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特許7134790インプリント装置、インプリント方法、および半導体装置の製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-02
(45)【発行日】2022-09-12
(54)【発明の名称】インプリント装置、インプリント方法、および半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/027 20060101AFI20220905BHJP
   B29C 59/02 20060101ALI20220905BHJP
【FI】
H01L21/30 502D
B29C59/02 Z
【請求項の数】 5
(21)【出願番号】P 2018159345
(22)【出願日】2018-08-28
(65)【公開番号】P2020035822
(43)【公開日】2020-03-05
【審査請求日】2021-03-17
(73)【特許権者】
【識別番号】318010018
【氏名又は名称】キオクシア株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】幡野 正之
(72)【発明者】
【氏名】小林 敬
(72)【発明者】
【氏名】中杉 哲郎
【審査官】菅原 拓路
(56)【参考文献】
【文献】特開2013-175631(JP,A)
【文献】特開2011-061029(JP,A)
【文献】特開2016-054231(JP,A)
【文献】特開2011-151093(JP,A)
【文献】特開2019-009356(JP,A)
【文献】特開2013-069921(JP,A)
【文献】特開2013-055146(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 21/027
G03F 7/00
B29C 59/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に滴下した光硬化性樹脂に原版のパターンを押し付けて光を照射することで前記パターンを前記光硬化性樹脂に転写するインプリント装置であって、
前記基板を複数の区画に分割して得られるショット領域に前記光硬化性樹脂を滴下する滴下部と、
記パターンを前記基板側に向けて支持した前記原版を、前記基板上の前記光硬化性樹脂に押印する原版支持部と、
前記基板を支持し、前記基板の所定のショット領域の位置が前記滴下部の滴下位置または前記原版の押印位置となるよう前記基板を移動させる基板支持部と、を備え、
前記基板支持部を動作させながら、
前記滴下部は、前記基板の複数のショット領域に順に前記光硬化性樹脂を滴下させ、
前記原版支持部は、前記複数のショット領域に滴下された前記光硬化性樹脂に順に前記原版を押印させて前記パターンを転写するように制御され、
前記複数のショット領域間で、前記光硬化性樹脂が滴下されてから前記原版により押印されるまでの時間の長さに応じて、前記原版の押印速度、前記原版を前記光硬化性樹脂に押し付ける力、及び前記原版を前記光硬化性樹脂から離型する速度の少なくともいずれかが変更される、
インプリント装置。
【請求項2】
前記滴下部は、第1のショット領域、第2のショット領域の順に前記光硬化性樹脂を滴下させ、
前記原版支持部は、前記第2のショット領域、前記第1のショット領域の順に、前記光硬化性樹脂に前記原版を押印させて前記パターンを転写させるように制御される、
請求項1に記載のインプリント装置。
【請求項3】
基板上に滴下した光硬化性樹脂に原版のパターンを押し付けて光を照射することで前記パターンを前記光硬化性樹脂に転写するインプリント装置であって、
前記基板を複数の区画に分割して得られるショット領域に前記光硬化性樹脂を滴下する滴下部と、
前記パターンを前記基板側に向けて支持した前記原版を、前記基板上の前記光硬化性樹脂に押印する原版支持部と、
前記基板上に滴下された前記原版の押印前の前記光硬化性樹脂の液滴に光を照射する照射部と、
前記基板を支持し、前記基板の所定のショット領域の位置が前記滴下部の滴下位置または前記原版の押印位置となるよう前記基板を移動させる基板支持部と、を備え、
前記基板支持部を動作させながら、
前記滴下部は、前記基板の複数のショット領域に順に前記光硬化性樹脂を滴下させ、
前記原版支持部は、前記複数のショット領域に滴下された前記光硬化性樹脂に順に前記原版を押印させて前記パターンを転写するように制御され、
前記複数のショット領域間で、前記光硬化性樹脂が滴下されてから前記原版により押印されるまでの時間の長さに応じて、前記液滴に照射する光の強度が変更される、
ンプリント装置。
【請求項4】
基板上に滴下した光硬化性樹脂に原版のパターンを押し付けて光を照射することで前記パターンを前記光硬化性樹脂に転写するインプリント方法であって、
前記基板を複数の区画に分割して得られる複数のショット領域に順に前記光硬化性樹脂を滴下した後、前記複数のショット領域に滴下した前記光硬化性樹脂に順に前記原版を押印して前記パターンを転写し、前記基板上に滴下した前記原版による押印前の前記光硬化性樹脂の液滴に光を照射し、
前記複数のショット領域間で、前記光硬化性樹脂を滴下してから前記原版を押印するまでの時間の長さに応じて、前記液滴に照射する光の強度、前記原版の押印速度、前記原版を前記光硬化性樹脂に押し付ける力、及び前記原版を前記光硬化性樹脂から離型する速度の少なくともいずれかを変更する、
インプリント方法。
【請求項5】
半導体基板上に滴下した光硬化性樹脂に原版のパターンを押し付けて光を照射することで前記パターンを前記光硬化性樹脂に転写する半導体装置の製造方法であって、
被加工膜が形成された前記半導体基板を準備するステップと、
前記半導体基板を複数の区画に分割して得られる複数のショット領域に順に前記光硬化性樹脂を滴下した後、前記複数のショット領域に滴下した前記光硬化性樹脂に順に前記原版を押印して前記パターンを転写するステップと、
前記半導体基板上に滴下した前記原版による押印前の前記光硬化性樹脂の液滴に光を照射するステップと、
記パターンが転写された前記光硬化性樹脂をマスクに前記被加工膜を加工するステップと、を含み、
前記複数のショット領域間で、前記光硬化性樹脂を滴下してから前記原版を押印するまでの時間の長さに応じて、前記液滴に照射する光の強度、前記原版の押印速度、前記原版を前記光硬化性樹脂に押し付ける力、及び前記原版を前記光硬化性樹脂から離型する速度の少なくともいずれかを変更する、
半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、インプリント装置、インプリント方法、および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置の製造工程において微細なパターンを形成する方法として、インプリント法が提案されている。インプリント法では、基板に形成された被加工膜上にレジストを滴下し、微細なパターンが形成されたテンプレートをレジストに押し付けて、テンプレートの凹部にレジストを充填させた後、紫外線を照射してレジストを硬化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2009-212449号公報
【文献】特開2012-204380号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の実施形態は、効率的にインプリント処理を行うことができるインプリント装置、インプリント方法、および半導体装置の製造方法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】
【0005】
実施形態のインプリント装置は、基板上に滴下した光硬化性樹脂に原版のパターンを押し付けて光を照射することで前記パターンを前記光硬化性樹脂に転写するインプリント装置であって、前記基板を複数の区画に分割して得られるショット領域に前記光硬化性樹脂を滴下する滴下部と、前記パターンを前記基板側に向けて支持した前記原版を、前記基板上の前記光硬化性樹脂に押印する原版支持部と、前記基板を支持し、前記基板の所定のショット領域の位置が前記滴下部の滴下位置または前記原版の押印位置となるよう前記基板を移動させる基板支持部と、を備え、前記基板支持部を動作させながら、前記滴下部は、前記基板の複数のショット領域に順に前記光硬化性樹脂を滴下させ、前記原版支持部は、前記複数のショット領域に滴下された前記光硬化性樹脂に順に前記原版を押印させて前記パターンを転写するように制御され、前記複数のショット領域間で、前記光硬化性樹脂が滴下されてから前記原版により押印されるまでの時間の長さに応じて、前記原版の押印速度、前記原版を前記光硬化性樹脂に押し付ける力、及び前記原版を前記光硬化性樹脂から離型する速度の少なくともいずれかが変更される
【図面の簡単な説明】
【0006】
図1図1は、実施形態1にかかるインプリント装置の構成例を示す図である。
図2図2は、実施形態1にかかるインプリント装置の処理対象となるウェハの模式図である。
図3図3は、実施形態1にかかるインプリント装置のレジスト滴下処理の手順の一例を示すフロー図である。
図4図4は、実施形態1にかかるインプリント装置のテンプレートの押印処理の手順の一例を示すフロー図である。
図5図5は、実施形態1にかかるインプリント装置のテンプレートの押印処理の手順の一例を示すフロー図である。
図6図6(a)は、実施形態1にかかるインプリント装置におけるウェハステージの動作を示す模式図であり、図6(b)は、比較例にかかるインプリント装置におけるウェハステージの動作を示す模式図である。
図7図7は、実施形態1の変形例にかかるインプリント装置の構成例を示す図である。
図8図8(a)は、実施形態1の変形例にかかるインプリント装置が保持する滴下レシピテーブルであり、図8(b)は、実施形態1の変形例にかかるインプリント装置が保持するインプリントレシピテーブルである。
図9図9は、実施形態1の変形例にかかるインプリント装置におけるインプリント処理の手順の一例を示すフロー図である。
図10図10は、レジストパターンの幾つかの仕上がり特性について説明する模式図である。
図11図11は、処理パラメータと仕上がり特性との関係の一例を示す図である。
図12図12は、実施形態2にかかるインプリント装置の構成例を示す図である。
図13図13は、実施形態2にかかるインプリント装置が保持する照射条件テーブルである。
図14図14は、実施形態2にかかるインプリント装置のレジスト滴下処理の手順の一例を示すフロー図である。
図15図15は、実施形態2にかかるインプリント装置におけるインプリント処理の手順の一例を示すフロー図である。
図16図16は、処理パラメータと仕上がり特性との関係の一例を示す図である。
図17図17は、実施形態2の変形例1にかかるインプリント装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下に、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
【0008】
[実施形態1]
図1図11を用い、実施形態1について説明する。
【0009】
(インプリント装置の構成例)
図1は、実施形態1にかかるインプリント装置1の構成例を示す図である。図1に示すように、インプリント装置1は、ウェハステージ10、テンプレートステージ21、テンプレートチャック22、加圧部23、昇降部24、アライメント部30、光源41、アパーチャー42、滴下部50、及び制御部60を備える。
【0010】
ウェハステージ10は、ウェハ100を載置するとともに、載置したウェハ100と平行な平面内(水平面内)を移動する。ウェハステージ10は、ウェハ100にレジストを滴下する際にはウェハ100を滴下部50の下方側に移動させ、ウェハ100への転写処理を行う際には、ウェハ100をテンプレート200の下方側に移動させる。ここで、滴下部50およびテンプレート200間のウェハステージ10の移動方向をX方向とする。
【0011】
ウェハ100は、例えばシリコン基板等の半導体基板である。または、ウェハ100は、ガラス基板や金属基板等であってもよい。ウェハ100上には図示しない被加工膜が形成されている。
【0012】
テンプレート200は、例えばナノインプリントリソグラフィ等で用いられる原版である。テンプレート200の下面側には、微細パターンが3次元状に形成されている。テンプレート200は、ガラスまたは合成石英等の透明部材で構成される。
【0013】
テンプレートステージ21は、テンプレートチャック22で真空吸着することによって、微細パターンを下方に向けてテンプレート200をウェハ100上方に保持する。テンプレートステージ21は、昇降部24により所定速度で昇降される。また、加圧部23で、テンプレート200の背面を空気圧等により加圧しながら、テンプレート200をウェハ100上の図示しないレジストに押し付ける。
【0014】
テンプレートステージ21上には、アライメント部30が設けられている。アライメント部30は、例えば、図示しない顕微鏡および撮像装置等を備え、ウェハ100の位置検出やテンプレート200の位置検出を行う。
【0015】
光源41は、例えば紫外線を照射する装置であり、テンプレートステージ21の上方に設けられている。光源41からアパーチャー42を通過した紫外線が、テンプレート200がレジストに押し当てられた状態で、テンプレート200上から照射される。
【0016】
滴下部50は、インクジェット方式によってウェハ100上にレジストを滴下する装置である。滴下部50が備えるインクジェットヘッドは、レジストの液滴を噴出する複数の微細孔を有しており、ドット状のレジストをウェハ100上に滴下する。レジストとしては、例えば光硬化性樹脂が用いられる。また、これ以降、ドット状に滴下されたレジストの液滴をドロップレットともいう。
【0017】
制御部60は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のハードウェアプロセッサ、メモリ、及び、HDD(Hard Disk Drive)等を備えるコンピュータとして構成されている。制御部60は、ウェハステージ10、テンプレートステージ21、テンプレートチャック22、加圧部23、昇降部24、アライメント部30、光源41、アパーチャー42、および滴下部50の各部を制御する。
【0018】
(インプリント装置の処理例)
次に、図2図5を用いて、インプリント装置1の処理の例について説明する。
【0019】
図2は、実施形態1にかかるインプリント装置1の処理対象となるウェハ100の模式図である。図2に示すように、インプリント処理において、ウェハ100は複数のショット領域Xに区画される。そして、所定数のショット領域Xに対して滴下部50によるレジストの滴下が行われる。次に、レジストが滴下されたショット領域Xに対してテンプレート200の押印が行われる。テンプレート200の押印とは、テンプレート200をウェハ100上のレジストに押し当てて、テンプレート200の微細パターンをレジストに転写することである。
【0020】
図2では、滴下部50およびテンプレート200間のウェハステージ10の移動方向であるX方向に並ぶ1列分のショット領域Xのうち、1つおきに、ショット領域A~Fがまとめて処理される。このとき、まずは、ショット領域A,B,C,D,E,Fに対してこの順に、レジストが滴下される。次に、ショット領域F,E,D,C,B,Aに対してこの順に、テンプレート200が押印される。その様子を、図3図5に示す。
【0021】
図3は、実施形態1にかかるインプリント装置1のレジスト滴下処理の手順の一例を示すフロー図である。図3に示すように、ウェハ100上には、被加工膜Lが形成されている。インプリント装置1のウェハステージ10は、ショット領域A,B,C,D,E,Fをこの順に、滴下部50のレジスト滴下位置に移動させる。滴下部50は、各ショット領域A~Fに対して、順次、レジストのドロップレットを滴下していく。
【0022】
図3(a)は、ショット領域AへのドロップレットRaの滴下、ショット領域BへのドロップレットRbの滴下を終え、ショット領域Cへのレジスト滴下を行っている様子を示す。ショット領域Cへのレジスト滴下が終了したら、ウェハステージ10をX方向と平行なXF方向に動かし、ウェハ100のショット領域Dをレジスト滴下位置に移動させる。
【0023】
図3(b)は、まとめて処理される最後のショット領域Fへのレジスト滴下を行っている様子を示す。ショット領域Fへのレジスト滴下が終了したら、ウェハステージ10をさらにXF方向に動かし、ショット領域Fをテンプレート200の押印位置に移動させる。
【0024】
図4および図5は、実施形態1にかかるインプリント装置1のテンプレート200の押印処理の手順の一例を示すフロー図である。図4は、ショット領域FにてレジストパターンRPfの形成が終了し、ショット領域EのドロップレットReに対してテンプレート200を押印する様子を示す。
【0025】
図4(a)に示すように、ショット領域FにレジストパターンRPfを形成すると、ウェハステージ10をXB方向に動かして、ショット領域Eをテンプレート200の押印位置に移動させる。アライメント部30は、ウェハ100及びテンプレート200の位置を検出して、ウェハ100の位置とテンプレート200の位置とを調整する。
【0026】
図4(b)に示すように、昇降部24はテンプレートステージ21を所定速度で下方に移動させ、テンプレート200をウェハ100上のドロップレットReと接触させる。加圧部23は、テンプレートステージ21を下方に加圧する。これにより、テンプレート200はウェハ100上のドロップレットReに押し付けられる。ただし、テンプレート200がウェハ100に接触しないよう、テンプレート200はウェハ100から僅かに距離を保っている。この状態で所定時間保持すると、ドロップレットReがテンプレート200の微細パターンの凹部に充填される。
【0027】
テンプレート200をドロップレットReに押し付けた状態で、光源41からアパーチャー42を通過した紫外線が、テンプレートステージ21の図示しない貫通孔、及びテンプレート200を透過してウェハ100上のドロップレットReに照射される。これにより、ドロップレットReが硬化する。このとき、まとめて処理するショット領域Xを1つおきとしているので、硬化対象のドロップレットReの近隣のショット領域Xのレジストが影響を受けて硬化してしまうことを抑制することができる。
【0028】
図4(c)に示すように、昇降部24はテンプレートステージ21を所定速度で上方に移動させ、テンプレート200をウェハ100上のレジストパターンRPeから離型する。レジストパターンRPeは、ドロップレットReに微細パターンが転写され硬化したものである。レジストパターンRPeの各パターン間には、テンプレート200とウェハ100との隙間による若干のレジスト残膜が存在する。
【0029】
以上のように、ショット領域EにレジストパターンRPeが形成されると、ウェハステージ10をXB方向に動かして、ショット領域Dをテンプレート200の押印位置に移動させる。このように、ショット領域F,E,D・・・に対して順次、テンプレート200を押印していく。
【0030】
図5は、まとめて処理される最後のショット領域Aへのテンプレート200の押印を行っている様子を示す。以上のように、ショット領域A~Fがまとめて処理される。インプリント装置1は、以上の処理をウェハ100上の全ショット領域に対して行っていく。
【0031】
その後、テンプレート200の微細パターンが押印されたレジストパターンをマスクに、ウェハ100に形成された被加工膜Lが加工される。このように、被加工膜の形成、レジストパターンの形成、および被加工膜の加工が幾度か繰り返されることで、半導体装置が製造される。
【0032】
(比較例)
次に、図6を用いて、インプリント装置1の動作を比較例と比較しながら説明する。図6(a)は、実施形態1にかかるインプリント装置1におけるウェハステージ10の動作を示す模式図であり、図6(b)は、比較例にかかるインプリント装置におけるウェハステージの動作を示す模式図である。
【0033】
図6(b)に示すように、比較例のインプリント装置においては、ショット領域ごとにレジストの滴下とテンプレートの押印とを行う。したがって、まず、ショット領域A’を滴下部50’のレジスト滴下位置に移動させ、レジストを滴下する。次に、ウェハステージをXF’方向に動かして、ショット領域A’をテンプレート200’の押印位置に移動させ、テンプレート200’を押印する。次に、ウェハステージをXB’方向に動かして、ショット領域B’を滴下部50’のレジスト滴下位置に移動させ、レジストを滴下する。次に、ウェハステージをXF’方向に動かして、ショット領域B’をテンプレート200’の押印位置に移動させ、テンプレート200’を押印する。このように、ショット領域ごとにレジストの滴下とテンプレート200’の押印とを行う方式では、滴下部50’のレジスト滴下位置と、テンプレート200’の押印位置との間で、ウェハステージが幾度も往復することとなり、非効率的である。
【0034】
図6(a)に示すように、実施形態1のインプリント装置1においては、所定数のショット領域Xに対してレジストの滴下を行った後、それらのショット領域Xに対してテンプレート200の押印を行う。したがって、まず、ショット領域Aを滴下部50のレジスト滴下位置に移動させ、ドロップレットRaを滴下する。次に、ウェハステージ10をXF方向に動かして、ショット領域Bを滴下部50のレジスト滴下位置に移動させ、ドロップレットRbを滴下する。次に、ウェハステージ10をさらにXF方向に動かして、ショット領域Cを滴下部50のレジスト滴下位置に移動させ、ドロップレットRCを滴下する。これをショット領域Fまで繰り返した後、ショット領域Fをテンプレート200の押印位置に移動させ、テンプレート200を押印する。次に、ウェハステージ10をXB方向に動かして、ショット領域Eをテンプレート200の押印位置に移動させ、テンプレート200を押印する。
【0035】
このように、実施形態1のインプリント装置1においては、ショット領域A~Fに対してドロップレットRa~Rfの滴下を行う間、ウェハステージ10の移動方向は変わらずXF方向である。また、ショット領域F~Aに対してテンプレート200の押印がされる間、ウェハステージ10の移動方向は変わらずXB方向である。つまり、実施形態1のインプリント装置1においては、ウェハステージ10の動作に無駄がなく、比較例に比べて移動距離が短い。これにより、より短時間で効率的にインプリント処理を行うことができる。
【0036】
なお、上述の実施形態1では、図2の例において、ショット領域A,B,C,D,E,Fの順にレジストを滴下し、ショット領域F,E,D,C,B,Aの順にテンプレート200を押印することとしたが、これに限られない。ショット領域A,B,C,D,E,Fの順にレジストを滴下し、例えば、ショット領域A,B,C,D,E,Fの順にテンプレート200を押印してもよい。あるいは、これ以外の順番で、ショット領域A~Fの処理を行ってもよい。
【0037】
また、上述の実施形態1では、図3図5に示すように、6つのショット領域A~Fをまとめて処理する例について説明したが、これに限られない。まとめて処理されるショット領域Xの数は2以上であればよい。
【0038】
また、上述の実施形態1では、図3図5に示すように、滴下部50およびテンプレート200間のウェハステージ10の移動方向であるX方向に並ぶ1列分のショット領域A~Fをまとめて処理する例について説明したが、これに限られない。X方向に並ぶ複数列分のショット領域Xをまとめて処理してもよい。
【0039】
このように、2以上のショット領域Xに対してまとめて処理を行うことを前提に、ウェハステージ10の動きが効率的になるよう、適宜、様々な順番、組み合わせで、各ショット領域Xの処理を行うことができる。
【0040】
(変形例)
次に、図7図11を用いて、実施形態1の変形例のインプリント装置について説明する。実施形態1の変形例のインプリント装置においては、まとめて処理されるショット領域間で処理パラメータを適宜変更する点が、上述の実施形態1とは異なる。
【0041】
上述の実施形態1のように、例えば、ショット領域A,B,C,D,E,Fの順にレジストを滴下し、ショット領域F,E,D,C,B,Aの順にテンプレートを押印する場合について考察する。
【0042】
この場合、ショット領域Aとショット領域Fとでは、レジストが滴下されてからテンプレートが押印されるまでの時間(以降、「引き置き時間」とも称する)が異なる。つまり、ショット領域Aでは引き置き時間が長く、ショット領域Fでは引き置き時間が短い。レジストの滴下後、レジストのドロップレットは自重でウェハ上に濡れ広がっていく。このため、引き置き時間の長いショット領域Aでは、ショット領域Fに比べてドロップレットの広がりが大きい。
【0043】
そこで、実施形態1の変形例のインプリント装置では、ドロップレットの広がり具合、つまり、引き置き時間に応じて、各ショット領域における処理パラメータを変更する。
【0044】
図7は、実施形態1の変形例にかかるインプリント装置1aの構成例を示す図である。インプリント装置1aにおいては、各部を制御する制御部60aの構成が実施形態1とは異なる。それ以外の構成については、実施形態1のインプリント装置1と同様の符号を付して、説明を省略する。
【0045】
図7に示すように、制御部60aは、カウント部61a、レシピ選択部62a、および記憶部63aを備える。カウント部61a、レシピ選択部62a、および記憶部63aは、CPUがプログラムを実行することにより実現されてもよく、または、専用のハードウェア回路で実現されてもよい。また、記憶部63aは、HDD等により実現されてもよい。
【0046】
カウント部61aは、まとめて処理されるショット領域のレジストが滴下された順番をカウントする。つまり、上述の例でいえば、カウント部61aは、ショット領域Aは1番目にレジストが滴下され、ショット領域Cは3番目にレジストが滴下され、というように、ショット領域ごとに順番をカウントしていく。レジストが滴下された順番からは、各ショット領域の引き置き時間を知ることができる。
【0047】
レシピ選択部62aは、レジストが滴下された順番、つまり、引き置き時間に応じて、複数の処理パラメータをそれぞれ異ならせたレシピを選択する。処理パラメータとしては、例えば、テンプレート200及びウェハ100間のギャップ、押圧力、押圧速度、離型速度、レジスト滴下量等がある。
【0048】
テンプレート200及びウェハ100間のギャップは、テンプレート200をウェハ100に押し当てたときの両者間のギャップであり、昇降部24によりテンプレートステージ21の降下量を調整することで異ならせることができる。また、テンプレートステージ21及びウェハステージ10の少なくともいずれかを傾けることで、ウェハ100面内におけるテンプレート200とのギャップを異ならせることもできる。押圧力は、加圧部23によりテンプレートステージ21への加圧力を調整することで異ならせることができる。押圧速度および離型速度は、昇降部24によりテンプレートステージ21の昇降速度を調整することで異ならせることができる。レジスト滴下量は、滴下部50によりレジストの滴下量を調整することで異ならせることができる。
【0049】
記憶部63aは、処理パラメータがそれぞれ異なる複数のレシピを含むレシピテーブルを記憶する。図8にレシピテーブルの一例を示す。
【0050】
図8(a)は、実施形態1の変形例にかかるインプリント装置1aが保持する滴下レシピテーブルであり、図8(b)は、実施形態1の変形例にかかるインプリント装置1aが保持するインプリントレシピテーブルである。複数の処理パラメータのうち、レジスト滴下量は滴下レシピにしたがい、テンプレート200及びウェハ100間のギャップ、押圧力、押圧速度、および離型速度はインプリントレシピにしたがう。
【0051】
図8において、上向きの矢印は「大きいこと」「高いこと」「多いこと」等を示し、下向きの矢印は「小さいこと」「低いこと」「少ないこと」等を示す。例えば、レジスト滴下量は、引き置き時間の短いショット領域では少なく、引き置き時間の長いショット領域では多くする。また例えば、テンプレート200とウェハ100間のギャップは、引き置き時間の短いショット領域では大きく、引き置き時間の長いショット領域では小さくする。また例えば、押圧速度は、引き置き時間の短いショット領域では低く、引き置き時間の長いショット領域では高くする。ただし、これらの処理パラメータの設定は単なる一例であって適宜変更可能である。また、レシピに組み込み可能な処理パラメータは、図8の例に限られない。
【0052】
次に、図9を用いて、インプリント装置1aにおける処理の例について説明する。
【0053】
図9は、実施形態1の変形例にかかるインプリント装置1aにおけるインプリント処理の手順の一例を示すフロー図である。図9に示すように、制御部60aは、ウェハステージ10を動かして、滴下部50により複数のショット領域に対してレジストを滴下させる(ステップS101)。このとき、カウント部61aは各ショット領域について、レジストが滴下される順番をカウントする。レシピ選択部62aは、レジスト滴下の順番にしたがって、各ショット領域について異なる滴下レシピを選択する。滴下部50は、選択された滴下レシピにしたがって、レジストの滴下量をショット領域ごとに異ならせる。
【0054】
制御部60aは、レジストが滴下されたショット領域のうち、所定のショット領域をテンプレート200の下方に移動させ、アライメントを実行する(ステップS102)。レシピ選択部62aは、レジスト滴下の順番にしたがって、そのショット領域に適したインプリントレシピを選択する(ステップS103)。
【0055】
昇降部24は、テンプレートステージ21を降下させる(ステップS104)。このとき、昇降部24は、選択されたインプリントレシピにしたがって、テンプレートステージ21の降下速度、つまり、テンプレート200の押圧速度を調整する。
【0056】
加圧部23は、テンプレート200の背面を加圧しながら、ウェハ100上のレジストを押圧する。このとき、選択されたインプリントレシピにしたがって、テンプレート200のウェハ100への押圧力を調整する。
【0057】
昇降部24は、テンプレートステージ21を上昇させる(ステップS106)。このとき、昇降部24は、選択されたインプリントレシピにしたがって、テンプレートステージ21の上昇速度、つまり、テンプレート200のレジストパターンからの離型速度を調整する。
【0058】
制御部60aは、レジストが滴下されたショット領域の全てに対して、テンプレート200の押印がされたか否かを判定する(ステップS107)。全ショット領域の押印が終了していないときは(ステップS107:No)、制御部60aは次のショット領域を選択する(ステップS108)。そして、制御部60aは、ステップS102からステップS106までの処理を繰り返す。
【0059】
レジストが滴下された全ショット領域の押印が終了しているときは(ステップS107:Yes)、制御部60aは、ウェハ100上の全ショット領域に対して、インプリント処理が終了したか否かを判定する(ステップS109)。全ショット領域のインプリント処理が終了していないときは(ステップS107:No)、ステップS101からステップS108までの処理を繰り返す。全ショット領域のインプリント処理が終了しているときは(ステップS107:Yes)、制御部60aはインプリント処理を終了する。
【0060】
以上により、インプリント装置1aにおけるインプリント処理が終了する。
【0061】
ところで、上述の図8のようなレシピを組むには、レジスト滴下の順番、つまり、レジストが滴下されてからテンプレート200を押印されるまでの引き置き時間の長さに応じて、ショット領域ごとに処理パラメータの条件出しをする必要がある。このような条件出しの手順について、図10及び図11を用いて説明する。
【0062】
図10は、レジストパターンRPの幾つかの仕上がり特性について説明する模式図である。図10に示すように、インプリント処理において、留意すべきレジストパターンRPの仕上がり特性には、例えば、浸み出し欠陥EXT、パターン欠陥DEF、レジスト残膜厚RLT等がある。
【0063】
浸み出し欠陥EXTは、ウェハ100上のレジストにテンプレート200が押し当てられた際、テンプレート200の端部から浸み出したレジストが、テンプレート200の縁を這い上がり、そのまま光硬化されることで生じる。
【0064】
パターン欠陥DEFは、テンプレート200の微細パターンの凹部にレジストを充填させる際、充填不足のままレジストが光硬化されることで生じる。
【0065】
レジスト残膜厚RLTは、ウェハ100とテンプレート200との間隙により、レジストパターンRPの各パターン間に生じたレジスト残膜の厚さである。レジスト残膜厚RLTは、所定値以下であることが好ましく、また、ショット領域内およびショット領域ごとに均一であることが好ましい。
【0066】
これらの仕上がり特性は、例えば上述の処理パラメータをそれぞれ異ならせることで変化する。
【0067】
図11は、処理パラメータと仕上がり特性との関係の一例を示す図である。図11において、各処理パラメータの欄、および仕上がり特性の欄に示す上向き矢印は、「大きいこと」「高いこと」「多いこと」「厚いこと」等を示す。また、仕上がり特性の欄に示す下向き矢印は、「小さいこと」「低いこと」「少ないこと」「薄いこと」等を示す。例えば、テンプレート200とウェハ100間のギャップが大きいほど、浸み出し欠陥EXTは小さく、パターン欠陥DEFは多く、レジスト残膜厚RLTは薄くなる。また例えば、押圧速度が高いほど、浸み出し欠陥は小さく、パターン欠陥DEFは多く、レジスト残膜厚RLTは厚くなる。また例えば、レジスト滴下量が多いほど、浸み出し欠陥EXTは大きく、パターン欠陥DEFは少なく、レジスト残膜厚RLTは厚くなる。
【0068】
このように、互いにトレードオフの関係にある複数の処理パラメータを適宜調整することで、レジストパターンRPの仕上がり特性を適正なものに調整することが可能である。処理パラメータの条件出しの際には、例えば、上述の図9におけるフローを、各処理パラメータを異ならせながら繰り返し、レジストパターンRPの仕上がり特性を調整していく。ただし、図11に示す処理パラメータとレジストパターンRPの仕上がり特性との関係は単なる一例であって、適宜変化することがある。また、条件出しに使用可能な処理パラメータは、図11の例に限られない。
【0069】
実施形態1の変形例のインプリント装置1aの効果について説明する。
【0070】
図11に示すレジストパターンRPの仕上がり特性の変化は、ショット領域ごとの引き置き時間の長短によっても起こり得る。例えば、引き置き時間の長いショット領域では、ドロップレットの広がりが大きいため、浸み出し欠陥EXTが起こりやすく、パターン欠陥DEFは減少する傾向にある。一方、引き置き時間の短いショット領域では、ドロップレットの広がりが小さいため、浸み出し欠陥EXTが起こりにくく、パターン欠陥DEFは増加する傾向にある。
【0071】
実施形態1の変形例のインプリント装置1aにおいては、引き置き時間の長さに応じて、ショット領域ごとに種々の処理パラメータを変化させる。これにより、ショット領域ごとのレジストパターンRPの仕上がり特性のばらつきを抑え、複数のショット領域において仕上がり特性を適正化することができる。
【0072】
なお、上述の実施形態1の変形例では、カウント部61aがカウントしたレジスト滴下の順番に応じてレシピを選択することとしたが、これに限られない。例えば、カウント部が、レジスト滴下からテンプレート押印までの引き置き時間を直接カウントするようにしてもよい。または、アライメント部が備える撮像装置等によりドロップレットの広がり具合を観測し、それに応じてレシピを選択することとしてもよい。
【0073】
[実施形態2]
図12図14を用い、実施形態2のインプリント装置2について説明する。実施形態2のインプリント装置2においては、引き置き時間の長いショット領域におけるドロップレットの広がりを抑制する点が、実施形態1のインプリント装置1とは異なる。
【0074】
図12は、実施形態2にかかるインプリント装置2の構成例を示す図である。インプリント装置2は、照射部71および光強度変更部72を備える点、ならびに各部を制御する制御部160の構成が実施形態1とは異なる。それ以外の構成については、実施形態1のインプリント装置1と同様の符号を付して、説明を省略する。
【0075】
図12に示すように、インプリント装置2は、滴下部50に隣接する照射部71、および照射部71の下方に配置される光強度変更部72を備える。照射部71は、滴下部50からウェハ100上に滴下されたドロップレットに光を照射する。照射される光は、光源41から照射される紫外線よりも長波長の光であることが好ましい。光強度変更部72は、ドロップレットに照射される光の強度をシャッターまたは拡散板等により変更する。光の強度は、シャッターの開閉間隔および開閉回数、または光の拡散具合により変更される。つまり、光の強度は、シャッターが開の間隔を長くすることや開の回数を増やすことにより高めることができる。また、光の強度は、より光を拡散させることで低くすることができる。このように、紫外線よりも長波長の光を用い、また、光強度を調整することで、ドロップレットを半硬化させることができる。半硬化とは、ドロップレットが完全に硬化することなく粘性の増した状態を示す。
【0076】
制御部160は、カウント部161、照射調整部162、および記憶部163を備える。カウント部161、照射調整部162、および記憶部163は、CPUがプログラムを実行することにより実現されてもよく、または、専用のハードウェア回路で実現されてもよい。また、記憶部163は、HDD等により実現されてもよい。
【0077】
カウント部161は、まとめて処理されるショット領域のドロップレットが滴下された順番をカウントする。ドロップレットが滴下された順番からは、各ショット領域の引き置き時間を予測することができる。
【0078】
照射調整部162は、滴下部50がドロップレットを滴下すると、そのショット領域に対して、照射部71により光を照射させる。より具体的には、照射調整部162は、ドロップレットが滴下された順番、つまり、予測される引き置き時間に応じて、照射部71および光強度変更部72により光の強度を調整しつつ、各ショット領域のドロップレットに光を照射する。
【0079】
記憶部163は、ドロップレットへの光照射の強度と引き置き時間の長短との関係に基づく照射条件テーブルを記憶する。図13に照射条件テーブルの一例を示す。
【0080】
図13は、実施形態2にかかるインプリント装置2が保持する照射条件テーブルである。図13において、上向きの矢印は「高いこと」を示し、下向きの矢印は「低いこと」を示す。つまり、光の強度は、引き置き時間が長くなることが予測されるショット領域ほど高く、引き置き時間が短いと予測されるショット領域ほど低くする。ただし、このような光強度の設定は単なる一例であって適宜変更可能である。
【0081】
次に、図14を用いて、インプリント装置2における滴下処理の例について説明する。
【0082】
図14は、実施形態2にかかるインプリント装置2のレジスト滴下処理の手順の一例を示すフロー図である。図14に示すように、インプリント装置2のウェハステージ10は、ショット領域A,B,C,D,E,Fをこの順に、滴下部50のレジスト滴下位置に移動させる。滴下部50は、各ショット領域A~Fに対して、順次、レジストのドロップレットを滴下していく。照射部71は、光強度変更部72により光強度を変更しながら、各ショット領域A~Fのドロップレットに対して、順次、光を照射していく。
【0083】
図14(a)は、ウェハステージ10を順次XF方向に動かし、ショット領域AへのドロップレットRaの滴下および光照射、ショット領域BへのドロップレットRbの滴下および光照射を終え、ショット領域Cへのレジスト滴下を行っている様子を示す。
【0084】
図14(b)は、ショット領域Cへのレジスト滴下が終了し、ショット領域CのドロップレットRcに対して光を照射する様子を示す。上述の実施形態1のように、ショット領域A,B,C,D,E,Fの順にドロップレットが滴下された各ショット領域A~Fに対し、ショット領域F,E,D,C,B,Aの順にテンプレート200を押印するものとする。この場合、引き置き時間は、ショット領域F,E,D,C,B,Aの順に長くなっていくことが予測される。
【0085】
そこで、照射調整部162は、ショット領域A,Bに次いで、3番目に高い光強度となるよう照射部71および光強度変更部72を調整し、ショット領域CのドロップレットRcに対して光を照射する。これにより、ドロップレットRcは、ショット領域A,BのドロップレットRa,Rbに次いで粘性が増した状態になり、ドロップレットRa,Rbに次いで広がりが抑制された状態になる。ドロップレットRcへの光照射が終了したら、ウェハステージ10をさらにXF方向に動かし、ショット領域Dをレジスト滴下位置に移動させる。
【0086】
このように、ショット領域A,B,C,D,E,Fの順に光強度を弱めていきながら、ドロップレットに対する光の照射を行っていく。これにより、それぞれに引き置き時間が異なるショット領域A~Fにおいて、ドロップレットの広がり具合が略同一となる。
【0087】
図15を用いて、インプリント装置2における処理の例について更に説明する。
【0088】
図15は、実施形態2にかかるインプリント装置2におけるインプリント処理の手順の一例を示すフロー図である。図15に示すように、滴下部50は、所定のショット領域に対してレジストのドロップレットを滴下する(ステップS201)。このとき、カウント部161は、まとめて処理されるショット領域のうち、このショット領域が何番目のショット領域であるかをカウントする。またこのとき、滴下部50は、このショット領域が何番目のショット領域であるかによらず、例えば同一の滴下レシピを使ってドロップレットの滴下を行う。照射調整部162は、カウント部161がカウントした順番に応じて、照射部71および光強度変更部72を調整し、所定の光強度でそのショット領域のドロップレットに光を照射させる(S202)。
【0089】
制御部160は、まとめて処理されるショット領域全てに対し、レジスト滴下および光の照射が終了したか否かを判定する(ステップS203)。全ショット領域のレジスト滴下および光照射が終了していないときは(ステップS203:No)、制御部160は、ステップS201,S202の処理を繰り返す。
【0090】
全ショット領域のレジスト滴下および光照射が終了しているときは(ステップS203:Yes)、制御部160は、これらのショット領域のうち、所定のショット領域に対してアライメントを実行する(ステップS204)。制御部160は、そのショット領域のレジストにテンプレート200を押印する(ステップS205)。このとき、制御部160は、そのショット領域が何番目のショット領域であるかによらず、例えば同一のインプリントレシピを使ってインプリント処理をさせる。
【0091】
制御部160は、ドロップレットが滴下および光照射されたショット領域全てに対し、テンプレート200の押印が終了したか否かを判定する(ステップS206)。全ショット領域への押印が終了していないときは(ステップS206:No)、制御部160は、ステップS204,S205の処理を繰り返す。全ショット領域への押印が終了しているときは(ステップS206:Yes)、制御部160は、ウェハ100上の全ショット領域についてインプリント処理が終了したか否かを判定する(ステップS208)。
【0092】
全ショット領域のインプリント処理が終了していないときは(ステップS208:No)、ステップS201からステップS207までの処理を繰り返す。全ショット領域のインプリント処理が終了しているときは(ステップS208:Yes)、制御部160はインプリント処理を終了する。
【0093】
以上により、インプリント装置2におけるインプリント処理が終了する。
【0094】
実施形態2のインプリント装置2も実施形態1の効果を奏する。
【0095】
また、実施形態2のインプリント装置2においては、それぞれ引き置き時間の異なるショット領域A~Fのドロップレットに対し、異なる強度の光を照射する。これにより、ショット領域A~Fのドロップレットの広がり具合が略等しくなり、レジストパターンの仕上がり特性のばらつきを抑制することができる。よって、例えば、同一の滴下レシピおよび同一のインプリントレシピを用いて、各ショット領域を処理することができる。
【0096】
なお、上述の実施形態2では、同一の滴下レシピ及びインプリントレシピを用いて、インプリント処理をする例について説明したが、これに限られない。引き置き時間に応じて光強度を変えて各ショット領域に光を照射するのに加え、例えば処理パラメータをショット領域ごとに異ならせてもよい。これにより、よりいっそうレジストパターンの仕上がり特性のばらつきを抑制することができる。
【0097】
各ショット領域への光照射に加えて処理パラメータを異ならせるときは、例えば図16に示すような処理パラメータと仕上がり特性との関係に応じて、複数の処理パラメータをショット領域ごとに適宜調整することができる。
【0098】
図16は、処理パラメータと仕上がり特性との関係の一例を示す図である。図16において、各処理パラメータの欄、および仕上がり特性の欄に示す上向き矢印は、「大きいこと」「高いこと」「多いこと」「厚いこと」等を示す。また、仕上がり特性の欄に示す下向き矢印は、「小さいこと」「低いこと」「少ないこと」「薄いこと」等を示す。例えば、ドロップレットへの光照射の強度を高めるほど、浸み出し欠陥は小さく、パターン欠陥は多く、レジスト残膜厚は厚くなる。ただし、図16に示す処理パラメータとレジストパターンの仕上がり特性との関係は単なる一例であって、適宜変化することがある。また、条件出しに使用可能な処理パラメータは、図16の例に限られない。
【0099】
(変形例1)
次に、図17を用いて、実施形態2の変形例1のインプリント装置2aについて説明する。実施形態2の変形例1のインプリント装置2aにおいては、照射部71aおよび光強度変更部72a、ならびに各部を制御する制御部160aの構成が、実施形態2のインプリント装置2とは異なる。それ以外の構成については、実施形態2のインプリント装置2と同様の符号を付して、説明を省略する。
【0100】
図17は、実施形態2の変形例1にかかるインプリント装置2aの構成例を示す図である。図17に示すように、インプリント装置2aは、光源41に隣接する照射部71a、および照射部71aの下方に配置される光強度変更部72aを備える。照射部71aは、滴下部50からウェハ100上に滴下されたドロップレットに光を照射する。照射される光は、光源41から照射される紫外線よりも長波長の光であることが好ましい。光強度変更部72aは、ドロップレットに照射される光の強度をシャッターまたは拡散板等により変更する。
【0101】
光強度変更部72aは、これに加えて、または、これに代えて、ショット領域内での光の強度分布をフォトマスク等により変更する。このフォトマスクは、例えばショット領域の中央部への光を遮る遮光膜を備え、主にショット領域の外周部に照射部71aからの光を照射させる。これにより、ショット領域のレジストのドロップレットのうち、外周部が枠状に半硬化される。装置構成上、光源41近傍の空間には比較的余裕があり、例えばフォトマスク等の構成を備える光強度変更部72aを配置することが可能である。
【0102】
制御部160aは、カウント部161、照射調整部162a、および記憶部163を備える。カウント部161、照射調整部162a、および記憶部163は、CPUがプログラムを実行することにより実現されてもよく、または、専用のハードウェア回路で実現されてもよい。また、記憶部163は、HDD等により実現されてもよい。
【0103】
照射調整部162aは、ドロップレットが滴下された順番、つまり、予測される引き置き時間に応じて、照射部71aおよび光強度変更部72aにより光の強度を調整しつつ、各ショット領域のドロップレットに光を照射する。
【0104】
実施形態2の変形例1のインプリント装置2aにおいては、フォトマスク等を備える光強度変更部72aにより、ドロップレットを枠状に半硬化させる。これにより、ドロップレットの広がりをよりいっそう抑制することができる。
【0105】
また、実施形態2の変形例1のインプリント装置2aにおいては、ドロップレットを枠状に半硬化させることで、ショット領域中央部のドロップレットは自重による広がりを妨げられない。これにより、例えば、外周部における浸み出し欠陥を抑制しつつ、レジストのテンプレート200の凹部への充填を促進させて、パターン欠陥を抑制することが容易となる。
【0106】
(変形例2)
実施形態2の変形例2のインプリント装置においては、光源がドロップレットに光を照射する照射部の機能を兼ね備える点が、上述の実施形態2とは異なる。これにより、装置構成をよりシンプルにすることができる。
【0107】
なお、光源の下方には、上述のシャッター、拡散板、またはフォトマスク等を備える光強度変更部が配置されてもよい。
【0108】
[その他の実施形態]
上述の実施形態1,2等においては、テンプレートステージ21が下方に移動し、テンプレート200がウェハ100に押し付けられることとしたが、これに限られない。ウェハステージが上方に移動し、ウェハがテンプレートに押し付けられることで、テンプレートの微細パターンがウェハ上のレジストに押印されてもよい。このように、下方に移動するテンプレートステージ、または、所定位置を維持したままのテンプレートステージにより、テンプレートとウェハとが互いに押し付けられて、テンプレートの微細パターンがウェハに押印されることとなる。
【0109】
上述の実施形態1,2等のインプリント装置1,1a,2,2aが備える制御部60,60a,160,160aは、インプリント装置1,1a,2,2aに組み込まれていてもよく、インプリント装置1,1a,2,2aから離れた場所に設置され、各部を遠隔制御してもよい。いずれの場合においても、実施形態1,2等のインプリント装置1,1a,2,2aは、制御部60,60a,160,160aからの制御信号を受信する受信部を有することで、受信部が受信した制御部60,60a,160,160aからの制御信号にしたがい各部が制御されてもよい。また、いずれの場合においても、実施形態1,2等のインプリント装置1,1a,2,2aは、制御部60,60a,160,160aを含むインプリントシステムと捉えることも可能である。
【0110】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0111】
1,1a,2,2a…インプリント装置、10…ウェハステージ、21…テンプレートステージ、23…加圧部、24…昇降部、50…滴下部、60,60a,160,160a…制御部、71,71a…照射部、72,72a…光強度変更部。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17