JP2023083029A - Imprint method, pattern formation method, imprint device, mold for imprinting, and manufacturing method for article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パターン形成方法、インプリント方法、インプリント装置、インプリント用モールドおよび物品の製造方法に関する。 The present invention relates to a pattern forming method, an imprinting method, an imprinting apparatus, an imprinting mold, and an article manufacturing method.
近年、モールド上の微細な構造を、樹脂や金属等の被加工物に加圧転写する微細加工技術が開発され、注目を集めている。 2. Description of the Related Art In recent years, a microfabrication technology has been developed for transferring a fine structure on a mold to a workpiece made of resin, metal, or the like by pressure transfer, and is attracting attention.
この技術は、ナノインプリントあるいはナノエンボッシングなどと呼ばれ、数ｎｍオーダーの分解能を持つため、ステッパ、スキャナ等の光露光装置に代わる次世代の半導体製造技術としての期待が高まっている。 This technique is called nanoimprinting or nanoembossing, and has a resolution on the order of several nanometers. Therefore, it is expected to become a next-generation semiconductor manufacturing technique that will replace optical exposure devices such as steppers and scanners.
さらに、この技術は、ウエハに立体構造を一括加工できるため、半導体以外の分野における製造技術への応用が期待されている。 Furthermore, since this technology can collectively process a three-dimensional structure on a wafer, it is expected to be applied to manufacturing technology in fields other than semiconductors.
このようなインプリント方法を半導体製造技術に適用する場合、例えば特許文献１に記載される以下のような方法で行われる。すなわち、基板（例えば半導体ウエハ）上に、光硬化型のインプリント材層が構成される。そして、そのインプリント材に対して、加工面上に所望の凹凸パターンが形成されたモールドを押し当て、凹凸部へインプリント材を充填させ、紫外光を照射することで樹脂を硬化させる。その後、モールドを基板から離型することで、インプリント材層に上記パターンが転写されるので、このインプリント材層をマスク層としてエッチング等を行い、半導体ウエハへのパターン形成が行われる。 When such an imprinting method is applied to semiconductor manufacturing technology, the following method described in Patent Document 1, for example, is used. That is, a photocurable imprint material layer is formed on a substrate (for example, a semiconductor wafer). Then, a mold having a desired concave-convex pattern formed on the processing surface is pressed against the imprint material, filling the concave-convex portions with the imprint material, and irradiating ultraviolet light to cure the resin. After that, by releasing the mold from the substrate, the pattern is transferred to the imprint material layer, and etching or the like is performed using the imprint material layer as a mask layer to form a pattern on the semiconductor wafer.
一般的に、半導体ウエハ上の複数のショット領域に対してインプリント処理によりパターンを形成した後、基板のエッチングが行われるが、この場合に隣接するショット間の非インプリント領域が問題になる場合がある。 In general, a pattern is formed in a plurality of shot regions on a semiconductor wafer by imprint processing, and then the substrate is etched. There is
特許文献２においては、モールドのメサ縁部に切り欠きのダミー充填フィーチャを設け、既に形成されたパターンに隣接した領域に新たなインプリントのパターンを形成することが記載されている。 In US Pat. No. 5,400,008, it is described that a notch dummy fill feature is provided at the edge of the mesa of the mold to form a new imprint pattern in an area adjacent to the already formed pattern.
しかし従来のインプリント方法では、例えば異なるモールドを用いて複数のパターンを基板上の隣接した位置に形成する場合、その製造誤差や精度に応じて、隣接するパターン同士が部分的に離れてしまったり、部分的に重なったりすることがある。これにより想定していない形状が発生することがあった。 However, in conventional imprinting methods, when forming a plurality of patterns at adjacent positions on a substrate using different molds, for example, the adjacent patterns may be partially separated from each other depending on the manufacturing error and accuracy. , may partially overlap. This sometimes resulted in unexpected shapes.
そこで本発明は、想定していない形状が発生しにくいインプリント方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an imprinting method in which an unexpected shape is less likely to occur.
その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方法は、
基板上にパターンが形成された第一のパターン形成領域に隣接する第二のパターン形成領域にインプリント処理を行うインプリント方法であって、
前記基板は、前記第一のパターン形成領域のパターン形成面と、インプリント処理により第二のパターンが形成されるパターン形成面と、の境界に段差を有しており、
前記境界を越えて第一のパターン形成領域側にはみ出した前記第二のパターン形成領域に対してインプリント処理を行うことを特徴とする。
In order to achieve the object, an imprinting method as one aspect of the present invention comprises:
An imprint method for imprinting a second pattern formation region adjacent to a first pattern formation region in which a pattern is formed on a substrate, comprising:
The substrate has a step at the boundary between the pattern formation surface of the first pattern formation region and the pattern formation surface on which the second pattern is formed by imprinting,
The imprinting process is performed on the second pattern formation region that protrudes beyond the boundary to the side of the first pattern formation region.
本発明によれば、想定していない形状が発生しにくいパターン形成方法を提供することが出来る。 According to the present invention, it is possible to provide a pattern forming method in which an unexpected shape is less likely to occur.
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。 Preferred embodiments 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 a pattern of protrusions and recesses 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、インプリント材と呼ぶこともある）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。 As the imprint material, a curable composition (uncured resin, sometimes referred to as imprint material) that cures when energy for curing is applied is used. 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.
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。 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.
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。 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１３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インプリント用モールド（型）１１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光硬化性組成物を使用し、硬化法として、紫外線の照射によって光硬化性組成物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 imprinting apparatus 1 molds and cures the imprinting material on the
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インプリント材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を格納する格納部を有しうる。
The imprint apparatus 1 includes a
モールド１１は、基板１３の上のインプリント材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。
The
また、モールド１１のパターン領域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。
Alignment marks (mold-side marks 18 ) used for controlling alignment between 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の上のインプリント材にモールド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。基板１３には、供給部からインプリント材が供給（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
本実施形態の場合、検出部１５は、モールド１１を介して基板側マーク１９とモールド側マーク１８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との相対位置の計測結果に基づいて、モールド１１（パターン領域１１ａ）と基板１３（ショット領域）との相対位置を算出することができる。
In the case of this embodiment, the
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。
Here, the
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。
Further, 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 irradiation unit 16 irradiates the imprint material on the substrate with light 22 (for example, ultraviolet rays) for curing the imprint material through 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 control unit 17 includes, for example, a CPU and a memory, and controls imprint processing and related processing by controlling each unit of the imprint apparatus 1 .
次に、図２（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２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. 2A to 2C, the pattern of the
図２（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パターン形成領域）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インプリント材を予め供給しておいてもよい。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。
As shown in FIG. 2A, the
次に、図２（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。
Next, as shown in FIG. 2B, the
この際に並行動作として、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との相対位置合わせ、およびショット形状補正のためモールド１１や基板１３の形状補正を制御する。
At this time, as a parallel operation, the relative positions of the mold-
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。
After the pattern of the
そして、図２（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を基板上のパターン形成領域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）。
Then, as shown in FIG. 2C, the
上述した方式を使ってインプリントした際の詳細な断面を図３で示す。ここでは特に同一レイヤーに異なるパターンをインプリントにより転写する際の工程を挙げている。図３ではすでに第一のパターン形成領域として凹凸構造が形成されている基板上に、別パターンである第二のパターンをインプリントにより第二のパターン形成領域に転写し、硬化したインプリント材をエッチング時のマスクとしてエッチングを行う様子を示している。 FIG. 3 shows a detailed cross-section when imprinted using the method described above. Here, a process for imprinting different patterns onto the same layer is particularly mentioned. In FIG. 3, a second pattern, which is a separate pattern, is transferred to the second pattern formation region by imprinting on the substrate on which the concave-convex structure is already formed as the first pattern formation region, and the cured imprint material is applied. It shows how etching is performed as a mask for etching.
現在、細いパターンを形成するためにはＳＡＤＰ（Ｓｅｌｆ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）やＳＡＱＰ（Ｓｅｌｆ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｑｕａｄｒｕｐｌｅ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）といった加工工程を経ている。このため、細いパターンと太いパターンを同時に形成することが難しく、同一レイヤーに別工程でこれらサイズの異なるパターンを隣接して形成することができる本実施形態は有用である。 At present, processing steps such as SADP (Self-Aligned Double Patterning) and SAQP (Self-Aligned Quadruple Patterning) are used to form fine patterns. Therefore, it is difficult to form a thin pattern and a thick pattern at the same time, and the present embodiment is useful in that patterns of different sizes can be formed adjacently in separate processes on the same layer.
図３（ａ）は、インプリント材２０を介してモールド１１を基板１３へ押印している様子を示している。既に基板１３に形成されている第一のパターン形成領域３２は、前工程でのパターン転写やエッチング工程を経ており、凹凸構造が形成されている。
FIG. 3( a ) shows how the
すなわち基板は、第一のパターン形成領域のパターン形成面と、インプリント処理により第二のパターンが形成されるパターン形成面と、の境界に段差を有しており、エッチング工程により第一のパターン形成領域のパターン形成面が低い位置に位置している。 That is, the substrate has a step at the boundary between the pattern formation surface of the first pattern formation region and the pattern formation surface on which the second pattern is formed by imprinting. The pattern formation surface of the formation region is located at a low position.
現転写工程後のエッチングからパターン領域３２に形成されたパターンは保護したいため、第一のパターン形成領域をエッチングマスクとなる被覆層として、インプリント材２０が厚くなるようにモールド１１のパターンは凹部を持つように構成されている。
Since it is desired to protect the pattern formed in the
また、転写すべき第二のパターン形成領域３３の転写パターンがモールド１１に構成されている。ここで第二のパターン形成領域３３とは、インプリント処理によってモールドがインプリント材と接触する転写領域であり、転写すべきパターンとインプリント材が薄くなるように構成された領域を示す。インプリント材が薄い基板１３部分は、次工程でエッチングされる。
A transfer pattern of the second
紫外光によりインプリント材２０を硬化させ、モールド１１を引き剥がした様子が図３（ｂ）である。
FIG. 3B shows a state in which the
ここで形状が形成されたインプリント材２０を、エッチングマスクとしてエッチングを行い、不要となったインプリント材２０を除去した結果が、図３（ｃ）である。先の図３（ｂ）でのインプリント材２０の薄い部分がエッチングされ、厚い部分がエッチングされていない様子がわかる。これにより既存の第一のパターン形成領域３２のパターンを保持した状態で新たな第二のパターンが隣接する第二のパターン形成領域３３に形成することができる。
FIG. 3C shows the result of removing
このように、所望の構造や領域が狙い通りの位置にインプリントされれば、もともとあった構造を残しつつ、所望の構造を作成することが出来る。しかし、モールド１１の製造誤差や、モールド１１と基板１３のパターンの相対形状差や相対倍率差、インプリントする際の相対位置誤差などにより図３のような理想的なインプリント処理にならないこともありうる。その場合のインプリント結果とそれによってできる構造について、図４を使って説明する。
Thus, if a desired structure or region is imprinted at an intended position, a desired structure can be created while leaving the original structure. However, the ideal imprinting process as shown in FIG. 3 may not be achieved due to the manufacturing error of the
図３と同様の工程で、図４は記載されている。異なる点は、図４（ａ）のインプリント時に、基板１３とモールド１１のパターン領域に若干のずれが発生していることである（図４（ａ）の点線参照）。このずれの要因は、基板側パターン構成時の転写や加工誤差、モールド側パターンの製造誤差、インプリント時の基板とモールドの相対位置ずれや相対形状ずれなどが挙げられる。
FIG. 4 is described in steps similar to FIG. The difference is that the pattern regions of the
この場合、基板１３の第一のパターン形成領域３２を保護するためインプリント材２０が厚くなるように設定されているモールド側の凹部の端が、基板１３の第一のパターン形成領域３２外へはみ出すことがありうる（図４（ｂ））。このインプリント材をマスクとしてエッチングした結果が図４（ｃ）である。図４（ｃ）と図３（ｃ）を比較すると、モールド１１で転写した第二のパターン形成領域３３の位置がずれていることと共に、図３（ｃ）でなかったパターンが図４（ｃ）で発生している。
In this case, the edge of the recess on the mold side, which is set so that the
ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）や特殊な光学特性を示す光学素子などを作成する場合、同一レイヤーや段差構造が残った面へ、既パターンを保護しつつさらに構造を作成することがある。この際、パターンがある面にインプリントによる転写工程が必要となるため、上記のような事例が発生する。 In the case of producing MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) or optical elements exhibiting special optical characteristics, a structure may be further produced on a surface where the same layer or step structure remains while protecting the existing pattern. In this case, since a transfer process by imprinting is required on the patterned surface, the above case occurs.
ＭＥＭＳや光学素子では、パターンの相対位置ずれは許容しうることもあるが、想定外の構造が出来た場合には、所望の性能が発揮できないことがある。また、このような立体構造に限らず、一般的に行われる半導体製造工程でも、同様なケースは起こりうる。 In MEMS and optical elements, the relative positional deviation of the pattern may be allowed, but if an unexpected structure is formed, the desired performance may not be exhibited. Moreover, a similar case can occur not only in such a three-dimensional structure but also in a generally performed semiconductor manufacturing process.
そこで、パターンを転写した際に上記のような想定していない構造が出来るのを防ぐ本実施形態について、図５を用いて述べる。 Therefore, this embodiment that prevents the formation of such an unexpected structure when a pattern is transferred will be described with reference to FIG.
図５は、図３や図４と同様の工程で、本実施形態を用いた際の工程を示す。 FIG. 5 shows steps similar to those shown in FIGS. 3 and 4 when using this embodiment.
図５（ａ）は、インプリント材２０を介してモールド１１を基板１３へ押印している様子を示している。この際、第二のモールド１１が転写する第二のパターンを形成する第二のパターン形成領域３３が、段差の境界を越えて基板側の隣接する第一のパターン形成領域３２側に少しはみ出している様子がわかる。この基板側に既に形成されている第一のパターン形成領域３２とモールドを用いてこれから形成する第二のパターン形成領域３３とが重なり合う領域を重複領域３４とする。
FIG. 5(a) shows how the
本来であれば、基板側の第一のパターン形成領域３２をエッチング工程で加工されないようにレジスト材２０が厚くなるよう設定されたモールドパターンを重ねる必要がある。しかしながら、重ね合わせ誤差などゼロにはできない誤差が発生する可能性がある。このため、図３のように所望の位置へぴったり位置が合うように転写工程を行うと、どうしても図４で述べたような構造が発生する。
Originally, it is necessary to overlap the mold pattern set so that the resist
そこで、図５（ａ）のようなインプリント状態になることを狙って、本形態のパターン形成方法では、緩衝領域とできる重複領域を設ける。すなわち境界を越えて第一のパターン形成領域側にはみ出した第二のパターン形成領域に対してインプリント処理を行う。 Therefore, in the pattern forming method of the present embodiment, an overlap region that can be used as a buffer region is provided in order to achieve an imprint state as shown in FIG. 5(a). That is, the imprinting process is performed on the second pattern formation area that protrudes into the first pattern formation area beyond the boundary.
このため、インプリント装置側で設定する重ね合わせやショット形状合わせのオフセット値を調整し設定することや、モールドや基板の構成を調整する。 For this reason, offset values for superimposition and shot shape matching set on the imprint apparatus side are adjusted and set, and the configurations of the mold and substrate are adjusted.
重複領域３４は、モールド側のレジスト材２０を厚くする領域とは異なっているが、既に形成されている基板側パターンの分だけ凹になっており、そこに充填されたインプリント材がエッチングマスクとして機能する。
The
この重複領域３４のレジスト材厚みは、基板側の第一のパターン形成領域３２を保護するためのインプリント材厚みと同程度かそれ以上であれば、エッチングマスクとしては望ましい。しかし、重複領域３４のレジスト材厚みが多少薄かったとしても、基板は保護されエッチングの影響は軽微になると考えられる。
The thickness of the resist material in the
図５（ｂ）は、図５（ａ）でモールドパターンの凹凸部に充分レジスト材２０が充填し、所望の基板とモールドの位置合わせが終了し、紫外光を照射してレジスト材２０を硬化させた後、モールドを基板から剥離した状態を示す。この時にできたレジスト材の形状をエッチングマスクとし、基板をエッチングした後、不要となったレジスト材を除去した結果が図５（ｃ）である。これによると、重複領域３４部分は、基板側凹部によるレジスト材厚みの効果でエッチングされず、前記想定外の形状が出来ないことがわかる。
FIG. 5(b) shows that the uneven portions of the mold pattern in FIG. 5(a) are sufficiently filled with the resist
以上より、パターンや段差形状がある基板へインプリントする際、基板をエッチングするための構造部を基板パターン領域へはみ出させることで、想定外の構造が出来づらくすることが出来る。 As described above, when imprinting onto a substrate having a pattern or a stepped shape, it is possible to make it difficult to create an unexpected structure by causing the structure portion for etching the substrate to protrude into the substrate pattern area.
この重複領域３４は、レジスト材２０が充填されエッチングマスクになる必要があるため、基板側パターンもモールド側パターンも構成することができない。従って、素子の効率を考えると、なるべく小さくする必要がある。またモールドパターンの設計だけではなく、製造誤差も含めて大きさを把握する必要がある。そのため、モールドの計測や転写パターンの計測などを行い、より重複領域３４を小さくする必要がある。
Since the overlapping
図６で一連の計測や装置設定への反映のフローを説明する。以下、図６中の番号で工程を指定し、詳細を述べる。 FIG. 6 illustrates the flow of a series of measurements and reflection to device settings. The steps are designated by the numbers in FIG. 6 and the details are described below.
工程（６－１）は、モールドパターンの設計段階を示している。前述したように、転写すべきパターンと共に、基板側に既に構成されたパターンや段差構造をエッチングから保護するようインプリント材が厚くなるような構成なども踏まえて、設計を行う。先に基板側構造が出来ていれば、それを計測しモールドの設計に反映させてもよい。その逆にモールドパターンの設計値を基板側パターン作成時の設定値に反映してもよい。 Step (6-1) shows the stage of designing the mold pattern. As described above, the design is made in consideration of the pattern to be transferred and the configuration in which the imprint material is thickened so as to protect the pattern and the stepped structure already formed on the substrate side from etching. If the substrate side structure is completed first, it may be measured and reflected in the design of the mold. Conversely, the design values of the mold pattern may be reflected in the set values when creating the substrate-side pattern.
ここで、インプリント材が薄くなる領域を基板側の段差構造へ少しはみ出るように設定する。すなわち、第一および第二のパターンの形成領域同士が互いに重なる重複領域が設けられている。 Here, the area where the imprint material becomes thinner is set so as to slightly protrude into the stepped structure on the substrate side. That is, an overlap region is provided in which the formation regions of the first and second patterns overlap each other.
この際、基板パターンの製造誤差やモールドの製造誤差、インプリント装置の転写誤差、ショット形状の補正レンジなどを加味する。ただし、はみ出した部分はパターンが形成されないので、なるべく小さい量になるように設定することが望ましい。 At this time, substrate pattern manufacturing errors, mold manufacturing errors, imprint apparatus transfer errors, shot shape correction ranges, and the like are taken into account. However, since the pattern is not formed in the protruding portion, it is desirable to set the amount to be as small as possible.
工程（６－２）では、工程（６－１）で設計した結果を元にモールドを作成する。 In step (6-2), a mold is created based on the results designed in step (6-1).
工程（６－３）では、工程（６－２）で作成したモールドの形状計測を行う。一般的に販売されているマスクのパターン計測機を用いてもよいし、レーザー顕微鏡やＡＦＭ（原子間力顕微鏡）など詳細な構造まで確認できる計測器を用いてもよい。ここで、設計値通り作成できているかどうかを確認するが、形状によっては計測できない部分もある。そこは、以下で示すインプリントパターンの計測結果を用いる。 In step (6-3), the shape of the mold produced in step (6-2) is measured. A commercially available mask pattern measuring instrument may be used, or a measuring instrument capable of confirming even a detailed structure such as a laser microscope or an AFM (atomic force microscope) may be used. Here, it is checked whether the design values have been produced, but there are some parts that cannot be measured depending on the shape. There, the measurement result of the imprint pattern shown below is used.
工程（６－４）では、作成したモールドを用いて実際のインプリントを行う。 In step (6-4), actual imprinting is performed using the prepared mold.
工程（６－５）では、転写したパターンを計測することで、転写工程を含めた形状を確認している。また先に述べたように、モールドで確認できない形状に関してはここで確認することが出来る。 In step (6-5), the shape including the transfer step is confirmed by measuring the transferred pattern. Also, as mentioned earlier, shapes that cannot be confirmed in the mold can be confirmed here.
ここでの計測は転写パターン形状を確認するために行うので、基板に転写し、レーザー顕微鏡やＡＦＭ、断面ＳＥＭなどで転写パターンを計測する。従って、実際のデバイス基板に転写してもよいし、パターンがない基板に転写してもよい。 Since the measurement here is performed to confirm the shape of the transferred pattern, the pattern is transferred to the substrate and the transferred pattern is measured with a laser microscope, AFM, cross-sectional SEM, or the like. Therefore, it may be transferred to an actual device substrate or a substrate without a pattern.
以上により取得したモールド構造や転写パターン情報から、転写した際の形状を確認することが出来る。 From the mold structure and transfer pattern information acquired as described above, the shape at the time of transfer can be confirmed.
インプリント装置で転写する際に、ショット形状を補正するためモールド側面に加圧することや、基板へ局所的に光を照射して熱を発生させることで、局所的に膨張させることでショット形状を補正する補正機構が搭載されている。これらショット形状補正機能により、前述した基板パターンと転写パターンの相対位置が変化する。 When imprinting with an imprint device, pressurize the side of the mold to correct the shot shape, or locally irradiate the substrate with light to generate heat and expand locally to correct the shot shape. It has a correction mechanism. These shot shape correction functions change the relative positions of the substrate pattern and the transfer pattern described above.
そこで、上記した関係性を維持するため、ショット形状補正機能の補正可能範囲をモールドや転写パターンの計測結果から決定し、インプリント装置へ反映する（工程（６－６））。この際、基板をエッチングするための構造部を基板パターン領域へはみ出させることを補正範囲の上限（もしくは下限）に設定すれば良い。 Therefore, in order to maintain the relationship described above, the correctable range of the shot shape correction function is determined from the measurement results of the mold and transfer pattern, and reflected in the imprint apparatus (step (6-6)). At this time, the upper limit (or lower limit) of the correction range may be set so that the structural portion for etching the substrate protrudes into the substrate pattern area.
工程（６－７）では、前述したように工程（６－６）で決められた補正可能範囲の中で、各インプリントにおける最適な補正値を算出し、順次インプリントを行う。この転写パターンを計測するのが工程（６－８）である。ここでは、ショット形状だけではなく、基板パターンと転写パターンの相対位置（特に相対シフトや相対回転）も計測する。 In step (6-7), the optimum correction value for each imprint is calculated within the correctable range determined in step (6-6) as described above, and imprints are sequentially performed. The step (6-8) is to measure this transfer pattern. Here, not only the shot shape but also the relative position (particularly relative shift and relative rotation) between the substrate pattern and the transfer pattern are measured.
以上により相対ショット形状と相対位置による補正可能範囲が求められるため、インプリント時のインプリント装置の設定値に盛り込むことで、基板とモールドの関係性を維持することが出来る。 Since the correctable range based on the relative shot shape and the relative position is obtained as described above, the relationship between the substrate and the mold can be maintained by including them in the set values of the imprint apparatus during imprinting.
＜その他の実施形態＞
物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、上述したインプリント装置を用いて基板（ウェハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターンを形成する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを形成された基板をエッチングする工程を含み得る。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりにパターンを形成された基板を加工する他の処理を含み得る。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
<Other embodiments>
A method of manufacturing a device (semiconductor integrated circuit element, liquid crystal display element, etc.) as an article includes a step of forming a pattern on a substrate (wafer, glass plate, film-like substrate) using the imprint apparatus described above. Additionally, the manufacturing method may include etching the patterned substrate. It should be noted that when manufacturing other articles such as patterned media (recording media) and optical elements, the manufacturing method may include other processes for processing the patterned substrate instead of etching. The article manufacturing method of the present embodiment is advantageous in at least one of article quality, productivity, and production cost compared to conventional methods.
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（型）
１２ モールド保持部
１３ 基板
１４ 基板保持部
１５ 検出部
１６ 照射部
１７ 制御部
１１ａ パターン領域
１８ モールド側マーク
１９ 基板側マーク
２０ インプリント材
２２ 光
２３ 観察部
３２、３３ パターン
３４ 重複領域
1
12
Claims (12)
前記基板は、前記第一のパターン形成領域のパターン形成面と、インプリント処理により第二のパターンが形成されるパターン形成面と、の境界に段差を有しており、
前記境界を越えて第一のパターン形成領域側にはみ出した前記第二のパターン形成領域に対してインプリント処理を行う
ことを特徴とするインプリント方法。 An imprint method for imprinting a second pattern formation region adjacent to a first pattern formation region in which a pattern is formed on a substrate, comprising:
The substrate has a step at the boundary between the pattern formation surface of the first pattern formation region and the pattern formation surface on which the second pattern is formed by imprinting,
An imprinting method, wherein an imprinting process is performed on the second pattern formation region that protrudes beyond the boundary to the side of the first pattern formation region.
前記インプリント装置のモールドと基板の相対倍率の補正機構に対して、前記第一のパターン形成領域に重なるように補正値の上限もしくは下限を設定する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 imprinting process is performed using an imprinting apparatus,
3. The apparatus according to claim 1, wherein an upper limit or a lower limit of a correction value is set so as to overlap with the first pattern formation region for a mechanism for correcting the relative magnification between the mold and the substrate of the imprint apparatus. imprint method.
前記インプリント装置のモールドと基板の相対ショット形状を補正する機構に対して、前記第一のパターン形成領域に重なるように補正値を設定する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 imprinting process is performed using an imprinting apparatus,
3. The imprint apparatus according to claim 1, wherein a correction value is set for a mechanism for correcting a relative shot shape between the mold and the substrate of the imprint apparatus so as to overlap the first pattern formation region. print method.
前記インプリント装置で使用するモールドの製造誤差に基づき、前記第一のパターン形成領域に重なるように補正値を設定する
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 imprinting process is performed using an imprinting apparatus,
3. The imprinting method according to claim 1, wherein a correction value is set so as to overlap with the first pattern formation region based on a manufacturing error of a mold used in the imprinting apparatus.
前記インプリント装置におけるモールドと基板の相対シフトもしくは相対回転に対して、前記第一のパターン形成領域に重なるように補正値を設定する
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 imprinting process is performed using an imprinting apparatus,
3. The imprinting method according to claim 1, wherein a correction value is set so as to overlap the first pattern formation region with respect to the relative shift or relative rotation between the mold and the substrate in the imprinting apparatus. .
基板上の第一のパターン形成領域にインプリント処理を行って第一のパターンを形成する工程と、
前記第一のパターンを用いて基板をエッチングして、該第一のパターン形成領域に隣接する第二のパターンが形成される面と、前記第一のパターン形成領域の形成面との境界に段差を形成する工程と、
前記境界を越えて第一のパターン形成領域側にはみ出した前記第二のパターン形成領域にインプリント処理を行う工程と、
を有することを特徴とするパターン形成方法。 A pattern forming method for forming a pattern on a substrate, comprising:
forming a first pattern by performing an imprinting process on a first pattern formation region on a substrate;
A step is formed at a boundary between a surface on which a second pattern adjacent to the first pattern formation region is formed and a surface on which the first pattern formation region is formed, by etching the substrate using the first pattern. forming a
a step of performing an imprinting process on the second pattern formation region that protrudes beyond the boundary to the side of the first pattern formation region;
A pattern forming method characterized by comprising:
前記基板は、前記インプリント処理により第二のパターンが形成される面と、前記第一のパターン形成領域の形成面との境界に段差を有しており、
前記境界を越えて第一のパターン形成領域側にはみ出した前記第二のパターン形成領域にインプリント処理を行うことを特徴とするインプリント装置。 An imprinting apparatus that performs an imprinting process on a second pattern formation area so as to be adjacent to a first pattern formation area formed on a substrate,
The substrate has a step at the boundary between the surface on which the second pattern is formed by the imprinting process and the surface on which the first pattern formation region is formed,
An imprinting apparatus, wherein an imprinting process is performed on the second pattern formation area that protrudes beyond the boundary to the side of the first pattern formation area.
前記基板は、前記インプリント処理により第二のパターンが形成される面と、前記第一のパターン形成領域の形成面との境界に段差を有しており、
前記境界を越えて第一のパターン形成領域側にはみ出した前記第二のパターン形成領域にインプリント処理を行うための転写領域を有することを特徴とするインプリント用モールド。 An imprint mold for imprinting a second pattern formation region adjacent to a first pattern formation region formed on a substrate,
The substrate has a step at the boundary between the surface on which the second pattern is formed by the imprinting process and the surface on which the first pattern formation region is formed,
An imprint mold comprising a transfer area for performing imprint processing on the second pattern formation area protruding beyond the boundary to the first pattern formation area.
請求項８に記載のインプリント装置を用いて基板上にパターンを形成する
ことを特徴とする物品の製造方法。 A method for manufacturing an article,
A method for manufacturing an article, comprising forming a pattern on a substrate using the imprint apparatus according to claim 8 .
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法により基板上にパターンを形成することを特徴とする物品の製造方法。 A method for manufacturing an article,
A method for manufacturing an article, comprising forming a pattern on a substrate by the method according to any one of claims 1 to 7.
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