JP5611399B2 - Processing equipment - Google Patents
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本発明は、一般には、加工装置に係り、特に、原版となるモールドのパターンをウエハ等の基板へ転写する加工装置に関する。本発明は、特に、ナノインプリント技術を利用する加工装置に好適である。 The present invention generally relates to a processing apparatus, and more particularly to a processing apparatus that transfers a pattern of a mold serving as an original plate to a substrate such as a wafer. The present invention is particularly suitable for a processing apparatus using nanoimprint technology.
紫外線やＸ線、あるいは、電子ビームによるフォトリソグラフィーを用いた半導体デバイスへの微細パターンの形成方法に代わる技術としてナノインプリントがある。ナノインプリントとは、電子ビーム露光等によって、微細なパターンを形成した雛型（モールド）を、レジストを塗布したウエハ等の基板に押し付ける（押印する）ことによって、レジスト上にパターンを転写するものである（例えば、非特許文献１参照）。既に１０ｎｍ程度の微細な形状の転写が可能であることが示されており、特に、磁気記録媒体の微細な周期構造の作成手段として注目されており、各地で盛んに研究開発が行われている。 Nanoimprinting is an alternative technique for forming a fine pattern on a semiconductor device using photolithography using ultraviolet rays, X-rays, or an electron beam. Nanoimprint is a method of transferring a pattern onto a resist by pressing (imprinting) a template (mold) on which a fine pattern is formed by electron beam exposure or the like against a substrate such as a wafer coated with resist. (For example, refer nonpatent literature 1). It has already been shown that transfer of a fine shape of about 10 nm is possible, and in particular, it has been attracting attention as a means for creating a fine periodic structure of a magnetic recording medium, and research and development has been actively conducted in various places. .
ナノインプリントは、モールドと基板との間に気泡が入り込まないように、環境を真空にする場合もある。押印時のレジストの流動が容易になるように、レジストとして使用されるポリマーガラス転移温度以上に加熱して転写する方法（熱サイクル法）が提案されている。また、紫外線硬化型の樹脂をレジストとして使用し、透明なモールドで押印した状態で感光、硬化させてからモールドを剥離する方法（光硬化法）なども提案されている。 In the nanoimprint, the environment may be evacuated so that air bubbles do not enter between the mold and the substrate. In order to facilitate the flow of the resist at the time of stamping, a method (thermal cycle method) has been proposed in which the transfer is performed by heating to a temperature higher than the polymer glass transition temperature used as the resist. Also proposed is a method (photocuring method) in which an ultraviolet curable resin is used as a resist, and the mold is peeled after being exposed to light and cured in a state of being imprinted with a transparent mold.
半導体集積回路の作成には、基板に既に描画されている回路パターン上に、高精度に位置合わせして次のパターンを転写する重ね合わせが必須である。熱サイクル法ではレジストを加熱するために、基板とモールドは温度上昇によって熱膨張してしまい、重ね合わせ精度を維持することは非常に困難である。そこで、ナノインプリントを半導体集積回路製造に適用する場合は、温度制御が比較的容易な光硬化法が適している。 In order to create a semiconductor integrated circuit, it is essential to superimpose on a circuit pattern already drawn on a substrate by aligning with high accuracy and transferring the next pattern. In the heat cycle method, since the resist is heated, the substrate and the mold are thermally expanded due to the temperature rise, and it is very difficult to maintain the overlay accuracy. Therefore, when nanoimprint is applied to semiconductor integrated circuit manufacturing, a photocuring method with relatively easy temperature control is suitable.
半導体集積回路パターンは最小線幅が１００ｎｍ以下であり、モールドの微細な構造に確実にレジストが入り込むためには低粘度のレジスト材を使用する必要がある。また、ナノインプリント装置は、通常、ステップアンドリピート方式でウエハ面に逐次パターンを転写する。ここで、「ステップアンドリピート方式」は、ウエハのショットの一括転写ごとにウエハをステップ移動して、次のショットの転写領域に移動する方法である。この際、レジストの粘度が低いことから露光装置のように基板にレジストを予め塗布して搬送、装着することは困難である。このため、各ショットへの転写時に、モールドを押印する毎に適量を滴下する方法が提案されている（非特許文献２）。 The semiconductor integrated circuit pattern has a minimum line width of 100 nm or less, and it is necessary to use a low-viscosity resist material so that the resist can surely enter the fine structure of the mold. In addition, the nanoimprint apparatus normally transfers a pattern to a wafer surface sequentially by a step-and-repeat method. Here, the “step-and-repeat method” is a method in which the wafer is stepped for each batch transfer of a wafer shot and moved to the transfer area of the next shot. At this time, since the viscosity of the resist is low, it is difficult to apply the resist in advance on the substrate as in the exposure apparatus, and to transport and mount it. For this reason, a method of dropping an appropriate amount every time a mold is imprinted at the time of transfer to each shot has been proposed (Non-Patent Document 2).
従来の「ステップアンドリピート方式」によるナノインプリントでは、転写領域への移動、レジストの滴下、モールド押印によるレジストへの転写、レジスト硬化、モールド剥離、という一連の工程のための時間が必要である。このため、時間当りの基板処理能力を表すスループットを高めることに限界があった。 Conventional nanoimprinting by the “step and repeat method” requires time for a series of steps including movement to a transfer region, dropping of a resist, transfer to a resist by mold imprinting, resist curing, and mold peeling. For this reason, there is a limit to increasing the throughput representing the substrate processing capacity per hour.
そこで、本発明の目的は、より高いスループットを得ることが可能な加工装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a processing apparatus capable of obtaining higher throughput.
本発明は、凹凸パターンが形成されたモールドにレジストを塗布し、基板と前記レジストとを接触させ、前記レジストを硬化することによって前記パターンの転写されたレジストを基板に転写する加工装置であって、第１モールドヘッドと、第２モールドヘッドと、
前記基板を保持して移動する基板駆動部と、を有し、前記第１モールドヘッドが保持するモールドにレジストを塗布する処理を含む準備工程と前記第２モールドヘッドが保持するモールドに塗布されたレジストを基板に転写する転写工程とを並列して処理を行い、前記基板の直径をＷとしたときに、前記第１および第２のモールドヘッドの間隔Ｌは、Ｌ＜Ｗであることを特徴とする。
The present invention is a processing apparatus for applying a resist to a mold having a concavo-convex pattern, bringing the substrate into contact with the resist, and curing the resist, thereby transferring the resist to which the pattern has been transferred to the substrate. A first mold head, a second mold head ,
A substrate driving unit that holds and moves the substrate, and is applied to a mold that is held by the second mold head and a preparation step that includes a process of applying a resist to a mold that is held by the first mold head. resist had lines parallel to process a transfer step of transferring the substrate, the diameter of the substrate is W, said distance L of the first and second mold head is L <W Features.
本発明によれば、より高いスループットを得ることが可能な加工装置を提供することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to provide a processing apparatus capable of obtaining higher throughput.
モールドヘッドを複数有し、片方が転写工程中に他方でレジストの塗布工程をおこなうことにより並列処理が可能となりスループットの向上を実現するものである。 By having a plurality of mold heads, one of which performs a resist coating step during the transfer step, parallel processing becomes possible, thereby improving throughput.
以下に実施例とともに詳述する。 This will be described in detail below together with examples.
（参考例１）
添付図面を参照して、加工装置としての光硬化法のナノインプリント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。
(Reference Example 1)
With reference to the attached drawings, a photo-curing nanoimprint apparatus as a processing apparatus will be described. In addition, in each figure, about the same member, the same reference number is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
従来はウエハ等の基板にレジストを塗布し、その後、微細なパターンを形成した雛型（モールド）を基板に押し付ける（押印する）場合、基板にモールドを押し付ける力によって微細なパターン（凹凸）の隅々までレジストを行き渡らせる必要があった。そのため、パターンの転写に時間が必要であった。 Conventionally, when a resist is applied to a substrate such as a wafer, and then a template (mold) on which a fine pattern is formed is pressed (imprinted) on the substrate, the corners of the fine pattern (unevenness) are pressed by the force pressing the mold against the substrate. There was a need to spread the resist all the way. Therefore, it takes time to transfer the pattern.
特許文献１には、パターンを上に向けたモールド上にレジストを塗布した後、被加工面を下向きに保持した基板面に押し付け、転写を行う構成が開示されている。しかし、単にモールド上に塗布しただけではレジストは微細な凹凸に侵入しにくく、パターンの転写には従来と同様に基板に押し付ける力が必要であった。
本参考例は、モールドにレジストを塗布した後、基板に押し付ける前に、パターンの凹凸にレジストを侵入させ、押印に要する時間を短縮するようにしたものである。 In this reference example, after applying a resist to a mold and before pressing the substrate, the resist is made to intrude into the unevenness of the pattern so as to shorten the time required for stamping.
図１は、参考例１のナノインプリント装置１０の概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a
ナノインプリント装置１０は、光硬化手段と、モールド１１と、モールド駆動部と、ウエハ２１と、ウエハ駆動部と、レジスト供給手段と、レジスト回収手段と、その他の機構とを有する。
The
光硬化手段は、モールド１１を介してレジスト４２に紫外線を照射してレジストを硬化する手段であり、光源１５と、照明光学系１４とを有する。光源１５は、ＵＶ光を発生するハロゲンランプ（不図示）などからなる。照明光学系１４は、レジストを露光し、硬化させるための照明光を整えてレジスト面に照射するためのレンズ、アパーチャ、照射か遮光かを切り替えるためのシャッタなどを含む。
The photocuring unit is a unit that cures the resist by irradiating the
モールド１１は、転写すべき微細構造が形成されており、レジストを硬化するための露光光を透過するため、透明な部材で作られている。
The
モールド駆動部は、モールド１１を装置１０に保持するためのモールドヘッド１２と、モールド１１を上方向に押し付ける駆動部としてのインプリント機構部１３とを含む。インプリント機構部１３は、上下動作をさせるだけでなくモールド転写面とウエハ２１とが密着するように姿勢のかわし機構や姿勢制御、回転方法の位置合わせ機能も有する。
The mold driving unit includes a
ウエハ２１は、モールド１１に形成されているパターンが転写され、後の工程を経て半導体集積回路が形成される対象であり、従来の半導体プロセスに用いられているものと同様である。
The
ウエハ駆動部は、ウエハ２１を保持するウエハチャック２２と、ウエハチャック２２の位置、姿勢調整するためのウエハステージ２３とを含む。ウエハステージ２３は、ｘ、ｙ平面方向に移動可能であり、ウエハ全面を転写可能としている。ウエハステージ２３は、高精密な位置決めも可能であり、微細なパターンの重ね合せを達成している。また、ウエハステージ２３は、位置決めだけではなく、ウエハ２１の表面の姿勢を調整する手段も有しており、ウエハ２１の表面の姿勢を調整する役割を有する。
The wafer drive unit includes a
レジスト供給手段は、紫外線照射前、つまり硬化前のレジスト４２を保持するタンク３１と、ウエハ面にレジストを滴下するためのノズル３２と、ノズル３２からレジスト４２を滴下するか停止するかを切り替えるバルブ（不図示）を含む。
The resist supply means includes a
レジスト回収手段は、回収口３３と回収機構（不図示）とを含む。回収口３３は、モールドヘッド１２の表面に設置され、モールドからこぼれ落ちたレジスト４２を吸引回収する。回収機構は、真空ポンプ、フィルタなど（いずれも不図示）から構成され、回収口下流を負圧状態にすることでレジストを回収する。
The resist collection means includes a
その他の機構は、定盤５１、除振器２５、フレーム５２、アライメントスコープ２７、基準マーク台２８を含む。定盤５１は、装置１０全体を支え、除振器２５は、床からの振動を除去する機能を有し、定盤５１を支える。フレーム５２は、ウエハステージ２３の移動の基準平面を形成する。定盤５１は、モールド１１より下方に位置する構成部分の光源１５までを支える。アライメントスコープ２７は、ウエハ２１上のアライメントマーク位置を計測し、その結果に基づいてウエハステージ２３の位置決めを行う。基準マーク台２８は、基準マークを有し、アライメントスコープ２７の座標と、ウエハステージ２３の座標との位置合わせに使用される。
Other mechanisms include a surface plate 51, a
動作において、転写に供されるウエハ２１は、不図示のウエハ搬送系によってウエハチャック２２に載置される。ウエハチャック２２は真空吸着手段によってウエハ２１を保持する。ウエハステージ２３によって、ウエハ面上のアライメントマークを順にアライメントスコープ２７によって計測を行い、ウエハの位置を高精度に計測を行う。その計測結果から各転写座標を演算する。その結果に基づいて逐次転写（ステップアンドリピート）を行う。全ての転写が完了したら、ウエハが搬出され、次の転写ウエハが搬入される。
In operation, the
図２（ａ）は参考例１を説明するため図１のモールドとノズル部分を拡大したものである。 FIG. 2 (a) is an enlarged view of the mold and nozzle portion of FIG.
ノズル３２はノズル駆動部３６によりモールド上を走査しながら適量のレジスト４２をモールド１１上に滴下する。モールドヘッド１２は加振機５４を有しており、水平および／または垂直の超音波振動をモールド１１に加える。その振動により微小凹凸の中にレジスト４２が侵入する。その後、ウエハステージ２３がウエハ２１を転写位置に移動し、位置決めを行う。位置決め完了後に、インプリント機構部１３がモールド１１を上昇させ、モールド１１をウエハ２１に押し付ける。押し付け完了の判断は、インプリント機構部１３の内部に設置された荷重センサによって行っている。加振によりレジスト４２は微小凹凸に侵入しているので、全面が接触し所定の厚みになった直後に、照明光を照射し、レジスト４２を硬化させる。レジスト硬化が終了した後、モールド１１を引き下げる。そして、次の転写位置（ショット）へウエハステージ２３を移動する。
The
モールド１１のパターン凹部へのレジスト侵入をさらに加速するために、モールド１１の表面の凹凸パターンは微小な空洞を多数有するポーラス層に形成されていてもよい。その一形態として図２（ｂ）に示すように、モールド１１をモールド基板６１と微小凹凸パターンの形成されたポーラス層（多孔質層）６０の２層で構成してもよい。凹凸パターン部をポーラス材料で構成することにより、空気が凹部に閉じ込められたとしても多孔質層に空気が吸収されるためレジストが短時間に凹部に侵入しやすくなる。ポーラス層としては、たとえばポーラスシリカ材料などの透明材料を使用することができる。ポーラスシリカ層は、シリカ原料とポリスチレン粒子などの高分子材料を分散した混合液を基板上に数ミクロンないし数１００ミクロンの厚さでコーティングし、熱を加えて高分子材料を除くことにより形成する方法などが知られており適用可能である。このようにしてモールド基板６１の上に数ナノメートル〜１０数ナノメートルの空洞が規則的あるいは不規則に配列されたポーラス層６０を得ることができる。数ナノメートル〜１０数ナノメートルという空洞のサイズはレジスト界面の表面張力でレジストがポーラス層内部に侵入しないための大きさである。
In order to further accelerate the resist intrusion into the pattern recess of the
別の実施形態として、図２（ｃ）に示すようにモールド１１全体をポーラス材料で形成してもよい。そしてモールド背面（凹凸パターンの形成されていない面）に面する空間６２を不図示の圧力可変手段により減圧することによってポーラス材料の微小空洞内が減圧され、レジストには凹部へ引き込まれる力が加えられる。レジストを滴下する側の空間とモールド背面側の空間６２の気圧差は、レジストの凹部への侵入が促進されるがポーラス材料の微小空洞には入り込まないような条件とすればよい。
As another embodiment, the
なお、レジスト硬化後にモールド１１をレジストから剥離する際には、モールド背面（凹凸パターンの形成されていない面）に面する空間６２を、先ほどとは逆に高圧にする。それにより、モールドの凹部から硬化したレジストが押し出されるため、きれいに短時間に剥離をおこなうことができる。短時間に剥離を行うと硬化したレジストの一部がモールド凹部に残ってしまい、レジストパターンの欠陥を生ずることがある。しかし、本方法によればモールド背面側からの気圧によってレジストが自然に押し出されるため、短時間に剥離をおこなっても欠陥を生じにくい。
When the
以上説明したように、ポーラス層の効果は気泡をモールド内部に吸収することであるため、図２のようにモールドに直接レジストを滴下する場合のみならず、基板にレジストを塗布した後モールドを押印する場合にも、押印時間を短縮することができる。 As explained above, since the effect of the porous layer is to absorb bubbles into the mold, not only when the resist is directly dropped onto the mold as shown in FIG. 2, but also after the resist is applied to the substrate, the mold is imprinted. In this case, the stamping time can be shortened.
（参考例２）
図３を参照して第２参考例を説明する。
(Reference Example 2)
A second reference example will be described with reference to FIG.
図３に示すノズル３２はインクジェットと同様の原理によりピエゾ等のアクチュエーター（不図示）によってタンク３１のレジスト４２を微小液滴としてモールド１１上に滴下する。ノズル３２は紙面に垂直方向に並んでおりレジスト４２を線状に滴下しながらモールド１１上を走査する。ノズル３２がモールド１１上を走査しレジスト４２を滴下した後、ブレード５５がその表面をなぞって走査する。ブレード５５により表面が平らに均されると同時に凹部にレジストを押し込む作用をする。ノズル３２とブレード５５の走査によりレジスト４２の塗布と凹凸部への侵入が促進すると同時に表面が平滑化される。その後、ウエハステージ２３の転写位置への移動と位置決めの完了後に、インプリント機構部１３がモールド１１を上昇させ、モールド１１をウエハ２１に押し付ける。
The
レジスト表面は平滑化されているため、短時間に全面が接触し所定の厚みになった直後に、光源１５からの照明光を照射し、レジスト４２を硬化させることができる。
Since the resist surface is smoothed, the resist 42 can be cured by irradiating illumination light from the
（参考例３）
図４を参照して第３参考例を説明する。
(Reference Example 3)
A third reference example will be described with reference to FIG.
図２、図３と同様に図４においてもノズル３２の走査により、モールド１１上にレジスト４２が滴下される。滴下後、送風管５６を通してガスが矢印５７で示したようにレジスト４２の表面に吹き付けられる。送風管５６は紙面に並行に並んでおり、モールド１１の幅全体に吹き付けるようになっている。この風圧によってレジスト４２は微小凹凸の内部に侵入する。その後、送風管５６はモールド１１の上部から退避し、第２参考例と同様の動作でインプリントを行う。
Similar to FIGS. 2 and 3, in FIG. 4, the resist 42 is dropped on the
送風管５６は紙面に垂直な線状の吹出しをもつものでもよい。その場合は紙面内にスキャンをおこないモールド１１の面全体にガスを吹き付けるようにする。
The
ガスは大気でもよいが、二酸化炭素またはヘリウム混合ガスなどのレジストに可溶解なガスを使用することで、レジスト４２より先にガスがモールド１１の凹部に侵入しても気泡として残らないようにする効果がある。
The gas may be air, but by using a gas that is soluble in the resist such as carbon dioxide or helium mixed gas, even if the gas enters the recess of the
また、ガスフロー５７をレジスト４２の滴下より前に使用することにより、モールド１１表面に付着した残留レジストや異物を吹き飛ばして除去することもできる。
Further, by using the gas flow 57 before the dropping of the resist 42, it is possible to blow away and remove the residual resist and foreign matter adhering to the surface of the
図４では、モールドヘッド１２に温度調整器４８を配し、温度制御器４９で温度制御をおこなうことにより、モールドの大きさを膨張あるいは収縮により制御するようになっている。
In FIG. 4, a
標準のモールドサイズより倍率を大きくしたい場合には、温度制御器４９で温度調整器４８を加熱することによりモールド１１を膨張させ、所定の倍率に変形させた後、転写することができる。次の転写までの清掃・レジスト滴下の時間に次のショットサイズに倍率をあわせるための温度変更をおこなって温度を安定化させることができる。１つのモールドヘッドでは温度安定化のための時間が必要でスループットが低下するが、次に示す実施例のように複数のモールドヘッドを使用することで、スループットを低下することなく温度安定化の時間を確保することが可能となる。
When it is desired to make the magnification larger than the standard mold size, the
（実施例１）
図５を参照して第１実施例を説明する。
Example 1
The first embodiment will be described with reference to FIG.
図５は今まで説明してきたモールドヘッドを複数（図では２つの場合を示す。左側を第１モールドヘッド、右側を第２モールドヘッドとする。）具備した加工装置を示している。 FIG. 5 shows a processing apparatus equipped with a plurality of mold heads described so far (in the figure, two cases are shown; the left side is a first mold head and the right side is a second mold head).
図５では２つのモールドヘッドとその上部で被加工面を下向きに支持されたウエハ２１、ウエハを裏面から真空吸着して保持するウエハチャック２２、ウエハを位置決めするウエハステージ２３を取り出して示している。位置決めのためのアライメントスコープや全体を保持する定盤、除振器は図１と同様であるため省略している。
FIG. 5 shows two
左側の第１モールドヘッドはウエハ面から降下した位置で第１ノズル３２によりレジスト４２を滴下した状態である。不図示であるが、図２のような加振機または図３のブレード、または図４のようなガスフローなどの手段を使用して、レジスト４２をモールド１１の凹凸パターンに侵入させれば時間を短縮する効果がある。
The first mold head on the left is in a state where the resist 42 is dropped by the
レジスト４２の滴下は大気中でおこなってもよいが、以下に述べるように減圧下でおこなってもよい。容器５８はモールドヘッド１２の部分をカバーする容器であり、モールドが降下した状態で、上部に蓋５９をスライドさせ内部を密閉する。そして不図示の真空配管により、容器５８の内部を減圧とすることができる。
The dropping of the resist 42 may be performed in the atmosphere, but may be performed under reduced pressure as described below. The
動作について以下に説明する。 The operation will be described below.
ウエハ２１への１ショットのインプリントが終了して第１モールドヘッドが容器５８内に降下すると、容器５８の上部に蓋５９をスライドさせ、容器５８内を密閉する。不図示の真空配管により容器５８の内部を減圧した後に第１ノズル３２からレジスト４２を滴下しながらモールド１１の面を走査する。図５ではノズル駆動部３６を容器５８の外部に記してあるが、ノズル駆動部３６を容器５８内に置くことも可能である。容器５８の内部を真空にする必要はなく、容器外部の大気圧にくらべ８０％以下の減圧とすることで効果が得られる。真空度を上げすぎると内部温度が変化してしまい安定までの時間が必要になり、またレジストの揮発により物性が変化するなどの影響が生じてしまう。
When the imprint of one shot on the
レジストを滴下する環境を減圧状態とすることで、モールドパターンの凹部に空気の泡が残留することを防ぐことができ、滴下したレジストが凹部に侵入しやすくなる効果がある。 By setting the environment in which the resist is dropped to a reduced pressure state, it is possible to prevent air bubbles from remaining in the concave portion of the mold pattern, and the dropped resist can easily enter the concave portion.
モールドの必要部分にレジストが滴下された後、図２のような加振機または図３のブレード、または図４のようなガスフローなどの手段を使用して、レジストを凹凸パターンにさらに侵入させる。蓋５９にガスの吹出し口を一体に設ければ、密閉の完了と同時にガスの吹出しの準備を完了することができる。
After the resist is dropped on a necessary part of the mold, the resist is further penetrated into the concavo-convex pattern by using a vibrator such as FIG. 2, a blade shown in FIG. 3, or a gas flow as shown in FIG. . If the gas outlet is provided integrally with the
その後、上部の蓋５９を取り去るとレジスト表面に大気圧がかかり、パターン凹部に気泡が残留していたとしても、大気圧により押し出される効果がある。モールド１１の凹凸パターン面を図２のようなポーラス層としておくと、レジスト表面に大気圧がかかることにより、パターン凹部に閉じ込められた気泡はポーラス層の微細な空隙に吸収される。
Thereafter, when the
次にインプリント機構部１３でモールド１１を上昇させる。その前にウエハステージ２３の転写位置への移動は行われていて、位置決めの完了後に、インプリント機構部１３でモールド１１をさらに上昇させ、モールド１１をウエハ２１に押し付ける。
Next, the
レジストの全面が基板に接触し所定の厚みになった直後に照明光を照射してレジスト４２を硬化させる。すでに凹部へのレジストの侵入が促進されているため、短時間の接触でレジストを硬化させることが可能である。 Immediately after the entire surface of the resist comes into contact with the substrate and reaches a predetermined thickness, the resist 42 is cured by irradiation with illumination light. Since the entry of the resist into the recess has already been promoted, it is possible to cure the resist with a short contact.
硬化終了後、インプリント機構部１３でモールドヘッド１２を降下させると、硬化したレジストはウエハ表面に残り、照明光が照射されずに硬化しなかった周囲の残留レジストとともにモールドヘッド１２は容器５８内に戻る。
When the
モールド表面の周囲に残った未硬化レジストや異物は、ガスフローなどを使用して清掃される。また、モールドヘッドの外周部に残留した余分な未硬化レジストは回収機構により回収口から回収配管を通じて回収される。 Uncured resist and foreign matter remaining around the mold surface are cleaned using a gas flow or the like. Further, excess uncured resist remaining on the outer peripheral portion of the mold head is recovered from the recovery port through the recovery pipe by the recovery mechanism.
その後、再び容器５８を減圧しレジストの滴下が開始される。
Thereafter, the
図５の左側の第１モールドヘッドが清掃・レジスト滴下中は、右側の第２モールドヘッドが上昇してウエハ面へのレジスト転写を行う。第２モールドヘッドが下降して清掃・レジスト滴下にはいると、今度は第１モールドヘッドが上昇してレジスト転写を行う。 While the first mold head on the left side in FIG. 5 is cleaning and resist is being dropped, the second mold head on the right side is raised to transfer the resist onto the wafer surface. When the second mold head is lowered and cleaning / resist dripping is performed, the first mold head is raised and resist transfer is performed.
このように複数のモールドヘッドを交互に動作させることによって、他方がウエハへの転写中に、もう一方のモールドヘッドで清掃・レジスト滴下とパターン凹部へのレジスト侵入を並行して進めておくことができる。このため、ウエハ面への短時間のパターン転写を繰り返すことが可能となり、処理速度を速めることができる。 By alternately operating a plurality of mold heads in this way, while the other is transferring to the wafer, the other mold head can proceed with cleaning / dropping of the resist and entry of the resist into the pattern recess in parallel. it can. For this reason, it is possible to repeat the pattern transfer on the wafer surface in a short time, and the processing speed can be increased.
さらに図４で詳述したようにモールドヘッド１２に温度調整器を配して、温度制御をおこなうことにより、モールドの大きさを制御すればさらに効果がある。複数のモールドヘッドを使用することで、スループットを低下することなく温度安定化の時間を確保することが可能となる。
Further, as described in detail with reference to FIG. 4, it is more effective to control the size of the mold by disposing a temperature regulator on the
（実施例２）
以上、モールドヘッドをウエハの下側からインプリントする装置を説明してきたが、複数のモールドヘッドをウエハの上側に配置し、上側からインプリントする装置を図６により説明する。
(Example 2)
Although the apparatus for imprinting the mold head from the lower side of the wafer has been described above, an apparatus for arranging a plurality of mold heads on the upper side of the wafer and imprinting from the upper side will be described with reference to FIG.
図６においてウエハ駆動部は、ウエハ２１を保持するウエハチャック２２と、ウエハチャック２２の位置、姿勢調整するためのウエハステージ２３とを含む。ウエハステージ２３は、ｘ、ｙ平面方向に移動可能であり、ウエハ全面を転写可能としている。ウエハステージ２３は、高精密な位置決めも可能であり、微細なパターンの重ね合せを達成している。また、ウエハステージ２３は、位置決めだけではなく、ウエハ２１の表面の姿勢を調整する手段も有しており、ウエハ２１の表面の姿勢を調整する役割を有することは図１と同様である。
In FIG. 6, the wafer drive unit includes a
本実施例ではモールド駆動部とレジスト供給手段とを複数有している。 In this embodiment, a plurality of mold driving units and resist supply means are provided.
モールド駆動部は、モールド１１を保持するためのモールドヘッド１２と、モールド１１を下方向に押し付ける駆動部としてのインプリント機構部１３とを含む。インプリント機構部１３は、上下動作をさせるだけでなくモールド転写面とウエハ２１とが密着するように姿勢のかわし機構や姿勢制御、回転方法の位置合わせ機能も有する。
The mold driving unit includes a
レジスト供給手段は、レジストを保持するタンク３１と、ウエハ面にレジストを滴下するためのノズル３２と、ノズル３２からレジスト４２を滴下するか停止するかを切り替えるバルブ（不図示）を含む。タンク３１はノズルに対して一つずつ描かれているが、共通の一つのタンクから複数のノズルにレジストを供給するように設計することは同業者であれば容易である。
The resist supply means includes a
ノズルはそれぞれ独立に可動であり、他方のモールドヘッドがウエハに押印している間に次に押印する領域にノズルが移動しレジストを滴下することができるようになっている。このように複数のモールドヘッドをもつことにより、押印とレジスト滴下を並列的におこなうことができるためスループットの向上に効果がある。 The nozzles are independently movable, and while the other mold head is imprinted on the wafer, the nozzle moves to the area to be imprinted next so that the resist can be dropped. By having a plurality of mold heads in this way, it is possible to perform imprinting and resist dropping in parallel, which is effective in improving throughput.
Ｎ個のモールドヘッドを持つ場合、ウエハ上の領域をＮ個に分割し、それぞれの対応する領域を各モールドヘッドが押印することで、ウエハの移動距離を少なくしスループットを向上することができる。 When N mold heads are provided, the area on the wafer is divided into N parts, and each mold head impresses the corresponding area, thereby reducing the moving distance of the wafer and improving the throughput.
図７は２個のモールドヘッド１２１、１２２とウエハ上の領域２１１、２１２を示している。図７ａは正面図であり、図７ｂはウエハの平面図である。左側に図示されている第１のモールドヘッド１２１はウエハ上の第１領域２１１（一点鎖線より左側の領域）、右側に図示されている第２のモールドヘッド１２２はウエハ上の第２領域２１２（一点鎖線より右側の領域）をインプリントする。ウエハの内部に描かれている長方形は一回のインプリントで形成されるショットをあらわしている。一回のショット毎にウエハはステージによって移動し次にインプリントすべきショット位置をモールドヘッドの対応する位置に移動する。図中２０１、２０２、〜２０７はショットの順番を例示したものである。ショット順はこの例示に限られずトータルの移動時間が短くなるように選ぶことができる。また、必ずしも順番に処理する必要はなく、インプリント時の光による基板の加熱膨張を考慮に入れて隣接しないショットの経路を選んでもよい。
FIG. 7 shows two mold heads 121 and 122 and
ウエハの直径をＷとしたとき、モールドヘッドの間隔Ｌは、Ｌ＜Ｗとすることが好ましい。さらにＬはＷの２分の１程度とするとなお良い。 When the wafer diameter is W, the mold head interval L is preferably L <W. Further, it is more preferable that L is about half of W.
図７はモールドヘッドが２個の場合を図示したが、３個あるいは４個の場合はウエハ上を３分割または４分割し、それぞれの領域を各モールドヘッドに対応させればよいことは言うまでも無い。 FIG. 7 illustrates the case where there are two mold heads. However, in the case where there are three or four mold heads, it is only necessary to divide the wafer into three or four parts and to make each region correspond to each mold head. There is no.
次に、図８及び図９を参照して、上述のナノインプリント装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図８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に対応するパターンを形成したモールドを製作する。ステップ３（ウエハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は、前工程と呼ばれ、モールドとウエハを用いてナノインプリント装置によってウエ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エ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、それが出荷（ステップ７）される。
Next, with reference to FIG. 8 and FIG. 9, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described nanoimprint apparatus will be described. FIG. 8 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 having a pattern corresponding to the designed circuit pattern 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 by a nanoimprint apparatus using the mold and the 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, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). Including. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device created in
図９は、ステップ４のウエ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、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウエ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、ウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（転写処理）では、ウエハに感光剤を塗布しつつモールドをウエハに押し付け、紫外線を照射して回路パターンをウエハに転写する。ステップ１６（エッチング）では、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）によってパターニングを完了する。ステップ１７（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。デバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を製造する。これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。 FIG. 9 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. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step 15 (transfer process), the mold is pressed against the wafer while applying a photosensitive agent to the wafer, and the circuit pattern is transferred to the wafer by irradiating ultraviolet rays. In step 16 (etching), patterning is completed by reactive ion etching (RIE). In step 17 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. Devices (semiconductor elements, LCD elements, imaging elements (CCD, etc.), thin film magnetic heads, etc.) are manufactured. By repeatedly performing these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
本発明のデバイス製造方法によれば、光硬化法を使用するので重ね合わせ精度を高くすることが可能となる。さらに、低粘度のレジストを使用するので微細なモールドパターンにレジストが入り込み易くなり、微細加工を実現することが可能となる。また、周辺ショットにもモールドパターンを転写することが可能となるので経済性に優れた装置を提供することが可能となる。更に、レジストを回収するのでレジストによる装置やウエハの汚染を防止することが可能となり、高品位のデバイスを製造することが可能となる。このように、本発明のナノインプリント装置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。また、本発明は、かかるデバイス製造方法の中間及び最終結果物であるデバイス自体もカバーする趣旨である。また、かかるデバイスは、例えば、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサ、薄膜磁気ヘッドなどを含む。 According to the device manufacturing method of the present invention, since the photocuring method is used, the overlay accuracy can be increased. Furthermore, since a low-viscosity resist is used, the resist can easily enter a fine mold pattern, and fine processing can be realized. Further, since it is possible to transfer the mold pattern to the peripheral shot, it is possible to provide an apparatus that is excellent in economic efficiency. Furthermore, since the resist is collected, it becomes possible to prevent contamination of the apparatus and wafer by the resist, and it becomes possible to manufacture a high-quality device. Thus, the device manufacturing method using the nanoimprint apparatus of the present invention and the resulting device also constitute one aspect of the present invention. The present invention also covers the device itself that is an intermediate and final product of the device manufacturing method. Such devices include, for example, semiconductor chips such as LSI and VLSI, CCDs, LCDs, magnetic sensors, thin film magnetic heads, and the like.
本発明は以上に述べたように、微細なモールドのパターンをウエハ等の基板へ転写する加工装置、特に、ナノインプリント装置に好適であり、微細加工及び経済性に優れたナノインプリント装置を提供することができる。 As described above, the present invention is suitable for a processing apparatus for transferring a pattern of a fine mold to a substrate such as a wafer, particularly a nanoimprint apparatus, and to provide a nanoimprint apparatus excellent in fine processing and economy. it can.
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変形及び変更が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
１０ ナノインプリント装置
１１ モールド
１２ モールドヘッド
１３ インプリント機構部
１４ 照明光学系
１５ 光源
２１ ウエハ
２２ ウエハチャック
２３ ウエハステージ
２５ 除振器
２７ アライメントスコープ
２８ 基準マーク台
３１ タンク
３２ ノズル
３３ 回収口
３６ ノズル駆動部
４２ 転写用レジスト
４８ 温度調整器
４９ 温度制御器
５１ 定盤
５２ ステージ支持フレーム
５４ 加振機
５５ ブレード
５６ 送風管
５７ ガスフロー
５８ 容器
５９ 蓋
６０ ポーラス層
６１ モールド基板
６２ モールドの背面側空間
１２１ 第１のモールドヘッド
１２２ 第２のモールドヘッド
２０１〜２０７ ショット
２１１ ウエハの第１領域
２１２ ウエハの第２領域
DESCRIPTION OF
Claims (8)
第１モールドヘッドと第２モールドヘッドと、
前記基板を保持して移動する基板駆動部と、を有し、
前記第１モールドヘッドが保持するモールドにレジストを塗布する処理を含む準備工程と、前記第２モールドヘッドが保持するモールドに塗布されたレジストを基板に転写する転写工程とを並列して行い、
前記基板の直径をＷとしたときに、前記第１および第２のモールドヘッドの間隔Ｌは、Ｌ＜Ｗであることを特徴とする加工装置。 A processing apparatus that applies a resist to a mold having a concavo-convex pattern, contacts a substrate with the resist, and cures the resist to transfer the transferred resist to the substrate.
A first mold head and a second mold head ;
A substrate driving unit that holds and moves the substrate ,
A preparatory step including a process of applying a resist to the mold held by the first mold head and a transfer step of transferring the resist applied to the mold held by the second mold head to the substrate are performed in parallel .
The processing apparatus according to claim 1, wherein when the diameter of the substrate is W, an interval L between the first and second mold heads is L <W .
転写工程につづく準備工程において、未硬化のレジストを前記回収口から回収する回収機構とを有することを特徴とする請求項１記載の加工装置。 The mold head has a recovery port for receiving extra resist on the outer periphery of the mold,
The processing apparatus according to claim 1, further comprising: a recovery mechanism that recovers uncured resist from the recovery port in a preparation step subsequent to the transfer step.
前記基板にエッチングを行う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。 Transferring the uneven pattern to a substrate using the processing apparatus according to claim 1;
And a step of etching the substrate.
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