JP2015115413A - インプリント装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モールドと基板との間の空間における除電を行うのに有利な技術を提供する。
【解決手段】基板上のインプリント材とモールドとを接触させた状態で紫外線を照射してインプリント材を硬化させ、硬化したインプリント材から前記モールドを剥離することで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、インプリント材を吐出する吐出口を含み、前記吐出口を介して前記基板上にインプリント材を供給する供給部と、前記モールドと前記基板との間の第１空間から離れた第２空間に軟Ｘ線を照射することでイオンを生成する生成部と、を有し、前記吐出口と前記生成部とは、前記モールドの側面を挟んで配置され、前記第２空間で生成された前記イオンを前記第１空間に供給して前記第１空間における除電を行うことを特徴とするインプリント装置を提供する。
【選択図】図１

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、ナノスケールの微細なパターンの形成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。インプリント技術を用いたインプリント装置は、微細なパターン（凹凸）が形成されたモールド（型）を原版として用いて、シリコンウエハやガラスプレートなどの基板上にパターンを形成する。例えば、インプリント装置では、基板上に光硬化性樹脂（例えば、紫外線硬化樹脂）を塗布し、かかる樹脂をモールドで成形する。そして、光（例えば、紫外線）を照射して樹脂を硬化させてからモールドを剥離することで、樹脂のパターンが基板上に形成される。

インプリント装置では、基板上の硬化した樹脂からモールドを剥離する剥離工程において、モールド及び基板上の樹脂のパターン（転写パターン）のそれぞれの面で帯電（剥離帯電）が生じることがある。剥離帯電は、転写パターンの放電破壊やモールドへの塵埃（パーティクル）の付着を引き起こすことがあるため、転写パターンの欠陥の要因となる。

そこで、剥離帯電を除去するために、除電装置（イオナイザー）を備えたインプリント装置が提案されている（特許文献１及び２参照）。かかるインプリント装置では、発塵の懸念のない軟Ｘ線を照射するイオナイザーが用いられている。

特許第５１３７６３５号公報 特開２００９−２８６０８５号公報

しかしながら、従来技術には、イオナイザーから照射される軟Ｘ線によって、インプリント装置内に存在する未硬化の樹脂の重合反応（硬化反応）が開始されてしまうという課題がある。特に、インプリント装置内に基板上に樹脂を塗布（供給）する塗布装置が配置されている場合、樹脂の吐出口に軟Ｘ線が照射されると、かかる吐出口に存在する樹脂が硬化し、基板への樹脂の塗布が不安定になってしまう。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、モールドと基板との間の空間における除電を行うのに有利な技術を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのインプリント装置は、基板上のインプリント材とモールドとを接触させた状態で紫外線を照射してインプリント材を硬化させ、硬化したインプリント材から前記モールドを剥離することで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、インプリント材を吐出する吐出口を含み、前記吐出口を介して前記基板上にインプリント材を供給する供給部と、前記モールドと前記基板との間の第１空間から離れた第２空間に軟Ｘ線を照射することでイオンを生成する生成部と、を有し、前記吐出口と前記生成部とは、前記モールドの側面を挟んで配置され、前記第２空間で生成された前記イオンを前記第１空間に供給して前記第１空間における除電を行うことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、モールドと基板との間の空間における除電を行うのに有利な技術を提供することができる。

本発明の一側面としてのインプリント装置の構成を示す概略図である。 本発明の一側面としてのインプリント装置の構成を示す概略図である。 モールドチャック、基板ステージ、除電機構及び吐出ヘッドの近傍を示す概略図である。 モールドチャック、基板ステージ、除電機構及び吐出ヘッドの近傍を示す概略図である。 樹脂供給部の吐出ヘッドの吐出口の近傍を示す概略図である。 モールドチャック、基板ステージ、除電機構及び吐出ヘッドの近傍を示す概略図である。 樹脂供給部の供給管の構成を示す概略図である。 モールドチャック、基板ステージ、除電機構及び吐出ヘッドの近傍を示す概略図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一側面としてのインプリント装置１００の構成を示す概略図である。インプリント装置１００は、例えば、半導体デバイスなどのデバイスの製造に用いられるリソグラフィ装置であって、基板上のインプリント材（未硬化の樹脂）をモールド（型）で成形して基板上にパターンを形成する。インプリント装置１００は、本実施形態では、基板上のインプリント材とモールドとを接触させた状態で紫外線を照射してインプリント材を硬化させ、基板上の硬化したインプリント材からモールドを剥離することで基板上にパターンを形成する。

インプリント装置１００は、モールドチャック２と、構造体３と、ステージ定盤５と、基板ステージ６と、照射部７と、樹脂供給部１２と、除電機構（イオナイザー）１５とを有する。

モールドチャック２は、基板４に転写すべきパターンに対応する凹凸（微細パターン）が形成されたモールド１を保持するモールド保持部材であって、上下方向（基板４に近づいたり、基板４から離れたりする方向）に移動可能である。モールドチャック２は、構造体３によって支持されている。

基板４は、ステージ定盤５の面内で移動可能な基板ステージ６に保持される。基板ステージ６には、上下方向（モールド１に近づいたり、モールド１から離れたりする方向）に移動可能な機構を設けてもよい。基板４は、モールド１のパターンが転写される基板であって、シリコンウエハやガラスプレートなどを含む。

照射部７は、光源や光学素子などを含み、インプリント材を硬化させるための光を照射する。本実施形態では、インプリント材として、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化型の樹脂１０を用いているため、照射部７から紫外線が照射される。但し、照射部７から照射される光（の波長）は、インプリント材の種類に応じて決定される。

樹脂供給部１２は、基板４の上に樹脂１０を供給（塗布）する。樹脂供給部１２は、樹脂１０を吐出する吐出口１１が形成された吐出ヘッド１３と、樹脂１０を収容するタンク１４と、吐出口１１とタンク１４とを接続し、タンク１４に収容された樹脂１０を吐出口１１に供給する供給管２３とを含む。吐出ヘッド１３は、ピエゾ素子を振動させるインクジェット機構を含み、かかるインクジェット機構によって吐出口１１から基板４に向けて樹脂１０が吐出される。

インプリント装置１００におけるインプリント処理、即ち、基板４の所定の位置（ショット領域）にパターンを形成する処理について説明する。インプリント処理においては、まず、基板４が樹脂供給部１２の吐出ヘッド１３の吐出口１１の下に位置するように基板ステージ６を移動させ、吐出口１１を介して基板４の上に樹脂１０を供給（塗布）する。

次に、樹脂１０を塗布した基板４がモールド１の下に位置するように基板ステージ６を移動させ、モールドチャック２を基板４に近づく方向に移動させて、基板４の上の樹脂１０とモールド１とを接触させる（モールド１を基板４に押し付ける）。この際、基板ステージ６をモールド１に近づく方向に移動させて、基板４の上の樹脂１０とモールド１とを接触させてもよい。モールド１と流動性を有する状態の樹脂１０、即ち、未硬化の樹脂１０とが接触することで、基板４の上の樹脂１０がモールド１のパターン（凹部）に充填される。

次いで、基板４の上の樹脂１０とモールド１とを接触させた状態において、照射部７からの紫外線を、モールド１を介して樹脂１０に照射する。紫外線の照射によって樹脂１０の重合反応が開始され、モールド１に成形された樹脂１０が硬化する。

次に、モールドチャック２を基板４から離れる方向に移動させて、基板４の上の硬化した樹脂１０からモールド１を剥離する。これにより、基板４の所定のショット領域に樹脂１０のパターン（転写パターン）が形成される。

これらの工程を繰り返すことで、基板４の全面、即ち、基板４の全てのショット領域に樹脂１０のパターンを形成することができる。

インプリント装置１００におけるインプリント処理では、基板４の上の硬化した樹脂１０からモールド１を剥離する剥離工程において、モールド１の表面や転写パターンの表面で帯電（剥離帯電）が生じる。モールド１の表面や転写パターンの表面が帯電すると、転写パターンの放電破壊やモールド１への塵埃（周囲の空間に浮遊しているパーティクル）の付着を引き起こし、転写パターンの欠陥が発生してしまう。

このような剥離工程で生じた剥離帯電を除電するために、インプリント装置１００は、除電機構１５を有している。除電機構１５は、本実施形態では、モールド１と基板４との間の第１空間（インプリント空間）ＳＰ１から離れた第２空間ＳＰ２に軟Ｘ線を照射することでイオンを生成する生成部として機能する。

除電機構１５は、当業界で周知のいかなる構成をも適用可能であり、例えば、蛍光管で発生した軟Ｘ線を照射窓から第２空間ＳＰ２に向けて照射する。除電機構１５から照射された軟Ｘ線は、電離作用によって高濃度のイオンを生成する。除電機構１５から照射される軟Ｘ線の照射角θは広く、静電気の除去が広範囲で可能である。除電機構１５から照射された軟Ｘ線によって生成された多くのイオンを含む空気は、第１空間ＳＰの周囲を流れる気体の流路に沿って（気流に乗って）モールド１の近傍に到達し、モールド１の帯電や基板４の上の転写パターンの帯電を除電する。このように、インプリント装置１００では、第２空間ＳＰ２で生成されたイオンを第１空間ＳＰ１に供給して第１空間ＳＰ１における除電を行う。ここで、第１空間ＳＰ１における除電は、剥離工程で生じた剥離帯電の除電、具体的には、モールド１に対する除電及び基板４の上の転写パターンに対する除電の少なくとも一方を含む。

一方、基板４に供給される樹脂１０は、軟Ｘ線が照射されても硬化してしまう。図１に示すように、インプリント装置１００の内部には、樹脂供給部１２の吐出ヘッド１３の吐出口１１が存在する。吐出口１１では、樹脂１０と周囲の気体とが境界（界面）を形成している状態である。従って、かかる界面に軟Ｘ線が照射されると、界面に存在する樹脂１０が硬化して吐出口１１の目詰まりが生じ、基板４への樹脂１０の供給が不安定になってしまう（樹脂１０の吐出不良が生じてしまう）。

そこで、本実施形態では、樹脂供給部１２の吐出ヘッド１３の吐出口１１と除電機構１５とをモールド１の側面を挟んで配置している。また、樹脂供給部１２の吐出ヘッド１３の吐出口１１を、除電機構１５から照射される軟Ｘ線の照射角θの外側に配置している。本実施形態では、吐出ヘッド１３の吐出口１１を基板４に向けて下向きに配置し、除電機構１５から照射される軟Ｘ線の照射角θの内側に吐出口１１が存在しないようにしている。従って、樹脂供給部１２の吐出ヘッド１３の吐出口１１及び除電機構１５を成就したように配置すれば、除電機構１５からの軟Ｘ線が吐出口１１に直接照射されることはない。

また、インプリント装置１００は、第１空間ＳＰ１や第２空間ＳＰ２を含む内部の空間のクリーン度を高めるために、図２に示すように、インプリント装置１００に気体を供給する気体供給部１７を有している。気体供給部１７は、例えば、送風機などを含み、第１空間ＳＰ１に対してフィルタを介した清浄な気体を流して第２空間ＳＰ２から第１空間ＳＰ１に向かう流路を形成する。除電機構１５は、第２空間ＳＰ２から第１空間ＳＰ１に向かう流路の流路の上流側に配置され、樹脂供給部１２の吐出ヘッド１３の吐出口１１は、第２空間ＳＰ２から第１空間ＳＰ１に向かう流路の下流側に配置されている。従って、除電機構１５からの軟Ｘ線を、モールド１や吐出口１１（第１空間ＳＰ１）に直接照射せず、気体供給部１７と第１空間ＳＰ１との間の第２空間ＳＰ２に照射することで、第２空間ＳＰ２で生成されたイオンが流路を介して第１空間ＳＰ１に供給される。このようにして第１空間ＳＰ１に供給されたイオンによって、第１空間ＳＰ１における除電が行われる。これにより、インプリント装置１００では、剥離工程で生じた剥離帯電が解消され、且つ、吐出ヘッド１３の吐出口１１に存在する樹脂１０が硬化することを防止することができる。

インプリント装置１００によれば、基板４の上の転写パターンの放電破壊やモールド１への塵埃の付着を防止するとともに、吐出口１１を良好な状態（樹脂１０の硬化による吐出不良がない状態）に維持して、良好なインプリント処理を継続して行うことができる。

本実施形態では、除電機構１５からの軟Ｘ線の照射による樹脂１０の硬化が問題となる部位として、樹脂供給部１２の吐出ヘッド１３の吐出口１１を例に説明したが、樹脂１０の硬化が問題となる部位は吐出口１１に限定されるものではない。例えば、樹脂１０の硬化が問題となる部位は、樹脂供給部１２のタンク１４や供給管２３、吐出口１１のメンテナンス機構などのインプリント装置１００の内部の未硬化の樹脂１０が存在する部位を含む。従って、このような部位に対して除電機構１５からの軟Ｘ線が直接照射されないように、除電機構１５と未硬化の樹脂１０が存在する部位とを配置するとよい。

また、基板４の上の未硬化の樹脂１０については、基板４に樹脂１０を供給する位置からインプリント処理を行う位置までの基板４の搬送経路が、除電機構１５から照射される軟Ｘ線の照射角θの外側になるようにすればよい。これは、樹脂供給部１２をインプリント装置１００の外部に配置する場合、即ち、インプリント装置１００の外部で樹脂１０を供給した基板４を搬入する場合にも適用することができる。

また、図３に示すように、除電機構１５から第２空間ＳＰ２に照射される軟Ｘ線の照射角を制限するために、除電機構１５と樹脂供給部１２の吐出ヘッド１３の吐出口１１との間に遮蔽部材２０を配置してもよい。遮蔽部材２０は、除電機構１５の近傍で照射角を制限するとよい。例えば、図３（ａ）では、遮蔽部材２０は、除電機構１５（軟Ｘ線の射出口）から円錐状に広がる軟Ｘ線のうち、除電機構１５と吐出口１１とを結ぶ直線の上側を通過する軟Ｘ線、即ち、吐出口１１に向かう軟Ｘ線を遮蔽する。これにより、除電機構１５からの軟Ｘ線が吐出口１１に直接照射されることをより効率的に防止することができる。

また、遮蔽部材２０を配置するのではなく、図４に示すように、インプリント装置１００を構成する構造体によって、除電機構１５から照射された軟Ｘ線を遮蔽してもよい。図４では、除電機構１５から照射されて樹脂供給部１２の吐出ヘッド１３の吐出口１１に向かう軟Ｘ線がモールドチャック２によって遮蔽されるように、除電機構１５と吐出口１１との間にモールドチャック２が配置されている。これにより、除電機構１５からの軟Ｘ線が吐出口１１に直接照射されることをより効率的に防止することができる。

また、図５（ａ）に示すように、樹脂供給部１２の吐出ヘッド１３の吐出口１１の近傍を、除電機構１５から照射された軟Ｘ線を遮蔽する遮蔽構造としてもよい。図５（ａ）では、吐出ヘッド１３は、吐出口１１が形成された面から基板側に突出し、吐出口１１を取り囲む部材１３ａを有している。部材１３ａは、除電機構１５から照射されて樹脂供給部１２の吐出ヘッド１３の吐出口１１に向かう軟Ｘ線を遮蔽する。これにより、除電機構１５からの軟Ｘ線が吐出口１１に直接照射されることをより効率的に防止することができる。

また、除電機構１５から照射されて樹脂供給部１２の吐出ヘッド１３の吐出口１１に向かう軟Ｘ線を遮蔽する遮蔽部材の位置を常に固定しておく必要はない。例えば、除電機構１５から吐出口１１に向かう軟Ｘ線を基板ステージ６によって遮蔽する場合を考える。この場合、インプリント処理を行っている間、例えば、樹脂供給部１２の吐出ヘッド１３の吐出口１１の下に基板ステージ６が位置している間は、除電機構１５から吐出口１１に向かう軟Ｘ線を基板ステージ６によって遮蔽することができる。但し、基板４の交換などで基板ステージ６が吐出口１１の下から離れると、除電機構１５から吐出口１１に向かう軟Ｘ線が吐出口１１に照射されてしまう可能性がある。このような場合には、樹脂供給部１２の吐出ヘッド１３の吐出口１１の下に基板ステージ６が位置していない間は、除電機構１５と吐出口１１との間に除電機構１５から吐出口１１に向かう軟Ｘ線を遮蔽する遮蔽部材を挿入すればよい。具体的には、図５（ｂ）に示すように、吐出ヘッド１３の吐出口１１を覆うように吐出ヘッド１３に着脱可能な蓋２１を樹脂供給部１２に設ければよい。

また、基板ステージ６が通常のインプリント位置（モールド１の下の位置）から大きく離れる場合も考えられる。このような場合には、図６に示すように、吐出ヘッド１３の吐出口１１を覆うカバー部材２２を基板ステージ６に配置し、基板ステージ６がインプリント位置から大きく離れた位置に位置する状態において、カバー部材２２で吐出口１１を覆うようにすればよい。

また、除電機構１５からの軟Ｘ線が未硬化の樹脂１０に照射されることを防止するという観点では、例えば、図７に示すように、吐出口１１に樹脂１０を供給する供給管２３を、除電機構１５から照射された軟Ｘ線を遮蔽する遮蔽材２３ａで構成するとよい。遮蔽材２３ａとしては、例えば、１ｍｍ以上の厚さを有する樹脂チューブや０．１ｍｍ以上の厚さを有する金属管などがある。なお、タンク１４、供給管２３の継ぎ手、マニホールドなどの未硬化の樹脂１０の供給系統の全てを、除電機構１５から照射された軟Ｘ線を遮蔽する遮蔽材で構成してもよい。

また、インプリント装置１００では、除電機構１５による軟Ｘ線の照射を一時的に停止することも可能である。従って、除電機構１５から吐出口１１に向かう軟Ｘ線が吐出口１１に照射されてしまう可能性がある場合には、除電機構１５による軟Ｘ線の照射を停止すればよい。例えば、除電機構１５から吐出口１１に向かう軟Ｘ線を基板ステージ６によって遮蔽する場合を考える。この場合、図８（ａ）に示すように、基板ステージ６が通常のインプリント位置から大きく離れる際には、除電機構１５による軟Ｘ線の照射を停止する。また、図８（ｂ）に示すように、基板４を保持した基板ステージ６が移動することで、除電機構１５から照射される軟Ｘ線の照射角の内側に未硬化の樹脂１０が存在するようになる場合には、除電機構１５による軟Ｘ線の照射を停止する。

このように、インプリント装置１００は、基板４の上の転写パターンの放電破壊やモールド１への塵埃の付着を防止するとともに、吐出口１１を良好な状態に維持して良好なインプリント処理を継続して行うことができる。従って、インプリント装置１００は、高いスループットで経済性よく高品位な半導体デバイスなどの物品を提供することができる。

物品としてのデバイス（半導体デバイス、磁気記憶媒体、液晶表示素子等）の製造方法について説明する。かかる製造方法は、インプリント装置１００を用いてパターンを基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板等）に形成する工程を含む。かかる製造方法は、パターンを形成された基板を処理する工程を更に含む。当該処理ステップは、当該パターンの残膜を除去するステップを含みうる。また、当該パターンをマスクとして基板をエッチングするステップなどの周知の他のステップを含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び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ないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims (13)

1. 基板上のインプリント材とモールドとを接触させた状態で紫外線を照射してインプリント材を硬化させ、硬化したインプリント材から前記モールドを剥離することで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、
   インプリント材を吐出する吐出口を含み、前記吐出口を介して前記基板上にインプリント材を供給する供給部と、
   前記モールドと前記基板との間の第１空間から離れた第２空間に軟Ｘ線を照射することでイオンを生成する生成部と、を有し、
   前記吐出口と前記生成部とは、前記モールドの側面を挟んで配置され、
   前記第２空間で生成された前記イオンを前記第１空間に供給して前記第１空間における除電を行うことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記インプリント装置に気体を供給して前記第２空間から前記第１空間に向かう流路を形成する気体供給部を更に有し、
   前記第２空間は、前記第１空間と前記気体供給部との間の空間であり、
   前記第２空間で生成された前記イオンは、前記流路を介して前記第１空間に供給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. 前記生成部は、前記流路の上流側に配置され、
   前記吐出口は、前記流路の下流側に配置されている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. 前記生成部と前記吐出口との間に配置され、前記生成部から照射されて前記吐出口に向かう軟Ｘ線を遮蔽する遮蔽部材を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
5. 前記モールドを保持するモールド保持部材を更に有し、
   前記生成部は、前記生成部から照射されて前記吐出口に向かう軟Ｘ線が前記モールド保持部材によって遮蔽されるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
6. 前記供給部は、前記吐出口が形成された吐出ヘッドを含み、
   前記吐出ヘッドは、前記吐出口が形成された面から前記基板側に突出し、前記吐出口を取り囲む部材を有することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
7. 前記供給部は、前記吐出口が形成された吐出ヘッドと、前記吐出口を覆うように前記吐出ヘッドに着脱可能な蓋と、を含むことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 前記基板を保持して移動可能なステージと、
   前記吐出口を覆うカバー部材と、を更に有し、
   前記カバー部材は、前記ステージが前記モールドの下の位置から離れた位置に位置する状態で前記吐出口を覆うように前記ステージに配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
9. 前記供給部は、前記吐出口に接続してインプリント材を供給する供給管を含み、
   前記供給管は、前記生成部から照射された軟Ｘ線を遮蔽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８のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
10. 前記供給管は、１ｍｍ以上の厚さの樹脂、又は、０．１ｍｍ以上の厚さの金属で構成されていることを特徴とする請求項９に記載のインプリント装置。
11. 前記吐出口は、前記生成部から照射される軟Ｘ線の照射角の外側に配置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。
12. 前記第１空間における除電は、前記基板上の硬化したインプリント材から前記モールドを剥離することで帯電した前記モールドに対する除電及び前記基板上の硬化したインプリント材に対する除電の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
13. 請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載のインプリント装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
    前記工程で前記パターンを形成された前記基板を処理する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。

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