(57)【要約】【課題】インプリント処理時の基板の浮きを防止し、かつ、後工程への影響を最小限にする技術を提供する。【解決手段】インプリント装置は、基板を保持する基板保持部と、基板の外周に沿って設けられる、インプリント材の塗布が禁止される塗布禁止領域の基板の半径方向の幅である塗布禁止幅を、型に形成されたパターンの一部が形成される周辺ショット領域ごとに決定する制御部とを含む。制御部は、インプリント材から型を引き離す離型を行うことによって基板保持部に対する基板の浮きが生じることがない限りにおいて、塗布禁止幅を所定の上限値と下限値との間の範囲の中で許容値内の値に決定する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
型を用いて基板の上のインプリント材にパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
前記基板を保持する基板保持部と、
前記基板の外周に沿って設けられる、前記インプリント材の塗布が禁止される塗布禁止領域の前記基板の半径方向の幅である塗布禁止幅を、前記型に形成されたパターンの一部が形成される周辺ショット領域ごとに決定する制御部と、
を含み、
前記制御部は、前記インプリント材から前記型を引き離す離型を行うことによって前記基板保持部に対する前記基板の浮きが生じることがない限りにおいて、前記塗布禁止幅を所定の上限値と下限値との間の範囲の中で許容値内の値に決定することを特徴とするインプリント装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記塗布禁止幅を前記範囲のうちの初期値から段階的に小さくしながら前記インプリント処理を繰り返す試験処理を行い、前記試験処理において、前記基板の浮きが生じたときの前記塗布禁止幅を求め、当該塗布禁止幅よりも一段階大きい前記塗布禁止幅を前記許容値内の値として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】
前記制御部は、前記離型における前記型の離型力に関する物理量を監視して、前記基板の浮きが生じたことを検知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】
前記制御部は、前記基板保持部に対する前記基板の吸着の程度に関する物理量を監視して、前記基板の浮きが生じたことを検知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５】
前記制御部は、前記試験処理の中で行われる一の前記インプリント処理において、前記基板の浮きが生じなかった場合には、変更された別の基板の同じ前記周辺ショット領域に対して、前記塗布禁止幅を一段階小さくして、次のインプリント処理を行うことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記試験処理において、前記塗布禁止幅が前記下限値に達したとき、又は、前記基板の浮きが生じたときに、前記繰り返しを打ち切ることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記上限値を前記初期値として設定することを特徴とする請求項２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】
前記制御部は、最初の前記試験処理においては、前記上限値を前記初期値として設定し、次回以降の前記試験処理においては、前回行われた前記試験処理において決定された前記塗布禁止幅を前記初期値として設定することを特徴とする請求項２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９】
請求項１乃至８のうちいずれか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処理する工程と、
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】
本発明は、インプリント装置及び物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インプリント装置において、基板の外周を含む周辺ショット領域に塗布されたインプリント材が、型と基板との間から基板の外に押し出されるおそれがある。特許文献１には、これを防止するべく、基板の外周から所定の距離にわたりインプリント材である樹脂の塗布が禁止される塗布禁止領域を設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−００４５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
塗布禁止領域を基板の外周からの距離によって全ショット一律に設定してしまうと、対象ショットのインプリント材の塗布領域の面積によっては、離型時に基板が基板保持部から浮き上がる現象が発生する場合がある。これは基板保持部が基板を保持する力より、モールド（型）をインプリント材から引き離す（離型する）力が上回ることが理由と考えられる。基板が浮き上がった場合、モールドを基板から引き離すために生産処理を停止し、復旧処置をとらなくてはならない。したがって、この現象が発生すると、大きなダウンタイムとなり、生産性の低下が否めない。
【０００５】
離型力を減らすために、塗布禁止領域を広くとった場合（すなわち、塗布領域を狭くした場合）、後工程に影響が出ることが考えられる。例えば、ドライエッチやイオン注入といった周囲のパターンの粗密や大きさに影響を受ける後工程プロセスにおいて、エッチング量や注入量の均一性が低下しうる。また、塗布禁止領域が基板外周から一定の距離（例えば１．０ｍｍ）以上離れてしまうと、塗布禁止領域において押印時にモールドと基板とが直接接触（干渉）しモールドや基板が損傷するおそれもある。よって、周辺ショット領域の各ショットで基板が浮き上がらず、かつ、後工程への影響を少なくする、適切な塗布禁止領域の設定が求められる。
【０００６】
本発明は、例えば、インプリント処理時の基板の浮きを防止し、かつ、後工程への影響を最小限にする技術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】
本発明の一側面によれば、型を用いて基板の上のインプリント材にパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、前記基板を保持する基板保持部と、前記基板の外周に沿って設けられる、前記インプリント材の塗布が禁止される塗布禁止領域の前記基板の半径方向の幅である塗布禁止幅を、前記型に形成されたパターンの一部が形成される周辺ショット領域ごとに決定する制御部とを含み、前記制御部は、前記インプリント材から前記型を引き離す離型を行うことによって前記基板保持部に対する前記基板の浮きが生じることがない限りにおいて、前記塗布禁止幅を所定の上限値と下限値との間の範囲の中で許容値内の値に決定することを特徴とするインプリント装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、インプリント処理時の基板の浮きを防止し、かつ、後工程への影響を最小限にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態におけるインプリント装置の構成図。
【図２】基板上のショット領域の例を示す図。
【図３】基板上の周辺ショット領域を拡大した図。
【図４】周辺ショット領域をインプリントする際の装置の断面図。
【図５】離型力測定部による測定結果の一例を示すグラフ。
【図６】吸着力測定部による測定結果の一例を示すグラフ。
【図７】１つの周辺ショット領域に対する最適な塗布禁止幅を決定する処理の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。
【００１１】
本実施形態におけるインプリント装置の概略構成を図１に示す。基板１は基板保持部７に保持されている。原版であるモールド２（型）は、そこに形成されたパターン面１２を基板に対向させてモールド保持部１１に保持されている。パターン面１２には凹凸形状のパターンが形成されている。塗布部８（供給部）は、未硬化のインプリント材３（例えば樹脂）を基板１上に塗布（供給）する。次に、基板１上に塗布されたインプリント材３とモールド２のパターン面１２とを接触させる動作（押印動作）が行われる。これにより、インプリント材３がパターン面１２に形成されたパターンの凹部に充填され、インプリント材３がパターン面１２の凹凸形状に従って成形される。その状態で照射部９によってインプリント材３を硬化させる光１０が照射される（露光動作）。この露光動作によりインプリント材３が硬化した後、インプリント材３からモールド２が引き離される（離型動作）。モールド２が硬化したインプリント材から離れた後、駆動部４は、基板１を、次のショット領域にパターンを形成するために基板１の面に沿った方向（水平方向）へ移動させる。こうして、複数のショット領域に対して、上記した一連のインプリント処理が順に繰り返される。これにより、基板１の各ショット領域にモールド２のパターン面１２の凹凸形状に基づいたパターン形成が行われる。また、本実施形態におけるインプリント装置は更に、離型力測定部１６又は吸着力測定部１７のいずれか一方、またはその両方を有する。離型力測定部１６及び吸着力測定部１７については後述する。制御部５０は、上述した各部の動作を統括的に制御する。
【００１２】
図２に、基板１上のショット領域を示す。各ショット領域は、長方形で複数のチップ領域を含む。複数のショット領域の中には、平面視で基板１の外周１３と重複し、そのために有効なチップを取得できない無効チップ領域を含むショット領域が存在する。
【００１３】
図３の拡大図に示されるように、基板１には、その外周１３に沿って、インプリント材３の塗布が禁止される塗布禁止領域１５が設けられる。図３において、塗布禁止領域１５は、外周１３と、インプリント材３が塗布されうる塗布領域１９の端部である塗布領域端１８との間の領域である。１４で示されるような塗布禁止領域１５と隣接するショット領域を「周辺ショット領域」とよぶ。周辺ショット領域１４には無効チップ領域が含まれていることが多い。また、周辺ショット領域１４上にはパターン面１２の一部のパターンが形成（転写）される。本実施形態において、塗布禁止領域１５の基板の半径方向の幅である塗布禁止幅Ｗが、周辺ショット領域ごとに決定される。周辺ショット領域中の無効チップ領域にもインプリント材３を塗布する意味は、ドライエッチやイオン注入等の周囲のパターンの粗密や大きさに影響を受ける後工程プロセスにおいて、エッチング量や注入量の均一性を向上させる役割があるからである。そのような場合、基板端（外周１３）のぎりぎりまでインプリント材３を塗布したいが、インプリント材３が基板１から押し出されることは防止したい。そのために塗布禁止領域１５が設定されている。従来、塗布禁止幅Ｗは全ての周辺ショット領域において一律に設定されていた。
【００１４】
しかし、このようなインプリント材の塗布方法では以下の問題がある。
【００１５】
図４（ａ）は、基板上の周辺ショット領域１４にインプリント材３を塗布し、モールド２のパターン面１２を押印した際の断面図である。周辺ショット領域であるため、基板１の端部で、インプリント処理が行われる。図４（ｂ）は、図４（ａ）の押印の後、モールド２を上方に移動させ、硬化したインプリント材３からパターン面１２を離型する際の断面図である。基板保持部７が基板１を保持する力（吸着する力）よりもモールド２のパターン面１２がインプリント材３を介して基板１に吸着する力が上回った場合、基板１がパターン面１２に貼りつき、基板１が基板保持部７から引き剥がされる現象（基板浮き）が発生する。基板浮きが発生した場合、モールド２を基板１から引き離すために、生産処理を停止し、復旧処置をとらなくてはならない。復旧処置を行った場合、大きなダウンタイムとなり、生産性が低下してしまう。
【００１６】
この問題を解決するために、塗布禁止幅Ｗを拡げて、モールド２のパターン面１２と基板１の吸着力を弱める手法も考えられる。しかし、この手法の場合、インプリント材３が塗布されていない領域が広くなり、後工程に影響する可能性がある。また、塗布禁止幅Ｗが基板端より一定の値（例えば１．０ｍｍ）より大きくなると、押印時にモールドと基板とが直接接触（干渉）してモールドや基板を損傷する可能性も考えられる。
【００１７】
よって、周辺ショット領域の各ショットで基板浮きが発生せず、かつ、後工程に影響が少なく、モールド２（パターン面１２）と基板１との干渉もない、適切な塗布禁止領域の設定が求められる。また、周辺ショット領域のレイアウトによって各ショットで塗布領域の面積が違うため、各々の周辺ショット毎に塗布禁止領域の設定を考慮する必要がある。
【００１８】
本実施形態におけるインプリント装置は、上述したように、離型力測定部１６又は吸着力測定部１７のいずれか一方、またはその両方を有する。離型力測定部１６及び吸着力測定部１７での測定の結果はとりわけ、図４（ｂ）に示されるような周辺ショットでの塗布禁止幅の決定のために使用される。
【００１９】
離型力測定部１６は、モールド保持部１１付近に設けられ、モールド２の引き離しにかかる力（離型力）に関する物理量を測定する。離型力測定部１６は、例えば、力に比例して変形する起歪体とその変形量を測定する歪みゲージを有するロードセルでありうる。
【００２０】
吸着力測定部１７（保持力測定部）は、基板保持部７付近に設けられ、基板保持部７による基板１の保持（吸着）の程度に関する物理量を測定する。基板保持部７が基板保持方式として真空排気系を用いた真空吸着方式を採用する場合には、吸着力測定部１７は、基板保持部７と基板１とで形成される空間に連通する不図示の真空排気系内に設けられる圧力センサでありうる。なお、本発明は圧力センサに限定されるものではない。例えば、基板保持部７が真空吸着方式ではなく、電極を用いた静電吸着方式を採用する場合には、吸着力測定部１７は、基板保持部７の吸着部に印加される電圧値を計測する電圧計でありうる。また、基板保持部７が磁石を用いた磁気吸着方式を採用する場合には、吸着力測定部１７は、基板保持部７の吸着部に印加される電流値に基づく磁力を計測する磁力計でありうる。このような圧力センサ、電圧計、あるいは磁力計の出力を逐次監視することで、基板浮きの発生を検知することできる。なお、以下の説明では、吸着力測定部１７は上記のような圧力センサを採用したものとして説明する。
【００２１】
図５は、離型力測定部１６により計測された数値の一例をグラフ化したものであり、縦軸はモールド２にかかる力を示し、横軸は時間を示している。図５（ａ）は、モールド２が基板１から正常に引き離れた場合のグラフである。離型終了時でのモールド２にかかる力が０になっており、離型が正常に終了したことを示している。一方、図５（ｂ）は、基板１が基板保持部７から浮いてしまった場合（すなわち、図４（ｂ）に示されるような「基板浮き」が生じた場合）のグラフである。予定された離型終了時にもモールド２に力がかかっており、離型が完了せず、基板１が基板保持部７から離れたことを示している。
【００２２】
図６は、吸着力測定部１７により計測された数値の一例をグラフ化したものであり、縦軸は基板保持部７の基板１に対する吸着の程度に関する物理量である圧力を示し、横軸は時間を示している。図６（ａ）は、モールド２が基板１から正常に引き離れた場合のグラフである。離型開始前は正常な吸着動作として負圧が保たれている。離型が開始されるとその引張力によって圧力（負圧）が弱まるが、離型終了時には離型開始前と同じ圧力に戻る。一方、図６（ｂ）は、基板１が基板保持部７から浮いてしまった場合（すなわち、図４（ｂ）に示されるような「基板浮き」が生じた場合）のグラフである。離型開始前は、図６（ａ）と同様、正常な吸着動作として負圧が保たれており、離型が開始されるとその引張力によって圧力（負圧）が弱まっていく。しかし、基板が浮いたため、予定された離型終了時を過ぎても圧力が元に戻らず０（大気圧に相当）になってしまう。このように、離型時における基板保持部７の基板１に対する吸着の程度に関する物理量の推移を監視することで基板浮きの判定を行うことが可能である。
【００２３】
図７は、１つの周辺ショット領域に対する最適な塗布禁止幅を決定する処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートでは、塗布禁止幅Ｗを段階的に小さくしながらインプリント処理を繰り返し、塗布禁止幅の値を、離型時に基板浮きが発生しない限りにおいてなるべく小さい値に決定する。なお、このフローチャートに対応するプログラムは例えば制御部５０が有するメモリ５０ａに記憶されており、ＣＰＵ５０ｂによって実行される。また、この処理は製品の本生産前の試験処理として実行されうるものである。
【００２４】
まず、基板の外周１３（基板端）から塗布領域端１８までの距離を表す塗布禁止幅Ｗの初期値（例えば、Ｗ＝１．０ｍｍ）を設定する（Ｓ７０１）。塗布禁止幅Ｗは、基板１とモールド２とが接触しない値である所定の上限値と、基板の外周１３より外にインプリント材３が漏れ出ない値である所定の下限値との間の範囲の中で設定されうる。塗布禁止幅Ｗの初期値は、例えば上限値に設定される。次に、Ｓ７０１で設定された塗布禁止幅Ｗに従いインプリント材３の塗布を行う（Ｓ７０２）。その後、インプリント処理を行う（Ｓ７０３）。この際、離型力測定部１６または吸着力測定部１７のいずれか又はその両方を用いて、基板浮きの判定を行う（Ｓ７０４）。
【００２５】
基板浮きがない場合、処理はＳ７０６に移行する。Ｓ７０６では、塗布禁止幅Ｗが下限値であるかを判断する。下限値ではない場合、処理はＳ７０７に進む。Ｓ７０７では、別の基板が基板保持部に載せ替えられ、この変更後の基板の同じレイアウトのショットへと移行する。その後、この変更後の基板の同じレイアウトのショットに対する新たな塗布禁止幅として、現在の塗布禁止幅Ｗから一段階小さい特定の値Ｍ（ただし、Ｍ＜Ｗ、例えば、Ｍ＝０．１ｍｍ）を減算して得た値を設定する（Ｓ７０８）。例えば、現在の塗布禁止幅Ｗ＝１．０ｍｍからＭ＝０．１ｍｍの減算を行い、新たな塗布禁止幅Ｗ＝０．９ｍｍとする。その後、処理はＳ７０２に進み、インプリント材３の塗布、インプリント処理（Ｓ７０３）、基板浮きの判定（Ｓ７０４）が繰り返される。
【００２６】
Ｓ７０４で基板浮きが認められた場合、インプリント処理の繰り返しを打ち切り、処理はＳ７０５へ移行する。Ｓ７０５では、１つ前の基板での塗布禁止幅、すなわち、基板浮きが生じなかった一段階大きい塗布禁止幅を、例えばメモリ５０ａに記録して、処理を終了する。この記録された塗布禁止幅により、そのショットの適切な塗布禁止領域が設定される。Ｓ７０６で塗布禁止幅が下限値になった場合、インプリント処理の繰り返しを打ち切り、処理はＳ７０９に移行する。Ｓ７０９では、それ以上基板の交換を行わず、その下限値を最適な塗布禁止幅としてメモリ５０ａに記録して、処理を終了する。
【００２７】
以上の処理によれば、塗布禁止幅が、離型によって基板浮きが生じることがない限りにおいて、所定の上限値と下限値との間の範囲の中で最小化される。なお、厳密に最小化ではなく、許容値内の値に決定されればよい。以上の処理を全ての周辺ショット領域に関して繰り返すことで、周辺ショット領域ごとに最適な塗布禁止幅を求めることができる。同じレイアウトの基板であれば、同じ周辺ショット領域には同じ塗布禁止幅を設定することができる。したがって、上記試験処理を完了し、チップ本生産のための稼働時には、他の基板のために塗布禁止幅を決め直す必要はなく、従って生産性の高いインプリント処理の実施が可能となる。
【００２８】
上述の最適な塗布禁止幅を決定するための試験処理は、適宜繰り返し実行されうる。そこで、最初の試験処理においては、上記所定の許容範囲の上限値を塗布禁止幅Ｗの初期値として設定し、次回以降の試験処理においては、前回行われた試験処理において決定された最小化された塗布禁止幅を初期値として設定してもよい。例えば、前回決定された対象ショットの塗布禁止幅Ｗが０．５ｍｍである場合、次に処理を実行するときの塗布禁止幅の初期値をその０．５ｍｍとする。これにより、計測回数（Ｓ７０２〜Ｓ７０４の繰り返し回数）を少なくすることができる。
【００２９】
以上説明した実施形態によれば、周辺ショット領域ごとに適切な塗布禁止領域の設定を行うことができる。これにより、周辺ショット領域の各ショットで基板浮きを生じさせることなく、かつ、後工程に影響が少なく、モールドと基板との接触も生じない、という効果を得ることができる。
【００３０】
＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板上のインプリント材に上記インプリント装置を用いてパターン形成を行う工程（インプリント処理を基板に行う工程）と、かかる工程でパターンを形成された基板（インプリント処理を行われた基板）を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、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）を含む。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。
【符号の説明】
【００３１】
１：基板、２：モールド、３：インプリント材、７：基板保持部、８：塗布部、９：照射部、１１：モールド保持部、１６：離型力測定部、１７：吸着力測定部、５０：制御部
【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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【図７】
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