JP5002211B2 - Imprint apparatus and imprint method - Google Patents

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Description

本発明は、モールドに形成されたパターンをワーク（被加工部材）に転写するインプリント装置およびインプリント方法に関する。   The present invention relates to an imprint apparatus and an imprint method for transferring a pattern formed on a mold to a work (member to be processed).

近年、モールドに形成された微細なパターンを、樹脂や金属等のワークにインプリントする微細加工技術が開発され、注目を集めている。
この技術は数ｎｍオーダーの分解能を持つため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ている。
また、立体構造をウエハレベルで一括加工可能なため、フォトニッククリスタル等の光学素子、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）、バイオチップの製造技術等として幅広い分野への応用が期待されている。 In recent years, a fine processing technique for imprinting a fine pattern formed on a mold onto a work such as resin or metal has been developed and attracts attention.
This technique is called nanoimprint or nanoembossing because it has a resolution of several nanometers.
In addition, since the three-dimensional structure can be collectively processed at the wafer level, application to a wide range of fields is expected as an optical element such as a photonic crystal, μ-TAS (Micro Total Analysis System), biochip manufacturing technology, and the like.

半導体製造技術にインプリント加工を適用することは、非特許文献１に記載されている。
具体的には、半導体ウェハのような基板上に光硬化性樹脂が形成されたワークに対して、光硬化性樹脂に所望のパターンが形成されたモールドを押し当て、さらに加圧し、紫外光を照射することで樹脂を硬化させる。
これにより、樹脂にパターンがインプリントされる。そして、この樹脂をマスクとしてエッチング等を行うことにより、基板へのパターン転写が可能となる。
Ｓｔｅｐｈａｎ Ｙ．Ｃｈｏｕ ｅｔ．ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，Ｖｏｌ．６７，Ｉｓｓｕｅ ２１，ｐｐ．３１１４−３１１６（１９９５） The application of imprint processing to semiconductor manufacturing technology is described in Non-Patent Document 1.
Specifically, a mold in which a desired pattern is formed on a photocurable resin is pressed against a workpiece having a photocurable resin formed on a substrate such as a semiconductor wafer, further pressurized, and irradiated with ultraviolet light. The resin is cured by irradiation.
Thereby, the pattern is imprinted on the resin. Then, by performing etching or the like using this resin as a mask, pattern transfer onto the substrate becomes possible.
Stephan Y. Chou et. al. , Appl. Phys. Lett, Vol. 67, Issue 21, pp. 3114-3116 (1995)

前述したように、上記インプリント加工は半導体製造技術として有望視されている。そして、昨今の高精細な微細加工に対する要求がより一層高まる中、インプリント精度の更なる改良が求められている。   As described above, the imprint process is regarded as promising as a semiconductor manufacturing technique. Further, with the recent increase in demand for high-definition fine processing, further improvement in imprint accuracy is required.

本発明は、上記課題に鑑み、インプリント精度の向上を図るインプリント装置およびインプリント方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an imprint apparatus and an imprint method that improve imprint accuracy.

本発明は上記課題を解決するため、つぎのように構成したインプリント装置、インプリント方法およびインプリント用モールドを提供するものである。
本発明のインプリント装置は、モールドに形成されたパターンを基板上に形成された樹脂にインプリントするインプリント装置であって、
樹脂を硬化させるための光を照射する光源、
前記光源からの光照射によって生じる前記樹脂の状態を反映した物理量を計測するための計測手段、
前記計測手段から得られた情報に基づいて、前記モールドと前記基板の空間的位置関係、あるいは、前記光源からの光量を制御するための制御手段を有することを特徴とする。
ここで、樹脂の状態を反映した物理量の例としては、樹脂の光学特性（屈折率、反射率、吸収率、消衰係数等）が挙げられる。
また、樹脂を硬化させるために光照射を行うと、樹脂の体積が変化するため、モールドと基板間の距離、樹脂の膜厚、モールドへの荷重も樹脂の状態を反映した物理量であるといえる。
また、モールドと基板の空間的位置関係とは、モールドと基板間の距離、面内方向におけるモールドと基板の位置関係、基板に対するモールドの角度のことをいう。
また、本発明のインプリント装置は、前記計測手段から得られた物理量が、前記樹脂の光学特性、前記モールドと前記基板間の距離、前記樹脂の膜厚、前記モールドへの荷重であることを特徴とする。
また、本発明のインプリント装置は、前記計測手段が、光干渉計、エリプソメータ、反射率計、分光光度計の少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする。また、本発明のインプリント装置は、前記計測手段が、光干渉計を含み、前記樹脂の屈折率および前記モールドと前記基板間の距離を計測可能に構成されていることを特徴とする。
また、本発明のインプリント装置は、前記計測手段が、計測に用いるための計測用光源を有していることを特徴とする。
また、本発明のインプリント装置は、前記樹脂の光学特性を計測するための参照データ、または、計測した物理量を記憶させておく記憶部を有することを特徴とする。
また、本発明のインプリント方法は、モールドに形成されたパターンを基板上の樹脂にインプリントする方法であって、
前記基板上の前記樹脂に光を照射する光照射工程、
前記光照射工程による樹脂の状態を反映した物理量を計測する計測工程、
前記計測工程で得られた情報に基づいて、前記モールドと前記基板との空間的位置関係、あるいは、前記樹脂に照射される光量を制御する制御工程と、
を有することを特徴とする。
また、本発明のインプリント方法は、前記計測工程が、前記物理量を解析システムを用いて解析する工程を含むことを特徴とする。
また、本発明のインプリント方法は、前記計測工程が、前記光照射工程による樹脂の状態を反映した物理量を経時的に計測する計測工程であることを特徴とする。
また、本発明のインプリント方法は、前記計測工程が、インプリント用のパターンが形成された領域とは別の領域を計測することを特徴とする。
また、本発明のインプリント方法は、前記計測工程が、インプリント用パターンの深さよりも深いパターンを用いて計測することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides an imprint apparatus, an imprint method, and an imprint mold configured as follows.
The imprint apparatus of the present invention is an imprint apparatus for imprinting a pattern formed on a mold onto a resin formed on a substrate,
A light source that emits light to cure the resin,
Measuring means for measuring a physical quantity reflecting the state of the resin generated by light irradiation from the light source,
It has a control means for controlling the spatial positional relationship between the mold and the substrate or the light quantity from the light source based on the information obtained from the measuring means.
Here, examples of the physical quantity reflecting the state of the resin include optical properties (refractive index, reflectance, absorption rate, extinction coefficient, etc.) of the resin.
In addition, when light irradiation is performed to cure the resin, the volume of the resin changes, so the distance between the mold and the substrate, the resin film thickness, and the load on the mold are also physical quantities that reflect the state of the resin. .
The spatial positional relationship between the mold and the substrate refers to the distance between the mold and the substrate, the positional relationship between the mold and the substrate in the in-plane direction, and the angle of the mold with respect to the substrate.
Further, in the imprint apparatus of the present invention, the physical quantity obtained from the measuring means is the optical characteristics of the resin, the distance between the mold and the substrate, the film thickness of the resin, and the load on the mold. Features.
The imprint apparatus according to the present invention is characterized in that the measurement means includes at least one of an optical interferometer, an ellipsometer, a reflectometer, and a spectrophotometer. In the imprint apparatus of the present invention, the measuring unit includes an optical interferometer, and is configured to be able to measure the refractive index of the resin and the distance between the mold and the substrate.
The imprint apparatus of the present invention is characterized in that the measurement means has a measurement light source for use in measurement.
The imprint apparatus of the present invention is characterized by having a storage unit for storing reference data for measuring the optical characteristics of the resin or a measured physical quantity.
Further, the imprint method of the present invention is a method of imprinting a pattern formed on a mold onto a resin on a substrate,
A light irradiation step of irradiating the resin on the substrate with light;
A measurement step of measuring a physical quantity reflecting the state of the resin by the light irradiation step;
Based on the information obtained in the measurement process, a spatial positional relationship between the mold and the substrate, or a control process for controlling the amount of light applied to the resin,
It is characterized by having.
In the imprint method of the present invention, the measurement step includes a step of analyzing the physical quantity using an analysis system.
In the imprint method of the present invention, the measurement step is a measurement step of measuring a physical quantity reflecting the state of the resin in the light irradiation step over time.
The imprint method of the present invention is characterized in that the measurement step measures a region different from a region where an imprint pattern is formed.
In the imprint method of the present invention, the measurement step performs measurement using a pattern deeper than the depth of the imprint pattern.

本発明によれば、インプリント精度の向上を図るインプリント装置およびインプリント方法を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize an imprint apparatus and an imprint method that improve imprint accuracy.

本発明を実施するための最良の形態を、実施例により説明する。なお、以下で、モールドと基板間の距離とはモールドの加工面側の最表面と基板の被加工面側の最表面との距離とする。   The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to examples. In the following, the distance between the mold and the substrate is the distance between the outermost surface on the processed surface side of the mold and the outermost surface on the processed surface side of the substrate.

図１に、本実施例におけるインプリント装置の制御システムを説明するフローチャートを示す。
図１（ａ）のフローチャートは、光照射による樹脂の状態を反映した種々の物理量を計測して、光量を制御する場合を示すものである。
一方、図１（ｂ）のフローチャートは、光照射による樹脂の状態を反映した種々の物理量を計測して、光量、および、モールドと基板の空間的位置関係としてのモールドと基板間の距離を制御する場合を示すものである。 FIG. 1 shows a flowchart for explaining the control system of the imprint apparatus in this embodiment.
The flowchart of FIG. 1A shows a case where the amount of light is controlled by measuring various physical quantities reflecting the state of the resin by light irradiation.
On the other hand, the flowchart of FIG. 1B measures various physical quantities reflecting the state of the resin by light irradiation, and controls the amount of light and the distance between the mold and the substrate as the spatial positional relationship between the mold and the substrate. The case where it does is shown.

図１（ａ）の場合では、光源から光照射を開始した後に、計測（１）を行う。
計測（１）では、樹脂の状態を反映した物理量を計測する。
ここで、樹脂の状態を反映した物理量としての、樹脂の光学特性、モールドと基板間の距離、樹脂の膜厚は、後述する光計測システム等を用いることによって計測することができる。
また、樹脂の状態を反映した物理量としてのモールドへの荷重もロードセル（荷重変換器）等を用いることによって計測することができる。
次に、上記計測（１）を行った後、上記計測した物理量が条件（１）を満たしていれば、光量の制御を行う。
例えば、最初は強い光量で光照射を行い、樹脂の屈折率が光照射とともに変化し、屈折率が所定の値に到達した場合には、その光照射の光量を弱くするということができる。
この場合、強い光量で光照射することにより、樹脂の大部分を短時間で硬化させ、樹脂の流動性を抑制することができる。
そして、その後に光量を弱くするという制御を行うことにより主に未硬化の樹脂の流動により緩和させ、均一な厚みに樹脂を硬化させることができる。
更に詳しく説明すれば、モールドのパターンは一様でなく疎密があり、樹脂は光照射によって膨張または収縮を起こす。
その結果、応力が発生し、モールドを離型した後にその応力を緩和するように変形する場合があり、パターンの形状精度が悪くなる。従って、このような光量制御を行うことによって、インプリント精度の向上を図ることができる。
上記条件（１）の判断に続くステップにおいて、終了条件を満たしていれば光照射を終了し、終了条件を満たしていない場合には、上記計測（１）のステップに戻って、上記した各ステップを繰り返す。
ここで、終了条件としては、所定の時間が経過した場合や、一定時間屈折率の変化がなくなった場合が挙げられる。
なお、条件（１）の所定の値は、第１の屈折率、第２の屈折率等のように複数個設定し、条件（１）、光量制御、計測（１）というループの回数に応じて適宜所定の値を選択するように構成してもよい。
また、上記では計測に基づき、光量のみを制御したが、本発明ではモールドと基板間の距離のみを制御してもよい。さらに、両方を同時に制御しても良い。
また、一度計測した物理量は再現性のある場合が多いことから、樹脂の状態を反映した物理量の時間的な変化を計測し、以後のプロセスにおいて計測（１）を経過時間、条件（１）を所望の物理量になった経過時間とすることができる。
また、計測するための機構をインプリント装置外に有し、予め物理量を計測しておき、そのデータを元にインプリント装置を制御することも可能である。この場合にはインプリント装置内に必ずしも計測手段は必要ないこととなる。
光量の制御方法としては、光源のパワーを制御する方法、モールドと光源の間にフィルターやシャッターを挟む方法等がある。フィルターやシャッターを使う場合には、インプリント装置にフィルターやシャッターを搭載できる機構を用いる。また、フィルターはモールドの構成によって光の透過率を部分的に変えるようにしても良い。 In the case of FIG. 1A, measurement (1) is performed after light irradiation from the light source is started.
In the measurement (1), a physical quantity reflecting the state of the resin is measured.
Here, the optical characteristics of the resin, the distance between the mold and the substrate, and the film thickness of the resin as physical quantities reflecting the state of the resin can be measured by using an optical measurement system described later.
Also, the load on the mold as a physical quantity reflecting the state of the resin can be measured by using a load cell (load converter) or the like.
Next, after the measurement (1) is performed, the light quantity is controlled if the measured physical quantity satisfies the condition (1).
For example, light irradiation is initially performed with a strong light amount. When the refractive index of the resin changes with light irradiation and the refractive index reaches a predetermined value, the light irradiation light amount can be reduced.
In this case, by irradiating light with a strong light amount, most of the resin can be cured in a short time and the fluidity of the resin can be suppressed.
Then, by controlling the light intensity to be weakened after that, the resin can be cured to a uniform thickness mainly by relaxing the flow of the uncured resin.
More specifically, the mold pattern is not uniform and dense, and the resin expands or contracts when irradiated with light.
As a result, stress is generated, and the mold may be deformed so as to relieve the stress after the mold is released, resulting in poor pattern shape accuracy. Accordingly, imprint accuracy can be improved by performing such light amount control.
In the step following the determination of the condition (1), if the end condition is satisfied, the light irradiation is ended. If the end condition is not satisfied, the process returns to the step of the measurement (1), and each step described above. repeat.
Here, examples of the termination condition include a case where a predetermined time has elapsed and a case where the refractive index does not change for a certain period of time.
Note that a plurality of predetermined values for the condition (1) are set such as the first refractive index, the second refractive index, etc., depending on the number of loops of the condition (1), light amount control, and measurement (1). Alternatively, a predetermined value may be selected as appropriate.
In the above description, only the light amount is controlled based on the measurement. However, in the present invention, only the distance between the mold and the substrate may be controlled. Furthermore, both may be controlled simultaneously.
In addition, since the physical quantity measured once is often reproducible, the temporal change of the physical quantity reflecting the state of the resin is measured, and in the subsequent process, the measurement (1) is set to the elapsed time and the condition (1) is set. The elapsed time when the desired physical quantity is reached can be used.
It is also possible to have a measurement mechanism outside the imprint apparatus, measure physical quantities in advance, and control the imprint apparatus based on the data. In this case, the measuring means is not necessarily required in the imprint apparatus.
As a light amount control method, there are a method of controlling the power of the light source, a method of sandwiching a filter or a shutter between the mold and the light source, and the like. When a filter or shutter is used, a mechanism that can mount the filter or shutter in the imprint apparatus is used. The filter may partially change the light transmittance depending on the structure of the mold.

図１（ｂ）の場合、まず光源から光照射を開始した後に、樹脂の光学特性を計測する。そして、樹脂の光学特性が条件（２）を満たしていれば、光量を制御する。
その後、光量の制御に続くステップ、あるいは上記条件（２）を満たしていないとの判断に続くステップにおいて、モールドと基板間の距離を計測する。次に、この距離が条件（３）を満たしていれば、モールドと基板間の距離の制御を行う。
そして、上記条件（３）の判断に続くステップにおいて、終了条件を満たしていれば光照射を終了し、終了条件を満たしていない場合には、上記計測（２）のステップに戻って、上記した各ステップを繰り返す。
例えば、条件（２）で樹脂の屈折率が所定の値になった場合には、上述のように光量を小さくする制御を行う。
この状態で樹脂には微視的に硬化している部分としていない部分が存在しており、流動性は抑制されているが変形は可能な状態である。
次に、樹脂に光を照射した結果、樹脂の膜厚が厚くなり、条件（３）でモールドと基板間の距離が所定の値になった場合には、この距離を小さくするようにモールドを樹脂に対して押圧するという制御をすることができる。
逆に、膜厚が薄くなり、距離が所定の値になった場合には、この距離を大きくするという制御をすることができる。このような制御を行うことにより、樹脂の厚さを所望の厚さに形成することができ、インプリントの精度を向上させることができる。
なお、上記フローチャートでは、光量を制御した後にモールドと基板間の距離を制御しているが、モールドと基板間の距離を制御した後に光量を制御してもよい。また、光学特性の計測とモールドと基板間の距離の計測は別の計測手段で行ってもよいし、同じ計測手段であってもよい。 In the case of FIG.1 (b), after starting light irradiation from a light source, the optical characteristic of resin is measured. If the optical characteristics of the resin satisfy the condition (2), the amount of light is controlled.
Thereafter, the distance between the mold and the substrate is measured in a step following the control of the light quantity or a step following the determination that the condition (2) is not satisfied. Next, if this distance satisfies the condition (3), the distance between the mold and the substrate is controlled.
Then, in the step following the determination of the condition (3), if the end condition is satisfied, the light irradiation is ended. If the end condition is not satisfied, the process returns to the measurement (2) step and described above. Repeat each step.
For example, when the refractive index of the resin reaches a predetermined value under the condition (2), control is performed to reduce the light amount as described above.
In this state, the resin has a portion that is not microscopically cured, and the fluidity is suppressed, but the deformation is possible.
Next, as a result of irradiating the resin with light, the thickness of the resin increases, and when the distance between the mold and the substrate reaches a predetermined value under the condition (3), the mold is adjusted so as to reduce this distance. Control to press against the resin can be performed.
Conversely, when the film thickness is reduced and the distance reaches a predetermined value, it is possible to control to increase this distance. By performing such control, the thickness of the resin can be formed to a desired thickness, and the imprint accuracy can be improved.
In the above flowchart, the distance between the mold and the substrate is controlled after controlling the light amount, but the light amount may be controlled after controlling the distance between the mold and the substrate. Further, the measurement of the optical characteristics and the measurement of the distance between the mold and the substrate may be performed by different measuring means or the same measuring means.

別の例として、条件（２）における所定の値を、樹脂が完全に硬化していない状態を示す屈折率に設定する。
そして、この条件を満たした場合には、モールドと基板が離れるように制御する。
その後、樹脂を硬化させるための光照射の光量を強くするという制御をする。このような構成とすれば、樹脂が完全に硬化していない状態であるためモールドを樹脂から容易に離すことができる。
したがって、離型する際に樹脂に加わる力が小さくなるため、樹脂の変形を抑制することができ、インプリントの精度を向上させることができる。 As another example, the predetermined value in the condition (2) is set to a refractive index indicating a state where the resin is not completely cured.
When this condition is satisfied, control is performed so that the mold and the substrate are separated from each other.
Thereafter, control is performed to increase the amount of light irradiation for curing the resin. With such a configuration, since the resin is not completely cured, the mold can be easily separated from the resin.
Therefore, since the force applied to the resin when releasing is reduced, the deformation of the resin can be suppressed, and the imprint accuracy can be improved.

つぎに、インプリントの基板にモールドのパターンを転写するプロセスについて説明する。
図２に、モールドの構造を基板に転写するプロセスを説明する図を示す。
図２において、２０１はモールド、２０２は基板、２０３は光硬化性樹脂、２０４はモールドのパターン、２０５は光源からの光である。
ここで、モールド２０１としては、石英、パイレックス（登録商標）、サファイアなど光を透過する物質が使われる。モールドには加工用のモールドのパターン２０４が形成されている。
また、基板２０２としては、Ｓｉウェハ等の半導体ウェハ、樹脂板、ガラス基板が主として用いられる。 Next, a process for transferring a mold pattern onto an imprint substrate will be described.
FIG. 2 is a diagram illustrating a process for transferring the mold structure to the substrate.
In FIG. 2, 201 is a mold, 202 is a substrate, 203 is a photocurable resin, 204 is a mold pattern, and 205 is light from a light source.
Here, as the mold 201, a material that transmits light, such as quartz, Pyrex (registered trademark), and sapphire, is used. A mold pattern 204 for processing is formed on the mold.
As the substrate 202, a semiconductor wafer such as a Si wafer, a resin plate, or a glass substrate is mainly used.

まず、基板２０２に光硬化性樹脂２０３を塗布する。
モールド２０１と基板２０２の位置合わせを行う。モールド２０１を基板２０２および光硬化性樹脂２０３に近づけ、光硬化性樹脂２０３に接触させる。
次に、光２０５を照射し、光硬化性樹脂２０３を硬化させる。
この過程では光量またはモールドと基板の空間的位置関係を制御する。そして、モールド２０１を基板２０２から遠ざけるとモールドのパターンが光硬化性樹脂２０３に転写されている。
その後、光硬化性樹脂２０３をマスク層としてエッチングを行うことによりモールドのパターン２０４を基板２０２に転写する。
最後に光硬化性樹脂２０３を取り除くと基板２０２にモールドのパターン２０４が形成される。 First, the photocurable resin 203 is applied to the substrate 202.
The mold 201 and the substrate 202 are aligned. The mold 201 is brought close to the substrate 202 and the photocurable resin 203 and brought into contact with the photocurable resin 203.
Next, the light 205 is irradiated to cure the photocurable resin 203.
In this process, the light quantity or the spatial positional relationship between the mold and the substrate is controlled. When the mold 201 is moved away from the substrate 202, the pattern of the mold is transferred to the photocurable resin 203.
Thereafter, the mold pattern 204 is transferred to the substrate 202 by performing etching using the photocurable resin 203 as a mask layer.
Finally, when the photocurable resin 203 is removed, a mold pattern 204 is formed on the substrate 202.

つぎに、本発明を適用したインプリント装置において、樹脂の状態を反映した物理量の測定に光計測システムを用いた構成について説明する。
図３に、本実施例における光計測手段を備えたインプリント装置の構成を示す。
図３において、３０１は露光光源、３０２は光計測システム、３０３は制御システム、３０４はワーク加圧機構、３０５はＸＹ移動機構、３１５はワーク保持部である。
ここで、光計測システム３０２は、計測用光源３０６、解析システム３０７、顕微鏡３０８、ビームスプリッター３０９、撮像素子３１０、分光器３１１により構成されている。
また、３１２はモールド、３１３は光硬化性樹脂、３１４は基板である。 Next, in the imprint apparatus to which the present invention is applied, a configuration using an optical measurement system for measurement of a physical quantity reflecting the state of the resin will be described.
FIG. 3 shows the configuration of the imprint apparatus provided with the optical measuring means in this embodiment.
In FIG. 3, 301 is an exposure light source, 302 is an optical measurement system, 303 is a control system, 304 is a work pressurizing mechanism, 305 is an XY moving mechanism, and 315 is a work holding unit.
Here, the optical measurement system 302 includes a measurement light source 306, an analysis system 307, a microscope 308, a beam splitter 309, an image sensor 310, and a spectrometer 311.
Reference numeral 312 denotes a mold, 313 denotes a photocurable resin, and 314 denotes a substrate.

光計測システム３０２は、光硬化性樹脂の光学特性（屈折率ｎ、消失係数ｋ等）、モールドと基板間の距離、基板上の光硬化性樹脂の膜厚などを計測するためのものである。
光計測システム３０２としては、光干渉計、エリプソメータ、反射率計、分光光度計等によって構成することができる。
さらに、複数の計測システムを有し、それぞれ別の物理量を計測しても良い。
以下、光計測システム３０２として光干渉計を採用した場合について説明する。 The optical measurement system 302 is for measuring the optical characteristics (refractive index n, disappearance coefficient k, etc.) of the photocurable resin, the distance between the mold and the substrate, the film thickness of the photocurable resin on the substrate, and the like. .
The optical measurement system 302 can be configured by an optical interferometer, an ellipsometer, a reflectometer, a spectrophotometer, or the like.
Further, a plurality of measurement systems may be provided and different physical quantities may be measured.
Hereinafter, a case where an optical interferometer is employed as the optical measurement system 302 will be described.

計測用光源３０６は、幅広いスペクトル（２００〜８００ｎｍ）を持つランプや可視光領域（４００〜８００ｎｍ）および数本のレーザービーム等を用いる。
計測用光源３０６から出た光は、ビームスプリッター３０９、モールド３１２を通過し、基板３１４に到達する。
この光はモールド３１２の表面や基板３１４の表面、光硬化性樹脂３１３で反射しそれらが互いに干渉する。この光は再度ビームスプリッター３０９を通過し、分光器３１１で分光される。
そして、撮像素子３１０によってそれぞれの波長の強度データに置き換えられ、解析システム３０７で解析される。
この解析の方法の詳細については、後に説明する。光計測システム３０２で計測された光硬化性樹脂の光学特性、モールドと基板間の距離情報等は、制御システム３０３にフィードバックされる。 The measurement light source 306 uses a lamp having a wide spectrum (200 to 800 nm), a visible light region (400 to 800 nm), several laser beams, and the like.
Light emitted from the measurement light source 306 passes through the beam splitter 309 and the mold 312 and reaches the substrate 314.
This light is reflected by the surface of the mold 312, the surface of the substrate 314, and the photocurable resin 313 and interferes with each other. This light again passes through the beam splitter 309 and is split by the spectroscope 311.
Then, it is replaced by the intensity data of each wavelength by the image sensor 310 and analyzed by the analysis system 307.
Details of this analysis method will be described later. Optical characteristics of the photocurable resin measured by the optical measurement system 302, distance information between the mold and the substrate, and the like are fed back to the control system 303.

つぎに上記解析システム３０７での解析方法について説明する。
撮像素子によって得られた波長の強度データからフーリエ変換等の計算手法を用いることによって、モールドと基板間の距離、樹脂の膜厚を決めることができる。
また、あらかじめモールドと基板間の距離、光硬化性樹脂の膜厚データおよび光学特性から計算される強度データを解析システムに記憶させることができる。
このデータを参照データとして計測された強度データと比較することによって計算することもできる。更に、これらを組み合わせる方法も採用できる。 Next, an analysis method in the analysis system 307 will be described.
The distance between the mold and the substrate and the film thickness of the resin can be determined by using a calculation method such as Fourier transform from the intensity data of the wavelength obtained by the image sensor.
In addition, intensity data calculated from the distance between the mold and the substrate, the film thickness data of the photocurable resin, and the optical characteristics can be stored in advance in the analysis system.
It can also be calculated by comparing this data with intensity data measured as reference data. Furthermore, a method of combining these can also be employed.

計算量を減らすため、モールドと基板間の距離を近づける場合には光学特性に変化がないとすることができる。
また、光照射をする場合にはモールドと基板の距離に変化がないとする手法を用いることができる。
さらに、光硬化性樹脂の光学特性の波長依存性や光学特性の照度依存性を記憶させておくことにより、計算量を減らすことができる。
また、モールドと基板間距離を制御するモーターのエンコーダーや基板の厚み、モールドの厚みの情報等から、より少ない計算量にすることができる。 In order to reduce the amount of calculation, it can be assumed that there is no change in the optical characteristics when the distance between the mold and the substrate is reduced.
Further, in the case of light irradiation, a method that does not change the distance between the mold and the substrate can be used.
Furthermore, the calculation amount can be reduced by storing the wavelength dependence of the optical characteristics of the photocurable resin and the illuminance dependence of the optical characteristics.
In addition, the amount of calculation can be reduced from the encoder of the motor that controls the distance between the mold and the substrate, information on the thickness of the substrate, the thickness of the mold, and the like.

以下、解析手法としてフーリエ変換を使う方法の一例を、図４を用いて説明する。
図４（ａ）はモールドと光硬化性樹脂の間にギャップがある場合の、フーリエ変換後における計測光の強度と光学的膜厚の関係を示す図である。
また、図４（ｂ）はモールドが光硬化樹脂に接した場合の、フーリエ変換後における計測光の強度と光学的膜厚の関係を示す図である。
図４（ａ）において、４０１はモールド、４０２は光硬化性樹脂、４０３は基板、４０４は計測光である。モールド４０１としては、以下で詳述する光学特性を計測するのに好適なモールドを使用してもよい。 Hereinafter, an example of a method using Fourier transform as an analysis method will be described with reference to FIG.
FIG. 4A is a diagram showing the relationship between the intensity of measurement light after Fourier transform and the optical film thickness when there is a gap between the mold and the photocurable resin.
FIG. 4B is a diagram showing the relationship between the intensity of measurement light and the optical film thickness after Fourier transform when the mold is in contact with the photo-curing resin.
In FIG. 4A, 401 is a mold, 402 is a photocurable resin, 403 is a substrate, and 404 is measurement light. As the mold 401, a mold suitable for measuring optical characteristics described in detail below may be used.

ここでは、図４（ａ）に示すように、モールド４０１と基板４０３の間に厚みｄ２，屈折率ｎ２の光硬化性樹脂４０２があり、モールドと光硬化性樹脂の間にはギャップｄ１，屈折率ｎ１があるとする。
このときの計測光の強度データをフーリエ変換すると、モールド表面と光硬化性樹脂表面との間の光学距離ｎ１ｄ１、光硬化性樹脂表面と基板との間の光学距離ｎ２ｄ２、モールドと基板との間の光学距離ｎ１ｄ１＋ｎ２ｄ２にピークが現れる。
ここで、ｎ１，ｎ２は解析システムに記憶させた値を用いることによりｄ１，ｄ２を計算することができる。
一方、図４（ｂ）に示すように、モールドが光硬化性樹脂に接した場合には、ｎ２ｄ２位置にピークが出る。光照射後はｄ２がほぼ一定であることから、これによりｎ２の変化を測定することができる。
以上説明したように、光計測システム３０２として光干渉計を用いた場合には、光硬化性樹脂の光学特性、モールドと基板間の距離、樹脂の膜厚を同一の計測装置によって計測することが可能である。
これにより、インプリント装置の構成を簡便にすることができる。
なお、物理量として、荷重を測定する場合は、ワーク保持部３１５とワーク加圧機構３０４の間のロードセル（不図示）を用いることができる。 Here, as shown in FIG. 4A, there is a photocurable resin 402 having a thickness d 2 and a refractive index n 2 between the mold 401 and the substrate 403, and a gap d between the mold and the photocurable resin. 1 , and there is a refractive index n 1 .
When the intensity data of the measurement light at this time is Fourier transformed, an optical distance n 1 d 1 between the mold surface and the photocurable resin surface, an optical distance n 2 d 2 between the photocurable resin surface and the substrate, A peak appears at the optical distance n 1 d 1 + n 2 d 2 between the mold and the substrate.
Here, for n 1 and n 2 , d 1 and d 2 can be calculated by using values stored in the analysis system.
On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the mold is in contact with the photocurable resin, a peak appears at the n 2 d 2 position. After light irradiation since d 2 is substantially constant, it is possible thereby to measure the change in n 2.
As described above, when an optical interferometer is used as the optical measurement system 302, the optical characteristics of the photocurable resin, the distance between the mold and the substrate, and the film thickness of the resin can be measured by the same measuring device. Is possible.
Thereby, the structure of the imprint apparatus can be simplified.
In addition, when measuring a load as a physical quantity, a load cell (not shown) between the work holding unit 315 and the work pressure mechanism 304 can be used.

以下、本発明を適用したインプリント装置またはインプリント方法において、好適に使用できるモールドについて説明する。
光硬化性樹脂のＳ／Ｎの高い光学特性の計測を行うには、ある程度の光硬化性樹脂の膜厚が必要である。
しかし、モールドのパターンを樹脂にインプリントした後に生じる残膜が薄く形成される場合がある。
そこで、本発明に好適に用いることのできるモールドでは、加工用のパターンが形成された領域とは別の領域に計測用のパターンを追加した。
図５（ａ）は、加工用のモールドのパターン５０２が形成された領域とは別の領域に、このパターン５０２よりも深い計測用のパターン５０３を追加したモールドを示したものである。
なお、この計測用のパターン５０３の深さは光の波長（１／４）より深い構造とする。
また、図５（ｂ）に示すように、モールド５０１に設けられた加工用のパターン５０２が形成された領域とは別の領域に硬化度合いを知るためのパターン５０４を追加することができる。
このパターン５０４を用いて計測を行えば、全体の硬化度合いを計測するよりも短時間で評価を行うことができる。 Hereinafter, a mold that can be suitably used in an imprint apparatus or imprint method to which the present invention is applied will be described.
In order to measure optical characteristics of the photocurable resin having a high S / N ratio, a certain film thickness of the photocurable resin is required.
However, there are cases where the remaining film formed after imprinting the mold pattern on the resin is formed thin.
Therefore, in the mold that can be suitably used in the present invention, a measurement pattern is added to a region different from the region where the processing pattern is formed.
FIG. 5A shows a mold in which a measurement pattern 503 deeper than the pattern 502 is added to a region different from the region where the processing mold pattern 502 is formed.
The measurement pattern 503 has a depth deeper than the wavelength of light (1/4).
In addition, as shown in FIG. 5B, a pattern 504 for knowing the degree of curing can be added to a region different from the region where the processing pattern 502 provided in the mold 501 is formed.
If measurement is performed using this pattern 504, the evaluation can be performed in a shorter time than measuring the entire degree of curing.

モールド５０１としては、石英、パイレックス（登録商標）、サファイア等の光を透過する物質を使う。
また、その表面は、光リソグラフィー、ＥＢリソグラフィー、ＦＩＢ、Ｘ線リソグラフィー等により微細加工を施す。
また、Ｎｉ電鋳等でそのレプリカを取ることによって加工してもよい。 As the mold 501, a material that transmits light, such as quartz, Pyrex (registered trademark), and sapphire, is used.
The surface is finely processed by photolithography, EB lithography, FIB, X-ray lithography, or the like.
Moreover, you may process by taking the replica by Ni electroforming.

本発明に係るインプリント装置の制御システムの一例を説明するフローチャートである。（ａ）は計測する物理量が種々の物理量による場合のフローチャート、（ｂ）は計測する物理量が、例えば光硬化樹脂の光学特性による場合のフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of a control system for an imprint apparatus according to the present invention. (A) is a flowchart in the case where the physical quantity to be measured is based on various physical quantities, and (b) is a flowchart in the case where the physical quantity to be measured is based on, for example, the optical characteristics of the photo-curing resin. モールドのパターンを基板に転写するプロセスを説明する図である。It is a figure explaining the process which transcribe | transfers the pattern of a mold to a board | substrate. 本発明に係るインプリント装置の計測システムとして光計測システムを用いた場合の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example at the time of using an optical measurement system as a measurement system of the imprint apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るインプリント装置の計測手段に設けられた解析システムでの解析の一例として、フーリエ変換を説明する図である。（ａ）はモールドと光硬化樹脂の間にギャップがある場合の、フーリエ変換における計測光の強度と光学的膜厚の関係を示す図、（ｂ）はモールドが光硬化樹脂に接した場合の、フーリエ変換における計測光の強度と光学的膜厚の関係を示す図である。It is a figure explaining a Fourier-transform as an example of the analysis in the analysis system provided in the measurement means of the imprint apparatus which concerns on this invention. (A) is a figure which shows the relationship between the intensity | strength of the measurement light in a Fourier transform, and an optical film thickness in case there exists a gap between a mold and photocuring resin, (b) is the case where a mold contacts photocuring resin. It is a figure which shows the relationship between the intensity | strength of the measurement light and optical film thickness in a Fourier transform. 本発明に係るインプリント用モールドの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the mold for imprint concerning the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

２０１：モールド
２０２：基板
２０３：光硬化樹脂
２０４：加工用構造
２０５：光源からの光
３０１：露光光源
３０２：光計測システム
３０３：制御システム
３０４：ワーク加圧機構
３０５：ＸＹ移動機構
３０６：計測用光源
３０７：解析システム
３０８：顕微鏡
３０９：ビームスプリッター
３１０：撮像素子
３１１：分光器
３１２：モールド
３１３：光硬化樹脂
３１４：基板
３１５：ワーク保持部
４０１：モールド
４０２：光硬化樹脂
４０３：基板
４０４：計測光 201: Mold 202: Substrate 203: Photo-curing resin 204: Processing structure 205: Light from light source 301: Exposure light source 302: Light measurement system 303: Control system 304: Work pressure mechanism 305: XY movement mechanism 306: For measurement Light source 307: Analysis system 308: Microscope 309: Beam splitter 310: Imaging device 311: Spectroscope 312: Mold 313: Photo-curing resin 314: Substrate 315: Work holding unit 401: Mold 402: Photo-curing resin 403: Substrate 404: Measurement light

Claims (11)

モールドに形成されたパターンを基板上に形成された樹脂にインプリントするインプリント装置であって、
樹脂を硬化させるための光を照射する光源、
前記光源からの光照射によって生じる前記樹脂の状態を反映した物理量を計測するための計測手段、
前記計測手段から得られた情報に基づいて、前記モールドと前記基板の空間的位置関係、あるいは、前記光源からの光量を制御するための制御手段を有することを特徴とするインプリント装置。 An imprint apparatus for imprinting a pattern formed on a mold onto a resin formed on a substrate,
A light source that emits light to cure the resin,
Measuring means for measuring a physical quantity reflecting the state of the resin generated by light irradiation from the light source,
An imprint apparatus comprising: a control unit for controlling a spatial positional relationship between the mold and the substrate or a light amount from the light source based on information obtained from the measurement unit. 前記計測手段から得られた物理量は、前記樹脂の光学特性、前記モールドと前記基板間の距離、前記樹脂の膜厚、前記モールドへの荷重、のうちの少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。 The physical quantity obtained from the measuring means includes at least one of the optical characteristics of the resin, the distance between the mold and the substrate, the film thickness of the resin, and the load on the mold. The imprint apparatus according to claim 1. 前記計測手段は、光干渉計、エリプソメータ、反射率計、分光光度計の少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインプリント装置。   The imprint apparatus according to claim 1, wherein the measuring unit includes at least one of an optical interferometer, an ellipsometer, a reflectometer, and a spectrophotometer. 前記計測手段は、光干渉計を含み、前記樹脂の屈折率および前記モールドと前記基板間の距離を計測可能に構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のインプリント装置。   The said measurement means is comprised so that the refractive index of the said resin and the distance between the said mold and the said board | substrate can be measured including an optical interferometer. Imprint device. 前記計測手段は、計測に用いるための計測用光源を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のインプリント装置。   The imprint apparatus according to claim 1, wherein the measurement unit includes a measurement light source used for measurement. 前記インプリント装置は、前記樹脂の光学特性を計測するための参照データ、または、計測した物理量を記憶させておく記憶部を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のインプリント装置。   The said imprint apparatus has a memory | storage part which memorize | stores the reference data for measuring the optical characteristic of the said resin, or the measured physical quantity, It is any one of Claim 1 to 5 characterized by the above-mentioned. Imprint device. モールドに形成されたパターンを基板上の樹脂にインプリントする方法であって、
前記基板上の前記樹脂に光を照射する光照射工程、
前記光照射工程による樹脂の状態を反映した物理量を計測する計測工程、
前記計測工程で得られた情報に基づいて、前記モールドと前記基板との空間的位置関係、あるいは、前記樹脂に照射される光量を制御する制御工程と、
を有することを特徴とするインプリント方法。 A method of imprinting a pattern formed on a mold onto a resin on a substrate,
A light irradiation step of irradiating the resin on the substrate with light;
A measurement step of measuring a physical quantity reflecting the state of the resin by the light irradiation step;
Based on the information obtained in the measurement process, a spatial positional relationship between the mold and the substrate, or a control process for controlling the amount of light applied to the resin,
The imprint method characterized by having. 前記計測工程は、前記物理量を解析システムを用いて解析する工程を含むことを特徴とする請求項７に記載のインプリント方法。   The imprint method according to claim 7, wherein the measuring step includes a step of analyzing the physical quantity using an analysis system. 前記計測工程は、前記光照射工程による樹脂の状態を反映した物理量を経時的に計測する計測工程であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のインプリント方法。   The imprint method according to claim 7 or 8, wherein the measurement step is a measurement step of measuring a physical quantity reflecting the state of the resin in the light irradiation step with time. 前記計測工程は、インプリント用のパターンが形成された領域とは別の領域を計測することを特徴とする請求項７から９のいずれか一つに記載のインプリント方法。   The imprint method according to claim 7, wherein the measurement step measures an area different from an area where an imprint pattern is formed. 前記計測工程は、インプリント用パターンの深さよりも深いパターンを用いて計測することを特徴とする請求項７から１０のいずれか一つに記載のインプリント方法。   11. The imprint method according to claim 7, wherein the measurement step uses a pattern deeper than the depth of the imprint pattern.
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