(57)【要約】【課題】従来に比べて容易に製造することができ、かつ、良好な形状の樹脂製パターンを確実に形成することのできるテンプレート及びインプリント装置を提供する。【解決手段】板状のテンプレート本体部と、当該テンプレート本体部の表面に形成された所定形状のパターン部とを有し、樹脂層が形成された基板を、前記パターン部と前記樹脂層とが接触した状態で保持し、前記樹脂層を硬化させ、前記パターン部の形状を前記樹脂層に転写するためのテンプレートであって、テンプレート用基板にシリコンウエハを貼り付け、前記シリコンウエハをエッチングして前記パターン部が形成されていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のテンプレート本体部と、当該テンプレート本体部の表面に形成された所定形状のパターン部とを有し、
樹脂層が形成された基板を、前記パターン部と前記樹脂層とが接触した状態で保持し、前記樹脂層を硬化させ、前記パターン部の形状を前記樹脂層に転写するためのテンプレートであって、
テンプレート用基板にシリコンウエハを貼り付け、前記シリコンウエハをエッチングして前記パターン部が形成されている
ことを特徴とするテンプレート。
【請求項２】
請求項１記載のテンプレートであって、
前記樹脂層が光硬化性樹脂からなり、前記樹脂層に光を照射して硬化させる、
ことを特徴とするテンプレート。
【請求項３】
請求項２記載のテンプレートであって、
前記テンプレート用基板が、前記樹脂層を硬化させる光を透過させる材料から構成されていることを特徴とするテンプレート。
【請求項４】
請求項３記載のテンプレートであって、
前記テンプレート用基板が、ガラス基板であることを特徴とするテンプレート。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項記載のテンプレートであって、
前記テンプレート用基板と前記シリコンウエハとが、陽極接合によって接合されていることを特徴とするテンプレート。
【請求項６】
請求項１〜４いずれか１項記載のテンプレートであって、
前記テンプレート用基板と前記シリコンウエハとが、プラズマ励起されたガスに曝すことによって活性化されたテンプレート用基板の表面と、プラズマ励起されたガスに曝すことによって活性化されたシリコンウエハの表面を当接することによって接合されていることを特徴とするテンプレート。
【請求項７】
請求項１〜４いずれか１項記載のテンプレートであって、
前記テンプレート用基板と前記シリコンウエハとが、プラズマ励起されたガスに曝すことによって活性化された後に水酸基を付着されたテンプレート用基板の表面と、プラズマ励起されたガスに曝すことによって活性化された後に水酸基を付着されたシリコンウエハの表面を当接することによって接合されていることを特徴とするテンプレート。
【請求項８】
板状のテンプレート本体部と、当該テンプレート本体部の表面に形成された所定形状のパターン部とを有するテンプレートと、
前記テンプレートを保持するテンプレート保持機構と、
樹脂層が形成された基板を、前記テンプレートの前記パターン部と前記樹脂層とが接触した状態で保持可能とされた基板保持機構と、
前記樹脂層を硬化させるための硬化機構と、
を具備したインプリント装置であって、
前記テンプレートは、テンプレート用基板にシリコンウエハを貼り付け、前記シリコンウエハをエッチングして前記パターン部が形成されていることを特徴とするインプリント装置。
【請求項９】
請求項８記載のインプリント装置であって、
前記樹脂層が光硬化性樹脂からなり、前記硬化機構は、前記光硬化性樹脂を硬化させる波長域の光を照射する光照射機構である
ことを特徴とするインプリント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テンプレート及びインプリント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、半導体ウエハ、ＬＣＤ用のガラス基板等の基板上に、光、例えば紫外線の照射により重合して固化する樹脂等からなる樹脂層を形成し、所定形状のパターンが形成されたテンプレートを接触させ、この状態で樹脂層に紫外線を照射して固化し、テンプレートのパターン形状を樹脂層に転写するインプリント技術が知られている。
【０００３】
このようなインプリント工程を実施するインプリント装置としては、テンプレートを、樹脂層を硬化させるための紫外線が透過可能な材料から構成し、このテンプレートのパターン形成面と樹脂層とを接触させた状態で、テンプレートの裏面（パターン形成面の反対側の面）側からテンプレートを透過させて樹脂層に紫外線を照射するように構成された装置が一般的である。
【０００４】
上記のようなテンプレートを作成する方法として、ガラス基板をエッチングしてパターンを形成する方法が知られている。しかしながら、この方法ではガラス基板のエッチングに時間がかかるという問題がある。また、テンプレートを作成する方法として、透明基板にシリコン薄膜を形成し、フォトレジストを用いたマスクパターンの形成及びこのマスクパターンを用いたエッチングによりこのシリコン薄膜をパターニングし、この後パターニングしたシリコン薄膜を酸化する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法では、シリコン薄膜をＣＶＤ又はＰＶＤ等によって形成することになるが、ＣＶＤ又はＰＶＤ等によってシリコン薄膜を形成する場合、例えば１μｍの膜厚のシリコン薄膜を形成するのに３時間以上の時間がかかるという問題がある。また、シリコン薄膜中に存在する歪みが大きいため、基板に反りが生じるという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１３０８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来のテンプレートでは、その製造に時間がかかり、また、テンプレートに反り等が発生し、良好な樹脂製パターンを形成することができない場合があるという問題もある。
【０００７】
本発明は、上記従来の事情に対処してなされたものであり、従来に比べて容易に製造することができ、かつ、良好な形状の樹脂製パターンを確実に形成することのできるテンプレート及び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】
【０００８】
本発明のテンプレートの一態様は、板状のテンプレート本体部と、当該テンプレート本体部の表面に形成された所定形状のパターン部とを有し、樹脂層が形成された基板を、前記パターン部と前記樹脂層とが接触した状態で保持し、前記樹脂層を硬化させ、前記パターン部の形状を前記樹脂層に転写するためのテンプレートであって、テンプレート用基板にシリコンウエハを貼り付け、前記シリコンウエハをエッチングして前記パターン部が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のインプリント装置の一態様は、板状のテンプレート本体部と、当該テンプレート本体部の表面に形成された所定形状のパターン部とを有するテンプレートと、前記テンプレートを保持するテンプレート保持機構と、樹脂層が形成された基板を、前記テンプレートの前記パターン部と前記樹脂層とが接触した状態で保持可能とされた基板保持機構と、前記樹脂層を硬化させるための硬化機構と、を具備したインプリント装置であって、前記テンプレートは、テンプレート用基板にシリコンウエハを貼り付け、前記シリコンウエハをエッチングして前記パターン部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、従来に比べて容易に製造することができ、かつ、良好な形状の樹脂製パターンを確実に形成することのできるテンプレート及び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】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態のインプリント方法の工程を説明するための図。
【図２】実施形態に係るテンプレートの製造工程を説明するための図。
【図３】実施形態に係る滴下／塗布モジュールの構成を示す図。
【図４】実施形態に係るインプリントモジュールの構成を示す図。
【図５】実施形態に係るインプリント装置の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係るインプリント方法の工程を模式的に示す図である。このインプリント方法は、半導体ウエハ、ＬＣＤ用のガラス基板等の基板１上に、樹脂層３を所定形状とした樹脂製パターン４、例えば、エッチングマスク或いは光学素子用のレンズ等を形成するためのものである。
【００１４】
このインプリント方法では、図１に示すように、先ず、基板１の略中心上に、光硬化性樹脂２を滴下する（図１（ａ））。光硬化性樹脂２は、光、例えば紫外線を照射することによって重合し、硬化する樹脂であり、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂等からなる光硬化性樹脂２を用いることができる。
【００１５】
次に、基板１上に滴下した光硬化性樹脂２を、基板１の全面に塗布し塗り拡げて、光硬化性樹脂２からなる樹脂層３を形成する（図１（ｂ））。なお、この場合、後述するように、基板１を回転させて遠心力により拡散させるスピンコーティング装置を使用することができる。また、樹脂層３の厚さは、例えば、数ミクロン（例えば、１〜１０μｍ）程度とする。
【００１６】
次に、樹脂層３にテンプレート６を対向させて位置決めを行い（図１（ｃ））、樹脂層３にテンプレート６を接触させ、この状態で紫外線５を樹脂層３に照射して樹脂層３における重合による固化を進行させる（図１（ｄ））。
【００１７】
ここで、テンプレート６は、板状に構成されたテンプレート本体部６ａと、このテンプレート本体部６ａの表面に所定形状に形成されたパターン部６ｂとを具備しており、テンプレート本体部６ａは、光硬化性樹脂２を硬化させる波長域の光、本実施形態では紫外線５を透過させることができるようになっている。そして、テンプレート６の裏面側からテンプレート本体部６ａを透過させて紫外線５を樹脂層３に照射する。
【００１８】
次に、樹脂層３における重合による固化が進行し、テンプレート６を離脱させても樹脂層３に転写された形状（樹脂製パターン４）が維持される状態となった後、樹脂層３（樹脂製パターン４）からテンプレート６を離脱させる離型工程を行う（図１（ｅ））。
【００１９】
次に、本実施形態に係るテンプレート６の製造方法について説明する。先ず、図２（ａ）に示すように、テンプレート用基板、例えばガラス基板６０と、シリコンウエハ６１とを準備し、これらを位置決めする。
【００２０】
次に、図２（ｂ）に示すように、ガラス基板６０と、シリコンウエハ６１とを貼り合わせる（接合する）。このガラス基板６０と、シリコンウエハ６１とを貼り合わせ（接合）は、例えば、陽極接合等の方法によって行う。陽極接合では、ガラス基板６０と、シリコンウエハ６１とを重ねて加熱するとともに、ガラス基板６０側を陰極、シリコンウエハ６１側を陽極として電圧をかけ、ガラス基板６０中の陽イオンを陽極側に強制的に拡散させることによって、ガラスとシリコンを化学反応させて接合する。
【００２１】
また、ガラス基板６０とシリコンウエハ６１の接合は、例えば、特開２０１１−１８１６３２号公報に記載された方法によって行うこともできる。すなわち、下記のように接合することもできる。
【００２２】
先ず、ガラス基板６０とシリコンウエハ６１それぞれの表面をプラズマ励起させたガスに曝すことによって、それぞれの表面を活性化する。
【００２３】
次に、ガラス基板６０とシリコンウエハ６１それぞれの表面上に純水を供給して水酸基を付着させることによって、それぞれの表面を親水化する。
【００２４】
次に、ガラス基板６０とシリコンウエハ６１の表面を当接することによって、ガラス基板６０とシリコンウエハ６１を接合する。
【００２５】
以上のような方法によってガラス基板６０とシリコンウエハ６１とを貼り付け（接合）した後、次に、シリコンウエハ６１を研磨して、図２（ｃ）に示すように、パターン部６ｂに必要とされる厚さ（例えば、１μｍ〜１００μｍ）まで薄化する。
【００２６】
次に、所望の厚さに薄化したシリコンウエハ６１の上に、フォトレジストを塗布し、露光、現像して、図２（ｄ）に示すように、所定形状にパターニングしたフォトレジストマスク６２を形成する。
【００２７】
そして、フォトレジストマスク６２を介してシリコンウエハ６１をエッチング（例えば、プラズマエッチング）し、図２（ｅ）に示すように、シリコンウエハ６１を所定形状のシリコンパターン６１ａとする。
【００２８】
以上の工程によりテンプレート６が完成する。この場合、ガラス基板６０が前述したテンプレート本体部６ａとなり、シリコンパターン６１ａがパターン部６ｂとなる。上記したとおり、本実施形態のテンプレート６では、ガラス基板６０とシリコンウエハ６１を接合するので、ＣＶＤやＰＶＤ等のシリコン薄膜成膜工程を行わずに、かつ、エッチングし易いシリコンをエッチングしてテンプレート６を製造することができる。
【００２９】
したがって、短時間でテンプレート６を製造できるとともに、例えば、１μｍ〜１００μｍ等の所望の厚さのパターン部６ｂを得ることができる。また、シリコン薄膜中に存在する歪みのためにテンプレート６に反りが生じることもない。つまり、従来に比べて容易に製造することができ、かつ、良好な形状の樹脂製パターンを確実に形成することができる。
【００３０】
上記工程によって作成したテンプレート６について、直径が１０μｍのピラー状のシリコンパターン６１ａ（パターン部６ｂ）と、直径が５μｍのピラー状のシリコンパターン６１ａ（パターン部６ｂ）とについて破断力を調査したところ、直径１０μｍの場合が５１２ｍＮ、直径５μｍの場合が２３８ｍＮであった。一般にテンプレートでは、樹脂層に圧接させる際の力は、１つのピラー当たり５ｍＮ以下程度であるので、上記の工程で作成したテンプレートは、十分な強度が得られていることが分かった。
【００３１】
次に、本実施形態に係るインプリント装置について説明する。前述したインプリントの各工程のうち、基板１に光硬化性樹脂２を滴下する工程、及び、滴下した光硬化性樹脂２を基板１に塗布して樹脂層３を形成する塗布工程には、例えば、図３に示す構成の滴下／塗布モジュール１０を使用することができる。
【００３２】
図３に示す滴下／塗布モジュール１０では、処理室１１内に、基板１を載置して回転可能とされた回転ステージ１２と、光硬化性樹脂２を供給するためのノズル１３とが配設されている。そして、回転ステージ１２上に載置された基板１の略中心上に、ノズル１３から光硬化性樹脂２を滴下し、回転ステージ１２によって基板１を回転させることによって、基板１上に滴下した光硬化性樹脂２を遠心力によって拡散させ、基板１の全面に光硬化性樹脂２を塗布して樹脂層を形成する。
【００３３】
また、樹脂層３にテンプレート６を接触させる工程と、樹脂層３に紫外線５を照射する工程、及び樹脂層３からテンプレート６を脱離させる工程（インプリント工程）には、例えば、図４に示すインプリントモジュール３０を用いることができる。このインプリントモジュール３０では、処理室３１内に、テンプレート６を保持するテンプレート保持機構としての上側ステージ３２と、基板１を保持する基板保持機構としての下側ステージ３３とが配設されており、これらのうちの少なくとも一方に上下動可能とする駆動機構（図示せず。）が配設されている。また、駆動機構には、基板１とテンプレート６を位置合せする位置合わせ機構が配設されている。なお、テンプレート６は、図２に示した製造方法によって製造されたものである。
【００３４】
また、処理室３１の天井部には、紫外線を照射するためのＵＶ光源２３が配設されている。このＵＶ光源２３としては、例えばＬＥＤからなり、波長が３６５ｎｍ程度、３００ｍＷ程度のＵＶランプ、水銀ランプ、レーザー光源等を用いることができる。さらに、処理室３１には、ガス排気ライン２４と窒素ガス等のガスを供給するためのガス供給ライン２５が接続されている。ガス排気ライン２４には、真空ポンプ２４ａが接続されており、排気バルブ２４ｂが介挿されている。また、ガス供給ライン２５には、供給バルブ２５ａが介挿されている。
【００３５】
上記構成のインプリントモジュール３０では、基板１とテンプレート６を所定の位置に位置合せし、基板１の樹脂層３にテンプレート６を接触させる。そして、ＵＶ光源２３から紫外線５を照射することによって樹脂層３を硬化させる。この際、テンプレート６のテンプレート本体部６ａは、紫外線５を透過可能な材料（ガラス基板）によって形成されており、テンプレート本体部６ａ内を透過させて紫外線５を樹脂層３に照射する構成となっている。
【００３６】
なお、光硬化性樹脂（ＵＶ硬化樹脂）の中には、雰囲気中に酸素が存在すると硬化し難いものがある。このため、ガス排気ライン２４とガス供給ライン２５によって、処理室３１の内部を減圧雰囲気或いは窒素充填雰囲気等とすることができるようになっている。そして、樹脂層３の硬化が進行した後、基板１の樹脂層３からテンプレート６を脱離させることによって、テンプレート６に形成された所定のパターン６ａを、樹脂層３に転写する。
【００３７】
次に、上記構成の滴下／塗布モジュール１０と、インプリントモジュール３０等を組み合わせて構成したインプリント装置１００の実施形態について図５を参照して説明する。
【００３８】
図５に示すインプリント装置１００では、図中左側端部にロード／アンロードポート１０１が配設されており、このロード／アンロードポート１０１に搬送モジュール１０２が接続されている。そして、搬送モジュール１０２に沿って図中左側から、滴下／塗布モジュール１０と、インプリントモジュール３０が配設されている。
【００３９】
また、インプリント装置１００は、制御器１１０を備えている。そして、上記のロード／アンロードポート１０１、搬送モジュール１０２、滴下／塗布モジュール１０、インプリントモジュール３０等は、制御器１１０によって統括的に制御される。
【００４０】
制御器１１０には、ＣＰＵを備えインプリント装置１００の各部を制御するプロセスコントローラ１１１と、ユーザインターフェース部１１２と、記憶部１１３とが設けられている。
【００４１】
ユーザインターフェース部１１２は、工程管理者がインプリント装置１００を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、インプリント装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。
【００４２】
記憶部１１３には、インプリント装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ１１１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、ユーザインターフェース部１１２からの指示等にて任意のレシピを記憶部１１３から呼び出してプロセスコントローラ１１１に実行させることで、プロセスコントローラ１１１の制御下で、インプリント装置１００での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能な記憶媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用したり、或いは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。
【００４３】
上記ロード／アンロードポート１０１には、例えば半導体ウエハを収容したフープ又はカセットが載置される。そして、搬送モジュール１０２に配設された搬送ロボットによって、フープ又はカセットから半導体ウエハが取り出され、まず、滴下／塗布モジュール１０に搬入される。そして、滴下／塗布モジュール１０において、半導体ウエハに光硬化性樹脂が塗布され、樹脂層が形成される。
【００４４】
次に、半導体ウエハは、搬送モジュール１０２の搬送ロボットによってインプリントモジュール３０に搬入される。そして、ここで、半導体ウエハ上の樹脂層にテンプレートを接触させ、紫外線を照射することによって樹脂層を硬化して、テンプレートの形状を半導体ウエハ上の樹脂層に転写する。
【００４５】
そして、樹脂層の硬化が進行した後、樹脂層からテンプレートを離脱させ、樹脂製パターンが形成された半導体ウエハを、搬送モジュール１０２の搬送ロボットによってロード／アンロードポート１０１に載置されたフープ又はカセット内に収容する。
【００４６】
以上の工程により、インプリント装置１００によって、半導体ウエハに樹脂製パターン（図１に示した樹脂製パターン４）が形成される。
【００４７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、テンプレートのパターン形状が転写される樹脂として、光硬化性樹脂以外の樹脂（例えば熱硬化性の樹脂）を用いてもよい。熱硬化性の樹脂を用いる場合には、例えば、図４に示すインプリントモジュール３０において、上側ステージ３２と下側ステージ３３に抵抗発熱式のヒータを埋設し、当該ヒータ（熱硬化性樹脂を用いる場合の硬化機構の例）によって樹脂層３を加熱して硬化させればよい。この場合には、ＵＶ光源２３（光硬化性樹脂を用いる場合の硬化機構の例）を設ける必要はない。また、当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４８】
１……基板、２……光硬化性樹脂、３……樹脂層、４……樹脂製パターン、５……紫外線、６……テンプレート。
【図１】
2013254843.tif 000003
【図２】
2013254843.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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