JP2005045168A - インプリント方法およびインプリント装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 インプリント工程において、型体と被加工物との位置決め精度の向上と、スループットの向上を両立させる。
【解決手段】 チャックステージ２０の上に、複数のサブストレート５０を真空吸着孔２４により固定するとともに、ワークヒータ２１および冷却ライン２２にて個々のサブストレート５０を選択的に順次加熱可能とする。インプリント用型４０をヘッドプレート３０に固定してサブストレート５０に対向して配置し、型位置検出カメラ１４及びワーク位置検出カメラ１５にて、インプリント用型４０およびサブストレート５０の位置を検出し、インプリント用型４０に対して、選択的に加熱された個々のサブストレート５０を位置決め機構１０により個別に位置決め／押圧するインプリント操作を逐次反復して全てのサブストレート５０をインプリントする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インプリント技術に関し、特に、半導体装置の製造工程において、可塑性の薄膜に鋳型パターンを押圧することで回路パターンや配線パターン等を転写する技術に適用して有効な技術に関する。

たとえば、半導体装置の組み立て工程では、機能の異なる複数のチップや受動素子等を一つのパッケージ内に収容したシステムインパッケージ（ＳｉＰ）等の実装構造が提案されている。このような小型で高密度の実装構造では、チップ間の接続や、チップとインターポーザ等の配線基板との接続をボンディングワイヤで行ったのでは、チップへの機械的衝撃が強い、配線密度を大きくできない、電源／グランド配線のインダクタンスが大きくなることによって、スイッチングによる電位降下で高周波ノイズが大きくなる、等の問題がある。また、ボンディングワイヤの代わりに半田バンプを用いる接合では、バンプの寸法に制約を受け配線密度を大きくできないとともに半田バンプは異種金属のためデバイスの高速化に不適である。

このため、このようなボンディングワイヤや半田バンプを用いる代わりに、半導体ウェハやチップ、配線基板の表面に露出したＣｕ等の配線構造や外部接続電極を相互に直接的に接合する実装構造も用いられるにいたっている（例えば、特許文献１）。

ところで、このような実装構造に用いられるインターポーザ等の配線基板では、近年、配線パターンの微細化が一層要求されており、このため、型体に形成された鋳型パターンを基板上の絶縁薄膜に押圧して転写するインプリントを用いることが考えられる。なお、半導体装置の製造工程におけるインプリント技術については、たとえば、特許文献２に記載がある。
特開２００１−５３２１８ 米国特許第５７７２９０５号公報

本発明は、インプリントにおける型体と被加工物との位置決め精度の向上により、転写パターンの微細化を実現することが可能なインプリント技術を提供することを目的とする。

本発明は、インプリントにおける型体と被加工物との位置決め精度の向上と、スループットの向上を両立させることが可能なインプリント技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点は、型部材に形成された鋳型パターンを、被加工物の主面に形成された被加工膜に押圧することで、前記鋳型パターンを前記被加工膜に転写するインプリント方法であって、
配列された複数の前記被加工物の各々を選択的に昇温し、昇温された前記被加工物に前記型部材を位置決めして前記鋳型パターンを前記被加工膜に押圧する操作を反復することで、複数の前記被加工物に対する前記鋳型パターンの転写を行うインプリント方法を提供する。

本発明の第２の観点は、型部材に形成された鋳型パターンを、被加工物の主面に形成された被加工膜に押圧することで、前記鋳型パターンを前記被加工膜に転写するインプリント方法であって、
前記被加工物に前記型部材を位置決めして固定した状態の組立構造体を構成する第１工程と、
前記組立構造体を挟圧して前記型部材の前記鋳型パターンを前記被加工膜に転写する第２工程と、
を具備したインプリント方法を提供する。

本発明の第３の観点は、型部材に形成された鋳型パターンを、被加工物の主面に形成された被加工膜に押圧することで、前記鋳型パターンを前記被加工膜に転写するインプリント装置であって、
複数の前記被加工物が載置され、個々の前記被加工物の加熱温度を個別に制御可能な温度制御機構を備えた載置台と、
前記載置台に対向して配置され、前記型部材を支持するヘッド部と、
前記ヘッド部に支持された前記型部材と前記載置台に支持された前記被加工物との位置決めを行う位置決め機構と、
前記型部材を前記被加工物に押圧する押圧機構と、
を具備したインプリント装置を提供する。

本発明の第４の観点は、型部材に形成された鋳型パターンを、被加工物の主面に形成された被加工膜に押圧することで、前記鋳型パターンを前記被加工膜に転写するインプリント装置であって、
前記被加工物に前記型部材を位置決めする位置決め機能と、被加工物および前記型部材の位置決め状態を固定する固定機能とを備え、前記被加工物および前記型部材の位置決め状態が固定された組立構造体を得る第１装置と、
前記組立構造体を挟圧して前記型部材の前記鋳型パターンを前記被加工膜に転写する与圧機能を備えた第２装置と、
を具備したインプリント装置を提供する。

本発明の第５の観点は、型部材に形成された鋳型パターンを、被加工物の主面に形成された被加工膜に押圧することで、前記鋳型パターンを前記被加工膜に転写するインプリント装置であって、
前記被加工物に前記型部材を位置決めする位置決め機能と、被加工物および前記型部材の位置決め状態を固定する固定機能とを備え、前記被加工物および前記型部材の位置決め状態が固定された組立構造体を得る第１装置と、
前記組立構造体を挟圧して前記型部材の前記鋳型パターンを前記被加工膜に転写する与圧機能を備えた第２装置と、
前記第１装置と前記第２装置との間で移動可能に設けられ、前記組立構造体を支持して、前記第１装置から前記第２装置に搬送する反転テーブルと、
を具備したインプリント装置を提供する。

たとえば、インプリント工程のスループットの向上等のためには複数の被加工物に対して複数の型部材を一括して押圧することが有効であるが、複数の被加工物の一括したインプリントでは数トンもの大きな押圧力を必要とする場合があるため、スループットの向上とμｍ単位の高精度の位置決めとが両立し難いことが予想される。また、強いて両立させようとすると、インプリント装置は極めて高価なものとなる懸念がある。

上記した本発明の第１および第３の観点によれば、たとえば、目的の被加工物を選択的に昇温して、その直上部に型部材を位置決めして、被加工物の熱硬化性の被加工膜に押圧するインプリント操作を反復することで複数の被加工物のインプリントを連続して行うので、１回のインプリント当たりの押圧力は小さくて済み高精度の位置決めが可能になり、インプリントにおける型体と被加工物との位置決め精度の向上により、転写パターンの微細化を実現することができるとともに、インプリントの反復処理により高スループットも得られる。すなわち、複数の被加工物に対するインプリントを高精度かつ高速に実行できる。この結果、インプリントにおける型体と被加工物との位置決め精度の向上と、スループットの向上を両立させることができる。

また、本発明の第２、第４および第５の観点によれば、複数の型部材と複数の被加工物との一括した高精度の位置決めおよび位置決め状態を組立構造体として固定する第１工程と、位置決め状態が固定された組立構造体を挟圧して複数の型部材と複数の被加工物とを一括してインプリントする第２工程とを別個に行うので、例えば、第１工程では比較的大きな押圧力は発揮できないが高精度の位置決めが可能な第１装置を使用し、位置決め済の組立構造体を挟圧する第２工程では、複数の被加工物の一括したインプリントが可能な数トン以上等の大きな押圧力を発揮できるが高精度の位置決め機構は不要な第２装置を使用できる。

この結果、インプリントにおける型体と被加工物との位置決め精度の向上により、転写パターンの微細化を実現することができる。また、インプリントにおける型体と被加工物との位置決め精度の向上と、スループットの向上を両立させることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態であるインプリント方法を実施するインプリント装置の構成の一例を示す略断面図であり、図２（ａ）および（ｂ）は、その作用の一例を示す断面図、図３のその一部の平面図、図４は、その構成および作用の一例を示す断面図である。

図１に例示されるように、本第１の実施の形態のインプリント装置Ｍ０は、鉛直方向に積層され、水平面内で互いに直交する方向に移動するＹ軸テーブル１１およびＸ軸テーブル１２と、これらに載置されて上下動するＺ軸テーブル１３を備えた位置決め機構１０を備えている。

この位置決め機構１０の上には、Ｚ軸の周りのθ軸回転変位が可能なチャックステージ２０が載置されており、位置決め機構１０のＹ軸テーブル１１およびＸ軸テーブル１２およびＺ軸テーブル１３の変位により、チャックステージ２０の水平面内および鉛直方向の変位が制御される。また、チャックステージ２０の回動変位により、Ｚ軸の周りのθ軸回転方向の位置決めが制御される。

チャックステージ２０の上面は、図２に例示されるように複数のチャックトップ２５に区画され、その各々には、サブストレート５０が載置されている。個々のチャックトップ２５には、真空吸引路２３を介して図示しない外部の真空排気機構に接続された複数の真空吸着孔２４がそれぞれ開口しており、個々のチャックトップ２５に配置されたサブストレート５０が吸着保持される。

チャックステージ２０の内部には、ワークヒータ２１が設けられ、チャックステージ２０に載置された複数のサブストレート５０を所定の温度に加熱することが可能になっている。また、チャックステージ２０の内部には、ワークヒータ２１と複数のサブストレート５０との間に介在する位置に、個々のチャックトップ２５毎に冷却水等の冷却媒体が流通する冷却ライン２２が設けられており、個々のチャックトップ２５の部位に対する冷却媒体の流通をＯＮ／ＯＦＦすることで、ワークヒータ２１から個々のチャックトップ２５への熱伝導を制御してチャックトップ２５に載置されたサブストレート５０の温度を個別に制御する構成となっている。

チャックステージ２０に対向する位置には、ヘッドプレート３０が設けられており、このヘッドプレート３０には、サスペンション３１を介して断熱プレート３２が支持され、さらにこの断熱プレート３２の中央部には、インプリント用型４０が鋳型パターン４２をサブストレート５０に対向させた姿勢で、型基板４１を介して固定されている。

型基板４１の背面側には、インプリント用型４０の温度を制御する型ヒータ３３が設けられている。また、サスペンション３１に浮動状態に支持され、インプリント用型４０が固定された断熱プレート３２の背面側には、複数の伸縮変位機構３５にてインプリント用型４０のサブストレート５０に対する平行度等の対向姿勢を制御するヘッド姿勢制御機構３４が設けられ、インプリント用型４０が個々のサブストレート５０に対して平行に対向するように姿勢が制御される。

チャックステージ２０には、当該チャックステージ２０に対向するヘッドプレート３０のインプリント用型４０の位置を検出する型位置検出カメラ１４が設けられている。また、チャックステージ２０の上方には、当該チャックステージ２０とヘッドプレート３０の間を水平方向に移動可能に設けられた図示しないカメラブリッジに支持されたワーク位置検出カメラ１５が配置されており、チャックステージ２０に載置されたサブストレート５０の位置検出が可能なっている。

そして、型位置検出カメラ１４とワーク位置検出カメラ１５の位置検出結果に基づいて、位置決め機構１０およびヘッド姿勢制御機構３４を制御することにより、後述のように、個々のサブストレート５０に対するインプリント用型４０の位置決めが行われる。

図４に例示されるように、本第１の実施の形態のインプリント用型４０は、型基板４１に支持された、たとえば、電気鋳造法等で製作されたＮｉ等の電鋳金型からなり、サブストレート５０に対する対向面には、微細な鋳型パターン４２が刻設されている。インプリント用型４０の各部の寸法は、一例として、Ｓ１が３００μｍ程度、Ｓ２が４０μｍ程度、Ｓ３およびＳ４がそれぞれ１０μｍ程度であり、あるいはこれら程度以下である。

また、サブストレート５０は、絶縁基板５０ａの表裏両面および内部に配線構造５１が形成された構造を呈している。本第１の実施の形態では、その表面または裏面に、インプリント対象の樹脂膜５２が形成されており、この樹脂膜５２に対して鋳型パターン４２の転写が行われる。

以下、本第１の実施の形態の作用の一例について説明する。
まず、ヘッドプレート３０にインプリント用型４０を装着するとともに、チャックステージ２０の個々のチャックトップ２５には、サブストレート５０が配置され、真空吸着孔２４によって吸着保持される。

この時、型ヒータ３３により、インプリント用型４０は、たとえば、樹脂膜５２の所定の熱硬化温度に加熱されている。また、ワークヒータ２１が所定の熱硬化温度（たとえば１００℃）に加熱されているとともに、冷却ライン２２には、冷却水が流通され、これにより、ワークヒータ２１からサブストレート５０への伝熱を遮断して、サブストレート５０の加熱温度は、ワークヒータ２１の温度よりも低い、たとえば５０℃程度に抑制されている。

次に、型位置検出カメラ１４およびワーク位置検出カメラ１５にて、インプリント用型４０およびサブストレート５０の位置検出を行う。

その後、一つのチャックトップ２５の冷却ライン２２における通水を停止して、このチャックトップ２５に載置されたサブストレート５０の温度を選択的に熱硬化温度（たとえば１００℃）まで上昇させるとともに、型位置検出カメラ１４及びワーク位置検出カメラ１５による位置検出結果に基づいて、位置決め機構１０およびヘッド姿勢制御機構３４を制御することにより、図２（ａ）に例示されるように、インプリント用型４０を、熱硬化温度まで上昇させたサブストレート５０の直上部に、かつ平行に位置決めする。

そして、図２（ｂ）に例示されるように、位置決め機構１０のＺ軸テーブル１３を上昇させ、サブストレート５０をインプリント用型４０に密着させる。この時、図４（ｂ）に例示されるように、サブストレート５０の樹脂膜５２にインプリント用型４０の鋳型パターン４２が押圧され、樹脂膜５２には、鋳型パターン４２とは凹凸が逆の溝パターンや穴パターン等の転写パターン５２ａが形成されるとともに、サブストレート５０が熱硬化温度に加熱されているため、樹脂膜５２は転写パターン５２ａが形成された状態で硬化する。
熱硬化性樹脂膜としては、種々のものがあるが、誘電率が低いという観点でエポキシ樹脂膜が好ましい。

なお、サブストレート５０をインプリント用型４０に密着させる操作では、Ｚ軸テーブル１３の上昇による押圧力を漸増させることで、両者の間の空気を排除しつつ必要な押圧力に到達するように、Ｚ軸テーブル１３の上昇速度が制御される。

そして、上述の鋳型パターン４２の転写の後、Ｚ軸テーブル１３を降下させることで、インプリント用型４０からサブストレート５０を離間させるとともに、現在のチャックトップ２５の冷却ライン２２に対する通水を再開して、サブストレート５０の温度を５０℃に低下させ、一つのサブストレート５０に対する鋳型パターン４２の転写が完了する。

以降は、他の複数のサブストレート５０に対して順次、インプリント用型４０を移動／位置決めして同様の操作を反復することで、全てのサブストレート５０の樹脂膜５２に対する鋳型パターン４２の転写（インプリント）を行う。

このように、本第１の実施の形態の場合には、個々のサブストレート５０に対してインプリント用型４０を位置決めしてインプリントを行うので、インプリント時に必要な押圧力が小さくて済むため、高い位置決め精度を実現できるとともに、複数のサブストレート５０に対してインプリント用型４０の移動／位置決め／インプリントの反復を行うことで、スループットも向上させることが可能になる。

すなわち、インプリントにおけるインプリント用型４０とサブストレート５０との位置決め精度の向上と、スループットの向上を両立させることができる。

なお、サブストレート５０が載置されるチャックトップ２５の温度制御としては、冷却ライン２２に対する通水のＯＮ／ＯＦＦの制御に限らず、ワークヒータ２１をチャックトップ２５を単位として個別に配置し、チャックトップ２５の個々の温度を個別に制御してもよい。

また、冷却ライン２２に対する通水のＯＮ／ＯＦＦは、複数のチャックトップ２５の行単位、あるいは列単位に行うようにして各行あるいは各列毎に、インプリントを行うようにしてもよい。

上述のようにして、樹脂膜５２に転写パターン５２ａがインプリントされたサブストレート５０は、たとえば、図１４に例示されるような多層配線構造の形成プロセス等に供される。

すなわち、図１４（ａ）は、インプリント直後のサブストレート５０の断面を示しており、樹脂膜５２には、転写パターン５２ａインプリントされている。そして、図１４（ｂ）に例示されるように、下側の配線構造５１と接続する必要のある箇所で、この転写パターン５２ａの底部の樹脂を、レーザ照射や反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等の方法で除去して、下側の配線構造５１を露出させる。

その後、図１４（ｃ）に例示されるように、たとえばスパッタリング等の方法で、導体からなるシード層５３を、転写パターン５２ａを含む樹脂膜５２の全面に形成し、さらに、メッキ等の方法で、転写パターン５２ａの内部にＣｕ等の導体５４を埋め込み（図１４（ｄ））、さらに、樹脂膜５２の表面を研磨して余分な導体５４を除去することで、図１４（ｅ）に例示されるように、下側の配線構造５１と電気的に接続された配線構造５４ａが完成する。

さらに、必要に応じて、図１４（ｅ）の状態のサブストレート５０に対して、樹脂膜５２を形成して、上述のような本第１の実施の形態のインプリントおよび図１４（ｂ）〜（ｅ）のプロセスを必要な回数だけ反復することで、任意の積層数の多層配線構造を得ることができる。

半導体装置の実装構造に用いられるインターポーザ等の配線基板では、配線材料として、一般にＣｕが用いられているが、Ｃｕはドライエッチング技術を用いるフォトリソグラフィの適用が困難なため、ウェットエッチングを用いざるを得ないが、ウェットエッチングでは、近時の配線パターンの微細化要求に対応できない。

このため、本実施の形態のように、インプリント用型４０に形成された鋳型パターン４２をサブストレート５０上の樹脂膜５２等の絶縁薄膜に押圧して転写することで、配線パターンやスルーホール等のパターンを形成し、このパターンにメッキ等の方法でＣｕを埋め込んだ後に表面の余分なＣｕを研磨して除去することで、絶縁膜のパターン内に必要なＣｕ配線パターンを高精度で形成するインプリント技術を用いることが好適である。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態では、被加工物に対する型部材の位置決め工程と、被加工物に対する型部材の押圧工程とを別の装置で実施する場合について説明する。

図５は、本発明の第２の実施の形態であるインプリント方法を実施する位置決め装置の構成の一例を示す略断面図であり、図６は、その作用の一例を示す断面図、図７（ａ）および（ｂ）は、本第２の実施の形態にてインプリントされるサブストレートの平面図および側断面図、図８は、本第２の実施の形態で用いられる組立構造体の構成の一例を示す断面図、図９は、本第２の実施の形態におけるインプリント方法を実施する与圧装置の構成の一例を示す断面図である。

図５に例示されるように、本第２の実施の形態における位置決め装置Ｍ１は、鉛直方向に積層され、水平面内で互いに直交する方向に移動するＹ軸テーブル６１およびＸ軸テーブル６２と、これらに載置されて上下動するＺ軸テーブル６３を備えた位置決め機構６０を備えている。

この位置決め機構６０の上には、Ｚ軸の周りのθ軸回転変位が可能なチャックステージ７０が載置されており、位置決め機構６０のＹ軸テーブル６１およびＸ軸テーブル６２およびＺ軸テーブル６３の変位により、チャックステージ７０の水平面内および鉛直方向の変位が制御される。また、チャックステージ７０のθ軸回動変位により、Ｚ軸の周りの回転方向の位置決めが制御される。

チャックステージ７０の上面には、内外に二重に配置された二つのシール部材７１およびシール部材７２とが設けられ、このシール部材７１と７２の間には、真空吸引路７３が開口している。そして、図６に例示されるように、チャックステージ７０に載置される組立構造体基板９１が着脱自在に吸着固定される。

組立構造体基板９１には、サブストレート５０が載置され、組立構造体基板９１に設けられた真空吸引路９２にて着脱自在に固定されている。サブストレート５０を取り囲む位置には、シール部材９３が配置され、その内側には、真空吸引路９４が開口しており、シール部材９３の内側の空間を真空配置可能になっている。組立構造体基板９１には制御弁９５が一体に設けられ、真空吸引路９２および真空吸引路９４の開閉が制御される構成となっている。

チャックステージ７０に対向する位置には、ヘッドプレート８０が設けられており、このヘッドプレート８０には、クランプ機構８１を介して型基板４１が着脱自在に固定され、型基板４１のインプリント用型４０は鋳型パターン４２をサブストレート５０に対向させた姿勢となっている。

チャックステージ７０には、当該チャックステージ７０に対向するヘッドプレート８０のインプリント用型４０の位置を検出する型位置検出カメラ６４が設けられている。また、チャックステージ７０の上方には、当該チャックステージ７０とヘッドプレート８０の間を水平方向に移動可能に設けられた図示しないカメラブリッジに支持されたワーク位置検出カメラ６５が配置されており、チャックステージ７０に載置されたサブストレート５０の位置検出が可能なっている。

そして、型位置検出カメラ６４とワーク位置検出カメラ６５の位置検出結果に基づいて、位置決め機構６０を制御することにより、後述のように、サブストレート５０に対するインプリント用型４０の相対的な位置決めが行われる。

本第２の実施の形態では、サブストレート５０では、図７（ａ）および（ｂ）に例示されるように、一枚のサブストレート５０の複数の領域に樹脂膜５２が、縦横（Ｘ−Ｙ）方向に所定のピッチで規則的に配列されるように塗布されている。

そして、型基板４１には、複数のインプリント用型４０が、その個数および位置が前記サブストレート５０における複数の樹脂膜５２の塗布位置および個数に対応するように配置されている。

以下、本第２の実施の形態の位置決め装置Ｍ１の作用の一例について、図１１のフローチャート等を参照して説明する。

まず、組立構造体基板９１の上に図７に例示されるサブストレート５０を載置して、チャックステージ７０にセットする。このとき、図６に例示されるように、真空吸引路７３の吸引力により、組立構造体基板９１は、チャックステージ７０に密着して安定に固定される。また、ヘッドプレート８０のクランプ機構８１には、型基板４１がセットされる。

また、組立構造体基板９１の真空吸引路９２および真空吸引路９４は、制御弁９５を介して外部の真空排気装置に接続される。

次に、型位置検出カメラ６４でヘッドプレート８０のインプリント用型４０の位置検出をするとともに、ワーク位置検出カメラ６５でチャックステージ７０のサブストレート５０の位置検出を行い、検出結果に基づいて位置決め機構６０を制御することで、サブストレート５０の個々の樹脂膜５２と個々のインプリント用型４０の水平方向（Ｘ−Ｙ平面内）での精密な位置合わせを行う（ステップ５０１）。

その後、Ｚ軸テーブル６３を上昇させて、型基板４１に対して組立構造体基板９１を接近させ、組立構造体基板９１のシール部材９３を型基板４１に密着させ、型基板４１とシール部材９３と組立構造体基板９１で、インプリント用型４０およびサブストレート５０が収容される密閉空間を有する組立構造体Ｓを構成する。このとき、組立構造体Ｓの内部では、型基板４１のインプリント用型４０は、鋳型パターン４２の形成面が樹脂膜５２の表面に接した状態となっている。

そして、真空吸引路９４から組立構造体Ｓの内部を排気して負圧状態にした後、制御弁９５を閉じて、真空吸引路９２および真空吸引路９４を閉じることにより、組立構造体Ｓの内部の負圧状態と、サブストレート５０の組立構造体基板９１に対する真空吸着による固定状態を維持する。

これにより、組立構造体Ｓでは、個々のインプリント用型４０とサブストレート５０（樹脂膜５２）との精密な位置決め状態が維持されるとともに、組立構造体基板９１と型基板４１が一体に取り扱える状態となる（ステップ５０２）。

次に、このよう組立構造体基板９１と型基板４１が一体化された組立構造体Ｓは、図８に例示されるような単体の状態で、図９に例示されるようなプレス装置Ｍ２に供される。すなわち、プレス装置Ｍ２は、ベースプレート１０１および断熱プレート１０２に支持されたプレスプレート１０３を備えている。このプレスプレート１０３には、ヒータ１０４と冷却機構１０５と真空吸着路１０６が設けられている。

プレスプレート１０３に対向する位置には、プレスプレート１１５が設けられ、このプレスプレート１１５は、断熱プレート１１４、フランジ１１３、ＡＣサーボプレス１１２を介してベースプレート１１１に支持されている。また、プレスプレート１１５には、ヒータ１１６および冷却機構１１７、真空吸着路１１８が設けられている。

次に、このプレス装置Ｍ２の作用の一例について説明する。まず、図８に例示されるような位置決めが完了した状態の単体の組立構造体Ｓをプレスプレート１０３に載置し、真空吸着路１０６にて吸着固定する。

その後、ＡＣサーボプレス１１２等にて上側のプレスプレート１１５を降下させ、組立構造体Ｓの型基板４１に当接させ、真空吸着路１１８にて吸着することで水平方向の位置ずれが起こらない状態に固定する。

その後、さらに、プレスプレート１１５を降下させ、下側のプレスプレート１０３との間で組立構造体Ｓを、インプリント用型４０の個数等に応じた所定の荷重（たとえば数トン）で挟圧するとともに、冷却機構１０５および冷却機構１１７による冷却動作を停止することで、ヒータ１０４およびヒータ１１６により、組立構造体Ｓを上下から所定の温度（たとえば１００℃）で加熱する。

これにより、インプリント用型４０の鋳型パターン４２は、サブストレート５０の複数の樹脂膜５２に入り込み、樹脂膜５２に鋳型パターン４２が転写され、転写パターン５２ａ（図４（ｂ）参照）が形成されるとともに、樹脂膜５２は熱硬化して、転写パターン５２ａの形状が維持される。また、組立構造体Ｓは負圧状態であるため、気泡等の巻き込みによるパターン転写不良は発生しない（ステップ５０３）。

所定時間、挟圧状態を維持した後、冷却機構１０５および冷却機構１１７による冷却動作を再開することで、ヒータ１０４およびヒータ１１６による加熱操作を停止させ、常温程度に冷却し、ＡＣサーボプレス１１２にてプレスプレート１１５を上昇させ、挟圧状態を解除して組立構造体Ｓを取り出す。

その後、組立構造体Ｓを図１０に例示されるような脱着装置Ｍ３にて分解する。脱着装置Ｍ３は、図示しない真空吸着機構を備えた下側吸着プレート２０１と、これに対向し、同じく図示しない真空吸着機構を備えた上側吸着プレート２０２と、上側吸着プレート２０２を上下方向に駆動するシリンダ機構２０３等を備えている。

そして、上述のプレス装置Ｍ２にてインプリントが完了している組立構造体Ｓを、図１０（ａ）に例示されるように、下側吸着プレート２０１に載置して組立構造体Ｓの組立構造体基板９１を吸着固定し、さらに、上側吸着プレート２０２を降下させて型基板４１を吸着保持させる（図１０（ｂ））。

そして、組立構造体Ｓの制御弁９５を開放して内部の負圧状態を解除した後、上側吸着プレート２０２をシリンダ機構２０３にて上昇させることで、型基板４１と組立構造体基板９１が分離される（図１０（ｃ））。

そして、上側吸着プレート２０２の吸着状態を解除することで、型基板４１が取り外され、同様に、下側吸着プレート２０１の吸着状態を解除することで、組立構造体基板９１が取り外される。また、制御弁９５が開放されているので、組立構造体基板９１に対するサブストレート５０の吸着固定状態も解除され、樹脂膜５２がインプリント済のサブストレート５０が取り出される（ステップ５０４）。このサブストレート５０は、上述の図１４に例示した配線構造形成工程に供される。

このように、本第２の実施の形態の場合には、位置決め装置Ｍ１で、サブストレート５０と型基板４１（インプリント用型４０）とが位置決めされて固定された状態の組立構造体Ｓを構成し、この組立構造体Ｓをプレス装置Ｍ２に供して挟圧することでインプリントを行うので、位置決め装置Ｍ１では、複数のインプリント用型４０をサブストレート５０に一括して押圧（インプリント）するための大きな挟圧力を必要とせず、高い位置決め精度による、インプリント用型４０とサブストレート５０との位置決めを実現できる。

また、プレス装置Ｍ２では、すでに位置決め済の組立構造体Ｓを挟圧するだけなので、位置合わせ機構等の複雑な機構を必要とせず、複数のインプリント用型４０をサブストレート５０に一括して押圧（インプリント）するための大きな挟圧力（たとえば数トン以上）を容易に実現できる。

従って、本第２の実施の形態では、位置決め装置Ｍ１において、複数のインプリント用型４０とサブストレート５０を位置決めして組立構造体Ｓとすることによる高い位置決め精度と、プレス装置Ｍ２における大きな挟圧力にて複数のインプリント用型４０をサブストレート５０に一括して押圧（インプリント）することによるスループットの向上とを両立させることが可能になる。

また、組立構造体Ｓは、位置決め後は、制御弁９５を閉じたままであれば、インプリント用型４０とサブストレート５０との高精度の位置決め状態を維持したまま貯蔵でき、生産数量の調整も随意に可能となり、インプリントを含む半導体装置の製造工程における生産性が向上する。

図１２は、本発明の第３の実施の形態であるインプリント装置の構成の一例を示す略断面図であり、図１３（ａ）および（ｂ）は、その作用の構成および作用の一例を示す側面図である。

この第３の実施の形態では、上述の第２の実施の形態で例示した位置決め装置Ｍ１およびプレス装置Ｍ２に相当する機構部を近接して配置し、組立構造体Ｓの受け渡しを、共通の反転テーブルを介して行うようにしたものである。

すなわち、本実施の形態のインプリント装置Ｍ４は、位置決め機構部３００と、プレス機構部４００と、両者間に位置する反転テーブル４５０を備えている。

位置決め機構部３００は、鉛直方向に積層され、水平面内で互いに直交する方向に移動するＹ軸テーブル３１１およびＸ軸テーブル３１２と、これらに載置されて上下動するＺ軸テーブル３１３を備えた位置決め機構３１０を備えている。

この位置決め機構３１０の上には、Ｚ軸の周りのθ軸回転変位が可能なチャックステージ３２０が載置されており、位置決め機構３１０のＹ軸テーブル３１１およびＸ軸テーブル３１２およびＺ軸テーブル３１３の変位により、チャックステージ３２０の水平面内および鉛直方向の変位が制御される。また、チャックステージ３２０のθ軸回動変位により、Ｚ軸の周りの回転方向の位置決めが制御される。

チャックステージ３２０の上面には真空吸引路３２１が開口しており、チャックステージ３２０に載置される組立構造体Ｓの組立構造体基板９１が着脱自在に吸着固定される。

チャックステージ３２０に対向する位置には、反転テーブル４５０に支持されたヘッドプレート３３０が設けられている。ヘッドプレート３３０には、サスペンション３３２を介して、型基板４１を着脱自在に保持するクランプ機構３３１が設けられている。クランプ機構３３１に支持された型基板４１の背面側には、型ヒータ３３３、断熱部材３３４が順に設けられており、型基板４１のインプリント用型４０が所定の温度で加熱可能になっている。

また、図示しない型位置検出カメラおよびワーク位置検出カメラにより、インプリント用型４０、および組立構造体Ｓ側のサブストレート５０の位置を検出し、この位置検出結果に基づいて位置決め機構３１０による水平面内の位置決め動作が行われる。

反転テーブル４５０は、回転軸４５１にて支持され、保持したヘッドプレート３３０を、位置決め機構部３００とプレス機構部４００との間で垂直面内で反転移動させる動作を行う。

プレス機構部４００は、プレスステージ４１０と、このプレスステージ４１０に対向する加圧ヘッド部４２０を備えている。加圧ヘッド部４２０は、組立構造体Ｓを加熱するためのヒータ４２１、断熱材４２２、およびプレスステージ４１０との間で組立構造体Ｓを押圧するための与圧機構４２３と、これら加圧ヘッド部４２０の全体を昇降させる昇降機構４２４を備えている。

昇降機構４２４は、図１３に例示されるように、アーム旋回支柱４３０に支持されて水平面内を旋回する加圧ヘッド旋回アーム４３１に支持され、この加圧ヘッド旋回アーム４３１の旋回動作にて、加圧ヘッド部４２０が、プレスステージ４１０に鉛直方向に対向する位置と、反転テーブル４５０の反転動作を阻害しないようにプレスステージ４１０の側方に退避する動作とが可能になっている。

以下、本第３の実施の形態のインプリント装置Ｍ４の作用の一例について説明する。
まず、反転テーブル４５０を位置決め機構部３００の側に位置させた状態で、クランプ機構３３１に型基板４１を固定するとともに、チャックステージ３２０にはサブストレート５０を搭載した状態の組立構造体基板９１を載置し、真空吸引路３２１による真空吸着にて固定するとともに、組立構造体基板９１では真空吸引路９２にてサブストレート５０を真空吸着で固定する。

その後、図示しない二つの位置検出カメラにて、サブストレート５０およびインプリント用型４０の位置検出を行い、両者がインプリントに必要な位置関係となるように、位置決め機構３１０による水平面内のＸ−Ｙ方向の位置、およびチャックステージ３２０の回動変位によるＺ軸の周りのθ軸回転方向の位置合わせを行う。

次に、Ｚ軸テーブル３１３を上昇させて、組立構造体基板９１を型基板４１に接近させ、シール部材９３が型基板４１に密着するとともに所定の位置で停止させる。このとき、インプリント用型４０は、サブストレート５０の樹脂膜５２に接した状態となる。

この状態で、組立構造体基板９１の真空吸引路９４にて組立構造体Ｓの型基板４１、シール部材９３、組立構造体基板９１からなる密閉空間の真空排気を行い、型基板４１と組立構造体基板９１とを固定状態とし、制御弁９５を閉じて、組立構造体Ｓの固定（負圧）状態を維持する。

その後、プレス機構部４００の加圧ヘッド部４２０を、プレスステージ４１０の側方に退避させた後（図１３（ｂ））、チャックステージ３２０の真空吸引路３２１による真空吸着を解除して、組立構造体Ｓを保持したヘッドプレート３３０および反転テーブル４５０を、プレス機構部４００のプレスステージ４１０の側に反転させて移動させる。

これにより、ヘッドプレート３３０の断熱部材３３４がプレスステージ４１０の上に接した状態で、ヘッドプレート３３０が当該プレスステージ４１０の上に支持された状態となる。このとき、組立構造体Ｓは、組立構造体基板９１が型基板４１の上になる姿勢となっている。

次に、加圧ヘッド旋回アーム４３１により、加圧ヘッド部４２０をプレスステージ４１０の直上部に移動させた後、昇降機構４２４にて加圧ヘッド部４２０を降下させ、ヒータ４２１を組立構造体Ｓの組立構造体基板９１に密着させる（図１２の左側および図１３の（ａ））。

次に、型ヒータ３３３およびヒータ４２１を作動させて組立構造体Ｓを所定の温度に加熱するとともに、与圧機構４２３を作動させて、所定の押圧力で、組立構造体Ｓのサブストレート５０と型基板４１を挟圧し、インプリント用型４０の鋳型パターン４２をサブストレート５０の樹脂膜５２に転写するインプリントを実行する。

このインプリントの後、与圧機構４２３による押圧力を解除するとともに、昇降機構４２４にて加圧ヘッド部４２０を上昇させ、側方に退避させる（図１３（ｂ））。そして、クランプ機構３３１を解除して、組立構造体Ｓを取り出す。取り出した組立構造体Ｓは、前述の、第２の実施の形態にて例示した脱着装置Ｍ３にて分解され、インプリント済のサブストレート５０が取り出される。

このように、本第３の実施の形態では、位置決め機構部３００とプレス機構部４００を別に設け、インプリント前の高精度の位置決めと、与圧によるインプリントとを別の装置にて行うので、インプリント前の複数のインプリント用型４０とサブストレート５０との高精度の位置決めと、大きな押圧力による複数のインプリント用型４０とサブストレート５０の一括インプリントによるスループットの向上とを両立させることが可能になる。

また、位置決め機構部３００からプレス機構部４００への組立構造体Ｓの移動を両者に共通に設けられた反転テーブル４５０にて行うので、両機構部間での組立構造体Ｓの受け渡しが迅速に行われ、より一層のスループットの向上が期待できる。

本発明の第１の実施の形態であるインプリント方法を実施するインプリント装置の構成の一例を示す略断面図。 （ａ）および（ｂ）は、第１の実施の形態のインプリント装置の作用の一例を示す断面図。 第１の実施の形態のインプリント装置の一部の平面図。 第１の実施の形態のインプリント装置の構成および作用の一例を示す断面図。 本発明の第２の実施の形態であるインプリント方法を実施する位置決め装置の構成の一例を示す略断面図。 本発明の第２の実施の形態であるインプリント装置の作用の一例を示す断面図。 （ａ）および（ｂ）は、第２の実施の形態にてインプリントされるサブストレートの平面図および側断面図。 第２の実施の形態のインプリント装置で用いられる組立構造体の構成の一例を示す断面図。 本第２の実施の形態におけるインプリント方法を実施する与圧装置の構成の一例を示す断面図。 （ａ）〜（ｃ）は、第２の実施の形態における脱着装置Ｍ３の構成および作用の一例を工程順に示す側面図。 第２の実施の形態におけるインプリント工程の作用の一例を示すのフローチャート。 本発明の第３の実施の形態であるインプリント装置の構成の一例を示す略断面図。 （ａ）および（ｂ）は、第３の実施の形態のインプリント装置の構成および作用の一例を示す側面図。 （ａ）〜（ｅ）は、第１〜第３の実施の形態にてインプリントされたサブストレートを用いた多層配線構造の形成プロセスの一例を工程順に例示した断面図。

符号の説明

１０…位置決め機構
１１…Ｙ軸テーブル
１２…Ｘ軸テーブル
１３…Ｚ軸テーブル
１４…型位置検出カメラ
１５…ワーク位置検出カメラ
２０…チャックステージ
２１…ワークヒータ
２２…冷却ライン
２３…真空吸引路
２４…真空吸着孔
２５…チャックトップ
３０…ヘッドプレート
３１…サスペンション
３２…断熱プレート
３３…型ヒータ
３４…ヘッド姿勢制御機構
３５…伸縮変位機構
４０…インプリント用型
４１…型基板
４２…鋳型パターン
５０…サブストレート
５０ａ…絶縁基板
５１…配線構造
５２…樹脂膜
５２ａ…転写パターン
５３…シード層
５４…導体
５４ａ…配線構造
６０…位置決め機構
６１…Ｙ軸テーブル
６２…Ｘ軸テーブル
６３…Ｚ軸テーブル
６４…型位置検出カメラ
６５…ワーク位置検出カメラ
７０…チャックステージ
７１…シール部材
７２…シール部材
７３…真空吸引路
８０…ヘッドプレート
８１…クランプ機構
９１…組立構造体基板
９２…真空吸引路
９３…シール部材
９４…真空吸引路
９５…制御弁
１０１…ベースプレート
１０２…断熱プレート
１０３…プレスプレート
１０４…ヒータ
１０５…冷却機構
１０６…真空吸着路
１１１…ベースプレート
１１２…ＡＣサーボプレス
１１３…フランジ
１１４…断熱プレート
１１５…プレスプレート
１１６…ヒータ
１１７…冷却機構
１１８…真空吸着路
２０１…下側吸着プレート
２０２…上側吸着プレート
２０３…シリンダ機構
３００…位置決め機構部
３１０…位置決め機構
３１１…Ｙ軸テーブル
３１２…Ｘ軸テーブル
３１３…Ｚ軸テーブル
３２０…チャックステージ
３２１…真空吸引路
３３０…ヘッドプレート
３３１…クランプ機構
３３２…サスペンション
３３３…型ヒータ
３３４…断熱部材
４００…プレス機構部
４１０…プレスステージ
４２０…加圧ヘッド部
４２１…ヒータ
４２２…断熱材
４２３…与圧機構
４２４…昇降機構
４３０…アーム旋回支柱
４３１…加圧ヘッド旋回アーム
４５０…反転テーブル
４５１…回転軸
Ｍ０…インプリント装置
Ｍ１…位置決め装置
Ｍ２…プレス装置
Ｍ３…脱着装置
Ｍ４…インプリント装置
Ｓ…組立構造体

Claims (26)

1. 型部材に形成された鋳型パターンを、被加工物の主面に形成された被加工膜に押圧することで、前記鋳型パターンを前記被加工膜に転写するインプリント方法であって、
   配列された複数の前記被加工物の各々を選択的に昇温し、昇温された前記被加工物に前記型部材を位置決めして前記鋳型パターンを前記被加工膜に押圧する操作を反復することで、複数の前記被加工物に対する前記鋳型パターンの転写を行うことを特徴とするインプリント方法。
2. 前記型部材および前記被加工物の双方の画像を認識して各々の位置を検出することで、前記被加工物に対する前記型部材の位置決めを行うことを特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
3. 前記被加工物は、前記主面に第１配線パターンが形成されたサブストレートからなり、前記被加工膜は、前記第１配線パターンを覆う絶縁性のエポキシ樹脂膜からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインプリント方法。
4. 前記エポキシ樹脂膜に転写された前記鋳型パターンは、前記第１配線パターンに接続される第２配線パターンとなるべき導体が充填される溝パターンおよび孔パターンの少なくとも一方からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のインプリント方法。
5. 前記型部材を前記被加工物に押圧する押圧力を漸増させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のインプリント方法。
6. 型部材に形成された鋳型パターンを、被加工物の主面に形成された被加工膜に押圧することで、前記鋳型パターンを前記被加工膜に転写するインプリント方法であって、
   前記被加工物に前記型部材を位置決めして固定した状態の組立構造体を構成する第１工程と、
   前記組立構造体を挟圧して前記型部材の前記鋳型パターンを前記被加工膜に転写する第２工程と、
   を具備したことを特徴とするインプリント方法。
7. 前記第１工程では、前記型部材および前記被加工物の双方の画像を認識して各々の位置を検出することで、前記被加工物に対する前記型部材の位置決めを行うことを特徴とする請求項６に記載のインプリント方法。
8. 前記組立構造体には、複数の被加工物と、その各々に対応する複数の前記型部材とを位置決め完了状態で収容し、前記組立構造体を挟圧することで、複数の前記型部材の各々の前記鋳型パターンを、対応する個々の前記被加工物の前記被加工膜に一括して転写することを特徴とする請求項６または請求項７に記載のインプリント方法。
9. 前記第１工程では、前記組立構造体の内部を減圧した状態で前記被加工物と前記型部材とが位置決めされ、前記第２工程まで前記減圧状態を維持することを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載のインプリント方法。
10. 前記第１工程と、前記第２工程を別個の第１および第２装置で遂行することを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項に記載のインプリント方法。
11. 前記第１および第２装置を近接して配置し、前記組立構造体を、前記第１および第２装置の間で移動可能な反転台に固定することで、前記第１および第２装置での前記第１および第２工程を連続して遂行することを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載のインプリント方法。
12. 前記被加工物は、前記主面に第１配線パターンが形成されたサブストレートからなり、前記被加工膜は、前記第１配線パターンを覆う絶縁性のエポキシ樹脂膜からなることを特徴とする請求項６から請求項１１のいずれか１項に記載のインプリント方法。
13. 前記エポキシ樹脂膜に転写された前記鋳型パターンは、前記第１配線パターンに接続される第２配線パターンとなるべき導体が充填される溝パターンおよび孔パターンの少なくとも一方からなることを特徴とする請求項６から請求項１２のいずれか１項に記載のインプリント方法。
14. 型部材に形成された鋳型パターンを、被加工物の主面に形成された被加工膜に押圧することで、前記鋳型パターンを前記被加工膜に転写するインプリント装置であって、
    複数の前記被加工物が載置され、個々の前記被加工物の加熱温度を個別に制御可能な温度制御機構を備えた載置台と、
    前記載置台に対向して配置され、前記型部材を支持するヘッド部と、
    前記ヘッド部に支持された前記型部材と前記載置台に支持された前記被加工物との位置決めを行う位置決め機構と、
    前記型部材を前記被加工物に押圧する押圧機構と、
    を具備したことを特徴とするインプリント装置。
15. 前記ヘッド部は、前記型部材の前記被加工物に対する対向姿勢を制御するための姿勢制御機構を備えたことを特徴とする請求項１４に記載のインプリント装置。
16. 前記位置決め機構は、前記ヘッド部に支持された前記型部材の位置を検出する第１カメラと、前記載置台に支持された前記被加工物の位置を検出する第２カメラとを備えたことを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載のインプリント装置。
17. 前記押圧機構は、前記型部材を前記被加工物に押圧する押圧力を漸増させる機能を備えたことを特徴とする請求項１４から請求項１６のいずれか１項に記載のインプリント装置。
18. 前記被加工物は、前記主面に第１配線パターンが形成されたサブストレートからなり、前記被加工膜は、前記第１配線パターンを覆う絶縁性のエポキシ樹脂膜からなることを特徴とする請求項１４から請求項１７のいずれか１項に記載のインプリント装置。
19. 前記エポキシ樹脂膜に転写された前記鋳型パターンは、前記第１配線パターンに接続される第２配線パターンとなるべき導体が充填される溝パターンおよび孔パターンの少なくとも一方からなることを特徴とする請求項１４から請求項１８のいずれか１項に記載のインプリント装置。
20. 型部材に形成された鋳型パターンを、被加工物の主面に形成された被加工膜に押圧することで、前記鋳型パターンを前記被加工膜に転写するインプリント装置であって、
    前記被加工物に前記型部材を位置決めする位置決め機能と、被加工物および前記型部材の位置決め状態を固定する固定機能とを備え、前記被加工物および前記型部材の位置決め状態が固定された組立構造体を得る第１装置と、
    前記組立構造体を挟圧して前記型部材の前記鋳型パターンを前記被加工膜に転写する与圧機能を備えた第２装置と、
    を具備したことを特徴とするインプリント装置。
21. 型部材に形成された鋳型パターンを、被加工物の主面に形成された被加工膜に押圧することで、前記鋳型パターンを前記被加工膜に転写するインプリント装置であって、
    前記被加工物に前記型部材を位置決めする位置決め機能と、被加工物および前記型部材の位置決め状態を固定する固定機能とを備え、前記被加工物および前記型部材の位置決め状態が固定された組立構造体を得る第１装置と、
    前記組立構造体を挟圧して前記型部材の前記鋳型パターンを前記被加工膜に転写する与圧機能を備えた第２装置と、
    前記第１装置と前記第２装置との間で移動可能に設けられ、前記組立構造体を支持して、前記第１装置から前記第２装置に搬送する反転テーブルと、
    を具備したことを特徴とするインプリント装置。
22. 前記第１装置の前記位置決め機構は、前記型部材の位置を検出する第１カメラと、前記被加工物の位置を検出する第２カメラとを備えことを特徴とする請求項２０または請求項２１に記載のインプリント装置。
23. 前記組立構造体は、前記被加工物が背面側から支持される第１保持部材と、前記型部材が背面側から支持される第２保持部材と、前記第１および第２保持部材に支持された前記被加工物および前記型部材を囲繞するように前記第１および第２保持部材の間隙に配置され、前記被加工物および前記型部材が収容される密閉空間を構成する封止部材とからなり、前記第１装置の前記固定機能は、前記密閉空間を減圧して前記被加工物と前記型部材の位置決め状態を固定することを特徴とする請求項２０または請求項２１に記載のインプリント装置。
24. 前記第１保持部材には、複数の転写領域の各々に前記被加工膜が形成された前記被加工物が保持され、前記第２保持部材には、個々の前記転写領域の各々に対応し、互いに同一または異なる鋳型パターンが形成された複数の型部材が保持され、前記第２装置では、個々の前記転写領域毎に前記鋳型パターンが一括して転写されることを特徴とする請求項２０から請求項２３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
25. 前記被加工物は、前記主面に第１配線パターンが形成されたサブストレートからなり、前記被加工膜は、前記第１配線パターンを覆う絶縁性のエポキシ樹脂膜からなることを特徴とする請求項２０から請求項２４のいずれか１項に記載のインプリント装置。
26. 前記エポキシ樹脂膜に転写された前記鋳型パターンは、前記第１配線パターンに接続される第２配線パターンとなるべき導体が充填される溝パターンおよび孔パターンの少なくとも一方からなることを特徴とする請求項２０から請求項２５のいずれか１項に記載のインプリント装置。

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