JP2019145620A - 平坦化装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板を平坦化するのに有利な平坦化装置を提供する。【解決手段】型を用いて基板上の組成物を平坦化する平坦化装置であって、複数の基板のそれぞれに対して、前記型の平面部を基板上の組成物に接触させて前記平面部を基板の表面形状に倣わせることで当該組成物を平坦化する平坦化処理を行う処理部と、前記平坦化処理を予め決められた回数行うごとに、前記複数の基板のうちの処理対象の基板と前記平面部との相対的な位置関係を変更するように、前記型と前記処理対象の基板とを相対的に駆動する駆動部と、を有することを特徴とする平坦化装置を提供する。【選択図】図4

Description

本発明は、平坦化装置に関する。
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て、基板上の未硬化のインプリント材を型(モールド)で成形して硬化させ、基板上にインプリント材のパターンを形成する微細加工技術が注目されている。かかる技術は、インプリント技術と呼ばれ、基板上に数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。
インプリント技術の1つとして、例えば、光硬化法がある。光硬化法を採用したインプリント装置は、基板上(ショット領域)に供給された光硬化性のインプリント材を型で成形し、光を照射してインプリント材を硬化させ、硬化したインプリント材から型を引き離すことで、基板上にパターンを形成する。
また、近年では、インプリント装置を用いて基板を平坦化する技術が提案されている(特許文献1参照)。基板の平坦化技術に関しては、一般的には、既存の塗布装置(スピンコーター)を用いて基板上に塗布膜を形成することで基板の段差を平坦化する技術が知られているが、基板の段差をナノスケールで平坦化するには不十分である。一方、特許文献1に開示された技術は、基板のショット領域ごとに、基板の段差に基づいてインプリント材を滴下するため、従来の平坦化技術と比較して、平坦化の精度を向上させることができる。
特開2016−219679号公報
しかしながら、インプリント装置を用いて基板を平坦化する技術では、型へのインプリント材の付着(以下、「欠陥」と称する)に対する対策が十分ではない。例えば、型には、基板に形成されている下地パターンの粗密や歪み、基板上に供給されたインプリント材の分布(滴下量の分布)などに起因して、潜在的に欠陥が発生しやすい特定の箇所が存在する。このような箇所には、基板の平坦化を続けることで欠陥が発生するため、基板の平坦化の精度を低減させる要因となる。
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、基板を平坦化するのに有利な平坦化装置を提供することを例示的目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての平坦化装置は、型を用いて基板上の組成物を平坦化する平坦化装置であって、複数の基板のそれぞれに対して、前記型の平面部を基板上の組成物に接触させて前記平面部を基板の表面形状に倣わせることで当該組成物を平坦化する平坦化処理を行う処理部と、前記平坦化処理を予め決められた回数行うごとに、前記複数の基板のうちの処理対象の基板と前記平面部との相対的な位置関係を変更するように、前記型と前記処理対象の基板とを相対的に駆動する駆動部と、を有することを特徴とする。
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
本発明によれば、例えば、基板を平坦化するのに有利な平坦化装置を提供することができる。
本発明の一側面としての平坦化装置の構成を示す概略図である。 平坦化処理の概要を説明するための図である。 平坦化処理によって型に発生する欠陥を説明するための図である。 処理対象の基板に対する型の相対的な駆動を説明するための図である。 図1に示す平坦化装置における平坦化処理を説明するためのフローチャートである。
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
図1は、本発明の一側面としての平坦化装置100の構成を示す概略図である。平坦化装置100は、型(モールド、テンプレート)を用いて基板上のインプリント材(組成物)を成形する成形装置(所謂、インプリント装置)で具現化され、本実施形態では、基板上のインプリント材を平坦化する。平坦化装置100は、基板上のインプリント材と型とを接触させた状態でインプリント材を硬化させ、硬化したインプリント材から型を引き離すことで基板上にインプリント材の平坦面を形成する。
平坦化装置100は、図1に示すように、チャック2と、基板ステージ3と、ベース定盤4と、支柱5と、天板6と、ガイドバープレート7と、ガイドバー8と、型駆動部9と、支柱10と、型チャック12と、ヘッド13と、アライメント棚14とを有する。また、平坦化装置100は、供給部20と、オフアクシスアライメント(OA)スコープ21と、基板搬送部22と、アライメントスコープ23と、光源24と、ステージ駆動部31と、型搬送部32と、洗浄部33と、入力部34と、制御部200とを有する。本実施形態において、チャック2及び基板ステージ3は、基板1を保持する基板保持部を構成し、型チャック12及びヘッド13は、型11を保持する型保持部を構成する。ここでは、水平面をXY平面とし、鉛直方向をZ軸方向とするようにXYZ座標系が定義されている。
図1を参照するに、基板1は、搬送ハンドなどを含む基板搬送部22によって、平坦化装置100の外部から搬入され、チャック2に保持される。基板ステージ3は、ベース定盤4に支持され、チャック2に保持された基板1を所定の位置に位置決めするために、X軸方向及びY軸方向に駆動される。ステージ駆動部31は、例えば、リニアモータやエアシリンダなどを含み、基板ステージ3を少なくともX軸方向及びY軸方向に駆動する(移動させる)が、基板ステージ3を2軸以上の方向(例えば、6軸方向)に駆動する機能を有していてもよい。また、ステージ駆動部31は、回転機構を含み、チャック2又は基板ステージ3をZ軸方向に平行な軸周りに回転駆動する(回転させる)。
型11は、搬送ハンドなどを含む型搬送部32によって、平坦化装置100の外部から搬入され、型チャック12に保持される。型11は、例えば、円形又は四角形の外形を有し、基板上のインプリント材に接触して基板1の表面形状に倣う平面部11aを含む。平面部11aは、本実施形態では、基板1と同じ大きさ、又は、基板1よりも大きい大きさを有する。型チャック12は、ヘッド13に支持され、型11のZ軸周りの傾きを補正する機能を有する。型チャック12及びヘッド13のそれぞれは、光源24からコリメータレンズを介して照射される光(紫外線)を通過させる開口(不図示)を含む。また、型チャック12又はヘッド13には、基板上のインプリント材に対する型11の押し付け力(押印力)を計測するためのロードセルが配置されている。
ベース定盤4には、天板6を支持する支柱5が配置されている。ガイドバー8は、天板6を貫通し、一端がガイドバープレート7に固定され、他端がヘッド13に固定される。型駆動部9は、ガイドバー8を介して、ヘッド13をZ軸方向に駆動して、型チャック12に保持された型11を基板上のインプリント材に接触させたり、基板上のインプリント材から引き離したりする。また、型駆動部9は、本実施形態では、ヘッド13をX軸方向及びY軸方向に駆動する(移動させる)機能、及び、型チャック12又はヘッド13をZ軸方向に平行な軸周りに回転駆動する機能を有する。
アライメント棚14は、支柱10を介して天板6に懸架される。アライメント棚14には、ガイドバー8が貫通している。また、アライメント棚14には、例えば、斜入射像ずれ方式を用いて、チャック2に保持された基板1の高さ(平坦度)を計測するための高さ計測系(不図示)が配置されている。
アライメントスコープ23は、基板ステージ3に設けられた基準マークと、型11に設けられたアライメントマークとを観察するための光学系及び撮像系を含む。但し、型11にアライメントマークが設けられていない場合には、アライメントスコープ23がなくてもよい。アライメントスコープ23は、基板ステージ3に設けられた基準マークと、型11に設けられたアライメントマークとの相対的な位置を計測し、その位置ずれを補正するアライメントに用いられる。
供給部20は、基板1に未硬化(液状)のインプリント材を吐出する吐出口(ノズル)を含むディスペンサで構成され、基板上にインプリント材を供給(塗布)する。供給部20は、例えば、ピエゾジェット方式やマイクロソレノイド方式などを採用し、基板上に1pL(ピコリットル)程度の微小な容積のインプリント材を供給することができる。また、供給部20における吐出口の数は、限定されるものではなく、1つ(シングルノズル)であってもよいし、100を超えてもよい(即ち、リニアノズルアレイでもよいし、複数のリニアノズルアレイを組み合わせてもよい)。
OAスコープ21は、アライメント棚14に支持される。OAスコープ21は、基板1の複数のショット領域に設けられたアライメントマークを検出し、複数のショット領域のそれぞれの位置を決定するグローバルアライメント処理に用いられる。アライメントスコープ23によって型11と基板ステージ3との位置関係を求め、OAスコープ21によって基板ステージ3と基板1との位置関係を求めることで型11と基板1との相対的なアライメントを行うことができる。
洗浄部33は、型11が型チャック12に保持された状態で、型11を洗浄する(クリーニングする)。洗浄部33は、本実施形態では、基板上の硬化したインプリント材から型11を引き離すことによって、型11、特に、平面部11aに付着したインプリント材を除去する。洗浄部33は、例えば、型11に付着したインプリント材を拭き取ってもよいし、UV照射、ウェット洗浄、プラズマ洗浄などを用いて型11に付着したインプリント材を除去してもよい。
制御部200は、CPUやメモリなどを含み、平坦化装置100の全体を制御する。制御部200は、平坦化装置100の各部を統括的に制御して平坦化処理を行う処理部として機能する。ここで、平坦化処理とは、型11の平面部11aを基板上のインプリント材に接触させて平面部11aを基板1の表面形状に倣わせることでインプリント材を平坦化する処理である。なお、平坦化処理は、一般的には、ロット単位で、即ち、同一のロットに含まれる複数の基板のそれぞれに対して行われる。
図2(a)乃至図2(c)を参照して、平坦化処理について概要を説明する。まず、図2(a)に示すように、下地パターン1aが形成されている基板1に対して、供給部20からインプリント材IMを供給する。図2(a)は、基板上にインプリント材IMを供給し、型11を接触させる前の状態を示している。次いで、図2(b)に示すように、基板上のインプリント材IMと型11の平面部11aとを接触させる。図2(b)は、型11の平面部11aが基板上のインプリント材IMに完全に接触し、型11の平面部11aが基板1の表面形状に倣った状態を示している。そして、図2(b)に示す状態で、光源24から、型11を介して、基板上のインプリント材IMに光を照射してインプリント材IMを硬化させる。次に、図2(c)に示すように、基板上の硬化したインプリント材IMから型11を引き離す。これにより、基板1の全面で均一な厚みのインプリント材IMの層(平坦化層)を形成することができる。図2(c)は、基板上にインプリント材IMの平坦化層が形成された状態を示している。
このような平坦化処理が正常に行われている場合でも、基板上の硬化したインプリント材から型11を引き離す際に、基板上のインプリント材が型11の平面部11aに付着すること、即ち、欠陥が発生することがある。これは、基板1に形成されている下地パターンの粗密や歪み、基板上に供給されたインプリント材の分布などに起因して、型11(平面部11a)には、潜在的に欠陥が発生しやすい箇所が存在するからである。
例えば、図3(a)に示すように、基板1に対する平坦化処理が正常に行われていても、基板1に形成されている下地パターンの歪み300に起因して、型11の平面部11aに欠陥301が発生する。図3(a)は、ロットの1番目の基板1に対して平坦化処理が行われた状態、即ち、平坦化処理が1回行われた状態を示している。1回目の平坦化処理で発生する欠陥301は、図3(a)に示すように、次の平坦化処理に影響を与えないレベルである。
図3(b)は、ロットの2番目の基板1に対して平坦化処理が行われた状態、即ち、平坦化処理が2回行われた状態を示している。1番目の基板1に対する平坦化処理と同様に、2番目の基板1に形成されている下地パターンの歪み300に起因して、型11の平面部11aに欠陥302が発生する。なお、同一のロットに含まれる複数の基板のそれぞれは、同様な特性(傾向)を有しているため、潜在的に欠陥が発生しやすい箇所も同じである。従って、2回目の平坦化処理で発生する欠陥302は、1回目の平坦化処理で発生した欠陥301を含むことになるため、欠陥301よりも大きくなる。欠陥302は、次の平坦化処理に影響を与え始め、平坦化の阻害となる可能性もある。
図3(c)は、ロットのN番目の基板1に対して平坦化処理が行われた状態、即ち、平坦化処理がN回行われた状態を示している。これまでの平坦化処理と同様に、N番目の基板1に形成されている下地パターンの歪み300に起因して、型11の平面部11aに欠陥303が発生する。N回目の平坦化処理で発生する欠陥303は、1回目の平坦化処理から(N−1)回目の平坦化処理までで発生した欠陥を含むことになるため、非常に大きくなる。欠陥303は、次の平坦化処理に影響を与える欠陥であり、平坦化の阻害となる。
そこで、本実施形態では、基板1(に存在する潜在的に欠陥が発生しやすい箇所)に対する型11の平面部11aの相対的な位置関係が同じ状態で複数回の平均化処理が行われないようにする。本実施形態では、制御部200は、平均化処理を予め決められた回数行うごとに、同一のロットに含まれる複数の基板のうちの処理対象の基板1と型11の平面部11aとの相対的な位置関係を変更するように、型11と処理対象の基板1とを相対的に駆動する。
例えば、図4に示すように、型駆動部9は、制御部200の制御下において、処理対象の基板1に対して型11を駆動する(ずらす)。図4では、駆動前の型11を破線で示し、駆動後の型11を実線で示している。但し、ステージ駆動部31によって、型11に対して処理対象の基板1を駆動してもよい。具体的には、型駆動部9及びステージ駆動部31は、型11を保持する型チャック12及び基板1を保持するチャック2の一方を型チャック12及びチャック2の他方に対して水平方向(X軸方向及びY軸方向)に駆動(シフト駆動)する。また、型駆動部9及びステージ駆動部31は、平坦化処理を予め決められた回数行うごとに、型チャック12及びチャック2の一方を型チャック12及びチャック2の他方に対して鉛直方向(Z軸方向)に平行な軸周りに回転駆動してもよい。型11と処理対象の基板1とを水平方向に相対的に駆動することと、型11と処理対象の基板1とを鉛直方向に平行な軸周りに回転駆動することとを組み合わせてもよい。このように、型11と処理対象の基板1とを相対的に駆動する方向は、X軸方向、Y軸方向、回転方向及びそれらの複合的な方向である。
また、平坦化処理を予め決められた回数行うごとに、型チャック12に保持されている型11を型搬送部32に保持させ、型搬送部32が型11を型チャック12に渡す際の型チャック12に対する型11の位置を変更するようにしてもよい。このように、型チャック12に対する型11の位置を変更することで、処理対象の基板1と型11の平面部11aとの相対的な位置関係を変更するができる。
型11と処理対象の基板1とを相対的に駆動する量(駆動量)は、複数の基板1のそれぞれに対して平坦化処理を安定的に行えるように、任意の量で設定される。例えば、型11と処理対象の基板1とを水平方向に相対的に駆動する量は、100nmであり、型11と処理対象の基板1とを鉛直方向に平行な軸周りに回転駆動する量(回転量)は、1度である。また、型11と処理対象の基板1とを相対的に駆動する量は、一定である必要はなく、平坦化処理を予め決められた回数行うごとに、型11と処理対象の基板1とを相対的に駆動する量を変更してもよい。
なお、型11と処理対象の基板1とは、平坦化処理を1回行うごとに、相対的に駆動すること、即ち、上述した予め決められた回数は、1回であることが好ましい。但し、平坦化装置100のスループット(生産性)を考慮すると、平坦化処理を1回行うごとに、型11と処理対象の基板1とを相対的に駆動するのは現実的ではない。従って、複数の基板1のそれぞれの表面に形成されている下地パターン及び複数の基板1のそれぞれに供給されるインプリント材の分布に基づいて、型11の平面部11aへのインプリント材の付着を予測しながら予め決められた回数を決定するとよい。予め決められた回数を決定する処理は、制御部200(決定部)で行ってもよいし、外部の情報処理装置で行ってもよい。また、平坦化装置100は、図1に示すように、予め決められた回数をユーザが入力するための入力部34を更に有していてもよい。入力部34は、ディスプレイに表示された画面を介して予め決められた回数を入力するキーボード(マウス)やタッチパネルなどを含む。
図5を参照して、平坦化装置100における平坦化処理について説明する。平坦化処理は、上述したように、制御部200が平坦化装置100の各部を統括的に制御することで行われる。
S502では、型搬送部32によって、平坦化装置100に型11を搬入し、かかる型11を型チャック12に保持させる。S504では、平坦化処理に関する設定情報を取得する。平坦化処理に関する設定情報は、平坦化処理を何回行ったら型11と処理対象の基板1とを相対的に駆動するのかを示す情報、即ち、上述した予め決められた回数や型11と処理対象の基板1とを相対的に駆動する量(駆動量や回転量)などを含む。
S506では、基板搬送部22によって、同一のロットに含まれる複数の基板のうち、処理対象の基板1を平坦化装置100に搬入し、かかる基板1をチャック2に保持させる。S508では、S506で搬入された基板1に対して、図2(a)乃至図2(c)を参照して説明したような平坦化処理を行う。
S510では、平坦化処理を予め決められた回数行ったかどうかを判定する。平坦化処理を予め決められた回数行っている場合には、S512に移行する。一方、平坦化処理を予め決められた回数行っていない場合には、S514に移行する。
S512では、処理対象の基板1と型11の平面部11aとの相対的な位置関係を変更するように、型11と処理対象の基板1とを相対的に駆動する。型11と処理対象の基板1との相対的な駆動に関しては、上述した通りである。処理対象の基板1よりも前に平坦化処理が行われた際の基板1と型11との相対的な位置とは異なる位置関係となるように、処理対象の基板1と型11の平面部11aとの相対的な位置関係が変更される。S514では、基板搬送部22によって、平坦化装置100から平坦化処理が行われた基板1を搬出する。
S516では、同一のロットに含まれる全ての基板に対して平坦化処理を行ったかどうかを判定する。同一のロットに含まれる全ての基板に対して平坦化処理を行っていない場合には、次の処理対象の基板1を平坦化装置100に搬入するために、S506に移行する。一方、同一のロットに含まれる全ての基板に対して平坦化処理を行っている場合には、S518に移行する。
S518では、洗浄部33によって、型チャック12に保持されている型11を洗浄する(即ち、型11の平面部11aに付着したインプリント材を除去する)。S520では、型搬送部32によって、平坦化装置100から洗浄された型11を搬出する。
このように、本実施形態では、平均化処理を予め決められた回数行うごとに、処理対象の基板1と型11の平面部11aとの相対的な位置関係を変更しているため、平面部11aの同一箇所にインプリント材が付着することを抑制することができる。従って、平坦化装置100は、基板1に対して平坦化処理を続けても、次の平坦化処理に影響を与えるような欠陥が型11(平面部11a)に発生することを抑制し、基板1の平坦化の精度を維持することができる。
なお、本実施形態では、同一のロットに含まれる全ての基板1に対する平坦化処理が終了し、平坦化装置100から型11を搬出する前に型11を洗浄しているが、これに限定されるものではない。例えば、同一のロットに含まれる全ての基板1に対して平坦化処理が終了していなくても、型11と処理対象の基板1とを相対的に駆動する回数が規定回数に達したら、型11を洗浄するようにしてもよい。また、型11の平面部11aにおけるインプリント材の付着状態を検出する検出部を平坦化装置100が備えている場合には、検出部の検出結果に応じて、型11を洗浄するようにしてもよい。
また、本実施形態では、処理対象の基板1の全面に対して平坦化処理を一括して行う場合について説明したが、基板1のショット領域ごとに平坦化処理を行ってもよい。
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ないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
100:平坦化装置 1:基板 11:型 9:型駆動部 31:ステージ駆動部 32:型搬送部 200:制御部

Claims (12)

  1. 型を用いて基板上の組成物を平坦化する平坦化装置であって、
    複数の基板のそれぞれに対して、前記型の平面部を基板上の組成物に接触させて前記平面部を基板の表面形状に倣わせることで当該組成物を平坦化する平坦化処理を行う処理部と、
    前記平坦化処理を予め決められた回数行うごとに、前記複数の基板のうちの処理対象の基板と前記平面部との相対的な位置関係を変更するように、前記型と前記処理対象の基板とを相対的に駆動する駆動部と、
    を有することを特徴とする平坦化装置。
  2. 前記型を保持する型保持部と、
    前記処理対象の基板を保持する基板保持部と、を更に有し、
    前記駆動部は、前記平坦化処理を予め決められた回数行うごとに、前記型保持部及び前記基板保持部の一方を前記型保持部及び前記基板保持部の他方に対して水平方向に駆動することを特徴とする請求項1に記載の平坦化装置。
  3. 前記駆動部は、前記平坦化処理を予め決められた回数行うごとに、前記型保持部及び前記基板保持部の一方を前記型保持部及び前記基板保持部の他方に対して鉛直方向に平行な軸周りに回転駆動することを特徴とする請求項2に記載の平坦化装置。
  4. 前記型を保持する型保持部と、
    前記処理対象の基板を保持する基板保持部と、を更に有し、
    前記駆動部は、前記平坦化処理を予め決められた回数行うごとに、前記型保持部及び前記基板保持部の一方を前記型保持部及び前記基板保持部の他方に対して鉛直方向に平行な軸周りに回転駆動することを特徴とする請求項1に記載の平坦化装置。
  5. 前記型を保持する型保持部を更に有し、
    前記駆動部は、前記型を保持して当該型を前記型保持部に渡す型搬送部を含み、前記平坦化処理を予め決められた回数行うごとに、前記型保持部に保持されている前記型を前記型搬送部に保持させ、前記型搬送部が前記型を前記型保持部に渡す際の前記型保持部に対する前記型の位置を変更することを特徴とする請求項1に記載の平坦化装置。
  6. 前記平面部に付着した前記組成物を除去するための前記型の洗浄を行う洗浄部を更に有することを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載の平坦化装置。
  7. 前記処理部は、前記処理対象の基板の全面に対して前記平坦化処理を一括して行うことを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか1項に記載の平坦化装置。
  8. 前記複数の基板のそれぞれの表面に形成されている下地パターン及び前記複数の基板のそれぞれに供給される前記組成物の分布に基づいて、前記予め決められた回数を決定する決定部を更に有することを特徴とする請求項1乃至7のうちいずれか1項に記載の平坦化装置。
  9. 前記予め決められた回数をユーザが入力するための入力部を更に有することを特徴とする請求項1乃至7のうちいずれか1項に記載の平坦化装置。
  10. 型を用いて基板上の組成物を平坦化する平坦化装置であって、
    複数の基板のそれぞれに対して、前記型の平面部を基板上の組成物に接触させて前記平面部を基板の表面形状に倣わせることで当該組成物を平坦化する平坦化処理を行う処理部と、
    前記複数の基板のうちの処理対象の基板上の組成物と前記平面部とを接触させる相対的な位置関係を、前記処理対象の基板よりも前に平坦化処理された基板上の組成物と前記平面部とを接触させる相対的な位置関係とは異なるように、前記型と前記処理対象の基板とを相対的に駆動する駆動部と、
    を有することを特徴とする平坦化装置。
  11. 前記複数の基板のそれぞれに対して前記組成物を供給すする供給部を更に有することを特徴とする請求項1乃至10のうちいずれか1項に記載の平坦化装置。
  12. 前記複数の基板は、同一のロットに含まれていることを特徴とする請求項1乃至11のうちいずれか1項に記載の平坦化装置。
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