JP2015012280A - Imprint device, imprint method and article manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インプリント処理によって基板上の樹脂にパターンを形成するインプリント装置、インプリント方法および物品の製造方法に関する。 The present invention relates to an imprint apparatus that forms a pattern on a resin on a substrate by an imprint process, an imprint method, and an article manufacturing method.
半導体デバイス等のデバイスを製造するための技術として、基板に樹脂を塗布し、該樹脂に原版を押し付けた状態で該樹脂を硬化させるインプリント技術が知られている(特許文献1及び特許文献2)。インプリント装置において、基板に樹脂を塗布する方法として、インプリント装置に送り込む前に、専用の塗布装置で事前に樹脂を基板上の全面に塗布する方法がある。樹脂が基板上の全面に塗布された基板に対して、紫外線を照射して樹脂を硬化するインプリント処理をショット領域ごとに行う。
As a technique for manufacturing a device such as a semiconductor device, there is known an imprint technique in which a resin is applied to a substrate and the resin is cured in a state where an original is pressed against the resin (
図12、図13を参照しながら従来技術のインプリント処理について説明する。インプリント処理を行う場合、まず工程(A)では、原版105のパターン部105bの裏面側の中空空間部105dの内圧が上げられ、薄肉部105cが破線のように下方向に膨らみ変形を開始する。このとき、原版105のパターン部105bも下方に凸形状となるように変形し、基板1上の樹脂1aに対して中心付近から接触して樹脂1aに原版105のパターンを転写する動作を開始する。工程(B)では、パターン部105bが樹脂1aに完全に押印された状態で、アライメントスコープ11aによって原版側マークと基板側マークとを合わせ込むことで、原版5と基板1との位置合わせを行う。位置合わせが終了した状態の工程(C)で、紫外光を原版105を介して樹脂に照射する。原版105における紫外光の照射領域6aはパターン部105bより広く設けられている。原版105を透過した紫外光が樹脂1aに照射されることで、樹脂1aは光化学反応により硬化を開始する。このとき、図12の(C)に示すように、パターン部105bの画角周辺部の紫外光は、基板1及び原版105に反射することによって照射領域6aの外側まで漏れる。紫外光が照射領域6aの外側まで漏れた影響で、樹脂1aの硬化部1bは、図12の(D)に示す黒色部領域6bに広がる。照射領域6aから外側にいくに従って樹脂が完全硬化状態から半硬化状態へと変化している。
A conventional imprint process will be described with reference to FIGS. When performing imprint processing, first, in step (A), the internal pressure of the
図12に示したインプリント処理を隣り合う2つのショット領域に行う場合の様子を、図13を用いて説明する。図13の(A)に示すように、パターンが形成される領域である隣り合う2つの領域AR1、AR2の間にはパターンが形成されない領域AR3が配置されている。領域AR1にインプリント処理を行う場合に、紫外光は当該領域AR1とその周辺に位置する領域AR3とをカバーするように照射される。すなわち、領域AR1にインプリント処理を行う場合の原版105上における紫外光の照射領域6aは、図13の(A)に示される領域であり、他のパターン形成領域AR2を含まない。ところが上述したように紫外光が照射領域6aの外側に漏れることによって、他のパターン形成領域AR2の樹脂にまで硬化が進み、硬化部1bの領域6bが他のパターン形成領域AR2まで及びことがある。そうすると、図13の(C)に示すように、他のパターン形成領域AR2にインプリント処理を行うときに、パターン部105bが硬化部1bと接する状態となる。その結果、正常なアライメントが行えなかったり、パターン部105bが樹脂1aに正常に侵入できない状態になり、インプリント処理が正常に行えなかったりする。
The manner in which the imprint process shown in FIG. 12 is performed on two adjacent shot areas will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 13A, a region AR3 where a pattern is not formed is arranged between two adjacent regions AR1 and AR2 which are regions where a pattern is formed. When the imprint process is performed on the area AR1, the ultraviolet light is irradiated so as to cover the area AR1 and the area AR3 located around the area AR1. That is, the ultraviolet
本発明は、インプリント処理を複数のパターン形成領域に対して円滑に行い得るインプリント装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an imprint apparatus that can smoothly perform imprint processing on a plurality of pattern formation regions.
本発明の1つの側面は、基板上に供給されたインプリント材と型に形成されたパターンとを接触させた状態で、前記インプリント材を硬化するインプリント処理を行うインプリント装置であって、前記基板は、前記インプリント処理によってパターンが形成される第1領域と、当該第1領域と隣り合う第1領域との間に配置されパターンが形成されない第2領域とを含み、前記インプリント装置は、前記インプリント処理の対象とする第1領域のインプリント材を硬化するときに他の第1領域のインプリント材が硬化しないように前記インプリント処理を複数の第1領域に対して行い、その後、前記インプリント処理が行われた前記複数の第1領域によって囲まれた第2領域のインプリント材を硬化させる、ことを特徴とする。 One aspect of the present invention is an imprint apparatus that performs an imprint process for curing the imprint material in a state where the imprint material supplied on the substrate is in contact with the pattern formed on the mold. The substrate includes a first region where a pattern is formed by the imprint process, and a second region which is disposed between a first region adjacent to the first region and no pattern is formed. The apparatus performs the imprint processing on the plurality of first regions so that the imprint material in the other first region is not cured when the imprint material in the first region targeted for the imprint processing is cured. And then curing the imprint material in the second region surrounded by the plurality of first regions where the imprint process has been performed.
本発明によれば、インプリント処理を複数のパターン形成領域に対して円滑に行い得るインプリント装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the imprint apparatus which can perform an imprint process smoothly with respect to several pattern formation area can be provided.
以下、図1〜11を用いて、基板に供給された樹脂に原版に形成されたパターンを接触させながら光を照射して樹脂を硬化するインプリント処理を行うインプリント装置について説明する。
[実施例1]
図1を参照しながら実施例1のインプリント装置について説明する。実施例1では、紫外光を照射して樹脂を硬化する紫外光硬化型インプリント装置に本発明を適用した例を説明する。しかしながら、本発明は、他の波長域の光の照射によって樹脂を硬化させるインプリント装置に適用することも可能である。
Hereinafter, an imprint apparatus that performs imprint processing for irradiating light and curing the resin while bringing the pattern formed on the original plate into contact with the resin supplied to the substrate will be described with reference to FIGS.
[Example 1]
The imprint apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. In Example 1, an example in which the present invention is applied to an ultraviolet light curable imprint apparatus that cures a resin by irradiating ultraviolet light will be described. However, the present invention can also be applied to an imprint apparatus that cures a resin by irradiation with light in other wavelength ranges.
インプリント装置は、インプリント処理をパターンが形成されるべき領域(第1領域)に繰り返すことによって基板(ウエハ)1の複数の領域にパターンを形成するように構成されている。インプリント処理は、原版5を基板1上の未硬化の樹脂に押し付けた状態で樹脂を硬化させることによって基板1の1つの領域にパターンを形成するサイクルである。原版5は、型、モールドとも呼ばれる。基板1に原版5のパターンを転写することで、基板1上に原版5のパターンに対応した素子のパターンが形成される。
The imprint apparatus is configured to form a pattern in a plurality of regions of the substrate (wafer) 1 by repeating the imprint process in a region (first region) where a pattern is to be formed. The imprint process is a cycle in which a pattern is formed in one region of the
基板1は、基板ステージ3上に設けられた基板チャック2によって保持される。基板ステージ3は、基板チャック2に保持された基板1を互いに直交する2方向(X方向、Y方向)に移動させる。ベースフレーム4は、基板ステージ3を支持して位置決めする。原版5の表面には凹凸状のパターンが形成されている。原版5が基板1上の紫外線硬化性の樹脂(インプリント材、レジスト)に押し付けられることで、原版5のパターンが基板1上の樹脂に転写される。原版駆動部5aは、原版5をZ方向に駆動する。原版駆動部5aは、基板1上の未硬化状態の樹脂に原版5を接触させ、押しつける押印動作を行う。照射部(第1照射部)6は、紫外光を発生し、原版5のパターン面を介して未硬化状態の樹脂に紫外光を照射してそれを硬化させる。照射部6は、i線、g線を発生するハロゲンランプなどの光源と、光源が発生した紫外光を集光し成形する光学系とを含む。実施例1のインプリント装置は、紫外光を発生して原版5のパターン面を介せずに未硬化状態の樹脂に紫外光を照射してそれを硬化させる照射部(第2照射部)してを備える。照射部13の機能については後述する。制御部Cは、原版駆動部5a、基板ステージ3、照射部6、アライメントスコープ11等を制御する。
The
図2に基板1の上に樹脂を塗布する塗布装置(ディスペンサ)7を示す。塗布装置7は、タンク7cに保管された未硬化状態の樹脂を、配管7bを介してノズル7aから基板1上に供給する。図2の例では、回転テーブル7dの上に支持された基板1が回転させられた状態で樹脂が基板1の中心部に滴下されることで、樹脂が遠心力により基板1の上面全面に均一に塗布される。塗布装置7は、インプリント装置内に設けられていてもよいし、インプリント装置とは異なる装置であってもよい。塗布装置7がインプリント装置の外部に設けられている場合は、塗布装置7で基板1上に樹脂を供給した後に、樹脂が供給された基板1をインプリント装置内に搬入する。図1に戻り、アライメントスコープ11は、原版5に形成された原版側マークと基板1に形成された基板側マークとの位置を合わせる顕微鏡で、2つのマークが重ね合わさる様子を顕微鏡で計測することで、相互の位置合わせを行う。定盤12は、照射部6や原版駆動部5a等を支持している。
FIG. 2 shows a coating device (dispenser) 7 for coating a resin on the
次に、図3〜図9を用いて実施例1におけるインプリント処理について説明する。工程A(図3A)で、制御部Cは、基板ステージ3に設けられている基板チャック2に基板1を搭載する。工程B(図3B)で、制御部Cは、原版5を降下させ、原版5と基板1とが接触し樹脂が未硬化の状態でアライメントスコープ11により原版側アライメントマークと基板側アライメントマークとを重ね合わせることで、原版5と基板1との相対位置を調整する。工程C(図3C)で、制御部Cは、原版5を原版駆動部5aによりさらに基板1側に降下させ、原版5のパターン部5bを樹脂に押しつけてパターンを転写する。工程D(図3D)で、制御部Cは、照射部6から紫外光を、原版5を透過させて樹脂に照射する。この工程Dで、樹脂は硬化される。工程E(図3E)で、制御部Cは、原版5を原版駆動部5aにより基板1から剥離し退避させることで、基板1上にパターニングされた樹脂層が形成され、インプリント処理を終了する。
Next, the imprint process according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. In step A (FIG. 3A), the control unit C mounts the
以上の工程A〜Eを踏むことで基板1に原版5のパターンを形成するするインプリント装置の詳細構成を示す。図4に原版5の上面図と側面の断面図とを示す。原版5は、パターンが形成されているパターン部5bと薄肉部5cと薄肉部5cの裏面側に形成された中空空間部5dとを含む。中空空間部5dの内部圧力は、圧力制御部5gによって制御される。原版5は、原版保持部5fにより保持される。
A detailed configuration of an imprint apparatus that forms the pattern of the original 5 on the
図5を用いてインプリント処理について説明する。まず工程A(図5A)で、制御部Cは、圧力制御部5gによって中空空間部5dの内圧を増加させ、薄肉部5cを破線のように下方向に膨らませて変形させる。このとき、パターン部5bも下方に凸形状となるように変形し、基板1上の樹脂1aに対して中心付近から接して樹脂1aに原版5のパターンを転写する動作が開始される。工程B(図5B)で、制御部Cは、パターン部5bが樹脂1aに完全に押印された状態で、アライメントスコープ11aによって原版側マークと基板側マークとを合わせ込むことで、原版5と基板1との位置合わせを行う。原版5と基板1とが位置合わせされている工程C(図5C)において、制御部Cは、照射部6から紫外光がインプリント処理の対象とするパターン形成領域のみに照射され他のパターン形成領域に照射されないように紫外光を照射する。例えば、原版5における紫外光の照射領域6aを図5(C)に示すように、パターン部5bの領域と一致させる。原版5を透過した紫外光が樹脂1aに照射されることで、樹脂1aは光化学反応により硬化を開始する。このとき、工程Cでは、パターン部5bの画角周辺部の紫外光は、基板1及び原版5に反射されて照射領域6aの外側に漏れる。図5(D)に示すように、紫外光が照射領域6aの外側に漏れた影響で、樹脂1aの硬化部1bは、領域6bまで及ぶようになる。照射領域6aから外側にいくに従って樹脂が完全硬化状態から半硬化状態へと変化している。しかしながら、本実施例1では、パターン部5bのみに紫外光が入射するように紫外光を照射することで、基板1及び原版5で反射された紫外光が、隣接するパターン形成領域の樹脂にまで漏れないようにしている。すなわち、基板1及び原版5で反射されてパターン部5bの外側に漏れた紫外光は、隣り合うパターン形成領域の間に配置されパターンが形成されない領域(第2領域)にとどまり、隣接する他のパターン形成領域まで及ばないように構成している。
The imprint process will be described with reference to FIG. First, in step A (FIG. 5A), the control unit C increases the internal pressure of the
図6を用いてパターン部5bと樹脂の硬化領域との関係について説明する。図6(A)に、隣り合う2つのパターン形成領域AR1,AR2、パターンを形成しない領域AR3、基板1上の樹脂1aにおける紫外光の照射領域6bとの関係を示した。2つのパターン形成領域AR1,AR2のそれぞれは、原版5のパターン部5bと同じ大きさであり、かつ、原版5上における紫外光の照射領域6aと一致している。なお、原版5上における紫外光の照射領域6aは、対応する樹脂1aにおける照射領域6bが隣のパターン形成領域にまで及ばないならば、1つのパターン形成領域より大きくてもよい。また、原版5上における紫外線の照射領域6aは、対応する樹脂1aにおける照射領域6bが隣のパターン形成領域にまで及ぶのならば、1つのパターン形成領域より小さくてもよい。図6(A)に示す例では、原版5上における紫外光の照射領域6aは、1つのパターン形成領域、原版5のパターン部5bと同じ大きさである。樹脂1aにおける紫外光の照射領域6bは、1つのパターン形成領域のすべてと、パターンが形成されない領域AR2の一部とを包含し、隣のパターン形成領域には及んでいない。紫外光の照射領域6aの大きさ(形状)は、例えばインプリント装置内に設けられた遮光部材を駆動することによって決めることができる。また、照射部6に含まれる光学系により、光源が発生した紫外光を任意の照射領域6aに集光し成形してもよい。
The relationship between the
本発明では、基板1上の樹脂1aにおける紫外光の照射領域6bが隣のパターン形成領域にまで及ばないように構成することを特徴としている。本発明は、この特徴を備えることで、隣のパターン形成領域へ紫外光が漏れだすことを抑制した。そのため、図6(B)に示すように、隣のパターン形成領域のアライメント時に、樹脂の硬化部1bが基板側マークや原版側マークと重なることはない。また、図6(C)に示すように、隣のパターン形成領域に対するインプリント処理を行うときに、樹脂の硬化部1bが原版5のパターン部5bと接触することもない。したがって、隣のパターン形成領域に対するインプリント処理を円滑に行うことが可能になる。
The present invention is characterized in that the ultraviolet
次に、図7、図8を用いて、隣り合うパターン形成領域間における樹脂の未硬化領域、部分硬化領域を完全に硬化するために行う紫外光照射について説明する。パターン形成領域のすべてに対してインプリント処理が終了した後、照射部13を用いて、基板1上の樹脂の未硬化領域、部分硬化領域を完全に硬化するための紫外光照射を行う。
Next, with reference to FIG. 7 and FIG. 8, the ultraviolet light irradiation performed for completely curing the uncured region and the partially cured region of the resin between the adjacent pattern forming regions will be described. After the imprint process is completed for all of the pattern formation regions, the
最初の工程A(図7A、図8A)で、制御部Cは、図7(A)、図8(A)に示すように、基板ステージ3を駆動して基板1を照射部13の照射開始位置に移動させる。次に、工程B(図7B、図8B)で、制御部Cは、図7(B)、図8(B)に示すように、基板1上の樹脂が存在する全領域に対して照射部13により紫外光13aの照射を開始し、紫外光13aを照射した状態で基板ステージ3を駆動する。したがって、照射部13により紫外光が照射される領域は、基板1上の全面である。図9に、照射部6によりインプリント処理時に紫外光が照射される領域(図9A)と、照射部13によりインプリント処理後に紫外光が照射される領域(図9B)とを示す。基板1上の全面に対して紫外光13aの照射が終了したら、基板1上の樹脂はすべて完全硬化した状態となる(工程C(図7C、図8C))。
In the first step A (FIGS. 7A and 8A), the control unit C drives the
[実施例2]
実施例1では、インプリント処理後の2回目の紫外光照射を、基板1上の全面に照射する構成をとっていた。実施例2では、インプリント処理後の2回目の紫外光照射を行う領域を、基板1上の樹脂の未硬化領域、部分硬化領域すなわちパターンが形成されない領域に限っている。実施例2における照射部13は、隣り合うパターン形成領域間に存在するパターンが形成されない領域のみに対して紫外光を照射する。図11に、照射部6によりインプリント処理時に紫外光が照射される領域(図11A)と、照射部13によりインプリント処理後に紫外光が照射される領域(図11B)とを示す。
[Example 2]
In Example 1, the second ultraviolet light irradiation after the imprint process was applied to the entire surface of the
インプリント処理が終了したら、制御部Cは、まず、図10Aに示されるように、基板ステージ3を駆動して基板1を照射部13の照射開始位置に移動させる。次に、制御部Cは、図10Bに示すように、パターンが形成されない領域の内でY軸方向に延びる部分に紫外光13aを照射した状態で基板ステージ3を駆動する。次に、制御部Cは、図10Cに示すように、パターンが形成されない領域の内でX軸方向に延びる部分に紫外光13aを照射した状態で基板ステージ3を駆動する。そうすると、図10Dに示されるように、基板1上のパターンが形成されない領域の全領域に対する紫外光13aの照射が終了する。
When the imprint process is completed, the control unit C first drives the
なお、本実施例2では、基板上のすべてのパターン形成領域に対するインプリント処理が終了した後に、照射部13による紫外光13aの照射を行った。しかし、インプリント処理が複数のパターン形成領域に対して行われた後に、当該複数のパターン形成領域によって囲まれたパターンが形成されない領域に対して照射部13による紫外光13aの照射を行ってもよい。
In Example 2, after the imprint process for all the pattern formation regions on the substrate was completed, the
上記、何れの実施例も光を照射することで樹脂を硬化させる光硬化法のインプリント方法について説明したが、本発明は光硬化法に限らず熱を用いて樹脂を硬化させる熱硬化法のインプリント方法を用いてもよい。ただし、熱伝導により樹脂の硬化部1bの広がりが加熱の領域と比較して大きく広がるため、光硬化時よりも狭い領域を加熱する。インプリント装置内には加熱領域を制限する遮熱部材が備えられており、遮熱部材を駆動することで加熱領域を決める。
In any of the above-described examples, the imprint method of the photocuring method in which the resin is cured by irradiating light has been described. However, the present invention is not limited to the photocuring method. An imprint method may be used. However, since the spread of the cured
[物品の製造方法]
物品としてのデバイス(半導体集積回路デバイス、液晶表示デバイス、MEMS等)の製造方法は、前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、フィルム状基板等)にパターンを転写(形成)するステップを含む。さらに、該製造方法は、パターンを転写された前記基板をエッチングするステップを含みうる。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、エッチングステップの代わりに、パターンを転写された前記基板を加工する他の加工ステップを含みうる。
[Product Manufacturing Method]
In a method for manufacturing a device (semiconductor integrated circuit device, liquid crystal display device, MEMS, etc.) as an article, a pattern is transferred (formed) to a substrate (wafer, glass plate, film-like substrate, etc.) using the above-described imprint apparatus. Includes steps. Further, the manufacturing method may include a step of etching the substrate to which the pattern has been transferred. When manufacturing other articles such as patterned media (recording media) and optical elements, the manufacturing method includes other processing steps for processing the substrate to which the pattern has been transferred, instead of the etching step. May be included.
Claims (9)
前記基板は、前記インプリント処理によってパターンが形成される第1領域と、当該第1領域と隣り合う第1領域との間に配置されパターンが形成されない第2領域とを含み、
前記インプリント装置は、前記インプリント処理の対象とする第1領域のインプリント材を硬化するときに他の第1領域のインプリント材が硬化しないように前記インプリント処理を複数の第1領域に対して行い、その後、前記インプリント処理が行われた前記複数の第1領域によって囲まれた第2領域のインプリント材を硬化させる、ことを特徴とするインプリント装置。 An imprint apparatus that performs an imprint process for curing the imprint material in a state where the imprint material supplied on the substrate is in contact with the pattern formed on the mold,
The substrate includes a first region where a pattern is formed by the imprint process and a second region where a pattern is not formed and is disposed between a first region adjacent to the first region,
The imprint apparatus performs the imprint process in a plurality of first areas so that imprint materials in other first areas are not cured when the imprint material in the first area to be subjected to the imprint process is cured. Then, the imprint material in the second region surrounded by the plurality of first regions where the imprint process has been performed is cured.
前記基板は、パターンが形成される第1領域と、当該第1領域と隣り合う第1領域との間に配置されパターンが形成されない第2領域とを含み、
前記インプリント方法は、
前記インプリント処理の対象とする第1領域のインプリント材を硬化するときに他の第1領域のインプリント材が硬化しないように前記インプリント処理を複数の第1領域に対して行う工程と、
前記インプリント処理が行われた前記複数の第1領域によって囲まれた第2領域のインプリント材を硬化させる工程と、
を含むことを特徴とするインプリント方法。 An imprint method for performing an imprint process for curing the imprint material in a state where the imprint material supplied on the substrate and the pattern formed on the mold are in contact with each other,
The substrate includes a first region in which a pattern is formed and a second region in which a pattern is not formed and is disposed between the first region adjacent to the first region,
The imprint method is:
Performing the imprint process on a plurality of first regions so that the imprint material in the other first region is not cured when the imprint material in the first region to be subjected to the imprint process is cured. ,
Curing the imprint material in the second region surrounded by the plurality of first regions where the imprint process has been performed;
The imprint method characterized by including.
前記工程で前記パタ−ンを形成された基板を加工する工程と、
を含む物品の製造方法。 Forming a pattern on a substrate using the imprint apparatus according to claim 1;
Processing the substrate on which the pattern is formed in the step;
The manufacturing method of the articles | goods containing this.
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