JP7289895B2 - IMPRINT APPARATUS, IMPRINT METHOD, AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD - Google Patents
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Description
本発明は、型を用いて基板上のインプリント材を成形するインプリント装置に関する。 The present invention relates to an imprint apparatus that uses a mold to mold an imprint material on a substrate.
半導体デバイスなどの物品を製造する方法として、型(モールド)を用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント技術が知られている。インプリント技術は、基板上にインプリント材を供給し、供給されたインプリント材と型を接触させる(押印)。そして、インプリント材と型を接触させた状態でインプリント材を硬化させた後、硬化したインプリント材からモールドを引き離す(離型)ことにより、基板上にインプリント材のパターンが形成される。 2. Description of the Related Art An imprint technique for forming a pattern of an imprint material on a substrate using a mold is known as a method for manufacturing articles such as semiconductor devices. In the imprint technology, an imprint material is supplied onto a substrate, and the supplied imprint material and the mold are brought into contact (imprint). Then, after the imprint material is cured while the imprint material and the mold are in contact with each other, the mold is separated from the cured imprint material (mold release), thereby forming a pattern of the imprint material on the substrate. .
インプリント技術において、基板上にインプリント材を供給する方法には、インプリント装置の外部の塗布装置(スピンコータ等)を用いて予め基板上にインプリント材を供給する方法や、インプリント装置に設置された供給装置を用いる方法がある。インプリント装置内の供給装置を用いてインプリント材を供給する場合、予め基板にパターンが形成されたショット領域など基板上の所定の位置にインプリント材を供給することが求められる。そのため、インプリント装置は、インプリント装置内に設置された供給装置の位置(供給装置から供給されるインプリント材の位置)を正確に把握する必要がある。 In the imprint technology, methods for supplying the imprint material onto the substrate include a method of supplying the imprint material onto the substrate in advance using a coating device (spin coater, etc.) external to the imprint apparatus, and a method of supplying the imprint material onto the substrate in advance. There is a method using an installed feeding device. When the imprint material is supplied using the supply device in the imprint apparatus, it is required to supply the imprint material to a predetermined position on the substrate, such as a shot region in which a pattern is formed in advance on the substrate. Therefore, the imprint apparatus needs to accurately grasp the position of the supply device (the position of the imprint material supplied from the supply device) installed in the imprint apparatus.
特許文献1のインプリント装置には、撮像装置が設けられており、供給装置に形成されたマークを撮像装置で撮像することによって供給装置の位置を求めている。供給装置から供給されるインプリント材の位置を正確に把握するためには、供給装置の吐出面(吐出口)を撮像する必要があるため、撮像装置は基板を保持する基板ステージに設けられている。このように、特許文献1のインプリント装置は、供給装置の位置を求めるための手段として、供給装置に形成されたマークを撮像する撮像装置を使用する。
The imprint apparatus of
従来のインプリント装置は、マークを撮像する撮像装置に含まれる照明光学系や検出光学系などの光学系を基板ステージに設ける必要があり、基板ステージが大型化する恐れがあった。 In the conventional imprint apparatus, it is necessary to provide an optical system such as an illumination optical system and a detection optical system included in an imaging device for imaging marks on the substrate stage, which may increase the size of the substrate stage.
そこで本発明は、簡易な構成で、供給装置の位置を計測することができるインプリント装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an imprint apparatus capable of measuring the position of a supply apparatus with a simple configuration.
本発明のインプリント装置は、型を用いて基板上のインプリント材を成形するインプリント装置であって、吐出口と凹凸構造を構成する吐出面を有する吐出チップを有し、該吐出口から前記基板上にインプリント材を供給する供給装置と、前記供給装置および前記型の下を移動するように構成された基板ステージと、前記基板ステージに配置され、前記基板ステージから測定対象部までの距離を計測することが可能な測距センサと、前記供給装置、前記基板ステージ、および前記測距センサの駆動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記基板ステージを移動させながら、前記吐出面と垂直な方向に対して凸状又は凹状に形成された前記凹凸構造の高さを前記測距センサで計測することによって、前記吐出口の位置を計測する第1の計測を行い、前記凹凸構造の位置の計測結果に基づいて、前記吐出口から前記基板上に供給される前記インプリント材の位置を制御し、前記基板ステージを前記型の下に移動させて前記測距センサで型と基板ステージとの距離を計測する第2の計測を行う、ことを特徴とする。 An imprinting apparatus according to the present invention is an imprinting apparatus that uses a mold to mold an imprint material on a substrate, and includes an ejection chip having an ejection port and an ejection surface forming an uneven structure. a supply device configured to supply an imprint material onto the substrate from above; a substrate stage configured to move under the supply device and the mold; a distance measuring sensor capable of measuring the distance of the substrate stage; and a controller for controlling driving of the supply device, the substrate stage, and the distance measuring sensor, wherein the controller moves the substrate stage. Meanwhile, the first measurement for measuring the position of the ejection port is performed by measuring the height of the concave-convex structure formed in a convex or concave shape with respect to the direction perpendicular to the ejection surface by the distance measuring sensor . and controlling the position of the imprint material supplied from the ejection port onto the substrate based on the measurement result of the position of the concave-convex structure, moving the substrate stage under the mold, and performing the distance measurement . The method is characterized in that a sensor performs second measurement for measuring the distance between the mold and the substrate stage.
本発明によれば、簡易な構成で基板上にインプリント材を供給する供給装置の位置を計測することができるインプリント装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an imprint apparatus capable of measuring the position of a supply device that supplies an imprint material onto a substrate with a simple configuration.
以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 Preferred embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same reference numerals are given to the same members, and redundant explanations are omitted.
(第1実施形態)
図1は第1実施形態におけるインプリント装置IMPの構成を示した図である。図1を用いてインプリント装置IMPの構成について説明する。図1に示すように、基板13が配置される面をXY面、それに直交する方向をZ方向として各軸を決める。インプリント装置IMPは、型を用いて基板上のインプリント材を成形する装置である。インプリント装置IMPは、基板13上に供給されたインプリント材を型と接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギーを与えることにより、型の凹凸パターンが転写された硬化物のパターンを形成する装置である。図1のインプリント装置IMPは、物品としての半導体デバイスなどのデバイスの製造に使用される。ここでは光硬化法を採用したインプリント装置IMPについて説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the imprint apparatus IMP according to the first embodiment. The configuration of the imprint apparatus IMP will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, each axis is determined with the plane on which the
インプリント材には、硬化用のエネルギーが与えられることにより硬化する硬化性組成物(未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある)が用いられる。硬化用のエネルギーとしては、電磁波、熱等が用いられる。電磁波としては、例えば、その波長が10nm以上1mm以下の範囲から選択される、赤外線、可視光線、紫外線などの光である。 A curable composition (also referred to as an uncured resin) that cures when energy for curing is applied is used for the imprint material. Electromagnetic waves, heat, and the like are used as curing energy. The electromagnetic wave is, for example, light such as infrared rays, visible rays, and ultraviolet rays whose wavelengths are selected from the range of 10 nm or more and 1 mm or less.
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る。このうち、光により硬化する光硬化性組成物は、重合性化合物と光重合開始剤とを少なくとも含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を含有してもよい。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。 A curable composition is a composition that is cured by irradiation with light or by heating. Among these, the photocurable composition that is cured by light contains at least a polymerizable compound and a photopolymerization initiator, and may contain a non-polymerizable compound or a solvent if necessary. The non-polymerizable compound is at least one selected from the group consisting of sensitizers, hydrogen donors, internal release agents, surfactants, antioxidants, polymer components and the like.
インプリント材は、スピンコーターやスリットコーターにより基板上に膜状に付与される。或いは液体噴射ヘッドにより、液滴状、或いは複数の液滴が繋がってできた島状又は膜状となって基板上に付与されてもよい。インプリント材の粘度(25℃における粘度)は、例えば、1mPa・s以上、100mPa・s以下である。 The imprint material is applied to the substrate in the form of a film by a spin coater or a slit coater. Alternatively, it may be applied onto the substrate in the form of droplets, or in the form of islands or films formed by connecting a plurality of droplets, by a liquid jet head. The viscosity of the imprint material (viscosity at 25° C.) is, for example, 1 mPa·s or more and 100 mPa·s or less.
基板13は、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられ、必要に応じて、その表面に基板とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。基板としては、具体的に、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどである。
Glass, ceramics, metal, semiconductor, resin, or the like is used for the
インプリント装置IMPは、基板13を保持する基板保持部12、基板保持部12をXY平面内に移動させる基板ステージ11、型14を保持する型保持部15を備える。またインプリント装置IMPは、基板ステージ11の位置を計測するステージ計測装置16、インプリント材を硬化させる紫外線を照射する光源17、型14を介して基板13やインプリント材を観察する撮像装置18を備える。
The imprint apparatus IMP includes a
さらにインプリント装置IMPは、基板13上にインプリント材を供給する供給装置21(ディスペンサ)、供給装置21に設けられた吐出面の位置を計測する計測装置22を備える。供給装置21は上部構造体19に吊り下げられて設置されている。インプリント装置IMPは、基板ステージ11上の基板13を供給装置21の下で図中XY方向に移動させながら、供給装置21からインプリント材を吐出する事によって基板13上の所定の領域にインプリント材を供給する。インプリント装置IMPは、インプリント動作を制御するための制御部27を備える。インプリント装置IMPの制御部27によって供給装置21や基板ステージ11などの各部の動作が制御される。制御部27は、インプリント装置IMP内に設けてもよいし、インプリント装置IMPとは別の場所に設置し遠隔で制御しても良い。
The imprint apparatus IMP further includes a supply device 21 (dispenser) that supplies the imprint material onto the
図2は、第1実施形態に係るインプリント装置IMPを用いてインプリント材のパターンを形成するインプリント方法のシーケンスを示す図である。ここで、凹凸状のパターン24が形成された型14を用いて、基板13上にインプリント材23のパターンを形成するインプリント方法について説明する。
FIG. 2 is a diagram showing a sequence of an imprinting method for forming a pattern of imprinting material using the imprinting apparatus IMP according to the first embodiment. Here, an imprint method for forming a pattern of the
図2(A)において、基板13は基板保持部12に保持(例えば吸着保持)されており、基板ステージ11によって矢印方向に移動することにより、基板13は型14の下に位置決めされる。インプリント装置IMPには、未硬化のインプリント材23を液滴状に供給する供給装置21が配置されており、図2(A)に示すように、基板13を移動させながらインプリント材23を供給する。これによりインプリント装置IMPは、基板13のショット領域にインプリント材23を供給することができる。
In FIG. 2A, the
型14は、光源17から照射された光(紫外線)に対して透明な材料(例えば石英)で形成されており、その表面には半導体デバイスの電気回路などの形状に対応した凹凸状のパターン24が形成されている。
The
図2(B)に示すように、供給装置21によりインプリント材23が供給された基板13は、型14と位置合わせを行う。この時、不図示のスコープを用いて基板13と型14に形成されたアライメントマークを検出することによって、型14と基板13の位置合わせを行ってもよい。
As shown in FIG. 2B, the
型14と基板13との相対位置を合わせた後に、図2(C)に示すように、型14と基板13との間隔を狭めることにより、基板13上に供給されたインプリント材23と型14とを接触(押印)させる。型14とインプリント材23を接触させると、型14のパターン24の凹部にインプリント材23が充填する。また、型14をインプリント材23に接触させると、型14と基板13との間には数nmから数十nmの隙間が残り、インプリント材23の膜(残膜)が形成される。
After aligning the relative positions of the
そして、型14と基板13が接触した状態で光源17より発せられた紫外線が、型14を透過してインプリント材23に照射されると、インプリント材23は硬化する。
When the
その後、図2(D)に示すように、基板13と型14との間隔を広げることにより、基板13上に硬化したインプリント材23の転写パターン25が形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 2D, a
上記のインプリント方法において、型14のパターン24にインプリント材23が十分に充填される必要がある。また、余分なインプリント材23が型14から溢れ出すことが無いように、インプリント方法では、型14のパターン24の形状に合わせて、基板13上に供給するインプリント材の位置や量を、精密に制御する必要がある。そのためには、供給装置21を基板ステージ11に対して、XY方向の位置に対して精密に位置を補正する必要がある。上記のインプリント装置IMPを用いたインプリント方法の各工程では、基板13に対して型14をnm単位で位置制御や間隔制御する事が求められている。そのため、図1に示す第1実施形態のインプリント装置IMPには、基板ステージ11に計測装置22が配置されており、計測装置22(基板ステージ11)と型14との距離を測定可能な構成となっている。
In the imprinting method described above, the
図9に従来のインプリント装置IMPを示す。図9のインプリント装置において、図1のインプリント装置IMPと同じ符号のものは説明を省略する。供給装置21には、インプリント材23を基板13上に吐出するための吐出口5(ノズル)が複数設けられている。基板13上の所定の位置にインプリント材を供給するためには、供給装置21(吐出口5)と基板ステージ11との相対位置を精密に管理・制御する事が重要である。図9に示す従来のインプリント装置IMPでは、基板ステージ11に設けられた撮像装置26が吐出口5の輪郭や供給装置21に形成されたマークを検出することで、吐出口5の位置を計測することができる。インプリント装置IMPは、撮像装置26の計測結果に基づいて、吐出口5の位置ずれを補正する事ができる。
FIG. 9 shows a conventional imprint apparatus IMP. In the imprinting apparatus of FIG. 9, the description of the same reference numerals as the imprinting apparatus IMP of FIG. 1 is omitted. The
しかし、撮像装置26に含まれる照明光学系や検出光学系を基板ステージ11に設ける必要があり、基板ステージ11が大型化したり、撮像装置26熱源となり基板ステージの精度が低減したりする恐れがあった。
However, it is necessary to provide the illumination optical system and detection optical system included in the
第1実施形態のインプリント装置IMPにおける供給装置21の吐出口の位置を検出する方法について説明する。図1で説明したように第1実施形態のインプリント装置IMPは、上部構造体19の下面に吊り下げられた供給装置21の吐出口5から、基板13上にインプリント材23を吐出して供給する。
A method for detecting the positions of the ejection openings of the
図3は供給装置21の構造を断面で示した図である。供給装置21は、インプリント材23を保管するタンク8に、複数の吐出口5が形成された吐出チップ1が設けられている。供給装置21はタンク8内のインプリント材23を複数の吐出口5から吐出することができる。吐出チップ1は、MEMS(Micro Electro Mechanical System)構造によって複数の吐出口5それぞれから、吐出するインプリント材の吐出量と吐出速度を制御可能となっている。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the
図4は第1実施形態のインプリント装置IMPに設けられた供給装置21に有する吐出チップ1を模式的に示したものである。吐出チップ1は、吐出チップベース2に取り付けられている。図4に示すように、複数の吐出口5は吐出チップ1の表面に一方向(X方向)に配列されて形成されている。図4に示すように吐出口5は複数列(図4の場合は3列)形成されていてもよい。MEMS構造の吐出口5は、一般に半導体製造技術を用いて立体的な構造物として製造される。
FIG. 4 schematically shows the
図4に示す吐出チップ1の吐出口5が形成された表面(吐出面)には、凸形状あるいは凹形状に形成された基準マーク4a、4bが配置されている。吐出面とは、吐出口5、供給装置21上に設けられた吐出面と垂直な方向に対する凸状あるいは凹状を有する凹凸構造、或いはそれ以外の平面部等を含む面である。計測装置22が吐出面の位置を計測する、というのは、吐出面上の吐出口や凹凸構造や、平面部のそれぞれの位置(特に吐出面、あるいは基板面、あるいは型の面と垂直な高さ方向における位置)を計測することを意味している。
Reference marks 4a and 4b formed in a convex shape or a concave shape are arranged on the surface (discharge surface) where the
吐出チップ1に形成された基準マーク4a、4bは吐出口5の製造工程の一部として形成されるため、基準マーク4a、4bと吐出口5との相対位置は精度よく管理されている。例えば、図4に示す基準マーク4a、4bのそれぞれは、X軸方向及びY軸方向に平行な2本の直線を組み合わせたL型の形状のマークを示している。これは、図4の吐出口5はX軸方向に対して平行に配列されているためである。このように、基準マーク4a、4bを構成する直線は、吐出口5が配列された方向に対して、平行、及び垂直な向きに形成されていることが望ましい。図4に示す吐出チップ1には、基準マーク4a、4bが吐出口5を挟むように複数形成されているが、基準マークの数は1つであってもよいし、3つ以上形成されていてもよい。
Since the reference marks 4a and 4b formed on the
第1実施形態のインプリント装置IMPを用いたインプリント工程では、この吐出チップ1に形成された基準マーク4a、4bを用いて供給装置21の位置(吐出口5の位置)を求める。インプリント装置IMPは、供給装置21からインプリント材23を供給する前に、図1に示す計測装置22を供給装置21の下方でXY方向に移動させる。そうすることで、計測装置22は吐出チップ1の吐出面に形成された基準マーク4a、4bを計測することができる。計測装置22は吐出面を走査しながら吐出面までの距離を計測することにより、基準マーク4a、4bの凹凸構造の情報(位置や形状)を収集する。
In the imprint process using the imprint apparatus IMP of the first embodiment, the position of the supply device 21 (the position of the ejection port 5) is determined using the reference marks 4a and 4b formed on the
図4及び図5を用いて基準マーク4a、4bの凹凸構造の情報を収集する方法について具体的に説明する。図4に示すように、計測装置22の計測点を検出軌跡3X、3Ya、及び3Ybに沿って移動させる。基準マーク4a、4bは凸形状あるいは凹形状に形成されているため、図5に示すように計測装置22を検出軌跡3Xに沿って走査すると、その検出結果は、検出信号6Xに示すように基準マーク4a、4bの位置で高さ信号が変化する。このようにして、計測装置22は基準マーク4a、4bの位置を検出することができる。
A method for collecting information on the concave-convex structure of the reference marks 4a and 4b will be specifically described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. As shown in FIG. 4, the measurement points of the
同様に、検出軌跡3Ya、及び3Ybに沿って走査すると、その検出結果は、検出信号6Yに示すように基準マーク4a、4bの位置で高さ信号が変化する。このようにして得られた検出信号から、基準マーク4a、4bの位置を検出することができる。
Similarly, when scanning along the detection trajectories 3Ya and 3Yb, the detection result changes the height signal at the positions of the reference marks 4a and 4b as shown by the
基準マーク4a、4bが吐出チップ1の表面(吐出面)に対して立体的に形成されている。また、計測装置22は、測定対象部までの距離を計測することが可能な測距センサを用いている。そのため、計測装置22の出力信号である検出信号6Xは、基準マーク4a及び4bのそれぞれの位置に対応した検出信号ピーク7Xa及び7Xbが得られる。これらの検出信号ピーク7Xa、7Xbの位置を、計測装置22を搭載した基板ステージ11の位置情報と同期させることによって、吐出チップ1(供給装置21)の基板ステージ11のX軸方向に対する位置を求めることができる。また、インプリント装置IMP内に設定された基準位置に対する吐出チップ1のX軸方向のずれ量を求めることができる。吐出チップ1のずれ量は、基板ステージ11に対する吐出口5の相対位置のずれ量と等しい。
Reference marks 4a and 4b are three-dimensionally formed on the surface (ejection surface) of the
そのため、ここで得られたずれ量は図1の制御部27に記憶されるとともに、吐出口5から吐出されるインプリント材の吐出位置情報にフィードバックされる。更には吐出位置情報から算出されるインプリント材の供給位置情報に補正を反映して、正しい位置にレジストを供給することができる。
Therefore, the deviation amount obtained here is stored in the
同様にY軸方向に基板ステージ11を走査させた場合は、検出信号6Yに基準マーク4a、4bのそれぞれに対して検出軌跡3Ya、3Ybの位置で検出信号ピーク7Yが検出される。そのため、吐出チップ1の基板ステージ11のY軸方向に対する位置を求めることができる。また、インプリント装置IMP内に設定された基準位置に対する吐出チップ1のY軸方向のずれ量を求めることができる。
Similarly, when the
図5では、基準マーク4a及び4bはY軸方向のスキャンに関して、同じ位置で検出軌跡3Ya、3Ybを横切るように描かれている。また、吐出チップ1が図5のZ軸周りに回転して配置された場合には、検出信号6Yaと6Ybで検出される検出信号ピーク7Y(7Ya、7Yb)の位置がずれるので、当然のことながら回転ずれの補正も可能である。
In FIG. 5, the reference marks 4a and 4b are drawn so as to cross the detection trajectories 3Ya and 3Yb at the same position with respect to scanning in the Y-axis direction. Further, when the
計測装置22を用いて吐出口5の輪郭を検出して、供給装置21の位置情報を得ることも可能であるが、吐出口5には吐出前のインプリント材が充填されており、吐出口5の周囲には凝固したインプリント材やパーティクルが付着している恐れがある。そのため、計測装置22を用いて吐出口5の輪郭を直接検出しようとしても、正確に検出できない恐れがある。そのため、第1実施形態による基準マーク4a、4bは、図4に示すように吐出口5とは離れた位置に配置されており、供給装置21の位置の検出の安定性を向上させることができる。
It is also possible to detect the contour of the
上記の実施形態のインプリント装置IMPは、既に基板ステージ11に設けられた計測装置22を用いて供給装置21の位置を検出する事が可能である。そのため、インプリント装置IMPに供給装置21のマークの画像を取得するための撮像装置を配置する必要が無いため、基板ステージ11の大型化、重量化を防ぐことができる。また、基板ステージ11に対する撮像装置の熱の影響を低減することができる。
The imprint apparatus IMP of the above embodiment can detect the position of the
(第2実施形態)
吐出チップ1は、図2(A)の工程で基板13上にインプリント材を供給する際、基板ステージ11によって、基板13を図2(A)に示した矢印方向へと移動させながら、移動と同期して吐出動作を行う。従って、吐出口5が配列された吐出チップ1の平面と、基板13との距離、及び平行度が所望の精度に配置されていなければ、インプリント材23が基板13に到達するまでの時間がずれて、その結果、供給位置は想定された位置からずれてしまう。図5を用いた説明では、図中のXY平面に関する位置ずれの補正方法に関して説明したが、実際には図中Z方向に関する、吐出チップ1表面と基板13との相対距離、及び平行度も精密に管理・補正する必要がある。
(Second embodiment)
When the imprint material is supplied onto the
図5に示す検出信号6X、6Yは検出信号ピーク7Xa、7Xb、及び7Y(7Ya、7Yb)を検出することに加えて、検出ピーク以外の位置での吐出チップ1表面の高さ情報も同時に計測している。これにより第2実施形態によるインプリント装置では、計測装置22による吐出面を走査した計測結果によって、X、Y、Zの三軸方向の位置ずれを求めることができる。第2実施形態のインプリント装置は、X、Y、Zの三軸方向の補正が一度の計測で完了するため、装置構成を簡略化する事に加えて、補正工程を削減することができる。
Detection signals 6X and 6Y shown in FIG. 5 detect detection signal peaks 7Xa, 7Xb, and 7Y (7Ya, 7Yb), and simultaneously measure height information on the surface of the
(第3実施形態)
上述の実施形態では、計測装置22を吐出チップ1の吐出面で2方向に走査することによって基準マーク4a、4bの位置を読み取る例を示したが、第3実施形態では、吐出面で1方向に走査して供給装置21の位置を求める場合について説明する。
(Third Embodiment)
In the above-described embodiment, the
図6は第3実施形態のインプリント装置IMPに設けられた供給装置21に有する吐出チップ1を模式的に示したものである。図6に示すように、複数の吐出口5は吐出チップ1の表面に一方向(X方向)に配列されて形成されている。
FIG. 6 schematically shows the
図6に示す吐出チップ1の吐出口5が形成された表面(吐出面)には、凸形状あるいは凹形状に形成された基準マーク40a、40bが配置されている。吐出チップ1に形成された基準マーク40a、40bは吐出口5の製造工程の一部として形成されるため、基準マーク40a、40bと吐出口5との相対位置は精度よく管理されている。図6に示す基準マーク40a、40bのそれぞれは、図4に示した基準マークの形状をZ軸に関して45度回転した所謂V字型の形状となっている。
Reference marks 40a and 40b formed in a convex shape or a concave shape are arranged on the surface (ejection surface) of the
図6及び図7を用いて基準マーク40a、40bの凹凸構造の情報を収集する方法について具体的に説明する。図6に示すように、計測装置22の計測点を検出軌跡30Xに沿って移動させる。基準マーク40a、40bは凸形状あるいは凹形状に形成されているため、図7に示すように計測装置22を検出軌跡30Xに沿って走査すると、その検出結果は、検出信号60Xに示すように基準マーク40a、40bの位置で高さ信号が変化する。
A method for collecting information on the uneven structure of the reference marks 40a and 40b will be specifically described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. As shown in FIG. 6, the measuring point of the measuring
図7(A)に示すように検出軌跡30Xに対して基準マーク40a、40bの位置がY方向にずれると、検出信号60Xに生じる検出信号ピーク(70Xa、70Xb)の間隔W1、W2の値がずれ量に応じて変化する。このようにして、計測装置22は基準マーク40a、40bの位置を検出することができる。
As shown in FIG. 7A, when the positions of the reference marks 40a and 40b shift in the Y direction with respect to the
また、図7(B)に示すように、基準マーク40a、40bの配置が、X軸に対して角度ωだけ回転ずれを持って配置された場合も、検出信号ピーク(70Xa、70Xb)を検出することで、回転方向のずれ量を検出することができる。これは、図7(B)に示す基準マーク40a、40bの検出信号には、検出信号ピーク(70Xa、70Xb)の間隔W1、W2の値に、角度ωの量に応じて差が生じる。そのため、第3実施形態のインプリント装置は、供給装置21の回転方向のずれ量を検出することができる。
Also, as shown in FIG. 7B, the detection signal peaks (70Xa, 70Xb) are detected when the
このように第3実施形態の計測方法は、第1実施形態のように計測装置22をY方向に走査しなくても、X軸とY軸の2方向に関するずれ量の計測が可能となる。さらに、本実施形態の計測方法によれば、Z軸の回転方向に対する回転方向のずれ量も計測することができる。
As described above, the measurement method of the third embodiment makes it possible to measure the amount of deviation in two directions of the X axis and the Y axis without scanning the
このように、図6に示す基準マーク形状を供給装置21に形成することで、供給装置21の位置補正のための計測回数を減らすことも可能となる。また、基準マーク40a及び40bの形状は、図6及び図7に示したものに限らず、半円形状など目的を同じくする形状であれば他の形状であってもよい。 By forming the reference mark shape shown in FIG. The shapes of the reference marks 40a and 40b are not limited to those shown in FIGS. 6 and 7, and may be other shapes such as a semicircular shape as long as they have the same purpose.
(第4実施形態)
次に、図8を用いて第4実施形態による供給装置21(吐出チップ1)の位置の計測方法について説明する。図8は第4実施形態の供給装置21に設けられた吐出チップ1を示した図である。第4実施形態の吐出チップ1は、図8に示すように吐出チップ1の表面には凹凸構造の基準マークは形成されていない。第4実施形態では吐出チップ1の外形輪郭線を基準マークとして用いる。第4実施形態のインプリント装置は、吐出チップ1と吐出チップベース2との段差を凹凸構造として計測装置22が検出することにより外形輪郭線の位置を求める。上述のように、吐出チップ1は半導体製造工程を用いて三次元的に製造される。従って、吐出チップ1と吐出チップベース2との段差で生じる外形輪郭形状も吐出口5に対して、精度よく成型する事が可能である。
(Fourth embodiment)
Next, a method for measuring the position of the supply device 21 (ejection tip 1) according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram showing the
そのため、第4実施形態のインプリント装置は、吐出チップ1に基準マークを形成しなくても吐出チップ1(吐出口5)の位置を求めることができる。図8に示すように検出軌跡31X、31Ya及び31Ybのように設定し、吐出チップ1の外形輪郭線の段差を検出する事で、基準マークの検出と同様に吐出チップ1の位置や回転ずれを計測することができる。
Therefore, the imprint apparatus of the fourth embodiment can determine the position of the ejection tip 1 (ejection port 5) without forming a reference mark on the
吐出チップ1は、上述したようにMEMS構造を用いているため、数カ月から数年の特定の周期で定期的に交換する必要がある。更に、インプリント工程において使用されるインプリント材23は複数の種類を目的に応じて使い分ける事がある。
Since the
図3に示すように供給装置21は、インプリント材23を保管するタンク8に吐出チップ1が設けられている。そのため、吐出チップ1内にもインプリント材23が入り込んでいるので、インプリント材23の種類を変更する際には、吐出チップ1も同時に交換する必要がある。吐出チップ1を交換する際には、必ず、吐出チップ1(吐出口5)と基板ステージ11との相対位置を補正する必要があるため、異なる供給装置21毎に吐出口5の位置を計測する。インプリント装置IMP内に複数の供給装置21を備える場合には、それぞれの供給装置21ごとに吐出口5の位置を計測する。そして、インプリント装置IMPの制御部27は、計測結果を基板13上にインプリント材を供給する際の補正値として用いて、供給装置21の吐出動作を制御する。
As shown in FIG. 3 , the
上述の何れの実施形態においてもインプリント装置IMPは、吐出口5からインプリント材23を吐出することなく供給装置21(吐出口5)と基板ステージ11との相対位置に関する情報を読み取ることが可能である。そのため、補正作業のために無駄にインプリント材を消費したり、吐出位置の計測用のダミー基板を使用したりしないで供給装置21の位置を計測することができる。このように、簡易な構成で供給装置21の位置ずれを計測することが可能であり、計測結果に基づきインプリント材23の供給位置を補正することができる。
In any of the above-described embodiments, the imprint apparatus IMP can read information about the relative position between the supply device 21 (the ejection port 5) and the
上述の何れの実施形態も光を照射することでインプリント材を硬化させる光硬化法を用いたインプリント方法について説明したが、光硬化法に限らず熱サイクル法を用いたインプリント方法であってもよい。熱サイクル法では、熱可塑性樹脂をガラス転移温度以上の温度に加熱し、樹脂の流動性を高めた状態で樹脂を介して基板に型を押し付け、冷却した後に樹脂から型を引き離すことによりパターンが形成される。 In each of the above-described embodiments, the imprinting method using the photo-curing method for curing the imprinting material by irradiating light has been described. may In the thermal cycle method, a thermoplastic resin is heated to a temperature above the glass transition temperature, the mold is pressed against the substrate through the resin while the fluidity of the resin is increased, and after cooling, the mold is separated from the resin to form a pattern. It is formed.
(物品の製造方法の説明)
インプリント装置を用いて形成した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、MEMS、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、DRAM、SRAM、フラッシュメモリ、MRAMのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、LSI、CCD、イメージセンサ、FPGAのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。
(Explanation of the manufacturing method of the article)
A pattern of a cured product formed using an imprint apparatus is used permanently on at least a part of various articles, or temporarily used when manufacturing various articles. Articles are electric circuit elements, optical elements, MEMS, recording elements, sensors, molds, or the like. Examples of electric circuit elements include volatile or nonvolatile semiconductor memories such as DRAM, SRAM, flash memory, and MRAM, and semiconductor elements such as LSI, CCD, image sensors, and FPGA. Examples of the mold include imprint molds and the like.
硬化物のパターンは、上記物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。 The pattern of the cured product is used as it is or temporarily used as a resist mask as at least a part of the article. After etching, ion implantation, or the like in the substrate processing step, the resist mask is removed.
次に、物品の具体的な製造方法について説明する。図10(a)に示すように、絶縁体等の被加工材2zが表面に形成されたシリコンウエハ等の基板1zを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材2zの表面にインプリント材3zを付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材3zが基板上に付与された様子を示している。 Next, a specific manufacturing method for the article will be described. As shown in FIG. 10A, a substrate 1z such as a silicon wafer having a surface to be processed 2z such as an insulator is prepared. A printing material 3z is applied. Here, a state is shown in which a plurality of droplet-like imprint materials 3z are applied onto the substrate.
図10(b)に示すように、インプリント用の型4zを、その凹凸パターンが形成された側を基板上のインプリント材3zに向け、対向させる。図10(c)に示すように、インプリント材3zが付与された基板1zと型4zとを接触させ、圧力を加える。インプリント材3zは型4zと被加工材2zとの隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーとして光を型4zを透して照射すると、インプリント材3zは硬化する。 As shown in FIG. 10(b), the imprint mold 4z is opposed to the imprint material 3z on the substrate with the side on which the uneven pattern is formed. As shown in FIG. 10(c), the substrate 1z provided with the imprint material 3z and the mold 4z are brought into contact with each other and pressure is applied. The imprint material 3z is filled in the gap between the mold 4z and the workpiece 2z. In this state, when light is irradiated through the mold 4z as energy for curing, the imprint material 3z is cured.
図10(d)に示すように、インプリント材3zを硬化させた後、型4zと基板1zを引き離すと、基板1z上にインプリント材3zの硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、型の凹部が硬化物の凸部に、型の凹部が硬化物の凸部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材3zに型4zの凹凸パターンが転写されたことになる。 As shown in FIG. 10D, after the imprint material 3z is cured, the mold 4z and the substrate 1z are separated to form a pattern of the cured imprint material 3z on the substrate 1z. The pattern of this cured product has a shape in which the concave portions of the mold correspond to the convex portions of the cured product, and the concave portions of the mold correspond to the convex portions of the cured product. It will be done.
図10(e)に示すように、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材2zの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝5zとなる。図10(f)に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材2zの表面に溝5zが形成された物品を得ることができる。ここでは硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。
As shown in FIG. 10(e), when etching is performed using the pattern of the cured product as an anti-etching mask, the portion of the surface of the workpiece 2z where the cured product is absent or remains thin is removed, leaving the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist thereof.
Claims (9)
吐出口と凹凸構造を構成する吐出面を有する吐出チップを有し、該吐出口から前記基板上にインプリント材を供給する供給装置と、
前記供給装置および前記型の下を移動するように構成された基板ステージと、
前記基板ステージに配置され、前記基板ステージから測定対象部までの距離を計測することが可能な測距センサと、
前記供給装置、前記基板ステージ、および前記測距センサの駆動を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記基板ステージを移動させながら、前記吐出面と垂直な方向に対して凸状又は凹状に形成された前記凹凸構造の高さを前記測距センサで計測することによって、前記吐出口の位置を計測する第1の計測を行い、
前記凹凸構造の位置の計測結果に基づいて、前記吐出口から前記基板上に供給される前記インプリント材の位置を制御し、
前記基板ステージを前記型の下に移動させて前記測距センサで型と基板ステージとの距離を計測する第2の計測を行う、
ことを特徴とするインプリント装置。 An imprinting apparatus that molds an imprinting material on a substrate using a mold,
a supply device having an ejection tip having an ejection port and an ejection surface forming an uneven structure , and supplying an imprint material from the ejection port onto the substrate;
a substrate stage configured to move under the feeder and the mold;
a distance measuring sensor arranged on the substrate stage and capable of measuring a distance from the substrate stage to a measurement target;
a control unit that controls driving of the supply device, the substrate stage, and the distance measurement sensor;
with
The control unit
While moving the substrate stage, the distance measuring sensor measures the height of the concave-convex structure formed in a convex or concave shape with respect to the direction perpendicular to the ejection surface, thereby measuring the position of the ejection port. Perform a first measurement to
controlling the position of the imprint material supplied from the ejection port onto the substrate based on the measurement result of the position of the uneven structure;
performing a second measurement of moving the substrate stage under the mold and measuring the distance between the mold and the substrate stage with the distance measuring sensor ;
An imprint apparatus characterized by:
基板ステージに配置され、前記基板ステージから測定対象部までの距離を計測することが可能な測距センサを用いて、前記基板上にインプリント材を供給する吐出口と凹凸構造を構成する吐出面を有する吐出チップを備える供給装置において、前記吐出面と垂直な方向に対して凸状又は凹状に形成された凹凸構造の位置を計測する第1の計測工程と、
前記計測する工程によって計測された前記凹凸構造の位置に基づいて前記吐出口から前記基板上に供給されるインプリント材の位置を制御することによって、前記基板上にインプリント材を供給する工程と、
前記基板ステージを前記型の下に移動させて前記測距センサを用いて型と基板ステージとの距離を計測する第2の計測工程と、
を有することを特徴とするインプリント方法。 An imprinting method for molding an imprinting material on a substrate using a mold,
An ejection surface that forms an uneven structure with an ejection port that is arranged on a substrate stage and that supplies an imprint material onto the substrate using a distance sensor capable of measuring a distance from the substrate stage to a measurement target part. a first measuring step of measuring the position of an uneven structure formed in a convex or concave shape with respect to a direction perpendicular to the ejection surface, in a supply device comprising an ejection tip having
supplying the imprint material onto the substrate by controlling the position of the imprint material supplied onto the substrate from the ejection port based on the position of the uneven structure measured in the measuring step; ,
a second measurement step of moving the substrate stage under the mold and measuring the distance between the mold and the substrate stage using the distance measuring sensor ;
An imprinting method characterized by comprising:
前記工程で前記パターンが形成された基板を加工する加工工程と、を有し、該加工工程により加工された前記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。 forming a pattern of an imprint material on a substrate using the imprint apparatus according to any one of claims 1 to 7;
and a processing step of processing the substrate on which the pattern is formed in the above step, and manufacturing an article from the substrate processed by the processing step.
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