JP2011204910A - インプリント装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 インプリント装置の光源を有効利用する。
【解決手段】 インプリント装置は、型をそれぞれ保持する複数のヘッドと、基板をそれぞれ保持する複数の基板ステージと、樹脂を基板に塗布する塗布機構と、樹脂を硬化させるための光を出射する光源と、前記光源から出射された光を、前記複数のヘッドのそれぞれに案内する光学系と、を備え、基板に樹脂を塗布し、該樹脂に型のパターン面を押し付けて該型を介して光を照射することによって該樹脂を硬化させるインプリント処理を行う。前記光学系を介して前記光源から前記複数のヘッドのそれぞれに案内された光は、前記複数のヘッドのそれぞれに保持された型を介して、前記複数の基板ステージのそれぞれに保持された基板に塗布され前記型が押し付けられた樹脂に照射されるように構成されている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、インプリント装置及び物品の製造方法に関する。

インプリント技術は、ナノスケ−ルの微細パタ−ンの転写を可能にする技術であり、磁気記憶媒体や半導体デバイスの量産向けナノリソグラフィ技術の１つとして実用化されつつある。インプリント技術では、電子線描画装置等の装置を用いて微細パタ−ンが形成された型（モールド）を原版としてシリコンウエハやガラスプレ−ト等の基板上に微細パタ−ンが形成される。この微細パタ−ンは、基板上に樹脂を塗布し、その樹脂を介して基板に型のパタ−ンを押し付けた状態でその樹脂を硬化させることによって形成される。インプリント技術には、熱サイクル法及び光硬化法がある。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モールドを押し付け、冷却した後に樹脂からモールドを引き離すことによりパタ−ンが形成される。光硬化法では、紫外線硬化樹脂を使用し、樹脂を介して基板にモールドを押し付けた状態で紫外線を照射して樹脂を硬化させた後、硬化した樹脂からモールドを引き離すことによりパタ−ンが形成される。熱サイクル法は、温度制御による転写時間の増大及び温度変化による寸法精度の低下を伴うが、光硬化法には、そのような問題が存在しないため、現時点においては、光硬化法がナノスケ−ルの半導体デバイスの量産において有利である。

これまで樹脂の硬化方法や用途に応じて多様なインプリント装置が実現されてきた。半導体デバイス等の量産向け装置を前提とした場合、ステップアンドフラッシュ式インプリントリソグラフィ（以下、ＳＦＩＬ）を応用したインプリント装置が有効である。ＳＦＩＬに適合したインプリント装置は、特許文献１に開示されている。

特許第４１８５９４１号公報

従来のインプリント装置は、基板を保持する基板ステージおよび型を保持するヘッドの１組に対して樹脂を硬化する光を出射する光源を１つ備えている。光の照射時間はインプリント装置全体の作動時間の中で短いにもかかわらず、インプリント装置で通常光源として使用されるＵＶランプは常時点灯しておかないと性能が安定しないという問題があった。また、前記ＵＶランプはもともと短寿命にもかかわらず、点灯および消灯を繰り返すとさらに短寿命になってしまう。ＵＶランプ等の光源は、消耗品でありその交換のためのコストはインプリント装置のランニングコストになってしまう。

そこで、本発明は、インプリント装置の光源を有効利用することを目的とする。

本発明は、基板に樹脂を塗布し、該樹脂に型のパターン面を押し付けて該型を介して光を照射することによって該樹脂を硬化させるインプリント処理を行うインプリント装置であって、型をそれぞれ保持する複数のヘッドと、基板をそれぞれ保持する複数の基板ステージと、樹脂を基板に塗布する塗布機構と、樹脂を硬化させるための光を出射する光源と、前記光源から出射された光を、前記複数のヘッドのそれぞれに案内する光学系と、を備え、前記光学系を介して前記光源から前記複数のヘッドのそれぞれに案内された光は、前記複数のヘッドのそれぞれに保持された型を介して、前記複数の基板ステージのそれぞれに保持された基板に塗布され前記型が押し付けられた樹脂に照射されるように構成されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、インプリント装置の光源を有効利用することができる。

第１実施形態のインプリント装置を示した図である。 第２実施形態のインプリント装置を示した図である。 各押印機構の動作スケジュールを決定するフローである。 複数の押印機構によるインプリント処理のシーケンスを表した図である。 第４実施形態のインプリント装置を示した図である。

以下に、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。

〔第１実施形態〕
基板に樹脂を塗布し、樹脂に型のパターン面を押し付けて樹脂を硬化させるインプリント処理を行うインプリント装置は、図１に示すように、複数のヘッド１ａ，１ｂと複数の基板ステージ２ａ，２ｂと光源７と光学系６と塗布機構と制御部１０を備える。ヘッド１ａ，１ｂは、型（モールド）３ａ，３ｂをそれぞれ保持し、基板ステージ２ａ，２ｂは、基板４ａ，４ｂをそれぞれ保持して所定の位置に搬送する。塗布機構は、基板ステージ２ａ，２ｂに保持された基板４ａ，４ｂに樹脂を塗布する。第１実施形態における塗布機構は１つの塗布器５であり、この塗布器５が基板４ａ，４ｂの双方に樹脂を塗布する。光源７は、樹脂を硬化させるための光を出射する。光学系６は、光源７から出射された光を複数のヘッド１ａ，１ｂのそれぞれに案内する。制御部１０は、ヘッド１ａ，１ｂ、基板ステージ２ａ，２ｂ、光源７、光学系６および塗布機構を制御する。また、第１実施形態のインプリント装置は、図示されていない位置合せ機構により、基板４ａ、４ｂと型３ａ、３ｂとの位置合せを行っている。

第１実施形態では、光学系６は、光源７から出射された光の一部を透過し、他の一部を反射するハーフミラー８と全反射ミラー９を含む。ハーフミラー８は、光源７から出射された光を複数の光に分割する分割機構を構成している。ハーフミラー８によって分割された複数の光のそれぞれは、複数のヘッド１ａ，１ｂに案内され、型３ａ，３ｂを介して、基板４ａ，４ｂに塗布され型３ａ，３ｂのパターン面が押し付けられている樹脂に照射される。

第１の実施形態のインプリント装置においては、光源７から出射された光を各ヘッド１ａ，１ｂに分配する。それにより複数のヘッド１ａ，１ｂを備えたインプリント装置において、消耗品である光源１つあたりの基板処理数を増やすことができ、そのことで基板１枚あたりの装置のランニングコストを下げることができる。本実施形態のその他の効果として、複数のヘッドを持つインプリント装置において光源の数を少なくすることで、装置のフットプリントを小さくできる。また、熱源となってしまう光源の数が少ないのでその冷却のための冷却装置および冷媒も少なくてすみ、その分さらに装置コストおよび装置ランニングコストを抑えられる。

〔第２実施形態〕
第２実施形態のインプリント装置は、光源７から出射された光を複数のヘッド１ａ，１ｂのそれぞれに案内する光学系６が第１実施形態のインプリント装置とは異なる。第２実施形態における複数のヘッド１ａ，１ｂ、複数の基板ステージ２ａ，２ｂ、光源７、塗布器５等の構成は第１実施形態と同様なので説明を省略する。第２実施形態における光学系６は、光源７から出射された光の方向を変えるための切換ミラー１２と全反射ミラー９ａ，９ｂとを含む。切換ミラー１２は、光源７から出射された光を反射する反射ミラーであるが、切換ミラー１２を不図示の駆動機構によって間欠的に回転駆動される。切換ミラー１２とその駆動機構とは、光源７から出射された光を案内するヘッドを複数のヘッド１ａ，１ｂの中から選択する選択機構を構成している。図２Ａは、光源７から出射された光１１をヘッド１ａに案内している様子を示しており、図２Ｂは、切換ミラー１２を回転駆動して光源７から出射された光１１の案内先を他のヘッド１ｂに変更した様子を示している。ヘッドが３つ以上設置されているインプリント装置の場合、光源７からの光１１が案内されるヘッドは複数のヘッドの一つから他の一つへと順次変更され、複数のヘッドのいずれにも光１１が案内される。

このように切換ミラー１２を設けることで、光の照射が必要な複数のヘッドに対して、照度のロス無く光を案内できる。それにより、第１実施形態にようなハーフミラーによる照度のロスなしに複数のヘッドに光を照射できる。その結果、光源１つ当たりの基板処理枚数を増やすことで、装置のランニングコストを抑えることが可能となる。図２では、光１１を案内するヘッドの選択機構を切換ミラー１２としたが、他の選択機構で案内先を切り換えても同様の効果が得られることはいうまでもない。第２実施形態ではヘッドが２つしか図示されていないが、３つ以上でも本実施形態の効果があることは明白である。

〔第３実施形態〕
つぎに、図３に基づいて複数のインプリント処理の動作スケジュールを決定するフローを説明する。まずＳ１０１で、制御部１０は、各インプリント処理のレシピを読み込む。このレシピには、光硬化性の樹脂の種類等で変化する必要露光量のデータや、インプリントシーケンス内の押印動作、離型動作などの時間データが入っている。次に、Ｓ１０２で、制御部１０は、光学系６を介して各ヘッド１ａ，１ｂに案内される光の照度データを読み込む。Ｓ１０３で、制御部１０は、Ｓ１０１のデータとＳ１０２のデータから各ヘッドに案内されるべき光の必要照射時間を決定する。Ｓ１０４で、制御部１０は、Ｓ１０１のデータとＳ１０３で決定された必要照射時間より、光の照射時期が各インプリント処理で互いに重ならないように、各インプリント処理の時間割を決定する。

図４は、図３のフローチャートで決定された複数のインプリント処理の動作スケジュールの例である。図４のように、インプリント処理Ａで光が照射されている間は、同じ光源からの光を使用する他のインプリント処理Ｂ，Ｃでは他の動作をさせることで、効率良く光源の光を使うことが出来る。複数のインプリント処理に対して光の照射時間と照射時期を制御することで、複数のインプリント処理が効率良く実行される。それによって光源７の寿命に対しての基板処理枚数を増やすことが出来、装置のランニングコストを抑えることが可能となる。

図４では１つの光源を用いたインプリント処理が３つの例を示しているが、光源の数よりもインプリント処理（すなわちヘッド）の数が多ければ、本実施形態の効果がある。図４では複数のインプリント処理におけるインプリントシーケンス内の各動作をずらすようになっている。しかし、光の照射時間に対して押印動作に要する時間が何倍もかかるなど各動作に必要な時間は通常同じではない。そのため複数のインプリント処理において光照射の待ち時間が発生しないように、各インプリント処理における各動作時間が管理されていれば問題ない。
〔第４実施形態〕
第４実施形態のインプリント装置は、図５に示すように、第２実施形態のインプリント装置と類似する。第１実施形態および第２実施形態のインプリント装置では、複数の基板ステージ２ａ，２ｂに保持される基板４ａ，４ｂに１つの塗布器５によって樹脂が塗布される構成であった。第４実施形態のインプリント装置において、塗布機構は、複数の基板ステージ２ａ，２ｂに保持された基板４ａ，４ｂに互いに異なる樹脂を塗布する複数の塗布器５ａ，５ｂを含む。ヘッド１ａを使用するインプリント処理とヘッド１ｂを使用するインプリント処理とでは、使用される光硬化性の樹脂が異なるため、光硬化に必要な光の照射時間が異なる。複数のインプリント処理において、特性が異なる複数の樹脂が使用されても、制御部１０が光照射の待ち時間が発生しないように各インプリント処理の動作スケジュールを制御する。

［物品の製造方法］
物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、上述したインプリント装置を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターンを転写（形成）する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを転写された基板をエッチングする工程を含みうる。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりに、パターンを転写された基板を加工する他の処理を含みうる。以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変形及び変更が可能である。

Claims (8)

1. 基板に樹脂を塗布し、該樹脂に型のパターン面を押し付けて該型を介して光を照射することによって該樹脂を硬化させるインプリント処理を行うインプリント装置であって、
   型をそれぞれ保持する複数のヘッドと、
   基板をそれぞれ保持する複数の基板ステージと、
   樹脂を基板に塗布する塗布機構と、
   樹脂を硬化させるための光を出射する光源と、
   前記光源から出射された光を、前記複数のヘッドのそれぞれに案内する光学系と、
   を備え、
   前記光学系を介して前記光源から前記複数のヘッドのそれぞれに案内された光は、前記複数のヘッドのそれぞれに保持された型を介して、前記複数の基板ステージのそれぞれに保持された基板に塗布され前記型が押し付けられた樹脂に照射されるように構成されている、
   ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記光学系は、前記光源から出射された光を複数の光に分割する分割機構を含み、
   前記分割機構によって分割された前記複数の光のそれぞれが、前記複数のヘッドのそれぞれに案内される、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記分割機構は、前記光源から出射された光の一部を透過し、他の一部を反射するハーフミラーを含む、ことを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。
4. 前記光学系は、前記光源から出射された光を案内するヘッドを前記複数のヘッドの中から選択する選択機構を含み、
   前記選択機構によって選択されたヘッドが前記複数のヘッドの一つから他の一つへと順次変更されるように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
5. 前記選択機構は、前記光源から出射された光を反射する反射ミラーと前記反射ミラーを間欠的に回転駆動する駆動機構とを含む、ことを特徴とする請求項４に記載のインプリント装置。
6. 前記複数の基板に塗布された樹脂に対する前記光源から出射された光の照射時期が互いに重ならないように、前記インプリント処理を制御する制御部をさらに備える、ことを特徴とする請求項１、請求項４又は請求項５に記載のインプリント装置。
7. 前記塗布機構は、前記複数の基板ステージに保持された基板に互いに異なる樹脂を塗布する複数の塗布器を含む、ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いてパタ−ンを基板に形成する工程と、
   前記工程で前記パタ−ンを形成された基板を加工する工程と、
   を含む、ことを特徴とする物品の製造方法。

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