インプリント装置及び物品の製造方法
【課題】 インプリント処理がなされる空間内の気体がインプリント装置外に流出することの防止とインプリント装置外のパーティクルが前記空間内に流入することの防止との両立。
【解決手段】 インプリント装置は、モールド１１を保持するヘッド１２と、基板１３を保持するステージ１４と、樹脂を前記基板に塗布する塗布機構２０と、インプリント処理がなされる第１空間Ａとその外側の第２空間Ｂとの境界を定める第１隔壁４１と、前記第２空間とその外側の第３空間Ｃとの境界を定める第２隔壁４０と、を備え、前記第２空間を経由した前記第１空間と前記第３空間との間の気体の流通を阻害するように前記第２空間の圧力を調節する。
【解決手段】 インプリント装置は、モールド１１を保持するヘッド１２と、基板１３を保持するステージ１４と、樹脂を前記基板に塗布する塗布機構２０と、インプリント処理がなされる第１空間Ａとその外側の第２空間Ｂとの境界を定める第１隔壁４１と、前記第２空間とその外側の第３空間Ｃとの境界を定める第２隔壁４０と、を備え、前記第２空間を経由した前記第１空間と前記第３空間との間の気体の流通を阻害するように前記第２空間の圧力を調節する。
【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】
インプリント技術は、ナノスケールの微細パターンの転写を可能にする技術であり、磁気記憶媒体や次世代半導体デバイスの量産向けリソグラフィ技術の１つとして実用化されつつある。インプリントでは、電子線描画装置等を用いて微細パターンが形成されたモールド（型）を原版としてシリコンウエハやガラスプレート等の基板上に微細パターンが形成される。この微細パターンは、基板上に樹脂を塗布し、その樹脂を介して基板にモールドのパターンを押し付けた状態でその樹脂を硬化させることによって形成される。
【０００３】
現時点において実用化されているインプリント技術としては、熱サイクル法および光硬化法がある。熱サイクル法では、基板に塗布された熱可塑性の樹脂をガラス転移温度以上の温度に加熱し、樹脂の流動性を高めた状態で樹脂を介して基板にモールドが押し付けられる。そして、樹脂を冷却した後に樹脂からモールドを引き離すことにより基板上にパターンが形成される。
【０００４】
光硬化法では、紫外線硬化型の樹脂を使用し、樹脂を介して基板にモールドを押し付けた状態で紫外線を照射して樹脂を硬化させた後、硬化した樹脂からモールドを引き離すことにより基板上にパターンが形成される。熱サイクル法は、温度制御による転写時間の増大および温度変化による寸法精度の低下を伴うが、光硬化法には、そのような問題が存在しない。そのため、現時点においては、光硬化法がナノスケールの半導体デバイスの量産において有利である。特許文献１には、光硬化法を用いたインプリント装置においてインプリント装置内の圧力を大気圧より高い圧力として揮発性の高い硬化前の樹脂の揮発量を低減することが開示されている。従来のインプリント装置１０は、図５に示されるように、クリーンルーム内に設置され、インプリント装置１０の全体が筐体４０で囲まれている。その上で、送風機３０からフィルター３２を通して空気を導風ダクト３１で筐体４０の内部に供給することで、クリーンルームより高度に清浄なインプリント処理空間を得ている。筐体４０の内部に送風機３０で空気を供給することで、筐体４０の内部を外部より圧力(気圧)が高くなる(陽圧)ように保たれている。これにより、筐体４０にわずかな隙間があっても、筐体４０の内部から外部へ向かって空気が流れ出るため、筐体４０の外部からパーティクルが混入することを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−９１７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のインプリント装置では、インプリント処理で使用される樹脂の気化ガスやパターン欠陥を減少するためにパターン面周囲の空気と置換されるヘリウム等の気体がインプリント装置の外部に漏洩することがあった。本発明は、インプリント処理がなされる空間内の気体がインプリント装置外に流出することの防止とインプリント装置外のパーティクルが前記空間内に流入することの防止との両立に有利なインプリント装置の提供を例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明は、モールドと樹脂とを用いたインプリント処理を基板に対して行うインプリント装置であって、前記モールドを保持するヘッドと、前記基板を保持するステージと、前記樹脂を前記基板に塗布する塗布機構と、前記インプリント処理がなされる第１空間とその外側の第２空間との境界を定める第１隔壁と、前記第２空間とその外側の第３空間との境界を定める第２隔壁と、を備え、前記第２空間を経由した前記第１空間と前記第３空間との間の気体の流通を阻害するように前記第２空間の圧力を調節する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、インプリント処理がなされる空間内の気体がインプリント装置外に流出することの防止とインプリント装置外のパーティクルが前記空間内に流入することの防止との両立に有利な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】
【０００９】
【図１】第１実施形態のインプリント装置を示した図である。
【図２】第２実施形態のインプリント装置を示した図である。
【図３】第３実施形態のインプリント装置を示した図である。
【図４】第４実施形態のインプリント装置を示した図である。
【図５】従来のインプリント装置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
〔第１実施形態〕
図１を参照しながら第１実施形態のインプリント装置について説明する。インプリント装置１０は、パターン面を有するモールド１１を保持するヘッド１２を備えている。ヘッド１２は構造体１８に取り付けられて支持され、不図示の駆動源と制御部５０によって基板１３とモールド１１が近づいたり離れたりする方向に駆動することができる。インプリント装置１０は、パターン面が押し付けられた樹脂を硬化する紫外線を照射するために、紫外光源１６と照明光学系１７を備えている。ステージ定盤１９上を駆動するステージ１４は基板１３を保持する。基板１３に樹脂２１を塗布するために、インプリント装置１０はその内部に塗布機構２０を備えている。塗布機構２０は樹脂２１を吐出するノズルを持ち、インプリント装置１０はステージ１４を駆動して基板１３をノズル下に移動させて樹脂を塗布する。インプリント装置１０は、また、基板１３に樹脂が塗布されてから樹脂が硬化されるまでの一連のインプリント処理を制御する制御部５０を備えている。
【００１２】
制御部５０は、樹脂２２を塗布した基板１３の部分をモールド１１の下へ移動させるために、ステージ１４を駆動する。このとき、制御部５０は、ステージ１４の位置をレーザー干渉計又はエンコーダー１５を用いて計測し、不図示の制御機構とアライメント機構によって数ナノメートル以下の精度でステージ１４の位置合わせの制御を行う。制御部５０は、ヘッド１２を駆動させて、基板１３上の樹脂２２にモールド１１のパターン面を押し付けた状態で紫外線を照射して樹脂を硬化させる。なお、熱で樹脂を硬化させるためにモールドチャックにヒーターなどの熱源を構成しているインプリント装置もある。
【００１３】
これら一連のインプリント処理により、インプリント装置１０は、基板１３にモールド１１のパターンをインプリントする。モールド１１や基板１３にパーティクルが付着すると、転写したパターンの不良になる。従って、インプリント装置１０は、通常クリーンルームに設置される。しかし、クリーンルーム全体を清浄にするには限度があり、また、高度な清浄度を保つためにはコストが大幅に上昇してしまう。
【００１４】
第１実施形態のインプリント装置１０は、ステージ１４等インプリント処理がなされる空間を囲むように隔壁（第１隔壁）４１を設けていることを特徴とする。ここで、外側の境界が隔壁４１によって定められる空間を第１空間Ａとする。さらに、隔壁４１と筐体（第２隔壁）４０との間の空間を第２空間Ｂとし、筐体４０の外側の空間を第３空間Ｃとする。すなわち、第２空間Ｂは、内側の境界が隔壁４１によって、外側の境界が筐体４０によって定められる空間であり、第３空間Ｃは、内側の境界が筐体４０によって定められる空間である。第１実施形態においては、第３空間Ｃはクリーンルーム空間である。前述のように、塗布機構２０によって液体の樹脂２１が基板上に塗布される。ここで、塗布機構２０をインプリント装置１０の内部に構成せず、インプリント装置１０の外に配置された塗布機構２０によって樹脂を基板に塗布してからインプリント装置１０へ搬入する形態とすることも可能である。塗布機構２０は、樹脂吐出ノズルのメンテナンスや樹脂の変質によるノズルの目詰まりを防止するために、基板１３以外にも樹脂を吐出する機能を設けている。そのため、塗布機構２０から吐出される樹脂２１を受容する受け皿（受容部）２３を第１空間Ａ内のステージ１４上に配置している。吐出される樹脂２１を受容するために、樹脂を吸収する吸収体を構成しても良いし、真空によって外部に排出する機構を受け皿２３に設けても良い。
【００１５】
樹脂の種類によっては樹脂成分の一部または全部が気化し、周辺の空間に樹脂成分の蒸気が拡散する。インプリント装置１０の内部においては、樹脂を塗布した基板１３や塗布機構２０の樹脂吐出ノズル、受け皿２３から樹脂が気化し、インプリント装置１０の内部空間に樹脂の蒸気が充満することがある。メンテナンスなどでインプリント装置１０の内部へ清浄な空気を送風する機能が長期間停止した場合等、インプリント装置１０の内部空間の換気機能が果たされなかった場合には、内部空間の樹脂の蒸気濃度が高くなることがある。また、インプリント装置１０の内部では空気以外の気体を扱う場合がある。例えば、モールド１１を樹脂に押し付けて樹脂を硬化させるときに、パターン面周囲の雰囲気を空気以外の気体で置換することでインプリントにおけるパターン欠陥が減少することが知られている。そのようなインプリント処理を促進する気体としてヘリウムや窒素、各種の機能性ガスが用いられる。本発明の各実施形態においては、主にヘリウムを用いることとして説明するが、気体の種類を限定するものではない。本発明の各実施形態のインプリント装置１０では、モールド１１の周辺にヘリウムを供給する気体供給口２４を設けており、インプリント処理時にパターン面にヘリウムが供給される構成としている。以上に述べてきたように、インプリント装置１０の内部空間には、樹脂の蒸気や空気以外の気体が存在している。それらの気体が筐体から漏洩してクリーンルームに放出されると、その気体の成分が半導体製造プロセスを汚染したり、計測機器の計測結果に誤差を与えたりする要因になりうる。従って、インプリント処理がなされる第１空間Ａで発生する気体がインプリント装置１０の外部へ漏洩することを防ぐことが求められる。
【００１６】
従来のインプリント装置のように、インプリント装置１０の筐体４０の内部を外部より圧力を高くすると、筐体４０の内部へのパーティクルの侵入は防げるが、同時にインプリント装置１０の内部で発生する気体をクリーンルームに放出してしまうこととなる。そこで、第１実施形態ではこれらの課題を解決するために、ステージ１４、モールド１１、基板１３、基板に塗布された樹脂２２、塗布機構２０、樹脂の受け皿２３、気体供給口２４が前記第１空間Ａに含まれるような隔壁４１を設けている。また、インプリント装置１０に筐体４０を設けることで、隔壁４１との間に前記第２空間Ｂを形成している。第１空間Ａと第２空間Ｂにはそれぞれ導風ダクト３１で送風機３０と接続されている。制御部５０は、第１空間Ａと第２空間Ｂとの圧力をそれぞれ違う圧力(気圧)とするように制御できる。さらには、第３空間Ｃであるクリーンルームの圧力を計測し、第１空間Ａ、第２空間Ｂ、第３空間Ｃのそれぞれの圧力に差ができるように調節できる構成としている。
【００１７】
圧力の差を調節するために、第１実施形態では圧力センサとして微差圧計を用いている。微差圧計は、第１空間Ａ、第２空間Ｂ、第３空間Ｃそれぞれに対する各空間の圧力差を精密に計測できる。微差圧計の計測結果に基づいて、送風機３０において送風量又は送風圧力を制御する。送風機３０は第１空間Ａ用と第２空間Ｂ用をそれぞれに備えても良い。第２空間Ｂ用の送風機３０は、気体を第２空間Ｂに供給する第１気体供給部を構成し、第１空間Ａ用の送風機３０は、気体を第１空間Ａに供給する第２気体供給部を構成する。各空間への送風量を一定とし、各空間を隔てる隔壁４１又は筐体４０の隙間の量を変えることで圧力差を調節する構成でも良い。
【００１８】
送風機３０にはインプリント装置１０の内部へ供給する空気に含まれるパーティクルを除去するためのフィルター３２を備えており、クリーンルーム空間Ｃよりも清浄な空気を供給することができる。さらに、送風機３０にはインプリント装置１０の内部へ供給する空気を温度制御する機能を備えており、クリーンルーム空間Ｃの空気よりも温度変動幅が少ない空気を供給することができる。送風機３０によってインプリント装置１０の内部の各空間へ供給された空気は、各空間を流れ、空間内部に存在するパーティクルを除去し、インプリント装置１０の温度ムラを低減させるのに寄与する。その後、空気は、不図示の排気ダクトを介してインプリント装置１０の外部へ排気される。前記排気ダクトを送風機３０に接続し、再び温度制御とフィルターによる清浄化を施してインプリント装置１０の内部へ循環させる構成としても良い。
【００１９】
各空間を形成する隔壁には、金属や樹脂製の板状のものを用いると良い。ビニールカーテンやゴムシートなど、形状が自由に屈曲する材料で形成しても良い。もちろん、インプリント装置１０を構成するユニットや構造体によって空間を分離する隔壁４１となるように構成しても良い。隔壁４１によって隔てられる空間は、完全に密閉空間とする必要はない。例えば、隔壁４１となる部品を取り付けた際に生じる隙間、基板１３を装置外から搬入するための基板搬入口、モールド１１を装置外から搬入するためのモールド搬入口など、隔壁には隙間が存在し、それらの隙間から他の空間へ気体の出入があって良い。ただし、送風機３０からの空気の供給能力によって、各空間に圧力差を発生させることができる程度まで、隙間を狭くする必要がある。このとき、隔壁の隙間を介して圧力が高い空間から低い空間への一方向の流れが形成される。
【００２０】
各空間の圧力差は、常に一定になるように調節することが望ましい。そのためには、隔壁に隙間の開閉度を可変にできる開閉弁を設けても良い。この開閉弁は、アクチュエーターで制御する機構としても良いし、バネや重力による力と圧力差による力とのバランスで開閉する圧力調整弁としても良い。さらには、インプリント装置１０の電源オフ時など、送風機３０の運転が停止されるときには自動的に閉じて密閉状態を形成し、装置の清浄度の低下や温度変化を防ぐ機構としても良い。
【００２１】
第１実施形態では、制御部５０は、第２空間Ｂの圧力が第１空間Ａの圧力及び第３空間Ｃの圧力より高くなるように制御している。それにより、第１空間Ａと第３空間Ｃとの間で第２空間Ｂを経由した気体の流通が阻害されている。具体的には、第２空間Ｂの圧力を第１空間Ａより高くすることで、第１空間Ａから第２空間Ｂへ気体が漏洩することを防ぐことができる。第２空間Ｂから第１空間Ａへは気体が侵入するが、侵入する気体はフィルター３２を介して送風機３０から供給された清浄度の高い気体である。また、第２空間Ｂの圧力を第３空間Ｃより高くすることで、筐体の隙間から第２空間Ｂの気体が第３空間Ｃに漏洩する流れが生じるため、筐体４０の外部からパーティクルなどの汚染物質がインプリント装置１０の内部に侵入してくることを防ぐことができる。
【００２２】
従って、第１実施形態では、第１空間Ａに存在する樹脂の蒸気やヘリウムがインプリント装置１０から外部空間に漏洩することなく、かつ、装置外の汚染物質をモールド１１や基板１３が存在する第１空間Ａに侵入させない効果を得ることができる。これは従来のインプリント装置では両立し得ない課題を解決できたことを示している。
【００２３】
これまでの説明では、第１空間Ａにも清浄で温度制御された空気を送風機により供給することから、各空間の圧力は、第２空間Ｂ＞第１空間Ａ≧第３空間Ｃの順で高くすることが想定できる。ここで、第１空間Ａへ空気を供給するのための送風機や送風ダクトは構成せず、第２空間Ｂを介して第１空間Ａへ空気が供給される構成としても良い。また、第１空間Ａには空気の供給や排気を実施せず、密閉構造としても良い。また、第１空間Ａにはヘリウムや窒素などの空気以外の気体を供給して空間内部を充満させ、空気または酸素の濃度を低減させた空間を得る形態としても良い。また、各空間を隔てる隔壁は、必ずしも周囲を取り囲む必要はない。
【００２４】
図１に示すように、筐体４０の床部分が、第１空間Ａと第３空間Ｃとを隔てる隔壁を構成しても良い。また、構造体１８が第１空間Ａと第２空間Bとを隔てる第１隔壁の少なくとも一部として機能させても良い。また、インプリント装置１０のメンテナンス時など、送風機３０が長期間停止する場合には、インプリント装置１０とは別の送風機を配置し、第２空間Ｂのみに清浄な空気を供給する構成としても良い。この場合、第２空間Ｂに排気口を設け、排気ダクトを接続して外部に排気したり、排気ダクトを送風機に接続して空気を循環させたりしても良い。これまで説明した構成により、第１実施形態では、従来のインプリント装置の課題を解決し、かつ良好なインプリントパターンを得るインプリント装置を提供することができる。
【００２５】
〔第２実施形態〕
次に、図２に基づいて第２実施形態のインプリント装置１０について説明する。第２実施形態のインプリント装置１０は、図２に示すように、インプリント装置の筐体４０，４２が２重に構成されていることを特徴とする。本実施形態においては、第１実施形態における第１空間Ａにインプリント装置全体を含む。また、インプリント装置１０の筐体は、内側の筐体４２と外側の筐体４０から成り、その間の空間を第１実施形態における第２空間Ｂとすることができる。第１実施形態では、インプリント装置１０の内部空間を隔壁４１で分割することを特徴としたが、本実施形態のように、筐体を２重にすることでも第１実施形態と同様の効果が期待できる。
【００２６】
〔第３実施形態〕
次に、図３に基づいて第３実施形態のインプリント装置１０について説明する。第３実施形態のインプリント装置１０は、第１実施形態における第１空間Ａを大気圧以下にすることを特徴としている。本実施形態では、第１空間Ａの気体を排気する排気装置（第１排気部）３３を備えている。その他の構成は、第１実施形態と同様である。排気装置３３は、ファンによって吸引力を生成する装置でも良いし、真空ポンプや真空発生器による真空吸引力を利用する装置でも良い。従来のインプリント装置の構成では、排気装置３３によってインプリント装置内部の圧力がクリーンルームの圧力よりも低下すると、装置筐体の隙間から筐体外部空間のパーティクルなどを含んだ空気が侵入してしまう課題があった。しかし、第３実施形態によると、第１空間Ａを第３空間Ｃよりも低い圧力にしても(例えば大気圧以下)、第２空間Ｂの圧力を第１空間Ａや第３空間Ｃよりも高くしているため、第３空間Ｃからの空気の侵入を防ぐことができる。同時に、第１空間Ａで発生した気体はインプリント装置１０の外部へ漏洩することなく、排気装置３３によって排気することができる。つまり、第３実施形態において、各空間の圧力は、第２空間Ｂ＞第３空間Ｃ≧第１空間Ａの順で高くすることが想定できる。第３実施形態により、第１空間を清浄度の高い状態を保ちつつ、第１空間内部で発生した気体を排気装置３３によって回収することが可能である。
【００２７】
以上述べてきた第１〜第３実施形態では、圧力を異ならせる空間は３つであった。しかし、圧力を異ならせる空間の数は３に限定されず、インプリント装置１０の外部空間を含めた３つ以上の任意の数とすることができる。
【００２８】
〔第４実施形態〕
次に、図４に基づいて第４実施形態のインプリント装置について説明する。第１〜第３実施形態までは、第２空間Ｂの圧力が第１空間Ａの圧力や第３空間Ｃの圧力よりも高く調節されていた。第４実施形態のインプリント装置１０は、第２空間Ｂの圧力が第１空間Ａや第３空間Ｃの圧力よりも低くなるように調節されることを特徴としている。インプリント装置１０は、第２空間Ｂの圧力を低くするために、空気を第２空間Ｂから排気する排気装置（第２排気部）３３を備える。また、これまで説明した実施形態と同様に、第１空間Ａにはフィルター３２を通過した清浄な空気を送風機３０で供給する。
【００２９】
第４実施形態では、第１空間Ａよりも第２空間Ｂの圧力が低いため、気体は第１空間Ａから第２空間Ｂへ漏洩する。しかし、第２空間Ｂよりも第３空間Ｃの圧力が高いため、インプリント装置１０で発生した気体は第３空間Ｃ(インプリント装置１０の外部)に漏洩しない。また、第３空間Ｃよりも第２空間Ｂの圧力が低いため、インプリント装置１０の外部の清浄度の高くない気体が第２空間Ｂに侵入してくる。しかし、第２空間Ｂよりも第１空間Ａの圧力が高いため、第１空間Ａに清浄度の高くない気体は侵入してこない。従って、第５実施形態によっても、従来のインプリント装置の課題を解決し、かつ良好なインプリントパターンを得るインプリント装置を提供することができる。
【００３０】
なお、以上の実施形態において、第１空間Ａは、単一の連続した空間のみならず、複数の空間として構成されていてもよい。また、第１空間Ａと第２空間Ｂとの間に、少なくとも1つの別の空間（第４空間、第５空間、・・・）が介在するように、追加の隔壁が構成されていてもよい。
【００３１】
［物品の製造方法］
物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、上述したインプリント装置を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターンを転写（形成）する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを転写された基板をエッチングする工程を含みうる。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりに、パターンを転写された基板を加工する他の処理を含みうる。以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変形及び変更が可能である。
【００３２】
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および変更が可能である。
【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】
インプリント技術は、ナノスケールの微細パターンの転写を可能にする技術であり、磁気記憶媒体や次世代半導体デバイスの量産向けリソグラフィ技術の１つとして実用化されつつある。インプリントでは、電子線描画装置等を用いて微細パターンが形成されたモールド（型）を原版としてシリコンウエハやガラスプレート等の基板上に微細パターンが形成される。この微細パターンは、基板上に樹脂を塗布し、その樹脂を介して基板にモールドのパターンを押し付けた状態でその樹脂を硬化させることによって形成される。
【０００３】
現時点において実用化されているインプリント技術としては、熱サイクル法および光硬化法がある。熱サイクル法では、基板に塗布された熱可塑性の樹脂をガラス転移温度以上の温度に加熱し、樹脂の流動性を高めた状態で樹脂を介して基板にモールドが押し付けられる。そして、樹脂を冷却した後に樹脂からモールドを引き離すことにより基板上にパターンが形成される。
【０００４】
光硬化法では、紫外線硬化型の樹脂を使用し、樹脂を介して基板にモールドを押し付けた状態で紫外線を照射して樹脂を硬化させた後、硬化した樹脂からモールドを引き離すことにより基板上にパターンが形成される。熱サイクル法は、温度制御による転写時間の増大および温度変化による寸法精度の低下を伴うが、光硬化法には、そのような問題が存在しない。そのため、現時点においては、光硬化法がナノスケールの半導体デバイスの量産において有利である。特許文献１には、光硬化法を用いたインプリント装置においてインプリント装置内の圧力を大気圧より高い圧力として揮発性の高い硬化前の樹脂の揮発量を低減することが開示されている。従来のインプリント装置１０は、図５に示されるように、クリーンルーム内に設置され、インプリント装置１０の全体が筐体４０で囲まれている。その上で、送風機３０からフィルター３２を通して空気を導風ダクト３１で筐体４０の内部に供給することで、クリーンルームより高度に清浄なインプリント処理空間を得ている。筐体４０の内部に送風機３０で空気を供給することで、筐体４０の内部を外部より圧力(気圧)が高くなる(陽圧)ように保たれている。これにより、筐体４０にわずかな隙間があっても、筐体４０の内部から外部へ向かって空気が流れ出るため、筐体４０の外部からパーティクルが混入することを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−９１７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のインプリント装置では、インプリント処理で使用される樹脂の気化ガスやパターン欠陥を減少するためにパターン面周囲の空気と置換されるヘリウム等の気体がインプリント装置の外部に漏洩することがあった。本発明は、インプリント処理がなされる空間内の気体がインプリント装置外に流出することの防止とインプリント装置外のパーティクルが前記空間内に流入することの防止との両立に有利なインプリント装置の提供を例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明は、モールドと樹脂とを用いたインプリント処理を基板に対して行うインプリント装置であって、前記モールドを保持するヘッドと、前記基板を保持するステージと、前記樹脂を前記基板に塗布する塗布機構と、前記インプリント処理がなされる第１空間とその外側の第２空間との境界を定める第１隔壁と、前記第２空間とその外側の第３空間との境界を定める第２隔壁と、を備え、前記第２空間を経由した前記第１空間と前記第３空間との間の気体の流通を阻害するように前記第２空間の圧力を調節する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、インプリント処理がなされる空間内の気体がインプリント装置外に流出することの防止とインプリント装置外のパーティクルが前記空間内に流入することの防止との両立に有利な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】
【０００９】
【図１】第１実施形態のインプリント装置を示した図である。
【図２】第２実施形態のインプリント装置を示した図である。
【図３】第３実施形態のインプリント装置を示した図である。
【図４】第４実施形態のインプリント装置を示した図である。
【図５】従来のインプリント装置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
〔第１実施形態〕
図１を参照しながら第１実施形態のインプリント装置について説明する。インプリント装置１０は、パターン面を有するモールド１１を保持するヘッド１２を備えている。ヘッド１２は構造体１８に取り付けられて支持され、不図示の駆動源と制御部５０によって基板１３とモールド１１が近づいたり離れたりする方向に駆動することができる。インプリント装置１０は、パターン面が押し付けられた樹脂を硬化する紫外線を照射するために、紫外光源１６と照明光学系１７を備えている。ステージ定盤１９上を駆動するステージ１４は基板１３を保持する。基板１３に樹脂２１を塗布するために、インプリント装置１０はその内部に塗布機構２０を備えている。塗布機構２０は樹脂２１を吐出するノズルを持ち、インプリント装置１０はステージ１４を駆動して基板１３をノズル下に移動させて樹脂を塗布する。インプリント装置１０は、また、基板１３に樹脂が塗布されてから樹脂が硬化されるまでの一連のインプリント処理を制御する制御部５０を備えている。
【００１２】
制御部５０は、樹脂２２を塗布した基板１３の部分をモールド１１の下へ移動させるために、ステージ１４を駆動する。このとき、制御部５０は、ステージ１４の位置をレーザー干渉計又はエンコーダー１５を用いて計測し、不図示の制御機構とアライメント機構によって数ナノメートル以下の精度でステージ１４の位置合わせの制御を行う。制御部５０は、ヘッド１２を駆動させて、基板１３上の樹脂２２にモールド１１のパターン面を押し付けた状態で紫外線を照射して樹脂を硬化させる。なお、熱で樹脂を硬化させるためにモールドチャックにヒーターなどの熱源を構成しているインプリント装置もある。
【００１３】
これら一連のインプリント処理により、インプリント装置１０は、基板１３にモールド１１のパターンをインプリントする。モールド１１や基板１３にパーティクルが付着すると、転写したパターンの不良になる。従って、インプリント装置１０は、通常クリーンルームに設置される。しかし、クリーンルーム全体を清浄にするには限度があり、また、高度な清浄度を保つためにはコストが大幅に上昇してしまう。
【００１４】
第１実施形態のインプリント装置１０は、ステージ１４等インプリント処理がなされる空間を囲むように隔壁（第１隔壁）４１を設けていることを特徴とする。ここで、外側の境界が隔壁４１によって定められる空間を第１空間Ａとする。さらに、隔壁４１と筐体（第２隔壁）４０との間の空間を第２空間Ｂとし、筐体４０の外側の空間を第３空間Ｃとする。すなわち、第２空間Ｂは、内側の境界が隔壁４１によって、外側の境界が筐体４０によって定められる空間であり、第３空間Ｃは、内側の境界が筐体４０によって定められる空間である。第１実施形態においては、第３空間Ｃはクリーンルーム空間である。前述のように、塗布機構２０によって液体の樹脂２１が基板上に塗布される。ここで、塗布機構２０をインプリント装置１０の内部に構成せず、インプリント装置１０の外に配置された塗布機構２０によって樹脂を基板に塗布してからインプリント装置１０へ搬入する形態とすることも可能である。塗布機構２０は、樹脂吐出ノズルのメンテナンスや樹脂の変質によるノズルの目詰まりを防止するために、基板１３以外にも樹脂を吐出する機能を設けている。そのため、塗布機構２０から吐出される樹脂２１を受容する受け皿（受容部）２３を第１空間Ａ内のステージ１４上に配置している。吐出される樹脂２１を受容するために、樹脂を吸収する吸収体を構成しても良いし、真空によって外部に排出する機構を受け皿２３に設けても良い。
【００１５】
樹脂の種類によっては樹脂成分の一部または全部が気化し、周辺の空間に樹脂成分の蒸気が拡散する。インプリント装置１０の内部においては、樹脂を塗布した基板１３や塗布機構２０の樹脂吐出ノズル、受け皿２３から樹脂が気化し、インプリント装置１０の内部空間に樹脂の蒸気が充満することがある。メンテナンスなどでインプリント装置１０の内部へ清浄な空気を送風する機能が長期間停止した場合等、インプリント装置１０の内部空間の換気機能が果たされなかった場合には、内部空間の樹脂の蒸気濃度が高くなることがある。また、インプリント装置１０の内部では空気以外の気体を扱う場合がある。例えば、モールド１１を樹脂に押し付けて樹脂を硬化させるときに、パターン面周囲の雰囲気を空気以外の気体で置換することでインプリントにおけるパターン欠陥が減少することが知られている。そのようなインプリント処理を促進する気体としてヘリウムや窒素、各種の機能性ガスが用いられる。本発明の各実施形態においては、主にヘリウムを用いることとして説明するが、気体の種類を限定するものではない。本発明の各実施形態のインプリント装置１０では、モールド１１の周辺にヘリウムを供給する気体供給口２４を設けており、インプリント処理時にパターン面にヘリウムが供給される構成としている。以上に述べてきたように、インプリント装置１０の内部空間には、樹脂の蒸気や空気以外の気体が存在している。それらの気体が筐体から漏洩してクリーンルームに放出されると、その気体の成分が半導体製造プロセスを汚染したり、計測機器の計測結果に誤差を与えたりする要因になりうる。従って、インプリント処理がなされる第１空間Ａで発生する気体がインプリント装置１０の外部へ漏洩することを防ぐことが求められる。
【００１６】
従来のインプリント装置のように、インプリント装置１０の筐体４０の内部を外部より圧力を高くすると、筐体４０の内部へのパーティクルの侵入は防げるが、同時にインプリント装置１０の内部で発生する気体をクリーンルームに放出してしまうこととなる。そこで、第１実施形態ではこれらの課題を解決するために、ステージ１４、モールド１１、基板１３、基板に塗布された樹脂２２、塗布機構２０、樹脂の受け皿２３、気体供給口２４が前記第１空間Ａに含まれるような隔壁４１を設けている。また、インプリント装置１０に筐体４０を設けることで、隔壁４１との間に前記第２空間Ｂを形成している。第１空間Ａと第２空間Ｂにはそれぞれ導風ダクト３１で送風機３０と接続されている。制御部５０は、第１空間Ａと第２空間Ｂとの圧力をそれぞれ違う圧力(気圧)とするように制御できる。さらには、第３空間Ｃであるクリーンルームの圧力を計測し、第１空間Ａ、第２空間Ｂ、第３空間Ｃのそれぞれの圧力に差ができるように調節できる構成としている。
【００１７】
圧力の差を調節するために、第１実施形態では圧力センサとして微差圧計を用いている。微差圧計は、第１空間Ａ、第２空間Ｂ、第３空間Ｃそれぞれに対する各空間の圧力差を精密に計測できる。微差圧計の計測結果に基づいて、送風機３０において送風量又は送風圧力を制御する。送風機３０は第１空間Ａ用と第２空間Ｂ用をそれぞれに備えても良い。第２空間Ｂ用の送風機３０は、気体を第２空間Ｂに供給する第１気体供給部を構成し、第１空間Ａ用の送風機３０は、気体を第１空間Ａに供給する第２気体供給部を構成する。各空間への送風量を一定とし、各空間を隔てる隔壁４１又は筐体４０の隙間の量を変えることで圧力差を調節する構成でも良い。
【００１８】
送風機３０にはインプリント装置１０の内部へ供給する空気に含まれるパーティクルを除去するためのフィルター３２を備えており、クリーンルーム空間Ｃよりも清浄な空気を供給することができる。さらに、送風機３０にはインプリント装置１０の内部へ供給する空気を温度制御する機能を備えており、クリーンルーム空間Ｃの空気よりも温度変動幅が少ない空気を供給することができる。送風機３０によってインプリント装置１０の内部の各空間へ供給された空気は、各空間を流れ、空間内部に存在するパーティクルを除去し、インプリント装置１０の温度ムラを低減させるのに寄与する。その後、空気は、不図示の排気ダクトを介してインプリント装置１０の外部へ排気される。前記排気ダクトを送風機３０に接続し、再び温度制御とフィルターによる清浄化を施してインプリント装置１０の内部へ循環させる構成としても良い。
【００１９】
各空間を形成する隔壁には、金属や樹脂製の板状のものを用いると良い。ビニールカーテンやゴムシートなど、形状が自由に屈曲する材料で形成しても良い。もちろん、インプリント装置１０を構成するユニットや構造体によって空間を分離する隔壁４１となるように構成しても良い。隔壁４１によって隔てられる空間は、完全に密閉空間とする必要はない。例えば、隔壁４１となる部品を取り付けた際に生じる隙間、基板１３を装置外から搬入するための基板搬入口、モールド１１を装置外から搬入するためのモールド搬入口など、隔壁には隙間が存在し、それらの隙間から他の空間へ気体の出入があって良い。ただし、送風機３０からの空気の供給能力によって、各空間に圧力差を発生させることができる程度まで、隙間を狭くする必要がある。このとき、隔壁の隙間を介して圧力が高い空間から低い空間への一方向の流れが形成される。
【００２０】
各空間の圧力差は、常に一定になるように調節することが望ましい。そのためには、隔壁に隙間の開閉度を可変にできる開閉弁を設けても良い。この開閉弁は、アクチュエーターで制御する機構としても良いし、バネや重力による力と圧力差による力とのバランスで開閉する圧力調整弁としても良い。さらには、インプリント装置１０の電源オフ時など、送風機３０の運転が停止されるときには自動的に閉じて密閉状態を形成し、装置の清浄度の低下や温度変化を防ぐ機構としても良い。
【００２１】
第１実施形態では、制御部５０は、第２空間Ｂの圧力が第１空間Ａの圧力及び第３空間Ｃの圧力より高くなるように制御している。それにより、第１空間Ａと第３空間Ｃとの間で第２空間Ｂを経由した気体の流通が阻害されている。具体的には、第２空間Ｂの圧力を第１空間Ａより高くすることで、第１空間Ａから第２空間Ｂへ気体が漏洩することを防ぐことができる。第２空間Ｂから第１空間Ａへは気体が侵入するが、侵入する気体はフィルター３２を介して送風機３０から供給された清浄度の高い気体である。また、第２空間Ｂの圧力を第３空間Ｃより高くすることで、筐体の隙間から第２空間Ｂの気体が第３空間Ｃに漏洩する流れが生じるため、筐体４０の外部からパーティクルなどの汚染物質がインプリント装置１０の内部に侵入してくることを防ぐことができる。
【００２２】
従って、第１実施形態では、第１空間Ａに存在する樹脂の蒸気やヘリウムがインプリント装置１０から外部空間に漏洩することなく、かつ、装置外の汚染物質をモールド１１や基板１３が存在する第１空間Ａに侵入させない効果を得ることができる。これは従来のインプリント装置では両立し得ない課題を解決できたことを示している。
【００２３】
これまでの説明では、第１空間Ａにも清浄で温度制御された空気を送風機により供給することから、各空間の圧力は、第２空間Ｂ＞第１空間Ａ≧第３空間Ｃの順で高くすることが想定できる。ここで、第１空間Ａへ空気を供給するのための送風機や送風ダクトは構成せず、第２空間Ｂを介して第１空間Ａへ空気が供給される構成としても良い。また、第１空間Ａには空気の供給や排気を実施せず、密閉構造としても良い。また、第１空間Ａにはヘリウムや窒素などの空気以外の気体を供給して空間内部を充満させ、空気または酸素の濃度を低減させた空間を得る形態としても良い。また、各空間を隔てる隔壁は、必ずしも周囲を取り囲む必要はない。
【００２４】
図１に示すように、筐体４０の床部分が、第１空間Ａと第３空間Ｃとを隔てる隔壁を構成しても良い。また、構造体１８が第１空間Ａと第２空間Bとを隔てる第１隔壁の少なくとも一部として機能させても良い。また、インプリント装置１０のメンテナンス時など、送風機３０が長期間停止する場合には、インプリント装置１０とは別の送風機を配置し、第２空間Ｂのみに清浄な空気を供給する構成としても良い。この場合、第２空間Ｂに排気口を設け、排気ダクトを接続して外部に排気したり、排気ダクトを送風機に接続して空気を循環させたりしても良い。これまで説明した構成により、第１実施形態では、従来のインプリント装置の課題を解決し、かつ良好なインプリントパターンを得るインプリント装置を提供することができる。
【００２５】
〔第２実施形態〕
次に、図２に基づいて第２実施形態のインプリント装置１０について説明する。第２実施形態のインプリント装置１０は、図２に示すように、インプリント装置の筐体４０，４２が２重に構成されていることを特徴とする。本実施形態においては、第１実施形態における第１空間Ａにインプリント装置全体を含む。また、インプリント装置１０の筐体は、内側の筐体４２と外側の筐体４０から成り、その間の空間を第１実施形態における第２空間Ｂとすることができる。第１実施形態では、インプリント装置１０の内部空間を隔壁４１で分割することを特徴としたが、本実施形態のように、筐体を２重にすることでも第１実施形態と同様の効果が期待できる。
【００２６】
〔第３実施形態〕
次に、図３に基づいて第３実施形態のインプリント装置１０について説明する。第３実施形態のインプリント装置１０は、第１実施形態における第１空間Ａを大気圧以下にすることを特徴としている。本実施形態では、第１空間Ａの気体を排気する排気装置（第１排気部）３３を備えている。その他の構成は、第１実施形態と同様である。排気装置３３は、ファンによって吸引力を生成する装置でも良いし、真空ポンプや真空発生器による真空吸引力を利用する装置でも良い。従来のインプリント装置の構成では、排気装置３３によってインプリント装置内部の圧力がクリーンルームの圧力よりも低下すると、装置筐体の隙間から筐体外部空間のパーティクルなどを含んだ空気が侵入してしまう課題があった。しかし、第３実施形態によると、第１空間Ａを第３空間Ｃよりも低い圧力にしても(例えば大気圧以下)、第２空間Ｂの圧力を第１空間Ａや第３空間Ｃよりも高くしているため、第３空間Ｃからの空気の侵入を防ぐことができる。同時に、第１空間Ａで発生した気体はインプリント装置１０の外部へ漏洩することなく、排気装置３３によって排気することができる。つまり、第３実施形態において、各空間の圧力は、第２空間Ｂ＞第３空間Ｃ≧第１空間Ａの順で高くすることが想定できる。第３実施形態により、第１空間を清浄度の高い状態を保ちつつ、第１空間内部で発生した気体を排気装置３３によって回収することが可能である。
【００２７】
以上述べてきた第１〜第３実施形態では、圧力を異ならせる空間は３つであった。しかし、圧力を異ならせる空間の数は３に限定されず、インプリント装置１０の外部空間を含めた３つ以上の任意の数とすることができる。
【００２８】
〔第４実施形態〕
次に、図４に基づいて第４実施形態のインプリント装置について説明する。第１〜第３実施形態までは、第２空間Ｂの圧力が第１空間Ａの圧力や第３空間Ｃの圧力よりも高く調節されていた。第４実施形態のインプリント装置１０は、第２空間Ｂの圧力が第１空間Ａや第３空間Ｃの圧力よりも低くなるように調節されることを特徴としている。インプリント装置１０は、第２空間Ｂの圧力を低くするために、空気を第２空間Ｂから排気する排気装置（第２排気部）３３を備える。また、これまで説明した実施形態と同様に、第１空間Ａにはフィルター３２を通過した清浄な空気を送風機３０で供給する。
【００２９】
第４実施形態では、第１空間Ａよりも第２空間Ｂの圧力が低いため、気体は第１空間Ａから第２空間Ｂへ漏洩する。しかし、第２空間Ｂよりも第３空間Ｃの圧力が高いため、インプリント装置１０で発生した気体は第３空間Ｃ(インプリント装置１０の外部)に漏洩しない。また、第３空間Ｃよりも第２空間Ｂの圧力が低いため、インプリント装置１０の外部の清浄度の高くない気体が第２空間Ｂに侵入してくる。しかし、第２空間Ｂよりも第１空間Ａの圧力が高いため、第１空間Ａに清浄度の高くない気体は侵入してこない。従って、第５実施形態によっても、従来のインプリント装置の課題を解決し、かつ良好なインプリントパターンを得るインプリント装置を提供することができる。
【００３０】
なお、以上の実施形態において、第１空間Ａは、単一の連続した空間のみならず、複数の空間として構成されていてもよい。また、第１空間Ａと第２空間Ｂとの間に、少なくとも1つの別の空間（第４空間、第５空間、・・・）が介在するように、追加の隔壁が構成されていてもよい。
【００３１】
［物品の製造方法］
物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、上述したインプリント装置を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターンを転写（形成）する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを転写された基板をエッチングする工程を含みうる。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりに、パターンを転写された基板を加工する他の処理を含みうる。以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変形及び変更が可能である。
【００３２】
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および変更が可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モールドと樹脂とを用いたインプリント処理を基板に対して行うインプリント装置であって、
前記モールドを保持するヘッドと、
前記基板を保持するステージと、
前記樹脂を前記基板に塗布する塗布機構と、
前記インプリント処理がなされる第１空間とその外側の第２空間との境界を定める第１隔壁と、
前記第２空間とその外側の第３空間との境界を定める第２隔壁と、を備え、
前記第２空間を経由した前記第１空間と前記第３空間との間の気体の流通を阻害するように前記第２空間の圧力を調節する、
ことを特徴とするインプリント装置。
【請求項２】
前記第１空間の圧力及び前記第３空間の圧力より高くなるように前記第２空間の圧力を調節する、
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】
前記インプリント処理を促進する気体を前記第１空間に供給する供給部を備える、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１空間から気体を排気する排気部を備える、ことを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。
【請求項５】
前記第１空間の圧力及び前記第３空間の圧力より低くなるように前記第２空間の圧力を調節する、
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６】
前記インプリント処理を促進する気体を前記第１空間に供給する供給部を備える、ことを特徴とする請求項５に記載のインプリント装置。
【請求項７】
前記供給部は、前記樹脂が塗布された基板と前記モールドとの間の空間に前記気体を供給する供給口を前記第１空間内に備える、ことを特徴とする請求項３または請求項６に記載のインプリント装置。
【請求項８】
前記塗布機構から吐出される樹脂を受容する受容部を前記第１空間内に備える、ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項９】
前記ヘッドを支持する構造体を備え、前記構造体は、前記第１隔壁の少なくとも一部を構成する、ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いてインプリント処理を基板に対して行う工程と、
前記工程で前記インプリント処理の行われた基板を加工する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
【請求項１】
モールドと樹脂とを用いたインプリント処理を基板に対して行うインプリント装置であって、
前記モールドを保持するヘッドと、
前記基板を保持するステージと、
前記樹脂を前記基板に塗布する塗布機構と、
前記インプリント処理がなされる第１空間とその外側の第２空間との境界を定める第１隔壁と、
前記第２空間とその外側の第３空間との境界を定める第２隔壁と、を備え、
前記第２空間を経由した前記第１空間と前記第３空間との間の気体の流通を阻害するように前記第２空間の圧力を調節する、
ことを特徴とするインプリント装置。
【請求項２】
前記第１空間の圧力及び前記第３空間の圧力より高くなるように前記第２空間の圧力を調節する、
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】
前記インプリント処理を促進する気体を前記第１空間に供給する供給部を備える、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１空間から気体を排気する排気部を備える、ことを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。
【請求項５】
前記第１空間の圧力及び前記第３空間の圧力より低くなるように前記第２空間の圧力を調節する、
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６】
前記インプリント処理を促進する気体を前記第１空間に供給する供給部を備える、ことを特徴とする請求項５に記載のインプリント装置。
【請求項７】
前記供給部は、前記樹脂が塗布された基板と前記モールドとの間の空間に前記気体を供給する供給口を前記第１空間内に備える、ことを特徴とする請求項３または請求項６に記載のインプリント装置。
【請求項８】
前記塗布機構から吐出される樹脂を受容する受容部を前記第１空間内に備える、ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項９】
前記ヘッドを支持する構造体を備え、前記構造体は、前記第１隔壁の少なくとも一部を構成する、ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のインプリント装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いてインプリント処理を基板に対して行う工程と、
前記工程で前記インプリント処理の行われた基板を加工する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−４９４７１（Ｐ２０１２−４９４７１Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９２７０１（Ｐ２０１０−１９２７０１）
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]