JP2015018997A - Imprint apparatus and imprint method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インプリント装置及びインプリント方法に関する。 The present invention relates to an imprint apparatus and an imprint method.
微細加工技術として知られているナノインプリント技術は、基材の表面に微細凹凸パターンが形成されてなる型部材(インプリントモールド)を用い、当該微細凹凸パターンを被加工物に転写することで微細凹凸パターンを等倍転写するパターン形成技術である(特許文献1参照)。特に、半導体デバイスにおける配線パターン等のさらなる微細化等に伴い、その製造プロセス等においてナノインプリント技術が注目されている。 Nanoimprint technology, known as microfabrication technology, uses a mold member (imprint mold) in which a fine concavo-convex pattern is formed on the surface of a substrate, and transfers the fine concavo-convex pattern to a workpiece to produce fine concavo-convex This is a pattern formation technique for transferring a pattern at an equal magnification (see Patent Document 1). In particular, with further miniaturization of wiring patterns and the like in semiconductor devices, nanoimprint technology has attracted attention in its manufacturing process and the like.
このナノインプリント技術においては、一般に、基板上に被加工物としてのインプリント樹脂が塗布され、インプリント樹脂とインプリントモールドとを接触させた状態で当該インプリント樹脂を硬化させることにより、インプリントモールドの微細凹凸パターンが転写されてなる微細凹凸パターン構造体が形成される。 In this nanoimprint technology, generally, an imprint resin as a workpiece is applied on a substrate, and the imprint resin is cured in a state where the imprint resin and the imprint mold are in contact with each other, thereby imprint mold. A fine concavo-convex pattern structure formed by transferring the fine concavo-convex pattern is formed.
このインプリント樹脂を基板上に塗布する方法として、基板表面(基板上における微細凹凸パターン構造体が形成される面)の所定の位置にインプリント樹脂を離散的に滴下するインクジェット方式等が知られている。そして、インクジェット方式により基板表面に離散的に滴下されたインプリント樹脂は、インプリントモールドにおける微細凹凸パターンが形成されている面(以下、「パターン形成面」という場合がある。)と接触し、当該微細凹凸パターンによる毛細管力を主として基板表面に濡れ広がる。 As a method for applying the imprint resin on the substrate, an ink jet method in which the imprint resin is discretely dropped at a predetermined position on the substrate surface (surface on which the fine uneven pattern structure is formed) is known. ing. Then, the imprint resin that is discretely dropped onto the substrate surface by the ink jet method comes into contact with a surface (hereinafter, sometimes referred to as “pattern formation surface”) on the imprint mold on which the fine unevenness pattern is formed. The capillary force due to the fine concavo-convex pattern spreads mainly on the substrate surface.
このとき、インプリントモールドにおけるパターン形成面の表面状態の悪化(例えば、大気に曝されることによるパターン形成面の汚染や、パターン形成面に離型剤層が設けられている場合にはその部分的な剥がれや汚染等)、基板の表面状態の悪化(例えば、大気に曝されることによる基板表面の汚染や、基板表面のインプリント樹脂塗布面に設けられている密着層の変化等)等が生じていると、インプリント樹脂がインプリントモールドの微細凹凸パターン内に十分に充填されず、インプリントモールドと基板との間に微小な気泡が残存してしまうことがある。この場合に、その状態のままインプリント樹脂を硬化させてしまうと、得られる微細凹凸パターン構造体において、インプリントモールドの微細凹凸パターン内へのインプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥が生じてしまう。また、インプリントモールドにおけるパターン形成面又は基板上に異物が付着している場合にも、そのままインプリント樹脂を硬化させてしまうと、同様の問題(未充填によるパターン欠陥)が生じてしまい、それに加えて、異物の存在によりインプリントモールドが破損してしまうという問題も生じ得る。 At this time, deterioration of the surface state of the pattern formation surface in the imprint mold (for example, if the pattern formation surface is contaminated by exposure to the atmosphere or a release agent layer is provided on the pattern formation surface) Peeling, contamination, etc.), deterioration of the surface state of the substrate (for example, contamination of the substrate surface due to exposure to the atmosphere, change of the adhesion layer provided on the imprint resin application surface of the substrate surface, etc.), etc. If this occurs, the imprint resin may not be sufficiently filled in the fine concavo-convex pattern of the imprint mold, and minute bubbles may remain between the imprint mold and the substrate. In this case, if the imprint resin is cured in that state, a pattern defect due to unfilling of the imprint resin in the fine uneven pattern of the imprint mold occurs in the obtained fine uneven pattern structure. . In addition, even when foreign matter adheres to the pattern formation surface or substrate in the imprint mold, if the imprint resin is cured as it is, the same problem (pattern defect due to unfilling) occurs, In addition, there may be a problem that the imprint mold is damaged due to the presence of foreign matter.
そこで、従来、清浄なインプリントモールドを用いた初回のインプリント処理時(インプリントモールドとインプリント樹脂とを接触させ、インプリント樹脂を硬化させる前)の静止画像を基準画像として取得しておき、インプリント処理を繰り返すたびに、当該インプリント処理時の静止画像を取得し、取得した静止画像と基準画像との画素の相違に基づいて、インプリントモールドの汚染の有無を検出する方法が提案されている(特許文献2参照)。 Therefore, conventionally, a still image at the time of the first imprint process using a clean imprint mold (before the imprint mold and the imprint resin are brought into contact with each other and the imprint resin is cured) is obtained as a reference image. Each time the imprint process is repeated, a method is proposed in which a still image at the time of the imprint process is acquired and the presence or absence of contamination of the imprint mold is detected based on the difference in pixels between the acquired still image and the reference image. (See Patent Document 2).
また、インプリント処理により形成される微細凹凸パターン構造体において、インプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥の生じる原因として、インクジェット方式によるインプリント樹脂の滴下位置ずれも考えられる。 In addition, in the fine uneven pattern structure formed by the imprint process, as a cause of pattern defects due to unfilling of the imprint resin, a drop position shift of the imprint resin by the ink jet method can be considered.
インプリントモールドを用いたインプリント処理においては、通常、インプリントモールドにおけるパターン形成面の全体にインプリント樹脂が十分に濡れ広がり、微細凹凸パターン内に十分に充填されるように、インクジェット方式によるインプリント樹脂の滴下位置が決定されている。しかしながら、その滴下位置が意図した位置からずれてしまうと、インプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥が生じてしまうことがある。 In an imprint process using an imprint mold, the imprint resin is usually imprinted by an ink jet method so that the imprint resin sufficiently wets and spreads over the entire pattern formation surface of the imprint mold and is sufficiently filled in the fine uneven pattern. The dripping position of the print resin is determined. However, if the dripping position deviates from the intended position, a pattern defect due to unfilling of the imprint resin may occur.
そこで、従来、インクジェット方式により基板上に離散的に滴下されたインプリント樹脂とインプリントモールドとを接触させる前に、インプリント樹脂の滴下位置の静止画像を取得し、取得した静止画像に基づいてインプリント樹脂の滴下位置が適切か否かを判断し、適切でないと判断された場合に、インプリントにより形成されたパターンの検査を行う方法が提案されている(特許文献3参照)。 Therefore, conventionally, before the imprint resin that is discretely dropped onto the substrate by the inkjet method and the imprint mold are brought into contact with each other, a still image of the imprint resin dropping position is obtained, and based on the obtained still image. A method has been proposed in which it is determined whether or not the imprint resin dropping position is appropriate, and when it is determined that the imprint resin is not appropriate, a pattern formed by imprinting is inspected (see Patent Document 3).
上述したような欠陥(未充填によるパターン欠陥等)を有する微細凹凸パターン構造体をマスクとして基板をエッチングすると、そのパターン欠陥も基板に転写され、品質不良の製品が製造されてしまう。そのような不良品は、従来、エッチング後の基板(製品)の不良品検査により排除されるのが通常であるが、エッチング後の基板が不良品である場合、そのような基板は再利用することができないため、廃棄されることになる。その点、上記特許文献2及び3に記載の方法によれば、基板のエッチング処理前にパターン欠陥等の有無を判断することができ、基板の無駄を省くことが可能である。
When the substrate is etched using the fine concavo-convex pattern structure having the above-described defects (such as unfilled pattern defects) as a mask, the pattern defects are also transferred to the substrate and a defective product is manufactured. Conventionally, such defective products are usually excluded by defective product inspection of a substrate (product) after etching. However, when the substrate after etching is defective, such a substrate is reused. It can't be discarded. In that respect, according to the methods described in
インプリントモールドを基板上のインプリント樹脂に接触させ、インプリント樹脂を濡れ広がらせたとき、インプリントモールドに付着している異物の周囲に空気が溜まりやすくなるため、インプリントモールドとインプリント樹脂とを接触させた状態で静止画像を取得すると、当該静止画像において異物の存在が強調される。そのため、上記特許文献2に係る方法においては、インプリントモールドに付着している異物の数を静止画像に基づいて計測し、所定の閾値を超えたときにインプリントモールドが汚染されているものと判断している。すなわち、上記特許文献2に記載の方法においては、取得した静止画像上に画素の相違が現れることで、初めて異物の存在を検知することができる。
When the imprint mold is brought into contact with the imprint resin on the substrate and the imprint resin is wetted and spread, air easily collects around the foreign matter adhering to the imprint mold. When a still image is acquired in contact with the image, the presence of a foreign object is emphasized in the still image. Therefore, in the method according to
しかしながら、インプリントモールドのパターン形成面に付着する異物が極めて微細である場合や、インプリントモールドのパターン形成面の表面状態がわずかに悪化しているような場合等、インプリント処理時に取得した静止画像からは異物や空気の存在を検出することができない場合もある。そのような場合にインプリント樹脂を硬化させてしまうと、インプリントにより形成される微細凹凸パターン構造体において未充填によるパターン欠陥等が生じるおそれがある。例えば、微小な気泡が残存している場合、取得した静止画像の解像度によっては、当該微小な気泡を検出することができない場合もある。このような場合にインプリント処理を継続し、その後の基板のエッチング処理まで行ってしまうと、インプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥を有する不良品が製造されてしまう。そのような不良品となり得る基板は再利用することができないため、基板を無駄にしてしまうという問題がある。また、インプリントモールドのパターン形成面に異物が付着しているにもかかわらず、インプリント処理時に取得した静止画像から異物の存在を検出することができず、そのままインプリント処理を継続してしまうことで、インプリントモールドが破損してしまう可能性が高まる。 However, when the foreign matter adhering to the pattern formation surface of the imprint mold is extremely fine, or when the surface state of the pattern formation surface of the imprint mold is slightly deteriorated, the stationary state acquired during the imprint process In some cases, the presence of a foreign object or air cannot be detected from the image. If the imprint resin is cured in such a case, there is a possibility that a pattern defect or the like due to unfilling may occur in the fine concavo-convex pattern structure formed by imprint. For example, when minute bubbles remain, the minute bubbles may not be detected depending on the resolution of the acquired still image. In such a case, if the imprint process is continued and the subsequent etching process of the substrate is performed, a defective product having a pattern defect due to unfilling of the imprint resin is produced. Such a defective substrate cannot be reused, and there is a problem that the substrate is wasted. In addition, despite the presence of foreign matter on the imprint mold pattern formation surface, the presence of the foreign matter cannot be detected from the still image acquired during the imprint process, and the imprint process continues. Thereby, possibility that an imprint mold will be damaged increases.
また、上記特許文献3に記載の方法においては、単にインプリント樹脂の滴下位置が適切であるか否かを判断するだけであるため、インプリントモールドや基板の表面状態の悪化に起因して生じるパターン欠陥等を未然に防止することや、異物の付着によるインプリントモールドの破損を防止することができないという問題がある。
Further, in the method described in
上記課題に鑑みて、本発明は、インプリントモールドを用いたインプリント処理において、インプリント樹脂を硬化させる前にパターン欠陥が生じる可能性を判別することができるとともに、異物の存在によるインプリントモールドの破損を未然に防止することができるインプリント装置及びインプリント方法を提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, the present invention can determine the possibility of pattern defects before imprint resin is cured in imprint processing using an imprint mold, and imprint mold due to the presence of foreign matter. An object of the present invention is to provide an imprint apparatus and an imprint method that can prevent damage to the printer.
上記課題を解決するために、本発明は、基材の主面側のパターン領域に微細凹凸パターンが形成されてなるインプリントモールドを保持するモールドホルダーと、表面にインプリント樹脂が塗布され、前記微細凹凸パターンが転写される被転写基板を支持する支持台と、前記インプリントモールドにおける前記主面の対向面側又は前記被転写基板における前記インプリント樹脂の塗布面の対向面側から、前記被転写基板上に濡れ広がる前記インプリント樹脂を撮像可能な撮像部と、前記撮像部により撮像された前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動を示す画像に基づいて、前記インプリント樹脂を硬化させるか否かを判断す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を提供する(発明1)。 In order to solve the above problems, the present invention provides a mold holder for holding an imprint mold in which a fine uneven pattern is formed in a pattern region on the main surface side of a substrate, and an imprint resin is applied to the surface, A support base for supporting the substrate to be transferred onto which the fine concavo-convex pattern is transferred; and a surface of the imprint mold facing the main surface or the surface of the imprint resin coating surface facing the imprint resin. Whether or not to cure the imprint resin based on an imaging unit capable of imaging the imprint resin spreading on the transfer substrate and an image showing the wet spreading behavior of the imprint resin imaged by the imaging unit And an imprint apparatus comprising: a control unit that determines whether or not (Invention 1).
上記発明(発明1)において、前記撮像部は、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記被転写基板上に塗布された前記インプリント樹脂とが接触した後、前記被転写基板上に濡れ広がる前記インプリント樹脂の動画像を撮像するのが好ましい(発明2)。 In the above invention (invention 1), the imaging unit is wet spread on the transferred substrate after the fine uneven pattern of the imprint mold contacts the imprint resin applied on the transferred substrate. It is preferable to capture a moving image of the imprint resin (Invention 2).
上記発明(発明1,2)において、前記制御部は、前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動を示す画像に基づいて、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記インプリント樹脂とを接触させた後の気泡の消失平均速度を算出し、当該気泡の消失平均速度に基づいて、前記インプリント樹脂を硬化させるか否かを判断するのが好ましい(発明3)。
In the said invention (
また、本発明は、微細凹凸パターンが基材の主面側のパターン領域に形成されてなるインプリントモールドを用いて、被転写基板上のインプリント樹脂に前記微細凹凸パターンを転写するインプリント方法であって、インクジェット法により前記インプリント樹脂を前記被転写基板上に滴下する工程と、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンを前記被転写基板上の前記インプリント樹脂に接触させる工程と、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記インプリント樹脂とを接触させた後の、前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動を観察する工程と、前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動の観察結果に基づいて、前記インプリント樹脂を硬化させるか否かを判断する工程とを含むことを特徴とするインプリント方法を提供する(発明4)。 The present invention also provides an imprint method for transferring the fine concavo-convex pattern to an imprint resin on a transfer substrate using an imprint mold in which the fine concavo-convex pattern is formed in a pattern region on the main surface side of the substrate. A step of dropping the imprint resin onto the substrate to be transferred by an ink jet method, a step of bringing the fine uneven pattern of the imprint mold into contact with the imprint resin on the substrate to be transferred, and the imprinting method. The step of observing the wetting and spreading behavior of the imprint resin after contacting the imprint resin with the fine uneven pattern of the print mold, and the observation result of the wetting and spreading behavior of the imprint resin, And a step of determining whether or not to cure the print resin. To (invention 4).
上記発明(発明4)においては、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記インプリント樹脂とを接触させた後、前記インプリントモールドにおける前記主面の対向面側又は前記被転写基板における前記インプリント樹脂の滴下面の対向面側から、前記被転写基板上に濡れ広がる前記インプリント樹脂を撮像し、前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動を観察するのが好ましい(発明5)。 In the said invention (invention 4), after making the fine uneven | corrugated pattern of the said imprint mold and the said imprint resin contact, the said surface of the said imprint mold in the said main surface side or the said imprint in the said to-be-transferred substrate It is preferable to take an image of the imprint resin that spreads on the substrate to be transferred from the surface opposite the resin dropping surface, and observe the wet spread behavior of the imprint resin (Invention 5).
上記発明(発明4,5)においては、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記インプリント樹脂とを接触させた後、前記インプリントモールドにおける前記主面の対向面側又は前記被転写基板における前記インプリント樹脂の滴下面の対向面側から、前記被転写基板上に濡れ広がる前記インプリント樹脂の動画像を撮像し、前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動を観察するのが好ましい(発明6)。 In the said invention (invention 4 and 5), after making the fine uneven | corrugated pattern of the said imprint mold and the said imprint resin contact, the said opposing surface side of the said main surface in the said imprint mold, or the said to-be-transferred substrate It is preferable that a moving image of the imprint resin spreading on the substrate to be transferred is picked up from the opposite surface side of the imprint resin dropping surface, and the wet spreading behavior of the imprint resin is observed (invention 6).
上記発明(発明4〜6)においては、前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記インプリント樹脂とを接触させた後の気泡の消失平均速度を求め、当該気泡の消失平均速度に基づいて、前記インプリント樹脂を硬化させるか否かを判断するのが好ましい(発明7)。 In the said invention (invention 4-6), the average loss | disappearance rate of the bubble after making the fine uneven | corrugated pattern of the said imprint mold and the said imprint resin contact is calculated | required, Based on the loss | disappearance average rate of the said bubble, It is preferable to determine whether to cure the imprint resin (Invention 7).
本発明によれば、インプリントモールドを用いたインプリント処理において、インプリント樹脂を硬化させる前にパターン欠陥が生じる可能性を判別することができ、異物の存在によるインプリントモールドの破壊を未然に防止することができるインプリント装置及びインプリント方法を提供することができる。 According to the present invention, in imprint processing using an imprint mold, it is possible to determine the possibility of pattern defects occurring before the imprint resin is cured, and the imprint mold is destroyed due to the presence of foreign matter. An imprint apparatus and an imprint method that can be prevented can be provided.
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
〔インプリント装置〕
図1は、本発明の一実施形態に係るインプリント装置を示す概略構成図である。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Imprint device]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an imprint apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態に係るインプリント装置1は、インプリントモールド6を用いたインプリント処理を行うインプリント部2と、インプリント処理時におけるインプリント樹脂7の濡れ広がり挙動を示す画像を撮像する撮像部3と、インプリント部2及び撮像部3を制御する制御部4とを有する。
As shown in FIG. 1, an
インプリント部2は、被転写基板5を載置する基板ステージ21と、被転写基板5に対向させるようにしてインプリントモールド6を保持するモールドホルダー22と、インプリントモールド6と接触して被転写基板5上に濡れ広がったインプリント樹脂7を硬化させるための硬化手段(インプリント樹脂が紫外線硬化性樹脂の場合はUV光源等,図示せず)とを有する。
The
インプリントモールド6は、基材61と、基材61の主面61a側(インプリント処理時における被転写基板5との対向面側)から突出する凸構造部(いわゆるメサ構造部)62とを有し、当該メサ構造部62の上面(インプリント処理時における被転写基板5との対向面,パターン形成面)62aには、被転写基板5上のインプリント樹脂7に転写されるべき微細凹凸パターン63が形成されている。なお、インプリントモールド6におけるパターン形成面62aには、硬化したインプリント樹脂7との剥離(離型)を容易にするための離型剤層が設けられていてもよいし、当該離型剤層が設けられていなくてもよい。
本実施形態において使用可能なインプリントモールド6としては、上記のような態様に限定されるものではなく、例えば、図2に示すように、平板状の基材61の主面61a側に微細凹凸パターン63が形成されているものであってもよく、その場合においては被転写基板5としてメサ構造部を有する基板を用いることが好ましい。
The
The
インプリントモールド6を構成する基材としては、インプリントモールド用基材として通常用いられる基材である限り、特に制限されるものではない。本実施形態のように、インプリントモールド6の上方に撮像部3が位置する場合、インプリントモールド6を構成する基材として、撮像部3に入射される撮像光を透過可能な基材が用いられる。インプリントモールド6を構成する基材としては、例えば、石英ガラス基板、ソーダガラス基板、フッ化カルシウム基板、フッ化マグネシウム基板、アクリルガラス等や、これらのうちから任意に選択される2以上の基板を積層してなる積層基板等、シリコン基板、窒化ガリウム基板等の半導体基板等が挙げられる。
As a base material which comprises the
また、撮像部3が被転写基板5の下方に位置する場合には、インプリントモールド6を構成する基材として、上述した撮像光を透過可能な基材に加え、撮像光を透過不可能な基材(例えば、ニッケル基板、チタン基板、アルニウム基板等の金属基板等)が用いられ得る。
In addition, when the
なお、本実施形態において「透過可能」とは、インプリント樹脂7の濡れ広がり挙動を示す画像を撮像部3により撮像可能な程度に撮像部3への入射光(撮像光)を透過可能であることを意味する。例えば、「透過可能」とは、撮像部3が可視光カメラである場合、波長380〜810nmの光線の透過率が50%以上、好ましくは80%以上であることを意味し、撮像部3が赤外線カメラである場合、波長1μm以上の光線の透過率が50%以上、好ましくは80%以上であることを意味する。
In the present embodiment, “transmittable” means that incident light (imaging light) to the
微細凹凸パターン63の形状は、特に限定されるものではない。例えば、本実施形態におけるインプリントモールド6が、いわゆるマスターモールドであって、当該マスターモールドの微細凹凸パターン63と凹凸構造が反転した微細凹凸パターンを有するレプリカモールドを作製するために用いられるものである場合、微細凹凸パターン63の形状は、レプリカモールドを用いたインプリントリソグラフィーにより製造される製品(例えば、半導体デバイス等)において必要とされる微細凹凸パターンと同様の形状とすることができる。
The shape of the fine concavo-
また、微細凹凸パターン63の寸法も特に限定されるものではなく、本実施形態におけるインプリントモールド6やそれから作製されるレプリカモールドを用いたインプリントリソグラフィーにより製造される製品(例えば、半導体デバイス等)において要求される微細凹凸パターンの寸法に応じて適宜設定されるものであるが、当該寸法が微細になるほど、本実施形態に係るインプリント装置1により、インプリント樹脂7の未充填によるパターン欠陥の発生等を効果的に防止することができる。特に、当該寸法が100nm以下程度である場合に、本実施形態に係るインプリント装置1による効果、すなわちインプリント樹脂7の未充填によるパターン欠陥の発生防止等の効果が顕著に発揮され得る。
Further, the size of the fine concavo-
被転写基板5が載置される基板ステージ21は、モールドホルダー22に保持されるインプリントモールド6との対向位置(インプリントモールド6の下方)及びインクジェット方式によるインプリント樹脂吐出部(図示せず)の下方との間を移動可能に構成されている。
The
基板ステージ21に載置される被転写基板5としては、例えば、石英ガラス基板、ソーダガラス基板、フッ化カルシウム基板、フッ化マグネシウム基板、アクリルガラス等や、これらのうちから任意に選択される2以上の基板を積層してなる積層基板等の透明基板;シリコン基板、窒化ガリウム基板等の半導体基板等;ニッケル基板、チタン基板、アルニウム基板等の金属基板等が挙げられる。
As the
なお、本実施形態においては、撮像部3はインプリントモールド6の上方に位置し、撮像部3に入射される撮像光を透過可能なインプリントモールド6を介してインプリント処理時のインプリント樹脂7の濡れ広がり挙動が撮影されるが、このような態様に限定されるものではなく、撮像部3が被転写基板5の下方に位置していてもよい。その場合、上記被転写基板5としては、撮像部3に入射される撮像光を透過可能な基板により構成されている必要がある。
In the present embodiment, the
撮像部3としては、インプリントモールド6と被転写基板5上のインプリント樹脂7との接触開始からの所定時間に動画像又は複数枚の静止画像を撮像可能な撮像装置、例えば、可視光カメラ、赤外線カメラ等を用いることができる。撮像部3により撮像される動画像又は静止画像は、平面視におけるパターン形成面62a全体を含む画像であってもよいし、平面視におけるパターン形成面62aの一部を含む画像であってもよい。
As the
制御部4としては、インプリント部2におけるインプリント処理、撮像部3による撮像処理、撮像部3により撮像された画像に基づくデータ処理等を制御可能な構成を有するコンピュータ装置等を用いることができる。具体的には、制御部4は、インプリントモールド6を保持するモールドホルダー22のXY方向(面内方向)及びZ方向への移動や、インプリント樹脂を硬化させるための硬化手段による紫外光等の照射処理等を制御可能に構成される。本実施形態に係るインプリント装置1において、インプリント処理動作等の制御部4による制御は、撮像部3により撮像された画像に基づく判断により行われる。
As the control unit 4, a computer device or the like having a configuration capable of controlling imprint processing in the
また、制御部4は、インプリントモールド6の微細凹凸パターン63と被転写基板5上のインプリント樹脂7との接触開始からの所定時間、インプリント樹脂7の濡れ広がり挙動を示す画像を撮像させるために撮像部3を制御可能に構成される。そして、制御部4は、撮像部3により撮像された、インプリント樹脂7の濡れ広がり挙動を示す画像に基づいて、インプリント樹脂7を硬化させるか否かを判断する。具体的には、撮像部3により撮像された、インプリント樹脂7の濡れ広がり挙動を示す動画像又は複数枚の静止画像に基づいて、平面視におけるパターン形成面62a内に残留する気泡の総面積率を算出するとともに、インプリントモールド6とインプリント樹脂7との接触開始からの所定時間内(通常、数秒間程度)における気泡の消失平均速度を算出する。そして、当該残留気泡総面積率及び気泡の消失平均速度に基づいて、インプリント樹脂7を硬化させたときに未充填によるパターン欠陥が生じる可能性の有無、すなわちインプリント処理を続行するか中止するかを判断する。
In addition, the control unit 4 captures an image showing the wetting and spreading behavior of the
本実施形態において、撮像部3により撮像される動画像又は静止画像が、平面視におけるパターン形成面62a全体を含む画像である場合、パターン形成面62a内に残留する気泡の総面積率とは、パターン形成面62aの全面積中における残留気泡総面積の比率のことを意味する。また、撮像部3により撮像される動画像又は静止画像が、平面視におけるパターン形成面62aの一部を含む画像である場合、パターン形成面62a内に残留する気泡の総面積率とは、当該画像中に現されているパターン形成面62aの面積中における残留気泡総面積の比率のことを意味する。
In the present embodiment, when the moving image or still image captured by the
なお、本実施形態においては、インプリントモールド6とインプリント樹脂7との接触開始後から残留気泡総面積率を算出可能な時間(残留気泡が画像上の濃淡差により判別可能な時間)内における単位時間当たりの残留気泡総面積率の減少率を、気泡の消失平均速度として算出することができる。例えば、気泡の消失平均速度としては、インプリントモールド6とインプリント樹脂7との接触開始から残留気泡総面積率が1%程度になるまでの時間内における単位時間当たりの残留気泡総面積率の減少率を算出することができる。
In the present embodiment, the remaining bubble total area ratio can be calculated after the start of contact between the
インプリントモールド6のパターン形成面62aの表面状態が良好である場合、インプリントモールド6とインプリント樹脂7との接触開始から所定時間経過後、インプリントモールド6のパターン形成面62aと被転写基板5との間には十分にインプリント樹脂が充填されるのが通常である。しかし、インプリントモールド6のパターン形成面62aの表面状態が悪化している場合、インプリントモールド6とインプリント樹脂7との接触開始から所定時間経過後であっても、インプリントモールド6のパターン形成面62aと被転写基板5との間に気泡が残存することがある。この場合に、インプリントモールド6とインプリント樹脂7との接触開始から所定時間経過後の画像を観察すると、気泡の残存する部分(インプリント樹脂7の未充填部分)とその他の部分(インプリント樹脂7の充填部分)とにおいて濃淡差が現われることがある。そのため、制御部4は、当該濃淡差に基づいて、インプリント樹脂の未充填領域の存在の有無を判断することができる。このような場合に、制御部4は、インプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥が生じる可能性が高いと判断して、インプリント処理を中止することができる。
When the surface state of the
インプリントモールド6のパターン形成面の表面状態が悪化している場合であっても、当該インプリントモールド6とインプリント樹脂7とを接触させてから所定時間経過後の画像からは、気泡の残存する部分を検出することができないことがある。例えば、撮像部3により撮像される画像のドットピッチが数十μm程度であり、1つの気泡の大きさが数十nm程度であるような場合、気泡の存在を検出可能な程度の濃淡差が画像上には現れないことがある。特に、撮像部3により撮像される画像のドットピッチが微細である場合であっても、インプリントモールド6における微細凹凸パターン63の寸法が極めて微細であって、当該微細凹凸パターン63の凹部内に微細な気泡が残存している場合には、撮像部3により撮像された画像からは当該気泡個々の存在を検出することができない。
Even if the surface state of the pattern formation surface of the
しかしながら、実際には、画像からは検出不可能な気泡が残存し、その気泡の存在によってインプリント樹脂7の未充填によるパターン欠陥が生じてしまう可能性がある。特に、微細凹凸パターン63の寸法が極めて微細である場合には、インプリント樹脂7の未充填によるパターン欠陥の生じる可能性が高まる。
However, in reality, bubbles that cannot be detected remain in the image, and the presence of the bubbles may cause a pattern defect due to unfilling of the
その一方で、図3(a)に示すように、インプリントモールド6のパターン形成面62aの表面状態が良好である場合であっても、悪化している場合であっても、撮像部3により撮像された画像上は、ほぼ同一の時間で残留気泡総面積が実質的にゼロになる。すなわち、インプリントモールド6のパターン形成面62aの表面状態にかかわらず、画像から検出可能なサイズの気泡が消失する時間はほぼ同様であるということができる。そのため、十分な充填時間経過後に撮像された画像だけでは、インプリントモールド6のパターン形成面62aと被転写基板5との間に気泡が残存しているか否かを正確に判別することはできない。
On the other hand, as shown in FIG. 3A, even if the surface state of the
しかし、図3(b)に示すように、また後述する実施例から明らかなように、両者においては、パターン形成面62a内における残留気泡総面積の単位時間当たりの減少率、すなわち気泡の消失平均速度が異なる。そこで、制御部4は、インプリントモールド6とインプリント樹脂7との接触開始からの所定時間(数秒間)内、動画像又は複数枚の静止画像を撮像部3により撮像し、当該動画像又は複数枚の静止画像に基づいて、気泡の消失平均速度を算出する。これにより、制御部4は、画像上からは検出不可能な気泡の存在によってインプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥が生じてしまう可能性の有無を判断し、インプリント処理を続行するか中止するかの判断をする。
However, as shown in FIG. 3B and as will be apparent from the examples described later, in both cases, the reduction rate per unit time of the total remaining bubble area in the
なお、図3(a)は、インプリントモールド6のパターン形成面62aの全面が被転写基板5上のインプリント樹脂7に同時に接触すると仮定し、残留気泡総面積率(%)と、インプリントモールド6及びインプリント樹脂7の接触開始からの経過時間(任意単位)との関係を示すグラフであり、図3(b)は、図3(a)における残留気泡総面積率が1%程度になるまでの時間における残留気泡総面積率(%)と経過時間(任意単位)との関係を対数により表したグラフである。
3A assumes that the entire surface of the
次に、上述したような構成を有する本実施形態に係るインプリント装置1を用いたインプリント方法について説明する。図4は、本実施形態に係るインプリント方法の各工程を示すフローチャートである。
Next, an imprint method using the
図4に示すように、本実施形態に係るインプリント方法においては、まず、転写されるべき微細凹凸パターン63を有するインプリントモールド6を用意してモールドホルダー22に保持させるとともに、基板ステージ21に載置された被転写基板5上に、インクジェット方式による樹脂塗布装置を用いてインプリント樹脂7を離散的に滴下し、基板ステージ21(被転写基板5)をインプリントモールド6の下方に移動させる(S101)。
As shown in FIG. 4, in the imprint method according to the present embodiment, first, an
被転写基板5上におけるインプリント樹脂7の滴下位置は、使用するインプリントモールド6の微細凹凸パターン63の形状や寸法等に応じたインプリント樹脂7の流動性等を考慮して適宜設定され得る。
The dropping position of the
次に、インプリントモールド6を保持したモールドホルダー22を被転写基板5方向に移動させて、インプリントモールド6の微細凹凸パターン63と被転写基板5上のインプリント樹脂7とを接触させる(S102)。
Next, the
そして、インプリントモールド6の微細凹凸パターン63と被転写基板5上のインプリント樹脂7との接触開始からの所定時間、撮像部3によりインプリント樹脂7の濡れ広がり挙動を示す画像(動画像又は複数枚の静止画像)を撮像する(S103)。
An image (moving image or image) showing the wetting and spreading behavior of the
撮像部3における撮像時間は、少なくとも、インプリントモールド6がインプリント樹脂7に接触してから、インプリント樹脂7がインプリントモールド6のパターン形成面(メサ構造部62における微細凹凸パターン63が形成されている面)の全面に濡れ広がるまでの時間であれば、特に制限されるものではない。例えば、清浄な(表面状態が良好な)インプリントモールド6を用いて、所定のインプリント条件でインプリン処理を実施したときに、インプリント樹脂7の未充填によるパターン欠陥の生じない程度(インプリントモールド6の微細凹凸パターン63に十分にインプリント樹脂7が充填され得る程度)の時間(充填時間)を予め計測しておき、当該充填時間程度の時間、撮像部3により撮像すればよい。
The imaging time in the
続いて、撮像部3により撮像された画像に基づいて、制御部4は、パターン形成面62a内(インプリントモールド6と被転写基板5との間)に気泡が残存しているか否かを判断する(S104)。
Subsequently, based on the image captured by the
上述したように、インプリントモールド6におけるパターン形成面62aの表面状態が悪化している場合(例えば、パターン形成面62aの汚染、パターン形成面62aへの異物の付着、パターン形成面62aに形成されている離型剤層の部分的剥離等)や、被転写基板5の表面状態が悪化している場合(例えば、被転写基板5の表面の汚染、被転写基板5の表面への異物の付着、被転写基板5の表面に形成されている密着層の部分的剥離等)、十分な充填時間経過後であっても気泡が残存している場合がある。この場合、気泡の残存している部分は、画像の濃淡差により判別可能である。よって、制御部4は、画像上の濃淡差により気泡の有無を判別することができる。
As described above, when the surface state of the
パターン形成面62a内に気泡が残存していると判断された場合(S104,Yes)、制御部4はインプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥や異物に起因するインプリントモールド6の破損等が生じる可能性が高いと判断し、インプリント処理を中止する(S105)。その後、インプリントモールド6の清浄化等の適切な処理を行った上で、インプリント処理(S101以降の処理)を再開する。
When it is determined that bubbles remain in the
一方、パターン形成面62a内に気泡が残存していないと判断された場合(S104,No)、すなわち、撮像部3による画像上からは気泡の存在を判別することができなかった場合、制御部4は、インプリントモールド6とインプリント樹脂7との接触開始からの所定時間内における気泡の消失平均速度を、撮像部3による画像に基づいて算出し、当該気泡の消失平均速度が所定の閾値以下であるか否かを判断する(S107)。
On the other hand, when it is determined that no bubbles remain in the
なお、気泡の消失平均速度の閾値としては、例えば、清浄な(表面状態が良好な)インプリントモールド6を用いて、所定のインプリント条件でインプリン処理を実施したときに、インプリント樹脂7の未充填によるパターン欠陥の生じない程度(インプリントモールド6の微細凹凸パターン63に十分にインプリント樹脂7が充填され得る程度)の時間(充填時間)、インプリント樹脂7の濡れ広がり挙動を示す動画像又は複数の静止画像を撮像し、当該画像に基づいて算出した気泡の消失平均速度を適用することができる。
In addition, as a threshold value of the average disappearance speed of bubbles, for example, when imprint processing is performed under predetermined imprint conditions using a clean (good surface state)
上述したように、撮像部3による画像上からは気泡が存在しないと判断されるような場合であっても、インプリント樹脂7との接触開始からの所定時間内における気泡の消失平均速度が所定の閾値を超えていると、画像上からは判別不可能な微小な気泡が残存している可能性が高く、それにより、インプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥が生じることがある。そのため、当該画像に基づいて算出された気泡の消失平均速度が所定の閾値を超えている場合には(S107,No)、制御部4はインプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥等の生じる可能性が高いと判断し、インプリント処理が中止される(S105)。その後、インプリントモールド6の清浄化やインプリントモールドの交換等の適切な処理を行った上で、インプリント処理(S101以降の処理)を再開する。これにより、インプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥が生じるのを効果的に防止することができる。
As described above, even if it is determined that no bubbles are present on the image by the
一方、気泡の消失平均速度が所定の閾値以下である場合(S107,Yes)、気泡が残存していないと判断することができるため、インプリント樹脂7の硬化処理(紫外線照射処理等)を行い(S108)、硬化後のインプリント樹脂7とインプリントモールド6とを剥離する(S109)。これにより、インプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥が少ない微細凹凸パターン構造体を基板上に形成することができる。
On the other hand, when the average disappearance speed of the bubbles is equal to or less than the predetermined threshold (S107, Yes), it can be determined that no bubbles remain, and thus the
上述したように、本実施形態に係るインプリント装置及びインプリント方法によれば、撮像部3により撮像された画像から検出することができないような気泡がインプリントモールド6のパターン形成面62aと被転写基板5との間に残存している場合であっても、インプリント処理中におけるインプリント樹脂7の濡れ広がり挙動を示す動画像又は複数枚の静止画像から求められる気泡の消失平均速度に基づいて、上記気泡が残存することを検出することができる。そのため、インプリント樹脂7を硬化させる前に、インプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥等の発生する可能性の有無を正確に判断することができ、高精度なインプリント処理が可能となる。また、微細な異物等の付着に起因するインプリントモールド6の破損をも効果的に防止することができる。
As described above, according to the imprint apparatus and the imprint method according to the present embodiment, bubbles that cannot be detected from the image captured by the
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
以下、実施例等を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例等に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example etc. are given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to the following Example etc. at all.
〔実施例1〕
図1に示す構成を有するインプリント装置1を用いてインプリント処理を行い、被転写基板5上にインプリント樹脂7により構成される微細凹凸パターン構造体を形成した。インプリントモールド6としては、そのパターン形成面62aの表面状態が良好なもの(未使用のインプリントモールド)を使用した。
[Example 1]
An imprint process was performed using the
かかるインプリント処理中において、インプリントモールド6とインプリント樹脂7との接触開始から5秒間、撮像部3により動画像(ドットピッチ:40μm)を撮像した。その結果、インプリントモールド6とインプリント樹脂7との接触開始から5秒後における動画像においては、パターン形成面62a内に画像の濃淡差は生じていなかった。すなわち、画像上からは、インプリントモールド6のパターン形成面62aと被転写基板5との間に気泡が存在していないと判別され得るものであった。なお、インプリントモールド6とインプリント樹脂7との接触開始から2.5秒後には、画像上における残留気泡総面積は実質的にゼロになっていた。
During the imprint process, a moving image (dot pitch: 40 μm) was imaged by the
また、当該動画像に基づいて、インプリントモールド6とインプリント樹脂7との接触開始から残留気泡総面積率(パターン形成面62aの面積に対する残留気泡総面積の比率)が1%以下になるまでの気泡の消失平均速度を求めた。
Further, based on the moving image, from the start of contact between the
そして、被転写基板5上に形成された微細凹凸パターン構造体における凸部の欠陥(凸部の部分的な欠損等)の有無を、パターン検査装置(HMI社製,製品名:eXplore3100)を用いて検査し、パターン欠陥密度を求めた。
Then, a pattern inspection apparatus (product name: eXplore 3100, manufactured by HMI Co., Ltd.) is used to determine the presence or absence of a convex defect (such as a partial defect in the convex part) in the fine concavo-convex pattern structure formed on the
〔比較例1〕
インプリントモールド6として、複数回のインプリント処理に使用され、そのパターン形成面62aの表面状態が悪化しているもの(洗浄後、クリーンルーム内に数時間放置されたもの)を用いた以外は、実施例1と同様にしてインプリント処理を行い、被転写基板5上にインプリント樹脂7により構成される微細凹凸パターン構造体を形成した。
[Comparative Example 1]
Except for using the
そして、実施例1と同様に、インプリントモールド6とインプリント樹脂7との接触開始から5秒間、撮像部3により動画像(ドットピッチ:40μm)を撮像した結果、インプリントモールド6とインプリント樹脂7との接触開始から5秒後における動画像においては、パターン形成面62a内に画像の濃淡差は生じていなかった。すなわち、画像上からは、インプリントモールド6のパターン形成面62aと被転写基板5との間に気泡が存在していないと判別され得るものであった。なお、インプリントモールド6とインプリント樹脂7との接触開始から2.6秒後には、画像上における残留気泡総面積は実質的にゼロになっていた。
As in Example 1, the moving image (dot pitch: 40 μm) was imaged by the
また、実施例1と同様に、当該動画像に基づいて、インプリントモールド6とインプリント樹脂7との接触開始から残留気泡総面積率(パターン形成面62aの面積に対する残留気泡総面積の比率)が1%以下になるまでの気泡の消失平均速度を求めたところ、比較例1における気泡の消失平均速度は、実施例1における気泡の消失平均速度の約62%程度であった。
Similarly to Example 1, based on the moving image, the residual bubble total area ratio from the start of contact between the
そして、被転写基板5上に形成された微細凹凸パターン構造体における凸部の欠陥(凸部の部分的な欠損等)の有無を、パターン検査装置(HMI社製,製品名:eXplore3100)を用いて検査し、パターン欠陥密度を求めた。その結果、比較例1におけるパターン欠陥密度は、実施例1におけるパターン欠陥密度の15倍程度にまで増大していることが確認された。
Then, a pattern inspection apparatus (product name: eXplore 3100, manufactured by HMI Co., Ltd.) is used to determine the presence or absence of a convex defect (such as a partial defect in the convex part) in the fine concavo-convex pattern structure formed on the
このように、画像上からは気泡の残存を判別することができず、残留気泡総面積が実質的にゼロになるまでの時間もほとんど相違しない実施例1及び比較例1であっても、比較例1においては非常に多くのパターン欠陥が生じていることが確認された。そして、多くのパターン欠陥の生じた比較例1においては、パターン欠陥の少なかった実施例1に比べ、インプリント樹脂との接触開始から残留気泡総面積率が1%程度になるまでの気泡の消失平均速度が遅いことが確認された。このことから、インプリント処理中におけるインプリント樹脂の濡れ広がり挙動を示す動画像又は複数枚の静止画像を撮像し、その画像に基づいて上記気泡の消失平均速度を求めることで、画像上からは判別不能な気泡の存在を検出することができ、インプリント樹脂の未充填によるパターン欠陥を効果的に防止可能であるということができる。 As described above, even in Example 1 and Comparative Example 1 in which the remaining bubbles cannot be determined from the image and the time until the total remaining bubble area becomes substantially zero is almost the same. In Example 1, it was confirmed that a great number of pattern defects occurred. Then, in Comparative Example 1 in which many pattern defects occurred, the disappearance of bubbles from the start of contact with the imprint resin until the total remaining bubble area ratio reached about 1% as compared with Example 1 in which there were few pattern defects. It was confirmed that the average speed was slow. From this, by capturing a moving image or a plurality of still images showing the wetting and spreading behavior of the imprint resin during the imprint process, and calculating the average disappearance speed of the bubbles based on the image, from above the image The presence of indistinguishable bubbles can be detected, and it can be said that pattern defects due to unfilled imprint resin can be effectively prevented.
本発明は、微細な凹凸パターンを形成するためのナノインプリント工程にて用いられるインプリントモールドの製造や、当該インプリントモールドを用いた半導体装置の製造等に有用である。 The present invention is useful for manufacturing an imprint mold used in a nanoimprint process for forming a fine uneven pattern, manufacturing a semiconductor device using the imprint mold, and the like.
1…インプリント装置
2…インプリント部
21…基板ステージ(支持台)
22…モールドホルダー
3…撮像部
4…制御部
5…被転写基板
6…インプリントモールド
61…基部(基材)
61a…主面
62…凸構造部(メサ構造部)
62a…パターン形成面
63…微細凹凸パターン
7…インプリント樹脂
DESCRIPTION OF
22 ...
61a ...
62a ...
Claims (7)
表面にインプリント樹脂が塗布され、前記微細凹凸パターンが転写される被転写基板を支持する支持台と、
前記インプリントモールドにおける前記主面の対向面側又は前記被転写基板における前記インプリント樹脂の塗布面の対向面側から、前記被転写基板上に濡れ広がる前記インプリント樹脂を撮像可能な撮像部と、
前記撮像部により撮像された前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動を示す画像に基づいて、前記インプリント樹脂を硬化させるか否かを判断する制御部と
を備えることを特徴とするインプリント装置。 A mold holder for holding an imprint mold in which a fine concavo-convex pattern is formed in a pattern region on the main surface side of the substrate;
An imprint resin is applied to the surface, and a support base for supporting a transfer substrate onto which the fine uneven pattern is transferred;
An imaging unit capable of imaging the imprint resin spreading on the transfer substrate from the opposite surface side of the main surface of the imprint mold or the opposite surface side of the imprint resin application surface of the transfer substrate; ,
An imprint apparatus comprising: a control unit that determines whether or not to cure the imprint resin based on an image showing the wetting and spreading behavior of the imprint resin imaged by the imaging unit.
インクジェット法により前記インプリント樹脂を前記被転写基板上に滴下する工程と、
前記インプリントモールドの微細凹凸パターンを前記被転写基板上の前記インプリント樹脂に接触させる工程と、
前記インプリントモールドの微細凹凸パターンと前記インプリント樹脂とを接触させた後の、前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動を観察する工程と、
前記インプリント樹脂の濡れ広がり挙動の観察結果に基づいて、前記インプリント樹脂を硬化させるか否かを判断する工程と
を含むことを特徴とするインプリント方法。 Using an imprint mold in which a fine concavo-convex pattern is formed in a pattern region on the main surface side of a substrate, an imprint method for transferring the concavo-convex pattern to an imprint resin on a transfer substrate,
Dropping the imprint resin onto the transfer substrate by an inkjet method;
Contacting the imprint resin on the transferred substrate with a fine uneven pattern of the imprint mold; and
A step of observing the wetting and spreading behavior of the imprint resin after contacting the imprint resin with the fine uneven pattern of the imprint mold;
And a step of determining whether to cure the imprint resin based on the observation result of the wetting and spreading behavior of the imprint resin.
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