JP7446799B2 - インプリント方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリント方法に関する。

半導体デバイスやＭＥＭＳなどの微細化の要求が進み、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インプリント技術の開発が進んでいる。インプリント技術を用いることにより、基板上に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。

インプリント技術の一つに、光硬化法がある。この光硬化法によるインプリント方法では、まず、基板（ウエハ）上に未硬化の光硬化性組成物（光硬化性樹脂、インプリント材とも呼ばれる）を供給する。次に、基板上の樹脂と型とを接触させる（型接触工程）。そして、樹脂と型とを接触させた状態で光（紫外線）を照射する（硬化工程）ことで、樹脂を硬化させる。樹脂を硬化させた後、基板と型との間隔を広げる（離型工程）ことで、硬化した樹脂から型が引き離され基板上に樹脂のパターンが形成される。

さらに、スループット向上を目的として予め基板全面にインプリント材を塗布しておくことや、複数ショットに対しインプリント材を一度に塗布する技術が開示されている。この際、これから型接触を予定している未型接触領域に対し光照射光を照射してしまうと、型接触前にインプリント材が硬化してしまうため、該当ショットに対し正しくパターン形成を実施することができない。

特許文献１では、光源からの光が照射される照射領域を高い精度で規定するために有利な技術が記載されている。

特開２０１８―４１７７４号公報

基板を装置から搬出する際には、基板上に塗布された光硬化性組成物を全て硬化させてから搬出する必要がある。これは、基板上の光硬化性組成物が未硬化の状態であった場合に化学汚染を引き起こす薬品であることが一般的であることに起因する。

特に、予め全面に光硬化性組成物を塗布した基板に対してインプリント処理を実施する場合、全てのインプリント処理を実施した後、未処理領域に残存した未硬化の光硬化性組成物に対し、基板搬出前にインプリント装置内で硬化処理を実施する必要がある。

そして、単位時間あたりの基板処理枚数が性能指標の一つである半導体光照射装置においては、前述の硬化処理はできるだけ迅速に行うことが求められる。

そこで本発明は、搬送時の装置汚染を低減し、かつ効率的な光照射による光硬化を実現するインプリント方法を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明に係るインプリント方法は、
基板上に配置された光硬化性組成物と型とを接触させる型接触工程と、前記光硬化性組成物に光を照射して硬化物とする光照射工程と、を有するインプリント方法であって、
前記光照射工程において、前記基板上の未硬化の前記光硬化性組成物の配置領域の情報、前記型と前記基板との接触領域の情報、および光照射後の前記型の接触予定の領域の情報、に基づいて型接触領域および該型接触領域の外周領域を含む光の照射領域の位置が決定されることを特徴とするインプリント方法。

本発明によれば、搬送時の装置汚染を低減し、かつ効率的な光照射による光硬化を実現するインプリント方法を提供することができる。

第一実施形態のインプリント装置 従来技術を適用した基板光照射処理 本技術を適用した基板光照射処理 一般的な型およびパターン周辺部に遮光部を有する型 遮光部を有する型における基板光照射処理 照射領域制限のある光照射機構による基板光照射処理

以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１には、本発明の一実施形態のインプリント装置の概略構成図である。インプリント装置について説明する。

図１において、定盤１上にはリニアモータ等からなるステージ駆動手段４を介して基板ステージ５が設けられている。基板ステージ５は、基板である半導体用ウエハ６を保持し、移動可能に構成されている。

ステージ駆動手段４は、この基板ステージ５を定盤１の上面に平行な図示のＸＹ方向に移動させる。基板ステージ５は、干渉計やエンコーダなど、不図示の手段によって検知された位置情報をステージ駆動手段４にフィードバックする。

定盤１上には床からの振動をキャンセルするダンパ３を介してフレーム２が設けられており、このフレーム２にＺ駆動機構手段を有するインプリントモジュール７が取り付けられている。

インプリントモジュール７は、半導体ウエハ６に対向する位置に型（モールド）８を保持している。光照射光源１２から照射された光はシャッタ１４を通過し、反射ユニット１３、照射領域制御機構１６、インプリントモジュール７を経由し半導体ウエハ６へ照射される。

照射領域制御機構１６は、半導体ウエハ６への照射領域をコントロールすることができればよい。例えば、物理的に光を遮光する可動式のブレードを構成することで光照射光源からの光照射位置及び領域をコントロールしてもよいし、デジタルミラーデバイスのようなミラーデバイスを基板までの光路に配置することで任意の領域へ光照射光を照射してもよい。

本発明においては、半導体ウエハ６に対し、光照射光の照射領域制御が実施できる機構を装置内に備えていればよく、照射領域制御機構のユニット構成を限定する必要はない。

型８は、半導体ウエハ６に対向する面に凹凸のパターンが形成されている。インプリントモジュール７は半導体ウエハ６の表面に垂直な方向（図示のＺ方向）に上下駆動可能であり、半導体ウエハ６上に付与された光硬化性組成物に型８を押し付けたり、型８を半導体ウエハ６から離したりする動作を行う。

型を光硬化性組成物に押し付ける際、半導体ウエハ６と型８の相対位置を計測する目的で、インプリントモジュール７内にスコープ１５が搭載されている。このようなインプリント装置では、半導体ウエハ６型と型８のアライメント方法として、ダイバイダイアライメント方式を用いるのが一般的である。

ダイバイダイアライメント方式は、半導体ウエハ６上に形成された複数のショット領域毎に形成された複数のアライメントマークと型８に形成された複数のアライメントマークとを検出して位置合わせを行う方式である。アライメントマークを検出するスコープ１５としては、マークの像を検出するセンサと、センサ上にマークの像を形成する光学系を備えた構成とする。

以上説明したそれぞれのユニットは、中央処理ユニット（以後ＣＰＵと略）１１によって制御され、一連のインプリント動作を行う。

＜第１実施形態＞
第１実施形態を用いて、全体に光硬化性組成物が配置された半導体ウエハに対し、光照射（光照射）の照射領域を制御することで、型接触処理を実施しながら効率的に半導体ウエハ上の全ての光硬化性組成物を硬化させる例について説明する。

まず、本技術を適用せず従来技術によって実施された場合の光照射工程について、図２を用いて説明する。

図２（ａ）は基板（２－１）と基板上の型の接触予定の領域（接触予定領域）（２－２）を示している。

図２（ｂ）では、基板（２－１）に対し、左上から接触を開始した場合における、光照射済み領域（２－３）、光照射処理中の領域（２－４）を示している。白抜きの領域（２－５）は、光照射中の領域（２－４）の照射後に照射が行われる予定の、未だ光照射が行われていない領域（未光照射領域）である。

図２（ｃ）は、全ての接触予定領域の処理が完了した場合の光照射済み領域を示した基板の図である。既に光硬化性組成物が塗布された基板の場合、基板を搬出する前に、光照射済み領域（２－３）以外の白抜き領域（２－５）を全て光照射済みの状態にする必要がある。

図２（ｄ）では、基板上の未光照射領域に対し、光照射光の照射領域（２－６）をスキャン駆動で光照射する場合の、照射領域の駆動軌跡（２－７）の例を示している。照射領域を更に広げることが可能な場合は、駆動軌跡を削減することも可能である。

図２（ｅ）は、未光照射領域が無くなり、基板全面が光照射済みの状態（２－３）を示した図である。このように、基板全面が光照射された状態になることで、基板を装置外へ搬出してよい状態となる。以上が従来技術を用いて、光硬化性組成物が塗布された基板を処理する流れとなる。

次に、本発明を用いて効率的に基板の光硬化を行う方法について説明する。

図３（ａ）は基板（３－１）、基板上の接触予定領域（３－２）を示している。接触予定領域（３－２）の内側に書かれた数値は処理順番を示しており、若い数値から順番に接触処理が実行されるものとする。本技術を適用した場合の光照射領域の決定方法について説明する。

光照射領域（３－３）は、製品処理開始前に装置ユーザーによって決定された、基板上の全ての接触予定領域の位置、接触に用いられる型のサイズ（図３においては接触領域（３－２）のサイズで表現されている）の情報を用いて決定する。本形態のおいては、全体に光硬化性組成物が配置された半導体ウエハであるため、光照射の開始前は基板上の全ての領域が未硬化の光硬化性組成物が配置された配置領域の情報として取得されている。また、処理順番に応じて、各処理における光照射後の接触予定領域の情報が得られている。

本実施形態においては、対象となる接触領域の一辺の垂直方向に別の接触予定領域がある状態のことを、隣り合う接触領域が存在する状態、と定義する。

隣り合う接触領域が存在する辺の場合、接触領域間の中間点から隣の接触領域までの位置に光照射領域端を設定する。隣り合う接触領域が存在しない辺の場合、その辺と直行する方向に対し、基板端まで光照射領域を設定する。

更に、隣り合う接触領域が存在しない辺が２辺あり、その辺が接触領域において隣り合う２辺であった場合、その直交点から斜め基板端方向の領域も光照射領域に設定する。

図３を用いて接触領域１（３－４）を光照射する際の光照射領域（３－３）を上記情報によって決定する方法について説明する。

接触領域１（３－４）は右辺と下辺に隣り合う接触領域２（３－６）と接触領域５（３－５）が存在し、左辺と上辺には隣り合う接触領域が存在しない。また、隣り合う接触領域が存在しない左辺と上辺は、隣り合う辺であるため、左上方向も光照射領域に設定される。

前述により、接触領域１（３－４）の光照射領域下辺は接触領域１（３－４）の下辺と接触領域５（３－５）の上辺の距離の中間位置から接触領域５（３－５）の上辺までの間に設定される。

接触領域１（３－４）の光照射領域右辺は接触領域１の右辺と接触領域２（３－６）の左辺の中間位置から接触領域２（３－６）の左辺までの間に設定される。

接触領域１（３－４）の光照射領域左辺および上辺は、基板の端位置までカバー可能な位置へ設定される。

次に、接触領域２（３－６）の光照射工程における照射領域の決定方法について図３（ｂ）を用いて説明する。接触領域２（３－６）は、左辺、右辺、下辺に隣り合う接触領域が存在し、上辺には隣り合う接触領域が存在しない。

前述により、図３（ｂ）に示すように、接触領域２（３－６）の光照射領域の左辺および右辺、下辺は隣り合う接触領域との中間点から接触領域手前までに設定され、光照射領域の上辺は基板の端位置までカバー可能な位置へ設定される。

次に図３（ｃ）を用いて接触領域３（３－８）の光照射領域決定方法について説明する。接触領域３は左辺と下辺に隣り合う接触領域が存在し、上辺と右辺には隣り合う接触領域が存在しない。

この場合、光照射領域の左辺と下辺は隣り合う接触領域との中間点から隣り合う接触領域手前までの間に設定され、光照射領域の右辺および上辺は基板の端位置までカバー可能な位置へ設定される。

このように、基板上の接触領域の位置および型のサイズ情報を用いて各接触領域の光照射工程における光照射領域を決定することにより、接触処理を実施しながら効率的に接触領域以外の基板上の光硬化性組成物も硬化させることが可能となる。

＜第２実施形態＞
インプリント装置で用いられる型の中には、光照射光を一部遮光するＣｒ層加工が施された型が存在する。

光照射光を一部遮光する目的は、別の接触予定領域の光硬化性組成物に光照射光を照射しないようにするためである。

特定の一部領域の光照射工程において、後の接触予定領域の光硬化性組成物を硬化させてしまうと、硬化済みの光硬化性組成物が存在する位置に型を押し付ける処理が発生する。光硬化性組成物が硬化した硬化物は非常に硬度が高いため、もし硬化物に型が接触してしまうと、型のパターンが硬化物によって破壊されてしまう恐れがある。

装置の光照射機構に光照射領域を絞る機構を搭載することで光照射光の範囲を絞ることも可能だが、型のパターン周辺部に遮光膜を存在させることで、より基板に近い位置で遮光することが可能となり、所望の領域にのみ光照射光を照射することが可能となる。

ただしこの方法はＣｒ層を形成する処理が必要になるため、実際に絞る機構を有する装置を用いるか、型に処理を施すかは費用対効果を鑑みユーザーが決定する。

インプリント装置に用いられる型について図４を用いて説明する。図４（ａ）はインプリント装置で用いられる型を真上、横の２方向から見た図である。一般的に型は全面を光照射光が通過できるような石英ガラスなどによって生成される。

次に、光照射光を一部遮光することを目的とし、パターン部の周辺にＣｒ層を形成した型の例を図４（ｂ）に示す。パターン部（４－１）の周辺に形成された遮光領域（４－２）によって、パターン部の周辺は光照射光が遮光される。

図４（ｂ）のマスクを用いて基板へパターン接触処理を実施する例について、図５を用いて説明する。

図５（ａ）は実施例１と同じ条件によって決定された光照射領域によって光照射が実施された例を示しているが、パターン部の周辺がＣｒ層によって遮光されている型を使用しているため、光照射領域内に照射されていない未光照射領域（５－１）が残存する。

そこで、本実施例で示している遮光膜を有した型を用いて接触処理を実施する場合、実施例１で使用した光照射領域の決定方法に加え、一つ前の接触領域をカバーする光照射領域に設定する。

図５（ｂ）を用いて接触領域２（５－２）の光照射領域を決定する方法について説明する。接触領域１の未光照射領域（５－１）を接触領域２（５－２）の光照射領域がカバーするよう設定することで、接触領域２（５－２）の光照射処理が完了して時点で、接触領域１の未光照射領域（５－１）も光照射完了となる。

同様に接触領域３（５－３）の光照射領域を決定した例が図５（ｃ）である。接触領域３（５－３）に対し光照射処理を行うと同時に、接触領域２（５－２）、および接触領域３（５－３）から基板右端までの領域の光照射を実施する。

本実施形態で用いた接触領域の処理順番は左から右へ処理を実施する場合を用いて説明した。しかし、この方法によって光照射領域を決定した場合、接触領域の列が異なる場合、例えば接触領域３（５－３）のパターン周辺部の光照射処理は接触領域４（５－４）の光照射時に実施することができない。

この場合、各列において右端の接触領域に対して基板搬出前に光照射処理を実施することで、残存した未光照射領域に光照射処理を実施してもよい。別の方法として、図５（ｄ）に示すように、接触領域７（５－５）の光照射処理時に接触領域６（５－６）と接触領域３（５－３）の光照射処理を実施してもよい。

装置に搭載された光照射光の照射領域制御機構によっては光照射領域の制限がある場合もある。例えば、図６（ａ）で示す光照射領域（６－１）のサイズが光照射領域の最大であった場合は接触領域３（６－２）に対し光照射処理する際に接触領域２（６－３）を包括した領域に設定すると、接触領域３の右側の基板部分は接触領域３の光照射処理と同時に光照射することができない。

前述した光照射領域制限のある装置で本技術を適用した場合、全ての接触領域の処理が終了した後の光照射済み領域（６－４）は図６（ｂ）のような状態となる。

基板上の光硬化性組成物の状態（硬化／未硬化）をユーザーに知らせる目的で、図５（ｂ）のようなイメージ図を装置オペレーション用のコントローラに表示し、光硬化性組成物の状態をユーザーが確認できるようにしてもよい。

図５（ｂ）の未光照射領域を光照射する方法として、図６（ｃ）で示すように、光照射領域（６－１）を最大に広げた状態で駆動軌跡（６－５）に沿って光照射処理を実施することで、基板上全ての光硬化性組成物に対し光照射処理を実施することができる。この場合においても、接触領域のみに絞った場合の基板前処理（図２（ｄ））と比較し処理時間の観点で有利となる。

このように本技術を適用することで、効率的に基板上の光硬化性組成物を硬化させることが可能なインプリント方法を提供することが可能となる。

特に、予め全面に光硬化性組成物を塗布された基板に対しインプリント処理を実施する場合において、効率的に基板の硬化処理を行う方法を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

６ 半導体ウエハ
７ インプリントモジュール
８ 型
１１ 制御ユニット
１２ 光源
１６ 照射領域制御機構

Claims (6)

1. 基板上に配置された光硬化性組成物と型とを接触させる型接触工程と、
   前記光硬化性組成物に光を照射して硬化物とする光照射工程と、
   を有するインプリント方法であって、
   前記光照射工程において、前記基板上の未硬化の前記光硬化性組成物の配置領域の情報、前記型と前記基板との接触領域の情報、および光照射後の前記型の接触予定の領域の情報、に基づいて型接触領域および該型接触領域の外周領域を含む光の照射領域の位置が決定されることを特徴とするインプリント方法。
2. 基板上に配置された光硬化性組成物と型とを接触させる型接触工程と、
   前記光硬化性組成物に光を照射して硬化物とする光照射工程と、
   を有するインプリント方法であって、
   前記光照射工程において、前記基板上の未硬化の前記光硬化性組成物の配置領域の情報、前記型と前記基板との接触領域の情報、および光照射後の前記型の接触予定の領域の情報、に基づいて光の照射領域が決定されることを特徴とするインプリント方法であって、
   前記光照射工程は、前記型の接触予定の領域の一辺の垂直方向に対し基板端までに別の接触予定の領域が存在しない場合、型接触領域を含み基板端までの領域を照射する工程を有する、インプリント方法。
3. 前記光照射工程は、前記型の接触予定の領域の一辺の垂直方向に対し基板端までに別の接触予定の領域が存在した場合、前記別の接触予定の領域に光照射しないように照射領域の端が設定される、請求項１または２に記載のインプリント方法。
4. 基板上に配置された光硬化性組成物と型とを接触させる型接触工程と、
   前記光硬化性組成物に光を照射して硬化物とする光照射工程と、
   を有するインプリント方法であって、
   前記光照射工程において、前記基板上の未硬化の前記光硬化性組成物の配置領域の情報、前記型と前記基板との接触領域の情報、および光照射後の前記型の接触予定の領域の情報、に基づいて光の照射領域が決定されることを特徴とするインプリント方法であって、
   前記光照射工程は、接触予定の領域の一辺の垂直方向に対し光照射済みの領域が存在した場合、光照射済みの領域を含んで照射領域が設定される、インプリント方法。
5. 前記光照射工程は、可動式のブレードを動作させることによって前記照射領域を変更することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のインプリント方法。
6. 前記光照射工程は、基板までの光路にミラーデバイスを配置することによって照射領域を変更することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のインプリント方法。

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