JP2017139412A - インプリント装置及びインプリント方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物への不完全な転写パターンの形成を抑制したインプリント方法及びインプリント装置を提供する。
【解決手段】本実施形態のインプリント装置は、被加工物に、転写材としての樹脂材料を滴下させる液滴下装置５と、電界を発生させることが可能な電界発生部３と、テンプレート７を支持し、前記被加工物上の前記樹脂材料に前記テンプレート７のパターンをインプリントさせるテンプレートステージ６と、前記被加工物を載置して前記液滴下装置５、前記電界発生部３及び前記テンプレートステージ６のそれぞれの下方へ移動することが可能な移動ステージ４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、インプリント装置及びインプリント方法に関する。

微細構造を有する電子デバイスの製造、半導体装置の製造等では微細パターンを高生産性で形成するために、基板にテンプレート（原版）の型を転写するインプリント方法が注目されている。

米国特許出願公開第２０１４／０１９１４２９号明細書

本実施形態が解決しようとする課題は、被加工物への不完全な転写パターンの形成を抑制したインプリント方法及びインプリント装置を提供することである。

本実施形態のインプリント装置は、被加工物に、転写材としての樹脂材料を滴下させる液滴下装置と、電界を発生させることが可能な電界発生部と、テンプレートを支持し、前記被加工物上の前記樹脂材料に前記テンプレートのパターンをインプリントさせるテンプレートステージと、前記被加工物を載置して前記液滴下装置、前記電界発生部及び前記テンプレートステージのそれぞれの下方へ移動することが可能な移動ステージと、を備える。

本実施形態に係るインプリント装置の構成を示す図。 本実施形態に係るテンプレートステージを示す平面図。 本実施形態に係る電界発生部及び試料ステージを示す図。 本実施形態に係るバブル除去方法を説明する図。 本実施形態に係るインプリント方法を説明する図。 比較例に係るインプリント方法を説明する図。

以下、本実施形態に係るインプリント装置及びインプリント方法について図１〜図５を参照して説明する。なお、以下の図面の記載において、同一の部分には同一の符号で表している。ただし、図面は厚さと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なり、模式的なものである。

図１は、本実施形態にかかるインプリント装置の構成を示す図である。インプリント装置１０は、ウエハなどの被転写基板（被加工物）上に滴下されたレジスト材料に、テンプレート（原版）のテンプレートパターンを転写する装置である。

本実施形態のインプリント装置１０は、電界制御部２、電界発生部３、試料ステージ（移動ステージ）４、液滴下装置５、テンプレートステージ６及び光照射装置８を備える。

試料ステージ４はウエハ１を載置するとともに、ウエハ１を載置した状態で水平方向に移動する。転写材としてのレジストＲをウエハ１に滴下する際には、試料ステージ４は液滴下装置５の下方側に移動する。また、テンプレート７をウエハ１に押印する際には、試料ステージ４はテンプレートステージ６の下方側に移動する。なお、これらの試料ステージ４の移動は、試料ステージ４と電気的に接続された搬送装置（図示しない）によって行われる。

テンプレート７は石英テンプレート等の光透過性を有するテンプレート等を用いることができるが、これに限定されない。

テンプレートステージ６はテンプレート７を支持し、テンプレート７のテンプレートパターンをウエハ１上のレジストに押し当てる。テンプレートステージ６は主に上下方向に移動することにより、テンプレート７のレジストへの押し当てと、テンプレート７のレジストからの引き離しを行う。本実施形態のインプリントに用いるレジストは例えば光硬化性樹脂を用いるがこれに限定されない。

テンプレートステージ６には図示しない接触センサが設けられており、テンプレート７とレジストが接するとセンサが検知し、テンプレートステージ６とウエハ１との接触を回避する。

テンプレートステージ６の上方には光照射装置８が位置する。

図２はテンプレートステージ６上方から見たテンプレートステージ６の平面図である。図２に示すようにテンプレートステージ６の中央部は四角形の空洞Ｘとなっている。この空洞の直下にはテンプレート７が位置する。この空洞上の光照射装置８から光を照射し、光がテンプレート７を透過する。光には例えば波長が３７０ｎｍのＵＶ光を用いるが、光はＵＶ光でなくても良い。また、テンプレートステージの形状はこれに限定されない。

液滴下装置５はウエハ１上にレジストを滴下する装置である。液滴下装置５は液滴下部５ａとレジストタンク５ｂとを含む。液滴下部５ａは例えばインクジェットノズルであり、レジストはインクジェット塗布方法によってウエハ１上に塗布される。ただし、塗布方法はこれに限定されない。

電界発生部３はウエハ１の水平方向に対する幅が例えば３０ｍｍ〜５０ｍｍ四方の金属板を用いる。ウエハ１の上下方向に対する金属板の厚さは例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。金属の種類は問わない。さらには金属に限らず電界が発生可能な絶縁体以外の材料であれば可能である。電界発生部３の上面には電界制御部２との接続部を有する。本実施形態では、電界発生部より電界を発生させることによってレジスト中のバブルを除去することが可能となる。バブルの除去は、レジスト中にバブルを有する状態でインプリントを行う場合に、不完全なパターンが形成されることを抑制するために行われる。

電界制御部２は電界発生部３で発生する電界の強度を調節するため、電界発生部３に印加する電圧を制御する。電界制御部２では、電界発生部３に例えば１００〜２００Ｖの電圧を印加する。電圧は直流でも交流でも構わない。

次に、電界発生部３に電圧が印加されたときに発生する電界について説明する。

図３は図１に示したウエハ１、試料ステージ４、電界発生部３を拡大した断面図である。電界制御部２によって電界発生部３に電圧が印加される。試料ステージ４には接地電圧（０Ｖ）が印加される。図３に示すように電界発生部３の両端部から試料ステージ４方向に向かって等電位線が同心円状の電界が発生する。図３に電界の向きを矢印で示す。この時電界発生部３側が正極となり、試料ステージ４側が負極となる。

電界制御部２はウエハ１上に滴下したレジスト全てに均一な強さの電界ができるだけ加わるように電界強度を調節する。電界強度は電界発生部３に印加される電圧の強さで変化するため、試料ステージ４と電界発生部３との間の距離Ｇによって電圧を適宜変化させる。電界強度は、図３に示すように電界発生部３との距離が近いほど電界発生部３の端部と中央部とで差があり、電界発生部３から離れるほどに均一になる。距離Ｇが例えば５ｍｍのとき電界発生部に１００〜２００Ｖに印加すると、レジストに略均一な強度の電界が加わる。

次に電界によるバブル除去方法について説明する。

図４は電界の向き、ウエハ１、レジストＲの拡大図である。レジストは液滴下装置５から滴下される。液滴下装置５内のレジストは、レジストタンク５ｂ中から液滴下部５ａまで移行する間に、１０ｎｍのメッシュ状のフィルターを通過する。この過程でレジスト中のバブルを除去する。しかし、上記のフィルターのみではバブルを完全に除去することはできず、液滴下部５ａからウエハ１上に滴下されたレジストにもミクロなバブルがわずかに存在する場合がある。このバブルをマイクロバブルＭＢとする。マイクロバブルは直径約０．１μｍ〜３０μｍである。マイクロバブルは表面の少なくとも一部がマイナスのイオンで覆われており、全体が負に帯電している（−４０ｍＶ程度）。

図４に示すように、レジスト上で電界が発生すると、レジスト中の負に帯電したマイクロバブルが電界に引き寄せられレジスト内の上側に移動する。つまりレジストの上側はバブル層Ｌとなる。この時、レジスト中のマイクロバブルの一部は電界に引き寄せられ、レジスト中から抜ける。残ったマイクロバブルがバブル層を形成する。なお、ここで電界が発生するレジスト上とは、レジストの上部及び側部を含むレジストの外周部とする。

上側にバブル層Ｌが形成されたレジストは後の工程でテンプレート７に押圧される際に、テンプレート７の下端がバブル層Ｌの下端（レジスト上端：点線部）と接するとテンプレートステージ６内の接触センサに検知される。接触センサに接触を検知されるとテンプレート７の押圧は止まり、レジストは毛細管現象によってテンプレート７の凹部パターン内に進入する。この時レジストがテンプレート７内に進入する圧力によって残りのマイクロバブルは消滅する。

次に、本実施形態に係るインプリント装置１０を用いたインプリント方法について説明する。

図５は本実施形態のインプリント方法を工程順に示すテンプレート７とウエハ１、レジストＲの断面図である。

図５（ａ）に示すように、パターンが形成されたテンプレート７を用意する。このテンプレート７をテンプレートステージ６の下側にセットする。

次に、試料ステージ４上にウエハ１がロードされる。試料ステージ４はウエハ１の位置を読み取り、ウエハ１を液滴下装置５下部のレジスト滴下位置に移動させる。そしてウエハ１表面のうち、インプリントの対象ショット位置に液滴下部５ａからレジストが滴下される。レジストの滴下が終了すると、ウエハ１は電界発生部３の下部へ移動する。

電界発生部３では図３で説明した方法でレジストに電界を加え、レジスト内の上側にバブル層を形成する。

その後、図５（ｂ）に示すように、ウエハ１をテンプレートの下方に移動させる。この時レジストは、テンプレートの下方に位置する。

次に、ウエハ１表面の所定ショット位置にインプリントが行われる。

図５（ｃ）に示すように、テンプレートステージ６がテンプレート７を下降させ、レジストにテンプレート７が押し当てられる。レジストの上端（バブル層下端）とテンプレート７との接触を接触センサが検知すると、テンプレートステージ６はテンプレート７の下降をやめる。この時上述したようにレジストが毛細管現象によってテンプレート７の凹部パターン内に入り込み、マイクロバブルは消滅する。レジストがテンプレート７内に進入した状態で光照射装置８は光を照射する。光が光透過性のテンプレート７を透過してレジストに到達する。光照射によってレジストが硬化する。

次に図５（ｄ）に示すようにテンプレートステージ６が上昇すると、テンプレート７がレジストから離型される。

上記のレジスト滴下する工程乃至インプリントする工程はウエハ１上の全てのショット位置で順次行われる。

ウエハ１上の全てのショット位置のインプリントする工程が終了すると、図５（ｅ）に示すようにテンプレート７の凹部パターンと対応する位置以外に形成された残膜をエッチングによって除去する。

このようにしてウエハ１上のレジストにテンプレートパターンが転写される。

本実施形態に係るインプリント装置を用いたインプリント方法によれば、ウエハ１上に滴下したレジスト上で電界を発生させることでレジスト内のマイクロバブルを除去することが可能となる。マイクロバブルが残った状態でインプリントを行った場合に形成される図６のような不完全なパターンの形成を抑制できる。

なお、本実施形態では光硬化性樹脂を用いＵＶ光によって樹脂を硬化させたが、樹脂の硬化はこの方法に限らず、例えば熱硬化性樹脂を熱によって硬化させてもよい。その場合、テンプレートステージ６上部または試料ステージ４下部に加熱装置を載置すればよい。

また、本実施形態で示したインプリント装置はナノインプリントにも応用できる。
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

１ ウエハ
２ 電界制御部
３ 電界発生部
４ 試料ステージ
５ 液滴下装置
５ａ 液滴下部
５ｂ レジストタンク
６ テンプレートステージ
７ テンプレート
８ 光照射装置

Claims (6)

1. 被加工物に、転写材としての樹脂材料を滴下させる液滴下装置と、
   電界を発生させることが可能な電界発生部と、
   テンプレートを支持し、前記被加工物上の前記樹脂材料に前記テンプレートのパターンをインプリントさせるテンプレートステージと、
   前記被加工物を載置して前記液滴下装置、前記電界発生部及び前記テンプレートステージのそれぞれの下方へ移動することが可能な移動ステージと、
   を備えたインプリント装置。
2. 前記テンプレートは光透過性を有し、前記テンプレートの上方にはＵＶ光を発生させる光照射装置を有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. 前記電界発生部は、金属板であ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. 被加工物に、転写材としての樹脂材料を滴下し、
   前記樹脂材料が滴下された前記被加工物上で電界を発生させ、
   前記電界を発生させた後、前記被加工物をテンプレートの下方に移動させ、前記樹脂材料に前記テンプレートを押し当て、前記樹脂材料を硬化させるインプリント方法。
5. 前記電界は、前記被加工物の上方に位置する金属板への電圧の印加によって形成されることを特徴とする請求項４に記載のインプリント方法。
6. 前記樹脂材料は光硬化性樹脂であり、ＵＶ光の照射によって前記樹脂材料を硬化させることを特徴とする請求項４または５に記載のインプリント方法。

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