JP2018206815A - Mold, imprint apparatus, and manufacturing method of article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、型、インプリント装置、及び物品の製造方法に関する。 The present invention relates to a mold, an imprint apparatus, and an article manufacturing method.
インプリント装置で用いられる型は従来の半導体露光装置で用いるレチクルと比較して高精度な物が要求される。インプリント装置は、縮小投影での転写ではなく、型を直接基板に塗布されたインプリント材に押し付ける等倍での転写となるからである。よって、使用する型は高精度な加工が必要となるため高価になる傾向がある。さらに、インプリント装置で使われる型は一般的に高純度の石英ガラスで作られているため、石英ガラス自体の材料の価格自体が型を高価にしている要因である。 The mold used in the imprint apparatus is required to have a higher accuracy than the reticle used in the conventional semiconductor exposure apparatus. This is because the imprint apparatus does not perform transfer by reduction projection, but performs transfer at an equal magnification by pressing the mold directly onto the imprint material applied to the substrate. Therefore, the mold to be used tends to be expensive because high-precision processing is required. Furthermore, since the mold used in the imprint apparatus is generally made of high-purity quartz glass, the price of the material of the quartz glass itself is a factor that makes the mold expensive.
型の加工において特に難しい場所の一つにキャビティの加工がある。キャビティとは凹凸パターンが形成された面と逆側の面に設けられた凹部(くぼみ)であり、キャビティの空間を加圧して、凹部のある面に圧力をかける事でパターン面を基板に対して凸形状に変形させることができる。パターン面を凸形状に変形させることで、押印時には凹凸パターンの凹部へインプリント材の充填性を高め、離型時には凹凸パターンとインプリント材の剥離を補助する役割を果たす。キャビティは型の厚み方向のほとんどを彫り込むので、パターンが形成された領域は薄い為に高精度な加工が必要となっている。キャビティの加工精度が低いと基板上に形成されるパターンの厚みムラに繋がる為に変形量にばらつきが生じ、重ね合わせ精度を低下させてしまう懸念がある。 Cavity machining is one of the most difficult places in mold machining. A cavity is a recess (indentation) provided on the opposite side of the surface on which the concave / convex pattern is formed. Pressing the space of the cavity and applying pressure to the surface with the concave portion causes the pattern surface to face the substrate. Can be deformed into a convex shape. By deforming the pattern surface into a convex shape, the imprint material can be filled into the concave portion of the concave / convex pattern at the time of stamping, and assists the peeling of the concave / convex pattern and the imprint material at the time of release. Since the cavity engraves most of the thickness direction of the mold, the area where the pattern is formed is thin, so high-precision processing is required. If the processing accuracy of the cavities is low, it leads to uneven thickness of the pattern formed on the substrate, so that there is a concern that the deformation amount varies and the overlay accuracy is lowered.
そこで特許文献1では型に用いる基板を、所定の形状の孔が形成された基材を含む、少なくとも2枚の基材を接合することで形成している。特許文献1の型は、2枚の基材を接合することで所定の形状の孔が凹部(キャビティ)となり、孔が形成された基材とは異なる基材であって、凹部が形成されている面とは反対側の面には凹凸パターンが形成される。こうする事で加工が困難な型の離型(剥離)を容易にするための凹部を精度良く形成できる為、加工の工程負荷が小さくなる技術が開示されている。 Therefore, in Patent Document 1, a substrate used for a mold is formed by joining at least two base materials including a base material in which a hole having a predetermined shape is formed. The mold of Patent Document 1 is a base material different from the base material in which a hole having a predetermined shape becomes a concave portion (cavity) by joining two base materials, and the concave portion is formed. A concavo-convex pattern is formed on the surface opposite to the surface on which it is present. In this way, a technique for reducing the process load of processing is disclosed because a concave portion for facilitating mold release (peeling) of a mold that is difficult to process can be formed with high accuracy.
インプリント装置には型の側面を押圧する事で型全体を変形させて、型の凹凸パターンが形成された領域の形状を変え得る装置がある。 There is an imprint apparatus that can deform the entire mold by pressing the side surface of the mold and change the shape of the region where the concave / convex pattern of the mold is formed.
特許文献1の接合タイプの型は、2枚の基材にシリコンが使われている。シリコンは石英ガラスよりもヤング率が大きいため、特許文献1の型は、全てを石英ガラスで作成された型と比べて外力に対して変形し難くなる。従って、特許文献1の型の側面を押圧する事で型全体を変形させるときは押圧用のアクチュエータの出力を大きくしなければならなくなる。型が変形し難くなると、アクチュエータの出力を最大にしても、凹凸パターンが形成された領域の最大の変形量が小さくなる。凹凸パターンが形成された領域の変形範囲が狭くなる為に形状補正の効果が下がり、重ね合わせ精度が低下する恐れがある。 In the joining type mold of Patent Document 1, silicon is used for two substrates. Since silicon has a higher Young's modulus than quartz glass, the mold of Patent Document 1 is less likely to be deformed by external force than a mold made entirely of quartz glass. Therefore, when the entire mold is deformed by pressing the side surface of the mold of Patent Document 1, the output of the pressing actuator must be increased. When the mold is difficult to deform, even if the output of the actuator is maximized, the maximum deformation amount of the region where the uneven pattern is formed becomes small. Since the deformation range of the region where the concavo-convex pattern is formed becomes narrow, the effect of the shape correction is lowered, and the overlay accuracy may be lowered.
本発明は、パターンの重ね合わせ精度を向上させることが可能な接合タイプの型を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the joining type | mold type | mold which can improve the superimposition precision of a pattern.
本発明の型は、凹凸パターンが形成されたチップ部と該チップ部を支持する支持部とが接合してあり、インプリント装置で用いられる型であって、前記支持部の材料は前記チップ部の材料に比べてヤング率が小さいことを特徴とする。 The mold according to the present invention is a mold used in an imprint apparatus in which a chip part on which a concavo-convex pattern is formed and a support part that supports the chip part are joined, and the material of the support part is the chip part The Young's modulus is smaller than that of the material.
本発明を適用する事で型の製造コストを抑え、かつパターンの重ね合わせ精度を向上させることが可能な型およびインプリント装置を提供できる。 By applying the present invention, it is possible to provide a mold and an imprint apparatus that can reduce the manufacturing cost of the mold and improve the pattern overlay accuracy.
以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail 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.
(第1実施形態)
(インプリント装置について)
図1は、第1実施形態の型(モールド)をインプリント装置101に搭載して使用するものである。図1を用いてインプリント装置101の構成について説明する。ここでは、基板111が配置される面をXY面、それに直交する方向をZ方向として、図1に示したように各軸を決める。インプリント装置101は、基板上に供給されたインプリント材を型(モールド)と接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギーを与えることにより、型の凹凸パターンが転写された硬化物のパターンを形成する装置である。図1のインプリント装置101は、物品としての半導体デバイスなどのデバイスの製造に使用される。ここでは光硬化法を採用したインプリント装置101について説明する。
(First embodiment)
(About imprint equipment)
FIG. 1 shows a mold (mold) according to the first embodiment mounted on an
インプリント装置101は光照射部102と、型保持部103と、基板保持部104と、塗布部105と、制御部106と、計測手段122と、筺体123を備える。さらに、インプリント装置101は、型201を変形するための型変形機構130が配置されている。型変形機構130は、型201の側面に力を加えて側面を変位させることによって型201の形状を変えることができる。さらに、インプリント装置101は、型201を型保持部103へ搬送する型搬送機構(不図示)と、基板111を基板保持部104へ搬送する基板搬送機構(不図示)を備える。
The
光照射部102は、インプリント材を硬化させるための紫外線108を照射する。光照射部102は、紫外線108を照射する光源109と、光源109から照射された紫外線108をインプリントに適切な光に補正するための光学素子110から構成される。なお、第1実施形態では光硬化法を採用するために光照射部102を設置しているが、例えば熱硬化法を採用する場合には、光照射部102に換えて、インプリント材を硬化させるための熱源部を設置することになる。
The
型保持部103は、吸着力や静電力により型201を引き付けて保持するチャック115と、チャック115を保持し、チャック115に保持された型201をチャックごと移動させる駆動機構116を有する。型201は、外周の形状が矩形であり、基板111に対する面に回路パターンなど、インプリント材に転写される凹凸パターンが形成されたパターン部203を含む。チャック115および駆動機構116は、光照射部102の光源109から照射された紫外線108が基板111に照射されるように、それぞれの中心部には開口領域117(開口部)を有する。駆動機構116は、型201と基板111上のインプリント材114を接触させたり(押型)、引き離したり(離型)するために型201をZ軸方向に移動させる。この駆動機構116に採用可能なアクチュエータとしては、例えばリニアモータまたはエアシリンダがある。また、駆動機構116は、型201の高精度な位置決めに対応するために、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。さらに、Z軸方向だけでなく、X軸方向やY軸方向に移動させてもよい。さらに、Z軸周りの回転方向であるθ方向の位置補正機能や、型201の傾きを補正するためのチルト機能(X軸周り及びY軸周りの回転方向)などを有していてもよい。
The
基板保持部104は、基板111を真空吸着により引き付けて保持する基板チャック119と、基板チャック119を機械的手段により保持し、基板チャック119に保持された基板111をXY平面内で移動させる基板ステージ120を有する。基板保持部104は、型201と基板111上のインプリント材114との接触に際し、型201と基板111とのアライメントを行う。基板チャック119の表面上には、型201をアライメントする際に利用するステージ基準マーク121を有する。ステージ基準マーク121は、基板ステージ120に設けられていてもよい。基板ステージ120(基板駆動機構)に採用可能なアクチュエータとしては、例えばリニアモータがある。また、基板ステージ120は、X軸方向およびY軸方向に対して、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。さらに、基板111のZ軸方向の位置補正のための駆動系や、基板111のθ方向(Z軸周りの回転方向)の位置補正機能、基板111の傾きを補正するためのチルト機能などを有していてもよい。
The
なお、インプリント装置101における押型および離型の各動作は、基板111を基板保持部104によってZ軸方向に移動させることで実現してもよく、また、型201と基板111のその双方を相対的に移動させることによって実現してもよい。
Note that the pressing and releasing operations in the
塗布部105は、未硬化のインプリント材114を基板111上に供給する供給装置である。塗布部105には複数の吐出口(ノズル)が形成されており、吐出口からインプリント材の液滴が基板111上に供給される。第1実施形態の塗布部105は、ピエゾ素子の圧電効果を利用してインプリント材114を吐出口から押し出す方式とする。後述する制御部106は、ピエゾ素子を駆動させる駆動信号を作成して、ピエゾ素子を吐出に適した形状に変形するように駆動させる。塗布部105の吐出口は複数設けられており、それぞれを独立して制御することが出来る。塗布部105の吐出口から基板111上に供給されるインプリント材114の量や液滴の分布は、基板111上に形成されるインプリント材のパターンの厚さや、形成されるパターンの密度などにより適宜決定される。
The
インプリント材114には、硬化用のエネルギーが与えられることにより硬化する硬化性組成物(未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある)が用いられる。硬化用のエネルギーとしては、電磁波、熱等が用いられる。電磁波としては、例えば、その波長が10nm以上1mm以下の範囲から選択される、赤外線、可視光線、紫外線などの光である。
For the
硬化性組成物は、光の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物である。このうち、光により硬化する光硬化性組成物は、重合性化合物と光重合開始剤とを少なくとも含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を含有してもよい。非重合性化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分などの群から選択される少なくとも一種である。 A curable composition is a composition which hardens | cures by irradiation of light or by heating. Among these, the photocurable composition cured by light contains at least a polymerizable compound and a photopolymerization initiator, and may contain a non-polymerizable compound or a solvent as necessary. The non-polymerizable compound is at least one selected from the group consisting of a sensitizer, a hydrogen donor, an internal release agent, a surfactant, an antioxidant, and a polymer component.
インプリント材114は、スピンコーターやスリットコーターにより基板上に膜状に付与される。或いは液体噴射ヘッドにより、液滴状、或いは複数の液滴が繋がってできた島状又は膜状となって基板上に付与されてもよい。インプリント材の粘度(25℃における粘度)は、例えば、1mPa・s以上、100mPa・s以下である。
The
基板111は、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられ、必要に応じて、その表面に基板とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。基板としては、具体的に、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどである。
The
計測手段122は代表的な計測器としてアライメント検出器127とインプリント材観察手段128がある。アライメント検出器127は、基板111上に形成されたアライメントマークと、型201に形成されたアライメントマークを検出することができる。また、インプリント材観察手段128は、例えばCCDカメラなどの撮像装置であり、基板111に供給されたインプリント材114と型201の接触状態を撮像することができる。インプリント材観察手段128は、押型工程や離型工程の状態を観察することができる。
The measuring means 122 includes an
制御部106は、インプリント装置101の各構成要素の動作および補正などを制御し得る。制御部106は、例えば、コンピュータなどで構成され、インプリント装置101の各構成要素に回線を介して接続され、プログラムなどにしたがって各構成要素の制御を実行し得る。制御部106は、計測手段122の計測結果に基づき、型保持部103や基板保持部104、塗布部105の各動作を制御する。制御部106はアライメント検出器127の検出結果に基づき、型201と基板111との相対的な位置を計測することができる。例えば、型201のアライメントマークと基板111のアライメントマークのX軸方向およびY軸方向の位置ずれを計測する。また、制御部106は、インプリント材観察手段128の撮像結果に基づき、押型工程や離型工程の良否を判定することができる。
The
なお、制御部106は、インプリント装置101と一体で構成してもよいし、インプリント装置101とは別体で構成してもよい。また、1台のコンピュータではなく複数台のコンピュータで構成されていてもよい。
The
筺体123は、基板保持部104を載置するベース定盤124と、型保持部103を固定するブリッジ定盤125と、ブリッジ定盤125を支持するための支柱126とを備える。
The
(インプリント方法について)
次に、インプリント装置101を用いて基板111上にインプリント材のパターンを形成するインプリント方法について説明する。
(About imprint method)
Next, an imprint method for forming an imprint material pattern on the
制御部106は、インプリント装置101に搬入された基板111を基板搬送機構により基板ステージ120の基板チャック119に載置して、保持させる。基板111を保持した基板保持部104は塗布部105の塗布位置へ移動する。そして、塗布部105は、基板111上の所定のパターン形成領域(ショット領域)にインプリント材114を塗布する(塗布工程)。
The
次に、制御部106は、基板111上のインプリント材が塗布されたパターン形成領域が、型201に形成されたパターン部203の直下に位置するように基板保持部104を移動させる。制御部106は、駆動機構116を駆動させ、基板111上のインプリント材114と型201のパターン部203を接触させる(押型工程)。この時、インプリント装置101は、アライメント検出器127によって検出された型201と基板111のアライメントマークの検出結果に基づいて、型201と基板111の位置合わせを行う。さらに、型変形機構130は、アライメントマークの検出結果に基づいて、型201を変形させることができる。
Next, the
この押型工程により、インプリント材114は、型201のパターン部203に形成された凹凸部に充填する。インプリント材114がパターンに充填した状態で、制御部106は、光照射部102に型201の上面から紫外線108を照射する。型201を透過した紫外線108によりインプリント材114は硬化する(硬化工程)。そして、インプリント材114が硬化した後、制御部106は、駆動機構116を駆動させ、型201を硬化したインプリント材114から引き離す(離型工程)。
By this stamping process, the
これにより、基板111上のパターン形成領域には、型201のパターン部203に形成された凹凸部が反転した3次元形状のインプリント材114のパターンが形成される。このように、塗布工程から離型工程まで一連のインプリント動作を、基板保持部104の駆動によりパターン形成領域を変更しつつ複数回実施することで、1枚の基板111上に複数のインプリント材114のパターンを形成することができる。
As a result, a pattern of the
(型について)
次に、第1実施形態の型201について図2を用いて説明する。図2(a)は、第1実施形態の型201を構成するチップ部202と支持部204が分離されている状態を示している。図2においては、図1と同じように、基板111が配置される面をXY面、それに直交する方向をZ方向として、図2に示したように各軸を決める。
(About type)
Next, the
チップ部202には基板111側に凸形状のメサ部が形成されており、メサ部にはパターン部203が形成されている。また、支持部204にはキャビティ205が設けられている。また、支持部204にはキャビティ205(コアアウト)が設けられている。図2の型201はチップ部202と支持部204を貼り合せることによってキャビティ205が形成される。図2(b)はチップ部202と支持部204を貼り合せた後の型201の状態を示している。このキャビティ205は、円形の平面形状を有し、深さは、支持部204の大きさや材質により適宜設定される。また、キャビティ205の円形の平面形状は、パターン部203の領域よりも大きく、チップ部202の外形よりも小さい。図1に示すように、型保持部103内の開口領域117に、この開口領域117の一部とキャビティ205とで囲まれる空間112を密閉空間とする光透過部材113を設置し、空間112(キャビティ205)の圧力を調整することができる。
The
例えば、型201のパターン部203と基板111上のインプリント材114を接触させる際、空間112の圧力をその外部よりも高くする。そうすることで、パターン部203は、基板111に対して凸形状に撓み、インプリント材114に対してパターン部203の中心部から接触する。これにより、パターン部203の凹部とインプリント材114との間に気体(空気)が閉じ込められるのを抑えることができる。このため、パターン部203の凹部にインプリント材114を隅々まで充填させることができる。
For example, when the
第1実施形態の型201でチップ部202に用いられる材料を石英ガラス、支持部204に用いられる材料をアルミニウムとして説明する。石英ガラスのヤング率はおおむね72〜74GPaとされており、アルミニウムのヤング率は70GPaである。このように、第1実施形態の型201は、支持部204に用いられる材料のヤング率の方が、チップ部202に用いられる材料のヤング率よりも小さい事が特徴である。
The material used for the
チップ部202に用いられる材料は、光の透過特性などを考慮して、ガラス系の材料が望ましく、特に石英ガラスが理想的である。石英ガラスは、他のガラス系の材料と比べて光線の透過特性、および材料として純度の高さが選定する理由である。これは、基板上のインプリント材114を硬化させるために、チップ部202のパターン部203に相当する部分を硬化光が透過する必要があるためである。例えば、基板111上のインプリント材114を硬化させる紫外線、あるいは照射熱により基板111に形成されたパターン形成領域を変形させる為のレーザー光等を透過させる必要がある。そのためチップ部202は、キャビティ205を十分に覆うことができる範囲の大きさが必要であり、また支持部204と十分に貼り合せることができる領域(接触領域)が必要となる。これらの条件を満たした上でチップ部202は、なるべく小さく作ることが望ましい。チップ部202を小さく作ることができると、例えば一枚のガラス基板からチップ部202を切りだして作る時に一度の工程での生産枚数が上がる。そのため、チップ部202の製造コストが低下するため型201のコストを下げることができる。
The material used for the
支持部204に用いられる材料は、金属系およびガラス系の材料が想定されている。例えば、アルミニウムやマグネシウム、二酸化珪素を主成分とした材料が支持部204に用いられる。支持部204は、チップ部202を支持する事が目的であり、チップ部202のように光線を透過させる必要は無いため、高価な石英ガラスを用いる必要は無い。型201の支持部204にはキャビティ205が形成されており、キャビティ205内の圧力を調整して周囲より高くすることで、チップ部202に形成されたパターン部203は基板に対して凸形状に変形する。キャビティ205内に加えた圧力に対して型201の変形の均一性が求められる。そのため、支持部204に使用される材料としては金属やガラス等のヤング率が安定して求められる材料が望ましい。支持部204に使用される材料のヤング率が安定していると、支持部に力を加えたときの変形の再現性を得ることができるため、型201の変形を高精度に制御することができる。
As the material used for the
外力に対して変形しやすい材料としては樹脂材料が挙げられる。しかし、樹脂材料の応力と歪が作る関係は、線形の領域がほとんど存在しないために変形量が予想し難い特性がある。また、樹脂材料は変形しやすい材料ではあるが、チップ部202に使われる石英ガラスと比べて変形量が10倍以上になることがある。そのため、型変形機構130のストロークが増大しすぎて、ストロークの仕様を超えてしまう可能性がある。
Resin material is mentioned as a material which deform | transforms easily with respect to external force. However, the relationship between the stress and strain of the resin material has a characteristic that it is difficult to predict the amount of deformation because there is almost no linear region. In addition, although the resin material is a material that is easily deformed, the amount of deformation may be 10 times or more as compared with quartz glass used for the
(ヤング率について)
支持部204に用いられる材料のヤング率の範囲について説明する。支持部204に用いられる材料のヤング率の上限値は、チップ部202に用いられる材料のヤング率よりも小さければ良い。支持部204に用いられる材料のヤング率の下限値は、一般的に工業製品で使われる金属材料の中でヤング率が小さいマグネシウムの45GPa程度を想定している。よって、第1実施形態の支持部204に用いられる材料のヤング率は45〜72GPaの範囲から選択する事が望ましい。即ち、支持部204に用いられる材料は、チップ部202の材料のヤング率の60%以上かつ100%未満のヤング率を持った材料が望ましい。アルミニウムは70GPaなので、上述の範囲内の特徴である。
(About Young's modulus)
The range of the Young's modulus of the material used for the
さらに、チップ部202に用いられる材料と、支持部204に用いられる材料の線膨張係数は同程度である事が望ましい。何故なら、型201は、製造時、輸送時、保管時、装置内などの様に複数の異なる環境に置かれることがあり、各異なる環境で温度に差がある事が想定されるからである。この異なる環境の温度差によって生じる型201の熱変形量は、型201に用いられる材料の線膨張係数によって異なる。この熱変形量の差はチップ部202と支持部204の熱変形量に現れて、それぞれが貼り合わされた結合部に熱歪を発生させてしまう。この熱歪の影響はパターン部203のショット領域に対するアライメント精度を低下させるだけでなく、チップ部202が支持部204から剥離する恐れがある。
Further, it is desirable that the material used for the
第1実施形態においては、チップ部202に用いられる石英ガラスの線膨張係数は0.5×10−6K−1であり、支持部204に用いられるアルミニウムの線膨張係数は23×10−6K−1であり、線膨張係数の差は46倍程度ある。これは型201のコストを下げられる例としての紹介であり、本発明の理想としては線膨張係数の差を出来るだけ小さくする事が理想である。線膨張係数を同程度にする例として、チップ部202に石英ガラスを用いるならば支持部204には石英ガラスのヤング率以下のガラス系の材料を選ぶと良い。支持部204の材料がガラス系の材料であれば、チップ部202と支持部204の材料特性が似ているため線膨張係数の差が小さくなる傾向があるからである。
In the first embodiment, the linear expansion coefficient of quartz glass used for the
図2(b)に示す型201となるようにチップ部202と支持部204を貼り合せる工程について説明する。チップ部202と支持部204を貼り合せる際には、チップ部202と支持部204が剥離しないように、十分な接着力が求められる。型201のキャビティ205にかける圧力や型変形機構130による押圧力がかかっても、支持部204からチップ部202が剥離しない接着力でなければならない。また、チップ部202は1枚のガラス基板から切り出して作成する事を想定している為、なるべく小さくして生産性を上げてコストを下げる事が望ましい。ただし、チップ部202を小さくし過ぎると、支持部204との貼り合せ面の面積が小さくなり、十分な接着力が得られなくなる可能性がある。
The process of bonding the
支持部204にアルミニウムを使う事で石英ガラスと比較して型201の材料費を抑える事ができる。また、アルミニウムは石英ガラスと比較して加工しやすいので、型201を製造する時のコストを抑える事ができる。このように、支持部204で用いる材料が安価であると、型201を製造するコストを抑えることができる。なお、チップ部202と支持部204を貼り合せる方法は、溶接(溶着)法、接着法、陽極接合法、フッ酸接合法、光学溶着法(オプティカルコンタクト)などがある。
By using aluminum for the
チップ部202と支持部204を貼り合せた型201を型変形機構130で変形させる際にはフックの法則σ=E×εに倣う。σは応力、Eはヤング率、εは歪を表している。即ち物体(型)をある一定の変形量にしたい場合、必用な応力と変形する物体が持つヤング率は反比例の関係にある。
When the
型201の構成を見ると、チップ部202よりも支持部204の方が体積は大きいため、型201の変形は支持部204の機械的特性であるヤング率(剛性)が支配的になる。よって、アルミニウムのヤング率は石英ガラスのヤング率の97.2%であるため、型変形機構130の出力も、その数値に準ずる程度低下する見込みがある。
Looking at the configuration of the
以上のように第1実施形態で説明した型201を用いて基板上にインプリント材のパターンを形成する事で、型の製造コストを抑え、かつ型変形機構の出力を下げる事ができる為に重ね合わせ精度が向上する。
As described above, by forming the imprint material pattern on the substrate using the
(第2実施形態)
第1実施形態では型201の構成について述べた。第2実施形態では第1実施形態で説明した型201をインプリント装置101に搭載する場合について説明する。なお、第1実施形態で説明した型の構成やインプリント装置の構成についての説明は重複を避けるために省略する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the configuration of the
図3は、型201が型保持部103に保持され、型201の側面に型変形機構130が配置された状態を示す。図3において、第1実施形態と同様に、基板111が配置される面をXY面、それに直交する方向をZ方向として、図3に示したように各軸を決める。図3(a)は、型保持部103に保持された型201を基板111側から見た状態を示しており、図3(b)は、型保持部103に保持された型201の側面を見た状態を示している。
FIG. 3 shows a state in which the
第2実施形態の型201のチップ部202は石英ガラスで作られており、チップ部202にはパターン部203が設けられている。また、型201の支持部204は低熱膨張ガラスで作られており、キャビティ205が設けられている。図3(a)ではキャビティ205の境界を破線で示している。型201は第1実施形態で説明した様に不図示のチャックに保持されており、型201の側面と型変形機構130が接触している。型変形機構130は型201の側面を取り囲むように複数設けられている。図3(a)に示すように支持部204に対し、それぞれの型変形機構130を動作させて矢印の方向に力を加える。型変形機構130は、支持部204に力を加えることでチップ部202を変形させ、パターン部203を変形させる。なお、型変形機構130を接触させる場所は型201(支持部204)の側面であることが望ましい。
The
第2実施形態においても、チップ部202よりも支持部204の方が体積は大きいため、型変形機構130による型201の変形は支持部204の特性が支配的になる。チップ部202の石英ガラスのヤング率が72GPaに対して、支持部204の低熱膨張ガラスのヤング率は63GPaである。このように、低熱膨張ガラスのヤング率は石英ガラスのヤング率の87.5%であるため、従来の型と比較して型変形機構130の出力がその数値に準ずる程度低下する見込みがある。
Also in the second embodiment, since the volume of the
ただし、型変形機構130のストロークの仕様を超える変形量にならないように注意する必要がある。パターン部203を意図した形状に変形させる為に、必要な型変形機構130のストロークは型201の構造解析によって予測する事が可能である。ここで構造解析とは、有限要素法用いた静変形解析を示す。
However, care must be taken so that the amount of deformation does not exceed the specification of the stroke of the
以上のように第2実施形態においても、上述した型201を用いて基板上にインプリント材のパターンを形成する事で、型の製造コストを抑え、かつ型変形機構130の出力を下げる事ができる。第2実施形態のインプリント装置は、型変形機構130の出力を下げる事ができるため、かつ型変形機構の出力を下げる事ができる為に重ね合わせ精度を向上する。
As described above, also in the second embodiment, by forming the imprint material pattern on the substrate using the
第2実施形態では、型変形機構130を用いて説明した。上述した型変形機構に限らず、支持部に外力を加えることによって型のパターンを変形させて補正を行う型変形機構であれば、型変形機構の出力を下げる効果が期待できる。
In the second embodiment, the
(物品の製造方法)
インプリント装置を用いて形成した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、MEMS、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、DRAM、SRAM、フラッシュメモリ、MRAMのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、LSI、CCD、イメージセンサ、FPGAのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。
(Product manufacturing method)
The pattern of the cured product formed using the imprint apparatus is used permanently on at least a part of various articles or temporarily used when manufacturing various articles. The article is an electric circuit element, an optical element, a MEMS, a recording element, a sensor, or a mold. Examples of the electric circuit elements include volatile or nonvolatile semiconductor memories such as DRAM, SRAM, flash memory, and MRAM, and semiconductor elements such as LSI, CCD, image sensor, and FPGA. Examples of the mold include an imprint mold.
硬化物のパターンは、上記物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。 The pattern of the cured product is used as it is as a constituent member of at least a part of the article or temporarily used as a resist mask. After etching or ion implantation or the like is performed in the substrate processing step, the resist mask is removed.
次に、物品の具体的な製造方法について説明する。図4(a)に示すように、絶縁体等の被加工材2zが表面に形成されたシリコンウエハ等の基板1zを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材2zの表面にインプリント材3zを付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材3zが基板上に付与された様子を示している。
Next, a specific method for manufacturing an article will be described. As shown in FIG. 4A, a
図4(b)に示すように、インプリント用の型4zを、その凹凸パターンが形成された側を基板上のインプリント材3zに向け、対向させる。図4(c)に示すように、インプリント材3zが付与された基板1と型4zとを接触させ、圧力を加える。インプリント材3zは型4zと被加工材2zとの隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーとして光を型4zを透して照射すると、インプリント材3zは硬化する。
As shown in FIG. 4 (b), the imprint mold 4z is opposed to the
図4(d)に示すように、インプリント材3zを硬化させた後、型4zと基板1zを引き離すと、基板1z上にインプリント材3zの硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、型の凹部が硬化物の凸部に、型の凹部が硬化物の凸部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材3zに型4zの凹凸パターンが転写されたことになる。
As shown in FIG. 4D, when the
図4(e)に示すように、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材2zの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝5zとなる。図4(f)に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材2zの表面に溝5zが形成された物品を得ることができる。ここでは硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。 As shown in FIG. 4E, when etching is performed using the pattern of the cured product as an anti-etching mask, the portion of the surface of the workpiece 2z where there is no cured product or remains thin is removed, and the grooves 5z and Become. As shown in FIG. 4F, when the pattern of the cured product is removed, an article in which the groove 5z is formed on the surface of the workpiece 2z can be obtained. Although the cured product pattern is removed here, it may be used as, for example, a film for interlayer insulation contained in a semiconductor element or the like, that is, a constituent member of an article without being removed after processing.
光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりにパターンを形成された基板を加工する他の処理を含み得る。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。 In the case of manufacturing other articles such as optical elements, the manufacturing method may include other processes for processing a patterned substrate instead of etching. The method for manufacturing an article according to the present embodiment is advantageous in at least one of the performance, quality, productivity, and production cost of the article as compared with the conventional method.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。 As mentioned above, although preferable 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.
101 インプリント装置
102 光照射部
103 型保持機構
104 基板ステージ
111 基板
114 インプリント材
130 型変形機構
201 型
202 チップ部
203 パターン部
204 支持部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記支持部の材料は前記チップ部の材料に比べてヤング率が小さいことを特徴とする型。 The chip part on which the concavo-convex pattern is formed and the support part that supports the chip part are joined, and is a mold used in an imprint apparatus,
The mold characterized in that the material of the support portion has a Young's modulus smaller than that of the material of the tip portion.
前記型を保持する型保持部と、
前記型保持部に保持された前記型の形状を変える型変形機構と、
を備えることを特徴とするインプリント装置。 An imprint apparatus for forming a pattern of an imprint material on a substrate using the mold according to any one of claims 1 to 7,
A mold holding unit for holding the mold;
A mold deformation mechanism for changing the shape of the mold held by the mold holding unit;
An imprint apparatus comprising:
前記工程でパターンが形成された基板を加工する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。 Forming an imprint material pattern on the substrate using the imprint apparatus according to claim 8 or 9,
A step of processing the substrate on which the pattern is formed in the step;
A method for producing an article comprising:
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