JP2012064810A

JP2012064810A - ナノインプリント用テンプレート及びパターン転写装置

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Publication number: JP2012064810A
Application number: JP2010208540A
Authority: JP
Inventors: Akiko Sanhongi; 晶子三本木; Ryoichi Inenami; 良市稲浪; Kentaro Kasa; 健太郎笠; Yumi Nakajima; 由美中嶋; Masato Suzuki; 理人鈴木; Maho Takakuwa; 真歩高桑; Yoko Furudono; 瑶子古殿
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-09-16
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2012-03-29
Also published as: US20120068372A1

Abstract

【課題】高精度な位置合わせを弊害なく実現する。
【解決手段】実施形態に係わるナノインプリント用テンプレートは、同一面に転写パターン１６ａ及びアライメントマークＡＭ２を備え、アライメントマークＡＭ２は、偏光子又は位相差フィルム１７により構成される。そして、ナノインプリント技術による基板上へのパターン転写時に、偏光を用いることにより、又は、光の位相差を検出することにより、基板とナノインプリント用テンプレートとの位置合わせを行う。
【選択図】図２

Description

実施形態は、ナノインプリント用テンプレート及びパターン転写装置に関する。

近年、基板上に微細パターンを形成するに当たり、低コスト化の観点から、ナノインプリント技術が採用され始めている。ナノインプリント技術は、微細パターンを有するテンプレートを基板上に塗布された樹脂に押し付けて、テンプレートから基板上の樹脂にパターンの転写を行う技術のことである。

ここで、パターン転写時には、テンプレートと基板（例えば、半導体ウェハ）との位置合わせを行う必要があり、その位置合わせには両者に形成されたアライメントマークを使用する。しかし、テンプレートと樹脂（例えば、レジスト）の光の屈折率が非常に近いため、パターン転写時に、テンプレートのアライメントマーク内に樹脂が満たされると、それが見えなくなってしまい、高精度な位置合わせが困難になる。

これを解決するための技術として以下が提案されている。

一つは、テンプレート上にＭＯＲＴと呼ばれる物理的な堰を設け、パターン転写時に、樹脂がアライメントマーク内に進入することを防止する技術である。しかし、この技術の場合、ＭＯＲＴを設けることにより、微細パターンを形成する領域が小さくなる、という弊害が生じる。

他の一つは、テンプレートに段差を有する第１及び第２の面を設け、第１の面（基準面）に微細パターンを形成し、第２の面（オフメサ部）にアライメントマークを形成し、パターン転写時に、樹脂がアライメントマーク内に満たされないようにする技術である。しかし、この技術の場合、微細パターンが形成される面とアライメントマークが形成される面とが異なることから、高精度な位置合わせが困難になる。また、テンプレートの製造時に、微細パターンとアライメントマークとを別々に形成しなければならないため、製造コストが増加する問題も生じる。

特開２００９−１４７３２８号公報米国特許第４４５４６１４号公報特開２００４−３４８０５０号公報特開２００９−１０５２５２号公報特表２００８−５０９８２５号公報

実施形態は、高精度な位置合わせを弊害なく実現するナノインプリント用テンプレート及びパターン転写装置を提案する。

実施形態によれば、ナノインプリント技術による基板上へのパターン転写時に用いるナノインプリント用テンプレートは、同一面に転写パターン及びアライメントマークを備え、前記アライメントマークは、偏光子により構成される。

この場合、パターン転写装置は、前記ナノインプリント用テンプレートの位置を計測する位置計測部と、前記ナノインプリント用テンプレートの位置を制御する制御部とを備え、前記位置計測部は、前記ナノインプリント用テンプレートのアライメントマークへの照射光の偏光方向を調整する偏光調整部を備える。

実施形態によれば、ナノインプリント技術による基板上へのパターン転写時に用いるナノインプリント用テンプレートは、同一面に転写パターン及びアライメントマークを備え、前記アライメントマークは、位相差フィルムにより構成される。

この場合、パターン転写装置は、前記ナノインプリント用テンプレートの位置を計測する位置計測部と、前記ナノインプリント用テンプレートの位置を制御する制御部とを備え、前記位置計測部は、前記ナノインプリント用テンプレートのアライメントマークからの反射光の位相差を検出する位相差検出計を備える。

パターン転写装置の主要部を示す図。テンプレートを示す図。パターン転写方法を示すフローチャート。パターン転写方法の１ステップを示す図。パターン転写方法の１ステップを示す図。パターン転写方法の１ステップを示す図。パターン転写方法の１ステップを示す図。位置計測部の例を示す図。位置計測部の例を示す図。位置計測部の例を示す図。パターン転写装置の全体を示す図。

以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。

図１は、パターン転写装置の主要部を示している。

このパターン転写装置は、ナノインプリント技術による基板上へのパターン転写時（例えば、ナノインプリントフォトリソグラフィ時）に使用される。

基板（例えば、半導体基板）１１は、アライメントマークＡＭ１を有し、ナノインプリント用テンプレート１２は、アライメントマークＡＭ２を有する。位置計測部１３は、第１の光Ｌ１を用いて基板１１のアライメントマークＡＭ１を検出することにより基板１１の位置を計測する。また、位置計測部１４は、第２の光Ｌ２を用いてナノインプリント用テンプレート１２のアライメントマークＡＭ２を検出することによりナノインプリント用テンプレート１２の位置を計測する。

制御部１５は、位置計測部１３，１４からの情報に基づき、基板１１及びナノインプリント用テンプレート１２の相対位置を制御する。

本例では、アライメントマークＡＭ１を検出するために位置計測部１３を設け、アライメントマークＡＭ２を検出するために位置計測部１４を設けている。しかし、位置計測部１３，１４のうちの１つを用いて、２つのアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２を同時に検出することも可能である。この場合、位置計測部１３，１４のうちの１つを省略できる。

図２は、ナノインプリント用テンプレートを示している。

本例のテンプレートは、同一面に転写パターン１６ａ及びアライメントマークＡＭ２を備える。これは、アライメントマークＡＭ２が形成される面と転写パターン１６ａが形成される面とが異なると、その段差により高精度な位置制御が不可能になるためである。

しかし、パターン転写時に、転写パターン１６ａ内に樹脂を満たすとき、同時に、アライメントマークＡＭ２内にも樹脂が満たされる。この場合、テンプレートと樹脂（例えば、レジスト）の光の屈折率が非常に近いことから、アライメントマークＡＭ２が見えなくなってしまう問題が発生する。

そこで、本例では、アライメントマークＡＭ２は、偏光子１７ａ又は位相差フィルム１７ｂにより構成される。

例えば、アライメントマークＡＭ２を偏光子（例えば、偏光フィルム）１７ａから構成すれば、アライメントマークＡＭ２への照射光の偏光方向を調整することにより、アライメントマークＡＭ２内に樹脂が満たされても、アライメントマークＡＭ２を検出できる。

また、アライメントマークＡＭ２を位相差フィルム１７ｂから構成すれば、アライメントマークＡＭ２からの反射光の位相差を検出することにより、アライメントマークＡＭ２内に樹脂が満たされても、アライメントマークＡＭ２を検出できる。

尚、偏光子１７ａ又は位相差フィルム１７ｂは、図２（ａ）に示すように、テンプレート１２の凹部内に形成し、従来のアライメントマークと組み合わせてもよいし、図２（ｂ）に示すように、偏光子１７ａ又は位相差フィルム１７ｂのみによりアライメントマークＡＭ２を構成してもよい。

図３は、図１のパターン転写装置及び図２のテンプレートを用いたパターン転写方法を示している。また、図４乃至図７は、それぞれ、図３のパターン転写方法の１ステップを示している。

本例では、基板１１上に、絶縁層１８、導電層１９及びレジスト層２０を形成し、テンプレート１２のパターンをレジスト層２０に転写する例を説明する。

まず、基板１１のアライメントマークＡＭ１及びテンプレート１２のアライメントマークＡＭ２を検出し、基板１１とテンプレート１２との位置合わせを行う。この後、基板１１上に樹脂を塗布し、レジスト層２０を形成する（ステップＳＴ１〜ＳＴ２）。

この状態を図４に示す。

そして、基板１１とテンプレート１２との位置関係を保った状態で、テンプレート１２を樹脂（レジスト層２０）に押し付ける（ステップＳＴ３）。

ここで、テンプレート１２をレジスト層２０に押し付けるに当たっては、基板１１のみを移動させてもよいし、テンプレート１２のみを移動させてもよいし、さらには、両者を移動させてもよい。

テンプレート１２がレジスト層２０に押し付けられた状態では、図５に示すように、アライメントマークＡＭ２内に樹脂（レジスト層２０）が満たされる。しかし、アライメントマークＡＭ２は、偏光子１７ａ又は位相差フィルム１７ｂにより検出できるので、この状態においても、図１の制御部１５は、基板１１とテンプレート１２との位置関係を把握し続けることができる。

従って、仮に、両者の位置関係が所定の関係を満たしていないときは、テンプレート１２がレジスト層２０に押し付けられた後であっても、これを所定の関係を満たすように微修正することが可能である。

そして、レジスト層２０を固化させた後、テンプレート１２をレジスト層２０から剥がすと、図６に示すように、レジスト層２０にテンプレートのパターン１６ｂが転写される。この後、レジスト層２０をマスクにして導電層１９をエッチングすると、図７に示すように、導電層１９のパターン１６ｃが形成される。

ここで、アライメントマークがテンプレート表面の凹凸と、偏光子１７ａ又は位相差フィルム１７ｂとにより構成されるとき（例えば、図２（ａ）の場合）、図７に示すように、テンプレートのアライメントマークは、導電層１９に転写され、新たなアライメントマークＸを形成する。

このアライメントマークＸは、導電層１９よりも上の層に新たなパターンを形成するときに、基板とテンプレートとの位置合わせに使用することが可能である。

図８乃至図１０は、図１のパターン転写装置の位置計測部１４の例を示している。

図８は、テンプレートのアライメントマークが偏光子を備えるときの位置計測部１４の構成例である。この例では、位置計測部１４は、アライメントマークへの照射光を発生する光源２１と、照射光の偏光方向を調整する偏光調整部２２と、アライメントマークからの反射光を検出する検出部２３とを備える。

この場合、図１の制御部１５の制御の下で、偏光子の偏光方向と偏光調整部の偏光方向との組み合わせを変えることにより、テンプレートのアライメントマークが樹脂により充填されても、アライメントマークとその周辺とのコントラストを観測することができる。

従って、高精度な位置合わせを弊害なく実現することができる。

図９は、テンプレートのアライメントマークが位相差フィルムを備えるときの位置計測部１４の構成例である。この例では、位置計測部１４は、アライメントマークへの照射光を発生する光源２１と、アライメントマークからの反射光の位相差を検出する位相差検出計２４を有する検出部２３とを備える。

この場合、図１の制御部１５の制御の下で、反射光の位相差を検出することにより、テンプレートのアライメントマークが樹脂により充填されても、アライメントマークとその周辺とのコントラストを観測することができる。

図１０は、テンプレートのアライメントマークが凹凸のみから構成されるとき（コンベンショナルなアライメントマークを用いるとき）の位置計測部１４の構成例である。この例では、位置計測部１４は、アライメントマークへの照射光を発生する光源２１と、アライメントマークからの反射光の屈折率の変化を検出する干渉計２５を有する検出部２３とを備える。

この場合、図１の制御部１５の制御の下で、テンプレートのアライメントマークが樹脂により充填される前は、撮像装置（ＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージセンサなど）を用いた通常の位置合わせを行い、テンプレートのアライメントマークが樹脂により充填された後は、干渉計２５を用いて反射光の屈折率の変化を検出する。

干渉計（例えば、微分干渉計）２５は、アライメントマークと樹脂との微小な屈折率の変化を検出できるため、両者の界面を観測することができる。

図１１は、適用例としてのパターン転写装置を示している。

パターン転写装置は、位置計測部１３，１４、基板ホルダ３１、テンプレートホルダ３２、アライメント計測部３３、樹脂塗布部３４、及び、制御部１５を備える。また、ここでは図示しないが、パターン転写装置は、樹脂を固化させるための紫外線の光源を備えていてもよい。

基板ホルダ３１は、例えば、真空チャックによりアライメントマークＡＭ１を有する基板１１を保持する。基板ホルダ３１は、基板１１を水平方向（ｘ−ｙ方向）に移動させる機構を備える。また、基板ホルダ３１は、基板１１を垂直方向（ｚ方向）に移動させる機構を備えていてもよい。

テンプレートホルダ３２は、例えば、真空チャックによりナノインプリント用テンプレート１２を保持する。テンプレートホルダ３２は、テンプレート１２を垂直方向（ｚ方向）に移動させる機構を備える。テンプレート１２は、基板１１と対向する面に、転写パターン及びアライメントマークＡＭ２を有する。

アライメント計測部３３は、基板１１上に形成された所定のマークパターンの位置の計測を行う。この計測結果は、制御部１５に転送される。

樹脂塗布部３４は、基板１１上に樹脂２０を塗布する機能を有する。

位置計測部１３は、第１の光Ｌ１を用いて基板１１のアライメントマークＡＭ１を検出することにより基板１１の位置を計測する。また、位置計測部１４は、第２の光Ｌ２を用いてナノインプリント用テンプレート１２のアライメントマークＡＭ２を検出することによりナノインプリント用テンプレート１２の位置を計測する。既に述べたように、位置計測部１３，１４のうちの１つは、省略することも可能である。

制御部１５は、位置計測部１３，１４、基板ホルダ３１、テンプレートホルダ３２、アライメント計測部３３、及び、樹脂塗布部３４の動作を制御する。

このようなパターン転写装置を用いれば、パターン転写時に高精度な位置合わせを弊害なく実現することができる。

実施形態によれば、高精度な位置合わせを弊害なく実現するナノインプリント用テンプレート及びパターン転写装置を実現できる。

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。

１１：基板、１２：ナノインプリント用テンプレート、１３，１４：位置計測部、１５：制御部、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ：パターン、１７ａ：偏光子、１７ｂ：位相差フィルム、１８：絶縁層、１９：導電層、２０：レジスト層、２１：光源、２２：偏光調整部、２３：検出部、２４：位相差検出計、２５：干渉計、３１：基板ホルダ、３２：テンプレートホルダ、３３：アライメント計測部、３４：樹脂塗布部。

Claims

ナノインプリント技術による基板上へのパターン転写時に用いるナノインプリント用テンプレートにおいて、同一面に転写パターン及びアライメントマークを備え、前記アライメントマークは、偏光子により構成されることを特徴とするナノインプリント用テンプレート。
ナノインプリント技術による基板上へのパターン転写時に用いるナノインプリント用テンプレートにおいて、同一面に転写パターン及びアライメントマークを備え、前記アライメントマークは、位相差フィルムにより構成されることを特徴とするナノインプリント用テンプレート。
請求項１に記載のナノインプリント用テンプレートの位置を計測する位置計測部と、前記ナノインプリント用テンプレートの位置を制御する制御部とを具備し、前記位置計測部は、前記ナノインプリント用テンプレートのアライメントマークへの照射光の偏光方向を調整する偏光調整部を備えることを特徴とするパターン転写装置。
請求項２に記載のナノインプリント用テンプレートの位置を計測する位置計測部と、前記ナノインプリント用テンプレートの位置を制御する制御部とを具備し、前記位置計測部は、前記ナノインプリント用テンプレートのアライメントマークからの反射光の位相差を検出する位相差検出計を備えることを特徴とするパターン転写装置。
ナノインプリント技術によりナノインプリント用テンプレートから基板へのパターン転写を行うパターン転写装置において、前記ナノインプリント用テンプレートの位置を計測する位置計測部と、前記ナノインプリント用テンプレートの位置を制御する制御部とを具備し、前記位置計測部は、前記ナノインプリント用テンプレートのアライメントマークからの反射光の屈折率の変化を検出する干渉計を備えることを特徴とするパターン転写装置。