JP6045363B2 - インプリント装置、それを用いた物品の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、インプリント装置、およびそれを用いた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、基板上の樹脂を型で成形し、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、基板の被処理領域上に紫外線硬化性の樹脂(インプリント材、光硬化性樹脂)を塗布する。次に、この樹脂を型により成形する。そして、紫外線を照射して樹脂を硬化させたうえで引き離すことにより、樹脂のパターンが被処理領域上に形成される。
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、基板が拡大または縮小し、平面内で被処理領域の形状が変化する場合がある。インプリント処理には、多層に形成されるパターンを正確に重ね合わせることが要求され、被処理領域の形状の変化は重ね合わせ精度を悪化させる要因となる。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押し付けるに際し、基板の被処理領域の形状と、型のパターン領域の形状とを合わせる必要がある。このとき、基板の被処理領域の形状と型のパターン領域の形状とを合わせる技術として、例えば、型に対して一括して光を照射することで温度分布を与え、型自体を変形させることでパターン領域の形状を補正する方法が存在する。この形状補正方法として、特許文献1は、光源を用いて型のパターン領域または基板の被処理領域に温度分布を与えるレジストパターン形成装置を開示している。さらに、特許文献2は、複数の光ファイバを用いて型のパターン領域に温度分布を与えるインプリント装置を開示している。
特開2004−259985号公報 国際公開第2009/153925号
しかしながら、上記特許文献1および2に示すインプリント装置では、型のパターン領域の形状を補正する際、パターン領域の全面に光を一括照射してパターン領域に温度分布をつけるため、光をパターン領域に導く複雑な光学系を必要とする。そのため、コストまたは設計難易度が上昇する可能性がある。
本発明は、基板の被処理領域の形状、または型のパターン領域の形状を熱的に補正するための機構の簡素化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、パターンが形成されたパターン領域を含む型を用いて、基板の被処理領域上に樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、型のパターン領域または基板の被処理領域の対象領域の形状を補正する補正手段を備え、補正手段は、光源から照射される光の光量を調整する光量調整手段を含み、対象領域を加熱する加熱手段と、対象領域に対して型のパターン領域の面積よりも小さな面積の、光量が調整される光で加熱される加熱領域を走査させる走査手段と、形状を補正するための対象領域の変形量に関する情報を取得し、情報に基づいて加熱手段及び走査手段を制御する制御手段と、を有し、光量調整手段は、加熱領域の走査に伴って光の光量を調整することを特徴とする。
本発明によれば、基板の被処理領域の形状、または型のパターン領域の形状を熱的に補正するための機構の簡素化に有利なインプリント装置を提供することができる。
本発明の第1実施形態に係るインプリント装置の構成を示す図である。 第1実施形態に係る加熱領域調整機構の構成を示す図である。 インプリント処理時の動作シーケンスを示すフローチャートである。 ウエハ上の基板側パターンと加熱領域とを示す図である。 基板側パターンの一地点における温度変化を示すグラフである。 本発明の第3実施形態に係るインプリント装置の構成を示す図である。 本発明の第4実施形態に係るインプリント装置の構成を示す図である。
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)
まず、本発明の第1実施形態に係るインプリント装置について説明する。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、物品としての半導体デバイスなどのデバイスの製造に使用され、被処理基板であるウエハ上(基板上)の未硬化樹脂をモールド(型)で成形し、ウエハ上に樹脂のパターンを形成する装置である。なお、ここでは光硬化法を採用したインプリント装置を説明するが、熱硬化法を採用したインプリント装置にも適用可能である。また、以下の図においては、ウエハ上の樹脂に対して紫外線を照射する照明系の光軸に平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面内に互いに直交するX軸およびY軸を取っている。インプリント装置1は、まず、光照射部2と、モールド保持機構3と、ウエハステージ4と、塗布部5と、加熱機構6と、制御部7とを備える。
光照射部2は、インプリント処理の際に、モールド8に対して紫外線9を照射する。この光照射部2は、光源(樹脂硬化用光源)10と、この光源10から照射された紫外線9をインプリントに適切な光に調整する不図示の光学素子とを含む。
モールド8は、外周形状が多角形(好適には、矩形または正方形)であり、ウエハ11に対向する面には、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次元状に形成されたパターン領域8aを含む。また、モールド8の材質は、紫外線9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。さらに、モールド8は、紫外線9が照射される面に、平面形状が円形で、かつ、ある程度の深さのキャビティ(凹部)を有する場合もある。
モールド保持機構(型保持手段)3は、モールド8を保持するモールドチャック12と、このモールドチャック12を保持し、モールド8(モールドチャック12)を移動させるモールド駆動機構13とを有する。モールドチャック12は、モールド8における紫外線9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、モールド8を保持し得る。例えば、モールドチャック12が真空吸着力によりモールド8を保持する場合には、モールドチャック12は、外部に設置された不図示の真空ポンプに接続され、この真空ポンプのON/OFFによりモールド8の着脱が切り替えられる。また、モールドチャック12およびモールド駆動機構13は、光照射部2から照射された紫外線9がウエハ11に向かうように、中心部(内側)に開口領域14を有する。この開口領域14には、開口領域14の一部とモールド8とで囲まれる空間を密閉空間とする光透過部材(例えばガラス板)が設置され、真空ポンプなどを含む不図示の圧力調整装置により空間内の圧力が調整される。圧力調整装置は、例えば、モールド8とウエハ11上の樹脂15との押し付けに際して、空間内の圧力をその外部よりも高く設定することで、パターン領域8aをウエハ11に向かい凸形に撓ませ、樹脂15に対してパターン領域8aの中心部から接触させ得る。これにより、パターン領域8aと樹脂15との間に気体(空気)が残留することを抑え、パターン領域8aの凹凸パターンに樹脂15を隅々まで充填させることができる。
モールド駆動機構13は、モールド8とウエハ11上の樹脂15との押し付け、または引き離しを選択的に行うようにモールド8を各軸方向に移動させる。このモールド駆動機構13に採用可能な動力源としては、例えばリニアモータまたはエアシリンダがある。また、モールド8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θ(Z軸周りの回転)方向の位置調整機能や、モールド8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、モールド8をZ軸方向に移動させることで実現してもよいが、ウエハステージ4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。
ウエハ11は、例えば、単結晶シリコン基板やSOI(Silicon on Insulator)基板であり、この被処理面には、紫外線硬化樹脂であり、モールド8に形成されたパターン領域8aにより成形される樹脂15が塗布される。
ウエハステージ4は、ウエハ11を保持し、モールド8とウエハ11上の樹脂15との押し付けに際して、モールド8と樹脂15との位置合わせを実施する。このウエハステージ4は、ウエハ11を、吸着力により保持するウエハチャック16と、このウエハチャック16を含む移動体を各軸方向に駆動するステージ駆動機構(移動体駆動手段)17とを有する。ステージ駆動機構17に採用可能な動力源としては、例えばリニアモータや平面モータがある。ステージ駆動機構17も、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、ウエハ11のθ方向の位置調整機能、またはウエハ11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。また、ウエハステージ4は、不図示であるが、その側面にX、Y、Z、ωx、ωy、ωzの各方向に対応した複数の参照ミラー(反射部)を備える。これに対して、インプリント装置1は、これらの参照ミラーにそれぞれビームを照射することで、ウエハステージ4の位置を測定する不図示の複数のレーザー干渉計(測長器)を備える。レーザー干渉計は、ウエハステージ4の位置を実時間で計測し、後述する制御部7は、このときの計測値に基づいてウエハ11(ウエハステージ4)の位置決め制御を実行する。さらに、ウエハステージ4は、その表面上に、モールド8をアライメントする際に利用する不図示の基準マークを有する。
塗布部5は、モールド保持機構3の近傍に設置され、パターンが形成されるべき基板側パターン領域上(被処理領域上)に樹脂(未硬化樹脂)15を塗布する。基板側パターン領域は、インプリント装置に搬入されたウエハ11に予め存在する領域であり、例えば、前のレイヤーにおいて既にパターンが形成された領域である。この領域は、ショット領域と称されることもある。ここで、この樹脂15は、紫外線9を受光することにより硬化する性質を有する光硬化性樹脂(インプリント材)であり、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る。また、塗布部5の吐出ノズルから吐出される樹脂15の量も、ウエハ11上に形成される樹脂15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。
インプリント装置1は、ウエハ11の基板側パターン領域の形状(サイズを含む)を補正する補正手段を備え、補正手段は、ウエハ11を加熱する加熱機構(加熱手段)6と、走査機構(走査手段)と、制御部(制御手段)7と、を有する。本実施形態において、走査機構はウエハステージ4である。補正手段は、ウエハ11を加熱して熱変形させ、基板側パターン領域(対象領域)の形状をパターン領域8aの形状に合わせる。加熱機構6は、ウエハ11を加熱するための加熱源としての加熱用光源20と、加熱用光源20からの光がウエハ11上に照射される領域(照射される光量)を調整する調整機構(光量調整手段)21とを有する。ここで、加熱用光源20は、ウエハ11上に塗布されている未硬化状態の樹脂15が硬化しない波長、または硬化しづらい(感度が低い)波長の光であり、必要最低限の熱量にて温度を付与することが可能な光を照射する。この加熱用光源20として採用可能な光としては、例えば赤外線や、波長が樹脂15の硬化しづらい波長帯域に存在する紫外線などが挙げられる。このような光を採用することには、基板側パターン領域またはモールド8に対して、上記条件のとおり必要最低限の熱量にて温度を付与することができるため、光路や基板側パターン領域の周辺部などに熱外乱の影響を及ぼしにくいという利点がある。
図2は、調整機構21の構成の一例を示す概略図である。この図2では、加熱用光源20が紙面奥に設置されていると仮定し、この加熱用光源20から照射された加熱光22の通過領域を正面から見た場合の調整機構21の状態を示している。この調整機構21は、加熱光22の光軸に直交する平面内で、一方の軸方向(Z軸方向)に移動可能な第1遮蔽部材23aおよび第2遮蔽部材23bと、他方の軸方向(Y軸方向)に移動可能な第3遮蔽部材23cおよび第4遮蔽部材23dとを有する。これらの各遮蔽部材23a〜23dは、調整機構21の本体部である支持枠24をガイドとして端部が支持され、制御部7からの動作指令に基づき、不図示の駆動機構(遮蔽部材駆動手段)によりそれぞれ同期して移動し得る。調整機構21の駆動機構に採用可能な動力源としては、走査精度や制御性の観点から、例えばリニアモータなどが好適である。
さらに、各遮蔽部材23a〜23dは、それぞれ、その一方の移動方向の側面部から、伸縮部材25a〜25dを介して支持枠24の側面部に連接されている。これらの伸縮部材25a〜25dとしては、例えば、伸縮可能なシート材や、蛇腹式で折りたたみ自在に構成された連結部材などが採用可能である。調整機構21は、このような各遮蔽部材23a〜23dと各伸縮部材25a〜25dとの構成により、4つの遮蔽部材23a〜23dで囲まれた領域を、加熱用光源20から照射された加熱光22の通過領域26として規定し得る。通過領域26は、加熱用光源20からの光がウエハ11上に照射される領域に対応し、通過領域26の面積が大きいほどウエハ11に照射される光の光量は大きくなる。つまり、調整機構21は、ウエハ11に照射される光の光量を調整し、ウエハ11に付与される熱量を調整する機能を有する。
この加熱機構6は、ウエハ11上の基板側パターン領域への加熱光22の照射効率や、駆動機構を有する調整機構21の設置性などの観点から、紫外線9の照射方向に沿って加熱光22を照射することが望ましい。具体的には、加熱機構6は、図1に示すように、モールド保持機構3を固定支持する後述のブリッジ定盤32の上部(紫外線9の照射側)に設置し、一方、光照射部2は、加熱機構6のさらに上部に設置し得る。この場合、加熱用光源20と調整機構21とは、ブリッジ定盤32の平面を基準として、調整機構21の通過領域26を通過した加熱光22が、水平方向から開口領域14に進入するように並べて設置することが望ましい。
制御部7は、インプリント装置1の各構成要素の動作および調整などを制御し得る。制御部7は、例えばCPU(MPU)、メモリを含む制御基板で構成され、インプリント装置1の各構成要素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構成要素の制御を実行し得る。本実施形態の制御部7は、少なくとも、加熱機構6の動作と、この加熱機構6の動作に付随したウエハステージ4の同期動作とを制御する。なお、制御部7は、インプリント装置1の他の部分と一体で(共通の筐体内に)構成してもよいし、インプリント装置1の他の部分とは別体で(別の筐体内に)構成してもよい。
また、インプリント装置1は、インプリント処理に際し、モールド8のパターン領域8aおよびウエハ11上に存在する基板側パターン領域の位置と形状などを計測するためのアライメント計測系(計測部)30を備える。また、インプリント装置1は、ウエハステージ4を載置するベース定盤31と、モールド保持機構3を固定するブリッジ定盤32と、ベース定盤31から延設され、例えば除振器を介してブリッジ定盤32を支持する支柱33とを備える。さらに、インプリント装置1は、共に不図示であるが、モールド8を装置外部からモールド保持機構3へ搬送するモールド搬送機構や、ウエハ11を装置外部からウエハステージ4へ搬送する基板搬送機構などを含み得る。
次に、インプリント装置1の動作について説明する。図3は、インプリント装置1によるインプリント処理にて、複数枚のウエハ11を被処理基板とし、それぞれのウエハ11の基板側パターン領域にパターンを形成する際の動作シーケンスを示すフローチャートである。なお、この複数枚のウエハ11を含む1つのロットにおいては、同一のモールド8を用いるものとする。まず、動作シーケンスを開始すると、モールド搬送機構は、モールド8をモールドチャック12まで搬送し、モールドチャック12上に搭載する(ステップS100)。次に、制御部7は、アライメント計測系により、モールド8を計測する(ステップS101)。具体的には、アライメント計測系は、ウエハステージ4上に設置された基準マークとパターン領域8aに形成された複数のアライメントマークとを検出し、制御部7は、検出結果に基づいてパターン領域8aの位置と形状を算出する。次に、基板搬送機構は、処理前のウエハ11をウエハチャック16に搬送し、ウエハチャック16上に搭載する(ステップS102)。
次に、制御部7は、アライメント計測系により基板側パターン領域を計測する(ステップS103)。具体的には、アライメント計測系は、ウエハ11上に形成された複数のアライメントマークと、モールド8に形成された複数のアライメントマークとを検出し、制御部7は、検出結果に基づいて、基板側パターン領域の位置と形状を算出する。その後、ステージ駆動機構17は、ウエハ11上の基板側パターン領域が塗布部5による塗布位置に位置するようにウエハ11を移動させる。次に、塗布部5は、基板側パターン領域に対して未硬化状態の樹脂15を塗布する(塗布工程:ステップS104)。その後、ステージ駆動機構17は、ウエハ11上の基板側パターン領域がモールド8のパターン領域8aの直下の押し付け位置に位置するようにウエハ11を移動させる。なお、上述の動作は一例であり、これに限られるものではない。また、図3に示す例でのステップS103では、インプリント装置1内にて基板側パターン領域の位置と形状を計測しているが、基板側パターンの位置と形状の計測をインプリント装置外の別装置にて、予め計測しておいてもよい。
次に、制御部7は、モールド8のパターン領域8aの形状に対して基板側パターン領域の形状を合わせる。このとき、まず、制御部7は、ステップS101にて取得したパターン領域8aの形状とステップS103に取得した基板側パターン領域の形状とを参照しつつ、パターン領域8aの形状に対する基板側パターン領域の形状の補正変形量を算出する。そして、制御部7は、補正変形量にもとづいて加熱機構6及びウエハステージ4を制御することによって、基板側パターン領域の形状を熱的に変化させ、パターン領域8aの形状に対する基板側パターン領域のズレを補正する(形状補正工程:ステップS105)。上述の例では、制御部7は補正変形量に関する情報を算出により取得したが、補正変形量に関する情報を外部から受け取ることによって補正変形量に関する情報を取得してもよい。
ここで、形状補正工程における加熱機構6の動作について説明する。まず、加熱機構6は、制御部7からの照射開始指令に基づいて、加熱用光源20から加熱光22を照射させる。次に、調整機構6は、制御部7からの加熱領域調整指令に基づいて、調整機構21により加熱光22の通過領域26の大きさ(面積)を調整する。図4は、加熱光22の照射側から部分的に見た、基板側パターン領域40が形成されているウエハ11の概略平面図である。特に、図4(a)では、加熱機構6によりウエハ11上に形成される加熱領域41と、この場合の基板側パターン領域40に対する加熱領域41の走査方向とを示す。加熱領域41は通過領域26に応じて決まる領域であり、ウエハ11に照射される光の領域を表す。加熱領域41は、モールド8のパターン領域8aの面積よりも小さな面積である。まず、加熱領域41が基板側パターン領域40の外側の領域(外周部)に位置するように(図4(a)の状態)、ウエハステージ4が移動する。次に、加熱機構6は、まず基板側パターン領域40の外周部を加熱し、基板側パターン領域40に対して、熱伝導により伝わる熱により温度分布を付与する。さらに、ウエハステージ4は、基板側パターン領域40と加熱領域41の相対位置を変化させるように図4(a)の上方向に移動する。いいかえると、ウエハステージ4は、基板側パターン領域40に対して加熱領域40を図4(a)の下方向に走査させる。加熱機構6は、走査中に通過領域40の大きさを調整することで、基板側パターン領域40に温度分布を発生させる。本実施形態では、走査速度を一定にしているがこれに限られない。変形補正量に応じて透過領域26を調整することで、基板側パターン領域40の形状を補正することが可能となる。
この加熱による補正は、台形成分などの低次の形状補正に好適に用いられる。なお、基板側パターン領域40の外部に加熱領域41が位置する状態で、走査を開始することによって、基板側パターン領域40内における温度分布に一定勾配をもたせることができる。なお、図2に示した調整機構21の構成においては、第1遮蔽部材23aおよび第2遮蔽部材23bが平行に配置され、第3遮蔽部材23cおよび第4遮蔽部材23dが平行に配置されているが、必ずしも平行に配置されている必要はない。制御部7は、より熱量を必要とする領域には、遮蔽部材の間隔を広くし、逆に熱量をさほど必要としない領域には、遮蔽部材の間隔を狭くするように制御してもよい。さらに、本実施形態では、走査機構としてウエハステージ4を採用するため、上記のような温度分布の付与を簡素な装置構成で実現することができる。
ここで、図5は、横軸の時間に対して縦軸を温度とした、基板側パターン領域40の一地点における温度変化を示すグラフである。図5に示すように、一定時間基板側パターン40を加熱し、その後加熱を止めると、基板側パターン領域40上の温度は、その加熱時間に合わせて急激に上昇した後、徐々に下がっていく。そこで、制御部7は、加熱機構6による加熱時から、後の工程である硬化工程までの間における基板側パターン領域40の温度変化を予測し、この形状補正工程にて参照する。すなわち、制御部7は、その予測された温度変化を参照し、調整機構21の動作を調整しつつ基板側パターン領域40に熱量を付与することで、基板側パターン領域40の形状が硬化工程の時点で所望の形状となるように補正することができる。
この形状補正工程は、後述の押型工程の前に実施されることが望ましい。これは、基板側パターン領域40とパターン領域8aとが接触していない状態で基板側パターン領域40を加熱することで、基板側パターン領域40の変形抵抗が小さくなり、基板側パターン領域40をスムーズに変形させることができるためである。なお、この形状補正工程が終了し、次の押型工程に移行する前に、圧力調整装置によりモールド8に接触する空間内の圧力を調整することで、モールド8に変形(曲げ)を与える場合もある。さらに、圧力調整装置によるモールド8の変形と、補正手段による補正を併用してもよい。また、本実施形態では、加熱機構6による加熱を、モールド8を介して行っているが、例えば、モールド8と塗布部5との間に加熱用光源を設けてもよい。このような構成にすることで、塗布工程と後述の押型工程との間に形状補正工程を行うことができる。つまり、塗布部5の下方とモールド8の下方との間でウエハステージ4が移動している間に加熱できるため、スループットの改善が可能となる。また、加熱機構6からの光を、光源10からの光路に導入しなくてもよいため、ハーフミラー等の光学素子による減光を低減することができる。モールド8と塗布部5との間に加熱用光源を設けた場合に、光源10からの光の一部を加熱に用いる構成を採用してもよい。
次に、モールド駆動機構13は、モールド8(パターン領域8a)をウエハ11上の樹脂15に押し付ける(押型工程:ステップS106)。次に、光照射部2は、モールド8を押し付けられた樹脂15に対して紫外線9を一括露光して樹脂15を硬化させる(硬化工程:ステップS107)。次に、モールド駆動機構13は、モールド8(パターン領域8a)をウエハ11上の樹脂15から引き離す(離型工程:ステップS108)。次に、制御部7は、ウエハ11上に、引き続きパターンを形成すべきショットがあるかどうかの判定を実行し(ステップS109)、新たなショットがあると判定した場合には、ステップS103に移行する。次に、制御部7は、ステップS109にて、新たなショットがないと判定した場合には、基板搬送機構により、ウエハ11をウエハチャック16から回収させる(ステップS110)。次に、制御部7は、引き続き処理対象となるべきウエハ11があるかどうかの判定を実行し(ステップS111)、新たなウエハ11があると判定した場合にはステップS102に移行する。そして、制御部7は、ステップS111にて、新たなウエハ11がないと判定した場合には、モールド搬送機構により、モールド8をモールドチャック12から回収させ(ステップS112)、動作シーケンスを終了する。
なお、上記ステップS105の形状補正工程では、走査機構としてのウエハステージ4を駆動して基板側パターン領域40を走査するが、例えば、調整機構21の一対の遮蔽部材23a、23bを駆動して、加熱領域41を走査するようにしてもよい。遮蔽部材23a、23bを駆動して加熱領域41を走査するとともに、遮蔽部材23c、23dを駆動して通過領域26の大きさを調整することによって、ウエハステージ4が停止していても基板側パターン領域41内で温度分布をもたせることができる。これによれば、形状補正工程ではウエハステージ4が駆動しないため、消費電力の低減などの点で有利となり得る。
また、調整機構21を用いて加熱領域41を走査する構成によれば、変形させる対象領域を基板側パターン領域40ではなく、モールド8のパターン領域8aとすることも可能である。この場合、加熱機構6が加熱する対象物は、ウエハ11でなくモールド8である。具体的には、調整機構21はモールド8の表面(パターン領域8aが形成されている面の裏面)にて、パターン領域8aに対応する領域上を加熱領域41が移動するように遮光部材を駆動する。この場合においても、ステップS101にて取得したパターン領域8aの位置と形状、ステップS103に取得した基板側パターン領域の位置と形状を参照することで、基板側パターン領域40の形状に対してパターン領域8aの形状を合わせることができる。さらに、ウエハステージ4を駆動し、パターン領域8aの下に基板側パターン領域40が存在しない状態にすることが好ましい。
以上のように、本実施形態において、加熱機構6は、通過領域26の大きさを調整することで単位時間あたりにウエハ11に付与される熱量を走査に応じて変化させている。しかしながら、熱量を変化させる方法はこれに限られない。例えば、他の手段により熱量を調整してもよい。例えば、加熱用光源20の出力(光量)を走査に応じて調整してもよく、加熱用光源20と調整機構21との間に加熱光調整機構(不図示)を設けて調整してもよい。また、加熱領域41内の光量分布を調整するようにしてもよい。
このように、インプリント装置1は、インプリント処理時に基板側パターン領域40の形状とパターン領域8aの形状とを合わせる際に、基板側パターン領域40またはパターン領域8aの少なくともいずれかを、加熱機構6と走査機構とにより熱的に補正する。本実施形態によれば、加熱機構6として加熱用光源20と調整機構21を採用し、走査機構として既存のウエハステージ4を採用している。すなわち、インプリント装置1は、従来のインプリント装置が備える基板側パターン領域40またはパターン領域8aの形状を熱的に補正する機構に比べ、これらの機構を設置するためのコストを低減することができ、さらに制御の単純化などの点でも有利となり得る。
従って、本実施形態によれば、ウエハ11上に予め存在する基板側パターン領域40の形状、またはモールド8に形成されたパターン領域8aの形状を熱的に補正するための機構の簡素化に有利なインプリント装置を提供することができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係るインプリント装置について説明する。第1実施形態で説明した動作シーケンスでは、制御部7は、ステップS105の形状補正工程の終了後、押型工程を経て硬化工程に移行し、光照射部2(硬化手段)により基板側パターン領域40上の樹脂15に対して一括して紫外線9を照射させることで硬化させる。これに対して、本実施形態のインプリント装置の特徴は、押型工程での樹脂15とパターン領域8aとの押し付け動作中または押し付け動作後に、形状補正工程と硬化工程とを合わせて実施する点にある。本実施形態において、第1実施形態と同じ構成や制御については説明を省略する。図4(b)は、光照射部2によりウエハ11上に形成される硬化領域42と、この場合の基板側パターン領域40に対する加熱領域41と硬化領域42との走査方向とを示す図である。硬化領域42は、モールド8のパターン領域8aよりも小さな面積の領域である。この場合、第1実施形態の動作シーケンスを参照すると、制御部7は、ステップS104の塗布工程が終了した後、次に押型工程に移行する。
この押型工程での押し付け動作中、または押し付け動作後、制御部7は、図4(b)に示すように、加熱領域41に隣り合う位置で、かつ基板側パターン領域40に向かう走査方向の下流側に、光照射部2による硬化領域42を形成させる。つまり、加熱領域41と硬化領域42は走査方向において並列している。そして、制御部7は、上記形状補正工程における加熱領域41の走査と並行して、硬化領域42も同時に走査させる。この走査時には、硬化領域42は、基板側パターン領域40の加熱領域41が通過した部分を追って進行する。したがって、この場合のインプリント装置は、加熱領域41の通過による基板側パターン領域40の形状補正がなされた部分から順次、基板側パターン領域40上の樹脂15を硬化させることができる。このように、本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏すると共に、工程の短縮化により、さらにスループットを向上させることができる。なお、硬化領域42の照射面積、すなわち光量は、ここでは単に樹脂15の硬化が実施できればよいため、加熱領域41を形成するときとは異なり、厳密な制御を必要としない。
一方、加熱用光源20に採用する光を、樹脂15を硬化させる紫外線とすることで、形状補正工程と硬化工程とを合わせて実施する構成もあり得る。加熱用光源20として紫外線を照射するものとすると、例えば、光照射部2の光源と加熱用光源20との共通化が可能となる。このとき、基板側パターン領域40に対して形成する加熱領域と硬化領域とは共通となり、制御部7は、共通の光源に対して、樹脂15の硬化に必要な光量に、基板側パターン領域40の変形に必要な熱量を加えるような制御を実行する。また、基板側パターン領域40の外側から加熱用光源20で光を照射することで、熱伝達により基板側パターン40の+X軸方向の領域から順次形状補正を行うことができる。このような構成によれば、新たに加熱用光源20を必要とせず、光照射部2の光源を加熱用光源として、基板側パターン40の形状を熱的に補正する機構の構成をさらに簡素化させることができる。さらに、基板側パターン領域40上において、加熱及び硬化を兼ねた領域を走査する際に、硬化と並行して基板側パターン領域40の計測と形状補正工程とを同時に行うことで、より高精度な形状補正を行なうことが可能となる。また、基板側パターン領域40の位置計測をインプリント装置1の処理工程の前の別装置にて、予め計測しておくことで、インプリント装置1の簡素化が可能となる。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に係るインプリント装置について説明する。第1実施形態では、基板側パターン領域40の形状とパターン領域8aの形状とを合わせる際に、加熱機構6を用いて熱的に基板側パターン領域40またはパターン領域8aの形状を補正する。これに対して、本実施形態のインプリント装置の特徴は、上記のような熱的な形状補正に加え、倍率補正機構によるモールド8(パターン領域8a)の機械的な形状補正も実施する点にある。本実施形態において、第1実施形態と同じ構成や制御については説明を省略する。図6は、本実施形態に係るインプリント装置50の構成を示す概略図である。このインプリント装置50は、上記実施形態のインプリント装置1とほぼ同一構成である。ただし、モールド保持機構3を構成するモールドチャック12は、モールド8に外力を与えることでパターン領域8aの形状を変形させる倍率補正機構(型補正機構)51を有する。倍率補正機構51として好適には複数のアクチュエータが用いられる。この場合、制御部7は、倍率補正機構51による第2形状補正工程を、第1実施形態の動作シーケンスを参照すると、例えば、ステップS105の形状補正工程の前後、または押型工程の押し付け動作中もしくは押し付け動作後に実施させる。
このとき、制御部7は、ステップS101およびS103にて得られた位置と形状の計測結果に基づいて変形補正量を算出する。そして、制御部7は、ステップS105の形状補正工程における形状補正と、第2形状補正工程における形状補正とにより、算出された変形補正量分の補正を実施させる。これによれば、第1実施形態と同様の効果を奏すると共に、ステップS105での熱的な形状補正のみの場合と比較して、例えば、基板側パターン領域40の周辺部への熱の拡散を低減させることができる。ここで、外力によりパターン領域8aの形状を補正する第2形状補正工程では、高次の形状のずれを補正しやすい。そのため、例えば、変形補正量が大きな台形成分(低次の形状のずれ)を熱的な形状補正工程にて補正し、他の形状成分を機械的な第2形状補正工程にて補正するのが望ましい。したがって、制御部7は、計測結果にもとづく変形補正量から低次の成分(第1情報)と高次の成分(第2情報)を抽出(取得)して、これらをそれぞれの形状補正工程で用いるとよい。なお、低次形状としては、台形成分の他に、例えば弓形、樽形、または糸巻形などの変形成分を有する形状などがある。なお、形状補正工程の順序の一例としては、応答性を考慮し、倍率補正機構51による第2形状補正工程を、ステップS105の形状補正工程の前に実施してもよい。上記実施形態では、基板側パターン領域40上において加熱および硬化を兼ねた領域を走査する際に、硬化と並行して、基板側パターン領域40の計測と形状補正工程とを同時に行う方式について説明した。同様に、基板側パターン領域40上において加熱および硬化を兼ねた領域を走査する際に、硬化と並行して、基板側パターン領域40の計測と第2形状補正工程とを同時に行ってもよい。さらに、第2形状補正工程とステップS105の形状補正工程との少なくともどちらか一方の形状補正工程を行うことで、さらに高精度な補正が可能となる。
(第4実施形態)
次に、本発明の第4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は、第1乃至第3実施形態とは異なる加熱機構(加熱機構)を備え、該加熱機構は塗布部5の吐出ノズルから吐出される樹脂15を加熱するヒーターを含む。本実施形態において、第1実施形態と同じ構成や制御については説明を省略する。図7は、本実施形態の加熱機構の構成を示す図である。塗布部5は複数の吐出ノズル(吐出口)5a〜5xを含み、加熱機構は複数のヒーター(熱源)19a〜19xを含み、各ヒーターは各吐出ノズルから吐出される樹脂15を加熱する。塗布制御部7aは樹脂15の塗布量を制御し、温度制御部7bはヒーター19a〜19xの温度を制御する。ヒーター19a〜19xの温度を異なる温度に制御することで、塗布部5からウエハ11上に塗布される樹脂15に温度分布を付与してもよい。なお、塗布部5から樹脂15を一度に塗布する領域は、モールド8のパターン領域8aと基板側パターン領域40よりも小さい。ウエハステージ4(走査手段)により基板側パターン領域40を走査させながら、塗布部5が樹脂15を塗布することによって、基板側パターン領域40の全面に樹脂15を塗布することができる。
本実施形態によれば、各ヒーター19a〜19xの温度を制御しながら樹脂15を塗布することで、加熱機構がウエハ11に付与する単位時間あたりの熱量を走査に応じて変化させている。このため、基板側パターン領域40に温度分布を付与することができる。
(第5実施形態)
次に、本発明の第5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は、第1乃至第4実施形態の加熱機構(第1の加熱機構)に加えて、第2の加熱機構を備える。本実施形態において、第1実施形態と同じ構成や制御については説明を省略する。第2の加熱機構は、第1乃至第4実施形態で説明した加熱機構のいずれかであって、第1の加熱機構とは異なる構成のものが用いられる。第1の加熱機構と第2の加熱機構の構成は、適宜組み合わせることができる。
インプリント装置の制御部7は、変形補正量に関する第1加熱情報を取得し、該第1加熱情報にもとづいて第1の加熱機構を制御し、変形補正量に関する第2加熱情報を取得し、該第2加熱情報にもとづいて第2の加熱機構を制御する。第2加熱情報は、例えば、予め記憶部に記憶された変形補正量であり、第1加熱情報は、例えば、ステップS101またはS103の計測結果から算出された変形補正量とする。これにより、第2の加熱機構を用いて粗く補正をし、第1の加熱機構を用いて第2の加熱機構よりも小さな熱量で補正の微調整をすることができる。
本実施形態によれば、第1の加熱機構に加えて第2の加熱機構を用いて基板側パターン領域の形状を補正するため、第1の加熱機構の負担を軽減できる。つまり、第1の加熱機構を小型化でき、第1の加熱機構から周囲に伝わる意図しない熱を軽減することができる。
(物品の製造方法)
物品としてのデバイス(半導体集積回路素子、液晶表示素子等)の製造方法は、上述したインプリント装置を用いて基板(ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板)にパターンを形成する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを形成された基板をエッチングする工程を含み得る。なお、パターンドメディア(記録媒体)や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりにパターンを形成された基板を加工する他の処理を含み得る。本実施形態の物品の製造方法は、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1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および変更が可能である。
1 インプリント装置
4 ウエハステージ
6 加熱機構
7 制御部
8 モールド
8a パターン領域
11 ウエハ
15 樹脂
40 基板側パターン領域
41 加熱領域

Claims (16)

  1. パターンが形成されたパターン領域を含む型を用いて、基板の被処理領域上に樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、
    前記型のパターン領域または前記基板の被処理領域の対象領域の形状を補正する補正手段を備え、
    前記補正手段は、
    光源から照射される光の光量を調整する光量調整手段を含み、前記対象領域を加熱する加熱手段と、
    記対象領域に対して前記型のパターン領域の面積よりも小さな面積の、前記光量が調整される光で加熱される加熱領域を走査させる走査手段と、
    前記形状を補正するための前記対象領域の変形量に関する情報を取得し、前記情報に基づいて前記加熱手段及び前記走査手段を制御する制御手段と、を有し、
    前記光量調整手段は、前記加熱領域の走査に伴って前記光の光量を調整することを特徴とするインプリント装置。
  2. 前記光量調整手段は、前記対象領域に照査される光の光量を前記加熱領域の走査に伴って変化させることを特徴とする請求項1に記載のインプリント装置。
  3. 前記光量調整手段は、前記光源と前記対象領域の間に配置され、前記光源からの光の一部を遮蔽する遮蔽部材を含み、前記加熱領域の走査に伴って前記遮蔽部材を移動することにより前記光の光量を調整することを特徴とする請求項1又は2に記載のインプリント装置。
  4. 前記光量調整手段は、前記光の光軸に直交する平面内における第1方向に沿って移動可能な第1遮蔽部材及び第2遮蔽部材と、前記第1方向に直交する第2方向に沿って移動可能な第3遮蔽部材及び第4遮蔽部材と、を有することを特徴とする請求項3に記載のインプリント装置。
  5. 前記制御手段は、前記加熱領域が前記対象領域の外側に位置する状態で、前記走査手段による走査を開始することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のインプリント装置。
  6. 前記走査手段は、前記光源と前記対象物の間に配置され、前記光源からの光の一部を遮蔽する一対の遮蔽部材を含み、前記遮蔽部材を移動することにより前記対象領域に対して前記加熱領域を走査させることを特徴とする請求項1に記載のインプリント装置。
  7. 前記対象領域は、前記基板の被処理領域であり、
    前記走査手段は、前記基板を保持して移動可能な移動体を駆動する移動体駆動手段を含むことを特徴とする請求項1に記載のインプリント装置。
  8. 前記対象領域は、前記基板の被処理領域であり、
    前記基板上に、前記型のパターン領域よりも小さい面積の硬化領域で樹脂を硬化させる硬化手段を備え、
    前記加熱領域と前記硬化領域は、前記基板上で前記走査手段の走査方向に並列しており、
    前記走査手段による走査時に、前記被処理領域上を、前記加熱領域が通過した後に、前記硬化領域が通過することを特徴とする請求項6に記載のインプリント装置。
  9. 前記対象領域は、前記基板の被処理領域であり、
    複数の吐出口を有し、前記複数の吐出口を介して吐出される前記樹脂を前記基板上に塗布する塗布手段をさらに備え、
    前記加熱手段は、前記複数の吐出口から吐出される前記樹脂を加熱する熱源を含むことを特徴とする請求項1に記載のインプリント装置。
  10. 前記補正手段は、
    前記型に力を加える複数のアクチュエータをさらに備え、
    前記制御手段は、前記型のパターン領域の形状を補正するための変形量に関する第2情報を取得し、前記第2情報に基づいて前記複数のアクチュエータ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. 前記対象領域は、前記基板の被処理領域であり、
    前記基板上に前記樹脂を塗布する塗布手段と、
    前記型を保持する型保持手段と、
    前記基板を保持して移動する移動体と、
    前記基板を加熱する第2加熱手段と、をさらに備え、
    前記制御手段は、前記被処理領域の形状を補正するための変形量に関する第1及び第2加熱情報を取得し、該第1加熱情報に基づいて前記加熱手段及び前記走査手段を制御し、前記第2加熱情報に基づいて前記第2加熱手段を制御することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のインプリント装置。
  12. パターンが形成されたパターン領域を含む型を用いて、基板の被処理領域上に樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、
    前記型のパターン領域または前記基板の被処理領域のいずれかの対象領域の形状を補正する補正手段を備え、
    前記補正手段は、
    前記型又は前記基板のうち前記対象領域に対応する対象物を、前記型のパターン領域の面積よりも小さな面積の加熱領域で加熱する加熱手段と、
    前記対象領域と前記加熱領域との相対位置を変化させることで、前記対象領域に対して前記加熱領域を走査させる走査手段と、
    前記対象領域の補正変形量に関する情報を取得し、前記情報に基づいて前記加熱手段及び前記走査手段を制御する制御手段と、
    を有し、
    前記加熱手段は、前記対象物に付与する単位時間あたりの熱量を走査に応じて変化させることを特徴とするインプリント装置。
  13. パターンが形成されたパターン領域を含む型を用いて、基板の被処理領域上に樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、
    前記型のパターン領域または前記基板の被処理領域のいずれかの対象領域の形状を補正する補正手段を備え、
    前記補正手段は、
    前記型又は前記基板のうち前記対象領域に対応する対象物を、前記型のパターン領域の面積よりも小さな面積の加熱領域で加熱する加熱手段と、
    前記対象領域と前記加熱領域との相対位置を変化させることで、前記対象領域に対して前記加熱領域を走査させる走査手段と、
    前記対象領域の補正変形量に関する情報を取得し、前記情報に基づいて前記加熱手段及び前記走査手段を制御する制御手段と、
    を有し、
    前記制御手段は、前記加熱領域が前記対象領域の外側に位置する状態で、前記走査手段による走査を開始することを特徴とするインプリント装置。
  14. パターンが形成されたパターン領域を含む型を用いて、基板の被処理領域上に樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、
    前記型のパターン領域または前記基板の被処理領域のいずれかの対象領域の形状を補正する補正手段を備え、
    前記補正手段は、
    前記型又は前記基板のうち前記対象領域に対応する対象物を、前記型のパターン領域の面積よりも小さな面積の加熱領域で加熱する加熱手段と、
    前記対象領域と前記加熱領域との相対位置を変化させることで、前記対象領域に対して前記加熱領域を走査させる走査手段と、
    前記対象領域の補正変形量に関する情報を取得し、前記情報に基づいて前記加熱手段及び前記走査手段を制御する制御手段と、
    を有し、
    前記走査手段は、前記光源と前記対象物の間に配置され、前記光源からの光の一部を遮蔽する一対の移動可能な遮蔽部材を含み、
    前記対象領域は、前記基板の被処理領域であり、
    前記基板上に、前記型のパターン領域よりも小さい面積の硬化領域で樹脂を硬化させる硬化手段を備え、
    前記加熱領域と前記硬化領域は、前記基板上で前記走査手段の走査方向に並列しており、
    前記走査手段による走査時に、前記被処理領域上を、前記加熱領域が通過した後に、前記硬化領域が通過することを特徴とするインプリント装置。
  15. パターンが形成されたパターン領域を含む型を用いて、基板の被処理領域上に樹脂のパターンを形成するインプリント装置であって、
    前記型のパターン領域または前記基板の被処理領域のいずれかの対象領域の形状を補正する補正手段を備え、
    前記補正手段は、
    前記型又は前記基板のうち前記対象領域に対応する対象物を、前記型のパターン領域の面積よりも小さな面積の加熱領域で加熱する加熱手段と、
    前記対象領域と前記加熱領域との相対位置を変化させることで、前記対象領域に対して前記加熱領域を走査させる走査手段と、
    前記対象領域の補正変形量に関する情報を取得し、前記情報に基づいて前記加熱手段及び前記走査手段を制御する制御手段と、
    を有し、
    前記対象領域は、前記基板の被処理領域であり、
    前記基板上に前記樹脂を塗布する塗布手段と、
    前記型を保持する型保持手段と、
    前記基板を保持して移動する移動体と、
    前記基板を加熱する第2加熱手段と、をさらに備え、
    前記制御手段は、前記対象領域の補正変形量に関する第1及び第2加熱情報を取得し、該第1加熱情報に基づいて前記加熱手段及び前記走査手段を制御し、前記第2加熱情報に基づいて前記第2加熱手段を制御することを特徴とするインプリント装置。
  16. 請求項1乃至15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上に樹脂のパターンを形成する工程と、
    前記工程で前記パターンを形成された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。
JP2013006827A 2012-01-27 2013-01-18 インプリント装置、それを用いた物品の製造方法 Active JP6045363B2 (ja)

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