JP2019186343A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

【課題】生産性の向上に有利なインプリント技術を提供する。【解決手段】インプリント装置は、型を用いて基板103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インプリント処理を行う。インプリント装置は、前記基板を保持する基板保持部108と、前記基板が前記基板保持部によって保持された状態において、前記基板が前記型に向かって凸になるように前記基板を変形させる基板変形機構CDMと、前記基板の結晶方位に関する方位情報と、前記基板の複数のショット領域のうち前記インプリント処理が実施される対象ショット領域とに応じて、前記基板変形機構による前記基板の変形を制御する制御部と、を備える。【選択図】図7

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。
インプリント装置は、基板の上のインプリント材と型と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基板の上にパターンを形成する。インプリント装置において、型または基板の一方を他方に向かって凸になるように変形させる技術がある。特許文献1には、基板の上のインプリント材に型を接触させる際に型を基板に向かって凸になるように変形させることが記載されている。特許文献2には、基板が型に向かって凸になるように変形させることが記載されている。
特許第5198282号公報 特許第4667524号公報
本発明者は、基板が型に向かって凸になるように基板を変形させる方式において、複数のショット領域間で基板の撓み量(変形前の評価点の高さと変形後の該評価点の高さとの差分)にばらつきがあることを見出した。撓み量のばらつきは、基板と型との衝突の可能性を高めうる。これは、型の劣化ないしは損傷や、形成されるパターンの不良をもたらしうる。このような不利益を解消するために、基板と型との接触を制御するための条件をショット領域ごとに試行錯誤により調整したならば、生産性は著しく低下しうる。
本発明は、上記の検討に基づいてなされたものであり、生産性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。
本発明の1つの側面は、型を用い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インプリント処理を行うインプリント装置に係り、前記インプリント装置は、前記基板を保持する基板保持部と、前記基板が前記基板保持部によって保持された状態において、前記基板が前記型に向かって凸になるように前記基板を変形させる基板変形機構と、前記基板の結晶方位に関する方位情報と、前記基板の複数のショット領域のうち前記インプリント処理が実施される対象ショット領域とに応じて、前記基板変形機構による前記基板の変形を制御する制御部と、を備える。
本発明によれば、生産性の向上に有利なインプリント技術が提供される。
本発明の一実施形態のインプリント装置の構成を模式的に示す図。 型保持部およびその周辺部分の構成を模式的に示す断面図(a)、および、基板保持部の構成を模式的に示す図。 型の構成を例示する図。 インプリント装置による一般的なインプリント処理を模式的に示す図。 欠けショット領域に対する一般的なインプリント処理において生じうる問題を説明するための図。 改良されたインプリント処理を模式的に示す図。 改良されたインプリント処理における問題点を説明するための図。 基板における周辺領域の撓み量を基板の全周にわたって計測した結果を例示する図。 本発明の一実施形態のインプリント装置における計測モードの動作を例示する図。 本発明の一実施形態のインプリント装置における製造モードの動作を例示する図。 物品製造方法を例示する図。
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、本発明の一実施形態のインプリント装置NILの構成が模式的に示されている。インプリント装置NILは、基板103の上に供給されたインプリント材301と型102とを接触させ、その状態でインプリント材301を硬化させることによってインプリント材301の硬化物からなるパターンを形成するインプリント処理を行う。インプリント材は、それを硬化させるエネルギーが与えられることによって硬化する硬化性組成物である。インプリント材は、硬化した状態を意味する場合もあるし、未硬化の状態を意味する場合もある。硬化用のエネルギーとしては、例えば、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)でありうる。
硬化性組成物は、典型的には、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る。これらのうち光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および光重合開始剤を含有しうる。また、光硬化性組成物は、付加的に非重合性化合物または溶剤を含有しうる。非重合性化合物は、例えば、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りうる。
本明細書および添付図面では、基板103を保持する基板保持部108の保持面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。
インプリント装置NILは、基板103の操作に関して、基板ステージ104と、基板ステージ104を支持する支持ベース113と、基板ステージ104を駆動することによって基板103を駆動する基板駆動部132とを備える。基板ステージ104には、基板103を保持する基板保持部108が組み込まれている。基板ステージ104には、基準マーク115が設けられうる。インプリント装置NILは、型102の操作に関して、型102を保持する型保持部101と、型保持部101を駆動することによって型102を駆動する型駆動部131とを備える。基板駆動部132および型駆動部131は、基板103と型102との相対的な位置および回転をX軸、Y軸、Z軸、θX軸、θY軸、θZ軸の6軸に関して調整する相対駆動機構を構成する。
一例において、基板駆動部132は、基板103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基板ステージ104を駆動し、型駆動部131は、型102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型保持部101を駆動する。相対駆動機構は、X軸、Y軸、θX軸、θY軸およびθZ軸に関して基板103と型102との相対位置を調整するほか、Z軸に関しても基板103と型102との相対位置を調整する。Z軸に関する基板103と型102との相対位置の調整は、基板103の上のインプリント材と型102とを接触させる接触動作、および、硬化したインプリント材から型102を離隔させる分離動作を含む。
インプリント装置NILは、その他、1つ又は複数のアライメントスコープ116と、基板計測器109と、オフアクシスアライメントスコープ107と、硬化部105と、観察部114と、ディスペンサ(供給部)106と、型計測器117とを備えうる。アライメントスコープ116は、型102のマークと基板103のマークとの相対位置を示す情報、例えば、型102のマークおよび基板103のマークの画像や、型102のマークと基板103のマークとによって形成されるモアレの画像等を出力する。一例において、4つのアライメントスコープ116を設けることによって、基板103のショット領域の4隅のマークを同時に観察することができる。
基板計測器109は、基板103の表面の形状を計測する。より具体的には、基板計測器109は、基板103の表面の複数の位置における該表面の高さを計測するように構成されうる。基板計測器109は、距離を計測可能なセンサを含みうる。オフアクシスアライメントスコープ107は、基板103のマークを観察する。硬化部105は、基板103の上に供給されたインプリント材を硬化させるエネルギー(例えば、光)を該インプリント材に供給し、これによりインプリント材を硬化させる。観察部114は、インプリント材と型102との接触の状態や、型102のパターンに対するインプリント材の充填の状態を観察する。ディスペンサ(供給部)106は、基板103の上にインプリント材301を供給する供給部である。ディスペンサ106は、例えば、インプリント材301を吐出する複数の吐出口が配列された吐出部を含みうる。ディスペンサ106は、該吐出部を複数の軸(例えば、6軸)に関して駆動する駆動機構を含みうる。型計測器117は、型102の表面の形状を計測する。より具体的には、型計測器117は、型102の表面の複数の位置における該表面の高さを計測する。型計測器117は、距離を計測可能なセンサを含みうる。
図2(a)は、型保持部101およびその周辺部分の構成を模式的に示す断面図である。型保持部101は、例えば、吸引部110を有し、吸引部110によって型102を吸引することによって型102を保持する。型102は、メサ状のパターン部1021を有し、パターン部1021には、パターンが形成されている。型保持部101は、例えば、硬化部105から供給される硬化のためのエネルギーを透過する構造(例えば、中空構造)を有する。型保持部101は、型102の裏面(パターンが形成された面の反対側の面)の側に圧力室133を形成するシール部材(例えば、シートガラス)112と、圧力室133の圧力を制御するための流路111と、圧力制御部181とを含みうる。圧力制御部181は、流路111を介して圧力室133に接続されている。圧力制御部181が圧力室133の圧力を外部空間の圧力より高く制御することによって、型102の中央部(パターン部1021)が基板103に向かって凸になるように型102を変形させることができる。流路111および圧力制御部181は、型102の変形を調整する型変形機構180を構成する。型駆動部131は、型保持部101を複数の軸(例えば、X軸、Y軸、Z軸、θX軸、θY軸、θZ軸の6軸。)について駆動することによって型102を該複数の軸について駆動するように構成されうる。
インプリント装置NILは、基板103と型102との間の空間にパージガスを供給するガス供給部170を備えうる。ガス供給部170は、例えば、型保持部101に設けられた流路を含みうる。パージガスとしては、インプリント材の硬化を阻害しないガス、例えば、ヘリウムガス、窒素ガスおよび凝縮性ガス(例えば、ペンタフルオロプロパン(PFP))の少なくとも1つを含むガスが使用されうる。インプリント装置NILは、更に、上記の各構成要素を制御する制御部190を備える。
図2(b)には、基板保持部108の構成が模式的に示されている。基板保持部108は、基板103を保持するとともに基板103を変形させる基板変形機構CDMを有する。基板変形機構CDMは、基板保持部108の構成要素として理解されてもよいし、基板保持部108とは異なる構成要素として理解されてもよい。基板変形機構CDMは、基板103が目標形状になるように基板103の裏面側の圧力分布を制御する。基板変形機構CDMは、基板103の少なくとも一部分が上に向かって(型102に向かって)凸になるように基板103を変形さること(撓ませること)が可能である。基板変形機構CDMは、基板保持部108の表面に設けられた複数の凹部121〜125と、複数の凹部121〜125の圧力を個別に制御可能な圧力制御部150とを含みうる。
例えば、圧力制御部150により、凹部121、125に負圧を供給し、凹部122、123、124に正圧を供給すると、基板103の凹部122、123、124に対応する部分を上方に凸に変形させつつ基板103を保持することができる。凹部121〜125の個数は、5個に限定されるものではなく、要求される仕様に応じて任意の個数に変更することができる。また、圧力制御部150が凹部121〜125に個別に供給可能な圧力の範囲および値も、要求される仕様に応じて決定されうる。
凹部121〜125の形状は、図2(b)に例示されるように同心円状に配置された円形状あるいはリング状であってもよいし、他の形状であってもよい。基板103は、その中心が同心円の中心と一致するように基板保持部108に提供されうる。基板保持部108は、基板103に対向する面内における周辺部分にテーパ部TPを有することが好ましい。テーパ部TPを設けることにより、基板103、特に基板103の周辺部を上方に向かって凸になるように変形させることが容易になる。
基板変形機構CDMは、上記のとおり、基板103を保持する機能と基板103を変形させる機能とを有する。他の実施形態では、これらの機能は、別個に提供されてもよい。例えば、基板を保持する機能は、真空チャックによって提供され、基板を変形させる機能は電気的なデバイス(例えば、圧電素子)および/または機械的なデバイス(例えば、シリンダ)によって提供されてもよい。あるいは、基板を保持する機能は、電気的なデバイス(例えば、静電チャック)によって提供され、基板を変形させる機能は、図2(b)に例示されるような圧力制御デバイスによって提供されてもよい。
基板103は、例えば、シリコン、プラスティック、砒化ガリウム、テルル化水銀、または、それらから選択される2以上の材料を含む複合材料で構成されうる。基板103の表面上には、表面エネルギーを下げるための添加剤を含む調整用混合液が予めスピンコートされうる。さらに、基板103には結晶方位を特定するためのノッチまたはオリエンテーションフラットなどが構成されている。
図3には、型102の構成が模式的に示されている。型102は、例えば、融解石英、有機ポリマーまたは金属で構成されうるが、他の材料で構成されてもよい。型102は、薄板状の可動部(ダイアフラム)1022と、可動部1022から突出するように設けられたパターン部(メサ部)1021と、可動部1022を支持する支持部1024とを有しうる。可動部1022の裏面側(パターン部1021が配置された側の反対側)には、支持部1024によって取り囲まれた空洞部1025が設けられうる。空洞部1025は、前述の圧力室133の一部を構成する。可動部1022の厚さは、例えば、1mm程度でありうる。パターン部1021は、例えば、30μm程度の厚さを有しうる。パターン部1021の表面には、凸パターン204および凹パターン203で構成されるパターンが形成されている。凸パターン204の表面と凹パターン203の表面との間の段差、即ち、凸パターン204の高さは、例えば、数十nmから数百nm程度の範囲でありうる。パターン部1021は、1つまたは複数のマーク206を有する。
図4を参照しながらインプリント装置NILによる一般的なインプリント処理を説明する。以下の動作は、制御部190によって制御される。なお、図4では、簡略化のために、基板103の上方の構造として型102のパターン部1021のみが示されている。まず、図4(a)、(b)に模式的に示されるように、制御部190は、基板103と型102(パターン部1021)とを近づけてインプリント材301とパターン部1021とを接触させる。具体的には、制御部190は、まず、図4(a)に模式的に示されるように、ガス供給部170によって基板103と型102との間にパージガスが供給された状態で、型102の降下を開始するように型駆動部131を制御する。これにより、ディスペンサ106によって基板103のショット領域に供給されたインプリント材301に対して型102が近づく。ここで、制御部190は、型102の降下の開始前に、または、型102の降下と並行して、型102が基板103(下方)に向かって凸になるように圧力室133の圧力を圧力制御部181によって制御しうる。圧力制御部181によって型102を目標形状に変形させるためには、一例において数百msec程度を要する。そこで、ディスペンサ106による基板103へのインプリント材301の供給の動作と並行して圧力制御部181による圧力室133の圧力の制御を開始してもよい。
次いで、図4(b)に模式的に示されるように、制御部190は、インプリント材301に型102のパターン部1021のパターンの一部が接触したら、パターン部1021が平坦になるように圧力制御部181を制御する。基板103と型102とを近づける動作は、第1動作と、該第1動作の後の第2動作とを含みうる。第1動作では、基板103と型102とが第1速度で近づけられる。第2動作では、該第1動作の後に基板103と型102とが該第1速度より遅い第2速度で近づけられてインプリント材301と型102とが接触する。これにより、基板103と型102(のパターン部1021)との衝突を防止することができる。図4(b)に模式的に示されるようにインプリント材301に型102のパターン部1021が接触した状態で、パターン部1021の凹パターンにインプリント材301が充填される。
次いで、図4(c)に模式的に示されるように、制御部190は、インプリント材301を硬化させるエネルギー(例えば、光)がインプリント材301に供給されるように硬化部105を制御する。これにより、インプリント材301が硬化し、パターン部1021のパターンがインプリント材301に転写される。次いで、図4(d)に模式的に示されるように、制御部190は、硬化したインプリント材301から型102(のパターン部1021)が引き離されるように型駆動部131を制御する。
図5を参照しながら欠けショット領域(周辺ショット領域)に対する一般的なインプリント処理において生じうる問題を説明する。ここで、欠けショット領域とは、パターン部1021のパターンの全体のうちの一部のみが基板103上のインプリント材に転写される領域を示す。また、欠けショット領域は、基板103の外周(エッジ)が含まれる領域である。まず、図5(a)に模式的に示されるように、型102が下に向かって凸になるように変形された状態で型102の降下が開始される。その後、型102のパターン部1021の中心部分(最も下方に突出した部分)が基板103の表面の高さよりも低い位置まで到達した時点で、型102のパターン部1021の周辺部分が基板103のエッジに衝突しうる。これによって型102が劣化し、場合によっては破損しうる。
図6は、図5を参照しながら説明した問題点に関して改良されたインプリント処理が模式的に示されている。以下、図6を参照しながら改良されたインプリント処理を説明する。まず、図6(a)、(b)に模式的に示されるように、制御部190は、基板103と型102(パターン部1021)とを近づけてインプリント材301とパターン部1021とを接触させる。具体的には、制御部190は、まず、図6(a)に模式的に示されるように、型102が基板103(下方)に向かって凸になるように型変形機構180によって型102の形状を制御する。型変形機構180によって型102を目標形状に変形させるためには、一例において数百msec程度を要する。そこで、ディスペンサ106による基板103へのインプリント材301の供給の動作と並行して圧力制御部181による圧力室133の圧力制御を開始してもよい。
また、制御部190は、上記の型102の変形と並行して、図6(a)に模式的に示されるように、基板103が型102(上方)に向かって凸になるように基板変形機構CDMによって基板103の形状を制御する。また、制御部190は、ガス供給部170によって基板103と型102との間にパージガスが供給された状態で、型102の降下を開始するように型駆動部131を制御する。これにより、ディスペンサ106によって基板103のショット領域に供給されたインプリント材301に対して型102が近づく。次いで、図6(b)に模式的に示されるように、制御部190は、インプリント材301に型102のパターン部1021のパターンの一部が接触したら、パターン部1021が平坦になるように基板変形機構CDMを制御する。基板103が型102(上方)に向かって凸になるように基板103の表面形状を制御することにより、欠けショット領域にインプリント処理を行う場合においても、基板103のエッジと型102との衝突を防止し、型102の劣化を低減することができる。
基板103と型102とを近づける動作は、第1動作と、該第1動作の後の第2動作とを含みうる。第1動作では、基板103と型102とが第1速度で近づけられる。第2動作では、該第1動作の後に基板103と型102とを該第1速度より遅い第2速度で近づけられてインプリント材301と型102とが接触する。これにより、基板103と型102(のパターン部1021)との衝突を防止することができる。図6(b)に模式的に示されるようにインプリント材301に型102のパターン部1021が接触した状態で、パターン部1021の凹パターンにインプリント材301が充填される。
次いで、図6(c)に模式的に示されるように、制御部190は、インプリント材301を硬化させるエネルギー(例えば、光)がインプリント材301に供給されるように硬化部105を制御する。これにより、インプリント材301が硬化し、パターン部1021のパターンがインプリント材301に転写される。次いで、図6(d)に模式的に示されるように、制御部190は、硬化したインプリント材301から型102(のパターン部1021)が引き離されるように型駆動部131を制御する。
以上のように、図6に例示されたインプリント処理では、型102の劣化を低減するための改良がなされている。しかしながら、図6に例示されたインプリント処理では、基板103の結晶方位によって基板の撓み量が基板103の円周方向において不均一に異なりうることが考慮されていない。したがって、図6に例示されたインプリント処理では、型102が劣化する可能性が依然としてある。
以下、図7を参照しながら、基板103の円周方向において撓み量が不均一になりうることを説明する。図7(a)には、ノッチNTを有する基板103および基板保持部108が基板変形機構CDMとともに示されている。ノッチNTは、基板103の結晶方位を示すマークである。ノッチの代わりにオリエンテーションフラットが基板103の結晶方位を示すマークとして設けられてもよい。マークは、基板103の結晶方位を示す方位情報を提供する。方位情報は、マーク以外によって制御部190に提供されてもよい。図7(a)の例では、XY座標系のX軸の正方向を方位=0°として、ノッチNTが270°の方位を向くように、不図示の搬送機構によって基板103が基板保持部108の上に配置されている。
また、図7(a)には、基板103のショットレイアウト(ショット領域の配列)が太線によって示されている。各矩形は、ショット領域を示す。基板103の内側に矩形の全域が収まっているショット領域は、型102のパターン部1021の全域のパターンが転写可能な完全ショット領域である。基板103のエッジが矩形を横切っているショット領域は、欠けショット領域である。なお、図7(a)では、欠けショット領域も矩形で示されているが、実際には、欠けショット領域の外形の一部は、基板103のエッジに沿うように定められる。欠けショット領域を含むショットレイアウトにおいて、典型的には、完全ショット領域は複数のチップ領域を有し、欠けショット領域は少なくとも1つのチップ領域を有するように定義される。図7(a)において、A、Bは欠けショット領域である。
図7(b)にも、ノッチNTを有する基板103および基板保持部108が基板変形機構CDMとともに示されている。図7(b)の例では、ノッチNTがD°の方位を向くように、不図示の搬送機構によって基板103が基板保持部108の上に配置されている。欠けショット領域A’、B’は、図7(a)に示された欠けショット領域A、Bとそれぞれ同一位置に存在する。つまり、図7(a)に示された状態と図7(b)に示された状態との差異は、基板103の結晶方位を示すノッチNTの方位(位置)のみである。
図8(a)には、図7(a)に示された方位で基板保持部108の上に配置された基板103の変形状態を基板変形機構CDMで一定に維持にしながら基板103における周辺領域の撓み量H1を基板103の全周にわたって計測した結果が例示されている。図8(a)において、符号Aは、欠けショット領域A内の一点(例えば、欠けショット領域Aを示す矩形の中心と基板103の中心とを結ぶ直線と基板103の有効領域の外縁との交差位置)における撓み量を示している。同様に、図8(a)において、符号Bは、欠けショット領域B内の一点(例えば、欠けショット領域Bを示す矩形の中心と基板103の中心とを結ぶ直線と基板103の有効領域の外縁との交差位置)における撓み量を示している。
図8(b)には、図7(b)に示された方位で基板保持部108の上に配置された基板103の変形状態を基板変形機構CDMで一定に維持にしながら基板103における周辺領域の撓み量H2を基板103の全周にわたって計測した結果が実線で例示されている。また、図8(b)には、参考のために、図8(a)における撓み量H1が点線で示されている。図8(b)において、符号A’は、欠けショット領域A’内の一点(例えば、欠けショット領域A’を示す矩形の中心と基板103の中心とを結ぶ直線と基板103の有効領域の外縁との交差位置)における撓み量を示している。同様に、図8(b)において、符号B’は、欠けショット領域B’内の一点(例えば、欠けショット領域B’を示す矩形の中心と基板103の中心とを結ぶ直線と基板103の有効領域の外縁との交差位置)における撓み量を示している。ここで、前述のように、インプリント装置NILにおいて、ショット領域Aとショット領域A’とは、互いに同じ位置である。
図8(a)、(b)において、横軸は、X軸の正方向を方位=0°として、方位を示す角度であり、縦軸は、撓み量である。撓み量は、基板103の変形前の評価点の高さと変形後の該評価点の高さとの差分である。評価点は、基板103の表面における、基板計測器109によって計測される位置であり、例えば、基板103における周辺領域内の複数の位置である。図7(a)のような基板103の配置でショット領域Aに対してインプリント処理を行う場合と、図7(b)のような基板103の配置でショット領域A’に対してインプリント処理を行う場合とでは、基板変形機構CDMの最適な制御条件が異なる。これは、図7(a)のような基板103の配置におけるショット領域Aの位置での基板103の撓み量と、図7(b)のような基板103の配置におけるショット領域A’の位置での基板103の撓み量とが異なるからである。ショット領域A、A’に対するインプリント処理時の基板変形機構CDMの制御条件が同じであると、インプリント材IMと型102のパターン部1021とが最初に接触するタイミングでの型102の高さがショット領域A、A’において互いに異なりうる。
しかし、本発明者は、図8(a)、(b)に例示されるように、基板103の中心の周りの円周(例えば、基板103の有効領域の外縁)上における基板103の撓み量が該円周に沿って周期的に変化していることを見出した。また、本発明者は、この周期的な変化における位相は、ノッチNTの方位に対して強い相関を有し、図8(a)における撓み量H1の変化曲線と図8(b)の撓み量H2の変化曲線とは、互いにノッチNTの方位の差に相当する位相差を有することを見出した。この事実は、撓み量が基板103の結晶方位によって引き起こされることを強く示唆する。この現象を単純化して説明すれば、基板103のある方向における剛性は、その方向と結晶方位との角度差に依存するということである。
以上より、基板の中心の周りの円周上における該基板の撓み量の変化を示す情報(以下、特性情報)を予め取得しておけば、該特性情報と基板保持部108の上に配置された基板103のノッチNTの方位とに基づいて基板103の撓み量を特定することができる。例えば、図8(a)のような特性情報を予め取得しておけば、基板保持部108の上に配置された基板103の中心の周りの円周上の任意の位置における基板103の撓み量を、基板103のノッチNTの方位に基づいて特定することができる。
よって、対象ショット領域における撓み量を、基板保持部108の上に配置された状態における基板103のノッチNTの方位、特性情報を取得する際の基板103のノッチNTの方位との差、および、特性情報に基づいて特定することができる。図8(a)に例示された特性情報が予め取得された特性情報であるとすると、この特性情報を取得した際のノッチNTの方位と、図7(b)のような基板103の配置におけるノッチNTの方位との差は、270°−D°である。この差の分だけ図8(a)に例示された特性情報における位相をずらすことによって、図8(b)のような特性情報を計算によって簡単に得ることができる。
更に、円周上の任意の位置における基板103の撓み量と特定することができれば、その円周上の個々のショット領域に対するインプリント処理における基板変形機構CDMの制御情報をその撓み量に基づいて決定することができる。
以上の原理に基づいて、制御部190は、基板変形機構CDMを制御するための基準制御情報を補正することによって対象ショット領域に対するインプリント処理のための補正制御情報を生成する。また、制御部190は、補正制御情報に応じて、対象ショット領域に対するインプリント処理において基板変形機構CDMを制御する。ここで、制御部190は、基板103が基板保持部108によって保持された状態における基板103のノッチNTの位置と、該状態における基板103の対象ショット領域の位置とに基づいて基準制御情報を補正することによって補正制御情報を生成しうる。基準制御情報および補正制御情報は、例えば、基板変形機構CDMの複数の凹部121〜125のそれぞれの圧力を制御するために圧力制御部150を制御するための情報である。
以下、撓み量の周期性とそれを考慮した補正制御情報との関係について例示的に説明する。図8(c)には、図8(a)に示された撓み量H1が目標撓み量となるように基板補正機構CDMを制御するための制御情報としての圧力制御情報が例示的に示されている。撓み量H1は、基板103上の位置を示す方位(角度)を変数とする関数、具体的には、H1=H0+AMH×|sin2(θ+α)|のような周期関数で近似的に与えられることが実験を通して確認された。ここで、H0は、基板103の撓み量が最も小さい位置(方位)における撓み量である。AMHは、係数であり、撓み量が最も大きい位置(方位)における撓み量は、H0+AMHである。θは、基板103上の位置(ショット領域の位置)を示す方位(X軸を基準とする角度)である。αは、例えば、後述する計測モードでのテスト基板のノッチNTの方位に対するインプリント処理を行う際の基板103のノッチNTの方位との差(角度差あるいは位相差)である。図7(a)の配置で計測モードを実行し、図7(b)の配置でインプリント処理を実行する場合は、α=(270−D)°である。
圧力制御情報としての圧力値P1は、基板103上の位置を示す方位(角度)を変数とする関数、具体的には、P1=P0−AMP×|cos2(θ+α)|のような周期関数で近似的に与えられうる。P0は、基板103の撓み量が最も小さい位置(方位)における撓み量を目標撓み量に一致させるための圧力値である。AMPは、係数であり、撓み量が最も大きい位置(方位)において、基板103の撓み量を目標撓み量に一致させるための圧力値は、P0−AMPである。係数AMPは、例えば、後述する計測モードにおける撓み量の計測時に、圧力値と撓み量との関係を求めることによって決定されうる。あるいは、係数AMPは、シミュレーション等によって決定されてもよい。
図7、図8を参照した以上の説明は、基板103における周辺領域、即ち、欠けショットが配置された領域に関するものであるが、結晶方位に依存する撓み量の周期的な変化は、周辺領域に内側(即ち、完全ショット領域が配置された領域)においても存在しうる。したがって、上記の説明は、基板103の周辺領域の内側にも適用されうる。この場合、撓み量を示す関数および圧力値を示す関数は、基板103における半径方向の位置を示す複数の半径に関してそれぞれ決定されうる。
基板103のショット領域の上のインプリント材301に型102を接触させる際にショット領域の高さが目標高さになるように基板103を変形させるために要する圧力値は、インプリント処理の実行に先立って実行される計測モードにおいて決定されうる。あるいは、該圧力値は、インプリント処理の度に計測によって調整されてもよいが、この場合には、スループットが低下しうる。以下では、前者の方法に関して例示的に説明する。
図9には、計測モードにおけるインプリント装置NILの動作が示されている。計測モードでは、基板103のショット領域の上のインプリント材301に型102を接触させる際にショット領域の高さが目標高さになるように基板103を変形させるために要する圧力値が決定される。計測モードにおけるインプリント装置NILの動作は、制御部190によって制御される。ステップS701では、不図示の搬送機構によって、テスト基板が基板保持部108上にロードされる。ここで、テスト基板は、物品の製造のための基板、即ち、後述の製造モードにおいて処理される基板であってもよいし、テスト専用の基板であってもよい。
ステップS702では、制御部190は、基板保持部108の上にロード(配置)されたテスト基板のノッチNTの方位を示す情報を取得する。この情報は、例えば、テスト基板をプリアライメントするプリアライメント装置に提供される情報(ノッチNTの方位を指定する情報)に基づいて取得されうる。
ステップS703では、制御部190は、基板変形機構CDMによりテスト基板が平坦な状態で保持されるように基板変形機構CDMを制御した状態で、基板計測器109にテスト基板の複数の位置についてテスト基板の表面の高さを計測させる。これにより、テスト基板が平坦に保持された状態におけるテスト基板の表面(以下、基板基準面)の形状が計測される。通常は、基板変形機構CDMの複数の凹部121〜125の全てを基板103の吸着に十分な負圧にすることによってテスト基板が平坦に保持される。
ステップS704では、制御部190は、基板変形機構CDMを制御するための複数の制御情報のうちの1つを選択する。ここで、1つの制御情報は、ショット領域の位置に応じて基板変形機構CDMの複数の凹部121〜125のそれぞれの圧力を制御するために圧力制御部150を制御するための情報である。ここで、複数の制御情報の少なくとも1つは、欠けショット領域(基板における周辺領域)に対するインプリントを行うために基板変形機構CDMを制御するための第1制御情報を含みうる。第1制御情報は、例えば、圧力制御部150により、凹部121、123、124、125に負圧を供給し、凹部122に正圧を供給することを指示する情報でありうる。
ステップS705では、制御部190は、ステップS704で選択した制御情報に従って基板変形機構CDMの圧力制御部150を制御し、テスト基板を変形させる。この際に、複数の凹部121〜125の少なくとも1つが、制御情報で指定された正圧に制御されうる。
ステップS706では、制御部190は、基板計測器109にテスト基板の複数の位置についてテスト基板の表面の高さを計測させる。これにより、制御情報に従って変形が制御されたテスト基板の表面の形状が計測される。ステップS707では、制御部190は、予め指定された各ショット領域の各々の高さが目標高さになるように基板103を変形させるための計測が完了したか否かを判断し、完了していない場合には、圧力値を変更してステップS705、S706を繰り返す。予め指定された各ショット領域の各々の高さが目標高さになるように基板103を変形させるための計測が完了した場合には、制御部190は、ステップS708に処理を進める。圧力値の変更は、例えば、ステップS704で選択された制御情報が第1制御情報である場合、テスト基板の周辺領域の高さ(撓み量)が変更されるようになされうる。
ステップS708では、制御部190は、ステップ706で得られた計測の結果に基づいて、テスト基板における円周上の位置(方位)と、該位置における撓み量(高さ)を目標撓み量(目標高さ)にするための圧力値との関係を示す基準制御情報を生成する。基準制御情報は、例えば、前述のP1=P0−AMP×|cos2(θ+α)|、α=0°、方位=270°のような形式で生成されうる。ステップS709では、制御部190は、ステップS708で生成した基準制御情報を保存する。
ステップS710では、制御部190は、複数の制御情報の全てに関してステップS704〜S709を実行したかどうかを判断し、未実行の制御情報が存在する場合には、ステップS703に戻り、未実行の制御情報がない場合には、ステップS711に進む。
ステップS711では、不図示の搬送機構によって、テスト基板が基板保持部108上からアンロードされる。以上の動作を経て、複数の制御情報にそれぞれ対応付けて複数の圧力制御情報が保存される。
図10は、製造モードにおけるインプリント装置NILの動作が示されている。製造モードでは、物品を製造するための基板103の各ショット領域にインプリント処理がなされる。製造モードにおける動作は、制御部190によって制御される。ステップS801では、不図示の搬送機構によって、基板103が基板保持部108の上にロードされる。ステップS802では、制御部190は、制御部190は、基板保持部108の上にロード(配置)された基板103のノッチNTの方位を示す方位情報を取得する。この方位情報は、例えば、基板103をプリアライメントするプリアライメント装置に提供される情報(ノッチNTの方位を指定する情報)に基づいて取得されうる。基板103を基板保持部108の上に配置する際の基板103のノッチNTの方位は、例えば、ユーザによって指定されうる。基板103の結晶方位は、例えば、形成される半導体素子(例えば、トランジスタ)の特性に影響を与えうる。ユーザは、製造するべき物品に要求される仕様に応じて、ノッチNTの方位を決定しうる。
ステップS803では、制御部190は、基板103の複数のショット領域のうちインプリント処理を行うべきショット領域(対象ショット領域、次にインプリント処理が実行されるショット領域)を決定する。ステップS804では、制御部190は、基板変形機構CDMを制御するための基準制御情報を取得する。基準制御情報は、計測モードのステップS709で保存された1又は複数の基準制御情報から、ステップS803で決定されたショット領域に対応するものを選択することによって取得されうる。
以上の説明においては、ステップS803においては、1つのショット領域に対するインプリント処理(接触動作から分離動作まで)が終わった後、次にインプリント処理を行うべき別の1つのショット領域を処理対象領域とした。しかし、処理対象領域は、2つ以上のショット領域であってもよい。すなわち、1つ1つのショット領域ではなく、2つ以上のショット領域を処理対象領域として、その2つ以上のショット領域に対応する基板の歪み量(変形量)を閾値以下に抑えられるような基準制御情報を得るようにしてもよい。但し、1枚の基板に対して1つの基準制御情報とするのは望ましくないかもしれない。基準制御情報の数は、1枚の基板に対して少なくとも4つ(好ましくは、少なくとも8つ)、かつ、ショット領域の数以下(好ましくは20以下)であることが望ましい。あるいは、1枚の基板に対して、基板上のショット領域の数(欠けショットも含む)の1/50以上(または1/30以上)、かつ、ショット領域の数以下(好ましくはショット領域の数の1/30以下)の基準制御情報を得ることが望ましい。
ステップS805では、制御部190は、ステップS802で取得した方位情報に基づいて、ステップS804で取得した基準制御情報を補正することによって補正制御情報を生成する。補正制御情報は、例えば、P1=P0−AMP×|cos2(θ+α)|(α=(270−225)°)のような形式で生成されうる。したがって、基準制御情報が生成されたときのテスト基板の方位と基板保持部108の上に配置される処理対象の基板103の方位とが異なる場合においても、基板103の撓みを計測する必要がない。
なお、テスト基板の基板基準面と処理対象の基板103の基板基準面の高さが異なる場合には、それに応じて補正制御情報が補正されうる。補正は、例えば、基板の厚さと補正値との関係を示す補正情報に基づいてなされうる。補正情報は、予め準備されていてもよいし、処理対象の基板103を変形させ、基板103の変形量を少なくとも1箇所について計測して得られる情報に基づいて生成されてもよい。あるいは、補正は、他の方法によってなされてもよい。
ステップS806では、制御部190は、対象ショット領域に対してインプリント処理がなされるように、インプリント処理に関連する構成要素を制御する。この際に、制御部190は、ステップS805で生成した補正制御情報に基づいて、基板変形機構CDMを制御する。
ステップS807では、制御部190は、未処理のショット領域が存在するかどうかを判断し、未処理のショット領域が存在すればステップS803に戻り、未処理のショット領域が存在しなければステップS808に進む。ステップS808では、不図示の搬送機構によって、基板103が基板保持部108上からアンロードされる。
制御部190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。
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。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。
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。
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11(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。
図11(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11(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を介して照射すると、インプリント材3zは硬化する。
図11(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、型の凸部が硬化物の凹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。
図11(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11(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。
NIL:インプリント装置、CDM:基板変形機構、101:型保持部、102:型、103:基板、104:基板ステージ、105:硬化部、106:ディスペンサ(供給部)、107:オフアクシスアライメントスコープ、108:基板保持部、109:基板計測器、121〜125:凹部、150:圧力制御部

Claims (12)

  1. 型を用い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インプリント処理を行うインプリント装置であって、
    前記基板を保持する基板保持部と、
    前記基板が前記基板保持部によって保持された状態において、前記基板が前記型に向かって凸になるように前記基板を変形させる基板変形機構と、
    前記基板の結晶方位に関する方位情報と、前記基板の複数のショット領域のうち前記インプリント処理が実施される対象ショット領域とに応じて、前記基板変形機構による前記基板の変形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。
  2. 前記基板保持部が、前記基板変形機構を含んでいる、
    ことを特徴とする請求項1に記載のインプリント装置。
  3. 前記複数のショット領域のうち、第1ショット領域への前記インプリント処理の後に、他のショット領域への前記インプリント処理を行わずに、第2ショット領域への前記インプリント処理を実施する場合、前記制御部は、前記第1ショット領域への前記インプリント処理の後に、前記第2ショット領域に対応した前記基板変形機構による前記基板の変形の制御を実行する、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のインプリント装置。
  4. 前記基板は、前記結晶方位を示すマークを有し、
    前記制御部は、前記基板保持部によって保持された状態における前記基板の前記マークの位置と、前記状態における前記基板の前記対象ショット領域の位置とに応じて、前記基板変形機構よる前記基板の変形を制御する、
    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。
  5. 前記制御部は、前記基板変形機構を制御するための基準制御情報を補正することによって前記対象ショット領域に対する前記インプリント処理のための補正制御情報を生成し、前記対象ショット領域に対する前記インプリント処理において、前記補正制御情報に応じて前記基板変形機構を制御し、
    前記制御部は、前記状態における前記基板の前記マークの方位と、前記状態における前記基板の前記対象ショット領域の方位とに基づいて前記基準制御情報を補正することによって前記補正制御情報を生成する、
    ことを特徴とする請求項4に記載のインプリント装置。
  6. 前記基板変形機構が前記基板を変形させた状態において、前記基板の中心の周りの円周上における前記基板の撓み量は、前記円周に沿って周期的に変化し、
    前記制御部は、前記対象ショット領域に対する前記インプリント処理において前記対象ショット領域の撓み量が目標撓み量となるように前記基準制御情報を補正することによって前記補正制御情報を生成する、
    ことを特徴とする請求項5に記載のインプリント装置。
  7. 前記制御部は、前記円周上における前記基板の撓み量を示す関数を保持し、
    前記関数は、前記対象ショット領域の位置を示す方位を変数とする関数である、
    ことを特徴とする請求項6に記載のインプリント装置。
  8. 前記関数は、周期関数である、
    ことを特徴とする請求項7に記載のインプリント装置。
  9. 前記基板変形機構は、前記基板を保持する保持面に同心円状に配置された複数の凹部を有し、前記複数の凹部の圧力を制御することによって前記基板を変形させる、
    ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のインプリント装置。
  10. 前記制御部は、少なくとも、前記対象ショット領域が前記基板における周辺領域に配置されたショット領域である場合に、前記方位情報および前記対象ショット領域に応じて前記基板変形機構よる前記基板の変形を制御する、
    請求項1乃至9のいずれか1項に記載のインプリント装置。
  11. 型を用い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インプリント処理を行うインプリント方法であって、
    前記基板が基板保持部によって保持された状態において、前記基板が前記型に向かって凸になるように前記基板を変形させる変形工程と、
    前記基板の結晶方位に関する方位情報と、前記基板の複数のショット領域のうち前記インプリント処理が実施される対象ショット領域とに応じて、前記変形工程における前記基板の変形を制御する情報を生成する生成工程と、
    を含むことを特徴とするインプリント方法。
  12. 請求項1乃至10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にパターンを形成する工程と、
    前記工程において前記パターンが形成された基板の処理を行う工程と、
    を含み、前記処理が行われた前記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。
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