JP2015115600A - インプリント方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パーティクルがウェハ基板に付着していない状態で、原版をウェハ基板に押し当ることができるインプリント方法を提供すること。【解決手段】実施形態によれば、インプリント方法が提供される。前記インプリント方法では、基板をインプリント装置内に搬入した後、前記基板にレジストを滴下する前に、前記基板のうち次にインプリントを行うショットに付着している微小物体が除去される。その後、前記ショットにレジストが滴下される。さらに、凹凸パターンを有した原版であるテンプレートを前記レジストに接触させることによって、前記基板上に前記凹凸パターンに応じたレジストパターンが形成される。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、一般的に、インプリント方法に関するものである。

半導体装置を製造する際のインプリント工程においてパーティクルが発生すると、パーティクルがウェハ基板に付着する場合がある。この状態で原版（テンプレート）がウェハ基板に押し当てられると、テンプレートが破壊される場合や、回路パターンに欠陥が発生する場合がある。

このため、インプリント工程では、パーティクルがウェハ基板に付着していない状態で、原版がウェハ基板に押し当てられることが望まれている。

特開２０１１−１９９２８４号公報

本発明が解決しようとする課題は、パーティクルがウェハ基板に付着していない状態で、原版をウェハ基板に押し当ることができるインプリント方法を提供することである。

実施形態によれば、インプリント方法が提供される。前記インプリント方法では、基板をインプリント装置内に搬入した後、前記基板にレジストを滴下する前に、前記基板のうち次にインプリントを行うショットに付着している微小物体が除去される。その後、前記ショットにレジストが滴下される。さらに、凹凸パターンを有した原版であるテンプレートを前記レジストに接触させることによって、前記基板上に前記凹凸パターンに応じたレジストパターンが形成される。

図１は、実施形態に係るインプリント装置の構成を示す図である。 図２は、実施形態に係るインプリント方法の処理手順を示すフローチャートである。 図３は、パーティクル除去からレジスト滴下までの処理を説明するための図である。 図４は、レジスト滴下からテンプレートによる押印までの処理を説明するための図である。 図５は、エア充填機構の構成を示す図である。

以下に添付図面を参照して、実施形態に係るインプリント方法を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。

（実施形態）
図１は、実施形態に係るインプリント装置の構成を示す図である。インプリント装置１は、被転写基板（ウェハＷａなどの被加工基板）に、モールド基板であるテンプレート（原版）Ｔｐのテンプレートパターンを転写するリソグラフィ装置である。インプリント装置１は、ステップアンドリピート方式でウェハＷａ上の各ショットにテンプレートパターンを転写する。

本実施形態のインプリント装置１は、インクジェット（レジスト塗布）の直前にウェハＷａ上にあるパーティクル（微小物体）を除去する。さらに、インプリント装置１は、パーティクルを除去した後に、エアカーテンなどによってインプリントするまでの間にウェハＷａにパーティクルが付着しないようにする。

インプリント装置１は、パーティクル除去ユニット２と、インクジェットユニット（レジスト滴下ユニット）３と、インプリントヘッド４と、チャック１２と、試料ステージ１３と、ステージ定盤１４と、基準マーク台１５と、制御部２０と、記憶部２１と、エアフロー部３０と、排気部３１とを備えている。

インプリントヘッド４は、原版ステージ５と、ベース６と、アライメントセンサ７と、アライメントステージ８と、補正機構９と、加圧部１０と、ＵＶ光源１１とを備えている。

ステージ定盤１４は、水平方向の主面を有しており、この主面の上を試料ステージ１３が移動する。試料ステージ１３は、ウェハＷａを載置するとともに、載置したウェハＷａと平行な平面内（ＸＹ平面内）を移動する。

試料ステージ１３は、ウェハＷａに転写材としてのレジストを滴下する際にはウェハＷａをインクジェットユニット３の下方側に移動させ、ウェハＷａへの押印処理を行う際には、ウェハＷａをインプリントヘッド４の下方側に移動させる。また、試料ステージ１３は、ウェハＷａにレジストを滴下する前にパーティクル除去ユニット２の下方側に移動させる。試料ステージ１３は、ウェハＷａを移動させる際には、移動目標位置での位置決め動作を行う。なお、試料ステージ１３は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とそれら各軸まわりの合計６軸に駆動できることが好ましい。

本実施形態の試料ステージ１３は、ウェハＷａのショット処理毎に、ウェハＷａをパーティクル除去ユニット２の下方側、インクジェットユニット３の下方側、インプリントヘッド４の下方側の順番で移動させる。

また、試料ステージ１３上には、チャック１２が設けられている。チャック１２は、ウェハＷａを試料ステージ１３上の所定位置に固定する。また、試料ステージ１３上には、基準マーク台１５が固定配置されている。基準マーク台１５は、試料ステージ１３の位置を検出するための基準マーク（図示せず）を有しており、ウェハＷａを試料ステージ１３上にロードする際の位置合わせに用いられる。基準マークは、装置の基準位置となるマークであり、例えば、回折格子で構成されている。この基準マークは、アライメントセンサ７の校正およびテンプレートＴｐの位置決め（姿勢制御・調整）などに利用される。

インプリントヘッド４では、ベース６の底面側（ウェハＷａ側）に原版ステージ５が設けられている。原版ステージ５は、テンプレートＴｐの裏面側（テンプレートパターンの形成されていない側の面）からテンプレートＴｐを真空吸着などによって所定位置に固定する。原版ステージ５は、テンプレートＴｐを装置内の基準位置に位置決めするよう動作する。

テンプレートＴｐは、石英や蛍石など紫外線（ＵＶ光）を透過する部材で形成されている。テンプレートＴｐは、テンプレートパターンとしての凹凸パターンを有しており、凹凸パターンの凹部にレジストが充填される。凹凸パターンは、ウェハＷａへの転写パターンであり、ウェハＷａ上に形成するデバイスパターン（回路パターン）に対応したパターンと、テンプレートＴｐとウェハＷａとの位置合わせ時に使用される原版アライメントマークに対応したパターンとを含んでいる。

テンプレートＴｐには、図示しない第１のアライメントマーク（原版アライメントマーク）が形成されている。また、ウェハＷａには、予め形成された下地パターンに、図示しない第２のアライメントマーク（下地アライメントマーク）が形成されている。これらの下地アライメントマークおよび原版アライメントマークは、テンプレートＴｐとウェハＷａとの相対的な位置ずれを計測するために使用される。原版アライメントマークおよび下地アライメントマークは、例えば回折格子で構成されている。

ウェハＷａは、半導体基板等の基板と、この基板上に形成された下地パターンと、この下地パターン上に形成された被加工レイヤとを含んでいる。また、ウェハＷａは、パターン転写時には、被加工レイヤ上にレジストが滴下される。被加工レイヤは、絶縁膜、金属膜（導電膜）または半導体膜などである。また、レジストは、感光性の光硬化性樹脂などである。

ベース６の上面側には、アライメントステージ８と、補正機構９と、加圧部１０とが配置されている。アライメントステージ８の上部には、アライメントセンサ７が設けられている。アライメントセンサ７は、ウェハＷａの位置検出やテンプレートＴｐの位置検出を行うセンサである。アライメントステージ８は、アライメントセンサ７によって検出されたウェハＷａおよびテンプレートＴｐの位置に基づいて、ウェハＷａに対するテンプレートＴｐのアライメントを行う。

補正機構９は、ウェハＷａ上に形成されている下層側パターンの歪みなどに基づいて、テンプレートＴｐの歪みなどを補正する。加圧部１０は、テンプレートＴｐのテンプレートパターンをウェハＷａ上のレジストに押し当てた際にテンプレートＴｐの近傍を加圧する。

ＵＶ光源１１は、ＵＶ光を照射する光源であり、ベース６の上方側に設けられている。ＵＶ光源１１は本体定盤（図示せず）に固定されている。ＵＶ光源１１は、テンプレートＴｐがレジストに押し当てられた状態で、テンプレートＴｐ上からＵＶ光を照射する。ＵＶ光源１１から出射された紫外線は、テンプレートＴｐを介して、ウェハＷａ上の転写位置に塗布されたレジストに照射される。なお、図１では、ＵＶ光源１１が、テンプレートＴｐの直上に配置されている場合を示しているが、テンプレートＴｐの配置位置は、この位置に限定されるものではない。

インプリント装置１は、インプリントヘッド４を、上下方向（鉛直方向）に移動させることによって、テンプレートＴｐのレジストへの押し当てと、テンプレートＴｐのレジストからの引き離し（離型）とを行う。

インクジェットユニット３は、インクジェット方式によってウェハＷａ上にレジストを滴下する液滴下装置である。インクジェットユニット３が備えるインクジェットヘッド（図示せず）は、レジストの液滴を噴出する複数の微細孔を有している。インプリントに用いられるレジストは、例えば、光硬化性などの樹脂（光硬化剤）である。

なお、インクジェットユニット３は、１つのノズルで２ショット分を一度に滴下するシーケンスを実現できる装置構成であってもよいし、インクジェットノズルが２つある装置構成であってもよい。

パーティクル除去ユニット２は、ウェハＷａが試料ステージ１３上にロードされた後であってレジストが滴下される前に、ウェハＷａ上のパーティクルを除去する装置である。パーティクル除去ユニット２は、気体、液体、静電気などを用いてウェハＷａ上のパーティクルを除去する。

パーティクル除去ユニット２は、ウェハＷａ上のこれからインプリントを行うショットのパーティクルを除去する。パーティクル除去ユニット２は、例えば、インプリントヘッド４とインクジェットユニット３との間に配置される。

エアフロー部３０は、ウェハＷａに対してエアフローを行う装置である。エアフロー部３０は、例えば、インクジェットユニット３よりも外側に配置されている。エアフロー部３０は、ウェハＷａの上面に対して略平行な平面方向にエアなどを送出することによって、ウェハＷａ上をエアで封じる。

エアフロー部３０は、ウェハＷａからパーティクルが除去された後、ウェハＷａにレジストが滴下されるまでの間、ウェハＷａに対してエアフローを行う。また、エアフロー部３０は、ウェハＷａに対してレジストが滴下された後、ウェハＷａに対してテンプレートＴｐの押印が行われるまでの間、ウェハＷａに対してエアフローを行う。

排気部３１は、エアフロー部３０がエアフローを行う際にエアの排気を行う。排気部３１は、エアフロー部３０から送出されてウェハＷａ上のパーティクル除去に用いられたエアを排気する。排気部３１は、例えば、ウェハＷａから見てエアフロー部３０と反対側に配置される。

記憶部２１は、インプリントの実行に用いられる加工プログラムを記憶する。本実施形態の加工プログラムは、ウェハＷａ上のパーティクルを除去する除去プログラムと、ウェハＷａに対してエアフローを行うエアフロープログラムと、ウェハＷａを搬送する搬送プログラムと、ウェハＷａへのインプリント処理を実行するインプリントプログラムとを含んでいる。

搬送プログラムを用いることによって、ウェハＷａは、パーティクル除去ユニット２、インクジェットユニット３、インプリントヘッド４の順番で搬送される。また、インプリントプログラムを用いることによって、ウェハＷａへは、レジストの滴下処理と、テンプレートＴｐの押印処理と、テンプレートＴｐの離型処理とが行われる。

制御部２０は、インプリント装置１の各構成要素に接続され、記憶部２１内の加工プログラムを用いて、各構成要素を制御する。図１では、制御部２０が、エアフロー部３０と、排気部３１と、試料ステージ１３と、インクジェットユニット３と、パーティクル除去ユニット２と、補正機構９とに接続されている場合を示しており、他の構成要素との接続は図示省略している。本実施形態の制御部２０は、レジストの滴下処理、テンプレートＴｐの押印処理、テンプレートＴｐの離型処理などを制御する。

次に、インプリント装置１によるインプリント処理の処理手順について説明する。図２は、実施形態に係るインプリント方法の処理手順を示すフローチャートである。ウェハＷａがインプリント装置１の内部に搬送されると、ウェハＷａは試料ステージ１３上に載置される。そして、インプリント装置１は、ウェハＷａに対してショット毎にインプリントを実行する。

インプリント装置１では、前ショットのインプリントが完了すると（ステップＳ１０）、試料ステージ１３が、ウェハＷａをパーティクル除去ユニット２の下へ移動させる（ステップＳ２０）。

パーティクル除去ユニット２は、ウェハＷａのインプリント予定ショットのパーティクルを除去する（ステップＳ３０）。インプリント予定ショットは、この後、レジストが滴下されてテンプレートＴｐが押印されるショットである。パーティクル除去ユニット２は、例えば、空気（圧縮空気など）、水、薬液（アルコールなど）、静電気などの少なくとも１つを用いて、ショット単位でパーティクルの除去を行う。

パーティクルが除去された後は、ウェハＷａを正常な状態に保つため、ウェハＷａがパーティクル除去ユニット２からインクジェットユニット３まで移動する間、エアフロー部３０がウェハＷａにエアフローを実施する（ステップＳ４０）。エアフロー部３０は、例えば、Ｈｅなどの希ガス、Ｎ₂（窒素）、1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロパン(PFP)などのプロパン系ガス、1,1,1,2-テトラフルオロメタン(TFE)などのメタン系ガスなどの少なくとも１つを含んでいる気体をウェハＷａに噴き付ける。

試料ステージ１３は、パーティクルが除去されたウェハＷａをインクジェットユニット３の下まで移動させる（ステップＳ５０）。インクジェットユニット３は、ウェハＷａのインプリント予定ショットにレジストを滴下する（ステップＳ６０）。

ウェハＷａにレジストが滴下された後、ウェハＷａがインクジェットユニット３からインプリントヘッド４まで移動する間、エアフロー部３０がウェハＷａにエアフローを実施する（ステップＳ７０）。

試料ステージ１３は、レジストが滴下されたウェハＷａをインプリントヘッド４の下まで移動させる（ステップＳ８０）。インプリントヘッド４は、テンプレートＴｐとウェハＷａとの間の位置合わせを行いながら、ウェハＷａへテンプレートＴｐを押印する（ステップＳ９０）。

そして、インプリントヘッド４は、テンプレートＴｐとレジストとを所定時間だけ接触させることによってテンプレートＴｐの凹部にレジストを充填させる。その後、インプリントヘッド４は、ＵＶ光源１１によって、テンプレートＴｐ上からＵＶ光を照射してレジストを硬化させる。レジストが硬化した後、インプリントヘッド４は、ウェハＷａからテンプレートＴｐを離型する（ステップＳ１００）。

これにより、テンプレートパターンに対応する転写パターンがウェハＷａ上のレジストにパターニングされる。この後、次のショットへのパターン形成が行われる。インプリント装置１では、上述したステップＳ１０〜Ｓ１００の処理が、各ショットに対して順番に実行される。

そして、ウェハＷａ上の全てのショットへのインプリント処理が完了すると、ウェハＷａがインプリント装置１の外部に搬送される。この後、ウェハＷａに形成されたレジストパターンをマスクにして、被加工レイヤがエッチングされることにより、転写パターンが被加工レイヤに転写されることとなる。

図３は、パーティクル除去からレジスト滴下までの処理を説明するための図である。インプリント装置１では、パーティクル除去ユニット２が、ウェハＷａ上のパーティクルを除去する（ＳＴ１）。

そして、エアフロー部３０は、ウェハＷａへのエアフローを開始する。さらに、インプリント装置１は、ウェハＷａへのエアフローを行いながら、ウェハＷａをインクジェットユニット３の下に移動させる（ＳＴ２）。この後、エアフロー部３０は、ウェハＷａへのエアフローを停止し、インクジェットユニット３は、ウェハＷａにレジストを滴下する（ＳＴ３）。なお、インクジェットユニット３は、エアフロー部３０によるエアフローを継続したまま、ウェハＷａにレジストを滴下してもよい。

図４は、レジスト滴下からテンプレートによる押印までの処理を説明するための図である。インプリント装置１では、インクジェットユニット３が、ウェハＷａにレジストを滴下する（ＳＴ１１）。

そして、ウェハＷａへのレジスト滴下が完了すると、エアフロー部３０は、ウェハＷａへのエアフローを開始する。さらに、インプリント装置１は、ウェハＷａへのエアフローを行いながら、ウェハＷａをインプリントヘッド４の下に移動させる（ＳＴ１２）。この後、エアフロー部３０は、ウェハＷａへのエアフローを停止し、インプリントヘッド４は、ウェハＷａにテンプレートＴｐを押し当てる（ＳＴ１３）。なお、インプリントヘッド４は、エアフロー部３０によるエアフローを継続したまま、ウェハＷａにテンプレートＴｐを押し当ててもよい。

このように本実施形態では、ウェハＷａをインプリント装置１内に搬入した後に、ウェハＷａ上のパーティクルを除去するとともに、インプリントが完了するまでの間、ウェハＷａにエアを噴き付けている。換言すると、インプリント装置１は、インプリント直前にパーティクルを除去し、かつ清浄な空間を確保するためにウェハＷａをエアカーテンで覆っている。このように、インプリント装置１は、レジスト塗布前の最終段階で、ウェハＷａへの付着異物を除去し、この状態をエアカーテンによって維持している。この結果、パーティクル除去後からインプリント前までの間にインプリント装置１内で発生したパーティクルがウェハＷａへ付着することを防止できる。したがって、テンプレートＴｐの破損を防止することができる。

半導体デバイス（半導体集積回路）が製造される際には、例えばウェハプロセスのレイヤ毎に、インプリント装置１によるインプリント処理が繰り返される。具体的には、ウェハＷａ上に被加工レイヤが成膜された後、インプリント装置１が、被加工レイヤ上にレジストを滴下する。そして、インプリント装置１が、レジストにテンプレートパターンを転写することによって、ウェハＷａ上にレジストパターンを形成する。そして、エッチング装置が、レジストパターンをマスクとして被加工レイヤをエッチングする。これにより、レジストパターンに対応する実パターンがウェハＷａ上に形成される。半導体デバイスを製造する際には、上述した被加工レイヤの成膜処理、インプリント処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。

なお、インプリント装置１は、光硬化型の装置に限らず、熱硬化型の装置であってもよい。また、パーティクル除去ユニット２は、レジストを滴下した後インプリント（押印）するまでの間にウェハＷａ上にあるパーティクルを除去してもよい。また、パーティクル除去ユニット２は、何れの位置に配置してもよい。また、排気部３１は、何れの位置に配置してもよい。

また、エアフロー部３０は、何れの位置に配置してもよい。また、エアフロー部３０は、何れの方向にエアを噴き付けてもよい。また、インプリント装置１内へは、エアフロー部３０の代わりに、エア充填機構５０を設けてもよい。

図５は、エア充填機構の構成を示す図である。エア充填機構５０は、試料ステージ１３上に配置されて、ウェハＷａを密閉する。エア充填機構５０は、ウェハＷａの側面を囲う側面部５１と、ウェハＷａ直上を囲う蓋部５２と、ウェハＷａ側にエアを送出するエア送出部５３とを備えている。

エア送出部５３は、側面部５１と、蓋部５２と、試料ステージ１３とで囲まれた密閉空間に対してエアを送出することによって、密閉空間をエアで充填する。エア充填機構５０は、ウェハＷａのパーティクルが除去された後に蓋部５２を閉め、レジストの滴下時に蓋部５２を開ける。また、エア充填機構５０は、ウェハＷａにレジストが滴下された後に蓋部５２を閉め、テンプレートＴｐの押印時に蓋部５２を開ける。

なお、インプリント装置１は、エアフロー部３０または排気部３１を備えていなくてもよい。また、エアフロー部３０は、ウェハＷａからパーティクルが除去された後からウェハＷａに対してレジストが滴下されるまでの間のエアフローを省略してもよい。また、エアフロー部３０は、ウェハＷａに対してレジストが滴下された後からウェハＷａに対してテンプレートＴｐの押印が行われるまでの間のエアフローを省略してもよい。また、インプリント装置１は、排気部３１を有していなくてもよい。また、試料ステージ１３は、ウェハＷａを２枚保持するツインステージ方式であってもよい。

このように実施形態によれば、レジストが塗布される直前にパーティクルが除去されるので、パーティクルがウェハＷａに付着していない状態で、テンプレートＴｐをウェハＷａに押し当てることが可能となる。また、インプリントが実行されるまでの間、ウェハＷａに対してエアフローが行われるので、パーティクルがウェハＷａに付着していない状態で、テンプレートＴｐをウェハＷａに押し当てることが可能となる。したがって、テンプレートＴｐの破損を防止できるとともにパターン欠陥の発生を防止できる。

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…パーティクル除去ユニット、２０…制御部、２１…記憶部、３０…エアフロー部、３１…排気部、５０…エア充填機構、５２…蓋部、５３…エア送出部、Ｔｐ…テンプレート、Ｗａ…ウェハ。

Claims (5)

1. 基板をインプリント装置内に搬入した後、前記基板にレジストを滴下する前に、前記基板のうち次にインプリントを行うショットに付着している微小物体を除去し、
   前記ショットにレジストを滴下し、
   凹凸パターンを有した原版であるテンプレートを前記レジストに接触させることによって、前記基板上に前記凹凸パターンに応じたレジストパターンを形成する、
   インプリント方法。
2. 前記微小物体を除去してから前記レジストを滴下するまでの間、前記基板に気体を噴き付けながら前記基板を移動させる、
   請求項１に記載のインプリント方法。
3. 前記レジストを滴下してから前記テンプレートを前記レジストに接触させるまでの間、前記基板に気体を噴き付けながら前記基板を移動させる、
   請求項１に記載のインプリント方法。
4. 前記微小物体を除去する際には、空気、水、薬液および静電気の少なくとも１つを用いる、
   請求項１に記載のインプリント方法。
5. 前記基板に噴き付けられる気体は、希ガス、プロパン系のガス、メタン系のガスおよび窒素の少なくとも１つを含んでいる、
   請求項２または３に記載のインプリント方法。

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