JP4185941B2 - Nanoimprint method and nanoimprint apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、予めパターンを形成した型材を樹脂に押し付けた状態で、樹脂を硬化させることにより、樹脂にパターンを転写するナノインプリント方法及びナノインプリント装置に関する。 The present invention relates to a nanoimprint method and a nanoimprint apparatus for transferring a pattern to a resin by curing the resin in a state in which a mold material on which a pattern has been formed is pressed against the resin.
現在、主に半導体の製造分野において、微細なパターンを転写可能で、かつ低コストのパターン転写方法であるナノインプリント技術(非特許文献1参照)が注目されている。 At present, in the field of semiconductor manufacturing, nanoimprint technology (see Non-Patent Document 1), which is a low-cost pattern transfer method capable of transferring a fine pattern, has attracted attention.
ナノインプリント技術は、電子ビーム露光等により予め微細なパターンを形成した型材を、樹脂が塗布されたシリコンウエハやガラスウエハ等の基板に押し付けた状態で、樹脂を硬化させることによって、樹脂上に微細なパターンを転写するものである。ナノインプリント技術に関して、既に10nm程度の微細な形状の転写が可能であることが示されており、今後の半導体のプロセスルールの微細化についても、十分対応可能な性能を有している。また、ナノインプリント技術は、従来の露光装置のように露光、現像などの工程のための複雑な設備を必要としないので、従来の露光装置に比べて、少ない設備投資で微細な構造を作製することが可能となる。 The nanoimprint technology is a method in which a mold material in which a fine pattern has been formed in advance by electron beam exposure or the like is pressed against a substrate such as a silicon wafer or a glass wafer coated with the resin, and the resin is cured, whereby a fine pattern is formed on the resin. The pattern is transferred. Regarding the nanoimprint technology, it has already been shown that transfer of a fine shape of about 10 nm is possible, and it has sufficient performance for future miniaturization of semiconductor process rules. In addition, the nanoimprint technology does not require complicated equipment for processes such as exposure and development as in the case of conventional exposure apparatuses, so that a fine structure can be produced with less capital investment than conventional exposure apparatuses. Is possible.
ナノインプリント技術には、熱サイクル法及び光硬化法等が提案されている。熱サイクル法は、熱可塑性の樹脂をガラス転移温度以上に加熱し、樹脂の流動性を高めた状態で樹脂に型材を押し付け、冷却した後に樹脂から型材を離すことによりパターンを転写する方法である。また、光硬化法は、紫外線硬化型の樹脂を使用し、樹脂に型材を押し付けた状態で紫外線を照射して樹脂を硬化させた後、樹脂から型材を離すことによりパターンを転写する方法である。
図7に、光硬化法を用いたナノインプリント技術におけるパターン転写の工程について説明する。
As the nanoimprint technology, a thermal cycle method, a photocuring method, and the like have been proposed. The thermal cycle method is a method of transferring a pattern by heating a thermoplastic resin to a temperature higher than the glass transition temperature, pressing the mold material against the resin in a state where the flowability of the resin is enhanced, cooling the mold material, and separating the mold material from the resin. . The photocuring method is a method in which an ultraviolet curable resin is used, a pattern is transferred by releasing the mold material from the resin after the resin is cured by irradiating the mold with ultraviolet rays while the mold material is pressed against the resin. .
FIG. 7 illustrates a pattern transfer process in the nanoimprint technique using a photocuring method.
図7(a)は、第一の工程である樹脂13に型材11を押し付ける工程について示している。型材11は、石英等の紫外線を透過する材料によって作成されており、下面のパターン面15には、パターンの形成されたパターン転写領域16が設けられている。型材11を、シリコンウエハ叉はガラスウエハ等の基板12上に塗布した紫外線硬化型の樹脂13に押し付けることにより、パターン転写領域16に形成されたパターンに沿って樹脂13が流動する。
FIG. 7A shows a process of pressing the
図7(b)で示される第二の工程では、樹脂13に型材11を押し付けた状態で、不図示の紫外線光源から紫外線14を照射する。この結果、紫外線硬化型の樹脂13は、型材11のパターンに対応する形状に硬化する。
In the second step shown in FIG. 7B,
図7(c)で示される第三の工程では、型材11を基板12上の樹脂13から引き離す。基板12上の樹脂13は、型材11のパターンに対応する形状に硬化したまま基板12上に留まるため、型材11に形成されたパターンが基板12上の樹脂13に転写される。
In the third step shown in FIG. 7C, the
転写された樹脂13のパターンは、型材11を引き離すと、従来の露光装置のフォトリソグラフィー工程によって作成されたパターンと同等のものとなっている。半導体の製造における以降の工程は、従来の露光装置を用いた場合と同様に扱うことが出来る。
The transferred pattern of the
ところで、半導体の製造においては、多くの重ね合わせ工程が必要となるほか、半導体のプロセスルールの微細化が進んでいる。そのため、ナノインプリント技術によるパターンの転写においても、型材と基板の位置合わせ、いわゆるアライメントが重要となっている。 By the way, in the manufacture of semiconductors, many superposition processes are required, and miniaturization of semiconductor process rules is progressing. For this reason, alignment of the mold material and the substrate, so-called alignment, is also important in pattern transfer by nanoimprint technology.
ナノインプリント技術では、高精度なアライメントを行うため、型材に設けられたアライメントマークと基板上に設けられたアライメントマークとを、同一の光学式検出装置を用いて検出することが望ましい。しかしながら、ナノインプリント技術においては、型材と樹脂の屈折率がほとんど同じであるため、型材が樹脂に接触した状態では、型材に設けられたアライメントマークの信号コントラストが低くなってしまう。このため、型材が樹脂に接触した状態で、型材に設けられたアライメントマークと基板上に設けられたアライメントマークとを、同一の光学式検出装置を用いて検出することは困難である。 In the nanoimprint technique, in order to perform high-precision alignment, it is desirable to detect the alignment mark provided on the mold material and the alignment mark provided on the substrate using the same optical detection device. However, in the nanoimprint technology, since the refractive index of the mold material and the resin is almost the same, the signal contrast of the alignment mark provided on the mold material becomes low when the mold material is in contact with the resin. For this reason, it is difficult to detect the alignment mark provided on the mold material and the alignment mark provided on the substrate using the same optical detection device while the mold material is in contact with the resin.
また、型材が基板から離れた状態でアライメントを行った後、型材を基板に接触させると、型材を基板に接触させる過程で型材と基板の相対的な位置関係に誤差が生じる、いわゆるロックズレが発生してしまう。もしロックズレの発生を防止できる機構を構成できたとしても、規模が大きく、複雑な機構となってしまう。 In addition, when alignment is performed while the mold material is separated from the substrate, an error occurs in the relative positional relationship between the mold material and the substrate in the process of bringing the mold material into contact with the substrate. Resulting in. Even if a mechanism capable of preventing the occurrence of lock deviation can be configured, the scale is large and the mechanism becomes complicated.
上記問題を解決する手段として、特許文献1に開示されているアライメント方法は、まず型材及び基板に設けられたアライメントマークの間に樹脂がないように、型材と基板とを接近させる。この状態で、同一の光学式検出装置を用いて、型材と基板に設けられたアライメントマークを検出してアライメントを行った後、樹脂を硬化するための最終的な押し付けを行うことを特徴とする。 As means for solving the above problem, in the alignment method disclosed in Patent Document 1, first, the mold material and the substrate are brought close to each other so that there is no resin between the alignment material provided on the mold material and the substrate. In this state, using the same optical detection device, the alignment mark provided on the mold and the substrate is detected and aligned, and then the final pressing for curing the resin is performed. .
図8に、特許文献1に開示されているナノインプリント技術におけるアライメント方法について説明する。 FIG. 8 illustrates an alignment method in the nanoimprint technique disclosed in Patent Document 1.
図8(a)は、樹脂23を未硬化の状態で基板22上に塗布する工程を示している。基板22上には、不図示のアライメントマークが設けられている。
FIG. 8A shows a process of applying the
図8(b)は、型材21を基板22上に塗布された樹脂23に接触させる工程を示している。型材21には、型材21と基板22の位置合わせを行うため、不図示の光学式検出装置によって検出されるアライメントマーク24が設けられている。この工程において、型材21と基板22との間隔は、樹脂23を硬化させる際の型材21と基板22との間隔よりも、わずかに広く設定されている。また、型材21が樹脂23と接触して基板22に接近する際、型材21に設けられたアライメントマーク24の型材21と基板22との間には樹脂23がないようになっており、樹脂23は型材21と基板22の間を完全に満たしていない。この状態で、光学式検出装置を用いて型材21及び基板22上に設けられたアライメントマークを検出し、型材21と基板22とのアライメントを行うことができる。
FIG. 8B shows a step of bringing the
図8(c)は、基板22上に塗布された樹脂23を硬化する工程を示している。型材21と基板22の間を樹脂23が完全に満たしていない状態でアライメントを行った後、樹脂23を硬化するための状態まで、型材21を樹脂23に押し付ける。この状態で、基板22上の樹脂23を硬化させて、樹脂23に型材21に形成されているパターンを転写させる。
特許文献1に開示されているアライメント方法では、型材及び基板に設けられたアライメントマークの間に樹脂がないように、型材と基板とを接近させた状態でアライメントを行った後、さらに型材を樹脂に押し付けている。そのため、わずかではあるがロックズレの発生する虞があり、型材と基板の間を樹脂が完全に満たしていない状態で行うナノインプリント技術のアライメント方法では、型材と基板とを高精度にアライメントできないという問題があった。 In the alignment method disclosed in Patent Document 1, after performing alignment in a state in which the mold material and the substrate are close to each other so that there is no resin between the alignment marks provided on the mold material and the substrate, the mold material is further resinated. Is pressed against. For this reason, there is a risk that a slight amount of locking will occur, and the alignment method of the nanoimprint technology that is performed in a state where the resin is not completely filled between the mold material and the substrate cannot accurately align the mold material and the substrate. there were.
本発明のナノインプリント方法は、上述の課題を鑑みて成されたものであり、
1つの面にパターンが形成されたパターン転写領域を有する型材を用いて、基板上に塗布された未硬化の硬化型樹脂に、前記型材のパターン転写領域を有する面を押し付けた状態で、前記樹脂を硬化させて、前記樹脂に前記パターンを転写させるナノインプリント方法において、
前記型材のパターン転写領域を有する面上であって、パターン転写領域以外の領域に設けられた第1のアライメントマーク及び第2のアライメントマークと、
前記基板上に設けられた第3のアライメントマークと、
前記第1のアライメントマーク及び前記第3のアライメントマークを同時に検出可能な第1の検出手段と、
前記第2のアライメントマークを検出可能な第2の検出手段と、
前記第1の検出手段によって検出される前記第3のアライメントマークと前記第2の検出手段によって検出される前記第2のアライメントマークとの相対的な位置情報を記憶可能な記憶手段と、
を用い、
前記型材と前記樹脂を接触させずに、前記第1の検出手段による前記第1のアライメントマーク及び前記第3のアライメントマークの検出によって前記型材と前記基板との位置合わせがなされた状態で、前記第2の検出手段により前記第2のアライメントマークを検出して、前記第3のアライメントマークと前記第2のアライメントマークとの相対的な位置情報を取得し、前記記憶手段に記憶する工程と、
前記第2のアライメントマーク上に前記樹脂を満たさないように前記型材と前記樹脂を接触させた状態で、前記記憶手段に記憶された前記第3のアライメントマークと前記第2のアライメントマークとの相対的な位置情報を基に、前記第1の検出手段による前記第3のアライメントマークの検出及び前記第2の検出手段による前記第2のアライメントマークの検出を行うことにより、前記型材と前記基板との位置合わせを行う工程と、
を有することを特徴とする。
The nanoimprint method of the present invention is made in view of the above-mentioned problems,
Using a mold material having a pattern transfer region in which a pattern is formed on one surface, the resin in a state where the surface having the pattern transfer region of the mold material is pressed against an uncured curable resin applied on the substrate. In the nanoimprint method in which the pattern is transferred to the resin by curing
A first alignment mark and a second alignment mark provided on a surface of the mold material having a pattern transfer region, other than the pattern transfer region;
A third alignment mark provided on the substrate;
First detection means capable of simultaneously detecting the first alignment mark and the third alignment mark;
Second detection means capable of detecting the second alignment mark;
Storage means capable of storing relative positional information between the third alignment mark detected by the first detection means and the second alignment mark detected by the second detection means;
Use
In a state where the mold material and the substrate are aligned by the detection of the first alignment mark and the third alignment mark by the first detection means without contacting the mold material and the resin, Detecting the second alignment mark by a second detection means, obtaining relative positional information between the third alignment mark and the second alignment mark, and storing it in the storage means;
In a state where the mold material and the resin are in contact with each other so as not to fill the resin on the second alignment mark, a relative relationship between the third alignment mark and the second alignment mark stored in the storage unit And detecting the third alignment mark by the first detection means and detecting the second alignment mark by the second detection means on the basis of the specific position information. The process of aligning,
It is characterized by having.
本発明によれば、樹脂を硬化するための状態まで基板を樹脂に押し付けてアライメントを行うことが可能となるため、高精度に位置合わせ可能なナノインプリント方法及びナノインプリント装置を提供することが出来る。 According to the present invention, it is possible to perform alignment by pressing the substrate to the resin until the resin is cured. Therefore, it is possible to provide a nanoimprint method and a nanoimprint apparatus that can be aligned with high accuracy.
(第1の実施形態)
図1から図4を用いて、本発明の第1の実施形態について説明する。
まず、図4を使用して、ナノインプリント装置全体の説明を行う。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the whole nanoimprint apparatus will be described with reference to FIG.
図4は、ナノインプリント装置の外観図である。ここでは、光硬化法を用いたステップアンドリピート方式のナノインプリント装置を用いて、各部の説明を行う。型材101の下面は樹脂と接触するパターン面151であり、転写するパターンの凹凸形状が形成されたパターン転写領域152が設けられている。紫外線硬化型樹脂を硬化させるため、型材101の材質は、紫外線光を透過する石英などである。シリコンウエハ叉はガラスウエハ等の基板102表面に、未硬化状態の樹脂を塗布後、型材101を押し付けた状態で紫外線光を照射することによって、基板102表面に樹脂の三次元パターンが形成される。ヘッド103は、型材101を保持する役割と、内部に設置された紫外線光学系(不図示)によって、紫外線光を照射する機能を持つ。また、型材101のパターン面151が基板102の表面にならうように平行出し機構も有している。荷重センサ104は、ロードセルなどからなり、型材101にかかる荷重を計測する。昇降部106は、下側に荷重センサ104、ヘッド103を介して、型材101を保持した状態で上下に移動することにより、型材101を樹脂に押し付けるための押印動作、樹脂を硬化させた後、樹脂から型材101を離す離型動作を行う。また、昇降部106は、上下移動と共に、型材101と基板102との間隔を、型材101を樹脂に接触さない状態、及び型材101を樹脂に押し付けた状態状態に保持させることが可能である。直動ガイド105によって、昇降部106の移動方向は、後述のXYステージ110の移動するXY平面に対して、垂直方向(z方向)になる様に調整されている。ボールネジ107は、上側の端部が、モータ108に連結されている。さらに、ボールネジ107は、昇降部106内部に設置されているボールナットと組み合わされており、モータ108を回転させることによって、昇降部106がz方向に動く。フレーム109は、剛性の高い部材で形成されており、型材101を上下に駆動する機構全体を支える役割をしている。XYステージ110は、基板102を保持する役割と、逐次パターニングを行うためにXY方向に移動する役割を有する。XYステージ110は、不図示のリニアモータによって駆動され、定盤111の上側の表面に沿ってXY方向に移動する。定盤111は、フレーム109を保持し、XYテーブル110を搭載し、装置全体を支えるもので、除振台112を介して床に設置されている。除振台112は、床からの振動を遮断するもので、外乱による装置への影響を防いでいる。ディスペンサ114は、1回にパターンが転写される領域である1ショットごとに、樹脂を塗布するため、樹脂を滴下する。基板102の位置を計測するためのアライメントスコープ115は、基板102上に配置されているアライメントマークの計測を行い、基板102に対して、型材101のパターンの位置を合わせる場合に使用される。モータドライバ113は、モータ108を駆動する。
FIG. 4 is an external view of the nanoimprint apparatus. Here, each part will be described using a step-and-repeat nanoimprint apparatus using a photocuring method. The lower surface of the
XYステージ110は、大きく分けてXYステージ振動部A203とXYステージ本体A204の二つの部材から構成されている。XYステージ振動部A203は、XYステージ本体A204の上に載置されているが、弾性ヒンジ若しくはリンク機構によって連結され、XYステージ本体A204に対してx方向にのみ微小量動くことが可能な構成となっている。加振器A201は、ピエゾ素子からなるアクチュエータであり、微小量の駆動が可能である。加振器A201が駆動されることによって、XYステージ振動部A203は、x方向に微小量移動することができる。弾性体A202は、加振器A201の対向位置に配置され、XYステージ振動部A203がx方向に移動したときの反力受けの役割をしている。加振器駆動部A205は、加振器A201を駆動するものである。中央制御装置A206は、装置全体の制御を行う。さらに、中央制御装置A206は、荷重センサ104の出力を取り込み、その値を基にモータドライバ113に指令を送り、荷重制御を行う。また、加振器駆動部A205へ駆動信号を送ることで、加振器A201の制御も行っている。
The
装置の動作について説明する。基板102は、不図示の基板搬送系によって、装置内に搬入され、XYステージ110上に保持される。その後、光学式検出装置であるアライメントスコープ115によって、型材101及び基板102上のアライメントマーク(不図示)を観察し、XYステージ110の座標での型材101と基板102の位置を検出する。この検出結果に従って、XYステージ110が移動し、型材101と基板102との位置合わせが行われる。このとき、型材101と基板102の位置合わせがなされた状態での、基板102に設けられたアライメントマーク(不図示)とアライメントスコープ116によって検出される型材101に設けられたアライメントマーク(不図示)の相対的な位置情報が、中央制御装置A206内の記憶部207に記憶される。アライメントスコープ115、116は、CCD等の撮像素子、照明光学系、結像光学系等によって構成される。次に、型材101のパターン転写する基板102上の位置である押印位置に、樹脂を滴下するため、ディスペンサ114の滴下位置に基板102の押印位置が合うようにXYステージ110が移動する。その後、ディスペンサ114によって、基板102表面に樹脂が滴下される。滴下後は、アライメントの結果に基づいた位置を補正して、型材101の位置へ移動する。その後、モータ108が駆動され、型材101が基板102に押し付けられる。このとき、XYステージ110上のXYステージ振動部A203が駆動され、基板102は、x方向に往復振動をする。型材101が近づくに従って、滴下された樹脂は、型材101のパターン面151に沿って広がっていく。動作が完了したら、アライメントスコープ115によって観察される基板102上のアライメントマーク(不図示)と、116によって検出される型材101上のアライメントマーク(不図示)とを観察し、XYステージ110の座標での型材101と基板102の位置を検出する。既に、先のアライメントにおいて、基板102に設けられたアライメントマーク(不図示)とアライメントスコープ116によって検出される型材101に設けられたアライメントマーク(不図示)の相対的な位置情報を取得している。そのため、この情報に基づいて、XYステージ110を移動して、型材101と基板102の位置合わせを行うことができる。位置合わせが終了したら、紫外線光源から型材101を通して、紫外線光を樹脂に照射する。樹脂が硬化するだけの照射を行った後、型材101は引上げられる。その後、次のショット位置に樹脂を滴下し、逐次転写を繰返す。
The operation of the apparatus will be described. The
つぎに、本実施形態における型材101と基板102とのアライメント方法の詳細について説明する。
Next, details of the alignment method between the
図1は、本実施形態で用いることができる型材101の構成を示している。型材101のパターン面151には、転写するためのパターンが形成されたパターン転写領域152が設けられている。この型材101のパターン転写領域152の外周領域には、中央部に2つの第1のアライメントマーク301と、四隅に第2のアライメントマーク302とが設けられている。また、第1のアライメントマーク301と、第2のアライメントマーク302について、型材101のパターン面151に沿って、x方向及びy方向にマークの伸びた例を用いている。しかし、アライメントマークの形状及び型材101に対するアライメントマークの配置は、本実施形態に例示したものに限定されるものではない。
FIG. 1 shows a configuration of a
つぎに、図2を用いて、本実施形態における型材101と基板102とのアライメント方法について説明する。ここでは、シリコンウエハ叉はガラスウエハ等の基板102のうち、1回にパターンが転写される領域である1ショット121におけるアライメント方法について示す。
Next, an alignment method between the
図2(a)は、型材101と基板102とが間隔を置いて配置された状態で、型材101と基板102との位置合わせが行われる際の概略を示している。本実施形態では、基板102上に未硬化の樹脂300が塗布された状態で、型材101と基板102との位置合わせを行っているが、前述のとおり位置合わせを行った後に樹脂300を塗布してもよい。
FIG. 2A shows an outline when alignment of the
同図において、型材101のパターン面151には第1のアライメントマーク301が配置され、基板102上には第3のアライメントマーク303が配置されている。この第3のアライメントマーク303は、基板102の切断しろであるスクライブライン上に設けられている。また、第1のアライメントスコープ115は、第1のアライメントマーク301、及び第3のアライメントマーク303の検出を行う。
In the drawing, a
第2のアライメントスコープ116は、型材101のパターン面151に設けられた第2のアライメントマーク302の検出を行う。第2のアライメントマーク302が設けられた箇所における型材101、及び基板102との間には樹脂300が塗布されておらず、また型材101を樹脂300に押し付けても、この型材101、及び基板102との間を樹脂300が満たさないようにされている。第2のアライメントスコープ116について、ここでは便宜上、2つのスコープを図示して説明を行う。
The
304は、モニタであり、第1、第2のアライメントスコープ115、及び116を用いて、第1、第2、及び第3のアライメントマーク301、302、及び303が検出される際の様子を示している。311、312、313は、モニタ上に観察される第1、第2、及び第3のアライメントマークを示している。ここでは、便宜上、アライメントスコープ115、116によって検出されるモニタ上の各アライメントマーク311、312、及び313は、1方向のマークのみを図示している。
これら第1、第2のアライメントスコープ115、116によって検出される、モニタ上の第1、第2、第3のアライメントマーク311、312、313のコントラストは検出する上で十分高い。そのため、アライメントスコープ115、116を用いたこれら各アライメントマークの検出方法は、たとえば明視野照明及び画像処理方式を利用した検出方法を利用することが可能である。画像処理方式は、アライメントマークをCCD等の撮像素子に結像し、撮像素子から得られる電気信号を処理して、アライメントを行う方式である。
The contrast of the first, second, and third alignment marks 311, 312, and 313 on the monitor detected by the first and
まず、型材101と基板102とが間隔を置いて配置された状態で、第1のアライメントスコープ115を用いて、第1のアライメントマーク301、及び第3のアライメントマーク303を検出することにより、型材101と基板102との位置合わせが行われる。さらに、この位置合わせの時に、第2のアライメントスコープ116を用いて第2のアライメントマーク302の位置についても検出を行う。
First, in a state in which the
上記のごとく、型材101と基板102が位置合わせされた状態で、第2、第3のアライメントマーク302、及び303を検出するため、第2のアライメントマーク302と第3のアライメントマーク303との相対的な位置関係を検知することが可能となる。この相対的な位置情報は、不図示の中央制御装置A内の記憶部に記憶される。
As described above, since the second and third alignment marks 302 and 303 are detected in a state where the
ここで、型材101と基板102が間隔を置いて配置された状態でのアライメント方法について説明する。型材101と基板102が離れた状態でのアライメント方法は、本出願人によって特許文献2に提案されており、実際の半導体製造プロセスにおいて、高精度なアライメントの確証を得ている。このアライメント方法を、本発明の第1のアライメントスコープ115に適用して、型材101と基板102が間隔を置いて配置された状態でアライメントを行うことが可能となる。
Here, an alignment method in a state in which the
図3に、型材101と基板102が離れた状態でのアライメント方法について示す。アライメントマークについては、便宜上、型材101に配置された第1のアライメントマーク301、基板102上に配置された第3のアライメントマーク303のみを図示して、説明を行う。第1のアライメントマーク301及び第3のアライメントマーク303に、光源404からの照明光が、照明光学系405、ビームスプリッタ406を介して照射される。第1のアライメントマーク301の像は、ビームスプリッタ406、ビームスプリッタ407、結像光学系408を介して、結像素子409上に結像される。また、第3のアライメントマーク303の像は、ビームスプリッタ406、ビームスプリッタ407、結像光学系410を介して、結像素子411上に結像される。
FIG. 3 shows an alignment method in a state where the
一方、基準位置合わせマーク台402には、型材用基準位置合わせマーク401及び基板用基準位置合わせマーク403が配置されている。型材用基準位置合わせマーク401及び基板用基準位置合わせマーク403には、光源412からの照明光が、照明光学系413を介して照射される。型材用基準位置合わせマーク401の像は、ビームスプリッタ406、ビームスプリッタ407、結像光学系408を介して、結像素子409上に結像される。また、基板用基準位置合わせマーク403の像は、ビームスプリッタ406、ビームスプリッタ407、結像光学系410を介して、結像素子411上に結像される。
On the other hand, on the reference
撮像素子409には、型材101上に設けられた第1のアライメントマーク301と型材用基準位置合わせマーク401の像が検出される。撮像素子409から得られる画像情報を処理して、第1のアライメントマーク301と型材用基準位置合わせマーク401の相対位置を検知することが可能となる。同様に、撮像素子411には、基板102上に設けられた第3のアライメントマーク303と基板用基準位置合わせマーク403の像が検出されるから、第3のアライメントマーク303と基板用基準位置合わせマーク403の相対位置を検知することが可能となる。さらに、基準位置合わせマーク台402に設けた、型材用基準位置合わせマーク401と基板用基準位置合わせマーク403の相対位置関係は既知である。
The
よって、これらの情報に基づいて、第1のアライメントマーク301と第3のアライメントマーク303の相対的な位置関係を取得して、型材101と基板102が離れた状態で、型材101と基板102との位置合わせを行うことが出来る。
Therefore, based on these pieces of information, the relative positional relationship between the
次に、図2(b)は、型材101を樹脂300に接触させ、樹脂300を硬化するための状態まで基板101を樹脂300に押し付けた状態での、型材101と基板102との位置合わせの概略を示している。
Next, FIG. 2B illustrates the alignment of the
304は、モニタであり、観察される各アライメントマークの様子が示されている。
樹脂300を硬化するための状態まで型材101を樹脂300に押し付けた状態では、型材101と樹脂300との屈折率がほとんど同じであるために、型材101に設けられた第1のアライメントマーク301は、ほとんどコントラストのない像となってしまう。そのため、第1のアライメントスコープ115によって検出されるのは、第3のアライメントマーク303のみであり、検出された第3のアライメントマークが313として図示されている。
In a state where the
一方、第2のアライメントマーク302が設けられた型材101、及び基板102との間には樹脂300が満たされていないため、第2のアライメントスコープ116によって第2のアライメントマーク302を検出することが可能である。そのため、モニタ上には、第2のアライメントマーク312が観察される。
On the other hand, since the
既に、型材101と基板102とが間隔を置いて配置された状態で、第2のアライメントマーク302と第3のアライメントマーク303との相対的な位置関係を検知している。そのため、樹脂300を硬化するための状態まで型材101を樹脂300に押し付けた状態で、第2、第3のアライメントマーク302、303を検出することにより、第2、第3のアライメントマーク302、303の相対的な位置情報を基に、型材101と基板102の位置合わせを行うことが可能となる。
The relative positional relationship between the
このように、本発明では、別個の検出装置である第1のアライメントスコープ115、第2のアライメントスコープ116を使用した場合でも、型材101が樹脂102に接触する前に第2、第3のアライメントマーク302、303の相対位置を検知している。そのため、同一の検出機器を用いる場合と同様に、高精度な型材101と基板102との位置合わせを行うことが出来る。
Thus, in the present invention, even when the
また、樹脂300を硬化するための状態まで型材101を樹脂300に押し付けた状態で、第2、第3のアライメントマーク302、303の相対位置を基に、第2、第3のアライメントマーク302、303を検出して、アライメントを行うことが出来るため、型材101と基板102との正確な位置合わせを行うことが可能となる。
Further, in a state where the
(第2の実施形態)
図5、図6を用いて、本発明の第2の実施形態について説明する。第1の実施形態と同一の部材については、同一の符号を付与し、その説明は省略する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図5は、本実施形態で用いることが出来る型材101の構成を示している。型材101のパターン面151には、転写するためのパターンが形成されているパターン転写領域152が設けられている。この型材101のパターン転写領域152の外周領域の中央部には第1のアライメントマーク301が設けられている。また、第2のアライメントマーク302は、型材101のパターン面151に対向する面153上の四隅に設置されている。
FIG. 5 shows a configuration of a
図6(a)は、型材101と基板102とが間隔を置いて配置された状態で、1ショットにおいて、型材101と基板102との位置合わせが行われる際の概略を示している。本実施形態でも、基板102上に未硬化の樹脂300が塗布された状態で、型材101と基板102との位置合わせを行っているが、位置合わせを行った後に樹脂300を塗布してもよい。
FIG. 6A shows an outline when alignment of the
同図において、型材101のパターン面151には第1のアライメントマーク301が配置され、基板102上には第3のアライメントマーク303が配置されている。第3のアライメントマーク303は、基板102の切断しろであるスクライブライン上に設けられている。第1のアライメントスコープ115は、第1のアライメントマーク301、及び第3のアライメントマーク303の検出を行う。また、第2のアライメントスコープ116は、型材101のパターン面151に対向する面に設けられた第2のアライメントマーク302の検出を行う。
In the drawing, a
304は、モニタであり、第1、第2のアライメントスコープ115、及び116によって、第1、第2、及び第3のアライメントマーク301、302、及び303が検出される様子を示している。311、312、及び313は、モニタ上に観察される第1、第2、及び第3のアライメントマークを示している。ここでは、便宜上、アライメントスコープ115、116によって検出される各アライメントマーク311、312、及び313は、1方向のマークのみを図示している。
これらアライメントスコープで検出される第1、第2、第3のアライメントマーク311,312、313のコントラストは検出する上で十分高い。そのため、各アライメントスコープを用いたこれらアライメントマークの検出方法は、たとえば明視野照明及び画像処理方式を利用した検出方法を利用することが可能である。 The contrast of the first, second, and third alignment marks 311, 312, and 313 detected by these alignment scopes is sufficiently high for detection. For this reason, as a method for detecting these alignment marks using each alignment scope, for example, a detection method using bright field illumination and an image processing method can be used.
本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、型材101と基板102とが間隔を置いて配置された状態で、第1のアライメントスコープ115を用いて、第1のアライメントマーク301、及び第3のアライメントマーク303を検出することにより、型材101と基板102との位置合わせが行われる。さらに、この位置合わせの時に、第2のアライメントスコープ116を用いて第2のアライメントマーク302の位置についても検出を行う。
Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the
上記のごとく、型材101と基板102が位置合わせされた状態で、第2、第3のアライメントマーク302、303を検出するため、第2のアライメントマーク302と第3のアライメントマーク303との相対的な位置関係を検知することが可能となる。また、第1のアライメントマーク301と第3のアライメントマーク303の相対的な位置情報は、不図示中央制御装置A内の記憶部に記憶される。
As described above, in order to detect the second and third alignment marks 302 and 303 in a state where the
図6(b)は、型材101を樹脂300に接触させ、樹脂300を硬化するための状態まで型材101を樹脂102に押し付けた状態での、型材101と基板102との位置合わせの概略を示している。
FIG. 6B shows an outline of alignment between the
304にはモニタであり、型材101と樹脂300が接触した状態での観察される各アライメントマークの検出の様子が図示されている。
樹脂300を硬化するための状態まで型材101を樹脂300に押し付けた状態では、型材101と樹脂300との屈折率がほとんど同じであるために、型材101に設けられた第1のアライメントマーク301は、ほとんどコントラストのない像となってしまう。そのため、第1のアライメントスコープ115によって検出されるのは、第3のアライメントマーク303のみであり、モニタ上には検出された第3のアライメントマーク313が観察される。
In a state where the
また、本実施形態においては、第2のアライメントマーク302が、型材101のパターン面151に対向する面に設けられている。そのため、第2のアライメントマーク302が設けられた箇所の型材101と基板102の間を樹脂300が満たしていても、第2のアライメントマーク302は第2のアライメントスコープ116によって検出可能である。304には、第2のアライメントスコープ116で検出された第2のアライメントマーク302が示されている。
In the present embodiment, the
既に、型材101と基板102とが間隔を置いて配置された状態で、第2のアライメントマーク302と第3のアライメントマーク303との相対的な位置関係を検知している。そのため、樹脂300を硬化するための状態まで型材101を樹脂300に押し付けた状態で、第2、第3のアライメントマーク302、303を検出することにより、第2、第3のアライメントマーク302、303の相対的な位置情報を基に、型材101と基板102の位置合わせを行うことが可能となる。
The relative positional relationship between the
これによって、本実施形態では、第2のアライメントマーク302上に樹脂300がある場合でも、型材101と基板102との位置合わせを行うことが出来る。
Accordingly, in the present embodiment, even when the
第1の実施形態、第2の実施形態では、光硬化法のナノインプリント技術における型材101と基板102との位置合わせについて説明してきたが、本発明は光硬化法に限られるものではなく、熱サイクル法のナノインプリント技術にも適用可能である。
In the first embodiment and the second embodiment, the alignment of the
101 型材
102 基板
115 第1のアライメントスコープ
116 第2のアライメントスコープ
207 記憶部
300 樹脂
301 第1のアライメントマーク
302 第2のアライメントマーク
303 第3のアライメントマーク
101
Claims (4)
前記型材のパターン転写領域を有する面上であって、パターン転写領域以外の領域に設けられた第1のアライメントマーク及び第2のアライメントマークと、
前記基板上に設けられた第3のアライメントマークと、
前記第1のアライメントマーク及び前記第3のアライメントマークを共に検出可能な第1の検出手段と、
前記第2のアライメントマークを検出可能な第2の検出手段と、
前記第1の検出手段によって検出される前記第3のアライメントマークと前記第2の検出手段によって検出される前記第2のアライメントマークとの相対的な位置情報を記憶可能な記憶手段と、
を用い、
前記型材と前記樹脂を接触させずに、前記第1の検出手段による前記第1のアライメントマーク及び前記第3のアライメントマークの検出によって前記型材と前記基板との位置合わせがなされた状態で、前記第2の検出手段により前記第2のアライメントマークを検出して、前記第3のアライメントマークと前記第2のアライメントマークとの相対的な位置情報を取得し、前記記憶手段に記憶する工程と、
前記第2のアライメントマーク上に前記樹脂を満たさないように前記型材と前記樹脂を接触させた状態で、前記記憶手段に記憶された前記第3のアライメントマークと前記第2のアライメントマークとの相対的な位置情報を基に、前記第1の検出手段による前記第3のアライメントマークの検出及び前記第2の検出手段による前記第2のアライメントマークの検出を行うことにより、前記型材と前記基板との位置合わせを行う工程と、
を有することを特徴とするナノインプリント方法。 Using a mold material having a pattern transfer region in which a pattern is formed on one surface, the resin in a state where the surface having the pattern transfer region of the mold material is pressed against an uncured curable resin applied on the substrate. In the nanoimprint method in which the pattern is transferred to the resin by curing
A first alignment mark and a second alignment mark provided on a surface of the mold material having a pattern transfer region, other than the pattern transfer region;
A third alignment mark provided on the substrate;
First detection means capable of detecting both the first alignment mark and the third alignment mark;
Second detection means capable of detecting the second alignment mark;
Storage means capable of storing relative positional information between the third alignment mark detected by the first detection means and the second alignment mark detected by the second detection means;
Use
In a state where the mold material and the substrate are aligned by the detection of the first alignment mark and the third alignment mark by the first detection means without contacting the mold material and the resin, Detecting the second alignment mark by a second detection means, obtaining relative positional information between the third alignment mark and the second alignment mark, and storing it in the storage means;
In a state where the mold material and the resin are in contact with each other so as not to fill the resin on the second alignment mark, a relative relationship between the third alignment mark and the second alignment mark stored in the storage unit And detecting the third alignment mark by the first detection means and detecting the second alignment mark by the second detection means on the basis of the specific position information. The process of aligning,
A nanoimprinting method comprising:
前記型材のパターン転写領域を有する面上であって、パターン転写領域以外の領域に設けられた第1のアライメントマークと、
前記型材のパターン転写領域を有する面に対向する面上に設けられた第2のアライメントマークと、
前記基板上に設けられた第3のアライメントマークと、
前記第1のアライメントマーク及び前記第3のアライメントマークを共に検出可能な第1の検出手段と、
前記第2のアライメントマークを検出可能な第2の検出手段と、
前記第1の検出手段によって検出される前記第3のアライメントマークと前記第2の検出手段によって検出される前記第2のアライメントマークとの相対的な位置情報を記憶可能な記憶手段と、
を用い、
前記型材と前記樹脂を接触させずに、前記第1の検出手段による前記第1のアライメントマーク及び前記第3のアライメントマークの検出によって前記型材と前記基板との位置合わせがなされた状態で、前記第2の検出手段により前記第2のアライメントマークを検出して、前記第3のアライメントマークと前記第2のアライメントマークとの相対的な位置情報を取得し、前記記憶手段に記憶する工程と、
前記型材と前記樹脂を接触させた状態で、前記記憶手段に記憶された前記第3のアライメントマークと前記第2のアライメントマークとの相対的な位置情報を基に、前記第1の検出手段による前記第3のアライメントマークの検出及び前記第2の検出手段による前記第2のアライメントマークの検出を行うことにより、前記型材と前記基板との位置合わせを行う工程と、
を有することを特徴とするナノインプリント方法。 Using a mold material having a pattern transfer region in which a pattern is formed on one surface, the resin in a state where the surface having the pattern transfer region of the mold material is pressed against an uncured curable resin applied on the substrate. In the nanoimprint method in which the pattern is transferred to the resin by curing
A first alignment mark provided on an area other than the pattern transfer area on the surface of the mold material having the pattern transfer area;
A second alignment mark provided on a surface facing the surface having the pattern transfer region of the mold material;
A third alignment mark provided on the substrate;
First detection means capable of detecting both the first alignment mark and the third alignment mark;
Second detection means capable of detecting the second alignment mark;
Storage means capable of storing relative positional information between the third alignment mark detected by the first detection means and the second alignment mark detected by the second detection means;
Use
In a state where the mold material and the substrate are aligned by the detection of the first alignment mark and the third alignment mark by the first detection means without contacting the mold material and the resin, Detecting the second alignment mark by a second detection means, obtaining relative positional information between the third alignment mark and the second alignment mark, and storing it in the storage means;
Based on the relative position information of the third alignment mark and the second alignment mark stored in the storage means in a state where the mold material and the resin are in contact with each other, the first detection means A step of positioning the mold material and the substrate by detecting the third alignment mark and detecting the second alignment mark by the second detection means;
A nanoimprinting method comprising:
前記パターン転写領域を有する面上であって、パターン転写領域以外の領域に第1のアライメントマーク及び第2のアライメントマークが設けられた型材と、
第3のアライメントマークが設けられた基板と、
を用い、
前記型材と前記基板とを相対的に移動させ、前記型材と前記樹脂とを接触させない第1の状態と、前記型材の第2のアライメントマークに樹脂を接触させずに、前記型材のパターン転写領域と前記第1のアライメントマークとに樹脂を接触させた第2の状態とに保持可能な保持手段と、
前記型材と前記基板との位置合わせを行うために、前記パターン転写領域を有する面に平行に前記型材と前記基板とを相対的に移動させる移動手段と、
前記第1のアライメントマーク及び前記第3のアライメントマークを共に検出可能な第1の検出手段と、
前記第2のアライメントマークを検出可能な第2の検出手段と、
記憶手段を有し、前記保持手段、前記移動手段、前記第1及び第2の検出手段を制御する制御手段と、
を具え、
前記制御手段は、前記第1の状態で、前記第1のアライメントマーク及び前記第3のアライメントマークを前記第1の検出手段で検出し、前記移動手段により前記型材と前記基板との位置合わせを行い、位置合わせがなされた状態で、前記第2の検出手段によって前記第2のアライメントマークを検出し、前記第3のアライメントマークと前記第2のアライメントマークの相対的な位置情報を記憶手段に記憶し、
前記第2の状態で、前記第1の検出手段によって前記第3のアライメントマークと、前記第2の検出手段によって前記第2のアライメントマークとをそれぞれ検出し、前記記憶手段に記憶された第3のアライメントマークと第2のアライメントマークの相対的な位置情報に基づいて、前記移動手段により前記型材と前記基板との位置合わせを行う、
ことを特徴とするナノインプリント装置。 Using a mold material having a pattern transfer region in which a pattern is formed on one surface, the resin in a state where the surface having the pattern transfer region of the mold material is pressed against an uncured curable resin applied on the substrate. In a nanoimprint apparatus that cures and transfers the pattern to the resin,
On the surface having the pattern transfer region, a mold material provided with a first alignment mark and a second alignment mark in a region other than the pattern transfer region;
A substrate provided with a third alignment mark;
Use
A first state in which the mold material and the substrate are relatively moved so that the mold material and the resin are not in contact with each other, and a pattern transfer region of the mold material without being in contact with the second alignment mark of the mold material And a holding means capable of holding in a second state in which a resin is in contact with the first alignment mark;
Moving means for relatively moving the mold material and the substrate parallel to the surface having the pattern transfer region in order to align the mold material and the substrate;
First detection means capable of detecting both the first alignment mark and the third alignment mark;
Second detection means capable of detecting the second alignment mark;
Control means for controlling the holding means, the moving means, and the first and second detecting means;
With
In the first state, the control means detects the first alignment mark and the third alignment mark by the first detection means, and aligns the mold material and the substrate by the moving means. The second alignment mark is detected by the second detection unit in a state where the alignment is performed, and relative positional information of the third alignment mark and the second alignment mark is stored in the storage unit. Remember,
In the second state, the third detection mark is detected by the first detection means and the second alignment mark is detected by the second detection means, and the third alignment mark is stored in the storage means. Based on the relative position information of the alignment mark and the second alignment mark, the moving means performs alignment between the mold material and the substrate.
Nanoimprint apparatus characterized by the above.
前記パターン転写領域を有する面上であって、パターン転写領域以外の領域に第1のアライメントマークが設けられ、前記パターン転写領域を有する面に対向する面上に第2のアライメントマークが設けられた型材と、
第3のアライメントマークが設けられた基板と、
を用い、
前記型材と前記基板とを相対的に移動させ、前記型材と前記樹脂とを接触させない第1の状態と、前記型材のパターン転写領域と前記第1のアライメントマークとに樹脂を接触させた第2の状態とに保持可能な保持手段と、
前記型材と前記基板との位置合わせを行うために、前記パターン転写領域を有する面に平行に前記型材と前記基板とを相対的に移動させる移動手段と、
前記第1のアライメントマーク及び前記第3のアライメントマークを共に検出可能な第1の検出手段と、
前記第2のアライメントマークを検出可能な第2の検出手段と、
記憶手段を有し、前記保持手段、前記移動手段、前記第1及び第2の検出手段を制御する制御手段と、
を具え、
前記制御手段は、前記第1の状態で、前記第1のアライメントマーク及び前記第3のアライメントマークを前記第1の検出手段で検出し、前記移動手段により前記型材と前記基板との位置合わせを行い、位置合わせがなされた状態で、前記第2の検出手段によって前記第2のアライメントマークを検出し、前記第3のアライメントマークと前記第2のアライメントマークの相対的な位置情報を記憶手段に記憶し、
前記第2の状態で、前記第1の検出手段によって前記第3のアライメントマークと、前記第2の検出手段によって前記第2のアライメントマークとをそれぞれ検出し、前記記憶手段に記憶された第3のアライメントマークと第2のアライメントマークの相対的な位置情報に基づいて、前記移動手段により前記型材と前記基板との位置合わせを行う、
ことを特徴とするナノインプリント装置。
Using a mold material having a pattern transfer region in which a pattern is formed on one surface, the resin in a state where the surface having the pattern transfer region of the mold material is pressed against an uncured curable resin applied on the substrate. In a nanoimprint apparatus that cures and transfers the pattern to the resin,
A first alignment mark is provided on a surface having the pattern transfer region, and a region other than the pattern transfer region is provided, and a second alignment mark is provided on a surface facing the surface having the pattern transfer region. Mold material,
A substrate provided with a third alignment mark;
Use
A first state in which the mold material and the substrate are relatively moved so that the mold material and the resin are not in contact with each other, and a second pattern in which the resin is brought into contact with the pattern transfer region of the mold material and the first alignment mark. Holding means that can be held in a state of
Moving means for relatively moving the mold material and the substrate parallel to the surface having the pattern transfer region in order to align the mold material and the substrate;
First detection means capable of detecting both the first alignment mark and the third alignment mark;
Second detection means capable of detecting the second alignment mark;
Control means for controlling the holding means, the moving means, and the first and second detecting means;
With
In the first state, the control means detects the first alignment mark and the third alignment mark by the first detection means, and aligns the mold material and the substrate by the moving means. The second alignment mark is detected by the second detection unit in a state where the alignment is performed, and relative positional information of the third alignment mark and the second alignment mark is stored in the storage unit. Remember,
In the second state, the third detection mark is detected by the first detection means and the second alignment mark is detected by the second detection means, and the third alignment mark is stored in the storage means. Based on the relative position information of the alignment mark and the second alignment mark, the moving means performs alignment between the mold material and the substrate.
Nanoimprint apparatus characterized by the above.
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