KR20210052261A - 임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품 제조 방법 - Google Patents

Abstract

생산성을 저하시키지 않으면서 몰드와 기판의 정렬 정밀도를 향상시키는데 유리한 임프린트 장치가 제공된다.
기판 상에 위치된 임프린트재와 몰드를 서로 접촉시킴으로써 상기 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 장치는, 상기 기판의 미리결정된 부분 샷 영역의 부분 표면 형상을 계측하는 계측 유닛, 상기 계측 유닛에 의해 계측되는 상기 미리결정된 부분 샷 영역의 상기 부분 표면 형상에 기초하여, 상기 임프린트재와 상기 몰드를 서로 접촉시키고 있는 동안 발생하는 상기 몰드와 상기 기판의 상대적인 위치 어긋남에 대한 보정량을 취득하는 제어 유닛, 및 상기 보정량에 기초하여 상기 기판 및 상기 몰드 중 적어도 하나의 형상을 보정하는 형상 보정 유닛을 포함하며, 상기 제어 유닛은, 상기 계측 유닛에 의해 계측되는 상기 미리결정된 부분 샷 영역의 상기 부분 표면 형상에 기초하여 상기 기판의 다른 샷 영역에 대한 상기 보정량을 취득한다.

Description

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

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

임프린트 기술은, 나노스케일 미세 패턴의 전사를 가능하게 하는 기술이며, 반도체 디바이스 및 자기 저장 매체 등의 디바이스의 양산을 위한 나노리소그래피 기술 중 하나로서 제안되고 있다. 임프린트 기술을 사용한 임프린트 장치는, 패턴이 형성된 몰드와 기판 상에 위치된 임프린트재를 서로 접촉시킨 상태에서 임프린트재를 경화시키고, 경화된 임프린트재로부터 몰드를 분리함으로써 기판 상에 패턴을 형성한다. 이 경우, 수지 경화 방법으로서는, 일반적으로 자외선 등의 광의 조사에 의해 수지를 경화시키는 광경화법이 채용된다.

임프린트 장치에서는, 디바이스의 성능을 유지하기 위해서, 몰드의 패턴을 기판 상의 패턴(또는 기판의 샷 영역)에 대하여 고정밀도로 전사할 필요가 있다. 몰드와 기판의 정렬을 행하는 방법으로서, 일반적으로 다이-바이-다이 정렬(die-by-die alignment)이 채용된다. 다이-바이-다이 정렬은 기판의 각각의 샷 영역에 대해 몰드 및 기판의 위치 어긋남을 보정하기 위해 몰드 상에 제공된 마크 및 기판 상에 제공된 마크를 검출하는 정렬 방법이다. 그러나, 반도체 디바이스 등의 제조에 사용되는 기판의 표면은 단차 형상을 가질 수 있다. 단차를 갖는 기판에 임프린트를 행하는 경우, 기판의 단차에 의해 몰드가 변형되기 때문에, 수평 방향에서 기판과 몰드의 상대적인 위치 어긋남(왜곡)이 발생할 가능성이 있다.

이러한 위치 어긋남에 대처하기 위해, PCT 국제 공보의 공개된 일본어 번역문 제2013-527972호는 기판의 나노토포그래피를 계측하고 그의 데이터로부터의 기판의 변형량 및 변형량에 기초한 기판의 위치 어긋남을 예측 및 보정하는 방법을 개시한다. 일본 미심사 특허 출원, 제1 공개 제2016-63219호는 기판 및 몰드 각각의 형상 정보를 미리 개별적으로 취득하고, 다이-바이-다이 정렬 시에 정보에 기초하여 수평 방향에서의 기판 및 몰드의 상대적인 위치 어긋남을 보정하는 방법을 개시하고 있다.

기판의 단차의 정도는 개별 기판에 따라 달라질 수 있다. 이로 인해, 디바이스 내부에서 또는 외부 계측 장치에 의해, 보정량 산출원(단차 형상, 단차 형상에 의해 발생하는 수평 방향의 위치 어긋남량 등)으로서의 데이터를 각각의 기판에 대해 취득할 수도 있다. 그러나, 이러한 방법은 일반적으로 매우 긴 시간을 필요로 하고 임프린트 장치의 생산성을 상당히 저하시키며, 이는 실용적이지 않다.

또한, PCT 국제 공보의 공개된 일본어 번역문 제2013-527972호에서는, 기판 전체의 나노토포그래피 정보를 취득하는 것이 전제되며, 그러한 정보를 취득하는데 시간이 걸린다는 것을 생각할 수 있다. 따라서, 각각의 기판에 대한 보정값을 효율적으로 산출할 필요성은 가정되지 않는다. 또한, 일본 미심사 특허 출원, 제1 공개 제2016-63219호에서는, 기판과 몰드의 각각의 형상 정보를 개별적으로 취득하고, 기판과 몰드의 각각의 상대 위치의 어긋남을 보정한다. 기판 및 몰드 각각의 형상을 취득하는 단계는 임프린트 처리와 병행해서 행해지기 때문에, 생산성은 영향을 받지 않지만, 기판의 요철에 의해 발생하는 기판 및 몰드의 위치 어긋남은 언급되지 않는다.

본 발명은, 예를 들어 생산성을 저하시키지 않으면서 몰드와 기판의 정렬 정밀도를 향상시키는데 유리한 임프린트 장치를 제공한다.

상술한 문제를 해결하기 위해서, 본 발명은 기판 상에 위치된 임프린트재와 몰드를 서로 접촉시킴으로써 상기 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 장치를 제공하며, 상기 임프린트 장치는, 상기 기판의 미리결정된 부분 샷 영역의 부분 표면 형상을 계측하도록 구성되는 계측 유닛, 상기 계측 유닛에 의해 계측되는 상기 미리결정된 부분 샷 영역의 상기 부분 표면 형상에 기초하여, 상기 임프린트재와 상기 몰드를 서로 접촉시키고 있는 동안 발생하는 상기 기판과 상기 몰드의 상대적인 위치 어긋남에 대한 보정량을 취득하도록 구성되는 제어 유닛, 및 상기 보정량에 기초하여 상기 기판 및 상기 몰드 중 적어도 하나의 형상을 보정하도록 구성되는 형상 보정 유닛을 포함하며, 상기 제어 유닛은, 상기 계측 유닛에 의해 계측된 상기 미리결정된 부분 샷 영역의 상기 부분 표면 형상에 기초하여 상기 기판의 다른 샷 영역에 대한 상기 보정량을 취득한다.

첨부 도면을 참고한 예시적인 실시형태들에 대한 다음의 설명으로부터 본 발명의 다른 특징들을 명확히 파악할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 임프린트 장치(1)의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는 형상 보정 유닛의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 3은 예 1에 따른 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 4a 및 도 4b는 샷 영역의 단차 형상의 예를 도시하는 도면이다.
도 5는 평가점의 좌표의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 단차량과 위치 어긋남 사이의 관계를 도시하는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 임프린트재의 분포와 위치 어긋남 사이의 관계를 도시하는 도면이다.
도 8a 내지 도 8f는 물품 제조 방법을 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부의 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 임프린트 장치(1)의 구성을 도시하는 개략도이다. 임프린트 장치(1)는 기판 상에 위치된 임프린트재에 몰드를 사용하여 패턴을 형성하는, 즉 몰드를 사용하여 기판 상에 위치된 임프린트재를 성형함으로써 기판 상에 패턴을 형성하는 리소그래피 장치이다.

임프린트재로서는, 경화용 에너지의 부여에 의해 경화되는 경화성 조성물(미경화 수지라 칭할 수 있음)이 사용된다. 경화용의 에너지로서는, 전자기파, 열 등이 사용될 수 있다. 전자기파는, 예를 들어 적외선, 가시광선, 또는 자외선 등의 10 nm 내지 1 mm의 파장 범위로부터 선택되는 광일 수 있다. 경화성 조성물은 광의 조사에 의해 경화되는 광경화성 조성물일 수 있다. 대안적으로, 경화성 조성물은 가열에 의해 경화되는 열경화성 조성물 또는 냉각에 의해 경화되는 열가소성 조성물일 수 있다. 이들 중, 광경화성 조성물은 적어도 중합성 화합물 및 광중합 개시제를 함유할 수 있고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 더 함유할 수 있다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소 공여체, 내부 이형제, 계면활성제, 산화방지제, 중합체 성분 등을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료이다. 본 실시형태에서는, 임프린트재로서 광경화성 조성물을 사용하는 예에 대해서 설명한다.

임프린트재는, 액적 형태 또는 복수의 액적이 연결되어 형성되는 섬 또는 막 형태로 기판 상에 배치될 수 있다. 대안적으로, 임프린트재는 스핀 코팅법, 슬릿 코팅법, 또는 스크린 인쇄법 등의 방법에 의해 기판 상에 도포되거나 배치될 수 있다. 임프린트재의 점도(25℃에서의 점도)는, 예를 들어 1 mPa·s 이상 100 mPa·s 이하일 수 있다.

본 명세서 및 첨부 도면에서는, 기판(13)의 표면에 평행한 방향을 XY 평면으로 하고, 기판(13) 및 몰드(11)의 두께 방향을 Z축으로 하는 XYZ 좌표계에서 방향을 나타낸다. 임프린트 장치(1)는 몰드(11)를 보유지지하는 몰드 보유지지부(12), 기판(13)을 보유지지하는 기판 보유지지부(14), 계측 유닛(15), 형상 보정 유닛(16), 및 제어 유닛(17)을 포함한다. 또한, 임프린트 장치(1)는 기판 상에 임프린트재를 공급하기 위한 디스펜서를 포함하는 공급 유닛(21)을 포함한다. 기판 상에 공급된 임프린트재는, 몰드의 패턴을 기판 상에 전사할 뿐만 아니라, 임프린트재의 두께 분포를 제어함으로써 기판 및 몰드의 왜곡을 보정하기 위해서 사용될 수 있다. 또한, 임프린트 장치(1)는, 몰드 보유지지부(12)를 보유지지하는 브리지 정반, 기판 보유지지부(14)를 보유지지하는 베이스 정반 등을 포함한다.

몰드(11)의 외부는 직사각형 형상을 갖고, 몰드(11)는 기판(13)(상의 임프린트재)에 전사해야 할 패턴(오목-볼록 패턴)이 형성된 패턴면(11a)을 갖는다. 몰드(11)는, 기판 상의 임프린트재를 경화시키기 위한 자외선을 투과시키는 재료, 예를 들어 석영 등으로 형성된다. 또한, 몰드(11)의 패턴면(11a)에는 몰드측 마크(18)가 형성된다.

몰드 보유지지부(12)는 몰드(11)를 보유지지하는 보유지지 기구이다. 몰드 보유지지부(12)는 예를 들어 몰드(11)를 진공 흡착 또는 정전 흡착하는 몰드 척, 몰드 척이 배치되는 몰드 스테이지, 및 몰드 스테이지를 구동하는(이동시키는) 구동계를 포함한다. 이러한 구동계는, 몰드 스테이지(즉, 몰드(11))를 적어도 z축 방향(기판 상의 수지에 몰드(11)가 임프린트될 때의 임프린트 방향)으로 구동시킨다. 또한, 이러한 구동계는 z축 방향뿐만 아니라, x축 방향, y축 방향 및 θ 방향(z축 둘레의 회전)으로도 몰드 스테이지를 구동하는 기능을 가질 수 있다.

기판(13)은 몰드(11)의 패턴이 전사되는 기판이며, 예를 들어 유리, 세라믹, 금속, 반도체, 수지 등이 기판(13)의 재료로서 사용될 수 있다. 필요에 따라, 기판의 표면에는 기판의 재료와 상이한 재료로 이루어지는 부재가 제공될 수 있다. 기판(13)은, 예를 들어 단결정 실리콘 기판, 실리콘 온 인슐레이터(silicon on insulator)(SOI) 기판 등을 포함할 수 있다. 공급 유닛(21)으로부터 기판(13)에 임프린트재가 공급(도포)될 수 있다. 한편, 임프린트재는, 스핀 코팅법, 슬릿 코팅법, 또는 스크린 인쇄법 등의 방법에 의해 임프린트 장치(1)의 외부에서 기판(13)에 공급(도포)되거나 배치될 수 있다. 또한, 기판측 마크(19)가 기판(13)의 복수의 샷 영역의 각각에 형성된다. 여기서, 샷 영역은 임프린트재의 패턴이 형성되는 영역이다.

기판 보유지지부(14)는 기판(13)을 보유지지하는 보유지지 기구이다. 기판 보유지지부(14)는, 예를 들어 기판(13)을 진공 흡착 또는 정전 흡착하는 기판 척, 기판 척이 배치되는 기판 스테이지, 및 기판 스테이지를 구동하는(이동시키는) 구동계를 포함한다. 이러한 구동계는 기판 스테이지(즉, 기판(13))를 적어도 x축 방향 및 y축 방향(몰드(11)의 임프린트 방향에 수직인 방향)으로 구동시킨다. 또한, 이러한 구동계는 x축 방향 및 y축 방향뿐만 아니라 z축 방향 및 θ 방향(z축 둘레의 회전)으로 기판 스테이지를 구동시키는 기능을 가질 수 있다.

계측 유닛(15)은, 몰드(11)에 제공된 몰드측 마크(18), 및 기판(13)의 복수의 샷 영역 각각에 제공된 기판측 마크(19)를 광학적으로 검출(관찰)하는 스코프를 포함한다. 계측 유닛(15)은 스코프의 검출 결과에 기초하여 몰드(11)와 기판(13)의 상대 위치(위치 어긋남)를 계측한다. 그러나, 계측 유닛(15)은 몰드측 마크(18)와 기판측 마크(19) 사이의 상대적인 위치 관계를 검출할 수 있으면 된다. 따라서, 계측 유닛(15)은, 2개의 마크를 동시에 촬상하는 광학계를 포함하는 스코프를 포함할 수 있거나, 2개의 마크의 간섭 신호 또는 무아레 등의 상대적인 위치 관계가 반영된 신호를 검출하는 스코프를 포함할 수 있다. 또한, 계측 유닛(15)은 몰드측 마크(18)와 기판측 마크(19)를 동시에 검출할 수 없을 수 있다. 예를 들어, 계측 유닛(15)은 내부에 배치된 기준 위치에 대한 몰드측 마크(18)와 기판측 마크(19)의 각각의 위치를 취득함으로써 몰드측 마크(18)와 기판측 마크(19) 사이의 상대적인 위치 관계를 검출할 수 있다.

형상 보정 유닛(16)은 기판(13)의 각각의 샷 영역에 대해 몰드(11)의 패턴과 기판(13)의 샷 영역 사이의 형상의 차이를 보정하는 보정 유닛으로서 기능한다. 즉, 형상 보정 유닛(16)은 기판(13) 및 몰드(11) 중 적어도 하나의 형상을 보정한다. 본 실시형태에서, 형상 보정 유닛(16)은 패턴면(11a)의 형상을 보정하기 위해 패턴면(11a)에 평행한 방향으로 몰드(11)에 힘을 가함으로써 몰드(11)(패턴면(11a))를 변형시킨다. 도 2는 형상 보정 유닛의 구성예를 도시하는 도면이다. 예를 들어, 도 2에 도시되는 바와 같이, 형상 보정 유닛(16)은 몰드(11)의 측면을 흡착하는 흡착 유닛(16a) 및 흡착 유닛(16a)을 몰드(11)의 측면을 향하는 방향 및 몰드(11)의 측면으로부터 멀어지는 방향으로 구동하는 액추에이터(16b)를 포함한다. 흡착 유닛(16a)은 몰드(11)의 측면을 흡착하는 기능을 갖지 않을 수 있으며, 몰드(11)의 측면과 접촉하는 접촉 부재일 수 있다. 또한, 형상 보정 유닛(16)은 몰드(11)에 열을 가함으로써 몰드(11)의 온도를 제어하여 패턴면(11a)을 변형시킬 수 있다. 또한, 몰드(11)의 패턴면(11a)을 변형시키는 대신에, 기판(13)의 샷 영역(기판(13)에 형성된 패턴)의 형상을 보정하기 위해 고정된 강도를 갖는 광을 기판 상의 미리결정된 위치에 조사함으로써 기판(13)의 열팽창이 국소적으로 행해질 수 있다. 이 경우, 형상을 보정하기 위해 사용되는 광은 임프린트재를 경화시키기 위한 광과 상이한 광인 것이 바람직하다. 이 경우, 임프린트 장치(1)는 형상 보정 유닛으로서 몰드(11) 또는 기판(13)에 열을 공급하는 열 공급 유닛을 포함한다.

제어 유닛(17)은, CPU, 메모리 등을 포함하고, 임프린트 장치(1) 전체(임프린트 장치(1)의 각각의 유닛)를 제어한다. 본 실시형태에서는, 제어 유닛(17)은 임프린트 처리 및 임프린트 처리에 관련된 처리를 제어한다. 예를 들어, 제어 유닛(17)은, 임프린트 처리를 행할 때에 계측 유닛(15)의 계측 결과에 기초하여 몰드(11)와 기판(13)의 정렬을 행한다. 또한, 제어 유닛(17)은, 임프린트 처리가 수행될 때, 형상 보정 유닛(16)에 의해 수행되는 몰드(11)의 패턴면(11a)의 변형량 및 몰드(11) 또는 기판(13)에 공급되는 열을 계산하고 제어한다. 또한, 제어 유닛(17)은, 기판과 몰드의 위치 어긋남을 보정하기 위해서 필요한 임프린트재의 밀도 분포를 계산하고 제어한다.

취득 유닛(20)은 기판의 표면을 주사하고 기판의 단차 형상에 대한 정보를 취득한다. 각각의 기판에 대해 취득된 단차 정보에 기초하여 각각의 기판에 대해 형상의 보정을 위한 보정값을 변경한다. 취득 유닛(20)은, 비접촉형 광학 센서일 수 있거나, 단차를 계측할 수 있고 비접촉형 광학 센서의 것과 동일한 효과가 얻어지는 다른 유형의 센서 중 임의의 것일 수 있다.

실시예 1

도 3은 예 1에 따른 처리를 도시하는 흐름도이다. 흐름도에 도시되는 동작(단계)은 제어 유닛(17)이 각각의 유닛을 제어함으로써 실행될 수 있다. 본 예에서, 몰드(11)와 기판(13) 사이의 위치 어긋남은 샷 영역의 일부만의 표면 형상에 기초하여 표면 전체의 표면 단차량을 취득함으로써 보정된다. S1에서, 제어 유닛(17)은 미리 준비된 기판의 소정의 하나의 샷 영역 전체의 표면 형상 정보를 취득한다. 각각의 샷 영역은 다양한 요인에 의해 요철(단차 형상)을 가질 수 있다. 도 4는 샷 영역의 단차 형상의 예를 도시하는 도면이다. 도 4a는, 기판의 패턴면(13a)에 대하여 단차 형상(13b)이 격자 형상으로 배치된 상태를 나타낸다. 도 4b는, 취득 유닛(20)이 도면에서 화살표로 나타낸 방향으로 주사되는 경우의 z 방향의 단차 형상(13b)의 높이를 나타낸다. 표면 형상 정보는 요철을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 요철은 미리결정된 경향을 갖기 때문에, 예를 들어 취득 유닛(20), 외부 계측 장치 등에 의해 기판의 소정의 하나의 샷 영역 전체의 단차 형상을 미리 표면 형상 정보로서 취득한다. 한편, 시뮬레이션 또는 실험에 의해 기판의 소정의 하나의 샷 영역 전체 또는 기판 전체의 단차 형상이 취득될 수 있는 경우, 단차 형상은 표면 형상 정보로서 사용되도록 취득될 수 있다. 한편, 복수의 샷 영역의 단차 형상에 기초하여 표면 형상 정보를 취득할 수 있다. 이 경우, 예를 들어 복수의 샷 영역의 단차 형상의 표준 편차에 기초하여 생성된 표면 형상 정보가 사용된다.

도 3을 다시 참조하면, S2에서, 샷 영역의 부분 표면 형상이 취득 유닛(20)에 의해 취득된다. 이 경우, 취득 유닛(20)에 의해 표면 형상을 취득하기 위한 샷 영역의 부분은 단차를 갖는 부분인 것이 요구된다. 결과적으로, 제어 유닛(17)은 S1에서 취득된 표면 형상 정보에 기초하여 표면 형상이 계측될 샷 영역 내의 부분을 결정하고, 취득 유닛(20)은 제어 유닛(17)에 의해 결정된 부분의 단차량을 취득한다.

S3에서, 제어 유닛(17)은 S2에서 취득된 부분 표면 형상에 기초하여 보간 연산 등의 산출을 행함으로써 기판 전체의 표면 단차량을 취득한다. S2는 기판의 소정의 하나의 샷에서만 행해질 수 있거나 복수의 샷에서 행해질 수 있다. 전자의 경우, S3에서, 제어 유닛(17)은 단차 계측이 수행된 하나의 샷의 단차량이 모든 샷에 공통인 것으로 가정하여 기판 전체의 단차량을 계산한다. 후자의 경우, 취득된 복수의 점의 단차 정보로부터 선형 보간 등에 의해 기판 내의 단차량 분포를 추정한다. 또한, 하나의 샷 영역에서 취득되는 단차량은 샷 영역의 소정 부분만일 수 있거나, 샷 영역의 복수의 점의 정보가 취득될 수 있다. 전자의 경우, 취득된 하나의 단차량이 모든 샷에 공통된다는 가정하에 기판 전체의 단차량이 산출된다. 후자의 경우, 취득된 복수의 점의 단차 정보로부터 선형 보간 등에 의해 샷 내의 단차량 분포가 추정된다. 상술한 바와 같이, 취득된 부분 단차 정보로부터 기판 전체의 표면 단차량이 추정된다. 어떻게 S2가 행해지는지에 관계없이, 기판의 부분 단차량만을 계측하므로, 임프린트 장치의 생산성에 거의 영향을 주지 않으면서 기판 전체의 단차 정보를 취득할 수 있다.

S4에서, 제어 유닛(17)은, S3에서 취득된 기판 전체의 단차량에 기초하여, 기판 상의 임프린트재와 몰드(11)를 서로 접촉시킨 상태에서 발생하는 기판(13)과 몰드(11)의 상대적인 위치 어긋남 및 상대적인 위치 어긋남에 대한 보정량(형상 보정값)을 산출한다. 여기서 보정되는 위치 어긋남은, 후술하는 S7에서 다이-바이-다이 정렬에 의해 보정되는 병진, 배율, 및 회전 등의 저차 성분 이외의 고차 성분이다.

또한, S4에서, 외부 계측 장치에 의해 계측된 평가점의 좌표 정보가 고려된다. 도 5는 평가점의 좌표의 일례를 도시하는 도면이다. 평가점은 단차 형상(13b) 상에 배치되고, 외부 계측 장치에 의해 계측된다. 평가점(13c)은 패턴면(13a)과 기판의 단차 형상(13b) 사이의 경계에 가깝고, 평가점(13d)은 평가점(13c)보다 경계로부터 더 멀다. 각각의 평가점으로부터 연장되는 화살표는, 임프린트 시(기판 상의 임프린트재와 몰드(11)가 서로 접촉할 때)에 발생하는 기판(13)과 몰드(11)의 상대적인 위치 어긋남을 나타내며, 더 큰 위치 어긋남을 더 긴 화살표로 나타낸다. 위치 어긋남은 단차 경계까지의 거리가 감소함에 따라 커진다는 것을 이해할 수 있다. 따라서, 제어 유닛(17)은, 예를 들어 저장 유닛을 포함하고, 미리 계측된 샷 영역 전체에서의 위치 어긋남의 양 및 위치 어긋남의 양이 계측된 각각의 점에서의 샷 영역 상의 좌표를 저장 유닛에 저장한다. 또한, 위치 어긋남의 보정량을 산출하는 경우, 제어 유닛(17)은 외부 계측 장치에 의해 계측된 평가점의 좌표에서 발생하는 위치 어긋남을 산출하여, 평가점에서의 위치 어긋남이 최소화되도록 보정량을 산출한다.

도 6은 단차량과 위치 어긋남 사이의 관계를 도시하는 도면이다. 이 도면은 소정의 샷 영역에서의 단차량에 따라 단차 형상으로 인해 발생하는 위치 어긋남이 변화하는 상태를 나타낸다. 도 6a는 단차 형상(13e)을 갖는 기판에 대해 임프린트가 수행될 때 발생하는 기판 및 몰드의 소정의 단차 형상(13e) 및 위치 어긋남을 도시한다. 도 6b는 단차 형상(13e)보다 큰 단차를 갖는 단차 형상(13f) 및 단차 형상(13f)을 갖는 기판에 대해 임프린트가 행해질 때에 발생하는 위치 어긋남을 나타내며, 이는 발생하는 위치 어긋남이 단차량이 증가함에 따라 커지는 것을 나타낸다. 단차량과 발생하는 위치 어긋남의 양 사이의 관계는 선형적으로 변화한다는 것을 이해할 수 있다.

도 3에 도시되는 S4에서, 위치 어긋남을 보정하고 싶은 평가점의 좌표 정보 및 시뮬레이션 또는 예비 실험에 의해 취득된 단차량과 위치 어긋남 사이의 관계가, 예를 들어 저장 유닛 등에 미리 기록된다. 이에 의해, S2에서 취득된 샷 영역의 부분 단차량으로부터, 임프린트 시에 발생하는 기판 전체에서의 위치 어긋남을 산출할 수 있다.

S5에서, 디스펜서를 포함하는 공급 유닛(21)에 의해 기판 상에 임프린트재가 배치된다. 그후, 몰드 보유지지부(12)가 하강하고, 몰드(11)가 기판(13) 상의 임프린트재에 가압된다. 이 경우, 기판 보유지지부(14)는 몰드 보유지지부(12)를 향해 상승할 수 있거나, 또는 기판 보유지지부(14) 및 몰드 보유지지부(12)의 양쪽 모두를 구동하여 몰드(11)와 기판(13) 상의 임프린트재를 서로 접촉시킬 수 있다.

S6에서, 형상 보정은 S4에서 산출된 보정값에 기초하여 몰드(11) 및 기판(13)에 대해 수행된다. 형상 보정 유닛(16)은 각각의 샤프트가 몰드(11)의 측면에 대해 가압됨으로써 몰드(11)를 원하는 형상으로 변형시킨다. 또한, 열 공급 유닛은 몰드 또는 기판 상의 미리결정된 위치에 고정된 강도를 갖는 광을 조사한다. 따라서, 몰드(11) 또는 기판(13)의 열팽창이 국소적으로 발생함으로써, 몰드(11)와 기판(13)의 상대 위치를 원하는 형상으로 변화시킨다. S6에서 수행되는 형상 보정의 구체적인 방법에 대해서는, 일본 미심사 특허 출원, 제1 공개 제2013-102132호를 참조한다.

S7에서, 계측 유닛(15)은 몰드(11)에 제공된 몰드측 마크(18)와 기판(13)의 샷 영역에 제공된 기판측 마크(19)를 광학적으로 검출하고, 몰드(11)와 기판(13)의 상대적인 위치 어긋남을 계측한다. 기판 보유지지부(14)는 계측 유닛(15)에 의해 계측된 위치 어긋남 정보에 기초하여 기판 스테이지를 구동함으로써 몰드(11)와 기판(13)의 정렬(다이-바이-다이 정렬)을 수행한다. 여기서 보정될 위치 어긋남은 병진, 배율, 및 회전 등의 저차 성분이다.

S8에서, 기판(13) 상의 임프린트재에 경화용 에너지(여기서는, 자외선)를 조사함으로써 임프린트재를 경화시킨다. 그 후, 몰드 보유지지부(12)가 상승하고, 기판(13) 상의 임프린트재와 몰드(11)가 서로 분리됨으로써, 몰드(11)의 패턴면(11a)에 묘화된 요철 패턴이 기판 상에 임프린트재의 패턴으로서 형성된다.

상술한 단계를 거침으로써, 상이한 단차량을 갖는 기판 각각에 대해 기판 전체의 표면 단차량을 계측하지 않고 위치 어긋남이 효율적으로 보정될 수 있다. 또한, 생산성의 저하 없이 몰드와 기판의 정렬 정밀도를 향상시킬 수 있다.

실시예 2

이하의 설명에서는, 도 3에 도시되는 흐름도에 기초하여 실시예 1과의 차이점만을 설명한다. 본 실시예에서는, 기판 상에 공급된 임프린트재의 분포를 사용해서 기판과 몰드의 위치 어긋남을 보정한다. 구체적으로는, 배치된 임프린트재의 밀도, 즉 임프린트재의 두께는 기판과 몰드의 위치 어긋남을 보정하도록 분포된다. 이에 의해, 몰드(11)의 패턴면(11a)이 왜곡을 상쇄시키도록 변형되고, 위치 어긋남이 보정된다.

도 7은 임프린트재의 분포와 위치 어긋남 사이의 관계를 도시하는 도면이다. 도 7a는 임프린트재의 밀도가 분포된 상태를 나타낸다. 도 7b에서는, 소정 분포를 갖는 임프린트재에 대해 임프린트를 행할 때의 기판 및 몰드의 위치 어긋남을 화살표로 나타낸다. 이들 위치 어긋남은, 가압될 때의 몰드의 형상이 임프린트재의 밀도에 따라 변화하기 때문에 발생한다. 도면에 도시되는 바와 같이, 기판 및 몰드의 위치 어긋남은 비교적 높은 밀도의 임프린트재를 갖는 위치로부터 비교적 낮은 밀도(두께)의 임프린트재를 갖는 위치를 향해 발생한다. 따라서, S4에서, 제어 유닛(17)은 S3에서 산출된 단차량에 기초하여 기판 상에 공급될 임프린트재의 양 및 공급될 임프린트재의 배치를 결정한다.

S5에서, S4에서 결정된 공급량 및 배치를 갖는 임프린트재는 디스펜서를 포함하는 공급 유닛(21)에 의해 기판 상에 공급된다.

한편, 보정 대상의 위치 어긋남 형상에 대한 드롭 배치 방법은 시뮬레이션 또는 예비 실험에 의해 미리 취득되고, 예를 들어 제어 유닛(17)의 저장 유닛에 저장된다. 임프린트재의 밀도 분포에 따라서 행해지는 위치 어긋남의 보정은 S6의 형상 보정과 동시에 사용될 수 있거나 독립적으로 사용될 수 있다. 보정이 독립적으로 사용되는 경우, S6의 처리는 생략된다. 그후, 몰드 보유지지부(12)가 하강하고, 몰드(11)가 기판(13) 상의 임프린트재에 가압된다. 한편, S5에서 행해지는 임프린트재의 배치에 소정 분포를 부여해서 위치 어긋남을 보정하는 구체적인 방법에 대해서는, US15/162130을 참조한다.

본 실시예에 따르면, 형상 보정 유닛을 구성하지 않고 기판과 몰드의 위치 어긋남을 보정할 수 있다. 또한, 형상 보정 유닛을 조합하여 사용함으로써 기판 및 몰드의 위치 어긋남을 더 유연하게 보정하고, 몰드 및 기판의 정렬 정밀도를 더 향상시킬 수 있다.

물품 제조 방법의 실시형태

임프린트 장치를 사용하여 형성된 경화물의 패턴은, 각종 물품의 적어도 일부에 영구적으로 사용되거나, 다양한 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 MRAM과 같은 휘발성 또는 비휘발성 반도체 메모리, LSI, CCD, 이미지 센서, 및 FPGA 같은 반도체 소자 등을 포함한다. 몰드의 예는 임프린팅용 몰드 등을 포함한다.

경화물의 패턴은, 물품의 적어도 일부의 구성 부재로서 그대로 사용되거나 또는 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 웨이퍼 처리 단계에서 에칭, 이온 주입 등이 행해진 후, 레지스트 마스크는 제거된다.

이어서, 구체적인 물품 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 8a에 도시되는 바와 같이, 절연체 등의 피가공재(2z)가 표면에 형성된 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(1z)를 준비하고, 이어서 잉크젯법 등에 의해 피가공재(2z)의 표면에 임프린트재(3z)를 도포한다. 여기서, 복수의 액적 형태의 임프린트재(3z)가 웨이퍼 상에 부여된 상태를 나타낸다.

도 8b에 도시되는 바와 같이, 임프린트용 몰드(4z)는 그 내부에 요철 패턴이 형성된 측이 웨이퍼 상의 임프린트재(3z)에 대면하도록 구성된다. 도 8c에 도시되는 바와 같이, 임프린트재(3z)가 부여된 웨이퍼(1z)와 몰드(4z)를 서로 접촉시키고, 압력을 가한다. 임프린트재(3z)는 몰드(4z)와 피가공재(2z) 사이의 간극 사이에 충전된다. 이 상태에서 경화용 에너지로서 광이 몰드(4z)를 통해 조사되면, 임프린트재(3z)는 경화된다.

도 8d에 도시되는 바와 같이, 임프린트재(3z)를 경화시킨 후, 몰드(4z)와 웨이퍼(1z)를 서로 분리하면, 웨이퍼(1z) 위에 임프린트재(3z)의 경화물의 패턴이 형성된다. 경화물의 패턴은 몰드의 오목부가 경화물의 볼록부에 대응하는 형상을 갖는데, 즉 몰드(4z)의 요철 패턴이 임프린트재(3z)에 전사된다.

도 8e에 도시되는 바와 같이, 경화물의 패턴을 내에칭 마스크로서 사용하여 에칭을 행하면, 피가공재(2z)의 표면 상에 경화물이 없거나 또는 얇은 경화물이 잔존하는 부분이 제거되어, 홈(5z)이 된다. 도 8f에 도시하는 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거하면, 피가공재(2z)의 표면에 홈(5z)이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 여기에서는 경화물의 패턴을 제거했지만, 가공 후에도 경화물의 패턴을 제거하지 않고, 예를 들어 반도체 소자 등에 포함되는 절연 중간층의 막, 즉 물품의 구성 부재로서 이용할 수 있다.

다른 실시형태

본 발명의 바람직한 실시형태가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 이들 실시형태로 한정되지 않고, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다.

본 발명은 예시적인 실시형태들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태에 한정되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

본 출원은 2019년 10월 30일자로 출원된 일본 특허 출원 제2019-197745호의 이익을 주장하며, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조되어 통합된다.

Claims (13)

1. 기판 상의 임프린트재와 몰드를 서로 접촉시킴으로써 상기 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며, 상기 임프린트 장치는,
   상기 기판의 미리결정된 부분 샷 영역의 부분 표면 형상을 계측하도록 구성되는 계측 유닛;
   상기 계측 유닛에 의해 계측되는 상기 미리결정된 부분 샷 영역의 상기 부분 표면 형상에 기초하여, 상기 임프린트재와 상기 몰드를 서로 접촉시키고 있는 동안 발생하는 상기 기판과 상기 몰드의 상대적인 위치 어긋남에 대한 보정량을 취득하도록 구성되는 제어 유닛; 및
   상기 보정량에 기초하여 상기 기판 및 상기 몰드 중 적어도 하나의 형상을 보정하도록 구성되는 형상 보정 유닛을 포함하며,
   상기 제어 유닛은, 상기 계측 유닛에 의해 계측된 상기 미리결정된 부분 샷 영역의 상기 부분 표면 형상에 기초하여 상기 기판의 다른 샷 영역에 대한 상기 보정량을 취득하는 임프린트 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어 유닛은, 상기 계측 유닛에 의해 계측되는 상기 미리결정된 부분 샷 영역의 표면 형상에 기초하여 기판 전체의 표면 단차량을 취득하고, 상기 표면 단차량에 기초하여 상기 기판 전체에 대한 상기 보정량을 취득하는 임프린트 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 계측 유닛은 하나의 샷 영역의 일부분의 표면 형상을 계측하며,
   상기 제어 유닛은 상기 샷 영역의 상기 일부분의 상기 표면 형상에 기초하여 기판 전체의 표면 단차량을 취득하는 임프린트 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 계측 유닛은 하나의 샷 영역의 복수의 부분의 표면 형상을 계측하며,
   상기 제어 유닛은, 상기 복수의 부분의 상기 형상의 정보를 보간함으로써 상기 하나의 샷 영역 전체의 표면 단차량을 취득하고, 상기 하나의 샷 영역 전체의 상기 표면 단차량에 기초하여 상기 기판 전체의 표면 단차량을 취득하는 임프린트 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 계측 유닛은 복수의 샷 영역에서 각각의 부분 표면 형상을 계측하며,
   상기 제어 유닛은, 상기 복수의 샷 영역에서의 상기 각각의 표면 형상의 정보를 보간함으로써 기판 전체의 표면 단차량을 취득하는 임프린트 장치.
6. 제2항에 있어서,
   상기 제어 유닛은, 상기 표면 단차량과 상기 위치 어긋남의 양 사이의 관계를 나타내는 정보를 미리 저장하고, 저장된 상기 정보를 사용하여 상기 보정량을 취득하도록 구성되는 저장 유닛을 포함하는 임프린트 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어 유닛은, 미리 계측된 샷 영역 전체에서의 상기 위치 어긋남의 양과, 상기 위치 어긋남의 양이 계측된 각각의 점에서의 샷 영역의 좌표를 사용하여 상기 보정량을 취득하는 임프린트 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제어 유닛은, 미리 준비된 샷 영역 전체의 표면 형상 정보에 기초하여 상기 표면 형상을 계측하는 일부분을 결정하는 임프린트 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 형상 보정 유닛은 상기 몰드의 측면에 힘을 가함으로써 상기 몰드의 형상을 변화시키는 임프린트 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 형상 보정 유닛은, 상기 기판 및 상기 몰드 중 적어도 하나에 상기 임프린트재를 경화시키기 위한 광과는 상이한 광 또는 열을 조사함으로써 상기 기판 및 상기 몰드 중 적어도 하나의 형상을 변화시키는 임프린트 장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 기판에 상기 임프린트재를 공급하도록 구성되는 공급 유닛을 더 포함하며,
    상기 제어 유닛은, 상기 보정량에 기초하여, 상기 기판에 공급해야 할 상기 임프린트재의 양 및 공급해야 할 임프린트재의 배치를 결정하는 임프린트 장치.
12. 기판 상에 위치된 임프린트재와 몰드를 서로 접촉시킴으로써 상기 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 방법이며, 상기 임프린트 방법은,
    상기 기판의 미리결정된 부분 샷 영역의 부분 표면 형상을 계측하는 단계; 및
    계측된 상기 미리결정된 부분 샷 영역의 상기 부분 표면 형상에 기초하여, 상기 임프린트재와 상기 몰드를 서로 접촉시키고 있는 동안 발생하는 상기 기판과 상기 몰드의 상대적인 위치 어긋남에 대한 보정량을 취득하고, 상기 보정량에 기초하여 상기 기판 및 상기 몰드 중 적어도 하나의 형상을 보정하는 단계를 포함하며,
    상기 형상을 보정하는 단계는, 계측된 상기 미리결정된 부분 샷 영역의 상기 부분 표면 형상에 기초하여 상기 기판의 다른 샷 영역에 대한 상기 보정량을 취득하는 단계를 포함하는 임프린트 방법.
13. 물품 제조 방법이며,
    기판 상에 위치된 임프린트재와 몰드를 서로 접촉시킴으로써 상기 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 장치를 사용하여 상기 기판 상에 상기 패턴을 형성하는 단계;
    상기 패턴이 형성된 기판을 처리하는 단계; 및
    처리된 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 임프린트 장치는,
    상기 기판의 미리결정된 부분 샷 영역의 부분 표면 형상을 계측하도록 구성되는 계측 유닛,
    상기 계측 유닛에 의해 계측된 상기 미리결정된 부분 샷 영역의 상기 부분 표면 형상에 기초하여, 상기 임프린트재와 상기 몰드를 서로 접촉시키고 있는 동안 발생하는 상기 기판과 상기 몰드의 상대적인 위치 어긋남에 대한 보정량을 취득하도록 구성되는 제어 유닛, 및
    상기 보정량에 기초하여 상기 기판 및 상기 몰드 중 적어도 하나의 형상을 보정하도록 구성되는 형상 보정 유닛을 포함하며,
    상기 제어 유닛은, 상기 계측 유닛에 의해 계측된 상기 미리결정된 부분 샷 영역의 상기 부분 표면 형상에 기초하여 상기 기판의 다른 샷 영역에 대한 상기 보정량을 취득하는 물품 제조 방법.

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