JP2015133464A - インプリント装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】テンプレートを押圧した場合に、テンプレートと基板の外周部との接触によってテンプレートが破損してしまうことを防ぐことができるインプリント装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、ガイド板31は、基板保持部21の周囲に設けられ、基板保持部21の基板保持面に垂直な方向に移動可能な構成を有する。制御部36は、テンプレート52が基板51からはみ出した状態で、テンプレート52を基板51に押し付ける場合に、テンプレート52が破損しない位置にガイド板31を移動させる。樹脂硬化部は、インプリント剤が供給された基板51にテンプレート52を押し付けた状態でインプリント剤を硬化させる。
【選択図】図1
【解決手段】実施形態によれば、ガイド板31は、基板保持部21の周囲に設けられ、基板保持部21の基板保持面に垂直な方向に移動可能な構成を有する。制御部36は、テンプレート52が基板51からはみ出した状態で、テンプレート52を基板51に押し付ける場合に、テンプレート52が破損しない位置にガイド板31を移動させる。樹脂硬化部は、インプリント剤が供給された基板51にテンプレート52を押し付けた状態でインプリント剤を硬化させる。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、インプリント装置およびインプリント方法に関する。
近年、半導体集積回路は微細化の一途である。微細化の要であるリソグラフィ装置は、複雑な光学系および希少な材料を必要とし、高コスト化が問題となっている。そのため、高価な光学系およびレンズを必要としないインプリント・リソグラフィが、今後の微細化技術のひとつとして注目されている。
インプリント・リソグラフィは、ウェハ処理基板上にインプリント材を塗布し、所定のパターンが形成された物理的なテンプレートを用いて、パターンをインプリント材に押印(インプリント)することによって、パターンをウェハ処理基板上に転写する技術である。インプリント・リソグラフィの解像度は、テンプレート製造工程の解像度にのみ制限される。たとえば、高精度なEB(Electron Beam)描画装置を用いることによって、光リソグラフィ以上の解像度でウェハ処理基板上にパターンを形成することが可能となる。
ところで、インプリント・リソグラフィにおいて、ウェハ処理基板の周縁部分のように、テンプレートの一部がウェハ処理基板からはみ出した状態でテンプレートを押印する欠けショット(Partial Shot)の際に、テンプレートが、ウェハ処理基板のエッジ部と接触し破壊されてしまったり、あるいはその接触によって欠けショットで正常にパターン形成ができなくなったりするという問題がある。
本発明の一つの実施形態は、テンプレートを押圧した場合に、テンプレートと基板の外周部との接触によってテンプレートが破損してしまうことを防ぐことができるインプリント装置およびインプリント方法を提供することを目的とする。
本発明の一つの実施形態によれば、基板保持部と、テンプレート保持部と、インプリント剤供給部と、ガイド板と、制御部と、樹脂硬化部と、を備えるインプリント装置が提供される。前記基板保持部は、基板を保持する。前記テンプレート保持部は、前記基板保持部に対向してテンプレートを保持し、前記基板に前記テンプレートを押圧可能な構成を有する。前記インプリント剤供給部は、前記テンプレートの押し付け位置に、インプリント剤を供給する。前記ガイド板は、前記基板保持部の周囲に設けられ、前記基板保持部の基板保持面に垂直な方向に移動可能な構成を有する。前記制御部は、前記テンプレートが前記基板からはみ出した状態で、前記テンプレートを前記基板に押し付ける場合に、前記テンプレートが破損しない位置に前記ガイド板を移動させる。前記樹脂硬化部は、インプリント剤が供給された前記基板に前記テンプレートを押し付けた状態で前記インプリント剤を硬化させる。
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかるインプリント装置およびインプリント方法を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態によるインプリント装置の構成の一例を模式的に示す図であり、図2は、第1の実施形態によるインプリント装置のステージ周辺の構成の一例を模式的に示す上面図である。これらの図で、基板(ウェハ)51の基板面に平行な方向で、互いに直交する2つの方向をX方向とY方向とし、X方向とY方向の両方に直交する方向をZ方向とする。なお、ここではZ方向は、高さ方向となっている。
図1は、第1の実施形態によるインプリント装置の構成の一例を模式的に示す図であり、図2は、第1の実施形態によるインプリント装置のステージ周辺の構成の一例を模式的に示す上面図である。これらの図で、基板(ウェハ)51の基板面に平行な方向で、互いに直交する2つの方向をX方向とY方向とし、X方向とY方向の両方に直交する方向をZ方向とする。なお、ここではZ方向は、高さ方向となっている。
インプリント装置10は、チャンバ11内に、ステージ21と、テンプレート保持機構22と、インプリント剤供給部23と、光源24と、を備える。
ステージ21は、加工対象である基板51を静電チャック機構または真空チャック機構などの機構によって保持する。
テンプレート保持機構22は、基板51に形成するパターンを有するテンプレート52を、静電チャック機構または真空チャック機構などの機構によって保持する。このときテンプレート52のパターンが形成された凹凸部がステージ21側となるように、テンプレート52を保持する。また、テンプレート保持機構22は、ステージ21の上方に配置され、図示しない駆動機構によってXY方向およびZ方向に移動可能となっている。
インプリント剤供給部23は、基板51上にインプリント剤を滴下する。たとえば、インクジェット方式によって、基板51上にインプリント剤を供給することができる。インプリント剤として、たとえば光硬化性樹脂を含む溶液を用いることができる。
光源24は、インプリント剤を基板51上に滴下した後、テンプレート52を基板51に押し当てた状態で、インプリント剤に対して光を照射する。これによって光硬化性樹脂を含むインプリント剤は硬化する。インプリント剤として、紫外線硬化性樹脂を用いる場合には、光源24は紫外線を出力するものが用いられる。この光源24は、樹脂硬化部としての機能を有する。
また、インプリント装置10は、ガイド板31と、駆動部32と、加熱部33と、遮光板34と、基板上面位置測定部35と、制御部36と、を有する。
ガイド板31は、ステージ21の外周に配置される。ガイド板31は、たとえば基板51に欠けショットを行う際に、基板51に入らなかったテンプレート52がガイド板31内に収まるように、幅が定められる。このようなガイド板31は、たとえば金属板などの剛性を有する材料によって構成される。
図2の例では、基板51(ステージ21)は平面視で円形状を有しており、ガイド板31は、平面視で矩形状を有している。そして、ガイド板31の中心付近には、基板51(ステージ21)の外形よりもわずかに大きい円形の開口311が設けられている。この開口311に基板51がはまるように配置される。
駆動部32は、制御部36からの指示に基づいてガイド板31の上面が基板51の上面と一致するように、ガイド板31をZ方向に駆動する。
加熱部33は、ガイド板31を加熱する。これは、基板51上のインプリント剤を硬化させ、テンプレート52を基板51から取り外した後に、加熱部33でガイド板31を加熱することによって、ガイド板31上のインプリント剤を素早く気化させるためのものである。加熱部33は、設けられなくてもよい。
遮光板34は、インプリント剤を光源24からの光によって硬化させる際に、ガイド板31上に滴下したインプリント剤が硬化しないように、ガイド板31の領域への光源24からの光を遮光する。遮光板34は、光源24で使用される波長の光を遮光することができる材料によって構成される。また、遮光板34のZ方向の位置は、ガイド板31の上面と光源24との間にある。
基板上面位置測定部35は、ステージ21上に載置された基板51の上面の位置を検出する。たとえば、レーザ変位センサなどで基板51の厚さを取得し、ステージ21の上面の位置に取得した基板51の厚さを付加することで、基板51の上面の位置を取得することができる。
制御部36は、基板51の上面の位置とガイド板31の上面の位置とが一致するように(面一となるように)、基板上面位置測定部35から取得した基板51の上面の位置に基づいてガイド板31をZ方向に移動させるように駆動部32を制御する。また、制御部36は、インプリント剤供給部23によるインプリント剤の基板51上およびガイド板31上への供給処理、テンプレート保持機構22によるテンプレート52の基板51上への押し付け処理なども行う。
チャンバ11には、開口部12が設けられ、開口部12に接続される配管にチャンバ11内のガスを排気する排気部37が設けられている。開口部12は、ガイド板31の上面付近に設けられることが望ましい。この排気部37によって、テンプレート保持機構22によるテンプレート52の基板51への押し付け処理の後に気化したインプリント剤がチャンバ11外に排出される。
つぎに、このような構成のインプリント装置10におけるインプリント方法について説明する。図3A〜図7Bは、第1の実施形態によるインプリント方法の手順の一例を模式的に示す図であり、図3A〜図7Aは、基板近傍の断面図であり、図3B〜図7Bは、基板近傍の上面図である。なお、ここでは、欠けショットで基板上にパターンを形成する場合について説明する。
まず、図3Aと図3Bに示されるように、ステージ21上に基板51を載置する。上記したように、ステージ21の周囲にはガイド板31が設けられているので、基板51の外周を囲むように、ガイド板31が配置される。ついで、基板上面位置測定部35によって、基板51の厚さが測定され、その結果が制御部36へと送られる。制御部36では、基板51の上面とガイド板31の上面とが面一となるように、駆動部32を制御して、ガイド板31の高さをZ方向に移動させる。これによって、基板51の上面とガイド板31の上面とが段差のない状態となる。
その後、図4Aと図4Bに示されるように、インプリント剤供給部23によってショット領域にインプリント剤61を滴下する。この場合には、テンプレート52が押し付けられる基板51上とガイド板31上にインプリント剤61が滴下される。
ついで、図5Aと図5Bに示されるように、インプリント剤61を滴下した領域上にテンプレート保持機構22を降下させ、所定の圧力で基板51を押す。このとき、テンプレート保持機構22とテンプレート52の一部は、ガイド板31と遮光板34との間に位置する。そして、この状態で、光源24から光が照射される。光源24からの光は、基板51上では、テンプレート保持機構22とテンプレート52とを透過し、インプリント剤61に到達する。その結果、インプリント剤61は、テンプレート52に形成されたパターンの形状に合わせて変化し、そのまま硬化して、加工パターン62が形成される。一方、光源24からの光は、ガイド板31上では、遮光板34によってさえぎられ、インプリント剤61まで到達しない。その結果、ガイド板31上のインプリント剤61は硬化せず、液体状のままである。
その後、図6Aと図6Bに示されるように、テンプレート52が基板51から離される。これによって、基板51上には加工パターン62が残り、ガイド板31上には液状のインプリント剤61が残る。テンプレート52にラインアンドスペース状のパターンが形成されている場合には、加工パターン62もラインアンドスペース状のパターンとなる。ここで、ガイド板31を加熱部33で加熱することによって、インプリント剤61の気化を早めることができる。そして、図7Aと図7Bに示されるように、ガイド板31上のインプリント剤61が気化によってなくなり、基板51上にのみ加工パターン62が残る。そして、この加工パターン62をマスクとして、たとえばドライエッチングなどによって基板51が加工される。
第1の実施形態では、基板51の周囲に、基板51の上面と面一となるようにガイド板31を設け、インプリント時には、基板51とガイド板31上にインプリント剤61を滴下し、テンプレート52で押圧するようにした。このように、基板51の周囲にガイド板31が存在するので、テンプレート52を押圧した場合に、基板51の外周部のベベルで基板51の傾斜に合わせてテンプレート52が変形し、テンプレート52と基板51の外周部とが接触し、テンプレート52が破損してしまうことを防ぐことができるという効果を有する。
また、テンプレート52を押圧しながら、光照射を行う際に、ガイド板31上に遮光板34を設けたので、ガイド板31上のインプリント剤61には光が到達せず、硬化することがない。そして、テンプレート52を除去した後、ガイド板31上のインプリント剤61は気化するので、ガイド板31上に滴下したインプリント剤61を除去するための洗浄工程を必要としない。すなわち、ガイド板31上には、硬化したインプリント剤が付着しないので、硬化したインプリント剤を除去するための洗浄が不要である。また、ガイド板31を加熱する加熱部33を設けることで、インプリント剤61の気化を早めることができ、加工パターン62の製造工程を短縮することができるという効果を有する。
さらに、インプリント剤の気化の際に、排気部37で排気することで、気化したインプリント剤がチャンバ11内のテンプレート52などに付着してしまうことを防ぐことができるという効果を有する。
(第2の実施形態)
図8は、第2の実施形態によるインプリント装置の構成の一例を模式的に示す図である。インプリント装置10Aは、第1の実施形態の構成で、チャンバ11と排気部37と遮光板34とを除去し、またガイド板31が本体部31aと保護部材31bとから構成される。
図8は、第2の実施形態によるインプリント装置の構成の一例を模式的に示す図である。インプリント装置10Aは、第1の実施形態の構成で、チャンバ11と排気部37と遮光板34とを除去し、またガイド板31が本体部31aと保護部材31bとから構成される。
本体部31aは、金属板などの剛性を有する材料によって構成され、保護部材31bは、本体部31aの上面に配置され、ゴムなどの弾性を有する材料によって構成される。本体部31aと保護部材31bとは、平面視上同じ形状を有している。
なお、第1の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
つぎに、このような構成のインプリント装置10Aにおけるインプリント方法について説明する。図9A〜図12Bは、第2の実施形態によるインプリント方法の手順の一例を模式的に示す図であり、図9A〜図12Aは、基板近傍の断面図であり、図9B〜図12Bは、基板近傍の上面図である。なお、ここでは、欠けショットで基板上にパターンを形成する場合について説明する。
まず、図9Aと図9Bに示されるように、ステージ21上に基板51を載置する。上記したように、ステージ21の周囲にはガイド板31が設けられているので、基板51の外周を囲むように、ガイド板31が配置される。ついで、基板上面位置測定部35によって、基板51の厚さが測定され、その結果が制御部36へと送られる。制御部36では、ガイド板31の上面、すなわち保護部材31bの上面が、基板51の上面に比して所定の高さαだけ高くなるように、駆動部32を制御して、ガイド板31の高さをZ方向に移動させる。
図13は、インプリント方法によって基板上に形成される加工パターンの一例を模式的に示す断面図である。第1の実施形態でも説明したように、インプリント方法によってインプリント剤を硬化させると、基板51上にはテンプレート52とは凹凸が逆になった加工パターン62が形成される。加工パターン62の凹部63の底面(テンプレート52の凸部に対応する位置)は基板51ではなく、所定の厚さのインプリント剤が硬化した材料からなる底面構成部64が残っている。底面構成部64の厚さは、一般的にResist Layer Thickness(以下、RLTという)と呼ばれる。RLTは、インプリント処理時のテンプレート52を押圧する圧力にもよるが、たとえば15nm程度の厚さである。
制御部36は、上記所定の高さαがRLTと同じになるように、ガイド板31のZ方向の位置制御を行う。これは、後の工程で示すように、第2の実施形態ではガイド板31上にインプリント剤の滴下を行わないので、インプリント剤が硬化した後のテンプレート52の下端(基板51側の端部)の位置が、基板51上とガイド板31上とで同じとなるようにするためである。
その後、図10Aと図10Bに示されるように、インプリント剤供給部23によってショット領域にインプリント剤61を滴下する。ここでは、第1の実施形態とは異なり、テンプレート52が押し付けられる基板51上にのみインプリント剤61が滴下される。つまり、ガイド板31上にはインプリント剤61は滴下されない。また、ここでは、インプリント剤61として、光硬化性樹脂を含むものが用いられる。
ついで、図11Aと図11Bに示されるように、インプリント剤61を滴下した領域上にテンプレート保持機構22を降下させ、所定の圧力で基板51を押す。そして、この状態で、光源24から光が照射される。光源24からの光は、基板51上では、テンプレート保持機構22とテンプレート52とを透過し、インプリント剤61に到達する。その結果、インプリント剤61は、テンプレート52に形成されたパターンの形状に合わせて変化し、そのまま硬化して、加工パターン62が形成される。一方、光源24からの光は、ガイド板31上では、テンプレート保持機構22とテンプレート52とを透過し、ガイド板31(保護部材31b)の上面に到達する。しかし、ガイド板31上には、インプリント剤61は滴下されていないので、ガイド板31上でのインプリント剤61の硬化は起こらない。
また、このとき、ガイド板31の上面の位置は、基板51の上面よりもRLTだけ高くなるように配置されている。そのため、インプリント剤61の硬化後のテンプレート52の下端の高さは、基板51上とガイド板31上とで同じとなる。もし、ガイド板31の上面の位置が、基板51の上面よりもRLTだけ高くなるように配置されていない場合には、基板51とガイド板31との間に段差が生じ、テンプレート52を押圧している際に、段差に対応するテンプレートの位置で応力が生じ、テンプレートが変形したり、破損したりしてしまう虞があるが、第2の実施形態ではそのような虞を抑制することができる。
その後、図12Aと図12Bに示されるように、テンプレート52が基板51から離される。これによって、基板51上にのみ加工パターン62が残る。テンプレート52にラインアンドスペース状のパターンが形成されている場合には、加工パターン62もラインアンドスペース状のパターンとなる。ここで、ガイド板31には、インプリント剤61を滴下していないので、ガイド板31の上面を洗浄する必要はない。そして、この加工パターン62をマスクとして、たとえばドライエッチングなどによって基板51が加工される。
なお、上記した説明は、光硬化性樹脂を含むインプリント剤61を用いる場合を例に挙げて説明した。しかし、第2の実施形態では、インプリント剤61として、熱硬化性樹脂を含むものも使用することができる。
図14は、第2の実施形態によるインプリント装置の構成の他の例を模式的に示す図である。インプリント装置10Bは、図8の構成で、光源24を除去し、ステージ21に基板加熱部38をさらに備える。この基板加熱部38は、樹脂硬化部としての機能を有する。なお、第1の実施形態と図8で説明したものと同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
このような構成のインプリント装置10Bでのインプリント方法は、たとえば図10Aと図10Bのようにインプリント剤61を基板51上に滴下した後、テンプレート52を基板51に対して所定の圧力で押圧しながら、基板加熱部38で基板51を加熱させて、インプリント剤61を硬化させる。なお、その他の処理については、上記したものと同様であるので、説明を省略する。
第2の実施形態では、ガイド板31の上部に弾性材料からなる保護部材31bを設け、ガイド板31の上面が基板51の上面よりもRLTだけ高くなるようにガイド板31の位置を設定し、インプリント剤61は基板51上のみに滴下し、テンプレート52を所定の圧力で基板51とガイド板31に対して押圧した。これによって、テンプレート52の押圧時に、基板51とガイド板31との間に段差が生じないので、テンプレート52の変形または破損を抑えることができるという効果を、第1の実施形態の効果に加えて有する。また、ガイド板31上にはインプリント剤61を滴下しなくてよいので、インプリント剤61の使用量を抑えることができるという効果も有する。さらに、ガイド板31にインプリント剤61が付着することがないので、洗浄回数を減らすことができるという効果も有する。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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、発明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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10,10A,10B インプリント装置、11 チャンバ、12 開口部、21 ステージ、22 テンプレート保持機構、23 インプリント剤供給部、24 光源、31 ガイド板、31a 本体部、31b 保護部材、32 駆動部、33 加熱部、34 遮光板、35 基板上面位置測定部、36 制御部、37 排気部、38 基板加熱部、51 基板、52 テンプレート、61 インプリント剤、62 加工パターン、63 凹部、64 底面構成部、311 開口。
Claims (5)
- 基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に対向してテンプレートを保持し、前記基板に前記テンプレートを押圧可能なテンプレート保持部と、
前記テンプレートの押し付け位置に、インプリント剤を供給するインプリント剤供給部と、
前記基板保持部の周囲に設けられ、前記基板保持部の基板保持面に垂直な方向に移動可能なガイド板と、
前記テンプレートが前記基板からはみ出した状態で、前記テンプレートを前記基板に押し付ける場合に、前記テンプレートが破損しない位置に前記ガイド板を移動させる制御部と、
インプリント剤が供給された前記基板に前記テンプレートを押し付けた状態で前記インプリント剤を硬化させる樹脂硬化部と、
を備えるインプリント装置。 - 前記ガイド板を加熱するガイド板加熱部をさらに備える請求項1に記載のインプリント装置。
- 前記ガイド板の上面に、弾性材料からなる保護部材が設けられる請求項1に記載のインプリント装置。
- 前記ガイド板と前記樹脂硬化部との間の位置で、前記ガイド板の形成位置に対応して設けられる遮光板をさらに備え、
前記インプリント剤は、光硬化性樹脂を含み、
前記樹脂硬化部は、前記光硬化性樹脂を硬化させる波長の光を出射する光源である請求項1に記載のインプリント装置。 - 前記ガイド板を加熱するガイド板加熱部と、
前記ガイド板と前記樹脂硬化部との間の位置で、前記ガイド板の形成位置に対応して設けられる遮光板と、
をさらに備え、
前記ガイド板の上面に、弾性材料からなる保護部材が設けられ、
前記インプリント剤は、光硬化性樹脂を含み、
前記樹脂硬化部は、前記光硬化性樹脂を硬化させる波長の光を出射する光源である請求項1に記載のインプリント装置。
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