JP2015012280A - インプリント装置、インプリント方法および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 インプリント処理を複数のパターン形成領域に対して円滑に行い得るインプリント装置を提供する。
【解決手段】 インプリント装置は、基板上に供給されたインプリント材と型に形成されたパターンとを接触させた状態で、前記インプリント材を硬化するインプリント処理を行う。前記基板は、前記インプリント処理によってパターンが形成される第１領域と、当該第１領域と隣り合う第１領域との間に配置されパターンが形成されない第２領域とを含む。前記インプリント装置は、前記インプリント処理の対象とする第１領域のインプリント材を硬化するときに他の第１領域のインプリント材が硬化しないように前記インプリント処理を複数の第１領域に対して行い、その後、前記インプリント処理が行われた前記複数の第１領域によって囲まれた第２領域のインプリント材を硬化させる。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、インプリント処理によって基板上の樹脂にパターンを形成するインプリント装置、インプリント方法および物品の製造方法に関する。

半導体デバイス等のデバイスを製造するための技術として、基板に樹脂を塗布し、該樹脂に原版を押し付けた状態で該樹脂を硬化させるインプリント技術が知られている（特許文献１及び特許文献２）。インプリント装置において、基板に樹脂を塗布する方法として、インプリント装置に送り込む前に、専用の塗布装置で事前に樹脂を基板上の全面に塗布する方法がある。樹脂が基板上の全面に塗布された基板に対して、紫外線を照射して樹脂を硬化するインプリント処理をショット領域ごとに行う。

米国特許第５７７２９０５号明細書 米国特許第６８７３０８７号明細書

図１２、図１３を参照しながら従来技術のインプリント処理について説明する。インプリント処理を行う場合、まず工程（Ａ）では、原版１０５のパターン部１０５ｂの裏面側の中空空間部１０５ｄの内圧が上げられ、薄肉部１０５ｃが破線のように下方向に膨らみ変形を開始する。このとき、原版１０５のパターン部１０５ｂも下方に凸形状となるように変形し、基板１上の樹脂１ａに対して中心付近から接触して樹脂１ａに原版１０５のパターンを転写する動作を開始する。工程（Ｂ）では、パターン部１０５ｂが樹脂１ａに完全に押印された状態で、アライメントスコープ１１ａによって原版側マークと基板側マークとを合わせ込むことで、原版５と基板１との位置合わせを行う。位置合わせが終了した状態の工程（Ｃ）で、紫外光を原版１０５を介して樹脂に照射する。原版１０５における紫外光の照射領域６ａはパターン部１０５ｂより広く設けられている。原版１０５を透過した紫外光が樹脂１ａに照射されることで、樹脂１ａは光化学反応により硬化を開始する。このとき、図１２の（Ｃ）に示すように、パターン部１０５ｂの画角周辺部の紫外光は、基板１及び原版１０５に反射することによって照射領域６ａの外側まで漏れる。紫外光が照射領域６ａの外側まで漏れた影響で、樹脂１ａの硬化部１ｂは、図１２の（Ｄ）に示す黒色部領域６ｂに広がる。照射領域６ａから外側にいくに従って樹脂が完全硬化状態から半硬化状態へと変化している。

図１２に示したインプリント処理を隣り合う２つのショット領域に行う場合の様子を、図１３を用いて説明する。図１３の（Ａ）に示すように、パターンが形成される領域である隣り合う２つの領域ＡＲ１、ＡＲ２の間にはパターンが形成されない領域ＡＲ３が配置されている。領域ＡＲ１にインプリント処理を行う場合に、紫外光は当該領域ＡＲ１とその周辺に位置する領域ＡＲ３とをカバーするように照射される。すなわち、領域ＡＲ１にインプリント処理を行う場合の原版１０５上における紫外光の照射領域６ａは、図１３の（Ａ）に示される領域であり、他のパターン形成領域ＡＲ２を含まない。ところが上述したように紫外光が照射領域６ａの外側に漏れることによって、他のパターン形成領域ＡＲ２の樹脂にまで硬化が進み、硬化部１ｂの領域６ｂが他のパターン形成領域ＡＲ２まで及びことがある。そうすると、図１３の（Ｃ）に示すように、他のパターン形成領域ＡＲ２にインプリント処理を行うときに、パターン部１０５ｂが硬化部１ｂと接する状態となる。その結果、正常なアライメントが行えなかったり、パターン部１０５ｂが樹脂１ａに正常に侵入できない状態になり、インプリント処理が正常に行えなかったりする。

本発明は、インプリント処理を複数のパターン形成領域に対して円滑に行い得るインプリント装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、基板上に供給されたインプリント材と型に形成されたパターンとを接触させた状態で、前記インプリント材を硬化するインプリント処理を行うインプリント装置であって、前記基板は、前記インプリント処理によってパターンが形成される第１領域と、当該第１領域と隣り合う第１領域との間に配置されパターンが形成されない第２領域とを含み、前記インプリント装置は、前記インプリント処理の対象とする第１領域のインプリント材を硬化するときに他の第１領域のインプリント材が硬化しないように前記インプリント処理を複数の第１領域に対して行い、その後、前記インプリント処理が行われた前記複数の第１領域によって囲まれた第２領域のインプリント材を硬化させる、ことを特徴とする。

本発明によれば、インプリント処理を複数のパターン形成領域に対して円滑に行い得るインプリント装置を提供することができる。

本発明に係るインプリント装置の一例を示す図 塗布装置の説明図 実施例１のインプリント処理のシーケンスを説明する図 インプリント装置の原版を説明する図 実施例１のインプリント処理のシーケンスを説明する図 実施例１の紫外光照射領域と硬化部とを説明する図 実施例１のインプリント処理後のシーケンスを説明する図 実施例１のインプリント処理後のシーケンスを説明する図 実施例１の紫外光照射領域を説明する図 実施例２のインプリント処理後のシーケンスを説明する図 実施例２の紫外光照射領域を説明する図 従来技術のインプリント処理のシーケンスを説明する図 従来技術の紫外光照射領域と硬化部とを説明する図

以下、図１〜１１を用いて、基板に供給された樹脂に原版に形成されたパターンを接触させながら光を照射して樹脂を硬化するインプリント処理を行うインプリント装置について説明する。
［実施例１］
図１を参照しながら実施例１のインプリント装置について説明する。実施例１では、紫外光を照射して樹脂を硬化する紫外光硬化型インプリント装置に本発明を適用した例を説明する。しかしながら、本発明は、他の波長域の光の照射によって樹脂を硬化させるインプリント装置に適用することも可能である。

インプリント装置は、インプリント処理をパターンが形成されるべき領域（第１領域）に繰り返すことによって基板（ウエハ）１の複数の領域にパターンを形成するように構成されている。インプリント処理は、原版５を基板１上の未硬化の樹脂に押し付けた状態で樹脂を硬化させることによって基板１の１つの領域にパターンを形成するサイクルである。原版５は、型、モールドとも呼ばれる。基板１に原版５のパターンを転写することで、基板１上に原版５のパターンに対応した素子のパターンが形成される。

基板１は、基板ステージ３上に設けられた基板チャック２によって保持される。基板ステージ３は、基板チャック２に保持された基板１を互いに直交する２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動させる。ベースフレーム４は、基板ステージ３を支持して位置決めする。原版５の表面には凹凸状のパターンが形成されている。原版５が基板１上の紫外線硬化性の樹脂（インプリント材、レジスト）に押し付けられることで、原版５のパターンが基板１上の樹脂に転写される。原版駆動部５ａは、原版５をＺ方向に駆動する。原版駆動部５ａは、基板１上の未硬化状態の樹脂に原版５を接触させ、押しつける押印動作を行う。照射部（第１照射部）６は、紫外光を発生し、原版５のパターン面を介して未硬化状態の樹脂に紫外光を照射してそれを硬化させる。照射部６は、ｉ線、ｇ線を発生するハロゲンランプなどの光源と、光源が発生した紫外光を集光し成形する光学系とを含む。実施例１のインプリント装置は、紫外光を発生して原版５のパターン面を介せずに未硬化状態の樹脂に紫外光を照射してそれを硬化させる照射部（第２照射部）してを備える。照射部１３の機能については後述する。制御部Ｃは、原版駆動部５ａ、基板ステージ３、照射部６、アライメントスコープ１１等を制御する。

図２に基板１の上に樹脂を塗布する塗布装置（ディスペンサ）７を示す。塗布装置７は、タンク７ｃに保管された未硬化状態の樹脂を、配管７ｂを介してノズル７ａから基板１上に供給する。図２の例では、回転テーブル７ｄの上に支持された基板１が回転させられた状態で樹脂が基板１の中心部に滴下されることで、樹脂が遠心力により基板１の上面全面に均一に塗布される。塗布装置７は、インプリント装置内に設けられていてもよいし、インプリント装置とは異なる装置であってもよい。塗布装置７がインプリント装置の外部に設けられている場合は、塗布装置７で基板１上に樹脂を供給した後に、樹脂が供給された基板１をインプリント装置内に搬入する。図１に戻り、アライメントスコープ１１は、原版５に形成された原版側マークと基板１に形成された基板側マークとの位置を合わせる顕微鏡で、２つのマークが重ね合わさる様子を顕微鏡で計測することで、相互の位置合わせを行う。定盤１２は、照射部６や原版駆動部５ａ等を支持している。

次に、図３〜図９を用いて実施例１におけるインプリント処理について説明する。工程Ａ（図３Ａ）で、制御部Ｃは、基板ステージ３に設けられている基板チャック２に基板１を搭載する。工程Ｂ（図３Ｂ）で、制御部Ｃは、原版５を降下させ、原版５と基板１とが接触し樹脂が未硬化の状態でアライメントスコープ１１により原版側アライメントマークと基板側アライメントマークとを重ね合わせることで、原版５と基板１との相対位置を調整する。工程Ｃ（図３Ｃ）で、制御部Ｃは、原版５を原版駆動部５ａによりさらに基板１側に降下させ、原版５のパターン部５ｂを樹脂に押しつけてパターンを転写する。工程Ｄ（図３Ｄ）で、制御部Ｃは、照射部６から紫外光を、原版５を透過させて樹脂に照射する。この工程Ｄで、樹脂は硬化される。工程Ｅ（図３Ｅ）で、制御部Ｃは、原版５を原版駆動部５ａにより基板１から剥離し退避させることで、基板１上にパターニングされた樹脂層が形成され、インプリント処理を終了する。

以上の工程Ａ〜Ｅを踏むことで基板１に原版５のパターンを形成するするインプリント装置の詳細構成を示す。図４に原版５の上面図と側面の断面図とを示す。原版５は、パターンが形成されているパターン部５ｂと薄肉部５ｃと薄肉部５ｃの裏面側に形成された中空空間部５ｄとを含む。中空空間部５ｄの内部圧力は、圧力制御部５ｇによって制御される。原版５は、原版保持部５ｆにより保持される。

図５を用いてインプリント処理について説明する。まず工程Ａ（図５Ａ）で、制御部Ｃは、圧力制御部５ｇによって中空空間部５ｄの内圧を増加させ、薄肉部５ｃを破線のように下方向に膨らませて変形させる。このとき、パターン部５ｂも下方に凸形状となるように変形し、基板１上の樹脂１ａに対して中心付近から接して樹脂１ａに原版５のパターンを転写する動作が開始される。工程Ｂ（図５Ｂ）で、制御部Ｃは、パターン部５ｂが樹脂１ａに完全に押印された状態で、アライメントスコープ１１ａによって原版側マークと基板側マークとを合わせ込むことで、原版５と基板１との位置合わせを行う。原版５と基板１とが位置合わせされている工程Ｃ（図５Ｃ）において、制御部Ｃは、照射部６から紫外光がインプリント処理の対象とするパターン形成領域のみに照射され他のパターン形成領域に照射されないように紫外光を照射する。例えば、原版５における紫外光の照射領域６ａを図５（Ｃ）に示すように、パターン部５ｂの領域と一致させる。原版５を透過した紫外光が樹脂１ａに照射されることで、樹脂１ａは光化学反応により硬化を開始する。このとき、工程Ｃでは、パターン部５ｂの画角周辺部の紫外光は、基板１及び原版５に反射されて照射領域６ａの外側に漏れる。図５（Ｄ）に示すように、紫外光が照射領域６ａの外側に漏れた影響で、樹脂１ａの硬化部１ｂは、領域６ｂまで及ぶようになる。照射領域６ａから外側にいくに従って樹脂が完全硬化状態から半硬化状態へと変化している。しかしながら、本実施例１では、パターン部５ｂのみに紫外光が入射するように紫外光を照射することで、基板１及び原版５で反射された紫外光が、隣接するパターン形成領域の樹脂にまで漏れないようにしている。すなわち、基板１及び原版５で反射されてパターン部５ｂの外側に漏れた紫外光は、隣り合うパターン形成領域の間に配置されパターンが形成されない領域（第２領域）にとどまり、隣接する他のパターン形成領域まで及ばないように構成している。

図６を用いてパターン部５ｂと樹脂の硬化領域との関係について説明する。図６（Ａ）に、隣り合う２つのパターン形成領域ＡＲ１，ＡＲ２、パターンを形成しない領域ＡＲ３、基板１上の樹脂１ａにおける紫外光の照射領域６ｂとの関係を示した。２つのパターン形成領域ＡＲ１，ＡＲ２のそれぞれは、原版５のパターン部５ｂと同じ大きさであり、かつ、原版５上における紫外光の照射領域６ａと一致している。なお、原版５上における紫外光の照射領域６ａは、対応する樹脂１ａにおける照射領域６ｂが隣のパターン形成領域にまで及ばないならば、１つのパターン形成領域より大きくてもよい。また、原版５上における紫外線の照射領域６ａは、対応する樹脂１ａにおける照射領域６ｂが隣のパターン形成領域にまで及ぶのならば、１つのパターン形成領域より小さくてもよい。図６（Ａ）に示す例では、原版５上における紫外光の照射領域６ａは、１つのパターン形成領域、原版５のパターン部５ｂと同じ大きさである。樹脂１ａにおける紫外光の照射領域６ｂは、１つのパターン形成領域のすべてと、パターンが形成されない領域ＡＲ２の一部とを包含し、隣のパターン形成領域には及んでいない。紫外光の照射領域６ａの大きさ（形状）は、例えばインプリント装置内に設けられた遮光部材を駆動することによって決めることができる。また、照射部６に含まれる光学系により、光源が発生した紫外光を任意の照射領域６ａに集光し成形してもよい。

本発明では、基板１上の樹脂１ａにおける紫外光の照射領域６ｂが隣のパターン形成領域にまで及ばないように構成することを特徴としている。本発明は、この特徴を備えることで、隣のパターン形成領域へ紫外光が漏れだすことを抑制した。そのため、図６（Ｂ）に示すように、隣のパターン形成領域のアライメント時に、樹脂の硬化部１ｂが基板側マークや原版側マークと重なることはない。また、図６（Ｃ）に示すように、隣のパターン形成領域に対するインプリント処理を行うときに、樹脂の硬化部１ｂが原版５のパターン部５ｂと接触することもない。したがって、隣のパターン形成領域に対するインプリント処理を円滑に行うことが可能になる。

次に、図７、図８を用いて、隣り合うパターン形成領域間における樹脂の未硬化領域、部分硬化領域を完全に硬化するために行う紫外光照射について説明する。パターン形成領域のすべてに対してインプリント処理が終了した後、照射部１３を用いて、基板１上の樹脂の未硬化領域、部分硬化領域を完全に硬化するための紫外光照射を行う。

最初の工程Ａ（図７Ａ、図８Ａ）で、制御部Ｃは、図７（Ａ）、図８（Ａ）に示すように、基板ステージ３を駆動して基板１を照射部１３の照射開始位置に移動させる。次に、工程Ｂ（図７Ｂ、図８Ｂ）で、制御部Ｃは、図７（Ｂ）、図８（Ｂ）に示すように、基板１上の樹脂が存在する全領域に対して照射部１３により紫外光１３ａの照射を開始し、紫外光１３ａを照射した状態で基板ステージ３を駆動する。したがって、照射部１３により紫外光が照射される領域は、基板１上の全面である。図９に、照射部６によりインプリント処理時に紫外光が照射される領域（図９Ａ）と、照射部１３によりインプリント処理後に紫外光が照射される領域（図９Ｂ）とを示す。基板１上の全面に対して紫外光１３ａの照射が終了したら、基板１上の樹脂はすべて完全硬化した状態となる（工程Ｃ（図７Ｃ、図８Ｃ））。

［実施例２］
実施例１では、インプリント処理後の２回目の紫外光照射を、基板１上の全面に照射する構成をとっていた。実施例２では、インプリント処理後の２回目の紫外光照射を行う領域を、基板１上の樹脂の未硬化領域、部分硬化領域すなわちパターンが形成されない領域に限っている。実施例２における照射部１３は、隣り合うパターン形成領域間に存在するパターンが形成されない領域のみに対して紫外光を照射する。図１１に、照射部６によりインプリント処理時に紫外光が照射される領域（図１１Ａ）と、照射部１３によりインプリント処理後に紫外光が照射される領域（図１１Ｂ）とを示す。

インプリント処理が終了したら、制御部Ｃは、まず、図１０Ａに示されるように、基板ステージ３を駆動して基板１を照射部１３の照射開始位置に移動させる。次に、制御部Ｃは、図１０Ｂに示すように、パターンが形成されない領域の内でＹ軸方向に延びる部分に紫外光１３ａを照射した状態で基板ステージ３を駆動する。次に、制御部Ｃは、図１０Ｃに示すように、パターンが形成されない領域の内でＸ軸方向に延びる部分に紫外光１３ａを照射した状態で基板ステージ３を駆動する。そうすると、図１０Ｄに示されるように、基板１上のパターンが形成されない領域の全領域に対する紫外光１３ａの照射が終了する。

なお、本実施例２では、基板上のすべてのパターン形成領域に対するインプリント処理が終了した後に、照射部１３による紫外光１３ａの照射を行った。しかし、インプリント処理が複数のパターン形成領域に対して行われた後に、当該複数のパターン形成領域によって囲まれたパターンが形成されない領域に対して照射部１３による紫外光１３ａの照射を行ってもよい。

上記、何れの実施例も光を照射することで樹脂を硬化させる光硬化法のインプリント方法について説明したが、本発明は光硬化法に限らず熱を用いて樹脂を硬化させる熱硬化法のインプリント方法を用いてもよい。ただし、熱伝導により樹脂の硬化部１ｂの広がりが加熱の領域と比較して大きく広がるため、光硬化時よりも狭い領域を加熱する。インプリント装置内には加熱領域を制限する遮熱部材が備えられており、遮熱部材を駆動することで加熱領域を決める。

［物品の製造方法］
物品としてのデバイス（半導体集積回路デバイス、液晶表示デバイス、ＭＥＭＳ等）の製造方法は、前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、フィルム状基板等）にパターンを転写（形成）するステップを含む。さらに、該製造方法は、パターンを転写された前記基板をエッチングするステップを含みうる。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、エッチングステップの代わりに、パターンを転写された前記基板を加工する他の加工ステップを含みうる。

Claims (9)

1. 基板上に供給されたインプリント材と型に形成されたパターンとを接触させた状態で、前記インプリント材を硬化するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
   前記基板は、前記インプリント処理によってパターンが形成される第１領域と、当該第１領域と隣り合う第１領域との間に配置されパターンが形成されない第２領域とを含み、
   前記インプリント装置は、前記インプリント処理の対象とする第１領域のインプリント材を硬化するときに他の第１領域のインプリント材が硬化しないように前記インプリント処理を複数の第１領域に対して行い、その後、前記インプリント処理が行われた前記複数の第１領域によって囲まれた第２領域のインプリント材を硬化させる、ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記インプリント処理を前記基板上のすべての第１領域に対して行い、その後、前記第２領域のインプリント材を硬化させる、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. 光を照射して前記インプリント材を硬化させることを特徴とする請求項１または２に記載のインプリント装置。
4. 前記第２領域に前記パターン面を介さずに光を照射することで、前記第２領域のインプリント材を硬化させ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. 前記第１領域に前記パターン面を介して光を照射する第１照射部と、前記第２領域に前記パターン面を介さずに光を照射する第２照射部と、を含むことを特徴とする請求項３または４に記載のインプリント装置。
6. 前記第２照射部は、前記第２領域のみに前記パターン面を介さずに光を照射する、ことを特徴とする請求項５に記載のインプリント装置。
7. 前記第２照射部は、前記第１領域および前記第２領域に前記パターン面を介さずに光を照射する、ことを特徴とする請求項５に記載のインプリント装置。
8. 基板上に供給されたインプリント材と型に形成されたパターンとを接触させた状態で、前記インプリント材を硬化するインプリント処理を行うインプリント方法であって、
   前記基板は、パターンが形成される第１領域と、当該第１領域と隣り合う第１領域との間に配置されパターンが形成されない第２領域とを含み、
   前記インプリント方法は、
   前記インプリント処理の対象とする第１領域のインプリント材を硬化するときに他の第１領域のインプリント材が硬化しないように前記インプリント処理を複数の第１領域に対して行う工程と、
   前記インプリント処理が行われた前記複数の第１領域によって囲まれた第２領域のインプリント材を硬化させる工程と、
   を含むことを特徴とするインプリント方法。
9. 請求項１ないし７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、
   前記工程で前記パタ−ンを形成された基板を加工する工程と、
   を含む物品の製造方法。

Images