JP6557625B2 - 基板の生産方法、および基板の生産システム - Google Patents

基板の生産方法、および基板の生産システム Download PDF

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Description

実施形態は、基板の生産方法、基板処理装置、および基板の生産システムに関する。
半導体装置の微細化が進んでいる。微細化された半導体装置のリソグラフィ技術として、インプリントリソグラフィが知られている。インプリントリソグラフィでは、転写原版として、インプリントリソグラフィテンプレート（以下、テンプレート）が使用される。テンプレートは、基板、例えば、ガラス基板の１つである。テンプレートは、半導体ウェハ等の上に形成されたレジスト層に接触される。レジスト層には、テンプレートのパターン面に設けられたパターンが転写される。テンプレートは転写原版となるため、そのパターン面の清浄度は、パーティクル等の異物が極めて少ない、高い清浄度とすることが望まれている。
特許第４７６７１３８号公報 特開２００６−３３２３９６号公報
実施形態は、パターン面の清浄度が高い基板を生産することが可能な基板の生産方法、基板処理装置、および基板の生産システムを提供する。
実施形態の基板の生産方法は、(ａ)〜(ｄ)工程を含む。(ａ)工程は、液体を、パターン面を有する基板上に供給し、液膜を、前記パターン面上に形成する。(ｂ)工程は、前記液膜を凝固させ、凝固膜を形成する。(ｃ)工程は、前記凝固膜が形成された前記基板を反転させる。（ｄ）工程は、前記基板を反転させた状態で前記凝固膜に液体を供給することにより、前記凝固膜を、融解する。
図１は、基板の生産システムの第１例を示す模式ブロック図である。 図２は、基板処理ユニットの一例を示す模式断面図である。 図３（ａ）〜図３（ｂ）は、基板反転ユニットの一例を示す模式断面図である。 図４は、第１実施形態の基板の生産方法の一例を示す流れ図である。 図５（ａ）〜図５（ｈ）は、第１実施形態の基板の生産方法の一例を示す模式断面図である。 図６は、基板の生産システムの第２例を示す模式ブロック図である。 図７は、第２例の基板の生産システムに従った基板の生産方法の一例を示す流れ図である。 図８（ａ）〜図８（ｄ）は、第２例の基板の生産方法に従った模式断面図である。 図９は、第２実施形態の基板処理ユニットの一例を示す模式平面図である。 図１０（ａ）〜図１０（ｂ）は、図９中のＸ−Ｘ線に沿う模式断面図である。 図１１は、図９中のXI−XI線に沿う模式断面図である。 図１２は、第２実施形態の第１変形例を示す模式断面図である。 図１３は、第２実施形態の第２変形例を示す模式断面図である。 図１４は、第２実施形態の第３変形例を示す模式平面図である。 図１５は、図１４中のXV−XV線に沿う模式断面図である。 図１６（ａ）〜図１６（ｂ）は、図１４中のXVI−XVI線に沿う断面図である。 図１７は、第２実施形態の第４変形例を示す模式断面図である。 図１８は、第２実施形態の第５変形例を示す模式平面図である。 図１９は、第２実施形態の第６変形例を示す模式平面図である。 図２０は、図１９中のXX−XX線に沿う模式断面図である。 図２１（ａ）〜図２１（ｃ）は、第６変形例の原理を示す模式断面図である。
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。各図面中、同じ要素には同じ符号を付す。実施形態は、インプリントリソグラフィ、例えば、ナノインプリントリソグラフィに使用されるテンプレートを例示する。
＜第１実施形態＞
＜基板の生産システム＞
図１は、基板の生産システムの第１例を示す模式ブロック図である。
図１に示すように、基板の生産システム２００ａは、処理部２０１と、操作部２０２と、記憶部２０３と、制御装置２０４とを含む。
処理部２０１は、例えば、ナノインプリントリソグラフィに使用されるテンプレート１００を、洗浄する。処理部２０１は、例えば、ローダー・アンローダー２０５と、基板搬送部２０６と、前処理ユニット２０７と、基板処理ユニット２０８と、基板反転ユニット２０９とを含む。
ローダー・アンローダー２０５は、洗浄前のテンプレート１００を、処理部２０１に搬入し、洗浄後のテンプレート１００を、処理部２０１から搬出する。
基板搬送部２０６は、搬送装置（図示せず）を備える。基板搬送部２０６は、処理部２０１に搬入されたテンプレート１００を、処理部２０１内で搬送する。前処理ユニット２０７は、テンプレート１００に対して、前処理、例えば、親水化処理を行う。基板処理ユニット２０８は、テンプレート１００を洗浄する。基板反転ユニット２０９は、テンプレート１００を反転させる。
操作部２０２は、例えば、オペレータが、生産システム２００ａを管理するために、入力操作等を行うタッチパネルや、稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を含む。記憶部２０３は、例えば、テンプレート１００に対して、洗浄処理を進める制御レシピ等が格納される。制御装置２０４は、例えば、マイクロプロセッサを含む。制御装置２０４は、操作部２０２からの指示に基づいて、制御レシピを記憶部２０３から読み出す。制御装置２０４は、制御レシピに従って処理部２０１を制御する。
図２は、基板処理ユニット２０８の一例を示す模式断面図である。
図２に示すように、基板処理ユニット２０８は、保持機構２１０と、第１液体供給機構２１１と、第２液体供給機構２１２と、凝固機構２１３と、解凍機構（融解機構）２１４と、処理カップ２１５とを含む。
保持機構２１０は、テンプレート１００を保持する。保持機構２１０は、回転ステージ３０１と、支持体３０２とを含む。回転ステージ３０１は、回転する。支持体３０２は、回転ステージ３０１上に設けられる。支持体３０２は、テンプレート１００を支持する。これにより、保持機構２１０は、テンプレート１００を、回転可能に保持する。
第１液体供給機構２１１は、保持機構２１０に保持されたテンプレート１００の上面側に、液体３０３を供給する。液体３０３は、例えば、純水（ＤＩＷ）である。液体３０３は、例えば、テンプレート１００のリンス処理、および液膜の形成に使用される。第２液体供給機構２１２は、保持機構２１０に保持されたテンプレート１００の下面側に、液体３０４を供給する。液体３０４は、例えば、純水（ＤＩＷ）である。液体３０４は、テンプレート１００のリンス処理に使用される。
凝固機構２１３は、テンプレート１００上に形成された液膜を凝固、例えば、凍結させる。凝固機構２１３は、例えば、冷却されたガス３０５を、保持機構２１０上のテンプレート１００に、吹き付ける。冷却されたガス３０５の温度は、例えば、液膜の凝固点以下である。これにより、テンプレート１００上に形成された液膜は、凝固膜、例えば、氷膜となる。
解凍機構（融解機構）２１４は、テンプレート１００上に形成された氷膜を、解凍する。解凍機構２１４は、例えば、温度が、氷膜を解凍することが可能な温度に調節されたガス３０６を、保持機構２１０上のテンプレート１００に、吹き付ける。温度が調節されたガス３０６の温度は、例えば、氷膜の融点以上の温度である。これにより、テンプレート１００上に形成された氷膜は、融解可能、例えば、解凍可能となる。
凝固機構２１３、および解凍機構２１４は、例えば、テンプレート１００の洗浄の際に、使用される。洗浄は、例えば、凍結洗浄である。
処理カップ２１５は、保持機構２１０の周囲に設けられる。処理カップ２１５は、形状は、筒状である。保持機構２１０は、処理カップ２１５内に収容される。処理カップ２１５は、回転するテンプレート１００上から、液体が飛散することを抑制する。これととともに、飛散した液体を回収する。
図３（ａ）〜図３（ｂ）は、基板反転ユニット２０９の一例を示す模式断面図である。 図３（ａ）に示すように、基板反転ユニット２０９は、反転機構３１０を含む。反転機構３１０は、テンプレート１００の、相対する側部を支持する支持機構３１１を備える。反転機構３１０は、支持機構３１１を回転させることによって、図３（ｂ）に示すように、支持機構３１１に支持されたテンプレート１００を反転させる。
前処理ユニット２０７には、例えば、周知の親水化処理を行うユニットを使用できる。よって、その詳細については省略する。
＜基板の生産方法＞
図４は、第１実施形態の基板の生産方法の一例を示す流れ図である。図５（ａ）〜図５（ｈ）は、第１実施形態の基板の生産方法の一例を示す模式断面図である。
１．ローディング
図４中のステップＳＴ１に示すように、テンプレート１００を、ローダー・アンローダー２０５を介して、生産システム２００ａに搬入する。
２．親水化処理
次に、図４中のステップＳＴ２に示すように、テンプレート１００を、基板搬送部２０６の搬送装置を用いて、ローダー・アンローダー２０５から搬出し、前処理ユニット２０７に搬入する。前処理ユニット２０７内において、図５（ａ）に示すように、親水化処理を、テンプレート１００に対して行う。テンプレート１００は、例えば、石英基板１を含む。石英基板１のパターン面１ａには、凸状のメサ２が設けられている。パターン領域３は、メサ２内に設けられる。
テンプレート１００は、インプリントリソグラフィ、例えば、ナノインプリントリソグラフィに使用される。テンプレート１００は、半導体装置の製造プロセスにおけるリソグラフィ工程の“原版”である。テンプレート１００のパターン領域３は、リソグラフィ工程において、例えば、半導体ウェハ上のレジスト層に押圧される。これにより、パターン領域３に設けられたパターンに対応したパターンが、例えば、レジスト層に転写される。パターン領域３に設けられたパターンは、半導体装置の配線パターンや、開孔パターンに対応する。実施形態では、例えば、ライン＆スペース（Ｌ／Ｓ）パターンを形成した。Ｌ／Ｓパターンの一例は、ハーフピッチ約２０ｎｍで、掘り込み深さ約４０ｎｍである。このようなＬ／Ｓパターンであると、２０ｎｍ以下、例えば、約１５ｎｍのサイズのパーティクルが、単位面積当たり約８０個ほど存在する。親水化処理は、例えば、パターン領域３が設けられたパターン面１ａに対して、行われる。図５（ａ）中の破線は、パターン面１ａが親水化されたことを示す。
３．液膜形成
図４中のステップＳＴ３に示すように、親水化されたテンプレート１００を、基板搬送部２０６の搬送装置を用いて、前処理ユニット２０７から搬出し、基板処理ユニット２０８に搬入する。基板処理ユニット２０８内において、図５（ｂ）に示すように、液膜１０を、パターン面１ａ上に形成する。液膜１０は、液体３０３、例えば、ＤＩＷを、第１液体供給機構２１１から、パターン面１ａ上に供給し、いわゆる“液張り”を行うことで、形成される。“液張り”を行った後、テンプレート１００を回転させ、液膜１０の厚さを、例えば、約５０ｎｍとなるように調節する。液膜１０の厚さは、例えば、パターン領域３の掘り込み深さ約４０ｎｍの同等以上とされる。これにより、液膜１０は、パターン領域３の凹部の底まで充填させやすくなる。なお、液膜１０の厚さは、約５０ｎｍに限られるものではなく、パターン領域３の掘り込み深さや、ピッチの大きさで、様々に変更することが可能である。
実施形態では、パターン面１ａを、ステップＳＴ２において、親水化している。パターン面１ａを親水化すると、液膜１０は、パターン領域３の凹部の底まで、さらに充填させやすくなる。もちろん、親水化処理も、必要に応じて行われればよい。例えば、洗浄対象によっては、親水化は不要となることがある。例えば、基板自体が、親水性である場合など、親水化処理は、不要となる。
４．氷膜形成
図４中のステップＳＴ４、および図５（ｃ）に示すように、基板処理ユニット２０８内において、液膜１０を凝固、例えば、凍結させ、氷膜１１を形成する。氷膜１１は、冷却されたガス３０５を、凝固機構２１３から液膜１０に吹き付けることによって形成される。冷却されたガス３０の温度は、例えば、約−５０°である。冷却されたガス３０には、例えば、水分が極力排除され、湿度がほぼ０％である、いわゆるドライエアが使用される。液膜１０を凍結させ、氷膜１１を形成することにより、パターン面１ａに付着していた微少なパーティクル、例えば、２０ｎｍ以下のサイズのパーティクルが、氷膜１１中に取り込まれる。
５．基板反転
図４中のステップＳＴ５に示すように、氷膜１１が形成されたテンプレート１００を、基板搬送部２０６の搬送装置を用いて、基板処理ユニット２０８から搬出し、基板反転ユニット２０９に搬入する。基板反転ユニット２０９内において、図５（ｄ）に示すように、テンプレート１００を反転させる。
６．氷膜解凍・リンス
図４中のステップＳＴ６に示すように、反転させたテンプレート１００を、基板搬送部２０６の搬送装置を用いて、基板反転ユニット２０９から搬出し、基板処理ユニット２０８に搬入する。基板処理ユニット２０８内において、図５（ｅ）に示すように、氷膜１１を解凍する。氷膜１１の解凍に際し、テンプレート１００を回転させながら、氷膜１１の融点以上となるように温度が調節されたガス３０６を、解凍機構２１４から基板処理ユニット２０８内に吹き出す。これとともに、第２液体供給機構２１２から、氷膜１１に、氷膜１１の融点以上に温度が調節された液体３０４、例えば、ＤＩＷを供給する。液体３０４の温度は、例えば、４℃である。これにより、氷膜１１は、ゆっくりと解凍される。氷膜１１の解凍とともに、液体３０３、例えば、ＤＩＷを、第１液体供給機構２１１から、テンプレート１００の裏面１０ｂに供給し、裏面１０ｂをリンスする。氷膜１１が解凍された後も、パターン面１０ａには、しばらくの間、液体３０４、例えば、ＤＩＷを、第２液体供給機構２１２から供給する。これにより、パターン面１０ａをリンスする。図中、参照符号“１２ａ、１２ｂ”は、リンス液の層を示している。
氷膜１１の解凍は、上記方法に限られるものではない。温度が調整されたガス３０６のみを用いてもよいし、温度が調整された液体３０４のみを用いてもよい。また、自然解凍であってもよい。
氷膜１１中には、例えば、２０ｎｍ以下のサイズのパーティクルが取り込まれている。２０ｎｍ以下のサイズのパーティクルが取り込まれた氷膜１１を解凍することにより、例えば、２０ｎｍ以下のサイズのパーティクルを、パターン面１ａ上から取り除くことが可能となる。
例えば、２０ｎｍ以下のサイズのパーティクルは、液体３０３や、液体３０４を用いたリンスだけでは、取り除くことが困難である。２流体ノズル、超音波、および様々な薬液を組み合わせた洗浄方法もあるが、おおよそ１００ｎｍサイズのパーティクルが限界である。２０ｎｍ以下のパーティクルとなると、その除去は、極めて難しい。
さらに、実施形態では、氷膜１１の解凍を、テンプレート１００を反転させることで、パターン面１ａを下にして行う。パターン面１ａを下に向けることで、例えば、パターン面１ａを上に向けて解凍する場合に比較して、パーティクルを取り除きやすくなる。パターン面１ａを下に向けることで、パーティクルは、解凍された氷膜１１から、下に向けて流れ落ちる。このため、解凍された氷膜１１からの、パーティクルの再付着を抑制できる。
７．基板反転
図４中のステップＳＴ７に示すように、氷膜１１が解凍されたテンプレート１００を、乾燥させることなく、基板搬送部２０６の搬送装置を用いて、基板処理ユニット２０８から搬出し、基板反転ユニット２０９に搬入する。基板反転ユニット２０９内において、図５（ｆ）に示すように、テンプレート１００を反転させる。
８．リンス、乾燥
図４中のステップＳＴ８に示すように、反転させたテンプレート１００を、基板搬送部２０６の搬送装置を用いて、基板反転ユニット２０９から搬出し、基板処理ユニット２０８に搬入する。基板処理ユニット２０８内において、図５（ｇ）に示すように、液体３０３、例えば、ＤＩＷを、第１液体供給機構２１１からパターン面１０ａに供給し、液体３０４、例えば、ＤＩＷを、第２液体供給機構２１１から裏面１０ｂに供給する。これにより、パターン面１０ａ、および裏面１０ｂをリンスする。図中、参照符号“１３ａ、１３ｂ”は、リンス液の層を示している。次に、図５（ｈ）に示すように、テンプレート１００を回転させ、テンプレート１００を乾燥させる。
９．アンローディング
図４中のステップＳＴ９に示すように、乾燥されたテンプレート１００を、基板搬送部２０６の搬送装置を用いて、前処理ユニット２０８から搬出し、ローダー・アンローダー２０５に搬入する。次に、テンプレート１００を、ローダー・アンローダー２０５を介して、生産システム２００ａから搬出する。これにより、第１実施形態に係る基板の生産方法の一例が終了する。
このような実施形態であると、テンプレート１００のパターン面１ａ上に、液膜１０を形成し、液膜１０を凝固、例えば、凍結させて氷膜１１とする。この後、氷膜１１を解凍する。これにより、２流体ノズル、超音波、および様々な薬液を組み合わせた洗浄方法では困難であった、例えば、２０ｎｍ以下のパーティクルを、パターン面１ａ上から取り除くことが可能となる。
例えば、処理前のテンプレート１００のパターン面１ａ上には、例えば、約１５ｎｍのサイズのパーティクルが、単位面積当たり約８０個ほど存在していた。実施形態に従った処理を行ったところ、約１５ｎｍのサイズのパーティクルは、単位面積当たり３個に減らすことができた。
このように、実施形態によれば、パターン面１ａの清浄度が高い基板、例えば、テンプレート１００を生産することが可能な基板の生産方法、基板処理装置、および基板の生産システムを提供できる。
なお、実施形態では、第１液体供給機構２１１、および第２液体供給機構２１２は、液体３０３、３０４として、ＤＩＷを供給したが、供給する液体はＤＩＷに限られるものではない。例えば、アルカリ性溶液、有機溶媒、界面活性剤水溶液などを用いることもできる。この変更は、以下に説明する例においても、有効である。
＜生産システム：第２例＞
図６は、基板の生産システムの第２例を示す模式ブロック図である。
図６に示すように、第２例の生産システム２００ｂが、図１に示した生産システム２００ａと異なるところは、露光・現像ユニット２１５と、エッチングユニット２１６と、アッシングユニット２１７と、寸法測定・検査ユニット２１８とを、さらに含むことである。生産システム２００ｂは、ブランク基板１０１から、テンプレート１００を生産する。
露光・現像ユニット２１５は、露光・現像装置を含み、ブランク基板１０１上に設けられたレジスト層を露光・現像し、レジストパターンを形成する。エッチングユニット２１６は、エッチング装置を含み、レジストパターンをマスクに用いて、ブランク基板１０１のメサ２の部分をエッチングする。アッシングユニット２１７は、アッシング装置を含み、残ったレジストパターンをアッシングする。寸法測定・検査ユニット２１８は、測定・検査装置を含み、テンプレート１００のパターン領域３に形成されたパターンの寸法を測定し、寸法が許容範囲内に収まっているか否かを検査する。
＜基板の生産方法＞
図７は、第２例の基板の生産システムに従った基板の生産方法の一例を示す流れ図である。図８（ａ）〜図８（ｄ）は、第２例の基板の生産方法に従った模式断面図である。
１．ローディング
図７中のステップＳＴ１に示すように、ブランク基板１０１を、ローダー・アンローダー２０５を介して、生産システム２００ｂに搬入する。ブランク基板１０１は、例えば、レジスト層２１が、石英基板１上に設けられたものである。レジスト層２１は、例えば、電子線レジストである。レジスト層２１は、石英基板１を加工するときに、例えば、エッチングマスクとして用いられる。
１０．露光・現像
図７中のステップＳＴ１０に示すように、ブランク基板１０１を、基板搬送部２０６の搬送装置を用いて、ローダー・アンローダー２０５から搬出し、露光・現像ユニット２１５に搬入する。露光・現像ユニット２１５内において、例えば、電子線描画装置を用いて、“パターン”を、レジスト層２１に描画（＝露光）する。次に、描画されたレジスト層２１を現像する。これにより、図８（ｂ）に示すように、レジストパターン２１ａが、石英基板１上に形成される。レジストパターン２１ａに含まれた、例えば、“Ｌ／Ｓパターン”のような周期パターンは、メサ２上に形成される。
１１．エッチング
図７中のステップＳＴ１１に示すように、レジストパターン２１ａが形成されたブランク基板１０１を、基板搬送部２０６の搬送装置を用いて、露光・現像ユニット２１５から搬出し、エッチングユニット２１６に搬入する。エッチングユニット２１６内において、図８（ｃ）に示すように、レジストパターン２１ａをマスクに用いて、ブランク基板１０１のメサ２の部分をエッチングする。これにより、メサ２内には、パターン領域３が形成される。
１２．アッシング
図７中のステップＳＴ１２に示すように、パターン領域３が形成されたブランク基板１０１を、基板搬送部２０６の搬送装置を用いて、エッチングユニット２１６から搬出し、アッシングユニット２１７に搬入する。アッシングユニット２１７内において、図８（ｄ）に示すように、残ったレジストパターン２１ａをアッシングする。これにより、ブランク基板１０１からは、レジストパターン２１ａが除去される。これにより、ブランク基板１０１は、テンプレート１００となる。
２．親水化処理〜８．リンス、乾燥
図７中のステップＳＴ２に示すように、テンプレート１００を、基板搬送部２０６の搬送装置を用いて、アッシングユニット２１７から搬出し、前処理ユニット２０７に搬入する。この後、図４、および図５（ａ）〜図５（ｈ）を参照して説明した生産方法に従って、テンプレート１００を洗浄する。なお、テンプレート１００を、アッシングユニット２１７から搬出した後、基板処理２０８に搬入し、リンスおよび乾燥を行ってから、前処理ユニット２０７に搬入してもよい。
１３．寸法測定・検査
図７中のステップＳＴ１３に示すように、テンプレート１００を、基板搬送部２０６の搬送装置を用いて、基板処理ユニット２０８から搬出し、寸法測定・検査ユニット２１８に搬入する。寸法測定・検査ユニット２１８内において、パターン領域３に形成されたパターンの寸法を測定し、寸法が許容範囲内に収まっているか否かを検査する。
９．アンローディング
図７中のステップＳＴ９に示すように、検査が終了したテンプレート１００を、基板搬送部２０６の搬送装置を用いて、寸法測定・検査ユニット２１８から搬出し、ローダー・アンローダー２０５に搬入する。次に、テンプレート１００を、ローダー・アンローダー２０５を介して、生産システム２００ｂから搬出する。これにより、第２例の基板の生産システムに従った基板の生産方法の一例が終了する。
このような実施形態であると、図１〜図５（ｈ）を参照して説明した実施形態と同様な利点を維持したまま、テンプレート１００を、ブランク基板１０１から生産することができる。
＜第２実施形態＞
＜基板処理ユニット＞
図９は、第２実施形態の基板処理ユニットの一例を示す模式平面図である。図１０（ａ）〜図１０（ｂ）は、図９中のＸ−Ｘ線に沿う模式断面図である。図１１は、図９中のXI−XI線に沿う模式断面図である。図９、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１１において、図２に示した保持機構２１０、第１液体供給機構２１１、第２液体供給機構２１２、および解凍機構２１４の図示は、省略する。
第２実施形態の基板処理ユニットが、図２に示した基板処理ユニット２０８と異なるところは、凝固機構２１３である。図２に示した凝固機構２１３は、冷却されたガス３０５を液膜１０に吹き付け、“対流”によって液膜１０を冷やし、液膜１０を凍結させる。
図９、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、および図１１に示すように、第２実施形態の基板処理ユニット２０８ａの凝固機構２１３ａは、液膜１０の熱を吸熱体３１に吸収し、液膜１０を凝固、例えば、凍結させる。
凝固機構２１３ａは、可動体３２１を含む。可動体３２１は、移動機構３２２によって、例えば、保持機構２１０（図示せず）に保持されたテンプレート１００の上方を、スキャンするように移動する。例えば、図１０（ｂ）に示すように、可動体３２１が、メサ２上の液膜１０の上方にきたとき、可動体３２１と、液膜１０との間の間隔Ｄは、例えば、１００μｍ〜１０００μｍである。
可動体３２１の内部には、冷却管３２３が設けられている。冷却管３２３は、冷却装置３２４に接続されている。冷却管３２３内には、冷却された流体３２５が流れる。冷却装置３２４は、流体３２５を冷却する。冷却された流体３２５は、冷却管３２３と、冷却装置３２４との間を、例えば、循環する（図１１参照）。冷却された流体３２５の温度は、例えば、−４０°〜−８０°に設定される。もちろん、これ以外の温度帯であってもよい。冷却された流体３２５は、ガスであってもよく、液体窒素のような液体であってもよい。冷却された流体３２５は、熱媒体、例えば、冷媒であってもよい。冷媒の場合には、冷却装置３２４は、熱交換器であってもよい。
可動体３２１は、対向面３２１ａを含む。対向面３２１ａは、テンプレート１００と対向する面である。冷却管３２３は、対向面３２１ａに沿って延びる。対向面３２１ａは、例えば、疎水性とされる。疎水性の対向面３２１ａは、例えば、表面が疎水化されているか、あるいは疎水性の材料が設けられる。
可動体３２１が、テンプレート１００の上方を移動していくことによって、液膜１０を、氷膜１１に変化させていく。可動体３２１のＸ方向の幅Ｗ１は、例えば、テンプレート１００のＸ方向の幅Ｗ２以上に設定される。この場合、可動体３２１が移動する方向は、Ｘ方向に、例えば、平面的に直交するＹ方向である（図９参照）。これにより、可動体３２１が、テンプレート１００の一端Ｅ１から一端Ｅ１に対向する他端Ｅ２まで移動させると、液膜１０を、全て氷膜１１に変化させることができる。
第２実施形態が備えた凝固機構２１３ａによれば、液膜１０の熱を吸熱体３１に吸収し、液膜１０を、例えば、凍結させる。このため、凝固機構２１３ａは、液膜１０を凍結させる際、例えば、“対流”を伴わない。したがって、凝固機構２１３ａは、液膜１０の凝固処理、例えば、凍結処理における“清浄度”を、さらに高めることができる。
例えば、冷却されたガス３０５を用いる場合、無用なパーティクルを、基板処理ユニットの外部から内部に送り込まれないように、例えば、フィルタが設けられる。しかし、フィルタのパーティクルを阻止する能力には、限界がある。このため、パーティクルを、完全に止めることは難しい。
冷却されたガス３０５を用いると、基板処理ユニットの内部に、ガスの流れを発生させる。ガスの流れは、基板処理ユニットの内部に存在していた微小なパーティクルを、巻き上げる可能性もある。
これらの事情に対し、凝固機構２１３ａは、冷却されたガス３０５を用いずに、液膜１０を凝固、例えば、凍結させることができる。このため、
・例えば、基板処理ユニット２０８ａの外部から内部へ、パーティクルが送り込まれることを抑制できる
・基板処理ユニットの内部に存在していた微小なパーティクルを、巻き上げる可能性も、冷却されたガス３０５を用いる場合に比較して、低い
という、利点を得ることができる。
冷却されたガス３０５を用いても、液膜１０の、例えば、凍結処理における“清浄度”は、現状、許容範囲内にある。しかし、今後の半導体装置の微細化の進展を考慮すると、さらに高い“清浄度”が要求される可能性もある。
第２実施形態は、例えば、さらに高い“清浄度”が要求された場合であっても、対応可能である。したがって、半導体装置の微細化の進展に有利である、という利点を得ることができる。
＜第１変形例＞
図１２は、第２実施形態の第１変形例を示す模式断面図である。
図１２に示すように、第１変形例が、図９、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、および図１１に示した凝固機構２１３ａと異なるところは、可動体３２１を洗浄する洗浄機構３２６を、さらに備えていることである。洗浄機構３２６は、例えば、待機位置ＳＰに設けられる。待機位置ＳＰは、可動体３２１が待機する位置である。洗浄機構３２６は、待機位置ＳＰにおいて、上下に移動する。洗浄機構３２６は、洗浄時以外は、例えば、可動体３２１の下方に位置される。洗浄時は、上昇し、可動体３２１に近接、もしくは接する。
洗浄機構３２６は、可動体３２１の対向面３２１ａを洗浄する。洗浄機構３２６は、例えば、ＵＶ照射装置３２７を備える。ＵＶ照射装置３２７は、紫外線を、対向面３２１ａに照射し、対向面３２１ａを洗浄する。ＵＶ照射装置３２７を用いる場合には、対向面３２１ａは、例えば、光触媒にて被覆されていてもよい。光触媒は、紫外線を受けることによって、汚れを落とす作用を促進させる。光触媒としては、例えば、酸化チタン、酸化タングステンを挙げることができる。
第１変形例によれば、洗浄機構３２６を備えているので、可動体３２１の対向面３２１ａを、必要に応じて洗浄することができる。液膜１０の凝固処理、例えば、凍結処理を行う前に、対向面３２１ａの洗浄を行う。
対向面３２１ａを洗浄してから、液膜１０の、例えば、凍結処理を行うと、凍結処理時において、対向面３２１ａから、例えば、液膜１０へのパーティクルの落下を抑制できる。このため、洗浄後のテンプレート１００のパターン面１ａの清浄度を、さらに高めることが可能となる。
＜第２変形例＞
図１３は、第２実施形態の第２変形例を示す模式断面図である。
図１３に示すように、第２変形例が、図９、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、および図１１に示した凝固機構２１３ａと異なるところは、可動体３２１の、対向面３２１ａ以外の面を、空間３２８を介して囲む断熱材３２９を、さらに備えていることである。
第２変形例によれば、可動体３２１の、対向面３２１ａ以外の面を、空間３２８を介して囲む断熱材３２９を備えているので、可動体３２１の“結露”を抑制できる。可動体３２１に“結露”が発生すると、パーティクルや、パーティクルよりも、さらに大きい異物を、可動体３２１に付着させる可能性がある。可動体３２１に付着した付着物は、液膜１０上に落下する可能性がある。
結露を抑制できる第２変形例では、可動体３２１への付着物の付着を抑制できる。したがって、可動体３２１に付着物が付着し難い第２変形例においても、洗浄後のテンプレート１００のパターン面１ａの清浄度を、さらに高めることができる。
第２変形例は、第１変形例と組み合わせて、実施することが可能である。
＜第３変形例＞
図１４は、第２実施形態の第３変形例を示す模式平面図である。図１５は、図１４中のXV−XV線に沿う模式断面図である。図１６（ａ）〜図１６（ｂ）は、図１４中のXVI−XVI線に沿う断面図である。
図１４、図１５、図１６（ａ）、および図１６（ｂ）に示すように、第３変形例が、図９、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、および図１１に示した凝固機構２１３ａと異なるところは、可動体３２１に、冷却管３２３に加えて加熱管３３０と、加熱装置３３１とを、さらに備えていることである。第３変形例では、解凍機構２１４を設ける必要は、必ずしもない。第３変形例では、解凍機構２１４を、可動体３２１に、併合することも可能である。
加熱管３３０と、冷却管３２３とは、例えば、交互に、可動体３２１の内部に設けられる。加熱管３３０は、加熱装置３３１に接続されている。加熱管３３０内には、加熱された流体が流れる。加熱装置３３１は、加熱管３３０内に流れる流体を、加熱する。加熱された流体は、加熱管３３０と、加熱装置３３１との間を、例えば、循環する。加熱管３３０を流れる流体は、ガスであってもよく、液体であってもよい。
第３変形例では、可動体３２１は、例えば、凍結処理時、冷却装置３２４は“ＯＮ”、加熱装置３３１は“ＯＦＦ”となる。可動体３２１は、冷却される（図１６（ａ）参照）。可動体３２１は、待機位置ＳＰから、テンプレート１００の一端Ｅ１を介して、他端Ｅ２がある方向に向けて移動する。これにより、液膜１０は、凍結される。
解凍処理時、冷却装置３２４は“ＯＦＦ”、加熱装置３３１は“ＯＮ”となる。可動体３２１は、温められる（図１６（ｂ）参照）。可動体３２１は、待機位置ＳＰに向けて、テンプレート１００の一端Ｅ２を介して、他端Ｅ１がある方向に向けて移動する。これにより、氷膜１１は、解凍される。
なお、解凍処理は、一旦、可動体３２１を、待機位置に戻してから、待機位置ＳＰから、テンプレート１００の一端Ｅ１を介して、他端Ｅ２がある方向に向けて移動させてもよい。
第３変形例によれば、可動体３２１に、加熱管３３０を設けたことにより、氷膜１１の解凍を、液膜１０の凝固、例えば、凍結と同様に、例えば、“対流”を伴わずに行うことができる。このため、解凍の際、温度が調節されたガス３０６を、テンプレート１００に吹き付ける場合に比較して、解凍処理の際に、パーティクルが、テンプレート１００に付着することを抑制できる。したがって、第３変形例においても、洗浄後のテンプレート１００のパターン面１ａの清浄度を、さらに高めることができる。
第３変形例は、第１、第２変形例と組み合わせて、実施することが可能である。
＜第４変形例＞
図１７は、第２実施形態の第４変形例を示す模式断面図である。
図１７に示すように、第４変形例が、図９、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、および図１１に示した基板処理ユニット２０８と異なるところは、解凍機構２１４ａが、内部に、例えば、赤外線ランプ３３２を含むことである。解凍機構２１４ａは、例えば、テンプレート１００を保持する保持機構（図示せず）２１０の下方に、設けられる。
解凍機構２１４ａは、氷膜１１を解凍する際、例えば、赤外線ランプ３３２によって、氷膜１１に熱を伝え、氷膜１１を解凍する。
第４変形例によれば、氷膜１１の解凍を、液膜１０の凝固、例えば、凍結と同様に、例えば、“対流”を伴わずに行うことができる。したがって、第３変形例と同様に、温度が調節されたガス３０６を、テンプレート１００に吹き付ける場合に比較して、解凍処理の際に、パーティクルが、テンプレート１００に付着することを抑制できる。したがって、第４変形例と同様に、洗浄後のテンプレート１００のパターン面１ａの清浄度を、さらに高めることができる。
第４変形例は、第１〜第３変形例と組み合わせて、実施することが可能である。
＜第５変形例＞
図１８は、第２実施形態の第５変形例を示す模式断面図である。
図１８に示すように、第４変形例が、図９、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、および図１１に示した基板処理ユニット２０８と異なるところは、可動体３２１を、テンプレート１００を間に挟み、上下に設けたことである。
可動体３２１は、１つに限られることはない。可動体３２１は、複数設けることが可能である。例えば、２つの可動体３２１を、テンプレート１００の上下に設けると、可動体が１つの場合に比較して、冷却効率を向上させることが可能となる。
第５変形例は、第１〜第４変形例と組み合わせて、実施することが可能である。
＜第６変形例＞
図１９は、第２実施形態の第６変形例を示す模式平面図である。図２０は、図１９中のXX−XX線に沿う模式断面図である。
図１９、および図２０に示すように、第４変形例が、図９、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、および図１１に示した基板処理ユニット２０８と異なるところは、可動体３２１の平面形状が、例えば、“Ｖ形”になっていることである。可動体３２１の平面形状を、例えば、“Ｖ形”とすると、可動体３２１が、テンプレート１００の上方に到達する時間に、テンプレートの位置に応じて、“時間差”をつけることができる。
可動体３２１を、便宜上、第１部分３３３と、第２部分３３４との２つの部分に分けて考える、とする。可動体３２１の“Ｖ形”の開いた２つの先端側を第１部分３３３とし、“Ｖ形”の閉じた１つの先端側を第２部分３３４と、する。凝固処理、例えば、凍結処理の際、可動体３２１の進行方向を“Ｅ１→Ｅ２”とし、進行方向の先端を、第１部分３３３とする。
この場合、第１部分３３３が、テンプレート１００の上方に先に到達する。第２部分３３４は、第１部分３３４よりも遅れて、テンプレート１００の上方に到達する。第１部分３３３は、テンプレート１００の、可動体３２１の進行方向に沿って相対する２つの側部Ｅ３、Ｅ４から内側に向かって、液膜１０を凍結させていく。第２部分３３４は、第１部分３３３に遅れて、側部Ｅ３、Ｅ４から内側の部分を、テンプレート１００のＹ方向に沿った中心線３３５に向かって、液膜１０を凍結させていく。
このような液膜１０の凝固方法であると、以下のような利点を得ることができる。
図２１（ａ）〜図２１（ｃ）は、第６変形例の原理を示す模式断面図である。
図２１（ａ）〜図２１（ｃ）に示すように、液膜１０は凍結する際に、体積を膨張させる。このため、凍結する際に、パターン面１ａ上のパーティクル３３６を持ち上げ、パーティクル３３６を、パターン面１ａから引き離す。
このように第６変形例では、テンプレート１００の、相対する２つの側部Ｅ３、Ｅ４から、２つの側部Ｅ３、Ｅ４よりも内側の部分に向かって液膜１０を凝固、例えば、凍結させる。これにより、パターン面１ａ上から、パーティクル３３６を引き離すことができる。したがって、パターン面１ａ上からの、パーティクル３３６の除去効果を、２つの側部Ｅ３、Ｅ４からその内側の部分に向かって、液膜１０を凝固、例えば、凍結させない場合に比較して、さらに高めることができる。
このように、第２実施形態においても、パターン面１ａの清浄度が高い基板、例えば、テンプレート１００を生産することが可能な基板の生産方法、基板処理装置、および基板の生産システムを提供できる。
以上、第１、第２実施形態、およびいくつかの変形例について説明した。しかし、実施形態は、上記第１、第２実施形態、および変形例に限られるものではない。これらの実施形態および変形例は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、実施形態の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
例えば、実施形態は、インプリントリソグラフィ、例えば、ナノインプリントリソグラフィに使用されるテンプレート１００を例示したが、実施形態は、例えば、フラットパネルディスプレイや、太陽光パネルの生産にも適用することができる。
１…石英基板、１ａ…パターン面、２…メサ、３…パターン領域、１０…液膜、１１…氷膜、１２ａ、１２ｂ…リンス液の層、１３ａ、１３ｂ…リンス液の層、２１…レジスト層、２１ａ…レジストパターン、１００…テンプレート、１０１…ブランク基板、２００ａ、２００ｂ…生産システム、２０１…処理部、２０２…操作部、２０３…記憶部、２０４…制御装置、２０５…ローダー・アンローダー、２０６…基板搬送部、２０７…前処理ユニット、２０８、２０８ａ…基板処理ユニット、２０９…基板反転ユニット、２１０…保持機構、２１１…第１液体供給機構、２１２…第２液体供給機構、２１３、２１３ａ…凝固機構、２１４、２１４ａ…解凍機構、３０１…回転ステージ、３０２…支持体、３０３、３０４…液体、３０５…冷却されたガス、３０６…温度が調節されたガス、３１０…反転機構、３１１…支持機構、３２１…可動体、３２２…移動機構、３２３…冷却管、３２４…冷却装置、３２５…冷却された流体、３２６…洗浄機構、３２７…ＵＶ照射装置、３２８…空間、３２９…断熱材、３３０…加熱管、３３１…加熱装置、３３２…赤外線ランプ、３３３…第１部分、３３４…第２部分、３３５…テンプレート１００のＹ方向に沿った中心線、３３６…パーティクル

Claims (5)

  1. (ａ) 液体を、パターン面を有する基板上に供給し、液膜を、前記パターン面上に形成する工程と、
    (ｂ) 前記液膜を凝固させ、凝固膜を形成する工程と、
    (ｃ) 前記凝固膜が形成された前記基板を反転させる工程と、
    (ｄ) 前記基板を反転させた状態で前記凝固膜に液体を供給することにより、前記凝固膜を融解する工程と、
    を備えた、基板の生産方法。
  2. 前記(ａ)工程の前に、
    (ｅ) 前記パターン面を、親水化する工程、
    を備えた、請求項１に記載の基板の生産方法。
  3. 前記(ｂ)工程は、前記液膜の熱を吸熱体に吸収し、前記液膜を凝固させる、請求項１または２に記載の基板の生産方法。
  4. パターン面を有する基板を保持する保持機構と、液体を前記パターン面に供給する供給機構と、前記パターン面に形成された液膜を凝固させ、凝固膜を形成する凝固機構と、前記凝固膜を融解する融解機構と、を含む基板処理装置を含む基板処理ユニットと、
    基板を反転させる反転機構を含む基板反転ユニットと、
    を備え、
    前記基板反転ユニットは、前記凝固膜が形成された基板を反転し、前記融解機構は、前記基板を反転させた状態で前記凝固膜に液体を供給することにより前記凝固膜を融解する基板の生産システム。
  5. パターン面を有する基板を保持する保持機構と、液体を前記パターン面に供給する供給機構と、前記パターン面に形成された液膜を凝固させ、凝固膜を形成する凝固機構と、前記凝固膜を融解する融解機構と、を含む基板処理装置を含む基板処理ユニットと、
    基板を反転させる反転機構を含む基板反転ユニットと、
    前記凝固膜が形成された前記基板を前記基板処理ユニットから前記基板反転ユニットに搬送し、反転された前記基板を前記基板反転ユニットから前記基板処理ユニットに搬送する基板搬送部と、
    を備えた基板の生産システム。
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