JP5822597B2 - Imprint apparatus and article manufacturing method using the same - Google Patents
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Description
本発明は、インプリント装置、及びそれを用いた物品の製造方法に関する。 The present invention relates to an imprint apparatus and an article manufacturing method using the same.
半導体デバイスの微細化の要求が進み、従来のフォトリソグラフィ技術に加え、モールド(型)と基板上の未硬化樹脂とを互いに押し付けて、モールドに形成された微細な凹凸パターンに対応する樹脂のパターンを基板上に形成する微細加工技術が存在する。この技術は、インプリント技術とも呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細な構造体を形成することができる。例えば、インプリント技術の一つとして、光硬化法がある。この光硬化法は、まず、基板上のショット領域(インプリント領域)に紫外線硬化樹脂(インプリント樹脂、光硬化樹脂)を塗布する。次に、この樹脂(未硬化樹脂)とモールドとを接触させる。そして、紫外線を照射して樹脂を硬化させたうえで離型することにより、樹脂のパターンが基板上に形成される。 The demand for miniaturization of semiconductor devices has advanced, and in addition to conventional photolithography technology, the mold (mold) and the uncured resin on the substrate are pressed against each other, and the resin pattern corresponding to the fine uneven pattern formed on the mold There is a microfabrication technique for forming a substrate on a substrate. This technique is also called an imprint technique, and can form a fine structure on the order of several nanometers on a substrate. For example, as one of imprint techniques, there is a photocuring method. In this photocuring method, first, an ultraviolet curable resin (imprint resin, photocurable resin) is applied to a shot region (imprint region) on a substrate. Next, this resin (uncured resin) is brought into contact with the mold. Then, the resin pattern is formed on the substrate by irradiating ultraviolet rays to cure the resin and then releasing the mold.
上記技術を採用した従来のインプリント装置では、モールドを基板上の樹脂に押し付ける際、樹脂のパターン形成部に気泡が混入する場合がある。この気泡が混入した状態で樹脂が硬化すると、形成されるパターンに欠陥が生じる。このパターンの欠陥を回避するために、特許文献1は、一旦、転写印刷版(モールド)を基板に向かって凸形に撓ませ、その状態で基板上の樹脂に押し付けた後、モールドを平面に戻し、パターン全面を樹脂に押し付ける転写印刷機を開示している。この印刷機によれば、モールドと樹脂との間に存在する気体を外部に押し出すことができるので、樹脂内に混入する気泡を減少させることができる。更に、モールドと基板との間の隙間(空間)を大気圧以下として、上記気泡の残留を低減させる技術も特許文献2で開示されている。
In the conventional imprint apparatus employing the above technique, when the mold is pressed against the resin on the substrate, bubbles may be mixed into the resin pattern forming portion. When the resin is cured in a state where the bubbles are mixed, a defect is generated in the formed pattern. In order to avoid this pattern defect,
更に、従来のインプリント装置では、モールドの離型の際、モールドを押印箇所の硬化樹脂から全面同時に引き剥がすと、モールドと硬化樹脂との界面(接触部)に大きな引き剥がし応力が瞬間的に負荷される。この応力は、形成されるパターンの歪みを引き起こす場合があり、結果的にパターンの欠陥となり得る。これに対して、上記の特許文献1は、モールドの離型時には、上記と同様に、一旦モールドを変形させて、モールドを硬化樹脂のパターン形成部の周囲から徐々に引き剥がすことで、急激な応力の発生を回避する。
Further, in the conventional imprint apparatus, when the mold is released, if the mold is peeled from the entire surface of the cured resin at the same time, a large peeling stress is instantaneously generated at the interface (contact portion) between the mold and the cured resin. Be loaded. This stress can cause distortion of the pattern being formed and can result in pattern defects. On the other hand, in the above-mentioned
しかしながら、モールドの離型時に、特許文献1の転写印刷機のようにモールドを変形させて硬化樹脂のパターン形成部の周囲から徐々に引き剥がすと、モールドの凹凸パターンにおける引き剥がし部分が、その周囲の樹脂のパターン形成部に斜めから接触する。このとき、樹脂のパターン形成部は、モールドの凹凸パターンに押されて傾き、その根元部分に応力が発生する。この応力が樹脂の塑性応力よりも大きくなると、樹脂のパターン形成部は、傾いたまま元の形状に戻らなくなる。更に、特許文献1の転写印刷機におけるモールドは、容易に撓ませるように、凹凸パターンの厚みを薄くしている。この場合、モールドの離型時には、モールドの変形が大きくなるので、結果的に、上記のような樹脂のパターンが傾くという欠陥が発生し易くなる。
However, when the mold is released, if the mold is deformed and gradually peeled off from the periphery of the cured resin pattern forming portion as in the transfer printer of
また、特許文献2に示す装置では、モールドと基板との間の隙間を大気圧以下とするために、この隙間に存在する気体を回収する回収口を設けている。この場合、この隙間が大気圧以下となることで、モールドと基板との間には吸引力が働く。この吸引力は、モールドと基板とが接触する瞬間、モールドと基板との隙間に存在する気体を押し出す前に、回収口と基板とが接触することが考えられる。このような状態になると、モールドと基板との隙間に気体が閉じ込められ、その気体によってモールドの凹凸パターンに未充填欠陥が発生する。更に、モールドの変形によって、基板上に形成された樹脂パターンが傾く欠陥が発生し易くなる。
Moreover, in the apparatus shown in
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、樹脂のパターン形成部に混入する気泡を減少させつつ、パターン形成部の欠陥の発生を抑えることが可能なインプリント装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and provides an imprint apparatus capable of suppressing the occurrence of defects in the pattern forming portion while reducing bubbles mixed in the resin pattern forming portion. For the purpose.
上記課題を解決するために、本発明は、基板上の未硬化樹脂と、モールドとを接触させて、基板上に樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、モールドは、基板に対向する側に凹凸パターンが形成された平板部と、外周側に位置する壁部と、を有し、インプリント装置は、壁部を保持する保持部と、壁部、又は保持部に対して外力を作用させることで、平板部の中央部と壁部との間の形状を変形させるモールド変形機構と、を備え、モールド変形機構は、モールドと樹脂とを互いに引き離す離型動作時に、壁部、又は保持部に対して、平板部から壁部に向かう方向に外力を作用させることで、平板部の中央部と壁部との間の領域の一部を、モールドが基板上の樹脂から離れる方向に変形させることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is an imprint apparatus for forming a resin pattern on a substrate by bringing an uncured resin on the substrate into contact with the mold, and the mold faces the substrate. The imprint apparatus has a holding part that holds the wall part and an external force on the wall part or the holding part. A mold deformation mechanism that deforms the shape between the central portion of the flat plate portion and the wall portion by acting , the mold deformation mechanism during the mold release operation to separate the mold and the resin from each other, or By applying an external force to the holding portion in the direction from the flat plate portion toward the wall portion, a part of the region between the central portion of the flat plate portion and the wall portion is moved away from the resin on the substrate. It is characterized by being deformed .
本発明によれば、樹脂のパターン形成部に混入する気泡を減少させつつ、パターン形成部の欠陥の発生を抑えることが可能なインプリント装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the imprint apparatus which can suppress generation | occurrence | production of the defect of a pattern formation part can be provided, reducing the bubble mixed in the pattern formation part of resin.
以下、本発明を実施するための形態について図面等を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
まず、本発明の第1実施形態に係るインプリント装置について説明する。図1は、本実施形態のインプリント装置の構成を示す概略図である。このインプリント装置は、半導体デバイス製造工程に使用される、被処理基板であるウエハ上(基板上)に対してモールドのパターンを転写する加工装置であり、インプリント技術の中でも光硬化法を採用した装置である。なお、以下の各図において、モールドに対する紫外線の照射軸に平行にZ軸(鉛直方向)を取り、該Z軸に垂直な平面内で後述のモールドベースに対してウエハが移動する方向にX軸(水平方向)を取り、更に、該X軸に直交する方向にY軸を取って説明する。本発明のインプリント装置1は、照明系ユニット2と、モールド保持装置4と、ウエハステージ6と、塗布装置7、制御装置8とを備える。
(First embodiment)
First, the imprint apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an imprint apparatus according to the present embodiment. This imprinting device is a processing device that transfers mold patterns onto a wafer (on the substrate) that is the substrate to be processed, which is used in the semiconductor device manufacturing process. Device. In each of the following drawings, the Z axis (vertical direction) is taken in parallel with the irradiation axis of the ultraviolet rays with respect to the mold, and the X axis is in the direction in which the wafer moves relative to the mold base, which will be described later, in a plane perpendicular to the Z axis. (Horizontal direction) is taken, and further, the Y axis is taken in the direction perpendicular to the X axis. The
照明系ユニット2は、インプリント処理の際に、モールド3に対して紫外線を照射する照明手段である。照明系ユニット2は、光源20と、該光源20から射出された紫外線をインプリントに適切な光に調整するための照明光学系21とから構成される。光源20としては、例えば、紫外光を発生するハロゲンランプが採用可能である。また、照明光学系21は、レンズ等の光学素子、アパーチャ(開口)、及び、照射及び遮光を切り替えるシャッター等を含む。
The
モールド3は、外周部が矩形であり、所定の微細パターン22(例えば、後述する回路パターン等の凹凸パターン3a)が3次元状に形成された型である。微細パターンの表面は、ウエハ5の表面との密着性を保つために高平面度に加工されている。モールド3の材質は、石英ガラス等、紫外線を透過させることが可能な材料である。なお、本実施形態に係るモールド3の形状の詳細は、後述する。
The
モールド保持装置4は、モールド3を保持するための保持手段である。モールド保持装置4は、形状補正機構(倍率補正機構)23と、吸着力や静電力によりモールド3を引きつけて保持するモールドベース(保持部)24と、該モールドベース12を駆動する不図示のベース駆動機構とを備える。形状補正機構23は、モールド3に圧縮力を加えることにより、モールド3に形成されたパターンを所望の形状に補正する装置であり、モールド3の外周部側面の領域に対してそれぞれ対向するように設置された複数の駆動機構からなる。なお、形状補正機構23の構成は、これに限定されず、例えば、モールド3に対して引張力を加える構成としてもよいし、又は、モールドベース24自体を駆動させることでモールド3とモールドベース24との接触面にせん断力を与える構成としてもよい。ベース駆動機構は、ウエハ5上に塗布された紫外線硬化樹脂にモールド3を接触させるためにモールドベース24をZ軸方向に駆動する駆動系である。この駆動機構に採用するアクチュエーターは、特に限定するものではなく、リニアモーターやエアシリンダー等が採用可能である。なお、本実施形態のインプリント装置1では、固定されたウエハ5上の紫外線硬化樹脂に対してモールド3を押し付ける構成としているが、これとは反対に、固定されたモールド3に対してウエハ5上の紫外線硬化樹脂を押し付ける構成もあり得る。
The
更に、本実施形態のモールド保持装置4は、上記の構成に加え、モールド3の形状を変形させるモールド変形機構50を備える。図2(a)は、モールド変形機構50の構成を示す概略図である。また、図2(b)は、モールド3の各部の寸法を示す概略断面図である。なお、図2(a)以下の各図において、図1に示すインプリント装置1と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態では、特に、モールド3の形状は、平板部3aと、外周側に壁部3bとを有する箱形であり、また、平板部3aの押印面の中央部には、上述したように、凹凸パターン3cが形成されている。この場合、モールド保持装置4のモールドベース24は、中心部(内側)を照明系ユニット2の光源20から射出された紫外線が通過するように空間とし、モールド3の外周部である壁部3bの垂直面(被保持面)3dを吸着することによりモールド3を保持するものとする。
Furthermore, the
モールド変形機構50は、モールド3を形成する壁部3bの外周部側面である側壁3eの領域と接し、該領域に対して外向きに引張力を作用させる駆動機構51を備える。この駆動機構51は、吸引機構や、アクチュエーター等で構成される外力印加手段であり、モールド3の4方それぞれの側壁3eに引張力を作用させるため、モールドベース24に固定されたモールド3の周囲に複数台設置される。ここで、本実施形態では、駆動機構51が引張力を作用させる領域は、側壁3eにおいて、垂直面3d側に寄るZ方向の上部である。この領域は、図2(a)中の矢印に示すように、引張力Aの作用に対して、壁部3b側から平板部3aの中央部側に向けてモールド3の内部に反力Bが作用し、平板部3aに所望の変形が生じるようなモーメントMが発生する位置とする。例えば、このモーメントMの支点は、壁部3bのZ方向の高さ寸法L1に対する中間位置(垂直面3d又は平板部3aの押印面からの距離L1/2)、かつ、壁部3bのX方向の幅寸法L2に対する中間位置(側壁3e又は対向する内壁からの距離L2/2)とする。この場合、駆動機構51が引張力Aを作用させる位置は、モーメントMの支点からの高さ距離が、平板部3aの厚さ寸法D1の中心位置、即ち、反力Bの作用中心への距離と同等の距離となる位置とすることがより効率的である。更に、図2(d)に示すように、モールド変形機構50は、駆動機構51が側壁3eに対して圧縮力Dを作用させることもできる。その場合、図2(d)中の矢印に示すように、圧縮力Dの作用に対して、平板部3aの中央部側から壁部3b側に向けてモールド3の内部に反力Eが作用し、モーメントM3が発生する。
The
なお、このモールド変形機構50により平板部3aを所望の形状に好適に変形させるためには、モールド3において、平板部3aの厚さ寸法D1を可能な限り薄くし、かつ、平板部3aの内壁の距離寸法L3を可能な限り長くすることが望ましい。これは、離型動作時の平板部3aの変形に有利なだけでなく、押印動作時に、平板部3aがウエハ5側に向かって凸形に変形し易くなることから、樹脂内への気泡の混入が減少するという効果もある。
In order to suitably deform the
ウエハ5は、例えば、単結晶シリコンからなる被処理基板であり、被処理面には、成形部となる紫外線硬化樹脂(以下、単に「樹脂」と表記する)が塗布される。また、ウエハステージ6は、ウエハ5を真空吸着により保持し、かつ、XY平面内を自由に移動可能な基板保持手段である。このウエハステージ6は、ウエハ5を直接保持する補助部材(チャック)25と、該補助部材25を駆動するためのアクチュエーターとを備える。また、ウエハステージ6は、パターンの重ね合せのための精密な位置決めだけではなく、ウエハ5の表面の姿勢を調整する不図示の機構をも有する。
The
塗布装置(ディスペンサー)7は、ウエハ5上に未硬化の樹脂を塗布する塗布手段である。塗布装置7は、未硬化樹脂を収容する収容部26と、該収容部26に連通し、収容部26から供給された未硬化樹脂をウエハ5上に塗布する供給口27とを備える。樹脂は、紫外線を受光することにより硬化する性質を有する光硬化樹脂であって、製造する半導体デバイスの種類により適宜選択される。
The coating device (dispenser) 7 is a coating unit that coats an uncured resin on the
制御装置8は、インプリント装置1の各構成要素の動作、及び調整等を制御する制御手段である。この制御装置8は、不図示であるが、インプリント装置1の各構成要素に回線により接続された、磁気記憶媒体等の記憶手段を有するコンピュータ、又はシーケンサ等で構成され、プログラム又はシーケンスにより各構成要素の制御を実行する。なお、制御装置8は、インプリント装置1と一体で構成しても良いし、若しくは、インプリント装置1とは別の場所に設置し、遠隔で制御する構成としても良い。
The
また、インプリント装置1は、押印動作時にモールド3とウエハ5との隙間に気体を供給するガス供給装置35a〜35cを備える。一般に、押印動作時に、モールド3に形成された凹凸パターン3cとウエハ5上の樹脂との間に気泡が残留すると、樹脂に形成されるパターンが歪み、欠陥が発生する可能性がある。そこで、気体供給装置は、樹脂に対して溶解性が高いヘリウムや二酸化炭素等のパージガスを供給することで、気泡の発生を抑える。このガス供給装置35a〜35cは、モールド3の周囲に配置した第1〜第3のガス供給口28a〜28cを備え、少なくとも押印動作の直前からパージガスを噴出させることで、モールド3の周囲のパージガス濃度を極力高める。
Further, the
また、モールド3は、図2(d)に示すように、凹凸パターン3cの周囲に、不図示の減圧機構に接続される排気口(吸引口)81を備える。減圧機構は、押印動作時にモールド3とウエハ5との隙間を減圧することで、大気圧環境下より、気泡の発生を効果的に抑えることができる。
In addition, as shown in FIG. 2D, the
更に、インプリント装置1は、ウエハステージ6の位置を計測するための干渉計測長装置と、ウエハ5上に形成されたアライメントマークの位置を計測するためのアライメントスコープ29とを備える。干渉計測長装置は、ウエハステージ6の端部に設置されたミラー30と干渉計31とを備える。制御装置8は、干渉計測長装置による計測結果に基づいて、ウエハステージ6を目標位置に駆動させる。また、制御装置8は、アライメントスコープ29が計測したウエハ5上のアライメントマークの位置に基づいて、ウエハステージ6の位置決めを行う。また、インプリント装置1は、定盤32、フレーム33、及び除振装置34を含む。定盤32は、インプリント装置1全体を支持すると共に、ウエハステージ6の移動の基準平面を形成する。フレーム33は、ウエハ5よりも上方に位置する各種構成要素を支持する。また、除振装置34は、床面からの振動の伝達を低減する機能を有し、フレーム33を支持する。
Further, the
次に、インプリント装置1によるインプリント処理について説明する。まず、制御装置8は、不図示のウエハ搬送系により、ウエハ5をウエハステージ6に載置させ、その後、ウエハステージ6に構成された不図示の真空吸着手段により、ウエハ5を補助部材25上に保持させる。次に、制御装置8は、ウエハステージ6を適宜駆動させ、同時に、アライメントスコープ29によりウエハ5上のアライメントマークを順に計測させることで、ウエハ5の位置情報を取得する。制御装置8は、取得した位置情報から、各転写座標を演算し、所定のショット(被転写領域)毎に行う逐次転写(押印動作)や、樹脂の塗布動作の基準とする。次に、制御装置8は、ウエハステージ6を移動させて、ウエハ5上の目標となるショットが樹脂の供給口27の直下に位置するように位置決めする。その後、塗布装置7は、供給口27から適量の樹脂(未硬化樹脂)を、目標となるショットに塗布する。次に、制御装置8は、モールド3の押印面とウエハ5上の塗布面との位置合わせ、及び形状補正機構23によるモールド3の形状補正を実施した後、ベース駆動機構を駆動させ、ウエハ5上の樹脂にモールド3を押印する。押印動作の完了は、モールド保持装置4の内部に設置された荷重センサーの計測値に基づいて制御装置8が判断する。この押印動作時には、樹脂は、モールド3に形成された凹凸パターン3cに沿って流動する。この状態にて、照明系ユニット2は、モールド3の上面から紫外線を照射し、モールド3を透過した紫外線により樹脂が硬化する。そして、樹脂が硬化した後、制御装置8は、ベース駆動機構を再駆動させ、モールド3をウエハ5から引き離す(離型動作)。これにより、ウエハ5上のショットの表面には、モールド3のパターンに倣った3次元形状の樹脂の層が形成される。
Next, imprint processing by the
次に、本実施形態のモールド保持装置4の作用について説明する。まず、比較のために従来のインプリント装置における離型動作について説明する。図5は、従来のインプリント装置におけるインプリント動作を示す概略図である。特に、図5(a)は、離型動作時に、ウエハ100上に形成された樹脂層101から、モールド102(凹凸パターン103)を剥離する途中の動作を示す。通常、モールド102をウエハ100から引き離す際は、モールド102は、ウエハ100から離れる方向、即ち、Z軸上方向の力を受ける。同時に、凹凸パターン103と樹脂層101とが固着している領域では、モールド102は、ウエハ100へ向かう方向、即ちZ軸下方向の引き離し応力を受ける。したがって、従来のインプリント装置では、図5(a)に示すように、モールド102をウエハ100に向かう方向に凸となる鉢状に変形させることで、凹凸パターン103を樹脂層101の周囲から徐々に剥離させ、引き離し応力の急激な発生を回避する。
Next, the operation of the
また、図5(b)は、図5(a)におけるパターン形成部の近傍を示す拡大図である。図5(b)に示すように、凹凸パターン103を樹脂層101の周囲から徐々に剥離させる際、凹凸パターン103の剥離部分は、モールド102の変形に伴って、Z方向(離型方向)に対して斜め方向に傾く。この剥離部分の傾きにより、その剥離部分と隣り合う樹脂層101のパターン形成部101aは、同様に押されて傾き、その根元部分に応力が発生する。この応力が樹脂の塑性応力よりも大きくなると、パターン形成部101aは、傾いたまま元に戻らなくなる。
FIG. 5B is an enlarged view showing the vicinity of the pattern forming portion in FIG. As shown in FIG. 5B, when the concave /
これに対して、本実施形態のモールド保持装置4では、上記モールド変形機構50を採用することにより、樹脂52内に混入する気泡を減少させ、かつ、樹脂52のパターン形成部の倒れも減少させる。図2(c)は、離型動作時におけるモールド3の状態を示す概略図である。まず、インプリント装置1は、上記の通り、紫外線の照射による樹脂52の硬化動作を実施する。次に、モールド保持装置4は、離型動作を実施するが、通常、モールド3は、ウエハ5に向かう方向に引張り力(引き離し応力)を受けることで、ウエハ5に向かって凸形に変形しようとする。このとき、モールド変形機構50は、駆動機構51によりモールド3に対して引張力Aを作用させる。この作用により、モールド3の平板部3aには反力Bが作用してモーメントMが発生し、平板部3aの中央部には、Z方向上向きの力Cが作用する。ここで、平板部3aは、壁部3bの幅寸法L2と比較して、厚さ寸法D1が薄いので、力Cと上記の引き離し応力との互いの力の作用により、中心部と壁部3bとの間の領域の一部3fが、ウエハ5の表面とは反対側に向けて湾曲する、所謂W形に変形する。そして、モールド変形機構50は、不図示の制御装置にて駆動機構51が作用させる引張力Aの大きさを適宜調整し、モールド3の凹凸パターン3cを樹脂(硬化樹脂)52の外周部から徐々に引き離すことにより、モールド3と樹脂52とを相対的に退避させる。例えば、この場合、モールド変形機構50は、平板部3aの中央部をZ方向上向きに数〜数十μm程度変形させることで、モールド保持装置4は、好適に離型動作を実施することが可能となる。また、通常、離型動作の開始時は、凹凸パターン3cと樹脂52との接触面積が大きいので、モールド3を引き離す際に大きな力が必要であり、一方、離型動作が進行するにつれて接触面積が小さくなり、モールド3を引き離す際の力も小さくてよい。そこで、上記制御装置は、凹凸パターン3cと樹脂52との接触面積の変化に基づいて、駆動機構51による引張力を制御すれば、平板部3aの凹凸パターン3cが急激に曲げられるのを防止することができる。このように、モールド変形機構50は、離型動作時に、モールド3の変形量を適宜調整することで引き離し応力の発生を抑えるので、従来の引き離し応力に起因した樹脂52のパターン形成部の倒れが減少する。
On the other hand, in the
更に、図2(d)において、モールド変形機構50は、押印動作時に駆動機構51によりモールド3に対して圧縮力Dを作用させる。この作用により、モールド3の平板部3aには反力Eが作用してモーメントM3が発生し、平板部3aの中央部には、Z方向下向きの力Fが作用する。その結果、モールド3をウエハ5に向かって凸形に撓ませた状態で凹凸パターン3cを樹脂52に押し付けることができる。また、インプリント装置1は、モールド変形機構50とは別に、モールド3を変形させる機構として、不図示の圧力調整手段を備える。この圧力調整手段は、モールドベース24の内側に存在する空間と、モールド3の壁部3bにて囲まれた内部空間とで形成される空間領域を密閉空間にし、密閉空間の圧力を調整する。密閉空間に気体を供給して加圧することでモールド3をウエハ5に向かって凸形に撓ませることができる。モールド変形機構50と圧力調整手段を併用してモールド3を撓ませてもよい。これにより、減圧機構80によってモールド3とウエハ5との隙間を更に低い圧力に設定してもモールド3と樹脂52との間の気体を外側へ押出し、樹脂52中に混入する気泡を低減させることができる。
Further, in FIG. 2D, the
また、インプリント装置1は、平板部3aの変形量を計測する計測手段90を備える。計測手段90は、押印動作時に平板部3aの変形量を計測し、計測結果をモールド変形機構50に出力する。不図示の減圧機構によって、モールド3とウエハ5との隙間を大気圧以下まで減圧する場合、モールド3とウエハ5との間には吸引力が働く。この吸引力は、モールド3とウエハ5とが接触する瞬間、図5(c)に示すように、モールド3とウエハ5との隙間に存在する気体を押し出す前に、排気口81とウエハ5が接触することが考えられる。このような状態になると、モールド3とウエハ5との隙間に気体が閉じ込められるため、樹脂52中に混入する気泡を低減させることができない。そこで、上述したように、押印動作中、排気口81による吸引力が発生している環境においても、モールド3がウエハ5に向かって凸形となるように、計測手段90からの計測結果を元に、モールド変形機構50でモールド3に印加する外力を調整する。こうすることで、モールド3とウエハ5との隙間に存在する気体を押し出す前に、排気口81とウエハ5とが接触することを防ぐことができる。以上により、モールド3と樹脂52との隙間を大気圧以下とした押印動作が可能となり、該隙間で発生する樹脂52中への気泡の混入を、大気圧環境下より低減させることができる。
Further, the
以上のように、本実施形態のインプリント装置1によれば、モールド保持装置4においてモールド変形機構50を採用することにより、押印動作時の樹脂内への気泡の混入を減少させつつ、離型動作時の樹脂のパターン形成部の倒れを減少させることができる。
As described above, according to the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係るインプリント装置について説明する。図3は、本実施形態の特徴部であるモールド保持装置60の構成を示す概略図である。なお、図3において、図2に示すモールド保持装置4と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。このモールド保持装置60の特徴は、第1実施形態のモールド変形機構50が有する駆動機構51の設置位置を変化させたモールド変形機構61を備える点にある。
(Second Embodiment)
Next, an imprint apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a schematic view showing a configuration of a
例えば、図3(a)に示すモールド変形機構61では、駆動機構51aは、モールド3の垂直面3dを吸着するモールドベース24の吸着部における側面24aの領域に引張力A2を作用させる位置に配置される。この場合、モーメントM2の支点は、第1実施形態のモールド変形機構50での位置とは異なることになる。しかしながら、モールド3とモールドベース24とが吸引力により強固に固定されていれば、モールド3の平板部3aには反力B2が作用してモーメントM2が発生し、第1実施形態と同様に、平板部3aの中央部にはZ方向上向きの力C2が作用する。同様に、図3(c)の矢印に示すように、駆動機構51aは、側面24aに圧縮力D2を加えることで平板部3aには反力E2が作用してモーメントM4が発生し、平板部3aの中央部にはZ方向下向きの力F2が作用する。したがって、本実施形態のインプリント装置によれば、モールド保持装置60を備えることにより第1実施形態と同様の効果を奏する。
For example, the
一方、図3(b)に示すモールド変形機構61では、駆動機構51bは、モールド3の側壁3eにおける平板部3aに対向する領域に、圧縮力B3を加える位置に配置される。この場合、平板部3aの中央部に向けて側壁3eから直接圧縮力B3が作用することにより、第1実施形態と同様に、平板部3aの中央部にはZ方向上向きの力C3が作用する。同様に、図3(d)の矢印に示すように、駆動機構51bは、平板部3aの中央部に向けて側壁3eから直接引張力E3が作用することにより、第1実施形態と同様に、平板部3aの中央部にはZ方向下向きの力F3が作用する。したがって、この場合のインプリント装置でも、第1実施形態と同様の効果を奏する。
On the other hand, in the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に係るインプリント装置について説明する。図4は、本実施形態の特徴部であるモールド保持装置70の構成を示す概略図である。なお、図4において、図2に示すモールド保持装置4と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。このモールド保持装置70の特徴は、モールドベース24の内側に存在する空間と、モールド3の壁部3bにて囲まれた内部空間とで形成される空間領域Sに設置される補強部材71を有するモールド変形機構72を備える点にある。補強部材71は、石英ガラス等の光透過性の部材で形成され、図4に示すように、通気口71aが平板部3aの内面3gに対向するような少なくとも1つの圧力調整流路71bを有する。特に、本実施形態では、通気口71aが設置される位置は、第1実施形態と同様、平板部3aがW形に変形するように、平板部3aにおける中心部と壁部3bとの間の領域3fに対応する位置とする。この圧力調整流路71bは、空間領域S内の圧力を調整する不図示の圧力調整装置(結合分離手段)に接続される。更に、モールド変形機構72は、補強部材71の側面部71cと、モールドベース24の内部側面24bとを連接する弾性部材73と、補強部材71をZ方向に移動可能とする不図示の部材駆動機構とを備える。
(Third embodiment)
Next, an imprint apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a schematic view showing a configuration of a
この場合、モールド変形機構72は、押印動作時には、図4(a)に示すように、圧力調整装置により空間領域S内に気体を供給して加圧することで、補強部材71の表面をモールド3の内面3gと分離させる。一方、モールド変形機構72は、離型動作時には、図4(b)に示すように、圧力調整装置により圧力調整流路71bを介して空間領域S内の気体を排気する。このとき、空間領域Aの内部は、減圧されて弾性部材73が変形し、補強部材71は、モールド3の内面3gに一体的に吸着(結合)する。その際、補強部材71は、モールド3の内面3gの領域3f近傍と結合されていればよく、内面gの中心部は結合されない方が好ましい。次に、補強部材71は、不図示の部材駆動機構によりモールド3をZ方向上方へ駆動することで、平板部3aにはZ方向上向きの力C4が作用する。したがって、本実施形態のインプリント装置によれば、補強部材71を備えることにより第1実施形態と同様の効果を奏する。なお、補強部材71は、中心部で紫外線を通過させる必要があるため、全体を光透過性の部材で形成するとしているが、例えば、照射領域と重なる一部のみを光透過性の部材で形成してもよいし、又は、補強部材71の紫外線通過部に貫通孔等を設けてもよい。更に、モールド保持装置70は、上記部材駆動機構とは別の第2の部材駆動機構を備え、上記部材駆動機構に対し遅れて、もしくは遅い速度で、第2の部材駆動機構を駆動してもよい。
In this case, at the time of the stamping operation, the
(物品の製造方法)
物品としてのデバイス(半導体集積回路素子、液晶表示素子等)の製造方法は、上述したインプリント装置を用いて基板(ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板)にパターンを形成する工程を含む。更に、該製造方法は、パターンが形成された基板をエッチングする工程を含みうる。なお、パターンドメディア(記録媒体)や光学素子等の他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりに、パターンが形成された基板を加工する他の処理を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
(Product manufacturing method)
A method for manufacturing a device (semiconductor integrated circuit element, liquid crystal display element, etc.) as an article includes a step of forming a pattern on a substrate (wafer, glass plate, film-like substrate) using the above-described imprint apparatus. Furthermore, the manufacturing method may include a step of etching the substrate on which the pattern is formed. In the case of manufacturing other articles such as patterned media (recording media) and optical elements, the manufacturing method may include other processes for processing a substrate on which a pattern is formed instead of etching. The method for manufacturing an article according to this embodiment is advantageous in at least one of the performance, quality, productivity, and production cost of the article as compared with the conventional method.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
例えば、上記実施形態では、モールド保持装置が有するモールド変形機構の構成を、形状補正機構(倍率補正機構)23とは別構成としている。しかしながら、形状補正機構23の構成を、上述したモールド変形機構と同様な構成とすることができるならば、本実施形態のモールド変形機構と、形状補正機構23とを同一とすることも可能である。
For example, in the above embodiment, the configuration of the mold deformation mechanism included in the mold holding device is different from the configuration of the shape correction mechanism (magnification correction mechanism) 23. However, if the configuration of the
1 インプリント装置
3 モールド
3a 平板部
3b 壁部
3c 凹凸パターン
3d 垂直面
4 モールド保持装置
5 ウエハ
24 モールドベース
50 モールド変形機構
52 樹脂
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記モールドは、前記基板に対向する側に凹凸パターンが形成された平板部と、外周側に位置する壁部と、を有し、
前記インプリント装置は、
前記壁部を保持する保持部と、
前記壁部、又は前記保持部に対して外力を作用させることで、前記平板部の中央部と前記壁部との間の形状を変形させるモールド変形機構と、を備え、
前記モールド変形機構は、前記モールドと前記樹脂とを互いに引き離す離型動作時に、前記壁部、又は前記保持部に対して、前記平板部から前記壁部に向かう方向に前記外力を作用させることで、前記平板部の中央部と前記壁部との間の領域の一部を、前記モールドが前記基板上の樹脂から離れる方向に変形させることを特徴とするインプリント装置。 An imprint apparatus for forming a resin pattern on the substrate by bringing an uncured resin on the substrate into contact with the mold,
The mold has a flat plate portion having a concavo-convex pattern formed on the side facing the substrate, and a wall portion located on the outer peripheral side,
The imprint apparatus includes:
A holding portion for holding the wall portion ;
A mold deformation mechanism that deforms a shape between a central portion of the flat plate portion and the wall portion by applying an external force to the wall portion or the holding portion ;
The mold deformation mechanism causes the external force to act on the wall portion or the holding portion in a direction from the flat plate portion toward the wall portion during a mold release operation for separating the mold and the resin from each other. The imprint apparatus is characterized in that a part of a region between a central portion of the flat plate portion and the wall portion is deformed in a direction in which the mold is separated from the resin on the substrate .
前記押印動作時に、前記圧力を上げるように、前記圧力調整手段を制御することを特徴
とする請求項3に記載のインプリント装置。 Pressure adjusting means for adjusting the pressure on the surface of the flat plate portion opposite to the surface on which the concave / convex pattern is formed,
The imprint apparatus according to claim 3 , wherein the pressure adjusting unit is controlled to increase the pressure during the stamping operation.
前記押印動作時に、前記凹凸パターンと前記未硬化樹脂との間の空間を減圧する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 mold includes a suction port around the uneven pattern,
The imprint apparatus according to claim 3 , wherein a space between the concave-convex pattern and the uncured resin is decompressed during the stamping operation.
前記モールドは、前記基板に対向する側に凹凸パターンが形成された平板部と、外周側に位置する壁部と、を有し、The mold has a flat plate portion having a concavo-convex pattern formed on the side facing the substrate, and a wall portion located on the outer peripheral side,
前記インプリント装置は、The imprint apparatus includes:
前記壁部を保持する保持部と、A holding portion for holding the wall portion;
前記壁部、又は前記保持部に対して外力を作用させることで、前記平板部の中央部と前記壁部との間の形状を変形させるモールド変形機構と、A mold deformation mechanism that deforms the shape between the center portion of the flat plate portion and the wall portion by applying an external force to the wall portion or the holding portion;
前記モールドの変形量を計測する計測手段と、を備え、Measuring means for measuring the deformation amount of the mold,
前記モールド変形機構は、前記凹凸パターンと前記未硬化樹脂とを接触させる押印動作時に、前記壁部、又は前記保持部の側壁に対して、前記壁部から前記平板部に向かう方向に前記外力を作用させることで、前記モールドの前記平板部を前記基板の表面に向けて凸形に変形させ、The mold deformation mechanism applies the external force in a direction from the wall portion toward the flat plate portion with respect to the wall portion or the side wall of the holding portion during a stamping operation in which the uneven pattern and the uncured resin are brought into contact with each other. By acting, the plate portion of the mold is deformed into a convex shape toward the surface of the substrate,
前記押印動作時に、前記凹凸パターンと前記未硬化樹脂との間の空間を減圧し、前記計測手段の出力に基づいて前記モールド変形機構を制御することを特徴とするインプリント装置。An imprint apparatus characterized in that, during the stamping operation, the space between the concave-convex pattern and the uncured resin is decompressed and the mold deformation mechanism is controlled based on the output of the measuring means.
前記工程で前記パターンを形成された基板を加工する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。 Forming a resin pattern on a substrate using the imprint apparatus according to any one of claims 1 to 8 ,
Processing the substrate on which the pattern is formed in the step;
A method for producing an article comprising:
凹凸パターンが形成された平板部と、外周部に位置する壁部とを有するモールドを、前記基板に対向させる工程と、
前記基板上に未硬化樹脂を供給する工程と、
前記基板上に供給された未硬化樹脂と前記モールドの凹凸パターンとを接触させる接触工程と、
前記未硬化樹脂を硬化させる硬化工程と、
前記硬化工程で硬化させた樹脂と前記モールドの凹凸パターンとを離間させる離型工程と、を有し、
前記離型工程において、前記壁部、又は前記保持部に対して、前記平板部から前記壁部に向かう方向に前記外力を作用させることで、前記離型時の引っ張り力による前記モールドの凹凸パターンの曲げ変形を緩和するように前記平板部の中央部と前記壁部との間の領域の一部を、前記モールドが前記基板上の樹脂から離れる方向に変形させることを特徴とするインプリント方法。
An imprint method for forming a pattern on a substrate,
A step of facing a mold having a flat plate portion on which a concavo-convex pattern is formed and a wall portion located on an outer peripheral portion to the substrate;
A step of supplying the uncured resin on the substrate,
A contact step of bringing the uncured resin supplied on the substrate into contact with the uneven pattern of the mold;
A curing step of curing the uncured resin;
A mold release step for separating the resin cured in the curing step and the uneven pattern of the mold,
Oite to as prior KiHanare type Engineering, the wall, or to the holding unit, by the action of the external force in the direction toward the wall portion from said plate, said by tensile force at the time of the release some of the region between the central portion of the flat plate portion so as to reduce the bending deformation of the mold of the concavo-convex pattern and the wall portion, and a benzalkonium deformed in a direction in which the mold is separated from the resin on the substrate A characteristic imprint method.
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