(57)【要約】      （修正有）【課題】基板に塗布された複数ショット分の樹脂を連続して押印する場合においても、押印前にテンプレートと基板との空間に置換ガスを高濃度に満たすことの出来るインプリント装置を提供する。【解決手段】テンプレートと基板２との間の第１の空間２０に置換ガスを供給するための第１のガス供給手段１５と、前記第１の空間から漏れ出したガスを回収するための第１のガス回収手段１７と、を有し、少なくとも樹脂からパターン部を引き離す離型直前から離型終了までの間、前記第１のガス回収手段によるガスの回収を停止するよう制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テンプレートに形成されたパターン部を基板上に塗布された複数ショット分の樹脂に連続して押印し離型するインプリント装置において、
前記テンプレートと前記基板との間の第１の空間に置換ガスを供給するための第１のガス供給手段と、
前記第１の空間から漏れ出したガスを回収するための第１のガス回収手段と、
を有し、
少なくとも樹脂からパターン部を引き離す離型直前から離型終了までの間、前記第１のガス回収手段によるガスの回収を停止するよう制御することを特徴とするインプリント装置。
【請求項２】
前記テンプレートと前記ガス供給手段の供給口を含む領域の外側に第２の空間を形成するための第１の壁部材を設けた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】
前記第２の空間から漏れ出したガスを回収するための第２のガス回収手段を有することを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。
【請求項４】
前記第２の空間に置換ガスを供給するための第２のガス供給手段を有し、前記第１のガス回収手段によるガスの回収が停止している時に前記第２のガス供給手段から置換ガスを供給することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のインプリント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、加工装置に係り、特に、原版となるテンプレートの微細パターンを基板等へ転写する加工装置に関する。本発明は、特に、インプリント技術を利用する加工装置に好適である。
【背景技術】
【０００２】
紫外線やＸ線、あるいは、電子ビームによるフォトリソグラフィーを用いた半導体デバイスへの微細パターンの形成方法に代わる技術としてインプリントがある。インプリントとは、電子ビーム露光等によって、微細なパターンを形成した雛型（テンプレート）を、樹脂材料（レジスト）を塗布した基板等の基板に押し付ける（押印する）ことによって、レジスト上にパターンを転写するものである。既に１０ｎｍ程度の微細な形状の転写が可能であることが示されており、特に、磁気記録媒体の微細な周期構造の作成手段として注目されており、各地で盛んに研究開発が行われている。
【０００３】
インプリント方式としては、紫外線硬化型の樹脂をレジストとして使用し、透明なテンプレートで押印した状態で感光、硬化させてからテンプレートを剥離する方法（光硬化法）が知られている。半導体集積回路パターンは最小線幅が１００ｎｍ以下であり、テンプレートの微細な構造に確実に樹脂が入り込むためには低粘度の樹脂材を使用する必要がある。
【０００４】
また、インプリント装置は、通常、ステップアンドリピート方式でウエハ面に逐次パターンを転写する。ここで、「ステップアンドリピート方式」は、ウエハのショットの一括転写ごとにウエハをステップ移動して、次のショットの転写領域に移動する方法である。この際、樹脂の粘度が低いことから露光装置のように基板全面に樹脂を予め塗布して搬送、装着することは困難である。このため、ショット毎、もしくは複数ショット毎に適量の樹脂をショット又は複数ショットに滴下して塗布する方法が提案されている。
【０００５】
また、樹脂を塗布した基板にテンプレートを押印する時に、テンプレートと基板表面の樹脂との間に気泡が残留すると、形成されるパターンが歪むことが知られている。その対策方法として、テンプレートと基板との間に樹脂に対して溶解性が高いヘリウムや二酸化炭素等のガス（以下「置換ガス」という）を流し込み、基板とテンプレートとの隙間の空気を置換する技術が特許文献１で開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００７−５０９７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、一度に複数ショット分の樹脂を基板に塗布し、連続して押印した方がスループットの観点からは有利である。しかしながら連続して押印を行う場合、離形時にテンプレートと基板との空間に空気を巻き込んでしまい、次の押印までにテンプレートと基板との空間の置換ガス濃度を十分に高めることが出来ないという課題が生じる。
【０００８】
そこで、本発明は、基板に塗布された複数ショット分の樹脂を連続して押印する場合において、置換ガスの消費量が少なく、しかも短時間で押印前にテンプレートと基板との空間に置換ガスを高濃度に満たすことの出来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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のインプリント装置は、テンプレートに形成されたパターン部を基板上に塗布された複数ショット分の樹脂に連続して押印し離型するインプリント装置において、前記テンプレートと前記基板との間の第１の空間に置換ガスを供給するための第１のガス供給手段と、前記第１の空間から漏れ出したガスを回収するための第１のガス回収手段と、を有し、少なくとも樹脂からパターン部を引き離す離型直前から離型終了までの間、前記第１のガス回収手段によるガスの回収を停止するよう制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板に塗布された複数ショット分の樹脂を連続して押印する場合においても、ショットの押印工程前にテンプレートと基板との空間に置換ガスを高濃度に充填することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施例におけるインプリント装置の概略図
【図２】本発明の第１実施例におけるインプリント装置の動作を説明する図
【図３】本発明の第２実施例におけるインプリントヘッドユニットの概略図
【図４】従来例における１ショットの押印工程を説明する図
【図５】従来例における複数ショットの押印工程を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の第１実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。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。
【実施例１】
【００１３】
図１（ａ）は、本発明のインプリント装置２４の概略断面図である。図１（ｂ）はインプリントヘッドユニット２５の下面図である。樹脂９１、９２が塗布された基板２は、ウエハステージ１に搭載されている。ウエハステージ１にはミラー１２が搭載され、ミラー１２で反射された反射光１３と参照光（不図示）をレーザー干渉計１１で干渉させた後、干渉光を検知することで正確に基板２の位置を計測することが可能となっている。
【００１４】
ウエハステージ１は、レーザー干渉計１１の値を用いて位置制御する構成となっている。ウエハステージ１の位置計測方法は、本実施例で示すレーザー干渉計１１に限らず、リニアスケールなど他の方式を用いてもよい。また、ウエハステージ１は、位置決めだけではなく、基板２の姿勢を調整する手段も有している。
【００１５】
転写パターン４が形成されたテンプレート３は、それを保持するためのインプリントヘッド７と一体に構成されるチャック５に真空吸着などの吸着手段６にて搭載され、インプリントヘッドユニット２５を構成している。インプリントヘッド７は、上下動作をするための駆動手段（不図示）と、転写パターン４と基板２とが密着するように姿勢のかわし機構（不図示）や姿勢制御、回転方法の位置合わせ手段（不図示）とを有する。
【００１６】
チャック５にはテンプレート３を通して基板２上の樹脂９１、９２に露光光を光源（不図示）および照明系１０から照射できるよう、穴１０が設けてある。
【００１７】
光源は、ＵＶ光を発生するハロゲンランプなどからなり、照明系１０は、レンズ、アパーチャ、照射か遮光かを切り替えるためのシャッタなどを含む。
【００１８】
樹脂９１、９２は、別に設けた塗布装置１９によって基板２上に塗布される。
【００１９】
テンプレート３の近傍には置換ガスを供給するためのノズル８が設けられ、ノズル８とテンプレート３と基板２とに囲まれた第１の空間２０へ第１のガス供給手段１５によってガス供給口１６から置換ガスが供給される。第１のガス供給手段１５はガス供給源４１から置換ガスの供給を受ける。ノズル８は、少ない置換ガスの量で効率良く第１の空間へ置換ガスを供給するため、テンプレート３の近くに設けられる。ガス供給口１６はノズル８の全周に渡って設けても良いし、図１（ｂ）の様にテンプレート３の＋Ｘ側と−Ｘ側に分けて設けても良い。この場合、例えば基板２を＋Ｘ方向に移動する時には−Ｘ側のガス供給口１６から、ステージ１を−Ｘ方向に移動する時には＋Ｘ側のガス供給口１６から置換ガスを供給しても良い。
【００２０】
チャック５の外周部には基板２の方向に延びる第１の壁部材６１が設けられ、第１の壁部材６１とチャック５とノズル８と基板２とに囲まれる第２の空間２１を形成する。１７は第１のガス回収手段で、第１の空間２０から第２の空間２１へ漏れ出したガスをガス回収口１８から回収する。第１のガス回収手段１７によって回収されたガスはガス回収部４２へ送られる。
【００２１】
本実施例では、第２の空間２１から外部空間２２へ漏れ出すガスを少なくするため第１の壁部材６１を設けているが、必ずしも必要では無く、外部空間２２に漏れ出すガスが少量でステージ１の位置制御等に不都合が無ければ省略する事が出来る。
【００２２】
上述したインプリント装置２４の各動作は、不図示の中央制御装置からの指令により制御されている。
【００２３】
ここで、本発明の特徴を明確にするために図４と図５を用いて従来技術におけるインプリント動作について説明する。図４は、テンプレートと基板との空間の空気を置換ガスで置換する従来技術の１例を示す概略図である。
【００２４】
図４で、白抜きの矢印は置換ガス濃度の高いガスの流れ、斜線の入った矢印は置換ガス濃度の低いガスの流れ、黒く塗り潰した矢印は空気を示している。図４の例では、置換ガスを供給するためのノズル５１をテンプレート３の側面近傍に配置し、ノズル５１から供給した置換ガス５０を基板２の移動を利用してテンプレート３と基板２との空間２０に置換ガスを充填している。図４（ｃ）に示す様に、パターン４を樹脂９に押し付ける押印工程（図４（ｄ））の前にテンプレート３と基板２との空間２０に置換ガスの高濃度領域５２（破線四角の領域）を形成出来る。
【００２５】
図５は、２ショット分の樹脂９１、９２を基板２に塗布し、連続して押印する様子を示したものである。前記従来技術の１例に示した方法で連続押印を行うと、１ショット目の樹脂９１への押印（図５（ｄ））後のテンプレート３と基板２とを離す離型工程（図５（ｅ））時に、テンプレート３と基板２との空間２０に外部空気を巻き込んでしまう（図５（ｅ））。この様な状態になると、１ショット目と２ショット目の距離が近いため基板２の移動距離が十分に取れないので、２ショット目の樹脂９２がテンプレート４の下に来た時にテンプレート４と基板２との空間２０に置換ガスの低濃度領域５３が残ってしまう。したがって、第２ショットの押印を行う前に空間２０の置換ガス濃度が上がるまで時間を置く必要があり、スループットの低下を招いていた。
【００２６】
次に本発明の第１実施例のインプリント装置２４の動作について図２を用いて説明する。図２（ａ）に示す工程では、塗布装置１９により樹脂９１、９２を塗布された基板２は、第１ショットを行うためパターン４の下に樹脂９１が位置するよう−Ｘ方向に移動する。７１、７２は流量調整バルブ、７３は切り替えバルブである。
【００２７】
切り替えバルブ７３は、基板２の移動の上流側から置換ガスを供給するよう流路を切り替えている。基板２の移動中、第１のガス供給手段１５によって置換ガスが第１の空間２０に供給され、第１のガス回収手段１７によって第２の空間２１からガスが回収される。この時、供給された置換ガスは基板２の移動と共に第１の空間２０を満たして行く。
【００２８】
次の図２（ｂ）に示される工程では、樹脂９１がパターン４の下に位置した所で基板２の移動は停止し、パターン４を樹脂９１へ押印するための位置合わせがなされる。この時、第１の空間２０には置換ガスの高濃度領域５２が形成されている。
【００２９】
次の図２（ｃ）に示す工程では、パターン４は樹脂９１に押印され、樹脂９１は露光光により露光される。押印後、第１のガス回収手段１７からのガス回収は流量調整バルブ７２により停止される。また、切り替えバルブ７３により流路が切り替えられ全ての置換ガス供給口１６から置換ガスが供給される。第２の空間２１からのガス回収は停止しているので、第２の空間２１は置換ガスで満たされ、置換ガスの高濃度領域５２が形成される。また、第２の空間２１は、第１のガス供給手段１５から置換ガスが供給されているので外部空間２２に対して陽圧となり、外部空間２２から第２の空間２１への空気流入は抑止される。
【００３０】
次の図２（ｄ）に示す工程では、露光された樹脂９１からパターン４を離型する。この時、第１の空間２０の体積が大きくなり第２の空間２１に対して負圧となるため、第２の空間２１から第１の空間２０へガスが流入する。第２の空間２１からのガス回収を停止しているので、離形により増大する第１の空間２０および第２の空間２１の体積より供給する置換ガス量を多くすることで、外部空間２２から第２の空間２１へ侵入する空気の流れを抑止できる。また、供給する置換ガス量を多くしなくても第２の空間２１の体積を十分大きくしておくことで第２の空間２１に侵入した空気濃度を下げることが出来るので、第１の空間２０に流入する置換ガス濃度の低下を抑止することが出来る。
【００３１】
次の図２（ｅ）に示す工程では、基板２は、第２ショットを行うためパターン４の下に樹脂９２が位置するよう−Ｘ方向に移動する。この時、切り替えバルブ７３により流路が切り替えられ基板２の移動の上流側の第１のガス供給手段１５により第１の空間２０に置換ガスが供給される。また、流量調整バルブ７２を開き第２の空間２１からガスを回収する。図２（ｄ）に示した前工程によって第１の空間２０は基板２が移動開始する前に置換ガス濃度の高い状態が保たれている。
【００３２】
次の図２（ｆ）に示す工程では、樹脂９２がパターン４の下に位置した所で基板２の移動は停止し、パターン４を樹脂９２へ押印するための位置合わせがなされる。基板２が第１ショットから第２ショットまで移動した距離Ｌは約３０ｍｍと短いが、既に図２（ｄ）に示した前々工程から第１の空間２０の置換ガス濃度は高くなっているので、基板２が停止した際には、第１の空間２０に置換ガスの高濃度領域５２が形成される。
【００３３】
次の図２（ｇ）に示す工程では、パターン４は樹脂９２に押印され、樹脂９２は露光光により露光される。複数ショットを連続して押印する場合の最終ショット（本実施例では第２ショット）の押印工程では、第２の空間２１からガスの回収を続けても良く、また第１の空間２０への置換ガス供給を停止しても良い。
【００３４】
以上、説明した様に本発明の実施例１によれば、複数ショット分の樹脂を連続して押印する場合においても、全てのショットの押印工程前にテンプレートと基板との空間に置換ガスを高濃度に充填することが出来る。
【実施例２】
【００３５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。前記実施例１では、離型直前（図２（ｃ））から離型完了（図２（ｄ））までの間、第１のガス回収手段を停止するため、離型を開始するまでの間、置換ガスが外部空間２２に漏れ出す可能性があった。また、第２の空間の体積が大きい場合、第２の空間の置換ガス濃度が高くなるまで時間を要した。当該課題に対し本実施例２では、置換ガスが外部空間２２に漏れ出すのを抑止しながら、第２の空間の体積が大きい場合でも速やかに第２の空間の置換ガス濃度を高くする事が出来るインプリントヘッドユニットの例を示す。
【００３６】
図３は、本発明の実施例２におけるインプリントヘッドユニット２５の主要部を示す。図３（ａ）はインプリントヘッドユニット２６の概略断面図、図３（ｂ）はインプリントヘッドユニット２６の下面図を示す。インプリントヘッドユニット２６は、実施例１で説明したインプリントヘッドユニット２５のチャック５の外側に第２の壁部材３０を設け、第１の壁部材６１と第２の壁部材３０と基板２とに囲まれる第３の空間２３を形成している。
【００３７】
第１の空間２０に置換ガスを供給する第１のガス供給手段１５は、インプリントヘッドユニット２５と同様に、切り替えバルブ７３を切り替える事で、供給位置の切り替え、供給、回収の動作を制御することが出来る。
【００３８】
切り替えバルブ７４により、配管３１と置換ガス供給源４１またはガス回収部４２の接続を切り替えることが出来、第２の空間２１へ給排気口３２を介して置換ガスを供給する事も出来るし、第２の空間２１から給排気口３２を介してガスを回収する事が出来る。
【００３９】
流量調整バルブ７５は、第３の空間２３から回収口３４を介してガスの回収、停止を制御することが出来る。
【００４０】
次にインプリントヘッドユニット２６を用いた置換ガスの給気とガスの回収の工程について説明する。切り替えバルブ７３の動作は、実施例１に示したものと同じである。
【００４１】
切り替えバルブ７４の動作は、少なくとも離型直前から離型完了までの間は、置換ガス供給源４１と接続され、第２の空間２１に置換ガスを供給し、それ以外の工程ではガス回収部４２と接続され、第２の空間２１からガスを回収する。つまり、第１のガス回収手段３５は、少なくとも離型直前から離型完了までの間は停止させ、その間ガス供給手段として機能させる。少なくとも離型直前から離型完了までの間に、積極的に第２の空間２１に置換ガスを供給するので、第２の空間２１の置換ガス濃度を速やかに高くする事が出来る。
【００４２】
切り替えバルブ７５の動作は、第２の空間２１に置換ガスを供給している間、ガス回収部４２に接続され、第２の空間２１から第３の空間２３に漏れ出すガスを回収口３４から回収する。したがって、第２の空間に置換ガスを供給しても、置換ガスが外部空間２２に漏れ出すのを抑止する事が出来る。
【００４３】
以上説明したとおり、本発明の実施例２では、第２の空間の置換ガス濃度を速やかに上げることができ、また外部空間へ置換ガスが漏れ出すのを少なくする事が出来る。
【符号の説明】
【００４４】
１  ステージ、２  基板、３  テンプレート、４  転写パターン、５  チャック、
６  吸着手段、７  インプリントヘッド、８  ノズル、９  樹脂、９１  樹脂、
９２  樹脂、１４  照明系、１５  第１のガス供給手段、
１７，３１  第１のガス回収手段、６１  第１の壁部材、３０  第２の壁部材、
２０  第１の空間、２１  第２の空間、２２  外部空間、２３  第３の空間、
４１  置換ガス供給源、４２  ガス回収部、７１  流量調整バルブ、
７２  流量調整バルブ、７３  切り替えバルブ、７４  切り替えバルブ、
７５  流量調整バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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