JP2022126448A - Imprint method, imprint device, imprint system, mold, and article manufacturing method - Google Patents
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- Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
本発明は、インプリント方法、インプリント装置、インプリントシステム、型および、物品製造方法に関する。 The present invention relates to an imprinting method, an imprinting apparatus, an imprinting system, a mold, and an article manufacturing method.
インプリント技術は、ナノスケ-ルの微細パタ-ンの転写を可能にする技術であり、磁気記憶媒体や半導体デバイスの量産向けナノリソグラフィ技術の1つとして実用化されつつある。インプリント技術では、電子線描画装置等を用いて微細パタ-ンが形成された型を原版としてシリコン基板やガラスプレ-ト等の基板上に微細パタ-ンを形成する。この微細パタ-ンは、基板上にインプリント材を塗布し、そのインプリント材を介して基板に型のパタ-ンを押し付けた状態で紫外線を照射する事で上記インプリント材を硬化する。その後、硬化したインプリント材から型を引き離すことによって形成される(特許文献1)。従来のインプリント装置では、基板側の1ショット毎にパターンの転写を行っていた。しかし、生産性を高めるため複数のショット領域に対して同時にインプリント処理を行う方法が提案されている(特許文献2)。 Imprint technology is a technology that enables the transfer of nanoscale fine patterns, and is being put to practical use as one of the nanolithography technologies for mass production of magnetic storage media and semiconductor devices. In the imprint technique, a fine pattern is formed on a substrate such as a silicon substrate or a glass plate using a mold on which a fine pattern is formed using an electron beam drawing apparatus or the like as an original. This fine pattern is obtained by coating an imprint material on a substrate, and then curing the imprint material by irradiating ultraviolet rays while pressing the mold pattern against the substrate through the imprint material. After that, the mold is separated from the hardened imprint material (Patent Document 1). A conventional imprint apparatus transfers a pattern for each shot on the substrate side. However, in order to improve productivity, a method has been proposed in which imprint processing is performed simultaneously on a plurality of shot areas (Patent Document 2).
しかし、基板のエッジを含む転写領域へのインプリント処理では、パターンを形成する面積がとても小さくなる。従来のインプリント方法では、この面積が比較的小さい1つの転写領域を、複数の転写領域を同時にインプリントできる面積の広いモールドで転写するレイアウトになってしまいうる。このため、接触工程においてモールドと基板との相対姿勢を精度よく制御することが困難になりうる。 However, imprinting on a transfer region including the edge of the substrate results in a very small area for pattern formation. In the conventional imprinting method, the layout may be such that one transfer region having a relatively small area is transferred with a large-area mold capable of simultaneously imprinting a plurality of transfer regions. For this reason, it may be difficult to control the relative posture of the mold and the substrate with high accuracy in the contact process.
本発明は、上記課題を解決し、基板上のインプリント材を精度よく成形するために有利な技術を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems and to provide an advantageous technique for accurately molding an imprint material on a substrate.
上記課題を解決するために、本発明は、型を用いて基板上にインプリント材のパターンを成形するインプリント方法であって、前記型と前記基板上の前記インプリント材とを接触させて、前記パターンを成形する処理を、前記基板における複数の成形領域の各々に対して行う処理工程を有し、前記処理工程では、前記成形領域の前記基板上における位置に応じて、1回の前記処理で処理対象とする成形領域の数を変更して前記処理を行うことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides an imprinting method for forming a pattern of an imprinting material on a substrate using a mold, wherein the mold and the imprinting material on the substrate are brought into contact with each other. and performing the pattern forming process on each of a plurality of forming regions on the substrate, wherein in the processing step, the pattern is formed once in accordance with the positions of the forming regions on the substrate. The processing is performed by changing the number of molding regions to be processed in the processing.
本発明によれば、例えば、基板上のインプリント材を精度よく成形するために有利な技術を提供することができる。 According to the present invention, for example, it is possible to provide an advantageous technique for accurately molding an imprint material on a substrate.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な第1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。 A preferred first embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same reference numerals are given to the same members, and redundant explanations are omitted.
インプリント装置は、基板上に供給されたインプリント材と型とを接触させ、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、型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装置である。例えば、インプリント装置は、基板上に液状のインプリント材を供給し、凹凸のパターンが形成されたモールド(型)を基板上のインプリント材に接触させた状態で当該インプリント材を硬化させる。そして、モールドと基板との間隔を広げて、硬化したインプリント材からモールドを剥離(離型)することで、基板上のインプリント材にモールドのパターンを転写することができる。このような一連の処理は「インプリント処理」と呼ばれ、基板における複数のショット領域の各々について行われる。 An imprinting device is a device that brings an imprinting material supplied onto a substrate into contact with a mold and applies energy for curing to the imprinting material, thereby forming a pattern of a hardened product to which the uneven pattern of the mold is transferred. is. For example, an imprinting apparatus supplies a liquid imprinting material onto a substrate, and cures the imprinting material in a state in which a mold having an uneven pattern is brought into contact with the imprinting material on the substrate. . Then, the pattern of the mold can be transferred to the imprint material on the substrate by widening the distance between the mold and the substrate and separating (releasing) the mold from the cured imprint material. Such a series of processes is called an "imprint process" and is performed for each of a plurality of shot areas on the substrate.
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り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、熱等が用いられる。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、紫外線などの光である。硬化性組成物は、光の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物である。このうち、光により硬化する光硬化性組成物は、重合性化合物と光重合開始材とを少なくとも含有し、必要に応じて非重合性化合物また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、ポリマ成分などの群から選択される少なくとも一種である。インプリント材は、スピンコータやスリットコータにより基板上に膜状に付与される。あるいは、液体噴射ヘッドにより、液滴状、あるいは複数の液滴が繋がってできた島状または膜状となって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。 A curable composition (also referred to as an uncured resin) that cures when energy for curing is applied is used for the imprint material. Electromagnetic waves, heat, and the like are used as curing energy. The electromagnetic wave is, for example, light such as infrared rays, visible rays, and ultraviolet rays whose wavelengths are selected from the range of 10 nm or more and 1 mm or less. A curable composition is a composition that is cured by irradiation with light or by heating. Among these, the photocurable composition that is cured by light contains at least a polymerizable compound and a photopolymerization initiator, and may contain a non-polymerizable compound or a solvent if necessary. The non-polymerizable compound is at least one selected from the group consisting of sensitizers, hydrogen donors, internal release agents, surfactants, antioxidants, polymer components and the like. The imprint material is applied in the form of a film on the substrate by a spin coater or a slit coater. Alternatively, it may be applied onto the substrate in the form of droplets, or in the form of islands or films formed by connecting a plurality of droplets, by a liquid jet head. The viscosity of the imprint material (viscosity at 25° C.) is, for example, 1 mPa·s or more and 100 mPa·s or less.
〔第1実施形態〕
図1は、第1実施形態に係るインプリント装置1の構成例を示す概略図である。インプリント装置1は、基板の上のインプリント材を、凹凸のパターンが形成されたパターン領域を有するモールド(型)で成形して硬化させる。そして、硬化したインプリント材から型を引き離す(離型、剥離する)ことで基板の上にパターンを成形するインプリント処理を行う。インプリント装置1において、このインプリント処理が行われる空間を処理部という。本実施形態では、インプリント材として樹脂を使用し、樹脂硬化法として、紫外線の照射によって樹脂を硬化させる光硬化法を採用する。
[First embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of an imprint apparatus 1 according to the first embodiment. The imprint apparatus 1 molds and cures the imprint material on the substrate with a mold having a pattern region in which a concave and convex pattern is formed. Then, an imprinting process is performed in which a pattern is formed on the substrate by separating the mold from the cured imprinting material (mold release, peeling). In the imprint apparatus 1, a space in which this imprint process is performed is called a processing unit. In this embodiment, a resin is used as the imprint material, and a photo-curing method of curing the resin by irradiating ultraviolet rays is adopted as the resin-curing method.
インプリント装置1は、モールド11を保持するモールド保持部12と、基板13を保持する基板保持部14と、検出部15と、照射部16と、制御部17と、を有する。また、インプリント装置は、基板の上に紫外線硬化型の樹脂を供給するためのディスペンサを含む供給部、モールド11の側面に力を加えてモールド11のパターン領域11aを変形させるための形状変形機構なども有しうる。さらに、インプリント装置1は、モールド保持部12を保持するためのブリッジ定盤、基板保持部14を保持するためのベース定盤なども有しうる。また、複数のモールド11を格納する格納部25を有しうる。
The imprint apparatus 1 includes a
モールド11は、基板13(の上の樹脂)に転写すべきパターン(凹凸パターン)が形成されたパターン領域11aを有する。モールド11は、基板13の上のインプリント材を硬化させるための紫外線を透過する材料、例えば、石英などで構成される。また、モールド11、詳細には、パターン領域11aには、モールド11と基板13との位置合わせの制御で用いられるアライメントマーク(モールド側マーク18)が形成されている。
The
モールド保持部12は、モールド11を保持する保持機構である。モールド保持部12は、例えば、モールド11を真空吸着又は静電吸着するモールドチャックと、モールドチャックを載置するモールドステージと、モールドステージを駆動する(移動させる)駆動系とを含む。かかる駆動系は、モールドステージ(即ち、モールド11)を少なくともZ軸方向(基板13の上の樹脂にモールド11を押印する際の押印方向)に駆動する。また、かかる駆動系は、Z軸方向だけではなく、X軸方向、Y軸方向およびθ(Z軸周りの回転)方向にモールドステージを駆動する機能を備えていてもよい。
The
基板13は、モールド11のパターンが転写される基板(即ち、インプリント材で構成されたパターンが上に形成される基板)である。基板13の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられうる。必要に応じて、基板13の表面に、基板13とは別の材料からなる部材が設けられてもよい。基板13は、例えば、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスである。また、基板13は、例えば、SOI(Silicon on Insulator)基板などであってもよい。基板13には、供給部から樹脂が供給(塗布)される。また、基板13には、モールド11と基板13との位置合わせの制御で用いられるアライメントマーク(基板側マーク19)が形成されている。
The
基板保持部14は、基板13を保持する保持機構である。基板保持部14は、例えば、基板13を真空吸着又は静電吸着する基板チャックと、基板チャックを載置する基板ステージと、基板ステージを駆動する)移動させる)駆動系とを含む。かかる駆動系は、基板ステージ(即ち、基板13)を少なくともX軸方向およびY軸方向(モールド11の押印方向に直交する方向)に駆動する。また、かかる駆動系は、X軸方向およびY軸方向だけではなく、Z軸方向およびθ(Z軸周りの回転)方向に基板ステージを駆動する機能を備えていてもよい。
The
検出部15は、基板13に設けられたアライメントマーク(基板側マーク19)の位置を検出しうる。本実施形態の場合、検出部15は、モールド11(モールド側マーク18)を介して基板側マーク19を光学的に観察するスコープを含み、モールド側マーク18とそれに対応する基板側マーク19との相対位置を検出する。例えば、検出部15は、スコープにより検出されたモールド側マーク18とそれに対応する基板側マーク19との相対位置に基づいて、モールド11(パターン領域11a)と基板(ショット領域)との相対位置を計測することができる。ここで、検出部15は、モールド側マーク18と基板側マーク19との相対的な位置関係を検出することができればよい。したがって、検出部15は、2つのマークを同時に撮像するための光学系を備えたスコープを含んでいてもよいし、2つのマークの干渉信号やモアレなどの相対位置関係を反映した信号を検知するスコープを含んでいてもよい。また、検出部15は、モールド側マーク18と基板側マーク19とを同時に検出できなくてもよい。例えば、検出部15は、内部に配置された基準位置に対するモールド側マーク18および基板側マーク19のそれぞれの位置を求めることで、モールド側マーク18と基板側マーク19との相対的な位置関係を検出してもよい。
The
照射部16は、インプリント材を硬化させるための光22(例えば紫外線)を、モールド11を介して基板上のインプリント材に照射し、当該インプリント材を硬化させる。照射部16は、例えば、インプリント材を硬化させるための光22を射出する光源と、光源から射出された光22をインプリント処理において最適な光に調整するための光学系とを含みうる。本実施形態のインプリント装置1は、照射部16から射出された光22がビームスプリッタ24で反射されて基板13(具体的には基板上のインプリント材)に照射されるように構成されうる。
The
観察部23は、例えばモールド11のパターン領域11aの全体が収まる視野を有するカメラを含み、紫外線の照射による基板上のインプリント材の硬化状態を観察(確認)する機能を有する。また、観察部23は、基板上のインプリント材に対するモールド11の押印状態、モールド11のパターンへのインプリント材の充填状態、基板上の硬化したインプリント材からのモールド11の離型状態も観察することが可能である。本実施形態のインプリント装置1は、観察部23がビームスプリッタ24を介して基板上のインプリント材の硬化状態を観察するように構成されうる。
The
制御部17は、例えばCPUやメモリなどを含み、インプリント装置1の各部を制御することにより、インプリント処理およびそれに関連する処理を制御する。
The
次に、図2(A)~(B)を参照しながら、モールド11と基板13との位置合わせで用いられるアライメントマークとしてのモールド側マーク18および基板側マーク19について説明する。図2は、モールド側マークおよび基板側マークを示す図である。図2(A)~B)に示す例では、基板13の1つのショット領域に6つのチップ領域が配置されているものとする。
Next, mold-side marks 18 and substrate-side marks 19 as alignment marks used for alignment between the
図2(A)は、モールド11のパターン領域11a、具体的には、パターン領域11aの四隅に形成されたモールド側マーク18a~18hの配置例を示している。図2(A)を参照するに、横方向に長手方向を有するモールド側マーク18a、18b、18eおよび18fは、X軸方向に計測方向を有するマークである。また、縦方向に長手方向を有するモールド側マーク18c、18d、18gおよび18hは、Y軸方向に計測方向を有するマークである。また、図2(A)において、点線で囲まれた領域は、基板上の6つのチップ領域のそれぞれに転写すべきパターンを表している。
FIG. 2A shows a
図2(B)は、基板13の上の1つのショット領域13aの周辺、具体的には、ショット領域13aの四隅に設けられた基板側マーク19a~19hを示している。図2(B)を参照するに、横方向に長手方向を有する基板側マーク19a、19b、19eおよび19fは、X軸方向に計測方向を有するマークである。また、縦方向に長手方向を有する基板側マーク19c、19d、19gおよび19hは、Y軸方向に計測方向を有するマークである。また、図2(B)において、ショット領域13aの内側の実線で囲まれた領域は、チップ領域13bを示している。なお、各チップ領域13bは、例えば、集積回路が形成された1つの半導体チップが得られる領域である。
FIG. 2B shows the periphery of one
インプリント処理において、モールド11と基板上のインプリント材とを接触させる際には、モールド11に設けられたモールド側マーク18a~18hのそれぞれと基板13に設けられた基板側マーク19b~19hのそれぞれとが近接することになる。したがって、検出部15によってモールド側マーク18と基板側マーク19とを検出することで、モールド11のパターン領域11aの位置および形状と基板13のショット領域13aの位置および形状とを比較することができる。モールド11のパターン領域11aの位置および形状と基板13の上のショット領域13aの位置および形状との間に差(ずれ)が生じると、重ね合わせ精度が低下し、パターンの転写不良(製品不良)を招いてしまう。
In the imprinting process, when the
次に、図3(A)~(C)を参照しながら、モールド11のパターンを基板13(具体的には基板上のインプリント材)に転写する、即ち、基板上のインプリント材を成形するインプリント処理について説明する。図3は、インプリント処理を説明するための図である。
Next, referring to FIGS. 3A to 3C, the pattern of the
図3(A)に示すように、モールド11の押印を開始するまでに、基板上の対象ショット領域(これからインプリント処理を行うショット領域)にインプリント材20を供給する。インプリント装置で一般的に使用されているインプリント材は、揮発性が高いため、インプリント処理を行う直前に基板上に供給されるとよい。但し、揮発性が低いインプリント材であれば、スピンコードなどで基板上に樹脂を予め供給しておいてもよい。また、基板上にインプリント材20を供給した後、モールド11の下方に基板13を移動させる。そして、モールド側マーク18と基板側マーク19との相対位置を検出部15に検出させ、その検出結果に基づいて、モールド11と基板13との位置合わせおよびモールド11の形状補正を制御する。
As shown in FIG. 3A, the
次に、図3(B)に示すように、モールド11と基板上のインプリント材20とを接触させ、その状態で所定の時間を経過させてモールド11のパターン(凹凸構造)にインプリント材20を充填させる。この間においても、モールド側マーク18と基板側マーク19とを検出部15に検出させ、その検出結果に基づいてモールド11と基板13との位置合わせを制御するとよい。ここで、モールド11とインプリント材20との屈折率差が小さい場合、モールド側マーク18が凹凸構造だけで構成されていると、モールド側マーク18を検出部15で検出することが困難となる場合がある。したがって、モールド11と異なる屈折率や透過率を有する物質をモールド側マーク18に塗布したり、イオン照射などによってモールド側マーク18の屈折率を変えたりするとよい。これにより、モールド11と基板上のインプリント材20とを接触させた状態においても、モールド側マーク18を検出部15で検出することが可能となる。
Next, as shown in FIG. 3B, the
モールド11のパターンにインプリント材20が充填されたら(例えば所定の時間が経過したら)、照射部16により基板上のインプリント材20に光22を照射して当該インプリント材20を硬化させる。そして、図3(C)に示すように、基板上の硬化したインプリント材20からモールド11を引き離す(離型する)。これにより、インプリント材20で構成されたパターン21を基板上に形成することができる(即ち、基板上にモールド11のパターンを転写することができる)。
After the pattern of the
[マルチエリアインプリント]
インプリント装置では、近年、マルチエリアインプリント技術の開発が進められている。マルチエリアインプリント技術とは、前工程で原版のパターンが個別に転写された2以上の転写領域に対して一括にインプリントする技術であり、この技術によりインプリント装置の生産性(スループット)を向上させることができる。ここで、マルチエリアインプリント技術で用いられるモールド11は、2以上の転写領域を1つのショット領域として、1回のインプリント処理によって当該2以上の転写領域上のインプリント材20を一括して成形可能に構成されている。ここで、各転写領域は、原版に形成されたパターンが個別に転写された基板上の領域のことである。各転写領域は、前工程での1ショット(例えば1回の転写処理)で原版のパターンが転写される領域と言うこともできる。例えば、前工程で露光装置が用いられた場合、転写領域は、原版としてのマスクのパターンに対応する1つのパターンが転写された基板上の領域である。前工程でインプリント装置が用いられた場合、転写領域は、原版としてのモールドのパターンに対応する1つのパターンが転写された基板上の領域である。
[Multi-area imprint]
In imprint apparatuses, development of multi-area imprint technology has been progressing in recent years. Multi-area imprint technology is a technology that collectively imprints two or more transfer areas onto which the original pattern has been individually transferred in the previous process. can be improved. Here, the
マルチエリアインプリントにおいて、基板13の周縁部に配置された転写領域へのパターンの成形は、転写面積が小さくなるため、転写時のモールド姿勢を制御するのが難しくなる。図4は、基板上における複数の転写領域30のレイアウト(配置)の一例を示す模式図である。基板13における複数の転写領域30は、基板13の中央部に配置された転写領域(完全転写領域31)と、基板13のエッジ(縁)を含むように基板13の周縁部に配置されて一部が欠損した転写領域(欠け転写領域32)とを含みうる。そして、欠け転写領域32にも、少なくとも1つのチップ領域が含まれる場合がある。そのため、インプリント装置1では、基板13の中央部に配置された完全転写領域31だけでなく、基板13の周縁部に配置された欠け転写領域32においても、基板上のインプリント材20を精度よく成形することが求められている。これは、半導体チップの収率を向上させるためである。
In multi-area imprinting, it is difficult to control the mold attitude during transfer when forming a pattern in a transfer area arranged on the peripheral edge of the
図5は、基板上における複数のショット領域40のレイアウトの従来例を示す図である。図5(A)~(C)は、代表的なショット領域40(41~43)を拡大した図である。ショット領域40とは、1回のインプリント処理によってモールド11のパターンを転写可能な領域のことであり、図5では黒太枠で表されている。ここでは、モールド11のパターン領域11aが、2つの転写領域30上のインプリント材20に一括してパターンを転写可能に構成されている例を示している。図5に示す従来例では、ショット領域42(図5(B))のように、欠け転写領域32で1つのショット領域40を構成している部分が生じている。このような部分では、インプリント処理の接触工程(モールド11と基板上のインプリント材とを接触させる工程)において、モールド11と基板13との相対姿勢を制御することが困難になりうる。
FIG. 5 is a diagram showing a conventional example of layout of a plurality of
さらに、基板13には、図4に示すように、前工程で原版のパターンが個別に転写された複数の転写領域30に加えて、前工程で原版のパターンが転写されなかった非転写領域Rを含むことがある。非転写領域Rは、例えば、1つのチップ領域をも含まない大きさを有する領域、即ち、1つのチップ領域より小さい面積を有する領域であり、インプリント処理によるモールド11のパターンの転写は必要ない。しかしながら、非転写領域R上のインプリント材20の成形を行わないと、インプリント処理したショット領域と構成に差異が出る。これにより後工程のエッチング処理等で、当該非転写領域Rが転写領域と異なる処理となり、当該火転写領域Rだけではなく周辺のチップ領域へも影響を及ぼす。そのため、当該エッチング処理等における基板13の保護の観点から、当該非転写領域Rにおいてもモールド11によるインプリント材20の成形を行うことが好ましい。
Further, on the
図6は、モールドと基板上のインプリント材との接触工程を説明するための図である。例えば、図6(A)は、基板13の中央部に設定されたショット領域41上のインプリント材20にモールド11(パターン領域11a)を接触させる例を示している。この場合、モールド11のパターン領域11aと基板上のインプリント材20との接触面積が比較的広いため、インプリント材を介して基板に倣い、接触工程においてモールド11と基板13との相対姿勢を精度よく制御することが可能である。一方、図6(B)は、基板13の周縁部に設定されたショット領域42上のインプリント材20にモールド11(パターン領域11a)を接触させる例を示している。この場合、モールド11のパターン領域11aの端部において、比較的狭い面積でショット領域42上のインプリント材20に接触しうる。そのため、図6(B)に矢印Xで示すようにモールド11を回転させるモーメントが発生し、接触工程においてモールド11と基板13との相対姿勢を精度よく制御することが困難になりうる。つまり、基板上のインプリント材20の膜厚(例えば残膜厚(RLT;Residual Layer Thickness))を精度よく制御することが困難になりうる。また、この場合において、モールド11と基板13との相対姿勢を精度よく制御するための機構を新たに追加することは、装置構成の複雑化や装置コストの点で不利になりうる。
FIG. 6 is a diagram for explaining a contact process between the mold and the imprint material on the substrate. For example, FIG. 6A shows an example in which the mold 11 (
また、図5(A)~(C)には、基板側マーク19が示されている。ショット領域41は、基板13の中央部に配置された2つの完全転写領域31を含む領域であるため、基板側マーク19は構成されている個数がすべて存在していて、多くのマークを使用することが出来る。仮に、インプリント処理に使用する予定の基板側マーク19に不具合があったとしても、他マークを選択して使用することも可能である。
In addition, substrate-side marks 19 are shown in FIGS. Since the
一方、ショット領域42やショット領域43は、基板13のエッジ48を含む領域であり、基板13のエッジ48に近いところに基板側マーク19が構成されている。基板13の周縁部は、基板13の連続性が途切れるため、前処理での基板13の加工により特異な挙動を示すことがある。例えば、基板13の周縁部では、エッチングレートや成膜レートなどが基板13の中央部と異なり、エッチングや成膜に不均一性や加工量のムラなどが生じることがある。つまり、基板13の周縁部の欠け転写領域32に設けられた基板側マーク19では、歪みや膜厚ムラ等に起因して検出誤差が生じることがあり信頼性が低い。このような基板側マーク19を用いてモールド11と基板13との位置合わせを行うと、基板上のインプリント材20を精度よく成形すること(即ち、基板上のインプリント材20にモールド11のパターンを精度よく転写すること)が困難になりうる。さらに基板13の周縁部では、転写領域が狭いため構成されている基板側マーク19が少なくマークに不具合が出た場合も、ほかマークを選択することが困難である。
On the other hand, the
そこで、本実施形態では、図7に示すように、基板上のエッジ48を含む領域にインプリント処理を行う場合に、隣接する転写領域30がショット領域に含まれるようにレイアウトが設定されうる。即ち、本実施形態では、インプリント材のパターンが成形される領域(成形領域)の基板上における位置に応じて1回のインプリント処理で処理対象とする成形領域の数を変更してレイアウトの設定を行い、インプリント処理をする。これにより、基板13のエッジ48を含む成形領域に対してインプリント処理を行う場合であっても、図5に示す従来例と比較して、接触工程におけるモールド11と基板13との相対姿勢の制御を容易にすることができる。そのため、欠け転写領域32や非転写領域R上のインプリント材20を精度よく成形することができる。なお、図7は、第1実施形態における複数のショット領域40のレイアウトの一例を示す図である。図7(A)~(B)は、代表的なショット領域40(44~45)を拡大した図である。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, when performing imprint processing on a region including the
基板13における複数のショット領域40のレイアウトの設定(決定)は、インプリント装置1の制御部17で行われうる。この場合、制御部17は、前処理に用いられた装置(露光装置等)から、基板13における複数の転写領域30の配置を示す情報を取得する。そして、当該情報に基づいて、基板13のエッジ48を含むショット領域40が、隣り合う2以上の転写領域30を含むように当該レイアウトを設定する。このとき、必要に応じて比較的面積の大きい転写領域30、好ましくは完全転写領域31を含むショット領域40を、欠け転写領域32を含むショット領域40に含まれる転写領域30の数よりも少なくなるように設定する。なお、当該レイアウトの設定は、インプリント装置1の外部コンピュータで行われてもよい。
The setting (decision) of the layout of the plurality of
図7では、横方向(X方向)に並んだ転写領域数が奇数である。このため、例えば、基板13の中央部に配置された1列の完全転写領域31を、1つの転写領域のみが含まれるショット領域40としてレイアウトを設定する(図7中網掛けされた各ショット領域47)。なお、本明細書において、1つの転写領域のみが含まれるショット領域をシングルショット領域という。そして、他の転写領域30については、2以上の転写領域30が1つのショット領域40となるようレイアウトを設定する。なお、本明細書において、2以上の転写領域30が含まれるショット領域をマルチショット領域という。このようにレイアウトを設定することで、基板のエッジ48を含む転写領域30、即ち、比較的面積の小さい転写領域を単一でインプリント処理しなくてよいレイアウトとすることができる。
In FIG. 7, the number of transfer areas arranged in the horizontal direction (X direction) is an odd number. For this reason, for example, the layout is set as a
なお、ここでは、左右対称となるレイアウトを設定の例を挙げたが、これに限られるものではない。チップの大きさにより、最適化したレイアウトによっては、左右対称ではないレイアウトであってもよい。この場合は、一枚の基板の中で偶奇の列が混在してもよい。この場合は、例えば、列ごとにシングルショット領域とするか、マルチショット領域とするかを判断する。ここでは、列ごとにショット領域の判断をする例を述べたが、行に対しても同様に適用することが可能である。 Here, an example of setting a symmetrical layout is given, but the present invention is not limited to this. Depending on the size of the chip and the optimized layout, the layout may not be left-right symmetrical. In this case, even and odd columns may be mixed in one substrate. In this case, for example, it is determined whether each column should be a single-shot area or a multi-shot area. Here, an example of judging the shot area for each column has been described, but the same can be applied to rows as well.
以上のようなレイアウト設定とすることで、基板のエッジを含む転写領域30にインプリント処理を行う場合に、モールド11のパターン領域11aと基板上のインプリント材20との接触面積を、図5に示すよりも大きくすることができる。図5(B)および(C)と、図7(A)および(B)とを比較すると、図7(A)および(B)の方がモールド11のパターン領域11aと基板上のインプリント材20との接触面積が大きいことがわかる。また、接触面積大きくなるため、モールド11と基板13とを位置合わせする際に用いることのできるマークの数も増やすことができ、モールド11と基板13との位置合わせ精度を向上させることもできる。
By setting the layout as described above, the contact area between the
また、接触面積が大きくなるため、接触工程においてモールド11と基板13との相対姿勢を精度よく制御することが可能となる。
Further, since the contact area is increased, it is possible to accurately control the relative posture between the
上述のように設定されたレイアウトでのインプリント処理について、以下に具体的に述べる。本実施形態のインプリント装置1では、格納部25に、互いに異なる数のパターン部を有する複数のモールドが格納されている。そして、該複数のモールドのうちいずれをインプリント処理に用いるかを選択可能である。
Imprint processing with the layout set as described above will be specifically described below. In the imprint apparatus 1 of the present embodiment, the
図8は、第1実施形態に係るインプリント処理を説明するフロー図である。このフロー図で示す各動作(ステップ)は、制御部17による各部の制御によって実行されうる。
FIG. 8 is a flowchart for explaining imprint processing according to the first embodiment. Each operation (step) shown in this flow chart can be executed by the control of each unit by the
S101では、モールド搬送機構(不図示)によって格納部25から第1モールド111を搬送し、第1モールド111をモールド保持部12のモールドチャックに保持させる。なお、ここで、第1モールド111のパターン領域111aは、1つの転写領域30上のインプリント材20にパターンを転写可能に構成されている。即ち、第1モールド111のパターン領域111aは、1つのパターン部を有する。
In S<b>101 , the first mold 111 is transported from the
S102では、基板搬送機構(不図示)によってインプリント装置1に基板13を搬入し、かかる基板13を基板保持部14のチャックに保持させる。
In S<b>102 , the
S103では、第1モールド111を用いて、シングルショット領域に対してインプリント処理を行う。 In S103, the first mold 111 is used to perform imprint processing on the single-shot region.
S104では、制御部17は、インプリント処理が行われていないシングルショット領域があるか否かを判定する。ここで、インプリント処理が行われていないシングルショット領域がある場合(Yes)には、すべてのシングルショット領域へのインプリント処理が完了するまで、S103を繰り返す。一方、インプリント処理が行われていないシングルショット領域がない場合(No)には、処理をS105へと進める。
In S104, the
S105では、モールド搬送機構(不図示)によって第1モールド111をモールド保持部12から格納部25へと搬送する。そして、格納部25から第2モールド112を搬送し、第2モールド112をモールド保持部12のモールドチャックに保持させ、モールドの交換を行う。なお、ここで、第2モールド112のパターン領域112aは、1回のインプリント処理によって2つの転写領域上のインプリント材20に一括してパターンを転写可能に構成されている。即ち、第2モールド112のパターン領域112aは、2つのパターン部を有する。
In S105, the first mold 111 is transported from the
S106では、第1モールド111を用いて、マルチショット領域に対してインプリント処理を行う。 In S<b>106 , imprint processing is performed on the multi-shot region using the first mold 111 .
S107では、制御部17は、インプリント処理が行われていないマルチショット領域があるか否かを判定する。ここで、インプリント処理が行われていないマルチショット領域がある場合(Yes)には、すべてのマルチショット領域へのインプリント処理が完了するまで、S106を繰り返す。一方、インプリント処理が行われていないマルチショット領域がない場合(No)には、処理をS108へと進める。
In S107, the
S108では、基板搬送機構によってインプリント装置1から基板13を搬出する。
In S108, the
以上、本実施形態によれば、基板13のエッジを含む成形領域においても、基板上のインプリント材20を精度よく成形することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
なお、本実施形態において、シングルショット領域へのインプリント処理と、マルチショット領域へのインプリント処理は、いずれを先に行ってもよい。また、シングルショット領域へのインプリント処理と、マルチショット領域へのインプリント処理を混在して行ってもよい。ただし、シングルショット領域へのインプリント処理と、マルチショット領域へのインプリント処理とを分けて行う方が、モールドの交換時間を短縮することができ、スループットが向上するため、好ましい。 Note that in the present embodiment, either the imprint process on the single-shot area or the imprint process on the multi-shot area may be performed first. Also, imprint processing on a single-shot area and imprint processing on a multi-shot area may be mixed. However, it is preferable to perform the imprinting process on the single-shot area and the imprinting process on the multi-shot area separately, because the mold replacement time can be shortened and the throughput can be improved.
本実施形態では、1つのインプリント装置1内でモールドを交換することにより、シングルショット領域およびマルチショット領域へのインプリント処理を実施したが、2以上のインプリント装置含むインプリントシステムを用いてもよい。この場合、例えば、第1インプリント装置で第1モールド111を用いてインプリント処理を行い、第2インプリント装置で第2モールド112を用いてインプリント処理を行う。2以上のインプリント装置を用いる場合、モールドの交換をする必要がないため、スループットをさらに向上させることができる。また、1つのインプリント装置内に複数のインプリント処理機構を構成し、シングルショット領域とマルチショット領域へのインプリント工程を処理することもできる。これにより、装置間の搬送時間も低減し、さらに生産性を向上することができる。 In the present embodiment, the imprinting process for the single-shot area and the multi-shot area is performed by exchanging the mold within one imprinting apparatus 1, but an imprinting system including two or more imprinting apparatuses is used. good too. In this case, for example, the first imprint apparatus uses the first mold 111 to perform the imprint process, and the second imprint apparatus uses the second mold 112 to perform the imprint process. When two or more imprint apparatuses are used, the throughput can be further improved because there is no need to replace the mold. Also, a plurality of imprint processing mechanisms can be configured in one imprint apparatus to process imprint processes for single-shot areas and multi-shot areas. As a result, the transfer time between apparatuses can be reduced, and productivity can be further improved.
〔第2実施形態〕
第2実施形態では、1つのインプリント装置1において、1つのモールドを用いてインプリント処理を行う。第1実施形態の場合、複数のモールドを準備しショット領域に応じて、モールドや実施装置を変える必要がある。本実施形態では、1回のインプリント処理によって2以上の転写領域上のインプリント材20に一括してパターンを転写可能に構成されているモールド、即ち、第1実施形態の第2モールド112に相当するモールドを用いる。そして、複数のパターン部を有するモールド11を用いてシングルショット領域およびマルチショット領域へのインプリント処理を行う。
[Second embodiment]
In the second embodiment, one imprint apparatus 1 uses one mold to perform imprint processing. In the case of the first embodiment, it is necessary to prepare a plurality of molds and change the molds and implementation equipment according to the shot area. In the present embodiment, the second mold 112 of the first embodiment, that is, the second mold 112 of the first embodiment, is configured to be able to collectively transfer a pattern to the
第2実施形態において、照射部16は、絞りまたは光変調素子を備える。光変調素子には、例えば、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、LCD(liquid crystal display)デバイス、LCOS(Liquid crystal on silicon)デバイス等が使用される。光源から照射された光は絞りまたは光変調素子へ導かれる。絞りを用いることで、基板13上に照射される光22の照射領域を変更することが可能となる。また、光変調素子を用いることで、基板13上に照射される光22の照射領域や光強度を自由に設定することができる。本実施形態では、照射部16が光変調素子としてのDMDを備える例について説明する。
In the second embodiment, the
図9は、第2実施形態に係るインプリント処理を説明する模式図である。図9(A)は、モールド11をパターン領域11a側から見た模式図である。モールド11のパターン領域11aは、第1パターン部Aと第2パターン部を含む。これらは、同一の凹凸パターンを有し、1回のインプリント処理によって2つの転写領域上のインプリント材20に一括してパターンの成形をすることが可能な構成である。
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating imprint processing according to the second embodiment. FIG. 9A is a schematic diagram of the
図9(B)は、モールド11を用いた、シングルショット領域へのインプリント処理を説明する模式図である。本図は、基板上のインプリント材20と、モールド11のパターン領域11aとが接触する前の状態を示す側面図である。ここでは、第2パターン部Bのみを転写する例を述べる。即ち、第1パターン部Aはインプリント処理に用いないパターン部であり、第2パターン部Bがインプリント処理に用いるパターン部である。まず、基板上の対象ショット領域(これからインプリント処理を行うショット領域、ここではシングルショット領域)にインプリント材20を供給する。
FIG. 9B is a schematic diagram illustrating imprint processing on a single-shot region using the
次に、第2パターン部Bと、基板上のインプリント材20とを接触させる。図9(C)は、第2パターン部Bと、基板上のインプリント材20とを接触させた状態の側面図である。このとき、何も施さずに第2パターン部Bと、基板上のインプリント材20とを接触させると、パターン領域11aの凹凸構造の毛細管力により、インプリント材20が第1パターン部Aの領域にまで広がりうる。特に、インプリント処理では、基板13とモールド11との間隔は狭く、数~数十nm程度であるため、強い毛細管力が発生する。そこで、第1パターン部Aへのインプリント材20の広がりを阻止するため、第1パターン部A、または第1パターン部Aの第2パターン部Bとの境界領域にインプリント材20を硬化させるための光22を照射する。これにより、第1パターン部Aに広がってきたインプリント材20は光22により硬化し、それ以上広がることが出来なくなる。なお、第2パターン部Bの第1パターン部Aとの境界領域にも光22が少しだけかかるように照射すると、第1パターン部Aへのインプリント材20の広がりをより抑止することができる。
Next, the second pattern portion B is brought into contact with the
図10は、第2実施形態に係るインプリント処理を説明するフロー図である。このフロー図で示す各動作(ステップ)は、制御部17による各部の制御によって実行されうる。
FIG. 10 is a flowchart for explaining imprint processing according to the second embodiment. Each operation (step) shown in this flow chart can be executed by the control of each unit by the
S201では、基板搬送機構(不図示)によってインプリント装置1に基板13を搬入し、かかる基板13を基板保持部14のチャックに保持させる。
In S<b>201 , the
S202では、シングルショット領域に対してインプリント処理を行う。なお、本明細書において、1回のインプリント処理によって2以上の転写領域上のインプリント材20に一括してパターンを転写可能に構成されているモールドを用いた、シングルショット領域へのインプリント処理をシングルエリアインプリント処理という。なお、シングルエリアインプリント処理の詳細なフローについては後述する。
In S202, imprint processing is performed on the single-shot area. In this specification, imprinting to a single-shot region using a mold configured to be able to collectively transfer a pattern to the
S203では、制御部17は、インプリント処理が行われていないシングルショット領域があるか否かを判定する。ここで、インプリント処理が行われていないシングルショット領域がある場合(Yes)には、すべてのシングルショット領域へのインプリント処理が完了するまで、S202を繰り返す。一方、インプリント処理が行われていないシングルショット領域がない場合(No)には、処理をS204へと進める。
In S203, the
S204では、マルチショット領域に対してインプリント処理を行う。制御部17は、インプリント装置1の各部の制御をマルチエリアインプリント処理へと変更する。言い換えると、制御部17は、モールド11に配置されたパターン部の数と同じ数の転写領域に一括してインプリント処理を行う制御へと変更する。
In S204, imprint processing is performed on the multi-shot area. The
S205では、制御部17は、インプリント処理が行われていないマルチショット領域があるか否かを判定する。ここで、インプリント処理が行われていないマルチショット領域がある場合(Yes)には、すべてのマルチショット領域へのインプリント処理が完了するまで、S204を繰り返す。一方、インプリント処理が行われていないマルチショット領域がない場合(No)には、処理をS206へと進める。
In S205, the
S206では、基板搬送機構によってインプリント装置1から基板13を搬出する。
In S206, the
次に、シングルエリアインプリント処理(S202)の詳細なフローについて説明する。図11は、シングルエリアインプリント処理を説明するフロー図である。このフロー図で示す各動作(ステップ)は、制御部17による各部の制御によって実行されうる。
Next, a detailed flow of single area imprint processing (S202) will be described. FIG. 11 is a flowchart for explaining single area imprint processing. Each operation (step) shown in this flow chart can be executed by the control of each unit by the
S301では、供給部によって、基板上のショット領域(ここでは、シングルショット領域)にインプリント材を供給する。 In S301, the supply unit supplies the imprint material to the shot area (here, single shot area) on the substrate.
S302では、モールド11の第2パターン部Bと対象ショット領域との間隔を狭め、照射部16によって第1パターン部Aへの光22の照射を開始する。具体的には、制御部17は光変調素子を制御して、第1パターン部Aの領域に光22が照射されるように、照射部16の照射領域を制御する。なお、このとき、少なくとも第1パターン部Aの、第2パターン部Bとの境界領域に光22が照射されていればよく、第1パターン部A全体に光22を照射しなくてもよい。少なくとも第1パターン部Aの、第2パターン部Bとの境界領域に光22を照射するのは、第1パターン部Aの凹凸構造の毛細管力により、インプリント材20が第1パターン部Aに広がるのを抑止するためである。
In S302, the distance between the second pattern portion B of the
S303では、基板13の転写領域30の上に供給されたインプリント材20とモールド11の第2パターン部Bとを接触させる(押印)。このとき、モールド11を基板13に押し付けて接触させてもよいし、基板13をモールド11に押し付けて接触させてもよい。また、モールド11と基板13の双方を移動させることによって接触させてもよい。
In S303, the
S304では、モールド11と基板13との位置合わせを行い、第2パターン部Bにインプリント材20を充填させる。例えば、インプリント装置1は、検出部15でモールド11に形成されたモールド側マーク18と基板13に形成された基板側マーク19からの光を検出することによってモールド11と基板13の相対位置を求めて、モールド11と基板13の位置合わせを行う。
In S304, the
S305では、モールド11の第2パターン部Bとインプリント材20とが接触した状態で照射部16から光22を第2パターン部Bに照射してインプリント材20を硬化させる。
In S305, the second pattern portion B of the
S306では、インプリント材20を硬化させた後、硬化したインプリント材20からモールド11を引き離す(離型)。
In S306, after curing the
なお、S302は、モールド11と基板13との間隔をできる限り狭めた後であって、基板13の転写領域30の上に供給されたインプリント材20とモールド11の第2パターン部Bとが接触する前に開始されていることが好ましい。
In S302, after the distance between the
また、本実施形態においてシングルエリアインプリント処理はマルチエリアインプリント処理よりも先に行われることが好ましい。マルチエリアインプリント処理を先に行うと、シングルエリアインプリント処理の際に、パターン領域11aのうちインプリント処理に用いないパターン部が、既に成形された基板上のインプリント材20のパターンと接触する恐れがあるためである。そして、パターン欠陥や、モールド11の破損が発生する恐れがあるためである。
Also, in the present embodiment, it is preferable that single-area imprint processing is performed prior to multi-area imprint processing. If the multi-area imprinting process is performed first, the pattern portion of the
以上、本実施形態によれば、1つのインプリント装置で、モールドの交換をすることなくシングルショット領域およびマルチショット領域へのインプリント処理を行えるため、スループットをさらに向上させることが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, one imprint apparatus can perform imprint processing on a single-shot area and a multi-shot area without exchanging molds, so that throughput can be further improved.
〔第3実施形態〕
第3実施形態では、第2実施形態の構成に加え、さらに基板13およびモールド11の少なくとも一方を変形させてシングルエリアインプリント処理を行う。
[Third embodiment]
In the third embodiment, in addition to the configuration of the second embodiment, at least one of the
図12は、第3実施形態に係る変形処理を説明する模式図である。図12(A)は、モールド11と基板13の押印前の状態を示している。ここでは、モールド11の第2パターン部Bを用いてシングルエリアインプリント処理を行う。このとき、基板13とモールド11とが平面のままの状態で押印すると、インプリント処理に用いない第1パターン部Aも、第2パターン部Bと同様の間隔で基板13と接近することとなる。そこで、インプリント処理に用いる第2パターン部Bの略中央部と、基板上の対象ショット領域の略中央部とが近づくように、モールド11および基板13の少なくとも一方を互いに近づく方向に凸形状に変形させる。
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining deformation processing according to the third embodiment. FIG. 12A shows the state before imprinting between the
図12(B)は、基板13およびモールド11を凸形状に変形させた状態を示している。モールドの変形については、例えば、モールド保持部12がモールド11を変形させるモールド変形部を備える。モールド変形部は、例えば、モールド11のパターン領域11aと反対側の面(裏面)への加圧行う。具体的には、モールド11の裏面に形成された凹部の気圧を制御して、パターン領域11aを膨らませる。また、例えば、モールド11の裏面と接触して圧力を加える機構(例えば、ピン)を設け、該機構によってパターン領域11aを凸状に変形させてもよい。なお、インプリント処理に用いるパターン部のみを凸形状に変形させることが好ましい。しかし、パターン領域11a全体を凸形状に変形させてもよい。この場合には、例えば、モールド11全体を傾けることで、インプリント処理に用いるパターン部の略中央部を基板13に近づけてもよい。
FIG. 12B shows a state in which the
基板13の変形については、例えば、基板保持部14が基板13を変形させる基板変形部を備える。基板変形部は、例えば、基板13のパターンが成形される面とは反対側の面(裏面)への加圧を行う。具体的には、基板13の裏面と接触して圧力を加える機構(例えば、ピン)を基板保持部14に設け、該機構によって対象ショット領域を凸状に変形させる。また、例えば、基板保持部14のチャックの吸着力の増減することや、該チャックに基板裏面の気圧を制御するための機構をさらに設けることで、対象ショット領域を凸状に変形させてもよい。
For deformation of the
図12(C)は、基板13およびモールド11を凸形状に変形させて、接触させた状態を示している。モールド11および基板13の少なくとも一方を凸形状に変形させ、凸形状を緩和することで徐々に接触面積広げることができる。即ち、インプリント処理に用いない第1パターン部Aへのインプリント材の広がりを遅らせることができるため、S302によって第1パターン部Aへのインプリント材20の広がりをより抑制することが可能となる。
FIG. 12C shows a state in which the
なお、本実施形態では、インプリント処理に用いない第1パターン部Aへのインプリント材の広がりを遅らせることができるため、基板13の転写領域の上に供給されたインプリント材20と第2パターン部Bとが接触した後にS302が開始してもよい。
In this embodiment, the
〔第4実施形態〕
第4実施形態では、さらに、接触時における第1パターン部Aへインプリント材の広がりを抑制するための構造を、第1パターン部Aと第2パターン部Bとの間に設ける。
[Fourth embodiment]
Further, in the fourth embodiment, a structure is provided between the first pattern portion A and the second pattern portion B to suppress the spread of the imprint material to the first pattern portion A upon contact.
図13は、第4実施形態に係るモールド11を説明する模式図である。図13(A)は、モールド11の側面図を示している。第4実施形態に係るモールド11は、一例として、第1パターン部Aと第2パターン部Bを備える。図13(B)~(D)は、それぞれ第1パターン部Aと第2パターン部Bとの間の領域(境界領域)の構造の例を拡大して示した模式的な断面図である。
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating the
通常、パターンが成形された基板の転写領域間には、スクライブラインと呼ばれるチップ領域を裁断する際に必要なおおよそ100μm以下の間隔が設けられている。本実施形態では、スクライブライン近傍の領域のモールド11に、以下に説明する構造を設けることで、隣接ショットへの染み出しを効果的に抑制することができるようにしている。
Usually, a space of approximately 100 μm or less, which is required when cutting a chip region called a scribe line, is provided between the transfer regions of the patterned substrate. In this embodiment, the
図13(B)では、パターン部間の境界領域に、第1パターン部Aと第2パターン部Bの凸部の高さよりも凹となる凹構造50を構成している。通常、対象ショット領域に供給したインプリント材20が、モールド11と接触した際に、インプリント処理に用いるパターン部に広がり(充填され)、さらにインプリント処理に用いないパターン部にも広がりうる。しかし、該凹構造50を、パターン部間に設けることで、インプリント処理に用いないパターン部にインプリント材20が広がる前に、まず、該凹構造50にインプリント材20が充填される。これにより、インプリント材20の広がりを抑止または遅らせることができる。第2および第3実施形態において、上記のような凹構造50を備えるモールド11を用いることで、より効果的にインプリント材20のインプリント処理に用いるパターン部への広がりを抑止することができる。
In FIG. 13B, a recessed
なお、スクライブライン上に、検査用のパターンなどの転写が必要な場合は、図13(B)に示すように凸型の転写パターンをモールド11の凹構造50の中にさらに構成することで、パターンを転写することが可能である。
If it is necessary to transfer an inspection pattern or the like onto the scribe line, a convex transfer pattern may be formed in the
凹構造50の深さについては、製造工程上はモールド11のパターン領域11aと同工程で作成するのが望ましい。この場合、モールドのパターン領域11aの凹形状と同じ深さ、または、開口が大きい分、パターン領域11aの凹形状よりも深くエッチングされる。一方、インプリント材の広がりの抑止を考えた場合、凹構造50の深さが深い方が、容積が増えるため、インプリント材の広がりへの抑止効果がより高まる。但し、後述する反転プロセスを使用する場合は、凹構造50の深さは浅い方望ましい。一連のデバイス製造工程と、インプリント材の広がりの抑止とのバランスで、凹構造50の深さ決めることが望ましい。
Regarding the depth of the recessed
図13(C)では、複数のパターン部間の境界領域(スクライブライン領域)に設けた凹構造の中に、発液性が高い膜(撥液膜51)を構成した例を示す。尚、図13(C)の例では、凹構造の中に、図13(B)のような転写パターンは設けていない。撥液膜51の材料としては、モールド洗浄工程を行った後でも、有機材料である硬化性組成物に対して、5°以上の接触角を示す材料を用いる。さらに、撥液膜51の材料は、撥液膜51の上における硬化性組成物の接触角が、モールド11に形成されたパターン部の表面材料、例えば石英上における硬化性組成物の接触角より高くなるように選択される。
FIG. 13C shows an example in which a highly lyophobic film (liquid-repellent film 51) is formed in a concave structure provided in a boundary region (scribe line region) between a plurality of pattern portions. In addition, in the example of FIG. 13(C), the transfer pattern as shown in FIG. 13(B) is not provided in the concave structure. As the material for the liquid-
炭素原子を含む有機材料の多くは酸素プラズマと反応して気化したり変質したりする恐れがあるため、撥液膜51の材料としては炭素原子を含まない材料が好ましい。そして、撥液膜51の材料としては、有機材料に対する撥液性を有する表面を形成可能な無機化合物であればよい。具体的には、例えば、無機元素の酸化物、無機元素のフッ化物、無機元素の窒化物のいずれかあるいは上記の混合物を用いることができる。
Since many organic materials containing carbon atoms are likely to react with oxygen plasma and vaporize or change in quality, a material not containing carbon atoms is preferable as the material of the liquid-
無機元素の酸化物としては、例えば、ハフニウム(Hf)の酸化物、ジルコニウム(Zr)の酸化物、イットリウム(Y)の酸化物、タンタル(Ta)の酸化物、ニオブ(Nb)の酸化物、ランタン(La)の酸化物、セリウム(Ce)の酸化物が挙げられる。さらに、例えば、プラセオジム(Pr)の酸化物、ネオジム(Nd)の酸化物、プロメチウム(Pm)の酸化物、サマリウム(Sm)の酸化物、ユウロピウム(Eu)の酸化物、ガドリニウム(Gd)の酸化物、テルビウム(Tb)の酸化物が挙げられる。他にも、例えば、ジスプロシウム(Dy)の酸化物、ホルミウム(Ho)の酸化物、エルビウム(Er)の酸化物、ツリウム(Tm)の酸化物、イッテルビウム(Yb)の酸化物、ルテチウム(Lu)の酸化物が挙げられる。 Examples of oxides of inorganic elements include hafnium (Hf) oxide, zirconium (Zr) oxide, yttrium (Y) oxide, tantalum (Ta) oxide, niobium (Nb) oxide, An oxide of lanthanum (La) and an oxide of cerium (Ce) can be mentioned. Further, for example, praseodymium (Pr) oxide, neodymium (Nd) oxide, promethium (Pm) oxide, samarium (Sm) oxide, europium (Eu) oxide, gadolinium (Gd) oxide and oxides of terbium (Tb). In addition, for example, dysprosium (Dy) oxide, holmium (Ho) oxide, erbium (Er) oxide, thulium (Tm) oxide, ytterbium (Yb) oxide, lutetium (Lu) and oxides of
無機元素のフッ化物としては、例えば、クロム(Cr)のフッ化物、カルシウム(Ca)のフッ化物、マグネシウム(Mg)のフッ化物、チタン(Ti)のフッ化物、アルミニウム(Al)のフッ化物、イットリウム(Y)のフッ化物、ニッケル(Ni)のフッ化物が挙げられる。 Examples of inorganic element fluorides include chromium (Cr) fluoride, calcium (Ca) fluoride, magnesium (Mg) fluoride, titanium (Ti) fluoride, aluminum (Al) fluoride, Examples include yttrium (Y) fluoride and nickel (Ni) fluoride.
無機元素の窒化物としては、例えば、シリコン(Si)の窒化物、ゲルマニウム(Ge)の窒化物、ホウ素(B)の窒化物、アルミニウム(Al)の窒化物が挙げられる。 Examples of nitrides of inorganic elements include nitrides of silicon (Si), nitrides of germanium (Ge), nitrides of boron (B), and nitrides of aluminum (Al).
また、フッ素原子がドープされた石英表面も、撥液膜51の材料として用いることができる。上記の材料のうち、本実施形態において好ましく用いることができるのは、無機元素の酸化物である。無機元素の酸化物は、無機元素と酸素との反応生成物であることから、酸素プラズマや酸化性の液体との反応性が低く、洗浄工程に高い耐性(酸素プラズマ洗浄耐性)を示すためである。
A quartz surface doped with fluorine atoms can also be used as the material for the liquid-
無機元素の酸化物のうち、特に好ましく用いることができるのは、セリウム(Ce)の酸化物、プラセオジム(Pr)の酸化物、ネオジム(Nd)の酸化物、サマリウム(Sm)の酸化物、ユウロピウム(Eu)の酸化物、ガドリニウム(Gd)の酸化物、テルビウム(Tb)の酸化物、ジスプロシウム(Dy)の酸化物、ホルミウム(Ho)の酸化物、エルビウム(Er)の酸化物、ツリウム(Tm)の酸化物、イッテルビウム(Yb)の酸化物、ルテチウム(Lu)の酸化物である。 Of the oxides of inorganic elements, cerium (Ce) oxide, praseodymium (Pr) oxide, neodymium (Nd) oxide, samarium (Sm) oxide, and europium can be particularly preferably used. (Eu) oxide, gadolinium (Gd) oxide, terbium (Tb) oxide, dysprosium (Dy) oxide, holmium (Ho) oxide, erbium (Er) oxide, thulium (Tm) ) oxide, ytterbium (Yb) oxide, and lutetium (Lu) oxide.
上記の材料は、水(表面張力72.8mN/m)に対して98~115°の接触角を示す。本発明の発明者らは別途検討の結果、水に対して93°以上の接触角を示す表面が、表面張力約30mN/mの液体に対して高い接触角を示すことを見出した。具体的には、水に対して93°~118°の接触角を示す表面が、表面張力約30mN/mの液体に対して22~82°の接触角を示すことを突き止めている。このため、約30mN/m以上の表面張力を有する光ナノインプリント用硬化性組成物は前記の材料の表面において22~82°程度の接触角を示すことが期待される。なお、光ナノインプリントに一般的に用いられる石英表面上では、多くの光ナノインプリント用硬化性組成物は0°の接触角を示す。 The above material exhibits a contact angle of 98-115° to water (surface tension 72.8 mN/m). As a result of separate studies, the inventors of the present invention found that a surface exhibiting a contact angle of 93° or more with water exhibits a high contact angle with a liquid having a surface tension of about 30 mN/m. Specifically, it has been determined that a surface exhibiting a contact angle of 93°-118° with water exhibits a contact angle of 22-82° with a liquid having a surface tension of about 30 mN/m. Therefore, a curable composition for photo-nanoimprints having a surface tension of about 30 mN/m or more is expected to exhibit a contact angle of about 22 to 82° on the surface of the material. On the quartz surface generally used for photo-nanoimprinting, many curable compositions for photo-nanoimprinting exhibit a contact angle of 0°.
撥液膜51を備えるモールドでは、パターン領域11aの凸形状の表面と同じ高さの面に、さらに撥液膜51を形成すると、撥液膜51が形成された部分が撥液膜51分だけ高くなるため、凸構造になる。これでは、押印時に撥液膜51が基板の接触する、またはパターン領域11aと基板13との間隔よりも、撥液膜51と基板13との間隔の方が狭くなりうる。この場合、モールド11と基板13との間に発生する剪断力が大きくなり、モールド11と基板13との相対位置合わせを実施する際の、モールド11の基板の表面と平行な方向への駆動を阻害しうる。そこで、図13(C)に示すように撥液膜51を形成する位置には凹構造を設け、撥液膜51が凸構造にならないようにするのが望ましい。
In the mold provided with the liquid-
なお、図13(B)のように凹構造に撥液膜51形成する場合、該凹構造にはインプリント材が充填しなくなるため、この部分でのパターン転写は難しい。よって、パターン転写が不要であれば、図13(C)に示すようにスクライブライン幅全域に撥液膜51を構成してもよい。しかし、スクライブライン幅の中にインプリント処理による検査用のパターン等の転写が必要であれば、図13(D)に示すように転写パターンを設けると共に、転写パターンを避けた境界領域に、狭い幅の凹構造を設けて撥液膜51を形成することが望ましい。
When the liquid-
また、撥液膜51によりこの領域に全くインプリント材が充填されないのも、次工程以降の例えばエッチング工程などで、問題となりうる。そこで、撥液膜51構成される凹構造の深さを調整することで、撥液膜51へのインプリント材20の広がりを調整することは可能である。例えば、撥液膜51の表面をパターン領域11aの凸形状の表面よりも少し低くする。撥液膜51とインプリント材20に用いられる樹脂との組み合わせにより、撥液性やインプリント材20の広がり方が変わるので、事前に評価しておけばよい。
In addition, the fact that this region is not filled with the imprint material at all due to the liquid-
上述のモールド構造によって、インプリント処理を行う際、スクライブラインもしくはパターン部間の境界領域にインプリント材20が未充填な部分が発生することもありうる。それは、シングルエリアインプリント処理でも、マルチエリアインプリント処理でも起こりうる。その場合は、反転プロセスを適用すればよい。
Due to the mold structure described above, there may be a portion where the
図14は、第4実施形態に係るモールド11を用いた反転プロセス説明する図である。図14(A)は、撥液膜51を有するモールド11を用いて、押印する直前の状態を示している。基板13上にインプリント材20が供給されており、モールド11のパターン領域11aを基板上のインプリント材20と接触させる。ここで、モールド11のパターン部間の境界領域には、凹構造を配置し、該凹構造に撥液膜51を構成している。
FIG. 14 is a diagram for explaining a reversing process using the
図14(A)の状態から、インプリント処理を行った結果が図14(B)である。基板13状には、硬化したインプリント材のパターン(転写パターン52)が形成されている。ここに反転膜53を塗布する。反転膜53は、インプリント材20とエッチングレートが異なる材料を用いる。その後、転写パターン52がむき出しになる程度までエッチバックを行う(図14(C))。
FIG. 14B shows the result of performing imprint processing from the state of FIG. 14A. A pattern (transfer pattern 52 ) of the cured imprint material is formed on the
転写パターン52を除去(図14(D))し、反転膜53をハードマスクとしてエッチングをおこなう(図14(E))。最後に反転膜53とインプリント材20(転写パターン52)をすべて除去することで、転写パターンと反転した構造を基板に作成することが出来る(図14(F))。
The
本図に示すように、反転プロセスの場合、撥液膜51を構成し、インプリント材20が充填しなかった部分は、反転膜53で覆われていたため、エッチングされない。この工程を用いれば、インプリント時にインプリント材20が充填されない部分が出来ても、エッチングせずに工程を進めることが出来る。
As shown in this figure, in the case of the reversal process, the portion that constitutes the liquid-
以上のように、複数のパターン部を備えるモールド11のパターン部間の境界領域に、に隣接する転写領域からのインプリント材20の流入を防ぐ構造を構成する。これにより、インプリント処理に用いないパターン部へのインプリント材の広がりを抑止することができる。
As described above, the structure is configured to prevent the
本実施形態では、モールドに構成された2つのパターン部のうち片方のパターン部のみをインプリント処理に用いる事例で説明をおこなったが、これ限られるものではない。例えば、モールド11や基板に応じて、各ショットでのインプリント材の供給量や分布を変えることがありうる。その際、転写領域間でのインプリント材の広がりがあると、インプリント材の供給の制御が難しくなる。本実施形態のように、各転写領域が独立するように、モールド11のパターン部間の境界領域に、パターン部よりも発液性の高い構造を構成することで、インプリント材供給の制御が行いやすくなる。
In the present embodiment, the example in which only one of the two pattern portions formed in the mold is used for imprint processing has been described, but the present invention is not limited to this. For example, depending on the
〔その他の実施形態〕
上述の実施形態では、2つの転写領域に一括してインプリント処理を行う例について述べたが、これに限られるものではない。例えば、3つ以上の転写領域上のインプリント材に一括してインプリント処理を行う場合にも適用することが可能である。図15は、4つの転写領域に一括してインプリント処理を行う場合の、ショット領域のレイアウトの一例を示す図である。本図に示す例では、4つのパターン部を有するモールドを用いてインプリント処理を行う。本図に示す例では、基板13の中央部においては、2つの転写領域30を1つのショット領域40としてレイアウトを設定している(図15中網掛けされた各ショット領域60)。そして、2つの転写領域30を1つのショット領域40とする領域については、モールドに配置されたパターン部よりも少ない数の転写領域に対してインプリント処理を行うこととなる。
〔物品製造方法の実施形態〕
インプリント装置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、型等である。電気回路素子としては、DRAM、SRAM、フラッシュメモリ、MRAMのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、LSI、CCD、イメージセンサ、FPGAのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。
[Other embodiments]
In the above-described embodiment, an example in which imprint processing is performed on two transfer regions at once has been described, but the present invention is not limited to this. For example, it is possible to apply the imprinting process collectively to imprinting materials on three or more transfer areas. FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the layout of shot areas when imprint processing is performed on four transfer areas at once. In the example shown in this figure, imprint processing is performed using a mold having four pattern portions. In the example shown in this figure, the layout is set with two
[Embodiment of article manufacturing method]
A pattern of a cured product formed using an imprint apparatus is used permanently on at least a part of various articles, or temporarily used when manufacturing various articles. Articles are electric circuit elements, optical elements, MEMS, recording elements, sensors, molds, or the like. Examples of electric circuit elements include volatile or nonvolatile semiconductor memories such as DRAM, SRAM, flash memory, and MRAM, and semiconductor elements such as LSI, CCD, image sensors, and FPGA. Examples of the mold include imprint molds and the like.
硬化物のパターンは、上記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。ウエハの加工工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。 The pattern of the cured product is used as it is or temporarily used as a resist mask as at least a part of the article. After etching, ion implantation, or the like in the wafer processing process, 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16(A)に示すように、絶縁体等の被加工材2zが表面に形成されたシリコンウエハ等のウエハ1zを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材2zの表面にインプリント材3z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3zがウエハ上に付与された様子を示している。
Next, a specific manufacturing method for the article will be described. As shown in FIG. 16A, a
図16(B)に示すように、インプリント用のモールド4zを、その凹凸パターンが形成された側をウエハ上のインプリント材3zに向け、対向させる。図16(C)に示すように、インプリント材3zが付与されたウエハ1zとモールド4zとを接触させ、圧力を加える。インプリント材3zはモールド4zと被加工材2z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4zを透して照射すると、インプリント材3zは硬化する。
As shown in FIG. 16B, the
図16(D)に示すように、インプリント材3zを硬化させた後、モールド4zとウエハ1zを引き離すと、ウエハ1z上にインプリント材3z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、モールドの凹部が硬化物の凸部に、モールドの凹部が硬化物の凸部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材3zにモールド4zの凹凸パターンが転写されたことになる。
As shown in FIG. 16D, after curing the
図16(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2zの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝5zとなる。図16(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2zの表面に溝5z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、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。
As shown in FIG. 16(E), when etching is performed using the pattern of the cured product as an anti-etching mask, the portion of the surface of the
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ず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist thereof.
1 インプリント装置
11 モールド
11a パターン領域
13 基板
16 照射部
17 制御部
25 格納部
1
Claims (15)
前記型と前記基板上の前記インプリント材とを接触させて、前記パターンを成形する処理を、前記基板における複数の成形領域の各々に対して行う処理工程を有し、
前記処理工程では、前記成形領域の前記基板上における位置に応じて、1回の前記処理で処理対象とする成形領域の数を変更して前記処理を行うことを特徴とするインプリント方法。 An imprinting method for forming a pattern of an imprinting material on a substrate using a mold,
a processing step of bringing the mold into contact with the imprint material on the substrate to mold the pattern on each of a plurality of molding regions on the substrate;
The imprinting method, wherein in the processing step, the processing is performed by changing the number of molding regions to be processed in one processing according to the positions of the molding regions on the substrate.
前記処理工程では、1回の前記処理対象とする成形領域の数を2以上とすることを特徴とする請求項1に記載のインプリント方法。 When the shaping area to be processed includes the edge of the substrate,
2. The imprinting method according to claim 1, wherein in said processing step, the number of forming regions to be processed at one time is two or more.
前記型に配置されたパターン部の数よりも少ない数の前記成形領域を処理対象とする場合に、前記処理に用いないパターン部の、前記処理に用いるパターン部との境界領域へ前記光の照射を行うことを特徴とする請求項1または2に記載のインプリント方法。 The treatment step includes an irradiation step of irradiating light for curing the imprint material, further performing the treatment using a mold having a plurality of pattern portions,
When the number of molding regions to be processed is smaller than the number of pattern portions arranged in the mold, the light is applied to the boundary region between the pattern portion not to be used for the processing and the pattern portion to be used for the processing. 3. The imprinting method according to claim 1, wherein:
前記型と前記基板上の前記インプリント材とを接触させて、前記パターンを成形する処理を、前記基板における複数の成形領域の各々に対して行う処理部と、
前記成形領域の前記基板上における位置に応じて、1回の前記処理で処理対象とする成形領域の数を変更して前記変更された数の前記成形領域を処理するよう前記処理部を制御する制御部と、を備えることを特徴とするインプリント装置。 An imprinting apparatus that forms a pattern of an imprinting material on a substrate using a mold,
a processing unit that brings the mold and the imprint material on the substrate into contact with each other to mold the pattern on each of a plurality of molding regions on the substrate;
changing the number of molding regions to be processed in one processing according to the positions of the molding regions on the substrate, and controlling the processing unit to process the changed number of molding regions; An imprint apparatus comprising: a control unit.
前記制御部は、前記処理対象とする成形領域の数を2以上とすることを特徴とする請求項5に記載のインプリント装置。 When the shaping area to be processed includes the edge of the substrate,
6. The imprint apparatus according to claim 5, wherein the control unit sets the number of molding regions to be processed to two or more.
前記制御部は、前記複数の型のうち、前記処理対象とする成形領域の数に応じた数の前記パターン部を有する型を用いて前記処理をするように前記処理部を制御することを特徴とする請求項5または6に記載のインプリント装置。 a storage unit for storing a plurality of patterns having different numbers of pattern units;
The control unit controls the processing unit to perform the processing using a mold having the number of pattern portions corresponding to the number of molding regions to be processed, among the plurality of molds. 7. The imprinting apparatus according to claim 5 or 6.
前記制御部は、前記型に配置されたパターン部の数よりも少ない数の前記成形領域を前記処理対象とする場合に、少なくとも前記処理に用いないパターン部の、前記処理に用いるパターン部との境界領域へ前記光の照射を前記照射部に行わせることを特徴とする請求項5または6に記載のインプリント装置。 The processing unit has an irradiation unit that irradiates light for curing the imprint material, and performs the processing using a mold having a plurality of pattern units,
When the number of molding regions smaller than the number of pattern portions arranged in the mold is set as the target of processing, the control unit controls at least the pattern portions not to be used for the processing and the pattern portions to be used for the processing. 7. The imprinting apparatus according to claim 5, wherein the irradiation unit irradiates the boundary area with the light.
前記制御部は、前記型に配置されたパターン部の数よりも少ない数の前記成形領域を前記処理対象とする場合に、前記型および前記基板の少なくとも一方を前記変形部によって変形させることを特徴とする請求項8に記載のインプリント装置。 the processing unit includes a deformation unit that deforms at least one of the mold and the substrate into a convex shape in a direction in which the mold and the substrate approach each other;
The control unit deforms at least one of the mold and the substrate by the deforming unit when the number of molding regions smaller than the number of pattern units arranged in the mold is the object of processing. The imprinting apparatus according to claim 8 .
前記型と前記基板上の前記インプリント材とを接触させて、前記パターンを成形する処理を、前記型として第1型を用いて行う第1処理部と、
前記第1型とは異なる数のパターン部を有する第2型を用いて前記処理を行う第2処理部と、
前記処理を行う成形領域の前記基板上における位置に応じて、前記第1処理部または前記第2処理部のいずれかを用いて前記処理をさせる制御部と、を備えることを特徴とするインプリントシステム。 An imprint system for forming a pattern of imprint material on a substrate using a mold,
a first processing unit that performs a process of forming the pattern by bringing the mold and the imprint material on the substrate into contact, using a first mold as the mold;
a second processing unit that performs the processing using a second mold having a number of pattern units different from that of the first mold;
and a control unit that causes the processing to be performed using either the first processing unit or the second processing unit according to the position on the substrate of the molding region to be processed. system.
複数のパターン部と、
前記複数のパターン部間に、前記インプリント材に対する撥液性が前記複数のパターン部よりも高い構造と、を有することを特徴とする型。 A mold used in the imprint method according to any one of claims 1 to 4, the imprint apparatus according to any one of claims 5 to 10, or the imprint system according to claim 11, ,
a plurality of pattern units;
and a structure having a higher liquid repellency with respect to the imprint material than the plurality of pattern portions, between the plurality of pattern portions.
前記工程で前記パターンが成形された前記基板を加工する工程と、を有することを特徴とする物品の製造方法。
The imprinting method according to any one of claims 1 to 4, the imprinting apparatus according to any one of claims 5 to 10, or the imprinting system according to claim 11. forming the pattern of the imprint material cured thereon;
and a step of processing the substrate on which the pattern has been formed in the step.
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