JP2020013953A - クリーニング装置、インプリント装置、リソグラフィ装置、および、クリーニング方法 - Google Patents

クリーニング装置、インプリント装置、リソグラフィ装置、および、クリーニング方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板にパターンを転写する際に用いられる原版をクリーニングするのに有利なクリーニング装置を提供する。【解決手段】基板にパターンを転写する際に用いられる原版をクリーニングするクリーニング装置であって、原版の情報に基づき原版を複数の領域に分割する領域分割部と、分割されたそれぞれの領域に対するクリーニング条件を生成する条件生成部と、クリーニング条件に基づき原版のクリーニングを行うクリーニング部と、を備える。【選択図】図１

Description

クリーニング装置、インプリント装置、リソグラフィ装置、および、クリーニング方法に関する。
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ー技術に加えて、基板上の未硬化の樹脂（インプリント材）をモールド（型）で成型し、樹脂のパターンを基板上に形成する微細加工技術が注目を集めている。かかる技術は、インプリント技術とも呼ばれ、基板上にナノメートルオーダーの微細な構造体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では、まず、基板上のショット領域（インプリント領域）に樹脂を供給（塗布）する。次いで、基板上の未硬化の樹脂とモールドとを接触させた状態で光を照射して樹脂を硬化させ、硬化した樹脂からモールドを引き離すことで基板上にパターンを形成する。
インプリント装置ではモールドと基板上の樹脂とを接触させるため、モールドに樹脂の硬化物が残存することがある。モールドに樹脂の硬化物が残存した状態でインプリント処理を行うと、残存した樹脂がそのまま転写され、基板上に形成されるパターンに不良（欠陥など）が生じてしまう。よって、モールドは定期的にクリーニングする必要がある。
このようなモールドのクリーニング技術に関して従来から幾つか提案されている（特許文献１乃至４参照）。特許文献１には、プラズマによって異物を除去する技術が開示されている。特許文献２には、クリーニング対象部材をプラズマによってクリーニングするクリーニング装置を露光装置内に備える技術が開示されている。特許文献３には、モールドに付着した異物を検出し、異物を検出した場合に、モールドをクリーニングする技術が開示されている。特許文献４には、モールドの異物を検出し、検出結果に基づいて異物の付着箇所のみをクリーニングする技術が公開されている。
特開２００９−１６４３４号公報 特開２０１０−９３２４５号公報 特開２０１５−５６５８９号公報 特開２０１７−５９６４１号公報
しかしながら、モールドには、モールドと基板との位置合わせに用いるアライメントマークが配置されており、アライメントマークには、例えばクロムが使用されているため、従来技術ではクリーニングによってアライメントマークが消失しうる。また、アライメントマークの消失を防止するために、クリーニング強度を低くすると、モールドに残存したインプリント材料を除去することができない可能性がある。
本発明は、例えば、基板上にパターンを転写する際に用いられる原版をクリーニングするのに有利なクリーニング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、基板にパターンを転写する際に用いられる原版をクリーニングするクリーニング装置であって、原版の情報に基づき原版を複数の領域に分割する領域分割部と、分割されたそれぞれの領域に対するクリーニング条件を生成する条件生成部と、クリーニング条件に基づき原版のクリーニングを行うクリーニング部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、例えば、基板上にパターンを転写する際に用いられる原版をクリーニングするのに有利なクリーニング装置を提供することができる。
第１実施形態に係るクリーニング装置の構成を示す概略図である。 モールドの一例を示す模式図である。 第１実施形態に係る調節部を示す模式図である。 第１実施形態に係るクリーニング処理のフローチャートである。 第２実施形態に係るクリーニング装置の構成を示す概略図である。である。 クリーニング装置を適用したインプリント装置の構成を示す概略図である。
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、同一の部材ないし要素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。本実施形態では、基板上のインプリント材にパターンを形成するインプリント装置用いられるモールド（原版）に本発明を適用する例について説明するが、例えばパターンを基板に投影して転写する露光装置に用いられるマスク（原版）に本発明を適用しても良い。このように、本発明において原版は、インプリント装置で用いられるモールドや露光装置で用いられるマスクが含まれる。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るクリーニング装置１００の構成を示す概略図である。以下の図において、モールドの表面に平行な面内に互いに直交するＸ軸及びＹ軸をとり、Ｘ軸及びＹ軸に垂直な方向にＺ軸を取って説明する。クリーニング装置１００は、モールドを保持するモールドステージ４と、制御部７と、プラズマヘッド５と、を備える。モールドステージ４は、モールド１を保持して、駆動する。
モールド１は、例えば、基板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装置に用いられる。図２は、モールド１の一例を示す模式図である。なお、本図に示すモールド１は、一例であり、図１において示されるモールド１とは、整合がとれない部分が含まれる。モールド１の片側の表面には、基板上に供給されたインプリント材を成形する凹凸のパターンが３次元形状に形成されたパターン部１８を備える。パターン部１８は、メサとも呼ばれ、モールド１のパターン部１８以外が基板に接触しないように数十μｍ〜数百μｍの凸部に形成されている。このため、メサエッジと呼ばれるパターン部１８の端部には、インプリント材の硬化物が残存しやすく、インプリント処理を繰り返すとインプリント材の硬化物が堆積することがある。また、モールド１は、基板上のパターン（ショット領域）と位置合わせを行う際に用いるマーク２を有する。マーク２は、例えば、石英からなるモールド１の表面のクロム膜の有無で作成されている。また、マーク２はモールド１に形成された凹凸構造であってもよく、マークとして形成された凹部や凸部の表面にクロム膜が設けられている。マーク２は、例えば、複数のライン状のパターンからなる。モールド１は、マーク２が位置する領域３ａと、インプリント材が堆積しやすい領域３ｂと、その他の領域３ｃと、を含む。
図１に戻り、制御部７は、例えば、領域分割部８と、条件生成部９と、出力部１０を有する。領域分割部８には、モールド１に設けられたマーク２や、パターン部１８の端部の位置情報を含むモールド１の情報（以下、モールド情報という。）が入力される。領域分割部８は、入力されたモールド情報に基づき、モールド１を複数の領域に分割する。領域分割部８は、モールド１を、例えば、マーク２が位置する領域３ａと、インプリント材が堆積しやすい領域３ｂと、その他の領域３ｃと、に分割する。領域分割部８は、例えば、パターン部１８の端部が位置する領域をインプリント材が堆積しやすい領域３ｂとしても良いし、パターン部１８のうち凹凸のパターンの密度が高い領域をインプリント材が堆積しやすい領域３ｂとしても良い。また、過去のインプリント処理データに基づきインプリント材が堆積しやすい領域３ｂが指定されても良い。このようにモールド情報（原版の情報）には、パターン部の端部の位置情報、マークの位置情報、パターン部の密度の情報、インプリント材が堆積しやすい位置情報などが含まれる。
条件生成部９は、領域分割部８に入力された情報に基づき、分割されたそれぞれ領域に対するクリーニング条件を生成する。なお、ここで、クリーニング条件には、後述するプラズマヘッド５から照射されるプラズマ６の照射量、照射時間が含まれる。クリーニングの強度の強い（プラズマの照射量が多い、照射時間が長い）クリーニング条件でマーク２が位置する領域３ａをクリーニングすると、マーク２がクリーニングによってダメージを受けてしまう場合がある。よって、条件生成部９は、例えばマーク２が位置する領域３ａに対するクリーニングの強度をインプリント材が堆積しやすい領域３ｂ、および、その他の領域３ｃよりも弱く（プラズマの照射量が少ない、照射時間が短い）する。このように構成することで、マーク２へのダメージを低減することが可能となる。また、条件生成部９は、例えば、インプリント材が堆積しやすい領域３ｂに対するクリーニングの強度をその他の領域３ｃよりも強くする。このように構成することで、モールド１に堆積したインプリント材のクリーニングによる除去率を向上させることができる。
出力部１０は、条件生成部９において生成されたクリーニング条件に基づき、モールドステージ４およびプラズマヘッド５に制御指令を出力し、モールドステージ４およびプラズマヘッド５を制御する。出力部１０は、例えばプラズマヘッド５から発生するプラズマ６の量（照射量、照射時間）や、モールドステージ４の駆動を制御する指令を出力する。
プラズマヘッド５は、モールドステージ４にモールド１が保持された状態において、条件生成部９において生成されたクリーニング条件に基づきモールド１のクリーニングを行うクリーニング部（洗浄装置）である。プラズマヘッド５は、モールド１の各領域３ａ,３ｂ,３ｃをそれぞれ領域に対するクリーニング条件でクリーニングする。プラズマヘッド５は、モールドステージ４に保持されたモールド１に対して移動可能構成される。プラズマヘッド５は、プラズマ６を発生させ、モールド１に対してプラズマ６を照射しながら相対的に移動することで、モールド１にクリーニングを行う。また、モールドステージ４がプラズマヘッド５に対して移動してよく、モールドステージ４とプラズマヘッド５が相対的に移動してもよい。プラズマヘッド５は、モールド１と対向可能な位置に配置されている。プラズマヘッド５から照射されるプラズマ６は、例えば、高周波電源を用いて大気圧中で発生させる大気圧プラズマである。大気圧プラズマを用いることで、コストを低減することが可能となる。
プラズマヘッド５は、モールド１に対する相対的な移動の方向（例えば、Ｘ方向）と平面内で直交する方向（例えばＹ方向）のプラズマ６の照射幅を調節する調節部を備える。図３は、第１実施形態に係る調節部を示す模式図である。本図は、プラズマヘッド５を−Ｚ方向から見た図である。調節部は、例えばシャッタ１７であり、シャッタ１７が移動し、プラズマ６を照射する開口１６を塞ぐことにより、プラズマ６の照射幅を調節することができる。シャッタ１７は、クリーニング条件に基づき、出力部１０からの制御指令によって制御されうる。このような調整部を備えることにより、モールド表面の任意の領域にプラズマを照射することができ、様々なクリーニング条件に柔軟に対応することが可能となる。
図４は、第１実施形態に係るクリーニング装置１００を用いたモールド１のクリーニング処理のフローチャートである。各ステップは、制御部７によるクリーニング装置１００の各部の制御により実行されうる。まず、Ｓ２０１では、モールド情報が領域分割部８に入力される。入力されるモールド情報は、例えば、マーク２の位置情報、パターン部１８の端部の位置情報、パターン部１８のパターン密度の情報などである。
そして、領域分割部８は、入力されたモールド情報に基づいて、モールド１を複数の領域に分割する。なお、このとき複数の領域は、ユーザによってＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）から指定されても良い。次に、Ｓ２０２では、Ｓ２０１で入力されたモールド情報に基づき、各領域のクリーニング条件を条件生成部９によって生成する。Ｓ２０３からはクリーニングの工程となる。まず、Ｓ２０３では、出力部１０からの指令により、Ｓ２０２にて生成されたクリーニング条件に基づき、プラズマヘッド５がクリーニング対象となる領域（以下、対象領域という）に対応する照射量のプラズマ６の照射を開始する。次に、Ｓ２０４では、モールドステージ４を駆動して、対象領域の一端とプラズマヘッド５の開口１６とが対向する位置までモールド１を移動させる。なお、このとき、プラズマヘッド５を駆動しても良い。このとき、少なくともプラズマの照射を開始する前までに、モールド１の対象領域に応じてプラズマヘッド５の開口に設けられたシャッタ１７を移動させる。
続いて、Ｓ２０５では、プラズマヘッド５から照射されるプラズマ６をモールド１対して照射しながら、対象領域の他端とプラズマヘッド５の開口１６とが対向する位置までモールドステージ４を駆動させ、対象領域の全面へのプラズマ６の照射を完了させる。Ｓ２０６では、全ての領域にクリーニングが完了したか判定する。全ての領域にクリーニングが完了していないと判定された場合（ＮＯ）、次の対象領域に対し、Ｓ２０３〜Ｓ２０５を繰り返す。全ての領域にクリーニングが完了したと判定された場合（ＹＥＳ）、Ｓ２０７にてプラズマの照射停止しクリーニング処理が終了となる。なお、Ｓ２０６の判定において全ての領域にクリーニングが完了したと判定された場合でも、よりクリーニング効果を向上させるためにＳ２０３〜Ｓ２０５を繰り返し、再度クリーニングを行っても良い。本実施形態では、クリーニング条件が３つの場合について説明したが、クリーニング条件は任意に設定可能であり、少なくともクリーニング条件の数に応じて上記のクリーニング処理を繰り返すことができる。
以上によれば、モールドの領域ごとに異なるクリーニング条件でクリーニングを行うことができるため、モールドに設けられたマークへのダメージを低減しつつ、モールドに堆積したインプリント材などの異物を効率的に除去することができる。
＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態に係るクリーニング装置１００の構成を示す概略図である。クリーニング装置１００は、複数のプラズマヘッド５ａ、５ｂ、５ｃ備える。それぞれのプラズマヘッド５ａ、５ｂ、５ｃは、対応する領域３ａ、３ｂ、３ｃ対してプラズマ６ａ、６ｂ、６ｃ照射し、各領域のクリーニングを行う。このとき、制御部７により、各プラズマヘッド５ａ、５ｂ、５ｃおよびモールドステージ４の制御が行われる。本実施形態においては、例えば、領域３ａに対しては、プラズマヘッド５ａによりプラズマ６ａを照射する。領域３ｂに対しては、プラズマヘッド５ｂによりプラズマ６ｂを照射する。領域３ｃに対しては、プラズマヘッド５ｃによりプラズマ６ｃを照射する。
本実施形態に係るモールド１のクリーニング処理においては、例えば、プラズマヘッド５ａの開口１６と領域３ａが対向する位置にモールドステージ４が位置しているときは、プラズマヘッド５ａから領域３ａに対してプラズマ６ａを照射する。これにより、領域３ａのクリーニングを行う。プラズマヘッド５ｂの開口１６と領域３ｂが対向する位置にモールドステージ４が位置しているときは、プラズマヘッド５ｂから領域３ｂに対してプラズマ６ｂを照射し、領域３ｂのクリーニングを行う。プラズマヘッド５ｃの開口１６と領域３ｃが対向する位置にモールドステージ４が位置しているときは、プラズマヘッド５ｃから領域３ｃに対してプラズマ６ｃを照射し、領域３ｃのクリーニングを行う。なお、この時、それぞれのプラズマヘッド５ａ、５ｂ、５ｃの開口１６が対応する領域３ａ、３ｂ、３ｃと対向しない位置にモールドステージ４が位置しているときは、プラズマヘッド５ａ、５ｂ、５ｃは停止した状態となる。
プラズマヘッドが一つの場合、一つの領域へのクリーニング完了後に別の領域へのクリーニングを行う際、クリーニング条件を変更することが必要となる。しかし、複数プラズマヘッドを備えることで、複数のクリーニング条件で複数の領域へのクリーニングを並行して行うことができる。また、プラズマヘッドが一つである場合、場合によっては、図４のＳ２０３〜Ｓ２０５の工程を各領域３ａ、３ｂ、３ｃに対して行う必要があり、複数回モールドステージ４を駆動させなければならない。しかし、本実施形態のように、複数のプラズマヘッドを備える場合は、図４のＳ２０３〜Ｓ２０５の工程を一回実施すればよく、クリーニング処理時間を短縮することが可能となる。本実施形態では、クリーニング条件が３つの場合について説明したが、クリーニング条件は任意に設定可能であり、少なくともクリーニング条件の数に応じたプラズマヘッドを備えることで、上記のクリーニング処理を１回で完了させることができる。
＜インプリント装置の実施形態＞
本発明の適用例として、クリーニング装置１００をインプリント装置内に設けてもよい。本実施形態では一例として基板上のインプリント材にパターンを形成するインプリント装置に本発明を適用する例について説明するが、例えば基板を露光する露光装置や描画装置などのリソグラフィ装置においても本発明を適用することができる。
図６は、クリーニング装置１００を適用したインプリント装置２００の構成を示す概略図である。インプリント装置２００は、基板上にモールドを用いてインプリント材のパターンを形成する装置である。インプリント装置２００は、モールド１を保持して移動するモールド保持部１２と、基板１３を保持して移動する基板ステージ１４と、モールド１を搬送する搬送部１１と、回収部１５と、クリーニング装置１００と、を備える。
回収部１５は、クリーニング装置１００がモールド１のクリーニングを行うことによって生じるガス、特に、インプリント処理に対して阻害となるガスを回収する。但し、インプリント処理に対して阻害となるガスが生じない場合や、クリーニング装置１００をインプリント装置２００から独立させた形態で使用する場合には、回収部１５は、必ずしも必要な構成要素ではない。
本実施形態に係るクリーニング装置１００の構成は上述の実施形態と同様であるが、領域分割部８に入力されるモールド情報として、クリーニングを実行するモールド１の使用回数の閾値を入力しても良い。この場合、例えば、インプリント装置２００内において、モールド１の使用回数が閾値を超えた場合に、出力部１０によってクリーニングの実行指示が出力され、モールド１のクリーニングが実行される。また、モールド情報として、クリーニングを実行する使用期間の閾値を入力しても良い。この場合、例えば、インプリント装置２００内において、モールド保持部１２によるモールド１の保持期間が閾値を超えた場合に、出力部１０によってクリーニングの実行指示が出力され、モールド１のクリーニングが実行される。また、インプリント装置２００内に複数のモールド１を保管することができれば、モールドのクリーニングと並行して、他のモールドを用いてインプリント処理を行ってもよい。
インプリント装置２００内にクリーニング装置１００を設けることで、モールド１搬送距離が短縮されるため、クリーニング処理時間を短縮することが可能となる。
＜その他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変更が可能である。
１ モールド
２ マーク
８ 領域分割部
９ 条件生成部
１０ 出力部
１００ クリーニング装置
２００ インプリント装置

Claims (16)

  1. 基板にパターンを転写する際に用いられる原版をクリーニングするクリーニング装置であって、
    前記原版の情報に基づき前記原版を複数の領域に分割する領域分割部と、
    前記分割されたそれぞれの領域に対するクリーニング条件を生成する条件生成部と、
    前記クリーニング条件に基づき前記原版のクリーニングを行うクリーニング部と、を備えることを特徴とするクリーニング装置。
  2. 前記原版は、基板上のインプリント材にパターンを形成するためのモールドである、ことを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
  3. 前記領域分割部は、前記原版に設けられ、前記基板上のパターンと位置合わせを行う際に用いるためのマークの位置に基づき、前記原版を前記複数の領域に分割する、ことを特徴とする請求項２に記載のクリーニング装置。
  4. 前記条件生成部は、前記マークが位置する領域に対する前記クリーニングの強度を、その他の領域に対する前記クリーニングの強度よりも弱くする、ことを特徴とする請求項３に記載のクリーニング装置。
  5. 前記原版は、パターン部を備え、
    前記領域分割部は、前記パターン部に形成されたパターンの密度、または、前記パターン部の端部の位置に基づき、前記原版を前記複数の領域に分割する、ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
  6. 前記原版は、パターンを基板に投影して転写するためのマスクである、ことを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
  7. 前記クリーニング部は、プラズマによって前記クリーニングを行う、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
  8. 前記プラズマは、大気圧中で発生させる大気圧プラズマである、ことを特徴とする請求項７に記載のクリーニング装置。
  9. 前記クリーニング部は、前記原版に対して前記プラズマを照射しながら相対的に移動することで、前記原版にクリーニングを行い、前記移動の方向と平面内で直交する方向の前記プラズマの照射幅を調節する調節部を備える、ことを特徴とする請求項７または８に記載のクリーニング装置。
  10. 前記クリーニングによって発生したガスを回収する回収部を備える、ことを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項に記載のクリーニング装置。
  11. 前記原版の情報は、前記領域分割部に入力される、ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
  12. 前記クリーニング部に制御指令を出力する出力部を備え、
    前記出力部は、前記原版の使用回数が閾値を超えた場合に前記クリーニング部にクリーニングを実行する指令を出力する、ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
  13. 前記クリーニング部に制御指令を出力する出力部を備え、
    前記出力部は、前記使用期間が閾値を超えた場合に前記クリーニング部にクリーニングを実行する指令を出力する、ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
  14. 原版としてのモールドを用いて基板上のインプリント材にパターンを形成するインプリント装置であって、
    請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のクリーニング装置を含む、ことを特徴とするインプリント装置。
  15. 原版としてのマスクを用いて基板にパターンを転写するリソグラフィ装置であって、
    請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のクリーニング装置を含む、ことを特徴とするリソグラフィ装置。
  16. 基板にパターンを転写する際に用いられる原版をクリーニングするクリーニング方法であって、
    前記原版の情報に基づき前記原版を複数の領域に分割する工程と、
    前記分割されたそれぞれの領域に対するクリーニング条件を生成する工程と、
    前記クリーニング条件に基づき前記原版のクリーニングを行う工程と、を含むことを特徴とするクリーニング方法。
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