JP2005191444A - Pattern transferring equipment, mold cleaning method, and pattern transferring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パターン転写装置、型の洗浄方法、パターン転写方法に関する。 The present invention relates to a pattern transfer apparatus, a mold cleaning method, and a pattern transfer method.
従来より、LSI(大規模集積回路)に代表される微細回路パターンを半導体基板(以下、単に基板と称する)上に形成するには、縮小投影露光方式が一般に用いられている。この方法は、ステッパと称される露光装置を用い、レチクル(マスク)上に描かれた回路パターンを、縮小光学系を通して基板上のレジスト表面に投影露光し、その露光を基板全域にわたって繰り返すことで、基板上に所定の微細回路パターンを形成している。 Conventionally, a reduction projection exposure method is generally used to form a fine circuit pattern typified by an LSI (Large Scale Integrated Circuit) on a semiconductor substrate (hereinafter simply referred to as a substrate). This method uses an exposure apparatus called a stepper to project and expose a circuit pattern drawn on a reticle (mask) onto a resist surface on a substrate through a reduction optical system and repeat the exposure over the entire substrate. A predetermined fine circuit pattern is formed on the substrate.
このようにして形成される基板の集積度を高めるには、回路パターンの線幅を狭めていく必要があり、現在主流の線幅130nmから、今後100nm以下の線幅に移行することが予想されている。
これに対応するには、投影露光に使用する光源の波長を短くする必要があり、現状でも、各露光装置メーカでは紫外(UV)光、遠紫外(DUV)光、極紫外(EUV)光等、短波長の光を光源とした露光装置の開発を進めている。
In order to increase the degree of integration of the substrate thus formed, it is necessary to reduce the line width of the circuit pattern, and it is expected that the current main line width will be 130 nm and the line width will be 100 nm or less in the future. ing.
In order to cope with this, it is necessary to shorten the wavelength of the light source used for projection exposure. Even in the present situation, each exposure apparatus manufacturer has ultraviolet (UV) light, far ultraviolet (DUV) light, extreme ultraviolet (EUV) light, etc. Development of an exposure apparatus that uses light of a short wavelength as a light source is in progress.
しかし、紫外レーザ光源等の短波長の光を光源として用いると、露光装置の投影光学系を構成するレンズやミラー、光源等に、わずかな温度変化や外部振動によって歪みや光源ノイズが生じる。このため、露光装置には、精度の高い温度管理や除振構造が要求され、その結果、こうした一連の機器によって構成される縮小投影式の露光装置は、装置価格が非常に高くなる(例えば数十億円)傾向にある。また、露光装置自体も大掛かりなものとなるため、設置スペースや消費電力が増大する傾向にある。
その結果、縮小投影式の露光装置を用いて製造される基板の生産コストが上昇することとなっている。
However, when short-wavelength light such as an ultraviolet laser light source is used as a light source, distortion or light source noise is caused by a slight temperature change or external vibration in a lens, a mirror, a light source, etc. constituting the projection optical system of the exposure apparatus. For this reason, the exposure apparatus is required to have a highly accurate temperature control and vibration isolation structure. As a result, the reduction projection type exposure apparatus constituted by such a series of apparatuses has a very high apparatus price (for example, several 1 billion yen). In addition, since the exposure apparatus itself becomes large, installation space and power consumption tend to increase.
As a result, the production cost of the substrate manufactured using the reduction projection type exposure apparatus is increased.
このような装置大型化やプロセスコストの高騰を防ぐことを目的として、超微細なパターンを基板上に形成する手法として、ナノインプリンティングプロセス技術が紹介された(例えば、非特許文献1参照。)。
このプロセスは、形成したいパターンが表面に作り込まれた型を用いて、基板上に設けられたレジスト材のガラス転移温度を超える温度に基板を熱し、その状態で型を基板面に押し付けて型を転写する方法である。この方法では、高価なレーザ光源や光学系を必要とせず、加熱用ヒータとプレス装置を基本とした簡易な構成であるにもかかわらず、型に作り込まれた形状をそのまま精度よく転写することが可能となっており、すでにこの方法によって約20nmの線幅を持つ細線が形成された報告がある(例えば、非特許文献2参照。)。
Nanoimprinting process technology was introduced as a technique for forming an ultrafine pattern on a substrate for the purpose of preventing such an increase in apparatus size and process cost (see, for example, Non-Patent Document 1). .
This process uses a mold with the pattern to be formed on the surface, heats the substrate to a temperature exceeding the glass transition temperature of the resist material provided on the substrate, and presses the mold against the substrate surface in that state. This is a method of transferring. This method does not require an expensive laser light source or optical system, and accurately transfers the shape built in the mold as it is despite the simple structure based on the heater and press device. There is a report that a thin line having a line width of about 20 nm has already been formed by this method (see, for example, Non-Patent Document 2).
ところで、上記したようなナノインプリンティングプロセス技術を用い、実際に量産を行おうとした場合、多数回の転写を繰り返すと、基板を形成する材料のカスや残渣が型に付着し、パターンの再現性を低下させたり、異物不良の元になるという問題がある。
このため、適宜タイミングで型を清掃する必要が生じるが、ナノインプリンティングプロセスで用いられる型は当然のことながら小型であり、パターンも微細であることから、手作業で清掃するのは困難である。確実に清掃を行うには、型を装置から取り外すのが好ましいが、その場合、清掃後、型を装置に取り付ける際、その取り付け位置の調整に手間が掛かる。パターンの高い再現性を得るには、型の装置に対する取り付けを高い精度で行う必要があるからである。また、型の清掃を行うことで、スループットが大幅に低下するのは好ましくないのは言うまでも無いことである。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、型を常にクリーンな状態に保ち、かつ高い再現性を確保することのできるパターン転写装置、型の洗浄方法、パターン転写方法を提供することを目的とする。
By the way, using the nano-imprinting process technology as described above, if mass production is actually performed, the residue and residue of the material that forms the substrate will adhere to the mold if the transfer is repeated many times. There is a problem that it causes a decrease in the quality and causes a foreign matter defect.
For this reason, it is necessary to clean the mold at an appropriate timing, but the mold used in the nanoimprinting process is naturally small and the pattern is fine, so it is difficult to manually clean the mold. . In order to reliably perform cleaning, it is preferable to remove the mold from the apparatus. In this case, however, when the mold is attached to the apparatus after cleaning, it takes time to adjust the mounting position. This is because, in order to obtain high reproducibility of the pattern, it is necessary to attach the mold to the apparatus with high accuracy. Needless to say, it is not preferable that the throughput is significantly reduced by cleaning the mold.
The present invention has been made on the basis of such a technical problem. A pattern transfer apparatus, a mold cleaning method, and a pattern transfer method capable of always maintaining a mold in a clean state and ensuring high reproducibility. The purpose is to provide.
かかる目的のもと、本発明のパターン転写装置は、型に形成されたパターンを加工対象物に転写するパターン転写装置であって、加工対象物を保持する対象物保持部と、型を保持する型保持部と、型保持部と対象物保持部を少なくとも二方向に相対移動させる移動機構と、移動機構による型保持部の移動範囲内設けられ、型保持部に保持された型の少なくともパターン面を洗浄する洗浄部と、を備えることを特徴とする。
このようなパターン転写装置では、対象物保持部で保持した加工対象物に対し、型保持部に保持された型を、移動機構によって少なくとも二方向に相対移動させることで、型に形成されたパターンを加工対象物に転写する。
そして、適宜タイミングにて、型保持部に保持された型を洗浄部に対して相対移動させ、洗浄部にて少なくともパターン面を洗浄することによって、型に付着したカスや残渣を除去することができる。このとき、洗浄部が移動機構による型保持部の移動範囲内に設けられているので、型を型保持部から取り外すことなく洗浄を行うことができる。
洗浄部は、洗浄液が収容される洗浄槽と、洗浄槽内の洗浄液に超音波振動を加える超音波振動源と、を備えることができ、これによって型を超音波洗浄することができる。
また、型保持部に保持された型に超音波振動を加える型振動部をさらに備えるようにし、洗浄部にて、型の少なくともパターン面を洗浄液に浸漬した状態で、型振動部で型に超音波振動を加えることで、型の少なくともパターン面を洗浄するようにしても良い。
For this purpose, the pattern transfer apparatus of the present invention is a pattern transfer apparatus for transferring a pattern formed on a mold to an object to be processed, and holds an object holding unit for holding the object to be processed and the mold. A mold holding unit, a moving mechanism that relatively moves the mold holding unit and the object holding unit in at least two directions, and at least a pattern surface of the mold that is provided in the movement range of the mold holding unit by the moving mechanism and held by the mold holding unit And a washing section for washing the water.
In such a pattern transfer device, the pattern formed on the mold is obtained by relatively moving the mold held by the mold holding unit in at least two directions with respect to the workpiece held by the object holding unit. Is transferred to the workpiece.
Then, at an appropriate timing, the mold held by the mold holding unit is moved relative to the cleaning unit, and at least the pattern surface is cleaned by the cleaning unit to remove residues and residues attached to the mold. it can. At this time, since the cleaning unit is provided within the moving range of the mold holding unit by the moving mechanism, cleaning can be performed without removing the mold from the mold holding unit.
The cleaning unit can include a cleaning tank in which the cleaning liquid is stored, and an ultrasonic vibration source that applies ultrasonic vibration to the cleaning liquid in the cleaning tank, and thereby the mold can be ultrasonically cleaned.
In addition, a mold vibration part that applies ultrasonic vibration to the mold held by the mold holding part is further provided, and at the cleaning part, at least the pattern surface of the mold is immersed in the cleaning liquid, and the mold vibration part is At least the pattern surface of the mold may be cleaned by applying sonic vibration.
型を洗浄するタイミングは、いかなるタイミングであってもよく、例えば予め設定した所定間隔で型洗浄を自動的に行うようにすることができる。
また、型保持部に保持された型のパターン面を観察する観察部を備えれば、例えば作業者がこの観察部でパターン面を観察し、洗浄の必要があると判断したときに、洗浄部における洗浄を行うこともできる。
さらに、観察部による型のパターン面の観察像に基づき、洗浄制御部にて型の洗浄が必要であるか否かを判定し、洗浄が必要であると判定された場合、移動機構で洗浄部に対して型保持部を相対移動させ、型保持部に保持された型を洗浄部で洗浄させてもよい。このようにすれば、型の洗浄の必要の有無の判定から、洗浄が必要な場合の洗浄の実行までを、自動的に行うこともできる。
The timing for cleaning the mold may be any timing. For example, the mold may be automatically cleaned at a predetermined interval.
Further, if an observation unit for observing the pattern surface of the mold held by the mold holding unit is provided, for example, when the operator observes the pattern surface with this observation unit and determines that the cleaning is necessary, the cleaning unit It is also possible to perform cleaning in
Further, based on the observation image of the pattern surface of the mold by the observation unit, the cleaning control unit determines whether or not the mold needs to be cleaned. Alternatively, the mold holder may be moved relative to the mold holder, and the mold held by the mold holder may be cleaned by the cleaning unit. By doing so, it is possible to automatically perform from the determination of whether or not the mold needs to be cleaned to the execution of the cleaning when the cleaning is necessary.
ところで、型のパターンを加工対象物に転写するには、従来は、上記したように、加工対象物をガラス転移点以上に加熱し、その状態で型を加工対象物に押し付けてパターンを転写し、その後、加工対象物をガラス転移点以下に冷却した後に、型を加工対象物から引き離して脱型する、といった一連の工程を行っている。
このような工程では、加工対象物を加熱・冷却するわけであるが、このために加工対象物全体をヒータで加熱・冷却する方式を用いている。このヒータは、加工対象物を支持するテーブルに設けられるのが通常である。そして、加工対象物が大型化すると、ヒータで加熱・冷却する対象の、加工対象物およびテーブルの熱容量が大きくなり、その結果、加工対象物を加熱・冷却し、加工対象物全体を均一な温度にするには数10秒〜数分の時間が必要となる。
これにより、パターン転写の高スループット化を妨げる大きな要因となっている。
By the way, in order to transfer the pattern of the mold to the workpiece, conventionally, as described above, the workpiece is heated to the glass transition point or higher, and the mold is pressed against the workpiece in this state to transfer the pattern. Then, after the workpiece is cooled below the glass transition point, a series of steps are performed in which the mold is separated from the workpiece and demolded.
In such a process, the object to be processed is heated and cooled. For this purpose, a method of heating and cooling the entire object to be processed with a heater is used. This heater is usually provided on a table that supports a workpiece. When the workpiece becomes larger, the heat capacity of the workpiece and the table to be heated and cooled by the heater increases. As a result, the workpiece is heated and cooled, and the entire workpiece is heated to a uniform temperature. It takes several tens of seconds to several minutes to make it.
This is a major factor that hinders the high throughput of pattern transfer.
このような問題に対し、本発明のパターン転写装置は、型保持部に保持された型を加熱する加熱部をさらに備えることができる。その場合、加熱部で加熱された型を、移動機構で対象物保持部に保持された加工対象物に押し付けることで、加工対象物をガラス転移温度近傍またはそれ以上に加熱して、型に形成されたパターンを加工対象物に転写するのである。 For such a problem, the pattern transfer apparatus of the present invention can further include a heating unit that heats the mold held by the mold holding unit. In that case, the mold heated by the heating unit is pressed against the workpiece held by the holding unit by the moving mechanism, so that the workpiece is heated to near or above the glass transition temperature and formed into a mold. The transferred pattern is transferred to the object to be processed.
型のパターンを加工対象物面に押し付けて転写した後、型を加工対象物面から引き離す、いわゆる離型工程で、型と加工対象物の離型がスムーズで無い場合、加工対象物に形成されたパターンが崩れたり、加工対象物側の材料が型に密着して剥がれる等の現象が生じる。その結果、パターンの再現精度(繰り返し精度)が低下するという問題が生じる。
また、上記のようなプロセスで各種デバイスに対するパターン転写を行うにあたり、実際に工業化を図る際には、当然のことながら高スループット化が要求されている。上記のような現象が生じると、これに対する処置等が必要となり、高スループット化の妨げにもなる。
様々なパターンを形成するには、例えば直径100nmで深さ5μmといった、孔や溝、柱や壁の幅に対し、深さ、高さの寸法が大きい、いわゆる高アスペクト比のパターンを形成しなければならないことがある。上記の問題はこのような場合により顕著なものとなる。
After the mold pattern is pressed against the workpiece surface and transferred, the mold is pulled away from the workpiece surface.In the so-called mold release process, if the mold and workpiece are not released smoothly, they are formed on the workpiece. Phenomenon such as the pattern collapsed or the material on the workpiece side comes into close contact with the mold and peels off. As a result, there arises a problem that the pattern reproduction accuracy (repetition accuracy) decreases.
Moreover, when performing pattern transfer to various devices in the above-described process, naturally, high throughput is required when industrialization is actually attempted. When the above phenomenon occurs, it is necessary to take measures against this, and hinder high throughput.
In order to form various patterns, for example, a pattern with a so-called high aspect ratio having a large depth and height with respect to the width of the hole, groove, column or wall, such as a diameter of 100 nm and a depth of 5 μm, must be formed. There are things that must be done. The above problem becomes more prominent in such a case.
このような問題の対策としては、通常の型を用いたパターン成形プロセスのように、型に潤滑剤(離型剤)を塗布したり、酸化膜を形成する等して、型と加工対象物の間の摩擦を低減させたり、あるいは離型時の型の移動速度を極端に遅くし、型と加工対象物の間に急激な剥離力が生じ無いようにすること等が考えられる。
しかしながら、これらの対策では、パターン成形を多数回繰り返すうちに型表面の潤滑剤が加工対象物側に付着して潤滑剤が少なくなったり、加工対象物側との摩擦により酸化膜が摩耗したりする。このため、潤滑剤を定期的に補給したり、酸化膜の摩耗状況を適宜点検し、必要に応じて酸化膜を再形成する必要が生じるが、これでは高スループット化を妨げることになる。特に、集積回路を製作するような場合、加工対象物に対し型が小さく、一つの加工対象物に型を多数回プレスするため、この問題はより顕著になる。
また、加工対象物が、薬液を流す流路や、形成した孔や溝で化学反応を生じさせるようなものである場合、離型剤の付着等は薬液や化学反応に影響を及ぼすために好ましくないのは言うまでもないことである。
さらに、離型時の型の移動速度を遅くする方法では、スループットの低下に直結するため、好ましくない。
As countermeasures against such problems, the mold and workpiece can be processed by applying a lubricant (release agent) to the mold or forming an oxide film as in the pattern forming process using a normal mold. It is conceivable to reduce the friction between the molds or to extremely slow the moving speed of the mold at the time of mold release so that no abrupt peeling force is generated between the mold and the workpiece.
However, with these countermeasures, the lubricant on the mold surface adheres to the workpiece side while pattern forming is repeated many times, and the lubricant is reduced, or the oxide film is worn due to friction with the workpiece side. To do. For this reason, it is necessary to periodically replenish the lubricant or to check the wear state of the oxide film as appropriate, and to re-form the oxide film as necessary, but this hinders high throughput. In particular, when an integrated circuit is manufactured, this problem becomes more noticeable because the mold is small relative to the workpiece and the mold is pressed many times on one workpiece.
In addition, when the workpiece is such that a chemical reaction is caused by a flow path for flowing a chemical solution or a hole or groove formed, adhesion of a mold release agent is preferable because it affects the chemical solution and the chemical reaction. It goes without saying that it is not.
Furthermore, the method of slowing the moving speed of the mold at the time of mold release is not preferable because it directly leads to a decrease in throughput.
そこで、本発明のパターン転写装置では、型を加工対象物に押し付けた後に型と加工対象物とを離間するとき、制御部により型または対象物保持部に加振機構で振動を加えさせるように制御することもできる。
これにより、型を加工対象物から離すときに、双方の間の密着力を低減させることが可能となる。
加振機構で加える振動としては、型と加工対象物との間の密着力を低減させることができるのであればいかなる周波数、振幅であってもよいが、パターンの径や幅等が微小な場合、超音波振動を加えるのが好ましい。ここで超音波振動としては、例えば19.2kHz等、おおよそ20kHz前後からそれ以上の周波数の振動を用いることができる。
Therefore, in the pattern transfer apparatus of the present invention, when the mold and the workpiece are separated after the mold is pressed against the workpiece, the control unit causes the vibration to be applied to the mold or the object holder by the vibration mechanism. It can also be controlled.
This makes it possible to reduce the adhesion between the two when the mold is separated from the workpiece.
The vibration applied by the vibration mechanism may be any frequency and amplitude as long as the adhesion between the mold and the workpiece can be reduced, but the pattern diameter and width are very small. It is preferable to apply ultrasonic vibration. Here, as the ultrasonic vibration, vibration having a frequency higher than about 20 kHz, such as 19.2 kHz, can be used.
本発明は、以下のようなパターン転写装置として捉えることもできる。すなわち、加工対象物に所定のパターンを形成するための型と、加工対象物を保持する対象物保持部と、型または対象物保持部に振動を加える加振機構と、型を加熱する加熱部と、型と対象物保持部を少なくとも二方向に相対移動させる移動機構と、移動機構による型の移動範囲内に設けられ、型の少なくともパターン面を洗浄する洗浄部と、を備え、加熱部で加熱された型を移動機構で加工対象物に対して相対移動させて加工対象物に押し付けることで、加工対象物をガラス転移温度近傍またはそれ以上に加熱して、加工対象物に型で所定のパターンを形成することを特徴とするのである。 The present invention can also be understood as the following pattern transfer apparatus. That is, a mold for forming a predetermined pattern on the workpiece, an object holder that holds the workpiece, an excitation mechanism that applies vibration to the mold or the object holder, and a heating unit that heats the mold A moving mechanism that relatively moves the mold and the object holding unit in at least two directions, and a cleaning unit that is provided within a moving range of the mold by the moving mechanism and that cleans at least the pattern surface of the mold. The heated mold is moved relative to the workpiece with a moving mechanism and pressed against the workpiece, so that the workpiece is heated to near or above the glass transition temperature. It is characterized by forming a pattern.
本発明を、型に形成されたパターンを加工対象物に転写するパターン転写装置において、型のパターン面を洗浄する方法として捉えることもできる。この方法は、型が加工対象物に対して相対移動可能な範囲内で、型を範囲内に設けられた洗浄槽に対向した位置に移動させる工程と、型の少なくともパターン面を洗浄槽内の洗浄液に浸漬する工程と、洗浄液または型に超音波振動を加えて、型のパターン面を洗浄液で超音波洗浄する工程と、を含むことを特徴とする。
このとき、型のパターン面を所定のタイミングで観察し、その観察結果に基づき、型の洗浄が必要であるか否かを判定する工程をさらに備え、判定する工程で洗浄が必要であると判定された場合、型と洗浄槽を相対移動させて型を洗浄槽で洗浄するのが有効である。
The present invention can also be understood as a method for cleaning the pattern surface of a mold in a pattern transfer apparatus that transfers a pattern formed on the mold to a workpiece. This method includes a step of moving the mold to a position facing a cleaning tank provided in the range within a range in which the mold can move relative to the workpiece, and at least a pattern surface of the mold in the cleaning tank. It includes a step of immersing in a cleaning liquid and a step of applying ultrasonic vibration to the cleaning liquid or the mold and ultrasonically cleaning the pattern surface of the mold with the cleaning liquid.
At this time, the method further comprises a step of observing the pattern surface of the mold at a predetermined timing and determining whether or not the mold needs to be cleaned based on the observation result, and determining that the cleaning is necessary in the determining step. In this case, it is effective to move the mold and the washing tank relative to each other and wash the mold in the washing tank.
本発明を、型で基板上に所定のパターンを転写するパターン転写方法として捉えれば、この方法は、型を、基板のガラス転移温度を基準とした所定の温度に加熱する加熱工程と、型を基板に押し付けてパターンを転写するパターン転写工程と、所定のタイミングで型のパターン面を観察し、その観察結果に基づき、型の洗浄が必要であるか否かを判定する工程と、判定する工程で洗浄が必要であると判定された場合、型が加工対象物に対して相対移動可能な範囲に設けられた洗浄槽にて、型を洗浄する工程と、を含むことを特徴とする。 If the present invention is regarded as a pattern transfer method for transferring a predetermined pattern onto a substrate with a mold, this method includes a heating step of heating the mold to a predetermined temperature based on the glass transition temperature of the substrate, and a mold. A pattern transfer step of pressing the substrate to transfer the pattern, a step of observing the pattern surface of the mold at a predetermined timing, and a step of determining whether or not the mold needs to be washed based on the observation result And the step of cleaning the mold in a cleaning tank provided in a range in which the mold can be relatively moved with respect to the object to be processed.
本発明によれば、型を常にクリーンな状態に保つことができる。しかも、型の移動範囲内に洗浄部、洗浄槽を備えることで、型を型保持部から取り外すことなく洗浄することができ、スループットの低下を最小限に抑え、しかも高い再現性を確保することができる。さらに、型のパターン面の観察像に基づき、型の洗浄の必要があると判定されたときに型の洗浄を自動的に行うことによって、最適なタイミングで型洗浄を行うことができる。 According to the present invention, the mold can always be kept clean. In addition, by providing a cleaning unit and a cleaning tank within the moving range of the mold, it is possible to clean the mold without removing it from the mold holding unit, minimizing throughput degradation and ensuring high reproducibility. Can do. Furthermore, the mold cleaning can be performed at an optimal timing by automatically performing the mold cleaning when it is determined that the mold needs to be cleaned based on the observation image of the pattern surface of the mold.
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図1および図2は、本実施の形態におけるパターン転写装置の全体構成を説明するための図である。
これら図1、図2に示すように、パターン転写装置10は、所定のパターンが凹凸により形成された型100を基板(加工対象物)200に転写することで、基板200にパターンを形成するものである。
このパターン転写装置10は、加工対象となる基板200を保持する基板保持部(対象物保持部)20と、基板保持部20を一方向に移動させる基板移動機構(移動機構)30と、基板200に所定のパターンを形成するための型100を保持する型保持部40と、型保持部40に保持された型100を二方向に駆動する型駆動機構(プレス機構、移動機構)50と、を備えている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
1 and 2 are diagrams for explaining the overall configuration of the pattern transfer apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
図1および図2に示すように、基板保持部20は、基板200を略水平状態で保持するものであり、上面に支持面21aを有したテーブル21を備えている。
このテーブル21には、支持面21aに多数のバキューム孔(図示無し)が形成されており、このバキューム孔に図示しない負圧源から負圧を作用させることで、支持面21a上に、基板200を吸着保持できる構成となっている。
図3に示すように、テーブル21は、保持した基板200を加熱するためのヒータ22を内蔵している。このヒータ22は、図示しないコントローラ(制御部)により、テーブル21上の基板200を所定の一定温度に維持するよう、その作動が制御される。このヒータ22としては、例えば、伝熱ヒータや、後に詳述するセラミックヒータを好適に用いることができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The table 21 has a large number of vacuum holes (not shown) formed in the
As shown in FIG. 3, the table 21 has a built-in
図1に示したように、基板移動機構30は、上記の基板200を保持するテーブル21を、テーブル21の支持面21a、つまり保持される基板200の面に平行な面内で一方向(以下、これをY方向と称する)に移動させるものである。この基板移動機構30は、基台31上に設けられた下部ベース32を有している。
下部ベース32は、その両端部を、一方向に延在する二本一対のリニアガイド33によってスライド自在に支持され、二本のリニアガイド33、33間に平行に設けられたリニアモータ34によって、リニアガイド33、33に沿ってY方向に進退駆動されるようになっている。
さらに、この下部ベース32上には、上部ベース35が設けられ、この上部ベース35は、X−Y平面内での角度を調節する機構(図示無し)を備えている。
As shown in FIG. 1, the
Both ends of the
Further, an
図4に示すように、型保持部40は、下面に支持面41aを有し、この支持面41aで型100を保持する保持ブロック41を備えている。
この保持ブロック41には、型100を加熱するヒータ(加熱部)42が内蔵されている。このヒータ42としては、例えば窒化アルミニウム等のセラミック素材で形成され、その内部にヒータ電極としての配線が埋め込まれた、いわゆるセラミックヒータが好適である。このような保持ブロック41では、ヒータ電極に図示しない電源から電流を流すと温度が上昇し、電流を切ると温度が下降する。セラミックヒータは、例えば10秒で1000度近く温度が上昇する、非常に応答の速いヒータである。このようなヒータ電極に対する電源からの電流供給は、図示しないコントローラによって制御されるようになっている。
As shown in FIG. 4, the
The holding
そして、保持ブロック41は、その上面側に、冷却ブロック(冷却部)43を一体に備えることもできる。この冷却ブロック43は、アルミニウムや銅等の熱伝導性の高い金属で形成され、その内部に流路44が形成され、この流路44には、冷却水等の冷媒を流すことができるようになっている。
このような冷却ブロック43では、流路44に冷媒を流すことで、保持ブロック41および型100を冷却する機能を有する。
And the holding
Such a
図1および図2に示したように、型駆動機構50は、上記のように型100を吸着保持する保持ブロック41を、基板移動機構30によるテーブル21の移動方向(Y方向)に直交する二方向(以下、これをX、Z方向と称する)に移動させるものである。
型駆動機構50は、基台31の両側に設けられた側壁51、51上に支持された前後2つの固定ブロック52、52と、これら固定ブロック52、52に対し、X方向に移動する移動フレーム53と、この移動フレーム53に設けられ、保持ブロック41を上下動させる昇降機構54とを備える。
固定ブロック52、52は、X方向に長い矩形ブロック状で、側壁51、51上に、Y方向に間隔を隔てて固定されている。各固定ブロック52には、テーブル21の移動方向に直交する水平方向、すなわちX方向に延在するリニアガイド55が設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
The fixed blocks 52 and 52 are rectangular blocks that are long in the X direction, and are fixed on the
図2に示したように、移動フレーム53は、前後の固定ブロック52、52を囲むような略角筒状とされ、前後の固定ブロック52、52のリニアガイド55、55によって、X方向に移動自在に支持されている。また、この移動フレーム53は、固定ブロック52、52との間に設けられたリニアモータ56により、リニアガイド55、55に沿ってX方向に移動するようになっている。
As shown in FIG. 2, the moving
昇降機構54は、移動フレーム53の天板53aに固定されたモータ57と、テーブル21の支持面21aに直交する方向、すなわち鉛直方向に延在するボールネジ58と、このボールネジ58に噛み合うベアリング部59を備えた支持ベース60と、移動フレーム53の天板53a、底板53b間に設けられたガイド61とから構成されている。
支持ベース60は、ガイド61に沿って鉛直方向、つまりZ方向に昇降自在に支持されており、モータ57でボールネジ58を回転駆動させると、支持ベース60がZ方向に昇降するようになっている。
そして、この支持ベース60の下面に超音波振動部材(加振機構、型振動部)70を介し、保持ブロック41が固定状態で取り付けられているのである。
The elevating
The
The holding
図3に示したように、この超音波振動部材70は、支持ベース60の下面に取り付けられた圧電素子71と、圧電素子71の下面に取り付けられた超音波ホーン72とから構成されている。ここで、圧電素子71は図示しない駆動回路により交流電圧が加えられたときに、その交流電圧の周波数で、縦方向、つまり、支持ベース60と保持ブロック41を結ぶ方向(型100が基板200から離間する方向)の振動を発生する。また、超音波ホーン72は、圧電素子71に接している上端部72aが固定端、下端部72bが自由端となっている。これにより、圧電素子71が振動すると、自由端となっている超音波ホーン72の下端部72b側において、振動が増幅され、超音波ホーン72の下端部72bに取り付けられた型100において、その振幅が最大となるようになっている。
As shown in FIG. 3, the
さて、図4に示したように、型100は、その下面100aに、所定のパターンを形成するための凹凸101が形成されている。
一方、加工対象となる基板200は、図5(a)に示すように、例えばポリカーボネート、ポリイミド等の樹脂材料、ガラス材料、シリコン、ガリウム砒素、サファイア、酸化マグネシウム等、成形素材がそのまま基板形状をなしているものを用いることができる。また、図5(b)に示すように、基板200として、シリコンウエハやガラスウエハ等からなる基板本体201の表面に、樹脂膜、フォトレジスト、配線パターンを形成するためアルミ、金、銀等の金属膜等を薄膜状の被覆層202が形成されたものを用いることができる。
図5(a)の場合、図4に示した型100の凹凸101により、基板200の表層部にパターンが転写され、図5(b)の基板200の場合、型100の凹凸101のパターンは、被覆層202に転写されるが、いずれの場合も、基板200の表層部にパターンを転写することに変わりは無いため、以下の説明においては、パターンが転写される部分を「基板200の表層部」と単に称し、この表現は図5(a)、(b)の双方の場合を含むものとする。
Now, as shown in FIG. 4, the
On the other hand, as shown in FIG. 5A, the
In the case of FIG. 5A, the pattern is transferred to the surface layer portion of the
パターン転写装置10では、型100の下面100aに形成された所定のパターンの凹凸101を上記の基板200に所定圧力で押し付けることで、基板200の表層部のみにパターンを転写して形成する。
In the
以下に、上記のようなパターン転写装置10におけるパターン転写工程について説明する。なお、以下に示すパターン転写装置10の動作は、基本的に、図示しないコントローラによって自動的に制御されるものである。
パターン転写装置10では、概略としては、図6(a)に示すように、型100を、基板200のガラス転移温度以上に加熱しておき、その状態で図6(b)に示すように型100を基板200に押し付け、基板200を加熱する。そして、図6(c)に示すように、型100を一定時間押し付けて荷重を保持した後、型100を冷却し、図6(d)に示すように、基板200から引き離す。この一連の工程で、基板200の表層部が、型100の凹凸101に対応した形状に成形加工されるようになっている。
Below, the pattern transfer process in the above
In the
より詳しくは、まず、保持ブロック41に対し、所定の型100を保持させておく。この状態で、型駆動機構50は、保持ブロック41を所定のストローク領域の上昇端に位置させておき、保持ブロック41に保持された型100とテーブル21は、互いに離れて位置するようにしておく。
そして、テーブル21上に、加工対象となる基板200がセットされると、これをバキューム吸着する。
More specifically, first, the
And when the board |
この後に、基板200に対し、型100を押し付けて所定のパターンを転写するわけであるが、これに先立ち、図7に示すように、コントローラにより、テーブル21に内蔵されたヒータ22と、保持ブロック41に備えられたヒータ42は、所定のタイミングS1で、予めそれぞれオンにしておく。また、冷却ブロック43の流路44には、冷却水等の冷媒を流しておく。
この状態、つまり型100を基板200に押し付ける前の状態で、保持ブロック41のヒータ42およびテーブル21のヒータ22からの熱伝導により、型100を、基板200の表層部を形成する素材のガラス転移温度Tg以上の所定温度T1に維持し、基板200を、基板200の加工対象部分となる表層部を形成する素材のガラス転移温度Tgよりも低い所定の温度T2に維持している。
Thereafter, the
In this state, that is, before the
この後、基板移動機構30、型駆動機構50で、テーブル21と保持ブロック41をX、Y方向に移動させることで、テーブル21に吸着固定された基板200の所定の領域を、保持ブロック41に保持された型100に対向させて位置決めする。
Thereafter, by moving the table 21 and the holding
続いて、型駆動機構50で保持ブロック41に保持された型100をZ方向に移動させ、テーブル21に保持された基板200に接近させる。型100の凹凸101が所定温度T1に温度上昇した後の所定のタイミングS3で、図6(b)に示すように、型100が基板200の表面に接触すると、型駆動機構50で保持ブロック41に保持された型100の移動を停止させる。すると、ガラス転移温度Tg以上の温度T1に温度上昇した状態の型100から基板200の表層部に対し、熱が伝導され、これによって基板200の表層部の温度が、型100の温度T1近くまで上昇する。このとき、型100の凹凸101が直接接触する基板200の表層部以外の他の部分は、さほど温度上昇しない。
基板200の表層部が、ガラス転移温度Tg以上の温度T1近く、あるいは少なくともガラス転移温度Tg近傍の温度まで上昇したタイミングS4で、図6(c)に示したように、型駆動機構50で保持ブロック41に保持された型100を基板200側にさらに移動させる。これにより、型100は、基板200の表面に対し、さらに大きく食い込むことになり、基板200の表層部に、型100の凹凸101のパターンが転写される。
Subsequently, the
As shown in FIG. 6C, the
ところで、上記のような動作において、タイミングS3とS4の間では、型100が基板200の表面に接触した状態で、型駆動機構50による型100の移動が停止している。つまり、タイミングS3とS4の間では、荷重コントローラとして機能するコントローラの制御により、基板200に対し、基板200の表層部の温度がガラス転移温度Tgよりも低い状態で永久歪みを与えない所定の荷重F1が型100から付与された状態となっている。
そして、タイミングS4以降で、型駆動機構50によって型100が基板200側に移動され、これによって基板200に対し、型100から、基板200の表層部の温度がガラス転移温度Tgよりも高い状態で永久歪みを与えて成形を行うための、荷重F1とは異なる所定の荷重F2が付与されるようになっている。
このようにして、型100から基板200に対して付与する荷重を、荷重F1とF2とで2段階に変動させて、型100と基板200が接触した状態の荷重F1のときに、型100の熱を基板200側に伝導させて基板200の表層部を軟化させ、その後、荷重を荷重F2に移行させて型100による成形を行うのである。
By the way, in the operation as described above, the movement of the
After timing S4, the
In this way, the load applied to the
さて、タイミングS4以降、予め設定した所定時間tが経過したタイミングS5で、保持ブロック41のヒータ42に対する電流供給量を下げる。これにより、保持ブロック41および型100、基板200の温度は低下するわけであるが、このとき、保持ブロック41の上面側には、ガラス転移温度Tg以下の冷却ブロック43が設けられているので、型100および基板200の温度は、例えばテーブル21の温度T2近傍まで速やかに下降する。
Now, after the timing S4, the current supply amount to the
続いて、保持ブロック41のヒータ42に対する電流供給量を下げたタイミングS5以降、後述する離型を開始するタイミングS7よりも所定時間前に設定されたタイミングS6にて、超音波振動部材70の圧電素子71に電圧を印加し、振動を発生させる。これにより超音波ホーン72が保持ブロック41を介し、型100に振動を加えることになる。
このとき、圧電素子71では、例えば縦方向、つまり型100と基板200が互いに離間・接近する方向に、例えば20kHzの周波数で、型100の表面において、成型する深さ(高さ)の数分の1以下の振幅の超音波振動を生じるように駆動される。
Subsequently, after timing S5 when the amount of current supplied to the
At this time, in the
そして、型100で超音波振動を加え始めたタイミングS6以降、所定時間が経過したタイミングS7で、図6(d)に示すように、型駆動機構50を作動させ、型100をテーブル21に保持された基板200から離し、離型させる。
Then, at timing S7 after a predetermined time has elapsed from timing S6 at which ultrasonic vibration is started to be applied to the
これにより、基板200の表層部には、型100の凹凸101によって構成される所定のパターンが転写形成されるようになっている。
ところで、圧電素子71を振動させることで型100に加えている振動は、型100が基板200から離れ始めた後の所定のタイミングで、圧電素子71に対する電圧供給を遮断させることで停止させる。なお、このタイミングは、型100が基板200から離れる方向に移動し始めた以降であれば、どのようなタイミングに設定してもよく、例えば型駆動機構50で型100を基板200から離れる方向に移動させるとほぼ同時としてもよいし、型100が完全に基板200から離れる前、あるいは型100が完全に基板200から離れた後としても良い。
Thereby, a predetermined pattern constituted by the
By the way, the vibration applied to the
上記のようにして、型100で基板200に対し、1回のパターン転写を行った後は、所定のタイミングS2で保持ブロック41のヒータ42に流す電流を増やし、これによって保持ブロック41に保持された型100を、再びガラス転移温度Tg以上の温度T1に設定しながら、基板移動機構30で、基板200を、次のパターン転写位置まで移動させる。
この、保持ブロック41のヒータ42に流す電流を増やすタイミングS2は、次のパターン転写位置において型100の凹凸101が基板200の表面に接触する(押し付けられる)よりも前に、型100がガラス転移温度Tg以上の所定温度T1に上昇するのであれば、いかなるタイミングでも良い。
この後は、前記した型100の押し付け、冷却、離型といった工程を同様に行うことで、他の位置にパターンを形成することができる。
そして、上記一連の工程を順次繰り返すことで、基板200の複数箇所に対し、型100のパターンを順次転写していくことができる。
As described above, after one pattern transfer is performed on the
The timing S2 for increasing the current flowing to the
Thereafter, by performing the steps such as pressing, cooling, and releasing the
Then, the pattern of the
ところで、上記のようにして型100を基板200に押し付ける際、基板200の温度を、その加工対象となる表層部の素材のガラス転移温度Tgよりも低く一定に設定しておき、一方、型100の温度をガラス転移温度Tgよりも高く設定した。例えば、基板200をポリカーボネイト樹脂(PC)とする場合、ポリカーボネイト樹脂においてガラス転移温度Tgは約150℃であるので、基板200(テーブル21)の温度T2をガラス転移温度Tg以下の約140℃に、型100の温度T1をガラス転移温度Tg以上の約160〜170℃に設定しておく。この状態で型100を基板200に押し付けると、型100の温度が基板200の表層部に伝わり、基板200の表層部から温度上昇し、徐々にその全体に伝わる。
例えば、基板200の表層部を形成する素材のガラス転移温度Tgに対し、温度T1は約20℃高く、温度T2は約30〜50℃低く設定するのが好ましい。もちろん、素材の種類によってその設定温度は変化するものであり、一義的にその値に決まっているものではない。
基板200を構成する樹脂やガラス材料において、ガラス転移温度Tgを超えた状態は、外部応力によって非常に変形しやすい、つまり成形加工しやすい状態になっているので、このガラス転移温度Tgを超えた状態を保持したまま、型100に荷重を増大させ、基板200に押し付ける。そうすると、基板200は型100の形状に沿って変形していき、凹凸101の形状を反転転写した状態で安定する。
その後、型100の温度をガラス転移温度Tg以下に低下させ、型100と接触している基板200の温度を低下させる。ガラス転移温度Tg以下の状態では、基板200は初期状態と同様、変形しにくい状態であり、つまり型100の凹凸101形状に沿って硬化し、パターンが定着した状況である。この基板200がガラス転移温度Tg以下になった状態で、型100を基板200から引き離すと、基板200の表層部は型100の凹凸101の形状を反転転写した状態となり、すなわち型100の凹凸101の反転形状のパターンが成形されるのである。
By the way, when the
For example, it is preferable to set the temperature T1 higher by about 20 ° C. and the temperature T2 lower by about 30 to 50 ° C. than the glass transition temperature Tg of the material forming the surface layer portion of the
In a resin or glass material constituting the
Thereafter, the temperature of the
また、型100によって基板200にパターンを形成した後、型100を基板200から離型させるに際し、型100に超音波振動を加えるようにした。これにより、型100と基板200との間に相対変位が生じ、その直前、つまり離型させる直前の段階で、型100と基板200の間に作用している静摩擦力を動摩擦力に変移させることができる。周知の通り、静摩擦力よりも動摩擦力の方が小さいため、型100と基板200の密着力を低減させることができ、これにより型100と基板200の食い付きの発生を抑制して離型をスムーズに行うことが可能となる。その結果、アスペクト比が高いパターンを形成するような場合であっても、基板200に形成されたパターンの崩れ、型100に対する基板200の材料の付着等を防止することができ、パターン再現精度の向上、および型100等のメンテナンス頻度を抑えることによる高スループット化、メンテナンス費用の抑制を図ることができる。
加えて、潤滑剤を塗布したり酸化被膜を形成する必要もなく、型100と基板200の食い付きを防止できるので、形成する基板200が、特に、薬液を流したり化学反応を生じさせるためのパターンを有するものである場合であっても、薬液や化学反応への影響が生じることもなく、この技術を非常に好適に用いることができる。
In addition, after forming a pattern on the
In addition, it is not necessary to apply a lubricant or form an oxide film, and the bite between the
また、上記パターン転写装置10では、離型時のみに型100に超音波振動を加えるようにし、型100を押し付ける工程では、超音波振動を加えない構成とした。型100を押し付ける工程では、基板200の表層部がガラス転移温度Tg以上に加熱されて軟化しているので、この状態で型100に超音波振動を加えると、特にパターンのサイズが微小である場合、型100の凹凸101の寸法に振動の振幅が加わったものがパターンとして形成され、パターンの再現精度が低下してしまうことがある。これに対し、上記したように、離型時のみに型100に超音波振動を加えるようにすることで、パターンの再現精度が低下するのを回避することができる。
The
また、基板200の表層部のガラス転移温度Tg以上の温度T1に設定した型100を基板200に押し付け、型100のパターンを転写した後、型100をガラス転移温度Tg以下の温度T2まで冷却し、型100を基板200から引き離す構成とした。
このようにして、パターンが形成される基板200の表層部に接する型100から、基板200の全体ではなく、加工対象部分となる表層部に対してのみ熱を直接与えるので、これによって基板200側の加熱・冷却時間も短縮することができる。さらには、基板200よりも型100が小さい場合、基板200の面積全体ではなく、型100が当たる局所的な部分のみを加熱するので、この点においても加熱を短時間で行うことに寄与することができる。
これにより、型100による基板200に対するパターン転写に際し、加える熱サイクルの効率を高めることが可能となり、スループットを高めるとともに、使用するエネルギーを省力化することができる。また、基板200に対し一つの型100で複数回パターンを順次転写する型100は、小型で済み、精度確保や温度管理等も、大型のものに比較すれば容易であり、型100のコストを大幅に削減できる。
Further, after the
In this way, heat is directly applied only from the
This makes it possible to increase the efficiency of the thermal cycle applied when the pattern is transferred to the
しかも、このようなパターン転写装置10は、光学系や光源を用いることのない、メカニカルな構造で実現できるので、従来のステッパ等に比較し、遥かに低コストで製作することができ、また装置の小型化を図ることもできる。
このようにして、基板200に対するパターン転写を、高効率、しかも低コストで行うことが可能となるのである。
Moreover, since the
In this way, pattern transfer to the
このようなパターン転写装置10では、加工対象となる基板200として、例えば、図8に示すようなウエハ(加工対象物)200Aを適用することができる。このようなウエハ200A上に複数のパターンPを転写することができるのである。これにより、ウエハ200Aの大面積化が可能となり、ウエハ200Aのテーブル21に対する乗せ代え等のハンドリング時間を節約することができるので、1個の成形品の生産コストを低減することができる。
また、基板200としては、他に、図9に示す微小なドット形状が一定の周期で配列しているフォトニック結晶(加工対象物)200Bや、所定の配線パターンを有した半導体電子回路基板、さらに図10に示すような微小な流路203を有した基板(加工対象物)200C等が適用できる。
In such a
In addition, as the
さて、図1に示したように、本実施の形態において、上記したようなパターン転写装置10には、型100を洗浄する洗浄装置(洗浄部)80が備えられている。洗浄装置80は、例えば基台31上に設けられており、洗浄液Lが収容された洗浄槽81と、この洗浄槽81に超音波振動を加える超音波振動源(図示無し)とを備えている。なおこの洗浄槽81は、基台31以外に設けることも可能であるが、洗浄液Lがこぼれないよう、可動しない固定部分に設けるのが好ましい。
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the
この洗浄槽81は、基板移動機構30、型駆動機構50によって、保持ブロック41に吸着保持された型100を基台31に対しX、Y方向に移動させたときの可動範囲内となるような位置に設けられている。また、洗浄槽81に収容された洗浄液Lは、その液面が、型駆動機構50によって、保持ブロック41に吸着保持された型100を基台31に対しZ方向に移動させたときの可動範囲内となるようにされており、つまり型100の少なくとも下面100aに形成されたパターンである凹凸101が、洗浄液Lに浸かるように設定されている。
The
このような洗浄装置80により、適宜タイミングで、型100を基板移動機構30、型駆動機構50によって移動させて洗浄槽81に浸漬し、超音波振動源(図示無し)を作動させることによって、型100の下面100aの凹凸101を洗浄液Lで超音波洗浄することができるようになっている。
With such a
この洗浄装置80には、洗浄槽81に洗浄液Lを供給する供給管83と、洗浄槽81から洗浄液Lを排出するドレイン管84とが設けられており、パターン転写装置10外から適宜操作を行うことで、洗浄槽81の洗浄液Lを交換したり、随時循環させること等ができるようになっている。
The
洗浄液Lとしては、純水、アセトン、イソプロピルアルコール等のアルコール等を用いることができる。また、基板200の表層部を樹脂で形成する場合、樹脂材料を溶剤で溶かしてペースト状とし、これをスピンコート法によって基板本体201の表面に広げるわけであるが、このときに用いる溶剤と同種のものを、洗浄液Lとして用いることもできる。このようにすれば、型100に付着したカスは、基板200の表層部のカスであるため、これを容易に溶解して除去することが可能となる。
As the cleaning liquid L, pure water, alcohol such as acetone, isopropyl alcohol, or the like can be used. Further, when the surface layer portion of the
上記したような洗浄装置80による型100の洗浄は、例えば、作業者が適宜タイミングで型100を観察し、これに基づいて作業者が下した判断結果に応じ、作業者が所定の操作を行って型100の洗浄をパターン転写装置10に実行させることができる。このときには、作業者が型100を直接目視することで観察を行ってもよいが、パターン転写装置10内の適宜位置に型100を観察するための観察部としてカメラ等を設け、このカメラ等から送られる画像をパターン転写装置10外から見て、実際の観察・判断を行うのが好ましい。
また、予め試験運転等の際に条件出しを行い、それに基づいて設定した型100のショット数毎に行うようにすることができる。その場合、所定ショット数に到達した時点で、アラーム信号を報知し、これに基づき、作業者が所定の操作を行って型100の洗浄を実行させるようにしてもよいし、パターン転写装置10のコントローラに予めプログラミングしておくことで、所定ショット数毎に、洗浄装置80による型100の洗浄を自動的に行うよう制御するようにしてもよい。
The
In addition, conditions can be determined in advance during a test operation or the like, and can be performed for each number of shots of the
さらに、パターン転写装置10に、型100の洗浄が必要か否かを判定し、その判定結果に基づいて型100の洗浄を自動的に実行させる判定機構(洗浄制御部)90を備えることもできる。
これには、図1に示すように、基台31側の所定の位置、例えばテーブル21の上面に、CCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)カメラ(観察部)91等の撮像手段を設ける。CCDカメラ91は、鉛直上方の像を撮像するようにセットされており、CCDカメラ91に対向するよう型100が位置したときに、型100の下面100aの凹凸101を撮像するようになっている。このCCDカメラ91は、洗浄槽81に近い側に設けるのが好ましい。後述するように、CCDカメラ91での撮像結果に基づき型100を洗浄するか否かを判定するのであるが、型100を洗浄する場合には、CCDカメラ91で撮像してからの移動距離を少なくすることができ、洗浄に要する時間の短縮化を図れるからである。
Furthermore, the
For this purpose, as shown in FIG. 1, imaging means such as a CCD (Charge Coupled Device) camera (observation unit) 91 is provided at a predetermined position on the base 31 side, for example, the upper surface of the table 21. The
また、判定機構90は、CCDカメラ91で撮像した型100の画像を解析し、洗浄が必要か否かを判定する判定回路(図示無し)を備えている。この判定回路(図示無し)では、予め記憶した、正常状態の型100の画像と、CCDカメラ91で撮像した型100の画像を、適宜画像処理手法によって比較し、型100の洗浄が必要であるか否かを判定する。具体的には、CCDカメラ91で撮像した型100の画像において、型100に付着したカス等によって、正常状態の型100の画像との差が所定のしきい値を超えたときに、型100の洗浄が必要であると判定するのである。
The
判定回路(図示無し)において型100の洗浄が必要であると判定された場合、判定機構90では、基板移動機構30、型駆動機構50を作動させ、型100を、洗浄装置80の洗浄槽81に移動させ、洗浄液Lによる超音波洗浄を自動的に行う。
このような判定機構90を備えることで、型100の状況に応じ、適切なタイミングで型100を自動的に洗浄することが可能となっている。
When it is determined in the determination circuit (not shown) that the
By providing such a
前記判定機構90による、型100の洗浄が必要であるか否かの判定は、予め設定した所定のショット数毎に自動的に行うことができる。また、基板200に対するパターン転写が完了し、次の基板200に交換する間、型100が待機している位置に対向した位置にCCDカメラ91を設置すれば、CCDカメラ91に対向する位置に型100を移動させる必要がないため、基板200を交換している間に判定を行うこともできる。このようにすれば、基板200を1枚加工するごとに、洗浄の必要の有無を判定することも可能である。
The
なお、上記実施の形態では、超音波振動部材70で型100を振動させるようにしたが、基板200を保持するテーブル21側に同様の機構を備えるようにしてもよい。
また、洗浄装置80の洗浄槽81に超音波振動源を備えるようにしたが、型100側の超音波振動部材70によって型100を洗浄液L内で超音波振動させる構成とすることも可能である。この場合、洗浄装置80側の超音波振動源を省略することもできる。
さらに、加熱した型100を基板200に押し付けることでパターン転写を行うようにしたが、これに代えて、従来通り、基板200側を加熱するようにしてもよい。
In the above embodiment, the
Further, although the ultrasonic vibration source is provided in the
Further, the pattern transfer is performed by pressing the
これ以外に、型100をパターン転写装置10内の洗浄装置80で洗浄する、という本願発明の主旨を逸脱しないのであれば、それ以外の部分についてはいかなる構成に変更しても差し支えが無い。
例えばヒータ42で型100に加える温度プロファイルを変更しても良いし、従来と同様に型100側ではなく基板200側にヒータを備えることで、基板200をガラス転移点近傍まで加熱するような構成としてもよい。
また、保持ブロック41のヒータ42をセラミックヒータとし、冷却ブロック43を冷媒を用いた冷却構造としたが、高速に加熱冷却できるものであれば、特にそれらに限定されることはなく、レーザや超音波による加熱、またペルチェ素子による冷却等を用いてもよい。
さらに、このような冷却ブロック43を備えない構成とすることも可能である。
Other than this, as long as it does not depart from the gist of the present invention that the
For example, the temperature profile applied to the
Further, although the
Furthermore, a configuration without such a
また、パターン転写装置10では、基板移動機構30で基板200をY方向に移動させ、型駆動機構50で型100をX、Z方向に移動させるようにしたが、これに限るものではなく、またその駆動機構も、油圧機構や空圧機構等を用いたものとすることもできる。
加えて、基板200に対し、型100を相対移動させながら複数回のパターン転写を繰り返す構成としたが、一つの基板200に対し、型100で一回のパターン転写のみを行うような構成であっても良い。
In the
In addition, the pattern transfer is repeated a plurality of times while the
この他、型100は、微細パターンが形成できるものであれば材質やその製造法は特に限定されるものではない。一方、基板200は、その表層部の成形素材と基板が一体のもの、例えば樹脂基板やガラス基板、あるいは成形素材が基板上に薄く形成されたもの、例えばシリコン基板やガラス基板上に形成された樹脂膜、等、その組み合わせは特に限定されるのもではない。
さらに加え、基板200の少なくとも表層部に紫外線硬化型樹脂(光硬化型樹脂)を用い、紫外線光源から紫外線を照射するような構成においても本発明を適用することが可能である。このような紫外線光源は、パターン転写装置10とは別に設けても良いが、基板200を紫外線光を透過する材料で形成し、基板200の下側、つまりテーブル21に紫外線光源を備え、この紫外線光源からの光を、基板200の裏側から透過させることで、表層部の紫外線硬化型樹脂を硬化させ、パターンを定着させる構成とすることもできる。
さらに、加工対象物は、基板200に限らず、他の加工対象物であっても本発明を適用することが可能である。例えば、加工対象物側、あるいは型側を加熱することなく、パターン転写を行うような場合であっても、本発明を適用することで、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
In addition, the material and manufacturing method of the
In addition, the present invention can be applied to a configuration in which an ultraviolet curable resin (photocurable resin) is used for at least the surface layer portion of the
Furthermore, the processing object is not limited to the
In addition to this, as long as it does not depart from the gist of the present invention, the configuration described in the above embodiment can be selected or changed to another configuration as appropriate.
10…パターン転写装置、20…基板保持部(対象物保持部)、21…テーブル、30…基板移動機構(移動機構)、31…基台、40…型保持部、41…保持ブロック、42…ヒータ(加熱部)、50…型駆動機構(プレス機構、移動機構)、54…昇降機構、70…超音波振動部材(加振機構、型振動部)、80…洗浄装置(洗浄部)、81…洗浄槽、90…判定機構(洗浄制御部)、91…カメラ(観察部)、100…型、101…凹凸、200…基板(加工対象物)、L…洗浄液、P…パターン
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記加工対象物を保持する対象物保持部と、
前記型を保持する型保持部と、
前記型保持部と前記対象物保持部を少なくとも二方向に相対移動させる移動機構と、
前記移動機構による前記型保持部の移動範囲内に設けられ、前記型保持部に保持された前記型の少なくともパターン面を洗浄する洗浄部と、
を備えることを特徴とするパターン転写装置。 A pattern transfer device for transferring a pattern formed on a mold to a workpiece,
An object holding unit for holding the object to be processed;
A mold holding unit for holding the mold;
A moving mechanism for relatively moving the mold holding part and the object holding part in at least two directions;
A cleaning unit that is provided within a moving range of the mold holding unit by the moving mechanism and that cleans at least a pattern surface of the mold held by the mold holding unit;
A pattern transfer apparatus comprising:
前記洗浄槽内の前記洗浄液に超音波振動を加える超音波振動源と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載のパターン転写装置。 The cleaning unit includes a cleaning tank in which a cleaning liquid is stored,
An ultrasonic vibration source for applying ultrasonic vibration to the cleaning liquid in the cleaning tank;
The pattern transfer apparatus according to claim 1, further comprising:
前記洗浄部は、前記型保持部に保持された前記型の少なくともパターン面を洗浄液に浸漬した状態で、前記型振動部で前記型に超音波振動を加えることで、前記型の少なくともパターン面を洗浄することを特徴とする請求項1に記載のパターン転写装置。 A mold vibration part for applying ultrasonic vibration to the mold held by the mold holding part;
The cleaning unit applies at least the pattern surface of the mold by applying ultrasonic vibration to the mold with the mold vibration unit in a state where at least the pattern surface of the mold held by the mold holding unit is immersed in a cleaning liquid. The pattern transfer apparatus according to claim 1, wherein cleaning is performed.
前記加熱部で加熱された前記型を、前記移動機構で前記対象物保持部に保持された前記加工対象物に押し付けることで、前記加工対象物をガラス転移温度近傍またはそれ以上に加熱して、当該加工対象物に対し前記型に形成されたパターンを転写することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のパターン転写装置。 A heating unit for heating the mold held by the mold holding unit;
By pressing the mold heated by the heating unit against the processing target object held by the target object holding part by the moving mechanism, the processing target object is heated to near or above the glass transition temperature, The pattern transfer apparatus according to claim 1, wherein the pattern formed on the mold is transferred to the object to be processed.
前記型保持部に保持された前記型を前記対象物保持部に保持された前記加工対象物に押し付けた後に当該型と前記加工対象物とを離間するとき、前記型または前記対象物保持部に振動を加えさせるように前記加振機構を制御する制御部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のパターン転写装置。 An excitation mechanism for applying vibration to the mold or the object holding part held by the mold holding part;
When the mold and the object to be processed are separated from each other after the mold held by the mold holding part is pressed against the object to be processed held by the object holding part, the mold or the object holding part A control unit that controls the excitation mechanism to apply vibration;
The pattern transfer apparatus according to claim 1, further comprising:
前記加工対象物を保持する対象物保持部と、
前記型または前記対象物保持部に振動を加える加振機構と、
前記型を加熱する加熱部と、
前記型と前記対象物保持部を少なくとも二方向に相対移動させる移動機構と、
前記移動機構による前記型の移動範囲内に設けられ、前記型の少なくともパターン面を洗浄する洗浄部と、
を備え、
前記加熱部で加熱された前記型を前記移動機構で前記加工対象物に対して相対移動させて当該加工対象物に押し付けることで、当該加工対象物をガラス転移温度近傍またはそれ以上に加熱して、当該加工対象物に前記型で所定のパターンを形成することを特徴とするパターン転写装置。 A mold for forming a predetermined pattern on the workpiece;
An object holding unit for holding the object to be processed;
An excitation mechanism for applying vibration to the mold or the object holding unit;
A heating section for heating the mold;
A moving mechanism for relatively moving the mold and the object holding unit in at least two directions;
A cleaning unit that is provided within a moving range of the mold by the moving mechanism and that cleans at least a pattern surface of the mold;
With
The mold heated by the heating unit is moved relative to the object to be processed by the moving mechanism and pressed against the object to be processed, so that the object to be processed is heated near or above the glass transition temperature. A pattern transfer apparatus for forming a predetermined pattern on the workpiece with the mold.
前記型が前記加工対象物に対して相対移動可能な範囲内で、前記型を前記範囲内に設けられた洗浄槽に対向した位置に移動させる工程と、
前記型の少なくとも前記パターン面を前記洗浄槽内の洗浄液に浸漬する工程と、
前記洗浄液または前記型に超音波振動を加えて、前記型の前記パターン面を前記洗浄液で超音波洗浄する工程と、
を含むことを特徴とする型の洗浄方法。 In a pattern transfer apparatus for transferring a pattern formed on a mold to a workpiece, a method for cleaning the pattern surface of the mold,
Moving the mold to a position facing a cleaning tank provided in the range within a range in which the mold can move relative to the workpiece;
Immersing at least the pattern surface of the mold in a cleaning liquid in the cleaning tank;
Applying ultrasonic vibration to the cleaning liquid or the mold, and ultrasonically cleaning the pattern surface of the mold with the cleaning liquid;
A mold cleaning method comprising:
前記判定する工程で洗浄が必要であると判定された場合、前記型と前記洗浄槽を相対移動させて、前記型を前記洗浄槽で洗浄することを特徴とする請求項9に記載の型の洗浄方法。 Observing the pattern surface of the mold at a predetermined timing, further comprising determining whether or not the mold needs to be washed based on the observation result;
The mold according to claim 9, wherein when it is determined in the determining step that cleaning is necessary, the mold and the cleaning tank are relatively moved, and the mold is cleaned in the cleaning tank. Cleaning method.
前記型を、前記基板のガラス転移温度を基準とした所定の温度に加熱する加熱工程と、
前記型を前記基板に押し付けて前記パターンを転写するパターン転写工程と、
所定のタイミングで前記型のパターン面を観察し、その観察結果に基づき、前記型の洗浄が必要であるか否かを判定する工程と、
前記判定する工程で洗浄が必要であると判定された場合、前記型が加工対象物に対して相対移動可能な範囲に設けられた洗浄槽にて、前記型を洗浄する工程と、
を含むことを特徴とするパターン転写方法。 A pattern transfer method for transferring a predetermined pattern onto a substrate with a mold,
Heating the mold to a predetermined temperature based on the glass transition temperature of the substrate;
A pattern transfer step of transferring the pattern by pressing the mold against the substrate;
Observing the pattern surface of the mold at a predetermined timing, and determining whether the mold needs to be cleaned based on the observation result;
When it is determined that the cleaning is necessary in the determining step, the step of cleaning the mold in a cleaning tank provided in a range in which the mold can be moved relative to the workpiece;
A pattern transfer method comprising:
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