KR102397055B1 - 임프린트 장치 및 물품 제조 방법 - Google Patents

임프린트 장치 및 물품 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스루풋의 향상에 유리한 기술을 제공한다.
임프린트 장치는, 기판 상의 임프린트재에 형을 접촉시키는 접촉 처리, 해당 임프린트재를 경화시키는 경화 처리 및 해당 임프린트재의 경화물을 포함하는 패턴과 상기 형을 분리하는 분리 처리를 포함하는 임프린트 처리를 행한다. 임프린트 장치는, 상기 접촉 처리 및 상기 분리 처리가 행해지도록 상기 기판과 상기 형의 상대 위치를 변경하는 구동 기구와, 상기 패턴과 상기 형의 결합력에 반항하여 상기 분리 처리가 행해지고 있는 기간에 상기 구동 기구에서 발생하는 상태량에 기초하여 상기 분리 처리가 완료될지 여부를 예측하고, 상기 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측될 경우에, 상기 분리 처리가 완료되도록 상기 분리 처리에 있어서의 상기 구동 기구의 제어를 변경하는 제어부를 구비한다.

Description

임프린트 장치 및 물품 제조 방법{IMPRINT APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은 임프린트 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.
임프린트 장치는, 기판 상의 임프린트재에 형을 접촉시키는 접촉 처리, 해당 임프린트재를 경화시키는 경화 처리 및 해당 임프린트재의 경화물을 포함하는 패턴과 상기 형을 분리하는 분리 처리를 포함하는 임프린트 처리를 행한다. 분리 처리에 있어서, 임프린트재의 경화물과 형의 결합력이 강하면, 경화물과 형을 분리할 수 없는 경우가 있다.
특허문헌 1에는, 성형이 이루어진 임프린트재로부터의 이형을 위하여 기판 보유 지지부 및 형 보유 지지부 중 적어도 한쪽을 구동하는 구동부와, 구동부에 의한 이형의 완료를 검출하는 검출부를 구비하는 임프린트 장치가 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2015-115370 공보
분리 처리에 있어서, 임프린트재의 경화물과 형의 결합력이 강하면, 경화물과 형을 분리할 수 없는 경우가 있는 것 외에도, 형이 형 척으로부터 해방되는 경우나, 기판이 기판 척으로부터 해방되는 경우가 있다. 경화물과 형을 분리할 수 없는 경우에 있어서, 특허문헌 1에 기재된 임프린트 장치에서는, 다시 이형(분리)을 위한 구동을 행할 필요가 있고, 스루풋이 저하된다. 또한, 형이 형 척으로부터 해방되는 경우에는 형을 형 척으로 다시 보유 지지할 필요가 있고, 기판이 기판 척으로부터 해방되는 경우에는 기판을 기판 척으로 다시 보유 지지할 필요가 있다. 이 경우, 얼라인먼트 계측부터 다시 할 필요가 있어서, 스루풋이 더욱 저하한다.
본 발명은 상기의 과제 인식을 계기로 하여 이루어진 것이며, 스루풋의 향상에 유리한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 하나의 측면은, 기판 상의 임프린트재에 형을 접촉시키는 접촉 처리, 해당 임프린트재를 경화시키는 경화 처리 및 해당 임프린트재의 경화물을 포함하는 패턴과 상기 형을 분리하는 분리 처리를 포함하는 임프린트 처리를 행하는 임프린트 장치에 관한 것이며, 상기 임프린트 장치는, 상기 접촉 처리 및 상기 분리 처리가 행해지도록 상기 기판과 상기 형의 상대 위치를 변경하는 구동 기구와, 상기 패턴과 상기 형의 결합력에 반항하여 상기 분리 처리가 행해지고 있는 기간에 상기 구동 기구에 있어서 발생하는 상태량에 기초하여 상기 분리 처리가 완료될지 여부를 예측하고, 상기 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측될 경우에, 상기 분리 처리가 완료되도록 상기 분리 처리에 있어서의 상기 구동 기구의 제어를 변경하는 제어부를 구비한다.
본 발명에 따르면, 스루풋의 향상에 유리한 기술이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 임프린트 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 임프린트 장치에 있어서의 임프린트 처리를 모식적으로 나타내는 도면.
도 3은 분리 공정에 있어서 작용하는 힘을 모식적으로 나타내는 도면.
도 4는 임프린트 처리의 제어 시스템의 구성예를 나타내는 도면.
도 5는 형 위치 결정 기구의 구성예를 나타내는 도면.
도 6은 로드셀에 의해 계측될 수 있는 구동력의 시간 변화를 예시하는 도면.
도 7은 물품 제조 방법을 예시하는 도면.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명을 그 예시적인 실시 형태를 통하여 설명한다.
도 1에는, 본 발명의 일 실시 형태의 임프린트 장치(100)의 구성을 나타내고 있다. 임프린트 장치(100)는, 임프린트 처리에 의해 기판(S) 상에 임프린트재(IM)의 경화물을 포함하는 패턴을 형성하도록 구성된다. 임프린트 처리는, 기판(S) 상의 임프린트재(IM)에 형(M)(의 패턴면(P))을 접촉시키는 접촉 처리, 임프린트재(IM)를 경화시키는 경화 처리 및 임프린트재(IM)의 경화물을 포함하는 패턴과 형(M)(의 패턴면(P))을 분리하는 분리 처리를 포함한다.
임프린트재로서는, 경화용 에너지가 부여됨으로서 경화되는 경화성 조성물(미경화 상태의 수지라 칭하는 경우도 있음)이 사용된다. 경화용 에너지로서는, 전자파, 열 등이 사용될 수 있다. 전자파는, 예를 들어 그 파장이 10㎚ 이상 1㎜ 이하인 범위로부터 선택되는 광, 예를 들어 적외선, 가시광선, 자외선 등일 수 있다. 경화성 조성물은, 광의 조사에 의해, 혹은, 가열에 의해 경화되는 조성물일 수 있다. 이들 중, 광의 조사에 의해 경화되는 광 경화성 조성물은, 적어도 중합성 화합물과 광중합 개시제를 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 더 함유해도 된다. 비중합성 화합물은 증감제, 수소 공여체, 내첨형 이형제, 계면 활성제, 산화 방지제, 중합체 성분 등의 군에서 선택되는 적어도 1종이다. 임프린트재는, 액적형, 혹은 복수의 액적이 이어져 생긴 섬형 또는 막형으로 되어 기판 상에 배치될 수 있다. 임프린트재의 점도(25℃에서의 점도)는, 예를 들어 1mPa·s 이상 100mPa·s 이하일 수 있다. 기판의 재료로서는, 예를 들어 유리, 세라믹스, 금속, 반도체, 수지 등이 사용될 수 있다. 필요에 따라, 기판의 표면에, 기판과는 다른 재료를 포함하는 부재가 마련되어도 된다. 기판은, 예를 들어 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 석영 유리이다.
본 명세서 및 첨부 도면에서는, 기판(S)의 표면과 평행인 방향을 XY 평면으로 하는 XYZ 좌표계에 있어서 방향을 나타낸다. XYZ 좌표계에 있어서의 X축, Y축, Z축에 각각 평행인 방향을 X 방향, Y 방향, Z 방향이라 하고, X축 주위의 회전, Y축 주위의 회전, Z축 주위의 회전을 각각 θX, θY, θZ라 한다. X축, Y축, Z축에 관한 제어 또는 구동은, 각각 X축에 평행인 방향, Y축에 평행인 방향, Z축에 평행인 방향에 관한 제어 또는 구동을 의미한다. 또한, θX축, θY축, θZ축에 관한 제어 또는 구동은, 각각 X축에 평행인 축의 주위 회전, Y축에 평행인 축의 주위 회전, Z축에 평행인 축의 주위 회전에 관한 제어 또는 구동을 의미한다. 또한, 위치는, X축, Y축, Z축의 좌표에 기초하여 특정될 수 있는 정보이며, 자세는, θX축, θY축, θZ축의 값으로 특정될 수 있는 정보이다. 위치 결정은, 위치 및/또는 자세를 제어한다는 것을 의미한다. 위치 정렬은, 기판 및 형 중 적어도 한쪽의 위치 및/또는 자세의 제어를 포함할 수 있다.
임프린트 장치(100)는, 기판(S)을 보유 지지해 구동하는 기판 구동 기구(SDM), 기판 구동 기구(SDM)을 지지하는 베이스 프레임(BF), 형(M)을 보유 지지해 구동하는 형 구동 기구(MDM) 및 형 구동 기구(MDM)를 지지하는 구조체(ST)를 구비할 수 있다. 기판 구동 기구(SDM)는 진공 흡인에 의해 기판(S)을 보유 지지하는 기판 척(SC)을 포함하는 기판 스테이지(SS)와, 기판 스테이지(SA)를 위치 결정함으로써 기판(S)을 위치 결정하는 기판 위치 결정 기구(SA)를 포함할 수 있다. 형 구동 기구(MDM)는, 진공 흡인에 의해 형(M)을 보유 지지하는 형 척(MC)과, 형 척(MC)을 위치 결정함으로써 형(M)을 위치 결정하는 형 위치 결정 기구(MA)를 포함할 수 있다. 형 구동 기구(MDM)는, 형(M)의 4개의 측면에 힘을 가함으로써 형(M)을 변형시키는 변형 기구(MAG)를 포함해도 된다. 형 구동 기구(MDM)는, 형(M)에 가해지는 힘을 검출하는 로드셀(LC)을 포함해도 된다. 형 구동 기구(MDM)는, 또한, 접촉 처리에 있어서, 형(M)의 패턴면(P)이 기판(S)을 향하여 볼록 형상이 되도록 형(M)의 패턴면(P)을 변형시키도록 패턴면(P)의 반대측의 면에 압력을 가하는 압력 기구를 구비할 수 있다.
기판 구동 기구(SDM) 및 형 구동 기구(MDM)는, 기판(S)과 형(M)의 상대 위치가 변경되도록 기판(S) 및 형(M)의 적어도 한쪽을 구동하는 구동 기구(DM)를 구성한다. 구동 기구(DM)에 의한 상대 위치의 변경은, 기판(S) 상의 임프린트재에 대한 형(M)(의 패턴면(P))의 접촉, 및, 경화된 임프린트재(경화물의 패턴)로부터의 형의 분리를 위한 구동을 포함한다. 환언하면, 구동 기구(DM)에 의한 상대 위치의 변경은, 접촉 처리 및 분리 처리가 행해지도록 기판(S)과 형(M)의 상대 위치를 변경하는 것을 포함한다. 기판 구동 기구(SDM)는, 기판(S)을 복수의 축(예를 들어, X축, Y축, θZ축의 3축, 바람직하게는 X축, Y축, Z축, θX축, θY축, θZ축의 6축)에 대해 구동하도록 구성될 수 있다. 형 구동 기구(MDM)는, 형(M)을 복수의 축(예를 들어, Z축, θX축, θY축의 3축, 바람직하게는 X축, Y축, Z축, θX축, θY축, θZ축의 6축)에 대해 구동하도록 구성될 수 있다.
임프린트 장치(100)는, 디스펜서(DSP)를 더 구비할 수 있다. 단, 디스펜서(DSP)는, 임프린트 장치(100)의 외부 장치로서 구성되어도 된다. 디스펜서(DSP)는, 기판(S)의 샷 영역에 임프린트재(IM)를 배치한다. 기판(S)의 샷 영역에 대한 임프린트재(IM)의 배치는, 기판 구동 기구(SDM)에 의해 기판(S)이 구동되어 있는 상태에서, 해당 구동과 동기하여 디스펜서(DSP)가 임프린트재(IM)를 토출하는 것에 의해 이루어질 수 있다. 여기서, 디스펜서(DSP)가 기판(S) 상의 하나의 샷 영역에 임프린트재(IM)를 배치할 때마다 접촉 처리, 경화 처리 및 분리 처리가 실행될 수 있다. 혹은, 디스펜서(DSP)가 기판(S) 상의 복수의 샷 영역에 임프린트재(IM)를 배치한 후에, 해당 복수의 샷 영역의 각각에 대해 접촉 처리, 경화 처리 및 분리 처리가 실행되어도 된다.
임프린트 장치(100)는 경화부(CU)를 더 구비할 수 있다. 경화부(CU)는, 기판(S) 상의 임프린트재(IM)에 형(M)(의 패턴면(P))이 접촉한 상태에서 임프린트재(IM)에 경화용 에너지를 조사함으로써 임프린트재(IM)를 경화시킨다. 이에 의해, 임프린트재(IM)의 경화물을 포함하는 패턴이 기판(S) 상에 형성된다.
임프린트 장치(100)는, 기판(S)의 마크의 위치, 형(M)의 마크의 위치, 기판(S)의 마크와 형(M)의 마크의 상대 위치 등을 검출하는 얼라인먼트 스코프(AS)와, 기판(S)의 마크의 위치를 검출하는 오프 액시스 스코프(OAS)를 더 구비할 수 있다. 임프린트 장치(100)는, 제어부(CNT)를 더 구비할 수 있다. 제어부(CNT)는, 기판(S) 상의 임프린트재(IM)의 경화물을 포함하는 패턴과 형(M)의 결합력에 반항하여 분리 처리가 행해지고 있는 기간에 구동 기구(MDM)에서 발생하는 상태량에 기초하여 분리 처리가 완료될지 여부를 예측한다. 그리고, 제어부(CNT)는, 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측될 경우에, 분리 처리가 완료되도록, 분리 처리에 있어서의 구동 기구(MDM)의 제어를 변경한다. 제어부(CNT)는, 임프린트 장치(100)에 있어서의 다른 동작의 제어도 행하도록 구성될 수 있다.
제어부(CNT)는, 예를 들어 FPGA(Field Progra㎜able Gate Array의 약자) 등의 PLD(Progra㎜able Logic Device의 약자), 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit의 약자), 또는 프로그램이 내장된 범용 컴퓨터, 또는 이들 전부 또는 일부의 조합에 의해 구성될 수 있다. 취득부(DET) 및 제어부(CNT)는, 단일 구성 요소로서 구성되어도 된다.
도 2에는, 임프린트 장치(100)에 있어서의 임프린트 처리가 모식적으로 도시되어 있다. 도 2에 도시되는 임프린트 처리는, 제어부(CNT)에 의해 제어될 수 있다. 도 2에 도시된 임프린트 처리는, 기판(S) 상에 임프린트재(IM)를 배치하는 배치 처리를 포함하고 있지만, 배치 처리는 다른 장치에 의해 실행되어도 된다.
먼저, 도 2의 (a)의 공정(배치 처리)에서는, 기판(S)의 하나 또는 복수의 샷 영역 상에 디스펜서(DSP)에 의해 임프린트재(IM)가 배치된다. 이어서, 도 2의 (b)의 공정에서는, 기판(S)의 패턴 형성 대상의 샷 영역과 형(M)이 위치 정렬되도록 구동 기구(DM(MDM, SDM))가 제어된다. 이어서, 도 2의 (c)의 공정(접촉 처리)에서는, 기판(S)의 패턴 형성 대상의 샷 영역 상의 임프린트재(IM)와 형(M)이 접촉하도록 구동 기구(DM(MDM, SDM))가 제어된다. 이 접촉 처리는, 형(M)의 패턴면(P)에 형성된 패턴의 오목부에 임프린트재(IM)를 충전시키는 충전 처리를 포함할 수 있다.
다음에, 도 2의 (d)의 공정(경화 처리)에서는, 경화부(CU)에 의해 형(M)의 패턴 영역(P) 하의 임프린트재(IM)에 경화용 에너지(E)가 조사되어, 이에 의해 임프린트재(IM)가 경화되고, 임프린트재(IM)의 경화물을 포함하는 패턴이 형성된다. 다음에, 도 2의 (e)의 공정(분리 처리)에서는, 기판(S)의 샷 영역 상의 임프린트재(IM)의 경화물을 포함하는 패턴과 형(M)(의 패턴면(P))이 분리되도록 구동 기구(DM(MDM, SDM))가 제어된다. 이에 의해, 기판(S)의 샷 영역 상에는, 형(M)으로부터 분리된 패턴이 남는다. 분리 처리에서는, 기판(S) 상의 임프린트재(IM)의 경화물을 포함하는 패턴과 형(M)(의 패턴면(P))의 결합력에 반항하여 기판(S)과 형(M)이 분리되도록 구동 기구(MD)가 기판(S) 및 형(M)의 적어도 한쪽을 구동한다.
도 3에는, 도 2의 (e)의 분리 공정에 있어서 작용하는 힘이 모식적으로 도시되어 있다. 기판(S)과 형(M)이 분리되도록 구동 기구(DM)가 기판(S) 및 형(M)의 적어도 한쪽이 구동력(FD)으로 구동되면, 기판(S) 상의 임프린트재(IM)의 경화물과 형(M)의 패턴면(P) 사이에는, 구동력(FD)과는 역방향으로 항력(반력)(FR)이 발생된다. 구동력(FD)(항력(FR))이 임프린트재(IM)의 경화물과 형(M)의 패턴면(P)의 결합력(FB)을 초과하면, 임프린트재(IM)의 경화물과 형(M)의 패턴면(P)이 분리된다. 항력(FR)은, 형 척(MC)과 형(M) 사이, 기판 척(SC)과 기판(S) 사이, 기판(S)과 임프린트재(IM)의 경화물 사이에도 발생한다. 구동력(FD)(항력(FR))이 형 척(MC)의 보유 지지력(흡인력)을 초과하면, 형 척(MC)으로부터 형(M)이 해방된다. 구동력(FD)(항력(FR))이 기판 척(SC)의 보유 지지력(흡인력)을 초과하면, 기판 척(SC)으로부터 기판(S)이 해방된다.
기판 척(SC)은, 후술하는 바와 같이 서로 독립된 복수의 흡인부를 가질 수 있다. 분리 처리는, 임프린트 처리(분리 처리)의 대상의 샷 영역이 형(M)을 향하여 볼록 형상이 되는 것을 허용하도록 복수의 흡인부가 제어된 상태에서 이루어질 수 있다.
제어부(CNT)는, 기판(S) 상의 임프린트재(IM)의 경화물을 포함하는 패턴과 형(M)(의 패턴면(P))의 결합력(FB)에 반항하여 분리 처리가 행해지고 있는 기간에 구동 기구(MDM)에서 발생되는 상태량을 취득한다. 제어부(CNT)는, 취득된 상태량에 기초하여, 분리 처리가 완료될지 여부를 예측하고, 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측될 경우에, 분리 처리가 완료되도록, 분리 처리에 있어서의 구동 기구(MDM)의 제어를 변경한다.
도 4에는, 제어부(CNT) 및 구동 기구(DM)에 의해 구성되는 임프린트 처리의 제어 시스템의 구성예가 도시되어 있다. 형 구동 기구(MDM)의 형 척(MC)은, 형(M)을 보유 지지하는 보유 지지부에 마련된 흡인부(101)(흡인 홈)와, 흡인부(101)에 접속된 진공 라인(105)을 포함한다. 또한, 형 척(MC)은 진공 라인(105)의 압력을 검출하는 압력 센서(102)와, 진공 라인(105)과 진공원(104) 사이에 배치되어 진공 라인(105)의 압력을 조정하는 압력 조정부(103)를 포함한다. 압력 센서(102)는, 검출된 압력을 나타내는 정보를 제어부(CNT)에 제공한다. 압력 조정부(103)는, 제어부(CNT)로부터의 압력 명령값 또는 개방도 명령값 등의 명령값에 따라 진공 라인(105)의 압력을 조정한다.
형 구동 기구(MDM)의 형 위치 결정 기구(MA)는, 제어부(CNT)로부터의 위치 명령값 등의 명령값에 따라 형(M)(형 척(MC))을 위치 결정한다. 도 5에 예시되는 바와 같이, 형 위치 결정 기구(MA)는, 제어부(CNT)로부터의 위치 명령값(TP)에 따라 형(M)(형 척(MC))의 위치를 피드백 제어하도록 구성될 수 있다. 형 위치 결정 기구(MA)는, 연산기(501), 보상기(502), 드라이버(503), 액추에이터(504) 및 센서(505)를 포함할 수 있다.
연산기(501)는 위치 명령값(TP)과 센서(505) 출력의 편차(ER)를 연산하고, 보상기(502)에 제공한다. 보상기(502)는, 편차(ER)에 기초하여 조작량(MV)(예를 들어, 전류 명령값, 전압값)을 생성해 드라이버(503)에 제공한다. 드라이버(503)는, 조작량(MV)을 따른 구동력을 발생하도록 액추에이터(504)를 구동한다. 액추에이터(504)는, 조작량(MV)을 따른 구동력으로 형 척(MC)을 구동한다. 센서(505)는, 형 척(MC)에 의해 보유 지지된 형(M)의 위치를 검출하고, 그 위치를 나타내는 정보를 연산기(501)에 제공한다. 액추에이터(504)는, 예를 들어 보이스 코일 모터 또는 압전 소자일 수 있다. 혹은, 형 위치 결정 기구(MA)는, 제어부(CNT)로부터의 위치 명령값에 따라 형(M)(형 척(MC))의 위치를 피드 포워드 제어하도록 구성될 수 있다. 형 구동 기구(MDM)의 로드셀(LC)은, 형(M)에 가해지는 힘(구동력(FD))을 검출하고, 그 힘을 나타내는 정보를 제어부(CNT)에 제공한다.
기판 구동 기구(SDM)의 기판 척(SC)은, 기판(S)을 보유 지지하는 보유 지지부에 마련된 흡인부(111)(흡인 홈)와, 흡인부(111)에 접속된 진공 라인(115)을 포함한다. 또한, 기판 척(SC)은, 진공 라인(115)의 압력을 검출하는 압력 센서(112)와, 진공 라인(115)과 진공원(114) 사이에 배치되어 진공 라인(115)의 압력을 조정하는 압력 조정부(113)를 포함한다. 압력 센서(112)는, 검출된 압력을 나타내는 정보를 제어부(CNT)에 제공한다. 압력 조정부(113)는, 제어부(CNT)로부터의 압력 명령값 또는 개방도 명령값 등의 명령값에 따라 진공 라인(115)의 압력을 조정한다. 기판 척(SC)은, 서로 독립된 복수의 흡인부(111)를 갖고, 각 흡인부(111)에 대해 압력 센서(112) 및 압력 조정부(113)가 마련될 수 있다.
제어부(CNT)는, 분리 처리가 행해지고 있는 기간에 구동 기구(MDM)에 있어서 발생되는 상태량을 나타내는 정보로서, 압력 센서(102), 로드셀(LC), 보상기(502), 압력 센서(112)로부터의 정보를 취득한다. 제어부(CNT)는, 그것들의 상태량의 적어도 하나에 기초하여 분리 처리가 완료될지 여부를 예측하고, 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측될 경우에, 분리 처리가 완료되도록, 분리 처리에 있어서의 구동 기구(MDM)의 제어를 변경한다.
상태량이 압력 센서(102)의 출력, 즉, 진공 라인(105)의 압력인 경우는, 제어부(CNT)는, 해당 압력이 제1 기준값보다 높은 경우(즉, 제1 기준값보다도 대기압에 가까운 경우)에, 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측(판단)한다. 여기서, 진공 라인(105)의 압력이 제1 기준값보다 높은 것은, 결합력(FB)이 크기 때문에, 형 척(MC)의 흡인력이 부족하여, 형 척(MC)의 보유 지지부와 형(M) 사이에 간극이 발생하고, 공기가 진공 라인(105)에 유입되고 있음을 의미한다.
상태량이 로드셀(LC)의 출력, 즉, 형(M)에 가해지고 있는 구동력(FD)인 경우, 제어부(CNT)는, 구동력(FD)이 제2 기준값보다 높은 경우에, 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측(판단)한다. 도 6에는, 로드셀(LC)에 의해 계측될 수 있는 힘인 구동력(FD)의 시간 변화가 예시되어 있다. TH는 제2 기준값을 나타내고 있다. 곡선(401)은, 정상적인 경우에 있어서의 구동력(FD)의 시간 변화를 예시하고 있다. 곡선(402)은, 분리 처리가 완료되지 않는 경우에 있어서의 구동력(FD)의 시간 변화를 예시하고 있다. 곡선(402)으로 나타내는 힘이 제2 기준값(TH)을 초과한 경우에, 제어부(CNT)는 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측(판단)할 수 있다. 여기서, 구동력(FD)이 제2 기준값보다 크다는 것은 결합력(FB)이 크기 때문에, 구동력(FD)이 부족하여, 현재의 구동력(FD)으로는, 분리 처리가 완료되지 않음을 의미한다.
곡선(403)은, 구동력(FD)이 제2 기준값(TH)을 초과하지 않지만, 정상적인 경우보다도 분리 처리에 장시간을 요하는 경우에서의 구동력(FD)의 시간 변화를 예시하고 있다. 이러한 상태를 검출하기 위해 제어부(CNT)는, 예를 들어 구동력(FD)을 시간으로 적분하고, 이에 의해 얻어지는 적분값이 제3 기준값을 초과한 경우에, 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측(판단)하도록 구성되어도 된다.
상태량이 보상기(502)의 출력(조작량(MV))이며, 해당 출력이 액추에이터(504)에 발생시키는 구동력(FD)인 경우에는, 상태량이 로드셀(LC)의 출력인 경우와 등가이다. 제어부(CNT)는, 보상기(502)의 출력(구동력(FD))이 제2 기준값보다 높은 경우, 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측(판단)한다. 혹은, 제어부(CNT)는, 보상기(502)의 출력인 구동력(FD)을 시간으로 적분하고, 이에 따라 얻어지는 적분값이 제3 기준값을 초과한 경우에, 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측(판단)하도록 구성되어도 된다.
상태량이 압력 센서(112)의 출력, 즉, 진공 라인(115)의 압력인 경우, 제어부(CNT)는, 해당 압력이 제4 기준값보다 높은 경우(즉, 제4 기준값보다도 대기압에 가까운 경우), 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측(판단)한다. 여기서, 진공 라인(115)의 압력이 제4 기준값보다 높다는 것은, 결합력(FB)이 크기 때문에, 기판 척(SC)의 흡인력이 부족하여, 기판 척(SC)의 보유 지지부와 기판(S) 사이에 간극이 발생하고, 공기가 진공 라인(115)에 유입되고 있음을 의미한다.
다음에, 제어부(CNT)가 취득부(DET)로부터 제공되는 상태량에 기초하여 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측한 경우에, 분리 처리가 완료되도록, 분리 처리에 있어서의 구동 기구(MDM)의 제어를 변경하는 예를 예시적으로 설명한다.
제1 예에서는, 제어부(CNT)는, 분리 처리가 완료되도록, 진공 라인(105, 115)의 압력을 저하시키도록(즉, 흡인력을 증가시키도록), 압력 조정부(103) 및 압력 조정부(113)의 제어를 변경한다. 압력 조정부(103) 및 압력 조정부(113)의 제어는, 압력 조정부(103, 113)에 보내는 명령값을 제어함으로써 이루어진다. 여기서, 제어부(CNT)가 압력 센서(102)의 출력에 기초하여 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측한 경우, 제어부(CNT)는, 진공 라인(105, 115) 중 진공 라인(105)의 압력을 저하시키도록, 압력 조정부(103)의 제어를 변경해도 된다. 또한, 제어부(CNT)가 압력 센서(112)의 출력에 기초하여 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측한 경우, 제어부(CNT)는, 진공 라인(105, 115) 중 진공 라인(115)의 압력을 저하시키도록, 압력 조정부(113)의 제어를 변경해도 된다.
제2 예에서는, 제어부(CNT)는, 분리 처리가 완료되도록, 기판(S)과 형(M)을 분리하는 속도를 저하시키도록 구동 기구(DM)를 제어한다. 예를 들어, 제어부(CNT)는, 형(M)을 상승시키는 속도를 저하시키도록 구동 기구(DM)를 제어할 수 있다. 혹은, 제어부(CNT)는, 기판(S)을 하강시키는 속도를 저하시키도록 구동 기구(DM)를 제어할 수 있다.
제3 예에서는, 제어부(CNT)는, 분리 처리가 완료되도록, 기판(S) 및 형(M)의 적어도 한쪽을 진동시키도록 구동 기구(DM)를 제어한다. 이 진동은, 임프린트재(IM)의 경화물을 포함하는 패턴의 손상 및 형(M)의 손상을 억제하기 위해서, Z축 방향의 진동을 주성분으로 하는 것이 바람직하다.
제4 예에서는, 제어부(CNT)는, 분리 처리가 완료되도록, 기판(S) 및 형(M)의 적어도 한쪽의 자세를 변경하도록 구동 기구(DM)를 제어한다. 이 자세의 변경은, 임프린트재(IM)의 경화물을 포함하는 패턴의 손상 및 형(M)의 손상을 억제하기 위해서, θX축 및 θY축의 적어도 한쪽에 관한 자세의 변경인 것이 바람직하다.
제5 예에서는, 제어부(CNT)는, 분리 처리가 완료되도록, 변형 기구(MAG)를 제어한다. 이 제어는, 변형 기구(MAG)가 형(M)의 측면(예를 들어, 대향하는 2 측면, 또는 4 측면)을 압박하는 힘을 크게 함으로써 형 척(MC)으로부터 형(M)이 해방되는 것을 억제하는 제어일 수 있다.
상기 제1 예 내지 제5 예는, 그들 중 적어도 2개를 조합하여 채용될 수 있다. 또한, 상기 제1 예 내지 제5 예는, 다른 방법과 조합하여 채용될 수 있다.
임프린트 장치를 사용하여 형성한 경화물의 패턴은, 각종 물품의 적어도 일부에 항구적으로, 혹은 각종 물품을 제조할 때에 일시적으로 사용된다. 물품이란, 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 혹은, 형 등이다. 전기 회로 소자로서는, DRAM, SRAM, 플래시 메모리, MRAM과 같은, 휘발성 혹은 불휘발성 반도체 메모리나, LSI, CCD, 이미지 센서, FPGA와 같은 반도체 소자 등을 들 수 있다. 형으로서는, 임프린트용의 몰드 등을 들 수 있다.
경화물의 패턴은, 상기 물품의 적어도 일부의 구성 부재로서, 그대로 사용되거나, 혹은, 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 기판의 가공 공정에서 에칭 또는 이온 주입 등이 행해진 후, 레지스트 마스크는 제거된다.
다음에, 임프린트 장치에 의해 기판에 패턴을 형성하고, 해당 패턴이 형성된 기판을 처리하고, 해당 처리가 행해진 기판으로부터 물품을 제조하는 물품 제조 방법에 대해 설명한다. 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, 절연체 등의 피가공재(2z)가 표면에 형성된 실리콘 웨이퍼 등의 기판(1z)을 준비하고, 계속해서, 잉크젯법 등에 의해, 피가공재(2z)의 표면에 임프린트재(3z)를 부여한다. 여기에서는, 복수의 액적 형상으로 된 임프린트재(3z)가 기판 상에 부여된 모습을 나타내고 있다.
도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 임프린트용 형(4z)을, 그 요철 패턴이 형성된 측을 기판 상의 임프린트재(3z)를 향해, 대향시킨다. 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같이, 임프린트재(3z)가 부여된 기판(1)과 형(4z)을 접촉시켜, 압력을 가한다. 임프린트재(3z)는 형(4z)과 피가공재(2z)의 간극에 충전된다. 이 상태에서 경화용 에너지로서 광을 형(4z)을 투과시켜서 조사하면, 임프린트재(3z)는 경화된다.
도 7의 (d)에 나타내는 바와 같이, 임프린트재(3z)를 경화시킨 후, 형(4z)과 기판(1z)을 분리하면, 기판(1z) 상에 임프린트재(3z)의 경화물의 패턴이 형성된다. 이 경화물의 패턴은, 형의 오목부가 경화물의 볼록부에, 형의 볼록부가 경화물의 오목부에 대응한 형상으로 되어 있어, 즉, 임프린트재(3z)에 형(4z)의 요철 패턴이 전사되게 된다.
도 7의 (e)에 나타내는 바와 같이, 경화물의 패턴을 내 에칭 마스크로 하여 에칭을 행하면, 피가공재(2z)의 표면 중, 경화물이 없거나 혹은 얇게 잔존된 부분이 제거되어, 홈(5z)으로 된다. 도 7의 (f)에 나타내는 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거하면, 피가공재(2z)의 표면에 홈(5z)이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 여기에서는 경화물의 패턴을 제거했지만, 가공 후에도 제거하지 않고, 예를 들어 반도체 소자 등에 포함되는 층간 절연용의 막, 즉, 물품의 구성 부재로서 이용해도 된다.
100: 임프린트 장치
DM: 구동 기구
MDM: 형 구동 기구
MC: 형 척
MA: 형 구동 기구
LC: 로드셀
SDM: 기판 위치 결정 기구
SC: 기판 척
SS: 기판 스테이지
SA: 기판 위치 결정 기구
M: 형
S: 기판
CNT: 제어부

Claims (15)

  1. 기판 상의 경화성 조성물에 형을 접촉시키는 접촉 처리, 경화성 조성물에 경화용의 에너지를 부여하는 것에 의해 경화성 조성물을 경화시키는 경화 처리 및 경화성 조성물의 경화물을 포함하는 패턴과 상기 형을 분리하는 분리 처리를 포함하는 임프린트 처리를 행하는 임프린트 장치이며,
    상기 접촉 처리 및 상기 분리 처리가 행해지도록 상기 기판과 상기 형의 상대 위치를 변경하는 구동 기구와,
    상기 패턴과 상기 형의 결합력에 반항하여 상기 분리 처리가 행해지고 있는 기간에 상기 구동 기구로부터 취득되는 정보가 나타내는 상태량이 미리 정해진 기준을 초과할지 여부에 기초하여 상기 분리 처리가 완료될지 여부를 예측하고, 상기 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측될 경우에, 상기 분리 처리가 완료되도록 상기 분리 처리에 있어서의 상기 구동 기구의 제어를 변경하는 제어부를 구비하고,
    상기 상태량은, 진공 흡인에 의해 상기 형을 보유 지지하기 위한 제1 진공 라인의 제1 압력 및 진공 흡인에 의해 상기 기판을 보유 지지하기 위한 제2 진공 라인의 제2 압력 중 적어도 하나를 포함하는
    것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동 기구는, 진공 흡인에 의해 상기 형을 보유 지지하는 형 척을 더 포함하고, 상기 제1 진공 라인은, 상기 형 척에 접속된 진공 라인인
    것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 구동 기구는, 상기 형을 구동하는 형 구동 기구를 포함하고, 상기 상태량은, 상기 형 구동 기구가 발생시키는 구동력을 포함하는
    것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 형 구동 기구는, 상기 형을 구동하는 액추에이터와, 상기 액추에이터를 구동하는 드라이버를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 드라이버에 제공되는 조작량에 기초하여 상기 구동력을 취득하는
    것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 형 구동 기구는, 상기 형의 위치를 검출하는 센서를 포함하고, 상기 센서의 출력에 기초하여 상기 형의 위치를 피드백 제어하는
    것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 구동력을 시간으로 적분하여 얻어지는 적분값에 기초하여, 상기 분리 처리가 완료될지 여부를 예측하는
    것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 구동 기구는, 상기 형에 가해지는 힘을 검출하는 로드셀을 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 로드셀로부터의 출력에 기초하여 상기 구동력을 취득하는
    것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  8. 제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측될 경우에, 상기 형 척이 상기 형을 진공 흡인하는 힘을 증가시키도록 상기 제1 압력의 제어를 변경하는
    것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 구동 기구는, 진공 흡인에 의해 상기 기판을 보유 지지하는 기판 척을 더 포함하고, 상기 제2 진공 라인은, 상기 기판 척에 접속된 진공 라인인
    것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측될 경우에, 상기 기판 척이 상기 기판을 진공 흡인하는 힘을 증가시키도록 상기 기판 척의 제어를 변경하는
    것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측될 경우에, 상기 기판과 상기 형을 분리하는 속도를 저하시키도록 상기 구동 기구의 제어를 변경하는
    것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측될 경우에, 상기 기판 및 상기 형의 적어도 한쪽을 진동시키도록 상기 구동 기구의 제어를 변경하는
    것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측될 경우에, 상기 기판 및 상기 형의 적어도 한쪽의 자세를 변경하도록 상기 구동 기구의 제어를 변경하는
    것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 구동 기구는, 상기 형의 측면에 힘을 가함으로써 상기 형을 변형시키는 변형 기구를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 분리 처리가 완료되지 않을 것으로 예측될 경우에, 상기 변형 기구가 상기 형의 측면에 가하는 힘을 증가시키도록 상기 변형 기구의 제어를 변경하는
    것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 임프린트 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 공정에서 상기 패턴이 형성된 기판의 처리를 행하는 공정을 포함하고,
    상기 처리가 행하여진 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는 물품 제조 방법.
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