JP2024055320A - インプリント装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 繰り返しインプリント動作を実行した後においても好適なインプリントが可能なインプリント装置を提供すること。【解決手段】 基板上のインプリント材と接触面を有するモールドとを接触させるインプリント装置であって、基板を載置する基板ステージと、モールドを吸着保持する保持面を有するモールド保持部と、前記保持面と接触する前記モールドの被保持面の状態を取得する取得部と、前記モールド保持部と前記基板ステージの動作を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記取得部で取得した前記被保持面の状態に基づいて前記モールド保持部の動作を制御することを特徴とするインプリント装置。【選択図】 図１

Description

本発明は、インプリント装置及び物品の製造方法に関する。

インプリント技術は、ナノスケールの微細なパターンを形成する技術であり、半導体デバイスや磁気記憶媒体の量産に適したナノリソグラフィ技術の１つとして注目されている。

インプリント装置は、基板上に配置したインプリント材（硬化性組成物）を、凹凸パターンが形成されたモールドに接触させた状態で硬化させ、モールドを硬化物から引き離す（離型する）ことで基板上にパターンを形成（転写）する装置である。

モールドの凹凸パターンを基板上の所望の位置に転写するために、インプリント装置においてモールドと基板とを高い精度で重ね合わせる技術が要求されている。

特許文献１には、モールドと基板との相対位置ずれ量を計測し、かかる相対位置ずれ量が最小になるように、モールドの側面を加圧する加圧機構を用いてパターンの大きさを調整する技術が開示されている。

また特許文献２には、モールドと基板との相対位置ずれ量を計測し、かかる相対位置ずれ量が最小になるように、モールドの周囲に配置した複数のアクチュエータでそれぞれ圧力を印加してモールド形状を調整する技術が開示されている。

特開２０１４－１１０３８４号公報 特開２００９－１４１３２８号公報

インプリント装置においてインプリント動作が繰り返されると、モールドのインプリント材が接触する凹凸パターンの形成面だけでなく、モールド保持部が当接する被保持面においても傷が発生したり、異物が付着したりする場合がある。

被保持面に異物が存在する、あるいは傷が発生すると、モールド保持部との接触状態が変化するため、密着性の低下や吸着力の低下を引き起こす。

吸着力の低下は、モールドの側面を押圧してモールドの形状を変形させる構成の場合、変形部が印加する圧力の摩擦力に影響を与えてしまう。

すなわち、モールドの使用開始時とインプリント動作を繰り返し行った後では、モールドの形状を変形させる変形部の操作指令値と、実際に変形した測定結果の関係が変化し、モールドと基板との重ね合わせ位置精度が次第に低下してしまう、という課題がある。

そこで、本発明は、繰り返しインプリント動作を実行した後においても好適なインプリントが可能なインプリント装置を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明に係るインプリント装置の一側面は、
基板上のインプリント材と接触面を有するモールドとを接触させるインプリント装置であって、
基板を載置する基板ステージと、
モールドを吸着保持する保持面を有するモールド保持部と、
前記保持面と接触する前記モールドの被保持面の状態を取得する取得部と、
前記モールド保持部と前記基板ステージの動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記取得部で取得した前記被保持面の状態に基づいて前記モールド保持部の動作を制御する
ことを特徴とする。

本発明によれば、モールドの被保持面の情報に基づいて制御を行うことで、繰り返しインプリント動作を実行した後においても好適にインプリントを行うことのできるインプリント装置を提供することができる。

第１実施形態のインプリント装置を示した図である。 第１実施形態のインプリント方法のフローチャートである。 第２実施形態を示した図である。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一著しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の一側面としてのインプリント装置１００の構成を示す概略図である。まず、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１００は、基板２上に供給された硬化性組成物であるインプリント材とモールド１とを接触させ、不図示の硬化部より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、基板上にモールド１の凹凸パターンが転写された硬化物を形成する。

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および光重合開始剤を含有するものであり、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を更に含有してもよい。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とよい。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２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よい。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。また、基板は、インプリント処理によりマスターモールドからレプリカモールドを製造するためのガラス基板であってもよい。

図１のインプリント装置１００は、光を照射する硬化部を有し、光の照射によりインプリント材を硬化させる光硬化法を採用したものである。モールド保持部５は、真空吸着力や静電気力によってモールド１を引き付けて保持する。モールド保持部５は、基板２の上のインプリント材とモールド１との接触（押印）、および、基板２の上のインプリント材とモールド１との分離（離型）を選択的に行うように、モールド１をＺ方向に移動させる。また、モールド保持部５は、Ｚ方向だけではなく、Ｘ方向やＹ方向にモールド１を移動可能に構成されていてもよい。更に、モールド保持部５は、モールド１のθＺ方向の位置やモールド１のＸＹ平面に対する傾きを調整するためのチルト機構を有していてもよい。

基板ステージ３は、真空吸着力や静電気力によって基板２を引き付けて保持する。基板ステージ３は、ＸＹ平面内で移動可能である。モールド１と基板２の上のインプリント材とを接触させる際には基板ステージ３の位置が調整され、これにより、モールド１の位置と基板２の位置とが互いに整合される。基板ステージ３に適用可能なアクチュエータは、例えば、リニアモータやエアシリンダを含む。また、基板ステージ３は、Ｘ方向やＹ方向だけではなく、Ｚ方向に基板２を移動可能に構成されていてもよい。なお、押印及び離型は、モールド１をＺ方向に移動させることで実現される。ただし、基板２をＺ方向に移動させることで押印及び離型が実現されてもよい。あるいは、モールド１と基板２の双方を相対的にＺ方向に移動させることで押印及び離型が実現されてもよい。また、基板ステージ３は、基板２のθＺ方向の位置や基板２のＸＹ平面に対する傾きを調整するためのチルト機構を有していてもよい。

モールド１は、基板上のインプリント材と接触させる凹凸パターンを有する接触面と、モールド保持部に吸着保持される平坦な被保持面を有する。モールドの接触面は周囲より突出したメサ形状を有しているとよい。また接触面に対向する裏面側に被保持面を構成し、メサの裏面部分に空間を設けても良い。

モールド保持部は、モールド１を吸着保持する保持面を有する。また、モールド１の接触面の形状を変形させる変形部４が設けられている。変形部４は、モールド１が保持面に吸着保持された状態で、モールド１の側面に力を与える、即ち、モールド１の側面を加圧することで、モールド１を圧縮して接触面を変形させる。変形部４は、例えば、個別に側面を加圧可能な複数のピエゾ素子などからなる。変形部４がモールド１に圧力を印加して圧縮することで、モールド１の凹凸パターンを有する接触面の倍率や形状を変化させることができる。モールドの四辺を囲むように多数の（例えば各辺に４つずつ計１６個）ピエゾ素子を配置することで、モールド１のｘ方向及びｙ方向のそれぞれの倍率や形状を独立して変化させることができる。

モールド１の被保持面の状態を取得する取得部２００は、モールド１の被保持面の状態に関する情報を取得する。被保持面の状態としては、異物の存在有無、サイズ、個数、および分布の情報、被保持面に形成された傷の有無、サイズ、個数、および分布の情報が挙げられる。

取得部２００は、被保持面の状態を検出する検出部を装置内に有するとよい。取得部２００は、モールド搬送部６により測定ステージ７へ搬送され、測定ステージ７に保持されたモールド１の被保持面の状態を検出する検出部８と、測定情報を処理する情報処理部９を含む。また、モールドの被保持面の状態を取得する取得部２００は、インプリント装置１００のモールド１の形状を変形させる変形部４に回線を介して接続される。検出部８で測定したモールド１の被保持面の測定結果を情報処理部９で処理し、変形部４へ出力し、モールドの被保持面の状態から求められた操作指令値で変形部４はモールドを変形させて形状を調整する。

検出部８としては、モールドの被保持面に付着した微小な異物、および被保持面に形成される傷を検出可能な構成であればどのような構成でもよいが、原子間力顕微鏡のようなナノレベルの粒子、キズを検出可能な構成や、光電子増倍管を有する光学式の異物検査装置などによって構成するとよい。

次に、インプリント装置１００によるインプリント方法（インプリント処理）について説明する。まず、基板ステージ３に基板２を載置し吸着させる。次に、基板ステージ３を駆動させて基板２の位置を適宜変更させる。そして、所定のショット領域ごとに逐次パターンを成形させる（ステップ・アンド・リピート）。ある１つのショット領域に対するパターン成形の流れとして、まず、基板ステージ３により、インプリント材の供給部の供給口の下に基板２上のインプリント材供給位置（ショット領域上の特定の位置）を位置決めさせる。インプリント装置１００は、インプリント材を供給しながら基板ステージ３（すなわち、基板２）を走査方向（例えば、Ｘ方向）に移動させることによって、ショット領域上に矩形形状等の任意形状の領域にインプリント材を供給することができる。

次に、基板ステージ３により、モールド１直下のインプリント位置にショット領域が位置するように基板２を移動させ、位置決めさせる。その後、モールド保持部５を駆動させてショット領域上のインプリント材とモールド１の接触面とを接触させる（接触工程）。モールド１を基板２に向かって凸形状に変形させてからインプリント材とモールド１との接触が開始される。モールド１が最初に基板２に接触する形状は、円形あるいはそれに類似した形状となり、その形状を維持しながら、ショットの中心から外側に向かって広がる。この接触工程により、インプリント材は、モールド１の凹凸パターンに充填される。この状態で、モールド保持部５は、硬化部によりモールド１の背面（上面）から光を所定時間照射し、モールド１を透過した光によりインプリント材を硬化させる（硬化工程）。インプリント材が硬化した後、モールド保持部５を再駆動させ、モールド１とインプリント材とを分離する（分離工程）。これにより、基板１上のショット領域の表面には、モールド１の接触面に形成された凹凸パターンに倣った３次元形状のインプリント材パターン（層）が形成される。

このような一連のインプリント動作をモールド保持部５および基板ステージ３の駆動によりショット領域を変更しつつ複数回実施することで、インプリント装置１００は、１枚の基板２上の複数のショット領域のそれぞれにインプリント材のパターンを形成することができる。

次に、図２に基づいて本発明の一実施形態の露光方法について説明する。図２は一実施形態のインプリント方法のフローチャートである。

Ｓ２０１では、モールド１をモールド搬送部６で検出部２００の測定ステージ７へ搬送し、測定ステージ７で保持させる。

Ｓ２０２では、モールド１の被保持面（裏面）の表面状態を測定器８で測定し、測定結果を制御部９へ送る。

Ｓ２０３では、制御部９へ送られたモールド１の被保持面の状態の測定結果から、操作指令値と実際の変形量の関係が変化した分を補正するように、変形部４がモールド形状を調整する操作指令値を算出する。

Ｓ２０４では、取得部２００で被保持面の状態を測定されたモールド１を、モールド搬送部６によりモールド保持部５へ搬送し、モールド保持部５でモールド１を保持する。

Ｓ２０５では、Ｓ２０３で算出された変形部４の操作指令値によりモールド１の形状を調整して、インプリント動作を行いパターン形成する。

このように、モールドの被保持面の状態を測定し、その測定情報によりモールド形状を変形させる変形部への操作指令値を変化させることで、モールドの被保持面の状態が変化しても高精度なモールドと基板の重ね合わせ位置が可能なインプリント装置を提供することができる。

上記実施形態においては、Ｓ２０３でモールドの被保持面の状態の測定結果に基づいてモールド形状を調整する操作指令値を算出する、としているが本発明はこれに限らず、例えば取得した測定結果に基づいてインプリント処理を実施せず警告を出力しても良い。また、取得したモールドの被保持面の状態の測定結果が基準範囲よりも低い場合、基準範囲を満たすまでインプリント動作を行わないように洗浄を促す表示を出力しても良い。

また、モールド搬送部６がモールドの上下を反転させる反転手段（反転機構）を備えることで、モールドを反転させて表裏両方の表面状態を検出することができる。すなわち、モールドの被保持面だけでなく、インプリント材と接触させる接触面の状態を検出することもできる。この場合、接触面の情報または被保持面の情報のいずれか一方の情報を取得した後に、反転手段によりモールドを反転させ、もう一方の情報を取得するようにするとよい。

＜第２実施形態＞
本発明の第２の実施形態として、検出部２００は、インプリント装置１００の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成されたシステムとしてもよい。

例えば、図３に示すように、検出部２００をインプリント装置１００の別体で構成し、検出部２００でモールド１を測定ステージ７で保持して、測定器８でモールド１の被保持面の状態を測定する。その測定結果を制御部９で処理し、インプリント装置１００の変形部４の操作指令値に算出する。

モールド１を検出部２００から搬出し、モールド１をインプリント装置１００のモールド保持部５で保持させる。制御部９で算出された変形部４の操作指令値で、モールド１の形状を調整し、インプリント動作を行いパターン形成する。

このように、検出部２００を、インプリント装置１００の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成し、モールド裏面の状態を測定する。その測定情報によりモールド形状を調整する変形部の操作指令値を変化させることで、モールドの被保持面の状態によらず高精度なモールドと基板の重ね合わせ位置が可能なインプリント装置を提供することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。

半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、インプリント装置あるいはインプリント方法を使用してモールドのパターンを基板上の樹脂に転写する工程を含む。前工程では、第一から第二の実施形態に示す、情報処理装置２００で作成された液滴レシピ用いてインプリント装置１００によりモールドのパターンを基板上の樹脂に転写する。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に樹脂を塗布する工程と、前述のインプリント装置あるいはインプリント方法を使用して樹脂が塗布されたガラス基板にモールドのパターンを転写する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを安価で製造することができる。

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および変更が可能である。

すなわち、以下の形態が挙げられる。

（形態１）
基板上のインプリント材と接触面を有するモールドとを接触させるインプリント装置であって、
基板を載置する基板ステージと、
モールドを吸着保持する保持面を有するモールド保持部と、
前記保持面と接触する前記モールドの被保持面の状態を取得する取得部と、
前記モールド保持部と前記基板ステージの動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記取得部で取得した前記被保持面の状態に基づいて前記モールド保持部の動作を制御する
ことを特徴とするインプリント装置。

（形態２）
前記モールドは、前記接触面に対向する裏面に前記被保持面を有する形態１に記載のインプリント装置。

（形態３）
前記接触面の形状を変形させる変形部を有する形態１または２に記載のインプリント装置。

（形態４）
前記取得部は、前記被保持面の状態を検出する検出部を有する形態１から３のいずれか一項に記載のインプリント装置。

（形態５）
前記検出部は、前記接触面の情報、および前記被保持面の情報の両方を取得するものである形態４に記載のインプリント装置。

（形態６）
前記検出部は、前記モールドの上下を反転させる反転手段を有し、前記接触面の情報または前記被保持面の情報のいずれか一方の情報を取得した後に、前記反転手段により前記モールドを反転させ、もう一方の情報を取得する形態５に記載のインプリント装置。

（形態７）
前記検出部で得られた前記被保持面の情報に基づいて、前記接触面の形状を変形させる変形部に印加する圧力を変更する形態４に記載のインプリント装置。

（形態８）
前記検出部は、原子間力顕微鏡を有することを特徴とする形態４に記載のインプリント装置。

（形態９）
前記検出部は、光学式の異物検査装置を有することを特徴とする形態４に記載のインプリント装置。

（形態１０）
基板上のインプリント材と接触面を有するモールドとを接触させるインプリント工程、およびインプリントされた基板から物品を製造する工程と、を有する物品の製造方法であって、
前記インプリント工程は、
基板ステージに基板を載置する工程、
前記モールド保持部にモールドを吸着保持させる工程、
前記保持面と接触する前記モールドの被保持面の状態を取得する工程、
前記モールド保持部と前記基板ステージの動作を制御する工程と、を有し、
前記制御工程は、前記取得部で取得した前記被保持面の状態に基づいて前記モールド保持部の動作を制御する
ことを特徴とする物品の製造方法。

（形態１１）
形態１乃至９のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いて基板をインプリントする工程と、インプリントされた基板から物品を製造する工程と、を有する、
ことを特徴とする物品の製造方法。

１ モールド
２ 基板
３ 基板ステージ
４ 変形部
５ モールド保持部
６ モールド搬送部
７ 測定ステージ
８ 測定器
９ 制御部
１００ インプリント装置
２００ 検出部

Claims (11)

1. 基板上のインプリント材と接触面を有するモールドとを接触させるインプリント装置であって、
   基板を載置する基板ステージと、
   モールドを吸着保持する保持面を有するモールド保持部と、
   前記保持面と接触する前記モールドの被保持面の状態を取得する取得部と、
   前記モールド保持部と前記基板ステージの動作を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記取得部で取得した前記被保持面の状態に基づいて前記モールド保持部の動作を制御する
   ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記モールドは、前記接触面に対向する裏面に前記被保持面を有する請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記モールド保持部は、前記接触面の形状を変形させる変形部を有する請求項１に記載のインプリント装置。
4. 前記取得部は、前記被保持面の状態を検出する検出部を有する請求項１に記載のインプリント装置。
5. 前記検出部は、前記接触面の情報、および前記被保持面の情報の両方を取得するものである請求項４に記載のインプリント装置。
6. 前記検出部は、前記モールドの上下を反転させる反転手段を有し、前記接触面の情報または前記被保持面の情報のいずれか一方の情報を取得した後に、前記反転手段により前記モールドを反転させ、もう一方の情報を取得する請求項５に記載のインプリント装置。
7. 前記検出部で得られた前記被保持面の状態に基づいて、前記接触面の形状を変形させる変形部に印加する圧力を変更する請求項４に記載のインプリント装置。
8. 前記検出部は、原子間力顕微鏡を有することを特徴とする請求項４に記載のインプリント装置。
9. 前記検出部は、光学式の異物検査装置を有することを特徴とする請求項４に記載のインプリント装置。
10. 基板上のインプリント材と接触面を有するモールドとを接触させるインプリント工程、およびインプリントされた基板から物品を製造する工程と、を有する物品の製造方法であって、
    前記インプリント工程は、
    基板ステージに基板を載置する工程、
    モールド保持部の保持面にモールドを吸着保持させる工程、
    前記保持面と接触する前記モールドの被保持面の状態を取得する工程、
    前記モールド保持部と前記基板ステージの動作を制御する制御工程と、を有し、
    前記制御工程は、取得した前記被保持面の状態に基づいて前記モールド保持部の動作を制御する
    ことを特徴とする物品の製造方法。
11. 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を用いて基板をインプリントする工程と、インプリントされた基板から物品を製造する工程と、を有する、
    ことを特徴とする物品の製造方法。

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