KR101921371B1

KR101921371B1 - 몰드, 임프린트 장치 및 물품 제조 방법

Info

Publication number: KR101921371B1
Application number: KR1020150096992A
Authority: KR
Inventors: 에이지 사카모토; 유스케 다나카
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2014-07-16
Filing date: 2015-07-08
Publication date: 2018-11-22
Also published as: KR20160009498A; JP2016025126A; JP6385177B2; US20160016354A1

Abstract

몰드는 제1 방향에 평행한 2개의 변과 제2 방향에 평행한 2개의 변을 각각 갖는 복수의 패턴 영역을 포함한다. 상기 복수의 패턴 영역은, 상기 복수의 패턴 영역 각각에 대하여, 상기 제1 방향에 평행한 2개의 변을 상기 제1 방향으로 연장함으로써 형성되는 2개의 직선 사이에 끼워진 제1 영역과, 상기 제2 방향에 평행한 2개의 변을 상기 제2 방향으로 연장함으로써 형성되는 2개의 직선 사이에 끼워진 제2 영역을 제외한 상기 몰드의 영역에 다른 패턴 영역이 존재하도록 배치된다.

Description

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

본 발명은 몰드, 임프린트 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스, MEMS 등에서의 미세화의 요구가 증가함에 따라, 종래의 포토리소그래피 기술 이외에, 기판 상의 미경화 수지에 몰드를 가압하고, 몰드에 형성된 패턴을 기판 상의 수지에 전사하는 미세가공 기술이 주목을 모으고 있다. 이 기술은, "임프린팅"이라고도 불리며, 기판 상에 수십 나노미터 오더의 미세한 구조체를 형성할 수 있다. 광경화법은 그러한 임프린트 기술의 일례이다. 이러한 광경화법을 채용한 임프린트 장치에서는, 먼저, 기판 상의 임프린트 영역인 샷 영역에 광경화성 수지가 도포된다. 그 후, 도포된 수지는 몰드를 가압(압인)함으로써 성형된다. 수지에 광을 조사해서 경화시킨 후, 몰드를 기판으로부터 분리하여, 수지의 패턴이 기판 상에 형성된다.

임프린트 처리가 실시되는 기판은 일련의 디바이스 제조 공정 동안, 예를 들어 스퍼터링 등의 성막 공정 중의 가열 처리를 거침으로써, 확대 또는 축소되어, 기판의 평면 내에서 서로 직교하는 2축 방향에서 패턴이 형상이 변화하는 경우가 있다. 그러나, 임프린트 장치에서 몰드와 기판 상의 수지를 가압하는 경우, 기판 상에 미리 형성되어 있는 임프린트 영역(하부 패턴)의 형상과, 몰드에 형성되어 있는 패턴의 형상을 정렬시킬 필요가 있다. 변형된 기판 측의 임프린트 영역의 형상과 몰드의 패턴 영역의 형상을 정렬시키는 기술로서, 일본 특허 공개 제2008-504141호 공보는, 몰드의 외주에 대하여 외력을 부여함으로써, 몰드의 형상을 변형 및 보정하는 보정 기구를 개시하고 있다.

전술한 바와 같이, 임프린트 처리에는 몰드 가압 프로세스(몰드 접촉 프로세스)를 포함하는 복수의 프로세스가 필요하다. 1회의 임프린트 처리에서 하나의 임프린트 영역에의 패턴 형성을 반복하여, 기판 상에 형성되어 있는 복수의 임프린트 영역에 패턴을 형성하는 방법에서는, 처리의 스루풋이 낮다는 문제가 있었다. 이에 대해, 일본 특허 공개 제2012-204722호 공보에는, 복수의 패턴 영역이 형성된 몰드를 사용함으로써 1회의 임프린트 처리를 통해 복수의 임프린트 영역에 패턴을 형성할 수 있는 임프린트 장치가 개시되고 있다. 한편, 일본 특허 공개 제2012-49370호 공보에는, 복수의 몰드를 사용함으로써 1회의 임프린트 처리를 통해 복수의 임프린트 영역에 패턴을 형성할 수 있는 임프린트 장치가 개시되고 있다.

일본 특허 공개 제2012-204722호 공보에 개시된 복수의 패턴 영역을 갖는 몰드를 도 9a 내지 도 9c에 나타낸다. 도 9a에 도시된 몰드(8)에는, 4개의 패턴 영역 PA1 내지 PA4가 2행 2열로 배치된다. 도 9b에 도시된 몰드(8)에는, 4개의 패턴 영역 PA1 내지 PA4가 체커보드 패턴으로 배치되고 있다. 도 9c에 도시된 몰드(8)에는, 5개의 패턴 영역 PA1 내지 PA5가 도 9b에 도시된 것과는 반대의 체커보드 패턴으로 배치되고 있다. 몰드(8)의 형상의 보정 기구는, 몰드(8)의 측면을 X 방향으로 가압하는 제1 가압 부재 R과 몰드(8)의 측면을 Y 방향으로 가압하는 제2 가압 부재 C를 포함한다. 도 9a 내지 9c에는 보정 기구로서 제1 가압 부재 R과 제2 가압 부재 C를 각각 하나만 도시하고 있지만, 일반적으로 보정 기구는 몰드(8)의 측면을 따라서 복수의 제1 가압 부재 R과 제2 가압 부재 C를 포함한다. 도 9a에 도시한 바와 같이, 패턴 영역 PA1의 형상을 보정하기 위해서, 패턴 영역 PA1에 제1 가압 부재 R을 작용시키면, 궁극적으로는 제1 가압 부재 R은 보정의 필요가 없는 패턴 영역 PA4에도 작용한다. 제2 가압 부재 C에 대해서도 마찬가지로 적용된다. 또한, 도 9b 및 도 9c에 나타내는 몰드(8)에 대해서도 마찬가지로 적용된다. 따라서, 일본 특허 공개 제2012-204722호 공보에 나타내는 임프린트 장치는 높은 스루풋을 얻을 수 있지만, 이러한 임프린트 장치는 몰드(8)의 패턴과 기판의 하부 영역의 패턴의 중첩이 바람직하지 않은 경우가 있다.

한편, 일본 특허 공개 제2012-49370호 공보에 개시된 임프린트 장치에서는, 몰드의 형상을 개별적으로 보정하는 것이 가능하지만, 복수의 몰드의 높이 위치도 개별적으로 제어할 필요가 있다. 따라서, 일본 특허 공개 제2012-49370호 공보에 개시된 임프린트 장치에서는, 몰드를 포함하는 임프린트 헤드부의 구성이 복잡하고, 그 구조물이 대형화한다는 문제가 있었다.

일본 특허 공개 제2008-504141호 공보 일본 특허 공개 제2012-204722호 공보 일본 특허 공개 제2012-49370호 공보

본 발명은 임프린트 영역과의 중첩에서 유리한 몰드를 제공한다.

본 발명은 일 측면에서, 기판 상의 임프린트재의 복수의 패턴을 동시에 형성할 수 있는 몰드로서, 제1 방향에 평행한 2개의 변과 제2 방향에 평행한 2개의 변을 각각 갖는 복수의 패턴 영역을 포함하고, 상기 복수의 패턴 영역은, 상기 복수의 패턴 영역 각각에 대하여, 상기 제1 방향에 평행한 2개의 변을 상기 제1 방향으로 연장함으로써 형성되는 2개의 직선 사이에 끼워진 제1 영역과, 상기 제2 방향에 평행한 2개의 변을 상기 제2 방향으로 연장함으로써 형성되는 2개의 직선 사이에 끼워진 제2 영역을 제외한 상기 몰드의 영역에 다른 패턴 영역이 존재하도록 배치되는 몰드를 제공한다.

본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참조하여 아래의 예시적인 실시 형태의 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명의 임프린트 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 임프린트 장치의 주요부를 도시하는 도면.
도 3은 제1 실시 형태의 몰드 구성을 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 몰드의 패턴 영역의 형상을 보정하는 방법을 설명하는 도면.
도 5는 기판 측 마크와 몰드 측 마크를 도시하는 도면.
도 6a 및 6b는 본 발명의 복수의 패턴 영역을 갖는 몰드의 예를 나타내는 도면.
도 7a 내지 7c는 제2 실시 형태의 몰드의 구성을 도시하는 도면.
도 8a 및 8b는 제1 실시 형태와 제2 실시 형태에서의 몰드의 패턴 영역의 보정 형상을 도시하는 도면.
도 9a 내지 9c는 종래 기술에서 개시된 복수의 패턴 영역을 갖는 몰드를 도시하는 도면.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면 등을 참조하여 설명한다.

임프린트 장치

본 발명의 기판 상에 복수의 임프린트 영역의 각각에 패턴을 동시에 형성할 수 있는 임프린트 장치의 구성을 도 1, 도 2를 사용해서 설명한다. 도 1은 임프린트 장치(1)의 전체 구성을 나타낸다. 도 2는 도 1에 도시된 주요부의 확대도이다. 임프린트 장치(1)는 반도체 디바이스 등의 물품의 제조에 사용되고, 피처리 기판 상의 미경화 수지(임프린트재)를 몰드를 사용하여 성형하여, 기판 상에 수지의 패턴을 형성한다. 여기에서는 임프린트 장치가 광경화법을 채용하는 것으로 가정한다. 한편, 도 1, 도 2에서는, 기판 상의 수지에 대하여 자외선을 조사하는 조사 유닛의 광축과 평행하게 Z축을 취하고, Z축에 수직한 평면 내에서 서로 직교하도록 X축 및 Y축을 취한다. 임프린트 장치(1)는, 조사 유닛(2)과, 몰드 보유 지지 유닛(3)과, 기판 스테이지(4)와, 도포 유닛(디스펜서)(5)과, 몰드(8)의 패턴 영역의 형상을 보정하는 보정 유닛(6)과, 컨트롤러(7)를 포함한다.

조사 유닛(2)은, 임프린트 처리 시에 수지(14)에 대하여 자외선(9)을 조사한다. 조사 유닛(2)은, 여기에 도시하지 않았지만, 광원과, 광원으로부터 조사된 자외선(9)을 임프린트 처리에 적절한 광으로 조정하는 광학 소자를 포함한다. 몰드(8)는, 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 외주 형상이 사각 형상이며, 몰드(8)의 주변에 배치되는 주변 영역(8d)과, 주변 영역(8d)에 의해 둘러싸인 중앙 영역(8c)을 포함한다. 중앙 영역(8c)의 이면 측에는 캐비티(28)가 형성되어서 중앙 영역(8c)의 두께가 주변 영역(8d)보다 얇게 형성되고, 중앙 영역(8c)을 변형하기 쉽게 한다. 중앙 영역(8c)은, X 방향(제1 방향)에 평행한 2개의 변과 Y 방향(제2 방향)에 평행한 2개의 변을 갖는 직사각형 형상의 복수의 패턴 영역 PA를 포함한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 각각의 패턴 영역 PA는, 예를 들어 회로 패턴을 전사하기 위한 요철 패턴이 3차원 형상으로 형성된 패턴부(8a)와, 패턴부(8a)를 둘러싸고 몰드 측 마크 A가 형성된 스크라이브부(8b)를 포함한다. 몰드(8)는 자외선(9)을 투과시킬 수 있는 재질로 구성되고, 본 실시 형태에서는 일례로서 석영이 사용된다.

몰드 보유 지지 유닛(3)은 몰드(8)를 보유 지지하는 몰드 척(11)과, 몰드 척(11)을 보유 지지하면서 몰드(8)를 이동시키는 몰드 구동 유닛(12)을 갖는다. 몰드 척(11)은 몰드(8)의 주변 영역(8d)을 진공 흡착력, 정전기력 등을 사용하여 끌어 당김으로써 몰드(8)를 보유 지지한다. 예를 들어, 몰드 척(11)이 진공 흡착에 의해 몰드(8)를 보유 지지할 경우에는, 몰드 척(11)은 외부에 설치된 (도시하지 않은) 진공 펌프에 접속되고, 이 진공 펌프의 온 및 오프를 전환함으로써 몰드(8)가 부착 및 제거된다. 몰드 척(11) 및 몰드 구동 유닛(12)은 조사 유닛(2)으로부터 조사된 자외선(9)이 기판(10)을 향하도록, 중심부(내측)에 개구 영역(13)을 갖는다. 개구 영역(13)을 밀폐 공간으로 실현하는 광투과 부재(예를 들어, 유리판)가 설치되고, 진공 펌프 등을 포함하는 (도시하지 않은) 압력 조정 유닛에 의해 밀폐 공간 내의 압력이 조정된다. 압력 조정 유닛은, 예를 들어 몰드(8)와 기판(10) 상의 수지(14)를 가압할 때에, 밀폐 공간 내의 압력을 그 외부보다도 크게 설정함으로써, 중앙 영역(8c)을 기판(10)을 향하는 볼록 형상으로 휘게 하여, 수지(14)에 대하여 중앙 영역(8c)을 중앙 영역(8c)의 중심부로부터 시작하여 접촉시킬 수 있다. 이에 의해, 패턴부(8a)와 수지(14)의 사이의 공간에 기체(공기)가 잔류하는 것을 억제하고, 패턴부(8a) 내의 공간 전체에 수지(14)를 충전시킬 수 있다.

몰드 구동 유닛(12)은 몰드(8)를 기판(10) 상의 수지(14)에 선택적으로 가압(압인)하거나, 또는 몰드(8)를 분리(이형)하도록 몰드(8)를 Z 방향으로 이동시킨다. 이 몰드 구동 유닛(12)에 채용가능한 액추에이터의 일례로 리니어 모터 또는 에어 실린더를 들 수 있다. 몰드 구동 유닛(12)은 몰드(8)를 고정밀도로 위치 결정할 수 있기 위해서, 조동 드라이버 및 미동 드라이버에 의해 구성될 수 있다. 또한, 몰드 구동 유닛(12)은, Z 방향뿐만 아니라, X 방향, Y 방향, 각 축의 θ 방향 등의 위치 조정 기능, 몰드(8)의 기울기를 보정하기 위한 틸트 기능 등을 갖고 있어도 된다. 임프린트 장치(1)에 의해 행해지는 가압 및 분리 동작은 몰드(8)를 Z 방향으로 이동시킴으로써 실현되지만, 기판 스테이지(4)를 Z 방향으로 이동시키거나, 모들(8)와 기판 스테이지(4) 양쪽 모두를 서로에 대하여 이동시킴으로써 실현될 수도 있다.

기판(10)은, 예를 들어 단결정 실리콘 기판, SOI(Silicon on Insulator) 기판 등이다. 기판(10)의 피처리면에는 몰드(8)에 형성된 패턴부(8a)에 의해 성형되는 자외선 경화성 수지(14)가 도포된다. 얼라인먼트 계측 유닛(검출기)(20)은, 얼라인먼트 광(21)을 몰드(8) 및 기판(10)에 조사하고, 몰드(8)에 형성되어 있는 패턴 영역 PA와 기판(10)에 이미 형성되어 있는 하부 패턴(임프린트 영역)(26) 간의 어긋남량을 계측한다. 얼라인먼트 광(21)은 가시광으로부터 적외선까지의 범위의 파장이 사용되고, 노광 광인 자외선(9)을 투과시키는 하프 미러(22)에 의해 몰드(8) 방향으로 반사된다.

기판 스테이지(4)는 기판(10)을 보유 지지하고, 몰드(8)가 기판(10) 상의 수지(14)에 가압될 때에, 몰드(8)와 수지(14)의 위치 정렬을 실시한다. 기판 스테이지(4)는 기판(10)을 흡착력을 사용하여 보유 지지하는 기판 척(16)과, 이 기판 척(16)을 기계적으로 보유 지지하고, 각 축 방향으로 이동시킬 수 있는 스테이지 구동 유닛(17)을 갖는다. 스테이지 구동 유닛(17)에 채용가능한 액추에이터의 일례로는 리니어 모터, 평면 모터 등을 들 수 있다. 스테이지 구동 유닛(17)은 X축 및 Y축의 양 방향에 대하여 조동 드라이버 및 미동 드라이버에 의해서 구성되어 있어도 된다. 스테이지 구동 유닛(17)은, Z 방향의 위치 조정, 기판(10)의 θ 방향의 위치 조정, 또는 기판(10)의 기울기를 보정하기 위한 틸트 기능 등을 갖고 있어도 된다. 기판 스테이지(4)는, 그 측면에, X, Y, Z, ωx, ωy, ωz의 제각기 방향에 대응하는 복수의 참조 미러(18)를 포함한다. 임프린트 장치(1)는, 이 참조 미러(18)에 각각의 레이저 빔(15)을 조사함으로써, 기판 스테이지(4)의 위치를 측정하는 복수의 레이저 간섭계(19)를 포함한다. 레이저 간섭계(19)는 기판 스테이지(4)의 위치를 실시간으로 계측하고, 컨트롤러(7)는 이때의 계측값 및 패턴의 어긋남량에 기초하여 기판(10)의 위치 결정 제어 및 패턴 형상 제어를 실행한다.

도포 유닛(디스펜서)(5)은 몰드 보유 지지 유닛(3)의 근방에 설치되고, 기판(10)의 상부에 미경화 수지(임프린트재)(14)를 도포(공급)한다. 여기서, 수지(14)는 자외선(9)이 조사되는 때에 경화하는 성질을 갖는 광경화성 수지(자외선 경화 수지)이며, 반도체 디바이스 제조 공정 등의 각종 조건에 기초하여 선택된다. 한편, 도포 유닛(5)의 토출 노즐(5a)로부터 토출되는 수지(14)의 양은, 기판(10) 상에 형성되는 수지(14)의 두께, 형성되는 패턴의 밀도 등에 의해 결정된다. 보정 유닛(6)(몰드 변형 기구)은, X 방향 및 Y 방향으로 몰드(8)를 변형시킴으로써, 몰드(8)에 형성되어 있는 패턴부(8a)의 형상을 보정할 수 있다. 보정 유닛(6)에는, 예를 들어 전압을 인가하면 발생하는 체적 변화에 의해 신축하는 압전 소자(가압 부재) R 및 C를 사용할 수 있고, 이들 소자는 몰드(8)의 각 측면의 복수의 위치에서 몰드(8)를 가압할 수 있게 몰드 보유 지지 프레임(27)에 설치된다. 몰드 보유 지지 프레임(27)은, 몰드 척(11)의 일체적인 부분으로서 형성된다.

제1 실시 형태

도 3은 제1 실시 형태의 몰드(8)를 -Z 방향으로부터 본 도면이다. 제1 실시 형태의 몰드(8)에는 2개의 패턴 영역 PA1, PA2가 대향하는 모서리에 배치된다. 패턴 영역 PA의 형상을 보정하기 위해서, 몰드(8)의 대응하는 측면을 X 방향으로 가압하는 압전 소자(제1 가압 부재) R와, 몰드(8)의 대응하는 측면을 Y 방향으로 가압하는 압전 소자(제2 가압 부재) C가 몰드 보유 지지 프레임(27)에 배치된다. Y 방향으로 간격을 두고 배치되어 X 방향으로 가압하는 압전 소자 R의 수와, X 방향으로 간격을 두고 배치되어 Y 방향으로 가압하는 압전 소자 C의 수는, 몰드(8)에 형성된 패턴 영역의 수 및 배치에 기초하여 결정된다. 제1 실시 형태에서는, 적어도 2개의 압전 소자로부터의 신축 방향으로의 연장선(도 3의 일점 쇄선)이 패턴 영역의 각 변에 포함되도록 압전 소자가 배치된다. 이에 의해, 보정 유닛(6)은 패턴 영역 PA1, PA2 각각에 대하여, 나노미터의 오더로 배율 보정, 회전 보정, 사다리꼴 왜곡 보정, 평행사변형 보정하는 것이 가능하게 된다. 각 압전 소자에 대하여, 인가하는 전압과 신축량의 관계가 미리 구해지고 있고, 컨트롤러(7)에 의해 신축량이 제어된다. 한편, 패턴 영역 PA1, PA2의 변형을 용이하게 하기 위해서 설치된 캐비티(28)의 형상은 사각형에 한정되지 않고, 원형, 2개의 패턴 영역이 맞는 최소의 가능한 크기를 가지는 형상 등을 대신 사용해도 된 된다.

몰드(8)는 전술한 바와 같이 몰드 척(11)에 의해 흡착되며, 몰드 척(11)과 몰드(8)의 접촉면의 마찰력을 작게 함으로써, 몰드(8)의 변형을 용이하게 할 수 있다. 그러나, 몰드 척(11)과 몰드(8)의 마찰력을 작게 하기 위해서, 몰드 척(11)의 흡착력을 작게 하면, 몰드(8)가 몰드 척(11)에 대하여 분리되어 낙하할 수도 있다. 이로 인해, 몰드(8)와 압전 소자의 접촉면 간의 마찰력을 크게 설정하거나, 몰드(8)에 낙하 방지 부재를 설치하고 있다. 이에 의해, 몰드 척(11)의 흡착력이 약화되어도 몰드(8)를 몰드 척(11)으로부터 이격시키지 않고서 보정 유닛(6)에 의해 몰드(8)를 변형시킬 수 있다.

패턴부(8a)가 설계값과 동일한 크기가 되어 몰드(8)가 형성되어 있는 경우, 패턴 영역의 치수를 크게 하기 위해서 압전 소자를 단축하면, 압전 소자는 몰드(8)의 측면으로부터 이격되어서, 패턴 영역의 치수를 크게 할 수 없다. 따라서, 예를 들어 압전 소자가 압전 소자 신축 스트로크의 약 1/2의 길이일 경우에 패턴 영역의 치수가 설계값이 되도록 패턴부(8a)를 몰드(8)에 형성한다. 이에 의해, 패턴 영역은 양쪽 모두 압전 소자에 의해, 설계값에 대하여 확대 또는 축소될 수 있다.

컨트롤러(7)는 얼라인먼트 계측 유닛(20)으로부터의 검출 결과에 기초하여 패턴 영역과 임프린트 영역의 형상 간의 어긋남량을 취득한다. 컨트롤러(7)가 취득된 어긋남량이 허용가능한 범위를 초과하였다고 판단한 경우, 컨트롤러(7)는 어긋남량을 저감하도록 기판 스테이지(4)의 구동량 및 각 압전 소자의 신축량을 결정하고, 그 후에 스테이지 구동 유닛(17) 및 보정 유닛(6)을 제어한다. 이하, 컨트롤러(7)에 의해 수행되는 제어 방법 일례에 대해서 상세하게 설명한다. 도 4는 도 3으로부터의 패턴 영역 PA1, PA2 및 대표적인 압전 소자 R11, C11의 확대도이다. 패턴 영역 PA1의 외주 영역에는 각 변에 2개씩 합계 8개의 마크(얼라인먼트 마크) A111 내지 A142가 설치된다. 마찬가지로, 패턴 영역 PA2에도 8개의 마크 A211 내지 A242가 설치된다. 마크의 수는, 목표로 하는 보정 형상에 기초하여 결정되고, 활형 보정, 통형 보정 등의 보다 높은 수준의 형상 보정이 필요한 경우, 보다 많은 수의 마크가 필요하게 된다.

먼저, 패턴 형상 제어를 행하기 위한 준비로서, 각 압전 소자의 단위 구동량에 대한 각 마크의 이동량을 계측 또는 시뮬레이션에 의해 구해 둔다. 예를 들어, 압전 소자 R11에 의해 몰드(8)의 측면을 1μm 눌렀을 때의 각 마크의 X 방향의 이동량이 X(R11)A111, X(R11)A112, ..., X(R11)A242인 것으로 가정한다. 마찬가지로 Y 방향의 이동량은 Y(R11)A111, Y(R11)A112, ..., Y(R11)A242인 것으로 가정한다. 다른 압전 소자에 대해서도 동일한 방식으로 마크의 이동량을 구해 둔다.

이때, 대응하는 압전 소자에 의해 스트로크 s("압전 소자명")를 부여했을 때의 마크 A111의 X 방향의 이동량 X(A111)은 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 1]

X(A111) = S(R11) * X(R11)A111 + S(R12) * X(R12)A111 + ... + S(R16) * X(R16)A111 + S(R21) * X(R21)A111 + S(R22) * X(R22)A111 + ... + S(R26) * X(R26)A111 + S(C11) * X(C11)A111 + S(C12) * X(C12)A111 + ... + S(RC16) * X(C16)A111 + S(C21) * X(C21)A111 + S(C22) * X(C22)A111 + ... + S(RC26) * X(C26)A111

마찬가지로, Y 방향의 이동량 Y(A111)에 관해서도 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 2]

Y(A111) = S(R11) * Y(R11)A111 + S(R12) * Y(R12)A111 + ... + S(R16) * Y(R16)A111 + S(R21) * Y(R21)A111 + S(R22) * Y(R22)A111 + ... + S(R26) * Y(R26)A111 + S(C11) * Y(C11)A111 + S(C12) * Y(C12)A111 + ... + S(RC16) * Y(C16)A111 + S(C21) * Y(C21)A111 + S(C22) * Y(C22)A111 + ... + S(RC26) * Y(C26)A111

최종적으로 모든 마크의 이동량을 각 압전 소자의 구동량으로 나타내고, 이들 구동량을 통합해서 보정 테이블로서 준비해 둔다.

이어서, 얼라인먼트 계측 유닛(20)에 의해 몰드 측 마크와 기판 측 마크 사이의 어긋남량을 기판 측 마크를 기준으로 사용하여 계측한다. 도 5는 몰드 측 마크 A111과 기판 측 마크 a111 사이의 어긋남량의 계측을 나타낸다. 도 5에 도시하는 예에서는, 마크 A111이 마크 a111로부터 X 방향으로 Dx(A111), Y 방향으로 Dy(A111) 만큼 어긋나 있는 것을 나타내는 계측 결과가 얼라인먼트 계측 유닛(20)에 의해 컨트롤러(7)에 보내진다. 기타의 마크의 어긋남량에 대해서도 동일한 방식으로 계측되어 컨트롤러(7)에 보내진다.

이어서, 컨트롤러(7)는 각 마크의 어긋남량 (Dx(A111), Dy(A111)), (Dx(A112), Dy(A112)), ..., (Dx(A242), Dy(A242))으로부터 기판 스테이지(4)의 이동, 회전에 의해 보정량을 계산하고, 보정을 행한다. 이때, 계산된 기판 스테이지(4)의 이동량, 회전량은 명령값으로서 컨트롤러(7)로부터 스테이지 구동 유닛(17)에 보내지고, 그 후에 스테이지 구동 유닛(17)은 기판 스테이지(4)를 구동한다. 보정 후의 각 마크의 어긋남량은 (dx(A111), dy(A111)), (dx(A112), dy(A112)), ..., (dx(A242), dy(A242))가 된다. 통상적으로, 패턴 형성 프로세스를 거친 기판(10) 상의 하부의 패턴은 설계값으로부터 변형되기 때문에 상기 보정 후의 각 마크의 어긋남량은 0이 되지 않으므로, 보정 유닛(6)에 의한 어긋남량의 보정을 행한다.

이어서, 컨트롤러(7)는 보정 테이블을 사용하여, 하기 수학식 3에 나타내는 보정 후의 잔차의 제곱의 합 ΣRes2가 최소가 되는 각 압전 소자의 스트로크량을 계산한다. 보정 후의 잔차는 패턴 중첩 오차 사양 이내일 필요가 있다.

[수학식 3]

ΣRes2 = (dx(A111) - x(A111))2 + (dy(A111) - y(A111))2 + (dx(A112) - x(A112))2 + (dy(A112) - y(A112))2 + ... + (dx(A242) - x(A242))2 + (dy(A242) - y(A242))2

계산된 각 압전 소자의 스트로크량 s(R11) 내지 s(R16), s(R21) 내지 s(R26), s(C11) 내지 s(C16), s(C21) 내지 s(C26)은 명령값으로서 컨트롤러(7)로부터 보정 유닛(6)에 보내진다. 보정 유닛(6)은 보내진 명령값에 기초하여 각 압전 소자를 구동하고, 패턴 영역 PA1, PA2의 형상을 보정한다.

복수의 패턴 영역의 형상의 보정 잔차의 제곱의 합 ΣRes2를 작게 하기 위해서는, 수학식 3의 우변의 각 항의 패턴 형상 보정 잔차를 개별적으로 작게 할 필요가 있다. 수학식 1, 수학식 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 마크의 이동량은 각 압전 소자의 신축에 대하여 종속적이다. 따라서, 각 마크의 이동을 독립적으로 행하기 위해서는, 1개의 압전 소자의 구동에 응답하여 1개의 얼라인먼트 마크가 지배적으로 이동하는 것이 바람직하다. 도 9에 나타내는 종래 기술에서의 패턴 영역의 배치에서는, 압전 소자 R 또는 압전 소자 C의 신축 방향의 연장선 내에 복수의 패턴 영역이 포함된다. 이 경우, 1개의 압전 소자의 구동에 응답하여 종속적으로 이동하는 마크가 복수의 패턴 영역에 걸칠 수 있어서, 상기 개개의 패턴 형상 보정 잔차를 충분히 작게 할 수 없었다.

제1 실시 형태의 복수의 패턴 영역이 형성된 몰드(8)의 예를 도 6a, 6b에 나타낸다. 도 6a는 패턴 영역이 2개인 경우를 나타내고, 도 6b는 패턴 영역이 4개인 경우를 나타내고 있다. 도 6a에서는 2개의 패턴 영역 PA1, PA2가 서로 접하는 것으로 도시되고 있지만, 2개의 패턴 영역 PA1, PA2의 외주 영역에는 (도시하지 않은) 폭 100μm 정도의 스크라이브 라인이 설치됨에 주의한다. 따라서, 패턴 영역 PA1과 PA2에 형성되어 있는 패턴부는 서로 접하지 않아서, nm 오더의 패턴부 간의 변위가 가능하다.

제1 실시 형태의 몰드(8)는 패턴면을 행 및 열로 분할하여 얻어지는 패턴 영역의 각 행, 각 열에 배치되는 패턴 영역을 1개 이하로 설정하고 있다. 1개의 패턴 영역 PA1의 X 방향에 각각 평행한 2개의 변을 X 방향으로 연장하여 얻어지는 2개의 직선 사이에 끼워지는 영역을 제1 영역으로 하고, 1개의 패턴 영역 PA1의 Y 방향에 각각 평행한 2개의 변을 Y 방향으로 연장하여 얻어지는 2개의 직선 사이에 끼워지는 영역을 제2 영역으로 한다. 이때, 다른 패턴 영역 PA2 등은 중앙 영역(8c) 내의 제1 영역 및 제2 영역을 제외한 영역에 존재하도록 패턴 영역이 배치된다. 이에 의해, 1개의 패턴 영역 PA1이 배치되어 있는 제1 영역과 제2 영역에는 다른 패턴 영역 PA2 등은 배치되어 있지 않다. 따라서, 압전 소자 R 또는 압전 소자 C의 신축 방향의으로 연장하는 선 위에 존재하는 패턴 영역은 1개 이하로 되어, 1개의 압전 소자의 구동에 응답하여 지배적으로 이동하는 마크가 복수의 패턴 영역에 걸치지 않는다. 따라서, 제1 실시 형태의 몰드(8)를 사용한 임프린트 장치에 따르면, 각 마크 위치에서의 패턴 보정 잔차를 개별적으로 작게 하기 쉬워져, 상기 패턴 보정 잔차의 제곱의 합 ΣRes2를 더 작게 할 수 있다.

개별적인 마크 사이의 어긋남량을 작게 하는 몰드 패턴 형상의 보정 방법은 단지 일례일 뿐이며, 본 명세서에 개시된 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 각 마크의 어긋남량으로부터 1개의 패턴 영역 전체에서 보정해야 할 형상을 배율, 사다리꼴, 회전 성분의 합으로서 계산한 결과에 기초하여 각 압전 소자의 스트로크량을 결정하는 보정 방법도 있다.

제2 실시 형태

제2 실시 형태의 몰드(8)에 대해서 설명한다. 제1 실시 형태에서는, 기판(10)에 미리 형성되어 있는 하부 패턴의 형상에 대하여 몰드(8) 측으로 보정가능한 형상은 다른 것 중에서도 시프트, 배율, 회전, 사다리꼴, 활 및 통 성분에 대응하여서, 비교적 자유도가 높다. 그러나, 보정 중에, 각 형상 보정 성분 간의 간섭성이 높기 때문에, 모든 성분을 이용하면서 보정 잔차를 최소화하도록 보정을 행하는 경우에도, 특정한 형상 성분만을 고정밀도로 보정하는 것은 어렵다. 반도체 프로세스에 따라서는, 기판(10)에 형성되어 있는 패턴이 개별적으로 단순한 시프트와 회전 오차만을 특히 고정밀도로 보정되는 경우가 있다. 이러한 경우, 몰드 측에서 특정한 형상만 보정하는 구성을 채용함으로써, 패턴 보정 잔차를 더욱 효과적으로 감소시킬 수 있다.

도 7a 내지 7c는 몰드(8)를 기판(10)에 형성되어 있는 하부 패턴에 중첩시키기 위해서, 패턴 영역의 시프트 보정 및 회전 보정을 특히 용이하게 만드는 구성을 도시한다. 도 7a는 패턴면으로부터의 몰드(8)를 도시하는 도면이다. 도 7b는 도 7a의 A-A의 단면도이고, 도 7c는 도 7a의 B-B의 단면도이다. 제2 실시 형태의 몰드(8)에서는, 패턴 영역 PA1, PA2의 주위에 X 방향으로 연장하는 각 변의 2군데의 위치의 연결부(제1 연결부)(30a)와, 패턴 영역 PA1, PA2의 주위에 Y 방향으로 연장하는 각 변의 2군데의 위치의 연결부(제2 연결부)(30b)를 남겨서 홈(제3 연결부)(29)을 형성하고 있다. 홈(29)은 몰드(8)를 관통하거나, 도 7c에 도시한 바와 몰드(8)를 관통하는 것을 회피하여도 된다.

도 8a 및 8b는 패턴 영역 PA1에 형성되어 있는 패턴부(8a)를 회전 보정한 경우를 나타낸다. 도 8a는 패턴 영역 PA1, PA2의 주위에 홈(29)을 형성하지 않은 몰드를 사용하는 경우를 나타내고 있다. 도 8b는 패턴 영역 PA1, PA2의 주위에 홈(29)을 형성한 제2 실시 형태의 몰드를 사용하는 경우를 나타내고 있다. 도 8a의 경우에는, 패턴 영역 PA1의 패턴부(8a)의 회전만을 보정하려는 시도로 압전 소자 R12 및 R22를 변위시키더라도, 패턴 영역 PA1의 변 S1, S2에 분포된 힘이 전해지기 때문에 활 성분이 발생할 것이다. 한편, 도 8b의 경우에는, 패턴 영역 PA1의 주위에 홈(29)을 설치함으로써, 압전 소자 R12 및 R22의 변위에 의해 발생하는 힘이 연결부(30)를 통해서만 전해진다. 그로 인해, 패턴부(8a)의 회전 성분은 도 8a에 도시된 경우에 비하여 보다 고정밀도로 보정될 수 있다.

물품 제조 방법

디바이스(반도체 집적 회로 소자, 액정 표시 소자 등) 등의 물품 제조 방법은, 상술한 임프린트 장치를 사용해서 기판(웨이퍼, 유리판, 필름 형상 기판)에 패턴을 형성하는 공정을 포함한다. 해당 제조 방법은, 패턴이 형성된 기판을 에칭하는 공정을 더 포함할 수 있다. 패터닝된 미디어(기록 매체), 광학 소자 등과 같은 다른 물품을 제조하는 경우에는, 해당 제조 방법은, 에칭 대신에 패턴이 형성된 기판을 가공하는 다른 처리를 포함할 수 있다. 본 실시 형태의 물품 제조 방법은, 종래의 방법에 비하여, 물품의 성능, 품질, 생산성 및 생산 비용 중 하나 이상에 있어서 더욱 유용하다.

본 발명이 개시된 예시적인 실시 형태를 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 개시된 예시적인 실시 형태에 한정되지 않음을 이해하여야 한다. 아래의 청구범위의 범위는 모든 변경과, 등가 구조 및 기능을 포함하도록 최광의의 해석에 따라야 한다.

Claims

기판의 복수의 임프린트 영역 상에 임프린트재의 패턴을 동시에 형성하는 데에 사용되는 몰드로서,
제1 방향에 평행한 2개의 제1 변과 상기 제1 방향과 다른 제2 방향에 평행한 2개의 제2 변으로 정의되는 직사각형 형상의 복수의 패턴 영역을 포함하고,
상기 복수의 패턴 영역은, 각 패턴 영역 상에 상기 임프린트재로 전사되는 패턴을 포함하고,
상기 복수의 패턴 영역은, 이들의 위치가 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 각각으로 서로 중첩되지 않도록 배치되는 몰드.
제1항에 있어서,
상기 복수의 패턴 영역은, 상기 복수의 패턴 영역 각각의 상기 제1 방향 측 및 상기 제2 방향 측에 다른 패턴 영역이 존재하지 않도록 배치되는 몰드.
제1항에 있어서,
상기 몰드는, 상기 복수의 패턴 영역 각각의 상기 제1 방향 측 및 상기 제2 방향 측에 상기 기판 상의 상기 임프린트재로 전사되는 패턴을 가지지 않는 몰드.
제1항에 있어서,
상기 복수의 패턴 영역 각각은, 상기 2개의 제1 변을 상기 제1 방향으로 연장함으로써 정의되는 2개의 직선 사이에 끼워진 제1 영역과, 상기 2개의 제2 변을 상기 제2 방향으로 연장함으로써 정의되는 2개의 직선 사이에 끼워진 제2 영역에 다른 패턴 영역이 존재하지 않도록 배치되는 몰드.
제1항에 있어서,
상기 복수의 패턴 영역 각각은, 상기 복수의 패턴 영역 각각 상에 상기 임프린트재로 전사되는 패턴으로서 요철 패턴을 갖는 몰드.
제1항에 있어서,
상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 서로 수직인 몰드.
제1항에 있어서,
상기 복수의 패턴 영역은 각각 상기 패턴이 형성되는 패턴부와, 상기 패턴부를 둘러싸는 스크라이브부를 가지는 몰드.
제1항에 있어서,
상기 몰드는 상기 몰드의 주변에 배치되는 주변 영역과, 상기 주변 영역에 의해 둘러싸이고 상기 주변 영역보다 얇은 두께를 갖는 중앙 영역을 포함하고,
상기 복수의 패턴 영역은 상기 중앙 영역에 배치되는 몰드.
제1항에 있어서,
상기 복수의 패턴 영역 각각은, 상기 제1 방향으로 상기 패턴 영역을 사이에 두는 2개의 제1 영역 및 상기 제2 방향으로 상기 패턴 영역을 사이에 두는 2개의 제2 영역을 포함하는 4개의 영역 각각에 연결부를 개재해서 연결되는 몰드.
제9항에 있어서,
상기 연결부는, 상기 제2 방향으로 서로 간격을 두고 배치되고 상기 패턴 영역을 상기 2개의 제1 영역 중 하나에 각각 연결하는 2개 이상의 제1 연결부와, 상기 제1 방향으로 서로 간격을 두고 배치되고 상기 패턴 영역을 상기 2개의 제2 영역 중 하나에 각각 연결하는 2개 이상의 제2 연결부를 포함하는 몰드.
제10항에 있어서,
상기 연결부는, 상기 제1 연결부 및 상기 제2 연결부보다 얇은 두께를 갖는 제3 연결부를 더 포함하는 몰드.
몰드를 사용하여 기판의 복수의 임프린트 영역 상에 임프린트재의 패턴을 동시에 형성하는 임프린트 장치로서,
상기 몰드는, 제1 방향에 평행한 2개의 제1 변과 상기 제1 방향과 다른 제2 방향에 평행한 2개의 제2 변으로 정의되는 직사각형 형상의 복수의 패턴 영역을 포함하고,
상기 복수의 패턴 영역은, 각 패턴 영역 상에 상기 임프린트재로 전사되는 패턴을 포함하고,
상기 복수의 패턴 영역은, 이들의 위치가 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 각각으로 서로 중첩되지 않도록 배치되고,
상기 임프린트 장치는,
적어도 하나의 제1 가압 부재가 상기 복수의 패턴 영역 각각의 상기 제1 방향 측에 제공되도록 배열되고, 각각 상기 몰드의 측면을 상기 제1 방향으로 가압하도록 구성되는, 복수의 제1 가압 부재와,
적어도 하나의 제2 가압 부재가 상기 복수의 패턴 영역 각각의 상기 제2 방향 측에 제공되도록 배열되고, 각각 상기 몰드의 측면을 상기 제2 방향으로 가압하도록 구성되는 복수의 제2 가압 부재와,
상기 복수의 패턴 영역 각각의 형상 및 대응하는 임프린트 영역의 형상 사이의 어긋남량을 취득하여, 상기 취득된 어긋남량을 감소시키도록, 상기 복수의 제1 가압 부재 및 상기 복수의 제2 가압 부재를 제어하도록 구성되는 컨트롤러를 포함하는
임프린트 장치.
제12항에 있어서,
상기 복수의 패턴 영역 각각은, 상기 제2 방향으로 서로 간격을 두고서 배치된 2개 이상의 제1 연결부에 의해, 상기 제1 방향으로 상기 패턴 영역을 사이에 두는 2개의 제1 영역 중 하나에 연결되고,
상기 복수의 패턴 영역 각각은, 상기 제1 방향으로 서로 간격을 두고서 배치된 2개 이상의 제2 연결부에 의해, 상기 제2 방향으로 상기 패턴 영역을 사이에 두는 2개의 제2 영역 중 하나에 연결되고,
상기 2개 이상의 제1 가압 부재 각각은, 상기 2개 이상의 제1 연결부 중 대응하는 하나가 배치된 위치에서 상기 몰드의 측면을 상기 제2 방향으로 가압하고,
상기 2개 이상의 제2 가압 부재 각각은, 상기 2개 이상의 제2 연결부 중 대응하는 하나가 배치된 위치에서 상기 몰드의 측면을 상기 제1 방향으로 가압하는 임프린트 장치.
제12항에 있어서,
상기 복수의 패턴 영역 각각에 배치된 몰드측 마크와 상기 복수의 임프린트 영역 각각에 배치된 기판측 마크를 검출하도록 구성되는 검출기를 더 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 검출기로부터의 검출 결과에 기초하여 상기 어긋남량을 취득하도록 구성되는 임프린트 장치.
물품 제조 방법으로서,
임프린트 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 공정과,
상기 물품을 제조하기 위해 상기 패턴이 형성된 상기 기판을 가공하는 공정을 포함하고,
상기 임프린트 장치는 몰드를 상기 기판 상의 임프린트재와 접촉시킴으로써, 상기 기판의 복수의 임프린트 영역 상에 상기 임프린트재의 패턴을 동시에 형성하도록 구성되고,
상기 몰드는, 제1 방향에 평행한 2개의 제1 변과, 상기 제1 방향과 다른 제2 방향에 평행한 2개의 제2 변으로 정의되는 직사각형 형상의 복수의 패턴 영역을 포함하고,
상기 복수의 패턴 영역은, 각 패턴 영역 상에 상기 임프린트재로 전사되는 패턴을 포함하고,
상기 복수의 패턴 영역은, 이들의 위치가 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 각각으로 서로 중첩되지 않도록 배치되고,
상기 임프린트 장치는,
적어도 하나의 제1 가압 부재가 상기 복수의 패턴 영역 각각의 상기 제1 방향 측에 제공되도록 배열되고, 각각 상기 몰드의 측면을 상기 제1 방향으로 가압하도록 구성되는, 복수의 제1 가압 부재와,
적어도 하나의 제2 가압 부재가 상기 복수의 패턴 영역 각각의 상기 제2 방향 측에 제공되도록 배열되고, 각각 상기 몰드의 측면을 상기 제2 방향으로 가압하도록 구성되는 복수의 제2 가압 부재와,
상기 복수의 패턴 영역 각각의 형상 및 대응하는 임프린트 영역의 형상 사이의 어긋남량을 취득하여, 상기 취득된 어긋남량을 감소시키도록, 상기 복수의 제1 가압 부재 및 상기 복수의 제2 가압 부재를 제어하도록 구성되는 컨트롤러를 포함하는
물품 제조 방법.
기판의 복수의 임프린트 영역 상에 임프린트재의 패턴을 동시에 형성하는 데에 사용되는 몰드로서,
제1 방향을 따른 2개의 제1 변과 상기 제1 방향과 다른 제2 방향을 따른 2개의 제2 변으로 정의되는 직사각형 형상을 각각 갖는 복수의 패턴 영역을 포함하고,
상기 복수의 패턴 영역 각각은, 상기 2개의 제1 변을 상기 제1 방향으로 연장함으로써 정의되는 2개의 직선 사이에 끼워진 제1 영역과, 상기 2개의 제2 변을 상기 제2 방향으로 연장함으로써 정의되는 2개의 직선 사이에 끼워진 제2 영역에 다른 패턴 영역이 존재하지 않도록 배치되는 몰드.
몰드를 사용하여 기판의 복수의 임프린트 영역 상에 임프린트재의 패턴을 동시에 형성하는 임프린트 장치로서,
상기 몰드는 제1 방향을 따른 2개의 제1 변과 상기 제1 방향과 다른 제2 방향을 따른 2개의 제2 변을 각각 갖는 복수의 패턴 영역을 포함하고,
상기 복수의 패턴 영역 각각은, 상기 2개의 제1 변을 상기 제1 방향으로 연장함으로써 정의되는 2개의 직선 사이에 끼워진 제1 영역과, 상기 2개의 제2 변을 상기 제2 방향으로 연장함으로써 정의되는 2개의 직선 사이에 끼워진 제2 영역에 다른 패턴 영역이 존재하지 않도록 배치되는 임프린트 장치.