JP2017183364A - インプリント方法、インプリント装置、プログラム、および物品の製造方法 - Google Patents

インプリント方法、インプリント装置、プログラム、および物品の製造方法 Download PDF

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義行 薄井
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【課題】スループットの点で有利なマークを検出する方法を提供する。【解決手段】型を用いて基板の上に供給されたインプリント材にパターンを形成する際に、型に形成された型側マークおよび基板に形成された基板側マークを検出する方法であって、型側マークおよび、第1の基板に形成された第1の基板側マークを検出するための、型側マークおよび第1の基板側マークを照明する照明条件を取得し(S212)、照明条件を用いて型側マークおよび、第1の基板とは異なる第2の基板に形成された第2の基板側マークを照明し、型側マークおよび第2の基板側マークの検出結果に基づいて、型側マークと第2の基板側マークとの相対位置を求める、(S215)ことを特徴とする。【選択図】図2

Description

本発明は、インプリント方法、インプリント装置、プログラム、および物品の製造方法に関する。
基板上のインプリント材に型を接触させて微細パターンの形成を行うインプリント技術がある。インプリント技術の一つに、インプリント材として光硬化性樹脂を用いる光硬化法がある。この光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板上にインプリント材が供給される。次に、基板上のインプリント材が型で成形される。そして、型で成形されたインプリント材を光の照射により硬化させた後、型を硬化したインプリント材から離型することにより、パターンが基板上に形成される。
インプリント材を型で成形する際の基板と型との位置合わせは、ダイバイダイ方式により行われうる。ダイバイダイ方式による位置合わせは、例えば、基板に形成されたマークと型に形成されたマークとが重なることで発生するモアレ縞を計測し、計測したモアレ縞に基づいて行われる(特許文献1)。
特表2011−509516号公報
モアレ縞の計測精度は、マークを照明する時の照明条件に左右されることがある。そのため、マークからの光を検出するための適切な照明条件は、照明条件の変更とマークからの光の計測とをショット領域ごとに繰り返し行うことで決定される。通常、ショット領域ごとにマークの反射率が異なるため、マークを検出する時の照明条件の決定には時間がかかる。その結果、例えば、スループットが低下しうる。
本発明は、例えば、スループットの点で有利なマークを検出する方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、型を用いて基板の上に供給されたインプリント材にパターンを形成する際に、型に形成された型側マークおよび基板に形成された基板側マークを検出する方法であって、型側マークおよび、第1の基板に形成された第1の基板側マークを検出するための、型側マークおよび第1の基板側マークを照明する照明条件を取得し、照明条件を用いて型側マークおよび、第1の基板とは異なる第2の基板に形成された第2の基板側マークを照明し、型側マークおよび第2の基板側マークの検出結果に基づいて、型側マークと第2の基板側マークとの相対位置を求める、ことを特徴とする。
本発明によれば、例えば、スループットの点で有利なマークを検出する方法を提供することができる。
一実施形態に係る方法を用いるインプリント装置の構成を示す概略図である。 一実施形態に係る方法を含むインプリント方法を示すフローチャートである。 一実施形態に係る方法を説明する型および基板の断面図である。 所定の光を照射したときの基板内の各ショット領域における反射率分布を示す図である。 従来のインプリント方法と本実施形態の方法を用いたインプリント方法とを比較した図である。
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
(実施形態)
図1は、本発明の一実施形態に係る方法を用いるインプリント装置の構成を示す概略図である。ここでは、光硬化法を用いたインプリント装置として、紫外線の照射によって基板上の未硬化のインプリント材を硬化させる紫外線硬化型インプリント装置を使用した。ただし、インプリント材の硬化方法として、他の波長域の光の照射による方法や、他のエネルギー(例えば、熱)による方法を用いてもよい。また、以下の図においては、基板上のインプリント材に対して照射される紫外線の光軸に平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面内に互いに直交するX軸およびY軸を取っている。本実施形態のインプリント装置は、インプリント処理を繰り返すことによって基板の複数のショット領域にパターンを形成するように構成されている。ここで、インプリント処理は、基板へのインプリント材の供給、型とインプリント材との接触および型のパターンへのインプリント材の充填、位置合わせ(アライメント)、硬化(露光)、型の剥離を含む、一連のサイクルのことを指すものとする。
インプリント装置100は、型保持部110と、照射部120と、基板保持部130と、型変形部140と、ディスペンサ150と、アライメント計測部160と、制御部170と、スコープ180と、を含む。型保持部110は、型(マスク、モールド)Mを保持するチャック111と、チャック111を駆動して型Mを移動させる駆動部112と、駆動部112を支持するベース113と、を含む。チャック111による型Mの保持は、真空吸引力や静電気力等による。駆動部112は、型Mの位置を6軸に関して制御したり、型Mを基板W、あるいは基板Wの上のインプリント材Rに押し付けたり、硬化したインプリント材Rから型Mを剥離(離型)したりする。ここで、6軸は、XYZ座標系におけるX軸、Y軸、Z軸およびそれらの各軸回りの回転である。型Mは、例えば、外周部が矩形であり、基板Wに対向する面において、所定の凹凸パターンが3次元状に形成されており、紫外線を透過する材料(石英など)で構成される。基板Wは、凹凸パターンが転写される基板であって、例えば、単結晶シリコン基板やSOI(Silicon on Insulator)基板などを含む。
照射部120は、光源121と、光学系122と、を含み、型Mを介してインプリント材Rに紫外光を照射して硬化させる。光源121は、例えば、紫外光(例えば、i線、g線)を発生する水銀ランプなどの光源と、該光源が発生した光を集光する楕円鏡とを含む。光学系122は、インプリント材Rを硬化させるための光を、基板W上のパターン形成領域(ショット領域)内のインプリント材に照射するためのレンズ、アパーチャ、ハーフミラーHMなどを含む。アパーチャは、画角制御や外周遮光制御に使用される。画角制御によって目標とするショット領域のみを照明することができ、外周遮光制御によって紫外光が基板Wのショット領域を超えて照射されることを制限することができる。光学系112は、型Mを均一に照明するためにオプティカルインテグレータを含んでもよい。アパーチャによって範囲が規定された光は、結像系(不図示)と型Mを介して基板W上のインプリント材Rに入射する。
基板保持部130は、チャック131と、ステージ132と、を含む。チャック131は、例えば、真空吸着パッド等により基板Wを保持する。ステージ132は、チャック131を保持し、不図示の駆動機構により駆動して基板Wを6軸に移動させることで基板Wと型Mとの位置合わせを行う。駆動機構は、粗動駆動機構や微動駆動機構などの複数の駆動機構から構成されてもよい。
型変形部140は、例えば、チャック111に搭載され、空気や油等の流体で作動するシリンダを用いて型Mを外周方向から加圧することによって型Mの形状を変形させることができる。その他、型Mの温度を制御する温度制御部をさらに備え、型Mの温度を制御することによって型Mの形状を変形させる。基板Wは、熱処理などのプロセスを経ることによって変形(典型的には、膨張又は収縮)しうる。型変形部140は、このような基板Wの変形に応じて、基板Wと型Mとの位置が合うように型Mの形状を補正する。
ディスペンサ150は、例えば、インプリント材を収容するタンクと、該タンクから供給路を通して供給されるインプリント材を基板に対して吐出するノズルと、該供給路に設けられたバルブと、供給量制御部とを有しうる。供給量制御部は、典型的には、1回のインプリント材の吐出動作において1つのショット領域にインプリント材が塗布されるように、バルブを制御することによって基板Wへのインプリント材の供給量を制御する。
アライメント計測部160は、スコープ161と、スコープ161に備えられる調整部162と、ステージ163と、光学系164と、を含む。スコープ161は、型Mに形成されているアライメントマークと、基板Wに形成されているアライメントマークとを型Mを介して検出する。本実施形態では、ダイバイダイ方式により位置合わせ(アライメント)が行われる。ここで、アライメントマークの検出は、型Mと基板W(インプリント材)とを接触させた状態で、各アライメントマークが重なることで発生するモアレ縞を計測することを意味する。また、アライメントマークの検出は、型に形成されたマークと基板に形成されたマークの像をそれぞれ検出してもよい。調整部162は、波長フィルタ、減光フィルタ、光束整形部等を備えることでアライメントマークの照明条件(照明光の光量、波長、形状)を変更することができる。ステージ163は、スコープ161を位置決めする。光学系164は、スコープ161の光路を調整するためのレンズ、アパーチャ、ミラー、ハーフミラーHMなどを含む。
制御部170は、インプリント装置100の各構成要素の動作、及び調整処理等を制御する。制御部170は、インプリント装置の各構成要素に回線により接続された、磁気記憶媒体等の記憶手段を有するコンピュータ、又はシーケンサ等(不図示)で構成される。本実施形態に係る方法は、プログラムとしてコンピュータに実行されうる。
スコープ180は、ショット領域全体を観察するスコープであり、インプリントの状態や押型やインプリント材Rの充填の進み具合を確認する。また、インプリント装置100は、図示を省略しているが、型保持部110を保持するためのブリッジ定盤、基板保持部130を保持するためのベース定盤なども有する。
図2は、本実施形態に係る方法を含むインプリント方法を示すフローチャートである。また、図3(A)〜(C)は、型Mとインプリント材Rとを接触させ(図3(A))、型Mのパターンにインプリント材Rを充填させ、ダイバイダイアライメントを行い(図3(B))、離型を行う(図3(C))工程を示す断面図である。図2に示す方法では、まず、調整用基板(第1の基板)を用いて、ダイバイダイアライメントに最適な、アライメントマークの照明条件を求める。続いて、デバイス製造用基板(第2の基板)に対し、求めた照明条件に基づいてダイバイダイアライメントを行う工程を含むインプリント処理を行う。アライメントマークの照明条件は、主に、基板に設けられたアライメントマーク(基板側マーク)の反射特性および形状に依存する。したがって、調整用基板とデバイス製造用基板とはこれらが同一となるように準備する。また、基板に塗布される平坦膜の塗りムラ等その他条件も同一となるようにする。調整用基板は、デバイス製造用基板とは別に準備してもよく、また、2つの基板を同一のロットから選択してもよい。すなわち。同一ロット内の先頭の基板を調整用基板として、2枚目の基板をデバイス製造用基板として使用してもよい。
図2において、工程S201では、制御部170が不図示の搬送装置を制御して基板保持部130に調整用基板を搬入する。工程S202では、制御部170が、ディスペンサ150を制御して、搬入された基板Wの上にインプリント材Rを供給する。制御部170は、型保持部110または基板保持部130を制御して、インプリント材Rが供給された基板Wを型Mの直下まで移動させる。移動後の型M(型Mに形成された型側マークMmark)と基板W(基板Wに形成された基板側マークWmark)との位置関係は、図3(A)で示すとおりである。工程S203では、制御部170が、駆動部112を制御して、型Mとインプリント材Rとを接触させる。工程S204では、制御部170が、型Mとインプリント材Rとの接触を保つように駆動部112等を制御して、スコープ161によりモアレ縞の観察が可能となるようにインプリント材Rを型Mのパターンに充填させる。図3(B)は、インプリント材Rが型Mのパターンに十分に充填され、スコープ161によりモアレ縞が観察可能な状態になった様子を示す図である。
工程S205では、アライメントマークの照明条件を最適化する。制御部170は、工程S204で観察されたモアレ縞の形状を所定のモアレ縞の形状と比較し、比較結果に基づいて調整部162を制御して照明条件(光量、波長および形状等)を変更する。制御部170は、変更した照明条件により観察されたモアレ縞の形状を所定のモアレ縞の形状と比較する。比較結果が所定の閾値となるまで照明条件の変更およびモアレ縞の比較を繰り返し、所定の閾値内になれば、工程S206に進む。比較結果が所定の閾値内になったときの照明条件は、最適条件として、例えば、制御部170の記憶部(不図示)に記憶される。制御部170がアクセスできれば、制御部170外に記憶させてもよい。最適条件は、各ショット領域で異なりうるため、ショットごとに求められる。
図4は、所定の光を照射したときの基板内の各ショット領域における反射率分布を示す図である。各ショット領域に示されている数値は、アライメントマークを照射した際のアライメント光の反射率の一例を表している。図4の例では、基板の中心付近のショット領域に比べて、基板の外側付近のショット領域の反射率が高い。そのため、アライメントマークを照明する最適条件は、各ショット領域で異なりうる。
工程S206では、制御部170が、照射部120を制御し、インプリント材Rに紫外線を照射して硬化させる。工程S207では、型保持部110または基板保持部130を制御して、硬化したインプリント材Rから型Mを剥離する。工程S208では、制御部170が、基板W上の全ショット領域に対しインプリント処理が完了したか否かを判断する。完了していない(No)場合、工程S202〜工程S207までを繰り返す。完了したら(Yes)、工程S209にて、制御部170が不図示の搬送装置を制御して調整用基板を搬出する。
工程S210では、制御部170が不図示の搬送装置を制御して基板保持部130にデバイス製造用基板を搬入する。デバイス製造用基板には、調整用基板のマークに対応したマークが形成されている。工程S211は工程S202と同様である。工程S212では、制御部170が、工程S205で求めた最適条件を不図示の記憶部から読み出し(取得し)、調整部162を制御して、アライメントマークを照明する最適条件を設定する。この設定は、後続のダイバイダイアライメントを行う工程S215より前に行えばよい。また、工程S211、工程S213および工程S214と並列で行ってもよい。工程S213および工程S214は、それぞれ工程S203および工程S204と同様である。
工程S215では、制御部170が、スコープ161により得たモアレ縞(検出結果)に基づいて、型側マークMmarkと基板側マークWmarkとの相対位置を求め、ステージ130および型変形部140を制御してダイバイダイアライメントを行う。この時、予め工程S205で求めた最適条件への設定が完了しており、アライメントマークの照明条件を調整する必要はない。これにより、本実施形態のマークの検出方法を用いたインプリント方法は、スループットを向上させることができる。
工程S216および工程S217は、それぞれ工程S206および工程S207と同様である。工程S218では、制御部170が、基板W上の全ショット領域に対しインプリント処理が完了したか否かを判断する。完了していない(No)場合、工程S211〜工程S217までを繰り返す。完了したら(Yes)、工程S219にて、制御部170が不図示の搬送装置を制御してデバイス製造用基板を搬出する。
さらに、本実施形態の方法を用いたインプリント方法によれば、型Mと未硬化のインプリント材Rとの接触時間を短くすることができる。図5は、型Mと未硬化のインプリント材Rとの接触時間について従来のインプリント方法と本実施形態の方法を用いたインプリント方法とを比較した図である。アライメントマークを照明する最適条件は、型Mと未硬化のインプリント材Rとを接触させた状態でなければ求めることが困難である。従来は、図5で示すように、最適条件の導出とダイバイダイアライメントとを連続して行っていた。これに対し、本実施形態では、最適条件の導出を、調整用基板を用いて予め行っているため、従来と比べ、最適条件の導出に必要だった時間分、接触時間を短くすることができる。
接触時間が長くなると、基板W(インプリント材R)と型Mとの間の摩擦力が強くなり、ダイバイダイアライメントを行う際に型Mが変形してしまうことがある。本実施形態のマークの検出方法を用いたインプリント方法によれば、このような不具合も抑えることでできる。
(物品の製造方法)
物品としてのデバイス(半導体集積回路素子、液晶表示素子等)の製造方法は、上述した方法を用いたインプリント装置により、基板(ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板)にパターンを形成する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを形成された基板をエッチングする工程を含みうる。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。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
100 インプリント装置
110 型保持部
120 照射部
130 基板保持部
140 型変形部
150 ディスペンサ
160 アライメント計測部
170 制御部170
M 型
W 基板

Claims (11)

  1. 型を用いて基板の上に供給されたインプリント材にパターンを形成する際に、前記型に形成された型側マークおよび前記基板に形成された基板側マークを検出する方法であって、
    前記型側マークおよび、第1の基板に形成された第1の基板側マークを検出するための、前記型側マークおよび前記第1の基板側マークを照明する照明条件を取得し、
    前記照明条件を用いて前記型側マークおよび、前記第1の基板とは異なる第2の基板に形成された第2の基板側マークを照明し、
    前記型側マークおよび前記第2の基板側マークの検出結果に基づいて、前記型側マークと前記第2の基板側マークとの相対位置を求める、
    ことを特徴とするマークを検出する方法。
  2. 前記検出は、前記型と前記インプリント材とを接触させた状態で行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記相対位置は、前記インプリント材を硬化させる前に求めることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記第1の基板側マークは、前記第1の基板上の複数のショット領域ごとに形成され、
    前記照明条件は、前記複数のショット領域ごとに求められることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記相対位置は、前記第1の基板上の複数のショット領域に対応した前記第2の基板上の複数のショット領域ごとに求めることを特徴とする請求項4に記載の方法。
  6. 前記第1の基板側マークおよび前記第2の基板側マークは、形状および前記照明される照明光の反射特性が同一になるように、それぞれ前記第1の基板および前記第2の基板に形成されることを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記第1の基板および前記第2の基板は、同一のロットから選択されることを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記照明条件は、前記照明される照明光の光量、波長および形状のうちいずれか1つを含むことを特徴とする請求項1乃至7のうちいずれか1項に記載の方法。
  9. 請求項1乃至8のうちいずれか1項に記載の方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
  10. 型を用いて基板の上に供給されたインプリント材にパターンを形成するインプリント装置であって、
    前記型および前記基板の相対位置を計測する計測部と、
    前記相対位置を調整する機構と、
    前記計測部および前記機構を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、
    前記型に形成された型側マークおよび、第1の基板に形成された第1の基板側マークを検出するための、前記型側マークおよび前記第1の基板側マークを照明する照明条件を取得し、
    前記照明条件を用いて前記型側マークおよび、前記第1の基板とは異なる第2の基板に形成された第2の基板側マークを照明するように前記計測部を制御し、
    前記型側マークおよび前記第2の基板側マークの検出結果に基づいて、前記機構を制御する、
    ことを特徴とするインプリント装置。
  11. 請求項10に記載のインプリント装置を用いてパターン形成を基板上に行う工程と、
    前記工程で前記パターン形成を行われた前記基板を加工する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。
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