JP6512840B2 - インプリント装置及び方法、並びに物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリント技術に関する。

インプリント装置においては、生産性の向上が望まれている。従来のインプリント装置では、基板へのインプリント材の塗布とモールドのパターンの転写とを基板上のショット領域ごとに繰り返すのが一般的である（特許文献１）。しかし近年では、基板の全面にインプリント材を一括塗布してからショット領域ごとにモールドのパターンの転写を繰り返す方法が考えられている。なお、基板の全面にインプリント材を一括塗布する方法としては、回転させた基板へノズルから液を吐出する方法（スピンコート）が知られている（特許文献２）。

特許第４１８５９４１号公報 特開２００１−１１３２１７公報

基板の全面にインプリント材を一括塗布する方法による生産性向上は、ショット領域ごとにインプリント材の塗布が一括塗布になった分の時間短縮にとどまる。よりいっそうの生産性の向上が望まれている。

そこで本発明は、生産性の向上に有利なインプリント装置を提供することを例示的目的とする。

本発明の一側面によれば、第１基板ステージに保持された第１基板の上のインプリント材にモールドを接触させて前記第１基板に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部と、第２基板ステージに保持された第２基板に対して移動しながらインプリント材の塗布処理を行う塗布部と、前記第１基板に対する前記インプリント処理の実行と並行して、前記第２基板に対する前記塗布処理の少なくとも一部が実行されるように前記インプリント部及び前記塗布部を制御す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が提供される。

本発明によれば、生産性の向上に有利なインプリント装置が提供される。

実施形態におけるインプリント装置の構成を示す図。 基板の位置及び向きの計測を説明する図。 インプリント時におけるモールド及び基板の断面図。 実施形態におけるインプリントの制御手順を示す図。 実施形態におけるインプリント材の塗布方法を示す図。 実施形態におけるインプリント材の塗布方法を示す図。 実施形態におけるインプリント材の塗布方法を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。

＜第１実施形態＞
図１は本実施形態におけるインプリント装置の構成を示す図である。インプリント装置は、インプリント処理を実行するインプリント部１００と基板へのインプリント材の塗布処理を実行する塗布部２００とを含む。インプリント部１００は、基板上に塗布されたインプリント材（例えば樹脂）に接触させるモールド２（型）を保持するインプリントヘッド３（型保持部）と、基板１を保持する第１基板ステージ７とを含む。インプリント部１００は、第１基板ステージ７に保持された基板１の上のインプリント材にモールド２を接触させて基板１にパターンを形成する。インプリントヘッド３内には、モールド２に構成されたマーク４と、基板１に構成されたマーク５を光学的に観察することで両者の相対位置関係を計測するスコープ６が構成されている。スコープ６は相対位置関係が計測できればよいので、同時に両者を観察する結像光学系を内部に構成したスコープでの画像観察によってもよいし、両者の干渉信号やモアレといった相乗効果による信号を検知するスコープでもよい。

塗布部２００は、第１基板ステージ７とは別の第２基板ステージ１０と、インプリント材を吐出するディスペンサ９と、計測部１１とを備える。基板１にインプリント処理を行うために、基板１は最終的に第１基板ステージ７に保持されることになるが、基板１はまず、第２基板ステージ１０に載置、保持され、計測部１１によってこの基板１の位置や向きが計測される。その計測の結果に基づき、搬送部である搬送ハンド５０によって基板１が第１基板ステージ７へ正確に搭載されうる。第２基板ステージ１０上での計測が無ければ、メカの送り込み精度のみで基板１が第１基板ステージ７上に搭載されるため、元々の基板１の位置や向きが分からず、第１基板ステージ７への搭載位置のばらつきが大きくなる。これでは、スコープ６の観察領域内へマーク５を正確に送り込むことができなくなるので、マークを探索する工程が追加され、生産性の低下につながる。このため、基板１は第１基板ステージ７に載置する前に、いったん第２基板ステージ１０に搬送され、計測部１１によって基板１の位置や向きが計測される。

ディスペンサ９は、第２基板ステージ１０に保持された基板上へインプリント材を吐出するべく、第２基板ステージ１０上の空間に配置される。したがって、従来、第１基板ステージ７上の空間に構成されていた塗布機構８は不要である。

上述したインプリント装置の各部は制御部３００によって統括的に制御されうる。

図２は、第２基板ステージ１０での基板１の計測方法を模式的に示す図である。ここには、計測部１１で基板１の外周部を検出している様子が示されている。基板側が回転もしくは計測部１１が駆動することで、基板１の外周を計測する手法がよく使われる。この結果により、基板のＸＹ位置が算出される。これは、基板１に下地パターンが無い場合（いわゆる１st転写時）でも第２基板ステージ１０上での計測ができるようにするためである。

また、上記のように計測する際、基板１に形成されたノッチＮ（図２（ａ））又はオリエンテーションフラットＯＦ（図２（ｂ））を計測することで、基板１の向きを特定することができる。なお、オリエンテーションフラット又はノッチだけを高精度に計測することで、基板のＸＹ位置及び向きを特定する手法も可能である。

基板１にマーク５が構成されていれば、計測部１１でマーク５を観察することで基板１の位置並びに向きを算出してもよい。この場合、スコープ６に対する基板の位置で算出されるが、スコープ６を固定もしくは位置を制御しておけば精度よく基板１の位置を算出することができる。

図３は、モールド２のパターンをインプリント材１２に転写するためにインプリントしている際の断面図である。図３の左側には、モールド２のパターンが密に構成されており、右側には、モールド２のパターンが粗に構成されているか、あるいはパターンが形成されていない。基板１とモールド２との間隔はゼロにはできないため、モールド２に形成されたパターンの凸部と基板１との間にインプリント材の残膜層１３が形成される。図３で分かるように、モールド２のパターンが密な領域と粗な領域を比較した場合、必要なインプリント材の量に差ができる。パターンが密な部分へのインプリント材の供給が少ないと、パターンが充填されない現象が起こり転写欠陥（いわゆる未充填欠陥）となる。また、粗な部分へのインプリント材の供給が多いとインプリント材余りが発生するため、残膜層の厚みのばらつきの発生や、モールド２のエッジ部分近くであれば転写領域外へインプリント材がはみ出す現象が発生しうる。このため、モールド２のパターンの形状（粗密）に合わせてインプリント材の供給量を変える必要がある。

従来、インプリント材の揮発性を考慮して、インプリントする転写領域（ショット領域）ごとにインプリント材の供給とパターン形成を繰り返し行っていた。すなわち、１つのショット領域へインプリント材を塗布し、モールドのパターン部を接液、紫外光を照射してインプリント材を硬化させ、モールドを離型させることを繰り返していた。この際、従来の構成では、インプリント部１００に配置された塗布機構を用いて、第１基板ステージ７上に搭載した基板１へインプリント材が塗布される。インプリント工程はこのインプリント材の塗布が完了した後に行われる。

近年、揮発性の低いインプリント材が開発されるようになっている。そのようなインプリント材を使用すれば、複数のショット領域（例えば、基板の全面）にインプリント材を一括塗布し、その後ショット領域ごとに順次インプリント工程を繰り返すことで、毎回インプリント材を塗布するという工程を省くことができる。

前述したように、基板の全面にインプリント材を一括塗布する方法としては、回転させた基板へノズル（吐出口）から液を吐出する方法（スピンコート）が知られている。しかし、スピンコートによる一括塗布では、モールドのパターンの形状（粗密）に応じたインプリント材の供給ができないため、残膜層１３の厚さを一定に制御することができない。ここで、残膜とは、インプリント工程によって基板上に形成されたパターンの凹部と基板表面との間のインプリント材の層のことである。

そこで本実施形態では、第２基板ステージ１０での基板の計測結果に基づき、ディスペンサ９を用いて第２基板ステージ１０上の基板の各位置（各ショット領域）へ、モールドに形成されたパターンの形状に応じた量のインプリント材を塗布する。

図４に本実施形態におけるインプリントの制御手順を示す。また、図５に、ディスペンサ９を用いたインプリント材の基板１への塗布方法の例を示す。第１基板ステージ７は、モールド２のパターンを基板上のインプリント材に転写するインプリント処理を行うためのステージである。第２基板ステージ１０は、第１基板ステージ７へ位置精度よく基板を搭載するために粗計測を行うためのステージである。

一連のインプリントは、生産性を高めるため隙間なく工程が進んでいく。図４において、破線で囲まれた部分は、そのうちの一基板の処理を示している。インプリント装置内へ第１基板が搬入され、第２基板ステージ１０へ搭載される（４-２-１）。第２基板ステージ１０上で、第１基板のエッジ、オリエンテーションフラット又はノッチ、第１基板に構成されたマークなどが計測され、第１基板のＸＹ位置並びに向きを算出される（４-２-２）。また、第１基板に形成されたショット領域の配置を算出することもできる。

この算出結果に基づき、第２基板ステージ１０上でモールド２のパターンの粗密に応じた分量のインプリント材がディスペンサ９によって第１基板上の各位置に塗布される（４-２-３）。インプリント材を塗布する際に、従来と同様にディスペンサ９を固定し第２基板ステージを駆動することで所望の位置へインプリント材を塗布してもよい。しかしこの場合、基板の全面に塗布するためは、駆動範囲が最低でも基板面積の４倍が必要となり、装置の巨大化が免れない。そこで本実施形態では、より装置を小さくするため、以下のような３種類の塗布方法を提案する。

図５は、ディスペンサ９が基板１の面積に対して小さい場合を示している。図５（ａ）〜（ｄ）において、ディスペンサ９と基板１とを相対的に移動することで基板の全面にインプリント材が塗布される。ディスペンサ９が小さい場合には吐出口も少ないため、制御が比較的容易である。例えば、図５（ａ）に示されるように、基板１の上部を左から右へディスペンサ９が移動しながらインプリント材を基板１に塗布する。続いて、図５（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示されるように、下方向にディスペンサ９が位置を移動して行を変え、右から左へディスペンサ９が移動しながらインプリント材を基板１に塗布する。順次これを繰り返すことで、基板１の全面にインプリント材を塗布することができる。なお、インプリント材を塗布する際は、前述したようにモールド２のパターンの粗密に応じてインプリント材の塗布量を変化させる。制御部３００は、場所によるインプリント材の塗布量を、事前に入力したモールド２のパターンのデータ又はそれに基づき最適化された各位置でのインプリント材の最適量のデータに基づき決定することができる。この手法では、上述したように、固定された塗布部に対して第２基板ステージのみを駆動する方法より、装置のスペースが小さくて済む。第２基板ステージを固定し、塗布部のみを図５（ａ）のように駆動すれば、より省スペースでの塗布が可能となる。

図６は、ディスペンサ９が基板１の径よりも長い場合を示している。図６（ａ）〜（ｄ）において、ディスペンサ９と基板１とを一方向へ相対的に移動することで、基板の全面にインプリント材が塗布される。ディスペンサ９の構成は大きくなるが、図５のような上下への相対位置駆動は不要となるため、さらに装置スペースは小さくなるとともに塗布時間を短縮することができる。

なお、図５と図６で述べた両者を合わせて、ディスペンサ９を図６で示したサイズを限度として図５で示したよりも大きくすることで、左右の往復移動回数を減らすようにしてもよい。これは塗布部の大きさに従って制御の難易度が変わること、並びに駆動機構制御や塗布時間といった項目のバランスで決定されうる。

図７は、第２基板ステージの回転と塗布部の駆動とを合わせた塗布方法を示している。図２に示したように、基板の位置を計測する際に基板を回転させて計測する手法が用いられうる。図７（ａ）では、基板中心付近にディスペンサ９を配置し、基板１を回転させる。この際に、回転角度と塗布部の基板直径方向の位置からモールドのパターンの粗密情報を関連付けし、それに基づいてインプリント材の適切な量を塗布する。基板１の回転とディスペンサ９の駆動によって塗布が行われるため、装置スペースは低減される。

以上のような手法を用いて、第２基板ステージ１０上でインプリント材を塗布することができる。なお、これらの塗布工程において、ディスペンサ９が基板全面の上を通過する。このため塗布部と近い位置に検出器（検知部）を配置し、インプリント材を塗布しながら基板に付着した異物の検知を基板全面に対して行ってもよい。異物検知方法としては、高精度の顕微鏡を構成して実像を観察してもよいし、異物によって散乱する光を受光してもよい。

なお、塗布したインプリント材と異物の差異がつかない場合は、塗布前の領域が観察できるように、基板と塗布部との相対駆動における前方（インプリント材が未塗布の方向）に検出器を構成することができる。

また、第２基板ステージに保持された基板上のインプリント材の塗布状態を計測する塗布状態計測部を更に配置してもよい。この場合は上述したように、塗布部と近い位置に検出器を配置してもよいし、基板全面への塗布状態を観察するため、全面の様子を観察できる検出器を第２基板ステージの上方に配置してもよい。

図４の説明に戻る。搬送ハンド５０は、インプリント材の塗布を終えた第１基板を第１基板ステージへ搬入する（４−２−４，４-１-１)。この際、基板のみを搬入してもよいし、第２基板ステージ１０で基板を保持していたチャックごと載せ替えてもよい。後者の場合、第２基板ステージ１０で計測した基板形状をそのまま維持して載せ替えることができるという利点がある。

第１基板ステージ７に搭載された第１基板に対して、インプリント処理が開始される。この際、第２基板ステージ１０では、未処理の第２基板へのインプリント材の塗布を行うべく、第２基板ステージ１０へ第２基板を搬入する。第１基板ステージ７に搭載された第１基板に対してインプリント工程（４−１−２）によりパターンを形成する際に、第２基板ステージ１０に搬入された第２基板に対して基板の位置や回転方向の計測、基板上に形成されたショット領域の位置などを計測する。そして、第１基板ステージに保持されている第１基板に対するインプリント処理と並行して、第２基板ステージ１０に保持されている第２基板にインプリント材を塗布する。

以上のように、第１基板ステージでのインプリント処理の実行（インプリント工程）と並行して、第２基板ステージでのインプリント材の塗布処理の少なくとも一部が実行される。これにより、生産性の向上が図られる。また、第２基板ステージ１０における塗布部を構成した装置の大きさを抑制するための基板への塗布方法も実現される。

本実施形態によれば、広い範囲を一度にインプリントする際により大きな効果が発揮される。例えば、基板全面へ所望のパターンを一度に転写する際には、事前に基板全面へインプリント材を塗布する必要がある。この場合には上記のように述べた手法であれば、基板全面へのインプリント材の塗布工程を、生産性を低下させずに行うことができる。また、パターンに対するインプリント材の塗布量の分布を加味した基板全面への塗布工程を、生産性を低下させずに行うことが可能となる。

上述の実施形態では、搬送ハンド５０を用いて基板を別の基板ステージに載せ替える構成を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１基板ステージ７と第２基板ステージ２を、押型を行う第１位置とインプリント材の塗布を行う第２位置との間で相互に移動可能とする構成を採用してもよい。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板上のインプリント材に上記インプリント装置を用いてパターン形成を行う工程（インプリント処理を基板に行う工程）と、かかる工程でパターンを形成された基板（インプリント処理を行われた基板）を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（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）を含む。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。

１：基板、２：モールド、７：第１基板ステージ、９：ディスペンサ、１０：第２基板ステージ、１００：インプリント部、２００：塗布部、３００：制御部

Claims (13)

1. 第１基板ステージに保持された第１基板の上のインプリント材にモールドを接触させて前記第１基板に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部と、
   第２基板ステージに保持された第２基板に対して移動しながらインプリント材の塗布処理を行う塗布部と、
   前記第１基板に対する前記インプリント処理の実行と並行して、前記第２基板に対する前記塗布処理の少なくとも一部が実行されるように前記インプリント部及び前記塗布部を制御する制御部と、
   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、前記塗布処理において、前記モールドに形成されたパターンの形状に応じて前記インプリント材の供給量を制御す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. 前記第２基板ステージに保持された前記第２基板を回転させて、前記第２基板の位置を計測する計測部を更に有し、
   前記塗布部は、前記第２基板ステージに保持された前記第２基板が回転した状態で前記塗布処理を行うことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のインプリント装置。
4. 前記第２基板ステージに保持された前記第２基板の前記第２基板ステージにおける位置を計測する計測部を更に有し、
   前記制御部は、前記塗布処理において、前記計測部による計測の結果に基づき、前記モールドに形成されたパターンの形状に応じて前記インプリント材の供給量を制御することを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。
5. 前記第２基板ステージに保持され前記塗布部により前記インプリント材が塗布された前記第２基板に対して前記インプリント処理を行うために、該第２基板を前記第１基板ステージに搬送する搬送部を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
6. 前記第１基板ステージと前記第２基板ステージとが、前記インプリント処理を行う第１位置と前記塗布処理を行う第２位置との間で相互に移動可能であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
7. 前記制御部は、前記第２基板ステージに保持された前記第２基板の複数のショット領域にインプリント材を一括塗布するよう前記塗布部を制御することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 前記制御部は、前記第２基板ステージに保持された前記第２基板のショット領域ごとにインプリント材の塗布を繰り返すよう前記塗布部を制御することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
9. 前記第２基板ステージに保持された前記第２基板に付着した異物を検知する検知部を更に有することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
10. 前記検知部は、第２基板ステージに保持された第２基板に対して移動しながら前記第２基板に付着した異物を検知し、
    前記制御部は、前記第２基板に対する前記塗布処理を行いながら、前記第２基板に対する前記検知が実行されるように前記塗布部及び前記検知部を制御することを特徴とする請求項９に記載のインプリント装置。
11. 前記第２基板ステージに保持された前記第２基板の上のインプリント材の塗布状態を計測する塗布状態計測部を更に有することを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
12. 第１基板ステージに保持された第１基板の上のインプリント材にモールドを接触させて前記第１基板に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工程と、
    第２基板ステージに保持された第２基板に対して移動しながらインプリント材の塗布処理を行う塗布工程と、
    を有し、
    前記インプリント工程と前記塗布工程との少なくとも一部が並行して実行されることを特徴とするインプリント方法。
13. 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パターン形成を基板に行う工程と、
    前記工程で前記パターン形成を行われた前記基板を処理する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。

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