WO2020158746A1 - シミュレーション方法、シミュレーション装置およびプログラム - Google Patents

シミュレーション方法、シミュレーション装置およびプログラム Download PDF

Info

Publication number
WO2020158746A1
WO2020158746A1 PCT/JP2020/003017 JP2020003017W WO2020158746A1 WO 2020158746 A1 WO2020158746 A1 WO 2020158746A1 JP 2020003017 W JP2020003017 W JP 2020003017W WO 2020158746 A1 WO2020158746 A1 WO 2020158746A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
curable composition
state
droplets
calculation element
model
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/003017
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
浅野 俊哉
関 淳一
雄一郎 大口
Original Assignee
キヤノン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2020003952A external-priority patent/JP7361615B2/ja
Application filed by キヤノン株式会社 filed Critical キヤノン株式会社
Priority to KR1020217025789A priority Critical patent/KR20210114487A/ko
Priority to CN202080011703.8A priority patent/CN113366613B/zh
Publication of WO2020158746A1 publication Critical patent/WO2020158746A1/ja
Priority to US17/382,572 priority patent/US20210350047A1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/02Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10Geometric CAD
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34

Definitions

  • the present invention relates to a simulation method, a simulation device and a program.
  • a curable composition is placed on a substrate, the curable composition is brought into contact with a mold, and the curable composition is cured to form a film of the cured product of the curable composition on the substrate.
  • a film forming method for forming can be applied to an imprint method, a flattening method, and the like.
  • imprint method a pattern having a pattern is used, and the pattern of the pattern is transferred to a curable composition on a substrate.
  • a mold having a flat surface is used to bring the curable composition on a substrate into contact with the flat surface and cure the curable composition to form a film having a flat upper surface. ..
  • the curable composition may be arranged in the form of droplets on the substrate.
  • the mold can then be pressed against the droplets of curable composition on the substrate. As a result, the droplets spread and a film of the curable composition is formed.
  • the method and conditions of pressing the mold onto the mold can be adjusted. In order to realize such adjustment by trial and error involving film formation using a film forming apparatus, enormous time and cost are required. Therefore, the appearance of a simulator that supports such adjustment is desired.
  • Patent Document 1 describes a simulation method for predicting wetting spread and coalescence of a plurality of droplets arranged on a pattern formation surface.
  • the analysis surface in which the pattern formation surface is modeled is divided into a plurality of analysis cells, and the droplets are arranged at each drop site on the analysis surface.
  • the drop site is defined as an area divided into an m ⁇ n lattice, but the drop site is described as a concept separate from the analysis cell.
  • the present invention aims to provide an advantageous technique for calculating the behavior of the curable composition in a process of forming a film of the curable composition in a shorter time.
  • One aspect of the present invention is to bring a plurality of liquid droplets of a curable composition disposed on a first member into contact with a second member, and form a film of the curable composition on the first member.
  • the present invention relates to a simulation method for predicting behavior of the curable composition in a treatment for forming, wherein the simulation method is a calculation including a plurality of calculation elements so that a plurality of droplets of the curable composition fit in one calculation element.
  • a lattice is defined, and the behavior of the curable composition in each calculation element is determined according to a model according to the state of the curable composition in each calculation element.
  • an advantageous technique is provided for calculating the behavior of the curable composition in the process of forming a film of the curable composition in a shorter time.
  • FIG. 5 illustrates the allocation or distribution of droplets to computational elements.
  • FIG. 5 illustrates the allocation or distribution of droplets to computational elements.
  • the area of the droplet placement area in the computational element i diagram for explaining a ratio alpha i and the area of computational elements i.
  • the figure which illustrates the several state of curable composition The figure which illustrates the several state of curable composition.
  • the figure which illustrates the several state of curable composition The figure which illustrates the several state of curable composition.
  • the figure which illustrates the several state of curable composition The figure which illustrates the several state of curable composition.
  • the figure which illustrates the determination method of the pressure of a calculation element. The figure explaining a variable.
  • the figure explaining a variable. The figure explaining a variable.
  • the figure which shows notionally the simultaneous equations which should be solved in embodiment. The figure which shows notionally the simultaneous equations which should be solved in embodiment.
  • FIG. 1 shows the configurations of the film forming apparatus IMP and the simulation apparatus 1 according to one embodiment.
  • the film forming apparatus IMP brings a plurality of droplets of the curable composition IM arranged on the substrate S into contact with the mold M, and forms a film of the curable composition IM in the space between the substrate S and the mold M.
  • the process of forming is executed.
  • the film forming apparatus IMP may be configured as, for example, an imprint apparatus or a flattening apparatus.
  • the substrate S and the mold M can be interchanged with each other, and a plurality of droplets of the curable composition IM disposed on the mold M are brought into contact with the substrate S, so that the mold M and the substrate S are separated from each other.
  • a film of the curable composition IM may be formed in the space between them. Therefore, more comprehensively, the film forming apparatus IMP brings the plurality of droplets of the curable composition IM disposed on the first member into contact with the second member, and the first member and the second member are contacted with each other. It is an apparatus that executes a process of forming a film of the curable composition IM in the space between the two.
  • the first member is the substrate S and the second member is the mold M will be described.
  • the first member may be the mold M and the second member may be the substrate S. In this case, the following description will be made.
  • the pattern M can be transferred to the curable composition IM on the substrate S by using the pattern M having the pattern.
  • a mold M having a pattern region PR provided with a pattern can be used.
  • the curable composition IM on the substrate S and the pattern region PR of the mold M are brought into contact with each other, and the curable composition is placed in the space between the region of the substrate S where the pattern is to be formed and the mold M.
  • the curable composition IM can be cured.
  • the pattern of the pattern region PR of the mold M is transferred to the curable composition IM on the substrate S.
  • a pattern made of a cured product of the curable composition IM can be formed on each of the plurality of shot areas of the substrate S.
  • a mold M having a flat surface is used to bring the curable composition IM on the substrate S into contact with the flat surface and cure the curable composition IM to form a film having a flat upper surface. Can be formed.
  • a mold M having a size capable of covering the entire area of the substrate S is usually used, and a film made of a cured product of the curable composition IM can be formed on the entire area of the substrate S.
  • the curable composition a material that cures when energy for curing is applied can be used. Electromagnetic waves, heat, etc. may be used as the curing energy.
  • the electromagnetic wave may be, for example, light having a wavelength of 10 nm or more and 1 mm or less, such as infrared light, visible light, or ultraviolet light.
  • the curable composition may be a composition that is cured by irradiation with light or by heating.
  • the photocurable composition which is cured by irradiation with light contains at least a polymerizable compound and a photopolymerization initiator, and may further contain a non-polymerizable compound or a solvent, if necessary.
  • the non-polymerizable compound is at least one selected from the group consisting of a sensitizer, a hydrogen donor, an internal release agent, a surfactant, an antioxidant and a polymer component.
  • the viscosity (viscosity at 25° C.) of the curable composition may be, for example, 1 mPa ⁇ s or more and 100 mPa ⁇ s or less.
  • the material of the substrate for example, glass, ceramics, metal, semiconductor, resin or the like can be used. If necessary, the surface of the substrate may be provided with a member made of a material different from that of the substrate.
  • the substrate is, for example, a silicon wafer, a compound semiconductor wafer, or quartz glass.
  • directions are shown in an XYZ coordinate system in which a direction parallel to the surface of the substrate S is an XY plane.
  • the directions parallel to the X-axis, Y-axis, and Z-axis in the XYZ coordinate system are defined as X-direction, Y-direction, and Z-direction, respectively, and rotation around the X-axis, rotation around the Y-axis, and rotation around the Z-axis are ⁇ X and ⁇ Y, respectively. , ⁇ Z.
  • control or driving regarding the X axis, the Y axis, and the Z axis means control or driving regarding the direction parallel to the X axis, the direction parallel to the Y axis, and the direction parallel to the Z axis, respectively. Further, control or driving regarding the ⁇ X axis, the ⁇ Y axis, and the ⁇ Z axis respectively relates to rotation about an axis parallel to the X axis, rotation about an axis parallel to the Y axis, and rotation about an axis parallel to the Z axis. Control or drive.
  • the position is information that can be specified based on the coordinates of the X axis, the Y axis, and the Z axis
  • the posture is information that can be specified by the values of the ⁇ X axis, the ⁇ Y axis, and the ⁇ Z axis.
  • Positioning means controlling position and/or attitude.
  • the film forming apparatus IMP may include a substrate holder SH that holds the substrate S, a substrate drive mechanism SD that drives the substrate S by driving the substrate holder SH, and a support base SB that supports the substrate drive mechanism SD. .. Further, the film forming apparatus IMP can include a mold holding unit MH that holds the mold M, and a mold driving mechanism MD that drives the mold M by driving the mold holding unit MH.
  • the substrate drive mechanism SD and the die drive mechanism MD can configure a relative drive mechanism that drives at least one of the substrate SD and the die MD so that the relative position between the substrate S and the die M is adjusted.
  • the adjustment of the relative position by the relative driving mechanism may include contact between the curable composition IM on the substrate S and the mold M, and driving for separating the mold M from the cured curable composition IM. .. Further, the adjustment of the relative position by the relative drive mechanism may include the alignment of the substrate S and the mold M.
  • the substrate drive mechanism SD includes a substrate S having a plurality of axes (for example, three axes of X axis, Y axis, and ⁇ Z axis, preferably six axes of X axis, Y axis, Z axis, ⁇ X axis, ⁇ Y axis, and ⁇ Z axis). ).
  • the mold driving mechanism MD includes a mold M having a plurality of axes (for example, three axes of Z axis, ⁇ X axis, and ⁇ Y axis, preferably six axes of X axis, Y axis, Z axis, ⁇ X axis, ⁇ Y axis, and ⁇ Z axis). ).
  • the film forming apparatus IMP may include a curing unit CU for curing the curable composition IM filled in the space between the substrate S and the mold M.
  • the curing unit CU can irradiate the curable composition IM with curing energy through the mold M, and thereby cure the curable composition IM.
  • the film forming apparatus IMP may include a transmissive member TR for forming the space SP on the back surface side of the mold M (on the side opposite to the surface facing the substrate S).
  • the transmissive member TR is made of a material that transmits the curing energy from the curing unit CU, and thereby allows the curable composition IM to be irradiated with the curing energy.
  • the film forming apparatus IM may include a pressure control unit PC that controls the deformation of the mold M in the Z-axis direction by controlling the pressure in the space SP.
  • the pressure control unit PC increases the pressure of the space SP above the atmospheric pressure, so that the mold M can be deformed into a convex shape toward the substrate S.
  • the film forming apparatus IMP may include a dispenser DSP for disposing, supplying or distributing the curable composition IM on the substrate S.
  • the substrate S on which the curable composition IM is arranged may be supplied to the film forming apparatus IMP by another device, and in this case, the dispenser DSP may not be included in the film forming apparatus IMP.
  • the film forming apparatus IMP may include an alignment scope AS for measuring an alignment error between the substrate S (or the shot area of the substrate S) and the mold M.
  • the simulation device 1 can execute a calculation for predicting the behavior of the curable composition IM in the process executed in the film forming device IMP. More specifically, the simulation device 1 brings a plurality of droplets of the curable composition IM placed on the substrate S into contact with the mold M, and the space between the substrate S and the mold M is curable. Calculations may be performed that predict the behavior of the curable composition IM in the process of forming a film of the composition IM.
  • the simulation device 1 can be configured by incorporating the simulation program 21 in a general-purpose or special-purpose computer, for example.
  • the simulation apparatus 1 may be configured by a PLD (abbreviation of Programmable Logic Device) such as an FPGA (abbreviation of Field Programmable Gate Array) or an abbreviation of ASIC (Application Specific Circuit).
  • the simulation apparatus 1 may be configured by preparing a computer including the processor 10, the memory 20, the display 30, and the input device 40, and storing the simulation program 21 in the memory 20.
  • the memory 20 may be a semiconductor memory, a disk such as a hard disk, or another type of memory.
  • the simulation program 21 may be stored in a computer-readable memory medium or provided to the simulation device 1 via a communication facility such as an electric communication line.
  • the force from the mold M acts on the curable composition IM on the substrate 1.
  • the force F from the die driving unit MD can act on the die M.
  • the pressure P (force due to) in the space SP controlled by the pressure control unit PC can act on the mold M.
  • the force from the curable composition IM may also act on the mold M.
  • the behavior of the curable composition IM is influenced by the force received from the mold M, the shape of the surface of the mold M (for example, the surface of the pattern region PR of the mold M) (unevenness), and the shape of the surface of the substrate S (unevenness). sell.
  • FIG. 3 exemplifies a calculation grid that is supposed to be defined when simulating the behavior of the curable composition IM between the substrate S and the mold M by a general method.
  • a calculation grid is a set of calculation elements that is a minimum unit for calculation.
  • each of a plurality of minute rectangles arranged so as to form a grid is a calculation element.
  • a calculation grid is defined in a region (for example, a shot region) to be analyzed on the substrate S.
  • a computational grid of computational elements well below the size of the droplet will be defined in order to analyze the behavior of the droplets of the curable composition IM.
  • the amount of calculation becomes enormous, and it is not expected that the calculation result can be obtained within an allowable time.
  • the simulation method may include steps S301, S302, S303, S304, S305, S306.
  • Step S301 is a step of setting simulation conditions.
  • Step S302 is a step of setting the initial state of the curable composition IM based on the conditions set in step S301.
  • the steps S301 and S302 may be collectively understood as one step, for example, a preparation step.
  • Step S303 is a step of determining the state of the curable composition IM for each of the plurality of calculation elements forming the calculation grid.
  • Step S304 is a step of setting a model (for example, a calculation formula) according to the state of the curable composition IM determined in step S303, for each of the plurality of calculation elements forming the calculation grid.
  • Step S305 is a step of calculating the motion of the mold M and the flow of the curable composition IM for all of the plurality of calculation elements for which models are set for each in step S304.
  • Steps S303, S304, S305 are performed so as to calculate the state of the mold M and the state of the curable composition IM at a given time.
  • step S306 it is determined whether or not the time in the calculation has reached the end time. If not, the time is advanced to the next time and the process returns to step S303. On the other hand, when the time in the calculation reaches the end time, this simulation method ends.
  • the simulation apparatus 1 may be understood as a set of hardware elements that respectively execute the steps S301, S302, S303, S304, S305, and S306.
  • step S301 parameters required for simulation are set.
  • the parameters are the arrangement of the droplets of the curable composition IM on the substrate S, the volume of each droplet, the physical property value of the curable composition IM, the unevenness of the surface of the mold M (for example, information on the pattern of the pattern region PR). ), information regarding the surface irregularities of the substrate S, and the like.
  • the parameters may include a time profile of the force applied to the mold M by the mold driving unit MD, a profile of the pressure applied to the space SP (mold M) by the pressure control unit PC, and the like.
  • step S302 initial states of a plurality of calculation elements that make up the calculation grid are set.
  • the step S302 is, for example, a defining step for defining a calculation grid (calculation element), a total volume of the droplet for each calculation element, a volume of the concave portion of the substrate S and a concave portion of the mold M, a height of the droplet, the substrate and the mold.
  • a minimum rectangular area (droplet arrangement area) that surrounds an area in which a droplet of the curable composition IM is arranged is set as an analysis target area, and calculation is performed so as to include the analysis target area.
  • a grid can be set.
  • a calculation grid composed of a plurality of calculation elements may be defined so that a plurality of (at least two) droplets of the curable composition IM fit into one calculation element.
  • the computational grid may be defined, for example, based on the volume of the curable composition IM droplets or based on the placement of the curable composition IM droplets.
  • an extraction step can be performed.
  • the total volume V drp,i of the droplets included in each calculation element can be calculated based on the number of droplets n drp,i of the curable composition IM included in each calculation element.
  • the subscript i is an index that identifies the calculation element.
  • the plurality of calculation elements to which the droplet belongs are weighted according to the center position of the droplet.
  • the droplets may be dispensed.
  • the volume V ptn,i of the concave portion of the substrate S and the concave portion of the mold M can be calculated for each calculation element.
  • the volume V ptn,i is the sum of the volume Vs of the concave portion of the substrate S in the calculation element and the volume Vm of the concave portion of the mold M in the calculation element.
  • the height h drp,i of the droplet and the distance h i between the substrate S and the mold M are calculated for each calculation element.
  • FIG. 8 exemplifies the height h drp,i of the droplet and the distance h i between the substrate S and the mold M.
  • the height h drp,i of the droplet is a height that is representative of the height of the plurality of droplets in the calculation element, and can be determined based on the height of the plurality of droplets in the calculation element.
  • the droplet height h drp,i may be, for example, the average value of the heights of the plurality of droplets in the calculation element, the maximum value, or another value. Good.
  • the heights of the plurality of droplets in the calculation element can be calculated based on the volume of the droplets and the wettability of the curable composition IM with respect to the substrate S. For example, assuming that the shape of the curable composition IM is a part of a spherical surface, based on the contact angle ⁇ of the curable composition IM with respect to the substrate S and the volume V of the droplets of the curable composition IM. , The height h drp,i of the droplet can be calculated based on the equation (1).
  • the formula (1) has an advantage that the height of the droplet can be easily calculated, but has a drawback that the accuracy is lowered in a system in which the contact angle ⁇ is as close to 0 as possible.
  • a table showing the mutual relationship of the volume V of the droplet, the contact angle ⁇ of the curable composition IM with respect to the substrate S, and the height h drp,i of the droplet is prepared, and the volume V of the droplet is prepared.
  • the height h drp,i of the droplet may be obtained from the table based on the contact angle ⁇ .
  • the elapsed time from the provision of the curable composition IM to the substrate S (the elapsed time affects the evaporation of the curable composition and the spread shape of the droplet). ) And the like, the height h drp,i of the droplet may be obtained.
  • the calculation process including the processes S303, S304, S305 is executed for a plurality of preset times.
  • the plurality of times are, for example, from the time when the mold M starts descending from the initial position, contact with the plurality of droplets, spread while crushing the plurality of droplets, the plurality of droplets combine with each other, and finally
  • the film can be arbitrarily formed within a period until the time when the curable composition is cured by forming one film.
  • the plurality of times can be set at regular time intervals.
  • step S303 the state of the droplet is determined for each of the plurality of calculation elements forming the calculation grid.
  • Various states can be considered as the state of the droplet.
  • the state of the droplet can be considered to include a state in which the droplet is not in contact with the mold M and a state in which the droplet is in contact with the mold M.
  • the determination of the state where the droplet is not in contact with the mold M and the state where the droplet is in contact with the mold M is performed by determining the height h drp,i of the droplet, the substrate S, and the mold M for each calculation element. Can be done by comparing with the distance h i . Specifically, if h i ⁇ h drp,i, it can be determined that the droplet has contacted the mold M for the calculation element i.
  • the state of the droplet after the droplet contacts the mold M can be classified into a plurality of states.
  • the state of the droplet after the droplet contacts the mold M can be determined based on the index value ⁇ i described below.
  • the index value ⁇ i is the total volume V drp,i of the droplet in the calculation element i, and the volume of the space between the surface of the substrate S and the surface of the mold M in the droplet arrangement region of the calculation element i, Can be defined as the ratio of Specifically, the index value ⁇ i can be defined as in Expression (2).
  • ⁇ i is the ratio of the area of the droplet arrangement region in the calculation element i and the area of the calculation element i, as illustrated in FIG. 9.
  • ⁇ i (S i h i +V ptn,i ) is the volume of the space between the surface of the substrate S and the surface of the mold M in the droplet arrangement region of the calculation element i.
  • the index value ⁇ i is a value that can be determined without evaluating the shape of each droplet. That is, in obtaining the index value ⁇ i , it is not necessary to perform hydrodynamic calculation such as setting a calculation grid so as to resolve each droplet.
  • the index value ⁇ i corresponds to the ratio of the total area of the droplets when the calculation element is viewed from above and the area S i of the calculation element. Therefore, the index value ⁇ i can be understood as the coverage of the area of the droplet with respect to the area of the calculation element, or the filling rate.
  • the index value ⁇ i may be defined as in Expression (3). The index value may be read as the filling rate.
  • S drp,j is the area of the j-th droplet
  • DRP i is a set of droplet numbers included in the i-th calculation element i.
  • the state of the curable composition IM can be determined for each calculation element based on the index value ⁇ i .
  • This determination can be made by referring to a classification table that associates the index value ⁇ i with the state of the curable composition IM.
  • the classification table may be created in advance and incorporated in the simulation program 21, or may be stored in a memory such as the memory 20 so that the simulation program 21 can refer to it.
  • the states of the curable composition IM are classified into five states from the first state to the fifth state.
  • the first state may be a state in which the plurality of droplets of the curable composition IM and the mold M in the calculation element are not in contact with each other.
  • the second state may be a state in which a plurality of droplets of the curable composition IM and the mold M are in contact with each other in the calculation element and the plurality of droplets are not bonded to each other.
  • the plurality of droplets of the curable composition IM and the mold M in the calculation element are in contact with each other, and the droplets arranged in the first direction among the plurality of droplets are coupled to each other. However, among the plurality of droplets, the droplets arranged in the second direction may not be coupled to each other.
  • the plurality of droplets of the curable composition IM and the mold M are in contact with each other in the calculation element, and all the plurality of droplets are bonded to each other to form one combined body. The state in which bubbles are present in the bonded body may be present.
  • the plurality of droplets of the curable composition IM and the mold M in the calculation element are in contact with each other, all of the plurality of droplets are bonded to each other to form one bonded body, and the bonded body is formed. There may be no bubbles in the body.
  • the state of the curable composition IM includes a non-bonded state in which a plurality of droplets of the curable composition IM in the calculation element are not coupled to each other and a state of the curable composition IM in the calculation element. It can also be considered to include a bound state in which a plurality of droplets are bound to each other.
  • the above-mentioned first state and second state are non-bonded states, and the above-mentioned third state, fourth state and fifth state are bonded states.
  • one classification table may be used regardless of the arrangement pattern of the droplets of the curable composition IM in the calculation element. ..
  • the criterion for determining the state of the curable composition IM may be changed based on the arrangement pattern of the plurality of droplets of the curable composition IM in the calculation element.
  • a plurality of classification tables may be prepared according to the arrangement pattern of the droplets of the curable composition IM.
  • the arrangement pattern of the droplets of the curable composition IM may be the arrangement pattern of the droplets in the calculation element before the contact between the curable composition IM and the mold M.
  • FIG. 11 shows the concept of a classification table according to the arrangement pattern of droplets of the curable composition IM.
  • Reference numerals 1 to 5 in FIG. 11 indicate the first to fifth states.
  • the arrangement pattern A when the index value ⁇ i satisfies 0 ⁇ i ⁇ A 1-2 , the state of the curable composition IM of the calculation element i is the first state.
  • the arrangement pattern A when the index value ⁇ i satisfies ⁇ A 1-2 ⁇ i ⁇ A 2-4 , the state of the curable composition IM of the calculation element i is the second state.
  • the state of the curable composition IM of the calculation element i is the fourth state.
  • the curable composition IM of the calculation element i is in the fifth state. The arrangement pattern A transits from the second state to the fourth state without passing through the third state.
  • the classification table may be created by geometrical calculation. As an example, as shown in FIG. 12, consider an arrangement pattern in which the pitch in the x direction is a x and the pitch in the y direction is a y , and the droplets are arranged alternately.
  • the index value ⁇ 3-4 is calculated at the timing of transition from the third state shown in FIG. 10C to the fourth state shown in FIG. 10D, that is, at the timing when the bubbles are just trapped.
  • the area S res of the droplet included in the area of the triangle ABC in FIG. 12 is described by the equation (4).
  • the index value ⁇ 3-4 can be described as in Expression (6) using S res .
  • a model for example, a calculation formula
  • a model for example, a calculation formula
  • a plurality of models respectively corresponding to a plurality of states (here, first state to fifth state) of the curable composition IM are created in advance.
  • Such a plurality of models may be incorporated in the simulation program 21, or may be stored in a memory such as the memory 20 so that the simulation program 21 can refer to them.
  • a model corresponding to the state of the curable composition IM determined in step S303 is selected from a plurality of models created in advance.
  • the first model and the second model for the first state and the second state can be understood as coupled state models, and the third model, the fourth model and the third model for the third state, the fourth state and the fifth state, respectively.
  • the fifth model can be understood as a coupled state model. That is, the bonded state model may include a plurality of models according to a stage in which a film is formed by a plurality of droplets of the curable composition IM in the calculation element.
  • the pressure distribution p(x,y) of the curable composition IM can be understood as having two components. One is the pressure distribution of the flow of the curable composition IM generated when the droplets of the curable composition IM are spread by being pressed by the mold M, which is expressed as p drp (x, y). To do. The other is a pressure distribution generated when the curable composition IM flows in a liquid film composed of a combined body of a plurality of droplets, which is defined as p film (x, y). write.
  • FIG. 13A the pressure distribution p drp (x, y) is illustrated in gray scale.
  • FIGS. 13B and 13C the pressure distribution p film (x, y) is illustrated in gray scale.
  • FIG. 13D shows the relationship between gray scale and pressure in the gray scales of FIGS. 13A, 13B, and 13C.
  • FIG. 14A A droplet of the curable composition IM is illustrated in FIG. 14A.
  • the droplet is a state where there is a space in which the curable composition does not exist (unfilled space), that is, an individual mass of the curable composition IM in the calculation element having an index value ⁇ i of less than 1.
  • FIG. 14B illustrates the liquid film of the curable composition IM.
  • the liquid film is the entire combined body in which a plurality of (at least one) droplets are combined.
  • the pressure distribution p(x, y) of the curable composition IM can be expressed by Expression (7).
  • p drp (x, y) has a steep spatial distribution about the size of a droplet
  • p film (x, y) has a gentler spatial distribution than p drp (x, y). ..
  • a hydrodynamic calculation performed by setting a calculation grid so as to resolve the liquid droplets is indispensable.
  • the pressure distribution p drp (x, y) of each droplet is not obtained, and as shown in FIG. 15, one pressure p drp,i for one calculation element i. Ask for. This significantly reduces the calculation cost.
  • the average value of the pressure distribution p drp (x, y) in the calculation element i is obtained, and this average value is set as the pressure p drp,i for the calculation element i.
  • the pressure p drp,i can be expressed as in Expression (8).
  • S i is the area of the i-th computational element i
  • ⁇ i is the region of the i-th computational element i
  • DRP i is the set of droplets included in the i-th computational element i
  • p drp, j are individual Is the force generated by the droplet.
  • a i is a term corresponding to the meniscus pressure of the curable composition
  • B i is a resistance coefficient proportional to the speed h′ i (differentiation of h i ) of the mold M.
  • the coefficient A i depends on the surface tension of the curable composition IM
  • the coefficient B i depends on the viscosity of the curable composition IM.
  • the coefficients A i and B i both depend on the distance h i between the substrate S and the mold M, and also on the bonding state of the droplets. Therefore, in this embodiment, the mathematical expressions (models) representing the coefficients A i and B i are changed according to the states (first state to fifth state) of the curable composition IM determined in step S303. That is, the first model is for the first state, the second model is for the second state, the third model is for the third state, the fourth model is for the fourth state, and the fifth state is for the fourth state. On the other hand, the fifth model is set.
  • 16A to 16C show variables used in the following description.
  • 16A illustrates the curable composition in the second state
  • FIG. 16B illustrates the curable composition in the third state
  • FIG. 16C illustrates the curable composition in the fourth state. ing.
  • the curable composition IM and the mold M are not in contact with each other, the curable composition IM does not exert a force on the mold M. Therefore, the coefficients A i and B i defining the first model are both 0.
  • the individual droplets of the curable composition IM are independent of each other. Therefore, the shape of the droplet can be approximated by a circle, as shown in FIG. 16A.
  • the force P drp,i generated by one droplet can be obtained by integrating the pressure distribution obtained by solving a general fluid dynamic equation within the droplet area i.
  • the lubrication equation can be applied.
  • the viscosity of the curable composition IM is ⁇ and the height of the flow path is h i
  • the lubrication equation is represented by the equation (10).
  • the second model is an equation for calculating the product of the force P drp,i and the number of droplets in the calculation element i. That is, the second model as the unbonded state model is the characteristic (P drp,i ) of the droplets representing the plurality of droplets of the curable composition IM in the calculation element i, and the number of the plurality of droplets. This is a model with and as variables.
  • S r is the area of the droplet.
  • the meniscus pressure p m may be determined by the distance h i between the substrate S and the mold M, the surface tension of the curable composition, the contact angle of the curable composition with respect to the substrates S and the mold M, the shape of the pattern of the mold M, and the like. ..
  • Equation (12) the third model can be obtained.
  • w drp is the width of the approximated rectangular region and corresponds to the width of the liquid film formed by the combined body of the plurality of droplets.
  • V 0 is the volume of one droplet.
  • pg is the pressure of the trapped bubbles
  • S 0 corresponds to the area of the cylindrical region
  • S r corresponds to the area excluding the bubble area from the cylindrical region, that is, the spread area of the curable composition IM. ..
  • the fifth state is a state in which all the liquid droplets in the calculation element i are bonded to each other and the entire space in the calculation element i is filled with the curable composition IM. Therefore, in the fifth state, the steep pressure component p drp (x, y) no longer exists, but only the liquid film pressure component p film (x, y) exists. Since the pressure distribution in the pressure component p film (x, y) of the liquid film is gentle, the pressure component p film (x, y) is averaged in the calculation element i to obtain a uniform pressure value in the calculation element i. You may think to take. Therefore, the liquid film flow pressure representing the i-th calculation element i will be expressed as p film,i .
  • the flow pressure of the liquid film can be obtained by solving a hydrodynamic equation relating to the flow of the curable composition IM on a calculation grid.
  • the formula for volume conservation of the curable composition IM relating to the calculation element i is represented by formula (14).
  • q film is the flow flux of the curable composition IM in the liquid film
  • h′ i is the velocity of the mold M
  • V′ void is the unfilled space (curable composition in the calculation element i. It is the rate of change of the volume of the space (where IM does not exist).
  • ⁇ i is equal to 1
  • V′ void,i becomes 0. If the formula (15) to which the lubrication approximation is applied is used as the fifth model by utilizing the fact that the liquid film of the curable composition IM is very thin, the amount of calculation can be significantly suppressed.
  • equation (15) refers to the values of adjacent calculation elements, it is necessary to solve simultaneous equations.
  • step S305 the motion of the mold M and the flow of the curable composition IM are calculated for all of the plurality of calculation elements for which models are set for each in step S304. That is, in step S305, the movement of the mold M and the flow of the curable composition IM are solved using the mathematical formulas set in the respective calculation elements in step S304, and the mold M is advanced at the new time advanced by the set time step. The position and velocity of the, and the flow state of the curable composition are calculated.
  • FIG. 17 shows variables that can be considered in step S305.
  • the cavity pressure is the pressure in the space SP.
  • the equation of motion of the type M in the calculation element i includes the inertia of the type M, the flow pressure of the droplet, the flow pressure of the liquid film, the applied load on the type M, the pressure of the gas existing between the substrate S and the type M, the type It may be determined by the restoring force of M due to elastic deformation. This equation of motion can be expressed by equation (16).
  • c corresponds to the coefficient of energy dissipation
  • p cav corresponds to the pressure of the space SP (cavity pressure)
  • f ela,i corresponds to the elastic restoring force of the mold M
  • ⁇ h′′ i corresponds to the inertial force.
  • a general elastic mechanical equation can be applied to the calculation of the restoring force due to the elastic deformation of the mold M. Since the elastic restoring force is generally determined by referring to the adjacent calculation elements, the equation of motion of equation (15) is also a simultaneous equation on the calculation grid.
  • q film (x, y) can be expressed as a function of the liquid film flow pressure p film (x, y).
  • Expression (16) also becomes a simultaneous equation on a calculation grid, and p film (x, y) obtained here is also included in the equation of motion of type M.
  • the position and velocity of the new type M at a new time can be determined by simultaneous equations of the equation of type M and the equation of flow of the curable composition IM and solving the equations on the calculation grid.
  • the flow rate of the curable composition IM between the calculation elements can be calculated, and the thickness of the liquid film in each calculation element can be calculated.
  • 19A-19C conceptually show the simultaneous equations to be solved. Since the right sides of the simultaneous equations of the variable h i and the simultaneous equations of p film,i are functions of the variables of each other, it is necessary to solve these simultaneous equations so that both are satisfied at the same time. is there.
  • These simultaneous equations can be numerically solved using a general numerical calculation algorithm.
  • step S306 it is determined whether or not the time in the calculation has reached the end time. If not, the time is advanced to the next time and the process returns to step S303. On the other hand, when the time in the calculation reaches the end time, this simulation method ends. In one example, in step S306, the current time is advanced by the designated time step to become a new calculation time. Then, when the calculation time reaches a predetermined end time, it is determined that the calculation is completed.
  • Information such as the thickness of the liquid film to be formed and the position of the mold can be calculated with a small calculation cost.
  • the index value ⁇ i does not reach 1 in a certain calculation element, it is found that there is an unfilled defect in the calculation element.
  • the thickness distribution of the liquid film exceeds the allowable value, it can be determined that a film that does not satisfy the desired quality requirement is formed.

Abstract

第1部材の上に配置された硬化性組成物の複数の液滴と第2部材とを接触させ、前記第1部材の上に前記硬化性組成物の膜を形成する処理における前記硬化性組成物の挙動を予測するシミュレーション方法が開示される。このシミュレーション方法では、前記硬化性組成物の複数の液滴が1つの計算要素に収まるように複数の計算要素からなる計算格子を定義し、各計算要素内における前記硬化性組成物の挙動を、各計算要素内における前記硬化性組成物の状態に応じたモデルに従って求める。

Description

シミュレーション方法、シミュレーション装置およびプログラム
 本発明は、シミュレーション方法、シミュレーション装置およびプログラムに関する。
 基板の上に硬化性組成物を配置し、該硬化性組成物と型とを接触させ、該硬化性組成物を硬化させることによって該基板の上に硬化性組成物の硬化物からなる膜を形成する膜形成方法がある。このような膜形成方法は、インプリント方法および平坦化方法等に適用されうる。インプリント方法では、パターンを有する型を用いて、基板の上の硬化性組成物に該型のパターンが転写される。平坦化方法では、平坦面を有する型を用いて、基板の上の硬化性組成物と該平坦面とを接触させ該硬化性組成物を硬化させることによって平坦な上面を有する膜が形成される。
 基板の上には、硬化性組成物が液滴の状態で配置されうる。その後、基板の上の硬化性組成物の液滴に型が押し当られうる。これにより、液滴が拡がって硬化性組成物の膜が形成される。このような処理においては、厚さが均一な硬化性組成物の膜を形成すること、膜中に気泡がないことなどが重要であり、これを実現するために、液滴の配置、液滴への型の押し付けの方法および条件等が調整されうる。このような調整を、膜形成装置を使った膜形成を伴う試行錯誤によって実現するためには、膨大な時間と費用を必要とする。そこで、このような調整を支援するシミュレータの登場が望まれる。
 特許文献1には、パターン形成面に配置された複数の液滴の濡れ広がりおよび合一を予測するためのシミュレーション方法が記載されている。このシミュレーション方法では、パターン形成面がモデル化された解析面が複数の解析セルに分割され、また、液滴は、解析面上のドロップサイトごとに配置される。特許文献1では、ドロップサイトは、m×nの格子状に分割された領域であると定義されているが、ドロップサイトは、解析セルとは別個の概念であると説明されている。
 通常、液滴の挙動を計算する場合、液滴の寸法よりも十分に小さい計算要素(解析セル)を定義する必要がある。しかしながら、このような小さい計算要素を定義しつつ、例えば1つのショット領域などの広い領域の全域にわたって液滴の挙動を計算することは、極めて現実性に乏しく、許容可能な時間内に計算結果を得ることはできないと思われる。
特許第5599356号公報
 本発明は、硬化性組成物の膜を形成する処理における該硬化性組成物の挙動をより短時間で計算するために有利な技術を提供することを目的とする。
 本発明の1つの側面は、第1部材の上に配置された硬化性組成物の複数の液滴と第2部材とを接触させ、前記第1部材の上に前記硬化性組成物の膜を形成する処理における前記硬化性組成物の挙動を予測するシミュレーション方法に係り、前記シミュレーション方法は、前記硬化性組成物の複数の液滴が1つの計算要素に収まるように複数の計算要素からなる計算格子を定義し、各計算要素内における前記硬化性組成物の挙動を、各計算要素内における前記硬化性組成物の状態に応じたモデルに従って求める。
 本発明によれば、硬化性組成物の膜を形成する処理における該硬化性組成物の挙動をより短時間で計算するために有利な技術が提供される。
一実施形態の膜形成装置およびシミュレーション装置の構成を示す図。 硬化性組成物の挙動を予測するための計算において考慮されうる事項を説明する図。 一般的な手法によって基板と型との間における硬化性組成物の挙動をシミュレーションする際に定義されると思われる計算格子を例示する図。 実施形態のシミュレーション装置によって実行されるシミュレーション方法を示す図。 実施形態における計算要素を例示する図。 計算要素への液滴の割り当てまたは分配を例示する図。 計算要素への液滴の割り当てまたは分配を例示する図。 硬化性組成物の挙動を予測するための計算において考慮されうる事項を説明する図。 液滴の高さhdrp,i、および、基板と型との距離hを例示する図。 計算要素i内の液滴配置領域の面積と、計算要素iの面積との比αを説明する図。 硬化性組成物の複数の状態を例示する図。 硬化性組成物の複数の状態を例示する図。 硬化性組成物の複数の状態を例示する図。 硬化性組成物の複数の状態を例示する図。 硬化性組成物の複数の状態を例示する図。 硬化性組成物の液滴の配置パターンに応じた分類テーブルの概念を示す図。 幾何学的な計算によって分類テーブルを作成する方法を説明する図。 圧力分布pdrp(x,y)を例示する図。 圧力分布pfilm(x,y)を例示する図。 圧力分布pfilm(x,y)を例示する図。 図13A-13Cのグレースケールにおける階調と圧力との関係を示す図。 液滴を説明する図。 液膜を説明する図。 計算要素の圧力の決定方法を例示する図。 変数を説明する図。 変数を説明する図。 変数を説明する図。 変数を説明する図。 計算要素間における硬化性組成物の流動を説明する図。 計算要素間における硬化性組成物の流動を説明する図。 実施形態において解くべき連立方程式を概念的に示す図。 実施形態において解くべき連立方程式を概念的に示す図。 実施形態において解くべき連立方程式を概念的に示す図。
 以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
 図1には、一実施形態の膜形成装置IMPおよびシミュレーション装置1の構成が示されている。膜形成装置IMPは、基板Sの上に配置された硬化性組成物IMの複数の液滴と型Mとを接触させ、基板Sと型Mとの間の空間に硬化性組成物IMの膜を形成する処理を実行する。膜形成装置IMPは、例えば、インプリント装置として構成されてもよいし、平坦化装置として構成されてもよい。ここで、基板Sと型Mとは相互に入れ替え可能であり、型Mの上に配置された硬化性組成物IMの複数の液滴と基板Sとを接触させ、型Mと基板Sとの間の空間に硬化性組成物IMの膜が形成されてもよい。したがって、より包括的には、膜形成装置IMPは、第1部材の上に配置された硬化性組成物IMの複数の液滴と第2部材とを接触させ、第1部材と第2部材との間の空間に硬化性組成物IMの膜を形成する処理を実行する装置である。以下では、第1部材が基板Sであり、第2部材が型Mである例を説明するが、第1部材を型Mとし、第2部材を基板Sとしてもよく、この場合、以下の説明における基板Sと型Mとを相互に入れ替えればよい。
 インプリント装置では、パターンを有する型Mを用いて、基板Sの上の硬化性組成物IMに型Mのパターンが転写されうる。インプリント装置では、パターンが設けられたパターン領域PRを有する型Mが使用されうる。インプリント装置では、基板Sの上の硬化性組成物IMと型Mのパターン領域PRとを接触させ、基板Sのパターンを形成すべき領域と型Mとの間の空間に硬化性組成物を充填させ、その後に、硬化性組成物IMが硬化されうる。これにより、基板Sの上の硬化性組成物IMに型Mのパターン領域PRのパターンが転写される。インプリント装置では、例えば、基板Sの複数のショット領域のそれぞれの上に硬化性組成物IMの硬化物からなるパターンが形成されうる。
 平坦化装置では、平坦面を有する型Mを用いて、基板Sの上の硬化性組成物IMと該平坦面とを接触させ硬化性組成物IMを硬化させることによって平坦な上面を有する膜が形成されうる。平坦化装置では、通常は、基板Sの全域をカバーしうる大きさを有する型Mが使用され、基板Sの全域に硬化性組成物IMの硬化物からなる膜が形成されうる。
 硬化性組成物としては、硬化用のエネルギーが与えられることにより硬化する材料が使用されうる。硬化用のエネルギーとしては、電磁波、熱等が用いられうる。電磁波は、例えば、その波長が10nm以上1mm以下の範囲から選択される光、例えば、赤外線、可視光線、紫外線などでありうる。硬化性組成物は、光の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物でありうる。これらのうち、光の照射により硬化する光硬化性組成物は、少なくとも重合性化合物と光重合開始剤とを含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を更に含有してもよい。非重合性化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分などの群から選択される少なくとも一種である。硬化性組成物の粘度(25℃における粘度)は、例えば、1mPa・s以上100mPa・s以下でありうる。基板の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられうる。必要に応じて、基板の表面に、基板とは別の材料からなる部材が設けられてもよい。基板は、例えば、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスである。
 本明細書および添付図面では、基板Sの表面に平行な方向をXY平面とするXYZ座標系において方向を示す。XYZ座標系におけるX軸、Y軸、Z軸にそれぞれ平行な方向をX方向、Y方向、Z方向とし、X軸周りの回転、Y軸周りの回転、Z軸周りの回転をそれぞれθX、θY、θZとする。X軸、Y軸、Z軸に関する制御または駆動は、それぞれX軸に平行な方向、Y軸に平行な方向、Z軸に平行な方向に関する制御または駆動を意味する。また、θX軸、θY軸、θZ軸に関する制御または駆動は、それぞれX軸に平行な軸の周りの回転、Y軸に平行な軸の周りの回転、Z軸に平行な軸の周りの回転に関する制御または駆動を意味する。また、位置は、X軸、Y軸、Z軸の座標に基づいて特定されうる情報であり、姿勢は、θX軸、θY軸、θZ軸の値で特定されうる情報である。位置決めは、位置および/または姿勢を制御することを意味する。
 膜形成装置IMPは、基板Sを保持する基板保持部SH、基板保持部SHを駆動することによって基板Sを駆動する基板駆動機構SD、および、基板駆動機構SDを支持する支持ベースSBを備えうる。また、膜形成装置IMPは、型Mを保持する型保持部MH、および、型保持部MHを駆動することによって型Mを駆動する型駆動機構MDを備えうる。基板駆動機構SDおよび型駆動機構MDは、基板Sと型Mとの相対位置が調整されるように基板SDおよび型MDの少なくとも一方を駆動する相対駆動機構を構成しうる。該相対駆動機構による相対位置の調整は、基板Sの上の硬化性組成物IMと型Mとの接触、および、硬化した硬化性組成物IMからの型Mの分離のための駆動を含みうる。また、該相対駆動機構による相対位置の調整は、基板Sと型Mとの位置合わせを含みうる。基板駆動機構SDは、基板Sを複数の軸(例えば、X軸、Y軸、θZ軸の3軸、好ましくは、X軸、Y軸、Z軸、θX軸、θY軸、θZ軸の6軸)について駆動するように構成されうる。型駆動機構MDは、型Mを複数の軸(例えば、Z軸、θX軸、θY軸の3軸、好ましくは、X軸、Y軸、Z軸、θX軸、θY軸、θZ軸の6軸)について駆動するように構成されうる。
 膜形成装置IMPは、基板Sと型Mとの間の空間に充填された硬化性組成物IMを硬化させるための硬化部CUを備えうる。硬化部CUは、例えば、型Mを介して硬化性組成物IMに硬化用のエネルギーを照射し、これによって硬化性組成物IMを硬化させうる。膜形成装置IMPは、型Mの裏面側(基板Sに対面する面の反対側)に空間SPを形成するための透過部材TRを備えうる。透過部材TRは、硬化部CUからの硬化用のエネルギーを透過させる材料で構成され、これにより、硬化性組成物IMに対する硬化用のエネルギーの照射を可能にする。膜形成装置IMは、空間SPの圧力を制御することによって型MのZ軸方向への変形を制御する圧力制御部PCを備えうる。例えば、圧力制御部PCが空間SPの圧力を大気圧より高くすることによって、型Mは、基板Sに向けて凸形状に変形しうる。
 膜形成装置IMPは、基板Sの上に硬化性組成物IMを配置、供給あるいは分配するためのディスペンサDSPを備えうる。膜形成装置IMPには、他の装置によって硬化性組成物IMが配置された基板Sが供給されてもよく、この場合には、ディスペンサDSPは膜形成装置IMPに備えられなくてもよい。膜形成装置IMPは、基板S(または基板Sのショット領域)と型Mとの位置合わせ誤差を計測するためのアライメントスコープASを備えてもよい。
 シミュレーション装置1は、膜形成装置IMPにおいて実行される処理における硬化性組成物IMの挙動を予測する計算を実行しうる。より具体的には、シミュレーション装置1は、基板Sの上に配置された硬化性組成物IMの複数の液滴と型Mとを接触させ、基板Sと型Mとの間の空間に硬化性組成物IMの膜を形成する処理における硬化性組成物IMの挙動を予測する計算を実行しうる。
 シミュレーション装置1は、例えば、汎用または専用のコンピュータにシミュレーションプログラム21を組み込むことによって構成されうる。あるいは、シミュレーション装置1は、FPGA(Field Programmable Gate Arrayの略。)などのPLD(Programmable Logic Deviceの略。)、又は、ASIC(Application Specific Integrated Circuitの略。)によって構成されうる。一例において、シミュレーション装置1は、プロセッサ10、メモリ20、ディスプレイ30および入力デバイス40を備えるコンピュータを準備し、メモリ20にシミュレーションプログラム21が格納されることによって構成されうる。メモリ20は、半導体メモリであってもよいし、ハードディスク等のようなディスクであってもよいし、他の形態のメモリであってもよい。シミュレーションプログラム21は、コンピュータによって読み取り可能なメモリ媒体に格納されて、または、電気通信回線等の通信設備を介してシミュレーション装置1に提供されてよい。
 図2を参照しながら、硬化性組成物IMの挙動を予測するための計算において考慮されうる事項を説明する。基板1の上の硬化性組成物IMには、型Mからの力が作用する。型Mに対しては、型駆動部MDからの力Fが作用しうる。また、型Mに対しては、圧力制御部PCによって制御される空間SPの圧力P(による力)が作用しうる。また、型Mに対しては、硬化性組成物IMからの力も作用しうる。硬化性組成物IMの挙動は、型Mから受ける力、型Mの表面(例えば、型Mのパターン領域PRの表面)の形状(凹凸)、基板Sの表面の形状(凹凸)の影響を受けうる。
 図3には、一般的な手法によって基板Sと型Mとの間における硬化性組成物IMの挙動をシミュレーションする際に定義されると思われる計算格子が例示されている。この明細書において、計算格子は、計算のための最小単位である計算要素の集合体である。図3において格子を構成するように配置された複数の微小な矩形の各々が計算要素である。基板Sの解析対象の領域(例えば、ショット領域)に計算格子が定義される。通常のシミュレーション手法においては、硬化性組成物IMの液滴の挙動を解析するために、液滴の寸法よりも十分に小さい計算要素からなる計算格子が定義されるであろう。しかしながら、このような微細な計算要素からなる計算格子を定義すると、計算量が膨大なものとなり、許容可能な時間内に計算結果が得られることは期待できない。
 以下、図4を参照しながら、シミュレーション装置1によって実行されるシミュレーション方法を説明する。このシミュレーション方法は、工程S301、S302、S303、S304、S305、S306を含みうる。工程S301は、シミュレーションの条件を設定する工程である。工程S302は、工程S301で設定された条件に基づいて硬化性組成物IMの初期状態を設定する工程である。工程S301およびS302は、併せて1つの工程、例えば準備工程として理解されてもよい。工程S303は、計算格子を構成する複数の計算要素の各々について、硬化性組成物IMの状態を判定する工程である。工程S304は、計算格子を構成する複数の計算要素の各々について、工程S303で判定された硬化性組成物IMの状態に応じたモデル(例えば、計算式)を設定する工程である。工程S305は、工程S304でそれぞれに対してモデルが設定された複数の計算要素の全てを対象として、型Mの運動および硬化性組成物IMの流動を計算する工程である。工程S303、S304、S305は、与えられた時刻における型Mの状態および硬化性組成物IMの状態を計算するように実行される。工程S306は、計算における時刻が終了時刻に達したかどうかが判断され、達していなければ、時刻を次の時刻に進めて工程S303に戻る。一方、計算における時刻が終了時刻に達した場合には、このシミュレーション方法が終了する。シミュレーション装置1は、工程S301、S302、S303、S304、S305、S306をそれぞれ実行するハードウェア要素の集合体として理解されてもよい。
 以下、工程S301、S302、S303、S304、S305のそれぞれについて詳細に説明する。
 工程S301では、シミュレーションに必要なパラメータが設定される。パラメータは、基板Sの上における硬化性組成物IMの液滴の配置、各液滴の体積、硬化性組成物IMの物性値、型Mの表面の凹凸(例えば、パターン領域PRのパターンの情報)に関する情報、基板Sの表面の凹凸に関する情報等を含みうる。また、パラメータは、型駆動部MDが型Mに与える力の時間プロファイル、圧力制御部PCが空間SP(型M)に与える圧力のプロファイル等を含みうる。
 工程S302では、計算格子を構成する複数の計算要素の初期状態が設定される。工程S302は、例えば、計算格子(計算要素)を定義する定義工程と、計算要素ごとに液滴の総体積、基板Sの凹部および型Mの凹部の体積、液滴の高さ、基板と型との距離を抽出する抽出工程と、を含みうる。図5に例示されるように、硬化性組成物IMの液滴が配置された領域を囲む最小矩形領域(液滴配置領域)が解析対象領域として設定され、該解析対象領域を含むように計算格子が設定されうる。計算格子(計算要素)を定義する定義工程では、硬化性組成物IMの複数(少なくとも2つ)の液滴が1つの計算要素に収まるように複数の計算要素からなる計算格子が定義されうる。計算格子は、例えば、硬化性組成物IMの液滴の体積に基づいて、または、硬化性組成物IMの液滴の配置に基づいて定義されうる。硬化性組成物IMの複数の液滴が1つの計算要素に収まるように複数の計算要素からなる計算格子を定義することによって、計算要素の数を大幅に削減することができ、シミュレーションに要する時間を大幅に削減することができる。
 定義工程に次いで抽出工程が実行されうる。抽出工程では、各計算要素に含まれる硬化性組成物IMの液滴の個数ndrp,iに基づいて、各計算要素に含まれる液滴の総体積Vdrp,iが計算されうる。ここで、添え字のiは、計算要素を特定するインデックスである。1つの液滴が複数の計算要素にまたがって配置されている場合、図6Aに例示されるように、その液滴の代表位置(例えば、中心位置)が属する計算要素にその液滴の全体が含まれるものとして扱うことができる。あるいは、1つの液滴が複数の計算要素にまたがって配置されている場合、図6Bに例示されるように、液滴の中心位置に応じた重み付けに従って、その液滴が属する複数の計算要素に対して、その液滴を分配してもよい。抽出工程では、更に、計算要素ごとに、基板Sの凹部および型Mの凹部の体積Vptn,iが計算されうる。ここで、体積Vptn,iは、図7に例示されるように、計算要素における基板Sの凹部の体積Vsと、計算要素における型Mの凹部の体積Vmとの合計である。
 抽出工程では、更に、計算要素ごとに、液滴の高さhdrp,i、および、基板Sと型Mとの距離hを計算する。図8には、液滴の高さhdrp,i、および、基板Sと型Mとの距離hが例示されている。液滴の高さhdrp,iは、計算要素内の複数の液滴の高さを代表する高さであり、計算要素内の複数の液滴の高さに基づいて決定されうる。液滴の高さhdrp,iは、例えば、計算要素内の複数の液滴の高さの平均値であってもよいし、最大値であってもよいし、他の値であってもよい。計算要素内の複数の液滴の高さは、液滴の体積と、基板Sに対する硬化性組成物IMの濡れ性とに基づいて計算することができる。例えば、硬化性組成物IMの形状が球面の一部であると仮定すれば、基板Sに対する硬化性組成物IMの接触角θと、硬化性組成物IMの液滴の体積Vとに基づいて、式(1)に基づいて、液滴の高さhdrp,iを計算することができる。式(1)は、液滴の高さを簡便に計算できる利点がある一方で、接触角θが0に限りなく近い系においては、精度が低下するという欠点がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ・・・式(1)
 あるいは、液滴の体積V、基板Sに対する硬化性組成物IMの接触角θ、および、液滴の高さhdrp,iの相互の関係を示すテーブルを準備しておき、液滴の体積Vおよび接触角θに基づいて、テーブルから液滴の高さhdrp,iを得てもよい。あるいは、液滴の体積V、接触角θに加えて、基板Sに対する硬化性組成物IMの提供からの経過時間(経過時間は、硬化性組成物の蒸発や液滴の拡がり形状に影響を与える)等を考慮して液滴の高さhdrp,iを求めてもよい。
 工程S303、S304、S305を含む計算工程は、予め設定された複数の時刻について実行される。該複数の時刻は、例えば、型Mが初期位置から降下を開始する時刻から、複数の液滴と接触し、複数の液滴が潰されながら拡がり、複数の液滴が相互に結合し、最終的に1枚の膜を形成し、硬化性組成物の硬化がなされるべき時刻までの期間内で任意に定められうる。典型的には、該複数の時刻は、一定の時間間隔で定められうる。
 工程S303では、計算格子を構成する複数の計算要素の各々について、液滴の状態が判定される。液滴の状態としては、種々の状態を考えることができる。一例において、液滴の状態は、液滴が型Mに接触していない状態と、液滴が型Mに接触している状態と、を含むものと考えることができる。液滴が型Mに接触していない状態と、液滴が型Mに接触している状態との判定は、各計算要素について、液滴の高さhdrp,iと基板Sと型Mとの距離hとを比較することによってなされうる。具体的には、h<hdrp,iであれば、計算要素iについて、液滴が型Mに接触したと判定することができる。
 更に、液滴が型Mに接触した後における液滴の状態は、複数の状態に分類されうる。液滴が型Mに接触した後における液滴の状態は、以下で説明する指標値βに基づいて判定されうる。
 指標値βは、計算要素i内の液滴の総体積Vdrp,iと、計算要素iのうち液滴配置領域における基板Sの表面と型Mの表面との間の空間の体積と、の比として定義されうる。具体的には、指標値βは、式(2)のように定義されうる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 ・・・式(2)
 ここで、αは、図9に例示されるように、計算要素i内の液滴配置領域の面積と、計算要素iの面積との比である。α(S+Vptn,i)は、計算要素iのうち液滴配置領域における基板Sの表面と型Mの表面との間の空間の体積である。
 以上から明らかなように、指標値βは、個々の液滴の形状を評価することなく決定することができる値である。つまり、指標値βを得るに当たって、個々の液滴を解像するように計算格子を設定して行うような流体力学計算は不要である。
 指標値βは、計算要素を上から見たときの液滴の面積の総和と、計算要素の面積Sとの比に対応する。そのため、指標値βは、計算要素の面積に対する液滴の面積の被覆率、あるいは充填率として理解されうる。指標値βは、式(3)のように定義されてもよい。指標値は、充填率と読み替えられてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 ・・・式(3)
 ここで、Sdrp,jは、j番目の液滴の面積であり、DRPは、i番目の計算要素iに含まれる液滴の番号の集合である。
 次に、指標値βに基づいて、計算要素ごとに、硬化性組成物IMの状態が判定されうる。この判定は、指標値βと硬化性組成物IMの状態とを対応付けた分類テーブルを参照することによってなされうる。分類テーブルは、予め作成され、シミュレーションプログラム21に組み込まれてもよいし、シミュレーションプログラム21が参照できるように、メモリ20等のメモリに格納されてもよい。
 図10A-10Eには、硬化性組成物IMの状態が例示されている。図10A-10Eに示された例では、硬化性組成物IMの状態は、第1状態から第5状態までの5つの状態に分類されている。第1状態は、計算要素内における硬化性組成物IMの複数の液滴と型Mとが接触していない状態でありうる。第2状態は、計算要素内における硬化性組成物IMの複数の液滴と型Mとが接触し、当該複数の液滴が相互に結合していない状態でありうる。第3状態は、計算要素内における硬化性組成物IMの複数の液滴と型Mとが接触し、当該複数の液滴のうち第1方向に配置された液滴が相互に結合しているが、当該複数の液滴のうち第2方向に配置された液滴が相互に結合していていない状態でありうる。第4状態は、計算要素内における硬化性組成物IMの複数の液滴と型Mとが接触し、当該複数の液滴の全てが相互に結合して1つの結合体を構成しているが、該結合体の中に気泡が存在する状態でありうる。第5状態は、計算要素内における硬化性組成物IMの複数の液滴と型Mとが接触し、当該複数の液滴の全てが相互に結合して1つの結合体を構成し、該結合体の中に気泡が存在しない状態でありうる。
 他の観点において、硬化性組成物IMの状態は、計算要素内における硬化性組成物IMの複数の液滴が相互に結合していない非結合状態と、計算要素内における硬化性組成物IMの複数の液滴が相互に結合している結合状態とを含むと考えることもできる。上記の第1状態および第2状態は、非結合状態であり、上記の第3状態、第4状態および第5状態は、結合状態である。
 指標値βと硬化性組成物IMの状態とを対応付けた分類テーブルとして、計算要素内における硬化性組成物IMの液滴の配置パターンに関わらずに1つの分類テーブルが使用されてもよい。しかし、計算要素内における硬化性組成物IMの複数の液滴の配置パターンに基づいて、硬化性組成物IMの状態を判定するための基準が変更されてもよい。具体的には、硬化性組成物IMの液滴の配置パターンに応じて複数の分類テーブルが準備されてもよい。ここで、硬化性組成物IMの液滴の配置パターンとは、硬化性組成物IMと型Mとの接触前の状態での計算要素内における液滴の配置パターンでありうる。
 図11には、硬化性組成物IMの液滴の配置パターンに応じた分類テーブルの概念が示されている。図11内の1~5は、第1状態~第5状態を示している。配置パターンAについては、指標値βが0<β<βA1-2を満たす場合、計算要素iの硬化性組成物IMの状態は、第1状態である。また、配置パターンAについては、指標値βがβA1-2<β<βA2-4を満たす場合、計算要素iの硬化性組成物IMの状態は、第2状態である。また、配置パターンAについては、指標値βがβA2-4<β<βA4-5を満たす場合、計算要素iの硬化性組成物IMの状態は、第4状態である。また、配置パターンAについては、指標値βがβA4-5<β<1を満たす場合、計算要素iの硬化性組成物IMの状態は、第5状態である。配置パターンAについては、第2状態から、第3状態を経ることなく、第4状態に遷移する。
 このような分類テーブルを作成するためには、一般的な流体力学計算を利用することができる。この流体力学計算では、例えば、ショット領域と比べて極めて小さい領域である計算要素内での硬化性組成物の挙動を計算するだけであるので、十分に短い時間で計算を終えることができる。また、類似の配置パターンに対しては、過去に作成した分類テーブルを流用することもできる。
 また、幾何学的な計算によって分類テーブルを作成してもよい。一例として、図12に示されるように、x方向のピッチがa、y方向のピッチがaであり、液滴が互い違いに配置された配置パターンを考える。図10Cに示された第3状態から図10Dに示された第4状態に移行するタイミング、つまり、ちょうど気泡が閉じ込められるタイミングにおける指標値β3-4を計算する。図12の三角形ABCの領域内に含まれる液滴の面積Sresは、式(4)式で記述される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 ・・・式(4)
 ここで、r、θ、θは、式(5)で与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 ・・・式(5)
 指標値β3-4は、Sresを用いて、式(6)のように記述することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 ・・・式(6)
 このように、一般的な流体力学計算を用いなくても、分類テーブルを作成することができる。
 工程S304では、計算格子を構成する複数の計算要素の各々について、工程S303で判定された硬化性組成物IMの状態に応じたモデル(例えば、計算式)が設定される。ここで、硬化性組成物IMの複数の状態(ここでは、第1状態~第5状態)にそれぞれ対応する複数のモデル(第1モデル~第5モデル)は、予め作成される。そのような複数のモデルは、シミュレーションプログラム21に組み込まれてもよいし、シミュレーションプログラム21が参照できるように、メモリ20等のメモリに格納されてもよい。工程S304では、工程S303で判定された硬化性組成物IMの状態に対応するモデルが、予め作成された複数のモデルから選択される。第1状態、第2状態に対する第1モデル、第2モデルは、被結合状態モデルとして理解することができ、また、第3状態、第4状態および第5状態に対する第3モデル、第4モデルおよび第5モデルは、結合状態モデルとして理解することができる。つまり、結合状態モデルは、計算要素内における硬化性組成物IMの複数の液滴によって膜が形成される段階に応じた複数のモデルを含みうる。
 硬化性組成物IMの圧力分布p(x,y)は、2つの成分を有するものとして理解することができる。1つは、硬化性組成物IMの液滴が型Mによって押圧されて広がってゆく際に発生する硬化性組成物IMの流動の圧力分布であり、これをpdrp(x,y)と表記する。もう1つは、複数の液滴が結合した結合体によって構成される液膜の中で硬化性組成物IMが流動する際に発生する圧力分布であり、これをpfilm(x,y)と表記する。図13Aには、圧力分布pdrp(x,y)がグレースケールで例示されている。図13(b)、(c)には、圧力分布pfilm(x,y)がグレースケールで例示されている。図13Dには、図13A、13B、13Cのグレースケールにおける階調と圧力との関係が示されている。
 図14Aには、硬化性組成物IMの液滴が例示されている。液滴は、硬化性組成物が存在しない空間(未充填の空間)が存在する状態、つまり、指標値βが1未満である計算要素内における硬化性組成物IMの個々の塊である。図14Bには、硬化性組成物IMの液膜が例示されている。液膜は、複数(少なくとも1つ)の液滴が結合した結合体の全体である。硬化性組成物IMの圧力分布p(x,y)は、式(7)で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 ・・・式(7)
 一般に、pdrp(x,y)は、液滴のサイズ程度の急峻な空間分布を有し、pfilm(x,y)は、pdrp(x,y)に比べて緩やかな空間分布を有する。液滴が流動する際に発生する圧力分布pdrp(x,y)を求めるためには、液滴を解像するように計算格子を定めて行う流体力学計算が不可欠である。一方、本実施形態では、個々の液滴の圧力分布pdrp(x,y)を求めることはなく、図15に示されるように、1つの計算要素iに対して1つの圧力pdrp,iを求める。これにより、計算コストが大幅に削減される。
 具体的には、本実施形態では、計算要素iにおける圧力分布pdrp(x,y)の平均値を求め、この平均値を計算要素iについての圧力pdrp,iとする。圧力pdrp,iは、式(8)のように表現することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 ・・・式(8)
 ここで、Sはi番目の計算要素iの面積、Ωはi番目の計算要素iの領域、DRPはi番目の計算要素iに含まれる液滴の集合、pdrp、jは個々の液滴が発生する力である。計算要素i内に、硬化性組成物IMが存在しない空間が残っている場合には、液滴が発生する圧力pdrp,iは、式(9)のような形を有する式で表現されうる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 ・・・式(9)
 ここで、Aは硬化性組成物のメニスカス圧力に対応する項で、Bは型Mの速度h’(hの微分)に比例する抵抗係数である。係数Aは硬化性組成物IMの表面張力に依存し、係数Bは硬化性組成物IMの粘度に依存する。また、係数A、Bは、共に基板Sと型Mとの間の距離hに依存し、また、液滴同士の結合状態にも依存する。したがって、本実施形態では、工程S303で判定した硬化性組成物IMの状態(第1状態~第5状態)に応じて、係数A、Bを表す数式(モデル)を変更する。つまり、第1状態に対しては第1モデル、第2状態に対しては第2モデル、第3状態に対しては第3モデル、第4状態に対しては第4モデル、第5状態に対しては第5モデルが設定される。
 図16A-16Cには、以下の説明で使用される変数が示されている。図16Aには、第2状態における硬化性組成物が例示され、図16Bには、第3状態における硬化性組成物が例示され、図16Cには、第4状態における硬化性組成物が例示されている。
 第1状態では、硬化性組成物IMと型Mとは接触していないので、硬化性組成物IMは、型Mに対して力を作用させない。したがって、第1モデルを規定する係数A、Bは、ともに0である。
 第2状態では、硬化性組成物IMの個々の液滴は、互いに独立している。したがって、図16Aに示されるように、液滴の形状を円で近似することができる。一般的な流体力学方程式を解くことで得られる圧力分布を液滴面積i内で積分することで、1つの液滴が発生する力Pdrp,iを求めることができる。ここで、液滴の拡がり面積に対して、流路の高さ、つまり基板Sと型Mとの距離hが十分に小さいので、潤滑方程式を適用することができる。硬化性組成物IMの粘度をμ、流路の高さをhとすると、潤滑方程式は、式(10)のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 ・・・式(10)
 液滴の端部において、圧力pdrp,iがメニスカス圧力pに等しくなる境界条件の下で式(10)を解いて得られた解を1つの液滴が存在する領域で積分し、式(11)が得られる。力Pdrp,iと計算要素i内の液滴の個数との積を求める式が第2モデルである。つまり、非結合状態モデルとしての第2モデルは、計算要素i内における硬化性組成物IMの複数の液滴を代表する液滴の特性(Pdrp,i)と、当該複数の液滴の個数とを変数とするモデルである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 ・・・式(11)
 ここで、Sは液滴の面積である。メニスカス圧力pは、基板Sと型Mとの距離h、硬化性組成物の表面張力、基板Sおよび型Mに対する硬化性組成物の接触角、型Mのパターンの形状などによって決定されうる。
 第3状態では、図16Bに例示されるように、複数の液滴の結合体によって形成される液膜を矩形領域で近似することができる。前述の潤滑方程式(式(10))の解を用いる場合、第3モデルとしての式(12)を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 ・・・式(12)
 ここで、wdrpは近似した矩形領域の幅で、複数の液滴の結合体によって形成される液膜の幅に対応する。また、Vは1つの液滴の体積である。
 第4状態では、複数の液滴の結合体で構成される液膜の中に気泡が存在する。図16Cに例示されるように、この気泡の領域を円柱で近似し、それを取り囲む円柱形状の液体領域を考え、この液体領域内の流動の式を積分することによって、液滴が発生する力Pdrp,iを計算することができる。前述の潤滑方程式(式(10))の解を用いる場合、第4モデルとしての式(13)を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 ・・・式(13)
 ここで、pは閉じ込められた気泡の圧力であり、Sは円柱領域の面積、Sは該円柱領域から気泡の面積を除いた面積、つまり硬化性組成物IMの拡がり面積に対応する。
 第5状態は、計算要素i内の全ての液滴が互いに結合しており、計算要素i内の空間の全てに硬化性組成物IMが充填された状態である。したがって、第5状態では、もはや急峻な圧力成分pdrp(x,y)は存在せず、液膜の圧力成分pfilm(x,y)のみが存在する。液膜の圧力成分pfilm(x,y)における圧力分布は緩やかであるので、計算要素i内で圧力成分pfilm(x,y)を平均し、計算要素i内で一様の圧力値をとると考えてもよい。そこで、i番目の計算要素iを代表する液膜流動圧力をpfilm,iと表記することにする。液膜の流動圧力は、硬化性組成物IMの流動に関する流体力学方程式を、計算格子上で解くことによって求めることができる。計算要素iに係る硬化性組成物IMの体積保存の式は、式(14)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 ・・・式(14)
 ここで、qfilmは、液膜内の硬化性組成物IMの流動フラックスであり、h’は型Mの速度、V’void,iは計算要素i内の未充填空間(硬化性組成物IMが存在しない空間)の体積の変化率である。指標値βが1に等しい場合、V’void,iは0となる。硬化性組成物IMの液膜が非常に薄いことを利用し、潤滑近似を適用した式(15)を第5モデルとして用いると、計算量を大幅に抑制できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 ・・・式(15)
 式(15)は、隣接する計算要素の値を参照するため、連立方程式を解く必要がある。
 工程S305では、工程S304でそれぞれに対してモデルが設定された複数の計算要素の全てを対象として、型Mの運動および硬化性組成物IMの流動が計算される。つまり、工程S305では、工程S304で各計算要素に設定された数式を用いて、型Mの運動および硬化性組成物IMの流動を解き、設定された時間刻みだけ進んだ新しい時刻における、型Mの位置と速度、そして硬化性組成物の流動状態が計算される。
 図17には、工程S305において考慮されうる変数が示されている。キャビティ圧力は、空間SPの圧力である。計算要素iにおける型Mの運動方程式は、型Mの慣性、液滴の流動圧力、液膜の流動圧力、型Mに対する印加荷重、基板Sと型Mとの間に存在する気体の圧力、型Mの弾性変形による復元力などによって決まりうる。この運動方程式は、式(16)で表現されうる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
 ・・・式(16)
 ここで、cはエネルギー散逸の係数、pcavは空間SPの圧力(キャビティ圧力)、fela,iは型Mの弾性復元力、ρh’’は慣性力に対応する。型Mの弾性変形による復元力の計算には、一般的な弾性力学方程式が適用されうる。弾性復元力は、一般に隣接する計算要素を参照して決定されるため、式(15)の運動方程式も、計算格子上での連立方程式となる。
 以下、計算要素間における硬化性組成物の流動について考える。図18A、18Bに示されるように、着目する2つの計算要素において、その中に含まれるすべての液滴が互いに独立である場合には、その2つの計算要素間をまたぐような硬化性組成物の流動は発生しないと考えることができる。一方、液滴が結合したと判定された計算要素間については、硬化性組成物の流入および流出が発生すると考えることができる。硬化性組成物の流入および流出は、液膜流動圧力を計算する方程式によって決定される。つまり、式(17)を解くことで、硬化性組成物の流入および流出を求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
 ・・・式(17)
 ここで、qfilm(x,y)は、液膜流動圧力pfilm(x,y)の関数として表されうる。式(16)も、計算格子上での連立方程式となり、ここで求められるpfilm(x,y)は、型Mの運動方程式にも含まれる。
 上記の型Mの運動方程式と、硬化性組成物IMの流動方程式とを連立し、計算格子上での連立方程式を解くことによって、新しい時刻の型Mの位置と速度を決定することができる。また、同時に、計算要素間の硬化性組成物IMの流動量を計算することができ、各計算要素における液膜の厚さを算出することができる。図19A-19Cには、解くべき連立方程式が概念的に示されている。変数hの連立方程式とpfilm,iの連立方程式のそれぞれの右辺は、互いの変数の関数となっているため、両者を同時に満たさせるように、これらの連立方程式を連立して解く必要がある。これらの連立方程式は、一般的な数値計算アルゴリズムを用いて、数値的に解くことができる。
 工程S306では、計算における時刻が終了時刻に達したかどうかが判断され、達していなければ、時刻を次の時刻に進めて工程S303に戻る。一方、計算における時刻が終了時刻に達した場合には、このシミュレーション方法が終了する。一例において、工程S306では、現在時刻が、指定された時間刻み分だけ進められて、新たな計算時刻とされる。そして、計算時刻が予め決められた終了時刻に達した場合、計算が完了したと判断される。
 以上のように、本実施形態によれば、基板S上の所定の領域(例えば、ショット領域)の全体に対して、各計算要素における硬化性組成物の状態、硬化性組成物の結合体で構成される液膜の厚さ、型の位置、などの情報を、少ない計算コストで計算することができる。ここで、ある計算要素において、指標値βiが1に達していない場合は、その計算要素内に、未充填欠陥があることが分かる。また、液膜の厚さ分布が許容値を超える場合、所望の品質要求を満たさない膜が形成されると判定することができる。
 発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
 本願は、2019年1月30日提出の日本国特許出願特願2019-014483および2020年1月14日提出の日本国特許出願特願2020-003952を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims (13)

  1.  第1部材の上に配置された硬化性組成物の複数の液滴と第2部材とを接触させ、前記第1部材の上に前記硬化性組成物の膜を形成する処理における前記硬化性組成物の挙動を予測するシミュレーション方法であって、
     前記硬化性組成物の複数の液滴が1つの計算要素に収まるように複数の計算要素からなる計算格子を定義し、
     各計算要素内における前記硬化性組成物の挙動を、各計算要素内における前記硬化性組成物の状態に応じたモデルに従って求める、
     ことを特徴とするシミュレーション方法。
  2.  前記状態は、計算要素内における前記硬化性組成物の複数の液滴が相互に結合していない非結合状態と、計算要素内における前記硬化性組成物の複数の液滴が相互に結合している結合状態とを含み、前記モデルは、前記非結合状態に応じた非結合状態モデルと、前記結合状態に応じた結合状態モデルとを含む、
     ことを特徴とする請求項1に記載のシミュレーション方法。
  3.  前記非結合状態モデルは、計算要素内における前記硬化性組成物の複数の液滴を代表する液滴の特性と、当該複数の液滴の個数とを変数とするモデルであり、
     前記結合状態モデルは、計算要素内における前記硬化性組成物の複数の液滴が相互に結合して形成される結合体の特性を変数とするモデルである、
     ことを特徴とする請求項2に記載のシミュレーション方法。
  4.  前記非結合状態モデルおよび前記結合状態モデルは、計算要素内における前記硬化性組成物が前記第2部材に与える力を決定するモデルである、
     ことを特徴とする請求項3に記載のシミュレーション方法。
  5.  前記結合状態モデルは、計算要素内における前記硬化性組成物の複数の液滴によって膜が形成される段階に応じた複数のモデルを含む、
     ことを特徴とする請求項3又は4に記載のシミュレーション方法。
  6.  各計算要素について、前記第1部材と前記第2部材との間の空間の体積と計算要素内の前記硬化性組成物の体積とに基づいて当該複数の液滴の状態が判定される、
     ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のシミュレーション方法。
  7.  計算要素内における前記硬化性組成物の複数の液滴の配置に基づいて、前記硬化性組成物の状態を判定するための基準が変更される、
     ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のシミュレーション方法。
  8.  前記状態は、
     計算要素内における前記硬化性組成物の複数の液滴と前記第2部材とが接触していない第1状態と、
     計算要素内における前記硬化性組成物の複数の液滴と前記第2部材とが接触し、当該複数の液滴が相互に結合していない第2状態と、
     計算要素内における前記硬化性組成物の複数の液滴と前記第2部材とが接触し、当該複数の液滴のうち第1方向に配置された液滴が相互に結合しているが、当該複数の液滴のうち第2方向に配置された液滴が相互に結合していていない第3状態と、
     計算要素内における前記硬化性組成物の複数の液滴と前記第2部材とが接触し、当該複数の液滴の全てが相互に結合して結合体を構成しているが、前記結合体の中に気泡が存在する第4状態と、
     計算要素内における前記硬化性組成物の複数の液滴と前記第2部材とが接触し、当該複数の液滴の全てが相互に結合して結合体を構成し、前記結合体の中に気泡が存在しない第5状態と、を含み、
     前記モデルは、前記第1状態、前記第2状態、前記第3状態、前記第4状態、前記第5状態にそれぞれ対応する第1モデル、第2モデル、第3モデル、第4モデル、第5モデルを含む、
     ことを特徴とする請求項1に記載のシミュレーション方法。
  9.  前記第2部材は、前記硬化性組成物に転写すべきパターンを有するパターン領域を含む、
     ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のシミュレーション方法。
  10.  前記パターンが有する凹凸を考慮して各計算要素内における前記硬化性組成物の状態が判定される、
     ことを特徴とする請求項9に記載のシミュレーション方法。
  11.  前記第1部材の表面が有する凹凸を考慮して各計算要素内における前記硬化性組成物の状態が判定される、
     ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のシミュレーション方法。
  12.  請求項1乃至11のいずれか1項に記載のシミュレーション方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
  13.  第1部材の上に配置された硬化性組成物の複数の液滴と第2部材とを接触させ、前記第1部材の上に前記硬化性組成物の膜を形成する処理における前記硬化性組成物の挙動を予測するシミュレーション装置であって、
     前記硬化性組成物の複数の液滴が1つの計算要素に収まるように複数の計算要素からなる計算格子を定義し、
     各計算要素内における前記硬化性組成物の挙動を、各計算要素内における前記硬化性組成物の状態に応じたモデルに従って求める、
     ことを特徴とするシミュレーション装置。
PCT/JP2020/003017 2019-01-30 2020-01-28 シミュレーション方法、シミュレーション装置およびプログラム WO2020158746A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020217025789A KR20210114487A (ko) 2019-01-30 2020-01-28 시뮬레이션 방법, 시뮬레이션 장치 및 프로그램
CN202080011703.8A CN113366613B (zh) 2019-01-30 2020-01-28 模拟方法、模拟装置和程序
US17/382,572 US20210350047A1 (en) 2019-01-30 2021-07-22 Simulation method and simulation apparatus

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-014483 2019-01-30
JP2019014483 2019-01-30
JP2020003952A JP7361615B2 (ja) 2019-01-30 2020-01-14 シミュレーション方法、シミュレーション装置およびプログラム
JP2020-003952 2020-01-14

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/382,572 Continuation US20210350047A1 (en) 2019-01-30 2021-07-22 Simulation method and simulation apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020158746A1 true WO2020158746A1 (ja) 2020-08-06

Family

ID=71841823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/003017 WO2020158746A1 (ja) 2019-01-30 2020-01-28 シミュレーション方法、シミュレーション装置およびプログラム

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2020158746A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008502157A (ja) * 2004-06-03 2008-01-24 モレキュラー・インプリンツ・インコーポレーテッド ナノスケール製造技術における流体の分配およびドロップ・オン・デマンド分配技術
JP2008120089A (ja) * 2007-12-11 2008-05-29 Fujitsu Ltd データ変換器、流動解析器、構造解析器、データ変換プログラム、流動解析プログラム、構造解析プログラム及びデータ変換方法
JP2012212833A (ja) * 2011-03-31 2012-11-01 Fujifilm Corp シミュレーション方法、プログラムおよびそれを記録した記録媒体、並びに、それらを利用した液滴配置パターンの作成方法、ナノインプリント方法、パターン化基板の製造方法およびインクジェット装置。
JP2017117979A (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 キヤノン株式会社 シミュレーション方法、インプリント装置および物品の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008502157A (ja) * 2004-06-03 2008-01-24 モレキュラー・インプリンツ・インコーポレーテッド ナノスケール製造技術における流体の分配およびドロップ・オン・デマンド分配技術
JP2008120089A (ja) * 2007-12-11 2008-05-29 Fujitsu Ltd データ変換器、流動解析器、構造解析器、データ変換プログラム、流動解析プログラム、構造解析プログラム及びデータ変換方法
JP2012212833A (ja) * 2011-03-31 2012-11-01 Fujifilm Corp シミュレーション方法、プログラムおよびそれを記録した記録媒体、並びに、それらを利用した液滴配置パターンの作成方法、ナノインプリント方法、パターン化基板の製造方法およびインクジェット装置。
JP2017117979A (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 キヤノン株式会社 シミュレーション方法、インプリント装置および物品の製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7453779B2 (ja) シミュレーション方法、シミュレーション装置、およびプログラム
JP7393304B2 (ja) シミュレーション方法、シミュレーション装置、プログラム及び膜形成方法
WO2020158746A1 (ja) シミュレーション方法、シミュレーション装置およびプログラム
JP7361615B2 (ja) シミュレーション方法、シミュレーション装置およびプログラム
JP7442392B2 (ja) シミュレーション方法、シミュレーション装置、およびプログラム
US20210192107A1 (en) Simulation method, simulation device, and storage device
Liravi Dynamic force analysis for bottom-up projection-based Additive Manufacturing using finite element analysis
JP7475221B2 (ja) シミュレーション方法、プログラム、シミュレーション装置、データベース、膜形成装置および物品製造方法
JP2024006473A (ja) 予測方法、情報処理装置、膜形成装置、物品の製造方法及びプログラム
JP7475222B2 (ja) シミュレーション方法、プログラム、シミュレーション装置、データベース、膜形成装置および物品製造方法
JP2022013430A (ja) シミュレーション方法、プログラム、シミュレーション装置、データベース、膜形成装置および物品製造方法
US20230409779A1 (en) Simulation apparatus and storage medium
JP2022025595A (ja) シミュレーション方法、シミュレーション装置、膜形成装置、物品の製造方法及びプログラム
US20220261521A1 (en) Simulation method, simulation apparatus, film forming apparatus, article manufacturing method and nontransitory storage medium
JP2022013434A (ja) シミュレーション方法、プログラム、シミュレーション装置、データベース、膜形成装置および物品製造方法
JP2022025596A (ja) シミュレーション方法、シミュレーション装置、膜形成装置、物品の製造方法及びプログラム
Mersits Investigation of aperture filling and release for modern developments of the solder paste stencil printing process

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20749708

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20217025789

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20749708

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1