JP4685161B2 - 均一圧でパターン形成可能なインプリント装置 - Google Patents

Description

本発明はウエハまたはサブストレートのようなインプリント対象物にパターンを形成するインプリント装置に関するもので、特にモールドのパターンを対象物にインプリントするときに膨張したチューブが対象物の裏面を支持できるようにし、このチューブが対象物を支持するために膨張するときにパターンの中央部分と対応する部位から膨張し始め、パターンがインプリント対象物と密着するように押圧して均一な圧力でパターンを形成することができるインプリント装置に関する。

一般的に、インプリント装置は、半導体ウエハまたはサブストレートの表面に高集積回路のようなパターンを形成する。このようなパターンは、インプリント装置のインプリントヘッドに設けられたモールドが対象物の表面に予め塗布された感光乳剤を圧縮し、モールドのパターンが対象物にインプリントされる。

インプリント装置による対象物へのパターン形成方法には、小型モールドのパターンを対象物の表面にスキャン方式で連続してインプリントする方法と、大型モールドのパターンを対象物に一回の工程でインプリントする方法とがある。

しかしながら、このようなパターン形成方法では、対象物がウエハチャックの上に搭載されるため、対象物にインプリントされるパターンの品質は、ウエハチャックの表面粗さにより大きな影響を受ける。

換言すれば、ウエハチャックの表面が粗いなら、当該ウエハチャックの表面の突き出た形状により形成されたモールドと対象物との間隔に捉えられた空気を取り除いて密接させることは難しい。従って、モールドのパターンが対象物にインプリントされるとき対象物が変形し、パターンが対象物に精度よくインプリントできない。

そのうえ、ウエハチャックが輪郭を有すれば、対象物にパターンがインプリントされるときに当該パターンにウエッジ(wedge)が発生するか、或いはウエハチャック表面の凹凸により対象物にモアレ(moire)模様が生じて不良品を発生させる不都合があった。

前記のような不均一な接触を避けるために、最近では対象物が搭載されるチャックの表面を真空状態にし、パターンが対象物に密着するように流体が対象物を押圧する方法が提案された。しかしながらこの場合、流体が外部に流出して精度よく対象物にパターンを形成するのに限界があった。

本発明は、前述のように従来のインプリント装置の上記の問題を解決するためのものであって、その目的は、モールドのパターンを対象物にインプリントするときに膨張したチューブが対象物の裏面を支持できるようにし、このチューブが対象物を支持するために膨張するときには、形成面の中央部分と対応する対象物の部位から次第に外側に向かって密着支持するように対象物が支持され、モールドが対象物の形成面にしっかり均一に密着して押圧できるような均一圧でパターン形成可能なインプリント装置を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明に係る均一圧でパターン形成可能なインプリント装置は、パターンが形成され柔軟なヒンジばねに取付けられたモールドを有するインプリントヘッドと、前記インプリントヘッドと対向する位置に設けられてその上面にインプリント対象物を搭載するウエハチャックとを備え、前記インプリントヘッドまたは前記ウエハチャックが移動することで前記モールドのパターンが前記インプリント対象物に形成されるインプリント装置において、前記ウエハチャックに取り付けられる支持装置を備え、 前記支持装置は、内部に収納空間を有し前記ウエハチャックに取付けられたベースプレートと、流体の供給の有無に応じて膨張と初期状態への復元を繰り返し、膨張するときにインプリント対象物を支持するチューブと、前記モールドのパターンが前記インプリント対象物の表面に形成されるときに流体を前記チューブに供給するために当該チューブと連結された流体コントローラと、前記ベースプレートの収納空間に収容され、前記チューブが膨張するときに当該チューブが前記パターンの形成される形成面と対向するインプリント対象物の裏面に接触して支持するようにこのチューブが配置される少なくとも１つ以上の保管室が形成され、前記チューブが膨張する間に前記保管室から外部へ流体を排出するために前記保管室の開口側端部に流体排出通路が形成される支持台と、を有することを特徴とする。

好ましくは、前記チューブは弾性体膜で形成されるのがよい。

前記のように構成された本発明のインプリント装置では、流体コントローラの流体の供給により膨張したチューブがモールドのパターンと対応する位置でインプリント対象物の裏面を支持する。チューブがインプリント対象物の裏面を支持するとき、パターンの中央部分と対応する部位から次第に外側に沿って支持するようになるので、モールドのパターンがインプリント対象物の表面に密着しつつインプリントされる。

従って、本発明は、従来技術の欠点、即ち、パターンと対象物との接地点に存在する輪郭形状のために対象物の表面にパターンが不均一にインプリントされることを解消し、不良品の数を減らす。

以下、本発明の実施形態による均一圧でパターン形成可能なインプリント装置の構成を添付の図面を参照しつつ詳しく説明する。

図１は、本発明によるインプリント装置１がウエハにパターンを形成する前の状態を示す側断面図である。図２は、インプリント装置１の支持台４２の斜視図である。図３は、チューブ４３がウエハを支持し始めた初期状態を示す側断面図である。図４は、チューブ４３がウエハを支持した状態を示す側断面図である。図５は、支持装置４がウエハを支持するときのチューブ４３の状態を示す平面図である。

図面に示されるように、本発明のインプリント装置１は、従来のインプリント装置のように、パターンが形成され柔軟ヒンジばね２２に取付けられた複数のモールド２１を有するインプリントヘッド２を備える。このインプリント装置１は、さらにインプリントヘッド２と対向する位置に設けられ、その上面にインプリント対象物Ｗを搭載するウエハチャック３を備えている。前記インプリントヘッド２またはウエハチャック３が移動してモールド２１のパターンがインプリント対象物Ｗに形成される。

本発明の均一圧でパターン形成が可能なインプリント装置１では、内部に複数の保管室４２ａが形成され、流体の供給の有無に応じて膨張と初期状態への復元を繰り返すチューブ４３を各保管室４２ａに収納した支持装置４が前記ウエハチャック３に取り付けられる。モールド２１のパターンがインプリント対象物Ｗの表面に形成されるときに流体がチューブ４３を膨張させるために当該チューブ４３に供給される。このようにして膨張したチューブ４３が形成面と対向するインプリント対象物Ｗの裏面と接触して支持する。

本発明の実施形態において、複数のモールド２１が形成されるため、支持装置４は、前記複数のモールド２１に対応する数のチューブ４３を有する。各チューブ４３は、その対応するパターンの面積よりさらに大きい面積まで膨張し、インプリント対象物Ｗにパターンが均一にインプリントされるようにパターンの全面積を支持する。

支持装置４は、ベースプレート４１と、収納空間４１ａに収容される支持台４２と、支持台４２に収納されて流体の供給に応じて膨張と初期状態への復元を繰り返し膨張時にパターンをインプリントするためにインプリント対象物Ｗを支持するチューブ４３とを備える。支持装置４は、さらにチューブ４３に流体を供給するために当該チューブ４３に連結された流体コントローラ４４を備える。

ベースプレート４１は、ウエハチャック３に設けられ、その内部に収納空間が形成された支持台４２を収容する収納空間４１ａを有する。ここでベースプレート４１は、締結式、溶接式、接着式などの公知の結合方法によってウエハチャック３に設けられる。このように公知の方式であるため、図面には具体的に示してはいない。

ベースプレート４１は、収納空間４１ａの下部に支持台４２を支持する係止爪４１ｂと、係止爪４１ｂの下部にはチューブ４３に流体を供給する供給管４４ａを保管できる空間４１ｃとを含む。空間４１ｃを形成する側壁に貫通するように案内孔４１ｄが形成され、供給管４４ａが案内孔４１ｄを挿通する。

支持台４２はベースプレート４１の収納空間４１ａに収容され、１つのチューブ４３を収容し、当該チューブ４３が膨張するときにインプリント対象物Ｗを支持できるようにその一側面が開口された複数の保管室４２ａが形成されている。さらに、保管室４２を形成する壁の開口側端部には複数の流体排出通路４２ｂが形成され、チューブ４３が膨張するとき、保管室４２ａの流体が流体排出通路４２ｂを通って排出される。

本実施形態において、支持台４２には複数の保管室４２ａが形成される。図面に示されるように、複数の隔壁４２ｃは、格子状に配置される。保管室４２ａはこれら隔壁４２ｃの間に形成され、液体排出通路４２ｂは隔壁４２ｃの開口側端部に形成される。さらに、各保管室４２ａの床面を貫通するように貫通孔４２ｄが形成され、チューブ４３に流体を供給する供給管４４ａが貫通孔４２ｄを挿通する。

各チューブ４３は、支持台４２の保管室４２ａに収納される。流体がチューブ４３に供給されると、当該チューブ４３が膨張してインプリント対象物Ｗを支持する。チューブ４３は、流体の供給の有無に応じて膨張と初期状態への復元を繰り返す。さらに、モールド２１のパターンがインプリント対象物Ｗにインプリントされるときに、膨張したチューブ４３がインプリント対象物Ｗを支持できるように弾性体で構成されなければならない。各チューブ４３の材質は供給された流体が流出しないように水密が保持される材質で形成されなければならない。好ましくは、チューブ４３は弾性体膜で形成される。

流体コントローラ４４は、チューブ４３に供給する流体を制御し、流体をチューブ４３に強制的に移送する装置、つまりポンプ(図示せず)などを含む。流体コントローラ４４の出口には、チューブ４３と連結された供給管４４ａが連結される。さらに、流路を開閉する開閉弁４４ｂが流体コントローラ４４の出口に設けられ、インプリント対象物Ｗにパターンを形成しないときには、開閉弁４４ｂは、チューブ４３に充填された流体を排出する。チューブ４３がインプリント対象物Ｗを支持するとき、開閉弁４４ｂは、流体コントローラ４４の出口を閉鎖する。

前記のように構成された流体コントローラ４４は、流体の流れを制御する技術としては公知ある。

本発明のインプリント装置の作用、即ち、インプリント対象物Ｗにモールド２１のパターンを形成する過程を以下で説明する。

図１に示すように、ウエハチャック３に本発明の支持装置４を設ける。その後、支持台４２上にインプリント対象物Ｗが置かれ、固定手段で固定される。

この状態で、インプリントヘッド２を下降させてその下部に位置したモールド２１のパターンがインプリント対象物Ｗの表面を圧着できるようにし、インプリント対象物Ｗの表面に予め塗布された感光乳剤にモールド２１のパターンがインプリントされる。このとき流体コントローラ４４は、供給管４４ａを介してチューブ４３の内部に流体を供給するためにポンプを駆動し、チューブ４３を膨張させる。

図４に示すように、モールド２１のパターンがインプリント対象物Ｗに形成されたときに、流体コントローラ４４により膨張された各チューブ４３の上端の凸部分は、各パターンが形成された部位に対応するインプリント対象物Ｗの裏面の部位に接触し始め、チューブ４３は、インプリント対象物Ｗを支持し始める。

このようにチューブ４３が膨張すれば、保管室４２ａ内部に満たされた流体は、チューブ４３の体積が大きくなるのに伴って外部に排出されなければならない。保管室４２ａは、隔壁４２ｃ上側端部に形成された流体排出通路４２ｂにより外部と連通する。そのため、流体は流体排出通路４２ｂを介して円滑に外部に排出される。

流体がチューブ３４に供給され続けることにより、図５に示されるように、チューブ４３が保管室４２ａ内部を完全に満たし、当該チューブ４３の上端部がインプリント対象物Ｗの裏面に密接する。

その結果、チューブ４３の支持によりモールド２１のパターンはインプリント対象物Ｗに均一な厚さで形成される。

好ましくは、インプリント対象物Ｗにパターンを形成するとき、格子状に配列されたチューブの中央に位置するチューブが最初に膨張し、以後にそのチューブを中心に次第に外側に位置したチューブが順次膨張する。

そうすれば、中央に位置するチューブから次第に外側のチューブに向かって連続して膨張し、インプリント対象物はチューブによって均一に支持される。従って、チューブ４３の支持により、インプリント対象物Ｗに均一な厚さでモールド２１のパターンが形成される。

前記では本発明による好ましい実施形態を説明しているが、本発明では前記に限られるものではなく、請求範囲と発明の詳細な説明の範囲内で種々の修正、追加及び変更が可能であることを当業者が理解することはもちろんである。

前述のような本発明のインプリント装置は、パターンを形成するためのインプリント対象物の形成面に密接に押圧することができ、モールドのパターンがインプリント対象物の表面全体に均一に形成することができる。

本発明の実施形態によるインプリント装置がウエハにパターンを形成する前の状態を示す側断面図である。 図１のインプリント装置の支持台を示す斜視図である。 本発明によるチューブがウエハを支持し始めた初期状態を示す側断面図である。 本発明によるチューブがウエハを支持した状態を示す側断面図である。 本発明による支持装置がウエハを支持するときのチューブの状態を示す平面図である。

符号の説明

１ インプリント装置
２ インプリントヘッド
３ ウエハチャック
２１ モールド
４２ａ 保管室
４３ チューブ
Ｗ インプリント対象物

Claims (2)

1. パターンが形成され柔軟なヒンジばねに取付けられたモールドを有するインプリントヘッドと、前記インプリントヘッドと対向する位置に設けられてその上面にインプリント対象物を搭載するウエハチャックとを備え、前記インプリントヘッドまたは前記ウエハチャックが移動することで前記モールドのパターンが前記インプリント対象物に形成されるインプリント装置において、
   前記ウエハチャックに取り付けられる支持装置を備え、
   前記支持装置は、内部に収納空間を有し前記ウエハチャックに取付けられたベースプレートと、
   流体の供給の有無に応じて膨張と初期状態への復元を繰り返し、膨張するときにインプリント対象物を支持するチューブと、
   前記モールドのパターンが前記インプリント対象物の表面に形成されるときに流体を前記チューブに供給するために当該チューブと連結された流体コントローラと、
   前記ベースプレートの収納空間に収容され、前記チューブが膨張するときに当該チューブが前記パターンの形成される形成面と対向するインプリント対象物の裏面に接触して支持するようにこのチューブが配置される少なくとも１つ以上の保管室が形成され、前記チューブが膨張する間に前記保管室から外部へ流体を排出するために前記保管室の開口側端部に流体排出通路が形成される支持台と、を有することを特徴とする均一圧でパターン形成可能なインプリント装置。
2. 前記チューブは弾性体膜で形成される請求項１に記載の均一圧でパターン形成可能なインプリント装置。