JP2018067606A - Imprint apparatus, imprint method, and article manufacturing method - Google Patents
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Abstract
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製造方法に関する。 The present invention relates to an imprint apparatus, an imprint method, and an article manufacturing method.
微細構造を有する半導体デバイス等の物品をより安価に製造する技術としてインプリント技術が注目されている。インプリント技術は、基板の上にインプリント材（未硬化樹脂材料）を配置し、インプリント材に型を接触させた状態でインプリント材を硬化させることによって型のパターンを基板の上に転写する技術である。インプリント技術では、基板の上の硬化したインプリント材から型を分離するために要する力（以下、離型力）を小さくすることが重要である。離型力が大きいということは、硬化したインプリント材と型との結合力が強いことを意味する。離型力が大きいと、硬化したパターンの一部が型とともに基板側から分離されてしまい、これによって欠陥が発生しうる。 An imprint technique has attracted attention as a technique for producing an article such as a semiconductor device having a fine structure at a lower cost. In imprint technology, an imprint material (uncured resin material) is placed on a substrate, and the pattern of the mold is transferred onto the substrate by curing the imprint material while the mold is in contact with the imprint material. Technology. In the imprint technique, it is important to reduce the force required to separate the mold from the cured imprint material on the substrate (hereinafter referred to as mold release force). A large release force means a strong bonding force between the cured imprint material and the mold. When the releasing force is large, a part of the cured pattern is separated from the substrate side together with the mold, which may cause a defect.
特許文献１には離型力を低下させる方法が記載されている。特許文献１に記載された方法では、アンモニアガス、塩化水素ガス、二酸化硫黄ガス、二酸化炭素ガスなどのガスを溶解させた被転写層を基体の上で硬化させる。その後、被転写層からインプリント型を分離する際に、基体を介して被転写層の温度を１００℃程度まで上昇させることによって被転写層から気体を放出させる。これによって離型が容易になる。非特許文献１には、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンを用いることにより、離型力を低くできることが報告されている。
特許文献１に記載された方法は、基体を加熱し、熱伝導を通して基体の上の転写層（インプリント材）を加熱することよって転写層中の気体を放出させるものと理解される。このような方法では、基体が加熱によって変形してしまうので、基体が元の形状に戻るまでに長時間を要する。また、被転写層を介して型も加熱されて変形してしまうので、型が元の形状に戻るまでに長時間を要する。これは、スループットの低下をもたらしうる。
It is understood that the method described in
本発明は、離型力およびスループットの点で有利なインプリント装置を提供することを例示的目的とする。 An object of the present invention is to provide an imprint apparatus that is advantageous in terms of release force and throughput.
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接触させて該インプリント材を硬化させることによって前記基板の上に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、前記基板の上に形成された前記パターンから前記型を分離するための処理において前記基板と前記型との間の液体に該液体を気化させるエネルギー線を照射する照射部を備える。 One aspect of the present invention relates to an imprint apparatus that forms a pattern on the substrate by bringing a mold into contact with the imprint material on the substrate and curing the imprint material. The imprint apparatus includes: And an irradiation unit that irradiates the liquid between the substrate and the mold with an energy beam that vaporizes the liquid in the process for separating the mold from the pattern formed on the substrate.
本発明によれば、例えば、離型力およびスループットの点で有利なインプリント装置が提供される。 According to the present invention, for example, an imprint apparatus advantageous in terms of release force and throughput is provided.
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。 Hereinafter, the present invention will be described through exemplary embodiments thereof with reference to the accompanying drawings.
図１には、本発明の第１実施形態のインプリント装置１の構成が示されている。インプリント装置１は、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭに型Ｍを接触させてインプリント材ＩＭを硬化させることによって基板Ｓの上にインプリント材ＩＭの硬化物からなるパターンを形成する。該パターンは、複数のパターン要素で構成されうる。各パターン要素は、一般に、平面図において矩形等の閉図形の形状を有する。
FIG. 1 shows the configuration of an
インプリント材としては、硬化用のエネルギー線が与えられることにより硬化する硬化性組成物（未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある）が用いられる。硬化用のエネルギー線としては、電磁波、熱等が用いられうる。電磁波は、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される光、例えば、赤外線、可視光線、紫外線などでありうる。硬化性組成物は、光の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物でありうる。これらのうち、光の照射により硬化する光硬化性組成物は、少なくとも重合性化合物と光重合開始剤とを含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を更に含有してもよい。非重合性化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分などの群から選択される少なくとも一種である。インプリント材は、吐出部により、液滴状、或いは複数の液滴が繋がってできた島状又は膜状となって基板上に配置されうる。インプリント材の粘度（２５℃における粘度）は、例えば、１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下でありうる。基板の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられうる。必要に応じて、基板の表面に、基板とは別の材料からなる部材が設けられてもよい。基板は、例えば、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスである。 As the imprint material, a curable composition (sometimes referred to as an uncured resin) that is cured when an energy beam for curing is applied is used. As the energy beam for curing, electromagnetic waves, heat, or the like can be used. The electromagnetic wave can be, for example, light having a wavelength selected from a range of 10 nm to 1 mm, for example, infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, and the like. The curable composition may be a composition that is cured by light irradiation or by heating. Among these, the photocurable composition that is cured by light irradiation contains at least a polymerizable compound and a photopolymerization initiator, and may further contain a non-polymerizable compound or a solvent as necessary. The non-polymerizable compound is at least one selected from the group consisting of a sensitizer, a hydrogen donor, an internal release agent, a surfactant, an antioxidant, and a polymer component. The imprint material can be disposed on the substrate in the form of droplets or islands or films formed by connecting a plurality of droplets by the discharge unit. The viscosity of the imprint material (viscosity at 25 ° C.) can be, for example, 1 mPa · s or more and 100 mPa · s or less. As the material of the substrate, for example, glass, ceramics, metal, semiconductor, resin, or the like can be used. If necessary, a member made of a material different from the substrate may be provided on the surface of the substrate. The substrate is, for example, a silicon wafer, a compound semiconductor wafer, or quartz glass.
本明細書および添付図面では、基板Ｓの表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行な方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転、Ｚ軸周りの回転をそれぞれθＸ、θＹ、θＺとする。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する制御または駆動は、それぞれＸ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向に関する制御または駆動を意味する。また、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸に関する制御または駆動は、それぞれＸ軸に平行な軸の周りの回転、Ｙ軸に平行な軸の周りの回転、Ｚ軸に平行な軸の周りの回転に関する制御または駆動を意味する。また、位置は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の座標に基づいて特定されうる情報であり、姿勢は、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の値で特定されうる情報である。位置決めは、位置および／または姿勢を制御することを意味する。位置合わせは、基板および型の少なくとも一方の位置および／または姿勢の制御を含みうる。 In this specification and the accompanying drawings, directions are shown in an XYZ coordinate system in which a direction parallel to the surface of the substrate S is an XY plane. In the XYZ coordinate system, the directions parallel to the X, Y, and Z axes are the X, Y, and Z directions, respectively, and rotation around the X axis, rotation around the Y axis, and rotation around the Z axis are θX and θY, respectively. , ΘZ. The control or drive related to the X axis, Y axis, and Z axis means control or drive related to the direction parallel to the X axis, the direction parallel to the Y axis, and the direction parallel to the Z axis, respectively. The control or drive related to the θX axis, θY axis, and θZ axis relates to rotation around an axis parallel to the X axis, rotation around an axis parallel to the Y axis, and rotation around an axis parallel to the Z axis. Means control or drive. The position is information that can be specified based on the coordinates of the X axis, the Y axis, and the Z axis, and the posture is information that can be specified by the values of the θX axis, the θY axis, and the θZ axis. Positioning means controlling position and / or attitude. The alignment may include control of the position and / or attitude of at least one of the substrate and the mold.
インプリント装置１は、基板Ｓを保持する基板保持部２０、基板保持部２０を駆動することによって基板Ｓを駆動する基板駆動機構２２、および、基板保持部２０および基板駆動機構２２を支持する支持ベース２４を備えうる。また、インプリント装置１は、型Ｍを保持する型保持部１２、型保持部１２を駆動することによって型Ｍを駆動する型駆動機構１４を備えうる。基板駆動機構２２および型駆動機構１４は、基板Ｓと型Ｍとの相対位置を変更する相対駆動機構を構成しうる。該駆動機構による相対位置の調整は、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭに対する型Ｍの接触、および、硬化したインプリント材からなる硬化物のパターンからの型の分離のための駆動を含む。基板駆動機構２２は、基板Ｓを複数の軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、θＺ軸の３軸）について駆動するように構成されうる。型駆動機構１４は、型Ｍを複数の軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の６軸）について駆動するように構成されうる。
The
インプリント装置１は、型Ｍを変形させる型変形部１６を備えうる。型変形部１６は、例えば、型Ｍの側面に対して力を加えることによって型Ｍを変形させる。型Ｍは、基板Ｓに転写すべきパターンが形成されたパターン領域を有し、型変形部１６によって型Ｍを変形させることによってパターン領域を目標形状に変形させることができる。インプリント装置１は、基板Ｓのショット領域（パターン形成領域)を変形させる基板変形部６０を備えうる。基板変形部６０は、例えば、基板Ｓによって吸収させる波長帯域のエネルギー線６５（例えば、光）を基板Ｓのショット領域に照射することによって基板Ｓのショット領域を目標形状に変形させる。
The
インプリント装置１は、基板Ｓの上にインプリント材ＩＭを配置あるいは供給するインプリント材供給部３０を備えうる。インプリント材供給部３０は、１又は複数のショット領域の上にインプリント材ＩＭを供給するように構成されうる。インプリント装置１は、基板Ｓのインプリント対象のショット領域上のインプリント材ＩＭに型Ｍ（のパターン領域）が接触した状態で該ショット領域上のインプリント材ＩＭを硬化させる硬化部７０を備えうる。インプリント材ＩＭの硬化によって、インプリント対象のショット領域上には、インプリント材ＩＭの硬化物からなるパターンが形成される。
The
インプリント装置１は、基板Ｓと型Ｍとの間隙に凝縮性物質のガス（凝縮性ガス）を含むパージガスを供給するガス供給部４０を備えうる。凝縮性物質は、ガス供給源４２からガス供給部４０に供給されうる。基板Ｓの上に配置されたインプリント材ＩＭに型Ｍを接触させることによって凝縮性物質は、気体状態から液体状態に変化する（つまり凝縮する）。その後に、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭが硬化され、硬化したインプリント材ＩＭによるパターンが形成される。この状態で、凝縮性物質の液体は、硬化したインプリント材ＩＭによって形成されたパターンとともに、基板Ｓと型Ｍとの間に存在する。
The
インプリント装置１は、基板Ｓの上に形成されたパターン（硬化したインプリント材ＩＭ）から型Ｍを分離するための処理において基板Ｓと型Ｍとの間の液体（凝縮性物質）に該液体を気化させるエネルギー線５７を照射する照射部５０を備えうる。エネルギー線５７は、所定波長帯域を有しうる。エネルギー線５７は、例えば光であり、照射部５０は、例えば、赤外線等の光を発生する光源５２と、光源５２が発生した光の所定波長帯域を通過させるフィルタ５４とを含みうる。ここで、所定波長帯域は、１又は複数の波長帯域を含みうる。所定波長帯域は、凝縮性物質の液体を気化させるエネルギー線５７を凝縮性物質に吸収させることができる波長を含む。インプリント材ＩＭおよび凝縮性物質の少なくとも一方による該所定波長帯域を有する光の吸収率は、基板Ｓおよび型Ｍの少なくとも一方による該所定波長帯域を有する光の吸収率より高い。
The
あるいは、エネルギー線５７は、凝縮性物質によって吸収されやすい波長帯域であって光の波長帯域とは異なる波長帯域を有する電磁波であってもよい。あるいは、エネルギー線５７は、凝縮性物質によって吸収されやすい波長帯域を有する振動エネルギー（例えば、超音波）でもよい。照射部５０は、気化用のエネルギー線の照射領域を規定する領域規定部５６を含みうる。インプリント装置１は、基板Ｓと型Ｍとの間隙からパージガスを回収する回収部４４を備えうる。
Alternatively, the
硬化部７０が発生する硬化用のエネルギー線７５、基板変形部６０が発生する変形用のエネルギー線６５および照射部５０が発生する気化用のエネルギー線５７は、案内部５８、６２によって基板Ｓと型Ｍとの間隙に案内されうる。硬化用のエネルギー線７５、変形用のエネルギー線６５および気化用のエネルギー線５７が光である場合、案内部５８、６２は光学系である。硬化用のエネルギー線７５、変形用のエネルギー線６５および気化用のエネルギー線５７は、相互に異なる波長帯域を有しうる。
The
インプリント材供給部３０、ガス供給部４０、照射部５０、基板変形部６０、硬化部７０、型変形部１６および型駆動機構１４等は、支持構造９０によって支持されうる。支持構造９０は、支持ベース２４によって支持されうる。インプリント装置１は、更に、制御部１００を備える。制御部１００は、インプリント材供給部３０、ガス供給部４０、照射部５０、基板変形部６０、硬化部７０、型変形部１６、型駆動機構１４および基板駆動機構２２等を制御する。制御部１００は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略。）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅの略。）、又は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略。）、又は、プログラムが組み込まれた汎用コンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。
The imprint
図２には、インプリント装置１によって基板Ｓの１つのショット領域の上にパターンを形成する処理（インプリント方法）が示されている。図２に示された処理は、制御部１００によって制御されうる。以下、図１、図２を参照しながらインプリント装置１の動作を説明する。ここでは、インプリント装置１は、２０℃、１気圧の環境下に配置されているものとする。
FIG. 2 shows a process (imprint method) for forming a pattern on one shot area of the substrate S by the
まず、不図示の搬送機構によって基板Ｓが基板保持部２０の上に供給される。その後、工程Ｓ１１０（供給工程）において、制御部１００は、インプリント材供給部３０および基板駆動機構２２を制御して、基板Ｓの上のインプリント対象のショット領域の上にインプリント材ＩＭを配置あるいは供給させる。ショット領域へのインプリント材ＩＭの供給は、基板駆動機構２２によって基板Ｓを走査しながらインプリント材供給部３０からインプリント材ＩＭを吐出させることによってなされうる。インプリント材ＩＭの供給は、複数のショット領域に対して連続的になされてもよい。この場合には、複数のショット領域にインプリント材ＩＭが配置された後に、以下で説明される工程を複数回にわたって繰り返すことによって、該複数のショット領域に対して連続的にパターンが形成されうる。１つの例において、インプリント材ＩＭとして、硬化用のエネルギー線７５としての紫外線の照射を受けて光重合するアクリル系樹脂材料が使用されうる。
First, the substrate S is supplied onto the
その後、工程Ｓ１２０（ガス供給工程）において、制御部１００は、ガス供給部４０を制御して、基板Ｓと型Ｍとの間隙に対する凝縮性物質のガスを含むパージガスの供給を開始させる。１つの例において、凝縮性物質としては、不燃性で低毒性のＨＦＣ−２４５ｆａ（１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン、ＣＨＦ２ＣＨ２ＣＦ３）が使用されうる。ＨＦＣ−２４５ｆａは、２０℃、１気圧におけるアクリル系樹脂材料（インプリント材ＩＭ）への溶解度が０．３６モル／リットル以上あるので、インプリント材ＩＭとしてのアクリル系樹脂材料に容易に溶解する。
Thereafter, in step S120 (gas supply step), the
その後、工程Ｓ１３０において、制御部１００は、基板駆動機構２２および型駆動機構１４を制御して、基板Ｓのインプリント対象のショット領域と型Ｍとの位置合わせを開始させる。この位置合わせにおいて、不図示のアライメント検出系を使ってインプリント対象のショット領域のアライメントマークと型Ｍのアライメントとの相対位置が検出され、その結果に基づいて基板駆動機構２２および型駆動機構１４が制御部１００によって制御されうる。また、この位置合わせには、工程Ｓ１４０における基板Ｓ（ショット領域）の変形および工程Ｓ１５０における型Ｍの変形が不随しうる。
Thereafter, in step S130, the
工程Ｓ１４０において、制御部１００は、基板変形部６０を制御して、基板Ｓのインプリント対象のショット領域を目標形状に変形させる。基板変形部６０は、ショット領域を変形させるためのエネルギー線６５を型Ｍおよびインプリント材ＩＭを介して基板Ｓに供給しうる。基板Ｓのショット領域を変形させるためのエネルギー線６５としては光が採用されうるが、ショット領域を変形させるための光の波長帯域は、凝縮性物質を気化させず、また、インプリント材ＩＭを硬化させない波長帯域とされる。即ち、エネルギー線６５としての光の波長帯域は、凝縮性物質の液体を気化させるためのエネルギー線５７としての光の波長帯域および硬化用のエネルギー線７５としての光の波長帯域とは異なる。工程Ｓ１５０において、制御部１００は、型変形部１６を制御して、型Ｍを目標形状に変形させる。
In step S140, the
工程Ｓ１６０（接触工程）において、制御部１００は、型駆動機構１４を制御して、型Ｍをインプリント対象のショット領域の上のインプリント材ＩＭに接触させる。インプリント材に対して型Ｍを接触させる動作は、インプリント材ＩＭに対して型Ｍを押し付ける動作が含まれうる。インプリント材ＩＭに型Ｍが接触することにより、型Ｍのパターン領域に形成されたパターンの凹部には、毛細管現象または単なる流動によってインプリント材ＩＭが充填されうる。また、凝縮性物質として使用されるＨＦＣ−２４５ｆａは、２０℃での蒸気圧が１２３ｋＰａで、沸点が１５℃であるので、２０℃、１気圧の環境下において、インプリント材ＩＭに型Ｍを接触させることによって気体状態から液体状態に変化する（つまり凝縮する）。凝縮したＨＦＣ−２４５ｆａの全部または一部は、インプリント材ＩＭに溶解してインプリント材ＩＭ内に存在しうる。
In step S160 (contact step), the
工程Ｓ１７０において、制御部１００は、インプリント対象のショット領域と型Ｍとの位置合わせが終了したかどうかを判断し、まだ位置合わせが終了していないと判断した場合には工程Ｓ１３０に戻る。一方、位置合わせが終了したと判断した場合には、制御部１００は、工程Ｓ１８０に処理を進める。ここで、工程Ｓ１３０、工程Ｓ１４０および工程Ｓ１５０は並行して実行されうる。
In step S170, the
工程Ｓ１８０（硬化工程）において、制御部１００は、硬化部７０を制御して、基板Ｓのインプリント対象のショット領域と型Ｍとの間隙のインプリント材ＩＭに対して硬化用のエネルギー線７５を照射させる。これによって、基板Ｓのインプリント対象のショット領域と型Ｍとの間隙にインプリント材ＩＭおよび凝縮性物質のガスが存在する状態でインプリント材ＩＭが硬化し、インプリント材ＩＭからなるパターンが形成される。硬化用のエネルギー線７５は、凝縮性物質として使用されるＨＦＣ−２４５ｆａを気化させない波長帯域を有する。
In step S180 (curing step), the
その後、工程Ｓ１９０において、制御部１００は、型駆動機構１４を制御して、基板Ｓのインプリント対象のショット領域の上の硬化したインプリント材ＩＭからなるパターンと型Ｍとを分離させる。該パターンと型Ｍとを分離するための処理において、制御部１００は、工程Ｓ１９２を実施する。工程Ｓ１９２では、制御部１００は、照射部５０を制御して、基板Ｓと型Ｍとの間隙に所定波長帯域を有するエネルギー線５７を照射させ、凝縮性物質としてのＨＦＣ−２４５ｆａを気化させる。ここで、制御部１００は、図５（ａ）に模式的に示されるように、硬化したインプリント材ＩＭのパターンの全域（換言すると、ショット領域の全域）に気化のためのエネルギー線５７が照射されるように照射部５０（より詳しくは領域規定部５６）を制御しうる。
Thereafter, in step S190, the
工程Ｓ１９２（気化工程）は、工程Ｓ１８０におけるインプリント材ＩＭの硬化（硬化部７０によるインプリント材ＩＭへのエネルギー線７５の照射）が終了した後に開始されることが好ましい。しかしながら、工程Ｓ１９２は、工程Ｓ１８０におけるインプリント材ＩＭの硬化（硬化部７０によるインプリント材ＩＭへのエネルギー線７５の照射）の一部が終了した後（即ち、インプリント材ＩＭがある程度まで硬化した後）に開始されてもよい。即ち、工程Ｓ１９２は、工程Ｓ１８０におけるインプリント材ＩＭの硬化（硬化部７０によるインプリント材ＩＭへのエネルギー線７５の照射）の少なくとも一部が終了した後に開始されうる。
The step S192 (vaporization step) is preferably started after the imprint material IM is cured in the step S180 (irradiation of the
ＨＦＣ−２４５ｆａが気体することによってＨＦＣ−２４５ｆａの体積が膨張する。気化したＨＦＣ−２４５ｆａは、硬化したインプリント材ＩＭからなるパターンと型Ｍとを分離させる力を発生する。これにより硬化したインプリント材ＩＭからなるパターンと型Ｍとを分離するために型駆動機構１４が型Ｍに加える必要がある離型力（引っ張り力）が小さくなる。その結果、硬化したインプリント材ＩＭからなるパターンに欠陥が生じることが抑制される。このような方法は、特許文献１に記載されたような方法、即ち基板を加熱し熱伝導を通して基板上のインプリント材を加熱する方法に比べて、基板および型の変形量を小さく抑えることができるので、スループットの向上に有利である。ＨＦＣ−２４５ｆａは、回収部４４を通して回収されうる。
The volume of HFC-245fa expands by gassing HFC-245fa. The vaporized HFC-245fa generates a force that separates the pattern made of the cured imprint material IM and the mold M from each other. As a result, the mold release force (pulling force) that the
凝縮性物質であるＨＦＣ-２４５ｆａを気化させるために照射部５０によって基板Ｓと型Ｍとの間隙に照射されるエネルギー線５７として利用されうる光の波長帯域は、型Ｍによる吸収が少ない波長帯域とされることが好ましい。１つの例において、型Ｍは石英ガラスで構成され、照射部５０には石英ガラスによる赤外線吸収が大きい波長帯域である２．１〜２．３μｍの波長帯域、２．５〜３．０μｍの波長帯域および３．５μｍ以上の波長帯域の赤外線を除去するフィルタ５４が設けられうる。これにより、照射部５０からは、２．１μｍ以下の波長帯域、２．３〜２．５μｍの波長帯域および３．０〜３．５μｍの波長帯域の赤外線がエネルギー線５７として射出されうる。更に、照射される赤外線の波長帯域がＨＦＣ−２４５ｆａによる吸収が多い波長帯域であれば、加温効率が向上する。
The wavelength band of light that can be used as the
図３には、ＨＦＣ−２４５ｆａの赤外線吸収スペクトルが示されている。この赤外線吸収スペクトルは、２．４μｍ付近および３．４μｍ付近において、ＨＦＣ−２４５ｆａでの単位厚さあたりの光吸収である光吸収率が大きい。よって、上記のように、２．３〜２．５μｍの波長帯域および３．０〜３．５μｍの波長帯域を含む赤外線をエネルギー線５７として使用することにより、ＨＦＣ−２４５ｆａを効率よく加熱し気化させることができる。この例によれば、型Ｍの構成材料である石英ガラスの光吸収率に比べて、ＨＦＣ−２４５ｆａの光吸収率の方が大きいので、型Ｍの変形を抑制しつつ、凝縮性物質であるＨＦＣ−２４５ｆａの液体を気化させることができる。 FIG. 3 shows an infrared absorption spectrum of HFC-245fa. This infrared absorption spectrum has a large light absorption rate that is light absorption per unit thickness at HFC-245fa in the vicinity of 2.4 μm and 3.4 μm. Therefore, as described above, by using infrared rays including the wavelength band of 2.3 to 2.5 μm and the wavelength band of 3.0 to 3.5 μm as the energy rays 57, the HFC-245fa is efficiently heated and vaporized. Can be made. According to this example, since the optical absorptance of HFC-245fa is larger than the optical absorptance of quartz glass, which is a constituent material of the mold M, it is a condensable substance while suppressing deformation of the mold M. The liquid of HFC-245fa can be vaporized.
図４には、予備実験の結果が示されている。インプリント装置１により基板Ｓのショット領域にインプリント材ＩＭからなるパターンを形成し、該パターンから型Ｍを分離した（即ち、離型）。この際の離型に要する力である離型力を型駆動機構１４に組み込まれたセンサ（ロードセル）を使って計測した。図４の横軸は温度で、縦軸は相対離型力である。相対離型力は、凝縮性物質であるＨＦＣ−２４５ｆａをガス供給部４０によって基板Ｓと型Ｍとの間隙に供給しない場合における２０℃での離型力を１００％とする相対的な離型力である。ＨＦＣ−２４５ｆａをガス供給部４０によって基板Ｓと型Ｍとの間隙に供給しない場合、温度を５０℃まで上げても、離型力の顕著な低減はなかった。一方、ＨＦＣ−２４５ｆａをガス供給部４０によって基板Ｓと型Ｍとの間隙に供給した場合は、温度を２０℃から５０℃に上げることによって離型力が顕著に低減することが確認された。したがって、照射部５０によって離型の際にエネルギー線５７を基板Ｓと型Ｍとの間隙に照射しＨＦＣ−２４５ｆａを加熱することによって離型力が低減することが分かる。
FIG. 4 shows the result of the preliminary experiment. A pattern made of the imprint material IM was formed in the shot area of the substrate S by the
凝縮性物質としては、ＨＦＣ−２４５ｆａの他、例えば、他のハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、あるいは、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）を用いることができる。例えば、ＨＦＥ−２４５ｍｃ（ペンタフルオロエチルメチルエーテル、ＣＦ３ＣＦ２ＯＣＨ３）などの材料が挙げられる。ＨＦＣやＨＦＥは、反応性が低く、安全性の面では好適な材料である。 As the condensable substance, for example, other hydrofluorocarbon (HFC) or hydrofluoroether (HFE) can be used in addition to HFC-245fa. Examples thereof include materials such as HFE-245mc (pentafluoroethyl methyl ether, CF 3 CF 2 OCH 3 ). HFC and HFE have low reactivity and are suitable materials in terms of safety.
また、蒸気圧が高く（沸点が高く）、インプリント材ＩＭと型Ｍとの接触時に常温では凝縮しない凝縮性物質を用いる場合には、基板保持部２０を冷却するなどして、インプリント材ＩＭと型Ｍとの接触時に凝縮性物質を凝縮させてもよい。
Further, when using a condensable substance that has a high vapor pressure (high boiling point) and does not condense at room temperature when the imprint material IM and the mold M are in contact with each other, the
上記の例では、エネルギー線５７を凝縮性物質に吸収させることによって凝縮性物質の液体を加熱し気化させる。しかし、これは一例であり、エネルギー線５７をインプリント材ＩＭに吸収させ、インプリント材ＩＭを加熱することによって凝縮性物質の液体を加熱し気化させてもよい。
In the above example, the
上記の例では、照射部５０、基板変形部６０および硬化部７０が別個のエネルギー線源としての別個の光源を有する。しかし、発生する光の帯域を変更可能な光源をこれらに共通の光源として設けてもよいし、通過させる波長帯域が異なる３つのフィルタと、共通の光源とを設けてもよい。また、照射部５０と基板変形部６０および硬化部７０のうちの一方とで共通の光源が用いられてもよい。
In said example, the
凝縮性物質を加熱し気化させる照射部５０は、基板Ｓを介してエネルギー線５７を基板Ｓと型Ｍとの間隙に供給するように構成されてもよい。この場合、エネルギー線５７の波長帯域は、基板Ｓによる吸収よりも凝縮性物質および／またはインプリント材ＩＭによる吸収が大きい波長帯域とされうる。また、照射部５０は、基板保持部２０に配置されうる。
The
上記の例では、離形の際に、硬化したインプリント材ＩＭからなるパターンの全域（換言すると、ショット領域の全域）に気化のためのエネルギー線５７が照射される。しかし、図５（ｂ）に例示されるように、硬化したインプリント材ＩＭからなるパターンの少なくとも一部分（即ち、ショット領域の一部分）に気化のためのエネルギー線５７が照射されてもよい。エネルギー線５７の照射領域は、領域規定部５６によって規定されうる。硬化したインプリント材ＩＭからの型Ｍの分離は、一般的にはショット領域のエッジ上から中心に向かって進む。そこで、ショット領域における周辺部分に対して選択的にエネルギー線５７を照射することによって周辺部分上の凝縮性物質の液体を気化させ、離型が開始する部分である周辺部分における分離を促進させることが有利な場合がある。このような方法によれば、離型を開始させる部分を制御することができ、離型を円滑に進行させることがきできる。これによって、パターンの欠陥を抑制することができる。また、このような方法によれば、硬化したインプリント材ＩＭの全域（ショット領域の全域）に気化のためのエネルギー線５７が照射される場合よりも型Ｍの変形を抑制することができるので、スループットの改善の点で有利である。
In the above example, the
以下、本発明の第２実施形態を説明する。なお、第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。図２には、本発明の第２実施形態のインプリント装置１の構成が示されている。第２実施形態のインプリント装置１も、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭに型Ｍを接触させてインプリント材ＩＭを硬化させることによって基板Ｓの上にインプリント材ＩＭの硬化物からなるパターンを形成する。第２実施形態のインプリント装置１は、ガス供給部４０の代わりに、又は、ガス供給部４０に加えて、混合器３４を備える点で第１実施形態のインプリント装置１と異なる。
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. Note that matters not mentioned in the second embodiment can follow the first embodiment. FIG. 2 shows the configuration of the
混合器３４は、基板Ｓの上に供給されるインプリント材ＩＭに対して、供給源４９から供給される液体（添加物）を混合（添加）する。液体（添加物）は、離型力の低減のためにインプリント材ＩＭに混合されうる。液体（添加物）は、インプリント装置１が設置された環境（例えば、常温（２０℃）、常圧（１気圧）の環境）の下で液体状態であり、照射部５０から供給される気化のためのエネルギー線５７によって加熱され気化される物質である。インプリント材および添加物の少なくとも一方による該所定波長帯域を有する光の吸収率は、基板および型の少なくとも一方による該所定波長帯域を有する光の吸収率より高い。
The
一例において、液体（添加物）は、例えば、ＨＦＥ−７０００（メチルヘプタフルオロプロピルエーテル、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ３）でありうる。また、一例において、インプリント材ＩＭは、硬化用のエネルギー線７５としての紫外線の照射を受けて光重合するアクリル系樹脂材料である。インプリント材供給部３０には、インプリント材ＩＭと液体（添加物）との混合物が供給され、インプリント材供給部３０は、混合物を基板Ｓの上に配置あるいは供給する。
In one example, the liquid (additive) can be, for example, HFE-7000 (methyl heptafluoropropyl ether, CF 3 CF 2 CF 2 OCH 3 ). In one example, the imprint material IM is an acrylic resin material that undergoes photopolymerization upon irradiation with ultraviolet rays as the
基板Ｓの上の混合物に型Ｍを接触させ、該混合物に硬化部７０が硬化用のエネルギー線７５を照射することによって該混合物中のインプリント材ＩＭが硬化して、硬化したインプリント材ＩＭからなるパターンが形成される。硬化したインプリント材ＩＭから型Ｍを分離するための処理において、照射部５０は、基板Ｓと型Ｍとの間の液体に該液体を気化させるエネルギー線５７を照射する。この照射によって混合物中の液体（添加物）が加熱されて気化することによって体積が膨張する。これにより、硬化したインプリント材ＩＭからなるパターンから型Ｍを分離するために型駆動機構１４が型Ｍに加える必要がある離型力（引っ張り力）が小さくなる。その結果、硬化したインプリント材ＩＭからなるパターンに欠陥が生じることが抑制される。
The mold M is brought into contact with the mixture on the substrate S, and the curing
図７には、第２実施形態のインプリント装置１によって基板Ｓの１つのショット領域の上にパターンを形成する処理（インプリント方法）が示されている。図７に示さたる処理は、制御部１００によって制御されうる。以下、図６、図７を参照しながら第２実施形態のインプリント装置１の動作を説明する。ここでは、インプリント装置１は、２０℃、１気圧の環境下に配置されているものとする。
FIG. 7 shows a process (imprint method) for forming a pattern on one shot area of the substrate S by the
図７に示された第２実施形態の処理は、インプリント材ＩＭに添加物に対して液体（添加物）が混合（添加）されるように制御部１００が混合器３４を制御する工程Ｓ２１０を含む点で、第１実施形態と異なる。第２実施形態では、基板Ｓと型Ｍとの間隙に凝縮性物質のガスを含むガスを供給する工程Ｓ１２０は任意的な工程である。即ち、工程Ｓ１２０は、あってもよいし、なくてもよい。
In the process of the second embodiment shown in FIG. 7, the
工程Ｓ１１０’（供給工程）において、制御部１００は、インプリント材供給部３０および基板駆動機構２２を制御して、基板Ｓの上のインプリント対象のショット領域の上に、インプリント材ＩＭおよび液体（添加物）の混合物を配置あるいは供給させる。以下の工程Ｓ１３０〜Ｓ１９０は、制御の手順については第１実施形態と同様である。
In step S110 ′ (supplying step), the
ただし、基板変形部６０が基板Ｓのショット領域を変形させるためのエネルギー線６５の波長帯域は、液体（添加物）であるＨＦＥ−７０００を気化させず、また、インプリント材ＩＭを硬化させない波長帯域とされる。また、基板Ｓと型Ｍとの間隙に凝縮性物質のガスが供給されない場合には、工程Ｓ１６０では凝縮性物質の凝縮は起こらない。また、工程Ｓ１８０では、硬化用のエネルギー線７５として、液体（添加物）であるＨＦＥ−７０００を気化させない波長帯域を有するエネルギー線が使用される。
However, the wavelength band of the
また、基板Ｓのインプリント対象のショット領域の上の硬化したインプリント材ＩＭからなるパターンと型Ｍとを分離させる処理（Ｓ１９０）において、制御部１００は、工程Ｓ１９２’（気化工程）を実施する。工程Ｓ１９２’では、制御部１００は、照射部５０を制御して、基板Ｓと型Ｍとの間の液体に該液体を気化させるエネルギー線５７を照射させ、液体（添加物）としてのＨＦＥ−７０００を気化させる。ここで、図５（ａ）に模式的に示されるように、硬化したインプリント材ＩＭからなるパターンの全域（ショット領域の全域）に気化のためのエネルギー線５７が照射されうる。あるいは、図５（ｂ）に模式的に示されるように、硬化したインプリント材ＩＭからなるパターンの一部分（ショット領域の一部分）に気化のためのエネルギー線５７が照射されてもよい。
Further, in the process of separating the pattern made of the cured imprint material IM on the shot area to be imprinted on the substrate S and the mold M (S190), the
液体（添加物）であるＨＦＥ−７０００が気体することによってＨＦＥ−７０００の体積が膨張する。気化したＨＦＥ−７０００は、硬化したインプリント材ＩＭからなるパターンから型Ｍを分離させる力を発生する。これにより硬化したインプリント材ＩＭからなるパターンから型Ｍを分離するために型駆動機構１４が型Ｍに加える必要がある離型力（引っ張り力）が小さくなる。その結果、硬化したインプリント材ＩＭからなるパターンに欠陥が生じることが抑制される。ＨＦＥ−７０００は、回収部４４を通して回収されうる。
When HFE-7000, which is a liquid (additive), gasses, the volume of HFE-7000 expands. The vaporized HFE-7000 generates a force for separating the mold M from the pattern made of the cured imprint material IM. This reduces the mold release force (pulling force) that the
添加物であるＨＦＥ−７０００を気化させるために照射部５０によって基板Ｓと型Ｍとの間の液体に照射されるエネルギー線５７として利用されうる光の波長帯域は、型Ｍによる吸収が少ない波長帯域にされることが好ましい。１つの例において、型Ｍは石英ガラスで構成され、照射部５０は石英ガラスによる赤外線吸収が大きい波長帯域である２．１〜２．３μｍの波長帯域、２．５〜３．０μｍの波長帯域および３．５μｍ以上の波長帯域の赤外線を除去するフィルタ５４が設けられる。これにより、照射部５０からは、２．１μｍ以下の波長帯域、２．３〜２．５μｍの波長帯域、および、３．０〜３．５μｍの波長帯域の赤外線がエネルギー線５７として射出される。更に、照射される赤外線の波長帯域がＨＦＥ−７０００による吸収が多い波長帯域であれば、加温効率が向上する。この例によれば、型Ｍの構成材料である石英ガラスの光吸収率に比べて、ＨＦＥ−７０００の光吸収率の方が大きいので、型Ｍの変形を抑制しつつ、添加物であるＨＦＥ−７０００を気化させることができる。
The wavelength band of light that can be used as the
添加物としては、ＨＦＥ−７０００の他、例えば、ＨＦＣ、あるいは、他のＨＦＥを用いることができる。例えば、ＨＦＣ−３６５ｍｆｃ（１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン、ＣＨ３ＣＦ２ＣＨ２ＣＦ３）、ＨＦＥ−２５４ｐｃ（１，１，２，２−テトラフルオロ−１−メトキシエタン、ＣＨＦ２ＣＦ２ＯＣＨ３）などを使用することができる。 As an additive, in addition to HFE-7000, for example, HFC or other HFE can be used. For example, HFC-365mfc (1,1,1,3,3-pentafluorobutane, CH 3 CF 2 CH 2 CF 3 ), HFE-254pc (1,1,2,2-tetrafluoro-1-methoxyethane, CHF 2 CF 2 OCH 3 ) or the like can be used.
上記の例では、エネルギー線５７を添加物に吸収させることによって液体（添加物）を加熱し気化させるが、エネルギー線５７をインプリント材ＩＭに吸収させ、インプリント材ＩＭを加熱することによって添加物を加熱し気化させてもよい。
In the above example, the
上記の例では、照射部５０、基板変形部６０および硬化部７０が別個のエネルギー線源としての別個の光源を有している。しかし、発生する光の帯域を変更可能な光源をこれらに共通の光源として設けてもよいし、通過させる波長帯域が異なる３つのフィルタと、共通の光源とを設けてもよい。また、照射部５０と基板変形部６０および硬化部７０のうちの一方とで共通の光源が用いられてもよい。
In the above example, the
添加物を加熱し気化させる照射部５０は、基板Ｓを介してエネルギー線５７を基板Ｓと型Ｍとの間隙に供給するように構成されてもよい。この場合、エネルギー線５７の波長帯域は、基板Ｓによる吸収よりも添加物および／またはインプリント材ＩＭによる吸収が大きい波長帯域とされうる。また、照射部５０は、基板保持部２０に配置されうる。
The
インプリント装置を用いて形成される硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。 The pattern of the cured product formed using the imprint apparatus is used permanently on at least a part of various articles, or temporarily when various articles are manufactured. The article is an electric circuit element, an optical element, a MEMS, a recording element, a sensor, or a mold. Examples of the electric circuit elements include volatile or nonvolatile semiconductor memories such as DRAM, SRAM, flash memory, and MRAM, and semiconductor elements such as LSI, CCD, image sensor, and FPGA. Examples of the mold include an imprint mold.
硬化物のパターンは、上記物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。 The pattern of the cured product is used as it is as a constituent member of at least a part of the article or temporarily used as a resist mask. After etching or ion implantation or the like is performed in the substrate processing step, the resist mask is removed.
次に、物品製造方法について説明する。図８（ａ）に示すように、絶縁体等の被加工材２ｚが表面に形成されたシリコンウエハ等の基板１ｚを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材２ｚの表面にインプリント材３ｚを付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材３ｚが基板上に付与された様子を示している。
Next, an article manufacturing method will be described. As shown in FIG. 8A, a substrate 1z such as a silicon wafer on which a workpiece 2z such as an insulator is formed is prepared. Subsequently, the substrate 1z is formed on the surface of the workpiece 2z by an inkjet method or the like. A
図８（ｂ）に示すように、インプリント用の型４ｚを、その凹凸パターンが形成された側を基板上のインプリント材３ｚに向け、対向させる。図８（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１と型４ｚとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｚは型４ｚと被加工材２ｚとの隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーとして光を型４ｚを透して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。
As shown in FIG. 8B, the imprint mold 4z is opposed to the
図８（ｄ）に示すように、インプリント材３ｚを硬化させた後、型４ｚと基板１ｚを引き離すと、基板１ｚ上にインプリント材３ｚの硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、型の凹部が硬化物の凸部に、型の凹部が硬化物の凸部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材３ｚに型４ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。
As shown in FIG. 8D, when the
図８（ｅ）に示すように、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材２ｚの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝５ｚとなる。図８（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材２ｚの表面に溝５ｚが形成された物品を得ることができる。ここでは硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。
As shown in FIG. 8 (e), when etching is performed using the pattern of the cured product as an etching resistant mask, the portion of the surface of the workpiece 2z where there is no cured product or remains thin is removed, and the
１：インプリント装置、Ｓ：基板、Ｍ：型、ＩＭ：インプリント材、１２：型保持部、１４：型駆動機構、１６：型変形部、２０：基板保持部、２２：基板駆動機構、３０：インプリント材供給部、４０：ガス供給部、５０：照射部、６０：基板変形部、７０：硬化部、１００：制御部 1: imprint apparatus, S: substrate, M: mold, IM: imprint material, 12: mold holding unit, 14: mold driving mechanism, 16: mold deforming unit, 20: substrate holding unit, 22: substrate driving mechanism, 30: Imprint material supply unit, 40: Gas supply unit, 50: Irradiation unit, 60: Substrate deformation unit, 70: Curing unit, 100: Control unit
Claims (14)
前記基板の上に形成された前記パターンから前記型を分離するための処理において前記基板と前記型との間の液体に該液体を気化させるエネルギー線を照射する照射部を備えることを特徴とするインプリント装置。 An imprint apparatus for forming a pattern on the substrate by bringing a mold into contact with the imprint material on the substrate and curing the imprint material,
In the process for separating the mold from the pattern formed on the substrate, an irradiation unit that irradiates the liquid between the substrate and the mold with an energy ray that vaporizes the liquid is provided. Imprint device.
前記エネルギー線としての光は、前記硬化部が前記インプリント材に照射する光の波長とは異なる波長を有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。 A curing unit that irradiates the imprint material with light for curing the imprint material on the substrate;
The imprint apparatus according to claim 2, wherein the light as the energy ray has a wavelength different from a wavelength of light that the curing unit irradiates the imprint material.
前記エネルギー線としての光は、前記基板変形部が前記基板に照射する光の波長とは異なる波長を有する、ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のインプリント装置。 A substrate deforming unit that irradiates the substrate with light for deforming the substrate;
5. The imprint apparatus according to claim 2, wherein the light as the energy ray has a wavelength that is different from a wavelength of light that the substrate deforming unit irradiates the substrate. 6.
前記ガスは、前記基板の上の前記インプリント材と前記型とが接触させられることによって凝縮し、その後に、前記インプリント材は、硬化させられる、ことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載のインプリント装置。 A gas supply unit for supplying a gas between the substrate and the mold;
The said gas is condensed when the said imprint material on the said board | substrate and the said mold are made to contact, The said imprint material is hardened after that, The Claims 2 thru | or 6 characterized by the above-mentioned. The imprint apparatus according to any one of the above.
前記硬化工程の後に、前記インプリント材から前記型を分離する分離工程と、を含み、
前記分離工程において、前記液体を気化させるエネルギー線を前記液体に照射する、ことを特徴とするインプリント方法。 A curing step of curing the imprint material in a state where the imprint material and the liquid are present in the gap between the substrate and the mold;
A separation step of separating the mold from the imprint material after the curing step,
In the separation step, the liquid is irradiated with energy rays for vaporizing the liquid.
前記基板の上の前記混合物に型を接触させる接触工程と、
前記接触工程の後に、前記インプリント材を硬化させる硬化工程と、
前記硬化工程の後に、前記インプリント材から前記型を分離する分離工程と、を含み、
前記分離工程において、前記液体を気化させるエネルギー線を前記液体に照射する、
ことを特徴とするインプリント方法。 A supplying step of supplying a mixture of the imprint material and the liquid onto the substrate;
Contacting a mold with the mixture on the substrate;
A curing step of curing the imprint material after the contacting step;
A separation step of separating the mold from the imprint material after the curing step,
In the separation step, the liquid is irradiated with energy rays that vaporize the liquid.
An imprint method characterized by the above.
前記工程で前記パターンを形成さ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製造方法。 Forming a pattern on a substrate using the imprint apparatus according to any one of claims 1 to 11,
Processing the substrate on which the pattern is formed in the step;
An article manufacturing method comprising:
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