JP2016082045A - インプリント装置、インプリント方法、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】型および基板に付着した異物を除去するのに有利なインプリント装置を提供する。
【解決手段】このインプリント装置は、型２を保持する型保持部１２と、基板６を保持して可動な基板保持部４と、基板６上にインプリント材８を塗布する塗布部７と、基板保持部４に保持されている基板６上の異物を除去する基板異物除去部５と、基板保持部４に設置され、型２の表面の異物を除去する型異物除去部３と、基板異物除去部５および型異物除去部３の動作を制御する制御部１６とを備える。制御部１６は、塗布部７から基板６上にインプリント材８を塗布するため、基板６を保持した基板保持部４を移動させているときに、基板異物除去部５を用いて基板６上の異物を除去させ、かつ、型２とインプリント材８とを接触させるため、基板６を保持した基板保持部４を移動させているときに、型異物除去部３を用いて型２の表面の異物を除去させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、インプリント装置、インプリント方法、および物品の製造方法に関する。

半導体デバイスやＭＥＭＳなどの微細化の要求が進み、従来のフォトリソグラフィー技術に加え、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、基板上にナノメートルオーダーの微細なパターンを形成することができる。例えば、インプリント技術の１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）上のインプリント領域であるショット領域に紫外線硬化樹脂（インプリント材、光硬化性樹脂）を塗布する。次に、この未硬化の紫外線硬化樹脂と型とを接触させる。そして、紫外線を照射して樹脂を硬化させたうえで、硬化した樹脂から型を引き離すことにより、基板上に樹脂のパターンが形成される。

このように、型を用いて基板上に樹脂のパターンを形成するインプリント装置において、基板上、樹脂内、またはモールドの表面にパーティクルなどの異物があると、パターン欠陥を引き起こす恐れがある。そのため、特許文献１は、フィルタを通した清浄なエアーでプロセス空間を空調することにより、パーティクルを除去するインプリント装置を開示している。また、特許文献２は、基板を支持する支持部にマスク（原版）を洗浄するマスク洗浄機構を備えるプロキシミティ露光装置を開示している。

特開２０１３−０２６４７４号公報 特開２０１３−２０５７０９号公報

しかしながら、インプリント装置は、ショット領域に樹脂を塗布し、その樹脂に型を接触させて基板上にパターンを形成するインプリントサイクルを繰り返す。そのため、インプリントサイクル毎に型および基板に付着した異物を除去する必要がある。インプリント装置では、基板上に樹脂を塗布する前に、基板上の異物を除去し、型を基板上の樹脂に接触させる前に、型の表面の異物を除去することが望ましい。しかし、特許文献１および特許文献２に示す方法では、一度、型および基板から異物を除去したとしても、インプリントサイクルの途中で型、基板またはこれらの周囲に異物が付着する可能性がある。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、例えば型および基板に付着した異物を除去す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、型を用いて基板上のインプリント材にパターンを形成するインプリント装置であって、型を保持する型保持部と、基板を保持して可動な基板保持部と、基板上にインプリント材を塗布する塗布部と、基板保持部に保持されている基板上の異物を除去する基板異物除去部と、基板保持部に設置され、型の表面の異物を除去する型異物除去部と、基板異物除去部および型異物除去部の動作を制御する制御部とを備え、制御部は、塗布部から基板上にインプリント材を塗布するため、基板を保持した基板保持部を移動させているときに、基板異物除去部を用いて基板上の異物を除去させ、かつ、型とインプリント材とを接触させるため、基板を保持した基板保持部を移動させているときに、型異物除去部を用いて型の表面の異物を除去させることを特徴とする。

本発明によれば、例えば型および基板に付着した異物を除去す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。

第１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。 本実施形態のインプリント装置の処理の流れを示すフローチャートである。 第２および第３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。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係るインプリント装置について説明する。図１は、本実施形態のインプリント装置１の構成を示す概略図である。インプリント装置１は、物品としての半導体デバイスなどのデバイスの製造に使用され、被処理体であるウエハ６上（基板上）の未硬化樹脂（インプリント材）８にモールド（型）２を用いて、パターンを形成する装置である。なお、ここでは、光硬化法を採用したインプリント装置を例示するが、熱硬化法を採用するものとしてもよい。インプリント装置１は、インプリントサイクルを繰り返すことによりウエハ６上に形成された複数のショット領域（パターン形成領域）に順次パターンを形成する。ここで、インプリントサイクルとは、ウエハ６上に樹脂８を塗布し、モールド２と樹脂８とを押し付けた状態（接触させた状態）で該樹脂８を硬化させることによって、ウエハ６上にパターンを形成するサイクルである。また、以下の図においては、樹脂塗布手段（ディスペンサ）７がウエハ６上に樹脂８を滴下する方向に平行に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。インプリント装置１は、モールド保持機構１２と、ウエハステージ４と、樹脂塗布手段７と、ウエハ異物除去手段５と、モールド異物除去手段３と、制御部１６とを備える。

モールド２のウエハ６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次元状に形成されている。また、モールド２の材質は、紫外線を透過させることが可能な材質であり、本実施形態では一例として石英とする。さらに、モールド２は、不図示の光照射部から紫外線が照射される面に、平面形状が円形で、かつ、ある程度の深さのキャビティ（凹部）を有する場合もある。

モールド保持機構（型保持部）１２は、不図示ではあるが、真空吸着力や静電力によりモールド２を保持するモールドチャックと、モールド駆動機構とを含む。モールドチャックは、例えば、外部に設置された不図示の真空排気装置に接続されており、この真空排気装置により吸着圧が調整され、モールド２の吸着のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。モールド駆動機構は、具体的には、モールド２とウエハ６上の樹脂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２をＺ軸方向に移動させる機構である。このモールド駆動機構に採用するアクチュエータとしては、例えば、リニアモータやエアシリンダなどが採用可能である。なお、インプリント装置１における押し付けおよび引き離し動作は、上述のようにモールド２をＺ軸方向に移動させることで実現してもよいが、後述するウエハステージ４をＺ軸方向に移動させることで実現してもよい。また、モールド２およびウエハステージ４の双方をＺ軸方向に相対的に移動させることにより、インプリント装置１における押し付けおよび引き離し動作を実現してもよい。また、モールド保持機構１２は、モールド２のパターンとウエハ６上の未硬化樹脂８とが密着するように姿勢を変化させてもよい。また、モールド保持機構１２は、モールド２のパターン領域の形状をショット領域に合わせて変形させる形状補正機構を備えてもよい。さらに、モールド保持機構１２は、モールド２と樹脂８とを接触させる際や、モールド２と樹脂８との引き離しの際にモールド２をウエハ６に向かって凸状に撓ませるための変形機構などを備えてもよい。

ウエハ６は、例えば単結晶シリコンからなる被処理体であり、この被処理面には、モールド２に形成されたパターンにより成形される紫外線硬化樹脂（以下「樹脂」という）８が塗布される。また、ウエハステージ（基板保持部）４は、ウエハ６を例えば真空吸着により保持し、かつ、少なくともＸＹ平面内で移動可能とする。この移動には、ＸＹ軸方向での精密な位置決めのためのほか、ウエハ６の表面の姿勢制御も含まれる。ウエハステージ４を駆動するためのアクチュエータとしては、例えばリニアモータが採用可能である。また、ウエハステージ４は、不図示の計測装置、例えばレーザー干渉計やリニアエンコーダなどの計測値をもとに駆動される。

樹脂塗布手段（塗布部）７は、ウエハ６上に樹脂（未硬化樹脂）８を塗布する。この樹脂塗布手段７は、未硬化樹脂を貯留するタンクと、このタンクから供給された未硬化樹脂を吐出するノズルと備える。特に、本実施形態で採用する樹脂は、紫外線が照射され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）である。インプリント技術で用いられる樹脂は、紫外線の照射により硬化するものに限らず、半導体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。

ウエハ異物除去手段（基板異物除去部）５は、後述するフレーム１８のモールド保持機構１２と樹脂塗布手段７との間に設置され、ウエハ６に対し噴射材（第１噴射材）を噴射してウエハ６およびその周囲のパーティクルなどの異物を除去する手段である。このウエハ異物除去手段５は、樹脂塗布手段７から吐出される樹脂８に異物が付着しやすいため、樹脂塗布手段７から離して設置されることが望ましい。同様の理由により、ウエハ異物除去手段５からの噴射材の噴射方向は、樹脂塗布手段７から離れる方向であることが望ましい。ウエハ異物除去手段５は、モールド保持機構１２と樹脂塗布手段７とを結ぶ直線上に配置されていなくても良く、ウエハステージ４がモールド保持機構１２の下から樹脂塗布手段７の下に移動する経路上に配置されていれば良い。

モールド異物除去手段（型異物除去部）３は、ウエハステージ４に支持され、モールドに対し噴射材（第２噴射材）を噴射して、モールド２およびその周囲の異物を除去する手段である。なお、ウエハ異物除去手段同様、樹脂８に異物が付着しやすいため、モールド異物除去手段３からの噴射材の噴射方向は、樹脂塗布手段７から離れる方向であることが望ましい。

ウエハ異物除去手段５およびモールド異物除去手段３が噴射する噴射材は、流体であり、例えば、加圧された空気やヘリウム、窒素などの気体である。また、噴射材として固体状態の微小なＣＯ_２なども採用可能である。ウエハ異物除去手段５およびモールド異物除去手段３の噴射材の物質は、同じであっても異なっていてもよく、例えば使用する樹脂の種類等の各種条件に基づき、変更してもよい。また、制御部１６が噴射材の温度、湿度、圧力、流速を可変に制御してもよい。

制御部１６は、インプリント装置１の各構成要素の動作および調整などを制御し得る。制御部１６は、例えばコンピュータなどで構成され、インプリント装置１の各構成要素に回線を介して接続され、プログラムなどに従って各構成要素の制御を実行する。本実施形態の制御部１６は、少なくともモールド保持機構１２、ウエハステージ４、ウエハ異物除去手段５およびモールド異物除去手段３の動作を制御する。なお、制御部１６は、インプリント装置１と一体で構成してもよいし、インプリント装置１とは別の場所に設置してもよい。

また、インプリント装置１は、装置全体を支持する定盤１７と、モールド保持機構１２、樹脂塗布手段７およびウエハ異物除去手段５などを保持するフレーム１８とを有する。フレーム１８は、床面からの振動を除去する除振器を介して定盤１７に支持される。

次に、本実施形態のインプリント装置１によるインプリント処理について説明する。図２は、インプリント装置１のインプリント処理の流れを示すフローチャートである。まず、制御部１６は、不図示の基板搬送装置によりインプリント装置１内にウエハ６を搬入し、ウエハステージ４にウエハ６を載置および固定させる（ステップＳ１：搬入工程）。そして、制御部１６は、ウエハ６を搭載したウエハステージ４を図１（ａ）に示すウエハクリーニング位置１０に移動させる。ウエハクリーニング位置１０において、ウエハ異物除去手段５がウエハ６に向かって噴射材を噴射することによりウエハ６上の異物を除去する（ステップＳ２：基板異物除去工程）。基板異物除去工程は、ウエハステージ４を移動させながらウエハ６の異物を除去しても良いし、ウエハクリーニング位置１０でウエハステージ４を移動させずにウエハ６の異物を除去しても良い。図１（ａ）では、ウエハステージ４が樹脂塗布手段７に近づく方向（Ｘ方向）に移動しながらウエハ６の異物を除去している状態を示している。しかし、ウエハ６（ショット領域）がウエハ異物除去手段５の直下に位置するようにウエハステージ４を移動させた位置をウエハクリーニング位置１０としても良い。次に、制御部１６は、ウエハステージ４を図１（ａ）に示す樹脂塗布手段７の塗布位置１１へ移動させる。塗布位置１１において、樹脂塗布手段７は、ウエハ６の所定のショット領域（被処理領域）に樹脂８を塗布する（ステップＳ３：塗布工程）。塗布工程は、ウエハステージ４を樹脂塗布手段７に対して移動させながらウエハ６上に樹脂８を塗布しても良いし、ウエハステージ４を移動させずにウエハ６上に樹脂を塗布しても良い。次に、制御部１６は、ウエハステージ４を図１（ａ）に示すモールドクリーニング位置９へ移動させる。モールドクリーニング位置９において、モールド異物除去手段３が、モールド２に向かって噴射材を噴射することによりモールド２の表面の異物を除去する（ステップＳ４：型異物除去工程）。型異物除去工程は、ウエハステージ４を移動させながらモールド２の異物を除去しても良いし、モールドクリーニング位置９でウエハステージ４を移動させずにモールド２の異物を除去しても良い。図１（ａ）では、ウエハステージ４を樹脂塗布手段７から離れる方向（−Ｘ方向）に移動させながらモールド２の異物を除去している状態を示している。しかし、モールド異物除去手段３がモールド２の直下に位置するようにウエハステージ４を移動させた位置をモールドクリーニング位置９としても良い。

続いて、制御部１６は、インプリント処理対象のショット領域（樹脂が塗布された領域）がモールド２の直下に位置する接触位置１９へウエハステージ４を移動させる（図１（ｂ）参照）。次に、制御部１６は、このショット領域とモールド２との位置合わせおよび不図示の形状補正機構によるモールド２のパターン領域の形状補正などを実施する。そして制御部１６は、モールド駆動機構を駆動させウエハ６上の樹脂８にモールド２を接触させる（ステップＳ５：接触工程）。この接触工程により、樹脂８は、モールド２に形成されたパターンに充填される。樹脂８とモールド２が接触した状態で、モールド２の背面（上面）から紫外線（硬化光）を照射し、モールド２を透過した紫外線により樹脂８を硬化させる（ステップＳ６：硬化工程）。そして、樹脂８が硬化した後、制御部１６は、モールド駆動機構を駆動させることでウエハ６とモールド２の間隔を広げ、モールド２を硬化した樹脂８から引き離す（ステップＳ７：離型工程）。

これにより、ウエハ６上には、モールド２のパターンに倣った３次元形状の樹脂の層が形成される。離型工程の後、制御部１６は、ウエハ６上にパターン形成が完了しているか否かを判定する（ステップＳ８：判定工程）。判定工程において、制御部１６が、ウエハ６上のパターン形成が完了していないと判定した場合、ステップＳ２の基板異物除去工程に進み、次にパターンを形成するショット領域上の異物を除去する。インプリント装置１は、このようなインプリント処理を、全てのショット領域に対してステップ・アンド・リピート方式にて逐次実施する。また、判定工程において、制御部１６が、ウエハ６上にパターン形成が完了していると判定した場合、制御部１６は、インプリント装置１からウエハ６を搬出させる（ステップＳ９：搬出工程）。次の処理対象となるウエハ６が存在する場合には、インプリント装置１内にウエハ６を搬入し、上述のインプリントサイクルを繰り返す。

この構成により、本実施形態のインプリント装置１は、ウエハ６上に樹脂８を塗布する前に、ウエハ６上の異物を除去し、モールド２をウエハ６上の樹脂８に接触させる前に、モールド２の表面の異物を除去することができる。そのため、インプリントサイクルの途中でモールド２やウエハ６に付着する異物によるパターン欠陥の発生を低減することができる。また、本実施形態のインプリント装置１は、装置内に除去手段を設ける構成であるため、ウエハステージ４の可動ストロークを増やすことなく、パターン欠陥の発生を低減することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２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の特徴は、ルーバーおよび異物検出手段をさらに備える点にある。図３（ａ）は、本実施形態におけるインプリント装置１のモールド保持機構１２近傍の構成を示す図である。そのため、図３（ａ）のインプリント装置は、樹脂塗布手段７や制御部１６などを省略している。なお、図３（ａ）において、図１に示す第１実施形態のインプリント装置１の構成と同一のものには同一の符号を付し、説明を省略する。

本実施形態において、インプリント装置１は、モールド異物除去手段３およびウエハ異物除去手段５に設けられるルーバー（羽板部）１４と、異物検出手段（異物検出部）としてウエハ異物検出手段１３とモールド異物検出手段（不図示）とを有する。ルーバー１４は、モールド異物除去手段３およびウエハ異物除去手段５のそれぞれの噴射材の噴射方向を変更可能に、その角度を変化させる。ウエハ異物検出手段１３は、ウエハ異物除去手段５近傍のフレーム１８に、モールド異物除去手段は、モールド異物除去手段３近傍に設置され、それぞれウエハ６およびモールド２の異物の位置、量および大きさなどを検出する。本実施形態において、制御部１６は、ウエハ異物検出手段１３を用いて、ウエハ６上に付着した異物を検出し、その検出結果に基づき、ウエハ異物除去手段５に設けられたルーバー１４の角度を変化させる。ルーバー１４の角度が変化することで、ウエハ異物除去手段５は、ウエハ６に対する噴射材が噴射される角度やウエハ６上の領域を変えることができる。同様に、制御部１６は、モールド異物検出手段を用いて、モールド２の表面に付着した異物を検出し、その検出結果に基づき、モールド異物除去手段３に設けられたルーバー１４の角度を変化させる。ルーバー１４の角度が変化することで、モールド異物除去手段３は、モールド２に対する噴射材が噴射される角度やモールド２上の領域を変えることができる。なお、本実施形態において、ルーバーおよび異物検出手段は、モールド２およびウエハ６に対し、それぞれ設けられるものとしたが、この構成に限定せず、モールド２およびウエハ６のいずれか一方に対し設けられる構成であってもよい。

この構成により、本実施形態のインプリント装置１は、モールド２およびウエハ６に実際に付着している異物の位置、量および大きさに応じて、ルーバー１４の角度を変化させ、噴射材の噴射方向を可変に制御することができる。そのため、効率的にモールド２およびウエハ６に付着した異物を除去することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３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の特徴は、流体放出部をさらに備える点にある。図３（ｂ）は、本実施形態におけるインプリント装置１のモールド保持機構１２近傍の構成を示す図である。そのため、図３（ｂ）のインプリント装置は、樹脂塗布手段７や制御部１６などを省略している。なお、図３（ｂ）において、図１に示す第１実施形態のインプリント装置１の構成と同一のものには同一の符号を付し、説明を省略する。

本実施形態において、インプリント装置１は、さらに、モールド保持機構１２とウエハステージ４との間に流体を放出する流体放出部１５を備える。この流体放出部１５は、例えばフレーム１８のウエハ異物除去手段５と樹脂塗布手段７との間に設置され、ウエハ６およびモールド２と略平行かつ樹脂塗布手段７から離れる方向（−Ｘ方向）に流体を放出し、異物を樹脂塗布手段７から離れる方向に移動させる。流体放出部１５は、ウエハ異物除去手段５とモールド保持機構１２とに対してＹ方向（ウエハステージ４の移動方向に交わる方向）から流体を放出してもよい。流体放出部１５が放出する流体としては、例えば加圧された空気やヘリウムまたは固体状態の微小なＣＯ_２などが採用されうる。なお、流体放出部１５の流体放出のタイミングは、該２つの異物除去手段３、５の噴射のタイミングと同時であってもよく、常時放出し続ける構成であってもよい。

この構成により、本実施形態のインプリント装置１は、２つの異物除去手段３、５の噴射材の噴射によりモールド２およびウエハ６から除去した異物を、流体放出部１５を用いて装置内に拡散させることなく、一方向に移動させることができる。

（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。

３ モールド異物除去手段
４ ウエハステージ
５ ウエハ異物除去手段
７ 樹脂塗布手段
１２ モールド保持機構
１６ 制御部

Claims (9)

1. 型を用いて基板上のインプリント材にパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記型を保持する型保持部と、
   前記基板を保持して可動な基板保持部と、
   前記基板上にインプリント材を塗布する塗布部と、
   前記基板保持部に保持されている前記基板上の異物を除去する基板異物除去部と、
   前記基板保持部に設置され、前記型の表面の異物を除去する型異物除去部と、
   前記基板異物除去部および前記型異物除去部の動作を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記塗布部から前記基板上に前記インプリント材を塗布するため、前記基板を保持した前記基板保持部を移動させているときに、前記基板異物除去部を用いて前記基板上の異物を除去させ、かつ、前記型と前記インプリント材とを接触させるため、前記基板を保持した前記基板保持部を移動させているときに、前記型異物除去部を用いて前記型の表面の異物を除去させることを特徴とするインプリント装置。
2. 前記基板異物除去部は、前記基板に対し噴射材を噴射することで、前記基板上の異物を除去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. 前記型異物除去部は、前記型に対し噴射材を噴射することで、前記型の表面の異物を除去す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. 前記型および前記基板の少なくとも一方に付着している異物を検出する異物検出部と、
   前記基板異物除去部および前記型異物除去部の少なくとも一方に設けられ、前記噴射材の噴射方向を変更可能な羽板部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記異物検出部の検出結果に基づき、前記羽板部により前記噴射材の噴射方向を変更することを特徴とする請求項２または３に記載のインプリント装置。
5. 前記型保持部と前記基板保持部との間に流体を放出する流体放出部を備え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. 前記流体放出部は、前記基板異物除去部と前記塗布部との間に設置され、前記塗布部から離れる方向に流体を放出することを特徴とする請求項５に記載のインプリント装置。
7. 前記基板異物除去部は、前記型保持部と前記塗布部との間に設けられ、前記基板保持部が前記型保持部の下から前記塗布部の下に移動するときに、前記基板上の異物を除去することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 型を用いて基板上のインプリント材にパターンを形成するインプリント方法であって、
   前記基板を、前記基板上に樹脂を塗布する塗布位置に向けて移動させているときに、前記基板上の異物を除去する基板異物除去工程と、
   前記基板異物除去工程の後に、前記基板上に前記インプリント材を塗布する塗布工程と、
   前記塗布工程の後に、前記基板を、前記基板上の前記インプリント材と前記型とを接触させる接触位置に向けて移動させているときに、前記型の表面の異物を除去する型異物除去工程と、
   前記型異物除去工程の後に、前記型と前記基板上のインプリント材とを接触させる接触工程と、
   を含むことを特徴とするインプリント方法。
9. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いて基板上にインプリント材のパターンを形成する工程と、
   前記工程で前記パターンが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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