JP5072247B2 - Lithographic apparatus and method, and device manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、一般には、リソグラフィ装置及び方法に係り、特に、原版となるモールドのパターンをウェハ等の基板に転写するリソグラフィ装置及び方法に関する。本発明は、例えば、半導体やＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）などを製造する微細加工のために、ナノインプリント技術を利用するリソグラフィ装置に好適である。 The present invention generally relates to a lithographic apparatus and method, and more particularly to a lithographic apparatus and method for transferring a pattern of a mold as an original to a substrate such as a wafer. The present invention is suitable for a lithographic apparatus using nanoimprint technology, for example, for microfabrication for manufacturing semiconductors, MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems), and the like.
リソグラフィー技術を用いて微細な構造（電子回路、ＭＥＭＳ、グレーティングレンズなどのデバイス）を製造する際、投影露光装置が従来から使用されている。投影露光装置は、レチクル（マスク）に描画されたパターンをレジスト（感光剤）を塗布した基板（シリコンやガラス）に縮小投影してパターンを転写する。投影露光装置は、非常に微細な構造を形成することができるが、非常に高価であり、手軽に利用できるものではない。 2. Description of the Related Art When a fine structure (device such as an electronic circuit, a MEMS, or a grating lens) is manufactured using a lithography technique, a projection exposure apparatus has been conventionally used. The projection exposure apparatus transfers a pattern by reducing and projecting a pattern drawn on a reticle (mask) onto a substrate (silicon or glass) coated with a resist (photosensitive agent). A projection exposure apparatus can form a very fine structure, but is very expensive and cannot be easily used.
一方、非常に微細な構造を形成可能で、且つ、低コストのパターニング法であるナノインプリントが注目されている。ナノインプリントとは、電子ビーム露光等によって微細なパターンが形成されたモールド（雛型）を、レジストとしての樹脂材料を塗布したウェハに押し付ける（押印する）ことによって、レジスト上にパターンを写し取るものである。ナノインプリントは、モールドを準備すれば、モールドを樹脂材料に押し付ける押印機構があればよいため、微細加工を低コストで実現することができる。現在、ナノインプリントは、１０ｎｍ程度の微細な形状を転写することが可能であり、微細化については十分な性能を有する。ナノインプリントは、投影露光装置では採算があわなかったために製造されなかった新しいデバイスへの適用が期待されており、特に、磁気記録媒体の微細な周期構造の形成手段として期待されている。 On the other hand, nanoimprint, which can form a very fine structure and is a low-cost patterning method, has attracted attention. Nanoimprint is a method of copying a pattern on a resist by pressing (imprinting) a mold (template) on which a fine pattern is formed by electron beam exposure or the like onto a wafer coated with a resin material as a resist. . In the nanoimprint, if a mold is prepared, it is only necessary to have a stamping mechanism that presses the mold against a resin material, so that fine processing can be realized at low cost. Currently, nanoimprints can transfer a fine shape of about 10 nm and have sufficient performance for miniaturization. Nanoimprints are expected to be applied to new devices that were not manufactured because they were not profitable with projection exposure apparatuses. In particular, they are expected to be a means for forming a fine periodic structure of a magnetic recording medium.
ナノインプリントには、転写方法として、熱サイクル法や光硬化法（「ＵＶ硬化型」とも言われる）などが提案されている。熱サイクル法は、加工対象の樹脂（熱可塑性材料）をガラス転移温度以上に加熱して（即ち、樹脂の流動性を高めて）モールドを押印し、冷却した後に離型する方法である。光硬化法は、紫外線硬化型の樹脂（ＵＶ硬化樹脂）を利用し、透明なモールドで押印した状態で感光及び硬化させてからモールドを剥離する方法である。 For nanoimprinting, a thermal cycle method, a photocuring method (also referred to as “UV curing type”), and the like have been proposed as a transfer method. The thermal cycle method is a method in which a resin (thermoplastic material) to be processed is heated to a glass transition temperature or higher (that is, the fluidity of the resin is increased), a mold is impressed, and the mold is released after being cooled. The photocuring method is a method in which an ultraviolet curable resin (UV curable resin) is used, and the mold is peeled after being exposed to light and cured in a state of being stamped with a transparent mold.
光硬化法は、比較的容易に温度を制御することができるため、半導体素子の製造に適している。また、半導体素子の製造には、高精度な重ね合わせ精度（基板にパターンを幾つか重ね合わせる際の精度）が必須とする。光硬化法は、透明なモールド越しに基板上のアライメントマークを観察することができ、アライメントの観点からも半導体素子の製造に適している。一方、熱サイクル法は、加熱する工程を含むため、基板及びモールドが温度上昇によって熱膨張し、重ね合わせ精度を維持することが非常に困難である。 The photocuring method is suitable for manufacturing a semiconductor element because the temperature can be controlled relatively easily. In addition, for the manufacture of semiconductor elements, high accuracy of overlay (accuracy when overlaying several patterns on a substrate) is essential. The photocuring method can observe an alignment mark on a substrate through a transparent mold, and is suitable for manufacturing a semiconductor element from the viewpoint of alignment. On the other hand, since the thermal cycle method includes a heating step, the substrate and the mold are thermally expanded due to a temperature rise, and it is very difficult to maintain the overlay accuracy.
図１１は、従来の光硬化法によるナノインプリントを説明するための図であって、図１１（ａ）は押印工程、図１１（ｂ）は硬化工程、図１１（ｃ）は離型工程を示している。まず、紫外線を透過する材質（例えば、石英）からなるモールドＭＰを、図１１（ａ）に示すように、ＵＶ硬化樹脂ＵＣＲを塗布した基板（ウェハ）ＳＴに押し付ける。これにより、ＵＶ硬化樹脂ＵＣＲは、モールドＭＰに形成されたパターンに沿って流動する。 11A and 11B are diagrams for explaining nanoimprinting by a conventional photocuring method. FIG. 11A shows a stamping process, FIG. 11B shows a curing process, and FIG. 11C shows a mold releasing process. ing. First, a mold MP made of a material that transmits ultraviolet rays (for example, quartz) is pressed against a substrate (wafer) ST coated with a UV curable resin UCR as shown in FIG. Thereby, the UV curable resin UCR flows along the pattern formed on the mold MP.
次に、モールドＭＰを基板ＳＴに押し付けた状態で、図１１（ｂ）に示すように、紫外線ＵＬを照射する。これにより、ＵＶ硬化樹脂ＵＣＲは、モールドＭＰの形（パターン）に硬化する。そして、図１１（ｃ）に示すように、モールドＭＰを基板ＳＴから引き離す。その結果、モールドＭＰの形を維持したＵＶ硬化樹脂ＵＣＲが基板ＳＴに残り、基板ＳＴ上にパターンが転写される。大きな基板に対しては、パターンの転写毎に基板を移動し、上述した工程を繰り返して基板全面にパターンを逐次転写する。転写された樹脂（レジスト）パターンは、パターンの下地を取り除くと、投影露光装置で転写されたレジストパターンと同等である。 Next, in the state where the mold MP is pressed against the substrate ST, as shown in FIG. As a result, the UV curable resin UCR is cured into the shape (pattern) of the mold MP. Then, as shown in FIG. 11C, the mold MP is pulled away from the substrate ST. As a result, the UV curable resin UCR maintaining the shape of the mold MP remains on the substrate ST, and the pattern is transferred onto the substrate ST. For large substrates, the substrate is moved each time the pattern is transferred, and the above steps are repeated to sequentially transfer the pattern to the entire surface of the substrate. The transferred resin (resist) pattern is equivalent to the resist pattern transferred by the projection exposure apparatus when the base of the pattern is removed.
なお、半導体素子の製造に限らず、商品を大量に生産する生産現場では、製造装置の生産性も要求される。製造装置のコストが低くても、生産能力が低ければ、トータルの生産コストが低くならないからである。 In addition, not only in the manufacture of semiconductor elements, but also in production sites where products are produced in large quantities, productivity of manufacturing apparatuses is also required. This is because even if the cost of the manufacturing apparatus is low, the total production cost is not lowered if the production capacity is low.
現在、一般的に使用されている露光装置（ステッパー及びスキャナー）では、単位時間当たりに処理できるウェハの枚数（スループット）は、１５０枚程度である。ウェハ１枚当たりの転写数は、５０回（ショット）程度であり、露光装置が１回の転写に要する時間は、１秒以下である。ナノインプリントの転写は、上述したように、押印工程、硬化工程及び離型工程の３つの工程を含む。従って、ナノインプリントで露光装置と同等のスループットを実現しようとすると、３つの工程を１秒程度で行う必要がある。 Currently, in a generally used exposure apparatus (stepper and scanner), the number of wafers (throughput) that can be processed per unit time is about 150. The number of transfers per wafer is about 50 (shots), and the time required for one transfer by the exposure apparatus is 1 second or less. As described above, the transfer of the nanoimprint includes three steps: a stamping step, a curing step, and a release step. Therefore, in order to realize the throughput equivalent to that of the exposure apparatus by nanoimprint, it is necessary to perform the three steps in about 1 second.
３つの工程のうち、硬化工程については、照度の高い紫外線を照射することによって、短時間で行うことが可能である。また、押印工程については、押印時にモールドを超音波加振するという提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。モールドを超音波加振することによって、樹脂（レジスト）の粘度が低下し、その流動性を高めることができるため、押印工程を短時間で行うことができる。更に、離型工程については、機械的な動作を早くしても、モールドと硬化したレジストとの摩擦によって、パターンが破損してしまうため、モールドに離型処理を施し、離型性を向上させている。
従来技術において、モールドに超音波加振を与える手段は、モールドのパターン面に対して垂直な方向の振動（上下振動）を前提としている。かかる振動は、モールドのパターン（凹部）に樹脂を浸透させやすくするという効果を有するが、モールドと基板との密着性を妨げてしまうため、短時間で押印工程を行うという本来の目的に対して逆効果となる可能性もある。 In the prior art, the means for applying ultrasonic vibration to the mold is premised on vibration (vertical vibration) in a direction perpendicular to the pattern surface of the mold. Such vibration has the effect of facilitating the penetration of the resin into the mold pattern (concave portion), but it interferes with the adhesion between the mold and the substrate, and therefore the original purpose of performing the stamping process in a short time. There is also the possibility of adverse effects.
なお、ナノインプリントにおいて、樹脂を塗布する方法は、スピンコートなどによって基板上の全面に塗布する方法だけでなく、適量な樹脂を押印する位置に滴下する方法もある。かかる方法は、モールドが基板に接近するに従って、点状（半球状）の樹脂を徐々に押し広げ、パターン面全体に樹脂を行き渡らせる。この場合、上下振動（モールドのパターン面に対して垂直な方向の振動）を与えても、押印時間の短縮には繋がらない。 In nanoimprinting, a method of applying a resin includes not only a method of applying the resin on the entire surface of the substrate by spin coating or the like, but also a method of dropping an appropriate amount of resin at a position for imprinting. In this method, as the mold approaches the substrate, the point-like (hemispherical) resin is gradually spread to spread the resin over the entire pattern surface. In this case, even when vertical vibration (vibration in a direction perpendicular to the pattern surface of the mold) is applied, the stamping time is not shortened.
また、ナノインプリントでは、押印時にモールドにかかる荷重を一定に保つための制御が必要である。特に、パターンの精度が要求される場合は、荷重変動がパターンの寸法精度に影響を与えてしまう。従って、短時間で所望の荷重に到達し、更に、荷重を一定に維持しなければならないが、従来技術は、荷重の制御に関しては何ら開示していない。 Further, in nanoimprinting, it is necessary to control to keep the load applied to the mold constant at the time of imprinting. In particular, when pattern accuracy is required, load fluctuations affect the dimensional accuracy of the pattern. Accordingly, the desired load must be reached in a short time and the load must be kept constant. However, the prior art does not disclose anything regarding the control of the load.
そこで、本発明は、荷重制御性を損なうことなく、より高速な押圧工程を実現し、優れたスループットを有するリソグラフィ装置及び方法を提供することを例示的目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a lithographic apparatus and method that realizes a higher-speed pressing process and has excellent throughput without impairing load controllability.
上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのリソグラフィ装置は、パターンが形成されたモールドを、被転写体上に塗布したレジストに接触させて、前記被転写体に前記パターンを転写するリソグラフィ装置であって、前記レジストを被転写体上に滴下するディスペンサと、前記モールドを前記レジストに接触させる工程において、滴下された前記レジストを押し広げるように、前記モールドのパターンが形成される面に対して平行な方向に、前記モールドと前記被転写体とを相対的に振動させる加振器と、前記モールドと前記レジストとが接触した際の荷重を検出する検出手段と、前記モールドと前記レジストとの接触方向の相対位置を変化させる駆動手段と、前記検出手段の検出結果のうち前記加振器の振動に応じた周波数成分を除去するように周波数が設定されたフィルタを含み、該フィルタを介した検出結果に基づいて前記駆動手段をフィードバック制御する荷重制御手段を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a lithographic apparatus according to one aspect of the present invention transfers a pattern onto a transfer object by bringing a mold on which the pattern is formed into contact with a resist applied on the transfer object. In the lithography apparatus, a surface on which a pattern of the mold is formed so as to spread the dropped resist in the step of bringing the resist into contact with the resist and a dispenser that drops the resist on the transfer target A vibrator that relatively vibrates the mold and the transfer object, a detection unit that detects a load when the mold contacts the resist, the mold, and the mold A drive unit that changes a relative position in a contact direction with the resist, and a frequency component corresponding to the vibration of the vibrator among the detection results of the detection unit Includes a filter whose frequency is set to remove, characterized in that it has a load control means for feedback controlling said drive means based on the detection result through the filter.
本発明の別の側面としてのリソグラフィ方法は、パターンが形成されたモールドを、被転写体上に塗布したレジストに接触させて、前記被転写体に前記パターンを転写するリソグラフィ方法であって、前記モールドのパターンが形成される面に対して平行な方向に、前記モールドと前記被転写体とを相対的に振動させながら、前記モールドと前記レジストとを接触させるステップを有し、前記接触させるステップは、前記モールドと前記レジストが接触した際の荷重を検出するステップと、該ステップにおける検出結果から前記振動に応じた周波数成分を除去するステップと、前記周波数成分が除去された検出結果にもとづいて前記モールドと前記レジストが接触した際の荷重を制御するステップと、を有することを特徴とする。 A lithography method according to another aspect of the present invention is a lithography method in which a mold on which a pattern is formed is brought into contact with a resist applied on a transfer object, and the pattern is transferred to the transfer object. A step of bringing the mold and the resist into contact with each other while relatively vibrating the mold and the transfer target in a direction parallel to a surface on which a pattern of the mold is formed; Is based on a step of detecting a load when the mold contacts the resist, a step of removing a frequency component corresponding to the vibration from a detection result in the step, and a detection result in which the frequency component is removed. And a step of controlling a load when the mold and the resist come into contact with each other.
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述のリソグラフィ装置を用いて、被転写体にパターンを転写するステップと、前記パターンが転写された前記被転写体をエッチングするステップとを有することを特徴とする。 A device manufacturing method as still another aspect of the present invention includes a step of transferring a pattern to a transfer target using the above-described lithography apparatus, and a step of etching the transfer target having the pattern transferred thereto. It is characterized by that.
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。 Further objects and other features of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.
本発明によれば、荷重制御性を損なうことなく、より高速な押圧工程を実現し、優れたスループットを有するリソグラフィ装置及び方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a lithographic apparatus and method that achieves a higher-speed pressing process and has excellent throughput without impairing load controllability.
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての加工装置について説明する。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。ここで、図１は、本発明の加工装置（リソグラフィ装置）１の構成を示す概略断面図である。 Hereinafter, a processing apparatus according to one aspect of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same reference number is attached | subjected about the same member and the overlapping description is abbreviate | omitted. Here, FIG. 1 is a schematic sectional view showing a configuration of a processing apparatus (lithography apparatus) 1 of the present invention.
加工装置１は、パターンが形成されたモールドを、被転写体に塗布されたレジストに接触させて、被転写体にパターンを転写するナノインプリント装置である。加工装置１は、本実施形態では、ＵＶ硬化型のステップ・アンド・リピート方式のナノインプリント装置である。 The processing apparatus 1 is a nanoimprint apparatus that transfers a pattern to a transfer target by bringing a mold on which the pattern is formed into contact with a resist applied to the transfer target. In the present embodiment, the processing apparatus 1 is a UV curable step-and-repeat nanoimprint apparatus.
加工装置１は、図１に示すように、モールド１０１と、ヘッド１０３と、荷重センサ１０４と、昇降部１０５と、直動ガイド１０６と、ボールネジ１０７と、モータ１０８と、フレーム１０９と、ＸＹステージ１１０と、定盤１１１とを有する。また、加工装置１は、除振台１１２と、モータドライバ１１３と、ディスペンサ１１４と、アライメントスコープ１１５と、制御部３００とを有する。 As shown in FIG. 1, the processing apparatus 1 includes a mold 101, a head 103, a load sensor 104, a lift unit 105, a linear guide 106, a ball screw 107, a motor 108, a frame 109, and an XY stage. 110 and a surface plate 111. Further, the processing apparatus 1 includes a vibration isolation table 112, a motor driver 113, a dispenser 114, an alignment scope 115, and a control unit 300.
モールド１０１は、例えば、ＵＶ硬化樹脂を硬化させるための紫外光を透過する石英製で、表面には、転写するパターンの凹凸形状が形成されている。基板１０２には、表面に樹脂（本実施形態では、ＵＶ硬化樹脂）が塗布されている。基板１０２は、モールド１０１が押し付けられた（押印された）状態で、紫外光が照射される。これにより、基板１０２の表面に塗布された樹脂に３次元パターン（即ち、モールド１０１のパターン）が形成される。 The mold 101 is made of, for example, quartz that transmits ultraviolet light for curing a UV curable resin, and has a concavo-convex shape of a pattern to be transferred formed on the surface. A resin (in this embodiment, a UV curable resin) is applied to the surface of the substrate 102. The substrate 102 is irradiated with ultraviolet light in a state where the mold 101 is pressed (impressed). As a result, a three-dimensional pattern (that is, the pattern of the mold 101) is formed on the resin applied to the surface of the substrate 102.
ヘッド１０３は、モールド１０１を保持し、ＵＶ光学系を内部に有する。換言すれば、ヘッド１０３は、モールド１０１の裏面（図中ｚ方向）から紫外光を照射する機能を有する。また、ヘッド１０３は、モールド１０１の表面（パターン面）が基板１０２の表面にならうように平行出し機構も有する。 The head 103 holds the mold 101 and has a UV optical system inside. In other words, the head 103 has a function of irradiating ultraviolet light from the back surface (z direction in the drawing) of the mold 101. The head 103 also has a paralleling mechanism so that the surface (pattern surface) of the mold 101 follows the surface of the substrate 102.
荷重センサ１０４は、例えば、ロードセルで構成され、モールド１０１にかかる荷重（押印力）を測定する。 The load sensor 104 is composed of, for example, a load cell, and measures a load (seal force) applied to the mold 101.
昇降部１０５は、下面において、ヘッド１０３及び荷重センサ１０４を介して、モールド１０１を保持し、上下に移動する。これにより、モールド１０１と基板１０２との押印動作及び離型動作が行われる。直動ガイド１０６は、昇降部１０５の移動方向を規制する。直動ガイド１０６の移動方向は、後述するＸＹステージ１１０の移動方向からなるＸＹ平面に対して、垂直になるように調整される。 The elevating part 105 holds the mold 101 on the lower surface via the head 103 and the load sensor 104 and moves up and down. As a result, a stamping operation and a mold releasing operation between the mold 101 and the substrate 102 are performed. The linear motion guide 106 regulates the moving direction of the elevating unit 105. The moving direction of the linear motion guide 106 is adjusted so as to be perpendicular to an XY plane composed of a moving direction of an XY stage 110 described later.
ボールネジ１０７は、上側の端部において、モータ１０８と連結する。ボールネジ１０７は、昇降部１０５の内部に配置されたボールナットと係合する。従って、昇降部１０５は、モータ１０８を回転させることによって、ｚ方向に移動する。 The ball screw 107 is connected to the motor 108 at the upper end. The ball screw 107 engages with a ball nut disposed inside the elevating unit 105. Accordingly, the elevating unit 105 moves in the z direction by rotating the motor 108.
フレーム１０９は、剛性の高い部材で形成され、モールド１０１を上下に移動させる移動機構全体を支持する。ＸＹステージ１１０は、基板１０２を保持すると共に、逐次パターニングのためにＸＹ方向に移動する。ＸＹステージ１１０は、定盤１１１の上側の表面に沿って、ＸＹ方向に移動する。ＸＹステージ１１０は、例えば、図示しないリニアモータによって駆動される。 The frame 109 is formed of a highly rigid member and supports the entire moving mechanism that moves the mold 101 up and down. The XY stage 110 holds the substrate 102 and moves in the XY direction for sequential patterning. The XY stage 110 moves in the XY direction along the upper surface of the surface plate 111. The XY stage 110 is driven by a linear motor (not shown), for example.
定盤１１１は、フレーム１０９を保持すると共に、ＸＹステージ１１０を搭載する。定盤１１１は、加工装置１の全体を支持し、除振台１１２を介して床に設置される。除振台１１２は、床からの振動を遮断し、外乱による加工装置１への影響を防止する。 The surface plate 111 holds the frame 109 and carries the XY stage 110. The surface plate 111 supports the entire processing apparatus 1 and is installed on the floor via the vibration isolation table 112. The vibration isolation table 112 blocks vibration from the floor and prevents the disturbance to the processing apparatus 1 due to disturbance.
モータドライバ１１３は、モータ１０８を駆動するためのドライバである。ディスペンサ１１４は、基板１０２の１ショットごとに樹脂を塗布する場合に、樹脂を滴下する。アライメントスコープ１１５は、基板１０２の位置を測定する。アライメントスコープ１１５は、基板１０２に配置されているアライメントマークを測定し、基板１０２とモールド１０１（のパターン）との位置合わせに使用される。 The motor driver 113 is a driver for driving the motor 108. The dispenser 114 drops the resin when applying the resin for each shot of the substrate 102. The alignment scope 115 measures the position of the substrate 102. The alignment scope 115 measures an alignment mark arranged on the substrate 102 and is used for alignment between the substrate 102 and the mold 101 (pattern thereof).
ＸＹステージ１１０は、本実施形態では、ＸＹステージ振動部２１０と、ＸＹステージ本体２２０とから構成される。ＸＹステージ振動部２１０は、ＸＹステージ本体２２０に載置される。具体的には、ＸＹステージ振動部２１０は、弾性ヒンジ又はリンク機構を介してＸＹステージ本体２２０に連結され、ＸＹステージ本体２２０に対してｘ方向のみに、微少量移動することができる。 In this embodiment, the XY stage 110 includes an XY stage vibration unit 210 and an XY stage main body 220. The XY stage vibration unit 210 is placed on the XY stage main body 220. Specifically, the XY stage vibration unit 210 is connected to the XY stage main body 220 via an elastic hinge or a link mechanism, and can move a small amount with respect to the XY stage main body 220 only in the x direction.
ＸＹステージ振動部２１０は、振動板２１２と、加振器２１４と、弾性体２１６と、加振駆動部２１８とを有する。振動板２１２には、基板１０２が載置される。加振器２１４は、本実施形態では、ピエゾ素子からなるアクチュエータであり、振動板２１２の微少量の駆動を可能とする。振動板２１２は、加振器２１４の駆動によって、ステージ本体２２０に対してｘ方向に微少量移動することができる。弾性体２１６は、振動板２１２に対して加振器２１４と対向する位置に配置され、振動板２１２がｘ方向に移動した際の反力を受ける機能を有する。加振駆動部２１８は、加振器２１４を駆動する。 The XY stage vibration unit 210 includes a vibration plate 212, a vibration exciter 214, an elastic body 216, and a vibration driving unit 218. The substrate 102 is placed on the vibration plate 212. In this embodiment, the vibration exciter 214 is an actuator made of a piezoelectric element, and enables the vibration plate 212 to be driven by a small amount. The diaphragm 212 can be moved by a small amount in the x direction with respect to the stage main body 220 by driving the vibrator 214. The elastic body 216 is disposed at a position facing the vibrator 214 with respect to the diaphragm 212, and has a function of receiving a reaction force when the diaphragm 212 moves in the x direction. The vibration drive unit 218 drives the vibrator 214.
ナノインプリントでは、モールド１０１を基板１０２（に塗布された樹脂）に押し付ける（押印する）ことで、モールド１０１に形成されたパターン（凹凸形状）の凹部に樹脂を充填する。一方、基板１０２に塗布された余分な樹脂は、モールド１０１の外側へ押し出される。樹脂は粘性を有するため、モールド１０１の外側へ余分な樹脂を押し出すためには、ある程度の時間を要する。本実施形態では、モールド１０１を基板１０２に接触させる工程（即ち、押印工程）において、ＸＹステージ振動部２１０（加振器２１４）によって、モールド１０１のパターンに対して平行な方向（Ｘ方向）に、基板１０２を微少量移動（振動）させる。 In nanoimprinting, the mold 101 is pressed (imprinted) against the substrate 102 (resin applied thereto) to fill the recesses of the pattern (uneven shape) formed on the mold 101 with resin. On the other hand, excess resin applied to the substrate 102 is pushed out of the mold 101. Since the resin has viscosity, a certain amount of time is required to push out the excess resin to the outside of the mold 101. In the present embodiment, in the step of bringing the mold 101 into contact with the substrate 102 (that is, the stamping step), the XY stage vibration unit 210 (vibrator 214) causes the mold 101 to be parallel to the pattern of the mold 101 (X direction). Then, the substrate 102 is moved (vibrated) by a small amount.
ここで、図２を参照して、ＸＹステージ振動部２１０（加振器２１４）による基板１０２のＸ方向への振動について説明する。 Here, with reference to FIG. 2, the vibration of the substrate 102 in the X direction by the XY stage vibration unit 210 (vibrator 214) will be described.
図２（ａ）は、スピンコートなどによって、基板１０２に樹脂Ｒが塗布された状態を示している。かかる基板１０２に対して、モールド１０１を下降させ、樹脂Ｒを押印する。このとき、加振器２１４を駆動し、図２（ｂ）に示すように、振動板２１２を介して基板１０２をｘ方向（図中横方向）に微少量往復移動（即ち、振動）させる。基板１０２を振動させることによって、樹脂Ｒの流動が促進され、余分な樹脂Ｒがモールド１０１の外側に押し出される（移動する）速度を速くすることができる。その結果、押印工程を短時間で行うことができる。更に、基板１０２の振動は、モールド１０１が基板１０２に接触する前に停止し、図２（ｃ）に示すように、モールド１０１を下降する。但し、基板１０２の振動は、モールド１０１を下降させながら基板１０２を振動させてもよいし、モールド１０１と基板１０２が完全に接触する前にモールド１０１の下降を一旦停止し、基板１０２を振動させてもよい。 FIG. 2A shows a state in which the resin R is applied to the substrate 102 by spin coating or the like. The mold 101 is lowered on the substrate 102 and the resin R is imprinted. At this time, the vibration exciter 214 is driven, and as shown in FIG. 2B, the substrate 102 is reciprocated by a small amount in the x direction (lateral direction in the figure) via the diaphragm 212 (ie, vibrated). By vibrating the substrate 102, the flow of the resin R is promoted, and the speed at which the excess resin R is pushed out (moved) to the outside of the mold 101 can be increased. As a result, the stamping process can be performed in a short time. Further, the vibration of the substrate 102 stops before the mold 101 contacts the substrate 102, and the mold 101 is lowered as shown in FIG. However, as for the vibration of the substrate 102, the substrate 102 may be vibrated while lowering the mold 101, or the lowering of the mold 101 is temporarily stopped and the substrate 102 is vibrated before the mold 101 and the substrate 102 completely contact each other. May be.
押印工程における基板１０２の往復移動（振動）の周波数及び振動量は、モールド１０１に形成されているパターンの大きさ、樹脂Ｒの粘度、モールド１０１と樹脂Ｒとの間の摩擦係数によって、最適値となっている。また、基板１０２の振動の周波数及び振動量は、モールド１０１と基板１０２との間隔に応じて、変化させてもよい（例えば、モールド１０１が基板１０２に近づくにつれて基板１０２の振動の周波数及び振動量を小さくするなど）。 The frequency and amount of vibration of the reciprocating movement (vibration) of the substrate 102 in the stamping process are optimum values depending on the size of the pattern formed on the mold 101, the viscosity of the resin R, and the friction coefficient between the mold 101 and the resin R. It has become. Further, the frequency and amount of vibration of the substrate 102 may be changed according to the distance between the mold 101 and the substrate 102 (for example, the frequency and amount of vibration of the substrate 102 as the mold 101 approaches the substrate 102). Etc.)
本実施形態では、基板１０２の振動方向は、ｘ方向であるが、加振器２１４をｘ方向及びｙ方向の両方向に配置し、２次元的に基板１０２を振動させてもよい。また、本実施形態では、基板１０２を振動させているが、基板１０２を固定し、モールド１０１を振動させてもよい。 In this embodiment, the vibration direction of the substrate 102 is the x direction. However, the substrate 102 may be vibrated two-dimensionally by arranging the vibrators 214 in both the x direction and the y direction. In this embodiment, the substrate 102 is vibrated, but the substrate 102 may be fixed and the mold 101 may be vibrated.
また、本実施形態では、予め基板１０２に樹脂Ｒを一様に塗布した状態の例を示したが、基板１０２のショット（転写領域）の内部に樹脂Ｒを滴下した場合にも同様の効果を得ることができる。樹脂Ｒを滴下した場合は、予め基板１０２に樹脂Ｒを一様に塗布した場合に比べて、樹脂Ｒの横方向（ｘ方向）の移動量が多くなる。従って、基板１０２を振動させない場合に比べ、より効果が顕著となる。 In this embodiment, an example in which the resin R is uniformly applied to the substrate 102 in advance is shown. However, the same effect can be obtained when the resin R is dropped inside the shot (transfer area) of the substrate 102. Obtainable. When the resin R is dropped, the amount of movement of the resin R in the lateral direction (x direction) is larger than when the resin R is uniformly applied to the substrate 102 in advance. Therefore, the effect is more remarkable than when the substrate 102 is not vibrated.
このように、加工装置１は、樹脂を滴下又は塗布した基板１０２にモールド１０１を押印する際に、モールド１０１のパターンに平行な方向に、モールド１０１と基板１０２とを相対的に振動させる。これにより、余分な樹脂は、モールド１０１（パターン）の外側に従来よりも速く排出される。従って、加工装置１は、押印工程を短時間で行うことが可能であり、高速な押圧工程を実現することができる。 As described above, the processing apparatus 1 relatively vibrates the mold 101 and the substrate 102 in a direction parallel to the pattern of the mold 101 when the mold 101 is imprinted on the substrate 102 to which the resin is dropped or applied. Thereby, excess resin is discharged | emitted to the outer side of the mold 101 (pattern) faster than before. Therefore, the processing apparatus 1 can perform the stamping process in a short time, and can realize a high-speed pressing process.
制御部３００は、加工装置１の動作を制御する。制御部３００は、荷重センサ１０４の出力（測定結果）に基づいて、モータドライバ１１３を介して、モールド１０１と基板１０２（レジスト）とが接触する際の荷重を制御する。また、制御部３００は、加振駆動部２１８を介して、上述した加振器２１４も制御する。 The control unit 300 controls the operation of the processing apparatus 1. The control unit 300 controls the load when the mold 101 and the substrate 102 (resist) come into contact via the motor driver 113 based on the output (measurement result) of the load sensor 104. The control unit 300 also controls the above-described vibrator 214 through the vibration driving unit 218.
図３は、制御部３００の荷重制御を説明するための図である。なお、制御部３００は、上述したように、加工装置１の動作全体を制御するが、本発明の本質に関係のない制御については説明を省略し、荷重制御と加振器２１４の制御について説明する。 FIG. 3 is a diagram for explaining the load control of the control unit 300. Note that, as described above, the control unit 300 controls the entire operation of the processing apparatus 1, but description of control not related to the essence of the present invention is omitted, and load control and control of the vibrator 214 are described. To do.
モールド１０１を基板１０２に押し付ける場合、パターンニングの再現性、精度を維持するために、非常に高精度な荷重制御が求められる。そこで、制御部３００は、荷重センサ１０４の測定結果に基づいて、荷重が所望の値に維持するように、フィードバック制御を行う。 When the mold 101 is pressed against the substrate 102, very high-precision load control is required to maintain the reproducibility and accuracy of patterning. Therefore, the control unit 300 performs feedback control based on the measurement result of the load sensor 104 so that the load is maintained at a desired value.
図３を参照するに、荷重センサ１０４からの測定結果（測定値）は、ローバスフィルタ３０２を介することで、高周波成分が除去される。制御部３００は、高周波成分が除去された値と目標荷重との偏差を比較器３０４で算出し、算出した偏差に対して、ＰＩＤ制御を行って、モータドライバ１１３に駆動信号を出力する。また、制御部３００は、加振器２１４の駆動信号も出力する。 Referring to FIG. 3, the measurement result (measured value) from the load sensor 104 is removed through the low pass filter 302 so that the high frequency component is removed. The controller 300 calculates a deviation between the value from which the high frequency component has been removed and the target load by the comparator 304, performs PID control on the calculated deviation, and outputs a drive signal to the motor driver 113. The control unit 300 also outputs a drive signal for the vibrator 214.
制御部３００は、モールド１０１を基板１０２に押し付けた際の荷重が所定の荷重に達するように、荷重の測定値に基づいてモールド１０１の駆動量（移動量）をフィードバック制御する。このとき、ＸＹステージ振動部２１０（即ち、基板１０２）を振動させると、かかる振動に起因する荷重変動が荷重センサ１０４によって検出されてしまう。ＸＹステージ振動部２１０の振動に起因する荷重変動は、本来の荷重制御（所望の荷重に押印力を制御する）には無関係である。従って、ローパスフィルタ３０２が除去する周波数（カットオフ周波数）を、ＸＹステージ振動部２１０の振動によって生じる振動周波数より小さく設定することで、制御部３００は、振動の影響を受けることなく荷重制御を行うことができる。 The control unit 300 feedback-controls the drive amount (movement amount) of the mold 101 based on the measured load value so that the load when the mold 101 is pressed against the substrate 102 reaches a predetermined load. At this time, if the XY stage vibration unit 210 (that is, the substrate 102) is vibrated, the load variation due to the vibration is detected by the load sensor 104. The load variation caused by the vibration of the XY stage vibration unit 210 is irrelevant to the original load control (controlling the stamping force to a desired load). Therefore, by setting the frequency (cutoff frequency) removed by the low-pass filter 302 to be lower than the vibration frequency generated by the vibration of the XY stage vibration unit 210, the control unit 300 performs load control without being affected by the vibration. be able to.
また、荷重が設定荷重に到達したら、ローパスフィルタ３０２のカットオフ周波数は、フィードバックループ周波数より低く設定される。これにより、電気的なノイズなどの本来の荷重変化ではない値に対して、制御部３００が追従することを防止し、安定して荷重を維持することができる。尚、ここではローパスフィルタとしたが、所定の範囲内の周波数帯のみを取り出すバンドパスフィルタであっても良い。 When the load reaches the set load, the cutoff frequency of the low-pass filter 302 is set lower than the feedback loop frequency. Thereby, it is possible to prevent the control unit 300 from following a value that is not an original load change such as electrical noise, and the load can be stably maintained. Although the low-pass filter is used here, a band-pass filter that extracts only a frequency band within a predetermined range may be used.
加工装置１の動作について説明する。基板１０２は、図示しない搬送系によって、加工装置１に搬入され、ＸＹステージ１１０に保持される。基板１０２がＸＹステージ１１０に保持されたら、アライメントスコープ１１５によって、基板１０２上のアライメントマークを測定し、ＸＹステージ１１０の座標における基板１０２の位置を検出する。 Operation | movement of the processing apparatus 1 is demonstrated. The substrate 102 is carried into the processing apparatus 1 by a conveyance system (not shown) and is held on the XY stage 110. When the substrate 102 is held on the XY stage 110, the alignment scope 115 measures the alignment mark on the substrate 102 and detects the position of the substrate 102 at the coordinates of the XY stage 110.
次に、モールド１０１の押印位置（パターニングする位置）に樹脂を滴下する。具体的には、ディスペンサ１１４の滴下位置と基板１０２のショット位置とが一致するように、ＸＹステージ１１０を移動する。その後、ディスペンサ１１４によって、基板１０２のショット全面に樹脂が滴下される。 Next, resin is dripped at the stamping position (patterning position) of the mold 101. Specifically, the XY stage 110 is moved so that the dropping position of the dispenser 114 matches the shot position of the substrate 102. Thereafter, resin is dropped onto the entire shot surface of the substrate 102 by the dispenser 114.
樹脂の滴下後は、アライメント測定の結果に基づいて、基板１０２の位置を補正すると共に、基板１０２をモールド１０１の押印位置に移動させる。基板１０２がモールド１０１の押印位置に移動したら、モータ１０８を駆動し、モールド１０１を基板１０２に押し付ける。このとき、ＸＹステージ１１０のＸＹステージ振動部２１０が駆動され、基板１０２は、ｘ方向に往復移動（即ち、振動）をする。モールド１０１が基板１０２に近づくに従って、基板１０２に滴下された樹脂がモールド１０１のパターンに沿って広がっていく。押印工程が完了したら、図示しない紫外光源からモールド１０１を通して、紫外光を樹脂に照射する。樹脂が硬化するまで紫外光を照射した後、基板１０２からモールド１０１を離型する。そして、次のショット位置に樹脂を滴下し、逐次転写を繰り返す。 After the resin is dropped, the position of the substrate 102 is corrected based on the result of the alignment measurement, and the substrate 102 is moved to the stamping position of the mold 101. When the substrate 102 moves to the stamping position of the mold 101, the motor 108 is driven to press the mold 101 against the substrate 102. At this time, the XY stage vibration unit 210 of the XY stage 110 is driven, and the substrate 102 reciprocates (that is, vibrates) in the x direction. As the mold 101 approaches the substrate 102, the resin dripped onto the substrate 102 spreads along the pattern of the mold 101. When the stamping process is completed, the resin is irradiated with ultraviolet light through a mold 101 from an unillustrated ultraviolet light source. After irradiation with ultraviolet light until the resin is cured, the mold 101 is released from the substrate 102. Then, resin is dropped at the next shot position, and the transfer is repeated sequentially.
本実施形態では、基板１０２が加工装置１に搬送された後で、ディスペンサ１１４によって、基板１０２に樹脂を塗布しているが、予め樹脂を塗布した基板１０２を用いてもよい。また、ディスペンサ１１４は、基板１０２のショット全面に樹脂を滴下せずに、図４に示すように、基板１０２のショット端部のみに樹脂を滴下してもよい。図４は、基板１０２のショット端部に樹脂を滴下した場合の加工装置１の動作を説明するための図である。 In the present embodiment, the resin is applied to the substrate 102 by the dispenser 114 after the substrate 102 is conveyed to the processing apparatus 1, but the substrate 102 to which the resin has been applied in advance may be used. Further, the dispenser 114 may drop the resin only on the shot end portion of the substrate 102 as shown in FIG. 4 without dropping the resin on the entire shot surface of the substrate 102. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the processing apparatus 1 when the resin is dropped on the shot end portion of the substrate 102.
図４を参照するに、樹脂Ｒは、基板１０２のパターンが形成されるショットの端部に滴下される。樹脂Ｒが基板１０２に滴下されると、図４（ａ）に示すように、本来のモールド１０１が押印される位置とはｘｙ方向にずれた位置に基板１０２を移動させる。 Referring to FIG. 4, the resin R is dropped on the end portion of the shot where the pattern of the substrate 102 is formed. When the resin R is dropped onto the substrate 102, as shown in FIG. 4A, the substrate 102 is moved to a position shifted in the xy direction from the position where the original mold 101 is stamped.
次に、図４（ｂ）に示すように、モールド１０１を下降させながら、同時に基板１０２をｘ方向に移動させる。モールド１０１が樹脂Ｒを押しつぶしていくと同時に、基板１０２が移動することで、図４（ｃ）に示すように、樹脂Ｒがモールド１０１のパターンに広がる。モールド１０１が所定の位置（モールド１０１が基板１０２を押印する位置）まで移動したら、基板１０２の移動を停止し、図４（ｄ）に示すように、モールド１０１を更に下降させる。そして、図４（ｅ）に示すように、モールド１０１を基板１０２まで押し付けて押印工程が終了する。押印工程以降の工程（即ち、硬化工程及び離型工程）は、基板１０２のショット全面に樹脂を滴下した場合と同様であるため、説明を省略する。 Next, as shown in FIG. 4B, the substrate 102 is simultaneously moved in the x direction while lowering the mold 101. As the mold 101 crushes the resin R and the substrate 102 moves, the resin R spreads in the pattern of the mold 101 as shown in FIG. When the mold 101 moves to a predetermined position (position where the mold 101 impresses the substrate 102), the movement of the substrate 102 is stopped, and the mold 101 is further lowered as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 4E, the mold 101 is pressed to the substrate 102 to complete the stamping process. Since the steps after the stamping step (that is, the curing step and the release step) are the same as when the resin is dropped on the entire shot surface of the substrate 102, the description thereof is omitted.
このように、押印工程において、滴下された樹脂の上部がモールド１０１の下面（パターン形成面）に接触している状態で、基板１０２を横方向に移動させることで、樹脂の広がりを促進させることができる。従って、より短時間で樹脂をモールド１０１のパターン全体に充填することが可能となり、高速な押印工程を実現することができる。勿論、基板１０２の横方向の移動と基板１０２の振動とを組み合わせることで、更なる押印工程の高速化を図ることができる。 As described above, in the stamping process, the spread of the resin is promoted by moving the substrate 102 in the lateral direction while the upper part of the dropped resin is in contact with the lower surface (pattern forming surface) of the mold 101. Can do. Therefore, the resin can be filled in the entire pattern of the mold 101 in a shorter time, and a high-speed stamping process can be realized. Of course, by combining the lateral movement of the substrate 102 and the vibration of the substrate 102, the speed of the stamping process can be further increased.
図４では、基板１０２の移動は、１方向のみであるが、図５に示すように、２次元的に基板１０２を移動させてもよい。図５は、押印工程において、上方向から見た基板１０２を示している。図５において、Ｓは、モールド１０１が押印されるべきショットを表している。 In FIG. 4, the substrate 102 is moved only in one direction, but the substrate 102 may be moved two-dimensionally as shown in FIG. FIG. 5 shows the substrate 102 viewed from above in the stamping process. In FIG. 5, S represents a shot on which the mold 101 is to be imprinted.
図５（ａ）に示すように、押印工程の初期状態では、樹脂Ｒは、ショットＳの右下に滴下される。樹脂Ｒが滴下された基板１０２は、樹脂Ｒの位置がモールド１０１の右上の位置に相対するように、位置決めされる。基板１０２が位置決めされたら、モールド１０１を下降させ、滴下された樹脂Ｒとモールド１１０を接触させる。 As shown in FIG. 5A, the resin R is dropped on the lower right side of the shot S in the initial state of the stamping process. The substrate 102 onto which the resin R has been dropped is positioned so that the position of the resin R is opposite to the upper right position of the mold 101. When the substrate 102 is positioned, the mold 101 is lowered, and the dropped resin R and the mold 110 are brought into contact with each other.
モールド１１０が樹脂Ｒと接触したら、モールド１１０を更に下降させると共に、基板１０２を矢印Ｔで示す軌跡を描くように移動させる。その結果、図５（ｂ）に示すように、樹脂Ｒは、モールド１０１のパターン全体に概ね充填される。そして、モールド１０１を更に下降させ、モールド１０１のパターン全体に樹脂Ｒを完全に充填して、押印工程を完了する。 When the mold 110 comes into contact with the resin R, the mold 110 is further lowered and the substrate 102 is moved so as to draw a locus indicated by an arrow T. As a result, as shown in FIG. 5B, the resin R is almost filled in the entire pattern of the mold 101. Then, the mold 101 is further lowered, the resin R is completely filled in the entire pattern of the mold 101, and the stamping process is completed.
このように、紫外光を照射して樹脂を硬化させる（硬化工程）前に、基板１０２を相対的に移動させることで、樹脂のｘｙ面方向への広がりを促進させることができ、より短時間で押圧工程を完了させることができる。従って、高速な押印工程を実現し、優れたスループットを有する加工装置（ナノインプリント装置）を提供することができる。 Thus, before the resin is cured by irradiating with ultraviolet light (curing step), the substrate 102 is relatively moved, so that the spread of the resin in the xy plane direction can be promoted for a shorter time. The pressing step can be completed. Therefore, it is possible to provide a processing apparatus (nanoimprint apparatus) that realizes a high-speed stamping process and has an excellent throughput.
以下、加工装置１の変形例である加工装置１Ａについて説明する。図６は、本発明の一側面としての加工装置１Ａの構成を示す概略断面図である。加工装置１Ａは、加工装置１と同様であるが、モールド側と基板側に加振機能を有する点が異なる。具体的には、加工装置１Ａは、加工装置１と比較して、ヘッド１０３Ａの構成、ＸＹステージ１１０Ａの構成及び制御部３００Ａの構成が異なり、その他（例えば、ディスペンサ１１４やアライメントスコープ１１５など）の構成は同様である。 Hereinafter, a processing apparatus 1A that is a modification of the processing apparatus 1 will be described. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a processing apparatus 1A as one aspect of the present invention. The processing apparatus 1A is the same as the processing apparatus 1, except that it has an excitation function on the mold side and the substrate side. Specifically, the processing apparatus 1A differs from the processing apparatus 1 in the configuration of the head 103A, the configuration of the XY stage 110A, and the configuration of the control unit 300A, and other (for example, dispenser 114, alignment scope 115, etc.). The configuration is the same.
ヘッド１０３Ａは、本実施形態では、モールド振動部４１０と、ヘッド本体４２０とから構成される。モールド振動部４１０は、弾性ヒンジなどで構成された連結部を介して、ヘッド本体４２０に連結され、ヘッド本体４２０に対してｘ方向のみに、微少量移動することができる。ヘッド本体４２０は、荷重センサ１０４を介して、昇降部１０５に連結されている。従って、ヘッド１０３Ａは、ヘッド１３０と同様に、ｚ方向に移動することができる。 In the present embodiment, the head 103 </ b> A includes a mold vibration unit 410 and a head main body 420. The mold vibration part 410 is connected to the head main body 420 via a connecting part formed of an elastic hinge or the like, and can move a small amount relative to the head main body 420 only in the x direction. The head body 420 is connected to the elevating unit 105 via the load sensor 104. Therefore, the head 103 </ b> A can move in the z direction, like the head 130.
モールド振動部４１０は、振動板４１２と、加振器４１４と、弾性体４１６と、加振駆動部４１８とを有する。振動板４１２には、モールド１０１が取り付けられる。加振器４１４は、本実施形態では、ピエゾ素子からなるアクチュエータであり、振動板４１２の微小量の駆動を可能とする。振動板４１２は、加振器４１４の駆動によって、ヘッド本体４２０に対してｘ方向に微少量移動することができる。弾性体４１６は、振動板４１２に対して加振器４１４と対向する位置に配置され、振動板４１２がｘ方向に移動した際の反力を受ける機能を有する。加振駆動部４１８は、制御部３００Ａによって制御され、加振器４１４を駆動する。 The mold vibration unit 410 includes a vibration plate 412, a vibration exciter 414, an elastic body 416, and a vibration driving unit 418. A mold 101 is attached to the vibration plate 412. In this embodiment, the vibration exciter 414 is an actuator composed of a piezoelectric element, and enables the vibration plate 412 to be driven by a minute amount. The vibration plate 412 can move a small amount in the x direction with respect to the head main body 420 by driving the vibration exciter 414. The elastic body 416 is disposed at a position facing the vibrator 414 with respect to the vibration plate 412 and has a function of receiving a reaction force when the vibration plate 412 moves in the x direction. The excitation driving unit 418 is controlled by the control unit 300A and drives the excitation unit 414.
ＸＹステージ１１０Ａは、本実施形態では、ＸＹステージ振動部５１０と、ＸＹステージ本体５２０とから構成される。ＸＹステージ振動部５１０は、例えば、弾性ヒンジを介してＸＹステージ本体５２０に接続され、ＸＹステージ本体５２０に対してｚ方向に微少量移動することができる。 In this embodiment, the XY stage 110 </ b> A includes an XY stage vibration unit 510 and an XY stage main body 520. The XY stage vibration unit 510 is connected to the XY stage main body 520 via an elastic hinge, for example, and can move a small amount in the z direction with respect to the XY stage main body 520.
ＸＹステージ駆動部５１０は、振動板５１２と、加振器５１４と、加振駆動部５１６とを有する。振動板５１２には、基板１０２が載置されている。加振器５１４は、本実施形態では、ピエゾ素子からなるアクチュエータであり、振動板５１２の微少量の駆動を可能とする。振動板５１２は、加振器５１４の駆動によって、ＸＹステージ本体５２０に対してｚ方向に微少量移動することができる。加振駆動部５１６は、制御部３００Ａによって制御され、加振器５１４を駆動する。 The XY stage drive unit 510 includes a vibration plate 512, a vibration exciter 514, and a vibration drive unit 516. A substrate 102 is placed on the vibration plate 512. In this embodiment, the vibration exciter 514 is an actuator made of a piezoelectric element, and enables the vibration plate 512 to be driven by a small amount. The vibration plate 512 can be moved by a small amount in the z direction with respect to the XY stage main body 520 by driving the vibrator 514. The excitation driving unit 516 is controlled by the control unit 300A and drives the excitation unit 514.
図７は、制御部３００Ａの荷重制御を説明するための図である。図７を参照するに、制御部３００Ａは、制御部３００と同様であるが、モールド側と基板（ＸＹステージ）側の加振とを制御する（即ち、２系統の制御系を有する）点が異なる。制御部３００Ａは、荷重制御を行う際に、ローパスフィルタ３０２のカットオフ周波数は、加振器４１４及び加振器５１４の振動周波数によって決める。また、制御部３００Ａは、加振駆動部４１８と加振駆動部５１６とを独立に制御される。 FIG. 7 is a diagram for explaining the load control of the control unit 300A. Referring to FIG. 7, the control unit 300A is the same as the control unit 300, except that it controls the excitation on the mold side and the substrate (XY stage) side (that is, has two control systems). Different. When the control unit 300 </ b> A performs load control, the cutoff frequency of the low-pass filter 302 is determined by the vibration frequencies of the vibrator 414 and the vibrator 514. In addition, the control unit 300A controls the excitation driving unit 418 and the excitation driving unit 516 independently.
加工装置１Ａの動作について説明する。なお、加工装置１Ａの動作は、加工装置１の動作と同様であるため、加工装置１Ａの特徴である押印工程及び離型工程について詳細に説明する。 The operation of the processing apparatus 1A will be described. Since the operation of the processing apparatus 1A is the same as the operation of the processing apparatus 1, the stamping process and the release process that are the characteristics of the processing apparatus 1A will be described in detail.
押印工程において、樹脂を塗布した（又は滴下した）基板１０２をヘッド１０３Ａの下部に位置決めした後、加振器４１４を駆動させることによってモールド１０１をｘ方向に振動させながら、ヘッド１０３Ａを下降させる。加工装置１Ａは、モールド１０１をｘ方向に振動させることによって、樹脂が広がりやすく、より高速に押印工程を完了させることができる。 In the stamping process, after the substrate 102 coated with resin (or dropped) is positioned below the head 103A, the head 103A is lowered while the mold 101 is vibrated in the x direction by driving the vibration exciter 414. By processing the mold 101 in the x direction, the processing apparatus 1A can easily spread the resin, and can complete the stamping process at a higher speed.
次に、荷重を維持すると共に、基板１０２（樹脂）に紫外光を照射する。所定量の紫外光を樹脂に照射し、樹脂が硬化したら硬化工程を完了する。 Next, while maintaining the load, the substrate 102 (resin) is irradiated with ultraviolet light. When the resin is irradiated with a predetermined amount of ultraviolet light and the resin is cured, the curing process is completed.
硬化工程の完了後は、ヘッド１０３Ａを上昇させることで、離型工程を行う。モールド１０１の表面（パターン面）に離型処理を施した場合であっても、一般に、離型工程を高速に行うと、樹脂とモールド１０１との摩擦によって破損してしまうことがある。そこで、従来では、ヘッドを非常に遅い速度で駆動していた。従って、離型工程に時間を要し、加工装置の生産性が低下していた。 After completion of the curing process, the mold release process is performed by raising the head 103A. Even when the mold 101 is subjected to a mold release process (pattern surface), generally, if the mold release process is performed at a high speed, the mold 101 may be damaged due to friction between the resin and the mold 101. Therefore, conventionally, the head is driven at a very low speed. Therefore, time is required for the mold release process, and the productivity of the processing apparatus is reduced.
本実施形態の加工装置１Ａは、離型工程時に加振器５１４を駆動することによって、モールド１０１のパターンに対して垂直な方向に、基板１０２を微小量振動させる。基板１０２を垂直方向に振動させることによって、離型工程時の樹脂とモールド１０１との摩擦力が減少するため、モールド１０１と基板１０２とが離れやすくなる。従って、モールド１０１を基板１０２から高速に離しても、基板１０２（樹脂）に形成されたパターンを壊すことがない。これにより、加工装置１Ａは、短時間で離型工程を完了させることができ、高速な離型工程を実現することができる。 The processing apparatus 1 </ b> A of the present embodiment drives the vibrator 514 during the mold release process to vibrate the substrate 102 by a minute amount in a direction perpendicular to the pattern of the mold 101. By vibrating the substrate 102 in the vertical direction, the frictional force between the resin and the mold 101 at the time of the mold release process is reduced, so that the mold 101 and the substrate 102 are easily separated. Therefore, even if the mold 101 is separated from the substrate 102 at a high speed, the pattern formed on the substrate 102 (resin) is not broken. Thereby, 1 A of processing apparatuses can complete a mold release process in a short time, and can implement | achieve a high-speed mold release process.
押印工程及び離型工程において、制御部３００Ａが、荷重センサ１０４の測定結果に基づいてモールド１０１を駆動させるフィードバック制御を行う場合、加振器４１４及び５１４からの振動によって荷重センサ１０４の測定値が変動（振動）することになる。そこで、本実施形態では、制御部３００Ａは、ローパスフィルタ３０２を有し、ローパスフィルタ３０２のカットオフ周波数を加振する周波数より小さく設定することで、加振の影響を受けることなく荷重制御を実現することができる。 In the stamping process and the mold release process, when the control unit 300A performs feedback control for driving the mold 101 based on the measurement result of the load sensor 104, the measurement value of the load sensor 104 is caused by vibration from the vibrators 414 and 514. It will fluctuate (vibrate). Therefore, in the present embodiment, the control unit 300A includes the low-pass filter 302, and realizes load control without being affected by vibration by setting the cutoff frequency of the low-pass filter 302 to be smaller than the frequency to be excited. can do.
加工装置１Ａでは、モールド１０１をパターンに対して平行な方向（ｘ方向）に振動させ、基板１０２をｚ方向に振動させているが、図８に示すように、モールド１０１をｙ方向に振動させ、基板１０２をｘ方向に振動させてもよい。ここで、図８は、加工装置１Ａにおいて、モールド１０１及び基板１０２の振動方向を説明するための図である。 In the processing apparatus 1A, the mold 101 is vibrated in the direction parallel to the pattern (x direction) and the substrate 102 is vibrated in the z direction. However, as shown in FIG. 8, the mold 101 is vibrated in the y direction. The substrate 102 may be vibrated in the x direction. Here, FIG. 8 is a view for explaining the vibration directions of the mold 101 and the substrate 102 in the processing apparatus 1A.
なお、加工装置１Ａは、押印工程時において、モールド１０１及び基板１０２の両方を振動させ、より樹脂の広がりを促進させることもできる。 Note that the processing apparatus 1A can also vibrate both the mold 101 and the substrate 102 during the stamping process to further promote the spread of the resin.
また、基板１０２の１ショット内のパターンの方向を求め、かかる方向と直交する方向に基板１０２及び／又はモールド１０１を振動させてもよい。例えば、ｘ方向とｙ方向のパターンが同じ比率でショット内に存在していた場合は、座標軸から４５°傾いた方向に振動させればよい。なお、４５°の方向に振動させるためには、基板側とモールド側の振動周期と振幅を合わせればよい。 Alternatively, the direction of the pattern in one shot of the substrate 102 may be obtained, and the substrate 102 and / or the mold 101 may be vibrated in a direction orthogonal to the direction. For example, when the patterns in the x direction and the y direction exist in the shot at the same ratio, the pattern may be vibrated in a direction inclined by 45 ° from the coordinate axis. In order to vibrate in the direction of 45 °, the vibration period and amplitude on the substrate side and mold side may be matched.
また、モールド１０１のパターンが、１方向のみのラインパターン（例えば、ライン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ））であった場合には、パターンに沿った方向に振動させながら離型（モールド１０１をｚ方向に移動）すればよい。これにより、基板１０２（樹脂）に形成されたパターンを壊すことなく、迅速に離型工程を完了させることができる。 Further, when the pattern of the mold 101 is a line pattern in only one direction (for example, line and space (L & S)), the mold 101 is released while vibrating in the direction along the pattern (the mold 101 is moved in the z direction). Move to). Thereby, a mold release process can be completed rapidly, without destroying the pattern formed in the board | substrate 102 (resin).
加工装置１及び１Ａは、粘性の低い樹脂を用いた場合でも、荷重制御性を損なうことなく、より高速に押印工程を行うことができる。従って、加工装置１及び１Ａは、優れたスループットを有し、微細構造を利用したデバイスの生産を低コストで実現させることができる。 The processing apparatuses 1 and 1A can perform the stamping process at a higher speed without impairing the load controllability even when a low-viscosity resin is used. Therefore, the processing apparatuses 1 and 1A have excellent throughput, and can realize the production of devices using a fine structure at a low cost.
次に、図９及び図１０を参照して、加工装置１又は１Ａを利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図９は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（モールド製作）では、設計した回路パターンを形成したモールドを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、モールドとウェハを用いて、ウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。 Next, an embodiment of a device manufacturing method using the processing apparatus 1 or 1A will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a flowchart for explaining how to fabricate devices (ie, semiconductor chips such as IC and LSI, LCDs, CCDs, and the like). Here, the manufacture of a semiconductor chip will be described as an example. In step 1 (circuit design), a device circuit is designed. In step 2 (mold production), a mold on which the designed circuit pattern is formed is produced. In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer using a mold and a wafer. Step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer created in step 4. The assembly process (dicing, bonding), packaging process (chip encapsulation), and the like are performed. Including. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device created in step 5 are performed. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).
図１０は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハにレジスト（樹脂）を塗布する。ステップ１６（転写）では、加工装置１又は１Ａによってモールドをレジストに押し付けて回路パターンを転写する。ステップ１７（エッチング）では、転写した回路パターン以外の部分を削り取る。ステップ１８（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重の回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも生産性よくデバイスを製造することができる。このように、加工装置１又は１Ａを使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。 FIG. 10 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4. In step 11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the surface of the wafer. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition or the like. Step 14 (ion implantation) implants ions into the wafer. In step 15 (resist process), a resist (resin) is applied to the wafer. In step 16 (transfer), the circuit pattern is transferred by pressing the mold against the resist by the processing apparatus 1 or 1A. In step 17 (etching), portions other than the transferred circuit pattern are removed. In step 18 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. According to such a device manufacturing method, a device can be manufactured with higher productivity than in the past. Thus, the device manufacturing method using the processing apparatus 1 or 1A and the resulting device also constitute one aspect of the present invention.
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明は、熱サイクル型のナノインプリント装置にも適用することができ、モールドを用いてパターンを転写するリソグラフィ装置であれば、その他の装置であっても有効である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist. For example, the present invention can be applied to a thermal cycle type nanoimprint apparatus, and any other apparatus is effective as long as it is a lithography apparatus that transfers a pattern using a mold.
１ 加工装置
１０１ モールド
１０２ 基板
１０３ ヘッド
１０４ 荷重センサ
１１０ ＸＹステージ
２１０ ＸＹステージ振動部
２１２ 振動板
２１４ 加振器
２１６ 弾性体
２１８ 加振駆動部
２２０ ＸＹステージ本体
３００ 制御部
１Ａ 加工装置
１０３Ａ ヘッド
４１０ モールド振動部
４１２ 振動板
４１４ 加振器
４１６ 弾性体
４１８ 加振駆動部
４２０ ヘッド本体
１１０Ａ ＸＹステージ
５１０ ＸＹステージ振動部
５１２ 振動板
５１４ 加振器
５１６ 加振駆動部
５２０ ＸＹステージ本体
３００Ａ 制御部
Ｒ 樹脂
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing apparatus 101 Mold 102 Board | substrate 103 Head 104 Load sensor 110 XY stage 210 XY stage vibration part 212 Vibration plate 214 Exciter 216 Elastic body 218 Excitation drive part 220 XY stage main body 300 Control part 1A Processing apparatus 103A Head 410 Mold vibration Unit 412 vibration plate 414 vibrator 416 elastic body 418 vibration drive unit 420 head main body 110A XY stage 510 XY stage vibration unit 512 vibration plate 514 vibrator 516 vibration drive unit 520 XY stage main body 300A control unit R resin
Claims (7)
前記レジストを被転写体上に滴下するディスペンサと、
前記モールドを前記レジストに接触させる工程において、滴下された前記レジストを押し広げるように、前記モールドのパターンが形成される面に対して平行な方向に、前記モールドと前記被転写体とを相対的に振動させる加振器と、
前記モールドと前記レジストとが接触した際の荷重を検出する検出手段と、
前記モールドと前記レジストとの接触方向の相対位置を変化させる駆動手段と、
前記検出手段の検出結果のうち前記加振器の振動に応じた周波数成分を除去するように周波数が設定されたフィルタを含み、該フィルタを介した検出結果に基づいて、前記駆動手段をフィードバック制御する荷重制御手段を有することを特徴とするリソグラフィ装置。 A lithographic apparatus for transferring a pattern to a transfer object by bringing a mold with a pattern into contact with a resist applied on the transfer object;
A dispenser for dropping the resist onto the transfer target;
In the step of bringing the mold into contact with the resist, the mold and the transferred object are relatively aligned in a direction parallel to a surface on which the pattern of the mold is formed so as to spread the dropped resist. A vibrator to vibrate
Detecting means for detecting a load when the mold and the resist come into contact;
Drive means for changing the relative position in the contact direction between the mold and the resist;
Including a filter whose frequency is set so as to remove a frequency component corresponding to the vibration of the vibrator from the detection result of the detection means, and feedback-controlling the drive means based on the detection result via the filter A lithographic apparatus, comprising: a load control unit configured to perform load control.
前記モールドのパターンが形成される面に対して平行な方向に、前記モールドと前記被転写体とを相対的に振動させながら、前記モールドと前記レジストとを接触させるステップを有し、
前記接触させるステップは、
前記モールドと前記レジストが接触した際の荷重を検出するステップと、
該ステップにおける検出結果から前記振動に応じた周波数成分を除去するステップと、
前記周波数成分が除去された検出結果にもとづいて前記モールドと前記レジストが接触した際の荷重を制御するステップと、を有することを特徴とするリソグラフィ方法。 A lithography method for transferring a pattern to a transfer object by bringing a mold on which a pattern is formed into contact with a resist applied on the transfer object,
Contacting the mold and the resist while relatively vibrating the mold and the transfer target in a direction parallel to a surface on which the pattern of the mold is formed ;
The contacting step comprises:
Detecting a load when the mold contacts the resist;
Removing a frequency component corresponding to the vibration from the detection result in the step;
And a step of controlling a load when the mold comes into contact with the resist based on a detection result from which the frequency component has been removed.
前記パターンが転写された前記被転写体をエッチングするステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。 Using a lithographic apparatus as claimed in any one of claims 1 to 3, a step of transferring a pattern to a transfer object,
Etching the transferred object to which the pattern has been transferred.
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