KR20180097134A - 임프린트 장치, 임프린트 방법, 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

스루풋의 관점에서 유리한 임프린트 장치를 제공한다. 패턴 영역을 갖는 몰드를 사용하여, 기판의 샷 영역 위에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치는, 상기 패턴 영역 및 상기 샷 영역 중 적어도 한쪽을 변형시키는 변형부와, 상기 패턴 영역과 상기 샷 영역의 위치 어긋남양을 계측하는 계측부와, 상기 몰드와 상기 기판 위의 임프린트재가 접촉하고 있는 상태에 있어서, 상기 계측부에 의한 계측 결과에 기초하여, 상기 패턴 영역과 상기 샷 영역의 위치 어긋남이 보정되도록 상기 몰드와 상기 기판의 상대 위치를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 상대 위치의 제어에 기인하여 생길 수 있는 상기 패턴 영역과 상기 샷 영역의 상대적인 형상 변화량을 추정하고, 추정된 상기 형상 변화량에 기초하여 상기 변형부를 제어한다.

Description

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

본 발명은, 임프린트 장치, 임프린트 방법, 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.

몰드를 사용하여 기판 위에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치가, 반도체 디바이스 등의 양산용 리소그래피 장치의 하나로서 주목받고 있다. 임프린트 장치에서는, 몰드의 패턴을 기판 위의 임프린트재에 정밀도 좋게 전사하기 위해, 몰드와 기판 위의 임프린트재를 접촉시킨 상태(이하, 접촉 상태)에서 몰드와 기판의 위치 정렬이 행해질 수 있다. 특허문헌 1에는, 몰드와 기판 위의 임프린트재를 접촉시킨 상태에 있어서 몰드와 기판의 위치 정렬을 행하는 방법이 개시되어 있다.

일본 특허공개 제2007-137051호 공보

몰드와 기판의 위치 정렬에서는, 몰드와 기판의 위치 어긋남양 및 형상차를 계측하는 계측 공정과, 계측된 위치 어긋남양 및 형상차에 기초하여 몰드와 기판의 상대 위치 및 상대 형상을 보정하는 보정 공정이 반복된다. 그리고, 임프린트 장치에서는, 계측 공정과 보정 공정을 반복하는 횟수를 저감시키는 것이, 스루풋의 관점에서 바람직하다.

그러나, 접촉 상태에서 몰드와 기판의 상대 위치를 변경하면, 임프린트재의 점탄성에 의해 몰드와 기판의 상대 위치를 원상태로 되돌리려는 힘이 생겨, 몰드와 기판에 상대적인 형상 변화가 새롭게 발생해버린다. 그로 인해, 보정 공정에 있어서, 계측 공정에서 계측된 위치 어긋남양 및 형상차에 기초하여 상대 위치 및 상대 형상을 보정하는 것만으로는, 계측 공정과 보정 공정의 반복 횟수를 저감시켜 스루풋을 향상시키는 것이 곤란해질 수 있다.

그래서, 본 발명은, 스루풋의 관점에서 유리한 임프린트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 측면으로서의 임프린트 장치는, 패턴 영역을 갖는 몰드를 사용하여, 기판의 샷 영역 위에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치로서, 상기 패턴 영역 및 상기 샷 영역 중 적어도 한쪽을 변형시키는 변형부와, 상기 패턴 영역과 상기 샷 영역의 위치 어긋남양을 계측하는 계측부와, 상기 몰드와 상기 기판 위의 임프린트재가 접촉하고 있는 상태에 있어서, 상기 계측부에 의한 계측 결과에 기초하여, 상기 패턴 영역과 상기 샷 영역의 위치 어긋남이 보정되도록 상기 몰드와 상기 기판의 상대 위치를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 상대 위치의 제어에 기인하여 발생할 수 있는 상기 패턴 영역과 상기 샷 영역의 상대적인 형상 변화량을 추정하고, 추정된 상기 형상 변화량에 기초하여 상기 변형부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 추가적인 목적 또는 그 밖의 측면은, 이하, 첨부 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 형태에 의해 밝혀질 것이다.

본 발명에 의하면, 예를 들어 스루풋의 관점에서 유리한 임프린트 장치를 제공할 수 있다.

도 1은, 임프린트 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는, 임프린트 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 3은, 위치 어긋남양 및 형상차의 보정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 형상 변화의 발생을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 형상 변화의 발생을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 몰드와 기판의 위치 정렬의 제어를 나타내는 블록도이다.
도 7은, 계측부에 의한 계측 타이밍, 기판 스테이지에 의한 위치 어긋남양의 보정 타이밍, 및 변형부에 의한 형상차의 보정 타이밍을 나타내는 도면이다.
도 8은, 몰드와 기판의 위치 정렬의 제어를 나타내는 블록도이다.
도 9는, 물품의 제조 방법을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일한 부재 내지 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다. 이하의 실시 형태에서는, 기판의 면과 평행한 방향(기판의 면을 따른 방향)을 X 방향 및 Y 방향이라 하고, 당해 기판의 면에 수직인 방향(기판에 입사하는 광의 광축 방향)을 Z 방향이라 한다.

<제1 실시 형태>

본 발명에 따른 제1 실시 형태의 임프린트 장치(10)에 대하여 설명한다. 임프린트 장치는, 기판 위에 공급된 임프린트재와 형을 접촉시키고, 임프린트재에 경화용 에너지를 부여함으로써, 형의 요철 패턴이 전사된 경화물의 패턴을 형성하는 장치이다. 예를 들어, 임프린트 장치는, 요철의 패턴이 형성된 몰드(형)를 기판 위의 임프린트재에 접촉시킨 상태에서 당해 임프린트재를 경화되고, 몰드와 기판의 간격을 넓혀, 경화된 임프린트재로부터 몰드를 박리(이형)한다. 이에 의해, 기판 위에 임프린트재의 패턴을 형성할 수 있다.

임프린트재에는, 경화용 에너지가 부여됨으로써 경화되는 경화성 조성물(미경화 상태의 수지라 부르는 경우도 있음)이 사용된다. 경화용 에너지로서는, 전자파, 열 등이 이용된다. 전자파로서는, 예를 들어 그 파장이 10㎚ 이상 1㎜ 이하의 범위에서 선택되는 적외선, 가시광선, 자외선 등의 광이다.

경화성 조성물은, 광의 조사에 의해, 혹은 가열에 의해 경화되는 조성물이다. 이 중, 광에 의해 경화되는 광경화성 조성물은, 중합성 화합물과 광중합 개시재를 적어도 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 함유해도 된다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소 공여체, 내첨형 이형제, 계면활성제, 산화방지제, 중합체 성분 등의 군에서 선택되는 적어도 1종이다.

임프린트재는, 스핀 코터나 슬릿 코터에 의해 기판 위에 막 형상으로 부여된다. 또는, 액체 분사 헤드에 의해, 액적 형상, 혹은 복수의 액적이 연결되어 생긴 섬 형상 또는 막 형상으로 되어 기판 위에 부여되어도 된다. 임프린트재의 점도(25℃에 있어서의 점도)는, 예를 들어 1mPa·s 이상 100mPa·s 이하이다.

[임프린트 장치의 구성]

도 1은, 제1 실시 형태의 임프린트 장치(10)를 나타내는 도면이다. 임프린트 장치(10)는, 예를 들어 몰드(1)를 유지하는 몰드 유지부(3)와, 기판(2)을 유지하는 기판 스테이지(4)와, 계측부(5)와, 경화부(6)와, 공급부(7)와, 제어부(8)를 포함할 수 있다. 제어부(8)는, 예를 들어 CPU나 메모리 등을 갖는 컴퓨터에 의해 구성되고, 임프린트 처리를 제어한다(임프린트 장치(10)의 각 부를 제어함).

몰드(1)는, 통상적으로 석영 등 자외선을 투과시키는 것이 가능한 재료로 제작되어 있으며, 기판측 면에서의 일부의 영역(패턴 영역(1a))에는, 기판 위에 공급된 임프린트재에 전사하기 위한 요철 패턴이 형성되어 있다. 또한, 기판(2)으로서는 유리, 세라믹스, 금속, 반도체, 수지 등이 사용되고, 필요에 따라 그 표면에 기판과는 다른 재료를 포함하는 부재가 형성되어 있어도 된다. 기판(2)으로서는, 구체적으로 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 석영 유리 등이다. 또한, 임프린트재의 부여 전에, 필요에 따라 임프린트재와 기판(2)의 밀착성을 향상시키기 위해서 밀착층을 형성해도 된다.

몰드 유지부(3)는, 몰드 척(3a)과 몰드 구동부(3b)를 포함한다. 몰드 척(3a)은, 예를 들어 진공 흡착력이나 정전력 등에 의해 몰드(1)를 유지한다. 또한, 몰드 구동부(3b)는, 예를 들어 리니어 모터나 에어 실린더 등의 액추에이터를 포함하고, 몰드(1)(몰드 척(3a))를 Z 방향으로 구동한다. 본 실시 형태의 몰드 구동부(3b)는, Z 방향으로 몰드(1)를 구동하도록 구성되어 있지만, 그것에 한정되지 않고, 예를 들어 XY 방향 및 θ 방향(Z축 둘레의 회전 방향)으로 몰드(1)를 구동하는 기능 등을 가져도 된다. 여기서, 몰드 유지부(3)에는, 몰드(1)의 측면에서의 복수 개소에 힘을 가하여 패턴 영역을 변형시키는 기구로서의 변형부(9)가 설치된다. 변형부(9)는, 예를 들어 피에조 소자 등의 액추에이터를 복수 포함할 수 있다.

기판 스테이지(4)(기판 유지부, 스테이지)는, 기판 척(4a)과 기판 구동부 (4b)를 포함한다. 기판 척(4a)은, 예를 들어 진공 흡착력이나 정전력 등에 의해 기판(2)을 유지한다. 또한, 기판 구동부(4b)는, 예를 들어 리니어 모터 등의 액추에이터를 포함하고, 기판(2)(기판 척(4a))을 XY 방향으로 구동한다. 본 실시 형태의 기판 구동부(4b)는, XY 방향으로 기판(2)을 구동하도록 구성되어 있지만, 그것에 한정되지 않고, 예를 들어 Z 방향 및 θ 방향으로 기판(2)을 구동하는 기능 등을 가져도 된다. 여기서, 본 실시 형태에서는, 몰드(1)와 기판(2)의 간격(Z 방향의 거리)을 바꾸는 동작이 몰드 유지부(3)에 의해 행해지지만, 기판 스테이지(4)에 의해 행해져도 되고, 그들의 양쪽에 의해 상대적으로 행해져도 된다. 또한, XY 방향에 있어서의 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치를 바꾸는 동작이 기판 스테이지(4)에 의해 행해지지만, 몰드 유지부(3)에 의해 행해져도 되며, 그들의 양쪽에 의해 상대적으로 행해져도 된다.

계측부(5)는, 몰드(1)(패턴 영역(1a))에 설치된 마크와 기판(2)(샷 영역(2a))에 설치된 마크를 검출하는 검출부(스코프)를 갖고, 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)의 위치 어긋남양 및 형상차를 계측한다. 예를 들어, 계측부(5)는, 패턴 영역(1a)의 4 코너에 설치된 마크와 샷 영역(2a)의 4 코너에 설치된 마크를 검출부에 의해 검출한다. 이에 의해, 계측부(5)는, 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)의 위치 어긋남양과 함께, 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)의 형상차를 계측할 수 있다.

경화부(6)(조사부)는, 몰드(1)와 기판 위의 임프린트재가 접촉하고 있는 상태에서, 기판 위의 임프린트재에 몰드(1)를 통해 광(자외선)을 조사함으로써 당해 임프린트재를 경화시킨다. 또한, 공급부(7)는, 기판 위에 임프린트재를 공급(도포)한다.

[임프린트 처리]

다음으로, 임프린트 처리에 대하여, 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2는, 임프린트 처리를 나타내는 흐름도이다. 도 2에 도시한 흐름도는, 기판마다 행해지는 임프린트 처리를 나타내고 있으며, 제어부(8)에 의해 각 공정이 제어될 수 있다. 몰드 유지부(3)로의 몰드(1)의 탑재·회수, 및 기판 스테이지(4)로의 기판(2)의 탑재·회수에 대해서는 설명을 생략한다.

S11에서는, 제어부(8)는, 임프린트 처리를 행하는 대상의 샷 영역(2a)(이하, 대상 샷 영역(2a))이 공급부(7)의 아래에 배치되도록 기판 스테이지(4)를 제어하고, 대상 샷 영역(2a)에 임프린트재를 공급하도록 공급부(7)를 제어한다. S12에서는, 제어부(8)는, 몰드(1)의 패턴 영역(1a)의 아래쪽에 대상 샷 영역(2a)이 배치되도록 기판 스테이지(4)를 제어한다. S13에서는, 제어부(8)는, 몰드(1)와 기판(2)의 간격이 작아지도록 몰드 유지부(3)(몰드 구동부(3b))를 제어함으로써, 몰드(1)와 기판 위의 임프린트재를 접촉시킨다.

S14에서는, 제어부(8)는, 몰드(1)의 패턴 영역(1a)과 기판(2)의 대상 샷 영역(2a)의 위치 어긋남양 및 형상차를 계측부(5)에 계측시킨다(계측 공정). S15에서는, 제어부(8)는, 계측부(5)에 의한 계측 결과에 기초하여, 패턴 영역(1a)과 대상 샷 영역(2a)의 위치 어긋남 및 형상차가 보정되도록, 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치 및 상대 형상을 변경한다(보정 공정). 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치의 변경은, 기판 스테이지(4)를 XY 방향으로 이동시킴으로써 행해질 수 있다. 또한, 몰드(1)와 기판(2)의 상대 형상의 변경은, 변형부(9)에 의해 패턴 영역(1a)을 변형시킴으로써 행해질 수 있다. 여기서, 본 실시 형태에서는, 패턴 영역(1a) 및 샷 영역(2a) 중 적어도 한쪽을 변형시키는 변형부(9)로서, 몰드(1)의 측면에 힘을 가해 패턴 영역(1a)을 변형시키는 기구를 사용하였다. 그러나, 그것에 한정되지 않고, 광의 조사 등에 의해 기판(2)에 열을 가해 샷 영역(2a)을 변형시키는 기구를 사용해도 된다. 즉, 변형부(9)는, 패턴 영역(1a)을 변형시키는 기구, 및 샷 영역(2a)을 변형시키는 기구 중 적어도 한쪽을 포함하도록 구성되어도 된다.

S16에서는, 제어부(8)는, 몰드(1)의 패턴 영역(1a)과 기판(2)의 대상 샷 영역(2a)의 위치 어긋남양 및 형상차를 계측부(5)에 다시 계측시킨다(계측 공정). S17에서는, 제어부(8)는, S16에 있어서 계측부(5)에 의해 계측된 위치 어긋남양 및 형상차가 각각 허용 범위에 들어 있는지 여부를 판단한다. 위치 어긋남양 및 형상차가 각각 허용 범위에 들어 있지 않은 경우에는 S15로 되돌아가고, S15의 보정 공정과 S16의 계측 공정을 다시 행한다. 한편, 위치 어긋남양 및 형상차가 각각 허용 범위에 들어 있는 경우에는 S18로 진행된다. 이와 같이, 본 실시 형태의 임프린트 장치(10)에서는, 위치 어긋남양 및 형상차가 각각 허용 범위에 들 때 S15의 보정 공정과 S16의 계측 공정을 반복함으로써, 몰드(1)와 기판(2)의 위치 정렬이 행해진다.

S18에서는, 제어부(8)는, 기판 위의 임프린트재에 몰드(1)를 통해 광을 조사하도록 경화부(6)를 제어하고, 당해 임프린트재를 경화시킨다. S19에서는, 제어부(8)는, 몰드(1)와 기판(2)의 간격이 확대되도록 몰드 유지부(3)를 제어하고, 경화된 임프린트재로부터 몰드(1)를 박리(이형)한다. S20에서는, 제어부(8)는, 계속해서 임프린트 처리를 행할 샷 영역(다음 샷 영역)이 기판 위에 있는지 여부를 판단한다. 다음 샷 영역이 있는 경우에는 S11로 되돌아가고, 다음 샷 영역이 없는 경우에는 종료한다.

[보정 공정]

다음으로, S15의 보정 공정에 대하여, 도 3을 참조하면서 상세히 설명한다. S15의 보정 공정은, 몰드(1)와 기판 위의 임프린트재가 접촉하고 있는 상태(이하에서는, 접촉 상태라 부르는 경우가 있음)에서 행해진다. 그리고, S15의 보정 공정은, 전술한 바와 같이, 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)의 위치 어긋남을 보정하는 공정과, 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)의 형상차를 보정하는 공정을 포함할 수 있다.

도 3의 (a)는, 보정 공정이 행해지기 전에서의 패턴 영역(1a)(이점쇄선)과 샷 영역(2a)(파선)을 위(Z 방향)에서 본 도면이다. 그리고, 이 상태에 있어서의 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)의 위치 어긋남양 및 형상차가 계측부(5)에 의해 계측되도록 한다. 도 3의 (a)에 도시한 예에서는, 설명을 간이하게 하기 위해서, 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)에, 위치 어긋남(병진 시프트)과 배율 성분만을 포함하는 형상차가 발생하고 있는 것으로서 표현하고 있다. 그러나, 실제로는, 배율 성분뿐만 아니라, 사다리꼴 성분이나 활 모양 성분 등의 다종다양한 성분이 형상차로서 포함될 수 있다.

패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)의 위치 어긋남을 보정하는 경우, 예를 들어 기판 스테이지(4)를 이동시킴으로써, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이 패턴 영역(1a) (몰드(1))과 샷 영역(2a)(기판(2))의 상대 위치를 변경한다. 도 3의 (b)에서는, 상대 위치를 변경하기 전의 샷 영역(2a)을 파선으로 나타내고, 상대 위치를 변경한 후의 샷 영역(2a')을 실선으로 나타내고 있다. 도 3의 (b)에 도시한 예에서는, 샷 영역(2a)의 중심이 패턴 영역(1a)의 중심에 일치하도록, 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)의 상대 위치를 변경하고 있다.

또한, 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)의 형상차를 보정하는 경우, 예를 들어 변형부(9)에 의해 패턴 영역(1a)을 변형함으로써, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)의 상대 형상을 변경한다. 도 3의 (c)에서는, 상대 형상을 변경하기 전의 패턴 영역(1a)을 이점쇄선으로 나타내고, 상대 형상을 변경한 후의 패턴 영역(1a')을 실선으로 나타내고 있다(상대 위치를 변경한 후의 샷 영역(2a')에 겹쳐 있음). 도 3의 (c)에서 나타낸 형상차의 보정은, 도 3의 (b)에서 나타낸 위치 어긋남의 보정과 동시에 행해져도 되고, 당해 위치 어긋남의 보정보다 전에 행해져도 된다.

여기서, 임프린트 장치(10)에서는, 계측 공정과 보정 공정을 반복하는 횟수를 저감시키는 것이, 스루풋의 관점에서 바람직하다. 그러나, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 접촉 상태에 있어서 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치를 변경하면, 임프린트재의 점탄성에 의해 당해 상대 위치를 원상태로 되돌리고자 하는 힘이 생겨, 몰드(1)와 기판(2)의 상대적인 형상 변화가 새롭게 발생해버린다. 그로 인해, 전술한 공정만으로는, 계측 공정과 보정 공정을 반복하는 횟수를 저감시켜 스루풋을 향상시키는 것이 곤란하였다.

예를 들어, 도 4는, 몰드(1)와 기판 위의 임프린트재(6a)를 접촉시키고 있는 상태를 나타내는 도면이며, 도 5는, 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)을 위에서 본 도면이다. 도 4의 (a)에 도시한 상태일 때, 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)이 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 배치되어 있도록 한다. 이 경우에 있어서, 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치를, 도 4의 (a)에 도시한 상태로부터 도 4의 (b)에 도시한 상태로 변경하면, 임프린트재(6a)의 점탄성에 의해, 패턴 영역(1a)이 도 5의 (b)의 실선으로 나타내는 형상(1a")으로 변형된다. 이때, 도 5의 (b)에는 도시하지 않았지만, 임프린트재(6a)의 점탄성에 의해, 패턴 영역(1a)뿐만 아니라, 샷 영역(2a)도 변형될 수 있다. 즉, 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)에 상대적인 형상 변화가 새롭게 발생하게 된다. 이러한 형상 변화는, 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치를 변경할 때마다 발생하기 때문에, 계측 공정과 보정 공정의 반복 횟수를 저감시키는 것을 곤란하게 하고 있었다.

그래서, 본 실시 형태의 임프린트 장치(10)에서는, 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)의 위치 어긋남을 보정하기 위한 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치의 제어에 기인하여 발생할 수 있는 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)의 상대적인 형상 변화량을 추정한다. 그리고, 추정된 형상 변화량에 기초하여 변형부(9)를 제어한다. 이하에서는, 「패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)의 위치 어긋남을 보정하기 위한 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치의 제어에 기인하여 생길 수 있는 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)의 상대적인 형상 변화(량)」을, 단순히 「형상 변화(량)」이라고 부르는 경우가 있다.

[형상 변화량의 보정]

제어부(8)는, S14 또는 S16의 계측 공정에서 계측부(5)에 의해 계측된 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)의 위치 어긋남양에 기초하여 형상 변화량의 추정을 행한다. 그리고, S15의 보정 공정에 있어서, 추정된 형상 변화량에 기초하여, 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)의 상대적인 형상 변화가 보정되도록 변형부(9)를 제어한다. 이때, 제어부(8)는, 계측부(5)에 의해 계측된 위치 어긋남양에 기초하여 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치의 제어를 행하면서, 추정된 형상 변화량에 기초하여 변형부(9)를 제어하는 것이, 스루풋의 관점에서 바람직하다. 그러나, 그것에 한정되지 않고, 계측부(5)에 의한 다음의 계측을 행하기 전이면, 당해 위치 어긋남양에 기초하여 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치의 제어를 행한 후에, 추정된 형상 변화량에 기초하여 변형부(9)를 제어해도 된다. 또한, 제어부(8)는, 추정된 형상 변화량에 기초한 변형부(9)의 제어를, 계측부(5)에 의해 계측된 형상차에 기초한 변형부(9)의 제어와 병행하여 행해도 된다. 즉, 제어부(8)는, 추정된 형상 변화량과 계측부(5)에 의해 계측된 형상차를 합한 값에 기초하여, 변형부(9)를 제어해도 된다.

도 6은, 접촉 상태에서의 몰드(1)와 기판(2)의 위치 정렬의 제어를 나타내는 블록도이다. 계측부(5)에 의해 계측된 위치 어긋남양(11) 및 형상차(21)는, 감산기(12 및 22)에 각각 입력된다. 감산기(12)는, 계측부(5)에 의해 계측된 위치 어긋남양(11)과 목표값(13)(예를 들어 0)의 편차(14)를 기판 스테이지(4) 및 추정부(8a)(제어부(8))에 공급한다. 기판 스테이지(4)는, 감산기(12)로부터 공급된 편차(14)에 기초하여 이동하고, 패턴 영역(1a)(몰드(1))과 샷 영역(2a)(기판(2))의 상대 위치를 변경한다. 이때, 전술한 바와 같이, 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치의 변경에 의해, 형상 변화가 외란(15)으로서 발생할 수 있다. 그로 인해, 추정부(8a)는, 감산기(12)로부터 공급된 편차(14)(위치 어긋남양)에 기초하여 형상 변화량을 추정하고, 그 형상 변화량의 추정값(16)을 가산기(25)에 공급한다. 형상 변화량을 추정하는 방법에 대해서는 후술한다.

한편, 감산기(22)는, 계측부(5)에 의해 계측된 형상차(21)와 목표값(23)(예를 들어 0)의 편차(24)를 가산기(25)에 공급한다. 가산기(25)는, 추정부(8a)(제어부(8))로부터 출력된 형상 변화량의 추정값(16)과 감산기(22)로부터 출력된 편차(24)(형상차)를 합성하고, 합성한 값을 변형부(9)에 공급한다. 변형부(9)는, 가산기(25)로부터 공급된 값에 기초하여 동작하고, 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)의 상대 형상을 변경한다. 이와 같이, 추정부(8a)에 의해 얻어진 형상 변화량의 추정값(16)에 기초하여 변형부(9)를 제어함으로써, 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치의 변경에 의해 외란(15)으로서 발생한 형상 변화를, 계측부(5)에 의한 다음의 계측 전에 보정할 수 있다.

도 7은, 본 실시 형태의 임프린트 장치(10)에 있어서의, 계측부(5)에 의한 계측 타이밍, 기판 스테이지(4)에 의한 위치 어긋남의 보정 타이밍, 및 변형부(9)에 의한 형상차의 보정 타이밍을 나타내는 도면이다. 도 7에서는, 횡축이 시간을 나타내고, 종축이 실행 상태와 대기 상태의 천이를 나타내고 있다. 즉, 계측부(5)에 의한 계측에서는, 「1」일 때가 계측을 실행하고 있는 실행 상태이며, 「0」일 때가 계측이 실행되지 않는 대기 상태이다. 기판 스테이지(4)에 의한 위치 어긋남의 보정 및 변형부(9)에 의한 형상차의 보정에 대해서도 마찬가지로, 「1」일 때가 보정을 실행하고 있는 실행 상태이며, 「0」일 때가 보정을 실행하지 않는 대기 상태이다. 변형부(9)에 의한 형상차의 보정에서는, 추정부(8a)(제어부(8))에 의해 얻어진 형상 변화량의 추정값에 기초하는 보정도 병행하여 행해질 수 있다. 또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 위치 어긋남의 보정 및 형상차의 보정은, 계측부(5)에 의한 계측의 틈새 기간 A에 있어서 병행하여 행해질 수 있다.

[형상 변화량의 추정 방법]

다음으로, 형상 변화량을 추정하는 방법에 대하여 설명한다.

예를 들어, 제어부(8)는, 접촉 상태에 있어서의 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치의 변경량과, 당해 변경량에 의한 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)의 상대적인 변형량의 관계를 나타내는 제1 정보(예를 들어 식)를 갖고, 그 제1 정보에 기초하여 형상 변화량을 추정한다. 구체적으로는, 제어부(8)는, 계측부(5)에 의해 계측된 위치 어긋남양을 변경량으로서 제1 정보에 적용했을 때 얻어지는 변형량을, 형상 변화량으로서 추정(결정)한다. 제1 정보는, 예를 들어 접촉 상태에 있어서 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치를 변경하면서 계측부(5)에 의해 형상차를 계측함으로써 취득될 수 있다.

여기서, 제1 정보는, 임프린트 처리를 행할 때의 조건(임프린트 조건)에 따라서 상이할 수 있다. 그로 인해, 제어부(8)는, 임프린트 조건마다 제1 정보를 복수 갖고 있고, 그 중에서, 사용하는 임프린트 조건에 대응하는 제1 정보를 선택하면 된다. 임프린트 조건은, 예를 들어 임프린트재의 종류(임프린트재의 특성), 샷 영역 위에 형성할 임프린트재의 두께 및 패턴 영역(1a)에 형성된 패턴의 형상(사용해야 할 몰드(1)) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 임프린트재의 특성은, 예를 들어 임프린트재의 점탄성 특성, 점성률, 탄성률, 강성 등을 포함할 수 있다.

또한, 제어부는, 계측부에 의해 계측된 위치 어긋남양에 기초하여, 당해 위치 어긋남양을 보정하기 위해서 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치를 변경할 때의 힘을 일단 구하고, 구한 힘으로부터 형상 변화량을 추정해도 된다. 이 경우, 제어부(8)는, 접촉 상태에 있어서의 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치의 변경량과, 당해 변경량만큼 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치를 변경시키기 위한 힘(전단력이라고도 함(이하, 전단력이라고 칭함))의 관계를 나타내는 제2 정보를 갖는다. 또한, 제어부(8)는, 전단력과, 당해 전단력에 의한 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)의 상대적인 변형량의 관계를 나타내는 제3 정보를 갖는다. 그리고, 제어부(8)는, 계측부(5)에 의해 계측된 위치 어긋남양을 변경량으로서 제2 정보에 적용하여 전단력을 구하고, 구한 전단력을 제3 정보에 적용했을 때 얻어지는 변형량을, 형상 변화량으로서 추정(결정)한다.

여기서, 제2 정보는, 임프린트 조건에 따라서 상이할 수 있다. 그로 인해, 제어부(8)는, 임프린트 조건마다 제2 정보를 복수 갖고 있고, 그 중에서 사용하는 임프린트 조건에 대응하는 제2 정보를 선택하면 된다. 한편, 제3 정보는, 사용할 몰드(1)의 종류에 따라서 상이할 수 있지만, 임프린트재의 종류나 임프린트재의 두께에 따라서는 거의 변하지 않는다. 그로 인해, 제어부(8)는, 사용할 몰드의 종류마다 제3 정보를 갖고 있으면 된다.

전술한 바와 같이, 본 실시 형태의 임프린트 장치(10)는, 계측부(5)에 의해 계측된 위치 어긋남양에 기초하여 형상 변화량을 추정하고, 추정된 형상 변화량에 기초하여 변형부(9)를 제어한다. 이에 의해, 계측 공정과 보정 공정을 반복하는 횟수를 저감시킬 수 있어, 스루풋을 향상시킬 수 있다.

<제2 실시 형태>

본 발명에 따른 제2 실시 형태의 임프린트 장치에 대하여 설명한다. 제2 실시 형태의 임프린트 장치는, 제1 실시 형태의 임프린트 장치(10)를 이어받는 것으로, 이하에서는 제1 실시 형태와 상이한 점만을 설명한다. 제1 실시 형태에서는, 계측부(5)에 의해 계측된 위치 어긋남양에 기초하여 형상 변화량을 추정하는 예에 대하여 설명하였다. 한편, 제2 실시 형태에서는, 위치 어긋남양이 보정되도록 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치를 변경하기 위해서 몰드(1) 및 기판(2) 중 적어도 한쪽에 가해지는 힘에 기초하여, 형상 변화량을 추정하는 예에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 몰드(1) 및 기판(2) 중 적어도 한쪽에 가해지는 힘으로서, 몰드 유지부(3) 및 기판 스테이지(4) 중 적어도 한쪽에서 발생시킨 구동력(이하에서는, 단순히 「구동력」이라고 하는 경우가 있음)을 사용하는 예를 설명한다. 그러나, 구동력에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 몰드(1) 및 기판(2) 중 적어도 한쪽에 가해진 힘을 실제로 계측한 결과를 사용해도 된다.

도 8은, 접촉 상태에서의 몰드(1)와 기판(2)의 위치 정렬의 제어를 나타내는 블록도이다. 계측부(5)에 의해 계측된 위치 어긋남양(11) 및 형상차(21)는, 감산기(12 및 22)에 입력된다. 감산기(12)는, 계측부(5)에 의해 계측된 위치 어긋남양(11)과 목표값(13)(예를 들어 0)의 편차(14)를 기판 스테이지(4)에 공급한다. 기판 스테이지(4)는, 감산기(12)로부터 공급된 편차(14)에 기초하여 이동하고, 패턴 영역(1a)(몰드(1))과 샷 영역(2a)(기판(2))의 상대 위치를 변경한다. 이때, 전술한 바와 같이, 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치의 변경에 의해, 형상 변화가 외란(15)으로서 발생할 수 있다. 그로 인해, 추정부(8a)(제어부(8))는, 편차(14)(위치 어긋남)가 보정되도록 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치를 변경했을 때 기판 스테이지(4)에서 발생한 구동력(17)에 기초하여 형상 변화량을 추정하고, 그 형상 변화량의 추정값(16)을 가산기(25)에 공급한다. 형상 변화량을 추정하는 방법에 대해서는 후술한다. 여기서, 감산기(22), 가산기(25), 및 변형부(9)의 동작은, 제1 실시 형태에 있어서 도 6을 참조하면서 설명한 동작 내용과 마찬가지이다.

다음으로, 형상 변화량을 추정하는 방법에 대하여 설명한다.

예를 들어, 제어부(8)는, 구동력과, 당해 구동력에 의한 패턴 영역(1a)과 샷 영역(2a)의 상대적인 변형량의 관계를 나타내는 제4 정보(예를 들어 식)를 갖고, 그 제4 정보에 기초하여 형상 변화량을 추정한다. 구체적으로는, 제어부(8)는, 계측부(5)에 의해 계측된 위치 어긋남양을 보정하기 위한 구동력을 제4 정보에 적용했을 때 얻어지는 변형량을, 형상 변화량으로서 추정(결정)한다. 구동력은, 예를 들어 몰드 유지부(3) 및 기판 스테이지(4) 중 적어도 한쪽의 액추에이터에 공급한 전압값 또는 전류값으로부터 구해질 수 있다. 또한, 제4 정보는, 예를 들어 접촉 상태에 있어서 구동력을 변화시키면서 계측부(5)에 의해 형상차를 계측함으로써 취득될 수 있다. 여기서, 제4 정보는, 임프린트 조건에 따라서 상이할 수 있기 때문에, 제어부(8)는, 임프린트 조건마다 제4 정보를 복수 갖고 있고, 그 중에서 사용하는 임프린트 조건에 대응하는 제4 정보를 선택하면 된다.

제4 정보는, 접촉 상태에 있어서의 몰드(1) 및 기판(2)에 진동을 가함으로써도 취득할 수 있다. 예를 들어, 몰드 유지부(3) 및 기판 스테이지(4) 중 적어도 한쪽에 의해 몰드(1) 및 기판(2)에, 시간에 대하여 주파수가 바뀌도록 진동(스위프 진동)을 가한다. 또는, 주파수가 서로 다른 복수의 정현파 진동을 가해도 된다. 이에 의해, 몰드(1) 및 기판(2) 중 적어도 한쪽에 가해지는 힘과, 몰드(1)와 기판(2)의 상대 위치의 관계에 대한 주파수 응답을 알 수 있다. 이 주파수 응답에 의해 임프린트재의 점탄성을 산출할 수 있고, 산출된 임프린트재의 점탄성으로부터 수치 시뮬레이션 등을 이용하여 제4 정보를 구할 수 있다.

<물품의 제조 방법의 실시 형태>

본 발명의 실시 형태에 따른 물품의 제조 방법은, 예를 들어 반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스나 미세 구조를 갖는 소자 등의 물품을 제조하기에 적합하다. 본 실시 형태의 물품 제조 방법은, 기판에 공급(도포)된 임프린트재에 상기 임프린트 장치(임프린트 방법)를 이용하여 패턴을 형성하는 공정과, 이러한 공정에서 패턴을 형성된 기판을 가공하는 공정을 포함한다. 또한, 이러한 제조 방법은, 다른 주지의 공정(산화, 성막, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 등)을 포함한다. 본 실시 형태의 물품 제조 방법은, 종래의 방법에 비하여 물품의 성능·품질·생산성·생산 비용 중 적어도 하나에 있어서 유리하다.

임프린트 장치를 이용하여 성형한 경화물의 패턴은, 각종 물품 중 적어도 일부에 항구적으로, 혹은 각종 물품을 제조할 때 일시적으로 이용된다. 물품이란, 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 혹은 형 등이다. 전기 회로 소자로서는, DRAM, SRAM, 플래시 메모리, MRAM과 같은, 휘발성 혹은 불휘발성의 반도체 메모리나, LSI, CCD, 이미지 센서, FPGA와 같은 반도체 소자 등을 들 수 있다. 형으로서는, 임프린트용 몰드 등을 들 수 있다.

경화물의 패턴은, 상기 물품 중 적어도 일부의 구성 부재로서, 그대로 사용되거나, 혹은 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 기판의 가공 공정에 있어서 에칭 또는 이온 주입 등이 행해진 후, 레지스트 마스크는 제거된다.

다음으로, 물품의 구체적인 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 절연체 등의 피가공재(2z)의 표면에 형성된 실리콘 웨이퍼 등의 기판(1z)을 준비하고, 계속해서 잉크젯법 등에 의해, 피가공재(2z)의 표면에 임프린트재(3z)를 부여한다. 여기에서는, 복수의 액적 형상으로 된 임프린트재(3z)가 기판 위에 부여된 모습을 나타내고 있다.

도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 임프린트용 형(4z)을, 그 요철 패턴이 형성된 측을 기판 위의 임프린트재(3z)를 향해 대향시킨다. 도 9의 (c)에 도시한 바와 같이, 임프린트재(3z)가 부여된 기판(1z)과 형(4z)을 접촉시켜, 압력을 가한다. 임프린트재(3z)는 형(4z)과 피가공재(2z)의 간극에 충전된다. 이 상태에서 경화용 에너지로서 광을 형(4z)을 투과시켜 조사하면, 임프린트재(3z)는 경화된다.

도 9의 (d)에 도시한 바와 같이, 임프린트재(3z)를 경화시킨 후, 형(4z)과 기판(1z)을 분리하면, 기판(1z) 위에 임프린트재(3z)의 경화물의 패턴이 형성된다. 이 경화물의 패턴은, 형의 오목부가 경화물의 볼록부에, 형의 오목부가 경화물의 볼록부에 대응한 형상으로 되어 있고, 즉, 임프린트재(3z)에 형(4z)의 요철 패턴이 전사되게 된다.

도 9의 (e)에 도시한 바와 같이, 경화물의 패턴을 내 에칭 마스크로 하여 에칭을 행하면, 피가공재(2z)의 표면 중, 경화물이 없거나 혹은 얇게 잔존한 부분이 제거되어, 홈(5z)으로 된다. 도 9의 (f)에 도시한 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거하면, 피가공재(2z)의 표면에 홈(5z)이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 여기에서는 경화물의 패턴을 제거하였지만, 가공 후에도 제거하지 않고, 예를 들어 반도체 소자 등에 포함되는 층간 절연용 막, 즉, 물품의 구성 부재로서 이용하여도 된다.

(기타의 실시예)

본 발명은, 상기의 실시 형태의 1개 이상의 기능을 실현하는 프로그램을, 네트워크 또는 기억 매체를 통하여 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터에 있어서 1개 이상의 프로세서가 프로그램을 읽어 실행하는 처리로도 실현 가능하다.

또한, 하나 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들어, ASIC)에 의해서도 실행 가능하다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되지 않음은 물론이며, 그 요지의 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능하다.

1: 몰드
1a: 패턴 영역
2: 기판
2a: 샷 영역
3: 몰드 유지부
4: 기판 스테이지
5: 계측부
6: 경화부
7: 공급부
8: 제어부
9: 변형부
10: 임프린트 장치

Claims (11)

1. 패턴 영역을 갖는 몰드를 사용하여, 기판의 샷 영역 위에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치로서,
   상기 패턴 영역 및 상기 샷 영역 중 적어도 한쪽을 변형시키는 변형부와,
   상기 패턴 영역과 상기 샷 영역의 위치 어긋남양을 계측하는 계측부와,
   상기 몰드와 상기 기판 위의 임프린트재가 접촉하고 있는 상태에 있어서, 상기 계측부에 의한 계측 결과에 기초하여, 상기 패턴 영역과 상기 샷 영역의 위치 어긋남이 보정되도록 상기 몰드와 상기 기판의 상대 위치를 제어하는 제어부
   를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 상대 위치의 제어에 기인하여 발생할 수 있는 상기 패턴 영역과 상기 샷 영역의 상대적인 형상 변화량을 추정하고, 추정된 상기 형상 변화량에 기초하여 상기 변형부를 제어하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 위치 어긋남이 보정되도록 상기 상대 위치의 제어를 행하면서, 추정된 상기 형상 변화량에 기초하여 상기 변형부를 제어하는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 위치 어긋남이 보정되도록 상기 상대 위치의 제어를 행한 후에, 추정된 상기 형상 변화량에 기초하여 상기 변형부를 제어하는 것을 특징으로 하는, 임프린트 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 계측부는, 상기 패턴 영역과 상기 샷 영역의 형상차를 상기 위치 어긋남양과 함께 계측하고,
   상기 제어부는, 추정된 상기 형상 변화량과 상기 계측부에 의해 계측된 상기 형상차를 합한 값에 기초하여 상기 변형부를 제어하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 계측부에 의해 계측된 상기 위치 어긋남양에 기초하여 상기 형상 변화량을 추정하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 몰드와 상기 기판의 상대 위치의 변경량과, 당해 변경량에 의한 상기 패턴 영역과 상기 샷 영역의 상대적인 변형량의 관계를 나타내는 정보를 갖고, 상기 계측부에 의해 계측된 상기 위치 어긋남양을 상기 변경량으로서 상기 정보에 적용했을 때 얻어지는 상기 변형량을 상기 형상 변화량으로서 추정하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 위치 어긋남을 보정하기 위해서 상기 몰드 및 상기 기판 중 적어도 한쪽을 구동하는 구동력에 기초하여 상기 형상 변화량을 추정하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 몰드 및 상기 기판 중 적어도 한쪽에 가해지는 힘과, 당해 힘에 의한 상기 패턴 영역과 상기 샷 영역의 상대적인 변형량의 관계를 나타내는 정보를 갖고, 상기 위치 어긋남을 보정하기 위한 상기 구동력을 상기 힘으로서 상기 정보에 적용했을 때 얻어지는 상기 변형량을 상기 형상 변화량으로서 추정하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 변형부는, 상기 몰드의 측면에 힘을 가하여 상기 패턴 영역을 변형시키는 기구, 및 상기 기판에 열을 가하여 상기 샷 영역을 변형시키는 기구 중 적어도 한쪽을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
10. 제1항에 기재된 임프린트 장치를 이용하여 기판 위에 패턴을 형성하는 형성 공정과,
    상기 형성 공정에서 패턴이 형성된 상기 기판을 가공하는 가공 공정을 포함하고,
    상기 가공 공정에서 가공된 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는 물품의 제조 방법.
11. 패턴 영역을 갖는 몰드를 사용하여, 기판의 샷 영역 위에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 방법으로서,
    상기 패턴 영역과 상기 샷 영역의 위치 어긋남양을 계측하는 계측 공정과,
    상기 몰드와 상기 기판 위의 임프린트재가 접촉하고 있는 상태에 있어서, 상기 계측 공정에서의 계측 결과에 기초하여, 상기 패턴 영역과 상기 샷 영역의 위치 어긋남이 보정되도록 상기 몰드와 상기 기판의 상대 위치를 제어하는 제어 공정과,
    상기 상대 위치의 제어에 기인하여 발생할 수 있는 상기 패턴 영역과 상기 샷 영역의 상대적인 형상 변화량을 추정하는 추정 공정과,
    상기 추정 공정에서 얻어진 상기 형상 변화량에 기초하여, 상기 패턴 영역 및 상기 샷 영역 중 적어도 한쪽을 변형시키는 변형 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.

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