KR20210059631A

KR20210059631A - 임프린트 장치, 임프린트 방법 및, 물품의 제조 방법

Info

Publication number: KR20210059631A
Application number: KR1020200150607A
Authority: KR
Inventors: 노조무 하야시
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2020-11-12
Publication date: 2021-05-25
Also published as: US20210149297A1; US11841616B2; JP7337670B2; JP2021082672A

Abstract

몰드를 사용하여 기판의 복수의 샷 영역에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며, 임프린트 장치는 기판의 복수의 샷 영역에 임프린트재를 토출하도록 구성되는 토출부; 토출부로부터 토출되는 임프린트재의 점도를 조정하도록 구성되는 점도 조정부; 및 복수의 샷 영역 위로 토출된 임프린트재의 적어도 일부의 점도가 점도 조정부에 의해 조정된 상태에서 임프린트재를 몰드와 접촉시키고 임프린트재를 경화시키는 것을 복수의 샷 영역 각각에 대해 반복함으로써 복수의 샷 영역에 임프린트재의 패턴을 형성하도록 구성되는 제어부를 포함한다.

Description

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

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

반도체 디바이스나 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 디바이스 등의 물품을 제조하는 방법으로서, 몰드를 사용해서 기판 상의 임프린트재를 성형하는 임프린트 방법이 알려져 있다. 임프린트 방법에서는, 기판 상에 임프린트재를 공급하고, 공급된 임프린트재를 몰드와 접촉시킨다(압인(imprinting)). 이어서, 임프린트재와 몰드를 서로 접촉시킨 상태에서 임프린트재를 경화시키고, 경화된 임프린트재를 몰드로부터 분리하고(이형), 이에 의해 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성한다.

임프린트 방법으로서, 기판 상의 복수의 샷 영역에 대하여 미리 임프린트재를 공급하고, 임프린트재가 공급된 샷 영역에 대하여 연속해서 압인, 경화, 및 이형을 반복함으로써 생산성을 향상시키는 방법이 알려져 있다(일본 특허 제5084823호). 일본 특허 제5084823호는, 복수의 샷 영역에 공급된 임프린트재에 패턴이 형성될 때까지, 휘발하는 임프린트재의 휘발의 영향을 저감하기 위해서, 휘발 시간에 따라서 공급되는 임프린트재의 체적을 변경하는 방법을 개시하고 있다. 이렇게 함으로써, 기판 상에 형성되는 임프린트재의 패턴에 대한 영향을 저감해서, 수율을 향상시킬 수 있다.

임프린트재는, 복수의 토출구를 갖는 토출부(디스펜서)에 의해 기판 상에 공급된다. 휘발 시간에 따라서 공급되는 임프린트재의 체적을 변경하는 방법에서는, 토출부로부터 토출되는 임프린트재의 양을 샷 영역의 각각의 그룹마다 변경하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 토출부로부터 토출되는 임프린트재의 액적은 미소하기 때문에, 토출부가 샷 영역의 각각의 그룹마다 임프린트재의 토출량을 변경하는 것은 어렵다.

본 개시내용은, 임프린트재를 몰드와 접촉시키기 전에 임프린트재의 점도를 조정함으로써, 임프린트재의 휘발을 제어할 수 있는 임프린트 장치에 관한 것이다.

본 개시내용의 일 양태에 따르면, 몰드를 사용하여 기판의 복수의 샷 영역에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치가 제공되며, 상기 임프린트 장치는, 상기 기판의 상기 복수의 샷 영역에 상기 임프린트재를 토출하도록 구성되는 토출부; 상기 토출부로부터 토출된 상기 임프린트재의 점도를 조정하도록 구성되는 점도 조정부; 및 상기 복수의 샷 영역에 토출된 상기 임프린트재의 적어도 일부의 점도가 상기 점도 조정부에 의해 조정된 상태에서 상기 임프린트재를 상기 몰드와 접촉시키고 상기 임프린트재를 경화시키는 것을 상기 복수의 샷 영역 각각에 대해 반복함으로써, 상기 복수의 샷 영역에 상기 임프린트재의 상기 패턴을 형성하도록 구성되는 제어부를 포함한다.

본 개시내용의 다른 특징은 첨부된 도면을 참고한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 제1 예시적인 실시형태에 따른 임프린트 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 제1 예시적인 실시형태에 따른 임프린트 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 정렬 마크의 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 기판에 형성된 샷 영역을 도시하는 도면이다.
도 5는 제2 예시적인 실시형태에 따른 임프린트 장치를 도시하는 도면이다.
도 6a 내지 도 6f는 물품의 제조 방법을 도시하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 실시형태를 상세하게 설명한다. 다음의 실시형태는 청구항의 범위를 한정하려는 것이 아니라는 것에 유의한다. 실시형태에서는 다수의 특징이 설명되지만, 이러한 특징 모두가 필요한 것은 아니며, 이러한 다수의 특징은 적절하게 조합될 수 있다. 또한, 첨부된 도면에서, 동일하거나 유사한 구성에는 동일한 참조 번호가 부여되며, 그에 대한 중복하는 설명은 생략한다.

(제1 예시적인 실시형태)

도 1은 제1 예시적인 실시형태에 따른 임프린트 장치(100)의 구성을 도시하는 개략도이다. 도 1을 참고해서 임프린트 장치(100)의 구성에 대해서 설명한다. 여기에서는, 기판(W)이 배치되는 면을 XY 평면으로 규정하고, 거기에 직교하는 방향(임프린트 장치(100)의 높이 방향)을 Z 방향으로 규정함으로써, 도 1에 도시한 바와 같이 각각의 축을 결정한다. 임프린트 장치(100)는, 기판(W) 위로 공급된 임프린트재(R)를 몰드(M)와 접촉시키고, 임프린트재(R)에 경화용 에너지를 부여함으로써, 몰드(M)의 요철 패턴이 전사된 경화물의 패턴을 형성한다. 도 1의 임프린트 장치(100)는, 물품으로서의 반도체 디바이스 등의 디바이스의 제조에 사용된다. 여기에서는, 자외광(UV 광)의 조사에 의해 임프린트재를 경화시키는 광경화법을 적용한 임프린트 장치(100)에 대해서 설명한다. 본 예시적인 실시형태에서는, 경화용 에너지로서 UV 광의 조사가 수행되지만, 광의 파장은 기판(W) 위로 공급되는 임프린트재(R)에 따라서 적절하게 결정될 수 있다.

임프린트 장치(100)는, 예를 들어 경화 유닛(120), 몰드 보유지지 유닛(130), 몰드 형상 보정 유닛(140), 기판 보유지지 유닛(160), 정렬 기구(170), 관찰 유닛(190), 및 제어부(CNT)를 포함할 수 있다. 또한, 임프린트 장치(100)는, 기판(W) 위로 임프린트재(R)를 공급하기 위해서 공급 유닛(180)(토출부(디스펜서))을 포함한다. 또한, 임프린트 장치(100)는, 도시되어 있지 않지만, 몰드 보유지지 유닛(130)을 보유지지하기 위한 브리지 정반, 기판 보유지지 유닛(160)을 보유지지하기 위한 베이스 정반, 및 진동 격리부(댐퍼)를 포함한다. 베이스 정반은, 임프린트 장치(100) 전체를 지지하며, 기판 스테이지(164)가 이동할 때의 기준 평면을 형성한다. 진동 격리부는, 바닥으로부터의 진동을 격리하고, 베이스 정반을 지지한다.

임프린트재(R)에는, 경화용 에너지의 부여에 의해 경화되는 경화성 조성물(레지스트 또는 미경화 상태의 수지라고 칭할 수 있음)이 사용된다. 경화용 에너지로서는, 전자기파, 열 등이 사용된다. 전자기파로서는, 예를 들어 적외선, 가시광선, 또는 자외선 등의 10nm 이상 1mm 이하의 범위에서 선택되는 파장의 광이 사용된다.

경화성 조성물은 광 조사 또는 가열에 의해 경화되는 조성물이다. 광 조사에 의해 경화되는 광경화성 조성물은, 적어도 중합성 화합물과 광중합 개시제를 함유하고, 적절하게는 비중합성 화합물 또는 용제를 함유할 수 있다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소 공여체, 내부 이형제, 계면활성제, 산화방지제, 및 폴리머 성분을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 하나이다.

임프린트재(R)는 스핀 코터 또는 슬릿 코터에 의해 기판(W) 상에 막의 형태로 부여될 수 있다. 또한, 임프린트재(R)는, 액체 분사 헤드에 의해, 액적 형태, 또는 액적이 연결되어서 형성된 섬 또는 막의 형태가 되도록 기판(W) 상에 부여될 수 있다. 임프린트재(R)의 점도(25℃에서의 점도)는, 예를 들어 1mPa·s 이상 100mPa·s 이하이다.

기판(W)에는 유리, 세라믹, 금속, 반도체, 및 수지 등의 재료가 사용되고, 적절하게는 그 표면에 기판(W)의 재료와는 상이한 재료로 이루어지는 부재가 형성될 수 있다. 구체적으로는, 기판(W)은, 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 및 석영 유리를 포함한다. 기판(W)은 기판 반송 기구(도시되지 않음)에 의해 반송될 수 있다. 기판 반송 기구는 진공 척 등의 척을 갖는 반송 로봇을 포함한다.

몰드(M)는, 기판(W) 상의 임프린트재(R)를 성형하기 위한 몰드이다. 몰드는 템플릿 또는 원판이라고도 불릴 수 있다. 몰드(M)는, 직사각형의 외형을 갖고, 기판(W) 위의 임프린트재(R)에 전사해야 할 패턴(요철 패턴)이 형성된 패턴면(패턴 영역)을 갖는다. 몰드(M)는, 기판(W) 상의 임프린트재(R)를 경화시키기 위한 UV 광을 투과시킬 수 있는 재료, 예를 들어 석영으로 구성된다. 또한, 몰드(M)의 패턴면에는, 정렬 마크로서 기능하는 몰드측 마크가 형성된다. 몰드(M)는 몰드 반송 기구(도시되지 않음)에 의해 반송될 수 있다. 몰드 반송 기구는, 예를 들어 진공 척 등의 척을 갖는 반송 로봇을 포함한다.

경화 유닛(120)은, 몰드(M)를 통해서 임프린트재(R)에 경화용 에너지를 부여함으로써 임프린트재(R)를 경화시키는 기구이다. 본 예시적인 실시형태의 경화 유닛(120)은, 경화용 에너지로서 UV 광을 임프린트재(R)에 조사함으로써 임프린트재(R)를 경화시킨다. 따라서, 본 예시적인 실시형태의 임프린트재(R)는 UV 광에 의해 경화되는 광경화 수지이다.

경화 유닛(120)은, 예를 들어 광원 유닛(110) 및 광학계(112)를 포함한다. 광원 유닛(110)은, UV 광(예를 들어, i선, g선)을 발생시키는 할로겐 램프 등의 광원, 및 광원에 의해 발생된 광을 집광하는 타원 미러를 포함할 수 있다. 광학계(112)는, UV 광을 기판(W) 상의 임프린트재(R)에 조사하기 위한 렌즈, 및 하프 미러(HM)를 포함할 수 있다. 또한, 경화 유닛(120)은, 조사 영역 조정 유닛(114)을 포함할 수 있다. 조사 영역 조정 유닛(114)은, 조사 영역의 화각 제어 및 외주 차광 제어에 사용되고, 디지털 미러 디바이스(DMD), 개구, 조정가능 시야 조리개 등이 사용될 수 있다. 도 1의 조사 영역 조정 유닛(114)은, 광원 유닛(110)으로부터의 광을 반사하는 유닛으로서 도시되어 있지만, 광을 투과시킬 수 있는 유닛일 수 있다.

경화 유닛(120)은, 조사 영역 조정 유닛(114)의 화각 제어에 기초하여 목표 샷 영역 또는 샷 영역의 일부를 선택적으로 조명할 수 있다. 조사 영역 조정 유닛(114)은, 기판(W)의 외주 차광 제어에 기초하여 UV 광이 기판(W)의 외형을 초과해서 조사되는 것을 제한할 수 있다. 광학계(112)는, 몰드(M)를 균일하게 조명하기 위해서 광학 적분기를 포함할 수 있다. 조사 영역 조정 유닛(114)에 의해 범위가 규정된 광은, 결상 광학계(도시되지 않음) 및 몰드(M)를 통해서 기판(W) 상의 임프린트재(R)에 입사한다.

몰드 보유지지 유닛(130)은, 몰드(M)를 보유지지하는 몰드 척(132), 몰드 척(132)을 구동함으로써 몰드(M)를 구동하는 몰드 구동 기구(134), 및 몰드 구동 기구(134)를 지지하는 베이스(136)를 포함할 수 있다. 몰드 구동 기구(134)는, 몰드(M)의 위치를 6축에 관해서 제어하는 위치결정 기구, 및 몰드(M)를 기판(W) 상의 임프린트재(R)와 접촉(압인)시키고, 경화된 임프린트재(R)로부터 몰드(M)를 분리하는 기구를 포함한다. 여기서, 6축은, 몰드 척(132)의 지지면(기판(W)을 지지하는 면)이 XY 평면이고, XY 평면에 직교하는 방향이 Z축인 XYZ 좌표계에서의 X축, Y축, Z축 및 이러한 축 각각을 중심으로 한 회전이다.

몰드 형상 보정 유닛(140)은 몰드 보유지지 유닛(130)에 탑재될 수 있다. 몰드 형상 보정 유닛(140)은, 예를 들어 공기 또는 오일 등의 유체로 작동하는 실린더(액추에이터)를 사용해서 몰드(M)를 외주연부 방향으로부터 가압함으로써 몰드(M)의 형상을 보정할 수 있다. 대안적으로, 몰드 형상 보정 유닛(140)은, 몰드(M)의 온도를 제어하는 온도 제어부를 포함하고, 몰드(M)의 온도를 제어함으로써 몰드(M)의 형상을 보정한다. 기판(W)은, 열처리 등의 프로세스를 거침으로써 변형(전형적으로는, 팽창 또는 수축)할 수 있다. 몰드 형상 보정 유닛(140)은, 이러한 기판(W)의 변형에 따라, 오버레이 오차가 허용범위 내에 들어가도록 몰드(M)의 형상을 보정한다.

기판 보유지지 유닛(160)은, 기판(W)을 보유지지하는 기판 척(162), 기판 척(162)을 구동함으로써 기판(W)을 구동하는 기판 스테이지(164), 및 스테이지 구동 기구(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 스테이지 구동 기구는, 기판 스테이지(164)의 위치를 전술한 6축에 관해서 제어함으로써 기판(W)의 위치를 제어하는 위치결정 기구를 포함할 수 있다.

정렬 기구(170)는, 정렬 스코프(172) 및 스코프 구동 기구(174)를 포함할 수 있다. 정렬 스코프(172)는, 몰드(M)의 패턴 영역과 기판(W)의 샷 영역을 정렬하는 자동 조절 스코프(automatic adjustment scope)(AAS)를 포함할 수 있다. 스코프 구동 기구(174)는 정렬 스코프(172)를 몰드(M)에 형성된 정렬 마크의 검출을 가능하게 하는 위치로 구동한다. 정렬 스코프(172)는, 몰드(M)에 형성되어 있는 정렬 마크 및 기판(W)에 형성되어 있는 정렬 마크를 검출한다.

공급 유닛(180)(토출부)은, 예를 들어 임프린트재(R)를 수용하는 탱크, 탱크로부터 공급되는 임프린트재(R)를 공급로를 통해서 기판(W)에 토출(분배)하는 노즐(토출구), 공급로 상의 밸브, 및 공급량 제어부를 포함할 수 있다. 공급 유닛(180)은 도포부 또는 디스펜서라고도 불린다. 임프린트재(R)는, 공급 유닛(180)의 토출구로부터 임프린트재의 액적을 토출하면서, 기판(W)을 상대적으로 이동시킴으로써 공급된다. 기판(W)을 이동시키는 대신, 공급 유닛(180)을 이동시킴으로써, 임프린트재(R)를 기판(W)의 샷 영역에 공급할 수 있다. 본 예시적인 실시형태의 공급 유닛(180)은 임프린트재(R)를 기판(W) 상의 복수의 샷 영역에 연속해서 공급한다.

관찰 유닛(190)은 몰드(M)를 통해서 기판(W)의 모든 샷 영역을 관찰할 수 있는 촬상 유닛을 포함한다. 관찰 유닛(190)에 의한 관찰 결과는, 임프린트 처리가 수반하는 압인 또는 이형의 상태의 확인, 및 몰드(M)에의 임프린트재(R)의 충전의 진행의 확인에 사용된다.

점도 조정 유닛(200)은, 공급 유닛(180)으로부터 공급(토출)된 임프린트재(R)의 점도를, 임프린트재(R)가 몰드(M)와 접촉하기 전에, 조정하는 기구이다. 본 예시적인 실시형태의 점도 조정 유닛(200)은, UV 광 조사 기구를 포함하고, 공급 유닛(180)으로부터 기판(W) 위로 공급된 임프린트재(R)에 약한 UV 광을 조사함으로써 임프린트재(R)의 점도를 조정한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 점도 조정 유닛(200)은, 공급 유닛(180)의 근처에 있고, 몰드(M) 개입 없이 기판(W) 상의 임프린트재(R)에 UV 광을 조사할 수 있다. 또한, 점도 조정 유닛(200)은, 복수의 샷 영역 간에서 임프린트재(R)의 점도가 달라지도록, UV 광의 강도를 변경하는 기능을 갖는다.

제어부(CNT)는 임프린트 장치(100)의 동작을 제어한다. 제어부(CNT)는, 임프린트 장치(100) 내에 있을 수 있거나, 임프린트 장치(100)의 외치와는 다른 장소에 설치될 수 있으며, 임프린트 장치(100)의 동작을 원격으로 제어한다. 제어부(CNT)는, 임프린트 장치(100)를 제어함으로써 기판(W)에 임프린트재(R)의 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 실행할 수 있다. 본 예시적인 실시형태의 제어부(CNT)는, 임프린트재(R)를 공급하도록 공급 유닛(180)을 제어하고, 몰드(M)를 임프린트재(R)와 접촉시키도록 몰드 보유지지 유닛(130)을 제어하며, 접촉 상태에서 UV 광을 조사하여 임프린트재(R)를 경화시키도록 경화 유닛(120)을 제어함으로써 패턴을 형성한다. 기판(W) 상의 복수의 샷 영역에 대하여 유사한 임프린트 처리가 실행된다.

본 예시적인 실시형태의 임프린트 장치(100)는, 임프린트 처리를 반복함으로써 기판(W) 상의 복수의 샷 영역에 패턴을 형성하도록 구성된다. 본 예시적인 실시형태의 임프린트 장치(100)는, 복수의 샷 영역에 임프린트재(R)를 미리 연속해서 공급한다. 또한, 임프린트 장치(100)는 몰드(M)와 임프린트재(R)를 서로 접촉시키고 임프린트재(R)를 경화시키는 프로세스를 임프린트재(R)가 공급된 복수의 샷 영역에 대해 반복한다.

도 2는 본 예시적인 실시형태에 따른 임프린트 방법을 도시하는 흐름도이다. 이하, 도 2를 참조하여 임프린트 장치(100)의 동작을 설명한다. 제어부(CNT)는 이 동작을 제어한다. 임프린트 동작이 개시되면, 단계 S1002에서, 몰드 반송 기구는, 몰드(M)를 임프린트 장치(100)의 내부로 반송하고 반송된 몰드(M)를 몰드 척(132)에 적재하며, 몰드 척(132)은 몰드(M)를 보유지지한다.

다음에, 단계 S1004에서, 기판 반송 기구는, 기판(W)을 임프린트 장치(100)의 내부에 반송하고 반송된 기판(W)을 기판 척(162)에 적재하며, 기판 척(162)은 기판(W)을 보유지지한다. 여기에서는, 기판(W)에는, 이미 적어도 하나의 층의 패턴이 정렬 마크와 함께 형성되어 있다.

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 몰드(M) 및 기판(W) 각각에는 정렬에 사용되는 정렬 마크가 형성된다. 몰드(M)에 형성된 몰드측 정렬 마크(AMM) 및 기판(W)에 형성된 기판측 정렬 마크(AMW)는 서로 겹치지 않도록 배치되어 있고, 정렬 스코프(172)는 몰드(M)를 통해서 기판측 정렬 마크(AMW)를 검출한다. 정렬 스코프(172)가 몰드측 정렬 마크(AMM) 및 기판측 정렬 마크(AMW)를 검출함으로써, 몰드(M)와 기판(W) 사이의 상대 위치를 계측할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 기판(W)은 복수의 샷 영역(S)을 갖고, 샷 영역(S) 각각에 복수의 기판측 정렬 마크(AMW)가 형성된다. 정렬 마크는 도 3에 도시되는 형태로 한정되지 않고, 정렬 마크로서 회절 격자를 사용함으로써 발생되는 무아레 무늬(moire fringes)를 검출하는 형태가 채용될 수 있다.

다음에, 단계 S1006에서, 공급 유닛(180)은 기판(W) 상의 복수의 샷 영역에 임프린트재(R)를 공급한다. 상술한 바와 같이, 본 예시적인 실시형태에서는, 미리 복수의 샷 영역에 임프린트재(R)가 공급된다. 예를 들어, 도 4의 영역 T에 나타내는 바와 같이, 기판(W) 상의 하나의 열의 샷 영역을 복수의 샷 영역으로서 선택함으로써, 1회의 스캔 동안 기판 스테이지(164)를 구동하면서 임프린트재(R)를 공급한다.

단계 S1008에서, 공급 유닛(180)의 토출구로부터 토출된 임프린트재(R)가 기판(W)에 부착된 직후에, 점도 조정 유닛(200)이 기판(W) 위로 공급된 임프린트재(R)에 UV 광을 조사함으로써, 임프린트재(R)의 점도를 조정한다. 임프린트재(R)의 공급으로부터 압인까지의 시간은, 최초에 공급된 샷 영역에 대해서는 짧고 마지막에 공급된 샷 영역에 대해서는 길다. 그러므로, 임프린트재(R)가 휘발하는 시간은 복수의 샷 영역 간에서 다를 수 있어, 압인시에 기판(W) 상의 샷 영역별로 임프린트재(R)의 체적이 다를 수 있다. 임프린트재(R)의 체적이 다르면, 몰드(M)에 형성된 패턴의 전사가 성공적이지 않을 수 있다. 그러므로, UV 광을 조사하는 강도는, 임프린트재(R)가 공급되는 복수의 샷 영역 중, 최초에 압인되는 샷 영역에 대해서는 약하고, 마지막으로 압인되는 샷 영역에 대해서는 강해서, 임프린트재의 점도를 점진적으로 변경한다. 샷 영역 간에 임프린트재(R)의 점도를 변경함으로써 휘발되는 임프린트재(R)의 양을 제어할 수 있어, 복수의 샷 영역에 대해서 압인시의 임프린트재(R)의 체적은 압인의 타이밍에 관계없이 균일할 수 있다. 또한, 모든 복수의 샷 영역에 공급되는 임프린트재(R)의 점도를 변경할 필요는 없고, 샷 영역의 적어도 일부에 공급되는 임프린트재의 점도를 조정하면 충분할 수 있다.

단계 S1010에서, 스코프 구동 기구(174)는 정렬 스코프(172)를 몰드측 정렬 마크(AMM)의 위치로 구동한다.

단계 S1012에서, 몰드 보유지지 유닛(130)이 몰드(M)를 기판(W)에 접근시킴으로써, 몰드(M)를 기판(W) 상의 임프린트재(R)와 접촉시키는 압인 공정이 수행된다. 여기서, 몰드(M)를 구동하는 대신, 기판(W)을 몰드(M)에 접근(상승)시킴으로써 몰드(M)와 임프린트재(R)를 서로 접촉시킬 수 있다. 또한, 몰드(M)와 기판(W)을 서로 접근시킴으로써 몰드(M)와 임프린트재(R)을 서로 접촉시킬 수 있다. 가압의 하중은, 예를 들어 몰드 구동 기구(134)에 내장된 하중 센서를 사용해서 제어될 수 있다.

단계 S1014에서, 몰드(M)와 임프린트재(R)가 서로 접촉하고 있는 동안에 정렬 계측이 수행된다. 구체적으로는, 정렬 스코프(172)에 의한 몰드측 정렬 마크(AMM)와 기판측 정렬 마크(AMW)의 촬상 결과로부터, 화상 처리 장치(도시되지 않음)가 몰드(M)의 정렬 마크와 기판(W)의 정렬 마크 사이의 상대 위치를 계측한다. 정렬 마크들 사이의 상대 위치를 계측한 결과에 기초하여, 몰드(M)의 패턴 영역과 기판(W)의 샷 영역 사이의 형상 차(어긋남, 회전, 배율, 및 사다리꼴 성분 등)가 계측된다.

단계 S1016에서, 단계 S1014의 정렬 계측의 결과에 기초하여 정렬이 수행된다. 또한, 몰드(M)의 패턴 영역의 형상을 기판(W)의 샷 영역의 형상에 맞추기 위해서, 몰드 형상 보정 유닛(140)은 몰드(M)의 형상을 적절하게 보정한다. 이 단계 S1016의 정렬 공정은 정렬이 완료될 때까지 반복된다.

단계 S1018에서는, 정렬이 완료되었는지의 여부가 판정된다. 정렬이 완료되면(단계 S1018에서 예), 동작은 임프린트재(R)의 경화를 개시하기 위해서 단계 S1024로 진행된다. 단계 S1024에서, 경화 유닛(120)은 몰드(M)를 통해서 임프린트재(R)에 UV 광을 조사함으로써 임프린트재(R)를 경화시킨다. 경화의 완료시에, 단계 S1026에서, 몰드(M)는 경화된 임프린트재(R)로부터 분리된다(이형). 분리 공정에서, 몰드 보유지지 유닛(130)이 몰드(M)를 상승시킬 수 있거나, 기판 보유지지 유닛(160)이 기판(W)을 하강시킬 수 있거나, 몰드(M) 및 기판(W) 모두를 이동시킬 수 있다. 몰드(M)는 몰드(M)와 기판(W) 사이의 거리를 증가시킴으로써 경화된 임프린트재(R)로부터 분리된다. 이와 같이 하여, 기판(W)의 샷 영역에 임프린트재(R)의 패턴이 형성될 수 있다.

단계 S1028에서는, 단계 S1006에서 임프린트재(R)가 공급된 복수의 샷 영역에 대해 임프린트 처리가 완료되었는지의 여부가 판단된다. 임프린트재(R)가 공급된 복수의 샷 영역에 대해 임프린트 처리가 완료되지 않은 경우(단계 S1028에서 아니오), 동작은 단계 S1010으로 복귀하여, 다음 샷 영역에 대해 상술한 임프린트 처리(단계 S1010 내지 단계 S1026)가 반복된다.

한편, 임프린트재(R)가 공급된 복수의 샷 영역에 대해 임프린트 처리가 완료된 경우(단계 S1028에서 예), 동작은 단계 S1030으로 진행된다. 단계 S1030에서, 기판(W) 상의 모든 샷 영역에 대해 임프린트 처리가 완료되었는지의 여부가 판정된다. 기판(W) 상의 모든 샷 영역에 대해 임프린트 처리가 완료되지 않은 경우(단계 S1030에서 아니오), 동작은 단계 S1006으로 복귀하여, 새로운 복수의 샷 영역에 대해 임프린트 처리(단계 S1006 내지 단계 S1028)가 반복된다. 모든 샷 영역에 대해 임프린트 처리가 완료된 경우(단계 S1030에서 예), 동작은 단계 S1032로 진행된다. 단계 S1032에서, 기판 반송 기구는 기판 척(162)으로부터 기판(W)을 제거한다.

그러므로, 임프린트재(R)가 복수의 샷 영역에 연속해서 공급되는 경우에도, 임프린트재(R)에 패턴이 형성되기 전의 시간에 따라 임프린트재(R)의 점도를 조정함으로써, 휘발의 영향을 저감하면서 패턴을 형성할 수 있다.

상술한 임프린트 장치(100)에 대해서는, 광경화법을 사용해서 임프린트재(R)을 경화시키는 임프린트 방법에 대해서 설명했지만, 본 예시적인 실시형태는 광경화법에 한하지 않고, 열을 사용해서 임프린트재를 경화시키는 방법이 채용될 수 있다. 열을 사용하는 방법에서는, 예를 들어 열가소성 수지를 유리 전이 온도 이상의 온도로 가열하고, 수지의 유동성이 증가된 상태에서 사이에 개재된 수지를 통해서 기판에 몰드를 가압하고, 냉각된 수지로부터 몰드를 분리하여 패턴을 형성한다. 열을 사용한 임프린트 장치의 경우, 경화 유닛(120)은 경화용 에너지로서 열을 공급함으로써 임프린트재를 경화시키는 기구이다. 그러므로, 임프린트재는 열에 의해 경화하는 성질을 갖는 열경화 수지이다.

경화 유닛(120)은, 몰드(M)를 통해서 임프린트재(R)에 경화용 에너지를 부여함으로써 임프린트재(R)을 경화시키는 기구이다. 그러므로, 열을 사용하는 방법을 채용하는 경우에, 경화 유닛(120)은 경화용 에너지로서 열을 공급함으로써 임프린트재(R)를 경화시킨다. 또한, 열을 사용해서 임프린트재(R)를 경화시키는 경우, 점도 조정 유닛(200)은, 열을 공급하는 기구를 포함하고, 공급 유닛(180)으로부터 기판(W) 위로 공급된 임프린트재(R)에 열을 가함으로써 임프린트재(R)의 점도를 조정한다. 이 경우, 점도 조정 유닛(200)은, 복수의 샷 영역 간에서 임프린트재(R)의 점도가 달라지도록, 가열량을 변경하는 기능을 갖는다.

(제2 예시적인 실시형태)

도 5는 제2 예시적인 실시형태에 따른 임프린트 장치(300)의 구성을 도시하는 개략도이다. 도 5를 참고해서 임프린트 장치(300)의 구성에 대해서 설명한다. 도 5에서, 도 1과 동일한 부재는 도 1과 동일한 참조 번호로 나타내고, 그에 대한 설명은 반복하지 않을 것이다. 임프린트 장치(300)는, 기판(W) 위로 공급된 임프린트재(R)를 몰드(M)와 접촉시키고, 임프린트재(R)에 경화용 에너지를 부여함으로써, 몰드(M)의 요철 패턴이 전사된 경화물의 패턴을 형성한다. 여기에서는, UV 광의 조사에 의해 임프린트재를 경화시키는 광경화법을 적용한 임프린트 장치(300)에 대해서 설명한다.

제1 예시적인 실시형태의 점도 조정 유닛(200)은, 기판(W) 상의 임프린트재(R)의 점도를 변경하는 것으로서 설명했다. 제2 예시적인 실시형태의 점도 조정 유닛(200)은, 기판(W) 상의 임프린트재(R)의 점도를 변경하는 대신에, 공급 유닛(180)의 토출구로부터 토출된 임프린트재(R)가 기판(W)에 부착되기 전에 점도를 변경할 수 있다. 이를 위해, 제2 예시적인 실시형태의 점도 조정 유닛(200)은, 점도 조정 유닛(200)이 임프린트재(R)의 액적에 대하여 공기 중에서 광을 조사할 수 있게 하는 방향으로 지향된다. 도 5는 점도 조정 유닛(200)이 공급 유닛(180)의 옆에 있는 예를 도시하지만, 점도 조정 유닛(200)은 그 필수 부분으로서 공급 유닛(180) 내부에 존재할 수 있다.

또한 제2 예시적인 실시형태에 따른 임프린트 장치(300)에 대해서, 광경화법을 사용해서 임프린트재(R)를 경화시키는 임프린트 방법에 대해서 설명했지만, 본 예시적인 실시형태는 광경화법에 한하지 않고, 열을 사용해서 임프린트재를 경화시키는 방법이 채용될 수 있다. 이 경우, 점도 조정 유닛(200)은, 열을 공급하는 기구를 포함하고, 공급 유닛(180)의 토출구로부터 기판(W)을 향해서 토출된 임프린트재(R)가 기판(W)에 부착되기 전에 열을 가함으로써 임프린트재(R)의 점도를 조정한다. 이 경우, 점도 조정 유닛(200)은, 복수의 샷 영역 간에 임프린트재(R)의 점도가 달라지도록, 열량을 변경하는 기능을 갖는다.

(물품의 제조 방법)

임프린트 장치를 사용해서 형성한 경화물의 패턴은 다양한 종류의 물품의 적어도 일부에 영구적으로 사용되거나 다양한 종류의 물품을 제조할 때 일시적으로 사용된다. 물품은 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 몰드 등이다. 전기 회로 소자의 예는 DRAM, SRAM, 플래시 메모리, 및 MRAM 같은 휘발성 및 비휘발성 반도체 메모리와, LSI, CCD, 이미지 센서, 및 FPGA 등의 반도체 소자이다. 몰드의 예는 임프린트용 몰드이다.

경화물의 패턴은 상술한 물품의 적어도 일부의 구성 부재로서 그대로 사용되거나 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 기판 가공 단계에서 에칭 또는 이온 주입이 수행된 후에, 레지스트 마스크는 제거된다. 또한, 공지된 기판을 가공하는 단계는 에칭, 레지스트 제거, 다이싱, 본딩, 및 패키징 등을 포함한다.

이어서 상세한 물품의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 절연체 등의 피가공재(2z)가 표면에 형성된 실리콘 웨이퍼 등의 기판(1z)을 준비한다. 이어서, 피가공재(2z)의 표면에 잉크젯법 등에 의해 임프린트재(3z)를 도포한다. 여기서는 임프린트재(3z)가 복수의 액적으로서 기판 위로 도포된 상태가 도시된다.

도 6b에 도시된 바와 같이, 요철 패턴을 갖는 임프린트용 몰드(4z)의 면을 기판 상의 임프린트재(3z)를 향해 대향시킨다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 임프린트재(3z)가 도포된 기판(1z)을 몰드(4z)와 접촉시키고, 압력을 가한다. 몰드(4z)와 피가공재(2z) 사이의 간극을 임프린트재(3z)로 충전한다. 이 상태에서, 임프린트재(3z)에 경화용 에너지로서의 광을 몰드(4z)를 통해 조사하면, 임프린트재(3z)가 경화된다.

도 6d에 도시된 바와 같이, 임프린트재(3z)가 경화된 후에, 몰드(4z)를 기판(1z)으로부터 분리한다. 이후, 임프린트재(3z)의 경화물의 패턴이 기판(1z) 상에 형성된다. 경화물의 패턴에서, 몰드의 오목부는 경화물의 볼록부에 대응하며, 몰드의 볼록부는 경화물의 오목부에 대응한다. 즉, 몰드(4z)의 요철 패턴이 임프린트재(3z)에 전사된다.

도 6e에 도시된 바와 같이, 경화물의 패턴을 내에칭 마스크로서 사용하여 에칭을 수행하면, 피가공재(2z)의 표면 중 경화물이 존재하지 않거나 얇게 남아 있는 부분이 제거되어 홈(5z)을 형성한다. 도 6f에 도시된 바와 같이, 경화물의 패턴이 제거되면, 피가공재(2z)의 표면에 홈(5z)이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 여기서는, 경화물의 패턴이 제거된다. 그러나, 경화물의 패턴을 처리하거나 제거하는 대신에, 이것을 예를 들어 반도체 소자 등에 포함되는 층간 절연막, 즉 물품의 구성 부재로서 사용할 수 있다. 실시형태에 따른 물품의 제조 방법은 물품의 성능, 품질, 생산성, 및 제조 비용 중 적어도 하나에서 종래의 방법에 비해 우수하다.

본 개시내용을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims

몰드를 사용하여 기판의 복수의 샷 영역에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며, 상기 임프린트 장치는,
상기 기판의 상기 복수의 샷 영역에 상기 임프린트재를 토출하도록 구성되는 토출부;
상기 토출부로부터 토출된 상기 임프린트재의 점도를 조정하도록 구성되는 점도 조정부; 및
상기 복수의 샷 영역에 토출된 상기 임프린트재의 적어도 일부의 점도가 상기 점도 조정부에 의해 조정된 상태에서 상기 임프린트재를 상기 몰드와 접촉시키고 상기 임프린트재를 경화시키는 것을 상기 복수의 샷 영역 각각에 대해 반복함으로써, 상기 복수의 샷 영역에 상기 임프린트재의 상기 패턴을 형성하도록 구성되는 제어부를 포함하는 임프린트 장치.
제1항에 있어서,
상기 임프린트재는 광의 조사에 의해 경화되는 광경화 수지이며,
상기 점도 조정부는 상기 임프린트재에 광을 조사함으로써 상기 임프린트재의 상기 점도를 조정하는 임프린트 장치.
제2항에 있어서,
상기 점도 조정부는, 상기 토출부에 의해 토출된 상기 임프린트재가 상기 기판에 부착된 후에, 상기 임프린트재에 광을 조사함으로써 상기 임프린트재의 상기 점도를 조정하는 임프린트 장치.
제2항에 있어서,
상기 점도 조정부는, 상기 토출부에 의해 토출된 상기 임프린트재가 상기 기판에 부착되기 전에, 상기 임프린트재에 광을 조사함으로써 상기 임프린트재의 상기 점도를 조정하는 임프린트 장치.
제1항에 있어서,
상기 임프린트재는 가열에 의해 경화되는 열경화 수지이며,
상기 점도 조정부는 상기 임프린트재에 열을 가함으로써 상기 임프린트재의 상기 점도를 조정하는 임프린트 장치.
제5항에 있어서,
상기 점도 조정부는, 상기 토출부에 의해 토출된 상기 임프린트재가 상기 기판에 부착된 후에, 상기 임프린트재에 열을 가함으로써 상기 임프린트재의 상기 점도를 조정하는 임프린트 장치.
제5항에 있어서,
상기 점도 조정부는, 상기 토출부에 의해 토출된 상기 임프린트재가 상기 기판에 부착되기 전에, 상기 임프린트재에 열을 가함으로써 상기 임프린트재의 상기 점도를 조정하는 임프린트 장치.
제1항에 있어서,
상기 점도 조정부는 상기 복수의 샷 영역의 위치에 따라 상기 임프린트재의 상기 점도를 변경하는 임프린트 장치.
제1항에 있어서,
상기 점도 조정부는, 상기 토출부로부터 상기 임프린트재가 토출되는 때로부터 상기 몰드와 상기 임프린트재가 서로 접촉할 때까지의 시간에 따라서 상기 임프린트재의 상기 점도를 변경하는 임프린트 장치.
몰드를 사용하여 기판의 복수의 샷 영역에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 방법이며, 상기 임프린트 방법은,
임프린트재가 토출부로부터 토출된 후에 점도가 조정되는 상기 임프린트재를 상기 복수의 샷 영역에 연속해서 공급하는 단계; 및
점도가 조정된 상기 임프린트재를 상기 몰드와 접촉시키고 상기 임프린트재를 경화시키는 것을 상기 복수의 샷 영역 각각에 대해 반복함으로써, 상기 복수의 샷 영역에 상기 임프린트재의 상기 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 임프린트 방법.
물품의 제조 방법이며, 상기 방법은,
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 임프린트 장치를 사용하여 기판 상의 재료의 경화물을 형성하는 단계; 및
상기 재료의 경화물이 형성된 상기 기판을 처리하는 단계를 포함하는 물품의 제조 방법.