JP4892026B2 - パターン形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板上にパターンを形成するためのパターン形成方法に関する。

近年、光インプリント法を用いたパターン形成方法が注目されている（特許文献１）。光インプリントは、被転写基板上に光硬化性樹脂を塗布する工程と、被転写基板とテンプレート（モールド、原版とも呼ばれる。）とを位置合わせする工程（アライメント）と、光硬化性樹脂にテンプレートを接触させる工程（インプリント）と、光照射により光硬化性樹脂を硬化する工程と、硬化した光硬化性樹脂（樹脂パターン）からテンプレートを離す工程（離型）と、樹脂パターンをマスクにして被転写基板をエッチングする工程とを含む。

半導体リソグラフィーへの適用が最も期待される光インプリント方法の一つとしては以下の方法がある。

この方法では、まず、インクジェット方法により、被転写基板に向かって液状の光硬化性樹脂を吐出（塗布）し、被転写基板の１ショット分の領域（ショット領域）上に液状の光硬化性樹脂を形成する。光硬化性樹脂の吐出量（滴下量）は、テンプレートに形成されているパターン（凹凸パターンの凹部）の密度などを考慮して算出される。

次に、光硬化性樹脂にテンプレートを接触させる。この後さらにテンプレートを被転写基板に近接させる。この状態でテンプレートの凹凸パターンの凹部内に液状の光硬化性樹脂が浸透するように一定時間保持し、一定時間が経過したら、液状の光硬化性樹脂に光（ＵＶ）を照射し、液状の光硬化性樹脂を硬化する。その後、硬化した光硬化樹脂からテンプレートを離す。

しかしながら、上記の従来方法には以下の問題がある。被転写基板上に液状の光硬化性樹脂を形成してから、光照射により液状の光硬化性樹脂が硬化するまでに、光硬化性樹脂の揮発が進み、光硬化性樹脂は薄くなる。そのため、テンプレートに形成されたパターン（凹凸パターンの凹部）の密度を考慮して算出された滴下量の光硬化性樹脂の分布量どおりに、被転写基板上に光硬化性樹脂を吐出（塗布）しても、凹凸パターンの凹部内には光硬化性樹脂が充填されない部分が生じる。したがって、所望通りのパターンをこの未充填の部分のサイズや形状によっては、上記の未充填の部分は、パターン欠陥（未充填欠陥）となる。

特開２００１−６８４１１号公報

本発明の目的は、基板上にパターンを形成する際におけるパターン欠陥の発生を抑制できるパターン形成方法を提供することにある。

本発明の一態様によるパターン形成方法は、基板上に形成する硬化性樹脂の量を決定すること、前記硬化性樹脂は揮発性を有すること、前記硬化性樹脂の前記量は、前記硬化性樹脂が揮発により減少する分を考慮した計算により、決定されること、前記計算は、前記基板の複数の領域の各々について行われること、前記基板上に前記決定された量の硬化性樹脂を形成すること、前記硬化性樹脂を形成することは、前記基板の前記複数の領域の各々について行われること、前記基板上に形成した前記硬化性樹脂にテンプレートを接触させること、前記テンプレートは、前記接触させることにより、前記硬化性樹脂により充填されるパターンを具備すること、および前記硬化性樹脂に前記テンプレートを接触させた状態で前記硬化性樹脂を硬化することを含み、前記計算は、前記複数の領域の各々に所定の厚さを有する硬化性樹脂を形成するために必要な前記硬化性樹脂の量を決定するための第１の計算、前記第１の計算は前記硬化性樹脂が揮発により減少する分を見込まずに行われること、および前記複数の領域の各々に前記所定の厚さを有する前記硬化性樹脂が形成されるように、前記第１の計算によって得られた前記硬化性樹脂の量を補正するための第２の計算、前記第２の計算は前記テンプレートに代わりにブランクテンプレートを用いて前記複数の領域の各々に形成されたパターンの厚さに基づいて行われることを特徴する。

本発明によれば、基板上にパターンを形成する際におけるパターン欠陥の発生を抑制できるパターン形成方法を実現できるようになる。

実施形態に係るパターン形成装置を模式的に示す図。 ブランクテンプレートを用いた光硬化性樹脂の膜厚分布を示す図。 第１の実施形態に係るパターン形成法を説明するためのフローチャート。 樹脂揮発量分布の作成方法の一例を説明するためのフローチャート。 第２の実施形態に係るパターン形成方法を示すフローチャート。 第３の実施形態に係るパターン形成方法を説明するためのフローチャート。 第３の実施形態に係るパターン形成方法を説明するための平面図。 第４の実施形態に係るパターン形成装置を模式的に示す図。 第４の実施形態に係るパターン形成装置のガスフローノズルの配置を説明するための平面図。 第４の実施形態に係るパターン形成方法を説明するためのフローチャート。 揮発量のガス流量依存性の作成方法の一例を説明するためのフローチャート。 ショット領域の位置の違いによる揮発量のガス流量依存性を説明するための図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態で使用するパターン形成装置を模式的に示す図である。

図１において、１は凹凸からなるパターン（転写パターン）を含むテンプレート１を示しており、このテンプレート１は、原版ステージ２に保持されるようになっている。

ここでは、テンプレート１は、石英や蛍石など紫外線（ＵＶ光）を透過する材質で形成されている。また、上記転写パターンは、デバイスパターンに対応したパターンと、合わせずれ検査時に使用される合わせずれ検査マークに対応したパターンとを含む。原版ステージ２はテンプレート１を装置基準に位置決めするように動くことができる。

転写パターンが転写される被転写基板３はチャック４に保持される。被転写基板３は、例えば、シリコン基板（半導体基板）や、ＳＯＩ基板（半導体基板）である。被転写基板３は、多層構造のものであっても構わない。例えば、上記半導体基板とその上に設けられた導電膜または絶縁膜とで構成されたもの（多層構造の被転写基板）であっても構わない。上記導電膜は、例えば金属膜、ゲート材料となるポリシリコン膜等であり、上記絶縁膜は、例えば、ハードマスクとなるシリコン窒化膜やシリコン酸化膜である。

実施形態のパターン形成装置を用いて、被転写基板３上に光硬化性樹脂を材料とするパターン（樹脂パターン）が形成される。この樹脂パターンをマスクに用いて、被転写基板３をエッチングすることにより、被転写基板３には微細パターンが形成される。

チャック４は、試料ステージ５に固定されるようになっている。試料ステージ５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。試料ステージ５はステージ定盤１３上に設置されている。

試料ステージ５上には基準マーク台６が固定されている。基準マーク台６上には装置の基準位置となる基準マーク（不図示）が設置されている。ここでは、上記基準マークは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の校正およびテンプレート１の位置決め（姿勢制御・調整）に利用される。

テンプレート１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。被転写基板３に予め形成された下地パターンには、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。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１と被転写基板３との相対的な位置ずれを計測するために使用される。ここでは、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回折格子で構成されている。

上記基準マークに対するテンプレート１の位置ずれ、および、テンプレート１に対する被転写基板３の位置ずれは、アライメントセンサ７（第１の計測手段）により計測される。アライメントセンサ７は、アライメントステージ８上に固定されている。

上記基準マークに対するテンプレート１の位置ずれは、上記基準マークおよびテンプレート１を同時に検出可能な位置へ、試料ステージ５を図示しない移動機構により移動させ、上記基準マークおよび原版アライメントマークへ向けて図示しない光源により光を照射し、回折、反射してアライメントセンサ７に戻ってきた光の重心位置から位置ずれを計測することにより取得される。

一方、テンプレート１に対する被転写基板３の位置ずれ（テンプレート１と被転写基板３との相対的な位置ずれ）を計測するには、対向す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を同時に検出可能な位置へ、試料ステージ５を図示しない移動機構により移動させ、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へ向けて図示しない光源により光を照射し、回折、反射してアライメントセンサ７に戻ってきた光の重心位置から相対的な位置ずれを計測することにより取得される。

補正機構９（補正手段）は、テンプレート１の位置（姿勢）を微調整する調整機構を有し、テンプレート１の位置（姿勢）を微調整することにより、テンプレート１と被転写基板３との相対的な位置を補正する。

テンプレート１の転写パターンを被転写基板３に転写する際には、補正機構９によりテンプレート１と被転写基板３との相対的な位置が補正された状態で、加圧部１０（押し付け手段）により、被転写基板３の上方に配置されたテンプレート１を被転写基板３にプレスする。これにより、高精度のパターン転写が可能となる。

なお、図１では、アライメントセンサ７は左右の２組のみ図示されているが、好ましくは４組以上である。

ＵＶ光源１２は本体定盤（不図示）に固定されている。ＵＶ光源１２から出射した紫外線は、テンプレート１を介して、被転写基板３上に塗布した液状の光硬化性樹脂（転写位置）に照射されるようになっている。なお、図１では、ＵＶ光源１２はテンプレート１の直上に設置されているが、この配置に限定されるものではない。

本実施形態のパターン形成装置は、さらに、合わせずれ検査機構２０（第２の計測手段）を備えている。合わせずれ検査機構２０は、装置のベース１１に設置されている。合わせずれ検査機構２０は、被転写基板３の下地パターンに予め形成された合わせずれ検査マークと、被転写基板３上に塗布した光硬化性樹脂に転写されたテンプレート１の合わせずれ検査マークとの相対位置ずれ量を計測するためのものである。合わせずれ検査機構２０は、例えば、周知の光学式検査機構で構成される。

一般に、インプリントの光硬化性樹脂の塗布量は、転写するパターンの単位面積当たりの密度と使用するモールドの掘り深さ、および、インプリント時に生じる、テンプレートの凹凸パターンの凸部と被転写基板との間（隙間）に薄く残る光硬化性樹脂の厚さ（残膜厚）の設定値によって、レジストの塗布量分布が算出される。

従来のインプリント装置の場合には、インプリントする際にレジストが塗布された被転写基板とテンプレートとの間隙の空気を置換ガスに置換するために、被転写基板の周辺に設置されたガスノズルから被転写基板に向かって置換ガスを吹き付ける構成になっている。

ここで、置換ガスとは、例えば、ＣＯ₂ ガスのような分子量の小さいガス、あるいは、Ｎ₂ ガスのような不活性ガスである。インプリント用の光硬化性樹脂は揮発性の高い材料であるため、ドロップ・レシピ作成の際には、光硬化性樹脂の揮発量を補正する必要がある。

さらに、従来のインプリント装置を用いてパターニングする場合には、置換ガス吹き付けに伴う光硬化性樹脂の揮発量分布は、ショット領域内で発生しているため、ショット領域内の光硬化性樹脂の揮発量分布を予め計測して、光硬化性樹脂の塗布量を補正する必要がある。

上記のショット領域内の光硬化性樹脂の揮発量分布は、ブランクテンプレート（ブランクモールド）と呼ばれるテンプレート（モールド）を用いて、光硬化性樹脂の塗布からテンプレートの離型までの工程を行い、離型工程後の光硬化性樹脂の厚さの分布を計測することで得られる。

ブランクテンプレートとは、所望のパターンが形成されたテンプレートとショットサイズは同じであるがパターンがまったく形成されていないテンプレートのことである。ブランクテンプレートの利点は、例えば、パターン形成が不要なので作成が容易であること、欠陥が少ないこと、欠陥の発見および修正が容易であることである。また、パターンがないので、パターンに依存しない面内の揮発量分布を求めることができるという利点もある。

なお、ブランクテンプレートの代わりに、被転写基板に実際に形成するパターンに対応したパターンを含むテンプレートを用いても構わない。このようなテンプレートを用いることにより、より精度の高い補正を行うことが可能となる。

上記のショット領域内の光硬化性樹脂の揮発量分布に補正値として加えることで、所望のパターンが精度よく得られるために有効な光硬化性樹脂の塗布量分布を算出することが可能となる。

ここで、「所望のパターンが精度よく得られる」とは、充填不良欠陥がなく、かつ光硬化性樹脂の残膜厚のショット内均一性が高いことを意味している。得られた光硬化性樹脂の塗布量分布を、光硬化性樹脂をドロップとして滴下するためのドロップ・レシピとして変換してインプリントプロセスに活用する。

上述のブランクテンプレートを用いた場合の揮発量分布の補正は、置換ガス吹き付けに伴う光硬化性樹脂のショット領域内における揮発量分布を計測して、その計測結果（一つのショット領域内における揮発量のばらつき）を、被転写基板の全ショット領域のドロップ・レシピに反映させることで、光硬化性樹脂の塗布量分布をショット領域内で補正するというものである。

ここで、図２に示すように、ブランクテンプレートを用いた光硬化性樹脂の膜厚分布の計測結果は、一般に、被転写基板の面内（全ショット領域内）で異なる傾向を示す。図２の各パラメーター（Average, Sigma, Min, Max, TIR）の値は、フィールド２４（中央フィールド）の値を３とした場合の相対的な大小関係を示している。１，２，…，５の順でパラメーター値は大きくなる。また、図２の２次元の等高線グラフは１ショット内の光硬化性樹脂の膜厚分布を５ｎｍ刻みで濃淡で示しており、ウェハ中心付近のショット（Field 24）とウェハ外周部のショット（Field 19、Field 33）では、全て膜厚分布が異なっている状況を示している。すなわち、図２は、ショット領域毎に光硬化性樹脂の揮発量分布が異なることを示す実験結果である。

上記の実験結果は、ショット領域毎に異なる光硬化性樹脂の揮発量補正が必要であることを示唆しており、これは置換ガスをテンプレートの周囲から吹き付けている装置構成が故に、被転写基板上にできる置換ガス気流の違いが局所的に、特に被転写基板の中心付近と周辺付近で発生しているために起こる現象であると本発明者等は推測している。

本実施形態は、ブランクテンプレートを用いた光硬化性樹脂の厚さの分布の計測をショット領域毎に事前に行い、ショット領域毎に適切なドロップ・レシピを適用してインプリントするという方法を用いて、光硬化性樹脂の揮発に起因する、被転写基板の面内における光硬化性樹脂の量のばらつきを十分に小さくし、未充填欠陥等のパターン欠陥の発生を効果的に抑制するというものである。なお、全てのショット領域でなく、少なくとも二つの領域であれば構わない。二つのショット領域だけの場合、図２の結果から、一つは周辺部のショット領域、もう一つは中央部のショット領域を選ぶと良い。

また、未充填欠陥等のパターン欠陥が生じない程度の揮発量であっても、その揮発量はショット領域の位置によって異なるので、形成されたパターンの高さは位置によってばらつきを持つことになる。このような高さのばらつき（平坦性の低下）は、プロセスマージンの減少を招く原因となる。パターンを重ねて多層構造のパターンを形成する場合、上の層のパターンほど、平坦性の低下の影響は大きくなる。

ところで、米国特許７２８２５５０公報には、樹脂材料の揮発性を低く調整することで揮発成分を減らすという方法が開示されている。しかし、材料の改善には現実的には非常に困難な側面があるため、実用レベルに達していない。

図３に、本実施形態のパターン形成方法を説明するためのフローチャートである。

［ステップＳ１］
光硬化性樹脂が揮発しないと仮定した場合の、被転写基板の全ショット領域上に塗布するべき液状の光硬化性樹脂の厚さの分布（以下、基準樹脂厚分布という。）を算出する。この算出は従来と同様である。具体的には、テンプレートに形成された凹凸パターンの凹部の密度分布（パターン密度分布）、上記凹部の深さ（テンプレートの掘り深さ）などのデータＤ１に基づいて、テンプレートに形成された凹凸パターンの凹部を充填するために必要な光硬化性樹脂の滴下量を算出し、この算出した滴下量に、インプリント時の光硬化性樹脂の残膜厚（データＤ１）に対応する滴下量を加えることで、基準樹脂厚布を算出することができる。上記凹部の密度分布および深さは、テンプレートの設計データ（例えばＧＤＳデータ）を用いて算出する。

［ステップＳ２］
前述の実験結果から、光硬化性樹脂の揮発量は、被転写基板の面内のショット領域の位置（ショット位置）毎に異なると考えられるため、ショット領域毎に光硬化性樹脂の滴下量を補正する必要がある。

そこで、本実施形態では、予め作成しておいた、被転写基板上におけるショット領域毎の光硬化性樹脂の揮発量の分布（以下、樹脂揮発量分布という。）Ｄ２を用いて、ステップＳ１にて算出した基準樹脂厚分布を補正することにより、ショット領域毎に適切なドロップ・レシピを作成する。

図４は、樹脂揮発量分布Ｄ２の作成方法の一例を説明するためのフローチャートである。

［ステップＳ２ａ］
所望のパターンが形成されたテンプレートとショットサイズは同じであるが、パターンがまったく形成されていないブランクテンプレートを用意する。このブランクテンプレートを用い、インクジェット方法によりショット領域上に液状の光硬化性樹脂を滴下（塗布）する際に、ショット領域内に滴下された光硬化性樹脂の厚さが均一となる、光硬化性樹脂の滴下条件（基準ドロップ・レシピ）を作成する。ショット領域内に滴下された光硬化性樹脂の厚さは、膜厚計測が可能な厚さであればよく、例えば、２０−５０ｎｍ程度であればよい。

［ステップＳ２ｂ］
前述の通り、液状の光硬化性樹脂の揮発量は、被転写基板の面内のショット位置により異なると考えられるため、ショット領域毎に揮発量分布を取得する。

基準ドロップ・レシピおよびブランクテンプレートを用いて、被転写基板の全面（全てのショット領域）に対してインプリントを行う。この時、各ショット領域に対してのインプリント時における充填待ち時間は十分長く取り、光硬化性樹脂の充填不足による、未充填欠陥（未充填欠陥）の発生を防止する。これは、未充填欠陥（未充填欠陥）が膜厚計測に悪影響を及ぼす危険性があるためである。

［ステップＳ２ｃ］
被転写基板の全面でのインプリントが完了した後、膜厚計測機を用いて、ショット領域内の複数の位置（計測位置Ｐｉ（ｉ＝１,２,…,ｎ））での光硬化性樹脂の厚さ（計測厚Ｄｉ）を計測する。このような計測を残りのショット領域に対しても行うことにより、各ショット領域内の複数の位置（計測位置）での光硬化性樹脂の厚さ（計測樹脂厚分布）を取得する。

上記膜厚計測機としては、例えば、レーザーの干渉を用いて計測する光学式の膜厚計測装置を用いる。これ以外の膜厚計測装置も使用可能である。

［ステップＳ２ｄ］
樹脂揮発量分布Ｄ２は、上記の計測結果に基づいて算出される。樹脂揮発量分布Ｄ２の算出方法としては、例えば、以下の二つの方法（１）,（２）がある。

（１）ショット領域内の複数の計測位置Ｐｉの各々について、計測膜厚Ｄｉと予め決められた基準膜厚Ｄrefとの差分ΔＤｉ（＝Ｄｉ−Ｄref）を算出する。計測位置Ｐｉでの差分ΔＤｉをその位置での樹脂揮発量と定義する。計測位置Ｐｉ（ｉ＝１,２,…,ｎ）以外の位置での樹脂揮発量は補間により算出する。このようにして、一つのショット領域内における樹脂揮発量分布が算出される。同様にして、他のショット領域内における樹脂揮発量分も算出することで、全ショット領域における樹脂揮発量分布Ｄ２を求める。

（２）ショット領域内の複数の計測膜厚Ｄｉ（ｉ＝１,２,…,ｎ）のうちの最大値を基準膜厚Ｄref’とする方法である。すなわち、最も揮発量の少なかったショット領域の光硬化性樹脂の厚さを基準膜厚Ｄref’とする。ショット領域内の複数の計測位置Ｐｉの各々について、計測膜厚Ｄｉと基準膜厚Ｄref’との差分ΔＤｉ’（＝Ｄref’−Ｄｉ）を算出する。計測位置Ｐｉでの差分ΔＤｉ’をその位置での樹脂揮発量と定義する。計測位置Ｐｉ（ｉ＝１,２,…,ｎ）以外の位置での樹脂揮発量は補間により算出する。このようにして、一つのショット領域内における樹脂揮発量分布が算出される。同様にして、他のショット領域内における樹脂揮発量分も算出することで、全ショット領域における樹脂揮発量分布をＤ２求める。

次に、ステップＳ２以降のステップＳ３,Ｓ４について説明する。一連のステップＳ３,Ｓ４は各ショット領域毎に行われる。

［ステップＳ３］
ステップＳ２で作成したドロップ・レシピに基づいて、被転写基板内の一つのショット領域上に光硬化性樹脂を滴下する。

［ステップＳ４］
ステップＳ３の後は、周知のアライメント工程、インプリント工程、硬化工程、離型工程およびその他の工程を行う。

上記の周知のアライメント工程、インプリント工程、硬化工程、離型工程およびその他の工程について簡単に説明する。

アライメント工程においては、被転写基板とテンプレートとの位置合わせが行われる。上記テンプレートは、表面にパターン（凹パターン）が形成された透明基板で構成されている。上記透明基板は、例えば、石英基板である。上記凹パターンは、被転写基板上に形成するべきパターンに対応する。

インプリント工程においては、光硬化性樹脂にテンプレートが直接接触される。このとき、テンプレートの凸部と被転写基板との間（隙間）には光硬化性樹脂が薄く残る。この薄く残った光硬化性樹脂は残膜となる。

硬化工程においては、光硬化性樹脂に光を照射することにより、光硬化性樹脂を硬化させる。

離型工程においては、光硬化性樹脂からテンプレートが離される。

その他の工程としては、例えば、離型工程後に行われるパターンの欠陥を検査する検査工程がある。

残りのショット領域に対してもそれぞれ以上述べたステップＳ３,Ｓ４が行われる。

［ステップＳ５］
ステップＳ４の後は、周知のエッチング工程およびその他の周知の工程を行うことで、被転写基板上にパターンを形成する。

上記の周知のエッチング工程、その他の工程について簡単に説明する。

エッチング工程においては、上記残膜が例えば主に酸素プラズマによる異方性エッチングにより除去されて、上記硬化された光硬化性樹脂で構成されたパターン（樹脂パターン）が形成され、さらに、このパターンをエッチングマスクに用いて、被転写基板をエッチングすることにより、被転写基板上に微細パターンが形成される。

その他の工程としては、例えば、エッチング工程に行われるエッチングマスク（樹脂パターン）の除去工程などがある。

その後、必要に応じてより上層のパターンを形成することが行われる。一つの被転写基板についてパターン形成が完成したら、同様の方法により、残りの被転写基板に対してパターン形成を行うというシーケンスにうつる。

かくして本実施形態によれば、ショット領域毎に適切な揮発量分布を考慮したドロップ・レシピを用いてインプリントを行うことにより、被転写基板上に塗布した光硬化性樹脂の揮発に起因する充填不良欠陥の発生を効果的に抑制でき、充填不良欠が発生せずとも、テンプレートの凹凸パターンの凹部内を光硬化性樹脂充填にすることによる量の面内における揮発量のばらつきに起因する充填不良欠陥の発生を効果的に抑制でき、また、未充填欠陥等のパターン欠陥が生じない程度の揮発量の場合でも、高さのばらつき（平坦性の低下）によるプロセスマージンの減少を効果的に抑制できるようになる。

本実施形態では、基準樹脂厚分布に対して揮発量の補正を加えたが、さらに、下地の３次元的な段差に起因する未充填欠陥の発生を防止するための補正を加えても構わない。例えば、小パターン（テンプレートの凹凸パターンの凹部が小さいパターン）は、大パターン（テンプレートの凹凸パターンの凹部が大きいパターン）よりも短時間で充填されるので、パターンに関係なく充填時間が決められているインプリントプロセスでは、大パターンは未充填欠陥が発生しやすいことを考慮して、大パターンに対しては多めの滴下量を設定するとともに、その大パターンに隣接する小パターンに対しては少なめの滴下量を設定するという補正を行う。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係るパターン形成方法を示すフローチャートである。なお、以下の図において、既出の図と対応する部分には既出の図と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。

［ステップＳ１−Ｓ４］
まず、第１の実施形態と同様に、ステップＳ１−Ｓ４を行う。

［ステップＳ６］
被転写基板に形成されたパターンに対して欠陥検査を行う。

具体的には、光学式の欠陥検査装置を用いて、Die-to-DieもしくはCell-Array方式のパターン欠陥検査を実施し、インプリントの固有欠陥を検出する。

この時、パーティクル・ダスト等のインプリントプロセス要因以外の欠陥も検出されることとなるが、ここでは主にNon-Fillと呼ばれるインプリント特有の未充填欠陥を重点的に検出・抽出するようにする。

インプリントの未充填欠陥は、光硬化性樹脂が局所的に不足している場所があるときや、充填時間が不足している場合などに共有欠陥として発生することが多い。また、プロセスウェハにおいては、下地加工時に形成された本来は望まれない凹凸等（下地プロセス起因の加工凹凸等）が存在するため、ウェハ面内においてある傾向をもって未充填欠陥が発生することもある。

いずれの原因の場合も、未充填欠陥は、大規模欠陥もしくは大サイズ欠陥となることが多い。そのため、未充填欠陥と他の不良（欠陥）との分類は容易に行うことができる。例えば、ＳＥＭ−Ｒｅｖｉｅｗにより容易に分類を行うことが可能である。

ここでは、光学式の欠陥検査装置を用いたインプリント固有欠陥の検出を例として示したが、本実施形態はそれにとらわれるものではなく、ＥＢ方式の欠陥検査装置等を用いても構わない。

［ステップＳ７］
ステップＳ６の欠陥検査により取得された検査結果（欠陥）が許容範囲内にあるか否かを判断する。

ここでは、検出された欠陥のうち、インプリント固有の欠陥、より詳細には、未充填欠陥が無ければＹｅｓ、未充填欠陥が一つでもあればＮｏと判断する。判断基準は上記の例に限定されるものではない。

ステップＳ６での判断の結果、Ｙｅｓの場合には、ステップＳ５に進む。なお、第１の実施形態と同様に、必要に応じてより上層のパターンの形成が行われる。

［ステップＳ８］
一方、ステップＳ７での判断の結果、Ｎｏの場合には、ステップＳ８に進む。すなわち、ステップＳ８では、未充填欠陥の位置座標およびそのサイズ、ならびに、テンプレートの凹部の深さに基づいて、未充填欠陥があるショット領域（欠陥ショット領域）を特定するとともに、凹部を充填するのに不足している硬化性樹脂の量（追加滴下量）を算出する。

その後、ステップＳ８で取得された補正情報（欠陥ショット領域、追加滴下量）に基づいて、ステップＳ１にて算出した基準樹脂厚分布を補正する。ここで、補正後の基準樹脂厚分布は、補正前の基準樹脂厚分布に比べて、欠陥ショット領域の滴下量が追加滴下量だけ多いものとなる。

補正後の基準樹脂厚分布を用いてステップＳ２（新たなドロップ・レシピの作成）を行い、この新たなドロップ・レシピの作成を用いてステップＳ３（光硬化性樹脂の塗布）を行い、さらに、ステップＳ４を行ってパターンを形成する。

なお、新たなドロップ・レシピの作成を用いて行うステップＳ３（光硬化性樹脂の塗布）は、補正前のドロップ・レシピの作成を用いて行ったステップＳ３により塗布された光硬化性樹脂を除去して行うか、あるいは、補正前のドロップ・レシピの作成を用いて行ったステップＳ３と同じ下地を有する新しい被転写基板に対して行う。

補正後の基準樹脂厚分布を用いてステップＳ２−Ｓ４を再び行った後、ステップＳ６（欠陥検査）を行わずに終了しても構わないし、あるいは、ステップＳ６（欠陥検査）を再び行っても構わない。この時のステップＳ６は、先のステップＳ６で欠陥ショット領域と判断された部分に対してだけ行うことにより、検査時間を短縮できる。また、ステップＳ６は、ステップＳ７（判断）でＹｅｓとなるまで、ステップＳ８,Ｓ１−Ｓ４，Ｓ６を繰り返しても構わないし、あるいは、予め決めておいた回数繰り返してもステップＳ７（判断）でＹｅｓとならない場合には、パターン形成を中止しても構わない。

本実施形態によれば、ステップＳ６−Ｓ８（欠陥検査の結果をフィードバックして樹脂パターンを再形成するリーワク）を追加することにより、インプリントの固有欠陥をさらに低減でき、高精度なパターン転写を実現することができるようになる。

なお、本実施形態においても第１の実施形態と同様に、基準樹脂厚分布に対して揮発量の補正を加えたが、さらに、下地の３次元的な段差に起因する未充填欠陥の発生を防止するための補正を加えても構わない。

（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態に係るパターン形成方法を説明するためのフローチャートである。

本実施形態が第１および第２の実施形態と異なる点は、被転写基板の全てのショット領域ではなく、その一部について基準樹脂厚分布を求めることにある。

本実施形態では、被転写基板の中心部を除いた領域、具体的には、図７に示すように、被転写基板３の外周部の複数のショット領域３１の基準樹脂厚分布を求める（ステップＳ１’）。外周部の複数のショット領域３１には斜線を引いてある。

ここで、被転写基板の中心部を除く理由は、中心部では揮発量のばらつきが確認されないことが多いという、本発明者等の見出した知見に基づく。

また、滴下量の補正は、ステップＳ１’で求めた基準樹脂厚分布に対して行う（ステップＳ２’）。この補正は、予め作成しておいた外周部の複数のショット領域の光硬化性樹脂の揮発量の分布（外周部の樹脂揮発量分布）Ｄ２’を用いて行われる。外周部の樹脂揮発量分布Ｄ２’の作成方法は、対象が外周部の複数のショット領域であることを除いて、樹脂揮発量分布Ｄ２の作成方法と同様である。

ステップＳ２’の後、外周部の複数のショット領域３１については、第１や第２の実施形態と同様に、ステップＳ３以降の工程を行う。

一方、被転写基板３の全てのショット領域から、上記の外周部の複数のショット領域３１を除いた残りの複数のショット領域については、被転写基板３の中心にあるショット領域３２の樹脂揮発量分布を求め、この求めた樹脂揮発量分布を上記の残りの複数のショット領域において共通に使用し、従来と同様に残りの工程を行う。

本実施形態によれば、被転写基板の全てのショット領域ではなく、その一部について基準樹脂厚分布を求めれば済むので、スループットの改善を図れる。特に、膜厚計測に要する時間が短縮化されることによるスループットの改善の効果は大きい。

（第４の実施形態）
第１−第３の実施形態では、被転写基板の面内（全ショット領域）における揮発量分布を求めて、ドロップ・レシピを補正することにより、被転写基板の面内における光硬化性樹脂の量のばらつきを十分に小さくした。

しかし、被転写基板の面内における揮発量分布の傾向が予め分かっている場合は、ドロップ・レシピを補正せずとも、揮発量分布が一様になるように、被転写基板上にガスを流すことにより、被転写基板の面内における光硬化性樹脂の量のばらつきを十分に小さくすることが可能である。以下、このような知見に基づいたパターン形成装置およびパターン形成法について説明する。

図８は、本実施形態のパターン形成装置を模式的に示す図である。本実施形態のパターン形成装置が、図１に示したパターン形成装置と異なる点は、被転写基板３上にガス４０を流すためのガス供給機構をさらに備えていることにある。

ガス供給機構は、ガスフローノズル４１を備えている。図８には、二つのガスフローノズル４１しか示されていないが、本実施形態では、図９の平面図に示すように、テンプレートの４辺に沿ってそれぞれ一つのガスフローノズル４１が配置されている。

テンプレート１の四方向から中心に向かうようにガス４０は供給される。これにより、インプリント動作直前に、テンプレート１の凹凸パターンの凹部の空気をガス４０と容易に置換することもできるようになる。

各ガスフローノズル４１にはそれぞれ図示しない精密レギュレータが設けられ、各ガス４０の流量を制御できるようになっている。上記精密レギュレータもガス供給機構の一部を構成している。ガスの流れの方向は周知の手段および方法にて制御する。

なお、ガスフローノズル４１の数は四つには限定されず、一つ、二つ、もしくは三つ、または五つ以上でも構わない。

図１０は、本実施形態のパターン形成方法を説明するためのフローチャートである。

［ステップＳ１］
第１の実施形態（図３）と同様に、基準樹脂厚分布を取得する。

［ステップＳ２’’］
図１のステップＳ２と同様にドロップ・レシピを作成し、さらに、図１のステップＳ１では作成しなかった、ガスフローレシピを作成する。以下、ガスフローレシピについてさらに説明する。

前述の通り、光硬化性樹脂の揮発量はショット領域の位置により異なる。そこで、本実施形態では、被転写基板の全面（全ショット領域）において光硬化性樹脂の揮発量が一様になるように、予め作成しておいた、被転写基板上における各ショット領域の光硬化性樹脂の揮発量のガス流量の依存性（以下、揮発量のガス流量依存性という。）Ｄ２’’を用いて、ショット領域毎にガスフローレシピを作成する。

図１１は、揮発量のガス流量依存性Ｄ２’’の作成方法の一例を説明するためのフローチャートである。

［ステップＳ２ａ］
第１の実施形態（図４）と同様に、基準ドロップ・レシピを作成する。

［ステップＳ２ｂ’］
基準ドロップ・レシピおよびブランクテンプレートを用い、被転写基板上に一定の流量のガスを流しながら、被転写基板の全面（全てのショット領域）に対してインプリントを行う。

［ステップＳ２ｃ’］
インプリントの終了後、ショット領域内の代表点における光硬化性樹脂の厚さを計測する。上記代表点は、例えば、ショット領域の中心である。

ここで、本発明者等は、図１２に示すように、ショット領域Ａ、ショット領域Ｂ、ショット領域Ｃのうち、ショット領域Ａが最も揮発量のガス流量依存性が高く、その次に、ショット領域Ｂが高く、そして、ショット領域Ｃが最も低いことを確認した。

すなわち、被処理基板３の最外周に近いショット領域ほど、揮発量のガス流量依存性が高くなる傾向があることを確認した。

また、ショット領域Ｃの揮発量のガス流量依存性は、被転写基板３の中心にあるショット領域３２の揮発量のガス流量依存性とほぼ同じであった。

したがって、図１２の場合、斜線が引かれたショット領域（外周側のショット領域）３４および被転写基板３の中心にあるショット領域３２については計測を行い、その他のショット領域（ショット領域３４とショット領域３２との間にあるショット領域）については計測は行わず、ショット領域３２の計測結果を上記その他のショット領域における厚さとすることで、計測に要する時間を短縮でき、スループットの改善を図れる。すなわち、少なくとも二つ以上のショット領域について計測を行えばよい。なお、正確性を期すために全てのショット領域に対して厚さ計測を行っても構わない。

ステップ２ｂ’,２ｃ’は、上記流量の値を変更して、繰り返し行われる。流量は、例えば、上記精密レギュレータにより制御できる。

［ステップＳ２ｄ’］
ステップ２ｂ’,２ｃ’を繰り返し行って得られた結果に基づいて、複数の流量値に対しての、塗布工程後において揮発が生じた光硬化性樹脂の厚さ分布が得られる。上記複数の流量値以外の流量値については、補間により、塗布工程後において揮発が生じた光硬化性樹脂の厚さ分布を得る。これらの塗布工程後において揮発が生じた光硬化性樹脂の厚さ分布から、被転写基板上における各ショット領域の光硬化性樹脂の厚さのガス流量依存性が得られる。先に示した図１２（ａ）は、このようにして得られた、被転写基板上における各ショット領域（ショット領域Ａ−Ｃ）の光硬化性樹脂の厚さのガス流量依存性の一例を示している。

次に、被転写基板上における各ショット領域の光硬化性樹脂の厚さのガス流量依存性を用いた、ショット領域毎のガスフローレシピの作成方法の具体例について、図１２（ａ）を用いて説明する。

上述したように、ショット領域Ｃの揮発量のガス流量依存性は、被転写基板３の中心にあるショット領域３２の揮発量のガス流量依存性とほぼ同じであった。

そこで、図１２（ｂ）に示した複数のショット領域３４の揮発量のガス流量依存性が、ショット領域Ｃの揮発量のガス流量依存性に近づくように、ガス流量を制御する。このガス流量の制御は、図９に示した四つのガスフローノズル４１の一つまたは二つ以上を用いて行う。

具体的には、ガス流量＝Ｌ０において、複数のショット領域３４の揮発量の各々が、ショット領域Ｃの揮発量Ｖｃに近づくように、つまり、揮発量のばらつきが一定以下になるように、ガス流量の設定（レシピ）を決定する。例えば、ガス流量＝Ｌ０において、ショット領域３４の揮発量とショット領域Ｃの揮発量との差の絶対値が、光硬化性樹脂の厚さに換算して５ｎｍ以下になるように、ガス流量の設定（レシピ）を決定する。

なお、上記の例は、ガス流量＝Ｌ０の一点において、揮発量のばらつきが一定以下になるように、ガス流量の設定（レシピ）を決定したが、精度を高めるために、複数のガス流量値において、揮発量のばらつきが一定以下になるように、ガス流量の設定（レシピ）を決定しても構わない。

また、ガス流量を制御する代わりに、ガスの流れ方向を制御することで、あるいは、ガス流量およびガスの流れ方向を制御して、揮発量のばらつきが一定以下にすることも可能である。

［ステップＳ３’’］
ステップＳ２’’で作成したドロップ・レシピおよびガスフローレシピに基づいて、ショット領域上に光硬化性樹脂を滴下する。

［ステップＳ４，Ｓ５］
第１の実施形態と同様に、周知のアライメント工程、インプリント工程、硬化工程、離型工程およびその他の工程（Ｓ４）、ならびに、周知のエッチング工程およびその他の工程（Ｓ５）を行う。

なお、本実施形態においても、第２の実施形態と同様に、欠陥検査の結果をフィードバックして樹脂パターンを再形成するリーワクを行っても構わない。

かくして本実施形態によれば、中央部と周辺部とで硬化性樹脂上に流すガスの流量およびガスの流れ方向の少なくとも一方を変えることにより、被転写基板の面内における光硬化性樹脂の量のばらつきを十分に小さくできるようなり、その結果として、基板上にパターンを形成する際におけるパターン欠陥の発生を抑制できるようになる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。

１…テンプレート、２…原版ステージ、３…被転写基板、４…チャック、５…試料ステージ、６…基準マーク台、７…アライメントセンサ、８…アライメントステージ、９…補正機構、１０…加圧部、１１…ベース、１２…ＵＶ光源、１３…ステージ定盤、１４…、１５…、１６…、１７…、１８…、１９…、２０…合わせずれ検査機構、３１,３２,３４…ショット領域、４０…ガス、４１…ガスフローノズル。

Claims (7)

1. 基板上に形成する硬化性樹脂の量を決定すること、前記硬化性樹脂は揮発性を有すること、前記硬化性樹脂の前記量は、前記硬化性樹脂が揮発により減少する分を考慮した計算により、決定されること、前記計算は、前記基板の複数の領域の各々について行われること、
   前記基板上に前記決定された量の硬化性樹脂を形成すること、前記硬化性樹脂を形成することは、前記基板の前記複数の領域の各々について行われること、
   前記基板上に形成した前記硬化性樹脂にテンプレートを接触させること、前記テンプレートは、前記接触させることにより、前記硬化性樹脂により充填されるパターンを具備すること、および
   前記硬化性樹脂に前記テンプレートを接触させた状態で前記硬化性樹脂を硬化することを含み、
   前記計算は、
   前記複数の領域の各々に所定の厚さを有する硬化性樹脂を形成するために必要な前記硬化性樹脂の量を決定するための第１の計算、前記第１の計算は前記硬化性樹脂が揮発により減少する分を見込まずに行われること、および
   前記複数の領域の各々に前記所定の厚さを有する前記硬化性樹脂が形成されるように、前記第１の計算によって得られた前記硬化性樹脂の量を補正するための第２の計算、前記第２の計算は前記テンプレートに代わりにブランクテンプレートを用いて前記複数の領域の各々に形成されたパターンの厚さに基づいて行われることを特徴するパターン形成方法。
2. 前記複数の領域は、前記基板の中央部以外の部分に対応することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
3. 前記硬化した硬化性樹脂から前記テンプレートを離すことで、第１のパターンを前記硬化性樹脂に形成すること、 および、前記第１のパターンに基づき、第２のパターンを前記基板に形成することをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
4. 前記第２のパターンを形成する前に前記第１のパターンを検査することをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のパターン形成方法。
5. 前記第１のパターンが前記検査により許容できないと決定された時に、前記決定すること、前記形成すること、前記接触させること、前記硬化すること、および、前記離すことを再び行うことをさらに具備していることを特徴とする請求項４に記載のパターン形成方法。
6. 前記第１のパターンに基づき、第２のパターンを形成することは、 前記第１のパターンをマスクに用いて、前記基板をエッチングすることを具備していることを特徴とする請求項３に記載のパターン形成方法。
7. 前記硬化性樹脂を硬化することは、前記硬化性樹脂に光を照射することを具備していることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。

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