JP2012243799A - インプリント方法及びテンプレートの欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 インプリントにおけるテンプレートの検査を短期間で確実に行うことができ、インプリント装置の稼働率の向上及び生産性の向上に寄与する。
【解決手段】 実施形態のインプリント方法は、テンプレートを作製するためのパターンデータを元に、テンプレートの検査で用いるレジスト材の塗布条件を決定し、決定された塗布条件にて検査用基板３０上にレジスト材１１を塗布する。レジスト材１１にテンプレート２０を接触させ該レジスト材１１を一定時間硬化させた後に、テンプレート２０をレジスト材１１から剥離することにより、検査用基板３０上にレジストパターンを形成する。検査用基板３０上に形成されたレジストパターンを検査し、テンプレート２０の使用可否判定を行う。そして、使用可能と判定されたテンプレート２０を用いて、被加工基板上にレジストパターンを形成する。
【選択図】 図４

Description

本発明の実施形態は、半導体デバイス等のパターンが形成されたテンプレートを用いて基板上にレジストパターンを形成するインプリント方法、及びテンプレートの欠陥検査方法に関する。

近年、石英等の基板表面に凹凸パターンを形成したテンプレートを処理基板上に塗布されたレジスト材に接触させ、この状態で光（ＵＶ光）を照射してレジスト材を固化することにより、テンプレートのパターンを反転したレジストパターンを形成するインプリント方法が注目されている。

このインプリント方法では、テンプレートがレジスト材と接触することから、テンプレートの寿命は光リソグラフィなどのような非接触のマスクと比べて短い。このため、テンプレートの親となるテンプレートを作製し、親テンプレートを元に多くのレプリカテンプレートを作製している。このようなレプリカテンプレートを用いる際には、テンプレートが正常に形成されているか否かを検査する必要がある。

インプリント方法で使用するテンプレートの検査を専用の検査装置を使用しないで行う場合には、検査対象とするテンプレートにより実際にインプリントを行ったレジストパターンを検査することになる。検査時には、被処理基板の加工条件と同じにしてレジストパターンを形成しているが、テンプレートには欠陥がない場合でも、インプリントプロセスに起因して欠陥が発生することがある。このように、本来はテンプレートの欠陥でない場合であっても欠陥があると誤判定されると、テンプレートの製造枚数が不当に多くなり、製造コストが高くなってしまう。また、テンプレートの使用可否判定を行うために、パラメータを調整しながらベストな条件を探すところから実験を繰り返すと、非常に時間が掛かってしまい、生産性を著しく劣化させてしまう。

特開２００８−１１６２７２号公報 特開２０１０−２７７４３号公報

発明が解決しようとする課題は、レジストパターンの形成に用いるテンプレートの検査を短期間で確実に行うことができ、インプリント装置の稼働率の向上及び生産性の向上に寄与し得るインプリント方法を提供することである。

また、発明が解決しようとする他の課題は、テンプレートの欠陥を効率良く検査することのできるテンプレートの欠陥検査方法を提供することである。

実施形態のインプリント方法は、テンプレートを作製するためのパターンデータを元に、テンプレートの検査で用いるレジスト材の塗布条件を決定し、決定された塗布条件にて検査用基板上にレジスト材を塗布する。レジスト材にテンプレートを接触させ該レジスト材を一定時間硬化させた後に、テンプレートをレジスト材から剥離することにより、検査用基板上にレジストパターンを形成する。検査用基板上に形成されたレジストパターンを検査し、テンプレートの使用可否判定を行う。そして、使用可能と判定されたテンプレートを用いて、被加工基板上にレジストパターンを形成する。

テンプレートを用いたレジストパターン形成工程を示す断面図。 テンプレートを用いたレジストパターン形成工程における欠陥の発生例を示す断面図。 第１の実施形態に係わるインプリント方法を説明するためのフローチャート。 第１の実施形態におけるレジストパターン形成工程を示す断面図。 第２の実施形態を説明するためのもので、検査結果のドロップパターンへの反映例を示すフローチャート。

まず、発明の実施形態の基本原理について説明する。

前述したように、テンプレートに欠陥がない場合でも、インプリントにより形成したレジストパターンに欠陥が発生することがある。図１（ａ）→（ｂ）→（ｃ）と進行した場合は、欠陥なしでのレジストパターン形成できている。即ち、図１（ａ）において、被加工基板１０上にレジスト材１１が滴下（塗布）され、図１（ｂ）においてテンプレート２０がレジスト材１１に接触され、ある時間経過後にレジスト材１１がテンプレート２０のパターン（溝）に充填されたものとして、ＵＶ照射によりレジスト材１１が硬化される。その後、図１（ｃ）に示すように、テンプレート２０をレジスト材１１から剥離することにより、レジスト材１１からなるパターン、即ちレジストパターン１２が得られる。

しかし、図１（ｂ）の状態で、図２（ａ）に示すように、レジスト材１１がテンプレート２０のパターンに充填しきれずに硬化された場合、その部分のレジストパターン１２が欠落することになる。さらに、図２（ｂ）に示すように、硬化したレジスト材１１からテンプレート２０を剥離したときに、レジストパターン１２の一部が基板１０側に残ってしまうこともある。この場合も、レジストパターン１２が一部欠如したことになり、何れもパターン欠陥として検出される。なお、図２中の１３はレジスト材１１の未充填部、１４はレジスト材１１のテンプレート２０内への残存部を示している。

このような欠陥は、インプリントプロセスの条件が、検査対象とするテンプレートに対して、適切でないことから発生する。従って、テンプレートが正常にできているのか、ゴミが付着していないか、破損していないか、などの検査のためには、インプリントプロセスによる欠陥が発生しないような最適な条件を決定する必要がある。しかし、最適な条件を決定するために、何度もインプリントを行い、その都度レジストパターンの検査を行うと、テンプレートの使用可否判定期間が非常に長くなり、デバイス生産を開始することが遅くなる。また、本来はテンプレートの欠陥でない場合であっても欠陥があると誤判定されると、テンプレートの製造枚数が不当に多くなり、製造コストが高くなってしまう。

そこで本実施形態では、テンプレートの使用可否判定期間を極力短くすることができ、更に直ぐにそれらのテンプレートを使用した生産を行えるような方法を提供する。

以下、実施形態の詳細を、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図３は、第１の実施形態に係わるインプリント方法を説明するためのもので、テンプレートの受け入れ検査手順を示すフローチャートである。

テンプレートの製作は、所望の形状のパターンデータを作成し、テンプレートメーカーに受け渡すことにより行われる（ステップＳ１）。テンプレートメーカーでは、取り決められたスペックにてパターンデータ通りにテンプレートを製作する。勿論、製作工程において、テンプレートの検査を行い、良品のみを出荷するのが良いが、大量に同じテンプレートを作る場合には、抜き取り検査を行い、全てのテンプレートを検査しない場合もある。

テンプレートメーカーによりテンプレートが製作されている間に、受け入れ検査用のレジスト材の滴下（塗布）条件を生成する（ステップＳ２）。このような滴下条件は、テンプレートパターンにレジスト材が充分行き渡り（充填され）、且つテンプレートパターン部以外のレジストの残膜の厚さが所望の値になるように、レジスト材の滴下位置と量が決定されるため、ドロップパターン又はドロップレシピなどと呼ばれている。ここでは、受け入れ検査用ドロップレシピとして、図４（ａ）〜（ｃ）に示すような、レジスト残膜の厚さが、実際にその被加工基板を加工する場合よりも十分に厚い条件で作成する。

具体的には、図４（ａ）に示すように、テンプレート２０で被加工基板１０上にレジストパターンを形成するときよりも、レジスト材１１の残膜部分を十分に厚くなるように、検査用基板３０上にレジスト材１１を塗布する。レジスト材１１としては、例えば紫外線硬化樹脂を用いることができる。レジスト材１１の塗布は、例えばインクジェット方式により必要な部分のみに塗布する。検査用基板３０は被加工基板１０と同じものであっても良いし、レジスト材１１との密着度が被加工基板１０に近いものであれば別の材料であっても良い。

通常、インプリントにより形成されたレジストパターンにより被加工基板を加工する場合、残膜部分はなるべく薄い方が良いため、例えば、レジストの高さ１００ｎｍに対して残膜部分は１０ｎｍのように設定される。これに対して本実施形態では、受け入れ検査用のドロップレシピとして、残膜部分の厚さは１００ｎｍと非常に厚く設定した。残膜部分の厚みが大きいと、レジスト材がテンプレートのパターンに容易に充填されるため、レジストパターンの欠落を抑制することができる。さらに、残膜部分の厚みが大きいと、残膜部分とパターン部分との結合力が大きくなり、テンプレートを剥離する際に基板側にレジストパターンの一部が残るのを抑制することができる。

ステップＳ１でテンプレートメーカーにより製作されたテンプレート、及びステップＳ２にて作成されたドロップレシピを用いて、インプリントにより検査用のレジストパターンを形成する（ステップＳ３）。その際、前記図２（ａ）のような未充填欠陥１３が発生しないように充分長い待ち時間を設定し、更に前記図２（ｂ）のようなレジストパターンの残存欠陥１４が発生しないように、テンプレートの剥離をゆっくりと弱い力で行う。

即ち、図４（ｂ）に示すように、石英等の基板表面に凹凸を形成したテンプレート２０をレジスト材１１に接触させ、テンプレート２０のパターン内にレジスト材１１を十分に充填させる。その状態で光（ＵＶ光）を照射することにより、レジスト材１１を硬化させる。このとき、レジスト材１１を硬化させるまでの時間を、テンプレート２０で被加工基板１０上にレジストパターンを形成する際のレジスト硬化時間よりも十分に長くする。これにより、テンプレート２０のパターン内にレジスト材１１が確実に充填されることになる。

次いで、図４（ｃ）に示すように、レジスト材１１からテンプレート２０を剥離することにより、テンプレート２０に形成されたパターンの凹凸を反転したレジストパターン１２を形成する。このとき、レジスト材１１の硬化の後にテンプレート２０をレジスト材１１から剥離する速さを、テンプレート２０で被加工基板１０上にレジストパターンを形成する際のテンプレート剥離速度よりも十分遅くする。これにより、テンプレート２０のパターン内に充填されたレジスト材１１が検査用基板３０上の残膜部から切れることなく、テンプレート２０から剥離されることになる。

次いで、ステップＳ３にて形成したレジストパターンの検査を行う（ステップＳ４）。個の検査としては、レジストパターンのダイ・トゥー・ダイ検査などのレジストパターン形状の欠陥検査、形成したレジストパターンの寸法測定、同じく高さの測定などを行う。

次いで、ステップＳ４の検査結果を元に、検査対象のテンプレートの使用可否判定を行う（ステップＳ５）。

ここでは、先に説明したレジスト材の厚み、硬化時間、及び剥離速度等の設定により、テンプレートパターンが正常でもインプリントプロセスにより発生する欠陥や寸法変動などは抑制されている。このため、ステップＳ４での欠陥検査の結果の欠陥の個数と欠陥の位置、レジストパターンの寸法や高さが、予め決められているスペック内に入っているかどうかを判定することで、テンプレートの使用可否判定ができる。

次いで、ステップＳ５にて、使用可能なテンプレートと判定された場合は、正常なテンプレートとして受け入れが完了し、直ぐに使用可能となる（ステップＳ６）。

ステップＳ５にて、使用不可能なテンプレートと判定された場合は、そのテンプレートは廃棄される。テンプレートメーカーとの取り決めによっては、テンプレートメーカーに送り返すこともある（ステップＳ７）。なお、本実施形態で使用不可能と判定されるテンプレートは、インプリントプロセスによるものではなくテンプレート自体の欠陥であるため、使用可能なテンプレートを無駄にすることはない。

本実施形態のような受け入れ検査用のインプリント条件を設定することにより、テンプレートに存在しない欠陥のレジストパターンへの転写を抑制して、１回の検査用のインプリントによりテンプレートの使用可否判定を行うことが可能となる。従って、テンプレートの受け入れ検査の期間を非常に短縮することができ、購入したテンプレートを用いたデバイス生産を早く開始することができるため、デバイスを市場に投入するのが早くなり、先行利益を得ることができる。

また、検査のための条件出しにインプリント装置が占有されることもないため、他のテンプレートを使ったデバイス生産を妨げることも少なくなる。従って、生産量を多くし、低コストでデバイスの生産を行うことが可能となる。

なお、ステップＳ３で検査用基板上にレジストパターンを形成する工程において、検査用基板上に塗布されたレジスト材をテンプレートに接触させた後に硬化させるまでの時間を、被加工基板の場合に比して格段に長くしている。被加工基板においては、生産性の観点からこの時間を長くするのは不利であるが、検査用基板においては１回の検査であるため、この時間が長くなることよりも、確実にパターンが形成されるメリットの方が大きい。

同様に、レジスト材の硬化の後にテンプレートを検査用基板から離脱する速さを、被加工基板の場合よりも格段に長くしている。被加工基板においては、生産性の観点からこの時間を長くするのは不利であるが、検査用基板においては１回の検査であるため、この時間が長くなることよりも、確実にパターンが形成されるメリットの方が大きい。

このように本実施形態によれば、インプリントによるデバイスパターンの形成を行うに際し、検査用のインプリントの条件を、被処理基板の加工条件とは異なるものにすることで、テンプレート起因の欠陥の判定を効率良く行うことが可能となる。さらに、テンプレートの使用可否判定、受け入れ検査期間を短縮することも可能となる。従って、テンプレートの使用可否判定を短期間で確実に行うことができるため、デバイス製作のために稼働するインプリント装置の時間が増加し、生産量を向上させることができる。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態を説明するためのもので、検査結果のドロップパターンへの反映例を示すフローチャートである。

第１の実施形態のステップＳ４においては、テンプレートのパターンが正確に転写されたレジストパターンの寸法や高さの測定を行っている。この結果は、テンプレートの出来映えを反映したものであるため、被加工基板の加工に適したドロップレシピを作成するために使用することが可能である。

そこで本実施形態では、図５に示すように、第１の実施形態のステップＳ４にて測定されたパターンの寸法や高さを設計パターンデータの寸法や高さに置き換えることで、そのテンプレートに最も適したドロップレシピを生成することを可能となる。又は、設計パターンデータと受け入れ検査時のレジストパターンの測定結果との差分を求め、ドロップレシピ作成の際の補正量として用いることによっても、同様に検査したテンプレートに最適なドロップレシピを生成することができる。

このように本実施形態では、テンプレートの受け入れ検査のときの検査結果を用いてドロップレシピを生成することにより、被加工基板にレジストパターンを形成する際のレジストパターンが、パターン欠陥がなく、所望の形状及び大きさ及び高さで形成されることとなる。このため、受け入れ検査期間、及びテンプレートに対するインプリント条件の最適化の期間を短縮することができる。従って、より多くのデバイスの生産を可能とするばかりでなく、その歩留まりも向上するため、より低コストでのデバイス生産が可能となる。

（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。

テンプレートの検査で用いるレジスト材の塗布条件は必ずしもレジスト材の厚さに限るものではなく、レジスト材がテンプレートのパターン（溝）内に確実に充填される条件であれば良く、レジストの材料、粘度、及び塗布時の温度等の条件を適宜選択すればよい。さらに、レジスト材の塗布条件、硬化時間、及び剥離時間の全てを本来の設定値と異ならせる必要はなく、これらの少なくとも１つを変えるようにしても良い。

また、レジスト材が塗布された検査用基板を真空容器内中に収容し、真空中でテンプレートをレジスト材に接触させるようにしても良い。この場合、テンプレートの凹部へのレジストの充填性を更に良くすることが可能となる。

また、実施形態では、テンプレートの欠陥検査後に本来のレジストパターンを形成するするインプリント方法について説明したが、必ずしもインプリント方法に限らず、テンプレートの検査のみを行う欠陥検査方法に適用することも可能である。

本発明の幾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共に、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。

１０…被処理基板
１１…レジスト材
１２…レジストパターン
１３…レジスト未充填部
１４…レジスト残存部
２０…テンプレート
３０…検査用基板

Claims (7)

1. 被加工基板上のレジスト材にテンプレートを接触させ、この状態でレジスト材を硬化させてレジストパターンを形成するインプリント方法であって、
   前記テンプレートを作製するためのパターンデータを元に、前記テンプレートの検査で用いる前記レジスト材の塗布条件を決定する工程と、
   前記決定された塗布条件にて検査用基板上に前記レジスト材を塗布する工程と、
   前記レジスト材に前記テンプレートを接触させ、前記レジスト材を一定時間硬化させた後に、前記テンプレートを前記レジスト材から剥離することにより、前記検査用基板上にレジストパターンを形成する工程と、
   前記検査用基板上に形成されたレジストパターンを検査する工程と、
   前記検査の結果により、前記テンプレートの使用可否判定を行う工程と、
   前記使用可否判定を行う工程で使用可能と判定された前記テンプレートを用いて、前記被加工基板上にレジストパターンを形成する工程と、
   を含むことを特徴とする、インプリント方法。
2. 前記レジスト材の塗布条件を決定する工程は、前記テンプレートで前記被加工基板上にレジストパターンを形成するときよりも、前記レジスト材の残膜部分を厚く設定することを特徴とする、請求項１記載のインプリント方法。
3. 前記検査用基板上にレジストパターンを形成する工程において、
   前記レジスト材に前記テンプレートに接触させた後に前記レジスト材を硬化させるまでの時間を、前記テンプレートで前記被加工基板上にレジストパターンを形成する際のレジスト硬化時間よりも長くしたことを特徴とする、請求項１記載のインプリント方法。
4. 前記検査用基板上にレジストパターンを形成する工程において、
   前記レジスト材の硬化の後に前記テンプレートを前記レジスト材から剥離する速さを、前記テンプレートで前記被加工基板上にレジストパターンを形成する際のテンプレート剥離速度よりも遅くしたことを特徴とする、請求項１記載のインプリント方法。
5. 前記検査用基板上のレジストパターンの検査を行う工程は、前記レジストパターンの寸法、高さの計測を行った結果を元に、前記テンプレートで形成したレジストパターンにより被加工基板を加工するときのレジスト材の塗布条件を求める工程を含むことを特徴とする、請求項１記載のインプリント方法。
6. 被加工基板上のレジスト材にインプリントにより所望パターンを形成するためのテンプレートの欠陥を検査する方法であって、
   前記テンプレートを作製するためのパターンデータを元に、前記テンプレートの検査で用いる前記レジスト材の塗布条件を決定する工程と、
   前記決定された塗布条件にて検査用基板上に前記レジスト材を塗布した後、前記レジスト材に前記テンプレートを接触させ、前記レジスト材を前記決定した硬化時間で硬化させた後に、前記テンプレートを前記決定した剥離速度で前記レジスト材から剥離することにより、前記検査用基板上にレジストパターンを形成する工程と、
   前記検査用基板上に形成されたレジストパターンの欠陥の有無を検査する工程と、
   を含み、
   前記レジスト材の塗布条件、前記レジスト材の硬化時間、及び前記テンプレートの剥離速度の少なくとも一つを、前記テンプレートを用いて前記被加工基板にレジストパターンを形成する際の設定値とは異なり、前記レジストパターンに欠陥がより生じにくい値に設定したことを特徴とする、テンプレートの欠陥検査方法。
7. 前記レジスト材の塗布条件を決定する工程は、前記テンプレートで前記被加工基板上にレジストパターンを形成するときよりも、前記レジスト材の残膜部分を厚く設定することを特徴とする、請求項６記載のテンプレートの欠陥検査方法。

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