JP2015133464A - インプリント装置 - Google Patents

Abstract

【課題】テンプレートを押圧した場合に、テンプレートと基板の外周部との接触によってテンプレートが破損してしまうことを防ぐことができるインプリント装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、ガイド板３１は、基板保持部２１の周囲に設けられ、基板保持部２１の基板保持面に垂直な方向に移動可能な構成を有する。制御部３６は、テンプレート５２が基板５１からはみ出した状態で、テンプレート５２を基板５１に押し付ける場合に、テンプレート５２が破損しない位置にガイド板３１を移動させる。樹脂硬化部は、インプリント剤が供給された基板５１にテンプレート５２を押し付けた状態でインプリント剤を硬化させる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、インプリント装置およびインプリント方法に関する。

近年、半導体集積回路は微細化の一途である。微細化の要であるリソグラフィ装置は、複雑な光学系および希少な材料を必要とし、高コスト化が問題となっている。そのため、高価な光学系およびレンズを必要としないインプリント・リソグラフィが、今後の微細化技術のひとつとして注目されている。

インプリント・リソグラフィは、ウェハ処理基板上にインプリント材を塗布し、所定のパターンが形成された物理的なテンプレートを用いて、パターンをインプリント材に押印（インプリント）することによって、パターンをウェハ処理基板上に転写する技術である。インプリント・リソグラフィの解像度は、テンプレート製造工程の解像度にのみ制限される。たとえば、高精度なＥＢ（Electron Beam）描画装置を用いることによって、光リソグラフィ以上の解像度でウェハ処理基板上にパターンを形成することが可能となる。

ところで、インプリント・リソグラフィにおいて、ウェハ処理基板の周縁部分のように、テンプレートの一部がウェハ処理基板からはみ出した状態でテンプレートを押印する欠けショット（Partial Shot）の際に、テンプレートが、ウェハ処理基板のエッジ部と接触し破壊されてしまったり、あるいはその接触によって欠けショットで正常にパターン形成ができなくなったりするという問題がある。

特開２００５−２６８６７５号公報

本発明の一つの実施形態は、テンプレートを押圧した場合に、テンプレートと基板の外周部との接触によってテンプレートが破損してしまうことを防ぐことができるインプリント装置およびインプリント方法を提供することを目的とする。

本発明の一つの実施形態によれば、基板保持部と、テンプレート保持部と、インプリント剤供給部と、ガイド板と、制御部と、樹脂硬化部と、を備えるインプリント装置が提供される。前記基板保持部は、基板を保持する。前記テンプレート保持部は、前記基板保持部に対向してテンプレートを保持し、前記基板に前記テンプレートを押圧可能な構成を有する。前記インプリント剤供給部は、前記テンプレートの押し付け位置に、インプリント剤を供給する。前記ガイド板は、前記基板保持部の周囲に設けられ、前記基板保持部の基板保持面に垂直な方向に移動可能な構成を有する。前記制御部は、前記テンプレートが前記基板からはみ出した状態で、前記テンプレートを前記基板に押し付ける場合に、前記テンプレートが破損しない位置に前記ガイド板を移動させる。前記樹脂硬化部は、インプリント剤が供給された前記基板に前記テンプレートを押し付けた状態で前記インプリント剤を硬化させる。

図１は、第１の実施形態によるインプリント装置の構成の一例を模式的に示す図である。 図２は、第１の実施形態によるインプリント装置のステージ周辺の構成の一例を模式的に示す上面図である。 図３は、第１の実施形態によるインプリント方法の手順の一例を模式的に示す図である（その１）。 図４は、第１の実施形態によるインプリント方法の手順の一例を模式的に示す図である（その４）。 図５は、第１の実施形態によるインプリント方法の手順の一例を模式的に示す図である（その５）。 図６は、第１の実施形態によるインプリント方法の手順の一例を模式的に示す図である（その６）。 図７は、第１の実施形態によるインプリント方法の手順の一例を模式的に示す図である（その５）。 図８は、第２の実施形態によるインプリント装置の構成の一例を模式的に示す図である。 図９は、第２の実施形態によるインプリント方法の手順の一例を模式的に示す図である（その１）。 図１０は、第２の実施形態によるインプリント方法の手順の一例を模式的に示す図である（その２）。 図１１は、第２の実施形態によるインプリント方法の手順の一例を模式的に示す図である（その３）。 図１２は、第２の実施形態によるインプリント方法の手順の一例を模式的に示す図である（その４）。 図１３は、インプリント方法によって基板上に形成される加工パターンの一例を模式的に示す断面図である。 図１４は、第２の実施形態によるインプリント装置の構成の他の例を模式的に示す図である。

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかるインプリント装置およびインプリント方法を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態によるインプリント装置の構成の一例を模式的に示す図であり、図２は、第１の実施形態によるインプリント装置のステージ周辺の構成の一例を模式的に示す上面図である。これらの図で、基板（ウェハ）５１の基板面に平行な方向で、互いに直交する２つの方向をＸ方向とＹ方向とし、Ｘ方向とＹ方向の両方に直交する方向をＺ方向とする。なお、ここではＺ方向は、高さ方向となっている。

インプリント装置１０は、チャンバ１１内に、ステージ２１と、テンプレート保持機構２２と、インプリント剤供給部２３と、光源２４と、を備える。

ステージ２１は、加工対象である基板５１を静電チャック機構または真空チャック機構などの機構によって保持する。

テンプレート保持機構２２は、基板５１に形成するパターンを有するテンプレート５２を、静電チャック機構または真空チャック機構などの機構によって保持する。このときテンプレート５２のパターンが形成された凹凸部がステージ２１側となるように、テンプレート５２を保持する。また、テンプレート保持機構２２は、ステージ２１の上方に配置され、図示しない駆動機構によってＸＹ方向およびＺ方向に移動可能となっている。

インプリント剤供給部２３は、基板５１上にインプリント剤を滴下する。たとえば、インクジェット方式によって、基板５１上にインプリント剤を供給することができる。インプリント剤として、たとえば光硬化性樹脂を含む溶液を用いることができる。

光源２４は、インプリント剤を基板５１上に滴下した後、テンプレート５２を基板５１に押し当てた状態で、インプリント剤に対して光を照射する。これによって光硬化性樹脂を含むインプリント剤は硬化する。インプリント剤として、紫外線硬化性樹脂を用いる場合には、光源２４は紫外線を出力するものが用いられる。この光源２４は、樹脂硬化部としての機能を有する。

また、インプリント装置１０は、ガイド板３１と、駆動部３２と、加熱部３３と、遮光板３４と、基板上面位置測定部３５と、制御部３６と、を有する。

ガイド板３１は、ステージ２１の外周に配置される。ガイド板３１は、たとえば基板５１に欠けショットを行う際に、基板５１に入らなかったテンプレート５２がガイド板３１内に収まるように、幅が定められる。このようなガイド板３１は、たとえば金属板などの剛性を有する材料によって構成される。

図２の例では、基板５１（ステージ２１）は平面視で円形状を有しており、ガイド板３１は、平面視で矩形状を有している。そして、ガイド板３１の中心付近には、基板５１（ステージ２１）の外形よりもわずかに大きい円形の開口３１１が設けられている。この開口３１１に基板５１がはまるように配置される。

駆動部３２は、制御部３６からの指示に基づいてガイド板３１の上面が基板５１の上面と一致するように、ガイド板３１をＺ方向に駆動する。

加熱部３３は、ガイド板３１を加熱する。これは、基板５１上のインプリント剤を硬化させ、テンプレート５２を基板５１から取り外した後に、加熱部３３でガイド板３１を加熱することによって、ガイド板３１上のインプリント剤を素早く気化させるためのものである。加熱部３３は、設けられなくてもよい。

遮光板３４は、インプリント剤を光源２４からの光によって硬化させる際に、ガイド板３１上に滴下したインプリント剤が硬化しないように、ガイド板３１の領域への光源２４からの光を遮光する。遮光板３４は、光源２４で使用される波長の光を遮光することができる材料によって構成される。また、遮光板３４のＺ方向の位置は、ガイド板３１の上面と光源２４との間にある。

基板上面位置測定部３５は、ステージ２１上に載置された基板５１の上面の位置を検出する。たとえば、レーザ変位センサなどで基板５１の厚さを取得し、ステージ２１の上面の位置に取得した基板５１の厚さを付加することで、基板５１の上面の位置を取得することができる。

制御部３６は、基板５１の上面の位置とガイド板３１の上面の位置とが一致するように（面一となるように）、基板上面位置測定部３５から取得した基板５１の上面の位置に基づいてガイド板３１をＺ方向に移動させるように駆動部３２を制御する。また、制御部３６は、インプリント剤供給部２３によるインプリント剤の基板５１上およびガイド板３１上への供給処理、テンプレート保持機構２２によるテンプレート５２の基板５１上への押し付け処理なども行う。

チャンバ１１には、開口部１２が設けられ、開口部１２に接続される配管にチャンバ１１内のガスを排気する排気部３７が設けられている。開口部１２は、ガイド板３１の上面付近に設けられることが望ましい。この排気部３７によって、テンプレート保持機構２２によるテンプレート５２の基板５１への押し付け処理の後に気化したインプリント剤がチャンバ１１外に排出される。

つぎに、このような構成のインプリント装置１０におけるインプリント方法について説明する。図３Ａ〜図７Ｂは、第１の実施形態によるインプリント方法の手順の一例を模式的に示す図であり、図３Ａ〜図７Ａは、基板近傍の断面図であり、図３Ｂ〜図７Ｂは、基板近傍の上面図である。なお、ここでは、欠けショットで基板上にパターンを形成する場合について説明する。

まず、図３Ａと図３Ｂに示されるように、ステージ２１上に基板５１を載置する。上記したように、ステージ２１の周囲にはガイド板３１が設けられているので、基板５１の外周を囲むように、ガイド板３１が配置される。ついで、基板上面位置測定部３５によって、基板５１の厚さが測定され、その結果が制御部３６へと送られる。制御部３６では、基板５１の上面とガイド板３１の上面とが面一となるように、駆動部３２を制御して、ガイド板３１の高さをＺ方向に移動させる。これによって、基板５１の上面とガイド板３１の上面とが段差のない状態となる。

その後、図４Ａと図４Ｂに示されるように、インプリント剤供給部２３によってショット領域にインプリント剤６１を滴下する。この場合には、テンプレート５２が押し付けられる基板５１上とガイド板３１上にインプリント剤６１が滴下される。

ついで、図５Ａと図５Ｂに示されるように、インプリント剤６１を滴下した領域上にテンプレート保持機構２２を降下させ、所定の圧力で基板５１を押す。このとき、テンプレート保持機構２２とテンプレート５２の一部は、ガイド板３１と遮光板３４との間に位置する。そして、この状態で、光源２４から光が照射される。光源２４からの光は、基板５１上では、テンプレート保持機構２２とテンプレート５２とを透過し、インプリント剤６１に到達する。その結果、インプリント剤６１は、テンプレート５２に形成されたパターンの形状に合わせて変化し、そのまま硬化して、加工パターン６２が形成される。一方、光源２４からの光は、ガイド板３１上では、遮光板３４によってさえぎられ、インプリント剤６１まで到達しない。その結果、ガイド板３１上のインプリント剤６１は硬化せず、液体状のままである。

その後、図６Ａと図６Ｂに示されるように、テンプレート５２が基板５１から離される。これによって、基板５１上には加工パターン６２が残り、ガイド板３１上には液状のインプリント剤６１が残る。テンプレート５２にラインアンドスペース状のパターンが形成されている場合には、加工パターン６２もラインアンドスペース状のパターンとなる。ここで、ガイド板３１を加熱部３３で加熱することによって、インプリント剤６１の気化を早めることができる。そして、図７Ａと図７Ｂに示されるように、ガイド板３１上のインプリント剤６１が気化によってなくなり、基板５１上にのみ加工パターン６２が残る。そして、この加工パターン６２をマスクとして、たとえばドライエッチングなどによって基板５１が加工される。

第１の実施形態では、基板５１の周囲に、基板５１の上面と面一となるようにガイド板３１を設け、インプリント時には、基板５１とガイド板３１上にインプリント剤６１を滴下し、テンプレート５２で押圧するようにした。このように、基板５１の周囲にガイド板３１が存在するので、テンプレート５２を押圧した場合に、基板５１の外周部のベベルで基板５１の傾斜に合わせてテンプレート５２が変形し、テンプレート５２と基板５１の外周部とが接触し、テンプレート５２が破損してしまうことを防ぐことができるという効果を有する。

また、テンプレート５２を押圧しながら、光照射を行う際に、ガイド板３１上に遮光板３４を設けたので、ガイド板３１上のインプリント剤６１には光が到達せず、硬化することがない。そして、テンプレート５２を除去した後、ガイド板３１上のインプリント剤６１は気化するので、ガイド板３１上に滴下したインプリント剤６１を除去するための洗浄工程を必要としない。すなわち、ガイド板３１上には、硬化したインプリント剤が付着しないので、硬化したインプリント剤を除去するための洗浄が不要である。また、ガイド板３１を加熱する加熱部３３を設けることで、インプリント剤６１の気化を早めることができ、加工パターン６２の製造工程を短縮することができるという効果を有する。

さらに、インプリント剤の気化の際に、排気部３７で排気することで、気化したインプリント剤がチャンバ１１内のテンプレート５２などに付着してしまうことを防ぐことができるという効果を有する。

（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態によるインプリント装置の構成の一例を模式的に示す図である。インプリント装置１０Ａは、第１の実施形態の構成で、チャンバ１１と排気部３７と遮光板３４とを除去し、またガイド板３１が本体部３１ａと保護部材３１ｂとから構成される。

本体部３１ａは、金属板などの剛性を有する材料によって構成され、保護部材３１ｂは、本体部３１ａの上面に配置され、ゴムなどの弾性を有する材料によって構成される。本体部３１ａと保護部材３１ｂとは、平面視上同じ形状を有している。

なお、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。

つぎに、このような構成のインプリント装置１０Ａにおけるインプリント方法について説明する。図９Ａ〜図１２Ｂは、第２の実施形態によるインプリント方法の手順の一例を模式的に示す図であり、図９Ａ〜図１２Ａは、基板近傍の断面図であり、図９Ｂ〜図１２Ｂは、基板近傍の上面図である。なお、ここでは、欠けショットで基板上にパターンを形成する場合について説明する。

まず、図９Ａと図９Ｂに示されるように、ステージ２１上に基板５１を載置する。上記したように、ステージ２１の周囲にはガイド板３１が設けられているので、基板５１の外周を囲むように、ガイド板３１が配置される。ついで、基板上面位置測定部３５によって、基板５１の厚さが測定され、その結果が制御部３６へと送られる。制御部３６では、ガイド板３１の上面、すなわち保護部材３１ｂの上面が、基板５１の上面に比して所定の高さαだけ高くなるように、駆動部３２を制御して、ガイド板３１の高さをＺ方向に移動させる。

図１３は、インプリント方法によって基板上に形成される加工パターンの一例を模式的に示す断面図である。第１の実施形態でも説明したように、インプリント方法によってインプリント剤を硬化させると、基板５１上にはテンプレート５２とは凹凸が逆になった加工パターン６２が形成される。加工パターン６２の凹部６３の底面（テンプレート５２の凸部に対応する位置）は基板５１ではなく、所定の厚さのインプリント剤が硬化した材料からなる底面構成部６４が残っている。底面構成部６４の厚さは、一般的にResist Layer Thickness（以下、ＲＬＴという）と呼ばれる。ＲＬＴは、インプリント処理時のテンプレート５２を押圧する圧力にもよるが、たとえば１５ｎｍ程度の厚さである。

制御部３６は、上記所定の高さαがＲＬＴと同じになるように、ガイド板３１のＺ方向の位置制御を行う。これは、後の工程で示すように、第２の実施形態ではガイド板３１上にインプリント剤の滴下を行わないので、インプリント剤が硬化した後のテンプレート５２の下端（基板５１側の端部）の位置が、基板５１上とガイド板３１上とで同じとなるようにするためである。

その後、図１０Ａと図１０Ｂに示されるように、インプリント剤供給部２３によってショット領域にインプリント剤６１を滴下する。ここでは、第１の実施形態とは異なり、テンプレート５２が押し付けられる基板５１上にのみインプリント剤６１が滴下される。つまり、ガイド板３１上にはインプリント剤６１は滴下されない。また、ここでは、インプリント剤６１として、光硬化性樹脂を含むものが用いられる。

ついで、図１１Ａと図１１Ｂに示されるように、インプリント剤６１を滴下した領域上にテンプレート保持機構２２を降下させ、所定の圧力で基板５１を押す。そして、この状態で、光源２４から光が照射される。光源２４からの光は、基板５１上では、テンプレート保持機構２２とテンプレート５２とを透過し、インプリント剤６１に到達する。その結果、インプリント剤６１は、テンプレート５２に形成されたパターンの形状に合わせて変化し、そのまま硬化して、加工パターン６２が形成される。一方、光源２４からの光は、ガイド板３１上では、テンプレート保持機構２２とテンプレート５２とを透過し、ガイド板３１（保護部材３１ｂ）の上面に到達する。しかし、ガイド板３１上には、インプリント剤６１は滴下されていないので、ガイド板３１上でのインプリント剤６１の硬化は起こらない。

また、このとき、ガイド板３１の上面の位置は、基板５１の上面よりもＲＬＴだけ高くなるように配置されている。そのため、インプリント剤６１の硬化後のテンプレート５２の下端の高さは、基板５１上とガイド板３１上とで同じとなる。もし、ガイド板３１の上面の位置が、基板５１の上面よりもＲＬＴだけ高くなるように配置されていない場合には、基板５１とガイド板３１との間に段差が生じ、テンプレート５２を押圧している際に、段差に対応するテンプレートの位置で応力が生じ、テンプレートが変形したり、破損したりしてしまう虞があるが、第２の実施形態ではそのような虞を抑制することができる。

その後、図１２Ａと図１２Ｂに示されるように、テンプレート５２が基板５１から離される。これによって、基板５１上にのみ加工パターン６２が残る。テンプレート５２にラインアンドスペース状のパターンが形成されている場合には、加工パターン６２もラインアンドスペース状のパターンとなる。ここで、ガイド板３１には、インプリント剤６１を滴下していないので、ガイド板３１の上面を洗浄する必要はない。そして、この加工パターン６２をマスクとして、たとえばドライエッチングなどによって基板５１が加工される。

なお、上記した説明は、光硬化性樹脂を含むインプリント剤６１を用いる場合を例に挙げて説明した。しかし、第２の実施形態では、インプリント剤６１として、熱硬化性樹脂を含むものも使用することができる。

図１４は、第２の実施形態によるインプリント装置の構成の他の例を模式的に示す図である。インプリント装置１０Ｂは、図８の構成で、光源２４を除去し、ステージ２１に基板加熱部３８をさらに備える。この基板加熱部３８は、樹脂硬化部としての機能を有する。なお、第１の実施形態と図８で説明したものと同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。

このような構成のインプリント装置１０Ｂでのインプリント方法は、たとえば図１０Ａと図１０Ｂのようにインプリント剤６１を基板５１上に滴下した後、テンプレート５２を基板５１に対して所定の圧力で押圧しながら、基板加熱部３８で基板５１を加熱させて、インプリント剤６１を硬化させる。なお、その他の処理については、上記したものと同様であるので、説明を省略する。

第２の実施形態では、ガイド板３１の上部に弾性材料からなる保護部材３１ｂを設け、ガイド板３１の上面が基板５１の上面よりもＲＬＴだけ高くなるようにガイド板３１の位置を設定し、インプリント剤６１は基板５１上のみに滴下し、テンプレート５２を所定の圧力で基板５１とガイド板３１に対して押圧した。これによって、テンプレート５２の押圧時に、基板５１とガイド板３１との間に段差が生じないので、テンプレート５２の変形または破損を抑えることができるという効果を、第１の実施形態の効果に加えて有する。また、ガイド板３１上にはインプリント剤６１を滴下しなくてよいので、インプリント剤６１の使用量を抑えることができるという効果も有する。さらに、ガイド板３１にインプリント剤６１が付着することがないので、洗浄回数を減らすことができるという効果も有する。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０，１０Ａ，１０Ｂ インプリント装置、１１ チャンバ、１２ 開口部、２１ ステージ、２２ テンプレート保持機構、２３ インプリント剤供給部、２４ 光源、３１ ガイド板、３１ａ 本体部、３１ｂ 保護部材、３２ 駆動部、３３ 加熱部、３４ 遮光板、３５ 基板上面位置測定部、３６ 制御部、３７ 排気部、３８ 基板加熱部、５１ 基板、５２ テンプレート、６１ インプリント剤、６２ 加工パターン、６３ 凹部、６４ 底面構成部、３１１ 開口。

Claims (5)

1. 基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部に対向してテンプレートを保持し、前記基板に前記テンプレートを押圧可能なテンプレート保持部と、
   前記テンプレートの押し付け位置に、インプリント剤を供給するインプリント剤供給部と、
   前記基板保持部の周囲に設けられ、前記基板保持部の基板保持面に垂直な方向に移動可能なガイド板と、
   前記テンプレートが前記基板からはみ出した状態で、前記テンプレートを前記基板に押し付ける場合に、前記テンプレートが破損しない位置に前記ガイド板を移動させる制御部と、
   インプリント剤が供給された前記基板に前記テンプレートを押し付けた状態で前記インプリント剤を硬化させる樹脂硬化部と、
   を備えるインプリント装置。
2. 前記ガイド板を加熱するガイド板加熱部をさらに備える請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記ガイド板の上面に、弾性材料からなる保護部材が設けられる請求項１に記載のインプリント装置。
4. 前記ガイド板と前記樹脂硬化部との間の位置で、前記ガイド板の形成位置に対応して設けられる遮光板をさらに備え、
   前記インプリント剤は、光硬化性樹脂を含み、
   前記樹脂硬化部は、前記光硬化性樹脂を硬化させる波長の光を出射する光源である請求項１に記載のインプリント装置。
5. 前記ガイド板を加熱するガイド板加熱部と、
   前記ガイド板と前記樹脂硬化部との間の位置で、前記ガイド板の形成位置に対応して設けられる遮光板と、
   をさらに備え、
   前記ガイド板の上面に、弾性材料からなる保護部材が設けられ、
   前記インプリント剤は、光硬化性樹脂を含み、
   前記樹脂硬化部は、前記光硬化性樹脂を硬化させる波長の光を出射する光源である請求項１に記載のインプリント装置。

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