JP2005268675A - Miniature pattern forming apparatus and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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JP2005268675A JP2004081962A JP2004081962A JP2005268675A JP 2005268675 A JP2005268675 A JP 2005268675A JP 2004081962 A JP2004081962 A JP 2004081962A JP 2004081962 A JP2004081962 A JP 2004081962A JP 2005268675 A JP2005268675 A JP 2005268675A
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Hirohisa Ota
裕久 太田
Eigo Kawakami
英悟 川上
Taku Nakamura
卓 中村
Kazuyuki Harumi
和之 春見
Toshinobu Tokita
俊伸 時田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To propose a nano-imprint device capable of exerting a uniform pressing pressure even at a shot around a wafer and of achieving a highly precise transfer pattern. <P>SOLUTION: The entire surface of the mold pattern is pressurized by providing a board flush with a wafer at a part (outer periphery of the wafer) where a mold does not oppose the wafer. Alternatively, a uniform pressing is achieved by controlling pressurization such that the center of gravity during pressurization is positioned inside the region where the mold actually opposes the wafer. For the latter case, more specifically, a plurality of pressurization points are provided to control pressurization power independently, or a means for moving the center of gravity during pressurization is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、原盤上のパターンを被加工基板へ押し付けることにより転写する微細パターン形成装置、およびそれを用いた半導体デバイス製造方法に関し、特にウエハ基板周辺への転写パターンサイズ制御の改善に関するものである。   The present invention relates to a fine pattern forming apparatus for transferring a pattern on an original disk by pressing it onto a substrate to be processed, and a semiconductor device manufacturing method using the same, and more particularly to improvement of control of a transfer pattern size around a wafer substrate. .

近年、半導体集積回路の高密度高速化に伴い、集積回路のパターン線幅が縮小され、半導体製造方法にも一層の高性能化が要求されてきている。中でも特に高精度を必要とするパターン形成は、紫外線やX線、あるいは電子やイオンなど荷電粒子ビームの照射によるレジストの感光で化学反応を起こして半導体基板へパターン形成する方法に代わる技術として、超微細な凹凸パターンを有する硬質なモールドの押し付けでレジストあるいは基板自身に圧痕を残すことでパターン形成をするナノインプリントリソグラフィが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。ナノインプリントは、露光光の波長による解像度の限界や、直描で問題となるスループット不足を共に克服する技術として期待できる。図9を用いてこの従来技術を説明する。   In recent years, the pattern line width of an integrated circuit has been reduced with the increase in the density and speed of a semiconductor integrated circuit, and the semiconductor manufacturing method has been required to have higher performance. In particular, pattern formation that requires particularly high precision is an ultra-high-tech alternative to the method of forming a pattern on a semiconductor substrate by causing a chemical reaction by resist exposure by irradiation with charged particle beams such as ultraviolet rays, X-rays, or electrons and ions. Nanoimprint lithography has been proposed in which a pattern is formed by leaving an impression on a resist or a substrate itself by pressing a hard mold having a fine uneven pattern (see, for example, Patent Document 1). Nanoimprinting can be expected as a technology that overcomes both the resolution limit due to the wavelength of exposure light and the lack of throughput that is a problem in direct drawing. This prior art will be described with reference to FIG.

図9-aにおいて、モールド10は原盤となるモールドパターン11をモールド台12上に有している。また、基板側はウエハ20上にパターニングを形成するレジスト21を塗布する。   In FIG. 9-a, the mold 10 has a mold pattern 11 as a master on a mold table 12. On the substrate side, a resist 21 for patterning is applied on the wafer 20.

次に、ナノインプリントの工程を説明する。図9-aのようにモールド10とウエハ20を対向させ、図9-bに示すようにモールド10を矢印90で示す方向に移動(加圧)し、レジスト21に押し付けることによって、モールド10に描かれたパターンをレジスト21上に転写する。そしてモールド10をレジスト21から離型すると、図9-cのようにレジスト21にモールドパターン11の凹凸にしたがって反転した凹凸が形成される。その後リアクティブイオンエッチング(RIE)によって、残膜部22のレジストを除去し図9-dのようなパターニングができる。   Next, the nanoimprint process will be described. The mold 10 and the wafer 20 are opposed to each other as shown in FIG. 9A, and the mold 10 is moved (pressed) in the direction indicated by the arrow 90 as shown in FIG. 9B. The drawn pattern is transferred onto the resist 21. Then, when the mold 10 is released from the resist 21, unevenness that is inverted according to the unevenness of the mold pattern 11 is formed in the resist 21 as shown in FIG. 9-c. Thereafter, the resist of the remaining film portion 22 is removed by reactive ion etching (RIE), and patterning as shown in FIG. 9-d can be performed.

以上がパターン形成の共通する基本工程であり、その後、9-dのレジスト膜をマスクにして下地のエッチングや、リフトオフなどの各々のプロセス工程を行なう(不図示)。
米国特許5,772,905号公報 特開2003-077867号公報 特表2003-516644号公報
The above is a basic process common to pattern formation, and thereafter, each process process such as base etching and lift-off is performed using the 9-d resist film as a mask (not shown).
US Patent 5,772,905 JP2003-077867 Special Table 2003-516644

ナノインプリントを含む、パターン生成において一度の処理領域内(以降、ショットと呼ぶ)でのパターンサイズ均一性は重要な要求項目である。一般にナノインプリントでは、モールド10全面への加圧均一性が転写像のパターンサイズ均一性に影響を与えることが知られている。図10はパターンサイズ均一性が悪化してしまう例を示している。図10−2でモールド10に加わる圧力が左右で異なって(90-L、90-R)しまうと、押し付け方向が90'となり、結果的にウエハ面に対してモールドを傾いて押し付けてしまう。よって図10−3のようにショット内でレジスト残膜部22の厚みに差が生じ、その後のRIEによって、残膜部22のレジストを除去すると図10-dのように寸法の不揃いなパターンとなる。均一に押し付ける対策は従来から提案されている(例えば、特許文献2及び3参照。)。図11は特許文献2の例であり、傾斜調整機構1101を具備した支柱1102の上面にモールド10およびウエハの所望ショット位置が来るように移動し、図11-bで示すようにモールド10とウエハが相対的に傾いている場合でも両者が平行となりレジストに対して均一な押し付け圧力を与えることができる。図12は特許文献3の例であり、モールド10が空洞1202の一面が可撓性のある膜1201で構成されこの膜上にモールド10を設置し空洞1202内の流体圧力を調整することでモールド全面に均一的な力を与えることができる。例えば、図12-cに示すようにくさび成分のあるウエハにも均一な押し付け力をかけることが可能である。   Pattern size uniformity within a single processing region (hereinafter referred to as a shot) in pattern generation, including nanoimprinting, is an important requirement. In general, in nanoimprinting, it is known that the pressure uniformity over the entire surface of the mold 10 affects the pattern size uniformity of the transferred image. FIG. 10 shows an example in which the pattern size uniformity deteriorates. In FIG. 10-2, if the pressure applied to the mold 10 is different on the left and right (90-L, 90-R), the pressing direction is 90 ', and as a result, the mold is inclined and pressed against the wafer surface. Therefore, there is a difference in the thickness of the resist remaining film portion 22 in the shot as shown in FIG. 10-3, and when the resist of the remaining film portion 22 is removed by subsequent RIE, a pattern with uneven dimensions as shown in FIG. Become. Measures for uniformly pressing have been proposed (see, for example, Patent Documents 2 and 3). FIG. 11 is an example of Patent Document 2, and the mold 10 and the wafer are moved so that the desired shot positions of the mold 10 and the wafer are on the upper surface of the support 1102 provided with the tilt adjusting mechanism 1101, and as shown in FIG. Even when they are relatively inclined, they are parallel to each other, and a uniform pressing pressure can be applied to the resist. FIG. 12 shows an example of Patent Document 3, in which the mold 10 is formed of a flexible membrane 1201 on one surface of the cavity 1202, and the mold 10 is placed on the membrane and the fluid pressure in the cavity 1202 is adjusted. A uniform force can be applied to the entire surface. For example, a uniform pressing force can be applied to a wafer having a wedge component as shown in FIG. 12-c.

しかし、モールド10の転写エリアに比べウエハ面積は広く、一度のモールド押し付けで転写できる範囲(つまりショット)はウエハの一部であり、ウエハ全面にパターンを転写するには転写(モールド押し付け)と転写位置ずらし、いわゆるステップアンドリピートを行なう必要がある。図8にショットレイアウトの一例を示している。ここで注目すべき点は、作成するデバイスの製造コスト低減やプロセス処理ムラの排除のために、完全に領域全面が転写できない欠けが生じる周辺部ショットも転写していることである。(1ショット内に複数のデバイス(チップ)がマトリックス状に配置されていることを想定)。つまりモールド10は転写領域全面が完全にウエハと対向していない状態でも押し付けを意味する。周辺部ショットの押し付け状態を図13に示す。たとえモールド全面に均一な力が加わるように制御していても、対面していない1301の部分にも圧力90-Rがかかるため、押し付け方向は90"となり、ウエハ面に対してモールドを傾いた状態で押し付けてしまう。よって図13-cに示すごとく、不均一で押し付けた時と同様、ショット内でレジスト残膜部22の厚みに差が生じ、その後のRIEによって、残膜部22のレジストを除去すると図13-dのような寸法の不揃いなパターンとなる。先の特許文献2でも図11-cに示すように対向する面が存在しないと傾斜調整機構1101でモールド10とレジスト面を平行にすることは困難である。また、特許文献3はステップアンドリピート方式に関する転写は開示されておらず、周辺部のみへの転写は想定していない。   However, the wafer area is larger than the transfer area of the mold 10, and the range that can be transferred by pressing the mold once (that is, the shot) is a part of the wafer. Transfer (mold pressing) and transfer to transfer the pattern to the entire wafer surface It is necessary to shift the position, so-called step and repeat. FIG. 8 shows an example of a shot layout. What should be noted here is that peripheral shots in which the entire surface cannot be completely transferred are also transferred in order to reduce the manufacturing cost of the device to be created and to eliminate process processing unevenness. (Assuming that multiple devices (chips) are arranged in a matrix in one shot). That is, the mold 10 means pressing even when the entire transfer area is not completely opposed to the wafer. The pressing state of the peripheral shot is shown in FIG. Even if it is controlled so that a uniform force is applied to the entire mold surface, the pressure 90-R is also applied to the portion 1301 that is not facing, so the pressing direction is 90 ", and the mold is tilted with respect to the wafer surface. Therefore, as shown in Fig. 13-c, the difference in the thickness of the resist remaining film portion 22 occurs in the shot as in the case of non-uniform pressing, and the resist of the remaining film portion 22 is caused by subsequent RIE. 13-d, the pattern is not uniform in size as shown in Fig. 13-d.If there is no opposing surface as shown in Fig. 11-c in the previous patent document 2, the tilt adjustment mechanism 1101 moves the mold 10 and the resist surface together. In addition, Patent Document 3 does not disclose transfer related to the step-and-repeat method, and does not assume transfer only to the peripheral portion.

本発明はこのような従来技術の問題点に鑑み、ステップアンドリピートのナノインプリント方式で、ウエハの周辺部分のショットにおいても均一な押し付け圧力を与え、転写パターン精度を向上するものである。   In view of the above-described problems of the conventional technology, the present invention is a step-and-repeat nanoimprint method, which applies a uniform pressing pressure to shots on the peripheral portion of a wafer and improves the transfer pattern accuracy.

上記の課題を解決するために、本出願の第一の発明は、ウエハステージ上に、ウエハを保持した際の、ウエハ表面とほぼ同じ高さでかつ、保持したウエハとほぼ同心円状に配置された輪形状の構造体を有し、ウエハ周辺部へのモールド押し付け時にもモールド全面が対向することを特徴とする。第二の発明は、輪形状の構造体はばねとダンパーを介してウエハステージに配置され、モールドがウエハの周辺部で対向した際にウエハと対向している領域と輪形状構造体と対向している領域とで圧力差が生じないよう弾性力を制御することを特徴とする。第三の発明は、モールドへの加圧機構は対向可能な領域をほぼ含む少なくとも3点以上の多角形の各頂点に加圧点を有することを特徴とする。第四の発明は、実際に対向している領域の内部に加圧重心が来るようにそれぞれの加圧点にかける圧力を制御する加圧点制御機構を有することを特徴とする。第五の発明は、加圧機構が対向面内方向を移動可能な加圧機構移動手段を有し、実際に対向している領域の内部に加圧機構が位置するように加圧機構移動手段を駆動することを特徴とする。   In order to solve the above problems, the first invention of the present application is arranged on a wafer stage so as to be substantially concentric with the held wafer at the same height as the wafer surface when the wafer is held. It has a ring-shaped structure, and the entire mold surface faces even when the mold is pressed to the periphery of the wafer. In the second invention, the ring-shaped structure is disposed on the wafer stage via a spring and a damper, and when the mold is opposed to the periphery of the wafer, the area facing the wafer and the ring-shaped structure are opposed. It is characterized in that the elastic force is controlled so that no pressure difference is generated between the two regions. The third invention is characterized in that the pressing mechanism for the mold has a pressing point at each vertex of at least three or more polygons substantially including a region that can be opposed. According to a fourth aspect of the invention, there is provided a pressurizing point control mechanism for controlling the pressure applied to each pressurizing point so that the pressurizing center of gravity comes to the inside of the actually opposed region. According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a pressurizing mechanism moving means capable of moving the pressurizing mechanism in a direction in the opposed plane, and the pressurizing mechanism moving means so that the pressurizing mechanism is located inside the actually facing region. It is characterized by driving.

本発明によれば、ウエハの周辺部ショットにモールドパターンを転写するとき、モールドのパターン面とウエハが対向していない部分は同一高さの面一板が対向することでモールドパターン面の全面に加圧される、もしくはモールドへの加圧重心が実際にモールドとウエハが対向している領域の内部に位置するよう加圧制御することで均一な押し付けが可能となり、高精度なパターン転写が実現できる。   According to the present invention, when the mold pattern is transferred to the peripheral shot of the wafer, the mold pattern surface and the wafer are not opposed to each other so that the same height plate faces the entire surface of the mold pattern surface. By applying pressure control so that pressure is applied, or the center of gravity applied to the mold is located within the area where the mold and wafer are actually facing each other, uniform pressing is possible and high-precision pattern transfer is realized. it can.

以下に本発明に好適ないくつかの実施例を説明する。   Several examples suitable for the present invention will be described below.

図2は本発明の一実施例に係わるナノインプリント装置の概略構成を示している。   FIG. 2 shows a schematic configuration of a nanoimprint apparatus according to an embodiment of the present invention.

ナノインプリント装置本体30は、全体をチャンバ31で覆われており装置内部を一定の雰囲気に保っている。架台32は剛性の高い構造をしており、ウエハ20およびモールド10の高精度な位置決めを可能としている。モールド10は不図示のモールド搬送系により装置外部からモールドチャック33に搬送、保持される。レジスト21塗布済みのウエハ20も不図示のウエハ搬送系により装置外部からウエハステージ35上のウエハチャック36に搬送、保持される。   The nanoimprint apparatus main body 30 is entirely covered with a chamber 31 to maintain a constant atmosphere inside the apparatus. The gantry 32 has a highly rigid structure, and enables the wafer 20 and the mold 10 to be positioned with high accuracy. The mold 10 is conveyed and held by the mold chuck 33 from the outside of the apparatus by a mold conveyance system (not shown). The wafer 20 coated with the resist 21 is also transported and held by a wafer transport system (not shown) from the outside of the apparatus to the wafer chuck 36 on the wafer stage 35.

モールドチャック33はZおよびωx、ωy方向に駆動可能なモールド駆動部34を介して架台32に取り付けられている。 ウエハステージ35は、X,Y,Zおよび各軸の回転方向(ωx、ωy、ωz)に駆動可能であり、ウエハチャック36に保持したウエハ20のモールド直下へのXY移動や姿勢補正ができる。   The mold chuck 33 is attached to the gantry 32 via a mold driving unit 34 that can be driven in the Z, ωx, and ωy directions. The wafer stage 35 can be driven in the X, Y, Z and rotation directions (ωx, ωy, ωz) of each axis, and can perform XY movement and posture correction of the wafer 20 held on the wafer chuck 36 immediately below the mold.

ウエハ高さセンサ37は架台32上に固定されたラインセンサであり、対向する位置にある部分のウエハ20の高さ(センサ37とウエハ表面間のZ方向の間隔)を検出する。モールド高さセンサ38はウエハステージ35上に固定されており、モールドチャック33に保持されたモールド10の下にモールド高さセンサ38が位置するようにウエハステージ35をXY方向に駆動して、対向する位置のモールド10の高さ(センサ38とモールド10とのZ方向の間隔)を計測する。   The wafer height sensor 37 is a line sensor fixed on the pedestal 32, and detects the height of the wafer 20 at the opposite position (interval in the Z direction between the sensor 37 and the wafer surface). The mold height sensor 38 is fixed on the wafer stage 35, and the wafer stage 35 is driven in the X and Y directions so that the mold height sensor 38 is positioned under the mold 10 held by the mold chuck 33. The height of the mold 10 at the position (the distance between the sensor 38 and the mold 10 in the Z direction) is measured.

23は本発明の特徴であるところの面一板である。面一板23はウエハと同等の厚さを持つリング状の板部材で、ウエハチェック36にウエハチャック中心から同心円状の位置に配置し、ウエハをチャッキングした際、ウエハの外周を覆うようになる。   Reference numeral 23 denotes a flat plate which is a feature of the present invention. The flat plate 23 is a ring-shaped plate member having a thickness equivalent to that of the wafer, and is arranged on the wafer check 36 in a concentric position from the center of the wafer chuck so that the outer periphery of the wafer is covered when the wafer is chucked. Become.

図1にステップアンドリピートでの転写を説明する。図1-1はウエハの中心部ショットにモールドパターンを転写している時のウエハとモールドの関係を断面図で示している。モールド全面がウエハと対面しているのでモールド高さセンサ38の情報により主制御部40からの指令でモールドとウエハ面の平行だしをしたのち、白抜き矢印の方向でモールドを押し付けることができる。図1-2はウエハの周辺部ショットへの転写を示す。面一板23があるのでウエハの外周と同じ高さになり、モールドの全面に加圧することができる。よってウエハとモールドとが全面で対向していない周辺部ショットにおいても中心部ショットと同様なモールド押し付けが可能となり、転写パターンの精度も保つことができる。ウエハ上のどの位置でも同じ押し付け圧でモールドを転写できることから、ショット内のパターン均一精度だけでなく、リソグラフィに要求される重要な要素であるショット間でのパターン均一精度も高精度を達成できることを意味している。   FIG. 1 illustrates transfer by step-and-repeat. FIG. 1-1 is a sectional view showing the relationship between the wafer and the mold when the mold pattern is transferred to the center shot of the wafer. Since the entire mold surface faces the wafer, it is possible to press the mold in the direction of the white arrow after parallelizing the mold and the wafer surface by a command from the main control unit 40 based on information from the mold height sensor 38. Figure 1-2 shows the transfer to the wafer peripheral shot. Since there is a flat plate 23, it becomes the same height as the outer periphery of the wafer, and the entire surface of the mold can be pressurized. Therefore, even in the peripheral shot where the wafer and the mold are not opposed to each other, the same mold pressing as in the central shot is possible, and the accuracy of the transfer pattern can be maintained. Since the mold can be transferred with the same pressing pressure at any position on the wafer, not only the pattern uniformity accuracy within the shot, but also the pattern uniformity accuracy between shots, which is an important element required for lithography, can be achieved. I mean.

面一板23の幅は、一度に転写する1ショットの領域サイズと1ショット内のチップ数にかかわってくるが、2x2の4チップ取りを想定した場合、1ショット領域での対角線の半分以上の幅が望ましい。   The width of the flat plate 23 is related to the area size of one shot to be transferred at a time and the number of chips in one shot, but when assuming 2 x 2 4 chips, it is more than half of the diagonal line in one shot area A width is desirable.

また、最大でもモールド上でパターンが存在する領域の対角線の幅と同等であれば良い。   Further, it is sufficient that the width is equal to the diagonal line width of the region where the pattern exists on the mold.

図3に本発明の第二の実施例である面一板とそれに付随する構造を表す。本実施例が第一の実施例と異なる点は面一面板23がバネ24およびダンパー25を介してウエハチャックに配置されている点である。   FIG. 3 shows a flat plate according to the second embodiment of the present invention and a structure associated therewith. The present embodiment is different from the first embodiment in that the flush plate 23 is arranged on the wafer chuck via the spring 24 and the damper 25.

レジストは、実際に転写処理する際のプロセスごとに材質(ここでは特に弾性力)や塗布する厚みが異なり、またウエハ自体の厚みも許容範囲内ではあるが差を持っている。よって、実施例1で提示した固定の厚みと弾性力の面一板では、より高度なパターン精度を要求されるプロセス対応に難しいことがある。   The resist has a different material (especially elastic force in this case) and applied thickness depending on the actual transfer process, and the thickness of the wafer itself is within an allowable range. Therefore, the fixed thickness and elastic force provided in the first embodiment may be difficult to cope with a process that requires higher pattern accuracy.

ダンパー25は内部の油圧あるいはエアー圧を調節することで面一板の弾性力を変えることが可能である。モールド10をウエハ周辺に押し付けた際、ダンパー25の圧力値は主制御部40に伝達され、ウエハからの反力と同じになるようダンパー弾性力をフィードバック制御する。よって、プロセスが異なる周辺ショット部でも常にモールド全面に均一な押し付け圧で転写することが可能である。ばね24とダンパー25は図3-bに示すごとく面一板23の周囲に複数配置されており、ウエハのどの方向の周辺部ショットでも均一はモールド押し付け圧で転写できる。   The damper 25 can change the elastic force of the flat plate by adjusting the internal hydraulic pressure or air pressure. When the mold 10 is pressed around the wafer, the pressure value of the damper 25 is transmitted to the main control unit 40, and the damper elastic force is feedback-controlled so as to be the same as the reaction force from the wafer. Therefore, it is possible to always transfer even peripheral shot portions with different processes to the entire mold surface with a uniform pressing pressure. A plurality of the springs 24 and the dampers 25 are arranged around the flat plate 23 as shown in FIG. 3B, and can be uniformly transferred with the mold pressing pressure in the peripheral portion shot in any direction of the wafer.

第一及び第二の実施例では、ようするにウエハ外周を延長することで、欠けが生じている周辺ショットへの転写でも実質的にモールドの全面が対向する状態をつくり、所望の押し付け圧を均一に制御しようというものであった。本実施例は面一板を設けず、実際にウエハと対向しているモールド領域内でのみ押し付け圧を加えようとするものである。図4は、本実施例のモールド加圧点の配置と転写ショット位置を示す概略図である。13-1、13-2、13-3の三ヶ所が加圧点であり、三点への押し付け圧力は主制御部40からの指令で独立に制御できる。ウエハ中心部ショット(例えばST-2)への転写では加圧点13-1、13-2、13-3へ同じ押し付け圧を指示し、モールド全面に所望の押し付け圧を均一に与える。周辺部ショットであるST-4への転写では、加圧点13-1と13-2へは所望の圧力P1、P2を、ウエハ面と対向していない個所の加圧点13-3へは押し付け圧をゼロにするか、もしくはモールドが傾かない程度の微弱な圧力P3を指示し、図4-bのST-4領域の×で示した位置にモールドの押し付け重心がくるように押し付け圧を制御する。×の位置が転写ショットの中心付近になるよう三点の押し付け圧を制御することでショット全面に均一な転写が可能となる。図4-cは加圧点とショットサイズST-0(ショットサイズは製造するチップにより異なり常に一定のサイズに固定されるものではない。)の関係を示したもので、加圧点への押し付け圧のバランス調整により灰色で示したほぼ三角の領域内にモールド押し付け重心を制御することが可能である。逆にこの図4-cの関係で示した、加圧点13-1、13-2、13-3ではST-0の白地で示した領域にモールド押し付け重心が来るように制御することは不可能である。ST-0領域内の全ての位置にモールド押し付け重心を調整可能とするためには、たとえば図4-13-1、13-2、13-3dで示すようにST-0領域サイズを含む三角形の頂点へ加圧点13'-1、13'-2、13'-3を配置すればよい。各加圧点への加圧制御は主制御部40でショットレイアウト情報から対象ショットでのモールドとウエハの対向位置を基に算出し指示する。   In the first and second embodiments, by extending the outer periphery of the wafer as described above, even when transferring to a peripheral shot in which chipping occurs, a state where the entire surface of the mold is substantially opposed is created, and a desired pressing pressure is made uniform. It was to control. In the present embodiment, a flat plate is not provided, and the pressing pressure is applied only in the mold region actually facing the wafer. FIG. 4 is a schematic diagram showing the arrangement of mold pressurization points and transfer shot positions in this example. The three points 13-1, 13-2, and 13-3 are the pressurizing points, and the pressing pressure to the three points can be controlled independently by a command from the main control unit 40. In the transfer to the wafer center shot (for example, ST-2), the same pressing pressure is instructed to the pressing points 13-1, 13-2, and 13-3, and the desired pressing pressure is uniformly applied to the entire mold surface. When transferring to ST-4, which is a peripheral shot, the desired pressures P1 and P2 are applied to the pressurization points 13-1 and 13-2, and the pressurization point 13-3 at a location not facing the wafer surface. Set the pressing pressure to zero, or specify a weak pressure P3 that does not tilt the mold, and press the pressing pressure so that the pressing center of gravity of the mold comes to the position indicated by × in the ST-4 area in Fig. 4-b. Control. By controlling the pressing pressure at three points so that the position of x is near the center of the transfer shot, uniform transfer can be performed on the entire surface of the shot. Fig. 4-c shows the relationship between the pressurization point and shot size ST-0 (the shot size varies depending on the chip to be manufactured and is not always fixed). By adjusting the pressure balance, it is possible to control the mold pressing center of gravity within a substantially triangular region shown in gray. Conversely, at the pressurization points 13-1, 13-2, and 13-3 shown in the relationship of Fig. 4-c, it is impossible to control the mold pressing center of gravity to be in the area indicated by the white background of ST-0. Is possible. In order to make it possible to adjust the mold pressing center of gravity to all positions within the ST-0 area, for example, as shown in Figs. 43-1-1, 13-2, 13-3d, The pressurizing points 13′-1, 13′-2, 13′-3 may be arranged at the apexes. The pressurization control to each pressurization point is calculated and instructed by the main control unit 40 based on the shot layout information based on the opposing position of the mold and the wafer in the target shot.

面一板を必要としない分、ウエハチャックさらにはチャックを搭載しているウエハステージを小型化でき、装置コスト面からも効果がある。   Since a flat plate is not required, the wafer chuck and the wafer stage on which the chuck is mounted can be reduced in size, which is also effective in terms of apparatus cost.

また、加圧点の数は三点に限定されるものでなく、図5のごとく四点の加圧点も可能であるし、それ以上の加圧点でも良い。四点の場合、ショットの四隅に加圧点を配置することで、所望ヶ所への加圧重心を効率よく設定できるメリットもある。   Further, the number of pressurizing points is not limited to three, and four pressurizing points are possible as shown in FIG. In the case of four points, there is also an advantage that by placing pressure points at the four corners of a shot, it is possible to efficiently set the pressure center of gravity at a desired location.

図6は第四の実施例に係わるナノインプリント装置の概略構成を示している。第一の実施例で示した図2と構成/機能に同じ部位は図中、同一符号を用いて示しているので説明を省略する。第三の実施例と同様にモールド押し付けの重心位置を調整することで、周辺部ショットへの押し付け圧の均一性を得るものである。第三の実施例では複数の加圧点を持ち、複数の加圧点の押し付け圧を独立に制御し重心を制御していたのに代わり、本実施例ではモールド駆動部34'にモールド加圧重心をxy平面内で移動する機構を有している。図7は、本実施例の転写ショット位置とモールド加圧重心を示す概略図である。中心部ショットST-2への転写はモールド加圧重心がモールド中心に来るようにして図の破線で示したモールド状態で押し付けを行なう。装置駆動の最初に行なう初期化処理で、モールド加圧重心がモールドの中心にくるようにモールド駆動部34'を初期化すれば、特にモールド加圧重心位置の指令値を与えずに対象ショットに対して均一な押し付け圧で転写ができる。周辺部ショットであるST-4への転写では、加圧重心が図中の×で示したモールドとウエハとが対向している領域の中心とが一致するようにモールド駆動部34"を制御しモールドを押し付ける。モールド駆動部34‘への移動制御は主制御部40でショットレイアウト情報から対象ショットでのモールドとウエハの対向位置を基に算出し指示する。   FIG. 6 shows a schematic configuration of a nanoimprint apparatus according to the fourth embodiment. Parts that are the same as the configuration / function shown in FIG. 2 in the first embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawing, and thus description thereof is omitted. Similar to the third embodiment, by adjusting the position of the center of gravity of the mold pressing, the uniformity of the pressing pressure on the peripheral shot is obtained. In the third embodiment, instead of having a plurality of pressure points and controlling the pressing force of the plurality of pressure points independently and controlling the center of gravity, in this embodiment, the mold pressure is applied to the mold driver 34 '. It has a mechanism for moving the center of gravity in the xy plane. FIG. 7 is a schematic diagram showing the transfer shot position and the mold pressing center of gravity in this embodiment. Transfer to the center shot ST-2 is performed in a mold state indicated by a broken line in the figure so that the center of gravity of the mold press comes to the center of the mold. If the mold drive unit 34 'is initialized so that the mold pressurization center of gravity is at the center of the mold in the initialization process that is performed at the beginning of the device drive, the target shot can be made without giving the command value of the mold pressurization center of gravity. On the other hand, transfer can be performed with uniform pressing pressure. In the transfer to ST-4, which is a peripheral shot, the mold driving unit 34 "is controlled so that the center of pressure is aligned with the center of the area where the mold and the wafer indicated by x in the figure are facing each other. The main controller 40 calculates and instructs movement control to the mold driver 34 'based on the shot layout information based on the opposing position of the mold and the wafer in the target shot.

[デバイスの生産方法の実施例]
次に上記説明した微細パターン形成装置または微細パターン形成方法を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
[Example of device production method]
Next, an embodiment of a device production method using the fine pattern forming apparatus or the fine pattern forming method described above will be described.

図14は微小デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マクロマシン等)の製造のフローを示す。ステップS1401(回路設計)ではデバイスのパターン設計を行なう。ステップS1402(モールド制作)では設計したパターンを形成したモールドを作製する。一方、ステップS1403(ウエハ製造)ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造する。ステップS1404(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意したモールドとウエハを用いて、インプリント技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップS1405(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップS1404で作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップS1406(検査)ではステップS1405で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップS1407)される。   FIG. 14 shows a flow of manufacturing a microdevice (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a macro machine, etc.). In step S1401 (circuit design), a device pattern is designed. In step S1402 (mold production), a mold on which the designed pattern is formed is produced. On the other hand, in step S1403 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon or glass. Step S1404 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by the imprint technique using the prepared mold and wafer. The next step S1405 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer produced in step S1404. The assembly process (dicing, bonding), packaging process (chip encapsulation), etc. including. In step S1406 (inspection), the semiconductor device manufactured in step S1405 undergoes inspections such as an operation confirmation test and a durability test. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step S1407).

図15は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップS1501(酸化)ではウエハの表面を酸化させる。ステップS1502(CVD)ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップS1503(電極形成)ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップS1504(イオン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップS1505(レジスト処理)ではウエハにレジストを塗布する。ステップS1506(パターン転写)では上述した微細パターン形成装置によってモールドの回路パターンをウエハに圧痕として転写する。ステップS1507(エッチング)では転写したレジスト像の残膜部分を削り取りパターンの成形をする。ステップS1508(レジスト剥離)ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。繰り返しの中には、解像度の要求が厳しくないなどの理由から、微細パターン形成装置の代わりに露光装置、モールドの代わりにマスク(レチクル)、及びフォトレジストを用いてウエハ上にパターン転写することを組み合わせるのも可能である。   FIG. 15 shows a detailed flow of the wafer process. In step S1501 (oxidation), the wafer surface is oxidized. In step S1502 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step S1503 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step S1504 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step S1505 (resist processing), a resist is applied to the wafer. In step S1506 (pattern transfer), the circuit pattern of the mold is transferred as an indentation to the wafer by the fine pattern forming apparatus described above. In step S1507 (etching), the remaining film portion of the transferred resist image is removed to form a pattern. In step S1508 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. During the repetition, it is necessary to transfer the pattern onto the wafer using an exposure device instead of a fine pattern formation device, a mask (reticle) instead of a mold, and a photoresist because the resolution requirement is not strict. Combinations are also possible.

本実施例の生産方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造できる。   By using the production method of this embodiment, a highly integrated device that has been difficult to manufacture can be manufactured at low cost.

本発明の実施例1に係わるモールド押し付けを説明する図。The figure explaining the mold pressing concerning Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係わるインプリント装置を説明する概略構成図。1 is a schematic configuration diagram illustrating an imprint apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例2に係わるモールド押し付けを説明する図。The figure explaining mold pressing concerning Example 2 of the present invention. 本発明の実施例3に係わるモールド押し付けを説明する図。The figure explaining mold pressing concerning Example 3 of the present invention. 本発明の実施例3の別形態に係わるモールド押し付けを説明する図。The figure explaining mold pressing concerning another form of Example 3 of the present invention. 本発明の実施例4に係わるインプリント装置を説明する概略構成図。FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating an imprint apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. 本発明の実施例4に係わるモールド押し付けを説明する図。The figure explaining the mold pressing concerning Example 4 of this invention. 量産プロセスにおける一般的なショットレイアウトを示す図。The figure which shows the general shot layout in a mass production process. 基本的なモールド押し付けを説明する図。The figure explaining basic mold pressing. 問題となるモールド押し付けを説明する図。The figure explaining the mold pressing which becomes a problem. 押し付け均一性を対処した従来例(1)。Conventional example (1) dealing with pressing uniformity. 押し付け均一性を対処した従来例(2)。Conventional example (2) dealing with pressing uniformity. 従来例でも問題となるモールド押し付けを説明する図。The figure explaining the mold pressing which also becomes a problem also in a prior art example. 微小半導体デバイスの製造の流れを説明する図。The figure explaining the flow of manufacture of a micro semiconductor device. 図14におけるウエハプロセスの詳細な流れを説明する図。The figure explaining the detailed flow of the wafer process in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 モールド
11 モールドパターン
13 加圧点
20 ウエハ
21 レジスト
22 レジスト残膜部
23 面一板
24 ばね
25 ダンパー
30 インプリント装置本体
31 チャンバ
32 架台
33 モールドチャック
34 モールド駆動部
34' 加圧重心移動可能なモールド駆動部
35 ウエハステージ
36 ウエハチャック
37 ウエハ高さセンサ
38 モールド高さセンサ
39 圧力センサ
40 主制御部
41 Wステージ位置制御部
42 Mチャック位置制御部
43 W高さ計測部
44 M高さ計測部
ST-0〜ST-4 パターン転写ショット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Mold 11 Mold pattern 13 Pressing point 20 Wafer 21 Resist 22 Resist residual film part 23 Flat one plate 24 Spring 25 Damper 30 Imprint apparatus main body 31 Chamber 32 Mounting frame 33 Mold chuck 34 Mold drive part 34 'Pressure center of gravity movement possible Mold drive unit 35 Wafer stage 36 Wafer chuck 37 Wafer height sensor 38 Mold height sensor 39 Pressure sensor 40 Main control unit 41 W stage position control unit 42 M chuck position control unit 43 W height measurement unit 44 M height measurement unit
ST-0 to ST-4 Pattern transfer shot

Claims (9)

微細凹凸パターンをその表面に有した原盤を保持する原盤保持機構と、原盤のパターンを転写する被加工基板を保持および移動する被加工基板ステージと、該原盤と該被加工基板を対向させ両者を相対的に押し付ける加圧機構を有し、加圧機構を作動させ該被加工基板表面にパターン転写をなう微細パターン形成装置において、該原盤と該被加工基板とが対向している領域のほぼ中心に加圧の重心がくるように押し付け制御する押し付け制御手段を有することを特徴とする微細パターン形成装置。   A master holding mechanism for holding a master having a fine concavo-convex pattern on its surface, a substrate stage for holding and moving a substrate to which a pattern of the master is transferred, a master substrate and the substrate to be processed facing each other, In a fine pattern forming apparatus having a pressurizing mechanism for relatively pressing, and operating the pressurizing mechanism to perform pattern transfer on the surface of the substrate to be processed, the area of the area where the master and the substrate to be processed are facing each other A fine pattern forming apparatus comprising pressing control means for controlling pressing so that the center of gravity of pressure comes to the center. 該被加工基板ステージは、保持した際の被加工基板の表面とほぼ同一の高さでかつ、保持した被加工基板とほぼ同心円状に配置された輪形状の構造体を有することを特徴とする請求項1記載の微細パターン形成装置。   The substrate stage to be processed has a ring-shaped structure that is substantially the same height as the surface of the substrate to be processed when held and is arranged substantially concentrically with the held substrate to be processed. The fine pattern forming apparatus according to claim 1. 該輪形状の構造体の幅は、該原盤のパターンが存在する領域の対角線の幅以下であることを特徴とする請求項2記載の微細パターン形成装置。   3. The fine pattern forming apparatus according to claim 2, wherein a width of the ring-shaped structure is equal to or less than a width of a diagonal line of a region where the pattern of the master is present. 該輪形状の構造体はバネおよび緩衝器を介して被加工基板ステージに配置されていることを特徴とする請求項2又は請求項3記載の微細パターン形成装置。   4. The fine pattern forming apparatus according to claim 2, wherein the ring-shaped structure is disposed on the workpiece substrate stage via a spring and a shock absorber. 該加圧機構は該原盤のパターンが存在する領域をほぼ含む少なくとも3点以上の多角形の各頂点に加圧点を有することを特徴とする請求項1記載の微細パターン形成装置。   2. The fine pattern forming apparatus according to claim 1, wherein the pressing mechanism has a pressing point at each vertex of at least three or more polygons that substantially include a region where the pattern of the master is present. 転写する際に対向している領域の内部に加圧重心が来るようにそれぞれの加圧点にかける圧力を制御する加圧点制御機構を有することを特徴とする請求項5記載の微細パターン形成装置。   6. The fine pattern formation according to claim 5, further comprising a pressurization point control mechanism for controlling a pressure applied to each pressurization point so that the pressurization center of gravity comes to the inside of a region facing when transferring. apparatus. 該加圧機構は対向面内方向を移動可能な加圧機構移動手段を有することを特徴とする請求項1記載の微細パターン形成装置。   2. The fine pattern forming apparatus according to claim 1, wherein the pressurizing mechanism has a pressurizing mechanism moving means capable of moving in a direction in the facing surface. 転写する際に対向している領域の内部に該加圧機構の加圧重心が位置するように該加圧機構移動手段を駆動することを特徴とする請求項7記載の微細パターン形成装置。   8. The fine pattern forming apparatus according to claim 7, wherein the pressurizing mechanism moving unit is driven so that the pressurizing center of gravity of the pressurizing mechanism is located in a region facing when transferring. 請求項1〜8のいずれか1つに記載の微細パターン形成装置を用いて製造したことを特徴とする半導体デバイス。   A semiconductor device manufactured using the fine pattern forming apparatus according to claim 1.
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