JP2015233100A - インプリント装置、および物品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 パターン欠陥の低減に有利なインプリント装置を提供する。【解決手段】 インプリント装置は、インプリント材を吐出するディスペンサと、前記ディスペンサと基板との間の気流の上流側に位置するインプリント領域に前記気流の下流側に位置するインプリント領域より先に前記パターンが形成されるようにインプリント処理を制御する制御部と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、インプリント装置、および物品製造方法に関する。

半導体デバイスの微細化の要求が進み、従来のフォトリソグラフィ技術に加え、基板上の未硬化樹脂をモールド（型）で成形し、樹脂のパターンを基板上に形成する微細加工技術が注目を集めている。この技術は、インプリント技術とも呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細な構造体を形成することができる。例えば、インプリント技術の一つとして、光硬化法がある。この光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板（ウエハ）上のショット領域（インプリント領域）に紫外線硬化樹脂（以下、単に「樹脂」と表記する）を塗布する。塗布する方法として、例えば、インクジェット方式などが用いられる。次に、この樹脂（未硬化樹脂）をモールドにより成形する。そして、紫外線を照射して樹脂を硬化させたうえで離型することにより、樹脂のパターンが基板上に形成される。

このインプリント装置では、複数のインプリント領域に対して隣接するインプリント領域から順番にパターンを形成（以下、インプリントと表記する）する。ところが、直前にインプリント処理を行ったインプリント領域から、隣接する次のインプリント領域は、熱などの影響を受ける。例えば、パターン形成処理中の紫外線照射の熱や、モールドの温度の影響により、直前にインプリント処理を行ったインプリント領域とその周辺の基板が熱膨張、または熱収縮をして、隣接する次のインプリント領域の倍率補正が正確にできない場合などがありうる。そこで、例えば、特許文献１は、インプリント処理を続けて行う２つのインプリント領域が互いに隣接しないようにして、熱の影響を軽減する方法を開示している。

特開２００９−０６５１３５号公報

インプリント装置では、インクジェット方式にて樹脂を基板上のインプリント領域に塗布（ディスペンス）する際に、樹脂の一部が霧状の微小滴（ミスト）となって隣接するインプリント領域に飛散することがある。その場合、先にインプリント処理を行ったインプリント領域のパターンに欠陥が生じうる。

そこで、本発明は、パターン欠陥の低減に有利なインプリント装置を提供することを例示的目的とする。

本発明は、基板上のインプリント領域にインプリント材のパターンを型で形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、前記インプリント材を吐出するディスペンサと、前記ディスペンサと前記基板との間の気流の上流側に位置するインプリント領域に前記気流の下流側に位置するインプリント領域より先に前記パターンが形成されるように前記インプリント処理を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、パターン欠陥の低減に有利なインプリント装置を提供することができる。

第１実施形態のインプリント装置を示した図である。 第１実施形態におけるインプリント領域とインプリント処理の順番を示した図である。 第２実施形態のインプリント装置を示した図である。 第３実施形態におけるインプリント領域とインプリント処理の順番を示した図である。

以下に、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

〔第1実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態のインプリント装置を示す。インプリント装置１は、半導体デバイス製造工程に使用される、被処理基板である基板（ウエハ）２に対してモールド（型）１０の凹凸パターンを転写する。第１実施形態のインプリント装置は、モールド１０の凹凸パターンを転写する際に樹脂を光によって硬化する手法を採用した装置である。図１に示すように、モールド１０に対して紫外線を照射する方向に平行な軸をＺ軸とし、Ｚ軸に対して直交する方向にＸ軸及びＹ軸を定める。

インプリント装置１は、基板２を保持する基板ステージ３、モールド１０を保持するモールド保持部１１、制御部２０、ディスペンサ１２、気流３０を発生させる発生部３１を含む。基板２は、被処理基板であり、例えば、単結晶シリコンウエハやＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハなどが用いられる。基板２の被処理面には、ディスペンサ１２により成形部材となるインプリント材が吐出される。インプリント材として紫外線硬化樹脂が利用できる。モールド１０は、外周部が矩形で基板２に対する対向面に、インプリント材に転写する凹凸のパターンが３次元形状に形成された型である。モールド１０には石英などの紫外線を透過させる素材が用いられる。

モールド保持部１１は、モールド１０を保持及び固定し、基板２にモールド１０の凹凸パターンをインプリントする。モールド保持部１１は、不図示のモールド保持機構、モールド形状補正機構、モールドステージを含む。モールド保持機構は、モールド１０を真空吸着パットによって保持及び固定する。また、モールド保持機構は、モールドステージに機械的に保持される。モールドステージは、モールド１０の凹凸パターンを基板２に転写する際に基板２とモールド１０の間隔を位置決めするための駆動系であり、Ｚ軸方向に駆動する。凹凸パターン転写時には、モールドステージに高精度な位置決めが要求されるため、モールドステージは、粗動駆動系と微動駆動系など複数の駆動系から構成されていても良い。さらに、モールドステージは、Ｚ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、またはθ（Ｚ軸周りの回転）方向位置調整機能、モールド１０の傾きを補正するためのチルト機能を有していても良い。モールド形状補正機構は、モールド１０の側面に力もしくは変位を与えることによってモールド１０の形状を補正することができる。

基板ステージ３は、基板２とモールド１０の並進シフトの補正（位置合わせ）をするためのＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動する駆動系である。また、基板ステージ３のＸ軸方向とＹ軸方向の駆動系は、粗動駆動系と微動駆動系など複数の駆動系から構成されていても良い。さらに、基板ステージ３は、Ｚ軸方向の位置調整のための駆動系や、基板２のθ（Ｚ軸周りの回転）方向位置調整機能、基板２の傾きを補正するためのチルト機能を有していても良い。基板ステージ３は、基板２を真空吸着パッドによって機械的に保持する。

ディスペンサ１２は、基板２にインプリント材を吐出する。ディスペンサ１２は、インプリント材を吐出するノズル（不図示）を有しており、ノズルから基板２の上にインプリント材を吐出する。ディスペンサ１２がインプリント材を吐出する際には、吐出されたインプリント材から、基板２に着弾させるための液滴と、液滴から分離した霧状の微小滴（ミスト）が発生することが知られている。また、吐出するインプリント材の量は、必要となるインプリント材の厚さや転写するパターン密度などによって決めれば良い。また、吐出する領域は、吐出直後にインプリント処理の対象とするショット領域（インプリント領域）である。制御部２０は、インプリント装置１の各構成要素の動作、及び調整等を制御する。特に、本第１実施形態では、制御部２０はディスペンサ１２によるインプリント材の吐出制御、基板ステージ３の駆動制御を行う。

インプリント装置１は、クリーンチャンバ７に収められる。クリーンチャンバ７は、気流３０を発生させる発生部３１、ケミカルフィルタ（不図示）やパーティクルフィルタ（不図示）を含む。ファン（供給部）３１ａによりクリーンチャンバ７が設置される雰囲気の大気を取り込み、取り込んだ大気に僅かに含まれる化学物質や塵をケミカルフィルタやパーティクルフィルタで取り除き、送風口（不図示）からクリーンチャンバ７内部の空間へ清浄な大気を供給する。

発生部３１は、インプリント装置１から発生した熱や塵などを排気することを目的として、インプリント装置１の内部に気流３０を発生させる。発生部３１は、ディスペンサ１２と基板ステージ３との間に気流３０を発生させることを目的としても良い。発生部３１は、気体を回収する回収部（真空発生機構）３１ｂや気体を供給する供給部（ファン）３１ａを含むことができる。真空発生機構３１ｂとしては、真空ポンプを用いることができる。真空発生機構３１ｂは、クリーンチャンバ７の内部に構成しても良い。真空発生機構３１ｂをクリーンチャンバ７の外部に構成する場合は、排気口をクリーンチャンバ７の内部に構成し、クリーンチャンバ７の外部に構成した真空発生機構３１ｂとダクト等を用いて接続すると良い。なお、真空発生機構３１ｂの配置位置は、図１に示す位置に限定されず、ディスペンサ１２とモールド１０との間に配置しても良い。気流３０は、ディスペンサ１２から吐出されたインプリント材が基板２上へ均一に吐出されることを阻害しないように、気流３０の方向は変化せず、一定の方向とすることができる。

インプリント装置１は、その他に、基板２を基板ステージ３へ搬送するための基板搬送部、モールド１０をモールド保持部１１へ搬送するためのモールド搬送部、インプリント処理の際にモールド１０に対して紫外線を照射するための照射部を有する。また、インプリント装置１は、基板ステージ３を保持するためのベース定盤４、モールド保持部１１を保持するためのブリッジ定盤６、ブリッジ定盤６を支えるための支柱５を有する。

つぎに、図２に基づいて第１実施形態のインプリント方法について説明する。図２は図１に示したインプリント装置１によって、基板２上に配列された複数のインプリント領域に対するインプリント処理を行う順番について図示したものである。図２に示すように、基板２の表面と垂直な軸をＺ軸とし、基板２の表面と平行な軸をＸ軸、Ｙ軸と定める。インプリント領域５０は、基板２の上にインプリント材を吐出し、吐出されたインプリント材にモールド１０を接触させてパターンを形成するインプリント処理を行う単位領域を表している。インプリント領域５０は、図２に示されるように、基板２上に複数行複数列に規則的に配置される。第１実施形態では、基板２上にインプリント領域が複数行複数列に配列されるとしたが、複数の行方向のみに配列されていてもよい。

気流３０は、矢印で示すようにＸ軸方向に向いている。気流３０の上流側（風上）を図２の左側、下流側（風下）を図２の右側とする。本第１実施形態によれば、インプリント処理は、行ごとに行われる。すなわち、１つの行に属する、気流３０に沿って配列された複数のインプリント領域にパターンが順次形成される。各行の複数のインプリント領域の中では、同じ破線の矢印で図示するように、気流３０の風上（図の左側）のインプリント領域から風下（図の右側）のインプリント領域へと順番に、Ｘ軸方向に沿うように順次行われる。インプリント処理が同じ行の最も風下（図の右側）のインプリント領域まで終了すると、Ｙ軸方向に行を変更し、変更された行の複数のインプリント領域に対して、再び風上（図の左側）から風下（図の右側）に向けて順次インプリント処理を行う。前述の図１に示した制御部２０は、気流３０の方向の情報に基づいてこのインプリント処理の順番を決定する。

〔第２実施形態〕
つぎに、図３に基づいて本発明の第２実施形態のインプリント装置１について説明する。図３において図１と共通する部分の説明は省略する。第２実施形態のインプリント装置１の制御部２０は、発生部３１によって発生する気流３０の速度の変更を制御する気流速度制御部３２を含む。気流速度制御部３２は、気流３０の速度を変更可能な発生部３１内の変更機構（不図示）に対して、気流３０の速度を決定するための指令値を出力する。変更機構は、気流３０の流れを遮るバタフライ弁と、バタフライ弁の開度を制御するためのパルスモーターなどが使用できる。または、発生部３１としてファンを用いている場合は、ファンの回転数を変更するためインバータなどを用いても良い。

発生部３１により発生する気流３０の速度は、高すぎても問題がある。即ち、気流３０の速度が高すぎると、ディスペンサ１２から吐出されるインプリント材のミストと共に、液滴までもが気流３０に大きく流されてしまい、基板２上の狙った箇所へ液滴を着弾させることが困難になり、均一に塗布できなくなる。その結果、インプリント装置１において、正確なパターン形成が阻害されることがある。

第２実施形態によれば、気流速度制御部３２により気流３０の速度を制御することにより、インプリント材の液滴が気流３０に流されることを極力抑制し、かつ、インプリント材のミストが飛散する範囲を調節することができる。ミストの飛散する範囲は、インプリント処理の対象インプリント領域およびその隣の風下のインプリント領域にとどまるようにすることができる。気流３０の速度は、レシピに規定される、ディスペンスする際に滴下されるインプリント材の量、基板２上にインプリント材を吐出した際の均一性、気流３０の風下方向へのインプリント材のミストの飛散距離などにより、適宜調整、変更されうる。

〔第３実施形態〕
つぎに、図４に基づいて本発明の第３実施形態のインプリント方法について説明する。図４は、基板２の複数のインプリント領域に対するインプリント処理を行う順番について図示したもので、図２に示される順番を変更したものである。図２に示される第１実施形態では、気流３０の方向に沿う行ごとにインプリント処理を行い、１つの行の複数のインプリント領域の中では、風上側のインプリント領域から風下側のインプリント領域のとなる順番でインプリント処理を行った。一方、第３実施形態では、図４に示されるように、気流３０の方向と直交する方向（Ｙ方向）に沿うインプリント領域の列ごとにインプリント処理を行う。第３実施形態では、複数の列の中では、風上側の列から風下側の列となる順番でインプリント処理を行う。１つの列のＹ方向に並ぶ複数のインプリント領域の進行方向が、図４の（ａ）のように、Ｙ軸に沿って常に同じ方向（例えば、＋方向）であってもよい。また、図４の（ｂ）のように、互いに隣接する２つの列の間でパターンが順次形成されるインプリント領域の進行方向が互いに逆であってもよい。インプリント処理を行うインプリント領域にインプリント材をディスペンスする際に発生するインプリント材のミストはインプリント処理がまだ行われていないインプリント領域に飛散し、インプリント処理が既に行われたインプリント領域には飛散しない。したがって、ことになり、インプリント処理が既に行われて形成されたパターンにミストが付着することに起因するパターン欠陥の発生を防止することができる。

［他の実施形態］
第１〜第３実施形態では、気流３０の方向を変化させず一定とした。しかし、気流３０の方向を変化させてもよい。ただし、その場合、制御部２０は、気流３０の方向の変化に応じてインプリント処理の順番を変更させる必要がある。また、制御部２０は、インプリント処理を行うインプリント領域の順番を変更することに応じて気流３０の方向を変更することができる。

［物品製造方法］
本発明の実施形態に係る物品製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。該製造方法は、インプリント装置１を用いて基板上にパターンを形成する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンが形成された基板を加工する他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。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：インプリント装置。２：基板。３：基板ステージ。７：クリーンチャンバ。１０：型（モールド）。１１：モールド保持部。１２：ディスペンサ。２０：制御部。３０：気流。３１：発生部。３１ａ：供給部。３１ｂ：回収部。

Claims (10)

1. 基板上のインプリント領域にインプリント材のパターンを型で形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
   前記インプリント材を吐出するディスペンサと、
   前記ディスペンサと前記基板との間の気流の上流側に位置するインプリント領域に前記気流の下流側に位置するインプリント領域より先に前記パターンが形成されるように前記インプリント処理を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とするインプリント装置。
2. 前記制御部は、前記気流に沿って配列された前記基板上の複数のインプリント領域に前記パターンが順次形成されるように前記インプリント処理を制御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. 前記制御部は、前記気流の上流側に位置する列の複数のインプリント領域に前記気流の下流側に位置する列の複数のインプリント領域より先に前記パターンが順次形成されるように前記インプリント処理を制御す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. 互いに隣接する２つの列の間で前記パターンが順次形成されるインプリント領域の進行方向が互いに逆であることを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。
5. 前記気流を発生させる発生部を備え、
   前記制御部は、前記パターンが順次形成される複数のインプリント領域を含む行ごとに前記気流の方向が異なるように前記発生部を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインプリント装置。
6. 前記発生部は、前記気流に係る気体を供給する供給部を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
7. 前記発生部は、前記気流に係る気体を回収する回収部を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 前記制御部は、前記気流の速度が変更されるように前記発生部を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
9. 前記制御部は、レシピに基づいて前記速度が変更されるように前記発生部を制御することを特徴とする請求項８に記載のインプリント装置。
10. 請求項１ないし請求項９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基板にパターンを形成する工程と、
    前記工程で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製造方法。

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