KR20200136825A - 임프린트 장치, 임프린트 방법, 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

임프린트 장치, 임프린트 방법, 및 물품의 제조 방법 Download PDF

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KR20200136825A
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Abstract

원하는 위치로부터의 몰드의 어긋남을 저감하는 임프린트 장치가 제공된다. 몰드를 사용해서 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치는, 몰드의 형상과 배율을 보정하는 보정 기구, 및 몰드와 기판 사이의 형상 및 배율의 차에 기초해서 보정 기구를 제어하는 제어 유닛을 포함한다. 제어 유닛은, 폐루프 제어를 통한 배율의 보정량에 곱해지는 계수인 배율 계수에 기초해서, 보정 기구에 의해 가해지는 몰드에 대한 합력 및 모멘트가 균형을 이루도록 형상의 보정량에 곱해지는 형상 계수를 변화시킨다.

Description

임프린트 장치, 임프린트 방법, 및 물품의 제조 방법{IMPRINT APPARATUS, IMPRINT METHOD, AND METHOD FOR MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은 임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
임프린트 기술은, 나노스케일의 미세 패턴의 전사를 가능하게 하는 기술이며, 반도체 디바이스 및 자기 저장 매체의 양산용의 리소그래피 기술의 하나로서 제안되고 있다. 임프린트 기술을 사용한 임프린트 장치는, 패턴이 형성된 몰드와 기판 상의 경화성 조성물을 서로 접촉시킨 상태에서 경화성 조성물(임프린트재)을 경화시키고, 경화된 조성물로부터 몰드를 분리함으로써 기판 상에 패턴을 형성한다. 임프린트 장치에서는, 자외선 등의 광의 조사에 의해 기판 상의 조성물을 경화시키는 광경화법이 수지 경화 방법에 채용되고 있다.
임프린트 장치에서는, 장치의 성능을 유지하기 위해서, 기판 상의 (미리결정된 형상의) 패턴에 대하여, 몰드의 패턴을 고정밀도로 전사할 필요가 있다. 이 경우, 몰드 보유지지 기구에 제공되는 배율 및 형상 보정 기구를 사용하여, 몰드의 형상을 변화시킴으로써 기판 상의 패턴과 몰드의 패턴 사이의 상대 형상을 매칭시키는 기술이 있다.
일본 특허 공개 공보 제2017-79242호에서는, 복수의 액추에이터에 의해 몰드에 힘을 가해서 몰드의 형상을 조정함으로써, 기판 상의 샷 영역(패턴이 형성되는 영역)과 몰드의 패턴부 사이의 형상 오차를 저감시키고 있다. 일본 특허 공개 공보 제2013-102132호에서는, 몰드에 힘을 가하여 몰드의 패턴 영역을 변형시키는 몰드 형상 보정 기구와 기판측의 패턴 영역을 가열하여 기판측의 패턴 영역을 변형시키는 웨이퍼 가열 기구를 사용하여 몰드의 패턴 영역과 기판측의 패턴 영역 사이의 형상의 차를 저감하고 있다. 이들 기술에서는, 몰드에 힘을 가하는 기구의 복수의 구동 기구의 출력을 조합함으로써, 몰드의 배율뿐만 아니라 그 형상도 보정할 수 있다.
그러나, 상기 기술에서는, 복수의 구동 기구의 출력은, 몰드의 배율 및 형상만을 보정하도록 의도되기 때문에, 예를 들어 액추에이터 등의 출력의 상한, 및 원칙적으로 부의 힘, 즉 당김 방향의 힘이 발생될 수 없다는 사실에 의한 출력의 하한이 존재한다. 그 때문에, 일부 구동 기구가 그 출력 상한 또는 그 출력 하한에 도달하는 경우, 합력 및 모멘트의 균형이 무너질 수 있고, 몰드 보유지지 기구에서의 몰드의 보유지지 위치가 어긋날 수 있다.
본 발명은 몰드를 사용해서 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치이다. 임프린트 장치는, 상기 몰드의 형상과 배율을 보정하도록 구성되는 보정 기구, 및 상기 몰드와 상기 기판 사이의 형상 및 배율의 차에 기초하여 상기 보정 기구를 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함한다. 상기 임프린트 장치는, 상기 제어 유닛이, 폐루프 제어를 통해 얻어진 상기 배율의 보정량에 곱해지는 계수인 배율 계수에 기초해서, 상기 보정 기구에 의해 가해지는 상기 몰드에 대한 합력 및 모멘트가 균형을 이루도록 상기 형상의 보정량에 곱해지는 형상 계수를 변화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참고한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 제1 실시형태의 임프린트 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는 기판의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 3은 변형 기구의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 4는 변형 기구에 의해 행해지는 보정의 제1 예를 설명하는 도면이다.
도 5는 변형 기구에 의해 행해지는 보정의 제2 예를 설명하는 도면이다.
도 6은 변형 기구에 의해 행해지는 보정의 제3 예를 설명하는 도면이다.
도 7은 액추에이터의 출력값의 일례를 도시하는 도면이다.
도 8은 도 7의 보정시의 각각의 보정량을 도시하는 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 제1 실시형태에 따른 메인 처리의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 10은 제1 실시형태에 따른 제3 예의 각 보정 성분이 분리된 상태를 설명하는 도면이다.
도 11은 배율 계수의 결정을 설명하는 도면이다.
도 12는 제1 계수의 결정을 설명하는 도면이다.
도 13은 제2 계수의 결정을 설명하는 도면이다.
도 14는 제3 계수의 결정을 설명하는 도면이다.
도 15는 각 계수를 결정하는 처리를 설명하는 흐름도이다.
도 16은 제2 실시형태에 따른 제3 예의 각 보정 성분이 분리된 상태를 도시하는 도면이다.
도 17은 제2 실시형태에 따른 제2 계수 및 제3 계수의 결정을 설명하는 도면이다.
도 18a 내지 도 18f는 물품의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부의 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
<제1 실시형태>
도 1은, 제1 실시형태에 따른 임프린트 장치(100)의 구성을 도시하는 개략도이다. 임프린트 장치(100)는, 반도체 디바이스를 제조하는 공정에서 사용되는 기판에 몰드의 패턴을 전사하는 가공 장치이다. 여기서, 광경화법이 일례로서 사용된다.
임프린트 장치(100)는, 임프린트 처리를 통해서 기판(S) 상에 임프린트재(IM)의 경화물로 이루어지는 패턴을 형성한다. 임프린트 처리는, 접촉 처리, 얼라인먼트 처리, 경화 처리 및 분리(이형) 처리를 포함할 수 있다. 접촉 처리는, 기판(S)의 샷 영역 상의 임프린트재(IM)에 몰드(M)의 패턴 영역(P)을 접촉시키는 처리이다. 얼라인먼트 처리는, 기판(S)의 샷 영역과 몰드(M)의 패턴 영역(P)과의 얼라인먼트를 행하는 처리이다. 임프린트 처리에서의 얼라인먼트 처리는 기판(S)의 샷 영역과 몰드(M)의 패턴 영역(P) 사이의 중첩 오차를 저감하도록 몰드(M)의 패턴 영역(P)을 변형시키는 변형 처리를 포함할 수 있다. 경화 처리는 임프린트재(IM)를 경화시키는 처리이다. 분리 처리는, 임프린트재(IM)의 경화물로 형성되는 패턴과 몰드(M)의 패턴 영역(P)을 분리(이형)하는 처리이다.
임프린트재에 대해서는, 경화 에너지가 부여되는 것에 의해 경화되는 경화성 조성물(미경화 상태의 수지라 칭할 수도 있음)이 사용된다. 경화 에너지로서는, 전자기파, 열 등이 사용될 수 있다. 전자기파는, 예를 들어 그 파장이 10 nm 이상 1 mm 이하의 범위로부터 선택되는 광, 예를 들어 적외선, 가시광선, 자외선 등일 수 있다. 경화성 조성물은 광의 조사에 의해 또는 가열에 의해 경화되는 조성물일 수 있다. 이들 중, 광의 조사에 의해 경화되는 광경화성 조성물은, 적어도 중합성 화합물과 광중합 개시제를 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 더 함유할 수 있다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소 공여체, 내첨형 이형제, 계면활성제, 산화방지제, 및 폴리머 성분을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이다. 임프린트재는, 액적 형상, 또는 복수의 액적이 연결됨으로써 형성되는 섬 형상 또는 막 형상으로 기판 상에 배치될 수 있다. 임프린트재의 점도(25℃에서의 점도)는, 예를 들어 1mPa·s 이상 100mPa·s 이하일 수 있다.
기판의 재료로서는, 예를 들어 유리, 세라믹스, 금속, 반도체, 수지 등이 사용될 수 있다. 필요에 따라, 기판의 표면에 기판과는 상이한 재료로 이루어지는 부재가 제공될 수 있다. 기판은, 예를 들어 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 또는 석영 유리이다.
도 2는 기판(S)의 일례를 나타내는 개략도이다. 본 도면은 기판(S) 상에 복수의 샷 영역(SR)을 배열하는 예를 나타낸다. 도 2에 나타낸 번호는 복수의 샷 영역(SR)을 서로 식별하기 위해서 부여된 번호(샷 번호)이다. 복수의 샷 영역(SR)에 대한 임프린트 처리는 미리결정된 순서로 행해질 수 있다.
본 명세서 및 첨부 도면에서는, 기판(S)의 표면에 평행한 방향이 XY 평면인 XYZ 좌표계에서 방향을 나타낸다. XYZ 좌표계에서의 X축, Y축, 및 Z축에 평행한 방향을 각각 X 방향, Y 방향, 및 Z 방향으로서 규정하고, X축 둘레의 회전, Y축 둘레의 회전, 및 Z축 둘레의 회전을 각각 θX, θY, 및 θZ로서 규정한다. X축, Y축, 또는 Z축에 관한 제어 또는 구동은 각각 X축에 평행한 방향, Y축에 평행한 방향, 또는 Z축에 평행한 방향에 관한 제어 또는 구동을 의미한다. 또한, θX축, θY축, 및 θZ축에 관한 제어 또는 구동은 각각 X축에 평행한 축 둘레의 회전, Y축에 평행한 축 둘레의 회전, 및 Z축에 평행한 축 둘레의 회전에 관한 제어 또는 구동을 의미한다. 또한, 위치는 X축, Y축, 및 Z축의 좌표에 기초해서 특정될 수 있는 정보이며, 자세는 θX축, θY축, 및 θZ축의 값에 의해 특정될 수 있는 정보이다. 위치결정은 위치 및/또는 자세를 제어하는 것을 의미한다. 얼라인먼트는 기판 및 몰드 중 적어도 하나의 위치 및/또는 자세의 제어를 포함할 수 있다.
도 1로 되돌아가면, 임프린트 장치(100)는, 기판(S)을 보유지지 및 구동하는 기판 구동 기구(SDM), 기판 구동 기구(SDM)를 지지하는 베이스 프레임(BF), 몰드(M)를 보유지지 및 구동하는 몰드 구동 기구(MDM) 및 몰드 구동 기구(MDM)를 지지하는 구조체(ST)를 포함할 수 있다. 기판 구동 기구(SDM)는, 기판(S)을 보유지지하는 기판 척(SC)을 포함하는 기판 스테이지(SS), 및 기판 스테이지(SS)를 위치결정함으로써 기판(S)을 위치결정하는 기판 위치결정 기구(SA)를 포함할 수 있다. 몰드 구동 기구(MDM)는, 몰드(M)를 보유지지하는 몰드 척(MC), 및 몰드 척(MC)을 위치결정함으로써 몰드(M)를 위치결정하는 몰드 위치결정 기구(MA)를 포함할 수 있다. 몰드 구동 기구(MDM)는 접촉 처리 및/또는 분리 처리에서 몰드(M)에 가해지는 힘을 검출하는 로드 셀(LC)을 포함할 수 있다. 또한, 몰드 구동 기구(MDM)는, 접촉 처리에서 몰드(M)의 패턴 영역(P)이 기판(S)을 향해서 볼록해지도록 몰드(M)의 패턴 영역(P)을 변형시키게 패턴 영역(P)의 반대 측의 면에 압력을 가하는 가압 기구를 포함할 수 있다.
기판 구동 기구(SDM) 및 몰드 구동 기구(MDM)는, 기판(S)과 몰드(M) 사이의 상대 위치가 변경되도록 기판(S) 및 몰드(M) 중 적어도 하나를 구동하는 구동 기구(DM)를 구성한다. 구동 기구(DM)를 사용한 상대 위치의 변경은, 기판(S) 상의 임프린트재에 대한 몰드(M)의 패턴 영역(P)의 접촉 및 경화된 임프린트재(경화물의 패턴)로부터의 몰드의 분리를 위한 구동을 포함한다. 즉, 구동 기구(DM)를 사용한 상대 위치의 변경은, 접촉 처리 및 분리 처리가 행해지도록 기판(S)과 몰드(M) 사이의 상대 위치를 변경하는 것을 포함한다. 기판 구동 기구(SDM)는, 기판(S)을 복수의 축(예를 들어, X축, Y축, 및 θZ축의 3축, 바람직하게는 X축, Y축, Z축, θX축, θY축, 및 θZ축의 6축)에 대해서 구동하도록 구성될 수 있다. 몰드 구동 기구(MDM)는, 몰드(M)를 복수의 축(예를 들어, Z축, θX축, 및 θY축의 3축, 바람직하게는 X축, Y축, Z축, θX축, θY축, 및 θZ축의 6축)에 대해서 구동하도록 구성될 수 있다.
임프린트 장치(100)는, 몰드(M)의 패턴 영역(P)을 변형시키는 변형 기구(MAG)를 더 포함할 수 있다. 변형 기구(MAG)는 XY 평면에 평행한 면 내에서의 패턴 영역(P)의 형상(크기를 포함)이 변경되도록 패턴 영역(P)을 변형시킬 수 있다. 변형 기구(MAG)는, 예를 들어 몰드(M)의 4개의 측면에 힘을 가함으로써 패턴 영역(P)을 변형시킬 수 있다.
임프린트 장치(100)는 디스펜서(DSP)를 더 포함할 수 있다. 단, 디스펜서(DSP)는 임프린트 장치(100)의 외부 장치로서 구성될 수 있다. 디스펜서(DSP)는 기판(S)의 샷 영역에 임프린트재(IM)를 공급(도포) 또는 배치한다. 기판(S)의 샷 영역에의 임프린트재(IM)의 배치는, 기판 구동 기구(SDM)에 의해 기판(S)이 구동되고 있는 상태에서, 각 구동과 동기해서 디스펜서(DSP)가 임프린트재(IM)를 토출함으로써 행해질 수 있다. 여기서, 디스펜서(DSP)가 기판(S) 상의 1개의 샷 영역에 임프린트재(IM)를 배치할 때마다, 접촉 처리, 얼라인먼트 처리, 경화 처리 및 분리 처리가 실행될 수 있다. 대안적으로, 디스펜서(DSP)가 기판(S) 상의 복수의 샷 영역에 임프린트재(IM)를 배치한 후에, 복수의 샷 영역의 각각에 대하여 접촉 처리, 얼라인먼트 처리, 경화 처리 및 분리 처리가 실행될 수 있다.
임프린트 장치(100)는 경화 유닛(CU)을 더 포함할 수 있다. 경화 유닛(CU)은, 기판(S) 상의 임프린트재(IM)에 몰드(M)의 패턴 영역(P)이 접촉한 상태에서 임프린트재(IM)에 경화 에너지를 조사함으로써 임프린트재(IM)를 경화시킨다. 이에 의해, 임프린트재(IM)의 경화물로 이루어지는 패턴이 기판(S) 상에 형성된다.
임프린트 장치(100)는, 기판(S)의 샷 영역의 마크(SMK)의 위치, 몰드(M)의 마크(MMK)의 위치, 기판(S)의 샷 영역의 마크(SMK)와 몰드(M)의 마크(MMK) 사이의 상대 위치 등을 검출(계측)하는 얼라인먼트 스코프(계측 유닛)(AS)를 더 포함할 수 있다. 임프린트 장치(100)는 기판(S)의 샷 영역의 마크(SMK)의 위치를 검출(계측)하는 오프-액시스 스코프(OAS)를 더 포함할 수 있다.
임프린트 장치(100)는 제어 유닛(CNT)을 더 포함할 수 있다. 제어 유닛(CNT)은, 구동 기구(DM), 변형 기구(MAG), 디스펜서(DSP), 경화 유닛(CU), 얼라인먼트 스코프(AS), 및 오프-액시스 스코프(OAS)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(CNT)은 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA) 등의 프로그램가능 논리 디바이스(PLD) 또는 주문형 집적 회로(ASIC), 또는 프로그램이 내장된 범용 컴퓨터 또는 이들의 전부 또는 일부의 조합에 의해 구성될 수 있다.
제어 유닛(CNT)은, 얼라인먼트 스코프(AS)에 의해 검출되는 결과, 예를 들어 기판(S)의 샷 영역의 마크(SMK)의 위치에 기초하여 샷 영역의 형상을 산출할 수 있다. 또한, 제어 유닛(CNT)은, 얼라인먼트 스코프(AS)에 의해 검출되는 결과, 예를 들어 몰드(M)의 마크(MMK)의 위치에 기초하여 몰드(M)의 패턴 영역(P)의 형상을 산출할 수 있다. 제어 유닛(CNT)은, 이와 같이 하여 얻어진 샷 영역의 형상과 패턴 영역(P)의 형상에 기초하여, 기판(S)의 샷 영역과 몰드(M)의 패턴 영역(P) 사이의 중첩 오차를 산출하고 취득할 수 있다. 즉, 제어 유닛(CNT)은, 샷 영역의 형상과 패턴 영역(P)의 형상에 기초하여, 기판(S)의 샷 영역과 몰드(M)의 패턴 영역(P) 사이의 형상의 차를 산출하고 취득할 수 있다. 대안적으로, 제어 유닛(CNT)은, 얼라인먼트 스코프(AS)에 의해 검출되는 결과, 예를 들어 기판(S)의 마크(SMK)와 몰드(M)의 마크(MMK) 사이의 상대 위치에 기초하여, 기판(S)의 샷 영역과 몰드(M)의 패턴 영역(P) 사이의 중첩 오차를 산출할 수 있다. 중첩 오차는 예를 들어 배율 성분 및 왜곡 성분(예를 들어, 마름모꼴 형상, 사다리꼴 형상 등을 갖는 성분 또는 더 높은 차원을 갖는 성분)을 포함할 수 있다.
이어서, 도 3을 참조하여, 변형 기구(MAG)의 상세한 구성의 일례에 대해서 설명한다. 도 3은 변형 기구(MAG)의 구성예를 도시하는 개략도이다. 변형 기구(MAG)는, 몰드(M)의 4개의 측면(MS)에 힘을 가하는 것에 의해 몰드(M)의 패턴 영역(P)을 변형시킬 수 있다. 변형 기구(MAG)는, 몰드(M)의 측면으로부터 외력을 가해서 몰드를 물리적으로 변형시키는 보정 기구이다. 몰드(M)의 측면에 힘을 가함으로써, 몰드(M)의 패턴 영역(P)의 형상이 보정된다. 이 보정을 통해 패턴 영역(P)을 원하는 형상으로 함으로써, 기판 상에 형성되어 있는 패턴(샷 영역)의 형상과 몰드에 형성되어 있는 패턴 영역(P)의 형상 사이의 차를 저감시킬 수 있다. 이에 의해, 기판 상에 형성되어 있는 패턴과 새롭게 기판 상에 형성되는 임프린트재의 패턴 사이의 중첩 정밀도를 향상시킬 수 있다.
변형 기구(MAG)에 의해 제어될 수 있는 패턴 영역(P)의 형상(크기를 포함)의 성분은, 예를 들어 배율 성분 및 왜곡 성분(예를 들어, 마름모꼴 형상, 사다리꼴 형상 등의 성분 또는 더 높은 차원을 갖는 성분)을 포함할 수 있다. 변형 기구(MAG)는 복수의 유닛(20)을 포함할 수 있다. 각 유닛(20)은 몰드(M)의 측면(MS)에 접촉하는 접촉부(21) 및 접촉부(21)를 구동하는 액추에이터(22)를 포함할 수 있다. 액추에이터(22)는, 예를 들어 압전 소자를 포함할 수 있지만, 다른 소자를 포함할 수 있다.
도 4는 변형 기구(MAG)를 사용한 보정의 제1 예를 설명하는 도면이다. 본 도면은, 보정 배율과 보정 형상의 예로서, 마름모꼴 형상, 사다리꼴 형상 및 고차 형상을 보정할 경우, 각 배율 및 형상의 보정 명령값으로부터 변형 기구(MAG)에의 명령값 및 액추에이터의 출력값이 어떻게 결정되는지를 도시하는 도면이다. 또한, 여기서, 고차 형상은 마름모꼴 형상 및 사다리꼴 형상보다 높은 차원의 함수에 의해 표현되는 변을 갖는 형상이며, 예를 들어 궁 형상, 실패 형상 등을 포함한다. 본 도면에서, 명령값의 각 성분에서 합력 및 모멘트가 균형을 이룬다. 또한, 본 예에서는, 형상 보정 명령값에 부의 명령값(도면에서 도트 화살표)이 있지만, 모든 배율 보정량 및 형상 보정량을 더하여 구한 변형 기구(MAG)에의 명령값은 모든 구동 기구에서 구동력의 상한 및 하한 내에 들어온다. 이 때문에, 명령값은 그대로 액추에이터의 출력값으로서 사용된다.
도 5는 변형 기구(MAG)를 사용한 보정의 제2 예를 설명하는 도면이다. 본 도면은, 보정 배율과 보정 형상의 예로서, 마름모꼴 형상, 사다리꼴 형상 및 고차 형상을 보정할 경우 각 배율 및 형상의 보정 명령값으로부터 변형 기구(MAG)에의 명령값 및 액추에이터의 출력값이 어떻게 결정될지를 도시한 도면이다. 명령값의 각 성분에서 합력 및 모멘트가 균형을 이룬다. 또한, 본 예에서는, 형상 보정 명령값에 부의 명령값(도면의 도트 화살표)이 있고, 모든 배율 보정량 및 형상 보정량을 더해서 구한 변형 기구(MAG)에의 명령값에서도, 부의 명령값이 일부의 액추에이터에 부여된다. 한편, 변형 기구(MAG)는 그 구조로부터 원칙적으로 부의 출력을 출력할 수 없기 때문에, 부의 명령값을 수신한 액추에이터는 0 및 액추에이터의 출력의 하한값을 출력한다. 이 경우, 액추에이터의 출력의 합력과 모멘트 사이의 균형 관계가 무너질 수 있고, 몰드(M)가 몰드 척(MC)으로부터 어긋날 수 있다.
도 6은 변형 기구(MAG)를 사용한 보정의 제3 예를 설명하는 도면이다. 본 도면은, 보정 배율과 보정 형상의 예로서, 마름모꼴 형상, 사다리꼴 형상 및 고차 형상을 보정할 경우 각 배율 및 형상의 보정 명령값으로부터 변형 기구(MAG)에의 명령값 및 액추에이터의 출력값이 어떻게 결정될지를 도시한 도면이다. 명령값의 각 성분에서 합력 및 모멘트가 균형을 이룬다. 또한, 본 예에서는, 형상 보정 명령값에 부의 명령값(도면 내의 도트 화살표)이 있다. 또한, 배율 보정량이 크기 때문에, 모든 배율 보정량 및 형상 보정량을 더해서 구한 변형 기구(MAG)에의 명령값에서는 부의 명령값이 없다. 그러나, 액추에이터의 출력의 상한값 이상인 명령값(도면에서 해칭된 화살표)이 일부 액추에이터에 부여된다. 액추에이터의 출력의 상한값 이상의 명령값을 수신한 액추에이터는 액추에이터의 출력의 상한값을 출력한다. 이 경우, 액추에이터 출력의 합력과 모멘트 사이의 균형 관계가 무너질 수 있고, 몰드(M)와 몰드 척(MC) 사이에서 몰드가 어긋날 수 있다.
도 7은 액추에이터의 출력값의 일례를 도시하는 도면이다. 본 도면에서는, 기판 상의 마크와 몰드 상의 마크 사이의 상대 위치의 계측 결과로부터 구한 상대 배율 및 상대 형상을 변형 기구(MAG)를 폐루프 제어를 통해 제어하면서 실시간으로 임프린트할 때의, 소정 액추에이터의 출력값을 시계열로 나타내고 있다. 폐루프 제어에 기초한 배율 및 형상 보정을 행하는 경우, 히스테리시스의 영향을 경감하기 위해서, 보정의 개시 시에 변형 기구(MAG)를 상한, 하한, 또는 예측되는 최종 도달 보정량에 대하여 상대적으로 결정되는 양으로 사전 구동하는 방법이 있다. 도 7은, 사전에 변형 기구(MAG)가 하한으로 릴리스(release)되는 경우를 나타내고 있지만, 본 실시형태는 사전 구동의 양을 한정하지 않는다.
도 8은, 도 7에서의 보정시의 각각의 보정량을 도시하는 도면이다. 본 도면은 도 7에 나타낸 폐루프 제어를 통한 보정시의 개루프 보정을 통해 얻은 형상을 포함하는 각각의 보정 성분을 나타낸다. 즉, 폐루프 제어를 통해 얻은 배율 보정량, 폐루프 제어를 통해 얻은 형상 보정량, 개루프 제어를 통해 얻은 형상 보정량, 및 기판에의 가열(입열) 변형과 조합된 개루프 제어를 통해 얻은 형상 보정량을 시계열로 나타내고 있다.
도 4, 도 5 및 도 6에서 설명된 바와 같이, 배율 보정은 변형 기구(MAG)에의 정의 명령값인데 반해, 형상 보정은 제어 방법에 관계없이 정의 명령값과 부의 명령값을 포함한다. 이는, 변형 기구(MAG)가 형상만을 보정할 수 있는 것이 아니라, 배율 보정을 위한 출력값이 부여된다는 전제에서 부의 출력을 포함하는 형상 보정을 행할 수 있음을 의미한다. 즉, 도 8에 도시하는 바와 같이, 폐루프 제어를 통한 배율 보정에 의해 변형 기구(MAG)에 정의 출력값이 부여되며, 정의 출력값에 기초하여 부의 형상 보정가능량이 할당된다. 또한, 배율 보정량이 증가하면, 액추에이터의 출력의 상한값까지의 잔량이 감소하기 때문에, 정의 형상 보정가능량도 감소한다.
도 8의 제i 샷 영역에서, 사전에 보정량이 결정되어 있는 개루프 제어를 통해 보정되는 형상 명령값은, 제i 샷 영역 준비 처리(제1 처리)와 제i 샷 영역 임프린트 처리(접촉 처리) 사이에서 각 액추에이터에 부여된다. 제i 샷 영역 임프린트 처리(얼라인먼트 처리)의 개시 전에, 형상 명령값이 각 액추에이터에 설정된다.
한편, 폐루프 제어를 통한 배율 보정에서는, 히스테리시스의 영향을 경감하기 위해서, 사전 구동으로서 각 액추에이터에 릴리스 명령값(release command value)이 부여되고, 얼라인먼트 개시로부터 배율 보정량이 부여되기 시작한다. 이로 인해, 얼라인먼트의 초기 상태에서, 도 5에 도시되는 제2 예에서와 같이 배율 명령값이 작아지고, 따라서 모든 배율 및 형상 명령값을 더하여 구한 명령값에서는, 부의 명령값이 발생하고, 액추에이터의 출력의 합력과 모멘트 사이의 균형 관계가 무너질 수 있다. 그러면, 몰드(M) 및 몰드 척(MC)이 서로 어긋날 수 있다. 또한, 보정가능 범위를 고려했을 때, 기판에 대한 몰드의 배율이 극단적으로 크거나 또는 몰드에 대한 기판의 배율이 극단적으로 작은 경우에는, 폐루프 제어의 종반에서는, 도 6에서와 같이 보정 명령값이 액추에이터의 출력의 상한값을 초과할 수 있다. 그러면, 액추에이터의 출력의 합력과 모멘트 사이의 균형 관계가 무너질 수 있고, 몰드(M)와 몰드 척(MC)이 서로 어긋날 수 있다.
몰드(M)에 부여되는 합력과 모멘트 사이의 균형이 무너질 때에 발생하는 몰드의 어긋남을 회피하기 위한 처리를 도 9 내지 도 14를 참고해서 설명한다.
도 9a 및 도 9b는 제1 실시형태에 따른 임프린트 장치의 메인 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다. 도 9a는 제1 실시형태에 따른 임프린트 장치의 메인 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다. 이 흐름도에 나타내는 각 동작(단계)은 제어 유닛(CNT)에 의해 행해지는 각 유닛의 제어를 통해 실행될 수 있다.
먼저, 예를 들어, 몰드 반송 장치(도시되지 않음)를 사용하여 임프린트 장치 내로 몰드(M)가 반송되며, 몰드(M)가 몰드 구동 기구(MDM)의 몰드 척(MC)에 설정된다(S101). 이어서, 제어 유닛(CNT)은 임프린트 조건을 설정한다(S102). 임프린트 조건은, 임프린트 처리를 행하기 위한 조건이며, 예를 들어 임프린트되는 샷의 순서, 기판(S)에의 임프린트재의 공급량 및 배치 등을 포함할 수 있다. 또한, 몰드(M)를 기판 상의 임프린트재(IM)에 접촉시키는 시간인 충전 시간, 경화 유닛(CU)으로부터 경화 에너지를 조사하여 임프린트재(IM)를 경화시키는 시간인 노광 시간 등이 포함될 수 있다.
이어서, 예를 들어 기판(S)은 기판 반송 장치(도시되지 않음)를 사용하여 임프린트 장치 내로 반입되고, 기판 구동 기구(SDM)의 기판 척(SC)에 적재되어 반입(로드)된다(S103). 그 후, 기판(S)의 상태를 검출하기 위해서, 예를 들어 기판 계측 센서(도시되지 않음)를 사용하여 기판(S)의 표면의 기울기 및 높이를 계측한다(S104). 그리고, 기판(S)에 대하여 임프린트 처리를 행하고(S105), 기판을 반출(언로드)한다(S106). 모든 기판에 대하여 임프린트 처리가 완료될 때까지 S103 내지 S106가 반복되며, 모든 기판에 대하여 임프린트 처리가 완료되었을 경우(S107, 예), 처리가 종료된다.
여기서, 도 9b를 참고하여, 임프린트 처리와 변형 기구(MAG)의 구동의 상세한 플로우에 대해서 설명한다. 도 9b는, 제1 실시형태에 따른 임프린트 장치의 임프린트 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다. 이 흐름도에 나타내는 각 동작(단계)은 제어 유닛(CNT)에 의해 행해지는 각 유닛의 제어를 통해 실행될 수 있다.
임프린트 처리를 행하는 샷 영역(예를 들어, 제i 샷 영역)이 패턴 영역(P)의 바로 아래에 배치되도록, 기판 스테이지(SS)를 이동시킨다(S111). 그 후, 준비 처리(제1 처리)를 행한다(S112). 본 실시형태에서는, 일례로서, 히스테리시스의 영향을 경감하기 위해서, 준비 처리에서 사전 구동으로서 변형 기구(MAG)의 출력값을 하한으로 릴리스한다. 이때, 사전 구동 위치를 향한 구동의 개시로부터 사전 구동의 개시까지의 변형 기구(MAG)의 출력값은 이하의 식에 의해 구해질 수 있다.
[식 1]
Figure pat00001
상기 식에서, 기호 Fn은 변형 기구(MAG)의 출력값을 나타낸다. 기호 t는 시각을 나타내고, 기호 t0은 사전 구동 위치를 향한 구동 개시 시각을 나타내며, 기호 t1은 사전 구동 개시 시각을 나타낸다. 기호 fn은 직전 샷 영역(예를 들어, 제(i-1) 샷 영역)에의 임프린트 처리 시에서의 변형 기구(MAG)의 최종 출력값을 나타내며, 기호 n은 변형 기구(MAG)의 식별 번호를 나타낸다. 기호 Dn은 사전 구동 목표값을 나타낸다.
또한, 사전 구동의 개시로부터 사전 구동의 종료까지, 즉 사전 구동 동안의 변형 기구(MAG)의 출력값은 이하의 식에 의해 구해질 수 있다.
[식 2]
Figure pat00002
상기 식에서, 기호 t2는 사전 구동 종료 시각을 나타낸다. 본 실시형태에서는, 사전 구동으로서 변형 기구(MAG)가 하한으로 릴리스되기 때문에, 사전 구동 동안의 변형 기구(MAG)의 출력값은 변형 기구(MAG)의 하한값과 동일하다. 또한, 변형 기구(MAG)의 출력 제한은 이하의 식에 의해 표현될 수 있다.
[식 3]
Figure pat00003
그 후, 기판(S) 상의 임프린트재(IM)를 몰드(M)의 패턴 영역(P)에 접촉시키는 접촉 처리를 행한다(S113). 이때의 변형 기구(MAG)의 출력값, 즉 사전 구동 종료 시각으로부터 다음 공정의 얼라인먼트 처리의 개시까지의 변형 기구(MAG)의 출력값은 이하의 식에 의해 표현될 수 있다.
[식 4]
Figure pat00004
상기 식에서, 기호 t3는 얼라인먼트 처리의 개시 시각을 나타낸다. 또한, 얼라인먼트 처리 개시 시각에서의 변형 기구(MAG)의 출력값은 이하의 식에 의해 표현될 수 있다.
[식 5]
Figure pat00005
상기 식에서, 기호 Cn(Sx, Sy, Sk, Tx, Ty)은 보정 형상으로부터 변형 기구(MAG)로의 출력 변환 행렬을 나타낸다. 기호 Sx는 X 배율을 나타내고, 기호 Sy는 Y 배율을 나타내고, 기호 Sk는 마름모꼴 형상의 보정 명령값을 나타내고, 기호 Tx는 X 사다리꼴 형상에 대한 보정 명령값을 나타내며, 기호 Ty는 Y 사다리꼴 형상에 대한 보정 명령값을 나타낸다. 기호 Hn는 고차 형상의 변형 기구(MAG)를 위한 보정 명령값을 나타낸다. 기호 km은 배율 계수를 나타내고, 기호 k1은 제1 계수를 나타내고, 기호 k2는 제2 계수를 나타내며, 기호 k3은 제3 계수를 나타낸다.
그 후, 기판(S) 상의 임프린트재(IM)와 몰드(M)의 패턴 영역(P)을 서로 접촉시킨 상태에서, 패턴 영역(P)의 형상과 샷 영역(SR)의 형상이 서로 근접하도록 패턴 영역 및 샷 영역을 변형시키는 얼라인먼트 처리를 행한다(S114). 얼라인먼트 처리 시에서의 변형 기구(MAG)의 출력값은 이하의 식에 의해 표현될 수 있다.
[식 6]
Figure pat00006
그 후, 기판(S) 상의 임프린트재(IM)와 몰드(M)의 패턴 영역(P)을 서로 접촉시킨 상태에서, 몰드(M)를 통해서 경화 유닛(CU)으로부터 경화 에너지를 임프린트될 샷 영역 상의 임프린트재에 조사한다. 그 후, 경화된 임프린트재와 몰드(M)가 분리(이형)된다(S115). 이에 의해, 임프린트되는 기판(S)의 샷 영역에는, 몰드(M)의 패턴 영역(P)의 패턴에 대응하는 임프린트재의 패턴이 남는다. 즉, 몰드(M)의 패턴 영역의 패턴에 대응한 패턴이 임프린트되는 기판(S)의 샷 영역에 형성된다. 기판 상의 모든 샷 영역에 대하여 임프린트 처리가 완료될 때까지, S111 내지 S115가 반복된다. 그리고, 모든 샷 영역에 대하여 임프린트 처리가 완료되었을 경우(S116, 예), 대상 기판에 대한 임프린트 처리가 완료되고, 처리는 S106로 진행된다.
제1 실시형태에서는, 도 10에 도시된 바와 같이, 각 배율 및 형상 보정량이 폐루프 제어를 통해 보정되는 배율, 폐루프 제어를 통해 보정되는 형상, 개루프 제어를 통해 보정되는 형상, 및 기판의 가열 변형에 연계되어 개루프 제어를 통해서 보정되는 형상으로 분할된다. 그 후, 제어 유닛(CNT)은, 폐루프 제어를 통해 실시간으로 변화하는 보정 명령값이 액추에이터의 출력의 상한 및 하한 내가 되도록, 실시간으로 각각의 보정 명령값에 곱해지는 계수를 0과 1 사이에서 변화시키고, 각각의 보정 명령값에 곱해지는 계수를 결정한다. 계수를 결정하기 위한 더 구체적인 방법을 설명하기 위해서, 보정 명령값이 도 6에 도시된 바와 같은 폐루프 제어를 통한 배율 보정에 의해 액추에이터의 출력의 상한값에 도달하는 경우를 일례로서 설명한다.
도 10은 제1 실시형태에 따른 제3 예의 각 보정 성분이 분리되는 상태를 도시하는 도면이다. 즉, 본 도면은, 도 6에 나타내는 각 보정 성분이 폐루프 제어를 통해 보정되는 배율, 폐루프 제어를 통해 보정되는 형상, 개루프 제어를 통해 보정되는 형상, 및 기판의 가열 변형에 연계되어 개루프 제어를 통해 보정되는 형상으로 분할되는 상태를 나타낸다. 제어 유닛(CNT)은, 이들 보정량 각각에 기초하여, 폐루프 제어를 통해 배율 보정량에 곱해지는 계수인 배율 계수와, 형상 보정량에 곱해지는 형상 계수인 제1 계수, 제2 계수 및 제3 계수를 결정한다. 제어 유닛(CNT)은, 각각의 보정 명령값이 액추에이터의 출력의 상한과 하한 사이의 범위 내에 들어오도록 각각의 보정 명령값에 곱해지는 계수를 결정한다. 또한, 각 계수는 예를 들어 배율 계수, 제1 계수, 제2 계수, 및 제3 계수의 순서로 결정된다.
도 11은 배율 계수의 결정을 설명하는 도면이다. 본 도면은 도 10의 폐루프 제어를 통해 보정되는 배율을 나타낸다. 폐루프 제어의 배율 보정을 위해 곱해지는 배율 계수는 1인 것이 바람직하다. 제1 이유는 중첩 정밀도에 대한 영향도가 다른 형상보다 큰 경우가 많기 때문이다. 제2 이유는, 배율 성분에서는 기판(S)의 샷 영역과 몰드(M)의 패턴 영역(P) 사이의 상대 배율의 차가 보정 범위 밖이고 명령값이 상한 및 하한에 도달하는 경우에도, 명령값의 합력과 모멘트 사이의 균형이 쉽게 무너지지 않기 때문이다. 도 11에서는, 배율 보정 명령값만이 액추에이터의 출력의 상한과 하한의 범위 내에 들어온다. 그러나, 배율 보정 명령값이 범위 밖인 경우에도, 합력과 모멘트가 균형을 이루고, 이는 출력의 상한 및 하한의 범위 내에서 최대로 보정될 수 있는 보정량이 된다. 그러므로, 본 실시형태에서는, 배율 계수는 1이다.
도 12는 제1 계수의 결정을 설명하는 도면이다. 본 도면은, 배율 계수, 도 10의 폐루프 제어를 통해 보정되는 배율, 및 도 10의 폐루프 제어를 통해 보정되는 형상을 나타낸다. 여기에서는, 일례로서, 폐루프 제어를 통해서 마름모꼴 형상이 보정된다. 폐루프 제어의 형상 보정을 위해 곱해지는 제1 계수는, 배율 계수(=1), 폐루프 제어를 통해 보정되는 배율의 보정 명령값, 및 액추에이터의 출력의 상한 및 하한에 기초하여, 총 보정 명령값이 모든 액추에이터에서 상한과 하한 사이의 범위 내가 되도록 결정된다. 도 12의 예에서는, 제1 계수는 0.67로 설정된다. 결과적으로, 총 보정 명령값은 모든 액추에이터의 출력값에서 상한과 하한 내에 있다.
도 13은 제2 계수의 결정을 설명하는 도면이다. 도 13은, 배율 계수, 도 10의 폐루프 제어를 통해 보정되는 배율, 제1 계수, 도 10의 폐루프 제어를 통해 보정되는 형상, 및 도 10의 개루프 제어를 통해 보정되는 형상을 나타내고 있다. 여기에서는, 일례로서, 개루프 제어를 통해 사다리꼴 형상이 보정된다. 제2 계수는, 배율 계수(=1)가 곱해진 폐루프 제어를 통한 배율 보정 명령값, 제1 계수(=0.67)가 곱해진 폐루프 제어를 통한 형상 보정 명령값, 및 액추에이터의 출력의 상한 및 하한에 기초하여 결정된다. 이들에 기초하여, 제2 계수는 총 보정 명령값이 모두 액추에이터의 출력의 상한 및 하한의 범위 내가 되도록 결정된다. 도 13의 예에서는, 제2 계수는 0으로 설정된다. 결과적으로, 총 보정 명령값은 모두 액추에이터의 출력값의 상한 및 하한 내에 있다.
도 14는 제3 계수의 결정을 설명하는 도면이다. 도 14는, 배율 계수, 도 10의 폐루프 제어를 통해 보정되는 배율, 제1 계수, 도 10의 폐루프 제어를 통해 보정되는 형상, 제2 계수, 도 10의 개루프 제어를 통해 보정되는 형상, 및 도 11의 기판(11)의 가열 변형에 연계되어 개루프 제어를 통해 보정되는 형상을 나타낸다. 여기에서는, 일례로서, 고차 형상은 가열 변형에 연계되는 개루프 제어를 통해 보정된다. 제3 계수는, 기판의 가열 변형에 연계되어 개루프 제어를 통해 보정되는 형상에 곱해지는 계수이다. 제3 계수는, 배율 계수(=1)가 곱해진 개루프 제어를 통한 배율 보정 명령값, 제1 계수(=0.67)가 곱해진 폐루프 제어를 통한 형상 보정 명령값, 제2 계수(=0)가 곱해진 개루프 제어를 통한 형상 보정 명령값, 및 액추에이터의 출력의 상한 및 하한에 기초하여 결정된다. 이들에 기초하여, 총 보정 명령값이 모두 액추에이터의 출력의 상한 및 하한 내가 되도록, 제3 계수가 결정된다. 도 14의 예에서는, 제3 계수는 0.67으로 설정된다. 결과적으로, 총 보정 명령값은 모두 액추에이터의 출력값이 상한 및 하한의 범위 내가 된다. 도 11 내지 도 14의 계산은 폐루프 제어 동안에 실시간으로 반복된다.
도 15는 각 계수를 결정하는 처리를 설명하는 흐름도이다. 이 흐름도에 나타내는 각 동작(단계)은 제어 유닛(CNT)에 의해 행해지는 각 유닛의 제어를 통해 실행될 수 있다. 먼저, 제어 유닛(CNT)은 배율 성분을 산출하고(S201) 배율 계수를 결정한다(S202). 상술한 바와 같이, 여기에서는, 배율 계수는 1로 설정된다. 이어서, 제어 유닛(CNT)은, 액추에이터의 출력의 상한값 및 하한값까지의 잔량이 임계치 이상 인지의 여부를 판정한다(S203). 즉, 제어 유닛(CNT)은, 배율 보정을 위한 명령값에 배율 계수를 곱하여 얻은 값인 액추에이터의 출력값과 액추에이터의 출력의 상한값 및 하한값 사이의 차분이 임계치 이상인지의 여부를 판정한다. 잔량이 임계치 이상이 아닌 경우(아니오), 제1 계수, 제2 계수 및 제3 계수는 각각 0인 것으로 결정되고(S204), 처리를 종료한다.
한편, 액추에이터의 출력의 상한값 및 하한값까지의 잔량이 임계치 이상일 경우(S203, 예), 제1 계수가 결정된다(S205). 제1 계수는, 배율 보정을 위한 명령값에 배율 계수를 곱하여 얻은 값인 액추에이터의 출력값과 액추에이터의 출력의 상한값 및 하한값 사이의 차분에 기초하여 결정된다. 이어서, 액추에이터의 출력의 상한값 및 하한값까지의 잔량이 임계치 이상인지의 여부를 판정한다(S206). 잔량이 임계치 이상이 아닌 경우(아니오), 제2 계수 및 제3 계수는 각각 0인 것으로 결정되고(S207), 처리를 종료한다.
한편, 액추에이터의 출력의 상한값 및 하한값까지의 잔량이 임계치 이상일 경우(S206, 예), 제2 계수를 결정한다(S208). 제2 계수는, 배율 보정을 위한 명령값에 배율 계수를 곱하여 구한 값과 폐루프 제어를 위한 형상 보정을 위한 명령값에 제1 계수를 곱하여 얻은 값을 가산하여 얻은 액추에이터의 출력값과 액추에이터의 출력의 상한값 및 하한값 사이의 차분에 기초하여 결정된다. 이어서, 액추에이터의 출력의 상한값 및 하한값까지의 잔량이 임계치 이상인지의 여부를 판정한다(S209). 잔량이 임계치 이상이 아닌 경우(아니오), 제3 계수를 0으로 설정하고(S210), 처리를 종료한다.
한편, 액추에이터의 출력의 상한값 및 하한값까지의 잔량이 임계치 이상일 경우(S209, 예), 제3 계수를 결정하고(S211), 처리를 종료한다. 제3 계수를 결정하기 위해서, 먼저, 배율 보정을 위한 명령값에 배율 계수를 곱하여 구한 값, 폐루프 제어를 통한 형상 보정을 위한 명령값에 제1 계수를 곱하여 얻은 값, 및 개루프 제어를 통한 형상 보정을 위한 명령값에 제2 계수를 곱하여 얻은 값을 가산하여 액추에이터의 출력값을 구한다. 그리고, 제3 계수는, 구해진 액추에이터의 출력값과 액추에이터의 출력의 상한값 및 하한값 사이의 차분에 기초하여 결정된다.
이와 같이 하여, 실시간으로 계수를 변경함으로써, 변형 기구(MAG)에서의 출력값의 합력 및 모멘트의 균형이 무너지는 것을 억제할 수 있어, 몰드(M)가 몰드 척(MC)으로부터 어긋나는 것을 억제할 수 있다.
(제2 실시형태)
제2 실시형태에 대해서 설명한다. 제2 실시형태로서, 제1 실시형태의 제2 계수 및 제3 계수가 동일한 경우에 대해서 설명한다. 제2 실시형태에서는, 도 10에 도시된 바와 같이, 각 배율 및 형상 보정량은 폐루프 제어를 통해 보정되는 배율, 폐루프 제어를 통해 보정되는 형상, 개루프 제어를 통해 보정되는 형상, 및 기판의 가열 변형에 연계되어 개루프 제어를 통해 보정되는 형상으로 분할된다. 그리고, 배율 계수, 제1 계수, 제2 계수 및 제3 계수는, 폐루프 제어를 통해 실시간으로 변화하는 보정 명령값이 액추에이터의 출력의 상한값 및 하한값 내가 되도록, 각각 실시간으로 0으로부터 1로 변화된다. 이때, 제2 계수와 제3 계수는 동일하다.
더 구체적인 계수 제어 방법에 대해서 설명하기 위해서, 보정 명령값이 도 6에 나타내는 제3 예와 같이 폐루프 제어를 통한 배율 보정에 의해 액추에이터의 출력의 상한값에 도달하는 경우를 일례로서 설명한다.
도 16은, 제1 실시형태에 따른 제3 예의 각 보정 성분이 분리된 상태를 나타내는 도면이다. 즉, 본 도면은, 도 6에 나타내는 각 보정 성분이 폐루프 제어를 통해 보정되는 배율, 폐루프 제어를 통해 보정되는 형상, 개루프 제어를 통해 보정되는 형상 및 기판의 가열 변형에 연계되어 개루프 제어를 통해 보정되는 형상으로 분할된 상태를 나타낸다. 단, 제2 실시형태에서는, 제2 계수 및 제3 계수는 동일하다. 배율 계수, 제1 계수, 및 제2 계수가 이들 보정량으로부터 결정되며, 보정 명령값은 액추에이터의 출력의 상한 및 하한의 범위 내에서 설정된다. 또한, 계수 각각은 배율 계수, 제1 계수, 및 제2 계수의 순서로 결정된다.
배율 계수의 결정은 제1 실시형태와 동일하며 도 12에 도시된 바와 같다. 본 실시형태에서는, 배율 계수는 1로 설정된다. 제1 계수의 결정은 제1 실시형태와 동일하며 도 13에 도시된 바와 같다. 본 실시형태에서는, 제1 계수는 0.67으로 설정되고, 이때의 총 보정 명령값은 모두 액추에이터의 출력의 상한 및 하한 내이다.
도 17은, 제2 실시형태에 따른 제2 계수 및 제3 계수의 결정을 설명하는 도면이다. 제2 계수 및 제3 계수는, 배율 계수(=1)를 곱한 폐루프 제어를 통한 배율 보정 명령값, 제1 계수(=0.67)를 곱한 폐루프 제어를 통한 형상 보정 명령값, 및 액추에이터의 출력의 상한 및 하한에 기초하여 결정된다. 이들에 기초하여, 총 보정 명령값이 모두 액추에이터의 출력의 상한 및 하한 내가 되도록, 제2 계수 및 제3 계수가 결정된다. 도 18의 예에서는, 제2 계수 및 제3 계수는 0으로 설정된다. 결과적으로, 총 보정 명령값은 모두 액추에이터의 출력값의 상한 및 하한 내에 있다. 상기 처리에서의 계산은 폐루프 제어 동안에 실시간으로 반복된다.
본 실시형태에 따르면, 제2 계수 및 제3 계수는 동일하기 때문에, 처리 시간을 단축할 수 있어, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
(제3 실시형태)
상술한 제1 실시형태 또는 제2 실시형태는 샷 영역을 한정하지 않는다. 예를 들어, 기판의 외주부에서의 불완전 샷 영역에서는, 기판의 테두리의 영향 및 더 작은 중첩 계측 영역에 의해 기판의 중앙 샷 영역에 비해 더 큰 형상 보정량이 필요할 수 있다. 그 경우에는, 몰드 오정렬의 가능성이 증가하기 때문에, 본 발명은 불완전 샷 영역에 특히 효과적이다. 또한, 불완전 샷 영역은 예를 들어 도 2에 도시된 샷 번호 1, 2, 6, 및 7과 같은 샷 영역이다.
따라서, 본 실시형태에서는, 불완전 샷 영역에 대해 임프린트 처리를 행하는 경우에만, 상술한 제1 실시형태 또는 제2 실시형태의 각 계수의 결정 처리를 행한다.
본 실시형태에 따르면, 불완전 샷 영역에 대한 임프린트 처리 동안에만 계수의 결정 처리를 행하기 때문에, 처리 시간을 더 단축할 수 있어, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
(제4 실시형태)
제4 실시형태에서는, 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에서 결정된 제3 계수를 기판을 가열하는 가열 기구로의 가열량(입열량)에 곱한다. 이에 의해, 기판의 가열 변형과 연계하여 폐루프 제어를 통해 형상 보정을 행하는 형상 보정량의 정밀도의 악화를 최소로 억제할 수 있다.
(제5 실시형태)
상술한 제1 실시형태, 제2 실시형태, 제3 실시형태 및 제4 실시형태에서는, 제1 목적은 몰드(M)가 몰드 척(MC)으로부터 어긋나는 몰드 어긋남의 발생을 저감하는 것이다. 이 때문에, 배율 계수, 제1 계수, 제2 계수 및 제3 계수가 1 이외인 경우, 적용되는 보정량은 원래 적용될 보정량에 도달하지 않는 과제도 있다. 한편, 합력 및 모멘트의 균형이 무너지는 경우에도, 합력 및 모멘트가 몰드(M)의 이면과 몰드 척(MC) 사이의 마찰력 이하이면, 몰드(M)가 몰드 척(MC)으로부터 어긋나는 것을 저감할 수 있다.
따라서, 제5 실시형태에서는, 예를 들어 몰드(M)를 몰드 척(MC)에 흡착시킨 상태에서, 사전에 변형 기구(MAG)에 의해 합력 및 모멘트를 의도적으로 발생시킨다. 이에 의해, 몰드 어긋남을 검지함으로써, 몰드(M)의 이면과 몰드 척(MC) 사이의 마찰력을 측정한다.
배율 계수, 제1 계수, 제2 계수 및 제3 계수를 산출할 때에, 마찰력 이하의 합력 및 모멘트를 허용함으로써 보정량의 제한을 완화하는 방법도 생각될 수 있다.
(물품의 제조 방법의 실시형태)
임프린트 장치를 사용해서 형성한 경화물의 패턴은, 각종 물품의 적어도 일부에 영구적으로 또는 각종 물품을 제조할 때에 일시적으로 사용된다. 물품은 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 몰드 등을 포함한다. 전기 회로 소자의 예는, 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM), 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM), 플래시 메모리, 및 저기저항 랜덤 액세스 메모리(MRAM)와 같은 휘발성 또는 비휘발성 반도체 메모리, 대규모 직접 소자(LSI), 전하 결합 디바이스(CCD), 이미지 센서, 및 FPGA와 같은 반도체 소자 등을 포함한다. 몰드의 예는 임프린트 몰드 등을 포함한다.
경화물의 패턴은, 상기 물품의 적어도 일부의 구성 부재로서 그대로 사용되거나 또는 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 웨이퍼 가공 단계에서 에칭 또는 이온 주입이 행하여진 후, 레지스트 마스크는 제거된다.
이어서, 물품의 구체적인 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 18a에 도시하는 바와 같이, 절연체 등의 피가공재(2z)가 표면에 형성된 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(1z)를 준비하고, 계속해서 잉크젯법 등을 사용하여 피가공재(2z)의 표면에 임프린트재(3z)를 부여한다. 여기에서는, 복수의 액적 형상으로 된 임프린트재(3z)가 웨이퍼에 부여된 상태를 나타낸다.
도 18b에 도시하는 바와 같이, 임프린트 몰드(4z)를 그 요철 패턴이 형성된 측이 웨이퍼 상의 임프린트재(3z)를 향하도록 임프린트재(3z)에 대향시킨다. 도 18c에 도시하는 바와 같이, 임프린트재(3z)가 부여된 웨이퍼(1z)가 몰드(4z)에 접촉되고, 거기에 압력을 가한다. 임프린트재(3z)는 몰드(4z)와 피가공재(2z) 사이의 간극에 충전된다. 이 상태에서, 경화 에너지로서의 광을 몰드(4z)를 통해서 조사하면, 임프린트재(3z)는 경화된다.
도 18d에 도시하는 바와 같이, 임프린트재(3z)를 경화시킨 후, 몰드(4z)와 웨이퍼(1z)를 서로 분리하면, 웨이퍼(1z) 위에 임프린트재(3z)의 경화물의 패턴이 형성된다. 이 경화물의 패턴은, 몰드의 오목부가 경화물의 볼록부에 대응하고, 몰드의 볼록부가 경화물의 오목부에 대응하는 형상으로 형성된다. 즉, 임프린트재(3z)에 몰드(4z)의 요철 패턴이 전사된다.
도 18e에 도시하는 바와 같이, 경화물의 패턴을 내에칭 마스크로서 사용하여 에칭을 행하면, 피가공재(2z)의 표면 중 경화물이 잔존하지 않거나 또는 얇게 잔존하는 부분이 제거되어 홈(5z)을 형성한다. 도 18f에 도시하는 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거하면, 피가공재(2z)의 표면에 홈(5z)이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 여기에서는, 경화물의 패턴을 제거했지만, 이는 가공 후에도 제거되지 않고, 예를 들어 반도체 소자 등에 포함되는 층간 절연용의 막, 즉 물품의 구성 부재로서 이용될 수 있다.
(다른 실시형태)
본 발명은 상기 실시형태의 하나 이상을 실현하기 위한 프로그램이 네트워크 또는 저장 매체를 통해 시스템 또는 장치에 공급되며, 시스템 또는 장치의 컴퓨터의 하나 이상의 프로세서가 프로그램을 판독 및 실행하는 처리에 의해 실현될 수도 있다.
또한, 프로그램은 하나 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들어, ASIC)에 의해 실행될 수도 있다.
본 발명을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.
본 출원은 전문이 본원에 참조로 통합되는 2019년 5월 28일에 출원된 일본 특허 출원 제2019-99739호의 이익을 주장한다.

Claims (15)

  1. 몰드를 사용해서 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
    상기 몰드의 형상과 배율을 보정하도록 구성되는 보정 기구; 및
    상기 몰드와 상기 기판 사이의 형상 및 배율의 차에 기초하여 상기 보정 기구를 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하고,
    상기 제어 유닛은, 폐루프 제어를 통해 얻어진 상기 배율의 보정량에 곱해지는 계수인 배율 계수에 기초해서, 상기 보정 기구에 의해 가해지는 상기 몰드에 대한 합력 및 모멘트가 균형을 이루도록 상기 형상의 보정량에 곱해지는 형상 계수를 변화시키게 구성되는 임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 형상 계수는, 상기 폐루프 제어를 통해 상기 몰드의 제1 형상을 보정하기 위한 제1 형상 보정량에 곱해지는 제1 계수, 및 개루프 제어를 통해 상기 몰드의 제2 형상을 보정하기 위한 제2 형상 보정량에 곱해지는 제2 계수를 포함하며,
    상기 제어 유닛은 상기 제1 계수와 및 상기 제2 계수 각각을 변화시키는 임프린트 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 제1 계수를, 상기 배율 계수 및 상기 배율의 상기 보정량에 기초해서 얻어지는 상기 보정 기구의 출력값과 상기 보정 기구의 출력 상한값 및 출력 하한값 사이의 차분으로부터 결정하도록 구성되는 임프린트 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 제2 계수를, 상기 배율 계수, 상기 배율의 상기 보정량, 상기 제1 계수, 및 상기 제1 형상 보정량에 기초해서 얻어지는 상기 보정 기구의 출력값과 상기 보정 기구의 출력 상한값 및 출력 하한값 사이의 차분으로부터 결정하도록 구성되는 임프린트 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 형상은 마름모꼴 형상 및 사다리꼴 형상 중 어느 하나를 포함하는 임프린트 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2 형상은, 마름모꼴 형상 및 사다리꼴 형상 중 어느 하나를 포함하며, 상기 제1 형상과는 상이한 임프린트 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 기판을 가열 및 변형시키도록 구성되는 가열 기구를 더 포함하며,
    상기 제어 유닛은, 상기 가열 기구에 의한 상기 기판의 가열 변형과 연계하여 상기 개루프 제어를 통해 상기 몰드의 제3 형상을 보정하기 위한 제3 형상 보정량에 곱해지는 제3 계수를 변화시키도록 구성되는 임프린트 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 제3 계수를, 상기 배율 계수, 상기 배율 보정량, 상기 제1 계수, 상기 제1 형상 보정량, 상기 제2 계수, 및 상기 제2 형상 보정량으로부터 얻어지는 상기 보정 기구의 출력값과 상기 보정 기구의 출력 상한값 및 출력 하한값 사이의 차분으로부터 결정하도록 구성되는 임프린트 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 제2 계수 및 상기 제3 계수를 동일한 값으로 설정하도록 구성되는 임프린트 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 제3 계수를 상기 가열 기구의 가열량에 곱하도록 구성되는 임프린트 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제3 형상은 마름모꼴 형상, 사다리꼴 형상, 및 고차 형상 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제1 형상 및 상기 제2 형상은 서로 상이한 임프린트 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 형상 계수를 0과 1 사이에서 변화시키도록 구성되는 임프린트 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 배율 계수를 1로 설정하도록 구성되는 임프린트 장치.
  14. 몰드를 사용해서 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 방법이며, 상기 방법은,
    상기 몰드와 상기 기판 사이의 형상의 차에 기초하여 상기 몰드의 형상 및 배율을 보정하는 단계; 및
    폐루프 제어를 통해 얻어지는 상기 배율의 보정량에 곱해지는 계수인 배율 계수에 기초해서, 상기 몰드의 보정 동안의 상기 몰드에 대한 합력 및 모멘트가 균형을 이루도록 상기 형상의 보정량에 곱해지는 형상 계수를 변화시키는 단계를 포함하는 임프린트 방법.
  15. 몰드를 사용해서 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치를 사용한 물품의 제조 방법이며, 상기 방법은,
    상기 임프린트 장치를 사용해서 상기 기판에 상기 패턴을 형성하는 단계;
    상기 패턴이 형성된 상기 기판을 가공하는 단계; 및
    가공된 상기 기판으로부터 상기 물품을 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 임프린트 장치는, 상기 몰드의 형상 및 배율을 보정하도록 구성되는 보정 기구, 및 상기 몰드와 상기 기판 사이의 형상 및 배율의 차에 기초하여 상기 보정 기구를 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하며,
    상기 제어 유닛은, 폐루프 제어를 통한 상기 배율의 보정량에 곱해지는 계수인 배율 계수에 기초해서, 상기 보정 기구에 의해 가해지는 상기 몰드에 대한 합력 및 모멘트가 균형을 이루도록 상기 형상의 보정량에 곱해지는 형상 계수를 변화시키게 구성되는 물품의 제조 방법.
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