KR20160007377A

KR20160007377A - 임프린트 장치 및 물품 제조 방법

Info

Publication number: KR20160007377A
Application number: KR1020150095132A
Authority: KR
Inventors: 요조 마츠다; 유스케 다나카; 고헤이 와카바야시
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2014-07-11
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2016-01-20
Also published as: US20160009022A1; JP2016021443A

Abstract

임프린트 장치는, 몰드의 측면을 가압하도록 구성되는 복수의 가압 부재; 및 가압 부재 각각을 패턴면과 평행한 방향으로 구동하도록 구성되는 복수의 액추에이터를 포함한다. 각각의 가압 부재는 몰드 측에 테이퍼부를 갖는다. 테이퍼부 중 몰드의 측면과 접촉하는 접촉부는 패턴면에 수직인 방향으로 연장된다.

Description

임프린트 장치 및 물품 제조 방법{IMPRINT APPARATUS AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 임프린트 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 미세패턴화의 요구가 진행됨에 따라, 종래의 포토리소그래피 기술 외에, 몰드와 기판 상의 미경화 수지를 접촉시켜서, 수지의 패턴을 기판 상에 형성하는 미세가공 기술이 주목 받고 있다. 이 기술은, 임프린트 기술이라고도 불리며, 기판 상에 수 나노미터 수준으로 미세한 구조체를 형성할 수 있다. 예를 들어, 광경화법이 임프린트 기술의 한가지 예이다. 광경화법에서는, 먼저, 기판(웨이퍼) 상의 샷 영역(임프린트 영역)에 자외선 경화 수지(임프린트재)를 도포한다. 이어서, 이 미경화 수지와 몰드를 서로 접촉시킨다. 그리고, 수지와 몰드를 서로 접촉시킨 상태에서 자외선을 조사하여 수지를 경화시킨 후에 몰드를 이형함으로써, 수지 패턴을 기판 상에 형성한다.

상기 기술을 채용한 임프린트 장치는, 일반적으로 반도체 프로세스 동안 발생하는 패턴의 형상을 보정하는 형상 보정 기구를 포함한다. 이 형상 보정 기구는, 몰드에 대하여 외력을 부여함으로써, 몰드 자체를 변형시키고, 몰드에 형성된 패턴 형상을 보정한다. 패턴 형상은, 패턴끼리의 중첩 정밀도에 영향을 준다. 따라서, 패턴의 미세가공에 대응하기 위해서 수 nm 이하가 고정밀 보정이 필요하다.

일본 특허 공개 제2013-254938호는, 가압 부재를 통해서 몰드의 측면에 압축력을 가하고 배율 보정을 행하는 임프린트 장치를 개시하고 있다. 일본 특허 공개 제2013-254938호에 개시된 임프린트 장치에서는, 검출기(D)가 몰드의 외주 영역의 연직 방향(-Z 방향)의 변형량을 검출하고, 몰드의 측면이 몰드의 패턴면에 대하여 수직하지 않을 경우에, -Z 방향의 변형량을 감소시키도록, 가압 부재의 ωy 방향의 각도를 조정한다. 또한, 일본 특허 공개 제2013-254938호는, 도 9에 도시한 바와 같이, 몰드의 측면이 패턴면에 대하여 수직하지 않을 경우에도 가압 부재를 중립 위치에 용이하게 접촉시키게 하기 위해서, y 방향으로부터 본 가압 부재의 선단의 형상을 볼록 형상으로 형성하는 것을 개시하고 있다. 일본 특허 공개 제2013-254938호에 기재된 형상 보정 기구는, 도 9에 도시한 바와 같이, 몰드(3)의 1개의 측면을 가압하는 4개의 가압 부재(21)를 포함하며, 이들 4개의 가압 부재(21)와 몰드(3)의 측면과의 사이의 4개의 접촉부의 접촉 상태는 동일하다.

형상 보정 기구는, 몰드의 측면을 둘러싸도록 배치된 복수의 가압 부재의 구동에 의해 몰드의 형상을 보정한다. 복수의 가압 부재와 몰드의 측면과의 사이의 접촉부는 각각의 지점에서 상이한 접촉 상태에 있다. 그로 인해, 상이한 방향에서 상이한 크기로 몰드에 힘이 가해지고, 예를 들어 ωz 방향에서 왜곡이 발생할 수 있고, 몰드의 복잡하게 왜곡된 형상이 얻어질 수 있다. 복수의 접촉부에서의 접촉 상태가 동일한 것을 전제로 한 특허문헌 1기재된 임프린트 장치는 이러한 몰드의 복잡하게 왜곡된 형상에 충분히 대응할 수 없다.

본 발명은 몰드 패턴을 정밀하게 기판에 전사하는데 있어서 유리한 임프린트 장치를 제공한다.

본 발명은, 기판 상의 임프린트재에 몰드의 패턴면을 접촉시킴으로써 상기 기판 상에 패턴을 형성하는 임프린트 장치를 제공하며, 상기 장치는, 몰드의 측면을 가압하도록 구성되는 복수의 가압 부재, 및 복수의 가압 부재 각각을 패턴면과 평행한 방향으로 구동하도록 구성되는 복수의 액추에이터를 포함하고, 복수의 가압 부재 각각은, 패턴면과 평행한 평면에서 복수의 가압 부재 각각을 절단하여 얻어지는 끝이 가늘어지는 단면 형상을 갖는 테이퍼부를 몰드 측에 갖고, 테이퍼부 중 몰드의 측면과 접촉하는 접촉부가 패턴면에 수직인 방향으로 연장되는 형상을 갖는다.

본 발명의 추가의 특징은 첨부된 도면과 관련한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 임프린트 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 몰드 보유지지 유닛의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 형상 보정 기구의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 임프린트 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 5a 및 도 5b는 가압 동작에 있어서의 몰드의 상태를 각각 도시하는 개념도이다.
도 6a 및 도 6b는 몰드에 가공 오차가 있는 경우의 변형을 나타내는 개념도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 몰드와 가압 부재를 각각 도시하는 개념도이다.
도 8a 내지 도 8f는 각각 본 발명에 따른 가압 부재의 선단의 형상을 설명하는 도면이다.
도 9는 관련 기술에서의 몰드와 가압 부재를 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

[임프린트 장치]

먼저, 본 발명의 실시형태에 따른 임프린트 장치의 구성에 대해서 설명한다. 도 1은 임프린트 장치의 구성을 도시하는 개략도이다. 본 실시형태에 따른 임프린트 장치는, 반도체 디바이스 제조 공정에 사용되는, 피처리 기판인 웨이퍼(기판) 상에 몰드의 3차원 패턴을 전자하며, 광경화법을 채용한다. 이하에서는, 몰드에 대한 자외선의 조사 축에 평행하게 Z축을 설정하고, Z축에 수직인 평면 상에서 후술하는 형상 보정 기구 중 가압 부재의 구동 방향으로 X축을 설정하고, X축과 Z축에 수직인 방향으로 Y축을 설정하여 설명한다. 임프린트 장치(1)는, 조명 유닛(2), 몰드(형, 형 재료, 금형)(3), 몰드 보유지지 유닛(4), 웨이퍼(기판)(5), 웨이퍼 스테이지(기판 스테이지)(6), 도포 유닛(디스펜서)(7), 몰드 반송 유닛(8), 및 제어기(9)를 포함한다.

조명 유닛(2)은, 임프린트 처리에 있어서, 몰드(3)에 대하여 자외선(10)을 조사한다. 조명 유닛(2)은, 광원, 및 광원으로부터 사출된 자외선을 임프린트에 적절한 광으로 조정하도록 구성된 복수의 광학 소자를 포함한다. 몰드(3)는 직사각형 외형을 갖는다. 웨이퍼(5)에 대향하는 패턴면(3a)에 소정의 패턴(예를 들어, 회로 패턴 등의 3차원 패턴)이 3차원적으로 형성된다. 패턴면(3a)은, 웨이퍼(5)의 표면과의 밀착성을 유지하기 위해서, 높은 평면도를 갖도록 가공되어 있다. 몰드(3)는, 석영 등, 자외선을 투과시킬 수 있는 재료로 구성된다.

몰드 보유지지 유닛(4)은 몰드(3)를 보유지지한다. 몰드 보유지지 유닛(4)은 형상 보정 기구(11)와 몰드 척(12)을 포함한다. 형상 보정 기구(11)는, 몰드(3)의 측면에 힘을 가함으로써, 몰드(3)에 형성된 3차원 패턴을 보정한다. 몰드 척(12)은, 진공 흡착력이나 정전기력에 의해 몰드(3)를 끌어 당기고 보유지지한다. 또한, 몰드 보유지지 유닛(4)은, 몰드 척(12)을 구동하는 구동 기구(도시되지 않음)를 포함한다. 더 구체적으로는, 몰드 척(12)의 구동 기구는, 웨이퍼(5) 상의 자외선 경화 수지와 몰드(3)를 서로 접촉시키기 위해서, 몰드 척(12)을 Z축 방향으로 구동한다. 구동 기구에 채용하는 액추에이터는, 적어도 Z축 방향으로 구동되는 한, 특별히 한정되지 않는다. 리니어 모터, 에어 실린더 등이 채용될 수 있다. 자외선 경화 수지로부터 몰드(3)를 분리하는 이형 동작을 행할 때, 액추에이터는, 경화한 자외선 경화 수지를 손상시키지 않도록 정밀하게 이형 동작을 행하기 위해서, 조 동작(coarse operation) 및 미 동작(fine operation)을 분할해서 실시할 수 있다. 이 압인 동작(몰드 접촉 동작) 및 이형 동작은, 몰드(3)를 Z 방향으로 구동함으로써 행해질 수 있다. 그러나, 상기 동작들은 예를 들어 웨이퍼 스테이지(6)를 Z 방향으로 구동함으로써 행해질 수 있다. 또한, 상기 동작들은 몰드 척(12)과 웨이퍼 스테이지(6)의 양쪽을 구동함으로써 행해질 수 있다.

웨이퍼(5)는, 예를 들어 단결정 실리콘으로 이루어지는 피처리 기판이며, 그 피처리면은 자외선 경화 수지(수지)로 도포된다. 웨이퍼 스테이지(6)는, 웨이퍼(5)를 진공 척에 의해 보유지지하고, XY 평면 상을 자유롭게 이동할 수 있다. 웨이퍼 스테이지(6)를 구동하도록 구성된 액추에이터로서는, 리니어 모터가 채용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이것으로 특별히 한정되지 않는다. 또한, 도포 유닛(디스펜서)(7)은 웨이퍼(5) 위로 미경화 수지를 분배(공급)한다. 수지는, 자외선을 수광함으로써 경화하는 성질을 갖는 광경화 수지(임프린트재)이며, 제조되는 반도체 디바이스의 종류에 기초하여 선택된다. 몰드 반송 유닛(8)은, 몰드(3)를 반송하고, 몰드 척(12)에 대하여 몰드(3)를 설치한다.

제어기(9)는, 임프린트 장치(1)의 각 구성 요소의 동작, 조정 등을 제어한다. 제어기(9)는, 임프린트 장치(1)의 각 구성 요소에 회로에 의해 접속된, 자기 기억 매체 등의 기억 유닛을 포함하는 컴퓨터, 시퀀서 등(도시되지 않음)으로 구성되고, 프로그램 또는 시퀀스에 의해 각 구성 요소를 제어한다. 특히, 본 실시형태에서는, 제어기(9)는, 몰드 척(12)의 클램프력(경인력)을 조정하고, 후술하는 형상 보정 기구(11), 가스 공급 유닛 등의 동작을 제어한다. 제어기(9)는, 임프린트 장치(1)의 일부로서 배치될 수 있거나, 또는 임프린트 장치(1)와 별도의 장소에 설치되고 원격 제어를 행할 수 있다.

[몰드 보유지지 유닛]

본 발명의 실시형태에 따른 몰드 보유지지 유닛(4)에 대해서 설명한다. 도 2는, 웨이퍼(5)측으로부터 본 몰드 보유지지 유닛(4)의 구성을 나타내는 사시도이다. 몰드 보유지지 유닛(4)은, 몰드(3)의 4개의 측면을 둘러싸도록, 형상 보정 기구(11), 및 몰드(3)와 웨이퍼(5)와의 사이에 가스를 공급 및 회수하도록 구성되는 복수의 배관(13)을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 따른 형상 보정 기구(11)는, 몰드(3)의 1개의 측면에 대하여 5개의 형상 보정 소자(11a), 즉 몰드(3)의 주위에 총 20개의 형상 보정 소자(11a)를 설치한다. 본 실시형태에서는, 형상 보정 소자(11a) 사이마다, 즉 몰드의 1개 측면에 대하여 6개의 배관(13), 몰드(3)의 주위에 총 24개의 배관(13)을 설치한다. 형상 보정 소자(11a)의 설치 개수는 패턴 형상이나 목표 정밀도에 따라 변경될 수 있다. 배관(13)의 개수 및 형상 또한 충분한 양의 가스가 공급될 수 있는 한 변경될 수 있다. 각각의 배관(13)은, 가스 공급원(도시되지 않음)으로부터 헬륨 등의 가스의 필요량을 공급한다. 공급되는 가스의 누출은, 통상적으로 웨이퍼 스테이지(6)에 설치되는 위치 계측 간섭계 등의 계측기의 길이 계측 오차를 야기할 수 있다. 따라서, 충분한 배기(회수)가 필요하다.

이제, 형상 보정 소자(11a)의 구성에 대해서 설명한다. 도 3a 및 도 3b는 형상 보정 소자(11a)의 구성을 도시하는 개략도이다. 도 3a는, 도 2의 선 A-Ａ’를 따라 취한 단면을 도시하는 도면이다. 도 3b는 몰드(3)측으로부터 본 사시도이다. 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 형상 보정 소자(11a)는, 본체를 형성하는 지지 부재(20), 몰드(3)의 측면을 가압하는 가압 부재(21), 및 지지 부재(20)에 설치되고 가압 부재(21)를 구동하는 액추에이터(22)를 포함한다. 지지 부재(20)는, Y축 방향으로부터 본 U 형상 측면을 갖는 부재이며, 몰드 척(12)의 측면에 고정된다. 가압 부재(21)는, 접촉면(가압면)(21a)을 몰드(3)의 측면에 접촉시키고, 몰드(3)에 대하여 힘(압축력)을 가하도록 X축 방향으로 이동가능하다. 액추에이터(22)는, 가압 부재(21)의 이동 축과 동축으로 설치되고, 가압 부재(21)에 대하여 구동력(압축력)을 전달한다. 액추에이터(22)로서는, 예를 들어 압전 소자, 공압 액추에이터, 또는 리니어 모터가 이용가능하다. 가압 부재(21)와 액추에이터(22)의 설치 위치(상대 위치)는 임의로 결정된다는 것을 유의하라. 액추에이터(22)는 가압 부재(21)의 이동 축과 동축으로 설치되지 않아도 된다. 도 8a 내지 도 8f에 도시된 바와 같이, 가압 부재(21)는, 선단부(26)와 기초부(27)로 이루어진다. 선단부(26)에는, 테트라플루오로에틸렌, 폴리옥시메틸렌 또는 폴리마이드로 형성되는 수지, 또는 폴리에테르에테르케톤(PEEK재)과 같은 우수한 탄성을 갖는 수지가 사용된다. 이는, 몰드(3)에의 응력 집중을 완화하고, 몰드(3)에 대한 손상을 방지하는 것을 가능하게 한다.

형상 보정 소자(11a)에는, 몰드(3)의 위치 및 변형을 검출하도록 구성되는 위치 센서(검출기)(23)가 설치된다. 위치 센서(23)로서는, 광학식 센서, 와전류식 센서, 또는 정전 용량식 센서 등이 이용가능하다. 본 실시형태에 따른 가압 부재(21)에는, 접촉면(21a)의 중심부로부터 부재 내부를 향해서 개구부(21b)가 형성되어 있다. 위치 센서(23)는 개구부(21b)의 내부에 배치된다. 위치 센서(23)의 검출 위치는 가압 부재(21)의 접촉면(21a)의 중심 위치로 설정된다. 도 3a 및 도 3b에서는, 가압 부재(21)에는, 개구부(21b)를 통해 수직 방향으로 연장되는 도입구가 형성되어 있고, 위치 센서(23)는, 몰드 척(12)에 고정되고, 도입구를 통해 개구부(21b)에 도입되는 지지 부재(25)에 보유지지된다. 위치 센서(23)는, 실질적으로 가압 부재(21)에 접촉하고 있지 않다. 또한, 가압 부재(21)는, 위치 센서(23)에 접촉하지 않는 상태에서 X 방향으로 이동가능하다.

이제, 몰드 보유지지 유닛(4)이 설치되어 있는 임프린트 장치(1)에 의한 임프린트 처리에 대해서 설명한다. 도 4는 임프린트 처리의 시퀀스를 나타내는 흐름도이다. 동작 시퀀스가 개시되면, 제어기(9)는, 단계 S1에서, 몰드 반송 유닛(8)이 몰드(3)를 몰드 척(12)에 설치하게 한다. 단계 S2에서, 제어기(9)는, 형상 보정 기구(11) 중 적어도 3개의 형상 보정 소자(11a)에 설치된 3개의 위치 센서(23)를 사용해서 몰드(3)의 위치 및 변형의 값을 취득한다. 이 상태에서는, 형상 보정 기구(11)의 가압 부재(21)는 몰드(3)에 접촉하지 않고 있다는 것을 유의하라. 단계 S3에서, 제어기(9)는, 위치 센서(23)의 검출 결과에 기초하여, 몰드(3)의 위치의 목표 위치로부터의 어긋남, 또는 몰드(3)의 형상의 목표 형상으로부터의 어긋남이 허용 범위 내에 있는지의 여부를 판단한다. 제어기(9)가 취득한 위치의 값이 허용 범위 내에 있지 않다("아니오"）고 판단한 경우, 제어기(9)는, 단계 S4에서, 형상 보정 기구(11)를 구동하여, 목표 위치 및 목표 형상 중 적어도 하나를 목표 값으로 설정하여 몰드(3)의 위치를 조정한다.

단계 S4에서 몰드(3)의 위치를 조정한 후, 처리는 다시 단계 S2로 복귀된다. 제어기(9)가, 단계 S3에서, 검출된 값이 허용 범위 내에 있다("예")고 판단하는 경우에는, 제어기(9)는, 단계 S5에서, 몰드(3)의 3차원 패턴이 목표 형상을 갖도록 형상 보정 기구(11)를 구동하고, 배율 보정을 실시한다. 이 경우, 형상 보정 기구(11)는, 가압 부재(21)를 몰드(3)에 가압함으로써, 몰드(3)를 압축되도록 변형시킨다. 제어기(9)는, 이때의 변형량을 위치 센서(23)에 의해 검출된 값에 기초하여 결정한다.

단계 S6에서, 제어기(9)는, 웨이퍼 스테이지(6)를 구동해서 웨이퍼(5)를 도포 유닛(7)의 도포 위치까지 이동시키고, 도포 유닛(7)이 웨이퍼(5)의 표면 상에 수지를 도포하게 한다. 단계 S7에서, 제어기(9)는, 웨이퍼 스테이지(6)를 구동하여 웨이퍼(5)를 압인 위치까지 이동시킨다. 단계 S8에서, 제어기(9)는, 수지가 도포된 웨이퍼(5)의 처리 영역에 몰드(3)를 가압하는 압인 동작을 실시하고(몰드의 패턴면을 기판 상의 임프린트재에 접촉시킴), 몰드(3)에 형성된 3차원 패턴 내에 수지를 충전한다. 단계 S9에서, 제어기(9)는, 자외선을 몰드(3)의 3차원 패턴 내에 충전된 수지에 조사하고, 수지를 웨이퍼(5)의 표면 상에서 응고(경화)시킨다(경화 처리). 단계 S10에서, 제어기(9)는, 몰드(3)와 웨이퍼(5)와의 사이의 간격을 넓힘으로써, 몰드(3)를 경화된 수지로부터 분리한다(이형 동작). 단계 S11에서, 제어기(9)는 추가적인 다음 임프린트 처리가 있는지의 여부를 판단한다. 제어기(9)가, 추가적인 다음 임프린트 처리가 있다("예")고 판단한 경우에는, 웨이퍼 스테이지(6)는 다음 임프린트 위치로 이동하고, 그 후 처리는 다시 단계 S2로 복귀한다. 한편, 제어기(9)가, 단계 S11에서, 다음 임프린트 처리가 없다（"아니오"）고 판단한 경우에는, 임프린트 처리를 종료한다.

이상과 같이, 제어기(9)는, 단계 S3에서, 위치 센서(23)에 의한 몰드(3)의 위치 및 형상(변형)에 관한 검출값이 미리 설정한 허용 범위 내에 있는지의 여부를 판단한다. 즉, 위치 센서(23)는 양호한 계측 정밀도를 달성하도록 요구된다. 이를 달성하기 위해, 본 발명에서는, 위치 센서(23)가, 상기와 같이 가압 부재(21)에 접촉하지 않고, 계측 위치를 실제로 몰드(3)에 압축력을 부여하는 가압면(21a)의 중심부로 설정하도록 배치된다. 이는 계측 정밀도를 더 증가시키는 것을 가능하게 한다.

상기 수지 충전 동작 및 이형 동작에서, 몰드(3)에는 힘이 가해지기 때문에, 몰드(3)의 위치 어긋남이 발생할 가능성이 있다는 것을 유의하라. 따라서, 예를 들어 몰드(3)의 위치 및 변형이 위치 센서(23)에 의해 완전히 감시될 수 있다. 이 경우, 예를 들어 단계 S10에서의 이형 동작 후, 제어기(9)는, 단계 S2와 마찬가지로 위치 센서(23)로 몰드(3)의 위치를 계측하고, 위치 어긋남이 허용 범위 내에 있지 않은 경우에는, 제어기(9)는 단계 S4와 마찬가지로 몰드(3)의 위치 조정을 실시할 수 있다. 제어기(9)는, 단계 S4에서의 몰드(3)의 위치 조정을, 위치 센서(23)에 의해 계측된 위치 어긋남량만큼, 웨이퍼 스테이지(6)를 구동시킴으로써 실시해도 된다.

단계 S4에서의 처리 전 및 후에서의 몰드(3)의 변형에 대해서 이하에 상세하게 설명한다. 도 5a 및 도 5b는 몰드(3)를 웨이퍼(5) 상의 수지에 가압할 때의 몰드(3)의 상태를 각각 도시하는 도면이다. 먼저, 도 5a는, 형상 보정 기구(11)에 의해 몰드(3)에 압축력을 가하기 전의 상태를 도시하는 도면이다. 이 상태로부터, 형상 보정 기구(11)의 복수의 가압 부재(21)가 몰드(3)의 측면에 접촉하고, 압축력이 가해진다. 도 5a 및 도 5b에서는, 이상적으로 몰드(3)의 측면과 가압 부재(21)의 접촉면(21a)이 서로 평행하고, 몰드(3)의 Z 방향의 중립 위치에 힘이 가해질 수 있는 것으로 상정한다. 이렇게 함으로써, 몰드(3)의 얇은 패턴면(3a)(3차원 패턴이 형성되어 있는 영역)의 부근이 도 5b에 도시한 바와 같이 Z 방향으로 변형된다. 그러나, 실제는, 도 6a에 도시된 바와 같이, 몰드(3)의 측면은, 몰드(3)의 설치 위치의 오차나 제조 오차에 의해, 연직 방향으로부터 볼 때, 형상 보정 기구(11)의 가압 부재(21)의 접촉면(21a)에 대하여 평행하지 않을 수 있다. 몰드(3)의 위치결정 방법 및 제조 비용을 감안하면, 상기와 같은 오차를 제거하는 것은 곤란하다. 도 6a의 몰드(3)에 형상 보정 기구(11)에 의해 압축력이 가해지는 경우, 도 6a에 도시한 바와 같이, 각각의 가압 부재(21)는 Y 방향으로 L2만큼 이격된 위치로부터 중립 위치(50)에 접촉한다. 이러한 경우, 몰드(3)는 비대칭적으로 변형된다. 이 변형에 의해, 몰드(3)의 패턴면(3a)을 정확하게 보정할 수 없어, 중첩 정밀도를 저하시키게 된다. 몰드(3)의 각 측면으로부터 봤을 때의 방향을 수평 방향으로 정의하고, 수평 방향에 대해 연직인 방향을 연직 방향으로 정의한다는 것을 유의하라.

몰드(3)의 오차에 의한 중첩 정밀도의 저하를 저감시키기 위해서는, 각각의 가압 부재(21)를 몰드(3)의 패턴면(3a)에 평행한 평면에서 절단하여 얻어진 단면 형상(Z 방향으로부터 본 형상)이 볼록 형상으로 형성된다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 몰드(3)의 측면과 가압 부재(21)의 접촉면(21a)은 서로 평행할 수 있고, 도 5b에 도시된 바와 같이, 몰드(3)의 중립 위치를 중심으로 설정함으로써 가압 부재(21)의 접촉면(21a)이 몰드(3)에 특유하게 접촉할 수 있다. 그러나, 실제로는 몰드(3) 및 접촉면(21a)의 가공 오차 및 조정 오차에 의해, 도 6b에 도시한 바와 같이, 몰드(3)의 측면에 대하여 가압 부재(21)의 접촉면(21a)을 평행하게 접촉시키는 것은 곤란하다. 그 결과, 몰드(3)의 단부면과 접촉면(21a)의 외주부가 서로 접촉하게 되어, 결과적으로 몰드(3)의 중립 위치로부터 크게 어긋난 부분을 가압해 버리게 된다.

전술한 과제를 해결하기 위해서, 각각의 가압 부재(21)의 선단부(26)의 Z 방향으로부터 본 형상은 선단을 향해서 끝이 가늘어지는 테이퍼부를 갖는 볼록 형상으로 형성된다. 도 7b는, 각각의 가압 부재(21)의 선단부(26)의 형상이 볼록 형상으로 형성될 때의 개략도이다. 이 경우에는, 몰드(3)가 Z 방향으로부터 볼 때 기울어지더라도 몰드(3)의 중립 위치(50)를 중심으로 설정함으로써 선단부(26)가 몰드(3)에 접촉할 수 있다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 연직 방향으로부터 볼 때 몰드(3)의 각각의 측면에 기울기가 발생하더라도, 가압 부재(21)의 선단 측의 형상을 볼록 형상으로 형성함으로써, 중립 위치(50)를 중심으로 설정하여 가압 부재(21)를 몰드(3)에 접촉시킨다.

한편, 가압 부재(21)의 선단측을 볼록 형상으로 형성하고 Z 방향으로 연장되는 능선(접촉부)을 형성하면, 경우에 따라서는 몰드(3)의 측면을 가압할 때에 몰드(3)의 각각의 측면에 응력이 집중되어, 몰드(3)에 손상을 일으킬 수 있다. 따라서, 몰드(3)에 대한 손상을 방지하는 각각의 선단부(26)의 형상 및 재질을 선택할 필요가 있다. 예를 들어, 가압 부재(21)의 테이퍼부의 단면 형상은, 도 8a 및 도 8d에 도시된 바와 같은 삼각형(다각형), 도 8b 및 도 8e에 도시된 같은 사다리꼴(다각형), 또는 도 8c 및 도 8f에 도시된 바와 같은 원통 형상일 수 있다. 도 8c 및 도 8f에 도시된 바와 같이, 가압 부재(21)의 테이퍼부의 단면 형상이 원통 형상을 갖는 경우, 단면 형상은, 몰드(3)의 측에 곡선에 의해 형성되는 외주를 포함한다.

본 실시형태에서는, 개구부(21b)의 영향을 고려하여 가압 부재(21)의 테이퍼부의 단면 형상을 결정할 필요가 있다. 단면 형상이, 도 8b 및 도 8e에 도시된 바와 같은 사다리꼴이거나, 도 8c 및 도 8f에 도시된 바와 같은 원통 형상인 경우에는, 몰드(3)의 측면이 Z 방향으로부터 볼 때 경사져 있는 경우에, 가압 부재(21)는 가압 부재(21)의 중립 위치(50)와 상이한 위치(60)에서 몰드(3)의 측면과 접촉한다. 그러나, 가압 부재(21)가 몰드(3)의 측면과 접촉하는 위치(60)의 가압 부재(21)의 중립 위치(50)로부터의 괴리는, 가압 부재(21)의 선단부(26)가 볼록 형상이 아닌 경우와 비교하여 훨씬 더 작다. 이제 테이퍼부의 단면 형상이 삼각형일 경우에 대해서 설명한다. 단면 형상이 삼각형으로 형성되는 경우에는, 몰드(3)의 측에 위치하는 삼각형의 정점이 몰드(3)의 측면의 가압될 위치에 배치될 수 있다. 이는, 몰드(3)의 측면이 Z 방향으로부터 볼 때 경사져 있어도, 몰드(3)의 측면의 가압될 위치, 가압 부재(21)의 몰드(3)의 측면과의 접촉 위치, 및 가압 부재(21)의 중립 위치 모두를 서로 일치시키는 것을 가능하게 한다.

따라서, 가압 부재(21)의 선단부(26)가 볼록 형상을 갖는 경우, 몰드(3) 및 가압 부재(21)의 가공 오차 및 제조 오차가 있어도, 가압 부재(21)의 중립 위치(50)에 가까운 위치에서 가압 부재(21)를 몰드(3)의 측면에 접촉시킬 수 있다. 또한, 단면 형상이 삼각형인 경우에, 삼각형의 정점은 개구부(21b)의 중심과 일치될 수 있다.

개구부(21b)가 제공되지 않는 경우에는, 가압 부재(21)의 테이퍼부의 단면 형상은 반드시 삼각형일 필요는 없고, 원통 형상과 같은 볼록 형상이어도 된다. 이 경우에는, 위치 센서(23)는 예를 들어 각각의 형상 보정 기구(11)의 사이에 배치되면 된다. 테이퍼부의 단면 형상이 삼각형인 경우에는, 가압 부재(21)를 몰드(3)와 선접촉시키도록 변위 입력량을 관리하는데 있어서의 곤란함 및 용이한 마모와 같은 문제가 제기된다. 이러한 문제를 완화하기 위해서, 몰드(3)와 가압 부재(21)를 가압 부재(21)의 중립 위치 부근에서 서로 접촉시키는 효과를 예상할 수 있는 범위에서 도 8e에 도시된 바와 같은 형상을 얻을 수 있다. 가압 부재(21)의 선단부(26)로서 영률이 낮은 재료를 사용하면, 응력의 면에서는 유리하지만, 형상 보정 기구(11)의 구동 스트로크의 손실을 초래할 수 있다. 따라서, 응력 및 스트로크의 양쪽의 제약 조건을 만족하도록 선단부(26)의 재질 및 두께를 결정할 필요가 있다.

가압 부재(21)의 테이퍼부의 단면 형상을 삼각형으로 형성하는 경우에 대해서 상세하게 설명한다. 이 경우에는, 삼각형의 정점이 몰드(3)의 측면의 가압되야할 위치 또는 그 위치의 근방에 위치설정되도록 한다. 이때에, 정점은 몰드(3)의 측면의 가압되야 할 위치로부터 예를 들어 250㎛이하이도록 위치설정될 수 있다. 도 8a에 도시한 바와 같이, 가압 부재(21)의 구동 방향에 수직인 Y-Z 평면과 몰드(3)의 측면이 이루는 각을 θ1, Y-Z 평면과 가압 부재(21)의 선단측의 경사면이 이루는 각을 θ2로 했을 때에, 가압 부재(21)가 몰드(3)의 측면에 접촉하지 않도록 관계 θ1<θ2가 성립된다. θ2의 상한은, 응력 및 스트로크의 양쪽의 제약 조건을 만족시키도록 결정될 수 있다.

[물품 제조 방법]

물품으로서의 디바이스(반도체 집적 회로 디바이스 또는 액정 표시 디바이스)의 제조 방법은, 상술한 임프린트 장치를 사용해서 기판(웨이퍼, 유리 플레이트, 또는 필름 형상 기판)에 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 이 제조 방법은, 패턴이 형성된 기판을 에칭하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 패턴화된 매체(기록 매체) 및 광학 소자 등의 다른 물품을 제조하는 경우에는, 이 제조 방법은, 에칭 대신에 패턴이 형성된 기판을 가공하는 다른 처리를 포함할 수 있다. 본 실시형태에 따른 물품 제조 방법은, 종래의 방법에 비하여, 물품의 성능, 품질, 생산성, 및 생산 비용 중 적어도 1개에서 유리하다.

본 발명을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형 및 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.

Claims

기판 상의 임프린트재에 몰드의 패턴면을 접촉시킴으로써 상기 기판 상에 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
상기 몰드의 측면을 가압하도록 구성된 복수의 가압 부재, 및
상기 복수의 가압 부재 각각을 상기 패턴면과 평행한 방향으로 구동하도록 구성된 복수의 액추에이터를 포함하고,
상기 복수의 가압 부재 각각은, 상기 패턴면과 평행한 평면에서 상기 복수의 가압 부재 각각을 절단하여 얻어지는 끝이 가늘어지는 단면 형상을 갖는 테이퍼부를 상기 몰드 측에 갖고, 상기 테이퍼부 중 상기 몰드의 측면과 접촉하는 접촉부가 상기 패턴면에 수직인 방향으로 연장되는 형상을 갖는, 임프린트 장치.
제1항에 있어서,
상기 테이퍼부의 단면 형상은 다각형인, 임프린트 장치.
제2항에 있어서,
상기 테이퍼부의 단면 형상은 삼각형인, 임프린트 장치.
제2항에 있어서,
상기 테이퍼부의 단면 형상은 사다리꼴인, 임프린트 장치.
제1항에 있어서,
상기 테이퍼부의 단면 형상은 상기 몰드 측에 곡선에 의해 형성되는 외주를 포함하는, 임프린트 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 가압 부재 각각은 구동 방향으로 연장되는 개구부를 갖고,
상기 임프린트 장치는, 각각 상기 개구부에 배치되고 상기 구동 방향에서의 상기 몰드의 위치를 검출하도록 구성된 복수의 검출기를 더 포함하는, 임프린트 장치.
제6항에 있어서,
상기 복수의 검출기의 검출 결과에 기초하여, 상기 패턴면과 평행한 평면 상에서의 상기 몰드의 위치의 목표 위치로부터의 어긋남 및 상기 몰드의 형상의 목표 형상으로부터의 어긋남 중 하나 이상의 어긋남의 값을 취득하고, 취득된 상기 어긋남의 값을 저감하도록 상기 복수의 액추에이터 각각의 구동을 제어하도록 구성된 제어기를 더 포함하는, 임프린트 장치.
물품 제조 방법이며,
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 임프린트 장치를 사용해서 기판 상의 임프린트재에 몰드의 패턴면을 접촉시켜서 상기 기판 상에 수지의 패턴을 형성하는 단계, 및
상기 패턴이 형성된 상기 기판을 가공하여 상기 물품을 제조하는 단계를 포함하는, 물품 제조 방법.