JP2015023149A - インプリント装置、インプリント方法、プログラム、インプリントシステム、それらを用いた物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で生産性を向上させるのに有利なインプリント装置を提供する。【解決手段】インプリント装置２００は、前処理装置３００から供給される基板１上に樹脂のパターンを形成する複数のインプリント処理部２１０を有する。また、インプリント装置２００は、前処理装置３００から複数のインプリント処理部２１０のそれぞれに基板１を搬送する搬送部２２０と、インプリント処理部２１０の内部に搬送部２２０が基板１を搬入するための基板搬入口２２とは異なる位置に設置され、インプリント処理部２１０でパターンが形成された基板１を、インプリント処理部２１０の外部に搬出するための基板搬出口２３とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、インプリント装置およびインプリント方法、プログラム、インプリントシステム、ならびにそれらを用いた物品の製造方法に関する。

インプリント装置は、半導体デバイスやＭＥＭＳなどの物品の製造工程に含まれるリソグラフィ工程において、基板上の未硬化樹脂を型（モールド）で成形し、樹脂のパターンを基板上に形成する。例えば光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板上のインプリント領域であるショットに紫外線硬化樹脂（インプリント材、光硬化性樹脂）を塗布する。次に、樹脂（未硬化樹脂）を型により成形する。そして、紫外線を照射して樹脂を硬化させたうえで引き離すことにより、樹脂のパターンが基板上に形成される。

ここで、インプリント装置では、パターンを形成する前に、基板上に密着層をスピン塗布する（前処理を行う）必要があり、このような塗布処理を行う塗布装置（前処理装置）は、インプリント装置と直接接続される。特許文献１は、単位設置面積あたりの生産効率を向上させるために、１台の塗布装置と、複数のインプリント装置と、これらの装置間を移動する搬送ロボットとを含むクラスタ型のインプリントシステムを開示している。このインプリントシステムでは、塗布装置で塗布処理された基板は、搬送ロボットを用いて各インプリント装置（インプリント処理部）に搬入される。そして、各インプリント装置でインプリント処理された基板は、搬入時に用いられた搬送ロボットを再度経由して塗布装置に戻されてインプリントシステム外部に搬出され、次のプロセス工程（エッチング処理など）の処理装置に搬送される。

特開２０１２−９８３１号公報

しかしながら、特許文献１に示すインプリントシステムでは、各インプリント装置の処理時間と塗布装置の処理時間とが拮抗してくると、搬送ロボットによる基板の搬入出にかかる時間（搬送時間）がボトルネックとなる。すなわち、各インプリント装置および塗布装置における各処理が、搬送ロボットによる基板の搬送待ちになる状態が生じ得る。これに対して、例えば、搬送経路上に往路と復路とで複数の搬送ロボットを配置する構成も考え得るが、双方が交錯しないよう、鉛直方向に多段構成の経路を長距離に渡って設置する必要があり、システム構成が複雑になる。また、このように複数の搬送ロボットを用いたとしても、インプリント装置から処理済みの基板を搬出後、直ちに次の基板を搬入するには、結果的に、往路用と復路用との各搬送ロボットが同一のインプリント装置の手前でともに待機することに変わりはない。同様に、この場合、他のインプリント装置で処理済みの基板も、この間往路用の搬送ロボットの到着を待つことになるため、これらのことを考慮すれば、インプリントシステム全体として大幅な処理速度改善にはつながらない。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、例えば、簡単な構成で生産性を向上させるのに有利なインプリント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、前処理装置から供給される基板上に樹脂のパターンを形成する複数のインプリント処理部を有するインプリント装置であって、前処理装置から複数のインプリント処理部のそれぞれに基板を搬送する搬送部と、インプリント処理部の内部に搬送部が基板を搬入するための基板搬入口とは異なる位置に設置され、インプリント処理部でパターンが形成された基板を、インプリント処理部の外部に搬出するための基板搬出口と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、簡単な構成で生産性を向上させるのに有利なインプリント装置を提供することができる。

本発明の一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。 １つのインプリント処理部の構成を示す図である。 本発明の他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。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。

まず、本発明の一実施形態に係るインプリント装置について説明する。本実施形態に係るインプリント装置は、複数のインプリント処理部を含む、いわゆるクラスタ型のインプリント装置である。図１は、本実施形態に係るクラスタ型インプリント装置２００と、このクラスタ型インプリント装置２００を含むインプリントシステム１００との構成を示す概略平面図である。インプリントシステム１００は、クラスタ型インプリント装置２００と、前処理装置３００とを含む。クラスタ型インプリント装置２００は、複数（本実施形態では一例として６つ）のインプリント処理部２１０（２１０Ａ〜２１０Ｆ）と、基板搬送部２２０と、複数の基板搬出部２３０（２３０Ａ〜２３０Ｆ）と、クラスタ制御部２４０とを含む。

図２は、１つのインプリント処理部（以下、単に「処理部」と表記する）２１０の構成を示す概略図である。処理部２１０は、物品としての半導体デバイスなどの製造工程のうちのリソグラフィ工程を実施するもので、被処理基板であるウエハ１上（基板上）の未硬化樹脂１５をモールド（型）５で成形し、ウエハ１上に樹脂１５のパターンを形成する。なお、処理部２１０は、ここでは光硬化法を採用する。また、以下の図においては、ウエハ１上の樹脂１５に対して紫外線を照射する照明系６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。処理部２１０は、照明系６と、モールド保持機構１６と、アライメント計測系１１と、ウエハステージ３と、塗布部１７と、処理部内制御部１８とを備える。

照明系６は、インプリント処理時に、光源から発せられた紫外線１９をインプリントに適切な光に調整し、モールド５に照射する。光源は、水銀ランプなどのランプ類を採用可能であるが、モールド５を透過し、かつ樹脂（紫外線硬化樹脂）１５が硬化する波長の光を発する光源であれば、特に限定するものではない。なお、本実施形態では、光硬化法を採用するので照明系６を設置しているが、例えば熱硬化法を採用する場合には、照明系６に換えて、熱硬化性樹脂を硬化させるための熱源部を設置することとなる。

モールド５は、外周形状が多角形（好適には、矩形または正方形）であり、ウエハ１に対する面には、例えば回路パターンなどの転写すべき凹凸パターンが３次元状に形成されたパターン部５ａを含む。なお、パターンサイズは、製造対象となる物品により様々であるが、微細なものでは十数ナノメートルのパターンも含まれる。また、モールド５の材質は、紫外線１９を透過させることが可能で、かつ熱膨張率の低いことが望ましく、例えば石英とし得る。

モールド保持機構１６は、それぞれ不図示であるが、モールド５を保持するモールドチャックと、モールドチャックを保持し、モールド５を移動させるモールド駆動機構とを有する。モールドチャックは、モールド５における紫外線１９の照射面の外周領域を真空吸着力や静電力により引き付けることでモールド５を保持し得る。また、モールドチャックおよびモールド駆動機構は、照明系６から照射された紫外線１９がモールド５を透過してウエハ１に向かうように、中心部（内側）に開口領域を有する。モールド駆動機構は、モールド５とウエハ１上の樹脂１５との押し付けまたは引き離しを選択的に行うようにモールド５を各軸方向に移動させる。モールド駆動機構に採用可能な動力源としては、例えばリニアモーターまたはエアシリンダーがある。また、モールド５の高精度な位置決めに対応するために、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。さらに、Ｚ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向やＹ軸方向、またはθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置調整機能や、モールド５の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成もあり得る。なお、インプリント処理時の押し付けおよび引き離し動作は、モールド５をＺ軸方向に移動させることで実現してもよいが、ウエハステージ３をＺ軸方向に移動させることで実現してもよく、または、その双方を相対的に移動させてもよい。

アライメント計測系１１は、モールド５に予め形成されているアライメントマークと、ウエハ１に予め形成されているアライメントマークとを光学的に観察し、両者の相対位置関係を計測する。

ウエハ１は、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板であり、この被処理面には、紫外線硬化樹脂であり、モールド５に形成されたパターン部５ａにより成形される樹脂１５が塗布される。

ウエハステージ３は、ウエハ１を保持し、モールド５とウエハ１上の樹脂１５との押し付けに際して、モールド５と樹脂１５との位置合わせを実施する。ウエハステージ３は、ウエハ１を吸着力により保持するウエハチャック２と、ウエハチャック２を機械的手段により保持し、定盤４上で少なくともウエハ１の表面に沿う方向に移動可能とするステージ駆動機構とを有する。ステージ駆動機構に採用可能な動力源としては、例えばリニアモーターや平面モーターがある。ステージ駆動機構も、Ｘ軸およびＹ軸の各方向に対して、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。さらに、Ｚ軸方向の位置調整のための駆動系や、ウエハ１のθ方向の位置調整機能、またはウエハ１の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成もあり得る。

塗布部１７は、モールド保持機構１６の近傍に設置され、ウエハ１上に存在するパターン形成領域としてのショット上に、樹脂（未硬化樹脂）１５を塗布する。塗布部１７は、吐出部７と、樹脂１５を収容するタンク８と、タンク８から吐出部７へ樹脂を供給する供給配管９と、吐出部７を移動可能とする移動部１０とを備える。移動部１０は、吐出部７を、通常の吐出時には吐出位置に位置決めし、メンテナンス（クリーニングや交換）時には退避位置（メンテナンス位置）に移動させる。ここで、樹脂１５は、紫外線１９を受光することにより硬化する性質を有する光硬化性樹脂（インプリント材）であり、デバイス製造工程などの各種条件により適宜選択される。また、塗布部１７から塗布（吐出）される樹脂１５の量も、ウエハ１上に形成される樹脂１５の所望の厚さや、形成されるパターンの密度などにより適宜決定される。

処理部内制御部１８は、処理部２１０の各構成要素の動作および調整などを制御する。処理部内制御部１８は、不図示であるが、ＣＰＵまたはＤＳＰなどの計算部と、レシピなどを記憶するメモリーやハードディスクなどの記憶部とを含む。ここで、レシピは、ウエハ１、または同一の処理を行うウエハ群であるロットを処理する際の一連の処理パラメーターからなる情報（データ）である。処理パラメーターとしては、例えば、ショットのレイアウト、インプリント処理されるショットの順番、各ショットでのインプリント条件などである。また、インプリント条件としては、例えば、ウエハ１上に塗布した樹脂１５にモールド５を押し付ける時間である充填時間や、紫外線１９を照射して樹脂１５を硬化させる時間である露光時間がある。インプリント条件として、さらには各ショット当たりに塗布する樹脂１５の量である樹脂塗布量などもある。処理部内制御部１８は、クラスタ制御部２４０からレシピを受信し、このレシピに基づいて、基板搬送部２２０により搬入されたウエハ１に対してインプリント処理を実施させる。

図１に戻り、基板搬送部（搬送部）２２０は、前処理装置３００から各処理部２１０へウエハ１を搬送（受け渡し）する。基板搬送部２２０は、例えば、レールまたは走行ガイドである搬送路１３と、搬送路１３上を走行し、ウエハ１を保持するハンドを支持したアームを有する搬送ロボット２４とを含む。アームは、伸縮可能であり、かつＺ軸方向およびＺ軸周り（θｚ方向）にも移動可能である。搬送ロボット２４は、１ロットのウエハ１を格納する基板格納容器（ＦＯＵＰ）１４から前処理済みのウエハ１を受け取った後、処理を担当する処理部２１０の基板搬入口２２まで移動して、ウエハ１をその処理部２１０の内部へ受け渡す。なお、ＦＯＵＰは、Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄの略語である。

基板搬出部２３０は、各処理部２１０のすべてにおいて、インプリント処理が完了したすべてのウエハ１を一旦保管し、その後各処理部２１０の外部へ、順次、搬出する。基板搬出部２３０は、処理部２１０内に設置されている搬出用ハンド２１と、基板搬出口２３を含む基板保管部２０とを含む。搬出用ハンド２１は、インプリント処理が完了したウエハ１をウエハステージ３から受け取り、基板保管部２０内に移動させる。基板保管部２０は、処理部２１０内に備えられる収納棚であってもよいし、ＦＯＵＰのような格納容器を一時的に載置する台（載置部）であってもよい。このように基板保管部２０に保管されているウエハ１は、不図示であるが、例えばＯＨＴやＡＧＶを用いて、直ちに次工程の処理装置に搬送され得る。なお、ＯＨＴは、Ｏｖｅｒ Ｈｅａｄ Ｔｒａｎｓｆｅｒの、ＡＧＶは、Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅのそれぞれ略語である。ここで、基板搬出部２３０が設置される位置は、上記のようなＯＨＴやＡＧＶからのアクセス性、および処理部２１０内で基板搬入口２２との干渉を避ける搬出用ハンド２１の機構の簡素化などの観点から、基板搬入口２２とは異なる側面とすることが望ましい。

クラスタ制御部２４０は、クラスタ型インプリント装置２００の各構成要素の動作などを制御する。クラスタ制御部２４０は、例えば情報処理装置（コンピューター）で構成される。そして、本実施形態に係る処理（インプリント方法）は、プログラムとして上記情報処理装置に実行させ得る。また、クラスタ制御部２４０と、各処理部２１０、基板搬送部２２０、および各基板搬出部２３０との間では、不図示の通信回線を介して制御信号および各種情報（処理レシピ、搬出スケジュールなど）が送受信される。

前処理装置３００は、各処理部２１０にてインプリント処理を行う前の処理として、例えば、クラスタ型インプリント装置２００が指定したロットのウエハ１に対して密着層をスピン塗布する塗布装置である。密着層は、ウエハ１の全面に、樹脂１５とウエハ１との密着性の改善、およびウエハ１表面での未硬化状態の樹脂１５の拡がり性の改善のために形成される層であり、例えば、光反応性単分子膜または反応性官能基などを含む材料からなる。また、前処理装置３００は、各処理部２１０にそれぞれ対応する複数の基板格納容器１４を設置（収容）し得る。なお、ここでは、一例として前処理装置３００が塗布装置であるとしているが、前処理装置３００は、各処理部２１０にてインプリント処理がなされる前の処理を実施する装置であれば、特に限定するものではない。例えば、前処理装置３００は、成膜などの化学処理を行った後にウエハ１に膜を定着させるための熱処理を行う装置であってもよい。

なお、クラスタ制御部２４０と、前処理装置３００の各種制御を実行する不図示の前処理装置側制御部とは、信号配線を介して直接接続されて、処理動作のための信号の送受信を行ってもよい。または、クラスタ制御部２４０および前処理装置側制御部のそれぞれに信号配線を介して接続され、インプリントシステム１００全体を統括する不図示の統括制御部が存在する場合もある。この場合には、統括制御部が、クラスタ制御部２４０と前処理装置側制御部とに独立して処理動作のための信号の送受信を行ってもよい。さらに、クラスタ制御部２４０（あるいは統括制御部）は、インプリント工程の次の工程を担う装置としてのエッチング装置４００と信号配線を介して接続される。なお、次の工程を担う装置（基板処理装置）が行う処理は、エッチング処理に限られない。

ここで、従来のインプリントシステムでは、インプリント処理が完了したウエハは、その処理部に搬入されたときと同一の搬送ロボット（搬送経路）により前処理装置に戻り、システム外に搬出される。そして、上記のとおり、各処理部での処理時間と塗布装置での処理時間とが拮抗してくると、搬送ロボットによる搬送時間がボトルネックとなる。また別の観点から見ると、例えばクラスタ型露光装置では、露光処理後のウエハに対して後処理である現像処理を行うので、前処理である塗布処理と後処理とを同一のユニット内で実施する塗布現像装置にそのウエハを戻す必要がある。これに対して、クラスタ型インプリント装置２００では、処理部２１０内で処理が完結するので（すなわち現像処理などの後処理を要しないので）、インプリント処理後に前処理装置３００側にウエハ１を必ずしも戻す必要はない。そこで、本実施形態では、インプリント処理が完了した後のウエハ１を基板搬入口２２とは異なる基板搬出口２３からクラスタ型インプリント装置２００の外部に搬出させ、パターン形成後の次の処理工程（エッチング工程など）を直ちに実施させる。次の処理工程を直ちに実施させるために、クラスタ制御部２４０（あるいは統括制御部）は、次の工程を行う基板処理装置にウエハ１の搬出に応じた信号を送信することが好ましい。

これにより、基板搬送部２２０は、各処理部２１０へのウエハ１の搬入動作だけに専念すればよいことになり、１つの処理部２１０の基板搬入口２２での滞在時間を短くすることができる。そして、クラスタ型インプリント装置２００は、単位時間あたりの処理枚数を増やすことができるので、結果的に生産性を向上させることができる。また、装置構成の観点では、クラスタ型インプリント装置２００に基板搬出部２３０を設置するとしても、例えば搬出用ハンド２１は、ウエハステージ３から基板保管部２０へウエハ１を単純に載せ替える機構のみ備えればよく、複雑な構成を要しない。すなわち、例えば、基板搬送部２２０の搬送路１３上にさらに搬送ロボットを設置して対応するよりも容易に実現できる。

以上のように、本実施形態によれば、簡単な構成で生産性を向上させるのに有利なインプリント装置およびインプリント方法、ならびにインプリントシステムを提供することができる。

なお、上記実施形態では、各処理部２１０に基板搬出部２３０を設置する構成としているが、特に基板保管部２０を設置することについては必ずしも要しない。これに関し、図３は、上記実施形態に係るクラスタ型インプリント装置２００（インプリントシステム１００）を変形した場合の構成を示す概略図である。ここでは、各処理部２１０にある基板搬出口２３に、直接、インプリント工程の次の工程を担うエッチング装置４００が接続される。図３に示す例では、基板搬送部２２０に対して同じ側の一方に設置されている３つの処理部２１０Ａ〜２１０Ｃに１つのエッチング装置４００Ａが接続され、他方に設置されている３つの処理部２１０Ｄ〜２１０Ｆに１つのエッチング装置４００Ｂが接続されている。そして、各処理部２１０と各エッチング装置４００とは、不図示の通信回線を直接介して、またはさらにクラスタ制御部２４０を介して、インプリント処理とエッチング処理とを自動処理し得る。このような構成によれば、基板保管部２０を要しないので、クラスタ型インプリント装置２００の構成がさらに簡単になり、かつ、ＯＨＴやＡＧＶなどの搬送機構も使用しないので、生産性をさらに向上させることができる。

なお、図３に示す構成に関し、各処理部２１０内の搬出用ハンド２１も、必ずしも要しない。例えば、ウエハステージ３が処理部２１０内で基板搬出口２３付近まで移動可能であれば、エッチング装置４００に設置されている不図示のハンドが、代わりにインプリント処理済みのウエハ１の受け渡し動作を行うものとしてもよい。これにより、クラスタ型インプリント装置２００の構成をさらに簡単にし得る。また、ここでは一例として、インプリント工程の次の工程を担う装置をエッチング装置４００としたが、エッチング処理とは異なる処理を行う基板処理装置が接続されてもよい。本実施形態においても、クラスタ制御部２４０（あるいは統括制御部）は、インプリント工程の次の工程を担う装置としての基板処理装置と信号配線を介して接続される。そして、次の処理工程を直ちに実施させるために、クラスタ制御部２４０（あるいは統括制御部）は、次の工程を行う基板処理装置にウエハ１の搬出に応じた信号を送信することが好ましい。

（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得る。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形成された基板を加工する他の処理を含み得る。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。

１ ウエハ
５ モールド
１５ 樹脂
２２ 基板搬入口
２３ 基板搬出口
２００ クラスタ型インプリント装置
２１０ インプリント処理部
２２０ 基板搬送部
３００ 前処理装置

Claims (12)

1. 前処理装置から供給される基板上に、樹脂のパターンを形成する複数のインプリント処理部を有するインプリント装置であって、
   前記前処理装置から前記複数のインプリント処理部のそれぞれに前記基板を搬送する搬送部と、
   前記インプリント処理部の内部に前記搬送部が基板を搬入するための基板搬入口とは異なる位置に設置され、前記インプリント処理部で前記パターンが形成された基板を前記インプリント処理部の外部に搬出するための基板搬出口と、
   を備えることを特徴とするインプリント装置。
2. 前記基板搬出口を介して前記基板を搬出させるべく前記基板を移動させる搬出用ハンドと、
   前記インプリント処理部で前記パターンが形成された基板を、順次、移動させるように、前記搬出用ハンドの動作を制御する制御部と、
   を備え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. 前記基板搬出口は、前記インプリント処理部の前記基板搬入口が設置されている側とは異なる側に設置されることを特徴とする請求項１または２に記載のインプリント装置。
4. 前記インプリント処理部で前記パターンが形成された基板を、前記基板搬出口から前記基板が搬出される前で保管する基板保管部を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
5. 前記基板保管部は、前記基板を保持する棚、または複数の前記基板を格納する基板格納容器を載置する載置部である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. 前記基板搬出口は、前記インプリント処理部によるインプリント工程の次の工程における処理を実施する基板処理装置に直接接続されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のインプリント装置。
7. 前記基板処理装置は、前記インプリント処理部と通信回線を介して直接接続されることを特徴とする請求項６に記載のインプリント装置。
8. 前記基板処理装置は、エッチング処理を行う装置であることを特徴とする請求項６または７に記載のインプリント装置。
9. 前処理装置から供給される基板上に、未硬化樹脂を塗布して型で成形し、前記基板上に樹脂のパターンを形成する処理を複数のインプリント処理部にて行うインプリント方法であって、
   前記前処理装置から前記複数のインプリント処理部のそれぞれに前記基板を搬送する工程と、
   前記インプリント処理部の内部に前記基板を搬入する基板搬入口とは異なる位置に設置された基板搬出口から、前記インプリント処理部で前記パターンが形成された基板を、前記インプリント処理部の外部に搬出する工程と、
   を含むことを特徴とするインプリント方法。
10. 請求項９に記載のインプリント方法を情報処理装置に実行させるためのプログラム。
11. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載のインプリント装置と、該インプリント装置にて処理される基板に前処理を行う前処理装置とを有するインプリントシステム。
12. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載のインプリント装置、または請求項９に記載のインプリント方法を用いて基板上に樹脂のパターンを形成する工程と、
    前記工程で前記パター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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