JP2015023151A - 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】クラスタ型インプリント装置とした場合に生産性の低下を抑える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、基板１上に供給されたインプリント材を型で成形し、基板１上にパターンを転写するインプリント処理部２１０を複数有する。また、インプリント装置２００は、複数のインプリント処理部２１０に基板１を搬送する搬送部２２０と、複数のインプリント処理部２１０と搬送部２２０との各気圧を調整する気圧調整部（１４）、２４０とを備える。気圧調整部（１４）、２４０は、複数のインプリント処理部２１０のうち少なくとも１つのインプリント処理部２１０が処理不能となったときに、処理不能となったインプリント処理部２１０の気圧が、他のインプリント処理部２１０の気圧、および搬送部２２０の気圧よりも低くなるように、気圧差を生じさせる。【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、基板上に供給された未硬化の樹脂を型（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未硬化の樹脂（インプリント材、光硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂）を供給（塗布）する。次に、樹脂を型により成形する。そして、光（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などの前処理を行う必要があり、このような前処理を行う前処理装置は、インプリント装置と直接接続される。また、生産性の向上のために、特許文献１は、複数のリソグラフィ装置（例えば、露光装置またはインプリント装置）と、該複数のリソグラフィ装置間を移動する搬送ユニットとを含むクラスタ型のリソグラフィシステムを開示している。

特開２０１１−２１０９９２号公報

特に、インプリント装置の単位時間当たりの基板処理枚数に対して前処理装置の基板処理枚数が多い場合には、複数台のインプリント装置（インプリント処理部）と１台の前処理装置とを組み合わせたクラスタ型インプリント装置が要求される。そして、インプリント処理の際には、ロットと呼ばれる一定枚数の基板群（例えば２５枚の基板を１ロットとする）に分けて、同一ロット内の複数の基板を同一のインプリント処理部（複数台のインプリント装置の１つ）でインプリント処理されることが望ましい。これは、同一ロット内の基板を同一の条件で処理することで、その後の検査簡易化や処理条件の最適化などが可能となるためである。

クラスタ型インプリント装置は、インプリント処理部同士が接続されている。そのため、クラスタ型インプリント装置内の１つのインプリント処理部に発塵や汚染などのトラブルが発生した場合、そのインプリント処理部が、発塵・汚染源となって他のインプリント処理部に影響を与える恐れがある。この場合、クラスタ型インプリント装置内の基板搬送部や他のインプリント処理部に塵埃・汚染物が侵入し、汚染が広がる可能性がある。インプリント処理では、型と基板上の樹脂とが直接接触するので、基板上に塵埃などの異物が存在すると、型のパターンを破壊する場合があり、塵埃などが付着した基板だけでなく、それに続いて処理される基板にも影響を及ぼす。したがって、クラスタ型インプリント装置内に塵埃などが広がると、その影響で装置全体の歩留まりが低下したり、塵埃などが減少するまで装置全体を停止させなければならず、生産性が低下したりする可能性がある。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、クラスタ型インプリント装置とした場合に生産性の低下を抑える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、基板上に供給されたインプリント材を型で成形し、基板上にパターンを転写するインプリント処理部を複数有するインプリント装置であって、複数のインプリント処理部に基板を搬送する搬送部と、複数のインプリント処理部と搬送部との各気圧を調整する気圧調整部と、を備え、気圧調整部は、複数のインプリント処理部のうち少なくとも１つのインプリント処理部が処理不能となったときに、処理不能となったインプリント処理部の気圧が、他のインプリント処理部の気圧、および搬送部の気圧よりも低くなるように、気圧差を生じさせる、ことを特徴とする。

本発明によれば、クラスタ型インプリント装置とした場合に生産性の低下を抑える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。 インプリント装置内での汚染の広がりを時系列で表す図である。

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、インプリント処理部を複数有する、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、クラスタ制御部２３０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）に供給された未硬化の樹脂１５（インプリント材）をモールド（型）５で成形する。モールド５で成形した樹脂１５を硬化させて、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（ディスペンサ）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との接触（押印）または引き離し（離型）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印および離型の各動作は、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とを接触させる際、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、未硬化の樹脂１５を塗布（供給）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１５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２３０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。

また、処理部２１０は、その全体を第１の隔壁１３により覆われており、第１の隔壁１３により囲まれた空間をインプリント空間（第１の空間）としている。そして、インプリント空間内の気圧は、複数の処理部２１０について個々に設置されている気圧調整部（気体供給部）１４により気体が供給されることで、適宜調整される。また、気圧調整部１４は、設置されている各処理部２１０（インプリント空間）ごとに、それぞれ気圧を調整し得る。

図１に戻り、基板搬送部（搬送部）２２０は、各処理部２１０と前処理装置３００との間でウエハ１を搬送（受け渡し）する。基板搬送部２２０は、例えば、ウエハ１を保持するハンド２２を有する搬送ロボットである。ハンド２２は、前処理装置３００にある、１ロットのウエハ１を格納する基板格納容器（ＦＯＵＰ）２０から前処理済みのウエハ１を受け取ったり、基板格納容器２０へ処理部２１０での処理済みウエハ１を受け渡したりする。ハンド２２は、さらに各処理部２１０の基板搬出入口（基板受け渡し位置）にてウエハ１の受け渡しを行う。また、基板搬送部２２０は、その全体を第２の隔壁２１により覆われており、第２の隔壁２１により囲まれた空間を基板搬送空間（第２の空間）としている。特に第２の隔壁２１は、前処理装置３００との接続位置や、各処理部２１０との接続位置（すなわち基板受け渡し位置）にも設置され、結果的に、基板搬送空間は略密閉されている。そして、基板搬送空間内の気圧は、気圧調整部１４と同様の気圧調整部２４０により気体が供給されることで、適宜調整される。

クラスタ制御部２３０は、クラスタ型インプリント装置２００の各構成要素の動作および調整などを制御する。クラスタ制御部２３０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２３０と、各処理部２１０および基板搬送部２２０との間では、不図示の通信配線を介して制御信号および各種情報（処理レシピなど）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、基板格納容器２０を、その処理を担当する各処理部２１０に合わせた分、設置（収容）し得る。

なお、クラスタ制御部２３０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２３０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２３０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。

ここで、クラスタ型インプリント装置２００内の１つの処理部２１０にトラブルが発生すると（処理不能となると）、上記のとおりその処理部２１０が発塵・汚染源となる可能性がある。処理部２１０で発生するトラブルとしては、処理部２１０内での構成要素同士の干渉や振動による発塵、または化学物質の漏洩による汚染などがこれに当たる。クラスタ型インプリント装置２００は、インプリント処理部２１０と基板搬送部２２０とが連通している。このことは、トラブルが発生した処理部２１０の塵埃・汚染物が基板搬送部２２０や他の処理部２１０に侵入し汚染が広がる可能性があることを意味し、望ましくない。

図３は、処理部２１０Ａが発塵・汚染源となったと想定した場合のクラスタ型インプリント装置２００内での汚染の広がりを時系列で表す概略図である。まず、図３（ａ）に示すように、処理部２１０Ａでトラブルが発生し発塵などが発生すると、その処理部２１０Ａのインプリント空間自体が汚染される。次に、図３（ｂ）に示すように、汚染は、処理部２１０Ａと連通する基板搬送部２２０に広がる。そして、最終的には、基板搬送部２２０にそれぞれ連通する他の処理部２１０Ｂ〜２１０Ｆにまで広がることになる。そこで、本実施形態では、以下のようにクラスタ型インプリント装置２００内の各部位の気圧を調整することで、このような汚染の拡大を抑止する。

次に、本実施形態における上記気圧の調整について、図１を参照して詳説する。まず、各処理部２１０のうち、処理部２１０Ａにトラブルが発生したと想定する。なお、ここでいうトラブルは、以下のような方法で認識し得る。例えば、処理部２１０でインプリント処理されたウエハ１を検査し、形成された樹脂１５のパターンに異常を発見することで、その原因となった発塵を認識し得る。または、第１の隔壁１３内に各種センサーを予め設置し、インプリント空間内の雰囲気の異常を検知することで、汚染を認識し得る。汚染レベルを測定するセンサーとしては、パーティクルカウンターを用いることができる。インプリント装置内のパーティクルを計測し、所定値を超えるとインプリント装置にトラブルが発生したと判断する。さらに、処理部２１０のトラブルとしては、モールド５を保持して駆動するモールド保持部１６の駆動エラーや、ウエハ１を駆動させるウエハステージ３の駆動エラーなどである。発塵の恐れがある駆動エラーが生じた場合は、インプリント装置にトラブルが発生したと判断する。

処理部２１０でトラブルが発生すると、次に、各気圧調整部１４、２４０は、処理不能となった処理部２１０Ａを含むインプリント空間の気圧Ｐ_Ａに気圧差を生じさせる。このとき、各気圧調整部１４、２４０は、気圧Ｐ_Ａを、他の各処理部２１０Ｂ〜２１０Ｆを含む各インプリント空間の気圧Ｐ_Ｂ〜Ｐ_Ｆ、および基板搬送空間の気圧Ｐ_Ｔよりも低くなるようにする。そして、基本的には、２つの方法がある。第１の方法としては、気圧Ｐ_Ａを、気圧Ｐ_Ｂ〜Ｐ_Ｆ、および基板搬送空間の気圧Ｐ_Ｔよりも低くなるように調整することで気圧差を生じさせる方法である。一方、第２の方法としては、気圧Ｐ_Ｂ〜Ｐ_Ｆ、および基板搬送空間の気圧Ｐ_Ｔを、気圧Ｐ_Ａよりも高くなるように調整することで、気圧差を生じさせる方法である。これ以外にも、すべての気圧を変化させることで、上記条件を満たすように気圧差を調整してもよい。これによれば、各空間での気体の流れが上記の気圧差によって規定されるので、塵埃・汚染物がトラブルの発生した処理部２１０Ａ以外の空間に拡散することを抑えることができる。

各気圧調整部によりインプリント空間および基板搬送空間の気圧を調整した後に、トラブルが発生し、インプリント処理不能となった処理部２１０のクリーニングを行う。気圧を調整した状態でクリーニングを行うので、他の処理部２１０には影響を与えず、インプリント処理を続けることができる。

なお、上記条件を満たしつつ、さらに、トラブルが発生した処理部２１０Ａに設置されている気圧調整部１４は、そのインプリント空間内の気圧Ｐ_Ａを、その外部の空間の気圧Ｐよりも高くなるように調整することが望ましい。これによれば、処理部２１０Ａにおいて、第１の隔壁１３で遮蔽しきれない隙間を介して、外部空間の塵埃・汚染物がインプリント空間内に侵入することを抑止することができる。また、トラブルが発生した処理部２１０Ａは、気圧調整部１４、２４０が気圧差を生じさせている間（このとき、処理部２１０Ａ内の気圧調整部１４は稼働中である。）は、インプリント処理を停止することが望ましい。これによれば、処理部２１０Ａのインプリント空間内でのさらなる発塵・汚染を抑止することができるとともに、不要な電力消費を抑えることもできる。

このように、クラスタ型インプリント装置２００は、ある処理部２１０で発塵や汚染を引き起こすトラブルが発生した場合でも、塵埃や汚染物が他の空間に拡散することを抑止することができる。したがって、このようなトラブルが発生しても、クラスタ型インプリント装置２００全体を停止させる必要がなく、かつ汚染などが生じたまま処理を続行することがないので、生産性の低下を抑え、かつ歩留まりの低下も抑えることができる。

以上のように、本実施形態によれば、クラスタ構成とした場合に歩留まりおよび生産性を両立する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。

（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
１４ 気圧調整部
１５ 樹脂
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
２４０ 気圧調整部

Claims (9)

1. 基板上に供給されたインプリント材を型で成形し、前記基板上にパターンを転写するインプリント処理部を複数有するインプリント装置であって、
   前記複数のインプリント処理部に前記基板を搬送する搬送部と、
   前記複数のインプリント処理部と前記搬送部との各気圧を調整する気圧調整部と、
   を備え、
   前記気圧調整部は、前記複数のインプリント処理部のうち少なくとも１つのインプリント処理部が処理不能となったときに、前記処理不能となったインプリント処理部の気圧が、他の前記インプリント処理部の気圧、および前記搬送部の気圧よりも低くなるように、気圧差を生じさせる、
   ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記気圧調整部は、前記気圧差を、前記処理不能となったインプリント処理部の気圧を、他の前記インプリント処理部の気圧、および前記搬送部の気圧よりも低くなるように調整す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. 前記気圧調整部は、前記気圧差を、他の前記インプリント処理部の気圧、および前記搬送部の気圧を、前記処理不能となったインプリント処理部の気圧よりも高くなるように調整す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。
4. 前記気圧調整部は、前記処理不能となったインプリント処理部の気圧を、前記インプリント装置の外部の気圧よりも高くなるように調整す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. 前記処理不能となったインプリント処理部は、前記気圧調整部が前記気圧差を調整している間、前記基板上にパターンを転写するインプリント処理を停止することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のインプリント装置。
6. 基板上に供給されたインプリント材を型で成形し、前記基板上にパターンを転写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、
   前記複数のインプリント処理部のうち少なくとも１つのインプリント処理部が処理不能となったときに、前記処理不能となったインプリント処理部の気圧が、他の前記インプリント処理部の気圧、および前記複数のインプリント処理部に前記基板を搬送する搬送部の気圧よりも低くなるように、気圧差を生じさせる工程を含むことを特徴とするインプリント方法。
7. 請求項６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。
8. 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。
9. 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、または請求項６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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