KR20160099485A - 임프린트 장치 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 몰드를 사용하여 기판의 샷 영역 상의 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 장치를 제공하며, 상기 장치는, 상기 기판을 보유지지하면서 이동할 수 있는 스테이지, 및 상기 몰드와 상기 임프린트재를 서로 접촉시킬 때에 상기 스테이지가 기울어짐으로써 발생되는 상기 몰드와 상기 샷 영역의 상대 위치의 어긋남을 저감시키도록, 상기 몰드와 상기 임프린트재를 서로 접촉시키는 접촉력 및 상기 기판의 기준 위치로부터 상기 샷 영역까지의 거리에 기초하여, 상기 상대 위치를 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함한다.

Description

임프린트 장치 및 물품의 제조 방법{IMPRINT APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은, 임프린트 장치 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
몰드를 사용하여 기판 상에 공급된 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 장치가, 반도체 디바이스, 자기 기억 매체 등의 양산용 리소그래피 장치의 하나로서 주목받고 있다. 임프린트 장치는, 몰드의 패턴 영역과 기판의 샷 영역을 중첩시키기 위해서, 몰드와 임프린트재가 접촉하고 있는 상태에서, 몰드와 기판 사이의 얼라인먼트를 제어한다(일본 특허 공개 공보 제2008-522412호 참조). 얼라인먼트는, 예를 들어 패턴 영역 및 샷 영역에 각각 제공된 마크의 검출 결과에 기초하여, 몰드와 기판의 상대 위치가 목표 상대 위치의 허용 범위에 들어가도록 제어될 수 있다.
임프린트 장치는, 몰드와 기판 사이의 얼라인먼트의 완료 후, 몰드와 임프린트재가 접촉하고 있는 상태에서 임프린트재를 경화시킨다. 그리고, 경화된 임프린트재로부터 몰드를 박리함으로써, 기판 상의 임프린트재에 패턴을 형성한다.
임프린트 장치가 몰드와 샷 영역 상의 임프린트재를 서로 접촉시킬 때, 몰드와 임프린트재를 서로 접촉시키는 힘에 의해, 기판을 보유지지하는 스테이지가 기울어질 수 있고, 몰드와 샷 영역의 상대 위치가 어긋날 수 있다. 이 경우, 스테이지의 기울기를 복귀시켜도, 임프린트재의 점성에 의해 몰드와 샷 영역의 상대 위치가 천천히 변동하기 때문에, 몰드와 샷 영역의 어긋난 상대 위치를 복귀시키는데 상당한 시간이 들 수 있다.
또한, 임프린트 장치는, 경화된 임프린트재로부터 몰드를 박리시킬 때, 임프린트재로부터 몰드를 박리시키는 힘(박리력)에 의해 스테이지가 기울어질 수 있고, 몰드와 기판의 상대 위치가 어긋날 수 있다. 이 경우, 몰드의 패턴 및 임프린트재에 형성된 패턴이 손상될 수 있다.
본 발명은, 예를 들어 기판을 보유지지하는 스테이지의 기울기에 의해 발생되는 몰드와 기판의 상대 위치의 어긋남(shift)을 저감시키는데 유리한 임프린트 장치를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 몰드를 사용하여 기판의 샷 영역 상의 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 장치가 제공되며, 상기 장치는, 상기 기판을 보유지지하면서 이동할 수 있는 스테이지, 및 상기 몰드와 상기 임프린트재를 서로 접촉시킬 때에 상기 스테이지가 기울어짐으로써 발생되는 상기 몰드와 상기 샷 영역의 상대 위치의 어긋남을 저감시키도록, 상기 몰드와 상기 임프린트재를 서로 접촉시키는 접촉력 및 상기 기판의 기준 위치로부터 상기 샷 영역까지의 거리에 기초하여, 상기 상대 위치를 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함한다.
본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참고한 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은, 제1 실시형태에 따른 임프린트 장치를 도시하는 개략도이다.
도 2a는, 기판 스테이지의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 2b는, 기판 스테이지의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 3은, 복수의 샷 영역의 각각에 임프린트 처리를 행하는 동작 시퀀스를 나타내는 흐름도이다.
도 4a는, 몰드와 임프린트재를 서로 접촉시키는 단계에서의 기판 스테이지의 거동을 설명하기 위한 기판 스테이지의 개념도이다.
도 4b는, 몰드와 임프린트재를 서로 접촉시키는 단계에서의 기판 스테이지의 거동을 설명하기 위한 기판 스테이지의 개념도이다.
도 5는, 몰드와 임프린트재를 서로 접촉시키는 단계에서의 기판 스테이지를 도시하는 단면도이다.
도 6은, 제1 실시형태에 따른 임프린트 장치에서의 몰드와 대상 샷 영역의 상대 위치의 제어를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7a는, 경화된 임프린트재로부터 몰드를 박리시키는 단계에서의 기판 스테이지의 거동을 설명하기 위한 기판 스테이지의 개념도이다.
도 7b는, 경화된 임프린트재로부터 몰드를 박리시키는 단계에서의 기판 스테이지의 거동을 설명하기 위한 기판 스테이지의 개념도이다.
본 발명의 예시적인 실시형태를 첨부의 도면을 참고하여 이하에서 설명한다. 동일한 참조 번호는 도면 전체에서 동일한 부재를 나타내며, 그에 대한 반복적인 설명은 생략된다.
<제1 실시형태>
본 발명의 제1 실시형태에 따른 임프린트 장치(100)에 대해서 설명한다. 임프린트 장치(100)는, 반도체 디바이스 등의 제조에 사용되며, 기판(3)의 샷 영역 상의 임프린트재(11)에 몰드(6)를 사용하여 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 행한다. 예를 들어, 임프린트 장치(100)는, 몰드(6)와 샷 영역 상의 임프린트재(11)(수지)를 서로 접촉시킨 상태에서 임프린트재(11)를 경화시킨다. 그리고, 임프린트 장치(100)는, 몰드(6)와 기판(3) 사이의 간격을 넓히고, 경화된 임프린트재(11)로부터 몰드(6)를 박리(이형)함으로써, 임프린트재(11)로 구성된 패턴을 샷 영역 상에 형성할 수 있다. 임프린트재(11)를 경화시키는 방법은, 열을 사용하는 열 사이클법과 광을 사용하는 광경화법을 포함한다. 제1 실시형태에서는, 광경화법을 채용하는 예에 대해서 설명한다. 광경화법은, 임프린트재(11)로서 미경화 자외선 경화 수지를 샷 영역 상에 공급하고, 몰드(6)와 임프린트재(11)를 서로 접촉시킨 상태에서 임프린트재(11)에 자외선을 조사함으로써 당해 임프린트재(11)를 경화시키는 방법이다.
[장치 구성]
도 1은, 제1 실시형태에 따른 임프린트 장치(100)를 도시하는 개략도이다. 임프린트 장치(100)는, 임프린트 헤드(7), 기판 스테이지(4), 경화 유닛(8), 공급 유닛(5), 계측 유닛(9), 및 제어 유닛(10)을 포함할 수 있다. 구조체(1)가 임프린트 헤드(7), 경화 유닛(8), 공급 유닛(5) 및 계측 유닛(9)을 지지한다. 기판 스테이지(4)는 정반(surface plate)(2) 위에서 이동가능하도록 구성된다. 제어 유닛(10)은, 예를 들어 CPU 및 메모리를 포함하며, 임프린트 처리를 제어한다(임프린트 장치(100)의 각 유닛을 제어한다).
몰드(6)는, 통상, 석영 등 자외선을 투과시킬 수 있는 재료로 만들어진다. 기판 측 면에서의 일부의 영역(패턴 영역(6a))에는, 기판 상의 임프린트재(11)를 성형하기 위한 3차원 패턴이 형성된다. 기판(3)은, 예를 들어 단결정 실리콘 또는 유리 기판이다. 공급 유닛(5)은 기판(3)의 상면(피처리면)에 임프린트재(11)를 공급한다.
경화 유닛(8)은, 임프린트 처리 시에, 임프린트재(11)를 경화시키는 광(자외선)을, 몰드(6)를 통해 샷 영역 상의 임프린트재(11)에 조사하고, 당해 임프린트재(11)를 경화시킨다. 경화 유닛(8)은, 예를 들어 임프린트재(11)를 경화시키는 광을 사출하는 광원, 및 광원으로부터 사출된 광을 임프린트 처리에 적절한 광으로 조정하기 위한 광학 소자를 포함할 수 있다. 제1 실시형태에서는 광경화법이 채용되기 때문에, 자외선을 사출하는 광원이 경화 유닛(8)에 제공된다. 그러나, 예를 들어 열 사이클법을 채용하는 경우에는, 광원 대신에 임프린트재(11)로서의 역할을 하는 열경화성 수지를 경화시키기 위한 열원이 제공될 수 있다.
계측 유닛(9)은, 몰드(6)의 패턴 영역(6a)에 제공된 얼라인먼트 마크와 기판(3)의 샷 영역에 제공된 얼라인먼트 마크 사이의 위치 어긋남을 검출하고, 패턴 영역(6a)과 샷 영역의 상대 위치를 계측한다. 공급 유닛(5)은, 기판(3)의 샷 영역 상에 임프린트재(11)(미경화 수지)를 공급(도포)한다. 제1 실시형태에 따른 임프린트 장치(100)에서는, 공급 유닛(5)이 자외선 조사에 의해 경화하는 성질을 갖는 자외선 경화 수지를 임프린트재(11)로서 샷 영역 상에 공급한다.
임프린트 헤드(7)는, 예를 들어 진공 흡착력, 정전기의 힘 등에 의해 몰드(6)를 보유지지하는 몰드 보유지지 유닛(7a), 및 몰드 보유지지 유닛(7a)을 Z 방향으로 구동하는 몰드 구동 유닛(7b)을 포함할 수 있다. 몰드 보유지지 유닛(7a) 및 몰드 구동 유닛(7b)의 각각은, 그 중심부(내측)에 개구 영역을 가지며, 경화 유닛(8)로부터의 광이 당해 개구 영역을 통과하고, 몰드(6)를 통해 기판 상의 임프린트재(11)에 조사되도록 구성된다. 임프린트 헤드(7)는, Z 방향으로 몰드(6)를 구동하는 기능뿐만 아니라, X 및 Y 방향 그리고 θ 방향(Z축 둘레의 회전 방향)에서의 몰드(6)의 위치를 조정하는 조정 기능, 몰드(6)의 기울기를 보정하기 위한 틸트 기능 등을 갖고 있어도 된다.
기판 스테이지(4)는, 예를 들어 진공 흡착력, 정전기의 힘 등에 의해 기판(3)을 보유지지하는 기판 척(4a), 및 기판 척(4a)을 기계적으로 보유지지하면서 정반(2) 위에서 이동할 수 있도록 구성된 기판 구동 유닛(4b)을 포함하고, 기판(3)을 X 및 Y 방향에서 위치결정시킨다. 기판 스테이지(4)는, X 및 Y 방향으로 기판(3)을 구동시키는 기능뿐만 아니라, Z 방향 및 θ 방향에서의 기판(3)의 위치를 조정하는 조정 기능, 기판(3)의 기울기를 보정하기 위한 틸트 기능 등을 갖고 있어도 된다. 제1 실시형태에 따른 임프린트 장치(100)에서는, 기판 스테이지(4)가 몰드(6)와 기판(3)의 X 및 Y 방향에서의 상대 위치를 변경하는 동작을 행한다. 그러나, 본 발명은 이것으로 제한되지 않는다. 임프린트 헤드(7)가 그러한 동작을 행해도 되거나, 또는 기판 스테이지(4)와 임프린트 헤드(7)의 양자 모두가 그러한 동작을 상대적으로 행해도 된다. 또한, 제1 실시형태에 따른 임프린트 장치(100)에서는, 임프린트 헤드(7)가 몰드(6)와 기판(3) 사이의 거리(Z 방향)를 변경시키는 동작을 행한다. 그러나, 본 발명은 이것으로 제한되지 않는다. 기판 스테이지(4)가 그러한 동작을 행해도 되거나, 또는 임프린트 헤드(7)와 기판 스테이지(4)의 양자 모두가 그러한 동작을 상대적으로 행해도 된다. 즉, 몰드(6)와 임프린트재(11)를 서로 접촉시키도록 몰드(6) 및 기판(3) 중 하나 이상을 구동하는 구동 유닛로서, 몰드 구동 유닛(7b) 및 기판 구동 유닛(4b)중 하나 이상을 사용해도 된다.
이제 기판 스테이지(4)의 구성예에 대해서 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한다. 도 2a 및 도 2b의 각각은 기판 스테이지(4)의 구성예를 도시하는 도면이다. 도 2a는, 기판 스테이지(4)을 Z 방향으로부터 본 도이다. 도 2b는, 도 2a의 A-A'를 따라 취한 단면도이다. 기판 스테이지(4)의 기판 구동 유닛(4b)은, 예를 들어 X 스테이지(4b1)(제1 스테이지) 및 Y 스테이지(4b2)(제2 스테이지)를 포함할 수 있다. X 스테이지(4b1)는, 정반(2) 위에서 제1 방향(예를 들어, X 방향)으로 이동할 수 있도록 구성된다. 또한, Y 스테이지(4b2)는, 기판 척(4a)를 지지하고, 정압 안내부(도시하지 않음)에 의해, X 스테이지(4b1) 위에서 제1 방향과 상이한 제2 방향(예를 들어, Y 방향)으로 이동가능하도록 구성된다. 이렇게 구성된 기판 구동 유닛(4b)은, X 스테이지(4b1)를 X 방향으로 구동함으로써 Y 스테이지(4b2) 및 기판 척(4a)(기판(3))을 X 방향으로 이동시킬 수 있다. 기판 구동 유닛(4b)은, 또한 Y 스테이지(4b2)를 Y 방향으로 구동함으로써 기판 척(4a)(기판(3))을 Y 방향으로 이동시킬 수 있다. 즉, 기판 구동 유닛(4b)은, X 스테이지(4b1)를 X 방향으로 구동하고 Y 스테이지(4b2)를 Y 방향으로 구동함으로써, 기판(3)을 X 및 Y 방향으로 이동시킬 수 있다.
X 스테이지(4b1)는, 정반(2)에 대하여 미리결정된 양만큼 간극을 발생시키도록 정압 안내부에 의해 위치결정되어 있고, 제1 구동 유닛(4b3)에 의해 정반(2) 위에서 X 방향으로 구동된다. 제1 구동 유닛(4b3)은, 예를 들어 영구 자석을 포함하는 가동 요소(4b31), X 방향으로 배열된 복수의 코일을 포함하는 고정자(4b32)를 포함하는 리니어 모터를 포함할 수 있다. 제1 구동 유닛(4b3)은, 고정자(4b32)의 복수의 코일에 공급되는 전류를 제어하여, 가동 요소(4b31)를 고정자(4b32)를 따라 이동시킴으로써, X 스테이지(4b1)를 X 방향으로 구동할 수 있다. 예를 들어, 인코더 또는 간섭계를 포함하는 제1 검출 유닛(4b4)이, X 스테이지(4b1)의 X 방향에서의 위치를 검출할 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 나타내는 예에서는, 스케일(4b41), 및 스케일(4b41)로부터의 광에 의해 X 스테이지(4b1)의 X 방향에서의 위치를 구하는 헤드(4b42)를 포함하는 인코더가, 제1 검출 유닛(4b4)으로서 제공된다.
한편, Y 스테이지(4b2)는, X 스테이지(4b1)에 대하여 미리결정된 양만큼 간극을 발생시키도록 정압 안내부에 의해 위치결정되고, 제2 구동 유닛(4b5)에 의해 X 스테이지(4b1) 위에서 Y 방향으로 구동된다. 제2 구동 유닛(4b5)은, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 영구 자석을 포함하는 가동 요소(4b51), 및 Y 방향으로 배열된 복수의 코일을 포함하는 고정자(4b52)를 포함하는 리니어 모터를 포함할 수 있다. 제2 구동 유닛(4b5)은, 고정자(4b52)의 복수의 코일에 공급하는 전류를 제어하여, 가동 요소(4b51)를 고정자(4b52)를 따라 이동시킴으로써, Y 스테이지(4b2)를 Y 방향으로 구동할 수 있다. 예를 들어, 인코더 또는 간섭계로 구성된 제2 검출 유닛(4b6)이, Y 스테이지(4b2)의 Y 방향에서의 위치를 검출할 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 나타내는 예에서는, 스케일(4b61), 및 스케일(4b61)로부터의 광에 의해 Y 스테이지(4b2)의 Y 방향에서의 위치를 구하는 헤드(4b62)을 포함하는 인코더가, 제2 검출 유닛(4b6)로서 제공된다.
[각 샷 영역을 위한 임프린트 처리]
이제, 기판(3)에서의 복수의 샷 영역의 각각에 임프린트 처리를 행하는 동작 시퀀스에 대해서 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은, 복수의 샷 영역의 각각에 임프린트 처리를 행하는 동작 시퀀스를 나타내는 흐름도이다.
단계 S101에서는, 제어 유닛(10)은, 임프린트 처리를 행하는 대상이 되는 샷 영역(이하, 대상 샷 영역(3a)이라 칭함)을 공급 유닛(5) 아래에 배치하도록 기판 스테이지(4)를 제어하고, 대상 샷 영역(3a)에 임프린트재(11)를 공급하도록 공급 유닛(5)을 제어한다. 공급 유닛(5)은, 대상 샷 영역(3a)과 공급 유닛(5) 사이의 위치 관계를 변경하지 않는 상태에서, 또는 대상 샷 영역(3a)과 공급 유닛(5)을 상대적으로 주사하면서, 대상 샷 영역(3a)에 임프린트재(11)를 공급할 수 있다. 단계 S102에서, 제어 유닛(10)은, 몰드(6)의 패턴 영역(6a) 아래에 대상 샷 영역(3a)을 배치하도록 기판 스테이지(4)를 제어한다. 단계 S103에서는, 제어 유닛(10)은, 몰드(6)와 기판(3) 사이의 간격을 좁히도록 임프린트 헤드(7)를 제어하고, 이에 의해 몰드(6)와 대상 샷 영역(3a) 상의 임프린트재(11)를 서로 접촉시킨다. 그리고, 제어 유닛(10)은, 몰드(6)의 패턴의 모든 코너에 임프린트재(11)를 충전하도록, 몰드(6)와 임프린트재(11)를 서로 접촉시키는 힘(접촉력)을 임프린트 헤드(7)의 몰드 구동 유닛(7b)에 발생시킨다. 몰드(6)와 임프린트재(11)를 서로 접촉시키는 힘은, 예를 들어 몰드(6)를 임프린트재(11)에 가압하는 힘이며, 이하에서는 가압력이라 칭한다. 제어 유닛(10)은, 몰드 구동 유닛(7b)에 가압력이 발생된 상태에서 미리결정된 시간의 경과 후에 몰드 구동 유닛(7b)에서의 가압력을 해제한다. 이때의 가압력은 완전히 0이 아니고 조금 남아있어도 된다.
단계 S104에서는, 제어 유닛(10)은, 계측 유닛(9)에 의한 계측 결과에 기초하여, 몰드(6)와 기판(3) 사이의 얼라인먼트를 행한다. 예를 들어, 제어 유닛(10)은, 계측 유닛(9)이, 패턴 영역(6a)과 대상 샷 영역(3a)에 각각 형성된 얼라인먼트 마크 사이의 위치 어긋남을 검출하게 한다. 제어 유닛(10)은, 계측 유닛(9)이 각각의 얼라인먼트 마크의 검출 결과에 기초하여 패턴 영역(6a)과 대상 샷 영역(3a)의 상대 위치를 계측하게 한다. 그리고, 제어 유닛(10)은, 계측 유닛(9)에 의한 계측 결과에 기초하여, 계측 유닛(9)에 의해 계측된 상대 위치와 목표 상대 위치 사이의 편차가 허용 범위에 들어가도록, 몰드(6)와 기판(3)의 상대 위치의 피드백 제어를 행한다. 단계 S105에서는, 제어 유닛(10)은, 몰드(6)와 접촉하고 있는 임프린트재(11)에 광(자외선)을 조사하도록 경화 유닛(8)을 제어하고, 이에 의해 임프린트재(11)를 경화시킨다. 단계 S106에서는, 제어 유닛(10)은, 몰드(6)와 기판(3) 사이의 간격을 넓히도록 임프린트 헤드(7)를 제어하고, 이에 의해 경화된 임프린트재(11)로부터 몰드(6)를 박리(이형)한다. 단계 S107에서는, 제어 유닛(10)은, 기판 상에 계속해서 몰드(6)의 패턴을 전사할 샷 영역(다음의 샷 영역)이 있는지의 여부의 판정한다. 다음 샷 영역이 있는 경우에는, 처리는 단계 S101로 진행한다. 다음 샷 영역이 없는 경우에는, 처리는 종료된다.
[몰드와 대상 샷 영역의 상대 위치의 어긋남]
임프린트 장치에서는, 몰드(6)와 임프린트재(11)를 서로 접촉시키는 단계(단계 S103)에서, 가압력에 의해 기판 스테이지(4)(Y 스테이지(4b2))가 기울어질 때, 몰드(6)와 대상 샷 영역(3a)의 상대 위치(X 및 Y 방향)가 어긋날 수 있다. 이제 몰드(6)와 임프린트재(11)를 서로 접촉시킬 때의 기판 스테이지(4)의 거동에 대해서 도 4a 및 도 4b 및 도 5를 참조하여 설명한다. 도 4a 및 도 4b의 각각은, 몰드(6)와 임프린트재(11)를 서로 접촉시키는 단계에서의 기판 스테이지(4)의 거동을 설명하기 위한 기판 스테이지(4)의 개념도이다. 도 4a 및 도 4b의 각각에 나타내는 기판 스테이지(4)의 개념도에서는, 설명을 용이하게 하기 위해서, 각각의 정압 안내부가 스프링 기호에 의해 표현되어 있고, 스프링 기호로 표현된 정압 안내부(41)를 통해 수평으로 배치되는 X 스테이지(4b1) 및 Y 스테이지(4b2)가 도시되어 있다. 정반(2) 위의 각각의 정압 안내부(42)는, 스프링 기호 및 바퀴로 표현되어 있고, Z 방향으로만 스프링 특성을 갖고, X 및 Y 방향에는 자유롭게 이동할 수 있다. 도 5는, 몰드(6)와 임프린트재(11)를 서로 접촉시키는 단계에서의 기판 스테이지(4)의 단면도(도 2a의 A-A'에서의 단면도)이다.
예를 들어, 대상 샷 영역(3a)은, 도 4a에 도시한 바와 같이, 기판(3)의 기준 위치(예를 들어, 중심)로부터 +X 방향으로 거리 L만큼 이격되어 배치된다. 도 4a에서, 명확화를 위해서, 대상 샷 영역(3a)의 마크(3b)와 몰드(6)의 마크(6b) 사이의 X 방향의 초기 위치 어긋남이 없는 것으로 상정한다. 이 경우, 도 4a에 나타내는 상태로부터 가압력(Fz)(몰드(6)와 임프린트재(11)를 서로 접촉시키는 힘)을 가하면, 도 4b 및 도 5에 도시한 바와 같이, 가압력(Fz)에 의해 Y 스테이지(4b2)가 θY 방향으로 기울어진다. 그 결과, 제1 검출 유닛(4b4)에 의한 검출 결과에 기초하여 X 스테이지(4b1)의 X 방향에서의 위치의 피드백 제어가 행해지는 경우에도, 대상 샷 영역(3a)의 마크(3b)와 몰드(6)의 마크(6b)는 X 방향으로 상대적으로 어긋날 수 있다. 즉, 몰드(6)와 대상 샷 영역(3a)의 X 방향에서의 상대 위치가 어긋날 수 있다. 이 상태에서의 경화 전의 임프린트재(11)는, 스프링 특성과 점성의 양자 모두의 특성을 가지는 점탄성 특성을 갖고, 전단력이 발생할 수 있다. 그로 인해, 대상 샷 영역(3a)(기판(3))에는, 임프린트재(11)의 스프링 특성에 의해, 임프린트재(11)로부터 -X 방향의 힘(전단력의 반력)이 작용한다. 즉, 몰드(6) 및 기판(3)에, 그들의 상대 위치를 어긋나게 하는 힘이 작용한다. 그러나, X 스테이지(4b1)의 위치는, 상술한 바와 같이, 제1 검출 유닛(4b4)의 검출 결과에 의해 제어되기 때문에, 정압 안내부(41)는 신장된다. 따라서, 가압력(Fz)이 해제되어 Y 스테이지(4b2)의 기울기를 복귀시키는 경우에도, 임프린트재(11)의 점성에 의해 전단력이 변할 수 있고, 몰드(6)와 대상 샷 영역(3a)의 상대 위치는 천천히 변동할 수 있다. 그로 인해, 몰드(6)와 대상 샷 영역(3a)의 상대 위치를 정착시키는데 상당한 시간이 들 수 있다.
이에 대처하기 위해서, 제1 실시형태에 따른 임프린트 장치(100)는, 몰드(6)와 임프린트재(11)를 서로 접촉시킬 때의 몰드(6)와 대상 샷 영역(3a)의 상대 위치의 어긋남(X 및 Y 방향)을 저감시키도록, 몰드(6)와 대상 샷 영역(3a)의 상대 위치를 제어한다. 몰드(6)와 대상 샷 영역(3a)의 상대 위치는, 가압력(Fz)과 기판(3)의 기준 위치로부터 대상 샷 영역(3a)까지의 거리(L)에 기초하여 제어될 수 있다. 또한, 당해 상대 위치는, 가압력(Fz)을 몰드 구동 유닛에 부여함으로써, 몰드(6)와 임프린트재(11)가 접촉하고 있는 동안, 즉 몰드(6)의 패턴에 임프린트재(11)가 충전되는 동안 제어될 수 있다. 임프린트 장치(100)는, 몰드(6)와 임프린트재(11)를, 접촉 면적이 점진적으로 넓어지거나, 몰드(6)의 패턴 오목부에 점진적으로 임프린트재(11)가 충전되도록, 서로 접촉시킬 수 있다. 기준 위치는, 몰드(6)를 임프린트재(11)에 접촉시킬 때에 기판 스테이지(4)의 기울기가 가장 작아지는 기판 상의 위치일 수 있다. 기준 위치는 예를 들어 기판(3)의 무게중심으로 설정되어도 된다. 기준 위치는 기판(3)의 중심으로 설정되어도 된다.
[몰드와 대상 샷 영역의 상대 위치의 제어]
이제, 제1 실시형태에 따른 임프린트 장치(100)에서의 몰드(6)와 대상 샷 영역(3a)의 X 방향에서의 상대 위치의 제어에 대해서 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은, 제1 실시형태에 따른 임프린트 장치(100)에서의 몰드(6)와 대상 샷 영역(3a)의 상대 위치의 제어를 설명하기 위한 블록도이다. 제어 유닛(10)은 도 6에서의 감산기(10a), 보상기(10b), 보정기(10c) 및 주 제어기(10d)를 포함한다.
단계 S103에서, 감산기(10a)는, 제1 검출 유닛(4b4)에 의해 검출된 X 스테이지(4b1)의 위치와, 주 제어기(10d)로부터 공급된 X 스테이지(4b1)의 목표 위치 사이의 편차를 구한다. 보상기(10b)는, 감산기(10a)로부터 공급된 편차가 허용 범위에 들어가도록, X 스테이지(4b1)를 구동하기 위한 명령값을 결정하고, 결정된 명령값을 제1 구동 유닛(4b3)에 공급한다. 제1 구동 유닛(4b3)은, 예를 들어 고정자(4b32)에 포함되는 코일에 전류를 공급하는 전류 드라이버를 포함하고, 보상기(10b)로부터 공급된 명령값에 따라서 고정자(4b32)의 코일에 전류를 공급하며, X 스테이지(4b1)를 X 방향으로 구동하기 위한 추력을 발생시킨다. 이와 같이, 제어 유닛(10)은, 기판 스테이지(4)(X 스테이지(4b1))의 X 방향에서의 위치의 피드백 제어를 행한다. 즉, 제어 유닛(10)은, 몰드(6)와 기판(3)의 상대 위치와 목표 상대 위치 사이의 편차를 허용 범위 내로 유지시키기 위한 위한 피드백 제어를 행한다. 즉, 임프린트 장치(100)는, 몰드(6)의 패턴과 기판(3)에 형성된 대상 샷 영역을 X 및 Y 면 내에 상대적으로 이동시킴으로써, 가압력이 가해지는 방향과 교차하는 방향(예를 들어, 수평 방향)에서의 상대 위치 어긋남(위치 어긋남)을 저감시킬 수 있다.
또한, 상술한 단계 S103에서, 주 제어기(10d)는, 몰드(6)와 임프린트재(11)를 서로 접촉시키기 위한 신호(예를 들어, 전류)를 몰드 구동 유닛(7b)(임프린트 헤드(7))에 공급하고, 이에 의해 몰드(6)와 임프린트재(11)를 서로 접촉시킨다. 그리고, 주 제어기(10d)는, 몰드(6)와 임프린트재(11)를 서로 점진적으로 접촉시키는 동안, 가압력(Fz)을 임프린트 헤드(7)에 발생시키기 위한 신호를 몰드 구동 유닛(7b)에 공급한다.
제어 유닛(10)은, 보정기(10c)에 의해, 기판 스테이지(4)가 기울어짐으로써 발생되는 상대 위치 어긋남을 보정한다. 보정기(10c)는, 몰드(6)와 임프린트재(11)를 서로 접촉시킬 때에 기판 스테이지(4)(Y 스테이지(4b2))가 기울어짐으로써 발생되는 상대 위치 어긋남을 구하고, 당해 상대 위치 어긋남을 보정하기 위한 보정값을 감산기(10a)에 공급한다. 더 구체적으로는, X 스테이지(4b1)는 보정을 위해 -X 방향으로 이동된다. 이러한 이동에 의해, Y 스테이지(4b2)의 기울기는 변하지 않더라도, 몰드(6)와 기판(3)의 X 방향(수평 방향)의 상대 위치의 어긋남은 저감된다. 이는 임프린트재(11)에 작용하는 전단력을 저감시킬 수 있다.
상대 위치 어긋남은, 예를 들어 가압력(Fz) 및 기판(3)의 기준 위치로부터 대상 샷 영역(3a)까지의 거리(L)에 비례한다. 그로 인해, 보정기(10c)는, 가압력(Fz) 및 거리(L)에 대한 상대 위치(수평 방향)의 어긋남의 관계를 나타내는 정보(식 또는 테이블)에 기초하여, 가압력(Fz) 및 거리(L)로부터 상대 위치의 어긋남(보정값)을 구할 수 있다. 당해 정보는, 시뮬레이션, 실험 등에 의해 미리 취득될 수 있다. 감산기(10a)는, 이렇게 구해진 보정값을, X 스테이지(4b1)의 현재 위치와 목표 위치 사이의 편차에 더한다. 보상기(10b)는, 당해 편차에 보정값을 더함으로써 구해진 값에 기초하여, X 스테이지(4b1)를 구동하기 위한 명령값을 결정한다. 즉, 단계 S103에서는, 기판 스테이지(4)가 기울어짐으로써 발생되는 상대 위치 어긋남을 보정하기 위한 피드포워드 제어가, 제1 검출 유닛(4b4)에 의한 검출 결과에 기초한 피드백 제어와 병행하여, 연속적으로 행해진다.
가압력(Fz)은, 예를 들어 몰드 구동 유닛(7b)에 공급되는 신호값에, 단위량의 신호값을 공급할 때에 몰드 구동 유닛(7b)에 의해 발생되는 힘을 나타내는 상수(추력 상수)를 곱함으로써 구해질 수 있다. 또한, 몰드 구동 유닛(7b)에 의해 발생되는 힘을 검출하는 센서(예를 들어, 힘 센서, 로드셀, 또는 변형 게이지 등)가, 당해 센서에 의한 검출 결과에 기초하여 가압력(Fz)을 구하기 위해 제공될 수 있다. 제1 실시형태에 따른 임프린트 장치(100)에서는, 상대 위치 어긋남이 기판 스테이지(4)(X 스테이지(4b1))를 수평 방향으로 이동시킴으로써 보정된다. 그러나, 본 발명은 이것으로 제한되지 않는다. 상대 위치 어긋남은 예를 들어 수평 방향으로 임프린트 헤드(7)를 이동시킴으로써 보정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 실시형태에 다른 임프린트 장치(100)는, 몰드(6)와 임프린트재(11)를 서로 접촉시키는 단계에서, 가압력(Fz)과 거리(L)에 기초하여, 몰드(6)와 대상 샷 영역(3a)의 상대 위치를 제어한다. 이는, 몰드(6)와 임프린트재(11)를 서로 접촉시킬 때에 발생하는 전단력을 저감시키게 할 수 있다. 즉, 몰드(6)와 임프린트재(11)를 서로 접촉시킬 때에 기판 스테이지(4)가 기울어짐으로써 발생되는 몰드(6)와 대상 샷 영역(3a)의 상대 위치의 어긋남을 저감시킬 수 있다. 즉, 가압력(Fz)을 해제했을 때에 발생하는 몰드(6)와 대상 샷 영역(3a)의 상대 위치의 변동이 저감될 수 있기 때문에, 몰드와 샷 영역의 상대 위치를 정착시키는데 요구되는 시간을 단출시킬 수 있고 처리량을 증가시킬 수 있다.
<제2 실시형태>
경화된 임프린트재(11)로부터 몰드(6)를 박리(이형)시키는 단계(단계 S106)에서, 임프린트 장치(100)는, 임프린트 헤드(7)의 몰드 구동 유닛(7b)이 경화된 임프린트재(11)로부터 몰드(6)를 박리시키는 힘(박리력)을 발생시키게 한다. 그러므로, 단계 S106에서도, 박리력에 의해 기판 스테이지(4)(Y 스테이지(4b2))가 기울어질 수 있다. 이때, 몰드(6) 및 기판(3)에, 그것들의 상대 위치를 어긋나게 하는 힘이 작용할 수 있다. 박리력은, 경화된 임프린트재(11)로부터 몰드(6)를 박리하기 위한, 가압력의 역방향의 힘이며, 이형력이라고도 불린다.
도 7a 및 도 7b의 각각은, 경화된 임프린트재(11)로부터 몰드(6)를 박리시키는 단계에서의 기판 스테이지(4)의 거동을 설명하기 위한 기판 스테이지(4)의 개념도이다. 도 7a는, 임프린트재(11)가 경화된 직후의 상태를 나타낸다. 도 7b는, 박리력(Fz')이 작용하여 경화된 임프린트재(11)로부터의 몰드(6)의 박리가 시작되기 직전의 상태를 나타내고 있다. 도 7b에서는, 임프린트재(11)가 경화되기 때문에, 박리력(Fz')에 의해 기판 스테이지(4)(Y 스테이지(4b2))가 기울어지는 경우에도, 도 4b에 비하여, 대상 샷 영역(3a)의 마크(3b)와 몰드(6)의 마크(6b)가 X 방향으로 매우 작게 어긋난다. 그러나, 임프린트재(11)에 작용하는 전단력에 의해 정압 안내부(41)는 압축되어 있고, 몰드(6) 및 기판(3)에 그것들의 상대 위치를 어긋나게 하는 힘이 작용할 수 있다. 이 결과로서 몰드(6)와 기판(3)의 상대 위치가 어긋나는 경우, 몰드(6)의 패턴 및 임프린트재(11)에 형성된 패턴이 손상될 수 있다.
이를 방지하기 위해서, 제2 실시형태에 따른 임프린트 장치는, 경화된 임프린트재(11)로부터 몰드(6)를 박리시킬 때에 몰드(6)와 대상 샷 영역(3a)(기판(3))의 상대 위치의 어긋남(X 및 Y 방향)을 저감시키도록, 그들의 상대 위치를 제어한다. 몰드(6)와 대상 샷 영역(3a)의 상대 위치는, 박리력(Fz') 및 기판(3)의 기준 위치로부터 대상 샷 영역(3a)까지의 거리(L)에 기초하여 제어될 수 있다.
제2 실시형태에서는, 제어 유닛(10)은, 단계 S103에서와 같이 단계 S106에서도, 보정기(10c)에 의해, 기판 스테이지(4)가 기울어짐으로써 발생되는 상대 위치 어긋남을 보정한다. 이때, 보정기(10c)는, 가압력(Fz) 및 거리(L)에 대한 상대 위치(수평 방향)의 어긋남의 관계를 나타내는 정보 대신에 박리력(Fz') 및 거리(L)에 대한 상대 위치(수평 방향)의 어긋남의 관계를 나타내는 정보에 기초하여 보정값을 구할 수 있다. 대안적으로, 가압력(Fz) 및 거리(L)에 대한 상대 위치의 어긋남 관계를 나타내는 정보에 기초해서 구해진 보정값에, 예를 들어 가압력(Fz)과 박리력(Fz') 사이의 차에 따른 계수를 곱함으로써 그 보정값을 변경할 수 있다. 박리력(Fz')은, 예를 들어 몰드 구동 유닛(7b)에 공급되는 신호값에, 단위량의 신호값을 공급할 때에 몰드 구동 유닛(7b)에 의해 발생되는 힘을 나타내는 상수(추력 상수)를 곱함으로써 구해질 수 있다. 또한, 몰드 구동 유닛(7b)에 의해 발생된는 힘을 검출하는 센서(예를 들어, 힘 센서, 로드셀, 또는 변형 게이지)가 당해 센서에 의한 검출 결과에 기초하여 박리력(Fz')을 구하기 위해 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제2 실시형태에 따른 임프린트 장치는, 경화된 임프린트재(11)로부터 몰드(6)를 박리시키는 단계에서, 박리력(Fz') 및 거리(L)에 기초하여, 몰드(6)와 대상 샷 영역(3a)의 상대 위치를 제어한다. 이는, 경화된 임프린트재(11)로부터 몰드(6)를 박리시킬 때에 발생되는 전단력을 저감시키게 할 수 있다. 즉, 경화된 임프린트재(11)로부터 몰드(6)를 박리시킬 때에 기판 스테이지(4)가 기울어짐으로써 발생되는 몰드(6)와 대상 샷 영역(3a)의 상대 위치의 어긋남을 저감시킬 수 있다.
<물품의 제조 방법의 실시형태>
본 발명의 실시형태에 따른 물품의 제조 방법은, 물품, 예를 들어 반도체 디바이스 등의 마이크로디바이스 또는 미세구조를 갖는 소자를 제조하는데 적합하다. 본 실시형태에 따른 물품의 제조 방법은, 기판에 공급된 임프린트재에 상기 임프린트 장치를 사용하여 패턴을 형성하는 단계(기판에 임프린트 처리를 행하는 단계), 및 앞선 단계에서 패턴이 형성된 기판을 가공하는 단계를 포함한다. 이 제조 방법은, 다른 주지의 단계(산화, 성막, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 등)를 더 포함한다. 본 실시형태에 따른 물품의 제조 방법은, 종래의 방법에 비하여, 물품의 성능, 품질, 생산성, 및 생산 비용 중 적어도 하나에서 유리하다.
<다른 실시형태>
본 발명의 실시형태(들)(제어 유닛)는, 상기 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 기억 매체(더 완전하게는 '비일시적 컴퓨터 판독가능 기억 매체'라 칭할수도 있음)에 기록되는 컴퓨터 실행가능 명령(예를 들어, 하나 이상의 프로그램)을 판독 및 실행하며 그리고/또는 상기 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위한 하나 이상의 회로(예를 들어, 응용 특정 집적 회로(application specific integrated circuit)(ASIC)를 포함하는 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해, 그리고 예를 들어 상기 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 기억 매체로부터의 컴퓨터 실행가능 명령을 판독 및 실행함으로써 그리고/또는 상기 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 하나 이상의 회로를 제어함으로써 상기 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 실행되는 방법에 의해서도 실현될 수 있다. 컴퓨터는 컴퓨터 실행가능 명령을 판독 및 실행하기 위해 하나 이상의 프로세서(예를 들어, 중앙 처리 유닛(CPU), 마이크로 처리 유닛(MPU))를 포함할 수 있고 별도의 컴퓨터 또는 별도으 프로세서의 네트워크를 포함할 수 있다. 컴퓨터 실행가능 명령은 예를 들어 네트워크 또는 기억 매체로부터 컴퓨터에 제공될 수 있다. 기억 매체는 예를 들어 하드 디스크, 랜덤 액세서 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM), 분산형 컴퓨팅 시스템의 저장장치, 광학 디스크(예를 들어, 콤팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD), 또는 블루레이 디스크(BD)TM), 플래시 메모리 장치, 메모리 카드 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
(기타의 실시예)
본 발명은, 상기의 실시형태의 1개 이상의 기능을 실현하는 프로그램을, 네트워크 또는 기억 매체를 개입하여 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터에 있어서 1개 이상의 프로세서가 프로그램을 읽어 실행하는 처리에서도 실현가능하다. 또한, 1개 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들어,ASIC)에 의해서도 실행가능하다.
본 발명을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형 및 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. 몰드를 사용하여 기판의 샷 영역 상의 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며, 상기 장치는,
    상기 기판을 보유지지하면서 이동할 수 있는 스테이지, 및
    상기 몰드와 상기 임프린트재를 서로 접촉시킬 때에 상기 스테이지가 기울어짐으로써 발생되는 상기 몰드와 상기 샷 영역의 상대 위치의 어긋남을 저감시키도록, 상기 몰드와 상기 임프린트재를 서로 접촉시키는 접촉력 및 상기 기판의 기준 위치로부터 상기 샷 영역까지의 거리에 기초하여, 상기 상대 위치를 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하는, 임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상대 위치의 어긋남은, 상기 몰드와 상기 임프린트재를 서로 접촉시키는 상기 접촉력의 방향과 교차하는 방향에서의 어긋남인, 임프린트 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 상기 접촉력 및 상기 거리에 대한 상기 상대 위치의 어긋남의 관계를 나타내는 정보에 기초하여 상기 상대 위치의 피드포워드 제어를 행하는, 임프린트 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 상기 몰드와 상기 임프린트재가 서로 접촉하고 있는 동안 상기 상대 위치의 피드포워드 제어를 행하는, 임프린트 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 상기 상대 위치의 검출 결과에 기초하여 상기 상대 위치와 목표 상대 위치 사이의 편차를 허용 범위 내에 유지시키기 위한 피드백 제어와 병행하여 상기 피드포워드 제어를 행하는, 임프린트 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 스테이지는, 제1 방향으로 이동할 수 있는 제1 스테이지 및 상기 제1 스테이지 위에서 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 이동할 수 있는 제2 스테이지를 포함하며,
    상기 제어 유닛은, 상기 몰드와 상기 임프린트재를 서로 접촉시킬 때에 상기 제2 스테이지가 기울어짐으로써 발생되는 상기 상대 위치의 상기 제1 방향에서의 어긋남을 저감시키도록 상기 제1 스테이지를 제어하는, 임프린트 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 기준 위치는, 상기 몰드를 접촉시킬 때에 상기 스테이지의 기울기가 가장 작아지는 상기 기판의 위치인, 임프린트 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기준 위치는 상기 기판의 중심인, 임프린트 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 몰드와 상기 임프린트재를 서로 접촉시키도록 상기 몰드 및 상기 기판 중 하나 이상을 구동하도록 구성되는 구동 유닛를 더 포함하며,
    상기 제어 유닛은, 상기 구동 유닛에 공급되는 신호값으로부터 상기 접촉력을 구하고, 구해진 상기 접촉력에 기초하여 상기 상대 위치를 제어하는, 임프린트 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 접촉력을 검출하도록 구성되는 센서를 더 포함하고,
    상기 제어 유닛은, 상기 센서에 의한 검출 결과에 기초하여 상기 상대 위치를 제어하는, 임프린트 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 경화된 상기 임프린트재로부터 상기 몰드를 박리시킬 때에 상기 스테이지가 기울어짐으로써 발생되는 상기 상대 위치의 어긋남을 저감시키도록, 경화된 상기 임프린트재로부터 상기 몰드를 박리시키는 박리력 및 상기 거리에 기초하여, 상기 상대 위치를 제어하는, 임프린트 장치.
  12. 몰드를 사용하여 기판의 샷 영역 상의 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며, 상기 장치는,
    상기 기판을 보유지지하면서 이동할 수 있는 스테이지, 및
    경화된 상기 임프린트재로부터 상기 몰드를 박리시킬 때에 상기 스테이지가 기울어짐으로써 발생되는 상기 몰드와 상기 샷 영역의 상대 위치의 어긋남을 저감시키도록, 경화된 상기 임프린트재로부터 상기 몰드를 박리시키는 박리력 및 상기 기판의 기준 위치로부터 상기 샷 영역까지의 거리에 기초하여, 상기 상대 위치를 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하는, 임프린트 장치.
  13. 물품의 제조 방법이며, 상기 방법은,
    임프린트 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 단계, 및
    상기 물품을 제조하기 위해 상기 패턴이 형성된 상기 기판을 가공하는 단계를 포함하고,
    상기 임프린트 장치는,
    몰드를 사용하여 상기 기판의 샷 영역 상의 임프린트재에 패턴을 형성하고,
    상기 기판을 보유지지하면서 이동할 수 있는 스테이지, 및
    상기 몰드와 상기 임프린트재를 서로 접촉시킬 때에 상기 스테이지가 기울어짐으로써 발생되는 상기 몰드와 상기 샷 영역의 상대 위치의 어긋남을 저감시키도록, 상기 몰드와 상기 임프린트재를 서로 접촉시키는 접촉력 및 상기 기판의 기준 위치로부터 상기 샷 영역까지의 거리에 기초하여, 상기 상대 위치를 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하는, 물품의 제조 방법.
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