JP2022038752A - 基板処理方法、基板保持装置、成形装置、及び物品の製造方法 - Google Patents

基板処理方法、基板保持装置、成形装置、及び物品の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板への異物の付着を低減すること。【解決手段】第１基板保持装置の基板保持部により基板が保持され、基板の上面側に天板を配置しながら基板の処理を行う第１工程と、第１基板保持装置に天板を配置したまま、基板保持部と基板との間に空間を有するように、基板を上昇させる第２工程と、第１基板保持装置に天板を配置したまま、基板を第２基板保持装置に搬送するための基板搬送装置を空間に挿入する第３工程と、基板を第２基板保持装置へと搬送する第４工程と、を含む。【選択図】図６

Description

本発明は、基板処理方法、基板保持装置、成形装置、及び物品の製造方法に関する。
半導体デバイスやＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）などの微細化の要求が進み、型を用いて基板上のインプリント材を成形するインプリント技術が注目されている。インプリント技術を採用するインプリント装置によれば、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。また、インプリント装置は、半導体デバイスなどを製造するのに用いられるだけではなく、マスターの型からレプリカ（複製品）の型を製造するのにも用いられる。
インプリント装置では、基板上に異物（パーティクル）が付着したままインプリント処理を実行すると、基板上に欠陥を有するパターンが形成されたり、基板や型が破損したりしてしまう。そのため、インプリント装置では、異物の発生を抑制するとともに、基板上に異物が付着しないようにすることが重要となる。これは、インプリント装置に限られるものではなく、リソグラフィ装置全般、例えば、露光装置においても同様に、基板や原版に異物が付着することは好ましくない。
また、半導体デバイスの製造工程では、集積回路の高集積化によるパターンの微細化に伴って、塵埃及びケミカルコンタミネーションに対してより一層の厳密な管理が要求されている。特許文献１では、基板をボックスで覆うことにより密閉し、基板への異物の付着を低減する方法が開示されている。
特開２００３－１４２５５２号公報
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、ボックスから基板を取り出す際の異物の付着を低減することはできない。装置内における基板の各種計測の際には、ボックスから基板を取り出す必要があるため、その際に異物が基板に付着することが問題となりうる。また、ボックスが装置内の限られたスペースを圧迫してしまうおそれもある。
そこで、本発明は、基板への異物の付着を低減する基板処理方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての基板処理方法は、第１基板保持装置の基板保持部により基板が保持され、前記基板の上面側に天板を配置しながら前記基板の処理を行う第１工程と、前記第１基板保持装置に前記天板を配置したまま、前記基板保持部と前記基板との間に空間を有するように、前記基板を上昇させる第２工程と、前記第１基板保持装置に前記天板を配置したまま、前記基板を第２基板保持装置に搬送するための基板搬送装置を前記空間に挿入する第３工程と、前記基板を前記第２基板保持装置へと搬送する第４工程と、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、例えば、基板への異物の付着を低減する基板処理方法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図である。 インプリント装置内で基板処理を実行する各ユニットを示す図である。 インプリント装置で行われる基板処理の流れを示すフローチャートである。 基板保持装置の構成を示す図である。 光を透過する天板を構成して基板処理を実行する様子を示す図である。 第１実施形態に係る基板の受け渡し動作を示した図である。 第２実施形態に係る基板の受け渡し動作を示した図である。 物品の製造方法を説明するための図である。
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
本実施形態では、異物やレジストの揮発の影響が大きいインプリント装置について記載するが、これに限らず、基板上に塗布された感光剤を露光することによりパターンを形成する露光装置や電子ビームを用いた描画装置でも良い。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。
（インプリント装置の構成）
まず、本実施形態に係るインプリント装置の概要について説明する。インプリント装置は、基板上に供給されたインプリント材（組成物）を型と接触させ、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。
インプリント材としては、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、熱等が用いられうる。電磁波は、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される光、例えば、赤外線、可視光線、紫外線などでありうる。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りうる。これらのうち、光の照射により硬化する光硬化性組成物は、少なくとも重合性化合物と光重合開始剤とを含有し、必要に応じて非重合性化合物又は溶剤を更に含有しても良い。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、インプリント材供給部により、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配置されうる。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。基板の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられうる。必要に応じて、基板の表面に、基板とは別の材料からなる部材が設けられても良い。基板は、例えば、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスである。
図１は、本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、転写ユニット１０１において基板１８上のインプリント材１５と型１７とを接触させ、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。インプリント装置１によるインプリント処理は、基板１８の表面上にインプリント材１５を供給し、このインプリント材１５に型１７を接触させた状態でインプリント材１５を硬化させる（以下では、押印処理と呼ぶ）ことを含みうる。
本実施形態において、インプリント装置１は、インプリント材の硬化法として、紫外線（ＵＶ光）の照射によってインプリント材を硬化させる光硬化法を採用する。したがって、インプリント装置１は、基板１８上のインプリント材１５と型１７とを接触させた状態でインプリント材１５に紫外線を照射してインプリント材１５を硬化させることによって、基板１８上にインプリント材のパターンを形成する。但し、インプリント装置１は、その他の波長域の光の照射によってインプリント材１５を硬化させても良いし、その他のエネルギー、例えば、熱によってインプリント材１５を硬化させる熱硬化法を採用しても良い。
従来、インプリント材１８は、揮発性の高い材料を用いていた。このため押印処理毎に次インプリントショットへの塗布を繰り返す方法が一般的であった。近年、揮発性の低いインプリント材１８が開発されたため、事前に基板１８上へスピンコートなどにより全面塗布する手法も採用されつつある。こちらであれば、押印ごとに次インプリントショットへ塗布する工程を省略することが出来るため、生産性の向上が期待できる。本実施形態では、後者の基板への全面一括塗布を適用した構成を主として説明する。なお、どちらの手法に対しても、後述するように異物の付着抑制については、効果がある。
また、以下では、基板１８の表面上にインプリント材１５を一括供給した後に、インプリント材１５を供給する工程を途中に挟むことなく押印処理を繰り返す方法について説明するが、これに限らない。例えば、基板１８の表面上にインプリント材１５を一括ではなく部分的に供給し、インプリント材１５の供給と押印処理を交互に繰り返すことによりインプリント処理が実行されても良い。どちらの場合についても、本実施形態において、基板１８への異物の付着を低減する効果や、インプリント材１５の揮発を抑制する効果が期待される。ここで、インプリント材１５が供給される基板の表面に沿う平面内で互いに直交する方向をｘ軸及びｙ軸とし、ｘ軸及びｙ軸に垂直な方向（例えば、インプリント材１５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。
インプリント装置１は、硬化部２、型１７を保持するインプリントヘッド６、基板１８を保持する基板ステージ１３、供給部１４、アライメント計測部１６、制御部１０を含みうる。硬化部２は、インプリント処理の際に、型１７に対して紫外線を照射する。硬化部２は、例えば、光源４と、光源４から照射された紫外線３をインプリントに適切な光に調整するための複数の光学系５を含む。
型１７は、例えば、外周部が矩形で、基板１８に対する対向面に、基板１８上に供給されたインプリント材１５に形成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領域を備える型である。なお、型１７の材質には石英などの紫外線を透過させる材質が用いられる。
インプリントヘッド６は、例えば、型チャック７、型ステージ８、型形状補正機構９を含む。型チャック７は、真空吸着力や静電吸着力などの機械的保持手段によって型１７を保持する。また、型チャック７は、機械的保持手段によって、型ステージ８に保持される。型ステージ８は、型１７と基板１８とを接触させる際に型１７と基板１８との間隔を決定するための駆動系を備え、型１７をｚ軸方向に移動させる。なお、型ステージ８の駆動系は、ｚ軸方向だけではなく、例えばｘ軸方向、ｙ軸方向及びθ方向（ｘ軸周り、ｙ軸周り、ｚ軸周りの回転方向）に型１７を移動させる機能を備えていても良い。型形状補正機構９は、型１７の形状を補正するための機構であり、型の外周部を取り囲むように複数箇所に設置されている。
基板ステージ１３は、基板１８を保持し、型１７と基板１８とを接触させる際に、型１７と基板１８とのｘ、ｙ平面内における並進シフトの補正をする。基板ステージ１３は、基板チャック１２を備える。基板チャック１２は、基板１８を吸着し保持する。なお、基板１８を吸着する方式は、真空吸着、静電吸着、その他の吸着方式を利用しても良い。基板ステージ１３は、型１７と基板１８とのｘ、ｙ平面内における並進シフトの補正をするためのｘ軸方向及びｙ軸方向に駆動する駆動系を備える。また、ｘ軸方向とｙ軸方向の駆動系は、粗動駆動系と微動駆動系など複数の駆動系から構成されていても良い。さらに、ｚ軸方向の位置調整のための駆動系や、基板１８のθ（ｚ軸周りの回転）方向位置調整機能、基板１８の傾きを補正するためのチルト機能を有していても良い。
基板１８は、ガラス、セラミックス、金属、半導体、又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良い。基板１８は、例えば、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、又は石英ガラスプレートなどである。転写ユニット１０１は、複数のショット領域毎にインプリント処理を繰り返すことで、基板１８にパターンを形成することができる。なお、基板１８はパターンを形成するための基板１８のほか、異物の検出などを行うためのメンテナンス専用基板を用いても良い。インプリント装置１は、基板ステージ１３を保持するためのベース定盤１９、インプリントヘッド６を保持するためのブリッジ定盤２０、ブリッジ定盤２０を支えるための支柱２１をさらに備えうる。
インプリント材を事前に全面一括塗布するのではなく、インプリント毎に供給を実施する場合は、供給部１４（ディスペンサ）を装置内に構成する。供給部１４は、例えば、吐出ノズル（不図示）を有しており、吐出ノズルから基板１８上にインプリント材１５を供給する。なお、本実施形態において、インプリント材１５は紫外線によって硬化する性質を持つ樹脂を一例として用いる。また、供給されるインプリント材１５の量は、必要となるインプリント材の厚さや形成するパターン密度などによって決められても良い。
アライメント計測部１６は、型１７及び基板１８に形成されたアライメントマークを検出して、基板上に形成されたパターンと型のパターン領域とのｘ軸方向及びｙ軸方向への位置ずれや、形状差を計測するための計測部である。
ユニット１００は、転写ユニット１０１に基板１８が搬送される前に基板処理を実行するユニットである。ユニット１０２は、転写ユニット１０１で基板１８にパターンが形成された後に基板処理を実行するユニットである。搬送ユニット２４は、インプリント装置１内において基板搬送装置４２により基板１８の搬送を行う。これ以外に前述したような基板ステージ１３と同様のユニットに基板を保持し、駆動することで搬送する形態でもよい。
制御部１０は、インプリント装置１を構成する各部の動作、及び調整等を制御する制御手段である。制御部１０は、例えば、コンピュータなどで構成され、インプリント装置１を構成する各部に回線を介して接続され、プログラムなどにしたがって各部の制御を実行しうる。
図２は、本実施形態に係るインプリント装置１内で基板処理を実行する各ユニットを示す図である。各ユニットとは、異物検査ユニット１００ａ、温度調整ユニット１００ｂ、位置検出ユニット１００ｃ、転写ユニット１０１、露光ユニット１０２ａ、重ね合わせ検査ユニット１０２ｂを含みうる。また、インプリント装置１は、インプリント装置１内部と外部で基板１８の受け渡しを行うためのインラインステーションを備える。インラインステーションは、搬入ステーション２２及び搬出ステーション２３を含みうる。例えば、コータデベロッパやＥＦＥＭ（Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ Ｍｏｄｕｌｅ）等の装置とインプリント装置１を接続した場合、まず、搬入ステーション２２に基板１８が搬送され、その後、各ユニットにより基板処理が実行される。基板処理が完了した基板１８は、搬出ステーション２３へと搬送される。搬入ステーション２２及び搬出ステーション２３は、インプリント装置１における複数の基板保持装置の一つである。
搬入ステーション２２と搬出ステーション２３は共通のユニットとし、搬入出のタイミングを調整して運用してもよい。
上記構成は、装置内に必須ではなく、転写工程の仕様、規格などによる。また、転写装置外に構成した計測装置などで同様の計測などを実施するのであれば、装置内での構成は必須ではない。
ここで、図３を用いて、基板１８が搬入ステーション２２に搬送されてから、搬出ステーション２３に搬送されるまでに経由する各ユニットと、各ユニットで実行される基板処理について説明する。図３は、インプリント装置１の内部で行われる基板処理の流れを示すフローチャートである。インプリント装置１の内部で行われる基板処理は、制御部１０がインプリント装置１の各部を制御することにより実行される。
まず、ステップＳ３０１では、インプリント装置１の外部から、搬入ステーション２２に不図示の搬送部によって基板１８が搬入される。以下で説明するインプリント装置１の内部での基板１８の搬送では、インプリント装置１内にある搬送ユニット２４により搬送される。搬送ユニット２４は、インプリント装置１における複数の基板保持装置の一つである。
ステップＳ３０２では、異物検査ユニット１００ａに基板１８を搬送する。ステップＳ３０３では、異物検査ユニット１００ａが基板１８に付着している異物を検査する。異物の検査方法は、例えば、基板１８に対して斜めに入射する光を基板１８の評価面に照射する。この際、基板１８の評価面が平坦であれば光は正反射するが、何らかの凹凸がある場合には、光は散乱する。異物検査ユニット１００ａは、この散乱光を検出することで、基板１８の評価面に凹凸構造、即ち異物が付着しているかどうか判断することができる。また、画像を観察することで、前後ショットとの差異から異物を検出する手法も挙げられる。この場合、微小異物を検査するため、高解像力を持ったスコープの搭載が必要である。異物検査ユニット１００ａは、インプリント装置１における複数の基板保持装置の一つである。
ステップＳ３０４では、温度調整ユニット１００ｂに基板１８を搬送する。ステップＳ３０５では、温度調整ユニット１００ｂが、基板１８が所定の温度となるように基板１８の温度を調整する。基板１８の温度変化により、基板材料の熱膨張係数に従って基板１８の伸び縮みが発生し、温度倍率誤差が発生する。そのため、高いパターンの精度を求められる場合は、精密な温度管理が必要となる。そこで、基板１８を所定の温度になるよう温度慣らしを行う。一般的には基板保持装置に温度調整プレート（ヒーターや液冷を構成したプレート）を構成し、基板１８を基板保持装置で保持することで基板１８の温度を調整する。温度調整ユニット１００ｂは、インプリント装置１における複数の基板保持装置の一つである。
ステップＳ３０６では、位置検出ユニット１００ｃに基板１８を搬送する。ステップＳ３０７では、位置検出ユニット１００ｃが、基板１８を基板ステージ１３へ搬送する際の送り込み位置が、常に一定となるように基板１８の中心位置や回転方向の位置合わせを行う。例えば、シリコン基板であれば基板の結晶方位を示すためのオリフラやノッチ位置、基板外形を検出することで、基板１８の位置と方向を求めることができる。基板にパターンがあればこれを検出し求めてもよい。
要求される位置合わせ精度の向上に伴い、より詳細な計測を行う必要がある。転写ユニット１０１に搬送されてから基板１８の各種計測を行ことも可能であるが、そうした場合には、基板処理の生産性の低下が課題となる。そこで、転写ユニット１０１とは別の計測に特化した位置検出ユニット１００ｃを構成することで生産性の低下を抑制することができる。本項では前述した位置検出ユニット１００ｃへ、この各種計測する機能を追加した構成で述べるが、別途計測ユニットを構成してもよい。例えば、基板１８に構成された各種マークやパターンを光学的に計測し、ステージ駆動量と合わせて演算することでショット配列やショット形状を事前に算出しても良い。これにより、転写機構へ受け渡すことで生産性を低下させず、位置合わせ精度の向上に必要なデータを取得することが出来る。また、前工程でマークやパターンを構成するのだが、異物の影響などで使えない場合や、歪みやムラなどにより計測結果に誤差が含まれる場合がある。転写ユニット１０１で使用予定のマークやパターンを事前に観察し、計測に使用できるかどうかを確認することもできる。
ステップＳ３０８では、転写ユニット１０１に構成されている基板ステージ１３に基板１８を搬送する。ステップＳ３０９では、転写ユニット１０１が、パターンが形成された型１７を、インプリント材１５を介して基板１８に接触させながら光の照射等の処理を実行することによりインプリント材１５を硬化させ、型１７の凹凸パターンを基板１８に転写する。また、基板１８に転写する処理と並行して、基板１８と型１７の相対位置合わせも実施する。相対位置合わせでは、押印時に型１７と基板１８のマークを観察することで相対位置を算出し、その結果に基づいて相対位置合わせを行う、所謂、ダイバイダイアライメント方式が用いられうる。また、ショット形状の補正として、型１７の側面を加圧し型１７の形状を変化させる方式や、基板１８に光を照射して温度ムラを作り温度に応じた基板の膨張差によって所望のショット形状に補正する方式などが提案されている。これらのショット形状補正の元データとして、転写ユニット１０１上での計測や前述したステップ３０６での計測、装置外での事前計測や過去の転写結果を用いる。また、転写ユニット１０１で基板１８を保持する基板ステージ１３は、インプリント装置１における複数の基板保持装置の一つである。
ステップＳ３１０では、露光ユニット１０２ａに基板１８を搬送する。ステップＳ３１１では、露光ユニット１０２ａが、転写ユニット１０１において基板１８に処理を行っていない領域のインプリント材を光の照射等によって硬化させる。インプリント装置で処理されるシリコン基板は通常円形状の基板であり、ショット形状は矩形であることが多い。そのような場合には、円形状の基板の外周近傍では矩形のショット領域を確保することができないため、インプリント処理を行わないことがありうる。また、ショット間で未インプリント領域が発生することがありうる。しかし、以降の工程でインプリント処理を行わなかった領域のインプリント材が揮発することで、インプリント処理済みの領域と構造的な差異が発生する。インプリント材による保護がなくなるため、例えば、以降のエッチング工程においてインプリント材が無い部分やその周辺が大きくエッチングされてしまうおそれがあり、生産する物品へ悪影響を与えうる。そこで、インプリント処理未実施の領域に紫外光を照射することで、インプリント処理済みの領域と同様にインプリント材を硬化させる処理を露光ユニット１０２ａが実施する。露光ユニット１０２ａは、インプリント装置１における複数の基板保持装置の一つである。露光光は、転写ユニットに用いている光源４から分岐して導光してもよいし、ＬＥＤやＬＤなど小型の光源を用いてもよい。近年、例えば、ＬＥＤは、紫外線～赤外領域まで各種波長で開発されているので、インプリント材に応じて選択し構成すればよい。
ステップＳ３１２では、重ね合わせ検査ユニット１０２ｂに基板１８を搬送する。ステップＳ３１３では、重ね合わせ検査ユニット１０２ｂが、転写ユニット１０１で転写したパターンの重ね合わせ精度を検査する。インプリント装置１内で検査を行うため、装置外で検査を行う方法に比べて即座にフィードバックすることができる。検査の方法は、基板１８に形成されていたマークと、新たに転写ユニット１０１により転写して形成されたマークの相対位置を複数箇所で計測し、演算処理することで、転写パターンの歪みや位置ずれを求める。重ね合わせ検査ユニット１０２ｂは、インプリント装置１における複数の基板保持装置の一つである。また、高解像力のスコープを搭載していれば転写パターンを観察し、転写工程の不備がないかを観察することもできる。例えば、インプリントでの転写であれば、パターンが構築されているか未充填の部分はないか、ショット間の充填性や画像の濃淡や色合いの違いにより、レジスト厚みなどの観察も可能である。
ステップＳ３１４では、搬出ステーション２３に基板１８が搬送される。その後、基板１８は、搬出ステーション２３からインプリント装置１の外部へと不図示の搬送部を用いて搬送される。
ここで、基板１８へ付着した異物や、インプリント材の揮発により生じうる影響について説明する。基板１８をインプリント装置１で受け取ってから転写ユニット１０１に搬送されるまでの間に基板１８に異物が付着した場合、インプリント処理時に基板１８と型１７の間に異物が挟み込まれることになる。異物が基板１８と型１７の間に挟み込まれると転写パターンに不良が発生するだけでなく、型１７のパターンが破損し、以降のインプリント処理において型１７が使用できなくなってしまう。また、インプリント処理後に異物が付着する場合でも、以降の工程における加工不良の原因となるため、異物の付着を避ける必要がある。本実施形態では、基板１７に異物が付着するのを抑制する効果が期待される。
（基板保持装置の構成）
本実施形態の基板保持装置について説明する。図４は、基板保持装置の構成を示す図である。図４（ａ）と図４（ｄ）は基板保持装置の側面図であり、図４（ｂ）と図４（ｃ）は基板保持装置の上面図である。基板保持装置は、基板保持部２６と、天板２７と、部材２８とを含む。基板保持部２６は、基板１８を搭載し、真空チャッキングや静電チャッキングにより基板１８の底面を保持する。天板２７は、基板１８の上面側に位置しており、前記基板１８を保護する役割を果たす。具体的には、基板１８への異物の付着や、基板１８に塗布されたインプリント材の揮発を抑制する。基板保持装置は、高精度な駆動が必要な場合には、リニアモータや位置計測のための干渉計やエンコーダなどを搭載しても良い。
部材２８は、基板保持部上に配置されており、天板２７を保持する。部材２８は、基板保持部２６と天板２７の間を閉空間となるように覆う必要はなく、天板２７を保持可能であれば良い。天板２７は基板１８に対し、近接して構成されるため、上方からの異物を保護すると同時に、側面から異物が流入することも抑制できる。部材２８は、例えば、図４（ｂ）に示すように、基板１８の側面の方向に基板１８を受け渡し可能な空間を有するように、複数の柱状の部材２８が配置されても良いし、図４（ｃ）に示すように、１つの部材２８が配置されても良い。
一般的に、流体は固体との境界面において、境界面との距離に応じて粘性が発生する。境界面近傍のごく狭い領域で影響を及ぼし、境界面から離れると粘性の影響をほとんど受けなくなる。本実施形態の基板保持装置は、基板１８と天板２７を近接させて配置することで、両者の間に流体粘性が発生する空間を構成する。
円管を流れる粘性を持つ流体の定常層流解として、ハーゲン・ポアズイユ流れの式がある。この式を変形し、静止した二枚の並行平板で挟まれた流体の流速を表した式が、平面ポアズイユ流の式である。平面ポアズイユ流の式は、平板に近い位置では流速が遅く、平板から遠い位置では流速が速くなることを表す式である。換言すると、二枚の並行平板の間隔を小さくすれば、平板間の空間の流速が遅くなり、平板間を流れる流体は動きにくくなることを示す。本実施形態においても、基板１８の上面と天板２７の下面の間隔を、例えば、２ｍｍ以下にすることで、側面からの気体が流入することを低減する効果が見込まれ、基板１８への異物の付着を抑制することができる。また、平面ポアズイユ流の式より、基板１８の上面と天板２７の下面の間隔をより狭めることで、上記の効果を向上させることができる。なお、気体の種類によって粘性の性質が異なるので、適宜最適な基板１８の上面と天板２７の下面の間隔を設定することが望ましい。
また、図４（ｄ）に示すように、天板２７に設けられた通気口２９から雰囲気ガスを吹き込み、外気に対して天板２７と基板１８の間の空間を陽圧にすることで、側面からの異物の流入を抑制する効果を向上させることができる。
インプリント材の揮発についても、基板１８と天板２７を近接させて配置することで、抑制することができる。基板１８と天板２７の間隔を狭くすることで気体の流入及び流出がしにくくなるため、この空間内でインプリント材の飽和水蒸気量を保ち、インプリント材の揮発を抑制することが出来る。なお、樹脂の種類によって性質が異なるため、適宜最適な基板１８の上面と天板２７の下面の間隔を設定することが望ましい。図４（ｄ）のように、雰囲気ガスを吹き込む場合には、インプリント材の飽和水蒸気を含めた雰囲気ガスにすることでインプリント材の揮発を抑制することが期待できる。
（天板の材質）
次に、本実施形態における天板２７に用いられる好ましい材質について説明する。インプリント装置１において基板１８に基板処理を行う各ユニットは、基板１８上面に対して非接触で処理が行われるものが大半である。そこで、基板１８の上面側に構成される天板２７を、異物検査ユニット１００ａで用いる光や、露光ユニット１０２ａで露光する光が透過する材質（例えば、石英）にすることで、基板保持装置に天板２７を構成したまま基板処理を実行することができる。これにより、基板処理時にも基板１８の上面を保護することができる。
具体的には、上述した、転写ユニット１０１以外の異物検査ユニット１００ａ、温度調節部１００ｂ、位置検出ユニット１００ｃ、露光ユニット１０２ａ、及び重ね合わせユニット１０２ｂでは、天板２７を配置したまま基板処理を実行することが可能である。これ以外にも、光を用いた各種計測等、基板の上面に非接触で行うことができる基板処理も、天板２７を配置したまま基板処理を行うことができる。ただし、転写ユニット１０１等では、インプリント処理時に型１７を基板１８の上面に接触させる必要があるため、天板２７を構成したままでは基板処理を行うことができない。
図５を参照して、基板保持装置に天板２７を構成したまま基板１８を非接触で基板処理を実行する例について説明する。図５（ａ）は、計測部３３により基板１８上を光学的に計測する例を示す図である。図５（ａ）は、上述した位置検出ユニット１００ｃや重ね合わせ検査ユニット１０２ａ、画像による異物検査など基板上面の観察を行う基板処理に相当する。
計測部３３は、光源３４、光学部材３５、センサ３６を含む。光学部材３５は、ハーフミラー３５ａ、レンズ３５ｂ、レンズ３５ｃ等により構成される。光源３４が射出した照明光は、光学部材３５を経て、天板２７を介し、基板１８の所望の位置へと照射される。その後、基板１８から戻った光は、天板２７を介し、光学部材３５を経て、センサ３６へと入射する。
光源３４は、近年小型化が進んでいるＬＥＤが使用されても良い。また、光源３４は、別途構成された水銀ランプ等の光源から光ファイバーなどで導光しても良い。センサ３６は、用途によって種類を選択することが好ましく、イメージセンサやラインセンサにより、基板１８からの信号を取得しその信号波形の特徴から位置を算出する。
図５（ｂ）は、上述した異物検査ユニット１００ａにより異物検査を行う例を示す図である。光源３７は、斜入射に所望の基板１８の所望の位置へと光を照射する。照明した位置に異物がある場合には、散乱光が発生するため、センサ３８が散乱光を受光することにより異物を検出することができる。
したがって、天板２７を光が透過する材質にすることで、基板保持装置に天板２７を構成したまま各ユニットにおける基板処理を実行することが可能となり、基板処理時の基板１８への異物の付着やインプリント材の揮発を抑制することができる。
また、天板２７や部材２８に静電気力をかけることにより、異物を吸い寄せて、基板１８に異物が付着しないようにしても良い。
（基板の受け渡し方法）
あるユニットから別のユニットの基板保持装置へと基板１８を搬送する場合には、基板搬送装置４２で基板を保持しながら搬送を行う。図６を参照しながら、基板保持装置から基板搬送装置４２へと基板を受け渡す基板受け渡し方法について説明する。図６は、基板１８を受け渡すときの基板保持装置の動作を示す図である。図６（ａ）に示すように、基板１８が基板保持装置の基板保持部２６に載置された状態から、図６（ｂ）に示すように、基板保持部２６から突出する突出部３０で天板２７に当たらない程度に基板１８を上昇させる。基板１８を上昇させた空間に基板搬送装置４２を差し込むことにより、基板搬送装置４２が基板１８を受け取る。
基板保持部２６と天板２７との間の間隔が狭い場合には、突出部３０で基板１８を十分に上昇させることができず、基板搬送装置４２を差し込むことができないおそれがある。そのような場合には、図６（ｃ）に示すように、天板２７を保持する部材２８を伸縮させることで、搬送部４２を挿入できる基板１８の下の空間を確保する。このとき、基板１８の上面に異物が付着しないように、天板２７と基板１８の間隔は保持されることが望ましい。すなわち、天板２７と基板１８は、ほぼ同時に持ち上げることが望ましいが、これに限らず、必ずしも同時でなくても良い。
また、基板１８を受け取る基板搬送装置４２にも天板（以下ではカバー３２と呼ぶ）が構成されていても良い。基板１８に対して、基板搬送装置４２の基板保持部３１と基板搬送装置４２のカバー３２を挟み込むように基板搬送装置４２を挿入して、基板１８を受け渡しても良い。すなわち、図６（ｄ）に示すように、上から天板２７、基板搬送装置４２のカバー３２、基板１８、基板搬送装置４２の基板保持部３１、基板保持部２６が互い違いに挿入された状態で、基板の受け渡しを行っても良い。このように基板１８の受け渡しを行うことで、基板搬送装置４２へ基板１８を受け渡した後も、基板搬送装置４２のカバー３２により基板１８を保護することができる。
なお、本構成は一例として挙げており、例えば受け渡し時の天板２７とカバー３２の位置が上下逆になっていても、同様の効果を得ることが出来る。
また、基板保持装置が基板搬送装置４２から基板１８を受け取る際も、上記の逆の手順を実行することで、基板１８を保護したまま基板の受け渡しを行うことができる。
以上より、天板２７を基板１８に近接させて基板保持装置に構成することによって、基板１８における異物の付着を抑制することができる。また、天板２７を基板１８に近接させて基板保持装置に構成することによって、基板１８上のインプリント材の揮発を抑制する効果も期待できる。また、基板搬送装置４２にも基板保持部のカバー３２を構成することにより、インプリント装置１内の基板搬送中にも基板１８を保護することが可能である。
なお、本実施形態では、型１７に凹凸パターンを設けた回路パターン転写用の型について述べたが、型１７に凹凸パターンがない平面部を有する型（ブランクテンプレート）であっても良い。ブランクテンプレートは、平面部によって基板上の組成物を平坦化するように成形する平坦化装置に用いられる。つまり、本実施形態は、型を用いて基板上の組成物を成形する成形装置（例えば、インプリント装置や平坦化装置）に適用される。
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、基板保持装置と基板搬送装置のそれぞれに天板が構成されている場合の基板受け渡し方法について説明した。本実施形態では、天板（カバー）が構成されていない基板搬送装置４２に対して、基板保持装置が基板と天板を同時に受け渡す基板受け渡し方法について説明する。なお、インプリント装置１の構成、天板の材質について第１実施形態と同様であるため説明は省略する。本実施形態で言及しない事項については、第１実施形態に従う。
天板２７が構成された基板チャック１２に基板１８を搭載し、これらを１群として搬送することが挙げられる。この際、基板のチャッキングとして真空吸着を用いている場合、チャックに小型電源と吸引機などを搭載し吸引を続けてもよいし、吸引弁を閉じることで吸着力を維持しておいてもよい。静電吸着では、小型電源と静電気発生器などを搭載し吸着を続けてもよいし、吸着後静電気の出入りを遮断することで基板の吸着を続けてもよい。そのほかの吸着方法でも、基板チャックに吸着を続ける構成を施し、吸着したまま搬送することが出来る。
別のユニットの基板保持装置へと基板１８を搬送する場合には、基板搬送装置４２で基板１８を保持しながら搬送を行う。図７を参照しながら、基板保持装置から基板搬送装置４２へと基板を受け渡す基板受け渡し方法について説明する。図７は、本実施形態に係る、基板１８を受け渡すときの基板保持装置の動作を示す図である。本実施形態における基板保持装置の天板２７には、図７（ａ）に示すように、窪み３９、４０が設けられており、窪み３９に部材２８が挿入されることにより天板２７が保持されている。
図７（ａ）で示すように、基板１８が基板保持装置の基板保持部２６に載置された状態から、図７（ｂ）に示すように、基板保持部２６から突出する突出部３０で天板２７に当たらない程度に基板１８を上昇させる。次に、図７（ｃ）に示すように、基板１８を上昇させた空間に基板搬送装置４２を差し込むことにより、基板搬送装置４２が基板１８を受け取る。第１実施形態と同様に部材２８を伸縮させても良い。
次に、基板搬送装置４２を天板２７がある位置へと持ち上げることで、基板１８と天板２７を基板搬送装置４２へと同時に受け渡し、別のユニットへと搬送する。この時、図７（ｄ）に示すように、基板搬送装置４２に構成されている部材４１が天板２７の窪み４０へと挿入される。このように、窪み４０に部材４１が挿入されることにより天板２７が基板搬送装置４２によって保持される。また、図７（ｄ）に示すように、部材２８は、天板２７の窪みに差し込んでいるだけであるため、窪み３９から外される。
このように基板１８の受け渡しを行うことで、基板搬送装置４２へ基板１８を受け渡した後も、天板２７により基板１８を保護することができる。また、基板保持装置が基板搬送装置４２から基板１８を受け取る際も、上記の逆の手順を実行することで、基板１８を保護したまま基板と天板２７の受け渡しを行うことができる。
また、天板２７は、基板１８とほぼ同じサイズであることが好ましく、基板１８を搬入出する経路で、天板２７もインプリント装置１の内部から外部（又は、インプリント装置１の外部から内部）へと搬入出することができる。したがって、定期的に天板２７の交換やクリーニングを実行することで、インプリント装置１内をクリーンな環境に保つことができる。
以上より、天板２７を基板１８に近接させて基板保持装置に構成することによって、基板１８における異物の付着を抑制することができる。また、天板２７を基板１８に近接させて基板保持装置に構成することによって、基板１８上のインプリント材の揮発を抑制する効果も期待できる。また、基板１８と天板２７を同時に受け渡しすることにより、インプリント装置１内の基板搬送中にも基板１８を保護することが可能である。また、基板の受け渡し前と後で、同一の天板２７を用いることにより、異なる基板を用いるよりも省スペースで基板１８の受け渡しが可能となり、天板２７と基板１８の間へ流入する気体の量を抑制することができる。そのため、基板１８への異物の付着やインプリント材の揮発を抑制する効果を、第１実施形態よりも向上させる効果も期待できる。
なお、本実施形態では、型１７に凹凸パターンを設けた回路パターン転写用の型について述べたが、型１７に凹凸パターンがない平面部を有する型（ブランクテンプレート）であっても良い。ブランクテンプレートは、平面部によって基板上の組成物を平坦化するように成形する平坦化装置に用いられる。つまり、本実施形態は、型を用いて基板上の組成物を成形する成形装置（例えば、インプリント装置や平坦化装置）に適用される。
また、実施形態では転写装置内での運用を挙げたがこれに限らない。本発明によれば、基板保持時に天板を構成することで、基板への異物の付着や塗布材料の揮発を防ぐことに効果がある。このため、例えば基板上の欠陥や重ね合わせを検査する工程や材料を塗布する工程などに使用する装置やユニットでも適用することが出来る。
＜物品の製造方法の実施形態＞
次に、上述したインプリント装置を用いた物品（電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等）の製造方法を説明する。インプリント装置によって形成され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。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。さらに、基板の後処理を行う後処理工程としては、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、パッケージング等が含まれる。
次に、物品の具体的な製造方法について、図８を参照して説明する。図８（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８（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８（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。この状態で型４ｚを介して硬化用のエネルギーとして光を照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。
図８（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、型の凸部が硬化物の凹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８（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８（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良い。本実施形態の物品製造方法は、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一つにおいて有利である。
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及び変更が可能である。
１８ 基板
２６ 基板保持部
２７ 天板
４２ 基板搬送装置

Claims (17)

  1. 第１基板保持装置の基板保持部により基板が保持され、前記基板の上面側に天板を配置しながら前記基板の処理を行う第１工程と、
    前記第１基板保持装置に前記天板を配置したまま、前記基板保持部と前記基板との間に空間を有するように、前記基板を上昇させる第２工程と、
    前記第１基板保持装置に前記天板を配置したまま、前記基板を第２基板保持装置に搬送するための基板搬送装置を前記空間に挿入する第３工程と、
    前記基板を前記第２基板保持装置へと搬送する第４工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
  2. 前記第２工程における前記基板保持部と前記天板との間隔は、前記第１工程における前記基板保持部と前記天板との間隔よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記第１工程における前記基板の上面と前記天板の下面の間隔は、２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理方法。
  4. 前記第１工程における基板の処理は、前記基板に光を照射する処理であり、
    前記天板は、前記光を透過することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  5. 前記第２工程は、前記基板保持部から突出部を突出させて前記基板を上昇させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  6. 前記第１基板保持装置は、前記天板を保持するための部材を有し、
    前記部材は、前記基板を側面の方向に取り出し可能な空間を有するように前記基板保持部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  7. 前記第４工程では、前記基板の上面側にカバーが配置されており、
    前記第４工程における前記基板の上面と前記カバーの下面の間隔は、２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  8. 前記第３工程と前記第４工程との間に前記基板及び前記天板を前記基板保持装置から前記基板搬送装置に受け渡す工程を更に含み、
    前記カバーは、前記天板であることを特徴とする請求項７に記載の基板処理方法。
  9. 前記カバーは、前記基板搬送装置に用いられるカバーであることを特徴とする請求項７に記載の基板処理方法。
  10. 前記第１工程、前記第２工程、及び前記第３工程のうち、少なくとも１つの工程では、外気に対して前記天板と前記基板の間の空間を陽圧にすることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  11. 前記第４工程は、外気に対して前記カバーと前記基板の間の空間を陽圧にすることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  12. 前記基板に塗布された組成物に型を接触させることにより前記組成物を成形する成形装置における基板処理方法であって、
    前記第１工程における基板の処理は、前記基板の異物検査、前記基板の温度調整、前記基板の位置検出、前記基板への露光、又は前記基板の重ね合わせ検査のいずれか１つであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  13. 基板上に塗布された感光剤を露光することによりパターンを形成する露光装置における基板処理方法であって、
    前記処理は、前記基板の異物検査、前記基板の温度調整、前記基板の位置検出、前記基板へのパターンの転写、又は前記基板の重ね合わせ検査のいずれか１つであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  14. 基板処理に用いられる基板保持装置であって、
    基板を保持する基板保持部と、
    前記基板の上面側に配置される天板と、を有し、
    前記基板の上面と前記天板の下面の間隔は、２ｍｍ以下であることを特徴とする基板保持装置。
  15. 基板を搬送する基板搬送装置であって、
    基板を保持する基板保持部と、
    前記基板の上面側に配置されるカバーと、を有し、
    前記基板の上面と前記カバーの下面の間隔は、２ｍｍ以下であることを特徴とする基板搬送装置。
  16. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の基板処理方法により基板を処理する成形装置であって、
    前記基板上に塗布された組成物を成形する型を有し、
    前記組成物に前記型を接触させることにより、前記組成物を成形することを特徴とする成形装置。
  17. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の基板処理方法により基板を処理する成形装置を用いて基板上に塗布された組成物を成形する成形工程と、
    前記基板に対して、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、パッケージングのうち、少なくとも１つの後処理を行う後処理工程と、を含み、
    前記後処理工程で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の製造方法。
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