JP2016225542A - 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 - Google Patents
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Abstract
【課題】パターンの転写不良の低減に有利な技術を提供する。【解決手段】インプリント装置は、基板の上のインプリント材に型を用いてパターンを形成する。インプリント装置は、前記型と前記基板との間の相対的な位置および相対的な傾きを調整する駆動部と、前記駆動部によって前記型と前記基板との距離が縮小されることによって前記インプリント材と前記型との接触領域が拡大している過程において、前記型を介して前記基板を照明することによって形成される干渉縞を複数回にわたって撮像する撮像部と、前記撮像部によって複数回にわたって撮像された画像に基づいて、前記過程において、前記型と前記基板との間の前記相対的な傾きが複数回にわたって修正されるように、前記駆動部を制御する制御部と、を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、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。
基板の上のインプリント材に型を用いてパターンを形成するインプリント装置がある。特許文献1には、型を湾曲させて基板の上のインプリント材に接触させた後に、型の弯曲を徐々に小さくしてゆくことで型のパターンとインプリント材との接触面積を広げることが記載されている。特許文献1にはまた、型のパターンとインプリント材との接触領域の周囲に形成される干渉縞を観察し、ショット領域の中心からの干渉縞の中心の位置ずれ方向と量とに基づいて型または基板の傾きを調整することが記載されている。
型と基板との間の相対的な傾きは、型と基板との距離の変化に応じて変化しうる。したがって、型と基板との距離が縮小されることによってインプリント材と型との接触領域が拡大している過程において、ある時点において型と基板との間の相対的な傾きを修正したとしても、その後に相対的な傾きが大きくなる可能性がある。相対的な傾きが大きな状態でインプリント材が硬化されると、基板の上のインプリント材へのパターンの形成不良が起こりうる。
本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、パターンの形成不良の低減に有利な技術を提供することを目的とする。
本発明の1つの側面は、基板の上のインプリント材に型を用いてパターンを形成するインプリント装置に係り、前記インプリント装置は、前記型と前記基板との間の相対的な位置および相対的な傾きを調整する駆動部と、前記駆動部によって前記型と前記基板との距離が縮小されることによって前記インプリント材と前記型との接触領域が拡大している過程において、前記型を介して前記基板を照明することによって形成される干渉縞を複数回にわたって撮像する撮像部と、前記撮像部によって複数回にわたって撮像された画像に基づいて、前記過程において、前記型と前記基板との間の前記相対的な傾きが複数回にわたって修正されるように、前記駆動部を制御する制御部と、を備える。
本発明によれば、パターンの形成不良の低減に有利な技術が提供される。
以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。
図1には、本発明の1つの実施形態のインプリント装置1の構成が模式的に示されている。インプリント装置1は、基板Sの上のインプリント材Rに型(モールド)Mを用いてパターンを形成するように構成されている。つまり、インプリント装置1は、基板Sの上に型Mのパターンに対応するパターンを形成するように構成されている。インプリント装置1は、駆動部DRV、硬化部CU、塗布部DSP、撮像部ICおよび制御部CNTを備えうる。
駆動部DRVは、型Mと基板Sとの間の相対的な位置および相対的な傾きを調整するように構成される。駆動部DRVは、例えば、型Mを保持する型保持部MCH、型保持部MCHを駆動する型駆動部MDRV、基板Sを保持する基板保持部SCH、および、基板保持部SCHを駆動する基板駆動部SDRVを含みうる。型Mと基板Sとの間の相対的な位置および相対的な傾きは、型駆動部MDRVによる型保持部MCHの駆動および基板駆動部SDRVによる基板保持部SCHの駆動によって調整あるいは制御されうる。型駆動部MDRVは、例えば、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向、X軸周りの回転、Y軸周りの回転、および、Z軸回りの回転の全部または一部に関して型保持部MCHを駆動しうる。基板駆動部SDRVは、例えば、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向、X軸周りの回転、Y軸周りの回転、および、Z軸回りの回転の全部または一部に関して基板保持部SCHを駆動しうる。ここで、Z軸は、型Mと基板Sとの距離を規定する方向であり、X軸およびY軸は、Z軸に垂直な方向であり、X軸、Y軸およびZ軸は、XYZ座標系を規定する。
駆動部DRVは、型保持部MCHによって保持された型Mを変形させる型変形部MDUを含む。型Mは、パターン(不図示)が形成された第1面F1と、第1面F1の反対側の第2面F2とを有し、型変形部MDUは、例えば、第2面F2の側の空間の圧力を制御することによって型Mを変形させうる。例えば、第2面F2の側の空間の圧力を第1面F1の側の空間より高くすることによって、型Mを基板Sまたはインプリント材Rに向かって突出するように湾曲させることができる。
塗布部DSP(樹脂供給部)は、基板Sの上にインプリント材R(例えば、樹脂)を塗布する。硬化部CU(照明部)は、型Mのパターンが基板Sの上のインプリント材Rに接触した状態でインプリント材Rを硬化させる。一例において、インプリント材Rは、光硬化樹脂であり、硬化部CUは、インプリント材Rに光を照射することでインプリント材Rを硬化させる。他の例において、インプリント材Rは、熱硬化樹脂である、硬化部CUは、インプリント材Rに熱を加えることによってインプリント材Rを硬化させる。
撮像部ICは、型Mを介して基板Sを照明することによって形成される干渉縞を撮像する。撮像部ICは、例えば、駆動部DRVによって型Mと基板Sとの距離が縮小されることによってインプリント材Rと型Mとの接触領域が拡大している過程(接触拡大過程)において、干渉縞を複数回にわたって撮像するように制御されうる。
制御部CNTは、駆動部DRV、撮像部IC、硬化部CUおよび塗布部DSPを制御する。制御部CNTは、例えば、撮像部ICによって複数回にわたって撮像された画像に基づいて、接触拡大過程において、型Mと基板Sとの間の相対的な傾きが複数回にわたって修正されるように、駆動部DRVを制御しうる。
図2を参照しながらインプリント装置1の動作を例示的に説明する。この動作は、制御部CNTによって制御されうる。制御部CNTは、例えば、プログラムが組み込まれたCPUによって構成されうる。あるいは、制御部CNTは、PLD(Programmable Logic Device)またはASIC(Application−Specific Integrated Circuit)で構成されてもよい。あるいは、制御部CNTは、プログラムが組み込まれたCPU、PLDおよびASICのうちの2以上の組み合わせによって構成されうる。
ステップS100では、制御部CNTは、基板Sにインプリント材Rが塗布(供給)されるように塗布部DSPおよび駆動部DRVを制御する。例えば、基板Sの上のインプリント対象のショット領域が塗布部DSPによる塗布作業領域に入るように基板駆動部SDRVによって基板Sが駆動され、塗布部DSPからインプリント材Rが吐出されることによって該ショット領域にインプリント材Rが塗布されうる。
ステップS102では、制御部CNTは、基板Sの上のインプリント材Rに型Mのパターンが接触するように駆動部DRVを制御する。この際に、型変形部MDUは、例えば、第2面F2の側の空間の圧力を第1面F1の側の空間より高くすることによって、型Mを基板Sまたはインプリント材Rに向かって突出するように湾曲させる。
ステップS104では、制御部CNTは、型Mを介して基板Sを照明することによって形成される干渉縞の画像(以下、第1画像)が撮像されるように撮像部ICを制御する。ここで、図3に模式的に示されるように、型Mを介して基板Sを照明すると、型Mで反射される光Lmと基板Sで反射される光Lsとの間の光路長差によって干渉縞IFが形成されうる。干渉縞IFは、例えば、明環302および暗環303を含むニュートンリングである。明環302は、光路長差が光の波長の整数倍となる位置に現れ、暗環303は、光路長差が光の波長の半整数倍となる位置に現れる。
ステップS106では、制御部CNTは、撮像部ICによって撮像された第1画像における干渉縞IFの中心座標(Cx,Cy)を算出する。干渉縞IFの中心座標(Cx,Cy)は、例えば、明環302および暗環303を含む複数の環のいずれか1つの中心座標、または、該複数の環の中心座標から最小二乗法などで決定される中心座標でありうる。図5には、干渉縞IFの中心座標(Cx,Cy)、および、中心座標(Cx,Cy)を原点とするx軸およびy軸が示されている。
ステップS108では、制御部CNTは、型Mの湾曲量が小さくなるように型変形部MDUを制御し、これによりインプリント材Rと型Mのパターンとの接触面積を拡大させる。ステップS108〜S120までは、駆動部DRVによって型Mと基板Sとの距離が縮小されることによってインプリント材Rと型Mとの接触領域が拡大している接触拡大過程である。接触拡大過程では、駆動部FRVによって型Mと基板Sとの距離は、一定に維持されてもよいし、目標距離に近づくように変更されてもよい。接触拡大過程では、制御部CNTは、干渉縞IFを複数回にわたって撮像するように撮像部ICを制御し、該複数回にわたって撮像された画像に基づいて、型Mと基板Sとの間の相対的な傾きが修正されるように駆動部DRVを制御する。
接触拡大過程では、型Mのパターンとインプリント材Rとの接触面積の拡大に応じて干渉縞IFも変化する。ステップS110では、制御部CNTは、型Mを介して基板Sを照明することによって形成される干渉縞IFの画像(以下、第2画像)が撮像されるように撮像部ICを制御する。ここで、第2画像は、第1画像の後に撮像される画像である。
図4には、インプリント材Rと型Mとの接触面積の拡大および干渉縞IFの変化が模式的に示されている。(a)→(b)→(c)のようにインプリント材Rと型Mのパターンとの接触面積が拡大すると、それに応じて、(d)→(e)→(f)のように干渉縞IFが変化する。
ステップS112〜S116では、制御部CNTは、第1画像における干渉縞の中心からの第2画像における干渉縞の中心の偏芯量に基づいて、型Mと基板Sとの間の相対的な傾きが修正されるように駆動部DRVを制御する。つまり、制御部CNTは、第1画像における干渉縞の中心からの第2画像における干渉縞の中心の偏芯量が低減されるように駆動部DRVを制御する。これは、第1画像の撮像時における型Mと基板Sとの間の相対的な傾きが接触拡大過程において維持されるように駆動部DRVが制御されることを意味する。
以下、より具体的な例を通してステップS112〜S116における処理を説明する。ステップS112において、制御部CNTは、第1画像における干渉縞IFの中心座標(Cx,Cy)からの第2画像における干渉縞の中心座標の偏芯量として、以下で定義される偏芯量Ax、Ayを算出する。
図6(a)には、ステップS104で第1画像IMG1を撮像するときの型Mの湾曲が模式的に示され、図6(b)には、ステップS110で第2画像IMG2を撮像するときの型Mの湾曲が模式的に示されている。図6(c)には、第1画像IMG1が模式的に示され、図6(d)には、第2画像IMG2が模式的に示されている。偏芯量Ax、Ayは、例えば、第1画像IMG1における干渉縞の中心座標(Cx,Cy)を原点とするxy座標を定義し、このxy座標の下で、第2画像IMG2における干渉縞の1つの環のx座標値およびy座標値に基づいて算出されうる。
図7(a)は、図6(d)におけるx軸上の光強度分布である。図7(a)において、ある環の左側部分701の位置、右側部分702の位置をそれぞれLx、Rxとする。ずれ量Δx、平均位置をMx、偏芯量をAxとすると、それらは、以下のように定義されうる。
Δx=Rx+Lx (式1)
Mx=(Rx−Lx)/2 (式2)
Ax=Δx/Mx (式3)
図7(b)は、図6(d)におけるy軸上の光強度分布である。図7(b)において、ある環の下側部分703の位置、上側部分704の位置をそれぞれDy、Uyとする。ずれ量Δy、平均位置をMy、偏芯量をAyとすると、それらは、以下のように定義されうる。
Mx=(Rx−Lx)/2 (式2)
Ax=Δx/Mx (式3)
図7(b)は、図6(d)におけるy軸上の光強度分布である。図7(b)において、ある環の下側部分703の位置、上側部分704の位置をそれぞれDy、Uyとする。ずれ量Δy、平均位置をMy、偏芯量をAyとすると、それらは、以下のように定義されうる。
Δy=Uy+Dy (式4)
My=(Uy−Dy)/2 (式5)
Ay=Δy/My (式6)
つまり、制御部CNTは、(式3)、(式6)に従って偏芯量Ax,Ayを算出することができる。
My=(Uy−Dy)/2 (式5)
Ay=Δy/My (式6)
つまり、制御部CNTは、(式3)、(式6)に従って偏芯量Ax,Ayを算出することができる。
ステップS114では、制御部114は、偏芯量Ax,Ayに基づいて、型Mと基板Sとの間の相対的な傾きθx,θyを算出する。ここで、θxはx軸成分の傾きであり,θyはy軸成分の傾きである。
相対的な傾きθx,θyと偏芯量Ax,Ayとの関係を示す関数θx=Fx(Ax)、θy=Fy(Ay)は、一般には複雑な関数になりうるが、実際に起こりうる範囲のAx,Ayに限定すれば、図8に例示されるように一次関数で近似することができる。つまり、相対的な傾きθx,θyと偏芯量Ax,Ayとの関係は、以下のように定義されうる。
θx=Kx・Ax (式7)
θy=Ky・Ay (式8)
即ち、ステップS114では、制御部114は、偏芯量Ax,Ayに基づいて、(式7)、(式8)に従って型Mと基板Sとの間の相対的な傾きθx,θyを算出する。ステップS116では、制御部114は、ステップS114で算出した型Mと基板Sとの間の相対的な傾きθx,θyに基づいて、θx,θyがそれぞれ0に近づくように、駆動部DRVを制御する。つまり、この例では、制御部CNTは、偏芯量Ax,Ayを型Mと基板Sとの間の相対的な傾きの修正量に換算し、該修正量に基づいて型Mと基板Sとの間の相対的な傾きが修正されるように駆動部DRVが制御される。
θy=Ky・Ay (式8)
即ち、ステップS114では、制御部114は、偏芯量Ax,Ayに基づいて、(式7)、(式8)に従って型Mと基板Sとの間の相対的な傾きθx,θyを算出する。ステップS116では、制御部114は、ステップS114で算出した型Mと基板Sとの間の相対的な傾きθx,θyに基づいて、θx,θyがそれぞれ0に近づくように、駆動部DRVを制御する。つまり、この例では、制御部CNTは、偏芯量Ax,Ayを型Mと基板Sとの間の相対的な傾きの修正量に換算し、該修正量に基づいて型Mと基板Sとの間の相対的な傾きが修正されるように駆動部DRVが制御される。
ステップS118では、制御部CNTは、型Mと基板Sとの間の相対的な傾きθx,θyの修正が終了したかどうかを判断し、まだ終了していないと判断した場合には、ステップS108に戻り、終了したと判断した場合には、ステップS120に進む。ここで、型Mと基板Sとの間の相対的な傾きθx,θyの修正は、例えば、干渉縞IFの外側エッジとショット領域の外側エッジとの距離が所定距離未満になったときに終了したと判断されうる。ステップS108〜S118の繰り返しにより、干渉縞IFの複数回にわたる撮像、および、当該撮像によって得られた複数の画像に基づく相対的な傾きθx,θyの複数回にわたる修正がなされる。
ステップS120では、制御部CNTは、基板Sのショット領域に塗布されたインプリント材Rと型Mのパターンとが完全に接触するまでインプリント材Rと型Mとの接触領域を拡大するように型変形部MDUを制御する。
ステップS122では、制御部CNTは、基板Sのショット領域と型Mとが位置合わせされるように駆動部DRVを制御する。つまり、この例では、複数回にわたる型Mと基板Sとの間の相対的な傾きの修正の後に、基板S(のショット領域)と型Mとの位置合わせがなされうる。型Mと基板Sの位置合わせは、型Mと基板Sとの間の相対的な傾きの修正の前に行っても良いし、傾きの修正を行う各ステップの間に行っても良い。
ステップS124では、インプリント材Rを硬化させるように硬化部CUを制御する。次いで、ステップS126では、硬化されたインプリント材Rと型Mとが離隔されるように駆動部DRVを制御する。
上記の実施形態において、インプリント材Rに型Mの接触が開始された直後では、インプリント材Rと型Mとの接触領域が小さく干渉縞が形成される領域も小さいので、偏芯量Ax,Ayの誤差が大きい。一方、干渉縞の外側エッジがショット領域の外側エッジに近づくと、干渉縞の形が崩れやすい。そこで、以下では、上記の実施形態の改良例を提供する。改良例では、制御部CNTは、撮像部ICによって撮像された画像における干渉縞の対称性が所定基準を満たす場合に、当該画像に基づいて、型Mと基板Sとの間の相対的な傾きθが修正されるように駆動部DRVを制御する。ここで、制御部CNTは、撮像部ICによって撮像された画像の所定軸(例えばx軸)に沿った光強度分布の内積に基づいて干渉縞の対称性を評価しうる。
以下、内積の定義を例示的に説明するが、内積の定義は、他の定義にしたがってもよい。所定軸(例えばx軸)における位置をx、所定軸に沿った光強度分布をI(x)、内積をS(x)とすると、S(x)は、
図9(a)は、図7(a)における右側(xの値が正の部分)の一部(901に相当)に対して、図7(a)における左側(xの値が負の部分)の一部(902)をひっくり返して重ねて示したものである。実線901と点線902との一致度が高い場合、即ち対称性が高い場合に、内積S(x)の値は大きい。
図9(b)において、内積S(x)がピークを示す座標xp左右でのずれを表し、前述のΔxに相当する。内積S(x)のピーク値Sp=S(xp)は、左右の対称性を表す。内積S(x)のピーク値Spが高いことは、I(x)の対称性(xpを中心する左右の対称性)が高いことを意味する。一方、Spが低いことは、I(x)の対称性(xpを中心する左右の対称性)が低いことを意味する。また、内積S(x)のピーク値Spが高いことは、撮像部ICによって得られた画像に基づいて型Mと基板Sとの間の相対的な傾きθを修正することの有効性が高いことを示す。一方、Spが低いことは、撮像部ICによって得られた画像に基づいて型Mと基板Sとの間の相対的な傾きθを修正することの有効性が低いことを示す。そこで、制御部CNTは、内積S(x)のピーク値Spが所定値より大きい場合に、撮像部ICによって得られた画像に基づいて型Mと基板Sとの間の相対的な傾きθを修正するように構成されうる。
図10には、接触拡大過程における相対的な傾きθおよび内積のピーク値Spが示されている。接触拡大過程の初期では、内積のピーク値Spが上昇し、その後、1付近で安定し、その後、低下する。内積のピーク値Spが安定した領域は、撮像部ICによって得られた画像に基づいて型Mと基板Sとの間の相対的な傾きθを補正することの有効性が高いことを示す。
他の例において、制御部CNTは、インプリント材Rと型Mとの接触領域の大きさが第1閾値を超えてから第2閾値を下回るまでの期間において撮像部ICによって撮像された画像に基づいて、相対的な傾きθが修正されるように駆動部DRVを制御してもよい。ここで、第1閾値は、内積のピーク値Spが安定した領域の開始点に対応し、第2閾値は、内積のピーク値Spが安定した領域の終了点に対応する。
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、パターンが形成された基板を処理(例えば、エッチング)する工程を含みうる。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うる。本実施形態の物品製造方法は、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一つにおいて有利である。
1:インプリント装置、DRV:駆動部、MDRV:型駆動部、SDRV:基板駆動部、M:型、S:基板、MCH:型保持部、SCH:基板保持部、MDU:型変形部、IC:撮像部、DSP:塗布部、CU:硬化部、CNT:制御部
Claims (10)
- 基板の上のインプリント材に型を用いてパターンを形成するインプリント装置であって、
前記型と前記基板との間の相対的な位置および相対的な傾きを調整する駆動部と、
前記駆動部によって前記型と前記基板との距離が縮小されることによって前記インプリント材と前記型との接触領域が拡大している過程において、前記型を介して前記基板を照明することによって形成される干渉縞を複数回にわたって撮像する撮像部と、
前記撮像部によって複数回にわたって撮像された画像に基づいて、前記過程において、前記型と前記基板との間の前記相対的な傾きが複数回にわたって修正されるように、前記駆動部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするインプリント装置。 - 前記撮像部によって撮像される画像は、第1画像と、前記第1画像の後に撮像される第2画像とを含み、
前記制御部は、前記第1画像における干渉縞の中心からの前記第2画像における干渉縞の中心の偏芯量に基づいて、前記相対的な傾きが修正されるように前記駆動部を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載のインプリント装置。 - 前記制御部は、前記偏芯量を前記相対的な傾きの修正量に換算し、前記修正量に基づいて、前記相対的な傾きが修正されるように前記駆動部を制御する、
ことを特徴とする請求項2に記載のインプリント装置。 - 前記制御部は、複数回にわたる前記相対的な傾きの修正の後に、前記基板と前記型との位置合わせがなされるように前記駆動部を制御する、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のインプリント装置。 - 前記制御部は、前記撮像部によって撮像された画像における干渉縞の対称性が所定基準を満たす場合に、当該画像に基づいて、前記相対的な傾きが修正されるように前記駆動部を制御する、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のインプリント装置。 - 前記制御部は、前記撮像部によって撮像された画像の所定軸に沿った光強度分布の内積に基づいて前記対称性を評価する、
ことを特徴とする請求項5に記載のインプリント装置。 - 前記制御部は、前記接触領域の大きさが第1閾値を超えてから第2閾値を下回るまでの期間において前記撮像部によって撮像された画像に基づいて、前記相対的な傾きが修正されるように前記駆動部を制御する、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のインプリント装置。 - 基板の上のインプリント材に型を用いてパターンを形成するインプリント方法であって、
前記型と前記基板との距離を縮小させることによって前記インプリント材と前記型との接触領域を拡大させる過程において、前記型を介して前記基板を照明することによって形成される干渉縞に基づいて前記型と前記基板との間の相対的な傾きを修正する動作を複数回にわたって実施し、その後、
前記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方法。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載のインプリント装置を用いて基板の上のインプリント材にパターンを形成する工程と、
前記パターンが形成された前記基板を処理する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
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