JP2011181548A - Imprinting method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細な凹凸パターンを形成するインプリント方法において、樹脂によるパターン欠陥を低減させた離型性に優れたインプリント方法、および該インプリント方法を用いたインプリント装置に関する。 The present invention relates to an imprint method that forms fine concavo-convex patterns and is excellent in releasability by reducing pattern defects due to resin, and an imprint apparatus using the imprint method.
近年、特に半導体デバイスについては、微細化の一層の進展により高速動作、低消費電力動作が求められ、また、システムLSIという名で呼ばれる機能の統合化などの高い技術が求められている。このような中、半導体デバイスのパターンを作製する要となるリソグラフィ技術は、パターンの微細化が進むにつれ、露光装置などが極めて高価になってきており、また、それに用いるマスク価格も高価になっている。 In recent years, especially for semiconductor devices, high speed operation and low power consumption operation are required due to further progress in miniaturization, and high technology such as integration of functions called system LSIs is required. Under such circumstances, the lithography technology that is necessary for producing the pattern of the semiconductor device has become very expensive as the exposure apparatus and the like as the pattern becomes finer, and the price of the mask used therefor also becomes expensive. Yes.
これに対して、1995年Princeton大学のChouらによって提案されたナノインプリント法(以後、インプリント法と言う)は装置価格や使用材料などが安価でありながら、10nm程度の高解像度を有する微細パターン形成技術として注目されている(特許文献1参照)。 In contrast, the nanoimprint method (hereinafter referred to as imprint method) proposed by Chou et al. In Princeton University in 1995 forms a fine pattern having a high resolution of about 10 nm while the apparatus price and the material used are low. It is attracting attention as a technology (see Patent Document 1).
インプリント法は、予め表面にナノメートルサイズの凹凸パターンを形成したモールド(テンプレート、スタンパ、金型とも呼ばれる)を、被加工材である基板表面に塗布形成された樹脂などの転写材料に押し付けて力学的に変形させて微細パターンを精密に転写し、パターン形成された樹脂をレジストマスクとして被加工材を加工する技術である。一度モールドを作製すれば、ナノ構造が簡単に繰り返して成型できるため高いスループットが得られて経済的であるとともに、有害な廃棄物が少ないナノ加工技術であるため、近年、半導体デバイスに限らず、さまざまな分野への応用が期待されている。 In the imprint method, a mold (also referred to as a template, stamper, or mold) in which a nanometer-sized uneven pattern is formed on the surface in advance is pressed against a transfer material such as a resin formed on the substrate surface that is the workpiece. This is a technology that mechanically deforms and precisely transfers a fine pattern, and processes the workpiece using the patterned resin as a resist mask. Once the mold is made, the nanostructure can be easily and repeatedly molded, resulting in high throughput and economics, and because it is a nano-processing technology with little harmful waste, not only semiconductor devices in recent years, Application to various fields is expected.
このようなインプリント法には、熱可塑性樹脂を用いて熱により凹凸パターンを転写する熱インプリント法や、光硬化性樹脂を用いて紫外線により凹凸パターンを転写する光インプリント法(例えば、特許文献2参照)などが知られている。転写材料である樹脂としては、熱インプリント法では熱可塑性樹脂、光インプリント法では光硬化性樹脂が用いられる。光インプリント法は、室温で低い印加圧力でパターン転写でき、熱インプリント法のような加熱・冷却サイクルが不要でモールドや樹脂の熱による寸法変化が生じないために、解像性、アライメント精度、生産性などの点で優れていると言われている。 Such imprinting methods include a thermal imprinting method in which a concavo-convex pattern is transferred by heat using a thermoplastic resin, or a photoimprinting method in which a concavo-convex pattern is transferred by ultraviolet rays using a photocurable resin (for example, patents). Document 2) is known. As the resin as the transfer material, a thermoplastic resin is used in the thermal imprint method, and a photocurable resin is used in the photoimprint method. The optical imprint method can transfer a pattern at a low applied pressure at room temperature, and does not require a heating / cooling cycle like the thermal imprint method and does not cause dimensional changes due to mold or resin heat. It is said that it is excellent in terms of productivity.
図7は、従来の光インプリント法によるパターン形成を示す工程断面図である。図7(a)に示すように、まず、転写すべきパターンを有するモールド70を準備する。一方、被加工基板71上に低粘性の光硬化性樹脂72を塗布する。
FIG. 7 is a process cross-sectional view showing pattern formation by a conventional optical imprint method. As shown in FIG. 7A, first, a
次に、モールド70の凹凸パターンを被加工基板71上の光硬化性樹脂72に接触させて加圧し、図7(b)に示すように、モールド70を押し付けた状態で光(紫外線)73を照射し、光硬化性樹脂を硬化させ、硬化した光硬化性樹脂74とする。
Next, the concavo-convex pattern of the
次に、図7(c)に示すように、モールド70を硬化した光硬化性樹脂74から離型する。図7(c)に示す例では、モールドの相対する両端の2箇所から紙面上方に離型力Fを加えて、離型する状態を示す。離型後、被加工基板71上に光硬化性樹脂74による転写パターンが形成される。
Next, as shown in FIG. 7C, the
インプリント法では、モールド70の凸部に相当する部分の光硬化性樹脂74が被加工基板71上に薄い残膜として残るので、被加工基板71表面を露出させる必要がある場合には、図7(d)に示すように、酸素ガスを用いたイオンエッチング処理などで残膜を除去する。
In the imprint method, a portion of the
インプリント法で用いられるモールドには、パターン寸法の安定性、耐薬品性、加工特性などが求められる。光インプリント法の場合を例に取ると、一般的には光硬化に用いる紫外線を透過する石英ガラスが用いられている。インプリント法においては、モールドのパターン形状を忠実に転写材料である樹脂に転写しなければならない。そのためには、モールド形状を樹脂に転写してから、モールドを離すときに、樹脂に形状変化を与えずに離型する必要がある。 Molds used in the imprint method are required to have pattern dimension stability, chemical resistance, processing characteristics, and the like. Taking the case of the photoimprint method as an example, generally, quartz glass that transmits ultraviolet rays used for photocuring is used. In the imprint method, the pattern shape of the mold must be faithfully transferred to a resin that is a transfer material. For this purpose, it is necessary to transfer the mold shape to the resin and then release the mold without changing the shape when the mold is released.
しかし、通常、石英ガラスなどによるモールドはパターン転写材料である樹脂との離型性が低く、転写パターンを形成した樹脂からモールドを離型する際に樹脂の一部がモールド側に密着してしまうため、転写された樹脂の凹凸パターンに欠け欠陥を生じ、パターン精度が低下しやすいという問題があった。また樹脂がパターンに付着したモールドは、付着樹脂を取り除かないと以後のパターン転写に使えなくなるという問題がある。このため、モールドと樹脂との離型性を向上させる方法として、例えば、モールドの凹凸パターン表面にフッ素樹脂などの離型剤の薄膜を塗布形成して離型性を高める方法が提案されている。 However, usually, a mold made of quartz glass or the like has a low releasability from a resin that is a pattern transfer material, and a part of the resin adheres to the mold side when the mold is released from the resin on which the transfer pattern is formed. Therefore, there is a problem in that chipped defects are generated in the concavo-convex pattern of the transferred resin, and the pattern accuracy tends to be lowered. Further, there is a problem that the mold having the resin adhered to the pattern cannot be used for subsequent pattern transfer unless the adhered resin is removed. For this reason, as a method for improving the mold releasability between the mold and the resin, for example, a method for improving the releasability by applying and forming a thin film of a release agent such as a fluororesin on the surface of the concave and convex pattern of the mold has been proposed. .
しかし、たとえ離型剤を用いたとしても、モールドを連続使用してインプリントする場合、塗布された離型剤が凹凸パターン表面から徐々に失われて離型性が低下し、その結果、転写時に樹脂がモールドに付着し、正確なパターン転写ができなくなるという問題があった。一般的に、樹脂の硬化は樹脂収縮を引き起こして応力を生じさせ、樹脂による凹凸パターンの欠陥は離型時に応力が集中し易い箇所に生じることが知られている。 However, even when a mold release agent is used, when imprinting is performed using a mold continuously, the applied mold release agent is gradually lost from the surface of the concavo-convex pattern, resulting in a decrease in mold release property. There is a problem in that the resin sometimes adheres to the mold and accurate pattern transfer cannot be performed. In general, it is known that the curing of the resin causes a resin contraction to generate a stress, and the defect of the concavo-convex pattern due to the resin is generated at a location where the stress is easily concentrated at the time of mold release.
このため、光インプリント法においてモールドと樹脂との離型性を向上させるために、位相変位層を備えたモールドを用い、露光強度を制御することで、特定部位の光硬化性樹脂について硬化の度合いを選択的に低くし、収縮応力を低減することにより、樹脂パターンの欠陥が発生する部位を選択的に未硬化として転写パターンの欠陥の発生を抑制する方法が提案されている(特許文献3参照)。 For this reason, in order to improve the mold releasability between the mold and the resin in the photoimprint method, the mold having a phase displacement layer is used and the exposure intensity is controlled to cure the photocurable resin at a specific site. A method has been proposed in which the degree of resin pattern defects is selectively uncured by selectively reducing the degree of shrinkage and reducing the shrinkage stress, thereby suppressing the occurrence of defects in the transfer pattern (Patent Document 3). reference).
しかしながら、特許文献3に記載された光インプリント方法は、露光光としてコヒーレントな光を用いる必要があり、光源、装置が複雑化するという問題があり、モールドに位相変位層を設けるには、位相変位層の成膜、モールド表裏のパターンの位置合せ、表裏のエッチング加工などの複雑な工程が必要となり、さらにはモールドごとに位相変位層のパターンを変えなくてはならないという問題があり、モールド価格やインプリント装置が高価になり、インプリント法の安価に高精度パターンを形成するという本来の目的から外れてしまうという問題があった。 However, the optical imprint method described in Patent Document 3 requires the use of coherent light as exposure light, and there is a problem that the light source and the apparatus are complicated. Complex processes such as film formation of the displacement layer, alignment of the pattern on the front and back of the mold, and etching processing on the front and back are required, and there is a problem that the pattern of the phase displacement layer must be changed for each mold. In addition, there is a problem that the imprint apparatus becomes expensive and deviates from the original purpose of forming a high-precision pattern at a low cost by the imprint method.
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、微細な凹凸パターンを形成するインプリント方法において、モールドと樹脂との離型性に優れ、樹脂によるパターン欠陥を低減させ、安価に高精度パターンを形成するインプリント方法、および該インプリント方法を用いたインプリント装置を提供することである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems. That is, an object of the present invention is an imprint method for forming a fine concavo-convex pattern, which is excellent in releasability between a mold and a resin, reduces pattern defects due to the resin, and forms a high-precision pattern at low cost. And an imprint apparatus using the imprint method.
上記の課題を解決するために、本発明の請求項1の発明に係るインプリント方法は、パターンを形成したモールドを被加工基板上の光硬化性樹脂に押し付けると共に、光源から発した光を、前記モールドを介して、前記光硬化性樹脂にショットごとに露光することによって前記光硬化性樹脂を硬化させた後、前記モールドを前記硬化した光硬化性樹脂から離型するインプリント方法であって、前記光源と前記モールドとの間に、前記光硬化性樹脂を硬化させる光の露光量を調整する露光量調整部を設け、前記露光量調整部を用いて、前記ショットごとのパターン形成領域内において、前記モールドが前記硬化した光硬化性樹脂から最後に離型する領域の露光量を他の領域の露光量よりも小さくすることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, an imprint method according to the invention of
本発明の請求項2の発明に係るインプリント方法は、請求項1に記載のインプリント方法において、前記モールドが前記硬化した光硬化性樹脂から最後に離型する領域が、前記パターン形成領域内の中央部であることを特徴とするものである。
The imprint method according to
本発明の請求項3の発明に係るインプリント方法は、パターンを形成したモールドを被加工基板上の光硬化性樹脂に押し付けると共に、光源から発した光を、前記モールドを介して、前記光硬化性樹脂にショットごとに露光することによって前記光硬化性樹脂を硬化させた後、前記モールドを前記硬化した光硬化性樹脂から離型するインプリント方法であって、前記光源と前記モールドとの間に、前記光硬化性樹脂を硬化させる光の露光量を調整する露光量調整部を設け、前記露光量調整部を用いて、前記ショットごとのパターン形成領域内において、前記パターンの密度の高い領域の露光量を前記パターン密度の低い領域の露光量よりも小さくすることを特徴とするものである。 In the imprinting method according to the third aspect of the present invention, the mold having a pattern formed is pressed against a photocurable resin on a substrate to be processed, and light emitted from a light source is transmitted through the mold to the photocuring. An imprint method in which the photocurable resin is cured by exposing the photocurable resin to each shot, and then the mold is released from the cured photocurable resin, between the light source and the mold. An exposure amount adjusting unit that adjusts an exposure amount of light for curing the photocurable resin, and using the exposure amount adjusting unit, an area having a high pattern density in the pattern forming region for each shot. The exposure amount is made smaller than the exposure amount in the region having a low pattern density.
本発明の請求項4の発明に係るインプリント方法は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のインプリント方法において、前記露光量調整部が、前記光硬化性樹脂を硬化させる光の透過率分布、または反射率分布を有することを特徴とするものである。
The imprint method according to claim 4 of the present invention is the imprint method according to any one of
本発明の請求項5の発明に係るインプリント方法は、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のインプリント方法において、前記ショットごとのパターン形成領域内において、前記露光量調整部の光の透過率および透過率分布、または反射率および反射率分布が可変であることを特徴とするものである。
The imprint method according to claim 5 of the present invention is the imprint method according to any one of
本発明の請求項6の発明に係るインプリント方法は、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のインプリント方法において、前記露光量調整部が、光の透過率が2段階以上に変化する透過率領域を有する階調マスクであることを特徴とするものである。 The imprint method according to a sixth aspect of the present invention is the imprint method according to any one of the first to fifth aspects, wherein the exposure amount adjusting unit has two levels of light transmittance. The gradation mask has a transmittance region that changes as described above.
本発明の請求項7の発明に係るインプリント装置は、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載のインプリント方法を用いたことを特徴とするものである。 An imprint apparatus according to a seventh aspect of the present invention is characterized by using the imprint method according to any one of the first to sixth aspects.
本発明のインプリント方法は、モールドへの離型力のかけ方あるいはモールドのパターン密度に対応して、光硬化性樹脂を硬化させる光の露光量を調整する露光量調整部を設け、該露光量調整部を用いることにより、ショットごとのパターン形成領域内において、離型時の欠陥が発生し易い領域の光硬化性樹脂の硬化度を下げて、モールドと樹脂との離型性に優れ、樹脂によるパターン欠陥の発生を抑止もしくは低減させ、安価に高精度パターンを形成することができるという効果を奏する。 The imprint method of the present invention is provided with an exposure amount adjusting unit that adjusts an exposure amount of light for curing the photocurable resin in accordance with a method of applying a release force to the mold or a pattern density of the mold. By using the amount adjustment part, in the pattern formation area for each shot, the degree of cure of the photocurable resin in the area where defects during mold release are likely to occur is reduced, and the mold and resin have excellent mold release properties. It is possible to suppress or reduce the occurrence of pattern defects due to the resin and to form a highly accurate pattern at low cost.
本発明のインプリント方法を用いたインプリント装置は、光硬化性樹脂を硬化させる光の露光量を調整する露光量調整部を設けることにより、モールドと樹脂との離型性に優れ、樹脂によるパターン欠陥の発生を抑止もしくは低減させ、高精度パターンを形成することができる安価なインプリント装置とすることができる。 The imprint apparatus using the imprint method of the present invention is excellent in releasability between the mold and the resin by providing an exposure amount adjusting unit that adjusts the exposure amount of light for curing the photocurable resin. Generation of pattern defects can be suppressed or reduced, and an inexpensive imprint apparatus that can form a highly accurate pattern can be obtained.
本発明者は、インプリント用モールドと光硬化性樹脂とを離型する際の欠陥は、ショットごとのパターン形成領域内において欠陥の分布に傾向があり、硬化した光硬化性樹脂からモールドが最後に離型する領域に欠陥が生じ易いことを見出した。ここで、離型時の欠陥は、光硬化性樹脂側に生じた欠けなどの欠陥を意味するものであり、光硬化性樹脂の一部がモールド側に付着したことによる欠陥に対応している。 The present inventor found that the defects when releasing the imprint mold and the photocurable resin tend to be distributed in the pattern formation region for each shot, and the mold is the last from the cured photocurable resin. It has been found that defects are likely to occur in the area where the mold is released. Here, the defect at the time of releasing means a defect such as a chip generated on the photocurable resin side, and corresponds to a defect caused by part of the photocurable resin adhering to the mold side. .
また、離型時の欠陥は、ショットごとのパターン形成領域内において、パターン形成領域の周辺部よりも中央部の方が欠陥を生じ易い。離型時の欠陥がショットの中央部に生じ易いのは、モールドと光硬化性樹脂とを離型する際に、図7(c)に示すように、一定の力(F)でモールドの相対する両端から離型を開始する場合が多いので、モールドの転写領域の周辺部から中央部に向けて剥離が進み、特にショットの中央部では離型速度が大きくなり、ショット中央部に対応する領域の光硬化性樹脂にショット周辺部よりも大きな離型力が作用し、樹脂が引きちぎられて欠陥になると推察される。 Further, the defect at the time of mold release is more likely to occur in the central portion than in the peripheral portion of the pattern forming region in the pattern forming region for each shot. Defects at the time of mold release are likely to occur at the center of the shot when the mold and the photocurable resin are released from the mold, as shown in FIG. In many cases, the mold release is started from both ends, so that the peeling progresses from the periphery to the center of the mold transfer area, and the release speed increases particularly in the center of the shot, and the area corresponding to the center of the shot. It is presumed that a larger release force than the shot peripheral part acts on the photo-curable resin, and the resin is torn and becomes a defect.
また、離型時の欠陥は、ショットごとのパターン形成領域内において、パターン密度が高い領域において発生し易い。パターン密度が高い領域は、モールドの凹凸パターンと光硬化性樹脂との接触面積が大きいために、モールドと光硬化性樹脂との付着力が大きくなり、大きな離型力が作用し、欠陥を生じ易くなると解釈される。 Further, defects at the time of mold release are likely to occur in a region having a high pattern density in a pattern formation region for each shot. In areas where the pattern density is high, the contact area between the concavo-convex pattern of the mold and the photo-curing resin is large. Interpreted to be easier.
(インプリント方法)
そこで、本発明のインプリント方法は、凹凸のパターンを形成したモールドを被加工基板上の光硬化性樹脂に押し付けると共に、光源から発した光を、モールドを介して、光硬化性樹脂にショットごとに露光することによって光硬化性樹脂を硬化させてパターンを転写した後、モールドを硬化した光硬化性樹脂から離型するインプリント方法において、光硬化性樹脂を硬化させる光の露光量を調整する露光量調整部を用いて、ショットごとのパターン形成領域内において、離型時の欠陥が発生し易い領域の光硬化性樹脂の露光量を通常の露光が行われる領域よりも小さくすることにより、樹脂の架橋密度を低下させて樹脂の硬化度を下げて離型しやすくし、離型時の欠陥の発生を抑止もしくは低減するものである。
以下、実施形態について説明する。
(Imprint method)
Therefore, the imprinting method of the present invention presses the mold having a concavo-convex pattern against the photocurable resin on the substrate to be processed, and transmits light emitted from the light source to the photocurable resin through the mold for each shot. In the imprint method in which the photocurable resin is cured by exposing to a mold, the pattern is transferred, and then the mold is released from the cured photocurable resin, the light exposure amount for curing the photocurable resin is adjusted. By using the exposure amount adjustment unit, within the pattern formation region for each shot, by making the exposure amount of the photocurable resin in the region where defects at the time of release are likely to occur smaller than the region where normal exposure is performed, By reducing the crosslink density of the resin, the degree of cure of the resin is lowered to facilitate release, and the occurrence of defects during release is suppressed or reduced.
Hereinafter, embodiments will be described.
(第1の実施形態)
本実施形態におけるインプリント方法は、光源とモールドとの間に、光硬化性樹脂を硬化させる光(紫外線)の露光量を調整する露光量調整部を設け、該露光量調整部を用いて、ショットごとのパターン形成領域内において、モールドが硬化した光硬化性樹脂から最後に離型する領域の露光量を変え、最後に離型する領域の露光量を他の領域の露光量よりも小さくするものである。最後に離型する領域の露光量を小さくすることにより、該領域の光硬化性樹脂の硬化度を低下させ、その領域の離型性を向上させる。
(First embodiment)
In the imprint method in the present embodiment, an exposure amount adjustment unit that adjusts an exposure amount of light (ultraviolet rays) that cures the photocurable resin is provided between the light source and the mold, and the exposure amount adjustment unit is used. Within the pattern formation area for each shot, the exposure amount of the area that is finally released from the photo-curing resin in which the mold is cured is changed, and the exposure amount of the area that is finally released is smaller than the exposure amount of other areas. Is. Finally, by reducing the exposure amount of the region to be released, the degree of curing of the photocurable resin in the region is reduced, and the release property of the region is improved.
以下、図面を参照しながら本発明のインプリント方法について説明する。図1は、本発明のインプリント方法を用いたインプリント装置100の一例を示す概略構成図である。本実施形態の説明では、モールドが硬化した光硬化性樹脂から最後に離型する領域がパターン形成領域内の中央部であり、最後に離型する領域と異なる他の領域がパターン形成領域内の中央部を除いた領域である場合を例にして説明する。図7で説明したように、モールドを硬化した光硬化性樹脂から離型する場合、通常、モールドの相対する両端側から離型力を加えて離型する場合が多い。この場合には、最後に離型する領域はパターン形成領域内の中央部となる。
Hereinafter, the imprint method of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an
図1に示す一例としてのインプリント装置100は、光源101と、光源からの光(紫外線)102を導く光学系を構成するコンタクトレンズ103と、光源のムラを均一化する拡散板104と、露光量調整部105と、光をコンデンサレンズ109に導く光路にあり光線の向きを変えるフィールドレンズ107と、照明光入射角範囲を制御する開口絞り108と、露光量調整部105に従った光の分布を結像させるコンデンサーレンズ109と、モールド110と、ウェハなどの表面に光硬化性樹脂を塗布した被加工基板111とを備え、さらにモールド駆動部と、被加工基板駆動部と、その他の機構とを有する。
An
光源101は、光硬化性樹脂を硬化させる光(紫外線)102を発生する高圧水銀灯やハロゲンランプなどからなり、照射か遮光かを切り替えるためのシャッター(不図示)などを含む。
The
モールド110は、転写すべき凹凸パターンが被加工基板111側に向けて形成されており、光硬化性樹脂を光硬化するための露光光を透過するため、一般に合成石英などの透明な部材で作られている。
Since the
モールド駆動部は、モールド110をインプリント装置100に保持するためのモールド保持部(不図示)と、モールド110を下方向に押し付ける駆動部としてのインプリント機構部(不図示)とを含む。インプリント機構部は上下動作機構、加圧機構、モールド110転写面と被加工基板111とが密着するように姿勢制御機構、回転位置合わせ機構も有する。
The mold driving unit includes a mold holding unit (not shown) for holding the
被加工基板駆動部は、被加工基板111を保持する基板保持部112と、基板保持部112の位置、姿勢を調整するための基板移動ステージ113とを含む。基板移動ステージ113は、基板移動駆動部114によりx,y平面方向に移動可能であり、被加工基板111全面を転写可能としている。基板移動ステージ113は、高精密な位置決めも可能である。また、基板移動ステージ113は、位置決めだけではなく、被加工基板111の表面の姿勢を調整する手段も有しており、被加工基板111の表面の姿勢を調整する機能を有する。
The processed substrate driving unit includes a
その他の機構としては、定盤、除振器、フレーム、アライメントスコープ(不図示)などが含まれる。定盤は、インプリント装置100全体を支えると共に基板移動ステージ113の移動の基準平面を形成する。除振器は、床からの振動を除去する機能を有し、定盤を支える。フレームは、被加工基板111より上方に位置する構成部分の光源101からモールド110までを支える。アライメントスコープは、被加工基板111上のアライメントマーク位置を計測し、その結果に基づいて基板移動ステージ113の位置決めを行う。
Other mechanisms include a surface plate, a vibration isolator, a frame, an alignment scope (not shown), and the like. The surface plate supports the
(露光量調整部)
本発明において、露光量調整部105は、光源101から発した光(紫外線)102の露光量を変えることにより、露光しようとする被加工基板111の所定領域の露光量を変える機能を有する部材を意味するものであり、光硬化性樹脂を硬化させる光(紫外線)の露光量を調整する透過率分布または反射率分布を有するものである。図1に示す本実施形態の一例では、光源101から発した光(紫外線)102は、中央部の領域の透過率を変えた露光量調整部105を経ることにより、光強度が減衰した中央部の光102aと光強度がほぼ維持されている周辺部の光102bとなり、コンデンサーレンズ109を介して、モールド110に達する。したがって、モールド110を透過した光による被加工基板111上に塗布された光硬化性樹脂の露光量は、中央部が周辺部よりも小さくなり、光硬化性樹脂の中央部の硬化度は周辺部よりも小さくなる。その結果、モールドと硬化した光硬化性樹脂を離型するときに、ショット中心部の離型が容易になり、インプリントにおける樹脂によるパターン欠陥の発生が抑制される。
(Exposure adjustment part)
In the present invention, the exposure
図1に示すインプリント装置100では、露光量調整部105がフィールドレンズ107の上側にある場合を例に説明したが、もとより露光量調整部105の位置は上記の例に限定されるわけではなく、露光量調整部105は、光源101から発した光(紫外線)102をモールド110の所定の領域に、所定の透過率で照射するように設けるのであるから、光源101とモールド110間の光路中において、モールドパターン面と共役ないずれかに位置するように設ければよい。
In the
図1に示すインプリント装置100は、露光量調整部105により光透過率を調整し、透過光を用いて光硬化性樹脂を硬化させる光102の露光量を調整する場合を例示しているが、本発明においては、後述するように、露光量調整部により光反射率を調整し、反射光を用いて光硬化性樹脂を硬化させる光の露光量を調整することも可能である。
The
本発明において、光源101から発した光を透過光として用いて露光量を調整する場合には、露光量調整部105としては、光硬化性樹脂を硬化させる光(紫外線)102の透過率分布を有し、光(紫外線)102の透過率が2段階以上に変化する透過率領域を有する部材が用いられる。透過率領域としては、実質的に光(紫外線)102の透過率が100%の領域が含まれていてもよい。光透過率を調整する上記の露光量調整部105としては、例えば、光(紫外線)の透過率分布を有する階調マスクと称されるフォトマスク、あるいは回折光学素子(DOE:Diffractive Optical Element)などが挙げられる。回折光学素子としては、回折格子やホログラフィク光学素子あるいは計算機ホログラム(CGH:Computer Generated Hologram)素子が適用でき、計算機ホログラム素子は、所望の光強度分布の光パターンを発生させるようにあらかじめ設計され、透明な合成石英基板を階段状に多段にエッチング加工して作製することができる。
In the present invention, when adjusting the exposure amount using the light emitted from the
さらに、本発明において、光源から発した光を透過光として用いて露光量を調整する場合の露光量調整部105としては、光硬化性樹脂を硬化させる光(紫外線)の透過率分布を有する上記の階調マスクが、マスク製造が比較的容易であり、より好ましい。本発明において用いることができる階調マスクは、グレートーンマスクあるいはスリットマスクと呼ばれるマスクも含むものである。階調マスクは、合成石英基板の一主面上に透過率分布を有する領域を形成することにより、光硬化性樹脂を硬化させる光の透過率を調整することができる。階調マスクは、所定の薄膜を設けたマスクブランクスを用い、フォトレジストあるいは電子線レジストを塗布し、紫外線、レーザまたは電子線などで露光し、該薄膜をエッチングしてパターン化して形成される。
Further, in the present invention, the exposure
以下に、光透過率を調整する露光量調整部105として階調マスクを用いた場合の代表的な例について詳しく説明する。
Hereinafter, a typical example in the case where a gradation mask is used as the exposure
図3は、本発明の露光量調整部105に用いられる階調マスクの平面図および断面図であり、3種類の例を示す。いずれのマスクもマスク中央部の透過率が小さい場合の例であり、光の透過率が実質的に100%の領域を含む少なくとも3段階に変化する透過率領域を有する階調マスクの例である。
FIG. 3 is a plan view and a cross-sectional view of a gradation mask used in the
図3(a)は、透過率の異なる薄膜を2層構成とした階調マスク30Aで、図3(a)−1が平面図、図3(b)−1が図3(a)−1のA−A線における断面図である。マスク30Aは、光の透過率が実質的に100%の透明基板部31aと、透過率が異なる半透明領域32a、33aとからなる。2層を構成する薄膜は同一の材料からなる薄膜であってもよいし、あるいは異なる材料からなる薄膜であってもよい。この階調マスクは、例えば、特開平7−49410に開示されている方法で作成することができる。透過率の大小は、33a<32a<31aであり、上記のように領域31aは実質的に100%を含む高透過率の領域であり、領域32aは100%未満で領域31aよりも小さい所定の中透過率の領域で、領域33aは領域32aよりも小さく0%を超える所定の低透過率の領域として設けることができる。
3A is a
図3(b)は、半透明膜よりなる1層構成の階調マスク30Bで、図3(b)−1が平面図、図3(b)−2が図3(b)−1のB−B線における断面図である。マスク30Bは、光の透過率が実質的に100%の透明基板部31bと、透過率が異なる半透明領域32b、33bとからなる。領域32bは、露光光では解像しない大きさの矩形または円形のドットパターンが存在する領域である。この階調マスクは、例えば、特開2004−70087に開示されている方法で作成することができる。透過率の大小は、33b<32b<31bである。上記のように領域31bは実質的に100%を含む高透過率の領域であり、領域32bは100%未満で領域31bよりも小さい所定の中透過率の領域で、ドットパターンの大きさと数を調整することにより、多階調を表示することも可能である。領域33bは領域32bよりも小さく0%を超える所定の低透過率の領域として設けることができる。
3B is a one-
図3(c)は、半透明膜よりなる1層構成の階調マスク30Cで、スリットマスクあるいはグレートーンマスクと称されるマスクであり、図3(c)−1が平面図、図3(c)−2が図3(c)−1のC−C線における断面図である。マスク30Cは、光の透過率が実質的に100%の透明基板部31cと、透過率が異なる半透明領域32c、33cとからなる。領域32cは、露光光では解像しない大きさのスリットパターンが存在する領域である。この階調マスクは、例えば、特開2002−189280に開示されている方法で作成することができる。透過率の大小は、33c<32c<31cであり、上記のように領域31cは実質的に100%を含む高透過率の領域であり、領域32cは100%未満で領域31cよりも小さい所定の中透過率の領域で、領域33cは領域32cよりも小さく0%を超える所定の低透過率の領域として設けることができる。
FIG. 3C is a one-
上記の例示した階調マスクのいずれか一つのマスクを露光量調整部105として用いることにより、モールド110を透過した光による被加工基板111上に塗布された光硬化性樹脂の露光量は、ショット中央部が周辺部よりも小さくなり、モールド中央部に対応する光硬化性樹脂の硬化度が小さくなり、モールドと硬化した光硬化性樹脂とを離型するときに、ショット中心部の離型が容易になり、インプリントにおける樹脂によるパターン欠陥の発生が抑制されるという効果を奏する。
By using any one of the above-illustrated gradation masks as the exposure
上記の実施形態では、モールドが硬化した光硬化性樹脂から最後に離型する領域が、パターン形成領域の中央部である場合を例に説明したが、モールドの一端側から離型力を加えて離型する場合もある。この場合には、最後に離型する領域はパターン形成領域内の離型力を加えた側に相対する反対側のモールドの端部となる。図4は、上記のモールドの一端側から離型力を加えて離型する場合の露光量調整部105に用いられる階調マスクの例を示す平面図および断面図であり、光の透過率が実質的に100%の領域を含む3段階に変化する透過率領域を有する階調マスクの例である。
In the above embodiment, the case where the region where the mold is finally released from the cured photocurable resin is the central portion of the pattern formation region has been described as an example, but the mold release force is applied from one end side of the mold. There is also a case of releasing. In this case, the region to be released last is an end portion of the mold on the opposite side to the side where the release force is applied in the pattern formation region. FIGS. 4A and 4B are a plan view and a cross-sectional view showing an example of a gradation mask used in the exposure
図4は、透過率の異なる2層構成の階調マスク40で、図4(a)−1が平面図、図4(a)−2が図4(a)−1のD−D線における断面図である。マスク40は、光の透過率が実質的に100%の透明基板部41と、透過率が異なる半透明領域42、43とからなる。2層を構成する薄膜は同一の材料からなる薄膜であってもよいし、あるいは異なる材料からなる薄膜であってもよい。透過率の大小は、43<42<41であり、上記のように領域41は実質的に100%を含む高透過率の領域で、離型力を加える側のモールド端部を露光する領域であり、領域42は100%未満で領域41よりも小さい所定の中透過率の領域で、領域43は領域42よりも小さく0%を超える所定の低透過率の領域で、最後に離型する領域を露光する領域として設けることができる。
4A and 4B are two-layer gradation masks 40 having different transmittances. FIG. 4A-1 is a plan view, and FIG. 4A-2 is a line DD in FIG. 4A-1. It is sectional drawing. The
上記の露光量調整部105として用いる階調マスクの例では、いずれもマスク上の透過率が異なる領域として正方形を含む矩形状の場合を示しているが、もとより矩形状に限定されるわけではなく、モールドによるショットごとのパターン形成領域内において、少なくともモールドが硬化した光硬化性樹脂から最後に離型する領域の形状に応じて、透過率が異なる領域として円形、楕円形、不定形など任意の形状を設定することができる。また、階調マスクの透過率領域も実質的に100%の領域を含む3段階に変化する場合について例示しているが、もとより3段階に限定されるわけではなく、2段階あるいは4段階と変化する透過率領域であってもよい。
In the example of the gradation mask used as the exposure
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態におけるインプリント方法について説明する。本実施形態におけるインプリント方法は、光源とモールドとの間に、光硬化性樹脂を硬化させる光(紫外線)の露光量を調整する露光量調整部を設け、該露光量調整部を用いて、ショットごとのパターン形成領域内において、パターンの密度により露光量を変え、パターン密度の高い領域の露光量をパターン密度の低い領域の露光量よりも小さくするものである。インプリント装置としては、第1の実施形態で説明した図1に示すインプリント装置100あるいは後述する図2に示すインプリント装置200が用いられる。以下、本実施形態では、図1に示すインプリント装置100を用いた場合について説明する。
(Second Embodiment)
Next, an imprint method according to the second embodiment of the present invention will be described. The imprint method in the present embodiment is provided with an exposure amount adjustment unit that adjusts an exposure amount of light (ultraviolet rays) for curing the photocurable resin between the light source and the mold, and using the exposure amount adjustment unit, In the pattern formation region for each shot, the exposure amount is changed depending on the density of the pattern, and the exposure amount in the high pattern density region is made smaller than the exposure amount in the low pattern density region. As the imprint apparatus, the
本実施形態における露光量調整部105としては、第1の実施形態と同様に、図1に示す光硬化性樹脂を硬化させる光(紫外線)102の透過率分布を有し、光の透過率が2段階以上に変化する透過率領域を有する部材が用いられる。
As in the first embodiment, the exposure
図5は、本実施形態において、露光量調整部105に階調マスクを用いた場合の例であり、階調マスク50の概略平面図である。階調マスク50の光透過率は、モールドのパターン密度に対応して、モールドのパターン密度が低い領域には露光光の光透過率が大きい領域51を設け、パターン密度が中間の領域には露光光の光透過率が中間の半透明領域52を設け、パターン密度が高い領域には露光光の光透過率が小さい半透明領域53を設けるものである。モールドのパターン密度の高低に関する情報は、モールドの凹凸パターン形成時のレイアウトパターンデータを解析することで得ることができる。
FIG. 5 is an example in which a gradation mask is used for the
本実施形態の階調マスクは、上記の第1の実施形態で説明した図3(a)〜図3(c)のいずれの階調マスクも用いることができる。透過率の大小は、53<52<51であり、領域51は実質的に100%を含む高透過率の領域であり、領域52は100%未満で領域51よりも小さい所定の中透過率の領域で、領域53は領域52よりも小さく0%を超える所定の低透過率の領域として設けることができる。
As the gradation mask of this embodiment, any of the gradation masks shown in FIGS. 3A to 3C described in the first embodiment can be used. The transmittance is 53 <52 <51, the
本実施形態の階調マスクを露光量調整部105として用い、上記の第1の実施形態で説明したインプリント装置100で露光することにより、モールド110を透過した光による被加工基板111上に塗布された光硬化性樹脂の露光量は、ショットごとのパターン形成領域内において、パターンの密度により露光量が変えられ、パターン密度の高い領域の露光量がパターン密度の低い領域の露光量よりも小さくなり、パターン密度の高い領域に対応する光硬化性樹脂の硬化度が小さくなり、モールドと硬化した光硬化性樹脂を離型するときに、パターン密度の高い領域の離型が容易になり、インプリントにおける樹脂によるパターン欠陥の発生が抑制されるという効果を奏する。
The gradation mask of this embodiment is used as the exposure
(第3の実施形態)
第3の実施形態は、上記の第1の実施形態、または第2の実施形態において、ショットごとのパターン形成領域内において、露光量調整部の光(紫外線)の透過率および透過率分布、あるいは反射率および反射率分布が可変であるインプリント方法である。以下、本実施形態では、図1に示すインプリント装置100を用いた場合について、透過率を調整する階調マスクを露光量調整部105に用いた場合の例について説明する。例えば、上記の図4で示した階調マスク40を用い、露光量調整部105に、図4(a)−1のD−D方向の移動機構(不図示)を設けることにより光の透過率および透過率分布を可変とすることができる。
(Third embodiment)
In the third embodiment, in the pattern formation region for each shot in the first embodiment or the second embodiment, light (ultraviolet rays) transmittance and transmittance distribution of the exposure amount adjusting unit, or This is an imprint method in which the reflectance and the reflectance distribution are variable. Hereinafter, in the present embodiment, an example in which a gradation mask for adjusting the transmittance is used for the
本実施形態においては、さらに、露光量調整部105に設ける階調マスクを2枚以上の複数構成とすることにより、モールドの相対する両端側の光透過率を可変とすることもできる。図6は、図4に示した階調マスクを2枚構成とした露光量調整部105の例である。
In the present embodiment, the light transmittance on both opposite sides of the mold can be made variable by providing two or more gradation masks provided in the
図6において、露光量調整部105は透過率の異なる2枚の階調マスク60Aおよび60Bで構成され、図6(a)−1、図6(b)−1が平面図、図6(a)−2が図6(a)−1のE1−E1線における断面図、図6(b)−2が図6(b)−1のE2−E2線における断面図である。マスク60A、60Bは、それぞれ光の透過率が実質的に100%の透明基板部61と、透過率が異なる半透明領域62、63とからなる。半透明領域を構成する薄膜は同一の材料からなる薄膜であってもよいし、あるいは異なる材料からなる薄膜であってもよい。透過率の大小は、63<62<61であり、上記のように領域61は実質的に100%を含む高透過率の領域で、離型力を加える側のモールド端部を露光する領域であり、領域62は100%未満で領域61よりも小さい所定の中透過率の領域で、領域63は領域62よりも小さく0%を超える所定の低透過率の領域で、最後に離型する領域を露光する領域として設けることができる。なお、領域63は、単独の半透明領域として、あるいは領域62と重ねた透過率領域としてのいずれの使用も可能である。
In FIG. 6, the
上記の階調マスク60A、60Bを図6(c)に示すように2枚構成の露光量調整部105として用い、それぞれが独立して図6(c)の矢印方向(x方向とする)に移動する機構にすれば、露光量調整部105の光の透過率を所定の範囲内において可変とすることができる。また、x方向に加えx方向に垂直な方向(y方向)の移動も可能な機構とすれば、より複雑な可変の露光量調整部105とすることができる。
The gradation masks 60A and 60B described above are used as a two-sheet exposure
本実施形態の光透過率および透過率分布が可変の階調マスクを露光量調整部105として用い、上記の第1の実施形態で説明したインプリント装置100で露光することにより、モールド110を透過した光による被加工基板111上に塗布された光硬化性樹脂の露光量は、ショットの一端側が相対する他端側よりも段階的に小さくなり、モールドの一端側に対応する光硬化性樹脂の硬化度が小さくなり、モールドと硬化した光硬化性樹脂をモールドの他端側から離型するときに、最後に離型する領域となるショットの一端側の離型が容易になり、欠陥の発生が抑制される。さらに、露光量調整部105の位置を移動させて光の透過率および透過率分布を調整することにより、光硬化性樹脂とモールドの離型性をより精密に高めることができ、インプリントにおける樹脂によるパターン欠陥の発生が抑制される。
The gradation mask with variable light transmittance and transmittance distribution according to the present embodiment is used as the exposure
(第4の実施形態)
上記の実施形態では、露光量調整部としていずれも光透過率を調整する場合について説明したが、本発明においては、露光量調整部の領域ごとの光反射率を調整し、露光量調整部の反射光を用いて光硬化性樹脂を硬化させる光の露光量を調整することも可能である。図2は、本発明のインプリント方法を用いた反射光学系によるインプリント装置200の一例を示す概略構成図である。
(Fourth embodiment)
In the above embodiment, the case where the light transmittance is adjusted as the exposure amount adjustment unit has been described. However, in the present invention, the light reflectance for each region of the exposure amount adjustment unit is adjusted, and the exposure amount adjustment unit It is also possible to adjust the exposure amount of light for curing the photocurable resin using the reflected light. FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an
図2に示す一例としてのインプリント装置200は、光源201と、光源からの光(紫外線)202を導く光学系を構成するコンタクトレンズ203と、光源のムラを均一化する拡散板204と、露光量調整部205と、ミラー206と、光をコンデンサレンズ209に導く光路にあり光線の向きを変えるフィールドレンズ207と、照明光入射角範囲を制御する開口絞り208と、露光量調整部205に従った光の分布を結像させるコンデンサーレンズ209と、モールド210と、ウェハなどの表面に光硬化性樹脂を塗布した被加工基板211とを備え、さらにモールド駆動部と、被加工基板駆動部と、その他の機構とを有する。
An
図2に示すインプリント装置200は、露光量調整部205により光反射率を調整し、反射光を用いて光硬化性樹脂を硬化させる露光量を調整するものである。図2において、ミラー206は、光源からの光202を反射して露光量調整部205に向け、露光量調整部205からの反射光を再び反射してフィールドレンズ207に向ける機能を有する。露光量調整部205については、以下に述べるが、インプリント装置200を構成する他の部材は、図1で述べた内容と共通するので、説明を省略する。
The
図2に示す本実施形態の一例では、光源201から発した光(紫外線)202は、中央部の領域の反射率を低くした露光量調整部205を経ることにより、光強度が減衰した中央部の光202aと光強度がほぼ維持されている周辺部の光202bとなり、コンデンサーレンズ209を介して、モールド210に達する。したがって、モールド210を透過した光による被加工基板211上に塗布された光硬化性樹脂の露光量は、中央部が周辺部よりも小さくなり、光硬化性樹脂の中央部の硬化度は周辺部よりも小さくなる。その結果、モールドと硬化した光硬化性樹脂を離型するときに、ショット中心部の離型が容易になり、インプリントにおける樹脂によるパターン欠陥の発生が抑制される。
In the example of the present embodiment shown in FIG. 2, the light (ultraviolet light) 202 emitted from the
本発明において、露光量調整部205としては、光硬化性樹脂を硬化させる光(紫外線)の反射率分布を有し、光(紫外線)の反射率が2段階以上に変化する反射率領域を有する部材が用いられる。反射率領域としては、実質的に光(紫外線)202の反射率が100%の領域が含まれていてもよい。上記の露光量調整部205としては、例えば、光(紫外線)の反射率分布を有する反射型フォトマスク、あるいは多数の微小ミラーを2次元的に配列したDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス:テキサスインスツルメント社の商標)などのミラーアレイを用いてオンオフ状態を形成して露光量を調整することができる。
In the present invention, the exposure
反射光を用いた本実施形態においては、露光量調整部205に反射型フォトマスクあるいはDMDを用いることにより、光硬化性樹脂を硬化させる光の反射率および反射率分布を任意に変えることができ、また可変とすることも可能である。
In the present embodiment using reflected light, the reflectance and reflectance distribution of the light for curing the photocurable resin can be arbitrarily changed by using a reflective photomask or DMD for the exposure
上記の各実施形態に示された本発明において、モールドを離型後、被加工基板上に形成された光硬化性樹脂による転写パターンの露光量を小さくした領域の樹脂の硬化度が、転写パターン形成後の後工程において十分でないと想定されるときには、形成された転写パターンを樹脂が硬化する光(紫外線)により全面露光あるいは部分露光処理をすることにより、あるいは被加工基板を所定の温度で加熱処理をすることにより、転写パターン精度を維持しながら、転写されたパターンの樹脂の硬化度を向上、均一化させることができる。 In the present invention shown in each of the above embodiments, the degree of cure of the resin in the region where the exposure amount of the transfer pattern by the photocurable resin formed on the substrate to be processed is reduced after the mold is released is the transfer pattern. When it is assumed that it is not sufficient in the post-process after the formation, the formed transfer pattern is subjected to a full exposure or partial exposure treatment with light (ultraviolet rays) for curing the resin, or the substrate to be processed is heated at a predetermined temperature. By performing the treatment, the degree of cure of the resin of the transferred pattern can be improved and made uniform while maintaining the transfer pattern accuracy.
(実施例1)
モールド用基板として、外形が6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英基板を用い、この合成石英基板の一主面上に、電子線レジストを厚さ200nmで塗布し、電子線描画し、現像した後、ドライエッチングして凹凸パターンを有するモールドを形成した。モールド上の凹凸パターンは、ショットごとのパターン形成領域内において、1チップ内に幅70nm、ピッチ140nmのライン/スペースパターンを設けた6チップのパターンを形成したものである。
Example 1
A synthetic quartz substrate having an outer shape of 6 inches square and a thickness of 0.25 inches is used as a mold substrate. An electron beam resist is applied to a thickness of 200 nm on one main surface of the synthetic quartz substrate, and electron beam drawing is performed. After development, dry etching was performed to form a mold having an uneven pattern. The concavo-convex pattern on the mold is obtained by forming a 6-chip pattern in which a line / space pattern having a width of 70 nm and a pitch of 140 nm is provided in one chip in the pattern formation region for each shot.
次に、露光量調整部として、外形6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英基板の一主面上に、酸窒化シリコン(SiON)、窒化クロム(CrN)の順に成膜してマスクブランクスを作製した。次に、上記のマスクブランクスの上にフォトレジストを塗布してパターン露光して現像した後、窒化クロムを塩素と酸素の混合ガス、酸窒化シリコンをCF4でパターンエッチングし、レジストを剥離して、階調マスクよりなる露光量調整部を作製した。この露光量調整部は、図3(a)に示すように、外形152×152mmの石英基板よりなる露光光の透過率が実質的に100%の領域、その内側に外形90×90mmの正方形状の酸窒化シリコン膜よりなる露光光の透過率75%の領域、さらに内側の中央部に外形40×40mmの正方形状の酸窒化クロムよりなる露光光の透過率50%の領域が形成されている。 Next, as an exposure adjustment unit, a mask is formed by depositing silicon oxynitride (SiON) and chromium nitride (CrN) in this order on one main surface of a synthetic quartz substrate having an outer shape of 6 inches square and a thickness of 0.25 inches. Blanks were produced. Next, after applying a photoresist on the above mask blanks, pattern exposure and development, chromium nitride is mixed with chlorine and oxygen mixed gas, silicon oxynitride is pattern etched with CF 4 , and the resist is peeled off. Then, an exposure amount adjustment unit made of a gradation mask was produced. As shown in FIG. 3 (a), the exposure amount adjusting unit has a square shape with an outer shape of 90 × 90 mm inside a region where the transmittance of exposure light made of a quartz substrate with an outer shape of 152 × 152 mm is substantially 100%. An exposure light transmittance region of 75% made of a silicon oxynitride film is formed, and an exposure light transmittance region of 50% outer shape made of chrome nitride oxynitride having an outer shape of 40 × 40 mm is formed at the inner central portion. .
次に、直径200mmのシリコン・ウェハ上に光硬化性樹脂PAK−01(東洋合成工業社製)をスピン塗布して塗膜を形成した後、図1に示すインプリント装置に上記の露光量調整部を設置し、上記のモールドを樹脂に押し付け、波長320nmの紫外線を照射し、光硬化性樹脂を硬化させた。次に、モールドの相対する2箇所の端面から上方に離型力を加えて、モールドを硬化した樹脂から離型した。離型時に、最後に離型したモールドの領域はモールドの中央部である。離型によりウェハ上に、光硬化性樹脂による幅70nm、ピッチ140nm、深さ70nmのパターンが転写された。ウェハ上の光硬化性樹脂によるパターンおよびモールドのパターンには離型による欠陥は生じていなかった。 Next, a photocurable resin PAK-01 (manufactured by Toyo Gosei Kogyo Co., Ltd.) is spin-coated on a silicon wafer having a diameter of 200 mm to form a coating film, and then the above-described exposure amount adjustment is performed on the imprint apparatus shown in FIG. The mold was pressed against the resin and irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 320 nm to cure the photocurable resin. Next, a mold release force was applied upward from two opposite end faces of the mold, and the mold was released from the cured resin. At the time of mold release, the mold area finally released is the center of the mold. A pattern having a width of 70 nm, a pitch of 140 nm, and a depth of 70 nm was transferred onto the wafer by release. No defects due to mold release occurred in the pattern of the photocurable resin on the wafer and the pattern of the mold.
(比較例1)
実施例1で用いたモールドを用い、露光量調整部を設けずに、図1に示すインプリント装置により実施例1と同じ条件でインプリントし、光硬化性樹脂を硬化させた後、モールドの相対する2箇所の端面から上方に離型力を加えて、モールドを硬化した樹脂から離型したところ、ウェハ上のショット中央部に、離型による光硬化性樹脂のパターン欠陥が数箇所に発生していた。
(Comparative Example 1)
Using the mold used in Example 1, without providing an exposure adjustment section, the imprint apparatus shown in FIG. 1 imprints under the same conditions as in Example 1, and after curing the photocurable resin, When mold release force is applied upward from two opposing end faces and the mold is released from the cured resin, pattern defects of the photocurable resin due to release occur in several places in the center of the shot on the wafer. Was.
(実施例2)
モールドとして、実施例1と同様の合成石英基板を用い、凹凸パターンを有するモールドを形成した。モールド上の凹凸パターンは、ショットごとのパターン形成領域内において、1チップ内に直径80nm、ピッチ160nmのコンタクトホールパターンを設け、6チップのパターンを形成したものである。
(Example 2)
A synthetic quartz substrate similar to that in Example 1 was used as a mold, and a mold having a concavo-convex pattern was formed. The concavo-convex pattern on the mold is obtained by forming a 6-chip pattern by providing a contact hole pattern with a diameter of 80 nm and a pitch of 160 nm in one chip in the pattern formation region for each shot.
次に、露光量調整部として、外形6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英基板の一主面上に、モリブデンシリサイド(MoSi)薄膜、酸窒化クロム(CrON)薄膜をこの順に成膜し、その上にフォトレジストを塗布した後、パターン露光し、現像し、酸窒化クロムを塩素と酸素の混合ガス、酸窒化シリコンをCF4でエッチングした後、レジストを剥離し、階調マスクよりなる露光量調整部を得た。この露光量調整部は、図4(a)−1に示すように、外形152×52mmの石英基板よりなる露光光の透過率が実質的に100%の領域、その透過率100%領域に接して外形90×50mmの長方形状の酸窒化シリコン膜よりなる露光光の透過率75%の領域、さらに透過率75%領域に接して外形40×50mmの長方形状の酸窒化クロムよりなる露光光の透過率50%の領域を形成したものである。 Next, as an exposure adjustment unit, a molybdenum silicide (MoSi) thin film and a chromium oxynitride (CrON) thin film are formed in this order on one main surface of a synthetic quartz substrate having an outer shape of 6 inches square and a thickness of 0.25 inches. Then, after applying a photoresist thereon, pattern exposure, development, etching of chromium oxynitride with a mixed gas of chlorine and oxygen and etching of silicon oxynitride with CF 4 , the resist is peeled off, The exposure amount adjustment part which becomes is obtained. As shown in FIG. 4A-1, the exposure amount adjusting unit is in contact with a region where the transmittance of exposure light made of a quartz substrate having an outer shape of 152 × 52 mm is substantially 100%, and the region where the transmittance is 100%. Exposure light consisting of a rectangular silicon oxynitride film having an outer shape of 90 × 50 mm and an exposure light consisting of a rectangular chromium oxynitride having an outer shape of 40 × 50 mm in contact with the 75% transmittance region. A region having a transmittance of 50% is formed.
次に、図1に示すインプリント装置に上記の露光量調整部を設置し、上記のモールドを樹脂に押し付け、紫外線を照射し、光硬化性樹脂を硬化させた。次に、紫外線の透過率が実質的に100%となった領域側のモールドの端面から上方に離型力を加えて、モールドを硬化した樹脂から離型した。離型時に、最後に離型したモールドの領域はモールドに離型力を加えた側とは反対側の端部であり、露光量調整部の透過率が50%の領域に相当する。離型によりウェハ上に、光硬化性樹脂による直径80nm、ピッチ160nmのコンタクトホールパターンが転写された。ウェハ上の光硬化性樹脂によるパターンおよびモールドのパターンには離型による欠陥は生じていなかった。 Next, the exposure amount adjusting unit was installed in the imprint apparatus shown in FIG. 1, the mold was pressed against the resin, and the photocurable resin was cured by irradiating ultraviolet rays. Next, the mold was released from the cured resin by applying a release force upward from the end face of the mold on the side of the region where the transmittance of ultraviolet rays became substantially 100%. At the time of mold release, the mold area finally released is the end opposite to the side where the mold release force is applied to the mold, and corresponds to an area where the transmittance of the exposure adjustment section is 50%. A contact hole pattern with a diameter of 80 nm and a pitch of 160 nm was transferred onto the wafer by release. No defects due to mold release occurred in the pattern of the photocurable resin on the wafer and the pattern of the mold.
(実施例3)
モールドとして、実施例1と同様の合成石英基板を用い、図5に示すように、ショットごとのパターン形成領域内において、パターン密度の高い領域と、パターン密度の中位の領域と、パターン密度の低い領域とを有するモールドを作製した。
(Example 3)
As the mold, the same synthetic quartz substrate as in Example 1 is used. As shown in FIG. 5, in the pattern formation region for each shot, a region having a high pattern density, a middle region of the pattern density, and a pattern density A mold having a low region was produced.
次に、実施例1と同様のマスクブランクスを用い、モールドのパターン密度に対応して図5に示すように、ショットごとのパターン形成領域内において、パターンの密度の高い領域を窒化クロム膜と酸窒化シリコン膜の2層膜とし、光の透過率を50%と小さくし、パターン密度の中位の領域を酸窒化シリコン膜とし、光の透過率を75%とし、パターン密度の低い領域の光の透過率を実質的に100%とし透明基板を露出させた階調マスクよりなる露光量調整部を得た。 Next, using mask blanks similar to those in Example 1, as shown in FIG. 5 corresponding to the pattern density of the mold, a region having a high pattern density in the pattern formation region for each shot is divided into a chromium nitride film and an acid. A two-layer silicon nitride film is used, the light transmittance is reduced to 50%, the middle region of the pattern density is a silicon oxynitride film, the light transmittance is 75%, and the light in the region where the pattern density is low The exposure amount adjustment part which consists of the gradation mask which made the transmittance | permeability of 100% substantially 100% and exposed the transparent substrate was obtained.
次に、図1に示すインプリント装置に上記の露光量調整部を設置し、上記のモールドを樹脂に押し付け、紫外線を照射し、光硬化性樹脂を硬化させた。次に、モールドの相対する2箇所の端面から上方に離型力を加えて、モールドを硬化した樹脂から離型した。ウェハ上の光硬化性樹脂によるパターンおよびモールドのパターンには、離型による欠陥は生じていなかった。 Next, the exposure amount adjusting unit was installed in the imprint apparatus shown in FIG. 1, the mold was pressed against the resin, and the photocurable resin was cured by irradiating ultraviolet rays. Next, a mold release force was applied upward from two opposite end faces of the mold, and the mold was released from the cured resin. No defects due to mold release occurred in the pattern of the photocurable resin on the wafer and the pattern of the mold.
(比較例2)
実施例3で用いたモールドを用い、露光量調整部を設けずに、図1に示すインプリント装置により実施例3と同じ条件でインプリントし、光硬化性樹脂を硬化させた後、モールドの相対する2箇所の端面から上方に離型力を加えて、モールドを硬化した樹脂から離型したところ、パターンの密度の高い領域に、離型による光硬化性樹脂のパターン欠陥が発生していた。
(Comparative Example 2)
The mold used in Example 3 was imprinted under the same conditions as in Example 3 using the imprint apparatus shown in FIG. 1 without providing the exposure amount adjusting unit, and after curing the photocurable resin, When the mold was released from the cured resin by applying a release force upward from the two end faces facing each other, a pattern defect of the photocurable resin due to the release occurred in a high pattern density region. .
(実施例4)
本実施例では、モールドとして実施例2で用いたものを用いた。
Example 4
In this example, the mold used in Example 2 was used.
露光量調整部として、実施例2で用いた2層構成の階調マスクに換えて、2枚構成の階調マスクを用い、図6に示すように、一方の階調マスクは合成石英基板上に、モリブデンシリサイド薄膜を透過率75%の透過膜としてパターニングし、他方の階調マスクは酸窒化クロム薄膜を透過率50%の透過膜としてパターニングした。 As the exposure adjustment unit, a two-layer gradation mask is used instead of the two-layer gradation mask used in Example 2, and one gradation mask is formed on a synthetic quartz substrate as shown in FIG. Further, the molybdenum silicide thin film was patterned as a transmission film having a transmittance of 75%, and the other gradation mask was patterned using a chromium oxynitride thin film as a transmission film having a transmittance of 50%.
次に、図1に示すインプリント装置に上記の2枚の階調マスクよりなる露光量調整部を設置し、酸窒化クロム薄膜よりなる階調マスクの位置を調整した後、上記のモールドを樹脂に押し付け、紫外線を照射し、光硬化性樹脂を硬化させた。次に、紫外線の透過率が実質的に100%となった領域側のモールドの端面から上方に離型力を加えて、モールドを硬化した樹脂から離型した。離型時に、最後に離型したモールドの領域はモールドに離型力を加えた側とは反対側の端部であり、露光量調整部の透過率が50%の領域に相当する。離型によりウェハ上に、光硬化性樹脂による直径80nm、ピッチ160nmのコンタクトホールパターンが転写された。ウェハ上の光硬化性樹脂によるパターンおよびモールドのパターンには離型による欠陥は生じていなかった。 Next, an exposure amount adjusting unit made of the above-described two gradation masks is installed in the imprint apparatus shown in FIG. 1, and the position of the gradation mask made of the chromium oxynitride thin film is adjusted. The photo-curing resin was cured by irradiating with UV light. Next, the mold was released from the cured resin by applying a release force upward from the end face of the mold on the side of the region where the transmittance of ultraviolet rays became substantially 100%. At the time of mold release, the mold area finally released is the end opposite to the side where the mold release force is applied to the mold, and corresponds to an area where the transmittance of the exposure adjustment section is 50%. A contact hole pattern with a diameter of 80 nm and a pitch of 160 nm was transferred onto the wafer by release. No defects due to mold release occurred in the pattern of the photocurable resin on the wafer and the pattern of the mold.
(実施例5)
本実施例では、モールドとして実施例1で用いたものを使用した。
(Example 5)
In this example, the mold used in Example 1 was used.
次に、露光量調整部として、外形6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英基板の一主面上に、クロム(Cr)膜、酸化クロム(CrO)膜の順に成膜して2層構成のマスクブランクスを作製した。次に、上記のマスクブランクスの上にフォトレジストを塗布してパターン露光して現像した後、酸化クロム膜を塩素と酸素の混合ガスでパターンエッチングし、下層のクロム膜を残した状態でレジストを剥離して、クロム高反射膜と酸化クロム低反射膜よりなる反射型フォトマスクによる露光量調整部を作製した。この露光量調整部は、中央部に外形90×90mmの酸化クロムよりなる露光光の反射率が15%の領域、その外側に外形152×152mmの正方形状のクロム膜よりなる露光光の反射率が60%の領域が形成されている。 Next, as an exposure adjustment unit, a chromium (Cr) film and a chromium oxide (CrO) film are sequentially formed on one main surface of a synthetic quartz substrate having an outer shape of 6 inches square and a thickness of 0.25 inches. A mask blank having a layer structure was produced. Next, after applying a photoresist on the above mask blanks, pattern exposure and development, the chromium oxide film is subjected to pattern etching with a mixed gas of chlorine and oxygen, and the resist is formed with the lower chromium film remaining. It peeled and the exposure amount adjustment part by the reflection type photomask which consists of a chromium high reflection film and a chromium oxide low reflection film was produced. This exposure amount adjusting unit has an exposure light reflectivity of 15% made of chromium oxide having an outer shape of 90 × 90 mm at the center, and an exposure light reflectivity made of a square chrome film having an outer shape of 152 × 152 mm on the outer side. 60% of the area is formed.
次に、直径200mmのシリコン・ウェハ上に光硬化性樹脂PAK−01(東洋合成工業社製)をスピン塗布して塗膜を形成した後、図2に示すインプリント装置に上記の露光量調整部を設置し、上記のモールドを樹脂に押し付け、波長320nmの紫外線を照射し、光硬化性樹脂を硬化させた。次に、モールドの相対する2箇所の端面から上方に離型力を加えて、モールドを硬化した樹脂から離型した。離型時に、最後に離型したモールドの領域はモールドの中央部である。離型によりウェハ上に、光硬化性樹脂による幅70nm、ピッチ140nm、深さ70nmのパターンが転写された。ウェハ上の光硬化性樹脂によるパターンおよびモールドのパターンには離型による欠陥は生じていなかった。 Next, a photocurable resin PAK-01 (manufactured by Toyo Gosei Kogyo Co., Ltd.) is spin-coated on a silicon wafer having a diameter of 200 mm to form a coating film, and then the above-described exposure amount adjustment is performed on the imprint apparatus shown in FIG. The mold was pressed against the resin and irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 320 nm to cure the photocurable resin. Next, a mold release force was applied upward from two opposite end faces of the mold, and the mold was released from the cured resin. At the time of mold release, the mold area finally released is the center of the mold. A pattern having a width of 70 nm, a pitch of 140 nm, and a depth of 70 nm was transferred onto the wafer by release. No defects due to mold release occurred in the pattern of the photocurable resin on the wafer and the pattern of the mold.
100、200 インプリント装置
101、201 光源
102、202 光(紫外線)
102a、202a 強度が減衰した中央部の光
102b、202b 強度を維持した周辺部の光
103、203 コンタクトレンズ
104、204 拡散板
105、205 露光量調整部
206 ミラー
107、207 フィールドレンズ
108、208 開口絞り
109、209 コンデンサーレンズ
110、210 モールド
111、211 被加工基板
112、212 基板保持部
113、213 基板移動ステージ
114、214 基板移動駆動部
30A、30B、30C、40、50、60A、60B 階調マスク
31a、31b、31c、41、51、61 高透過率領域
32a、32b、32c、42、52、62 中透過率領域
33a、33b、33c、43、53、63 低透過率領域
70 モールド
71 被加工基板
72 光硬化性樹脂
73 光(紫外線)
74 硬化した光硬化性樹脂
100, 200
102a, 202a Center light 102b, 202b with attenuated intensity
74 Cured photo-curing resin
Claims (7)
前記光源と前記モールドとの間に、前記光硬化性樹脂を硬化させる光の露光量を調整する露光量調整部を設け、前記露光量調整部を用いて、
前記ショットごとのパターン形成領域内において、前記モールドが前記硬化した光硬化性樹脂から最後に離型する領域の露光量を他の領域の露光量よりも小さくすることを特徴とするインプリント方法。 The mold with the pattern formed is pressed against the photocurable resin on the substrate to be processed, and light emitted from a light source is exposed to the photocurable resin for each shot through the mold. Is an imprint method in which the mold is released from the cured photocurable resin after curing,
Between the light source and the mold, an exposure amount adjustment unit that adjusts an exposure amount of light for curing the photocurable resin is provided, and the exposure amount adjustment unit is used.
An imprinting method, wherein an exposure amount of a region where the mold is finally released from the cured photocurable resin is made smaller than an exposure amount of other regions in a pattern formation region for each shot.
前記光源と前記モールドとの間に、前記光硬化性樹脂を硬化させる光の露光量を調整する露光量調整部を設け、前記露光量調整部を用いて、
前記ショットごとのパターン形成領域内において、前記パターンの密度の高い領域の露光量を前記パターンの密度の低い領域の露光量よりも小さくすることを特徴とするインプリント方法。 The mold with the pattern formed is pressed against the photocurable resin on the substrate to be processed, and light emitted from a light source is exposed to the photocurable resin for each shot through the mold. Is an imprint method in which the mold is released from the cured photocurable resin after curing,
Between the light source and the mold, an exposure amount adjustment unit that adjusts an exposure amount of light for curing the photocurable resin is provided, and the exposure amount adjustment unit is used.
An imprint method characterized in that, in a pattern formation region for each shot, an exposure amount in a region having a high pattern density is made smaller than an exposure amount in a region having a low pattern density.
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