JP6768409B2 - インプリント装置、及び物品製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、インプリント装置、及び物品製造方法に関する。
インプリント技術は、ナノスケ−ルの微細パタ−ンの形成を可能にする技術であり、磁気記憶媒体や半導体デバイスの量産向けナノリソグラフィ技術の１つとして実用化されつつある。基板上のインプリント領域（のパターン）への重ね合わせのために、温度制御による型または基板の倍率の補正が必要となりうる（特許文献１）。
従来のパターン倍率補正の方法として、特許文献１に示すように、基板保持部の温度制御により基板の熱膨張を利用してパターンの倍率を補正する方法が提案されている。
従来のパターン倍率補正の方法として、特許文献１に示すように、基板保持部の温度制御により基板の熱膨張を利用してパターンの倍率を補正する方法が提案されている。
インプリント装置は、基板の搬送機構（それに加えて、またはそれに替えて型の搬送機構）を複数のインプリントステーションで共有するクラスター構成にすることで単位床面積（フットプリント）あたりのスループットを向上させうる。ここで、各ステーションにおいて単に個別に上記のような倍率補正を行うのは、必ずしも効率的ではない。
本発明は、例えば、倍率補正に係る効率の点で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、本発明の一側面としてのインプリント装置は、型を用いて基板上のインプリント領域にインプリント材のパターンを形成するステーションを複数有するインプリント装置であって、前記複数のステーションそれぞれに設けられた、前記基板の保持および温度調整を行う保持部と、前記インプリント領域のサイズと前記基板の温度とに基づいて、前記複数のステーションのうち当該基板に前記パターンを形成するステーションの前記保持部に前記温度調整の目標値を出力する制御部と、を有することを特徴とするインプリント装置を提供する。
本発明によれば、例えば、倍率補正に係る効率の点で有利なインプリント装置を提供することができる。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のインプリントクラスター装置の構成を示す図である。本実施形態のインプリントクラスター装置１０は、ステーションを複数有し、各ステーションはインプリント装置６を備えている。インプリントクラスター装置１０はさらに、インプリント装置に基板を搬送する搬送部１２、計測装置１５、それらを制御するインプリントクラスター制御部（以下、制御部と記す）１１を含む。インプリント装置６は、半導体デバイスなどの製造に使用され、被処理基板上のインプリント材（未硬化樹脂）を、パターンを有するモールド１で成形し、基板のインプリント領域上にインプリント材のパターンを形成するインプリント動作を行う装置である。計測装置１５は、基板のパターン倍率（インプリント領域のサイズ）と温度を計測し、計測結果を制御部１１に出力する計測部である。インプリント領域のサイズは、例えば、基板３に形成されている複数のマーク（アライメントマーク）のそれぞれの位置を、アライメントスコープを用いて取得するし、マークの取得結果に基づいて計測される。
図１は、第１実施形態のインプリントクラスター装置の構成を示す図である。本実施形態のインプリントクラスター装置１０は、ステーションを複数有し、各ステーションはインプリント装置６を備えている。インプリントクラスター装置１０はさらに、インプリント装置に基板を搬送する搬送部１２、計測装置１５、それらを制御するインプリントクラスター制御部（以下、制御部と記す）１１を含む。インプリント装置６は、半導体デバイスなどの製造に使用され、被処理基板上のインプリント材（未硬化樹脂）を、パターンを有するモールド１で成形し、基板のインプリント領域上にインプリント材のパターンを形成するインプリント動作を行う装置である。計測装置１５は、基板のパターン倍率（インプリント領域のサイズ）と温度を計測し、計測結果を制御部１１に出力する計測部である。インプリント領域のサイズは、例えば、基板３に形成されている複数のマーク（アライメントマーク）のそれぞれの位置を、アライメントスコープを用いて取得するし、マークの取得結果に基づいて計測される。
インプリント装置６は、モールド１を保持するモールド保持部２（型保持部）、基板３を保持する基板保持部４、インプリント時に樹脂を硬化させるための照明光を発する照明系５を含む。基板保持部４は、基板保持部４及び基板３の温度調整を行う温調液流路１４を有している。図１には、複数あるインプリント装置６のうち（第１の）インプリント装置６ａ及び（第２の）インプリント装置６ｂを示している。制御部１１は、基板保持部４に対する温度指令や、搬送部１２に対して基板搬送容器１３内の基板を搬送する指令を出す。計測装置１６は、インプリント装置６の基板保持部４の温度を計測し、計測結果を制御部１１に出力する。なお、基板保持部４及び基板３を温調する温調手段として温調液流路１４を示したが、これに限られるものではなく、温調手段は基板保持部４及び基板３を温調できるものであればよい。
図２は、第１実施形態における倍率補正方法の流れを示すフローチャートである。まず、Ｓ２０１の工程で、計測装置１５により基板３のパターン倍率（インプリント領域のサイズ）と温度の計測を行う。本実施形態においてパターン倍率とは、パターンを形成するインプリント領域のサイズ（形状、寸法）である。これはインプリントクラスター装置外で行っても良いし、インプリントクラスター装置内で行っても良い。制御部１１が、計測装置から計測結果を取得する。次に、Ｓ２０２の工程で、制御部１１は、モールド１のパターンのサイズに基づいて、基板３の所望のパターン倍率（インプリント領域のサイズ）を決定する。所望のパターン倍率は、例えば、モールド１のパターンのサイズである。
Ｓ２０３の工程で、制御部１１は、Ｓ２０１で取得した基板３のパターン倍率と温度情報、Ｓ２０２で決定した所望のパターン倍率に基づいて、所望のパターン倍率になる基板温度を算出する。具体的には、基板３の物性値を記憶したテーブルや線膨張係数を利用し、所望のパターン倍率になる基板３の温度を、取得した基板３のパターン倍率（インプリント領域のサイズ）と温度情報に基づいて算出する。そのあと、Ｓ２０４の工程で、制御部１１は、インプリントクラスター装置１０内の任意のインプリント装置に基板保持部４の温度を何度にするかの指令（目標値）を出力する。基板保持部４は、指令（目標値）に従い温度調整を行う。Ｓ２０５の工程で、搬送部１２は、温度指令を出力したインプリント装置への基板の搬送を行う。基板が搬送されたインプリント装置では、Ｓ２０６の工程でインプリント動作を行い、モールド１のパターンを温度調整された基板３に転写し、パターンを形成する。
以上説明したように、本実施形態によれば、インプリントクラスター装置において簡便に倍率を補正することができる。
（第２実施形態）
次に、図３を用いて第２実施形態について説明する。第１実施形態においては、制御部１１が温度の指令を出す対象が基板保持部４のみであったが、第２実施形態においては、基板保持部４に加えモールド保持部２（型保持部）にも温度の指令（目標値）を出し、より精度の高い倍率補正を行う。第２実施形態におけるインプリントクラスター装置１０の構成は、第１実施形態の図１と同様である。
次に、図３を用いて第２実施形態について説明する。第１実施形態においては、制御部１１が温度の指令を出す対象が基板保持部４のみであったが、第２実施形態においては、基板保持部４に加えモールド保持部２（型保持部）にも温度の指令（目標値）を出し、より精度の高い倍率補正を行う。第２実施形態におけるインプリントクラスター装置１０の構成は、第１実施形態の図１と同様である。
図３は、第２実施形態における倍率補正方法の流れを示すフローチャートである。まず、Ｓ３０１の工程で、計測装置１５により基板３のパターン倍率（インプリント領域のサイズ）と温度の計測を行う。次に、Ｓ３０２の工程で、制御部１１は、モールド１の温度とパターン倍率（インプリント領域のサイズ）に基づいて、基板３の所望のパターン倍率を決定する。Ｓ３０３の工程で、制御部１１は、基板３の熱膨張係数とＳ３０１で得た倍率と温度情報、Ｓ３０２で決定した基板３のパターン倍率に基づいて、Ｓ３０２で決定したパターン倍率になる基板３及びモールド１の温度を算出する。そのあと、Ｓ３０４の工程で、制御部１１は、インプリントクラスター装置１０内の任意のインプリント装置に基板保持部４及びモールド保持部２の温度を何度にするかの指令（目標値）を出力する。基板保持部４及びモールド保持部２は、指令（目標値）に従い温度調整を行う。Ｓ３０５の工程で、搬送部１２は、温度指令を出力したインプリント装置へ基板搬送を行う。基板が搬送されたインプリント装置では、Ｓ３０６の工程でインプリント動作を行い、モールド１のパターンを基板３に転写し、パターンを形成する。
ここでＳ３０４の工程において、モールド１の温度と基板３の温度を同じ温度に調整することで、モールド１と基板３の接触時の熱伝導による温度変化を無くすことができ、転写パターンの倍率補正の誤差を軽減することができる。なお、通常は、モールド１と基板３の材質が異なるので熱膨張係数差により、モールド１と基板３の温度が同じでも、パターン倍率計測時の温度との差があればパターン倍率の補正は可能である。
（第３実施形態）
次に、図４を用いて第３実施形態について説明する。なお、本実施形態にて第１実施形態の場合と同様の構成部には既に使用した符号を用いることで、それらの詳細な説明を省略し、主に相違点を説明する。インプリントクラスター装置１１０が有するインプリント装置１０６は、基板３へインプリント材（樹脂）を供給（塗布）する供給機構１０７を備えている。供給機構１０７は、インプリント材の温度調整を行うことが可能な（第１の）調整部としての構成を有している。制御部１１１は、モールド保持部２、基板保持部４、供給機構１０７に対する温度の指令（第２の目標値）や、搬送部１２に対して基板搬送容器１３内の基板または複数の基板を収容した基板搬送容器１３ごと搬送する指令を出す。
次に、図４を用いて第３実施形態について説明する。なお、本実施形態にて第１実施形態の場合と同様の構成部には既に使用した符号を用いることで、それらの詳細な説明を省略し、主に相違点を説明する。インプリントクラスター装置１１０が有するインプリント装置１０６は、基板３へインプリント材（樹脂）を供給（塗布）する供給機構１０７を備えている。供給機構１０７は、インプリント材の温度調整を行うことが可能な（第１の）調整部としての構成を有している。制御部１１１は、モールド保持部２、基板保持部４、供給機構１０７に対する温度の指令（第２の目標値）や、搬送部１２に対して基板搬送容器１３内の基板または複数の基板を収容した基板搬送容器１３ごと搬送する指令を出す。
第３実施形態における倍率補正方法の流れについて、第２実施形態との相違点のみを説明する。第２実施形態においては、基板ごとに計測装置１５によるパターン倍率（インプリント領域のサイズ）及び温度を行っていた。一方、本実施形態では、基板搬送容器１３内の代表する基板のパターン倍率（インプリント領域のサイズ）及び温度のみを計測する。これは、基板搬送容器１３内の基板が共通のパターン倍率及び温度を有していると想定され、代表する基板のみの計測を行えば、基板搬送容器１３内の他の基板のパターン倍率及び温度も得られるためである。そして、搬送部１２による基板の搬送も、基板ごとではなく、基板搬送容器１３ごと各インプリント装置に搬送する。
また、第２実施形態においては、基板およびモールドの温度を変化させることで倍率の補正を行っていた。一方、本実施形態においては、基板およびモールドの温度を変化させるとともに、本実施形態で記してある樹脂の供給機構１０７の温度制御および塗布パターンの制御も合わせて行う。基板上に供給されるインプリント材の温度を、例えば、基板３やモールド１と同じ温度に調整することで、熱伝導による温度変化を無くすことができ、転写パターンの倍率補正の誤差を軽減することができる。制御部１１１から供給機構１０７への制御の指令は、例えば、制御部１１１が基板保持部４などに温度指令を出す際に送られる。
本実施形態では、基板およびモールドの温度調整を行うとともに、供給機構１０７の温度制御および塗布パターンの制御も合わせて行うことで、インプリント材の温度や粘性の影響によるパターン誤差及び欠陥の発生を軽減することが可能である。また、基板搬送容器１３内の代表する基板のパターン倍率（インプリント領域のサイズ）及び温度を計測装置１５で計測し、基板搬送容器１３ごと各インプリント装置に搬送することで、生産性を向上させることができる。
（第４実施形態）
次に、図５を用いて第４実施形態について説明する。なお、本実施形態にて第１実施形態及び第３実施形態の場合と同様の構成部には既に使用した符号を用いることで、それらの詳細な説明を省略し、主に相違点を説明する。本実施形態のインプリントクラスター装置２１０が有する搬送部２１２は、基板の温度調節を事前に行う事前調整部２１６を有する。制御部２１１は、モールド保持部２、基板保持部４、事前調整部２１６への温度の指令（目標値）や、基板の事前調整部２１６を有する搬送部２１２に対して基板搬送容器１３内の基板または基板を含む基板搬送容器１３ごと搬送する指令を出す。
次に、図５を用いて第４実施形態について説明する。なお、本実施形態にて第１実施形態及び第３実施形態の場合と同様の構成部には既に使用した符号を用いることで、それらの詳細な説明を省略し、主に相違点を説明する。本実施形態のインプリントクラスター装置２１０が有する搬送部２１２は、基板の温度調節を事前に行う事前調整部２１６を有する。制御部２１１は、モールド保持部２、基板保持部４、事前調整部２１６への温度の指令（目標値）や、基板の事前調整部２１６を有する搬送部２１２に対して基板搬送容器１３内の基板または基板を含む基板搬送容器１３ごと搬送する指令を出す。
制御部２１１は、基板倍率を補正するための基板３の温度を算出すると、モールド保持部２、基板保持部４に加え、事前調整部２１６にも温度指令を出す。温度指令は、例えば、モールド保持部２、基板保持部４、事前調整部２１６が同じ温度になるよう、同じ温度が指示される。温度指令を受けた事前調整部２１６は、基板または基板を含む基板搬送容器１３をインプリント装置に搬送する前に、搬送部２１２の内部で基板の温調を行う。
本実施形態では、事前調整部２１６で基板の温度をある程度所望の温度に近づけておくことで、基板保持部４での温度を安定させるまでの時間が短縮でき、生産性の向上が図れる。
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。本実施形態におけるインプリントクラスター装置の構成は、第４実施形態において図５を用いて説明した装置と同様である。本実施形態においては、各インプリント装置の基板保持部４の温度が異なっている。制御部２１１は、基板を複数の基板保持部のうち、いずれの基板保持部に搬送するかを選択的に決定し、搬送部２１２に指令を出す。なお、制御部２１１が、各インプリント装置の基板保持部４の温度がそれぞれ異なる温度になるように、予め温度の指令（目標値）を各基板保持部４に出すようにしてもよい。
次に、第５実施形態について説明する。本実施形態におけるインプリントクラスター装置の構成は、第４実施形態において図５を用いて説明した装置と同様である。本実施形態においては、各インプリント装置の基板保持部４の温度が異なっている。制御部２１１は、基板を複数の基板保持部のうち、いずれの基板保持部に搬送するかを選択的に決定し、搬送部２１２に指令を出す。なお、制御部２１１が、各インプリント装置の基板保持部４の温度がそれぞれ異なる温度になるように、予め温度の指令（目標値）を各基板保持部４に出すようにしてもよい。
制御部２１１は、計測装置１５からインプリント装置への搬送前の基板の温度及びパターン倍率（インプリント領域のサイズ）を計測した結果を、さらに、計測装置１６からインプリントクラスター装置２１０内の各基板保持部４の温度を計測した結果を取得する。このとき、各基板保持部の温度は異なっている。そして、制御部２１１は、取得した情報に基づき、基板が所望の倍率になる搬送先の基板保持部を選択的に決定する。制御部２１１は、搬送部２１２に対して、決定した基板保持部に基板搬送容器１３内の基板または基板を含む基板搬送容器１３ごと搬送する指令を出す。
本実施形態によると、インプリントクラスター装置内の温度の異なる複数の基板保持部の中から温調に有利な搬送先を決定できるので、基板搬送後に温調を始めるよりも基板温調の時間を短縮した倍率補正を行うことができ、生産性が向上する。なお決定した搬送先の基板保持部と同じ温度になるように、事前調整部２１６（第２の調整部）により搬送部２１２の内部で、基板の温調を行ってから搬送するようにしてもよい。
（物品製造方法に係る実施形態）
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クラスター装置を用いて基板（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、エッチング工程の代わりに、パターンを形成された基板を処理（加工）する他の工程を含み得る。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１つにおいて有利である。
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）の製造方法は、上述したインプリントクラスター装置を用いて基板（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、エッチング工程の代わりに、パターンを形成された基板を処理（加工）する他の工程を含み得る。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。例えば、説明を簡単にするためにインプリントクラスター装置内のインプリント装置が２台として説明したが、２台にかかわらず複数のインプリント装置を含むクラスター構成に変更しても本発明の効果が得られることは明らかである。また、インプリントクラスター装置内の複数のインプリント装置に対して、基板保持部およびモールド保持部に同じ温度指令を出し、同じ基板搬送容器内からそれぞれのインプリント装置へ基板を搬送してパターン転写しても同様の効果が得られる。
１ モールド
３ 基板
４ 基板保持部
６ インプリント装置
１０ インプリントクラスター装置
１１ インプリントクラスター制御部
１２ 搬送部
３ 基板
４ 基板保持部
６ インプリント装置
１０ インプリントクラスター装置
１１ インプリントクラスター制御部
１２ 搬送部
Claims (22)
- 型を用いて基板上のインプリント領域にインプリント材のパターンを形成するステーションを複数有するインプリント装置であって、
前記複数のステーションそれぞれに設けられた、前記基板の保持および温度調整を行う保持部と、
前記インプリント領域のサイズと前記基板の温度とに基づいて、前記複数のステーションのうち当該基板に前記パターンを形成するステーションの前記保持部に前記温度調整の目標値を出力する制御部と、を有することを特徴とするインプリント装置。 - 基板上のインプリント領域のサイズを計測する計測部を有し、
前記制御部は、前記計測部によって計測された前記サイズに基づいて前記目標値を出力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。 - 前記計測部は、前記基板に形成された複数のマークの位置に基づいて前記サイズを計測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。
- 基板の温度を計測する計測部を有し、
前記制御部は、前記計測部によって計測された前記温度に基づいて前記目標値を出力することを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。 - 前記制御部は、前記複数のステーションそれぞれの前記保持部の温度にさらに基づいて、前記目標値を出力することを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
- 前記サイズと、前記基板の前記温度と、前記複数のステーションそれぞれの前記保持部の温度とに基づいて、当該基板に前記パターンを形成するステーションの決定を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
- 前記型のサイズにさらに基づいて、前記目標値を出力す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。
- 前記型の保持および前記型の温度を調整する型保持部を有し、
前記制御部は、前記型保持部に前記型の温度調整に用いられる目標値を出力することを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。 - 前記インプリント材の温度を調整する第１の調整部を有し、
前記制御部は、前記目標値に基づいて、前記第１の調整部に前記インプリント材の温度調整に用いられる第２の目標値を出力することを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。 - 前記複数のステーションに選択的に前記基板を搬送する搬送部を有し、
前記搬送部は、前記基板の温度調整を行う第２の調整部を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。 - 前記複数のステーションに選択的に前記基板を搬送する搬送部を有し、
前記制御部は、前記決定に基づいて、前記搬送部の搬送先を制御する、
ことを特徴とする請求項６に記載のインプリント装置。 - 前記搬送部は、複数の基板を収容した容器を搬送することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のインプリント装置。
- 基板のインプリント領域のサイズと前記基板の温度とを計測する計測部を含む計測ステーションと、
前記計測部により前記サイズと前記温度とが計測され、前記計測部から搬送された前記基板を保持する保持部を含み、型を用いて前記基板のインプリント領域にインプリント材のパターンを形成するインプリントステーションと、を有し、
前記インプリントステーションは、前記計測部により計測された前記サイズと前記温度とに応じて、前記保持部により保持された前記基板の温度を調整する調整部を含むことを特徴とするインプリント装置。 - 前記調整部は、前記インプリント領域のサイズが目標サイズになるように前記基板の温度を調整することを特徴とする請求項１３に記載のインプリント装置。
- 前記調整部は、前記インプリント領域のサイズと前記基板の温度とを調整することを特徴とする請求項１３または１４に記載のインプリント装置。
- 前記計測部により前記サイズと前記温度とが計測された前記基板を保持する第２の保持部を含み、前記型を用いて前記基板の前記インプリント領域にインプリント材料のパターンを形成する第２のインプリントステーションを有し、
前記第２のインプリントステーションは、前記計測部により計測された前記サイズと前記温度とに応じて、前記第２の保持部により保持された前記基板の温度を調整する第２の調整部を含むことを特徴とする請求項１３ないし１５のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。 - 前記計測部は、前記基板に形成された複数のマークの位置に基づいて前記サイズを計測することを特徴とする請求項１３ないし１６のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
- 前記調整部は、前記保持部の温度にさらにもとづいて、前記保持部により保持された前記基板の温度を調整することを特徴とする請求項１３ないし１７のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
- 前記調整部は、前記型のパターンのサイズにさらに基づいて、前記保持部によって保持された基板の温度を調整することを特徴とする請求項１３ないし１８のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
- 前記型の保持し、前記計測部により計測された前記サイズと前記温度とに基づいて前記型の温度を調整する型保持部を有することを特徴とする請求項１３ないし１９のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
- 前記計測部により計測された前記温度に基づいて、インプリント材の温度を調整する第１の調整部を有することを特徴とする請求項１３ないし２０のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
- 請求項１ないし請求項２１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を基板に形成する工程と、
前記工程で前記パターンを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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