JP2007305895A - インプリント方法およびナノ・インプリント装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウエハやガラス基材等のワークに正確にインプリントを施すことができるインプリント方法およびナノ・インプリント装置を提供する。
【解決手段】ワークをセットする平面領域内に、気体の圧送・吸引機構に接続された通気孔が設けられたセットテーブルにワークを支持し、前記ワーク上にＵＶ硬化樹脂を供給し、前記セットテーブルを前記ナノ・インプリント型の型面と前記ワークの表面とが離間する上位置まで上昇させて停止させた後、通気孔から前記ワークの下面に向けて送気し、ワークの中央部から周辺部に向け、ナノ・インプリント型とワークとの間に前記ＵＶ硬化樹脂を徐々に充填しながら前記ワークを前記ナノ・インプリント型に押接し、前記気体の送入圧力により前記ワークを前記ナノ・インプリント型に押接した状態で前記ＵＶ硬化樹脂にＵＶ光を照射することにより前記ＵＶ硬化樹脂を光硬化させる。
【選択図】図４

Description

本発明は半導体ウエハ等の製造に使用されるインプリント方法およびナノ・インプリント装置に関する。

インプリント加工方法は、表面に所定の凹凸パターンが形成されたナノ・インプリント型を半導体ウエハあるいは光ディスク等の被加工部材に押圧し、ナノ・インプリント型の凹凸パターンをワーク側に写し取る方法により、電子回路やドットパターンを形成する方法として利用される。半導体ウエハあるいは光ディスク等に形成されるパターンはきわめて高密度化されており、ナノレベルでのパターンが形成されるようになってきている。ナノ・インプリント型のプリント面は、このような微細なパターンに対応できるようにするため、X線描画装置あるいは電子ビームを用いて、きわめて高精細な凹凸パターンに形成される。

ナノ・インプリント型からワークに凹凸パターンを写し取る方法としてなされている方法は、ワークの表面に樹脂を塗布しておき、ナノ・インプリント型により樹脂を押圧してワークの表面にインプリントパターンを転写する方法である。転写用の樹脂としては熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ＵＶ硬化性樹脂等が使用される。熱可塑性樹脂を使用する場合は、ガラス転移点以上に加熱して転写され、熱硬化性樹脂を使用する場合は熱硬化温度以上まで加熱して転写される。また、ＵＶ硬化性樹脂を使用する場合は、ナノ・インプリント型で樹脂をクランプした状態でナノ・インプリント型を透過するようにＵＶ光を投射して樹脂を硬化して転写される。

樹脂材を用いてワークの表面に凹凸パターンを形成した後、凹凸パターンの凹部（肉薄となっている部位）をエッチングして除去し、ワークの表面に凸状パターン部を形成した後、凸状パターン部をマスクとしてワークをエッチングすることにより、ワークの表面に凹部が形成される。このようなインプリント加工方法は、ガラス基板の表面に溝を形成したり、モジュール基板や半導体チップ、光磁気ディスクを形成したりする加工に利用されている（たとえば、特許文献１〜４参照）。
特開２００３−２７２９９８号公報 特開２００５−３５４０１７号公報 特開２００５−３３９６６９号公報 特開２００５−３５３９２６号公報

上述したように、ナノ・インプリント型は、型面にきわめて高精度に凹凸パターンを形成したものであり、半導体ウエハや光ディスクの基材等に凹凸パターンを転写する際には、ワークとナノ・インプリント型との位置ずれをなくすこと、ナノ・インプリント型の凹凸にあわせて樹脂等の転写材が的確に充填されるようにする必要がある。

本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、半導体ウエハやガラス基材等のワークに正確にインプリントを施すことができるインプリント方法およびナノ・インプリント装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、ワークをセットする平面領域内に、気体の圧送・吸引機構に接続された通気孔が設けられたセットテーブルにワークを支持し、前記ワーク上にＵＶ硬化樹脂を供給し、前記セットテーブルを前記ナノ・インプリント型の型面と前記ワークの表面とが離間する上位置まで上昇させて停止させた後、前記気体の圧送・吸引機構により、前記セットテーブルに設けられた通気孔から前記ワークの下面に向けて送気し、ワークの中央部から周辺部に向け、ナノ・インプリント型とワークとの間に前記ＵＶ硬化樹脂を徐々に充填しながら前記ワークを前記ナノ・インプリント型に押圧し、前記気体の送入圧力により前記ワークを前記ナノ・インプリント型に押圧した状態で前記ＵＶ硬化樹脂にＵＶ光を照射することにより前記ＵＶ硬化樹脂を光硬化させることを特徴とする。

また、前記セットテーブルの前記ワークをセットする平面領域内に前記気体の圧送・吸引機構に接続された複数の通気孔が設けられ、前記通気孔から前記ワークの下面に送気する際に、セットテーブルの中央に設けられた貫通孔から送気開始し、次いで、順次、より外側に配された貫通孔から送気するように制御することにより、前記ワークとナノ・インプリント型との間に確実にＵＶ硬化樹脂を充填することができる。
また、前記ワーク上にＵＶ硬化樹脂を供給し、前記セットテーブルを前記ナノ・インプリント型の型面と前記ワークの表面とが離間する上位置まで上昇させる際に、前記セットテーブルにワークを真空吸引し、前記通気孔から前記ワークの下面に向けて送気する際に、送気開始時に前記ワークの周縁部を前記セットテーブルに真空吸引することにより、さらに確実にＵＶ硬化樹脂を充填することができる。

また、ワークにインプリントを施す際にＵＶ硬化樹脂がワークからオーバーフローすることを防止する回収溝が設けられたワークを使用することを特徴とする。回収溝に収容されたＵＶ硬化樹脂を光硬化させることによりワークの搬送等の取り扱い時に樹脂汚染を防ぐことができ、回収溝に回収された樹脂を別工程で洗浄するといったことが可能となる。また、前記ワーク上にＵＶ硬化樹脂を供給する際に、ワークの表面をインプリントに必要な所定の厚さに被覆する樹脂量を上回る分量のＵＶ硬化樹脂を供給してワークにインプリントを施すことにより、ワークのインプリント領域における樹脂の未充填を防止し、安定した成形が可能となる。このように、ワークのインプリント領域の成形に必要な分量を超えてＵＶ硬化樹脂を供給すると、ワークの外側に向けて樹脂を押し出す際に樹脂のフローフロントで巻き込まれた泡や異物を多く含んだ樹脂部分を被成形エリア（インプリント領域）の外側にまで押し出すことにより、被成形エリアの樹脂を清浄にして品質の低下を防止することができる。

また、前記インプリント方法によりワークにインプリントを施すナノ・インプリント装置であって、前記支持躯体部に支持されたナノ・インプリント型と、該ナノ・インプリント型を透過してＵＶ光を照射するＵＶ光源と、前記ワークをセットする平面領域内に複数の通気孔が設けられたセットテーブルと、該セットテーブルを昇降駆動する昇降機構と、前記通気孔に接続され、各々の通気孔に独立に送気および吸気がなされる気体の圧送・吸引機構と、前記ワークにＵＶ硬化樹脂を供給した後、前記昇降機構を駆動して前記セットテーブルを前記ナノ・インプリント型の型面と前記ワークの表面とが離間する上位置まで上昇させて停止させた後、前記気体の圧送・吸引機構により、前記セットテーブルに設けられた通気孔から前記ワークの下面に向けて送気開始し、次いで、順次、より外側に配された貫通孔から送気することにより、ワークの中央部から周辺部に向け、ナノ・インプリント型とワークとの間に前記ＵＶ硬化樹脂を徐々に充填しながら前記ワークを前記ナノ・インプリント型に押圧し、前記気体の送入圧力により前記ワークを前記ナノ・インプリント型に押圧した状態で前記ＵＶ硬化樹脂にＵＶ光を照射することにより前記ＵＶ硬化樹脂を光硬化させインプリントするように制御する制御部とを備えていることを特徴とする。

また、前記セットテーブルには、セットテーブルの中央部から放射配置に複数の通気孔が設けられていること、また、前記セットテーブルには、内底面が平坦面に形成された複数のポケット部が設けられ、各々のポケット部の内底面に前記通気孔が開口すること、また、前記セットテーブルには、前記ワークの周縁部をセットテーブルにエア吸着するエア吸引機構に接続される通気孔が設けられていることを特徴とする。
また、前記セットテーブルには、該セットテーブルをＸ−Ｙ−θ方向に移動させて前記ナノ・インプリント型に対して位置合わせする位置合わせ機構を備えていることを特徴とする。

また、前記ワークと前記ナノ・インプリント型とにより前記ＵＶ硬化樹脂がクランプされて光硬化された後、前記気体の圧送・吸引機構により前記セットテーブルに前記ワークを真空吸着し、前記セットテーブルを下位置に向けて降下させることにより前記ナノ・インプリント型からインプリントされたワークを剥離するように制御されることを特徴とする。
また、前記セットテーブルとの間で前記ワークを吸着パッドに吸着してワークの給排操作を行うワークの搬送機構が付設され、前記ワークと前記ナノ・インプリント型とにより前記ＵＶ硬化樹脂がクランプされて光硬化された後、前記ワークを前記ナノ・インプリント型に付着させた状態で前記セットテーブルを降下させ、次いで前記吸着パッドにより前記ワークの下面を吸着し、ロボット操作により前記ナノ・インプリント型から前記ワークを剥離して搬出するよう制御されることを特徴とする。

また、前記ナノ・インプリント型には、前記ワークを前記上位置に上昇させた際における、前記ナノ・インプリント型の型面と前記ワークとの離間間隔よりも小さく、前記ＵＶ硬化樹脂の成形樹脂厚を規制する突起が設けられていることを特徴とし、また、前記ナノ・インプリント型には、ワークを前記ナノ・インプリント型に押圧する際に、ワークの中央部側からワークの周縁部側に押し出されるＵＶ樹脂を回収する回収溝が設けらていることを特徴とし、また、前記ナノ・インプリント型には、ワークを前記ナノ・インプリント型に押圧する際に、ワークの中央部側からワークの周縁部側に押し出されるＵＶ樹脂を整流してＵＶ樹脂の流れ性を確保する押し出し溝が設けられていることを特徴とする。

本発明に係るインプリント方法およびナノ・インプリント装置によれば、ナノ・インプリント型とワークとでＵＶ硬化樹脂をクランプしてインプリント操作する際に、気体の圧送・吸引機構による送気圧力を利用してナノ・インプリント型の型面にワークを押圧することによりナノ・インプリント型に沿うようにしてインプリントすることができ、ワークの厚さのばらつき等のワーク側におけるばらつきによる影響が解消され高精度のインプリント操作を行うことができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
（ナノ・インプリント装置の全体構成）
図１は、本発明に係るナノ・インプリント装置の一実施形態の全体構成を示す説明図である。本実施形態のナノ・インプリント装置は、下ベース１０および下ベース１０に立設されたタイバー１２の上部に固定された上ベース１４からなる支持躯体部と、下ベース１０に支持されたセットテーブル２０、および型枠ホルダー３２により上ベース１４に支持されたナノ・インプリント型３０、およびナノ・インプリント型３０の上方からＵＶ光を投射するＵＶ光源４０とからなるインプリント操作部とを備える。

支持躯体部は、下ベース１０に固設したタイバー１２により下ベース１０と上ベース１４とが支持されることにより、下ベース１０と上ベース１４とが対向して高精度に位置決めして支持される。
セットテーブル２０は半導体ウエハあるいはガラス基板等のワークをセットして支持するためのものであり、下ベース１０の下方に配置されたモータ２１等を備えた昇降機構により昇降駆動されるとともに、Ｘ−Ｙ−θ方向への微調整機構によりナノ・インプリント型３０に対して位置決め可能に設けられる。

支持躯体部の一方の側方には、ワークに転写材としてのＵＶ硬化性樹脂（以下、「ＵＶ樹脂」という）を供給する供給装置５０が配される。供給装置５０は、ＵＶ樹脂を計量してワークに供給するディスペンサ５２を備える。
支持躯体部の他方の側方には、半導体ウエハあるいはガラス基板等のワークをセットテーブル２０に搬出入する搬送機構６０が配される。搬送機構６０はワーク７０をエア吸着して支持する吸着パッド６２とロボットハンド６４とを備える。搬送機構６０は、搬送機構６０の側方に配置されたローダーマガジン６６からワーク７０を搬出し、オフローダーマガジン６８に処理後のワークを収納する操作をなす。

（インプリント操作部の構成）
図２は、ナノ・インプリント装置において特徴的な構成部分であるセットテーブル２０の構成と、ナノ・インプリント型３０を支持する型枠ホルダー３２等の構成を示す断面図である。
ワーク７０を支持するセットテーブル２０は、ワーク７０を支持する支持プレート２２と、支持プレート２２を支持する中間プレート２３と、ベースプレート２４とからなる。支持プレート２２と中間プレート２３には、それぞれ厚さ方向に貫通する貫通孔２２ａ、２３ａが設けられ、ベースプレート２４には連通流路２４ａ、２４ｂが設けられている。

支持プレート２２は平面形状が円形に形成されたもので、図９に示すように貫通孔２２ａは支持プレート２２のワーク７０がセットされる平面領域内に、支持プレート２２の中心から放射配置に多数個設けられている。貫通孔２２ａ、２３ａは、互いに連通するように同一の平面配置位置に設けられ、連通流路２４ａは一端側が貫通孔２３ａに接続し、他端側がベースプレート２４の側面で開口し、連通流路２４ａは気体の圧送・吸引機構としてエア機構２５に接続される。エア機構２５では、連通流路２４ａの各々について個別に送気と真空吸引作用がなされるように制御される。

支持プレート２２の中央部には主貫通孔２２ｂが設けられ、この主貫通孔２２ｂは、貫通孔２３ｂ、連通流路２４ｂを介して気体の圧送・吸引機構としてのエア機構２６に連通されている。図９に示すように、主貫通孔２２ｂは貫通孔２２ａよりも若干大径に形成される。
支持プレート２２には、ワーク７０を周縁部でエア吸引して支持するエア吸着孔２２ｃが設けられる。このエア吸着孔２２ｃは貫通孔２３ｃ、連通流路２４ｃを介してエア吸引機構２７に連通する。

支持プレート２２のワーク７０がセットされる領域の外側位置に、転写材として用いるＵＶ樹脂を排出するための排出溝２２ｄが一周するように設けられる。この排出溝２２ｄは、中間プレート２３に設けた排出流路２３ｄに連通し、排出流路２３ｄは中間プレート２３の側面で端部が開口して設けられる。排出溝２２ｄはオーバーフローしたＵＶ樹脂を排出するために設けられている。
図９に、主貫通孔２２ｂ、排出溝２２ｄの平面配置をあわせて示す。主貫通孔２２ｂは支持プレート２２の中央に１個所設けられている。

型枠ホルダー３２は、ナノ・インプリント型３０の外周側面に設けられたフランジ部３０ａを係止して支持する係止部３２ａと、係止部３２ａを支持するホルダー部３２ｂとを備える。ホルダー部３２ｂはナノ・インプリント型３０を透過してＵＶ光を投射させるため、背面側が広く開口するように設けられる。上ベース１４にもＵＶ光の投射用の開口部が設けられる。
ナノ・インプリント型３０は型面に所要の凹凸加工が施され、所要の凹凸パターンが形成されている。ナノ・インプリント型３０の構成の詳細については後述する。

（インプリント操作）
続いて、図１、２に示すナノ・インプリント装置を使用してワーク７０にインプリント操作を行う作用について説明する。なお、ナノ・インプリント装置の各部は制御部９０により制御され、所要の操作がなされる。
まず、制御部９０により、モータ２１を駆動制御しセットテーブル２０を下位置に下降させた状態でセットテーブル２０にワーク７０をセットする。ワーク７０をセットテーブル２０に供給する操作は、ローダーマガジン６６から突き出されてくるワーク７０を吸着パッド６２により吸着し、ロボットハンド６４によりセットテーブル２０上に供給する操作によりなされる。

ワーク７０を支持プレート２２にのせた後、エア機構２５とエア吸引機構２７によりワーク７０をセットテーブル２０に吸着支持し、ワーク７０とナノ・インプリント型３０とを位置合わせする。この位置合わせ操作は、たとえばワーク７０に設けられている位置合わせマークを光学的に検知し、位置合わせマークの検知結果にしたがってＸ−Ｙ−θ方向の微調整機構によりセットテーブル２０を位置合わせすることによってなされる。

次いで、ＵＶ樹脂の供給装置５０によりワーク７０上にＵＶ樹脂８０が供給される。ＵＶ樹脂８０は、ワーク７０とナノ・インプリント型３０とでＵＶ樹脂８０をクランプしてナノ・インプリント型３０の凹部に充填するに必要とする分量よりも２０％程度多めに供給する。
ワーク７０に供給するＵＶ樹脂８０の供給量と塗布形状はワーク７０の平面形状等によって適宜調節可能であるが、量産時の生産性や成形マージンを考慮すると、成形に最低限必要な分量にオーバーフロー分を上乗せした分量の樹脂を供給して成形することにより、ワーク７０の外周部での成形品質を安定させることができる。なお、樹脂をオーバーフローさせる分量についてはワーク７０の表面での樹脂の流れ性等を考慮してワーク７０に応じて決める必要がある。

また、ワーク７０にＵＶ樹脂８０を供給する際には、ＵＶ樹脂８０は基本的に平面形状が円形となるように供給するが、ワーク７０の平面形状やワーク７０に形成されているパターン等により、ＵＶ樹脂８０の広がり形状が歪んで円形に広がらないことがある。したがって、成形結果をフィードバックしてＵＶ樹脂８０の塗布形状を調節すること、また、ＵＶ樹脂８０を供給した際に中高状に供給するのがよい。供給樹脂量をオーバーフロー分を考慮して多めにすることにより樹脂の未充填域を発生させずにＵＶ樹脂８０を充填することができる。
ワーク７０の表面に形成されているパターンによっては十字形や多点状に分布させてＵＶ樹脂を塗布することも有効である。

図２は、セットテーブル２０が下位置（ワークの搬送、ＵＶ樹脂の供給操作を行う位置）にある状態で、セットテーブル２０の支持プレート２２にワーク７０がセットされ、ワーク７０にＵＶ樹脂８０が供給された状態を示す。ＵＶ樹脂８０はワーク７０のほぼ中央に供給する。ＵＶ樹脂８０は流動性を備えているが、ワーク７０の上にポッティングするようにして供給することにより、表面張力により若干盛り上がり形状となる。

ＵＶ樹脂８０を供給した後、モータ２１を駆動してセットテーブル２０を上昇させる。図８に、セットテーブル２０を上昇させる際の速度制御方法について示す。すなわち、セットテーブル２０を上昇開始する際には、所要の上昇速度にしたがって上昇させるが、ワーク７０に供給したＵＶ樹脂８０がナノ・インプリント型３０に接触する直前から減速させ、ＵＶ樹脂８０がナノ・インプリント型３０に接触する際には、所要のコンプレッション開始速度にまで減速させる。これは、セットテーブル２０を減速させずにＵＶ樹脂８０をナノ・インプリント型３０に接触させると、樹脂面で衝撃波が生じて的確な樹脂充填ができなくなるためである。コンプレッション開始速度とは、樹脂のフローフロントの平均流速に対応するセットテーブル２０の上昇速度よりも遅く設定した速度のことであり、これによって樹脂の液面がナノ・インプリント型３０の型面に接触した瞬間に衝撃波が発生することを防止することができる。セットテーブル２０の上昇速度をコンプレッション開始速度よりもいったん遅くした後は、セットテーブル２０の上昇速度をコンプレッション開始速度よりも若干速めることができる。

セットテーブル２０は、ナノ・インプリント型３０の型面とワーク７０の表面との離間間隔が0.005μｍ〜１μｍとなったところで停止させる。この位置が最終的にインプリント操作を行うセットテーブル２０の高さ位置である。
本実施形態のインプリント操作では、ワーク７０の表面をナノ・インプリント型３０の型面に完全に接触させることなく、ワーク７０の表面とナノ・インプリント型３０との間に隙間をあけた状態でセットテーブル２０を上昇させた際の上位置を規定することが特徴的である。ワーク７０の厚さは製品によって異なるから、セットテーブル２０の支持プレート２２の表面とナノ・インプリント型３０との離間間隔はワーク７０によって異なることになる。
なお、ワーク７０によって厚さのばらつきがあるから、事前にワーク７０の厚さを検知してこの検知結果をプレスに転送し、ワーク７０ごとに停止位置を制御することで、ナノ・インプリント型３０とワーク７０との離間間隔を所定の設定値内となるようにする。

セットテーブル２０を上位置（クランプ位置、インプリント位置）で停止させた後、エア機構２５、２６を駆動し、支持プレート２２に支持されているワーク７０の下面に向けてエアを送入する。図３は、エア機構２５、２６を作動させて、ワーク７０の下面にエアを送入した状態を示す。
なお、エア機構２５、２６からエアを送出する場合には支持プレート２２の中央部に位置する貫通孔２２ｂからエアを送入開始し、徐々に外側に位置する貫通孔２２ａからエアを送入する。エア機構２５では、貫通孔２２ａの配置に合わせてエアを送入するタイミングが制御される。エア機構２６は支持プレート２２の中央部に位置する主貫通孔２２ｂにエアを送入するものであるから、他の貫通孔２２ａよりも先にエアを送入するように制御される。

図３に示すように、ワーク７０の下面（裏面）にエアを送入開始する際には、エア吸引機構２７を作動させワーク７０の周縁部を支持プレート２２の表面に吸着支持した状態で行う。ワーク７０の周縁部を吸着支持した状態でワーク７０の下面にエアを送入するのは、エアを送入した際にワーク７０が位置ずれしないようにワーク７０を保持することと、最初にワーク７０の中央部分がナノ・インプリント型３０の型面に当接し、ワーク７０の中央部からワーク７０の周縁部に向けてワーク７０とナノ・インプリント型３０との接触位置が移動していくようにするためである。
ワーク７０とナノ・インプリント型３０の型面との離間間隔を0.005μｍ〜１μｍ程度とし、ワーク７０の周縁部を支持するようにしてワーク７０を吹き上げることにより、ワーク７０の位置ずれを防止して的確にワーク７０をナノ・インプリント型３０に押接することができる。

図４は、ワーク７０の裏面にエアを送入することにより、ワーク７０が支持プレート２２の表面から浮き上がり、エア圧によりナノ・インプリント型３０にワーク７０が押接されている状態を示す。ワーク７０の裏面からエアを送入してワーク７０の平面領域の１／２程度の領域がナノ・インプリント型３０に押接されたところで、エア吸引機構２７を停止させ、ワーク７０の全体を支持プレート２２から離間させ、ワーク７０をナノ・インプリント型３０に押圧する。

図５、６は、ワーク７０の裏面にエアを送入した状態でワーク７０がセットテーブル２０から押し上げられる様子を拡大して示している。
図５は、エア吸引機構２７によりワーク７０の周縁部をエア吸着した状態で、ワーク７０の中央部側からエアを送入した状態である。ワーク７０の中央部がナノ・インプリント型３０の型面に押接されている一方、ワーク７０の周縁部はナノ・インプリント型３０の型面から離間している。
図６は、ワーク７０が貫通孔２２ａから送出されるエア圧によってナノ・インプリント型３０に押圧され、ワーク７０の中央部から周辺部に向けてナノ・インプリント型３０の凹部にＵＶ樹脂８０が充填されていき、支持プレート２２からワーク７０が完全に浮き上がった状態でワーク７０の全面でＵＶ樹脂８０が充填される。

ワーク７０がエア圧によりナノ・インプリント型３０に押圧された状態でナノ・インプリント型３０の上方からＵＶ光を照射し、ナノ・インプリント型３０を透過したＵＶ光によりＵＶ樹脂８０を硬化させる。これによって、ワーク７０の表面にＵＶ樹脂８０が硬化して被着する。
ＵＶ光を一定時間照射してＵＶ樹脂８０を硬化させた後、エア機構２５、２６を、ワーク７０を真空吸引する吸引動作に切り替え、ワーク７０を支持プレート２２に真空吸着した状態で下降させることにより、硬化樹脂８０ａとともにワーク７０をナノ・インプリント型３０から剥離し、ワーク７０とともにセットテーブル２０を下位置（搬送位置）に下降させる。

次いで、搬送機構６０のロボットハンド６４をインプリント操作部に進入させ、吸着パッド６２によりインプリントされたワーク７０を支持し、オフローダーマガジン６８にワーク７０を収納する。吸着パッド６２にインプリントされたワーク７０を吸着させる際には、エア機構２５、２６からエアを送出し、支持プレート２２からワーク７０を離間させてワーク７０を移載させる。

なお、インプリントされたワーク７０を搬出する他の方法として、ＵＶ樹脂８０を光硬化させた後、ナノ・インプリント型３０にワーク７０が付着した状態のままセットテーブル２０を単独で下位置に降下させた後、搬送機構６０によりナノ・インプリント型３０からインプリントされたワーク７０を剥離して、オフローダーマガジン６８にワーク７０を収納する方法も可能である。
この場合には、セットテーブル２０を下降させ、吸着パッド６２の吸着面を上向きにしてロボットハンド６４を進入させ、吸着パッド６２によりワーク７０の下面を吸着してロボット操作によりインプリントされたワーク７０を剥離すればよい。ワーク７０を傾けるようにしてワーク７０を一方の周縁から徐々に引き離すことによってワーク７０全体をナノ・インプリント型３０から剥離することができる。

図７に、ワーク７０の表面に凹凸形状に成形されて硬化した硬化樹脂８０ａが被着した状態を示す。図７（ｂ）は、硬化樹脂８０ａの１区画部分を拡大して示したものである。硬化樹脂８０ａは凹部をエッチングして除去し、図７（ｃ）に示すようにワーク７０の表面に凸部分８０ｂを残し、凸部分８０ｂをマスクとしてワーク７０の表面をエッチングしてワーク７０の表面に所定のパターンを形成するといったように使用される。

（インプリント操作の作用効果）
本実施形態のナノ・インプリント装置では、図３〜６に示すように、ワーク７０にＵＶ樹脂８０を供給した後、ナノ・インプリント型３０とワーク７０とでＵＶ樹脂８０をクランプする際に、ナノ・インプリント型３０とワーク７０とを完全に当接させる状態までクランプせず、ナノ・インプリント型３０とワーク７０とはワーク７０の下面（裏面）からエア圧を作用させ、エア圧によってワーク７０をナノ・インプリント型３０の型面に押圧させナノ・インプリント型３０の凹部にＵＶ樹脂８０を充填させるようにしている。
このようにエア圧を利用してワーク７０をナノ・インプリント型３０に押圧している理由は、ナノ・インプリント型３０の型面にならうようにワーク７０を押圧することができるようにするためである。

ナノ・インプリント型３０のようなきわめて微細なパターンが形成されている型を使用する場合に、ワーク７０を完全に型押ししてしまうと、ワーク７０の厚さのばらつきやワーク７０の表面のうねりなどが成形品（ＵＶ樹脂の形状）の形状のばらつきとしてあらわれてくる。このようなワーク側におけるばらつきを解消する方法としては、ワーク７０のばらつきがインプリントパターンに影響を及ぼさないようにすることが望ましい。本実施形態のナノ・インプリント装置では、ワーク７０はナノ・インプリント型３０の型面にならって押圧され、いいかえればナノ・インプリント型３０の形面を基準面としてワーク７０が押圧されることによってＵＶ樹脂８０がインプリントされるから、ワーク７０側の厚さばらつきや不均一が反映されない条件としてインプリントされることになる。すなわち、インプリントされたＵＶ樹脂８０は、ナノ・インプリント型３０の凹凸パターンを忠実に転写したものとなる。

また、本実施形態では、ワーク７０をナノ・インプリント型３０に押圧する際に、ワーク７０の中央部分からワーク７０をナノ・インプリント型３０に押圧開始し、徐々にワーク７０の周辺に押圧部分が拡大するように設定している。このように、ワーク７０の中央部分からワーク７０をナノ・インプリント型３０に向けて押圧するようにすることによって、ナノ・インプリント型３０の樹脂の充填部分にエアを巻き込まずにＵＶ樹脂８０を充填することが可能となる。

ナノ・インプリント型３０を用いたナノ・インプリントでは、樹脂成形時にナノ・インプリント型３０に樹脂圧力が作用することにより、ナノ・インプリント型３０が撓むあるい破壊されることを防止する必要がある。本実施形態のようにワーク７０をナノ・インプリント型３０に押圧する際に、ワーク７０の中央部分からナノ・インプリント型３０に押圧するようにして、ＵＶ樹脂８０がワーク７０の中央部分から外側に流れるようにすることで、ナノ・インプリント型３０が樹脂圧力によって撓むことを防止することができる。ナノ・インプリント型３０が樹脂圧力によって撓んで変形すると、撓んだ空間部分に樹脂が溜まってしまい、樹脂の厚さは、たとえば目標とする５ナノメータの１００倍も厚い５００ナノメータ（０．５μｍ）程度に簡単に変動してしまう。

本実施形態では、ワーク７０の下面にエア圧を送入する際に、主貫通孔２２ｂと貫通孔２２ａの双方からエアを送入したが、エアを送入する方法は、ワーク７０の素材や大きさ等に応じて適宜設定すればよい。たとえば、主貫通孔２２ｂのみからエアを送入して所要のエア圧が得られるならば、主貫通孔２２ｂのみからエア圧を送入するように制御してインプリントすることもできる。また、支持プレート２２等に設けるエア送入用の貫通孔２２ａを配置する位置についても適宜選択可能である。また、貫通孔２２ａからエアを送出させる際に、エアを送出する貫通孔２２ａを適宜選択することができ、また送出するエア圧についても貫通孔２２ａごとに適宜制御することも可能である。

図１０は、支持プレート２２の他の構成例として、支持プレート２２のワークセット面に、平坦状の内底面を有する複数のポケット部２２ｅを設け、各々のポケット部２２ｅの内底面で貫通孔２２ａを開口させて設けた例を示す。図示例では、支持プレート２２の中央部に円形のポケット部２２ｅを設け、この中心のポケット部２２ｅの周囲に均等配置になるようにポケット部２２ｅを設けている。
図１０（ｂ）は、支持プレート２２を断面方向から見た状態を示すもので、ポケット部２２ｅの内底面に貫通孔２２ａが連通し、各々の貫通孔２２ａがエア機構に独立に接続されることを示す。

前述した実施形態におけると同様に、本実施形態のセットテーブル２０においても、セットテーブル２０にワーク７０をセットし、貫通孔２２ａからエアを送出してエア圧によりワーク７０をナノ・インプリント型３０に押接してＵＶ樹脂８０にナノ・インプリント型３０の凹凸形状をインプリントする。
本実施形態の支持プレート２２では、ポケット部２２ｅの内底面に貫通孔２２ａを開口させる構成としたことにより、各々の貫通孔２２ａではワーク７０に面的にエア圧を作用させることができ、エア圧をワーク７０に均等に作用させることができる。
また、本実施形態においても前述した実施形態と同様に、貫通孔２２ａからエアを送入するタイミングを制御してワーク７０の中央分から徐々にワーク７０の周縁部に向けて押接部分が広がるように制御する。このワーク７０とナノ・インプリント型３０との押接状態は光の反射度の相違からナノ・インプリント型３０から透視して視認することができ、ワーク７０とナノ・インプリント型３０との押接状態を監視しながら、個々の貫通孔２２ａに送入するエアのタイミングおよびエア圧を調節するように制御することができる。

ワーク７０とナノ・インプリント型３０との押接状態（隙間）を制御する際には、ＵＶ樹脂８０の未充填部分については毛細管現象を利用してＵＶ樹脂８０を誘導するようにすること、また、ＵＶ樹脂８０の未充填部分のエアを低圧側に誘導してワーク７０の外部へ押し出す作用が的確に生じるようにする必要がある。このため、ワーク７０とナノ・インプリント型３０との押接状態（接触状態）を実際に検知しながら、貫通孔２２ａからワーク７０の背面に送入するエア圧を制御する方法は、ばらつきのない確実なインプリント操作が可能になる。

なお、上記実施形態ではワーク７０をナノ・インプリント型３０に押接するためにエアを使用したが、エアのかわりに窒素ガスや他の気体を使用してもよい。
また、上記実施形態では、支持プレート２２や中間プレート２３を使用し、支持プレート２２や中間プレート２３に貫通孔２２ａ、２３ａを設ける構成としたが、支持プレート２２等に形成する流路は、ワーク７０にエア圧を作用させ、あるいはワーク７０をエア吸引できる構成とすればよく、必ずしも貫通孔に形成しなければならないわけではない。セットテーブル２０のワーク７０をセットする面には気体の圧送、吸引機構に連通する通気孔が開口していればよい。

（ナノ・インプリント型の構成）
ナノ・インプリント型は、型の表面に所定のパターンの凹溝を形成したものが使用される。本実施形態では、図１１に示すように、所定パターンの凹溝３０ａとともに、ナノ・インプリント型３０の型面とワーク７０の表面との間隔を保持するための隙間保持用の突起３０ｂを形成したものを使用している。突起３０ｂは５〜１０nm程度の高さに形成する。このように、ナノ・インプリント型３０の型面に隙間保持用の突起３０ｂを設けることにより、ナノ・インプリント型３０とワーク７０とでＵＶ樹脂８０をクランプした際に、ナノ・インプリント型３０とワーク７０との間にＵＶ樹脂８０を充填しやすくすることができ、ＵＶ樹脂８０を挟圧した際にＵＶ樹脂８０の流れ性を確保することができて、ワーク７０の全体にわたって均一にＵＶ樹脂８０を充填することが可能となる。なお、突起３０ｂはナノ・インプリント型３０とは別部材によって形成することも可能である。

また、本実施形態において使用するナノ・インプリント型３０では、ＵＶ樹脂８０をクランプした際にオーバーフローするＵＶ樹脂８０を回収するための回収溝３１をナノ・インプリント型３０の周縁部に沿って一周するように設けている。図１１は、インプリント操作時に押し出されてきたＵＶ樹脂８０が回収溝３１に収容された状態を示す。本実施形態のインプリント操作では、ナノ・インプリント型３０の凹溝部分を充填するに必要な分量よりも多めにＵＶ樹脂８０を供給するから、オーバーフローするＵＶ樹脂８０を回収する回収溝３１を形成することは有効である。
ナノ・インプリント型３０とワーク７０とでＵＶ樹脂８０をクランプする際には、ＵＶ樹脂８０はワーク７０の表面に沿って比較的速く流れるが、回収溝３１にトラップされたＵＶ樹脂８０は回収溝３１内に溜まって、その外側に排出される速度が低下するから、回収溝３１の外周縁に沿ってトラップウォール３１ａを形成することで、回収溝３１から外部にＵＶ樹脂８０が漏出することを防止することができる。

図１２に、ナノ・インプリント型３０の平面配置例を示す。図示例のナノ・インプリント型３０は半導体ウエハの加工に使用されるもので、一つのＬＳＩチップに対応して一区画が形成されていることを示す。図１２（ａ）では、ＬＳＩチップの形成領域を囲むように円形に回収溝３１が形成されている。図１２（ｂ）では、ＬＳＩチップの形成領域の外縁位置に沿って回収溝３１が形成されている。
３３はＵＶ樹脂を押し出すための押し出し溝である。この押し出し溝３３はワーク７０の表面におけるＵＶ樹脂８０を整流し、流れ性を確保することによって気泡がＵＶ樹脂８０中に囲い込まれたり巻き込まれたりすることを防止し、コンプレッション成形の際の加圧力を小さくする作用をなす。押し出し溝３３は、たとえば、半導体ウエハの製作用としては隣接するＬＳＩチップの従来の境界幅よりも広く設定してＵＶ樹脂８０の流動性を確保するようにする。押し出し溝３３の幅は５０μｍ程度以下、深さが１０μｍ程度以下でよい。また、図１２（ａ）に示すように、複数個のＬＳＩチップの形成領域ごとに、各領域を連通させる配置に押し出し溝３３を設けること、図１２（ｂ）に示すように、押し出し溝３３に回収溝３１に連通させることによって、効率的に余分なＵＶ樹脂８０を排出することができる。

図１３は、平面形状が円形に形成されたナノ・インプリント型３０を上ベース１４に取り付ける際に矩形枠３５によりナノ・インプリント型３０を支持して平面形状が矩形に形成された上ベース１４に取り付けやすくした例を示す。ナノ・インプリント型３０の外径よりも若干小径の円形孔が形成された２枚の固定板３４によりナノ・インプリント型３０を厚さ方向に挟圧して固定板３４に固定板３４を固定することにより、ナノ・インプリント型３０が矩形枠３５に支持される。

（ワークの構成）
図１４は、ＵＶ樹脂８０のオーバーフローを防止するためにワーク７０に回収溝７０ａを設けた状態を示す断面図である。この実施形態においては、ワーク７０の外周縁部に沿って、回収溝７０ａを一周するように設け、ナノ・インプリント型３０とワーク７０とでＵＶ樹脂８０をクランプした際に、ワーク７０の中央部からワーク７０の周辺部に向けて押し出されてきたＵＶ樹脂８０が、回収溝７０ａに流入するように設けられる。
回収溝７０ａの深さおよび幅は、回収溝７０ａに流入するＵＶ樹脂を十分に収容できる容積となるように設定し、回収溝７０ａに進入するＵＶ樹脂８０の流速によって回収溝７０ａから外方にＵＶ樹脂８０が排出されないように回収溝７０ａの幅を設定する。本実施形態では、回収溝７０ａの幅を０．１ｍｍ、深さを０．０５ｍｍとした。

また、回収溝７０ａに対向するナノ・インプリント型３０には段差凹部３０ｃを設け、回収溝７０ａとナノ・インプリント型３０との対向部分での離間間隔を十分に確保するようにする。このように、回収溝７０ａとナノ・インプリント型３０との離間間隔を十分にとることによって、回収溝７０ａにＵＶ樹脂８０が流入する際にＵＶ樹脂８０を確実にワーク７０の回収溝７０ａに導入することができる。回収溝７０ａに導入されたＵＶ樹脂８０については光硬化させることによりワーク７０を搬送等する際に樹脂汚染を防止することができる。また、回収溝７０ａに導入されたＵＶ樹脂８０を別工程で洗浄するといったこともできる。

（ＵＶ硬化性樹脂）
本発明において使用するＵＶ硬化製樹脂は、ワーク７０の表面に所定の凹凸パターンを形成し、この凹凸パターンをエッチングしてマスクを形成するから、耐エッチング性を向上させるためにシリコン等のフィラーを混入させて使用する場合がある。このように、フィラーが混入されたＵＶ樹脂を使用する場合には、ナノ・インプリント型３０の型面とワーク７０の表面との間隔（隙間）内でフィラーが流動できるように、ワーク７０とナノ・インプリント型３０との離間間隔（隙間）を設定し、またフィラーの大きさを選択する必要がある。

図１５（ｂ）はワーク７０とナノ・インプリント型３０との隙間に、隙間間隔の１／２の外径のフィラー８１が進入する状態を示す。この場合には、フィラー８１が隙間内にロックされることはなく、フィラー８１の流動性が確保される。
図１５（ａ）は、ワーク７０とナノ・インプリント型３０との隙間部分に、隙間間隔の１／３の外径の球形のフィラー８１が進入した状態で、この場合にはフィラー８１が組み合わさってロックされた状態になる。このように、フィラー８１がロックされた状態になるのは、フィラー８１の平均粒径が隙間の１／３となったときである。

このようにフィラー径が樹脂流動層の厚さのおよそ１／３になるとフィラーが凝集し、結果としてフィラー密度が高く、樹脂が欠乏した部分が成形品の表面から樹脂の厚さの全体を通して形成される現象があらわれる。外観的には、フィラーの密度が高く樹脂分が欠乏した部分が花びら状に発生し、花びら状の部分は一重の放射状で同心状に配置され、ちょうど、ひまわりの花の様相を呈する。
これは成形品としては不均質で、不良となる。この問題を解決する方法としては、フィラー径を成形品の厚さの１／３程度以下とすることであることが実験的にわかっている。フィラー径を小さくすると、花びらの位置が製品の外側へ移動していき、さらに小さくすると、花びらが製品内には発生しなくなることが推測された。
したがって、半導体ナノ・インプリントにおいて、成形品の厚さの薄い部分の厚さを７ナノメータとし、厚い部分の厚さを２０ナノメータとした場合、フィラー径を４ナノメータとすることですぐれたコンプレッション成形品質が得られ、フィラー径を２ナノメータ以下とするとさらに成形品質が向上すると予想される。

ナノ・インプリント装置の一実施形態の全体構成を示す説明図である。 セットテーブルとナノ・インプリント型の構成を示す断面図である。 ワークの下面にエアを送入している状態の断面図である。 エア圧によりワークをナノ・インプリント型に押接している状態の断面図である。 ワークの下面にエアを送入している状態を拡大して示す断面図である。 ワークをナノ・インプリント型に押圧している状態を拡大して示す断面図である。 ワークの表面にＵＶ硬化樹脂が被着された状態を示す断面図である。 セットテーブルを上昇させる際の速度制御プロフィールである。 支持プレートにおける貫通孔等の平面配置を示す説明図である。 セットテーブルの他の例を示す平面図および側断面図である。 ナノ・インプリント型の構成を拡大して示す断面図である。 ナノ・インプリント型の例を示す平面図である。 矩形枠によりナノ・インプリント型を支持した状態の平面図である。 ワークに設けた回収溝の構成を示す断面図である。 ワークとナノ・インプリント型との隙間とフィラー径との関係を示す説明図である。

符号の説明

１０ 下ベース
１２ タイバー
１４ 上ベース
２０ セットテーブル
２２ 支持プレート
２２ａ、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ 貫通孔
２２ｂ 主貫通孔
２２ｃ エア吸着孔
２２ｄ 排出溝
２３ 中間プレート
２４ ベースプレート
２４ａ、２４ｂ 連通流路
２５、２６ エア機構
２７ エア吸引機構
３０ ナノ・インプリント型
３２ 型枠ホルダー
５０ 供給装置
５２ ディスペンサ
６０ 搬送機構
６２ 吸着パッド
６４ ロボットハンド
６６ ローダーマガジン
６８ オフローダーマガジン
７０ ワーク
８０ ＵＶ樹脂
８０ａ 硬化樹脂

Claims (15)

1. ワークをセットする平面領域内に、気体の圧送・吸引機構に接続された通気孔が設けられたセットテーブルにワークを支持し、
   前記ワーク上にＵＶ硬化樹脂を供給し、前記セットテーブルを前記ナノ・インプリント型の型面と前記ワークの表面とが離間する上位置まで上昇させて停止させた後、
   前記気体の圧送・吸引機構により、前記セットテーブルに設けられた通気孔から前記ワークの下面に向けて送気し、ワークの中央部から周辺部に向け、ナノ・インプリント型とワークとの間に前記ＵＶ硬化樹脂を徐々に充填しながら前記ワークを前記ナノ・インプリント型に押圧し、
   前記気体の送入圧力により前記ワークを前記ナノ・インプリント型に押圧した状態で前記ＵＶ硬化樹脂にＵＶ光を照射することにより前記ＵＶ硬化樹脂を光硬化させることを特徴とするインプリント方法。
2. 前記セットテーブルの前記ワークをセットする平面領域内に前記気体の圧送・吸引機構に接続された複数の通気孔が設けられ、前記通気孔から前記ワークの下面に送気する際に、セットテーブルの中央に設けられた貫通孔から送気開始し、
   次いで、順次、より外側に配された貫通孔から送気するように制御することを特徴とする請求項１記載のインプリント方法。
3. 前記ワーク上にＵＶ硬化樹脂を供給し、前記セットテーブルを前記ナノ・インプリント型の型面と前記ワークの表面とが離間する上位置まで上昇させる際に、前記セットテーブルにワークを真空吸引し、
   前記通気孔から前記ワークの下面に向けて送気する際に、送気開始時に前記ワークの周縁部を前記セッテーブルに真空吸引することを特徴とする請求項１または２記載のインプリント方法。
4. ワークにインプリントを施す際にＵＶ硬化樹脂がワークからオーバーフローすることを防止する回収溝が外周縁に設けられたワークを使用することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のインプリント方法。
5. 前記ワーク上にＵＶ硬化樹脂を供給する際に、ワークの表面をインプリントに必要な所定の厚さに被覆する樹脂量を上回る分量のＵＶ硬化樹脂を供給してワークにインプリントを施すことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のインプリント方法。
6. 請求項１記載のインプリント方法によりワークにインプリントを施すナノ・インプリント装置であって、
   前記支持躯体部に支持されたナノ・インプリント型と、
   該ナノ・インプリント型を透過してＵＶ光を照射するＵＶ光源と、
   前記ワークをセットする平面領域内に複数の通気孔が設けられたセットテーブルと、
   該セットテーブルを昇降駆動する昇降機構と、
   前記通気孔に接続され、各々の通気孔に独立に送気および吸気がなされる気体の圧送・吸引機構と、
   前記ワークにＵＶ硬化樹脂を供給した後、前記昇降機構を駆動して前記セットテーブルを前記ナノ・インプリント型の型面と前記ワークの表面とが離間する上位置まで上昇させて停止させた後、
   前記気体の圧送・吸引機構により、前記セットテーブルに設けられた通気孔から前記ワークの下面に向けて送気開始し、次いで、順次、より外側に配された貫通孔から送気することにより、ワークの中央部から周辺部に向け、ナノ・インプリント型とワークとの間に前記ＵＶ硬化樹脂を徐々に充填しながら前記ワークを前記ナノ・インプリント型に押圧し、前記気体の送入圧力により前記ワークを前記ナノ・インプリント型に押圧した状態で前記ＵＶ硬化樹脂にＵＶ光を照射することにより前記ＵＶ硬化樹脂を光硬化させインプリントするように制御する制御部とを備えていることを特徴とするナノ・インプリント装置。
7. 前記セットテーブルには、セットテーブルの中央部から放射配置に複数の通気孔が設けられていることを特徴とする請求項６記載のナノ・インプリント装置。
8. 前記セットテーブルには、内底面が平坦面に形成された複数のポケット部が設けられ、各々のポケット部の内底面に前記通気孔が開口することを特徴とする請求項６記載のナノ・インプリント装置。
9. 前記セットテーブルには、前記ワークの周縁部をセットテーブルにエア吸着するエア吸引機構に接続される通気孔が設けられていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項記載のナノ・インプリント装置。
10. 前記セットテーブルには、該セットテーブルをＸ−Ｙ−θ方向に移動させて前記ナノ・インプリント型に対して位置合わせする位置合わせ機構を備えていることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項記載のナノ・インプリント装置。
11. 前記ワークと前記ナノ・インプリント型とにより前記ＵＶ硬化樹脂がクランプされて光硬化された後、
    前記気体の圧送・吸引機構により前記セットテーブルに前記ワークを真空吸着し、前記セットテーブルを下位置に向けて降下させることにより前記ナノ・インプリント型からインプリントされたワークを剥離するように制御されることを特徴とする請求項６記載のナノ・インプリント装置。
12. 前記セットテーブルとの間で前記ワークを吸着パッドに吸着してワークの給排操作を行うワークの搬送機構が付設され、
    前記ワークと前記ナノ・インプリント型とにより前記ＵＶ硬化樹脂がクランプされて光硬化された後、
    前記ワークを前記ナノ・インプリント型に付着させた状態で前記セットテーブルを降下させ、次いで前記吸着パッドにより前記ワークの下面を吸着し、ロボット操作により前記ナノ・インプリント型から前記ワークを剥離して搬出するよう制御されることを特徴とする請求項６記載のナノ・インプリント装置。
13. 前記ナノ・インプリント型には、前記ワークを前記上位置に上昇させた際における、前記ナノ・インプリント型の型面と前記ワークとの離間間隔よりも小さく、前記ＵＶ硬化樹脂の成形樹脂厚を規制する突起が設けられていることを特徴とする請求項６〜１２のいずれか一項記載のナノ・インプリント装置。
14. 前記ナノ・インプリント型には、ワークを前記ナノ・インプリント型に押圧する際に、ワークの中央部側からワークの周縁部側に押し出されるＵＶ樹脂を回収する回収溝が設けらていることを特徴とする請求項６〜１３のいずれか一項記載のナノ・インプリント装置。
15. 前記ナノ・インプリント型には、ワークを前記ナノ・インプリント型に押圧する際に、ワークの中央部側からワークの周縁部側に押し出されるＵＶ樹脂を整流してＵＶ樹脂の流れ性を確保する押し出し溝が設けられていることを特徴とする請求項６〜１４のいずれか一項記載のナノ・インプリント装置。

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