)에는 수지(12)가 충전된다. 이러한 상태에서, 자외선 조사가 몰드(8)의 후방 표면(상부 표면)으로부터 조사 시스템(2)에 의해 수행되고, 그에 의해 몰드(8)를 투과한 자외선에 의해 수지(12)를 경화시킨다. 수지(12)를 경화시킨 후에, 몰드(8)가 몰드 이동 기구에 의해 이동되고, 기판(10) 상의 경화 수지(12)로부터 박리된다. 따라서, 몰드(8)의 패턴에 대응하는 수지(12)의 3-차원 형상 패턴이 기판(10) 상의 샷 영역 내에 형성된다.
이러한 실시예에 따른 임프린트 처리를 수행할 때에, 가스 공급 유닛(6)이 기판(10) 상의 수지(12)와 몰드(8) 사이의 공간으로 투과성 가스 및 응축성 가스를 혼합함으로써 얻어진 가스 혼합물을 공급한다. 이 때에, 제어 유닛(7)이 예컨대 측정 유닛(15)에 의해 얻어진 패턴 특징에 대한 정보(이하, "패턴 형상 평가치")를 기초로 하여 가스 혼합물의 투과성 가스와 응축성 가스 사이의 최적 혼합비를 결정한다. 따라서, 제어 유닛(7)에 의해 결정된 혼합비를 갖는 가스 혼합물이 가스 공급 유닛(6)에 의해 기판(10) 상의 수지(12)와 몰드(8) 사이의 공간으로 공급된다. 예컨대, 패턴 형상 평가치에 대해, 측정 유닛(15)은 패턴이 다음의 샷 영역 내에 형성되기 전에 미리 이전의 샷 영역 내에 형성된 패턴을 얻을 것이 필요하다. 가스 혼합물의 최적 혼합비는 기판(10) 상에 형성된 패턴의 정확도가 허용범위 내에 속하도록 패턴 형상 평가치와 혼합비(예컨대, 응축성 가스의 농도) 사이의 관계를 나타내는 표 및 식을 기초로 하여 결정될 수 있다. 패턴 형상 평가치와 혼합비 사이의 관계를 나타내는 표 및 식 등의 정보가 미리 제어 유닛(7)의 메모리 등 내에 저장된다는 것을 주목하여야 한다. 또한, 최적 혼합비는 샷 영역 내의 패턴의 형성 전에 패턴이 형성되는 복수개의 샷 영역 내의 혼합비 및 패턴 형상 평가치를 저장하고 그 다음에 평균치 또는 통계 방법을 기초로 하여 예측되는 추정치를 계산함으로써 결정될 수 있다. 더 높은 정확도를 갖는 추정치의 계산은 동일한 기판 상의 샷 영역 그리고 또한 임프린트 처리를 경험한 복수개의 기판 상의 샷 영역 내에 형성된 패턴의 패턴 형상 평가치를 사용하여 가능하다는 것을 주목하여야 한다. 또한, 패턴 형상 평가치는 기판(10) 대신에 시험 기판을 준비하고 시험 기판 상으로 수지(12)를 공급하고 몰드(8)를 사용하여 시험 기판 상의 수지(12)를 성형하고 이것을 경화시켜 패턴을 형성하고 측정 유닛(15)에 의해 패턴을 측정함으로써 얻어질 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 패턴의 수축률과 투과성 가스(헬륨 가스) 및 응축성 가스의 가스 혼합물 내의 응축성 가스의 농도 사이의 관계를 얻은 결과를 도시하는 그래프이다. 도 2a는 각각 응축성 가스의 농도와 2개의 종류의 수지 A 및 B의 수축률 사이의 관계를 도시하고 있다. 도 2b는 동일한 수지에서의 응축성 가스의 농도와 상이한 선폭(100 ㎚ 및 200 ㎚)의 패턴의 수축률 사이의 관계를 도시하고 있다. 도 2a 및 2b에서 관찰되는 것과 같이, 패턴의 수축률은 가스 혼합물 내의 응축성 가스의 농도의 상승에 비례하여 상승되지만, 수지의 종류 그리고 패턴의 선폭의 변화는 응축성 가스의 농도와 패턴의 수축률 사이의 관계가 상이해지게 한다. 그러므로, 응축성 가스의 농도와 패턴의 수축률 사이의 관계를 나타내는 표 및 식 등의 정보가 바람직하게는 수지(12)의 종류 또는 기판(10) 상에 형성되어야 하는 패턴의 선폭에 따라 저장된다. 제어 유닛(7)은 도 2a 및 2b에 도시된 표 및 식을 사용하여 예컨대 기판(10) 상에 형성된 패턴의 수축률[몰드(8)의 패턴에 대한 수축률]이 허용범위 내에 속하도록 가스 혼합물의 혼합비를 결정한다. 이것은 기판(10) 상에 형성된 패턴의 정확도가 허용범위 내에 속하게 한다. 나아가, 제어 유닛(7)은 바람직하게는 가스 혼합물 내의 응축성 가스의 농도가 최대에 도달되도록 가스 혼합물의 혼합비를 결정한다. 이것은 수지(12) 내로 흡수될 액화된 응축성 가스의 양[즉, 수지(12)의 점도의 감소]을 최대화시키는 것을 가능케 한다. 결과적으로, 기판(10) 상에서의 수지(12)의 분산 속도가 상승되고, 그에 의해 더 짧은 시간 내에 패턴 형성을 성취한다.
위에서 설명된 것과 같이, 이러한 실시예에 따른 임프린트 장치(1)는 기판(10) 또는 시험 기판 상에 형성된 패턴의 패턴 형상 평가치를 기초로 하여 가스 혼합물의 혼합비를 결정함으로써 정확한 패턴 형성 그리고 처리량의 상승의 양쪽 모두를 성취할 수 있다.
또한, 가스 공급 유닛(6)에 의해 공급된 가스 혼합물의 투과성 가스 및 응축성 가스의 혼합비가 실제로 형성된 패턴 대신에 기판 상으로 공급될 수지의 종류 그리고 기판 상에 형성되어야 하는 패턴의 특징 중 적어도 하나를 기초로 하여 결정될 수 있다. 임프린트 처리 등에 대한 레시피는 기판 상으로 공급될 수지의 종류에 대한 정보 그리고 기판 상에 형성되어야 하는 패턴의 특징에 대한 정보를 포함한다. 그러므로, 가스 혼합물 내의 응축성 가스의 농도와 수지의 종류에 따른 패턴의 수축률 사이의 관계를 나타내는 표(도 2a) 또는 패턴 특징의 종류에 따른 관계를 나타내는 표(도 2b)가 저장된다. 그 다음에, 혼합비가 기판 상으로 공급될 수지(12)의 종류에 대응하는 표 관계 또는 기판 상에 형성되어야 하는 패턴의 특징의 종류에 대응하는 표 관계를 사용하여 결정된다. 또한, 가스 혼합물 내의 응축성 가스의 농도와 수지의 종류 그리고 패턴 특징의 종류의 조합에 따른 패턴의 수축률 사이의 관계를 나타내는 표가 저장될 수 있다. 그 다음에, 혼합비가 기판 상으로 공급될 수지(12)의 종류 그리고 기판 상에 형성되어야 하는 패턴의 특징의 종류의 조합에 대응하는 표 관계를 사용하여 결정된다. 이 때에, 위에서 설명된 것과 같이, 정확한 패턴 형성 그리고 처리량의 상승의 양쪽 모두가 응축성 가스의 농도가 기판 상에 형성된 패턴의 수축률의 허용범위 내에서 최대에 도달되도록 혼합비를 결정함으로써 성취될 수 있다. 가스 혼합물의 혼합비가 기판 상으로 공급될 수지의 종류에 대한 정보 그리고 기판 상에 형성되어야 하는 패턴의 특징의 종류에 대한 정보를 기초로 하여 결정될 때에, 임프린트 장치(1)는 측정 유닛(15)을 포함할 필요가 없다. 예컨대, SEM 또는 AFM 등의 외부 측정 장치로써 패턴을 측정함으로써 얻어지는 패턴 형상 평가치가 사용될 수 있다.
위에서 설명된 것과 같이, 이러한 실시예에 따른 임프린트 장치(1)는 수지(12)의 종류 그리고 패턴 특징의 종류와 무관하게 기판(10) 상에 형성된 패턴의 형상을 열화시키지 않는 가스 혼합물의 최적 혼합비를 결정할 수 있다. 그러므로, 임프린트 장치(1)가 정확한 패턴 형성 그리고 처리량의 상승의 양쪽 모두를 성취할 수 있고, 높은 처리량, 낮은 비용 그리고 높은 품질로 반도체 디바이스 등의 물품을 제공할 수 있다. 물품으로서의 디바이스(반도체 디바이스, 자기 저장 매체, 액정 디스플레이 소자 등)를 제조하는 방법이 설명될 것이다. 제조 방법은 임프린트 장치(1)를 사용하여 기판(웨이퍼, 유리 판 및 필름형 기판 등) 상에 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 이 제조 방법은 패턴이 형성된 기판을 처리하는 단계를 추가로 포함한다. 처리 단계는 패턴의 잔류 필름을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 처리 단계는 마스크로서 패턴을 사용하여 기판을 식각하는 단계 등의 또 다른 공지된 단계를 또한 포함할 수 있다. 이러한 실시예에 따른 물품을 제조하는 방법은 종래의 방법에 비해 물품의 성능, 품질, 생산성 및 제조 비용 중 적어도 하나 면에서 유리하다.
본 발명이 예시 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시 실시예에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 다음의 특허청구범위의 범주는 모든 이러한 변형 그리고 등가의 구조 및 기능을 망라하도록 가장 넓은 해석과 일치되어야 한다.
1: 임프린트 장치
2: 조사 시스템
3: 몰드 보유 유닛
4: 기판 스테이지
5: 수지 공급 유닛
6: 가스 공급 유닛
7: 제어 유닛
15: 측정 유닛

Claims (16)

  1. 기판상의 임프린트 재료를 몰드로 성형하여 상기 기판상에 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 수행하는 임프린트 장치로서,
    상기 몰드, 상기 임프린트 재료 및 상기 기판 중 하나 이상을 투과하는 투과성 가스와, 상기 성형으로 인한 압력 상승에 의해 액화되는 응축성 가스를, 상기 기판상의 임프린트 재료와 상기 몰드 사이의 공간에 공급하도록 구성되는 공급 디바이스와,
    상기 임프린트 처리를 위한 레시피의 정보를 기초로 하여, 상기 투과성 가스의 공급량 및 상기 응축성 가스의 공급량 중 하나 이상을 변경하도록 상기 공급 디바이스를 제어하는 제어기를 포함하는, 임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 정보로서, 상기 임프린트 재료의 종류 및 상기 기판상에 형성될 패턴의 특징 중 하나 이상에 대한 정보를 기초로 하여, 상기 공급 디바이스를 제어하는, 임프린트 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공급 디바이스는, 상기 투과성 가스 및 상기 응축성 가스의 혼합 가스를 공급하도록 구성되고, 상기 제어기는 상기 정보를 기초로 하여 상기 혼합 가스의 혼합비를 변경하도록 상기 공급 디바이스를 제어하는, 임프린트 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 몰드의 패턴에 대한 상기 기판상에 형성될 패턴의 수축률과 상기 응축성 가스의 농도 간의 관계를 각각의 상기 임프린트 재료의 종류에 대하여 나타내는 정보, 및 상기 임프린트 재료의 종류에 대응하는 정보를 기초로 하여, 상기 공급 디바이스를 제어하도록 구성되는, 임프린트 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 몰드의 패턴에 대한 상기 기판상에 형성될 패턴의 수축률과 상기 응축성 가스의 농도 간의 관계를 상기 기판상에 형성될 패턴의 특징의 각각의 종류에 대하여 나타내는 정보, 및 상기 특징의 종류에 대응하는 정보를 기초로 하여, 상기 공급 디바이스를 제어하는, 임프린트 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 몰드의 패턴에 대한 상기 기판상에 형성될 패턴의 수축률과 상기 응축성 가스의 농도 간의 관계를 상기 임프린트 재료의 종류 및 상기 기판상에 형성될 패턴의 특징의 종류의 조합에 대하여 나타내는 정보, 및 상기 조합에 대응하는 정보를 기초로 하여, 상기 공급 디바이스를 제어하는, 임프린트 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 몰드의 패턴에 대한 상기 기판상에 형성될 패턴의 수축률이 허용범위 내에 속하도록 상기 정보를 기초로 하여 얻어지는 응축성 가스의 농도를 기초로 하여 공급 디바이스를 제어하는, 임프린트 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 투과성 가스는 헬륨 및 수소 중 하나 이상을 포함하는, 임프린트 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 응축성 가스는 하이드로플루오로카본 및 하이드로플루오로에테르 중 하나 이상을 포함하는, 임프린트 장치.
  10. 기판상의 임프린트 재료를 몰드로 성형하여 상기 기판상에 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 수행하는 임프린트 장치로서,
    상기 몰드, 상기 임프린트 재료 및 상기 기판 중 하나 이상을 투과하는 투과성 가스와, 상기 성형으로 인한 압력 상승에 의해 액화되는 응축성 가스를, 상기 기판상의 임프린트 재료와 상기 몰드 사이의 공간에 공급하도록 구성되는 공급 디바이스와,
    상기 임프린트 처리를 통해 상기 기판상에 형성되는 패턴의 특징에 관한 정보를 기초로 하여 상기 투과성 가스의 공급량 및 상기 응축성 가스의 공급량을 변경하도록 공급 디바이스를 제어하는 제어기를 포함하는, 임프린트 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 특징이 허용범위 내에 속하도록 상기 응축성 가스의 농도와 상기 특징 간의 관계를 나타내는 정보를 추가로 기초로 하여, 상기 공급 디바이스를 제어하는, 임프린트 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 특징은 패턴의 치수 및 형상 중 하나 이상과 관련되는, 임프린트 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 투과성 가스는 헬륨 및 수소 중 하나 이상을 포함하는, 임프린트 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 응축성 가스는 하이드로플루오로카본 및 하이드로플루오로에테르 중 하나 이상을 포함하는, 임프린트 장치.
  15. 물품을 제조하는 방법으로서,
    임프린트 장치를 사용하여 기판상에 패턴을 형성하는 단계와,
    물품을 제조하기 위해 상기 패턴이 형성된 기판을 가공하는 단계를 포함하고,
    상기 임프린트 장치는 기판상의 임프린트 재료를 몰드로 성형하여 상기 기판상에 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 수행하고,
    상기 임프린트 장치는,
    상기 몰드, 상기 임프린트 재료 및 상기 기판 중 하나 이상을 투과하는 투과성 가스와, 상기 성형으로 인한 압력 상승에 의해 액화되는 응축성 가스를, 상기 기판상의 임프린트 재료와 상기 몰드 사이의 공간에 공급하도록 구성되는 공급 디바이스와,
    상기 임프린트 처리를 위한 레시피의 정보를 기초로 하여, 상기 투과성 가스의 공급량 및 상기 응축성 가스의 공급량 중 하나 이상을 변경하도록 공급 디바이스를 제어하는 제어기를 포함하는, 물품 제조 방법.
  16. 물품을 제조하는 방법으로서,
    임프린트 장치를 사용하여 기판상에 패턴을 형성하는 단계와,
    물품을 제조하기 위해 상기 패턴이 형성된 기판을 가공하는 단계를 포함하고,
    상기 임프린트 장치는 상기 기판상의 임프린트 재료를 몰드로 성형하여 상기 기판상에 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 수행하고,
    상기 임프린트 장치는,
    상기 몰드, 상기 임프린트 재료 및 상기 기판 중 하나 이상을 투과하는 투과성 가스와, 상기 성형으로 인한 압력 상승에 의해 액화되는 응축성 가스를, 상기 기판상의 임프린트 재료와 상기 몰드 사이의 공간에 공급하도록 구성되는 공급 디바이스와,
    상기 임프린트 처리를 통해 상기 기판상에 형성되는 패턴의 특징에 관한 정보를 기초로 하여 상기 투과성 가스의 공급량 및 상기 응축성 가스의 공급량을 변경하도록 공급 디바이스를 제어하는 제어기를 포함하는, 물품 제조 방법.
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