JP5769451B2

JP5769451B2 - インプリント装置および物品の製造方法

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Publication number: JP5769451B2
Application number: JP2011049604A
Authority: JP
Inventors: 浩平若林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-03-07
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2031-03-07
Also published as: US20120228789A1; JP2012186390A; US8992206B2; KR101437215B1; KR20120102014A

Description

本発明は、インプリント装置、および、それを用いて物品を製造する方法に関する。

基板に樹脂を塗布し、その樹脂とモールドのパターン面とを接触させ、該樹脂に光または熱などのエネルギーを与えることによって硬化させることによってモールドのパターン面に形成されたパターンを基板に転写するインプリント装置が知られている。

基板を保持する基板保持面に異物が存在すると、基板の平坦性が悪くなるので、基板に転写されるパターンに歪が生じるなどの転写不良が発生しうる。また、モールドを保持するモールド保持面に異物が存在すると、モールドが変形したり傾いたりしうるので、基板に転写されるパターンに歪が生じるなどの転写不良が発生しうる。

特開２００８−２４４４１号公報

本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、インプリント装置において基板保持面またはモールド保持面に存在する異物を除去するために有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、基板に塗布された樹脂とモールドのパターン面とを接触させて該樹脂を硬化させるインプリント装置に係り、前記インプリント装置は、前記基板を保持する基板保持部と、モールド保持面で前記モールドを保持するモールド保持部と、前記モールド保持部に対して前記基板保持部を相対的に移動させる駆動機構と、前記基板保持部により前記基板の代わりにクリーニング部材が保持されて前記クリーニング部材と前記モールド保持面とが接触した状態で前記モールド保持部に対して前記基板保持部が相対的に移動するように前記駆動機構を制御し、これにより前記モールド保持面をクリーニングする制御部とを備える。

本発明によれば、インプリント装置において基板保持面またはモールド保持面に付着した異物を除去するために有利な技術が提供される。

本発明の第１乃至第３実施形態のインプリント装置を示す図。本発明の第１実施形態のクリーニング動作を示す図。本発明の第２実施形態のクリーニング動作を示す図。本発明の第３実施形態のクリーニング動作を示す図。クリーニングの進行の度合いを検出するための構成例を説明する図。クリーニングの進行の度合いを説明する図。

図１を参照しながら本発明の第１〜第３実施形態のインプリント装置１００の構成および基本動作を説明する。ここでは、水平面をＸＹ平面、鉛直方向をＺ軸方向とするようにＸＹＺ座標系が定義されている。インプリント装置１００は、ウエハ等の基板２に樹脂を塗布し、その樹脂とモールド１のパターン面ＰＳとを接触させ、該樹脂を硬化させることによってパターン面ＰＳに形成されたパターンを基板２（あるいは樹脂）に転写する。ここで、樹脂の硬化は、樹脂に光または熱などのエネルギーを与えることによってなされうる。基板２に樹脂を塗布し、該樹脂にパターン面ＰＳを接触させた状態で該樹脂を硬化させる処理をインプリント処理と呼ぶことができる。

インプリント装置１００は、基板２を保持する基板保持面ＳＳを有する基板保持部４と、基板保持部４を駆動することによって基板２を駆動する基板駆動機構６とを備える。基板駆動機構６は、基板保持部４をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびそれらの軸周りの６軸に関して駆動する機能を有しうる。ここで、基板保持部４または基板２の位置は、不図示の計測器（例えば、レーザ干渉計、エンコーダ）によって計測され、その位置計測の結果に基づいて不図示の基板位置制御部が基板駆動機構６を制御する。インプリント装置１００はまた、モールド１を保持するモールド保持面ＭＳを有するモールド保持部３と、モールド保持部３を駆動することによってモールド１を駆動するモールド駆動機構５とを備える。モールド駆動機構５は、モールド保持部３をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびそれらの軸周りの６軸に関して駆動する機能を有しうる。ここで、モールド保持部３またはモールド１の位置は、不図示の計測器（例えば、レーザ干渉計、エンコーダ）によって計測され、その位置計測の結果に基づいて不図示のモールド位置制御部がモールド駆動機構５を制御する。基板駆動機構６およびモールド駆動機構５は、モールド保持部３に対して基板保持部４を相対的に移動させる駆動機構である。

ここで、モールド保持部３に対して基板保持部４を相対的に移動させることには、モールド保持部３が静止した状態で基板保持部４を移動させること、基板保持部４が静止した状態でモールド保持部３を移動させることを含む。また、モールド保持部３に対して基板保持部４を相対的に移動させることには、モールド保持部３と基板保持部４との相対位置が変化するようにモールド保持部３と基板保持部４との双方を移動させることを含む。

インプリント装置１００はまた、基板２に樹脂を塗布する塗布機構８と、基板２に塗布された樹脂にモールド１が接触した状態で該樹脂にエネルギーを与えて該樹脂を硬化させる硬化ユニット１４と、制御部２０とを備える。硬化ユニット１４は、例えば、基板２に塗布された樹脂に光（例えば紫外光）または熱を与えるように構成されうる。光は、例えば、モールド１を介して樹脂に与えられうる。モールド駆動機構５は、除振機構を介して支持された支持体９によって支持されうる。

インプリント装置１００の内部空間（インプリント処理がなされる空間）では、空気以外の気体が使用されてもよい。例えば、モールド１と樹脂とを接触させて該樹脂を硬化させるときに、パターン面ＰＳの周囲の雰囲気を空気以外の気体で置換することでインプリント処理におけるパターン欠陥が減少することが知られている。気体としては、例えば、ヘリウム、窒素、各種の機能性ガスなどが使用されうる。インプリント装置１００は、インプリント処理がなされる空間の気体を置換するために、環境制御部７を備えうる。環境制御部７は、例えば、インプリント処理がなされる空間に気体を供給する供給部と、該空間から気体を吸引する吸引部とを含みうる。

インプリント装置１００は、基板２を基板保持部４に搬送したり基板保持部４から基板２を回収したりする基板搬送機構１１と、モールド１をモールド保持部３に搬送したりモールド保持部３からモールド１を回収したりするモールド搬送機構１０とを備えうる。インプリント処理は、制御部２０による制御の下で、次のような手順で実行されうる。まず、基板２のショット領域が塗布機構８の直下に位置決めされるように基板駆動機構６によって基板保持部４を駆動し、塗布機構８によって該ショット領域に樹脂を塗布する。次いで、該ショット領域がモールド１の直下に配置されるように基板駆動機構６によって基板保持部４を駆動する。次いで、該ショット領域に塗布されている樹脂にモールド１のパターン面ＰＳが接触するようにモールド駆動機構５によってモールド保持部３を駆動する。次いで、硬化ユニット１４によって該樹脂にエネルギーを与えて該樹脂を硬化させ、これによりパターン面ＰＳに形成されているパターンを基板２（樹脂）に転写する。その後、次のショット領域に対して同様の処理が実行される。

モールド１や基板２に異物が付着すると、基板２に転写されるパターンに不良が発生しうる。そこで、インプリント装置１００は、その本体部分が筐体１５内に配置されうる。筐体１５の内部空間には、送風機からフィルターを通して空気が供給されうる。筐体１５の内部空間は、外部空間より圧力が高くなるように、即ち陽圧に維持されうる。これにより、筐体１５にわずかな隙間があっても、筐体１５の内部空間から外部空間へ向かって空気が流れ出るため、外部空間から内部空間に異物が侵入することが防止される。このような構成により、筐体１５の内部空間は、インプリント装置１００が設置されるクリーンルームより清浄に維持される。

モールド保持部３のモールド保持面ＭＳに異物が存在すると、モールド１が変形したり傾いたりしうるので、基板２に転写されるパターンに歪が生じるなどの転写不良が発生しうる。また、基板保持部４の基板保持面ＳＳに異物が存在すると、基板２の平坦性が悪くなるので、基板２に転写されるパターンに歪が生じるなどの転写不良が発生しうる。しかも、モールド保持面ＭＳおよび／または基板保持面ＳＳに異物が存在すると、それが除去されるまで、全ての基板について転写不良が生じうる。

そこで、以下で説明する本発明の実施形態では、モールド保持面ＭＳおよび／または基板保持面ＳＳに存在する異物がクリーニング部材を使って除去される。図２を参照しながら本発明の第１実施形態のクリーニング動作を説明する。第１実施形態では、クリーニング部材１２を使ってモールド保持部３のモールド保持面ＭＳがクリーニングされる。具体的には、制御部２０は、基板保持部４に基板２の代わりにクリーニング部材１２を保持させる。クリーニング部材１２は、基板搬送機構１１によって基板保持部４に搬送され、基板保持部４によって真空吸着、静電吸着または機械的な固定機構等によって保持されうる。次いで、制御部２０による制御の下で、クリーニング部材１２とモールド保持面ＭＳとが接触するようにモールド駆動機構５によりモールド保持部３がＺ軸方向に駆動される。次いで、クリーニング部材１２とモールド保持面ＭＳとが接触した状態で、モールド保持部３に対して基板保持部４が相対的に移動するように、制御部２０によって基板駆動機構６および／またはモールド駆動機構５が制御される。この相対的な移動は、例えば、基板保持部４および／またはモールド保持部３をＸＹ平面に沿って移動させること、または、Ｚ軸に平行な軸の周りで回転させることを含みうる。これにより、クリーニング部材１２との摩擦によってモールド保持面ＭＳがクリーニングされる（即ち、モールド保持面ＭＳから異物が除去される）。

クリーニングは、例えば、コンソールを介してオペレータから与えられる指令に基づいて実行されうる。あるいは、クリーニング動作は、設定された枚数の基板の処理が終了した時点または予め設定された時刻に実行されうる。あるいは、クリーニング動作は、インプリント処理を実行していない時間帯に実行されうる。

図３を参照しながら本発明の第２実施形態のクリーニング動作を説明する。なお、第２実施形態として特別に言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第２実施形態では、クリーニング部材１２を使って基板保持部４の基板保持面ＳＳがクリーニングされる。具体的には、制御部２０は、モールド保持部３にモールド１の代わりにクリーニング部材１２を保持させる。クリーニング部材１２は、モールド搬送機構１０によってモールド保持部３に搬送され、モールド保持部３によって真空吸着、静電吸着または機械的な固定機構等によって保持される。次いで、制御部２０による制御の下で、クリーニング部材１２と基板保持面ＳＳとが接触するようにモールド駆動機構５によりモールド保持部３がＺ軸方向に駆動される。次いで、クリーニング部材１２と基板保持面ＳＳとが接触した状態で、モールド保持部３に対して基板保持部４が相対的に移動するように、制御部２０によって基板駆動機構６および／またはモールド駆動機構５が制御される。この相対的な移動は、例えば、基板保持部４および／またはモールド保持部３をＸＹ平面に沿って移動させること、または、Ｚ軸に平行な軸の周りで回転させることを含みうる。これにより、クリーニング部材１２との摩擦によって基板保持面ＳＳがクリーニングされる（即ち、基板保持面ＳＳから異物が除去される）。

図４を参照しながら本発明の第３実施形態のクリーニング動作を説明する。第３実施形態は、第２実施形態の変形例として理解することができ、第３実施形態として特別に言及しない事項は、第２実施形態に従いうる。第３実施形態では、塗布機構８によって、クリーニング対象の基板保持面ＳＳの上にクリーニング液１９が供給される。クリーニング液は、例えば、アルコールでありうるが、その他の種々の液体でもよい。ここでは、クリーニング液を基板保持面ＳＳに供給する供給機構として塗布機構８を代用することを説明したが、供給機構を塗布機構８とは別個に設けてもよい。

以下、第１〜第３事項に共通な事項を説明する。以上の第１〜第３実施形態において、モールド１と基板２、または、クリーニング部材１２をモールド保持面ＭＳ、または、クリーニング部材１２と基板保持面ＳＳとを接触させるためにモールド保持部３をＺ軸方向に駆動している。しかし、これは一つの実施形式に過ぎず、基板保持部４をＺ軸方向に駆動してよいし、モールド保持部３および基板保持部４の双方をＺ軸方向に駆動してもよい。

クリーニング部材１２を基板保持部４またはモールド保持部３に保持させてモールド保持面ＭＳまたは基板保持面ＳＳをクリーニングする構成は、クリーニング部材１２を駆動するための付加的な駆動機構が不要である点で優れている。クリーニング部材１２は、インプリント装置１００の筐体１５の内部空間で保管されてもよいし、外部空間で保管されてよい。クリーニング部材１２がインプリント装置１００の外部空間で保管される構成は、筐体１５の小型化に有利である。クリーニング部材１２の搬送を基板搬送機構１１またはモールド搬送機構１０によって行うことにより別個の搬送機構が不要となる。

クリーニング部材１２のクリーニング面（クリーニング対象に接触する面）は、例えば、同心円状の溝、等間隔の直交する溝、螺旋状の溝の少なくとも１つを含みうる。当該溝の断面は、例えば、Ｖ字、Ｕ字形状を有しうる。クリーニング部材１２は、例えば、基板２を収容するカセット、または、クリーニング部材１２を収容するための専用のカセットに収容されうる。クリーニング効果（例えば、溝の形状に応じてクリーニング効果が異なりうる）が異なる複数のクリーニング部材１２をカセットに収容しておき、複数のクリーニング部材１２を選択的に使用してもよい。この場合において、例えば、基板保持部４を駆動する際の駆動パターン（駆動軌跡）、または付着する異物の種類（例えば、使用する樹脂に応じて付着する異物が異なりうる）に応じてクリーニング部材１２を選択することができる。

クリーニング部材１２は、基板搬送機構１１とは異なる搬送機構（例えば、クリーニング部材１２を搬送するための専用の搬送機構、または、前述のモールド搬送機構１０）によって搬送されてもよい。クリーニング部材１２の形状は、基板２と同様の形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。あるいは、クリーニング部材１２の形状は、円形であってもよいし、矩形であってもよいし、他の形状であってもよい。

クリーニング部材１２は、例えば、セラミックスによって形成されうる。クリーニング部材１２は、粘着テープのような粘着性をもった部材を含んでもよい。粘着性をもった部材を含むクリーニング部材１２を使う場合は、モールド保持部３および／または基板保持部４を上下動させて、モールド保持部３とクリーニング部材１２（または基板保持部４）とを接触させてもよい。このような動作によっても、モールド保持部３（または基板保持部４）のクリーニングを行うことができる。

環境制御部７は、モールド保持部３のモールド保持面のクリーニングによって該モールド保持面から除去された異物を吸引するように、あるいは、不図示の回収部に向けて吹き飛ばすように構成されてもよい。

インプリント装置１００は、モールド保持面ＭＳまたは基板保持面ＳＳのクリーニングの進行の度合いを検出する検出部を更に備えうる。検出部は、クリーニング時に基板保持部４またはモールド保持部３に水平方向（ＸＹ平面に沿った方向）に加わる力を検出するように構成されうる。検出部は、例えば歪ゲージを含み、クリーニング時にクリーニング対象（モールド保持部３または基板保持部４）に対するクリーニング部材１２の相対運動で基板駆動機構６またはモールド駆動機構５が受ける力を検出する。この力の変化に基づいてクリーングの進行の度合い、例えば、クリーニングの終了を検出することができる。

制御部２０は、モールド保持面ＭＳのクリーニングの際に、クリーニングの進行の度合いが所定基準よりも遅い場合に、クリーニング部材１２とモールド保持面ＭＳとの接触圧力を増加させる。あるいは、制御部２０は、基板保持面ＳＳのクリーニングの際に、クリーニングの進行の度合いが所定基準よりも遅い場合に、クリーニング部材１２と基板保持面ＳＳとの接触圧力を増加させる。クリーニング部材１２とモールド保持面ＭＳとの接触圧力の調整およびクリーニング部材１２と基板保持面ＳＳとの接触圧力の調整は、モールド駆動機構５および／または基板駆動機構６によってなされうる。

あるいは、制御部２０は、モールド保持面ＭＳのクリーニングの際に、クリーニングの進行の度合いが所定基準よりも遅い場合に、使用していたクリーニング部材１２を他のクリーニング部材１２の交換する処理を実行してもよい。あるいは、制御部２０は、モールド保持面ＭＳのクリーニングの際に、クリーニングの進行の度合いが所定基準よりも遅い場合に、基板保持部４および／またはモールド保持部３の駆動パターンを変更してもよい。更に、制御部２０は、一定時間のクリーニングの前後における力の変化の大小に基づいてクリーニング部材１２の寿命（摩耗）を判定してもよい。

以下、図５を参照しながらクリーニングの進行の度合いを検出するための他の構成例を説明する。ここでは、基板保持部４の位置を制御する制御系内の情報に基づいてクリーニングの進行の度合いを検出する例を説明するが、モールド保持部３の位置を制御する制御系内の情報に基づいてクリーニングの進行の度合いを検出することもできる。基板保持部４の位置を制御する制御系は、基板駆動機構６と、基板駆動機構６を制御する基板位置制御部５０とを含む。基板位置制御部５０は、偏差演算器５１、補償器５２およびドライバ５３を含む。基板駆動機構６は、リニアモータ等のアクチュエータを含み、該アクチュエータは、ドライバ５３から供給される電流を機械的な力に変換し、基板保持部４を駆動する。偏差演算器５１は、制御部２０から提供される目標位置指令値と不図示の計測器から提供される基板保持部４の位置である計測位置との差、即ち制御偏差を演算する。補償器５２は、制御偏差に基づいて電流指令値ＣＩを決定する。ドライバ５３は、電流指令値ＣＩにしたがって基板駆動機構６に電流を供給する。

図６（ａ）に例示的に示すように、クリーニング対象（モールド保持部３または基板保持部４）とクリーニング部材１２との間の摩擦力が大きいと、それを相殺するためにドライバ５３に対して提供される電流指令値ＣＩが大きくなる。また、クリーニング対象（モールド保持部３または基板保持部４）とクリーニング部材１２との間の摩擦力は、クリーニング対象に対する異物の付着の程度に依存する。つまり、当該摩擦力は、クリーニング対象に対する異物の付着が多量または強固であれば大きくなる。そこで、検出部５５は、電流指令値ＣＩに基づいてクリーニングの進行の度合いを検出することができる。ここで、ドライバ５３に対して提供される電流指令値ＣＩと、モールド保持部３に対して基板保持部４を相対的に移動させるために必要な力とは、次元が異なるが、等価な物理量（換算可能な物理量）である。よって、電流指令値ＣＩに基づいてクリーニングの進行の度合いを検出する動作は、モールド保持部３に対して基板保持部４を相対的に移動させるために必要な力に基づいてクリーニングの進行の度合いを検出する動作の一例である。ここで、電流指令値ＣＩが大きいことは、モールド保持部３に対して基板保持部４を相対的に移動させるために必要な力が大きいことを意味するとともに、クリーニングの進行の度合いが低い（進行が遅い）ことを意味する。逆に、電流指令値ＣＩが小さいことは、モールド保持部３に対して基板保持部４を相対的に移動させるために必要な力が小さいことを意味するとともに、クリーニングの進行の度合いが高い（進行が速い）ことを意味する。即ち、クリーニングの進行の度合いは、電流指令値ＣＴによって評価することができる。

図６（ｂ）には、電流指令値ＣＩとクリーニングの経過時間との関係を例示されている。制御部２０は、検出部５５による検出結果、即ちクリーニングの進行の度合いが所定基準ＣＴよりも遅い場合に、クリーニング部材１２とクリーニング対象（モールド保持部３または基板保持部４）との接触圧力を増加させるように構成されうる。

以下、本発明のインプリント装置の応用例として物品の製造方法を説明する。ここでは、物品の製造方法の一例としてデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法を説明する。デバイスの製造方法は、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

基板に塗布された樹脂とモールドのパターン面とを接触させて該樹脂を硬化させるインプリント装置であって、
前記基板を保持する基板保持部と、
モールド保持面で前記モールドを保持するモールド保持部と、
前記モールド保持部に対して前記基板保持部を相対的に移動させる駆動機構と、
前記基板保持部により前記基板の代わりにクリーニング部材が保持されて前記クリーニング部材と前記モールド保持面とが接触した状態で前記モールド保持部に対して前記基板保持部が相対的に移動するように前記駆動機構を制御し、これにより前記モールド保持面をクリーニングする制御部と、
を備えることを特徴とするインプリント装置。
前記モールド保持面のクリーニングの進行の度合いを検出する検出部を更に備え、
前記制御部は、前記検出部による検出結果に基づいて前記モールド保持面のクリーニングを終了させる、
ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
前記検出部は、前記モールド保持部に対して前記基板保持部を相対的に移動させるために必要な力に基づいて前記クリーニングの進行の度合いを検出する、
ことを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。
前記制御部は、前記クリーニングの進行の度合いが所定基準よりも遅い場合に、前記クリーニング部材と前記モールド保持部との接触圧力を増加させる、
ことを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。
前記モールド保持部に対する前記基板保持部の相対的な移動は、前記モールド保持面に沿った方向における前記基板保持部および前記モールド保持部の少なくとも一方の移動、および、前記モールド保持面に直交する軸の周りでの前記基板保持部および前記モールド保持部の少なくとも一方の回転、の少なくとも一方を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインプリント装置。
基板に塗布された樹脂とモールドのパターン面とを接触させて該樹脂を硬化させるインプリント装置であって、
基板保持面で前記基板を保持する基板保持部と、
前記モールドを保持するモールド保持部と、
前記モールド保持部に対して前記基板保持部を相対的に移動させる駆動機構と、
前記モールド保持部により前記モールドの代わりにクリーニング部材が保持されて前記クリーニング部材と前記基板保持面とが接触した状態で前記モールド保持部に対して前記基板保持部が相対的に移動するように前記駆動機構を制御し、これにより前記基板保持面をクリーニングする制御部と、
を備えることを特徴とするインプリント装置。
前記基板保持面のクリーニングの進行の度合いを検出する検出部を更に備え、
前記制御部は、前記検出部による検出結果に基づいて前記基板保持面のクリーニングを終了させる、
ことを特徴とする請求項６に記載のインプリント装置。
前記検出部は、前記モールド保持部に対して前記基板保持部を相対的に移動させるために必要な力に基づいて前記クリーニングの進行の度合いを検出する、
ことを特徴とする請求項７に記載のインプリント装置。
前記制御部は、前記クリーニングの進行の度合いが所定基準よりも遅い場合に、前記クリーニング部材と前記基板保持部との接触圧力を増加させる、
ことを特徴とする請求項７に記載のインプリント装置。
前記基板保持面に対してクリーニング液を供給する供給機構を更に備えることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載のインプリント装置。
前記モールド保持部に対する前記基板保持部の相対的な移動は、前記基板保持面に沿った方向における前記基板保持部および前記モールド保持部の少なくとも一方の移動、および、前記基板保持面に直交する軸の周りでの前記基板保持部および前記モールド保持部の少なくとも一方の回転、の少なくとも一方を含む、
ことを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか１項に記載のインプリント装置。
請求項１乃至１１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樹脂のパターンを形成する工程と、
前記工程でパターンが形成された基板を加工する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。