KR102293478B1 - 임프린트 장치 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

임프린트 장치 및 물품의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 몰드를 사용함으로써 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치를 제공하며, 상기 장치는 몰드 및 기판의 상대 위치를 제어하는 위치 제어, 및 몰드 및 기판 중 적어도 하나를 변형시키는 형상 제어의 일부가 병행하여 수행되도록, 구동 유닛 및 변형 유닛을 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하고, 제어 유닛은 변형 유닛에 의한 몰드 및 기판 중 적어도 하나의 변형에 따라 형상 제어가 수행되는 동안의 각각의 시각에 변화하는 몰드 및 기판의 상대 위치를 나타내는 시-계열 데이터를, 목표 위치 데이터에, 제공하도록 구성되는 입력 유닛을 포함한다.

Description

임프린트 장치 및 물품의 제조 방법{IMPRINT APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은 임프린트 장치 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
임프린트 기술은 나노-스케일 미세 패턴의 전사를 가능케 하는 기술이고, 반도체 디바이스 및 자기 기억 매체와 같은 디바이스를 위한 양산용 나노리소그래피 기술로서 일본 특허 공개 제2010-98310호에 의해 제안되었다. 임프린트 기술을 사용한 임프린트 장치는 패턴이 형성되는 몰드가 기판 상의 임프린트재와 접촉한 상태에서 임프린트재를 경화시켜 경화된 임프린트재로부터 몰드를 이형시킴으로써 기판 상에 패턴을 형성한다. 이러한 경우에, 임프린트재 경화 방법으로서, 일반적으로, 자외선과 같은 광의 조사에 의해 임프린트재를 경화시키는 광-경화 방법이 사용된다.
임프린트 장치는 몰드와 기판 사이의 얼라인먼트 방식으로서, 일반적으로, 다이-바이-다이 얼라인먼트(die-by-die alignment)를 사용한다. 다이-바이-다이 얼라인먼트는 기판 상의 각각의 샷 영역에 대해 몰드 상에 제공되는 마크 그리고 기판 상에 제공되는 마크를 검출함으로써 몰드와 기판 사이의 위치 편차(position deviation)을 보정하는 얼라인먼트 방식이다.
임프린트 장치를 사용할 때에, 디바이스의 성능을 유지하기 위해, 기판 상의 패턴(기판의 샷 영역)에 대해 몰드 상의 패턴을 정확하게 전사하여야 한다. 이러한 경우에, 일반적으로, 몰드 상의 패턴의 형상은 기판 상의 패턴의 형상과 일치된다. 예를 들어, 몰드의 주변 부분을 밀고 당김으로써 몰드 상의 패턴을 변형시키는 보정 기구, 즉, 패턴의 형상을 보정하는 보정 기구가 일본 특허 공개 제2008-504141호에서 제안된다.
몰드 상의 패턴의 형상 그리고 기판 상의 패턴의 형상을 일치시키기 위해, 몰드 및 기판에 광을 조사함으로써 열 분포를 생성하고 몰드 그리고 기판의 각각의 영역의 팽창을 제어하는 기술이 또한 일본 특허 공개 제2013-102137호에서 제안된다. 또한, 열 분포가 기판 상에 생성되어 기판 상의 패턴의 형상을 보정할 때에 기판의 열팽창에 의해 발생되는 시프트 성분을 얼라인먼트 계측치에 추가하는 기술이 또한 일본 특허 공개 제2014-229881호에서 제안된다.
다이-바이-다이 얼라인먼트에 의한 위치 편차의 보정 그리고 다양한 방법에 의한 형상 시프트의 보정은 생산성을 높이기 위해 기판 상의 임프린트재와 몰드를 접촉시키는 단계와 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 몰드를 이형시키는 단계 사이에서 거의 동일한 시간대에 수행된다. 따라서, 각각의 보정 작업은 서로 영향을 미치고, 이것은 몰드 상의 패턴의 형상 그리고 기판 상의 패턴의 형상을 일치시키는 데 불리할 수 있다.
본 발명은 몰드와 기판 사이의 오버레이 정확도(overlay accuracy) 면에서 유리한 임프린트 장치를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 몰드를 사용함으로써 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치로서, 몰드 및 기판의 상대 위치를 계측함으로써 위치 데이터를 획득하도록 구성되는 계측 유닛; 몰드 및 기판 중 적어도 하나를 구동하도록 구성되는 구동 유닛; 몰드 및 기판 중 적어도 하나를 변형시키도록 구성되는 변형 유닛; 및 몰드 및 기판의 상대 위치를 제어하는 위치 제어, 및 몰드 및 기판 중 적어도 하나를 변형시키는 형상 제어의 일부가 병행하여 수행되도록, 구동 유닛 및 변형 유닛을 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하고, 제어 유닛은, 계측 유닛에 의해 획득되는 위치 데이터, 및 몰드 및 기판의 상대 목표 위치를 나타내는 목표 위치 데이터에 기초하여 구동 유닛을 제어하고, 변형 유닛에 의한 몰드 및 기판 중 적어도 하나의 변형에 따라 형상 제어가 수행되는 동안의 각각의 시각에 변화하는 몰드 및 기판의 상대 위치를 나타내는 시-계열 데이터를, 목표 위치 데이터에, 제공하도록 구성되는 입력 유닛을 포함하는, 장치가 제공된다.
본 발명의 추가적인 양태가 첨부 도면을 참조한 예시적인 실시예의 아래의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 임프린트 장치의 구성을 도시하는 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 임프린트 장치의 형상 보정 유닛의 구성의 예를 도시하는 도면.
도 3a 및 3b는 몰드 상에 제공되는 몰드측 마크 그리고 기판 상에 제공되는 기판측 마크의 예를 도시하는 도면.
도 4a 내지 4e는 몰드의 패턴면과 기판의 샷 영역 사이의 편차를 도시하는 도면.
도 5는 다이-바이-다이 얼라인먼트에 의한 몰드와 기판 사이의 위치 편차의 보정을 설명하는 그래프.
도 6은 몰드의 패턴면 그리고 기판의 샷 영역이 변형될 때에 일어나는 몰드 및 기판의 상대 위치의 변화를 설명하는 도면.
도 7은 다이-바이-다이 얼라인먼트와 형상 제어의 시퀀스 사이의 시간적인 관계를 설명하는 차트.
도 8은 본 실시예에 따른 위치 제어를 실현하는 제어 구성의 예를 도시하는 블록도.
도 9a 내지 9c는 기판의 샷 영역의 형상의 변형을 도시하는 도면.
도 10a 내지 10f는 물품의 제조 방법을 설명하는 도면.
본 발명의 바람직한 실시예가 첨부 도면을 참조하여 아래에서 설명될 것이다. 동일한 도면 부호가 도면 전체에 걸쳐 동일한 부재를 나타내고, 그 반복적인 설명이 제공되지 않을 것이라는 것을 주목하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 양태로서의 임프린트 장치(1)의 구성을 도시하는 개략도이다. 임프린트 장치(1)는 물품으로서의 반도체 디바이스 등을 제조하는 데 사용되고 몰드를 사용함으로써 기판 상에 임프린트재 패턴을 형성하는 리소그래피 장치이다. 본 실시예에서, 임프린트 장치(1)는 기판 상으로 공급되는 임프린트재 그리고 몰드를 서로 접촉시키고 임프린트재에 경화 에너지를 가하여 몰드의 오목-볼록 패턴이 전사된 경화재 패턴을 형성한다.
사용될 임프린트재는 경화 에너지를 가함으로써 경화되는 경화성 조성물(또한 때때로 경화되지 않은 수지로 지칭됨)을 포함한다. 사용될 경화 에너지는 전자파 및 열을 포함한다. 사용될 전자파는 예를 들어, 10 nm 이상 내지 1 mm 이하의 파장 범위로부터 선택되는 적외선, 가시광선, 또는 자외선과 같은 광을 포함한다.
경화성 조성물은 광의 조사 또는 가열에 의해 경화되는 조성물이다. 광의 조사에 의해 경화되는 경화성 조성물은 중합성 화합물 및 광중합 개시제를 적어도 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 함유할 수 있다. 비중합성 화합물은 증감제, 수소 공여체, 내부 몰드 이형제, 계면활성제, 산화방지제, 및 중합체 성분으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 종류의 화합물이다.
임프린트재는 스핀 코터 또는 슬릿 코터에 의해 기판 상으로 필름 형태로 공급될 수 있다. 대안으로서, 임프린트재는 액체 제트 헤드에 의해 액적 형태, 액적이 서로 연결되는 섬 형태, 또는 필름 형태로 기판 상으로 공급될 수 있다. 임프린트재의 (25℃에서의) 점도는 1 mPa·s 이상 내지 100 mPa·s 이하이다.
사용될 기판은 유리, 세라믹, 금속, 반도체, 및 수지로 제조된다. 기판과 상이한 재료로부터 형성되는 부재가 필요에 따라, 그 표면 상에 형성될 수 있다. 더 구체적으로, 사용될 기판은 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 및 실리카 유리 웨이퍼를 포함한다.
임프린트 장치(1)는 임프린트재의 경화 방법으로서 광-경화 방법을 채택한다. 임프린트 장치(1)는 몰드(11)를 보유하는 몰드 보유 유닛(12), 기판(13)을 보유하는 기판 보유 유닛(14), 계측 유닛(15), 형상 보정 유닛(16), 및 제어 유닛(17)을 포함한다. 또한, 임프린트 장치(1)는 기판 상으로 임프린트재를 공급하는 디스펜서를 포함하는 공급 유닛, 몰드 보유 유닛(12)을 보유하는 브리지 표면 판, 및 기판 보유 유닛(14)을 보유하는 베이스 표면 판을 포함한다. 본 실시예에서, 몰드 보유 유닛(12) 및 기판 보유 유닛(14)은 몰드(11) 및 기판(13) 중 적어도 하나를 구동하는 구동 유닛으로서 기능한다. 형상 보정 유닛(16) 및 열 보정 유닛(29)은 몰드(11) 및 기판(13) 중 적어도 하나를 변형시키는 변형 유닛으로서 기능한다.
몰드(11)는 직사각형 외부 형상을 갖고, 기판(13)(그 상의 임프린트재) 상으로 전사될 패턴(볼록-오목 패턴)이 형성되는 패턴면(11a)을 갖는다. 몰드(11)는 기판 상의 임프린트재를 경화시키는 자외선(20)을 투과하는 재료, 예를 들어, 석영으로부터 형성된다. 몰드측 마크(18)는 몰드(11)의 패턴면(11a) 상에 형성된다.
몰드 보유 유닛(12)은 몰드(11)를 보유하는 보유 기구이다. 몰드 보유 유닛(12)은 예를 들어, 몰드(11)를 진공-흡착 또는 정전 흡착하는 몰드 척, 몰드 척이 장착되는 몰드 스테이지, 및 몰드 스테이지를 구동하는(이동시키는) 구동 시스템을 포함한다. 이러한 구동 시스템은 몰드 스테이지(즉, 몰드(11))를 적어도 z-축 방향(몰드(11)가 기판 상의 임프린트재와 접촉되는 방향(임프린트 방향))으로 구동한다. 구동 시스템은 x-축 방향, y-축 방향, 및 θ(z-축 주위에서의 회전) 방향 그리고 또한 z-축 방향으로 몰드 스테이지를 구동하는 기능을 가질 수 있다.
기판(13)은 몰드(11) 상의 패턴이 전사되는 기판이다. 공급 유닛은 기판(13)에 임프린트재를 공급(도포)한다. 기판측 마크(19)는 기판(13)의 복수의 샷 영역 상에 각각 형성된다.
기판 보유 유닛(14)은 기판(13)을 보유하는 보유 기구이다. 기판 보유 유닛(14)은 예를 들어, 기판(13)을 진공-흡착 또는 정전 흡착하는 기판 척, 기판 척이 장착되는 기판 스테이지, 및 기판 스테이지를 구동하는(이동시키는) 구동 시스템을 포함한다. 이러한 구동 시스템은 기판 스테이지(즉, 기판(13))를 적어도 x-축 방향 및 y-축 방향(몰드(11)의 임프린트 방향에 직각인 방향)으로 구동한다. 구동 시스템은 z-축 방향 및 θ(z-축 주위에서의 회전) 방향 그리고 또한 x-축 방향 및 y-축 방향으로 기판 스테이지를 구동하는 기능을 가질 수 있다.
각각의 계측 유닛(15)은 몰드(11) 상에 제공되는 각각의 몰드측 마크(18) 그리고 기판(13)의 복수의 샷 영역의 각각 상에 제공되는 기판측 마크(19) 중 대응하는 기판측 마크를 광학적으로 검출(관찰)하는 스코프를 포함한다. 각각의 계측 유닛(15)은 이러한 스코프에 의해 획득되는 검출 결과에 기초하여 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치(위치 편차)를 계측함으로써 위치 데이터를 획득한다. 그러나, 각각의 계측 유닛(15)은 각각의 몰드측 마크(18) 및 대응하는 기판측 마크(19)의 상대 위치를 검출하는 것만이 요구될 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 따라서, 각각의 계측 유닛(15)은 2개의 마크의 이미지를 동시에 포착하는 광학 시스템을 포함하는 스코프 또는 2개의 마크로부터 비롯되는 간섭 신호 또는 모아레와 같은 상대 위치를 반영한 신호를 검출하는 스코프를 포함할 수 있다. 또한, 각각의 계측 유닛(15)은 각각의 몰드측 마크(18) 및 대응하는 기판측 마크(19)를 동시에 검출하는 것이 가능하지 않을 수 있다. 예를 들어, 각각의 계측 유닛(15)은 내측에 배열된 기준 위치에 대면하는, 각각의 몰드측 마크(18) 및 대응하는 기판측 마크(19)의 위치를 획득하여 몰드측 마크(18) 및 기판측 마크(19)의 상대 위치를 검출할 수 있다.
형상 보정 유닛(16)은 몰드(11) 상의 패턴의 형상 그리고 기판(13)의 각각의 샷 영역을 일치시키기 위해, 몰드(11) 상의 패턴의 형상과 기판(13)의 각각의 샷 영역 사이의 형상의 차이(형상 차이)를 보정한다. 본 실시예에서, 형상 보정 유닛(16)은 패턴면(11a)에 평행한 방향으로 몰드(11)에 힘을 가함으로써 몰드(11)(패턴면(11a))를 변형시킴으로써 패턴면(11a)의 형상을 보정한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 형상 보정 유닛(16)은 몰드(11)의 측면을 흡착하는 척 유닛(16a) 그리고 몰드(11)의 측면을 향해 이동하는 방향 그리고 몰드(11)의 측면으로부터 멀어지는 방향으로 척 유닛(16a)을 구동하는 액추에이터(16b)를 포함한다. 각각의 척 유닛(16a)은 몰드(11)의 측면을 흡착하는 기능을 갖지 않을 수 있고, 몰드(11)의 측면과 접촉하는 접촉 부재일 수 있다. 그러나, 형상 보정 유닛(16)은 몰드(11)를 가열하여 몰드(11)의 온도를 제어함으로써 패턴면(11a)을 변형시킬 수 있다는 것을 주목하여야 한다.
열 보정 유닛(29)은 몰드(11)의 패턴면(11a)을 변형시키는 대신에 미리결정된 위치에서 기판에 일정한 강도를 갖는 광을 조사함으로써 기판(13)을 국부적으로 열팽창시킴으로써 기판(13)의 샷 영역(기판(13) 상에 형성되는 패턴)의 형상을 보정한다. 열 보정 유닛(29)은 샷 영역에 광(30)을 조사하여 높은 자유도로 몰드(11)와 기판(13) 사이의 열팽창의 정도의 차이를 사용함으로써 기판(13)의 샷 영역의 형상을 보정한다. 열 보정 유닛(29)은 기판 상의 광(30)의 조사 위치를 미세하게 변경할 수 있는 소자, 예를 들어, DMD(디지털 마이크로미러 디바이스)(Digital Micromirror Device)를 포함한다. 열 보정 유닛(29)은 DMD를 제어(조정)하여 크게 변형될 기판 상의 영역에 더 많은 광(30)을 조사하고 크게 변형되지 않을 기판 상의 영역에 더 적은 광(30)을 조사한다. 이것은 기판 상에 열 분포를 생성하고, 그에 따라 기판(13)의 샷 영역을 변형시키는 것을 가능케 한다.
제어 유닛(17)은 CPU 및 메모리를 포함하고, 전체 임프린트 장치(1)(임프린트 장치(1)의 각각의 유닛)를 제어한다. 본 실시예에서, 제어 유닛(17)은 임프린트 처리 및 관련된 처리를 제어한다. 예를 들어, 제어 유닛(17)은 임프린트 처리를 수행할 때에 계측 유닛(15)에 의해 획득되는 계측 결과에 기초하여 몰드(11)와 기판(13) 사이의 얼라인먼트를 수행한다. 또한, 임프린트 처리를 수행할 때에, 제어 유닛(17)은 형상 보정 유닛(16)에 의한 몰드(11)의 패턴면(11a)의 변형량 그리고 열 보정 유닛(29)에 의한 기판(13)의 샷 영역의 변형량을 제어한다. 이러한 경우에, 몰드 보유 유닛(12), 기판 보유 유닛(14), 형상 보정 유닛(16), 및 열 보정 유닛(29)은 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치를 제어하는 위치 제어, 및 몰드(11) 및 기판(13) 중 적어도 하나를 변형시키는 형상 제어의 일부가 병행하여 수행되도록 제어된다.
몰드(11)와 기판(13) 사이의 얼라인먼트에 사용되는 얼라인먼트 마크로서 역할을 하는 각각의 몰드측 마크(18) 및 대응하는 기판측 마크(19)가 도 3a 및 3b를 참조하여 설명될 것이다. 본 실시예에서, 6개의 칩 영역이 기판(13)의 하나의 샷 영역 내에 배열되는 것으로 가정한다.
도 3a는 몰드(11)의 패턴면(11a), 더 구체적으로, 패턴면(11a)의 4개의 코너에 제공되는 몰드측 마크(18a 내지 18h)를 도시한다. 도 3a를 참조하면, 각각이 수평 방향으로 길이 방향을 갖는 몰드측 마크(18a, 18b, 18e, 18f)는 각각이 x-축 방향으로 계측 방향을 갖는 마크이다. 대조적으로, 각각이 수직 방향으로 길이 방향을 갖는 몰드측 마크(18c, 18d, 18g, 18h)는 각각이 y-축 방향으로 계측 방향을 갖는 마크이다. 또한, 도 3a를 참조하면, 점선에 의해 포위되는 영역은 위에서 설명된 기판의 6개의 칩 영역 상으로 각각 전사될 패턴이 형성되는 패턴 영역(11b)을 표시한다.
도 3b는 기판(13)의 하나의 샷 영역(13a)의 주변부, 더 구체적으로, 샷 영역(13a)의 4개의 코너에 제공되는 기판측 마크(19a 내지 19h)를 도시한다. 도 3b를 참조하면, 각각이 수평 방향으로 길이 방향을 갖는 기판측 마크(19a, 19b, 19e, 19f)는 각각이 x-축 방향으로 계측 방향을 갖는 마크이다. 대조적으로, 각각이 수직 방향으로 길이 방향을 갖는 기판측 마크(19c, 19d, 19g, 19h)는 각각이 y-축 방향으로 계측 방향을 갖는 마크이다. 또한, 도 3b를 참조하면, 샷 영역(13a) 내측에 실선에 의해 포위되는 영역은 칩 영역(13b)이다.
임프린트 처리가 수행되어야 할 때에, 즉, 몰드(11)가 기판 상의 임프린트재와 각각 접촉하게 될 때에, 몰드(11) 상에 제공되는 몰드측 마크(18a 내지 18h)는 기판(13) 상에 제공되는 기판측 마크(19a 내지 19h)에 근접하게 된다. 따라서, 계측 유닛(15)을 사용하여 몰드측 마크(18) 및 기판측 마크(19)를 검출함으로써 기판(13)의 샷 영역(13a)의 위치 및 형상과 몰드(11)의 패턴면(11a)의 위치 및 형상을 비교하는 것이 가능하다. 차이(편차)가 몰드(11)의 패턴면(11a)의 위치 및 형상과 기판(13)의 샷 영역(13a)의 위치 및 형상 사이에서 일어나면, 오버레이 정확도가 저하되고, 그에 따라 패턴 내의 전사 불량(제품 불량)을 초래한다.
도 4a 내지 4e는 몰드(11)의 패턴면(11a)의 위치 및 형상과 기판(13)의 샷 영역(13a)의 위치 및 형상 사이의 편차(이후에서 "몰드(11)와 샷 영역(13a) 사이의 편차"로서 지칭됨)을 도시하는 도면이다. 몰드(11)와 샷 영역(13a) 사이의 편차는 시프트, 배율 편차, 및 회전을 포함한다. 기판측 마크(19)에 대한 몰드측 마크(18)의 상대 위치 편차(위치 편차량)가 검출되면, 몰드(11)와 샷 영역(13a) 사이의 편차는 시프트, 배율 편차, 또는 회전인 것으로 추정될 수 있다.
도 4a는 몰드(11)와 샷 영역(13a) 사이의 편차가 시프트인 경우를 도시한다. 각각의 몰드측 마크(18)가 대응하는 기판측 마크(19)로부터 일방향으로 벗어나는 것으로 검출되면, 몰드(11)와 샷 영역(13a) 사이의 편차는 시프트인 것으로 추정될 수 있다.
도 4b는 몰드(11)와 샷 영역(13a) 사이의 편차가 회전인 경우를 도시한다. 각각의 몰드측 마크(18)의 편차 방향이 샷 영역(13a)의 상하좌우 사이에서 상이하고 샷 영역 내의 주어진 지점을 중심으로 하는 원을 그리면, 몰드(11)와 샷 영역(13a) 사이의 편차는 회전인 것으로 추정될 수 있다.
도 4c는 몰드(11)와 샷 영역(13a) 사이의 편차가 배율 편차인 경우를 도시한다. 각각의 몰드측 마크(18)가 샷 영역(13a)의 중심에 대해 내향 또는 외향으로 균일하게 벗어나는 것으로 검출되면, 몰드(11)와 샷 영역(13a) 사이의 편차는 배율 편차인 것으로 추정될 수 있다.
도 4d는 몰드(11)와 샷 영역(13a) 사이의 편차가 사다리꼴 편차인 경우를 도시한다. 각각의 몰드측 마크(18)가 샷 영역(13a)의 중심에 대해 내향 또는 외향으로 벗어나고 그 방향이 샷 영역(13a)의 상하 또는 좌우 사이에서 상이한 것으로 검출되면, 몰드(11)와 샷 영역(13a) 사이의 편차는 사다리꼴 편차인 것으로 추정될 수 있다. 또한, 각각의 몰드측 마크(18)가 샷 영역(13a)의 중심에 대해 내향 또는 외향으로 벗어나고 그 편차량이 샷 영역(13a)의 상하 또는 좌우 사이에서 상이한 것으로 검출되면, 몰드(11)와 샷 영역(13a) 사이의 편차는 사다리꼴 편차인 것으로 추정될 수 있다.
도 4e는 몰드(11)와 샷 영역(13a) 사이의 편차가 트위스트인 경우를 도시한다. 각각의 몰드측 마크(18)에 대한 편차 방향이 샷 영역(13a)의 상하 또는 좌우 사이에서 상이한 것으로 검출되면, 몰드(11)와 샷 영역(13a) 사이의 편차는 트위스트인 것으로 추정될 수 있다.
도 4c 내지 4e에 도시된 바와 같이, 몰드(11)와 샷 영역(13a) 사이의 편차가 배율 편차, 사다리꼴 편차, 트위스트 등이면, 제어 유닛(17)은 형상 보정 유닛(16)이 몰드(11)의 패턴면(11a)의 형상을 변형시키게 한다. 도시되지 않지만, 몰드(11)와 샷 영역(13a) 사이의 편차가 아치형 편차, 배럴형 편차, 핀쿠션형 편차 등일 때에도, 제어 유닛(17)은 형상 보정 유닛(16)이 몰드(11)의 패턴면(11a)의 형상을 변형시키게 한다. 더 구체적으로, 제어 유닛(17)은 형상 보정 유닛(16)에 의한 패턴면(11a)의 변형량을 제어하여 기판(13)의 샷 영역(13a)의 형상과 몰드(11)의 패턴면(11a)의 형상을 일치시킨다. 제어 유닛(17)은 각각의 액추에이터(16b)의 구동량(즉, 몰드(11)에 가해지는 힘)과 패턴면(11a)의 변형량 사이의 대응 관계를 나타내는 데이터를 사전에 획득하여 데이터를 메모리 등 내에 보존한다. 제어 유닛(17)은 각각의 계측 유닛(15)에 의해 획득되는 계측 결과에 기초하여 샷 영역(13a)의 형상과 패턴면(11a)의 형상을 일치시킬 것이 요구되는 변형량(패턴면(11a)의 변형의 정도)을 획득한다. 이어서, 제어 유닛(17)은 메모리 내에 보존되는 데이터로부터의 패턴면(11a)의 획득된 변형량에 대응하는 각각의 액추에이터(16b)의 구동량을 획득하여 액추에이터(16b)를 구동한다.
이러한 방식으로, 임프린트 장치(1)는 몰드(11)와 기판(13)(샷 영역(13a)) 사이의 얼라인먼트, 및 몰드(11)(패턴면(11a)) 및 기판(13)(샷 영역)의 형상을 보정하면서 기판 상의 임프린트재 상으로 몰드(11) 상의 패턴을 전사한다.
다이-바이-다이 얼라인먼트에 의한 몰드(11)와 기판(13) 사이의 위치 편차의 보정(몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치를 제어하는 위치 제어)이 도 5를 참조하여 설명될 것이다. 도 5에서, 종축은 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치를 표시하고, 횡축은 임프린트 처리의 시간을 표시한다. 임프린트 처리는 기판 상으로 임프린트재를 공급하는 공급 처리, 몰드(11) 그리고 기판 상의 임프린트재를 서로 접촉시키는 접촉 처리, 및 몰드(11)의 패턴에 임프린트재를 충전하는 충전 처리를 포함한다. 임프린트 처리는 임프린트재를 경화시키는 경화 처리 그리고 경화된 임프린트재로부터 몰드(11)를 이형시키는 이형 처리를 추가로 포함한다. 몰드(11)와 기판(13) 사이의 위치 편차의 보정은 주로 몰드(11)와 기판(13) 사이의 기판면을 따른 방향(시프트) 및 회전의 상대 위치 얼라인먼트를 의미한다.
임프린트 장치(1)에서, 몰드(11) 그리고 기판 상의 임프린트재를 서로 접촉시킴으로써 임프린트재가 몰드(11)의 패턴에 충전된 후에 몰드(11)를 거쳐 임프린트재에 자외선(20)을 조사함으로써 임프린트재가 경화된다. 이어서, 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 몰드(11)를 이형시킴으로써 몰드(11)의 패턴이 전사된다. 임프린트 장치(1)에서, 일반적으로, 생산성의 저하를 억제하기 위해, 몰드(11)의 패턴에 임프린트재를 충전하는 충전 처리와 병행하여 다이-바이-다이 얼라인먼트에 의한 몰드(11)와 기판(13) 사이의 위치 편차의 보정이 수행된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 몰드(11) 그리고 기판 상의 임프린트재가 서로 접촉된 후에, 계측 유닛(15)에 의해 계측되는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치에 기초하여, 몰드(11)와 기판(13) 사이의 편차를 감소시키도록 기판 보유 유닛(14) 또는 몰드 보유 유닛(12)이 구동된다. 도 5는 시간이 경과함에 따라 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치들 사이의 편차량이 0(몰드(11) 그리고 기판(13)의 샷 영역이 완전히 중첩되는 위치)으로 설정되도록 기판 보유 유닛(14) 또는 몰드 보유 유닛(12)의 최종적인 구동이 서서히 수행되는 상태를 도시한다.
몰드(11)와 기판(13) 사이의 위치 편차의 보정에서, 몰드(11) 그리고 기판 상의 임프린트재를 서로 접촉시키는 접촉 처리의 초기 단계에서 계측되는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치에만 기초하여, 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치들 사이의 편차량을 0으로 설정하는 것이 또한 가능하다. 그러나, 도 5에 도시된 바와 같이, 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치의 계측, 및 기판 보유 유닛(14) 또는 몰드 보유 유닛(12)의 구동이 반복되어 몰드(11) 그리고 기판(13)의 샷 영역을 그것들이 완전히 중첩되는 위치로 서서히 구동하는 것이 바람직하다. 이것은 예를 들어, 몰드(11)가 몰드 보유 유닛(12)에 대해 벗어나고 몰드측 마크(18)로의 임프린트재의 충전의 지연에 의해 계측 유닛(15)의 계측 결과가 교란되는 비정상적인 상황에 대처하는 것을 가능케 한다. 따라서, 단시간 내에 몰드(11)와 기판(13) 사이의 위치 편차의 보정을 정리하는 것이 가능하다.
형상 보정 유닛(16)에 의해 몰드(11)의 패턴면(11a)이 변형되는 경우에 또는 열 보정 유닛(29)에 의해 기판(13)의 샷 영역이 변형되는 경우에 일어나는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치의 변화(상대 위치 편차 성분)가 도 6을 참조하여 설명될 것이다. 도 6은 몰드(11)의 패턴면(11a) 또는 기판(13)의 샷 영역이 서서히 변형되는 상태를 도시한다. 여기에서, 몰드(11)와 기판(13)의 샷 영역 사이의 편차가 아치형 편차인 경우가 설명될 것이다.
다이-바이-다이 얼라인먼트에서, 일반적으로, 복수의 계측점을 계측함으로써 획득되는 결과를 사용함으로써 몰드(11)와 기판(13) 사이의 시프트 및 회전의 상대 위치 얼라인먼트가 수행된다. 도 6에서, 몰드(11)의 패턴면(11a) 또는 기판(13)의 샷 영역의 보정 전의(변형 전의) 형상은 실선에 의해 표시되고, 계측 유닛(15)에 의한 4개의 계측점의 보정 전의 위치는 백색 원에 의해 표시된다. 또한, 몰드(11)의 패턴면(11a) 또는 기판(13)의 샷 영역의 보정 후의(변형 후의) 형상은 점선에 의해 표시되고, 계측 유닛(15)에 의한 4개의 계측점의 보정 후의 위치는 흑색 삼각형에 의해 표시된다.
도 6을 참조하면, 아치형 편차가 일어날 때에, 다이-바이-다이 얼라인먼트가 수행되면, 계측점의 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치만이 사용되고, 그에 따라 패턴면(11a)과 샷 영역 사이의 전체적인 얼라인먼트의 괴리를 유발한다. 이것에 대처하기 위해, 그러한 다이-바이-다이 얼라인먼트에 몰드(11)의 패턴면(11a) 또는 기판(13)의 샷 영역의 변형을 추가함으로써, 패턴면(11a) 및 샷 영역의 위치 및 형상을 중첩시키는 것이 가능하다.
그러나, 몰드(11)의 패턴면(11a) 또는 기판(13)의 샷 영역을 변형시킴으로써 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치가 변화한다. 따라서, 몰드(11)의 패턴면(11a) 또는 기판(13)의 샷 영역을 변형시킴으로써 유발되는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치의 변화가 다이-바이-다이 얼라인먼트에서 고려되면 몰드 보유 유닛(12) 또는 기판 보유 유닛(14)의 추가적인 구동이 불필요해진다.
몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치는 몰드(11)의 패턴면(11a) 또는 기판(13)의 샷 영역을 변형시키는 형상 제어의 진전(진행)에 따라, 형상 제어가 수행되는 동안의 각각의 시각에 변화한다. 따라서, 몰드(11) 또는 기판(13)에 대한 형상 제어에 의해 유발되는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치의 변화는 고정된 오프셋이 아니라 가변적인 오프셋으로서 고려되어야 한다.
또한, 각각의 형상 보정 유닛(16) 또는 열 보정 유닛(29)으로부터의 입력의 수용 시에, 몰드(11)의 패턴면(11a) 또는 기판(13)의 샷 영역의 실제의 변형이 시간에 대해 항상 선형으로 변화한다고는 할 수 없다. 예를 들어, 몰드(11) 또는 기판(13)에 대해, 그것이 미리결정된 역치(변형량)를 초과한 후에 급격하게 변형되는 현상이 자주 확인된다.
본 실시예에서, 형상 보정 유닛(16)이 몰드(11)의 측면에 힘을 가하지만, 몰드(11)의 패턴면(11a) 상에 선형으로 변형되는 영역 그리고 비선형으로 변형되는 영역이 혼재하는 경우, 또는 패턴면(11a)이 비선형으로 변형되는 경우가 존재한다. 열 보정 유닛(29)에 대해서도, 기판(13)의 구조에 따라 역치가 될 열량이 추가되기 전후에 시간에 대한 샷 형상의 변형이 변화할 수 있기 때문에 샷 영역이 비선형으로 변형되는 경우가 존재한다.
몰드(11)의 패턴면(11a) 또는 기판(13)의 샷 영역을 변형시키는 형상 제어는 패턴면(11a)과 샷 영역 사이의 형상 차이를 나타내는 사전에 획득된 형상 차이 데이터에 기초하여 수행될 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 예를 들어, 몰드측 패턴 형상(패턴면(11a)의 형상)은 미세 계측이 가능한 외부 계측 디바이스에 의해 계측되어 보존된다. 다음에, 보정될 형상 차이는 미세 계측이 가능한 외부 계측 디바이스를 사용하여 기판측 패턴 형상(샷 영역의 형상)을 계측하여 기판측 패턴 형상에 대한 계측 데이터와 몰드측 패턴 형상에 대한 계측 데이터를 대조(비교)함으로써 포착될 수 있다. 기판(13)의 전체적인 계측은 생산성을 저하시킨다. 이것을 방지하기 위해, 동일한 처리에서 생성되는 기판(13)의 형상은 안정적이고, 그에 따라 기판(13) 중 일부가 추출되어 계측될 수 있다. 이러한 경우에, 패턴 형상의 보정량은 임프린트 처리 전에(마크 계측 전에) 파악되고, 그에 따라 임프린트 처리 전에(마크 계측 전에) 보정을 개시하는 것이 가능하다.
이러한 경우에도, 몰드(11) 및 기판(13)에 대한 형상 제어에 의해 유발되는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치의 시간적인 변형을 비선형 성분으로서 사용하여, 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치를 제어하는 위치 제어에 대한 오프셋으로서 고려되어야 한다. 형상 보정이 선행하여 수행되면, 형상 보정 및 위치 제어의 타이밍을 맞춤으로써 오프셋이 고려된다. 이러한 경우에, 형상 보정이 수행 중이기 때문에, 위치 제어의 초기 오프셋으로서 추가하는 것만으로도 효과는 있다. 물론, 각각의 기판에 대해 임프린트 장치에서 몰드측 패턴과 기판측 패턴 사이의 형상 차이가 계측될 수 있다. 그러나, 고차의 형상 차이를 획득하기 위해, 많은 계측점에서 계측을 수행하여야 한다. 필요한 정확도에 따라, 임프린트 장치 내에서의 계측 그리고 외부 계측 디바이스에 의한 계측이 선택적으로 사용될 수 있거나, 둘 모두가 사용될 수 있다.
다이-바이-다이 얼라인먼트(몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치를 제어하는 위치 제어)와 몰드(11)의 패턴면(11a) 또는 기판(13)의 샷 영역을 변형시키는 형상 제어의 시퀀스 사이의 시간적인 관계가 도 7을 참조하여 설명될 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 사전에 획득된 형상 차이 데이터에 기초하여 형상 제어가 수행되면, 형상 보정 유닛(16)은 이전의 샷 영역에 대한 임프린트 처리(이형 처리)의 종료로부터 대상의 샷 영역에 대한 경화 처리의 종료까지 형상 제어를 수행할 수 있다. 또한, 열 보정 유닛(29)은 몰드(11) 그리고 기판(13)의 샷 영역이 서로 대면하는 시간으로부터(접촉 처리의 개시로부터) 경화 처리의 종료까지 형상 제어를 수행할 수 있다. 따라서, 형상 제어의 시퀀스 중 적어도 일부가 다이-바이-다이 얼라인먼트에 의한 위치 제어와 병행하여 수행된다. 계측 유닛(15)에 의한 계측 결과에 기초하여 형상 제어가 수행되면, 임프린트 처리의 개시 후에 계측 유닛(15)에 의해 수행되는 최초의 계측으로부터 경화 처리의 종료까지의 기간이 형상 제어가 수행되는 기간이 된다는 것을 주목하여야 한다.
위에서 설명된 바와 같이, 몰드(11)의 패턴면(11a) 또는 기판(13)의 샷 영역이 변형되면, 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치의 변화, 더 구체적으로, 시프트 성분 또는 회전 성분의 변화가 일어난다. 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치는 형상 제어의 종료까지 계속적으로 변화하고, 그에 따라 형상 제어로 인한 시프트 성분 또는 회전 성분이 또한 경화 처리까지 변화한다. 따라서, 계측 유닛(15)의 계측 결과에만 기초하여 위치 제어가 수행되면, 형상 제어로 인한 시프트 성분 또는 회전 성분의 변화가 고려되지 않는다. 결국, 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치의 계측, 및 기판 보유 유닛(14) 또는 몰드 보유 유닛(12)의 구동이 반복되는 동안에 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치가 과도하게 또는 불충분하게 보정된다. 이것은 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치를 제어하는 위치 제어에 필요한 시간(상대 위치 얼라인먼트 시간)을 증가시키고, 그에 따라 생산성의 저하를 초래한다.
예를 들어, 접촉 처리의 초기 단계에서의 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치가 형상 제어에 의해 변화되는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치와 동일하면, 몰드 보유 유닛(12) 또는 기판 보유 유닛(14)은 구동되지 않아도 된다. 그러나, 종래 기술에서, 접촉 처리의 초기 단계에서의 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치에 기초하여 몰드 보유 유닛(12) 또는 기판 보유 유닛(14)이 구동되고, 그에 따라 형상 제어로 인한 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치의 변화량을 회복시킬 것이 필요해진다.
본 실시예에서, 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치를 제어하는 위치 제어, 및 몰드(11)의 패턴면(11a) 또는 기판(13)의 샷 영역을 변형시키는 형상 제어의 일부가 병행하여 수행될 때에도, 위치 제어를 단시간 내에 수행할 수 있는 기술이 제공된다.
몰드(11)의 패턴면(11a)과 기판(13)의 샷 영역 사이의 형상 차이를 나타내는 형상 차이 데이터를 획득하는 방법이 설명될 것이다. 동일한 처리에서 형성되는 기판들 사이의 샷 형상의 차이가 작으면, 기판(13)의 샷 영역을 외부 계측 디바이스에 의해 사전에 계측하는 것에 추가하여 몰드(11)의 패턴면(11a)의 형상을 계측함으로써 형상 차이 데이터를 획득하는 것이 가능하다. 임프린트 처리를 실제로 수행함으로써 획득되는 결과로부터 형상 차이 데이터를 획득하는 것이 또한 가능하다. 샷 영역의 형상의 절대치를 획득하는 것보다 샷 영역의 형상의 상대치를 획득하는 것이 더 간편하다. 이렇게 획득된 형상 차이 데이터를 임프린트 장치(1)의 기억 유닛 내에 기억시킴으로써, 기판(13)의 각각의 샷 영역에 대해 임프린트 처리가 수행될 때의 형상 보정량을 지시하는 것이 가능하다. 위에서 설명된 바와 같이 사전에 획득된 형상 차이 데이터에 기초하여 형상 제어가 수행되면, 형상 제어가 수행되는 동안의 각각의 시각에 변화하는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치(그 시간 변화)를, 시뮬레이션에 의해, 획득하는 것이 가능하다.
동일한 처리에서 형성되는 기판들 사이의 샷 형상의 차이가 크면, 각각의 기판의 각각의 샷 영역에 대해 계측 유닛(15)을 사용하여 몰드측 마크(18) 및 기판측 마크(19)를 계측함으로써 형상 차이 데이터를 획득하는 것이 가능하다. 형상 제어가 수행되는 동안에 계측 유닛(15)을 사용하여 몰드측 마크(18) 및 기판측 마크(19)를 계측함으로써 형상 제어의 진행을 관리하는 것이 또한 가능하다는 것을 주목하여야 한다. 이때에, 계측 유닛(15)에 의해 계측될 마크(계측점)의 개수는 형상 제어에 의해 보정될 형상의 고차 성분 항목에 따라 설정된다. 따라서, 계측 유닛(15)을 사용하여 몰드측 마크(18) 및 기판측 마크(19)를 수시로 계측함으로써 획득되는 결과에 기초하여 형상 제어가 수행될 수 있다. 이러한 경우에, 몰드(11)의 패턴면(11a) 그리고 기판(13)의 샷 영역의 변형은 시간의 경과에 따라 더 작아질 수 있고, 그에 따라 그것들이 비선형으로 변형되는 상태를 획득하는 것이 가능하다. 계측 유닛(15)에 의한 계측점의 개수가 작을 때에도, 시뮬레이션 결과와 몰드(11)의 패턴면(11a) 그리고 기판(13)의 샷 영역의 실제의 변형을 사전에 비교함으로써, 그것들이 변형되는 상태를 획득하는 것이 가능하다.
제어 유닛(17)은 형상 차이 데이터에 기초하여 형상 보정 유닛(16) 및 열 보정 유닛(29)을 제어한다. 더 구체적으로, 제어 유닛(17)은 형상 보정 유닛(16)이 몰드(11)의 특정 부분에 특정 정도의 힘을 가할 것을 지시한다. 또한, 열 보정 유닛(29)에 대해, 제어 유닛(17)은 형상 차이를 보정하는 데 필요한 열 분포를 획득하여 기판(13)의 샷 영역을 조사하는 광(30)의 조사량 분포를 설정한다. 이때에, 몰드(11) 또는 기판(13)의 변형에 따라 형상 제어가 수행되는 동안의 각각의 시각에 변화하는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치(시프트 성분 또는 회전 성분)가 획득되어 계측 유닛(15)의 계측 결과 또는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 목표 위치에 반영된다. 이것은 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치를 제어하는 위치 제어에서 몰드 보유 유닛(12) 또는 기판 보유 유닛(14)의 추가적인 구동을 억제하는 것을 가능케 하고, 그에 따라 위치 제어를 단시간 내에 종료하는 것이 가능하다.
본 실시예에서의 임프린트 장치(1)의 동작예가 설명될 것이다. 제어 유닛(17)은 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치를 제어하는 위치 제어, 및 몰드(11) 또는 기판(13)을 변형시키는 형상 제어의 일부가 병행하여 수행되도록 몰드 보유 유닛(12), 기판 보유 유닛(14), 형상 보정 유닛(16), 및 열 보정 유닛(29)을 제어한다. 위치 제어에서, 예를 들어, 접촉 처리에서 계측 유닛(15)에 의해 획득되는 위치 데이터, 및 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 목표 위치를 나타내는 목표 위치 데이터에 기초하여 몰드 보유 유닛(12) 및 기판 보유 유닛(14)이 제어된다. 여기에서, 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치 편차량을 0으로 설정하는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치가 목표 위치로서 상정된다.
형상 제어에서의 몰드(11) 또는 기판(13)의 변형에 따라, 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치가 또한 시간적으로 변화한다. 따라서, 형상 제어가 수행되는 동안의 각각의 시각에 변화하는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치는 예를 들어, 시간의 함수 f(t)로서 표현될 수 있다. 함수 f(t)는 형상 제어가 수행되는 동안에 일어나는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치의 변화를 표시하고, 또한 형상 제어가 수행되는 동안의 각각의 시각에 변화하는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치를 나타내는 시-계열 데이터이다. 함수 f(t)를 목표 위치 데이터에 부가(추가)함으로써, 위치 제어에서의 몰드 보유 유닛(12) 또는 기판 보유 유닛(14)의 구동이 최소화된다. 함수 f(t)를 계측 유닛(15)에 의해 획득되는 위치 데이터에 부가함으로써 동일한 효과를 획득하는 것이 또한 가능하다.
함수 f(t)는 몰드(11)의 패턴면(11a)과 기판(13)의 샷 영역 사이의 형상 차이로부터 획득되는 형상 보정량에 기초하여 예측되는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치의 변화를 표시한다. 함수 f(t)는 형상 보정 유닛(16) 및 열 보정 유닛(29)에 의해 몰드(11) 또는 기판(13)을 변형시키는 동안에 계측 유닛(15)을 사용하여 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치를 계측함으로써 획득되는 위치 데이터로부터 획득될 수 있다. 함수 f(t)를 그러한 실제의 계측이 아니라 시뮬레이션으로부터 획득하는 것이 또한 가능하다. 함수 f(t)는 시간 t를 다항식에서 변수로서 사용하는 근사 곡선일 수 있거나, 실제의 계측 또는 시뮬레이션에 의해 획득되는 결과를 직접적으로 사용할 수 있다. 성분은 시간적으로 변화하는 수치라는 의미에서 함수 f(t)로서 표현된다. 그러나, 해당 성분은 형상 제어에 따라 변화하고, 그에 따라 각각의 형상 보정 유닛(16)에 의해 몰드(11)에 가해지는 힘, 열 보정 유닛(29)에 의해 기판(13)에 가해지는 광량(열), 또는 그 적산량이 변수로서 사용될 수 있다.
종래 기술과 같이, 형상 제어가 수행되는 동안에 일어나는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치의 변화가 고정된 오프셋으로서 목표 위치 데이터 또는 위치 데이터에 제공되면, 계측 유닛(15)에 의해 획득되는 위치 데이터가 또한 그 변화를 포함한다는 것을 주목하여야 한다. 바꿔 말하면, 계측 유닛(15)에 의해 획득되는 위치 데이터는 형상 제어가 수행되는 동안에 일어나는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치의 변화를 이중으로 포함한다. 따라서, 위치 제어에서 몰드 보유 유닛(12) 또는 기판 보유 유닛(14)의 구동을 최소화하는 것이 불가능하고, 그에 따라 위치 제어를 단시간 내에 수행하는 것을 어렵게 한다.
도 8은 본 실시예에 따른 위치 제어를 실현하는 제어 구성의 예를 도시하는 블록도이다. 도 8에서, 몰드 보유 유닛(12) 및 기판 보유 유닛(14)은 일괄하여 구동 유닛으로서 제공된다. 제어 유닛(17)은 데이터 연산 유닛(191), 입력 유닛(192), 및 차이 연산 유닛(193)을 포함한다. 계측 유닛(15)은 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치를 계측하여 위치 데이터를 획득하여 위치 데이터를 차이 연산 유닛(193)으로 입력한다.
데이터 연산 유닛(191)은 형상 제어에서의 몰드(11) 또는 기판(13)의 변형에 따라 형상 제어가 수행되는 동안의 각각의 시각에 변화하는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치를 나타내는 시-계열 데이터(함수 f(t))를 획득한다. 시-계열 데이터는 위에서 설명된 바와 같이, 형상 보정 유닛(16) 및 열 보정 유닛(29)에 의해 몰드(11) 또는 기판(13)을 변형시키는 동안에 계측 유닛(15)을 사용하여 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치를 계측함으로써 획득되는 위치 데이터로부터 획득될 수 있다. 또한, 위에서 설명된 바와 같이, 시-계열 데이터는 형상 제어가 수행되는 동안의 각각의 시각에 비선형으로 변화하는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치, 더 구체적으로, 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 시프트량, 및 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 회전량 중 적어도 하나를 나타낸다.
입력 유닛(192)은 데이터 연산 유닛(191)에 의해 획득되는 시-계열 데이터를 차이 연산 유닛(193)으로 입력한다. 시-계열 데이터가 임프린트 장치(1)의 기억 유닛 내에 사전에 기억되면, 입력 유닛(192)은 기억 유닛 내에 기억되는 시-계열 데이터를 차이 연산 유닛(193)으로 입력할 수 있다는 것을 주목하여야 한다.
차이 연산 유닛(193)은 목표 위치 데이터와 계측 유닛(15)으로부터 입력되는 위치 데이터 사이의 차이로서 차이 데이터를 획득하여 차이 데이터를 구동 유닛의 드라이버로 입력한다. 그러나, 본 실시예에서, 시-계열 데이터는 입력 유닛(192)으로부터 차이 연산 유닛(193)으로 입력된다. 따라서, 차이 연산 유닛(193)은 위치 데이터와 시-계열 데이터가 추가되는 목표 위치 데이터 사이의 차이 또는 목표 위치 데이터와 시-계열 데이터가 추가되는 위치 데이터 사이의 차이를, 차이 데이터로서, 획득한다. 드라이버는 차이 연산 유닛(193)으로부터 입력되는 차이 데이터에 기초하여 몰드 보유 유닛(12) 및 기판 보유 유닛(14)의 구동 유닛을 구동시킨다.
차이 연산 유닛(193)으로 입력되는 시-계열 데이터는 바람직하게는 접촉 처리의 초기 단계에서의 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 시프트량, 및 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 회전량 중 적어도 하나를 포함한다는 것을 주목하여야 한다. 이것은 몰드(11) 및 기판(13)의 최종적인 상대 위치 근처의 위치로부터 위치 제어를 수행하는 것을 가능케 하고, 그에 따라 위치 제어에 필요한 시간을 추가로 단축하는 것이 가능하다.
임프린트 장치(1)에서, 몰드(11)가 기판 상의 임프린트재와 접촉한 상태에서 몰드(11) 및 기판(13)이 기판면에 평행한 방향으로 구동되고, 그에 따라 몰드(11)와 기판(13) 사이에 전단력을 발생시킨다. 전단력의 크기는 몰드(11)가 기판 상의 임프린트재와 접촉될 때의 힘(임프린트 힘), 임프린트재의 점도, 및 몰드(11) 상의 패턴의 형상과 같은 다양한 요인에 따라 결정된다. 전단력이 크면, 몰드(11) 및 기판(13)의 위치 제어에서, 예를 들어, 기판(13)을 구동함으로써 기판(13)의 샷 영역이 변형된다.
도 9a는 기판(13)이 구동되기 전의 샷 영역의 형상을 도시한다. 도 9b는 기판(13)이 구동된 후의 샷 영역의 형상을 도시한다. 도 9a를 참조하면, 기판(13)이 구동되기 전의 샷 영역의 형상은 직사각형이다. 도 9b에서 화살표로 도시된 바와 같이, 임프린트재와의 접촉 면적이 샷 영역의 중심 근처에서 크기 때문에 전단력의 영향이 크고, 임프린트재와의 접촉 면적이 샷 영역의 주변부에서 작기 때문에 전단력의 영향이 작다. 전단력의 크기의 그러한 차이에 의해, 기판(13)이 구동된 후의 샷 영역은 아치형 형상으로 변형된다. 또한, 샷 영역의 형상의 그러한 변형에 의해, 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치(시프트 성분 또는 회전 성분)가 변화한다. 기판(13)이 구동된 후의 샷 영역의 형상의 변형은 몰드(11) 또는 기판(13)의 구동 방향, 구동 거리 등에 따라 변화한다는 것을 주목하여야 한다.
일반적으로, 복수의 마크가 계측될 때에, 회전 성분 또는 배율 성분의 계측 정확도를 개선하기 위해, 이격된 마크, 예를 들어, 샷 영역의 4개의 코너에 존재하는 마크가 선택된다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 백색 원에 의해 표시되는 4개의 마크의 위치의 변화 그리고 샷 영역의 중심 위치가 상이한 위치에 있을 수 있다. 디바이스에 대해, 전체적인 샷 영역에서 평균적으로 오버레이 정확도가 더 높기 때문에, 디바이스의 성능이 더 안정화된다. 따라서, 몰드(11)의 패턴면(11a)의 중심 위치 그리고 기판(13)의 샷 영역의 중심 위치가 일치되는 것이 바람직하다.
따라서, 접촉 처리의 초기 단계에서의 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치로부터 획득되는 상대 구동량, 및 사전에 획득된 전단력과의 관계에 기초하여 샷 영역의 형상의 변형이 획득되고 이것을 고려하여 위치 제어가 수행되는 것이 바람직하다. 이것은 목표 위치 데이터에 의해 표현되는 목표 위치가 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치 편차량을 미리결정된 양과 동일하게 하는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치로 설정된다는 것을 의미한다. 더 구체적으로, 목표 위치 데이터에 의해 표현되는 목표 위치가 몰드(11)의 패턴면(11a)의 중심 위치 그리고 기판(13)의 샷 영역의 중심 위치를 일치시키는 몰드(11) 및 기판(13)의 상대 위치로 설정된다. 이것은 도 9c에 도시된 바와 같이 몰드(11)와 기판(13) 사이에 전단력이 발생될 때에 몰드(11)의 패턴면(11a)의 중심 위치 그리고 기판(13)의 샷 영역의 중심 위치를 일치시키는 것을 가능케 한다.
임프린트 장치(1)를 사용하여 형성된 경화물의 패턴은 다양한 물품 중 적어도 일부에 대해 영구적으로 사용되거나 다양한 물품이 제조될 때에 일시적으로 사용된다. 물품은 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 다이 등을 포함한다. 전기 회로 소자는 예를 들어, DRAM, SRAM, 플래시 메모리, 또는 MRAM과 같은 휘발성 또는 불휘발성 반도체 메모리; 또는 LSI, CCD, 이미지 센서, 또는 FPGA와 같은 반도체 소자를 포함한다. 다이는 임프린트용 몰드 등을 포함한다.
경화물의 패턴은 위에서-설명된 물품의 적어도 일부의 구성 부재로서 어떠한 변화도 없이 사용되거나 리지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 기판의 가공 단계에서 식각, 이온 주입 등이 수행된 후에 리지스트 마스크가 제거된다.
물품의 상세한 제조 방법이 이제부터 설명될 것이다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 표면 상에 형성되는 절연체와 같은 피가공재를 갖는 실리콘 웨이퍼와 같은 기판(13)이 준비되고, 이어서 잉크젯 방법 등에 의해 피가공재의 표면 상에 임프린트재가 도포된다. 여기에서, 복수의 액적으로 형성되는 임프린트재가 기판 상에 도포되는 상태가 도시된다.
도 10b에 도시된 바와 같이, 3-차원 패턴이 형성되는 임프린트용 몰드(11)의 측면이 기판 상의 임프린트재와 대면한다. 도 10c에 도시된 바와 같이, 몰드(11) 그리고 임프린트재가 도포되는 기판(13)이 서로 접촉되고, 그에 따라 압력을 가한다. 임프린트재는 몰드(11)와 피가공재 사이의 간극에 충전된다. 이러한 상태에서 몰드(11)를 통해 그것에 경화 에너지로서의 광을 조사함으로써 임프린트재가 경화된다.
도 10d에 도시된 바와 같이, 임프린트재를 경화시킨 후에 몰드(11) 및 기판(13)을 서로 이형시킴으로써 기판 상에 임프린트재의 경화물의 패턴이 형성된다. 이러한 경화물의 패턴은 몰드(11)의 오목 부분이 경화물의 볼록 부분에 대응하고 몰드(11)의 볼록 부분이 경화물의 오목 부분에 대응하도록 구성되는 형상을 갖는다. 즉, 임프린트재로 몰드(11)의 3-차원 패턴이 전사된다.
도 10e에 도시된 바와 같이, 경화물의 패턴을 식각 저항 마스크로서 사용하여 식각을 수행함으로써 피가공재의 표면 중에서 경화물이 없는 부분 또는 경화물이 얇게 잔존하는 부분이 제거되어 트렌치가 된다. 도 10f에 도시된 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거함으로써 피가공재의 표면 상에 형성되는 트렌치를 갖는 물품이 획득될 수 있다. 여기에서, 경화물의 패턴이 제거되지만, 가공 후에도 그것을 제거하지 않고, 예를 들어, 반도체 소자 등 내에 포함되는 층간 유전체 필름, 즉, 물품의 구성 부재로서 이용될 수 있다.
본 실시예에서, 주로, 기판(13)에 임프린트재를 도포하여 임프린트재와 몰드(11)를 접촉시킴으로써 패턴이 기판 상에 형성되는 형태가 설명되었다는 것을 주목하여야 한다. 그러나, 본 발명은 이러한 형태로 제한되지 않는다. 예를 들어, 몰드(11)에 임프린트재를 도포하여 임프린트재가 도포되는 몰드(11)와 기판(13)을 접촉시킴으로써 패턴이 기판 상에 형성되는 형태에 의해 동일한 효과를 획득하는 것이 또한 가능하다.
본 발명이 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예로 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 아래의 청구범위의 범주는 모든 그러한 변형 그리고 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓은 해석과 일치되어야 한다.

Claims (15)

  1. 몰드를 사용함으로써 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
    상기 몰드 및 상기 기판의 상대 위치를 계측함으로써 위치 데이터를 획득하도록 구성되는 계측 유닛;
    상기 몰드 및 상기 기판 중 적어도 하나를 구동하도록 구성되는 구동 유닛;
    상기 몰드 및 상기 기판 중 적어도 하나를 변형시키도록 구성되는 변형 유닛; 및
    상기 몰드 및 상기 기판의 상기 상대 위치를 제어하는 위치 제어, 및 상기 몰드 및 상기 기판 중 적어도 하나를 변형시키는 형상 제어의 일부가 병행하여 수행되도록, 상기 구동 유닛 및 상기 변형 유닛을 제어하도록 구성되는 제어 유닛
    을 포함하고,
    상기 제어 유닛은,
    상기 계측 유닛에 의해 획득되는 위치 데이터, 및 상기 몰드 및 상기 기판의 상대 목표 위치를 나타내는 목표 위치 데이터에 기초하여 상기 구동 유닛을 제어하고,
    상기 위치 데이터와 상기 목표 위치 데이터 사이의 차이로서 차이 데이터를 획득하여 상기 차이 데이터를 상기 구동 유닛의 드라이버에 입력하도록 구성되는 차이 연산 유닛을 포함하고,
    상기 목표 위치 데이터는, 상기 변형 유닛에 의한 상기 몰드 및 상기 기판 중 적어도 하나의 변형에 따라 상기 형상 제어가 수행되는 동안의 각각의 시각에 변화하는 상기 몰드 및 상기 기판의 상대 위치를 나타내는 시-계열 데이터에 기초하여 갱신되는,
    임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시-계열 데이터는 상기 형상 제어가 수행되는 동안의 각각의 시각에 비선형으로 변화하는 상기 몰드 및 상기 기판의 상대 위치를 나타내는, 임프린트 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 시-계열 데이터는 상기 형상 제어가 수행되는 동안의 각각의 시각에 변화하는 상기 몰드 및 상기 기판의 상대 시프트량, 및 상기 몰드 및 상기 기판의 상대 회전량 중 적어도 하나를 나타내는, 임프린트 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 시-계열 데이터는 상기 몰드 그리고 상기 기판 상의 상기 임프린트재를 서로 접촉시키는 접촉 처리의 초기 단계에서의 상기 몰드 및 상기 기판의 상대 시프트량, 및 상기 몰드 및 상기 기판의 상대 회전량 중 적어도 하나를 나타내는, 임프린트 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 목표 위치는 상기 몰드 및 상기 기판의 상대 위치 편차량을 0으로 설정하는 상기 몰드 및 상기 기판의 상대 위치를 포함하는, 임프린트 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 목표 위치는 상기 몰드 및 상기 기판의 상대 위치 편차량을 미리결정된 양과 동일하게 하는 상기 몰드 및 상기 기판의 상대 위치를 포함하는, 임프린트 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 목표 위치는 상기 몰드의 패턴의 중심 위치 그리고 상기 기판의 샷 영역의 중심 위치를 일치시키는 상기 몰드 및 상기 기판의 상대 위치를 포함하는, 임프린트 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 시-계열 데이터를 상기 차이 연산 유닛에 입력하도록 구성되는 입력 유닛을 추가로 포함하는, 임프린트 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 변형 유닛에 의해 상기 몰드 및 상기 기판 중 적어도 하나를 변형시키는 동안에 상기 계측 유닛을 사용하여 상기 몰드 및 상기 기판의 상기 상대 위치를 계측함으로써 획득되는 위치 데이터로부터 상기 시-계열 데이터를 획득하도록 구성되는 데이터 연산 유닛을 추가로 포함하고,
    상기 입력 유닛은 상기 데이터 연산 유닛에 의해 획득되는 상기 시-계열 데이터를 상기 차이 연산 유닛으로 입력하는, 임프린트 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 목표 위치 데이터 그리고 상기 계측 유닛에 의해 획득되는 위치 데이터에 기초하여, 상기 장치가 상기 구동 유닛을 제어하는 처리를 복수회 반복하는, 임프린트 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 계측 유닛은 상기 몰드 상에 제공되는 마크 그리고 상기 기판 상에 제공되는 마크를 검출함으로써 상기 위치 데이터를 획득하는, 임프린트 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 변형 유닛에 의한 상기 몰드 및 상기 기판 중 적어도 하나의 변형은 상기 임프린트 장치 내에서 계측되는 결과 그리고 상기 임프린트 장치 외측의 계측 디바이스에 의해 계측되는 결과 중 적어도 하나에 기초하여 수행되는, 임프린트 장치.
  13. 삭제
  14. 몰드를 사용함으로써 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
    상기 몰드 및 상기 기판의 상대 위치를 계측함으로써 위치 데이터를 획득하도록 구성되는 계측 유닛;
    상기 몰드 및 상기 기판 중 적어도 하나를 구동하도록 구성되는 구동 유닛;
    상기 몰드 및 상기 기판 중 적어도 하나를 변형시키도록 구성되는 변형 유닛; 및
    상기 몰드 및 상기 기판의 상기 상대 위치를 제어하는 위치 제어, 및 상기 몰드 및 상기 기판 중 적어도 하나를 변형시키는 형상 제어의 일부가 병행하여 수행되도록, 상기 구동 유닛 및 상기 변형 유닛을 제어하도록 구성되는 제어 유닛
    을 포함하고,
    상기 제어 유닛은,
    상기 계측 유닛에 의해 획득되는 위치 데이터, 및 상기 몰드 및 상기 기판의 상대 목표 위치를 나타내는 목표 위치 데이터에 기초하여 상기 구동 유닛을 제어하고,
    상기 위치 데이터와 상기 목표 위치 데이터 사이의 차이로서 차이 데이터를 획득하여 상기 차이 데이터를 상기 구동 유닛의 드라이버에 입력하도록 구성되는 차이 연산 유닛을 포함하고,
    상기 변형 유닛에 의해 상기 몰드 및 상기 기판 중 적어도 하나를 변형시키는 상기 형상 제어가 수행되는 동안에 변화하는 상기 몰드 및 상기 기판의 상대 위치를 나타내는 시-계열 데이터 중에서 상기 위치 제어의 구동의 개시 후의 시-계열 데이터에 기초하여 상기 목표 위치 데이터가 갱신되는, 임프린트 장치.
  15. 물품의 제조 방법이며,
    제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 규정된 임프린트 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 형성하는 단계에서 패턴이 형성된 기판을 가공하는 단계와,
    상기 가공하는 단계에서의 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 단계를 포함하는, 물품의 제조 방법.
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