JP6700771B2 - Imprint apparatus and article manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、インプリント装置、及び物品の製造方法に関する。 The present invention relates to an imprint apparatus and an article manufacturing method.
インプリント技術は、磁気記憶媒体や半導体デバイス等の物品を製造するためのリソグラフィ技術の一つとして実用化されつつある。インプリント装置では、型を基板上のインプリント材に接触させることでパターンを形成するため、従来の露光装置に比べて原理的にパターン欠陥が生じやすく、この欠陥の低減が課題となっている。 The imprint technology is being put to practical use as one of the lithography technologies for manufacturing articles such as magnetic storage media and semiconductor devices. In the imprint apparatus, since the pattern is formed by bringing the mold into contact with the imprint material on the substrate, a pattern defect is more likely to occur in principle than the conventional exposure apparatus, and reduction of this defect is a problem. ..
パターン欠陥の発生要因の1つは、型のパターン部をインプリント材に接触させる際に、型とインプリント材との間に気泡が閉じ込められやすいことである。気泡が残留したままインプリント材を硬化させると、形成されたパターンに未充填欠陥が生じてしまう。 One of the causes of pattern defects is that bubbles are easily trapped between the mold and the imprint material when the pattern portion of the mold is brought into contact with the imprint material. When the imprint material is cured with air bubbles remaining, unfilled defects occur in the formed pattern.
パターン欠陥の発生要因のもう1つは、異物(パーティクル)の型のパターン面への付着である。パーティクルがパターン面に付着すると、基板上に形成されるパターンが歪んで転写欠陥が発生し、程度によっては型を破損する可能性もある。 Another cause of pattern defects is adhesion of foreign matter (particles) to the pattern surface of the mold. When the particles adhere to the pattern surface, the pattern formed on the substrate is distorted and a transfer defect occurs, which may damage the mold depending on the degree.
これらの問題に対して、特許文献1は、機能性ガスを型とインプリント材との間に供給することで気泡の消滅を促進するとともに、型の外周部から基板に向けてエアカーテンを形成することで外部から型と基板との間に異物が入りにくくする技術を開示している。 In order to solve these problems, Patent Document 1 promotes the disappearance of bubbles by supplying a functional gas between the mold and the imprint material, and forms an air curtain from the outer peripheral portion of the mold toward the substrate. By doing so, a technology is disclosed that makes it difficult for foreign matter to enter between the mold and the substrate from the outside.
ここで、型と基板との隙間に機能性ガスを供給し、かつ、基板上にエアカーテン気流を形成するよう構成する場合には、機能性ガスとエアカーテン気流とが混合する可能性がある。機能性ガスとエアカーテン気流とが混合した場合、モールドと基板との隙間の機能性ガス濃度を充分に高められず、モールドのパターン部にインプリント材の未充填箇所が発生し、欠陥が生じる可能性が高まる。したがって、インプリント空間への機能性ガスの充填を妨げることなく基板上への異物付着の抑制を行うことのできるガスカーテンの構造が必要である。 Here, when the functional gas is supplied to the gap between the mold and the substrate and the air curtain airflow is formed on the substrate, the functional gas and the air curtain airflow may be mixed. .. When the functional gas and the air curtain air flow are mixed, the concentration of the functional gas in the gap between the mold and the substrate cannot be sufficiently increased, and the imprint material is not filled in the pattern part of the mold, causing a defect. The possibility increases. Therefore, there is a need for a gas curtain structure that can prevent foreign matter from adhering to the substrate without hindering the filling of the imprint space with the functional gas.
本発明は、正確なパターン形成の点で有利なインプリント装置を提供することを例示的目的とする。 It is an exemplary object of the present invention to provide an imprint apparatus that is advantageous in terms of accurate pattern formation.
本発明の一側面によれば、基板の上のインプリント材に型を用いてパターンを形成するインプリント装置であって、前記型の周囲に配置される、前記基板に対向する対向部材と、前記型と前記対向部材との間に配置された第1供給口から、前記型と前記基板との間に第1気体を供給する第1供給部と、前記対向部材の中に配置された第2供給口から、前記対向部材と前記基板との間に第2気体を供給する第2供給部とを有し、前記対向部材の前記基板に対向する面には、前記第1供給口と前記第2供給口との間の位置に溝が形成されており、前記第2供給口から前記型に向かって流れた前記第2気体が前記溝を流れることを特徴とするインプリント装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided an imprinting device that forms a pattern using a mold on an imprint material on a substrate, the facing member being arranged around the mold and facing the substrate, A first supply unit configured to supply a first gas between the mold and the substrate through a first supply port disposed between the mold and the facing member, and a first supply unit disposed in the facing member. A second supply part for supplying a second gas from the two supply ports between the facing member and the substrate, and the surface of the facing member facing the substrate has the first supply port and the A groove is formed at a position between the second supply port and the second gas flowing from the second supply port toward the mold flows through the groove. It
本発明によれば、例えば、正確なパターン形成の点で有利なインプリント装置を提供することができる。 According to the present invention, for example, it is possible to provide an imprint apparatus which is advantageous in terms of accurate pattern formation.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments, but merely shows specific examples advantageous for carrying out the present invention. In addition, not all combinations of features described in the following embodiments are essential for solving the problems of the present invention.
図1は、本実施形態におけるインプリント装置1の構成を示す図である。インプリント装置1は、半導体デバイスなどの物品の製造に使用され、被処理基板上のインプリント材と型(モールド)を接触させてインプリント材を硬化させることで基板上にパターンを形成する装置である。本実施形態では、紫外線の照射によってインプリント材を硬化させる光硬化法を採用するが、これに限定されるものではなく、例えば入熱によってインプリント材を硬化させる熱硬化法を採用することもできる。また、図面中、基板上のインプリント材に対して紫外線を照射する照明系の光軸と平行にZ軸をとり、Z軸に垂直な平面内において互いに直交するX軸及びY軸をとる。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an imprint apparatus 1 according to this embodiment. The imprint apparatus 1 is used for manufacturing an article such as a semiconductor device, and is an apparatus for forming a pattern on a substrate by bringing an imprint material on a substrate to be processed into contact with a mold to cure the imprint material. Is. In the present embodiment, a photo-curing method of curing the imprint material by irradiation of ultraviolet rays is adopted, but the present invention is not limited to this, and for example, a thermosetting method of curing the imprint material by heat input may be adopted. it can. In the drawings, the Z axis is parallel to the optical axis of the illumination system that irradiates the imprint material on the substrate with ultraviolet rays, and the X axis and the Y axis are orthogonal to each other in a plane perpendicular to the Z axis.
光照射部20は、インプリント処理の際に、インプリント材8(例えば、光硬化樹脂)に対して紫外線21を照射する。光照射部20は、不図示であるが、露光光源と、この露光光源から照射された紫外線21をインプリントに適切な光に調整する光学素子とを含みうる。モールド4は、外周形状が矩形状の、石英ガラス等の紫外線21を透過する材料で構成される。モールド4は、基板2と対向する面に回路パターンなどの所定のパターンが形成されたパターン部5を含む。
The
モールド保持部6は、モールド4を保持しながら、モールド4を移動させる駆動機構を含む。モールド保持部6は、モールド4における紫外線21の照射面の外周領域を真空吸着力や静電力により引き付けることでモールド4の保持が可能である。モールド保持部6は、モールド4と基板2上のインプリント材8との接触(押型)及び引き離し(離型)を選択的に行うようにモールド4を各軸方向に移動させる。また、モールド4の高精度な位置決めに対応するために、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。さらに、Z軸方向だけでなく、X軸方向やY軸方向、または各軸のθ方向の位置調整機能や、モールド4の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成もあり得る。なお、インプリント装置1における押型及び離型の動作は、モールド4をZ軸方向に移動させることで実現してもよいが、基板ステージ3をZ軸方向に移動させることで実現してもよく、または、その双方を相対的に移動させることで実現してもよい。
The
基板2は、例えば、単結晶シリコン基板やSOI(Silicon on Insulator)基板であり、この被処理面には、モールド4に形成されたパターン部5によりパターン成形される紫外線硬化型のインプリント材8が塗布される。基板ステージ3は、基板2を保持し、モールド4と基板2上のインプリント材8との接触に際してモールド4とインプリント材8との位置合わせを実施する。また基板ステージ3は、各軸方向に移動可能とするステージ駆動機構(不図示)を有する。ステージ駆動機構は、X軸およびY軸の各方向に対して、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。さらに、Z軸方向の位置調整のための駆動系や、基板2のθ方向の位置調整機能、または基板2の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成もあり得る。
The
本実施形態では、モールド4の周囲に、基板2に対向する対向部材15が配置される。対向部材15は、基板ステージ3の移動範囲内において常に基板2と対向するように配置される。吐出部7(ディスペンサ)は、モールド保持部6の近傍、例えば対向部材15の内部、に設置され、基板2上にインプリント材8を吐出(供給)する。インプリント材8は、紫外線21を受光することにより硬化する性質を有する光硬化性組成物であり、半導体デバイス製造工程などの各種条件により適宜選択されうる。また、吐出部7から吐出されるインプリント材8の量や基板上の分布も、基板2上に形成されるインプリント材8の所望の厚さや、形成されるパターンの密度などにより適宜決定される。
In the present embodiment, a facing
インプリント装置1は、押型時にモールド4と基板2上のインプリント材8との隙間に第1気体13を供給する第1供給部を備える。これは、パターン部5の凹凸パターンにインプリント材8が充填される時間を短縮させたり、充填された部分に気泡が残留することを抑止させたりする充填性の向上を図るためのものである。第1供給部は、第1気体供給源14とこれに接続された第1気体ノズル12(第1供給口)とを含む。第1気体ノズル12は、モールド4と対向部材15との間に配置される。例えば、モールド保持部6の内部に第1気体ノズル12が配置されてもよい。第1気体ノズル12はモールド4の一側面にのみ隣接するように設けられてもよいし、モールド4の周囲を囲むように設けられてもよい。ここで、第1気体13としては、押型時のモールドと基板との間の空間の圧力上昇により液化する凝縮性気体や、充填性の観点から拡散性やインプリント材に対する溶解性に優れる気体を採用しうる。具体的には例えば、窒素、ヘリウム、二酸化炭素、水素、キセノン、ペンタフルオロプロパン等が採用されうる。
The imprint apparatus 1 includes a first supply unit that supplies the
図1(a)の状態において基板2にインプリント材8が塗布された後、図1(b)に示されるように、モールド4と基板2とが所定の位置関係に位置決めされる。その後、モールド保持部6が−Z方向に移動することで、パターン部5がインプリント材8に接触し、基板2上のインプリント材8が成形される。
After the imprint material 8 is applied to the
ここで、パーティクル等の異物が基板2上のショット領域内やパターン部5に付着した状態でパターン部5をインプリント材8に接触させてしまうと、パターン部5を破損する可能性がある。インプリント装置は半導体デバイスを製造するための清浄な環境内に置かれるが、異物の発生を全くなくすのは困難である。異物は、インプリント装置を構成する材料自身、材料同士の摺動、インプリント装置外からの持ち込み等によって発生しうる。パターン部5のパターン寸法やパターン深さにより異なるが、ハーフピッチ寸法以上の大きさの異物があるとパターン欠陥発生の可能性が高くなる。
Here, if the
そこで、インプリント装置1は、更に、対向部材15と基板2との隙間に第2気体10を供給する第2供給部を備える。第2供給部は、第2気体供給源11とこれに接続された第2気体ノズル9(第2供給口)とを含む。第2気体ノズル9は、対向部材15の中に配置される。第2気体ノズル9はモールド4の周囲を囲うように設けられうる。基板2に向けてエアー等の第2気体10を吹き付けることで、異物がインプリント空間に入り込むのを防止できる。第2気体ノズル9から基板2に吹き付けられた第2気体10は、モールド4及び対向部材15と基板2とに挟まれた隙間空間から基板ステージ3の外周側に向かう矢印で示すような気流によるエアカーテン等のガスカーテンを形成する。
Therefore, the imprint apparatus 1 further includes a second supply unit that supplies the
ここで、図1(a)に示すように、基板2にインプリント材8を塗布した後、モールド4とインプリント材8との隙間に第1気体13で満たすため、基板ステージ3の移動によるクエット流で第1気体13がモールド4下に引き込まれる。この場合、第2気体ノズル9から吹き出した第2気体10は、基板2と対向部材15とに挟まれた空間から基板ステージ3の外周側に向かって気流を形成する。対向部材15は、基板ステージ3の移動範囲内において常に基板2と対向するように配置されているので、第2気体10による基板ステージ3の外周側への気流が形成される。ただし、第1気体13を供給している領域においても気流が発生していると、第1気体13と第2気体10とが混合して第1気体13の濃度が低下し、これによりインプリント材8の充填性も低下しかねない。
Here, as shown in FIG. 1A, after the imprint material 8 is applied to the
そこで、本実施形態におけるインプリント装置1では、図1(a)、図1(b)、図2、図3に示すように、対向部材15における第1気体ノズル13と第2気体ノズル9との間に流路を設ける。この流路は、第2気体ノズル9からモールド4に向かって流れた第2気体10を、モールド4と基板2(インプリント材8)との間の空間(インプリント空間)を迂回するように案内するように構成される。ここで第1気体は、少なくともモールド4のパターン部5と基板2との間の空間を迂回する。このような流路は例えば、対向部材15の基板2に対向する面に形成される溝部16により構成されうる。
Therefore, in the imprint apparatus 1 according to the present embodiment, as shown in FIGS. 1A, 1B, 2 and 3, the
溝部16の開口幅w1は、基板2と対向部材15との間の距離(Z軸方向距離)h1より広い。そのため、基板2と対向部材15との間を第1気体ノズル12(モールド4)がある方向に流れてきた第2気体10は、より流れやすい溝部16に優先的に流れ込むため、第1気体ノズル12下の流れは抑制される。基板2と対向部材15との間の距離は、ここでは特に、基板2上にインプリント材を塗布した後に、インプリント材が供給された領域をモールド4のパターン部5の下に移動させるために基板ステージ3が移動している時の距離である。また、溝部16は、図2に示すように、モールド4及び第1気体ノズル12を取り囲むように形成される。溝部16の内部には、例えば、開口部16aより広い空間16bが形成されている。すなわち、溝部16の断面が、開口幅w1よりも広い幅を持つ形状に形成されている。これにより、溝部16に流入した第2気体10は、図1(a)、図1(b)、図3の点線矢印16cのように、空間16bを迂回路にして反対側(流入箇所以外)の開口部16aから流出する。よって、溝部16の外側から供給される第2気体10は、その流量が低下することなく溝部16の内側の空間16bを迂回して基板ステージ3の外周側に向かう気流を形成することができる。
The opening width w1 of the
溝部16の開口幅w1が大きいほど気流の迂回効果の向上が見込める。しかし、開口幅w1が基板2と対向部材15との間の距離h1の例えば10倍以上になると、気流の迂回効果の向上により、ガスカーテン気流を形成する上で外乱となり、異物侵入防止の効果が低下する弊害の方が大きくなってしまう。すなわち、溝部16の開口幅w1が基板2と対向部材15との間の距離h1の10倍以下であればガスカーテン気流を形成する上で外乱とならないように気流の迂回効果を向上させることができる。発明者の検討によれば、ガスカーテン気流を形成する上で外乱とならないように気流の迂回効果を向上させることをより確実にするためには、溝部16の開口幅w1を、基板2と対向部材15との間の距離h1の2倍以下とするとよい。
The larger the opening width w1 of the
溝部16の開口部16aの形状については、図3に示すように、第2気体10の流入側もしくは流出側の外周側の端部17を内周側に向かって傾斜させてもよい。このとき、溝部16の内周側の端部は機械加工の範囲内で直角にしてよい。外周側の端部17の傾斜は角面構造でもよいし丸面構造でもよい。外周側の端部17を傾斜させることで、流入する第2気体10をより引き込みやすく、流出する第2気体10をより排出しやすくなる。
Regarding the shape of the
上記実施形態では、基板ステージ3の移動に伴うクエット流を利用して第1気体13をモールド4下に引き込んでいるため、モールド4に対して移動前の基板ステージ3側に配置された第1気体ノズル12を使用している。ここで、複数の第1気体ノズル12がモールド4を取り囲むように配置されていてもよい。例えば、図1(b)に示すように、インプリント材8がパターン部5の直下まで運ばれ、基板ステージ3が止まった後は、モールド4を取り囲む第1気体ノズル12の全て又は一部を使用して第1気体13の供給を続けてもよい。
In the above-described embodiment, the
以上のように、本実施形態によれば、インプリント空間への第1気体の充填を妨げることなく基板上への異物付着の抑制を行うことのできるガスカーテンの構造が実現される。これにより、正確なパターン形成の点で有利なインプリント装置を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, the structure of the gas curtain that can suppress the adhesion of foreign matter on the substrate without hindering the filling of the imprint space with the first gas is realized. This makes it possible to provide an imprinting device that is advantageous in terms of accurate pattern formation.
以下、変形例を示す。例えば、図4に示すように、溝部16に気体を供給するために第3気体供給源19を接続した噴射部18を設けてもよい。溝部16は、周囲の対向部材15と比べて形状が複雑なので、内部に異物が侵入した場合、そのまま異物が残りやすい。溝部16の内部に異物が残留している状態で第1気体の供給時にガスカーテンを形成すると溝部16内を流れる第2気体10によって異物が移動し基板2に付着する可能性が高まる。特に、溝部16の下に基板2が位置しない状態では、ガスカーテン気流も形成されないので、異物が溝部16の内部に侵入する可能性が高い。そこで、溝部16の下に基板2が位置しない時に、噴射部18からエアーを噴射する。これにより、溝部16の内部に異物が侵入するのを防ぐことができる。また、溝部16の内部に異物が残留した場合も、噴射部18からエアーを噴射することで異物を除去することができる。
Hereinafter, modified examples will be shown. For example, as shown in FIG. 4, an
<物品の製造方法の実施形態>
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板上のインプリント材に上記インプリント装置を用いてパターン形成を行う工程(インプリント処理を基板に行う工程)と、かかる工程でパターンを形成された基板(インプリント処理を行われた基板)を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程(酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等)を含む。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。
<Embodiment of Manufacturing Method of Article>
The method for producing an article according to the embodiment of the present invention is suitable for producing an article such as a microdevice such as a semiconductor device or an element having a fine structure. The method of manufacturing an article according to the present embodiment includes a step of forming a pattern on an imprint material on a substrate using the above imprint apparatus (a step of performing an imprint process on the substrate), and a substrate on which a pattern is formed in the step. And a step of processing (the substrate on which the imprint process is performed). Furthermore, the manufacturing method includes other well-known steps (oxidation, film formation, vapor deposition, doping, planarization, etching, resist stripping, dicing, bonding, packaging, etc.). The article manufacturing method of the present embodiment is advantageous in at least one of the performance, quality, productivity, and production cost of the article as compared with the conventional method.
1:インプリント装置、2:基板、3:基板ステージ、4:モールド、5:パターン部、7:吐出部、8:インプリント材、9:第2気体ノズル、12:第1気体ノズル、15:対向部材、16:溝部 1: Imprinting device, 2: Substrate, 3: Substrate stage, 4: Mold, 5: Pattern part, 7: Discharge part, 8: Imprint material, 9: Second gas nozzle, 12: First gas nozzle, 15 : Facing member, 16: groove
Claims (11)
前記型の周囲に配置される、前記基板に対向する対向部材と、
前記型と前記対向部材との間に配置された第1供給口から、前記型と前記基板との間に第1気体を供給する第1供給部と、
前記対向部材の中に配置された第2供給口から、前記対向部材と前記基板との間に第2気体を供給する第2供給部と、
を有し、
前記対向部材の前記基板に対向する面には、前記第1供給口と前記第2供給口との間の位置に溝が形成されており、前記第2供給口から前記型に向かって流れた前記第2気体が前記溝を流れることを特徴とするインプリント装置。 An imprint apparatus for forming a pattern using a mold on an imprint material on a substrate,
A facing member that is arranged around the mold and faces the substrate;
A first supply unit configured to supply a first gas between the mold and the substrate from a first supply port arranged between the mold and the facing member;
A second supply unit configured to supply a second gas between the counter member and the substrate from a second supply port arranged in the counter member;
Have
Wherein the surface facing the substrate of the opposing member, the which grooves are formed at a position between the first supply port and said second supply port, flows toward the mold from the second supply port The imprint apparatus, wherein the second gas flows through the groove .
前記工程で前記パターン形成を行われた前記基板を処理する工程と、
を含み、前記処理された基板から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。 A step of performing pattern formation on a substrate using the imprint apparatus according to any one of claims 1 to 10,
A step of processing the substrate having the pattern formed in the step,
Unrealized, method of manufacturing an article, characterized in that to produce the article from the treated substrate.
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