(57)【要約】【課題】インプリント材へ照射する光の均一性の点で有利なインプリント装置を提供する。【解決手段】基板Ｗ上の未硬化のインプリント材Ｒと型Ｍとを接触させた状態で未硬化のインプリント材Ｒに光を照射して硬化させることで、インプリント材Ｒのパターンを基板Ｗ上に形成するインプリント装置１であって、光を出射する光源２０と、出射された光を型へ導く光学系２１と、型Ｍを保持する型保持部４２と、光に対する型Ｍまたは型保持部４２の透過率分布の不均一性を補正する補正部４５と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の未硬化のインプリント材と型とを接触させた状態で前記未硬化のインプリント材に光を照射して硬化させることで、前記インプリント材のパターンを前記基板上に形成するインプリント装置であって、
前記光を出射する光源と、
前記出射された光を前記型へ導く光学系と、
前記型を保持する型保持部と、
前記光に対する前記型または前記型保持部の透過率分布の不均一性を補正する補正部と、を有する、
ことを特徴とするインプリント装置。
【請求項２】
前記補正部は、前記光源と前記光学系との間に配置され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】
前記補正部は、遮光部を有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】
前記インプリント材に入射する前記光の強度分布を計測する計測部を有し、
前記計測部による計測結果に基づいて前記補正部が配置されることを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。
【請求項５】
前記補正部は、複数のミラー素子を含み、前記複数のミラー素子の面方向を個別に制御することで前記型保持部へ入射する前記光の強度分布を調整するデジタルミラーデバイスであ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６】
前記インプリント材に入射する前記光の強度分布を計測する計測部を有し、
前記計測部による計測結果に基づいて、前記複数のミラー素子の面方向が個別に制御されることを特徴とする請求項５に記載のインプリント装置。
【請求項７】
前記補正部は、前記型保持部の前記光が入射する面に設けられる遮光膜を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項８】
前記補正部は、前記型保持部の前記型側の面に設けられる遮光膜を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項９】
基板上の未硬化のインプリント材と型とを接触させた状態で前記未硬化のインプリント材に光を照射して硬化させることで、前記インプリント材のパターンを前記基板上に形成するインプリント方法であって、
前記インプリント材に対し、前記型および前記型保持部を介して前記光を照射し、
前記インプリント材に入射する前記光の強度分布を計測し、
前記計測結果に基づいて、前記光に対する前記型および前記型保持部の透過率分布の不均一性を補正した光を前記型および型保持部に照射する、
ことを特徴とするインプリント方法。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いてパターン形成を基板上に行う工程と、
前記工程で前記パターン形成を行わ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の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
インプリント装置、インプリント方法および、物品製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶表示装置等の物品を製造するリソグラフィ装置の一つとしてインプリント装置がある。インプリント装置は、パターンが形成された型と基板上のインプリント材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型を引き離すことで基板上にパターンを形成する。
【０００３】
型は型保持部によって保持される。インプリント材として例えば、紫外線硬化樹脂を用いる場合、型保持部は、紫外線を透過する材料で構成される。そのような型保持部の例としては、特許文献１に記載されたマスク保持手段がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５１６３４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたマスク保持手段は、マスクを真空吸着で保持するため、内部に真空配管、真空溝などを有する。例えば、紫外線が、マスク保持手段のうち、真空配管などがある場所を通過する時の透過率と、無い場所とを通過するときの透過率とは、異なりうる。したがって、インプリント材に均一に紫外線を照射することが困難となりうる。
【０００６】
本発明は、例えば、インプリント材へ照射する光の均一性の点で有利な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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、基板上の未硬化のインプリント材と型とを接触させた状態で未硬化のインプリント材に光を照射して硬化させることでインプリント材のパターンを基板上に形成するインプリント装置であって、光を出射する光源と、出射された光を型へ導く光学系と、型を保持する型保持部と、光に対する型または型保持部の透過率分布の不均一性を補正する補正部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、インプリント材へ照射する光の均一性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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係るインプリント装置１の構成を示す概略図である。
【図２】型保持部を＋Ｚ方向から見た図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】型保持部の透過率分布を示す図である。
【図５】型保持部における補正光の照度分布を示す図である。
【図６】物品の製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。なお、各図面において、同一の部材ないし要素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。
〔実施形態〕
【００１１】
（インプリント装置）
図１は、本実施形態に係るインプリント装置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Ｗ上に供給されたインプリント材を型Ｍ（モールド）と接触させ、インプリント材Ｒに硬化用のエネルギーを与えることにより、型の凹凸パターンが転写された硬化物のパターンを形成する装置である。具体的には、まず、基板Ｗ上の未硬化のインプリント材Ｒに型Ｍを接触させる。つぎに、接触させた状態で未硬化のインプリント材Ｒに硬化用のエネルギーを与え、硬化後、型Ｍをインプリント材Ｒから引き離すことで、硬化したインプリント材Ｒのパターンが基板Ｗ上に形成される。
【００１２】
本実施形態では、インプリント材Ｒとして紫外線硬化樹脂を選択し、硬化エネルギーとして紫外光を選択する。以下の図においては、基板Ｗ上のインプリント材Ｒに対して照射される紫外光の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。
【００１３】
インプリント材Ｒは、光の照射によって、或いは、加熱によって硬化する組成物を用いる。光の照射によって硬化する光硬化性組成物は、重合性化合物と光重合開始剤とを少なくとも含有し、必要に応じて、非重合性化合物または溶剤を含有してもよい。非重合性化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分などの群から選択される少なくとも一種である。
【００１４】
硬化用のエネルギーとしては、電磁波、熱などが用いられる。電磁波としては、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される、赤外線、可視光線、紫外線などの光を用いる。
【００１５】
インプリント材Ｒは、基板Ｗ上にスピンコーターやスリットコーターによって膜状に付与されてもよい。また、インプリント材Ｒは液体噴射ヘッドによって、液滴状、或いは複数の液滴が繋がって形成された島状または膜状で基板Ｗ上に付与されてもよい。インプリント材Ｒの粘度（２５℃における粘度）は、例えば、１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下である。
【００１６】
型Ｍは、通常、石英などの紫外線を透過する事が可能な材料で作製されており、基板Ｗ上のインプリント材Ｒ塗布面と対向する面に、基板Ｗに転写する凹凸パターンＰが形成されている。凹凸パターンＰは、例えば、十数ナノメートルの線幅の凹凸パターンである。
【００１７】
インプリント装置１は、光源部２０と、光学系２１と、ウエハ保持機構３０と、モールド保持機構４０と、マーク検出部５０と、を含む。また、インプリント装置１は、ウエハ保持機構３０を載置するベース定盤１１と、モールド保持機構４０を固定するブリッジ定盤１３と、ベース定盤１１から延設され、ブリッジ定盤１３を支持するための支柱１２とを備える。支柱１２は床面からの振動を抑えるための除振機構を備えうる。
【００１８】
さらに、インプリント装置１は、共に不図示であるが、型Ｍを装置外部からモールド保持機構４０へ搬送するモールド搬送機構と、基板Ｗを装置外部からウエハ保持機構３０へ搬送する基板搬送機構とを備える。
【００１９】
ウエハ保持機構３０は、基板チャック３１と基板ステージ３２とを含み、基板チャック３１は、真空吸着や静電力で、例えば、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどを保持しうる。基板ステージ３２は、基板Ｗと基板チャック３１を基板Ｗのインプリント材Ｒ塗布面と並行する面方向のＸ軸、Ｙ軸方向に駆動可能な駆動系を有している。Ｚ軸、Ｘ軸およびＹ軸中心とするチルト方向に駆動できる駆動系をウエハ保持機構３０に有していても構わない。
【００２０】
モールド保持機構４０は、駆動部４１とモールドチャック（型保持部）４２とを含む。駆動部４１は、型保持部４２が型Ｍを保持した状態で、基板Ｗのインプリント材Ｒ塗布面に直交するＺ軸と、Ｚ軸に直交するＸ軸、Ｙ軸中心に回転する方向に駆動する事が出来る。
【００２１】
駆動部４１または基板ステージ３２によって、型Ｍと基板Ｗ上のインプリント材とを物理的に接触させる。型保持部４２は、紫外線を透過する事が可能な、例えば、石英ガラスなどで製作されており、基板ステージ３２に配置されている基板ステージマーク３３と、型Ｍに配置されているモールドマークＭＭと、の位置合わせが可能な型保持部マーク４３を有している。型保持部４２は、型Ｍの面のうち、紫外線が入射する面を介してＭを保持する。
【００２２】
マーク検出部５０は、アライメントスコープ５１と計測部５２と制御部５３とを含む。マーク検出部５０は、型保持部マーク４３とモールドマークＭＭとの相対位置（位置ずれ）および、型保持部マーク４３と基板ステージマーク３３との相対位置（位置ずれ）を計測、算出する事が出来る。
【００２３】
アライメントスコープ５１は、光源部２０から出射された紫外線の光路外に配置されているが、アライメントスコープ５１に水平、または垂直駆動を有する事により、光源部２０から出射された紫外線光路上に配置してもよい。
【００２４】
光源部２０は、ブリッジ定盤１３の上部に配置されている。光源部２０は、インプリント材Ｒを硬化するための紫外線を出射する。光学系２１は、折り返しミラー２１１および結像光学系２１２を含む。光学系２１は、光源部２０から出射された光を型Ｍへ導く。折り返しミラー２１１は、光源部２０から出射された光を型Ｍへ向けて反射し、結像光学系２１２は、折り返しミラー２１１で反射された光をインプリント材Ｒへ導く。
【００２５】
折り返しミラー２１１は、光源部２０から出射された紫外線から特定の波長を反射する特性を有するダイクロックミラーなどが用いられる。インプリント材Ｒへの照射面積によっては、折り返しミラー２１１の反射面面積を増大させる必要がある。または、反射面積を増大させる代わりに、折り返しミラー２１１をリニアモーター等を有するステージ駆動機構に配置させて、基板Ｗの面に対し平行走査させてインプリント材Ｒに順次光を照射してもよい。
【００２６】
（透過率分布）
図２は、型保持部４２を＋Ｚ方向から見た図である。型保持部４２の内部の構成など＋Ｚ方向から見えない構成は点線で示す。型保持部４２は、型Ｍを保持する吸着領域を複数有し、各吸着領域の空気は流路４４および不図示の配管などを通して不図示の真空ポンプへ吸引される。真空ポンプによる吸引によって、吸着領域内が負圧となって型Ｍが吸着保持される。
【００２７】
型保持部４２は、内側吸着領域４５ａおよび外側吸着領域４５ｂを有する。流路４４は、内側吸着領域４５ａおよび外側吸着領域４５ｂに真空を導入するための中空の真空流路である。吸着領域は、型Ｍに対して同心円状に分割して設けているが、型Ｍの外形、凹凸パターンＰの外形や密度、インプリント材Ｒの粘度等の条件により、吸着領域範囲の形状および数を変更してもよい。吸着領域を分割することで、型Ｍの吸着時間の削減および、型Ｍを吸着した際に発生しうる型Ｍの吸着歪の抑制が実現されうる。内側吸着領域４５ａと外側吸着領域４５ｂとは、内側土手４６ａで隔てられる。外側吸着領域４５ｂの外周は外側土手４６ｂで囲まれる。
【００２８】
図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。インプリント材Ｒに対し、型Ｍおよび型保持部４２を介してインプリント材Ｒを硬化する光が照射される。光に対する型Ｍおよび型保持部４２の透過率分布は不均一になっている。例えば、型保持部４２のＸ方向の端部に光が入射する場合、入射光は、型保持部４２と、流路４４と、外側吸着領域４５ｂと、型Ｍと、凹凸パターンＰと、を通過してインプリント材Ｒに入射する。一方、型保持部４２のＸ方向の中心に光が入射する場合、入射光は、型保持部４２と、内側吸着領域４５ａと、型Ｍと、凹凸パターンＰと、を通過してインプリント材Ｒに入射する。また、図２に示すように、型保持部マーク４３とモールドマークＭＭとが位置合わせされているため、インプリント材Ｒを硬化する光が各マークが重なった部分に入射する場合も、例えば、マークが無い部分に入射する場合とは、透過率が異なりうる。凹凸パターンＰの密度に分布がある場合も、透過率分布が不均一となりうる。
【００２９】
型Ｍ全体を用いてパターンを形成する場合、型Ｍまたは型保持部４２の透過率分布に不均一性があると、インプリント材Ｒに入射する光の強度分布も不均一となり、インプリント材Ｒを十分に硬化できない場合が起こりうる。硬化が不十分だと、インプリント材Ｒに形成された互いに隣接する凹凸パターンが接触してしまったり、型Ｍにインプリント材Ｒが残留してしまったりして、パターン欠陥が発生しうる。
【００３０】
図４は、型保持部４２の透過率分布を示す図である。説明の簡単のため、透過率が高い部分を明部ａ、透過率が低い部分を暗部ｂとして図中に示す。内側吸着領域４５ａ、外側吸着領域４５ｂまたは、マークが重なっている部分は、暗部ｂとなり、その他は明部ａとなっている。
【００３１】
（補正部）
本実施形態のインプリント装置１は、インプリント材Ｒを硬化する光に対する型Ｍまたは型保持部４２の透過率分布の不均一性を補正する補正部４５を有する。図１に示す例では、光源部２０と光学系２１との間に補正部４５が配置される。補正部４５により照度分布をつけた光が型保持部４２に入射する。補正部４５を通過して、型保持部４２に入射する光を、以下において補正光という。
【００３２】
図５は、型保持部４２における補正光の照度分布を示す図である。図４の明部ａに対応する位置は、照度が低い領域ｃとなっており、図４の暗部ｂに対応する位置は、照度が高い領域ｄとなっている。補正部４５は、透過率の低い領域の照度を強く、透過率の高い領域の照度を低くすることで、型保持部４２の透過率分布の不均一性を補正することができる。補正によって、インプリント材Ｒには均一な照度分布の光が照射される。
【００３３】
補正部４５は、例えば、石英からなる板状の部材であり、表面の一部にクロム等の光減衰部材が表面に設けられた遮光部を有する。遮光部に設けられた光減衰部材の透過率や光減衰部材の配置位置は、図４で示した透過率分布に基づいて決められる。許容される照度分布はインプリント装置１で製造される物品や条件などにより異なるが、８％程度以下が望ましい。
また、補正部４５は光源部２０と光学系２１との間に限らず、光源部２０と型保持部４２との間に配置されていればよい。そのため、型保持部４２に照射される光の照度分布が図５に示す分布になるように光学系２１に補正部４５を配置してもよい。
【００３４】
以上の通り、補正部４５を備えた本実施形態に係るインプリント装置１は、インプリント材Ｒへ照射する光の均一性の点で有利となる。
【００３５】
〔変形例〕
補正部４５は、複数のミラー素子を含み、複数のミラー素子の面方向を個別に制御することで型保持部４２へ入射する光の強度分布を調整するデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）としてもよい。この場合、折り返しミラー２１１は不要となる。
【００３６】
補正部４５を、型保持部の面のうち、光が入射する面または、型Ｍ側の面に設ける遮光膜としてもよい。
【００３７】
図１に示すように、インプリント装置１は、基板ステージ３２上に、インプリント材Ｒに入射する光の強度分布を計測する強度計測部６０を有してもよい。補正部４５は、強度計測部６０による計測結果に基づいて配置してもよい。また、補正部４５としてＤＭＤを用いる場合は、強度計測部６０による計測結果に基づいて、複数のミラー素子の面方向を個別に制御してもよい。
【００３８】
インプリント装置１を用いてデバイス等を製造していると、意図せず光源部２０から出射された紫外線の光軸状にある型保持部４２や型Ｍ、もしくは、その他光学部品等に傷やパーティクルが混入することが想定される。これにより、結果的に基板Ｗに照射される紫外線の照度分布を劣化させる不具合が発生しうる。
【００３９】
紫外線の局所的劣化が把握された場合、傷やパーティクルに位置に合わせて補正部４５に塗布されたクロムを除去することにより、基板Ｗに照射される紫外線の照度分布を制御しうる。したがって、補正部４５は、脱着容易な機構を具備している事が望ましい。
【００４０】
インプリント装置を用いて形成した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。
【００４１】
硬化物のパターンは、上記物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。
【００４２】
次に、物品の具体的な製造方法について説明する。図６（ａ）に示すように、絶縁体等の被加工材２ｚが表面に形成されたシリコンウエハ等の基板１ｚを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材２ｚの表面にインプリント材３ｚを付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材３ｚが基板上に付与された様子を示している。
【００４３】
図６（ｂ）に示すように、インプリント用の型４ｚを、その凹凸パターンが形成された側を基板上のインプリント材３ｚに向け、対向させる。図６（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１と型４ｚとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｚは型４ｚと被加工材２ｚとの隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーとして光を型４ｚを透して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。
【００４４】
図６（ｄ）に示すように、インプリント材３ｚを硬化させた後、型４ｚと基板１ｚを引き離すと、基板１ｚ上にインプリント材３ｚの硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、型の凹部が硬化物の凸部に、型の凹部が硬化物の凸部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材３ｚに型４ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。
【００４５】
図６（ｅ）に示すように、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材２ｚの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝５ｚとなる。図６（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材２ｚの表面に溝５ｚが形成された物品を得ることができる。ここでは硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。
［物品製造方法に係る実施形態］
【００４６】
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、上述した方法を用いたインプリント装置により、基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターン形成をする工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを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、エッチングの代わりにパターンを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。
【００４７】
（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１  インプリント装置
２０  光源部
２１  光学系
４２  型保持部
４５  補正部
６０  強度計測部
【図１】
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【図２】
2019021762.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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