JP5671410B2 - インプリント装置、インプリント方法及び物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリント装置、インプリント方法及び物品の製造方法に関する。

インプリント技術は、ナノスケールの微細パターンの転写を可能にする技術であり、半導体デバイスや磁気記憶媒体の量産用ナノリソグラフィ技術の１つとして提案されている（特許文献１及び２参照）。インプリント技術を用いたインプリント装置では、シリコンウエハやガラスプレートなどの基板上の樹脂に微細なパターンを有するモールド（型）を押し付けた状態で樹脂を硬化させ、硬化した樹脂からモールドを剥離することで微細なパターンを形成する。

インプリント装置において、基板のエッジ近傍の領域には、基板上の領域とモールドの全面（パターン面）とが完全に面していない欠け領域（即ち、転写すべきパターンの全体を転写することができない領域）が存在する。このような欠け領域上の樹脂にモールドを押し付けると、モールド（パターン面）に沿って樹脂が広がり、モールド上の基板に面していない部分に樹脂が残ってしまう。モールド上に残った樹脂は、次にモールドのパターンを転写する基板上の領域において、欠陥を発生させる要因となる。

そこで、特許文献１には、モールドのパターンを転写しようとする基板上の領域のうち、欠け領域については樹脂を供給せず、モールドのパターンを転写しないようにする技術が開示されている。また、特許文献２には、基板のエッジ近傍の領域に供給する樹脂の供給量を調整する技術が開示されている。

米国特許出願公開第２００７／２２８６０９号明細書 特開２００５−２８６０６２号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、基板のエッジ近傍の欠け領域に樹脂を供給していないため、欠け領域が剥き出しとなってしまう。従って、パターン転写後のプロセス（例えば、エッチングなど）において、基板に対して均一な処理を施すことが難しくなり、基板全体での歩留まりの低下を引き起こしてしまう。

また、特許文献２の技術では、基板のエッジ近傍の欠け領域にも樹脂が供給されるため、欠け領域が剥き出しになるということはない。但し、モールドを押し付けた際にモールドの基板に面していない部分に樹脂が広がらないように（即ち、モールド上に樹脂が残らないように）樹脂の供給量を調整することは非常に難しく、現実的ではない。

本発明は、基板上の欠け領域に対するインプリントに有利な技術を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのインプリント装置は、基板上のインプリント材を型で成形して硬化させ、前記基板上にパターンを形成するインプリント装置であって、前記基板上にインプリント材を供給する供給部と、前記供給部による前記供給の動作を制御する制御部と、を有し、前記供給部は、第１インプリント材と、前記型に対する前記第１インプリント材の静止接触角より大きい静止接触角を有する第２インプリント材とを前記基板上に供給し、前記制御部は、前記型の第１領域でインプリント材を成形し、且つ、前記型の第２領域でインプリント材を成形しない場合、前記第１領域内の前記第２領域に隣接しない第３領域内に前記第１インプリント材が供給され、前記第１領域内の前記第２領域に隣接する第４領域内に前記第２インプリント材が供給されるように、前記供給部による前記供給の動作を制御する、ことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、基板上の欠け領域に対するインプリントに有利な技術を提供することができる。

図１は、本発明の一側面としてのインプリント装置の構成を示す概略図である。 基板の上のショット領域に対してモールドを押印する際のモールドのパターン面の位置を示す図である。 従来技術において、モールドを押印した場合の欠け領域の近傍での樹脂の状態を示す図である。 本実施形態における基板（欠け領域）への樹脂の供給を説明するための図である。 本実施形態における基板（欠け領域）への樹脂の供給を説明するための図である。 図１に示すインプリント装置の樹脂供給部の構成の一例を示す図である。 図１に示すインプリント装置の樹脂供給部の構成の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一側面としてのインプリント装置１の構成を示す概略図である。インプリント装置１は、基板上のインプリント材（例えば、樹脂）を型（モールド）で成形して硬化させ、基板上にパターン（凹凸パターン）を形成する加工装置である。ここでは、図１に示すように、モールドに対する紫外線の照射軸に平行な方向にＺ軸を定義し、Ｚ軸に垂直な平面内で基板が移動する方向にＸ軸を定義し、Ｘ軸に直交する方向にＹ軸を定義する。

インプリント装置１は、照明系１０１と、モールド１０２と、モールドヘッド１０３と、マーク観察系１０４と、プリズム１０５と、基板１０６を保持する基板ステージ１０７と、位置決め系１０８と、樹脂供給部１０９と、制御部１１０とを有する。

照明系１０１は、基板１０６の上の樹脂とモールド１０２とを接触させた状態において、モールド１０２を介して、基板１０６の上の樹脂に紫外線ＵＬを照射する。照明系１０１は、光源から射出される光（紫外線ＵＬ）をインプリント処理に適した光に調整するための複数の光学素子を含む。

モールド１０２は、矩形形状を有し、基板１０６にパターン（例えば、回路パターンなどの凹凸パターン）を転写するためのパターン面１０２ａを基板側の面（基板１０６に対向する面）の中央部に有する。パターン面１０２ａは、基板１０６の上の樹脂との密着性を高めるために、高平面度に加工されている。モールド１０２は、照明系１０１からの紫外線ＵＬを透過する材料（例えば、石英など）で構成される。

モールドヘッド１０３は、モールド１０２を真空吸引力又は静電気力によって保持及び固定する保持装置である。モールドヘッド１０３は、モールド１０２をＺ軸方向に駆動する機構を含み、基板１０６の上の樹脂（未硬化樹脂）にモールド１０２を適切な力で押印し（押し付け）、基板１０６の上の樹脂（硬化樹脂）からモールド１０２を剥離（離型）する機能を有する。

マーク観察系１０４は、モールド１０２を介して、基板１０６の上のアライメントマークを観察する。マーク観察系１０４は、本実施形態では、光源からの可視光ＶＬを基板１０６の上のアライメントマークに照射するための照射系と、基板１０６上のアライメントマークで反射された可視光ＶＬを検出するための検出系と、を含む。

プリズム１０５は、本実施形態では、モールドヘッド１０３の内部に配置され、紫外光を反射し、可視光を透過する特性を有する。プリズム１０５は、照明系１０１からの紫外光ＵＬを反射して基板１０６の上の樹脂に導光する。また、プリズム１０５は、マーク観察系１０４（照射系）からの可視光ＶＬを透過して基板１０６の上のアライメントマークに導光すると共に、アライメントマークで反射された可視光ＶＬを透過してマーク観察系１０４（検出系）に導光する。プリズム１０５は、照明系１０１とマーク観察系１０４とを共存させて構成することを可能にしている。また、照明系１０１、マーク観察系１０４及びプリズム１０５の配置関係は、図１に示す配置関係に限定されるものではない。例えば、可視光を反射し、紫外光を透過する特性をプリズム１０５が有している場合には、照明系１０１及びマーク観察系１０４の配置を逆にする。

基板ステージ１０７は、微動ステージ及び粗動ステージで構成され、ウエハなどの基板１０６を保持する。基板ステージ１０７は、ステージ駆動機構（例えば、リニアモータ）によって高速に駆動される。

位置決め系１０８は、例えば、基板ステージ１０７の位置を計測するレーザ干渉計などを含み、ステージ駆動機構を制御して基板ステージ１０７（に保持された基板１０６）を所定の位置に位置決めする。

樹脂供給部１０９は、液状の光硬化型の樹脂（インプリント材）を滴下する複数のノズルを含むディスペンサヘッドで構成され、基板１０６の上に樹脂を供給（塗布）する機能を有する。樹脂供給部１０９は、ピエゾジェット方式やマイクロソレノイド方式などを採用し、基板１０６の上に１ｐＬ（ピコリットル）程度の非常に微小な容積の樹脂を供給する。樹脂供給部１０９から樹脂を供給しながら基板ステージ１０７を移動（スキャン移動やステップ移動）させることで、基板１０６の上に樹脂を塗布することが可能となる。

制御部１１０は、ＣＰＵやメモリなどを含み、インプリント装置１の全体（動作）を制御する。制御部１１０は、本実施形態では、樹脂供給部１０９による基板１０６への樹脂の供給の動作を制御する。

以下、インプリント装置１における基板１０６への樹脂の供給に関する具体的な制御について説明する。図２（ａ）は、基板１０６の上のショット領域ＳＳ（に供給された樹脂）に対してモールド１０２を押印する際のモールド１０２のパターン面１０２ａの位置（基板１０６に対するパターン面１０２ａの位置）を示す図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す領域αを拡大して示す図である。

図２（ｂ）に示すように、モールド１０２のパターン面１０２ａには、一般的に、１つのチップに対応するパターンが形成されたチップパターン１０２ｂが複数形成されている。パターン面１０２ａに形成された複数のチップパターン１０２ｂを基板１０６の上の１つのショット領域ＳＲに転写することでスループットを向上させることが可能となる。但し、図２（ｂ）に示されるように、基板１０６には、転写すべきパターンの全体を転写することができるパターン領域ＰＲだけが存在しているのではない。具体的には、基板１０６のエッジ近傍には、パターン面１０２ａと完全に面していない領域、即ち、転写すべきパターンの全体を転写することができない欠け領域ＤＲが存在する。換言すれば、モールド１０２の第１領域で樹脂を成形し、且つ、モールド１０２の第２領域で樹脂を成形しない場合がある。

上述したように、パターン転写後のプロセスにおいて基板１０６に対して均一な処理を施す（即ち、プロセスの安定性を得る）ためには、パターン領域ＰＴだけではなく、欠け領域ＤＲにも樹脂を供給する必要がある。従来技術のように、モールド１０２のパターンを転写するために用いられる樹脂（第１インプリント材）ＲＳ１を欠け領域ＤＲにも供給し、モールド１０２を押印した場合の欠け領域ＤＲの近傍での樹脂ＲＳ１の状態（断面）を図３に示す。一般的に、樹脂ＲＳ１には、モールド１０２（パターン面１０２ａ）に対して静止接触角が小さい樹脂、或いは、界面活性剤などを添加した樹脂などが用いられる。これは、パターン面１０２ａと基板１０６との間において樹脂ＲＳ１を広がりやすくして、モールド１０２のパターン面１０２ａに樹脂ＲＳ１を短時間で充填させるためである。従って、図３に示すように、欠け領域ＤＲにおいては、モールド１０２を押印した際に、欠け領域ＤＲに供給された樹脂ＲＳ１がパターン面１０２ａに沿って広がり、パターン面１０２ａの基板１０６に面していない部分に残ってしまうことになる。

そこで、本実施形態では、欠け領域ＤＲについては、図４（ａ）に示すように、樹脂供給部１０９による基板１０６への樹脂の供給を制御して、樹脂ＲＳ１及び樹脂ＲＳ１とは異なる樹脂（第２インプリント材）ＲＳ２を供給する。
具体的には、基板１０６のエッジ近傍のエッジ近傍領域（第４領域）ＤＲａに樹脂ＲＳ２を供給し、エッジ近傍領域ＤＲａよりも内側の内側領域（第３領域）ＤＲｂに樹脂ＲＳ１を供給する。換言すれば、欠け領域ＤＲにおいて、モールド１０２の第１領域内の第２領域に隣接しない内側領域内（第３領域内）に樹脂ＲＳ１を供給し、モールド１０２の第１領域内の第２領域に隣接するエッジ近傍領域内（第４領域内）に樹脂ＲＳ２を供給する。なお、パターン領域ＰＲについては、モールド１０２のパターンを転写するために用いられる樹脂ＲＳ１を供給する。なお、基板１０６におけるパターン領域ＰＲと欠け領域ＤＲとの判別（決定）は、モールド１０２のパターン面１０２の寸法、基板１０６の寸法、及び、基板上のレイアウトを表す情報に基づいて、制御部１１０で行われる。

また、第１領域ＤＲａは、欠け領域ＤＲにおいて、基板１０６のエッジから基板１０６の中心に向かう距離が第１距離（例えば、１ｍｍ以下）となる位置ＰＳ１よりも基板１０６のエッジ側の領域である。第２領域ＤＲｂは、欠け領域ＤＲにおいて、第１領域ＤＲａを除いた領域である。

樹脂ＲＳ１及びＲＳ２としては、樹脂ＲＳ２のモールド１０２（パターン面１０２ａ）に対する静止接触角が樹脂ＲＳ１のモールド１０２に対する静止接触角よりも大きくなるようなものを用いる。これにより、樹脂ＲＳ２は、パターン面１０２ａと基板１０６との間において、樹脂ＲＳ１よりも広がりにくくなる。インプリント装置に用いられる樹脂は、一般的に、２種類の光重合性モノマー、光開始剤、溶媒、界面活性剤などを含む。そこで、本実施形態では、樹脂ＲＳ１には、０．００２〜４質量％の界面活性剤を含み、石英製のモールド１０２（パターン面１０２ａ）に対する静止接触角が１０度以下となる樹脂を用いている。一方、樹脂ＲＳ２には、樹脂ＲＳ１から界面活性剤を除去し、モールド１０２に対する静止接触角が９０度前後となる樹脂を用いている。但し、樹脂ＲＳ２又はＲＳ１のモールド１０２に対する静止接触角の値は限定されるものではなく、上述したように、樹脂ＲＳ２のモールド１０２に対する静止接触角が樹脂ＲＳ１のモールド１０２に対する静止接触角よりも大きければよい。

本実施形態において、モールド１０２を押印した場合の欠け領域ＤＲの近傍での樹脂ＲＳ１及びＲＳ２の状態（断面）を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）を参照するに、モールド１０２を押印しても、樹脂ＲＳ２のモールド１０２に対する静止接触角が大きい（９０度程度である）ため、パターン面１０２ａと基板１０６との間において樹脂ＲＳ２は殆ど広がらない。また、樹脂ＲＳ２は、パターン面１０２ａに沿って広がる樹脂ＲＳ１を抑えている。従って、本実施形態では、欠け領域ＤＲにおいて、モールド１０２を押印した際に、欠け領域ＤＲに供給された樹脂ＲＳ１及びＲＳ２がパターン面１０２ａの基板１０６に面していない部分に残ることがない。

また、図５に示すように、欠け領域ＤＲにおいては、第１領域ＤＲａに対して基板１０６のエッジに沿って樹脂ＲＳ２を供給し、第２領域ＤＲｂに対して基板１０６のエッジに沿って樹脂ＲＳ１を供給してもよい。この場合、第１領域ＤＲａに対して円状に樹脂ＲＳ２を供給すればよいため、インプリント処理を開始する前に、基板１０６のエッジ近傍の全ての欠け領域ＤＲの第１領域ＤＲａに樹脂ＲＳ２を供給（塗布）することができる。従って、インプリント装置１の外部において基板のエッジ近傍の全ての欠け領域ＤＲの第１領域ＤＲａに樹脂ＲＳ２を供給し、かかる基板をインプリント装置１に搬入して樹脂ＲＳ１を供給してインプリント処理を行うことも可能である。インプリント装置１においては、インプリント処理ごとに樹脂ＲＳ１の供給と樹脂ＲＳ２の供給を交互に行うよりも、インプリント処理の前に樹脂ＲＳ２が供給された基板を搬送し、樹脂ＲＳ１を供給してインプリント処理を行う方が効率的である。

樹脂ＲＳ１及びＲＳ２を基板１０６に供給する樹脂供給部１０９の構成について説明する。図６は、樹脂供給部１０９の構成の一例を模式的に示す図である。

例えば、樹脂供給部１０９は、図６（ａ）に示すように、樹脂ＲＳ１を供給するためのノズル（供給口）１０９ａと、樹脂ＲＳ２を供給するためのノズル（供給口）１０９ｂとを含むディスペンサヘッドで構成される。ノズル１０９ａは、樹脂ＲＳ１を収容する容器（第１容器）１０９ｃに接続し、制御部１１０の制御下において、容器１０９ｃに収容された樹脂ＲＳ１を基板１０６に供給する。また、ノズル１０９ｂは、樹脂ＲＳ２を収納する容器（第２容器）１０９ｄに接続し、制御部１１０の制御下において、容器１０９ｄに収容された樹脂ＲＳ２を基板１０６に供給する。図６（ａ）では、ノズル１０９ａ及び１０９ｂを含む一体型のディスペンサヘッドを示しているが、ノズル１０９ａを含むディスペンサヘッドと、ノズル１０９ｂを含むディスペンサヘッドとを別体として構成してもよい。

また、図６（ｂ）に示すように、容器１０９ｃに収容された樹脂ＲＳ１及び容器１０９ｄに収容された樹脂ＲＳ２を切り替え可能（選択的）に供給するためのノズル（供給口）１０９ｅを含むディスペンサヘッドで樹脂供給部１０９を構成してもよい。この場合、制御部１１０がノズル１０９ｅに接続される容器を切り替える切替部１０９ｆを制御することで、ノズル１０９ｅが基板１０６に供給する樹脂を制御することができる。

また、上述したように、ノズル１０９ａを含むディスペンサヘッドと、ノズル１０９ｂを含むディスペンサヘッドとを別体として構成した場合には、スループットを更に向上させることができる。具体的には、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、ノズル１０９ａを含むディスペンサヘッドで構成された第１供給機構１６１、及び、ノズル１０９ｂを含むディスペンサヘッドで構成された第２供給機構１６２で樹脂供給部１０９を構成する。図７（ａ）及び図７（ｂ）のそれぞれは、樹脂供給部１０９の構成の一例を模式的に示す平面図及び側面図である。

第２供給機構１６２は、基板ステージ１０７に保持された基板１０６の外側に配置される。また、第２供給機構１６２は、ノズル１０９ｂが基板１０６のエッジ近傍（詳細には、欠け領域ＤＲの第１領域ＤＲａ）に沿って移動するように、駆動機構１６３によって基板１０６の円周方向に駆動される。これにより、第２供給機構１６２は、基板のエッジ近傍の全ての欠け領域ＤＲの第１領域ＤＲａに樹脂ＲＳ２を供給することができる。第１供給機構１６１は、モールド１０２の近傍に固定されてもよいし、モールド１０２と同期して、或いは、モールド１０２とは独立して駆動されてもよい。

図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す樹脂供給部１０９によれば、パターン領域ＰＲに対するインプリント処理を行っている間に、第２供給機構１６２によって欠け領域ＤＲの第１領域ＤＲａに樹脂ＲＳ２を供給することができる。従って、欠け領域ＤＲに対してインプリント処理を行う際に、樹脂ＲＳ１の供給と樹脂ＲＳ２の供給とを制御しながら樹脂を塗布する煩雑な処理が必要なくなり、スループットを向上させることが可能となる。

インプリント装置１は、基板１０６の欠け領域ＤＲに樹脂を供給する際に、第１領域ＤＲａには樹脂ＲＳ２を供給し、第２領域ＤＲｂには樹脂ＲＳ１を供給する。これにより、欠け領域ＤＲに供給された樹脂ＲＳ１及びＲＳ２がパターン面１０２ａの基板１０６に面していない部分に残ることを防止している。また、欠け領域ＤＲが剥き出しとなることもなく、パターン転写後のプロセスにおいて、基板に対して均一な処理を施すことを可能としている。従って、インプリント装置１は、高い生産性でデバイス（半導体デバイス、液晶表示素子など）を製造することができる。物品としてのデバイスの製造方法は、インプリント装置１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。かかる製造方法は、パターンが転写された基板をエッチングするステップを更に含む。なお、かかる製造方法は、パターンドットメディア（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、エッチングステップの代わりに、パターンが転写された基板を加工する他の加工ステップを含む。

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ないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims (6)

1. 基板上のインプリント材を型で成形して硬化させ、前記基板上にパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記基板上にインプリント材を供給する供給部と、
   前記供給部による前記供給の動作を制御する制御部と、
   を有し、
   前記供給部は、第１インプリント材と、前記型に対する前記第１インプリント材の静止接触角より大きい静止接触角を有する第２インプリント材とを前記基板上に供給し、
   前記制御部は、前記型の第１領域でインプリント材を成形し、且つ、前記型の第２領域でインプリント材を成形しない場合、前記第１領域内の前記第２領域に隣接しない第３領域内に前記第１インプリント材が供給され、前記第１領域内の前記第２領域に隣接する第４領域内に前記第２インプリント材が供給されるように、前記供給部による前記供給の動作を制御する、
   ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記制御部は、前記基板上のショット領域のレイアウトを表す情報に基づいて、前記第３領域と前記第４領域とを決定する、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記供給部は、前記第１インプリント材を供給する供給口と、前記第２インプリント材を供給する供給口と、を含む、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. 前記供給部は、前記第１インプリント材を収容する第１容器と、前記第２インプリント材を収容する第２容器と、前記第１容器に収容された前記第１インプリント材及び前記第２容器に収容された前記第２インプリント材を選択的に供給する供給口と、を含む、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。
5. 基板上のインプリント材を型で成形して硬化させ、前記基板上にパターンを形成するインプリント方法であって、
   前記型の第１領域でインプリント材を成形し、且つ、前記型の第２領域でインプリント材を成形しない場合、前記第１領域内の前記第２領域に隣接しない第３領域内に第１インプリント材を供給し、前記第１領域内の前記第２領域に隣接する第４領域内に第２インプリント材を供給し、
   前記型に対する前記第２インプリント材の静止接触角は、前記型に対する前記第１インプリント材の静止接触角より大きい、
   ことを特徴とするインプリント方法。
6. 請求項１乃至４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基板上にパターンを形成するステップと、
   前記ステップで前記パターンを形成された前記基板を加工するステップと、
   を有することを特徴とする物品の製造方法。

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