KR20210100542A - 임프린트 장치, 임프린트 방법, 및 물품 제조 방법 - Google Patents

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

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마사요시 후지모토
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은, 몰드가 기판 상의 임프린트재와 접촉하고 있는 상태에서, 몰드의 패턴 영역의 주변 영역과 기판 사이의 임프린트재의 중합도가 기판 상에 임프린트재를 공급할 때의 초기 상태에서의 중합도보다 높고 임프린트재를 경화시킬 때의 최종 상태에서의 중합도보다 낮은 범위 내에 들어가도록, 주변 영역에 광을 조사하도록 구성되는 조사 유닛, 및 기판 상의 각 샷 영역마다, 접촉 단계를 제어하기 위한 제1 파라미터의 값에 기초하여 조사 유닛으로부터의 광의 조사를 제어하기 위한 제2 파라미터의 값을 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하는 임프린트 장치를 제공한다.

Description

임프린트 장치, 임프린트 방법, 및 물품 제조 방법{IMPRINT APPARATUS, IMPRINT METHOD, AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.
임프린트 장치는, 기판 상에 공급(배치)된 임프린트재에 몰드를 접촉시킨 상태에서 임프린트재를 경화시킴으로써 기판 상에 경화된 임프린트재로 형성되는 패턴을 형성한다. 임프린트 장치는, 기판 상의 샷 영역에 공급된 임프린트재에 몰드를 접촉시킬 때, 몰드와 임프린트재에 힘(가압력)을 가한다. 이에 의해 기판 상의 임프린트재가 샷 영역 또는 기판의 에지로부터(즉, 몰드의 패턴 영역으로부터) 확산되도록 이동하는 경우가 있다(이하, "스며나옴"이라 칭한다).
그러한 상황하에서, 스며나옴을 방지하기 위한 기술이 일본 특허 공개 제2019-75551호에 제안되어 있다. 일본 특허 공개 제2019-75551호는, 기판 상의 에지를 포함하는 샷 영역(에지 샷 영역)에 공급된 임프린트재에 몰드를 접촉시킬 때, 패턴이 형성되는 영역의 경계 부근에 자외선을 조사하는 기술, 즉 소위 프레임 노광에 관한 기술을 개시한다. 프레임 노광에 의해 기판의 에지를 향해서 확산되는 임프린트재를 경화시킴으로써 임프린트재의 스며나옴을 방지할 수 있다.
그러나, 임프린트 장치에서는, 기판 상의 샷 영역에 따라 몰드를 기판 상의 임프린트재에 접촉시키는 접촉 단계를 제어하기 위한 파라미터(예를 들어, 몰드와 기판 사이의 상대적인 기울기 및 가압력)의 값이 달라진다. 이 때문에, 몰드와 기판 상의 임프린트재를 접촉시켰을 때에 임프린트재가 확산되는 방식은 기판 상의 샷 영역에 따라서 달라진다. 따라서, 임프린트재의 스며나옴을 방지하기 위해서는, 각각의 샷 영역마다 프레임 노광을 제어하기 위한 파라미터의 값을 제어(조정)할 필요가 있다. 그러나, 일본 특허 공개 공보 제2019-75551호는 이러한 대책을 개시하지 않는다.
본 발명은 몰드의 패턴 영역으로부터의 임프린트재의 스며나옴의 발생을 감소시키는데 유리한 임프린트 장치를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 몰드를 사용해서 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치가 제공되며, 상기 장치는 상기 몰드와 상기 기판을 상대적으로 이동시킴으로써 상기 몰드를 상기 기판 상의 임프린트재와 접촉시키도록 구성되는 이동 유닛, 상기 몰드가 상기 기판 상의 임프린트재와 접촉하고 있는 상태에서, 상기 몰드의 패턴 영역의 주변 영역과 상기 기판 사이의 상기 임프린트재의 중합도가 상기 기판 상에 상기 임프린트재를 공급할 때의 초기 상태에서의 중합도보다 높고 상기 임프린트재를 경화시킬 때의 최종 상태에서의 중합도보다 낮은 범위 내에 들어가도록, 상기 주변 영역에 광을 조사하도록 구성되는 조사 유닛, 및 상기 기판 상의 각 샷 영역마다, 상기 몰드를 상기 기판 상의 상기 임프린트재와 접촉시키는 접촉 단계를 제어하기 위한 제1 파라미터의 값에 기초하여 상기 조사 유닛으로부터의 상기 광의 조사를 제어하기 위한 제2 파라미터의 값을 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함한다.
본 발명의 추가적인 양태는 첨부된 도면을 참고한 예시적인 실시형태에 대한 다음의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 양태로서의 임프린트 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는 임프린트 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3a 및 도 3b는 임프린트재의 스며나옴을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 몰드의 패턴 영역의 주변 영역에 광을 조사하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 접촉 단계에서의 임프린트재의 확산을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 제2 조사 유닛의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 접촉 단계에서의 임프린트재의 확산을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는 조사 영역의 각 영역에 대한 광의 조사를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 접촉 단계에서의 임프린트재의 확산을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 조사 영역의 각 영역에 대한 광의 조사를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 임프린트재의 스며나옴을 억제하는 조정 및 정렬 정밀도의 조정에 관한 일반적인 처리를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12a 내지 도 12f는 물품 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 실시형태를 상세하게 설명한다. 이하의 실시형태는 청구된 발명의 범위를 한정하려는 것은 아니라는 것에 유의한다. 실시형태에는 다수의 특징이 기재되어 있지만, 이러한 특징의 모두를 필요로 하는 발명으로 한정되지 않으며, 이러한 다수의 특징은 적절하게 조합될 수 있다. 또한, 첨부 도면에서는, 동일하거나 유사한 구성에 동일한 참조 번호가 부여되며, 그에 대한 중복하는 설명은 생략한다.
도 1은, 본 발명의 일 양태에 따른 임프린트 장치(1)의 구성을 도시하는 개략도이다. 임프린트 장치(1)는, 물품으로서의 반도체 디바이스, 액정 표시 디바이스, 자기 저장 매체 등의 디바이스의 제조 공정인 리소그래피 공정에 사용된다. 임프린트 장치(1)는, 기판에 패턴을 형성하는, 더 구체적으로는 몰드를 사용해서 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 리소그래피 장치이다. 임프린트 장치(1)는, 기판 상에 공급된 미경화 임프린트재와 몰드를 접촉시키고(기판 상의 임프린트재에 몰드를 접촉시켜서 임프린트를 수행하고), 임프린트재에 경화 에너지를 부여함으로써 몰드의 패턴이 전사된 경화물의 패턴을 형성한다. 몰드는 템플릿 및 원판이라고도 칭해진다.
임프린트재로서는, 경화 에너지가 부여되는 것에 의해 경화되는 경화성 조성물(미경화 상태의 수지라고도 칭함)이 사용된다. 사용되는 경화 에너지의 예는 전자기파 등이다. 전자기파로서는, 예를 들어 10 nm(포함) 내지 1 mm(포함)의 파장 범위로부터 선택되는 적외선, 가시광선, 자외선 등이 사용된다. 전자기파의 더 구체적인 예는 적외선, 가시광선, 및 자외선이다.
경화성 조성물은 광 조사에 의해 경화되는 조성물이다. 광 조사에 의해 경화되는 광경화성 조성물은 적어도 중합성 화합물과 광중합 개시제를 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 함유할 수 있다. 비중합성 화합물은 증감제, 수소 공여체, 내첨형 이형제, 계면활성제, 산화방지제, 폴리머 성분 등을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종의 재료이다.
임프린트재는 스핀 코터(스핀 코팅 방법) 또는 슬릿 코터(슬릿 코팅 방법)에 의해 기판 상에 막 형상으로 부여될 수 있다. 임프린트재는, 액체 분사 헤드를 사용하여 액적 형상 또는 복수의 액적이 연결되어 형성되는 섬 또는 막 형상으로 기판 상에 부요될 수 있다. 임프린트재의 점도(25℃에서의 점도)는 예를 들어 1 mPa·s(포함) 내지 100 mPa·s(포함)이다.
기판으로서는 유리, 세라믹, 금속, 반도체, 수지 등이 사용되고, 필요에 따라 기판의 표면에 기판의 재료와는 상이한 재료로 이루어지는 부재가 형성될 수 있다. 더 구체적으로는, 기판의 예는 실리콘 웨이퍼, 반도체 화합물 웨이퍼, 실리카 유리 등을 포함한다.
임프린트 장치(1)는, 몰드(8)를 보유지지해서 이동하는 몰드 보유지지 유닛(3)(임프린트 헤드), 기판(10)을 보유지지해서 이동하는 기판 보유지지 유닛(4)(스테이지), 및 기판 상에 임프린트재를 공급하는 공급 유닛(5)(디스펜서)을 포함한다. 임프린트 장치(1)는, 임프린트재를 경화시키는 광(9)을 임프린트재에 조사하는 제1 조사 유닛(2), 광(35)을 조사해서 몰드(8)와 기판 상의 임프린트재 사이의 접촉 상태를 나타내는 화상을 촬상하는 촬상 유닛(6), 및 전체 임프린트 장치(1)를 제어하는 제어 유닛(7)을 포함한다. 또한, 임프린트 장치(1)는, 몰드(8) 및 기판(10) 상에 형성된 마크(얼라인먼트 마크)를 검출하는 검출 유닛(12) 및 제2 조사 유닛(60)을 포함한다.
임프린트 장치(1)는, 임프린트재로서, 광(9), 예를 들어 자외선의 조사시에 경화되는 자외선 경화성 임프린트재를 사용한다(즉, 임프린트재의 경화법으로서 광경화법을 사용한다). 단, 임프린트재 경화법은, 광경화법에 한정되지 않고, 열을 이용해서 임프린트재를 경화시키는 열경화법을 사용할 수 있다는 것에 유의한다. 열경화법을 사용하는 경우, 임프린트 장치(1)는 제1 조사 유닛(2) 대신에 임프린트재를 경화시키는 열을 가하는 가열 유닛을 포함한다.
본 명세서 및 첨부 도면에서는, 기판(10)의 표면에 평행한 방향을 X-Y 평면으로 설정하는 XYZ 좌표계에 의해 방향을 나타낸다. XYZ 좌표계의 X축, Y축 및 Z축 각각에 평행한 방향을 X 방향, Y 방향 및 Z 방향으로 하고, X축 주위의 회전, Y축 주위의 회전 및 Z축 주위의 회전은 각각 θX, θY 및 θZ이다.
기판 보유지지 유닛(4)은, 기판(10)을 보유지지하는 기판 척(16) 및 XYZ 좌표계에서의 적어도 2개의 축, 즉 X축 방향 및 Y축 방향을 따라 기판(10)(기판(10)을 지지하는 기판 척(16))을 이동시키는 기판 이동 유닛(17)을 포함한다. 기판 이동 유닛(17)은, 예를 들어 액추에이터를 포함한다. 기판 보유지지 유닛(4)의 위치는 기판 보유지지 유닛(4)에 제공된 미러(18)와 간섭계(19)를 사용해서 구해진다. 그러나, 미러(18) 및 간섭계(19) 대신에 인코더를 사용해서 기판 보유지지 유닛(4)의 위치를 구할 수 있다.
몰드 보유지지 유닛(3)은, 몰드(8)를 보유지지하는 몰드 척(11), 및 XYZ 좌표계에서의 적어도 1개의 축, 즉 Z 방향(수직 방향)을 따라 몰드(8)(몰드(8)를 보유지지하는 몰드 척(11))을 이동시키는 몰드 이동 유닛(38)을 포함한다. 몰드 이동 유닛(38)은, 예를 들어 액추에이터를 포함한다. 몰드 이동 유닛(38)은 몰드 척(11)을 하방(-Z 방향)으로 이동시켜서 몰드(8)의 패턴 영역(8a)을 기판 상의 임프린트재(14)와 접촉시킨다. 몰드(8)(패턴 영역(8a))가 기판 상의 임프린트재(14)와 접촉하면, 제어 유닛(7)은 몰드(8) 및 기판 상의 임프린트재(14)에 일정한 힘(가압력)을 가하도록 제어를 수행한다. 기판 상의 임프린트재(14)가 경화된 후, 몰드 이동 유닛(38)은 몰드 척(11)을 상방(+Z 방향)으로 이동시켜서 몰드(8)의 패턴 영역(8a)을 기판 상의 경화된 임프린트재(14)로부터 분리(이형)한다.
본 실시형태에서는, 몰드 이동 유닛(38)은 몰드(8)와 기판(10)을 상대적으로 이동시켜서 몰드(8)를 기판 상의 임프린트재(14)와 접촉시키는 이동 유닛으로서 기능한다. 그러나, 이는 한정적이지 않다. 예를 들어, 기판 이동 유닛(17)은 기판 척(16)을 상방(-Z 방향)으로 이동시켜서 몰드(8)의 패턴 영역(8a)을 기판 상의 임프린트재(14)와 접촉시킬 수 있다. 몰드 이동 유닛(38)은 몰드 척(11)을 하방으로 이동시킬 수 있으며, 기판 이동 유닛(17)은 기판 척(16)을 상방으로 이동시켜서 몰드(8)의 패턴 영역(8a)을 기판 상의 임프린트재(14)와 접촉시킬 수 있다. 이와 같이, 기판 이동 유닛(17) 및 몰드 이동 유닛(38) 중 적어도 하나는 몰드(8) 및 기판(10)을 상대적으로 이동시킴으로써 몰드(8)를 기판 상의 임프린트재(14)와 접촉시키는 이동 유닛으로서 기능할 수 있다.
몰드(8)를 보유지지하는 몰드 보유지지 유닛(3)은 몰드(8)의 기울기를 조정하는 자세 조정 유닛을 포함한다. 마찬가지로, 기판(10)을 보유지지하는 기판 보유지지 유닛(4)은 기판(10)의 기울기를 조정하는 자세 조정 유닛을 포함한다. 이들의 자세 조정 유닛을 사용해서 몰드(8)와 기판(10) 사이의 상대적인 기울기를 보정함으로써 몰드(8)와 기판(10)을 평행하게 할 수 있다. 몰드(8)와 기판(10) 사이의 상대적인 기울기는 몰드 보유지지 유닛(3) 및 기판 보유지지 유닛(4) 중 하나 또는 양자 모두를 사용해서 보정될 수 있다.
몰드 보유지지 유닛(3)에는, 구획판(41) 및 몰드(8)에 의해 규정(구획)되는 공간(13)을 형성하기 위한 볼록부가 제공된다. 공간(13)의 압력을 조정함으로써, 몰드(8)를 기판 상의 임프린트재(14)와 접촉시킬 때 또는 기판 상의 경화된 임프린트재(14)로부터 몰드(8)를 분리할 때, 몰드(8)(몰드(8)의 패턴 영역(8a))을 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 몰드(8)를 기판 상의 임프린트재(14)와 접촉시킬 때, 공간(13)의 압력을 증가시킴으로써, 기판(10)에 대하여 몰드(8)를 볼록 형상으로 변형시킨 상태에서, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)을 기판 상의 임프린트재(14)와 접촉시킬 수 있다.
검출 유닛(12)은 몰드(8) 및 기판(10)에 형성된 마크를 검출한다. 검출 유닛(12)에 의해 획득된 검출 결과로부터 몰드(8)와 기판(10) 사이의 상대적인 위치(위치 어긋남)를 구하고, 몰드(8) 및 기판(10) 중 적어도 하나를 이동시킴으로써 몰드(8)를 기판(10)과 정렬시킬 수 있다.
제어 유닛(7)은 CPU 및 메모리를 포함하는 정보 처리 장치(컴퓨터)에 의해 구성된다. 제어 유닛(7)은 저장 유닛에 저장된 프로그램에 따라 임프린트 장치(1)의 각각을 유닛을 통괄적으로 제어함으로써 임프린트 장치(1)를 동작시킨다. 제어 유닛(7)은 기판 상의 각 샷 영역에 패턴을 형성하는 임프린트 처리 및 관련된 처리를 제어한다. 제어 유닛(7)은 장치 내부 또는 외부에 제공될 수 있다.
<제1 실시형태>
도 2를 참조하여, 임프린트 장치(1)의 동작, 즉 기판 상의 임프린트재(14)를 몰드(8)에 의해 성형해서 각 샷 영역에 패턴을 형성하는 임프린트 처리를 설명한다.
단계 S101에서는, 임프린트 장치(1)에 기판(10)을 반입한다. 더 구체적으로는, 기판(10)은 기판 반송 기구(도시되지 않음)를 통해서 임프린트 장치(1)에 반입되고 기판 보유지지 유닛(4)의 기판 척(16)에 의해 보유지지된다.
단계 S102에서는, 임프린트재(14)는 기판 상으로 공급된다. 더 구체적으로는, 공급 유닛(5)은 임프린트재(14)의 패턴이 형성되는 기판 상의 샷 영역(대상 샷 영역)에 임프린트재(14)를 공급한다.
단계 S103에서는, 몰드(8)를 기판 상의 임프린트재(14)와 접촉시킨다(접촉 단계). 더 구체적으로는, 몰드(8)를 상대적으로 기판(10)에 접근시킴으로써 기판 상에 공급된 임프린트재(14)를 몰드(8)의 패턴 영역(8a)과 접촉시킨다.
접촉 단계에서는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 기판 상의 임프린트재(14)와 몰드(8) 사이의 습윤성이 양호한 경우, 임프린트재(14)가 샷 영역 또는 기판(10)의 에지, 즉 몰드(8)의 패턴 영역(8a) 밖으로 스며나오는 경우가 있다(스며나옴). 몰드(8)의 패턴 영역(8a) 밖으로 스며나온 임프린트재(14)는 패턴 영역(8a)의 측면(8b)에 부착된다. 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 측면(8b)에 부착된 임프린트재(14)가 경화되는 경우, 도 3b에 도시된 바와 같이 임프린트재(14)로부터 몰드(8)를 분리할 때에, 돌기부(15)를 갖는 임프린트재(14)의 패턴이 형성된다. 이러한 경우, 기판 상에 형성되는 임프린트재(14)의 패턴은 불균일한 막 두께를 갖는다. 이는 후속 단계에서 에칭 처리에 영향을 줄 수 있다. 또한, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 측면(8b)에 부착된 임프린트재(14)의 일부가 임프린트 처리 중에 기판 상에 낙하해서 이물이 될 수 있다. 기판 상에 이물이 존재하는 경우, 이러한 몰드(8)가 이물에 접촉하여 몰드(8)의 패턴 영역(8a)에 형성되어 있는 패턴이 파손되고, 따라서 패턴 형성의 불량을 야기할 수 있다. 도 3b는 몰드(8)의 패턴 영역(8a)에 대응하는 미세한 오목-볼록 패턴의 도시는 생략하고 있다는 것에 유의한다.
본 실시형태는 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 측면(8b)에 임프린트재(14)가 부착되는 것을 저감시키고 패턴 형성의 불량 및 몰드(8)의 파손을 방지(저감)함으로써 높은 수율을 실현하도록 구성된다. 더 구체적으로는, 몰드(8)를 기판 상의 임프린트재(14)와 접촉시키는 접촉 단계(S103)와 병행하여, 단계 S104에서 프레임 노광을 행한다. 더 구체적으로는, 제2 조사 유닛(60)은 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 주변 영역(패턴 영역(8a)의 에지(외주부)를 포함하는 영역)에 광(50)을 조사한다. 프레임 노광은, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 주변 영역과 기판(10) 사이에 있는 임프린트재(14)를 경화시키지 않으면서 임프린트재(14)의 중합도(점도)를 증가시키도록 임프린트재(14)에 광(50)을 조사하도록 주행된다. 즉, 임프린트재(14)의 중합도가 기판 상에 임프린트재(14)를 공급할 때의 초기 상태의 중합도보다 높고 임프린트재(14)를 경화시킬 때의 최종 상태에서의 중합도보다 낮은 범위 내에 들어가도록 임프린트재(14)에 광(50)을 조사한다. 이에 의해, 기판 상의 샷 영역의 에지를 향하는 임프린트재(14)의 확산을 억제하고 임프린트재(14)의 스며나옴을 방지(저감)할 수 있다. 본 실시형태에서는, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 일부가 기판 상의 임프린트재(14)와 접촉하고 접촉 단계(S103)가 종료되기 전에, 제2 조사 유닛(60)이 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 주변 영역에 광(50)을 조사한다(프레임 노광을 행한다). 한편, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 중심 영역(기판(10)에 전사될 패턴이 형성되어 있는 영역)에는 광(50)이 조사되지 않는다. 따라서, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 중심 영역에 있는 임프린트재(14)의 중합도는 변화(증가)하지 않고, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)에 형성되는 패턴(오목부)에 대한 충전성이 유지된다.
단계 S105에서는, 몰드(8)를 기판(10)과 정렬시킨다. 몰드(8)와 기판(10) 사이의 정렬은, 몰드(8)를 기판 상의 임프린트재(14)와 접촉시키는 접촉 단계(S103)가 종료되고 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 패턴에 임프린트재(14)가 충분히 충전된 후에 수행된다. 예를 들어, 검출 유닛(12)이 몰드(8) 및 기판(10)에 형성된 마크를 검출하고, 검출 결과에 기초하여 몰드(8)가 기판(10)과 정렬된다.
상술한 바와 같이, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 주변 영역에 있는 임프린트재(14)는 중합도가 변화(증가)했지만 경화되지 않는다. 종래 기술과 같이 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 측면(8b)에 임프린트재(14)가 부착되는 것을 방지하기 위해서 몰드(8)의 측면(8b)의 근방(주변 영역)에 있는 임프린트재(14)를 경화시키는 경우, 몰드(8)를 기판(10)과 정렬시키는 것이 어려워진다. 또한, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 측면(8b)에 가까운 부분에 미세 구조(패턴)가 배치되어 있는 경우에는, 임프린트재(14)는 미세 구조에 충전되기 전에 경화되어 미충전 결함의 증가를 야기한다. 몰드(8)와 기판(10) 사이의 정렬 정밀도(중첩 정밀도)의 저하 및 미충전 결함의 증가는 수율을 저하시킨다.
단계 S106에서는, 몰드(8)와 기판(10) 사이의 위치 어긋남이 허용 범위 내에 들어가는지를 판정한다. 몰드(8)와 기판(10) 사이의 위치 어긋남이 허용 범위 내에 들어가지 않는 경우에는, 처리는 단계 S105로 이행되어 몰드(8)와 기판(10) 사이의 정렬을 계속한다. 몰드(8)와 기판(10) 사이의 정렬을 계속해도 몰드(8)와 기판(10) 사이의 위치 어긋남이 허용 범위 내에 들어가지 않는 경우에는, 처리는 강제적으로 다음 단계로 이행될 수 있다는 것에 유의한다. 대조적으로, 몰드(8)와 기판(10) 사이의 위치 어긋남이 허용 범위 내에 들어가는 경우에는, 처리는 단계 S107로 이행된다.
단계 S107에서는, 몰드(8)가 기판 상의 임프린트재(14)와 접촉하는 상태에서 (몰드(8)를 통해서) 제1 조사 유닛(2)이 광(9)을 임프린트재(14)에 조사해서 임프린트재(14)를 경화시킨다(경화 단계).
단계 S108에서는, 몰드(8)는 기판 상의 경화된 임프린트재(14)로부터 분리된다(이형 단계). 더 구체적으로는, 몰드(8)는 몰드(8)와 기판(10)을 서로 멀리 상대적으로 이동시킴으로써 기판 상의 경화된 임프린트재(14)로부터 분리된다.
단계 S109에서는, 기판 상의 지정된 샷 영역(예를 들어, 기판 상의 모든 샷 영역)에 대하여 임프린트 처리가 완료되었는지의 여부를 판정한다. 기판 상의 지정된 샷 영역에 대해서 임프린트 처리가 완료되지 않은 경우에는, 처리는 단계 S102로 이행되어 기판 상의 다음 샷 영역에 대해 임프린트 처리를 계속한다. 따라서, 기판 상의 지정된 샷 영역에 대한 임프린트 처리가 완료될 때까지 각 단계가 반복된다. 기판 상의 지정된 샷 영역에 대하여 임프린트 처리가 완료된 경우에는, 처리는 단계 S110로 이행된다.
단계 S110에서는, 기판(10)은 임프린트 장치(1)로부터 반출된다. 더 구체적으로는, 기판 반송 기구(도시되지 않음)를 통해서 기판 보유지지 유닛(4)의 기판 척(16)에 의해 보유지지되어 있는 기판(10)을 임프린트 장치(1) 밖으로 반출한다.
본 실시형태는, 몰드(8)를 기판 상의 임프린트재(14)와 접촉시키는 접촉 단계를 제어하기 위한 접촉 파라미터의 값에 기초하여, 프레임 노광에서 제2 조사 유닛(60)에 의한 광(50)의 조사를 제어하기 위한 조사 파라미터의 값을 제어하도록 구성된다. 이 경우, 접촉 파라미터(제1 파라미터)는, 몰드(8)와 기판(10) 사이의 상대적인 기울기, 몰드(8) 및 임프린트재(14)에 가해지는 힘(압인력), 공간(13)에 가해지는 압력, 및 몰드(8)가 임프린트재(14)와 접촉되는 기간 중 적어도 하나를 포함한다. 또한, 조사 파라미터(제2 파라미터)는, 제2 조사 유닛(60)에 의한 광(50)의 조사를 개시하는 타이밍, 제2 조사 유닛(60)으로부터 적용되는 광(50)의 강도 및 제2 조사 유닛(60)으로부터 광(50)을 조사하고 있는 기간 중 적어도 하나를 포함한다.
이하에서는, 접촉 파라미터 및 조사 파라미터를 구체화하면서, 제2 조사 유닛(60)이 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 주변 영역에 광(50)을 조사하는 단계(S104)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 4a는, 광(50)이 조사되는 조사 영역(52)과 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 측면(8b)(에지) 사이의 관계를 도시하는 측면도이다. 도 4a에 도시되는 바와 같이, 제2 조사 유닛(60)은, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 에지인 측면(8b)을 포함하는 주변 영역(조사 영역(52))에 광(50)을 조사한다. 광(50)은 임프린트재(14)가 중합 반응하게 하는 광이라면 자외선으로 한정되지 않는다. 광(50)을 조사함으로써 임프린트재(14)가 경화되면, 몰드(8)와 기판(10) 사이의 정렬(단계 S105)을 행할 수 없다. 따라서, 임프린트재(14)에는 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 측면(8b)의 근방에 위치되는 임프린트재(14)를 경화시키지 않으면서 임프린트재(14)의 중합도를 증가시키기에 충분히 강한 광(50)이 조사된다. 제2 조사 유닛(60)으로부터 적용되는 광(50)의 파장 등은 임프린트재(14)의 특성을 고려하여 적절히 결정된다.
도 4b는, 광(50)이 조사되는 조사 영역(52)과 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 측면(8b) 사이의 관계를 도시하는 평면도이다. 도 4b에 도시되는 바와 같이, 조사 영역(52)은 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 측면(8b)을 포함하는 주변 영역에 대응하는 영역이다. 도 4b에 도시되는 것과 유사한 조사 영역(52)을 설정함으로써, 접촉 단계에서의 임프린트재(14)의 스며나옴을 방지할 수 있다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c를 참조하여, 접촉 단계에서의 임프린트재(14)의 확산(상태)에 대해서 설명한다. 도 5a에 도시되는 바와 같이, 몰드(8)가 기판 상의 임프린트재(14)와 접촉되기 전에, 임프린트재(14)는 복수의 액적으로서 존재하고 있다. 도 5a에 도시되는 상태에서 몰드(8)가 기판 상의 임프린트재(14)(액적)와 접촉되는 경우, 임프린트재(14)는 도 5b에 나타내는 바와 같이 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 외측(에지)을 향해서 확산되기 시작한다. 임프린트재(14)가 확산됨에 따라, 광(50)은 도 5c에 나타내는 바와 같이 광(50)이 조사되는 조사 영역(52)에 도달한 계면(기액 계면)(14b)의 중합 반응을 개시시켜, 임프린트재(14)의 계면(14b)의 중합도를 증가시킨다. 임프린트재(14)의 계면(14b)의 중합도를 증가시킴으로써, 임프린트재(14)를 경화시킬 때까지, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 외측을 향해서 확산되는 임프린트재(14)의 계면(14b)이 패턴 영역(8a)의 측면(8b)에 도달하는 것을 방지하도록 임프린트재(14)의 이동 속도를 제어할 것이다. 이에 의해, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 측면(8b)에 임프린트재(14)가 부착되는 것을 방지할 수 있다. 임프린트재(14)의 중합도를 변화(증가)시키는 데 필요한 조사 파라미터, 예를 들어 광(50)의 강도 또는 광(50)의 조사를 개시하는 타이밍(조사 개시 타이밍)은 임프린트재(14)의 종류에 따라 다르다. 따라서, 광(50)의 강도 및 조사 개시 타이밍은 실험 및 시뮬레이션에 의해 탐색될 필요가 있다.
도 6은, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 측면(8b)을 포함하는 주변 영역에 광(50)을 조사하는 제2 조사 유닛(60)의 구성의 일례를 도시한다. 제2 조사 유닛(60)은 광원(51), 광 변조 소자(53), 및 광학 소자(54a 및 54b)를 포함한다. 광원(51)은 임프린트재(14)의 중합 반응을 야기하는 파장을 갖는 광(50)을 방출한다. 광원(51)으로서는, 임프린트재(14)를 미리정해진 점도까지 중합 반응시키기 위해서 필요한 출력이 얻어질 수 있는 광원이 선택된다. 광원(51)은 예를 들어 램프, 레이저 다이오드, 또는 LED에 의해 구성된다.
광원(51)으로부터의 광은 광학 소자(54a)를 통해서 광 변조 소자(공간 광 변조 소자)(53)에 유도된다. 본 실시형태에서는, 광 변조 소자(53)는 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)에 의해 구성된다. 그러나, 광 변조 소자(53)는, DMD에 한정되지 않으며, LCD 디바이스나 LCOS 디바이스 등의 다른 종류의 디바이스에 의해 구성될 수 있다는 것에 유의한다. 광원(51)과 기판(10) 사이에 광 변조 소자(53)를 배치함으로써, 조사 영역(52)을 임의의 위치로 제어(설정)하거나 광(50)의 강도를 임의의 강도로 제어할 수 있다. 광 변조 소자(53)에 의해 조사 영역(52) 및 광 강도가 제어된 광(50)이 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 주변 영역에 적용(투영)되는 배율은 광학 소자(54b)를 통해서 조정된다.
접촉 단계(S103)에서, 몰드(8)를 임프린트재(14)와 접촉시킴으로써, 임프린트재(14)의 계면(14b)은 도 7에 나타내는 바와 같이 원 형상 또는 원과 유사한 형상으로 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 외측으로 확산된다. 즉, 몰드(8)와 임프린트재(14) 사이의 접촉 영역은 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 중심 부근으로부터 확산되도록 변화한다. 일반적으로, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)은 직사각형이기 때문에, 조사 영역(52)도 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 에지를 따른 직사각형 영역이 된다. 따라서, 임프린트재(14)의 계면(14b)이 조사 영역(52)(몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 에지)에 도달하는 타이밍은 조사 영역(52)의 각 위치에서 다르다.
제2 조사 유닛(60)이 조사 영역(52)에 광(50)을 조사하는 타이밍이 임프린트재(14)의 계면(14b)이 조사 영역(52)에 도달하는 타이밍보다 빠른 경우, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 측면(8b) 부근의 영역에 미충전 결함이 발생할 수 있다. 대조적으로, 제2 조사 유닛(60)이 조사 영역(52)에 광(50)을 조사하는 타이밍이 임프린트재(14)의 계면(14b)이 조사 영역(52)에 도달하는 타이밍보다 느린 경우, 임프린트재(14)는 몰드(8)의 패턴 영역(8a) 밖으로 스며나오고 측면(8b)에 부착될 수 있다. 따라서, 임프린트재(14)의 스며나옴을 방지하기 위해서는, 제2 조사 유닛(60)이 조사 영역(52)에 광(50)을 조사하는 타이밍을 적절하게 제어하는 것이 필요하다.
따라서, 본 실시형태에서는, 도 8a에 도시되는 바와 같이, 조사 영역(52)(몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 주변 영역)은 복수의 영역(52a 내지 52x)으로 구획된다(분할된다). 실시형태는, 복수의 영역(52a 내지 52x) 각각에 대하여, 조사 파라미터로서, 제2 조사 유닛(60)이 광(50)의 조사를 개시하는 타이밍, 즉 조사 개시 타이밍 및 제2 조사 유닛(60)으로부터 적용되는 광(50)의 강도 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된다. 제어 유닛(7)은 광 변조 소자(53)를 사용해서 조사 개시 타이밍 또는 광(50)의 강도를 제어할 수 있다.
본 실시형태에서는, 도 8a에 나타내는 바와 같이, 조사 영역(52)은 조사 영역(52)을 세로 방향(Y 방향)으로 8개의 영역 및 가로 방향(X 방향)으로 6개의 영역으로 구획함으로써 총 24개의 영역(52a 내지 52x)으로 구획된다. 그러나, 이는 한정적이지 않다. 또한, 24개의 영역(52a 내지 52x) 각각은 정사각형 형상을 갖는다. 그러나, 이는 한정적이지 않다. 예를 들어, 각각의 영역은 직사각형 또는 삼각형 형상을 가질 수 있다. 조사 영역(52)이 구획되는 영역의 수 및 조사 영역(52)의 각각의 구획된 영역의 형상은 임의로 설정될 수 있다.
도 8b는 조사 영역(52)의 영역(52a 내지 52x)에 대한 조사 개시 타이밍을 도시한다. 이 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 기판 상의 임프린트재(14)의 계면(14b)이 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 중심 부근으로부터 외측을 향해서 확산되는 것을 상정한다. 간략화를 위해서, 도 8b는, 조사 영역(52)(복수의 영역(52a 내지 52x)) 중 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 좌측에 위치하는 영역(52a 내지 52h)에 대해서만 조사 개시 타이밍을 도시한다. 도 8b를 참조하면, 가로축은 시간을 나타내며, 세로축은 강도를 나타낸다.
접촉 단계가 개시되면, 조사 영역(52)에 대한 임프린트재(14)의 계면(14b)이 확산되어 시각 T1에 영역(52d 및 52e)에 도달하고, 시각 T2에 영역(52c 및 52f)에 도달하고, 시각 T3에 영역(52b 및 52g)에 도달하며, 시각 T4에 영역(52a 및 52h)에 도달한다. 따라서, 도 8b에 도시되는 바와 같이, 광(50)의 조사는 임프린트재(14)의 계면(14b)이 빨리 도달하는 영역의 순서, 더 구체적으로는 영역(52d 및 52e), 영역(52c 및 52f), 영역(52b 및 52g), 및 영역(52a 및 52h)의 순서로 개시된다.
조사 영역(52)의 각 영역에 대하여, 조사 파라미터, 즉 조사 개시 타이밍, 광(50)의 강도, 및 광(50)의 조사 기간(조사 시간)은 임의로 설정될 수 있다. 도 8b를 참조하면, 조사 영역(52)의 각 영역에 대한 조사 시간은 일정한 시간(ΔT)으로 설정되며, 조사 영역(52)의 각 영역을 조사하는 광(50)의 강도는 동일하게 유지된다.
접촉 단계에서는, 몰드(8)가 임프린트재(14)와 접촉할 때, 몰드(8)와 기판(10) 사이의 정렬 정밀도를 향상시키기 위해서, 몰드(8)와 기판(10) 사이의 평행도를 의도적으로 어긋나게 하여 몰드(8)와 기판(10)을 상대적으로 기울이는 경우가 있다. 이 경우, 몰드(8)와 기판(10) 사이의 평행도를 어긋나게 함으로써, 몰드(8)에 적용되는 힘(압력)의 분포가 변화하고 몰드(8)가 변형된다.
도 9는, 몰드(8)를 기울여서 기판 상의 임프린트재(14)에 접촉시켰을 때 임프린트재(14)가 확산되는 방식을 설명하기 위한 도면이다. 기울어진 몰드(8)가 기판 상의 임프린트재(14)와 접촉되면, 도 9에 나타내는 바와 같이 원 형상으로 외향으로 확산되는 임프린트재(14)의 계면(14b)의 중심이 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 중심으로부터 어긋난다. 도 9에 나타내는 상태로부터 접촉 단계가 더 진행되면, 임프린트재(14)의 계면(14b)의 좌측 일부가 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 좌측 에지에 도달한다. 그때, 좌측 에지와 대칭인 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 우측 에지에는 임프린트재(14)의 계면(14b)이 도달하지 않는다. 따라서, 임프린트재(14)의 스며나옴을 방지하기 위해서는, 몰드(8)와 기판(10) 사이의 상대적인 기울기에 따라 제2 조사 유닛(60)이 조사 영역(52)의 각 영역에 광(50)을 조사하는 타이밍을 적절하게 제어할 필요가 있다.
따라서, 본 실시형태는, 조사 영역(52)의 복수의 영역(52a 내지 52x) 각각에 대하여 몰드(8)와 기판(10) 사이의 상대적인 기울기에 따라 제2 조사 유닛(60)에 의한 광(50)의 조사 타이밍을 변경하도록 구성된다. 더 구체적으로는, 실시형태는, 조사 영역(52)의 각 영역(52a 내지 52x)에서 임프린트재(14)의 스며나옴을 방지하도록 각 영역(52a 내지 52x)에 대한 조사 개시 타이밍을 변경하도록 구성된다.
예를 들어, 본 실시형태는, 몰드(8)와 기판(10) 사이의 상대적인 기울기와 접촉 단계의 완료 시에 몰드(8)의 측면(8b) 밖으로 스며나오는 임프린트재(14)의 양이 제로가 되는 조사 개시 타이밍 사이의 관계를 나타내는 테이블을 미리 구하도록 구성된다. 조사 영역(52)의 각 영역에 대한 조사 개시 타이밍은 이 테이블로부터 결정된다.
또한, 접촉 단계의 완료 시에 몰드(8)의 측면(8b) 밖으로 스며나오는 임프린트재(14)의 양은, 임프린트재(14)의 계면(14b)이 조사 영역(52)의 각 영역에 도달하는 타이밍에 의존한다. 따라서, 몰드(8)와 기판(10) 사이의 상대적인 기울기와 임프린트재(14)의 계면(14b)이 조사 영역(52)의 각 영역에 도달하는 타이밍 사이의 관계를 미리 구할 수 있고, 구한 관계로부터 조사 영역(52)의 각 영역에 대한 조사 개시 타이밍을 결정할 수 있다.
도 8c는 조사 영역(52)의 각 영역(52a 내지 52x)에 대한 조사 개시 타이밍을 도시한다. 이 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 몰드(8)를 기울여서 기판 상의 임프린트재(14)에 접촉시키는 것을 상정한다. 간략화를 위해, 도 8c는 조사 영역(52)(복수의 영역(52a 내지 52x)) 중 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 좌측 및 우측에 위치하는 일부 영역(52d, 52e, 52l, 및 52m)에 대해서만 조사 개시 타이밍을 도시한다. 도 8c를 참조하면, 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 강도를 나타낸다.
도 8c에 나타내는 바와 같이, 접촉 단계를 개시한 후, 임프린트재(14)의 계면(14b)이 빨리 도달하는 영역일수록, 제2 조사 유닛(60)이 광(50)의 조사를 개시하는 타이밍이 더 빨라진다. 더 구체적으로는, 도 8c에 도시된 바와 같이, 접촉 단계가 개시되면, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 중심으로부터 좌측으로 어긋난 위치로부터 확산되는 임프린트재(14)의 계면(14b)은 시각 T5에 영역(52d 및 52e)에 도달한다. 따라서, 조사 영역(52) 중 영역(52d 및 52e)에 대한 광(50)의 조사는 시각 T5에 개시된다. 이어서, 임프린트재(14)의 계면(14b)은 시각 T6에 영역(52l 및 52m)에 도달한다. 따라서, 조사 영역(52) 중 영역(52l 및 52m)에 대한 광(50)의 조사는 시각 T6에 개시된다.
제2 조사 유닛(60)이 광(50)의 조사를 개시하는 타이밍 대신에, 제2 조사 유닛(60)이 조사 영역(52)(조사 영역(52)의 각 영역)에 조사하는 광(50)의 양(노광량)을 제어할 수 있다. 노광량은 광(50)의 강도와 조사 시간(조사 영역(52)에 광(50)을 조사하는 기간)의 곱으로 표현되고, 임프린트재(14)의 중합도는 노광량에 따라서 변화한다.
도 8d는, 도 9에 도시된 바와 같이, 몰드(8)를 기울여서 기판 상의 임프린트재(14)에 접촉시킬 경우에, 노광량을 제어할 때의 조사 영역(52)의 영역(52d, 52e, 52l, 및 52m)에 대한 조사 개시 타이밍을 도시한다. 도 8d를 참조하면, 가로축 시간을 나타내며, 세로축은 강도를 나타낸다. 도 8d를 참조하면, 조사 영역(52)의 영역(52d, 52e, 52l, 및 52m)에 대한 조사 시간은 일정한 시간(ΔT)으로 설정되며, 조사 영역(52)의 각 영역을 조사하는 광(50)의 강도가 변화된다. 더 구체적으로는, 최초에 임프린트재(14)의 계면(14b)이 도달하는 조사 영역(52)의 영역(52d 및 52e)에 대해서는, 제2 조사 유닛(60)으로부터 적용되는 광(50)의 강도를 증가시킨다. 다음에 임프린트재(14)의 계면(14b)이 도달하는 조사 영역(52)의 영역(52l 및 52m)에 대해서는, 제2 조사 유닛(60)으로부터 적용되는 광(50)의 강도를 감소시킨다. 이 경우, 상기 설명은 조사 영역(52)에 광(50)을 조사하는 조사 시간을 일정하게 하고 광(50)의 강도를 변경하는 경우에 대한 것이었다. 그러나, 광(50)의 강도가 일정한 상태에서 조사 영역(52)에 광(50)을 조사하는 조사 시간을 변경할 수 있다. 대안적으로, 조사 영역(52)에 광(50)을 조사하는 조사 시간 및 광(50)이 강도의 양자 모두를 변경할 수 있다.
본 실시형태는 기판 상의 1개의 샷 영역에 대한 임프린트 처리에 대해서 예시했다. 그러나, 실제로는, 기판 상의 복수의 샷 영역에 대하여 임프린트 처리가 행해진다. 이때, 몰드(8)와 기판(10) 사이의 정렬 정밀도를 향상시키기 위해서 몰드(8)와 기판(10) 사이의 평행도를 의도적으로 어긋나게 하면, 기본적으로는 각 샷 영역마다 몰드(8)와 기판(10) 사이의 평행도(몰드(8)와 기판(10) 사이의 상대적인 기울기)가 다르다. 이러한 경우에는, 각 샷 영역마다 조사 개시 타이밍을 결정할 수 있다. 예를 들어, 몰드(8)와 기판(10) 사이의 각각의 상대적인 기울기와 접촉 단계의 완료 시에 몰드(8)의 측면(8b) 밖으로 스며나오는 임프린트재(14)의 양이 제로가 되는 조사 개시 타이밍 사이의 관계를 각각 나타내는 복수의 테이블을 미리 구해둔다. 복수의 테이블로부터, 조사 영역(52)의 각 영역에 임프린트재(14)의 계면(14b)이 도달하는 타이밍에서의 몰드(8)와 기판(10) 사이의 상대적인 기울기에 대응하는 1개의 테이블을 선택한다. 이에 의해, 각 샷 영역마다 조사 영역(52)의 각 영역에 대한 조사 개시 타이밍을 결정할 수 있다. 또한, 몰드(8)와 기판(10) 사이의 각각의 상대적인 기울기와 접촉 단계의 완료 시에 몰드(8)의 측면(8b) 밖으로 스며나오는 임프린트재(14)의 양이 제로가 되는 노광량 사이의 관계를 각각 나타내는 복수의 테이블을 미리 구해둘 수 있다. 복수의 테이블로부터, 조사 영역(52)의 각 영역에 임프린트재(14)의 계면(14b)이 도달하는 타이밍에서의 몰드(8)와 기판(10) 사이의 상대적인 기울기에 대응하는 1개의 테이블을 선택한다. 이에 의해, 각 샷 영역마다, 조사 영역(52)의 각 영역에 대응하는 노광량, 즉 광(50)의 강도 및 조사 시간을 결정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 접촉 단계를 제어하기 위한 압인 파라미터의 값에 기초하여, 접촉 단계의 완료 시에 몰드(8)의 패턴 영역(8a) 밖으로 스며나오는 임프린트재(14)의 양을 제로로 설정하도록, 광(50)의 조사를 제어하는 조사 파라미터의 값을 결정한다. 또한, 기판 상의 각 샷 영역에 대하여 접촉 파라미터의 값이 변경(조정)될 때마다, 조정된 접촉 파라미터에 대응하는 1개의 테이블을 선택함으로써 접촉 파라미터의 값을 결정한다. 따라서, 본 실시형태는, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)으로부터의 임프린트재(14)의 스며나옴을 저감하는데 유리한 임프린트 장치를 제공할 수 있다.
<제2 실시형태>
본 실시형태는, 기판 상의 임프린트재(14)에 몰드(8)를 접촉시킬 때 몰드(8) 및 임프린트재(14)에 가해지는 힘(가압력)에 따라 제2 조사 유닛(60)에 의한 광(50)의 조사를 제어하기 위한 조사 파라미터를 제어(변경)하는 경우를 예시할 것이다. 접촉 단계에서는, 몰드(8)와 기판(10) 사이의 정렬 정밀도를 향상시키기 위해서 가압력을 변경하는 경우가 있다. 이 경우, 몰드(8)에 가해지는 힘(압력)의 분포가 변화하여 몰드(8)를 변형시킨다.
가압력이 변경되면, 몰드(8)의 패턴 영역(8a) 밖으로 스며나오는 임프린트재(14)의 양은 패턴 영역(8a)의 전체 둘레에 걸쳐 변화한다. 예를 들어, 가압력이 증가함에 따라, 임프린트재(14)는 몰드(8)의 패턴 영역(8a)으로부터 더 많이 스며나온다. 가압력이 감소함에 따라, 몰드(8)의 패턴 영역(8a) 밖으로부터 스며나오는 임프린트재(14)의 양은 적어진다. 이는 미충전 결함을 야기할 수 있다.
따라서, 접촉 파라미터로서의 가압력이 변경되는 경우에, 제1 실시형태에서와 같이 조사 개시 타이밍을 제어하는 것이 또한 유효하다. 조사 개시 타이밍, 즉 임프린트재(14)의 중합도를 증가시키는 타이밍을 변경함으로써, 임프린트재(14)(임프린트재(14)의 계면(14b))이 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 에지에 도달하는 타이밍을 제어할 수 있다. 단계 S107에서, 임프린트재(14)를 경화시키는 타이밍에서, 임프린트재(14)가 몰드(8)의 패턴 영역(8a)으로부터 스며나오는 것을 방지하기 위해 조사 개시 타이밍을 제어한다. 이에 의해, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)으로부터의 임프린트재(14)의 스며나옴 및 미충전 결함의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 조사 개시 타이밍을 변경해서 임프린트재(14)의 중합도를 제어함으로써, 임프린트재(14)가 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 에지에 도달하는 타이밍을 제어할 수 있다. 도 10은, 도 8b에 도시되는 조사 개시 타이밍과 비교하여, 가압력을 증가시킨 경우의 조사 영역(52)의 영역(52a 내지 52h)에 대한 조사 개시 타이밍을 도시한다. 도 10을 참조하면, 가로축은 시간을 나타내며, 세로축은 강도를 나타낸다. 가압력이 증가함에 따라, 임프린트재(14)는 다음과 같이 조사 영역(52)에 도달한다. 임프린트재(14)는 시각 T0에 영역(52d 및 52e)에 도달하고, 시각 T1에 영역(52c 및 52f)에 도달하고, 시각 T2에 영역(52b 및 52g)에 도달하며, 시각 T3에 영역(52a 및 52h)에 도달한다. 따라서, 도 10에 도시된 바와 같이, 광(50)의 조사는 임프린트재(14)의 계면(14b)이 빨리 도달하는 영역의 순서, 더 구체적으로는 영역(52d 및 52e), 영역(52c 및 52f), 영역(52b 및 52g), 및 영역(52a 및 52h)의 순서로 개시된다. 이와 같이, 조사 영역(52)의 영역(52a 내지 52h)에 대한 조사 개시 타이밍은 도 8b에 나타내는 조사 개시 타이밍보다 더 빨라진다. 이에 의해, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)으로부터의 임프린트재(14)의 스며나옴 및 미충전 결함의 발생을 억제할 수 있다.
기판 상의 복수의 샷 영역에 대한 임프린트 처리에서, 몰드(8)와 기판(10) 사이의 정렬 정밀도를 향상시키기 위해서 가압력을 변경하는 경우, 각 샷 영역마다 가압력이 달라진다. 이러한 경우에는, 각 샷 영역마다 조사 개시 타이밍을 결정할 수 있다. 예를 들어, 각각의 가압력과 접촉 단계의 완료 시에 몰드(8)의 패턴 영역(8b) 밖으로 스며나오는 임프린트재(14)의 양이 제로가 되는 조사 개시 타이밍 사이의 관계를 각각 나타내는 복수의 테이블을 미래 구해 둔다. 복수의 테이블로부터, 조사 영역(52)의 각 영역에 임프린트재(14)의 계면(14b)이 도달하는 타이밍에서의 가압력에 대응하는 1개의 테이블을 선택한다. 이에 의해, 조사 영역(52)의 각 영역에 대응하는 조사 개시 타이밍을 결정할 수 있다. 대안적으로, 각각의 가압력과 접촉 단계의 완료 시에 몰드(8)의 패턴 영역(8b) 밖으로 스며나오는 임프린트재(14)의 양이 제로가 되는 노광량 사이의 관계를 각각 나타내는 복수의 테이블을 미리 구해둘 수 있다. 복수의 테이블로부터, 조사 영역(52)의 각 영역에 임프린트재(14)의 계면(14b)이 도달하는 타이밍에서의 압인력에 대응하는 1개의 테이블을 선택한다. 이에 의해, 각 샷 영역마다, 조사 영역(52)의 각 영역에 대한 노광량, 즉 광(50)의 강도 및 조사 시간을 결정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태는, 몰드(8)의 패턴 영역(8a) 밖으로의 임프린트재(14)의 스며나옴의 발생을 저감하는 데 유리한 임프린트 장치를 제공할 수 있다.
<제3 실시형태>
본 실시형태는, 기판 상의 임프린트재(14)에 몰드(8)를 접촉시킬 때 패턴 영역(8a)을 변형시키기 위해 몰드(8)(공간(13))에 가해지는 압력에 따라 제2 조사 유닛(60)에 의한 광(50)의 조사를 제어하기 위한 조사 파라미터를 제어(변경)하는 경우를 예시한다. 접촉 단계에서는, 몰드(8)와 기판(10) 사이의 정렬 정밀도를 향상시키기 위해서, 공간(13)에 가해지는 압력을 변경하는 경우가 있다.
공간(13)에 가해지는 압력을 증가시킴으로써, 기판(10)에 대하여 몰드(8)를 볼록 형상으로 변형시킨 상태에서 임프린트재(14)에 몰드(8)를 접촉시킬 수 있다. 이 경우, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 에지의 압력은 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 중심 부근보다 상대적으로 낮아진다. 따라서, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)으로부터 스며나오는 임프린트재(14)의 양은 공간(13)에 가해지는 압력을 변경하기 전보다 적어진다.
또한, 공간(13)에 가해하는 압력을 저감시킴으로써, 기판(10)에 대하여 몰드(8)를 오목 형상으로 변형시킨 상태에서 기판(10) 상의 임프린트재(14)에 몰드(8)를 접촉시킬 수 있다. 이 경우, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 에지의 압력, 특히 4개의 코너의 압력은, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)의 중심 부근보다 강해진다. 따라서, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)으로부터 스며나오는 임프린트재(14)의 양은 공간(13)에 가해지는 압력을 변경하기 전과 비교해서 증가한다.
기판 상의 복수의 샷 영역에 대한 임프린트 처리에서, 몰드(8)와 기판(10) 사이의 정렬 정밀도를 향상시키기 위해서 공간(13)에 가해지는 압력을 변경하면, 기본적으로는 공간(13)에 가해지는 압력은 각 샷 영역마다 다르다. 이러한 경우에는, 각 샷 영역마다 조사 개시 타이밍을 결정할 수 있다. 예를 들어, 공간(13)에 가해지는 각 압력과 접촉 단계의 완료 시에 몰드(8)의 패턴 영역(8b) 밖으로 스며나오는 임프린트재(14)의 양이 제로가 되는 조사 개시 타이밍 사이의 관계를 나타내는 복수의 테이블을 미리 구해 둔다. 복수의 테이블로부터, 조사 영역(52)의 각 영역에 임프린트재(14)의 계면(14b)이 도달하는 타이밍에서 공간(13)에 가해지는 압력에 대응하는 1개의 테이블을 선택한다. 이에 의해, 각 샷 영역마다, 조사 영역(52)의 각 영역에 대한 조사 개시 타이밍을 결정할 수 있다. 대안적으로, 공간(13)에 가해지는 각 압력과 접촉 단계의 완료 시에 몰드(8)의 패턴 영역(8b) 밖으로 스며나오는 임프린트재(14)의 양이 제로가 되는 노광량 사이의 관계를 나타내는 복수의 테이블을 미리 구해둘 수 있다. 복수의 테이블로부터, 조사 영역(52)의 각 영역에 임프린트재(14)의 계면(14b)이 도달하는 타이밍에서 공간(13)에 가해지는 압력에 대응하는 1개의 테이블을 선택한다. 이에 의해, 조사 영역(52)의 각 영역에 대한 노광량, 즉 광(50)의 강도 및 조사 시간을 결정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태는, 몰드(8)의 패턴 영역(8a)으로부터의 임프린트재(14)의 스며나옴의 발생을 저감하는 데 유리한 임프린트 장치를 제공할 수 있다.
상기 실시형태에서, 접촉 단계(S103)로부터 경화 단계(S107)까지의 시간은 임의로 설정될 수 있다. 기판 상에 공급된 임프린트재(14)는 접촉 단계와 경화 단계 사이에 증발되기 때문에, 접촉 단계로부터 경화 단계까지의 시간에 따라, 몰드(8)의 패턴 영역(8b) 밖으로 스며나오는 임프린트재(14)의 양은 변화한다. 이러한 경우에는, 접촉 단계로부터 경화 단계까지의 각 시간과 접촉 단계의 완료 시에 몰드(8)의 패턴 영역(8b) 밖으로 스며나오는 임프린트재(14)의 양이 제로가 되는 조사 개시 타이밍 사이의 관계를 각각 나타내는 복수의 테이블을 미리 구해 둔다. 각 샷 영역마다, 복수의 테이블로부터, 접촉 단계로부터 경화 단계까지의 시간에 대응하는 1개의 테이블을 선택한다. 이에 의해, 각 샷 영역마다, 조사 영역(52)의 각 영역에 대응하는 조사 개시 타이밍을 결정할 수 있다. 대안적으로, 접촉 단계로부터 경화 단계까지의 각 시간과 접촉 단계의 완료 시에 몰드(8)의 패턴 영역(8b) 밖으로 스며나오는 임프린트재(14)의 양이 제로가 되는 노광량 사이의 관계를 각각 나타내는 복수의 테이블을 미리 구해둘 수 있다. 각 샷 영역마다, 복수의 테이블로부터, 접촉 단계로부터 경화 단계까지의 시간에 대응하는 1개의 테이블을 선택한다. 이에 의해, 조사 영역(52)의 각 영역에 대한 노광량, 즉 광(50)의 강도 및 조사 시간을 결정할 수 있다.
아래에서, 도 11을 참조하여, 비교예로서, 임프린트재(14)의 스며나옴을 억제하는 조정 및 정렬 정밀도의 조정에 관한 일반적인 처리(종래 기술)에 대해서 설명한다.
단계 S201에서는, 디바이스에 따라 접촉 파라미터 및 조사 파라미터의 초기 조건을 설정한다.
단계 S202에서는, 단계 S201에서 설정된 초기 조건에 기초하여, 도 2에 도시된 임프린트 처리를 행한다.
단계 S203에서는, 몰드(8)의 패턴 영역(8b) 밖으로 스며나오는 임프린트재(14), 즉 임프린트재(14)의 스며나옴의 관찰을 수행한다. 임프린트재(14)의 스며나옴의 관찰은 현미경 등의 관찰용 측정 장치를 사용해서 수행된다.
단계 S204에서는, 단계 S203에서 구한 관찰 결과에 기초하여, 임프린트재(14)의 스며나옴이 발생했는지의 여부를 판정한다. 임프린트재(14)의 스며나옴이 발생한 경우에는, 임프린트재(14)의 스며나옴이 관찰된 샷 영역의 번호 및 위치 정보를 기록하고, 처리는 단계 S205로 이행된다. 대조적으로, 임프린트재(14)의 스며나옴이 발생하지 않은 경우에는, 처리는 단계 S206으로 이행된다.
단계 S205에서는, 임프린트재(14)의 스며나옴이 관찰된 샷 영역의 번호 및 위치 정보에 기초하여, 제2 조사 유닛(60)에 의한 광(50)의 조사를 제어하기 위한 조사 파라미터를 조정(변경)한다. 조사 파라미터 조정은, 임프린트재(14)의 스며나옴이 관찰된 모든 샷 영역에 대해서 수행된다. 또한, 조사 파라미터 조정은, 임프린트재(14)의 스며나옴이 발생하지 않을 때까지 반복된다.
단계 S206에서는, 몰드(8)와 기판(10) 사이의 정렬 정밀도가 측정된다. 정렬 정밀도는 중첩 검사 장치 등의 측정 장치를 사용해서 측정된다.
단계 S207에서는, 단계 S206에서 측정된 정렬 정밀도가 기준을 충족하는지를 판정한다. 정렬 정밀도가 기준을 충족하는 경우에는, 처리는 종료된다. 정렬 정밀도가 기준을 충족하지 않는 경우에는, 처리는 단계 S208로 이행된다.
단계 S208에서는, 몰드(8)와 기판 상의 임프린트재(14)를 접촉시키는 접촉 단계를 제어하기 위한 접촉 파라미터를 조정(변경)한다. 예를 들어, 접촉 파라미터로서, 몰드(8)와 기판(10) 사이의 상대적인 기울기, 접촉 단계에서 몰드(8) 및 임프린트재(14)에 가해지는 힘, 및 접촉 단계에서 패턴 영역(8a)을 변형시키기 위해 몰드(공간(13))에 가해지는 압력을 조정한다. 몰드(8)와 기판(10) 사이의 정렬 정밀도를 향상시키기 위해서 접촉 파라미터를 조정하는 경우에는, 몰드(8)의 패턴 영역(8b) 밖으로 스며나오는 임프린트재(14)의 상태가 변화한다. 이 때문에, 다시 임프린트재(14)의 스며나옴을 관찰할 필요가 있다. 따라서, 접촉 파라미터를 조정하는 경우에는, 임프린트재(14)의 스며나옴을 관찰하기 위해서 처리는 단계 S202로 이행된다.
임프린트재(14)의 스며나옴을 억제하는 조정 및 정렬 정밀도의 조정에 관한 일반적인 처리에서는, 정렬 정밀도를 조정할 때마다, 임프린트재(14)의 스며나옴을 억제하는 조정을 행할 필요가 있다. 이는 많은 시간 및 노동력이 필요하다.
한편, 상기 실시형태는, 임프린트재(14)의 스며나옴을 억제하기 위한 압인 파라미터와 조사 파라미터 사이의 관계를 테이블에 표현하도록 구성된다. 임프린트 처리 시의 압인 파라미터에 따라, 테이블로부터 조사 파라미터를 설정함으로써 임프린트재(14)의 스며나옴을 억제한다. 이에 의해, 정렬 정밀도를 조정할 때마다 필요한 임프린트재(14)의 스며나옴을 억제하는 조정에 대한 필요성을 제거할 수 있고, 조사 파라미터를 용이하게 설정할 수 있다.
<제4 실시형태>
임프린트 장치(1)를 사용해서 형성한 경화물의 패턴은, 각종 물품의 적어도 일부에 영구적으로 또는 각종 물품을 제조할 때 일시적으로 사용된다. 물품은 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 몰드 등이다. 전기 회로 소자의 예는, DRAM, SRAM, 플래시 메모리, 및 MRAM 등의 휘발성 및 비휘발성 반도체 메모리와, LSI, CCD, 이미지 센서, 및 FPGA 등의 반도체 소자이다. 몰드의 예는 임프린트용 몰드이다.
경화물의 패턴은 상술한 물품의 적어도 일부의 구성 부재로서 그대로 사용되거나 또는 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, 절연체 등의 피가공재가 표면에 형성된 실리콘 웨이퍼 등의 기판을 준비한다. 계속해서, 잉크젯법 등에 의해 피가공재의 표면에 임프린트재를 부여한다. 여기에서는 임프린트재가 기판 상에 복수의 액적으로서 부여된 상태를 나타낸다.
도 12b에 나타내는 바와 같이, 임프린트용 몰드의, 돌출부 및 홈 패턴이 형성된 측을 기판 상의 임프린트재를 향해 대향시킨다. 도 12c에 도시되는 바와 같이, 임프린트재가 부여된 기판을 몰드와 접촉시키고, 압력을 가한다. 몰드와 피가공재 사이의 간극은 임프린트재로 충전된다. 이 상태에서, 경화 에너지로서의 광을 몰드를 통해서 임프린트재에 조사하면, 임프린트재는 경화된다.
도 12d에 나타내는 바와 같이, 임프린트재가 경화된 후, 몰드는 기판으로부터 이형된다. 따라서, 임프린트재의 경화물이 패턴이 기판 상에 형성된다. 경화물의 패턴에서, 몰드의 홈은 경화물의 돌출부에 대응하며, 몰드의 돌출부는 경화물의 홈에 대응한다. 즉, 몰드(4z)의 돌출부 및 홈 패턴이 임프린트재에 전사된다.
도 12e에 나타내는 바와 같이, 경화물의 패턴을 내에칭 마스크로서 사용해서 에칭을 행하면, 피가공재의 표면 중 경화물이 존재하지 않거나 얇게 존재하는 부분이 제거되어 홈을 형성한다. 도 12f에 도시되는 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거하면, 피가공재의 표면에 홈이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 여기에서는, 경화물의 패턴을 제거했지만, 패턴을 가공 후에도 제거하지 않고, 예를 들어 반도체 소자 등에 포함되는 층간 절연용 막, 즉 물품의 구성 부재로서 이용할 수 있다.
본 발명은 상기 실시형태로 제한되지 않으며, 본 발명의 정신 및 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위를 공공에 밝히기 위해서, 이하의 청구항을 구성한다.
본 발명을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 제한되지 않는다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 몰드를 사용해서 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며, 상기 장치는
    상기 몰드와 상기 기판을 상대적으로 이동시킴으로써 상기 몰드를 상기 기판 상의 임프린트재와 접촉시키도록 구성되는 이동 유닛;
    상기 몰드가 상기 기판 상의 임프린트재와 접촉하고 있는 상태에서, 상기 몰드의 패턴 영역의 주변 영역과 상기 기판 사이의 상기 임프린트재의 중합도가 상기 기판 상에 상기 임프린트재를 공급할 때의 초기 상태에서의 중합도보다 높고 상기 임프린트재를 경화시킬 때의 최종 상태에서의 중합도보다 낮은 범위 내에 들어가도록, 상기 주변 영역에 광을 조사하도록 구성되는 조사 유닛; 및
    상기 기판 상의 각 샷 영역마다, 상기 몰드를 상기 기판 상의 상기 임프린트재와 접촉시키는 접촉 단계를 제어하기 위한 제1 파라미터의 값에 기초하여 상기 조사 유닛으로부터의 상기 광의 조사를 제어하기 위한 제2 파라미터의 값을 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하는 임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 파라미터는, 상기 조사 유닛이 상기 광의 조사를 개시하는 타이밍, 상기 조사 유닛으로부터 상기 주변 영역에 가해지는 상기 광의 강도, 및 상기 조사 유닛이 상기 주변 영역에 상기 광을 조사하는 기간 중 적어도 하나를 포함하는 임프린트 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 파라미터는, 상기 몰드와 상기 기판 사이의 상대적인 기울기, 상기 접촉 단계에서 상기 몰드 및 상기 기판 상의 상기 임프린트재에 가해지는 힘, 상기 접촉 단계에서 상기 패턴 영역이 변형될 때에 상기 몰드에 가해지는 압력, 및 상기 몰드가 상기 기판 상의 상기 임프린트재와 접촉하는 기간 중 적어도 하나를 포함하는 임프린트 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 주변 영역은 복수의 영역으로 구획되며, 상기 제어 유닛은 상기 복수의 영역 각각에 대해서 상기 제2 파라미터의 상기 값을 제어하는 임프린트 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 제1 파라미터의 값에 기초하여, 상기 접촉 단계의 완료 시에 상기 패턴 영역 밖으로 스며나오는 임프린트재의 양을 제로로 설정하도록 상기 제2 파라미터의 값을 결정하는 임프린트 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 제1 파라미터의 각 값마다, 상기 제1 파라미터의 값과 상기 접촉 단계의 완료 시에 상기 패턴 영역 밖으로 스며나오는 임프린트재의 양이 제로가 되는 상기 제2 파라미터의 값 사이의 관계를 각각 나타내는 복수의 테이블로부터, 상기 기판 상의 각 샷 영역에 대하여 설정된 상기 제1 파라미터의 값에 대응하는 1개의 테이블을 선택함으로써, 상기 기판 상의 각 샷 영역마다 상기 제2 파라미터의 값을 결정하는 임프린트 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 기판 상의 각 샷 영역에 대하여 설정된 상기 제1 파라미터의 상기 값이 조정될 때마다, 상기 복수의 테이블로부터, 조정된 상기 제1 파라미터의 값에 대응하는 1개의 테이블을 선택함으로써 상기 제2 파라미터의 값을 결정하는 임프린트 장치.
  8. 몰드를 사용해서 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 방법이며, 상기 방법은
    상기 몰드를 상기 기판 상의 상기 임프린트재와 접촉시키는 접촉 단계;
    상기 몰드가 상기 기판 상의 상기 임프린트재와 접촉하고 있는 상태에서, 상기 몰드의 패턴 영역의 주변 영역과 상기 기판 사이에 있는 상기 임프린트재의 중합도가 상기 기판 상에 상기 임프린트재를 공급할 때의 초기 상태에서의 중합도보다 높고 상기 임프린트재를 경화시킬 때의 최종 상태에서의 중합도보다 낮은 범위 내에 들어가도록, 상기 주변 영역에 광을 조사하는 조사 단계; 및
    상기 기판 상의 각 샷 영역마다, 상기 접촉 단계를 제어하기 위한 제1 파라미터의 값에 기초하여, 상기 조사 단계에서 사용되는 상기 광의 조사를 제어하기 위한 제2 파라미터의 값을 제어하는 단계를 포함하는 임프린트 방법.
  9. 물품 제조 방법이며,
    제1항에서 규정된 임프린트 장치를 사용해서 기판 상에 패턴을 형성하는 형성 단계;
    상기 형성 단계에서 상기 패턴이 형성된 상기 기판을 가공하는 단계; 및
    가공된 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 단계를 포함하는 물품 제조 방법.
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