KR20180007313A - 임프린트 장치 및 물품 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 몰드를 사용하여 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치를 제공하며, 상기 장치는 몰드를 보유지지하도록 구성되는 몰드 보유지지 유닛과, 기판을 보유지지하도록 구성되는 기판 보유지지 유닛과, 촬상 유닛의 시야가 몰드 보유지지 유닛에 보유지지된 몰드의 패턴 영역을 포함하도록 구성되는 촬상 유닛과, 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 몰드를 분리하기 위한 이형 동작 후에 촬상 유닛에 의해 몰드 및 기판 중 적어도 하나를 촬상하여 취득한 화상에 기초하여, 이형 동작에 이상이 발생하고 있는지의 여부를 판정하도록 구성되는 제어 유닛을 포함한다.

Description

임프린트 장치 및 물품 제조 방법{IMPRINT APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은, 임프린트 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스, MEMS 등의 미세패턴화의 요구가 증가함에 따라, 종래의 포토리소그래피 기술 외에, 기판 상에 수 나노미터 오더의 미세한 패턴(구조체)을 형성할 수 있는 임프린트 기술이 주목받고 있다. 임프린트 기술은, 기판 상에 미경화 임프린트재를 공급(도포)하고, 이러한 임프린트재와 몰드(다이)를 서로 접촉시켜서, 몰드에 형성된 미세한 3차원 패턴에 대응하는 임프린트재의 패턴을 기판 상에 형성하는 미세가공 기술이다.
임프린트 기술에서, 임프린트재의 경화법의 1개의 종류로서 광경화법이 있다. 광경화법은, 기판 상의 샷 영역에 공급된 임프린트재와 몰드를 서로 접촉시킨 상태에서 광을 조사해서 임프린트재를 경화시키고, 경화된 임프린트재로부터 몰드를 분리하여 임프린트재의 패턴을 기판 상에 형성하는 방법이다.
임프린트 기술을 채용한 임프린트 장치에서는, 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 몰드를 분리할 때에, 몰드와 임프린트재 사이의 계면(몰드와 임프린트재가 서로 접촉하고 있는 면)에 큰 응력이 순간적으로 부여된다. 이러한 응력은, 기판 상에 형성되는 임프린트재의 패턴에 왜곡을 발생시키고, 패턴 결함을 발생시킨다. 부가적으로, 임프린트재로부터 몰드를 정상적으로 분리하고, 그 각각의 보유지지 유닛(척)에 의해 몰드 및 기판을 보유지지하는 것이 불가능해 진다(이른바 디처킹(dechucking)).
이에 대처하기 위해서, 일본 특허 공개 공보 제2015-115370호는, 이형 동작의 완료 후에도 기판 상의 임프린트재로부터 몰드가 완전히 이형되지 않는 상태, 즉 몰드와 기판을 그 양 보유지지 유닛에 의해 보유지지하는 상태를 검지(이상((abnormality)) 검지)하는 기술을 제안하고 있다. 또한, 일본 특허 공개 공보 제2013-70023호는 복수의 흡착 홈 각각에서의 몰드 흡착의 ON/OFF를 독립적으로 전환함으로써, 이형 동작 중에서의 몰드의 배향을 제어하고 패턴 결함의 발생을 억제하는 기술을 제안하고 있다.
일본 특허 공개 공보 제2015-115370호는, 이형 동작 중에 몰드와 기판을 보유지지하는 보유지지 유닛에 부여되는 구동 전류값을 감시함으로써, 기판 상의 임프린트재로부터 몰드가 분리되고 있는지의 여부를 판정하는 기술을 개시하고 있다. 이때, 기판 상의 임프린트재로부터 몰드가 분리되고 있는지의 여부를 판정하기 위한 역치를 구동 전류값에 대하여 설정할 필요가 있다. 그러나, 역치가 몰드, 임프린트재, 기판 등의 상태에 따라 변하기 때문에 설정이 어렵다.
또한, 일본 특허 공개 공보 제2015-115370호는, 기판의 표면을 촬상하여 취득되는 화상으로부터, 기판 상의 임프린트재로부터 몰드가 분리되고 있는지의 여부를 판정하는 기술도 개시하고 있다. 상기 기술에서는, 몰드와 임프린트재가 서로 접촉하고 있는 면을 직접 관찰하지 않지만, 그 근방의 기판 표면을 촬상하여 왜곡이나 휨의 상태를 관찰하고 있다. 따라서, 몰드가 분리되어 있는지의 여부의 판정 정밀도가 반드시 높은 것은 아니고, 또한 기판의 표면을 촬상하기 위한 카메라를 임프린트 장치에 새롭게 탑재할 필요가 있다.
일본 특허 공개 공보 제2013-70023호에서는, 이형 동작 중에 각 흡착 홈에 의한 몰드 흡착의 ON/OFF를 전환한다. 이는 몰드의 흡착력(보유지지 상태)을 일시적으로 저하시키고 디처킹을 더 용이하게 발생시킬 수 있다.
임프린트재로부터 몰드가 정상적으로 분리되지 않은 이상 상태에는 다양한 상태(종류)가 존재하며, 그 상태에 따라 정상 상태로의 복구 처리가 변화된다. 따라서, 최근에는, 이형에서의 이상 상태의 검지뿐만 아니라 그 이상한 상태의 종류의 분류도 요구되고 있다.
본 발명은 이형 동작에서의 이상을 판정하는데 유리한 임프린트 장치를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 몰드를 사용하여 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치가 제공되며, 상기 장치는, 상기 몰드를 보유지지하도록 구성되는 몰드 보유지지 유닛과; 상기 기판을 보유지지하도록 구성되는 기판 보유지지 유닛과; 촬상 유닛의 시야가 상기 몰드 보유지지 유닛에 보유지지된 상기 몰드의 패턴 영역을 포함하도록 구성되는 촬상 유닛과; 상기 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 상기 몰드를 분리하기 위한 이형 동작 후에 상기 촬상 유닛에 의해 상기 몰드 및 상기 기판 중 적어도 하나를 촬상하여 취득한 화상에 기초하여, 상기 이형 동작에 이상이 발생하고 있는지의 여부를 판정하도록 구성되는 제어 유닛을 포함한다.
본 발명의 추가적인 양태는 첨부된 도면을 참조한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 임프린트 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 임프린트 처리가 정상적으로 행해지는 경우에서의 임프린트 장치의 상태를 각각 도시하는 도면이다.
도 3은 기판 측의 디처킹을 도시하는 도면이다.
도 4는 몰드 측의 디처킹을 도시하는 도면이다.
도 5는 기판 척에 의한 기판의 보유지지의 이상의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은 기판 척에 의한 기판의 보유지지의 이상의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 이형 동작에서 이상이 발생하고 있는지의 여부를 판정하는 처리를 설명하는 흐름도이다.
도 8은 이형 동작에서 이상이 발생하고 있을지의 여부를 판정하는 처리를 설명하는 테이블이다.
도 9a 내지 도 9f는 물품 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부의 도면을 참조하여 이하에서 설명한다. 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호는 동일한 부재를 나타내며, 그에 대한 반복되는 설명은 주어지지 않는다는 것을 유의하라.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 임프린트 장치(1)의 구성을 도시하는 개략도이다. 임프린트 장치(1)는 몰드를 사용하여 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 리소그래피 장치이다. 본 실시형태에서는, 임프린트 장치(1)는, 기판 상에 공급된 임프린트재와 몰드를 서로 접촉시키고, 임프린트재에 경화 에너지를 부여함으로써, 몰드의 3차원 패턴이 전사된 경화물의 패턴을 형성한다.
임프린트재에는, 경화 에너지를 수취함으로써 경화되는 경화성 조성물(미경화 수지라 칭할 수도 있다)이 사용된다. 경화 에너지로서는 전자기파, 열 등이 사용된다. 예를 들어, 전자기파로서는, 그 파장이 10nm(포함) 내지 1mm(포함)의 범위로부터 선택되는 적외선, 가시광선, 자외선 등의 광이 사용된다.
경화성 조성물은, 광의 조사에 의해 혹은 열의 적용에 의해 경화되는 조성물이다. 광의 조사에 의해 경화하는 광경화성 조성물은, 적어도 중합성 화합물과 광중합 개시제를 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 함유할 수 있다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소공여체, 내부 이형제, 계면활성제, 산화방지제, 중합체 성분 등을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 재료이다.
임프린트재는, 스핀 코터나 슬릿 코터에 의해 기판 상에 막 유사 형상으로 부여되어도 된다. 대안적으로, 액체 분사 헤드는, 기판 상에, 액적 형상, 혹은 복수의 액적이 서로 연결되어 형성되는 섬 형상 또는 막 유사 형상을 갖는 임프린트재를 부여할 수 있다. 임프린트재의 점도(25℃에서의 점도)는 예를 들어 1mPa·s(포함) 내지 100mPa·s(포함)이다.
임프린트 장치(1)는, 몰드(M)를 보유지지하는 몰드 척(10)과, 몰드 척(10)을 보유지지하면서 이동하는 헤드(20)와, 기판(W)을 보유지지하는 기판 척(30)과, 기판 척(30)을 보유지지하면서 이동하는 기판 스테이지(40)를 갖는다. 또한, 임프린트 장치(1)는, 몰드(M)의 패턴 영역(패턴이 형성된 영역)(P)의 형상을 보정하는 형상 보정 유닛(50)과, 기판 척(30)을 둘러싸는 보호판(동면 판(flush plate))(60)과, 촬상 유닛(70)과, 제어 유닛(80)을 갖는다.
몰드 척(10)은 몰드(M)를 흡착에 의해 보유지지하는 몰드 보유지지 유닛으로서 기능한다. 기판 척(30)은 기판(W)을 흡착에 의해 보유지지하는 기판 보유지지 유닛으로서 기능한다. 기판 스테이지(40)는, 기판 척(30)을 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시킴으로써 기판(W)을 위치결정하고, 몰드 척(10)에 보유지지된 몰드(M)에 대향하는 기판(W)의 부분(샷 영역)을 변경한다.
형상 보정 유닛(50)은, 몰드(M)의 패턴 영역(P)을, 기판(W)의 층(기판(W)에 형성되어 있는 패턴)에 따라 변형시킨다. 보호판(60)은, 기판(W)을 기판 척(30)에 보유지지시킬 때의 기판(W)의 위치 어긋남을 저감시키기 위해서 기판 스테이지(40)에 배치된다.
촬상 유닛(70)은, 시야가 몰드 척(10)에 보유지지된 몰드(M)의 패턴 영역(P)을 포함하도록 구성(배치)되고, 몰드(M) 및 기판(W) 중 적어도 하나를 촬상함으로써 화상을 취득한다. 촬상 유닛(70)은, 임프린트 처리에서, 몰드(M)와 기판 상의 임프린트재 사이의 접촉 상태를 관찰하는 카메라(스프레드 카메라)이다.
계측 유닛(75)은, 몰드 척(10)에 의한 몰드(M)의 흡착압 및 기판 척(30)에 의한 기판(W)의 흡착압 중 적어도 하나를 계측하는 기능을 갖는다. 계측 유닛(75)은, 본 실시형태에서는, 제1 계측 유닛(75M)과 제2 계측 유닛(75W)을 포함한다. 제1 계측 유닛(75M)은 몰드(M)를 흡착하기 위해서 몰드 척(10)에 제공되는 배출관 내의 압력을 검출함으로써 몰드(M)의 흡착압을 계측한다. 제2 계측 유닛(75W)은 기판(W)을 흡착하기 위해서 기판 척(30)에 제공되는 배출관 내의 압력을 검출함으로써 기판(W)의 흡착압을 계측한다.
제어 유닛(80)은, CPU 및 메모리를 포함하고, 임프린트 장치(1)의 각 유닛을 제어함으로써 임프린트 처리를 행한다. 임프린트 처리는, 공급 처리와, 몰드 가압 처리와, 경화 처리와, 이형 처리를 포함한다. 공급 처리는 기판 상에 임프린트재를 공급하는 처리이다. 몰드 가압 처리는, 몰드(M)와 기판 상의 임프린트재를 서로 접촉시키는 처리이다. 몰드(M)와 기판 상의 임프린트재를 서로 접촉시킴으로써, 즉 몰드(M)를 임프린트재에 가압함으로써, 임프린트재가 몰드(M)의 패턴 영역(P)(패턴의 오목부)에 충전된다. 경화 처리는, 몰드(M)와 기판 상의 임프린트재를 서로 접촉시킨 상태에서 임프린트재를 경화시키는 처리이다. 이형 처리는, 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 몰드(M)를 분리하는 처리이다.
또한, 임프린트 장치(1)는, 몰드 척(10) 및 기판 척(30)의 각각의 위치를 검출하며 위치 정보를 취득하는 센서를 포함한다. 또한, 임프린트 장치(1)에는, 몰드(M)와 기판 상의 임프린트재가 서로 접촉할 때의 몰드 척(10)(몰드(M)) 및 기판 척(30)(기판(W))의 설계 기준 위치가 미리 설정되어 있다. 따라서, 제어 유닛(80)은, 센서에 의해 취득된 위치 정보와 설계 기준 위치 사이의 차분으로부터, 예를 들어 몰드 가압 처리가 진행중인지 여부, 이형 처리가 진행중인지 여부, 또는 이형 처리가 완료되었는지 여부를 검지할 수 있다. 본 실시형태에서는, 헤드(20)가 몰드 척(10)을 Z축 방향으로 이동하게 함으로써(즉, 몰드 척(10)을 구동하게 함으로써) 몰드 가압 처리 또는 이형 처리가 수행된다. 따라서, 몰드 척(10)의 위치 정보가 설계 기준 위치로부터 이격되어 있는 경우에는 이형 처리가 행하여지고 있다고 검지하고, 위치 정보가 설계 기준 위치에 있는 경우에는 몰드 가압 처리가 행하여지고 있다고 검지할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 임프린트 처리가 정상적으로 행해지는 경우에서의 임프린트 장치(1)의 상태를 각각 도시하는 도면이다. 도 2a는 몰드 가압 처리에서의 몰드 척(10)과 기판 척(30) 사이의 위치 관계를 나타내고 있다. 본 실시형태에서는, 도 2a에 도시한 바와 같이, 기판 척(30)(에 보유지지된 기판(W))에 대하여 몰드 척(10)을 설계 기준 위치까지 강하시켜서, 몰드(M)를 기판 상의 임프린트재에 접촉시키고 있다. 도 2b는, 이형 처리에서의 몰드 척(10)과 기판 척(30) 사이의 위치 관계를 나타내고 있다. 본 실시형태에서는, 도 2b에 도시한 바와 같이, 기판 척(30)에 대하여 몰드 척(10)을 상승시키고, 몰드(M)를 기판 상의 임프린트재로부터 분리하고 있다.
한편, 임프린트 처리가 정상적으로 행하여지지 않는 경우에는, 예를 들어 이형 처리에서, 이형 처리에 관한 동작, 즉, 기판 상의 임프린트재로부터 몰드(M)를 분리하기 위한 이형 동작에 이상이 발생한다. 이형 동작의 이상은, 전형적으로는, 몰드 척(10)으로부터의 몰드(M)의 탈리 또는 기판 척(30)으로부터의 기판(W)의 탈리를 포함하는 디처킹이다. 도 3은, 기판 척(30)이 기판(W)을 보유지지하고 있는 상태를 유지할 수 없고, 기판 척(30)으로부터 기판(W)이 탈리되고 있는 상태, 즉 기판 측의 디처킹을 도시하는 도면이다. 기판 측의 디처킹에서는, 몰드 척(10)이 이형 종료 시의 위치를 향해서 상승하면, 기판(W)이 기판 상의 경화된 임프린트재를 통해서 몰드(M)에 의해 끌어당겨져서 기판 척(30)으로부터 탈리하고, 몰드(M)와 함께 상승된다.
도 4는, 몰드 척(10)이 몰드(M)를 보유지지할 수 없고, 몰드(M)가 몰드 척(10)으로부터 탈리되는 상태, 측 몰드 측의 디처킹을 도시하는 도면이다. 몰드 측의 디처킹에서는, 몰드 척(10)이 이형 종료 시의 위치를 향해서 상승하면, 몰드(M)가 기판 상의 경화된 임프린트재를 개재하여 기판(W)에 의해 끌어당겨져서 몰드 척(10)으로부터 탈리되고, 임프린트재에 접촉한 상태로 유지된다.
도 3 및 도 4에 도시된 디처킹은 정상 상태로의 복구를 위한 복구 처리를 행함으로써 해소될 수 있다. 예를 들어, 몰드 척(10)을 설계 기준 위치까지 하강시켜서, 기판(W)을 기판 척(30)에 의해 혹은 몰드(M)를 몰드 척(10)에 의해 보유지지(흡착)하는 이형 동작을 행함으로서, 정상 상태로 복구시키는 것이 가능하다.
이형 동작의 이상은, 디처킹뿐만 아니라, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 기판 척(30)에 의한 기판(W)의 보유지지의 이상도 포함한다. 도 5는, 기판(W)이 기준 위치로부터 어긋나서 기판 척(30)에 보유지지 되고 있는 상태, 즉 기판 척(30)에 보유지지된 기판(W)에 위치 어긋남이 발생하고 있는 상태를 나타내고 있다. 도 5를 참조하면, 이형 동작은 정상적으로 행해지는 것으로 보인다. 그러나, 기판 척(30)에서의 기판(W)의 위치가 X축 방향 및 Y축 방향으로 어긋나 있다. 이러한 상태에서 임프린트 처리를 계속해서 행하면, 몰드(M)의 패턴과 기판(W)의 층 사이의 편차가 증가하기 때문에, 기판 척(30)에 보유지지된 기판(W)의 위치 어긋남은 이형 동작의 이상 중 하나가 된다. 기판 척(30)에서의 기판(W)의 위치 어긋남은, 도 3에 도시하는 기판 측의 디처킹을 정상 상태로 복구시키기 위한 복구 처리에서 발생하는 경우가 많다. 예를 들어, 기판 척(30)로부터 탈리된 기판(W)을 기판 척(30)이 다시 보유지지(흡착)하게 할 때 기판(W)의 위치 어긋남이 발생한다.
도 6은, 기판(W)이 보호판(60) 위에 걸쳐있고 기판 척(30)에 보유지지 되어 있는 상태, 즉 보호판(60)에의 기판(W)의 걸침(riding)이 발생하고 있는 상태를 나타낸다. 이러한 상태에서 임프린트 처리를 계속해서 행할 수 없기 때문에, 보호판(60)에의 기판(W)의 걸침은 이형 동작의 이상 중 하나가 된다. 보호판(60)에의 기판(W)의 걸침은 도 3에 도시하는 기판 측의 디처킹으로부터 발생하는 경우가 많다. 예를 들어, 기판 척(30)으로부터 탈리되어 몰드(M)와 함께 불안정한 상태로 상승되는 기판(W)이 낙하함으로써, 보호판(60)에의 기판(W)의 걸침이 발생한다.
도 5 및 도 6에 도시한 바와 같은 기판 척(30)에 의한 기판(W)의 보유지지의 이상은 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같은 디처킹에 대한 복구 처리에 의해 해소될 수 없다. 예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 기판 척(30)에 보유지지된 기판(W)에 위치 어긋남이 발생하고 있는 상태에서는, 몰드 척(10)이 설계 기준 위치까지 하강되는 경우, 기판 상에 형성된 임프린트재의 패턴이 파손될 수 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 기판(W)이 보호판(60)에 걸쳐있는 상태에서는, 몰드 척(10)이 설계 기준 위치까지 하강되는 경우, 몰드(M)와 기판(W)이 서로 간섭되어 파손될 수 있다. 따라서, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같은 기판 척(30)에 의한 기판(W)의 보유지지의 이상에 대하여는, 임프린트 장치(1)(임프린트 처리)를 정지시켜서, 몰드(M) 또는 기판(W)을 수동으로 회수하는 방식으로 복구 처리를 행할 필요가 있다.
따라서, 임프린트 장치(1)에서는, 이형 동작에 이상이 발생한 상태에서 임프린트 처리가 계속해서 행하여지는 것을 피하기 위해서, 이형 처리가 행하여진 후에, 이러한 이형 동작에 이상이 발생하고 있는지의 여부를 정확하게 판정할 필요가 있다. 상술한 바와 같이, 이형 동작의 이상의 종류(디처킹, 기판 척(30)에 의한 기판(W)의 보유지지의 이상 등)에 따라 정상 상태로의 복구를 위한 복구 처리가 변화한다. 따라서, 이형 동작의 이상이 발생하고 있는지의 여부를 판정하는 것 외에, 발생된 구체적인 이상, 즉 이형 동작의 이상의 종류를 분류하는 것도 필요해진다. 그러나, 종래 기술은, 이형 동작에서 이상이 발생하고 있는지의 여부의 판정 정확성에 부족하고, 또한 이형 동작의 이상의 종류를 분류할 수 없다.
이에 대처하기 위해서, 본 실시형태에서는, 제어 유닛(80)이, 이형 동작이 행하여진 후에 촬상 유닛(70)으로 몰드(M) 및 기판(W) 중 적어도 하나를 촬상해서 취득한 화상에 기초하여, 이형 동작에서 이상이 발생하고 있는지의 여부를 판정한다. 또한, 제어 유닛(80)이 이형 동작에서 이상이 발생하고 있다고 판정하는 경우에, 이형 동작이 행하여진 후에 촬상 유닛(70)으로 취득된 화상 및 계측 유닛(75)으로 계측된 흡착압에 기초하여 이형 동작의 이상을 분류한다.
도 7을 참조하여, 임프린트 장치(1)에서 이형 동작의 이상이 발생하고 있을지의 여부를 판정하는 처리에 대해서 설명한다. 상기 처리는, 제어 유닛(80)이 임프린트 장치(1)의 각 유닛을 통괄적으로 제어하게 함으로써 행해지며, 임프린트 처리의 대상이 되는 샷 영역이 소정 샷 영역으로부터 다음 샷 영역으로 이동되기 전에 행하여진다.
단계 S702에서는, 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 몰드(M)를 분리하기 위한 이형 동작의 종료를 검지한다. 이형 동작의 종료는, 상술한 바와 같이, 몰드 척(10)의 위치 정보와 설계 기준 위치를 비교함으로써 검지될 수 있다.
단계 S704에서는, 단계 S702에서의 이형 동작의 종료 검지를 트리거로서 사용하여, 촬상 유닛(70)이, 이형 동작이 행하여진 후의 상태에서의 몰드(M) 및 기판(W)을 촬상하여 화상을 취득한다. 일반적으로, 촬상 유닛(70)은 임프린트 처리가 행하여지고 있는 동안에, 몰드(M) 및 기판(W)을 항상 촬상하고, 그 화상을 임프린트 장치(1)의 저장 유닛에 축적(저장)하고 있다. 따라서, 단계 S704에서, 촬상 유닛(70)에 의해 몰드(M) 및 기판(W)을 새롭게 촬상하는 것이 아니고, 이형 동작의 종료를 검지했을 때에 촬상 유닛(70)에 의해 촬상된 화상을 저장 유닛으로부터 취득해도 된다.
단계 S706에서는, 단계 S704에서 취득된 화상에 기초하여, 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 몰드(M)가 분리되어 있는지의 여부를 판정한다. 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 몰드(M)가 분리되고 있는지의 여부를, 단계 S704에서 취득된 화상의 밝기로부터 판정할 수 있다. 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 몰드(M)가 분리되어 있을 경우에는, 몰드(M)와 기판(W)이 서로 이격되어 있고, 그들 사이의 공간에 광이 들어가기 때문에, 촬상 유닛(70)에 의해 취득되는 화상은 밝아진다. 따라서, 단계 S704로 취득된 화상이 기준보다 밝으면, 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 몰드(M)가 분리되고 있다고 판정할 수 있다. 한편, 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 몰드(M)가 분리되지 않는 경우에는, 몰드(M)와 기판(W)이 서로 이격되지 않는데, 즉 몰드(M)와 기판(W) 사이에 공간이 존재하지 않고, 광이 들어가지 않기 때문에, 촬상 유닛(70)에 의해 취득되는 화상은 어두워진다. 따라서, 단계 S704로 취득된 화상이 기준보다 어두우면, 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 몰드(M)가 분리되지 않는다고 판정할 수 있다.
단계 S706에서, 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 몰드(M)가 분리되지 않는다고 판정되는 경우, 처리는 단계 S708로 이행된다. 한편, 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 몰드(M)가 분리되어 있다고 판정된 경우에는, 처리는 단계 S714로 이행된다.
단계 S708에서는, 이형 동작이 행하여진 후에 계측 유닛(75)에 의해 계측된 흡착압이 취득되며, 이러한 흡착압에 이상이 발생하고 있는지의 여부를 판정한다. 흡착압에 이상이 발생하고 있는지의 여부는, 계측 유닛(75)으로 계측된 흡착압과 기준 흡착압(예를 들어, 몰드 척(10)이 몰드(M)를 흡착하고 있을 때의 흡착압이나 기판 척(30)이 기판(W)을 흡착하고 있을 때의 흡착압)을 비교함으로써 판정할 수 있다. 흡착압에 이상이 발생하고 있다고 판정되는 경우에는, 처리는 단계 S710로 이행한다. 한편, 흡착압에 이상이 발생하지 않고 있다고 판정된 경우에는, 처리는 단계 S712로 이행한다.
단계 S710에서는, 이형 동작의 이상으로서 디처킹이 발생하고 있다고 판정한다. 즉, 단계 S704에서 취득된 화상의 밝기가 기준보다 어둡고, 흡착압에 이상이 있을 경우에는, 도 3에 도시한 바와 같은 기판 측의 디처킹 또는 도 4에 도시한 바와 같은 몰드 측의 디처킹이 발생하고 있다고 판정한다. 단계 S710에서는, 제1 계측 유닛(75M)으로 계측된 흡착압에 이상이 발생하고 있는지, 혹은 제2 계측 유닛(75W)으로 계측된 흡착압에 이상이 발생하고 있는지의 여부를 또한 판정해도 된다. 제1 계측 유닛(75M)으로 계측된 흡착압에 이상이 발생하고 있으면, 몰드 척(10)으로부터 몰드(M)가 탈리하고 있다고 생각되기 때문에 몰드 측에서 디처킹이 발생하고 있다고 판정하는 것이 가능하다. 제2 계측 유닛(75W)으로 계측된 흡착압에 이상이 발생하고 있으면, 기판 척(30)으로부터 기판(W)이 탈리되고 있다고 생각되기 때문에 기판 측에서 디처킹이 발생하고 있다고 판정하는 것이 가능하다. 따라서, 기판 측 및 몰드 측의 어느 쪽에서 디처킹이 발생하고 있는지를 판정할 수 있다.
단계 S712에서는, 이형 동작의 이상으로서, 몰드 척(10)의 구동 제어에 이상이 발생하고 있다고 판정한다. 즉, 단계 S704에서 취득된 화상의 밝기가 기준보다 낮고, 흡착압에 이상이 없을 경우에는, 예를 들어 도 2a에 나타내는 상태(몰드 가압 처리)로부터 변화가 없다고 생각되며, 따라서 몰드 척(10)의 구동 제어에 이상이 발생하고 있다고 판정된다. 본 실시형태에서는, 몰드 척(10)을 구동함으로써 몰드 가압 처리 또는 이형 처리가 행해지기 때문에, 단계 S712에서 몰드 척(10)의 구동 제어의 이상이 발생하고 있다고 판정된다. 그러나, 기판 척(30)을 구동함으로써 몰드 가압 처리 또는 이형 처리가 행해지는 경우에는, 단계 S712에서 기판 척(30)의 구동 제어에 이상이 발생하고 있다고 판정하게 된다. 대안적으로, 몰드 척(10) 및 기판 척(30)의 양자를 구동함으로써 몰드 가압 처리나 이형 처리를 행하고 있는 경우에는, 단계 S712에서, 몰드 척(10) 및 기판 척(30) 중 적어도 하나의 구동 제어에 이상이 발생하고 있다고 판정된다.
단계 S714에서는, 단계 S708에서와 마찬가지로, 이형 동작이 행하여진 후에 계측 유닛(75)으로 계측된 흡착압을 취득하고, 이러한 흡착압에 이상이 발생하고 있는지의 여부를 판정한다. 흡착압에 이상이 발생하고 있다고 판정된 경우에는, 처리는 단계 S716로 이행한다. 한편, 흡착압에 이상이 발생하지 않고 있다고 판정된 경우에는, 처리는 단계 S718로 이행한다.
단계 S716에서는, 이형 동작의 이상으로서, 기판 척(30)에 의한 기판(W)의 보유지지에 이상이 발생하고 있다고 판정한다. 즉, 단계 S704에서 취득된 화상의 밝기가 기준보다 높고, 흡착압에 이상이 있을 경우에는, 도 5에 도시한 바와 같은 기판 척(30)에서의 기판(W)의 위치 어긋남, 혹은 도 6에 도시한 바와 같은 보호판(60)에의 기판(W)의 걸침이 발생하고 있다고 판정한다.
단계 S718에서는, 이형 동작은 정상적이라고 판정한다. 즉, 단계 S704에서 취득된 화상의 밝기가 기준보다도 높고, 흡착압에 이상이 없는 경우에는, 이형 동작에 이상이 발생하지 않고 있다고 판정한다.
상기와 같이, 본 실시형태에서는, 몰드(M)와 임프린트재가 서로 접촉하고 있는 면을 촬상할 수 있는 촬상 유닛(70)으로 취득된 화상에 기초하여, 이형 동작에 이상이 발생하고 있는지의 여부를 판정하고 있기 때문에, 이러한 판정을 정확하게 행할 수 있다. 이형 동작에 이상이 발생하고 있을 경우에는, 그 이상의 종류를 분류할 수도 있다.
본 실시형태에서는, 이형 동작에서 이상이 발생하고 있는지 그리고 어떤 종류의 이상이 이형 동작에서 발생하고 있는지의 여부를 순차적으로 판정하는 처리에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 제어 유닛(80)은, 도 8에 도시한 바와 같이, 촬상 유닛(70)으로 취득되는 화상 및 계측 유닛(75)으로 계측되는 흡착압과 이형 동작의 이상(그 종류) 사이의 관계를 나타내는 정보를 사용하여, 이형 동작에서 이상이 발생하고 있는지의 여부 및 그 이상의 종류를 일괄해서 판정해도 된다. 상기 정보는 예를 들어 제어 유닛(80)의 메모리에 미리 저장해 둘 필요가 있다.
본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 이형 동작에서 이상이 발생하고 있을 경우에, 그 이상의 종류를 분류하는 것이 가능하다. 따라서, 이형 동작의 이상이 예를 들어 디처킹(도 3 및 도 4 참조)일 경우에는, 디처킹을 해소하여 정상 상태로 복구시키기 위한 복구 처리를 제어 유닛(80)의 제어하에서 자동으로 행할 수 있다. 이러한 복구 처리는 상술한 바와 같기 때문에, 여기에서는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다는 것을 유의하라. 이형 동작의 이상이, 예를 들어 기판 척(30)에 의한 기판(W)의 보유지지의 이상(도 5 및 도 6 참조)일 경우에는, 제어 유닛(80)은 임프린트 처리를 정지시킨다. 그리고, 제어 유닛(80)은 몰드(M) 또는 기판(W)의 수동적인 복구를 촉구하는 메시지를 사용자에게 통지한다.
임프린트 장치(1)를 사용해서 형성한 경화물의 패턴은 각종 물품의 적어도 일부에 항구적으로 사용되거나 또는 각종 물품을 제조할 때에 일시적으로 사용된다. 물품은 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 다이 등을 포함한다. 전기 회로 소자는 예를 들어 DRAM, SRAM, 플래시 메모리, 또는 MRAM 등의 휘발성 또는 불휘발성의 반도체 메모리나, LSI, CCD, 이미지 센서, 또는 FPGA 등의 반도체 소자를 포함한다. 다이는 임프린트용 몰드 등을 포함한다.
경화물의 패턴은, 상술한 물품의 적어도 일부의 구성 부재로서, 그대로 사용되거나 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 기판의 가공 단계에서 에칭, 이온 주입 등이 행하여진 후 레지스트 마스크는 제거된다.
이제, 물품의 구체적인 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 9a에 도시한 바와 같이, 절연체 등의 피가공재가 표면에 형성된 실리콘 웨이퍼 등의 기판(W)을 준비하고, 계속해서 잉크젯법 등에 의해 피가공재의 표면에 임프린트재를 도포한다. 여기에서는, 복수의 액적으로 형성된 임프린트재가 기판 상에 도포된 상태를 나타내고 있다.
도 9b에 도시한 바와 같이, 임프린팅 몰드(M)의, 3차원 패턴이 형성된 측을 기판 상의 임프린트재에 대향시킨다. 도 9c에 도시한 바와 같이, 임프린트재가 부여된 기판(W)과 몰드(M)를 서로 접촉시켜서, 압력을 가한다. 임프린트재는 몰드(M)와 피가공재 사이의 간극에 충전된다. 이 상태에서 경화 에너지로서의 광을 몰드(M)를 개재하여 조사함으로써 임프린트재는 경화된다.
도 9d에 도시한 바와 같이, 임프린트재를 경화시킨 후, 몰드(M)와 기판(W)을 분리함으로써, 기판 상에 임프린트재의 경화물 패턴이 형성된다. 이 경화물의 패턴은, 몰드(M)의 오목부가 경화물의 볼록부에 대응하고, 몰드(M)의 볼록부가 경화물의 오목부에 대응하는 형상을 갖는다. 즉, 임프린트재에 몰드(M)의 3차원 패턴이 전사된다.
도 9e에 도시한 바와 같이, 경화물의 패턴을 에칭 마스크로서 사용하여 에칭을 행하면, 피가공재의 표면 중, 경화물이 없는 부분 혹은 경화물이 얇게 유지되는 부분이 제거되어 홈이 된다. 도 9f에 도시한 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거하면, 피가공재의 표면에 홈이 형성된 물품을 취득할 수 있다. 여기에서는, 경화물의 패턴을 제거한다. 하지만, 경화물의 패턴을 가공 후에도 제거하지 않고 예를 들어 반도체 소자 등에 포함되는 층간 유전체막, 즉 물품의 구성 부재로서 이용해도 된다.
본 발명을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 몰드를 사용하여 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
    상기 몰드를 보유지지하도록 구성되는 몰드 보유지지 유닛과;
    상기 기판을 보유지지하도록 구성되는 기판 보유지지 유닛과;
    촬상 유닛의 시야가 상기 몰드 보유지지 유닛에 보유지지된 상기 몰드의 패턴 영역을 포함하도록 구성되는 촬상 유닛과;
    상기 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 상기 몰드를 분리하기 위한 이형 동작 후에 상기 촬상 유닛에 의해 상기 몰드와 상기 기판 중 하나 이상을 촬상하여 취득한 화상에 기초하여, 상기 이형 동작에 이상(abnormality)이 발생하고 있는지의 여부를 판정하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하는, 임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 상기 화상의 밝기가 기준보다 낮은 경우에는, 상기 이형 동작에 이상이 발생하고 있다고 판정하며,
    상기 이형 동작의 이상은 상기 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 상기 몰드가 분리되지 않고 있는 상태를 포함하는, 임프린트 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 몰드 보유지지 유닛은 흡착에 의해 상기 몰드를 보유지지하고,
    상기 기판 보유지지 유닛은 흡착에 의해 상기 기판을 보유지지하고,
    상기 임프린트 장치는, 상기 몰드 보유지지 유닛에 의한 상기 몰드의 흡착압 및 상기 기판 보유지지 유닛에 의한 상기 기판의 흡착압 중 하나 이상을 계측하도록 구성되는 계측 유닛을 더 포함하며,
    상기 제어 유닛은, 상기 이형 동작이 행해진 후에 상기 계측 유닛에 의해 계측된 흡착압과 상기 화상에 기초하여, 상기 이형 동작의 이상을 이상의 종류로 분류하는, 임프린트 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 상기 화상의 밝기가 기준보다 낮고, 상기 이형 동작이 행하여진 후에 상기 계측 유닛에 의해 계측된 흡착압에 이상이 없는 경우에는, 상기 몰드 보유지지 유닛 및 상기 기판 보유지지 유닛 중 하나 이상의 구동 제어에 이상이 발생하고 있다고 판정하고,
    상기 화상의 밝기가 기준보다 낮고, 상기 이형 동작이 행하여진 후에 상기 계측 유닛에 의해 계측된 흡착압에 이상이 있을 경우에는, 상기 몰드 보유지지 유닛로부터의 상기 몰드의 탈리 및 상기 기판 보유지지 유닛으로부터의 상기 기판의 탈리 중 하나를 포함하는 디처킹(dechucking)이 발생하고 있다고 판정하고,
    상기 화상의 밝기가 기준보다 높고, 상기 이형 동작이 행하여진 후에 상기 계측 유닛에서 계측된 흡착압에 이상이 없을 경우에는, 상기 이형 동작에 이상이 발생하지 않고 있다고 판정하며,
    상기 화상의 밝기가 기준보다 높고, 상기 이형 동작이 행하여진 후에 상기 계측 유닛에서 계측된 흡착압에 이상이 있을 경우에는, 상기 기판 보유지지 유닛에 의한 상기 기판의 보유지지에 이상이 발생하고 있다고 판정하는, 임프린트 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 상기 화상의 밝기가 기준보다 낮고, 상기 이형 동작이 행하여진 후에 상기 계측 유닛에 의해 계측된 상기 몰드의 흡착압에 이상이 있을 경우에는, 상기 몰드 보유지지 유닛로부터의 상기 몰드의 탈리가 발생했다고 판정하며,
    상기 화상의 밝기가 기준보다 낮고, 상기 이형 동작이 행하여진 후에 상기 계측 유닛에 의해 계측된 상기 기판의 흡착압에 이상이 있을 경우에는, 상기 기판 보유지지 유닛으로부터의 상기 기판의 탈리가 발생했다고 판정하는, 임프린트 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 기판 보유지지 유닛에 의한 상기 기판의 보유지지의 이상은, 상기 기판 보유지지 유닛에 보유지지된 상기 기판의 위치 어긋남 및 상기 기판 보유지지 유닛을 둘러싸는 보호판에 대한 상기 기판의 걸침(riding) 중 하나를 포함하는, 임프린트 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제어 유닛이 상기 이형 동작의 이상으로서 디처킹이 발생하고 있다고 판정했을 경우에는, 상기 제어 유닛은 상기 디처킹을 해소하기 위한 복구 처리를 자동으로 행하는, 임프린트 장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 제어 유닛이 상기 이형 동작의 이상으로서 상기 기판 보유지지 유닛에 의한 상기 기판의 보유지지에 이상이 발생하고 있다고 판정했을 경우에는, 상기 제어 유닛은 상기 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 정지하는, 임프린트 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 상기 기판 보유지지 유닛에 의한 상기 기판의 보유지지에 이상이 발생하고 있는 것을 사용자에게 통지하는, 임프린트 장치.
  10. 물품 제조 방법이며,
    임프린트 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 패턴이 형성된 기판을 가공하는 단계를 포함하며,
    상기 임프린트 장치는, 몰드를 사용하여 상기 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하고,
    상기 몰드를 보유지지하도록 구성되는 몰드 보유지지 유닛과;
    상기 기판을 보유지지하도록 구성되는 기판 보유지지 유닛과;
    촬상 유닛의 시야가 상기 몰드 보유지지 유닛에 보유지지된 상기 몰드의 패턴 영역을 포함하도록 구성되는 촬상 유닛과;
    상기 기판 상의 경화된 임프린트재로부터 상기 몰드를 분리하기 위한 이형 동작 후에 상기 촬상 유닛에 의해 상기 몰드와 상기 기판 중 하나 이상을 촬상하여 취득한 화상에 기초하여, 상기 이형 동작에 이상이 발생하고 있는지의 여부를 판정하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하는, 물품 제조 방법.
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