JP2013229447A - 転写装置および物品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原版と基板のショット領域とのアライメントに有利な技術を提供する
【解決手段】転写装置は、原版のパターンを基板のショット領域上の樹脂に転写する。前記原版は互いに反対側の面である第１面および第２面を有し、前記第１面は前記パターンが形成されたパターン領域を含み、前記第２面は保持面を含む。前記転写装置は、前記原版の前記保持面を保持する複数の保持部と、前記複数の保持部をそれぞれ駆動する複数の駆動部と、前記基板のショット領域に前記パターン領域がアライメントされるように前記複数の駆動部による前記複数の保持部の駆動を制御する制御部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、原版のパターンを基板に転写する転写装置、および、物品製造方法に関する。

近年、半導体デバイスの微細化が進み、半導体デバイスの製造方法として、基板に樹脂を塗布し、該樹脂に原版（モールド）を接触させた状態で樹脂を硬化させるインプリント技術が注目されている。インプリント技術においても、露光装置を用いたフォトリソグラフィーと同様に、基板上のパターンと原版のパターンとのアライメント誤差を低減することが重要である。特許文献１、２には、これに関連して、原版の側面に力を加えて該原版を変形させる技術が開示されている。

特開２００７−５３５１２１号公報 特開２００８−５０４１４１号公報

図８を参照しながら原版を変形させる機構とその問題点を説明する。インプリント装置は、基板１０５を保持する基板ステージ１０６と、インプリントヘッド１０１と、
計測器１０７と、基板１０５に樹脂を塗布する塗布ヘッド１０８とを備えている。インプリントヘッド１０１は、原版１０４を保持するチャック１０２と、原版１０４の互いに反対側の側面に対して圧縮力を加える一対のアクチュエータ１０３とを有する。塗布ヘッド１０８によって基板１０５の上に樹脂を塗布した後に、原版１０４と基板１０５とのアライメントがなされる。このアライメントは、計測器１０７を用いて原版１０４のマーク１０９と基板１０５のマーク１１０との相対位置を計測し、その計測結果に基づいて一対のアクチュエータ１０３によって原版１０４の側面に圧縮力を印加することによってなされる。

上記のような構成では、原版１０４がチャック１０２によって保持された状態で原版１０４の側面に圧縮力が印加されるので、原版１０４に対して過大な応力が加わりうる。また、上記のような構成では、原版１０４をその寸法を縮める方向にしか変形させることができない。更には、原版１０４のパターン部と圧縮力が印加される原版１０４の側面との距離が遠く、変形の制御性や効率が悪い。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、原版と基板のショット領域とのアライメントに有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、原版のパターンを基板のショット領域上の樹脂に転写する転写装置に関する。前記原版は互いに反対側の面である第１面および第２面を有し、前記第１面は前記パターンが形成されたパターン領域を含み、前記第２面は保持面を含み、前記転写装置は、前記原版の前記保持面を保持する複数の保持部と、前記複数の保持部をそれぞれ駆動する複数の駆動部と、前記基板のショット領域に前記パターン領域がアライメントされるように前記複数の駆動部による前記複数の保持部の駆動を制御する制御部と、を備える。

本発明によれば、原版と基板のショット領域とのアライメントに有利な技術が提供される。

本発明の１つの実施形態の転写装置の構成を模式的に示す図 インプリント装置として構成された転写装置において使用される原版の構成例を模式的に断面図。 モアレ模様による位置ずれの計測原理を説明する図。 インプリントヘッドを例示する図。 基板のショット領域に対して原版をアライメントする方法の第１の例を説明する図。 基板のショット領域に対して原版をアライメントする方法の第２の例を説明する図。 基板のショット領域に対して原版をアライメントする方法の第３の例を説明する図。 原版を変形させる機構とその問題点を説明する図。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

図１に本発明の１つの実施形態の転写装置１００の構成が模式的に示されている。転写装置１００は、原版４のパターンを基板５の上の樹脂に転写するように構成される。転写装置１００は、典型的には、原版４のパターン領域を基板５のショット領域上の樹脂に接触させ、その状態で硬化ユニット１２から該樹脂に与えられるエネルギーによって該樹脂を硬化させるインプリント装置として構成されうる。硬化ユニット１２は、例えば、樹脂に紫外光などの光を照射することによって該樹脂を硬化させるように構成されうる。あるいは、硬化ユニット１２は、樹脂に熱を与えることによって該樹脂を硬化させるように構成されてもよい。図１には示されていないが、転写装置１００は、反射型の原版４を用い、基板５上の感光性の樹脂に対して光学系を介して原版４のパターンを投影することによって該樹脂を感光させ、これにより原版４のパターンを該樹脂に転写するように構成されてもよい。

以下、転写装置１００がインプリント装置として構成された例を説明する。図２は、インプリント装置として構成された転写装置１００において使用される原版４の構成例を模式的に断面図である。原版４は、互いに反対側の面である第１面２１０および第２面２２０を有し、第１面２１０はパターンが形成されたパターン領域２１１を含み、第２面２２０は保持面２２２を含みうる。第１面２１０は、パターン領域２１１のほか、パターン領域２１１を取り囲む周辺領域２１２を有しうる。第２面２２０は、保持面２２２の他、保持面２２２によって取り囲まれる部分２２１を有しうる。部分２２１は、パターン領域２１１の反対側の位置しうる。部分２２１は、保持面２２２よりも窪んで配置され、空間２３０を形成しうる。

転写装置１００は、基板５を位置決めする位置決め機構２０と、インプリントヘッド３０と、計測器７と、基板５に樹脂を塗布する塗布ヘッド８と、基板５の上の樹脂を硬化させる硬化ユニット１２と、制御部４０とを備えうる。位置決め機構２０は、基板５を保持するステージ２１と、ステージ２１を駆動し位置決めする駆動機構２２とを含みうる。インプリントヘッド３０は、原版１０４を保持する複数の保持部（チャック）３と、複数の保持部３をそれぞれ駆動する複数の駆動部２と、複数の駆動部２を昇降させる昇降機構１とを含みうる。各保持部３は、原版１０４の保持面２２２を吸着（例えば真空吸着）する吸着面を有する。昇降機構１が複数の駆動部２を降下させることによって原版４が降下し、原版４のパターン領域２１１が基板５のショット領域上の樹脂に接触する。一方、昇降機構１が複数の駆動部２を上昇させることによって原版４が上昇し、基板５のショット領域上の樹脂から原版４のパターン領域２１１が引き離される。

塗布ヘッド８によって基板５の上に樹脂を塗布した後に、原版４と基板５のショット領域とのアライメントがなされる。このアライメントは、計測器７を用いて原版４のマーク９と基板５のマーク１０との相対位置を計測し、制御部４０が、その計測結果に基づいて、当該相対位置が低減されるように複数の駆動部２による複数の保持部３の駆動を制御することによってなされうる。

計測器７は、例えば、原版４に設けられたマーク（原版側マーク）９と基板５上のショット領域に対して設けられたマーク（基板側マーク）１０とを近接させることで形成されるモアレ模様に基づいてマーク９、１０の間の相対位置を計測する。塗布ヘッド８は、例えば、揮発性が高い樹脂を用いる場合、１つのショット領域ごと、または、複数のショット領域ごとに、基板５上に樹脂を塗布するように構成されうる。なお、揮発性が低い樹脂を用いる場合は、基板５の全面に樹脂を塗布し、その後に各ショット領域に対して原版４のパターンを転写してもよい。

図３を参照しながらモアレ模様を利用してマーク９、１０間の相対位置を計測する方法を説明する。図３（ａ）、図３（ｂ）に例示されるピッチの異なる二種類の格子マークを原版４、基板５にマーク９、１０として設ける。これらの格子マークを重ねると、図３（ｃ）に例示されるように、明暗の縞模様が生じる。この縞模様がモアレ模様である。モアレ模様は、二種類の格子マークの相対位置の変化に応じて明暗の位置が変化する。例えば、二種類の格子マークの片方を少しだけ右へずらすと、図３（ｃ）に例示されているモアレ模様は、図３（ｄ）のようなモアレ模様に変化する。このモアレ模様は、二種類の格子マーク間の実際のずれ量を拡大し大きな明暗縞として発生するため、計測器７の解像力が低くても高い精度で二種類の格子マークの相対位置を計測することができる。これを利用して、原版４と基板５のショット領域との間の相対位置を計測することができる。

原版４と基板５との間の相対位置の計測方法は、モアレ模様を利用する方法に限定されるものではなく、他の種々の方法を採用可能である。例えば、例えば、原版４に設けられたマーク９と基板５に設けられたマーク１０とを結像光学系で同時に観察し、それらの間の相対位置を計測してもよい。また、計測器７は、例えば、原版４と基板５との距離（Ｚ方向の距離）を計測する機能を含みうる。原版４と基板５との距離は、例えば、マーク９、１０をフォーカシングすることによって計測することができる。なお、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、転写装置１００において定義されていて、転写装置１００は、原版４のパターン領域２１１を基板５の上の樹脂に接触させるために原版４を駆動する方向がＺ方向、それに直交する方向がＸ方向およびＹ方向である。

インプリント装置における原版４と基板５とのアライメントは、ダイバイダイアライメントによることが好ましい。これは、インプリント装置では、基板５上の樹脂と原版４との接触と引き離しを伴うので、この際に原版４および基板５の位置が変化しうるからである。計測器７による原版４と基板５のショット領域との間の相対位置の計測は、基板５上の樹脂に原版４のパターン領域２１１が接触した状態でなされうる。制御部４０は、この計測によって得られた情報に基づいて基板５に形成されている下地パターンと原版４のパターンとのアライメント誤差が小さくなるように複数の駆動部２による複数の保持部３の駆動を制御する。その後、硬化ユニット１２によって樹脂にエネルギーを与えることによって樹脂が硬化される。その後、硬化した樹脂から原版４が引き離される。

図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、それぞれインプリントヘッド３０の構成例が示されている。ここで、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、インプリントヘッド３０を基板側から見た図である。図４（ａ）に示す例では、各保持部３の吸着面は、パターン領域２１１から遠ざかるに従って幅が広くなった台形形状を有する。図４（ｂ）に示す例では、各保持部３の吸着面は、円弧形状を有する。図４（ｃ）に示す例では、各保持部３の吸着面は、円形状を有する。各保持部３の吸着面の形状および複数の保持部３の配列は、これらの例に限定されず、種々の形状および配列を有しうる。インプリントヘッド３０は、原版４の保持面２２２を吸着する保持部３の他に、保持面２２２を支持またはガイドする部分を有してもよい。

複数の駆動部２の各々は、それが駆動すべき保持部３を６軸のうち少なくとも１軸に関して駆動することができるように構成されうる。ここで、６軸は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向にそれぞれ沿った３軸と、ヨーイング、ピッチングおよびローリングである。Ｘ方向およびＹ方向は、原版４のパターン領域２１１に沿った方向として考えることができる。Ｚ方向は、原版４のパターン領域２１１に沿った方向に垂直な方向として考えることができる。ヨーイング、ピッチングおよびローリングの制御は、原版４を回動する動作として考えることができる。複数の駆動部２は、原版４を収縮させることもできるし、膨張させることもできる。複数の駆動部２がＺ方向に原版４を駆動する機能を有する場合、樹脂と原版４のパターン領域２１１とを接触させたり、樹脂からパターン領域２１１を引き離したりするために当該機能を使用してもよい。

以下、図５を参照しながら基板５のショット領域に対して原版４をアライメントする方法の第１の例を説明する。ここで、パターンの形状の補正は、例えば、パターン領域２１１の形状の補正と強い相関を有するので、パターン領域２１１の形状を補正することによってパターンの形状を補正することができる。

図５（ａ）には、基板５のショット領域に対して原版４をアライメントする前の状態が模式的に示されている。原版４のパターン領域２１１と基板５のショット領域との間での形状および位置のずれは、原版４に設けられた複数のマーク９と基板５に設けられた複数のマーク１０との間の相対位置を計測器７で計測することによって求められる。ここで、基板５のショット領域ＳのＸ、Ｙ方向寸法をｘ、ｙ、原版４のパターン領域２１１のＸ、Ｙ方向寸法をｘ１、ｙ１とする。基板５のショット領域ＳのＸ方向寸法ｘと原版４のパターン領域２１１のＸ方向寸法ｘ１との差分δｘは、ｘ−ｘ１である。基板５のショット領域ＳのＹ方向寸法ｙと原版４のパターン領域２１１のＹ方向寸法ｙ１との差分δｙは、ｙ−ｙ１である。この場合、図５（ｂ）に矢印で模式的に示すように、複数の駆動部２によって複数の保持部３を駆動することによってδｘおよびδｙを小さくすること、即ちショット領域Ｓに対して原版４をアライメントすることができる。

以下、図６を参照しながら基板５のショット領域に対して原版４をアライメントする方法の第２の例を説明する。図６（ａ）には、基板５のショット領域Ｓに対して原版４をアライメントする前の状態が模式的に示されている。基板５のショット領域ＳのＸ、Ｙ方向寸法をｘ、ｙ、原版４のパターン領域２１１のＸ方向寸法をｘとし、原版のパターン領域２１１の一端におけるＹ方向寸法をｙ１、原版のパターン領域２１１の他端におけるＹ方向寸法をｙ２とする。原版４のパターン領域２１１の一端におけるパターン領域２１１と基板５のショット領域ＳとのＹ方向寸法の差分δｙ１は、ｙ−ｙ１である。原版４のパターン領域２１１の他端におけるパターン領域２１１と基板５のショット領域ＳとのＹ方向寸法の差分δｙ２は、ｙ−ｙ２である。この場合、図６（ｂ）に矢印で模式的に示すように、複数の駆動部２によって複数の保持部３を駆動することによってδｙ１、δｙ２を小さくすること、即ちショット領域Ｓに対して原版４をアライメントすることができる。

以下、図７を参照しながら基板５のショット領域に対して原版４をアライメントする方法の第３の例を説明する。原版４と基板５のショット領域の各位置との距離（Ｚ軸方向の距離）は、計測器７による計測によって得ることができる。

図７（ａ）には、基板５のショット領域に対して原版４をアライメントする前の状態が模式的に示されている。原版４のパターン領域は、基板５のショット領域に対して傾き角θだけ傾いている。この場合、図７（ｂ）に模式的に示すように、傾き角θが低減されるように、複数の駆動部２により複数の保持部３を駆動する。この状態で昇降機構１によって原版４を降下させて原版４のパターン面を基板５のショット領域上の樹脂に接触させ硬化ユニットによって該樹脂を硬化させることができる。あるいは、複数の駆動部２によってこの機能を代用する場合には、図７（ｃ）に模式的に示すように、複数の駆動部２によって原版４を降下させて原版４のパターン面を基板５のショット領域上の樹脂に接触させてもよい。

基板Ｓのショット領域に対してパターン領域２１１が局所的な傾きを有する場合、つまり、ショット領域の表面形状とパターン領域２１１の表面形状が一致しない場合がある。このような場合は、ショット領域の表面形状とパターン領域２１１の表面形状とが一致するように、複数の駆動部２によって複数の保持部３を駆動することができる。

以下、上記のインプリント装置を用いて物品を製造する物品製造方法を説明する。この製造方法は、上記のインプリント装置を用いて樹脂のパターンを基板に形成する工程と、前記パターンが形成された基板を加工（例えばエッチング）する工程とを含む。物品は、例えば、半導体デバイス、液晶表示デバイス、マイクロマシーン等のデバイスでありうる。

Claims (9)

1. 原版のパターンを基板のショット領域上の樹脂に転写する転写装置であって、
   前記原版は互いに反対側の面である第１面および第２面を有し、前記第１面は前記パターンが形成されたパターン領域を含み、前記第２面は保持面を含み、
   前記転写装置は、
   前記原版の前記保持面を保持する複数の保持部と、
   前記複数の保持部をそれぞれ駆動する複数の駆動部と、
   前記基板のショット領域に前記パターン領域がアライメントされるように前記複数の駆動部による前記複数の保持部の駆動を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする転写装置。
2. 前記複数の駆動部は、前記複数の保持部を前記パターン領域に沿った方向に駆動することができる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
3. 前記複数の駆動部は、前記複数の保持部を前記パターン領域に沿った面に垂直な方向に駆動することができる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の転写装置。
4. 前記複数の駆動部は、前記複数の保持部を回動させることができる、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の転写装置。
5. 前記原版に形成された複数のマークと前記基板に形成された複数のマークとの位置ずれを計測する計測器を更に備え、
   前記制御部は、前記位置ずれが低減されるように前記複数の駆動部による前記複数の保持部の駆動を制御する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の転写装置。
6. 前記原版の前記第２面は、前記パターン領域の反対側の部分を含み、前記保持面は、前記部分を取り囲むように配置されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の転写装置。
7. 前記原版の前記パターン領域を基板の上の樹脂に接触させ該樹脂を硬化させることによって前記パターンを該樹脂に転写するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の転写装置。
8. 前記複数の駆動部は、前記原版の前記パターン領域が前記基板の上の樹脂に接触するように前記原版を駆動することができる、
   ことを特徴とする請求項７に記載の転写装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の転写装置を用いて樹脂のパターンを基板に形成する工程と、
   前記パターンが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製造方法。