JP5833045B2 - パターン形成方法及びパターン形成装置 - Google Patents

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    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures

Description

本発明の実施形態は、パターン形成方法及びパターン形成装置に関する。
微細なパターンを形成するパターン形成方法の1つとして、転写するパターンの凹凸形状が設けられた原版(モールド)を用いるインプリント法が注目されている。インプリント法では、パターンの形状を転写する対象の基板の上に例えば光硬化型の樹脂を塗布し、この樹脂にモールドの凹凸パターンを接触させる。この状態で樹脂を硬化させた後、モールドを樹脂から剥離することで、樹脂にモールドの凹凸パターンの形状が転写される。1つの基台に複数の転写領域(ショット領域)が設けられたモールド(いわゆるマルチショット用のモールド)を用いたインプリント法では、各ショット領域に対応したインプリントにおいてモールドの交換の手間が省けるというメリットがある。パターン形成方法においては、先に形成したパターンをモールドによって潰さないことが重要である。
特開2008−296579号公報
本発明の実施形態は、先に形成したパターンをモールドによって潰すことなく的確にパターンを形成するパターン形成方法及びパターン形成装置を提供する。
実施形態に係るパターン形成方法は、第1パターン領域と、前記第1パターン領域と並ぶ第2パターン領域と、を有するモールドを用いて対象物の複数のショット領域にパターンの形状を転写するパターン形成方法である。
前記第1パターン領域を用いて前記パターンの形状を転写する場合、前記第1パターン領域から前記第2パターン領域に向かう第1方向に順に前記複数のパターン領域のそれぞれに前記パターンの形状を転写する。
前記第2パターン領域を用いて前記パターンの形状を転写する場合、前記第2パターン領域から前記第1パターン領域に向かう第2方向に順に前記複数のパターン領域のそれぞれに前記パターンの形状を転写する。
図1は、第1の実施形態に係るパターン形成方法を例示するフローチャートである。 図2(a)〜(c)は、第1の実施形態に係るパターン形成方法で用いるモールドを例示する模式図である。 図3(a)〜(c)は、モールドを用いたパターン形成方法を例示する模式的断面図である。 図4(a)〜図4(d)は、パターン形成方法の具体例を示す模式的断面図である。 図5(a)〜図5(d)は、パターン形成方法の具体例を示す模式的断面図である。 図6(a)〜(d)は、参考例に係るパターン形成方法を例示する模式的断面図である。 図7は、パターンの第1の形成順序を例示する模式的平面図である。 図8は、パターンの第1の形成順序を例示する模式的平面図である。 図9は、パターンの第1の形成順序を例示する模式的平面図である。 図10は、パターンの第1の形成順序を例示する模式的平面図である。 図11は、パターンの第2の形成順序を例示する模式的平面図である。 図12は、パターンの第2の形成順序を例示する模式的平面図である。 図13は、パターンの第2の形成順序を例示する模式的平面図である。 図14は、パターンの第2の形成順序を例示する模式的平面図である。 図15は、パターン領域の他の配置について例示する模式的平面図である。 図16は、パターン領域の他の配置について例示する模式的平面図である。 図17は、第2の実施形態に係るパターン形成装置の構成を例示する模式図である。 図18は、コンピュータのハードウェア構成を例示する図である。
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るパターン形成方法を例示するフローチャートである。
図2(a)〜(c)は、第1の実施形態に係るパターン形成方法で用いるモールドを例示する模式図である。
図2(a)には、モールド100の模式的平面図が表される。図2(b)には、図2(a)に表したA−A断面図が表される。図2(c)には、凹凸パターンp1の部分を拡大した模式的断面図が表される。
図1に表したように、第1の実施形態に係るパターン形成方法は、基板を用意する工程(ステップS101)と、モールドを用意する工程(ステップS102)と、ショット領域を選択する工程(ステップS103)と、樹脂を塗布する工程(ステップS104)と、モールドを接触させる工程(ステップS105)と、樹脂を硬化させる工程(ステップS106)と、モールドを引き離す工程(ステップS107)と、モールドまたは基板を移動させる工程(ステップS108)と、を含む。
ここで、本実施形態で使用するモールド100について説明する。
図2(a)及び(b)に表したように、モールド100は、ガラス等の基台101に設けられた第1パターン領域R1と、第1パターン領域R1と並ぶ第2パターン領域R2と、を有する。図2(a)に表した例では、第1パターン領域R1及び第2パターン領域R2のほか、第3パターン領域R3及び第4パターン領域R4を有する。
第3パターン領域R3は、第1パターン領域R1と並ぶ。第1パターン領域R1と第3パターン領域R3とを結ぶ線は、第1パターン領域R1と第2パターン領域R2とを結ぶ線と直交する。
第4パターン領域R4は、第2パターン領域R2と並ぶ。第2パターン領域R2と第4パターン領域R4とを結ぶ線は、第2ターン領域R1と第1パターン領域R1とを結ぶ線と直交する。すなわち、モールド100は、2×2に配置された複数のパターン領域を有する。
図2(c)に表したように、第1パターン領域R1には凹凸パターンp1が設けられ、第2パターン領域R2には凹凸パターンp2が設けられ、第3パターン領域R3には凹凸パターンp3が設けられ、第4パターン領域R4には凹凸パターンp4が設けられる。凹凸パターンp1、p2、p3及びp4のそれぞれは、基台101から突出する台座102の表面に設けられる。凹凸パターンp1、p2、p3及びp4の形状は、互いに異なっていてもよいし、全て同じでもよい。
また、凹凸パターンp1の形状は、凹凸パターンp2、p3及びp4の一部と同じでもよい。凹凸パターンp2の形状は、凹凸パターンp1、p3及びp4の一部と同じでもよい。凹凸パターンp3の形状は、凹凸パターンp1、p2及びp4の一部と同じでもよい。凹凸パターンp4の形状は、凹凸パターンp1、p2及びp3の一部と同じでもよい。
モールド100において、第1パターン領域R1によるパターンの形状の転写は、第2パターン領域R2によるパターンの形状の転写とは同時に行われない。このため、互いに隣り合う第1パターン領域R1と第2パターン領域R2との間隔は、互いに隣り合う2つのショット領域の間隔と異なっていてもよい。また、互いに隣り合う第3パターン領域R3と第4パターン領域R4との間隔は、互いに隣り合う2つのショット領域の間隔と異なっていてもよい。また、互いに隣り合う第1パターン領域R1と第3パターン領域R3との間隔は、互いに隣り合う2つのショット領域の間隔と異なっていてもよい。また、互いに隣り合う第2パターン領域R2と第4パターン領域R4との間隔は、互いに隣り合う2つのショット領域の間隔と異なっていてもよい。
例えば、モールド100の第1パターン領域R1においては、基板等の対象物の第1層に凹凸パターンp1の形状を転写する。第2パターン領域R2においては、第1層の上の第2層に凹凸パターンp2の形状を転写する。第3パターン領域R3においては、第2層の上の第3層に凹凸パターンp3の形状を転写する。第4パターン領域R4においては、第3層の上の第4層に凹凸パターンp4の形状を転写する。
本実施形態に係るパターン形成方法では、モールド100の第1パターン領域R1を用いて凹凸パターンp1の形状を対象物に転写する場合、第1パターン領域R1から第2パターン領域R2に向かう第1方向D1に順に複数のショット領域のそれぞれに凹凸パターンp1の形状を転写する。
一方、モールド100の第2パターン領域R2を用いて凹凸パターンp1の形状を対象物に転写する場合、第2パターン領域R2から第1パターン領域R1に向かう第2方向D2に順に複数のショット領域のそれぞれに凹凸パターンp1の形状を転写する。
このような順に複数のパターン領域のそれぞれにパターンの形状を転写すると、先に形成したパターンをモールド100で踏みつぶすことなく、的確にパターンが形成される。
図3(a)〜(c)は、モールドを用いたパターン形成方法を例示する模式的断面図である。
図3(a)〜(c)には、図2に表したモールド100を用いたパターン形成方法が表される。ここでは、第1パターン領域R1を用いて基板Sの第1ショット領域SR1にパターンの形状を転写する例を表している。
先ず、図3(a)に表したように、基板Sの第1ショット領域SR1に樹脂15を塗布する(図1のステップS104)。樹脂15としては、例えば紫外線の照射によって硬化する光硬化型樹脂が用いられる。次に、モールド100を基板Sの上に配置し、モールド100と基板Sとの位置合わせを行う。
次に、図3(b)に表したように、モールド100と基板Sとを相対的に近づけて、第1パターン領域R1の凹凸パターンp1を樹脂15に接触させる(図1のステップS105)。この状態で、必要に応じてモールド100の外周に応力を与え、モールド100を位置合わせする。次に、樹脂15に例えば紫外線を照射して、樹脂15を硬化させる(図1のステップS106)。
次に、図3(c)に表したように、モールド100を樹脂15から引き離す(図1のステップS107)。これにより、第1パターン領域R1の凹凸パターンp1の形状が樹脂15に転写される。基板S上の第1ショット領域SR1には、凹凸パターンp1の形状が樹脂15に転写されたパターンp10が形成される。
以下の説明において、パターンpを形成することには、図3(a)〜(c)に表した工程(図1のステップS104〜ステップS107)が含まれるものとする。
次に、本実施形態に係るパターン形成方法の具体例について説明する。
図4(a)〜図5(d)は、パターン形成方法の具体例を示す模式的断面図である。
図4(a)〜図5(d)には、第1パターン領域R1及び第2パターン領域R2を用いてパターンp10及びp20を形成する例が表される。
先ず、図4(a)に表したように、基板S及びモールド100を用意する(図1のステップS101〜ステップS102)。次に、モールド100のパターン領域の選択を行う(図1のステップS103)。本具体例では、先ず第1パターン領域R1を選択する。そして、第1パターン領域R1の凹凸パターンp1の形状を基板Sの第1ショット領域SR1に転写し、パターンp10を形成する(図1のステップS104〜ステップS107)。
次に、図4(b)に表したように、第1パターン領域R1を用いてパターンp10を形成する領域を、第1方向D1に移動させる。パターンp10を形成する領域を移動させるには、モールド100を第1方向D1に移動させる。また、モールド100を固定して基板Sを第1方向D1と反対の方向に移動させてもよい。また、モールド100と基板Sとを互いに反対方向に移動させてもよい。本具体例では、モールド100を第1方向D1に移動させる。モールド100を移動した後、第1方向D1に第1ショット領域SR1と隣り合う第2ショット領域SR2にパターンp10を形成する。第2ショット領域SR2へパターンp10を形成する際、先にパターンp10を形成した第1ショット領域SR1のパターンp10を、モールド100の第2パターン領域R2によって踏みつぶすことはない。
次に、図4(c)に表したように、第1パターン領域R1を用いてパターンp10を形成する領域を、第1方向D1に移動させる。本具体例では、モールド100を第1方向D1に移動させる。モールド100を移動した後、第1方向D1に第2ショット領域SR2と隣り合う第3ショット領域SR3にパターンp10を形成する。第3ショット領域SR3へパターンp10を形成する際、先にパターンp10を形成した第1ショット領域SR1のパターンp10及び第2ショット領域SR2のパターンp10を、モールド100の第2パターン領域R2によって踏みつぶすことはない。
次に、図4(d)に表したように、第1パターン領域R1を用いてパターンp10を形成する領域を、第1方向D1に移動させる。本具体例では、モールド100を第1方向D1に移動させる。モールド100を移動した後、第1方向D1に第3ショット領域SR3と隣り合う第4ショット領域SR4にパターンp10を形成する。第4ショット領域SR4へパターンp10を形成する際、先にパターンp10を形成した第1ショット領域SR1のパターンp10、第2ショット領域SR2のパターンp10及び第3ショット領域SR3のパターンp10を、モールド100の第2パターン領域R2によって踏みつぶすことはない。
図4(a)〜(d)に表した例では、基板S上の第1ショット領域SR1〜第4ショット領域SR4の4つのショット領域にパターンp10を形成したが、さらに多くのショット領域にパターンp10を形成する場合も同様である。これにより、基板S上の第1層L1のパターンp10が形成される。
次に、図5(a)に表したように、第1層L1のパターンp10を絶縁膜50で覆う。次に、モールド100の第2パターン領域R2を選択する(図1のステップS103)。そして、第2パターン領域R2の凹凸パターンp2の形状を基板Sの第4ショット領域SR4に転写し、パターンp20を形成する(図1のステップS104〜ステップS107)。
次に、図5(b)に表したように、第2パターン領域R2を用いてパターンp20を形成する領域を、第2方向D2に移動させる。パターンp20を形成する領域を移動させるには、モールド100を第2方向D2に移動させる。また、モールド100を固定して基板Sを第2方向D2と反対の方向に移動させてもよい。また、モールド100と基板Sとを互いに反対方向に移動させてもよい。本具体例では、モールド100を第2方向D2に移動させる。モールド100を移動した後、第2方向D2に第4ショット領域SR4と隣り合う第3ショット領域SR3にパターンp20を形成する。第3ショット領域SR3へパターンp20を形成する際、先にパターンp20を形成した第4ショット領域SR4のパターンp20を、モールド100の第1パターン領域R1によって踏みつぶすことはない。
次に、図5(c)に表したように、第2パターン領域R2を用いてパターンp20を形成する領域を、第2方向D2に移動させる。本具体例では、モールド100を第2方向D2に移動させる。モールド100を移動した後、第2方向D2に第3ショット領域SR3と隣り合う第2ショット領域SR2にパターンp20を形成する。第2ショット領域SR2へパターンp20を形成する際、先にパターンp20を形成した第4ショット領域SR4のパターンp20及び第3ショット領域SR3のパターンp20を、モールド100の第1パターン領域R1によって踏みつぶすことはない。
次に、図5(d)に表したように、第2パターン領域R2を用いてパターンp20を形成する領域を、第2方向D2に移動させる。本具体例では、モールド100を第2方向D2に移動させる。モールド100を移動した後、第2方向D2に第2ショット領域SR2と隣り合う第1ショット領域SR1にパターンp20を形成する。第1ショット領域SR1へパターンp20を形成する際、先にパターンp20を形成した第4ショット領域SR4のパターンp20、第3ショット領域SR3のパターンp20及び第2ショット領域SR2のパターンp20を、モールド100の第1パターン領域R1によって踏みつぶすことはない。
図5(a)〜(d)に表した例では、基板S上の第1ショット領域SR1〜第4ショット領域SR4の4つのショット領域にパターンp20を形成したが、さらに多くのショット領域にパターンp20を形成する場合も同様である。これにより、第1層L1の上に大2層L2のパターンp20が形成される。
ここで、参考例について説明する。
図6(a)〜(d)は、参考例に係るパターン形成方法を例示する模式的断面図である。
図6(a)〜(d)には、パターンp20を形成する順番を図5(a)〜(d)に表した第2方向D2とは反対の第1方向D1にした場合が表されている。
先ず、図6(a)に表したように、第2パターン領域R2の凹凸パターンp2の形状を基板Sの第1ショット領域SR1に転写し、パターンp20を形成する。次に、図6(b)に表したように、第2パターン領域R2を用いてパターンp20を形成する領域を、第2方向D2とは反対の第1方向D1に移動させる。そして、第2ショット領域SR2にパターンp20を形成する。この際、モールド100の第1パターン領域R1が、先にパターンp20を形成した第1ショット領域SR1のパターンpと接触する。このため、モールド100の第1パターン領域R1によって第1ショット領域SR1のパターンpが踏みつぶされることになる。
次に、図6(c)に表したように、第2パターン領域R2を用いてパターンp20を形成する領域を、第1方向D1に移動させる。そして、第3ショット領域SR3にパターンp20を形成する。この際、モールド100の第1パターン領域R1が、先にパターンp20を形成した第2ショット領域SR2のパターンpと接触する。このため、モールド100の第1パターン領域R1によって第2ショット領域SR2のパターンpが踏みつぶされることになる。
次に、図6(d)に表したように、第2パターン領域R2を用いてパターンp20を形成する領域を、第1方向D1に移動させる。そして、第4ショット領域SR4にパターンp20を形成する。この際、モールド100の第1パターン領域R1が、先にパターンp20を形成した第3ショット領域SR3のパターンpと接触する。このため、モールド100の第1パターン領域R1によって第3ショット領域SR3のパターンpが踏みつぶされることになる。
このように、第2パターン領域R2を用いてパターンp20を形成する場合、パターンp20を形成する方向を第1パターン領域R1から第2パターン領域R2に向かう第1方向D1にすると、先に形成したパターンp20を第1パターン領域R1によって踏みつぶしてしまうことになる。
このような踏み潰しは、第1パターン領域R1を用いてパターンp10を形成する場合も同様である。第1パターン領域R1を用いてパターンp10を形成する場合には、パターンp10を形成する方向を第2パターン領域R2から第1パターン領域R1に向かう第2方向D2にすると、先に形成したパターンp10を第2パターン領域R2によって踏みつぶしてしまうことになる。
これに対し、本実施形態では、第1パターン領域R1を用いてパターンp10を形成する場合には、パターンp10を形成する方向を第1方向D1にする。また、第2パターン領域R2を用いてパターンp20を形成する場合には、パターンp20を形成する方向を第2方向D2にする。これにより、先に形成したパターンを踏みつぶすことがなくなる。
図7〜図10は、パターンの第1の形成順序を例示する模式的平面図である。
図7〜図10には、第1パターン領域R1〜第4パターン領域R4を有するモールド100を用いた場合のパターンの第1の形成順序が例示されている。パターンを形成する対象は、例えばウェーハWである。ウェーハWには、行列状に複数のショット領域が配置されている。説明の便宜上、ウェーハWには、1行目から8行目及び1列目から11列目にそれぞれ配置されたショット領域が設けられているものとする。n行目、m列に配置されたショット領域については、ショット領域SR(n,m)と表示する。ここで、複数のショット領域を総称してショット領域SRと言う。1つのショット領域SRは、例えば1つのチップの領域に対応している。
第1パターン領域R1は、ショット領域SRの例えば第1層にパターンを形成するための領域である。第2パターン領域R2は、ショット領域SRの例えば第2層(第1層の1つ上の層)にパターンを形成するための領域である。第3パターン領域R3は、ショット領域SRの例えば第3層(第2層の1つ上の層)にパターンを形成するための領域である。第4パターン領域R4は、ショット領域SRの例えば第4層(第3層の1つ上の層)にパターンを形成するための領域である。
図7には、モールド100の第1パターン領域R1を用いてパターンを形成する場合の方向が表されている。第1パターン領域R1は、第1パターン領域R1〜第4パターン領域R4の配置のうち、右下に位置する。第1パターン領域R1を用いる場合、ウェーハWの最も下の列で、最も右の行に位置するショット領域SR(1,4)からパターン形成を開始する。
パターンを形成する方向は、第1パターン領域R1から第2パターン領域R2に向かう第1方向D1である。ショット領域SR(1,4)にパターンを形成した後は、第1方向D1にショット領域SR(1,4)と隣り合うショット領域SR(1,5)、SR(1,6)、…、SR(1,8)の順に行う。ショット領域SR(1,4)〜SR(1,8)までパターンを形成した後は、1つ上の行の最も右の列のショット領域SR(2,)にパターンを形成する。ショット領域SR(2,1)にパターンを形成した後は、第1方向D1にショット領域SR(2,)と隣り合うショット領域SR(2,2)、SR(2,3)、…、SR(2,8)、SR(2,9)の順に行う。
以降、同様に、順次上の行の複数のショット領域SRについて、第1方向D1に順にパターンを形成していく。これにより、先に形成されたパターンが、第2パターン領域R2、第3パターン領域R3及び第4パターン領域R4によって踏みつぶされることがなくなる。
図8には、モールド100の第2パターン領域R2を用いてパターンを形成する場合の方向が表されている。第2パターン領域R2は、第1パターン領域R1〜第4パターン領域R4の配置のうち、左下に位置する。第2パターン領域R2を用いる場合、ウェーハWの最も下の列で、最も左の行に位置するショット領域SR(1,8)からパターン形成を開始する。
パターンを形成する方向は、第2パターン領域R2から第1パターン領域R1に向かう第2方向D2である。ショット領域SR(1,8)にパターンを形成した後は、第2方向D2にショット領域SR(1,8)と隣り合うショット領域SR(1,7)、SR(1,6)、…、SR(1,4)の順に行う。ショット領域SR(1,8)〜SR(1,4)までパターンを形成した後は、1つ上の行の最も左の列のショット領域SR(2,10)にパターンを形成する。ショット領域SR(2,10)にパターンを形成した後は、第2方向D2にショット領域SR(2,10)と隣り合うショット領域SR(2,9)、…、SR(2,2)の順に行う。
以降、同様に、順次上の行の複数のショット領域SRについて、第2方向D2に順番にパターンを形成していく。これにより、先に形成されたパターンが、第1パターン領域R1、第3パターン領域R3及び第4パターン領域R4によって踏みつぶされることがなくなる。
図9には、モールド100の第3パターン領域R3を用いてパターンを形成する場合の方向が表されている。第3パターン領域R3は、第1パターン領域R1〜第4パターン領域R4の配置のうち、右上に位置する。第3パターン領域R3を用いる場合、ウェーハWの最も上の列で、最も右の行に位置するショット領域SR(8,4)からパターン形成を開始する。
パターンを形成する方向は、第3パターン領域R3から第4パターン領域R4に向かう第1方向D1である。ショット領域SR(8,4)にパターンを形成した後は、第1方向D1にショット領域SR(8,4)と隣り合うショット領域SR(8,5)、SR(8,6)、…、SR(8,8)の順に行う。ショット領域SR(8,4)〜SR(8,8)までパターンを形成した後は、1つ下の行の最も右の列のショット領域SR(7,2)にパターンを形成する。ショット領域SR(7,2)にパターンを形成した後は、第1方向D1にショット領域SR(7,2)と隣り合うショット領域SR(7,3)、SR(7,4)、…、SR(7,8)、SR(7,9)、SR(7,10)の順に行う。
以降、同様に、順次下の行の複数のショット領域SRについて、第1方向D1に順番にパターンを形成していく。これにより、先に形成されたパターンが、第1パターン領域R1、第2パターン領域R2及び第4パターン領域R4によって踏みつぶされることがなくなる。
図10には、モールド100の第4パターン領域R4を用いてパターンを形成する場合の方向が表されている。第4パターン領域R4は、第1パターン領域R1〜第4パターン領域R4の配置のうち、左上に位置する。第4パターン領域R4を用いる場合、ウェーハWの最も上の列で、最も左の行に位置するショット領域SR(8,8)からパターン形成を開始する。
パターンを形成する方向は、第4パターン領域R4から第3パターン領域R3に向かう第2方向D2である。ショット領域SR(8,8)にパターンを形成した後は、第2方向D2にショット領域SR(8,8)と隣り合うショット領域SR(8,7)、SR(8,6)、…、SR(8,4)の順に行う。ショット領域SR(8,8)〜SR(8,4)までパターンを形成した後は、1つ下の行の最も左の列のショット領域SR(7,10)にパターンを形成する。ショット領域SR(7,10)にパターンを形成した後は、第2方向D2にショット領域SR(7,10)と隣り合うショット領域SR(7,9)、…、SR(7,2)の順に行う。
以降、同様に、順次下の行の複数のショット領域SRについて、第2方向D2に順番にパターンを形成していく。これにより、先に形成されたパターンが、第1パターン領域R1、第2パターン領域R2及び第3パターン領域R3によって踏みつぶされることがなくなる。
図11〜図14は、パターンの第2の形成順序を例示する模式的平面図である。
図11〜図14には、第1パターン領域R1〜第4パターン領域R4を有するモールド100を用いた場合のパターンの第2の形成順序が例示されている。
図11には、モールド100の第1パターン領域R1を用いてパターンを形成する場合の方向が表されている。第1パターン領域R1を用いる場合、ウェーハWの最も右の行で、最も下の列に位置するショット領域SR(3,1)からパターン形成を開始する。
パターンを形成する方向は、第1パターン領域R1から第3パターン領域R3に向かう第4方向D4である。ショット領域SR(3,1)にパターンを形成した後は、第4方向D4にショット領域SR(3,1)と隣り合うショット領域SR(4,1)、SR(5,1)、SR(6,1)の順に行う。ショット領域SR(3,1)〜SR(6,1)までパターンを形成した後は、1つ左の列の最も下の行のショット領域SR(2,2)にパターンを形成する。ショット領域SR(2,2)にパターンを形成した後は、第4方向D4にショット領域SR(2,2)と隣り合うショット領域SR(3,2)、SR(4,2)、…、SR(6,2)、SR(7,2)の順に行う。
以降、同様に、順次左の列の複数のショット領域SRについて、第4方向D4に順にパターンを形成していく。これにより、先に形成されたパターンが、第2パターン領域R2、第3パターン領域R3及び第4パターン領域R4によって踏みつぶされることがなくなる。
図12には、モールド100の第2パターン領域R2を用いてパターンを形成する場合の方向が表されている。第2パターン領域R2を用いる場合、ウェーハWの最も左の行で、最も下の列に位置するショット領域SR(3,11)からパターン形成を開始する。
パターンを形成する方向は、第2パターン領域R2から第4パターン領域R4に向かう第4方向D4である。ショット領域SR(3,11)にパターンを形成した後は、第4方向D4にショット領域SR(3,11)と隣り合うショット領域SR(4,11)、SR(5,11)、SR(6,11)の順に行う。ショット領域SR(3,11)〜SR(6,11)までパターンを形成した後は、1つ右の列の最も下の行のショット領域SR(2,10)にパターンを形成する。ショット領域SR(2,10)にパターンを形成した後は、第4方向D4にショット領域SR(2,10)と隣り合うショット領域SR(3,10)、SR(4,10)、…、SR(6,10)、SR(7,10)の順に行う。
以降、同様に、順次右の列の複数のショット領域SRについて、第4方向D4に順にパターンを形成していく。これにより、先に形成されたパターンが、第1パターン領域R1、第3パターン領域R3及び第4パターン領域R4によって踏みつぶされることがなくなる。
図13には、モールド100の第3パターン領域R3を用いてパターンを形成する場合の方向が表されている。第3パターン領域R3を用いる場合、ウェーハWの最も右の行で、最も上の列に位置するショット領域SR(6,1)からパターン形成を開始する。
パターンを形成する方向は、第3パターン領域R3から第1パターン領域R1に向かう第3方向D3である。ショット領域SR(6,1)にパターンを形成した後は、第4方向D4にショット領域SR(6,1)と隣り合うショット領域SR(5,1)、SR(4,1)、SR(3,1)の順に行う。ショット領域SR(6,1)〜SR(3,1)までパターンを形成した後は、1つ左の列の最も上の行のショット領域SR(7,2)にパターンを形成する。ショット領域SR(7,2)にパターンを形成した後は、第3方向D3にショット領域SR(7,2)と隣り合うショット領域SR(6,2)、SR(5,2)、…、SR(3,2)、SR(2,2)の順に行う。
以降、同様に、順次左の列の複数のショット領域SRについて、第3方向D3に順にパターンを形成していく。これにより、先に形成されたパターンが、第1パターン領域R1、第2パターン領域R2及び第4パターン領域R4によって踏みつぶされることがなくなる。
図14には、モールド100の第4パターン領域R4を用いてパターンを形成する場合の方向が表されている。第4パターン領域R4を用いる場合、ウェーハWの最も左の行で、最も上の列に位置するショット領域SR(6,11)からパターン形成を開始する。
パターンを形成する方向は、第4パターン領域R4から第2パターン領域R2に向かう第4方向D4である。ショット領域SR(6,11)にパターンを形成した後は、第4方向D4にショット領域SR(6,11)と隣り合うショット領域SR(5,11)、SR(4,11)、SR(3,11)の順に行う。ショット領域SR(6,11)〜SR(3,11)までパターンを形成した後は、1つ右の列の最も上の行のショット領域SR(7,10)にパターンを形成する。ショット領域SR(7,10)にパターンを形成した後は、第4方向D4にショット領域SR(7,10)と隣り合うショット領域SR(6,10)、SR(5,10)、…、SR(3,10)、SR(2,10)の順に行う。
以降、同様に、順次右の列の複数のショット領域SRについて、第4方向D4に順にパターンを形成していく。これにより、先に形成されたパターンが、第1パターン領域R1、第2パターン領域R2及び第3パターン領域R3によって踏みつぶされることがなくなる。
図15及び図16は、パターン領域の他の配置について例示する模式的平面図である。
図15に表したモールド100Bは、第1パターン領域R1、第2パターン領域R2及び第3パターン領域R3を有する。モールド100Bには第4パターン領域R4は設けられていない。第2パターン領域R2は、第1パターン領域R1と並ぶ。第3パターン領域R3は、第1パターン領域R1と並ぶ。第1パターン領域R1と第3パターン領域R3とを結ぶ線は、第1パターン領域R1と第2パターン領域R2とを結ぶ線と直交する。
モールド100Bの第1パターン領域R1を用いてパターンを形成する場合、第1パターン領域R1から第2パターン領域R2に向かう第1方向D1に順に複数のショット領域のそれぞれにパターンを形成する。
モールド100Bの第1パターン領域R1を用いてパターンを形成する場合、第1パターン領域R1から第3パターン領域R3に向かう第3方向D3に順に複数のショット領域のそれぞれにパターンを形成してもよい。
モールド100Bの第2パターン領域R2を用いてパターンを形成する場合、第2パターン領域R2から第1パターン領域R1に向かう第2方向D2に順に複数のショット領域のそれぞれにパターンを形成する。
モールド100Bの第3パターン領域R3を用いてパターンを形成する場合、第3パターン領域R3から第1パターン領域R1に向かう第4方向D4に順に複数のショット領域のそれぞれにパターンを形成する。
このような順に複数のパターン領域のそれぞれにパターンの形状を転写すると、先に形成したパターンをモールド100Bで踏みつぶすことなく、的確にパターンが形成される。
図16に表したモールド100Cは、第1パターン領域R1及び第2パターン領域R2を有する。モールド100Cには第3パターン領域R3及び第4パターン領域R4は設けられていない。第2パターン領域R2は、第1パターン領域R1と並ぶ。
モールド100Cの第1パターン領域R1を用いてパターンを形成する場合、第1パターン領域R1から第2パターン領域R2に向かう第1方向D1に順に複数のショット領域のそれぞれにパターンを形成する。
モールド100Bの第2パターン領域R2を用いてパターンを形成する場合、第2パターン領域R2から第1パターン領域R1に向かう第2方向D2に順に複数のショット領域のそれぞれにパターンを形成する。
このような順に複数のパターン領域のそれぞれにパターンの形状を転写すると、先に形成したパターンをモールド100Cで踏みつぶすことなく、的確にパターンが形成される。
上記に説明したモールド100、100B及び100Cにおいて、複数のパターン領域のそれぞれの凹凸パターンの形状を全て同じにしてもよい。複数のパターン領域のそれぞれの凹凸パターンの形状を全て同じにした場合、複数のパターン領域のうち1つのパターン領域を用いてショット領域にパターンを形成する。選択した1つのパターン領域の凹凸パターンが破損等した場合、他のパターン領域の凹凸パターンを用いてパターンを形成する。これにより、モールドを交換することなく、長期間にわたり同じパターンを形成することができるようになる。
例えば、通常、1枚の原版(マザーモールド)からレプリカモールドを作製する場合、マザーモールド内の1つの凹凸パターンが破損しただけでもマザーモールドを破棄しなければならない。上記のように、マザーモールドに複数のパターン領域を設け、各パターン領域に同じ凹凸パターンを形成しておくことで、1つのパターン領域の凹凸パターンが破損しても、他のパターン領域を用いてレプリカモールドを作製することができる。
(第2の実施形態)
図17は、第2の実施形態に係るパターン形成装置の構成を例示する模式図である。
図17に表したように、パターン形成装置110は、モールド保持部2と、基板保持部5と、アライメント部9と、塗布部14と、駆動部8と、発光部12と、制御部21と、を備える。パターン形成装置110は、さらに、アライメントセンサ7と、加圧部10と、を備える。実施形態に係るパターン形成装置110は、モールド100の凹凸パターンの形状を基板S上の樹脂に転写するインプリント装置である。
基板Sは、対象物の一例である。対象物にはパターンの形状が転写される。基板Sは、例えば半導体基板やガラス基板である。基板Sには下地パターンが形成される。基板Sは、下地パターン上に形成された膜を含んでいてもよい。膜としては、絶縁膜、金属膜(導電膜)及び半導体膜の少なくともいずれかである。パターン転写時には、基板Sの上に樹脂が塗布される。
基板保持部(第2保持部)5は、ステージ定盤13の上に移動可能に設けられる。基板保持部5は、ステージ定盤13の上面13aに沿った2軸に沿ってそれぞれ移動可能に設けられる。ここで、ステージ定盤13の上面13aに沿った2軸を、X軸及びY軸とする。基板保持部5は、X軸及びY軸と直交するZ軸にも移動可能に設けられる。基板保持部5には、X軸、Y軸及びZ軸のそれぞれを中心として回転可能に設けられていることが望ましい。
基板保持部5には基準マーク台6が設けられる。基準マーク台6の上には装置の基準位置となる基準マーク(不図示)が設置される。基準マークは例えば回折格子で構成される。基準マークは、アライメントセンサ7の校正及びモールド1の位置決め(姿勢制御・調整)に利用される。基準マークは、基板保持部5上の原点である。基板保持部5の上に載置される基板SのX,Y座標は、基準マーク台6を原点とした座標になる。
モールド保持部(第1保持部)2は、モールド100を固定する。モールド保持部2は、モールド100の周縁部分を例えば真空吸着によって保持する。ここでは、モールド100は、石英や蛍石など紫外線(UV光)を透過する材料で形成される。モールド100に形成された凹凸からなる転写パターンは、デバイスパターンに対応したパターンと、モールド100と基板Sとの位置合わせ時に使用されるアライメントマークに対応したパターンとを含む。モールド保持部2はモールド100を装置基準に位置決めするように動作する。モールド保持部2は、ベース部11に取り付けられる。
ベース部11には、アライメント部9及び加圧部10(アクチュエータ)が取り付けられる。アライメント部9は、モールド100の位置(姿勢)を微調整する調整機構を有する。アライメント部9は、モールド100の位置(姿勢)を微調整することにより、モールド100と基板Sとの相対的な位置を補正する。アライメント部9は、例えば制御部21から指示を受けて基板Sとモールド100との位置合わせ及びモールド100の位置の微調整を行う。
加圧部10は、モールド100の側面に応力を与えてモールド100を歪ませる。矩形のモールド100の場合、加圧部10は、モールド100の4つの側面から中心に向けてモールド100を加圧する。これにより、モールド100の位置合わせを行う。また、加圧部10は、モールド100を押圧するバランスによってモールド100を変形させる。加圧部10は、例えば制御部21から指示を受けてモールド100を所定の応力で加圧する。
アライメントセンサ7は、モールド100に設けられた第2アライメントマークと、基板Sに設けられた第1アライメントマークとを検出する。アライメントセンサ7は、例えば光学カメラを有する。光学カメラによって取り込んだ画像信号から第1アライメントマークと第2アライメントマークとの相対的な位置ずれ量が求められる。
アライメントセンサ7は、基準マーク台6上の基準マークに対するモールド100の位置ずれ、及び基板Sを基準としたモールド100の位置ずれを検出する。アライメントセンサ7で検出した第1アライメントマーク及び第2アライメントマークの位置(例えば、X,Y座標)は、制御部21に送られる。アライメントセンサ7は固定式でも移動式でもよい。
制御部21は、アライメントセンサ7で検出した第1アライメントマーク及び第2アライメントマークの位置情報に基づき、位置ずれ量を演算する。アライメント部9は、制御部21から送られた信号によって基板Sとモールド100とのアライメント調整を行う。
制御部21は、光源12を制御する。インプリント法によるパターンの形成では、基板Sの上に樹脂15を塗布した後、モールド1の凹凸パターンを樹脂15に接触させた状態で発光部12から樹脂15に光を照射する。制御部21は、この光の照射タイミングや照射量を制御する。
発光部12は、例えば紫外線光を放出する。発光部12は、例えばモールド1の直上に設置される。なお、発光部12の位置はモールド1の直上に限られない。発光部12がモールド1の直上以外の位置に配置されている場合には、ミラー等の光学部材を用いて光路を設定し、発光部12から放出した光をモールド1の直上からモールド1に向けて照射するように構成すればよい。
塗布部14は基板S上に樹脂15を塗布する。塗布部14はノズルを有し、このノズルから樹脂15を基板Sの上に滴下する。
駆動部8は、モールド保持部2及び基板保持部5を駆動する。駆動部8は、モールド保持部2及び基板保持部5の少なくともいずれかを駆動して、モールド100と基板Sとの相対的な位置関係を変化させる。
パターン形成装置110の制御部21は、モールド100の凹凸パターンを樹脂15に接触させた状態で樹脂15に向けて照射する光を制御する。制御部21は、先に説明した順番で複数のショット領域にパターンを形成するように駆動部8及び発光部12等を制御する。すなわち、制御部21は、図1に表したステップS101〜ステップS108の処理を実行する。
パターン形成装置110によれば、先に形成したパターンをモールド100によって潰さないように的確なパターン形成が行われる。
(第3の実施形態)
上記説明した第1の実施形態に係るパターン形成方法は、コンピュータによって実行されるプログラム(パターン形成プログラム)として実現可能である。
図18は、コンピュータのハードウェア構成を例示する図である。
コンピュータ200は、中央演算部201、入力部202、出力部203、記憶部204を含む。入力部202は、記録媒体Mに記録された情報を読み取る機能を含む。アライメントプログラムは、中央演算部201で実行される。
パターン形成プログラムは、図1に表したステップS101〜ステップS108の処理をコンピュータ200に実行させる。
(第4の実施形態)
パターン形成プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録されていてもよい。記録媒体Mは、図1に表したステップS101〜ステップS108の処理をコンピュータ200に読み取り可能な形式によって記憶している。記録媒体Mは、ネットワークに接続されたサーバ等の記憶装置であってもよい。また、パターン形成プログラムは、ネットワークを介して配信されてもよい。
以上説明したように、実施形態に係るパターン形成方法及びパターン形成装置によれば、先に形成したパターンをモールドによって潰すことなく的確にパターンを形成することができる。
なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
100,100B,100C…モールド、101…基台、102…台座、110…パターン形成装置、200…コンピュータ、201…中央演算部、202…入力部、203…出力部、204…記憶部、D1…第1方向、D2…第2方向、D3…第3方向、D4…第4方向、L1…第1層、L2…第2層、R1…第1パターン領域、R2…第2パターン領域、R3…第3パターン領域、R4…第4パターン領域、S…基板、SR…ショット領域、SR1…第1ショット領域、SR2…第2ショット領域、SR3…第3ショット領域、SR4…第4ショット領域、W…ウェーハ、p1,p2,p3,p4…凹凸パターン、p10,p20…パターン

Claims (8)

  1. 第1パターン領域と、前記第1パターン領域と並び前記第1パターン領域に設けられたパターン形状とは異なるパターン形状を有する第2パターン領域と、前記第1パターン領域から前記第2パターン領域に向かう第1方向と直交する方向に前記第1パターン領域と並ぶ第3パターン領域と、前記第1方向と直交する方向に前記第2パターン領域と並ぶ第4パターン領域と、を有するモールドを用いて、対象物の複数のショット領域であって、前記複数のショット領域のうち互いに隣り合う2つの前記ショット領域の間隔が、前記第1パターン領域、前記第2パターン領域、前記第3パターン領域及び前記第4パターン領域のうち互いに隣り合う2つのパターン領域の間隔とは異なる複数のショット領域にパターンの形状を転写するパターン形成方法であって、
    前記第1パターン領域を用いて前記対象物の第1層に前記パターンの形状を転写する場合、前記第1方向に順に前記複数のパターン領域のそれぞれに前記パターンの形状を転写し、
    前記第2パターン領域を用いて前記第1層の上の第2層に前記パターンの形状を転写する場合、前記第2パターン領域から前記第1パターン領域に向かう第2方向に順に前記複数のパターン領域のそれぞれに前記パターンの形状を転写し、
    前記第3パターン領域を用いて前記第2層の上の第3層に前記パターンの形状を転写する場合、前記第パターン領域から前記第パターン領域に向かう第3方向に順に前記複数のパターン領域のそれぞれに前記パターンの形状を転写し、
    前記第4パターン領域を用いて前記第3層の上の第4層に前記パターンの形状を転写する場合、前記第パターン領域から前記第パターン領域に向かう第4方向に順に前記複数のパターン領域のそれぞれに前記パターンの形状を転写するパターン形成方法。
  2. 第1パターン領域と、前記第1パターン領域と並ぶ第2パターン領域と、を有するモールドを用いて対象物の複数のショット領域にパターンの形状を転写するパターン形成方法であって、
    前記第1パターン領域を用いて前記パターンの形状を転写する場合、前記第1パターン領域から前記第2パターン領域に向かう第1方向に順に前記複数のショット領域のそれぞれに前記パターンの形状を転写し、
    前記第2パターン領域を用いて前記パターンの形状を転写する場合、前記第2パターン領域から前記第1パターン領域に向かう第2方向に順に前記複数のショット領域のそれぞれに前記パターンの形状を転写するパターン形成方法。
  3. 前記第1パターン領域に設けられた前記パターン形状は、前記第2パターン領域に設けられた前記パターン形状とは異なる請求項2記載のパターン形成方法。
  4. 前記第1パターン領域に設けられた前記パターン形状は、前記第2パターン領域に設けられた前記パターン形状と同じである請求項2記載のパターン形成方法。
  5. 前記複数のショット領域のうち隣り合う2つの前記ショット領域の間隔は、前記第1パターン領域と前記第2パターン領域との間隔とは異なる請求項2〜4のいずれか1つに記載のパターン形成方法。
  6. 前記モールドは、
    前記第1方向と直交する方向に前記第1パターン領域と並ぶ第3パターン領域と、
    前記第1方向と直交する方向に前記第2パターン領域と並び、前記第3パターン領域と並ぶ第4パターン領域と、をさらに備え、
    前記第3パターン領域を用いて前記パターンの形状を転写する場合、前記第3パターン領域から前記第1パターン領域に向かう第3方向に順に前記複数のパターン領域のそれぞれに前記パターンの形状を転写し、
    前記第4パターン領域を用いて前記パターンの形状を転写する場合、前記第4パターン領域から前記第2パターン領域に向かう第4方向に順に前記複数のパターン領域のそれぞれに前記パターンの形状を転写する請求項2〜5のいずれか1つに記載のパターン形成方法。
  7. 前記第1パターン領域を用いて前記対象物の第1層に前記パターンの形状を転写し、
    前記第2パターン領域を用いて前記第1層の上の第2層に前記パターンの形状を転写し、
    前記第3パターン領域を用いて前記第2層の上の第3層に前記パターンの形状を転写し、
    前記第4パターン領域を用いて前記第3層の上の第4層に前記パターンの形状を転写する請求項6記載のパターン形成方法。
  8. 第1パターン領域と、前記第1パターン領域と並ぶ第2パターン領域と、を有するモールドを保持する第1保持部と、
    対象物を保持する第2保持部と、
    前記第1保持部及び前記第2保持部の少なくともいずれかを駆動する駆動部と、
    前記対象物の上に樹脂を塗布する塗布部と、
    前記樹脂に前記モールドを接触させた状態で前記樹脂に光を照射する発光部と、
    前記駆動部及び前記発光部を制御する制御部であって、
    前記モールドを用いて前記対象物の複数のショット領域にパターンの形状を転写するにあたり、
    前記第1パターン領域を用いて前記パターンの形状を転写する場合、前記第1パターン領域から前記第2パターン領域に向かう第1方向に順に前記複数のショット領域のそれぞれに前記パターンの形状を転写し、
    前記第2パターン領域を用いて前記パターンの形状を転写する場合、前記第2パターン領域から前記第1パターン領域に向かう第2方向に順に前記複数のショット領域のそれぞれに前記パターンの形状を転写する制御を行う制御部と、
    を備えたパターン形成装置。
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