JP2013026436A - インプリント方法及びインプリントシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】転写パターンの位置合わせ精度を向上させる。
【解決手段】インプリント方法は、被加工膜上に光硬化性有機材料を塗布する工程と、テンプレートの凹凸パターンを前記光硬化性有機材料に接触させる工程と、前記テンプレートを前記光硬化性有機材料に接触させた状態で、前記テンプレートに力を加える工程と、前記テンプレートを前記光硬化性有機材料に接触させた状態で、前記光硬化性材料に光を照射し、前記光硬化性材料を硬化させる工程と、前記光の照射後に、前記テンプレートを前記光硬化性材料から離型する工程と、を備える。前記テンプレートに加える力は、前記被加工膜の表面と前記テンプレートとの間隔に対応した大きさである。
【選択図】図４
【解決手段】インプリント方法は、被加工膜上に光硬化性有機材料を塗布する工程と、テンプレートの凹凸パターンを前記光硬化性有機材料に接触させる工程と、前記テンプレートを前記光硬化性有機材料に接触させた状態で、前記テンプレートに力を加える工程と、前記テンプレートを前記光硬化性有機材料に接触させた状態で、前記光硬化性材料に光を照射し、前記光硬化性材料を硬化させる工程と、前記光の照射後に、前記テンプレートを前記光硬化性材料から離型する工程と、を備える。前記テンプレートに加える力は、前記被加工膜の表面と前記テンプレートとの間隔に対応した大きさである。
【選択図】図４
Description
本発明の実施形態は、インプリント方法及びインプリントシステムに関する。
微細パターンを低コストに形成するための技術として、光ナノインプリント法が知られている。これは、基板上に形成したいパターンに対応した凹凸を有するテンプレートを、基板表面に塗布された光硬化性有機材料層に押しつけ、これに光照射を行って有機材料層を硬化させ、テンプレートを有機材料層から離型することで、パターンを転写する方法である。
テンプレートを光硬化性有機材料に押しつけた際、基板上のアライメントマークと、テンプレートのアライメントマークとを用いて、テンプレートと基板との位置合わせが行われる。また、テンプレートを左右から加圧し、テンプレートの形状を補正することで、転写パターンを形成する位置のずれを小さくする手法が知られている。しかし、同じ光硬化性有機材料を使用しても、加工条件によって光硬化性有機材料の流動性が変わるため、テンプレートに最適な形状補正を与えられず、転写パターンの位置合わせ精度を向上させることが困難であるという問題があった。
本発明は、転写パターンの位置合わせ精度を向上させることができるインプリント方法及びインプリントシステムを提供することを目的とする。
本実施形態によれば、インプリント方法は、被加工膜上に光硬化性有機材料を塗布する工程と、テンプレートの凹凸パターンを前記光硬化性有機材料に接触させる工程と、前記テンプレートを前記光硬化性有機材料に接触させた状態で、前記テンプレートに力を加える工程と、前記テンプレートを前記光硬化性有機材料に接触させた状態で、前記光硬化性材料に光を照射し、前記光硬化性材料を硬化させる工程と、前記光の照射後に、前記テンプレートを前記光硬化性材料から離型する工程と、を備える。前記テンプレートに加える力は、前記被加工膜の表面と前記テンプレートとの間隔に対応したものである。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、インプリント法について説明する。インプリント法では、 図１（ａ）に示すように、基板１１上にインプリント材料１２を塗布する。そして、図１（ｂ）に示すように、塗布されたインプリント材料１２に、形成したいパターンに対応する凹凸を有するテンプレート１３を接触させる。インプリント材料１２は例えばアクリルモノマー等の液状の光硬化性有機材料である。基板１１とテンプレート１２にはそれぞれ位置合わせ用のアライメントマークが形成されており、このアライメントマークを基準に基板１１又はテンプレート１２を走査して位置合わせを行う。
図１（ｃ）に示すように、液状のインプリント材料１２は、テンプレート１３の凹凸パターンに従って流動して入り込む。このとき、加圧機構（図示せず）を用いてテンプレート１３を加圧し、テンプレート１３の形状を補正する。
図２はインプリント材料１２に接触させたテンプレート１３を上から見た図であり、加圧機構はテンプレートの４方向（図中上方向、下方向、左方向、右方向）からそれぞれ適当な力を加えることができる。
図３（ａ）に示すように、テンプレート１３の凹凸パターン内にインプリント材料１２が充填された後、光を照射し、インプリント材料１２を硬化させる。照射する光は、インプリント材料１２を硬化させるものであれば良く、例えば紫外線を用いることができる。テンプレート１３はこの光を透過するような材料、例えば石英ガラス、により形成されている。
図３（ｂ）に示すように、テンプレート１３をインプリント材料１２から分離する。既にこの状態ではインプリント材料１２は硬化されているので、テンプレート１３が接触していたときの状態（形状）に維持される。このようにして、インプリント処理による転写パターンを形成することができる。
図１（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）、（ｂ）に示す工程を繰り返すことで、基板１１上に転写パターンを複数形成することができる。
また、図１（ｃ）に示す工程でテンプレート１３の形状補正を行うことにより、この転写パターンが形成される位置を微調整できる。このことにより、例えば、インプリント処理による転写パターンと、基板１１に予め形成された下地パターンとの合わせずれを低減することができる。
テンプレート１３が基板１１に直接接触することを防ぐため、図３（ｂ）に示すように、インプリント処理により残膜１４が形成される。以下の説明では、残膜１４の厚さＬを残膜厚と称する。残膜厚は、テンプレート１３をインプリント材料１２に接触させたときの、基板１１表面とテンプレート１３との間隔に対応している。
この残膜厚が薄くなるに伴い、図１（ｃ）に示す工程において、インプリント材料１２の流動性が低下することが分かった。転写パターンを所望の位置に形成するためには、インプリント材料１２の流動性に応じた適切な力をテンプレート１３に加える必要がある。本発明の実施形態は、テンプレート１３を適切に加圧して、転写パターンを所望の位置に形成するものである。
図４に本発明の実施形態に係るインプリントシステムの概略構成を示す。インプリントシステム１００は、インプリント装置１１０と、合わせずれ測定装置１２０と、残膜厚測定装置１３０と、補正量算出装置１４０とを備える。
インプリント装置１１０は、図１及び図３に示すインプリント処理を行う装置であり、インプリント材料を塗布する塗布部、テンプレートを移動させる移動部、インプリント材料を硬化させるための光を照射する光照射部、テンプレートに力を加えて形状を補正する加圧部等を有している。
合わせずれ測定装置１２０は、基板上に転写されたパターンと、基板に形成されている下地パターンとの合わせずれを測定する装置である。
例えば、図５に示すように、予め、基板に合わせずれ検査用のダミーパターン５１ａ〜５１ｄを形成しておく。また、テンプレートにも合わせずれ検査用のダミーパターンを加工しておき、インプリント処理により、基板上にダミーパターン５２ａ〜５２ｄを形成する。
合わせずれ測定装置１２０は、ダミーパターン５１ａ〜５１ｄの中心座標と、ダミーパターン５２ａ〜５２ｄの中心座標とを求め、両者のずれに基づいて、下地パターンと転写パターンの合わせずれを求める。
このようなオーバーレイマークを用いた方法は一例であり、合わせずれ測定装置１２０は他の手法を用いて合わせずれを求めてもよい。
残膜厚測定装置１３０は、残膜厚（図３（ｂ）の残膜１４の厚さＬ）を測定する装置である。例えば、残膜厚測定装置１３０は、残膜に光を照射し、入射光、反射光の偏光状態の変化を測定し、測定結果から膜厚を算出するエリプソメータである。残膜厚測定装置１３０は、１ショットのインプリント処理により形成される１つの転写パターンの複数箇所において残膜厚を測定する。
補正量算出装置１４０は、インプリント処理時にテンプレートに加える力（形状補正量）をインプリント装置１１０に指示する。また、補正量算出装置１４０は、合わせずれ測定装置１２０から合わせずれの測定結果を取得し、残膜厚測定装置１３０から残膜厚の測定結果を取得する。補正量算出装置１４０は、残膜厚のばらつきが所定範囲におさまっており、かつ、合わせずれが所定値以下の場合に、この転写パターンを形成したインプリント処理時にテンプレートに加えた力（形状補正量）が適切な値であったとして、これと残膜厚との組み合わせを記憶部１４１に格納し、データベースを作成する。
残膜厚と、インプリント処理時にテンプレートに加える適切な力との対応関係を規定したデータベースを記憶部１４１に作成する方法を図６に示すフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ１０１）凹凸パターンの加工されたテンプレートを準備する。
（ステップＳ１０２）インプリント処理時の残膜厚を設定する。
（ステップＳ１０３）ステップＳ１０２で設定した残膜厚となるようにインプリント処理を行い、基板上に転写パターンを形成する。このインプリント処理は、図１（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）、（ｂ）に示す工程と同様であり、テンプレートには所定の力が加えられる。
（ステップＳ１０４）残膜厚測定装置１３０が、ステップＳ１０３で形成した転写パターンの複数箇所で残膜厚を測定する。測定値のばらつき、平均値、中心値が所望の範囲におさまっていればステップＳ１０６へ進み、おさまっていない場合はステップＳ１０５へ進む。
（ステップＳ１０５）インプリント装置１１０の塗布部により基板上に塗布されるインプリント材料の塗布量や塗布位置を変更する。そしてステップＳ１０３に戻り、再度、インプリント処理が行われる。
（ステップＳ１０６）合わせずれ測定装置１２０が、ステップＳ１０３で形成した転写パターンと、基板に形成されている下地パターンとの合わせずれを測定する。ずれ量が所定値以下の場合はステップＳ１０８へ進み、所定値より大きい場合はステップＳ１０７へ進む。
（ステップＳ１０７）ステップＳ１０３のインプリント処理の際にテンプレートに加える力を変更する。そしてステップＳ１０３に戻り、再度、インプリント処理が行われる。
（ステップＳ１０８）ステップＳ１０２で設定された残膜厚と、ステップＳ１０３のインプリント処理時にテンプレートに加えられた力との組み合わせが記憶部１４１に記憶される。このとき、インプリント材料の塗布量や塗布位置等も組み合わせて記憶部１４１に記憶してもよい。
（ステップＳ１０９）データベース作成処理を続ける場合はステップＳ１０２に戻り、残膜厚を変更して、ステップＳ１０３〜Ｓ１０８の工程を実行する。
このようにして、図７に示すような、インプリント処理時の残膜厚と、転写パターンと下地パターンとの合わせずれを小さくするためにテンプレートに加える適切な力との組み合わせ（対応関係）を規定したデータベースを作成することができる。図７に示す例からは、残膜厚が薄い方が、テンプレートに加える力が大きくなることが分かる。これは、残膜厚が薄くなるほど、インプリント材料の流動性が低下するためである。
次に、このようなデータベースを参照して（量産時の）インプリント方法を図８に示すフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ２０１）補正量算出装置１４０が、インプリント装置１１０に設定された加工条件に含まれる残膜厚を取得する。インプリント装置１１０が残膜厚についての情報を補正量算出装置１４０へ送信してもよいし、ユーザが補正量算出装置１４０に入力してもよい。
そして、補正量算出装置１４０は、記憶部１４１のデータベースを検索して、取得した残膜厚に対応する形状補正量（テンプレートに加える力）を抽出する。補正量算出装置１４０は、抽出した形状補正量をインプリント装置１００に指示する。
また、補正量算出装置１４０がデータベースから塗布位置や塗布量を取得して、インプリント装置１００に指示してもよい。
（ステップＳ２０２）インプリント装置１００の塗布部が、被加工基板（被加工膜）上にインプリント材料を塗布する（図１（ａ）参照）。
（ステップＳ２０３）基板上に塗布されたインプリント材料に、テンプレートを接触させる。そして、基板とテンプレートのアライメントマークを基準に位置合わせを行う（図１（ｂ）参照）。
（ステップＳ２０４）インプリント装置１００の加圧部が、ステップＳ２０１で指示された形状補正量（テンプレートに加える力）に基づいて、テンプレートに力を加える（図１（ｃ）参照）。
（ステップＳ２０５）テンプレートの凹凸パターン内にインプリント材料が充填された後、インプリント装置１００の光照射部が光を照射し、インプリント材料を硬化させる（図３（ａ）参照）。
（ステップＳ２０６）テンプレートをインプリント材料から離型する（図３（ｂ）参照）。
ショット位置を変えてステップＳ２０１〜Ｓ２０６を繰り返すことで、被加工基板上に転写パターンを複数形成することができる。
本実施形態では、残膜厚に応じてインプリント材料の流動性が変化することに着目し、残膜厚と、テンプレートに加える適切な力との対応関係のデータベースを作成しておく。そして、このデータベースを参照して、量産時等に残膜厚に対応する適切な力をテンプレートに加えることで、事前に被加工基板に形成された下地パターンと、インプリント処理により形成される転写パターンとの合わせずれを小さくすることができる。
このように、本実施形態によれば、転写パターンの位置合わせ精度を向上させることができる。
上記実施形態では、残膜厚に応じてテンプレートの形状補正量（テンプレートに加える力）を変えていたが、テンプレートに加工される凹凸パターンの疎密やアスペクト比によっても好適な形状補正量は変わる。従って、これらの条件も考慮して記憶部１４１のデータベースを作成することで、転写パターンの位置合わせ精度をさらに向上させることができる。
上記実施形態では、図６に示すように、１つのテンプレートを用いて記憶部１４１のデータベースを作成していたが、複数のテンプレートを準備し、各テンプレートについてデータベースを作成してもよい。また、塗布するインプリント材料の種類を変えて図６に示す処理を行い、インプリント材料別のデータベースを作成してもよい。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
１１ 基板
１２ インプリント材料
１３ テンプレート
１４ 残膜
１００ インプリントシステム
１１０ インプリント装置
１２０ 合わせずれ測定装置
１３０ 残膜厚測定装置
１４０ 補正量算出装置
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１３０ 残膜厚測定装置
１４０ 補正量算出装置
Claims (5)
- 被加工膜上に光硬化性有機材料を塗布する工程と、
テンプレートの凹凸パターンを前記光硬化性有機材料に接触させる工程と、
前記テンプレートを前記光硬化性有機材料に接触させた状態で、前記被加工膜の表面と前記テンプレートとの間隔に対応した残膜厚に基づく力を前記テンプレートに加える工程と、
前記テンプレートを前記光硬化性有機材料に接触させた状態で、前記光硬化性材料に光を照射し、前記光硬化性材料を硬化させる工程と、
前記光の照射後に、前記テンプレートを前記光硬化性材料から離型する工程と、
を備えることを特徴とするインプリント方法。 - 前記残膜厚が薄いほど、前記テンプレートに加える力を大きくすることを特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
- 前記テンプレートを前記光硬化性有機材料に接触させた後、前記テンプレートに力を加える前に、前記テンプレートに形成されたアライメントマークと、前記被加工膜に形成されたアライメントマークとを用いて、前記テンプレートと前記被加工膜の位置合わせを行うことを特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
- 被加工膜上に光硬化性有機材料を塗布する塗布部、凹凸パターンが形成されたテンプレートを移動させる移動部、前記光硬化性有機材料を硬化させるための光を照射する光照射部、及び前記テンプレートに力を加えて形状を補正する加圧部を有し、インプリント処理により前記被加工膜上に転写パターンを形成するインプリント装置と、
前記転写パターンと、前記被加工膜に形成されている下地パターンとの合わせずれを測定する合わせずれ測定装置と、
前記転写パターンの複数箇所における残膜厚を測定する残膜厚測定装置と、
前記転写パターンの合わせずれが所定値以下であり、かつ前記残膜厚のばらつきが所定範囲内であった場合に、前記転写パターンの形成時に前記テンプレートに加えた力と、この転写パターンの残膜厚との組み合わせを記憶する記憶部を有する補正量算出装置と、
を備えるインプリントシステム。 - 前記補正量算出装置は、前記インプリント装置に設定される加工条件に含まれる残膜厚を取得し、前記記憶部を検索し、この残膜厚に対応した前記テンプレートに加える力を抽出して、前記インプリント装置に指示し、
前記インプリント装置が前記加工条件でインプリント処理を行う際に、前記加圧部は前記補正量算出装置に指示された力を前記テンプレートに加えることを特徴とする請求項４に記載のインプリントシステム。
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