(57)【要約】      （修正有）【課題】外部からの空気流入を抑制し、樹脂パターンでの未充填部分の発生を抑える点で有利なインプリント装置を提供すること。【解決手段】インプリント装置は基板３を保持する基板チャック４と、前記基板３の表面とほぼ一致する表面を形成する同面板９と、露光空間をパージするパージノズル１０とを備え、前記基板チャック３と前記同面板９の鉛直方向の隙間１４が微小に管理されている。外部から基板３と型１の間への空気流入を抑制し、樹脂パターンでの未充填部分の発生を抑える。【選択図】図２
2017103401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板チャックと、
前記基板チャックを保持し駆動する駆動ステージと、
前記駆動ステージ上に設けられ、
前記基板の表面とほぼ一致する表面を形成する同面板と、
前記基板近傍の露光光路をパージするパージノズルと、
を有するインプリント装置において、
前記基板チャックと前記同面板の鉛直方向の隙間が微小に管理されていることを特徴とするインプリント装置。
【請求項２】
基板を保持する基板チャックと、
前記基板チャックを保持し駆動する駆動ステージと、
前記駆動ステージ上に設けられ、
前記基板の表面とほぼ一致する表面を形成する同面板と、
前記基板近傍の露光光路をパージするパージノズルと、
を有するインプリント装置において、
前記基板チャック周辺に基板リングを備え、
前記基板リングと前記同面板の鉛直方向の隙間が微小に管理されていることを特徴とするインプリント装置。
【請求項３】
基板を保持する基板チャックと、
前記基板チャックを保持し駆動する駆動ステージと、
前記駆動ステージ上に設けられ、前記基板の表面とほぼ一致する表面を形成する同面板と、
前記基板近傍の露光光路をパージするパージノズルと、
前記駆動ステージ上に設けられた基準プレートおよび基準プレートベースと、を備え、
前記基板プレートベースと前記同面板の鉛直方向の隙間が微小に管理されていることを特徴とするインプリント装置。
【請求項４】
前記鉛直方向の隙間が０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のインプリント装置。
【請求項５】
前記パージ気体は圧力凝縮性気体であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項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、インプリント装置およびそれを用いた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などの微細化の要求が進み、従来のフォトリソグラフィー技術に加え、基板上の未硬化樹脂を型（モールド）で成形し、樹脂のパターンを基板上に形成する微細加工技術が注目を集めている。この技術は、インプリント技術とも呼ばれ、基板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。例えば、インプリント技術の１つとして、光硬化法がある。
【０００３】
この光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板（ウエハ）上のインプリント領域であるショットに紫外線硬化樹脂（インプリント材、光硬化性樹脂）を塗布する。次に、この樹脂（未硬化樹脂）を型（モールド）により成形する。そして、紫外線を照射して樹脂を硬化させたうえで引き離すことにより、樹脂のパターンが基板上に形成される。
【０００４】
このようなインプリント装置では、型と基板上の樹脂との押し付け時にてモールドに形成されている微細凹凸部に樹脂が充填される際、樹脂に気泡が残留して未充填部分が発生することに起因して、樹脂パターンが正常に形成されない場合がある。
【０００５】
そこで、従来、押し付け時に型と基板（樹脂）とに挟まれた隙間空間を特殊な気体（ガス）で満たすことで、気泡の残留を抑止するインプリント装置が提案されている。特許文献１は、基板ステージ上に基板と基板上の粘性液体（樹脂）に近接した位置に、溶解性または拡散性の高いガスを輸送するステップを含むインプリントリソグラフィ法を開示している。
【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】
しかしながら、特許文献１に示すように型と基板との隙間空間のみを局所的に特殊なガ
スで満たしている状態で、基板と型によって形成される隙間空間に通じる隙間が存在すると、その隙間空間外から隙間空間内へ周囲の空気が流入する。ここで隙間空間内にガスを供給することで気泡の残留を抑える効果を得るためには、隙間空間内でのガス濃度を、ある程度高い値に維持する必要があるが、この場合、空気の流入により、ガス濃度を高い値にまで上げづらい。一方で、基板と周辺部材の基板面内方向の空間を微小に管理する事は基板の外形誤差、基板の搭載誤差などを考えると限界があり、それらの誤差を許容するために一定の隙間を設ける必要がある。また、基板ステージ上にはステージの位置補正に使用する基準プレートなどが搭載されるが、その基準プレートと同面板との間にも隙間が存在し、その隙間から周囲の空気が流入する。
【０００８】
本発明はこのような状況を鑑みてなされたものであり、基板周囲からの空気流入を抑制し、樹脂パターンでの未充填部分の発生を抑える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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係るインプリント装置は、
基板を保持するチャックと、該チャックを支持する基板ステージと、該基板ステージ上に設けられ、 該基板の表面とほぼ一致する表面を形成する同面板と、該ステージ近傍の露光光路をパージするパージノズルと、を有するインプリント装置であって、該チャックと該同面板の鉛直方向の隙間が微小であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、外部から基板と型の間への空気流入を抑制し、樹脂パターンでの未充填部分の発生を抑える点で有利なインプリント装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】インプリント装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板周辺の構成を示す図である。
【図３】基板周辺の他の実施形態を示す図である。
【図４】基板周辺の他の実施形態を示す図である。
【図５】本発明を粗微ステージに適用した例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る基準プレート周辺の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は従来のインプリント装置の構成を示す図である。
【００１４】
インプリント装置は、基板の上のインプリント材を、パターンが形成されたパターン面を有する型で成形して硬化させ、硬化したインプリント材から型を離型（剥離）することで基板の上にパターンを転写するインプリント処理を行う。インプリント装置は、本実施形態では、型としてモールドを使用し、インプリント材として樹脂を使用する。また、インプリント装置は、本実施形態では、樹脂硬化法として、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。
【００１５】
インプリント装置は、モールド１を保持するモールド保持部２と、基板３を保持する基チャック４と、基板チャックを保持し基板を所望の位置に駆動する基板ステージ５と基板ステージ５上に搭載され各種補正に用いる基準プレート６および基準プレート保持部７と、検出部および光源部８と、基板ステージ５上に設けられ基板３の表面とほぼ一致する表面を形成する同面板９と、モールド１と基板３の間にガスを供給するパージノズル１０とを有する。また、インプリント装置は、基板３の上に紫外線硬化型の樹脂１１を供給するためのディスペンサを含む不図示の樹脂供給部、モールド保持部２を保持するための不図示のブリッジ定盤、基板ステージ５を保持するための不図示のベース定盤なども有する。
【００１６】
ここで、基板３に垂直な方向をＺ軸、基板に平行な面をＸＹ平面とする。また、一般に基板３は水平に設置されるため、Ｚ軸を鉛直方向、ＸＹ平面を水平面と呼ぶ。
【００１７】
モールド１は、基板３の上の樹脂１１に転写すべきパターンが３次元形状に形成されたパターン面１ａを有する。モールド１は、基板３の上の樹脂を硬化させるための紫外線を透過する材料（例えば、石英など）で構成される。また、モールド１、詳細には、パターン面１ａには、モールド側マーク（第１マーク）が形成されている。
【００１８】
モールド保持部２は、モールド１を保持する保持機構であって、モールド１を真空吸着又は静電吸着するモールドチャック、モールドチャックを載置するモールドステージ、モールドステージを駆動する駆動系などを含む。かかる駆動系は、モールドステージ（即ち、モールド１）を少なくともＺ軸方向（基板３の上の樹脂にモールド１を押印する際の押印方向）に駆動する。また、かかる駆動系は、Ｚ軸方向だけではなく、Θx(Ｘ軸周りの回転）、Θy（Ｙ軸周りの回転）方向にモールドステージを駆動する機能を備えていてもよい。
【００１９】
基板３は、モールド１のパターンが転写される基板であって、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板などを含む。基板３には基板３を精密に位置決めするために、基板側マーク（第二マーク）が事前に形成されていても良い。基板３には、樹脂が供給（塗布）される。基板チャック４は、基板３を保持する保持機構であって、基板３を真空吸着又は静電吸着により保持する。
【００２０】
基板ステージ５は基板ステージを駆動する駆動系、基板ステージ５の位置を計測する計測系、基板３の受け渡しのために基板３を駆動させる基板駆動系などが含まれる。かかる駆動系は基板３を少なくともＸＹ平面に駆動する。また、かかる駆動系はＸＹ方向だけではなく、６自由度に基板３を駆動する機能を備えていても良い。また、基板ステージを高速に駆動する粗動ステージと、粗動ステージに搭載され基板を精密に位置決めする微動ステージを備えていても良い。
【００２１】
基準プレート６は基板ステージ５の位置計測や検出系および光源部８の補正を行うためのマークが備えられている。マークは例えば石英などのガラス面上にＣｒなどの金属を用いて各種補正用マークを蒸着する事で形成されうる。本実施例では基準プレート６は金属もしくはセラミクスの基準プレートベース７に接着もしくは板ばねで固定し、基準プレートベース７を基板ステージ５に構成する。
【００２２】
同面板９は基板ステージ５に保持され、基板３の表面とほぼ一致する表面を形成することで、基板３の周辺を押印する際にもパージノズル１０の下面の隙間空間を一定に保ち、基板３とモールド１の間にガスを高濃度で充填する事が可能となる。
【００２３】
ここで基板３と基板チャック４の水平方向の隙間１２は基板３の形状誤差、基板３の搬送誤差、同面板９の形状誤差・組立て誤差などを考慮して決定され、基板３と同面板９の干渉を避けるために、１ｍｍ程度の隙間を設ける事が望ましい。
【００２４】
また、基準プレート６および同面板の隙間１３は、基準プレート６の形状誤差、同面板９の形状誤差・組立て誤差を考慮して決定される。さらに同面板９を前記粗動ステージに搭載し、基準プレート６を前記微動ステージ上に搭載する場合、微動ステージの所望ストローク分の隙間を設ける必要がある。
【００２５】
〔第１実施形態〕
図２は本発明に関わる基板３の周辺構造の第一の実施例である。
【００２６】
基板チャック４の口径を基板３よりも大きくし、同面板９を基板チャック４の鉛直上面にかかるように構成する。同面板９と基板チャック４の水平方向の隙間１２は前述の理由により干渉を避けるために十分な隙間を確保する。基板チャック４と同面板９の鉛直方向の隙間１４は基板チャック４と同面板の形状誤差および組立て誤差によりのみ決定され、例えば０．３ｍｍ以下の微小隙間とする事が可能である。このような構成をとる事で、同面板９の下部および基板ステージ５の周辺雰囲気とパージ空間との間に微小絞りを形成する。パージノズルから噴出されるパージガスによりモールド１１と基板４および同面板９で形成される隙間空間は陽圧となるため、この微小すきまの外部空間からの空気の流入を防止する事が可能である。以上の効果により基板とモールドにより形成される隙間空間のガス濃度を十分高く保つ事を可能とする。
【００２７】
〔第２実施形態〕
図３は本発明に関わる基板３の周辺構造の第二の実施例である。
【００２８】
基板チャック４の基板保持面には基板３を平坦に保持するために高い平坦度が必要とされる。一方で基板３の搭載時の衝撃による摩耗や、基板保持面の汚染により基板保持面の平坦度を長期間保つ事が難しく、容易に交換できる事が望ましい。基板チャック４の交換では、基板チャック４を水平方向に移動させ搬出および搬入する方法と、鉛直方向に移動させ搬出および搬入する方法が考えられるが、基板チャック４の水平方向への移動は同面板９や基板ステージ５の部材が存在するため困難であり、基板チャック４を容易に鉛直方向に移動可能な事が望ましい。そこで、本実施例では、基板チャック４に彫り込み部を設け、該彫り込み部の鉛直下方に同面板９の一部を構成する。基板チャック４と同面板９の水平方向の隙間１２は前述の理由により干渉を避けるために十分な隙間を確保する。基板チャックと同面板９の鉛直方向の隙間１４は０．３ｍｍ以下の微小な隙間とし、外部空間から空気の流入を防止する。また、基板ステージ５を用いて基板チャック４をモールド１の外部に移動する事で、基板チャック４を鉛直上方に移動し交換可能であり、装置のメンテナンス性が向上する。
【００２９】
〔第３実施形態〕
図４は本発明に関わる基板３の周辺構造の第三の実施例である。
【００３０】
本実施例では、基板チャック４の周辺に基板３とほぼ同一の高さを持つ基板リング１６を構成する。ここで基板リング１６は基板チャック４と同一の部材で一体形成されても良いし、基板チャック４とは別部材とし、基板チャック４に固定されても良い。
【００３１】
基板３と基板リング１６の隙間１５は基板３の形状誤差および搬送誤差、基板リング１６の形状誤差により決定され、基板３と基板リング１６の干渉を避けるため１ｍｍ程度の隙間を設ける事が望ましい。基板リング１６と同面板９の水平方向の隙間１７は基板リング１６の形状誤差、同面板９の形状誤差および基板チャック４の交換時の搬送精度により決定される。基板リング１６と同面板９の干渉を避けるため１ｍｍ程度の隙間を設ける事が望ましい。また、基板リング１６と同面板９の鉛直方向の隙間１８は基板チャックおよび基板リングの形状誤差および同面板９の形状誤差および組立て誤差によりのみ決定され、０．３ｍｍ以下の微小な隙間とする事が可能である。上記隙間１８で絞りを形成する事により、同面板９下部および基板ステージ５周辺空間からの空気の流入を防止する。
【００３２】
〔第４実施形態〕
図５は本発明を基板３を高速に駆動する粗動ステージ５aと、基板を精密に位置決めする微動ステージ５ｂを備えた装置に適用した例である。
【００３３】
基板を精密に位置決めするため、微動ステージ５ｂの重量は小さく、固有値が高い事が望ましい。一方で同面板９は基板３周辺に押印する際にもパージノズル１０の下部に存在するために、モールド１からパージノズル１０までの距離と基板４の口径を合わせた領域をカバーするサイズとするために基板チャック４と比較して大型・低固有値となる。
【００３４】
そこで、本実施例では同面板９を粗動ステージ５aに搭載し、微動ステージ５ｂには基板チャック４のみを搭載する事で、軽量化・高剛性化を実現している。ここで基板３と同面板９の水平方向の隙間１２は前述の基板の形状誤差および搬送誤差、同面板の形状誤差および組立て誤差に加え微動ステージ５ｂの駆動ストロークにより決定される。ここでは微動ステージの水平方向および鉛直方向の駆動ストロークは０．０５ｍｍ以下とし、基板４と同面板９の水平方向の隙間１２は第一の実施形態と同様１ｍｍ程度とする。同面板９と基板チャック４の鉛直方向の隙間１３も同様に０．３ｍｍ以下とする。
【００３５】
上記構成により、粗動ステージ５aおよび微動ステージ５ｂを備えた装置において、微動ステージ５aによる高精度位置決めと外部空間からの空気の流入の防止を実現する。
【００３６】
なお、微動ステージ５ｂのＸＹ駆動ストロークは装置の基板４と同面板の水平方向の隙間を適切に構成することで、装置システム上の必要ストロークに合わせて容易に拡大可能である。また、本実施例では一例として実施例１に示した基板チャック４の鉛直上面に同面板９が存在する構成を示したが、実施例２に示した基板チャック４に彫り込みを設ける構成および、実施例３に示した基板リング１６を用いた構成をとることも可能である。
【００３７】
〔第５実施形態〕
図６は本発明に関わる基準プレート６の周辺構造の実施例である。
【００３８】
基準プレート６は石英などのガラス面上にＣｒなどの金属を用いて各種補正用マークを蒸着して製造される。あるいはシリコンウエハ上にマークをリソグラフィ工程で形成することも可能である。石英もしくはシリコンで形成された基準プレートは金属もしくはセラミクスの基準プレートベースに接着もしくは板ばねで固定される。ここでは同面板を粗動ステージ５ｂに搭載し、基準プレート６および基準プレートベース７をＸＹΘｚ軸の３軸微動ステージ５ｂに搭載する。
【００３９】
基準プレート６と同面板９は水平方向に十分なクリアランスを設ける。ここで十分なクリアランスとは微動ステージ５ｂの駆動ストロークおよび同面板９、基準プレート６の形状精度および組立て精度により決定される。基準プレート６は基板３の外周に配置されるため、微動ステージ５ｂが基板３を中心にΘｚ方向に回転を行った場合、基準プレート６と同面板９の間の水平方向の相対距離が変化する。従って、基準プレート６と同面板９の間の水平方向の隙間１３は例えば１．５mm程度とする事が望ましい。一方で同面板９と基準プレートベース６の間の鉛直方向の隙間１９は基準プレートベース７の形状誤差、同面板９の形状誤差および粗動ステージ５aおよび微動ステージ５ｂの組立て誤差によりのみ決定されるため、例えば０．３ｍｍ以下の微小な隙間とする事が可能である。上記隙間１９で絞りを形成する事により、同面板９下部および基板ステージ５周辺空間からの空気の流入を防止する。
【符号の説明】
【００４０】
１  モールド、２  モールド保持部、３  基板、４  基板チャック、５  基板ステージ、
５a  粗動ステージ、５ｂ  微動ステージ、６  基準プレート、
７  基準プレートベース、８  光源および検出部、９  同面板、１０  パージノズル、
１１  樹脂、１２  基板と同面板の水平方向の隙間、
１３  同面板と基準プレートの水平方向の隙間、１４  基板と同面板の鉛直方向の隙間、
１５  基板と基板リングの水平方向の隙間、１６  基板リング、
１７  基板リングと同面板の水平方向の隙間、
１８  基板リングと同面板の鉛直方向の隙間、
１９  同面板と基準プレートの鉛直方向の隙間
【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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【図６】
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