JP2012114158A - インプリント方法およびインプリント装置 - Google Patents

Abstract

【課題】離型時のテンプレートおよびレジストパターンへの衝撃を可及的に低減すること。
【解決手段】第１の硬化性樹脂材料を被処理基板に塗布して、前記第１の硬化性樹脂材料が塗布された被処理基板にテンプレートに作成された半導体集積回路のパターンを転写するインプリント方法であって、１回の転写によりパターンが形成される領域のうちの外周部のうちの少なくとも一部に前記第１の硬化性樹脂材料よりも離型性が高い第２の硬化性樹脂材料を塗布するステップを備える、ことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、インプリント方法およびインプリント装置に関する。

半導体集積回路の製造技術としてナノインプリント・リソグラフィ技術（以下、単にナノインプリンティング）が知られている。ナノインプリンティングは、半導体集積回路のパターンが形成されたテンプレートを半導体ウェハに塗布されたレジストにプレスすることによって当該テンプレートに形成されているパターンをレジストに転写する技術である。

特開２０１０−１０３４６４号公報 特開２００８−９１８６５号公報

本発明の一つの実施形態は、離型時のテンプレートおよびレジストパターンへの衝撃を可及的に低減したインプリント方法およびインプリント装置を提供することを目的とする。

本発明の一つの実施形態によれば、第１の硬化性樹脂材料を被処理基板に塗布して、前記第１の硬化性樹脂材料が塗布された被処理基板にテンプレートに作成された半導体集積回路のパターンを転写するインプリント方法であって、１回の転写によりパターンが形成される領域のうちの外周部のうちの少なくとも一部に前記第１の硬化性樹脂材料よりも離型性が高い第２の硬化性樹脂材料を塗布するステップを備える、ことを特徴とする。

図１−１は、ナノインプリンティングによる転写工程を説明する図である。 図１−２は、ナノインプリンティングによる転写工程を説明する図である。 図１−３は、ナノインプリンティングによる転写工程を説明する図である。 図１−４は、ナノインプリンティングによる転写工程を説明する図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態のインプリント装置の構成を説明する図である。 図３は、２種類のレジスト材料の塗布例を示す図である。 図４は、制御部の構成例を説明する図である。 図５は、第１ドロップレシピによる滴下例を説明する図である。 図６は、第２ドロップレシピによる滴下例を説明する図である。 図７は、本発明の第１の実施形態のインプリント方法を説明するフローチャートである。 図８は、形成されるパターン群の一例を説明する図である。 図９は、第２ドロップレシピによる滴下例を説明する図である。 図１０は、第２の実施形態の制御部の構成例を説明する図である。 図１１は、第２の実施形態のインプリント方法を説明するフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかるインプリント方法およびインプリント装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。

（第１の実施形態）
まず、ナノプリンティングによる一般的な転写工程について説明する。図１−１〜図１−４は、ナノインプリンティングによる転写工程を説明する図である。なお、ここでは一例として、紫外線照射によりレジスト（光硬化性樹脂材料）を硬化させる光ナノインプリントについて説明するが、本実施形態は加熱によりレジスト（熱硬化性樹脂材料）を硬化させる熱ナノインプリンティングにも適用できる。

転写工程では、まず、図１−１に示すように、加工対象のウェハ１００（被処理基板の一例）にレジスト材料１０１（硬化性樹脂材料の一例）が塗布される。インプリント装置には、ウェハ１００に対して平行に２次元的に駆動されるレジスト材料１０１を吐出するノズルを有し、レジスト材料の塗布量分布を定義したドロップレシピに基づいてレジスト材料１０１の塗布量を局所的に変化させることができるタイプのものがある。ドロップレシピは、デザインパターン（あるいはレジストパターンやテンプレートパターンでもよい）の設計データ（パターンデータ）に基づいて作成される。ドロップレシピは、レジストパターンの密度が高い部分には塗布量を多くし、レジストパターンの密度が低い部分には塗布量を少なくするように定義される。図１−１では、このようなタイプのインプリント装置により、テンプレート１０２の凹部に対応する位置にレジスト材料１０１の液滴が滴下されている。

続いて、レジスト材料１０１が塗布されたウェハ１００にテンプレート１０２がプレスされる。すると、レジスト材料１０１は毛細管現象によりテンプレート１０２に形成されているテンプレートパターンの凹部に入り込む。レジスト材料１０１がテンプレートパターンに充分に入り込んだ後、図１−２に示すようにテンプレート１０２の上方から紫外線が照射される。テンプレート１０２は、石英などの紫外線（ＵＶ光）を透過する材質で構成されており、テンプレート１０２の上方から照射されたＵＶ光はテンプレート１０２を透過してレジスト材料１０１に照射される。レジスト材料１０１はＵＶ光照射により硬化する。

レジスト材料１０１の硬化後、テンプレート１０２が離型され、図１−３に示すように、ウェハ１００上に硬化したレジスト材料１０１によるレジストパターンが形成される。ここで、テンプレート１０２は、硬化したレジスト材料１０１に強い力で付着している。したがって、テンプレート１０２の離型時に、テンプレート１０２とレジスト材料１０１と接着面を作用面として両者の間に引っ張り応力をかけていくと、テンプレート１０２に引っ張られたレジスト材料１０１が引っ張り応力に応じて弾性変形する。そして、引っ張り応力が付着力を越えた瞬間にテンプレート１０２がレジスト材料１０１から一気に剥がれる。このとき、レジスト材料１０１によるパターンは、テンプレート１０２が剥がれたときの衝撃で破損して欠陥が生じることがある。また、テンプレート１０２は、離型時の衝撃で破損することがある。

そこで、本発明の第１の実施形態では、１ショットで形成されるレジストパターンについて、外周に沿った部分のうちの少なくとも一箇所に、その他の部位に用いるレジスト材料（第１の硬化性樹脂材料）よりも離型性の高いレジスト材料（第２の硬化性樹脂材料）を塗布することによって、全面が一度に離型するのではなく、部位によって離型のタイミングがずれるようにした。離型性の高いレジスト材料を塗布する部分を外周部としたのは、通常、テンプレートは、パターンが形成されている部分の外側がテンプレート保持機構により保持される構造となっているため、周辺部から離型するようにしたほうが離型時にテンプレートにかかる応力を軽減することができるからである。例えば、テンプレート１０２の外周に沿った部分の全部に離型性が高いレジスト材料を使用すると、図１−４に示すように、離型時にテンプレートが撓むことによって外周部から内側に向けてタイミングをずらして離型される。

図２は、本発明の第１の実施の形態のインプリント装置の構成を説明する図である。図示するように、インプリント装置１は、インプリント部２とインプリント部２の制御を行う制御部３とを備えて構成される。

インプリント部２においては、ウェハ１００を保持するウェハチャック１６５、ウェハチャック１６５を載置する可動式のウェハステージ１６６、テンプレート１０２、テンプレート保持機構１６９、レジスト材料塗布手段１６３、加圧装置１６４、ＵＶ光源１６７、などが同一チャンバー１６２内に配置されている。さらに、チャンバー１６２をステージ定盤１６８及び除振台１７０が支えている。

ウェハ１００はチャンバー１６２内のウェハチャック１６５上に載置される。テンプレート保持機構１６９は、テンプレート１０２を保持する。テンプレート保持機構１６９とテンプレート１０２との間は密閉状態の空間が設けられており、押印時に、加圧装置１６４は当該空間を加圧することによってテンプレート１０２の中央部をテンプレート１０２の直下に保持されているウェハ１００からみて膨らんだ状態にすることができるようになっている。ウェハステージ１６６は、ウェハ１００をレジスト材料塗布手段１６３の下に移動させる。レジスト材料塗布手段１６３は、レジスト材料をインクジェット方式でウェハ１００上に塗布する。インプリント部２のインプリント機構はステップ＆リピート方式、即ち、１ショット分インプリントするとウェハ１００を移動させる方式であるので、レジスト材料塗布手段１６３は、１ショット分のレジスト材料を塗布する。

ここで、レジスト材料塗布手段１６３は、２種類のレジスト材料を滴下する機構を備えている。そのうちの１種類のレジスト材料は１ショット中の欠陥数ができるだけ少なくなるように組成が調整された第１レジスト材料（第１の硬化性樹脂材料）であり、他の種類のレジスト材料は第１レジスト材料よりも離型性の高い第２レジスト材料（第２の硬化性樹脂材料）である。欠陥数に影響を与えるレジスト材料にかかる性質として、収縮率、弾性力、基材密着力、帯電性、耐溶剤性、フッ素含有率などがある。これらの性質は、どれか１つの性質を向上させると他の性質が劣化するという関係を有しているものがあり、全ての性質について最も望ましい組成とすることはできない。したがって、第１レジスト材料の組成は、例えば組成を変えてインプリント対象のテンプレートを用いてインプリントが行われ、その中で最も成績がよかった組成が選択される。第２レジスト材料の組成は、例えば第１レジスト材料よりも収縮率が大きい組成が選択される。

レジスト材料塗布手段１６３は、具体的には、第１レジスト材料を滴下するためのノズルと第２レジスト材料を滴下するためのノズルとを備えて構成される。図３は、レジスト材料塗布手段１６３による２種類のレジスト材料の塗布例を示す図である。図３に示すように、レジスト材料塗布手段１６３は、第１レジスト材料を塗布するノズル１６３−１と第２レジスト材料を塗布するノズル１６３−２を備えている。ウェハ１００上の１ショット分の滴下領域１０４には、ノズル１６３−１により第１レジスト材料１０１−１が塗布され、ノズル１６３−２により第２レジスト材料１０１−２が塗布されている。ここでは、１ショットの滴下領域１０４のうちの四隅に第２レジスト材料１０１−２が塗布され、滴下領域１０４内の他の領域は第１レジスト材料１０１−１が塗布されている。なお、レジスト材料塗布手段１６３は、第１レジスト材料と第２レジスト材料とでノズルを共用し、ノズルに供給するレジスト材料を切り替え可能に構成することで２種類のレジスト材料を塗布可能に構成したものであってもよい。

レジスト材料の塗布後、テンプレート保持機構１６９はウェハ１００のレジスト材料が塗布された部位の直上からテンプレート１０２をレジスト材料に押印し、ＵＶ光源１６７はテンプレート１０２を介してＵＶ光をレジスト材料に照射する。レジスト材料の硬化後、テンプレート保持機構１６９はテンプレート１０２を真上に引き上げて、テンプレート１０２がレジスト材料から離型される。

制御部３は、第１レジスト材料のみの使用を前提として作成されたドロップレシピから、第１および第２レジスト材料を使用するためのドロップレシピを作成する。

図４は、制御部３の構成例を説明する図である。図示するように、制御部３は、ＣＰＵ３１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３３、外部記憶装置３４、入力部３５、および出力部３６を備え、通常のコンピュータと同様の構成を備えている。ＣＰＵ３１、ＲＡＭ３２、ＲＯＭ３３、外部記憶装置３４、入力部３５、および出力部３６はバスラインを介して夫々接続されている。

ＣＰＵ３１は、インプリント部２を制御するためのコンピュータプログラムであるインプリント装置制御プログラム４２を実行する。入力部３５は、マウスやキーボードを備えて構成され、オペレータからのインプリント装置１にかかる操作が入力される。入力部３５へ入力された操作情報は、ＣＰＵ３１へ送られる。

外部記憶装置３４は、例えばハードディスクドライブなどにより構成され、インプリント部２でレジスト材料塗布手段１６３がレジスト材料を塗布するためのドロップレシピ（第１ドロップレシピ４１）を記憶している。第１ドロップレシピ４１は、第１レジスト材料の使用のみの使用を前提として作成されたドロップレシピであり、一般的な方法により作成されたものである。例えば、設計データからパターンの密度の分布が求められ、求めた密度に応じて滴下位置および滴下量が算出されて第１ドロップレシピ４１が作成される。

インプリント装置制御プログラム４２は、ＲＯＭ３３や外部記憶装置３４内に格納されており、バスラインを介してＲＡＭ３２へロードされる。ＣＰＵ３１はＲＡＭ３２内にロードされたインプリント装置制御プログラム４２を実行する。ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３２に展開されたインプリント装置制御プログラム４２を実行することによって、外部記憶装置３４に格納されている第１ドロップレシピ４１を読み出して、２つのレジスト材料を使用する第２ドロップレシピ４３を生成する。すなわち、第２ドロップレシピによれば、液滴の滴下位置毎に第１レジスト材料を用いるか、または第２レジスト材料を用いるかが定義されている。

図５は、第１ドロップレシピ４１による滴下例を説明する図である。図示するように、第１ドロップレシピ４１によれば、１ショット分の滴下領域１０４には、第１レジスト材料１０１−１のみを用いてレジスト材料の塗布が行われる。第２ドロップレシピ４３によると、図３に示したように第１レジスト材料１０１−１および第２レジスト材料１０１−２を用いてレジスト材料の塗布が行われる。なお、本発明の第１の実施形態では、第２ドロップレシピ４３は、１ショット分の滴下領域のうちの外周部のすくなくとも一部に第２レジスト材料が滴下されるように設定されていればよい。例えば図６に示すように、第２レジスト材料１０１−２を滴下領域１０４の四隅のみならず内側に所望のように滴下するようにしてもよい。

生成された第２ドロップレシピ４３は例えばＲＡＭ３２上に置かれる。ＣＰＵ３１は、第２ドロップレシピ４３を使用してレジスト材料塗布手段１６３を駆動制御して２種類のレジスト材料をウェハ１００上に塗布する。

出力部３６は、液晶モニタなどの表示装置であり、ＣＰＵ３１からの指示に基づいて、操作画面などオペレータに対する出力情報を表示する。

なお、制御部３で実行されるインプリント装置制御プログラム４２を、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供または配布するように構成しても良い。また、インプリント装置制御プログラム４２をインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。また、ＲＯＭ３３や外部記憶装置３４等に予め組み込んで制御部３に提供するように構成してもよい。また、インプリント装置制御プログラム４２を、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録して提供または配布するように構成してもよい。

図７は、本発明の第１の実施形態のインプリント装置１を用いて実行されるインプリント方法を説明するフローチャートである。図示するように、まず、ＣＰＵ３１は、外部記憶装置３４から第１ドロップレシピ４１を読み出す（ステップＳ１）。そして、ＣＰＵ３１は、読み出した第１ドロップレシピ４１における所定位置に滴下するレジスト材料を第２レジスト材料とした第２ドロップレシピ４３を生成する（ステップＳ２）。そして、ＣＰＵ３１は、生成した第２ドロップレシピ４３を用いて転写工程を実行し（ステップＳ３）、動作終了となる。

このように、本発明の第１の実施形態によれば、１回の転写によりパターンが形成される滴下領域１０４のうちの外周部のうちの少なくとも一部に離型性が高い第２レジスト材料を塗布するようにしたので、滴下領域１０４の外周部の第２レジスト材料を塗布した部分から離型され、全面が一度に離型することを防止することができるので、離型時のテンプレートおよびレジストパターンへの衝撃を可及的に低減することができる。

（第２の実施形態）
ラインアンドスペースのように、異方性の強いパターンが一方向に偏向して配列されているパターン群を形成する場合、ラインの伸びる向き（すなわち偏向方向）に沿った方向に離型を行うと、偏向方向と直交する方向に離型を行う場合に比べて生じる欠陥数を少なくすることができる。例えば図８に示すウェハ上の領域１０６には、ｙ軸方向に伸びるライン状のパターン１０５−１、１０５−２と、ライン状のパターンに短いラインが直交して接続されたパターン１０５−３とが形成されている。このようなパターン群の偏向方向はｙ方向となる。このようなパターン群では、ｙ軸方向に徐々に離型されるようにすると欠陥数を少なくすることができる。そのためには、例えば図９に示すように、滴下領域１０４の下部にｘ軸に平行となるように第２レジスト材料１０１−２を滴下するとよい。第２の実施形態によれば、異方性が強いパターンが偏向して配列されているパターン群を含む場合において、欠陥をできるだけ少なくなる第２レジスト材料の滴下位置を決定する。

図１０は、第２の実施形態の制御部の構成例を説明する図である。図示するように、第２の実施形態の制御部３は、第１の実施形態に比して外部記憶装置３４に第１ドロップレシピのほかに設計データ４４が予め格納されている点が異なる。

図１１は、第２の実施形態のインプリント方法を説明するフローチャートである。図示するように、まず、ＣＰＵ３１は、外部記憶装置３４から第１ドロップレシピ４１および設計データを読み出す（ステップＳ１１）。そして、ＣＰＵ３１は、読み出した設計データから、パターンのＸ成分およびＹ成分を算出する。例えば図８に示すパターン群の場合、Ｘ成分は（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋ｘ４）、Ｙ成分は（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３）となる。図８のようにｙ軸に平行にラインが並ぶラインアンドスペースの場合はＸ成分よりもＹ成分のほうが圧倒的に大きな値となる。

続いて、ＣＰＵ３１は、滴下領域１０４の外周部のうち、算出した成分が大きい軸方向を偏向方向とし、この偏向方向に直交する辺に接する領域を第２レジスト材料を滴下する領域に決定し、第２ドロップレシピ４３を生成する（ステップＳ１３）。例えば図８のパターン群によれば、Ｙ軸の成分がＸ軸の成分よりも大きいので、ｙ方向が偏向となる。その結果、図９に示すように第２レジスト材料１０１−２を滴下する領域が決定される。なお、図９では、滴下領域１０４の周辺部のうちの紙面下部の辺に接する領域のみ第２レジスト材料１０１−２を滴下するものとしているが、紙面上部の辺に接する領域に滴下するものとしてもよい。また、紙面上部と下部との両方に滴下するようにしてもよい。

ステップＳ１３の後、ＣＰＵ３１は生成した第２ドロップレシピ４３に基づいて転写工程を実行し（ステップＳ１４）、動作終了となる。

このように、本発明の第２の実施形態によれば、１回の転写により形成されるパターン群にかかる偏向方向を求め（ステップＳ１２）、滴下領域１０４の外周部のうちの偏向方向に直交する辺に接する領域を第２レジスト材料を塗布する領域に決定する（ステップＳ１３）ようにしたので、転写対象のパターンがラインアンドスペースのように異方性が強い形状が一方向に偏向して複数配置されているようなパターン群を含んでいる場合に、形成されるレジストパターンに発生する欠陥数を低減することができる。

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。

１ インプリント装置、２ インプリント部、３ 制御部、４１ 第１ドロップレシピ、４２ インプリント装置制御プログラム、４３ 第２ドロップレシピ、４４ 設計データ、１００ ウェハ、１０１ レジスト材料、１０１−１ 第１レジスト材料、１０１−２ 第２レジスト材料、１０２ テンプレート、１０４ 滴下領域。

Claims (6)

1. 第１の硬化性樹脂材料を被処理基板に塗布して、前記第１の硬化性樹脂材料が塗布された被処理基板にテンプレートに作成された半導体集積回路のパターンを転写するインプリント方法であって、
   １回の転写によりパターンが形成される領域のうちの外周部のうちの少なくとも一部に前記第１の硬化性樹脂材料よりも離型性が高い第２の硬化性樹脂材料を塗布するステップを備える、
   ことを特徴とするインプリント方法。
2. １回の転写により形成されるパターン群の偏向方向を求めるステップと、
   前記外周部のうちの前記求めた偏向方向に直交する辺に接する領域を前記第２の硬化性樹脂材料を塗布する領域に決定するステップと、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
3. 前記偏向方向を求めるステップにおいて、
   前記１回の転写により形成されるパターン群が含むパターンのＸ成分の合計とＹ成分の合計とを求め、合計の値が多い方向を偏向方向とする、
   ことを特徴とする請求項２に記載のインプリント方法。
4. 第１の硬化性樹脂材料を被処理基板に塗布して、前記第１の硬化性樹脂材料が塗布された被処理基板にテンプレートに作成された半導体集積回路のパターンを転写するインプリント装置であって、
   １回の転写によりパターンが形成される領域のうちの外周部のうちの少なくとも一部に前記第１の硬化性樹脂材料よりも離型性が高い第２の硬化性樹脂材料を塗布する、
   ことを特徴とするインプリント装置。
5. １回の転写により形成されるパターン群の偏向方向を求め、前記外周部のうちの前記求めた偏向方向に直交する辺に接する領域を前記第２の硬化性樹脂材料を塗布する領域に決定する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のインプリント装置。
6. 前記制御部は、前記１回の転写により形成されるパターン群が含むパターンのＸ成分の合計とＹ成分の合計とを求め、合計の値が多い方向を偏向方向とする、
   ことを特徴とする請求項５に記載のインプリント装置。

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