JP2013067124A - Transfer apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被転写体に転写する転写装置に関する。 The present invention relates to a transfer device for transferring to a transfer target.
近年、半導体集積回路、及び、テンティング技術においては微細化、集積化が進んでおり、その微細加工、及び電子回路形成を実現するためのパターン転写技術としてフォトリソグラフィ装置の高精度化や、パターン回路形成用フィルムの高精度な薄膜形成技術の開発が進められてきた。 In recent years, semiconductor integrated circuits and tenting technologies have been miniaturized and integrated, and as a pattern transfer technology for realizing fine processing and electronic circuit formation, high precision of photolithography apparatuses and patterning Development of high-precision thin film forming technology for circuit forming films has been underway.
しかし、加工方法が光露光の光源の波長に近づき、リソグラフィ技術は限界に近づいてきており、更なる微細化、高精度化を進めるために、リソグラフィ技術に代わり、微細なパターン形成を低コスト、且つ高スループットで行うための技術として、被転写体上に形成したいパターンと同じパターンの凹凸を有するモールドを、被転写基板表面に形成されたレジスト膜層、又は被転写体そのものに対して型押し、加熱、加圧、冷却を行うことで所定のパターンを被転写体へ転写する、インプリント技術が発達してきた。 However, as the processing method approaches the wavelength of the light source for light exposure, the lithography technology is approaching its limit, and in order to promote further miniaturization and higher precision, the formation of fine patterns at low cost instead of lithography technology, In addition, as a technique for performing at a high throughput, a mold having the same pattern as the pattern to be formed on the transferred body is embossed on the resist film layer formed on the surface of the transferred substrate or the transferred body itself. An imprint technique has been developed in which a predetermined pattern is transferred to a transfer medium by heating, pressurizing, and cooling.
また、上記インプリント技術において、成形時に被転写体の膜厚を制御する技術や、レジスト膜など形成するための、薄膜形成技術として、ラミネート技術などが発達してきている。被転写体、及びレジスト膜を薄くすることにより、更なる小形化、微細化、及びコストダウンが図れるといったメリットが上げられる。 In the imprint technique, a laminate technique or the like has been developed as a technique for controlling the film thickness of a transfer object during molding or as a thin film formation technique for forming a resist film or the like. By thinning the transfer target and the resist film, the merit of further miniaturization, miniaturization, and cost reduction can be improved.
ここで、膜厚を制御する技術としては、特許文献1に記載のように、被転写体保持機構と、金型保持機構表面にセンサを取り付け、被転写体と金型が密着した際の前記被転写体保持機構と金型保持機構との隙間を測定し、測定結果から位置を制御することにより厚みを制御する方法があげられる。
Here, as a technique for controlling the film thickness, as described in
また、特許文献2に記載のように、レジストを複数回に分けスピンコートする方式や、特許文献3のように、レジストを複数種類使用し、スピンコートで塗布する方式や、レジスト剤を対象物へ塗布した後に、ヘラ状の爪で均一に伸ばす方法、及び剛性のある板で押付ける方法などがある。
In addition, as described in
更に、特許文献4では、フィルム材をローラにて圧着する際、荷重、及びローラ位置を制御し、膜厚を制御する方法などが挙げられる。 Further, Patent Document 4 includes a method of controlling a film thickness by controlling a load and a roller position when a film material is pressure-bonded by a roller.
特許文献1の膜厚制御方式では、サーボモータ、及びボールネジ等のメカ的なタワミ量や、転写ステージ、及び保持機構の熱影響への考慮から、保持機構部へセンサが設置されており、保持機構部間の隙間を測定し、膜厚を制御する方法となっている。
In the film thickness control method disclosed in
しかし、熱による金型自体の膨張、材料の膨張、荷重によるステージのタワミ、(例:ウェハφ150単体を4MPaで加圧した際、ウェハ端部から10mm離れた位置で数μm撓む)を考慮されておらず、ミクロンオーダーでの膜厚制御は困難である。
However, it takes into account the expansion of the mold itself due to heat, the expansion of the material, the deflection of the stage due to the load, (eg, when the wafer φ150 alone is pressed at 4 MPa, it bends several μm at a
ここで、補正値を入れたとしても、ウェハの設置位置の変化や、金型と被転写体自体の厚みバラつき(参考:ウェハφ150厚みt675μm±20μm)があり、金型、及び被転写体の膜厚を予め測定し管理しておかなければならない為、単純に保持機構部間をセンサで計測した値に補正を掛けるだけでは、膜厚制御が困難である。 Here, even if correction values are entered, there are changes in the position of the wafer and variations in the thickness of the mold and the transferred object itself (reference: wafer φ150 thickness t675 μm ± 20 μm). Since the film thickness must be measured and managed in advance, it is difficult to control the film thickness simply by applying correction to the value measured by the sensor between the holding mechanisms.
また、被転写体は主に樹脂材であり、金属と比べると高い弾性力をもっている。転写が行われる際には、被転写体の膜厚が著しく変化しており、塑性変形と弾性変形が同時に発生するため、補正値による制御も困難となる。荷重によるタワミを小さくするためには、被転写体や金型を小さくし転写に必要とされる荷重を出来るだけ小さく抑えることや、装置自体の剛性をあげるべく、ステージ、ボールネジなどの強度アップすることもあげられるが、転写面積が限られ、更に装置が巨大化する。 Further, the transfer object is mainly a resin material and has a higher elastic force than a metal. When the transfer is performed, the film thickness of the transfer object is remarkably changed, and plastic deformation and elastic deformation occur at the same time, so that it is difficult to control with the correction value. In order to reduce the deflection due to the load, the strength of the stage, ball screw, etc. is increased in order to reduce the load to be transferred and the mold as small as possible and to increase the rigidity of the device itself. However, the transfer area is limited and the apparatus becomes larger.
但し、光硬化性の樹脂を使用する場合では、一般的に高荷重を必要としない為、ステージタワミの影響を考慮しなくて良い場合がある。 However, in the case of using a photo-curing resin, a high load is generally not required, so there is a case where it is not necessary to consider the influence of stage warping.
特許文献2、及び特許文献3ではパターン回路形成用としてレジストフィルムとするべく、スピンコートの技術が利用されているが、配線パターンが深く、パターン間が狭い場合など、テンティング不良が発生しやすくなる。
In
特許文献4においてはロールで張り合わせる、ラミネート技術が利用されており、加圧力や、ロールの隙間寸法の条件出しが可能であれば、板状やシート状の幅方向の寸法で急激な変化が無いものに対しては有効である。 In Patent Document 4, a laminating technique in which the rolls are bonded together is used, and if conditions for the pressing force and the gap dimension of the rolls can be determined, there is a sudden change in the width dimension of the plate or sheet. It is effective for those that do not.
しかし、ロール加圧は一直線上に圧力が掛かっている為、被転写体の幅方向における寸法が、円形であったりすると、転写条件が変化し、膜厚が一定とならなくなる。そのため、ウェハへのテンティングには向かない。 However, since the roll pressure is applied in a straight line, if the dimension in the width direction of the transfer target is circular, the transfer conditions change and the film thickness does not become constant. Therefore, it is not suitable for tenting on a wafer.
本発明の目的は、例えば、微細構造の転写可能であるとともに、被転写体の薄膜成形の従来よりも高精度な制御を可能とし、ウェハへのレジスト膜成形の従来よりも高精度な薄膜厚制御も可能とする、小形で安価となる転写技術を提供することである。 The object of the present invention is, for example, that a fine structure can be transferred, and more accurate control than conventional thin film forming of a transfer object is possible, and thin film thickness with higher accuracy than conventional resist film forming on a wafer is possible. It is to provide a small and inexpensive transfer technology that can be controlled.
金型、又は基板である転写物と被転写体、またはレジストフィルムとが接触する面の範囲内において被転写体の膜厚を測定する手段を設けると共に、その測定値に応じて、加圧条件を制御することで、転写後の膜厚を従来よりも高精度に制御することができる。 A means for measuring the film thickness of the transferred object is provided within the range where the transferred object that is the mold or the substrate and the transferred object or the resist film are in contact with each other, and the pressure condition is determined according to the measured value. By controlling this, the film thickness after transfer can be controlled with higher accuracy than in the past.
上記構成について、別の表現にて、以下に説明をする。 The above configuration will be described below in another expression.
被転写体が支持される固定部と、転写される形状を有する転写物を支持する支持部と、前記支持部が設けられ、前記固定部に対して近づく、または遠ざかる移動方向に移動可能に駆動される駆動部と、少なくとも前記転写物を加熱、冷却する機構部と、前記被転写体と前記転写物とが接するように加圧する加圧機構部と、
前記被転写体と前記転写物とが接触する面の範囲内において、前記被転写体と前記転写物との距離の測定する測定機構部と、前記測定機構部で計測した距離をもとに、前記加圧機構を制御する加圧制御機構部と、少なくとも前記固定部、前記駆動部を支持するベースとを有するようにして、転写装置を構成する。
A fixed part that supports the transfer target, a support part that supports a transfer object having a shape to be transferred, and the support part are provided so as to be movable in a moving direction that approaches or moves away from the fixed part. A drive unit, a mechanism unit that heats and cools at least the transfer product, and a pressurization mechanism unit that pressurizes the transfer target and the transfer product in contact with each other,
In the range of the surface where the transferred object and the transferred product are in contact, based on the measurement mechanism unit for measuring the distance between the transferred object and the transferred product, and the distance measured by the measuring mechanism unit, The transfer device is configured to include a pressure control mechanism that controls the pressure mechanism, and a base that supports at least the fixing unit and the driving unit.
本発明によれば、微細構造転写装置、又はそれに準じる装置において、被転写体を従来よりも高精度に薄膜成形が可能であるとともに、レジスト膜厚の従来よりも高精度な薄膜成形制御をも可能とする技術を提供できる。 According to the present invention, in a fine structure transfer apparatus or an apparatus conforming thereto, it is possible to form a thin film with a higher precision than before, and to control a thin film formation with a higher precision than the conventional resist film thickness. The technology that enables it can be provided.
先ず、本発明の実施例の微細構造転写装置および転写方法について説明する。図1に本発明の実施形態を表す微細構造転写装置の概略構成を示す正面図を示す。 First, a fine structure transfer apparatus and a transfer method according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a microstructure transfer apparatus representing an embodiment of the present invention.
図1の垂直方向をZ軸とし以下説明を行う。 The vertical direction of FIG. 1 will be described below as the Z axis.
本装置の転写動作においては、表面にナノメートル、又はマイクロメートル単位の微細な凹凸が形成された金型7を被転写体6に接触させ加熱、加圧、冷却を行い被転写体6の金型7が接触した面に微細構造体を成形する熱式のナノインプリント装置の転写であり、テンティング動作においては、被転写体6をレジスト材とし、金型7であるテンティング対象物へ押付け、接着させる装置である。
In the transfer operation of this apparatus, a
ここで、本発明において、微細構造とは数μmから数nm程度の範囲の凹凸構造を有する構造体を言う。また、薄膜とは数nmから数百μmの範囲である。
本装置は、ベース3上を移動できる駆動、及び型保持部1(以下、駆動部1と称す)とベース3に固定された固定部、及び被転写体保持部2(以下固定部2と称す)から構成されており、駆動部1には金型7が保持され、固定部2には被転写体6が保持できる。駆動部1はサーボモータ9が回転することにより、駆動伝達部8から回転動作が伝達し、ボールネジ11が回転することによりZ軸方向で駆動することができる。
Here, in the present invention, the fine structure means a structure having a concavo-convex structure in the range of several μm to several nm. Further, the thin film is in the range of several nm to several hundred μm.
The apparatus includes a drive that can move on the
サーボモータ9はサーボモータの特徴であるエンコーダが実装、又は外付けにて取り付けられており、自身の回転位置を記憶することができる。この時、サーボモータ9の回転は制御装置10にて速度、位置、トルクなどが制御されており、所定位置を0とし、所定位置からZ方向へ移動した距離を、駆動部1のZ方向の位置へ表示変換できる。
The
ここで、図示はされていないが、駆動部1、及び部2には金型7、及び被転写体6を加熱、冷却するための機構、または光硬化させるためのUV照射装置が実装されているものである。また、駆動部1においては、ベース3とリニアブッシュ、又はリニアガイド、及びリニアブロック等に準じる機構が設けてあり、駆動部1はスムーズにガイドされ、Z軸方向へ移動が可能である。
Here, although not shown in the figure, the
更に、駆動部1にはロードセルが組込まれており、金型7、及び被転写体6に掛かる荷重を検出できる機構である。駆動部1とボールネジ11の連結にはフリージョイント、また、サーボモータ9と駆動伝達部8はカップリング、チェーン、プーリなど機械的に締結されているものである。
Further, a load cell is incorporated in the
サーボモータ9は制御装置10によりトルク制御、位置制御、速度制御など様々な動作が可能であり、上記ロードセルの圧力からフィードバック制御も可能である。
The
加熱、冷却に関しては、制御装置10内に温調器、温度検出器、サーミスタなどが設けてあり、適切なPID制御にて加熱から冷却まで可能である。
加熱の熱源としては、カートリッジヒータ、面状ヒータ、誘導加熱ヒータ、ランプヒータなど様々上げられるが、金型7、及び被転写体6を熱転写するには大きな熱量が必要とされる為、堅牢なヒータブロックとカートリッジヒータの組合せが好ましい。
Regarding heating and cooling, a temperature controller, a temperature detector, a thermistor, and the like are provided in the
Various heating sources such as a cartridge heater, a planar heater, an induction heater, and a lamp heater can be used as the heat source. However, since a large amount of heat is required to thermally transfer the
冷却には、冷却媒体として水、又はアルコール水が使用される。
冷却媒体を循環するにあたっては、チラー等の冷却装置を設置し、温度管理された冷却媒体を循環させることが好ましい。また、冷却完了後は、次の加熱の為、冷却媒体を排出する為に、N2やクリーンエア等の不活性ガスにて排水動作を行うものである。
For cooling, water or alcohol water is used as a cooling medium.
In circulating the cooling medium, it is preferable to install a cooling device such as a chiller to circulate the temperature-controlled cooling medium. In addition, after the cooling is completed, a draining operation is performed with an inert gas such as N2 or clean air in order to discharge the cooling medium for the next heating.
被転写体6が光硬化性樹脂の場合においては、上記ヒータ、冷却機構以外に、紫外線(UV)を照射する為のランプが設置される構成であっても良い。
また、図示されていないが、転写雰囲気を真空状態にする機構が設けられており、真空、大気状態の両方で転写が可能な構成となっている。
In the case where the
In addition, although not shown, a mechanism is provided for bringing the transfer atmosphere to a vacuum state, and the transfer can be performed in both a vacuum and an atmospheric state.
固定部変位センサ5の取り付け部正面概要図を図2に、上面図を図3に示す。
固定部2には図2に示すように、被転写体6と金型7が接触する面内において、固定部2から金型7表面までの距離を測定する、固定部変位センサ5が設置されている。
FIG. 2 is a schematic front view of a mounting portion of the fixed
As shown in FIG. 2, the fixed
更に、被転写体6と金型7が接触したこと検出する手段を設けておくことにより、被転写体6と金型7が接触した際に、固定部2と金型7表面までの距離を計測することにより、被転写体6単体の膜厚を計測することができる。
Further, by providing a means for detecting that the transferred
このとき、距離を測定する手段として、被転写体6の材質にもよるが、光学センサなどであれば、被転写体6を透過して計測することが可能である。
At this time, as a means for measuring the distance, although it depends on the material of the transferred
また、被転写体6の一部に微小な穴加工をし、固定部変位センサ5の位置と、被転写体6に空けた前記微小穴とを対応するように、若しくは合致させるようにすることにより、接触式センサや、超音波センサ、レーザセンサなどが利用でき、金型7と固定部2との距離を測定することができる。このことにより、金型7の厚みに影響を受けず、また、荷重による駆動部1、及び固定部2のタワミに影響を受けない被転写体6単体の厚み測定が可能である。
Further, a minute hole is formed in a part of the transferred
駆動部変位センサ4の取り付け部正面概要図を図4に、上面図を図5に示す。
駆動部1には図4に示すように、金型7表面から固定部2までの距離を計測対象とする、駆動部変位センサ4が設置されており、金型7のチップ穴、又は加工された穴を利用し、更に被転写体6の一部に微細な穴加工をし、駆動部変位センサ5の穴位置と、被転写体6に空いた穴が対応する、若しくは、合致した際に、金型7表面と固定部2との距離を測定できる。但し、この場合においては、金型7の厚み変化により、駆動部変位センサ4の位置調整、又は膜厚成形制御に補正値を追加する構成となっている。
FIG. 4 is a schematic front view of the mounting portion of the drive unit displacement sensor 4, and FIG. 5 is a top view thereof.
As shown in FIG. 4, the
上記のように、前記被転写体6に空いた穴部の位置において、駆動部変位センサ5によって、金型7表面と固定部2との距離を測定することによって、前記被転写体6と前記金型7などとが接触する面の範囲内において、金型7表面と固定部2との距離を測定することが出来るようになる。
As described above, the distance between the surface of the
更には、この穴部の位置において、両者の距離を測るようにすることによって、上述した熱による金型自体の膨張、材料の膨張、荷重によるステージのタワミ、などの影響を従来よりも低減して、例えば、転写処理において、サブミクロンオーダーでの膜厚制御を可能とするものである。 Furthermore, by measuring the distance between the two at the position of the hole, the effects of the above-described expansion of the mold itself due to heat, expansion of the material, and stage warping due to the load are reduced compared to the conventional case. Thus, for example, in the transfer process, the film thickness can be controlled on the submicron order.
即ち、上記穴部の位置での両者の距離を測定するので、金型や、転写装置の構成部のステージ、固定部、駆動部などの熱、荷重などによる変形、変位などが上記測定結果に影響することを低減可能となる。更には、実際の管理、制御される厚さとなる膜厚の部分、部位での測定であるか、若しくは、実際の転写物、被転写体の転写される部位、またはその近く、近傍で測定するので、より精度を高めて測定が可能となるものである。 That is, since the distance between the two at the position of the hole is measured, deformation, displacement, etc. due to heat, load, etc. of the mold, the stage of the transfer device component, the fixed part, the drive part, etc. are included in the measurement result. It is possible to reduce the influence. Furthermore, it is the measurement at the part and part of the film thickness that will be the actual management and controlled thickness, or it is measured at or near the part where the actual transcript or transferred object is transferred. Therefore, measurement can be performed with higher accuracy.
これは、例えば、真に測定をしたい部分、部位とセンサー、測定器の測定部位が離れていると、斜めであったりした場合、離れている距離の分だけ、斜めの角度による誤差が真の測定値に対して加わる場合があり、これらが上記構成であれば、改善可能となる。 This is because, for example, if the part you want to measure truly, the part and the sensor, and the measurement part of the measuring instrument are separated from each other, the error due to the oblique angle is true for the distance that is separated. In some cases, it may be added to the measured value, and if these are the above-mentioned configuration, it can be improved.
更に上記穴部について説明をする。 Furthermore, the said hole part is demonstrated.
当初は、金型7表面と固定部2との距離を測定する際に、上記穴部の位置ではなく、被転写体6から約10mm程度の距離離れた位置でセンサーで測定を行った結果、転写中のセンサー測定値と、転写後に装置から取り出した被転写物の厚みの実測の測定値とで、十数μmの誤差を生じる結果が得られた。
Initially, when measuring the distance between the surface of the
更には、被転写物の厚み、乃至金型の厚みが数ミクロン単位で異なる場合、又は、被転写物、及び金型の取り付け位置が数mmずれるだけで、前記十数μmの誤差に上乗せした形で誤差が生じてしまい、繰り返し精度が得られない。 Furthermore, when the thickness of the transferred object or the thickness of the mold is different by several microns, or the mounting position of the transferred object and the mold is shifted by several mm, the error of the above ten and several μm is added. An error occurs in the shape, and repeatability cannot be obtained.
そのため、上記誤差と膜厚と間の相関関係を示すような線形性などを得ることが困難であり、例えば線形性から見出される補正値を用いて、高精度で膜厚を制御するようなことが困難であった。 For this reason, it is difficult to obtain a linearity that shows the correlation between the error and the film thickness. For example, the film thickness is controlled with high accuracy using a correction value found from the linearity. It was difficult.
上記のことから、上記センサ取付位置では所望の精度とは、程遠いものであり、幾度も検討を繰り返したが、上記誤差を低減することが困難であった。 From the above, the desired accuracy at the sensor mounting position is far from it, and repeated examinations, but it is difficult to reduce the error.
これらの試行錯誤の試みの中で、「上記被転写体6における実際に転写される位置、転写される部位の出来るだけ近傍において測定することで改善出来るのでは」との着想があり、実際に検討を繰り返して、上記位置、部位での測定であれば、誤差が大幅に改善されることを確認した。
In these trial-and-error attempts, there is an idea that “it can be improved by measuring as close as possible to the position to be transferred and the portion to be transferred in the transferred
これらの試行錯誤の結果、初めて、上記実施例の穴部を設ける発明に至ったものである。 As a result of these trials and errors, the inventors have arrived at the invention for providing the hole of the above-mentioned embodiment for the first time.
ここで、前記微細な穴加工の穴形状としては、円形、楕円、多角形など様々な形状で対応が可能である。また、図7に一例を示すが、被転写体6を2ヶ以上配置し、前記被転写体6が並んだ隙間にセンサが設置され、被転写体6と金型7との距離が測定できる。
Here, as the hole shape of the fine hole processing, various shapes such as a circle, an ellipse, and a polygon can be used. In addition, as shown in FIG. 7, two or more transferred
また、上記穴部の大きさは、例えば、2mm程度を想定するものである。
しかしながら、1mm乃至10mmでも良い。若しくは、前記被転写体6と前記金型7などの前記転写物との距離を測定する測定機構部である駆動部変位センサ5などの測定部が干渉されること無く、測定出来る大きさであれば良い。
The size of the hole is assumed to be about 2 mm, for example.
However, it may be 1 mm to 10 mm. Alternatively, the measurement unit such as the drive
つまり、駆動部1、及び固定部2の荷重による撓みの影響が出ないような配置で被転写材6、及び金型7が配置できれば良い。
That is, it suffices if the
前記被転写体6を2ヶ以上配置するのと同様に、金型7を複数配置し金型7間の隙間から、距離の計測を行うことも可能であり、前記被転写体6、及び前記金型7がそれぞれ複数配列され、前記距離を計測する事もできる。
Similar to the arrangement of two or more transferred
この時、前記金型間の隙間は、出来るだけ小さくすることで、前記駆動部1、及び固定部2の荷重による撓みの影響を抑えられ、従来よりも高精度な前記距離計測が可能となる。ここで、前記金型は円形状だけではなく、楕円、多角形などの形状が取れ、図8に示す様な形状で前記距離を測定できる。
At this time, by making the gap between the molds as small as possible, the influence of the bending due to the load of the
ここで、金型7、及び被転写体6は設置位置が一定となるよう、駆動部1、及び固定部2の取り付け部において、例えば、段差が設けてあり、押当てで位置が決まる等、位置決めが容易な構成となっている。
Here, for example, a step is provided in the mounting portion of the
上記変位センサ取り付け穴については、金型7の有効転写エリア外となるよう出来るだけ穴径が小さくされており、歩留り向上が図れる。
被転写体6の膜厚を測定するセンサとしては、非接触式のセンサであれば、例えば光学式のセンサが上げられるが、できれば、高精度、且つセンサヘッドの小さいもので、分解能が高いセンサが好ましい。接触式センサも挙げられる。このほかにも、超音波式、磁界式など挙げられるが、固定部2と金型7間の距離が測定できれば、上記センサの限りではない。
With respect to the displacement sensor mounting hole, the hole diameter is made as small as possible so as to be outside the effective transfer area of the
As a sensor for measuring the film thickness of the
転写における動作、及び制御は、サーボモータ9が回転することにより、駆動伝達部8からボールネジ11がZ軸方向へ動作することにより、駆動部1が固定部2へ接近し、金型7と被転写体6を接触させ、熱式においては、所定温度まで昇温し、所定温度到達後に加圧を開始、加圧完了後に被転写体6がガラス転移温度以下となるよう冷却を行い、冷却動作完了後に、駆動部1が固定部2から離れる方向へ動作し、転写完了となる。
In the transfer and control, the
光硬化式の場合は、金型7と被転写体6とが接触した後の、昇温動作を省略することも可能であり、加圧完了後に紫外線(UV)を照射し、被転写体6を硬化させ、冷却動作を行い、駆動部1を固定部2から離れる方向へ動作させ、転写完了となる。
In the case of the photo-curing type, it is possible to omit the temperature raising operation after the
ここで、金型7と被転写体6が接触したことを検出する方法として、金型7と被転写体6とが接触した際に発生する圧力をロードセルにて検出することにより、金型7と被転写体6の接触検知が可能である。検出する圧力は別途設定が可能である。他にも、金型7と被転写体6とが接触する際に発生する、加速度を検出する、加速度センサを取り付けることにより、検出可能である。
Here, as a method for detecting that the
また、別途、接触したことを検出する接触式、及び非接触式のセンサを設けてあっても良く、駆動部1と固定部2の隙間を測定するだけではなく、金型7、及び被転写体6の厚みばらつきを補正できるセンシング方式としたものである。
ここで、サーボモータ9の回転速度は、通常時の動作速度を高速とし、金型7と被転写体6が接触する直前から、接触後の加圧動作までを低速速度動作とすることで、大幅なタクト短縮、及び荷重制御を従来よりも高精度化できる。
In addition, a contact-type and non-contact-type sensor for detecting contact may be provided separately. In addition to measuring the gap between the
Here, the rotation speed of the
金型7をウェハとし、被転写体6をレジストとした場合は、それぞれの材料厚みが極端に異なることもなく、数十μm程度のばらつきであることから、お互いが接触する前の任意の位置まで高速で移動することが望ましい。この時、任意の位置は設定が可能である。
When the
被転写体6はフィルム状でも良いが、フォトレジストなどの液体状の材料に関しては、別途レジストを基材に塗布したものを被転写体6とし使用できる。
次に、薄膜成形の制御方法について記載する。
Although the
Next, a thin film forming control method will be described.
例えば、ウェハへフォトレジストのテンティングを行う場合においては、金型7としてウェハを使用、被転写体6としてレジストが使用され、それぞれが駆動部1、及び固定部2で保持される。次にサーボモータ9が回転することにより、ボールネジ11にて駆動部1が固定部2側へ接近する。
For example, when photoresist tenting is performed on a wafer, a wafer is used as the
駆動部1が固定部2へ高速で接近し、前記任意位置でサーボモータ9の回転速度が低速に切替わる。その後、金型7と被転写体6の接触が確認できる位置まで低速移動する。
The
接触を確認した場合、直ちに前記サーボモータ9の回転動作を停止させ、固定部変位センサ5、又は稼動部変位センサ4にて、金型7と駆動部1との隙間を計測し、その値を被転写体6の初期膜厚X1とする。
When the contact is confirmed, the rotation operation of the
また、目標とする最終膜厚を目標膜厚X2とおき、加圧中に計測される固定部変位センサ5、又は駆動部変位センサ4の被転写体6の膜厚を実測膜厚X3、補正値をa1とおいた場合、次式が与えられる。
(X1−X2)× a1 = (X1−X3) ・・・ (式1.1)
ここで、初期膜厚X1から目標膜厚X2を引いた値が被転写体6の目標潰れ量T1であり、初期膜厚X1から前記目標膜厚X2で制御され製作した際に計測される実測膜厚X3を引いた値で被転写体6の実際の潰れ量T2が得られ、補正値a1は実際潰れ量T2から目標潰れ量T1で割った値となり、潰れ量には図6で示す様な線形性が得られる。
Further, the target final film thickness is set as the target film thickness X2, and the film thickness of the transferred
(X1-X2) × a1 = (X1-X3) (Formula 1.1)
Here, the value obtained by subtracting the target film thickness X2 from the initial film thickness X1 is the target crushing amount T1 of the
以上のことから、被転写体6の初期膜厚X1を検出した時点で、目標潰れ量T1を算出し、目標潰れ量T1から補正値a1を除算すると設定潰れ量T3が求まる。
From the above, when the initial film thickness X1 of the
ここで、式1.2に示すように被転写体6の初期膜厚X1から実際の潰れ量T3を引いた値を、固定部変位センサ5、又は駆動部変位センサ4にて検出される被転写体6の膜厚目標値Y1とし、膜厚目標値Y1に達した時点で、加圧解除することにより、被転写体6の薄膜制御が可能である。
(X1−T3) = Y1 ・・・ (式1.2)
例えば、初期膜厚X1が1.4μm、目標膜厚X2が1.2μmとした場合に製作した被転写体6が実際に潰れた量X3を1.0μmとすると、目標潰れ量T1は0.2μm、実際潰れ量T2は0.4μmとなることから、補正値a1は2となり、実際に設定しなければならない設定潰れ量T3は目標潰れ量T1から補正値a1を除算した値、0.1μmが求まる。このことより、膜厚目標値Y1が1.3μmであることが求まる。
Here, as shown in Expression 1.2, a value obtained by subtracting the actual collapse amount T3 from the initial film thickness X1 of the
(X1-T3) = Y1 (Formula 1.2)
For example, when the initial film thickness X1 is 1.4 .mu.m and the target film thickness X2 is 1.2 .mu.m, if the amount X3 of the manufactured
以上のことから、単純に被転写体6を初期膜厚X1から目標値X2まで潰し込むだけでは、実際の潰れ量T2と誤差が大きく生じ、高精度な膜厚制御ができない。
From the above, simply crushing the
また、前記補正値a1の線形性は被転写体6の材質、物性により変化するため、加熱温度、及び加圧荷重に影響を受け、補正値a1は変化する。一般的に、加熱温度が高くなれば、前記計算から得られる線形直線の係数が大きくなり、加圧荷重においても、加圧荷重が大きくなれば、線形直線の係数が大きくなる。これらは、物性値から求めることも可能であるが、実際に一度計測し、補正値a1とすることが望ましい。
Further, since the linearity of the correction value a1 varies depending on the material and physical properties of the
ここで、駆動部1で保持される金型7と固定部2に保持される被転写体6は、駆動部1にて被転写体6を保持し、固定部2にて金型7を保持する機構でも良い。
また、駆動部1と固定部2は上下対称となり、上部に駆動部1が設置され、下部に固定部2が設置され、上方から駆動部1が上下動作行う構造でも良く、更に水平に設置される構成でも良い。
Here, the
Further, the
前記駆動部変位センサ、及び前記固定部変位センサの取り付け位置については、被転写体6、及び金型7が接触する面内であればどこにでも取り付けられていれば良く、その場合において、被転写体6、又は金型7に空ける微小穴部と合致する位置であれば良い。また、前記駆動部変位センサ、又は前記固定部変位センサのいずれかが取り付けられていれば良い。
The drive portion displacement sensor and the fixed portion displacement sensor may be attached anywhere as long as they are within the plane in which the
本発明の実施例において、金型7とは、表面に微細構造が形成され構造体であり、材質は特に制限が無いが、シリコンウェハ、石英、Ni箔などが強度の点から好ましく例示される。
In the embodiment of the present invention, the
更に、本発明の実施例の微細な構造が転写される被転写体は特に限定されないが、所望する目的に応じて選択される。具体的には、ポリエチレン,ポリプロピレン,ポリビニルアルコール,ポリ塩化ビニリデン,ポリエチレンテレフタレート,ポリ塩化ビニール,ポリスチレン,ABS樹脂,AS樹脂、アクリル樹脂,ポリアミド,ポリアセタール,ポリブチレンテレフタレート,ガラス強化ポリエチレンテレフタレート,ポリカーボネート,変性ポリフェニレンエーテル,ポリフェニレンスルフィド,ポリエーテルエーテルケトン,液晶性ポリマー,フッ素樹脂,ポリアレート,ポリスルホン,ポリエーテルスルホン,ポリアミドイミド,ポリエーテルイミド,熱可塑性ポリイミド等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂,メラミン樹脂,ユリア樹脂,エポキシ樹脂,不飽和ポリエステル樹脂,アルキド樹脂,シリコーン樹脂,ジアリルフタレート樹脂,ポリアミドビスマレイミド,ポリビスアミドトリアゾール等の熱硬化性樹脂、及びこれらを2種以上ブレンドした材料を用いることも可能である。 Furthermore, the transfer object to which the fine structure of the embodiment of the present invention is transferred is not particularly limited, but is selected according to the desired purpose. Specifically, polyethylene, polypropylene, polyvinyl alcohol, polyvinylidene chloride, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, polystyrene, ABS resin, AS resin, acrylic resin, polyamide, polyacetal, polybutylene terephthalate, glass reinforced polyethylene terephthalate, polycarbonate, modified Thermoplastic resins such as polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, liquid crystalline polymer, fluororesin, polyarate, polysulfone, polyethersulfone, polyamideimide, polyetherimide, thermoplastic polyimide, phenol resin, melamine resin, urea Resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, alkyd resin, silicone resin, diallyl phthalate resin, poly Bromide bismaleimide thermosetting resin poly bis amide triazole, etc., and it is also possible to use two or more kinds of these blended material.
これら樹脂は単体のフィルム状で供給されるか、支持基板表面上に数nmから数百μm形成されている場合もある。ここで支持基板とはパターンが形成される部材を支持する基板であり、その材質は特に限定されないが、所定の強度を有するもので、微細構造体が形成される部材の表面が平坦なものであれば良い。 These resins may be supplied in the form of a single film or may be formed from several nm to several hundred μm on the surface of the support substrate. Here, the support substrate is a substrate that supports a member on which a pattern is formed, and the material thereof is not particularly limited, but has a predetermined strength, and the surface of the member on which the fine structure is formed is flat. I just need it.
上述の実施例にて、表面にナノメートル又はマイクロメートル単位の微細な凹凸が形成されたスタンパを用い、被転写体を加熱、加圧、冷却し微細構造体を成形する熱式のナノインプリント装置、転写装置について、説明をした。 In the above-described embodiment, a thermal nanoimprint apparatus that forms a microstructure by heating, pressurizing, and cooling a transfer object using a stamper having fine irregularities of nanometers or micrometers on the surface. The transfer device has been described.
上記転写装置において、転写、及び対象物に薄膜を成形するテンティング技術における、被転写体の厚み成形制御に関しても説明をしているが、これに限定されるものではなく、適宜、構成、並びに転写における方法を変形、変更するものであっても、本発明の技術に関するものと言える。 In the above transfer apparatus, the transfer and the thickness forming control of the transfer target in the tenting technique for forming a thin film on the object are also described, but the present invention is not limited to this, and the configuration and Even if the method in the transfer is modified or changed, it can be said that it relates to the technique of the present invention.
1 駆動、及び型保持部
2 固定部、及び被転写体保持部
3 ベース
4 駆動部変位センサ
5 固定部変位センサ
6 被転写体
7 金型
8 駆動伝達部
9 サーボモータ
10 制御装置
11 ボールネジ
DESCRIPTION OF
Claims (11)
転写される形状を有する転写物を支持する支持部と、
前記支持部が設けられ、前記固定部に対して近づく、または遠ざかる移動方向に移動可能に駆動される駆動部と、
少なくとも前記転写物を加熱、冷却する機構部と、
前記被転写体と前記転写物とが接するように加圧する加圧機構部と、
前記被転写体と前記転写物とが接触する面の範囲内において、前記被転写体と前記転写物との距離を測定する測定機構部と、
前記測定機構部で計測した距離をもとに、前記加圧機構を制御する加圧制御機構部と
少なくとも前記固定部、前記駆動部を支持するベースと
を有することを特徴とする転写装置。 A fixing portion on which the transfer object is supported;
A support portion for supporting a transcript having a shape to be transferred;
A drive unit provided with the support unit and driven to move in a moving direction approaching or moving away from the fixed unit;
A mechanism for heating and cooling at least the transfer product;
A pressurizing mechanism that pressurizes the transferred body and the transferred product so as to be in contact with each other;
A measuring mechanism for measuring a distance between the transferred body and the transferred material within a range where the transferred body and the transferred material are in contact with each other;
A transfer apparatus comprising: a pressurization control mechanism unit that controls the pressurization mechanism based on a distance measured by the measurement mechanism unit; and a base that supports at least the fixing unit and the drive unit.
前記測定機構部によって前記距離を測定する位置に対応して、前記被転写体には穴部を有することを特徴とする転写装置。 The transfer device according to claim 1,
The transfer apparatus according to claim 1, wherein the transfer object has a hole corresponding to a position where the distance is measured by the measurement mechanism.
前記測定機構部によって前記距離を測定する位置に対応して、前記被転写体が複数分割配置され、前記被転写体間に隙間を有することを特徴とする転写装置。 The transfer device according to claim 1,
The transfer apparatus, wherein the transfer object is divided into a plurality of parts corresponding to positions where the distance is measured by the measurement mechanism, and a gap is provided between the transfer objects.
前記被転写体、及び前記転写物の支持部とが互いに嵌合する位置に位置決め部もしくは段差を有し、
前記被転写体、及び前記支保持部とを押し当てたときに前記穴部と前記距離を測定する位置とが対応する位置とされる構成であることを特徴とする転写装置。 The transfer device according to claim 2, wherein
A positioning part or a step is provided at a position where the transferred body and the support part of the transferred material are fitted to each other,
A transfer apparatus, wherein the hole and the position where the distance is measured correspond to each other when the transfer object and the support holding part are pressed against each other.
前記固定部に対して前記駆動部が移動方向に移動可能にガイドするガイド機構部と、
前記駆動部に掛かる荷重を検出する機構部と、
前記駆動部に荷重が掛かった際に任意荷重にて制動制御する制動機構部と、
前記駆動部の移動速度、トルク、移動位置を制御する機構部と、
のうちの少なくとも一つの機構部を更に備えることを特徴とする転写装置。 The transfer device according to claim 1, wherein:
A guide mechanism unit that guides the drive unit to be movable in a movement direction with respect to the fixed unit;
A mechanism for detecting a load applied to the drive unit;
A braking mechanism for controlling braking with an arbitrary load when a load is applied to the driving unit;
A mechanism unit for controlling the moving speed, torque, and moving position of the driving unit;
A transfer apparatus, further comprising at least one mechanism part.
前記転写物は金型であって、
前記金型はシリコンウェハ、Niレプリカ、石英の表面に数μm乃至数nmの範囲の凹凸構造を備えていることを特徴とする転写装置。 The transfer device according to any one of claims 1 to 5,
The transcript is a mold,
The transfer device according to claim 1, wherein the mold has a concavo-convex structure in a range of several μm to several nm on the surface of a silicon wafer, Ni replica, or quartz.
前記被転写体は厚さが数nm乃至数百μmの範囲であるフィルムであることを特徴とする転写装置。 The transfer device according to any one of claims 1 to 5,
The transfer apparatus, wherein the transfer object is a film having a thickness in the range of several nanometers to several hundred micrometers.
前記被転写体と前記転写物とが接触したことを検知する接触検知機構部を更に備えることを特徴とする転写装置。 The transfer device according to any one of claims 1 to 5,
A transfer apparatus, further comprising a contact detection mechanism that detects that the transfer target and the transfer object are in contact with each other.
前記接触検知機構が圧力検出器を使用したことを特徴とする転写装置。 The transfer device according to claim 8, wherein
A transfer device, wherein the contact detection mechanism uses a pressure detector.
前記接触検知機構が加速度検出器を使用して前記駆動部の加速度の変化を計測することによるものであることを特徴とする転写装置。 The transfer device according to claim 8, wherein
The transfer device, wherein the contact detection mechanism is based on measuring a change in acceleration of the drive unit using an acceleration detector.
前記転写物は基板であって、
前記基板には、転写されるパターンが形成されていることを特徴とする転写装置。 The transfer device according to any one of claims 1 to 5,
The transcript is a substrate,
A transfer apparatus, wherein a pattern to be transferred is formed on the substrate.
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