JP2019186456A - 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】パターン欠陥の発生を抑制する点で有利なインプリント装置を提供する。【解決手段】基板に形成されたショット領域上に型を用いてインプリント材のパターンを形成するインプリント装置であって、吐出口からインプリント材を吐出し、基板上にインプリント材を供給する供給部と、基板を保持し移動する基板ステージと、基板ステージを制御する制御部と、を備え、制御部は、パターンが形成されたショット領域が吐出口の直下を避けるように基板ステージを移動させる。【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。

基板上のインプリント材に型を接触させてパターン形成を行う微細加工技術がある。基板上にインプリント材を供給する方法として、インクジェット方式が挙げられる。この方式では、インプリント材を吐出するノズルから基板上へインプリント材の液滴を滴下する。滴下の際、液滴はメインの液滴（主滴）と、サブの液滴（サテライト液）とに分かれて、サテライト滴が所望の滴下位置以外の領域に付着する場合がある。パターン形成済みの領域にサテライト滴が付着すると、パターン間にブリッジが形成されるなどしてパターン欠陥が生じうる。

特許文献１では、インプリント材の供給経路と直交する方向に気流を形成し、インプリント材の供給の際に発生するサテライト滴などのミストをインプリント処理前の領域（未処理領域）へ飛ばし、パターン欠陥の発生を抑制する技術を開示している。

特開２０１７−１４７２７７号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、気流によって飛ばされない大きさのサテライト滴が発生した場合には、パターン形成済みの領域にサテライト滴が付着しうる。

本発明は、例えば、パターン欠陥の発生を抑制する点で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、基板に形成されたショット領域上に型を用いてインプリント材のパターンを形成するインプリント装置であって、吐出口からインプリント材を吐出し、基板上にインプリント材を供給する供給部と、基板を保持し移動する基板ステージと、基板ステージを制御する制御部と、を備え、制御部は、パターンが形成されたショット領域が吐出口の直下を避けるように基板ステージを移動させる、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、パターン欠陥の発生を抑制する点で有利なインプリント装置を提供することができる。

インプリント装置の構成を示す概略図である。 型ステージ、供給部および基板搬送部の位置関係を示す図である。 基板ステージの移動経路を説明する図である。 型ステージ、供給部および基板搬送部の配置の他例を示す図。 物品の製造方法を示す図である。

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。

図１は、インプリント装置１００の構成を示す概略図である。インプリント装置１００は、型１１を用いて基板１上にインプリント材のパターンを形成するインプリント処理を行う。インプリント処理とは、基板上のインプリント材と型とを接触させ（押印）、接触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剥離（離型）することで基板上にインプリント材のパターンを形成する処理である。また、インプリント処理には、基板上に未硬化のインプリント材を供給する工程が含まれていてもよい。インプリント材の硬化方法として、光の照射による方法や、他のエネルギー（例えば、熱）による方法がある。硬化用のエネルギーとしては、例えば、電磁波、熱などが用いられる。電磁波としては、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される、赤外線、可視光線、紫外線などの光を用いる。

本実施形態では、インプリント材として紫外線で硬化する光硬化性樹脂を用いた光硬化法を採用する。図１においては、基板１上のインプリント材に対して照射される紫外光の光軸に平行に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。

インプリント材には、硬化用のエネルギーが与えられることによって硬化する硬化性組成物が用いられる。硬化性組成物は、光の照射によって、或いは、加熱によって硬化する組成物である。光の照射によって硬化する光硬化性組成物は、重合性化合物と光重合開始剤とを少なくとも含有し、必要に応じて、非重合性化合物又は溶剤を含有してもよい。非重合性化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分などの群から選択される少なくとも一種である。

インプリント材は、液体噴射ヘッドにより、液滴状、或いは複数の液滴が繋がってできた島状又は膜状となって基板の上に供給されうる。インプリント材の粘度（２５℃における粘度）は、例えば、１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下でありうる。

基板１は、ガラス、セラミックス、金属、半導体または樹脂等で構成される部材でありうる。必要に応じて、該部材の表面に該部材とは別の材料からなる層が形成されていてもよい。基板１は、例えば、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、または、石英ガラスプレートなどである。基板１には複数のショット領域が形成されており、インプリント処理をショット領域毎に繰り返すことで、基板１のショット領域上にパターンを形成することができる。

基板１は、搬送ハンドおよび搬出入口などを含む搬送部２２によってインプリント装置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に載置され、基板１を保持して移動する。基板ステージ３は、基板１をＸ軸方向及びＹ軸方向の所定の位置に位置決めする。

型１１は、外周部が矩形で、基板１に対する対向面に、所定の凹凸パターンが３次元状に形成されたパターン部を有する。型１１のパターン部は、基板１上へ塗布されたインプリント材に転写される。型１１の材質には、例えば、石英などの紫外線を透過させる素材が用いられる。型１１は、型チャック１２に固定される。型チャック１２は、型ステージ１３に載置される。型ステージ１３は、型１１のＺ軸回りの傾きを補正する機能を有する。型チャック１２及び型ステージ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を通過させる開口（不図示）を有する。また、型チャック１２（又は型ステージ１３）には、型１１の押し付け力（押印圧）を検出するためのロードセルが配置されている。

ガイドバープレート７は、一端が型ステージ１３に固定され、天板６を貫通するガイドバー８の他端を固定する。型昇降部９は、ガイドバー８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（押し付けたり）、基板上のインプリント材から引き離したりする。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。

型のアライメントに用いるＴＴＭ（スルー・ザ・モールド）アライメントスコープ２３は、基板ステージ上の基準マークと型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有する。ＴＴＭアライメントスコープ２３は、ショット領域ごとに、基板上のマークと型１１に設けられたアライメントマークとの相対位置を計測し、その位置ずれを補正する、所謂、ダイバイダイ方式のアライメントに用いられる。

オフアクシスアライメント（ＯＡ）スコープ２１は、アライメント棚１４に載置される。ＯＡスコープ２１は、基板上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計測し、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。ＴＴＭ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との相対的な位置合わせを行うことができる。

スプレッドカメラ２５は、型１１を俯瞰する位置に配置され、基板上のインプリント材に接触した型１１と基板１とを同じ画角上で重ね合わせて観察する。スプレッドカメラ２５は、基板上に供給されたインプリント材が型１１に押し広げられる様子を撮像することで、インプリント材が型１１に充填される様子を観察する。

計測部２６は、基板ステージ３に配置されている。計測部２６は、基板ステージ３と型１１とを相対的に移動させている状態において、型チャック１２に保持された型１１と基板ステージ３との間の距離を複数回計測する。計測部２６によって計測された型１１と基板ステージ３との間の距離に基づいて、型１１が型チャック１２に正常に保持されているかどうかを判定することができる。型１１が型チャック１２に正常に保持されていない場合、型１１が意図せずに落下して破損したり、型１１が意図しない角度で基板上のインプリント材と接触して基板上に形成されるパターンの精度が低下したりする。このような場合には、インプリント処理を停止して、型１１を型チャック１２に正常に保持させるための復旧処理を行ってもよい。

供給部２０は、基板１に向けてインプリント材の液滴を吐出する吐出口（ノズル）を含み、基板上の複数のショット領域のそれぞれ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。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）。

制御部２００は、ＣＰＵやメモリなどを含み、インプリント装置１００の全体を制御する。制御部２００は、インプリント装置１００の各部を制御してインプリント処理を行う。本実施形態において、制御部２００は、基板ステージ３の移動を制御し、基板１が基板ステージ３に保持されてから、インプリント装置１００外へと搬出されるまでの基板ステージ３の移動経路を決定する。

インクジェット方式の供給部２０にてインプリント材を基板上のショット領域に供給する際、またはその前後において、インプリント材の一部が霧状の微小滴（ミスト）となって隣接するショット領域に飛散することがある。供給部２０の吐出口の直下を既にパターンが形成されたショット領域が通過すると、パターンがそのミストの影響を受けてパターン欠陥が発生しうる。制御部２００は、パターンが形成されたショット領域が吐出口の直下を避けて通過するように基板ステージ３を移動させる。

図２は、型ステージ１３、供給部２０および搬送部２２の位置関係を示す図である。図２（Ａ）は、型ステージ１３、供給部２０および搬送部２２を＋Ｚ方向から見た図である。本実施形態に係るインプリント装置１００は、供給部２０と搬送部２２との間に型ステージ１３が配置されている。基板１は、搬送部２２から、搬入されると、基板ステージ３のチャック２によって保持され、供給部２０の直下へと移動される。図２（Ｂ）は、吐出口２８を示す図であって、供給部２０を基板１側である−Ｚ方向から見た図である。供給部２０は、基板１と対向する吐出面２７に複数の吐出口２８を有する。供給部２０は、吐出口２８からインプリント材を吐出し、インプリント処理の対象となるショット領域にインプリント材を供給する。

インプリント材が供給された基板は、基板ステージ３によって、型１１の直下へと移動される。型１１の直下へ基板１が移動されると、アライメントが行われ、対象ショット領域にインプリント処理が行われる。これを繰り返し、全てのショット領域へのインプリント処理が完了すると、搬送部２２によって、装置外へと搬出される。

図３は、基板ステージ３の移動経路を説明する図である。本実施形態において、供給部２０は、アライメント棚１４に固定されており、基板ステージ３が移動することにより、供給部２０の吐出口２８と基板１との相対的な位置関係が変化する。図３においては、説明簡単のため、基板１上における吐出口２８の移動軌跡を示している。上述の通り、本実施形態に係るインプリント装置１００は、供給部２０と搬送部２２との間に型ステージ１３が配置されている。このため、図３に示すように、搬送部２２側に位置するショット領域からインプリント処理を行うことで、パターンが形成されたショット領域が、吐出口２８の直下を通過することなく、全ショット領域のインプリント処理を完了させることが可能となる。また、搬出の際も、最短経路で移動させても、基板１が供給部２０の吐出口２８の直下を通過しないこととなる。よって、制御部２００は、図３に示すような順序でインプリント処理が行われるように、基板ステージ３の移動経路を決定し、基板ステージ３を移動させる。また、制御部２００は、搬出時においても、最短経路を搬出経路として決定し、基板ステージ３を移動させる。

制御部２００は、基板上に形成された全てのショット領域の位置情報と供給部２０の吐出口２８の配置に基づき、基板ステージ３の移動経路およびインプリント処理を行うショット領域の順序を決定することができる。また、制御部２００は、基板ステージ３の加速駆動および減速駆動を考慮して基板ステージ３の移動経路を決定する。

なお、制御部２００は、搬送部２２の配置を考慮して基板ステージ３の移動経路を決定しても良い。図４は、型ステージ１３、供給部２０および搬送部２２の配置の他例を示す図である。例えば、図４（Ａ）に示すように、型ステージ１３と搬送部２２との間に供給部２０が配置されており、供給部２０が図４（Ｂ）に示すような吐出口２８を有しているとする。図３に示す順序でインプリント処理を行うことで、インプリント処理中においては、パターンが形成されたショット領域が吐出口２８の直下を避けることが可能である。しかしながら、搬出時に最短経路で基板ステージ３を移動させると、パターンが形成されたショット領域が吐出口２８の直下を通過することとなってしまう。この場合、制御部２００は、基板ステージ３を最短経路ではなく吐出口２８の直下を通過することを避ける経路で移動させても良い。

また、例えば、基板１が、ＩＣチップとして使用しない領域などのパターンが形成されない領域を含む場合には、パターンが形成されない領域の位置情報に基づき、基板ステージ３の移動経路を決定しても良い。さらに、制御部２００は、アライメント時においても、パターンが形成されたショット領域が、吐出口２８の直下に配置されないように、基板ステージ３の移動経路を決定する。

また、例えば、異常発生などにより、インプリント処理を中断した場合においても、制御部２００は、パターンが形成されたショット領域が吐出口２８の直下を避けて通過するように基板ステージ３を移動させる。この場合、例えば、既にパターンが形成されたショット領域の位置情報に基づき、移動経路を決定する。

このように、パターンが形成されたショット領域が吐出口の直下を避けて通過することで、吐出口から発生しうるインプリント材のミストがパターンに付着するのを抑制することが可能となる。

（物品製造方法に係る実施形態）
本発明の実施形態にかか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、基板に塗布されたインプリント材に上記のインプリント装置を用いてパターンを形成する工程（基板にインプリント処理を行う工程）と、かかる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。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。

インプリント装置１００を用いて成形した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。

硬化物のパターンは、上記物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。

次に、物品の具体的な製造方法について説明する。図５（ａ）に示すように、絶縁体等の被加工材２ｚが表面に形成されたシリコンウエハ等の基板１ｚを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材２ｚの表面にインプリント材３ｚを付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材３ｚが基板上に付与された様子を示している。

図５（ｂ）に示すように、インプリント用の型４ｚを、その凹凸パターンが形成された側を基板上のインプリント材３ｚに向け、対向させる。図５（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１ｚと型４ｚとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｚは型４ｚと被加工材２ｚとの隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーとして光を、型４ｚを透して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図５（ｄ）に示すように、インプリント材３ｚを硬化させた後、型４ｚと基板１ｚを引き離すと、基板１ｚ上にインプリント材３ｚの硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、型の凹部が硬化物の凸部に、型の凹部が硬化物の凸部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材３ｚに型４ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。

図５（ｅ）に示すように、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材２ｚの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝５ｚとなる。図５（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材２ｚの表面に溝５ｚが形成された物品を得ることができる。ここでは硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。

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 基板
３ 基板ステージ
１１ 型
２０ 供給部
２２ 搬送部
１００ インプリント装置
２００ 制御部

Claims (8)

1. 基板に形成されたショット領域上に型を用いてインプリント材のパターンを形成するインプリント装置であって、
   吐出口から前記インプリント材を吐出し、前記基板上にインプリント材を供給する供給部と、
   前記基板を保持し移動する基板ステージと、
   前記基板ステージを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記パターンが形成されたショット領域が前記吐出口の直下を避けるように前記基板ステージを移動させる、ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記制御部は、前記基板に形成されたショット領域の位置情報と、前記吐出口の配置に基づき、前記基板ステージを移動させる、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、前記パターンが形成されたショット領域の位置情報に基づき、前記基板ステージを移動させる、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. 前記制御部は、前記基板上のパターンが形成されない領域の位置情報に基づき、前記基板ステージを移動させる、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. 前記制御部は、前記基板を前記インプリント装置外へ搬出するための搬送部の配置に基づき、前記基板ステージの搬出経路を決定する、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。
6. 前記制御部は、前記基板が前記基板ステージに保持されてから、前記搬送部から搬出されるまでの前記基板ステージの移動経路を決定する、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. 基板に形成されたショット領域上に型を用いてインプリント材のパターンを形成するインプリント方法であって、
   吐出口から前記インプリント材を吐出させ、前記基板上にインプリント材を供給し、
   前記基板を移動させる際に、前記パターンが形成されたショット領域が前記吐出口の直下を避けるように基板を移動させる、ことを特徴とするインプリント方法。
8. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いてパターン形成を基板上に行う工程と、
   前記工程で前記パターン形成を行われた前記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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