JP6450105B2 - インプリント装置及び物品製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリント装置及び物品製造方法に関する。

半導体デバイスの微細化の要求が進み、モールド（型）と基板上の未硬化樹脂とを互いに接触させて、モールドに形成された微細なパターンに対応する樹脂のパターンを基板上に形成する微細加工技術が存在する。この技術は、インプリント技術とも呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細な構造体を形成することができる。

インプリント領域に異物や凹凸が存在する場合には、モールドを基板上の樹脂に接触させると、モールドのパターンが破損することがある。特許文献１には、この問題を回避するために、基板上にパターンを形成するためのパターンを有する第１型部（第１型）とダミー用の第２型部（第２型）とを有するモールド（テンプレート）を使用するインプリント装置が記載されている。特許文献１に記載のインプリント装置は、インプリント領域に異物や凹凸が存在する場合、第１型部の替りに第２型部を用いてインプリント処理を行う。

特開２０１２−１４６６９９号公報

しかし、特許文献１記載のインプリント装置では、インプリント領域に異物や凹凸が存在しても存在しなくても使用する型（型部）を除いてインプリント処理に基本的な違いはなく、同じだけの処理時間を要している。本発明は、不良とされたインプリント領域に対して型を切り替えた場合にスループットの点で有利なインプリント装置を提供することを例示的目的とする。

本発明は、基板上のインプリント材を型で成形して前記基板上にパターンを形成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、不良とされた前記基板上の第１インプリント領域に第１型を用い、前記第１インプリント領域とは異なる第２インプリント領域に前記第１型とは異なる第２型を用いるように、前記インプリント処理を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記第１インプリント領域に関して前記インプリント処理に要する時間が、前記第２インプリント領域に関して前記インプリント処理に要する時間より短くなるように、前記インプリント処理を制御することを特徴とする。

本発明によれば、例えば、不良とされたインプリント領域に対して型を切り替えた場合にスループットの点で有利なインプリント装置を提供することができる。

インプリント装置の構成を示す図である。 型を示す図である。 型の状態の検査の様子を示す図である。 インプリント処理を示すフローチャートである。 基板上のインプリント領域を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面等を参照して説明する。

［インプリント装置］
本発明に係るインプリント装置を、図１を用いて説明する。インプリント装置は、半導体デバイス製造工程に使用される、被処理対象であるウエハ上（基板上）に型（モールド）の凹凸パターンを転写する。本実施形態のインプリント装置は、光硬化法を採用しているが、他のタイプの装置であってもよい。各図において、型３に対する紫外線の照射軸と平行にＺ軸（鉛直方向）を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で後述の型保持部を基準としてウエハステージ（基板ステージ）が移動する方向にＸ軸（水平方向）を取り、Ｘ軸に直交する方向にＹ軸をとって説明する。

インプリント装置１は、照射部２と、型保持部４と、ウエハステージ６と、塗布部（ディスペンサ）７と、異物検出器８と、位置検出器９と、制御部１０と、型検査部１１とを含んでいる。照射部２は、ウエハ５の上に塗布された樹脂に型３を介して紫外線（光）を照射する。型保持部４は、型３を保持してＺ方向に駆動する。ウエハステージ６は、ウエハ５を保持してＸＹ方向に移動可能である。異物検出器８は、ウエハ５の表面に存在するトレランス外の異物や凸部や凹部などのウエハ５の表面の欠陥を検査する検査部である。位置検出器９は、ウエハ５に形成されたマークを検出してウエハ５のＸＹ方向の位置を検出する。

型３は、ウエハ５への対向面に、回路パターンのような所定の凹凸パターンが３次元状に形成された型材（型）である。図２は、本実施形態に係る型３を示す。図２（ａ）は、型３をＺ方向の下方から見た平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’断面を示す図である。本実施形態の型３の特徴は、図２に示すように、ウエハ５側の面３ａにおいて、通常のインプリント工程に使用する少なくとも１つの第２型２０に加えて、ダミー用の第１型２１を含む複数の押印部を有する点にある。第２型２０は、面３ａの中心部に形成され、第１基部２３と、第１基部２３上に形成される凹凸パターン２４とを含む。この実施形態では、第１型２１は、図２（ｂ）に示されるように、凹凸パターン２４を有していない。

型検査部１１は、第２型２０上に異物や亀裂が存在しているかどうか、型３が摩耗しているかどうかを検査する。図３は、型検査部１１による検査の様子を示す概略図である。型検査部１１は、第２型２０に向けて光を投光する投光系と、第２型２０からの反射光を受光する受光系とを備える。第２型２０上に異物３０が存在しない場合には、第２型２０に対して光を投光すると、凹凸パターンに沿って光が正反射し、受光系は、その反射光を受光する。

第２型２０上に異物３０が存在する場合には、異物３０にて光が正反射角度以外に散乱し、受光系は、この散乱光を受光することで異物３０の存在を検出する。また、第２型２０に亀裂が存在する場合には、亀裂にて光が正反射角度以外に散乱し、受光系は、この散乱光を受光することで亀裂を検出するか、又は亀裂にて想定時間内に反射光を受光できないことで亀裂を検出する。第２型２０が摩耗している場合は、摩耗にて想定時間内に反射光を受光できないことで摩耗を検出する。

次に、インプリント装置１によるインプリント処理の一連の流れについて説明する。図４は、本実施形態に係るインプリント処理の流れを示すフローチャートである。まず、制御部１０は、Ｓ１で、ウエハステージ６を駆動して目標のインプリント領域である第１ショットを異物検出器８の検出位置へ移動させ、異物検出器８により欠陥の有無を検査する（欠陥検査工程）。次に、制御部１０は、Ｓ２で、ウエハステージ６を再度駆動して第１ショットを塗布部７の塗布位置へ移動させ、第１ショットへ樹脂を塗布する（塗布工程）。

次に、制御部１０は、Ｓ３で、Ｓ１での検査結果に基づいて、第１ショットに欠陥が存在するかどうかの判定を実行する。異物検出器８の検出結果に基づいて欠陥が存在しないインプリント領域（第２インプリント領域）と判定された場合には、制御部１０は、Ｓ３で、使用する押印部として第２型２０を選択し、Ｓ４に移行する。次に、制御部１０は、Ｓ４で、第２型２０とウエハ５との位置合わせ、倍率補正機構による型３やウエハ５の形状の補正を実施する。また、制御部１０は、Ｓ４で、先のインプリント処理で発生した熱によるウエハ５の膨張を考慮して一定時間待機する。制御部１０は、その後、型保持部４を駆動させてウエハ５上の樹脂に第２型２０を接触させ、樹脂を凹凸パターン内に充填するために一定時間接触状態を維持する（第１押印工程）。

次に、制御部１０は、Ｓ５で、照射部２により型３に向けて紫外線を照射させ、樹脂を硬化させる（第１硬化工程）。そして、制御部１０は、樹脂が硬化した後、Ｓ６で、型保持部を再び駆動させ、第２型２０をウエハ５上の樹脂から引き離し（第１離型工程）、その後、第１ショットに対するインプリント処理を終了する。

一方、Ｓ３にて、欠陥が存在する第１インプリント領域と判定された場合には、制御部１０は、Ｓ７で、第１型２１を選択し、Ｓ４〜Ｓ６とそれぞれ同様の第２押印工程（Ｓ７）、第２硬化工程（Ｓ８）、第２離型工程（Ｓ９）を実行する。欠陥が存在する第１インプリント領域に対するインプリント処理は、欠陥が存在せず正常にパターンを形成する第２インプリント領域ほどの精度は通常必要とされない。そのため、ウエハ５に対するインプリント処理全体に要する時間を短縮するために、本実施形態では、欠陥が存在する第１インプリント領域に対するインプリント処理を簡略化する。簡略化の対象とされる工程は、Ｓ７の第２押印工程、Ｓ８の第２硬化工程、Ｓ９の第２離型工程の少なくとも１つである。具体的には、以下に示す動作が、省略または簡略化し得る。

Ｓ７の第２押印工程：アライメント処理に要する時間の短縮。倍率補正機構による型３やウエハ５の寸法の調整の省略。先のインプリント処理により加熱されたウエハ５を冷却するための待機の短縮または省略。インプリント材を型で成形する時間（樹脂を凹凸パターン内へ充填するための時間）の短縮。

Ｓ８の第２硬化工程：照射部２が照射する紫外線強度を増大することによる硬化に要する短縮。

Ｓ９の第２離型工程：離型速度を増大することによる離型に要する時間の短縮。

異物３０が存在するインプリント領域を押印した第１型２１には、異物３０が付着することが考えられる。第１型２１に異物３０を付着させたままで、他のインプリント領域にインプリント処理を続けると、正常にパターンが形成された先立つインプリント領域（第２インプリント領域）の上に異物を落下させてしまう可能性がある。これを防ぐために、異物３０が存在しないインプリント領域に第２型２０を用いてインプリント処理を行うときに、第１型２１が、インプリント処理が終了したインプリント領域の上に位置しないようにする。すなわち、複数のインプリント領域に対するインプリント処理を行う順番を、インプリント処理が終了したインプリント領域以外の領域の上に第１型２１が位置するように、決定する。

上述したように、異物３０が存在するインプリント領域を押印した第１型２１には、異物３０が付着することが考えられる。そこで、異物３０が存在するインプリント領域を押印した後に、第１型２１に異物が付着したか否か、異物を押印したことにより第１型２１が破損したか否かを、型検査部１１を用いて検査することができる。検査のタイミングは、第１型２１を使用した直後でもよいし、ウエハ５全面のインプリント処理がすべて終了した後でもよい。型検査部１１の検査結果から第１型２１の破損を検知した場合、第１型２１のみを交換、あるいは型３全体を交換する。

Ｓ１の異物検査工程で異物を検知した場合には、ウエハ５全面のインプリント処理がすべて終了した後で、第１型２１をクリーニングすることができる。粘着性のあるクリーニング専用のダミー基板をウエハステージ６に搭載し、異物が付着した第１型２１をダミー基板に押印して異物３０をダミー基板に付着させることで、型３を装置から取り外すことなく、第１型２１をクリーニングし得る。

インプリント領域が、図５の５０のように、ウエハ５上の外縁部により領域が制限され、型３の押印部の一部がウエハ５の外側に位置する場合に、型３をウエハ５上の樹脂に接触させると押印部の凹凸パターンが破損することがある。インプリント処理の後に行われるエッチング処理における均一性を確保するために、ウエハ５の周縁部に位置するインプリント領域５０に、凹凸パターンは必要ないものの樹脂の硬化層を形成する必要がある。このようなウエハ５の周縁部に位置するインプリント領域５０は、前述したトレランス外の異物、凸部、凹部を有するインプリント領域とともに不良とされる。そこで、ウエハ５の周縁部に位置するインプリント領域５０にインプリント処理を行うためにダミー用の第１型２１を使用すれば、ウエハ５の中央部に位置するインプリント領域のために使用する第２型２０の変形や破損を防ぐことができる。

本実施形態によれば、型３は、第２型２０に加えて、ダミー用の第１型２１を有し、インプリント領域に異物が存在したり、インプリント領域が周縁部に位置したりする場合に、第１型２１を使用してインプリント処理を続行できる。そして、本実施形態によれば、第１型２１を用いてインプリント処理を行う場合には、第２型２０を用いる場合に比べ、インプリント処理時間を短縮するので、１枚のウエハ５に対するインプリント処理時間を短縮し得る。

本実施形態では、第１型２１を、図２（ｂ）に示されるように、凹凸パターン２４を有していない構造に設けた。しかし、第１型２１を、図２（ｂ）の第２型２０のように、第１基部２３と第１基部２３上に形成される凹凸パターン２４とを含む構造とすることができる。第２型２０は使用するたびに摩耗していき、摩耗した第２型２０を使用して製造されたデバイスは不良品となる可能性が高くなる。第２型２０が摩耗した場合、型３を交換する必要があるが、型３の交換には時間がかかる。そこで、第１型２１を第２型２０と同様に凹凸パターン２４を有する構造のものを使用すると、第２型２０が摩耗したら第２型２０と第１型２１との役割を交替させる。そうすれば、型３の交換間隔を２倍にすることができる。

［物品製造方法］
物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、上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）にパターンを形成する工程を含む。更に、該製造方法は、パターンが形成された基板をエッチングする工程を含みうる。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子等の他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりに、パターンが形成された基板を加工する他の処理を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

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ず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１：インプリント装置。３：型。５：ウエハ（基板）。８：（異物）検出器。１０：制御部。２０：第２型（押印部）。２１：第１型（押印部）。２４：凹凸パターン。

Claims (11)

1. 基板上のインプリント材を型で成形して前記基板上にパターンを形成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、
   不良とされた前記基板上の第１インプリント領域に第１型を用い、前記第１インプリント領域とは異なる第２インプリント領域に前記第１型とは異なる第２型を用いるように、前記インプリント処理を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記第１インプリント領域に関して前記インプリント処理に要する時間が、前記第２インプリント領域に関して前記インプリント処理に要する時間より短くなるように、前記インプリント処理を制御することを特徴とするインプリント装置。
2. 前記基板上の領域の欠陥を検査する検査部をさらに備え、
   前記制御部は、前記検査部の検査結果に基づいて、前記基板上のインプリント領域を不良と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. 前記制御部は、前記基板上の外縁部により領域が制限されたインプリント領域を不良とす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. 前記制御部は、前記第２インプリント領域に前記第２型で前記インプリント処理を行う場合に、前記インプリント処理がすでに行われた前記第２インプリント領域の上に前記第１型が存在しないように、前記基板上のインプリント領域に対して前記インプリント処理を行う順番を決定することを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
5. 前記制御部は、前記第１インプリント領域に関してアライメント処理に要する時間が、前記第２インプリント領域に関してアライメント処理に要する時間より短くなるように、前記インプリント処理を制御することを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
6. 前記制御部は、前記第１インプリント領域に関して前記基板および前記型のうち少なくとも一方の寸法を調整する処理に要する時間が、前記第２インプリント領域に関して当該処理に要する時間より短くなるように、前記インプリント処理を制御することを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
7. 前記制御部は、前記第１インプリント領域に関して前記インプリント材を前記型で成形する時間が、前記第２インプリント領域に関して前記インプリント材を前記型で成形する時間より短くなるように、前記インプリント処理を制御することを特徴とする請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 前記制御部は、前記第１インプリント領域に関して前記インプリント材を硬化させる時間が、前記第２インプリント領域に関して前記インプリント材を硬化させる時間より短くなるように、前記インプリント処理を制御することを特徴とする請求項１ないし７のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
9. 前記制御部は、前記第１インプリント領域に関して離型に要する時間が、前記第２インプリント領域に関して離型に要する時間より短くなるように、前記インプリント処理を制御することを特徴とする請求項１ないし８のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
10. 基板上のインプリント材を型で成形して前記基板上にパターンを形成するインプリント処理を行って物品を製造する物品製造方法であって、
    前記インプリント処理は、不良とされた前記基板上の第１インプリント領域には第１型を用いて行い、前記第１インプリント領域とは異なる第２インプリント領域には前記第１型とは異なる第２型を用いて行い、
    前記第１インプリント領域に関して前記インプリント処理に要する時間が、前記第２インプリント領域に関して前記インプリント処理に要する時間より短くなるように、前記インプリント処理を行うことを特徴とする物品製造方法。
11. 請求項１ないし９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にパターンを形成する工程と、
    前記工程で前記パターンを形成された前記基板を加工する工程と、
    を含むことを特徴とする物品製造方法。

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