KR101940365B1 - 임프린트 장치 및 물품 제조 방법 - Google Patents

임프린트 장치 및 물품 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 기판 상의 임프린트재에 몰드를 사용하여 릴리프 패턴을 형성하는 임프린트 장치를 제공하며, 상기 장치는, 임프린트재를 경화시키도록 구성되는 경화 유닛, 몰드와 기판을 상대적으로 이동시키도록 구성되는 이동 유닛, 몰드에 의해 반사된 광 및 기판에 의해 반사된 광의 패턴을 검출하도록 구성되는 검출 유닛, 및 이동 유닛을 사용하여 몰드와 기판 사이의 간격을 넓힘으로써 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 몰드를 분리하는 동안 검출 유닛에 의해 검출된 패턴에 기초하여 몰드와 임프린트재의 분리 상태에 대한 정보를 구하도록 구성되는 처리 유닛을 포함한다.

Description

임프린트 장치 및 물품 제조 방법{IMPRINT APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은 임프린트 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 미세한 패턴을 형성할 수 있는 임프린트 기술이, 다양한 디바이스(예를 들어, IC 및 LSI 등의 반도체 디바이스, 액정 디바이스, CCD 등의 촬상 디바이스, 자기 헤드) 등의 물품을 제조하는 기술로서 주목받고 있다. 임프린트 기술은, 실리콘 웨이퍼 또는 유리 플레이트 등의 기판 상의 수지와 미세한 패턴이 형성된 몰드가 서로 접촉되어 있는 상태에서, 수지를 경화시키고 기판 상에 미세한 패턴을 전사한다.
임프린트 기술은 몇가지 수지 경화법을 포함하고, 수지 경화법의 하나로서 광경화법이 알려져 있다. 광경화법에서는, 자외선 경화형 수지에 투명한 몰드가 접촉되어 있는 상태에서 자외선 조사를 행하고, 그 후 수지가 광에 노출되고 경화된 후에 몰드를 분리한다. 광경화법에 의한 임프린트 기술은, 예를 들어 투명한 몰드를 통해 기판 상의 얼라인먼트 마크를 관찰할 수 있기 때문에, 디바이스의 제조에 적합하다.
이러한 임프린트 기술을 사용한 임프린트 장치에서는, 기판 상의 경화된 수지로부터 몰드를 분리하는 이형이 과제가 될 수 있다. 이형이 적절하게 행해지지 않는 경우, 기판 상의 경화된 수지가 파열될 수 있고, 몰드의 패턴(오목부)에 수지가 잔존하여 클로깅(clogging)이 유발될 수 있으며, 몰드 또는 기판이 미리 정해진 위치로부터 어긋(또는 변형)날 수 있다. 이는, 물품의 수율 및 임프린트 장치의 가동률 저하를 초래하게 된다.
따라서, 이형이 적절하게 행하여지는 것이 물품의 수율 및 임프린트 장치의 가동률의 향상으로 연결된다. 이를 위한 기술이 일본 특허 공개 제2006-528088호 및 일본 특허 공개 제2011-205039호에 제안되어 있다. 일본 특허 공개 제2006-528088호는, 임프린트 장치의 외부에서 몰드의 패턴면에 계면 활성제(이형제)를 도포하여 몰드와 수지 사이의 접착성을 저감하는 기술을 개시하고 있다. 일본 특허 공개 제2011-205039호는, 이형에 필요로 하는 힘을 계측하는 계측 유닛을 임프린트 장치에 제공하고 이러한 힘이 임계치를 초과하는 경우에 이형제를 기판에 도포하여 몰드와 수지 사이의 접착성을 저감하는 기술을 개시하고 있다.
각각의 종래의 기술에서는, 기판 상에 형성되는 패턴의 결함 발생률을 저감할 수 있다. 그러나, 몰드와 수지 사이의 분리 상태를 파악하는 것이 곤란하고, 이상 이형 조건 하에서는 물품의 수율 및 임프린트 장치의 가동률에 영향을 줄 수 있다. 특히, 이상 이형은 다양한 요인에 의해 야기되기 때문에, 그러한 요인을 특정하기 위해서는 몰드와 기판 사이의 분리 상태를 파악(평가)할 필요가 있다. 한편, 이형에 필요로 하는 힘을 계측함으로써 몰드와 기판 사이의 분리 상태를 추측할 수 있다. 그러나, 그 정밀도는 낮고, 또한 임계치의 설정에 곤란한 작업을 필요로 한다.
본 발명은, 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 몰드를 분리하고 있는 동안의 몰드와 임프린트재 사이의 분리 상태를 평가하는데 유리한 임프린트 장치를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 기판 상의 임프린트재에 몰드를 사용하여 릴리프 패턴(relief pattern)을 형성하는 임프린트 장치가 제공되며, 상기 장치는, 임프린트재를 경화시키도록 구성되는 경화 유닛, 몰드와 기판을 상대적으로 이동시키도록 구성되는 이동 유닛, 몰드에 의해 반사된 광 및 기판에 의해 반사된 광의 패턴을 검출하도록 구성되는 검출 유닛, 및 이동 유닛을 사용하여 몰드와 기판 사이의 간격을 넓힘으로써 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 몰드를 분리하는 동안 검출 유닛에 의해 검출된 패턴에 기초하여 몰드와 임프린트재의 분리 상태에 대한 정보를 구하도록 구성되는 처리 유닛을 포함한다.
본 발명의 추가의 양태는 첨부된 도면과 관련한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 임프린트 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 임프린트 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 양태에 따른 임프린트 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 4는 몰드와 기판 사이의 갭 및 간섭 패턴을 도시하는 도면이다.
도 5a내지 도 5d는 기판 상의 경화된 수지로부터 몰드를 분리하고 있는 동안의 간섭 패턴의 변화를 도시하는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 기판의 샷 영역 상의 수지로부터 몰드를 분리할 때의 간섭 패턴을 도시하는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 간섭 줄무늬 사이의 각각의 거리 차가 임계치를 초과하는 경우의 간섭 패턴을 도시하는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 기판 상의 경화된 수지로부터 몰드를 분리할 때의 간섭 패턴을 도시하는 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시형태는 첨부의 도면을 참고하여 아래에서 설명한다. 동일한 도면 부호는 도면 전체에서 동일한 부재를 나타내며 그에 대한 반복적인 설명은 생략한다는 것을 유의하라.
<제1 실시형태>
도 1, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 양태에 따른 임프린트 장치(100)의 구성을 각각 도시하는 개략도이다. 임프린트 장치(100)는, 기판 상의 임프린트재를 몰드를 사용하여 성형하고 기판 상에 패턴(릴리프 패턴)을 형성하는 임프린트 처리를 행하는 리소그래피 장치이다. 임프린트 장치(100)는, 임프린트재로서 수지를 채용하고, 수지 경화법으로서 자외선의 조사에 의해 수지를 경화시키는 광경화법을 채용한다.
임프린트 장치(100)는, 기판 스테이지(102), 몰드 스테이지(106), 수지 공급 유닛(108), 이동 유닛(110), 광원(112), 스코프(114), 검출 유닛(116), 처리 유닛(118), 코팅 유닛(119), 및 제어 유닛(120)을 포함한다.
기판 스테이지(102)는 기판 척을 통해 실리콘 웨이퍼 또는 유리 플레이트 등의 기판(ST)을 보유지지하면서 이동한다. 기판 스테이지(102)는 기판(ST)을 미리 정해진 위치에 위치설정시킨다. 기판 스테이지(102)는 예를 들어 리니어 모터 등의 액추에이터의 구동에 의해 이동한다.
몰드(104)는 광원(112)으로부터의 자외선을 투과시키는 석영 등의 재료에 의해 형성된다. 몰드(104)는, 기판(ST)에 전사되어야 하는 패턴(3차원 패턴)이 형성된 패턴면(104a)을 갖는다. 몰드(104)는 몰드 척을 통해 몰드 스테이지(106)에 보유지지된다.
수지 공급 유닛(108)은, 수지(RS)를 액적으로서 토출하는 복수의 디스펜서를 포함하고, 기판(패턴이 형성되어야 하는 샷 영역)에 수지(RS)를 공급(도포)한다. 더 구체적으로는, 수지 공급 유닛(108)을 형성하는 디스펜서로부터 수지(RS)를 토출하면서 기판 스테이지(102)를 이동(스캔 이동 또는 스텝 이동)시킴으로써 기판 상에 수지(RS)를 도포할 수 있다.
이동 유닛(110)은, 에어 실린더 또는 리니어 모터에 의해 형성된 액추에이터를 포함하고, 몰드(104)를 보유지지하는 몰드 스테이지(106), 즉 몰드(104)를 이동시킨다. 도 2에 도시한 바와 같이, 이동 유닛(110)은 몰드(104)를 하방으로 이동시킴으로써[즉, 몰드(104)와 기판(ST) 사이의 간격을 좁힘으로써], 몰드(104)와 기판 상의 수지(RS)를 서로 접촉시킨다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 이동 유닛(110)은 몰드(104)를 상방으로 이동시킴으로써[즉, 몰드(104)와 기판(ST) 사이의 간격을 넓힘으로써) 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)를 분리(이형)한다. 상기와 같이, 이동 유닛(110)은 몰드(104)와 기판(ST)을 상대적으로 이동시키는 기능을 갖는다. 기판(ST)을 보유지지하는 기판 스테이지(102), 즉 기판(ST)을 수직으로 이동시키거나, 몰드(104)와 기판(ST)의 양쪽 모두를 수직으로 이동시킴으로써, 몰드(104)와 기판(ST)을 상대적으로 이동시킬 수 있다.
광원(112)은, 몰드(104)와 기판 상의 수지(RS)가 서로 접촉하고 있는 상태에서, 몰드(104)를 통해 수지(RS)에 자외선을 조사하고 수지(RS)를 경화시킨다. 즉, 광원(112)은 기판 상의 수지(RS)를 경화시키는 경화 유닛으로서 기능한다.
스코프(114)는 기판(ST)에 제공된 얼라인먼트 마크 및 몰드(104)에 제공된 얼라인먼트 마크를 검출한다. 스코프(114)는 기판 스테이지(102)에 제공된 기준 마크 등도 검출할 수 있다.
검출 유닛(116)은, 파장 범위가 좁은 광(조명광)을 방사하는 광원, 예를 들어 할로겐 램프, 크세논 램프, 메탈 할라이드 램프 등의 방사 램프를 포함한다. 검출 유닛(116)은, 몰드(104)와 기판(ST) 사이의 분리 상태에 대한 정보를 얻기 위해서, 몰드(104)에 의해 반사된 광과 기판(ST)에 의해 반사된 광 사이의 간섭 패턴(간섭 줄무늬, 즉 소위 뉴튼 링)을 검출한다.
몰드(104)와 기판(ST) 사이의 갭을 d, 조명광의 파장을 λ로 한다. 이 경우, 2d=mλ(m은 자연수)을 만족할 때, 몰드(104)에 의해 반사된 광과 기판(ST)에 의해 반사된 광이 서로 상쇄된다. 결과적으로, 검출 유닛(116)은 암 링(dark ring)을 검출한다. 2d=(m+1/2)λ을 만족할 때, 몰드(104)에 의해 반사된 광과 기판(ST)에 의해 반사된 광이 서로 강화된다. 결과적으로, 검출 유닛(116)은 명 링(bright ring)을 검출한다. 따라서, 광대역 백색광에 의해 조명될 때, 검출 유닛(116)에 의해 검출되는 간섭 패턴의 피치가 각각의 파장마다 약간씩 어긋나서 중첩되어, 간섭 패턴의 콘트라스트를 저하시킨다. 이를 방지하기 위해서, 검출 유닛(116)은, 조명광으로서, 파장 범위가 좁은 광을 사용한다.
처리 유닛(118)은, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)를 분리하고 있는 동안에 검출 유닛(116)에 의해 검출된 간섭 패턴에 기초하여, 몰드(104)와 수지(RS) 사이의 분리 상태에 대한 정보를 구한다.
기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)를 분리하기 위해서, 이동 유닛(110)이 몰드(104)를 상방으로 이동시킬 때, 몰드(104)와 기판(ST) 사이에 갭이 형성된다. 이때, 검출 유닛(116)은, 몰드(104)와 기판(ST) 사이의 갭에 대응하는 간섭 패턴을 검출한다. 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)를 분리할 때, 기판(ST)은 거의 변형되지 않을 수 있는 것으로 고려될 수 있다. 따라서, 처리 유닛(118)은, 몰드(104)와 기판(ST) 사이의 갭에 대응하는 간섭 패턴으로부터, 몰드(104)와 수지(RS) 사이의 분리 상태에 대한 정보로서, 몰드(104)의 형상, 즉 몰드(104)의 변형량을 구할 수 있다.
도 4는, 몰드(104)와 기판(ST) 사이의 갭, 및 검출 유닛(116)에 의해 검출되는 간섭 패턴을 도시하는 도면이다. 도 4를 참조하면, 갭(d1 및 d2)에서 암 링이 검출되고, 처리 유닛(118)은 암 링으로부터 몰드(104)의 형상, 즉 몰드(104)의 변형량을 구할 수 있다. 또한, 처리 유닛(118)은, 도 4에 도시되는 간섭 패턴으로부터, 수지(RS) 및 몰드(104)가 서로 분리되는 영역과 수지(RS) 및 몰드(104)가 서로 분리되지 않은 영역 사이의 경계 위치(EXF)를 구할 수 있다. 경계 위치(EXF)는, 몰드(104)가 수지(RS)로부터 분리되는 위치(분리 위치)이며, 몰드(104)와 수지(RS) 사이의 분리 상태에 대한 정보의 일례이다.
코팅 유닛(119)은, 몰드(104)와 기판 상의 경화된 수지(RS) 사이의 접착성을 저감하기 위해서, 몰드(104)의 패턴면(104a)에 계면 활성제(이형제)를 도포한다. 그러나, 코팅 유닛(119)은 임프린트 장치(100)에 필수적인 구성요소가 아니다. 예를 들어, 임프린트 장치(100)의 외부에서 몰드(104)의 패턴면(104a)에 계면 활성제를 도포할 수 있다.
제어 유닛(120)은, CPU 및 메모리를 포함하고, 임프린트 장치(100)의 각 유닛을 제어하여 임프린트 장치(100)을 동작시킨다. 예를 들어, 제어 유닛(120)은, 기판 상의 수지(RS)를 몰드(104)를 사용하여 성형하고 기판 상에 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 임프린트 장치(100)의 각 유닛이 행하게 한다. 제어 유닛(120)은, 처리 유닛(118)에 의해 구해진 몰드(104)와 수지(RS) 사이의 분리 상태에 대한 정보에 기초하여, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)가 정상적으로 분리되었는지 여부를 평가한다. 제어 유닛(120)은, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)가 정상적으로 분리되어 있지 않다고 평가하는 경우에, 즉 이형에 문제가 있는 경우에, 기판(ST)의 다음 샷 영역에 대한 임프린트 처리를 정지한다.
이제, 검출 유닛(116)에 의해 검출되는 간섭 패턴과, 처리 유닛(118)에 의해 구해지는 몰드(104)와 수지(RS) 사이의 분리 상태에 대한 정보 사이의 관계에 대해서 설명한다. 임프린트 처리에서는, 먼저, 이동 유닛(110)이 몰드(104)를 하방으로 이동시켜서, 몰드(104)와 기판 상의 수지(RS)를 서로 접촉시킨다. 계속해서, 몰드(104) 및 기판 상의 수지(RS)가 서로 접촉하고 있는 상태에서, 광원(112)로부터의 자외선을 수지(RS)에 조사하여 수지(RS)를 경화시킨다. 이어서, 이동 유닛(110)이 몰드(104)를 상방으로 이동시켜서[즉, 몰드(104)와 기판(ST) 사이에 갭을 형성시켜서), 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)를 분리한다.
도 5a내지 도 5d는, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)를 분리하고 있는 동안의 간섭 패턴의 변화를 도시하는 도면이다. 도 5a내지 도 5d의 각각은, 몰드(104), 기판(ST), 및 수지(RS)의 단면을 서로 직교하는 2개의 방향의 측면으로부터 나타내고, 그때의 분리 진행에 대응하는 검출 유닛(116)에 의해 검출되는 간섭 패턴을 나타내고 있다.
도 5a는, 몰드(104)와 기판 상의 수지(RS)가 접촉되어 있는 상태에서 기판 상의 수지(RS)가 경화되는 상태를 나타내고 있다. 이때, 몰드(104)의 패턴면(104a)의 전체면이 수지(RS)와 밀착하고 있고, 몰드(104)와 수지(RS) 사이에 갭이 형성되지 않으며, 따라서 간섭 패턴은 검출되지 않는다.
계속해서, 몰드(104)가 상방으로 이동될 때, 도 5b에 도시된 바와 같이, 몰드(104)의 패턴면(104a)의 주변부의 일부가 수지(RS)로부터 분리되는 상태가 얻어진다. 결과적으로, 몰드(104)가 수지(RS)로부터 분리되는 부분에서 간섭 패턴이 검출된다. 또한, 몰드(104)상 상방으로 이동될 때, 도 5c에 도시한 바와 같이, 추가로 수지(RS)로부터 몰드(104)의 패턴면(104a)이 분리되고, 몰드(104)의 형상(변형)에 대응하는 간섭 패턴이 검출된다. 간섭 패턴은, 1개 이상의 간섭 줄무늬를 포함하고, 몰드(104)의 패턴면(104a)의 중심부로부터 타원 형상으로 검출된다. 그리고, 몰드(104)의 패턴면(104a)의 전체면이 수지(RS)로부터 분리되면, 도 5d에 도시한 바와 같이, 간섭 패턴이 검출되지 않는다.
상기와 같이, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)를 분리하는 과정에서, 검출 유닛(116)에 의해 검출된 간섭 패턴을 해석함으로써 몰드(104)와 수지(RS) 사이의 분리 상태에 대한 정보를 구할 수 있다. 더 구체적으로는, 본 발명자들은, 기판(ST)의 샷 영역의 중심, 더 상세하게는, 샷 영역의 무게중심(barycentric) 위치로부터 대칭적으로 간섭 줄무늬가 검출되면, 몰드(104)의 패턴 클로깅이 발생하지 않고 수지(RS)의 패턴이 파손되지 않고 기판 상에 형성되는 것을 발견했다.
도 6a 및 도 6b의 각각은, 기판(ST)의 내부의 샷 영역(FF) 및 기판(ST)의 외주부의 샷 영역(PF)에서 수지(RS)로부터 몰드(104)를 분리할 때의 간섭 패턴을 도시하는 도면이다. 도 6a 및 도 6b의 각각은, 몰드(104), 기판(ST) 및 수지(RS)의 단면을 서로 직교하는 2개의 방향의 측면으로부터 나타내고, 그때에 대응하는 검출 유닛(116)에 의해 검출되는 간섭 패턴을 나타내고 있다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 샷 영역(FF 및 PF)의 양쪽 모두에서, 그 무게중심 위치(BP)의 각각으로부터 대칭적으로 간섭 줄무늬가 검출되면, 수지(RS)로부터 몰드(104)가 정상적으로 분리된다고 평가될 수 있다. 기판(ST)의 기준 위치로서의 역할을 하는 각각의 샷 영역의 무게중심 위치(BP)로부터 간섭 패턴에 포함되는 각각의 간섭 줄무늬까지의 거리를, 몰드(104)와 수지(RS) 사이의 분리 상태에 대한 정보로 한다. 더 구체적으로는, 각각의 간섭 줄무늬의 상측, 하측, 좌측 및 우측 단부점을 검출하여, 각각의 샷 영역의 무게중심 위치(BP)로부터 각각의 간섭 줄무늬의 좌우 단부점 사이의 측 방향의 거리 차 및 각각의 샷 영역의 무게중심 위치(BP)로부터 각각의 간섭 줄무늬의 상측 및 하측 단부점 사이의 종 방향의 거리 차를 구한다.
샷 영역(FF)의 무게중심 위치(BP)로부터 각각의 간섭 줄무늬의 좌측 및 우측 단부점 사이의 횡 방향의 거리 차(Wsf1, Wsf2 및 Wsf3)는 이하에 의해 주어진다:
Wsf1 = |Wfl1 - Wfr1|
Wsf2 = |(Wfl1 + Wfl2) - (Wfr1 + Wfr2)|
Wsf3 = |(Wfl1 + Wfl2 + Wfl3) - (Wfr1 + Wfr2 + Wfr3)|
샷 영역(FF)의 무게중심 위치(BP)로부터 각각의 간섭 줄무늬의 상측 및 하측 단부점 사이의 종 방향의 거리 차(Hsf1, Hsf2 및 Hsf3)는 이하에 의해 주어진다:
Hsf1 = |Hfu1 - Hfd1|
Hsf2 = |(Hfu1 + Hfu2) - (Hfd1 + Hfd2)|
Hsf3 = |(Hfu1 + Hfu2 + Hfu3) - (Hfd1 + Hfd2 + Hfd3)|
마찬가지로, 샷 영역(PF)의 무게중심 위치(BP)로부터 각각의 간섭 줄무늬의 좌측 및 우측 단부점 사이의 횡 방향의 거리 차(Wsp1, Wsp2 및 Wsp3)는 이하에 의해 주어진다:
Wsp1 = |Wpl1 - Wpr1|
Wsp2 = |(Wpl1 + Wpl2) - (Wpr1 + Wpr2)|
Wsp3 = |(Wpl1 + Wpl2 + Wpl3) - (Wpr1 + Wpr2 + Wpr3)|
샷 영역(PF)의 무게중심 위치(BP)로부터 각각의 간섭 줄무늬의 상측 및 하측 단부점 사이의 종 방향의 거리 차(Hsp1, Hsp2 및 Hsp3)는 이하의 식에 의해 주어진다:
Hsp1 = |Hpu1 - Hpd1|
Hsp2 = |(Hpu1 + Hpu2) - (Hpd1 + Hpd2)|
Hsp3 = |(Hpu1 + Hpu2 + Hpu3) - (Hpd1 + Hpd2 + Hpd3)|
도 6a 및 도 6b의 각각에서는, 샷 영역(FF 및 PF) 양쪽 모두에서, 간섭 패턴은 3개의 간섭 줄무늬를 포함한다. 그러나, 간섭 줄무늬의 수는 한정되는 것은 아니다. 간섭 패턴에 포함되는 모든 간섭 줄무늬에 대하여, 각각의 간섭 줄무늬의 좌측 및 우측 단부점의 횡 방향의 거리 차 및 각각의 간섭 줄무늬의 상측 및 하측 단부점의 종 방향의 거리 차를 구해야한다.
상기와 같이 구해진 거리 차에 기초하여, 제어 유닛(120)은 간섭 패턴에 포함되는 간섭 줄무늬가 샷 영역의 무게중심 위치로부터 대칭적으로 검출되는지의 여부, 즉 수지(RS)로부터 몰드(104)가 정상적으로 분리 되는지의 여부를 평가한다. 예를 들어, 간섭 줄무늬 사이의 각각의 거리 차(Wn, Hn) (n=1, 2, ...)에 대해 임계치(THWn, THHn)(n=1, 2, ...)를 설정하고, 각각의 거리 차가 임계치를 초과하는지의 여부를 판정한다. 제어 유닛(120)은, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터의 몰드(104)의 분리 진행에 따라서 변화하는 모든 간섭 패턴에 대하여 간섭 줄무늬 사이의 각각의 거리 차가 임계치를 초과하지 않는지의 여부를 판정한다.
도 7a 및 도 7b는, 간섭 줄무늬 사이의 각각의 거리 차가 임계치를 초과한 경우의 간섭 패턴을 도시하는 도면이다. 도 7a 및 도 7b 각각은, 몰드(104), 기판(ST) 및 수지(RS)의 단면을 서로 직교하는 2개의 방향의 측면으로부터 나타내고, 그때에 대응하는 검출 유닛(116)에 의해 검출되는 간섭 패턴을 나타내고 있다.
도 7a에서는, 간섭 패턴에 포함되는 간섭 줄무늬가 샷 영역의 무게중심 위치(BP)를 중심으로 하여 검출되지 않는다. 이러한 간섭 패턴이 검출되는 요인으로서는, 몰드(104)를 상방으로 이동시켜서 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)를 분리할 때, 몰드(104)와 기판(ST) 및 기판 스테이지(102) 사이에 기울기 차의 발생이 고려된다. 따라서, 제어 유닛(120)은, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)가 정상적으로 분리되도록 몰드(104)와 기판(ST) 사이의 기울기를 보정한다. 상기와 같이, 제어 유닛(120)은 간섭 패턴의 무게 중심(중심)과 샷 영역의 무게 중심(기준 위치) 사이의 어긋남에 기초하여 몰드(104)와 기판(ST) 사이의 기울기를 보정할 수 있다.
도 7b에서는, 간섭 패턴에 포함되는 각 간섭 줄무늬의 횡 방향의 각각의 거리 차가 크고 임계치를 초과한다. 이러한 간섭 패턴이 검출되는 요인으로서는, 기판 상에의 수지(RS)의 불균일한 도포 또는 몰드(104)의 패턴면(104a)에의 계면 활성제의 불균일한 도포가 생각된다.
도 7a 및 도 7b의 각각에 나타내는 간섭 패턴이 검출되는 경우에는, 몰드(104)의 패턴의 클로깅이 발생하거나, 기판 상에 형성되는 수지(RS)의 패턴이 파손될 수 있다. 따라서, 제어 유닛(120)은, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)가 정상적으로 분리되어 있지 않다고 평가하고, 그 평가를 알람 등에 의해 통지하고, 기판(ST)의 다음 샷 영역에 대한 임프린트 처리를 정지한다. 또한, 제어 유닛(120)은, 몰드(104)의 패턴면(104a)에 대한 계면 활성제의 도포가 충분하지 않다고 평가하고, 코팅 유닛(119)이 몰드(104)의 패턴면(104a)에 계면 활성제를 도포하게 한다. 제어 유닛(120)은, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)가 정상적으로 분리되어 있지 않다고 평가하는 경우에도, 기판(ST)의 다음 샷 영역에 대한 임프린트 처리를 정지하지 않고 몰드(104)의 이동 속도를 변경할 수 있다. 더 구체적으로는, 제어 유닛(120)은, 이동 유닛(110)에 의해 몰드(104) 및 기판(ST)을 상대적으로 이동시키는 속도를 몰드(104)가 정상적으로 분리되지 않을 때의 이동 속도보다 더 낮게 한다.
<제2 실시형태>
처리 유닛(118)은, 몰드(104)와 수지(RS) 사이의 분리 상태에 대한 정보로서, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)를 분리하는데에 필요로 하는 시간(분리 시간)을 구할 수 있다. 검출 유닛(116)은, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)를 분리하는 동안에 복수의 간섭 패턴을 검출한다. 따라서, 처리 유닛(118)은, 이동 유닛(110)이 몰드(104)를 상방으로 이동시키는 시각을 개시 시각, 검출 유닛(116)이 간섭 패턴을 더 이상 검출하지 않는 시각을 종료 시각으로서 특정할 수 있고, 그 사이의 시간을 분리 시간으로서 구할 수 있다.
처리 유닛(118)은, 기판 상의 경화된 수지(RS) 및 몰드(104)가 서로 분리되는 영역과 수지(RS) 및 몰드(104)가 서로 분리되지 않은 영역 사이의 경계 위치(EXF)에 기초하여, 분리 시간의 개시 시각 및 종료 시각을 특정할 수 있다. 이 경우, 경계의 위치(EXF)의 좌측 및 우측 폭의 각각이 미리 정해진 폭보다 더 작아질 때를 분리 시간의 종료 시각으로서 결정한다.
제어 유닛(120)은, 처리 유닛(118)에 의해 구해진 분리 시간이 허용 범위 밖에 있는 경우, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)가 정상적으로 분리되어지 않는다고 평가한다. 그리고, 제1 실시형태에서와 같이, 제어 유닛(120)은, 알람 등에 의해 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)가 정상적으로 분리되어 있지 않다고 통지하고, 기판(ST)의 다음 샷 영역에 대한 임프린트 처리를 정지한다. 또한, 제어 유닛(120)은, 몰드(104)의 패턴면(104a)에 대한 계면 활성제의 도포가 충분하지 않다고 평가하고, 코팅 유닛(119)이 몰드(104)의 패턴면(104a)에 계면 활성제를 도포하게 한다. 또한, 제어 유닛(120)은, 기판(ST)의 다음 샷 영역에 대한 임프린트 처리를 정지하지 않고 몰드(104)의 이동 속도를 변경할 수 있다.
<제3 실시형태>
처리 유닛(118)은, 몰드(104)와 수지(RS) 사이의 분리 상태에 대한 정보로서, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)가 분리될 때에 필요로 하는 힘(이형력)을 구할 수 있다. 상기와 같이, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)가 분리될 때에 검출되는 간섭 패턴은, 몰드(104)를 변형시킴으로써 몰드(104)와 기판(ST) 사이에 형성되는 갭에 의해 발생한다. 따라서, 간섭 패턴에 포함되는 간섭 줄무늬 사이의 간격은, 몰드(104)와 기판(ST) 사이의 갭의 변화량 이외에, 몰드(104)의 변형량을 나타낸다.
몰드(104)의 변형량은, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)가 분리될 때에 필요로 하는 이형력로서 간주될 수 있다. 몰드(104)의 변형량이 증가함에 따라, 이형력도 증가한다. 따라서, 처리 유닛(118)은, 간섭 패턴에 포함되는 간섭 줄무늬 사이의 간격을 구함으로써, 몰드(104)의 변형량 및 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)가 분리될 때에 필요로 하는 이형력을 추정할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)를 분리하고 있을 때의 간섭 패턴을 도시하는 도면이다. 도 8a 및 도 8b의 각각은, 몰드(104), 기판(ST) 및 수지(RS)의 단면을 나타내고, 그때에 검출 유닛(116)에 의해 검출되는 간섭 패턴을 나타내고 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 기판 상의 경화된 수지(RS) 및 몰드(104)가 서로 분리되는 영역과 수지(RS) 및 몰드(104)가 서로 분리되지 않은 영역 사이의 경계 위치(EXFa 및 EXFb)는 동일하고, 그 상측, 하측, 좌측 및 우측 폭 또한 동일하다. 따라서, Wexfa=Wexfb 및 Hexfa=Hexfb가 유지된다. 한편, 각각의 경계의 위치(EXFa 및 EXFb)로부터 대응하는 제1 간섭 줄무늬까지의 간격(Wla1, Wra1, Hua1, Hda1) 및 (Wlb1, Wrb1, Hub1, Hdb1)은 상이하다. 또한, 제1 간섭 줄무늬로부터 제2 간섭 줄무늬까지의 간격(Wla2, Wra2, Hua2, Hda2) 및 (Wlb2, Wrb2, Hub2, Hdb2) 또한 상이하다.
도 8a에 나타내는 간섭 패턴에 포함되는 간섭 줄무늬 사이의 각각의 간격과 비교하여, 도 8b에 나타내는 간섭 패턴에 포함되는 간섭 줄무늬 사이의 각 간격은 더 작지만, 제1 간섭 줄무늬 및 제2 간섭 줄무늬에 대응하는 몰드(104)와 기판(ST) 사이의 갭(d1 및 d2)은 동일하다. 따라서, 도 8a 및 도 8b는, 도 8a에서의 몰드(104)의 변형량이 도 8b에서의 변형량보다 더 큰 것을 나타내고 있다. 도 8a 및 도 8b는 또한 도 8a에서의 몰드(104)와 수지(RS) 사이의 이형력이 도 8b에서의 이형력보다 더 큰 것을 나타내고 있다.
그러나, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)를 분리할 때의 몰드(104)의 변형량 및 이형력은, 간섭 패턴에 포함되는 간섭 줄무늬 사이의 간격에 의해서가 아니라 동일한 분리 위치에 대한 간섭 줄무늬의 수에 의해 구해질 수 있다.
제어 유닛(120)은, 처리 유닛(118)에 의해 구해진 몰드(104)의 변형량 및 이형력이 허용 범위 밖에 있는 경우, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)가 정상적으로 분리되어 있지 않다고 평가한다. 그리고, 제1 및 제2 실시형태에서와 같이, 제어 유닛(120)은, 알람 등에 의해, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)가 정상적으로 분리되어 있지 않다고 통지하고, 기판(ST)의 다음 샷 영역에 대한 임프린트 처리를 정지한다. 또한, 제어 유닛(120)은, 몰드(104)의 패턴면(104a)에 대한 계면 활성제의 도포가 충분하지 않다고 평가하고, 코팅 유닛(119)이 몰드(104)의 패턴면(104a)에 계면 활성제를 도포하게 한다. 제어 유닛(120)은, 기판(ST)의 다음 샷 영역에 대한 임프린트 처리를 정지하지 않고, 몰드(104)의 이동 속도를 변경할 수 있다. 상기와 같이, 제어 유닛(120)은 간섭 패턴에 포함되는 간섭 줄무늬 사이의 간격에 기초하여 기판 상에 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)를 분리할 때의 속도를 보정할 수 있다.
<제4 실시형태>
제1 내지 제3 실시형태에서는, 처리 유닛(118)은, 검출 유닛(116)에 의해 검출된 간섭 패턴에 기초하여, 몰드(104)와 수지(RS) 사이의 분리 상태에 대한 정보를 구한다. 그러나, 처리 유닛(118)은, 검출 유닛(116)에 의해 검출된 간섭 패턴을 기준 간섭 패턴과 비교함으로써, 몰드(104)와 수지(RS) 사이의 분리 상태에 대한 정보를 구할 수 있다. 기준 간섭 패턴은, 예를 들어 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)가 정상적으로 분리될때 얻어진다. 또한, 기준 간섭 패턴은, 지금까지의 임프린트 처리에서 검출 유닛(116)에 의해 검출될 수 있다.
검출 유닛(116)에 의해 검출된 간섭 패턴과 기준 간섭 패턴 사이의 비교는, 예를 들어 기판(ST)의 샷 영역의 무게중심 위치로부터 간섭 패턴의 각각의 간섭 줄무늬까지의 거리를 비교함으로써 이루어진다. 또한, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)를 분리하는데 필요로 하는 시간 사이에서 또는 몰드(104)의 변형량과 이형력 사이에서 비교가 이루어질 수 있다. 또한, 화상 처리에서의 템플릿 매칭과 같이, 검출 유닛(116)에 의해 검출된 간섭 패턴의 형상은 기준 간섭 패턴의 형상과 비교될 수 있다.
<제5 실시형태>
제1 내지 제4 실시형태에서는, 처리 유닛(118)은, 몰드(104)와 수지(RS) 사이의 분리 상태에 대한 정보로서, 1개의 정보[몰드(104)의 변형량, 분리 시간, 분리 위치, 이형력 등]를 구한다. 그러나, 처리 유닛(118)은, 이들 정보의 모두, 또는 이들 정보 중 일부를 구할 수 있다. 이 경우, 제어 유닛(120)은, 처리 유닛(118)에 의해 구해진 몰드(104)와 수지(RS) 사이의 분리 상태에 대한 복수의 정보 각각에 대해서, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)가 정상적으로 분리되었는지 여부를 평가한다. 그리고, 복수의 정보 중 1개라도 몰드(104)가 정상적으로 분리되어 있지 않다고 평가되는 경우에는, 제어 유닛(120)은 기판(ST)의 다음 샷 영역에 대한 임프린트 처리를 정지한다. 이때, 제어 유닛(120)은, 알람 등에 의해, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)가 정상적으로 분리되어 있지 않다고 통지할 수 있다. 또한, 제어 유닛(120)은, 몰드(104)의 패턴면(104a)에 대한 계면 활성제의 도포가 충분하지 않다고 평가하고, 코팅 유닛(119)이 몰드(104)의 패턴면(104a)에 계면 활성제를 도포하게 한다. 제어 유닛(120)은, 기판(ST)의 다음 샷 영역에 대한 임프린트 처리를 정지하지 않고, 몰드(104)의 이동 속도를 변경할 수 있다.
제1 내지 제5 실시형태의 어떤 경우든, 임프린트 장치(100)는, 검출 유닛(116)에 의해 검출된 간섭 패턴에 기초하여, 몰드(104)와 수지(RS) 사이의 분리 상태에 대한 정보를 구할 수 있다. 상기와 같이, 임프린트 장치(100)는, 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(104)를 분리하는 동안의 몰드(104)와 수지(RS) 사이의 분리 상태를 평가하는데 유리하다. 또한, 임프린트 장치(100)는, 상기와 같이 하여 평가된 분리 상태에 기초하여 임프린트 처리를 제어함으로써, 물품의 수율 또는 가동률의 저하를 억제할 수 있다.
<제6 실시형태>
물품으로서의 디바이스(반도체 디바이스, 자기 기억 매체, 액정 표시 소자 등)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 상기 제조 방법은, 임프린트 장치(100)를 사용하여 패턴을 기판(웨이퍼, 유리 플레이트, 필름 형상 기판 등)에 형성하는 단계를 포함한다. 상기 제조 방법은, 패턴이 형성된 기판을 처리하는 단계를 더 포함한다. 상기 처리 단계는 패턴의 잔막을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 처리 단계는 패턴을 마스크로 사용하여 기판을 에칭하는 단계 등의 다른 알려진 단계를 또한 포함할 수 있다. 본 실시형태에 따른 물품의 제조 방법은, 종래의 방법에 비하여, 물품의 성능, 품질, 생산성 및 생산 비용 중 적어도 1개에서 유리하다.
본 발명을 예시적인 실시형태와 관련하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 변형 및 동등한 구조 및 기능을 모두 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.

Claims (16)

  1. 기판 상의 임프린트재에 몰드를 사용하여 릴리프(relief) 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며, 상기 장치는,
    상기 임프린트재를 경화시키도록 구성되는 경화 유닛,
    상기 몰드와 상기 기판을 상대적으로 이동시키도록 구성되는 이동 유닛,
    상기 몰드에 의해 반사된 광 및 상기 기판에 의해 반사된 광의 패턴을 검출하도록 구성되는 검출 유닛, 및
    상기 이동 유닛을 사용하여 상기 몰드와 상기 기판 사이의 간격을 넓힘으로써 상기 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 상기 몰드를 분리하는 동안 상기 검출 유닛에 의해 검출된 상기 패턴에 기초하여 상기 몰드와 상기 경화된 임프린트재의 분리 상태에 대한 정보를 구하도록 구성되는 처리 유닛을 포함하고,
    상기 처리 유닛은, 상기 패턴에 기초하여, 상기 임프린트재 및 상기 몰드가 서로 분리되는 영역과 상기 임프린트재 및 상기 몰드가 서로 분리되지 않은 영역 사이의 경계의 위치와, 상기 기판의 기준 위치 사이의 거리를 상기 정보로서 구하도록 구성되고,
    상기 기준 위치는 상기 기판의 샷 영역에서의 무게중심 위치를 포함하는, 임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 처리 유닛은, 상기 검출 유닛에 의해 검출된 상기 패턴을, 상기 임프린트재로부터 상기 몰드가 정상적으로 분리될 때 얻어지는 기준 패턴과 비교함으로써, 상기 정보를 구하도록 구성되는, 임프린트 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 처리 유닛은, 상기 패턴에 기초하여, 상기 임프린트재로부터 상기 몰드를 분리하는 동안의 상기 몰드의 변형량을 상기 정보로서 구하도록 구성되는, 임프린트 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 처리 유닛은, 상기 패턴에 기초하여, 상기 임프린트재 및 상기 몰드가 서로 분리되는 영역과 상기 임프린트재 및 상기 몰드가 서로 분리되지 않은 영역 사이의 경계 위치를 상기 정보로서 구하도록 구성되는, 임프린트 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 검출 유닛은, 상기 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 상기 몰드를 분리하는 동안 복수의 패턴을 검출하도록 구성되며,
    상기 처리 유닛은, 상기 복수의 패턴에 기초하여, 상기 임프린트재로부터 상기 몰드를 분리하는데 필요로 하는 시간을 상기 정보로서 구하도록 구성되는, 임프린트 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 검출 유닛은 상기 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 상기 몰드를 분리하는 동안 복수의 패턴을 검출하도록 구성되고,
    상기 처리 유닛은, 상기 복수의 패턴에 기초하여, 상기 임프린트재로부터 상기 몰드를 분리할 때에 필요로 하는 힘을 상기 정보로서 구하도록 구성되는, 임프린트 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 처리 유닛에 의해 구해진 상기 정보에 기초하여, 상기 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 상기 몰드가 정상적으로 분리되었는지 여부를 평가하도록 구성되는 제어 유닛을 더 포함하는, 임프린트 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 상기 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 상기 몰드가 정상적으로 분리되어 있지 않다고 평가하는 경우에, 상기 검출 유닛에 의해 검출된 상기 패턴과 상기 기판의 기준 위치 사이의 어긋남에 기초하여, 상기 기판과 상기 몰드 사이의 기울기를 보정하도록 구성되는, 임프린트 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 상기 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 상기 몰드가 정상적으로 분리되어 있지 않다고 평가하는 경우에, 상기 검출 유닛에 의해 검출된 패턴에 포함되는 간섭 줄무늬 및 상기 간섭 줄무늬 사이의 간격에 기초하여, 상기 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 상기 몰드를 분리할 때의 속도를 보정하도록 구성되는, 임프린트 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 상기 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 상기 몰드가 정상적으로 분리되어 있지 않다고 평가하는 경우에, 상기 기판의 다음 샷 영역에 대해 상기 릴리프 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 정지하도록 구성되는, 임프린트 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어 유닛이 상기 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 상기 몰드가 정상적으로 분리되어 있지 않다고 평가하는 경우에, 상기 몰드의 패턴면에 계면 활성제를 도포하도록 구성되는 코팅 유닛을 더 포함하는, 임프린트 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 기판의 다음 샷 영역에 대해 상기 릴리프 패턴을 형성하는 임프린트 처리에서, 상기 제어 유닛은, 상기 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 상기 몰드가 정상적으로 분리되어 있지 않다고 평가하는 경우에, 상기 이동 유닛에 의해 상기 몰드 및 상기 기판을 상대적으로 이동시킬 때의 이동 속도를 상기 몰드가 정상적으로 분리되지 않을 때의 이동 속도보다 느리게 하도록 구성되는, 임프린트 장치.
  15. 물품 제조 방법이며,
    임프린트 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 단계, 및
    상기 패턴이 형성된 상기 기판을 처리하는 단계를 포함하고,
    상기 임프린트 장치는, 상기 기판 상의 임프린트재에 몰드를 사용하여 릴리프 패턴을 형성하고,
    상기 임프린트재를 경화시키도록 구성되는 경화 유닛,
    상기 몰드 및 상기 기판을 상대적으로 이동시키도록 구성되는 이동 유닛,
    상기 몰드에 의해 반사된 광 및 상기 기판에 의해 반사된 광의 패턴을 검출하도록 구성되는 검출 유닛, 및
    상기 이동 유닛을 사용하여 상기 몰드와 상기 기판 사이의 간격을 넓힘으로써 상기 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 상기 몰드를 분리하는 동안 상기 검출 유닛에 의해 검출된 상기 패턴에 기초하여 상기 몰드와 상기 경화된 임프린트재의 분리 상태에 대한 정보를 구하도록 구성되는 처리 유닛을 포함하고,
    상기 처리 유닛은, 상기 패턴에 기초하여, 상기 임프린트재 및 상기 몰드가 서로 분리되는 영역과 상기 임프린트재 및 상기 몰드가 서로 분리되지 않은 영역 사이의 경계의 위치와, 상기 기판의 기준 위치 사이의 거리를 상기 정보로서 구하도록 구성되고,
    상기 기준 위치는 상기 기판의 샷 영역에서의 무게중심 위치를 포함하는, 물품 제조 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 검출 유닛은 상기 패턴 내에 포함되는 복수의 간섭 줄무늬를 검출하도록 구성되고,
    상기 처리 유닛은, 상기 복수의 간섭 줄무늬에 기초하여, 상기 경화된 임프린트재로부터 분리된 상기 몰드의 형상을 상기 정보로서 구하도록 구성되는, 임프린트 장치.
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