KR101646823B1 - 임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품을 제조하는 방법 - Google Patents

임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품을 제조하는 방법 Download PDF

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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은, 몰드가 기판 상의 수지와 접촉하여 유지되는 접촉 상태에서, 수지가 경화되어 기판 상으로 패턴을 전사하는 임프린트 처리를 수행하는 임프린트 장치로서, 기판을 유지한 상태로 이동하도록 구성된 스테이지와, 몰드 상에 형성된 제1 마크와, 기판 상에 형성된 제2 마크를 검출하도록 구성된 검출 유닛과, 접촉 상태에서 몰드 및 기판의 얼라인먼트를 수행하도록 구성된 처리 유닛을 포함하는, 임프린트 장치를 제공한다.

Description

임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품을 제조하는 방법{IMPRINT APPARATUS, IMPRINT METHOD, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은 임프린트 장치, 임프린트 방법 그리고 물품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
임프린트 기술은 나노스케일 미세 패턴을 전사할 수 있고, 반도체 디바이스 및 자기 기억 매체의 양산을 위한 나노리소그래피 기술로서 알려져 있다. 임프린트 기술을 채용한 임프린트 장치는 일본 특허 제4185941호에 개시된 것과 같이 기판 상으로 패턴을 전사하도록 그 상에 형성된 패턴을 갖는 몰드(mold)(원고)가 기판 상의 수지에 대해 가압되는 동안에 수지(임프린트 재료)를 경화시킨다.
기판 상의 수지를 경화시키는 하나의 방법으로서의 광-경화법에서, 수지를 경화시키도록 투명한 몰드가 자외선-경화 수지와 접촉 상태로 유지되는 동안에 수지가 자외선 광으로 조사되고, 몰드는 경화된 수지로부터 분리(이형)된다. 광-경화법은, 예컨대 온도가 비교적 용이하게 제어될 수 있고 기판 상에 형성된 얼라인먼트 마크(alignment mark)가 투명한 몰드를 통해 검출될 수 있기 때문에 반도체 디바이스 및 자기 기억 매체를 제조하는 데 적절하다.
또한, 임프린트 장치는 일반적으로 기판과 몰드 사이의 얼라인먼트의 방식으로서 다이-바이-다이(die-by-die) 얼라인먼트 방식을 채택한다. 다이-바이-다이 얼라인먼트 방식에서, 기판 상의 복수의 샷 영역(shot region)의 각각에 대해, 기판 상의 샷 영역 내에 형성된 얼라인먼트 마크가 몰드와 기판 사이의 위치 관계 면에서 시프트(shift)를 보정하도록 광학적으로 검출된다.
그러나, 임프린트 장치에서, 몰드가 수지를 통해 기판과 접촉 상태로 유지된다. 그러므로, 예컨대 기판 상의 수지에 대해 몰드를 가압할 때에, 몰드가 가압되는 방향(수직 방향)으로 그리고 또한 가압 방향에 직각인 수평 방향(몰드의 위치가 시프트되는 방향)으로, 힘이 작용한다. 외란 진동(disturbance vibration)이 몰드를 유지하는 구조체 그리고 기판을 유지하는 구조체로부터 몰드 및 기판 상에 각각 작용한다. 결과적으로, 몰드는 몰드와 기판 사이의 위치 관계가 변경되는 동안에 가압되고, 즉 소정의 위치로부터 시프트된 위치에서 가압된다. 바꿔 말하면, 몰드가 기판 상의 수지에 대해 가압되기 전에 몰드 및 기판이 고정밀도로 얼라인먼트될 때에도, 몰드 및 기판은 몰드가 가압되는 동안에 소정의 위치 관계를 항상 갖지는 않는다. 또한, 몰드가 기판 상의 수지, 즉 마찰 성질을 갖는 수지(박막 수지)에 대해 가압된 후에, 소위 마찰력이 몰드와 기판 사이에 작용하고, 이는, 몰드와 기판 사이의 상대 위치를 미세하게 조정하는 것을 어렵게 한다.
임프린트 장치에서, 샷 영역들 사이의 면내 변동을 억제하면서 패턴 전사 정밀도(해상도)를 개선하기 위해, 기판 상의 수지의 피막 두께를 최소화하는 것이 필요하다. 또한, 수지로 몰드를 충전하는 시간을 단축시키고 몰드를 이형시키는 데 요구되는 힘(이형력)을 감소시키기 위해, 공동(공기 챔버)이 이러한 표면의 주연부보다 얇도록 몰드의 후방 표면(패턴 표면에 대향되는 그 표면)의 중심부에 형성된다. 더욱이, 연질 부재가 기판의 경사를 따라 몰드를 유지하는 몰드 유지 유닛(유지면) 상에 제공된다. 이러한 방식으로, 임프린트 장치에서 사용되는 몰드 및 몰드 유지 유닛은 외력에 따른 변형에 취약하다. 그러므로, 몰드 및 몰드 유지 유닛은, 예컨대 기판 상의 수지의 마찰력으로 인해 변형되고, 이는, 고정밀도로 몰드 및 기판을 얼라인먼트하는 것(특히, 가압 방향에 직각인 수평 방향으로 몰드 및 기판을 얼라인먼트하는 것)을 어렵게 한다.
본 발명은 몰드와 기판 사이의 얼라인먼트의 정밀도의 관점에서 유리한 기술을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 몰드가 기판 상의 수지와 접촉하여 유지되는 접촉 상태에서, 수지가 경화되어 기판 상으로 패턴을 전사하는 임프린트 처리를 수행하는 임프린트 장치로서, 기판을 유지한 상태로 이동하도록 구성된 스테이지와, 몰드 상에 형성된 제1 마크와, 기판 상에 형성된 제2 마크를 검출하도록 구성된 검출 유닛과, 접촉 상태에서 몰드 및 기판의 얼라인먼트를 수행하도록 구성된 처리 유닛을 포함하고, 처리 유닛은, 얼라인먼트에 요구되는 스테이지의 이동 거리에, 검출 유닛에 의해 검출된 제1 마크와 제2 마크 사이의 위치 시프트의 양에 따라 결정되는 추가 거리를 추가함으로써 얻어지는 거리를 목표 이동 거리로서 사용하여, 제1 마크 및 제2 마크가 근접되는 제1 방향으로 스테이지를 이동시키는 제1 처리와, 제1 처리 후에 추가 거리에 따라 결정된 목표 이동 거리보다 작은 거리만큼 제1 방향에 반대되는 제2 방향으로 스테이지를 이동시키는 제2 처리에 의해 얼라인먼트를 수행하는, 임프린트 장치가 제공된다.
본 발명의 추가의 특징은 첨부된 도면을 참조한 예시적인 실시예의 다음의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 임프린트 장치의 구성을 도시하는 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 임프린트 장치에서의 수지와 몰드 사이의 접촉 상태에서의 몰드 및 기판의 부근을 도시하는 개략도.
도 3은 도 1에 도시된 임프린트 장치에서의 수지와 몰드 사이의 접촉 상태에서의 몰드 및 기판의 부근을 도시하는 개략도.
도 4는 도 1에 도시된 임프린트 장치에서의 수지와 몰드 사이의 접촉 상태에서의 몰드 및 기판의 부근을 도시하는 개략도.
도 5는 기판 스테이지의 이동 거리의 함수로서의 제1 마크와 제2 마크 사이의 거리의 변동량과 기판 스테이지의 이동 거리의 함수로서의 몰드의 변형량 사이의 관계를 도시하는 그래프.
도 6은 도 1에 도시된 임프린트 장치에서의 수지와 몰드 사이의 접촉 상태에서의 몰드 및 기판의 부근을 도시하는 개략도.
도 7은 도 1에 도시된 임프린트 장치에서의 임프린트 처리를 설명하는 흐름도.
도 8은 도 1에 도시된 임프린트 장치에서의 또 다른 임프린트 처리를 설명하는 흐름도.
도 9는 본 발명의 다른 양태에 따른 임프린트 장치의 구성을 도시하는 개략도.
도 10은 본 발명의 다른 양태에 따른 임프린트 장치의 구성을 도시하는 개략도.
도 11은 도 9 또는 도 10에 도시된 임프린트 장치에서의 임프린트 처리를 설명하는 흐름도.
본 발명의 양호한 실시예가 첨부 도면을 참조하여 아래에서 설명될 것이다. 동일한 도면 부호는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부재를 나타내고, 그 반복적인 설명은 제공되지 않는다는 점에 유의한다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 임프린트 장치(1)의 구성을 도시하는 개략도이다. 임프린트 장치(1)는 기판 상으로 패턴을 전사하도록 몰드(원고)가 기판 상의 수지와 접촉 상태로 유지되는 접촉 상태에서 수지(임프린트 재료)를 경화시키는 리소그래피 장치로서 작용한다. 임프린트 장치(1)는 본 실시예에서 광(자외선)으로 수지를 조사함으로써 수지(자외선-경화 수지)가 경화되는 광-경화법을 채택하지만, 수지에 열을 가함으로써 수지가 경화되는 열-경화법 등의 다른 경화법을 채택할 수 있다.
임프린트 장치(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 스테이지(104), 몰드 유지 유닛(108), 수지 공급 유닛(112), 광원(114), 검출 유닛(116) 및 제어 유닛(118)을 포함한다.
기판 스테이지(104)는 흡인에 의해 기판(102)을 파지하는 (도시되지 않은) 기판 척(substrate chuck)을 포함하고, 기판(102)을 유지한 상태로 이동된다. 기판 스테이지(104)는 수평 방향(X- 및 Y-방향)으로의 기판(102)의 위치, 수직 방향(Z-방향)으로의 기판(102)의 위치, Z-축에 대한 회전 방향으로의 기판(102)의 위치 그리고 기판(102)의 경사를 조정하는 기능을 갖는다. 기판(102)은 몰드(106)의 패턴이 전사될 기판이고, 예컨대 단결정 실리콘 웨이퍼 및 실리콘 온 인슐레이터(SOI: Silicon ON Insulator) 웨이퍼를 포함한다.
몰드 유지 유닛(108)은 몰드(106)를 고정하는 몰드 척(110)을 통해 몰드(106)를 유지한다. 몰드(106)는 기판(102) 상으로 전사될 3-차원 패턴이 형성되는 패턴 표면(106a)을 포함하고, 광원(114)으로부터의 광을 전달하는 재료(예컨대, 석영)로 제조된다. 공동(공기 챔버)(106b)이 몰드(106)의 표면의 주연부보다 얇도록 패턴 표면(106a)에 대향되는 몰드(106)의 표면의 중심부에 형성된다. 몰드 척(110)은 광원(114)으로부터의 광이 통과하는 (도시되지 않은) 개구부를 포함한다. 몰드 유지 유닛(108)은 몰드(106)를 수직으로 구동시키고 기판(102)[그 표면 상의 수지(R)]에 대해 몰드 척(110)에 고정된 몰드(106)[그 패턴 표면(106a)]를 가압하거나 기판(102)으로부터 몰드(106)를 분리하는 액추에이터(actuator)를 포함한다.
수지 공급 유닛(112)은 수지(R)를 토출하고 기판(102) 상으로 수지(R)를 공급하는 노즐을 포함하는 디스펜서 헤드를 포함한다. 예컨대, 수지(R)가 수지 공급 유닛(112)으로부터 공급되는 동안의 기판 스테이지(104)의 이동(스캔 이동 또는 스텝 이동)에 의해, 수지(R)가 기판(102)(그 샷 영역) 상으로 가해질 수 있다.
광원(114)은 기판(102) 상의 수지(R)를 경화시키도록 광을 방출한다. 그러나, 임프린트 장치(1)가 열-경화법을 채택할 때에, 광원(114)은 열-경화 수지를 가열하는 가열기로 교환된다.
검출 유닛(116)은, 예컨대 마크를 광학적으로 검출(관찰)하고 몰드(106) 상에 형성된 제1 마크(얼라인먼트 마크)(MK1) 그리고 기판(102) 상에 형성된 제2 마크(얼라인먼트 마크)(MK2)를 검출하는 스코프(scope)에 의해 구현된다. 바꿔 말하면, 검출 유닛(116)은 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 상대적인 위치 관계를 검출하여 몰드(106)와 기판(102) 사이의 위치 시프트의 양(수평 위치 시프트의 양)을 취득한다.
제어 유닛(118)은, 예컨대 CPU(118a) 및 메모리(118b)를 포함하고, 전체의 임프린트 장치(1)[임프린트 장치(1)의 각각의 유닛]을 제어한다. 바꿔 말하면, 제어 유닛(118)은 임프린트 처리 및 관련된 처리들을 제어한다. 임프린트 처리에서, 제어 유닛(118)은, 예컨대 몰드(106)가 기판(102) 상의 수지(R)와 접촉 상태로 유지되는 접촉 상태에서 몰드(106) 및 기판(102)을 얼라인먼트하는 처리 유닛으로서 기능한다.
도 2는 수지(R)와 몰드(106) 사이의 접촉 상태에서의 몰드(106) 및 기판(102)의 부근을 도시하는 개략도이다. 몰드(106)를 수지(R)와 접촉시킬 때에, 우선, 수지 공급 유닛(112)이 기판(102) 상으로 수지(R)를 공급한다. 그 다음에, 기판 스테이지(104)는 기판(102)(그 샷 영역)이 몰드(106) 바로 아래에 위치되고 몰드(106)가 몰드 유지 유닛(108)에 의해 기판(102) 상의 수지(R)에 대해 가압되도록 이동된다. 이러한 동작에 의해, 몰드(106)의 패턴 표면(106a) 내의 리세스가 수지(R)로 충전된다. 또한, 수지(R)에 대해 몰드(106)를 가압할 때에, 몰드(106)와 기판(102) 사이의 공간 내의 수지(R)는 소정의 피막 두께(h)로 형성된다. 소정의 피막 두께(h)는 ㎚의 정도로 작게 설정되고, 예컨대 20㎚ 이하로 설정된다.
기판(102)과의 얼라인먼트에 사용되는 제1 마크(MK1)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 몰드(106)의 패턴 표면(106a) 상에 형성된다. 마찬가지로, 몰드(106)와의 얼라인먼트에 사용되는 제2 마크(MK2)는 이전의 임프린트 처리 또는 포토리소그래피에 의해 기판(102)(그 샷 영역) 상에 형성된다.
몰드(106)가 수지(R)에 대해 가압되기 전에 몰드(106) 및 기판(102)이 고정밀도로 얼라인먼트될 때에도, 수지(R)와 몰드(106) 사이의 접촉 상태에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 몰드(106)와 기판(102) 사이에서 위치 시프트가 발생한다. 이는, 예컨대 몰드(106)와 수지(R) 사이의 마찰, 또는 몰드(106)를 유지하는 구조체[예컨대, 몰드 유지 유닛(108)] 또는 기판(102)을 유지하는 구조체[예컨대, 기판 스테이지(104)]에 의해 발생되는 외란 진동의 영향으로 인해 발생한다. 몰드(106)와 기판(102) 사이의 위치 시프트의 양, 즉 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양은 Y1로서 정의된다는 점에 유의한다.
도 3은 도 2에 도시된 몰드(106)와 기판(102) 사이의 위치 관계에 대해 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 상대 거리가 단축되는 방향으로 비교적 짧은 거리만큼 기판 스테이지(104)가 이동될 때의 몰드(106) 및 기판(102)의 부근을 도시하는 개략도이다. 이 때에, 기판 스테이지(104)가 이동되는 거리는 몰드(106) 및 기판(102)을 얼라인먼트하는 데 요구되는 기판 스테이지(104)의 이동 거리이고, 일반적으로 100㎚ 이하 정도로 작다. 기판 스테이지(104)가 이동되는 거리(이동 거리)는 거리 A로서 정의된다는 점에 유의한다. 그러나, 예컨대 수지(R)의 피막 두께(h), 수지(R)의 종류 그리고 기판(102) 상의 샷 영역의 위치에 따라, 몰드(106) 및 기판(102)을 얼라인먼트하는 데 요구되는 기판 스테이지(104)의 이동 거리는 종종 10㎚ 이하 정도로 작다.
도 3을 참조하면, 기판 스테이지(104)의 이동 거리가 거리 A일 때에, 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 상대 거리, 즉 위치 시프트의 양은 Y1'이고, 이것은, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양(Y1)으로부터 거의 변화되지 않는 상태로 남아 있다. 이는, 기판 스테이지(104)의 이동 거리가 거리 A일 때에 몰드(106)[그리고 몰드(106)를 유지하는 몰드 유지 유닛(108)]가 필름 두께(h)를 갖는 수지(R)의 마찰력으로 인해 변형되기 때문이다. 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양이 거의 변화되지 않는 상태로 남아 있을 때에, 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 상대 거리 면에서의 변화가 기판 스테이지(104)의 이동 거리의 1/10보다 작다는 점에 유의한다.
도 4는 도 2에 도시된 몰드(106)와 기판(102) 사이의 위치 관계에 대해 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 상대 거리가 단축되는 방향으로 비교적 긴 거리만큼 기판 스테이지(104)가 이동될 때의 몰드(106) 및 기판(102)의 부근을 도시하는 개략도이다. 비교적 긴 거리는, 예컨대 100㎚ 내지 2 ㎛이고, 기판 스테이지(104)의 이동 거리는 이러한 경우에 거리 B로서 정의된다. 그러나, 예컨대 수지(R)의 피막 두께(h), 수지(R)의 종류 그리고 기판(102) 상의 샷 영역의 위치에 따라, 기판 스테이지(104)의 이동 거리는 종종 100㎚ 내지 2 ㎛의 범위에 제한되지 않는다.
도 4를 참조하면, 기판 스테이지(104)의 이동 거리가 거리 B일 때에, 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양(Y2)은 기판 스테이지(104)의 이동 거리가 거리 A일 때의 위치 시프트의 양(Y1)보다 작고, 공차 내에 속한다. 또한, 기판 스테이지(104)는 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 상대 거리가 최소화되는 위치, 즉 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양이 0인 위치를 지나 이동될 수 있다. 이러한 경우에, 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 상대 거리가 단축되는 방향은 또한 제1 마크(MK1) 및 제2 마크(MK2)가 서로에 대해 근접해지고 그 다음에 분리되는 방향(제1 방향)으로서 해석될 수 있다. 이러한 방식으로, 비교적 긴 거리(예컨대, 거리 B)만큼 기판 스테이지(104)를 이동시킴으로써, 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 상대 거리 면에서의 변화가 기판 스테이지(104)의 이동 거리의 1/10보다 크게 설정될 수 있다. 바꿔 말하면, 비교적 긴 거리만큼 기판 스테이지(104)를 이동시킴으로써, 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 거리가 상당히 변화될 수 있다.
한편, 기판 스테이지(104)가 거리 B만큼 이동될 때에, 몰드(106)가 또한 변형된다. 도 5는 기판 스테이지(104)의 이동 거리의 함수로서의 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 거리의 변동량과 기판 스테이지(104)의 이동 거리의 함수로서의 몰드(106)의 변형량 사이의 관계의 예를 도시하고 있다. 도 5는 가로 좌표 상에 기판 스테이지(104)의 이동 거리(단위: ㎚)를 그리고 세로 좌표 상에 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 거리의 변동량 그리고 몰드(106)의 변형량(단위: ㎚)을 도시하고 있다. 또한, 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 거리의 변동량은 Z1에 의해 표시되어 있고, 몰드(106)의 변형량은 Z2에 의해 표시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 몰드(106)는 기판 스테이지(104)가 이동됨에 따라 변형되지만, 몰드(106)의 변형량의 편차는 비교적 긴 거리만큼 기판 스테이지(104)가 이동됨에 따라 기판 스테이지(104)의 이동 편차보다 작아진다. 그러나, 기판 스테이지(104)의 이동 거리의 함수로서의 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 거리의 변동량과 기판 스테이지(104)의 이동 거리의 함수로서의 몰드(106)의 변형량 사이의 관계는 도 5에 도시된 것으로 제한되지 않는다. 이는, 이러한 관계가 수지(R)의 피막 두께(h), 수지(R)의 종류(마찰력) 그리고 몰드(106)의 재료(구조)에 의존하기 때문이다. 또한, 이러한 관계는, 예컨대 기판 스테이지(104)의 이동 속도 및 추종성을 포함하는 구동 조건에 의존한다.
도 6은 기판 스테이지(104)가 도 4에 도시된 몰드(106)와 기판(102) 사이의 위치 관계에 대해 제1 방향에 반대되는 방향(제2 방향)으로 이동될 때의 몰드(106) 및 기판(102)의 부근을 도시하는 개략도이다. 이 때에, 기판 스테이지(104)가 이동되는 거리는 거리 B보다 작은 거리 C로서 정의된다. 제2 방향은 또한 기판 스테이지(104)의 이동 시에 몰드(106)의 변형량이 감소되는 방향으로서 해석될 수 있다. 그러나, 몰드(106)가 변형되는 방향이 기판 스테이지(104)의 이동 방향에 평행하지 않으면, 기판 스테이지(104)는 제2 방향 대신에 몰드(106)의 변형량이 감소되는 방향으로 이동될 수 있다.
또한, 기판 스테이지(104)가 이동되는 거리 C는, 예컨대 100㎚ 미만이다. 그러므로, 기판 스테이지(104)가 이동될 때에도, 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 상대 거리가 거의 동일한 상태로 남아 있다[제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 상대 거리 면에서의 변화가 기판 스테이지(104)의 이동 거리의 1/10보다 작다]. 바꿔 말하면, 몰드(106)의 변형량은 거리 C만큼 기판 스테이지(104)를 이동시킴으로써 감소될 수 있다. 거리 C만큼 기판 스테이지(104)가 이동된 후에 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양(Y3)은 도 4에 도시된 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양(Y2) 이하로 설정된다. 몰드(106)의 변형량은 거리 C만큼 기판 스테이지(104)를 이동시킴으로써 감소되므로, 몰드(106)와 기판(102) 사이의 위치 시프트의 양을 감소시키는 것 그리고 또한 몰드(106)의 변형으로 인한 기판(102) 상의 각각의 샷 영역의 변형을 억제하는 것이 가능하다.
임프린트 장치(1)에서의 임프린트 처리가 도 7을 참조하여 아래에서 설명될 것이다. 임프린트 처리는, 위에서 설명된 바와 같이, 제어 유닛(118)이 임프린트 장치(1)의 각각의 유닛의 전체적인 제어를 수행할 때에 수행된다. 본 실시예에 따른 임프린트 처리에서, 몰드(106)가 기판(102) 상의 수지(R)와 접촉 상태로 유지되는 접촉 상태에서, 도 2, 도 4 및 도 6을 참조하여 설명된 것과 같이, 기판 스테이지(104)가 이동되고, 몰드(106) 및 기판(102)이 얼라인먼트된다.
단계 S702에서, 수지 공급 유닛(112)은 기판(102)(그 샷 영역) 상으로 수지(R)를 공급(도포)한다. 더 구체적으로, 기판 스테이지(104)는 기판(102)이 수지 공급 유닛(112) 아래에 위치되고 수지 공급 유닛(112)이 수지(R)를 공급하는 동안에 수지(R)가 기판 스테이지(104)의 스캔 이동에 의해 기판(102) 상으로 가해지도록 이동된다.
단계 S704에서, 기판 스테이지(104)는 기판(102)[더 구체적으로, 수지(R)가 공급되는 영역]이 몰드(106)의 패턴 표면(106a)에 대향되는 위치[즉, 몰드(106)가 수지(R)와 접촉되는 위치]에 설정되도록 이동된다. 이 때에, 몰드(106) 상에 형성된 제1 마크(MK1) 그리고 기판(102) 상에 형성된 제2 마크(MK2)는, 몰드(106) 및 기판(102)이 목표 위치 관계를 갖도록 기판 스테이지(104)의 위치를 조정하기 위해 검출 유닛(116)에 의해 검출될 수 있다.
단계 S706에서, 몰드(106)는 몰드(106)가 기판(102) 상의 수지(R)와 접촉되도록 몰드 유지 유닛(108)에 의해 하강된다[즉, 몰드(106)는 기판(102) 상의 수지(R)에 대해 가압된다].
단계 S708에서, 몰드(106) 상에 형성된 제1 마크(MK1) 그리고 기판(102) 상에 형성된 제2 마크(MK2)는, 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양[즉, 몰드(106)와 기판(102) 사이의 위치 시프트의 양]을 취득하도록 검출 유닛(116)에 의해 검출된다.
단계 S710에서, 단계 S708에서 얻어진 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양이 공차 내에 속하는 지가 결정된다. 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양의 공차는 임프린트 장치(1)에 대해 얻어진 성능(사양)에 따라 설정되고, 예컨대 10㎚로 설정된다. 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양이 공차 내에 속하지 않으면, 처리는 단계 S712로 진행된다. 그러나, 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양이 공차 내에 속하면, 처리는 단계 S716으로 진행된다.
단계 S712에서, 기판 스테이지(104)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 마크(MK1) 및 제2 마크(MK2)가 서로에 대해 근접되고 그 다음에 분리되는 방향(제1 방향)으로 비교적 긴 거리만큼 이동된다(제1 처리). 예컨대, 기판 스테이지(104)는, 몰드(106) 및 기판(102)을 얼라인먼트하는 데 요구되는 기판 스테이지(104)의 이동 거리에, 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양에 따라 결정되는 추가 거리를 추가함으로써 얻어지는 거리를 목표 이동 거리로서 사용하여 이동된다.
단계 S714에서, 기판 스테이지(104)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 방향에 반대되는 제2 방향으로 비교적 짧은 거리만큼 이동된다(제2 처리). 기판 스테이지(104)는 단계 S712에서 추가된 추가 거리에 따라 결정된 목표 이동 거리보다 작은 거리만큼 이동된다는 점에 유의한다.
단계 S716에서, 기판(102) 상의 수지(R)는 몰드(106)가 수지(R)와 접촉 상태로 유지되는 접촉 상태에서 경화된다. 더 구체적으로, 기판(102) 상의 수지(R)는 몰드(106)를 통해 광원(114)으로부터의 광으로 수지(R)를 조사함으로써 경화된다.
단계 S718에서, 몰드(106)는 광 조사에 의해 경화된 수지(R)로부터 몰드(106)를 이형시키도록 몰드 유지 유닛(108)에 의해 상승된다. 이러한 동작에 의해, 몰드(106)의 패턴이 기판(102) 상의 수지(R) 상에 형성(전사)된다.
이러한 구성에 의해, 본 실시예에서, 몰드(106) 및 기판(102)은 몰드(106)가 수지(R)와 접촉 상태로 유지되는 접촉 상태에서 제1 처리(단계 S712) 및 제2 처리(단계 S714)[즉, 기판 스테이지(104)의 왕복 이동]에 의해 얼라인먼트된다. 그러므로, 임프린트 장치(1)는, 예컨대 수지(R)의 마찰력의 영향 하에서도 몰드(106)의 변형을 억제하면서 고정밀도로 몰드(106) 및 기판(102)을 얼라인먼트할 수 있다.
또한, 도 7을 참조하면, 제1 및 제2 처리 후에, 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양이 공차 내에 속하는 지를 결정하지 않은 상태로, 수지(R)의 경화(단계 S716) 그리고 몰드(106)의 이형(단계 S718)이 수행된다. 이는, 제1 및 제2 처리가 1회 수행되기만 하면 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양이 공차 내에 속하는 것으로 간주되기 때문이다. 그러나, 실제로, 제1 및 제2 처리가 단지 1회 수행될 때에, 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양이 공차 내에 속하지 않는 경우가 종종 있다. 이러한 경우에, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 처리 후에, 이러한 위치 시프트의 양이 공차 내에 속할 때까지 제1 및 제2 처리를 반복하기 위해, 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양이 공차 내에 속하는 지가 결정될 수 있다.
그러나, 제1 및 제2 처리 후에, 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양이 공차 내에 속하는 지가 결정되지 않으면(도 7), 미리 도 5에 도시된 관계를 얻고 메모리(118b) 등의 저장 유닛 내에 그 관계를 저장할 것이 요구된다. 도 5에 도시된 관계는, 위에서 설명된 바와 같이, 수지(R)의 피막 두께(h), 수지(R)의 종류 그리고 몰드(106)의 재료에 의존한다. 그러므로, 메모리(118b) 등의 저장 유닛이 수지(R)의 두께(h), 수지(R)의 종류 그리고 몰드(106)의 재료의 각각의 조합에 대해 도 5에 도시된 관계를 나타내는 정보를 저장한다. 제어 유닛(118)은 도 5에 도시된 관계를 나타내고 저장 유닛 내에 저장되는 정보 그리고 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양을 기초로 하여 제1 처리에서 추가 거리를 그리고 제2 처리에서 목표 이동 거리를 결정한다. 이러한 동작에 의해, 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양이 단지 1회 제1 및 제2 처리를 수행함으로써 공차 내에 속해질 수 있다.
또한, 메모리(118b) 등의 저장 유닛은 도 5에 도시된 관계를 나타내는 정보를 재기록 가능하게 저장하고, 몰드(106)를 교환할 때에 그 정보를 재기록한다. 이러한 동작에 의해, 제어 유닛(118)은 몰드(106)에 따라 제1 처리에서 추가 거리를 그리고 제2 처리에서 목표 이동 거리보다 작은 거리를 결정할 수 있다.
임프린트 장치(1)는 종종, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 몰드(106)의 변형량을 측정하는 측정 유닛(120)을 포함한다. 이러한 경우에, 제2 처리에서의 목표 이동 거리보다 작은 거리가 측정 유닛(120)에 의해 측정된 몰드(106)의 변형량 그리고 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양을 기초로 하여 결정될 수 있다.
도 9를 참조하면, 측정 유닛(120)은 몰드(106) 또는 몰드 유지 유닛(108)[몰드 척(110)] 상에 배치되는 변형 게이지(120a) 그리고 기판 스테이지(104) 상에 배치되는 변형 게이지(120b)를 포함한다. 그러나, 변형 게이지가 몰드(106) 및 기판 스테이지(104)의 각각에 항상 배치될 필요는 없고, 이들 중 한쪽에 배치되기만 하면 된다. 또한, 변형 게이지는 몰드(106)가 변형에 취약한 부분, 예컨대 몰드(106)의 공동(106b)의 일부 내에 설정된다.
한편, 도 10을 참조하면, 측정 유닛(120)은 몰드(106) 상에 형성되는 변형 측정 마크(120c) 그리고 변형 측정 마크(120c)를 감지하는 화상 감지 시스템(120d)을 포함하고, 화상 감지 시스템(120d)에 의해 감지된 변형 측정 마크(120c)를 기초로 하여 몰드(106)의 변형량을 얻는다. 변형 측정 마크(120c)는 몰드(106)가 변형에 취약한 부분, 예컨대 몰드(106)의 공동(106b)의 일부 내에 형성된다. 또한, 변형 측정 마크(120c)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 몰드(106)의 복수의 부분(위치)에 형성될 수 있다.
나아가, 측정 유닛(120)은 도 9 또는 도 10에 도시된 구성에 제한되지 않고, 몰드(106)의 변형량을 측정할 수 있기만 하면 된다. 예컨대, 측정 유닛(120)은 몰드(106)와 기준면 사이의 거리를 측정하는 간섭계(interferometer)를 포함할 수 있고, 간섭계에 의해 측정된 거리를 기초로 하여 몰드(106)의 변형량을 얻을 수 있다.
도 9 또는 도 10에 도시된 임프린트 장치(1)에서의 임프린트 처리가 도 11을 참조하여 설명될 것이다. 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양이 공차 내에 속하는 지가 결정될 때까지 수지(R)가 수지 공급 유닛(112)에 의해 기판(102) 상으로 공급된 후의 일련의 처리(단계 S702 내지 단계 S710)는 위에서 설명된 것과 같다는 점에 유의한다.
단계 S712에서, 기판 스테이지(104)는, 위에서 설명된 바와 같이, 제1 마크(MK1) 및 제2 마크(MK2)가 서로에 대해 근접되고 그 다음에 분리되는 제1 방향으로 비교적 긴 거리만큼 이동된다(제1 처리).
단계 S722에서, 기판 스테이지(104)가 단계 S712에서 이동된 후에, 몰드(106)의 변형량이 측정 유닛(120)에 의해 측정된다. 더 구체적으로, 측정 유닛(120)은 그 기준 형상에 대한 몰드(106)의 변형량을 측정한다. 몰드(106)의 기준 형상은, 예컨대 몰드(106)의 교환 시에 또는 몰드(106)가 수지(R)와 접촉되기 전후에 측정되기만 하면 된다.
단계 S724에서, 기판 스테이지(104)는 제1 방향에 반대되는 제2 방향으로 비교적 짧은 거리만큼 이동된다(제2 처리). 단계 S712에서 추가된 추가 거리에 따라 결정된 목표 이동 거리보다 작은 거리가 단계 S722에서 측정된 몰드(106)의 변형량 그리고 단계 S708에서 얻어진 위치 시프트의 양을 기초로 하여 조정되고, 기판 스테이지(104)가 이동된다는 점에 유의한다. 더 구체적으로, 기판 스테이지(104)는 몰드(106)의 변형량 그리고 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양의 양쪽 모두를 감소시키도록 이동된다.
이러한 구성에 의해, 기판 스테이지(104)의 이동 시에 몰드(106)의 변형을 억제하면서, 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양이 공차 내에 속할 때까지, 단계 S708, 단계 S710, 단계 S712, 단계 S722 및 단계 S724가 반복된다. 제1 마크(MK1)와 제2 마크(MK2) 사이의 위치 시프트의 양이 공차 내에 속할 때에, 수지(R)의 경화(단계 S716) 그리고 몰드(106)의 이형(단계 S718)이 위에서 설명된 바와 같이 수행된다.
도 9 또는 도 11에 도시된 임프린트 장치(1)는 몰드(106)가 수지(R)와 접촉 상태로 유지되는 접촉 상태에서 몰드(106)의 변형을 효과적으로 억제하면서 고정밀도로 몰드(106) 및 기판(102)을 얼라인먼트할 수 있다.
위에서 설명된 것과 같이, 임프린트 장치(1)는 고정밀도로 몰드(106) 및 기판(102)을 얼라인먼트할 수 있으므로, 높은 처리량 및 양호한 경제적 효율로 반도체 디바이스 등의 고품질 물품을 제공할 수 있다. 물품으로서 장치(예컨대, 반도체 디바이스, 자기 기억 매체 또는 액정 디스플레이 장치)를 제조하는 방법이 설명될 것이다. 상기 제조 방법은 임프린트 장치(1)를 사용하여 기판(예컨대, 웨이퍼, 유리 판 또는 필름형 기판) 상으로 패턴을 전사(형성)하는 단계를 포함한다. 상기 제조 방법은 그 상으로 전사된 패턴을 갖는 기판을 식각하는 단계를 추가로 포함한다. 패턴 도트 매체(기록 매체) 또는 광학 장치 등의 다른 물품을 제조할 때에, 제조 방법은 식각 단계 대신에 그 상으로 전사된 패턴을 갖는 기판을 가공하는 다른 가공 단계를 포함한다는 점에 유의한다.
본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 다음의 특허청구범위의 범주는 모든 이러한 변형 그리고 등가의 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓은 해석과 일치되어야 한다.
MK1: 제1 마크
MK2: 제2 마크
1: 임프린트 장치
102: 기판
104: 기판 스테이지
106: 몰드
106a: 패턴 표면
106b: 공동(공기 챔버)
108: 몰드 유지 유닛
110: 몰드 척
112: 수지 공급 유닛
114: 광원
116: 검출 유닛
118: 제어 유닛
118a: CPU
118b: 메모리

Claims (11)

  1. 몰드가 기판 상의 임프린트 재료와 접촉하여 유지되는 접촉 상태에서 상기 임프린트 재료가 경화되어 상기 기판 상으로 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 수행하는 임프린트 장치이며,
    상기 기판을 유지한 상태로 이동하도록 구성된 스테이지와,
    상기 몰드 상에 형성된 제1 마크 및 상기 기판 상에 형성된 제2 마크를 검출하도록 구성된 검출 유닛과,
    상기 접촉 상태에서 상기 몰드와 상기 기판의 얼라인먼트를 수행하도록 구성된 처리 유닛을 포함하고,
    상기 처리 유닛은, 상기 검출 유닛에 의해 검출된 상기 제1 마크와 상기 제2 마크 간의 얼라인먼트에 필요한 상기 스테이지의 이동 거리에 추가 거리를 더함으로써 얻어지는 거리를 목표 이동 거리로서 사용하여, 상기 제1 마크와 상기 제2 마크가 서로 근접되는 제1 방향으로 상기 스테이지를 이동시키는 제1 처리와, 상기 목표 이동 거리보다 짧은 거리만큼 상기 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 상기 스테이지를 이동시키는 제2 처리에 의해, 상기 얼라인먼트를 수행하는, 임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접촉 상태에서 상기 스테이지가 이동함에 따라 상기 제1 마크와 상기 제2 마크 사이의 거리가 변동되고,
    상기 임프린트 장치는, 상기 접촉 상태에서의 상기 스테이지의 이동 거리의 함수로서의 상기 제1 마크와 상기 제2 마크 사이의 거리의 변동량과, 상기 접촉 상태에서의 상기 스테이지의 이동 거리의 함수로서의 상기 몰드의 변형량 사이의 관계를 나타내는 정보를 저장하도록 구성된 저장 유닛을 더 포함하고,
    상기 처리 유닛은, 상기 저장 유닛에 저장된 정보를 기초로 하여, 상기 추가 거리 및 상기 목표 이동 거리보다 짧은 거리를 결정하는, 임프린트 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 저장 유닛은 상기 접촉 상태에서의 상기 임프린트 재료의 두께, 상기 임프린트 재료의 종류, 및 상기 몰드의 재료의 각각의 조합에 대한 정보를 저장하는, 임프린트 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 저장 유닛은,
    상기 정보를 재기록 가능하게 저장하고,
    상기 몰드를 교환할 때에 상기 저장 유닛 내에 저장된 상기 정보를 재기록하는, 임프린트 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 몰드의 변형량을 측정하도록 구성된 측정 유닛을 더 포함하고,
    상기 처리 유닛은, 상기 측정 유닛에 의해 측정된 상기 몰드의 변형량을 기초로 하여, 상기 목표 이동 거리보다 짧은 거리를 결정하는, 임프린트 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 측정 유닛은 상기 몰드 및 상기 몰드를 유지하도록 구성된 유지 유닛 중 하나에 배치되는 변형 게이지를 포함하는, 임프린트 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 측정 유닛은,
    상기 몰드 상에 형성된 변형 측정 마크와,
    상기 변형 측정 마크를 감지하도록 구성되는 화상 감지 시스템을 포함하고,
    상기 화상 감지 시스템에 의해 감지된 상기 변형 측정 마크를 기초로 하여 상기 몰드의 변형량을 취득하는, 임프린트 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 측정 유닛은 상기 몰드와 기준면 사이의 거리를 측정하도록 구성된 간섭계를 포함하고, 상기 간섭계에 의해 측정된 거리를 기초로 하여 상기 몰드의 변형량을 취득하는, 임프린트 장치.
  9. 몰드가 스테이지에 의해 유지되는 기판 상의 임프린트 재료와 접촉하여 유지되는 접촉 상태에서 상기 임프린트 재료가 경화되어 상기 기판 상으로 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 수행하는 임프린트 방법이며,
    상기 몰드 상에 형성된 제1 마크와 상기 기판 상에 형성된 제2 마크를 검출하는 단계와,
    상기 접촉 상태에서 상기 몰드와 상기 기판의 얼라인먼트를 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 얼라인먼트는, 상기 검출하는 단계에서 검출된 상기 제1 마크와 상기 제2 마크 간의 얼라인먼트에 필요한 상기 스테이지의 이동 거리에 추가 거리를 더함으로써 얻어지는 거리를 목표 이동 거리로서 사용하여, 상기 제1 마크와 상기 제2 마크가 서로 근접된 후 분리되는 제1 방향으로 상기 스테이지를 이동시키는 제1 처리와, 상기 목표 이동 거리보다 짧은 거리만큼 상기 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 상기 스테이지를 이동시키는 제2 처리에 의해 수행되는, 임프린트 방법.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 임프린트 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 패턴을 갖는 상기 기판을 가공하는 단계를 포함하는, 물품을 제조하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 처리는 상기 몰드의 변형이 감소되도록 상기 스테이지를 상기 제2 방향으로 이동시키는, 임프린트 장치.
KR1020130053558A 2012-05-22 2013-05-13 임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품을 제조하는 방법 KR101646823B1 (ko)

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