JP2015173271A - Pattern formation device, pattern formation method and semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、パターン形成装置、パターン形成方法及び半導体装置の製造方法
に関する。
FIELD Embodiments described herein relate generally to a pattern forming apparatus, a pattern forming method, and a semiconductor device manufacturing method.
パターンの形成方法においては、形成するパターンの凹凸形状が設けられた原版(テン
プレート)を用いたインプリントが注目されている。インプリントでは、基板上に例えば
光硬化性の有機材料を塗布し、この有機材料の層にテンプレートを接触させて光照射によ
って硬化させる。これにより、有機材料の層にテンプレートの凹凸形状が転写されたパタ
ーンが形成される。
テンプレートを用いたパターンの形成方法では、テンプレートの凹凸パターンの位置ず
れを考慮したパターン形成が重要である。
In the pattern formation method, attention has been paid to imprints using an original plate (template) provided with a concavo-convex shape of a pattern to be formed. In imprinting, for example, a photocurable organic material is applied on a substrate, a template is brought into contact with the layer of the organic material, and cured by light irradiation. As a result, a pattern in which the uneven shape of the template is transferred to the organic material layer is formed.
In the method of forming a pattern using a template, it is important to form a pattern in consideration of the positional deviation of the uneven pattern of the template.
本発明の実施形態は、テンプレートの凹凸パターンの位置ずれを考慮したパターン形成
を行うことができるパターン形成装置、パターン形成方法及び半導体装置の製造方法を提
供する。
Embodiments of the present invention provide a pattern forming apparatus, a pattern forming method, and a semiconductor device manufacturing method capable of forming a pattern in consideration of a positional deviation of a concavo-convex pattern of a template.
実施形態に係るパターン形成装置は、主面に対して平行な照射面内で強度分布を持つ光
を照射可能な光照射部であって、前記光を前記照射面内の複数の領域に分割する分割部と
、前記複数の領域ごとに前記光の強度を調整する調整部と、を含む光照射部と、凹凸パタ
ーンの基準に対するずれの量及び方向と、前記強度分布の時間に対する変化と、の関係に
関するデータを入力する入力部と、前記データによって前記光照射部を制御して一定の時
間で前記光の総照射量が前記照射面内で均一になるように前記強度分布を時間に応じて変
化させる制御部と、を備える。
The pattern forming apparatus according to the embodiment is a light irradiation unit capable of irradiating light having an intensity distribution in an irradiation surface parallel to the main surface, and divides the light into a plurality of regions in the irradiation surface. A light irradiation unit including a division unit, an adjustment unit that adjusts the intensity of the light for each of the plurality of regions, an amount and direction of deviation with respect to a reference of the uneven pattern, and a change of the intensity distribution with respect to time. An input unit that inputs data relating to the relationship, and the light irradiation unit is controlled according to the data, and the intensity distribution is adjusted according to time so that the total irradiation amount of the light becomes uniform in the irradiation surface in a certain time. And a control unit for changing.
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の
大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場
合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同
一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between the parts, and the like are not necessarily the same as actual ones. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings.
Further, in the present specification and each drawing, the same reference numerals are given to the same elements as those described above with reference to the previous drawings, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るパターン形成装置を例示する模式図である。
図1に表したように、第1の実施形態に係るパターン形成装置200は、凹凸パターン
21が設けられたテンプレート110を用いて被転写物70にパターンを形成する装置で
ある。すなわち、パターン形成装置200は、テンプレート110の凹凸パターン21を
被転写物70に押印した状態で、被転写物70に光Cを照射し、被転写物70を硬化させ
て凹凸パターン21の形状を被転写物70に転写する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic view illustrating a pattern forming apparatus according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the
ここで、テンプレート110は、基材10と、基材10の主面10a上に設けられた凹
凸パターン21と、を有する。テンプレート110は、例えば原版になるマスターを用い
て形成される。基材10には、例えば石英が用いられる。凹凸パターン21には、例えば
光硬化性有機材料が用いられる。マスターからテンプレート110を形成する場合には、
基材10の上に光硬化性有機材料を塗布し、マスターの凹凸パターンを光硬化性有機材料
に転写する。光硬化性有機材料が硬化することで凹凸パターン21が形成される。
Here, the
A photocurable organic material is applied on the
パターン形成装置200は、光照射部210と、制御部220と、を備える。
光照射部210は、テンプレート110の基材10の主面10aと平行な照射面R内で
強度分布を持つ光Cを照射する。ここで、照射面Rとは、被転写物70の光Cが照射され
る領域のうち主面10aと平行な面のことをいう。また、光の強度とは、光のエネルギー
密度のことをいう。光照射部210は、照射面R内での光Cの強度分布を変更できる機構
を備える。
制御部220は、光照射部210を制御して、照射面R内での光Cの強度分布を時間に
応じて変化させる。
The
The
The
本実施形態に係るパターン形成装置200では、照射面R内での光Cの強度分布を時間
に応じて変化させることにより、被転写物70の光Cによる硬化で発生する歪みを制御す
る。すなわち、照射面R内での光Cの強度分布を時間に応じて変化させると、被転写物7
0の光Cによる硬化で発生する収縮歪みの照射面R内でのバランスが調整される。これに
より、被転写物70が硬化することで形成されるパターンの照射面R内での位置が調整さ
れる。したがって、テンプレート110の凹凸パターン21に、基準に対する位置ずれが
あった場合でも、被転写物70に形成されるパターンにその位置ずれが反映されることを
抑制する。
In the
The balance in the irradiation surface R of the shrinkage distortion generated by curing with 0 light C is adjusted. Thereby, the position in the irradiation surface R of the pattern formed when the to-be-transferred
パターン形成装置200には、入力部230が設けられていてもよい。入力部230は
、照射面R内での光Cの強度分布の時間に応じた変化を示すデータDを入力する部分であ
る。入力部230には、キーボードやポインティングデバイスなどの各種の入力デバイス
のほか、不揮発性メモリの入力インタフェース、ネットワークとのインタフェースを含む
。すなわち、データDは、入力デバイスによって入力されたり、不揮発性メモリから入力
されたり、ネットワークを介して外部の装置(コンピュータ、データベース等)から入力
される。
The
ここで、データDは、テンプレート110の凹凸パターン21の基準に対するずれ量及
び方向と、照射面R内での光Cの強度分布の時間に対する変化と、の関係を表すものを含
む。凹凸パターン21の基準には、凹凸パターン21の設計値や下地パターンの位置など
が含まれる。
Here, the data D includes information representing the relationship between the deviation amount and direction of the
パターン形成装置200は、テンプレート110を保持する保持部240と、基板60
を載置するステージ250と、を備える。保持部240は、テンプレート110の基材1
0の凹凸パターン21とは反対側を例えば吸着保持する。
ステージ250は、基板60を決められた位置に固定する。基板60の上には被転写物
70が設けられる。
The
And a
For example, the opposite side of the zero
The
制御部220は、保持部240と、ステージ250と、の間隔を制御する。すなわち、
保持部240及びステージ250の少なくとも一方には移動機構(図示せず)が設けられ
ている。制御部220はこの移動機構を制御して、保持部240と、ステージ250と、
の間隔を制御する。これにより、テンプレート110の凹凸パターン21の被転写物70
への接触、及びテンプレート110の被転写物70からの離型が行われる。
The
At least one of the
Control the interval. As a result, the transferred
And the
図2は、光照射部の構成を例示する模式図である。
図2には、パターン形成装置200の構成のうち、光照射部210、保持部24及びス
テージ250の部分が表されている。
FIG. 2 is a schematic view illustrating the configuration of the light irradiation unit.
FIG. 2 illustrates the
光照射部210は、分割部211と、調整部215と、を含む。
分割部211は、主面10aと平行な照射面R内において、光Cの照射領域を複数の領
域に分割する。分割部211には、例えば複数の光ファイバが用いられる。この場合、分
割部211は、光源217から放出された光を、複数の光ファイバによって分岐して、照
射面R内の複数の領域のそれぞれに照射する。光源217には、例えば高圧水銀ランプが
用いられる。光源217から放出される光は、例えば波長310ナノメートル(nm)程
度の紫外線光である。
The
The dividing
分割部211には、複数の反射鏡を用いてもよい。この場合、光源217から放出され
た光は、複数の反射鏡によって照射面R内の複数の領域のそれぞれに照射される。
A plurality of reflecting mirrors may be used for the
調整部215は、分割部211で分割された複数の領域ごとの光Cの強度を、強度分布
に応じて調整する。調整部215には、例えば液晶素子が用いられる。分割部211とし
て光ファイバが用いられる場合、複数の光ファイバのそれぞれに液晶素子を設けておく。
調整部215は、各液晶素子の光の透過率を調整する。これにより、各光ファイバから照
射面R内の複数の領域ごとに照射される光Cの強度が調整される。調整部215は、制御
部220からの指示に従い、強度分布に応じて照射面R内の複数の領域ごとの光Cの強度
を調整する。
The adjusting
The
分割部211及び調整部215の具体的な構成は、上記以外であってもよい。例えば、
分割部211として、複数の領域ごとに独立した複数の光源217を用いてもよい。この
場合、調整部215は、独立した複数の光源217の光量をそれぞれ調整することによっ
て、照射面R内の複数の領域ごとに照射される光Cの強度が調整される。
Specific configurations of the
As the
図3(a)及び(b)は、照射面の領域分割について例示する模式図である。
図3(a)は、照射面Rを例示する模式的平面図、図3(b)は、照射面R内における
光Cの強度分布について例示する模式的平面図である。
FIGS. 3A and 3B are schematic views illustrating the region division of the irradiation surface.
3A is a schematic plan view illustrating the irradiation surface R, and FIG. 3B is a schematic plan view illustrating the intensity distribution of the light C in the irradiation surface R.
図3(a)に表したように、照射面Rに照射される光Cは、分割部211によって複数
の領域r1、r2、…、rn−1、rnに分割される。図3(a)に表した例では、照射
面Rの面内を縦横それぞれ複数の領域に分割しているが、例えば縦横いずれかの方向に分
割してもよい。
図2に表した調整部215は、図3(a)に表した複数の領域r1、r2、…、rn−
1、rnのそれぞれについて光Cの照射の強度を調整する。
As shown in FIG. 3A, the light C irradiated on the irradiation surface R is divided into a plurality of regions r <b> 1, r <b> 2,. In the example shown in FIG. 3A, the surface of the irradiation surface R is divided into a plurality of regions in the vertical and horizontal directions, but may be divided in either the vertical or horizontal direction, for example.
The
The intensity of light C irradiation is adjusted for each of 1 and rn.
このように、光照射部210によって照射面Rの複数の領域r1、r2、…、rn−1
、rnについて光Cの強度を調整すると、例えば図3(b)に表したように、照射面R内
で光Cの強度分布を設定することができる。図3(b)では、ドットの濃い部分ほど光C
の強度が高いことを表している。
In this way, the
When the intensity of the light C is adjusted for rn, the intensity distribution of the light C can be set in the irradiation surface R, for example, as shown in FIG. In FIG. 3B, the darker the dot, the light C
This means that the strength of is high.
図3(b)に表した強度分布の例では、例えば、照射面Rを左側の領域RLと、右側の
領域RRと、に区分けした場合、左側の領域RLの部分である領域A1の光Cの強度が高
く、右側の領域RRの部分である領域B1の光Cの強度が低くなっている。また、この領
域A1を中心とした周辺の領域A2、領域A3の順に光Cの強度が低くなり、領域B1を
中心とした周辺の領域B2、領域B3の順に光Cの強度が高くなっている。
In the example of the intensity distribution shown in FIG. 3B, for example, when the irradiation surface R is divided into a left region RL and a right region RR, the light C in the region A1 that is a portion of the left region RL. Is high, and the intensity of the light C in the region B1 which is the portion of the right region RR is low. Further, the intensity of the light C decreases in the order of the peripheral area A2 and the area A3 with the area A1 as the center, and the intensity of the light C increases in the order of the peripheral area B2 and the area B3 with the area B1 as the center. .
光照射部210は、照射面Rの面内における光Cの強度を複数の領域r1、r2、…、
rn−1、rnごとに調整し、例えば図3(b)に表したような強度分布を持たせる。ま
た、光照射部210は、制御部220からの指示に応じてこの強度分布を時間に応じて変
化させる。
The
Adjustment is made for each of rn−1 and rn, and for example, an intensity distribution as shown in FIG. Further, the
図4は、光の強度分布の時間による変化を例示する図である。
図4の横軸は時間を示し、縦軸は光強度を示している。図4では、図3(b)に表した
領域A1及び領域B1における光強度の変化を表している。
図4に表した例では、領域A1の光強度は、光Cの照射開始の時刻tsから時刻t1に
かけて急激に増加し、時刻t1から時刻t2、t3にかけて徐々に弱くなる。一方、領域
B1の光強度は、光Cの照射開始の時刻tsから時刻t1、t2及びt3にかけて徐々に
増加し、時刻t3から照射終了の時刻teにかけて急激に減少する。
FIG. 4 is a diagram illustrating the change of the light intensity distribution with time.
In FIG. 4, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates light intensity. FIG. 4 shows changes in light intensity in the area A1 and the area B1 shown in FIG.
In the example shown in FIG. 4, the light intensity in the region A1 increases rapidly from the time ts of the irradiation start of the light C to the time t1, and gradually decreases from the time t1 to the times t2 and t3. On the other hand, the light intensity in the region B1 gradually increases from the time ts at the start of irradiation of the light C to the times t1, t2, and t3, and rapidly decreases from the time t3 to the time te at the end of irradiation.
図4では、領域A1及び領域B1の光強度の変化を表しているが、照射面Rの他の領域
についても、それぞれの領域について光強度を時間に応じて変化させる。
In FIG. 4, the change in the light intensity of the region A1 and the region B1 is shown, but the light intensity of each region of the irradiation surface R is changed according to time.
光Cの強度分布を時間に応じて変化させると、被転写物70が硬化する際に生じる収縮
の量が変化する。例えば、領域A1の光強度のように、照射開始の時刻tsから短時間で
光強度を増加させると、被転写物70が軟らかい状態から急激に硬化する。このため、被
転写物70の硬化に伴う収縮量は大きくなる。一方、領域B1の光強度のように、照射開
始の時刻tsからゆっくりと光強度を増加させると、被転写物70が軟らかい状態から徐
々に硬化する。このため、被転写物70の硬化に伴う収縮量は小さくなる。
When the intensity distribution of the light C is changed according to time, the amount of shrinkage that occurs when the
このように、照射面R内で光Cの強度分布を持たせ、この強度分布を時間に応じて変化
させることにより、被転写物70の照射面Rでの収縮量が調整される。これにより、被転
写物70に転写されるパターンの硬化後の位置の調整が行われる。
As described above, the intensity distribution of the light C is provided in the irradiation surface R, and the amount of contraction on the irradiation surface R of the
図5(a)〜(c)は、照射面の光の強度分布の変化を例示する模式図である。
図5(a)には、図4に示す時刻t1での強度分布、図5(b)には、図4に示す時刻
t2での強度分布、図5(c)には、図4に示す時刻t3での強度分布の例が表されてい
る。
FIG. 5A to FIG. 5C are schematic views illustrating changes in the light intensity distribution on the irradiated surface.
5A shows the intensity distribution at time t1 shown in FIG. 4, FIG. 5B shows the intensity distribution at time t2 shown in FIG. 4, and FIG. 5C shows the intensity distribution shown in FIG. An example of the intensity distribution at time t3 is shown.
時刻t1では、図5(a)に表したように、照射面Rの左側の領域RLにおいては、領
域A1の光Cの強度が高く、その周辺の領域A2及びA3にかけて光Cの強度が低くなっ
ている。また、照射面Rの右側の領域RRにおいては、領域B1の光Cの強度が低く、そ
の周辺の領域B2及びB3にかけて光Cの強度が高くなっている。
At time t1, as shown in FIG. 5A, in the region RL on the left side of the irradiation surface R, the intensity of the light C in the region A1 is high, and the intensity of the light C is low in the surrounding regions A2 and A3. It has become. Further, in the region RR on the right side of the irradiation surface R, the intensity of the light C in the region B1 is low, and the intensity of the light C increases in the surrounding regions B2 and B3.
時刻t1から時刻t2になると、図5(b)に表したように、照射面Rの左側の領域R
Lにおいて領域A1及び領域A2の光Cの強度が低くなり、照射面Rの右側の領域RRに
おいて領域B1及び領域B2の光Cの強度が高くなる。これにより、照射面Rの左側の領
域RLの光Cの強度分布は、照射面Rの右側の領域RRの光Cの強度分布とほぼ等しくな
る。
From time t1 to time t2, as shown in FIG. 5B, the region R on the left side of the irradiation surface R
In L, the intensity of the light C in the areas A1 and A2 decreases, and in the area RR on the right side of the irradiation surface R, the intensity of the light C in the areas B1 and B2 increases. Thereby, the intensity distribution of the light C in the region RL on the left side of the irradiation surface R becomes substantially equal to the intensity distribution of the light C in the region RR on the right side of the irradiation surface R.
さらに時刻t2から時刻t3になると、図5(c)に表したように、照射面Rの左側の
領域RLにおいては、領域A1の光Cの強度が低く、その周辺の領域A2及びA3にかけ
て光Cの強度が高くなっている。また、照射面Rの右側の領域RRにおいては、領域B1
の光Cの強度が高く、その周辺の領域B2及びB3にかけて光Cの強度が低くなっている
。
Further, from time t2 to time t3, as shown in FIG. 5C, in the region RL on the left side of the irradiation surface R, the intensity of the light C in the region A1 is low, and light is applied to the surrounding regions A2 and A3. The strength of C is high. In the region RR on the right side of the irradiation surface R, the region B1
The intensity of the light C is high, and the intensity of the light C decreases in the surrounding areas B2 and B3.
すなわち、図5(a)〜(c)に表したように、時刻t1、t2及びt3にかけて、照
射面Rの左側の領域RLと、右側の領域RRと、における光Cの強度分布が互いに逆にな
る。このような強度分布の時間による変化によって、照射面Rの面内での光Cの総照射量
はほぼ等しくなる。すなわち、それぞれの領域A1、A2、A3、B1、B2及びB3ご
とに光Cの強度を時間によって変化させても、照射面Rにおける光Cの総照射量は均一に
なる。被転写物70にパターンを転写する場合、光Cの照射量はパターンの寸法に影響す
る。したがって、照射面Rにおける光Cの総照射量を均一にすると、被転写物70に転写
したパターンの硬化後の寸法が設計値通りになる。
That is, as shown in FIGS. 5A to 5C, the intensity distributions of the light C in the left region RL and the right region RR of the irradiation surface R are opposite to each other from time t1, t2, and t3. become. Due to the change of the intensity distribution with time, the total irradiation amount of the light C in the surface of the irradiation surface R becomes substantially equal. That is, even if the intensity of the light C is changed with time for each of the regions A1, A2, A3, B1, B2, and B3, the total irradiation amount of the light C on the irradiation surface R becomes uniform. When the pattern is transferred to the
図6(a)及び(b)は、照射領域内でのパターンの位置ずれについて例示する模式的
平面図である。
図6(a)は、一様な強度で光を照射してパターンを形成した場合の位置ずれを表し、
図6(b)は、強度分布を変化させてパターンを形成した場合の位置ずれを表している。
いずれの図においても、矢印の長さがパターンの位置ずれの量を表し、矢印の向きがパタ
ーンの位置ずれの方向を表している。パターンの位置ずれは、例えば下地パターンを基準
にした位置ずれである。
FIGS. 6A and 6B are schematic plan views illustrating the positional deviation of the pattern within the irradiation region.
FIG. 6A shows a positional deviation when a pattern is formed by irradiating light with uniform intensity.
FIG. 6B shows the positional deviation when the pattern is formed by changing the intensity distribution.
In any of the figures, the length of the arrow represents the amount of pattern displacement, and the direction of the arrow represents the direction of pattern displacement. The pattern displacement is, for example, a displacement based on the base pattern.
図6(a)に表したように、照射面Rに一様な強度で光を照射し、被転写物70を硬化
させた場合、テンプレート110の凹凸パターン21の位置ずれを十分に修正しきれない
。テンプレート110の凹凸パターン21に位置ずれがある場合、例えばテンプレート1
10を保持部240に保持する際に回転したり、基材10の端部を押圧することで倍率の
補正(縮小)や直交度の補正が行われる。このような補正を行っても、凹凸パターン21
の位置ずれについては十分に補正しきれず、転写によって形成されるパターンの位置ずれ
につながる。
As shown in FIG. 6A, when the irradiated surface R is irradiated with light with uniform intensity and the
Rotation is performed when 10 is held by the holding
This positional deviation cannot be sufficiently corrected, leading to a positional deviation of the pattern formed by the transfer.
例えば、図6(a)に表した例では、照射面Rの左側の領域RLにおいて、中央部から
周辺部に向けてパターンの位置ずれが発生している。また、照射面Rの右側の領域RRに
おいて、周辺部から中央部に向けてパターンの位置ずれが発生している。
For example, in the example shown in FIG. 6A, in the region RL on the left side of the irradiation surface R, the pattern is displaced from the central portion toward the peripheral portion. Further, in the region RR on the right side of the irradiation surface R, a pattern displacement occurs from the peripheral part toward the central part.
図6(b)に表したように、照射面Rに光Cの強度分布を持たせ、この強度分布を時間
に応じて変化させた場合、テンプレート110の凹凸パターン21の位置ずれが十分に修
正される。この場合、凹凸パターン21によって形成されるパターンの形成領域の全体的
な補正ではなく、細かい領域で形成されるパターンの位置ずれが補正される。
As shown in FIG. 6B, when the irradiation surface R has an intensity distribution of the light C and this intensity distribution is changed according to time, the positional deviation of the
図6(b)に表した例では、照射面Rの光Cの強度分布を、図5(a)〜(c)に例示
したように時間に応じて変化させて被転写物70にパターンを形成している。このような
光Cの強度分布の変化によって、照射面Rの左側の領域RLでは、パターンの位置が周辺
部から中央部に向けて移動し、照射面Rの右側の領域RRでは、パターンの位置が中央部
から周辺部に向けて移動することになる。このため、図6(a)に表した位置ずれを相殺
する方向にパターンの形成位置が移動して、図6(b)に表したように、パターンの位置
ずれを十分に修正できることになる。すなわち、基材10の端部を押圧することで行われ
る補正では修正しきれないパターンの位置ずれが補正される。
In the example shown in FIG. 6B, the intensity distribution of the light C on the irradiation surface R is changed according to time as illustrated in FIGS. Forming. By such a change in the intensity distribution of the light C, the position of the pattern moves from the peripheral portion toward the central portion in the region RL on the left side of the irradiation surface R, and the position of the pattern in the region RR on the right side of the irradiation surface R. Will move from the central part toward the peripheral part. For this reason, the pattern formation position moves in a direction to cancel the positional deviation shown in FIG. 6A, and the positional deviation of the pattern can be sufficiently corrected as shown in FIG. 6B. That is, the positional deviation of the pattern that cannot be corrected by the correction performed by pressing the end portion of the
図7は、光の強度とパターンの硬化時の応力との関係を例示する図である。
図7の横軸は被転写物70に照射される光Cの強度、縦軸はパターンの硬化時の応力を
表している。また、図7では、光Cの強度の変化率(単位時間当たりの強度の増加量)を
パラメータとして、光Cの強度とパターンの硬化時の応力との関係を表している。ここで
、光Cの強度の変化率は、CR1からCR4の順に高くなっている。
FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the light intensity and the stress at the time of curing the pattern.
The horizontal axis in FIG. 7 represents the intensity of the light C applied to the
図7に表したように、光Cの強度の変化率が高いほどパターンの硬化時の応力が大きく
なる。本実施形態に係るパターン形成装置200は、図7に表した関係を利用して、照射
面Rにおける光Cの強度分布を調整する。
As shown in FIG. 7, the higher the rate of change in the intensity of light C, the greater the stress during pattern curing. The
例えば、照射面Rの面内を分割した複数の領域のうち、隣り合う2つの領域(第1領域
r1及び第2領域r2)に所定の光強度L1で照射を行う場合、第1領域r1に照射する
光Cの強度の変化率を第1の変化率CR1とし、第2領域r2に照射する光Cの強度の変
化率を第4の変化率CR4とする。図7に表した関係から、光強度L1において変化率C
R1及び変化率CR4において、パターンの硬化時の応力はそれぞれSR1及びSR4に
なる。この応力の差(SR4−SR1)によって、第1領域r1のパターンは、応力の大
きい第2領域r2の方向に、応力の差(SR4−SR1)の大きさに応じた量で、移動す
ることになる。
For example, when irradiating two adjacent regions (first region r1 and second region r2) with a predetermined light intensity L1 among a plurality of regions obtained by dividing the irradiation surface R in the first region r1, The change rate of the intensity of the light C to be irradiated is a first change rate CR1, and the change rate of the intensity of the light C to be irradiated to the second region r2 is a fourth change rate CR4. From the relationship shown in FIG. 7, the change rate C in the light intensity L1.
In R1 and rate of change CR4, the stress at the time of hardening of the pattern is SR1 and SR4, respectively. Due to this stress difference (SR4-SR1), the pattern of the first region r1 moves in the direction of the second region r2 where the stress is large by an amount corresponding to the magnitude of the stress difference (SR4-SR1). become.
本実施形態に係るパターン形成装置200では、テンプレート110の凹凸パターン2
1の基準(例えば、下地パターン)に対する位置ずれの量及び方向と、照射面Rに照射す
る光Cの強度分布の時間に対する変化と、の関係を表すデータDに基づいて被転写物70
への光Cの照射を制御する。
In the
The transferred
Controls the irradiation of light C to the light source.
このデータDは、制御部220で計算によって求めても、入力部230によって外部か
ら入力するものであってもよい。
This data D may be obtained by calculation by the
本実施形態に係るパターン形成装置200によって、テンプレート110の凹凸パター
ンの位置ずれがあっても、被転写物70へ転写して硬化する際にその位置ずれが修正され
る。これによって、テンプレート110を用いたインプリントで、基準(例えば、下地パ
ターン)に対して正確な位置にパターンが形成される。
The
図8は、光照射部の他の構成例を示す模式図である。
図8には、パターン形成装置200の構成のうち、光照射部210A、保持部24及び
ステージ250の部分が表されている。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating another configuration example of the light irradiation unit.
FIG. 8 illustrates the
この光照射部210Aは、走査部212と、調整部215と、を含む。
走査部212は、テンプレート110の基材10の主面10aと平行な照射面内におい
て、光Cの照射位置を順次移動させる部分である。走査部212には、光源217から放
出された光Cの進行方向を変化させる例えば可動式のミラーが設けられる。
The
The
調整部215は、走査部212で走査された光Cの強度を、制御部220の指示に応じ
て調整する。調整部215は、例えば、光源217を直接制御して光源217から放出さ
れる光Cの強度を調整する。調整部215は、液晶素子等の調光デバイスを介して光源2
17から放出される光の量を調整するようにしてもよい。調整部215は、走査部212
によって走査される光Cの照射位置に合わせて光Cの強度を調整する。これにより、照射
面Rの面内において、所定の強度分布が得られる。
The
The amount of light emitted from 17 may be adjusted. The
The intensity of the light C is adjusted in accordance with the irradiation position of the light C scanned by. Thereby, a predetermined intensity distribution is obtained in the plane of the irradiation surface R.
走査部212は、照射面Rにおける光Cの走査を繰り返す。調整部215は、照射面R
における少なくとも1回の光Cの走査で1つの強度分布が得られるように光量の調整を行
う。調整部215は、走査部212によって照射面Rにおける光Cの走査の繰り返しに合
わせて強度分布が変化するように光量の調整を行う。照射面Rに対する複数回の走査によ
って強度分布の時間に応じた変化を発生させる。
The
The amount of light is adjusted so that one intensity distribution is obtained by at least one scan of the light C. The
このような光Cの走査によって強度分布を得る場合でも、照射面Rにおける光Cの総照
射量(複数回の走査による累積の照射量)が均一になるように、光Cの強度が調整される
。
Even when the intensity distribution is obtained by scanning the light C, the intensity of the light C is adjusted so that the total irradiation amount of the light C on the irradiation surface R (cumulative irradiation amount by a plurality of scans) is uniform. The
走査部212による光Cの走査では、照射面Rについてより細かい領域での光量の調整
や、走査方向に連続的な光量の調整が行われる。
In the scanning of the light C by the
(第2の実施形態)
図9は、第2の実施形態に係るパターン形成方法を例示するフローチャートである。
本実施形態に係るパターン形成方法は、凹凸パターン21を有するテンプレート110
を用い、この凹凸パターン21を被転写物70に転写するインプリント法である。
本実施形態に係るパターン形成方法で用いられるテンプレート110は、主面10aを
有する基材10と、基材10の主面10a上に設けられた凹凸パターン21と、を備える
。
図9は、このテンプレート110を用いたパターンの形成方法を順に表している。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a flowchart illustrating the pattern forming method according to the second embodiment.
In the pattern forming method according to the present embodiment, the
This is an imprint method in which the concavo-
A
FIG. 9 shows a pattern forming method using the
先ず、ステップS101に表したように、基板60の上に被転写物70を塗布する。被
転写物70は、感光性材料である。感光性材料には、光硬化性有機材料が用いられる。
First, as shown in step S <b> 101, the
次に、ステップS102に表したように、テンプレート110を被転写物70に接触さ
せる。これにより、テンプレート110の凹パターン21b内に被転写物70が入り込む
。
Next, as shown in step S <b> 102, the
次に、ステップS103に表したように、テンプレート110を被転写物70に接触さ
せた状態で、被転写物70を硬化させる。本実施形態では光硬化性有機材料を用いている
ため、被転写物70に光(例えば、紫外線光)Cを照射して硬化させる。
Next, as shown in step S <b> 103, the transferred
次に、ステップS104に表したように、被転写物70が硬化したのち、テンプレート
110を離型する。これにより、被転写物70にテンプレート110の凹凸パターン21
が転写される。被転写物70には、凹凸パターン21の凹凸形状が反転した転写パターン
70aが形成される。
Next, as shown in step S <b> 104, the
Is transcribed. A
本実施形態に係るパターン形成方法では、上記のステップS103に示す被転写物70
の硬化を行う工程において、主面10aと平行な照射面Rの面内での光Cの強度分布を時
間に応じて変化させる。
In the pattern forming method according to the present embodiment, the transferred
In the step of curing, the intensity distribution of the light C in the plane of the irradiation surface R parallel to the
図10(a)〜(c)は、パターン形成方法の具体例を示す模式的断面図である。
図10(a)〜(c)では、本実施形態に係るパターン形成方法によって半導体装置3
00を製造する例を表している。
10A to 10C are schematic cross-sectional views showing specific examples of the pattern forming method.
10A to 10C, the semiconductor device 3 is formed by the pattern forming method according to this embodiment.
An example of manufacturing 00 is shown.
先ず、図10(a)に表したように、基板60の上に、被転写物70を設ける。半導体
装置300の製造方法では、例えば基板60に半導体層60Sが含まれる。半導体層60
Sには、トランジスタ等の素子が形成されていてもよい。
First, as shown in FIG. 10A, the
In S, an element such as a transistor may be formed.
被転写物70としては、例えば、光硬化性有機材料が用いられる。被転写物70は、例
えば、ノズルNからインクジェット法によって基板60の上に滴下される。なお、被転写
物70は、スピンコート等によって一様に設けられてもよい。
As the
次に、図10(b)に表したように、テンプレート110を用意する。本実施形態に係
るパターン形成方法で用いられるテンプレート110は、基材10の主面10a上に設け
られた凹凸パターン21を備える。
Next, as shown in FIG. 10B, a
そして、このテンプレート110の凹凸パターン21を、被転写物70に接触させる。
被転写物70は、毛細管現象により、凹凸パターン21の凹パターン21bの中に侵入し
、凹パターン21b内に充填される。
Then, the
The transferred
次に、テンプレート110の凹凸パターン21を被転写物70に接触させた状態で、テ
ンプレート110の基材10側から光Cを照射する。光Cは、例えば、紫外線光である。
光Cは、基材10及び凹凸パターン21を透過して、被転写物70に照射される。光硬化
性有機材料による被転写物70は、光Cが照射されることで硬化する。
Next, the light C is irradiated from the
The light C passes through the
この光Cの照射においては、先に説明したように、主面10aと平行な照射面Rの面内
での光Cの強度分布を時間に応じて変化させる。これにより、被転写物70の硬化の際の
収縮による応力が調整される。
In the irradiation of the light C, as described above, the intensity distribution of the light C in the surface of the irradiation surface R parallel to the
次に、図10(c)に表したように、テンプレート110を、被転写物70から離型す
る。これにより、被転写物70にはテンプレート110の凹凸パターン21の凹凸形状が
転写された転写パターン70aが形成される。
Next, as illustrated in FIG. 10C, the
なお、テンプレート110を被転写物70に接触させる際、凹凸パターン21の凸パタ
ーン21aと、基板60の表面と、が完全に接触しない場合もある。この時、凸パターン
21aと、基板60の表面と、の間に被転写物70が介在し、テンプレート110を離型
したあと、転写パターン70aの凹部の底に残ることになる。
When the
また、さらに、転写パターン70aをマスクとして基板60を加工する場合には、例え
ば異方性のRIE(Reactive Ion Etching)などよって基板60をエッチングする。エッ
チング後は、転写パターン70aを除去する。これにより、基板60に転写パターン70
aに対応したパターンが形成される。半導体層60Sを含む基板60の上にパターンが形
成されることで、半導体装置300が完成する。
Further, when the
A pattern corresponding to a is formed. By forming a pattern on the
インプリント法においては、同じテンプレート110を用いて別な被転写物70に図1
0(a)〜(c)で表した各工程を繰り返し行う。これにより、1つのテンプレート11
0を用いて同じパターンが繰り返し形成される。したがって、半導体装置300の生産性
が向上する。
In the imprint method, the
Each step represented by 0 (a) to (c) is repeated. Thus, one template 11
The same pattern is repeatedly formed using 0. Therefore, the productivity of the
このようなパターン形成方法を適用した半導体装置300の製造方法では、テンプレー
ト110の凹凸パターン21の基準(例えば、半導体層60Sに形成された素子や下地パ
ターンの位置)に対する位置ずれが修正された転写パターン70a等のパターンが形成さ
れる。下地パターンの上に転写パターン70a等のパターンを形成する場合には、下地パ
ターンに対する位置合わせが正確に行われる。これにより、上下パターンの合わせ精度の
高い半導体装置300が提供される。
In the manufacturing method of the
以上説明したように、実施形態に係るパターン形成装置、パターン形成方法及び半導体
装置の製造方法によれば、テンプレートの凹凸パターンの位置ずれを考慮したパターン形
成を行うことができる。
As described above, according to the pattern forming apparatus, the pattern forming method, and the semiconductor device manufacturing method according to the embodiment, it is possible to perform pattern formation in consideration of the positional deviation of the uneven pattern of the template.
なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない
。例えば、上記説明した光Cの強度分布は一例であり、凹凸パターン21の基準に対する
ずれの量及びずれの方向に応じて適宜設定される。また、前述の各実施形態に対して、当
業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施の形態の特徴を適
宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to these examples. For example, the intensity distribution of the light C described above is an example, and is appropriately set according to the amount of deviation and the direction of deviation of the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したも
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その
他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の
省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や
要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる
。
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…基材、10a…主面、21…凹凸パターン、24…保持部、60…基板、60S
…半導体層、70…被転写物、70a…転写パターン、110…テンプレート、200…
パターン形成装置、210,210A…光照射部、211…分割部、212…走査部、2
15…調整部、217…光源、220…制御部、230…入力部、240…保持部、25
0…ステージ、300…半導体装置、C…光、D…データ、R…照射面
DESCRIPTION OF
... Semiconductor layer, 70 ... Transfer object, 70a ... Transfer pattern, 110 ... Template, 200 ...
Pattern forming apparatus, 210, 210A ... light irradiation unit, 211 ... dividing unit, 212 ... scanning unit, 2
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Adjustment part, 217 ... Light source, 220 ... Control part, 230 ... Input part, 240 ... Holding part, 25
0 ... stage, 300 ... semiconductor device, C ... light, D ... data, R ... irradiated surface
Claims (9)
写物に押印した状態で前記被転写物に光を照射し、前記被転写物を硬化させて前記凹凸パ
ターンの形状を前記被転写物に転写するパターン形成装置であって、
前記主面に対して平行な照射面内で強度分布を持つ前記光を照射可能な光照射部であって
、前記光を前記照射面内の複数の領域に分割する分割部と、前記複数の領域ごとに前記光
の強度を調整する調整部と、を含む光照射部と、
前記凹凸パターンの基準に対するずれの量及び方向と、前記強度分布の時間に対する変化
と、の関係に関するデータを入力する入力部と、
前記データによって前記光照射部を制御して一定の時間で前記光の総照射量が前記照射面
内で均一になるように前記強度分布を時間に応じて変化させる制御部と、
を備えたパターン形成装置。 Using a template provided with a concavo-convex pattern on the main surface of the substrate, the transferred object is irradiated with light in a state where the template is imprinted on the transferred object, and the transferred object is cured to form the concavo-convex pattern. A pattern forming apparatus for transferring a shape to the transfer object,
A light irradiating unit capable of irradiating the light having an intensity distribution in an irradiation surface parallel to the main surface, the dividing unit dividing the light into a plurality of regions in the irradiation surface; A light irradiation unit including an adjustment unit that adjusts the intensity of the light for each region;
An input unit for inputting data regarding the relationship between the amount and direction of deviation with respect to the reference of the uneven pattern and the change in the intensity distribution with respect to time;
A control unit that controls the light irradiation unit according to the data and changes the intensity distribution according to time so that the total irradiation amount of the light is uniform within the irradiation surface in a certain time;
A pattern forming apparatus comprising:
写物に押印した状態で前記被転写物に光を照射し、前記被転写物を硬化させて前記凹凸パ
ターンの形状を前記被転写物に転写するパターン形成装置であって、
前記主面に対して平行な照射面内で強度分布を持つ前記光を照射可能な光照射部と、
前記凹凸パターンの基準に対するずれの量及び方向と、前記強度分布の時間に対する変化
と、の関係に関するデータを入力する入力部と、
前記データによって前記光照射部を制御して前記強度分布を時間に応じて変化させる制御
部と、
を備えたパターン形成装置。 Using a template provided with a concavo-convex pattern on the main surface of the substrate, the transferred object is irradiated with light in a state where the template is imprinted on the transferred object, and the transferred object is cured to form the concavo-convex pattern. A pattern forming apparatus for transferring a shape to the transfer object,
A light irradiation unit capable of irradiating the light having an intensity distribution in an irradiation surface parallel to the main surface;
An input unit for inputting data regarding the relationship between the amount and direction of deviation with respect to the reference of the uneven pattern and the change in the intensity distribution with respect to time;
A control unit that controls the light irradiation unit according to the data and changes the intensity distribution according to time;
A pattern forming apparatus comprising:
度分布を変化させる請求項2に記載のパターン形成装置。 The pattern forming apparatus according to claim 2, wherein the control unit changes the intensity distribution so that a total irradiation amount of the light becomes uniform within the irradiation surface in a predetermined time.
前記光を前記照射面内の前記複数の領域に分割する分割部と、
前記複数の領域ごとに前記光の強度を調整する調整部と、
を含む請求項2又は3に記載のパターン形成装置。 The light irradiator is
A dividing unit that divides the light into the plurality of regions in the irradiation surface;
An adjustment unit for adjusting the intensity of the light for each of the plurality of regions;
The pattern formation apparatus of Claim 2 or 3 containing this.
前記照射面内において前記光の照射位置を順次移動する走査部と、
前記走査部で移動する前記照射位置と前記強度分布とを調整し、前記光の強度を調整する
調整部と、
を含む請求項2〜4のいずれか1つに記載のパターン形成装置。 The light irradiator is
A scanning unit that sequentially moves the irradiation position of the light within the irradiation surface;
An adjustment unit that adjusts the irradiation position and the intensity distribution that are moved by the scanning unit, and adjusts the intensity of the light;
The pattern formation apparatus as described in any one of Claims 2-4 containing these.
写物に押印する工程と、
前記テンプレートを前記被転写物に押印した状態で前記被転写物に光を照射し、前記被転
写物を硬化させる工程と、
前記テンプレートを前記被転写物から離型する工程と、
を備え、
前記被転写物を硬化させる工程は、前記主面に対して平行な照射面内で強度分布を持つ前
記光を前記被転写物に照射すること、前記凹凸パターンの基準に対するずれの量及び方向
と、前記強度分布の時間に対する変化と、の関係に関するデータを入力し、前記データに
よって前記被転写物に照射する前記光の強度を制御し、及び前記光の強度分布を時間に応
じて変化させることを含むパターン形成方法。 Using a template provided with a concavo-convex pattern on the main surface of the substrate, and imprinting the template on the transfer object;
Irradiating the transferred object with light in a state where the template is imprinted on the transferred object, and curing the transferred object;
Releasing the template from the transferred material;
With
The step of curing the object to be transferred includes irradiating the object to be transferred with the light having an intensity distribution in an irradiation surface parallel to the main surface, and the amount and direction of deviation with respect to the reference of the concavo-convex pattern. , Inputting data relating to a change in the intensity distribution with respect to time, controlling the intensity of the light applied to the transfer object according to the data, and changing the intensity distribution of the light according to time. A pattern forming method including:
になるように前記強度分布を変化させることを含む請求項6に記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to claim 6, wherein the step of curing the transfer object includes changing the intensity distribution so that the total irradiation amount of the light becomes uniform within the irradiation surface in a predetermined time.
数の領域ごとに前記光の強度を調整することを含む請求項7又は8に記載のパターン形成
方法。 The pattern according to claim 7, wherein the step of curing the transfer object includes dividing the light into a plurality of regions in the irradiation surface and adjusting the intensity of the light for each of the plurality of regions. Forming method.
ンを形成する工程を備えた半導体装置の製造方法。 The manufacturing method of a semiconductor device provided with the process of forming a pattern by the pattern formation method as described in any one of Claims 6-8 on a semiconductor layer.
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