JP2017092396A - インプリント装置、及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】型及び基板の変形による破損や基板の基板保持部からの脱落の防止と、パターンの歪みや欠陥の抑制との両立に有利な技術を提供する。【解決手段】型１を用いて基板２の上のインプリント材３を成形して硬化させ、硬化したインプリント材から型を引き離す離型を行うことで、基板の上にパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント装置において、基板を吸着する複数の吸着領域を有する基板保持部と、複数の吸着領域のそれぞれにおける吸着力を独立に制御する制御部とを有する。制御部は、離型の進行に応じて、複数の吸着領域の吸着力を部分的に弱め、基板の変形による破損や基板の基板保持部からの脱落の防止と、パターンの歪みや欠陥を抑制する。【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。

インプリント装置では、基板上で硬化させたインプリント材から型を引き離す離型の際、型と硬化したインプリント材との界面（接触部）に大きな引き剥がし応力が瞬間的に印加される。この応力によって、形成されるパターンの歪みを引き起こす場合があり、これがパターンの欠陥となり得る。

特許文献１では、離型の際、一旦型を基板に向かって凸形に変形させて、型をインプリント材のパターン形成部の周囲から徐々に引き剥がすことで、急激な応力の発生を回避している。また、特許文献２及び３では、離型の際、基板保持部であるチャックの吸着圧力を弱めることにより、型を引き剥がすときに基板をチャックから浮上させる。これにより、型と硬化したインプリント材との界面に生じる応力を低減し、パターンの歪みによる欠陥を減少させている。

米国特許出願公開第２００７／０１１４６８６号明細書 米国特許出願公開第２００６／０１７２０３１号明細書 米国特許出願公開第２０１０／０１０２４６９号明細書

半導体デバイスや撮像素子、表示パネルの製造にインプリント方式を適用する場合、できるだけ大きい面積を一括してインプリントすることにより、スループットを向上させることができる。この場合、型とインプリント材が接する面積は大きくなる。

上記のように大きい面積を一括してインプリントする場合、離型時には大きい面積の型をインプリント材から引き離すことになる。このとき、従来技術に従い、離型時に基板を吸着保持するチャックの吸着圧力を弱め、基板をチャックから浮上させる場合を想定する。例えば、基板の全面に配置されたショット領域を一括でインプリントする場合、離型時にチャックの吸着圧力を弱め基板をチャックから浮上させると、型と基板がそれぞれ変形する。具体的には、離型を開始すると、図９（ａ）のように、まず基板であるウエハ５３の端からモールド５１と硬化したインプリント材である樹脂５２との剥離が始まり、モールド５１とウエハ５３が変形する。離型が進むに従って、ウエハ５３の端より中心に向かってモールド５１と樹脂５２が剥離していき、離型の完了前には、モールド５１とウエハ５３が図９（ｂ）のように変形する。図９（ｂ）において、ウエハ５３の中央付近が剥離するときには、ウエハ５３は端付近をチャック５４に接し中央部分がモールドに向かって凸型に変形し、モールド５１は基板に向かって凸型に変形する。ウエハ５３をチャック５４から浮上させる範囲が広いために、モールド５１及びウエハ５３の変形は大きくなる。

これにより、型及び基板の各部材が破損したり、基板上に形成されたインプリント材のパターンに欠陥が生じたりするという問題が生じる。また、ウエハ５３をチャック５４から浮上する範囲が広いため、ウエハ５３がチャック５４から脱落しやすくなるという問題も発生する。

これらの問題を回避するために、ウエハ５３のチャック５４への吸着圧力を大きくすれば、ウエハ５３がチャック５４から浮上する面積を小さくすることはできる。しかし、前述の型とインプリント材との界面に生じる応力を低減する効果は小さくなり、パターンの欠陥を減少させる効果は小さくなる。

本発明は、例えば、型及び基板の変形による破損や基板の基板保持部からの脱落の防止と、パターンの歪みや欠陥の抑制との両立に有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、型を用いて基板の上のインプリント材を成形して硬化させ、前記硬化したインプリント材から前記型を引き離す離型を行うことで、前記基板の上にパターンを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、前記基板を吸着する複数の吸着領域を有する基板保持部と、前記複数の吸着領域のそれぞれにおける吸着力を独立に制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記離型の進行に応じて、前記複数の吸着領域の吸着力を部分的に弱めることを特徴とするインプリント装置が提供される。

本発明によれば、型及び基板の変形による破損や基板の基板保持部からの脱落の防止と、パターンの歪みや欠陥の抑制との両立に有利な技術を提供することができる。

実施形態に係るインプリント装置の構成を示す図。 実施形態における基板保持部の構成を示す図。 実施形態における基板保持部による基板の保持及びその解除のための構成を示す図。 実施形態におけるインプリント処理を説明する図。 基板上の隣接しない複数のパターン領域を一度にインプリントする例を説明する図。 実施形態におけるインプリント処理を説明する図。 実施形態における基板保持部の構成を示す図。 実施形態における基板保持部の構成を示す図。 従来のインプリント処理を説明する図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。

＜第１実施形態＞
図１は、本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。このインプリント装置は、本実施形態では、紫外線の照射によってインプリント材を硬化させる光硬化法を採用するが、これに限定されるものではなく、例えば入熱によってインプリント材を硬化させる熱硬化法を採用することもできる。

インプリント装置は、パターンが形成された型を用いて基板の上のインプリント材を成形する。同図に示すように、基板保持部５は基板ステージ７上に配置されており、基板保持部５の上には基板２が吸着されている。基板２はまず、不図示のアライメント光学系によって、基板２上のアライメントマークを観察して位置ずれ情報を取得するが、同時に高さ測定装置１５によって、高さ測定装置１５から基板２上面までの距離を測定する。一方、型１は型保持部４によって保持され、また、型１のパターン面と高さ測定装置１５との相対高さは、事前に計測されているため、基板２上面から型１のパターン面までの距離が算出可能となる。ディスペンサ１４はインプリント材３として光硬化樹脂を基板２上に供給する。型１を駆動部１２により下降させて基板２上に供給されたインプリント材３と接触させると、インプリント材３はパターンの彫り込まれた溝に流入する。型１は、インプリント材を硬化させる光（紫外線）に対して透明な材料で形成されている。光源２０から発せられた紫外線は、ハーフミラー１９で反射され、型１を通過して基板２上のインプリント材３に入射する。こうして紫外線を照射されたインプリント材は硬化する。その後、型１を駆動部１２により上昇させることにより、硬化したインプリント材３から型１が引き離され、硬化したインプリント材による型１のパターンの反転像が基板上に形成される。観察光学系１８は、基板２のショット領域の全体を観察するスコープである。観察光学系１８は、インプリント処理の状態、例えば、型１の押印状態や型１へのインプリント材３の充填状態などの確認に用いられる。制御部５０は、これらインプリント処理に係る各部を統括的に制御する。

上記した駆動部１２は、型１を基板２に対して上下させる機構であるが、型１と基板２との間隔を相対的に変化させる機構であればよい。例えば、基板２を型１に対して上下させる機構であってもよいし、あるいは型１と基板２をそれぞれ上下させる機構を備えていてもよい。

基板保持部５は、例えば、真空吸着により基板２を保持する。図２（ａ）は、基板保持部５を型１側から見た図である。図２（ａ）に示されるように、基板保持部５は、基板２の下面と接する面には、複数の吸着領域５ａ〜５ｉ（部分保持領域）が同心円状に形成されている。図３に、図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図を示す。複数の吸着領域５ａ〜５ｉはそれぞれ、空気圧調整機構に接続される（図３では吸着領域５ｃ〜５ｉについてはその接続構成の図示は省略した。）。ここでは代表的に、吸着領域５ａについて説明する。吸着領域５ａには配管３１が接続されている。配管３１は途中で流路切替弁３２によって二股に別れ、一方はレギュレータ３３を介して不図示の真空ポンプに接続され、他方はレギュレータ３４を介して不図示のコンプレッサに接続される。

基板２を吸着保持する場合、制御部５０は、流路切替弁３２を真空ポンプ側に切り替える。これにより、吸着領域５ａ内の空気が配管３１、流路切替弁３２、レギュレータ３３を介して真空ポンプへ吸引され、吸着領域５ａ内は負圧となって基板２が吸着される。このとき、レギュレータ３３は、制御部５０の制御の下、吸着力（基板保持部５が基板を引き付ける力、基板を保持する力）を制御することができる。

基板２の吸着保持を解除する場合、制御部５０は、流路切替弁３２をコンプレッサ側に切り替える。これにより、コンプレッサからの空気がレギュレータ３４、流路切替弁３２、配管３１を介して吸着領域５ａに供給され、吸着領域５ａ内は正圧となって基板２が基板保持部５から離脱する。

他の吸着領域５ｂ〜５ｉについても同様の構成であるので、説明を省略する。このように本実施形態の基板保持部５は、複数の吸着領域５ａ〜５ｉにおける吸着力をそれぞれ独立に制御可能な構成となっている。

次に、図４（ａ）〜（ｄ）を参照して、本実施形態におけるインプリント処理を説明する。本実施形態は、基板２の全面に相当するショット領域のパターンが型１に形成され、基板２の全面に一括してインプリントを行う場合を想定する。また、本実施形態では、型１の上部と型保持部４との間には密閉空間Ａが形成されており、制御部５０の制御の下、圧力調整部６によって、密閉空間Ａ内の空気圧が調整されうる。図４（ａ）は、インプリント処理を開始する前の初期状態を表している。このとき、密閉空間Ａは大気圧状態にされている。

型１のパターン部を基板２上に塗布されたインプリント材３に接触させるとき、圧力調整部６により密閉空間Ａ内を加圧して、型１を基板２に対して凸形に変形させる。この状態が図４（ｂ）に示されている。その後、駆動部１２により型１を基板２に接近させていき、型１のパターン部が基板２上のインプリント材３に接触するのに応じて、密閉空間Ａ内の圧力を下げ、型を平面に戻していく。この状態が図４（ｃ）に示されている。これにより、型１とインプリント材３との間の気体が外側へ順次押し出され、型１とインプリント材３との間に気泡が混入することが防止される。

次に、光源２０からの紫外線を基板２上のインプリント材３に照射することでインプリント材３を硬化させた後、駆動部１２により型１を硬化したインプリント材３から引き離す離型を行う。型１を基板２の延在方向と垂直な方向（ｚ方向）に直線的に引き離す場合、図４（ｃ）のように、型１は基板２に向かう引張り力を受け、すり鉢状に変形しようとする。それにより型１とインプリント材３は、基板２の最外周より剥離し始め、型１と基板２の距離が広がるにつれて、基板２の中心に向かって剥離して行く。このとき、型１とインプリント材３がまさに剥離しようとしている位置（剥離位置）は、基板２の外周円の同心円状になる。剥離位置の直下にある基板保持部５の吸着領域の吸着力を他の吸着領域よりも弱めると、図４（ｄ）のように、基板２の剥離位置近傍は基板保持部５から浮き上がる。これにより、型１とインプリント材３との界面に生じる応力が低減し、パターンの歪みによる欠陥を減少させることができる。

離型が進むに従って、剥離位置は基板２の外周より中心へと移動する。そこで本実施形態では、離型の進行に応じて、外周側の吸着領域から中心の吸着領域に向かって順次、吸着領域のレギュレータ３３を調節して吸着力を弱めていく。例えば、剥離位置の直下にある吸着領域のレギュレータ３３を調節する。いったん吸着力を弱めた後、当該剥離位置での剥離が完了するであろう時間を待って、吸着力を元に戻す。これにより、基板２が基板保持部５から浮き上がるのは、剥離位置の近傍のみとなり、基板２が基板保持部５から脱落するという問題が生じ難くなる。また、型１と基板２の変形も小さくなるので、変形により各部材が破損する可能性を低減できる。

上述の本実施形態によれば、基板全面を一括でインプリントする場合において、型及び基板の変形による破損や、基板の基板保持部からの脱落を生じることなく、パターンの欠陥を減少させることが可能になる。

なお、上述の実施形態では、基板２の全面を一括でインプリントする場合を想定した。しかし、本発明は、基板の部分領域ごとに分割してインプリントする場合にも適用可能である。例えば、図２（ｂ）に示すように、図２（ａ）のように、同心円状に分割して形成された複数の吸着領域を、複数の部分領域にそれぞれ設け、上記と同様に離型時に各領域の吸着圧力を制御する。これにより、基板の部分領域ごとにインプリントする場合に、各部分領域において吸着力の部分的な制御が可能になる。

また、上述の実施形態では、基板保持部の複数の吸着領域を同心円状に分割して形成した。しかし、外側の形状が内側の形状を順次包含するように領域分割されていればよく、円形ではなく例えば楕円形や多角形など他の形状であってもよい。

型１には互いに隣接しない複数のパターンを形成しておき、これらを一度にインプリント処理することでスループットを向上させる方法もある。図５は、この場合の基板２を上から見た図であり、同図のように、互いに隣接しない複数のパターン領域２ａが一括でインプリント処理される。ここで、パターン領域２ａ間の距離が大きくなると、大きい面積を一括でインプリントする場合と同様の問題が生じうる。しかし、本実施形態によれば、上記例と同様に、型及び基板の変形による破損や、基板のチャックからの脱落を生じることなく、パターンの欠陥を減少させることが可能になる。

なお本実施形態では、基板保持部５は真空吸着により基板２を保持する構成であったが、静電吸着などの他の方法で基板２を保持する構成としても、本発明を適用可能である。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態におけるインプリント処理を説明する。第１実施形態で説明した構成要素には共通の参照符号を付し、それらの説明は省略する。

図７は、本実施形態における基板保持部５を型１側から見た図である。図７に示されるように、基板２と接する面には、基板２の中心線と平行な複数の線によって区分される複数の吸着領域が形成されている。この基板保持部５も、図３と同様な構成により、複数の吸着領域における吸着力をそれぞれ独立に制御可能である。

本実施形態では、型１を基板２上のインプリント材３に接触させた後、インプリント材３を硬化させるまでの工程は、第１実施形態と同様である。その後、離型するとき、図６（ａ）に示すように、駆動部１２により型１を基板２の一端のみを引き離す。すると型１とインプリント材３は、基板２の一端より剥離を始める。さらに、型１と基板２との距離を広げていくと、型１とインプリント材３は剥離を開始した一端から他端へ向かって剥離していく。このとき、型１とインプリント材３の剥離位置は、円形の基板２の中心線に平行な線状になる。剥離位置の直下にある基板保持部５の吸着領域を他の吸着領域よりも弱めると、図６（ｂ）のように、基板２の剥離位置近傍は基板保持部５から浮き上がる。これにより、第１実施形態と同様に、型１とインプリント材３との界面に生じる応力が低減し、パターンの歪みによる欠陥を減少させることができる。また、型及び基板の変形による破損や、基板の基板保持部からの脱落を防止する効果も第１実施形態と同様である。

＜第３実施形態＞
図８に、第３実施形態に係る基板保持部５を型１側から見た図である。本実施形態のインプリント装置の他の構成は、上述した第１又は第２実施形態と同様である。図８に示されるように、基板２と接する面には、格子状に区画された複数の吸着領域が形成されている。なお、複数の吸着領域の区分形状は格子状に限定されるものではなく、その形状は問わない。この基板保持部５も、図３と同様な構成により、複数の吸着領域における吸着力をそれぞれ独立に制御可能である。

本実施形態では、型１を基板２上のインプリント材３に接触させ、インプリント材３を硬化させた後、離型を行う。このとき、型１は、第１実施形態と同様、基板２上のインプリント材３から、基板２の最外周より剥離し始め、離型が進むに従って、剥離位置は環状で基板２の外周より中心へと移動する。これに同期して、図８の斜線部の吸着領域のように、基板保持部５の剥離位置の直下で環状を形成する吸着領域の吸着力を弱めていく。これにより、基板２が基板保持部５から浮き上がるのは、剥離位置の近傍のみとなる。以上により、第１実施形態と同様に、パターンの歪みによる欠陥を減少させる効果、及び、型、基板の変形による破損や基板がチャックより脱落するという問題を抑制できる。

また、本実施形態において、第２実施形態と同様に、型１又は基板２の一端のみを引き離す離型を行った場合、型１とインプリント材３の剥離位置は、基板２の中心線に平行な線状になる。このとき、剥離位置の直下にある基板保持部５の線状の吸着領域の吸着力を弱めることで、第２実施形態と同様の効果が得られる。

さらに、本実施形態では、基板保持部５の吸着力を弱める領域の組み合わせを任意に変えることができる。そのため、基板の全面一括でインプリントをする場合でも、基板の部分領域でインプリントする場合でも、同一の基板保持部で対応できるという利点がある。

基板保持部５の吸着領域が型１のパターン領域の形状と相似形でない場合、離型力の分布に不均一性や、離型速度にムラを生じうる。そこで、駆動部１２により型１と基板２を平行に保つように制御しつつ離型を行う。また、離型させる際に、インプリント材と接触する型１のパターン領域の面積が徐々に減るのに伴い、駆動部１２が一定の力で制御するのではなく、離型速度が一定となるように制御を行ってもよい。このような制御を行うことで、離型時に生じる欠陥を抑制することが可能である。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態における物品の製造方法は、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。本実施形態の物品の製造方法は、上記のリソグラフィ装置（露光装置やインプリント装置、描画装置など）を用いて基板に原版のパターンを転写する工程と、かかる工程でパターンが転写された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、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）を含む。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。

＜他の実施形態＞
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１：型、２：基板、３：インプリント材、４：型保持部、５：基板保持部

Claims (10)

1. 型を用いて基板の上のインプリント材を成形して硬化させ、前記硬化したインプリント材から前記型を引き離す離型を行うことで、前記基板の上にパターンを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、
   前記基板を吸着する複数の吸着領域を有する基板保持部と、
   前記複数の吸着領域のそれぞれにおける吸着力を独立に制御する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、前記離型の進行に応じて、前記複数の吸着領域の吸着力を部分的に弱める
   ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記制御部は、前記離型の際に、前記型が前記インプリント材から剥離する位置の移動に同期して前記複数の吸着領域の吸着力を部分的に弱め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、前記離型の際に、前記複数の吸着領域のうち、前記型が前記インプリント材から剥離する位置の直下にある吸着領域の吸着力を、他の吸着領域よりも弱め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. 前記型には前記基板の全面に相当するパターンが形成され、前記基板の全面に一括して前記インプリント処理が行われることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
5. 前記複数の吸着領域は同心円状に区分され、
   前記制御部は、前記型が前記基板の外側から中心に向かって剥離されていくに従い、前記同心円状に形成された前記複数の吸着領域のうち外周側の吸着領域から中心の吸着領域に向かって順次、吸着力を弱めていく
   ことを特徴とする請求項４に記載のインプリント装置。
6. 前記複数の吸着領域は、円形の前記基板の中心線に平行な複数の線によって区分され、
   前記制御部は、前記型が前記基板の一端から他端に向かって剥離されていくに従い、前記複数の吸着領域のうち前記一端から前記他端に向かって順次、吸着力を弱めていく
   ことを特徴とする請求項４に記載のインプリント装置。
7. 前記基板保持部は、複数の部分領域のそれぞれに、同心円状に区分された前記複数の吸着領域を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 前記型には互いに隣接しない複数のパターンが形成され、前記基板の前記複数の部分領域に対応する領域に一括して前記インプリント処理が行われることを特徴とする請求項７に記載のインプリント装置。
9. 前記複数の吸着領域が格子状に区分されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインプリント装置。
10. 請求項１乃至９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に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前記基板を加工する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。

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