JP2020009899A - 平坦化層形成装置、平坦化層の製造方法、および物品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】平坦化の精度および生産性の点で有利な平坦化層形成装置を提供する。【解決手段】押圧部材を用いて基板の上の平坦化材による平坦化層を形成する平坦化層形成装置。押圧部材は、基板より広い幅を有し、該押圧部材が巻回されたロールの形態で提供される。平坦化層形成装置は、基板保持部の上の空間において、平面視で基板保持部を挟むように対向配置された第１スプールおよび第２スプールを有し、第１スプールに装着されたロールから繰り出された押圧部材を第２スプールで巻き取る給送部を有する。装置は、第１スプールと第２スプールとの間における押圧部材の張力を弱めることで押圧部材を基板上の平坦化材と接触させ、張力を強めることにより平坦化材から押圧部材を分離させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、平坦化層形成装置、平坦化層の製造方法、および物品製造方法に関する。

インプリント技術は、ナノスケールのパターンの形成（転写）を可能にする技術であり、かかる技術を用いたインプリント装置が磁気記憶媒体や半導体デバイスの量産用のリソグラフィ装置の１つとして注目されている。インプリント装置は、基板（シリコンウエハやガラスプレートなど）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、その後インプリント材から型を引き離すことによって基板上にインプリント材のパターンを形成する。

デバイスの製造工程には、パターンが形成された基板をエッチングする工程が含まれる。このとき、基板上に形成されたパターンの残膜厚が基板全面にわたって均一でないと、残膜を除去して得られるパターンの形状（例えば線幅）が不均一になりうる。そのため、残膜厚を均一にして基板の平坦化を行うための技術が必要とされている。基板の段差を平坦化するために、既存の塗布機等を用いて塗布膜を形成するなどの技術が提案されているが、ナノスケールでの基板の段差に対しては、十分な平坦化性能が得られない。

これに対して、上記したようなインプリント技術を用いて基板の平坦化を行う平坦化層形成装置が検討されている。平坦化層形成装置では、パターンが形成されていない型（平面テンプレート）を用いて、基板の上に平坦化層を形成する。インプリント技術を用いた平坦化層形成装置は、基板の段差に応じた量の平坦化材を滴下するため、既存の方法よりも平坦化の精度が向上することが期待される。

特許文献１は、基板の平坦化ではなく意図的に不均一な膜を形成することを志向しているものの、基板上のレジストの液滴にスーパーストレートを降下させることにより連続膜を形成し、この連続膜を固化してポリマー膜を残す技術を開示している。

特表２０１６−５２８７４１号公報

しかし、特許文献１に開示されている技術によれば、スーパーストレートの張力が維持された状態で基板上の液滴を基板とスーパーストレートとで挟み込むため、周囲のガスを内包してしまう。ガスの内包は平坦化の精度を低下させる要因となる。内包されたガスは、分子サイズの小さなヘリウムなどを用いることでスーパーストレートを透過させることが可能であるが、基板とスーパーストレートとの間がレジストで満たされるまで時間を要し生産性を落としてしまう。

また、平坦化層形成装置において、平面プレート（特許文献１のスーパーストレート）は基板の表面積以上の面積を持つため、たわみが大きい。そのため、平面プレートを移動させる際のストロークを長く取る必要があるといった課題もある。

本発明は、例えば、平坦化の精度および生産性の点で有利な平坦化層形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、押圧部材を用いて基板の上の平坦化材による平坦化層を形成する平坦化層形成装置であって、前記押圧部材は、前記基板より広い幅を有し、該押圧部材が巻回されたロールの形態で提供され、前記平坦化層形成装置は、前記基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部の上の空間において、平面視で前記基板保持部を挟むように対向配置された第１スプールおよび第２スプールを有し、前記第１スプールに装着された前記ロールから繰り出された前記押圧部材を前記第２スプールで巻き取る給送部と、前記第１スプールと前記第２スプールとの間における前記押圧部材の張力を調整する調整部と、前記基板の上の平坦化材を硬化させる硬化部とを有し、前記調整部により前記張力を弱めて前記押圧部材を撓ませていくことにより、前記押圧部材を前記基板の上の前記平坦化材と接触させ、前記押圧部材を前記平坦化材と接触させた状態で前記硬化部により前記平坦化材を硬化させることにより、前記基板の上に前記平坦化層を形成し、前記調整部により前記張力を強めることにより、前記平坦化層から前記押圧部材を分離させることを特徴とする平坦化層形成装置が提供される。

本発明によれば、例えば、平坦化の精度および生産性の点で有利な平坦化層形成装置を提供することができる。

実施形態における平坦化層形成装置の構成を示す図。 実施形態における押圧部材の搬送機構を説明する図。 実施形態における平坦化層形成処理のフローチャート。 実施形態における平坦化層形成装置の要部の動作を示す図。 実施形態における平坦化層形成装置の要部の動作を示す図。 実施形態における補助プレートの高さ調整機構を説明する図。 実施形態における加圧機構を説明する図。 実施形態における平坦化層形成処理のフローチャート。 実施形態における平坦化層形成処理を説明する図。

＜第１実施形態＞
本実施形態は、基板の上に平坦化層を形成する平坦化層形成装置に関する。平坦化層形成装置では、パターンが形成されていない型（平面テンプレート）を用いて、基板の上に平坦化層を形成する。基板上の下地パターンは、前の工程で形成されたパターンに起因する凹凸プロファイルを有しており、特に近年のメモリ素子の多層構造化に伴いプロセス基板は１００ｎｍ前後の段差を持つものも出てきている。基板全体の緩やかなうねりに起因する段差は、フォト工程で使われているスキャン露光装置のフォーカス追従機能によって補正可能である。しかし、露光装置の露光スリット面積内に収まってしまうピッチの細かい凹凸は、そのまま露光装置のＤＯＦ（Ｄｅｐｔｈ Ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）を消費してしまう。従来、基板の下地パターンを平滑化する手法として、ＳＯＣ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｃａｒｂｏｎ）、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）のような平坦化層を形成する手法が用いられている。しかし、従来技術では十分な平坦化性能が得られない問題があり、今後多層化による下地の凹凸差は更に増加する傾向にある。

この問題を解決するために、本実施形態の平坦化層形成装置は、基板に予め塗布された未硬化の平坦化材に対して平面テンプレートを押し当てて基板面内の局所的な平面化を行う。

図１は、本実施形態における平坦化層形成装置１００の構成を示す概略図である。平坦化層形成装置１００は、基板の上の平坦化材と平面テンプレートとしての押圧部材とを接触させて平坦化材を成形し平坦化層を形成する平坦化層形成処理を行う。平坦化層形成装置１００による平坦化層形成処理は、基板Ｗの表面上に平坦化材を供給し、この平坦化材に押圧部材Ｐを接触させた状態で平坦化材を硬化させることを伴いうる。本実施形態において、平坦化層形成装置１００は、平坦化材の硬化法として、紫外線（ＵＶ光）の照射によって平坦化材を硬化させる光硬化法を採用する。よってこの場合、平坦化材としては、光（紫外線）硬化性のレジスト材、樹脂等の組成物が使用されうる。従って、平坦化層形成装置１００は、基板Ｗの上の平坦化材と押圧部材Ｐとを接触させた状態で平坦化材に紫外線を照射して平坦化材を硬化させることによって、基板Ｗの上に平坦化材による平坦化層を形成する。ただし、平坦化層形成装置１００は、その他の波長域の光の照射によって平坦化材を硬化させてもよいし、その他のエネルギー、例えば、熱によって平坦化材を硬化させる熱硬化法を採用してもよい。また、以下では、平坦化材が供給される基板Ｗの表面に沿う平面内で互いに直交する方向をＸ軸およびＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な方向（例えば、平坦化材に対して照射する紫外線の光軸に平行な方向）をＺ軸とする。

平坦化層形成装置１００の各構成要素はチャンバ１０１内に収容される。チャンバ１０１によって、平坦化層形成処理が行われる環境が一定の温度、湿度に維持され、異物の侵入が防止される。

ブリッジ構造体１０２は、床からの振動を絶縁するための空気ばね１０３を介して、ベース定盤１０４に支持されている。空気ばね１０３は、アクティブ防振機能としてリソグラフィ装置で一般的に採用されている構造を有しうる。例えば、空気ばね１０３は、ブリッジ構造体１０２及びベース定盤１０４に設けられたＸＹＺ相対位置測定センサ、ＸＹＺ駆動用リニアモータ、空気ばねの内部のエア容量を制御するサーボバルブなどを含みうる。

基板Ｗは、基板チャックとも呼ばれる基板保持部１０５によって保持され、基板保持部１０５は、基板ステージ１０６によって保持される。基板ステージ１０６は、Ｘ，Ｙ，Ｚ，ωＸ，ωＹ，及びωＺの６軸方向に移動することが可能な機構を有する。ここで、ωＸとはＸ軸周りの方向を、ωＹとはＹ軸周りの方向を、ωＺとはＺ軸周りの方向をいう。

計測器１０８は、ブリッジ構造体１０２に設けられ、本実施形態では、干渉計で構成されている。計測器１０８は、基板ステージ１０６に向けて計測光Ｋを照射し、基板ステージ１０６の端面に設けられた不図示の干渉計用ミラーで反射された計測光Ｋを検出することで、基板ステージ１０６の位置を計測する。なお、図１では、計測器１０８から基板ステージ１０６に照射される計測光Ｋが１つしか示されていないが、計測器１０８は、少なくとも基板ステージ１０６のＸＹ位置、回転量、及びチルト量が計測できるように構成されている。

ブリッジ構造体１０２には、平坦化材供給部１０９（ディスペンサ）が取り付けられている。平坦化材供給部１０９は、基板Ｗに平坦化材を供給（塗布）するためのノズルと平坦化材の供給タイミングおよび供給量を制御する供給制御部を含みうる。平坦化材供給部１０９は、例えば、平坦化材の液滴を基板Ｗに供給する。平坦化材供給部１０９のノズルには、ピエゾ素子の応力を利用して平坦化材を押し出すインクジェット方式が採用されうる。１回の動作で押し出される平坦化材の液滴の最小量は例えば１ピコリットルよりも小さい量とすることができる。ピエゾ素子に掛ける電圧を調整することにより液滴の量を例えば数ピコリットルまで調整することができる。

また、ブリッジ構造体１０２には、ガス供給部１１０が取り付けられている。ガス供給部１１０は、平坦化材の充填性を向上させるために、押圧部材Ｐと基板Ｗとの間の空間に充填用ガスを供給する。充填用ガスは、押圧部材Ｐと基板Ｗ上の平坦化材との間に挟み込まれた気泡を迅速に低減させ、平坦化材の充填を促進させるために、透過性ガス及び凝縮性ガスの少なくとも１つを含む。ここで、透過性ガスとは、押圧部材Ｐに対して高い透過性を有し、基板Ｗ上の平坦化材に押圧部材Ｐを接触させた際に平坦化材を透過するガスである。透過性ガスとしては具体的には、窒素、ヘリウム、二酸化炭素、水素、キセノン、ペンタフルオロプロパン等が採用されうる。凝縮性ガスとは、基板Ｗ上の平坦化材に押圧部材Ｐを接触させた際に液化（即ち凝縮）するガスである。凝縮性ガスとしては具体的には、ペンタフルオロプロパンを代表とするハイドロフルオロカーボンや、ハイドロフルオロエーテル等のうちから選択される１つのガス、あるいはそれらの混合ガスが採用されうる。

また、ブリッジ構造体１０２には、オフアクシススコープ１１１が取り付けられている。オフアクシススコープ１１１は、押圧部材Ｐを介さずに、基板ステージ１０６に配置された基準プレートに設けられた基準マークやアライメントマークを検出する。また、オフアクシススコープ１１１は、基板Ｗに設けられたアライメントマークを検出することも可能である。また、オフアクシススコープ１１１は、基板の各領域の高さを計測することも可能である。

アライメント計測部１１２は、押圧部材Ｐと基板Ｗとの位置合わせのための計測を行う。アライメント計測部１１２は、例えば押圧部材Ｐに設けられたマークと基板ステージ１０６や基板Ｗに設けられたマークを検出してアライメント信号を生成するアライメント検出系を含む。また、アライメント計測部１１２は、カメラを含んでいてもよい。アライメント計測部１１２はこのカメラを用いて、基板Ｗ上の平坦化材と押圧部材Ｐとの接触状態、基板Ｗ上における平坦化材の広がり状態、基板Ｗ上の平坦化材からの押圧部材Ｐの分離状態を、画像情報として観察する。

圧力センサ１１３は、本実施形態では、基板ステージ１０６に設けられ、押圧部材Ｐを基板Ｗ上の平坦化材に接触させた時に基板ステージ１０６に作用する圧力を検出する。圧力センサ１１３は、基板ステージ１０６に作用する圧力を検出することによって、押圧部材Ｐと基板Ｗ上の平坦化材との接触状態を検出するセンサとして機能する。

平坦化層形成装置１００は、基板Ｗの上の平坦化材を硬化させる硬化部として、紫外線を発生する光源１１５を有する。光源１１５からの光は、押圧部材Ｐを透過して基板Ｗの上の平坦化材に照射される。基板Ｗの上の平坦化材は、光源１１５からの光の照射によって硬化する。

制御部１１６は、ＣＰＵおよびメモリを含み、平坦化層形成装置１００の動作を制御する。制御部１１６は、本実施形態では、平坦化層形成処理及びそれに関連する処理の制御と、平坦化材の供給パターンを含む液滴配列レシピの生成を行いうる。制御部１１６は、ユーザインタフェース１１７と接続されている。ユーザインタフェース１１７は、ユーザの操作入力を受け付ける入力部と、情報の表示や音声出力を行う出力部とを含みうる。また、制御部１１６は、ネットワーク２００を介して、統括コンピュータ３００と接続されている。

本実施形態における平坦化層形成装置１００の構成は概ね以上のとおりである。図９は、平坦化層形成装置１００による平坦化層形成処理を説明する図である。図９（ａ）は、平坦化層形成処理の対象とされる基板Ｗの断面形状を示している。図９（ａ）において、基板Ｗの上には、斜線で示される下地層が形成されている。この下地層は回路パターン等の段差を持つ。

図９（ｂ）は、基板Ｗの上（下地層の上）に平坦化材Ｒが供給された後で、押圧部材Ｐを接触させる前の状態を示している。平坦化材Ｒは液滴の状態で基板Ｗの上に配置されるため、互いに分離した状態で示されている。この平坦化材Ｒの供給パターンは、基板全面での凹凸情報を考慮して計算されたものである。実際の基板には、下地層のパターンの段差のみならず、基板自体が持つ凹凸がある。したがって、下地層のパターンの段差および基板の凹凸に応じて平坦化材Ｒの供給パターンを決定するとよい。

図９（ｃ）は、押圧部材Ｐが基板Ｗ上の平坦化材Ｒと完全に接触した状態を示している。この接触により、平坦化材Ｒは押し広げられて連続膜を形成する。

図９（ｄ）は、平坦化材Ｒに光を照射して平坦化材Ｒを硬化させた後、押圧部材Ｐを引き離した状態を示している。このような処理により、基板全面で均一な厚みの平坦化層を形成することができる。

図２を参照して、本実施形態における押圧部材Ｐの搬送機構について詳しく説明する。図２（ａ）は、押圧部材Ｐの搬送機構を含む平坦化層形成装置１００の要部構成を示す、Ｙ方向からみた断面図、図２（ｂ）は、Ｚ方向からみた平面図である。本実施形態において、押圧部材Ｐは、基板Ｗより広い幅を有する長尺のシート状の型であり、第１スプール２２に巻回されたロールの形態で提供される。平坦化層形成装置１００は、このロールから繰り出された所定長さのシートを押圧部材として平坦化層形成処理に使用する。シートの使用済みの部分は、第２スプール２３に巻き取られる。ここで、第１スプール２２と第２スプール２３は、基板保持部１０５の上の空間において、平面視で基板保持部１０５を挟むように対向配置され、第１スプール２２に装着されたロールから繰り出された押圧部材を第２スプールで巻き取る給送部として機能する。

このように本実施形態では、押圧部材Ｐの保持および搬送にはいわゆるロールツーロール方式が採用される。ロールの形態で提供される押圧部材Ｐの材質としては、ガラス（例えば石英、合成石英、硼珪酸ガラス）やプラスチック（例えば、ポリカーボネート、ＰＥＴなど）、セラミックス系ガラス（例えばゼロデュア（登録商標））などが利用されうる。あるいは、押圧部材Ｐはこれらの素材を組み合わせて作られたものでもよい。また、押圧部材Ｐの表面には撥水撥油性剤が塗布されていてもよく、テフロン（登録商標）等の低表面エネルギー被膜により被膜が形成されていてもよい。

平坦化層形成装置１００は、第１スプール２２と第２スプール２３との間における押圧部材Ｐの張力を調整する調整部を有する。この調整部は、例えば、第１搬送ローラ対６１ａ，６１ｂ（第１ローラ）と第２搬送ローラ対６２ａ，６２ｂ（第２ローラ）とを含む。ここでは、ＸＹ平面内に関して（すなわち平面視で）、基板保持部１０５が基板Ｗと押圧部材Ｐとを接触させる位置にある場合を前提として説明する。第１搬送ローラ対６１ａ，６１ｂは、第１スプール２２と基板保持部１０５との間の押圧部材Ｐの搬送経路に配置され、押圧部材Ｐを挟持しながら搬送する。また、第２搬送ローラ対６２ａ，６２ｂは、基板保持部１０５と第２スプール２３との間の押圧部材Ｐの搬送経路に配置され、押圧部材Ｐを挟持しながら搬送する。第１搬送ローラ対６１ａ，６１ｂおよび第２搬送ローラ対６２ａ，６２ｂはそれぞれ、不図示のモータの駆動により回転し、押圧部材Ｐを正逆方向に搬送することができる。押圧部材Ｐの搬送経路にはその他のいくつかの搬送ローラが配置されていてもよい。押圧部材Ｐの送り量を計測するため、第１搬送ローラ対６１ａ，６１ｂと第２搬送ローラ対６２ａ，６２ｂには、ロータリーエンコーダなどのセンサが設けられていてもよい。押圧部材Ｐは、基板Ｗよりも広い幅を有している。よって、ＸＹ平面内に関して、基板保持部１０５が基板Ｗと押圧部材Ｐとを接触させる位置にある場合、図２（ｂ）に示されるようなＺ方向からの平面視で、基板Ｗは、ローラ間に張られた押圧部材Ｐによって覆われるかたちになる。

第１搬送ローラ対６１ａ，６１および第２搬送ローラ対６２ａ，６２ｂの各モータの駆動は、制御部１１６が各モータのドライバ（不図示）に指令値を与えることによって行われる。制御部１１６は、各モータを制御することによって第１搬送ローラ対６１ａ，６１ｂと第２搬送ローラ対６２ａ，６２ｂとの間における押圧部材Ｐの張力を調整することができる。このように第１搬送ローラ対６１ａ，６１および第２搬送ローラ対６２ａ，６２ｂによって押圧部材Ｐの搬送が行われる場合、第１スプール２２および第２スプール２３はそれぞれ押圧部材Ｐを巻き取る方向に付勢されていてもよい。

平坦化材供給部１０９は、制御部１１６の制御の下、基板Ｗの上には平坦化材Ｒを供給する。光源１１５は、制御部１１６の制御の下、平坦化材Ｒを硬化させるために、基板Ｗに向けて紫外光Ｌを発する。なお、光源１１５と基板Ｗとの間の光路上には不図示のレンズやミラーが配置されていてもよい。

次に、図３および図４を参照して、本実施形態における平坦化層形成装置１００による平坦化層の製造方法について説明する。図３は、基板Ｗに対する平坦化層形成処理のフローチャート、図４は、平坦化層形成装置１００の要部の動作を示す図である。図４において、左側の図は、図２（ａ）と同様の、Ｙ方向からみた要部断面図であり、右側の図は、Ｘ方向からみた要部断面図（すなわち、第１搬送ローラ対６１ａ，６１ｂの長手方向から見た図）である。

Ｓ１００では、基板Ｗが平坦化層形成装置１００に搬入され、基板Ｗが基板保持部１０５によって保持される。Ｓ１０２では、基板Ｗのプリアライメントが行われる。基板Ｗが平坦化層形成装置１００に搬入された後に初めて行われるプリアライメントでは、基板Ｗがオフアクシススコープ１１１の下に移動され、オフアクシススコープ１１１によって基板Ｗの位置が計測される。

Ｓ１０４で、制御部１１６は、基板Ｗの全面についての平坦度の情報を取得する。ここでは、例えばオフアクシススコープ１１１により、基板Ｗの各領域の高さを全面について計測し、平坦度計測データを生成してもよい。Ｓ１０６では、制御部１１６は、平坦度計測データに基づいて、平坦化材の液滴の滴下位置を定めるドロップパターンを生成する。

Ｓ１０８で、制御部１１６は、基板Ｗが平坦化材供給部１０９の下に位置するように基板ステージ１０６を移動させる。Ｓ１１０で、制御部１１６は、平坦化材供給部１０９を制御して、Ｓ１０６で生成されたドロップパターンに基づいて基板Ｗに平坦化材Ｒを供給する。この状態が、図４（ａ）に示されている。平坦化材Ｒの基板Ｗへの供給が完了すると、制御部１１６は、基板ステージ１０６を、基板Ｗ上の平坦化材Ｒと押圧部材Ｐとの接触が行われる位置（平面視で第１搬送ローラ対６１ａ，６１ｂと第２搬送ローラ対６２ａ，６２ｂとの間の位置）まで移動させる。この状態が、図４（ｂ）に示されている。

次に、Ｓ１１２で、制御部１１６は、押圧部材Ｐの張力を弱めるように第１搬送ローラ対６１ａ，６１ｂと第２搬送ローラ対６２ａ，６２ｂを制御し、これにより押圧部材Ｐを撓ませていくことにより、押圧部材Ｐを基板Ｗ上の平坦化材Ｒと接触させる。この状態が、図４（ｃ）、（ｄ）に示されている。制御部１１６は、押圧部材Ｐの張力を更に弱めて押圧部材Ｐを下降させていき、押圧部材Ｐを基板Ｗの全面において平坦化材Ｒと接触させる。これにより、基板Ｗ上の液滴により離散的に配置されていた平坦化材Ｒは、基板Ｗと押圧部材Ｐとの間で押し広げられて連続膜となる。この状態が図４（ｅ）に示されている。このＳ１１２においては、押圧部材Ｐは、最初に、平面視で第１スプール２２と第２スプール２３の回転軸の延びる方向と平行な基板Ｗの中心線付近から線状に平坦化材Ｒと接触する。その後、押圧部材Ｐと平坦化材Ｒとの間にあるガスを追い出しながら、最終的に押圧部材Ｐは基板Ｗの全面において平坦化材Ｒと接触する。Ｓ１１２の工程は、平坦化材Ｒの充填性を向上させるため、ガス供給部１１０から充填用ガスが供給されながら行われるとよい。

Ｓ１１４では、制御部１１６は、光源１１５を制御して、押圧部材Ｐと基板Ｗ上の平坦化材Ｒとが接触した状態で光源１１５からの光を押圧部材Ｐを介して基板Ｗ上の平坦化材に照射させる。これにより平坦化材が硬化する。

Ｓ１１６では、制御部１１６は、押圧部材Ｐの張力を強めるように（押圧部材Ｐを巻き取るように）第１搬送ローラ対６１ａ，６１ｂと第２搬送ローラ対６２ａ，６２ｂを制御し、押圧部材Ｐを上昇させる。これにより、基板Ｗの上の硬化した平坦化材Ｒから押圧部材Ｐを分離させる。この状態が図４（ｇ）に示されている。その結果、基板Ｗの表面に平坦化層が残る。最後に、Ｓ１１８で、基板Ｗが平坦化層形成装置１００から搬出される。この状態が図４（ｈ）に示されている。

本実施形態では、平坦化層形成装置１００による基板Ｗに対する平坦化層形成処理は以上のように行われる。なお、Ｓ１１６において、硬化した平坦化材から押圧部材Ｐを剥離するとき、大きな離形力が基板Ｗに働く。基板Ｗは基板保持部１０５によって、例えば真空吸引により保持されている。押圧部材Ｐの剥離に要する力が基板保持部１０５が基板Ｗを保持する力より大きいと、基板Ｗが基板保持部１０５から浮き上がり、基板保持部１０５による基板Ｗの保持または押圧部材Ｐの剥離に支障をきたす場合がある。そのため、押圧部材Ｐの剥離に要する力は最小限にしたい。押圧部材Ｐの剥離に要する力を小さくするためには、例えば、第１搬送ローラ対６１ａ，６１ｂと第２搬送ローラ対６２ａ，６２ｂのうちの一方のみで押圧部材Ｐの張力を強める駆動をしてもよい。または、第１搬送ローラ対６１ａ，６１ｂと第２搬送ローラ対６２ａ，６２ｂを交互に駆動して押圧部材Ｐの張力を強めるようにしてもよい。あるいは、押圧部材Ｐが平坦化材から剥がれる接線の長さに応じて、第１搬送ローラ対６１ａ，６１ｂと第２搬送ローラ対６２ａ，６２ｂに加えるトルクを制御してもよい。接線が長いほど押圧部材Ｐの剥離に要する力が増すため、トルクを制御することで剥離速度を調整することができる。また、最後に押圧部材Ｐが平坦化材から離れる部分には大きなＺ方向の力が加わるため、剥離速度を緩めるとよい。

図４（ｈ）は、連続膜の生成に利用した押圧部材Ｐを巻き取り側へ送り、未使用の新しい面に置き換える動作を示している。図４（ｈ）の動作は、連続膜を生成する毎に実施してもよいが、押圧部材Ｐに付着するパーティクルが少なく、撥水撥油性剤やテフロン膜の性能が劣化するまで繰り返し利用することも可能である。

以上のように、本実施形態では、押圧部材Ｐには薄く長い可撓性のシートをロール状に巻いたものを使用し、いわゆるロールツーロール方式を採用した。これまで考えられていた押圧部材は、インプリント技術におけるモールドと類似の平坦化プレート（すなわち、パターンが形成されていない型）であった。しかし、押圧部材は基板の表面積以上の面積を持つため、平坦化プレートであっても、たわみが大きい。そのため、インプリント技術と同様に平坦化プレートの全体をＺ方向に動作させる機構を採用した場合には、平坦化プレートのたわみ量を考慮してＺ方向のストロークを長く取る必要がある。

これに対し本実施形態では、第１搬送ローラ対６１ａ，６１ｂと第２搬送ローラ対６２ａ，６２ｂを制御して押圧部材Ｐを巻き取ることによって平坦化材Ｒから押圧部材Ｐを引き離すことができる。したがって、Ｚ方向の駆動機構自体が不要である。

また、平坦化プレートは、基板の表面積以上の面積を持つため、従来のインプリント装置のモールド用の洗浄装置では洗浄することができず、専用の洗浄装置が必要になる。しかし、本実施形態では、ロールツーロール方式を採用するため、押圧部材Ｐを使い捨てにすることができ、押圧部材の洗浄は必要なくなる。

また、本実施形態によれば、第１搬送ローラ対６１ａ，６１ｂおよび第２搬送ローラ対６２ａ，６２ｂの少なくとも一方によって押圧部材Ｐを巻き取ることによって平坦化材Ｒから押圧部材Ｐを引き離す。そのため、押圧部材Ｐは両側から直線的に剥離されていくので、インプリント技術と同様に平坦化プレートの全体をＺ方向に動作させる機構を採用した場合と比べて、押圧部材Ｐの剥離に要する力が小さくて済む。

＜第２実施形態＞
第１搬送ローラ対６１ａ，６１ｂと第２搬送ローラ対６２ａ，６２ｂはそれぞれ、図５の右図に示すように、回転軸の伸びる方向が基板保持部１０５の基板載置面（すなわち基板の表面）に対して高さ方向に傾斜するように配置されていてもよい。図５（ａ）は、図４（ｂ）に対応する。

図５（ｂ）は、図４（ｃ）に対応し、押圧部材Ｐの張力が弱められたところを示している。このとき、ローラの回転軸の延びる方向が基板の表面に対して高さ方向に傾斜しているため、図５（ｂ）の右図に示されるように、押圧部材Ｐと平坦化材との接触が基板の中心線付近における端部（左端）から開始される。

図５（ｃ）は、図４（ｄ）に対応し、押圧部材Ｐの張力が更に緩められ、押圧部材Ｐは基板Ｗの中心線付近の基板左端から線上に平坦化材Ｒと接触していく。これにより、押圧部材Ｐと平坦化材Ｒとの間にあるガスを追い出しながら接触が進行していく。図５（ｄ）は、図４（ｄ）に対応し、押圧部材Ｐと平坦化材Ｒとの接触が完了した状態を示している。

このように、ローラの回転軸の延びる方向が基板の表面に対して高さ方向に傾斜させることにより、接触開始点の再現性が増し、薄膜の厚みを制御しやすくなるという利点がある。

＜第３実施形態＞
図２に示されるように、基板Ｗの外周との段差を最小限にするための補助プレート２１（同面板）が、基板保持部１０５の上に、基板Ｗの外周部に沿って設けられている。補助プレート２１は、ガス供給部１１０から供給されたガスの濃度を均一化するために設けられている。

しかし、図２に示されるように、Ｚ方向からの平面視において、押圧部材Ｐは基板Ｗよりも幅が広い。したがって、図６に示されるように、押圧部材Ｐを基板Ｗ全面において平坦化材Ｒと接触させたとき、押圧部材Ｐは補助プレート２１の上にも接触しうる。

補助プレート２１の高さは基板Ｗの高さと一致することが望ましいが、実際に差がある。この高さの違いは、基板Ｗの外周部における平坦化材Ｒの膜厚に影響を与える。そこで本実施形態では、補助プレート２１の高さを調整する調整機構を備える。調整機構は、例えば、基板保持部１０５と補助プレート２１との間に設けられた複数のアクチュエータ６５を含みうる。複数のアクチュエータ６５は、基板保持部１０５によって支持され、補助プレート２１の高さを変えるべく、補助プレート２１の裏面に力を加える。アクチュエータとしては、例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を採用しうる。ＶＣＭのほか、電磁石、静電力等を利用した機構を採用してもよい。補助プレート２１は例えば、基板Ｗの外周を取り囲む１枚の平坦な輪帯形状で構成されうる。その場合、例えば３つのアクチュエータ６５を補助プレート２１の３箇所に分散して配置される。これのアクチュエータ６５は、制御部１１６によって制御される。そして、これらのアクチュエータ６５をそれぞれ制御することによって補助プレート２１の高さおよび傾きを調整することができる。

また、補助プレート２１は１枚の板ではなく複数に分割された構造をとっても構わない。複数に分割されたプレートの高さを個別に調整することで、基板Ｗの外周部における連続膜の厚みを制御することが可能になる。

＜第４実施形態＞
薄いシート状の押圧部材Ｐを平坦化材Ｒに接触させただけでは押圧力が不足し、連続膜を生成できない、あるいは連続膜を生成するのに長時間を有することも考えられる。そこで本実施形態では、図７に示されるように、押圧部材Ｐによる平坦化材Ｒへの押圧力を増加させるための加圧機構を採用する。加圧機構は、例えば補助プレート２１と同じ径を持ちハット状に形成された加圧部７０を有する。基板全体における平坦化材Ｒと押圧部材Ｐとを接触させた後、押圧部材Ｐを介して補助プレート２１上に加圧部７０を配置すると、加圧部７０と押圧部材Ｐとによって加圧部７０内に閉空間が形成される。加圧部７０の側壁には接続口７２が形成されておりここに配管７１の一端が接続される。配管７１の他端は、不図示の圧力調節機構に接続される。この圧力調整機構により加圧部７０内の閉空間を加圧または減圧することができる。なお、加圧するときのガスには窒素などが利用できる。

図８は、本実施形態における基板Ｗに対する平坦化層形成処理のフローチャートである。図３のフローチャートと同じ工程には同じ参照符号を付してそれらの説明は省略する。図８の、図３との違いは、Ｓ１１２とＳ１１４との間にＳ１１３が追加されていることである。Ｓ１１２では、押圧部材Ｐの張力が緩められ押圧部材Ｐが基板Ｗの全面において平坦化材Ｒと接触する。その後、Ｓ１１３では、制御部１１６は、不図示の搬送部を制御して加圧部７０を搬入し、加圧部７０を、押圧部材Ｐを介して補助プレート２１上に配置する。これによって基板上の平坦化材Ｒは押圧部材Ｐを介して加圧部７０内に密閉される。そして、制御部１１６は、圧力調整機構を制御して、加圧部７０内の閉空間を加圧する。この圧力により、押圧部材Ｐは下方に押され、それに伴い平坦化材Ｒが押し広げられて連続膜となる。その後、制御部１１６は、不図示の搬送部を制御して加圧部７０を搬出し、Ｓ１１４で、光源１１５からの光を平坦化材に照射して平坦化材を硬化させる。

このように、本実施形態では、加圧機構によって平坦化材Ｒの連続膜の生成が促進される。

＜物品製造方法の実施形態＞
次に、前述の平坦化層形成装置又は平坦化層形成方法を利用した物品（半導体ＩＣ素子、液晶表示素子、カラーフィルタ、ＭＥＭＳ等）の製造方法を説明する。当該製造方法は、前述の平坦化層形成装置又は平坦化層形成方法を使用して、基板（ウェハ、ガラス基板等）に配置された組成物と型を接触させて平坦化させ、組成物を硬化させて組成物と型を離す工程とを含む。そして、平坦化された組成物を有する基板に対して、リソグラフィ装置を用いてパターンを形成するなどの処理を行う工程と、処理された基板を他の周知の加工工程で処理することにより、物品が製造される。他の周知の工程には、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等が含まれる。本製造方法によれば、従来よりも高品位の物品を製造することができる。

１００：平坦化層形成装置、１０５：基板チャック、１０６：基板ステージ、１０９：平坦化材供給部、１１０：ガス供給部、１１１：オフアクシススコープ、１１２：アライメント計測部、１１５：光源、１１６：制御部

Claims (10)

1. 押圧部材を用いて基板の上の平坦化材による平坦化層を形成する平坦化層形成装置であって、
   前記基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部の上の空間に配置された第１スプールおよび第２スプールを有し、前記第１スプールから繰り出された前記押圧部材を前記第２スプールで巻き取る給送部と、
   前記第１スプールと前記第２スプールとの間における前記押圧部材の張力を調整する調整部と、
   前記基板の上の平坦化材を硬化させる硬化部と、
   を有し、
   前記調整部により前記張力を弱めて前記押圧部材を撓ませていくことにより、前記第１スプールと前記第２スプールとの間の前記押圧部材を前記基板の上の前記平坦化材と接触させ、
   前記押圧部材を前記平坦化材と接触させた状態で前記硬化部により前記平坦化材を硬化させることにより、前記基板の上に前記平坦化層を形成し、
   前記調整部により前記張力を強めることにより、前記平坦化層から前記押圧部材を分離させる
   ことを特徴とする平坦化層形成装置。
2. 前記調整部は、
   平面視で前記第１スプールと前記基板保持部との間の前記押圧部材の搬送経路に配置され、前記押圧部材を挟持しながら搬送する第１搬送ローラ対と、
   平面視で前記基板保持部と前記第２スプールとの間の前記押圧部材の搬送経路に配置され、前記押圧部材を挟持しながら搬送する第２搬送ローラ対と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の平坦化層形成装置。
3. 前記調整部は、前記第１搬送ローラ対および前記第２搬送ローラ対の一方のみを駆動させ、または、交互に駆動させることにより前記張力を強めて、前記平坦化層から前記押圧部材を分離させることを特徴とする請求項２に記載の平坦化層形成装置。
4. 前記押圧部材と前記基板の上の前記平坦化材との最初の接触は、平面視で前記第１スプールおよび前記第２スプールの回転軸の延びる方向と平行な前記基板の中心線付近において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項に記載の平坦化層形成装置。
5. 前記押圧部材と前記基板の上の前記平坦化材との接触が前記中心線付近における前記基板の端部から開始されるように、前記第１スプールおよび前記第２スプールは、前記回転軸の延びる方向が前記基板の表面に対して高さ方向に傾斜するように配置されることを特徴とする請求項４に記載の平坦化層形成装置。
6. 前記基板保持部の上に、前記基板の外周部に沿って設けられる補助プレートと、
   前記補助プレートの高さを調整する調整機構と、
   を更に有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の平坦化層形成装置。
7. 前記押圧部材による前記基板の上の前記平坦化材への押圧力を増加させる加圧部を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の平坦化層形成装置。
8. 下地層が形成された基板の上に平坦化層を形成する平坦化層の製造方法であって、
   前記下地層の上に平坦化材を供給する工程と、
   第１スプールから押圧部材を繰り出して第２スプールで巻き取る給送部の下の位置に、前記平坦化材が供給された前記基板を配置する工程と、
   前記第１スプールと前記第２スプールとの間における前記押圧部材の張力を緩めて前記押圧部材を撓ませていくことにより、前記第１スプールと前記第２スプールとの間の前記押圧部材を前記基板の上の前記平坦化材と接触させる工程と、
   前記押圧部材を前記平坦化材と接触させた状態で前記平坦化材を硬化させることにより、前記基板の上に前記平坦化層を形成する工程と、
   前記張力を強めることにより、前記平坦化層から前記押圧部材を分離させる工程と、
   を有することを特徴とする製造方法。
9. 請求項８に記載の平坦化層の製造方法を用いて基板の平坦化材を平坦化する工程と、
   前記平坦化された平坦化材を有する基板を処理する工程と、
   を有し、前記処理された基板から物品を製造することを特徴とする物品製造方法。
10. シート状の型を用いて基板の上の組成物の平坦化層を形成する平坦化層形成装置であって、
    前記基板を保持する基板保持部と、
    第１ローラから繰り出された前記型を第２ローラで巻き取る給送部と、
    前記第１ローラと前記第２ローラとの間における前記型の張力を調整する調整部と、
    前記基板の上の組成物を硬化させる硬化部と、
    を有し、
    前記第１ローラと前記第２ローラを用いて前記型を撓ませていくことにより、前記第１ローラと前記第２ローラとの間の前記押圧部材を前記基板の上の前記組成物と接触させ、
    前記押圧部材を前記組成物と接触させた状態で前記硬化部により前記組成物を硬化させることにより、前記基板の上に前記組成物の平坦化層を形成し、
    前記第１ローラと前記第２ローラを用いて前記型の張力を強めることにより、前記組成物から前記型を分離させる
    ことを特徴とする平坦化層形成装置。

Images