刻印方法和刻印装置的制作方法

专利名称：刻印方法和刻印装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及刻印方法和对准装置。
背景技术：
近年来,例如，如 Stephan Y. Chou 等人在 Appl. Phys. Lett.，Vol. 67，Issue 21， PP. 3114-3116(1995)中所描述的那样，一种用于将设置在模具上的精细结构转印到诸如树脂材料、金属材料等被加工的构件上的精细加工技术已经发展起来，并引起了人们的注意。 这种技术被称之为纳米刻印或者纳米压花，并提供几个纳米数量级的加工分辨能力。因此， 可以期待将这种技术用于代替诸如步进器、扫描器等光学曝光装置，应用于下一代半导体制造技术。进而，这种技术能够在晶片的水平上实现三维结构的同时处理。因此，这种技术很容易应用于诸如光子晶体(photonic crystal)等光学器件等、以及诸如μ-TAS(微量全分析系统)等生物芯片等的制造技术等各种各样的领域。在这种利用纳米刻印的图案转印技术中，例如，当将该技术用于半导体制造技术等中时，以如下所述的方式将模具表面上的微细(精细)的结构转印到工件(加工件)上。首先，在构成工件的作为将要被加工的构件的基片(例如半导体晶片)上，形成可光致固化的树脂材料的树脂层。接着，将其上形成有具有所需要的凸/凹图案的微细结构的模具与工件对准，并且在模具与基片之间填充可紫外线(UV)固化的树脂材料，接着通过紫外线照射，将可UV固化的树脂材料固化。结果，模具上的微细结构被转印到树脂层上。然后，通过作为掩模的树脂层进行蚀刻等，以便在基片上形成模具的微细结构。顺便提及，半导体的制造中，必须进行模具与基片的(位置)对准。例如，在半导体的加工规格不大于IOOnm的这种当前的情况下，由装置引起的对准公差为几个纳米至几十个纳米。作为这种对准方法，例如，U. S. Patent No. 6，696，220揭示了一种对于两个波长的光线，即，波长不同的第一和第二光线，采用不同的焦距的技术。在这种技术中，当模具与基片之间的间隙是特定的值时，将设置在模具表面的标记作为第一个波长的图像形成于图像拾取器件上，并且，将设置在基片表面的标记作为第二个波长的图像形成于相同的图像拾取器件上。通过观察模具表面的标记和基片表面的标记，实现模具与基片之间的在平面内的对准。顺便提及，随着进来对高清晰度精细加工的不断提高的需要，要求改进上述纳米刻印的转印精度和转印速度。但是，在U. S. Patent No. 6，696，220中揭示的对准方法不总能满足这种需求。艮口， U. S. Patent No. 6，696，220的对准方法，在采用模具的标记和基片的标记进行平面内的对准时会导致以下的问题。
在采用纳米刻印的图案转印中，不同于采用传统的曝光器件的转印(曝光)方法， 如上面所述，必须在与工件(将要被加工的构件)接触的情况下转印设置在模具上的微细结构。在这种进行转印的加工中，在转印期间，在模具与工件的光致固化树脂材料接触的过程中，模具与树脂材料之间的接触界面会处于不稳定的状态。或者，在模具与工件上的光致固化树脂材料相互接触之前和之后，可以改变相对于用于对准的测量和驱动的各种物理条件。本发明的发明人等认识到，对于在刻印加工中检查对准的控制条件，当从模具与树脂材料之间的非接触状态、经由模具与树脂材料之间的接触状态、到树脂材料固化处理的期间内控制条件不变时，存在产生不方便的可能性。例如，考虑通过观察模具表面的标记和基片表面的标记来进行模具与基片的平面内对准的情况。当尽管在通过观察获得的测量结果中产生误差、但是仍然在用于没有误差的情况的控制条件下进行对准反馈控制时，结果，有可能发生故障。

发明内容
考虑到上述问题，本发明对于在刻印过程中的对准改进了控制条件。本发明的特定的实施形式将在后面进行描述，根据本发明的第一个方面的刻印方法，其特征在于，在采用反馈控制的对准过程中，一度停止或者中断反馈控制。根据本发明的第二个方面的刻印方法，其特征在于，在刻印过程中，改变对于对准的控制条件。(本发明的第一个方面)下面将具体描述根据本发明的第一个方面的刻印方法。根据本发明的第一个方面，提供一种刻印方法，用于将设置在模具上的刻印图案刻印到形成在基片上的图案形成层上，所述刻印方法包括第一个步骤，在所述第一个步骤中，用反馈控制进行基片和模具之间的对准；第二个步骤，在所述第二个步骤中，使模具和图案形成层相互接触；第三个步骤，在所述第三个步骤中，将图案形成层固化；以及第四个步骤，在所述第四个步骤中，增大基片与模具之间的间隙，其中，所述刻印方法进一步包括在第一个步骤与第二个步骤之间和/或在第二个步骤与第三个步骤之间停止反馈控制的步骤。本发明提供一种如下面所述地构成的刻印方法、刻印装置和对准方法。本发明提供一种刻印方法，用于通过利用反馈控制在模具与基片之间进行对准， 将设置到模具上的图案刻印到施加到基片上的树脂材料上，其中，所述刻印方法包括进行反馈控制的步骤，以便当通过使模具与树脂材料相互接触来进行刻印时在模具与树脂材料之间接触的过程中所发生的反馈控制的故障。在本发明的刻印方法中，当检测出模具与树脂材料之间的接触时，在进行反馈控制的步骤中的操作可以是反馈控制的停止操作。当模具和树脂材料被置于它们之间的接触位置的前方的预定位置处时，在进行反馈控制的步骤中的操作也可以是反馈控制的停止操作。在本发明的刻印方法中，在反馈控制停止之后，可以重新开始用于对准的反馈控制。进而，在反馈控制停止之后且反馈控制重新开始之前，可以进行模具和基片的对向面之间的间隙的调整。在本发明的刻印方法中，当检测到模具与树脂材料之间的接触时，进行反馈控制步骤中的操作可以是反馈控制的开始操作。进而，当使树脂材料与模具接触时，在进行反馈控制的步骤中的操作可以是通过改变初始控制参数来进行的反馈控制操作。当检测出模具与树脂材料之间的接触时，可以在反馈控制停止之后，进行控制参数的改变。在当模具和树脂材料被置于它们之间的接触位置的前方的预定位置时、反馈控制停止之后，当检测出模具与树脂材料之间接触时，进行控制参数的改变。在本发明的刻印方法中，在反馈控制停止之后且控制参数改变之前，可以进行模具与基片的对向面之间的间隙的调整。在本发明的刻印方法中，控制参数可以是用于进行对于平面内方向的对准的位置测量参数、用于进行模具与基片之间的距离调整的距离测量参数、以及用进行模具与基片之间的对准操作的驱动控制参数中的任何一种。在本发明的刻印方法中，模具与树脂材料之间的接触的检测可以通过反馈控制中的观察图像的灰度的变化来进行。模具与树脂材料之间的接触的检测，可以通过在反馈控制中作用到模具或者基片上的压力的变化来进行。进而，模具与树脂材料之间的接触的检测，可以通过在反馈控制中模具与基片之间的距离的测量结果的变化来进行。在本发明中，用于将设置在模具的加工表面上的图案刻印到施加到基片上的树脂材料上的刻印装置，包括接触检测机构，用于检测模具与树脂材料之间的接触；加工控制机构，用于使位置控制机构进行模具与基片之间的对准，以便在模具与树脂材料之间的接触过程中，不会发生故障。所述加工控制机构可以是用于当接触检测机构检测出模具与树脂材料之间的接触时、停止反馈控制的控制机构。加工控制机构可以是用于当模具和树脂材料被置于它们的接触位置的前方的预定位置时、停止反馈控制的控制机构。所述加工控制机构可以是用于在反馈控制停止之后重新开始用于对准的反馈控制的控制机构。所述加工控制机构可以是用于在反馈控制停止之后且反馈控制重新开始之前、控制模具和基片的对向面之间的间隙的控制机构。所述加工控制机构可以是用于当接触检测机构检测出模具与树脂材料之间的接触时、开始反馈控制的控制机构。所述加工控制机构可以是用于当接触检测机构检测出模具与树脂材料之间的接触时、通过改变反馈控制中的初始控制参数来进行反馈控制的控制机构。所述加工控制机构可以是这样的机构，即，所述机构用于进行控制，以便当检测出模具与树脂材料之间的接触时，在反馈控制停止之后，改变控制参数。所述加工控制机构可以这样的机构，即，所述机构用于进行控制，以便在当模具和树脂材料被置于它们的接触位置的前方的预定位置时、反馈控制停止之后，当检测出模具与树脂材料之间的接触时，改变控制参数。所述加工控制机构可以是用于在控制参数被改变之后重新开始用于对准的反馈控制的控制机构。所述加工控制机构可以是用于在反馈控制停止之后且控制参数被改变之前、进行模具和基片的对向面之间的间隙的控制的控制机构。在本发明中，两个构件的对准方法包括对向地配置与流体材料接触的第一构件和第二构件；通过反馈控制进行第一构件与第二构件之间的对准；以及，利用关于第一构件与流体材料之间的接触的信息，停止反馈控制或者改变反馈控制中的控制条件。(本发明的第二个方面)
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根据本发明的第二个方面，提供一种刻印方法，用于将设置在模具上的刻印图案转印到介于模具与基片之间的图案形成层上，所述刻印方法包括检测步骤，在所述检测步骤中，在刻印图案的转印过程中，利用模具或者基片的位移、工作台的转矩、来自于模具或者基片的反射光的量中的至少一项，检测模具和图案形成层的状态；以及改变步骤，在所述改变步骤中，根据检测步骤中的检测值，改变所述工作台的控制方法、驱动模式(driving profile)和控制参数中的至少一项。本发明提供一种结构如下所述的刻印装置和刻印方法。本发明提供一种刻印装置，用于将模具上的图案转印到介于该模具与基片之间的树脂材料上。所述刻印装置包括工作台，用于将模具和基片中的一个相对于另外一个定位；控制部，用于控制所述工作台；检测机构，用于借助施加到模具或者基片上的负荷、模具与基片之间的间隙、模具或者基片的位移、所述工作台的转矩、以及来自于模具或基片的反射光的量中的至少一项，检测在图案转印中模具和树脂材料的状态；以及用于根据由检测机构检测出来的检测值、改变工作台的控制方法、工作台的驱动模式和工作台的控制参数中的至少一项的机构。在本发明的刻印装置中，所述检测机构可以是这样的机构，即，该机构用于借助模具与基片之间的间隙的变化检测模具和树脂材料的状态，或者借助模具与基片之间的间隙直到该间隙被控制在恒定水平并处于稳定的状态为止的变化，检测模具和树脂材料的状态。在本发明的刻印装置中，所述检测值可以包括微分系数的改变和二阶微分系数的改变。微分系数的改变或二阶微分系数的改变可以是其符号的改变。所述检测机构能够检测作为模具和树脂材料的状态的、由于施加到模具与树脂材料之间的吸引力引起的状态。在本发明的刻印装置中，所述控制方法可以是反馈控制和正反控制(forwardback control)中的一个或者两者。驱动模式可以包括关于工作台的加速度、速度、位置、驱动电压、以及驱动电流中的任何一个。控制参数可以包括PID参数、前馈参数、和滤波器参数 (fi lterparameter)中的任何一个。本发明提供一种刻印方法，用于将模具的图案转印到介于模具与基片之间的树脂材料上。该刻印方法包括检测步骤，在该检测步骤中，借助施加到模具或者基片上的负荷、 模具与基片之间的间隙、模具或者基片的位移、工作台的转矩，以及来自于模具或者基片的反射光的量中的至少一项，检测在图案转印中模具和树脂材料的状态；以及改变步骤，在该改变步骤中，根据在检测步骤中检测出来的检测值，改变工作台的控制方法、工作台的驱动模式和控制参数中的至少一项。在本发明的刻印方法中，检测值可以包括微分系数的变化和二阶微分系数的变化。微分系数的变化或二阶微分系数的变化可以是其符号的变化。模具和树脂材料的检测状态是由施加到模具与树脂材料之间的吸引力造成的。在本发明的刻印方法中，可以在模具和树脂材料相互接触之前和/或之后，或者在树脂材料被固化之前和/或之后，改变控制方法、驱动模式、及控制参数中的至少一项。 在该刻印方法中，相对于模具的平面内方向的每一个轴，可以改变不同的控制方法和不同的控制参数中的一项或者两者。
本发明提供一种刻印方法，包括间隙减小步骤，在该间隙减小步骤中，在树脂材料介于模具和基片之间的状态下，减小模具与基片之间的间隙；固化步骤，在该固化步骤中，在间隙减小步骤之后，将树脂材料固化，并且将设置在模具上的图案转印到树脂材料上。在间隙减小步骤中，在按时基(on a time base)检测包括施加到模具和基片之间的压力的负荷的同时，使与模具和基片在垂直于它们的对向面的方向上的运动相关的控制条件在随着减小间隙而负荷增加的状态和随着减小间隙而负荷减小的状态之间改变。根据本发明，对于刻印加工可以更适当地进行对准控制。通过下面结合附图对本发明的优选实施形式的描述，本发明的这些和其他目的、 特征和优点将会变得更加明显。


图1是用于说明根据本发明的刻印加工的流程图。图2是用于说明本发明的实施形式1-1中的刻印装置的结构的示意图。图3是用于说明本发明的实施形式1-1中的反馈控制操作顺序的流程图。图4是用于说明在本发明的实施形式1-1中，在通过刻印进行图案转印的步骤中进行反馈控制操作的步骤的流程图。图5(a) ,5(b)、6和7分别是用于说明本发明的实施形式1_1中、对模具与树脂材料之间的接触(流体接触)的检测的曲线图。图8和9是用于说明在本发明的实施形式1_2(图8)和实施形式1_3(图9)中， 在通过刻印进行图案转印的步骤中进行反馈控制操作的步骤的流程图。图10是用于说明本发明的实施形式1-3中模具与树脂材料之间的接触的检测的一个例子的示意图。图11(a)和11(b)是用于说明在本发明的实施形式1_3中测量/驱动参数的改变的曲线图。图12是用于说明本发明的实施形式1-4中、在通过刻印进行图案转印的步骤中进行反馈控制操作的步骤的流程图。图13是用于说明本发明的实施形式2-1中相对于芯片进行刻印的步骤的流程图。图14(a)、14(b)和14(c)是用于说明在本发明的实施形式2_1中工作台的控制的示意图，其中，图14(a)是控制框图，图14(b)是用于说明PI控制机构的图示，图14(c)是表示时间图的图示。图15是用于说明本发明的实施形式2-1中的刻印装置的结构的示意图。图16(a)和16(b)是用于说明本发明将要解决的问题的示意图，其中，图16 (a)是控制框图，图16(b)是时间图。图17是表示本发明的实施形式2-2中的模具的透视图。图18是用于说明本发明的实施形式2-2中相对于芯片进行刻印的步骤的流程图。图19是用于说明本发明的实施形式2-2中的刻印的状态的时间图。图20(a)、20(b)和20 (c)是用于说明本发明的实施形式2_3中的工作台的控制的示意图，其中，图20(a)是控制框图，图20(b)是用于说明PI控制机构的图示，图20(c)是时间图。
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具体实施例方式本发明是一种刻印方法，用于将设置在模具上的图案刻印到形成在基片上的图案形成层上。具体地说，所述刻印方法包括下述第一至第四个步骤第一个步骤在进行对准控制的同时，进行基片与模具之间的对准，第二个步骤使模具和图案形成层相互接触，第三个步骤将图案形成层固化，以及第四个步骤增大基片与模具之间的间隙。在第二个步骤中，模具与图案形成层之间的接触，不仅是指模具和图案形成层之间的直接接触，也指它们之间通过脱模层的间接接触。在后一种情况下，也可以将脱模层看作是包含在模具中。在第三个步骤中，可以利用诸如紫外线等光线或者利用热进行图案形成层的固化。在第四个步骤中进行的操作是所谓的脱模操作。在本发明中，为了防止在模具与基片之间的接触过程中发生对准控制的故障，刻印方法还包括一个步骤。具体地说，在第一个步骤和第二个步骤之间，和/或在第二个步骤与第三个步骤之间，刻印方法包括下面的步骤㈧或⑶(A)停止反馈控制的步骤，或者(B)改变用于进行对准控制的工作台的控制方法、驱动模式和控制参数中的至少一项的步骤。下面，作为第一种实施形式和第二种实施形式，将描述作为其特征分别包括步骤 (A)和步骤(B)的两种实施形式。(第一种实施形式包括反馈控制步骤的刻印加工(方法)和刻印装置)在本实施形式的刻印方法中，将设置在模具上的刻印图案转印到形成在基片上的图案形成层上。具体地说，如图1所示，所述刻印方法包括下面的第一至第四个步骤(a)至(d)(a)第一个步骤在进行反馈控制的同时、进行基片与模具之间的对准(Si)，(b)第二个步骤使模具与图案形成层相互接触(S2)，(c)第三个步骤将图案形成层固化(S3)，以及(d)第四个步骤增大基片与模具之间的间隙(S4)。在所述刻印方法中，在第一个步骤与第二个步骤之间和/或在第二个步骤与第三个步骤之间，停止反馈控制。在反馈控制在第一个步骤与第二个步骤之间被停止的情况下，在反馈控制停止之后，模具与图案形成层相互接触。从而，在模具与图案形成层之间接触的过程中产生位置测量信息误差的情况下，不进行反馈控制，从而，可以防止对于对准控制操作的故障。顺便提及，后面将分别参照图3和图2具体描述所述反馈控制和用于进行刻印加工的刻印装置。在于上面所述的第一个步骤中进行基片与模具之间的对准之后、停止反馈控制的状态下，进行第二个步骤，之后，可以借助反馈控制进行基片与模具之间的对准(如后面参照图8具体的描述的那样)。进而，在于第一个步骤中进行对准之后、停止反馈控制的状态下，进行第二个步骤，之后，也可以根据与第一个步骤中的反馈控制的控制参数不同的控制参数，利用反馈控制进行基片和模具的对准(如后面参照图12具体的描述的那样)。顺便提及，在诸如所述反馈控制被一度停止的位置控制之后，代替与第一个步骤中的反馈控制的控制参数不同的控制参数，也可以根据与在第一个步骤中的反馈控制的测量参数不同的测量参数进行控制。所述测量参数可以包括用于计算距离的折射率和用于检测位置的灰度(级)值的阈值。在反馈控制在第二个步骤与第三个步骤之间被停止的情况下，与上面所述的情况类似，可以例如通过在模具与图案形成层之间的接触的检测之后立即停止反馈控制，可以防止发生故障。在于第二个步骤中使模具与图案形成层相互接触之后、停止反馈控制的状态下， 基片与模具之间的间隙减小，之后，可以通过反馈控制进行基片与模具之间的对准(如后面参照图4具体描述的那样)。进而，在于第二个步骤中使模具与图案形成层相互接触之后、停止反馈控制的状态下，基片与模具之间的间隙减小，之后，也可以利用根据与第一个步骤中的反馈控制的控制参数不同的控制参数的反馈控制，进行基片与模具之间的对准(如后面参照图9所描述的那样)。这里，反馈控制指的是为了确定模具与基片之间的相对位置关系而关于所谓的对准的控制。进而，对准指的是对于模具与基片之间在平面内的方向上的位置关系的位置调整、或者对于模具与基片之间的间隙的位置调整。对于这些对准(位置调整)，可以进行反馈控制。在本实施形式中，代替反馈控制，也可以采用其它对准控制，例如前馈控制。在上面描述的第二个步骤中，可以适宜地检测模具与图案形成层之间的接触。所述基片可以包括例如石英、玻璃、硅晶片等，但是没有特定的限制。图案形成层可以例如包括光致固化材料。本发明提供一种适合于所谓光学刻印的加工，但是，也可以应用于采用热塑性树脂材料的热刻印。模具设有具有凸/凹结构的刻印图案。所述模具例如由石英形成。在有些情况下， 在模具的表面上，涂布作为脱模剂的含氟树脂材料的层。在本发明中，在采用这种脱模剂的情况下，该脱模剂被认为包括在模具中。从而，第二个步骤不仅包括模具与图案形成层之间的直接接触的情况，也包括在它们之间经由脱模剂接触的情况。在第三个步骤中图案形成层的固化，例如，借助紫外线照射等来进行。还是在固化图案形成层的过程中，优选地，在模具与基片之间进行位置控制(在这种情况下，位置控制不局限于反馈控制，也可以是平面内的位置控制和间隙控制中的一个或者两者)。在第四个步骤，通过增大基片与模具之间的间隙，将固化的图案形成层与模具相互分离。在第四个步骤中，可以适宜地确定要从基片和模具中的一个或者两者移开的对象。本发明也可以应用于通过使用比基片小的模具进行多个刻印加工操作、在整个大尺寸的基片上形成刻印图案的方法(分步重复方法)。
本实施形式中的刻印装置，作为执行上述刻印加工的机构，包括以下部分模具保持部，用于保持模具；基片保持部，用于保持基片；位置控制部，用于借助反馈控制，控制被模具保持部保持的模具与被基片保持部保持的基片之间的位置关系；以及接触检测部，用于检测基片上的图案形成层与模具之间的接触。在本实施形式的刻印装置中，在由位置控制部进行的反馈控制停止之后，模具保持部和基片保持部相对移动，以便使图案形成层与模具相互接触。或者，在接触检测部检测出图案形成层与模具之间的控制之后，停止反馈控制。通过采用上述刻印方法，可以提供一种构件。具体地说，制备一个经受上述刻印加工的基片，并经由作为掩模的图案形成层经受蚀刻，在所述图案形成层上转印有上面所述的刻印图案。按照这种方式，对基片进行加工，以便获得具有所需要的图案形状的构件。所述构件的例子可以包括设有微细的流路的生物芯片和半导体芯片。在本实施形式中，也可以不设置上述接触检测部，而通过刻印装置的操作时间知道有关接触的信息。例如，在开始刻印操作的时刻，收集有关模具与基片之间的距离、树脂材料(图案形成层)的厚度、模具与基片之间的间隙的信息。当能够知道在间隙增大的过程中的速度时，可以知道在某一时刻模具是否接触树脂材料。从而，也可以将刻印装置构造成包括模具保持部、基片保持部和位置控制部，其中，模具保持部和基片保持部相对移动，使得在由位置控制进行的反馈控制被停止之后图案形成层与模具相互接触，或者，其中，在图案形成层与模具相互接触之后，将位置控制停止。(第二种实施形式)下面描述本实施形式中的刻印方法。首先，将描述在模具与基片之间对准的过程中产生的问题。图16(a)和16(b)是用于说明刻印状态的示意图。图16(a)是框图。如图16(a)所示，将来自于模型器(profiler)的信号输入控制机构，并将来自于控制机构的输出输入到要被控制的对象中。图16(b)是时间图，其中，表示出在使基片接近于模具、且树脂材料与模具接触并且被UV固化并从模具上脱模的刻印过程中的ζ-位置模式。点Z = O是模具与基片完全相互接触时的位置。因为树脂材料的存在，在本模式中，在ζ例如为IOOnm的位置，运动停止。在图16(b)中，(1)是模具与基片上的树脂材料未相互接触的区域；( 至( 是模具与(液体)树脂材料相互接触的区域； (6)是树脂材料被UV照射固化的区域；(7)是将模具从树脂材料上分离的区域；(8)是模具从接触位置退回的位置。这里，作为参考，将在传统的刻印加工过程中作用到模具上的负荷作为负荷1。在这种情况下，树脂材料具有高的粘度，从而，从模具与树脂材料接触的区域( 起依据ζ-位置施加排斥力。工作台的控制参数在比例分量Kp下是恒定的。但是，在近来的半导体制造过程中，加工规格很小，从而，模具与基片之间的间隙被降低到几十个纳米。因此，尝试采用低粘度的树脂材料，以便降低加压力。在这些情况下，当详细地测量负荷时，发现会导致诸如产生负荷2的现象。
具体地说，当所述负荷处于模具与树脂材料接触的状态下时，会发生三种情况 ⑴、⑵和⑶(1)即使当模具和树脂材料相互接触时、负荷也不会改变的情况，(2)在模具与基片之间施加排斥力的情况，以及(3)在模具与基片之间施加吸引力的情况。直到将所述间隙控制在恒定的大小以便处于稳定状态为止，负荷不仅随着模具与基片之间的间隙的变化而变化，而且随着时间而改变。所述负荷不仅依赖于树脂材料的成分、粘度、厚度、密度、接触面积等而发生改变，而且也依赖于模具的表面状态、图案的形状等发生改变。因此，在利用相同的控制参数控制模具和基片的情况下，会导致发生位置误差的增大和设定时间的增加。进而，在有些情况下，控制是不稳定的，有时候模具的图案或者基片会破裂。在本实施形式中，考虑到上述问题，提供一种刻印装置和方法，所述装置和方法， 通过改变与模具和基片相关的控制条件中的至少一项，能够改进模具与基片之间的对准精度，其中，所述与模具和基片相关的控制条件依赖于模具和树脂材料的状态，所述模具和树脂材料的状态根据在图案转印中模具与基片之间的间隙的改变而变化。更具体地说，通过根据介于模具与基片之间的树脂材料的状态，改变诸如工作台控制方法、工作台驱动模式和工作台控制参数等控制条件中的至少一个条件，消除由于施加到模具与基片之间的负荷的改变产生的有害的影响。因此，在本实施形式中，可以具体地如下面所述地构成刻印方法和刻印装置。在第二种实施形式中，用于将设于模具上的刻印图案转印到介于模具与基片之间的图案形成层上的刻印方法，其特征在于，包括检测模具的状态的检测步骤；借助施加到模具或者基片上的负荷、模具与基片之间的间隙、模具或者基片的位移、工作台的转矩、以及来自于模具或者基片的反射光的量中的至少一项检测在刻印图案转印的过程中模具和图案形成层的状态的检测步骤；以及根据在检测步骤中检测出来的检测值、改变工作台控制方法、工作台驱动模式和工作台控制参数中的至少一项的步骤。对于上述步骤，还可以添加以下步骤位置控制步骤，用于进行在模具与基片之间的对准控制，
接触步骤，用于使模具和图案形成层相互接触，固化步骤，用于固化图案形成层，增大模具与基片之间的间隙的步骤，以及在位置控制步骤与接触步骤之间和/或在接触步骤与固化步骤之间、停止在位置控制步骤中的对准控制的步骤。用于实施上述刻印方法的刻印装置，被用于将模具上的图案转印到介于模具与基片之间的树脂材料上，并且包括工作台，用于将模具和基片中的一个相对于其中的另外一个定位，控制部，用于控制所述工作台，检测机构，用于借助施加到模具或者基片上的负荷、模具与基片之间的间隙、模具或者基片的位移、工作台的转矩、和来自于模具或者基片的反射光的量中的至少一项，检测模具和树脂材料的状态，以及
用于根据由检测机构检测出来的检测值改变工作台控制方法、工作台驱动模式、 工作台控制参数中的至少一项的装置。作为控制方法，可以采用反馈控制和正反控制中的一个或者它们两者。借助上述结构，根据模具和树脂材料的状态，特别是根据发生由于改变上面描述的控制条件中的至少一个所引起的施加到模具和基片之间的负荷从排斥力改变为吸引力而变化的树脂材料的状态，消除上述不利的影响。进而，在本实施形式中，所述刻印方法可以具体的如下所述地构成。借助施加到模具或者基片上的负荷、模具与基片之间的间隙、模具或者基片的位移、工作台转矩、和来自于模具或者基片的反射光的量中的至少一项，检测在图案转印中模具和树脂材料的状态。在这种情况下，可以采用这样的结构在所述结构中，可以借助模具与基片之间的间隙的变化检测出模具和树脂材料的状态，或者可以借助将模具与基片之间的间隙控制在恒定的大小，直到使该间隙处于稳定状态为止的变化检测出模具和树脂材料的状态。然后，根据检测值，改变工作台控制方法、工作台驱动模式和工作台控制参数中的至少一项。进而，借助上述结构，根据模具和树脂材料的状态，特别是，根据由于通过改变上面描述的控制条件中的至少一项所引起的施加到模具和基片之间的负荷从排斥力改变到吸引力而变化的树脂材料的状态，消除上述不利的影响。本实施形式的刻印方法被构造成包括在树脂材料介于模具与基片之间的状态下，减小模具与基片之间的间隙的步骤；以及在减小间隙的步骤之后，将树脂材料固化并且将设置在模具上的图案转印到树脂材料上的步骤。进而，在间隙减小步骤中，在按时基检测包括施加到模具与基片之间的压力的负荷的同时，使与模具和基片在垂直于该模具和基片的对向面的方向上的运动相关的控制条件在负荷随着减小间隙而增大的状态与负荷随着减小间隙而减小的状态之间改变。借助上述结构，可以避免由于在模具与基片之间的间隙减小时，在施加到模具与基片之间的负荷从排斥力变化到吸引力的瞬间，模具与基片之间的接触而导致的破裂等的发生。下面将具体地描述本发明的实施形式。(实施形式1-1)下面将描述根据本发明的刻印装置和刻印方法。图2是用于说明本实施形式的刻印装置的结构的示意图。参照图2，刻印装置包括壳体101、工作台102、基片保持部103、基片104、光致固化树脂材料105、在加工表面具有图案的模具106、模具保持部107、测力传感器108、观测设备109和110、UV光源111、分配器(dispenser) 112、处理控制电路(机构)113、施加控制电路114、位置检测电路(机构)115、曝光量控制电路116、压力检测电路117、以及位置控制电路(机构)118。如图2所示，在本实施形式的刻印装置中，模具106和基片104相互对向地配置。模具106是在其面对基片104的表面上具有所需要的凸/凹(不均勻)图案的透明构件，并经由模具保持部107、测力传感器108以及一个构件连接到壳体101上。用于模具106的材料可以适宜地从诸如石英、蓝宝石、Ti02、SiN等透明材料中选择。在模具106的基片侧的表面，一般可以利用含氟硅烷偶联剂等进行脱模处理。观测设备109由光源、透镜系统和图像拾取器件构成，并获得作为图像的模具106 与基片104之间的信息。观测设备110由光源、透镜系统和图像拾取器件构成，并获得由模具106与基片104的对向面之间的间隙得到的干涉光谱。在壳体101的面对模具106的背面的部分，设置UV光源111。基片104经由基片保持部103安装到工作台102上。工作台102相对于六个轴(χ、y、ζ、θ、α、β )具有六个可动方向，并被固定到壳体101上。分配器112经由一个构件被安装到壳体101上，以便可以在任何位置将光致固化树脂材料施加到基片上。处理控制电路(机构)113对施加控制电路114、位置检测电路(机构)115、曝光量控制电路116、压力检测电路117、和位置控制电路(机构)118提供指令，以便执行刻印加工。进而，与此同时，处理控制电路113从这些电路接受输出数据，以便控制整个加工。施加控制电路114控制分配器112，以便将光致固化树脂材料105施加到基片104上。位置检测电路115进行由观测设备109获得的图像的图像处理、以及由观测设备 110获得的波形的分析，以便确定相对于转印表面的水平方向(XY方向)而言模具106与基片104之间的在平面内的位置关系以及它们之间的间隙。曝光量控制电路116控制UV光源111，以便进行曝光。压力检测电路117由测力传感器108的检测信号和将要被加工的部分的面积计算施加到模具106和基片104之间的压力。位置控制电路控制工作台102，使得模具106和基片104能够满足所需要的位置关系。顺便提及，各个机构(装置)的配置和方法并不局限于本实施形式中的配置和方法，也可以包括其它结构，例如，代替移动基片104而移动模具106的结构。下面将描述本实施形式中通过刻印进行的图案转印步骤。首先，利用分配器112向基片104上施加光致固化树脂材料105，以便形成图案形成层。接着，将模具106和其上施加了光致固化树脂材料105的基片104相互对向地配置，在利用观测设备109和110调整模具106与基片104之间的位置关系的同时，在它们之间的间隙中，扩展并填充树脂材料。在这种状态下，借助压力检测电路117检测施加到模具 106与基片104之间的压力。接着，利用从UV光源111发射的UV光线照射基片104与模具106之间的树脂材料，以便将其固化。最后，将基片104和模具106相互分离，以便将固化的树脂材料从模具106上释放。经过上述步骤，模具106的表面凸/凹图案作为刻印图案被转印到基片104上的树脂材料层上。下面将详细描述在模具106与基片104之间的对准步骤和图案转印步骤。
通过利用观测设备109观察模具106上的对准标记和基片104上的对准标记，进行模具106与基片104之间的对准。位置检测电路115进行图像处理，用于通过对于由观测设备109获得的图像的灰度(级)值设置阈值，检测对准标记的位置，以便检测出模具106 与基片104之间在平面内位置关系。通过观察从观测设备110发射出来的宽频带的光在模具106与基片104之间的干涉，进行模具106与基片104之间的间隙的测量。用于发射宽频带的光的光源的例子可以包括卤素光源、氙光源等。在位置检测电路115中，利用由观测设备110获得的干涉波，由模具106与基片104之间的空间折射率等计算该间隙。在本发明中，模具106与基片104之间的间隙的测量方法并不局限于这种方法。例如，代替宽频带光源，也可以利用诸如激光、 LED等窄频带光源。图3是用于说明在对准步骤中反馈控制操作顺序的图示。在步骤Sl-I中，对准反馈控制开始。在步骤S1-2中，测量模具106与基片104之间的位置关系。接着，在步骤S1-3中，判断测量值与目标值之间的差是否处于基准值内。当该差不位于基准值内时，进行步骤S1-4中的基片位置控制。之后，再次进行步骤S1-2中的测量。当所述差位于基准值内时，在步骤S1-5中结束对准反馈控制。这种反馈控制可以用于模具与基片之间在平面内的对准、和与模具与基片之间的间隙相关的对准中的一个或两者。图4是流程图，用于说明在用于将设于模具上的图案刻印(转印)到施加在基片上的树脂材料上的图案转印处理中，进行反馈控制的步骤。在步骤S2-1中，开始图案转印处理。在这种状态下，将光致固化树脂材料105施加到基片104上，并且模具106不与(液体)树脂材料105接触。在步骤S2-2中，开始对准反馈控制。接着，在步骤S2-3中，检测模具106与树脂材料105的接触，然后，在步骤S2_4中， 停止对准反馈控制。在对准反馈控制停止之后，在步骤S2-5中，驱动工作台102以使模具106与基片 104以一定的距离相互接近，以便进行在模具106与基片104的对向面之间的间隙的调整。在光致固化树脂材料105接触到模具106并且结束流体状态(控制转变状态)之后，在步骤S2-6中，重新开始对准反馈控制。在对准反馈控制结束之后，在步骤S2-7中，利用从UV光源发射的UV光线将光致固化树脂材料105固化。在步骤S2-8中，将模具106从固化的树脂材料105上释放，然后，在步骤S2_9中， 结束图案转印处理。借助这些步骤，可以进行对准反馈控制，以便能够减少在模具106与基片104之间接触的过程中发生的反馈控制故障，从而确保刻印的进行。当模具106满足对于由于模具106与光致固化树脂材料10之间的接触引起的位置偏差所要求的精度时，也可以采用这样的步骤，即，在接触之后，不进行对准反馈控制就将光致固化树脂材料105固化。在某些情况下，折射率由于基片104与模具106之间的物质(树脂材料)改变成另一种物质而改变，使得在接触之前和之后不能进行精确的间隙测量，从而导致难以进行精确的反馈控制。但是，通过只在接触之后进行对于间隙的对准反馈控制，可以消除这种困难。图5 (a)和5(b)是用于说明用于检测模具106与光致固化树脂材料105之间的接触的方法的曲线图。图5(a)是表示在位置检测电路115中由观测设备109获得的图像的特定区域中的灰度值(级)的曲线图。在这种情况下，灰度值为Gp图5(b)是表示灰度值G1随着时间的变化的曲线图。当模具106接触到光致固化树脂材料105时，反射率变化，从而，如图5 (b)所示，灰度值从G1不连续地变化到(；2。因而，在灰度值不连续的改变的时刻T1，作出模具106和光致固化树脂材料105相互接触的判断。如上所述，通过利用灰度值随时间的变化，可以构成接触检测机构。下面，将描述用于检测模具106与光致固化树脂材料105之间的接触的接触检测机构的另一种结构。图6是表示在模具106与光致固化树脂材料105相互接触之前和之后，在模具106 与基片104之间的间隙(间距)的测量结果随时间的变化的曲线图。在图6所示的时刻T2, 间隙值不连续地改变。这是因为，由于模具106与光致固化树脂材料105的接触，用于测量的光的光路中的折射率从空气的折射率变化到光致固化树脂材料105的折射率。尽管实际的折射率被改变，但是，用于计算间隙的折射率并没有改变，从而，当模具106与光致固化树脂材料105相互接触时，间隙测量值不连续地改变。从而，判断为在间隙值不连续地改变的时刻T2，模具106与光致固化树脂材料105相互接触。下面描述用于检测模具106与光致固化树脂材料105之间的接触的接触检测机构
的另一种结构。图7是表示由压力检测电路117测量的施加到模具106与基片104之间的压力随着时间的变化的曲线图。如图7所示，直到测量时刻达到时MT2为止一直保持恒定的压力， 在时刻T3发生变化。这是因为模具106接触到光致固化树脂材料105。从而，判断为模具 106与光致固化树脂材料105在压力变化的时刻T3相互接触。在本发明中，即使在不同于接触检测机构的上面描述的三种结构的结构中，也可以应用能够检测模具106与光致固化树脂材料105之间的接触的机构或方法。在本实施形式中，在模具和基片104之间的对准过程中，与模具106与光致固化树脂材料105之间的接触的检测同时，停止用于对准的反馈控制。通过这种操作，可以减少在模具106与基片104之间接触的过程中，在转变期间的对准操作的故障的发生。结果，可以进行能够减少模具和基片的破损的高速加工。关于模具106与基片104之间的对准的这种装置结构并不局限于本实施形式中的结构，也可以采用能够进行模具106与基片104之间的对准的其它方法。(实施形式1-2)下面，描述本实施形式中的刻印方法和刻印装置。本实施形式与实施形式1-1之间的差别仅在于图案转印过程中的操作顺序，从而，只描述图案转印过程。
图8是流程图，用于说明为了刻印设置在模具上的图案，在图案转印处理中进行反馈控制的步骤。在步骤S3-1中，开始图案转印处理。在这种状态下，将光致固化树脂材料105施加到基片104上，模具106不与(液态)树脂材料105接触。在步骤S3-2中，开始对准反馈控制。接着，在步骤S3-3中，当模具和施加到基片104上的光致固化树脂材料105被置于它们之间的接触位置的前方的预定位置时，停止反馈控制。在反馈控制停止之后，在步骤S3-4中，驱动工作台102，使得模具106与基片104 相互靠近，以便进行模具106与基片104的对向面之间的间隙调整(间隙控制)。即，在后面进行的步骤S3-6中重新开始对准反馈控制之前，进行间隙调整(间隙控制)。接着，在步骤S3-5中，检测模具106与树脂材料105的接触，然后，在步骤S3_6中， 重新开始对准反馈控制。在结束对准反馈控制之后，在步骤S3-7中，利用来自于UV光源的UV光的照射，将光致固化树脂材料105固化。在步骤S3-8中，将模具106从光致固化树脂材料105释放，然后在步骤S3_9中， 结束图案转印处理。在本实施形式中，在模具与基片104之间的对准中，在模具106与光致固化树脂材料105之间接触的过程中，事先停止用于对准的反馈控制。然后，在对接触的检测之后，重新开始反馈控制。通过这种操作，可以减少在模具106与基片104之间接触的过程中，对准操作故障的发生。结果，可以进行能够减少模具和基片的破损的高速的处理。(实施形式1-3)下面，描述本实施形式中的刻印方法和刻印装置。本实施形式与实施形式1-1之间的差别仅在于在图案转印处理中的操作顺序，因此将只描述图案转印处理。图9是流程图，用于说明为了刻印设置在模具上的图案，在图案转印处理中进行反馈控制的步骤。在步骤S4-1中，开始图案转印处理。在这种状态下，将光致固化树脂材料105施加到基片104上，并且，模具106不与(液态)树脂材料105接触。在步骤S4-2中，开始对准反馈控制。接着，在步骤S4-3中，在检测到模具106与光致固化树脂材料105的接触时，在步骤S4-4中，停止对准反馈控制。在反馈控制停止之后，在步骤S4-5中，驱动工作台102，使模具106与基片104以一定的距离相互接近，以便进行模具106与基片104的对向面之间的间隙调整。在模具106与光致固化树脂材料105之间的接触转变状态结束之后，在步骤S4_6 中，改变对准反馈控制的测量/控制参数，然后，在步骤S4-7中，重新开始对准反馈控制。在对准反馈控制结束之后，在步骤S4-8中，利用来自于UV光源的UV光的照射将光致固化树脂材料105固化。在步骤S4-9中，将模具106从固化的树脂材料105上脱模，然后，在步骤S4-10中，结束图案转印处理。顺便提及，在模具106满足对于通过与光致固化树脂材料105接触引起的位置偏差所要求的精度的情况下，也可以在接触之后只进行测量，而不进行反馈控制。下面，将参照图5 (a)和5 (b)，作为测量/控制参数变化的例子，描述对于平面内的对准的位置测量参数的改变。如上面所述，图5 (a)是表示在在位置检测电路115中利用观测设备109获得的图像的特定区域内的灰度值的曲线图，图5(b)是表示在该区域内灰度值随时间的变化的曲线图。当模具106接触到光致固化树脂材料105时，如图5(b)所示，在该区域内的灰度值从G1变化到G2。从而，通过模具106与光致固化树脂材料105的接触，灰度值作为整体发生变化， 使得在某些情况下对标记的检测是困难的。因此，修正用于标记检测的灰度值的阈值，使得在接触之后的状态下能够检测出标记。图10是示意图，用于说明作为用于调整模具106与基片104之间的距离(间隙) 的距离测量参数的间隙测量参数的变化。如图10所示，通过模具106与光致固化树脂材料 105之间的接触，位于观测设备110下方的模具106与基片104之间的物质从空气变化成光致固化树脂材料105。通过这种物质的变化，用于测量间隙的光路中的折射率发生变化，从而，间隙(距离)测量结果可能是错误的值。因此，用于计算间隙的折射率从空气的折射率变成光致固化树脂材料105的折射率。图11(a)和11(b)是曲线图，作为用于改变测量/控制参数的另外一种实施形式， 用于说明作为进行模具与基片之间的对准操作的驱动控制参数的工作台驱动控制参数的变化。通过模具106与光致固化树脂材料105的接触，如图11 (a)所示，可以改变施加到模具106与基片104之间的压力。在这种情况下，时刻T4表示模具106与光致固化树脂材料105接触的时刻。在模具106与光致固化树脂材料105接触之前和之后，施加到模具106 与控制104之间的压力从0变化到P^通过这种压力变化，施加到工作台上的压力也发生变化，从而，修正诸如用于驱动工作台的增益等参数，以便以高精度驱动工作台。进而，在图案转印过程中压力变化的状态并不局限于图11(a)所示的状态，也可以是图11(b)中所示的状态，在图11(b)所示的状态下，压力从P2变化到0，从而可以施加压力以使模具和基片相互吸引。用于对准反馈控制的测量/控制参数的改变并不局限于上面所述的改变，也可以是相对于反馈控制而言，与模具与树脂材料的接触引起的物理变化相对应的改变。在本实施形式中，在模具与基片104对准过程中，与模具106与光致固化树脂材料 105之间的接触的检测的同时，停止对于对准的反馈控制。然后，在用于反馈控制的测量/ 控制参数改变之后，重新开始反馈控制。通过这种操作，可以减少在模具106与基片104之间接触的过程中对准操作故障的发生。结果，可以进行能够减少模具和基片的破损的高速处理。顺便提及，改变用于反馈控制的测量/控制参数的步骤并不局限于本实施形式中的步骤，也可以是在模具106与光致固化树脂材料105之间接触的过程中改变工作台中的参数的步骤。(实施形式1-4)下面，描述本实施形式的刻印方法和刻印装置。在本实施形式和实施形式1-3之间的差别只在于图案转印处理中的操作顺序，从而，下面只描述图案转印处理。图12是流程图，用于说明为了刻印设置在模具上的图案，在图案转印处理中进行反馈控制的步骤。在步骤S5-1中，开始图案转印处理。在这种状态下，将光致固化树脂材料105施加到基片104上，模具106不与(液态)树脂材料105接触。在步骤S5-2中，开始对准反馈控制。接着，在步骤S5-3中，当使模具106和施加在基片104上的光致固化树脂材料105 位于它们之间的接触位置的前方的预定位置时，停止反馈控制。在反馈控制停止之后，在步骤S5-4中，驱动工作台102，使模具106与基片104相互靠近以便进行模具106与基片14的对向面之间的间隙调整(间隙控制)。即，在对准反馈控制重新开始(在后面进行的步骤S5-6中改变控制参数)之前，进行间隙调整(间隙控制)。接着，在步骤S5-5中，检测模具106与树脂材料105的接触，在步骤S5_6中改变用于对准反馈控制的测量/控制参数，之后，在步骤S5-7中重新开始对准反馈控制。在对准反馈控制结束之后，在步骤S5-8中，利用来自于UV光源的UV光的照射，将光致固化树脂材料105固化。 在步骤S5-9中，将模具106从固化的树脂材料105上脱模，然后，在步骤S5-10中，
结束图案转印处理。在本实施形式中，在模具与基片104的平面内对准的过程中，在模具106与光致固化树脂材料105之间接触的过程中，事先停止用于对准的反馈控制。然后，在对接触的检测之后，改变测量/控制参数，重新开始反馈控制。通过这种操作，在模具106与基片104之间接触的过程中，可以减少对准操作故障的发生。结果，可以进行能够减少模具和基片的破损的高速处理。进而，作为另外一种对准方法，也可以采用下面的方法。首先，相互对向地配置与流体材料接触的第一构件和第二构件。第一构件可以包括上面描述的模具和用于沉浸曝光装置的透镜。流体材料可以包括上面描述的光致固化树脂材料、诸如水等液体、以及凝胶体类的材料。第二构件可以包括例如石英、诸如半导体晶片等晶片，理想地，可以是诸如所谓Si晶片等平板状材料。接着，如上面所述，在与流体材料接触的第一构件和第二构件相互对向地的配置的状态下，通过反馈控制进行第一构件和第二构件之间的对准。这里，所述对准可以包括至少平板状构件的平面内对准和相对于第一构件与第二构件之间的间隙的对准中的至少一项。然后，在进行反馈控制的同时，将间隙逐渐减小，并通过利用有关第一构件与流体材料之间的接触的信息，停止反馈控制或者改变在反馈控制中的控制条件。这里，有关接触的信息指的是表示第一构件与流体材料之间的接触的信息、表示在接触之后经过预定的时间的信息，或者表示在接触之后预定的状态的信息。如上所述，通过停止反馈控制或者改变参数(条件)，可以防止由于第一构件与流体材料(它们在初始时没有相互接触，但是，在对准过程中相互接触)之间的接触引起的故障。结果，可以实现一种对准方法，在该方法中，与流体材料接触的第一构件和第二构件相互对向地配置，利用反馈控制进行第一构件和第二构件之间的对准，然后，利用有关第一构件与流体材料之间接触的信息，停止反馈控制或者改变反馈控制中的控制条件。根据本发明的对准方法，不仅可以应用于上述刻印装置，也可以应用于沉浸曝光
； ε且寸。顺便提及，参照图2至图12在实施形式1-1至实施形式1-4中描述的构件或者机构，可以包括壳体101、工作台102、基片保持部103、基片104、光致固化树脂材料105、在其加工面上具有图案的模具106、模具保持部107、测力传感器108、观测设备109和110、 UV光源111、分配器112、处理控制电路(机构)113、施加控制电路114、位置检测电路(机构)115、曝光量控制电路116、压力检测电路117、以及位置控制电路(机构)118。下面，描述根据本发明的第二个方面的实施形式。(实施形式2_1)下面，将参照附图具体描述实施形式2-1。根据将要应用的装置的结构和各种条件，本实施形式可以进行适当的改型或改变。在本实施形式中，通过工作台的运动，使其上施加有树脂材料的基片与固定的模具接触，以便进行刻印。进而，借助全局法进行模具与基片之间的对准，在所述全局法中，对于每一个芯片，预先对若干点进行测量，并根据测量结果设定目标位置。图13是流程图，用于说明对于一个芯片进行刻印的步骤。在本实施形式中，根据预先设定的模式，使模具和基片在垂直于它们的对向面的方向(ζ)上相互接近。该模式是这样设定的，即，将模具和基片在平面内的方向Ouy和θ) 上的值保持在相同的水平上。首先，在步骤S6-1中，将模具和其上施加有树脂材料的基片相互对向地配置，并使之处于能够刻印的状态。在步骤S6-2中，确认预定的状态，通过以下步骤进行这种状态的确认(1)测量施加到模具或者基片上的负荷并测量工作台的转矩，(2)测量模具与基片之间的距离和工作台的位置，(3)判断模具与基片之间存在或者不存在接触等。接着，在步骤S6-3中，通过判断在步骤S6-2中获得的信息是否满足条件，确定后续的步骤。该条件例如是，目标位置和当前位置之间的偏差以及位置的振动小于设定值的情况。当满足该条件时，进入步骤S6-5中。当不满足该条件时，在步骤S6-4中进行控制的改变。控制的改变可以包括控制机构的控制参数、驱动模式等的改变。控制的改变也可以包括用于将反馈控制接通和切断的控制方法的改变。
在使控制改变之后，进入步骤S6-5中，在该步骤中，进行是否满足结束条件的判断。结束条件可以包括工作台位于目标值(位置)的状态。当满足结束条件时，进入步骤S6-7，当不满足结束条件时，在步骤S6-6中，控制工作台的姿势。所述控制根据在相对于Z方向改变之后的驱动模式来进行。在这种情况下， 根据该模式，改变用于树脂材料固化的UV照射的开始时间和照射持续时间。下面，描述本实施形式中的工作台的控制。图14(a)至14(c)是示意图，用于说明本实施形式中的工作台控制，其中，图14(a) 是控制框图，图14(b)是表示PI控制机构的图示，图14(c)是时间图。参照图14(a)，模型器根据预先设定的工作台驱动模式，设定工作台的目标值。将从模型器发出的参考信号(ref)和参考信号与位置测量结果之间的偏差(err)输入控制机构1。该控制机构1例如是用于关于比例和积分的PI控制的机构。进而，控制块包括能够接通、切断反馈开关的开关(SW)。图14(b)表示PI控制的结构，其中Kp表示比例增益，Ti表示积分时间，s表示拉普拉斯算符。进而，ζ是下标，表示ζ轴参数。也可以不利用开关进行积分控制。控制机构1还包括例如低通滤波器、带通滤波器、以及陷波滤波器等滤波器，并能够进行诸如滤波器的量级和频率等滤波器参数的设定。将从控制机构1发出的信号输入待处理的对象内。将要被处理的对象是工作台的每一个轴。对于用于驱动工作台的马达，设定实际的信号。将由诸如不仅是用于位置测量的检测机构、而且用于检测施加到模具或者基片上的负荷的检测机构测量(检测出来)的数据，输入到判断机构中。判断机构提供指令，以改变用于基片机构1的控制参数或者驱动模式。所述控制参数包括PID参数、前馈参数、和滤波器参数中的任何参数。驱动模式不仅可以包括工作台的位置，而且还可以包括工作台的加速度、速度、驱动电压和驱动速度。下面，参照图14(c)描述刻印控制的状态。图14(c)表示在使基片靠近模具、树脂材料与模具接触并被固化、然后从模具上脱模的刻印过程中，ζ位置的模式。具体地说，图 14(c)是当将工作台在垂直于基片的方向(ζ)上移动时，驱动模式的时间图。还存在对于所述部分的平面内的方向(xy)和其它轴(θ α β)的其它驱动模式。顺便提及，xy模式是保持相同值的驱动模式。在图14(c)中，(1)是模具和基片上的(液态)树脂材料没有相互接触的区域，(2) 至(5)是模具和树脂材料相互接触的区域，(6)是树脂材料被UV光固化的区域，(7)是模具从树脂材料上脱模的区域，(8)是模具从接触区域退回的区域。在这种情况下，对于ζ的驱动模式是不变的。借助该模式，当ζ位置移动时，观察到施加在模具上的负荷随着时间的变化(改变)。根据所述负荷的数据，改变相对于ζ方向的比例增益Kpz和积分时间Tiz。这些状态都包含地表示在图14(c)内。对于每一个轴设定比例增益和积分时间。但是，对于每一个轴的变化状态和控制都是同样的，从而，作为一个例子，对于ζ轴的变化状态和控制进行描述。在区域(1)，由于模具和树脂材料没有相互接触，所以，负荷不变。在区域O)，模具和树脂材材料相互接触。ζ方向的负荷只改变可以忽略的程度， 但是粘滞阻力增大。这时，容易发生偏差，从而，比例增益增大，积分时间减小。在刚刚接触之后的行为不稳定的情况下，也可以设定这样一个模式，即，在即将接触之前，预先切断反馈控制，在接触之后，接通反馈控制。进而，当工作台的速度足够大，或者粘度大时，随着ζ 方向上的位置的改变，可以增大负荷。在区域(3)，随着模具与树脂材料之间的距离减小，施加到模具上的负荷增大。在该区域，根据负荷，增大比例增益，减小积分时间。在区域0)，在基片的目标值变为恒量之后，负荷减小。在该区域，根据负荷，减小比例增益，增大积分时间。也存在着这样的情况，其中，根据树脂材料的施加状态，没有负荷减小的区域。在区域(5)，建立基本上稳定的状态。负荷可以是表示吸引力的负值。根据模具与基片之间的间隙、树脂材料的量、和树脂材料的接触面积，负荷值发生变化。例如，在即使在模具外部也存在着足够量的树脂材料的情况、树脂材料存在于靠近模具的边缘的区域内的情况、以及在树脂材料只存在于模具的一部分上的情况当中，由于树脂的量的不同，负荷的值发生变化。顺便提及，由于树脂材料的扩散导致的负荷降低较不容易给出成为负值的理由。这种负荷变成负值的现象，是近年来刻印的特征。这可以归因于使用低粘度的树脂材料、大约几十纳米的间隙、不对模具和树脂材料施加大的压力等。从而，可以认为负荷变成负值的原因在于，负荷受到表面张力和毛细作用很大的影响。根据所述负荷，设定控制参数。在区域(6)，进行UV照射。通过UV照射，树脂材料的粘度增大，结果，树脂材料被固化。在数值偏离目标值的情况下，直到工作台被较大地移动为止，所述数值不会返回到目标值。因此，比例增益增大，积分时间减小。顺便提及，在需要时间使负荷处于稳定状态的情况下，也可以根据负荷、偏差或者时间，在负荷处于稳定状态之前进行UV照射。在区域(7)，开始模具与基片之间的脱模，但是，模具和树脂材料相互分离。在该区域，根据负荷改变控制参数。在区域(8)，模具和基片被相互分离。在这种情况下，负荷不发生改变，所以，控制参数是恒定的。顺便提及，通过进行用于预先获知条件的刻印，确定改变的设定。例如，存在以下四种情况(1)至⑷(1)在模具接触树脂材料、并且负荷不变的情况下，将比例增益保持在恒定的值，(2)在模具接触树脂材料、并且负荷改变的情况下，根据所述改变来改变比例增
■、Λ
frff.，(3)在树脂材料被固化的情况下，将比例增益保持在恒定的水平，以及(4)在进行脱模的情况下，根据负荷改变比例增益。用于对条件进行判断的值，除了检测值的改变之外，还可以包括微分系数的改变 (包括符号的改变)、二阶微分系数的改变(包括符号的改变)等。上述驱动模式和控制参数，作为一个例子被描述为它们可以根据树脂材料的成分、粘度、量等而被改变。下面，描述本发明所应用的本实施形式中的刻印装置。图15表示所述刻印装置的结构。参照图15，刻印装置包括曝光光源301、模具保持部302、基片保持部303、基片提升机构304、平面内移动机构305、用于测量模具与基片之间的相对位置的光学系统306、以及用于计算相对位置的分析机构309。在本实施形式的全局法中，对于每一个芯片，根据测量结果设定工作台的驱动模式。光学系统306可以测量模具与树脂材料之间存在或者不存在接触。例如，存在观察树脂材料进入照片区域的入口的方法，以及观察进入树脂材料的光的量的变化的方法。所述刻印装置进一步包括测力传感器307和用于测量位移的干涉仪308。利用这种干涉仪，还可以测量与树脂材料存在接触或者不存在接触。例如，存在这样一种方法，在该方法中，测量干涉仪的振动分量或者噪音的振幅，并且，通过由于树脂材料的接触导致的振动程度的降低，判断树脂材料与模具接触。作为另外一种测量方法，也可以采用测量用于工作台的马达的转矩的方法。通过测量施加到马达上的电流，可以计算出转矩。所述刻印装置包括模具311、基片312、光致固化树脂材料313。模具保持部302利用真空卡定法等进行模具311的卡定。借助平面内移动机构305，基片312可以移动到所希望的位置，并且，借助基片提升机构304，可以进行高度调节和对基片312的压力施加。借助刻印控制机构310，进行对于基片312的位置移动控制、压力施加、曝光等。该刻印控制机构310包括图14(a)中所示的模型器、判断机构和控制机构。(实施形式2-2)下面，参照附图描述本发明的实施形式2-2。在本实施形式中，将描述在χ方向和ζ方向之间控制条件不同的情况。图17表示在本实施形式中，具有线条-空间图案的模具1700。在图17中，χ方向是线条的方向，y方向是与线条方向垂直的方向。在这种结构中，树脂材料容易在X方向上扩展，不容易在y方向上扩展。在这种情况下，对于每一个轴， 诸如控制参数、控制方法、驱动模式等控制条件的改变是特别有效的。这里，树脂材料不容易在y方向上扩展，从而，下面将考虑模具接受y方向上的压力导致在y方向上的偏差的情况。但是，这种关系受到模具的表面处理和形状以及树脂材料的特性的影响，从而，在某些情况下，容易在χ方向上产生偏差。在本实施形式中，与实施形式2-1类似，通过工作台的运动，使其上施加有树脂材料的基片与固定的模具接触，以便进行刻印。进而，通过对于每一个芯片的逐个模具 (die-by-die)方法，进行模具与基片之间的对准。在逐个模具方法中，在对于每一个芯片测量模具和基片之间在平面内的相关位置的变化的同时，进行对准。图18是流程图，用于说明对于一个芯片进行刻印的步骤。在本实施形式中，根据预先设定的驱动模式，使模具和基片在垂直于基片的方向 (ζ)上相互接近。这一驱动模式被设定成使得模具和基片在平面内方向(x、y和Θ)上的值保持在同一水平上。首先，在步骤S8-1中，将模具和其上施加有树脂材料的基片相互对向地配置，并且通过测量模具与基片之间的相对位置并进行它们之间的对准，以便提供它们的所描述的位置，使得它们处于能够刻印的状态，。接着，进入ζ控制步骤S8-2和xy控制步骤S8_4。这些步骤是所谓的并行控制。在步骤S8-4中，确认xy状态。
通过测量施加到模具或者基片上的负荷并测量模具与基片之间的相对距离，确认 xy状态。接着，在步骤S8-5中，通过判断满足下面三个条件(1)、⑵和(3)中的任何一个， 决定随续的步骤。这些条件是(1)目标位置和当前位置之间的偏差和位置振动小于设定值的情况；(2)这些值大于设置值的情况；以及(3)结束条件的情况。在从步骤S8-5进入步骤S8-6的情况下，在步骤S8_6中，改变相对于xy方向的控制条件，使之总是在预定的值之内。在从步骤S8-2进入步骤S8-3的情况下，在步骤S8_3中，条件4为是否满足结束条件。当不满足结束条件时，在步骤S8-2中进行ζ控制。当满足结束条件时，进入步骤S8-7， 步骤结束。下面，将描述本实施形式。图19是时间图，用于说明本实施形式中的刻印状态，其中，驱动模式不发生改变。 该时间图包括ζ位置模式、施加到模具上的负荷随着时间的变化、以负荷数据为基础的相对于χ方向的比例增益Kpx、以及相对于y方向的比例增益Kpy。在区域(1)，由于模具和树脂材料不相互接触，所以，负荷不发生变化。在该区域， 控制参数相同。在区域O)，模具与树脂材料相互接触，但是ζ方向的负荷只变化可以忽略不计的程度。树脂材料容易在χ方向上扩散，但是，不容易在y方向上扩散，从而，由于树脂材料的流动性，容易发生偏差。在这种情况下，对于y方向，与相对于χ方向相比，比例增益增大。在区域(3)，随着模具与树脂材料之间的距离减小，施加到模具上的负荷增加。在该区域，根据负荷，相对于y方向而言，比例增益增大。对于χ方向，不考虑负荷，设定恒定的比例增益。在区域0)，在基片的目标值变为恒量之后，负荷减小。在该区域，根据负荷，相对于y方向的比例增益减小，相对于χ方向，不考虑负荷，设定恒定的比例增益。在区域(5)，建立基本上稳定的状态。负荷可以是表示吸引力的负值。根据负荷， 相对于χ方向和y方向中的每一个，设定控制参数。在区域(6)，进行UV照射。顺便提及，在需要时间使负荷处于稳定状态的情况下， 根据负荷、偏差或者时间，也可以在负荷处于稳定状态之前进行UV照射。通过UV照射，树脂材料收缩或者膨胀。对于y方向，由于收缩或膨胀的影响，容易产生位置误差，从而，比例增益增大。通过uv照射，会导致产生负荷的变化。具体地说，根据树脂材料的成分或者树脂材料与模具的接触状态，在某些情况下，负荷停留在负值或者从负值变化到正值。这些现象是可以再现的，从而，对应于变化的状态，进行诸如反馈控制的开关(通/断)等控制方法的改变。在区域(7)，开始模具与基片之间的脱模，但是，模具和树脂材料被相互分离。在该区域，树脂材料被固化，从而，相对于χ方向和y方向两个方向，设定恒定的比例增益。在区域(8)，模具和基片相互分离。在这种情况下，负荷不发生变化，从而，比例增益是恒定的。(实施形式2-3)下面，参照附图，描述本发明的实施形式2-3。
在本实施形式中，采用包括将前馈控制和反馈控制结合起来的控制条件。在刻印过程中，预先知道可以成为诸如模具与树脂材料之间的控制、UV照射等的干扰原因的一部分因素，从而，上述控制条件在产生干扰的情况下是有效的。特别是，在只采用反馈控制的情况下，在干扰发生之后，需要时间检测干扰产生的影响。对于消除响应的滞后，包括前馈控制和反馈控制的组合的控制条件是有效的。图20(a)至20 (c)是用于说明本实施形式中的工作台控制的示意图，其中，图 20(a)控制框图，图20(b)是用于说明PI控制机构的图示，图20(c)是时间图。参照图14(a)，模型器根据预置的工作台驱动模式设定工作台的目标值。向控制机构2中输入从模型器发出的参考信号(ref)、以及参考信号与位置测量结果之间的偏差 (err)。该控制机构2例如是用于关于比例和积分的PID控制的机构。图20(b)表示PID控制的结构，其中Kp表示比例增益，Ti表示积分时间，Td表示微分时间，s表示拉普拉斯算符。控制机构2进一步包括诸如低通滤波器、带通滤波器、以及陷波滤波器等滤波器， 并且能够进行诸如滤波器的量级和频率等滤波器参数的设定。从控制机构2发出的信号被输入到待处理的对象。待处理的对象是工作台的每一个轴。对用于驱动工作台的马达设定实际的信号。将由诸如不仅用于位置测量、而且用于检测施加到模具或者基片上的负荷的检测机构测量(检测出来)的数据输入判断机构。进而，从模型器向控制机构3中输入ζ校正信号。这在不同于用于控制机构2的条件的条件下，在试图添加信号的情况中是有效的。控制机构3由比例增益和滤波器构成。 判断机构提供指令，以便改变用于基片机构2和3的控制参数或者驱动模式。下面，参照图20 (C)描述刻印控制的状态。在本实施形式中，ζ位置的模式不改变， 但是改变控制参数和Z校正模式。该时间图包括Z位置模式、Z校正模式、施加到模具上的负荷随着时间的变化、以及根据负荷数据的微分时间Td的改型的例子。在区域(1)，因为模具与树脂材料不相互接触，所以负荷不发生变化。在区域O)，模具与树脂材料相互接触，但是，负荷只改变可以忽略不计的程度。为了在接触之前和之后抑制干扰的产生，在区域(1)和( 之间的边界处增大微分时间Td。在区域(3)，施加到模具上的负荷随着模具与树脂材料之间的距离的减小而增大。 在该区域，负荷稳定地变化，从而，从区域⑵和⑶之间的边界设定微分时间Td。进而，在偏差增大的情况下，校正目标值。在区域0)，树脂材料扩散，在基片的目标值变为恒量之后，负荷减小。在该区域也设定微分时间Td。在区域( ，建立基本上稳定的状态。在该区域也设定微分时间Td。在区域(6)，进行UV照射。在UV照射之前和/或之后，发生干扰，从而，在区域(5) 和(6)之间的边界处设定微分时间Td。在区域(7)，模具与基片之间的脱模开始，而模具和树脂材料被相互分离。在该区域，负荷稳定地变化，从而，设定微分时间Td。在区域(8)，模具和基片被相互分离。在这种情况下，负荷不发生变化，从而，微分时间Td是恒量。
顺便提及，通过进行用于确定条件的刻印，可以粗略地估计诸如控制参数、驱动模式和控制方法等用于区域⑵与⑶之间以及区域⑷与(5)之间的边界的控制条件。在参照图13至图20描述的实施形式中，用于本发明的刻印方法和刻印装置的构件或机构包括曝光光源301、模具保持部302、基片保持部303、基片提升机构304、平面内移动机构305、光学系统306、测力传感器307、干涉仪308、分析机构309、刻印控制机构 310、模具311、基片312、和光致固化树脂材料313。工业上的利用可能性如上面描述的那样，根据本发明，可以更稳定地进行用于刻印处理的对准控制。尽管参照这里揭示的结构对本发明进行了描述，但是，本发明并不局限于所提出的细节，本申请意图包括以改进为目的的改型和改变或者所附权利要求的范围。
权利要求
1.一种刻印方法，在该刻印方法中进行模具和基片的对准控制并且将形成在模具上的图案转印到设置在基片上的图案形成层上，所述刻印方法包括在对准控制开始后在进行对准控制的同时使所述模具和所述基片彼此靠近的步骤，以使模具与图案形成层相互接触并且继而将图案形成层固化；和在图案形成层固化后增大模具与基片之间的间隙的步骤，其中所述刻印方法还包括在对准控制开始之后并且在所述模具接触图案形成层之前和之后中的至少一个时停止所述对准控制的步骤。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述模具接触所述图案形成层之后所述对准控制停止的状态下，使所述模具与所述基片进一步相互靠近，并且继而重新开始所述对准控制。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述模具接触所述图案形成层之前所述对准控制停止的状态下，使所述模具与所述基片彼此接触，并且继而重新开始所述对准控制。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述对准控制中，用于在所述对准控制停止之前的对准控制的控制参数与用于在所述对准控制停止之后又重新开始的对准控制的控制参数彼此不同。
5.一种刻印方法，在该刻印方法中进行模具和基片的对准控制并且将形成在模具上的图案刻印到设置在基片上的图案形成层上，所述刻印方法包括通过在进行对准控制的同时使基片和模具彼此靠近而使模具与图案形成层相互接触的步骤；使接触图案形成层的模具与基片进一步相互靠近的步骤；在所述模具与所述基片进一步相互靠近的状态下将图案形成层固化的步骤；以及在所述图案形成层固化后增大基片与模具之间的间隙的步骤，其中，所述刻印方法还包括在从使所述模具与所述图案形成层接触的步骤到使所述模具与所述基片进一步相互靠近的步骤的过程中、并且在所述模具接触所述图案形成层之前和之后中的至少一个时停止所述对准控制的步骤。
6.一种刻印装置，在该刻印装置中进行模具和基片的对准控制并且将形成在模具上的图案转印到设置在基片上的图案形成层上，所述刻印装置包括用于保持模具的模具保持部；用于保持基片的基片保持部；和控制部，用于进行控制以便在对准控制开始后在进行对准控制的同时使由所述模具保持部保持的模具和由所述基片保持部保持的基片彼此靠近，以使模具与图案形成层相互接触并且继而将图案形成层固化；其中在对准控制开始之后并且在所述模具接触图案形成层之前和之后中的至少一个时，所述控制部停止所述对准控制。
7.如权利要求6所述的装置，还包括用于检测所述模具与所述图案形成层之间的接触的接触检测部，其中在所述接触检测部检测到所述模具与所述图案形成层之间的接触后，所述控制部停止所述对准控制。
8.一种刻印装置，在该刻印装置中进行模具和基片的对准控制并且将形成在模具上的图案转印到设置在基片上的图案形成层上，所述刻印装置包括用于保持模具的模具保持部；用于保持基片的基片保持部；和控制部，用于进行控制以便在进行对准控制的同时使由所述模具保持部保持的模具和由所述基片保持部保持的基片彼此靠近，以使模具与图案形成层相互接触，使与图案形成层接触的模具与基片进一步彼此靠近，并且继而在使模具与基片进一步彼此靠近的状态下将图案形成层固化；在所述模具接触图案形成层之前和之后中的至少一个时，在从由所述模具保持部保持的模具与由基片保持部保持的基片彼此靠近开始到与图案形成层接触的模具与基片进一步彼此靠近为止的时间段内，所述控制部停止所述对准控制。
9.一种用于生产构件的加工方法，包括通过使用根据权利要求1-5中任何一项所述的刻印方法将形成在模具上的图案转印到设置在基片上的图案形成层上的步骤；和经由作为掩模、在其上在转印图案的所述步骤中转印有所述图案的图案形成层，蚀刻所述基片。
全文摘要
本发明涉及一种刻印方法和刻印装置。一种用于将设置在模具上的刻印图案刻印到形成在基片上的图案形成层上的刻印方法，所述方法由以下步骤构成，所述步骤为第一个步骤，在所述第一个步骤中，借助反馈控制进行基片与模具之间的对准；第二个步骤，在所述第二个步骤中，使模具与图案形成层相互接触；第三个步骤，在所述第三个步骤中，将图案形成层固化；以及第四个步骤，在所述第四个步骤中，增大基片与模具之间的间隙。所述刻印方法还包括在第一个步骤与第二个步骤之间和/或在第二个步骤与第三个步骤之间将反馈控制停止的步骤。
文档编号G03F7/00GK102360162SQ20111031309
公开日2012年2月22日 申请日期2008年2月5日 优先权日2007年2月6日
发明者关淳一, 奥岛真吾, 春见和之, 末平信人 申请人:佳能株式会社