KR20200069224A - 임프린트 장치 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

임프린트 장치 및 물품의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

기판 상의 임프린트재에 몰드를 접촉시킨 상태에서 임프린트재를 경화시키는 임프린트 장치는, 기판을 보유지지하는 복수의 보유지지 영역을 갖는 기판 보유지지 유닛, 및 보유지지 영역 각각의 압력을 독립적으로 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하며, 제어 유닛은 적어도 임프린트재를 경화시킬 때에 기판의 형상 정보 및 왜곡 정보 중 적어도 1개에 기초하여 압력을 제어한다.

Description

임프린트 장치 및 물품의 제조 방법{IMPRINT APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 개시내용은 임프린트 장치 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스를 제조하기 위해 사용되는 리소그래피 기술 중 하나로서 몰드에 형성된 패턴을 기판에 전사하는 임프린트 기술이 주목받고 있다. 임프린트 기술을 사용한 임프린트 장치에서는, 경화성 조성물인 임프린트재가 기판 상에 배치되며, 임프린트재는 몰드와 접촉되며 이러한 접촉 상태에서 경화된다. 이어서, 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 몰드를 분리함으로써, 몰드의 패턴을 기판에 전사한다.
임프린트 장치는 몰드의 패턴을 고정밀도로 기판에 전사하는 것이 요구된다. 몰드의 패턴 영역과 기판 상의 전사 영역의 위치를 정밀하게 정렬하기 위해서, 일본 미심사 특허 출원 공보(PCT 출원의 번역문) 제2008-504141호는 몰드의 측면으로부터 힘을 가함으로써 패턴의 형상을 보정하는 기술을 개시하고 있다.
반도체 디바이스의 고집적화에 수반하여, 회로 패턴의 다층화가 진행되고 있다. 다층화된 기판은, 예를 들어 성막 시에 발생하는 막 왜곡의 축적에 의해 휨이 발생할 수 있다. 이러한 휨은 기판 상의 전사 영역의 형상을 왜곡시키고, 따라서 전사 정밀도, 즉 중첩 정밀도가 열화된다.
일본 미심사 특허 출원 공보(PCT 출원의 번역문) 제2008-504141호에 기재된 기술은 몰드의 측면에 설치될 수 있는 액추에이터의 수의 면에서 제한된다. 따라서, 이 기술은 배율이나 마름모형 등의 차수가 낮은 단순한 형상의 보정에는 적합하지만, 기판의 휨에 기인한 2차 이상의 차수의 왜곡의 보정에는 적합하지 않다.
본 개시내용은 중첩 정밀도를 향상시킬 수 있는 임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 기판 상의 경화성 조성물에 몰드를 접촉시킨 상태에서 상기 경화성 조성물을 경화시키는 임프린트 장치는, 상기 기판을 보유지지하는 복수의 보유지지 영역을 갖는 기판 보유지지 유닛, 및 상기 복수의 보유지지 영역의 압력을 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하며, 상기 제어 유닛은, 적어도 상기 경화성 조성물을 경화시킬 때에, 상기 기판의 형상 정보 및 왜곡 정보 중 적어도 1개에 기초하여 상기 압력을 제어한다.
본 개시내용에 따르면, 중첩 정밀도의 면에서 유리한 임프린트 장치, 임프린트 방법, 및 물품의 제조 방법을 제공하는 것이 가능하다.
본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참고한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 양태로서의 임프린트 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 기판의 샷 영역을 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 기판 보유지지 유닛을 각각 도시하는 도면이다.
도 4a는 임프린트 장치의 임프린트 처리를 도시하는 흐름도이며, 도 4b는 도 4a의 임프린트 처리의 각각의 단계의 보유지지 영역의 압력값의 예를 도시한다.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d, 도 5e 및 도 5f는 기판의 휨 형상과 왜곡 사이의 대응을 도시하는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 형상차의 보정을 각각 도시하는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시형태에 대해서 설명한다. 도면에서 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조 번호를 첨부하고, 아래에서는 중복하는 설명은 생략한다.
제1 예시적인 실시형태에 따른 임프린트 장치의 개요에 대해서 설명한다. 임프린트 장치는, 기판 상에 공급된 광경화성 조성물인 임프린트재를 몰드와 접촉시키고, 임프린트재에 경화용의 에너지를 부여하는 성형 장치이다. 이에 의해 임프린트 장치는 몰드의 요철 패턴이 전사된 경화물의 패턴을 형성한다.
도 1은 예시적인 실시형태에서의 임프린트 장치(1)의 구성을 도시하는 도면이다. 임프린트 장치(1)는, 자외선의 조사에 의해 임프린트재를 경화시키는 광경화법을 채용하지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 입열에 의해 임프린트재를 경화시키는 열경화법을 채용할 수 있다. 이하에서 설명되는 각 도면에서는, XYZ 좌표계에서, 몰드에 대한 자외선의 조사 축과 평행한 방향을 Z 축으로 나타내며, Z 축에 수직인 평면 내에서 서로 직교하는 방향을 X 축 및 Y 축으로 나타낸다.
임프린트 장치(1)는, 조사 유닛(2), 몰드(3)를 보유지지하는 몰드 스테이지(4), 기판(5)을 보유지지하는 기판 스테이지(6), 임프린트재를 공급하는 도포 유닛(8), 얼라인먼트 광학계(10), 제어 유닛(14), 및 콘솔 유닛(15)을 포함한다.
조사 유닛(2)은, 기판(5) 상의 임프린트재를 경화시키는 광을 사출하는 광원 유닛(21), 및 광원 유닛(21)으로부터 사출된 광을 기판(5) 상의 임프린트재에 유도하는 광학 부재(22)를 포함한다. 조사 유닛(2)은 몰드(3)를 통해서 기판(5) 상의 임프린트재에 광을 조사한다.
광학 부재(22)는, 광원 유닛(21)으로부터 사출된 광을 임프린트 처리에 적절한 광으로 조정하기 위한 광학 소자를 포함한다.
몰드(3)는, 외주 형상이 직사각형이며, 기판(5)과 대향하는 면에 3차원적으로 형성된 패턴부(3a)를 갖는다. 몰드(3)의 재료는, 석영 유리 등의 자외선을 투과시키는 것이 가능한 재료이다. 몰드(3)는 몰드(3)의 변형을 용이하게 하기 위한 캐비티(오목부)(3b)를 포함할 수 있다. 캐비티(3b)는 원형의 평면 형상을 갖고, 두께는 몰드(3)의 형상 및 재료에 의해 적절히 설정된다. 또한, 후술하는 몰드 스테이지(4) 내의 개방 영역에 광투과 부재(13)가 제공된다. 광투과 부재(13)는, 이 개방 영역의 일부와 캐비티(3b)에 의해 둘러싸이는 공간(12)이 폐쇄 공간으로서 형성되도록 제공된다. 공간(12) 내의 압력은 압력 조정 장치(도시되지 않음)에 의해 제어될 수 있다.
몰드 스테이지(4)는, 진공 흡착력 또는 정전기력에 의해 몰드(3)를 보유지지하는 몰드 보유지지 유닛(41), 및 몰드 보유지지 유닛(41)을 Z 방향으로 이동시키는 몰드 이동 유닛(42)을 포함한다.
몰드 보유지지 유닛(41) 및 몰드 이동 유닛(42)은, 조사 유닛(2)으로부터의 광이 기판 상의 임프린트재에 조사되도록, 중심부(내측)에 개구를 각각 갖는다.
몰드 이동 유닛(42)은 보이스 코일 모터 및 에어 실린더 등의 액추에이터를 포함한다.
몰드 이동 유닛(42)은, 기판(5) 상의 임프린트재에 몰드(3)를 접촉시키거나, 또는 기판(5) 상의 임프린트재로부터 몰드(3)를 분리하기 위해서, 몰드 보유지지 유닛(41)(몰드(3))을 Z 방향으로 이동시킨다.
몰드 이동 유닛(42)은, Z 방향뿐만 아니라 X 방향 및 Y 방향으로도 몰드 보유지지 유닛(41)의 위치를 조정하는 기능을 가질 수 있다.
또한, 몰드 이동 유닛(42)은, 몰드 보유지지 유닛(41)의 θ(Z 축 둘레의 회전) 방향의 위치를 조정하는 기능, 및 몰드 보유지지 유닛(41)의 기울기를 조정하기 위한 틸트 기능을 가질 수 있다.
몰드 스테이지(4)는 몰드 변형 기구(43)를 더 포함할 수 있다.
몰드 변형 기구(43)는 몰드(3)의 측면에 외력 또는 변위를 부여함으로써 몰드(3)(패턴부(3a))의 형상을 보정한다.
몰드 변형 기구(43)는, 예를 들어 복수의 액추에이터를 포함하며, 몰드(3)의 각 측면의 복수 지점을 가압하도록 구성된다.
기판(5)은, 예를 들어 단결정 실리콘 기판 또는 실리콘-온-인슐레이터(silicon-on-insulator)(SOI) 기판이다.
도 2는 기판(5) 상의 샷 영역에 대한 레이아웃을 예시하는 도면이다.
본 명세서에서, 샷 영역은 1회의 임프린트 처리에서 패턴이 형성되는 영역이다.
임프린트 처리를 행하는 영역을 대상 샷 영역이라 칭한다.
임프린트 장치(1)는, 대상 샷 영역이 바뀔 때마다, 임프린트 처리를 행한다.
임프린트 처리는, 적어도, 대상 샷 영역에 임프린트재를 도포하는 단계, 몰드(3)와 임프린트재를 서로 접촉시키는 단계, 패턴부(3a)에 임프린트재를 충전시키는 단계, 임프린트재를 경화시키는 단계 및 경화된 임프린트재와 몰드(3)를 분리하는 단계를 포함한다.
기판(5) 상에는, 복수의 샷 영역이 매트릭스 형상으로 배열되어 있다.
본 예시적인 실시형태에서는, 기판(5)의 유효 면적(패턴이 전사되는 영역의 합계 면적)을 최대화하기 위해서, 기판(5)의 내측의 샷 영역(51)뿐만 아니라 기판(5)의 외주를 포함하는 주변 샷 영역(52)에도 임프린트 처리가 행해진다.
주변 샷 영역은, 일부가 기판(5)의 외주로부터 빠져나오는 샷 영역이며, "불완전 샷 영역"이라고도 지칭된다.
기판 스테이지(6)는, 기판(5)을 보유지지하는 기판 보유지지 유닛(61), 및 기판 보유지지 유닛(61)(기판(5))을 X 방향 및 Y 방향으로 이동시키는 기판 이동 유닛(62)을 포함한다.
도 3a는, 기판 보유지지 유닛(61)을 몰드(3) 측으로부터 본 평면도를 나타낸다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 기판 보유지지 유닛(61)의 상면(기판(5)과 대향하는 면)에는, 복수의 격벽(63a, 63b, 및 63c)에 의해 구획된 복수의 영역(64a, 64b, 및 64c)이 형성된다. 보유지지 영역(64a, 64b, 및 64c)은 인가된 정압 또는 부압을 각각 독립적으로 받을 수 있으며, 동심원으로 구분되어 있다.
도 3a의 예에서는, 복수의 보유지지 영역(64a, 64b, 및 64c)은 기판 보유지지 유닛(61)의 상면에 격벽(63a, 63b, 및 63c)을 기립시킴으로써 형성된다. 그러나, 보유지지 영역(64a, 64b, 및 64c)은 각각 기판 보유지지 유닛(61)의 상면 안으로 커팅된 보유지지 홈일 수 있다.
도 3b는 기판(5)을 보유지지하는 기판 보유지지 유닛(61)의 XZ 단면을 나타낸다. 보유지지 영역(64a, 64b, 및 64c)은 각각 기판(5)을 이용하여 폐쇄 공간을 형성한다.
보유지지 영역(64a, 64b, 및 64c)은, 배관(65a, 65b, 및 65c)을 통해서 펌프(도시되지 않음) 등의 압력 인가 유닛을 갖는 압력 조정 유닛에 연결되어, 각각의 폐쇄 공간의 압력을 서로 독립적으로 조정할 수 있다. 폐쇄 공간의 각각의 압력을 제어함으로써, 기판(5)을 Z 방향으로 만곡하도록 변형시킬 수 있다.
특히, 최외측 격벽(63a)의 높이는 그 내측에 있는 다른 격벽 각각의 높이보다 낮게 형성되므로, 기판(5)의 영역(64a)은 외주측으로의 하향 경사를 갖도록 용이하게 변형될 수 있다.
기판 보유지지 유닛(61)의 보유지지 영역의 수는 3개이지만, 이것으로 제한되지 않으며, 수가 2개 이상인 한은 어떠한 수도 될 수 있다.
기판 이동 유닛(62)은, 예를 들어 리니어 모터를 포함하고, 조동 구동계 및 미동 구동계 등의 복수의 구동계로 구성될 수 있다.
기판 이동 유닛(62)은, X 방향 및 Y 방향뿐만 아니라 Z 방향으로도 기판 보유지지 유닛(61)의 위치를 조정하는 기능을 갖도록 구성될 수 있다.
또한, 기판 이동 유닛(62)은, 기판 보유지지 유닛(61)의 θ(Z 축 둘레의 회전) 방향의 위치를 조정하는 기능 및 기판 보유지지 유닛(61)의 기울기를 조정하기 위한 틸트 기능을 갖도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 기판 스테이지(6)의 위치의 계측을 위해 인코더 시스템이 사용된다. 인코더 시스템은 하우징(16)에 제공된 스케일 및 기판 이동 유닛(62)에 제공된 헤드(광학 기기)를 포함한다. 단, 기판 스테이지(6)의 위치의 계측은 인코더 시스템으로 한정되지 않으며, 하우징(16)에 제공된 레이저 간섭계 및 기판 이동 유닛(62)에 제공된 반사 미러로 구성된 간섭계를 사용할 수 있다.
얼라인먼트 광학계(10)는, 기판(5)에 형성된 얼라인먼트 마크와 몰드(3)에 형성된 얼라인먼트 마크 사이의 X 축 및 Y 축 각각의 방향의 위치차를 계측한다. 계측된 위치차에 기초하여, 기판 스테이지(6)의 위치를 조정할 수 있다.
임프린트 장치(1)는, 높이 계측 장치(도시되지 않음)에 의해, 기판(5)의 상면까지의 거리를 계측할 수 있다.
높이 계측 장치는 임프린트 장치(1)의 외부 장치일 수 있다. 그 경우, 외부 장치로서 제공된 높이 계측 장치에 의해 계측된 데이터가 메모리에 저장되고 임프린트 장치(1)에 의해 이용될 수 있다.
제어 유닛(14)은, 예를 들어 중앙 처리 유닛(CPU) 및 메모리를 포함하는 컴퓨터를 포함하며, 메모리에 저장된 프로그램에 기초하여 임프린트 장치(1)의 각 부분을 통괄적으로 제어한다.
제어 유닛(14)은, 예를 들어 임프린트 장치(1)의 각 부분의 동작 및 조정을 제어함으로써, 몰드(3)의 패턴을 기판(5) 상의 임프린트재에 전사한다.
콘솔 유닛(15)은, 키보드 및 마우스 등의 입력 장치 및 디스플레이를 포함하는 컴퓨터를 포함한다. 콘솔 유닛(15)은 임프린트 장치(1)(제어 유닛(14)) 및 유저가 정보를 공유할 수 있게 하기 위한 인터페이스이다. 콘솔 유닛(15)은, 유저에 의해 입력된 임프린트 처리에 관한 정보를, 제어 유닛(14)에 송신(출력)한다.
콘솔 유닛(15)에 입력된 임프린트 처리에 관한 정보는, 레시피 파라미터 또는 로그로서 컴퓨터에 기록되며, 임프린트 처리 전과 후에 확인할 수 있다.
본 예시적인 실시형태에서는, 콘솔 유닛(15)은, 보유지지 영역(64a, 64b, 및 64c) 각각을 위한 압력을 입력하기 위한 유저 인터페이스로서도 기능한다.
또한, 본 예시적인 실시형태에서는, 제어 유닛(14)은, 콘솔 유닛(15)에 입력된 복수의 보유지지 영역(64a, 64b, 64c) 각각의 압력을 취득하는 취득 유닛으로서 기능한다.
제어 유닛(14)은, 임프린트 장치(1)의 다른 부분과 일체로(공통 하우징 내에) 구성될 수 있거나, 또는 임프린트 장치(1)의 다른 부분과 별개로(별개의 하우징 내에) 구성될 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하여 임프린트 장치(1)에서의 임프린트 처리에 대해서 설명한다.
상술한 바와 같이 제어 유닛(14)이 임프린트 장치(1)의 각각의 부분을 통괄적으로 제어함으로써, 임프린트 처리가 행해진다. 도 4a는, 임프린트 장치(1)에서의 임프린트 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 4b는, 도 4a의 임프린트 처리의 각 단계에서의, 보유지지 영역(64a, 64b, 및 64c) 각각의 압력값의 일례를 도시하는 도면이다.
단계 S101에서는, 제어 유닛(14)은 유저에 의해 콘솔 유닛(15)에 입력된 임프린트 처리의 조건을 취득한다.
여기서, 임프린트 처리의 조건은 보유지지 영역(64a, 64b, 및 64c) 각각의 압력값을 포함한다.
단계 S102에서는, 임프린트 장치(1)에 몰드(3)가 반입된다. 구체적으로는, 몰드 반송 기구(도시되지 않음)가 몰드(3)를 임프린트 장치(1)의 몰드 보유지지 유닛(41) 아래의 위치로 반입(반송)하고, 그 후 몰드(3)는 몰드 보유지지 유닛(41)에 의해 보유지지된다.
단계 S103에서는, 임프린트 장치(1)에 기판(5)이 반입된다. 구체적으로는, 기판 반송 기구(도시되지 않음)가 기판(5)을 임프린트 장치(1)의 기판 보유지지 유닛(61) 위의 위치로 반입(반송)하고, 그 후 기판(5)은 기판 보유지지 유닛(61)에 의해 보유지지된다.
단계 S104에서는, 도포 유닛(8) 아래(임프린트재가 공급되는 위치)에 기판(5)이 위치결정된다. 구체적으로는, 기판(5)의 대상 샷 영역이 도포 유닛(8) 아래에 위치하도록, 기판 이동 유닛(62)이 기판(5)을 보유지지하는 기판 보유지지 유닛(61)을 이동시킨다.
단계 S105에서는, 도포 유닛(8)이 기판(5)의 대상 샷 영역에 임프린트재를 도포한다.
단계 S106에서는, 몰드(3) 아래에 기판(5)이 위치결정된다. 구체적으로는, 임프린트재가 공급된 기판(5)의 대상 샷 영역이 몰드(3)의 패턴부(3a) 아래에 위치하도록, 기판 이동 유닛(62)이 기판(5)을 보유지지하는 기판 보유지지 유닛(61)을 이동시킨다.
단계 S107에서는, 몰드(3)와 기판(5) 상의 임프린트재를 서로 접촉시킨다. 구체적으로는, 몰드(3)의 패턴부(3a)와 기판(5)의 대상 샷 영역 상의 임프린트재가 서로 접촉하도록, 즉 몰드(3)와 기판(5) 사이의 거리를 단축하도록, 몰드 이동 유닛(42)이 몰드(3)를 Z 방향으로 이동시킨다(몰드(3)를 하강시킨다).
단계 S108에서는, 얼라인먼트 광학계(10)가, 기판(5)에 형성된 얼라인먼트 마크와 몰드(3)에 형성된 얼라인먼트 마크 사이의 X 축 및 Y 축 각각의 방향의 위치차를 검출한다. 검출된 위치차에 기초하여, 기판 스테이지(6)를 미소하게 구동시켜서, 몰드(3)와 기판(5)을 상대적으로 정렬시킨다.
단계 S109에서는, 몰드(3)의 패턴부(3a)와 기판(5)의 대상 샷 영역 사이의 형상차를 보정한다. 구체적으로는, 패턴부(3a)의 형상과 대상 샷 영역의 형상이 서로 일치하도록, 보유지지 영역(64a, 64b, 및 64c)의 각각의 압력을 변경한다. 제어 유닛(14)은 단계 S101에서 보유지지 영역(64a, 64b, 및 64c) 각각의 압력의 목표값을 취득한다. 보유지지 영역(64a, 64b, 및 64c) 각각의 압력을 이용한 형상차의 보정에 대해서 이하에서 상세하게 설명한다. 단계 S108 및 단계 S109의 순서는 반대가 될 수 있거나 또는 단계 S108 및 단계 S109는 동시에 실행될 수 있다.
단계 S110에서는, 몰드(3)와 기판(5) 상의 임프린트재를 서로 접촉시킨 상태에서 임프린트재를 경화시킨다. 구체적으로는, 조사 유닛(2)은 몰드(3)의 패턴부(3a)에 접촉하고 있는 임프린트재에 광을 조사하여 임프린트재를 경화시킨다.
단계 S111에서는, 기판(5) 상의 경화된 임프린트재로부터 몰드(3)를 분리한다. 구체적으로는, 몰드(3)를 기판(5) 상의 임프린트재로부터 제거하기 위해, 즉 몰드(3)와 기판(5) 사이의 거리를 증가시키기 위해 몰드 이동 유닛(42)이 몰드(3)를 Z 방향으로 이동시킨다(몰드(3)를 상승시킨다).
단계 S112에서는, 제어 유닛(14)은 패턴을 형성해야 할 다음 샷 영역이 존재하는지를 판단한다. 제어 유닛(14)이 샷 영역이 존재하지 않는다고 판단하는 경우(단계 S112에서 아니오), 처리는 단계 S113으로 진행한다. 단계 S113에서, 기판 반송 기구(도시되지 않음)가 기판(5)을 임프린트 장치(1)로부터 반출한다. 제어 유닛(14)이 샷 영역이 존재한다고 판단하는 경우(단계 S112에서 예), 처리는 단계 S104로 복귀하여 단계 S104 내지 단계 S112의 처리를 반복한다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 단계 S108, 단계 S109, 및 단계 S110를 제외한 단계에서는 보유지지 영역 각각의 압력은 부압이다. 이것은, 기판(5)이 기판 보유지지 유닛(61)으로부터 분리되는 것을 방지하기 위해서이다.
한편, 단계 S108, 단계 S109, 및 단계 S110에서는, 패턴부(3a)와 기판(5)의 대상 샷 영역 사이의 형상차를 보정하기 위해서, 보유지지 영역(64a)의 압력을 변경한다. 압력을 결정하는 구체적인 방법은 후술한다.
도 4b에 도시되는 바와 같이, 적어도 단계 S110(임프린트재의 경화)가 개시되기 전에, 보유지지 영역(64a, 64b, 및 64c) 각각의 압력을 목표 압력으로 변경할 필요가 있다.
단계 S109에서의, 몰드(3)의 패턴부(3a)와 기판(5)의 대상 샷 영역 사이의 형상차의 보정에 대해서 구체적으로 설명한다. 몰드(3)의 패턴부(3a)와 기판(5)의 대상 샷 영역 사이의 형상차는 기판(5)의 왜곡에 의해 발생하며, 이 왜곡에 대해서 먼저 설명한다.
근년, 반도체 디바이스의 고집적화에 수반하여, 회로 패턴의 다층화가 진행되고 있다. 다층화된 기판은, 예를 들어 성막 시에 발생하는 막 왜곡의 축적에 의해 휨이 발생할 수 있다.
도 5a 내지 도 5f는 휨 형상과 왜곡 사이의 대응을 도시한다. 도 5a는 위에서 비스듬히 본 상향 볼록 형상으로 휜 디스크 형상 기판을 도시하며, 도 5b는 위에서 본 이 기판을 도시한다. 마찬가지로, 도 5c는 위에서 비스듬히 본 하향 볼록 형상으로 휜 기판을 도시하며, 도 5d는 위에서 본 이 기판을 도시한다.
도 5a 및 도 5d 각각에서, 내부의 격자 형상 실선은 샷 영역을 나타내기 위한 그리드를 형성한다.
도 5b 및 도 5d 각각의 점선은 왜곡이 없는 상태의 그리드를 나타낸다.
도 5b에 도시되는 바와 같이, 상향 볼록 형상으로 휜 기판에서는, 기판의 중심으로부터 반경방향으로 팽창하는 왜곡이 형성되며, 일반적으로 왜곡은 기판의 외주에 가까운 부분에서 더 커진다.
한편, 도 5d에 도시되는 바와 같이, 하향 볼록 형상으로 휜 기판에서는, 기판의 중심으로부터 반경방향으로 수축하는 왜곡이 형성되며, 일반적으로 왜곡은 기판의 외주에 가까운 부분에서 더 커진다.
도 5e 및 도 5f에 도시된 바와 같이, 상향 볼록의 경우에는 임프린트 처리면은 팽창하는 반면에, 하향 볼록의 경우에는 임프린트 처리면은 수축한다. 그러므로, 도 5b 및 도 5d는 점선과 실선 사이의 관계가 반대이다.
도 5e는 휨 형상의 일례로서 단순한 상향 볼록 형상을 도시한다. 도 5f는 휨 형상의 일례로서 단순한 하향 볼록 형상을 도시한다.
상향 볼록 형상 및 하향 볼록 형상 이외에, 안장 타입 등의 더 높은 차원의 만곡 형상도 기판(5)의 휨으로서 형성될 수 있다. 그러나, 어느 경우에도, 일반적으로 디스크가 만곡으로 변형되는 경우, 이 형상은 반경방향 왜곡 성분을 가지며, 왜곡은 외주에 가까운 부분에서 더 커지는 경향이 있다.
도 5e 및 도 5f는 휨 및 왜곡의 상태의 용이한 이해를 위해 과장된 형상을 각각 도시한다. 실제로는, 많은 경우에 휨량은 약 수 μm 내지 수 mm이며 왜곡은 약 수 nm 내지 수 μm이다.
본 예시적인 실시형태에서는, 제어 유닛(14)은 보유지지 영역(64a, 64b, 및 64c) 각각의 압력을 제어하여, 기판(5)의 반경방향 왜곡을 보정한다. 여기에서는, 왜곡이 크고 보정 효과가 높은 불완전 샷 영역을 일례로서 설명한다.
도 6a는, 패턴부(3a)와 임프린트재가 서로 접촉한 상태에서 보유지지 영역(64a)의 압력이 정압으로 설정되는 경우를 도시하는 도면이다. 도 6b는, 패턴부(3a)와 임프린트재가 서로 접촉한 상태에서 보유지지 영역(64a)의 압력이 부압으로 설정되는 경우를 도시하는 도면이다.
도 6a 및 도 6b 각각의 좌표계는, Z 축이 자외선의 조사 축과 평행한 방향이며, R 축이 기판(5)의 반경방향인 원통 좌표계이다. 임프린트재는 초박막이기 때문에 도 6a 및 도 6b에는 도시되지 않는다.
도 6a에서 보유지지 영역(64a)의 압력이 정압인 경우, 패턴부(3a)와 기판(5)은 하향 볼록으로 휜다. 이 경우, 판의 굽힘 이론에 기초하여, 패턴부(3a)의 기판(5) 측의 표면은 반경방향으로 팽창하고, 기판(5)의 패턴부(3a) 측의 표면은 반경방향으로 수축한다. 즉, 기판(5)의 대상 샷 영역은 패턴부(3a)에 대하여 상대적으로 반경방향으로 수축한다.
한편, 도 6b에서 보유지지 영역(64a)의 압력이 부압인 경우, 패턴부(3a)와 기판(5)은 상향 볼록으로 휜다. 이 경우, 판의 굽힘 이론에 기초하여, 패턴부(3a)의 기판(5) 측의 표면은 반경방향으로 수축하며, 기판(5)의 패턴부(3a) 측의 표면은 반경방향으로 팽창한다. 즉, 기판(5)의 대상 샷 영역은 패턴부(3a)에 대하여 상대적으로 반경방향으로 팽창한다.
이와 같이, 보유지지 영역(64a)의 압력을 정압 또는 부압으로 제어함으로써, 대상 샷 영역의 형상을 패턴부(3a)에 대하여 상대적으로 팽창 또는 수축시킬 수 있다. 또한, 팽창/수축의 양은 압력의 크기에 기초하여 제어될 수 있다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 기판(5)이 상향 볼록으로 휘는 경우에는, 기판(5)은 반경방향으로 팽창한다. 그러므로, 단계 S109에서, 보유지지 영역(64a)의 압력은 정압으로 설정된다.
도 5c 및 도 5d에 도시된 바와 같이 기판(5)이 하향 볼록으로 휘는 경우에는, 기판(5)은 반경방향으로 수축한다. 그러므로, 단계 S109에서, 보유지지 영역(64a)의 압력은 부압으로 설정된다.
보유지지 영역(64a)의 압력의 최적값은 예를 들어 테스트 임프린트에 의해 취득될 수 있다. 임프린트를 보유지지 영역(64a)의 압력만을 변경하여 복수 회 행하며, 최소 제곱법에 의해 중첩의 변화량으로부터 최적값을 산출한다. 보유지지 영역(64a)의 압력의 최적값은, 높이 계측 장치에 의해 계측된 기판(5)의 휨 형상, 예를 들어 시뮬레이션에서 산출된 기판(5)의 왜곡 정보 또는 형상 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
여기서, 기판(5)의 휨 형상은 상향 볼록 또는 하향 볼록의 단순 형상이기 때문에, 단계 S109에서 보유지지 영역(64a)의 압력만을 변경하지만, 이는 한정적이지는 않다. 기판(5)의 휨 형상에 따라서는, 보유지지 영역(64b 또는 64c)의 압력을 변경할 수도 있다. 기판(5)의 휨 형상이 각각의 샷 영역마다 상이한 경우, 단계 S109에서의 각각의 보유지지 영역(64a, 64b, 및 64c)의 압력은 각각의 샷 영역마다 상이할 수 있다.
본 예시적인 실시형태에서는, 기판(5)의 반경방향 왜곡을 보정하기 위해서 기판 보유지지 유닛(61)의 보유지지 영역을 동심원으로 분할했지만, 분할되는 형상은 이 예로 한정되지 않는다. 예를 들어, 기판(5)의 둘레방향 왜곡이 큰 경우에는, 기판 보유지지 유닛의 격벽을 방사상으로 배치하여, 보유지지 영역을 둘레방향으로 분할할 수 있다.
또한, 방사상으로 배치한 격벽과 동심원으로 배치한 격벽을 조합해서 보유지지 영역을 분할할 수 있다. 기판(5)의 휨 이외의 요인에 의해 발생한 중첩 에러도 저감하기 위해서, 기판 보유지지 유닛(61)의 보유지지 영역을 미세하게 격자로 분할할 수 있다.
이상과 같이, 몰드(3)와 기판(5) 상의 임프린트재를 서로 접촉시킨 상태에서, 기판 보유지지 유닛(61)의 보유지지 영역의 압력을 제어함으로써, 패턴부(3a)와 기판(5)의 샷 영역 사이의 형상차를 보정할 수 있다. 따라서, 본 예시적인 실시형태는 중첩 정밀도의 점에서 유리하다.
제2 예시적인 실시형태에 대해서 설명한다. 제2 예시적인 실시형태에서는, 전술한 임프린트 장치를 사용한 물품(예를 들어, 반도체 집적 회로(IC) 소자, 액정 디스플레이 소자, 또는 미세전자기계시스템(MEMS) 소자)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 물품은, 전술한 임프린트 장치를 사용하여, 감광제가 도포된 기판(예를 들어, 웨이퍼 또는 유리 기판)을 노광하는 단계, 기판(감광제)을 현상하는 단계, 및 현상된 기판을 처리하는 다른 주지의 단계에서 처리됨으로써 제조된다.
다른 주지의 단계는 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 및 패키징을 포함한다. 본 물품 제조 방법에 따르면, 종래의 물품에 비해 고품질의 물품을 제조할 수 있다.
위에서 본 발명의 바람직한 예시적인 실시형태를 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예시적인 실시형태로 한정되지 않으며, 그 요지의 범위 내에서 다양한 방식으로 변경 및 변형될 수 있다.
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 (6)

  1. 기판 상의 경화성 조성물에 몰드를 접촉시킨 상태에서 상기 경화성 조성물을 경화시키는 임프린트 장치이며, 상기 임프린트 장치는,
    상기 기판을 보유지지하는 복수의 보유지지 영역을 갖는 기판 보유지지 유닛; 및
    상기 복수의 보유지지 영역의 압력을 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하며,
    상기 제어 유닛은, 적어도 상기 경화성 조성물을 경화시킬 때에, 상기 기판의 형상 정보 및 왜곡 정보 중 적어도 1개에 기초하여 상기 압력을 제어하는 임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 보유지지 영역은 동심원으로 구분되어 있고, 상기 복수의 보유지지 영역을 구획하는 복수의 격벽 중 최외측 격벽의 높이가 다른 격벽의 높이보다 낮은 임프린트 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압력은 샷 영역이 위치되는 상기 기판에 대한 형상 정보 및 왜곡 정보 중 적어도 1개에 기초하여 샷 영역 각각마다 결정되는 임프린트 장치.
  4. 기판 상의 경화성 조성물에 몰드를 접촉시킨 상태에서 상기 경화성 조성물을 경화시키는 임프린트 장치이며, 상기 임프린트 장치는,
    상기 기판과 대향하는 면에 복수의 영역을 갖는 기판 보유지지 유닛으로서, 상기 영역은 인가된 압력을 독립적으로 받도록 구분되어 있는, 기판 보유지지 유닛; 및
    상기 복수의 영역에 정압 또는 부압을 인가하도록 구성되는 압력 인가 유닛을 포함하고,
    상기 복수의 영역은 동심원으로 구분되어 있고, 상기 복수의 영역을 구획하는 복수의 격벽 중 최외측 격벽의 높이가 다른 격벽의 높이보다 낮으며,
    상기 최외측 영역에는, 최외측 영역의 내측의 영역에 인가된 압력과는 상이한 압력이 인가되는 임프린트 장치.
  5. 제1항, 제2항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몰드는 요철 패턴이 형성된 표면을 가지며, 상기 몰드에 형성된 상기 패턴은 상기 기판에 전사되는 임프린트 장치.
  6. 물품의 제조 방법이며, 상기 방법은,
    제1항, 제2항, 제4항 중 어느 한 항에 따른 임프린트 장치를 사용하여 기판을 노광하는 단계;
    노광된 상기 기판을 현상하는 단계; 및
    현상된 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 단계를 포함하는 물품의 제조 방법.
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