KR20210117193A - 임프린트 장치 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

임프린트 장치 및 물품의 제조 방법 Download PDF

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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 몰드를 사용해서 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치를 제공하며, 상기 장치는 기판의 웨이퍼 에지 영역에서의 표면 구조를 검출하도록 구성되는 제1 검출 유닛, 제1 검출 유닛에 의해 검출된 표면 구조로부터, 임프린트재의 패턴이 형성되는 유효 영역을 특정하도록 구성되는 특정 유닛, 특정 유닛에 의해 특정된 유효 영역에 기초하여, 몰드의 패턴 영역의 면적보다 면적이 작은 주변 샷 영역의 형상을 결정하도록 구성되는 제1 결정 유닛; 및 제1 결정 유닛에 의해 결정된 형상에 기초하여, 주변 샷 영역에서의 임프린트재의 공급 위치를 결정하도록 구성되는 제2 결정 유닛을 포함한다.

Description

임프린트 장치 및 물품의 제조 방법{IMPRINT APPARATUS AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 임프린트 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.
임프린트 기술은, 미세한 나노스케일 패턴의 전사를 가능하게 하는 기술이며, 반도체 소자, 액정 표시 소자, 또는 자기 저장 매체의 양산용 리소그래피 기술의 하나로서 제안된다. 임프린트 기술을 사용한 임프린트 장치는, 패턴이 형성된 몰드와 기판 상의 임프린트재를 서로 접촉시킨 상태에서 임프린트재를 경화시키며, 경화된 임프린트재로부터 몰드를 분리함으로써 기판 상에 패턴을 형성한다. 임프린트 장치는, 임프린트재를 경화시키는 방법으로서, 일반적으로 광(자외선 등)의 조사에 의해 임프린트재를 경화시키는 광경화법을 채용하고 있다.
임프린트 장치에서, 미리 결정된 적하물 패턴에 따라 디스펜서로부터 임프린트재의 액적을 토출함으로써 기판 상으로 임프린트재가 공급(배치)된다. 적하물 패턴은, 예를 들어 일본 특허 공개 공보 제2019-62164호에 개시되어 있는 바와 같이, 기판의 기저 패턴(기판 상에 형성되어 있는 패턴), 몰드의 패턴, 샷 사이즈, 기판 상의 샷 배열 등을 고려해서 결정된다.
종래 기술에서, 소위 주변 샷 영역(PE: Partial Field)인 기판의 주변부의 샷 영역에 적용되는 적하물 패턴은 기판 상의 설계 좌표(샷 배열 및 샷 형상)에 따라 제공된다.
기저 패턴을 포함하는 기판에 대하여 임프린트 처리를 행하는 경우, 임프린트재는 기판이 아니고 기저 패턴에 기초해서(즉, 기저 패턴에 대하여 정렬되면서) 공급된다. 기저 패턴을 포함하지 않는 기판에 대하여 임프린트 처리를 행하는 경우, 임프린트재는 기판이 아니라 기판을 보유지지하는 기판 스테이지의 좌표계에 기초해서 공급된다.
일반적으로, 기저 패턴의 중심과 기판의 중심은 일치하지 않는다. 이것은 기판 상에 기저 패턴을 형성할 때의 오차 영향으로 인한 것이다. 기저 패턴의 중심과 기판의 중심 사이의 어긋남은 약 100 μm이다. 또한, 기저 패턴이 내부에 형성되어 있는 패턴 영역(유효한 기저 패턴이 존재하는 영역) 또한 기저 패턴의 형성 프로세스에 기인하는 오차의 영향을 받는다. 더 구체적으로는, 기저 패턴의 패턴 영역의 형상이 설계값, 예를 들어 직경 294 mm의 진원으로부터 어긋나서 타원 형상이 될 수 있거나, 또는 기저 패턴의 패턴 영역의 중심이 기판의 중심과 일치하지 않을 수 있다. 기저 패턴의 패턴 영역의 중심과 기판의 중심 사이의 어긋남은 약 500 μm이다. 또한, 기판 자체의 형상(외형)은 제조 오차의 영향을 받아서 설계값, 예를 들어 직경 300 mm의 진원으로부터 어긋나고 타원 형상이 될 수 있다. 이러한 어긋남은 약 200 μm이다.
여기서, 상술한 바와 같이, 기판 패턴의 중심, 기저 패턴의 중심 및 기저 패턴의 패턴 영역의 중심, 및 형상이 일치하지 않는 경우를 생각한다. 이 경우, 일부 주변 샷 영역에서는, 샷 면적에 대하여 임프린트재가 부족하고, 기판의 중심에 대하여 대칭적으로 위치되는 주변 샷 영역에서는, 샷 면적에 대하여 임프린트재가 과잉으로 공급된다. 또한, 기판 자체의 형상이 어긋나는 경우에도, 일부의 주변 샷 영역에서는 샷 면적에 대하여 임프린트재가 과잉이 되거나 부족하다.
샷 면적에 대하여 임프린트재가 부족하면, 몰드와 기판 상의 임프린트재를 서로 접촉시켰을 때에, 몰드의 패턴(오목부)에 임프린트재가 불충분하게 충전되고, 기판 상에 형성되는 패턴에 전사 불량이 발생할 수 있다. 또한, 극단적인 경우에는, 몰드와 기판이 서로 직접 접촉할 수 있고, 몰드 또는 기판이 손상될 수 있다. 한편, 샷 면적에 대하여 임프린트재가 과잉으로 공급되는 경우, 임프린트재가 기판의 에지 또는 기판의 외부로 공급될 수 있고 기판 반송 핸드(substrate conveyance hand) 또는 기판 스테이지를 오염시킬 수 있다.
본 발명은 주변 샷 영역에서의 임프린트재의 공급 위치를 결정하는 데도 유리한 임프린트 장치를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 몰드를 사용해서 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치가 제공되며, 상기 장치는 상기 기판의 웨이퍼 에지 영역에서의 표면 구조를 검출하도록 구성되는 제1 검출 유닛; 상기 제1 검출 유닛에 의해 검출된 상기 표면 구조로부터, 상기 임프린트재의 상기 패턴이 형성되는 유효 영역을 특정하도록 구성되는 특정 유닛; 상기 특정 유닛에 의해 특정된 상기 유효 영역에 기초하여, 상기 몰드의 패턴 영역의 면적보다 면적이 작은 주변 샷 영역의 형상을 결정하도록 구성되는 제1 결정 유닛; 및 상기 제1 결정 유닛에 의해 결정된 상기 형상에 기초하여, 상기 주변 샷 영역에서의 상기 임프린트재의 공급 위치를 결정하도록 구성되는 제2 결정 유닛을 포함한다.
본 발명의 추가적인 양태는 첨부된 도면을 참고한 예시적인 실시형태에 대한 다음의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 양태로서의 임프린트 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는 기판 상의 복수의 샷 영역의 배열의 예를 도시하는 도면이다.
도 3은 기판 상의 복수의 샷 영역의 배열의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 기판 상의 복수의 샷 영역의 배열의 또 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 5는 기판 상의 복수의 샷 영역의 배열의 또 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 6은 기판 상의 복수의 샷 영역의 배열의 또 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 7은 제어 유닛의 기능을 도시하는 블록도이다.
도 8의 (a) 내지 (e)는 주변 샷 영역에서의 임프린트재의 공급 위치의 예를 각각 도시하는 도면이다.
도 9의 (a) 내지 (f)는 물품 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 실시형태를 상세하게 설명한다. 이하의 실시형태는 청구된 발명의 범위를 한정하려는 것이 아니라는 것에 유의한다. 실시형태에는 다수의 특징이 기재되어 있지만, 이러한 특징 모두를 필요로 하는 발명으로 한정되지 않으며, 이러한 다수의 특징은 적절히 조합될 수 있다. 또한, 첨부 도면에서는, 동일하거나 유사한 구성에 동일한 참조 번호가 부여되고, 그에 대한 중복하는 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 양태로서의 임프린트 장치(100)의 구성을 도시하는 개략도이다. 임프린트 장치(100)는, 물품으로서의 반도체 소자, 액정 표시 소자, 또는 자기 저장 매체 등의 디바이스의 제조 단계인 리소그래피 단계에 채용된다. 임프린트 장치(100)는, 기판에 패턴을 형성하는, 더 구체적으로는 임프린트 처리로서 몰드를 사용해서 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 리소그래피 장치이다. 임프린트 장치(100)는, 기판 상에 공급된 미경화 임프린트재를 몰드와 접촉시키고, 임프린트재에 경화 에너지를 부여함으로써, 몰드의 패턴이 전사된 경화물의 패턴을 형성한다. 몰드는 템플릿, 몰드, 또는 원판이라고도 지칭된다.
임프린트 처리는 접촉 처리, 정렬 처리, 경화 처리, 및 분리 처리를 포함한다. 접촉 처리는 기판 상(샷 영역 상)의 임프린트재를 몰드(패턴 영역)와 접촉시키는 처리이다. 정렬 처리는 기판과 몰드를 정렬시키는 처리이다. 정렬 처리는 종종 기판 상의 샷 영역과 몰드의 패턴 영역 사이의 중첩 오차(형상차)를 저감시키도록 몰드의 패턴 영역을 변형시키는 처리를 포함한다. 경화 처리는, 기판 상의 임프린트재와 몰드가 서로 접촉하는 상태에서 임프린트재를 경화시키는 처리이다. 분리 처리는 경화된 임프린트재(임프린트재의 경화물로 형성되는 패턴)로부터 몰드를 분리하는 처리이다.
본 명세서 및 첨부 도면에서는, 기판의 표면에 평행한 방향을 X-Y 평면으로서 규정하는 XYZ 좌표계에서 방향을 나타낸다. XYZ 좌표계에서의 X축, Y축 및 Z축에 평행한 방향이 각각 X 방향, Y 방향 및 Z 방향이다. X축 주위의 회전, Y축 주위의 회전 및 Z축 주위의 회전이 각각 θX, θY 및 θZ이다.
임프린트재로서는, 경화 에너지를 받음으로써 경화되는 경화성 조성물(미경화 상태의 수지라 칭하기도 함)이 사용된다. 이용되는 경화 에너지의 예는 전자기파 등이다. 전자기파로서, 예를 들어 10 nm(포함) 내지 1 mm(포함)의 파장 범위로부터 선택되는 적외선, 가시광선, 자외선 등이 사용된다.
경화성 조성물은 광 조사에 의해 경화되는 조성물이다. 광 조사에 의해 경화되는 광경화성 조성물은, 적어도 중합성 화합물과 광중합 개시제를 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 함유할 수 있다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소 공여체, 내첨형 이형제, 계면활성제, 산화방지제, 폴리머 성분 등을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 재료이다.
임프린트재는 스핀 코터(스핀 코팅 방법) 또는 슬릿 코터(슬릿 코팅 방법)에 의해 기판 상으로 막 형상으로 부여될 수 있다. 임프린트재는 액체 분사 헤드를 사용하여 액적 형상 또는 복수의 액적이 연결되어 형성되는 섬 또는 막 형상으로 기판 상에 부여될 수 있다. 임프린트재의 점도(25℃에서의 점도)는 예를 들어 1 mPa·s(포함) 내지 100 mPa·s(포함)이다.
기판으로서는, 유리, 세라믹, 금속, 반도체, 수지 등이 사용되고, 필요에 따라 기판의 표면에는 기판의 재료와는 상이한 재료로 이루어지는 부재가 형성될 수 있다. 더 구체적으로는, 기판의 예는 실리콘 웨이퍼, 반도체 화합물 웨이퍼, 실리카 유리 등을 포함한다.
임프린트 장치(100)는, 기판(S)을 보유지지 및 구동하는 기판 구동 유닛(SDM), 기판 구동 유닛(SDM)을 지지하는 베이스 프레임(BF), 몰드(M)를 보유지지 및 구동하는 몰드 구동 유닛(MDM), 및 몰드 구동 유닛(MDM)을 지지하는 구조체(ST)를 포함한다. 기판 구동 유닛(SDM)은, 기판(S)을 보유지지하는 기판 척(SC)을 포함하는 기판 스테이지(SS)와, 기판 스테이지(SS)를 구동함으로써 기판(S)을 위치결정하는 기판 위치결정 기구(SA)를 포함한다. 몰드 구동 유닛(MDM)은, 몰드(M)를 보유지지하는 몰드 척(MC), 및 몰드 척(MC)을 구동함으로써 몰드(M)를 위치결정하는 몰드 위치결정 기구(MA)를 포함한다.
기판 구동 유닛(SDM) 및 몰드 구동 유닛(MDM)은, 기판(S)과 몰드(M) 사이의 상대 위치(및 상대 자세)를 조정하도록 기판(S) 및 몰드(M) 중 적어도 하나를 구동하는(이동시키는) 구동 기구(DM)를 형성한다. 구동 기구(DM)에 의한 기판(S)과 몰드(M) 사이의 상대 위치의 조정은 기판 상의 임프린트재(IM)와 몰드(M)를 서로 접촉시키기 위한 구동 및 기판 상의 경화된 임프린트재(IM)로부터 몰드(M)를 분리하기 위한 구동을 포함한다. 구동 기구(DM)에 의한 기판(S)과 몰드(M) 사이의 상대 위치의 조정은 또한 기판(S)과 몰드(M) 사이의 정렬을 포함한다. 기판 구동 유닛(SDM)은 기판(S)을 복수의 축(예를 들어, X축, Y축 및 θZ축의 3축, 바람직하게는 X축, Y축, Z축, θX축, θY축, 및 θZ축의 6축)에서 구동하도록 구성된다. 몰드 구동 유닛(MDM)은, 몰드(M)를 복수의 축(예를 들어, Z축, θX축 및 θY축의 3축, 바람직하게는 X축, Y축, Z축, θX축, θY축, 및 θZ축의 6축)에서 구동하도록 구성된다.
임프린트 장치(100)는 기판 상(샷 영역 상)으로 임프린트재(IM)를 공급(배치 또는 분배)하기 위한 디스펜서(DSP)를 포함한다. 디스펜서(DSP)는 임프린트 장치(100)의 외부 장치로서 배치될 수 있다는 것에 유의한다. 디스펜서(DSP)는, 예를 들어 기판 상에서의 임프린트재(IM)의 배치를 나타내는 적하물 패턴에 따라, 배치가 재현되도록 기판(S)(기판 스테이지(SS))의 구동과 동기화하여 기판(S) 상으로 임프린트재(IM)(그 액적)를 토출한다. 임프린트 장치(100)에서는, 예를 들어 디스펜서(DSP)가 기판 상의 하나의 샷 영역에 임프린트재(IM)를 공급할 때마다 임프린트 처리가 행해진다. 대안적으로, 디스펜서(DSP)가 기판 상의 복수의 샷 영역에 임프린트재(IM)를 공급한 후에, 복수의 샷 영역 각각에 대하여 임프린트 처리가 행해질 수 있다.
임프린트 장치(100)는 경화 유닛(CU), 오프 액시스 스코프(OAS), 정렬 스코프(AS), 포커스 센서(FS), 기판 반송 유닛(STU), 기판 얼라이너(substrate aligner)(PA), 촬상 유닛(IS), 몰드 변형 유닛(MAG), 및 제어 유닛(CNT)을 더 포함한다.
경화 유닛(CU)은, 기판(S) 상의 임프린트재(IM)가 몰드(M)의 패턴 영역(P)에 접촉하는 상태에서 임프린트재(IM)에 경화 에너지(예를 들어, 자외선 등의 광)를 조사함으로써 임프린트재(IM)를 경화시킨다.
오프 액시스 스코프(OAS)는, 기판(S)(그 샷 영역)에 제공된 마크(정렬 마크)(SMK)를 검출함으로써 각 마크(SMK)의 위치, 즉 기판(S)의 위치를 계측한다. 본 실시형태에서는, 오프 액시스 스코프(OAS)는 기판 상에 제공되어 있는 마크(SMK)를 검출하는 제2 검출 유닛으로서 기능할 수 있다.
정렬 스코프(AS)는, 기판(S)에 제공된 마크(SMK)와 몰드(M)(그 패턴 영역(P))에 제공된 마크(정렬 마크)(MMK)를 검출하여 기판(S)(마크(SMK))과 몰드(M)(마크(MMK)) 사이의 상대 위치(위치 어긋남)를 계측한다. 본 실시형태에서는, 정렬 스코프(AS)는 기판 상에 제공되어 있는 마크(SMK)를 검출하는 제2 검출 유닛으로서 기능할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 정렬 스코프(AS)는 기판(S)의 웨이퍼 에지 영역에서의 표면 구조를 검출하는 제1 검출 유닛으로서 기능할 수 있다.
포커스 센서(FS)는, 기판(S)의 표면에 광을 사입사 투광하는 투광계 및 기판(S)의 표면에 의해 반사된 광을 수광하는 수광계를 포함한다. 포커스 센서(FS)는 높이 방향(Z 방향)에서의 기판(S)의 위치를 계측하는 계측 유닛이다. 본 실시형태에서는, 포커스 센서(FS)는 기판(S)의 웨이퍼 에지 영역에서의 표면 구조를 검출하는 제1 검출 유닛으로서 기능할 수 있다.
기판 반송 유닛(STU)은, 각종 반송 기구, 핸드 등을 포함하고, 기판(S)을 기판 보유지지 유닛으로서 기능하는 기판 스테이지(SS)(기판 척(SC))에 반송한다. 기판 얼라이너(PA)는, 기판 반송 유닛(STU)에 제공되고, 기판(S)이 기판 스테이지(SS)에 반송되기 전에 기판(S)의 외형 및 위치를 계측한다. 본 실시형태에서는, 기판 얼라이너(PA)는 기판(S)의 외형을 규정하는 기판(S)의 에지의 위치를 검출하는 제3 검출 유닛으로서 기능한다.
촬상 유닛(IS)은 광학계(도시되지 않음)를 통해서 몰드(M)의 패턴 영역(P)을 포함하는 시야를 촬상한다. 이와 같이, 촬상 유닛(IS)은 기판(S)을 촬상해서 화상을 취득하는 기능을 갖는다. 예를 들어, 접촉 단계에서, 촬상 유닛(IS)은 기판 상의 임프린트재(IM)와 몰드(M)의 패턴 영역(P) 사이의 확장되는 접촉 영역 및 몰드(M)와 기판(S) 사이의 간극에 의해 형성되는 간섭 줄무늬를 촬상한다. 또한, 본 실시형태에서, 촬상 유닛(IS)은 기판(S)의 웨이퍼 에지 영역의 표면 구조를 검출하는 제1 검출 유닛으로서 기능할 수 있다.
몰드 변형 유닛(MAG)은 몰드(M)(패턴 영역(P))를 변형시키는 기능을 갖는다. 본 실시형태에서, 몰드 변형 유닛(MAG)은, 기판 상의 각 샷 영역마다, 샷 영역과 몰드(M)의 패턴 영역(P) 사이의 형상차를 저감시키도록 몰드(M)의 패턴 영역(P)의 형상을 보정한다. 몰드 변형 유닛(MAG)은 몰드(M)에 대하여 패턴 영역(P)에 평행한 방향으로 힘을 가해서 패턴 영역(P)을 변형시킴으로써, 몰드(M)의 패턴 영역(P)의 형상을 보정한다.
제어 유닛(CNT)은, 저장 유닛에 저장된 프로그램에 따라, 임프린트 장치(100)의 각 유닛을 통괄적으로 제어해서 임프린트 장치(100)를 동작시킨다. 본 실시형태에서, 제어 유닛(CNT)은 임프린트 처리 및 임프린트 처리에 관련되는 처리를 제어한다. 제어 유닛(CNT)은, 프로그램이 설치된 범용 또는 전용 정보 처리 장치(컴퓨터)로 형성된다. 제어 유닛(CNT)은 FPGA(Field Programmable Gate Array) 등의 PLD(Programmable Logic Device)에 의해 형성될 수 있다는 것에 유의한다. 또한, 제어 유닛(CNT)은 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)으로 형성될 수 있다.
도 2는 기판 상의 복수의 샷 영역(SR)의 배열의 예를 도시하는 도면이다. 도 2는, 기판(S)의 중심(중심 위치)(SC), 기저 패턴(GP)의 중심(중심 위치)(PC), 및 유효 영역(VA)의 중심(중심 위치)(VC)이 일치하고 있는 이상적인 상태를 나타내고 있다. 기저 패턴(GP)은 기저층 형성 프로세스를 통해서 기판(S)에 이미 형성되어 있는 패턴이며 샷 영역(SR)의 배열을 결정한다. 유효 영역(VA)은, 기저층 형성 프로세스에서 결정되고 임프린트재가 도포(공급)되는 영역, 즉 임프린트재의 패턴이 형성되는 영역이다. 유효 영역(VA)은 주로 기저 패턴(GP)을 형성할 때 감광제(레지스트)의 스핀 코팅에 의해 영향을 받는다.
도 3은, 기판 상의 복수의 샷 영역(SR)의 배열의 다른 예를 도시하며, 기판(S)의 중심(SC) 및 기저 패턴(GP)의 중심(PC)이 서로 어긋나 있는 상태를 나타내고 있다. 이 경우, 기판(S)의 주변부에서의 주변 샷 영역(SRA)은 설계 형상, 즉 도 2에 도시되는 이상적인 상태에서의 주변 샷 영역(SRA)의 형상과는 상이한 형상을 갖는다. 주변 샷 영역(SRA)은, 기판(S)의 에지(연부)에서 절취되는 샷 영역, 즉 몰드(M)의 패턴 영역(P)의 면적보다 면적이 작은 샷 영역이다. 주변 샷 영역(SRA)은 부분 샷 영역이라고도 지칭된다.
도 4는, 기판 상의 복수의 샷 영역(SR)의 배열의 또 다른 예를 도시하는 도면이며, 기판(S)의 중심(SC)과 유효 영역(VA)의 중심(VC)이 서로 어긋나 있는 상태를 나타내고 있다. 이 경우에도, 주변 샷 영역(SRA)은 도 2에 도시되는 이상적인 상태에서의 주변 샷 영역(SRA)의 형상과는 상이한 형상을 갖는다.
도 5는, 기판 상의 복수의 샷 영역(SR)의 배열의 또 다른 예를 도시하는 도면이며, 기판(S)이 설계 형상(본 실시형태에서는, 원 형상)과는 상이한 형상(본 실시형태에서는, 타원 형상)을 갖는 상태를 나타내고 있다. 이 경우에도, 주변 샷 영역(SRA)은 도 2에 도시되는 이상적인 상태에서의 주변 샷 영역(SRA)의 형상과는 상이한 형상을 갖는다.
도 6은, 기판 상의 복수의 샷 영역(SR)의 배열의 또 다른 예를 도시하는 도면이며, 기판(S)의 중심(SC), 기저 패턴(GP)의 중심(PC), 및 유효 영역(VA)의 중심(VC)이 서로 어긋나 있고 기판(S)이 설계 형상과는 상이한 형상을 갖고 있는 상태를 나타내고 있다. 이 경우에도, 주변 샷 영역(SRA)은 도 2에 도시되는 이상적인 상태에서의 주변 샷 영역(SRA)의 형상과는 상이한 형상을 갖는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 이상적인 상태에서는, 기판의 중심(SC), 기저 패턴(GP)의 중심(PC), 및 유효 영역(VA)의 중심(VC)이 일치하고 있다. 한편, 실제의 경우에는, 기판 상에 최초의 기저 패턴(GP)을 형성하는 경우, 기판 상에 기준이 없다. 따라서, 기판 스테이지(SS)의 위치 제어에 기초하여 기판 상에 기저 패턴(GP)을 형성한다. 일반적으로, 기판 스테이지(SS)에 기판(S)을 반송할 때에는, 먼저 기판 얼라이너(PA)에 의해 기판(S)의 외형을 계측하고, 계측 결과로부터 기판(S)의 중심(SC)을 구한다. 그리고, 기판(S)의 중심(SC)이 기판 스테이지(SS)(기판 척(SC))의 중심과 일치하도록, 기판 반송 유닛(STU)을 통해서 기판(S)을 기판 스테이지(SS)에 반송한다. 따라서, 기판(S)의 외형의 계측 정밀도, 설계 형상으로부터의 기판(S)의 외형 형상의 어긋남, 기판 반송 유닛(STU)에 의한 기판(S)의 반송 오차 등의 영향에 의해, 기판(S)의 중심(SC)과 기판 스테이지(SS)의 중심 사이에 어긋남(오차)이 발생한다. 기저 패턴(GP)은 기판 스테이지(SS)의 중심을 기준으로 해서 형성되기 때문에, 기판(S)의 중심(SC)과 기판 스테이지(SS)의 중심 사이의 어긋남은 기판(S)의 중심(SC)과 기저 패턴(GP)의 중심(PC) 사이의 어긋남이 된다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 이는 주변 샷 영역(SRA)의 형상에 영향을 준다.
또한, 기저 패턴(GP)을 형성할 때에 예를 들어 감광제의 스핀 코팅이 행해지는 경우를 생각한다. 이 경우, 기판의 중심(SC)이 감광제의 코팅 중에 회전 중심으로부터 어긋나는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 유효 영역(VR)의 위치가 어긋나며, 유효 영역(VR)의 중심(VC)이 어긋난다. 또한, 코팅 중의 회전 중심의 편심 등의 영향에 의해, 유효 영역(VR)의 형상도 설계 형상으로부터 어긋날 수 있고, 이는 주변 샷 영역(SRA)의 형상에 영향을 준다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(S)의 외형의 설계 형상이 원 형상인 경우에도, 외형은 제조 오차 등에 의해 실제로는 타원 형상이 될 수 있다. 이러한 경우에도, 주변 샷 영역(SRA)의 형상이 영향을 받는다.
이를 방지하기 위해서, 본 실시형태에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 상술한 오차 요인, 즉 기판(S)의 중심(SC), 기저 패턴(GP)의 중심(PC), 유효 영역(VA)의 중심(VC), 유효 영역(VA)의 형상 및 기판(S)의 외형 각각이 오차를 갖는 경우에 유리한 기술을 제공한다. 더 구체적으로는, 상술한 오차 요인이 존재하는 경우에도, 주변 샷 영역(SRA)에 대하여 최적의 적하물 패턴, 즉 주변 샷 영역(SRA)에서의 임프린트재(IM)(그 액적)의 공급 위치를 결정하는 기술을 제공한다.
도 7은, 본 실시형태에서 주변 샷 영역(SRA)에서의 임프린트재(IM)의 공급 위치를 결정하는 처리에 관한 제어 유닛(CNT)의 기능을 도시하는 블록도이다. 제어 유닛(CNT)은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 특정 유닛(102), 제1 결정 유닛(104), 및 제2 결정 유닛(106)을 포함한다. 주변 샷 영역(SRA)에서의 임프린트재(IM)의 공급 위치를 결정하는 처리는, 본 실시형태와 같이 임프린트 장치(100)의 제어 유닛(CNT)에 의해 행해질 수 있거나, 임프린트 장치(100)의 외부의 정보 처리 장치에 의해 행해질 수 있다는 것에 유의한다.
먼저, 기판 스테이지 상의 기판(S)의 웨이퍼 에지 영역에서의 표면 구조를 검출한다. 여기서, 기판(S)의 웨이퍼 에지 영역은 적어도 유효 영역(VA)의 경계를 포함하는 영역이다. 기판(S)의 웨이퍼 에지 영역은 기판(S)의 에지를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 촬상 유닛(IS)은 기판(S)의 웨이퍼 에지 영역에서의 표면 구조를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 촬상 유닛(IS)은, 기판(S)의 웨이퍼 에지 영역을 촬상해서 화상을 취득하며, 화상을 특정 유닛(102)에 입력한다.
이어서, 특정 유닛(102)은 기판(S)의 웨이퍼 에지 영역에서의 표면 구조로부터 유효 영역(VA)을 특정한다. 더 구체적으로는, 특정 유닛(102)은, 촬상 유닛(IS)에 의해 취득된 화상에 대하여 화상 처리를 행하고, 화상에 포함되는 웨이퍼 에지 영역의 화상으로부터 유효 영역(VA)을 특정한다.
이어서, 제1 결정 유닛(104)은, 특정 유닛(102)에 의해 특정된 유효 영역(VA)에 기초하여 주변 샷 영역(SRA)의 형상을 결정한다. 예를 들어, 제1 결정 유닛(104)은, 기판 얼라이너(PA)에 의해 계측된 기판(S)의 외형 및 기판 상의 샷 영역의 배열을 나타내는 샷 정보에 특정 유닛(102)에 의해 특정된 유효 영역(VA)을 적용함으로써 주변 샷 영역(SRA)의 형상을 결정한다.
이어서, 제2 결정 유닛(106)은, 제1 결정 유닛(104)에 의해 결정된 주변 샷 영역(SRA)의 형상에 기초하여 주변 샷 영역(SRA)에서의 임프린트재의 공급 위치를 결정한다. 이때, 제2 결정 유닛(106)은, 기판 상의 임프린트재(IM)에 몰드(M)를 접촉시켰을 때에 임프린트재(IM)가 몰드(M)의 외측 또는 주변 샷 영역(SRA)의 외측으로 돌출하지 않도록, 주변 샷 영역(SRA)에서의 임프린트재(IM)의 공급 위치를 결정한다. 또한, 제2 결정 유닛(106)은, 기판 상의 임프린트재(IM)와 몰드(M)가 서로 접촉하는 상태에서, 몰드(M)의 패턴 영역(P)(오목부)이 임프린트재(IM)로 충분히 충전되도록, 주변 샷 영역(SRA)에서의 임프린트재(IM)의 공급 위치를 결정한다.
도 8의 (a) 내지 (e)를 참조하여, 본 실시형태에서 결정되는 주변 샷 영역(SRA)에서의 임프린트재(IM)의 공급 위치에 대해서 구체적으로 설명한다. 도 8의 (a)는 통상의 샷 영역, 즉 몰드(M)의 패턴 영역(P)의 면적과 동일한 면적을 갖는 샷 영역(FF: Full Field)에서의 임프린트재(IM)의 공급 위치(적하물 패턴)를 도시하는 도면이다. 제2 결정 유닛(106)은, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 주변 샷 영역(SRA)의 형상에 따라 도 8의 (a)에 나타내는 적하물 패턴으로부터 임프린트재(IM)의 공급 위치를 잘라냄으로써 주변 샷 영역(SRA)에서의 임프린트재(IM)의 공급 위치를 결정한다. 도 8의 (c)에 나타내는 바와 같이, 임프린트재(IM)의 충전성을 고려하여, 임프린트재(IM)가 주변 샷 영역(SRA)의 에지까지 배치되도록, 주변 샷 영역(SRA)에서의 임프린트재(IM)의 공급 위치를 결정할 수 있다. 도 8의 (d)에 나타내는 바와 같이, 임프린트재(IM)의 충전성 및 기판(S)의 에지로부터의 거리를 고려하여, 임프린트재(IM)가 주변 샷 영역의 외부까지 배치되도록, 주변 샷 영역(SRA)에서의 임프린트재(IM)의 공급 위치를 결정할 수 있다. 도 8의 (e)에 나타내는 바와 같이, 유효 영역(VA)과 유효 영역(VA)의 외측의 영역 사이의 경계의 단차를 완화하기 위해서, 임프린트재(IM)가 주변 샷 영역(SRA)의 에지에 추가로 배치되도록, 임프린트재(IM)의 공급 위치를 결정할 수 있다.
주변 샷 영역(SRA)의 형상을 결정할 때, 기저 패턴(PG)의 위치, 즉 기저 패턴(PG)의 중심(PC)을 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 특정 유닛(102)은, 정렬 스코프(AS)에 의해 검출된 기판 상의 마크(SMK)로부터, 기판 상에 형성되는 기저 패턴(PG)의 중심(PC)을 특정한다. 그리고, 제1 결정 유닛(104)은, 특정 유닛(102)에 의해 특정된 유효 영역(VA)(그 중심(VC)) 및 기저 패턴(PG)의 중심(PC)에 기초하여, 주변 샷 영역(SRA)의 형상을 결정한다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 기판 상의 유효 영역(VA)(유효 영역(VA)의 중심(VC)) 및 기저 패턴(GP)의 중심(PC)을 특정하고, 그들 사이의 위치 관계로부터, 주변 샷 영역(SRA)의 형상을 결정한다. 주변 샷 영역(SRA)의 형상은 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한 오차 요인(어긋남)을 고려하여 결정되기 때문에, 샷 면적의 정밀도가 보장되어, 샷 면적에 대해 임프린트재(IM)가 과잉이 되거나 부족해지는 경우를 저감시킬 수 있다. 그리고, 이와 같이 하여 결정된 주변 샷 영역(SRA)의 형상에 기초하여, 주변 샷 영역(SRA)에서의 임프린트재(IM)의 공급 위치를 결정한다. 따라서, 주변 샷 영역(SRA)에서도, 임프린트재(IM)가 몰드(M)의 외측 또는 주변 샷 영역(SRA)의 외측으로 돌출하지 않고, 몰드(M)의 패턴 영역(P)(오목부)에 임프린트재(IM)가 충분히 충전된다. 따라서, 임프린트 장치(100)는 기판 상에 형성되는 패턴의 전사 불량의 발생 및 임프린트재(IM)에 의한 기판 스테이지(SS) 또는 기판 반송 유닛(STU)의 오염을 억제할 수 있다.
본 실시형태에서는, 촬상 유닛(IS)은 기판(S)의 웨이퍼 에지 영역에서의 표면 구조를 검출하기 위해 사용되지만, 기판(S)의 높이를 계측하는 포커스 센서(FS)가 기판(S)의 웨이퍼 에지 영역에서의 표면 구조를 검출하기 위해 사용될 수 있다는 것에 유의한다. 상술한 바와 같이, 일반적으로, 유효 영역(VA)과 유효 영역(VA)의 외측의 영역 사이의 경계에는 단차가 형성된다. 따라서, 포커스 센서(FS)에 의해 계측된 기판(S)의 웨이퍼 에지 영역의 높이(높이 부분)로부터 유효 영역(VA)과 유효 영역(VA)의 외측의 영역 사이의 경계의 단차를 특정함으로써, 유효 영역(VA)을 특정할 수 있다.
대안적으로, 기판 상의 마크(SMK)를 검출하는 정렬 스코프(AS)를 사용해서 기판(S)의 웨이퍼 에지 영역에서의 표면 구조를 검출하는 것도 가능하다. 따라서, 기판(S)의 웨이퍼 에지 영역에서의 표면 구조 및 기저 패턴(PG)의 위치의 양쪽 모두를 검출하는데 동일한 검출 유닛, 즉 정렬 스코프(AS)를 사용할 수 있다.
또한, 제1 결정 유닛(104)은, 특정 유닛(102)에 의해 특정된 유효 영역(VA)(그 중심(VC)) 이외에, 기판(S)의 에지의 위치로부터 얻어지는 기판(S)의 외형에도 기초하여, 주변 샷 영역(SRA)의 형상을 결정할 수 있다. 예를 들어, 기판 상의 유효 영역(VA)과 기판(S)의 에지 사이의 거리가 작은 경우에는, 임프린트재(IM)를 공급하는 영역(도포 영역)은 유효 영역(VA)의 경계의 내측에 위치되도록 설정될 수 있다. 기판 상의 유효 영역(VA)과 기판(S)의 에지 사이의 거리가 큰 경우에는, 임프린트재(IM)를 공급하는 영역은 유효 영역(VA)의 경계의 외측에 위치되도록 설정될 수 있다. 이러한 경우에, 기판(S)의 에지의 위치로부터 얻어지는 기판(S)의 외형에도 기초하여, 주변 샷 영역(SRA)의 형상을 결정하는 것이 유용하다. 기판(S)의 에지의 위치는, 예를 들어 촬상 유닛(IS)에 의해 취득된 화상 또는 정렬 스코프(AS)에 의해 검출된 기판(S)의 웨이퍼 에지 영역에서의 표면 구조로부터 취득될 수 있다. 또한, 기판 반송 유닛(STU)에 제공된 기판 얼라이너(PA)에 의해 기판(S)의 에지의 위치(외형)를 얻을 수도 있다.
유효 영역(VA)의 형상(외형)이 타원 형상인 경우에는, 기판(S)의 웨이퍼 에지 영역의 적어도 4개의 위치(4 점)에서의 표면 구조를 검출할 수 있다. 이에 의해, 유효 영역(VA)의 전체 둘레에서의 표면 구조를 검출하는 경우보다 단시간에 유효 영역(VA)을 특정할 수 있다.
임프린트 장치(IMP)를 사용해서 형성한 경화물의 패턴은 각종 물품의 적어도 일부에 영구적으로 또는 각종 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 등의 휘발성 또는 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 행해진 후, 레지스트 마스크는 제거된다.
이어서, 물품의 구체적인 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같이, 절연체 등의 피가공재가 표면에 형성된 실리콘 웨이퍼 등의 기판을 준비한다. 계속해서, 잉크젯법 등에 의해 피가공재의 표면에 임프린트재를 부여한다. 여기서는 임프린트재가 복수의 액적으로서 기판 상에 부여된 상태를 나타낸다.
도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이, 임프린트용 몰드를 그 돌출부 및 홈 패턴이 형성된 측을 기판 상의 임프린트재를 향해 대향시킨다. 도 9의 (c)에 나타내는 바와 같이, 임프린트재가 부여된 기판을 몰드와 접촉시키고, 압력을 가한다. 몰드와 피가공재 사이의 간극에 임프린트재가 충전된다. 이 상태에서, 경화 에너지로서 광을 몰드를 통해서 임프린트재에 조사하면, 임프린트재는 경화된다.
도 9의 (d)에 나타내는 바와 같이, 임프린트재가 경화된 후, 몰드는 기판으로부터 분리된다. 따라서, 임프린트재의 경화물의 패턴이 기판 상에 형성된다. 경화물의 패턴에서, 몰드의 홈이 경화물의 돌출부에 대응하며, 몰드의 돌출부가 경화물의 홈에 대응한다. 즉, 몰드의 돌출부 및 홈 패턴이 임프린트재에 전사된다.
도 9의 (e)에 도시되는 바와 같이, 경화물의 패턴을 내에칭 마스크로서 사용해서 에칭을 행하면, 피가공재의 표면 중 경화물이 없거나 얇게 잔존하는 부분이 제거되어 홈을 형성한다. 도 9의 (f)에 나타내는 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거하면, 피가공재의 표면에 홈이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 여기에서는, 경화물의 패턴을 제거했지만, 패턴을 가공 후에도 제거하지 않고 예를 들어 반도체 소자 등에 포함되는 층간 절연용 막, 즉 물품의 구성 부재로서 이용할 수 있다.
발명은 예시적인 실시형태를 참고하여 설명했지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 다음의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 몰드를 사용해서 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며, 상기 장치는
    상기 기판의 웨이퍼 에지 영역에서의 표면 구조를 검출하도록 구성되는 제1 검출 유닛;
    상기 제1 검출 유닛에 의해 검출된 상기 표면 구조로부터, 상기 임프린트재의 상기 패턴이 형성되는 유효 영역을 특정하도록 구성되는 특정 유닛;
    상기 특정 유닛에 의해 특정된 상기 유효 영역에 기초하여, 상기 몰드의 패턴 영역의 면적보다 면적이 작은 주변 샷 영역의 형상을 결정하도록 구성되는 제1 결정 유닛; 및
    상기 제1 결정 유닛에 의해 결정된 상기 형상에 기초하여, 상기 주변 샷 영역에서의 상기 임프린트재의 공급 위치를 결정하도록 구성되는 제2 결정 유닛을 포함하는 임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 제공되어 있는 마크를 검출하도록 구성되는 제2 검출 유닛을 더 포함하고,
    상기 특정 유닛은, 상기 제2 검출 유닛에 의해 검출된 상기 마크로부터, 상기 기판 상에 형성되어 있는 기저 패턴의 위치를 특정하며,
    상기 제1 결정 유닛은, 상기 특정 유닛에 의해 특정된 상기 기저 패턴의 상기 위치에도 기초하여, 상기 주변 샷 영역의 상기 형상을 결정하는 임프린트 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 상기 웨이퍼 에지 영역은 상기 기판의 에지를 포함하며,
    상기 제1 결정 유닛은 상기 기판의 상기 에지의 위치로부터 얻어지는 상기 기판의 외형에도 기초하여 상기 주변 샷 영역의 상기 형상을 결정하는 임프린트 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판을 보유지지하도록 구성되는 기판 보유지지 유닛;
    상기 기판을 상기 기판 보유지지 유닛에 반송하도록 구성되는 기판 반송 유닛; 및
    상기 기판 반송 유닛에 제공되고, 상기 기판의 에지의 위치를 검출하도록 구성되는 제3 검출 유닛을 더 포함하며,
    상기 제1 결정 유닛은 상기 제3 검출 유닛에 의해 검출된 상기 기판의 상기 에지의 상기 위치로부터 얻어지는 상기 기판의 외형에도 기초하여 상기 주변 샷 영역의 상기 형상을 결정하는 임프린트 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 결정 유닛은, 상기 몰드를 상기 기판 상의 상기 임프린트재와 접촉시킬 때 상기 임프린트재가 상기 몰드의 외측 또는 상기 주변 샷 영역의 외측으로 돌출하지 않도록 상기 주변 샷 영역에서의 상기 임프린트재의 상기 공급 위치를 결정하는 임프린트 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 검출 유닛은 상기 기판을 촬상하여 화상을 취득하도록 구성되는 촬상 유닛을 포함하며,
    상기 특정 유닛은 상기 촬상 유닛에 의해 취득된 상기 화상에 포함되는 상기 주변 영역의 화상으로부터 상기 유효 영역을 특정하는 임프린트 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 검출 유닛은 상기 기판의 높이를 계측하도록 구성되는 계측 유닛을 포함하며,
    상기 특정 유닛은 상기 계측 유닛에 의해 계측된 상기 주변 영역의 높이로부터 상기 유효 영역을 특정하는 임프린트 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유효 영역은 타원 형상을 가지며,
    상기 제1 검출 유닛은 상기 기판의 상기 웨이퍼 에지 영역의 적어도 4개의 위치에서의 상기 표면 구조를 검출하는 임프린트 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제1 검출 유닛 및 상기 제2 검출 유닛은 동일한 검출 유닛인 임프린트 장치.
  10. 물품 제조 방법이며,
    제1항에서 규정된 임프린트 장치를 사용해서 기판 상에 패턴을 형성하는 단계;
    상기 형성하는 단계에서 상기 패턴이 형성된 상기 기판을 가공하는 단계; 및
    가공된 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 단계를 포함하는 물품 제조 방법.
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