JP2007134368A - パターン転写装置、露光装置及びパターン転写方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モールドと樹脂との密着工程で両者間に空気が残留するのを防止して不良転写を低減することができるパターン転写装置、露光装置及びパターン転写方法を提供する。
【解決手段】まず、樹脂３を塗布したガラス基板４全体を基板載置台６に固定する。次に、モールド１とガラス基板４との間の空間Ｓを負圧にする。その後、ガラス基板４の中央部を基板載置台６に吸着させる圧力を空間Ｓの圧力（ガラス基板４をモールド１に吸引する力）より小さくする。次に、ガラス基板４の中央部から周縁部に向かってガラス基板４を基板載置台６に吸着させる力を空間Ｓの圧力より次第に小さくし、樹脂３をモールド１の全面に密着させる。
【選択図】図２

Description

この発明はパターン転写装置、露光装置及びパターン転写方法に関する。

従来、基板上の樹脂にナノオーダの凹凸パターン（微小パターン）を転写する方法として、ナノインプリント法が知られている。ナノインプリント法には熱インプリント法、光インプリント法がある。

熱インプリント法においては、まず樹脂（熱可塑性樹脂）を基板に塗布し、その基板を高温に加熱して樹脂を軟化させる。その後、ナノオーダの凹凸パターンが形成されたモールドを樹脂に密着させる。その後、樹脂を冷却して硬化させると基板上の樹脂にナノオーダの凹凸パターンが形成される。

また、光インプリント法においては、まず樹脂（紫外線硬化樹脂）を基板に塗布し、基板上の樹脂に、ナノオーダの凹凸パターンが形成された石英等の紫外線を透過するモールドを密着させる。その後、樹脂にモールドを介して紫外線を照射して樹脂を硬化させる。その結果、基板上の樹脂にナノオーダの凹凸パターンが形成される（下記非特許文献参照）。
Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３９（２０００）ｐｐ．７０７５−７０７９ 発行日：２００２．１２

上述のナノインプリント法には次のような問題がある。

モールドを樹脂に密着させた際に、モールドの表面と樹脂との間に空気が残留していると、その空気によってモールドの表面と樹脂との間に隙間が発生し、不良転写が発生することがある。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題はモールドと樹脂との密着工程で両者間に空気が残留するのを防止することができるパターン転写装置、露光装置及びパターン転写方法を提供することである。

上記課題を解決するため請求項１記載に発明は、パターンが形成された型と、この型と対向配置され、樹脂又は感光剤が塗布された基板を載置する基板載置台と、前記基板を前記基板載置台に吸着させる吸着手段と、前記型と前記基板との間の空間の減圧を行なう減圧手段と、前記吸着手段で前記基板全体を前記基板載置台に吸着させ、前記減圧手段で前記空間を減圧し、その後、まず前記基板の一部に対する前記吸着手段の吸着力を小さくし、次に前記基板の残部に対する前記吸着手段の吸着力を小さくする制御手段とを備えていることを特徴とする。

請求項２記載に発明は、請求項１記載のパターン転写装置において、前記基板の一部は前記基板の中央部であり、前記基板の残部は前記基板の周縁部であることを特徴とする。

請求項３記載に発明は、請求項２記載のパターン転写装置において、前記制御手段は前記基板の中央部から放射状に前記吸着手段の吸着力が次第に小さくなるように前記吸着手段を制御することを特徴とする。

請求項４記載に発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載のパターン転写装置を備えていることを特徴とする。

請求項５記載に発明は、樹脂が塗布された基板全体を基板載置台に吸着させる工程と、この工程の後、まず前記樹脂が塗布された基板と微小パターンが形成された型板との空間を減圧する工程と、この工程の後、まず前記基板の一部に対する吸着力を小さくし、次に前記基板の残部に対する吸着力を小さくする工程とを含むことを特徴とする。

請求項６記載に発明は、請求項５記載のパターン転写方法において、前記基板の一部は前記基板の中央部であり、前記基板の残部は前記基板の周縁部であることを特徴とする。

この発明によれば、モールドと樹脂との密着工程で両者間に空気が残留するのを防止することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１はこの発明の第１実施形態に係るパターン転写装置の断面を示す概念図である。

このパターン転写装置はモールド（型）１と筐体２０と基板載置台６とモールド支持盤９と真空ポンプ（減圧手段）１４とガラス基板吸着用真空ポンプ（吸着手段）１３と制御装置（制御手段）３０とを備えている。

モールド１は例えば石英の板状体であり、その下面には図示しないナノオーダの凹凸パターン（微小パターン）が形成されている。モールド１は環状のモールド支持盤９に保持されている。

真空ポンプ１４には導入管２１の一端が接続されている。導入管２１の他端はモールド支持盤９に取り付けられている。導入管２１の他端の開口は樹脂３の外周縁に臨んでいる。真空ポンプ１４はモールド１とガラス基板（基板）４との間の空間Ｓの減圧、加圧を行う。なお、モールド１とガラス基板４との間の空間ＳはＯリング７によって密閉空間とされている。

筐体２０は筒状の本体２０ａとこの本体２０ａの上端に設けられた上板部２０ｂとで構成されている。

筐体２０の上板部２０ｂには開口部が形成され、この開口部にはモールド支持盤９が保持されている。モールド１と対向する基板載置台６の上面にはガラス基板４が保持されている。ガラス基板４の上面には樹脂３が塗布されている。樹脂３は熱インプリント法の場合には熱可塑性樹脂であり、光インプリント法の場合には紫外線硬化樹脂である。

モールド支持盤９の底部にはばね（図示せず）によって下方へ付勢されているＯリング７を収容可能な環状溝９ａが形成されている。なお、ばねに代えて環状溝９ａ内の空気の圧力を適宜調節してＯリング７の出し入れを制御したり、環状溝９ａに配置したピエゾ素子を適宜駆動して環状溝９ａに対するＯリング７の出し入れを制御したりしてもよい。

基板載置台６の中央部にはガラス基板４を真空吸着するための複数の吸着孔５が形成されている。吸着孔５はそれぞれバキューム配管１３ａを介してガラス基板吸着用真空ポンプ１３に接続されている。バキューム配管１３ａの途中には圧力切換弁１１、圧力調整バルブ１２がそれぞれ設けられている。圧力切換弁１１は制御装置３０からの指令によってガラス基板４の吸着（減圧）とその停止（大気圧）とを切り換える弁である。また、圧力調整バルブ１２は制御装置３０からの指令によってガラス基板４に作用する吸着力を調整する弁である。

制御装置３０は、例えばパターン転写装置の全体の動作を制御するコントローラ内のマイクロコンピュータで構成され、圧力切換弁１１、圧力調整バルブ１２は点線で示した信号路を介して制御装置３０に電気的に接続されている。

このパターン転写装置を用いたパターン転写方法を図２、３を用いて説明する。

図２は転写方法を説明するためのパターン転写装置の断面を示す概念図、図３はモールドとガラス基板との間の空間Ｓ内の圧力とガラス基板を吸着する力との関係を説明するグラフである。

なお、図２では、真空ポンプ１４、ガラス基板吸着用真空ポンプ１３、バキューム配管１３ａ、圧力切換弁１１、圧力調整バルブ１２及び制御装置３０の図示は省略されている。

また、図３において、曲線ａはガラス基板４を基板載置台６に吸着する力、曲線ｂはモールド１とガラス基板４との間の空間Ｓ内の圧力をそれぞれ示す。なお、図３において、縦軸は圧力（単位：Ｐａ）、横軸は時間（単位：秒）をそれぞれ示す。

まず、ガラス基板４に図示しないスピンコータを用いて樹脂３を塗布する。

次に、ガラス基板吸着用真空ポンプ１３を駆動してガラス基板４を吸引し、ガラス基板４全体を基板載置台６に固定させる（図２（ａ）参照）。このとき、モールド１と樹脂３との間隔は数十μｍ程度である。なお、図２（ａ）において、矢印はガラス基板４に作用する吸着力の方向を示す。

その後、真空ポンプ１４を駆動してモールド１とガラス基板４との間の空間Ｓの空気を導入管２１を介して外部へ排除し、空間Ｓを負圧にする（図２（ｂ）参照）。このとき、ガラス基板４をモールド１に吸引するように作用する空間Ｓの圧力がガラス基板４を基板載置台６に吸着する力を超えないようにする。空間Ｓの圧力がガラス基板４を基板載置台６に吸着する力を超えた場合、ガラス基板４が基板載置台６から剥がれてしまう。

次に、空間Ｓの前記圧力をほぼ一定に保ったまま、ガラス基板４の中央部を基板載置台６に吸着する力を空間Ｓの圧力よりも極端に小さくする。その結果、ガラス基板４の中央部が上方へ撓み、樹脂３の中央部がモールド１に密着する（図２（ｃ）参照）。

その後、空間Ｓの前記圧力をほぼ一定に保ったまま、ガラス基板４の中央部の周縁部を基板載置台６に吸着する力を空間Ｓの圧力より小さくし、次にその周縁部の更に外側に位置する周縁部を基板載置台６に吸着する力を小さくする。このようにして、ガラス基板４の中央部から最も外側に位置する周縁部へと放射状に樹脂３がモールド１に順次密着し、樹脂３とモールド１との密着面積が次第に拡大する（図２（ｄ）参照）。樹脂３とモールド１とが密着するとき、空間Ｓの空気がガラス基板４の中央部から放射状に押し出されるため、樹脂３とモールド１との間に空気が残留しない。

そして、ガラス基板４の全面でガラス基板４を基板載置台６に吸着する力が小さくなったとき、Ｏリング７が環状溝９ａに収容され、樹脂３がモールド１の全面に密着する（図２（ｅ）参照）。

最後に、光インプリント法の場合にはモールド１の上面から樹脂３に紫外線を照射し、熱インプリント法の場合には樹脂３を加熱して樹脂３を硬化させる。

この実施形態によれば、モールド１と樹脂３との密着工程で、ガラス基板４の中央部から周縁部に向かってガラス基板４を基板載置台６に吸着する力を次第に小さくするようにしたため、樹脂３が塗布されたガラス基板４に厚さムラや歪みがある場合であっても、樹脂３とモールド１との間の空気が確実に押し出され、樹脂３とモールド１との間の空気の残留を防止できる。したがって、転写不良を防ぐことができる。また、空気の排除と凹凸パターンの転写とを同時に行うことができるので、転写時間の短縮を図ることができる。更に、Ｏリング７によって密閉の空間Ｓを形成するようにしたので、その空間Ｓの減圧に耐え得る高強度の筐体を必要とせず、パターン転写装置の小型化を図ることができる。

図４はこの発明の第２実施形態に係るパターン転写装置を備えた密着露光装置の断面を示す概念図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。なお、図４では、制御装置３０及びその信号路の図示は省略されている。

この密着露光装置（露光装置）はモールドとして密着露光用原版１０１を用いた点で第１実施形態と相違する。

密着露光用原版１０１は石英ガラスの板状体であり、その下面には投影露光装置で光源をウエハに縮小投影するときに用いられるマスクパターンのようなクロム（Ｃｒ）パターン（微小パターン）１０１ａが形成されている。密着露光用原版１０１は環状の原版支持盤（型板保持部材）１０９に保持されている。

導入管２１の一端は真空ポンプ１４に接続され、導入管２１の他端は原版支持盤１０９に取り付けられている。

筐体２０の上板部２０ｂに形成された開口部には原版支持盤１０９が保持されている。原版支持盤１０９と対向する基板載置台６の上面にはガラス基板４が保持されている。ガラス基板４の上面には感光剤１７が塗布されている。

原版支持盤１０９の上面には密着露光用原版１０１と対向するように紫外光を出射する光源１５が配置されている。

この密着露光装置を用いたパターン転写方法を説明する。

まず、ガラス基板４にスピンコータを用いて感光剤１７を塗布する。

次に、ガラス基板吸着用真空ポンプ１３を駆動してガラス基板４を吸引し、ガラス基板４全体を基板載置台６に固定させる。

その後、真空ポンプ１４を駆動して密着露光用原版１０１とガラス基板４との間の空間Ｓの空気を導入管２１を介して外部へ排除し、空間Ｓを負圧にする。

次に、空間Ｓの前記圧力をほぼ一定に保ったまま、ガラス基板４の中央部を基板載置台６に吸着する力を空間Ｓの圧力よりも極端に小さくする。その結果、ガラス基板４の中央部が上方へ撓み、感光剤１７の中央部が密着露光用原版１０１に密着する。

その後、空間Ｓの前記圧力をほぼ一定に保ったまま、ガラス基板４の中央部の周縁部を基板載置台６に吸着する力を空間Ｓの圧力より小さくし、次にその周縁部の更に外側に位置する周縁部を基板載置台６に吸着する力を小さくする。このようにして、ガラス基板４の中央部から最も外側に位置する周縁部へと放射状に感光剤１７が密着露光用原版１０１に順次密着し、感光剤１７と密着露光用原版１０１との密着面積が次第に拡大する。感光剤１７と密着露光用原版１０１とが密着するとき、空間Ｓの空気がガラス基板４の中央部から放射状に押し出されるため、感光剤１７と密着露光用原版１０１との間に空気が残留しない。

そして、ガラス基板４の全面でガラス基板４を基板載置台６に吸着させる力が小さくなったとき、Ｏリング７が環状溝１０９ａに収容され、感光剤１７が密着露光用原版１０１の全面に密着する。

最後に、密着露光用原版１０１の上面から感光剤１７に紫外線を照射して感光剤１７を感光させる。ポジ型感光剤は感光部分が可溶となり、ネガ型感光剤は感光部分が不可溶となる。

この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。

なお、上記各実施形態において、ガラス基板４の中央部から周縁部に向けて空間Ｓの空気を押し出すようにしたが、例えばガラス基板の一端から中央部、他端へと空間Ｓの空気を押し出すようにしてもよい。

図１はこの発明の第１実施形態に係るパターン転写装置の断面を示す概念図である。 図２は転写方法を説明するためのパターン転写装置の断面を示す概念図である。 図３はモールドとガラス基板との間の空間の圧力とガラス基板を吸着する力との関係を説明するグラフである。 図４はこの発明の第２実施形態に係るパターン転写装置を備えた密着露光装置の断面を示す概念図である。

符号の説明

１：モールド（型）、３：樹脂、４：ガラス基板（基板）、６：基板載置台、９：モールド支持盤（型板保持部材）、１３：ガラス基板吸着用真空ポンプ（吸着手段）、１４：真空ポンプ（減圧手段）、３０：制御部（制御手段）、１０１：密着露光用原版、１０９：原版支持盤（型板保持部材）、Ｓ：空間。

Claims (6)

1. パターンが形成された型と、
   この型と対向配置され、樹脂又は感光剤が塗布された基板を載置する基板載置台と、
   前記基板を前記基板載置台に吸着させる吸着手段と、
   前記型と前記基板との間の空間の減圧を行なう減圧手段と、
   前記吸着手段で前記基板全体を前記基板載置台に吸着させ、前記減圧手段で前記空間を減圧し、その後、まず前記基板の一部に対する前記吸着手段の吸着力を小さくし、次に前記基板の残部に対する前記吸着手段の吸着力を小さくする制御手段と
   を備えていることを特徴とするパターン転写装置。
2. 前記基板の一部は前記基板の中央部であり、前記基板の残部は前記基板の周縁部であることを特徴とする請求項１記載のパターン転写装置。
3. 前記制御手段は前記基板の中央部から放射状に前記吸着手段の吸着力が次第に小さくなるように前記吸着手段を制御することを特徴とする請求項２記載のパターン転写装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載のパターン転写装置を備えていることを特徴とする露光装置。
5. 樹脂が塗布された基板全体を基板載置台に吸着させる工程と、
   この工程の後、まず前記樹脂が塗布された基板と微小パターンが形成された型板との空間を減圧する工程と、
   この工程の後、まず前記基板の一部に対する吸着力を小さくし、次に前記基板の残部に対する吸着力を小さくする工程と
   を含むことを特徴とするパターン転写方法。
6. 前記基板の一部は前記基板の中央部であり、前記基板の残部は前記基板の周縁部であることを特徴とする請求項５記載のパターン転写方法。

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