JP2018163964A - Imprint device and article manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インプリント装置および物品製造方法に関する。 The present invention relates to an imprint apparatus and an article manufacturing method.
インプリント装置は、基板のパターン形成領域の上のインプリント材と型のパターン部とを接触させ、インプリント材を硬化させることによって、基板の上にインプリント材の硬化物からなるパターンを形成する技術である。特許文献１、２に記載されているように、インプリント材と型のパターン部との接触は、型を基板に向かって凸形状になるように湾曲させた状態でインプリント材に対してパターン部を押し付けることによってなされうる。また、インプリント材と型のパターン部との接触は、パターン部の中央部において開始されうる。その後、インプリント材とパターン部との接触領域が徐々に拡大し、パターン形成領域の全域においてインプリント材とパターン部とが接触した後に、基板が平坦に戻され、かつ、インプリント材に対するパターン部の押し付けが停止されうる。
The imprint device forms a pattern made of a cured product of the imprint material on the substrate by bringing the imprint material on the pattern formation region of the substrate into contact with the pattern portion of the mold and curing the imprint material. Technology. As described in
本発明者は、型を平坦にするタイミングと基板の上のインプリント材に対する型の相対的な押し付けのタイミングとの関係が不適切であると、欠陥が生じ、歩留まりが低下しうることを発見した。この欠陥は、例えば、基板の上に形成されるパターンに生じるボイドであったり、基板の上のパターン形成領域からのインプリント材のはみ出しであったりしうる。 The present inventor has discovered that improper relationship between the timing of flattening the mold and the timing of pressing the mold relative to the imprint material on the substrate may cause defects and decrease the yield. did. This defect may be, for example, a void generated in a pattern formed on the substrate, or an imprint material protruding from a pattern formation region on the substrate.
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、歩留まりの向上に有利なインプリント技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made with the above problem recognition as an opportunity, and an object thereof is to provide an imprint technique that is advantageous for improving the yield.
本発明の１つの側面は、パターン部を有する第１面と前記第１面の反対側の第２面とを有する隔膜を含む型の前記隔膜が基板に向かって凸形状になるように前記第２面に対する圧力を制御することによって前記隔膜を湾曲させた状態で前記基板の上のインプリント材に対する前記パターン部の相対的な押し付けを開始し、前記インプリント材と前記パターン部との接触領域を拡大させた後、前記圧力を低下させながら第１所定値に収束させ、かつ、前記押し付けの力である押し付け力を低下させながら第２所定値に収束させ、前記インプリント材を硬化させるインプリント装置に係り、前記インプリント装置は、前記圧力を制御することによって前記隔膜の湾曲を制御する圧力制御部と、前記押し付け力を制御する力制御部と、前記基板の上の前記インプリント材と前記型との接触状態を示す状態情報を取得する取得部と、前記状態情報に基づいて、前記圧力が前記第１所定値に収束する第１タイミングおよび前記押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングの少なくとも一方を決定する制御部と、を備える。 In one aspect of the present invention, the diaphragm of a type including a diaphragm having a first surface having a pattern portion and a second surface opposite to the first surface has a convex shape toward the substrate. The relative pressing of the pattern portion against the imprint material on the substrate is started in a state where the diaphragm is curved by controlling the pressure on the two surfaces, and the contact area between the imprint material and the pattern portion After the pressure is reduced, the imprint material is converged to the first predetermined value while decreasing the pressure, and is converged to the second predetermined value while decreasing the pressing force that is the pressing force. In the printing apparatus, the imprint apparatus includes a pressure control unit that controls the curvature of the diaphragm by controlling the pressure, a force control unit that controls the pressing force, and an upper surface of the substrate. An acquisition unit that acquires state information indicating a contact state between the imprint material and the mold, a first timing at which the pressure converges to the first predetermined value, and the pressing force are based on the state information. A control unit that determines at least one of the second timings for convergence to a predetermined value.
本発明によれば、歩留まりの向上に有利なインプリント技術が提供される。 According to the present invention, an imprint technique advantageous for improving yield 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、本発明の一実施形態のインプリント装置１００の構成が模式的に示されている。インプリント装置１００は、基板２の上に配置されたインプリント材ＩＭと型１のパターン部ＰＰとを接触させ、インプリント材ＩＭを硬化させることによって、基板２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。
FIG. 1 schematically shows the configuration of an
インプリント材ＩＭとしては、硬化用のエネルギー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、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２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２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２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 IM, a curable composition (which may be referred to as an uncured resin) that is cured when energy for curing is applied is used. As the energy 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 in the form of islands or films formed by connecting a plurality of droplets. 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 a material for the
本明細書および添付図面では、基板２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２および型１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
インプリント装置１００は、基板２を保持する基板保持部１５、基板保持部１５を駆動することによって基板２を駆動する基板駆動機構１４、基板保持部１５および基板駆動機構１４を支持するベース定盤１３を備える。また、インプリント装置１００は、型１を保持する型保持部１０、型保持部１０を駆動することによって型１を駆動する型駆動機構１７、型駆動機構１７を支持する構造体１１を備える。
The
基板駆動機構１４および型駆動機構１７は、基板２と型１との相対位置が調整されるように基板２および型１の少なくとも一方を駆動する相対駆動機構２５を構成する。相対駆動機構２５による相対位置の調整は、基板２の上のインプリント材ＩＭと型１のパターン部ＰＰとの接触、および、硬化したインプリント材ＩＭと型１との分離のための駆動を含む。基板駆動機構１４は、基板２を複数の軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、θＺ軸の３軸、好ましくは、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。型駆動機構１７は、型１を複数の軸（例えば、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸の３軸、好ましくは、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１００は、更に、型１の湾曲を制御する圧力制御部２０を備える。型１は、隔膜１１０と、隔膜１１０を支持する支持部１１１とを含む。支持部１１１は、型保持部１０によって保持される。隔膜１１０は、パターン部ＰＰを有する第１面Ｓ１と、第１面Ｓ１の反対側の第２面Ｓ２とを有する。型１は、第２面Ｓ２の側に、開放されたキャビティ１０３（空洞）を有しうるが、キャビティ１０３は必須ではない。型保持部１０は、隔膜１１０の第２面Ｓ２の側に空間１９が形成されるように型１を保持する。圧力制御部２０は、型１の隔膜１１０が基板２に向かって凸形状になるように第２面Ｓ２に対する圧力（即ち、空間１９の圧力）を制御することによって隔膜１１０を湾曲させることができる。湾曲した隔膜１１０は、第２面Ｓ２に対する圧力を低下させることによって平坦な状態に戻る。第２面Ｓ２に対する圧力（空間１９の圧力）は、キャビティ圧力とも呼ばれる。
The
インプリント装置１００は、更に、基板２の上のパターン形成領域（パターンを形成すべき領域、例えば、ショット領域）にインプリント材ＩＭを配置（供給）するディスペンサ（供給部）１６を備えうる。例えば、基板駆動機構１４によって基板２を走査しながらディスペンサ１６からインプリント材ＩＭを吐出することによって基板２の上の目標位置にインプリント材ＩＭを配置することができる。インプリント装置１００は、更に、基板２の上のインプリント材ＩＭに対してそれを硬化させるためのエネルギ（例えば、紫外線等の光）を供給することによってインプリント材ＩＭを硬化させる硬化部１２を備えうる。インプリント装置１００は、更に、基板２のパターン形成領域のマークと型１のマークとによって形成される像を撮像することによって両マークの相対位置を計測するための１又は複数の撮像部３１（アライメントスコープ）を備えうる。撮像部３１は、プリズム３０を介して撮像を行うように構成されうる。撮像部３１は、基板２の上のインプリント材ＩＭと型１（のパターン部ＰＰ）との接触状態を示す状態情報を取得するデバイスである。また、硬化部１２は、プリズム３０を介して、硬化のためのエネルギーをインプリント材ＩＭに供給するように構成されうる。状態情報を取得するデバイスは、例えば、欠陥検査装置によって検された結果を取得するための入力デバイスであってもよい。
The
インプリント装置１００は、更に、相対駆動機構２５（基板駆動機構１４、型駆動機構１７）、硬化部１２、撮像部３１、圧力制御部２０およびディスペンサ１６を制御する制御部４０を含む。相対駆動機構２５は、後述の押し付け力を制御する力制御部として機能する。制御部４０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
後述の調整動作において、制御部４０は、撮像部３１から、基板２の上のインプリント材ＩＭと型１（のパターン部ＰＰ）との接触状態を示す状態情報を取得する。状態情報は、基板２の上のインプリント材ＩＭと型１のパターン部ＰＰとの接触状態が変化しなくなった後に撮像部３１によって撮像された画像を含みうる。あるいは、状態情報は、基板２の上のインプリント材ＩＭが硬化しない状態で撮像部３１によって撮像された画像を含みうる。調整動作において、制御部４０は、状態情報に基づいて、キャビティ圧力が第１所定値に収束する第１タイミング、および、押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングの少なくとも一方を決定する。ここで、押し付け力は、基板２のパターン形成領域の上のインプリント材ＩＭに対する型１（のパターン部ＰＰ）の相対的な押し付けの力である。押し付け力は、力制御部として機能する相対駆動機構２５によって制御される。相対駆動機構２５は、例えば、押し付け力を検出するセンサを含み、該センサの出力に基づいて押し付け力をフィードバック制御するように構成されうる。該センサは、例えば、型駆動機構１７に組み込まれうる。
In the adjustment operation described later, the
基板２のパターン形成領域の上にインプリント材ＩＭによってパターンを形成する処理は、配置工程、接触工程、位置合わせ工程、硬化工程および分離工程を含みうる。配置工程は、ディスペンサ１６によって基板２のパターン形成領域にインプリント材ＩＭを配置する工程である。接触工程は、基板２のパターン形成領域の上のインプリント材ＩＭと型１のパターン部ＰＰとを接触させる工程である。接触工程の詳細については後述する。
The process of forming a pattern with the imprint material IM on the pattern formation region of the
位置合わせ工程では、撮像部３１が撮像した画像に基づいて基板２のパターン形成領域のマークと型１のマークとの相対位置が検出されながら、その結果に基づいて相対駆動機構２５によって基板２のパターン形成領域と型１のパターン部ＰＰとが位置合わせされる。硬化工程では、硬化部１２によって硬化用のエネルギーが基板２の上のインプリント材ＩＭに与えられ、これによってインプリント材ＩＭが硬化され、インプリント材ＩＭの硬化物からなるパターンが基板２のパターン形成領域に形成される。分離工程では、相対駆動機構２５によって、硬化したインプリント材ＩＭと型１とが分離される。
In the alignment step, the relative position between the mark of the pattern formation region of the
図２には、基板２のパターン形成領域の上のインプリント材ＩＭと型１のパターン部ＰＰとを接触させる接触工程が模式的に示されている。接触工程は、図２（ａ）に示される変形工程、および、図２（ｂ）から図２（ｄ）に示される押し付け工程を含む。変形工程では、圧力制御部２０によって型１の隔膜１１０が基板２に向かって凸形状になるように型１の第２面Ｓ１に対する圧力（キャビティ圧力）が制御される。
FIG. 2 schematically shows a contact process in which the imprint material IM on the pattern formation region of the
押し付け工程では、相対駆動機構２５によって基板２と型１との距離を制御することによって、基板２のパターン形成領域の上のインプリント材ＩＭに対する型１のパターン部ＰＰの相対的な押し付けがなされる。また、押し付け工程では、圧力制御部２０によってキャビティ圧力が制御される。押し付け工程では、図２（ｂ）に示されるように、隔膜１１０が湾曲（変形）した状態で基板２のパターン形成領域の上のインプリント材ＩＭに対するパターン部ＰＰの相対的な押し付けが開始される。押し付け工程では、その後、図２（ｃ）、図２（ｄ）に示されるように、インプリント材ＩＭとパターン部ＰＲとの接触領域を拡大させる。押し付け工程では、その後、圧力制御部２０によってキャビティ圧力を低下させながら第１所定値に収束させ、かつ、相対駆動機構２５によって押し付け力を低下させながら第２所定値に収束させる。この状態で、型１のパターン部ＰＰ（隔膜１１０）は平坦な状態になる。なお、押し付け工程は、型駆動機構１７によって型１を基板２に向かって駆動することによってなされうるが、基板駆動機構１４によって基板２を型１に向かって駆動することによってなされてもよい。
In the pressing process, the distance between the
図３には、接触工程の途中における型１および基板２のパターン形成領域ＰＦＲの上のインプリント材ＩＭが模式的に示されている。図３に示された状態では、相対駆動機構２５によって、基板２のパターン形成領域ＰＦＲの上のインプリント材ＩＭに対する型１のパターン部ＰＰの相対的な押し付けがなされている。また、図３に示された状態では、圧力制御部２０によって型１の隔膜１１０の第２面Ｓ２に対する圧力（キャビティ圧力）が加えられている。図３に示された状態の後、圧力制御部２０によってキャビティ圧力を低下させながら第１所定値（ゼロまたはそれに近い値）に収束させ、かつ、相対駆動機構２５によって押し付け力を低下させながら第２所定値（ゼロまたはそれに近い値）に収束させる。ここで、圧力制御部２０によって制御されるキャビティ圧力が第１所定値に収束する第１タイミングと相対駆動機構２５によって制御される押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングとの関係を調整することが、欠陥の発生を低減するために重要である。
FIG. 3 schematically shows the imprint material IM on the pattern formation region PFR of the
図４を参照しながら、相対駆動機構２５によって制御される押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングが適正タイミングよりも早い場合に発生しうる欠陥について説明する。この例では、第２タイミングが適正タイミングより早く、また、相対駆動機構２５が押し付け力を第２所定値に収束させるために押し付け力を低下させ始めるタイミングも適正タイミングより早い。
A defect that may occur when the second timing at which the pressing force controlled by the
図４（ａ）には、圧力制御部２０によって、型１の隔膜１１０が基板２に向かって凸形状になるように隔膜１１０にキャビティ圧力が加えられた状態で相対駆動機構２５による押し付け力を低下させた状態が示されている。隔膜１１０にキャビティ圧力が加えられている状態で相対駆動機構２５による押し付け力がゼロまたはそれに近い第２所定値に収束すると、キャビティ圧力による隔膜１１０の湾曲を抑制する力が弱くなる。そのため、キャビティ圧力による隔膜１１０の湾曲の大きくなるとともに、型１の支持部１１１が基板２から離れる方向に移動する。これにより、基板２のパターン形成領域ＰＦＲと型１のパターン部ＰＰとの間の容積が一時的に大きくなり、インプリント材ＩＭの側面がパターン形成領域ＰＦＲの中央方向に窪んで、窪み２０１が形成されうる。
4A, the
その後、キャビティ圧力が低下すると、図４（ｂ）に示されるように、型１の隔膜１１０の湾曲が小さくなるとともに型１の支持部１１１が基板２に近づく方向に移動する。これにより、基板２のパターン形成領域ＰＦＲと型１のパターン部ＰＰとの間の容積が小さくなり、インプリント材ＩＭがパターン形成領域ＰＦＲの外縁の方向に広がる。また、窪み２０１の形状は、気体を取り込むように変化しうる。
Thereafter, when the cavity pressure is lowered, as shown in FIG. 4B, the curvature of the
その後、圧力制御部２０によって制御されるキャビティ圧力が第１タイミングにおいて第１所定値に収束し、また、相対駆動機構２５によって制御される押し付け力が第２タイミングにおいて第２所定値に収束する。この例では、第２タイミングが適正タイミングより早く、また、相対駆動機構２５が押し付け力を第２所定値に収束させるために押し付け力を低下させ始めるタイミングも適正タイミングより早い。このようにして、図４（ｃ）に示されるように、型１の隔膜１１０が平坦になるとともに、基板２のパターン形成領域ＰＦＲと型１のパターン部ＰＰとの間隙が目標値になる。この状態で、窪み２０１によってインプリント材ＩＭの膜の中にボイド（空洞）２０２が形成されうる。ボイド２０２は、インプリント材ＩＭを硬化させた後においても消滅せず、形成されたパターンの欠陥となる。
Thereafter, the cavity pressure controlled by the
図５を参照しながら、相対駆動機構２５によって制御される押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングが適正タイミングよりも遅い場合に発生しうる欠陥について説明する。この例では、第２タイミングが適正タイミングより遅く、また、相対駆動機構２５が押し付け力を第２所定値に収束させるために押し付け力を低下させ始めるタイミングも適正タイミングより遅い。
A defect that may occur when the second timing at which the pressing force controlled by the
図５（ａ）には、圧力制御部２０によって、相対駆動機構２５による押し付け力が維持されている状態でキャビティ圧力が低下した状態が示されている。この状態では、型１の隔膜１１０が平坦な状態に戻り始める。したがって、型１の支持部１１１は、基板２に近づく方向に移動する。
FIG. 5A shows a state where the cavity pressure is lowered while the pressing force by the
また、相対駆動機構２５は、適正タイミングを過ぎても押し付け力を維持し続けるので、図５（ｂ）に示されるように、基板２のパターン形成領域ＰＦＲと型１のパターン部ＰＰとの間隙が目標値より小さくなる。そのために、インプリント材ＩＭがパターン形成領域ＰＦＲの外縁の外側に食み出して、はみ出しＩＭ’を形成しうる。
Further, since the
その後、相対駆動機構２５による押し付け力が第２所定値に収束することによって、基板２のパターン形成領域ＰＦＲと型１のパターン部ＰＰとの間隙が目標値に一致する。このとき、図５（ｃ）に示されるように、パターン形成領域ＰＦＲと型１のパターン部ＰＰとの間のインプリント材ＩＭからはみ出しＩＭ’が分離し、基板２の上には、インプリント材からなるはみ出しＩＭ”が欠陥として形成されうる。はみ出しＩＭ”は、パーティクル源となったり、隣のパターン形成領域に欠陥をもたらしたりしうる。
Thereafter, the pressing force by the
図６には、接触工程において撮像部３１によって撮像される画像の遷移が例示されている。これらの画像は、基板２の上のインプリント材ＩＭと型１（のパターン部ＰＰ）との接触状態を示す状態情報の例である。まず、図６（ａ）に例示されるように、基板２のパターン領域ＰＦＲの上のインプリト材ＩＭと型１のパターン部ＰＰの中央領域とが接触する。その後、図６（ｂ）〜図６（ｄ）に例示されるように、基板２のパターン領域ＰＦＲの上のインプリト材ＩＭと型１のパターン部ＰＰとの接触領域が徐々に拡大する。ここで、撮像部３１によって撮像される画像には、基板２の表面からの光と型１のパターン部ＰＰからの光とによって形成されるニュートンリングが現れうる。最終的には、図６（ｅ）に例示されるように、パターン領域ＰＦＲの全域にわたって、インプリト材ＩＭと型１のパターン部ＰＰとが接触する。
FIG. 6 illustrates the transition of an image captured by the
図７には、相対駆動機構２５によって制御される押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングが適正タイミングよりも早いために欠陥（ボイド２０２）が発生する場合に撮像部３１によって撮像される画像の遷移が例示されている。図７（ｆ）の画像は、図４（ａ）に示される状態において撮像部３１によって撮像されうる。図７（ｇ）の画像は、図４（ｃ）に示される状態において撮像部３１によって撮像されうる。したがって、制御部４０は、撮像部３１によって撮像される画像に基づいて、基板２の上のインプリント材ＩＭと型１（のパターン部ＰＰ）との接触状態を確認することができ、また、欠陥（ボイド２０２）が発生することを検出することができる。
In FIG. 7, when the second timing at which the pressing force controlled by the
図８には、相対駆動機構２５によって制御される押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングが適正タイミングよりも遅いために欠陥（はみ出しＩＭ”）が発生する場合に撮像部３１によって撮像される画像の遷移が例示されている。図８（ｆ）の画像は、図５（ｂ）に示される状態において撮像部３１によって撮像されうる。図８（ｇ）の画像は、図５（ｃ）に示される状態において撮像部３１によって撮像されうる。したがって、制御部４０は、撮像部３１によって撮像される画像に基づいて、基板２の上のインプリント材ＩＭと型１（のパターン部ＰＰ）との接触状態を確認することができ、また、欠陥（はみ出しＩＭ”）が発生することを検出することができる。
In FIG. 8, when the second timing at which the pressing force controlled by the
以下、接触工程におけるインプリント材の広がり方について考察する。ここで、型１のパターン部ＰＰの湾曲の勾配が０．００１であるものとする。また、インプリント材ＩＭは、ドロップレット（液滴）として基板２の上に配置され、その体積は１．５ｐＬであり、半径は８．９ｕｍである。パターン部ＰＰの中心の直下に第１ドロップレットが配置され、第１ドロップレットから１５０ｕｍ離れた位置に第２ドロップレットが配置されているものとする。
Hereinafter, how the imprint material spreads in the contact process will be considered. Here, it is assumed that the curvature gradient of the pattern portion PP of the
この仮定において、第１ドロップレットに型１のパターン部ＰＰに接触した状態における第２ドロップレットとパターン部ＰＰとの距離は１５０ｎｍ（０．００１×１５０ｕｍ）である。よって、第１ドロップレットとパターン部ＰＰの中心とが接触してから型１の支持部１１１を１５０ｎｍ基板２に近づけることによって第２ドロップレットとパターン部ＰＰとが接触する。
In this assumption, the distance between the second droplet and the pattern portion PP in a state where the first droplet is in contact with the pattern portion PP of the
次いで、インプリント材ＩＭが広がる速度を考察する。ここでは経験に基づいて、パターン部ＰＰの中心から外縁までの距離が約１５ｍｍで、インプリント材ＩＭとパターン部ＰＰとの接触領域がパターン部ＰＰの中心から外縁まで広がるまでの時間が３秒であるものとする。この場合、インプリント材ＩＭが広がる速度は、５ｍｍ／ｓ（１５ｍｍ÷３ｓ）である。第１ドロップレットと第２ドロップレットとの距離が１５０ｕｍであるので、第１ドロップレットにパターン部ＰＰが接触して第１ドロップレットが広がって第２ドロップレットに到達するまでに３０ｍｓ（１５０ｕｍ÷５ｍｍ／ｓ）である。 Next, consider the speed at which the imprint material IM spreads. Here, based on experience, the distance from the center of the pattern portion PP to the outer edge is about 15 mm, and the time until the contact area between the imprint material IM and the pattern portion PP extends from the center of the pattern portion PP to the outer edge is 3 seconds. Suppose that In this case, the speed at which the imprint material IM spreads is 5 mm / s (15 mm ÷ 3 s). Since the distance between the first droplet and the second droplet is 150 μm, 30 ms (150 μm ÷ 30) from when the pattern portion PP comes into contact with the first droplet and the first droplet spreads to reach the second droplet. 5 mm / s).
よって、３０ｍｓの間に型１の支持部１１１を１５０ｎｍ基板２に近づけることによって、第１ドロップレットが広がって第２ドロップレットに到達するタイミングと第２ドロップレットとパターン部ＰＰとが接触するタイミングとを一致させることができる。仮に、型１の支持部１１１を基板２近づける速度が上記よりも速いと、第１ドロップレットが広がって第２ドロップレットに到達する前に、第２ドロップレットがその周囲に広がって、第１ドロップレットの広がりと衝突する。このような衝突は、ボイドを発生させることなくインプリント材の複数のドロップレットを膜状に広げる処理を阻害しうる。
Therefore, the timing when the first droplet spreads and reaches the second droplet by bringing the
図９には、型保持部１０の高さ、キャビティ空間の圧力および押し付け力の時間的な変化が例示されている。型保持部１０の高さおよび押し付け力は、型駆動機構１７によって制御される。型保持部１０の高さは、Ｚ軸方向の基準位置を０として示されている。型１の支持部１１１の高さは、型保持部１０の高さに対して一定のオフセット値を有する。押し付け力は、型駆動機構１７が有するアクチュエータに発生させる力である。キャビティ圧力（型１の隔膜１１０の第２面Ｓ２に対する圧力）は、圧力制御部２０によって制御される。
FIG. 9 exemplifies temporal changes in the height of the
まず、型の１隔膜１１０が基板２に向かって凸形状になるようにキャビティ空間の圧力が陽圧にされる。タイミングｔ１において、型保持部１０が基準位置（待機位置）から基板２に向かって移動（下降）を開始する。タイミングｔ２では、型保持部１０の移動速度（下降速度）が遅くなる。型１のパターン部ＰＰの中央部が基板２の上のインプリント材ＩＭに接触し、その後、インプリント材ＩＭとパターン部ＰＰの接触領域が徐々に拡大する。タイミングｔ３の付近において、インプリント材ＩＭとパターン部ＰＰとの接触により押し付け力（絶対値）が徐々に大きくなる。タイミングｔ４の付近において、キャビティ圧力が第１所定値に収束し、押し付け力が第２所定値に収束する。キャビティ圧力および押し付け力の制御は、設定されている制御パラメータ値に従って制御部４０が圧力制御部２０および型駆動機構１７を制御することによってなされうる。
First, the pressure in the cavity space is made positive so that the one
ここで、欠陥を発生させることなく基板２のパターン形成領域ＰＦＲにパターンを形成するためには、キャビティ圧力が第１所定値に収束する第１タイミングと押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングとの調整が重要である。
Here, in order to form a pattern in the pattern formation region PFR of the
図１０には、インプリント装置１００における調整動作の第１例が示されている。調整動作は、制御部４０によって制御される。調整動作は、撮像部３１から提供される状態情報に基づいて、キャビティ圧力が第１所定値に収束する第１タイミング、および、押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングの少なくとも一方を決定する動作である。第１例では、制御部４０は、撮像部３１から提供される状態情報に基づいて、押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングを決定する。
FIG. 10 shows a first example of the adjustment operation in the
工程Ｓ９０１では、ディスペンサ１６により基板２のパターン形成領域ＰＦＲにインプリント材ＩＭが配置される。工程Ｓ９０２では、仮の制御パラメータ値（初期値あるいはデフォルト値）に従って接触処理が行われる。この接触処理において、図７（ｇ）または図８（ｇ）に示されるような画像が状態情報として撮像部３１によって生成され、工程Ｓ９０３において、制御部４０は、撮像部３１から該画像を取得する。工程Ｓ９０４では、硬化部１２によってインプリント材ＩＭが硬化される。
In step S <b> 901, the imprint material IM is disposed in the pattern formation region PFR of the
工程Ｓ９０５では、制御部４０は、工程Ｓ９０４で撮像部３１から状態情報として取得した画像に基づいて、パターン領域ＰＦＲ内におけるインプリント材ＩＭにボイド２０２があるかどうかを判断する。そして、ボイド２０２がある場合には、工程Ｓ９０６に進み、ボイド２０２がない場合には、工程Ｓ９０７に進む。ここで、ボイド２０２があることは、前述のように、相対駆動機構２５によって制御される押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングが適正タイミングよりも早いことを意味する。そこで、工程Ｓ９０６において、制御部４０は、相対駆動機構２５によって制御される押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングを最新の制御パラメータ値によって規定されているタイミングよりも遅くし、工程Ｓ９０１に戻る。ここで、最新の制御パラメータ値は、工程Ｓ９０６および工程Ｓ９０８のいずれにおいても第２タイミングが変更されてない場合は、仮の制御パラメータ値である。一方、工程Ｓ９０６および工程Ｓ９０８のいずれかで第２タイミングが変更された場合は、最新の制御パラメータ値は、変更後の第２タイミングを規定する制御パラメータ値である。
In step S905, the
工程Ｓ９０７では、制御部４０は、工程Ｓ９０４で撮像部３１から状態情報として取得した画像に基づいて、パターン領域ＰＦＲからのはみ出しＩＭ”があるかどうかを判断する。そして、はみ出しＩＭ”がある場合には、工程Ｓ９０８に進み、はみ出しＩＭ”がない場合には、工程Ｓ９０９に進む。ここで、はみ出しＩＭ”があることは、前述のように、相対駆動機構２５によって制御される押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングが適正タイミングよりも遅いことを意味する。そこで、工程Ｓ９０８において、制御部４０は、相対駆動機構２５によって制御される押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングを最新の制御パラメータ値によって規定されているタイミングよりも早くし、工程Ｓ９０１に戻る。
In step S907, the
工程Ｓ９０９に到達することは、ボイド２０２もはみ出しＩＭ”もなくなったこと、即ち欠陥が発生しなくなったことを意味する。工程Ｓ９０９では、制御部４０は、最新のパラメータ値を正式な制御パラメータ値として決定する。
Reaching step S909 means that neither the void 202 nor the protrusion IM ″ is present, that is, no defect is generated. In step S909, the
図１１には、インプリント装置１００における調整動作の第２例が示されている。第２例では制御部４０は、撮像部３１から提供される状態情報に基づいて、キャビティ圧力が第１所定値に収束する第１タイミングを決定する。
FIG. 11 shows a second example of the adjustment operation in the
工程Ｓ９０１では、ディスペンサ１６により基板２のパターン形成領域ＰＦＲにインプリント材ＩＭが配置される。工程Ｓ９０２では、仮の制御パラメータ値（初期値あるいはデフォルト値）に従って接触処理が行われる。この接触処理において、図７（ｇ）または図８（ｇ）に示されるような画像が状態情報として撮像部３１によって生成され、工程Ｓ９０３において、制御部４０は、撮像部３１から該画像を取得する。工程Ｓ９０４では、硬化部１２によってインプリント材ＩＭが硬化される。
In step S <b> 901, the imprint material IM is disposed in the pattern formation region PFR of the
工程Ｓ９０５では、制御部４０は、工程Ｓ９０４で撮像部３１から状態情報として取得した画像に基づいて、パターン領域ＰＦＲ内におけるインプリント材ＩＭにボイド２０２があるかどうかを判断する。そして、ボイド２０２がある場合には、工程Ｓ９１１に進み、ボイド２０２がない場合には、工程Ｓ９０７に進む。ここで、ボイド２０２があることは、前述のように、相対駆動機構２５によって制御される押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングが適正タイミングよりも早いことを意味する。そこで、工程Ｓ９１１において、制御部４０は、圧力制御部２０によって制御されるキャビティ圧力が第１所定値に収束する第１タイミングを最新の制御パラメータ値によって規定されているタイミングよりも早くし、工程Ｓ９０１に戻る。ここで、最新の制御パラメータ値は、工程Ｓ９１１および工程Ｓ９１２のいずれにおいても第１タイミングが変更されてない場合は、仮の制御パラメータ値である。一方、工程Ｓ９１１および工程Ｓ９１２のいずれかで第１タイミングが変更された場合は、最新の制御パラメータ値は、変更後の第１タイミングを規定する制御パラメータ値である。つまり、第２例では、第２タイミングを遅くする代わりに、第１タイミングを早くする。
In step S905, the
工程Ｓ９０７では、制御部４０は、工程Ｓ９０４で撮像部３１から状態情報として取得した画像に基づいて、パターン領域ＰＦＲからのはみ出しＩＭ”があるかどうかを判断する。そして、はみ出しＩＭ”がある場合には、工程Ｓ９１２に進み、はみ出しＩＭ”がない場合には、工程Ｓ９０９に進む。ここで、はみ出しＩＭ”があることは、前述のように、相対駆動機構２５によって制御される押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングが適正タイミングよりも遅いことを意味する。そこで、工程Ｓ９１２において、制御部４０は、圧力制御部２０によって制御されるキャビティ圧力が第１所定値に収束する第１タイミングを最新の制御パラメータ値によって規定されているタイミングよりも遅くし、工程Ｓ９０１に戻る。つまり、第２例では、第２タイミングを早くする代わりに、第１タイミングを遅くする。
In step S907, the
工程Ｓ９０９に到達することは、ボイド２０２もはみ出しＩＭ”もなくなったこと、即ち欠陥が発生しなくなったことを意味する。工程Ｓ９０９では、制御部４０は、最新のパラメータ値を正式な制御パラメータ値として決定する。
Reaching step S909 means that neither the void 202 nor the protrusion IM ″ is present, that is, no defect is generated. In step S909, the
図１２には、インプリント装置１００における調整動作の第１例が示されている。第３例では制御部４０は、撮像部３１から提供される状態情報に基づいて、キャビティ圧力が第１所定値に収束する第１タイミング、および、押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングの少なくとも一方を決定する。
FIG. 12 shows a first example of the adjustment operation in the
工程Ｓ９０１では、ディスペンサ１６により基板２のパターン形成領域ＰＦＲにインプリント材ＩＭが配置される。工程Ｓ９０２では、仮の制御パラメータ値（初期値あるいはデフォルト値）に従って接触処理が行われる。この接触処理において、図７（ｇ）または図８（ｇ）に示されるような画像が状態情報として撮像部３１によって生成され、工程Ｓ９０３において、制御部４０は、撮像部３１から該画像を取得する。工程Ｓ９０４では、硬化部１２によってインプリント材ＩＭが硬化される。
In step S <b> 901, the imprint material IM is disposed in the pattern formation region PFR of the
工程Ｓ９０５では、制御部４０は、工程Ｓ９０４で撮像部３１から状態情報として取得した画像に基づいて、パターン領域ＰＦＲ内におけるインプリント材ＩＭにボイド２０２があるかどうかを判断する。そして、ボイド２０２がある場合には、工程Ｓ９２１に進み、ボイド２０２がない場合には、工程Ｓ９０７に進む。ここで、ボイド２０２があることは、前述のように、相対駆動機構２５によって制御される押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングが適正タイミングよりも早いことを意味する。
In step S905, the
工程Ｓ９２１では、制御部４０は、ボイド２０２があるとの判断が１回目の判断であるかどうかを判断し、１回目の判断であれば、工程Ｓ９０６に進む。また、工程Ｓ９２１では、制御部４０は、ボイド２０２があるとの判断が２回目以降である場合には、最新の判断においてボイド２０２（の個数および／または大きさ）が制御パラメータ値の変更前のボイド２０２よりも低減しているかどうかを判断する。そして、制御部４０は、ボイド２０２が低減していれば工程Ｓ９０６に進み、低減していなければ工程Ｓ９２２に進む。
In step S921, the
工程Ｓ９０６では、制御部４０は、相対駆動機構２５によって制御される押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングを最新の制御パラメータ値によって規定されているタイミングよりも遅くし、工程Ｓ９０１に戻る。工程Ｓ９２２では、制御部４０は、圧力制御部２０によって制御されるキャビティ圧力が第１所定値に収束する第１タイミングを最新の制御パラメータ値によって規定されているタイミングよりも早くし、工程Ｓ９０１に戻る。
In step S906, the
工程Ｓ９０７では、制御部４０は、工程Ｓ９０４で撮像部３１から状態情報として取得した画像に基づいて、パターン領域ＰＦＲからのはみ出しＩＭ”があるかどうかを判断する。そして、はみ出しＩＭ”がある場合には、工程Ｓ９２３に進み、はみ出しＩＭ”がない場合には、工程Ｓ９０９に進む。ここで、はみ出しＩＭ”があることは、前述のように、相対駆動機構２５によって制御される押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングが適正タイミングよりも遅いことを意味する。
In step S907, the
工程Ｓ９２３では、制御部４０は、はみ出しＩＭ”があるとの判断が１回目の判断であるかどうかを判断し、１回目の判断であれば、工程Ｓ９０８に進む。また、工程Ｓ９２３では、制御部４０は、はみ出しＩＭ”があるとの判断が２回目以降である場合には、最新の判断においてはみ出しＩＭ”（の個数および／または大きさ）が制御パラメータ値の変更前のはみ出しＩＭ”よりも低減しているかどうかを判断する。そして、制御部４０は、はみ出しＩＭ”が低減していれば工程Ｓ９０８に進み、低減していなければ工程Ｓ９２４に進む。工程Ｓ９０８において、制御部４０は、相対駆動機構２５によって制御される押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングを最新の制御パラメータ値によって規定されているタイミングよりも早くし、工程Ｓ９０１に戻る。工程Ｓ９２４では、制御部４０は、圧力制御部２０によって制御されるキャビティ圧力が第１所定値に収束する第１タイミングを最新の制御パラメータ値によって規定されているタイミングよりも遅くし、工程Ｓ９０１に戻る。
In step S923, the
工程Ｓ９０９に到達することは、ボイド２０２もはみ出しＩＭ”もなくなったこと、即ち欠陥が発生しなくなったことを意味する。工程Ｓ９０９では、制御部４０は、最新のパラメータ値を正式な制御パラメータ値として決定する。
Reaching step S909 means that neither the void 202 nor the protrusion IM ″ is present, that is, no defect is generated. In step S909, the
図１３には、インプリント装置１００における調整動作の第４例が示されている。第４例では制御部４０は、取得部としての撮像部３１から提供される状態情報に基づいて、キャビティ圧力が第１所定値に収束する第１タイミング、および、押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングの少なくとも一方を決定する。
FIG. 13 shows a fourth example of the adjustment operation in the
工程Ｓ９０１では、ディスペンサ１６により基板２のパターン形成領域ＰＦＲにインプリント材ＩＭが配置される。工程Ｓ９０２では、仮の制御パラメータ値（初期値あるいはデフォルト値）に従って接触処理が行われる。この接触処理において、図７（ｇ）または図８（ｇ）に示されるような画像が状態情報として撮像部３１によって生成され、工程Ｓ９０３において、制御部４０は、撮像部３１から該画像を取得する。工程Ｓ９０４では、硬化部１２によってインプリント材ＩＭが硬化される。
In step S <b> 901, the imprint material IM is disposed in the pattern formation region PFR of the
工程Ｓ９０５では、制御部４０は、工程Ｓ９０４で撮像部３１から状態情報として取得した画像に基づいて、パターン領域ＰＦＲ内におけるインプリント材ＩＭにボイド２０２があるかどうかを判断する。そして、ボイド２０２がある場合には、工程Ｓ９２１に進み、ボイド２０２がない場合には、工程Ｓ９０７に進む。ここで、ボイド２０２があることは、前述のように、相対駆動機構２５によって制御される押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングが適正タイミングよりも早いことを意味する。
In step S905, the
工程Ｓ９２１では、制御部４０は、ボイド２０２があるとの判断が１回目の判断であるかどうかを判断し、１回目の判断であれば、工程Ｓ９１１に進む。また、工程Ｓ９２１では、制御部４０は、ボイド２０２があるとの判断が２回目以降である場合には、最新の判断においてボイド２０２（の個数および／または大きさ）が制御パラメータ値の変更前のボイド２０２よりも低減しているかどうかを判断する。そして、制御部４０は、ボイド２０２が低減していれば工程Ｓ９１１に進み、低減していなければ工程Ｓ９３１に進む。
In step S921, the
工程Ｓ９１１では、制御部４０は、圧力制御部２０によって制御されるキャビティ圧力が第１所定値に収束する第１タイミングを最新の制御パラメータ値によって規定されているタイミングよりも早くし、工程Ｓ９０１に戻る。工程Ｓ９３１では、制御部４０は、相対駆動機構２５によって制御される押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングを最新の制御パラメータ値によって規定されているタイミングよりも遅くし、工程Ｓ９０１に戻る。
In step S911, the
工程Ｓ９０７では、制御部４０は、工程Ｓ９０４で撮像部３１から状態情報として取得した画像に基づいて、パターン領域ＰＦＲからのはみ出しＩＭ”があるかどうかを判断する。そして、はみ出しＩＭ”がある場合には、工程Ｓ９２３に進み、はみ出しＩＭ”がない場合には、工程Ｓ９０９に進む。ここで、はみ出しＩＭ”があることは、前述のように、相対駆動機構２５によって制御される押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングが適正タイミングよりも遅いことを意味する。
In step S907, the
工程Ｓ９２３では、制御部４０は、はみ出しＩＭ”があるとの判断が１回目の判断であるかを判断し、１回目の判断であれば、工程Ｓ９１２に進む。また、工程Ｓ９２３では、制御部４０は、はみ出しＩＭ”があるとの判断が２回目以降である場合には、最新の判断においてはみ出しＩＭ”（の個数および／または大きさ）が制御パラメータ値の変更前のはみ出しＩＭ”２よりも低減しているかどうかを判断する。そして、制御部４０は、はみ出しＩＭ”が低減していれば工程Ｓ９１２に進み、低減していなければ工程Ｓ９３２に進む。
In step S923, the
工程Ｓ９１２では、制御部４０は、圧力制御部２０によって制御されるキャビティ圧力が第１所定値に収束する第１タイミングを最新の制御パラメータ値によって規定されているタイミングよりも遅くし、工程Ｓ９０１に戻る。工程Ｓ９３２では、制御部４０は、相対駆動機構２５によって制御される押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングを最新の制御パラメータ値によって規定されているタイミングよりも早くし、工程Ｓ９０１に戻る。
In step S912, the
工程Ｓ９０９に到達することは、ボイド２０２もはみ出しＩＭ”もなくなったこと、即ち欠陥が発生しなくなったことを意味する。工程Ｓ９０９では、制御部４０は、最新のパラメータ値を正式な制御パラメータ値として決定する。
Reaching step S909 means that neither the void 202 nor the protrusion IM ″ is present, that is, no defect is generated. In step S909, the
以上のような調整動作の後に、インプリント装置１００によって、物品の製造のためのパターンが基板の上に形成される。
After the adjustment operation as described above, a pattern for manufacturing an article is formed on the substrate by the
インプリント装置を用いて形成した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。光学素子としては、マイクロレンズ、導光体、導波路、反射防止膜、回折格子、偏光素子、カラーフィルタ、発光素子、ディスプレイ、太陽電池等が挙げられる。ＭＥＭＳとしては、ＤＭＤ、マイクロ流路、電気機械変換素子等が挙げられる。記録素子としては、ＣＤ、ＤＶＤのような光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、磁気ヘッド等が挙げられる。センサとしては、磁気センサ、光センサ、ジャイロセンサ等が挙げられる。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 used when manufacturing various articles. 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 optical element include a microlens, a light guide, a waveguide, an antireflection film, a diffraction grating, a polarizing element, a color filter, a light emitting element, a display, and a solar cell. Examples of the MEMS include DMD, microchannel, electromechanical conversion element, and the like. Examples of the recording element include an optical disk such as a CD and a DVD, a magnetic disk, a magneto-optical disk, and a magnetic head. Examples of the sensor include a magnetic sensor, an optical sensor, a gyro sensor, and the like. 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、インプリント装置によって基板にパターンを形成し、該パターンが形成された基板を処理し、該処理が行われた基板から物品を製造する物品製造方法について説明する。図１４（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 in which a pattern is formed on a substrate by an imprint apparatus, the substrate on which the pattern is formed is processed, and an article is manufactured from the processed substrate. As shown in FIG. 14A, a
図１４（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１４（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. 14B, the imprint mold 4z is opposed to the imprint material 3z on the substrate with the side having the uneven pattern formed thereon. As shown in FIG. 14C, the
図１４（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. 14D, when the imprint material 3z is cured and then the mold 4z and the
図１４（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１４（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. 14 (e), when etching is performed using the pattern of the cured product as an anti-etching mask, the portion of the surface of the workpiece 2z where there is no cured product or remains thin is removed, and the groove 5z and Become. As shown in FIG. 14 (f), when the pattern of the cured product is removed, an article in which the groove 5z is formed on the surface of the workpiece 2z can be obtained. Although the cured product pattern is removed here, it may be used as, for example, a film for interlayer insulation contained in a semiconductor element or the like, that is, a constituent member of an article without being removed after processing.
次に、物品の別の製造方法について説明する。図１５（ａ）に示すように、石英ガラス等の基板１ｙを用意し、続いて、インクジェット法等により、基板１ｙの表面にインプリント材３ｙを付与する。必要に応じて、基板１ｙの表面に金属や金属化合物等の別の材料の層を設けても良い。
Next, another method for manufacturing an article will be described. As shown in FIG. 15A, a
図１５（ｂ）に示すように、インプリント用の型４ｙ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３ｙに向け、対向させる。図１５（ｃ）に示すように、インプリント材３ｙが付与された基板１ｙと型４ｙとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｙは型４ｙと基板１ｙとの隙間に充填される。この状態で光を型４ｙを透して照射すると、インプリント材３は硬化する。
As shown in FIG. 15B, the
図１５（ｄ）に示すように、インプリント材３ｙを硬化させた後、型４ｙと基板１ｙを引き離すと、基板１ｙ上にインプリント材３ｙの硬化物のパターンが形成される。こうして硬化物のパターンを構成部材として有する物品が得られる。なお、図１５（ｄ）の状態で硬化物のパターンをマスクとして、基板１ｙをエッチング加工すれば、型４ｙに対して凹部と凸部が反転した物品、例えば、インプリント用の型を得ることもできる。
インプリント装置を用いて形成した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。光学素子としては、マイクロレンズ、導光体、導波路、反射防止膜、回折格子、偏光素子、カラーフィルタ、発光素子、ディスプレイ、太陽電池等が挙げられる。ＭＥＭＳとしては、ＤＭＤ、マイクロ流路、電気機械変換素子等が挙げられる。記録素子としては、ＣＤ、ＤＶＤのような光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、磁気ヘッド等が挙げられる。センサとしては、磁気センサ、光センサ、ジャイロセンサ等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。
As shown in FIG. 15D, after the
The pattern of the cured product formed using the imprint apparatus is used permanently on at least a part of various articles or temporarily used when manufacturing various articles. 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 optical element include a microlens, a light guide, a waveguide, an antireflection film, a diffraction grating, a polarizing element, a color filter, a light emitting element, a display, and a solar cell. Examples of the MEMS include DMD, microchannel, electromechanical conversion element, and the like. Examples of the recording element include an optical disk such as a CD and a DVD, a magnetic disk, a magneto-optical disk, and a magnetic head. Examples of the sensor include a magnetic sensor, an optical sensor, a gyro sensor, and the like. 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、インプリント装置によって基板にパターンを形成し、該パターンが形成された基板を処理し、該処理が行われた基板から物品を製造する物品製造方法について説明する。図１４（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 in which a pattern is formed on a substrate by an imprint apparatus, the substrate on which the pattern is formed is processed, and an article is manufactured from the processed substrate. As shown in FIG. 14A, a
図１４（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１４（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. 14B, the imprint mold 4z is opposed to the imprint material 3z on the substrate with the side having the uneven pattern formed thereon. As shown in FIG. 14C, the
図１４（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. 14D, when the imprint material 3z is cured and then the mold 4z and the
図１４（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１４（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. 14 (e), when etching is performed using the pattern of the cured product as an anti-etching mask, the portion of the surface of the workpiece 2z where there is no cured product or remains thin is removed, and the groove 5z and Become. As shown in FIG. 14 (f), when the pattern of the cured product is removed, an article in which the groove 5z is formed on the surface of the workpiece 2z can be obtained. Although the cured product pattern is removed here, it may be used as, for example, a film for interlayer insulation contained in a semiconductor element or the like, that is, a constituent member of an article without being removed after processing.
次に、物品の別の製造方法について説明する。図１５（ａ）に示すように、石英ガラス等の基板１ｙを用意し、続いて、インクジェット法等により、基板１ｙの表面にインプリント材３ｙを付与する。必要に応じて、基板１ｙの表面に金属や金属化合物等の別の材料の層を設けても良い。
Next, another method for manufacturing an article will be described. As shown in FIG. 15A, a
図１５（ｂ）に示すように、インプリント用の型４ｙ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３ｙに向け、対向させる。図１５（ｃ）に示すように、インプリント材３ｙが付与された基板１ｙと型４ｙとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｙは型４ｙと基板１ｙとの隙間に充填される。この状態で光を型４ｙを透して照射すると、インプリント材３は硬化する。
As shown in FIG. 15B, the
図１５（ｄ）に示すように、インプリント材３ｙを硬化させた後、型４ｙと基板１ｙを引き離すと、基板１ｙ上にインプリント材３ｙの硬化物のパターンが形成される。こうして硬化物のパターンを構成部材として有する物品が得られる。なお、図１５（ｄ）の状態で硬化物のパターンをマスクとして、基板１ｙをエッチング加工すれば、型４ｙに対して凹部と凸部が反転した物品、例えば、インプリント用の型を得ることもできる。
As shown in FIG. 15D, after the
１００：インプリント装置、１：型、２：基板、１０：型保持部、１２：硬化部、１４：基板駆動機構、１５：基板保持部、１７：型駆動機構、２０：圧力制御部、２５：相対駆動機構、３１：撮像部、ＰＰ：パターン部、１１０：隔膜、１１１：支持部、Ｓ１:第１面、Ｓ２：第２面 100: imprint apparatus, 1: mold, 2: substrate, 10: mold holding unit, 12: curing unit, 14: substrate driving mechanism, 15: substrate holding unit, 17: mold driving mechanism, 20: pressure control unit, 25 : Relative drive mechanism, 31: imaging unit, PP: pattern unit, 110: diaphragm, 111: support unit, S1: first surface, S2: second surface
Claims (11)
前記圧力を制御することによって前記隔膜の湾曲を制御する圧力制御部と、
前記押し付け力を制御する力制御部と、
前記基板の上の前記インプリント材と前記型との接触状態を示す状態情報を取得する取得部と、
前記状態情報に基づいて、前記圧力が前記第１所定値に収束する第１タイミングおよび前記押し付け力が第２所定値に収束する第２タイミングの少なくとも一方を決定する制御部と、
を備えることを特徴とするインプリント装置。 Controlling the pressure on the second surface so that the type of diaphragm including a diaphragm having a first surface having a pattern portion and a second surface opposite to the first surface has a convex shape toward the substrate. The relative pressure of the pattern portion against the imprint material on the substrate is started in a state in which the diaphragm is curved by expanding the contact area between the imprint material and the pattern portion, and then the pressure. An imprint apparatus that converges to a first predetermined value while lowering the pressure, and converges to a second predetermined value while lowering the pressing force that is the pressing force, and cures the imprint material,
A pressure control unit for controlling the curvature of the diaphragm by controlling the pressure;
A force control unit for controlling the pressing force;
An acquisition unit that acquires state information indicating a contact state between the imprint material and the mold on the substrate;
A control unit that determines at least one of a first timing at which the pressure converges to the first predetermined value and a second timing at which the pressing force converges to a second predetermined value based on the state information;
An imprint apparatus comprising:
ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。 The acquisition unit includes an imaging unit that acquires the state information by capturing an image formed by the imprint material on the substrate and the pattern unit.
The imprint apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。 The state information includes an image captured by the imaging unit after the contact state between the imprint material on the substrate and the pattern unit is not changed,
The imprint apparatus according to claim 2.
ことを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。 The state information includes an image captured by the imaging unit in a state where the imprint material on the substrate is not cured.
The imprint apparatus according to claim 3.
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。 The controller is configured to control the contact between the imprint material on the substrate and the pattern portion according to the provisional first timing and the provisional second timing. When a void is included in the imprint material, a timing later than the provisional second timing is determined as the second timing.
The imprint apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is an imprint apparatus.
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインプリント装置。 The control unit is a region where a pattern on the substrate is to be formed as a result of controlling the contact between the imprint material and the pattern unit on the substrate in accordance with a provisional first timing and a provisional second timing. When the imprint material protrudes outside of the outer edge of the first, the timing earlier than the provisional second timing is determined as the second timing,
The imprint apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein:
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインプリント装置。 The control unit controls the contact between the imprint material and the pattern unit on the substrate in accordance with a temporary first timing and a temporary second timing. When a void is included in the imprint material, a timing earlier than the temporary first timing is determined as the first timing.
The imprint apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is an imprint apparatus.
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインプリント装置。 The control unit is a region where a pattern on the substrate is to be formed as a result of controlling the contact between the imprint material and the pattern unit on the substrate in accordance with a provisional first timing and a provisional second timing. When the imprint material protrudes outside the outer edge of the first, a timing later than the provisional first timing is determined as the first timing.
The imprint apparatus according to claim 1, wherein the imprint apparatus is any one of claims 1 to 7.
仮の第１タイミングおよび仮の第２タイミングに従って前記基板の上の前記インプリント材と前記パターン部との接触を制御した第１結果において、前記基板と前記パターン部との間の前記インプリント材にボイドが含まれる場合に、前記仮の第２タイミングをより遅いタイミングに変更し、
前記仮の第１タイミングおよび前記仮の第２タイミングに従って前記基板の上の前記インプリント材と前記パターン部との接触を制御した第２結果において、前記基板と前記パターン部との間の前記インプリント材に含まれるボイドが前記仮の第２タイミングの変更前よりも低減した場合に、前記仮の第２タイミングをより遅いタイミングに変更し、
前記第２結果において、前記基板と前記パターン部との間に前記インプリント材で形成される膜に含まれるボイドが前記仮の第２タイミングの変更前よりも低減しなかった場合に、前記仮の第１タイミングをより早いタイミングに変更し、
前記第１結果において、前記基板の上のパターンを形成すべき領域の外縁の外側に前記インプリント材がはみ出している場合に、前記仮の第２タイミングをより早いタイミングに変更し、
前記仮の第１タイミングおよび前記仮の第２タイミングに従って前記基板の上の前記インプリント材と前記パターン部との接触を制御した第３結果において、前記インプリント材のはみ出しが前記仮の第２タイミングの変更前よりも低減した場合に、前記仮の第２タイミングをより早いタイミングに変更し、
前記第３結果において、前記インプリント材のはみ出しが前記仮の第２タイミングの変更前よりも低減しなかった場合に、前記仮の第１タイミングをより遅いタイミングに変更し、
ボイドが発生せず、はみ出しが発生しない前記仮の第１タイミングおよび前記仮の第２タイミングをそれぞれ前記第１タイミングおよび前記第２タイミングとして決定する、
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。 The controller is
In the first result of controlling the contact between the imprint material on the substrate and the pattern portion according to the provisional first timing and the provisional second timing, the imprint material between the substrate and the pattern portion. If a void is included in the change, the provisional second timing is changed to a later timing,
In the second result of controlling the contact between the imprint material on the substrate and the pattern portion in accordance with the temporary first timing and the temporary second timing, the imprint between the substrate and the pattern portion is performed. When the void contained in the printing material is reduced from before the change of the provisional second timing, the provisional second timing is changed to a later timing,
In the second result, when the voids included in the film formed of the imprint material between the substrate and the pattern portion are not reduced more than before the change of the temporary second timing, the temporary Change the first timing to an earlier timing,
In the first result, when the imprint material protrudes outside the outer edge of the region where the pattern on the substrate is to be formed, the provisional second timing is changed to an earlier timing,
In the third result of controlling the contact between the imprint material on the substrate and the pattern portion according to the provisional first timing and the provisional second timing, the protrusion of the imprint material is the provisional second timing. When the timing is changed from before the change, the provisional second timing is changed to an earlier timing,
In the third result, when the protrusion of the imprint material is not reduced than before the change of the temporary second timing, the temporary first timing is changed to a later timing,
The provisional first timing and the provisional second timing at which no void is generated and no protrusion is generated are determined as the first timing and the second timing, respectively.
The imprint apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is an imprint apparatus.
仮の第１タイミングおよび仮の第２タイミングに従って前記基板の上の前記インプリント材と前記パターン部との接触を制御した第１結果において、前記基板と前記パターン部との間の前記インプリント材にボイドが含まれる場合に、前記仮の第１タイミングをより早いタイミングに変更し、
前記仮の第１タイミングおよび前記仮の第２タイミングに従って前記基板の上の前記インプリント材と前記パターン部との接触を制御した第２結果において、前記基板と前記パターン部との間の前記インプリント材に含まれるボイドが前記仮の第１タイミングの変更前よりも低減した場合に、前記仮の第１タイミングをより早いタイミングに変更し、
前記第２結果において、前記基板と前記パターン部との間の前記インプリント材に含まれるボイドが前記仮の第１タイミングの変更前よりも低減しなかった場合に、前記仮の第２タイミングをより遅いタイミングに変更し、
前記第１結果において、前記基板の上のパターンを形成すべき領域の外縁の外側に前記インプリント材がはみ出している場合に、前記仮の第１タイミングをより遅いタイミングに変更し、
前記仮の第１タイミングおよび前記仮の第２タイミングに従って前記基板の上の前記インプリント材と前記パターン部との接触を制御した第３結果において、前記インプリント材のはみ出しが前記仮の第１タイミングの変更前よりも低減した場合に、前記仮の第１タイミングをより遅いタイミングに変更し、
前記第３結果において、前記インプリント材のはみ出しが前記仮の第１タイミングの変更前よりも低減しなかった場合に、前記仮の第２タイミングをより早いタイミングに変更し、
ボイドが発生せず、はみ出しが発生しない前記仮の第１タイミングおよび前記仮の第２タイミングをそれぞれ前記第１タイミングおよび前記第２タイミングとして決定する、
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。 The controller is
In the first result of controlling the contact between the imprint material on the substrate and the pattern portion according to the provisional first timing and the provisional second timing, the imprint material between the substrate and the pattern portion. When a void is included in the above, the temporary first timing is changed to an earlier timing,
In the second result of controlling the contact between the imprint material on the substrate and the pattern portion in accordance with the temporary first timing and the temporary second timing, the imprint between the substrate and the pattern portion is performed. When voids included in the printing material are reduced than before the change of the temporary first timing, the temporary first timing is changed to an earlier timing,
In the second result, when the void included in the imprint material between the substrate and the pattern portion is not reduced more than before the change of the temporary first timing, the temporary second timing is determined. Change to a later timing,
In the first result, when the imprint material protrudes outside the outer edge of the region on which the pattern on the substrate is to be formed, the temporary first timing is changed to a later timing,
In the third result of controlling the contact between the imprint material on the substrate and the pattern portion according to the provisional first timing and the provisional second timing, the protrusion of the imprint material is the provisional first timing. When the timing is changed from before the change, the temporary first timing is changed to a later timing,
In the third result, when the protrusion of the imprint material is not reduced than before the change of the temporary first timing, the temporary second timing is changed to an earlier timing,
The provisional first timing and the provisional second timing at which no void is generated and no protrusion is generated are determined as the first timing and the second timing, respectively.
The imprint apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is an imprint apparatus.
前記工程において前記パターンを形成された基板の処理を行う工程と、
を含み、前記処理を行われた基板から物品を製造することを特徴とする物品製造方法。 Forming a pattern on a substrate by the imprint apparatus according to claim 1;
A step of processing the substrate on which the pattern is formed in the step;
An article manufacturing method comprising manufacturing an article from a substrate that has been subjected to the treatment.
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