KR101165271B1

KR101165271B1 - 임프린트 장치 및 물품 제조 방법

Info

Publication number: KR101165271B1
Application number: KR1020090086779A
Authority: KR
Inventors: 에이고 카와카미; 카즈유키 카수미; 히데키 이나
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2012-07-19
Also published as: JP2010074009A; KR20100033345A; US8414279B2; US20100072649A1; JP5371349B2

Abstract

임프린트 장치는 기판의 샷 영역에 도포된 수지를 몰드에 의해 성형해서 수지의 패턴을 상기 샷 영역에 형성한다. 이 장치는 상기 몰드를 홀드하도록 구성된 몰드 스테이지; 상기 기판을 홀드하도록 구성된 기판 스테이지; 상기 샷 영역의 좌표를 규정하는 X－Y 평면 내 및 상기 X-Y 평면에 직교하는 Z축 방향에 있어서 상기 몰드 스테이지와 상기 기판 스테이지와의 사이의 상대 위치 관계를 변경하도록 구성된 구동 기구; 및 콘트롤러를 구비한다. 상기 콘트롤러는, 상기 X－Y 평면 내에 있어서, 상기 몰드와 상기 샷 영역이 정렬하는 상대 위치에 대해, 상기 몰드와 상기 샷 영역이 상대적으로 진동하고, 상기 Z축 방향에 있어서, 상기 몰드와 상기 샷 영역과의 거리가 상기 진동과 병행해서 감소하며, 상기 몰드에 의해 상기 수지를 성형하도록, 상기 구동 기구를 제어한다.

임프린트 장치, 기판 스테이지, 몰드, 수지, 콘트롤러

Description

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

본 발명은, 기판의 샷 영역에 도포(dispense)된 수지를 성형해서 수지의 패턴을 상기 샷 영역에 형성하는 임프린트 장치에 관한 것이다.

UV 포토리소그래피, X선 리소그래피, 혹은 전자빔 리소그래피를 이용한 반도체 디바이스에의 미세 패턴의 형성 방법을 대신하는 기술로서 나노임프린팅(nanoimprinting)이 이미 알려져 있다. 나노임프린팅은, 예를 들면, 전자빔 노광에 의해, 미세한 패턴이 형성된 몰드를, 수지 재료(레지스트)가 도포된 웨이퍼 등의 기판에 프레스(press)하는 것에 의해, 레지스트 상에 패턴을 전사하는 기술이다.

나노임프린팅에는 몇 개의 종류가 있다. 그들 중 하나로서 광경화법(light cure method)이 있다(M. Colburn　et　al.,　“Step　and　Flash　Imprint　Lithography：　A　New　Approach to　High－Resolution　Patterning”,　Proceedings　of　the　SPIE＇s　24th　International　Symposium　on　Microlitho graphy：　Emerging　Lithographic　Technologies　III,　Santa　Clara,　CA,　Vol.　3676,　Part　One,　pp.　379－389,　March　1999). 광경화법은, 자외선 경화형의 수지(레지스트)에 투명한 몰드를 프레스한 상태로 이 자외선 경화형의 수지를 노광 및 경화시키고 나서, 몰드를 박리하는 방법이다. 이 광경화법에 의한 나노임프린팅은, 온도 제어를 비교적 용이하게 행할 수 있고, 또 투명한 몰드를 통해서 기판 상의 얼라인먼트 마크(alignment marks)를 관찰할 수 있기 때문에 반도체 집적회로의 제조에 적합하다.

또, 상이한 패턴들의 중첩을 고려하여, 제조하고자 하는 칩의 크기에 몰드를 맞추고, 기판 상의 샷(shots)에 순차적으로 패턴을 전사하는 스텝 앤드 리피트(step and repeat) 방식을 적용하는 것이 바람직하다. 이러한 스텝 앤드 리피트 방식의 패턴 전사의 경우에, 몰드의 프레싱(pressing), 광경화 수지의 노광, 및 몰드의 박리를 포함하는 1회(1샷)의 전사 동작에 필요로 하는 시간이 길면, 웨이퍼의 전면(모든 샷)에의 패턴 전사에 필요로 하는 시간도 길어져, 패턴 전사 장치의 스루풋이 감소한다.

이 문제를 해결하기 위해서, 일본국 공개특허공보 특개 2008－006704호는, 몰드의 프레싱 또는 박리의 동작의 일부를 기판의 스텝 이동과 평행하게 행하는 것으로, 스루풋을 향상시키는 방법을 개시하고 있다. 일본국 공개특허공보 특개 2007－266053호는, 몰드와 기판을 몰드의 패턴면에 평행한 방향으로 상대적으로 이동시켜서, 몰드의 프레싱 중에 수지의 전개를 용이하게 해서, 프레싱 시간을 단축하는 방법을 개시하고 있다. 일본국 공개특허공보 특개 2006－19464호는, 동일한 방식으 로 몰드의 박리를 용이하게 하는 방법을 개시하고 있다.

반도체 디바이스에의 적용을 고려해서, 나노임프린팅을 이용한 패턴 전사 장치에서는 몰드 프레싱시의 수지 전개 시간 단축에 의한 스루풋 향상뿐만 아니라, 높은 중첩 정밀도도 요구된다. 일본국 공개특허공보 특개 2007－266053호에 개시된 진동 발생 기구에 의해 몰드와 기판을 상대적으로 이동시키는 방법은, 진동 발생 기구를 정지시킨 후에 몰드와 기판과의 상대 위치가 변하기 쉽다고 하는 문제가 있다. 몰드의 프레싱 전에 몰드와 기판의 얼라인먼트를 행하는 경우에는, 얼라인먼트를 다시 할 필요가 있다.

몰드의 프레싱 후의 얼라인먼트는 몰드와 기판에 하중이 인가되기 때문에 용이하지 않다. 게다가, 얼라인먼트의 재시도에 필요한 시간은 스루풋을 저하시킨다. 일본국 공개특허공보 특개 2006－19464호에는 얼라인먼트에 대해서는 언급되어 있지 않지만, 여기에 개시된 방법은 몰드의 프레싱 후에 기판과 몰드를 상대적으로 이동시키기 때문에 같은 문제가 있다.

본 발명은, 스루풋의 관점에서 유리한 임프린트 장치를 제공한다.

본 발명의 일 국면에 있어서, 임프란트 장치는, 기판의 샷 영역에 도포된 수지를 몰드에 의해 성형해서 수지의 패턴을 상기 샷 영역에 형성한다. 이 장치는, 상기 몰드를 홀드하도록 구성된 몰드 스테이지와, 상기 기판을 홀드하도록 구성된 기판 스테이지와, 상기 샷 영역의 좌표를 규정하는 X－Y 평면 내 및 상기 X-Y 평면에 직교하는 Z축 방향에 있어서 상기 몰드 스테이지와 상기 기판 스테이지와의 사 이의 상대 위치 관계를 변경하도록 구성된 구동 기구와, 콘트롤러를 구비한다. 상기 콘트롤러는, 상기 X－Y 평면 내에 있어서, 상기 몰드와 상기 샷 영역이 정렬하는 상대 위치에 대해서, 상기 몰드와 상기 샷 영역이 상대적으로 진동하고, 상기 Z축 방향에 있어서, 상기 몰드와 상기 샷 영역과의 거리가 상기 진동과 병행해서 감소하고, 상기 몰드에 의해 상기 수지를 성형하도록, 상기 구동 기구를 제어한다.

본 발명의 또 다른 특징들은 첨부도면을 참조하면서 이하의 예시적인 실시 예의 설명으로부터 밝혀질 것이다.

이하, 첨부 도면을 참조해서, 본 발명의 실시 예의 광경화법을 이용하는 임프린트 장치에 대해서 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 임프린트 장치의 구성도를 나타낸다. 도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 임프린트 장치의 제어 블럭도이다. 도 13은, 본 발명의 실시예에 따른 얼라인먼트 마크의 배치를 나타내는 몰드 척(11) 및 그 주변의 단면도이다.

본 실시예에 따른 임프린트 장치는, 기판으로서 기능하는 웨이퍼(1) 위에 배치된 액상 수지에 대해 몰드를 프레스(press)하고 수지의 요철 패턴을 웨이퍼(1) 상의 각 샷(shot)에 형성하는 장치이다. 도 1, 도 2 및 도 13에 있어서, 웨이퍼 척(2)은, 웨이퍼(1)를 홀딩하기 위한 흡착 유닛이다. 미동(fine-motion) 스테이지(3)는, 웨이퍼(1)의 θ 방향(z축 주위의 회전 방향)의 위치를 보정하는 기능, 웨이퍼(1)의 z 위치를 조정하는 기능, 및 웨이퍼(1)의 경사를 보정하는 틸트 기능을 갖는 스테이지이다. 이 미동 스테이지(3)는 웨이퍼(1)를 소정의 위치에 위치 결정 하기 위한 XY 스테이지(4) 상에 배치된다. 이하, 미동 스테이지(3)와 XY 스테이지(4)를 총체적으로 웨이퍼 스테이지 3, 4라고 칭할 것이다. 웨이퍼 스테이지 3, 4는, 웨이퍼(1)를 홀드하고 X－Y 평면 내를 이동하는 기판 스테이지이다.

베이스(5) 위에, XY 스테이지(4)가 탑재된다. 참조 미러(6)는, 미동 스테이지(3) 상에 x 및 y방향(y방향의 미러는 미도시)으로 장착되고, 미동 스테이지(3)의 위치를 계측하기 위해서 레이저 간섭계(7)로부터의 빛을 반사한다. 지주 8 및 8'은, 베이스(5) 상에 설치되어 천판(9)을 지지하는 기둥이다. 몰드(10)의 표면 위에는 요철 패턴 P2이 형성된다. 이 패턴 P2는 웨이퍼(1)에 전사된다. 몰드(10)는 기계적 홀더(미도시)에 의해 몰드 척(11)에 고정된다. 몰드 척(11)은 기계적 홀더(미도시)에 의해 몰드 척 스테이지(12) 상에 탑재된다. 그 후, 몰드 척(11)과 몰드 척 스테이지(12)를 총체적으로 몰드 스테이지 11, 12라고 칭할 것이다.

복수의 위치 결정 핀(11P)은, 몰드(10)를 몰드 척(11) 상에 탑재할 때에 몰드(10)의 몰드 척(11) 상의 위치를 규제하는 핀이다. 몰드 척 스테이지(12)는, 몰드(10)(몰드 척(11))의 θ 방향(z축 주위의 회전 방향)의 위치를 보정하는 기능 및 몰드(10)의 경사를 보정하는 틸트 기능을 갖는다. 몰드 척 스테이지(12)는, 그 x 및 y방향의 몰드 척 스테이지(12)의 위치를 계측하기 위해서 레이저 간섭계 7'로부터의 빛을 반사하는 반사면을 갖는다(y방향의 반사면은 미도시). 몰드 척(11) 및 몰드 척 스테이지(12)는, 개구 11H 및 12H를 각각 갖는다. UV 광원(16)으로부터 조사된 UV광은 콜리메이터 렌즈(collimator lens;17), 개구 12H 및 11H, 및 몰드(10)를 통과한다.

가이드 바 14 및 14'은 천판 9를 관통한다. 가이드 바 14 및 14'는 그 일단이 몰드 척 스테이지(12)에 고정되고, 그 타단이 가이드 바 플레이트(13)에 고정된다. 몰드 승강(昇降)용 리니어 액추에이터 15 및 15'는, 에어 실린더(air cylinder) 또는 리니어 모터이며, 가이드 바 14 및 14＇를, 도 1의 z방향으로 구동해서, 몰드 척(11)에 의해 홀드된 몰드(10)를 웨이퍼(1)에 프레스하고 웨이퍼(1)로부터 박리한다. 즉, 몰드 스테이지 11, 12와 웨이퍼 스테이지 3, 4와의 사이의 Z축방향의 거리를 변화시키는 구동 기구는, 리니어 액추에이터 15 및 15' 및 미동 스테이지(3)를 포함한다. 리니어 액추에이터 15 및 15'는 몰드 척(11)의 z방향의 위치를 변경한다. 미동 스테이지(3)는 웨이퍼 척(2)의 z방향의 위치를 변경한다. 수지 적하 노즐(18)은 액상 수지를 토출하는 노즐이다. 이 수지 적하 노즐(18)은, 웨이퍼(1)의 표면에 액상의 광경화 수지를 토출 및 적하한다. UV 광원(16)은, 액상 수지를 감광(感光)에 의해 경화시키는 경화 유닛이다.

도 2에 나타낸 복수의 로드 셀(load cell)(19)은, 몰드 척(11) 또는 몰드 척 스테이지(12)에 장착되고 몰드(10)의 프레싱력(pressing force)을 계측한다. 스코프(scope)로서 기능하는 얼라인먼트 스코프 30 및 31은, 웨이퍼(1) 상에 형성된 마크의 위치를 계측하기 위한 신호를 출력한다. 즉, 얼라인먼트 스코프 30 및 31은, 웨이퍼(1) 상에 형성된 얼라인먼트 마크와 몰드(10) 상에 설치된 얼라인먼트 마크와의 상대 위치 관계를 계측하기 위한 광학계와 검출계(광전 변환 소자 또는 촬상 소자 등을 포함한다)를 각각 갖는 계측 수단이다. 이 얼라인먼트 스코프 30 및 31은 웨이퍼(1)와 몰드(10)와의 사이의 x 및 y방향의 미스얼라인먼트(misalignment) 의 양을 계측한다. 갭 센서(32)는, 예를 들면 정전용량 센서이며, 웨이퍼 척(2) 상의 웨이퍼(1)의 높이(평탄도)를 계측한다.

CPU(중앙제어장치)(100)는, 상기의 액추에이터들 및 센서들을 제어하고, 장치에게 소정의 동작을 수행시키는 제어 유닛이다. 본 실시예에 있어서, CPU(100)는, 샷이 몰드 스테이지 11, 12에 의해 홀드된 몰드(10)와 정렬(align)하는 위치에 대해서, 액상 수지가 배치된 샷이 X－Y 평면 내에서 진동하도록, 몰드 스테이지 11, 12와 웨이퍼 스테이지 3, 4와의 사이의 상대적인 진동을 행하게 한다. 상기 진동과 병행해서, CPU(100)는 상기 구동 기구를 제어하고 액상 수지에 대한 몰드(10)의 프레싱을 실시한다. 이 상대적 진동은, 웨이퍼 스테이지 3, 4 또는 몰드 스테이지 11, 12의 진동이다.

CPU(100)는, 웨이퍼 스테이지 3, 4의 X－Y 평면 내의 위치와 얼라인먼트 스코프 30 및 31의 동작을 제어함으로써, 웨이퍼(1) 상의 복수의 샘플 샷에 대응한 얼라인먼트 마크의 위치를 계측하고, 기판 스테이지로서 기능하는 웨이퍼 스테이지 3, 4 상에 있어서의 각 샷이 몰드 스테이지 11, 12에 의해 홀드된 몰드(10)와 정렬하는 위치를 산출한다. 게다가, CPU(100)는, 상기 산출에 의해 얻은 1개의 샷의 위치에 따라, 웨이퍼 스테이지 3, 4의 위치 및 수지 적하 노즐(18)로부터의 토출을 제어해서 상기 1개의 샷에 액상 수지를 배치한다. CPU(100)는 액상의 수지에 몰드(10)를 프레스한 상태로 상기 진동을 정지시켜서 상기 정렬하는 위치에 상기 1개의 샷이 배치되도록 몰드 스테이지 11, 12와 웨이퍼 스테이지 3, 4와의 사이의 상대적인 위치 결정을 행한다. 또, CPU(100)는 몰드 스테이지 11, 12와 웨이퍼 스테 이지 3, 4와의 사이의 상대적인 위치 결정을 한 상태로 UV 광원(16)을 동작시켜서 액상 수지를 경화시킨다.

CPU(100)는, 상기 진동의 방향 및 액상 수지가 배치된 위치를 향하는 방향으로 상기 진동의 진폭만큼 상기 정렬하는 위치로부터 어긋난 위치로부터 웨이퍼 스테이지 3, 4의 진동을 개시시킨다. 게다가, CPU(100)는, 리니어 액추에이터 15 및 15＇및 미동 스테이지(3)에 의한 몰드(10)와 샷 간의 거리의 감소에 따라 진동의 진폭 및 주파수 중의 적어도 하나를 감소시키고, 리니어 액추에이터 15 및 15＇및 미동 스테이지(3)에 의해 감소된 상기 거리에 근거해서 상기 진동을 정지시킨다. 게다가, CPU(100)는, 로드 셀(19)에 의해 계측된 프레싱력의 증가에 따라 상기 진동의 진폭 및 주파수 중의 적어도 하나를 감소시키고, 로드 셀(19)에 의해 계측된 프레싱력에 근거해서 상기 진동을 정지시킨다.

다음에, 도 1 및 도 11 내지 도 15를 참조해서, 반도체 디바이스의 제조시의 패턴 전사 장치의 움직임에 대해서 설명한다. 도 11은 복수의 웨이퍼에 같은 몰드를 사용해서, 하나의 레이어(layer)의 패턴을 전사하는 경우의 플로차트이다. 도 11에 있어서, 스텝 S101에서는, 몰드 반송 유닛(미도시)에 의해, 몰드 척(11)에 몰드(10)가 공급된다. 스텝 S102에서는, 얼라인먼트 스코프 30 및 31에 의해 도 13에 나타낸 몰드(10)의 얼라인먼트 마크 M1, M2와 XY 스테이지(4) 상의 기준 마크(미도시)를 동시에 관찰하고, 몰드 척 스테이지(12)에 의해 주로 몰드(10)의 θ방향(z축 주위의 회전 방향)의 위치를 조절한다.

다음에, 스텝 S103에서, 웨이퍼 반송 유닛(미도시)에 의해, 웨이퍼 척(2)에 웨이퍼(1)를 공급한다. 스텝 S104에서는, XY 스테이지(4)를 구동하고, 갭 센서(32)에 의해 웨이퍼(1)의 전면의 높이(평탄도)를 계측한다. 이 계측 데이터는, 후술한 바와 같이, 몰드 임프린팅 시에 웨이퍼(1)의 전사 샷면과 장치의 기준 평면(미도시)을 정렬할 때에 사용된다.

다음에, 스텝 S105에서는, 웨이퍼(1) 상에 선행해서 전사된 프리얼라인먼트(prealignmnent) 마크(도시하지 않음)를 TV 얼라인먼트 계측 유닛(도시하지 않음)에 의해 관찰하고, 웨이퍼(1)의 장치에 대한 x, y방향의 위치 어긋남량을 계측한다. 그 계측결과에 근거해서, θ방향(z축 주위의 회전의 방향)의 위치를 보정한다. 스텝 S106에서는, 얼라인먼트 스코프 30, 31을 사용해서, 도 12에 사선으로 나타낸 샷 5, 7, 15, 17(샘플 계측 샷)에 있어서, 도 13에 나타낸 몰드(10) 상의 얼라인먼트 마크 M1, M2와 웨이퍼(1) 상의 얼라인먼트 마크 W1, W2를 동시에 관찰하고, x, y방향의 상대적 위치 어긋남량을 계측한다.

도 13에 있어서, P1는 얼라인먼트마크 W1, W2와 함께 이전의 레이어(layer)에서 전사된 패턴이고, P2는 몰드(10)의 전사 패턴이다. 도 14는 얼라인먼트 스코프 30, 31에 의해 관찰된 각 얼라인먼트 마크의 예를 나타낸다. 도 14에 있어서, 30V는 얼라인먼트 스코프(30)의 시야를 나타낸다. 이 경우, x방향의 위치 어긋남만을 계측할 수 있다. y방향에 있어서의 위치 어긋남은, 패턴 P1, P2 주위에 y방향으로 같은 방식으로 배치된 얼라인먼트 마크를 사용해서 계측한다.

이 y방향의 위치 어긋남을 관측하기 위한 얼라인먼트 스코프(도시하지 않음)가 대응하는 위치에 배치되어 있다. 이러한 x방향 및 y방향의 위치 어긋남으로부 터, θ방향(z축 주위의 회전 방향)의 위치 어긋남도 산출한다. 도 12에 있어서의 상기 샘플 계측 샷에서의 얼라인먼트 스코프에 의한 계측 결과로부터, 웨이퍼(1) 상의 각 샷에 있어서의 x, y, θ방향의 어긋남량을 예측하고, 샷마다의 전사를 행할 때의 웨이퍼 스테이지 3, 4의 얼라인먼트 목표 위치를 결정한다. 이것은, 스텝 앤드 리피트 방식의 반도체 투영 노광 장치에 이용되고 있는 글로벌 얼라인먼트 계측의 방법과 같다.

다음에, 스텝 S107에서, 웨이퍼(1) 상의 각 샷에 대해서, 도 15에 나타낸 플로차트에 따른 패턴 전사가 행해진다. 모든 샷에 패턴이 전사된 후에는, 스텝 S108에서 웨이퍼 반송 유닛(미도시)에 의해 웨이퍼(1)를 웨이퍼 척(2)으로부터 회수한다. 스텝 S109에서는, 처리해야 할 웨이퍼가 더 있는지 여부의 판정이 행해진다. 처리해야 할 웨이퍼가 더 있는 경우에는(스텝 S109에서 YES), 스텝 S103로 돌아간다. 처리해야 할 웨이퍼가 더 이상 없는 경우에는(스텝 S109에서 NO), 스텝 S110로 진행된다. 스텝 S110에서는, 몰드 반송 유닛(미도시)에 의해 몰드 척(11)으로부터 몰드(10)를 회수하고, 복수의 웨이퍼(1)에의 패턴 전사를 완료한다.

도 4는, 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 웨이퍼(1)에의 패턴 전사의 플로차트이며, 도 11의 스텝 S107에 대응한다. 이 플로차트는, 웨이퍼 스테이지 3, 4(미동 스테이지(3)와 XY 스테이지(4))의 진동 개시와 진동 정지를 행하는 스텝(S31와 S32)이 추가된 점에서, 도 15의 종래의 플로차트와 다르다.

이하, 도 1, 도 2, 및 도 4를 참조해서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 임프린트 장치의 동작에 대해 설명한다. 도 4를 참조한다. 우선, 스텝 S1에서, XY 스테 이지(4)를 구동하고, 웨이퍼(1)가 탑재된 웨이퍼 척(2)을 이동시켜서, 웨이퍼(1) 상의 패턴이 전사되는 장소(샷)를 수지 적하 노즐(18) 아래에 배치한다. 스텝 S2에서, 수지 적하 노즐(18)에 의해 웨이퍼(1) 상의 목적 샷에 광경화 수지를 적하한다.

다음에, 스텝 S3에서, 해당 샷의 평면이 몰드(10)의 패턴 P2와 대향하여 위치되도록 XY 스테이지(4)를 구동한다. 이때, 도 11의 스텝 S106의 얼라인먼트 계측의 결과에 의거해서 결정되어 보정된 얼라인먼트 목표 위치로 XY 스테이지(4)가 이동한다. 동시에, 미동 스테이지(3)를 구동해서 웨이퍼 척(2)의 z방향의 높이와 경사를 조정한다. 전술한 웨이퍼 높이 계측 데이터에 근거해서, 웨이퍼(1)의 상기 샷의 표면과 장치의 기준 평면(미도시)을 정렬한다. 다음에, 스텝 S31에서, 미동 스테이지(3)의 x축 혹은 y축에 대해서 소정의 진폭과 소정의 주파수로 진동을 개시시킨다. 스텝 S4에서, 리니어 액추에이터 15 및 15'를 구동함으로써, 몰드 척(11)을 소정 위치까지 하강시킨다.

도 3은, 이때의 몰드 척 및 그 주변의 단면도를 나타낸다. 웨이퍼 스테이지를 진동시키는 것으로, 화살표 A로 표시된 것과 같이 웨이퍼 척(2)(웨이퍼 1)이 x방향으로 진동한다. 몰드 척 스테이지(12)(몰드 10)를 화살표 B의 방향으로 하강시키는 것으로, 토출되어 도트(dot)화되어 있는 광경화 수지(40)가, 몰드(10)의 패턴 P2와 이전의 레이어에서 전사된 웨이퍼(1) 상의 패턴 P1과의 사이에 균일하게 전개될 수 있다. 다음에, 스텝 S5에서, 몰드 척(11) 또는 몰드 척 스테이지(12)에 장착된 복수의 로드 셀(19)의 출력으로부터 몰드(10)의 프레싱력이 적절한지 아닌지를 판정한다. 프레싱력이 소정의 범위 내에 없는 경우(스텝 S5에서 NO), 스텝 S6로 진행된다.

스텝 S6에서는, 리니어 액추에이터 15 및 15'를 이용해서 몰드 척(11)의 z방향의 위치를 변경하거나 또는 미동 스테이지(3)를 이용해서 웨이퍼 척(2)의 z방향의 위치를 변경하는 것으로, 몰드(10)의 프레싱력을 조정한다. 소정의 프레싱력이 될 때까지, 스텝 S5와 스텝 S6의 루프를 반복한다. 몰드(10)의 프레싱력이 적절하다고 판정되면(스텝 S5에서 YES), 스텝 S32로 진행된다. 스텝 S32에서는, 스텝 S31에서 개시된 미동 스테이지(3)의 진동을 정지시키고, 레이저 간섭계(7)를 이용해서 얼라인먼트 목표 위치에 미동 스테이지(3)를 위치 결정한다.

도 5는, 스텝 S3에서 스텝 S32까지의 웨이퍼 스테이지 3, 4의 움직임을 나타낸다. 횡축 t는 광경화 수지의 적하 후에 경과한 시간을 나타낸다. 종축 s는 웨이퍼 스테이지의 이동 거리를 나타낸다. 참조문자 s1은 전사 샷의 얼라인먼트 목표 위치를 나타낸다. 도 5는 시각 t1에서 그리고 진동 진폭 Ma만큼의 s1 이전의 위치에서 웨이퍼 스테이지가 미소 진동을 개시하고 있는 것을 나타낸다. 미동 스테이지(3)만을 사용해서 미동 진동을 행하는 것은, 높은 주파수에서도 진동이 가능하기 때문에 효과적이다. 시각 t2에서, 몰드(10)의 프레싱이 완료하고, 진동이 정지하며, 얼라인먼트 목표 위치 s1에 웨이퍼 스테이지가 위치 결정된다. 웨이퍼 스테이지 3, 4를 미소 진동시키는 시간 Tb의 길이는 프레싱 완료까지의 시간의 길이보다 짧아도 된다. x축 및 y축 중의 하나 또는 양쪽을 미소 진동시켜도 된다.

도 6은, x축만을 진동시키는 경우의 xy 평면 내의 웨이퍼 스테이지 3, 4의 움직임의 예를 나타낸다. 도 6에 있어서, 위치 Pa로부터 얼라인먼트 목표 위치 P0까지 이동하는 경우, 화살표 A로 나타낸 것처럼, 웨이퍼 스테이지는 위치 P0로부터 x축방향으로 -Ma만큼 어긋난 위치 Pb로 이동한 후, 화살표 B로 나타낸 것처럼 진폭 Ma의 진동을 개시한다. 양쪽 모두의 축을 미소 진동시키는 경우에는, x축의 진동의 진폭 및 주파수를 y축과 동일하게 할 필요는 없다. 얼라인먼트 목표 위치 주위에서 웨이퍼(1)가 xy 평면 내에서 회전하도록 웨이퍼 스테이지를 진동시켜도 된다. 진동시키는 축은 몰드의 패턴에 따라 선택된다. x축방향으로 연장하는 라인 및 스페이스 패턴의 경우에는, x축방향으로만 진동시킴으로써 보다 효과적으로 수지를 확산할 수가 있다. 미소 진동의 진폭은, 인접 샷에의 간섭을 고려해서, 샷 간의 스크라이브(scribe) 라인의 폭 이하로 하는 것이 바람직하다.

다음에, 스텝 S7에서, UV 광원(16)을 이용해서 소정 시간 동안 UV 광의 조사를 행한다. UV 광의 조사가 완료한 후에, 스텝 S8에서, 리니어 액추에이터 15 및 15'를 구동해서 몰드 척(11)을 상승시키고, 몰드(10)를 웨이퍼(1) 상의 경화한 수지로부터 박리한다. 다음에, 스텝 S9에서, XY 스테이지(4)를 구동하고, 다음의 샷이 수지 적하 노즐(18) 아래에 위치되도록 웨이퍼(1)를 이동시킨다.

스텝 S10에서는, 웨이퍼(1) 상의 모든 샷의 패턴 임프린트가 완료했는지 여부를 판정한다. 임프린트되지 않은(unimprinted) 샷이 있는 경우(스텝 S10에서 NO)에는, 스텝 S2로 돌아간다. 임프린트되지 않은 샷이 없는 경우(스텝 S10에서 YES)에는, 스텝 S11로 진행된다. 스텝 S11에서는, 웨이퍼(1)의 회수(도 11의 스텝 S108)에 대비해서, 소정의 위치에 XY 스테이지(4)를 구동한다.

상술한 바와 같이, 웨이퍼(1)를 몰드(10)에 대해서 사전에 계측해서 결정된 얼라인먼트 위치를 중심으로 해서 미소 진동시키면서, 몰드(10)를 프레싱한다. 그렇게 함으로써, 몰드(10)를 임프린트할 때의 광경화 수지의 확대를 용이하게 해서 임프린트 시간을 단축한다. 또한, 미소 진동을 정지시키자 마자, 얼라인먼트 위치에의 복귀도 행할 수 있다. 이 때문에, 얼라인먼트를 다시 할 필요도 없고, 중첩이 필요한 패턴 전사에 있어서도 스루풋이 높은 전사를 행할 수 있다.

다음에, 도 7 및 도 8을 참조해서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 패턴 전사 장치의 동작에 대해서 설명한다. 도 7은 웨이퍼(1)에의 패턴 전사시의 플로차트이다. 이 플로차트는, 몰드(10)의 프레싱량(하강량)이 소정의 값이 되었을 때에, 웨이퍼 스테이지의 진동 진폭을 변경하는 스텝을 추가한 점에서, 도 4의 플로차트와 다르다. 도 7에 있어서, 스텝 S1~S4(몰드 척의 하강)는 도 4와 같다.

이 플로우는 스텝 S41에서 분기한다. 분기들 중 하나에 있어서, 프레싱력이 적절한지 아닌지 여부의 판정(스텝 S5)과 그에 의한 조정(스텝 S6)은 도 4와 같다. 다른 분기에서는, 스텝 S42에서, 몰드 척(11)의 하강량(몰드(10)의 프레싱량)이 소정의 값이 될 때까지 판정을 반복한다. 몰드(10)의 프레싱량이 소정의 값이 되면(스텝 S42에서 YES), 스텝 S33로 진행되고, 웨이퍼 스테이지의 진동 진폭을 보다 작은 진폭으로 변경한다. 스텝 S43에서 분기된 플로우들이 함께 합류한다. 이후의 스텝은, 도 4와 같다.

도 8은 시간 t에 대한 몰드 위치 h의 변화와 시각 t에 대한 웨이퍼 스테이지 3, 4의 이동 거리 s의 변화를 나타낸다. 도 8에 있어서, 웨이퍼 스테이지 3, 4가 얼라인먼트 목표 위치 s1 전에 거리 Ma만큼 미소 진동을 개시했을 때의 시점 tb1(th1)에서 몰드는 위치 h1으로부터 하강을 개시한다. 위치 h2까지 거리 Hd만큼 몰드가 하강했을 때의 시점 th2에서, 웨이퍼 스테이지 3, 4의 미소 진동의 진폭을 Ma에서 Mb로 거의 절반 감소시킨다. 동시에, 미소 진동의 주파수를 보다 낮은 값으로 변경해도 된다. 상술한 바와 같이, 몰드(10)의 프레싱량에 따라 웨이퍼 스테이지 3, 4의 미소 진동의 진폭 혹은 주파수를 변경한다(예를 들면, 몰드(10)의 프레싱량이 증가하는 만큼 미소 진동의 진폭과 주파수를 작게 한다). 따라서, 웨이퍼 스테이지 3, 4 측에 미소 진동하는 것에 의한 과부하를 일으키는 일 없이, 효과적으로 광경화 수지를 확산할 수가 있다.

다음에, 도 9 및 도 10을 참조해서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 패턴 전사 장치의 동작에 대해서 설명한다. 도 9는 웨이퍼(1)에의 패턴 전사시의 플로차트이다. 이 플로차트는, 몰드(10)의 프레싱력이 소정의 값이 되었을 때에, 웨이퍼 스테이지의 진동 진폭을 변경하는 스텝을 추가한 점에서, 도 4의 플로차트와 다르다. 도 9에 있어서, 스텝 S1 ~ S4(몰드 척의 하강)는 도 4와 같다.

플로우는 스텝 S51에서 분기한다. 분기들 중 하나에 있어서, 프레싱력이 적절한지 아닌지 여부의 판정(스텝 S5)과 그에 의한 조정(스텝 S6)은 도 4와 같다. 다른 분기에 있어서, 스텝 S52에서는, 복수의 로드 셀(19)에 의해 계측된 몰드(10)의 프레싱력이 소정의 값이 될 때까지 판정을 반복한다. 몰드(10)의 프레싱력이 소정의 값이 되면(스텝 S52에서 YES), 스텝 S33로 진행되고, 웨이퍼 스테이지의 진동 진폭을 보다 작은 진폭으로 변경한다. 스텝 S53에서 분기된 플로우들이 함께 합류 한다. 이후의 스텝들은, 도 4와 같다.

도 10은 시간 t에 대한 몰드 프레싱력 p와 시각 t에 대한 웨이퍼 스테이지 3, 4의 이동 거리 s의 변화를 나타낸다. 도 10에 있어서, 웨이퍼 스테이지가 얼라인먼트 목표 위치 s1 이전에 거리 Ma만큼 미소 진동을 개시했을 때의 시점 tb1에서 몰드가 하강을 개시한다. 소정 위치까지 몰드가 하강했을 때의 시점 tb2에서, 프레싱력 p가 하강 개시시의 p1로부터 p2까지 상승했을 때에, 웨이퍼 스테이지의 미소 진동의 진폭을 Ma에서 Mb으로 거의 절반 감소시킨다. 동시에, 미소 진동의 주파수를 보다 낮은 값으로 변경해도 된다. 상술한 바와 같이, 몰드의 프레싱력에 따라, 웨이퍼 스테이지의 미소 진동의 진폭 혹은 주파수를 변경한다(예를 들면, 몰드의 프레싱력이 증가하는 만큼, 미소 진동의 진폭과 주파수를 작게 한다). 이 때문에, 웨이퍼 스테이지 측에 미소 진동하는 것에 의한 과부하를 일으키는 일 없이, 효과적으로 광경화 수지를 확산할 수가 있다.

상술한 것처럼, 본 발명의 실시예들 중 어느 하나에 따른 임프린트 장치는, 요철 패턴이 형성된 몰드를, 기판에 대해서 요철 패턴면과 평행한 방향으로 상대적으로 진동시키면서, 기판 상의 수지에 대해 상기 요철 패턴이 형성된 몰드를 프레스하는 패턴 전사 장치이다. 수지를 경화시킨 후, 몰드를 수지로부터 박리한다. 요철 패턴을 기판 상의 각 샷에 순차적으로 전사한다.

이 임프린트 장치에 있어서, 임프린팅 전에, 기판과 몰드를, 각 샷마다의 얼라인먼트 목표 위치로부터 소정의 거리만큼 어긋난 위치로 상대적으로 이동시킨다. 이 얼라인먼트 목표 위치는, 몰드의 요철 패턴과 기판 상의 특정의 샷과의 사이에 사전에 계측된 상대적인 위치 어긋남량에 근거해서 결정된다. 임프린팅 중에, 얼라인먼트 목표 위치를 중심으로, 이 소정의 거리에 대응하는 진폭으로 기판과 몰드를 상대적으로 진동시킨다.

수지를 경화시키기 전에, 기판 스테이지의 진동을 정지하고, 얼라인먼트 목표 위치에 가판 스테이지를 위치 결정한다. 기판 스테이지를 진동시키는 진폭을, 기판 상의 수지에 대한 몰드의 프레싱량 혹은 기판 상의 수지에 대한 몰드의 프레싱력에 따라 변경한다. 이것에 의해, 임프린팅 시의 기판 상의 수지의 확산이 촉진된다. 따라서, 패턴 전사 장치로서 기능하는 스루풋이 높은 임프린트 장치를 제공할 수가 있다.

또, 샷마다의 중첩 정밀도를 유지하면서, 고속 임프린팅과 고속 위치 결정이 가능한 패턴 전사 장치로서 기능하는 임프린트 장치를 제공할 수 있다. 이 임프린트 장치는 반도체와 MEMS(Micro Electro－Mechanical Systems)을 제조하는 미세 패턴 전사 장치로서 이용 가능하다. 이상의 설명에서는, 몰드 임프린팅 시의 몰드와 기판과의 상대적인 진동을 기판 스테이지를 진동시키는 것에 의해 행한다. 그렇지만, 몰드를 진동시키면 같은 효과를 달성할 수 있는 것은 분명하다.

(물품의 제조 방법의 실시예)

물품으로서의 디바이스(예를 들면, 반도체 집적회로소자 또는 액정표시소자)의 제조 방법은, 전술의 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 임프린트 장치를 이용해 기판(예를 들면, 웨이퍼, 글래스 플레이트, 또는 필름 기판)에(위에) 패턴을 전사(형성)하는 스텝과, 패턴이 전사되는 상기 기판을 에칭하는 스텝을 포함할 수 있다. 패턴화된 미디어(기록 매체)와 광학 소자 등의 다른 물품을 제조하는 경우에는, 이 방법은 에칭 스텝 대신에, 패턴이 전사되는 기판을 가공하는 스텝을 포함할 수 있다.

본 실시예의 물품 제조방법은, 물품의 성능, 품질, 생산성 및 제조 중 적어도 하나에 있어서, 종래의 물품 제조방법과 비교해서 이점이 있다.

이상, 본 실시예를 설명해 왔지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않고, 그 요지의 범위 내에서 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.

도 1은 임프린트 장치의 구성예이다.

도 2는 임프린트 장치의 제어 블럭도이다.

도 3은 임프린팅 시의 몰드 척과 그 주변의 단면도이다.

도 4는 제1 실시예에 따른 플로차트이다.

도 5는 제1 실시예에 따른 웨이퍼 스테이지의 움직임을 나타내는 시간 천이도이다.

도 6은 제1 실시예에 따른 웨이퍼 스테이지의 궤적을 나타내는 도면이다.

도 7은 제2 실시예에 따른 플로차트이다.

도 8은 제2 실시예에 따른 몰드와 및 웨이퍼 스테이지의 움직임을 나타내는 천이도이다.

도 9는 제3 실시예에 따른 플로차트이다.

도 10은 제3 실시예에 따른 몰드의 프레싱력의 변화와 몰드와 웨이퍼 스테이지의 움직임을 나타내는 천이도이다.

도 11은 동일 레이어에서의 복수의 웨이퍼에 대한 동작을 나타내는 플로차트이다.

도 12는 글로벌 얼라인먼트에 있어서의 샘플 계측 샷의 배치도이다.

도 13은 얼라인먼트 마크의 배치를 나타내는 몰드 척 및 그 주변의 단면도이다.

도 14는 얼라인먼트 스코프의 시야 내에서의 얼라인먼트 마크 간의 위치 관 계를 나타내는 도면이다.

도 15는 종래의 임프린트 장치에 있어서의 플로차트이다.

Claims

기판의 샷 영역에 도포된 수지를 몰드에 의해 성형해서 수지의 패턴을 상기 샷 영역에 형성하는 임프린트 장치로서,

상기 몰드를 홀드하도록 구성된 몰드 스테이지;

상기 기판을 홀드하도록 구성된 기판 스테이지;

상기 샷 영역의 좌표를 규정하는 X－Y 평면 내 및 상기 X-Y 평면에 직교하는 Z축 방향에 있어서 상기 몰드 스테이지와 상기 기판 스테이지와의 사이의 상대 위치 관계를 변경하도록 구성된 구동 기구;

상기 기판 상에 형성된 마크의 위치를 계측하는 신호를 출력하도록 구성된 스코프;

상기 수지를 토출하도록 구성된 노즐;

상기 수지를 경화시키도록 구성된 경화 디바이스; 및

콘트롤러를 구비하고,

상기 콘트롤러는,

상기 기판 스테이지의 X－Y 평면 내의 위치와 상기 스코프의 동작을 제어함으로써, 상기 기판 상의 복수의 샘플 샷 영역의 각각에 대응하는 마크에 관해서 상기 신호를 취득하고,

상기 몰드 스테이지에 의해 홀드된 상기 몰드와 상기 기판 상의 각 샷 영역이 정렬하는 상기 기판 스테이지의 위치를, 상기 취득한 신호에 근거해 산출하며,

산출된 위치에 근거하여 상기 기판 스테이지의 위치 및 상기 노즐로부터의 토출을 제어해서 상기 수지를 샷 영역에 도포하도록 하고,

산출된 위치에 대하여 상기 기판 스테이지의 진동이 상기 X－Y 평면 내에서 수행되도록, 상기 구동 기구를 제어하며,

상기 몰드에 의해 상기 수지를 성형하도록 하고,

상기 산출된 위치에서 상기 성형 중에 상기 진동을 정지시키도록 하며,

상기 경화 디바이스가 진동이 정지된 기판 스테이지 위의 상기 수지를 경화시키도록 하는 것을 포함하고,

상기 기판 스테이지의 진동은, 상기 진동의 방향 및 상기 수지가 도포된 상기 기판 스테이지의 위치를 향하는 방향으로, 상기 산출된 위치로부터, 상기 진동의 진폭만큼 어긋난 위치에서 개시되고,

상기 몰드와 상기 샷 영역 간의 거리는, 상기 Z축 방향에 있어서, 상기 진동과 병행해서 감소되는, 임프린트 장치.
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제 1 항에 있어서,

상기 콘트롤러는, 상기 구동 기구에 의한 상기 거리의 감소에 따라 상기 진동의 진폭 및 주파수 중의 적어도 하나를 감소시키는 임프린트 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 몰드와 상기 수지를 서로 프레스하는 힘을 계측하도록 구성된 계측 디바이스를 더 구비하고,

상기 콘트롤러는, 상기 계측된 힘의 증가에 따라 상기 진동의 진폭 및 주파수 중의 적어도 하나를 감소시키는 임프린트 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 콘트롤러는, 상기 구동 기구에 의해 감소된 상기 거리에 근거해서 상기 진동을 정지시키는 임프린트 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 몰드와 상기 수지를 서로 프레스하는 힘을 계측하도록 구성된 계측 디바이스를 더 구비하고,

상기 콘트롤러는, 상기 계측된 힘에 근거해서 상기 진동을 정지시키는 임프린트 장치.
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물품을 제조하는 방법으로서,

청구항 1에 기재된 임프린트 장치를 이용해서 기판의 샷 영역에 수지의 패턴을 형성하는 단계; 및

상기 패턴이 형성된 상기 기판을 처리해서 상기 물품을 제조하는 단계를 포함하는 물품 제조 방법.