KR20110119807A - 임프린트 방법 및 임프린트 장치 - Google Patents

임프린트 방법 및 임프린트 장치 Download PDF

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Abstract

기판상에 형성된 패턴 형성층에, 몰드에 제공된 임프린트 패턴을 임프린트하는 임프린트 방법은, 피드백 제어를 작용시키면서 기판과 몰드 간의 위치 맞춤을 실행하는 제1 스텝과, 몰드와 패턴 형성층을 서로 접촉하게 하는 제2 스텝과, 패턴 형성층을 경화시키는 제3 스텝과, 기판과 몰드 간의 간극을 크게하는 제4 스텝을 포함한다. 임프린트 방법은, 제1 스텝과 제2 스텝 사이 및/또는 제2 스텝과 제3 스텝 사이에 피드백 제어를 정지시키는 스텝을 더 포함한다.

Description

임프린트 방법 및 임프린트 장치{IMPRINT METHOD AND IMPRINT APPARATUS}
본 발명은 임프린트 방법 및 위치 맞춤(alignment) 장치에 관한 것이다.
최근, 예를 들면 스테판 와이. 츄(Stephan Y. Chou) 등이, 1995년 발행된 응용 물리학 레터, 볼륨 67, 이슈 21, 3114-3116 페이지[Appl. Phys. Lett., Vol. 67, Issue 21, pp 3114-3116 (1995)]에 기술한 바와 같이, 몰드 상에 제공된 미세 구조를 수지 재료, 금속 재료 등의 피가공 부재에 전사하는 미세 가공 기술이 개발되어 주목받고 있다. 이 기술은 나노임프린트(nanoimprint) 또는 나노엠보싱(nanoembossing) 등이라 불리며, 수㎚ 오더(order)의 가공 분해능을 갖는다. 이 때문에, 스텝퍼(stepper), 스캐너 등의 노광 장치(light exposure device)를 대신하는 차세대 반도체 제조 기술에의 응용이 기대되고 있다. 또한, 이 기술은, 입체 구조를 웨이퍼 레벨에서 일괄 가공할 수 있다. 이 때문에, 광결정(photonic crystal) 등의 광학 소자나, μ-TAS(micro total analysis system) 등의 바이오칩의 제조 기술 등으로서 폭넓은 분야로의 응용이 기대되고 있다.
이러한 나노임프린트에 의한 패턴 전사 기술에서는, 예를 들어 반도체 제조 기술 등에 이 기술을 이용할 때, 다음과 같은 방식으로 몰드 표면의 미세[minute(fine)] 구조를 워크(work)[워크피스(workpiece)]에 전사한다.
우선, 워크를 구성하는 피가공 부재인 기판(예를 들어, 반도체 웨이퍼) 상에 광경화형 수지 재료(photocurable resin material)의 수지층을 형성한다. 다음으로, 원하는 요철(projection/recess) 패턴을 가지는 미세 구조가 형성된 몰드를 워크에 맞추어, 몰드와 기판 사이에 자외선(UV) 경화 수지 재료를 충전한 후, 자외선을 조사함으로써 UV 경화 수지 재료를 경화시킨다. 이것에 의해, 수지층에 몰드의 미세 구조가 전사된다. 그 후에, 이 수지층을 마스크로 하여 에칭 등을 행함으로써, 기판에 몰드의 미세 구조가 형성된다.
그런데, 이러한 반도체의 제조에서는, 몰드와 기판의 위치 맞춤이 필요하다. 예를 들어, 반도체의 프로세스 룰이 100㎚ 이하로 되는 최근의 상황에 있어서, 장치에 기인하는 위치 맞춤 오차의 허용 범위는 수㎚ 내지 수십㎚이다.
이러한 위치 맞춤 방법으로서, 예를 들면 미국특허 제6,696,220호(U. S. Patent No. 6,696,220)에는 2개의 파장의 광, 즉, 제1 및 제2의 상이한 파장의 광에 대하여 상이한 초점거리를 사용하는 기술이 개시되어 있다. 이 기술에서는, 몰드와 기판 간의 간극(gap)이 특정 값을 가질 때에, 제1 파장에서 몰드 표면에 제공된 마크를 촬상 소자에 결상시키고, 제2 파장에서 기판 표면에 제공된 마크를 동일한 촬상 소자에 결상시킨다. 몰드 표면의 마크와 기판 표면의 마크를 관찰함으로써, 몰드와 기판의 면내 위치 맞춤을 행한다.
그런데, 최근 고정밀 미세 가공에 대한 요구가 높아지는 가운데, 전술한 나노임프린트에 의한 전사 정밀도의 향상과 전사 속도의 향상이 요구되고 있다.
그러나, 미국특허 제6,696,220호에 개시되어 있는 위치 맞춤 방법은 이러한 요구를 반드시 충족하는 것은 아니다. 즉, 미국특허 제6,696,220호의 위치 맞춤 방법은, 몰드의 마크와 기판의 마크를 사용한 면내 위치 맞춤에 있어서 다음과 같은 문제를 발생시킨다.
나노임프린트에 의한 패턴 전사에서는, 종래의 노광 장치를 사용한 전사(노광) 방법과 달리, 상술한 바와 같이 몰드 상에 제공된 미세 구조를 워크(피가공 부재)에 접촉시켜 전사하는 것이 필요하다.
이러한 전사를 행하는 프로세스에서는, 몰드와 워크의 광경화 수지 재료의 접촉동안의 과도기에 있어서, 몰드와 수지 재료의 접촉 계면이 불안정한 상태에 놓일 수 있다. 또는, 몰드와 워크 상의 광경화 수지 재료의 서로 간의 접촉 전후에 있어서, 위치 맞춤을 위한 계측이나 구동에 관한 다양한 물리적 조건이 변경될 수 있다.
본 발명자들은, 임프린트 프로세스에서 위치 맞춤을 검사하는 제어 조건에 관하여, 몰드와 수지 재료 간의 비접촉의 상태로부터, 몰드와 수지 재료 간의 접촉 상태를 거쳐, 수지 재료 경화 프로세스에 이를 때까지의 기간 동안, 제어 조건이 불변한 때에 불편함이 발생할 가능성이 있다는 인식에 이르렀다. 예를 들어, 몰드 표면의 마크와 기판 표면의 마크를 관찰하여, 몰드와 기판의 면내 위치 맞춤을 행하는 경우를 고려한다.
관찰에 의해 얻어지는 계측 결과에 에러가 발생하고 있음에도 불구하고, 에러가 없는 경우의 제어 조건하에 위치 맞춤 피드백 제어를 행하면, 결과적으로 오동작으로 연결될 가능성이 있다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여, 임프린트 프로세스에서의 위치 맞춤에 관한 제어 조건을 향상시켰다.
본 발명의 구체적인 실시예가 아래에서 설명될 것이지만, 본 발명의 제1 양태에 따른 임프린트 방법은, 피드백 제어를 이용하는 위치 맞춤 동안에 피드백 제어가 일단 중지되거나 중단되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 제2 양태에 따른 임프린트 방법은, 임프린트 프로세스 동안에 위치 맞춤에 관한 제어 조건이 변경되는 것을 특징으로 한다.
(본 발명의 제1 양태)
본 발명의 제1 양태에 따른 임프린트 방법에 대해서 구체적으로 설명한다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 기판 상에 형성된 패턴 형성층에, 몰드에 제공된 임프린트 패턴을 임프린트하기 위한 임프린트 방법이며,
피드백 제어를 작용시키면서 기판과 몰드 간의 위치 맞춤을 행하는 제1 스텝과,
몰드와 패턴 형성층을 서로 접촉시키는 제2 스텝과,
패턴 형성층을 경화시키는 제3 스텝과,
기판과 몰드 간의 간극을 크게 하는 제4 스텝을 포함하고,
제1 스텝과 제2 스텝의 사이 및/또는 제2 스텝과 제3 스텝의 사이에, 피드백 제어를 정지시키는 스텝을 더 포함하는 임프린트 방법이 제공된다.
본 발명은, 아래에 설명하는 것과 같이 구성되는 임프린트 방법, 임프린트 장치 및 위치 맞춤 방법을 제공한다.
본 발명은, 피드백 제어를 작용시키면서 몰드와 기판 간의 위치 맞춤을 행하여, 몰드에 제공된 패턴을 기판 상에 도포된 수지 재료에 임프린트하는 임프린트 방법이며, 몰드와 수지 재료를 서로 접촉시켜 임프린트할 때에, 몰드와 수지 재료 간의 접촉 동안에 발생하는 피드백 제어의 오동작을 저감시킬 수 있게 피드백 제어를 행하는 스텝을 포함하는 임프린트 방법을 제공한다.
본 발명의 임프린트 방법에서는, 피드백 제어를 행하는 스텝의 동작이, 몰드와 수지 재료 간의 접촉을 검출했을 때에, 피드백 제어의 정지 동작일 수 있을 것이다. 또한, 피드백 제어를 행하는 스텝의 동작이, 몰드와 수지 재료가 접촉 위치 앞의 미리 설정된 위치에 배치되었을 때에, 피드백 제어를 정지시키는 동작일 수 있을 것이다.
본 발명의 임프린트 방법에서는, 피드백 제어를 정지시킨 후, 위치 맞춤을 위한 피드백 제어가 재개될 수 있을 것이다. 또한, 피드백 제어를 정지시킨 후, 피드백 제어의 재개 전에, 몰드와 기판의 대향면 사이의 간극 조정이 행해질 수 있을 것이다.
본 발명의 임프린트 방법에서는, 피드백 제어를 행하는 스텝의 동작이, 몰드와 수지 재료 간의 접촉을 검출했을 때에, 피드백 제어의 개시 동작일 수 있을 것이다. 또한, 피드백 제어를 행하는 스텝의 동작이, 몰드에 수지 재료를 접촉시켰을 때에, 피드백 제어에서의 최초(original) 제어 파라미터를 변경하여 행해지는 피드백 제어 동작일 수 있을 것이다. 제어 파라미터의 변경은, 몰드와 수지 재료 간의 접촉을 검출했을 때에, 피드백 제어를 정지시킨 후에 행해질 수 있을 것이다. 제어 파라미터의 변경은, 몰드와 수지 재료가 접촉 위치 앞의 미리 설정된 위치에 배치되었을 때에, 피드백 제어를 정지시킨 후에 몰드와 수지 재료 간의 접촉을 검출했을 때에 행해질 수 있을 것이다.
본 발명의 임프린트 방법에서, 피드백 제어를 정지시킨 후, 제어 파라미터의 변경 전에, 몰드와 기판의 대향면 사이의 간극 조정이 행해질 수 있을 것이다.
본 발명의 임프린트 방법에서, 제어 파라미터는, 면내 방향에 대한 위치 맞춤을 위한 위치 계측 파라미터, 몰드와 기판 사이의 거리 조정을 위한 거리 계측 파라미터, 몰드와 기판 간의 위치 맞춤 동작을 행하기 위한 구동 제어 파라미터 중 어느 하나일 수 있을 것이다.
본 발명의 임프린트 방법에서, 몰드와 수지 재료 간의 접촉 검출이 피드백 제어에서의 관찰 화상의 계조(gradation) 변화에 의해 행해질 수 있을 것이다. 몰드와 수지 재료 간의 접촉 검출이 피드백 제어에서의 몰드 또는 기판에 가해지는 압력의 변화에 의해 행해질 수 있을 것이다. 또한, 몰드와 수지 재료 간의 접촉 검출은 피드백 제어에서의 몰드와 기판 사이의 거리 계측 결과의 변화에 의해 행해질 수 있을 것이다.
본 발명에서는, 몰드의 가공면에 제공되는 패턴을 기판 상에 도포된 수지 재료에 임프린트하기 위한 임프린트 장치가, 몰드와 수지 재료 간의 접촉을 검출하는 접촉 검출 수단과, 몰드와 수지 재료 간의 접촉 동안에 오동작이 발생하지 않도록 위치 제어 수단이 몰드와 기판 간의 위치 맞춤을 행하는 프로세스 제어 수단을 포함한다. 프로세스 제어 수단은, 접촉 검출 수단에 의해 몰드와 수지 재료 간의 접촉이 검출되었을 때에, 피드백 제어를 정지시키기 위한 제어 수단일 수 있을 것이다. 프로세스 제어 수단은, 몰드와 수지 재료가 그들의 접촉 위치 앞의 미리 설정된 위치에 배치된 때에, 피드백 제어를 정지시키기 위한 제어 수단일 수 있을 것이다. 프로세스 제어 수단은, 피드백 제어를 정지시킨 후, 위치 맞춤을 위한 피드백 제어를 재개하기 위한 제어 수단일 수 있을 것이다. 프로세스 제어 수단은, 피드백 제어를 정지시킨 후, 피드백 제어의 재개 전에, 몰드와 기판의 대향면 사이의 극을 제어하기 위한 제어 수단일 수 있을 것이다. 프로세스 제어 수단은, 접촉 검출 수단에 의해 몰드와 수지 재료 간의 접촉이 검출되었을 때에, 피드백 제어를 개시하기 위한 제어 수단일 수 있을 것이다. 프로세스 제어 수단은, 접촉 검출 수단에 의해 몰드와 수지 재료 간의 접촉이 검출되었을 때에, 피드백 제어에서의 최초 제어 파라미터를 변경하여 피드백 제어를 행하는 제어 수단일 수 있을 것이다. 프로세스 제어 수단은, 몰드와 수지 재료 간의 접촉을 검출했을 때에, 피드백 제어를 정지시킨 후에, 제어 파라미터를 변경하도록 제어하기 위한 수단일 수 있을 것이다. 프로세스 제어 수단은, 몰드와 수지 재료가 그들의 접촉 위치 앞에 미리 설정된 위치에 배치되었을 때에, 피드백 제어를 정지한 후에, 몰드와 수지 재료 간의 접촉을 검출했을 때에 제어 파라미터가 변경되도록 제어하기 위한 수단일 수 있을 것이다. 프로세스 제어 수단은, 제어 파라미터의 변경 후에, 위치 맞춤을 위한 피드백 제어를 재개시키는 제어 수단일 수 있을 것이다. 프로세스 제어 수단은, 피드백 제어를 정지시킨 후, 제어 파라미터의 변경 전에, 몰드와 기판의 대향면 사이의 간극의 제어를 행하는 제어 수단일 수 있을 것이다.
본 발명에서, 2개의 부재의 위치 맞춤 방법은, 제1 부재와, 유체(fluid) 재료와 접촉하고 있는 제2 부재를 대향 배치하는 스텝과, 피드백 제어를 작용시키면서 제1 부재와 제2 부재 간의 위치 맞춤을 행하는 스텝과, 제1 부재와 유체 재료 간의 접촉에 관한 정보를 이용하여 피드백 제어를 정지시키거나, 피드백 제어에서의 제어 조건을 변경하는 스텝을 포함한다.
(본 발명의 제2 양태)
본 발명의 제2 양태에 따르면, 몰드에 제공된 임프린트 패턴을 몰드와 기판 사이에 개재되는 패턴 형성층에 전사하기 위한 임프린트 방법이 제공되며, 이러한 임프린트 방법은,
몰드 또는 기판의 변위, 스테이지(stage)의 토크, 및 몰드 또는 기판으로부터의 반사광량 중 적어도 하나에 의해, 임프린트 패턴의 전사동안에, 몰드와 패턴 형성층의 상태를 검출하는 검출 스텝과,
검출 스텝에서의 검출값에 의거하여, 스테이지의 제어 방법, 구동 프로파일 및 제어 파라미터 중의 적어도 하나를 변경하는 스텝을 포함한다.
본 발명은 아래에 기술하는 것과 같이 구성되는 임프린트 장치 및 임프린트 방법을 제공한다.
본 발명은, 몰드의 패턴을 몰드와 기판 사이에 개재되는 수지 재료에 전사하기 위한 임프린트 장치를 제공한다. 이러한 임프린트 장치는, 몰드 또는 기판 중 한쪽을 다른 쪽에 대하여 위치 결정하는 스테이지와, 상기 스테이지를 제어하는 제어부와, 몰드 또는 기판에 가해지는 하중, 몰드와 기판의 간극, 몰드 또는 기판의 변위, 스테이지의 토크, 및 몰드 또는 기판으로부터의 반사광량 중 적어도 하나에 의해, 패턴의 전사에서의 몰드와 수지의 상태를 검출하는 검출 수단과, 검출 수단에 의한 검출값에 의거하여, 스테이지 제어 방법, 스테이지 구동 프로파일 및 스테이지 제어 파라미터 중의 적어도 하나를 변경하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 임프린트 장치에서, 검출 수단은, 몰드와 기판 간의 간극 변화에 따른 몰드와 수지 재료의 상태, 또는 몰드와 기판의 간극을 일정하게 제어하여 정상 상태로 될 때까지의 변화에 따른 몰드와 수지 재료의 상태를 검출하기 위한 수단일 수 있을 것이다.
본 발명의 임프린트 장치에서, 검출값은, 미분 계수의 변화 및 2계(second-order) 미분 계수의 변화를 포함할 수 있을 것이다. 미분 계수의 변화 또는 2계 미분 계수의 변화는 그 부호의 변화일 수 있을 것이다. 검출 수단은, 몰드와 수지 재료의 상태로서, 몰드와 수지 재료 사이에 작용하는 인력(attraction force)에 기인하는 상태를 검출할 수 있다.
본 발명의 임프린트 장치에서, 제어 방법은 피드백(feedback) 제어, 피드포워드(feedforward) 제어 중 어느 한쪽 또는 양쪽일 수 있을 것이다. 구동 프로파일은 스테이지에 관한 가속도, 속도, 위치, 구동 전압, 구동 전류 중의 어느 하나를 포함할 수 있을 것이다. 제어 파라미터는, PID 파라미터, 피드포워드 파라미터 및 필터 파라미터 중 어느 하나를 포함할 수 있을 것이다.
본 발명은, 몰드의 패턴을 몰드와 기판 사이에 개재되는 수지 재료에 전사하기 위한 임프린트 방법을 제공한다. 이러한 임프린트 방법은, 몰드 또는 기판에 가해지는 하중, 몰드와 기판 간의 간극, 몰드 또는 기판의 변위, 스테이지의 토크, 및 몰드 또는 기판으로부터의 반사광량 중의 적어도 하나에 의해, 패턴 전사에서의 몰드와 수지 재료의 상태를 검출하는 검출 스텝과, 검출 스텝의 검출값에 의거하여, 스테이지 제어 방법, 스테이지 구동 프로파일 및 제어 파라미터 중의 적어도 하나를 변경하는 변경 스텝을 포함한다.
본 발명의 임프린트 방법에서, 검출값은 미분 계수의 변화 및 2계 미분 계수의 변화를 포함할 수 있을 것이다. 미분 계수의 변화 또는 2계 미분 계수의 변화는 그 부호의 변화일 수 있을 것이다. 몰드와 수지 재료의 검출 상태는 몰드와 수지 재료 사이에 작용하는 인력에 기인한다.
본 발명의 임프린트 방법에서, 몰드와 수지 재료가 서로 접촉하는 전후, 또는 수지 재료를 경화시키기 전후에, 제어 방법, 구동 프로파일 및 제어 파라미터 중 적어도 하나를 변경할 수 있을 것이다. 임프린트 방법에서, 몰드의 면내 방향의 각 축에 대하여, 상이한 제어 방법 및 상이한 제어 파라미터 중 어느 한쪽, 또는 양쪽을 변경할 수 있을 것이다.
본 발명은, 몰드와 기판 사이에 수지 재료를 개재시킨 상태에서, 몰드와 기판 간의 간극을 좁게 하는 간극 감소 스텝과, 간극 감소 스텝 후, 수지 재료를 경화시켜, 몰드에 제공된 패턴을 수지 재료에 전사하는 스텝을 포함하는 임프린트 방법을 제공한다. 간극 감소 스텝에서, 몰드와 기판 사이에 가해지는 압력을 포함하는 하중을 시간축 상에서 검출하면서, 간극이 좁아짐에 따라 하중이 커지는 상태와, 간극이 좁아짐에 따라 하중이 작아지는 상태 사이에서, 몰드와 기판이 대향하는 면에 수직인 방향으로의 몰드와 기판의 이동에 관한 제어 조건을 변경한다.
본 발명에 의하면, 임프린트 프로세스에 대한 보다 적합한 위치 맞춤 제어를 실행할 수 있다.
본 발명의 이러한 목적, 특징 및 장점과, 기타 목적, 특징 및 장점은, 첨부된 도면과 함께 이해되는, 후술하는 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명을 고려할 때에 보다 명확해질 것이다.
본 발명은 임프린트 프로세스에서의 위치 맞춤에 관한 제어 조건을 향상시켰다.
도 1은 본 발명에 따른 임프린트 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1-1의 임프린트 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1-1에서 피드백 제어 동작 시퀀스를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1-1에서 임프린트에 의한 패턴 전사 스텝에서의 피드백 제어 동작을 수행하는 스텝을 도시하는 도면이다.
도 5의 (a), 도 5의 (b), 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예 1-1에서 몰드와 수지 재료 간의 접촉(접액)의 검출을 도시하는 도면이다.
도 8 및 도 9는, 각각 본 발명의 실시예 1-2(도 8) 또는 실시예 1-3(도 9)에서 임프린트에 의한 패턴 전사 스텝의 피드백 제어 동작을 수행하는 스텝을 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예 1-3에서 몰드와 수지 재료 간의 접촉의 검출의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 11의 (a) 및 도 11의 (b)는, 각각 본 발명의 실시예 1-3에서 계측/구동 파라미터의 변경을 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예 1-4에서 임프린트에 의한 패턴 전사 스텝에서의 피드백 제어 동작을 수행하는 스텝을 도시하는 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 실시예 2-1에서 하나의 칩에 대하여 임프린트를 수행하는 스텝을 도시하는 흐름도이다.
도 14의 (a), 도 14의 (b) 및 도 14의 (c)는 본 발명의 실시예 2-1의 스테이지의 제어를 도시하는 도면으로, 도 14의 (a)는 제어 블록도, 도 14의 (b)는 PI 제어 기구를 도시하는 도면, 도 14의 (c)는 타임차트(timechart)이다.
도 15는 본 발명의 실시예 2-1의 임프린트 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 16의 (a) 및 도 16의 (b)는 본 발명에서의 과제를 설명하기 위한 도면으로, 도 16의 (a)는 제어 블록도, 도 16의 (b)는 타임차트를 도시하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예 2-2의 몰드를 도시하는 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예 2-2에서 하나의 칩에 대하여 임프린트를 행하는 스텝을 도시하는 흐름도이다.
도 19는 본 발명의 실시예 2-2에서의 임프린트의 상태를 도시하는 타입차트이다.
도 20의 (a), 도 20의 (b) 및 도 20의 (c)는 본 발명의 실시예 2-3의 스테이지의 제어를 도시하는 도면으로, 도 20의 (a)는 제어 블록도, 도 20의 (b)는 PI 제어 기구를 도시하는 도면, 도 20의 (c)는 타임차트이다.
<실시예>
본 발명은, 기판 상에 형성된 패턴 형성층에, 몰드에 제공된 패턴을 임프린트하기 위한 임프린트 방법에 관한 것이다.
구체적으로, 임프린트 방법은 하기의 제1 내지 제4 스텝을 포함한다.
제1 스텝: 위치 맞춤 제어를 행하면서 기판과 몰드 간의 위치 맞춤을 행한다.
제2 스텝: 몰드와 패턴 형성층을 서로 접촉시킨다.
제3 스텝: 패턴 형성층을 경화시킨다.
제4 스텝: 기판과 몰드 간의 간극을 크게 한다.
제2 스텝에서, 몰드와 패턴 형성층의 접촉은, 몰드와 패턴 형성층 간의 직접 접촉뿐만 아니라, 그 사이의 이형층(release layer)을 통한 간접 접촉 또한 포함하는 개념이다. 후자의 경우에, 이형층도 포함하여 몰드로 간주할 수 있다.
제3 스텝에서, 패턴 형성층의 경화는, 자외선 등의 광을 이용하거나, 열을 이용하여 수행될 수 있을 것이다.
제4 스텝에서 수행되는 동작은 소위 이형 동작(releasing operation)이다.
본 발명에서, 몰드와 패턴 형성층의 접촉 동안에 발생하는 위치 맞춤 제어의 오동작을 방지하기 위해, 임프린트 방법은 스텝을 더 포함한다.
구체적으로는, 제1 스텝과 제2 스텝의 사이 및/또는 제2 스텝과 제3 스텝의 사이에, 하기 스텝 (A) 또는 스텝 (B)를 포함한다.
(A) 피드백 제어를 정지시키는 스텝.
(B) 위치 맞춤 제어를 행하기 위한 스테이지의 제어 방법, 구동 프로파일, 및 제어 파라미터 중 적어도 하나를 변경하는 스텝.
이하, 스텝 (A) 및 스텝 (B)를 특징 사항으로서 포함하는 두 실시예가 각각 제1 실시예 및 제2 실시예로서 설명된다.
[제1 실시예: 피드백 제어 스텝을 포함하는 임프린트 프로세스(방법) 및 임프린트 장치]
본 실시예의 임프린트 방법은, 기판 상에 형성된 패턴 형성층에, 몰드에 제공된 임프린트 패턴이 임프린트된다.
구체적으로는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 임프린트 방법은 하기 제1 내지 제4 스텝 (a) 내지 (d)를 포함한다. 즉,
(a) 제1 스텝: 피드백 제어를 작용시키면서 기판과 몰드 간의 위치 맞춤을 행한다(S1).
(b) 제2 스텝: 몰드와 패턴 형성층을 서로 접촉시킨다(S2).
(c) 제3 스텝: 패턴 형성층을 경화시킨다(S3).
(d) 제4 스텝: 기판과 몰드의 간극을 크게 한다(S4).
임프린트 방법에서, 제1 스텝과 제2 스텝의 사이 및/또는 제2 스텝과 제3 스텝의 사이에, 피드백 제어가 정지된다.
제1 스텝과 제2 스텝 사이에서 피드백 제어를 정지시킬 경우에는, 피드백 제어 정지 후에, 몰드와 패턴 형성층이 서로 접촉하게 된다. 따라서, 몰드와 패턴 형성층 간의 접촉 동안에 위치 계측 정보에 에러가 발생하는 경우, 피드백 제어를 수행하지 않아, 위치 맞춤 제어 동작에 대한 오동작을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 피드백 제어 및 임프린트 프로세스를 행하는 임프린트 장치는, 각각 도 3 및 도 2를 참조하여 후술할 것이다.
전술한 제1 스텝에서 기판과 몰드 간의 위치 맞춤을 행한 후, 피드백 제어를 정지시킨 상태에서, 제2 스텝을 행하고, 그 후, 피드백 제어를 작용시키면서 기판과 몰드 간의 위치 맞춤을 행할 수 있다(상세 내용은 도 8을 이용하여 후술한다).
또한, 제1 스텝에서 위치 맞춤을 행한 후, 피드백 제어를 정지시킨 상태에서, 상기 제2 스텝을 행하고, 그 후, 제1 스텝에서의 피드백 제어와 상이한 제어 파라미터에 의거한 피드백 제어를 작용시키면서 기판과 몰드의 위치 맞춤을 행하는 것도 가능하다(상세 내용은 도 12를 이용하여 후술한다).
또한, 피드백 제어 등의 위치 제어를 일단 정지시킨 후, 제1 스텝에서의 피드백 제어와 상이한 제어 파라미터 대신에, 제1 스텝에서의 피드백 제어와 상이한 계측 파라미터에 의거한 제어를 행하는 것도 가능하다. 계측 파라미터는 거리 산출에 이용하는 굴절률이나, 위치 검출을 위한 계조(레벨)값의 임계값 등을 포함할 수 있을 것이다.
제2 스텝과 제3 스텝의 사이에 피드백 제어를 정지시킬 경우, 전술한 경우와 유사하게, 예를 들어, 몰드와 패턴 형성층 간의 접촉을 검출한 직후에 피드백 제어를 정지시켜 오동작을 방지할 수 있다.
제2 스텝에서, 몰드와 패턴 형성층을 서로 접촉시킨 후, 피드백 제어를 정지시킨 상태에서, 기판과 몰드 간의 간극을 작게 하고, 그 후, 피드백 제어를 작용시키면서 기판과 몰드 간의 위치 맞춤을 행할 수 있다(상세 내용은 도 4를 이용하여 후술한다).
또한, 제2 스텝에서, 몰드와 패턴 형성층을 서로 접촉시킨 후, 피드백 제어를 정지시킨 상태에서, 기판과 몰드 간의 간극을 작게 하고, 그 후, 제1 스텝에서의 피드백 제어와 상이한 제어 파라미터에 의거한 피드백 제어를 작용시키면서 기판과 몰드 간의 위치 맞춤을 행할 수도 있다(상세 내용은 도 9를 이용하여 후술한다).
여기에서, 피드백 제어는, 몰드와 기판 간의 상대적인 위치 관계를 정하기 위한, 소위 위치 맞춤(alignment)에 관한 제어를 의미한다. 또한, 이 위치 맞춤은, 몰드와 기판의 면내 방향의 위치 관계에 관한 위치 조정, 또는 몰드와 기판 간의 간극에 관한 위치 조정을 의미한다. 이들 위치 맞춤(위치 조정)에 관하여, 피드백 제어를 행하는 것도 가능하다.
본 실시예에서, 피드백 제어 대신에, 피드포워드 제어 등의 다른 위치 맞춤 제어를 채용할 수도 있다.
전술한 제2 스텝에서, 몰드와 패턴 형성층 간의 접촉을 적절히 검출하는 것도 가능하다.
기판은, 예를 들어, 석영, 글래스, 실리콘 웨이퍼 등을 포함하지만, 특별히 한정되지는 않는다.
패턴 형성층은, 예를 들어 광경화성 수지 재료를 포함할 수 있을 것이다. 본 발명은, 소위 광 임프린트(photoimprint)에 적합한 프로세스를 제공하지만, 열가소성 수지 재료를 사용하는 열 임프린트(thermal imprint)에도 적용할 수 있을 것이다.
몰드에는 요철(projection/recess)구조를 가지는 임프린트 패턴이 제공된다. 몰드는, 예를 들어 석영으로 형성된다. 몰드의 표면에는 이형제(release agent)로서 불소계의 수지 재료의 층을 도포하는 경우가 있다. 본 발명에서, 이러한 이형제가 사용되는 경우에는, 이 이형제를 포함시켜 몰드로 간주한다. 따라서, 제2 스텝은, 몰드와 패턴 형성층 간에 직접 접촉하는 경우뿐만 아니라, 이형제를 통하여 접촉하는 경우 또한 포함한다.
제3 스텝에서의 패턴 형성층의 경화는, 예를 들어 자외선 조사 등에 의해서 행한다. 또한, 패턴 형성층을 경화시키고 있는 동안에도, 몰드와 기판 간의 위치 제어를 행하는 것이 바람직하다(이 경우는 위치 제어는 피드백 제어에 한정되지 않으며, 면내 방향의 위치 제어와 간극 제어 중 한쪽 또는 양쪽일 수도 있다.).
제4 스텝에서는, 기판과 몰드 간의 간극을 크게 함으로써, 경화된 패턴 형성층과 몰드를 서로 이격시킨다. 제4 스텝에서, 기판 및 몰드 중 어느 한쪽 또는 양쪽으로부터 이동될 대상을 적절히 결정하는 것이 가능하다.
본 발명은, 대형 기판 전체에, 기판보다 작은 몰드를 이용하여 복수의 임프린트 프로세스 동작을 수행함으로써 임프린트 패턴을 형성하는 방법[스텝 앤 리피트(Step and Repeat)법]에도 적용가능하다.
본 실시예의 임프린트 장치는, 상술한 임프린트 프로세스를 실행하기 위한 수단으로서, 이하의 부(portion)를 갖는다. 즉,
몰드를 유지하기 위한 몰드 유지부와,
기판을 유지하기 위한 기판 유지부와,
피드백 제어를 작용시키면서, 몰드 유지부에 의해 유지되는 몰드와, 기판 유지부에 의해 유지되는 기판 간의 위치 관계를 제어하기 위한 위치 제어부와,
기판 상의 패턴 형성층과 몰드 간의 접촉을 검출하기 위한 접촉 검출부를 포함한다.
이러한 실시예의 임프린트 장치에서, 위치 제어부에 의한 피드백 제어를 정지시킨 후에, 패턴 형성층과 몰드가 서로 접촉하도록 몰드 유지부와 기판 유지부를 상대적으로 이동시킨다. 또는, 패턴 형성층과 몰드 간의 접촉을 상기 접촉 검출부에 의해 검출한 후에, 상기 피드백 제어를 정지시킨다.
전술한 임프린트 방법을 이용하여 부재를 제공할 수 있다. 구체적으로는, 전술한 임프린트 프로세스를 거친 기판을 준비하고, 전술한 임프린트 패턴이 전사된 패턴 형성층을 마스크로 하여 기판을 에칭한다. 이러한 방식으로, 기판을 가공하여 원하는 패턴 형상을 구비한 부재를 얻을 수 있다. 부재의 예는, 미세한 유로(flow passage)를 구비한 바이오칩 및 반도체 칩을 포함할 수 있을 것이다.
이러한 실시예에서, 상술한 접촉 검출부를 설치하지 않고, 임프린트 장치의 동작 시간에 의해 접촉에 대한 정보를 알 수도 있다. 예를 들어, 몰드와 기판 간의 거리, 수지 재료(패턴 형성층)의 두께, 및 몰드와 기판 간의 간극에 관한 정보를 임프린트 동작 개시 시에 수집한다. 간극을 크게 하는 동안의 속도를 알 수 있으면, 어느 시점에서 몰드가 수지 재료에 접촉하는지의 여부를 알 수 있다.
따라서, 임프린트 장치는, 몰드 유지부와, 기판 유지부와, 위치 제어부를 포함하고, 위치 제어부에 의한 피드백 제어를 정지시킨 후에 패턴 형성층과 몰드가 서로 접촉하도록 몰드 유지부와 기판 유지부를 상대적으로 이동시키거나, 또는 패턴 형성층과 몰드가 서로 접촉한 후에 위치 제어를 정지시키도록 임프린트 장치를 구성할 수 있다.
[제2 실시예]
본 실시예의 임프린트 방법을 아래에 설명한다.
우선, 몰드와 기판 간의 위치 맞춤 동안에 발생하는 과제에 대해서 설명한다.
도 16의 (a) 및 도 16의 (b)는 임프린트 상태를 도시하는 도면이다.
도 16의 (a)는 블록도이다. 도 16의 (a)에 도시된 바와 같이, 프로파일러(profiler)로부터의 신호는 제어 기구에 입력되고, 제어 기구의 출력은 제어 대상에 입력된다. 도 16의 (b)는 타임차트로서, 여기에는 기판을 몰드에 근접시키고, 수지 재료가 몰드에 접촉하여 UV 경화되며, 몰드로부터 이형하는 임프린트 동안의 z위치 프로파일이 도시되어 있다. z=0의 부분이 몰드와 기판이 서로 완전하게 접촉하는 위치이다. 수지 재료가 존재하기 때문에, 본 프로파일에서는, 예를 들어 z가 100㎚인 위치에서 이동이 멈춘다. 도 16의 (b)에서, (1)은 몰드와 기판 상의 수지가 서로 접촉하고 있지 않은 영역, (2) 내지 (5)는 몰드와 (액체) 수지 재료가 서로 접촉하고 있는 영역, (6)은 UV 조사에 의해서 수지 재료를 경화시키는 영역, (7)은 몰드를 수지 재료로부터 이형시키는 영역, (8)은 몰드를 접촉 위치로부터 퇴피(retract)시키는 영역이다.
여기서는, 참고를 위해, 종래의 임프린트 프로세스 동안에 몰드에 가해지는 하중을 하중 1로서 나타낸다. 이 경우에, 수지 재료는 점성이 높아, 몰드가 수지 재료에 접촉한 영역 (2)로부터 z의 위치에 따라 척력(repulsive force)이 가해진다. 스테이지의 제어 파라미터는 비례 성분 Kp에서 일정하다. 그러나, 최근의 반도체 제조에서는, 프로세스 룰이 작아져, 몰드와 기판 간의 간극도 수십㎚로 작아지고 있다. 그 때문에, 저점도의 수지 재료를 이용하여, 가압력을 낮추는 시도가 이루어지고 있다.
이러한 상황에서, 하중을 상세하게 측정하면, 하중 2와 같은 현상이 발현됨을 알게 되었다.
구체적으로, 몰드가 수지에 접촉하고 있는 상태의 하중을 측정하면, 3개의 경우 (1), (2) 및 (3)이 발생한다. 즉,
(1) 몰드와 수지 재료가 서로 접촉하여도 하중에 그다지 변화가 없는 경우,
(2) 몰드와 기판 사이에서 척력이 작용하는 경우, 및
(3) 몰드와 기판 사이에서 인력이 작용하는 경우가 발생한다.
하중은, 몰드와 기판 간의 간극 변화에 따라 변화된 뿐만 아니라, 간극을 일정한 레벨로 제어하여 정상 상태로 될 때까지 변화된다. 이 하중은 수지 재료의 성분, 점성, 두께, 밀도, 접촉 면적 등에 의해 변화될 뿐만 아니라, 몰드의 표면 상태, 패턴 형상 등에 따라 변화된다. 그 때문에, 동일한 제어 파라미터에 의해 몰드 및 기판을 제어한 경우, 위치 오차의 증대, 설정 시간(setting time)의 증대가 발생한다. 또한, 제어가 불안정해지는 경우가 있어, 때로는 몰드 또는 기판의 패턴을 파손하기도 한다.
본 실시예에서는, 이러한 과제를 감안하여, 패턴 전사에서의 몰드와 기판 간의 간극 변화에 따라 변화하는 몰드와 수지 재료의 상태에 따라, 몰드 및 기판에 관한 제어 조건 중 적어도 하나를 변경시켜, 몰드와 기판의 위치 맞춤 정밀도를 향상시킬 수 있는 임프린트 장치 및 방법이 제공된다.
구체적으로는, 몰드와 기판 사이에 개재되는 수지 재료의 상태에 따라, 스테이지 제어 방법, 스테이지 구동 프로파일, 및 스테이지 제어 파라미터 등의 제어 조건 중 적어도 하나를 변경함으로써, 몰드와 기판 간에 가해지는 하중의 변화에 따른 폐해를 피하도록 한 것이다.
그 때문에, 본 실시예에서는, 구체적으로는 임프린트 방법 및 임프린트 장치를 다음과 같이 구성할 수 있다.
제2 실시예에서, 몰드에 제공된 임프린트 패턴을, 몰드와 기판 사이에 개재되는 패턴 형성층에 전사하는 임프린트 방법은, 몰드 또는 기판에 가해지는 하중, 몰드와 기판 간의 간격, 몰드 또는 기판의 변위, 스테이지의 토크, 및 몰드 또는 기판으로부터의 반사광량 중 적어도 하나에 의해, 임프린트 패턴의 전사 동안에 몰드와 패턴 형성층의 상태를 검출하기 위한 검출 스텝과, 상기 검출하는 스텝에서 검출된 검출값에 의거하여, 스테이지 제어 방법, 스테이지 구동 프로파일 및 스테이지 제어 파라미터 중 적어도 하나를 변경하는 스텝을 포함한다.
전술한 스텝에, 아래의 스텝, 즉,
몰드와 기판 간의 위치 맞춤 제어를 행하기 위한 위치 제어 스텝과,
몰드와 패턴 형성층을 서로 접촉시키기 위한 접촉 스텝과,
패턴 형성층을 경화시키기 위한 경화 스텝과,
몰드와 기판 간의 간극을 크게 하는 스텝과,
위치 제어 스텝과 접촉 스텝 사이 및/또는 접촉 스텝과 경화 스텝 사이에, 상기 위치 제어 스텝에서의 위치 맞춤 제어를 정지시키는 스텝을 추가하는 것 또한 가능하다.
전술한 임프린트 방법을 실시하기 위한 임프린트 장치는, 몰드의 패턴을 몰드와 기판 사이에 개재되는 수지 재료에 전사하는 임프린트 장치로서,
몰드 또는 기판 중 한쪽을 다른 쪽에 대하여 위치 결정하기 위한 스테이지와,
스테이지를 제어하기 위한 제어부와,
몰드 또는 기판에 가해지는 하중, 몰드와 기판 간의 간격, 몰드 또는 기판의 변위, 스테이지의 토크, 및 몰드 또는 기판으로부터의 반사광량 중 적어도 하나에 의해, 몰드와 수지 재료의 상태를 검출하기 위한 검출 수단과,
검출 수단에 의해 검출된 검출값에 의거하여, 스테이지 제어 방법, 스테이지 구동 프로파일, 및 스테이지 제어 파라미터 중 적어도 하나를 변경하기 위한 수단을 포함한다.
제어 방법으로서, 피드백 제어 및 피드포워드 제어 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 이용할 수 있다.
전술한 구성에 의해, 몰드와 수지 재료의 상태에 따라, 특히 몰드와 기판 사이에 가해지는 하중에서의, 척력으로부터 인력으로의 변화에 기인하여 변하는 수지 재료의 상태에 따라, 전술한 제어 조건 중 적어도 하나를 변경하여 전술한 폐해를 피한다.
또한, 본 실시예에서는, 구체적으로는 임프린트 방법을 다음과 같이 구성할 수 있다.
몰드 또는 기판에 가해지는 하중, 몰드와 기판 간의 간극, 몰드 또는 기판의 변위, 스테이지의 토크, 및 몰드 또는 기판으로부터의 반사광량 중 적어도 하나에 의해, 패턴의 전사에서의 몰드와 수지 재료의 상태를 검출한다. 이 경우에, 몰드와 기판의 간극 변화에 따른 몰드와 수지 재료의 상태, 또는 몰드와 기판 간의 간극을 일정하게 제어하여 간극이 정상 상태로 될 때까지의 변화에 따른 몰드와 수지 재료의 상태를 검출하도록 구성할 수 있다. 그 후에, 검출값에 의거하여, 스테이지 제어 방법, 스테이지 구동 프로파일, 및 제어 파라미터 중 적어도 하나를 변경한다.
또한, 전술한 구성에 의해, 몰드와 수지 재료의 상태에 따라, 특히 몰드와 기판 사이에 가해지는 하중에서의, 척력으로부터 인력으로의 변화에 기인하여 변하는 수지 재료의 상태에 따라, 전술한 제어 조건 중 적어도 하나를 변경하여 전술한 폐해를 피한다.
본 실시에의 임프린트 방법은, 몰드와 기판 사이에 수지 재료를 개재시킨 상태에서, 몰드와 기판의 간극을 좁게 하는 스텝과, 간극을 좁게하는 스텝 후, 수지 재료를 경화시켜, 몰드에 제공된 패턴을 수지 재료에 전사하는 스텝을 포함하는 구성을 가진다. 또한, 간극을 좁게 하는 스텝에서, 몰드와 기판 사이에 가해지는 압력을 포함하는 하중을 시간축 상에서 검출하면서, 간극이 좁아짐에 따라 하중이 커지는 상태와 간극이 좁아짐에 따라 하중이 작아지는 상태 사이에, 몰드와 기판이 대향하는 면에 수직인 방향으로의 몰드와 기판의 이동에 관한 제어 조건을 변경하는 구성을 가진다.
전술한 구성에 의해, 몰드와 기판 간의 간극이 좁아짐에 따라, 몰드와 기판 사이에 가해지는 하중이 척력으로부터 인력으로 변화된 순간에, 몰드와 기판 간의 접촉에 기인하여 파손 등이 발생하는 것을 피한다.
이하에, 본 발명의 실시예가 구체적으로 기술된다.
(실시예 1-1)
본 발명에 따른 임프린트 장치 및 임프린트 방법이 기술될 것이다.
도 2는 본 실시예의 임프린트 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 임프린트 장치는, 케이싱(101), 스테이지(102), 기판 유지부(103), 기판(104), 광경화 수지 재료(105), 가공면에 패턴을 갖는 몰드(106), 몰드 유지부(107), 로드 셀(load cell, 108), 스코프(scope, 109 및 110), UV 광원(111), 디스펜서(112), 프로세스 제어 회로(수단)(113), 도포 제어 회로(114), 위치 검출 회로(수단)(115), 노광량 제어 회로(116), 압력 검출 회로(117) 및 위치 제어 회로(수단)(118)를 포함한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 임프린트 장치에서는, 몰드(106)와 기판(104)이 서로 대향하여 배치된다.
몰드(106)는 기판(104) 측 표면에 원하는 요철(고르지 않은) 패턴을 갖는 투명 부재이며, 몰드 유지부(107), 로드 셀(108) 및 부재를 통해서 케이싱(101)에 접속된다. 몰드(106)의 재질로서는, 석영, 사파이어, TiO2, SiN 등 투명한 재료로부터 적절히 선택 가능하다. 몰드(106)의 기판(104) 측 표면에 불소계 실란 커플링제(flourine-containing silane coupling agent) 등을 사용한 이형 처리를 일반적으로 실시할 수 있을 것이다.
스코프(109)는 광원, 렌즈계 및 촬상 소자로 구성되어 있으며, 몰드(106)와 기판(104) 간의 정보를 화상으로서 취득한다. 스코프(110)는 광원, 렌즈계 및 촬상 소자로 구성되어 있으며, 몰드(106)와 기판(104)의 대향면 사이의 간극으로부터 얻어지는 간섭 스펙트럼을 취득한다.
몰드(106)의 이면(back-side surface) 측에 해당하는 케이싱(101) 부분에는 UV 광원(111)이 설치된다.
기판(104)은 기판 유지부(103)를 통하여 스테이지(102)에 설치된다.
스테이지(102)는 6축(x, y, z, θ, α, β)에 대한 6개의 가동 방향을 갖고, 케이싱(101)에 설치된다.
디스펜서(112)는 기판(104) 상의 임의의 위치에 광경화 수지 재료(105)를 도포할 수 있도록 부재를 통해서 케이싱(101)에 부착된다.
프로세스 제어 회로(수단)(113)는 도포 제어 회로(114), 위치 검출 회로(수단)(115), 노광량 제어 회로(116), 압력 검출 회로(117) 및 위치 제어 회로(수단)(118)에 지시를 하여 임프린트 프로세스를 수행한다. 또한, 그와 동시에, 프로세스 제어 회로(113)는 이들 회로로부터 출력 데이터를 수취하여, 프로세스 전체의 제어를 담당한다.
도포 제어 회로(114)는 디스펜서(112)를 제어하여 기판(104) 상에 광경화 수지 재료(105)를 도포한다.
위치 검출 회로(115)는 스코프(109)에 의한 취득 화상의 화상 처리 및 스코프(110)에 의한 취득 파형의 해석을 행하고, 몰드(106)와 기판(104)의 전사면의 수평 방향(XY 방향)에 대한 면내 위치 관계 및 간극을 산출한다.
노광량 제어 회로(116)는 UV 광원(111)을 제어하여 노광을 행한다.
압력 검출 회로(117)는 로드 셀(108)에 의한 검출 신호와 피가공부의 면적으로부터 몰드(106)와 기판(104) 사이에 가해지는 압력을 산출한다.
위치 제어 회로(118)는 몰드(106)와 기판(104)이 원하는 위치 관계를 충족하도록 스테이지(102)를 제어한다.
또한, 각 기구(수단)의 배치 및 방식은 본 실시예에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 기판(104) 대신에 몰드(106)를 이동시키는 등 다른 구성을 포함할 수도 있을 것이다.
본 실시예의 임프린트에 의한 패턴 전사 스텝을 설명한다.
우선, 디스펜서(112)를 사용하여, 패턴 형성층으로 형성될 광경화 수지 재료(105)를 기판(104) 상에 도포한다.
다음으로, 광경화 수지 재료(105)가 도포된 기판(104)과 몰드(106)를 서로 대향하여 배치시키고, 그 사이의 간극에, 스코프(109 및 110)를 사용하여 몰드(106)와 기판(104) 간의 위치 관계를 조정하면서, 수지 재료를 팽창시켜 충전한다. 이 상태에서, 압력 검출 회로(117)에 의해 몰드(106)와 기판(104) 사이에 가해지는 압력을 검출한다.
다음으로, UV 광원(111)으로부터 UV광을 조사하여 기판(104)과 몰드(106) 사이의 수지 재료를 경화시킨다.
마지막으로, 기판(104)과 몰드(106)를 이격시켜 경화된 수지를 몰드(106)로부터 박리한다.
이상의 스텝에 의해, 임프린트 패턴으로서의 몰드(106)의 표면 요철 패턴이 기판(104) 상의 수지층에 전사된다.
몰드(106)와 기판(104) 간의 위치 맞춤 스텝 및 패턴 전사 스텝에 대해서 상세하게 설명한다.
몰드(106)와 기판(104) 간의 위치 맞춤은, 몰드(106) 상의 위치 맞춤 마크와 기판(104) 상의 위치 맞춤 마크를 스코프(109)를 통해 관찰하여 행한다. 위치 검출 회로(115)에서는 스코프(109)에서 취득한 화상의 계조(레벨) 값에 임계값을 설정하여 위치 맞춤 마크의 위치를 검출하는 화상 처리를 행하여 몰드(106)와 기판(104) 간의 면내 방향 위치 관계를 검출한다.
몰드(106)와 기판(104) 간의 간극 계측은, 스코프(110)로부터 방출된 광대역 광의 몰드(106)와 기판(104) 사이에서의 간섭을 관측함으로써 행한다. 광대역 광을 방출하는 광원으로서, 할로겐 광원, 크세논 광원 등을 포함할 수 있을 것이다. 위치 검출 회로(115)에서는, 스코프(110)에서 얻어진 간섭파를 이용하여 몰드(106)와 기판(104) 사이의 공간 굴절률 등으로부터 간극을 산출한다. 본 발명에서, 몰드(106)와 기판(104) 간의 간극 계측법은 이 방법에만 한정되지는 않는다. 예를 들면, 광대역 광원 대신에 레이저, LED 등의 협대역 광원을 이용할 수도 있다.
도 3은 위치 맞춤 스텝의 피드백 제어 동작 시퀀스를 설명하는 도면이다.
스텝 S1-1에서 위치 맞춤 피드백 제어를 개시한다.
스텝 S1-2에서 몰드(106)와 기판(104) 간의 위치 관계를 계측한다.
다음으로, 스텝 S1-3에서 계측값과 목표값 간의 차가 기준 이내인지의 여부를 판단한다.
차가 기준치 이내가 아니면, 스텝 S1-4의 기판 위치 제어를 실행한다. 그 후, 스텝 S1-2의 계측을 다시 행한다.
차가 기준치 이내이면, 스텝 S1-5에서 위치 맞춤 피드백 제어를 종료한다. 이러한 피드백 제어는 몰드와 기판 간의 면내 방향의 위치 맞춤, 및 몰드와 기판 간의 간극에 관한 위치 맞춤 중 어느 한쪽, 또는 그 양쪽에 적용할 수 있다.
도 4는, 기판 상에 도포된 수지 재료에, 몰드에 제공된 (전사) 패턴을 임프린트하는 패턴 전사 프로세스에서 피드백 제어를 동작시키는 스텝을 설명한다.
스텝 S2-1에서 패턴 전사 프로세스를 개시한다. 이 상태에서, 기판(104) 상에 광경화 수지 재료(105)가 도포되고, 몰드(106)는 (액체) 수지 재료(105)에 접촉하지 않는다.
스텝 S2-2에서 위치 맞춤 피드백 제어를 개시한다.
다음으로, 스텝 S2-3에서 몰드(106)가 수지 재료(105)에 접촉하는 것을 검출하면, 스텝 S2-4에서 위치 맞춤 피드백 제어를 정지시킨다.
위치 맞춤 피드백 제어의 정지 후, 스텝 S2-5에서 스테이지(102)를 구동하여 몰드(106)와 기판(104)을 일정 거리만큼 서로 근접시키고, 몰드(106)와 기판(104)의 대향면 사이의 간극의 조정을 행한다.
광경화 수지(105)가 몰드(106)와 접촉하여 유동 상태(접촉 과도 상태)를 종료한 후, 스텝 S2-6에서 위치 맞춤 피드백 제어를 재개한다. 위치 맞춤 피드백 제어가 종료된 후, 스텝 S2-7에서 UV 광원으로부터 UV 광을 조사하여 광경화 수지 재료(105)를 경화시킨다.
스텝 S2-8에서 몰드(106)를 경화된 수지 재료(105)로부터 이형하고, 스텝 S2-9에서 패턴 전사 프로세스를 종료한다.
이들 스텝에 의해, 몰드(106)와 기판(104) 간의 접촉 동안에 발생하는 피드백 제어의 오동작을 저감시킬 수 있도록 위치 맞춤 피드백 제어를 동작시켜, 임프린트를 확실히 할 수 있다.
몰드(106)가, 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105) 간의 접촉에 의한 위치 어긋남에 요구되는 정밀도를 충족시킬 때는, 접촉 후에 위치 맞춤 피드백 제어를 행하지 않고 광경화 수지 재료(105)를 경화시키는 스텝을 이용하는 것도 가능하다.
몇몇 경우에, 기판(104)과 몰드(106) 사이의 물질(수지 재료)이 교체됨으로써 굴절률이 변하여, 접촉 전후에 정확한 간극 계측이 불가능하여, 정확한 피드백 제어가 어려워지는 경우가 있다. 그러나, 접촉 후에만 간극의 위치 맞춤 피드백 제어를 행함으로써 이러한 어려움을 회피할 수 있다.
도 5의 (a) 및 도 5의 (b)는 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105) 간의 접촉을 검출하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 5의 (a)는 위치 검출 회로(115)에 있어서 스코프(109)에서 취득한 화상의 어느 일정 영역에서의 계조값(레벨)을 나타낸 그래프이다. 이 경우에, 계조값은 G1이다.
도 5의 (b)는 G1의 계조값의 시간에 따른 변화를 나타낸 그래프이다. 몰드(106)가 광경화 수지 재료(105)에 접촉하면 반사율이 변화되기 때문에, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 계조값이 G1로부터 G2로 불연속적으로 변화된다.
따라서, 계조값이 불연속적으로 변화된 시간 T1에서 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105)가 서로 접촉하고 있다고 판단한다.
전술한 바와 같이, 계조값의 시간적 변화를 이용하여 접촉 검출 수단을 구성할 수 있다.
다음으로, 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105) 간의 접촉을 검출하는 접촉 검출 수단의 다른 구성에 대해서 설명한다.
도 6은 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105)가 접촉하는 전후의 몰드(106)와 기판(104) 간의 간극(거리) 계측 결과의 시간적 변화를 나타낸 것이다. 도 6의 시간 T2에서, 간극의 값이 비연속으로 변화되고 있다. 이것은, 몰드(106)가 광경화 수지 재료(105)에 접촉함에 의해, 계측에 사용하는 광의 광로 중의 굴절률이 공기의 굴절률로부터 광경화 수지 재료(105)의 굴절률로 변화되었기 때문이다. 실제의 굴절률이 변화되었음에도 불구하고 간극 산출에 이용하는 굴절률은 변화되고 있지 않기 때문에, 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105)가 서로 접촉하면, 간극 계측값이 불연속적으로 변화된다. 따라서, 간극 값이 불연속으로 변화되는 T2에서 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105)가 서로 접촉하고 있다고 판단한다.
몰드(106)와 광경화 수지 재료(105) 간의 접촉을 검출하는 접촉 검출 수단의 또 다른 구성에 대해서 설명한다.
도 7은 압력 검출 회로(117)에 의해 측정된 몰드(106)와 기판(104) 사이에 가해지는 압력의 시간적 변화를 도시하는 그래프이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 시간 T3에서, 측정 시간이 시간 T2에 도달할 때까지 일정했던 압력이 변한다. 이것은 몰드(106)가 광경화 수지 재료(105)에 접촉했기 때문이다. 따라서, 압력에 변화가 일어난 시간 T3에서 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105)가 서로 접촉하고 있다고 판단한다.
본 발명은 전술한 3개의 구성의 접촉 검출 수단 이외의 구성으로도, 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105) 간의 접촉을 검출할 수 있는 수단 또는 방법을 적용하는 것이 가능하다.
본 실시예에서, 몰드(106)와 기판(104) 간의 위치 맞춤에 있어서, 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105) 간의 접촉을 검출하는 동시에 위치 맞춤을 위한 피드백 제어를 정지시킨다.
이와 같이 함으로써, 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105) 간의 접촉 동안의 과도기에서의 위치 맞춤 동작의 오동작 발생을 저감시키는 것이 가능하다. 그 결과, 몰드 및 기판의 파손을 감소시킬 수 있는 고속의 처리를 수행하는 것이 가능하다.
몰드(106)와 기판(104) 간의 위치 맞춤에 관한 장치 구성은 본 실시예에 한정되는 것이 아니라, 몰드(106)와 기판(104) 간의 위치 맞춤이 가능한 다른 방법도 적용할 수 있다.
(실시예 1-2)
다음으로, 본 실시예의 임프린트 방법 및 임프린트 장치에 대해서 설명한다.
본 실시예와 실시예 1-1의 차이는 패턴 전사 프로세스의 동작 시퀀스이기 때문에, 패턴 전사 프로세스에 대해서만 설명한다.
도 8은 몰드에 제공된 패턴을 임프린트하는 패턴 전사 프로세스에서의 피드백 제어를 동작시키는 스텝을 설명하는 도면이다.
스텝 S3-1에서 패턴 전사 프로세스를 개시한다. 이 상태에서, 기판(104) 상에 광경화 수지 재료(105)가 도포되고, 몰드(106)는 (액체) 수지 재료(105)에 접촉하지 않는다.
스텝 S3-2에서 위치 맞춤 피드백 제어를 개시한다.
다음으로, 스텝 S3-3에 있어서, 몰드(106)와 기판(104)에 도포된 광경화 수지 재료(105)가 그 사이의 접촉 위치 앞의 미리 설정된 위치에 위치하는 때에, 피드백 제어를 정지시킨다.
피드백 제어의 정지 후, 스텝 S3-4에서 스테이지(102)를 구동하여 몰드(106)와 기판(104)을 서로 근접시키고, 몰드(106)와 기판(104)의 대향면 사이의 간극 조정(간격 제어)을 행한다. 즉, 나중에 수행되는 스텝 S3-6에서, 위치 맞춤 피드백 제어의 재개 전에, 간극 조정(간극 제어)을 행한다.
다음으로, 스텝 S3-5에서 몰드(106)가 수지 재료(105)에 접촉하는 것을 검출하면, 스텝 S3-6에서 위치 맞춤 피드백 제어를 재개한다.
위치 맞춤 피드백 제어가 종료된 후, 스텝 S3-7에서 UV 광원으로부터 UV 고아을 조사하여 광경화 수지 재료(105)를 경화시킨다.
스텝 S3-8에서 몰드(106)를 경화된 광경화 수지(105)로부터 이형하고, 스텝 S3-9에서 패턴 전사 프로세스를 종료한다.
본 실시예에서는, 몰드(106)와 기판(104)의 위치 맞춤에 있어서, 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105) 간의 접촉 동안에 위치 맞춤을 위한 피드백 제어를 미리 정지시킨다. 그 후에, 접촉을 검출한 후에 피드백 제어를 재개한다.
이와 같이 함으로써, 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105) 간의 접촉 동안의 위치 맞춤 동작의 오동작 발생을 저감시키는 것이 가능하다. 그 결과, 몰드 및 기판의 파손을 감소시킬 수 있는 고속 처리를 수행하는 것이 가능하다.
(실시예 1-3)
다음으로, 본 실시예의 임프린트 방법 및 임프린트 장치에 대해서 설명한다.
본 실시예와 실시예 1-1 간의 차이는, 패턴 전사 프로세스 동작 시퀀스 뿐이므로, 패턴 전사 프로세스에 대해서만 설명한다.
도 9는 몰드에 제공된 패턴을 임프린트하는 패턴 전사 프로세스에서의 피드백 제어를 동작시키는 스텝을 도시하는 흐름도이다.
스텝 S4-1에서 패턴 전사 프로세스를 개시한다. 이 상태에서, 기판(104) 상에 광경화 수지 재료(105)가 도포되고, 몰드(106)는 (액체) 수지 재료(105)에 접촉하지 않는다.
스텝 S4-2에서 위치 맞춤 피드백 제어를 개시한다.
다음으로, 스텝 S4-3에서 몰드(106)가 광경화 수지 재료(105)에 접촉하는 것을 검출하면, 스텝 S4-4에서 위치 맞춤 피드백 제어를 정지시킨다.
피드백 제어의 정지 후, 스텝 S4-5에서 스테이지(102)를 구동하여 몰드(106)와 기판(104)을 일정 거리만큼 서로 근접시키고, 몰드(106)와 기판(104)의 대향면 사이의 간극 조정을 행한다.
몰드(106)와 광경화 수지 재료(105) 간의 접촉 과도 상태를 종료한 후, 스텝 S4-6에서 위치 맞춤 피드백 제어의 계측/제어 파라미터를 변경하고 나서, 스텝 S4-7에서 위치 맞춤 피드백 제어를 재개한다.
위치 맞춤 피드백 제어가 종료된 후, 스텝 S4-8에서 UV 광원으로부터 UV 광을 조사하여 광경화 수지 재료(105)를 경화시킨다.
스텝 S4-9에서 몰드(106)를 경화된 수지 재료(105)로부터 이형하고, 스텝 S4-10에서 패턴 전사 프로세스를 종료한다.
또한, 몰드(106)가 광경화 수지 재료(105)와의 접촉에 의한 위치 어긋남에 요구되는 정밀도를 충족시키는 경우는, 접촉 후에 계측만을 행하고 피드백을 행하지 않는 것도 가능하다.
다음으로, 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)를 이용하여, 계측/제어 파라미터를 변경하는 일례로서, 면내 위치 맞춤을 위한 위치 계측 파라미터의 변경에 대해서 설명한다.
상술한 바와 같이, 도 5의 (a)는 위치 검출 회로(115)에 있어서 스코프(109)에 의해 취득한 화상의 어느 일정 영역의 계조값을 나타낸 그래프이고, 도 5의 (b)는 이 영역에서의 계조값의 시간적 변화를 나타낸 그래프이다. 몰드(106)가 광경화 수지 재료(105)에 접촉하면, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 이 영역에서의 계조값이 G1로부터 G2로 변화된다.
따라서, 몰드(106)가 광경화 수지 재료(105)에 접촉함으로써 계조값이 전체적으로 변화되어, 마크의 검출이 어려워지는 경우가 있다. 이 때문에, 접촉 후의 상태에서 마크의 검출이 가능해지도록 마크 검출을 위한 계조값의 임계값을 수정한다.
도 10은 몰드(106)와 기판(104) 사이의 거리(간극)을 조정하기 위한 거리 계측 파라미터로서의 간극 계측 파라미터의 변경에 대해서 도시하는 도면이다. 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105)가 접촉함으로써, 도 10에 도시된 바와 같이, 스코프(110) 아래에 위치한 몰드(106)와 기판(104) 사이의 물질이 공기로부터 광경화 수지 재료(105)로 교체된다. 이러한 물질의 교체에 의해 간극 계측을 위한 광로 중의 굴절률이 변화되어, 간극(거리) 계측 결과가 잘못된 값으로 될 수 있다. 이 때문에, 간극의 산출에 이용하는 굴절률을, 공기의 굴절률로부터 광경화 수지 재료(105)의 굴절률로 변경한다.
도 11의 (a) 및 도 11의 (b)는 계측/제어 파라미터를 변경하는 다른 예로서, 몰드와 기판 간의 위치 맞춤 동작을 수행하기 위한 구동 제어 파라미터로서의 스테이지 구동 제어 파라미터의 변경을 도시하는 도면이다.
몰드(106)와 광경화 수지 재료(105)의 접촉에 의해, 도 11의 (a)와 같이 몰드(106)와 기판(104) 사이에 가해지는 압력은 변화될 수 있다. 이러한 경우에, 시간 T4는 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105)의 접촉 시간이다. 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105)의 접촉 전후에는 몰드(106)와 기판(104) 사이에 가해지는 압력이 0으로부터 P1로 변한다.
이러한 압력 변화에 따라, 스테이지에 가해지는 압력도 변하기 때문에, 고 정밀도로 스테이지를 구동하기 위해, 스테이지 구동을 위해 이득(gain) 등의 파라미터를 수정한다.
또한, 패턴 전사 동안의 압력 변화 상태는 도 11의 (a)에 도시된 것에 한정되지 않으며, 압력이 P2로부터 0으로 변하는 도 11의 (b)와 같이 되어, 몰드와 기판이 서로 끌어당기도록 압력이 가해질 수 있다.
위치 맞춤 피드백 제어의 계측/제어 파라미터의 변경은 전술한 변경에만 한정되지 않고, 피드백 제어에 따른 몰드와 수지 재료의 접촉에 의해 발생하는 물리적 변화에 대응한 변경일 수도 있다.
본 실시예에서는, 몰드(106)와 기판(104)의 위치 맞춤에 있어서, 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105) 간의 접촉을 검출하는 동시에 위치 맞춤을 위한 피드백 제어를 정지시킨다. 그 후에, 피드백 제어의 계측/제어 파라미터를 변경하고 나서 제어를 재개한다.
이와 같이 함으로써, 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105) 간의 접촉 동안의 위치 맞춤 동작의 오동작 발생을 저감시키는 것이 가능하다. 그 결과, 몰드 및 기판의 파손을 보다 고속으로 감소시키는 가공이 가능해진다.
또한, 피드백 제어의 계측/제어 파라미터의 변경 스텝은 본 실시예에 한정되는 것이 아니라, 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105) 간의 접촉 동안에, 단계적으로 파라미터를 변경하는 스텝도 가능하다.
(실시예 1-4)
다음으로, 본 실시예의 임프린트 방법 및 임프린트 장치에 대해서 설명한다.
본 실시예와 실시예 1-3의 차이는 패턴 전사 프로세스의 동작 시퀀스 뿐이기 때문에, 패턴 전사 프로세스에 대해서만 설명한다.
도 12는 몰드에 제공된 패턴을 임프린트하는 패턴 전사 프로세스에서의 피드백 제어를 동작시키는 스텝을 설명하는 도면이다.
스텝 S5-1에서 패턴 전사 프로세스를 개시한다. 이 상태에서, 기판(104) 상에 광경화 수지 재료(105)가 도포되고, 몰드(106)는 (액체) 수지 재료(105)에 접촉하지 않는다.
스텝 S5-2에서 위치 맞춤 피드백 제어를 개시한다.
다음으로, 스텝 S5-3에 있어서, 몰드(106)와 기판(104)에 도포된 광경화 수지 재료(105)가, 그 사이의 접촉 위치 앞의 미리 설정된 위치에 배치되었을 때에, 피드백 제어를 정지시킨다.
피드백 제어의 정지 후, 스텝 S5-4에서 스테이지(102)를 구동하여 몰드(106)와 기판(104)을 서로 근접시키고, 몰드(106)와 기판(104)의 대향면 사이의 간극 조정(간극 제어)을 행한다. 즉, 나중의 스텝 S5-7에서, 위치 맞춤 피드백 제어의 재개 전에(제어 파라미터의 변경 전에), 간극 조정(간극 제어)을 행한다.
다음으로, 스텝 S5-5에서 몰드(106)가 수지 재료(105)에 접촉하는 것을 검출하면, 스텝 S5-6에서 위치 맞춤 피드백 제어의 계측/제어 파라미터를 변경하고 나서, 스텝 S5-7에서 위치 맞춤 피드백 제어를 재개한다.
위치 맞춤 피드백 제어가 종료된 후, 스텝 S5-8에서 UV 광원으로부터의 UV 광의 조사에 의해서 광경화 수지 재료(105)를 경화시킨다.
스텝 S5-9에서 몰드(106)를 경화된 수지 재료(105)로부터 이형하고, 스텝 S5-10에서 패턴 전사 프로세스를 종료한다.
본 실시예에서, 몰드(106)와 기판(104) 간의 면내 방향의 위치 맞춤에 있어서, 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105) 간의 접촉 동안에 위치 맞춤을 위한 피드백 제어를 미리 정지시킨다. 그 후에, 접촉을 검출한 후, 계측/제어 파라미터를 변경하고 나서 피드백 제어를 재개한다.
이와 같이 함으로써, 몰드(106)와 광경화 수지 재료(105) 간의 접촉 동안의 위치 맞춤 동작의 오동작 발생을 저감시키는 것이 가능하다. 이것에 의해, 몰드 및 기판의 파손을 감소시킬 수 있는 고속의 처리를 수행하는 것이 가능하다.
또한, 다른 위치 맞춤 방법으로서, 이하와 같은 방법을 채택하는 것이 가능하다.
우선, 제1 부재와, 유체 재료와 접촉하고 있는 제2 부재를 서로 대향 배치한다. 제1 부재는 전술한 몰드 및 액침 노광 장치에 사용되는 렌즈를 포함할 수 있을 것이다. 유체 재료는 전술한 광경화성 수지 재료, 물 등의 액체, 및 겔 상태의 재료를 포함할 수 있을 것이다. 제2 부재는, 예를 들어 석영이나 반도체 웨이퍼 등의 웨이퍼를 포함할 수 있을 것이며, 바람직하게, 소위 Si 웨이퍼 등의 평판 형상의 재료를 포함할 수 있을 것이다.
다음으로, 상술한 바와 같이, 제1 부재와, 유체 재료와 접촉하고 있는 제2 부재를 서로 대향 배치한 상태에서, 피드백 제어를 작용시키면서 제1 부재와 제2 부재 간의 위치 맞춤을 행한다. 여기서, 위치 맞춤은, 평판 형상 부재의 면내 위치 맞춤 및 제1 부재와 제2 부재 간의 간극에 관한 위치 맞춤 중 적어도 한쪽을 포함할 수 있을 것이다.
그 후에, 피드백 제어를 작용시키면서, 간극을 점차적으로 작게 하고, 제1 부재외 유체 재료의 접촉에 관한 정보를 이용하여 피드백 제어를 정지시키거나, 또는 피드백 제어에서의 제어 조건을 변경한다. 여기서, 접촉에 관한 정보는 제1 부재와 유체 재료 간의 접촉을 나타내는 정보, 접촉 후 소정의 시간의 경과를 나타내는 정보, 또는 접촉 후 소정의 상태를 나타내는 정보를 의미한다.
전술한 바와 같이, 피드백 제어를 정지하거나, 그 파라미터(조건)를 변경함으로써, 제1 부재와 유체 재료 간의 접촉(최초에는 서로 접촉하지 않고, 위치 맞춤 중에 서로 접촉함)에 의해서 발생하는 오동작을 방지할 수 있다.
그 결과, 제1 부재와, 유체 재료와 접촉하고 있는 제2 부재를 서로 대향 배치하며, 피드백 제어를 작용시키면서 제1 부재와 제2 부재 간의 위치 맞춤을 행하고, 그 후에, 제1 부재와 유체 재료 간의 접촉에 관한 정보를 이용하여 피드백 제어를 정지시키거나, 또는 피드백 제어에서의 제어 조건을 변경하는 위치 맞춤 방법을 구현하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 위치 맞춤 방법은 상술한 임프린트 장치뿐만 아니라, 액침 노광 장치 등에도 적용할 수 있다.
또한, 도 2 내지 도 12를 참조하여 실시예 1-1 내지 실시예 1-4에서 설명한 부재 또는 수단은, 케이싱(101), 스테이지(102), 기판 유지부(103), 기판(104), 광경화 수지 재료(105), 처리면에 패턴을 가지는 몰드(106), 몰드 유지부(107), 로드 셀(108), 스코프(109 및 110), UV 광원(111), 디스펜서(112), 프로세스 제어 회로(수단)(113), 도포 제어 회로(114), 위치 검출 회로(수단)(115), 노광량 제어 회로(116), 압력 검출 회로(117) 및 위치 제어 회로(수단)(118)를 포함할 수 있을 것이다.
아하에서, 본 발명의 제2 양태에 따른 실시예를 설명할 것이다.
(실시예 2-1)
도면을 참조하여, 실시예 2-1을 구체적으로 설명한다.
적용될 장치의 구성이나 각종 조건에 따라, 본 실시예는 적절히 수정 또는 변경될 수 있을 것이다.
본 실시예에서, 수지 재료가 도포된 기판을 스테이지의 이동에 의해 고정되어 있는 몰드에 접촉시켜, 임프린트를 행한다. 또한, 몰드와 기판의 위치 맞춤은, 기판의 몇 점을 미리 계측하여 두고, 계측 결과로부터 각 칩에 대한 목표 위치를 설정하는 글로벌 방식에 의해 행해진다.
도 13은 하나의 칩에 대한 임프린트를 행하는 스텝을 도시하는 흐름도이다.
본 실시예에서, 몰드와 기판을, 그들이 서로 대향하는 면에 수직인 방향(z)으로 미리 설정된 프로파일에 의거하여 근접시킨다. 이 프로파일은, 몰드 및 기판의 면내 방향(x, y 및 θ)에서의 값이 동일한 레벨을 유지하도록 설정된다.
우선, 스텝 S6-1에서, 몰드와 수지 재료가 도포된 기판을 서로 대향시켜 임프린트 가능한 상태로 둔다.
스텝 S6-2에서, 미리 결정된 상태를 확인한다.
이러한 상태 확인은,
(1) 몰드 또는 기판에 가해지는 하중의 계측 및 스테이지의 토크의 계측,
(2) 몰드와 기판의 거리 및 스테이지의 위치의 계측,
(3) 몰드와 기판 간의 접촉 유무의 판정 등
에 의해서 행해진다.
다음으로, 스텝 S6-3에서, 스텝 S6-2에서 얻은 정보가 조건을 충족시키고 있는지의 여부를 판정함으로써, 후속 스텝이 결정된다. 이때의 조건은, 예를 들면 목표 위치와 현재 위치의 편차, 위치 진동이 설정값보다 작은 경우인 것이다.
상기 조건을 충족시키고 있을 경우에는 스텝은 스텝 S6-5로 이행한다. 조건을 충족시키고 있지 않을 경우에는 스텝 S6-4에서 제어의 변경을 행한다. 제어의 변경은 제어 기구의 제어 파라미터, 구동 프로파일 등의 변경을 포함할 수 있을 것이다. 제어의 변경은 피드백 제어의 스위칭 온/오프를 전환시키는 제어 방법의 변경을 포함할 수도 있을 것이다.
이 제어의 변경을 행한 후, 스텝은 스텝 S6-5로 이행하여, 종료 조건이 충족되었는지 여부를 판정한다. 이 종료 조건은 스테이지가 목표값(위치)에 위치한 상태를 포함할 수 있을 것이다.
이 종료 조건을 충족시킬 경우에는, 스텝은 스텝 S6-7로 이행한다. 종료 조건을 충족시키지 않을 경우는, 스텝 S6-6에서 스테이지의 자세를 제어한다. 이 제어는, z 방향에 대하여 변경된 후의 구동 프로파일에 의거하여 행해진다. 이 경우에, 프로파일에 따라, 수지를 경화시키기 위한 UV 조사의 개시 시간 및 조사 지속 시간이 변경된다.
다음으로, 본 실시예에서의 스테이지의 제어에 대해서 설명한다.
도 14의 (a) 내지 도 14의 (c)는 본 실시예의 스테이지의 제어를 도시하는 도면이며, 도 14의 (a)는 제어 블록도, 도 14의 (b)는 PI 제어 기구를 설명하는 도면, 도 14의 (c)는 타임차트이다.
도 14의 (a)를 참조하면, 프로파일러는, 미리 설정된 스테이지 구동 프로파일에 의거하여, 스테이지의 목표값을 설정한다. 제어 기구(1)에는 프로파일러로부터 전송된 참조 신호(ref)와 위치 계측 결과 간의 편차(err)가 입력된다. 이 제어 기구(1)는, 예를 들어 비례와 적분으로 이루어진 PI 제어를 위한 기구이다. 또한, 제어 블록은 피드백의 스위치를 온/오프할 수 있는 스위치(SW)를 포함한다.
도 14의 (b)는 PI 제어의 구성을 도시하는데, Kp는 비례 이득, Ti는 적분 시간, s는 라플라스 연산자(Laplace operator)를 나타낸다. 또한, z는 첨자로서 z축에 관한 파라미터임을 나타내고 있다.
스위치에 의해 적분 제어를 행하지 않는 것도 가능하다. 제어 기구(1)는 저역통과 필터(low-pass filter), 대역통과 필터(band-pass filter), 노치 필터(notch filter) 등의 필터를 포함하며, 필터의 차수(order), 주파수 등 필터 파라미터의 설정을 행하는 것이 가능하다.
제어 기구(1)로부터 전송된 신호는 처리 대상에 입력된다. 처리 대상은 스테이지의 각 축이다.
실제의 신호는 스테이지를 구동하는 모터에 설정된다. 판정 기구에는, 위치 계측뿐만 아니라, 몰드 또는 기판에 가해지는 하중 등을 검출 기구에서 계측한(검출한) 데이터가 입력된다. 판정 기구는 제어 기구(1)의 제어 파라미터 또는 구동 프로파일의 변경을 지시한다. 이 제어 파라미터에는 PID 파라미터, 피드포워드 파라미터 및 필터 파라미터 중 어느 하나가 포함된다. 또한, 구동 프로파일은 스테이지의 위치뿐만 아니라, 스테이지의 가속도, 속도, 구동 전압 및 구동 전류를 포함할 수도 있다.
도 14의 (c)를 참조하여, 임프린트 제어 상태를 설명한다. 도 14의 (c)는 기판을 몰드에 근접시키고, 수지 재료가 몰드에 접촉하여 경화되며, 그 후에 몰드로부터 이형하는 임프린트 동안의 z위치의 프로파일을 나타낸다. 구체적으로, 도 14의 (c)는, 기판의 법선 방향(z)으로 스테이지를 이동시킬 때의 구동 프로파일의 타임차트이다. 기판의 면내 방향(xy) 및 기타 축(θαβ)에 대한 구동 프로파일도 존재한다. 또한, xy 프로파일은 동일한 값을 유지하는 구동 프로파일이다.
도 14의 (c)에 있어서, (1)은 몰드와 기판 상의 (액체) 수지 재료가 서로 접촉하고 있지 않은 영역, (2) 내지 (5)는 몰드와 수지 재료가 서로 접촉하고 있는 영역이며, (6)은 UV 광에 의해 수지 재료를 경화시키는 영역, (7)은 몰드를 수지 재료로부터 이형시키는 영역, (8)은 몰드를 접촉 영역으로부터 퇴피시키는 영역이다.
이 경우에, z의 구동 프로파일은 변하지 않는다. 이 프로파일에 의해, z의 위치를 이동시켰을 때, 몰드에 가해지는 하중의 시간적인 변화(변형)가 관찰된다. 이 하중의 데이터에 의거하여, z방향의 비례 이득 Kpz와 적분 시간 Tiz를 변경한다. 도 14의 (c)에 이러한 상태를 포괄적으로 도시한다. 각 축에 대하여, 비례 이득 및 적분 시간을 설정한다. 그러나, 각 축에 대한 변화의 상태 및 제어는 동일하여, z축에 관한 것만을 예시한다.
영역 (1)에서, 몰드와 수지 재료가 서로 접촉하지 않기 때문에 하중은 변하지 않는다.
영역 (2)에서, 몰드와 수지 재료가 서로 접촉한다. z방향의 하중은 무시할 수 있을 정도의 변화밖에 없지만, 점성 저항은 커진다. 이때, 편차가 발생하기 쉬워지므로, 비례 이득을 크게, 적분 시간을 작게 한다. 접촉한 직후에 동작이 안정되지 않을 경우에는, 접촉하기 직전에 미리 피드백을 오프(off)하고, 접촉 후에 온(on)하는 프로파일을 설정하는 것도 가능하다. 또한, 스테이지의 속도가 충분히 크거나 점성이 클 때에는, z위치의 변화에 따라 하중이 증가할 수도 있다.
영역 (3)에서, 몰드와 수지 재료 간의 거리를 감소시킬수록 몰드에 가해지는 하중은 커진다. 이 영역에서, 하중에 따라 비례 이득을 크게, 적분 시간을 작게 한다.
영역 (4)에서, 기판의 목표값이 일정해진 후 하중이 작아진다. 이 영역에서, 하중에 따라 비례 이득을 작게, 적분 시간을 크게 한다. 또한, 수지 재료의 도포 상태에 따라 하중이 작아지는 영역이 없는 경우도 존재한다.
영역 (5)에서, 실질적으로 정상 상태가 확립된다. 하중은 인력을 나타내는 음의 값일 수 있다. 하중값은 몰드와 기판 간의 간극, 수지 재료의 양, 및 수지 재료의 접촉 면적에 따라 변화된다. 예를 들어, 몰드의 외측에도 충분히 수지 재료가 있는 경우, 몰드의 각 변(edge) 부근까지 수지 재료가 있는 경우, 몰드의 일부에만 수지 재료가 있는 경우 등의 수지 양의 차이에 의해서 변한다. 또한, 수지 재료가 확산됨으로써 하중이 작아지는 것은, 음의 값을 설명하기 어렵다. 이처럼 하중이 음의 값이 되는 현상은 최근 임프린트의 특성이다. 이것은, 점성이 낮은 수지 재료를 사용하게 된 것, 수십㎚ 정도의 간극인 것, 몰드와 수지 재료에 강한 압력을 인가하지 않은 것 등에 기인할 수 있을 것이다. 따라서, 하중이 음의 값이 되는 이유는, 하중이 표면 장력이나 모세관 현상의 영향에 크게 영향을 받기 때문인 것으로 간주될 수 있다. 이 하중에 따라 제어 파라미터를 설정한다.
영역 (6)에서, UV 조사를 행한다. UV 조사에 의해 수지 재료의 점성이 커져 수지 재료는 결국 경화된다. 그 값이 목표값으로부터 벗어난 경우에, 그 값은 스테이지를 크게 이동시킬 때까지 목표값으로 되돌리지 않는다. 그 때문에, 비례 이득을 크게, 적분 시간을 작게 한다. 또한, 하중이 정상 상태로 될 때까지 시간을 필요로 할 경우에는, 하중, 편차 또는 시간에 따라, 하중이 정상 상태로 되기 전에 UV 조사를 행할 수도 있을 것이다.
영역 (7)에서, 몰드와 기판 간의 이형을 개시했지만, 몰드와 수지 재료가 서로 이격되지 않은 영역이다. 이 영역에서, 하중에 따라 제어 파라미터를 변경한다.
영역 (8)에서, 몰드와 기판이 서로 이격된다. 이 경우에, 하중의 변동이 없기 때문에 제어 파라미터는 일정하다.
또한, 이 변경의 설정은 미리 조건을 알기 위한 임프린트를 행함으로써 결정한다. 예를 들어, 아래의 4개의 경우 (1) 내지 (4)가 존재한다. 즉,
(1) 몰드가 수지 재료와 접촉하고 있고 하중에 변화가 없을 경우, 비례 이득을 일정한 값으로 유지하는 것,
(2) 몰드가 수지 재료에 접촉하고 있고 하중에 변화가 있을 경우, 그 변화에 따라 비례 이득을 변화시키는 것,
(3) 수지 재료를 경화시킬 경우, 비례 이득을 일정한 레벨로 하는 것,
(4) 이형을 할 경우, 그 하중에 따라 비례 이득을 변화시키는 것이다.
조건을 판단하는 값은, 검출한 값의 변화 이외에, 미분 계수의 변화(부호 변화를 포함함), 2계 미분 계수의 변화(부호 변화를 포함함) 등을 포함할 수 있을 것이다.
전술한 구동 프로파일 및 제어 파라미터는 일례로서 기술되었으며, 이들은 수지 재료의 성분, 점성, 양 등에 따라 변경될 수 있을 것이다.
다음으로, 본 발명이 적용되는 본 실시예의 임프린트 장치에 대해서 설명한다. 도 15는 임프린트 장치의 구성을 도시한다. 도 15를 참조하면, 임프린트 장치는, 노광 광원(301), 몰드 유지부(302), 기판 유지부(303), 기판 승강 기구(304), 면내 이동 기구(305), 몰드와 기판 간의 상대 위치를 계측하는 광학계(306) 및 상대 위치를 산출하기 위한 해석 기구(309)를 포함한다.
본 실시예에서의 글로벌 방식에서는, 계측 결과에 의거하여 각 칩에 대하여 스테이지의 구동 프로파일을 설정한다.
광학계(306)는 몰드와 수지 재료 간의 접촉 유무를 계측할 수도 있다. 예를 들어, 수지 재료가 화면 영역 내에 들어온 것을 관찰하는 방법이나, 수지 재료의 입사광량의 변화를 관찰하는 방법 등이 있다.
임프린트 장치는, 로드 셀(307) 및 변위를 계측하기 위한 간섭계(308)를 더 포함한다.
이 간섭계에 의해서도 수지 재료의 접촉 유무를 계측할 수 있다. 예를 들어, 간섭계의 진동 성분이나 노이즈의 진폭을 계측하여, 수지 재료의 접촉에 의해 진동 정도가 작아지는 것에 의해서, 수지 재료가 몰드와 접촉했다고 판단하는 방법이 있다. 다른 계측 방법으로서, 스테이지의 모터의 토크를 측정하는 것도 가능하다. 토크는 모터에 인가하는 전류를 계측함으로써 계산할 수 있다.
임프린트 장치는 몰드(311), 기판(312), 광경화 수지 재료(313)를 포함한다. 몰드 유지부(302)는 진공 척 방식(vacuum chucking method) 등에 의해 몰드(311)의 척킹(chucking)을 행한다. 기판(312)은 면내 이동 기구(305)에 의해 원하는 위치로 이동할 수 있고, 기판 승강 기구(304)에 의해 기판(312)의 높이 조정 및 가압을 행할 수 있다.
기판(312)의 위치 이동, 가압, 노광 등의 제어는 임프린트 제어 기구(310)에 의해 행한다. 프린트 제어 기구(310)는 도 14의 (a)에 도시된 프로파일러, 판단 기구 및 제어 기구를 포함한다.
(실시예 2-2)
도면을 참조하여 본 발명의 실시예 2-2에 대해서 설명한다.
본 실시예에서는, 몰드의 x방향과 y방향 간에 제어 조건이 상이한 경우에 대해서 설명한다.
도 17은 본 실시예에서 라인 앤드 스페이스(line-and-space) 패턴을 가지는 몰드(1700)를 도시한다.
도 17에서, x방향이 라인의 방향, y방향이 라인에 수직인 방향이다. 이러한 구조에서, x방향으로는 수지가 확산되기 쉽고, y방향으로는 확산되기 어렵다. 이러한 경우에, 각 축의 제어 파라미터, 제어 방법, 구동 프로파일 등의 제어 조건을 변경하는 것이 특히 효과적이다. 여기서는, 수지 재료가 y방향으로 확산되기 어렵기 때문에, 몰드가 y방향으로 압력을 받아, y방향으로 편차가 발생하는 경우를 고려한다. 그러나, 이러한 관계는 몰드의 표면 처리 및 형상, 수지 재료의 특성에 의해 영향을 받기 때문에, x방향으로 편차가 발생하기 쉬운 경우도 있다.
본 실시예에서, 실시예 2-1과 마찬가지로, 고정되어 있는 몰드에 수지 재료가 도포된 기판을 스테이지의 이동에 의해 접촉시켜, 임프린트를 행한다. 또한, 몰드와 기판의 위치 맞춤은 각각의 칩에 대하여 행하는 다이 바이 다이(die-by-die) 방식으로 한다. 다이 바이 다이 방식에서, 몰드와 기판 간의 면내 방향의 상대적 위치의 변화를 각 칩에 대하여 계측하면서 위치 맞춤을 행한다.
도 18은 하나의 칩에 대하여 임프린트를 행하는 스텝을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
본 실시예에서, 기판에 수직인 방향(z)에 미리 설정된 구동 프로파일에 의거하여 몰드와 기판을 서로 근접시킨다. 구동 프로파일은 몰드 및 기판의 면내 방향(x, y 및 θ)에서의 값이 동일한 레벨로 유지되도록 설정된다.
우선, 스텝 S8-1에 있어서, 몰드와 수지 재료가 도포된 기판을 서로 대향시켜 몰드와 기판 간의 상대적인 위치를 계측하고, 이들의 원하는 위치를 제공하도록 위치 맞춤을 행하여 임프린트 가능한 상태로 한다.
다음으로, 스텝은 z제어 스텝 S8-2와 xy 제어 스텝 S8-4로 이행한다. 이러한 스텝은 소위 병렬 제어이다.
스텝 S8-4에서는, xy 상태를 확인한다.
xy 상태는 몰드 또는 기판에 가해지는 하중을 계측하고, 몰드와 기판 간의 상대적 거리를 계측하여 확인한다.
다음으로, 스텝 S8-5에서, 아래의 3개의 조건 (1), (2) 및 (3) 중 어느 것이 충족되는지를 판정함으로써 후속 스텝을 결정한다. 이들 조건은,
(1) 목표 위치와 현재 위치 간의 편차 및 위치 진동이 설정값보다 작은 경우
(2) 상기 값들이 설정값보다 큰 경우,
(3)은 종료 조건의 경우이다.
스텝 S8-5로부터 스텝 S8-6으로 이행한 경우, 스텝 S8-6에서 xy 방향의 제어 조건은 항상 설정값 이내로 되도록 변경한다.
스텝이 스텝 S8-5로부터 스텝 S8-3으로 이행한 경우, 스텝 S8-3에서 조건 4는 종료 조건을 충족하는지 여부이다. 종료 조건이 충족되지 않는 경우에는, 스텝 S8-2에서 z제어를 행한다. 종료 조건이 충족되는 경우에는, 스텝은 S8-7의 공정으로 이행하여 스텝이 종료한다.
다음으로, 본 실시예에서의 임프린트에 대해서 설명한다.
도 19는 본 실시예의 임프린트 상태를 도시하는 타임차트이며, 여기서는 구동 프로파일은 변경되지 않는다. 타임차트는 z의 위치 프로파일, 몰드에 가해지는 하중의 시간적 변화, 하중 데이터에 의거한 x방향의 비례 이득 Kpx와 y방향의 비례 이득 Kpy를 포함한다.
영역 (1)에서, 몰드와 수지 재료가 서로 접촉하고 있지 않기 때문에 하중이 변경되지 않는다. 이 영역에서, 제어 파라미터는 동일하다.
영역 (2)에서, 몰드와 수지가 서로 접촉하고 있는 영역이지만 z방향의 하중은 무시할 수 있을 정도의 변화밖에 없다. x방향으로는 수지 재료가 확산되기 쉽지만, y방향으로는 확산되기 어렵기 때문에, 수지 재료의 유동에 의해 편차가 발생하기 쉬워진다. 이 경우에, x방향에 비하여 y방향의 비례 이득을 크게 한다.
영역 (3)에서, 몰드와 수지 재료 간의 거리를 근접시킬수록 몰드에 가해지는 하중이 커진다. 이 영역에서, 하중에 따라 y방향의 비례 이득을 크게 한다. x방향에 대해서는, 하중에 관계없이 일정한 비례 이득을 설정한다.
영역 (4)에서, 기판의 목표값이 일정해진 후, 하중이 작아진다. 이 영역에서, 하중에 따라 y방향의 비례 이득을 작게 한다. x방향에 대해서는, 하중에 관계없이 일정한 비례 이득을 설정한다.
영역 (5)에서, 실질적으로 정상 상태가 확립된다. 하중은 인력을 나타내는 음의 값일 수 있다. 하중에 따라, x방향 및 y방향 각각에 대하여 제어 파라미터를 설정한다.
영역 (6)에서, UV 조사를 행한다. 또한, 하중이 정상 상태로 될 때까지 시간을 필요로 할 경우에는 하중, 편차 또는 시간에 따라, 하중이 정상 상태로 되기 전에 UV 조사를 행할 수도 있을 것이다. UV 조사에 의해 수지 재료가 수축 또는 팽창된다. y방향에 대해서는, 수축 또는 팽창의 영향에 의해 위치 오차를 발생시키기 쉬워지기 때문에 비례 이득을 크게 한다. UV 조사에 의해, 하중의 변화가 일어날 수 있다. 구체적으로, 수지 재료의 성분이나 수지 재료와 몰드의 접촉 상태에 따라, 하중이 음의 값으로 남겨지거나, 음의 값에서 양의 값으로 변하는 경우가 있다. 이들 현상은 재현성이 있기 때문에, 변화의 상태에 맞추어 피드백의 스위칭(온/오프) 등 제어 방법의 변경을 행한다.
영역 (7)에서, 몰드와 기판 간의 이형을 개시했지만 몰드와 수지가 이격되지는 않는다. 이 영역에서, 수지 재료가 경화되어 있기 때문에, x방향 및 y방향 모두에 대하여 일정한 비례 이득으로 한다.
영역 (8)에서, 몰드와 기판이 이격된다. 이 경우에, 하중은 변하지 않기 때문에 비례 이득은 일정하다.
(실시예 2-3)
도면을 참조하여 본 발명의 실시예 2-3을 설명한다.
본 실시예에서, 피드포워드 및 피드백 제어의 조합을 포함하는 제어 조건이 이용된다.
임프린트에서는, 몰드와 수지 재료 간의 접촉, UV 조사 등의 외란(disturbance)의 원인이 될 수 있는 인자의 일부를 미리 알 수 있어, 전술한 제어 조건은 그러한 외란의 발생의 경우에 효과적이다.
특히, 피드백 제어만이 이용되는 경우, 외란이 일어나 그 영향이 검출될 때까지 시간이 소요된다. 피드포워드 제어 및 피드백 제어의 조합을 포함하는 제어 조건은 응답의 지연을 없애기 때문에 효과적이다.
도 20의 (a) 및 도 20의 (c)는 본 실시예의 스테이지 제어를 설명하기 위한 도면이며, 도 20의 (a)는 제어 블록도, 도 20의 (b)는 PI 제어 기구를 설명하는 도면, 도 20의 (c)는 타임차트이다.
도 20의 (a)를 참조하면, 프로파일러는 미리 설정된 스테이지 구동 프로파일에 의거하여, 스테이지의 목표값을 설정한다. 제어 기구(2)에는 프로파일러로부터 전송된 참조 신호(ref)와 위치 계측 결과 사이의 편차(err)가 입력된다. 이 제어 기구(2)는, 예를 들어 비례와 적분으로 이루어진 PID 제어를 위한 기구이다.
도 20의 (b)는 PID 제어의 구성을 도시하며, Kp는 비례 이득, Ti는 적분 시간, Td는 미분 시간을 나타내며, s는 라플라스 연산자이다.
제어 기구(2)는 저역통과 필터, 대역통과 필터 및 노치 필터 등의 필터를 더 포함하여, 필터의 차수 및 주파수 등의 필터 파라미터의 설정을 행하는 것이 가능하다.
제어 기구(2)로부터 전송된 신호는 처리 대상에 입력된다. 처리 대상은 스테이지의 각 축이다.
실제의 신호는 스테이지를 이동시키는 모터에 설정된다. 판정 기구에는 위치 계측뿐만 아니라 몰드 또는 기판에 가해지는 하중 등 검출 기구에 의해 계측된(검출된) 데이터가 입력된다.
또한, 제어 기구(3)에는 프로파일러로부터 z보정 신호가 입력된다. 이것은 제어 기구(2)와 다른 제어 조건에서 신호를 부가하고 싶은 경우에 효과적이다. 제어 기구(3)는 비례 이득과 필터로 구성된다. 판정 기구는 제어 기구(2) 및 제어 기구(3)의 제어 파라미터 또는 구동 프로파일의 변경을 지시한다.
도 20의 (c)를 참조하여 임프린트 제어 상태를 설명한다. 이 실시예에서는, z위치의 프로파일은 변경하지 않고, 제어 파라미터 및 z보정 프로파일을 변경한다. 타임차트는 z위치 프로파일, z보정 프로파일, 몰드에 가해지는 하중의 시간적 변화, 하중 데이터에 의거한 미분 시간 Td의 변형예를 포함한다.
영역 (1)에서, 몰드와 수지 재료가 서로 접촉하고 있지 않아 하중이 변하지 않는다.
영역 (2)에서, 몰드와 수지 재료가 서로 접촉하지만, 하중은 무시할 수 있을 정도의 변화밖에 없다. 접촉의 전후에 발생하는 외란을 억제하기 위해, 영역 (1)과 영역 (2) 간의 경계에서 미분 시간 Td를 크게 한다.
영역 (3)에서, 몰드와 수지 재료 간의 거리를 작게 할수록 몰드에 가해지는 하중이 커진다. 이 영역에서, 하중이 정상적으로(steadily) 변화되기 때문에, 영역 (2)와 영역 (3) 간의 경계로부터 미분 시간 Td를 설정한다. 또한, 편차가 커질 경우에는 목표값을 보정한다.
영역 (4)에서, 기판의 목표값이 일정해진 후, 수지 재료가 확산되고 하중이 작아진다. 이 영역에서도, 미분 시간 Td를 설정한다.
영역 (5)에서, 실질적으로 정상 상태가 확립된다. 이 영역에서도, 미분 시간 Td를 설정한다.
영역 (6)에서, UV 조사를 행한다. UV 조사를 행하는 전후에 외란이 발생하기 때문에, 영역 (5)와 영역 (6) 간의 경계에서 미분 시간 Td를 설정한다.
영역 (7)에서, 몰드와 기판 간의 이형을 개시했지만 몰드와 수지 재료가 이격되지 않는다. 이 영역에서 하중이 정상적으로 변화되기 때문에, 미분 시간 Td를 설정한다.
영역 (8)에서, 몰드와 기판이 이격된다. 이 경우에, 하중의 변동이 없기 때문에 미분 시간 Td는 일정하다.
또한, 영역 (2)와 영역 (3), 및 영역 (4)와 영역 (5) 사이의 경계에 대하여, 조건을 결정하기 위한 임프린트를 행하여 제어 파라미터, 구동 프로파일 및 제어 방법 등의 제어 조건을 대략 알 수 있다.
도 13 내지 도 20을 참조하여 설명한 실시예에서, 본 발명의 임프린트 방법 및 임프린트 장치의 부재 또는 수단은, 노광 광원(301), 몰드 유지부(302), 기판 유지부(303), 기판 승강 기구(304), 면내 이동 기구(305), 광학계(306), 로드 셀(307), 간섭계(308), 해석 기구(309), 임프린트 제어 기구(310), 몰드(311), 기판(312) 및 광경화 수지 재료(313)를 포함한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 임프린트 공정에 보다 적합한 위치 맞춤 제어를 행하는 것이 가능하다.
본 발명이 본 명세서에 기재된 구조를 참조하여 기술되었지만, 본 명세서에 기술된 세부사항에 한정되지 않으며, 본 출원은 본 발명의 목적 또는 첨부된 청구의 범위의 범위에 내에 놓이는 변경 또는 변화를 포함하도록 의도된다.

Claims (9)

  1. 몰드 및 기판의 위치 맞춤 제어를 수행하고, 기판 상에 제공된 패턴 형성층에 몰드(mold) 상에 형성된 패턴(pattern)을 전사하는 임프린트 방법으로서,
    위치 맞춤 제어를 개시한 후, 위치 맞춤 제어를 수행하면서 기판과 몰드를 서로 근접시켜 몰드와 패턴 형성층을 서로 접촉시키고, 그 후 패턴 형성층을 경화시키는 스텝과,
    패턴 형성층을 경화시킨 후, 상기 기판과 상기 몰드 간의 간극(gap)을 크게 하는 스텝을 포함하고,
    위치 맞춤 제어를 개시한 후 몰드가 패턴 형성층에 접촉되기 전, 후, 또는 전후 모두에, 상기 위치 맞춤 제어를 정지시키는 스텝을 더 포함하는 임프린트 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 몰드가 상기 패턴 형성층에 접촉된 후, 상기 위치 맞춤 제어를 정지시킨 상태에서, 상기 몰드와 상기 기판을 서로 더욱 근접시키고, 그 후 위치 맞춤 제어를 재개하는 임프린트 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 몰드가 상기 패턴 형성층에 접촉되기 전, 상기 위치 맞춤 제어를 정지시킨 상태에서, 상기 몰드와 상기 기판을 서로 접촉시키고, 그 후 위치 맞춤 제어를 재개하는 임프린트 방법.
  4. 제2항에 있어서, 위치 맞춤 제어에 있어서, 위치 맞춤 제어를 정지시키기 전에 위치 맞춤 제어를 위해 사용되는 제어 파라미터와 위치 맞춤 제어를 정지시킨 후 재개된 위치 맞춤 제어를 위해 사용되는 제어 파라미터가 서로 상이한 임프린트 방법.
  5. 몰드 및 기판의 위치 맞춤 제어를 수행하고, 기판 상에 제공된 패턴 형성층에 몰드 상에 형성된 패턴을 전사하는 임프린트 방법으로서,
    위치 맞춤 제어를 수행하면서 몰드와 기판을 서로 근접시켜 몰드와 패턴 형성층을 서로 접촉시키는 스텝과,
    패턴 형성층과 접촉된 몰드와 기판을 서로 더욱 근접시키는 스텝과,
    몰드와 기판을 서로 더욱 근접시킨 상태에서 패턴 형성층을 경화시키는 스텝과,
    패턴 형성층을 경화시킨 후 몰드와 기판 간의 간극을 크게 하는 스텝을 포함하고,
    몰드와 패턴 형성층을 접촉시키는 스텝부터 몰드와 기판을 서로 더욱 근접시키는 스텝까지의 과정에서 몰드가 패턴 형성층에 접촉하기 전, 후 또는 전후 모두에, 위치 맞춤 제어를 정지시키는 스텝을 더 포함하는 임프린트 방법.
  6. 몰드 및 기판의 위치 맞춤 제어를 수행하고, 기판 상에 제공된 패턴 형성층에 몰드 상에 형성된 패턴을 전사하는 임프린트 장치로서,
    몰드를 유지하기 위한 몰드 유지부와,
    기판을 유지하기 위한 기판 유지부와,
    위치 맞춤 제어를 개시한 후, 위치 맞춤 제어를 수행하면서 상기 몰드 유지부에 의해 유지되는 상기 몰드와 상기 기판 유지부에 의해 유지되는 상기 기판을 서로 근접시켜 몰드와 패턴 형성층을 서로 접촉시키고, 그 후 패턴 형성층을 경화시키는 구동 제어를 위한 제어부를 포함하고,
    상기 제어부가, 위치 맞춤 제어가 개시된 후 몰드가 패턴 형성층을 접촉시키기 전, 후 또는 전후 모두에, 제어부를 정지시키는 임프린트 장치.
  7. 제6항에 있어서, 몰드와 패턴 형성층 간의 접촉을 검출하기 위한 접촉 검출부를 포함하고, 상기 접촉 검출부가 몰드와 패턴 형성층 사이의 접촉을 검출한 후, 상기 제어부가 위치 맞춤 제어를 정지시키는 임프린트 장치.
  8. 몰드 및 기판의 위치 맞춤 제어가 작용하고, 기판 상에 제공된 패턴 형성층에 몰드 상에 형성된 패턴을 전사하는 임프린트 장치로서,
    몰드를 유지하기 위한 몰드 유지부와,
    기판을 유지하기 위한 기판 유지부와,
    위치 맞춤 제어를 수행하면서 상기 몰드 유지부에 의해 유지되는 상기 몰드와 상기 기판 유지부에 의해 유지되는 상기 기판을 서로 근접시켜 몰드와 패턴 형성층을 서로 접촉시키고, 패턴 형성층과 접촉된 몰드와 기판을 서로 더욱 근접시키고, 그 후 몰드와 기판을 서로 더욱 근접시킨 상태에서 패턴 형성층을 경화시키는 구동 제어를 위한 제어부를 포함하고,
    몰드와 패턴 형성층을 서로 접촉시키기 위해 상기 몰드 유지부에 의해 유지되는 상기 몰드와 상기 기판 유지부에 의해 유지되는 상기 기판을 서로 근접시킬 때부터 패턴 형성층과 접촉된 몰드와 기판을 서로 더욱 근접시킬 때까지의 기간 동안에, 상기 제어부가 몰드가 패턴 형성층과 접촉하기 전, 후 또는 전후 모두에 위치 맞춤 제어를 정지시키는 임프린트 장치.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 임프린트 방법을 이용하여 기판 상에 제공된 패턴 형성층에 몰드 상에 형성된 패턴을 전사하는 스텝과, 상기 패턴의 전사 스텝에서 패턴이 전사된 패턴 형성층을 마스크로 하여 상기 기판을 에칭하는 스텝을 포함하는 부재의 제조 방법.
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