JP6525628B2 - インプリント装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリント装置及び物品の製造方法に関する。

半導体デバイスの微細化の要求が進み、従来のフォトリソグラフィ技術に加えて、基板上の樹脂（インプリント材）をモールド（型）で成形して樹脂のパターンを基板上に形成するインプリント技術を用いたインプリント装置が注目されている。インプリント装置は、基板上に数ナノメートルオーダーの微細なパターン（構造体）を形成することができる。

インプリント装置においては、樹脂の硬化法の１つとして、紫外線などの光の照射によって樹脂を硬化させる光硬化法がある。光硬化法を採用したインプリント装置では、基板のショット領域（インプリント領域）上の樹脂とモールドとを接触させた状態で光を照射して樹脂を硬化させ、硬化した樹脂からモールドを引き離すことでパターンを形成する。

また、インプリント装置では、様々な要因によって、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いる間に、かかるインプリント処理を継続（続行）することが不可能となるエラーが発生する場合がある。半導体露光装置では、本体部で発生するエラーに対して、復旧方法の情報と、復旧方法に対応する複数種類の評価値の情報とを有し、優先順位に基づいて本体部を復旧させるための制御を行う技術が開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１１−４９４０５号公報

インプリント装置では、上述したように、基板（ショット領域）に樹脂を供給（塗布）し、かかる樹脂とモールドとを接触させた状態で紫外線を照射して樹脂を硬化させている。従って、インプリント処理を継続することが不可能となるエラーが発生し、樹脂が未硬化の状態でインプリント装置から基板が搬出されることがある。未硬化の樹脂から揮発する化学物質によって、基板を搬送する装置やインプリント装置から搬出された基板が搬入される外部の装置などが汚染されてしまう。特許文献１に開示された技術は、半導体露光装置の復旧には有利であるが、上述したようなインプリント装置に特有の課題を解決するものではない。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、基板上の未硬化のインプリント材による汚染を低減するのに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。

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にモールドを用いて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、前記基板上に未硬化のインプリント材が供給された状態において、前記基板に対するインプリント処理を継続することが不可能となるエラーの発生を検知する検知部と、前記基板上のインプリント材を硬化させる前に前記検知部が前記エラーの発生を検知した場合に、前記基板に対する前記インプリント処理を中止し、前記基板上のインプリント材を硬化させて前記基板を前記インプリント装置から搬出するエラー処理を行う制御部と、を有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、基板上の未硬化のインプリント材による汚染を低減するのに有利なインプリント装置を提供することができる。

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。 図１に示すインプリント装置におけるインプリント処理及びエラー処理を説明するためのフローチャートである。 図２に示すエラー処理の詳細を示すフローチャートである。 図２に示すエラー処理の詳細を示すフローチャートである。 図２に示すエラー処理の詳細を示すフローチャートである。

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、物品としての半導体デバイスなどのデバイスの製造に用いられるリソグラフィ装置である。インプリント装置１は、基板上のインプリント材にモールドを用いて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１は、基板上のインプリント材とモールドとを接触させた状態でインプリント材を硬化させ、硬化したインプリント材からモールドを引き離すことで基板上にモールドのパターンを転写する。本実施形態では、インプリント材として、樹脂を使用し、樹脂の硬化法として、紫外線の照射によって樹脂を硬化させる光硬化法を採用する。以下では、基板上の樹脂に対して紫外線を照射する照射系の光軸に平行な方向（モールドのパターンを基板上のインプリント材に接触させる方向）をＺ軸とし、Ｚ軸に垂直な平面内で互いに直交する２方向をＸ軸及びＹ軸とする。

インプリント装置１は、雰囲気を清浄な環境に維持するためのクリーンチャンバ（不図示）に収容されている。インプリント装置１は、図１に示すように、基板保持部２と、モールド保持部３と、アライメント計測系４と、照射部５と、制御部６と、樹脂供給部７と、ガス供給部（不図示）と、検知部３０とを有する。また、インプリント装置１は、モールド保持部３を保持するためのブリッジ定盤１４と、ブリッジ定盤１４を支持するための支柱１５と、基板保持部２を保持するためのベース定盤２０とを有する。

基板保持部２は、基板８を保持し、基板８とモールド１１とのアライメント（並進シフトの補正）を行うためのユニットである。基板保持部２は、基板チャック９と、基板ステージ１０とを含む。基板チャック９は、真空吸着力や静電力によって基板８を保持する。基板チャック９は、真空吸着パッドによって基板ステージ１０に支持される。基板ステージ１０は、粗度駆動系や微動駆動系など複数の駆動系を含み、基板チャック９に保持された基板８をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる。また、基板ステージ１０は、基板８のＺ軸方向の位置を調整する機能、基板８のθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置を調整する機能、基板８の傾きを調整する機能などを有していてもよい。

基板８は、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板、ガラス基板を含む。基板８には、モールド１１で成形される樹脂が供給（塗布）される。

モールド１１は、矩形の外形形状を有し、基板８に対向する面に３次元状に形成されたパターン（回路パターンなどの基板８に転写すべき凹凸パターン）を含む。モールド１１は、紫外線を透過させる材料、例えば、石英で構成されている。

モールド保持部３は、モールド１１を保持し、基板上の樹脂とモールド１１とを接触させるためのユニットである。モールド保持部３は、モールドチャック１２と、形状調整部１３と、モールドステージ１９とを含む。モールドチャック１２は、真空吸着力や静電力によってモールド１１を保持する。モールドチャック１２は、真空吸着パッドによってモールドステージ１９に支持される。モールドステージ１９は、粗度駆動系や微動駆動系など複数の駆動系を含み、モールドチャック１２に保持されたモールド１１をＺ軸方向に移動させる。基板上の樹脂とモールド１１のパターンを接触させるためには、モールド１１と基板８との間隔が狭くなるように制御すればよく、モールド保持部３及び基板保持部２を互いに移動させたり、順次移動させたりしてもよい。また、モールド保持部３及び基板保持部２の少なくとも一方を移動させればよい。また、モールドステージ１９は、モールド１１のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置を調整する機能やモールド１１の傾きを調整する機能などを有していてもよい。形状調整部１３は、モールドチャック１２に配置され、例えば、モールドチャック１２に保持されたモールド１１の側面に力（変位）を与えてモールド１１（のパターン）の形状を調整（補正）する。

アライメント計測系４は、基板８に形成されたアライメントマーク及びモールド１１に形成されたアライメントマークを検出し、基板８とモールド１１とのＸ軸方向及びＹ軸方向への位置ずれや基板８とモールド１１との形状差（例えば、倍率）を計測する。

照射部５は、基板上の樹脂に対して紫外線（即ち、基板上の樹脂を硬化させるための光）を照射する。照射部５は、光源１６と、光源１６からの紫外線を適切な光に調整するための光学系１７と、光源１６からの紫外線を基板上の樹脂に向けて反射するミラー１８とを含む。

樹脂供給部７は、基板８に樹脂を供給（塗布）する。樹脂供給部７は、本実施形態では、樹脂吐出ノズル（不図示）を含み、樹脂吐出ノズルから基板８に向けて樹脂を滴下する。樹脂供給部７から供給される樹脂の供給量は、例えば、基板８に形成される樹脂のパターンの厚さ（残膜厚）や樹脂のパターンの密度などに応じて設定される。

ガス供給部は、モールド１１の近傍に配置されたガス供給ノズルを介して、基板上の樹脂とモールド１１との間の空間にガスを供給する。換言すれば、ガス供給部は、基板上の樹脂とモールド１１との間の空間の大気を所望のガスで置換する。かかるガスは、例えば、高い拡散性を有するヘリウムガスを含む。

検知部３０は、インプリント処理を行っている間においてエラーを検知する。かかるエラーは、例えば、インプリント処理を継続（続行）することが不可能となるエラーであって、特に、インプリント処理が行われている基板８を直ちにインプリント装置１から搬出する必要があるエラーである。また、このようなエラーは、インプリント装置１の内部や外部の異常などによって発生する。

検知部３０は、インプリント装置１の内部環境の変化を検出することでエラーの発生を検知する第１検知部２２と、インプリント装置１の外部環境の変化を検出することでエラーの発生を検知する第２検知部２１とを含む。また、本実施形態では、検知部３０は、インプリント装置１の内部環境の変化及び外部環境の変化の両方を検出するが、インプリント装置１の内部環境の変化及び外部環境の変化の少なくとも一方を検出してもよい。

第１検知部２２は、例えば、温度センサ、圧力センサ、流量センサ、変位センサ、光量センサなどを含み、インプリント処理を行う空間における温度、圧力及び気体の成分濃度の少なくとも１つを検出する。第２検知部２１は、例えば、インプリント装置１の外部からの異常信号を受信する受信部を含み、インプリント装置１に伝わる振動を検出する。外部からの異常信号としては、震源地からの振動（揺れ）がインプリント装置１に伝わる前に、緊急地震速報などの情報を利用して、インプリント装置１を安全な状態へ遷移させるための信号を利用することができる。また、第２検知部２１が受信する外部からの異常信号としては、停電や火災を伝える信号を利用することもできる。なお、これらの外部からの異常信号は、第２検知部２１を介さずに、制御部６に入力されてもよい。

制御部６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６は、インプリント装置１の各部の動作及び調整などを制御することでインプリント処理を行う。また、制御部６は、基板上の樹脂を硬化させる前に検知部３０がエラーの発生を検知した場合に、インプリント処理を中止し、基板上の樹脂を硬化させて基板８をインプリント装置１から搬出するエラー処理を行う。

図２を参照して、インプリント装置１におけるインプリント処理及びエラー処理について説明する。インプリント処理及びエラー処理は、上述したように、制御部６がインプリント装置１の各部を統括的に制御することで行われる。

Ｓ１では、基板搬送機構（不図示）によって、基板８をインプリント装置１に搬入し、かかる基板８を基板保持部２に保持させる。Ｓ２では、樹脂供給部７によって基板８の対象ショット領域（これからインプリント処理を行うショット領域）に樹脂を供給する。

Ｓ３では、基板８の対象ショット領域上の樹脂とモールド１１とを接触させる（押印処理）。Ｓ４では、アライメント計測系４の計測結果に基づいて、基板８に形成されたアライメントマークとモールド１１に形成されたアライメントマークとを合わせるように、基板８とモールド１１とのアライメント（位置合わせ）を行う。但し、基板８とモールド１１とのアライメント方式としてグローバルアライメント方式が採用されているような場合には、基板８とモールド１１とのアライメント（Ｓ４）を省略することも可能である。また、本実施形態では、押印処理の後にアライメントを行っているが、Ｓ２で基板上に樹脂を供給した後、Ｓ３の押印処理を行う前に、アライメント計測系４の計測結果に基づいてアライメントを行ってもよい。更に、Ｓ３の押印処理を行っている間にアライメントを行ってもよい。

Ｓ５では、モールド１１のパターンに樹脂を充填させた後、照射部５によって、モールド１１を介して樹脂に紫外線を照射して、基板８の対象ショット領域上の樹脂を硬化させる（硬化処理）。Ｓ６では、基板８の対象ショット領域上の硬化した樹脂からモールド１１を引き離す（離型処理）。これにより、基板８の対象ショット領域上にモールド１１のパターンに対応する樹脂のパターンが形成される。

Ｓ７では、基板８の全てのショット領域にインプリント処理を行ったかどうかを判定する。基板８の全てのショット領域にインプリント処理を行っていない場合には、インプリント処理が行われていないショット領域を対象ショット領域とするために、Ｓ２に移行する。なお、基板８の複数のショット領域上に樹脂を予め供給している場合には、Ｓ２の樹脂を供給する工程を行わなくてもよい。Ｓ２からＳ７までの処理を繰り返すことで、基板８の全てのショット領域に樹脂のパターンが形成される。一方、基板８の全てのショット領域にインプリント処理を行った場合には、Ｓ８に移行する。Ｓ８では、基板搬送機構によって、全てのショット領域にインプリント処理が行われた基板８を、インプリント装置１から搬出する。

ここで、基板上の樹脂を硬化させる前、具体的には、基板上に樹脂を供給してから硬化させるまでの間（Ｓ２からＳ５の前までの間）に、検知部３０がエラーの発生、即ち、インプリント処理を継続することが不可能となるエラーを検知した場合を考える。このような場合、制御部６は、上述したように、インプリント処理を中止し、エラー処理を行う。

具体的には、Ｓ９では、制御部６は、検知部３０からエラー検知情報を取得する。エラー検知情報とは、エラーの発生を検知したことを示す情報だけではなく、エラーが発生したときのインプリント処理の状況を示す情報、例えば、基板上の樹脂とモールド１１とを接触させる前であるのか接触させた後であるのかを示す情報なども含む。

Ｓ１０では、Ｓ９で取得したエラー検知情報に基づいて、照射部５によって、基板８の対象ショット領域上の樹脂に紫外線を照射して、かかる樹脂を硬化させる（エラー処理）。この際、後述するように、エラーが発生したときのインプリント処理の状況に応じて、基板８の対象ショット領域上の樹脂を硬化させる（即ち、インプリント処理の状況に応じたエラー処理を行う）。

Ｓ１１では、基板８の次の対象ショット領域に対するインプリント処理を行うかどうかを判定する。基板８の次の対象ショット領域に対するインプリント処理を行う場合には、Ｓ７に移行する。一方、基板８の次の対象ショット領域に対するインプリント処理を行わない場合には、Ｓ８に移行する。

以下、エラー処理（Ｓ１０）の詳細について説明する。図３は、基板上に樹脂が供給され、かかる樹脂とモールド１１とを接触させる前に検知部３０がエラーの発生を検知した場合におけるエラー処理の詳細を示すフローチャートである。基板上に供給された樹脂とモールド１１とを接触させる前（即ち、Ｓ２からＳ３の前までの間）に検知部３０がエラーの発生を検知した場合、エラー処理として、Ｓ３１が行われる。ここで発生するエラーには、樹脂供給部７の異常、基板保持部２の異常、モールド保持部３の異常、外部からの異常信号などがある。このような異常は、第１検知部２２及び第２検知部２１の少なくとも一方でエラーとして検知することができる。

Ｓ３１では、基板８の対象ショット領域上の樹脂とモールド１１とを接触させずに、照射部５によって、かかる樹脂に紫外線を照射して硬化させる。この際、エラー処理（Ｓ３１）における紫外線の照度は、硬化処理（Ｓ５）における紫外線の照度と異なっていてもよい。

このように、基板上に樹脂を供給してから基板上の樹脂とモールド１１とを接触させる前にエラーの発生が検知された場合、基板上の樹脂とモールド１１とを接触させずに樹脂を硬化させ、基板上の樹脂が硬化した状態で基板８をインプリント装置１から搬出する。これにより、基板上の未硬化の樹脂からの化学物質による汚染を低減（防止）することができる。

図４は、基板上に樹脂が供給され、かかる樹脂とモールド１１とを接触させた後に検知部３０がエラーの発生を検知した場合におけるエラー処理の一例の詳細を示すフローチャートである。基板上に供給された樹脂とモールド１１とを接触させた後（即ち、Ｓ３からＳ５の前までの間）に検知部３０がエラーの発生を検知した場合、エラー処理として、Ｓ４１及びＳ４２が行われる。ここで発生するエラーには、基板保持部２の異常、モールド保持部３の異常、アライメント計測系４の異常、外部からの異常信号などがある。このような異常は、第１検知部２２及び第２検知部２１の少なくとも一方でエラーとして検知することができる。

Ｓ４１では、基板８の対象ショット領域上の樹脂とモールド１１とを接触させた状態を維持しながら（即ち、基板上の樹脂からモールド１１を引き離す前に）、照射部５によって、かかる樹脂に紫外線を照射して硬化させる。この際、エラー処理（Ｓ４１）における紫外線の照度は、硬化処理（Ｓ５）における紫外線の照度と異なっていてもよい。Ｓ４２では、基板８の対象ショット領域上の硬化した樹脂からモールド１１を引き離す。

このように、基板上の樹脂とモールド１１とが接触してから樹脂を硬化させる前にエラーの発生が検知された場合、樹脂とモールド１１とを接触させた状態を維持した状態で樹脂を硬化させ、基板上の樹脂が硬化した状態で基板８をインプリント装置１から搬出する。これにより、基板上の未硬化の樹脂からの化学物質による汚染を低減（防止）することができる。

図５は、基板上に樹脂が供給され、かかる樹脂とモールド１１とを接触させた後に検知部３０がエラーの発生を検知した場合におけるエラー処理の別の例の詳細を示すフローチャートである。基板上に供給された樹脂とモールド１１とを接触させた後（即ち、Ｓ３からＳ５の前までの間）に検知部３０がエラーの発生を検知した場合、エラー処理として、Ｓ５１及びＳ５２が行われる。ここで発生するエラーには、基板保持部２の異常、モールド保持部３の異常、アライメント計測系４の異常、外部からの異常信号などがある。このような異常は、第１検知部２２及び第２検知部２１の少なくとも一方でエラーとして検知することができる。

Ｓ５１では、基板８の対象ショット領域上の未硬化の樹脂からモールド１１を引き離す。Ｓ５２では、基板８の対象ショット領域上の未硬化の樹脂からモールド１１を引き離した状態において、照射部５によって、かかる樹脂に紫外線を照射して硬化させる。この際、エラー処理（Ｓ５２）における紫外線の照度は、硬化処理（Ｓ５）における紫外線の照度と異なっていてもよい。

このように、基板上の樹脂とモールド１１とが接触してから樹脂を硬化させる前にエラーの発生が検知された場合、基板上の未硬化の樹脂からモールド１１を引き離した後に樹脂を硬化させ、基板上の樹脂が硬化した状態で基板８をインプリント装置１から搬出する。これにより、基板上の未硬化の樹脂からの化学物質による装置（搬送機構や外部装置）汚染を低減（防止）することができる。

本実施形態によれば、インプリント処理を継続することが不可能となるエラーが発生した場合、エラー処理として、インプリント装置１から基板８を搬出する前に、基板上の未硬化の樹脂を硬化させている。本実施形態では、１つのショット領域に樹脂を供給してインプリント処理を繰り返す場合について説明したが、複数のショット領域に樹脂を予め供給した後に押印工程と硬化工程を繰り返して基板上にパターンを形成してもよい。この場合に行われるエラー処理は、インプリント処理の対象となるショット領域上の樹脂のみならず、予め供給された未硬化の樹脂（インプリント材）の全てを硬化させる。従って、インプリント装置１では、樹脂が未硬化の状態で基板８が搬出されることがなく、未硬化の樹脂から揮発する化学物質によって、基板８を搬送する装置や基板８が搬入される装置などが汚染されてしまうことを防止することができる。

また、本実施形態では、エラーの発生が検知されるごとに、基板８の対象ショット領域上の樹脂を硬化させている。但し、エラー検知情報を記憶しておき、所定数のインプリント処理が終了してから、まとめてエラー処理を行ってもよい（即ち、エラーの発生が検知された複数のショット領域上の樹脂をまとめて硬化させてもよい）。

物品としてのデバイス（半導体デバイス、磁気記憶媒体、液晶表示素子等）の製造方法について説明する。かかる製造方法は、インプリント装置１を用いてパターンを基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板等）に形成する工程を含む。かかる製造方法は、パターンを形成された基板を処理する工程を更に含む。当該処理ステップは、当該パターンの残膜を除去するステップを含みうる。また、当該パターンをマスクとして基板をエッチングするステップなどの周知の他のステップを含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び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。

１：インプリント装置 ６：制御部 ８：基板 １１：モールド ２１：第２検知部 ２２：第１検知部 ３０：検知部

Claims (9)

1. 基板上のインプリント材にモールドを用いて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、
   前記基板上に未硬化のインプリント材が供給された状態において、前記基板に対するインプリント処理を継続することが不可能となるエラーの発生を検知する検知部と、
   前記基板上のインプリント材を硬化させる前に前記検知部が前記エラーの発生を検知した場合に、前記基板に対する前記インプリント処理を中止し、前記基板上のインプリント材を硬化させて前記基板を前記インプリント装置から搬出するエラー処理を行う制御部と、
   を有することを特徴とするインプリント装置。
2. 前記インプリント材と前記モールドとを接触させる前に前記検知部が前記エラーの発生を検知した場合に、前記制御部は、前記基板上のインプリント材と前記モールドとを接触させずに当該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. 前記インプリント材と前記モールドとを接触させた後に前記検知部が前記エラーの発生を検知した場合に、前記制御部は、前記基板上のインプリント材と前記モールドとを接触させた状態を維持しながら当該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。
4. 前記インプリント材と前記モールドとを接触させた後に前記検知部が前記エラーの発生を検知した場合に、前記制御部は、前記基板上のインプリント材から前記モールドを引き離した後に当該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。
5. 前記基板の複数のショット領域上にインプリント材が供給されている場合に、前記制御部は、前記検知部が前記エラーの発生を検知したときにインプリント処理を行っていたショット領域上のインプリント材を硬化させた後、前記インプリント処理を行っていたショット領域とは異なるショット領域上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乃至４のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
6. 前記検知部は、前記インプリント装置の内部環境の変化及び外部環境の変化の少なくとも一方を検出することで前記エラーの発生を検知することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
7. 前記内部環境は、前記インプリント処理を行う空間における温度、圧力及び気体の成分濃度の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項６に記載のインプリント装置。
8. 前記外部環境は、前記インプリント装置に伝わる振動を含むことを特徴とする請求項６又は７に記載のインプリント装置。
9. 請求項１乃至８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パターンを基板に形成する工程と、
   前記工程で前記パターンを形成された前記基板を処理する工程と、
   を含むことを特徴とする物品の製造方法。

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