KR20210093755A - 임프린트 방법, 임프린트 장치 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

임프린트 방법, 임프린트 장치 및 물품의 제조 방법 Download PDF

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KR20210093755A
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Abstract

본 발명은 몰드를 사용해서 기판 상의 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 방법을 제공하며, 상기 방법은, 상기 임프린트재를 제1 목표 경도로 경화시키기 위해 상기 임프린트재에 광을 조사하는 예비 경화를 행하는 단계; 및 상기 임프린트재를 제2 목표 경도로 경화시키기 위해 상기 임프린트재에 경화 광을 조사하는 주 경화를 행하는 단계를 포함하며, 상기 예비 경화는, 상기 임프린트재가 제1 반응 감도를 갖는 제1 광을 상기 임프린트재에 조사하는 제1 처리, 및 상기 임프린트재가 상기 제1 반응 감도보다 낮은 제2 반응 감도를 갖는 제2 광을 상기 임프린트재에 조사하는 제2 처리를 포함하고, 상기 제2 처리의 종료 타이밍이 상기 제1 처리의 종료 타이밍보다 늦도록 제어된다.

Description

임프린트 방법, 임프린트 장치 및 물품의 제조 방법{IMPRINT METHOD, IMPRINT APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은 임프린트 방법, 임프린트 장치 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스, MEMS 등을 제조하기 위한 리소그래피 장치로서, 기판 상의 임프린트재를 몰드를 사용해서 성형하는 임프린트 장치가 알려져 있다. 임프린트 장치에서는, 기판 상으로 액체 임프린트재를 공급하고, 기판 상의 임프린트재에 몰드를 접촉시킨다. 그 후, 그 상태에서 임프린트재를 경화(응고)시키고, 경화된 임프린트재로부터 몰드를 분리한다. 이 동작에 의해, 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성할 수 있다.
임프린트 기술에서는, 임프린트재를 경화시키기 전에, 기판 상의 임프린트재에 몰드를 접촉시킨 상태에서 몰드와 기판 사이의 정렬을 실행한다. 정렬에서는, 임프린트 장치가 설치되는 바닥으로부터의 진동 등의 외부 교란에 의해 몰드와 기판 사이의 정렬 정밀도가 저하될 수 있다. 일본 특허 공개 공보 제2016-58735호는, 기판 상의 임프린트재에 몰드를 접촉시킨 상태에서의 몰드와 기판 사이의 정렬에서, 임프린트재의 점도를 증가시키기 위해서 임프린트재에 광을 조사함으로써 정렬 정밀도를 향상시키는 방법을 제안한다.
몰드와 기판 사이의 정렬에서는, 기판 상의 임프린트재의 점도를 정밀하게 제어하기 위해서, 예를 들어 임프린트재의 감도가 낮은 파장을 갖는 광을 사용하여 임프린트재의 점도를 서서히 증가시키는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 광을 사용하는 경우에는, 기판 상의 임프린트재의 점도를 증가시키기 위해서 장시간을 필요로 하며, 이는 스루풋에서 불리할 수 있다.
본 발명은, 예를 들어 몰드와 기판 사이의 정렬 정밀도 및 스루풋의 양쪽 모두를 달성하는 데 유리한 기술을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 몰드를 사용해서 기판 상의 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 방법으로서, 상기 몰드가 상기 기판 상의 상기 임프린트재와 접촉하는 상태에서 상기 몰드와 상기 기판 사이의 정렬을 행하는 단계; 상기 정렬과 병행하여 또는 상기 정렬 전에, 상기 임프린트재를 제1 목표 경도로 경화시키기 위해 상기 임프린트재에 광을 조사하는 예비 경화를 행하는 단계; 및 상기 정렬 후에, 상기 임프린트재를 상기 제1 목표 경도보다 높은 제2 목표 경도로 경화시키기 위해 상기 임프린트재에 경화 광을 조사하는 주 경화를 행하는 단계를 포함하며, 상기 예비 경화는, 상기 임프린트재가 제1 반응 감도를 갖는 제1 광을 상기 임프린트재에 조사하는 제1 처리, 및 상기 임프린트재가 상기 제1 반응 감도보다 낮은 제2 반응 감도를 갖는 제2 광을 상기 임프린트재에 조사하는 제2 처리를 포함하고, 상기 제2 처리의 종료 타이밍이 상기 제1 처리의 종료 타이밍보다 늦도록 제어되는 임프린트 방법이 제공된다.
본 발명의 추가적인 특징은 첨부 도면을 참고한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 임프린트 장치의 배치를 도시하는 개략도이다.
도 2는 임프린트 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 3a는 정렬 단계에서 몰드와 기판 사이의 상대 위치를 제어하는 예를 도시하는 블록도이다.
도 3b는 주 경화 단계에서 몰드와 기판 사이의 상대 위치를 제어하는 예를 도시하는 블록도이다.
도 4a 내지 도 4c는 정렬 단계에서의 외부 교란의 영향을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 광의 파장과 임프린트재의 반응 감도 사이의 관계를 도시하는 그래프.
도 6은 제1 실시형태에 따른 경화 장치의 배치예를 도시하는 개략도이다.
도 7은 임프린트재에서의 유효 광량과 점도 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 8은 제1 실시형태에 따른 임프린트 처리 동안의 예비 경화 단계(제1 처리 및 제2 처리)를 도시하는 타이밍 차트이다.
도 9는 제2 실시형태에 따른 임프린트 처리 동안의 예비 경화 단계(제1 처리 및 제2 처리)를 도시하는 타이밍 차트이다.
도 10은 제3 실시형태에 따른 경화 장치의 배치예를 도시하는 개략도이다.
도 11은 제3 실시형태에 따른 경화 장치의 배치의 변형을 도시하는 개략도이다.
도 12a 내지 도 12f는 물품의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
이하, 첨부 도면들을 참조하여 실시형태를 상세하게 설명할 것이다. 다음의 실시형태는 청구된 발명의 범위를 한정하려는 것이 아니라는 것에 유의한다. 실시형태에서 다수의 특징이 설명되지만, 이러한 특징 모두를 필요로 하는 발명에 한정되지 않고, 이러한 다수의 특징은 적절히 조합될 수 있다. 또한, 첨부 도면에서는, 동일 또는 유사한 구성들에 동일한 참조 번호가 주어지고, 그 중복 설명은 생략된다.
다음의 실시형태에서는, 기판의 표면에 평행한 평면 방향(기판의 표면을 따르는 방향)에서 서로 직교하는 2개의 방향을 각각 X 방향 및 Y 방향으로 규정하고, 기판의 표면에 수직인 방향(기판에 입사하는 광의 광축을 따르는 방향)을 Z 방향으로 규정한다.
<제1 실시형태>
본 발명에 따른 제1 실시형태에 대해서 설명한다. 임프린트 장치는, 기판 상으로 공급된 임프린트재를 몰드와 접촉시키고 임프린트재를 경화시키기 위한 에너지를 부여함으로써, 몰드 상의 볼록 및 오목 부분을 갖는 패턴이 전사된 임프린트재의 경화물의 패턴을 형성하는 장치이다. 예를 들어, 임프린트 장치는, 기판 상으로 액체 임프린트재를 공급하고, 볼록 및 오목 부분을 갖는 패턴이 형성된 몰드를 기판 상의 임프린트재와 접촉시킨 상태에서 임프린트재를 경화시킨다. 그리고, 임프린트 장치는 몰드와 기판 사이의 간격을 증가시킴으로써, 경화된 임프린트재로부터 몰드를 분리한다. 이에 따라, 몰드의 패턴은 기판 상의 임프린트재에 전사될 수 있다. 이러한 일련의 처리는 "임프린트 처리"라고 불리며, 기판 상의 복수의 샷 영역의 각각에 대해서 행해진다.
임프린트재로서는, 경화 에너지를 받음으로써 경화되는 경화성 조성물(미경화 상태의 수지라고도 칭함)이 사용된다. 경화 에너지로서는, 전자기파, 열 등이 사용된다. 전자기파는, 10 nm(포함) 내지 1 mm(포함)의 파장 범위로부터 선택되는 광, 예를 들어 적외선, 가시광선, 자외선 등이다.
경화성 조성물은 광 조사 또는 가열에 의해 경화되는 조성물이다. 광에 의해 경화되는 광경화성 조성물은, 적어도 중합성 화합물과 광중합 개시제를 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 함유할 수 있다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소 공여체, 내부 이형제, 계면활성제, 산화방지제, 및 폴리머 성분을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 재료이다.
임프린트재는, 스핀 코터나 슬릿 코터에 의해 기판 상으로 막 형상으로 부여된다. 대안적으로, 임프린트재는 액체 분사 헤드를 사용하여 액적 형상 또는 복수의 액적이 연결되어 형성됨으로써 형성되는 섬 또는 막 형상으로 기판 상에 부여될 수 있다. 임프린트재의 점도(25℃에서의 점도)는 예를 들어 1 m Pa·s(포함) 내지 100 mPa·s(포함)이다.
[임프린트 장치의 배치]
도 1은 본 실시형태에 따른 임프린트 장치(100)의 배치를 도시하는 개략도이다. 본 실시형태에 따른 임프린트 장치(100)는, 예를 들어 임프린트 헤드(10)(몰드 보유지지 유닛), 기판 스테이지(20), 공급 장치(30), 경화 장치(40), 계측 장치(50), 검출 장치(60), 및 제어부(70)를 포함한다. 제어부(70)는, CPU, 메모리 등을 포함하는 컴퓨터에 의해 형성되며, 프로그램 등에 따라 임프린트 장치(100)의 각각의 유닛을 제어하기 위해(임프린트 처리를 제어하기 위해) 회전을 통해 임프린트 장치(100)의 각각의 유닛에 연결된다. 여기서, 임프린트 헤드(10)는 진동 격리기(81) 및 지주(82)를 통해 베이스 플레이트(83)에 의해 지지되는 브리지 플레이트(84)에 고정된다. 기판 스테이지(20)는 베이스 플레이트(83) 위를 이동가능하도록 구성된다. 진동 격리기(81)는, 예를 들어 임프린트 장치(100)가 설치된 바닥으로부터 브리지 플레이트(84)에 전달되는 진동을 저감시키는 기구이다.
몰드(M)는 통상 석영 등의 자외선을 투과시킬 수 있는 재료로 형성된다. 몰드(M)에는, 기판 측 표면에 위치하고 기판 측을 향해 돌출하는 부분 영역(패턴 영역(Ma))에, 기판 상의 임프린트재(R)에 전사될 볼록 및 오목 부분을 갖는 패턴이 형성된다. 기판(W)으로서는, 유리, 세라믹, 금속, 반도체, 수지 등이 사용된다. 기판의 재료와 상이한 재료로 이루어진 부재가 필요에 따라 기판의 표면 상에 형성될 수 있다. 더 구체적으로는, 기판(W)은 실리콘 웨이퍼, 반도체 화합물 웨이퍼, 실리카 유리 등이다. 필요에 따라, 임프린트재와 기판 사이의 접착성을 향상시키기 위해서 임프린트재를 도포하기 전에 접착층이 제공될 수 있다.
임프린트 헤드(10)는, 예를 들어 진공력 등에 의해 몰드(M)를 보유지지하는 몰드 척(11), 및 몰드(M)와 기판(W) 사이의 간격을 변경하도록 몰드(M)를 Z 방향으로 구동하는 몰드 구동 유닛(12)을 포함할 수 있다. 임프린트 헤드(10)에 의해 몰드(M)를 Z 방향으로 구동함으로써, 기판 상의 임프린트재(R)에 몰드(M)를 접촉시키는 접촉 처리 및 경화된 임프린트재(R)로부터 몰드(M)를 분리하는 몰드 분리 처리를 실행할 수 있다. 구동 방향은 Z 방향으로 한정되지 않고, 임프린트 헤드(10)는 몰드(M)를 X 및 Y 방향 및 θ 방향(Z축 둘레의 회전 방향)으로 구동하도록 구성될 수 있다.
본 실시형태에 따른 임프린트 헤드(10)에서는, 경화 장치(40)로부터 방출되는 광이 통과하는 공간(13)이 제공된다. 이 공간(13)은 광 투과 부재(14)에 의해 구획된다. 몰드(M)가 임프린트 헤드(10)(몰드 척(11))에 의해 보유지지될 때, 공간(13)은 실질적으로 밀봉된 공간이 된다. 따라서, 접촉 처리 또는 몰드 분리 처리에서, 공간(13) 내의 내압을 압력 조정 유닛(도시되지 않음)에 의해 조정함으로써, 몰드(M)(패턴 영역(Ma))를 기판(W)을 향해서 휘어진 볼록 형상으로 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 접촉 처리에서 몰드(M)를 볼록 형상으로 변형시킴으로써, 패턴 영역(Ma)은 임프린트재(R)에 서서히 접촉될 수 있고, 따라서 몰드(M)에 형성된 패턴의 오목 부분에 공기가 갇히는 것을 저감시킬 수 있다.
기판 스테이지(20)는, 예를 들어 진공력 등에 의해 기판을 보유지지하는 기판 척(21), 및 베이스 플레이트(83) 위에서 X 및 Y 방향으로 이동할 수 있는 이동 유닛(22)을 포함할 수 있다. 기판(W)은 기판 스테이지(20)(이동 유닛(22))를 X 및 Y 방향으로 이동시킴으로써 X 및 Y 방향으로 구동되어, 몰드(M)와 기판(M) 사이의 위치결정(상대 위치) 및 공급 장치(30)와 기판(W) 사이의 위치결정을 실행할 수 있다. 기판 스테이지(20)의 이동 방향은 X 및 Y 방향으로 한정되지 않고, 기판 스테이지(20)는 기판(W)을 Z 방향 또는 θ 방향으로 구동하도록 구성될 수 있다.
공급 장치(30)(토출 장치 또는 디스펜서)는, 기판 스테이지(20)에 의해 하방에 배치된 기판 상으로 임프린트재(R)를 공급한다. 본 실시형태에서는, 임프린트재(R)로서 광 조사에 의해 중합 반응이 수행되는 수지를 사용한다. 예를 들어, 기판 스테이지(20)에 의해 공급 장치(30)에 대하여 기판(W)이 상대적으로 이동되는 상태에서 공급 장치(30)가 복수의 액적으로서 임프린트재(R)를 토출할 때, 임프린트재(R)가 기판(W)(대상 샷 영역(S)) 상으로 공급될 수 있다.
경화 장치(40)(광 조사 장치)는, 기판(W) 상의 임프린트재(R)에 임프린트재의 중합 반응을 야기하는 광을 조사함으로써, 임프린트재를 경화시킨다. 본 실시형태에 따른 경화 장치(40)는, 예를 들어 예비 경화 유닛(41) 및 주 경화 유닛(42)을 포함할 수 있다. 예비 경화 유닛(41)은, 후술하는 예비 경화 단계에서 임프린트재(R)를 제1 목표 경도로 경화시키는 광(예비 광(Lp))을 방출한다. 본 실시형태에서는, 예비 경화 유닛(41)으로부터 방출되는 예비 광(Lp)은, 하프 미러(43)를 투과하고, 기판 상의 임프린트재(R)에 조사된다. 주 경화 유닛(42)은, 후술하는 주 경화 단계에서 임프린트재를 제2 목표 경도로 경화시키는 경화 광(Lc)을 방출한다. 본 실시형태에서는, 주 경화 유닛(42)으로부터 방출되는 경화 광(Lc)은, 하프 미러(43)에 의해 반사되고 기판 상의 임프린트재(R)에 조사된다. 하프 미러(43)는 예비 광(Lp)을 투과시키지만 경화 광(Lc)을 반사하는 다이크로익 미러 등에 의해 형성될 수 있다.
여기서, 임프린트재(R)의 제2 목표 경도(주 경화)는 임프린트재(R)를 응고시킬 수 있는 경화의 정도로서 정의될 수 있다. 예를 들어, 제2 목표 경도는, 몰드 분리 단계에서 몰드(M)가 임프린트재(R)로부터 분리된 후에도, 몰드(M)의 볼록 및 오목 부분을 갖는 패턴을 전사함으로써 취득되는 임프린트재(R)의 패턴 형상이 유지될 수 있는 임프린트재(R)의 경화 정도로서 정의된다.
임프린트재(R)의 제1 목표 경도는, 공급 장치(30)에 의한 기판 상으로의 공급 시의 임프린트재(R)의 경도보다 높지만 제2 목표 경도보다 낮은 경도(점도)를 얻기 위해서 임프린트재(R)를 경화시키는 정도로서 규정될 수 있다. 즉, 제1 목표 경도는 공급 장치(30)에 의한 기판 상으로의 공급시에 제2 목표 경도보다 높지만 임프린트재(R)의 유동성보다 낮은 유동성을 갖도록 임프린트재(R)를 경화시키는 정도로서 정의될 수 있다. 몰드(M)가 기판 상의 임프린트재(R)와 접촉하는 상태에서 몰드(M) 및 기판(W)이 상대적으로 구동될 수 있는 한, 제1 목표 경도는 기판 상으로의 공급시의 임프린트재(R)의 경도보다 높고 제2 목표 경도보다 낮은 범위 내에서 임의로 설정된다. 예를 들어, 제1 목표 경도는 제2 목표 경도의 20% 내지 80% 범위 내의 미리결정된 값, 바람직하게 제2 목표 경도의 40% 내지 60% 범위 내의 미리결정된 값으로 설정될 수 있다.
계측 장치(50)는, 예를 들어 몰드(M) 상에 제공된 마크 및 기판(W) 상에 제공된 마크를 검출하는 TTM(Through The Mold) 스코프를 포함하고, 몰드(M)의 마크와 기판(W)의 마크 사이의 위치 관계를 계측한다. 따라서, 제어부(70)는 계측 장치(50)에 의해 계측된 몰드(M)의 마크와 기판(W)의 마크 사이의 위치 관계에 기초하여 몰드(M)와 기판(W) 사이의 정렬을 실행할 수 있다.
검출 장치(60)는 X 및 Y 방향에서의 몰드(M)와 기판(W) 사이의 상대 위치를 검출한다. 예를 들어, 검출 장치(60)는, 레이저 간섭계를 포함하고, 기판 스테이지(20)에 제공된 반사부(23)에 레이저 빔을 조사하여, 반사부(23)에 의해 반사되는 레이저 빔을 사용하여 기판 스테이지(20)의 위치를 검출한다. 본 실시형태에서는, 검출 장치(60)는, 임프린트 헤드(10)(몰드(M))가 고정되는 브리지 플레이트(84)에 고정된다. 따라서, 검출 장치(60)는, 기판 스테이지(20)(기판(W))의 위치에 기초하여 임프린트 헤드(10)(몰드(M))와 기판 스테이지(20)(기판(W)) 사이의 상대 위치를 검출할 수 있다. 또한, 계측 장치(50)는, 임프린트 장치에 제공된 릴레이 광학계를 통해서 몰드 상에 형성된 마크와 기판 상에 형성된 마크를 검출함으로써 위치 관계를 계측하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제어부(70)는 검출 장치(60)의 검출 결과에 기초하여 임프린트 헤드(10)(몰드(M))와 기판 스테이지(20)(기판(W)) 사이의 상대 위치를 제어할 수 있다.
[임프린트 처리]
이어서, 본 실시형태에 따른 임프린트 장치(100)에서 행해지는 임프린트 처리에 대해서 설명한다. 도 2는 본 실시형태에 따른 임프린트 장치(100)에서 행해지는 임프린트 처리를 도시하는 흐름도이다. 도 2에 도시되는 흐름도의 각각의 단계는 제어부(70)에 의해 제어될 수 있다. 도 2에 도시되는 흐름도는, 몰드(M)가 임프린트 헤드(10)에 의해 보유지지되고, 기판(W)이 기판 스테이지(20)에 의해 보유지지되는 상태에서 개시된다.
단계 S11에서는, 제어부(70)는, 기판 스테이지(20)가 공급 장치(30)와 기판(W)을 상대적으로 이동시키게 하면서 공급 장치(30)가 임프린트재(R)를 토출하게 하여, 기판(W)의 대상 샷 영역(S) 상으로 임프린트재(R)를 공급한다(공급 단계). 공급 처리가 완료되면, 제어부(70)는 대상 샷 영역(S)을 몰드(M)(패턴 영역(Ma)) 아래에 배치하도록 기판 스테이지(20)가 기판(W)을 구동하게 한다. 단계 S12에서는, 제어부(70)는, 임프린트 헤드(10)가 몰드(M)를 -Z 방향으로 구동하게 하여 몰드(M)와 기판(W) 사이의 간격을 감소시킴으로써, 몰드(M)를 기판 상의 임프린트재(R)와 접촉시킨다(접촉 단계). 단계 S13에서는, 제어부(70)는, 몰드(M)의 패턴 오목 부분에 임프린트재(R)가 충전되도록 미리결정된 시간이 경과할 때까지 대기한다(충전 단계).
단계 S14에서는, 제어부(70)는 몰드(M)가 기판 상의 임프린트재(R)와 접촉하는 상태에서 몰드(M)와 기판(W) 사이의 정렬을 실행한다(정렬 단계). 정렬 단계에서는, 계측 장치(50)는 몰드(M)의 마크와 기판(W)의 마크 사이의 위치 관계를 계측하고, 계측 결과에 기초하여, 몰드(M)의 마크와 기판(W)의 마크가 목표 위치 관계를 갖도록 몰드(M)와 기판(W)의 상대 위치가 제어될 수 있다.
도 3a는, 정렬 단계에서 몰드(M)와 기판(W) 사이의 상대 위치를 제어하는 예를 도시하는 블록도이다. 도 3a에서, 감산기(71) 및 보상기(72)는 제어부(70)의 구성요소이다. 감산기(71)는, 계측 장치(50)에 의해 계측되는 몰드(M)의 마크와 기판(W)의 마크 사이의 위치 관계의 정보를 취득하고, 계측된 위치 관계와 목표 위치 관계 사이의 편차(e1)를 산출하며, 편차(e1)를 보상기(72)에 출력한다. 보상기(72)는 예를 들어 PID 보상기를 포함한다. 보상기(72)는, 감산기(71)에 의해 산출되는 편차(e1)를 감소시키도록(예를 들어, 0이 되도록) 기판 스테이지(20)를 구동하기 위한 동작 명령값(조작 변수)을 결정하고, 결정된 동작 명령값을 기판 스테이지(20)에 부여한다. 따라서, 몰드(M)의 마크와 기판(W)의 마크가 목표 위치 관계를 갖도록 몰드(M)와 기판(W) 사이의 상대 위치를 제어할 수 있다.
단계 S15에서는, 제어부(70)는, 몰드(M)가 기판 상의 임프린트재(R)와 접촉하는 상태에서 경화 장치(40)(주 경화 유닛(42))가 임프린트재(R)에 경화 광(Lc)을 조사하게 함으로써, 임프린트재(R)를 제2 목표 경도로 경화시킨다(주 경화 단계). 주 경화 단계에서는, 정렬 단계에서 최종적으로 취득되는 몰드(M)와 기판(W) 사이의 상대 위치가 목표 상대 위치로서 설정되고, 목표 상대 위치를 유지하도록 몰드(M)와 기판(W) 사이의 상대 위치가 제어될 수 있다. 상대 위치의 제어는 몰드(M) 및 기판(W) 중 적어도 하나의 위치를 제어함으로써 실행될 수 있다. 예를 들어, 몰드(M)와 기판(W) 사이의 목표 상대 위치는 기판(W)을 보유지지하는 기판 스테이지(20)의 위치를 일정하게 함으로써 유지될 수 있다. 즉, 정렬 단계와 주 경화 단계 사이에서, 몰드(M)와 기판(W) 사이의 상대 위치의 제어 모드가 전환된다.
도 3b는, 주 경화 단계에서의 몰드(M)와 기판(W) 사이의 상대 위치를 제어하는 예를 도시하는 블록도이다. 도 3b에서, 감산기(73) 및 보상기(74)는 제어부(70)의 구성요소이다. 먼저, 제어부(70)는, 정렬 단계에서 최종적으로 취득된 몰드(M)와 기판(W) 사이의 상대 위치의 정보를 취득하고, 취득된 상대 위치를 목표 상대 위치로서 설정한다. 감산기(73)는 검출 장치(60)에 의해 검출되는 몰드(M)와 기판(W) 사이의 상대 위치의 정보를 취득하고, 검출된 상대 위치와 목표 상대 위치 사이의 편차(e2)를 산출하며, 편차(e2)를 보상기(74)에 출력한다. 보상기(74)는 예를 들어 PID 보상기를 포함한다. 보상기(74)는, 감산기(73)에 의해 산출되는 편차(e2)를 감소시키도록(예를 들어, 0이 되도록) 기판 스테이지(20)를 구동하기 위한 동작 명령값(조작 변수)을 결정하고, 결정된 동작 명령값을 기판 스테이지(20)에 제공한다. 따라서, 정렬 단계에서 최종적으로 취득된 몰드(M)와 기판(W) 사이의 상대 위치를 유지하도록, 몰드(M)와 기판(W) 사이의 상대 위치를 제어할 수 있다.
단계 S16에서는, 제어부(70)는, 몰드(M)와 기판(W) 사이의 간격을 증가시키도록 임프린트 헤드(10)가 몰드(M)를 +Z 방향으로 구동하게 하여, 제2 목표 경도로 경화된 임프린트재(R)로부터 몰드(M)를 분리한다(몰드 분리 단계). 단계 S17에서는, 제어부(70)는, 다음에 임프린트 처리를 행할 샷 영역(다음 샷 영역)이 기판 상에 존재하는지를 판단한다. 다음 샷 영역이 존재하는 경우에는, 처리는 단계 S11로 되돌아가고, 다음 샷 영역이 존재하지 않는 경우에는, 처리는 종료된다.
[예비 경화 단계]
몰드(M)와 기판 상의 임프린트재(R) 사이의 접촉 단계(단계 S12)에서는, 임프린트재(R)가 기판 상에서 용이하게 확산될 수 있는 것이 바람직하다. 따라서, 임프린트재(R)는 낮은 점도(즉, 높은 유동성)를 갖는 것이 바람직하다. 한편, 몰드(M)와 기판(W) 사이의 정렬 단계(단계 S14)에서, 바닥으로부터의 진동 등의 외부 교란의 영향에 의해 몰드(M)와 기판(W) 사이의 정렬 정밀도가 감소될 수 있기 때문에, 외부 교란의 영향을 감소시키기 위해 임프린트재(R)의 점도를 증가시키는 것이 바람직하다. 본 실시형태에 따른 임프린트 장치(100)에서는, 정렬 단계와 병행하여 또는 그 전에 기판 상의 임프린트재(R)에 예비 광(Lp)을 조사함으로써, 임프린트재(R)를 제1 목표 경도로 경화시키는 예비 경화 단계가 실행된다. 따라서, 정렬 단계에서의 몰드(M)와 기판(W) 사이의 상대 위치가 변화하기 어려워지고, 따라서 몰드(M)와 기판(W) 사이의 정렬 정밀도가 향상될 수 있다.
그러나, 예비 경화 단계에서 임프린트재(R)의 반응 감도가 비교적 높은 경화 광(Lc) 등의 광만이 사용하는 경우, 임프린트재(R)의 경화 속도가 빠르고, 임프린트재(R)의 경도를 정밀하게 제어하는 것이 어려울 수 있다. 이 경우, 예를 들어 도 4a에 도시되는 바와 같이, 외부 교란(진동 등)의 영향에 의해 몰드(M)와 기판(W) 사이의 상대 위치에 오프셋(위치 어긋남 또는 정상 상태 편차라고도 칭함)이 발생한 상태에서, 임프린트재(R)가 제1 목표 경도로 경화될 수 있다. 임프린트재(R)가 제1 목표 경도로 경화된 상태에서는, 몰드(M)와 기판(W) 사이의 상대 위치를 변경하는 것이 어렵기 때문에, 오프셋을 감소시키는 것이 어려울 수 있다. 한편, 예비 경화 단계에서 임프린트재(R)의 반응 감도가 비교적 낮은 광만을 사용하는 경우에는, 임프린트재(R)의 경도를 정밀하게 제어할 수 있지만, 도 4b에 도시되는 바와 같이, 임프린트재(R)의 경화 속도가 느리고, 이는 스루풋에 불리할 수 있다.
따라서, 본 실시형태에 따른 예비 경화 단계는, 예비 광(Lp)으로서의 제1 광(L1)을 임프린트재(R)에 조사하는 제1 처리, 및 예비 광(Lp)으로서의 제2 광(L2)을 임프린트재에 조사하는 제2 처리를 포함한다. 또한, 예비 경화 단계는 제2 처리의 종료 타이밍이 제1 처리의 종료 타이밍보다 늦도록 제어된다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 제1 광(L1)은 임프린트재(R)가 제1 반응 감도를 갖는 제1 파장(예를 들어, 360 nm)을 갖는 광이고, 제2 광(L2)은 임프린트재(R)가 제1 반응 감도보다 낮은 제2 반응 감도를 갖는 제2 파장(예를 들어, 405 nm)을 갖는 광이다. 도 5는 광의 파장과 임프린트재(R)의 반응 감도 사이의 관계를 도시하는 그래프이다. 상술한 바와 같이 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)을 사용하여 예비 경화 단계를 제어함으로써, 도 4c에 도시하는 바와 같이, 몰드(M)와 기판 사이의 정렬 정밀도 및 스루풋의 양쪽 모두를 달성할 수 있다. 여기서, 제1 광(L1)은, 임프린트재(R)가 경화 광(Lc)에 대한 반응 감도와 동일한 반응 감도를 갖는 광일 수 있거나, 또는 임프린트재(R)가 경화 광(Lc)에 대한 반응 감도보다 낮은 반응 감도를 갖는 광일 수 있다. 제1 광(L1)은 경화 광(Lc)과 동일한 파장을 가질 수 있다.
이어서, 예비 경화 유닛(41)의 배치에 대해서 설명한다. 도 6은, 경화 장치(40)(예비 경화 유닛(41) 및 주 경화 유닛(42))의 배치예를 도시하는 개략도이다. 본 실시형태에 따른 예비 경화 유닛(41)은, 제1 광(L1)을 방출하는 제1 광원(41a), 제2 광(L2)을 방출하는 제2 광원(41b), 미러(41c) 및 하프 미러(41d)를 포함할 수 있다. 제1 광원(41a) 및 제2 광원(41b) 각각은 수은 램프, LED 등에 의해 형성될 수 있다. 하프 미러(41d)는, 예를 들어 제1 광(L1)을 반사하고 제2 광(L2)을 투과하는 다이크로익 미러 등에 의해 형성될 수 있다. 제1 광원(41a)으로부터 방출되는 제1 광(L1)은, 하프 미러(41d)에 의해 반사되고, 예비 경화 유닛(41)으로부터 예비 광(Lp)으로서 방출된다. 한편, 제2 광원(41b)으로부터 방출되는 제2 광(L2)은, 미러(41c)에 의해 반사되고, 하프 미러(41d)를 투과하며, 예비 경화 유닛(41)으로부터 예비 광(Lp)으로서 방출된다.
예비 경화 유닛(41)은, 제어부(70)의 지시에 따라서 제1 광원(41a)을 구동하는 제1 구동 유닛(41e), 및 제어부(70)의 지시에 따라서 제2 광원(41b)을 구동하는 제2 구동 유닛(41f)을 더 포함할 수 있다. 제어부(70)는, 제1 광원(41a) 및 제2 광원(41b)의 구동 전류값을 각각 제1 구동 유닛(41e) 및 제2 구동 유닛(41f)에 명령값으로서 입력할 수 있다. 대안적으로, 제어부(70)는, 각각의 광원으로부터 방출되는 광의 목표 강도를 명령값으로서 입력할 수 있다. 구동 전류값이 명령값으로서 입력되는 경우, 명령값에 따라 광원의 구동 전류를 조정하기 위한 정전류 회로가 바람직하게는 제1 구동 유닛(41e) 및 제2 구동 유닛(41f) 각각에 제공된다. 한편, 명령값으로서 광의 목표 강도가 입력되는 경우, 제1 구동 유닛(41e) 및 제2 구동 유닛(41f) 각각은 광원으로부터 방출되는 광의 강도를 센서(예를 들어, 포토다이오드)에 의해 검출하고, 검출 결과에 기초하여 광원의 구동 전류를 조정할 수 있다. 본 실시형태에 따른 배치에 의해, 제1 광원(41a)과 제2 광원(41b)을 독립적으로 제어(동작)할 수 있다. 따라서, 동시에 광원을 켜거나 끄거나, 또는 광원 중 하나만을 켜는 것이 가능하다.
이어서, 예비 경화 단계에서의 예비 광(Lp)의 제어 방법에 대해서 설명한다. 도 7은 임프린트재(R)에서의 유효 광량과 점도 사이의 관계(임프린트재(R)의 특성)를 도시하는 그래프이다. 유효 광량(Dose)은 임프린트재(R)의 반응에 기여하는 광의 적산 노광량이다. 도 7에 도시되는 바와 같이, 임프린트재(R)의 특성은 유효 광량의 증가에 따라 3개의 단계를 갖는다. 제1 단계는 "불감응 영역(unsensable region)"으로도 지칭된다. 이 단계에서는, 점도는 유효 광량에 따라서 거의 변화하지 않고, 유효 광량이 임계치(Th)에 도달하면, 제1 단계는 제2 단계로 이행한다. 제2 단계는 유효 광량의 증가에 따라서 점도가 증가하는 단계이다. 이 단계에서는, 유효 광량의 변화에 대한 점도의 변화율이 제1 단계의 것에 비하여 5배 이상(임프린트재에 따라서는 10배 이상)이다. 본 실시형태에서는, 제2 단계에서는 유효 광량의 증가에 따라서 임프린트재(R)의 점도가 선형적으로 증가할 수 있다. 제3 단계는 임프린트재(R)가 제2 목표 경도에 도달하고 최종적으로 경화되는 단계이다. 여기서, 다음의 식에 의해 표현되는 바와 같이, 임프린트재(R)에 조사되는 광의 강도(i), 광에 대한 임프린트재(R)의 반응 감도(r), 및 임프린트재(R)의 광 조사 시간(t)을 사용하여 유효 광량(Dose)을 취득할 수 있다.
유효 광량(Dose) = 광 강도(i) × 반응 감도(r) × 조사 시간(t)
상술한 바와 같은 임프린트재(R)의 특성의 제1 단계에서는, 임프린트재(R)의 감도가 비교적 높은 제1 광(L1)을 사용하여 광 조사 시간을 가능한 한 단축함으로써 스루풋을 향상시키는 것이 바람직하다. 한편, 제2 단계에서 제1 광(L1)이 사용되는 경우, 임프린트재(R)의 점도가 급격하게 상승하여, 임프린트재(R)의 경도를 제1 목표 경도로 정밀하게 제어하는 것이 어렵다. 따라서, 제2 단계에서는, 임프린트재(R)의 감도가 비교적 낮은 제2 광(L2)을 사용하고, 임프린트재(R)의 경도를 제어(조정)하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 실시형태에 따른 예비 경화 단계에서는, 제1 광(L1)의 조사 전(예를 들어, 공급 단계)의 임프린트재(R)의 점도를 기준으로 사용하고, 제1 광(L1)의 조사에 의해 야기되는 임프린트재(R)의 점도의 증가가 3% 내지 20%의 범위 내가 되도록 제1 처리를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 광(L1)에 의해 얻어지는 유효 광량이 임계치(Th)에 도달했을 때 제1 처리가 종료되도록 제1 처리가 제어될 수 있다. 제1 처리가 종료된 후에, 임프린트재(R)의 경도는 제2 광(L2) 만을 사용하여 제1 목표 경도가 되도록 제어된다. 상술한 바와 같이 예비 경화 단계를 제어함으로써, 몰드(M)와 기판 사이의 정렬 정밀도 및 스루풋의 양쪽 모두를 달성할 수 있다.
[제1 처리 및 제2 처리의 제어예]
예비 경화 단계에서의 제1 처리 및 제2 처리의 제어예를 설명한다. 도 8은, 임프린트 처리 동안의 예비 경화 단계(제1 처리 및 제2 처리)의 실행 타이밍을 도시하는 타이밍 차트이며, 도 2에 도시되는 흐름도에서의 일부 단계의 실행 타이밍을 도시한다. 도 8에 도시되는 예는, "충전/정렬 단계"로서의 충전 단계 및 정렬 단계를 도시하며, "충전/정렬 단계"의 시간이 임프린트재(R)를 제1 목표 경도로 경화시키기 위한 유효 광량을 얻기 위한 시간에 대하여 충분히 긴 경우를 나타낸다.
도 8의 케이스 A 및 케이스 B의 각각은 제1 처리가 종료된 후에 제2 처리가 개시되는 제어예를 도시한다. 도 8에 도시되는 케이스 A에서, 제1 처리가 종료된 후에 미리결정된 시간 간격이 경과된 후에 제2 처리가 개시된다. 제1 처리의 종료로부터 제2 처리의 개시까지의 기간에, 임프린트재(R)에 예비 광(Lp)이 조사되지 않지만 임프린트재(R)의 반응이 진행함으로써, 과도 응답으로서 임프린트재(R)의 점도가 증가될 수 있다. 도 8에 도시되는 케이스 B에서, 제1 처리가 종료된 후에 임의의 시간 간격 없이 제2 처리가 개시된다. 이 경우, 도 8에 도시되는 케이스 A의 제어예에 비하여, 예비 경화 단계에 필요한 총 시간을 단축할 수 있고, 과도 응답으로 인한 임프린트재(R)의 점도의 증가를 피할 수 있어, 임프린트재(R)의 점도(경도)를 정밀하게 제어할 수 있다. 도 8에 도시되는 케이스 A 및 케이스 B 중 어느 하나에서, 예비 경화 단계는 제2 처리의 종료 타이밍이 제1 처리의 종료 타이밍보다 늦도록 제어될 수 있다.
도 8의 케이스 C 및 케이스 D의 각각은, 제2 처리의 기간의 적어도 일부가 제1 처리와 시간적으로 중첩하도록 제2 처리가 개시되는 제어예를 도시한다. 도 8에 도시되는 케이스 C에서는, 제1 처리의 도중에 제2 처리가 개시되고, 도 8에 도시되는 케이스 D에서는, 제1 처리가 개시되기 전에 제2 처리가 개시된다. 이들 제어예 각각은, 예비 경화 유닛(41)에 제1 광(L1)을 방출하는 제1 광원(41a)과 제2 광(L2)을 방출하는 제2 광원(41b)이 독립적으로 제공되기 때문에 실현될 수 있으며, 이는 예비 경화 단계에 필요한 총 시간을 단축하는 데 유리하다. 이들 제어예 각각에서, 제어부(70)는, 도 7에 도시되는 바와 같은 임프린트재(R)의 특성 정보 및 제1 광(L1)에 의해 얻어진 유효 광량에 기초하여, 제1 처리에 의해 야기되는 임프린트재(R)의 점도의 변화를 추정하고, 추정 결과에 기초하여 제2 처리를 제어하는 것이 바람직하다. 도 8에 도시되는 케이스 C 및 케이스 D 중 어느 하나에서, 예비 경화 단계는 제2 처리의 종료 타이밍이 제1 처리의 종료 타이밍보다 늦도록 제어될 수 있다.
도 8의 케이스 E는, 제1 처리에서 임프린트재(R)에 제1 광(L1)이 간헐적으로 조사되고, 제2 처리에서 임프린트재(R)에 제2 광(L2)이 또한 간헐적으로 조사되는 제어예를 도시한다. 본 제어예에서는, 제1 처리 및 제2 처리의 개시 타이밍은 제한되지 않고, 예비 경화 단계는 제2 처리의 종료 타이밍이 제1 처리의 종료 타이밍보다 늦도록 제어될 수 있다. 이 제어예에서는, 제1 광(L1)의 조사와 제2 광(L2)의 조사가 교대로 실행될 수 있다. 일례로서, 제1 광(L1)의 조사 및 제2 광(L2)의 조사를 포함하는 하나의 사이클이 반복적으로 실행될 수 있다. 이 경우, 임프린트재(R)의 점도는 사이클마다 계측될 수 있고, 계측 결과에 기초하여 제1 광(L1)의 조사 및 제2 광(L2)의 조사가 제어될 수 있다. 임프린트재(R)의 점도는, 예를 들어 기판 스테이지(20)에 의해 몰드(M)와 기판(W)을 상대적으로 이동시킬 때에 얻어지는 힘을 검출하거나, 기판 스테이지(20)를 미리결정된 힘으로 구동할 때에 얻어지는 몰드(M)와 기판(W) 사이의 상대적인 이동량을 검출함으로써 계측될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 임프린트 장치(100)는 정렬 단계와 병행하여 또는 그 전에 임프린트재(R)를 제1 목표 경도로 경화시키는 예비 경화 단계를 실행한다. 예비 경화 단계는 임프린트재(R)가 제1 반응 감도를 갖는 제1 광(L1)을 임프린트재(R)에 조사하는 제1 처리, 및 임프린트재(R)가 제1 반응 감도보다 낮은 제2 반응 감도를 갖는 제2 광(L2)을 임프린트재(R)에 조사하는 제2 처리를 포함한다. 예비 경화 단계는, 제2 처리의 종료 타이밍이 제1 처리의 종료 타이밍보다 늦도록 제어된다. 상술한 바와 같이 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)을 사용하여 예비 경화 단계를 제어함으로써, 몰드(M)와 기판 사이의 정렬 정밀도 및 스루풋의 양쪽 모두를 달성할 수 있다.
<제2 실시형태>
본 발명에 따른 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 충전 단계(단계 S13)에서는, 몰드(M)의 패턴의 오목 부분에 임프린트재(R)를 빠르게 충전하기 위해서, 임프린트재(R)의 점도는 가능한 한 낮은 것이 바람직하다. 따라서, 임프린트재(R)의 점도를 증가시키는 예비 경화 단계는 충전 단계 후에 실행되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시형태에서는, 예비 경화 단계는 충전 단계(단계 S13) 후에 그리고 정렬 단계(단계 S14)와 병행하여 또는 그 전에 실행된다. 본 실시형태는 기본적으로 제1 실시형태를 이어 받으며, 임프린트 장치(100)의 배치 및 임프린트 처리의 기본 내용은 제1 실시형태에서 설명된 바와 같다는 것에 유의한다.
도 9는 임프린트 처리에서의 예비 경화 단계(제1 처리 및 제2 처리)의 실행 타이밍을 도시하는 타이밍 차트이다. 도 9에 도시되는 예에서는, 예비 경화 단계(제1 처리 및 제2 처리)는 충전 단계(단계 S13) 후에 그리고 정렬 단계(단계 S14)와 병행하여 실행된다. 도 9에 도시되는 예에서는, 제1 처리가 종료된 후에 제2 처리가 실행된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 도 8의 케이스 A 내지 E 각각에 도시되는 예에서와 같이 제1 처리 및 제2 처리가 제어될 수 있다. 예를 들어, 예비 경화 단계에 필요한 총 시간을 단축하기 위해서, 충전 단계의 종료 타이밍에서 제1 처리 및 제2 처리의 양쪽 모두가 개시될 수 있다. 이 경우, 예비 경화 단계는 또한 제2 처리의 종료 타이밍이 제1 처리의 종료 타이밍보다 늦도록 제어될 수 있다.
여기서, 충전 단계에 필요한 시간은 실험, 시뮬레이션 등에 의해 미리 결정될 수 있다. 예를 들어, 충전 단계의 시간이 상이한 복수의 조건의 각각에 대해서, 최종적으로 경화된 임프린트재(R)에서 발생하는 결함의 수를 계측할 수 있고, "충전 단계에 필요한 시간"은 결함의 수를 임계치 이하로(바람직하게는, 최소 수로) 유도하는 조건에 기초하여 결정될 수 있다. 대안적으로, 몰드(M)의 패턴 오목 부분에의 임프린트재(R)의 충전을 관찰하기 위한 카메라(스프레드 카메라(spread camera))가 제공될 수 있고, 충전 단계는 카메라에 의해 취득되는 화상에 기초하여 종료될 수 있다.
상술한 본 실시형태에 따르면, 예비 광(Lp)이 조사되기 전에 임프린트재(R)의 점도가 낮은 상태에서 충전 단계(단계 S13)가 실행된다. 따라서, 몰드(M)의 패턴 오목 부분에 임프린트재(R)를 신속하게 충전할 수 있고, 이는 스루풋에서 더 유리할 수 있다.
<제3 실시형태>
본 발명에 따른 제3 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태에서는, 예비 경화 유닛(41)의 제1 광원(41a)을 사용하는 대신에, 주 경화 유닛(42)을 사용하여 예비 광(Lp)으로서 제1 광(L1)을 임프린트재(R)에 조사하는 제1 처리를 실행하는 예에 대해서 설명한다. 즉, 본 실시형태에서는, 제1 광(L1) 및 경화 광(Lc)에 동일한 광원이 사용된다. 즉, 제1 광(L1) 및 경화 광(Lc)에 대해 동일한 파장을 갖는 광 빔이 사용된다. 본 실시형태는 기본적으로 제1 및 제2 실시형태를 이어 받으며, 임프린트 장치(100)의 배치 및 임프린트 처리의 기본 내용은 상술한 바와 같다는 것에 유의한다.
도 10은 경화 장치(40)의 배치예를 도시하는 개략도이다. 본 실시형태에 따른 예비 경화 유닛(41)에는 제1 광원(41a), 제1 구동 유닛(41e) 및 하프 미러(41d)가 제공되지 않고, 제1 광(L1)은 주 경화 유닛(42)에 의해 방출된다. 예를 들어, 주 경화 유닛(42)으로부터 방출되는 광의 강도가 너무 높으면, 광 강도를 조정(감쇠)하는 ND 필터 등의 필터(42a)가 주 경화 유닛(42)에 제공될 수 있고, 제1 광(L1)이 필터(42a)에 의해 발생될 수 있다. 더 구체적으로는, 예비 경화 단계의 제1 처리가 실행되는 경우, 구동 기구(42b)에 의해 필터(42a)가 광로 상에 배치되어, 주 경화 유닛(42)으로부터 예비 광(Lp)으로서의 제1 광(L1)이 방출될 수 있다. 한편, 주 경화 단계(단계 S15)가 실행되는 경우, 구동 기구(42b)에 의해 필터(42a)가 광로로부터 제거되어, 경화 광(Lc)이 주 경화 유닛(42)으로부터 방출될 수 있다.
또한, 예비 경화 유닛(41)에는, 제2 광원(41b)으로부터 방출되는 제2 광(L2) 중 기판 상의 조도 분포를 공간적으로 및 시간적으로 제어하는 분배 제어 기구(44)(공간 광 변조기)가 제공될 수 있다. 분배 제어 기구(44)로서, 예를 들어 DMD(Digital Micro-mirror Device) 또는 LCD(Liquid Crystal Display) 등의 광학 소자를 사용할 수 있다. DMD를 분배 제어 기구(44)로서 사용하는 경우에는, 도 11에 도시된 바와 같이, 미러(41c) 대신에 분배 제어 기구(44)를 배치한다. 분배 제어 기구(44)(DMD)가 제2 광원(41b)으로부터 방출되는 제2 광(L2)을 시간적으로 및 공간적으로 제어하기 위해서 사용될 때, 제2 광원(41b)의 전류 제어가 제2 구동 유닛(41f)에 의해서 실행되는 경우에 비해서, 제2 광(L2)의 ON/OFF 제어가 신속하게 실행될 수 있다. 일례로서, 제2 광원(41b)의 과도 응답 속도는 수백 μsec이다. 대조적으로, DMD에서의 패턴 전환 제어는 제2 광원(41b)의 과도 응답에 대해 충분히 빠르게 실행되고, 수십 μsec에서 완료된다. 이는 스루풋에서 유리할 수 있다.
또한, 분배 제어 기구(44)(DMD)를 사용한 제2 처리는 제2 광(L2)의 조도 분포를 공간적으로 및 시간적으로 제어할 수 있기 때문에, 임프린트재(R)의 점도를 증가시키고 싶은 부분에 제2 광(L2)을 부분적으로 조사할 수 있다. 임프린트재(R)의 점도를 증가시키고 싶은 부분 및 다른 부분에 대해서는 제2 광(L2)의 조도를 변경할 수도 있다. 일례로서, 임프린트재(R)의 충전이 용이한 몰드(M)의 패턴 영역(Ma)의 부분 및 임프린트재(R)의 충전이 어려운 부분에 대해서 제2 광(L2)의 조도를 변경할 수 있다. 또한, 몰드(M)와 기판(W) 사이의 정렬에 영향을 미치는 진동의 저감에 크게 기여할 수 있는 영역을 제2 광(L2)으로 효율적으로 조사할 수 있다. 또한, 대상 샷 영역(S)의 주변 부분에 제2 광(L2)을 부분적으로 조사함으로써, 대상 샷 영역(S)으로부터의 임프린트재(R)의 압출(돌출)을 저감할 수 있다.
<물품 제조 방법의 실시형태>
본 발명의 실시형태에 따른 물품의 제조 방법은 물품, 예를 들어 반도체 디바이스 등의 마이크로디바이스 또는 미세구조를 갖는 소자를 제조하기에 적합하다. 실시형태에 따른 물품의 제조 방법은 상술한 임프린트 장치(임프린트 방법)를 사용하여 기판 상으로 공급(도포)되는 임프린트재에 패턴을 형성하는 단계 및 이전 단계에서 패턴이 형성된 기판을 가공하는 단계를 포함한다. 또한, 본 제조 방법은 다른 주지의 단계(예를 들어, 산화, 퇴적, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 제거, 다이싱, 본딩, 및 패키징 등)를 포함한다. 본 실시형태에 따르는 물품의 제조 방법은 종래의 방법에 비해 물품의 성능, 품질, 생산성, 및 생산 비용 중 적어도 하나에서 우수하다.
임프린트 장치를 사용하여 형성한 경화물의 패턴은 다양한 종류의 물품 중 적어도 일부에 영구적으로 또는 다양한 종류의 물품을 제조할 때 일시적으로 사용된다. 물품은, 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 혹은, 몰드 등이다. 전기 회로 소자의 예는 DRAM, SRAM, 플래시 메모리, 및 MRAM 등의 휘발성 또는 비휘발성 반도체 메모리와, LSI, CCD, 이미지 센서, 및 FPGA 등의 반도체 소자이다. 몰드의 예는 임프린트용 몰드이다.
경화물의 패턴은 상술한 물품의 적어도 일부의 구성 부재로서 직접 사용되거나 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 기판 가공 단계에서 에칭 또는 이온 주입이 행해진 후, 레지스트 마스크는 제거된다.
이어서, 물품의 구체적인 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 12a에 도시되는 바와 같이, 표면에 절연체 등의 피가공재(2z)가 형성된 실리콘 웨이퍼 등의 기판(1z)을 준비한다. 이어서, 잉크젯법 등에 의해 피가공재(2z)의 표면에 임프린트재(3z)를 도포한다. 여기에서는, 복수의 액적으로서 임프린트재(3z)가 기판 상으로 부여된 상태를 나타내고 있다.
도 12b에 도시되는 바와 같이, 몰드(4z)에 형성된 볼록 및 오목 부분을 갖는 패턴이 기판(1z) 상의 임프린트재(3z)를 향하도록 임프린트용 몰드(4z)를 기판(1z)에 대면시킨다. 도 12c에 도시되는 바와 같이, 몰드(4z) 및 기판(1z) 상에 도포된 임프린트재(3z)를 서로 접촉시키고, 압력을 가한다. 몰드(4z)와 피가공재(2z) 사이의 간극을 임프린트재(3z)로 충전한다. 이 상태에서, 임프린트재(3z)에 몰드(4z)를 통해 경화용 에너지를 조사함으로써, 임프린트재(3z)를 경화시킨다.
도 12d에 도시되는 바와 같이, 임프린트재(3z)가 경화된 후에, 몰드(4z)는 기판(1z)으로부터 분리된다. 그후, 임프린트재(3z)의 경화물의 패턴이 기판(1z) 상에 형성된다. 경화물의 패턴에서, 몰드의 오목 부분은 경화물의 볼록 부분에 대응하며, 몰드의 볼록 부분은 경화물의 오목 부분에 대응한다. 즉, 몰드(4z)의 볼록 및 오목 부분을 갖는 패턴이 임프린트재(3z)에 전사된다.
도 12e에 도시되는 바와 같이, 경화물의 패턴을 내에칭 마스크로서 사용하여 에칭 처리를 행함으로써, 피가공재(2z)의 표면 중 경화물이 존재하지 않거나 얇게 존재하는 부분이 제거되어 홈(5z)을 형성한다. 도 12f에 도시되는 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거함으로써, 피가공재(2z)의 표면에 홈(5z)이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 여기서, 경화물의 패턴이 제거된다. 그러나, 경화물의 패턴을 가공하거나 제거하는 대신에, 이것을 예를 들어 반도체 소자 등에 포함되는 층간 절연막, 즉 물품의 구성 부재로서 사용할 수 있다.
<다른 실시형태>
본 발명의 실시형태(들)는, 전술한 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 저장 매체(보다 완전하게는 '비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체'라 칭할 수도 있음)에 기록된 컴퓨터 실행가능 명령어(예를 들어, 하나 이상의 프로그램)를 판독 및 실행하고 그리고/또는 전술한 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하는 하나 이상의 회로(예를 들어, 주문형 집적 회로(ASIC))를 포함하는 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해, 그리고 예를 들어 전술한 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 저장 매체로부터 컴퓨터 실행가능 명령어를 판독 및 실행함으로써 그리고/또는 전술한 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 하나 이상의 회로를 제어함으로써 상기 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 실행되는 방법에 의해 실현될 수도 있다. 컴퓨터는 하나 이상의 프로세서(예를 들어, CPU(central processing unit), MPU(micro processing unit))를 포함할 수 있으며, 컴퓨터 실행가능 명령어를 판독하여 실행하기 위한 개별 컴퓨터 또는 개별 프로세서의 네트워크를 포함할 수 있다. 컴퓨터 실행가능 명령어는 예를 들어 네트워크 또는 저장 매체로부터 컴퓨터에 제공될 수 있다. 저장 매체는, 예컨대, RAM(random-access memory), ROM(read only memory), 분산된 연산 시스템들의 스토리지, 광학 디스크(CD(compact disc), DVD(digital versatile disc) 또는 Blu-ray Disc(BD)TM 등), 플래시 메모리 디바이스, 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 발명은 예시적인 실시형태를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 몰드를 사용해서 기판 상의 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 방법이며,
    상기 몰드가 상기 기판 상의 상기 임프린트재와 접촉하는 상태에서 상기 몰드와 상기 기판 사이의 정렬을 행하는 단계;
    상기 정렬과 병행하여 또는 상기 정렬 전에, 상기 임프린트재를 제1 목표 경도로 경화시키기 위해 상기 임프린트재에 광을 조사하는 예비 경화를 행하는 단계; 및
    상기 정렬 후에, 상기 임프린트재를 상기 제1 목표 경도보다 높은 제2 목표 경도로 경화시키기 위해 상기 임프린트재에 경화 광을 조사하는 주 경화를 행하는 단계를 포함하며,
    상기 예비 경화는, 상기 임프린트재가 제1 반응 감도를 갖는 제1 광을 상기 임프린트재에 조사하는 제1 처리, 및 상기 임프린트재가 상기 제1 반응 감도보다 낮은 제2 반응 감도를 갖는 제2 광을 상기 임프린트재에 조사하는 제2 처리를 포함하고, 상기 제2 처리의 종료 타이밍이 상기 제1 처리의 종료 타이밍보다 늦도록 제어되는, 임프린트 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정렬에서, 상기 몰드의 마크와 상기 기판의 마크가 목표 위치 관계를 갖도록 상기 몰드와 상기 기판 사이의 상대 위치가 제어되며,
    상기 주 경화에서는, 상기 정렬에서 얻어지는 상기 몰드와 상기 기판 사이의 상기 상대 위치가 목표 상대 위치로서 설정되고, 상기 몰드와 상기 기판 사이의 상기 상대 위치는 상기 목표 상대 위치를 유지하도록 제어되는, 임프린트 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 몰드의 패턴이 상기 임프린트재로 충전될 때까지 대기하는 충전을 행하는 단계를 더 포함하며,
    상기 예비 경화는 상기 충전 후에 실행되는, 임프린트 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 처리는 상기 제1 처리가 종료된 후에 개시되는, 임프린트 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 처리는, 상기 제2 처리의 적어도 일부가 상기 제1 처리와 시간적으로 중첩하도록 개시되는, 임프린트 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 처리에서, 상기 임프린트재는 상기 제1 광으로 간헐적으로 조사되며, 상기 제2 처리에서, 상기 임프린트재는 상기 제2 광으로 간헐적으로 조사되는, 임프린트 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광 및 상기 제2 광은 상이한 광원들로부터 방출되는, 임프린트 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광은 상기 경화 광을 방출하는 광원으로부터 방출되는, 임프린트 방법.
  9. 물품 제조 방법이며,
    제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 임프린트 방법을 사용하여 기판에 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 패턴이 형성된 상기 기판을 가공하여 상기 물품을 제조하는 단계를 포함하는, 물품 제조 방법.
  10. 몰드를 사용해서 기판 상의 임프린트재에 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 행하는 임프린트 장치이며,
    상기 임프린트재에 광을 조사하여 상기 임프린트재를 경화시키도록 구성된 경화 장치; 및
    상기 임프린트 처리를 제어하도록 구성된 제어부를 포함하고,
    상기 임프린트 처리는,
    상기 몰드가 상기 기판 상의 상기 임프린트재와 접촉하는 상태에서 상기 몰드와 상기 기판 사이의 정렬을 행하는 단계;
    상기 정렬과 병행하여 또는 상기 정렬 전에, 상기 임프린트재를 제1 목표 경도로 경화시키기 위해 상기 경화 장치에 의해 상기 임프린트재에 광을 조사하는 예비 경화를 행하는 단계; 및
    상기 정렬 후에, 상기 임프린트재를 상기 제1 목표 경도보다 높은 제2 목표 경도로 경화시키기 위해 상기 경화 장치에 의해 상기 임프린트재에 경화 광을 조사하는 주 경화를 행하는 단계를 포함하고,
    상기 예비 경화는, 상기 임프린트재가 제1 반응 감도를 갖는 제1 광을 상기 임프린트재에 조사하는 제1 처리, 및 상기 임프린트재가 상기 제1 반응 감도보다 낮은 제2 반응 감도를 갖는 제2 광을 상기 임프린트재에 조사하는 제2 처리를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 제2 처리의 종료 타이밍이 상기 제1 처리의 종료 타이밍보다 늦도록 상기 예비 경화를 제어하는, 임프린트 장치.
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