KR102654554B1 - 임프린트 장치 및 물품 제조 방법 - Google Patents

임프린트 장치 및 물품 제조 방법 Download PDF

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Abstract

임프린트 장치는 기판의 샷 영역 상의 임프린트재에 몰드의 패턴 영역을 접촉시키고, 샷 영역과 패턴 영역을 서로 정렬하며, 임프린트재를 경화시킨다. 장치는 임프린트재에 광을 조사하는 광조사부를 포함한다. 광조사부는, 샷 영역 상의 임프린트재와 패턴 영역이 접촉하고 있고 패턴 영역이 평탄한 상태에서, 임프린트재의 점성을 높이도록 임프린트재에 광을 조사하는 예비 노광을 행한다. 예비 노광에서는, 광조사부는 임프린트재와 패턴 영역이 접촉을 개시한 접촉 개시 영역에서의 조도가 접촉 개시 영역과는 상이한 특정 영역에서의 조도보다 낮도록 정해진 조도 분포하에서 임프린트재에 광을 조사한다.

Description

임프린트 장치 및 물품 제조 방법{IMPRINT APPARATUS AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 임프린트 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.
임프린트 장치는, 기판의 샷 영역 상의 임프린트재에 몰드의 패턴 영역을 접촉시키고, 이 상태에서 임프린트재를 광 조사에 의해 경화시켜서 샷 영역 위에 패턴을 형성한다. 임프린트 장치에서는, 샷 영역 상의 임프린트재와 몰드가 접촉한 상태에서, 샷 영역과 패턴 영역 사이의 정렬이 행해진다. 이 정렬은, 정렬 스코프에 의해 기판의 샷 영역과 몰드의 패턴 영역 사이의 정렬 오차를 검출하면서 행하여 질 수 있다.
임프린트재의 점탄성이 높은 경우, 기판과 몰드는 임프린트재에 의해 연결되고, 기판과 몰드 사이의 상대적인 진동이 저감된다. 따라서, 임프린트재의 점탄성이 높은 경우, 기판의 샷 영역과 몰드의 패턴 영역 사이의 정렬이 용이하다. 한편, 임프린트재의 점탄성이 낮은 경우, 기판과 몰드가 서로 독립하여 진동할 수 있다. 이런 이유로, 기판의 샷 영역과 몰드의 패턴 영역 사이의 정렬이 곤란해지고, 정렬 정밀도가 저하될 수 있다.
일본 특허 공개 제2016-058735호는, 기판 상의 수지(임프린트재)와 몰드 사이의 접촉 영역이 중앙으로부터 주변을 향해서 넓어질 때에 몰드와 수지가 접촉하고 있는 영역의 확대에 따라서 광 조사 영역을 변경하는 것을 기재하고 있다.
상술한 바와 같이, 정렬을 위해서 임프린트재의 점탄성을 높이는 것은, 정렬의 정밀도를 높이는데 유리하다. 그러나, 임프린트재의 점탄성을 높이는 것은, 몰드의 패턴 영역의 오목부 또는 기판과 패턴 영역 사이의 공간에 대한 임프린트재의 충전을 저해할 수 있다. 임프린트재의 충전의 저해는 스루풋의 저하 및/또는 수율의 저하를 초래할 수 있다.
본 발명은, 정렬시에 임프린트재의 점탄성을 높이는 것에 의한 스루풋의 저하 및/또는 수율의 저하를 억제하는데 유리한 기술을 제공한다.
본 발명의 양태 중 하나는, 기판의 샷 영역 상의 임프린트재에 몰드의 패턴 영역을 접촉시키고, 상기 샷 영역과 상기 패턴 영역을 서로 정렬하며, 상기 임프린트재를 경화시켜, 상기 기판 상에 상기 임프린트재의 경화물로 이루어지는 패턴을 형성하는 임프린트 장치를 제공하며, 상기 장치는, 상기 임프린트재에 광을 조사하도록 구성되는 광조사부를 포함하고, 상기 광조사부는, 상기 샷 영역 상의 상기 임프린트재와 상기 패턴 영역이 접촉하고 있고 상기 패턴 영역이 평탄한 상태에서, 상기 임프린트재의 점성을 높이도록 상기 임프린트재에 상기 광을 조사하는 예비 노광을 행하며, 상기 예비 노광에서는, 상기 광조사부는, 상기 임프린트재와 상기 패턴 영역이 접촉을 개시한 접촉 개시 영역에서의 조도가 상기 접촉 개시 영역과는 상이한 특정 영역에서의 조도보다 낮도록 정해진 조도 분포하에서 상기 임프린트재에 상기 광을 조사한다.
본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참고한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 임프린트 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 임프린트 장치에 의해 1개 또는 복수의 기판에 임프린트재를 사용해서 패턴을 형성하는 처리의 절차를 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 기판 상의 임프린트재와 몰드의 패턴 영역을 접촉시키는 단계에서의 조정 기구에 의한 몰드의 형상의 조정 및 상대 구동 기구에 의한 기판과 몰드 사이의 상대 위치의 조정을 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 예비 노광 시의 조도 분포의 비교예, 제1 실시예, 및 제2 실시예를 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 제3 실시예에서의 몰드의 패턴 영역 및 제3 실시예에서의 예비 노광 시의 조도 분포를 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 기판의 표면에 존재하는 요철을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 제1 내지 제3 실시예를 조합한 조도 분포를 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는 조사 적산량을 조도의 조정에 의해 조정하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 내지 도 9f는 물품 제조 방법을 예시적으로 도시하는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 예시적인 실시형태에 대해서 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 임프린트 장치(100)의 구성을 개략적으로 도시한다. 임프린트 장치(100)는, 기판(S) 상의 임프린트재(IM)에 몰드(M)의 패턴 영역(PR)을 접촉시키고, 기판(S)과 패턴 영역(PR)을 서로 정렬하며, 그 후에 임프린트재(IM)를 경화시킨다. 이에 의해, 임프린트재(IM)의 경화물로 이루어지는 패턴이 기판(S) 상에 형성된다. 기판(S)은 1개 또는 복수의 샷 영역을 포함한다. 임프린트 장치(100)는, 기판(S)의 샷 영역 상의 임프린트재(IM)에 몰드(M)의 패턴 영역(PR)을 접촉시키고, 해당 샷 영역과 패턴 영역(PR)을 서로 정렬하며, 그 후에 임프린트재(IM)를 경화시킨다.
임프린트재로서는, 경화용 에너지가 부여되는 것에 의해 경화되는 경화성 조성물(미경화 상태의 수지라고도 칭함)이 사용된다. 경화용 에너지로서는, 전자기파가 사용될 수 있다. 전자기파는, 예를 들어 10 nm(포함) 내지 1 mm(포함)의 파장 범위로부터 선택되는 광, 예를 들어 적외선, 가시광선, 또는 자외선 등일 수 있다. 경화성 조성물은 광 조사에 의해 경화되는 조성물일 수 있다. 조성물 중, 광 조사에 의해 경화되는 광경화성 조성물은, 적어도 중합성 화합물과 광중합 개시제를 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 더 함유해도 된다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소 공여체, 내첨형 이형제, 계면활성제, 산화방지제, 및 폴리머 성분을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 재료이다. 임프린트재는, 액적의 형태 또는 복수의 액적이 연결되어 형성되는 섬 또는 막의 형태로 기판 상에 배치될 수 있다. 임프린트재의 점도(25℃에서의 점도)는, 예를 들어 1 mPa·s(포함) 내지 100 mPa·s(포함)일 수 있다. 기판의 재료로서는, 예를 들어 유리, 세라믹, 금속, 반도체, 수지 등이 사용될 수 있다. 필요에 따라, 기판의 표면에, 기판과는 다른 재료로 이루어지는 부재가 제공되어도 된다. 기판은, 예를 들어 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 또는 실리카 유리이다.
본 명세서 및 첨부 도면에서는, 기판(S)의 표면에 평행한 방향을 X-Y 평면으로 하는 XYZ 좌표계에서 방향을 나타낼 것이다. XYZ 좌표계에서의 X축, Y축, 및 Z축에 평행한 방향이 각각 X 방향, Y 방향, 및 Z 방향이다. X축 둘레의 회전, Y축 둘레의 회전, 및 Z축 둘레의 회전이 각각 θX, θY, 및 θZ이다. X축, Y축, 및 Z축에 관한 제어 또는 구동은, 각각 X축에 평행한 방향, Y축에 평행한 방향, 및 Z축에 평행한 방향에 관한 제어 또는 구동을 의미한다. 또한, θX축, θY축, 및 θZ축에 관한 제어 또는 구동은, 각각 X축에 평행한 축 둘레의 회전, Y축에 평행한 축 둘레의 회전, 및 Z축에 평행한 축 둘레의 회전에 관한 제어 또는 구동을 의미한다. 또한, 위치는 X축, Y축, 및 Z축 상의 좌표에 기초해서 특정될 수 있는 정보이며, 자세는 θX축, θY축, 및 θZ축 상의 값에 의해 특정될 수 있는 정보이다. 위치결정은 위치 및/또는 자세를 제어하는 것을 의미한다. 정렬(위치결정)은, 기판(S)의 샷 영역과 몰드(M)의 패턴 영역 사이의 정렬 오차(중첩 오차)가 저감되도록 기판(S) 및 몰드(M) 중 적어도 하나의 위치 및/또는 자세를 제어하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 정렬은, 기판(S)의 샷 영역 및 몰드(M)의 패턴 영역 중 적어도 하나의 형상을 보정 또는 변경하기 위한 제어를 포함할 수 있다.
임프린트 장치(100)는, 정반(1), 댐퍼(3), 프레임(2), 상대 구동 기구(20), 조정 기구(28), 광조사부(IRR), 정렬 스코프(15), 디스펜서(25), 퍼지 가스 공급 유닛(26), 및 제어 유닛(11)을 포함할 수 있다. 상대 구동 기구(20)는, 기판(S)의 샷 영역과 몰드(M)의 패턴 영역(PR) 사이의 상대 위치를 변경한다. 상대 구동 기구(20)에 의한 상대 위치의 조정은, 기판(S) 상의 임프린트재(IM)에 대한 몰드(M)의 접촉 및 경화된 임프린트재(IM)(경화물의 패턴)로부터의 몰드(M)의 분리를 위한 구동을 포함한다. 또한, 상대 구동 기구(20)에 의한 상대 위치의 조정은, 기판(S)(의 샷 영역)과 몰드(M)(의 패턴 영역(PR)) 사이의 정렬을 포함한다. 상대 구동 기구(20)는, 기판(S)(의 샷 영역)을 위치결정하는 기판 위치결정 기구(21)와 몰드(M)(의 패턴 영역(PR))을 위치결정하는 몰드 위치결정 기구(7)를 포함할 수 있다.
기판 위치결정 기구(21)는, 기판(S)을 보유지지하는 기판 보유지지 유닛(5)과, 기판 보유지지 유닛(5)을 구동함으로써 기판(S)을 구동하는 기판 구동 기구(4)를 포함할 수 있다. 기판 보유지지 유닛(5) 및 기판 구동 기구(4)는, 정반(1)에 의해 지지될 수 있다. 기판 구동 기구(4)는, 기판(S)을 복수의 축(예를 들어, X축, Y축, θZ축을 포함하는 3축, 바람직하게는 X축, Y축, Z축, θX축, θY축, 및 θZ축을 포함하는 6축)에 대해서 구동하도록 구성될 수 있다. 임프린트 장치(100)는, 기판(S) 또는 기판 보유지지 유닛(5)의 위치를 계측하는 계측기(예를 들어, 간섭계 또는 인코더)을 포함할 수 있고, 계측기의 출력에 기초하여 기판 보유지지 유닛(5)의 위치가 피드백 제어될 수 있다. 몰드 위치결정 기구(7)는, 몰드(M)를 보유지지하는 몰드 보유지지 유닛(도시하지 않음)과, 해당 몰드 보유지지 유닛을 구동함으로써 몰드(M)를 구동하는 몰드 구동 기구(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 몰드 위치결정 기구(7)는, 몰드(M)를 복수의 축(예를 들어, Z축, θX축, 및 θY축을 포함하는 3축, 바람직하게는 X축, Y축, Z축, θX축, θY축, 및 θZ축을 포함하는 6축)에 대해서 구동하도록 구성될 수 있다.
임프린트 장치(100)는, 기판(S) 상의 임프린트재(IM)와 패턴 영역(PR)이 부분적으로 접촉한 후에 임프린트재(IM)와 패턴 영역(PR) 사이의 접촉 영역이 확대되도록 몰드(M)의 형상(Z축에 평행한 면에서의 형상)을 조정하는 조정 기구(28)를 더 포함할 수 있다. 조정 기구(28)는, 몰드(M)의 하부면(패턴 영역(PR)는 반대 측의 면)의 측에 형성되는 공간(SP)의 압력을 조정함으로써, 몰드(M)의 형상을 조정할 수 있다. 몰드(M)는, 조정 기구(28)에 의해, 기판(S)을 향해서 볼록 형상으로 팽창되거나 평탄한 형상을 얻을 수 있다.
정반(1) 상에는, 댐퍼(3)를 통해서 프레임(2)이 제공될 수 있다. 댐퍼(3)는, 정반(1)으로부터 프레임(2)으로의 진동의 전달을 저감한다. 몰드 위치결정 기구(7)는 프레임(2)에 의해 지지될 수 있다. 광조사부(IRR)는, 기판(S)의 샷 영역 상의 임프린트재(IM)에 광을 조사(즉, 임프린트재(IM)를 노광)하도록 구성된다. 몰드 위치결정 기구(7)는 광을 투과시키면서 공간(SP)을 규정하는 창(W)을 포함하고, 광조사부(IRR)는 창(W)을 통해서 임프린트재(IM)에 광을 조사하도록 구성될 수 있다.
광조사부(IRR)는, 예를 들어 광원(12), 셔터(14), 미러(13a, 13b, 및 13c) 및 공간 광 변조기(16)를 포함할 수 있다. 공간 광 변조기(16)는, 제어 유닛(11)으로부터의 지시에 따라, 기판(S)의 샷 영역 상의 임프린트재(IM)에 조사되는 광의 조도 분포를 제어할 수 있다. 공간 광 변조기(16)는 예를 들어 디지털 미러 디바이스에 의해 형성될 수 있다. 디지털 미러 디바이스는, 개별적으로 제어될 수 있는 복수의 미러를 포함하고, 복수의 미러의 각각의 각도에 의해, 임프린트재(IM)에 조사되는 광의 조도 분포를 제어할 수 있다. 공간 광 변조기(16) 대신, 예를 들어 액정 공간 광 변조기가 사용되어도 된다.
기판(S)의 샷 영역 상의 임프린트재(IM)에 대한 광 조사, 즉 임프린트재(IM)의 노광은 예비 노광 및 본 노광을 포함할 수 있다. 광조사부(IRR)는, 발광 파장 및/또는 발광 강도가 서로 상이한 복수의 광원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 예비 노광에는, 예비 노광에 대응하는 적어도 1개의 광원이 사용될 수 있다. 본 노광에는, 본 노광에 대응하는 적어도 1개의 광원이 사용될 수 있다. 이 경우에, 복수의 광원에 대하여 공통인 공간 광 변조기가 제공되어도 된다. 혹은, 복수의 광원에 각각 대응하도록 복수의 공간 광 변조기가 제공되어도 된다.
정렬 스코프(15)는, 기판(S)의 샷 영역과 몰드(M)의 패턴 영역(PR) 사이의 정렬 오차를 검출하기 위해서 사용된다. 정렬 스코프(15)를 사용하여, 샷 영역에 제공된 마크와 패턴 영역(PR)에 제공된 마크 사이의 상대 위치를 검출할 수 있다. 복수의 마크 쌍(각 마크 쌍은, 샷 영역에 제공된 마크와 패턴 영역(PR)에 제공된 마크로 구성된다)에 대해서 상대 위치를 검출함으로써, 기판(S)의 샷 영역과 몰드(M)의 패턴 영역(PR) 사이의 정렬 오차를 검출한다. 임프린트 장치(100)에서는, 기판(S)의 샷 영역과 몰드(M)의 패턴 영역(PR) 사이의 정렬의 방법으로서 다이-바이-다이 정렬 방식을 사용할 수 있다.
디스펜서(25)(공급 유닛)는, 기판(S)의 샷 영역 상에 임프린트재(IM)를 배치(공급)한다. 디스펜서(25)는, 기판(S)의 복수의 샷 영역 상에 임프린트재(IM)를 배치하도록 구성 또는 제어되어도 된다. 임프린트재(IM)는, 기판 위치결정 기구(21)에 의해 기판(S)이 주사 또는 구동되면서 디스펜서(25)로부터 임프린트재(IM)가 토출됨으로써 기판(S) 상에 배치될 수 있다. 임프린트재(IM)는, 임프린트 장치(100)의 외부 장치에서 기판(S) 상에 배치되어도 되고, 임프린트재(IM)가 배치된 기판(S)이 임프린트 장치(100)에 제공되어도 된다.
퍼지 가스 공급 유닛(26)은, 임프린트재(IM)의 충전성을 향상시키고, 산소에 의한 임프린트재(IM)의 경화의 저해를 억제하기 위해서, 퍼지 가스를 기판(S) 위에 공급할 수 있다. 퍼지 가스로서는, 임프린트재의 경화를 저해하지 않는 가스, 예를 들어 헬륨 가스, 질소 가스 및 응축성 가스(예를 들어, 펜타플루오로 프로판(PFP)) 중 적어도 하나를 포함하는 가스가 사용될 수 있다. 기판(S) 위에 공급된 퍼지 가스는, 기판(S)이 이동함에 따라, 몰드(M)의 패턴 영역(PR) 아래로 이송될 수 있다.
제어 유닛(11)은, 상대 구동 기구(20), 조정 기구(28), 광조사부(IRR), 정렬 스코프(15), 디스펜서(25) 및 퍼지 가스 공급 유닛(26)을 제어하도록 구성될 수 있다. 제어 유닛(11)은, 예를 들어 FPGA(Field Programmable Gate Array의 약어) 등의 PLD(Programmable Logic Device의 약어), ASIC(Application Specific Integrated Circuit의 약어), 프로그램이 내장된 범용 또는 전용 컴퓨터, 또는 이들 구성요소의 전부 또는 일부의 조합에 의해 구성될 수 있다.
도 2는, 임프린트 장치(100)에 의해 1개 또는 복수의 기판(S) 상에 몰드(M)를 사용해서 임프린트재(IM)의 패턴을 형성하는 처리의 절차를 예시적으로 도시한다. 이 처리는 제어 유닛(11)에 의해 제어된다. 단계 S201에서는, 제어 유닛(11)은 메모리 또는 디바이스(도시하지 않음)로부터 제어 파일을 읽어들인다. 이 제어 파일은, 예를 들어 기판(S)의 복수의 샷 영역의 배열을 나타내는 정보, 예비 노광을 제어하는 정보, 본 노광을 제어하는 정보, 디스펜서(25)에 의해 임프린트재(IM)를 배치하는 위치를 특정하는 정보를 포함할 수 있다.
단계 S202에서는, 제어 유닛(11)은, 몰드(M)가 반입되어, 몰드 위치결정 기구(7)의 몰드 보유지지 유닛에 의해 보유지지되도록, 몰드 반송 기구(도시하지 않음) 및 몰드 위치결정 기구(7)를 제어한다. 단계 S203에서는, 제어 유닛(11)은, 기판(S)이 반입되어 기판 보유지지 유닛(5)에 의해 보유지지되도록, 기판 반송 기구(도시하지 않음) 및 기판 위치결정 기구(21)를 제어한다.
단계 S204에서는, 제어 유닛(11)은, 패턴을 형성해야 할 샷 영역 상에 임프린트재(IM)가 배치되도록, 기판 위치결정 기구(21) 및 디스펜서(25)를 제어한다. 임프린트재(IM)가 임프린트 장치(100)의 외부 장치에서 기판(S) 상에 배치되는 경우에는, 단계 S204는 불필요하다. 단계 S205에서는, 제어 유닛(11)은, 패턴을 형성해야 할 샷 영역 상의 임프린트재(IM)와 몰드(M)의 패턴 영역(PR)이 접촉하도록, 상대 구동 기구(20) 및 조정 기구(28)를 제어한다. 후술하는 바와 같이, 단계 S205는, 패턴을 형성해야 할 샷 영역 상의 임프린트재(IM)에 대하여 패턴 영역(PR)의 일부분이 접촉한 후에, 임프린트재(IM)와 패턴 영역(PR)이 접촉하는 영역이 확대되도록 제어될 수 있다.
단계 S206에서는, 제어 유닛(11)은, 패턴을 형성해야 할 샷 영역과 패턴 영역(PR) 사이의 정렬 오차를 정렬 스코프(15)를 사용해서 검출하면서 해당 정렬 오차가 작아지도록 상대 구동 기구(20)를 제어하는 동작을 개시한다. 단계 S207에서는, 제어 유닛(11)은 예비 노광을 행하도록 광조사부(IRR)를 제어한다. 예비 노광에 의해, 임프린트재(IM)의 점성이 높아진다. 이에 의해 기판(S)과 몰드(M)가 임프린트재(IM)에 의해 연결되고, 몰드(M)와 임프린트재(IM)가 접촉한 상태에서의 기판(S)과 몰드(M) 사이의 상대적인 진동이 저감된다. 따라서, 기판(S)의 샷 영역과 몰드(M)의 패턴 영역(PR) 사이의 정렬 정밀도가 향상될 수 있다. 여기서, 예비 노광은, 몰드(M)의 패턴 영역(PR)의 오목부, 또는 기판(S)과 패턴 영역(PR) 사이의 공간에 대한 임프린트재(IM)의 충전이 샷 영역의 전역에 걸쳐 충분히 행해지는 조건(예를 들어, 조도 분포)하에서 실행된다. 이러한 예비 노광의 조건에 대해서는 후술한다. 예비 노광은 복수회로 분할해서 실행되어도 된다.
단계 S208에서는, 제어 유닛(11)은, 단계 S206로 개시된 정렬이 종료되었는지를 판단한다. 정렬이 종료되었고 판단하면, 처리는 단계 S209로 진행한다. 한편, 제어 유닛(11)은, 정렬이 종료하고 있지 않다고 판단하면, 단계 S206의 정렬 동작을 반복하고, 다시 단계 S208로 정렬의 종료를 판단한다. 여기서, 제어 유닛(11)은, 정렬 스코프(15)를 사용해서 검출되는 정렬 오차가 허용값 내에 들어가는 경우 정렬이 종료했다고 판단할 수 있다. 혹은, 제어 유닛(11)은, 단계 S206의 개시로부터 경과된 시간이 미리결정된 시간에 도달한 경우에 정렬이 종료되었다고 판단해도 된다. 이 경우, 충분히 높은 정렬 정밀도가 얻어지도록, 미리결정된 시간이 설정될 수 있다.
단계 S209에서는, 제어 유닛(11)은, 임프린트재(IM)에 광을 더 조사하는 본 노광을 행하도록 광조사부(IRR)를 제어한다. 본 노광에서는, 임프린트재(IM)의 경화물과 몰드(M)의 분리가 가능하게 되도록, 예를 들어 임프린트재(IM)에 대한 광 조사량이 샷 영역의 전역에서 미리결정된 조사량이 되도록, 임프린트재(IM)에 광이 조사된다. 이에 의해, 기판(S)의 패턴을 형성해야 할 샷 영역의 상에는, 임프린트재(IM)의 경화물로 이루어지는 패턴이 형성된다. 단계 S210에서는, 제어 유닛(11)은, 임프린트재(IM)의 경화물로 이루어지는 패턴으로부터 몰드(M)를 분리하도록, 상대 구동 기구(20)를 제어한다.
단계 S211에서는, 제어 유닛(11)은 미처리 샷 영역이 존재하는지를 판단한다. 미처리 샷 영역이 존재하는 경우에는, 미처리 샷 영역 중 1개에 대하여 단계 S204 내지 S210을 실행한다. 처리해야 할 모든 샷 영역에 대하여 처리가 종료되었을 경우에는, 단계 S212에서, 제어 유닛(11)은, 기판(S)이 기판 보유지지 유닛(5)으로부터 반출되도록, 기판 반송 기구(도시하지 않음) 및 기판 위치결정 기구(21)를 제어한다. 단계 S213에서는, 제어 유닛(11)은 미처리 기판이 존재하는지를 판단한다. 미처리 기판이 존재하는 경우, 미처리 기판 중 1개에 대하여 단계 S203 내지 S210을 실행한다. 처리해야 할 모든 기판에 대하여 처리가 종료되었을 경우에는, 단계 S214에서, 제어 유닛(11)은, 몰드(M)가 몰드 위치결정 기구(7)의 몰드 보유지지 유닛으로부터 반출되도록, 몰드 반송 기구(도시하지 않음) 및 몰드 위치결정 기구(7)를 제어한다. 이에 의해, 도 2에 도시된 일례의 처리가 종료한다.
도 3a 내지 도 3d는, 단계 S205에서의 조정 기구(28)에 의한 몰드(M)의 형상(Z축에 평행한 단면에서의 형상)의 조정 및 상대 구동 기구(20)에 의한 기판(S)과 몰드(M) 사이의 상대 위치의 조정을 예시적으로 도시한다. 도 3a 내지 도 3d의 각각의 좌측은, 기판(S)의 샷 영역(SR) 상의 임프린트재(IM)와 몰드(M)의 패턴 영역(PR) 사이의 접촉 영역을 개략적으로 도시한다. 도 3a 내지 도 3d의 각각의 우측은, Z축에 평행한 단면에서의 몰드(M)의 형상 및 기판(S)과 몰드(M) 사이의 상대 위치를 개략적으로 도시한다.
먼저, 도 3a에 개략적으로 도시되는 바와 같이, 조정 기구(28)는, 몰드(M)의 패턴 영역(PR)이 기판(S)을 향해서 볼록 형상으로 팽창하도록, 공간(SP)의 압력을 제어(증가)할 수 있다. 이어서, 도 3b에 개략적으로 도시되는 바와 같이, 기판(S) 상의 임프린트재(IM)와 패턴 영역(PR)이 부분적으로 접촉하도록, 상대 구동 기구(20)가 기판(S)과 몰드(M) 사이의 상대 위치를 조정한다. 기판(S) 상의 임프린트재(IM)와 패턴 영역(PR)이 접촉을 개시하는 접촉 개시 영역은, 예를 들어 샷 영역의 중앙부이다.
이어서, 도 3c에 개략적으로 도시되는 바와 같이, 조정 기구(28)는, 몰드(M)의 패턴 영역(PR)의 볼록 형상의 팽창이 작아지도록, 공간(SP)의 압력을 제어(감소)할 수 있다. 이것과 병행하여, 상대 구동 기구(20)는, 샷 영역의 전역에서 임프린트재(IM)와 패턴 영역(PR)이 접촉하도록, 기판(S)과 몰드(M) 사이의 상대 위치(거리)를 제어할 수 있다. 기판(S) 상의 임프린트재(IM)와 패턴 영역(PR)이 마지막으로 접촉하는 최종 접촉 영역은, 예를 들어 샷 영역의 주변부이다.
마지막으로, 도 3d에 개략적으로 도시되는 바와 같이, 조정 기구(28)는, 기판(S)과 패턴 영역(PR)이 평행해지도록, 즉 패턴 영역(PR)이 평탄해지도록, 공간(SP)의 압력을 제어한다. 패턴 영역(PR)이 평탄해진 상태에서, 패턴 영역(PR)의 오목부 및 기판(S)의 샷 영역과 패턴 영역(PR) 사이의 공간 전역에 임프린트재(IM)가 충전되어 간다.
단계 S206(정렬의 개시)은, 도 3a에 도시된 상태에서 실행되어도 되고, 도 3b에 도시된 상태에서 실행되어도 되고, 도 3c에 도시된 상태에서 실행되어도 되며, 도 3d에 도시된 상태에서 실행되어도 된다. 단계 S207(예비 노광)은, 샷 영역 상의 임프린트재(IM)와 패턴 영역(PR)이 접촉하며 패턴 영역(PR)이 평탄한 상태에서 실행될 수 있다. 혹은, 단계 S207(예비 노광)은, 임프린트재(IM)와 패턴 영역(PR)의 접촉이 개시된 후, 기판(S)과 몰드(M) 사이의 정렬이 종료되기 전에 실행될 수 있다.
패턴 영역(PR)의 오목부, 및 기판(S)의 샷 영역과 패턴 영역(PR) 사이의 공간에의 임프린트재(IM)의 충전 불량은, 접촉 개시 영역(예를 들어, 중앙부) 및 최종 접촉 영역(예를 들어, 주변부, 특히 4개의 코너)에서 발생하는 경향이 있다. 이하, 이 이유에 대해서 설명한다. 여기에서는, 상세한 설명을 위해서, 접촉 개시 영역이 샷 영역(SR)의 중앙부인 것을 상정하여 설명을 행한다. 그러나, 접촉 개시 영역은 샷 영역(SR)의 중앙부 이외의 부분(예를 들어, 주변부)이어도 된다.
먼저, 접촉 개시 영역에서 충전 불량이 발생하기 쉬운 이유를 설명한다. 샷 영역(SR)의 중앙부에서 임프린트재(IM)와 패턴 영역(PR) 사이의 접촉을 개시시킬 경우, 기판(S)과 패턴 영역(PR) 사이에 존재하는 퍼지 가스는 중앙부로부터 방사상으로 압출될 수 있다. 그러나, 중앙부를 둘러싸는 위치에 배치되어 있는 임프린트재(IM)는 그 퍼지 가스의 이동을 방해할 수 있다. 퍼지 가스에 의해 발생되는 기포는, 예를 들어 퍼지 가스가 임프린트재(IM) 중에 용해되거나 응축됨으로써 감소할 수 있다. 그러나, 임프린트재(IM)와 패턴 영역(PR) 사이의 접촉 후의 대기 시간을 짧게 하면, 기포의 일부가 잔존할 수 있다. 이런 이유로, 임프린트재(IM)와 패턴 영역(PR) 사이의 접촉 후의 대기 시간을 짧게 하면, 접촉 개시 영역에서 충전 불량이 발생하기 쉽고, 수율이 저하될 수 있다. 또한, 대기 시간을 길게 하면, 스루풋이 저하될 수 있다.
이어서, 최종 접촉 영역에서 충전 불량이 발생하기 쉬운 이유를 설명한다. 최종 접촉 영역은, 임프린트재(IM)와 패턴 영역(PR) 사이의 접촉이 가장 늦게 발생하는 영역이다. 최종 접촉 영역은, 퍼지 가스의 압출, 임프린트재(IM)에의 퍼지 가스의 용해, 또는 퍼지 가스의 응축에 소비될 수 있는 시간이 샷 영역 중에 가장 짧은 영역이다. 이런 이유로, 임프린트재(IM)와 패턴 영역(PR) 사이의 접촉 후의 대기 시간을 짧게 하면, 접촉 개시 영역에서 충전 불량이 발생하기 쉽고, 수율이 저하될 수 있다. 또한, 대기 시간을 길게 하면, 스루풋이 저하될 수 있다.
접촉 개시 영역 및 최종 접촉 영역에서의 충전 불량을 저감하기 위해서, 기판(S) 상의 임프린트재(IM)에 대해 몰드(M)를 가압하는 힘을 증가시키는 방법이 사용된다. 그러나, 이러한 방법에서는, 최종 접촉 영역 이외의 영역에서 임프린트재(IM)에 가해지는 압력이 과도하게 높아지고, 이미 충전이 완료된 영역으로부터 임프린트재(IM)가 이동할 수 있다. 임프린트재의 이동이 마치 샷 영역으로부터 임프린트재(IM)가 넘치는 것처럼 일어나면, 임프린트재(IM)는 기판(S) 위에서 이물로서 작용하고, 몰드(M)의 결함 또는 파괴를 야기할 수 있다.
또한, 충전 불량은, 몰드(M)의 패턴 영역(PR)에 제공되는 패턴 군의 특징에도 의존할 수 있다. 패턴 군은, 복수의 디바이스 패턴 외에, 정렬 마크 등의 복수의 마크를 포함할 수 있다. 기판(S)의 샷 영역(SR)은 서로 스크라이브 라인에 의해 이격된 복수의 칩 영역을 포함하며, 해당 스크라이브 라인에 복수의 마크가 배치될 수 있다. 마찬가지로, 몰드(M)의 패턴 영역(PR)도 스크라이브 라인에 의해 서로 이격된 복수의 칩 영역을 포함하고, 해당 스크라이브 라인에 복수의 마크가 배치될 수 있다. 많은 경우에, 디바이스 패턴의 밀도와 마크의 밀도는 서로 상이하다. 또한, 디바이스 패턴도 서로 상이한 밀도를 가질 수 있다. 이러한 밀도 차는 임프린트재(IM)의 충전에 영향을 줄 수 있다.
기판(S)의 표면 또한 이미 존재하는 패턴 군에 의해 형성되는 요철을 갖고, 이 요철에 밀도 차가 존재할 수 있다. 이러한 밀도 차는 임프린트재(IM)의 충전에 영향을 줄 수 있다.
예비 노광은, 임프린트재(IM)의 점성 또는 경도를 높이므로, 임프린트재(IM)의 충전성을 저하시킨다. 즉, 예비 노광은, 정렬 정밀도의 향상에 기여하지만, 임프린트재(IM)의 충전성을 저하시켜 충전 불량을 야기할 수 있다. 본 실시형태에서는, 기판(S)의 샷 영역(SR) 또는 몰드(M)의 패턴 영역(PR) 내에서의 충전성의 분포를 고려한 조건(예를 들어, 조도 분포) 하에서 예비 노광이 실행된다.
도 4a는, 비교예에서의 예비 노광 시의 조도 분포를 개략적으로 도시한다. 도 4a에 도시된 비교예에서는, 샷 영역(SR)(패턴 영역(PR)) 내에서 균일한 조도를 갖는 조도 분포하에서 예비 노광(임프린트재(IM)에 대한 광 조사)이 행해진다.
도 4b는 제1 실시예에서의 예비 노광 시의 조도 분포를 개략적으로 도시한다. 진한 색으로 해칭된 영역은 고 조도 영역이며, 연한 색의 해칭된 영역은 저 조도 영역이다. 도 4b에 도시된 제1 실시예에서는, 제어 유닛(11)은, 예를 들어 샷 영역(SR) 상의 임프린트재와 패턴 영역(PR)이 접촉하며, 패턴 영역(PR)이 평탄한 상태에서 예비 노광이 행해지도록 광조사부(IRR)를 제어할 수 있다. 또한, 도 4b에 도시된 제1 실시예에서는, 제어 유닛(11)은, 접촉 개시 영역(여기서는, 중앙부)의 조도가 나머지 영역의 조도보다 낮도록 조도 분포를 결정하고, 그러한 조도 분포하에서 예비 노광(임프린트재(IM)에 대한 광 조사)이 행해지도록 광조사부(IRR)를 제어한다. 즉, 제1 실시예에서는, 광조사부(IRR)는, 임프린트재와 패턴 영역(PR) 사이의 접촉이 개시되는 접촉 개시 영역에서의 조도가 접촉 개시 영역과는 상이한 특정 영역에서의 조도보다 낮도록 정해진 조도 분포하에서 임프린트재에 광을 조사한다. 이에 의해, 접촉 개시 영역에서의 충전성을 개선할 수 있다.
도 4c는, 제2 실시예에서의 예비 노광 시의 조도 분포를 개략적으로 도시한다. 도 4c에 도시된 제2 실시예에서는, 제어 유닛(11)은, 샷 영역(SR) 상의 임프린트재와 패턴 영역(PR)이 접촉하고, 패턴 영역(PR)이 평탄한 상태에서 예비 노광이 행해지도록 광조사부(IRR)를 제어할 수 있다. 부가적으로, 도 4c에 도시된 제2 실시예에서는, 제어 유닛(11)은, 최종 접촉 영역(여기서는, 주변부 또는 4개의 코너)의 조도가 나머지 영역의 조도보다 낮도록 조도 분포를 정하고, 그러한 조도 분포하에서 예비 노광(임프린트재(IM)에 대한 광 조사)이 행해지도록 광조사부(IRR)를 제어한다. 즉, 제2 실시예에서는, 광조사부(IRR)는, 임프린트재와 패턴 영역(PR)이 마지막으로 접촉하는 최종 접촉 영역에서의 조도가 해당 최종 접촉 영역과는 상이한 특정 영역에서의 조도보다 낮도록 정해진 조도 분포하에서 임프린트재에 광을 조사한다. 이에 의해, 최종 접촉 영역에서의 충전성을 개선할 수 있다.
제1 및 제2 실시예에서는, 광조사부(IRR)는, 임프린트재와 패턴 영역(PR)의 접촉이 개시된 후, 기판(S)과 몰드(M) 사이의 정렬이 종료되기 전에 예비 노광을 행하도록 제어 유닛(11)에 의해 제어되어도 된다. 즉, 제1 및 제2 실시예에서, 제어 유닛(11)은, 샷 영역(SR) 상의 임프린트재와 패턴 영역(PR)이 접촉하여 패턴 영역(PR)이 평탄화되기 전에 예비 노광이 행해지도록 광조사부(IRR)를 제어해도 된다. 제1 및 제2 실시예는, 조정 기구(28)가 임프린트재(IM)와 패턴 영역(PR) 사이의 접촉 면적을 확대시키는 처리에 따라서 조도 분포가 정해지는 처리의 일례로서도 이해될 수 있다.
도 5a는 제3 실시예에서의 몰드(M)의 패턴 영역(PR)을 예시적으로 도시한다. 패턴 영역(PR)에는, 복수의 디바이스 패턴(도시하지 않음) 외에 복수의 마크(MK)가 배치된다. 예를 들어, 패턴 영역(PR)은, 복수의 칩 영역에 대응하는 복수의 칩 패턴 영역 및 이들을 서로 이격시키는 스크라이브 영역을 포함한다. 스크라이브 영역에 마크(MK)가 배치될 수 있다. 패턴 영역(PR)은 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 포함한다. 여기서, 제1 영역(R1)에 존재하는 패턴에 대한 임프린트재의 충전성은, 마크(MK)의 존재에 기인하여, 제2 영역(R2)에 존재하는 패턴에 대한 임프린트재의 충전성보다 나쁘다.
도 5b는, 제3 실시예에서의 예비 노광 시의 조도 분포를 개략적으로 도시한다. 도 5b에 도시된 제3 실시예의 조도 분포는 도 5a에 도시된 패턴 영역(PR)에 따라서 정해진다. 진한 색으로 해칭된 영역은 고 조도 영역이며, 연한 색의 해칭된 영역은 저 조도 영역이다. 도 5b에 도시된 제3 실시예에서는, 제어 유닛(11)은, 샷 영역(SR) 상의 임프린트재와 패턴 영역(PR)이 접촉하고 있고 패턴 영역(PR)이 평탄한 상태에서 예비 노광이 행해지도록 광조사부(IRR)를 제어할 수 있다. 또한, 제어 유닛(11)은, 제1 영역(R1)에서의 조도가 제2 영역(R2)에서의 조도보다 낮도록 조도 분포를 정하고, 그러한 조도 분포하에서 예비 노광(임프린트재(IM)에 대한 광 조사)이 행해지도록 광조사부(IRR)를 제어한다. 즉, 제3 실시예에서는, 광조사부(IRR)는, 제1 영역(R1)에서의 조도가 제2 영역(R2)에서의 조도보다 낮도록 정해진 조도 분포하에서 임프린트재에 광을 조사한다.
광조사부(IRR)는, 임프린트재와 패턴 영역(PR)의 접촉이 개시된 후, 기판(S)과 몰드(M) 사이의 정렬이 종료되기 전에, 임프린트재의 점성을 높이도록 임프린트재에 광을 조사하는 예비 노광을 행하도록 제어 유닛(11)에 의해 제어되어도 된다. 즉, 제3 실시예에서, 제어 유닛(11)은, 샷 영역(SR) 상의 임프린트재와 패턴 영역(PR)이 접촉하여 패턴 영역(PR)이 평탄화되기 전에 예비 노광이 행해지도록 광조사부(IRR)를 제어해도 된다. 예비 노광에서는, 광조사부(IRR)는, 패턴 영역(PR)의 패턴에 따라서 정해진 조도 분포에서 임프린트재에 광을 조사할 수 있다.
제3 실시예의 변형예에서는, 기판(S)의 샷 영역(SR)의 요철에 따라서 예비 노광 시의 조도 분포가 정해진다. 여기서, 샷 영역(SR)은 제3 영역 및 제4 영역을 포함한다. 또한, 몰드(M)의 패턴 영역(PR) 중 제3 영역에 대면하는 영역에 대한 임프린트재(IM)의 충전성은, 몰드(M)의 패턴 영역(PR) 중 제4 영역에 대면하는 영역에 대한 임프린트재(IM)의 충전성보다 나쁘다. 이 경우에, 제어 유닛(11)은, 제3 영역에서의 조도가 제4 영역에서의 조도보다 낮도록 조도 분포를 결정하고, 그러한 조도 분포에서 예비 노광(임프린트재(IM)에 대한 광 조사)이 행해지도록 광조사부(IRR)를 제어한다. 즉, 변형예에서는, 광조사부(IRR)는, 제3 영역에서의 조도가 제4 영역에서의 조도보다 낮도록 정해진 조도 분포하에서 임프린트재(IM)에 광을 조사한다.
여기서, 도 6a 및 도 6b를 참조하면서 기판(S)의 표면에 존재하는 요철의 예를 설명한다. 도 6a는 기판(S)에서의 복수의 샷 영역(SR)의 배치예를 나타내고 있다. 도 6b는 1개의 샷 영역(SR)을 개략적으로 도시한다. 각 샷 영역(SR)은, 스크라이브 라인에 의해 서로 이격된 복수의 칩 영역을 포함하고, 스크라이브 라인에 마크(MK1 및 MK2)가 배치된다. 예를 들어, 임프린트 장치(100)를 사용해서 패턴을 형성할 때에는, 정렬을 위해서 마크(MK1)가 사용될 수 있다. 다음 층의 패턴을 형성할 때에는, 정렬을 위해서 마크(MK2)가 사용될 수 있다. 단계 또는 사용되는 장치에 따라 사용되는 마크가 변화될 수 있고, 따라서 다수의 마크가 존재할 수 있다. 이러한 마크는 상응하는 요철을 갖고 임프린트재의 충전을 저해하는 대표예이다.
상술한 제1 내지 제3 실시예에 의해 대표되는 임프린트재(IM)의 충전성을 고려한 조도 분포는 서로 조합되어 사용될 수 있다. 도 7은, 도 4b에 도시된 제1 실시예, 도 4c에 도시된 제2 실시예, 및 도 5b에 도시된 제3 실시예를 조합하는 조도 분포를 예시적으로 도시한다. 예를 들어, 제어 유닛(11)은, 고 조도의 단위 영역을 0으로, 저 조도의 단위 영역을 1로 설정하고, 각 단위 영역마다 OR 연산을 행함으로써, 제1 내지 제3 실시형태를 조합한 조도 분포를 얻을 수 있다. 혹은, 제어 유닛(11)은, 고 조도의 단위 영역을 1로, 저 조도의 단위 영역을 0으로 설정하고, 각 단위 영역마다 AND 연산을 행함으로써, 제1 내지 제3 실시형태를 조합한 조도 분포를 얻을 수 있다. 단위 영역은, 예를 들어 공간 광 변조기(16)의 최소 분해능에 의해 정의될 수 있다. 즉, 단위 영역은 공간 광 변조기(16)에 의해 조도가 제어될 수 있는 최소 영역일 수 있다. 공간 광 변조기(16)가 중간 조도(0 이외에 복수의 조도)를 생성할 수 있을 경우에는, 제1 내지 제3 실시예의 각 단위 영역에서의 조도의 합계에 기초하여 각 단위 영역의 조도를 정해도 된다. 공간 광 변조기(16)가 중간 조도를 생성할 수 없는 경우에는, 합계를 오차 확산법 등에 의해 2치화해도 된다.
제1 내지 제3 실시예 중 임의의 2개의 실시예를 조합할 수 있다. 또한, 다른 기준에 따라서 생성된 조도 분포를 조합해도 된다.
예비 노광에서의 광 조사량의 공간적인 적산량(샷 영역의 전역에서의 조도의 합계(공간적인 적분값))인 조사 적산량이 미리 결정되어 있어도 된다. 이러한 조사 적산량은, 임프린트재의 조성, 임프린트 장치의 진동 상태, 및 샷 영역의 면적 등의 복수의 요인에 기초하여 결정될 수 있다. 이러한 경우에, 예비 노광에서의 조도를 부분적으로 저하시킴으로써, 조사 적산량이 기준 적산량보다 작아진다. 따라서, 충전성이 양호한 영역의 조도를 증가시켜도 된다.
조사 적산량은, 예를 들어 조사 면적, 조도, 조사 시간의 곱에 의해 계산될 수 있다. 임프린트재에 따라서는, 임프린트재, 조사 광의 파장 등에 따라 변화하는 반응 속도 등의 다른 성분이 계수로서 고려되어도 된다. 이하, 조사 적산량을 조정하는 방법으로서, 조도에 의해 조사 적산량을 조정하는 예 및 조사 시간을 조정하는 예에 대해서 이하에서 설명한다.
먼저, 도 8a 내지 도 8d를 참조하여 조사 적산량이 조도를 조정함으로써 조정되는 예를 설명한다. 먼저, 다음에 의해 조사 적산량이 계산된다.
조사 적산량 = 조사 면적(세로×가로)×조도×조사 시간 ...(1)
여기에서는, 일례로서, 조사 면적이 20이고, 샷 영역을 종 방향으로 5개의 영역 및 가로 방향으로 4개의 영역으로 분할한 예에 대해서 설명한다. 도 8a는, 분할된 각 영역에 부여하는 조도가 5이고, 조사 시간이 1인 경우의 설명도이다. 이 경우, 조사 적산량은 식 (1)에 따라서 100으로서 계산된다.
여기서, 일례로서, 도 8b에 도시되는 바와 같이, 제1 실시예를 따라서 접촉 개시 영역인 중앙부의 조도를 5로부터 3으로 저하시킨다. 이에 의해, 조사 적산량은 100으로부터 96으로 변화하는데, 즉 4 감소한다.
도 8c에 도시되는 바와 같이, 조사 적산량의 감소량, 즉 4가 조사 영역의 전체에 분배되면, 조사 적산량은 100으로 증가할 수 있다. 혹은, 접촉 개시 영역의 조도가 3 이상이 되어서는 안되는 경우에는, 도 8d에 도시되는 바와 같이 접촉 개시 영역 이외의 영역에 조사 적산량의 감소량, 즉 4를 분배할 수 있다.
이어서, 조사 적산량을 조사 시간의 조정에 의해 조정하는 예를 설명한다. 조사 시간은 예를 들어 다음에 의해 조정될 수 있다.
조사 시간(조정 후) = (조사 적산량(최적값)÷조사 적산량(현재값))×조사 시간(현재값) ...(2)
조사 적산량(최적값)은, 기준 적산량이며, 상기의 예에서는 100이다. 조사 적산량(현재값)은 상기의 예에서는 96이다. 조사 시간(현재값)은 상기의 예에서는 1이다. 식 (2)에 따르면, 조사 시간(조정 후)은 1.04가 된다.
임프린트 장치를 사용해서 형성한 경화물의 패턴은, 각종 물품의 적어도 일부에 영구적으로, 또는 각종 물품을 제조할 때에 일시적으로 사용된다. 물품은 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 몰드 등이다. 전기 회로 소자의 예는, DRAM, SRAM, 플래시 메모리, 및 MRAM과 같은 휘발성 혹은 불휘발성 반도체 메모리와, LSI, CCD, 이미지 센서, 및 FPGA와 같은 반도체 소자이다. 몰드는 임프린트용 몰드 등을 포함한다.
경화물의 패턴은, 상기 물품의 적어도 일부의 구성 부재로서, 그대로 사용되거나 또는 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 기판 가공 단계에서 에칭 또는 이온 주입이 행해진 후, 레지스트 마스크는 제거된다.
이어서, 임프린트 장치에 의해 기판에 패턴을 형성하고, 해당 패턴이 형성된 기판을 처리하고, 해당 처리가 행해진 기판으로부터 물품을 제조하는 물품 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 9a에 도시하는 바와 같이, 절연체 등의 피가공재(2z)가 표면에 형성된 실리콘 웨이퍼 등의 기판(1z)을 준비한다. 계속해서, 잉크젯법 등에 의해 피가공재(2z)의 표면에 임프린트재(3z)를 부여한다. 여기에서는, 복수의 액적으로서 임프린트재(3z)가 기판 상에 부여된 상태를 나타내고 있다.
도 9b에 도시하는 바와 같이, 임프린트용의 몰드(4z)를, 그 요철 패턴이 형성된 측을 기판 상의 임프린트재(3z)를 향해 대향시킨다. 도 9c에 도시하는 바와 같이, 임프린트재(3z)가 부여된 기판(1z)과 몰드(4z)를 접촉시키고, 압력을 가한다. 임프린트재(3z)는 몰드(4z)와 피가공재(2z) 사이의 간극에 충전된다. 이 상태에서, 경화용의 에너지로서 광을 몰드(4z)를 통해서 임프린트재(3z)에 조사하면, 임프린트재(3z)는 경화된다.
도 9d에 도시하는 바와 같이, 임프린트재(3z)를 경화시킨 후, 몰드(4z)를 기판(1z)으로부터 분리하면, 기판(1z) 위에 임프린트재(3z)의 경화물의 패턴이 형성된다. 이 경화물의 패턴에서, 몰드의 오목부가 경화물의 볼록부에 대응하며, 몰드의 볼록부가 경화물의 오목부에 대응한다. 즉, 임프린트재(3z)에 몰드(4z)의 오목-볼록 패턴이 전사된다.
도 9e에 도시하는 바와 같이, 경화물의 패턴을 내 에칭 마스크로서 사용하여 에칭을 행하면, 피가공재(2z)의 표면 중, 경화물이 존재하지 않거나 얇게 잔존하는 부분이 제거되어 홈(5z)을 형성한다. 도 9f에 도시하는 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거하면, 피가공재(2z)의 표면에 홈(5z)이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 여기서, 경화물의 패턴이 제거된다. 그러나, 가공 후에 경화물의 패턴을 제거하는 대신에, 예를 들어 반도체 소자 등에 포함되는 층간 절연용 막, 즉 물품의 구성 부재로서 이용해도 된다.
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 (18)

  1. 기판의 샷 영역 상의 임프린트재에 몰드의 패턴 영역을 접촉시키고, 상기 샷 영역과 상기 패턴 영역을 서로 정렬한 후 상기 임프린트재를 경화시켜, 상기 기판 상에 상기 임프린트재의 경화물로 이루어지는 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
    상기 임프린트재에 광을 조사하도록 구성되는 광조사부를 포함하고,
    상기 광조사부는, 상기 샷 영역 상의 상기 임프린트재와 상기 패턴 영역이 접촉하고 있고 상기 패턴 영역이 평탄한 상태에서, 상기 임프린트재의 점성을 높이도록 상기 임프린트재에 광을 조사하는 예비 노광을 행하며,
    상기 패턴 영역은 주변부를 포함하고,
    상기 예비 노광에서는, 상기 광조사부는, 상기 임프린트재와 상기 패턴 영역이 접촉을 개시한 후, 상기 임프린트재와 상기 패턴 영역이 마지막으로 접촉하는 상기 패턴 영역의 주변부에서의 조사 적산량이 상기 패턴 영역의 주변부와는 상이한 패턴 영역에서의 조사 적산량보다 적도록 정해진 조건에서 상기 임프린트재에 광을 조사하는, 임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 예비 노광에서는, 또한, 상기 광조사부는, 상기 임프린트재와 상기 패턴 영역이 접촉을 개시한 접촉 개시 영역에서의 조사 적산량이 상기 접촉 개시 영역과는 상이한 특정 영역에서의 조사 적산량보다 적도록 정해진 조건에서 상기 임프린트재에 광을 조사하는, 임프린트 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 접촉 개시 영역은 상기 샷 영역의 중앙부인, 임프린트 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 패턴 영역은 제1 영역과 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역에 존재하는 패턴에 대한 상기 임프린트재의 충전성은 상기 제2 영역에 존재하는 패턴에 대한 상기 임프린트재의 충전성보다 나쁘며,
    상기 조건은, 또한, 상기 제1 영역에서의 조사 적산량이 상기 제2 영역에서의 조사 적산량보다 적도록 정해지는, 임프린트 장치.
  5. 기판의 샷 영역 상의 임프린트재에 몰드의 패턴 영역을 접촉시키고, 상기 샷 영역과 상기 패턴 영역을 서로 정렬한 후 상기 임프린트재를 경화시켜, 상기 기판 상에 상기 임프린트재의 경화물로 이루어지는 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
    상기 임프린트재에 광을 조사하도록 구성되는 광조사부를 포함하고,
    상기 광조사부는, 상기 샷 영역 상의 상기 임프린트재와 상기 패턴 영역이 접촉하고 있고 상기 패턴 영역이 평탄한 상태에서, 상기 임프린트재의 점성을 높이도록 상기 임프린트재에 광을 조사하는 예비 노광을 행하고,
    상기 패턴 영역은 제1 영역과 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역에 존재하는 패턴에 대한 상기 임프린트재의 충전성이 상기 제2 영역에 존재하는 패턴에 대한 상기 임프린트재의 충전성보다 나쁘며,
    상기 예비 노광에서는, 상기 광조사부는, 상기 제1 영역에서의 조사 적산량이 상기 제2 영역에서의 조사 적산량보다 적도록 정해진 조건에서 상기 임프린트재에 광을 조사하는, 임프린트 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 영역에 마크가 배치되어 있는, 임프린트 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 샷 영역은 제3 영역과 제4 영역을 포함하고, 상기 패턴 영역 중 상기 제3 영역에 대면하는 영역에 대한 상기 임프린트재의 충전성이 상기 패턴 영역 중 상기 제4 영역에 대면하는 영역에 대한 상기 임프린트재의 충전성보다 나쁘며,
    상기 조건은, 또한, 상기 제3 영역에서의 조사 적산량이 상기 제4 영역에서의 조사 적산량보다 적도록 정해지는, 임프린트 장치.
  8. 기판의 샷 영역 상의 임프린트재에 몰드의 패턴 영역을 접촉시키고, 상기 샷 영역과 상기 패턴 영역을 서로 정렬한 후 상기 임프린트재를 경화시켜, 상기 기판 상에 상기 임프린트재의 경화물로 이루어지는 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
    상기 임프린트재에 광을 조사하도록 구성되는 광조사부를 포함하고,
    상기 광조사부는, 상기 샷 영역 상의 상기 임프린트재와 상기 패턴 영역이 접촉하고 있고 상기 패턴 영역이 평탄한 상태에서, 상기 임프린트재의 점성을 높이도록 상기 임프린트재에 광을 조사하는 예비 노광을 행하고,
    상기 샷 영역은 제3 영역과 제4 영역을 포함하고, 상기 패턴 영역 중 상기 제3 영역에 대면하는 영역에 대한 상기 임프린트재의 충전성이 상기 패턴 영역 중 상기 제4 영역에 대면하는 영역에 대한 상기 임프린트재의 충전성보다 나쁘며,
    상기 예비 노광에서는, 상기 광조사부는, 상기 제3 영역에서의 조사 적산량이 상기 제4 영역에서의 조사 적산량보다 적도록 정해진 조건에서 상기 임프린트재에 광을 조사하는, 임프린트 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제3 영역에 마크가 배치되어 있는, 임프린트 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광조사부는, 상기 기판과 상기 몰드 사이의 정렬이 종료된 후에, 상기 임프린트재에 광을 더 조사하는 본 노광을 행하고, 상기 본 노광에서는, 상기 몰드로부터의 상기 임프린트재의 상기 경화물의 분리를 가능하게 하도록 상기 임프린트재에 광이 조사되는, 임프린트 장치.
  11. 기판 상의 임프린트재에 몰드의 패턴 영역을 접촉시키고, 상기 기판과 상기 패턴 영역을 서로 정렬한 후 상기 임프린트재를 경화시켜, 상기 기판 상에 상기 임프린트재의 경화물로 이루어지는 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
    상기 임프린트재에 광을 조사하도록 구성되는 광조사부를 포함하고,
    상기 광조사부는, 상기 임프린트재와 상기 패턴 영역의 접촉이 개시된 후, 상기 기판과 상기 몰드 사이의 정렬이 종료되기 전에, 상기 임프린트재의 점성을 높이도록 상기 임프린트재에 광을 조사하는 예비 노광을 행하며,
    상기 예비 노광에서는, 상기 광조사부는, 상기 패턴 영역의 패턴 군의 특징에 따라 정해진 조사 적산량으로 상기 임프린트재에 광을 조사하고,
    상기 패턴 군은 제1 패턴 군과 제2 패턴 군을 포함하고, 상기 제1 패턴 군의 패턴에 대한 상기 임프린트재의 충전성은, 상기 제2 패턴 군의 패턴에 대한 상기 임프린트재의 충전성보다 나쁘고,
    상기 예비 노광에서는, 상기 광조사부는, 상기 제1 패턴 군에 조사되는 조사 적산량이 상기 제2 패턴 군에 조사되는 조사 적산량보다 적도록 정해진 조건에서 상기 임프린트재에 광을 조사하는, 임프린트 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 기판 상의 상기 임프린트재와 상기 패턴 영역이 부분적으로 접촉한 후에 상기 임프린트재와 상기 패턴 영역 사이의 접촉 면적을 확대하도록 상기 몰드의 형상을 조정하도록 구성되는 조정 기구를 더 포함하며,
    상기 조사 적산량은, 또한, 상기 패턴 영역의 상기 패턴 군 외에, 상기 조정 기구에 의해 상기 접촉 면적을 확대시키는 처리에 따라 정해지는, 임프린트 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 조사 적산량은, 또한, 상기 패턴 영역의 패턴 군 및 상기 처리 외에, 상기 기판의 표면의 요철에 따라 정해지는, 임프린트 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 조사 적산량은, 또한, 상기 패턴 영역의 패턴 군 외에, 상기 기판의 표면의 요철에 따라 정해지는, 임프린트 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 광조사부는, 상기 기판과 상기 몰드 사이의 정렬이 종료된 후에, 상기 임프린트재에 광을 더 조사하는 본 노광을 행하고, 상기 본 노광에서는, 상기 몰드로부터의 상기 임프린트재의 상기 경화물의 분리를 가능하게 하도록 상기 임프린트재에 상기 광이 조사되는 임프린트 장치.
  16. 물품 제조 방법이며,
    제1항 내지 제9항 및 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 임프린트 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 형성 단계; 및
    상기 형성 단계에서 상기 패턴이 형성된 상기 기판을 가공하는 단계를 포함하며,
    가공된 상기 기판으로부터 물품을 제조하는, 물품 제조 방법.
  17. 기판의 샷 영역 상의 임프린트재에 몰드의 패턴 영역을 접촉시키고, 상기 샷 영역과 상기 패턴 영역을 서로 정렬한 후 상기 임프린트재를 경화시켜, 상기 기판 상에 상기 임프린트재의 경화물로 이루어지는 패턴을 형성하는 임프린트 방법이며,
    상기 샷 영역 상의 상기 임프린트재와 상기 패턴 영역을 접촉시키는 단계;
    상기 샷 영역 상의 상기 임프린트재와 상기 패턴 영역이 평탄한 형상으로 접촉한 상태에서, 상기 임프린트재의 점성을 높이도록 상기 임프린트재에 광을 조사하는 예비 노광을 행하는 단계;
    상기 예비 노광의 광이 조사된 상기 샷 영역과 상기 패턴 영역 사이의 정렬을 행하는 단계; 및
    상기 임프린트재를 경화시키는 광을 조사하는 단계를 포함하고,
    상기 패턴 영역은 주변부를 포함하고,
    상기 예비 노광을 행하는 단계에서는, 상기 임프린트재와 상기 패턴 영역이 접촉을 개시한 후, 상기 임프린트재와 상기 패턴 영역이 마지막으로 접촉하는 상기 패턴 영역의 주변부에서의 조사 적산량이 상기 패턴 영역의 주변부와는 상이한 패턴 영역에서의 조사 적산량보다 적도록 정해진 조건에서 상기 임프린트재에 광을 조사하는, 임프린트 방법.
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