JP2013125817A - Imprint device, imprint method, and article manufacturing method using the device or the method - Google Patents
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Description
本発明は、インプリント装置およびインプリント方法、ならびにそれを用いた物品の製造方法に関する。 The present invention relates to an imprint apparatus, an imprint method, and a method for manufacturing an article using the same.
半導体デバイスやMEMSなどの微細化の要求が進み、従来のフォトリソグラフィー技術に加え、基板上の未硬化樹脂を型(モールド)で成形し、樹脂のパターンを基板上に形成する微細加工技術が注目を集めている。この技術は、インプリント技術とも呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細な構造体を形成することができる。例えば、インプリント技術の1つとして、光硬化法がある。この光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板(ウエハ)上のインプリント領域であるショットに紫外線硬化樹脂(インプリント材、光硬化性樹脂)を塗布する。次に、この樹脂(未硬化樹脂)を型により成形する。そして、紫外線を照射して樹脂を硬化させたうえで引き離すことにより、基板上に樹脂のパターンが形成される。 The demand for miniaturization of semiconductor devices and MEMS has advanced, and in addition to conventional photolithography technology, attention has been focused on microfabrication technology that forms an uncured resin on a substrate with a mold and forms a resin pattern on the substrate. Collecting. This technique is also called an imprint technique, and can form a fine structure on the order of several nanometers on a substrate. For example, as one of imprint techniques, there is a photocuring method. In an imprint apparatus employing this photocuring method, first, an ultraviolet curable resin (imprint material, photocurable resin) is applied to a shot which is an imprint region on a substrate (wafer). Next, this resin (uncured resin) is molded by a mold. Then, the resin pattern is formed on the substrate by irradiating ultraviolet rays to cure the resin and then separating the resin.
ここで、インプリント処理が施される基板は、一連のデバイス製造工程において、例えばスパッタリングなどの成膜工程での加熱処理を経ることで、基板全体が拡大または縮小し、平面内で直交する2軸方向でパターンの形状(サイズ)が変化する場合がある。したがって、インプリント装置では、型と基板上の樹脂とを押し付けるに際し、基板上に形成されている基板側パターン(既存パターン)の形状と、型に形成されているパターン部の形状とを合わせる必要がある。このような形状補正(倍率補正)は、従来の露光装置であれば、基板の倍率に合わせて投影光学系の縮小倍率を変更したり、基板ステージの走査速度を変更したりすることで露光処理時の各ショットサイズを変化させて対応可能である。しかしながら、インプリント装置では、投影光学系がなく、また型と基板上の樹脂とが直接接触するため、このような補正を実施することが難しい。そこで、インプリント装置では、型の側面から外力や変位を与えることで、型を機械的に変形させる倍率補正機構(形状補正機構)を採用している。
Here, the substrate subjected to the imprint process is subjected to a heat treatment in a film forming process such as sputtering in a series of device manufacturing processes, so that the entire substrate is enlarged or reduced, and is orthogonal in a
例えば、このインプリント装置を32nmハーフピッチ程度の半導体デバイスの製造工程に適用する場合を考える。このとき、ITRS(International Technology Roadmap for Semiconductors)によれば、重ね合わせ精度は、6.4nmとなる。したがって、これに対応するためには、形状補正も数nm以下の精度で実施する必要がある。その一方で、インプリント装置に用いられる型(パターン部)も、以下のような原因で歪曲が発生する可能性がある。例えば、型は、製作時にはパターン面が上向きであるのに対し、使用時(押し付け時)にはパターン面が下向きとなる。したがって、使用時には重力の影響などによりパターン部が変形する可能性がある。また、パターン部は、一般に電子ビームなどを用いた描画装置により形成されるが、この形成の際にも、描画装置の光学系の歪曲収差などに起因して歪曲が生じる可能性がある。さらに、パターン部が歪曲なしで製作できたとしても、予め基板上に形成されていたパターンに歪曲が生じていれば、重ね合わせ精度に影響が出る。そこで、このような型の歪曲(変形)への対策として、上記の倍率補正機構を用いて型の形状補正を行う。一方、型の形状補正には、機械的に変形させるものに限られず、例えば熱的に変形させるものも存在する。特許文献1は、光照射によって型と基板との温度制御を行い、それぞれに所望の熱変形を発生させることで、型と基板とを所望の形状に補正する。レジストパターン形成装置を開示している。また、特許文献2は、型と基板との温度差を減少させることで、型と基板上の樹脂との押し付けの際に、基板に局所的な熱歪みが発生することを抑える加工装置を開示している。
For example, consider a case where this imprint apparatus is applied to a manufacturing process of a semiconductor device having a half pitch of about 32 nm. At this time, according to ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors), the overlay accuracy is 6.4 nm. Therefore, in order to cope with this, it is necessary to perform shape correction with an accuracy of several nanometers or less. On the other hand, the mold (pattern part) used in the imprint apparatus may be distorted due to the following reasons. For example, a mold has a pattern surface facing upward at the time of manufacture, whereas the pattern surface faces downward when used (when pressed). Therefore, there is a possibility that the pattern portion is deformed due to the influence of gravity or the like during use. In addition, the pattern portion is generally formed by a drawing apparatus using an electron beam or the like, but distortion may occur due to distortion aberration of the optical system of the drawing apparatus even in this formation. Further, even if the pattern portion can be manufactured without distortion, if the pattern previously formed on the substrate is distorted, the overlay accuracy is affected. Therefore, as a countermeasure against such distortion (deformation) of the mold, the shape correction of the mold is performed using the magnification correction mechanism. On the other hand, the shape correction of the mold is not limited to mechanical deformation, and there is, for example, thermal deformation.
しかしながら、従来の倍率補正機構により型を機械的に変形させるだけでは、数nm以下の重ね合わせ精度を達成する上で必要となる、弓形、樽形、または糸巻き形などに代表される高次の変形成分を補正するのは難しい。例えば、型の材質として一般的に用いられる石英などの物質は、ポアソン比が0.1から0.2程度である。このようなポアソン比が正の物質は、ある軸方向に圧縮変形をさせると、その軸と直交する向きに膨張するような変形をするため、部分的に等方的な変形を必要とする高次の変形成分の補正には不向きである。一方、特許文献1に示すような、型を熱的に変形させる方法は、型を等方的に変形させることができるので、高次の変形成分にも対応可能である。しかしながら、この型を熱的に変形させる方法では、加熱された型と基板とが樹脂を介して直接接触するため、型の熱が基板に伝わり、基板に対して不要な熱変形が発生する可能性がある。このとき、型の材質よりも基板の材質の方の熱膨張係数が大きいと、型の補正量に比べて基板の不要な熱変形量が大きくなるため、インプリント処理時の重ね合わせ精度に影響を及ぼす。したがって、重ね合わせ精度の向上のためには、型や基板に不要な変形を発生させることなく、型の高次の変形成分を補正する必要があるが、特許文献2では、例えば、直接の加熱時以外での不要な変形への対応に関する記載がない。
However, only by mechanically deforming the mold by the conventional magnification correction mechanism, higher order typified by an arc shape, barrel shape, or pincushion shape, which is necessary to achieve overlay accuracy of several nanometers or less. It is difficult to correct the deformation component. For example, a substance such as quartz generally used as a mold material has a Poisson's ratio of about 0.1 to 0.2. Such a material having a positive Poisson's ratio is deformed so as to expand in a direction perpendicular to the axis when compressed and deformed in a certain axial direction. It is not suitable for correcting the next deformation component. On the other hand, the method of thermally deforming the mold as shown in
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、インプリント処理時の重ね合わせ精度の向上に有利なインプリント装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an imprint apparatus that is advantageous in improving overlay accuracy during imprint processing.
上記課題を解決するために、本発明は、基板上の未硬化樹脂を型により成形して硬化させて、基板上に硬化した樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、型または基板の少なくともいずれか一方を移動させ、型に形成されたパターン部と、未硬化樹脂とを押し付ける駆動機構と、型を加熱し、型に温度分布を付与することでパターン部を変形させる型加熱機構と、型と基板との温度を計測する温度計測部と、型加熱機構に対して、温度分布の付与を停止してからパターン部と未硬化樹脂とを押し付けるまでの間に、パターンを形成すべき基板上のパターン形成領域に予め存在する基板側パターンの形状に近づくように、パターン部の形状を変形させ、かつ、温度計測部が計測した型と基板との温度を参照し、型と基板との温度差が許容値以下であるときに、駆動機構に対して、変形した後のパターン部と未硬化樹脂とを押し付けさせる制御部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides an imprint apparatus for forming a cured resin pattern on a substrate by molding and curing an uncured resin on the substrate with a mold, A driving mechanism for pressing at least one of the pattern portion formed on the mold and the uncured resin, a mold heating mechanism for heating the mold and imparting a temperature distribution to the mold to deform the pattern portion; A pattern should be formed between the temperature measurement unit that measures the temperature of the mold and the substrate, and the mold heating mechanism after the temperature distribution is stopped and before the pattern unit and uncured resin are pressed. The shape of the pattern portion is deformed so as to approach the shape of the substrate-side pattern pre-existing in the pattern formation region on the substrate, and the temperature of the mold and the substrate measured by the temperature measurement unit is referred to. Temperature difference When it is less than the allowable value, the drive mechanism, characterized in that it comprises a control unit which causes pressing the pattern portion and the uncured resin after deformation.
本発明によれば、例えば、インプリント処理時の重ね合わせ精度の向上に有利なインプリント装置を提供することができる。 According to the present invention, for example, it is possible to provide an imprint apparatus that is advantageous for improving overlay accuracy during imprint processing.
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
まず、本発明の第1実施形態に係るインプリント装置について説明する。図1は、本実施形態に係るインプリント装置1の構成を示す概略図である。インプリント装置1は、物品としての半導体デバイスなどのデバイスの製造に使用され、被処理基板であるウエハ上(基板上)の未硬化樹脂をモールド(型)で成形し、ウエハ上に樹脂のパターンを形成する装置である。なお、ここでは光硬化法を採用したインプリント装置とする。また、以下の図においては、ウエハ上の樹脂に対して紫外線を照射する照明系の光軸に平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面内に互いに直交するX軸およびY軸を取っている。インプリント装置1は、まず、光照射部2と、モールド保持機構3と、ウエハステージ4と、塗布部5と、モールド加熱機構6と、制御部7とを備える。
(First embodiment)
First, the imprint apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an
光照射部2は、インプリント処理の際に、モールド8に対して紫外線9を照射する。この光照射部2は、光源(樹脂硬化用光源)10と、この光源10から照射された紫外線9をインプリントに適切な光に調整する光学素子(光学系)とを含む。なお、本実施形態では、光硬化法を採用するために光照射部2を設置しているが、例えば熱硬化法を採用する場合には、この光照射部2に換えて、熱硬化性樹脂を硬化させるための熱源部を設置することとなる。
The
モールド8は、外周形状が多角形(好適には、矩形または正方形)であり、ウエハ11に対する面には、例えば回路パターンなどの転写すべき凹凸パターンが3次元状に形成されたパターン部8aを含む。また、モールド8の材質は、紫外線9を透過させることが可能な材質であり、本実施形態では一例として石英とする。さらに、モールド8は、紫外線9が照射される面に、平面形状が円形で、かつ、ある程度の深さのキャビティ(凹部)を有する場合もある。
The
モールド保持機構3は、モールド8を保持するモールドチャック12と、このモールドチャック12を移動自在に保持するモールド駆動機構13と、モールド8(パターン部8a)の形状を補正する倍率補正機構14とを有する。モールドチャック(型保持部)12は、モールド8における紫外線9の照射面の外周領域を真空吸着力や静電力により引き付けることでモールド8を保持し得る。例えば、モールドチャック12は、真空吸着力によりモールド8を保持する場合、外部に設置された不図示の真空ポンプに接続され、この真空ポンプの排気による吸着圧を適宜調整することで、モールド8に対する吸着力(保持力)を調整し得る。モールド駆動機構13は、モールド8とウエハ11上の樹脂15との押し付けまたは引き離しを選択的に行うようにモールド8を各軸方向に移動させる。このモールド駆動機構13に採用可能な動力源としては、例えばリニアモータまたはエアシリンダがある。また、モールド駆動機構13は、モールド8の高精度な位置決めに対応するために、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。さらに、モールド駆動機構13は、Z軸方向だけでなく、X軸方向やY軸方向、またはθ(Z軸周りの回転)方向の位置調整機能や、モールド8の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成もあり得る。なお、インプリント装置1における押し付けおよび引き離しの各動作は、モールド8をZ軸方向に移動させることで実現してもよいが、ウエハステージ4をZ軸方向に移動させることで実現してもよく、または、その双方を相対的に移動させてもよい。倍率補正機構(型変形機構)14は、モールドチャック12におけるモールド8の保持側に設置され、モールド8の側面に対して外力または変位を機械的に与えることによりモールド8(パターン部8a)の形状を補正する。
The
さらに、モールドチャック12およびモールド駆動機構13は、平面方向の中心部(内側)に、光照射部2から照射された紫外線9がウエハ11に向かって通過可能とする開口領域16を有する。ここで、モールドチャック12(またはモールド駆動機構13)は、開口領域16の一部とモールド8とで囲まれる空間17を密閉空間とする光透過部材(例えばガラス板)18を備える場合もある。この場合、空間17内の圧力は、真空ポンプなどを含む不図示の圧力調整装置により調整される。この圧力調整装置は、例えば、モールド8とウエハ11上の樹脂15との押し付けに際して、空間17内の圧力をその外部よりも高く設定することで、パターン部8aをウエハ11に向かい凸形に撓ませ、樹脂15に対してパターン部8aの中心部から接触させ得る。これにより、パターン部8aと樹脂15との間に気体(空気)が残留することを抑え、パターン部8aの凹凸パターンに樹脂15を隅々まで充填させることができる。
Furthermore, the
ウエハ11は、例えば、単結晶シリコン基板やSOI(Silicon on Insulator)基板である。このウエハ11上の複数のパターン形成領域(インプリント装置1に搬入される前に、前工程にて既にパターン(以下「基板側パターン」という)が形成されている)には、パターン部8aにより樹脂15のパターン(パターンを含む層)が成形される。
The
ウエハステージ4は、ウエハ11を移動可能に保持し、例えば、モールド8とウエハ11上の樹脂15との押し付けの際のパターン部8aと基板側パターンとの位置合わせなどを実施する。このウエハステージ4は、ウエハ11を吸着力により保持するウエハチャック19と、このウエハチャック19を機械的に保持し、各軸方向に移動可能とするステージ駆動機構20とを有する。このステージ駆動機構20に採用可能な動力源としては、例えばリニアモータまたは平面モータなどがある。ステージ駆動機構20も、X軸およびY軸の各方向に対して、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成し得る。さらに、Z軸方向の位置調整のための駆動系や、ウエハ11のθ方向の位置調整機能、またはウエハ11の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成もあり得る。また、ウエハステージ4は、不図示であるが、その側面にX、Y、Z、ωx、ωy、ωzの各方向に対応した複数の参照ミラー(反射部)を備える。これに対して、インプリント装置1は、これらの参照ミラーにそれぞれビームを照射することでウエハステージ4の位置を測定する不図示の複数のレーザー干渉計(測長器)を備える。レーザー干渉計は、ウエハステージ4の位置を実時間で計測し、後述する制御部7は、このときの計測値に基づいてウエハ11(ウエハステージ4)の位置決め制御を実行する。さらに、ウエハチャック19は、その表面上に、モールド8のアライメント(位置計測または形状計測)を実施する際に利用する基準マーク21を有する。
The
塗布部5は、モールド保持機構3の近傍に設置され、ウエハ11上に存在するパターン形成領域としての基板側パターン上に、樹脂(未硬化樹脂)15を塗布する。ここで、この樹脂15は、紫外線9を受光することにより硬化する性質を有する紫外線硬化樹脂(光硬化性樹脂、インプリント材)であり、半導体デバイス製造工程などの各種条件により適宜選択される。また、塗布部5の吐出ノズルから吐出される樹脂15の量も、ウエハ11上に形成される樹脂15の所望の厚さや、形成されるパターンの密度などにより適宜決定される。
The
モールド加熱機構(型加熱機構)6は、モールド8に対して熱を与えることで熱的に変形させ、モールド8に形成されているパターン部8aの形状を補正する。このモールド加熱機構6は、不図示であるが、加熱用光源と、この加熱用光源から照射された加熱光22をモールド8の加熱に適切な光に調整する光学素子(光学系)とを含む。また、モールド加熱機構6は、加熱光22をパターン部8aに効率良く照射させるために、例えば、加熱光22が紫外線9の照射方向に沿って開口領域16内を通過するように、モールド8の表面に対して垂直方向に設置されることが望ましい。ここで、加熱光22は、モールド8に吸収される波長を有する光であればよく、例えば赤外線の波長帯域に波長が存在する光としてもよい。なお、このモールド加熱機構6の構成は、上記のような構成に限らず、例えば、モールド8を直接加熱するヒーターを備えた機構としてもよい。
The mold heating mechanism (mold heating mechanism) 6 is thermally deformed by applying heat to the
制御部7は、インプリント装置1の各構成要素の動作および調整などを制御し得る。制御部7は、例えばコンピュータなどで構成され、インプリント装置1の各構成要素に回線を介して接続され、プログラムなどにしたがって各構成要素の制御を実行し得る。本実施形態の制御部7は、少なくとも、モールド加熱機構6の動作と、このモールド加熱機構6の動作に付随したウエハステージ4の動作とを制御する。なお、制御部7は、インプリント装置1の他の部分と一体で(共通の筐体内に)構成してもよいし、インプリント装置1の他の部分とは別体で(別の筐体内に)構成してもよい。
The
また、インプリント装置1は、モールドチャック12に保持されたモールド8の温度を計測する第1温度計測部23と、ウエハチャック19に保持されたウエハ11の温度を計測する第2温度計測部24とを備える。また、インプリント装置1は、インプリント処理に際し、ウエハ11上に形成されているアライメントマークと、モールド8に形成されているアライメントマークとのX軸およびY軸の各方向への位置ずれなどを計測するアライメント計測系30を備える。また、インプリント装置1は、ウエハステージ4を載置するベース定盤31と、モールド保持機構3を固定するブリッジ定盤32と、ベース定盤31から延設され、例えば除振器を介してブリッジ定盤32を支持する支柱33とを備える。さらに、インプリント装置1は、共に不図示であるが、モールド8を装置外部とモールド保持機構3との間で搬入出させるモールド搬送機構(型搬送機構)や、ウエハ11を装置外部とウエハステージ4との間で搬入出させる基板搬送機構などを含み得る。
The
次に、インプリント装置1によるインプリント処理について説明する。図4は、インプリント装置1にて、複数枚のウエハ11に対して同一のモールド8を用い、ウエハ11上に存在する複数の基板側パターンをパターン形成領域(ショット)としてインプリント処理する際の動作シーケンスを示すフローチャートである。まず、制御部7は、動作シーケンスを開始すると、モールドチャック12にモールド8を搭載する、またはすでに搭載されているものから交換する必要があるかどうかを判定する(ステップS100)。ここで、制御部7は、モールドが搭載されていない、またはモールドの交換を要すると判定した場合(YES)、モールド搬送機構により、モールド8の搭載または交換を実施させる(ステップS101)。このとき、制御部7は、モールドチャック12に対し、後の工程である押型工程での本保持の際の保持力(第1の保持力)よりも低い保持力(第2の保持力)でモールド8を保持させる。この第2保持力による仮保持は、後にモールド加熱機構6によりモールド8を変形自在としつつ、この変形時に脱落しない程度に保持するものである。一方、制御部7は、ステップS100にて、モールド8の搭載や交換が必要ではないと判定した場合(NO)、ステップS103に移行する。次に、制御部7は、アライメント計測系30により、ウエハステージ4上の基準マーク21を参照し、モールド8に形成されているパターン部8aの形状を計測させる(ステップS102)。次に、制御部7は、今回の被処理基板となるウエハ11を選択し、基板搬送機構により、ウエハチャック19に載置させる(ステップS103)。
Next, imprint processing by the
次に、制御部7は、アライメント計測系30により、基板側パターンの形状を計測させる(ステップS104)。図3は、ウエハ11上に存在する複数の基板側パターン40の形状の例を示す概略平面図である。この図3では、ウエハ11上に計18箇所のショット上にそれぞれ基板側パターン40が存在する。特に、図3(a)では、各基板側パターン40に共通するディストーション(基板側パターン40とパターン部8aとの形状差)の変形成分が台形である場合を示す。一方、図3(b)では、各基板側パターン40に共通するディストーションの変形成分が糸巻き形である場合を示している。このように、インプリント装置1に搬入されたウエハ11上の基板側パターン40には、物品の製造工程における前工程の処理により、ある変形成分を有するディストーションが生じている場合がある。そこで、制御部7は、このステップS103にてウエハ11上の複数の基板側パターン40の形状を計測させ、次に、各基板側パターン40に共通のディストーション量を算出する(ステップS105)。なお、この基板側パターン40の形状の計測は、インプリント装置1内にある不図示の計測場所で行われてもよいし、インプリント装置1にウエハ11を搬入する前に、別途準備された計測装置にて予め行われていてもよい。
Next, the
次に、制御部7は、ステップS104にて算出されたディストーション量に基づいて、モールド加熱機構6により、モールド8(パターン部8a)を加熱し、温度分布を与えることで、パターン部8aの形状を熱的に補正させる(ステップS106)。ここで、制御部7は、モールド加熱機構6に対して、温度分布の付与を停止してからパターン部8aと樹脂15とを押し付けるまでの間に、パターン部8aの形状が基板側パターン40の形状に近づくように、温度分布を付与させる。すなわち、本動作シーケンスでは、制御部7は、ステップS106にて温度分布を付与させた後、ステップS111での押型工程までの間に、例えば自然放熱などによりパターン部8aが変形することも予め考慮した上で温度分布を付与させる。さらに、例えば、基板側パターン40に共通する変形成分が、図3(a)に示すような台形であったと仮定する。このとき、制御部7は、後の工程である押型工程での押し付け動作時にパターン部8aの形状と基板側パターン40に共通する形状とが合うように、台形の熱変形に対応した温度分布をモールド8に与えるようモールド加熱機構6を制御する。図4は、モールド加熱機構6による形状補正時のパターン部8aの形状変化の様子を示す概略平面図である。モールド加熱機構6は、例えば、図4の上段に示す台形成分の形状補正では、パターン部8aの1辺(図中上底)から対向する辺(図中下底)に向かって昇温もしくは降温の温度勾配を与えることで、パターン部8aに台形の熱変形を起こすことができる。このような温度分布の与え方は、基板側パターン40に共通する変形成分が図3(b)に示すように糸巻き形であった場合でも同様である。すなわち、この場合には、モールド加熱機構6は、パターン部8aの中央部から1対の辺方向(図中上底および下底)に昇温の温度勾配を与えることで、パターン部8aに糸巻き形の熱変形を起こせばよい。さらに、基板側パターン40に共通する変形成分が、台形や糸巻き形以外の、例えば樽形や弓形などの高次の変形成分であった場合でも、その変形成分に対応した温度分布をパターン部8aに与えることで、パターン部8aの高次の形状補正を実施することができる。
Next, the
次に、制御部7は、パターン部8aの形状を熱的に補正した後、モールドチャック12にモールド8を第1保持力で保持(本保持)させ、モールド加熱機構6による加熱を停止させる(ステップS107)。このタイミングにてモールドチャック12がモールド8を本保持することで、モールド8は、モールド加熱機構6による加熱が止まっても、変形形状を維持したまま保持されることになる。ここで、高温状態にあったモールド8の温度は、熱伝達により装置内の温度と同等にまで低下していく。このとき、モールド8がモールドチャック12に本保持されていても、このようにモールド8の温度が低下することで、パターン部8aの形状がさらに変形することもあり得る。そこで、本実施形態では、制御部7は、モールド加熱機構6に対し、その後にモールド8の温度が低下することによるパターン部8aの再変形をも考慮した上で、モールド8を加熱させることが望ましい。
Next, the
次に、制御部7は、ウエハステージ4により、塗布部5による塗布位置に基板側パターン40の表面が位置するようにウエハ11を移動させた後、塗布工程として、塗布部5により樹脂15を塗布させる(ステップS108)。その後、制御部7は、ウエハステージ4により、パターン部8aとの押し付け位置に樹脂15が塗布された基板側パターン40の表面が位置するようにウエハ11を移動させる。なお、この塗布工程は、後工程である押型工程の前であれば、ステップS107の前や以下のステップS109の後に実施されてもよく、またはステップS107やステップS109の実行中に実施されてもよい。
Next, the
次に、制御部7は、第1温度計測部23および第2温度計測部24により、モールドチャック12に保持されたモールド8と、ウエハチャック19に保持されたウエハ11との各温度を計測させる(ステップS109)。次に、制御部7は、ステップS109にて得られた計測結果を参照し、モールド8とウエハ11との温度差が許容値以下であるかどうかを判定する(ステップS110)。ここで、制御部7は、温度差が許容値以下であると判定した場合(YES)、次に、押型工程として、モールド駆動機構13を動作させ、パターン部8aと基板側パターン40上の樹脂15とを押し付ける(ステップS111)。一方、制御部7は、ステップS110にて、温度差が許容値以上であると判定した場合(NO)、各温度が低下するまで一旦待機し、その後、ステップS109に移行して、各温度の計測を再度実施させる。モールド8とウエハ11との温度差が小さいと、以下の押型工程においてモールド8(パターン部8a)とウエハ11との間での伝熱が発生しづらいので、パターン部8aまたは基板側パターン40の不要な熱変形を抑制することができる。したがって、制御部7は、ステップS110での温度差を判定する工程において、温度差の許容値を摂氏0.0度から0.01度までの範囲に設定することが望ましい。なお、モールドチャック12またはウエハチャック19に、不図示であるが、押型工程時にモールド8とウエハ11との温度差を許容値以下とするためのヒーターなどの温度制御機構(温度制御部)を設置してもよい。
Next, the
次に、制御部7は、パターン部8aと基板側パターン40上の樹脂15とが押し付けられた状態で、倍率補正機構14により、モールド8(パターン部8a)を機械的に変形させ、基板側パターン40に対するズレを補正させる(ステップS112)。なお、各基板側パターン40に共通するディストーション量は、ステップS107にてモールド加熱機構6により熱的に補正されているので、ここでは、ステップS107で補正しきれなかったズレ分を補正する。次に、制御部7は、パターン部8aと基板側パターン40との形状が合っているかをアライメント計測系30からの情報に基づいて確認した後、硬化工程として、光照射部2により紫外線9を照射させることで樹脂15を硬化させる(ステップS113)。次に、制御部7は、離型工程として、モールド駆動機構13を動作させ、パターン部8aと基板側パターン40上の硬化した樹脂15とを引き離す(ステップS114)。
Next, the
次に、制御部7は、引き続き、ウエハ11上にて樹脂15のパターンを形成すべきショットがあるかどうかを判定する(ステップS115)。ここで、制御部7は、次にパターンを形成すべきショットがあると判定した場合(YES)、ステップS106に移行し、すでにステップS105にて算出されているディストーション量に基づいて、モールド8の形状の熱的な補正を実施させる。このとき、次のショットに対するパターン形成において、必ずしも再度モールド8の形状の熱的な補正が必要となるわけではなく、前のショットにおけるパターン形成時のモールド8の形状をそのまま維持することもあり得る。この場合には、制御部7は、次のショットに対するパターン形成の動作シーケンスにおいて、ステップS106、S107、S109およびS110のモールド8の形状の熱的な補正に係る各工程を実行しなくてもよい。また、再度モールド8の形状の熱的な補正を実施する場合には、制御部7は、ステップS101と同様にモールドチャック12に対してモールド8を仮保持させることが望ましい。一方、制御部7は、パターンを形成すべきショットがないと判定した場合(NO)、次のステップS116に移行し、基板搬送機構により、ウエハチャック19上に載置されているインプリント処理済みのウエハ11を回収させる(ステップS116)。次に、制御部7は、引き続き、同様のインプリント処理を実施すべきウエハがあるかどうかを判定する(ステップS117)。ここで、制御部7は、インプリント処理を実施すべきウエハがあると判定した場合(YES)、ステップS103に移行し、インプリント処理済みのウエハ11と、次に処理を実施すべきウエハとを交換する。一方、制御部7は、処理を実施すべきウエハがないと判定した場合(NO)、動作シーケンスを終了する。
Next, the
このように、インプリント装置1は、パターン部8aと基板側パターン40との形状を合わせるに際し、熱的な補正と機械的な補正との組み合わせにより、パターン部8aの形状を高次の変形成分に対しても好適に補正させることができる。このとき、モールド加熱機構6によるパターン部8aの熱的な補正の際には、モールド8を仮保持させておくことで、さらに効率良く形状を変形させることができる。また、モールド加熱機構6は、温度分布の付与を停止してからパターン部8aと樹脂15とを押し付けるまでの間に、パターン部8aの形状が基板側パターン40の形状に近づくように、パターン部8aに温度分布を付与する。したがって、直接の加熱時以外のときの不要な変形にも予め対応させることができる。さらに、モールド加熱機構6による熱的な補正から押型工程までの間では、モールド8とウエハ11との温度差の判定を行うため、インプリント処理時の重ね合わせ精度への影響を極力抑えることができる。
As described above, when the
以上のように、本実施形態によれば、インプリント処理時の重ね合わせ精度の向上に有利なインプリント装置を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an imprint apparatus that is advantageous for improving overlay accuracy during imprint processing.
なお、図2に示す動作シーケンスでは、モールド8がモールドチャック12に仮保持された後のステップS105にて、図1に示すようなモールド加熱機構6によりモールド8の熱的な形状補正を実施する。これに対して、不図示のモールド搬送機構、またはモールド搬送機構によるモールド8の搬送軌道にモールド加熱機構を設置し、モールド8の熱的な形状補正を、モールド8がモールドチャック12に搬送される前(搬送されている間も含む)に実施してもよい。この場合、上記動作シーケンスにて、ステップS100およびS101のモールド8に関する工程は、ステップS102からS104までのウエハ11(基板側パターン40)に関する工程の後に実施される。そして、モールド8のパターン部8aへの温度分布の付与は、ステップS104で得られたディストーション量に基づいて予め実施され、その後、制御部7は、モールド搬送機構により、熱的な形状補正が完了したモールド8をモールドチャック12に搬送させる。ここで、熱的な形状補正の完了からモールドチャック12に搭載されるまでの間でも、モールド8の温度が低下し、形状が変化する可能性もある。そこで、モールド加熱機構は、この温度低下も予め考慮した上でモールド8を加熱する(温度分布を与える)ことが望ましい。さらに、このような構成の他にも、例えば、装置外部からモールドチャック12にモールド8を搬送するモールド搬送機構自体に、ヒーターなどを備えたモールド加熱機構を設置する構成もあり得る。これらのような構成よれば、インプリント装置1内の光照射部2またはモールド保持機構3の近傍にモールド加熱機構6を配置する必要がないため、装置構成の簡略化に有利となる。また、モールド8は、搬送される前に予め加熱されるので、インプリント装置1によるインプリント工程の短縮化が実現し、結果的にスループットを向上させることができる。
In the operation sequence shown in FIG. 2, in step S <b> 105 after the
(物品の製造方法)
物品としてのデバイス(半導体集積回路素子、液晶表示素子等)の製造方法は、上述したインプリント装置を用いて基板(ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板)にパターンを形成する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを形成された基板をエッチングする工程を含み得る。なお、パターンドメディア(記録媒体)や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりにパターンを形成された基板を加工する他の処理を含み得る。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
(Product manufacturing method)
A method for manufacturing a device (semiconductor integrated circuit element, liquid crystal display element, etc.) as an article includes a step of forming a pattern on a substrate (wafer, glass plate, film-like substrate) using the above-described imprint apparatus. Furthermore, the manufacturing method may include a step of etching the substrate on which the pattern is formed. In the case of manufacturing other articles such as patterned media (recording media) and optical elements, the manufacturing method may include other processes for processing a substrate on which a pattern is formed instead of etching. The method for manufacturing an article according to the present embodiment is advantageous in at least one of the performance, quality, productivity, and production cost of the article as compared with the conventional method.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
1 インプリント装置
6 モールド加熱機構
7 制御部
8 モールド
8a パターン部
11 ウエハ
13 モールド駆動機構
15 樹脂
23 第1温度計測部
24 第2温度計測部
40 基板側パターン
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記型または前記基板の少なくともいずれか一方を移動させ、前記型に形成されたパターン部と、前記未硬化樹脂とを押し付ける駆動機構と、
前記型を加熱し、該型に温度分布を付与することで前記パターン部を変形させる型加熱機構と、
前記型と前記基板との温度を計測する温度計測部と、
前記型加熱機構に対して、前記温度分布の付与を停止してから前記パターン部と前記未硬化樹脂とを押し付けるまでの間に、前記パターンを形成すべき前記基板上のパターン形成領域に予め存在する基板側パターンの形状に近づくように、前記パターン部の形状を変形させ、かつ、
前記温度計測部が計測した前記型と前記基板との温度を参照し、前記型と前記基板との温度差が許容値以下であるときに、前記駆動機構に対して、変形した後の前記パターン部と前記未硬化樹脂とを押し付けさせる制御部と、
を備えることを特徴とするインプリント装置。 An imprint apparatus for forming a cured resin pattern on the substrate by molding and curing an uncured resin on the substrate with a mold,
A drive mechanism that moves at least one of the mold or the substrate, and presses the pattern portion formed on the mold and the uncured resin;
A mold heating mechanism that heats the mold and deforms the pattern portion by imparting a temperature distribution to the mold;
A temperature measurement unit for measuring the temperature of the mold and the substrate;
Pre-existing in the pattern formation region on the substrate where the pattern is to be formed between when the application of the temperature distribution is stopped and the pattern portion and the uncured resin are pressed against the mold heating mechanism Deform the shape of the pattern portion so as to approach the shape of the substrate side pattern to be performed, and
The pattern after being deformed with respect to the drive mechanism when the temperature difference between the mold and the substrate is not more than an allowable value with reference to the temperature measured by the temperature measurement unit. A control unit for pressing the unit and the uncured resin,
An imprint apparatus comprising:
前記型保持部は、前記型加熱機構が前記型に温度分布を付与している間は、第1の保持力で前記型を保持し、一方、前記型加熱機構が前記温度分布の付与を停止した後は、前記第1の保持力よりも大きい第2の保持力で前記型を保持することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載のインプリント装置。 A mold holding part for holding the mold;
The mold holding unit holds the mold with a first holding force while the mold heating mechanism imparts a temperature distribution to the mold, while the mold heating mechanism stops applying the temperature distribution. 6. The imprint apparatus according to claim 1, wherein the mold is held with a second holding force that is greater than the first holding force.
前記型を装置外部と前記型保持部との間で搬入出させる型搬送機構と、を備え、
前記型加熱機構は、前記型搬送機構、または該型搬送機構による前記型の搬送軌道に設置されることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載のインプリント装置。 A mold holding unit for holding the mold;
A mold conveying mechanism for carrying the mold in and out of the apparatus outside and the mold holding unit,
The imprint apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the mold heating mechanism is installed on the mold transport mechanism or a transport path of the mold by the mold transport mechanism.
前記制御部は、前記駆動機構により前記パターン部と前記未硬化樹脂とを押し付けさせた後に、前記型変形機構により前記パターン部を変形させることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載のインプリント装置。 A mold deformation mechanism for deforming the pattern portion by applying an external force or displacement to the mold;
8. The control unit according to claim 1, wherein the control unit deforms the pattern unit by the mold deformation mechanism after the pattern unit and the uncured resin are pressed by the driving mechanism. 9. The imprint apparatus described in 1.
前記型への温度分布の付与により、該温度分布の付与を停止してから前記型に形成されているパターン部と前記未硬化樹脂とを押し付けるまでの間に、前記パターンを形成すべき前記基板上のパターン形成領域に予め存在する基板側パターンの形状に近づくように、前記パターン部の形状を変形させる工程と、
前記型と前記基板との温度を参照し、前記型と前記基板との温度差が許容値以下であるときに、変形した後の前記パターン部と前記未硬化樹脂とを押し付ける工程と、
を含むことを特徴とするインプリント方法。 An imprint method in which an uncured resin on a substrate is molded and cured by a mold to form a cured resin pattern on the substrate,
The substrate on which the pattern is to be formed after the application of the temperature distribution to the mold is stopped until the pattern portion formed on the mold and the uncured resin are pressed. A step of deforming the shape of the pattern portion so as to approach the shape of the substrate side pattern existing in advance in the upper pattern formation region;
Referring to the temperature of the mold and the substrate, and when the temperature difference between the mold and the substrate is an allowable value or less, pressing the pattern portion after deformation and the uncured resin; and
The imprint method characterized by including.
前記工程で前記パターンを形成された基板を加工する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。 Forming a resin pattern on a substrate using the imprint apparatus according to any one of claims 1 to 8 or the imprint method according to claim 9;
Processing the substrate on which the pattern is formed in the step;
A method for producing an article comprising:
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