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KR102489776B1 - 임프린트 장치, 평탄화층 형성 장치, 형성 장치, 제어 방법 및, 물품 제조 방법 - Google Patents

임프린트 장치, 평탄화층 형성 장치, 형성 장치, 제어 방법 및, 물품 제조 방법 Download PDF

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KR102489776B1
KR102489776B1 KR1020190017599A KR20190017599A KR102489776B1 KR 102489776 B1 KR102489776 B1 KR 102489776B1 KR 1020190017599 A KR1020190017599 A KR 1020190017599A KR 20190017599 A KR20190017599 A KR 20190017599A KR 102489776 B1 KR102489776 B1 KR 102489776B1
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신이치 히라노
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

몰드와 기판 상의 임프린트재를 서로 접촉시키고 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 행하는 임프린트 장치가 제공된다. 상기 장치는 임프린트재의 공급 패턴에 따라 기판 상에 임프린트재를 공급하도록 구성되는 공급부, 및 공급부를 제어하도록 구성되는 제어부를 포함하며, 제어부는 몰드의 복수의 위치 각각에서 몰드와 임프린트재가 서로 접촉하는 타이밍으로서의 접촉 타이밍을 취득하며, 취득된 접촉 타이밍에 기초하여 공급 패턴을 결정한다.

Description

임프린트 장치, 평탄화층 형성 장치, 형성 장치, 제어 방법 및, 물품 제조 방법{IMPRINT APPARATUS, PLANARIZED LAYER FORMING APPARATUS, FORMING APPARATUS, CONTROL METHOD, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은 임프린트 장치, 평탄화층 형성 장치, 형성 장치, 제어 방법 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.
자기 저장 매체나 반도체 디바이스 등의 물품을 제조하기 위한 형성 장치(특히 리소그래피 장치) 중 하나로서 임프린트 장치가 실용화되고 있다. 임프린트 장치는, 패턴이 형성된 몰드를 기판 상의 임프린트재와 접촉시키고, 몰드가 임프린트재와 접촉된 상태에서 임프린트재를 경화시킨다. 그 후, 경화된 임프린트재로부터 몰드를 분리함으로써, 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성한다.
디바이스 제조 공정은, 패턴이 형성된 기판을 에칭하는 단계를 포함한다. 이때, 기판 상에 형성된 패턴의 잔류층 두께가 기판의 전체면에서 균일하지 않으면, 잔류층을 제거함으로써 얻어지는 패턴의 형상(예를 들어, 선 폭)이 불균일해질 수 있다. 이 때문에, 잔류층 두께를 균일하게 하기 위한 다양한 종류의 기술이 제안되어 있다.
일본 특허 공개 공보 제2007-296783호는, 몰드를 기판의 샷 영역 상의 임프린트재와 접촉시킬 때의 몰드와 기판 사이의 거리 분포(갭 거리 분포)를 산출하고, 몰드와 임프린트재 사이의 거리가 균일해지도록 임프린트재의 도포량 분포를 결정하는 방법을 기재하고 있다. 특히, 일본 특허 공개 공보 제2007-296783호는, 몰드와 임프린트재 사이의 거리를 균일하게 하기 위해서, 갭 거리가 큰 부분에는 임프린트재의 공급량을 증가시키는 기술을 기재하고 있다.
근년에는, 복수의 샷 영역을 일괄적으로 임프린트하는 멀티-에어리어 임프린트 처리가 개발되고 있다. 복수의 샷 영역을 일괄적으로 임프린트할 경우에는, 몰드와 기판 사이의 접촉 면적이 커지기 때문에, 기판 상의 하지층 패턴의 요철 부분뿐만 아니라, 기판 자체의 요철 부분도 무시할 수 없다. 검토에 의하면, 기판이 몰드에 접촉하는 타이밍이 빠른 영역에서, 임프린트재가 주변 부분으로 유동하고, 잔류층 두께가 작아진다. 기판이 몰드에 접촉하는 타이밍이 더 늦은 영역에서, 임프린트재는 주변 영역으로부터 유동되고, 잔류층 두께가 커진다. 이로 인해, 복수의 샷 영역을 일괄적으로 임프린트하는 경우에는 잔류층 두께가 불균일해질 수 있다.
본 발명은 잔류층 두께의 균일성에 있어서 유리한 임프린트 장치를 제공한다.
본 발명은 그 일 양태에서 몰드와 기판 상의 임프린트재를 서로 접촉시키고 상기 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 행하는 임프린트 장치로서, 상기 임프린트재의 공급 패턴에 따라 상기 기판 상에 상기 임프린트재를 공급하도록 구성되는 공급부, 및 상기 공급부를 제어하도록 구성되는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 몰드의 복수의 위치 각각에서 상기 몰드와 상기 임프린트재가 서로 접촉하는 타이밍으로서의 접촉 타이밍을 취득하며, 취득된 상기 접촉 타이밍에 기초하여 상기 공급 패턴을 결정하는 임프린트 장치를 제공한다.
본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참고한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 실시형태에 따른 임프린트 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 임프린트 처리를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 임프린트재 공급부의 토출 헤드와 토출구의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 4는 임프린트 장치의 제어부의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 5는 샷 레이아웃의 예를 도시하는 도면이다.
도 6은 샷 레이아웃의 예를 도시하는 도면이다.
도 7은 몰드의 예를 도시하는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 임프린트 장치의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 9a 및 도 9b는 임프린트재의 배치예를 도시하는 도면이다.
도 10은 몰드와 기판의 높이 방향의 분포를 설명하는 도면이다.
도 11은 기판의 전체면의 각 위치에서의 높이 표현 형식을 설명하는 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 배치된 액적량의 보정의 예를 도시하는 도면이다.
도 13은 실시형태에 따른 평탄화층 형성 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 14a 및 도 14b는 평탄화층 형성 장치의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 15a 내지 도 15d는 종래의 평탄화층 형성 장치에 의한 처리를 설명하는 도면이다.
도 16a 내지 도 16c는 실시형태에 따른 평탄화층 형성 장치에 의한 처리를 설명하는 도면이다.
도 17은 레지스트 공급 패턴 생성부의 기능 구성을 도시하는 블록도이다.
도 18은 패턴 형성 시스템의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 19는 실시형태에 따른 물품 제조 방법을 설명하는 도면이다.
본 발명의 다양한 예시적인 실시형태, 특징 및 양태를 도면을 참고하여 이하에서 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시형태를 첨부의 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하의 실시형태는 본 발명의 구체적인 실시예에 지나지 않으며, 본 발명은 이하의 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 실시형태에서 설명되는 특징의 조합 모두가 본 발명의 문제를 해결하기 위해서 필수적인 것은 아니다.
형성 장치는, 몰드를 사용해서 기판 상에 경화성 조성물의 경화물을 형성하는 장치이다. 일례로서, 형성 장치는, 패턴을 갖는 몰드를 사용하여, 기판 상의 경화성 조성물(임프린트재)에 몰드의 패턴을 전사하는 임프린트 장치로서 구현된다. 이 임프린트 장치는 제1 실시형태로서 나타난다. 또한, 형성 장치는, 패턴이 없는 몰드(즉, 평탄한 몰드)를 사용하여, 기판 상에 경화성 조성물의 평탄화층을 형성하는 평탄화층 형성 장치로서 구현되기도 한다. 이 평탄화층 형성 장치는 제2 실시형태로서 나타난다.
<제1 실시형태>
이제, 실시형태에 따른 임프린트 장치의 개요에 대해서 설명한다. 임프린트 장치는, 기판 상에 공급된 임프린트재를 몰드와 접촉시키고, 임프린트재에 경화용 에너지를 부여하며, 몰드의 요철 패턴이 전사된 경화물의 패턴을 형성하는 장치이다.
임프린트재로서는, 경화용 에너지를 받는 것에 의해 경화되는 경화성 조성물(미경화 상태의 수지라고도 칭함)이 사용된다. 경화용 에너지의 예는 전자기파, 열 등이 있다. 전자기파는, 예를 들어 10 nm(포함) 내지 1 mm(포함)의 파장 범위로부터 선택된 광이다. 전자기파의 예는 적외선, 가시광선, 및 자외선일 수 있다. 경화성 조성물은 광의 조사 또는 가열에 의해 경화되는 조성물일 수 있다. 이들 조성물 중, 광의 조사에 의해 경화되는 광경화성 조성물은, 적어도 중합성 화합물과 광중합 개시제를 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 더 함유해도 된다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소 공여체, 내부 이형제, 계면활성제, 산화방지제, 및 폴리머 성분을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료이다. 임프린트재는, 임프린트재 공급부에 의해, 액적의 형태, 혹은 복수의 액적이 연결되어 얻어지는 섬 또는 막의 형태로 기판 상에 배치될 수 있다. 임프린트재의 점도(25℃에서의 점도)는, 예를 들어 1 mPa·s(포함) 내지 100 mPa·s(포함)이다. 기판 재료의 예는, 유리, 세라믹, 금속, 반도체, 수지 등일 수 있다. 필요에 따라, 기판의 표면에, 기판과 다른 재료로 이루어지는 부재가 형성되어도 된다. 기판의 예는 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 및 석영 유리이다.
도 1은, 본 실시형태에 따른 임프린트 장치(100)의 구성을 도시하는 개략도이다. 임프린트 장치(100)는, 기판 상의 임프린트재를 몰드와 접촉시키고 상기 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 행한다. 임프린트 장치(100)에 의한 임프린트 처리는, 기판(1)의 표면 상에 임프린트재를 공급하고, 이 임프린트재에 몰드(18)를 접촉시킨 상태에서 임프린트재를 경화시키는 처리를 포함한다. 본 실시형태에서, 임프린트 장치(100)는, 임프린트재 경화 방법으로서, 자외선(UV 광)의 조사에 의해 임프린트재를 경화시키는 광경화법을 채용한다. 따라서, 임프린트 장치(100)는, 기판(1) 상의 임프린트재와 몰드(18)(몰드의 패턴면)를 서로 접촉시킨 상태에서 임프린트재에 자외선을 조사해서 임프린트재를 경화시킴으로써, 기판(1) 상에 임프린트재의 패턴을 형성한다. 임프린트 장치(100)는, 다른 파장 영역의 광 조사에 의해 임프린트재를 경화시키거나, 열 등의 다른 에너지에 의해 임프린트재를 경화시키는 열경화법을 채용해도 된다는 것에 유의한다. 이하의 설명에서는, 임프린트재가 공급되는 기판의 표면을 따르는 평면 내에서 서로 직교하는 방향을 X축 및 Y축으로 규정하고, X축 및 Y축에 수직인 방향(예를 들어, 임프린트재에 입사하는 자외선의 광축에 평행한 방향)을 Z축으로서 규정한다.
임프린트 장치(100)는, 임프린트 환경을 미리정해진 온도 및 미리정해진 습도로 유지하고, 이물의 침입을 방지하기 위한 챔버(200)를 포함한다. 또한, 임프린트 장치(100)는, 측정 디바이스(4), 측정 디바이스(6), 기판 스테이지(7), 브리지 구조체(8), 측정 디바이스(9), 경화용 광원(11), 얼라인먼트 측정 디바이스(12), 하프 미러(13), 배기 덕트(14), 연결 부재(15) 및 몰드 헤드(16)를 포함한다. 임프린트 장치(100)는, 공기 스프링(19), 베이스(20), 가스 공급부(21), 홀더(22), 임프린트재 공급부(23), 오프-액시스 스코프(24), 압력 센서(25), 검출부(26), 제어부(400) 및 유저 인터페이스(34)를 더 포함한다. 제어부(400)는, 네트워크(301)를 통하여 관리 컴퓨터(300)에 접속된다.
몰드 헤드(16)는, 몰드(18)를 보유지지하는 몰드 척(17)을 포함한다. 몰드(18)의 패턴 영역(P)에는, 기판(1)에 형성해야 할 패턴에 대응하는 요철 패턴이 형성된다.
검출부(26)는, 유저가 기판 상의 임프린트재와 몰드(18) 사이의 접촉 상태, 기판 상의 임프린트재의 몰드(18)에의 충전 상태, 및 기판 상의 임프린트재로부터의 몰드(18)의 분리 상태를 화상 정보로서 관찰할 수 있도록 한다. 또한, 기판 스테이지(7)를 이동시킴으로써, 기판의 주변부와 기판 척 사이의 위치 관계를 관찰할 수 있다.
몰드 척(17)은, 예를 들어 진공 흡착에 의해 몰드(18)를 보유지지한다. 몰드 척(17)은, 몰드 척(17)으로부터의 몰드(18)의 낙하를 방지하는 구조를 갖는다. 본 실시형태에 따르면, 몰드 척(17)은 몰드 헤드(16)에 견고하게 결합된다. 몰드 헤드(16)는, 몰드 헤드(16)가 브리지 구조체(8)를 기준으로 하여, 3축 방향, 즉 적어도 Z축 방향, X축 둘레의 회전 방향인 ωX 방향 및 Y축 둘레의 회전 방향인 ωY 방향으로 이동할 수 있게 하는 기구를 포함한다. 몰드 헤드(16)는, 연결 부재(15)를 통하여 브리지 구조체(8)에 결합되며, 브리지 구조체(8)에 의해 지지된다. 또한, 얼라인먼트 측정 디바이스(12)도 브리지 구조체(8)에 의해 지지된다.
얼라인먼트 측정 디바이스(12)는, 몰드(18)와 기판(1)의 정렬을 위한 얼라인먼트 측정을 행한다. 본 실시형태에 따르면, 얼라인먼트 측정 디바이스(12)는, 몰드(18)의 마크 및 기판 스테이지(7) 또는 기판(1)에 형성된 마크를 검출해서 얼라인먼트 신호를 생성하는 얼라인먼트 검출계를 포함한다. 얼라인먼트 측정 디바이스(12)는, 카메라를 포함하고 있어도 되고, 검출부(26)에서와 같이 자외선의 조사에 의한 기판(1) 상의 임프린트재의 경화 상태(임프린트 상태)를 관찰하는 기능을 갖고 있어도 된다. 이 경우, 얼라인먼트 측정 디바이스(12)는, 임프린트재의 경화 상태 이외에, 임프린트재와 몰드(18) 사이의 접촉 상태, 임프린트재의 몰드(18)에의 충전 상태, 및 임프린트재로부터의 몰드(18)의 분리 상태도 유저가 관찰할 수 있도록 한다. 연결 부재(15)의 상방에는, 하프 미러(13)가 배치된다. 경화용 광원(11)으로부터의 광은, 하프 미러(13)에 의해 반사되어, 몰드(18)를 투과하며, 이 광은 기판(1) 상의 임프린트재에 조사된다. 기판(1) 상의 임프린트재는, 경화용 광원(11)로부터의 광의 조사에 의해 경화된다.
브리지 구조체(8)는, 바닥으로부터의 진동을 절연하기 위한 공기 스프링(19)을 통해 베이스(20)에 의해 지지된다. 공기 스프링(19)은, 액티브 방진 기능으로서 작용하는 리소그래피 장치로서 일반적으로 채용되는 구조를 갖는다. 예를 들어, 공기 스프링(19)은, 브리지 구조체(8) 및 베이스(20) 각각에 배치된 XYZ 상대 위치 측정 디바이스 센서, XYZ 구동용 리니어 모터, 공기 스프링의 내부 에어 용량을 제어하는 서보 밸브 등을 포함한다. 브리지 구조체(8)에는, 홀더(22)를 통해 임프린트재 공급부(23)(디스펜서)가 부착된다. 임프린트재 공급부(23)는, 기판(1)에 임프린트재를 공급(도포)하기 위한 노즐과 임프린트재의 공급 타이밍 및 공급량을 제어하는 공급 제어부를 포함할 수 있다. 임프린트재 공급부(23)는, 예를 들어 임프린트재의 액적을 선 형태로 기판(1)에 공급한다. 임프린트재 공급부(23)로부터 임프린트재를 기판(1)에 공급하면서 기판 스테이지(7)(즉, 기판(1))를 이동시킴으로써, 기판(1) 상의 직사각형 형상 등의 임의의 형상을 갖는 영역에 임프린트재를 도포할 수 있다.
기판(1)은 본 실시형태에서는 원 형상을 갖는다. 33 mm×26 mm의 크기를 갖는 1개의 샷 영역에 복수의 칩이 형성될 수 있다.
임프린트 장치(100)를 사용하는 프로세스에서는, 기판(1)의 상면 상에 형성되는 요철 패턴의 오목부에 층이 남는다. 이 층은 잔류층이라고 불린다. 잔류층은 에칭에 의해 제거되어야 한다. 잔류층 두께는, RLT(Residual Layer Thickness)라고 불린다. 필요한 RLT에 상당하는 두께를 갖는 층이 샷 영역에 형성되어 있지 않을 경우에는, 에칭에 의해 기판(1)을 리세스한다. 본 실시형태에 따르면, 임프린트재 공급부(23)에 의한 임프린트재의 토출과 기판 스테이지(7)의 이동을 조합함으로써, 기판(1)의 적절한 영역이 임프린트재로 도포된다.
기판 스테이지(7)는, 기판 척을 포함하며, 기판 척은 기판(1)을 보유지지한다. 기판 스테이지(7)는, X, Y, Z, ωX, ωY 및 ωZ의 6축 방향으로 이동하는 것을 가능하게 하는 기구를 포함한다. 본 실시형태에 따르면, 기판 스테이지(7)는, X 방향 이동 기구를 포함하는 X 슬라이더(3) 및 Y 방향 이동 기구를 포함하는 Y 슬라이더(5)를 통하여 브리지 구조체(8)에 의해 지지된다. X 슬라이더(3)에는, X 슬라이더(3)와 Y 슬라이더(5) 사이의 상대 위치를 측정하는 측정 디바이스(4)가 배치된다. Y 슬라이더(5)에는, Y 슬라이더(5)와 브리지 구조체(8) 사이의 상대 위치를 측정하는 측정 디바이스(6)가 배치된다. 측정 디바이스(4 및 6)는, 브리지 구조체(8)를 기준으로 하여, 기판 스테이지(7)의 위치를 측정한다. 측정 디바이스(4 및 6) 각각은, 인코더(리니어 인코더)로 형성된다.
기판 스테이지(7)와 브리지 구조체(8) 사이의 Z 방향 거리는, 브리지 구조체(8), X 슬라이더(3) 및 Y 슬라이더(5)에 의해 결정된다. X 슬라이더(3) 및 Y 슬라이더(5) 각각의 Z 방향 및 틸트 방향의 강성을 약 10 nm/N로 높게 유지함으로써, 기판 스테이지(7)와 브리지 구조체(8) 사이의 Z 방향 임프린트 동작의 변동을 수십 nm의 변동으로 억제할 수 있다.
측정 디바이스(9)는, 브리지 구조체(8)에 배치되고, 본 실시형태에서는 간섭계로 형성된다. 측정 디바이스(9)는, 기판 스테이지(7)를 향해서 측정광(10)을 사출하고, 기판 스테이지(7)의 단부면에 배치된 간섭계 미러에 의해 반사된 측정광(10)을 검출함으로써, 기판 스테이지(7)의 위치를 측정한다. 측정 디바이스(9)는, 기판 스테이지(7)의 기판(1) 보유지지 면에 대하여 측정 디바이스(4 및 6)보다 가까운 위치에서 기판 스테이지(7)의 위치를 측정한다. 도 1에서는, 측정 디바이스(9)로부터 기판 스테이지(7)에 사출되는 하나의 측정광(10)만이 도시되어 있지만, 측정 디바이스(9)는 적어도 기판 스테이지(7)의 XY 위치, 회전량 및 틸트량을 측정하도록 배치된다.
가스 공급부(21)는, 몰드(18)의 패턴에의 임프린트재의 충전성을 향상시키기 위해서, 몰드(18) 근방의 부분, 더 구체적으로는 몰드(18)와 기판(1) 사이의 공간에 충전용 가스를 공급한다. 충전용 가스는, 몰드(18)와 임프린트재 사이에 삽입된 충전용 가스(기포)를 신속하게 저감시켜, 몰드(18)의 패턴에의 임프린트재의 충전을 촉진시키기 위해서, 투과성 가스 또는 응축성 가스 중 적어도 하나를 포함한다. 이 경우, 투과성 가스는, 몰드(18)에 대하여 높은 투과성을 갖고, 기판(1) 상의 임프린트재에 몰드(18)를 접촉시켰을 때에 몰드(18)를 투과하는 가스이다. 응축성 가스는, 기판(1) 상의 임프린트재에 몰드(18)를 접촉시켰을 때에 액화(즉, 응축)하는 가스이다.
오프-액시스 스코프(24)는, 몰드(18)를 통하지 않고, 기판 스테이지(7)에 배치된 기준 플레이트에 형성된 기준 마크 및 얼라인먼트 마크를 검출한다. 또한, 오프-액시스 스코프(24)는, 기판(1)(기판(1)의 각 샷 영역)에 형성된 얼라인먼트 마크를 검출할 수도 있다. 또한, 오프-액시스 스코프(24)는, 기판의 각 영역의 높이를 측정할 수 있다. 압력 센서(25)는, 본 실시형태에 따르면, 기판 스테이지(7)에 배치되고, 몰드(18)를 기판(1) 상의 임프린트재에 접촉시킴으로써 기판 스테이지(7)에 작용하는 압력을 검출한다. 압력 센서(25)는, 기판 스테이지(7)에 작용하는 압력을 검출함으로써, 몰드(18)와 기판(1) 상의 임프린트재 사이의 접촉 상태를 검출하는 센서로서 기능한다. 압력 센서(25)는, 몰드 헤드(16)에 배치되어도 되고, 몰드 헤드(16) 및 기판 스테이지(7) 중 적어도 하나에 배치되어도 된다.
제어부(400)는, CPU, 메모리 등을 포함하고, 임프린트 장치(100)의 동작을 제어한다. 제어부(400)는, 본 실시형태에서는, 임프린트 처리 및 임프린트 처리와 관련되는 처리를 제어하며, 임프린트재의 공급 패턴을 포함하는 액적 배열 레시피를 생성한다. 제어부(400)의 상세에 대해서는 후술한다.
가스 공급부(21)로부터 공급되는 충전용 가스의 굴절률은 공기의 굴절률과 크게 상이하기 때문에, 측정 디바이스(4 및 6)가 충전용 가스에 노출되면(즉, 측정 디바이스(4 및 6) 각각의 측정 광로에 충전용 가스가 누설되면), 측정 디바이스(4 및 6)의 측정값(측정 결과)이 변동한다. 이러한 문제는, 특히 측정 광로 길이가 긴 간섭계에 대하여 현저하다. 기판 스테이지(7)의 위치를 제어할 때에 하이 게인이 얻어지기 때문에, 서보 에러가 발생한다. 측정 광로 길이가 짧은 인코더이어도, 나노미터 오더의 측정 정밀도가 요구되는 임프린트 장치에서는, 그 영향을 무시할 수 없다. 인코더의 측정 광로 길이는 간섭계의 측정 광로 길이보다 짧기 때문에, 인코더의 영향은 간섭계보다 영향은 경미하다는 것에 유의한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 가스 공급부(21)(공급부(21)의 충전용 가스의 공급구)로부터 측정 디바이스(4 및 6) 각각까지의 거리를 충분히 확보할 수 있고, 측정 디바이스(4 및 6) 각각을 인코더로 형성한다. 따라서, 측정 디바이스(4 및 6) 각각은, 충전용 가스에 의한 측정값의 변동의 영향을 거의 받지 않도록 배치되기 때문에, 서보 에러는 거의 발생할 수 없다.
가스 공급부(21)는, 상술한 바와 같이, 임프린트 처리를 행하고 있는 동안에, 몰드(18)와 기판(1) 사이의 공간에 충전용 가스를 공급한다. 몰드(18)와 기판(1) 사이에 공급된 충전용 가스는, 몰드 헤드(16)의 상부로부터 배기 덕트(14)를 통해서 흡인되고, 임프린트 장치(100)의 외부로 배출된다. 또한, 몰드(18)와 기판(1) 사이에 공급된 충전용 가스는 임프린트 장치(100)의 외부로 배출되지 않고, 가스 회수 기구(도시하지 않음)에 의해 회수되어도 된다.
도 2a 내지 도 2d는 임프린트 처리를 개략적으로 도시한다. 도 2a는, 임프린트재 공급부(23)에 의해 임프린트재(27a)가 공급된 기판(1)의 샷 영역에 몰드(18)의 패턴 영역(P)이 접촉하기 전의 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서, 몰드 헤드(16)를 하강시킴으로써, 몰드(18)의 패턴 영역(P)이 기판(1)의 샷 영역 상의 임프린트재와 접촉한다. 도 2b는, 몰드(18)의 패턴 영역(P)이 기판(1)의 샷 영역 상의 임프린트재와 접촉한 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서, 경화용 광원(11)으로부터의 광이 기판(1)의 샷 영역 상의 임프린트재에 조사됨으로써, 임프린트재(27b)가 경화된다. 도 2c는, 몰드 헤드(16)를 상승시킴으로써, 기판(1)의 샷 영역 상에 경화된 임프린트재로부터 몰드(18)가 분리되는 상태를 나타내고 있다. 이에 의해, 기판(1)의 샷 영역에는, 몰드(18)의 패턴 영역(P)의 패턴에 대응하는 임프린트재 패턴(27c)이 남는다. 도 2d는, 몰드(18)의 패턴 영역(P)의 패턴과 경화된 임프린트재를 나타낸다. 몰드(18)의 패턴은, 기판에 형성할 볼록 패턴에 대응하는 오목 형성 패턴(28), 및 기판에 형성할 오목 패턴을 위한 볼록 패턴(36)을 갖는다. 도 2d에서, 참조 부호 Pd는 패턴 깊이를 나타내며, RLT는 잔류층 두께를 나타낸다.
도 3은, 임프린트재 공급부(23)의 토출 헤드(32)와 복수의 토출구(33)의 구성예를 나타내고 있다. 복수의 토출구(33) 사이의 배치 간격을 좁게 하면, 몰드(18)의 오목 패턴 내에의 임프린트재의 충전에 요하는 시간이 짧아질 수 있다. 그러나, 배치 간격이 지나치게 짧으면, 토출 헤드(32)의 제조가 곤란해지고, 인접한 토출구로부터 토출된 임프린트재 액적이 서로 간섭할 수 있다. 복수의 임프린트재 액적이 서로 간섭하면, 이들 액적은 서로 연결되어 위치가 어긋난다. 복수의 토출구(33)는 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 도 3의 예에서는, 복수의 토출구(33)는 2줄로 배열된다. 이 경우, 각 열의 시프트 간격(중심 거리)은 L1로서 설정되며, 행 사이의 거리(중심 거리)는 L2로서 설정된다. L1 및 L2는 복수의 토출구(33)의 배치 정보로서 사용된다.
도 4는, 제어부(400)의 구성예를 도시하는 블록도이다. 몰드 데이터 취득부(401)는, 작은 영역으로 분할된 몰드 패턴 조밀도 및 그들의 패턴 방향을 포함하는 몰드 데이터를 취득한다. 몰드 데이터는, 몰드 패턴의 설계 정보 또는 설계 정보로부터 변환된 정보를 포함할 수 있다. 형상 취득부(402)는, 도 7에서의 몰드(18)의 패턴이 형성되어 있는 메사(M)가 임프린트재에 접촉할 때에 취득되는 형상 정보를 취득한다. 메사(M)는 평탄하게 설계되지만, 보유지지된 몰드(18)를 그 상부로부터 양압을 가하여 변형시킴으로써 임프린트재에 접촉시켜도 된다. 형상 정보는 이 상태의 형상을 나타낸다. 평탄도 취득부(403)는, 기판의 평탄도(웨이퍼 평탄도)의 정보(평탄도 정보)를 취득한다. 평탄도 정보는 기판 상의 각 위치의 높이를 나타내는 정보일 수 있다. 이 평탄도 정보는, 외부 측정 장치로부터의 측정 결과로부터 취득될 수 있다. 혹은, 예를 들어 오프-액시스 스코프(24)를 높이 측정 디바이스로서 기능시킬 수 있고, 평탄도 정보는 기판의 전체면의 높이 측정 결과로부터 취득될 수 있거나, 평탄도 정보는 기판의 설계된 평탄도를 나타내는 정보일 수 있다. 기판 상에 하지층이 형성되어 있는 경우에는, 기판의 평탄도 정보는 기판 상에 형성된 하지층의 평탄도 정보일 수 있다는 것에 유의한다.
제어부(400)는, 기판의 평탄도 정보에 기초하여, 몰드의 복수의 위치 각각에 대해서 몰드와 임프린트재가 서로 접촉하는 타이밍인 접촉 타이밍을 취득한다. 예를 들어, 예측부(406)는, 형상 취득부(402)로부터 취득된 형상 정보와, 평탄도 취득부(403)로부터 취득된 평탄도 정보에 기초하여, 기판 상의 패턴의 각 영역의 임프린트재와 메사가 서로 접촉하는 타이밍을 예측함으로써, 접촉 타이밍을 취득한다. 드롭 패턴 생성부(407)는, 예측부(406)에 의해 예측된 타이밍 정보와 몰드 데이터 취득부(401)로부터 취득된 몰드 데이터에 기초하여, 임프린트재의 공급 패턴(드롭 패턴)을 생성한다. 드롭 패턴 생성부(407)는, 예측부(406)에 의해 산출된 타이밍 정보 및 몰드 데이터 취득부(401)에 의해 취득된 몰드 데이터 이외에, 특정 잔류층 두께 및 디스펜서 종별 정보에도 기초하여, 임프린트재 공급 패턴을 생성해도 된다. 평탄도 취득부(403)에 의해 취득되는 요철량에 비해 형상 취득부(402)에 의해 취득되는 요철량이 무시할 수 있는 정도로 작은 경우, 예측부(406)는 평탄도 취득부(403)에 의해 취득된 평탄도 정보만의 값을 접촉 타이밍 예측값으로서 설정해도 된다.
즉, 본 실시형태에서의 "접촉 타이밍의 취득"은, 제어부(400)의 외부로부터 직접적으로 접촉 타이밍을 취득하는 형태와, 기판 평탄도 정보 및 플레이트 형상 정보를 취득하고, 제어부의 내부에서 접촉 타이밍을 산출함으로써 접촉 타이밍을 취득하는 형태를 포함할 수 있다.
주 제어부(408)는, 예를 들어 기판(1)의 반송, 기판(1)에의 임프린트재의 공급 및 얼라인먼트, 임프린트재의 경화, 및 몰드(18)의 구동 등의 임프린트 장치(100)의 동작 모두를 제어한다. 또한, 주 제어부(408)는, 유저 인터페이스(34)를 통해서 또는 관리 컴퓨터(300)로부터 네트워크(301)를 통하여 임프린트 처리에 필요한 정보를 수취하고, 임프린트 처리에 관계되는 정보를 전송한다.
임프린트 처리는, 기판의 각 샷 영역마다 행해도 되거나, 복수의 샷 영역에 대하여 일괄적으로 행해도 된다. 도 5는, 4개의 샷 영역에 대해 일괄적으로 임프린트 처리를 행하는 경우의 기판(1)의 샷 레이아웃 예를 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 일괄적으로 임프린트되는 영역을 파선으로 나타낸다. 영역 A 내지 H 각각에 대해 1회의 임프린트 처리에 의해 패턴이 형성된다. 영역 A에 포함되는 샷 영역 A1, A2, A3, 및 A4에는 각각 동일한 패턴이 형성된다. 영역 B 내지 H에 대해서도 마찬가지이다. 도 6은, 1회의 임프린트 처리에 의해 기판(1)의 전체면에 패턴을 형성하는 경우의 샷 레이아웃을 도시하는 도면이다. 도 6에서는, 파선으로 둘러싸인 모든 샷 영역(35)이 일괄적으로 임프린트된다. 도 7은, 1회의 임프린트 처리에 의해 기판의 전체면에 패턴을 형성하는 경우에 사용되는 몰드(18)의 예를 나타내고 있다. 이 몰드(18)는, 메사(M)와 모든 샷 영역에 대응하는 복수의 패턴 영역(P)을 포함한다.
도 8a 및 도 8b를 참조하여 임프린트 장치(100)의 동작을 설명한다. 이 동작은 제어부(400)에 의해 제어된다. 단계 S100에서는, 얼라인먼트 측정 디바이스(12)의 측정 결과에 기초하여, 몰드(18)와 기판 스테이지(7) 사이의 얼라인먼트가 행해진다. 몰드(18)는, 미리, 몰드 반송계(도시하지 않음)에 의해 임프린트 장치(100)에 반입되며, 몰드 척(17)에 의해 보유지지된다. 얼라인먼트 측정 디바이스(12)에 의해 검출되는 마크(얼라인먼트 마크)는, 전용 기준 마크로서 기판 스테이지(7)에 형성되어도 되고, 전용 얼라인먼트 기판에 형성되어도 된다.
단계 S101에서는, 기판(1)은 임프린트 장치(100)에 반입되며, 기판(1)은 기판 스테이지(7)(기판 척)에 의해 보유지지된다. 단계 S102에서는, 기판(1)의 프리-얼라인먼트가 행해진다. 기판(1)이 임프린트 장치(100)에 반입된 후에 처음으로 행하여지는 프리-얼라인먼트에서는, 기판(1)이 오프-액시스 스코프(24) 아래로 이동되고, 오프-액시스 스코프(24)가 기판(1)의 위치를 측정한다. 이 프리-얼라인먼트는, 몰드(18)가 기판(1) 상의 임프린트재와 접촉하기 전에 행해지는 마크 측정 처리(단계 S107)에서 기판(1)의 각 샷 영역에 형성된 얼라인먼트 마크가 얼라인먼트 측정 디바이스(12)의 측정 범위 내에 들어가는 정밀도로 행해진다.
단계 S103에서는, 평탄도 취득부(403)가 기판(1)의 전체면에 대한 평탄도의 정보를 취득한다. 이 경우, 전술한 바와 같이, 오프-액시스 스코프(24)는, 기판(1)의 전체면의 각 영역의 높이를 측정하여, 평탄도 측정 데이터를 생성해도 된다. 단계 S104에서는, 드롭 패턴 생성부(407)는, 예측부(406)에 의해 예측된 메사와 임프린트재 사이의 접촉 타이밍의 정보와, 몰드 데이터 취득부(401)에 의해 취득된 몰드 데이터(패턴의 조밀도 정보 및 패턴 방향 정보)를 사용하여 드롭 패턴을 생성한다.
특히, 오프-액시스 스코프에 의해 기판 높이를 측정하는 기구로서, 기판으로부터의 반사광을 광전 변환 소자를 사용해서 검출함으로써 기판의 표면의 높이를 측정하는 기구를 채용할 수 있다. 더 구체적으로는, 일본 특허 공개 공보 제2011-238788호에 기재되는 방법을 채용할 수 있다.
또한, 오프-액시스 위치 측정 장치(도시하지 않음)에 의해, 기판의 전체 상면의 높이 분포를 고정밀도로 측정할 수 있다. 더 구체적으로는, 오프-액시스 위치 측정 장치는, 기판의 표면 형상을 측정하는 측정 디바이스와 측정된 표면 형상을 저장하는 메모리 유닛을 포함할 수 있고, 가동 스테이지를 이동시키면서 표면 위치의 변화량을 측정 디바이스가 측정하게 함으로써 기판의 상면의 높이를 측정할 수 있다. 더 구체적으로는, 일본 특허 공개 공보 제2010-258085호에 기재되는 방법을 채용할 수 있다.
단계 S105에서는, 기판(1)의 임프린트 대상 샷 영역이 임프린트재 공급부(23) 아래에 위치하도록 기판 스테이지(7)가 이동된다. 또한, 가스 공급부(21)는, 몰드(18)와 기판(1) 사이의 공간에 충전용 가스를 공급한다. 단계 S106에서는, 임프린트재 공급부(23)는 기판(1)의 임프린트 대상의 샷 영역에 임프린트재를 공급한다. 더 구체적으로는, 임프린트재 공급부(23)는, 임프린트재 공급부(23) 아래로 이동한 기판(1)의 대상 샷 영역에 대하여, 미리정해진 드롭 패턴 정보를 갖는 제1 드롭 레시피의 배치 정보에 따라서 임프린트재를 공급한다. 임프린트재의 공급이 완료되면, 임프린트재가 공급된 샷 영역의 번호와 시각이 메모리에 저장된다. 또한, 기판(1)의 대상 샷 영역에 임프린트재가 공급되면, 해당 샷 영역이 몰드(18)(몰드(18)의 패턴 영역(P)) 아래에 위치되는 위치로 기판 스테이지(7)가 이동된다.
단계 S107에서는, 몰드(18)의 패턴 영역(P)이 기판(1) 상의 임프린트재에 접촉되기 전에, 오버레이 정밀도 향상과 임프린트 성능을 확보하기 위해서, 몰드 측 마크와 기판 측 마크를 관찰함으로써 얼라인먼트를 행한다. 이때, 몰드(18)와 기판(1) 사이의 높이 방향의 차가 되는 갭 거리의 측정이 행해진다. 몰드와 기판 상의 샷 영역 사이의 올바른 위치 관계에서 접촉 구동을 개시하지 않는 한, 임프린트재가 몰드 밖으로 누출되거나, 임프린트재의 미충전 영역이 발생하는 악영향이 발생할 수 있다.
단계 S110에서는, 얼라인먼트 마크 측정 결과 및 인접하는 샷의 측정 결과로부터 계산되는 추정값을 사용한 XYZ 얼라인먼트 구동을 행한다. 단계 S111에서는, 단계 S110로 이동한 위치로부터 몰드 헤드(16)를 하강시켜서 몰드(18)를 기판(1) 상의 임프린트재에 접촉시킨다. 단계 S112에서는, 몰드(18)의 패턴면(P)이 기판(1) 상의 임프린트재에 접촉한 상태에서, 얼라인먼트 측정 디바이스(12)에 의한 측정 결과에 기초하여 몰드(18)와 기판(1)(기판(1)의 샷 영역) 사이의 얼라인먼트를 행한다. 이 얼라인먼트는 다이바이다이 얼라인먼트라고 불린다.
단계 S113에서는, 몰드(18)의 패턴면(P)이 기판(1) 상의 임프린트재와 접촉한 상태에서, 경화용 광원(11)으로부터의 광이 몰드(18)를 통해서 기판(1)의 임프린트 대상 샷 영역 상의 임프린트재에 조사된다. 단계 S114에서는, 몰드 헤드(16)를 상승시켜서 기판(1) 상의 경화된 임프린트재로부터 몰드(18)를 분리한다. 이에 의해, 기판(1)의 샷 영역에는, 몰드(18)의 패턴면(P)에 대응하는 임프린트재 패턴이 남는다. 즉, 몰드(18)의 패턴면(P)에 대응하는 패턴이 기판(1)의 샷 영역에 형성된다. 몰드(18)를 경화된 임프린트재로부터 제거할 때에는, 임프린트재의 패턴을 파단하지 않도록, 몰드(18)의 패턴면(P)에 작용하는 전단력이 임프린트재 패턴의 파단 응력 이하가 되도록, 몰드 헤드(16)를 상승시킨다.
단계 S115에서는, 제어부(400)는, 기판(1)의 지정된 모든 샷 영역에 패턴이 형성되어 있는지의 여부를 판단한다. 모든 샷 영역에 패턴이 형성되어 있지 않을 경우에는, 처리는 다음 샷 영역에 패턴을 형성하기 위해서 단계 S105로 이행한다. 모든 샷 영역에 패턴이 형성되어 있는 경우에는, 처리는 단계 S116로 이행한다. 단계 S116에서는, 기판(1)은 임프린트 장치(100)로부터 반출된다. 단계 S117에서는, 제어부(400)는, 임프린트 처리에 의해 얻어진 처리 데이터를, 네트워크(301)를 통해서 관리 컴퓨터(300)에 보낸다. 단계 S118에서는, 제어부(400)는, 모든 기판(1)에 임프린트 처리가 행해졌는지의 여부를 판단한다. 모든 기판(1)에 임프린트 처리가 행해지지 않은 경우에는, 처리는 다음 기판(1)에 임프린트 처리를 행하기 위해서 단계 S103로 이행한다. 모든 기판(1)에 임프린트 처리가 행해진 경우에는, 처리는 종료된다.
도 9a는, 몰드 패턴이 균등한 반복적인 패턴이며, 기판(1)의 샷 영역의 작은 영역에 요철 부분이 존재하지 않는 경우의, 임프린트재(27)의 공급(배치)을 평면으로 나타내는 도면이다. 이 경우, 임프린트재(27)는 전체면에 걸쳐 균일한 반복적인 공급 패턴을 갖는다. 도 9b는, 샷 영역 내의 작은 영역에 요철 부분이 존재하는 경우의, 임프린트재(27)의 배치를 평면으로 나타내는 도면이다. 작은 영역(200)을 제외하는 영역에서는, 요철 평균 높이(STMH(Shot Topography Mean Height))보다 기판 높이가 낮은 경향이 있다. 이 영역에는, STMH와 동일한 높이를 갖는 영역보다 많은 양의 임프린트재가 배치되어야 한다. 작은 영역(200)은, STMH보다 기판 높이가 높은 경향이 있다. 이 영역에는, STMH와 동일한 높이를 갖는 영역보다 적은 양의 임프린트재가 배치되어야 한다. 이 시점에서는, 작은 영역의 요철 부분은, 기판 전체면이 평탄하다는 전제 하에 준비된 설계 데이터 또는 높이 측정 데이터를 사용해서 특정된다는 것에 유의한다. 이 시점의 임프린트재 공급량을 표준 공급량으로서 규정한다. 실제로는, 기판 자체의 요철 부분을 무시할 수 없기 때문에, 요철 부분을 고려하여 표준 공급량을 조정한다.
도 9b의 임프린트재의 양을 조정하는 방법은, 한 액적당의 임프린트재의 양이 동일한 경우, 그 액적수를 변경하는 방법에 의해 특정 영역의 임프린트재의 양을 조정하는 방법이다. 한 액적당의 임프린트재의 양을 변경할 수 있는 시스템이라면, 동일한 공급 패턴을 사용하여 영역에 따라서 한 액적당의 임프린트재의 양을 변경함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 10은, 몰드(18)가 기판(1)에 접촉할 때의, 몰드 형상(MH)(Mold Height)과 기판의 각 위치의 높이(WT)(Wafer Topography)에 대해서, 기판의 중심을 통과하는 임의의 축(예를 들어, X축)을 따라 잘라낸 높이 방향 분포를 나타내는 그래프이다. 기판에 배치된 임프린트재와 메사를 서로 접촉시키는 타이밍은 MH 및 WT 사이의 거리 및 그들 사이의 접근 속도의 정보로부터 계산될 수 있다. 위치 X1에서 그들 사이의 거리는 작기 때문에, 메사와 기판의 임프린트재 사이의 접촉은 빠른 타이밍에서 시작한다. 위치 X2에서 그들 사이의 거리는 크기 때문에, 메사와 기판의 임프린트재 사이의 접촉은 늦은 타이밍에 시작된다.
몰드 형상(MH) 및 기판 높이(WT)의 정보는, 장치 내에서 높이를 측정함으로써, 외부 측정 결과로부터, 또는 실제 측정을 행하지 않고 설계 정보로부터 취득될 수 있다. 기판 높이(WT)는 기판 척(도시하지 않음)의 형상에 일치하는 경향이 있다. 이 경우, 기판 높이(WT)를 기판 척의 요철 정보로 대체하는 방법이 사용될 수 있다.
기판의 전체면의 높이 정보 및 복수의 샷 영역을 커버하는 대형 몰드를 사용하는 임프린트 처리에서는, 이러한 정보를 각 샷에 대한 요철 부분과 달리 모든 영역의 데이터로서 별도로 관리해야 한다. 몰드의 전체면의 좌표에서의 몰드 높이 정보는 예를 들어 이하의 형식에 의해 관리된다. n 및 m은 몰드의 패턴 영역에서의 복수의 장소의 위치(좌표)를 나타내는 인덱스이다.
MHnm = (Xn, Ym, Hnm)
도 11에 도시한 바와 같이, 기판의 전체면의 각 위치에서의 높이(WT)는 이하의 형식에 의해 관리된다:
WTnm = (Xn, Ym, Tnm)
각 위치에서의 기판과 몰드 사이의 거리(DIST)는, 각각의 값을 대응하는 높이 좌표축으로 환산함으로써 다음 식에 의해 구해진다:
DISTnm = MHnm - WTnm ...(1)
액적 배치에 연관된 보정 계수(VolCoef)를 다음 식에 의해 구할 수 있다:
VolCoefnm = K1(DistM-DISTnm) ...(2)
여기서,
Xn: 기판 및 몰드의 X축 위치 좌표
Ym: 기판 및 몰드의 Y축 위치 좌표
Hnm: 좌표(Xn, Ym)에서의 몰드 높이
Tnm: 좌표(Xn, Ym)에서의 기판 높이
K1: 보정 상수
DistM: 논리 간격 거리
Xn 및 Ym의 간격은 통상 수 밀리미터이고, 기판의 전체면에 대해 측정을 행함으로써 취득된 데이터 또는 설계 데이터로서 관리된다. 각 샷에 대한 요철 정보는, 수 μm 내지 수십 μm의 간격을 측정함으로써 취득된 데이터 또는 설계 데이터로서 관리된다. 보정 상수(K1)는, 임프린트재의 종류, 기판이 몰드에 접촉할 때의 접근 속도 등에 의해 미리 결정된다. 논리 간격 거리(DistM)는, 예를 들어 몰드와 기판 사이의 평균 간격 거리이다.
드롭 패턴 생성부(407)는, 샷 내의 작은 영역을 고려해서 결정된 드롭 패턴 배치를, 식 (2)에 의해 산출된 보정 계수를 사용해서 조정한다. DISTnm이 DistM보다 큰 경우에는, 접촉 타이밍이 지연되기 때문에, 보정 계수(VolCoefnm)는 음의 값이 된다. 즉, 표준 공급량에 대하여 공급량을 감소시키도록 보정이 행해진다. DISTnm이 DistM보다 작은 경우에는, 접촉 타이밍이 빨라지기 때문에, 보정 계수(VolCoefnm)는 양의 값이 된다. 즉, 표준 공급량에 대하여 공급량을 증가시키도록 보정이 행해진다. 도 12a는, 기판의 특정 영역에서의 VolCoefnm이 양의 값이 되는 경우의 배치된 액적량(공급량)의 보정의 예를 나타낸다. 이 경우, 그 특정 영역의 액적은, 도 9b보다 거의 균등하게 많은 양으로 배치된다. 도 12b는, 기판의 특정 영역에서의 VolCoefnm이 음의 값이 되는 경우의 배치된 액적량의 보정의 예를 나타낸다. 이 경우, 그 특정 영역의 액적은, 도 9b보다 거의 균등하게 적은 양으로 배치된다.
<제2 실시형태>
제2 실시형태는, 기판 상에 평탄화층을 형성하는 평탄화층 형성 장치에 관련된다. 평탄화층 형성 장치는, 패턴이 형성되어 있지 않은 몰드(평탄한 템플릿)를 사용하여 기판 상에 평탄화층을 형성한다. 기판 상의 하지 패턴은 이전 단계에서 형성된 패턴에 기인하는 요철 프로파일을 갖는다. 더 구체적으로는, 최근의 메모리 소자의 다층 구조화에 수반하여 프로세스 기판은 약 100 nm의 단차를 가질 수 있다. 전체면의 완만한 파동에 기인하는 단차는, 포토 공정에서 사용되는 스캔 노광 장치의 포커스 추종 기능에 의해 보정될 수 있다. 그러나, 노광 장치의 노광 슬릿 면적 내에 들어오며 작은 피치를 갖는 미세한 요철 부분은 그대로 노광 장치의 DOF(Depth Of Focus)를 소비한다. 기판의 하지 패턴을 평탄화하는 종래 방법으로서, SOC(Spin On Carbon) 또는 CMP(Chemical Mechanical Polishing)과 같은 평탄화층을 형성하는 방법이 사용된다. 그러나, 종래 기술은 충분한 평탄화 성능을 얻을 수 없는 문제가 있고, 다층 형성에 의한 하지층의 요철 차가 증가하는 경향이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 본 실시형태에 따른 평탄화층 형성 장치는, 기판에 미리 도포된 미경화 경화성 조성물(예를 들어, 레지스트)에 대하여 평탄한 템플릿(평탄 플레이트)을 가압하여 기판 면 내에서 국소적인 평탄화를 행한다.
도 13은, 본 실시형태에 따른 평탄화층 형성 장치(500)의 구성을 도시하는 개략도이다. 평탄화층 형성 장치(500)의 구성은, 도 1에 도시된 임프린트 장치(100)와 거의 동일하다. 동일한 참조 부호는 도 1과 동일한 부분을 나타내며, 상세한 설명은 생략한다. 평탄화층 형성 장치(500)는, 기판(1) 이상의 면적을 갖는 평탄화 플레이트(503)를 기판(1) 상의 레지스트층의 전체면에 접촉시킨다. 플레이트 헤드(501)는, 평탄화 플레이트(503)를 보유지지하는 플레이트 척(502)을 포함한다. 플레이트 헤드(501)는, 도 1에 도시된 임프린트 장치(100)에서의 몰드 헤드(16)와 마찬가지로, 브리지 구조체(8)를 기준으로 하여, 적어도 3축 방향, 즉 Z축 방향, ωX 방향 및 ωY 방향으로 이동할 수 있는 기구를 포함한다. 플레이트 헤드(501)는, 연결 부재(도시하지 않음)를 통해서 브리지 구조체(8)에 연결되며, 브리지 구조체(8)에 의해 지지된다. 경화용 광원(11)과 하프 미러(13)는, 평탄화 플레이트(503)를 통해서 기판(1)의 전체면을 조사하도록 설계된다.
도 14a 및 도 14b는, 평탄화층 형성 장치(500)의 동작을 설명하는 흐름도이다. 동일한 참조 부호는 도 8a 및 도 8b의 흐름도에서의 처리 공정에서와 동일한 처리 공정을 나타내며, 설명은 생략한다. 단계 S200에서, 평탄화 플레이트(503)가 평탄화층으로서의 역할을 하는 레지스트와 접촉할 때 얻어지는 형상 정보는 외부 컴퓨터(도시되지 않음) 또는 유저 인터페이스(34)로부터 취득된다. 단계 S207에서, 평탄화 플레이트(503)의 위치를 기판(1)과 정렬시키기 위해서, 평탄화 플레이트(503)에 형성된 마크의 위치 측정을 행한다. 단계 S214에서, 플레이트 헤드(501)를 상승시킴으로써, 기판(1) 상의 경화된 레지스트로부터 평탄화 플레이트(503)가 제거된다. 따라서, 기판(1)의 표면에는 평탄화층이 남는다.
단계 S218에서, 제어부(400)는, 모든 기판(1)에 평탄화 처리가 행해졌는지의 여부를 판단한다. 모든 기판(1)에 평탄화 처리가 행해지지 않은 경우에는, 처리는 단계 S101로 진행하여 다음 기판(1)에 대해 평탄화 처리를 행한다. 모든 기판(1)에 대해 평탄화 처리가 행해진 경우, 처리는 종료된다.
도 15a 내지 도 15d는 종래의 평탄화층 형성 장치에 의한 처리를 설명하는 도면이다. 도 15a는 처리 전의 기판(1)을 도시한다. 사선 부분은 기판(1) 상에 형성된 패턴을 나타낸다. 도 15b는, 기판 상에 레지스트를 공급한 후이지만, 평탄화 플레이트가 레지스트에 접촉되기 전의 상태를 도시하는 도면이다. 이 레지스트 공급 패턴은, 기판의 전체면에서 요철 부분이 없다는 전제하에 계산된다. 도 15c는, 평탄화 플레이트가 기판 상의 레지스트에 완전히 접촉하는 상태를 나타낸다. 도 15d는, 레지스트에 광을 조사해서 레지스트를 경화시킨 후, 평탄화 플레이트를 레지스트로부터 제거한 상태를 나타낸다.
실제 기판은 패턴의 단차뿐만 아니라, 기판의 전체면에서 요철 부분을 가지고 있다. 요철 부분의 영향에 의해 평탄화 플레이트가 레지스트와 접촉하는 타이밍이 상이하다. 평탄화 플레이트가 레지스트에 접촉하는 제1 위치에서, 접촉 직후에 레지스트가 이동하고, 레지스트의 두께는 상정된 두께보다 작아진다(도 15d의 L11). 평탄화 플레이트가 레지스트에 접촉하는 마지막 위치에서는, 레지스트 이동의 개시가 지연되고, 주변 부분으로부터 유동하는 레지스트가 레지스트에 추가되어, 이 영역의 레지스트의 두께는 상정된 두께보다 커진다(도 15d의 L12).
도 16a 내지 도 16c는, 본 실시형태에 따른 평탄화층 형성 장치(500)에 의한 처리를 설명하는 도면이다. 도 16a는, 기판 상에 레지스트가 공급된 후이지만, 평탄화 플레이트(503)가 도 15b에서와 같이 레지스트에 접촉되기 전의 상태를 도시하는 도면이다. 이 레지스트 공급 패턴은, 기판의 전체면에서의 요철 정보를 고려해서 계산된다. 도 16b는, 평탄화 플레이트(503)가 기판 상의 레지스트에 완전히 접촉한 상태를 나타낸다. 도 16c는, 레지스트에 광을 조사해서 레지스트를 경화시킨 후, 레지스트로부터 평탄화 플레이트(503)를 제거한 상태를 나타낸다.
상술한 바와 같이, 실제 기판은 패턴의 단차뿐만 아니라, 기판의 전체면에서 요철 부분도 가지고 있다. 요철 부분의 영향에 의해, 평탄화 플레이트(503)가 레지스트와 접촉하는 타이밍이 상이하다. 본 실시형태에 따르면, 평탄화 플레이트가 레지스트에 접촉하는 제1 위치에서는, 접촉 직후에 레지스트가 이동하지만, 레지스트 이동의 정도에 따라 많은 양의 레지스트가 배치된다. 평탄화 플레이트가 레지스트에 접촉하는 마지막 위치에서는, 레지스트 이동의 개시가 지연되고, 주변 부분으로부터 유동하는 레지스트가 레지스트에 더해지고, 그래서 레지스트 이동의 정도에 따라 레지스트의 양을 저감한다. 이러한 대처에 따르면, 기판의 전체면에서 균일한 두께를 갖는 평탄화층을 형성할 수 있다.
<제3 실시형태>
도 17은, 레지스트 공급 패턴 생성 장치(600)의 기능 구성을 도시하는 블록도이다. 형상 취득부(602)는, 평탄화 플레이트(503)가 레지스트와 접촉할 때의 형상 정보를 취득한다. 평탄화 플레이트(503)는 평탄하게 설계되지만, 일부 경우에, 보유지지된 평탄화 플레이트(503)에는 상부로부터 양압을 가하여 평탄화 플레이트(503)를 변형시킴으로써, 평탄화 플레이트(503)를 레지스트에 접촉시킨다. 형상 취득부(602)는 이 상태의 형상 정보를 취득한다. 평탄도 취득부(603)는 기판의 평탄도 정보를 취득한다. 이 평탄도 정보는, 외부 측정 디바이스에 의한 측정 결과로부터 취득되어도 되고, 오프-액시스 스코프(24)에 의해 기판의 전체면에 대한 높이 측정의 결과로부터 취득되어도 된다. 혹은, 평탄도 정보는 설계상의 기판의 평탄도 정보이어도 된다. 예측부(606)는, 형상 취득부(602)에 의해 취득된 형상 정보와 평탄도 취득부(603)에 의해 취득된 평탄도 정보로부터, 평탄화 플레이트(503)가 기판의 각 영역의 레지스트에 접촉하는 타이밍을 산출한다. 드롭 패턴 생성부(607)는, 예측부(606)에 의해 산출된 타이밍 정보에 기초하여 레지스트 공급 패턴을 생성한다. 레지스트 공급 패턴을 사용하는 장치가 도포 영역에 따라 토출 액적량을 변경할 수 있는 경우, 레지스트 공급 패턴은 1 액적당의 토출량을 변경하기 위한 정보로서 출력될 수 있다.
평탄도 취득부(603)에 의해 취득되는 요철량에 대하여 평탄화 플레이트(503)가 레지스트와 접촉할 때의 형상의 요철량이 무시할 수 있는 정도로 작은 것이 상정된다. 이러한 경우에는, 예측부(606)는 평탄도 취득부(603)에 의해 취득된 평탄도 정보만의 값을 접촉 타이밍 예측값으로서 설정할 수 있다.
<제4 실시형태>
도 18은 패턴 형성 시스템의 구성예를 도시하는 블록도이다. 시스템은 임프린트 장치(100), 평탄화층 형성 장치(500), 및 레지스트 공급 패턴 생성 장치(600)를 포함하며, 그 모두는 네트워크(301)를 통해서 관리 컴퓨터(300)에 접속된다. 관리 컴퓨터(300)는, 레지스트 공급 패턴 생성 장치(600)에 의해 생성된 레지스트 공급 패턴의 데이터를 평탄화층 형성 장치(500)에 보낸다. 평탄화층 형성 장치(500)는, 수신한 레지스트 공급 패턴 데이터를 사용하여 기판 상에 평탄화층을 형성한다. 이 평탄화층이 형성된 기판은, 반송 장치(도시하지 않음)에 의해 임프린트 장치(100)에 반송된다. 임프린트 장치(100)는, 반입된 기판의 평탄화층 상에 임프린트 처리를 행한다.
<물품 제조 방법의 실시형태>
임프린트 장치를 사용해서 형성한 경화물의 패턴은, 각종 물품의 적어도 일부에 영구적으로, 혹은 각종 물품을 제조할 때에 일시적으로 사용된다. 물품은, 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 몰드 등이다. 전기 회로 소자의 예는, DRAM, SRAM, 플래시 메모리, 및 MRAM과 같은 휘발성 혹은 불휘발성 반도체 메모리, 및 LSI, CCD, 이미지 센서, 및 FPGA와 같은 반도체 소자이다. 몰드의 예는 임프린트용의 몰드이다.
경화물의 패턴은, 상기 물품의 적어도 일부의 구성 부재로서 그대로 사용되거나, 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 기판 가공 단계에서 에칭 또는 이온 주입을 행한 후에, 레지스트 마스크를 제거한다.
이어서, 상세한 물품 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 19의 단계 SA에서는, 절연체 등의 피가공재(2z)가 표면에 형성된 실리콘 기판 등의 기판(1z)을 준비한다. 계속해서, 잉크젯법 등에 의해 피가공재(2z)의 표면에 임프린트재(3z)를 부여한다. 여기에서는, 복수의 액적으로서 임프린트재(3z)가 기판 상에 부여된 상태를 나타내고 있다.
도 19의 단계 SB에서는, 임프린트용의 몰드(4z)의, 불균일 패턴을 갖는 측을 기판 상의 임프린트재(3z)를 향해서 대향시킨다. 도 19의 단계 SC 에서는, 임프린트재(3z)가 부여된 기판(1z)을 몰드(4z)에 접촉시키고, 압력을 가한다. 몰드(4z)와 피가공재(2z) 사이의 간극에 임프린트재(3z)가 충전된다. 이 상태에서, 경화용의 에너지를 몰드(4z)를 통해서 임프린트재(3z)에 조사하면, 임프린트재(3z)가 경화된다.
도 19의 단계 SD에서는, 임프린트재(3z)를 경화시킨 후에, 몰드(4z)를 기판(1z)으로부터 분리한다. 그리고, 기판(1z) 상에 임프린트재(3z)의 경화물의 패턴이 형성된다. 경화물의 패턴에서는, 몰드의 오목부가 경화물의 볼록부에 대응하며, 몰드의 볼록부가 경화물의 오목부에 대응한다. 즉, 임프린트재(3z)에 몰드(4z)의 불균일 패턴이 전사된다.
도 19의 단계 SE에서는, 경화물의 패턴을 에칭 저항 마스크로서 사용하여 에칭을 행하면, 피가공재(2z)의 표면 중, 경화물이 존재하지 않거나 얇게 존재하는 부분이 제거되어 홈(5z)을 형성한다. 도 19의 단계 SF에서는, 경화물의 패턴이 제거되면, 피가공재(2z)의 표면에 홈(5z)이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 여기서, 경화물의 패턴을 제거한다. 그러나, 경화물의 패턴을 가공 또는 제거하는 대신에, 경화물의 패턴을 예를 들어 반도체 소자 등에 포함되는 층간 절연용 막, 즉 물품의 구성 부재로서 이용할 수 있다.
다른 실시형태
본 발명의 실시형태(들)는, 전술한 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 저장 매체(보다 완전하게는 '비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체'라 칭할수도 있음)에 기록된 컴퓨터 실행가능 명령어(예를 들어, 하나 이상의 프로그램)를 판독 및 실행하고 그리고/또는 전술한 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하는 하나 이상의 회로(예를 들어, 주문형 집적 회로(ASIC))를 포함하는 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해, 그리고 예를 들어 전술한 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 저장 매체로부터 컴퓨터 실행가능 명령어를 판독 및 실행함으로써 그리고/또는 전술한 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 하나 이상의 회로를 제어함으로써 상기 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 실행되는 방법에 의해 실현될 수도 있다. 컴퓨터는 하나 이상의 프로세서(예를 들어, 중앙 처리 유닛(CPU), 마이크로 처리 유닛(MPU))를 포함할 수 있고 컴퓨터 실행가능 명령어를 판독 및 실행하기 위한 별도의 컴퓨터 또는 별도의 프로세서의 네트워크를 포함할 수 있다. 컴퓨터 실행가능 명령어는 예를 들어 네트워크 또는 저장 매체로부터 컴퓨터에 제공될 수 있다. 저장 매체는, 예를 들어 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM), 분산형 컴퓨팅 시스템의 스토리지, 광디스크(예를 들어, 콤팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD) 또는 블루레이 디스크(BD)TM), 플래시 메모리 디바이스, 메모리 카드 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
(기타의 실시예)
본 발명은, 상기의 실시형태의 1개 이상의 기능을 실현하는 프로그램을, 네트워크 또는 기억 매체를 개입하여 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터에 있어서 1개 이상의 프로세서가 프로그램을 읽어 실행하는 처리에서도 실현가능하다.
또한, 1개 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들어, ASIC)에 의해서도 실행가능하다.
본 발명을 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 (14)

  1. 몰드와 기판 상의 임프린트재를 서로 접촉시키고 상기 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 행하는 임프린트 장치이며,
    상기 임프린트재의 공급 패턴에 따라 상기 기판 상에 상기 임프린트재를 공급하도록 구성되는 공급부; 및
    상기 공급부를 제어하도록 구성되는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    형상 취득부로부터 몰드 형상 정보를 취득하고,
    평탄도 취득부로부터 기판 평탄도 정보를 취득하고,
    취득된 상기 몰드 형상 정보와 취득된 상기 기판 평탄도 정보에 기초하여, 상기 몰드의 복수의 위치 각각에서 상기 몰드와 상기 임프린트재가 서로 접촉하는 타이밍으로서의 접촉 타이밍을 예측하며,
    예측된 상기 접촉 타이밍에 기초하여, 상기 몰드의 상기 복수의 위치 각각에서 상기 임프린트재의 상기 공급 패턴을 공급하도록 상기 공급부를 제어
    하도록 프로그래밍 된, 임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 임프린트 처리는 상기 기판의 복수의 샷 영역에 대해 일괄해서 행해지는, 임프린트 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 기판의 상기 평탄도 정보는 상기 기판 상에 형성된 하지층의 평탄도 정보인, 임프린트 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 복수의 위치 중 예측된 상기 접촉 타이밍이 빠른 위치에서는, 상기 임프린트재의 공급량이, 상기 기판이 평탄할 경우의 상기 임프린트재의 표준 공급량에 대하여 증가하고, 예측된 상기 접촉 타이밍이 늦은 위치에서는, 상기 임프린트재의 공급량이 상기 표준 공급량에 대하여 감소하도록, 상기 공급 패턴을 결정하는, 임프린트 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 몰드의 패턴 설계 정보, 상기 기판에 형성될 패턴의 특정 잔류층 두께, 및 상기 공급부의 종별 정보 중 적어도 하나에 또한 기초하여 상기 접촉 타이밍을 예측하는, 임프린트 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 기판의 전체면의 높이 측정을 행함으로써 상기 기판의 평탄도를 얻도록 구성되는 높이 측정 디바이스를 더 포함하며, 상기 제어부는 높이 측정 디바이스에 의한 측정 결과를 사용하여 상기 기판 평탄도 정보를 취득하는, 임프린트 장치.
  8. 기판 상의 경화성 조성물과 평탄화 플레이트를 서로 접촉시켜 상기 경화성 조성물에 의한 평탄화층을 형성하는 평탄화층 형성 장치이며,
    상기 경화성 조성물의 공급 패턴에 따라 상기 기판에 상기 경화성 조성물을 공급하도록 구성되는 공급부; 및
    상기 공급부를 제어하도록 구성되는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    형상 취득부로부터 평탄화 플레이트 형상 정보를 취득하고,
    평탄도 취득부로부터 기판 평탄도 정보를 취득하고,
    취득된 상기 평탄화 플레이트 형상 정보와 취득된 상기 기판 평탄도 정보에 기초하여, 상기 평탄화 플레이트의 복수의 위치 각각에서 상기 평탄화 플레이트와 상기 경화성 조성물이 서로 접촉하는 타이밍으로서의 접촉 타이밍을 예측하며,
    예측된 상기 접촉 타이밍에 기초하여, 상기 평탄화 플레이트의 상기 복수의 위치 각각에서 상기 경화성 조성물의 상기 공급 패턴을 공급하도록 상기 공급부를 제어
    하도록 프로그래밍 된, 평탄화층 형성 장치.
  9. 기판 상의 경화성 조성물과 몰드를 서로 접촉시켜 상기 경화성 조성물에 의한 경화물을 형성하는 형성 장치이며,
    상기 경화성 조성물의 공급 패턴에 따라 상기 기판에 상기 경화성 조성물을 공급하도록 구성되는 공급부; 및
    상기 공급부를 제어하도록 구성되는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    형상 취득부로부터 몰드 형상 정보를 취득하고,
    평탄도 취득부로부터 기판 평탄도 정보를 취득하고,
    취득된 상기 몰드 형상 정보와 취득된 상기 기판 평탄도 정보에 기초하여, 상기 몰드의 복수의 위치 각각에서 상기 경화성 조성물과 상기 몰드가 서로 접촉하는 타이밍으로서의 접촉 타이밍을 예측하며,
    예측된 상기 접촉 타이밍에 기초하여, 상기 몰드의 상기 복수의 위치 각각에서 상기 경화성 조성물의 상기 공급 패턴을 공급하도록 상기 공급부를 제어
    하도록 프로그래밍 된, 형성 장치.
  10. 임프린트재의 공급 패턴에 따라 기판 상에 임프린트재를 공급하도록 구성되는 공급부를 포함하고, 상기 기판 상에 공급된 상기 임프린트재와 몰드를 서로 접촉시킴으로써 상기 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치의 제어 방법이며,
    형상 취득부로부터 몰드 형상 정보를 취득하는 단계,
    평탄도 취득부로부터 기판 평탄도 정보를 취득하는 단계,
    취득된 상기 몰드 형상 정보와 취득된 상기 기판 평탄도 정보에 기초하여, 상기 몰드의 복수의 위치 각각에서 상기 임프린트재와 상기 몰드가 서로 접촉하는 타이밍으로서의 접촉 타이밍을 예측하는 단계, 및
    예측된 상기 접촉 타이밍에 기초하여, 상기 몰드의 상기 복수의 위치 각각에서 상기 임프린트재의 상기 공급 패턴을 공급하도록 상기 공급부를 제어하는 단계
    를 포함하는, 임프린트 장치의 제어 방법.
  11. 경화성 조성물의 공급 패턴에 따라 기판 상에 경화성 조성물을 공급하는 공급부를 포함하고, 상기 기판 상에 공급된 상기 경화성 조성물과 몰드를 서로 접촉시킴으로써 상기 경화성 조성물의 패턴을 형성하는 형성 장치의 제어 방법이며,
    형상 취득부로부터 몰드 형상 정보를 취득하는 단계,
    평탄도 취득부로부터 기판 평탄도 정보를 취득하는 단계,
    취득된 상기 몰드 형상 정보와 취득된 상기 기판 평탄도 정보에 기초하여, 상기 몰드의 복수의 위치 각각에서 상기 경화성 조성물과 상기 몰드가 서로 접촉하는 타이밍으로서의 접촉 타이밍을 예측하는 단계, 및
    예측된 상기 접촉 타이밍에 기초하여, 상기 몰드의 상기 복수의 위치 각각에서 상기 경화성 조성물의 상기 공급 패턴을 공급하도록 상기 공급부를 제어하는 단계
    를 포함하는, 형성 장치의 제어 방법.
  12. 물품 제조 방법이며,
    제1항, 제2항, 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에서 규정된 임프린트 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 형성 단계; 및
    상기 형성 단계에서 상기 패턴이 형성된 상기 기판을 처리하는 처리 단계를 포함하며,
    상기 물품은 상기 처리 단계에서 처리된 상기 기판으로부터 제조되는, 물품 제조 방법.
  13. 물품 제조 방법이며,
    제8항에서 규정된 평탄화층 형성 장치를 사용하여 기판 상에 평탄화층을 형성하는 형성 단계; 및
    상기 형성 단계에서 상기 패턴이 형성된 상기 기판을 처리하는 처리 단계를 포함하며,
    상기 물품은 상기 처리 단계에서 처리된 상기 기판으로부터 제조되는 물품 제조 방법.
  14. 물품 제조 방법이며,
    제9항에서 규정된 형성 장치를 사용하여 기판 상에 경화성 조성물의 경화물을 형성하는 형성 단계; 및
    상기 형성 단계에서 상기 경화물이 형성된 상기 기판을 처리하는 처리 단계를 포함하며,
    상기 물품은 상기 처리 단계에서 처리된 상기 기판으로부터 제조되는 물품 제조 방법.
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