JP6604793B2 - インプリント装置および物品製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリント装置および物品製造方法に関する。

フォトリソグラフィー技術を置き換えるリソグラフィー技術の１つとしてインプリント技術が注目されている。インプリント技術の中でも、光インプリント技術は、実用化が近いと考えられている。光インプリント技術は、基板の上にインプリント材を供給し、該インプリント材に型を接触させて該インプリント材に光を照射することによって該インプリント材を硬化さ、これより型のパターンを該インプリント材に転写する技術である。

光インプリント技術における大きな課題は、スループットを向上させることにある。スループットは、ショット領域を大きくすること、究極的には、基板のパターン形成領域の全域に一括してパターンを形成すること（つまり、パターン形成領域を１つのショット領域とすること）によって改善されうる。しかし、ショット領域の大型化は、基板の上のインプリント材に照射される光のエネルギー密度の低下をもたらし、これが硬化に要する時間（以下、硬化時間）の増大をもたらす。硬化時間が増大すると、インプリント材の硬化中における基板と型との間の相対的な振動や位置ずれによりパターンの転写精度が低下しうる。

特許文献１には、大面積の基板に薄膜パターンを形成する技術が記載されている。具体的には、特許文献１には、基板の上に薄膜を形成し、該薄膜の上に有機樹脂層を形成し、該有機樹脂層にスタンパを押し付け、この状態で有機樹脂層を加熱等の方法で硬化させる技術が記載されている。しかしながら、特許文献１には、有機樹脂層の硬化中における基板とスタンパ（型）との間の相対的な振動や位置ずれによるパターンの転写精度に関する考慮はない。

特開平５-８０５３０号公報

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、型のパターンを一度に転写すべき領域の面積が増大した場合においてもパターンの転写精度の低下を抑えるために有利な光インプリント技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、基板の上に供給されたインプリント材に型を接触させて前記インプリント材に光を照射することによって前記インプリント材を硬化させるインプリント装置に係り、前記インプリント装置は、第１マークを有し、前記基板を保持する基板ステージと、前記基板ステージの前記第１マークと前記型に設けられた第２マークとを用いて前記基板と前記型との相対位置を計測する計測器と、前記相対位置が調整されるように前記基板および前記型の少なくとも一方を駆動する駆動部と、前記インプリント材が硬化するように前記インプリント材に光を照射する光照射部と、前記光照射部によって前記インプリント材を硬化させる光が照射された状態で、前記計測器から出力される情報に基づいて前記相対位置が制御されるように前記駆動部を制御する制御部と、を備える。

本発明によれば、型のパターンを一度に転写すべき領域の面積が増大した場合においてもパターンの転写精度の低下を抑えるために有利な光インプリント技術が提供される。

本発明の第１実施形態のインプリント装置の構成を模式的に示す図。 本発明の第２実施形態のインプリント装置の構成を模式的に示す図。 基板とマークとの配置関係、型とマークとの配置関係、および、基板、型およびマークの配置関係を示す図。 本発明の第１実施形態のインプリント装置におけるインプリントシーケンスを説明する図。 本発明の第１実施形態のインプリント装置におけるインプリントシーケンスを説明する図。

以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。

図１には、本発明の第１実施形態のインプリント装置１００の構成が模式的に示されている。インプリント装置１００は、基板８の上に供給されたインプリント材ＩＭに型を接触させた状態でインプリント材ＩＭに光を照射することによってインプリント材ＩＭを硬化させる光インプリント装置として構成される。本明細書および添付図面では、基板８の表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行な方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転、Ｚ軸周りの回転をそれぞれθＸ、θＹ、θＺとする。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する制御または駆動は、それぞれＸ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向に関する制御または駆動を意味する。また、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸に関する制御または駆動は、それぞれＸ軸に平行な軸の周りの回転、Ｙ軸に平行な軸の周りの回転、Ｚ軸に平行な軸の周りの回転に関する制御または駆動を意味する。

インプリント装置１００は、基板ステージ９、型保持部４、計測器１、駆動部ＤＲＶＵ、光照射部２、インプリント材供給部６および制御部１０を備えうる。基板ステージ９は、基板８を保持する。基板ステージ９は、例えば、基板８を吸着する基板チャック（不図示）を含みうる。型保持部４は、型５を保持する。型保持部４は、例えば、型５を吸着する型チャック（不図示）を含みうる。型保持部４は、基板８の形状に応じて型５を変形させる変形機構を含んでもよい。

計測器１は、基板８と型５との相対位置を計測する。計測器１は、例えば、型（モールド）５を介して基板８を観察するＴＴＭ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｍｏｌｄ）スコープ２２および撮像素子２１を含みうる。計測器１はまた、後述のマークＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を照明光（例えば、可視光、赤外光）で照明する光源を含みうる。照明光は、インプリント材ＩＭを硬化させない波長を有する光である。インプリント装置１００は、更に、計測器１を移動させる移動機構２３を備えうる。

駆動部ＤＲＶＵは、基板８と型５との相対位置が調整されるように基板８および型５の少なくとも一方を駆動する。駆動部ＤＲＶＵは、例えば、基板８を位置決めするための基板駆動部４２、および、型５を位置決めするための型駆動部５１を含みうる。一例において、基板駆動部４２は、基板８を複数の軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、θＺ軸の３軸。）について駆動するように基板ステージ９を駆動し、型駆動部５１は、型５を複数の軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の６軸。）について駆動するように型保持部４を駆動する。基板ステージ９は、ステージベース４１によって支持され、基板駆動部４２によって駆動される。駆動部ＤＲＶＵは、Ｘ軸、Ｙ軸、θＸ軸、θＹ軸およびθＺ軸に関して基板８と型５との相対位置を調整するほか、Ｚ軸に関しても基板８と型５との相対位置を調整する。Ｚ軸に関する基板８と型５との相対位置の調整は、基板８の上のインプリント材ＩＭと型５との接触および離隔の動作を含む。

インプリント材供給部６は、基板８の上にインプリント材ＩＭを供給する。インプリント材供給部６は、インプリント装置１００の一部を構成してもよいし、インプリント装置１００とは別の装置として構成されてもよい。つまり、インプリント材供給部６は、インプリント装置１００の任意的な構成要素である。インプリント材ＩＭは、光の照射を受けることによって硬化する材料（例えば、紫外線硬化樹脂）を含む。インプリント材供給部６は、例えば、複数の吐出口を有し、該複数の吐出口からインプリント材を吐出するように構成されうる。

光照射部２は、基板８の上に供給されたインプリント材ＩＭが硬化するようにインプリント材ＩＭに光（例えば、紫外光）３を照射する。この例では、光照射部２は、基板８のパターン形成領域の全域に光３を照射する。パターン形成領域は、基板８の上にパターンを形成するべき領域であり、全てのチップ領域を含む。チップ領域は、ダイシングによって切り出される最小領域である。ここで、基板８が３００ｍｍ径のウエハであり、従来の１ショット領域が２６ｍｍ×３３ｍｍであるとすると、基板８のパターン形成領域の全域に光を照射するためには、従来の約８２倍の領域に一度に光を照射する必要がある。つまり、パターン形成領域の全域に一度に光を照射する場合、必要な露光量を確保するためには、光照射部２の光源が発生する光３の強度が同一であれば、光の照射時間を約８２倍にする必要がある。したがって、この照射時間内における基板８と型５との間の相対的な振動や位置ずれを低減する必要がある。なお、この例では、パターン形成領域の全域に一度に光を照射するが、本発明は、これに限定されるものではなく、光照射部２によって一度に光を照射する領域を拡大するために有利なものである。

制御部１０は、計測器１、駆動部ＤＲＶＵ、光照射部２、インプリント材供給部６を制御する。また、制御部１０は、光照射部２によって基板８の上のインプリント材ＩＭに光が照射された状態で、計測器１から出力される情報に基づいて基板８と型５との相対位置が調整あるいは維持されるように駆動部ＤＲＶＵを制御する。これにより、光３の照射時間内における基板８と型５との間の相対的な振動や位置ずれが低減され、パターンの転写精度が向上する。

光照射部２によって一度に光を照射する領域を拡大する場合において、前述のように、計測器１を移動させる移動機構２３を設けることが有利である。計測器１が固定されている構成においては、光照射部２からの光３を遮断しないように計測器１を構成する必要があり、そのために、典型的には、光３の光路の外に計測器１が配置されうる。光３の光路の外に計測器１を固定的に配置する場合、計測器１によって型５のパターン領域、特にパターン領域の中央のマークを観察することを可能にするためには、計測器１の構成が大掛かりになりうる。

そこで、型５のパターン領域に配置されたマーク（第４マーク）Ｍ４、および、基板８のパターン形成領域に配置されたマーク（第３マーク）Ｍ３を観察する場合は、計測器１は、移動機構２３によって光照射部２と型５のパターン領域との間に移動されうる。また、光照射部２によってインプリント材ＩＭに光が照射される前に、計測器１は、移動機構２３によって光照射部２からの光３の光路の外に退避されうる。光照射部２によってインプリント材ＩＭに光が照射される期間においては、計測器１は、基板ステージ９の基準プレート１９に設けられたマーク（第１マーク）Ｍ１、および、型５における配置されたマーク（第２マーク）Ｍ２を観察する。計測器１と基板８との間における計測器１の光軸ＭＡＸは、光照射部２からの光３の光軸ＣＡＸと平行でありうる。計測器１の内部において、スコープ２２の光軸は、図１に例示されるように折り曲げられてもよいし、折り曲げられなくてもよい。

制御部１０は、基板８の上のインプリント材に型５を接触させる際に、基板８と型５とのマークＭ３、Ｍ４を観察している計測器１から出力される情報に基づいてマークＭ３、Ｍ４の相対位置、つまり、基板８と型５との相対位置を認識することができる。この相対位置に基づいて、制御部１０は、基板８と型５とが位置合わせされるように駆動部ＤＲＶＵを制御する。また、制御部１０は、基板８の上のインプリント材と型５との接触、および、基板８と型５との位置合わせが終了した後、インプリント材ＩＭに光を照射するように光照射部２を制御する。また、制御部１０は、光照射部２によってインプリント材ＩＭに光が照射されている期間において、基板８と型５とのマークＭ１、Ｍ２を観察している計測器１から出力される情報に基づいてマークＭ１、Ｍ２の相対位置、つまり基板８と型５との相対位置を認識する。そして、この相対位置に基づいて、制御部１０は、基板８と型５とが位置合わせされるように駆動部ＤＲＶＵを制御する。このように、第１実施形態では、インプリント材ＩＭに光照射部２からの光３が照射されている状態においても、マークＭ１、Ｍ２の相対位置に基づいて基板８と型５とが位置合わせがなされる。

図３（ａ）には、基板８、基板ステージ９、および、基板ステージ９に配置されたマークＭ１の関係が模式的に示されている。図３（ｂ）には、型５、パターン領域１７、および、型５に配置されたマークＭ２の関係が模式的に示されている。パターン領域１７は、型５のうち基板８の上のインプリント材ＩＭに転写すべきパターンが形成された領域である。また、パターン領域１７は、基板８のパターン形成領域（パターンを形成するべき領域）の上のインプリント材ＩＭに接触する領域である。図３（ｃ）には、基板８と型５とが重ねられた様子が模式的に示されている。計測器１の視野内には、少なくとも１つのマークＭ１と少なくとも１つのマークＭ２が収まる。各々がマークＭ１、Ｍ２からなる複数のマーク対におけるマークＭ１、Ｍ２の相対位置を計測器１によって計測することによって、基板８と型５との相対位置として、ＸＹ方向のシフト成分、回転成分、倍率成分を検出することができる。図３（ａ）には示されていないが、基板８には複数のマークＭ３が配置されている。また、図３（ｂ）には示されていないが、型５にも複数のマークＭ４が配置されている。マークＭ３、Ｍ４は、例えば、チップ領域とチップ領域との間のスクライブラインに配置されうる。

以下、図１、図４、図５を参照しながらインプリント装置１００におけるインプリントシーケンスを説明する。まず、図４（ａ）に示されるように、インプリント材供給部６により基板８の上にインプリント材ＩＭが供給される。次に、図４（ｂ）に示されるように、基板８のマークＭ３と型５のマークＭ４とを観察可能な位置に計測器１が移動機構２３によって位置決めされる。そして、マークＭ３、Ｍ４を用いて計測器１によって基板８と型５との相対位置が計測されながら駆動部ＤＲＶＵによって基板８と型５とが位置合わせされる。

次に、図４（ｃ）に示されるように、基板８の上のインプリント材ＩＭと型５のパターン領域とが接触するように駆動部ＤＲＶＵによって基板８と型５とが近づけられる。この際にも、基板８のマークＭ３と型５のマークＭ４とを観察可能な位置に計測器１が移動機構２３によって位置決めされる。そして、マークＭ３、Ｍ４を用いて計測器１によって基板８と型５との相対位置が計測されながら駆動部ＤＲＶＵによって基板８と型５とが位置合わせされうる。ここで、典型的には、型５は、基板８に向かって凸形状をなすように変形され、型５の中央部が最初に基板８の上のインプリント材ＩＭに接触し、その後、インプリント材ＩＭと型５との接触領域が基板８および型５の中央部から周辺部に向けて徐々に拡大する。基板８には複数のマークＭ３が配置され、それに対応するように型５にも複数のマークＭ４が配置されうる。そこで、複数のマークＭ３、Ｍ４を用いて複数の箇所で基板８と型５との相対位置が計測器１によって計測されうる。この際に、接触領域の拡大に応じて計測対象のマークＭ３、Ｍ４の対が変更されるように、基板８および型５の中央部から周辺部に向けて移動機構２３によって計測器１が移動されうる。

次に、図５（ａ）に示されるように、移動機構２３によって計測器１が光照射部２とインプリント材ＩＭとの間の光路の外に退避される。その後、基板８のマークＭ１と型５のマークＭ２とを観察可能な位置に移動機構２３によって計測器１が位置決めされる。そして、マークＭ１、Ｍ２を用いて計測器１によって基板８と型５との相対位置が計測されながら駆動部ＤＲＶＵによって基板８と型５との相対位置が調整あるいは維持されうる。

次に、図５（ｂ）に示されるように、光照射部２により型５を介してインプリント材ＩＭに光３が照射される。光３の照射によってインプリント材ＩＭが硬化する。型５のパターンを一度に転写すべき領域の面積、即ち、光３を照射すべき領域が増大した場合、それに応じて光３のエネルギー密度が低下する。したがって、光３のエネルギー密度の低下を補うために光３の照射時間を長くする必要があり、これが前述のようにパターンの転写精度を低下させうる。そこで、光３の照射時間において、マークＭ１、Ｍ２を用いて計測器１によって基板８と型５との相対位置を計測しながら駆動部ＤＲＶＵによって基板８と型５とが相対位置が維持される。これにより、光３の照射時間内における基板８と型５との間の相対的な振動や位置ずれが低減され、パターンの転写精度が向上する。光照射部２が基板８の上のインプリント材ＩＭに光を照射するとき、マークＭ１およびマークＭ２には光照射部２からの光が照射されないことが望ましいが、照射されてもよい。

次に、図５（ｃ）に示されるように、基板８の上の硬化したインプリント材ＩＭから型５が引き離されるように駆動部ＤＲＶＵによって基板８と型５とが離隔される。この際にも、マークＭ１、Ｍ２を用いて計測器１によって基板８と型５との相対位置が計測されながら駆動部ＤＲＶＵによって基板８と型５との相対位置が維持されうる。

計測器１の個数は１つでもよいし、複数でもよい。ただし、複数の計測器１が設けられた方が同時に複数のマーク対を観察することができる点で優れている。

図２には、本発明の第２実施形態のインプリント装置１００が模式的に示されている。第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第２実施形態のインプリント装置１００は、光照射部２によって基板８の上のインプリント材ＩＭに光が照射されない状態でマークＭ３、Ｍ４を用いて基板８と型５との相対位置を計測する第２計測器６０を備えている。

第２計測器６０は、計測器１と同様の構成を有しうる。第２計測器６０は、例えば、型（モールド）５を介して基板８を観察するＴＴＭ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｍｏｌｄ）スコープ６２および撮像素子６１を含みうる。第２計測器６０はまた、マークＭ３、Ｍ４を照明光（例えば、可視光、赤外光）で照明する光源を含みうる。照明光は、インプリント材ＩＭを硬化させない波長を有する光である。インプリント装置１００はまた、第２計測器６０を移動させる移動機構６３を備えうる。光照射部２によってインプリント材ＩＭに光が照射される前に、第２計測器６０は、移動機構６３によって光照射部２からの光３の光路の外に退避されうる。

計測器１に加えて第２計測器６０を設けることにより、計測器１によってマークＭ１、Ｍ２を使って基板８と型５との相対位置を継続的に計測することができる。第１実施形態では、計測器１によってマークＭ３、Ｍ４を使って基板８と型５との相対位置を計測している期間は、計測器１によってマークＭ１、Ｍ２を使って基板８と型５との相対位置を計測することができない。一方、第２実施形態では、第２計測器６０によってマークＭ３、Ｍ４を使って基板８と型５との相対位置を計測している期間であっても、計測器１によってマークＭ１、Ｍ２を使って基板８と型５との相対位置を計測することができる。

以下、本発明の１つの実施形態の物品製造方法を説明する。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）を製造する物品製造方法は、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、パターンが形成された基板を処理（例えば、エッチング）する工程を含みうる。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うる。本実施形態の物品製造方法は、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一つにおいて有利である。

１００：インプリント装置、１：計測器、２：光照射部、３：光、４：型保持部、５：型、８：基板、９：基板ステージ、２３：移動機構、１０：制御部

Claims (12)

1. 基板の上に供給されたインプリント材に型を接触させて前記インプリント材に光を照射することによって前記インプリント材を硬化させるインプリント装置であって、
   第１マークを有し、前記基板を保持する基板ステージと、
   前記基板ステージの前記第１マークと前記型に設けられた第２マークとを用いて前記基板と前記型との相対位置を計測する計測器と、
   前記相対位置が調整されるように前記基板および前記型の少なくとも一方を駆動する駆動部と、
   前記インプリント材が硬化するように前記インプリント材に光を照射する光照射部と、
   前記光照射部によって前記インプリント材を硬化させる光が照射された状態で、前記計測器から出力される情報に基づいて前記相対位置が制御されるように前記駆動部を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とするインプリント装置。
2. 前記光照射部が前記インプリント材に光を照射するときに、前記第１マークおよび前記第２マークには前記光照射部からの光が照射されない、
   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. 前記計測器を移動させる移動機構を更に備え、
   前記基板は、第３マークを有し、
   前記型は、前記インプリント材に転写すべきパターンを有するパターン領域に第４マークを有し、
   前記移動機構は、前記第３マークおよび前記第４マークを観察可能な位置に前記計測器を配置し、その後、前記光照射部と前記インプリント材との間の光路の外に前記計測器を退避させ、その後、前記第１マークおよび前記第２マークを観察可能な位置に前記計測器を配置し、
   前記光照射部は、前記光路の外に前記計測器が退避された後に、前記インプリント材に光を照射する、
   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. 前記計測器と前記基板との間における前記計測器の光軸は、前記光路の光軸と平行である、
   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. 前記基板は、前記第３マークを含む複数の第３マークを有し、前記パターン領域は、前記第４マークを含む複数の第４マークを有し、
   前記移動機構は、前記インプリント材と前記型との接触領域が拡大している期間に、前記複数の第３マークおよび前記複数の第４マークを用いて複数の箇所で前記計測器によって前記相対位置が計測されるように前記計測器を移動させる、
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載のインプリント装置。
6. 前記インプリント材と前記型とを接触させる際に、前記インプリント材と前記型との接触領域は、前記基板および前記型の中央部から周辺部に向けて拡大し、
   前記移動機構は、前記接触領域の拡大に応じて、前記基板および前記型の中央部から周辺部に向けて前記計測器を移動させる、
   ことを特徴とする請求項５に記載のインプリント装置。
7. 前記基板はパターン形成領域を有し、前記パターン形成領域は第３マークを有し、
   前記型は前記インプリント材に転写すべきパターンを有するパターン領域を有し、前記パターン領域は第４マークを有し、
   前記インプリント装置は、前記光照射部によって前記インプリント材に光が照射されない状態で、前記第３マークおよび前記第４マークを用いて前記相対位置を計測する第２計測器を更に備える、
   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。
8. 前記光照射部は、前記基板のパターン形成領域の全域に一度に光を照射する、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインプリント装置。
9. 前記基板ステージは基準プレートを有し、前記基準プレートは前記第１マークを有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のインプリント装置。
10. 前記基板ステージは前記基準プレートから離れた位置に前記基板を保持する
    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. 前記計測器と前記第１マークの間における前記計測器の光軸は、前記光照射部と前記インプリント材との間の光路の光軸と平行であって、互いに重ならない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. 請求項１乃至１１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にパターンを形成する工程と、
    前記パターンが形成さ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製造方法。

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