JP2018056533A - Imprint device and article manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インプリント装置及び物品の製造方法に関する。 The present invention relates to an imprint apparatus and an article manufacturing method.
半導体デバイスの微細化の要求が進み、従来のフォトリソグラフィ技術に加えて、基板上に数ナノメートルオーダーの微細なパターン（構造体）を形成することができるインプリント技術が注目されている。インプリント技術は、基板上に未硬化のインプリント材を供給（塗布）し、かかるインプリント材とモールド（型）とを接触させて、モールドに形成された微細な凹凸パターンに対応するインプリント材のパターンを基板上に形成する微細加工技術である。 The demand for miniaturization of semiconductor devices has advanced, and in addition to the conventional photolithography technique, an imprint technique capable of forming a fine pattern (structure) on the order of several nanometers on a substrate has attracted attention. The imprint technology supplies (applies) an uncured imprint material onto a substrate, contacts the imprint material with a mold (mold), and corresponds to a fine uneven pattern formed on the mold. This is a fine processing technique for forming a material pattern on a substrate.
インプリント技術において、インプリント材の硬化法の１つとして光硬化法がある。光硬化法は、基板上のショット領域に供給されたインプリント材とモールドとを接触させた状態で光を照射してインプリント材を硬化させ、硬化したインプリント材からモールドを引き離すことでインプリント材のパターンを基板上に形成する方法である。 In the imprint technique, there is a photocuring method as one of the methods for curing an imprint material. In the photo-curing method, the imprint material supplied to the shot area on the substrate is in contact with the mold to irradiate light to cure the imprint material, and the mold is removed from the cured imprint material. This is a method for forming a pattern of a printing material on a substrate.
モールドのパターンと基板に形成されたパターン（下地）とを重ね合わせる際には、モールドに形成されたマークと基板に形成されたマークとの相対位置に基づいて、モールドと基板とを相対的に移動させることでシフト及び回転方向の位置ずれを補正している。更に、モールド（のパターン）を変形させることで、倍率、スキュー、台形、弓なり、糸巻きなどの形状誤差を補正している。 When the pattern of the mold and the pattern (base) formed on the substrate are overlapped, the mold and the substrate are relatively moved based on the relative positions of the mark formed on the mold and the mark formed on the substrate. By shifting, the positional deviation in the shift and rotation directions is corrected. Further, by deforming the mold (pattern), shape errors such as magnification, skew, trapezoid, bow, and thread winding are corrected.
モールドのパターンと下地との重ね合わせの高精度化のためには、数ナノメートル以下の精度でモールドを変形させる装置が必要となる。かかる装置は、モールドに外力を与えてパターンを任意の形状に変化させるためのアクチュエータ及びセンサを含み、モールドの外周を取り囲むように複数箇所に配置されている。例えば、モールドの側面と支持構造体との間にアクチュエータを有し、アクチュエータと支持構造体との間に力センサを有するインプリント装置が提案されている（特許文献１及び２参照）。かかるインプリント装置では、アクチュエータからモールドの側面に加える圧縮力を、力センサで検出してフィードバック制御している。
In order to increase the accuracy of overlaying the mold pattern and the base, an apparatus for deforming the mold with an accuracy of several nanometers or less is required. Such an apparatus includes an actuator and a sensor for applying an external force to the mold to change the pattern into an arbitrary shape, and is disposed at a plurality of locations so as to surround the outer periphery of the mold. For example, an imprint apparatus having an actuator between a side surface of a mold and a support structure and a force sensor between the actuator and the support structure has been proposed (see
しかしながら、インプリント装置では、モールドを基板上のインプリント材に接触させる押印工程や基板上のインプリント材からモールドを引き離す離型工程においてモールドに加わる外力によって、モールドにシフト及び回転方向の位置ずれが生じる場合がある。このような場合、上述したような力センサを用いたフィードバック制御では、原理上、モールドを元の位置に戻すことができない。 However, in the imprint apparatus, the mold is shifted and misaligned in the rotational direction by an external force applied to the mold in a stamping process in which the mold is brought into contact with the imprint material on the substrate and a mold releasing process in which the mold is separated from the imprint material on the substrate. May occur. In such a case, in principle, the feedback control using the force sensor as described above cannot return the mold to the original position.
モールドの位置ずれは、モールドとモールドを保持する保持部（チャック）との摩擦によって、モールドに意図しない変形（歪み）を生じ、重ね合わせ精度を低下させる要因となる。また、押印工程の直後におけるモールドと基板との相対的な位置ずれが大きくなることで、モールドと基板との位置合わせ（アライメント）に要するモールドや基板の移動量が大きくなるため、アライメント時間に影響を与えてしまう。更に、モールドと基板との間には、インプリント材によるバネ特性が作用するため、アライメントで必要となるモールドや基板の移動量に比例した力がモールドにかかり、モールドに変形（歪み）を生じさてしまう。 The misalignment of the mold causes unintended deformation (distortion) in the mold due to friction between the mold and a holding portion (chuck) that holds the mold, and causes a decrease in overlay accuracy. In addition, since the relative displacement between the mold and the substrate immediately after the stamping process increases, the amount of movement of the mold and substrate required for alignment between the mold and the substrate increases, which affects the alignment time. Will be given. Furthermore, since the spring characteristic of the imprint material acts between the mold and the substrate, a force proportional to the amount of mold or substrate movement required for alignment is applied to the mold, causing deformation (distortion) of the mold. That's right.
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、モールドの位置ずれを抑制するのに有利なインプリント装置を提供することを例示的目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an exemplary object of the present invention is to provide an imprint apparatus that is advantageous in suppressing mold misalignment.
上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのインプリント装置は、モールドを用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、前記モールドを保持する保持部と、前記保持部に保持された前記モールドの側面に力を与えるアクチュエータと、前記アクチュエータから前記モールドの側面に与えられる力を計測する第１計測部と、前記保持部に保持された前記モールドの位置を計測する第２計測部と、前記アクチュエータが前記モールドの側面に与えるべき力に対応する力目標値と、前記第１計測部の出力とに基づいて、前記アクチュエータに入力する操作量を制御する制御部と、前記保持部において前記モールドが位置すべき位置に対応する位置目標値と前記第２計測部の出力との差分を力の操作量に変換して前記制御部に入力する入力部と、を有し、前記制御部は、前記入力部から入力される操作量にも基づいて、前記アクチュエータに入力する操作量を制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an imprint apparatus according to one aspect of the present invention is an imprint apparatus that performs an imprint process for forming a pattern of an imprint material on a substrate using a mold. A holding unit for holding, an actuator for applying force to the side surface of the mold held by the holding unit, a first measuring unit for measuring a force applied from the actuator to the side surface of the mold, and the holding unit. Further, the second measurement unit that measures the position of the mold, the force target value corresponding to the force that the actuator should apply to the side surface of the mold, and the output of the first measurement unit are input to the actuator. A control unit for controlling an operation amount, a position target value corresponding to a position where the mold should be positioned in the holding unit, and an output of the second measurement unit; And an input unit that converts the difference into an operation amount of force and inputs the force to the control unit, and the control unit inputs the actuator based on the operation amount input from the input unit. The operation amount is controlled.
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。 Further objects and other aspects of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.
本発明によれば、例えば、モールドの位置ずれを抑制するのに有利なインプリント装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the imprint apparatus advantageous for suppressing the position shift of a mold can be provided, for example.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same reference number is attached | subjected about the same member and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図１は、本発明の一側面としてのインプリント装置１００の構成を示す概略図である。インプリント装置１００は、半導体デバイスの製造工程に使用され、モールドを用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント処理を行うリソグラフィ装置である。本実施形態では、インプリント装置１００は、基板上に供給されたインプリント材とモールドとを接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギーを与えることにより、モールドの凹凸パターンが転写された硬化物のパターンを形成する。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an
インプリント材には、硬化用のエネルギーが与えられることによって硬化する硬化性組成物（未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある）が用いられる。硬化用のエネルギーとしては、電磁波、熱などが用いられる。電磁波としては、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される、赤外線、可視光線、紫外線などの光を用いる。 As the imprint material, a curable composition (also referred to as an uncured resin) that cures when given energy for curing is used. As the energy for curing, electromagnetic waves, heat, or the like is used. As the electromagnetic wave, for example, light such as infrared rays, visible rays, and ultraviolet rays, whose wavelength is selected from a range of 10 nm to 1 mm is used.
硬化性組成物は、光の照射によって、或いは、加熱によって硬化する組成物である。光の照射によって硬化する光硬化性組成物は、重合性化合物と光重合開始剤とを少なくとも含有し、必要に応じて、非重合性化合物又は溶剤を含有してもよい。非重合性化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分などの群から選択される少なくとも一種である。 A curable composition is a composition which hardens | cures by irradiation of light or by heating. The photocurable composition that is cured by light irradiation contains at least a polymerizable compound and a photopolymerization initiator, and may contain a non-polymerizable compound or a solvent as necessary. The non-polymerizable compound is at least one selected from the group consisting of a sensitizer, a hydrogen donor, an internal release agent, a surfactant, an antioxidant, and a polymer component.
インプリント材は、スピンコーターやスリットコーターによって基板上に膜状に付与されてもよい。また、インプリント材は、液体噴射ヘッドによって、液滴状、或いは、複数の液滴が繋がって形成された島状又は膜状で基板上に付与されてもよい。インプリント材の粘度（２５℃における粘度）は、例えば、１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下である。 The imprint material may be applied in a film form on the substrate by a spin coater or a slit coater. Further, the imprint material may be applied onto the substrate in the form of droplets by the liquid ejecting head, or in the form of islands or films formed by connecting a plurality of droplets. The imprint material has a viscosity (viscosity at 25 ° C.) of, for example, 1 mPa · s or more and 100 mPa · s or less.
インプリント装置１００は、図１に示すように、照射部１と、モールド保持部４と、アクチュエータ５と、第１計測部６と、第２計測部７と、基板ステージ９と、供給部１０と、アライメント計測部１１と、制御部１５とを有する。
As shown in FIG. 1, the
照射部１は、モールド２を介して、基板上のインプリント材に対して紫外線を照射する。照射部１は、例えば、光源と、光源からの紫外線をインプリント処理に適した状態に調整するための複数の光学素子とを含む。
The
モールド２は、矩形の外形を有し、基板８に対向する面に、基板上のインプリント材に転写するパターンが３次元形状に形成された型である。モールド２のパターンの表面は、基板上のインプリント材（基板８）との密着性を維持するために、高平面度に加工されている。モールド２は、石英などの紫外線を透過させる材料で構成されている。
The
モールド保持部４は、吸着力や静電力によってモールド２を引き付けるチャックなどを含み、モールド２を保持する。モールド保持部４は、モールド駆動部によって駆動される。モールド駆動部は、基板上のインプリント材とモールド２とを接触させるために、又は、基板上のインプリント材からモールド２を引き離すために、モールド保持部４をＺ軸方向に駆動する。
The
アクチュエータ５（モールド変形機構）は、モールド保持部４に保持されたモールド２の側面に力（圧縮力）を与えて、モールド２のパターンを変形させる。第１計測部６は、ロードセルや歪ゲージなどの力センサを含み、アクチュエータ５からモールド２の側面に与えられる力を計測する。第２計測部７は、変位センサを含み、モールド保持部４に保持されたモールド２の側面の位置（側面の変位）を計測する。
The actuator 5 (mold deformation mechanism) applies a force (compression force) to the side surface of the
供給部１０（ディスペンサ）は、基板上にインプリント材を供給（塗布）する。インプリント材は、本実施形態では、紫外線の照射によって硬化する性質（光硬化性）を有する。また、インプリント材は、製造する半導体デバイスの種類に応じて適宜選択される。基板ステージ９は、基板８を真空吸着によって保持し、ＸＹ平面内を自由に移動可能なステージである。
The supply unit 10 (dispenser) supplies (applies) an imprint material on the substrate. In this embodiment, the imprint material has a property of being cured by irradiation with ultraviolet rays (photocurability). The imprint material is appropriately selected according to the type of semiconductor device to be manufactured. The
アライメント計測部１１は、基板上のインプリント材を硬化させない波長の光を発するＨｅ−Ｎｅレーザなどの計測光源１２と、ＣＣＤイメージセンサなどの検出器１３とを含む。アライメント計測部１１は、モールド２のパターンと、基板８に形成されたパターン（下地）とを重ね合わせる際に用いられる。アライメント計測部１１は、モールド２及び基板８のそれぞれに形成されたアライメントマークに計測光源１２からの光を照射し、これらのマークからの光によって形成される干渉パターンを検出器１３で検出することで、互いのマークの相対位置を計測する。
The
制御部１５は、ＣＰＵやメモリなどを含み、インプリント装置１００の全体（動作）を制御する。制御部１５は、インプリント装置１００の各部を統括的に制御してインプリント処理を行う。また、制御部１５は、モールド２と基板８との位置合わせ（アライメント）に関する処理を制御する。例えば、アライメント計測部１１の計測結果（アライメントマークの相対位置）からモールド２と基板８とのＸ軸方向、Ｙ軸方向及び回転方向のそれぞれに関する位置ずれを求め、基板ステージ９を移動させることでモールド２と基板８との位置ずれを補正する。また、モールド２と基板８との間における倍率、スキュー、台形、弓なり、糸巻きなどの形状誤差は、アクチュエータ５によってモールド２のパターンを変形させて目標形状にすることで補正する。アクチュエータ５によるモールド２の形状の補正に関する制御としては、オープン制御とフィードバック制御とが考えられる。オープン制御は、例えば、インプリント処理によって基板８に形成されたパターンをＳＥＭなどの計測装置で計測した結果から得られる形状補正量に基づいて、モールド２を基板上のインプリント材に接触させる前に変形させる制御である。フィードバック制御は、アライメント計測部１１の計測結果に基づいて、モールド２をリアルタイムに変形させる制御である。
The
図２は、モールド２、アクチュエータ５、第１計測部６及び第２計測部７をＺ軸方向から示す概略図であって、モールド２に対するアクチュエータ５、第１計測部６及び第２計測部７の配置の一例を示している。モールド２の中央には、基板上のインプリント材に転写するパターン２０が形成されている。また、パターン２０には、基板８に形成されたアライメントマークとの相対位置を計測するためのアライメントマーク２１が含まれている。
FIG. 2 is a schematic view showing the
図２を参照するに、モールド２を取り囲むように、即ち、モールド２の４つの側面２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄのそれぞれに対向するように、複数のアクチュエータ５が配置されている。本実施形態では、モールド２の１つの側面（側面２ａ乃至２ｄのそれぞれ）に対して、４つのアクチュエータ５が配置されている。アクチュエータ５のそれぞれは、モールド２を保持するモールド保持部４に支持されている。アクチュエータ５には、一般的に、発熱量が小さく、応答性に優れたピエゾアクチュエータが用いられる。また、アクチュエータ５のそれぞれには、アクチュエータ５からモールド２の側面に与えられる力を計測する第１計測部６が配置されている。
Referring to FIG. 2, a plurality of
モールド２の側面の位置を計測する第２計測部７は、モールド保持部４に支持されている。モールド２の４つの側面２ａ乃至２ｄのうちの互いに直交する２つの側面に対して、少なくとも３つ以上の第２計測部７が配置されている。換言すれば、第２計測部７は、モールド２の側面（第１側面）における２つの箇所の位置及びかかる側面に直交する側面（第２側面）における１つの箇所の位置を計測するための少なくとも３つの計測軸を含む。これにより、第２計測部７は、モールド２のＸ軸方向の位置ずれＸ、モールド２のＹ軸方向の位置ずれＹ、モールド２の回転方向の位置ずれＱｚを計測することができる。本実施形態では、図２に示すように、モールド２のＹ軸方向に沿った側面２ｂに対して２つの第２計測部７ａ及び７ｂが配置され、モールド２のＸ軸方向に沿った側面２ａに対して１つの第２計測部７ｃが配置されているが、これに限定されるものではない。例えば、モールド２の側面２ｂに対して１つの第２計測部７を配置し、モールド２の側面２ａに対して２つの第２計測部７を配置してもよし、モールド２の側面２ａ及び２ａのそれぞれに対して２つの第２計測部７を配置してもよい。
The
図３は、制御部１５において、モールド２の形状の補正に関する制御系を示すブロック図である。かかる制御系は、力制御を行うための力制御ループ（マイナーループ）と、位置制御を行うための位置制御ループ（メジャーループ）とで構成されている。
FIG. 3 is a block diagram showing a control system related to the correction of the shape of the
後述するように、力制御ループは、アクチュエータ５がモールド２の側面に与えるべき力に対応する力目標値と、第１計測部６の出力とに基づいて、アクチュエータ５に入力する操作量を制御する（制御部として機能する）。また、位置制御ループは、モールド保持部４においてモールド２が位置すべき位置に対応する位置目標値と第２計測部７の出力との差を力の操作量に変換して力制御ループに入力する（入力部として機能する）。そして、力制御ループは、位置制御ループから入力される操作量にも基づいて、アクチュエータ５に入力する操作量を制御する。
As will be described later, the force control loop controls the operation amount input to the
まず、力制御ループについて説明する。力制御ループは、アクチュエータ５のそれぞれ（本実施形態では、１６軸）に対して独立して構成される。モールド２を所望の形状にするための形状目標値は、倍率、スキュー、台形、糸巻きなどの形状成分ごとの補正量（変形量）として力目標値生成部３０１に入力される。形状目標値は、例えば、インプリント処理によって基板８に形成されたパターンをＳＥＭなどの計測装置で計測した結果から得られた形状誤差を補正するための補正量であってもよい。また、形状目標値は、アライメント計測部１１によって計測されたモールド２と基板８との相対誤差を補正するための補正量であってもよい。更に、形状目標値は、形状誤差と相対誤差の双方を合わせた補正量であってもよい。
First, the force control loop will be described. The force control loop is configured independently for each of the actuators 5 (16 axes in the present embodiment). The shape target value for making the
力目標値生成部３０１は、入力された形状目標値に基づいて、アクチュエータ５のそれぞれがモールド２の側面に与えるべき力に対応する力目標値を生成する。力目標値は、力の単位系であって、以下の式（１）に従って、アクチュエータ５のそれぞれ（本実施形態では、１６軸）について生成される。
The force target value generation unit 301 generates a force target value corresponding to the force that each of the
式（１）において、行列［ｒ］は、倍率、スキュー、台形、糸巻きなどに分解されたｎ個の変形成分の要素からなる行列である。行列［ｆ］は、アクチュエータ５のフィードバック制御系に対する力目標値（圧縮力）の要素であって、アクチュエータ５の数に対応するｍ個の要素からなる行列である。行列［Ａ］は、変形成分［ｒ］から力目標値［ｆ］を決めるためのｍ×ｎ個の要素からなる行列であって、モールド２の形状、ヤング率及びポアソン比やモールド保持部４がモールド２を保持することによる摩擦力などによって決まるパラメータである。行列［Ａ］は、シミュレーションによって予め求められている。具体的には、モールド２の側面に力目標値［ｆ］に対応する力を与えたときのモールド２のパターン２０の変形量を有限要素法（ＦＥＡ）などの既知の手法で求め、各変形成分［ｒ］を算出する。この処理を、力目標値［ｆ］を変えながら行い、力目標値［ｆ］（行列の要素）と、その変形成分［ｒ］（行列の要素）とから、最小二乗法などを用いて行列［Ａ］を決定する。なお、式（１）は、１次の連立方程式に相当するが、モールド２の形状の補正を高精度に行うために、式（１）を発展させて次数を増やしてもよい。
In equation (1), the matrix [r] is a matrix composed of elements of n deformation components decomposed into a magnification, a skew, a trapezoid, and a spool. The matrix [f] is an element of a force target value (compression force) for the feedback control system of the
力目標値生成部３０１によって生成された力目標値は、第１計測部６の出力（アクチュエータ５からモールド２の側面に与えられる力）との差（偏差）として、補償器３０２に入力される。補償器３０２は、一般的なフィードバック制御で用いられるＰＩＤ制御器やフィルタ（ローパスフィルタ、ノッチフィルタ）などを含む。補償器３０２から出力された操作量は、電流アンプなどのドライバ３０３を介して増幅され、アクチュエータ５に入力される。アクチュエータ５は、補償器３０２からの操作量に応じた力（モールド２を変形させるための力）を、モールド２の側面に与える。アクチュエータ５からモールド２の側面に与えられた力は、第１計測部６によって計測され、上述したように、補償器３０２に入力する偏差を求めるために用いられる。
The force target value generated by the force target value generation unit 301 is input to the
次に、位置制御ループについて説明する。第２計測部７は、モールド２の側面のＸ軸方向の位置Ｘ１及びＸ２、及び、モールド２の側面のＹ軸方向の位置Ｙを計測して、それらを座標変換部３０５に出力する。座標変換部３０５は、第２計測部７の出力（位置Ｘ１及びＸ２、位置Ｙ）を、モールド２のＸ軸方向の位置ずれＸ、モールド２のＹ軸方向の位置ずれＹ、モールド２の回転方向の位置ずれＱｚに変換する。例えば、モールド２のＸ軸方向の位置ずれＸは、第２計測部７によって計測された位置Ｘ１及びＸ２の平均値とし、モールド２のＹ軸方向の位置ずれＹは、第２計測部７によって計測された位置Ｙとする。また、モールド２の回転方向の位置ずれＱｚは、位置Ｘ１と位置Ｘ２との差分を、これらを計測した第２計測部７の取り付けピッチ（Ｙ軸方向の距離）で除算することで求める。
Next, the position control loop will be described. The
一方、モールド２のパターン２０の形状が目標形状となるように、アクチュエータ５によってモールド２を変形させると、その変形成分の変位が位置誤差として第２計測部７の出力に含まれてしまう。そこで、本実施形態では、アクチュエータ５がモールド２の側面に力目標値に対応する力を与えている状態におけるモールド２の側面の位置を、位置ずれＸ、Ｙ及びＱｚの単位系として、メモリなどの記憶部３０６に記憶させている。例えば、図３に示す制御系において、アクチュエータ５によってモールド２を変形させた状態におけるモールド２の側面の位置（変位）を演算する演算部を設け、演算部で演算されたモールド２の側面の位置を位置目標値として記憶部３０６に記憶させる。また、アクチュエータ５によってモールド２を変形させた状態において第２計測部７で計測されたモールド２の側面の位置を位置目標値として記憶部３０６に記憶させてもよい。位置目標値は、モールド保持部４においてモールド２が位置すべき位置に対応している。
On the other hand, when the
座標変換部３０５から出力された位置ずれＸ、Ｙ及びＱｚは、位置目標値との差（位置偏差）として、補償器３０７に入力される。かかる位置偏差は、モールド保持部４においてモールド２が位置すべき位置に対応する位置目標値と第２計測部７の出力との差分に相当する。補償器３０７は、補償器３０２と同様に、ＰＩＤ制御器やフィルタ（ローパスフィルタ、ノッチフィルタ）などを含む。
The positional deviations X, Y, and Qz output from the coordinate
補償器３０７から出力された位置操作量は、力変換部３０８に入力される。力変換部３０８は、力変換部３０８は、補償器３０７からの位置操作量を力の操作量に変換し、力の単位系である力補正量として、力制御ループに入力する。力変換部３０８は、各力制御ループにおける力目標値又は第１計測部６の出力に加算されるように、力補正量を力制御ループに入力（分配）する。
The position operation amount output from the
モールド２の位置の補正は、重ね合わせの原理が成り立つため、以下の式（２）で力補正量の分配を表すことができる。式（２）において、行列［Ｂ］は、ｍ×３個の要素からなる行列である。ｍは、力制御ループの数（アクチュエータ５の数）に対応する。行列［ｃｆ］は、力制御ループに入力する力補正量であって、ｍ個の要素からなる。
Since correction of the position of the
本実施形態では、力変換部３０８からの力補正量を、各力制御ループにおける力目標値又は第１計測部６の出力に加算することによって、位置制御ループをメジャーループとし、力制御ループをマイナーループとしている。但し、位置制御ループの力補正量を、力制御ループにおける補償器３０２からの操作量に加算するようなループを構成することで、力制御ループをメジャーループとし、位置制御ループをマイナーループとしてもよい。
In the present embodiment, by adding the force correction amount from the
図４を参照して、インプリント装置１００の動作について説明する。インプリント装置１００においては、力制御ループと位置制御ループとを、常に有効にしてもよいし、位置制御ループを必要に応じて有効にしてもよい。以下では、位置制御ループを必要に応じて有効にする場合について説明する。
The operation of the
Ｓ４０１では、モールド２の変形量の初期化を行う。具体的には、インプリント装置１００に搬入されたモールド２をモールド保持部４で保持させ、かかるモールド２の側面に、アクチュエータ５から初期値に対応する力を与える。この際、力制御ループを有効にしてモールド２を変形させ、位置制御ループは無効にしておく。
In S401, the deformation amount of the
Ｓ４０２では、モールド２のパターン２０の形状が目標形状となるように、アクチュエータ５からモールド２の側面に力を与えてモールド２を変形させる。
In step S402, the
Ｓ４０３では、位置制御ループを有効にする。具体的には、アクチュエータ５がモールド２の側面に力を与えている状態（Ｓ４０３）において、モールド２の位置を第２計測部７によって計測する。そして、第２計測部７の計測結果からモールド２の位置ずれＸ、Ｙ及びＱｚを求めて、位置目標値として記憶部３０６に記憶する。これにより、外乱などによって発生するモールド２の位置ずれ（変位）は、位置目標値を基準とする位置ずれとして計測され、その位置ずれが補正される。
In S403, the position control loop is validated. Specifically, the position of the
Ｓ４０４では、押印処理を行う。具体的には、モールド２と基板８とを相対的に近づけて、モールド２と基板上に供給されたインプリント材とを接触させる。そして、基板ステージ９を移動させて、モールド２と基板８とのアライメントを行う。Ｓ４０５では、硬化処理を行う。具体的には、モールド２と基板上のインプリント材とが接触した状態において、照射部１から紫外線を照射して基板上のインプリント材を硬化させる。Ｓ４０６では、離型処理を行う。具体的には、モールド２と基板８とを相対的に離して、基板上の硬化したインプリント材からモールド２を引き離す。
In S404, a stamping process is performed. Specifically, the
Ｓ４０４からＳ４０６では、モールド２が基板上のインプリト材と接触している状態になるため、押印処理や離型処理で発生する力やアライメントにおいて基板ステージ９を移動させることで発生する力がモールド２に対する外乱となる。但し、本実施形態では、位置制御ループを有効にすることで、このような外乱によるモールド２の位置ずれを抑制することができる。
In S404 to S406, since the
Ｓ４０７では、基板８の全てのショット領域にインプリント処理が行われたかどうかを判定する。基板８の全てのショット領域にインプリント処理が行われている場合には、インプリント装置１００の動作を終了する。一方、基板８の全てのショット領域にインプリント処理が行われていない場合には、Ｓ４０８に移行する。Ｓ４０８では、位置制御ループを無効し、次のショット領域にインプリント処理を行うために、Ｓ４０２に移行する。
In S407, it is determined whether imprint processing has been performed on all shot regions of the
図４において、Ｓ４０３で位置制御ループを有効にせず、力制御ループだけでＳ４０４、Ｓ４０５及びＳ４０６を行ってもよい。但し、Ｓ４０３のタイミングでは、アクチュエータ５がモールド２の側面に力を与えている状態においてモールド２の位置を計測してモールド２の位置ずれＸ、Ｙ及びＱｚを求め、位置目標値として記憶部３０６に記憶する。換言すれば、基板８の１つのショット領域に対するインプリント処理が終了するたびに、アクチュエータ５がモールド２の側面に力を与えている状態において第２計測部７で計測されたモールド２の位置を位置目標値として記憶する。この場合、Ｓ４０４、Ｓ４０５及びＳ４０６で発生したモールド２の位置ずれを補正することはできないが、Ｓ４０３で位置目標値を記憶しているため、Ｓ４０７のタイミングで位置制御ループを有効にすることで、モールド２を元の位置に戻すことができる。その後、位置制御ループを無効して、基板８の各ショット領域に対するインプリント処理を繰り返す。
In FIG. 4, S404, S405, and S406 may be performed only in the force control loop without enabling the position control loop in S403. However, at the timing of S403, the position of the
例えば、モールド保持部４に対するモールド２の位置ずれは、インプリント処理を繰り返し行うことで、一方向に生じる傾向があることが確認されている。モールド２の位置ずれが生じる方向が予めわかっていれば、基板ステージ９の初期位置（飛び込み位置）を補正しておくことで、アライメントにおける位置誤差を軽減することができる。但し、モールド２とモールド保持部４との位置誤差は、インプリント処理を繰り返し行うたびに積算され、モールド２とモールド保持部４との間の摩擦力によって、モールド２に意図しない変形（歪み）を生じさせてしまう。このようなモールド２の歪みは、重ね合わせ精度を低下させる要因となる。本実施形態では、１つのショット領域にインプリント処理を行うたびにモールド２の位置ずれを補正することができるため、上述したようなモールド２の意図しない変形を低減することができる。
For example, it has been confirmed that the displacement of the
インプリント装置１００を用いて形成した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは、各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型などである。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭなどの揮発性又は不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡなどの半導体素子などが挙げられる。型としては、インプリント用のモールドなどが挙げられる。
The pattern of the cured product formed using the
硬化物のパターンは、上述の物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入などが行われた後、レジストマスクは除去される。 The pattern of the cured product is used as it is as a constituent member of at least a part of the above-described article or temporarily used as a resist mask. After etching or ion implantation is performed in the substrate processing step, the resist mask is removed.
次に、物品の具体的な製造方法について説明する。図５（ａ）に示すように、絶縁体などの被加工材が表面に形成されたシリコンウエハなどの基板８を用意し、続いて、インクジェット法などにより、被加工材の表面にインプリント材を付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材が基板上に付与された様子を示している。
Next, a specific method for manufacturing an article will be described. As shown in FIG. 5A, a
図５（ｂ）に示すように、インプリント用のモールド２を、その凹凸パターンが形成された側を基板上のインプリント材に向け、対向させる。図５（ｃ）に示すように、インプリント材が付与された基板８とモールド２とを接触させ、圧力を加える。インプリント材は、モールド２と被加工材との隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーとして光をモールド２を介して照射すると、インプリント材は硬化する。
As shown in FIG. 5B, the
図５（ｄ）に示すように、インプリント材を硬化させた後、モールド２と基板８を引き離すと、基板上にインプリント材の硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、モールド２の凹部が硬化物の凸部に、モールド２の凸部が硬化物の凹部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材にモールドＭの凹凸パターンが転写されたことになる。
As shown in FIG. 5D, after the imprint material is cured, when the
図５（ｅ）に示すように、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材の表面のうち、硬化物がない、或いは、薄く残存した部分が除去され、溝となる。図５（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材の表面に溝が形成された物品を得ることができる。ここでは、硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子などに含まれる層間絶縁用の膜、即ち、物品の構成部材として利用してもよい。 As shown in FIG. 5E, when etching is performed using the pattern of the cured product as an anti-etching mask, the portion of the surface of the workpiece that has no cured product or remains thin is removed to form a groove. . As shown in FIG. 5 (f), when the pattern of the cured product is removed, an article having grooves formed on the surface of the workpiece can be obtained. Here, although the pattern of the cured product is removed, it may be used as, for example, an interlayer insulating film included in a semiconductor element, that is, a constituent member of an article without being removed after processing.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
１００：インプリント装置 ２：モールド ４：モールド保持部 ５：アクチュエータ ６：第１計測部 ７：第２計測部 ８：基板 １５：制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Imprint apparatus 2: Mold 4: Mold holding part 5: Actuator 6: 1st measurement part 7: 2nd measurement part 8: Board | substrate 15: Control part
Claims (8)
前記モールドを保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記モールドの側面に力を与えるアクチュエータと、
前記アクチュエータから前記モールドの側面に与えられる力を計測する第１計測部と、
前記保持部に保持された前記モールドの位置を計測する第２計測部と、
前記アクチュエータが前記モールドの側面に与えるべき力に対応する力目標値と、前記第１計測部の出力とに基づいて、前記アクチュエータに入力する操作量を制御する制御部と、
前記保持部において前記モールドが位置すべき位置に対応する位置目標値と前記第２計測部の出力との差分を力の操作量に変換して前記制御部に入力する入力部と、を有し、
前記制御部は、前記入力部から入力される操作量にも基づいて、前記アクチュエータに入力する操作量を制御することを特徴とするインプリント装置。 An imprint apparatus for forming a pattern of an imprint material on a substrate using a mold,
A holding part for holding the mold;
An actuator for applying a force to the side surface of the mold held by the holding unit;
A first measuring unit that measures a force applied from the actuator to the side surface of the mold;
A second measuring unit for measuring the position of the mold held by the holding unit;
A control unit that controls an operation amount input to the actuator based on a force target value corresponding to a force that the actuator should exert on the side surface of the mold and an output of the first measurement unit;
An input unit that converts a difference between a position target value corresponding to a position where the mold is to be positioned in the holding unit and an output of the second measurement unit into an operation amount of force and inputs the force to the control unit; ,
The imprint apparatus, wherein the control unit controls an operation amount input to the actuator based on an operation amount input from the input unit.
前記記憶部は、前記演算部で演算された前記モールドの側面の位置を前記位置目標値として記憶することを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。 The input unit includes a calculation unit that calculates the position of the mold in the state,
The imprint apparatus according to claim 3, wherein the storage unit stores the position of the side surface of the mold calculated by the calculation unit as the position target value.
前記記憶部は、前記基板の１つのショット領域に対して前記インプリント材のパターンを形成するたびに、前記状態において前記第２計測部で計測された前記モールドの位置を前記位置目標値として記憶する請求項５に記載のインプリント装置。 A plurality of shot regions are formed on the substrate,
The storage unit stores the position of the mold measured by the second measurement unit in the state as the position target value each time the imprint material pattern is formed on one shot region of the substrate. The imprint apparatus according to claim 5.
前記工程で前記パターンを形成された前記基板を処理する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。 Forming a pattern on a substrate using the imprint apparatus according to claim 1;
Processing the substrate on which the pattern has been formed in the step;
A method for producing an article comprising:
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