JP2020136641A - インプリント方法、インプリント装置、プログラム、および物品の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板の外周を含むエッジショット領域における型と基板との重ね合わせ精度の向上に有利なインプリント装置を提供する。【解決手段】型を用いて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であって、基板上のインプリント材の粘性を増加させるための予備光をインプリント材に照射する照射部と、基板のショット領域を加熱して変形する加熱部と、基板の外周を含むエッジショット領域に対してパターンを形成する場合に、型と基板上のインプリント材とを接触させた状態で、エッジショット領域における基板の外周に対して、予備光を照射するように照射部を制御してから加熱部による変形を開始させる制御部と、を有する。【選択図】図1

Description

本発明は、インプリント方法、インプリント装置、プログラム、および物品の製造方法に関する。
半導体デバイスやMEMSなど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、基板(ウエハ)上の未硬化樹脂を型(モールド)で成形し、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。この技術は、インプリント技術とも呼ばれ、基板上に数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。例えば、インプリント技術の1つとして、光硬化法がある。この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に紫外線硬化樹脂を供給する。次に、この樹脂(未硬化樹脂)と型とを接触させて基板と型との間に充填させ成形する(押印)。そして、紫外線を照射して樹脂を硬化させたうえで型を引き離すことにより(離型)、樹脂のパターンが基板上に形成される。
ここで、インプリント処理が施される基板は、一連のデバイス製造工程において、例えばスパッタリングなどの成膜工程での加熱処理を経ることで、基板全体が拡大または縮小することがある。これにより、平面内で直交する2軸方向でショット領域の形状(サイズ)が変化する場合がある。したがって、インプリント装置では、型と基板上の樹脂とを接触させるに際し、基板上のショット領域の形状と型に形成されているパターン部の形状とを合わせる必要がある。
このような問題に対応するため、特許文献1では、型の側面から外力を与えることで、型を物理的に変形させる形状補正機構(倍率補正機構)を備えるインプリント装置が提案されている。該インプリント装置では、形状補正機構に加え、基板に入熱を行い、基板上のショット領域を熱変形させることで、重ね合わせ精度を向上させている。
特許第5686779号公報
しかしながら、特許文献1に記載されたインプリント装置のように、基板を加熱することによりショット領域を変形する場合、変形の対象となるショット領域の基板上における位置応じて、ショット領域に生じる熱応力が異なってしまう。例えば、基板の外周付近を含むショット領域(エッジショット領域)では、基板の外周付近で断熱され熱拡散が妨げられる為、基板の中心付近に形成されたショット領域と比べて、ショット領域が基板の外周に向かって偏って変形しやすくなる。その為、基板の外周付近に形成されたショット領域では、そのショット領域の変形を意図した形状に制御することができず、型と基板との重ね合わせを精度よく行うことが困難となりうる。
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、例えば、基板の外周を含むエッジショット領域における型と基板との重ね合わせ精度の向上に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、型を用いて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であって、基板上のインプリント材の粘性を増加させるための予備光をインプリント材に照射する照射部と、基板のショット領域を加熱して変形する加熱部と、基板の外周を含むエッジショット領域に対してパターンを形成する場合に、型と基板上のインプリント材とを接触させた状態で、エッジショット領域における基板の外周に対して、予備光を照射するように照射部を制御してから加熱部による変形を開始させる制御部と、を有する、ことを特徴とする。
本発明によれば、例えば、基板の外周を含むエッジショット領域における型と基板との重ね合わせ精度の向上に有利なインプリント装置を提供することができる。
第1実施形態に係るインプリント装置の構成を示す概略図である。 第1実施形態に係るインプリント処理シーケンスの一例を示すフローチャートである。 インプリント処理シーケンスの一部のフローを説明する図である。 基板のショット領域を説明する図である。 標準ショット領域に対するS105の処理を説明する図である。 エッジショット領域に対するS105の処理を説明する図である。 第1照射領域において、第1照射光の照射量の分布を形成する場合を説明する図である。 第2実施形態に係るインプリント処理シーケンスの一例を示すフローチャートである。 物品の製造方法を説明するための図である。
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。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係るインプリント装置1の構成を示す概略図である。インプリント装置1は、半導体デバイスなどのデバイスの製造に使用される。インプリント装置1は、基板上に供給されたインプリント材を型4(モールド)と接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギーを与えることにより、型の凹凸パターンが転写された硬化物のパターンを形成する装置である。例えば、インプリント装置1は、基板上にインプリント材を供給し、凹凸のパターンが形成された型を基板上のインプリント材に接触させた状態で当該インプリント材を硬化させる。そして、型と基板との間隔を広げて、硬化したインプリント材から型を剥離(離型)することで、基板上のインプリント材に型のパターンを形成することができる。このような一連の処理を、インプリント処理と呼び、基板における複数のショット領域の各々について行われる。つまり、1枚の基板における複数のショット領域の各々に対してインプリント処理を行う場合には、該1枚の基板におけるショット領域の数だけインプリント処理が繰り返し行われることとなる
ここでは光硬化法を採用したインプリント装置1について説明する。なお、以下の図においては、基板上のインプリント材に対して紫外線を照射する照明系の光軸と平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面内において互いに直交するX軸およびY軸を取る。
インプリント装置1は、硬化部10と、光照射部12と、加熱部14と、型保持部6と、基板ステージ3と、検出部9と、供給部7と、制御部16と、を備える。
硬化部10は、インプリント処理の際に、ショット領域30全体のインプリント材8に対して紫外線11を照射する。この硬化部10は、例えば、不図示の、光源と、この露光光源から照射された紫外線11をインプリントに適切な光に調整する光学素子とから構成されうる。
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り硬化する硬化性組成物(未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある)が用いられる。硬化用のエネルギーとしては、電磁波、熱等が用いられる。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、紫外線などの光である。
硬化性組成物は、光の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物である。このうち、光により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また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。本実施形態では、一例として、光により硬化する光硬化性組成物をインプリント材8として用いる。
インプリント材は、スピンコーターやスリットコーターにより基板上に膜状に付与される。或い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上に付与されてもよい。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以下である。
光照射部12は、基板上のショット領域30の輪郭に沿う領域である枠領域上のインプリント材8の粘性を増加させるため第1照射光13(予備光)を照射する。なお、枠領域の詳細については後述する。この光照射部12は、不図示であるが、インプリント材8を光重合反応させるための光源、言い換えると、インプリント材8の粘性を増加させるための光を発する光源(光重合反応用光源)を含む。本実施形態では、光重合反応用光源は、一例として、硬化部10の光源とは異なる波長の光源を用いる。光重合反応用光源が照射する第1照射光13は、インプリント材8が重合反応する光であれば良く、紫外線に限らない。光重合反応用光源は、インプリント材8を所望の粘度に重合反応させるために必要な光出力が得られるものを選定し、例えば、ランプ、レーザダイオード、LED等が挙げられる。
光重合反応用光源から発せられた第1照射光13は、光学素子等によって空間的に振幅、位相又は偏光を変調する空間光変調素子へ導かれる。空間光変調素子としては、例えば、デジタルマイクロミラーデバイス(以下DMD)を採用し得るが、LCDデバイスやLCOSデバイス等を構成してもよい。DMDは、複数のミラー素子を光反射面に配置し、各ミラー素子の面方向を個別に調整することで照射量分布を変化させることが可能となる。DMD等の空間光変調素子を用いることで、照射光の照射領域や強度の設定が自由にできるようになる。
加熱部14は、基板2を加熱するための第2照射光15を照射する。この加熱部14は、加熱用光源を含み、加熱用光源が照射する第2照射光15は、赤外線などの光硬化性を有する樹脂が感光しない波長領域の光であることが好ましい。また、加熱部14は、ショット領域30に照射する光の照射量を調整するための上述の空間光変調素子を備える。なお、加熱部14は、加熱用光源の代わりに、例えば、基板2を直接加熱するヒータなどを後述の基板チャックに設けてもよい。
型4は、外周形状が角形であり、基板2に対向する面には、中心付近に周囲よりも突出したパターン部5(メサとも言う)が設けられている。パターン部5には、例えば、回路パターンなどの転写すべき凹凸パターンが3次元状に形成されている。型4の材質は、紫外線11を透過させることが可能な材質であり、本実施形態では一例として石英とする。
型保持部6は、型4を保持しながら、型4を移動させる駆動機構を有する。型保持部6は、型4における紫外線11の照射面の外周領域を真空吸着力や静電力により引き付けることで型4の保持が可能である。型保持部6は、型4と基板2上のインプリント材8との押し付け、または引き離しを選択的に行うように型4を各軸方向に移動させる。また、型4の高精度な位置決めに対応するために、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。さらに、Z軸方向だけでなく、X軸方向やY軸方向、または各軸のθ方向の位置調整機能や、型4の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成もあり得る。なお、インプリント装置1における押し付けおよび引き離し動作は、型4をZ軸方向に移動させることで実現してもよいが、基板ステージ3をZ軸方向に移動させることで実現してもよく、または、その双方を相対的に移動させてもよい。
基板2は、例えば、単結晶シリコン基板やSOI(Silicon on Insulator)基板であり、この被処理面のショット領域30には、供給部7によってインプリント材8が供給される。
基板ステージ3は、例えば基板チャックにより基板2を保持し、型4と基板2上のインプリント材8との接触に際して型4とショット領域30との位置合わせを実施する。また基板ステージ3は、各軸方向に移動可能とするステージ駆動機構(不図示)を有する。ステージ駆動機構は、X軸およびY軸の各方向に対して、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。さらに、Z軸方向の位置調整のための駆動系や、基板2のθ方向の位置調整機能、または基板2の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成もあり得る。
検出部9は、型上のパターン部5に対して設けられた複数のアライメントマークの位置、および基板上のショット領域30に対して設けられた複数のアライメントマークの位置を検出する。ここで、基板上のショット領域30は、一連の半導体デバイスの製造工程などの影響により、変形している場合がある。そこで、加熱部14によってショット領域30の形状をパターン部5の形状に近づけることでパターン部5とショット領域30とを高精度に重ね合わせることができる。
供給部7は、例えば、型保持部6の近傍に設置され、基板2上にインプリント材8を供給する。インプリント材8は、半導体デバイス製造工程などの各種条件により適宜選択されうる。また、供給部7から供給されるインプリント材8の量も、基板2上に形成されるインプリント材8の所望の厚さや、形成されるパターンの密度などにより適宜決定される。
制御部16は、基板2の複数のショット領域にパターンを形成するためにインプリント装置1の各機構の動作を制御する。また制御部16は、例えば、硬化部10、光照射部12、加熱部14、型保持部6、基板ステージ3、検出部9、および、供給部7を制御するように構成される。制御部16は、インプリント装置1内に設けてもよいし、インプリント装置1とは別の場所に設置し遠隔で制御しても良い。
次に、本実施形態のインプリント装置1におけるインプリント処理の流れについて図2および図3を用いて説明する。図2は、第1実施形態に係るインプリント処理シーケンスの一例を示すフローチャートである。図3は、インプリント処理シーケンスの一部のフローを説明する図である。各フローは、主に制御部16による各部の制御により実行される。
まず、図2に示すS101で、基板ステージ3を駆動し、インプリント処理の対象となる基板2のショット領域30を供給部7の直下に配置し、ショット領域30上に供給部7から未硬化のインプリント材8を供給する。
S102で、再度基板ステージ3を駆動し、インプリント材8が供給されたショット領域30を供給部7直下からパターン部5直下へ移動させ、インプリント材8が供給されたショット領域30をパターン部5直下に配置する。図3(A)は、インプリント材8が供給されたショット領域30がパターン部5直下へ移動した状態を示している。
図2に戻り、S103で、型保持部6を駆動し、型4のパターン部5を基板上のインプリント材8と接触させることで、パターン部5と基板2との間に未硬化のインプリント材8を充填させる(接触工程)。図3(B)は、パターン部5を基板上のインプリント材8と接触させた状態を示している。図3(B)に示すように、パターン部5とインプリント材8とが接触する領域は、パターン部5の中心付近とインプリント材8とが接触した後、パターン部5の外側(外周部)に向かって広がり始める。
図2戻り、S104で、パターン部5とショット領域30との相対的な位置合わせを行う。位置合わせは、例えば、並進シフト補正、回転補正、チルト補正が行われる。位置合わせの調整量は、検出部9による検出結果を用いて決定されてもよい。
S105で、光照射部12がショット領域30の外周部に第1照射光13を照射する。S103の接触工程の際、図3(C)に示すように、未硬化のインプリント材8はパターン部5との濡れ性が良いため、未硬化のインプリント材8がパターン部の表面5aからパターン部の端部5bに染み出し、パターン部の端部5bに付着することがある。端部5bに未硬化のインプリント材8付着した状態でパターン部5に入り込んだ未硬化のインプリント材8を硬化させて、型4を硬化したインプリント材8から離型すると、端部5bに対応したインプリント材8の突起形状が形成される。インプリント材8の突起形状が形成されると、膜厚が不均一となり、後工程のエッチング処理等で不具合を生じさせる原因となる。また、端部5bに付着したインプリント材8の一部が、インプリント処理の最中に基板2上へ落下し、落下したインプリント材上に型4を押し付けると、パターン部の表面5aが破壊されうる。また、基板上のパターン形成不良によって、製造されるデバイスの欠陥を引き起こす原因となりうる。
そこで、本実施形態のインプリント装置1は、S105において、パターン部5をインプリント材8に接触させた状態で、事前に枠領域に第1照射光13を照射することで、インプリント材8のはみ出しを防ぐ。なお、S105は、S103の接触工程と並行して行っても良い。例えば、パターン部5の一部がインプリント材8と接触し、S103が完了する前に、第1照射光13を照射してもよい。
図4は、基板2のショット領域30を説明する図である。基板2には、基板2の外周2a(エッジ)を含まず基板2の中心付近に形成された標準ショット領域30aと、外周2a含むエッジショット領域30bが含まれる。本実施形態では、標準ショット領域30aとエッジショット領域30bで処理が異なるため、まず標準ショット領域30aに対する処理を説明する。
図5は、標準ショット領域30aに対するS105の処理を説明する図である。標準ショット領域30aに対して、S105の処理を行う場合、光照射部12は、標準ショット領域30aの枠領域に第1照射光13を照射する。ここで、標準ショット領域30aの枠領域とは、標準ショット領域30aの輪郭に沿う領域であって、パターン部5によってパターンが形成されない領域をいう。標準ショット領域30aに対する本工程において、光照射部12は、パターン部の端部5bを含み、微細パターンが形成されているパターン部の表面5aを含まない領域に第1照射光13を照射する。すなわち、標準ショット領域30aの枠領域は、パターン部の端部5bを含み、微細パターンが形成されているパターン部の表面5aを含まない領域に光を照射した際に光が照射される領域ともいえる。
これにより、濡れ広がる未硬化のインプリント材8の気液界面が、第1照射光13が照射されている領域に達したところで、または、濡れ広がる未硬化のインプリント材8の気液界面に、第1照射光13が照射されたところで重合反応が起こる。気液界面のインプリント材8の粘性が増加することで、気液界面の移動が止まり、端部5bにインプリント材8が付着することを防ぐことができる。
次に、エッジショット領域30bに対してS105の処理を行う場合について説明する。図6は、エッジショット領域30bに対するS105の処理を説明する図である。図6(A)は、エッジショット領域30bの枠領域を説明する図である。ここで、エッジショット領域30bの枠領域は、エッジショット領域30bの輪郭に沿う領域である。エッジショット領域30bの輪郭とは、エッジショット領域30bの外周のうち、他のショット領域と沿う外周と、基板2の外周2aとを含む。具体的には、エッジショット領域30bの枠領域は、基板2の外周2aを含み、基板2の外周2aに沿う領域(第1照射領域31)と、他のショット領域の外周と沿い、パターン部5によってパターンが形成されない領域(第2照射領域32)とを含む。ここで、第2照射領域32は、基板2の外周2aを含まない枠領域である。なお、第1照射領域31の幅は、第1照射光13が照射されることにより、インプリント材8の移動を止めることができる程度の幅があればよく、幅が狭い程パターンが形成される範囲を広げることが可能になる。第1照射領域31の幅は、例えば、第2照射領域32と同等であってもよい。
図6(B)は、エッジショット領域30bに対するS105の処理を説明する図である。本実施形態では、S105において、制御部16は、第1照射領域31に照射する第1照射光13aの照射量が、第2照射領域32に照射する第1照射光13bの照射量よりも多くなるように、光照射部12を制御する。具体的には、例えば、第1照射光13aの強度を第1照射光13bより強くすることにより制御しても良いし、第1照射光13aの照射時間を第1照射光13bの照射時間より長くすることにより制御しても良い。また、その両方によって、照射量を制御しても良い。その結果、基板2の外周2aを含む第1照射領域31のインプリント材8の粘弾性が、第2照射領域32のインプリント材8の粘弾性より高くなる。インプリント材8の染み出しを防ぐには、エッジショット領域30bの枠領域外へのインプリント材8の移動が止まる程度の粘弾性までインプリント材8の粘弾性を高めればよい。
本実施形態では、エッジショット領域30bが熱変形した際、基板2の外周2aの変形が抑制される程度の粘弾性まで第1照射領域31のインプリント材8の粘弾性を高める。言い換えると、制御部16は、少なくとも第1照射領域31上のインプリント材8の第1照射領域31外への移動が止まるのに必要な照射量の光を第1照射領域31に照射するよう、光照射部12を制御する。
例えば、S105でインプリント材8の粘弾性を高めた際の基板2の外周2aを含む第1照射領域31のインプリント材8の硬度は、硬化部10から照射された紫外線11が硬化させるインプリント材8の硬度より高くてもよい。つまり、制御部16は、光照射部12が照射する第1照射領域31への照射量を、硬化部10がショット領域全体へ照射する照射量よりも多くしても良い。このようにすることで、基板2の外周2aの変形を抑制することが可能となり、基板2と型4との重ね合わせ制度を向上させることができる。
ただし、第1照射領域31のインプリント材8の粘弾性が高すぎるとパターン部5とショット領域30の位置合わせ時に高いせん断力が発生し、調整が困難になり得る。よってこのような場合は、パターン部5とショット領域30との位置合わせ(S104)は、光照射部12による基板2の外周2aを含む第1照射領域31への照射(S105)の前に行った方がよい。なお、第1照射領域31への第1照射光13の照射と、第2照射領域32への第1照射光13の照射は必ずしも同時に行う必要はない。例えば、位置合わせ(S104)の前に、第1照射領域31への第1照射光13の照射を行い、位置合わせ(S104)の後に第2照射領域32への第1照射光13の照射を行っても良い。また、位置合わせ(S104)の前に、エッジショット領域30bの外周部への第1照射光13の照射を行い、位置合わせ(S104)の後に第1照射領域31への追加の第1照射光13の照射を行っても良い
図2に戻り、S106で、加熱部14がショット領域30に第2照射光15を照射する。第2照射光15の照射によりショット領域30が熱変形することで、ショット領域30の形状が補正される。加熱部14から照射される第2照射光15は、補正量に基づいて、空間光変調素子によって所望の照射量分布に調整されており、ショット領域30に温度分布を形成することで形状補正が行われる。第2照射光15のショット領域30内における照射量分布は、検出部9による検出結果を用いて決定されてもよいし、事前にショット領域30の形状を計測し、その計測結果を用いて決定されてもよい。
基板2の外周2aを含むエッジショット領域30bの形状を補正する場合、S105において、第1照射領域31のインプリント材8の粘弾性を高めたことでエッジショット領域30bが基板2の外周2a側に偏って熱変形するのを低減することができる。したがって、パターン部5と基板2上のインプリント材8との重ね合わせ精度への影響を抑えることができる。
S107で、パターン部5で成形された未硬化のインプリント材8に硬化部10から紫外線11を照射することで硬化させる。S108で、硬化したインプリント材8からパターン部5を引き離す。これにより、ショット領域上にパターンを形成する。同一基板上にインプリント未処理のショット領域がある場合は、次のショット領域に対しS101〜108の処理を行う。同一基板上の全てのショット領域に対してインプリント処理が完了したら基板2を搬出する。
以上のように、本実施形態によれば、基板2の外周2aを含むエッジショット領域30bに対してインプリント処理を行う場合に、型4のパターン部5とエッジショット領域30bの重ね合わせ精度を向上させることが可能となる。
なお、S105で、第1照射領域31において、さらに第1照射光13aの照射量の分布を形成してもよい。図7は、第1照射領域31において、第1照射光13aの照射量の分布を形成する場合を説明する図である。例えば、第1照射領域31を、さらに複数の小領域に分割し、それぞれの小領域に対し例えば、照射強度または照射時間を変えて第1照射光13を照射する。例えば、制御部16は、第1照射領域31の複数の小領域うち、型4と基板上のインプリント材8とを接触させた際にパターン部5の端部5bに近い位置程、第1照射光13の照射量が多くなるよう光照射部12を制御する。具体的には、型4と基板上のインプリント材8とを接触させた際に型4のパターン部5の中央付近に位置する小領域31bよりも、型4と基板上のインプリント材8とを接触させた際にパターン部5の端部5bに近い位置となる小領域31aへの照射量を多くする。これにより、エッジショット領域30bが基板2の外周2a側に偏って熱変形するのをより低減することができる。
また、本実施形態において、硬化部10と光照射部12とは、別体であり、別波長の光源を用いるものとして説明したが、例えば、硬化部10と光照射部12とを同体とし、同一光源を用いても良い。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係るインプリント装置について説明する。本実施形態のインプリント装置では、装置構成を第1実施形態と同様とし、基板2の外周2aを含むエッジショット領域30bにおける光照射部12の動作を一部変更する。本実施形態では、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
図8は、第2実施形態に係るインプリント処理シーケンスの一例を示すフローチャートである。S201からS203までは、第1実施形態のS101からS103までと同様であるため説明を省略する。本実施形態では、パターン部5とショット領域30との相対的な位置合わせ(S205)を行う前に、S204で、光照射部12によってエッジショット領域30bの枠領域、すなわち、第1照射領域31と第2照射領域32に第1照射光13を照射する。S204では、基板2の外周2aを含む第1照射領域31と外周2aを含まない第2照射領域32に、エッジショット領域30bの枠領域外へのインプリント材8の移動が止まるのに必要な照射量の第1照射光13を照射する。
その際、エッジショット領域30bの枠領域上のインプリント材8を完全に硬化させると、パターン部5とエッジショット領域30bが硬化したインプリント材8を介して固着してしまい、後に行う位置合わせが困難になり得る。よって、S204で第1照射領域31および、第2照射領域32に照射する照射量は、インプリント材8の枠領域外への移動は止められるが、パターン部5とエッジショット領域30bの位置あわせが可能となる範囲の照射量に調整するのがよい。
本実施形態では、S203で、型4と基板上のインプリント材8とを接触させた後、すぐにエッジショット領域30bの枠領域に第1照射光13を照射するので未硬化のインプリント材8の染み出しを防ぐのに有利である。また、S204における第1照射光13の照射は、S203の接触工程と同時に行っても良いし、S203の接触工程の途中に行ってもよい。また、S204でエッジショット領域30bの枠領域のインプリント材8の粘弾性を高めると、床や装置に由来する、パターン部5とエッジショット領域30bとの相対振動を低減できるので、後に行う位置合わせを良好に行うことができる。
S205では、S104と同様、パターン部5とエッジショット領域30bとの位置あわせを行う。本実施形態では、事前にS204で、エッジショット領域30bの枠領域のインプリント材8の粘弾性を高めているので相対振動を低減でき位置合わせの精度が向上する。
S206で、光照射部12によって基板2の外周2aを含む第1照射領域31に第1照射光13を追加で照射する。その結果、基板2の外周を含む第1照射領域31のインプリント材8の粘弾性が、基板2の外周2aを含まない枠領域である第2照射領域のインプリント材8の粘弾性より高くなる。S207からS209までは、第1実施形態のS106からS108までと同様であるため説明を省略する、以上の工程で基板2にインプリント材のパターンを形成する。
このように、本実施形態では、未硬化のインプリント材8の染み出しを抑制し、相対振動を低減することでパターン部5とエッジショット領域30bとの位置合わせ精度を向上させることができる。
(物品製造方法の実施形態)
インプリント装置を用いて形成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9(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9(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9(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9(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、モールドの凹部が硬化物の凸部に、モールド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9(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9(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。
(その他の実施形態)
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 インプリント装置
2、1z 基板
4、4z 型
5 パターン部
5b パターン部の端部
8 インプリント材
12 光照射部
14 加熱部
16 制御部
30 ショット領域
30b エッジショット領域

Claims (14)

  1. 型を用いて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であって、
    前記基板上のインプリント材の粘性を増加させるための予備光を前記インプリント材に照射する照射部と、
    前記基板のショット領域を加熱して変形する加熱部と、
    前記基板の外周を含むエッジショット領域に対して前記パターンを形成する場合に、前記型と前記基板上のインプリント材とを接触させた状態で、前記エッジショット領域における前記基板の外周に対して、前記予備光を照射するように前記照射部を制御してから前記加熱部による変形を開始させる制御部と、を有する、ことを特徴とするインプリント装置。
  2. 前記制御部は、少なくとも前記エッジショット領域の輪郭と沿う枠領域の外への前記インプリント材の移動が止まるのに必要な照射量の予備光を前記枠領域に照射するように前記照射部を制御する、ことを特徴とする請求項1記載のインプリント装置。
  3. 前記制御部は、前記エッジショット領域における前記基板の外周への予備光の照射量が、前記エッジショット領域における前記外周を含まない枠領域への予備光の照射量よりも多くなるように、前記照射部を制御する、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. 型を用いて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であって、
    前記基板上のインプリント材の粘性を増加させるための予備光を前記インプリント材に照射する照射部と、
    前記型と前記基板上のインプリント材とを接触させた状態で、前記基板のショット領域の輪郭と沿う枠領域に対して、前記予備光を照射するように前記照射部を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、前記基板の外周を含むエッジショット領域に対して前記パターンを形成する場合に、前記エッジショット領域における前記基板の外周へ照射する予備光の照射量が、前記エッジショット領域における前記外周を含まない枠領域へ照射する予備光の照射量よりも多くなるように前記照射部を制御する、ことを特徴とするインプリント装置。
  5. 前記制御部は、前記基板の外周および前記外周を含まない枠領域に前記予備光を照射した後、前記基板の外周に追加の予備光を照射するよう前記照射部を制御する、ことを特徴とする請求項3または4に記載のインプリント装置。
  6. 前記制御部は、前記照射部が前記基板の外周および前記外周を含まない枠領域に前記予備光を照射した後、前記型のパターン部と前記ショット領域との相対的な位置合わせを行い、その後、前記照射部が基板の外周に前記追加の予備光を照射するよう制御する、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. 前記制御部は、前記基板の外周のうち、前記型と前記基板上のインプリント材とを接触させた際に前記型のパターン部の端部に近い位置程、前記予備光の照射量が多くなるよう前記照射部を制御する、ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のインプリント装置。
  8. 前記ショット領域の全体に前記インプリント材を硬化させるための光を照射する硬化部を有し、
    前記制御部は、前記照射部の前記基板の外周への前記予備光の照射量を、前記硬化部の前記ショット領域全体への前記光の照射量よりも多くする、ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のインプリント装置。
  9. 前記照射部と前記硬化部の光源は別体である、ことを特徴とする請求項8に記載のインプリント装置。
  10. 前記制御部は、前記型と前記インプリント材とを接触させた状態で、前記型のパターン部と前記ショット領域との相対的な位置合わせを行った後、前記予備光の照射を開始するよう前記照射部を制御する、ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のインプリント装置。
  11. 前記照射部は、前記予備光の照射量の分布を形成する光変調素子を有することを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載のインプリント装置。
  12. 型を用いて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方法であって、
    前記基板上のインプリント材の粘性を増加させるための予備光を前記インプリント材に照射する照射工程と、
    前記基板のショット領域を加熱して変形する加熱工程と、を有し、
    前記基板の外周を含むエッジショット領域に対して前記パターンを形成する場合に、前記照射工程において、前記型と前記基板上のインプリント材とを接触させた状態で、前記エッジショット領域における前記基板の外周に対して、前記予備光を照射してから前記加熱工程における変形を開始する、ことを特徴とするインプリント方法。
  13. 型を用いて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方法であって、
    前記型と前記基板上のインプリント材とを接触させた状態で、前記基板のショット領域の輪郭を含む枠領域に対して、前記基板上のインプリント材の粘性を増加させるための予備光を照射する照射工程、を有し、
    前記基板の外周を含むエッジショット領域に対して前記パターンを形成する場合に、前記照射工程で、前記エッジショット領域における前記基板の外周へ照射する予備光の照射量を、前記エッジショット領域における前記外周を含まない枠領域へ照射する予備光の照射量よりも多くする、ことを特徴とするインプリント方法。
  14. 請求項1乃至11のうちいずれか1項に記載のインプリント装置を用いて基板にパターンを形成する工程と、
    前記工程でパターンを形成さ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の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020198428A (ja) * 2019-05-31 2020-12-10 キヤノン株式会社 はみ出し制御のための枠硬化方法

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