JP2012160635A - 保持装置、それを用いたインプリント装置および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】型（モールド）の倍率補正を高精度に実施する点で有利な保持装置を提供する。
【解決手段】インプリント用の型７を保持する保持装置３は、型７を引きつけて保持する複数の吸着部２３と、複数の吸着部２３を支持する支持部１５とを含むチャック１１と、支持部１５に支持され、力を加えて型７を変形させるアクチュエーター３２と、を有し、吸着部２３の少なくとも１つは、アクチュエーター３２により加えられる力の方向に変位可能に支持部１５に支持されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、保持装置、それを用いたインプリント装置および物品の製造方法に関する。

半導体デバイスの微細化の要求が進み、従来のフォトリソグラフィ技術に加え、基板上の未硬化樹脂をモールド（型）で成形し、樹脂のパターンを基板上に形成する微細加工技術が注目を集めている。この技術は、インプリント技術とも呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細な構造体を形成することができる。例えば、インプリント技術の一つとして、光硬化法がある。この光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板（ウエハ）上のショット領域（インプリント領域）に紫外線硬化樹脂（インプリント樹脂、光硬化樹脂）を塗布する。次に、この樹脂（未硬化樹脂）をモールドにより成形する。そして、紫外線を照射して樹脂を硬化させたうえで離型することにより、樹脂のパターンが基板上に形成される。

このインプリント装置では、一般にモールドを保持する保持装置に、半導体プロセス中で発生するパターンの倍率誤差を補正する倍率補正機構を備える。この倍率補正機構は、駆動部や該駆動部の駆動量を制御するためのセンサー等により構成され、モールドの外周部を取り囲むように複数箇所に設置される。この場合、駆動部は、モールドに対して外力を与えることで、モールド自体を変形させ、モールドに形成されたパターン形状を補正する。このとき、パターン形状は、パターン同士の重ね合わせ精度に影響を与えるため、パターンの微細化に対応するために数ｎｍ以下の高精度な補正が必要である。例えば、特許文献１は、モールドの側面に圧縮力を加えて倍率補正を行う補正装置を開示している。

特表２００８−５０４１４１号公報

ここで、インプリント装置では、一般にモールドを直接吸着（例えば真空吸着）するモールドチャック（モールド吸着機構）を介して保持している。そして、特許文献１に示す補正装置は、上記の倍率補正を、このモールドチャックがモールドを押型方向に吸着した状態で実施する。したがって、モールドとモールドチャックとの接触面には、補正装置が加える圧縮力の方向に摩擦力が発生する。すなわち、この補正装置は、摩擦力よりも大きな力をモールドに加えて接触面を擦らせることで倍率補正を実施することになる。このとき、モールドとモールドチャックとの双方の接触領域が相対的に移動するため、補正装置の駆動時には両者の接触状態が変化し、接触面での摩擦力も変動する。したがって、モールドに形成されたパターン部には歪みの偏りが発生し、所望のパターン形状が得られない場合がある。また、モールドとモールドチャックとの接触面で擦れが起きると、異物（ゴミ）が発生する。この異物は、モールドの表面に付着したり、モールドと基板との間に入り込んだりすることで、所望の樹脂パターンの形成を阻害する。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、モールドの倍率補正を高精度に実施する点で有利な保持装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、インプリント用の型を保持する保持装置であって、型を引きつけて保持する複数の吸着部と、複数の吸着部を支持する支持部とを含むチャックと、支持部に支持され、力を加えて型を変形させるアクチュエーターと、を有し、吸着部の少なくとも１つは、アクチュエーターにより加えられる力の方向に変位可能に支持部に支持されていることを特徴とする。

本発明によれば、モールドの倍率補正を高精度に実施する点で有利な保持装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るインプリント装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るモールド保持部の構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るモールドチャックの形状を示す図である。 本発明の実施形態に係るモールド保持部の構成を示す断面図である。 他の実施形態に係るモールドチャックの形状を示す図である。 他の実施形態に係るモールド保持部の構成を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面等を参照して説明する。

（インプリント装置）
まず、本発明の実施形態に係るインプリント装置について説明する。図１は、インプリント装置の構成を示す図である。このインプリント装置は、半導体デバイス等のデバイスの製造に使用され、被処理体であるウエハ上（基板上）の未硬化樹脂をモールド（型）で成形し、樹脂のパターンを基板上に形成する装置である。なお、ここでは光硬化法を採用したインプリント装置としている。また、以下の図においては、基板上の樹脂に対して紫外線を照射する照明系の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。このインプリント装置１は、照明系２と、モールド保持部３と、ウエハステージ４と、塗布部５、制御部６とを備える。

照明系２は、インプリント処理の際に、モールド７に対して紫外線８を照射する照明手段である。この照明系２は、不図示であるが、光源と、該光源から射出された紫外線８をインプリントに適切な光に調整するための光学素子とから構成される。また、モールド７は、ウエハ１０に対する面に所定のパターン（例えば、回路パターン等の凹凸パターン７ａ）が３次元状に形成された型である。なお、モールド７の材質は、石英等、紫外線を透過させることが可能な材料である。

モールド保持部３は、真空吸着力や静電力によりモールド７を引きつけて保持する保持装置である。このモールド保持部３は、モールドチャックを含むモールドベース１１と、該モールドベース１１に保持されたモールド７に圧縮力を加えることによりモールド７に形成された凹凸パターン７ａを所望の形状に補正する倍率補正機構（形状補正機構）１２とを含む。モールドベース１１および倍率補正機構１２の構成については、以下で詳述する。さらに、モールド保持部３は、ウエハ１０上に塗布された紫外線硬化樹脂にモールド７を押し付けるために、モールド保持部３をＺ軸方向に駆動する不図示のモールド駆動機構を含む。このモールド駆動機構に採用するアクチュエーターとしては、例えば、リニアモーターまたはエアシリンダーなどが採用可能である。なお、インプリント装置１における押型および離型動作は、上述のようにモールド７をＺ方向に移動させることで実現してもよいが、例えば、ウエハステージ４（ウエハ１０）をＺ方向に移動させることで実現してもよく、または、その双方を移動させてもよい。

ウエハ１０は、例えば、単結晶シリコンからなる被処理体であり、この被処理面には、モールド７により成形される紫外線硬化樹脂（以下、単に「樹脂」と表記する）が塗布される。また、ウエハステージ４は、ウエハ１０を例えば真空吸着により保持し、かつ、ＸＹ平面内を移動可能な基板保持部として機能する。ウエハステージ４を駆動するためのアクチュエーターとしては、例えば、リニアモーターを採用可能である。また、塗布部（ディスペンサ）５は、ウエハ１０上に樹脂１３（未硬化樹脂）を塗布する塗布手段である。ここで、樹脂１３は、紫外線８を受光することにより硬化する性質を有する光硬化樹脂（インプリント材）であって、半導体デバイスの製造工程等により適宜選択される。

制御部６は、インプリント装置１の各構成要素の動作および調整等を制御しうる。制御部６は、例えば、コンピュータ等で構成され、インプリント装置１の各構成要素に回線を介して接続され、プログラム等にしたがって各構成要素の制御を実行しうる。本実施形態では、制御部６は、少なくとも倍率補正機構１２を含むモールド保持部３の動作を制御する。なお、制御部６は、インプリント装置１の他の部分と一体で構成してもよいし、インプリント装置１の他の部分とは別の場所に設置してもよい。

次に、インプリント装置１によるインプリント処理について説明する。まず、制御部６は、基板搬送装置１４によりウエハステージ４にウエハ１０を載置および固定させた後、ウエハステージ４を塗布部５の塗布位置へ移動させる。その後、塗布部５は、塗布工程としてウエハ１０の所定のショット（インプリント領域）に樹脂（未硬化樹脂）１３を塗布する。次に、制御部６は、ウエハ１０上の塗布面がモールド７の直下に位置するように、ウエハステージ４を移動させる。次に、制御部６は、モールド７の押型面とウエハ１０上の塗布面との位置合わせ、および倍率補正機構１２によるモールド７の倍率補正などを実施した後、モールド駆動機構を駆動させ、ウエハ１０上の樹脂１３にモールド７を押型する（押型工程）。このとき、樹脂１３は、モールド７の押型により凹凸パターン７ａに沿って流動する。この状態で、照明系２は、硬化工程としてモールド７の背面（上面）から紫外線８を照射し、モールド７を透過した紫外線８により樹脂が硬化する。そして、樹脂１３が硬化した後、制御部６は、モールド駆動機構を再駆動させ、モールド７をウエハ１０から離型させる（離型工程）。これにより、ウエハ１０上のショットの表面には、凹凸パターン７ａに倣った３次元形状の樹脂１３の層が形成される。

（保持装置）
次に、本実施形態の特徴部であるモールド保持部３の構成について詳説する。図２は、モールド保持部３の構成を示す図である。特に、図２（ａ）は、ウエハ１０側から見たモールド保持部３の斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるモールド保持部３の端部を拡大した拡大斜視図である。モールドベース１１は、インプリント用のモールド７を吸着保持する吸着機構であるモールドチャック（チャック）２０と、このモールドチャック２０を固定するモールドチャックベース（支持部）１５とを含む。なお、本実施形態では、モールド７の吸着は、真空吸着力により実施するものとする。また、倍率補正機構１２は、モールド７の４方側面の領域に対してそれぞれ対向するように、モールドチャックベース１５の側面に複数設置される。特に本実施形態では、倍率補正機構１２は、図２（ａ）に示すように、モールド７の１側面に対して４個、即ちモールド７の周囲に計１６個設置している。なお、倍率補正機構１２の設置個数は、所望のパターン形状や精度によって適宜変更してもよい。さらに、図２（ｂ）に示す複数の位置センサー１６は、モールドチャックベース１５の側面１辺の端部にそれぞれ設置され、モールド７の交換時、倍率補正機構１２の駆動時、および押型動作時などに、モールド７の位置を計測する検出器である。この位置センサー１６としては、例えば、渦電流式変位計、静電容量式変位計、または光学式変位計などが採用可能である。この場合、制御部６は、位置センサー１６の出力に基づいて、倍率補正機構１２の駆動部である後述のアクチュエーター３２の駆動量を制御することで、モールド７を所望の位置に移動、または所望の形状に変形させることが可能である。

図３は、モールドチャック２０の形状を示す図である。特に、図３（ａ）は、モールドチャック２０の吸着面を見た斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ部を拡大した平面図である。モールドチャック２０は、中心部に紫外線を好適に通過させるための円形の開口部２１を有し、さらに、モールド７を吸着する吸着面２２に、吸着領域の面積がそれぞれ異なる第１吸着部２３と第２吸着部２４との２つの形状の吸着部を有する。第１吸着部２３は、吸着面２２の４方の４箇所の端部に形成される吸着部であり、第２吸着部２４は、２つの第１吸着部２３に挟まれた辺に形成される吸着部である。この場合、第２吸着部２４は、１辺にて２箇所、すなわち、吸着面２２全体では計８箇所に形成される。ここで、本実施形態では、第１吸着部２３の吸着領域の面積は、第２吸着部２４の吸着面積よりも広く設定しているが、吸着部の大きさや形成個数は、一例であって、適宜変更可能である。

第１吸着部２３は、図３（ｂ）に示すように、外形が略矩形で、かつ、一定に深さを有する排気部２５と、該排気部２５の中心位置に設置される吸引孔２６とを備える。吸引孔２６は、不図示の真空排気装置に接続されており、この真空排気装置を駆動して排気部２５とモールド７とで形成される空間を真空排気することで、排気部２５の外周に沿って形成されたロの字型の接触部２７にモールド７を接触させて保持する。なお、吸引によるモールド７の部分的な変形を抑制するために、例えば、ピン状の接触部を排気部２５内に新たに設置する構成もあり得る。さらに、第１吸着部２３は、排気部２５の周囲に、吸着面２２からその吸着面２２の反対側のモールドチャックベース１５への固定面まで貫通した複数の貫通溝２８を有する。まず、第１吸着部２３のＸ方向において、貫通溝２８は、接触部２７の外周部の１辺（一領域）に沿って開口部がコの字型に形成された第１貫通溝２８ａと、この第１貫通溝２８ａに隣り合うようにその外側に形成された開口部が直線の第２貫通溝２８ｂとを有する。これに対して、第１吸着部２３のＹ方向においても第１貫通溝２８ａと第２貫通溝２８ｂと同等の第３貫通溝２８ｃと第４貫通溝２８ｄとを有する。ここで、接触部２７の外周部の１辺に沿って形成される第３貫通溝２８ｃの開口部の形状は、直線であり、その外側に位置する第４貫通溝２８ｄの開口部の形状は、略コの字型である。なお、接触部２７の１辺に沿うように、すなわち、後述のアクチュエーター３２により加えられる力の方向に対して垂直方向に延設された第１貫通溝２８ａと第２貫通溝２８ｂとの組は、接触部２７を基準としてＸ方向の左右の側部に計２箇所形成される。同様に、第３貫通溝２８ｃと第４貫通溝２８ｄとの組は、接触部２７を基準としてＹ方向の上下の側部に計２箇所形成される。このとき、第１吸着部２３は、第１貫通溝２８ａと、第４貫通溝２８ｄを形成する第１貫通溝２８ａに面した溝との組により、モールドチャック２０の内部においてＸ方向に変位可能として柔軟に支持される。すなわち、この組は、モールド７のＸ方向における弾性体として機能する板ばね（弾性機構）２９ａとなる。同様に、第１吸着部２３は、第３貫通溝２８ｃと第２貫通溝２８ｂを形成する第３貫通溝２８ｃに面した溝との組により、モールドチャック２０の内部においてＹ方向に変位可能として柔軟に支持される。すなわち、この組は、モールド７のＹ方向における弾性体として機能する板ばね（弾性機構）２９ｂとなる。なお、モールドチャック２０は、Ｚ方向では、Ｘ、Ｙ方向と比較して高い剛性を維持している。以下で詳説する倍率補正機構１２は、モールド７の側面に対してＸ、Ｙの両方向に圧縮力を印加するものであるので、圧縮力の方向と第１吸着部２３の変位方向とは一致する。なお、第２吸着部２４においても、上記と同様の貫通溝が形成されているが、その形状は、接触部２７の形状に合わせて寸法が異なるものの貫通溝２８と同様であるので、説明は省略する。

図４は、倍率補正機構１２を含むモールド保持部３の構成を示す、図２（ａ）におけるＡ−Ａ´断面図である。倍率補正機構１２は、本体を形成する支持部材３０と、この支持部材３０に設置された接触部材３１と、アクチュエーター３２とを備える。支持部材３０は、Ｙ軸方向側面がコの字型の立方体部材であり、モールドチャックベース１５の側面に固定される。接触部材３１は、接触面３１ａをモールド７の外周部の側面に接触させ、該側面に対してアクチュエーター３２による圧縮力（力）をモールド７に伝達するようにＸ軸方向に移動可能な立方体部材である。この接触部材３１は、さらにアクチュエーター３２の発生力を計測する入力センサー３３を有する。本実施形態では、この入力センサー３３として、倍率補正機構１２の入力量を監視するロードセルを採用するものとするが、例えば、アクチュエーター３２の変位、もしくはモールド７の変形量を計測する変位センサーとしてもよい。また、アクチュエーター３２は、接触部材３１の移動軸と同軸に設置され、接触部材３１に対して圧縮力を伝達する駆動手段である。このアクチュエーター３２としては、例えば、ピエゾ素子、空圧アクチュエーター、または直動モーター等が利用可能である。倍率補正機構１２のモールドチャックベース１５に対する設置位置は、全てモールドベース１１の各吸着部２３、２４の形成位置（変位位置）に対応している。また、接触部材３１とアクチュエーター３２との設置位置（相対位置）は、任意であり、本実施形態のように、アクチュエーター３２が接触部材３１の移動軸と同軸に設置されなくてもよい。一方、この倍率補正機構１２に対するモールドベース１１の断面構造としては、モールドチャック２０の各吸着部２３、２４にある吸引孔２６に継手部材３４が設置され、この継手部材３４にチューブ３５を介して真空排気装置が接続される。なお、各吸着部２３、２４をＸ、Ｙ方向へ柔軟に支持するために、チューブ３５は、樹脂製であることが望ましい。

次に、モールド保持部３の作用について説明する。インプリント工程におけるモールド７の形状補正時には、制御部６は、倍率補正機構１２によりモールド７に対して所望の圧縮力を加えるよう制御する。このとき、モールド７は、この圧縮力により変形するが、モールド７を吸着保持するモールドチャック２０の各吸着部２３、２４もこの変形に追従してＸ、Ｙ方向に変位する。すなわち、モールド７と、このモールド７に接触している接触部２７とは、相対的に移動しないため、吸着中の接触状態が変化しない。したがって、凹凸パターン７ａの歪みの偏りを抑制することができるので、結果的に、モールド保持部３は、モールド７の形状補正（倍率補正）を高精度に行うことができる。また、この場合、モールドチャック２０は、押型方向であるＺ方向には剛性が高いため、倍率補正機構１２の駆動に起因した凹凸パターン７ａのＺ方向の変形が抑制される。

以上のように、本実施形態によれば、モールド７の倍率補正を高精度に実施することができる。さらに、モールド７に対して吸着中の接触部２７の位置が変化しないことから、インプリント装置１内のゴミ（異物）の発生をも抑制できる。

（他の実施形態）
図５は、モールドチャック２０の変形例としての他の実施形態に係るモールドチャック４０の形状を示す図である。上記モールドチャック２０を採用する場合、第１吸着部２３および第２吸着部２４は、全てＸ、Ｙ方向へ柔軟に変位可能である。しかしながら、Ｘ、Ｙ方向の剛性によっては、インプリント装置１上でのモールド７の位置が不定となる可能性もある。そこで、図５に示すモールドチャック４０は、Ｘ、Ｙ方向に貫通溝２８を形成しない、すなわち、板ばね２９ａ、２９ｂを有しない吸着部４１を１箇所のみ含む。これにより、倍率補正機構１２によりモールド７に圧縮力が加えられても吸着部４１が変位しないため、例えば、モールド７の凹凸パターン７ａとウエハ１０との位置合わせが容易となる。

図６は、モールドチャック２０および倍率補正機構１２の変形例としての他の実施形態に係る倍率補正機構５１を含むモールド保持部３の構成を示す図である。上記倍率補正機構１２では、アクチュエーター３２は、圧縮力をモールド７の側面に対して加える。しかしながら、モールド７のＺ方向の厚みが薄い場合、モールド７の側面の領域（面積）が狭いために、圧縮力を十分に加えることが難しくなる可能性もある。そこで、図６（ａ）に示すモールドチャック５０は、その側面から、各吸着部２３、２４における各貫通溝２８の内側の変位部分５０ａの側面まで貫通し、倍率補正機構５１による圧縮力を直接加えることができるような貫通部５０ｂを有する。この場合、変位部分５０ａを基準として貫通部５０ｂの形成位置に対向する内側の貫通溝２８の領域に、貫通部５０ｂと同等の開口面積を有する空間部５０ｃを形成することが望ましい。これに対して、倍率補正機構５１のアクチュエーター５２および接触部材５３は、モールドチャック５０に形成された貫通部５０ｂの中心軸に対して略同軸となるように、Ｚ方向の高さが設定される。これにより、倍率補正機構５１は、モールド７に対して圧縮力を直接加える構造ではないので、モールド７のＺ方向の厚みが薄い場合に有利である。

一方、図６（ｂ）に示すモールドチャック６０は、上記のモールドチャック２０と、図６（ａ）に示すモールドチャック５０とを組み合わせた形状を有する。また、倍率補正装置６１は、モールド７の側面に対して圧縮力を加える第１アクチュエーター６２および第１接触部材６３と、各吸着部２３、２４の変位部分６０ａの側面に対して圧縮力を加える第２アクチュエーター６４および第１接触部材６５とを有する。この場合、制御部６は、例えば、第１アクチュエーター６２の駆動量に基づいて、第２アクチュエーター６４の駆動量を決定することで、モールド７と接触部２７との移動量を等しくすることができる。したがって、吸着力が不十分である場合や、板ばね２９ａ、２９ｂの剛性が大きい場合など、モールド７または変位部分６０ａのどちらか一方へ圧縮力を加えるだけでは、モールド７と接触部２７との間に位置ずれが生じてしまう場合などに有利である。

（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）にパターンを形成する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを形成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）や光学素子等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、パターンを形成された基板を加工する他の処理を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

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および変更が可能である。

上記実施形態では、倍率補正機構は、モールド７の外周部側面の領域に対して圧縮力を加える構成としているが、本発明は、この構成に限定されない。例えば、モールド７の吸着面２２側に凸部を新たに形成し、倍率補正機構は、モールド７の側面ではなく、凸部の領域に圧縮力を加えるような構成としてもよい。

３ モールド保持部
７ モールド
１５ モールドチャックベース
２０ モールドチャック
２３ 第１吸着部
２４ 第２吸着部
３２ アクチュエーター

Claims (9)

1. インプリント用の型を保持する保持装置であって、
   前記型を引きつけて保持する複数の吸着部と、前記複数の吸着部を支持する支持部とを含むチャックと、
   前記支持部に支持され、力を加えて前記型を変形させるアクチュエーターと、を有し、
   前記吸着部の少なくとも１つは、前記アクチュエーターにより加えられる力の方向に変位可能に前記支持部に支持されている、
   ことを特徴とする保持装置。
2. 前記吸着部の少なくとも１つは、板ばねを介して前記支持部に支持されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
3. 前記アクチュエーターは、前記型の側面に力を加える、ことを特徴とする請求項１または２に記載の保持装置。
4. 前記アクチュエーターは、前記吸着部の側面に力を加える、ことを特徴とする請求項１または２に記載の保持装置。
5. 前記アクチュエーターは、前記型の側面に力を加える第１アクチュエーターと、前記吸着部の側面に力を加える第２アクチュエーターと、を含む、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の保持装置。
6. 前記アクチュエーターを制御する制御部を有し、
   前記制御部は、前記第１アクチュエーターにより前記型の側面に加えられる力に基づいて、前記第２アクチュエーターにより前記吸着部の側面に加えられる力を制御する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の保持装置。
7. 前記アクチュエーターを制御する制御部と、
   前記支持部に支持され、前記型の側面の位置を計測する少なくとも１つの検出器と、を有し、
   前記制御部は、前記検出器の出力に基づいて、前記アクチュエーターによる前記型を変形させる力を制御する、
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の保持装置。
8. 基板上のインプリント材を型により成形して前記基板上にパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記型を保持する請求項１〜７のいずれか１項に記載の保持装置を含む、
   ことを特徴とするインプリント装置。
9. 請求項８に記載のインプリント装置を用いて基板上にパターンを形成する工程と、
   前記工程においてパターンを形成された前記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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