KR20110119538A - 임프린트 장치 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

임프린트 장치 및 물품의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 수지에 대해 몰드를 가압한 상태에서 기판 상의 수지를 경화시키고, 경화된 수지로부터 몰드를 박리함으로써 기판 상에 패턴을 전사하는 임프린트 처리를 행하는 임프린트 장치로서, 몰드와 접촉하게 되는 지지면을 포함하고, 지지면 상에서 몰드를 유지하도록 구성된 유지 유닛, 지지면 상에서 몰드의 위치를 계측하도록 구성된 계측 유닛 및 임프린트 처리 전에, 지지면에 대해 몰드를 가압해서 지지면 상의 몰드의 위치를 안정화시키는, 적어도 1회의 가압 동작을 포함하는 준비 처리를 행하도록 구성된 처리 유닛을 포함하는, 임프린트 장치를 제공한다.

Description

임프린트 장치 및 물품의 제조 방법 {IMPRINT APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING COMMODITY}
본 발명은, 임프린트 장치 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
미세한 패턴의 형성할 수 있는 임프린트 기술은, 여러가지 디바이스(IC 및 LSI와 같은 반도체 디바이스, 액정 디바이스, CCD와 같은 촬상 디바이스 및 자기 헤드)를 제조하기 위한 기술로서 매우 주목받고 있다. 임프린트 기술은, 원판을 기판 상의 수지에 대해 가압한 상태에서, 수지를 경화시킴으로써 실리콘 웨이퍼나 유리 플레이트와 같은 기판 상에, 원판(몰드) 상에 형성된 미세한 패턴을 전사한다.
임프린트 기술은 몇몇 수지 경화법을 포함한다. 이러한 수지 경화법의 하나로서 광 경화법이 알려져 있다. 광 경화법은, 수지에 대해 투명한 몰드를 가압한 상태에서 자외선 경화형 수지에 자외선 광을 조사하고, 수지를 노광 및 경화시킨 후에 몰드를 박리(이형)한다. 광 경화법에 기초한 임프린트 기술은, 비교적 용이하게 온도를 제어할 수 있고 투명한 몰드를 통해 기판 상의 얼라인먼트 마크를 관찰할 수 있으므로, 디바이스의 제조에 적합하다.
이러한 임프린트 기술을 사용한 임프린트 장치에서, 기판 상의 수지에 대해 몰드를 가압할 때, 몰드의 자세(attitude)가 변하면, 기판 상에 전사되는 패턴이 목표 위치로부터 어긋난다. 이러한 상황에서, 미국 특허 제6,986,975호는 기판 상의 수지에 대해 몰드를 가압하기 전에, 몰드와 기판 사이의 위치 관계를 기판 상의 각 샷(shot) 영역에 대해 조정하는 기술을 개시한다.
그러나, 종래 기술에 따르면, 기판 상의 수지에 대해 몰드를 가압했을 때 발생된 압인력은 종종 몰드 스테이지 상의 몰드의 위치가 어긋나게 한다. 특히, 몰드가, 몰드와 접촉하게 되는 몰드 스테이지의 지지면과 균일하게 접촉하고 있지 않은 경우에는, 기판 상의 수지에 대해 몰드를 가압했을 때에 몰드 스테이지의 지지면 상의 몰드의 위치가 변한다. 그 결과, 기판 상에 전사되는 패턴이 목표 위치로부터 어긋나고, 불량 패턴 부분을 발생시킨다.
본 발명은, 몰드의 패턴을 기판 상의 목표 위치에 전사할 수 있는 기술을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 수지에 대해 몰드를 가압한 상태에서 기판 상의 수지를 경화시키고, 경화된 수지로부터 몰드를 박리함으로써 기판 상에 패턴을 전사하는 임프린트 처리를 행하는 임프린트 장치로서, 몰드와 접촉하게 되는 지지면을 포함하고, 지지면 상에서 몰드를 유지하도록 구성된 유지 유닛, 지지면 상에서 몰드의 위치를 계측하도록 구성된 계측 유닛 및 임프린트 처리 전에, 지지면에 대해 몰드를 가압해서 지지면 상의 몰드의 위치를 안정화시키는, 적어도 1회의 가압 동작을 포함하는 준비 처리를 행하도록 구성된 처리 유닛을 포함하고, 처리 유닛은, 준비 처리에서, 계측 유닛에 의해 계측되는, 가압 동작 전의 몰드의 위치에 대한, 가압 동작 후의 몰드의 위치의 변화량이 제1 임계값을 초과하는 경우에는 가압 동작을 반복하고, 변화량이 제1 임계값 이하인 경우에는 준비 처리를 종료시키는, 임프린트 장치가 제공된다.
본 발명의 추가적인 양태들은 첨부 도면을 참조하여, 예시적인 실시예들의 후술하는 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은, 본 발명의 일 양태로서의 임프린트 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는, 도 1에 나타내는 임프린트 장치의, 몰드 주위의 구성을 나타내는 개략 평면도.
도 3a 및 3b는, 몰드 스테이지의 지지면이 몰드와 균일하게 접촉하고 있지 않은 경우에, 기판 상에 전사되는 패턴이 목표 위치로부터 어긋나는 것을 설명하기 위한 도면.
도 4a 및 4b는, 몰드가 변형된 경우에, 기판 상에 전사되는 패턴이 목표 위치로부터 어긋나는 것을 설명하기 위한 도면.
도 5a 및 5b는, 수지에 대하여 몰드를 가압한 횟수(압인 횟수)와, 몰드 스테이지의 지지면 상의 몰드의 위치의 변화량 사이의 관계를 나타내는 그래프.
도 6은, 도 1에 나타낸 임프린트 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
도 7은, 기판 상에 형성되는 마크와, 준비 처리에서 기판 상의 샷 영역 상에 전사된 몰드의 패턴 사이의 위치 관계를 나타내는 도면.
도 8a 및 8b는, 도 1에 나타낸 임프린트 장치의 스코프(scope)로 기판 상에 형성된 마크를 검출하는 것을 설명하기 위한 도면.
도 9a 및 9b는, 몰드의 패턴면에 계면 활성제가 충분히 부착하고 있지 않은 경우에, 불량 패턴 부분이 발생되는 것을 설명하기 위한 도면.
도 10은, 계면 활성제를 포함하는 수지에 대하여 몰드를 가압한 횟수(압인 횟수)와, 그 몰드를 경화된 수지로부터 박리하는 데 필요한 박리력 사이의 관계를 나타내는 그래프.
도 11은, 도 1에 나타낸 임프린트 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
도 12a 및 12b는, 몰드의 측면에 힘을 가한 횟수(조정 횟수)와, 몰드 스테이지의 지지면 상의 몰드의 위치의 변화량 사이의 관계를 나타내는 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명할 것이다. 도면 전반에서 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타내며, 반복적인 설명은 하지 않는다.
도 1은, 본 발명의 일 양태로서의 임프린트 장치(100)의 구성을 나타내는 도면이다. 임프린트 장치(100)는, 수지에 대하여 몰드를 가압한 상태에서 기판 상의 수지를 경화시키고, 경화된 수지로부터 몰드를 박리(이형)함으로써 기판 상에 패턴을 전사(형성)하는 임프린트 처리를 행한다.
임프린트 장치(100)는, 기판 스테이지(102), 몰드(106)를 유지하는 몰드 스테이지(104), 공급 유닛(108), 구동 유닛(110), 광원(112), 검출 유닛(114), 조정 유닛(116), 계측 유닛(118), 스코프(120) 및 제어 유닛(122)을 포함한다.
기판 스테이지(102)는, 기판 척(substrate chuck)을 통하여 실리콘 웨이퍼나 유리 플레이트와 같은 기판(ST)을 유지하고, 이를 구동해서 소정의 위치에 기판(ST)의 위치를 결정한다.
몰드 스테이지(104)는, 몰드(106)와 접촉하게 되는 지지면(104a)을 통하여, 몰드(106)를 유지하는 유지 유닛으로서 기능한다. 몰드(106)는, 광원(112)으로부터의 광을 투과하는 재료로 이루어지고, 기판(ST)에 전사되어야 할 패턴(요철 패턴)이 형성된 패턴면(106a)을 갖는다.
공급 유닛(108)은, 수지(RS)를 액적의 형태로서 토출하는 복수의 디스펜서를 포함하고, 기판(패턴이 전사되어야 할 샷 영역) 상에 수지(RS)를 공급(도포)한다. 보다 구체적으로는, 공급 유닛(108)을 구성하는 디스펜서(dispenser)로부터 수지(RS)를 토출하면서 기판 스테이지(102)를 구동(스캔 구동 또는 스텝 구동)함으로써, 기판(ST) 상에 수지(RS)를 도포할 수 있다. 본 실시예에서, 수지(RS)는, 계면 활성제와 같은 이형제(release agent)를 포함하는 광 경화형 수지이다.
구동 유닛(110)은, 에어 실린더, 선형 모터 등으로 구성된 액추에이터를 포함하고, 몰드(106)(몰드(106)를 유지하는 몰드 스테이지(104))를 구동한다. 구동 유닛(110)은, 몰드(106)를 하측 방향으로 구동하여, 기판(ST) 상에 공급된 수지(RS)에 대하여 몰드(106)를 가압한다. 또한, 구동 유닛(110)은, 몰드(106)를 상측 방향으로 구동하여, 기판(ST) 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(106)를 박리한다.
광원(112)은, 기판(ST) 상에 공급된 수지(RS)에 대하여 몰드(106)를 가압한 상태에서(즉, 몰드(106)를 통해), 수지(RS)에 자외선 광을 조사함으로써 수지(RS)를 경화시킨다. 바꾸어 말하면, 광원(112)은, 기판(ST) 상에 공급된 수지(RS)를 경화시키는 경화 유닛으로서 기능한다.
검출 유닛(114)은, 기판(ST) 상에 공급된 수지(RS)에 대하여 몰드(106)를 가압했을 때 발생된 압인력과, 기판(ST) 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(106)를 박리하는 데 필요한 박리력을 검출한다. 본 실시예에서, 검출 유닛(114)은, 몰드 스테이지(104)에 배치된 로드 셀(load cell)로 구성된다. 하지만, 사용되는 검출 유닛은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 검출 유닛(114)은 몰드(106)를 박리하기 위해 기판 스테이지(102)에 인가되는 전압을 검출하는 전압계로 구성될 수 있고, 이러한 전압계에 의해 검출된 전압으로부터 박리력을 추정(검출)할 수도 있다.
각각의 조정 유닛(116)은, 몰드(106)의 측면을 흡착하는 흡착 부재(chucking member)와, 이러한 흡착 부재를 가압 또는 인장(pull)하는 액추에이터로 구성되어, 몰드 스테이지(104)에 의해 유지된 몰드(106)를 변형시키는 기능을 갖는다. 조정 유닛(116)은, 기판(ST) 상에 몰드(106)의 패턴을 전사하는 임프린트 처리에서 몰드(106)의 측면에 힘을 가해서 몰드(106)의 배율, 왜곡 등을 조정한다.
계측 유닛(118)은, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치를 계측한다. 본 실시예에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 계측 유닛(118)은, 몰드(106)의 주위에 배치된 복수의 간섭계(118a)로 구성된다. 하지만, 사용되는 계측 유닛(118)은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 계측 유닛(118)은 정전 용량 센서, 인코더 등으로 형성될 수도 있다. 이 경우에, 도 2는, 몰드(106) 주위의 구성을 나타내는 개략 평면도이다.
스코프(120)는, 기판(ST) 상에 형성되어 있는 마크나 몰드(106) 상에 형성되어 있는 마크를 검출한다. 또한, 스코프(120)는, 기판 스테이지(102) 상에 형성되어 있는 기준 마크 등을 검출할 수 있다. 또한, 스코프(120)는, 후술하는 바와 같이, 기판(ST) 상에 형성되어 있는 마크뿐만 아니라, 기판(ST) 상에 전사된 몰드(106)의 패턴도 검출하는 검출 광학계로서 기능한다.
제어 유닛(122)은, CPU와 메모리를 포함하고, 임프린트 장치(100)의 각종 처리를 행하는 처리 유닛으로서 기능한다(즉, 임프린트 장치(100)를 동작하게 한다). 예를 들어, 제어 유닛(122)은, 임프린트 장치(100)의 각 유닛을 제어하여, 몰드(106)를 지지면(104a)에 대해 가압해서 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치를 안정화시키는 적어도 1회의 가압 동작을 포함하는 준비 처리를 행한다. 또한, 제어 유닛(122)은, 임프린트 장치(100)의 각 유닛을 제어하여, 수지(RS)에 포함되는 계면 활성제를 몰드(106)의 패턴면(106a)에 부착시키는 적어도 1회의 부착 동작을 포함하는 부착 처리를 행한다. 또한, 제어 유닛(122)은, 임프린트 장치(100)의 각 유닛을 제어하여, 준비 처리 및 부착 처리 후에, 기판(ST) 상에 몰드(106)의 패턴을 전사하는 임프린트 처리를 행한다.
이하, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치를 안정화시키는 것(즉, 준비 동작)의 필요성에 대해 설명한다. 예를 들어, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 몰드 스테이지(104)가 몰드(106)를 유지할 때에 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)이 몰드(106)와 균일하게 접촉하고 있지 않은 경우를 상정한다. 이 경우, 기판(ST) 상의 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압하면, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압했을 때 발생된 압인력으로 인해 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치(실제의 위치)가 소정의 위치로부터 어긋난다. 따라서, 기판(ST)에 전사되는 패턴이 목표 위치로부터 어긋나서, 불량 패턴 부분을 발생시킨다. 도 3b는, 몰드(106)의 위치가 X-축 방향으로 어긋나는 경우를 나타내고 있지만, 몰드(106)의 위치가 Y-축 방향으로 어긋나거나 X-Y 평면에서 회전하는 경우에도 마찬가지로 기판(ST) 상에 전사되는 패턴이 목표 위치로부터 어긋난다.
임프린트 처리에서, 몰드(106)가 기판(ST)과 정렬되는 경우, 프로세스와 같은 요인에 따라, 조정 유닛(116)은 몰드(106)를 변형시킨다(즉, 몰드(106)의 배율이나 왜곡을 조정한다). 이 경우, 도 4a 및 4b에 나타낸 바와 같이, 몰드(106)의 변형 전에 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)이 몰드(106)에 균일하게 접촉하고 있어도, 몰드(106)가 변형되면, 지지면(104a)과 몰드(106)가 종종 서로 균일하게 접촉하지 않게 된다. 따라서, 상술한 바와 같이, 지지면(104a)에 대해 몰드(106)를 가압했을 때 발생된 압인력이, 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치(실제의 위치)가 소정의 위치로부터 어긋나게 한다. 그 결과, 기판(ST) 상에 전사되는 패턴이 목표 위치로부터 어긋난다. 도 4a는, 몰드(106)가 변형되기 전에 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)이 몰드(106)에 균일하게 접촉하고 있는 상태를 나타낸다. 도 4b는, 도 4a에 나타낸 상태로부터 몰드(106)의 측면에 가해진 힘으로 인해 몰드(106)가 변형되는 경우에, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)이 몰드(106)와 균일하게 접촉하지 않는 상태를 나타낸다. 도 4a 및 4b는, 몰드(106)의 위치가 X-축 방향으로 어긋나는 경우를 나타낸다. 하지만, 몰드(106)의 위치가 Y-축 방향으로 어긋나거나 X-Y 평면에서 회전하는 경우에, 마찬가지로 기판(ST) 상에 전사되는 패턴이 목표 위치로부터 어긋난다.
몰드(106)의 패턴을 기판 상의 목표 위치에 전사하기 위해서는, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)을 몰드(106)와 균일하게 접촉시켜, 지지면(104a)에 대해 몰드(106)를 가압했을 때 발생된 압인력에 기인하여 몰드(106)의 위치가 어긋나는 것을 방지할 필요가 있다.
따라서, 본 실시예는, 임프린트 처리(통상의 프로세스) 전에, 몰드(106)를 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)에 대해 가압해서 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치를 안정화시키는 가압 동작을 포함하는 준비 처리를 행한다. 몰드(106)를 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)에 대해 가압하는 동작은, 예를 들어, 기판(ST) 상에 공급된 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압하는 동작일 수 있다.
준비 처리에서, 우선, 몰드(106)가 임프린트 장치(100)로 반입되어 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a) 상에 유지되면, 계측 유닛(118)이 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치를 계측한다. 기판(ST) 상에 공급된 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압해서 수지(RS)가 경화된다. 몰드(106)가 경화된 수지(RS)로부터 박리된다. 그 후에, 계측 유닛(118)이 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치를 계측한다. 본 장치는 몰드(106)를 수지(RS)에 대해 가압하기 전(즉, 가압 동작을 행하기 전)의 몰드(106)의 위치에 대한, 몰드(106)를 수지(RS)에 대해 가압한 후(즉, 가압 동작을 행한 후)의 몰드(106)의 위치의 변화량(Ci)을 구한다.
도 5a는, 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압한 횟수(압인 횟수) N과, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치의 변화량 Ci 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 플롯 R1에 대응하는 변화량 C1은, 몰드(106)를 수지(RS)에 대해 가압하지 않았을 때(N=0)의 몰드(106)의 위치에 대한, 몰드(106)를 수지(RS)에 대해 1회 가압했을 때(N=1)의 몰드(106)의 위치의 변화량을 나타낸다. 이 경우, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)이 몰드(106)와 균일하게 접촉하고 있지 않으므로, 변화량 C1은 임계값(제1 임계값) TH1보다 크다. 임계값 TH1은, 기판 상의 목표 위치로의 패턴의 전사에 대해 허용되는 변화량 Ci의 최대값 이하의 값(즉, 최대값에 대하여 소정의 마진을 포함하는 값)으로 설정되어, 실험적 또는 이론적으로 도출되는 값이다.
기판(ST) 상에 공급된 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 반복적으로 (복수회) 가압하는 것은, 몰드(106)를 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)에 서서히 균일하게 접촉하게 만들 것이다. 따라서, 플롯 R2, R3 및 R4에 의해 나타낸 바와 같이, 변화량 Ci는, 변화량 C2, C3 및 C4로 서서히 감소된다. 몰드(106)가 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)에 균일하게 접촉하면, 플롯 R5, R6 및 R7에 의해 나타낸 바와 같이, 변화량 Ci가 수렴한다(변화량 C5, C6 및 C7의 근방의 값이 된다).
이하의 부등식 (1)에 의해 나타낸 바와 같이, 변화량 Ci가 임계값 TH1 이하가 된 경우(변화량 C4 내지 C7), 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)이 몰드(106)에 균일하게 접촉하고 있다고 생각된다. 따라서, 몰드(106)를 수지(RS)에 대해 가압했을 때 발생된 압인력에 기인하는 몰드(106)의 위치 어긋남을 감소시켜(즉, 위치 어긋남을 허용치로 수렴시켜), 몰드(106)의 패턴을 기판 상의 목표 위치에 전사할 수 있다.
Ci≤TH1…(1)
준비 처리에서, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)에 대해 몰드(106)를 가압하는 횟수, 즉, 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압하는 횟수가 규정 횟수 이상이 되어도, 변화량 Ci가 임계값 TH1 이하가 되지 않을 수도 있다. 도 5b는, 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압한 횟수(압인 횟수) N과, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치의 변화량 Ci 사이의 관계를 나타내는 도면이다. 도 5b를 참조하면, 플롯 R1 내지 R7은, 몰드(106)의 압인 횟수 N이 규정 횟수 TH2에 도달하기 전에, 변화량 Ci가 TH1 이하가 된다는 것을 나타낸다. 반대로, 플롯 R1' 내지 R7'은, 압인 횟수 N이 규정 횟수 TH2 이상이 되어도, 변화량 Ci가 임계값 TH1 이하가 되지 않는다는 것을 나타낸다. 이러한 경우, 몰드 스테이지(104)와 몰드(106)가 정상 상태가 아닐 수 있으므로, 준비 처리를 종료해서 몰드 스테이지(104)와 몰드(106)를 검사하고, 검사 결과에 따라 몰드 스테이지(104)와 몰드(106)를 교환할 필요가 있다. 그리고, 본 장치는 변화량 Ci와 임계값 TH1 사이의 관계 및 몰드(106)의 압인 횟수 N과 규정 횟수 TH2 사이의 관계가 부등식 (2)를 만족하는지 확인하고, 임프린트 처리를 행한다.
Ci≤TH1 그리고 N≤TH2…(2)
이하, 도 6을 참조하여, 임프린트 처리 전에 행해지는 준비 처리에 주목해서 임프린트 장치(100)의 동작에 대해 설명한다. 제어 유닛(122)은 임프린트 장치(100)의 각 유닛을 통괄적으로 제어하여 도 6에 나타낸 임프린트 장치(100)의 동작을 행한다.
스텝 S602에서, 조작자는 임프린트 장치(100)로 몰드(106)를 반입해, 몰드 스테이지(104)(지지면(104a))가 이러한 몰드(106)를 유지시키게 한다.
스텝 S604에서, 조작자는 임프린트 장치(100)로 임프린트 처리가 행해지는 기판(ST)과는 다른 준비 처리용 기판을 반입해, 기판 스테이지(102)가 이러한 준비 처리용 기판을 유지시키게 한다.
스텝 S606에서, 본 장치는 몰드(106)를 지지면(104a)에 대해 가압해서 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치를 안정화시키는 동작을 포함하는 준비 처리를 행한다. 보다 구체적으로는, 우선, 공급 유닛(108)이 준비 처리용 기판 상의 복수의 영역(샷 영역에 상당)의 수지(RS)를 공급한다. 계속해서, 기판 스테이지(102)는 준비 동작용 기판을 구동시키고, 준비 동작용 기판 상의 몰드(106)가 가압되어야 할 영역(목표 영역)을 몰드(106)(패턴면(106a))에 대응하는 위치에 배치한다. 그 후에, 계측 유닛(118)은 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치를 계측한다. 구동 유닛(110)은 몰드(106)를 하측 방향으로 구동하여, 준비 동작용 기판 상에 공급된 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압하고, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)에 대하여 몰드(106)를 가압한다. 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압한 상태에서, 광원(112)은 수지(RS)에 자외선 광을 조사해서 수지(RS)를 경화시킨다. 그 후에, 구동 유닛(110)은 몰드(106)를 상측 방향으로 구동하여, 준비 동작용 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(106)를 박리한다. 계측 유닛(118)은 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치를 계측한다. 그리고, 본 장치는 가압 동작 전의 몰드(106)의 위치에 대한, 몰드(106)에 대하여 가압 동작 후의 몰드(106)의 위치의 변화량 Ci를 구한다. 준비 동작에서 기판 상에 공급된 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압하는 것은, 몰드(106)가 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)에 균일하게 접촉하게 한다.
스텝 S608에서, 스텝 S606의 준비 처리에서 구한 변화량 Ci가 임계값 이하(즉, 임계값 TH1 이하)인지 여부를 판정한다. 변화량 Ci가 임계값 TH1 이하인 경우에는, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)이 몰드(106)에 균일하게 접촉하고 있다고 생각되므로, 프로세스는 스텝 S610으로 이행하여, 준비 처리용 기판을 임프린트 장치(100)로부터 반출한다. 그리고 본 장치는 준비 처리를 종료한다. 변화량 Ci가 임계값 TH1 이하가 아닌, 즉, 임계값 TH1보다도 큰 경우에는, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)이 몰드(106)에 균일하게 접촉하고 있지 않다고 생각되므로, 프로세스는 스텝 S616으로 이행한다.
스텝 S612에서, 조작자는 임프린트 장치(100)로 임프린트 처리가 행해지는 기판(ST)을 반입하여, 기판 스테이지(102)가 이러한 기판(ST)을 유지하게 한다.
스텝 S614에서, 본 장치는, 스텝 S612에서 반입된 기판(ST) 상에 몰드(106)의 패턴을 전사하는 임프린트 처리를 행하고, 동작을 종료한다. 구체적인 임프린트 처리는, 준비 처리용 기판이 기판(ST)을 치환하는 것 외에는 상술한 준비 처리와 마찬가지이기 때문에, 처리의 상세한 설명은 생략한다. 하지만, 몰드(106)와 기판(ST) 사이의 위치 관계의 조정, 즉, 몰드(106)와 기판(ST) 사이의 얼라인먼트에 있어서는 글로벌 얼라인먼트가 행해진다. 바꾸어 말하면, 본 실시예는, 몰드(106)와 기판(ST) 사이의 얼라인먼트를 각각의 샷 영역에 대해 행하지 않는다. 임프린트 처리를 행할 때에, 본 장치는, 조정 유닛(116)이 몰드(106)의 측면에 힘을 가하게 하여 몰드(106)의 자세를 변경시킬 수도 있다. 이러한 경우에는, 몰드(106)의 측면에 가해지는 힘을, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치를 변경시키지 않는 크기로 억제할 필요가 있다.
스텝 S616에서는, 스텝 S606의 준비 동작에서, 기판(ST) 상의 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압한 횟수(압인 횟수) N이 규정 횟수 TH2 이하인지 여부를 판정한다. 압인 횟수 N이 규정 횟수 TH2 이하인 경우에는, 프로세스는 스텝 S606으로 이행하여, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)에 대해 몰드(106)를 가압하는 동작을 반복한다(즉, 준비 처리를 계속한다). 압인 횟수 N이 규정 횟수 TH2를 초과하는 경우에는, 프로세스는 스텝 S618로 이행한다.
스텝 S618에서는, 조작자가 준비 처리용 기판을 임프린트 장치(100)로부터 반출하고, 준비 처리를 종료한다. 스텝 S620에서는, 조작자가 몰드 스테이지(104) 및 몰드(106)를 임프린트 장치(100)로부터 반출한다.
스텝 S622에서는, 스텝 S620에서 반출된 몰드 스테이지(104) 및 몰드(106)를 검사한다. 몰드 스테이지(104) 및 몰드(106)의 검사 결과에 따라, 소정의 처리(예를 들어, 몰드 스테이지(104)와 몰드(106)의 교환)가 행해진다. 그리고, 프로세스는 스텝 S604로 이행한다.
상술한 바와 같이, 본 실시예는, 몰드(106)의 위치의 변화량 Ci가 임계값 TH1을 초과하고 있을 경우에는 준비 처리에 있어서의 가압 동작을 반복하고, 변화량 Ci가 임계값 TH1 이하인 경우에는 준비 처리를 종료한다. 이는, 가압 동작의 횟수를 최소로 하면서(즉, 준비 처리에 걸리는 시간을 단축하면서), 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)이 몰드(106)에 균일하게 접촉할 수 있게 한다. 따라서, 본 실시예의 임프린트 장치(100)는, 기판(ST) 상의 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압했을 때 발생된 압인력에 기인하는 몰드(106)의 위치 어긋남을 감소시킬 수 있고, 기판(ST) 상의 목표 위치에 몰드(106)의 패턴을 전사할 수 있다. 또한, 본 실시예의 임프린트 장치(100)는, 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압했을 때의 몰드(106)의 위치 어긋남을 방지하므로, 글로벌 얼라인먼트를 행할 수 있다. 이는 처리량(생산성)의 저하를 억제할 수 있다. 본 실시예에서는, 준비 처리에 있어서의 가압 동작의 횟수, 즉, 압인 횟수 N이 규정 횟수 TH2를 초과한 경우에는, 본 장치는 준비 처리를 종료한다. 이는, 몰드 스테이지(104)(지지면(104a))나 몰드(106)가 정상 상태가 아니고, 압인 횟수 N을 증가시켜도 변화량 Ci가 임계값 TH1 이하가 되지 않는 경우에, 본 장치가 준비 처리를 계속하는 것을 방지할 수 있다.
상술한 설명에 따르면, 본 장치는 임프린트 처리가 행해지는 기판(ST)과는 다른 준비 처리용의 기판을 사용해서 준비 처리를 행한다. 하지만, 임프린트 처리가 행해지는 기판(ST)을 사용해서 준비 처리를 행할 수도 있다. 이 경우, 제어 유닛(122)은, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치 변화량 Ci가 임계값 TH1 이하인 경우에는, 기판(ST) 상에 전사된 몰드(106)의 패턴이 양호하다고 판정한다. 변화량 Ci가 임계값 TH1을 초과하는 경우에는, 제어 유닛(122)은 기판(ST) 상에 전사된 몰드(106)의 패턴이 불량하다고 판정한다. 그리고, 본 장치는, 기판(ST) 상에 전사된 몰드(106)의 패턴이 양호 또는 불량하다고 판정함으로써 얻은 판정 결과를 메모리와 같은 기억 유닛에 기억시키고, 후속 스텝으로서의 검사 스텝에서 이를 이용한다. 보다 구체적으로는, 본 장치는 불량 패턴으로 판정된 패턴이 전사된 샷 영역을 반도체 제조 프로세스로부터 제외할 수 있다. 물론, 불량 패턴으로 판정된 패턴이 전사된 샷 영역도, 검사 스텝에서의 검사 결과가 양호한 경우에는, 제외할 필요는 없다. 이와 같이, 기판(ST)을 사용해서 준비 처리를 행하는 것은, 준비 처리를 임프린트 처리에 통합시킬 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는, 준비 처리에 사용되는 수지는 몰드의 패턴을 전사하는 임프린트 처리에서 사용되는 것과 동일하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 임프린트 처리에 사용되는 수지는, 어떠한 계면 활성제도 포함하지 않을 수 있다.
본 실시예는, 본 장치가 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치 변화량 Ci를, 계측 유닛(118)(복수의 간섭계(118a))에 의해 얻어진 계측 결과로부터 구하는 경우를 예시하였다. 하지만, 도 7에 나타낸 바와 같이, 기판 상에 형성되어 있는 마크 MK와 준비 처리에 있어서 기판 상의 샷 영역에 전사된 몰드(106)의 패턴 PT를 검출할 수도 있다. 이 경우에는, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)에 대해 몰드(106)를 가압하는(즉, 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압하는) 제1 및 제2 가압 동작을 포함하는 적어도 2회의 가압 동작을 행할 필요가 있다. 마크 MK의 위치가 기준으로 설정되면, 제1 가압 동작에 의해 전사된 패턴 PT의 위치에 대한, 제2 가압 동작에 의해 전사된 패턴 PT의 위치의 변화량 Cp는, 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치의 변화량 Ci에 상응한다. 이 경우, 본 장치는, 변화량 Cp와 임계값 TH3 사이의 관계 및 몰드(106)의 압인 횟수 N과 규정 횟수 TH2 사이의 관계가 아래의 부등식을 만족하는 것을 확인하고 임프린트 처리를 행한다.
Cp≤TH3 그리고 N≤TH2…(3)
임계값 TH3은, 기판 상의 목표 위치에 패턴을 전사하기 위해 허용되는 변화량 Cp의 최대값 이하의 값(즉, 최대값에 대하여 소정의 마진을 포함하는 값)으로 설정되며, 실험적 또는 이론적으로 도출되는 값이다.
기판 상에 형성되어 있는 마크 MK, 및 준비 처리에 있어서 기판 상의 샷 영역 상에 전사된 몰드(106)의 패턴 PT를, 예를 들어, 스코프(120)를 사용해서 검출할 수 있다. 보다 구체적으로는, 도 8a에 나타낸 바와 같이, 기판 상의 마크 MK를, 스코프(120)의 광원으로부터의 광으로 수직으로 조사하고, 마크 MK로부터 정반사된 광(0차 광)만을 스코프(120)의 수광부를 통해 수광함으로써, 마크 MK의 위치를 검출할 수 있다. 또한, 도 8b에 나타낸 바와 같이, 기판 상의 마크 MK에 대하여, 광을 비스듬히 조사하고, 마크 MK에 의해 반사된 광 중 에지부에 의해 반사된 산란된 광 또는 회절된 광(n차 광)을 수광함으로써, 마크 MK의 위치를 검출할 수도 있다.
기판 상의 샷 영역 상에 전사된 몰드(106)의 패턴 PT는, 마크 MK와 같이 요철 형상을 갖는다. 따라서, 패턴 PT에 대하여 광을 수직으로 또는 비스듬히 조사함으로써, 패턴 PT의 위치를 검출할 수 있다. 하지만, 몰드(106)의 패턴을 구성하는 각각의 라인의 라인 폭이 수십 nm 레벨일 경우, 라인 폭이 너무 작으므로, 패턴 PT 중 1개의 라인만을 검출하는 것은 곤란하다. 이러한 경우에는, 패턴 PT의 복수의 라인이 1개의 라인으로서 검출될 수도 있다.
임프린트 장치(100)는, 수지(RS)에 포함되는 계면 활성제가 몰드(106)의 패턴면(106a)에 부착되게 하는 부착 동작을 포함하는 부착 처리를 행할 필요가 있다. 임프린트 처리에 사용되지 않는 몰드(미사용 몰드)나 사용되지 않은 기간(사용 정지 기간)이 소정의 기간보다 긴 몰드의 패턴면에 계면 활성제는 충분히 부착되어 있지 않다. 따라서, 경화된 수지로부터 몰드를 박리하는 데 필요한 박리력이 추정된 값보다 더 커지게 된다. 그 결과, 기판 상에 전사된 패턴은 몰드에 부착된 채 벗겨지고 파손될 수 있거나, 몰드나 기판이 소정의 위치로부터 어긋난다(변형된다).
예를 들어, 도 9a에 도시한 바와 같이, 몰드(106)의 패턴면(106a)에 계면 활성제가 충분히 부착되고 있지 않고, 패턴면(106a)의 일부만에 부착되어 있을 경우를 상정한다. 도 9a에 나타낸 상태에서, 기판(ST) 상의 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압해서, 몰드(106)와 기판(ST) 사이의 갭이 수지(RS)로 충전된다. 수지(RS)를 경화시켜, 수지(RS)로부터 몰드(106)를 박리하면, 도 9b에 나타낸 바와 같이, 기판(ST) 상에 몰드(106)의 패턴이 전사되어 있지 않은 부분(불량 패턴 부분)이 발생된다.
몰드(106)의 패턴을 정확하게 전사하기 위해서는, 몰드(106)의 패턴면(106a)에 계면 활성제를 균일하게 부착시킴으로써 경화된 수지(RS)로부터 몰드(106)를 박리하는 데 필요한 박리력을 감소시킬 필요가 있다. 몰드(106)의 패턴면(106a)에 계면 활성제를 부착시키기 위해서는, 임프린트 장치(100)의 밖에서 패턴면(106a)을 계면 활성제로 코팅하거나, 계면 활성제를 포함하는 수지(RS)를 몰드(106)에 대해 가압할 필요가 있다. 임프린트 장치(100)의 밖에서 패턴면(106a)을 계면 활성제로 코팅하는 경우에는, 임프린트 장치(100) 이외의 장치(반도체 프로세스 이외의 처리)가 필요하므로, 많은 비용 및 시간이 든다. 이는 처리량(생산성)에 불리한 영향을 미친다. 따라서, 본 실시예에서는, 수지(RS)에 포함된 계면 활성제가, 몰드(106)를 계면 활성제를 포함하는 수지(RS)에 대해 가압함으로써, 몰드(106)의 패턴면(106a)에 부착된다.
도 10은, 계면 활성제를 포함하는 수지(RS)에 대해 몰드를 가압한 횟수(압인 횟수) N과, 몰드(106)를 경화된 수지(RS)로부터 박리하는 데 필요한 박리력 P 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 10을 참조하면, 플롯 R1에 대응하는 박리력 P1은, 임프린트 처리에 사용되지 않은 몰드 또는 소정의 기간보다도 긴 기간동안 사용되지 않은 몰드를 경화된 수지(RS)로부터 박리하는 데 필요한 박리력을 나타낸다. 이 경우, 수지(RS)에 포함되는 계면 활성제가 몰드의 패턴면에 충분히 부착되어 있지 않으므로, 박리력 P1은, 임계값(제2 임계값) TH4보다도 크다. 임계값 TH4는, 기판 상에 몰드의 패턴을 파손하지 않고 전사하는 데 필요한 박리력의 최대값 이하의 값(최대값에 대하여 소정의 마진을 포함하는 값)으로 설정되어, 실험적 또는 이론적으로 도출되는 값이다.
계면 활성제를 포함하는 수지(RS)에 대해 몰드를 반복하여 (복수회) 가압하는 것은, 계면 활성제가 몰드의 패턴면에 서서히 부착되게 한다. 플롯 R2, R3 및 R4에 의해 나타낸 바와 같이, 몰드를 경화된 수지(RS)로부터 박리하는 데 필요한 박리력은, 박리력 P2, P3 및 P4로 서서히 감소된다. 계면 활성제가 몰드의 패턴면에 균일하게 부착되면, 플롯 R5, R6 및 R7에 의해 나타낸 바와 같이, 몰드를 경화된 수지(RS)로부터 박리하는 데 필요한 박리력이 (박리력 P5, P6 및 P7의 근방의 값으로) 수렴한다.
또한, 부착 처리에 있어서, 계면 활성제를 포함하는 수지(RS)에 대해 몰드를 규정 횟수로 가압해도, 경화된 수지(RS)로부터 몰드(106)를 박리하는 데 필요한 박리력이 임계값 TH4 이하가 안될 수도 있다. 이 경우에는, 계면 활성제를 포함하는 수지(RS)나 몰드(106)가 정상 상태가 아닐 수 있으므로, 부착 처리를 종료하고 수지(RS) 및 몰드를 검사하여, 필요에 따라 수지(RS)나 몰드를 교환할 필요가 있다. 따라서, 부착 처리에서는, 본 장치가 박리력 P와 임계값 TH4 사이의 관계 및 압인 횟수 N과 규정 횟수 TH5 사이의 관계가 이하의 부등식을 만족하는지를 확인한다.
P≤TH4 그리고 N≤TH5…(4)
임계값 TH4는, 기판 상에 몰드의 패턴을 파손하지 않고 박리하는 데 필요한 박리력의 최대값 이하의 값(즉, 최대값에 대하여 소정의 마진을 포함하는 값)으로 설정되어, 실험적 또는 이론적으로 도출되는 값이다. 또한, 규정 횟수 TH5는, 기판 상에 몰드의 패턴을 파손하지 않고 전사하는 데 필요한 압인 횟수에 기초하여 결정될 수도 있다.
준비 처리에 있어서의 가압 동작으로서, 본 장치가 기판(ST) 상의 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압하는 동작을 행하는 경우에, 준비 처리는 수지(RS)에 포함되는 계면 활성제가 몰드(106)의 패턴면(106a)에 부착되게 하는 부착 동작을 포함하는 부착 처리를 포함할 수 있다. 바꾸어 말하면, 준비 처리에 있어서, 기판(ST) 상의 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압하는 동작은, 부착 처리에 있어서 기판(ST) 상의 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 동작과 공통화될 수 있다.
이하, 도 11을 참조하여, 준비 처리가 부착 처리를 포함하는 경우에 임프린트 장치(100)의 동작에 대해서 설명한다. 제어 유닛(122)이 임프린트 장치(100)의 각 유닛을 통괄적으로 제어하여 도 11에 나타낸 임프린트 장치(100)의 동작을 실행한다.
스텝 S1102에서, 조작자는 임프린트 장치(100)로 몰드(106)를 반입하여, 몰드 스테이지(104)(지지면(104a))가 이러한 몰드(106)를 유지하게 한다.
스텝 S1104에서, 조작자는 임프린트 장치(100)로 임프린트 처리가 행해지는 기판(ST)과는 다른 준비 처리용 기판을 반입하여, 기판 스테이지(102)가 이러한 준비 처리용 기판을 유지하게 한다.
스텝 S1106에서, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치를 안정화시키기 위한 가압 동작 및 수지(RS)에 포함되는 계면 활성제를 몰드(106)의 패턴면(106a)에 부착시키는 부착 동작을 포함하는 준비 처리를 행한다. 보다 구체적으로, 우선, 공급 유닛(108)은 준비 처리용 기판 상의 각 영역(샷 영역에 대응)에 수지(RS)를 공급한다. 그 후, 기판 스테이지(102)는 준비 처리용 기판을 구동시키고, 몰드(106)(패턴면(106a))에 대응하는 위치에 몰드(106)가 가압되어야 할 준비 동작용 기판 상의 영역(목표 영역)에 배치한다. 계측 유닛(118)은 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치를 계측한다. 계속해서, 구동 유닛(110)은 몰드(106)를 하측 방향으로 구동하고, 준비 동작용 기판 상에 공급된 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압한다. 이에 의해, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)에 대해 몰드(106)를 가압하는 가압 동작, 및 수지(RS)에 포함되는 계면 활성제를 몰드(106)의 패턴면(106a)에 부착시키는 부착 동작이 동시에(공통으로) 행해진다. 이어서, 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압한 상태에서, 광원(112)은 수지(RS)에 자외선 광을 조사해서 수지(RS)를 경화시킨다. 그 후에, 구동 유닛(110)은 몰드(106)를 상측 방향으로 구동시키고, 준비 동작용 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(106)를 박리한다. 이 경우에, 검출 유닛(114)은, 준비 동작용 기판 상의 경화된 수지(RS)로부터 몰드(106)를 박리하는 데 필요한 박리력 P를 검출한다. 그 후에, 계측 유닛(118)은 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치를 계측한다. 본 장치는, 가압 동작 전의 몰드(106)의 위치에 대한, 가압 동작 후의 몰드(106)의 위치의 변화량 Ci를 구한다. 이와 같이, 준비 처리에 있어서, 준비 동작용 기판 상에 공급된 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압하는 것은, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)에 몰드(106)가 균일하게 접촉하게 하고, 계면 활성제가 패턴면(106a)에 부착되게 한다.
스텝 S1108에서, 스텝 S1102에서 반입된 몰드(106)가, 임프린트 처리에 사용되지 않은 몰드(미사용 몰드) 또는 소정의 기간 T보다 긴 기간(사용 정지 기간)동안 사용되지 않은 몰드인지 여부를 판정한다. 몰드(106)가 미사용 몰드 또는 소정의 기간 T보다 긴 기간동안 사용되지 않은 몰드인 경우에는, 프로세스는 스텝 S1110으로 이행한다. 몰드(106)가 미사용 몰드 또는 소정의 기간 T보다 긴 기간동안 사용되지 않은 몰드가 아닌 경우에는, 프로세스는 스텝 S1112로 이행한다.
소정의 기간 T는, 몰드(106)를 사용하기 직전의 임프린트 처리가 종료와, 패턴면(106a)에 부착되고 있었던 계면 활성제의 박리의 개시 사이의 기간이며, 실험적 또는 이론적으로 산출될 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(122)의 메모리와 같은 기억 유닛은 몰드(106)의 사용 로그를 관리하기 위한 몰드 관리 테이블을 기억한다. 따라서, 제어 유닛(122)은, 몰드 관리 테이블을 참조함으로써, 몰드(106)가 미사용 몰드 또는 소정의 기간 T보다 긴 기간동안 사용되지 않은 몰드인지 여부를 판정할 수 있다.
스텝 S1110에서, 스텝 S1106의 준비 동작에서 계측된 박리력 P가 제2 임계값 (즉, 임계값 TH4) 이하인지 여부를 판정한다. 박리력 P가 임계값 TH4 이하가 아닌 경우, 즉, 임계값 TH4보다 큰 경우에는, 프로세스는 스텝 S1120으로 이행한다. 박리력 P가 임계값 TH4 이하인 경우에는, 프로세스는 스텝 S1112로 이행한다.
스텝 S1112에서, 스텝 S1106의 준비 처리에서 구한 변화량 Ci가 제1 임계값 이하(즉, 임계값 TH1 이하)인지 여부를 판정한다. 변화량 Ci가 임계값 TH1 이하인 경우에는, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)이 몰드(106)와 균일하게 접촉하고, 계면 활성제가 패턴면(106a)에 균일하게 부착되어 있다고 생각되므로, 프로세스는 스텝 S1114로 이행하고, 준비 처리를 종료한다. 도 11에 나타낸 스텝 S1114 내지 S1118은, 도 6에 나타낸 스텝 S610 내지 S614와 동일하므로, 그 상세한 설명은 생략한다. 반대로, 변화량 Ci가 임계값 TH1 이하가 아닌 경우, 즉, 임계값 TH1보다 큰 경우에는, 프로세스는 스텝 S1120으로 이행한다.
스텝 S1120에서, 스텝 S1106의 준비 동작에 있어서, 기판(ST) 상의 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압한 횟수(압인 횟수) N이 규정 횟수 TH2 이하이고, 규정 횟수 TH5 이하인지 여부를 판정한다. 압인 횟수 N이 규정 횟수 TH2 이하이고, 규정 횟수 TH5 이하인 경우에는, 프로세스는 스텝 S1106으로 이행하고, 준비 처리를 계속한다. 또한, 압인 횟수 N이 규정 횟수 TH2 및 TH5 중 적어도 한쪽을 초과하고 있을 경우에는, 프로세스는 스텝 S1122로 이행한다.
스텝 S1122에서, 조작자는 준비 처리용 기판을 임프린트 장치(100)로부터 반출하고, 준비 처리를 종료한다. 스텝 S1124에서, 조작자는 몰드 스테이지(104) 및 몰드(106)를 임프린트 장치(100)로부터 반출한다. 압인 횟수 N이 규정 횟수 TH2 이하인 경우에는, 스텝 S1124에 있어서, 몰드 스테이지(104)를 임프린트 장치(100)로부터 반출할 필요는 없다.
스텝 S1126에서, 본 장치는 스텝 S1122에서 반출된 준비 동작용 기판 상의 수지(RS)와, 스텝 Sl124에서 반출된 몰드 스테이지(104)와 몰드(106)를 검사한다. 압인 횟수 N이 규정 횟수 TH2 이하인 경우에는, 스텝 S1124에서 몰드 스테이지(104)를 검사할 필요는 없다. 마찬가지로, 압인 횟수 N이 규정 횟수 TH5 이하인 경우에는, 스텝 S1124에 있어서, 수지(RS)를 검사할 필요는 없다. 그 다음에, 수지(RS), 몰드 스테이지(104) 및 몰드(106)의 검사 결과에 따라서 소정의 처리(예를 들어, 수지(RS), 몰드 스테이지(104) 및 몰드(106)의 교환)를 행하고, 프로세스는 스텝 S1104로 이행한다.
상술한 바와 같이, 본 실시예는, 몰드(106)가 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)과 균일하게 접촉되게 하는 것 뿐만 아니라, 계면 활성제가 몰드(106)의 패턴면(106a)에 균일하게 접촉되게 할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 임프린트 장치(100)는, 어떠한 불량 패턴 부분도 발생시키지 않고, 기판(ST) 상의 목표 위치에 몰드(106)의 패턴을 정확하게 전사할 수 있다.
준비 처리 또는 부착 처리에 있어서의 몰드의 가압 동작에 대한 조건은, 그 후에 행해지는 임프린트 처리에 있어서의 몰드의 가압 동작에 대한 조건과 상이할 수도 있다. 예를 들어, 준비 처리 또는 부착 처리에 있어서의 몰드의 가압 시간은 임프린트 처리에 있어서의 몰드의 가압 시간보다도 길 수도 있다. 또한, 준비 처리 또는 부착 처리에 있어서의 몰드에 대한 가압력은 임프린트 처리에 있어서의 몰드에 대한 가압력보다도 클 수도 있다. 또한, 준비 처리 또는 부착 처리에 있어서는, 몰드와 기판을 상대적으로 진동시킬 수 있다. 이에 의해, 몰드 스테이지의 지지면에 몰드를 균일하게 접촉시키는 데 필요한 몰드의 가압 횟수 및 계면 활성제를 패턴면에 부착시키는 데 필요한 몰드의 가압 횟수를 감소시킬 수 있다.
상술한 설명은, 몰드(106)를 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)에 대해 가압하는 가압 동작으로서, 기판(ST) 상에 공급된 수지(RS)에 대해 몰드(106)를 가압하는 동작을 예시하였다. 하지만, 몰드(106)의 주위에 배치된 조정 유닛(116)을 사용해서(도 2 참조), 몰드(106)를 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)에 대해 가압하는 가압 동작을 행하는 것도 가능하다.
보다 구체적으로는, 준비 처리에 있어서, 우선, 조작자가 몰드(106)를 임프린트 장치(100)로 반입하여 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)이 그 몰드(106)를 유지하게 하면, 계측 유닛(118)이 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치를 계측한다. 그 후에, 본 장치는 몰드(106)의 측면에 힘을 가하여 조정 유닛(116)이 몰드(106)의 자세를 변경시키게 함으로써, 몰드(106)를 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)에 대해 가압하는 가압 동작을 행한다. 본 장치는, 조정 유닛(116)이 몰드(106)의 측면에 힘을 가하기 전(즉, 가압 동작 전)의 몰드(106)의 위치에 대한, 조정 유닛(116)이 몰드(106)의 측면에 힘을 가한 후(즉, 가압 동작 후)의 몰드(106)의 위치의 변화량 Cm을 구한다.
도 12a는, 조정 유닛(116)이 몰드(106)의 측면에 힘을 가한 횟수(압인 횟수) No와, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치의 변화량 Cm 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 플롯 R1에 대응하는 변화량 Cm1은, 몰드(106)의 측면에 힘을 가하지 않았을 때(No=0)의 몰드(106)의 위치에 대한, 몰드(106)의 측면에 힘을 1회 가했을 때(No=1)의 몰드(106)의 위치의 변화량을 나타낸다. 이 경우, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)은 몰드(106)와 균일하게 접촉하지 않기 때문에, 변화량 Cm1은 임계값 TH6보다 크다. 임계값 TH6은, 기판 상의 목표 위치에 패턴을 전사하기 위한 변화량 Cm의 최대값 이하의 값(즉, 최대값에 대하여 소정의 마진을 포함하는 값)으로 설정되어, 실험적 또는 이론적으로 도출되는 값이다.
몰드(106)의 측면에 힘을 가하는 것을 (복수회) 반복하여, 몰드(106)는 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)에 서서히 균일하게 접촉하게 된다. 따라서, 플롯 R2, R3 및 R4에 의해 나타낸 바와 같이, 변화량 Cm은, 변화량 Cm2, Cm3 및 Cm4로 서서히 감소한다. 몰드(106)가 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)에 균일하게 접촉하면, 플롯 R5, R6 및 R7에 의해 나타낸 바와 같이, 변화량 Cm이 수렴한다(변화량 Cm5, Cm6 및 Cm7의 근방의 값이 된다).
부등식 (5)에 나타낸 바와 같이, 변화량 Cm이 임계값 TH6 이하가 된 경우(변화량 Cm4 내지 Cm7), 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)은 몰드(106)와 균일하게 접촉하고 있는 것으로 생각된다. 따라서, 몰드(106)를 수지(RS)에 대해 가압했을 때 발생된 압인력에 기인하는 몰드(106)의 위치 어긋남을 발생시키지 않고, 몰드(106)의 패턴을 기판 상의 목표 위치에 전사할 수 있다.
Cm≤TH6…(5)
준비 처리에 있어서, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a)에 대하여 몰드(106)를 가압하는, 즉, 몰드(106)의 측면에 힘을 가하는 횟수가 규정 횟수 이상이 되어도, 변화량 Cm이 임계값 TH6 이하가 되지 않을 수도 있다. 도 12b는, 조정 유닛(116)이 몰드(106)의 측면에 힘을 가한 횟수(조정 횟수) No와, 몰드 스테이지(104)의 지지면(104a) 상의 몰드(106)의 위치의 변화량 Cm 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 12b를 참조하면, 플롯 R1 내지 R7은, 조정 횟수 No가 규정 횟수 TH7에 도달하기 전에, 변화량 Cm이 임계값 TH6 이하가 되는 것을 나타낸다. 반대로, 플롯 R1' 내지 R7'은, 조정 횟수 No가 규정 횟수 TH7 이상이 되어도, 변화량 Cm이 임계값 TH6 이하가 되지 않는 것을 나타낸다. 이러한 경우, 몰드 스테이지(104)와 몰드(106)가 정상 상태가 아닐 수 있으므로, 준비 처리를 종료해서 몰드 스테이지(104)와 몰드(106)를 검사하고, 검사 결과에 따라 몰드 스테이지(104)와 몰드(106)를 교환할 필요가 있다. 본 장치는 변화량 Cm과 임계값 TH6 사이의 관계, 및 조정 횟수 No와 규정 횟수 TH7 사이의 관계가 부등식 (6)을 만족하는 것을 확인하고, 임프린트 처리를 행한다.
Cm≤TH6 그리고 No≤TH7…(6)
물품으로서 (반도체 집적 회로 소자 및 액정 표시 소자와 같은) 디바이스를 제조하는 방법은 임프린트 장치(100)를 사용하여 (웨이퍼, 유리 플레이트 및 막 기판과 같은) 기판 상에 패턴을 전사(형성)하는 스텝을 포함한다. 또한, 제조 방법은 기판을 전사된 패턴으로 에칭하는 스텝을 포함한다. 에칭 스텝 대신에, 제조 방법은 패턴 도트 매체(pattern dot media)(기록 매체) 및 광학 소자와 같은 다른 물품을 제조하기 위해 전사된 패턴으로 기판을 처리하는 또 다른 처리 스텝을 포함한다.
예시적인 실시예들을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 개시된 예시적인 실시예에 한정되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형 및 동등한 구성과 기능을 포함하도록 최광의 해석에 따라야 한다.

Claims (10)

  1. 수지에 대해 몰드를 가압한 상태에서 기판 상의 수지를 경화시키고, 경화된 수지로부터 상기 몰드를 박리함으로써 기판 상에 패턴을 전사하는 임프린트 처리를 행하는 임프린트 장치로서,
    상기 몰드와 접촉하게 되는 지지면을 포함하고, 상기 지지면 상에서 상기 몰드를 유지하도록 구성된 유지 유닛;
    상기 지지면 상에서 상기 몰드의 위치를 계측하도록 구성된 계측 유닛; 및
    상기 임프린트 처리 전에, 상기 지지면에 대해 상기 몰드를 가압해서 상기 지지면 상의 상기 몰드의 위치를 안정화시키는, 적어도 1회의 가압 동작을 포함하는 준비 처리를 행하도록 구성된 처리 유닛
    을 포함하고,
    상기 처리 유닛은, 상기 준비 처리에서, 상기 계측 유닛에 의해 계측되는, 상기 가압 동작 전의 몰드의 위치에 대한, 상기 가압 동작 후의 몰드의 위치의 변화량이 제1 임계값을 초과하는 경우에는 상기 가압 동작을 반복하고, 상기 변화량이 상기 제1 임계값 이하인 경우에는 상기 준비 처리를 종료시키는, 임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몰드를 구동하도록 구성된 구동 유닛을 더 포함하고,
    상기 처리 유닛은, 상기 구동 유닛이 상기 준비 처리를 위해 기판 상에 공급된 수지에 대해 상기 몰드를 가압하게 하여 상기 가압 동작을 행하는, 임프린트 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 계측 유닛은, 상기 몰드의 주위에 배치된 간섭계를 포함하는, 임프린트 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 준비 처리는, 제1 가압 동작과 제2 가압 동작을 포함하는, 적어도 2회의 가압 동작을 포함하고,
    상기 계측 유닛은, 상기 기판 상에 형성되어 있는 마크와, 상기 준비 처리를 위해서 수지에 대해 상기 몰드를 가압한 상태에서 상기 기판 상에 공급된 수지를 경화시켜, 경화된 수지로부터 몰드를 박리함으로써 상기 기판 상에 전사된 몰드의 패턴을 검출하도록 구성된 검출 광학계를 포함하고,
    상기 검출 광학계에 의해 검출되는, 상기 제1 가압 동작 후의 마크와 상기 기판 상에 전사된 몰드의 패턴 사이의 위치 관계와, 상기 검출 광학계에 의해 검출되는, 상기 제2 가압 동작 후의 마크와 상기 기판 상에 전사된 몰드의 패턴 사이의 위치 관계로부터, 상기 제2 가압 동작 전의 몰드의 위치에 대한, 상기 제2 가압 동작 후의 몰드의 위치의 변화량을 구하는, 임프린트 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 처리 유닛은, 상기 임프린트 처리가 행해지는 기판과는 다른 준비 처리용 기판을 사용해서 상기 준비 처리를 행하는, 임프린트 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 임프린트 처리를 행할 때에, 상기 몰드의 측면에 힘을 가해서 상기 몰드의 배율 및 왜곡을 조정하도록 구성된 조정 유닛을 더 포함하고,
    상기 처리 유닛은, 상기 준비 처리에서, 상기 조정 유닛이 상기 몰드의 측면에 힘을 가하게 하여 상기 몰드의 자세(attitude)를 변경시킴으로써, 상기 가압 동작을 행하는, 임프린트 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 처리 유닛은, 상기 가압 동작의 횟수가 규정 횟수 이상이 되었을 경우에는, 상기 준비 처리를 종료시키는, 임프린트 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 몰드를 구동하도록 구성된 구동 유닛; 및
    상기 기판 상의 경화된 수지로부터 상기 몰드를 박리하는 데 필요한 박리력을 검출하도록 구성된 검출 유닛을 더 포함하고,
    상기 처리 유닛은, 상기 임프린트 처리 전에, 상기 구동 유닛이 계면 활성제를 포함하는 수지에 대해 상기 몰드를 가압하게 하고, 수지를 경화시키고, 경화된 수지로부터 상기 몰드를 박리함으로써, 상기 기판 상에 공급된 계면 활성제를 상기 몰드의 패턴면에 부착시키는, 적어도 1회의 부착 동작을 포함하는 부착 처리를 행하고,
    상기 처리 유닛은, 상기 부착 처리에서, 상기 검출 유닛에 의해 검출되는 박리력이 제2 임계값를 초과하는 경우에는 상기 부착 동작을 반복하여 행하고, 상기 부착 처리에서 상기 검출 유닛에 의해 검출되는 박리력이 상기 제2 임계값 이하인 경우에는 상기 부착 처리를 종료시키는, 임프린트 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 몰드를 구동하도록 구성된 구동 유닛을 더 포함하고,
    상기 준비 처리를 위해서 기판 상에 공급되는 수지는 계면 활성제를 포함하고,
    상기 처리 유닛은, 상기 구동 유닛이 상기 준비 처리를 위해서 기판 상에 공급된 상기 계면 활성제를 포함하는 수지에 대해 상기 몰드를 가압하게 하여, 상기 가압 동작 및 상기 계면 활성제를 상기 몰드의 패턴면에 부착시키는 부착 동작을 행하는, 임프린트 장치.
  10. 물품의 제조 방법으로서,
    임프린트 장치를 사용하여 기판 상에 수지의 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 기판을 상기 패턴으로 처리하는 단계
    를 포함하고,
    상기 임프린트 장치는, 수지에 대해 몰드를 가압한 상태에서 기판 상의 수지를 경화시키고, 경화된 수지로부터 상기 몰드를 박리함으로써 기판 상에 패턴을 전사하는 임프린트 처리를 행하고,
    상기 임프린트 장치는,
    상기 몰드와 접촉하게 되는 지지면을 포함하고, 상기 지지면 상에서 상기 몰드를 유지하도록 구성된 유지 유닛;
    상기 지지면 상에서 상기 몰드의 위치를 계측하도록 구성된 계측 유닛; 및
    상기 임프린트 처리 전에, 상기 지지면에 대해 상기 몰드를 가압해서 상기 지지면 상의 상기 몰드의 위치를 안정화시키는, 적어도 1회의 가압 동작을 포함하는 준비 처리를 행하도록 구성된 처리 유닛
    을 포함하고,
    상기 처리 유닛은, 상기 준비 처리에서, 상기 계측 유닛에 의해 계측되는, 상기 가압 동작 전의 몰드의 위치에 대한, 상기 가압 동작 후의 몰드의 위치의 변화량이 제1 임계값을 초과하는 경우에는 상기 가압 동작을 반복하고, 상기 변화량이 상기 제1 임계값 이하인 경우에는 상기 준비 처리를 종료시키는, 물품의 제조 방법.
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