(57)【要約】【課題】  基板表面の高さにばらつきがある場合においても、型と基板の意図せぬ接触を回避しつつ、離型時の基板の面方向の移動の開始を早めることで、優れたスループットを実現するインプリント方法及びインプリント装置を提供すること。【解決手段】  基板の表面の高さ方向の位置に関する情報を計測する計測手段と、離型時に型と基板が離れた事を検知する機構とを有するインプリント装置において、型と基板の接近状態と、基板表面の高さ情報から次のショット領域における押印処理を開始するタイミングを決定することを特徴とするインプリント装置。【選択図】  図４
2020009993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上のインプリント材を型と接触した状態で硬化させ、型を引き離して基板上にインプリント材の硬化物を形成するインプリント装置であって、
基板を保持し、基板の面方向に移動可能な基板保持部と、
型を保持する型保持部と、
基板の表面の高さ情報を取得する情報取得手段と、
型と基板の接近状態を検知する接近状態検知手段と、を備え、
前記接近状態検知手段で得た接近状態と、前記情報取得手段で得た基板表面の高さ情報から、次のショット領域に移動するための基板保持部の移動開始タイミングを決定する
ことを特徴とするインプリント装置。
【請求項２】
前記接近状態と、前記高さ情報に加え、次のショット領域に移動する方向に基づいて基板保持部の移動開始タイミング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。
【請求項３】
前記型の上昇速度と、基板保持部の駆動速度と、をさらに用いて、次ショットのための基板ステージの移動開始タイミングを決定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。
【請求項４】
基板の高さ情報が、基板の表面全体の高さのうち、最も高い部分の情報であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項５】
基板の高さ情報が、基板保持部の駆動方向から特定される、型と基板の接触の可能性がある基板の領域のうち、最も高い部分の情報であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項６】
接近状態検知手段が、静止画、または、動画の画像情報を用いて接近状態を検知できる手段であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項７】
接近状態検知手段が、前記型保持部および前記基板保持部の少なくとも一方にかかる負荷を検知する手段であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項８】
前記高さ情報に基づいて、型の引き離し方向への必要離間距離を算出し、必要離間距離を超えてから基板ステージの駆動を開始する、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項９】
前記必要離間距離は、基板表面の高さ情報、型保持部や基板保持部の駆動速度、基板面方向の移動方向、のいずれかの組み合わせ、もしくは全てを用いて決定される
基板面方向と垂直な方向の距離であることを特徴とする請求項８に記載のインプリント装置。
【請求項１０】
型の接触面に対して基板保持部を傾けて型と基板を平行にする手段をさらに有し、型と基板を平行にした状態での基板の高さ情報を取得することを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項１１】
基板上のインプリント材を型と接触した状態で硬化させ、型を引き離して基板上にインプリント材の硬化物を形成するインプリント装置であって、
基板を保持し、基板の面方向に移動可能な基板保持部と、
型を保持する型保持部と、
基板の表面の高さ情報を取得する情報取得手段と、
型と基板の接近状態を検知する接近状態検知手段と、を備え、
次のショット領域が型の下への移動を完了する前に、前記情報取得手段から得られる基板の高さ情報から得られる位置にまで、型と基板が近づく方向に、事前にインプリントヘッドを駆動させておくことを特徴とするインプリント装置。
【請求項１２】
基板上のインプリント材を型と接触した状態で硬化させ、型を引き離して基板上にインプリント材の硬化物を形成するインプリント装置であって、
基板を保持する基板保持部と、
型を保持する型保持部と、
基板の表面の高さ情報を取得する情報取得手段と、
型と基板の接近状態を検知する接近状態検知手段と、を備え、
前記検知手段で得た接近状態と、前記情報取得手段で得た基板表面の高さ情報に基づいて型の引き離し方向への必要離間距離が算出され、該必要離間距離の範囲内での前記基板および前記型の少なくとも一方の基板面方向の移動が規制される
ことを特徴とするインプリント装置。
【請求項１３】
前記必要離間距離は、基板表面の高さ情報、型保持部や基板保持部の駆動速度、基板面方向の移動方向、のいずれかの組み合わせ、もしくは全てを用いて決定される
基板面方向と垂直な方向の距離であることを特徴とする請求項１２に記載のインプリント装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３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パターンを形成する工程と、
パターンが形成された基板を現像する工程と、
現像された基板から物品を製造する工程と、を有する、
ことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプリント装置、インプリント方法、および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスやＭＥＭＳなどの物品を製造するための新たなリソグラフィ技術として、インプリント技術が注目されている。インプリント技術は、基板上のインプリント材に型（モールドまたはテンプレートとも呼ばれる）を接触させ、この状態でインプリント材を硬化させる。硬化したインプリント材と型とを剥離（離型）することによって基板の上に硬化したインプリント材のパターンを形成する技術である。このようなインプリント技術によれば、例えば、基板の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。
【０００３】
インプリント装置で型に設けられたパターンを基板上に転写する手順としては、転写対象のショット領域に対して、レジストを塗布するディスペンスを行い、ディスペンス済みのショット領域に対して型を押し付ける（押印）。型のパターン部にレジストが行きわたったら、露光処理によってレジストを硬化させる。最後に基板から型を引きはがし（離型）、該ショット領域への転写処理が完了する。
【０００４】
このように、インプリント装置は、型と基板の押印動作および離型動作を伴うため、従来の光露光装置に比べ、スループット（単位時間あたりのウェハ処理枚数）が劣る。インプリント装置においてスループットを向上させるための方法として、離型後に素早く次のショットのディスペンス処理を開始することと、ディスペンス後に素早く押印処理を開始することが挙げられる。
【０００５】
特許文献１には、離型処理におけるマテリアル保持部にかかる負荷（例えば駆動電流値など）をモニタリングすることで、型と基板が剥離したことを検出可能なインプリント装置が開示されている。また、特許文献２には、離型時の型保持部の上昇動作が完了する前に次ショットの処理を開始することが開示されている。また、ディスペンス後にそのショットを型の下に配置する基板保持部の移動動作が完了する前に押印のための型保持部の下降動作を開始することも開示されている。
【０００６】
これまでメモリ市場では２次元加工におけるパターンの微細化を進めることで単位面積あたりの記憶容量を増やしてきた。しかし、微細化が１０ｎｍ台まで進むと、メモリセル同士が接近し過ぎることにより干渉し合うクロストークの問題が発生し、これ以上の微細化は困難になった。そこで、微細化ではなく、セルを縦方向（基板高さ方向）に積んで記憶容量を増加させる３次元加工のメモリが誕生した。
【０００７】
３次元メモリの層数としては、４８層でデバイスメーカーの量産が始まり、６４層、９６層、１２８層、１９２層と層数が増えていくことが予想されている。そして、層数が多くなるほど、基板表面の平坦性が失われ、基板の平坦度は悪くなる。平坦度の一つの指標として、チャッキング後の基板の最も低い場所と最も高い場所の高さ差を表すＴＴＶ（Ｔｏｔａｌ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）がある。ＴＴＶは、１層では１０μｍ〜２０μｍなのに対して、例えば、６４層の場合は２００μｍほどあると想定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−１１５３７０号公報
【特許文献２】特許第５１９６７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
３次元メモリの製造にインプリント装置を使用する場合、ＴＴＶの大きさがスループット向上の障壁となっていた。
【００１０】
具体的には、基板上の高さが低い場所のショット領域に対して押印を行った場合、離型処理で型と基板が剥離した後に次のショット領域の処理のために基板保持部の水平移動を開始すると、型に基板の高い部分が接触して損傷させてしまう可能性がある。
【００１１】
従って、型が十分に上昇するのを待ってから、次のショット領域への移動を開始する必要があり、この移動にかかる時間がスループットを低くしていた。
【００１２】
そこで、本発明は、型と基板の接触を回避しつつ、次のショット領域のインプリント処理の開始タイミングを早めることで、スループットを向上することができるインプリント装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
その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と接触した状態で硬化させ、型を引き離して基板上にインプリント材の硬化物を形成するインプリント装置であって、
基板を保持し、基板の面方向に移動可能な基板保持部と、
型を保持する型保持部と、
基板の表面の高さ情報を取得する情報取得手段と、
型と基板の接近状態を検知する接近状態検知手段と、を備え、
前記接近状態検知手段で得た接近状態と、前記情報取得手段で得た基板表面の高さ情報から、次のショット領域に移動するための基板保持部の移動開始タイミングを決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、型と基板の接触を回避しつつ、次ショット処理の開始タイミングを早めることで、スループットを向上することができるインプリント装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を実施するためのインプリント装置を示した図である。
【図２】押印および離型時の観察カメラの画像を例示した図である。
【図３】本発明のインプリント装置の一連の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明における離型時の基板ステージの移動開始タイミングを示した図。
【図５】本発明におけるインプリントヘッドと基板ステージの駆動タイミングを例示した図である。
【図６】本発明における離型時の基板ステージの移動開始タイミングを示した図。
【図７】本発明における押印時のインプリントヘッドの駆動タイミングを示した図。
【図８】第２実施形態における離型時の基板ステージの移動開始タイミングを示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態のインプリント装置の構成を示したものである。
【００１８】
本形態に係るインプリント処理は、基板１００に樹脂などからなるインプリント材を塗布した後、型１０を基板１００に押し付けて、インプリント材の硬化物を基板上に形成するものである。型にパターンが刻まれていることで、基板上のインプリント材に反転したパターンを転写させることができ、これにより基板上に型の転写パターンを形成することができる。
【００１９】
基板ステージ３００は、基板保持部２００をＸＹ方向、すなわち基板の面方向に移動可能であり、これにより基板１００の位置を移動させて、型１０との接触する部分を変動させることが出来る。
【００２０】
インプリントヘッド３０は、型保持部２０を具備し、型保持部２０に保持された型１０をＺ方向に駆動させることで、基板１００上のインプリント材（不図示）への押印、および基板とインプリント材からの離型を行う。
【００２１】
押印時は型と基板の接触面が平行になっている必要があるが、型や基板の表面は一般的に傾きを持っているため、インプリントヘッドをチルト駆動させることにより、型と基板の接触面を平行にする。
【００２２】
ディスペンサ５０は、基板上にインプリント材を塗布する機構であり、例えば、Ｙ方向に縦長のディスペンサヘッドを持ち、ディスペンサヘッドには数百個のノズルが構成されており、各ノズルからインプリント材を吐出する。転写対象のショット全体にインプリント材を塗布するためには、基板ステージをＸ方向に駆動させながら、ディスペンスを行う。
【００２３】
ディスペンスでは、より細かく多くのインプリント材を塗布するため、通常、２回の塗布が行われる。１回目は型と離れる方向に向かって基板ステージを駆動させてインプリント材を塗布する。１回目の後、Ｙ方向に基板ステージを微小ピッチ（例えば３５μｍ）移動させ、基板ステージの駆動Ｘ方向を反転させて、２回目は型に近づく方向に向かって基板ステージを駆動させてインプリント材を塗布する。こうすることで、２回塗布では、１回塗布に比べて倍の細かさでインプリント材を塗布することができる。
【００２４】
観察カメラ４０は、接近状態検知手段として用いられ、インプリント処理中の型１０と基板１００の接近状態を観察することが出来る。図２に示すように、観察カメラの映像を画像処理することで得られる静止画または動画の画像情報から、型と基板の接触面積を知ることができる。これによって、型と基板が接触し始めた瞬間、および、型と基板が完全に剥離した瞬間を知ることができる。
【００２５】
観察カメラの他に、接近状態検知手段として、型保持部や基板保持部にかかる負荷を用いて、接触および剥離の状態を知ることもできる。負荷とは、例えば、型保持部を有するインプリントヘッドや、基板保持部を有する基板ステージの駆動電流である。この場合は、接触や剥離の瞬間は駆動電流が大きく変化することを利用する。
【００２６】
基板表面の高さ情報取得手段である基板計測器６０は、基板表面の高さを取得するためのセンサーであり、例えば、分光干渉レーザ変位計などが用いられる。
【００２７】
型計測器４００は、型の表面の高さを取得するためのセンサーであり、例えば、分光干渉レーザ変位計などが用いられる。図１では、型計測器は基板ステージに内蔵した構成を示しているが、基板ステージの外に独立して構成しても良い。
【００２８】
インプリント装置は、高さが既知であるベース基板とベース型を用いて、予め、基板と型の距離が所定の値になるように調整されている。例えば、ベース基板とベース型の距離は６００μｍになるように調整されている。
【００２９】
新しい型を型保持部に供給した後は、型計測器によって型の表面を計測することで、ベース型との高さ差を取得することができる。
【００３０】
また、新しい基板を基板保持部に供給した後は、基板計測器によって基板の表面を計測することで、ベース基板との高さ差を取得することができる。
【００３１】
型を基板に押し付ける押印処理において、インプリントヘッドの下降距離を決める際に、型の高さ差、基板の高さ差が用いられる。例えば、新しい型がベース型に対して２０μｍ厚く、新しい基板がベース基板より３０μｍ厚かった場合、５５０μｍが下降距離として決定される（すなわち、６００μｍ−２０μｍ−３０μｍ  ＝  ５５０μｍ）。
【００３２】
このように、インプリント装置では、押印処理の前に、事前に基板の高さ情報および型の高さ情報を取得して、インプリントヘッドのＺ駆動量を決定する。
【００３３】
（インプリント方法の説明）
本発明にかかるインプリント方法の基本的な流れを図３に示す。所望の型をインプリントヘッドに供給した後（Ｓ３−１）、型の表面の高さを計測する（Ｓ３−２）。基板ステージに基板が供給されたら（Ｓ３−３）、基板表面の高さを計測する（Ｓ３−４）。そして、転写対象ショットをディスペンサの下へ移動させてインプリント材のディスペンスを行った後（Ｓ３−５）、該ショットを型の下へ移動させ、型を下降させて該ショットに押印し（Ｓ３−６）、露光光を照射してインプリント材を硬化させた後（Ｓ３−７）、型を上昇させて該ショットから離型する（Ｓ３−８）。この処理を基板上のすべてのショットに対して繰り返し行う。さらに、すべての基板に対してこれを繰り返す。
【００３４】
図４は、基板の表面に高さむら（高低差）がある場合の本発明におけるインプリント処理、特に離型処理に注目した図である。
【００３５】
露光光の照射によりインプリント材を硬化させた後、基板から離れるように型を上昇させる離型動作を行うが、仮に基板がまっ平らであった場合は、観察カメラから得られる接近状態をもとに、型と基板が剥離した直後に、次ショット処理のための基板ステージのＸＹ駆動を行っても良い。
【００３６】
しかし、型と基板が剥離した直後に基板ステージを駆動すると、図４に示すように基板に高さむらがある場合は、基板ステージの駆動によって、基板のさらに高い部分と型が接触する可能性がある。
【００３７】
従って、本形態では、基板の高さ情報を考慮して、型の最下面が基板に接触しないＺ位置（必要離間距離）までの範囲内においては基板面方向の移動を規制し、必要離間距離を超えて上昇した後に（接触の可能性が０になったら）、次ショット処理のための基板ステージの駆動（基板保持部の基板面方向の移動）を開始することとしている。
【００３８】
必要離間距離は、基板面方向と垂直な方向の距離であり、基板表面の高さ情報、型保持部や基板保持部の駆動速度、基板面方向の移動方向、のいずれかの組み合わせ、もしくは全てを用いて決定すれば良い。  図５は、型のＺ位置に対して基板ステージの駆動速度が変化する様子を表したタイミングチャートである。図の右側に着目すると、露光が完了し、離型動作によって型のＺ位置が上昇すると型と基板上のレジスト材料が剥離する。その後、型と基板の高さ情報から、型が基板と接触しないＺ位置にまで上昇したタイミングで基板ステージの駆動を開始する。
【００３９】
なお、基板の高さ情報と、基板ステージの駆動方向によって、型と基板が接触しないと判断した場合は、型の最下面が基板の最も高い部分のＺ位置まで上昇するのを待つ必要はない。例えば、図６に示すように、基板ステージの駆動方向から、接触の可能性がある基板の領域を特定し、その特定した領域の中の最も高い部分より型の最下面が上昇したら、基板ステージの駆動を開始することができる。
【００４０】
また、さらに基板ステージの移動開始タイミングを早める方法として、型の上昇速度および基板ステージの駆動速度も考慮する方法が挙げられる。型と基板が剥離した後も、型の上昇動作は続いているため、速度を考慮すれば、型の最下面が基板のさらに高い部分より下位置にいる段階で基板ステージの駆動を開始してもよい。
【００４１】
具体的には、基板ステージの駆動速度と、現在インプリントしているショットの基板上のＸＹ位置と、接触の可能性がある基板領域の中の最も高い場所のＸＹ位置とから、基板ステージの移動開始後に後者のＸＹ位置が型の下に到達するまで時間を算出する。さらに、型の上昇速度から、型と基板の剥離後、基板の対象領域の最も高い部分のＺ位置まで型の最下面が到達するまでの時間を算出する。そして、型の最下面の到達時間から基板の高い場所の到達時間を引き算して差分時間を求める。
【００４２】
型と基板の剥離後、その差分時間が経過したら、基板ステージのＸＹ駆動を開始することで、さらに基板ステージの移動開始タイミングを早めることができる。
【００４３】
もちろん、基板の接触の可能性がある領域の中の最も高い部分より手前に、他の部分より高い部分が存在している場合は（例えば山が２つ以上ある場合）、それらの高い部分を全て考慮して基板ステージの移動開始タイミングを決定する。
【００４４】
＜第２実施形態＞
上記の第１実施形態では、離型処理時に次ショット処理のための基板ステージの移動開始タイミングを早めることについて説明した。本実施形態では、押印処理の時間を短縮する方法について説明する。
【００４５】
通常、押印開始のタイミングとしては、基板の対象ショットへのディスペンス後、そのまま基板ステージを駆動させて、対象ショットが型の下に到達してから、押印のための型の下降動作が開始される。
【００４６】
本発明における押印開始タイミングの決定方法では、図７に示すように、下降動作を２段階に分ける。１段階目の下降動作では、基板ステージのＸＹ駆動中に、予め型を基板に近づけておく。そして２段階目の下降動作では、対象ショットが型の下に到達してから、残りの下降動作を行い、型と対象ショットを接触させる。
【００４７】
図５は、型のＺ位置に対して基板ステージの駆動速度が変化する様子を表したタイミングチャートである。図の左側に着目すると、基板ステージがまだ駆動している最中に、基板の高さ情報から得られる安全なＺ位置にまで、１段階目の型の下降動作を行う。その後、基板ステージの駆動が完了して基板ステージが停止したら、２段階目の型の下降動作を行う。
【００４８】
ここで、１段階目の下降動作における目標Ｚ位置は、基板の高さむらを考慮して決定する。具体的には、型の最下面が、基板の表面全体の中で、最も高い部分より少し上のＺ位置と一致する位置を目標Ｚ位置（必要離間距離）として決定する。少し上というのは例えば１０μｍである。
【００４９】
あるいは、基板ステージの駆動方向から、型と接触する可能性がある基板領域を特定し、その領域内で最も高い部分のＺ位置から１段階目の下降動作の目標Ｚ位置を決定してもよい。  また、１段階目の下降動作を開始するタイミングとしては、対象ショットへのディスペンス処理中のうち、１パス目のインプリント材の塗布が終わった後であることが望ましい。具体的には、１パス目の塗布が終わった時、あるいは２パス目の塗布中、あるいは２パス目の塗布完了時である。
【００５０】
そして、２段階目の下降動作では、１段階目の最終Ｚ位置と対象ショットの高さから残りの下降駆動量を決定し、下降駆動を行い、型と対象ショットを接触させる。
【００５１】
このように、対象ショットが型の下に到達する前に予め型を基板に近づけておくことで押印処理にかかる時間を短縮することができる。
【００５２】
＜第３実施形態＞
本実施形態では基板ステージをチルト駆動させて型と基板の接触面を平行にするインプリント装置について説明する。
【００５３】
基板ステージをチルト駆動させて型と基板の接触面を平行にする場合、図８に示すように、仮に基板がまっ平らであったとしても、型と基板の剥離の直後に基板ステージをＸＹ駆動すると、型と基板が接触する可能性がある。
【００５４】
従って、型のパターン面と転写対象のショットが平行になる姿勢に基板ステージをチルト駆動させ、この状態の基板表面の高さむら情報を取得し、離型時の基板ステージの移動開始タイミングを決定する。
【００５５】
基板表面の高さむら情報以外の条件は、第１実施形態と同じ方法を用いる。
【００５６】
＜その他の実施形態＞
次に、前述のインプリント装置を利用した物品（半導体ＩＣ素子、液晶表示素子、ＭＥＭＳ等）の製造方法を説明する。物品は、前述のインプリント装置を使用して、感光剤が塗布された基板（ウェハ、ガラス基板等）を露光する工程と、その基板（感光剤）を現像する工程と、現像された基板を他の周知の工程で処理することにより製造される。他の周知の工程には、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等が含まれる。本物品製造方法によれば、従来よりも高品位の物品を製造することができる。
【００５７】
また、上記実施形態では基板保持部が基板面方向へ移動し、型保持部が基板面と垂直な方向、すなわち押印または離型する方向に移動する構成としたが、基板および型の少なくとも一方が基板面方向の移動が行われる構成であれば良い。
【００５８】
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。
【符号の説明】
【００５９】
１０  型
２０  型保持部
３０  インプリントヘッド
４０  観察カメラ
５０  ディスペンサ
６０  基板計測器
１００  基板
２００  基板保持部
３００  基板ステージ
４００  型計測器
【図１】
2020009993.tif 000003
【図２】
2020009993.tif 000004
【図３】
2020009993.tif 000005
【図４】
2020009993.tif 000006
【図５】
2020009993.tif 000007
【図６】
2020009993.tif 000008
【図７】
2020009993.tif 000009
【図８】
2020009993.tif 000010