KR20100024898A - 임프린트 장치 및 물품 제조방법 - Google Patents

Abstract

임프린트 장치는, 기판 위에 배치된 수지와 몰드를 서로 가압하여 수지 패턴을 상기 기판 위에 형성한다. 상기 임프린트 장치는, 상기 몰드와 상기 기판을 상대적으로 이동시켜서 상기 몰드와 상기 수지와의 사이에 가압력을 적용하도록 구성된 구동 디바이스; 상기 몰드와 상기 기판 중 적어도 한쪽의 위치를 계측하도록 구성된 계측기; 상기 가압력을 검출하도록 구성된 검출기; 및 상기 구동 디바이스를 제어하도록 구성된 제어장치를 구비한다. 상기 제어장치는, 제1 기간에 상기 위치를 제어 변수로서 사용하여 상기 구동 디바이스를 제어하고, 상기 제1 기간 후 제2 기간에서 상기 위치를 제어변수로서 사용하여 상기 구동 디바이스를 제어하도록 구성된다.

임프린트 장치, 몰드, 기판, 상대 위치, 가압력, 구동 디바이스.

Description

임프린트 장치 및 물품 제조방법{IMPRINTING APPARATUS AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은, 기판 상에 배치된 수지와 몰드를 서로 꽉 눌러서 수지의 패턴을 상기 기판 위에 형성하는 임프린트 기술(소위 나노-임프린트 기술)에 관한 것이다.

나노-임프린트 기술은, 10ｎｍ정도의 미세한 패턴도 전사하는 것이 가능해서, ＩＣ나 ＬＳＩ등의 반도체 칩, 액정 패널 등의 표시 소자, 자기헤드 등의 검출 소자, ＣＣＤ등의 촬영소자를 포함하는 각 종 디바이스의 제조에 사용된다(S. Y. Ｃｈｏｕ， ｅｔ．ａｌ．， Ｓｃｉｅｎｃｅ， ｖｏｌ．272,p.85-87, Ａｐｒｉ 5, 1996 참조).

나노-임프린트 기술은, 열사이클법과 광경화법(ＵＶ경화형)을 포함한다. 열사이클법에서는, 수지(열가소성 수지)를 유리전이온도 이상으로 가열해서 수지의 유동성을 높이고, 상기 수지에 몰드를 누른 상태에서 냉각한 후에 몰드를 그 수지로부터 박리한다. 또한, 광경화법에서는, 자외선(UV) 경화형의 수지에 투명한 몰드를 상기 UV경화형 수지에 누른 상태에서 상기 몰드를 통해 자외선(UV)을 조사하고, 그 UV경화형 수지를 경화시킨 후, 그 몰드를 상기 경화형 수지로부터 박리한다.

이러한 나노-임프린트 기술에 있어서는, 몰드 가압(날인) 공정에 요하는 시간을 단축하는 것이 요구되고 있다. 일본국 공개특허공보 특개 2004-288811호에는, 몰드를 수지에 누를 때에, 몰드를 초음파 진동시켜서 수지의 점도를 저하시킴으로써 수지의 유동성을 향상시키고, 단시간 내에 패턴의 미세한 오목부에까지 수지를 널리 퍼지게 하기 쉽게 하는 기술이 개시되어 있다.

또한, 몰드 가압 공정에 있어서는, 몰드에 작용하는 하중(즉, 몰드와 수지 사이에 작용하는 가압력)을 일정하게 유지하여야 한다. 이것은, 하중이 변동하면, 상기 수지에 전사된 패턴의 치수 정밀도가 저하하기 때문이다. 그러나, 일본국 공개특허공보 특개 2004-288811호에는, 이러한 하중제어에 대해서는 언급이 없다.

상기 몰드 가압 공정은, 몰드가 수지로부터 떨어진 위치로부터, 몰드 및 수지를 서로 접촉시키는 위치까지 상기 몰드 및 수지 중 한쪽을 다른 쪽에 가깝게 이동시키는 공정과, 상기 몰드를 상기 수지에 누르는 하중을 일정하게 제어하는 공정으로 세분된다.

상기 몰드 가압공정을 고속화하기 위해서, 단순하게 전자의 공정에 있어서 몰드 또는 수지(기판)의 이동 속도를 높게 하면, 몰드가 수지에 접촉하는 순간에 큰 충격이 발생한다. 몰드와 수지가 평행하게 서로 접촉한 경우에도, 미시적으로 보면, 몰드 및 수지 중 한쪽의 정점이 다른 쪽에 점접촉하는 것에 의해, 그 충격에 의해 몰드가 파손하기도 한다.

또한, ＵＶ경화법에서의 나노-임프린트에 있어서는, 몰드는 ＵＶ광을 투과하 는 석영 등의 유리로 제조되고, 충격에 약하다. 이 때문에, 몰드 가압공정에 있어서, 몰드를 수지에 대하여 천천히 가까이 하지 않으면 안되고, 이에 따라 몰드 가압공정에 요하는 시간이 증가한다.

본 발명은, 예를 들면 스루풋에 있어서 이로운 임프린트 장치를 제공한다.

본 발명의 일 국면으로서, 기판 위에 배치된 수지와 몰드를 서로 가압하여 수지 패턴을 상기 기판 위에 형성하는 임프린트 장치를 제공한다. 상기 임프린트 장치는, 상기 몰드와 상기 기판을 상대적으로 이동시켜서 상기 몰드와 상기 수지와의 사이에 가압력을 적용하도록 구성된 구동 디바이스와, 상기 몰드와 상기 기판 중 적어도 한쪽의 위치를 계측하도록 구성된 계측기와, 상기 가압력을 검출하도록 구성된 검출기와, 상기 구동 디바이스를 제어하도록 구성된 제어장치를 구비한다. 상기 제어장치는, 제1 기간에 상기 위치를 제어 변수로서 사용하여 상기 구동 디바이스를 제어하고, 상기 제1 기간 후 제2 기간에서 상기 위치를 제어변수로서 사용하여 상기 구동 디바이스를 제어하도록 구성된다.

본 발명은, 본 발명의 다른 국면으로서, 물품 제조방법을 제공한다. 이 물품 제조방법은, 상기 임프린트 장치를 사용해서 기판 위에 배치된 수지와 몰드를 서로 가압하여 수지 패턴을 상기 기판 위에 형성하는 단계와, 상기 수지 패턴을 형성한 상기 기판을 처리해서 물품을 제조하는 단계를 포함한다. 상기 임프린트 장치는, 상기 몰드와 상기 기판을 상대적으로 이동시켜서 상기 몰드와 상기 수지와의 사이에 가압력을 적용하도록 구성된 구동 디바이스와, 상기 몰드와 상기 기판 중 적어 도 한쪽의 위치를 계측하도록 구성된 계측기와, 상기 가압력을 검출하도록 구성된 검출기와, 상기 구동 디바이스를 제어하도록 구성된 제어장치를 구비한다. 상기 제어장치는, 제1 기간에 상기 위치를 제어 변수로서 사용하여 상기 구동 디바이스를 제어하고, 상기 제1 기간 후 제2 기간에서 상기 위치를 제어변수로서 사용하여 상기 구동 디바이스를 제어하도록 구성된다.

본 발명의 다른 국면들은, 아래의 설명 및 첨부된 도면으로부터 명백해질 것이다.

이하, 본 발명의 예시적 실시예들에 대해서 첨부도면을 참조하면서 설명한다.

[제1 실시예]

도 1 및 도 2는, 본 발명의 제1 실시예인 임프린트 장치의 구성을 나타낸다. 본 실시예의 임프린트 장치(1)는, 요철 패턴이 형성된 몰드(다이;die)ＭＰ와, 기판인 웨이퍼WF 위에 액체 또는 점성체로서의 ＵＶ(자외선) 경화 수지가 배치된 수지를 서로 가압 접촉시켜서, ＵＶ경화 수지에 패턴을 전사하는 나노-임프린트 장치다. 또한, 본 실시예의 임프린트 장치(1)는, 스텝-앤드-리피트 방식의 임프린트 장치다.

이후, 웨이퍼WF와 상기 웨이퍼WF 위에 배치된 ＵＶ경화 수지를 설명의 목적상 총괄적으로 "웨이퍼WF"라고 한다.

임프린트 장치(1)는, 몰드ＭＰ를 상하 방향(Z방향)으로 이동시켜서 웨이퍼WF 에 누르는 몰드 가압 기구(구동 디바이스)(10)와, 웨이퍼WF를 전후 좌우 방향(ＸＹ방향)으로 이동시키는 웨이퍼 스테이지(20)와, 임프린트 장치(1)의 전체를 지지하는 구조체(30)를 구비한다. 임프린트 장치(1)는, ＵＶ경화 수지(레지스트)에 대하여 자외광을 조사하는 조명계(40)와, 몰드 가압 기구(10)의 구동을 제어하는 제어계(제어장치)(50)를 구비한다. 임프린트 장치(1)는, 웨이퍼WF에 ＵＶ경화 수지를 분배하는(도포하는) 디스펜서(dispenser;60)를 구비한다. 임프린트 장치(1)는, 웨이퍼WF의 위치를 계측하는 얼라인먼트 스코프(70)와, 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF와의 사이의 갭(gap)(또는 거리 또는 상대 위치)을 계측하는 갭 계측기(80)를 더 구비한다.

몰드ＭＰ는, ＵＶ경화 수지를 경화시키기 위한 UV광을 투과하는 재질(예를 들면, 석영)로 제조되어 있다. 몰드ＭＰ의 밑면에는, ＵＶ경화 수지에 전사되는 요철 패턴이 3차원적으로 형성되어 있다.

웨이퍼WF의 표면(기판)상에는, 디스펜서(60)에 의해 ＵＶ경화 수지가 분배된다. ＵＶ경화 수지는, UV광이 조사될 때 경화하는 재료이다. ＵＶ경화 수지는, UV광을 조사하기 전의 액체 또는 점성체다.

몰드 가압 기구(10)는, 몰드 스테이지(101)와, 제1몰드 구동 디바이스(102)와, 제1가이드(103)와, 하중 센서(검출기)(104)와, 제2몰드 구동 디바이스(105)와, 제2가이드(106)와, 볼 너트(107)와, 볼 나사(108)와, 모터(109)를 구비한다. 몰드 가압 기구(10)는, 모터(109)를 구동해서 볼 나사(108)를 회전시켜, 볼 너트(107)에 연결된 제2몰드 구동 디바이스(105)와, 하중 센서(104)와, 제1몰드 구동 디바이 스(102)를 일체로 상하 방향(Z방향)으로 이동시킨다. 이에 따라 제1몰드 구동 디바이스(102)에 연결된 몰드 스테이지(101)에 의해 유지된 몰드ＭＰ가, 웨이퍼WF에 대하여 Z방향으로 이동해서 웨이퍼WF에 접촉하고, 상기 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF와의 사이에 가압력을 작용시킨다.

본 실시예에서는, 정지 상태의 웨이퍼WF에 대하여 구동대상인 몰드ＭＰ을 Z방향으로 이동시켜서 웨이퍼WF를 누르는 경우에 관하여 설명한다. 그러나, 정지 상태의 몰드ＭＰ에 대하여 구동대상인 웨이퍼WF를 Z방향으로 이동시켜서 몰드ＭＰ를 눌러도 된다.

몰드 스테이지(101)는, 몰드ＭＰ을 유지한다. 상기 몰드 스테이지(101)는, 몰드ＭＰ가 웨이퍼WF에 접촉할 때에, 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF가 서로 평행하게 유지되도록 요철 패턴이 형성된 몰드ＭＰ의 표면(이후 "패턴면"이라고 함)과 웨이퍼WF의 표면이 일치하도록 상기 몰드ＭＰ의 자세의 변화를 허용하는 구조를 갖는다. 이하, 이러한 자세변화를 "진동(swinging)"이라고 하고, 상기 진동을 허용하는 구조를, "진동 구조"라고 한다. 몰드 스테이지(101)는, 그 중앙에 개구를 갖는다. 상기 개구는 ＵＶ경화 수지를 경화시키기 위한 UV광을 통과시킬 수 있다.

제1몰드 구동 디바이스(102)는, Z방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 제1몰드 구동 디바이스(102)의 상부는, 하중 센서(104)에 연결되어 있다.

제1가이드(103)는, 제1몰드 구동 디바이스(102)의 Z방향으로의 이동을 안내하기 위한 안내 기구이며, 볼, 롤러 또는 베어링 등의 회전 기구를 사용한다. 본 실시예에서는, 제1가이드(103)로서 베어링을 사용하고 있지만, 에어 가이드를 사용 해도 된다.

하중 센서(104)는, 상기 센서에 걸리는 하중을 검출하는 기능을 갖는다. 본 실시예에서는, 하중 센서(104)로서 로드 셀(load cell)이 사용된다. 하중 센서(104)는, 몰드ＭＰ를 웨이퍼WF에 누를 때에 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF와의 사이에 작용하는 가압력에 대응하는 하중이나 몰드ＭＰ를 웨이퍼WF로부터 떼어 놓을 때에 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF와의 사이에 작용하는 인장력에 대응하는 하중을 검출한다. 그 가압력에 대응한 하중은, 그 가압력에 관한 값 중 하나다.

하중 센서(104)에 의한 검출 결과(검출 값)는, 몰드 가압 기구(10)(즉, 몰드ＭＰ)의 구동을 제어하는 제어계(50)에 입력된다. 하중 센서(104)의 상부는, 제2몰드 구동 디바이스(105)에 접속되어 있다.

제2몰드 구동 디바이스(105)는, 제1몰드 구동 디바이스(102)의 경우와 마찬가지로, Z방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 제2몰드 구동 디바이스(105)의 상부는, 볼 너트(107)에 접속되어 있다. 제2몰드 구동 디바이스(105)는, 볼 너트(107)에 결합한 볼 나사(108)가 회전하는 것에 의해 Z방향으로 이동한다.

제2가이드(106)는, 제1가이드(103)의 경우와 마찬가지로, 제2몰드 구동 디바이스(105)의 Z방향으로의 이동을 안내하는 안내 기구다.

모터(109)는, 볼 나사(108)에 접속되어 있다. 모터(109)가 볼 나사(108)를 회전시키고, 상기 볼 나사(108)에 결합한 볼 너트(107), 이 볼 너트(107)에 접속된 제2몰드 구동 디바이스(105), 하중 센서(104) 및 제1몰드 구동 디바이스(102)가 Z방향으로 이동한다.

웨이퍼 스테이지(20)는, 웨이퍼WF를 유지하고, ＸＹ방향에 있어서의 웨이퍼WF의 위치를 제어하거나, 그 웨이퍼WF의 자세를 제어한다. 웨이퍼 스테이지(20)는, 몰드ＭＰ의 패턴을 순차로 상기 웨이퍼WF에 전사할 때에, X방향 또는 Y방향으로 스텝방식으로 이동한다. 웨이퍼 스테이지(20)의 위치 및 자세는, (미도시된) 레이저 간섭계에 의한 계측 결과에 의거하여 고정밀도로 제어된다.

구조체(30)는, 정반(301)과, 프레임(302)과, 제진기(303)를 구비한다. 정반(301)은, 웨이퍼 스테이지(20) 및 프레임(302)을 지지한다. 정반(301)은, 제진기(303)를 통해서 밑바닥에 재치된다. 제진기(303)는, 밑바닥으로부터의 진동을 차단한다. 제진기(303)는, 에어 댐퍼를 구비한다.

조명계(40)는, 램프 박스(401)와, 광파이버(402)와, 조명 광학계(403)를 구비한다. ＵＶ경화 수지를 경화시키는데 사용된 UV광은, 램프 박스(401)에 배치된 고압 수은 램프에 의해 생성되어, 광파이버(402)를 통해 조명 광학계(403)에 이끌어진다. 조명 광학계(403)는, UV광의 조사 화각 및 조사 강도분포를 조정하고, 몰드ＭＰ를 통과시켜서 웨이퍼WF에 도포된 ＵＶ경화 수지에 UV광을 조사한다.

조명 광학계(403)는, 제1몰드 구동 디바이스(102)의 내부에 배치되어 있다. 조명 광학계(403)는, 예를 들면 조도 분포를 균일화하는 복수의 렌즈 유닛과, 제1몰드 구동 디바이스(102)의 하부에 형성된 개구를 거쳐서 웨이퍼WF에 배치된 UV경화수지에 투영되도록 상기 UV광을 반사하는 미러로 구성된다.

제어계(50)는, 제어장치(501)와, 모터 드라이버(502)와, 메모리(503)와, 인터페이스부(504)를 구비하여, 몰드ＭＰ를 Z방향으로 구동하는 몰드 가압 기구(10) 를 제어한다. 제어장치(501)는, 하중 센서(104)의 검출 값에 근거하는 연산 처리에 의해, 모터 드라이버(502)에 구동신호를 출력한다. 모터 드라이버(502)는, 제어장치(501)로부터의 구동신호에 따라 모터(109)를 구동시킨다. 인터페이스부(504)는, 제어계(50)에의 제어 파라미터의 입력 등, 외부와의 데이터의 통신을 행한다. 메모리(503)는, 제어 파라미터 등의 각종 데이터를 기억한다.

디스펜서(60)는, 레지스트인 ＵＶ경화 수지를 웨이퍼WF에 도포하는 기구이며, 몰드ＭＰ의 패턴을 전사하는 웨이퍼WF의 영역(전사영역)에 ＵＶ경화 수지를 적하한다. ＵＶ경화 수지가 스핀 코팅 등에 의해, 웨이퍼WF의 전체에 미리 도포되어 있는 경우에는, 디스펜서(60)는 생략될 수 있다.

얼라인먼트 스코프(70)는, 프레임(302)에 의해 지지되고, 웨이퍼WF에 몰드ＭＰ의 패턴을 전사할 때에, 웨이퍼WF 위에 설치된 얼라인먼트 마크를 검출한다. 얼라인먼트 스코프(70)는, 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF를 정렬하는데 사용된다.

갭 계측기(80)는, 몰드 스테이지(101) 내에 설치되어, 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF와의 사이의 거리(갭)를 계측한다. 갭 계측기(80)는, 예를 들면 웨이퍼WF에 광을 투사하여, 그 반사광의 강도 스펙트럼을 검출하고, 상기 강도 스펙트럼과 상기 거리간의 관계를 나타내는 데이터베이스를 참조하여 그 거리를 구한다(일본국 공개특허공보 특개2008-008889호 참조).

다음에, 상기한 바와 같이 구성된 임프린트 장치(1)의 동작에 관하여 설명한다. 우선, (미도시된) 몰드 반송계에 의해, 몰드ＭＰ를 임프린트 장치(1)에 반송하여, 몰드 스테이지(101)에 장착한다. (미도시된) 계측계에 의해 몰드ＭＰ의 패턴면 의 자세를 계측한다. 그 후, 그 계측계에 의한 계측 결과에 의거하여 몰드 스테이지(101)를 구동하여, 몰드ＭＰ를 기준자세로 이동시킨다. 기준자세는, 예를 들면 웨이퍼 스테이지(20)의 주사 방향(ＸＹ평면)에 평행한 자세다.

다음에, (미도시된) 웨이퍼 반송계에 의해, 웨이퍼WF를 임프린트 장치(1)에 반송한다. 얼라인먼트 스코프(70)에 의해 웨이퍼ＷＦ상의 얼라인먼트 마크를 검출하고, 얼라인먼트 스코프(70)에 의한 상기 검출 결과에 의거하여 웨이퍼 스테이지(20) 위에 웨이퍼WF를 위치 결정한다.

다음에, 몰드ＭＰ의 패턴을 웨이퍼WF에 순차로 전사한다. 전사 동작은, 도 19a 내지 19c에 나타나 있는 바와 같이, (a)몰드 가압공정과, (b)경화 공정과, (c)몰드 박리공정을 포함한다.

몰드 가압공정에서는, 디스펜서(60)에 의해, 몰드ＭＰ의 패턴을 전사하는 웨이퍼ＷＦ의 영역에 ＵＶ경화 수지ＵＣＲ을 적하한다. 그리고, 웨이퍼WF를 몰드ＭＰ의 바로 아래에 위치 결정하고, 몰드 가압 기구(10)를 구동해서 몰드ＭＰ를 웨이퍼WF에 누른다. 이에 따라, 몰드ＭＰ의 패턴면(즉, 요철 패턴)을 따라 ＵＶ경화 수지ＵＣＲ가 흐른다.

도 2, 도 3a 및 도 3b는, 몰드 가압공정에 있어서의 제1몰드 구동 디바이스(102), 하중 센서(104) 및 제2몰드 구동 디바이스(105)의 움직임을 개략적으로 보이고 있다. 참조문자 ＺＡ는, 제1몰드 구동 디바이스(102)의 Ｚ방향의 위치(이하, "Z위치"라고 한다)를 의미하고, 참조문자ＺＢ는, 제2몰드 구동 디바이스(105)의 Ｚ위치를 의미한다. 하중 센서(104)는, 상기한 바와 같이, 로드 셀이다. 로드 셀은, 용수철를 내부에 갖고, 인장하중이나 가압 하중이 걸렸을 경우에 용수철이 신축하는 양을 그 하중으로 변환함으로써 상기 하중을 검출한다.

도 2는, 몰드 가압공정의 시작시를 보이고 있다. 도 2에 있어서, 제1몰드 구동 디바이스(102)는, 하중 센서(104)를 거쳐 제2몰드 구동 디바이스(105)로부터 매달려 있다. 이 상태에서는, 실제로는, 하중 센서(104)에, 제1몰드 구동 디바이스(102)와 몰드ＭＰ의 무게가 하중으로서 작용하고 있다. 그렇지만, 제어장치(501)는, 이 경우에 상기 하중 센서(104)에 작용된 하중을 0라고 인식한다. 이 상태에서, 몰드ＭＰ는 웨이퍼WF로부터 떨어져 있다. 이 때의 구동대상인 몰드ＭＰ와 상기 웨이퍼WF의 상대 위치는, 제1 상대 위치에 해당한다.

도 3a는, 몰드 가압공정이 시작되어서 제2몰드 구동 디바이스(105)가 하강하고, 몰드ＭＰ가 웨이퍼WF와 접촉한 상태를 보이고 있다. 이 상태에서의 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF의 상대 위치는 제2 상대 위치에 해당한다.

도 3b는, 도 3a에 나타낸 상태로부터 제2몰드 구동 디바이스(105)가 한층 더 하강하여, 몰드ＭＰ가 웨이퍼WF에 눌려진 상태(즉, 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF와의 사이에 가압력이 작용한 상태)를 보이고 있다. 제1몰드 구동 디바이스(102) 및 몰드ＭＰ는 도 3a에 나타낸 위치로부터 기본적으로 움직이지 않지만, 제2몰드 구동 디바이스(105)는 하중 센서(104)의 압축량과 같은 양만큼 하강한다. 하중 센서(104)는, 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF와의 사이에 작용한 가압력에 대응하는 검출 값을 출력한다.

몰드 가압공정에 있어서의 각 구성요소의 동작에 관하여 설명한다. 도 4의 상부의 그래프는, 종래의 몰드 가압공정에 있어서의 제1몰드 구동 디바이스(102) 및 제2몰드 구동 디바이스(105)의 움직임을 나타낸다. 제2몰드 구동 디바이스(105)의 움직임은, 제어장치(501)로부터의 구동신호(즉, 제어계(50)로부터의 구동 지령)에 대응한다. 도 4의 하부에 도시한 그래프는, 제1몰드 구동 디바이스(102) 및 제2몰드 구동 디바이스(105)의 움직임에 따른 가압력(하중)의 변화를 나타낸다.

도 4의 상부의 그래프에 있어서, 세로축은 제1몰드 구동 디바이스(102) 및 제2몰드 구동 디바이스(105)의 Ｚ위치를 나타내고, 가로축은 시간을 나타낸다. 상기한 바와 같이, 참조문자ＺＡ는 제1몰드 구동 디바이스(102)의 Ｚ위치를, 참조문자ＺＢ는 제2몰드 구동 디바이스(105)의 Ｚ위치를 나타낸다. 또한, 제1몰드 구동 디바이스(102) 및 제2몰드 구동 디바이스(105)의 Ｚ위치는, 후술하는 몰드 박리공정이 시작되는 위치를 기준으로 하여서 보이고 있다.

도 4의 하부의 그래프에 있어서, 세로축은 하중 센서(104)에 의한 검출 하중에 대응한 하중을 나타내고, 가로축은 시간을 나타낸다. 또한, 도 4의 하부의 그래프에서의 시간축은, 그 상부의 그래프에서의 시간축과 동일하다.

도 4에 있어서, 몰드ＭＰ가 웨이퍼WF로부터 분리된 상태로부터 몰드ＭＰ가 서서히 하강한 후(시간T0부터 T1까지), 시간T1에서 웨이퍼WF에 접촉한다. 한층 더, 상기 시간T1으로부터 제2몰드 구동 디바이스(105)를 하강시키면, 제1몰드 구동 디바이스(102)가 정지한 채이지만, 하중(가압력)이 상승한다. 그리고, 하중이 시간T2에서 소정의 하중에 도달하면, 제2몰드 구동 디바이스(105)의 하강이 정지한다. 이에 따라, 몰드 가압공정이 완료한다.

이렇게, 제1몰드 구동 디바이스(102), 제2몰드 구동 디바이스(105) 및 볼 나 사(108)의 위치를 제어하여서 가압력을 발생시키는 몰드 가압 기구(10)는, 변위(구동량)를 하중으로 변환하는 요소(용수철의 기능)가 필요하다. 본 실시예에서, 하중 센서(104)는, 변위를 하중으로 변환하는 요소의 역할을 한다. 또한, 변위를 하중으로 변환하는 요소를 대단히 강성이 높은 부재로 구성했을 경우에는, 대단히 미소한 변위(Z방향의 구동량)에서도 크게 하중이 변화되게 되어, 현저하게 제어성이 저하한다.

도 4는, 종래의 몰드 가압공정에 있어서의 구성요소들의 움직임만을 도시한 것이다. 본 실시예의 몰드 가압공정에 대해서는, 아래에 상세하게 설명한다.

몰드 가압공정이 완료한 후, 경화 공정이 시작된다. 경화 공정에서는, 도 19b에 나타나 있는 바와 같이, 몰드ＭＰ를 웨이퍼WF에 누른 상태에서, 웨이퍼WF에 도포된 ＵＶ경화 수지ＵＣＲ에 UV광을 조사하여 경화시킨다.

경화 공정이 완료한 후, 몰드 박리공정이 시작된다. 몰드 박리 공정에서는, 도 19c에 나타나 있는 바와 같이, 몰드 가압 기구(10)에 의해 몰드ＭＰ를 웨이퍼WF로부터 분리하는 방향으로 구동하여, 몰드ＭＰ를 ＵＶ경화 수지ＵＣＲ로부터 박리시킨다. 몰드 박리공정에 대해서는, 아래에 상세하게 설명한다.

이렇게 하여, 패턴 전사가 완료한 후, 몰드ＭＰ의 패턴 형상과 같은 형상(그렇지만, 요철 관계는 반대임)의 리플리커(replica) 패턴이 ＵＶ경화 수지에 형성된다. 그리고, 웨이퍼 스테이지(20)를 구동하고, 웨이퍼ＷＦ상의 다음 전사 영역 ＵＶ경화 수지를 적하한다. 그 후, 웨이퍼WF를 전사 위치에 이동시키고, 상기 몰드 가압공정, 상기 경화 공정 및 상기 몰드 박리공정을 반복한다.

도 5, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 몰드 박리공정에 관하여 설명한다. 도 5, 도 6a 및 도 6b는, 몰드 박리공정에 있어서의 제1몰드 구동 디바이스(102), 하중 센서(104) 및 제2몰드 구동 디바이스(105)의 움직임을 개략적으로 보이고 있다.

도 5는, 몰드 박리공정의 시작시의 상태를 나타내고, 이는 몰드 가압공정의 완료시의 상태와 같다. 이 상태에서, 제2몰드 구동 디바이스(105)가 Z방향으로 이동(하강)하여, 하중 센서(104)를 압축한다.

이 상태로부터 제2몰드 구동 디바이스(105)를 상승시키면, 도 6a에 나타나 있는 바와 같이, 도 3a에 도시된 몰드 가압공정에 있어서 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF가 접촉한 위치보다 높은 위치에 제2몰드 구동 디바이스(105)가 도달하는 경우도, 몰드ＭＰ가 웨이퍼WF로부터 분리되지 않는다. 이것은, 웨이퍼WF상의 상기 경화된 ＵＶ경화 수지가 접착제로서 기능함으로써 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF와의 사이에 접착력이 제공되기 때문이다.

제2몰드 구동 디바이스(105)를 한층 더 상승시키면, 도 6b에 나타나 있는 바와 같이, 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF와의 사이에 작용하는 인장력은 몰드ＭＰ를 웨이퍼WF로부터 분리시킨다. 바꿔 말하면, 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF와의 사이에 작용한 접착력보다도 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF와의 사이에 작용한 인장력이 커짐으로써 몰드ＭＰ가 웨이퍼WF로부터 떨어진다.

도 4는, 종래의 몰드 가압공정에 있어서, 제2몰드 구동 디바이스(105)의 하강 속도(이동 속도)가 거의 일정한 경우의 제2몰드 구동 디바이스(105)의 움직임을 보이고 있다. 종래의 몰드 가압공정에서는, 하중 센서(104)에 의한 검출 하중이 소 정의 목표하중까지 증가하도록 모터(109)가 구동된다.

도 7은 제어장치(501)의 구성을 보이고 있다. 도 8은 제어장치(501)의 종래의 제어 흐름도를 보이고 있다.

제어장치(501)는, 단계S101에서 클록(시간)의 카운트를 시작한다. 다음에, 제어장치(501)는, 단계S102에서 하중 센서(104)의 출력(검출 하중)을 취입한다. 단계S103 및 S104에서, 제어장치(501)는, 하중 센서(104)에 의한 검출 하중과 목표하중간의 차이를 산출한다. 그리고, 제어장치(501)는, 단계S105 및 S107에서, 상기 단계S104에서 산출된 차이에 의거하여 ＰＩＤ제어에 의한 모터(109)의 구동량을 산출하고, 지령 값을 모터 드라이버(502)에 출력한다.

제2몰드 구동 디바이스(105)를 고속으로 구동했을 경우에는, 몰드ＭＰ가 웨이퍼WF의 표면과 접촉할 때 순간적으로 충격이 발생한다. 몰드ＭＰ는, UV광을 투과하는 석영으로 제조되어, 상기 충격에 의해 파손하기도 한다. 이 때문에, 종래의 몰드 가압공정에서는, 상기 차이에 대응한 모터(109)의 구동량의 지령 값(게인)은 대단히 작게 설정되고, 이에 따라 제2몰드 구동 디바이스(105)가 대단히 저속으로 하강된다. 즉, 몰드ＭＰ의 파손을 막기 위해서, 몰드ＭＰ의 이동 속도를 작게 설정해야 된다. 이 때문에, 몰드 가압공정에 대단히 긴 시간을 요한다.

이에 대하여, 본 실시예에서는, 몰드 가압공정에 요하는 시간을 짧게 하기 위해서, 몰드ＭＰ의 구동제어를, 갭 계측기(80)에 의해 계측된 거리(갭)에 근거하는 위치제어(위치 피드백제어)와 하중 센서(104)에 의해 검출된 하중에 근거하는 하중제어(하중 피드백제어)로 바꾼다. 구체적으로는, 몰드ＭＰ가 웨이퍼WF에 접촉 하기 직전의 위치(즉, 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF의 상대 위치가 제1 상대 위치일 때로부터 그 상대 위치가 제1 상대 위치와 제2 상대 위치와의 사이의 제3 위치가 될 때까지의 제1 기간에서)에 몰드MP가 도달할 때까지 상기 몰드ＭＰ를 위치제어에 의해 고속으로 이동시킨다. 이러한 위치에 도달한 후(즉, 제2 기간에서), 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF가 접촉할 때까지 몰드ＭＰ를 하중제어에 의해 저속으로 이동시킨다. 상술한 제어는, 몰드ＭＰ의 파손을 방지하면서, 몰드 가압공정에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.

본 실시예는 몰드ＭＰ만이 이동(구동)하는 경우를 설명하였지만, 웨이퍼WF 또는, 몰드MP 및 웨이퍼WF 양쪽이 이동되어도 된다. 즉, 몰드ＭＰ의 위치제어는, 몰드MP 및 웨이퍼WF의 적어도 한쪽의 위치제어에 의해 행해져도 되고, 몰드MP 및 웨이퍼WF의 적어도 한쪽의 위치제어를 "몰드MP와 웨이퍼WF와의 사이의 상대 위치 제어"라고 한다. 하중제어도 몰드MP 및 웨이퍼WF의 적어도 한쪽의 이동에 의해 행해질 수 있다.

본 실시예의 몰드 가압공정에 있어서의 제2몰드 구동 디바이스(105)의 구동제어에 대해서, 도 9를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 9의 상부의 그래프는, 제1몰드 구동 디바이스(102) 및 제2몰드 구동 디바이스(105)의 움직임(구동 패턴)을 나타낸다. 제2몰드 구동 디바이스(105)의 움직임은, 제어장치(501)로부터의 구동신호(즉, 제어계(50)로부터의 구동지령)에 대응한다. 도 9의 하부의 그래프는, 제1몰드 구동 디바이스(102) 및 제2몰드 구동 디바이스(105)의 움직임에 따른 가압력(하중)의 변화를 나타낸다.

도 9에 있어서, 실선(ＺＢ)이 본 실시예에 있어서의 제2몰드 구동 디바이스(105)의 구동 패턴 및 하중(가압력)의 변화를 나타내고, 쇄선이 도 4에 나타낸 종래의 구동 패턴 및 하중의 변화를 나타낸다. 그 하중은, 본 실시예에서는, 하중 센서(104)에 의한 검출 하중에 대응한다. 일점쇄선(ＺＡ)은, 제1몰드 구동 디바이스(102)의 구동 패턴을 보이고 있다. 가로축은 시간을 나타낸다. 또한, 상기 상부의 그래프의 시간축과 하부의 그래프의 시간축은 동일하다.

몰드 가압공정은, 웨이퍼WF가 가압 위치에 위치 결정된 후에 시작된다. 우선, 갭 계측기(80)에 의해, 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF와의 사이의 거리를 계측한다. 제어장치(501)는, 상기 계측된 거리에 의거하여, 즉 계측된 거리로부터 후술하는 제어 절환 위치(제3 상대 위치에 해당)와 웨이퍼WF와의 사이의 거리를 뺀 거리차이(목표거리)와 같은 동작량만큼 모터(109)를 작동시킨다. 이러한 동작은, 제2 몰드 구동 디바이스(105) 및 몰드ＭＰ이, 제어 절환 위치를 목표위치로서 설정한 구동(즉, 위치제어)과 같다. 제어 절환 위치는, 전술한 바와 같이, 몰드ＭP가 웨이퍼WF(ＵＶ경화 수지)에 접촉하기 직전의 위치로 설정된다.

상기 제어 절환 스위치에 대해, 제2 몰드 구동 디바이스(105) 및 몰드ＭＰ는, 아래에 설명하는 하중 피드백 제어에서의 속도보다도 고속으로 하강한다. 즉, 상기 위치 피드백 제어(제1 기간)에서의 몰드ＭP와 웨이퍼WF의 상대속도는, 하중 피드백 제어(제 2 기간)에서보다 높다. 이렇게 해서, 상기 제1 기간에서의 구동 제어를 행한다.

제2 몰드 구동 디바이스(105) 및 몰드ＭＰ의 제어 절환 위치까지의 구동이 완료한 후, 제어장치(501)는, 제2 몰드 구동 디바이스(105)의 구동제어를 하중 피드백 제어(이하, 간단히 "하중제어"라고 한다)로 바꾼다. 즉, 구동제어는 제2 기간으로 들어간다. 구체적으로는, 도 7에 그 구성을 나타낸 제어장치(501)는, 하중 센서(104)에 의한 검출 하중과 목표하중과의 차이로부터 모터(109)의 구동량을 산출하여, 모터 드라이버(502)에 지령값을 출력한다. 상기 구동제어는, 도 7에 나타나 있는 바와 같이 ＰＩＤ제어에 의해 수행된다. 제어 파라미터(Ｋｐ, Ｋｉ, Ｋｄ)는, 하중제어를 적절하게 행할 수 있도록 설정되고, 게인(gain)을 감소시키지 않는다.

도 10은 상기 구동제어의 제어 흐름도를 보이고 있다. 단계S101∼단계S105는, 도 8에 나타낸 제어 흐름도와 같다. 제어장치(501)는, 단계S101에서 클록(시간)의 카운트를 시작하고, 단계S102에서는 하중 센서(104)의 출력(검출 하중)을 취입한다. 그리고, 단계S103 및 S104에서, 제어장치(501)는, 하중 센서(104)에 의한 검출 하중과 목표하중간의 차이를 산출한다. 제어장치(501)는, 단계S105에서, 단계S104에서 산출된 차이에 의거하여 ＰＩＤ제어에 의한 모터(109)의 구동량을 산출한다.

본 실시예에서, 단계S105 후의 단계S106에서, 제어장치(501)는, ＰＩＤ제어에서 산출된 모터(109)의 구동량과 소정의 속도 리미트를 비교한다. 산출된 모터(109)의 구동량이 속도 리미트(limit)를 초과하는 경우에는, 단계S107에 있어서 제어장치(501)는 모터 드라이버(502)에 속도 리미트에 대응한 지령 값을 출력한다.

이것은, 구동 제어가 하중제어로 절환된 직후, 몰드ＭＰ가 웨이퍼WF에 접촉하고 있지 않아, 하중 센서(104)에 의한 검출 하중은 0이기 때문이고, 속도 리미트 를 설정하지 않으면, 몰드ＭＰ의 이동 속도가 증가해서 고속으로 웨이퍼WF와 충돌한다. 단계S103∼S107은, 제어 단계에 해당한다.

하중제어로 절환한 후, 몰드ＭＰ는 위치제어시의 것보다도 저속으로 하강하고, 시간T1'에서 콘택트 위치의 웨이퍼WF(ＵＶ경화 수지)와 접촉한다. 그 후, 한층 더 모터(109)가 구동됨으로써 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF와의 사이에 가압력이 발생한다. 상기 가압력에 대응한 하중 센서(104)에 의한 검출 하중이 시간T2'에서 상기 소정의 목표 하중까지 증가할 때까지 모터(109)가 제어된다.

상술한 것처럼, 본 실시예에서는, 제2 몰드 구동 디바이스(105) 및 몰드ＭＰ를, 그 구동 시작 위치(제1 상대 위치에 해당함)로부터 목표위치로 고속으로 구동하는 위치제어에 의해, 몰드ＭＰ가 웨이퍼WF에 접촉하기 직전의 위치인 제어 절환 위치(제3 상대 위치에 해당함)까지 이동시킨다. 그 후에, 본 실시예에서는, 제2 몰드 구동 디바이스(105) 및 몰드ＭＰ를, 하중센서(104)에 의한 검출 하중을 모니터하면서 저속으로 구동하는 하중제어로 절환하고나서, 몰드ＭＰ를 웨이퍼WF에 접촉시켜(제2 상대 위치), 가압력을 목표값(소정값)까지 증가시킨다.

이에 따라 제2 몰드 구동 디바이스(105)를 구동 시작 위치부터 이동시켜서 가압력을 목표값까지 증가시킬 때까지의 몰드 가압공정에 요하는 시간을 짧게 하는 것이 가능해진다. 게다가, 몰드ＭＰ를 웨이퍼WF에 저속으로 접촉시킴에 따라서, 몰드ＭＰ의 파손도 회피할 수 있다.

몰드 가압공정을 보다 단시간내에 행하기 위해서는, 제어 절환 위치를 가능한 한 콘택트 위치에 가까이 하여야 한다. 그렇지만, 너무 가까우면, 충분히 저속 으로 몰드ＭＰ를 웨이퍼WF에 접촉하는 것이 어렵게 된다. 이 때문에, 제어 절환 위치를 적절하게 설정하는 것이 중요하다. 이하, 제어 절환 위치의 설정에 관하여 설명한다.

도 11a는, 몰드 스테이지(101)의 구조를 나타낸다. 참조번호 1011은 몰드 스테이지(101)의 구조부로서, 제1 몰드 구동 디바이스(102)에 접속되어 있다. 참조번호 1012는 몰드 틸트 스테이지로서, 후술하는 진동(swinging) 기구(1013)의 자세변화를 허용하기 위한 베이스(base)이다.

진동 기구(1013)는, 몰드 틸트 스테이지(1012)에 자유롭게 그 자세를 변화시키도록 접속되어 있다. 진동 기구(1013)는, 탄성체를 거쳐 몰드 틸트 스테이지(1012)에 접속되어 있어, 외력을 받아서 자유롭게 자세를 변하게 할 수 있다.

기본적으로는, 몰드 틸트 스테이지(1012)를 기준으로 몰드ＭＰ의 패턴면을 웨이퍼WF의 표면(웨이퍼면)과 평행하게 정렬된다. 실제로, 그 패턴면을 웨이퍼면에 접촉시켰을 때에, 양면이 완전하게 서로 평행하지 않은 부분을 진동 기구(1013)의 자세변화에 의해 흡수한다. 이에 따라 패턴면을 웨이퍼면에 완전하게 평행하게 한 상태에서 몰드ＭＰ를 웨이퍼WF에 접촉시킬 수 있다.

도 11b에는, 진동 기구(1013)가 그 자세변화 스트로크의 일단에 있는 상태를 보이고 있다. 이 상태에서는, 몰드ＭＰ의 중심(일점쇄선으로 나타냄)과 비교하여, 몰드ＭＰ의 단부가 아래방향으로 δ만큼 돌출한다. 갭 계측기(80)에 의한 거리계측을 몰드ＭＰ의 중심에서 행하는 경우에는, δ는 다음과 같이 표현된다:

δ=(진동 기구의 스트로크)×(패턴면의 중심으로부터 그 중심에서 가장 먼 위치까지의 거리).

진동 기구(1013)의 자세변화 스트로크는, 0.5ｍｒａｄ정도다. 패턴면이 25mm 사방일 경우에는, δ은 10μm이 된다. 도 9에 나타낸 제어 절환 위치는, 콘택트 위치로부터 10μｍ이상 위쪽으로 떨어진 위치에 설정할 필요가 있다. 제어 절환 위치는 콘택트 위치로부터 δ의 2배정도 떨어진 위치에 설정되는 것이 바람직하다.

제어 절환 위치의 다른 설정 방법을 이하에 설명한다. 도 12에 나타나 있는 바와 같이, 웨이퍼면은, 미시적으로 꾸불꾸불하고, 반드시 갭 계측기(80)에 의해 계측된 거리가 몰드ＭＰ과 웨이퍼WF와의 사이의 최단 거리를 나타내는 것은 아니다. 웨이퍼면의 평탄도(가장 높은 위치와 가장 낮은 위치와의 차이)가 δ2인 경우, 제어 절환 위치는, 콘택트 위치로부터 δ2이상 떨어져야 한다. 제어 절환 위치는, 콘택트 위치로부터의 높이를 웨이퍼면의 평탄도의 2배정도로 설정되는 것이 바람직하다.

웨이퍼면의 평탄도는 임프린트 장치(1)에 설치한 측정 장치에 의해 측정되어도 되거나, 임프린트 장치(1)에 사용된 웨이퍼의 평탄도의 보증치를 웨이퍼면의 평탄도로서 사용되어도 된다. 반도체 웨이퍼의 경우와 같이, 1매의 웨이퍼에 복수의 층의 패턴을 적층하는 처리를 행하는 경우에, 사전에 웨이퍼면의 평탄도에 관한 정보를 얻는 경우가 많다. 예를 들면, 사전에 광노광 장치(스테퍼 또는 스캐너)에 의해 패터닝을 행하면, 포커스 위치를 계측하기 위해서 웨이퍼면의 높이를 알 필요가 있다. 이 경우, 광노광 장치의 계측 데이터를 인터페이스부(504)를 통해 메모리(503)에 기억해두고, 그 데이터에 의거하여 제어 절환 위치를 설정해도 된다.

본 실시예에서는, 갭 계측기(80)를 임프린트 장치(1) 위에 탑재하고, 몰드ＭＰ와 웨이퍼ＷＦ간의 거리를 계측했지만, ＵＶ경화 수지를 웨이퍼WF에 적하하는 디스펜서에 정전용량 센서 등의 측거 센서를 탑재해 두고, ＵＶ경화 수지를 도포를 할 때에 동시에 웨이퍼면까지의 거리를 계측해도 된다.

[제2 실시예]

도 13에는, 본 발명의 제2 실시예인 임프린트 장치(2)의 구성을 보이고 있다. 임프린트 장치 2의 기본구성은, 상기 제1 실시예의 임프린트 장치1과 같다. 도 13에 있어서, 제1 실시예와 같은 기능을 갖는 구성요소에 관해서는 동일한 부호를 부착하고, 그 설명을 생략한다.

본 실시예에서는, 압력제어 시스템(90)이 설치되는 점에서 제1 실시예와 다르다. 압력제어 시스템(90)은, 용기(container)(901)와, 압력센서(902)와, 압력제어장치(903)를 포함한다. 제1 몰드 구동 디바이스(102)와 제2 몰드 구동 디바이스(105)와의 사이에는, 내부의 압력에 의해 신축하는 용기(901)가 배치되어 있다. 압력센서(902)는, 용기(901)의 내부의 압력을 계측하고, 압력제어장치(903)는 그 압력을 제어한다.

도 15에는, 압력제어장치(903)의 구성을 보이고 있다. 압력제어장치(903)는, 압축기(903a)와, 상기 압축기(903a)가 접속된 탱크(903b)와, 2개의 밸브(903c,903d)로 구성되어 있다. 탱크(903b)의 내부는, 압축기(903a)에 의해 정압(positive pressure)으로 유지되어 있다. 밸브 903c는, 탱크(903b)로부터 용기(901)까지 놓인 주배관의 도중에 설치된다. 밸브 903d는 주배관을 대기에 개방하 는 부배관을 개폐한다. 이것들의 밸브(903c,903d)를 개폐시킴으로써 용기(901)안의 압력을 제어할 수 있다.

제어장치(501)는, 도 14에 나타나 있는 바와 같이, 압력센서(902)에 의한 검출 압력에 의거하여 밸브(903c,903d)의 개폐를 제어하기 위한 지령을 출력한다. 그 압력센서(902)에 의해 검출된 압력은, 웨이퍼WF에 대한 몰드MP간의 가압력에 관한 값이다.

본 실시예에서는, 상기 용기(901)의 압력을 제어함으로써 몰드MP의 웨이퍼WF에 대한 가압력을 제어할 수 있다. 그 압력의 제어는, 상기 제1 실시예에서의 볼 나사의 구동만으로 가압력을 제어하는 경우와 비교하여, 몰드MP와 웨이퍼WF와의 사이에 과대한 가압력이 발생되는 것을 용이하게 방지할 수 있다.

본 실시예에 있어서의 몰드 가압공정에 있어서의 제2몰드 구동 디바이스(105)의 구동제어에 대해서, 도 16을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 16의 상부의 그래프는, 제1몰드 구동 디바이스(102) 및 제2몰드 구동 디바이스(105)의 움직임(구동 패턴)을 나타낸다. 또한, 제2몰드 구동 디바이스(105)의 움직임은, 제어장치(501)로부터의 구동신호(즉, 제어계(50)로부터의 구동지령)에 대응한다. 도 16의 하부의 그래프는, 제1몰드 구동 디바이스(102) 및 제2몰드 구동 디바이스(105)의 움직임에 따른 가압력(하중)의 변화를 나타낸다.

도 16에 있어서, 실선(ＺＢ)이 본 실시예에 있어서의 제2몰드 구동 디바이스(105)의 구동 패턴 및 하중의 변화를 나타내고, 쇄선이 도 4에 나타낸 종래의 구동 패턴 및 하중의 변화를 나타낸다. 하중은, 본 실시예에서는, 압력센서(902)에 의한 검출 압력에 대응한다. 일점쇄선(ＺＡ)은, 제1몰드 구동 디바이스(102)의 구동 패턴을 나타낸다.

몰드 가압공정은, 웨이퍼WF가 가압 위치에 위치 결정된 후에 시작된다. 우선, 갭 계측기(80)에 의해, 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF와의 사이의 거리를 계측한다. 그리고, 제어장치(501)는, 상기 계측된 거리에 의거하여 구동시작 위치(시간T0에서의 제1 상대 위치에 해당함)로부터, 제1 실시예에서 설명한 거리차이에 대응한 동작량만큼 모터(109)를 동작시킨다. 이에 따라 제2 몰드 구동 디바이스(105) 및 몰드ＭＰ가 목표위치로서의 제어 절환 위치(제3 상대 위치에 해당함)까지 고속으로 하강한다. 제어 절환 위치는, 상기 제1 실시예의 경우와 마찬가지로 설정되어 있다.

시간T3"에서 제2 몰드 구동 디바이스(105) 및 몰드ＭＰ의 제어 절환 위치까지의 구동이 완료한 후, 제어장치(501)는, 제2 몰드 구동 디바이스(105)의 구동제어를, 압력제어로 바꾼다. 구체적으로는, 제어장치(501)는, 압력제어장치(903)를 기동하여, 용기(901)안의 압력을 목표압력(목표값)까지 증가시키도록 밸브(903c)를 연다. 이 목표압력은, 몰드ＭＰ와 웨이퍼WF와의 사이에 작용하는 가압력의 목표값(목표하중)에 대응한다.

밸브(903c)를 열면, 용기(901)의 내부에 압축공기가 보내져서, 용기(901)의 체적이 커지고, 제2 몰드 구동 디바이스(105)가 제어 절환 위치까지의 이동 속도보다도 저속으로 하강한다. 시간T1"에서 몰드ＭP가 웨이퍼WF에 접촉한 후, 용기(901) 내부의 압력이 상승함에 따라서, 가압력이 발생 및 상승한다. 용기(901) 내부의 압력(압력센서(902)에 의한 검출 압력)이 목표압력에 도달하는 경우, 몰드 가압공정 이 종료한다.

상술한 것처럼, 제2 실시예에서는, 제2 몰드 구동 디바이스(105) 및 몰드ＭＰ를, 그 구동시작 위치(제1 상대 위치에 해당함)로부터 목표위치에 고속으로 구동하는 위치제어에 의해, 몰드ＭＰ가 웨이퍼WF에 접촉하기 직전의 위치인 제어 절환 위치(제3 상대 위치에 해당함)까지 이동시킨다. 그 후에, 본 실시예에서는, 상기 구동제어를, 제2 몰드 구동 디바이스(105) 및 몰드MP를, 압력센서(902)의 검출 압력을 모니터하면서 저속으로 구동하는 압력제어(바꿔 말하면, 하중제어)로 바꾸고, 몰드ＭＰ를 웨이퍼WF에 접촉시킨 후(제2 상대 위치), 가압력을 목표값(소정값)까지 증가시킨다. 이러한 구동제어에 따라 제2 몰드 구동 디바이스(105)를 상기 구동시작 위치로부터 이동시켜서 가압력을 목표값까지 증가시키는 몰드 가압공정에 요하는 시간을 짧게 하는 것이 가능해진다. 게다가, 몰드ＭＰ를 웨이퍼WF에 저속으로 접촉시키기 때문에, 몰드ＭＰ의 파손도 회피할 수 있다.

[제3 실시예]

도 17에는, 본 발명의 제3 실시예인 임프린트 장치(3)의 구성을 보이고 있다. 임프린트 장치 3의 기본구성은, 제2 실시예의 임프린트 장치 2와 같다. 도 17에 있어서, 제2 실시예와 같은 기능을 갖는 구성요소에 관해서는 동일한 부호를 부착하고, 그에 대한 설명은 생략한다.

본 실시예의 임프린트 장치(3)는, 상기 제1 실시예에서 설명한 갭 계측기를 구비하지 않고, 웨이퍼 높이 센서(100)를 구비한다. 본 실시예의 몰드 가압공정의 동작은, 기본적으로 제2 실시예와 같지만, 본 실시예는 웨이퍼 높이 센서(100)에 의한 검출 결과를 사용해서 제어 절환 위치를 결정한다는 점에서, 제2 실시예와 다르다.

웨이퍼WF를 임프린트 장치(3)에 반입한 후, 웨이퍼 높이 센서(100)에 의해, 상기 웨이퍼WF의 표면(웨이퍼면)의 높이를 계측하고, 그 계측된 높이를 메모리(503)에 기억시킨다. 본 실시예는, 전사 영역마다 웨이퍼면의 높이를 계측하고, 상기 계측된 높이에 의거하여 제어 절환 위치를 변경한다.

구체적으로는, 웨이퍼WF를 임프린트 장치(3)에 반입한 후, 웨이퍼 스테이지(20)를 구동해서 웨이퍼 높이 센서(100)에 대하여 웨이퍼WF를 이동(주사)하고, 웨이퍼면의 높이를 계측하여 웨이퍼면의 요철형상을 검출한다.

이에 따라, 도 18에 나타나 있는 바와 같이, 임프린트 장치(3) 위에, 웨이퍼면 중 몰드ＭＰ을 누르는 각 영역의 높이(표면위치)를 계측할 수 있다. 그리고, 상기 영역마다 웨이퍼면의 높이에 상기 제1 실시예에서 설명한 값δ을 더하여 얻어진 높이 위치를 제어 절환 위치로서 설정한다. 이에 따라, 웨이퍼WF의 전사 영역마다 제어 절환 위치를 적절하게 설정(변경)할 수 있다.

[제4 실시예]

상기 각 실시예에 있어서는, 갭 계측기(80)나 웨이퍼 높이 센서(100)를 사용해서 제어 절환 위치를 설정했다. 이와 대조적으로, 본 발명의 실시예에서는, 그것들을 사용하지 않고 제어 절환 위치를 설정한다.

구체적으로는, 1매의 웨이퍼의 복수의 영역에 패턴 전사처리를 행할 경우, 최초의 패턴 전사처리에서는, 몰드를 매우 낮은 속도로 웨이퍼에 접촉시킨다. 몰드 의 웨이퍼와의 접촉은, 제1 실시예에 나타낸 하중 센서(104)에 의한 검출 값의 변화를 모니터 함으로써 검출된다. 그리고, 몰드가 웨이퍼에 접촉한 위치(높이)를 메모리에 기억시킨다.

다음의 패턴 전사처리에서는, 상기 기억한 접촉 위치에 제1 실시예에서 설명한 값δ을 더하여 얻어진 높이 위치를 제어 절환 위치로서 설정한다.

이러한 방법은 몰드와 웨이퍼와의 사이의 거리를 직접 계측할 필요가 없어서, 갭 계측기(80)가 불필요하다. 또한, 이 방법은, 미리 웨이퍼면의 높이를 검출할 필요가 없기 때문에, 임프린트 장치의 구성을 단순화할 수 있다.

상기 각 실시예에서는 ＵＶ경화법에 의한 나노-임프린트장치를 설명했지만, 본 발명은, 열사이클법에 의한 임프린트 장치에도 적용할 수 있다.

[제5 실시예]

제5 실시예로서 본 발명의 물품 제조방법에 관해 설명한다. 반도체 집적회로소자와 액정표시 소자 등의 물품 제조방법은, 상기 제1 내지 제4 실시예 각각에서 설명한 임프린트 장치를 사용하여 웨이퍼, 유리 플레이트, 필름형 기판등의 기판 위에 패턴을 전사(형성)하는 단계를 포함한다. 또한, 이 방법은, 패턴을 전사한 상기 기판을 에칭하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법이 패터닝된 매체(기록 매체)와 광학소자 등의 다른 물품을 제조하는데 사용되는 경우에, 상기 방법은, 에칭 단계 대신에, 패턴을 전사한 상기 기판을 처리하는 다른 처리단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 물품 제조 방법은, 종래의 물품 제조방법들보다 디바이스의 성능, 품질, 생산성 및 생산 비용 중 적어도 하나에 있어서 더 유리하다.

아울러, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 여러 가지로 변형 및 변경하여도 된다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시예인 임프린트 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.

도 2는, 몰드 가압공정에 있어서의 몰드 구동 시작시의 제1 및 제2 몰드 구동 디바이스를 도시한다.

도 3a 및 3b는, 몰드 가압공정에 있어서의 웨이퍼 접촉시 및 몰드 가압시의 제1 및 제2 몰드 구동 디바이스를 각각 도시한다.

도 4는, 종래의 몰드 가압공정에 있어서의 제1 및 제2 몰드 구동 디바이스의 구동량과 하중의 변화를 도시한다.

도 5는, 몰드 가압공정에 있어서의 몰드 박리 시작시의 상기 제1 및 제2 몰드 구동 디바이스를 도시한다.

도 6a 및 6b는, 몰드 박리공정에 있어서의 몰드 박리도중 및 몰드 박리 완료시의 제1 및 제2 몰드 구동 디바이스를 각각 도시한다.

도 7은, 상기 제1 실시예에 있어서의 제어장치의 구성을 나타내는 블럭도다.

도 8은, 종래의 제어 흐름도를 나타낸다.

도 9는, 상기 제1 실시예의 몰드 가압공정에 있어서의 제1 및 제2 몰드 구동 디바이스의 구동량과 하중 변화를 도시한다.

도 10은, 상기 제1 실시예에 있어서의 제어 흐름도를 도시한다.

도 11a 및 11b는, 상기 제1 실시예에 있어서의 몰드 스테이지 및 제어 절환 위치의 설정 방법을 도시한다.

도 12는, 상기 제1 실시예에 있어서의 제어 절환 위치의 다른 설정 방법을 도시한다.

도 13은, 본 발명의 제2 실시예인 임프린트 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.

도 14는, 상기 제2 실시예에 있어서의 제어장치의 구성을 나타내는 블럭도다.

도 15는, 상기 제2 실시예에 있어서의가압력제어장치의 구성을 나타내는 블럭도다.

도 16은, 제2 실시예의 몰드 가압공정에 있어서의 제1 및 제2 몰드 구동 디바이스의 구동량과 하중 변화를 도시한다.

도 17은, 본 발명의 제3 실시예인 임프린트 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.

도 18은, 상기 제3 실시예에 있어서, 웨이퍼 높이 센서를 사용한 제어 절환 위치의 설정 방법을 도시한다.

도 19a 내지 19c는, 실시예들 각각에서의 광경화법에 의한 나노-임프린트의 프로세스를 개략적으로 도시한다.

Claims (6)

1. 기판 위에 배치된 수지와 몰드를 서로 가압하여 수지 패턴을 상기 기판 위에 형성하는 임프린트 장치로서,

   상기 몰드와 상기 기판을 상대적으로 이동시켜서 상기 몰드와 상기 수지와의 사이에 가압력을 적용하도록 구성된 구동 디바이스;

   상기 몰드와 상기 기판 중 적어도 한쪽의 위치를 계측하도록 구성된 계측기;

   상기 가압력을 검출하도록 구성된 검출기; 및

   상기 구동 디바이스를 제어하도록 구성된 제어장치를 구비하고,

   상기 제어장치는, 제1 기간에 상기 위치를 제어 변수로서 사용하여 상기 구동 디바이스를 제어하고, 상기 제1 기간 후 제2 기간에서 상기 위치를 제어변수로서 사용하여 상기 구동 디바이스를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 계측기는, 상기 위치로서 상기 몰드와 상기 기판간의 거리를 계측하도록 구성된, 임프린트 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어장치는, 상기 몰드와 상기 수지가 서로 접촉하기 전에 상기 제2 기간이 시작하도록 상기 구동 디바이스를 제어하도록 구성된, 임프린트 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어장치는, 상기 제1 기간에서의 상기 몰드와 상기 기판간의 상대속도가 상기 제2 기간에서의 상기 몰드와 상기 기판간의 상대속도보다 높도록 상기 구동 디바이스를 제어하도록 구성된, 임프린트 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 검출기는, 기체압력을 감지하도록 구성된 압력 센서 또는 로드 셀(load cell)를 구비한, 임프린트 장치.
6. 임프린트 장치를 사용해서 기판 위에 배치된 수지와 몰드를 서로 가압하여 수지 패턴을 상기 기판 위에 형성하는 단계; 및

   상기 수지 패턴을 형성한 상기 기판을 처리해서 물품을 제조하는 단계를 포 함하는 물품 제조방법으로서,

   상기 임프린트 장치는,

   상기 몰드와 상기 기판을 상대적으로 이동시켜서 상기 몰드와 상기 수지와의 사이에 가압력을 적용하도록 구성된 구동 디바이스;

   상기 몰드와 상기 기판 중 적어도 한쪽의 위치를 계측하도록 구성된 계측기;

   상기 가압력을 검출하도록 구성된 검출기; 및

   상기 구동 디바이스를 제어하도록 구성된 제어장치를 구비하고,

   상기 제어장치는, 제1 기간에 상기 위치를 제어 변수로서 사용하여 상기 구동 디바이스를 제어하고, 상기 제1 기간 후 제2 기간에서 상기 위치를 제어변수로서 사용하여 상기 구동 디바이스를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 물품 제조방법.

Images