JP5184508B2 - インプリント・リソグラフィ・システム - Google Patents

Description

本発明はインプリント・リソグラフィ・システムに関する。

ナノファブリケーションは、例えばナノ・メートル以下程度のフィーチャを有する非常に小さな構造の製造を含む。ナノファブリケーションがかなりの影響を及ぼしている１つの分野は集積回路の加工である。半導体加工産業が、基板上に形成される単位面積当りの回路を増やしながら、より高い生産歩留まりを求めて引続き努力しているので、ナノファブリケーションは益々重要になっている。ナノファブリケーションは、より高度なプロセス制御を実現し、一方、形成される構造の最小フィーチャ寸法のさらなる低減を可能にする。ナノファブリケーションが利用されている他の開発分野には、バイオテクノロジー、光学技術、機械システムなどが含まれる。

例示的なナノファブリケーション技法は、一般的にインプリント・リソグラフィと呼ばれる。例示的なインプリント・リソグラフィ・プロセスは多数の出版物、例えば「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａ Ｍｏｌｄ ｔｏ Ａｒｒａｎｇｅ Ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｎ ａ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｔｏ Ｒｅｐｌｉｃａｔｅ Ｆｅａｔｕｒｅｓ ｈａｖｉｎｇ Ｍｉｎｉｍａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ」という名称の米国特許出願第１０／２６４，９６０号で出願された米国特許出願公開第２００４／００６５９７６号、「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｆｏｒｍｉｎｇ ａ Ｌａｙｅｒ ｏｎ ａ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｔｏ Ｆａｃｉｌｉｔａｔｅ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ」という名称の米国特許出願第１０／２６４，９２６号で出願された米国特許出願公開第２００４／００６５２５２号、「Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」という名称の米国特許第６，９３６，１９４号などに詳細に記載されており、これらの全ては、本発明の譲受人に譲渡され、これらの全てが参照により本明細書に組み込まれる。

前述の米国特許出願公開及び米国特許のそれぞれに開示されたインプリント・リソグラフィ技術は、重合可能な層内にレリーフ・パターンを形成すること、及び下にある基板内にレリーフ・パターンに相当するパターンを転写することを含む。基板は、可動ステージ上に位置決めされ、パターニングを容易にするために適切な位置とすることができる。このために、テンプレートが、テンプレートと基板との間に成形可能な液体を有する基板から間隔を空けて使用される。液体が固化されて、液体と接触しているテンプレートの面の形状と共形であるパターンを記録する固化層を形成する。次いで、テンプレートが固化層から離され、その結果、テンプレートと基板とが離隔される。次に基板と固化層が、固化層内のパターンに対応するレリーフ像を基板内に転写するプロセスにかけられる。

レベル０及びレベル１に対するパターニングされたフィールドの形状の選択を改善する必要がある。

これは独立請求項のシステムによって達成される。この発明は、インプリント・リソグラフィにおいて碁盤目状パターンを提供し、一緒に碁盤目状とされたときこれらの形状が、周辺凹部(moat)によって生じるオープン領域を解消するようにする。

本発明の好ましい実施態様は従属請求項に特徴付けられる。

本発明の実施形態が図面を参照して次に説明される。

本発明の実施形態は、一緒に碁盤目状とされた、パターニングされたフィールドの形状が、周辺凹部によって生じるオープン領域を解消するように、レベル０（インプリント又はフォトリソグラフィ又は電子ビーム等によってパターニングされる）とレベル１（インプリントによってパターニングされる）に対して、パターニングされたフィールドの形状の選択に向けられる。

図１を参照すると、基板１２上にレリーフ・パターンを形成するシステム８は、基板１２が支持されるステージ１０と、パターニング面１８を有するテンプレート１４とを含む。さらなる実施形態では、基板１２は基板チャック（図示せず）に結合される。この基板チャック（図示せず）は、限定しないが、真空や静電気を含む任意のチャックであってもよい。

テンプレート１４及び／又はモールド１６は、限定しないが、溶融石英、石英、シリコン、有機ポリマー、シロキサンポリマー、ホウケイ酸ガラス、フルオロカーボンポリマー、金属、強化サファイアを含むような材料で形成することができる。示したように、パターニング面１８は、複数の間隔を空けた凹部１７と突出部１９によって形成されたフィーチャを含む。しかし、さらなる実施形態ではパターニング面１８は実質的に平滑及び／又は平坦であってもよい。パターニング面１８には、基板１２上に形成されるべきパターンの基礎を形成する原パターンを設けている。

テンプレート１４は、テンプレート１４、したがってモールド１６を動きやすくするためにインプリント・ヘッド２０に結合されている。さらなる実施形態では、テンプレート１４はテンプレート・チャック（図示せず）に結合されている。このテンプレート・チャック（図示せず）は、限定しないが、真空や静電気を含む任意のチャックである。基板上に重合可能なモノマー材料２４を堆積するように、流体分配システム２２が、基板１２と選択的に流体連通状態に配置されるように設けられている。重合可能なモノマー材料２４は、例えば、滴下分配、スピン・コート、ディップ・コート、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）など既知の任意の技術を用いて堆積できることを理解されたい。

エネルギー２８の発生源２６が、経路３０に沿ってエネルギー２８を誘導するように設けられている。インプリント・ヘッド２０とステージ１０は、モールド１６と基板１２とが経路３０内で重なって配置されるように構成される。インプリント・ヘッド２０、ステージ１０のどちらか、又は両方が、重合可能なモノマー材料２４によって満たされる所望の容積を間に形成させるために、モールド１６と基板１２との間隔を変える。

図１を参照すると、所望の容積がモールド１６と基板１２の間で得られる前に、重合可能なモノマー材料２４が一般的に基板１２上に置かれている。しかし、重合可能なモノマー材料２４は、所望の容積が得られた後に、その容積を満たすようにしてもよい。所望の容積が重合可能なモノマー材料２４で満たされた後、発生源２６は、エネルギー２８、例えば広帯域エネルギーを発生し、そのエネルギーは、重合可能なモノマー材料２４に固化及び／又は架橋を起こさせ、基板１２の面２５とパターニング面１８の形状と共形にし、基板１２上にパターニングされた層５０を形成する。

広帯域エネルギーは、限定しないが、紫外波長、熱エネルギー、電磁エネルギー、可視光などを含む化学線成分を含む。利用される化学線成分は、当業者には既知であり、通常、インプリント層１２を形成する材料に依存する。このプロセスの制御は、ステージ１０と、インプリント・ヘッド２０と、流体分配システム２２と、発生源２６とにデータ通信し、メモリ３４中に記憶されたコンピュータ読取可能なプログラムで動作するプロセッサ３２によって制御される。

「Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｆｉｌｍｓ Ｄｕｒｉｎｇ ａｎ Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｐｒｏｃｅｓｓ」という名称の米国特許第６，９３２，９３４号、「Ｓｔｅｐ ａｎｄ Ｒｅｐｅａｔ Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」という名称の米国特許出願第１０／１９４，９９１号として出願された米国特許出願公開第２００４／０１２４５６６号、「Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｏｎｅ Ｂｉ−Ｌａｙｅｒ Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の米国特許出願第１０／３９６，６１５号として出願された米国特許出願公開第２００４／０１８８３８１号、「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｓｔｅｐｐｅｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」という名称の米国特許出願第１０／４３２，６４２号として出願された米国特許出願公開第２００４／０２１１７５４号において参照されるインプリント・リソグラフィ・プロセス及びシステムに上述したことがさらに使用されてもよく、これらの全てが参照により本明細書に組み込まれる。

インプリント・リソグラフィにおいて、イン・リキッド・アライメントを達成するために、あらゆるインプリント液を受け取らない領域（本明細書では、周辺凹部(moat)と呼ばれる）がテンプレート・アライメント・マークの下に設定される。これは、インプリント材料が、テンプレート材料と屈折率が一致する傾向があり、したがって液がテンプレートの下側を覆った場合、十分に結像しないためである。周辺凹部が使用される場合には、プリントされたウェーハ内に望ましくないオープン領域を残すことになり、これは、フィールド端部でのエッチングやＣＭＰのローディングの問題につながる。

本発明は、レベル０（インプリント又はフォトリソグラフィ又は電子ビーム等によってパターニングされる）及びレベル１（インプリントによってパターニングされる）に対するパターニングされたフィールドの形状の選択を対象とし、一緒に碁盤目状とされたときこれらの形状が、周辺凹部によって生じるオープン領域を解消させる。

図２〜６は、イン・リキッド・アライメント中にテンプレートと共に周辺凹部領域を使用している間に、オープン領域を回避するための、レベル０及びレベル１に対するフィールドの形状を規定する。これらの種類の形状は、おそらくは、１０μｍ未満、さらには１μｍ未満である、またテンプレートと先に硬化したインプリント（前のフィールド）の間の直接接触を回避するように存在する、図５に示したフィールド間のオープン領域を除いて、フィールドの界面部でオープン領域を解消する。ギャップが１ミクロン未満である場合、これは顕著なエッチング又はＣＭＰのローディングを生じないはずである。さらに、「Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｏｎｅ Ｂｉ−Ｌａｙｅｒ Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の米国特許出願第１０／３９６，６１５号に記載されているＳ−ＦＩＬ／Ｒ平坦化を用いると、これらの種類の小さなオープン領域を適切に覆えるはずである。

図２は層０のフィールド・レイアウト２００を示し、図３はこのようなレイアウトの碁盤目状の配置を示す。このような碁盤目状パターンのウェーハはフォトリソグラフィ、インプリント・リソグラフィ等を用いて得ることができる。レベル１上のアライメント・マーク２０２は、「Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｎａｎｏ−Ｓｃａｌｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ」という名称の米国特許出願第１１／０００，３３１号及び「Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｎａｎｏ−Ｓｃａｌｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ」という名称の米国特許出願第１１／０００，３２１号に記載されている、傾斜したｉＭＡＴアライメント・システムを使用するロバスト・アライメント・スキームのために必要に応じて市松模様マークであり、これらの米国出願特許は共に、参照により本明細書に組み込まれる。アライメント・マーク２０２の数は１から１６超の範囲である。これらのうちの６個によって補正可能な線形誤差Ｘ、Ｙ、θ、Ｍａｇｘ、Ｍａｇｙ、直交誤差の測定ができる。テスト・パターン領域２０３は、あらゆる処理を行う顧客によってテスト構造にするために使用される。これらの構造は、ウェーハ２０１がダイシングされチップになる時に結局失われる。しかし、ダイシング前に、顧客はテスト領域からプロセス・データとデバイス・データを測定でき、プロセス改善のためにこれらを使用できる。

図４Ａは、図２のウェーハの線Ｘ−Ｘに沿う断面図を図示しており、市松模様パターン２０２及びレベル１のインプリントのために使用される粘着層４０３（この例では共形）と共にアクティブ領域２０１内の例示的パターンを示す。図４Ｂは、図４Ａと同じ断面図であるが、レベル１のインプリント材料のための平坦化粘着層４０８を加えて図示している。

図５を参照すると、レイアウト２００に対応する層１のフィールド・レイアウト５００が示されている。白抜きボックス５０３（マークされた周辺凹部アライメント領域）は、「Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｎａｎｏ−Ｓｃａｌｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ」という名称の米国特許出願第１１／０００，３３１号及び「Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｎａｎｏ−Ｓｃａｌｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ」という名称の米国特許出願第１１／０００，３２１号に提示されているグレーティング（図６を参照のこと）を含んでもよい。これらの周辺凹部マークは、アクティブ・パターンの面６０２の上方で窪んでいて、これらのマークはレベル０のレイアウト２００で示した市松模様マーク２０２と重なることになるが、周辺凹部アライメント・マーク５０３はプリントしない。層１のパターン・レイアウト５００は、周辺凹部アライメント・マークによって発生したプリントされない領域を補うために同じ全領域に加えて、周辺凹部アライメント領域と同じ数の領域も含む。「ダミー・グレーティング」領域５０１として示したこれらの領域はグレーティング（又は他の同様の繰返しパターン）を有し、グレーティングのデューティ・サイクルは、エッチングとＣＭＰに対して適切なローディングを提供するように選択され、したがって高くした領域と窪んだ領域の全体が、ダミー・パターン５０１を囲む領域のそれと名目上同じである。グレーティングのピッチも、それらが周辺凹部アライメント・マーク５０３や市松模様マーク２０２によって生じる信号と実質的に干渉しないように選択される。レベル１ウェーハがプリントされる場合、レベル０の市松模様パターンと周辺凹部アライメント・マーク・パターンの間に既にプリントされているダミー・グレーティング５０１が置かれているいくつかの領域があることになる。したがって、これらの配置において信号の質の低下を最小にするように、ダミー・グレーティングのピッチが選択される。

図６は、レイアウト５００に対応するテンプレート６０１の断面Ｙ−Ｙに沿う断面を図示している。テンプレート６０１はアクティブ領域６０２において主要なレベル１のパターンを含む。高くしたアライメント・マーク５０３からアクティブ領域６０２を分離するために、任意の周辺凹部６０４領域が含まれてもよい。やはり、高くしたアライメント・マークが、好ましいが、必要なくてもよい。モノマー材料はＵＶ架橋のために縦方向で５％〜１０％まで縮むので、これは、状況によっては、アライメント・マークを高くせずに足りるクリアランスをもたらすことがある。

図６に示したように、テンプレート６０１が、アクティブ領域６０２中に配置された、アライメント・マークを含む周辺凹部部分６０４を備えることがある。周辺凹部部分の例は、「Ｍｏａｔ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ａｎ Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｔｅｍｐｌａｔｅ」という名称の米国特許出願第１０／９１７，７６１号として出願された米国特許出願公開第２００６／００３２４３７号にも記載されており、参照により本明細書に組み込まれる。周辺凹部６０４は、前述したプロセスの寿命に不利に影響を及ぼすことがある。周辺凹部６０４は、重合可能なモノマー材料２４（図１を参照のこと）をトラップし、したがって、連続的なインプリントと共にインプリントの質を低下させて潜在的にテンプレート１４の汚染場所になる。汚染は、防げない場合でもアライメント・マーク５０３をメサから外して、アクティブ領域６０２の面から窪ませて配置することによって最小にできる。

上で説明した本発明の実施形態は例示である。上で列挙した開示に対し多くの変更及び修正を加えることができるが、相変わらず本発明の範囲内にある。したがって、本発明の範囲は上記によって制限されてはならず、代わりに添付の特許請求の範囲とその全範囲の等価物を基準に決定すべきである。

テンプレートを基板から間隔を空けて置いてあるリソグラフィ・システムの簡略側面図である。 層０のフィールド・レイアウト図である。 碁盤目状の配置図である。 図２のフィールド・レイアウト２００の断面図である。 対応する層１のフィールド・レイアウト図である。 図５のテンプレートの断面図である。

Claims (11)

1. 基板上にパターン形成された複数の第１のフィールド・レイアウトと、テンプレートによって前記複数の第１のフィールド・レイアウト上にパターン形成された複数の第２のフィールド・レイアウトは、各フィールド・レイアウトのアクティブ・インプリント・フィールドの間の境界にオープン領域がないように、前記複数の第１のフィールド・レイアウトは互いに碁盤目状をした形状を有し、前記複数の第２のフィールド・レイアウトは互いに碁盤目状をした形状を有し、
   前記複数の第１のフィールド・レイアウトの複数のアライメント・マーク上にパターン形成された前記複数の第２のフィールド・レイアウトの複数のダミー・パターンは、前記テンプレートの前記複数の第１のフィールド・レイアウトに対するアライメントには干渉しないことを特徴とするインプリント・リソグラフィ・システム。
2. 基板上にパターン形成された複数の第１のフィールド・レイアウトと、テンプレートによって前記複数の第１のフィールド・レイアウト上にパターン形成された複数の第２のフィールド・レイアウトは、各フィールド・レイアウトのアクティブ・インプリント・フィールドの間の境界にあるオープン領域が前記境界の周部全体で同じであるように、前記複数の第１のフィールド・レイアウトは互いに碁盤目状をした形状を有し、前記複数の第２のフィールド・レイアウトは互いに碁盤目状をした形状を有し、
   前記複数の第１のフィールド・レイアウトの複数のアライメント・マーク上にパターン形成された前記複数の第２のフィールド・レイアウトの複数のダミー・パターンは、前記テンプレートの前記複数の第１のフィールド・レイアウトに対するアライメントには干渉しないことを特徴とするインプリント・リソグラフィ・システム。
3. 前記アクティブ・インプリント・フィールドが、前記テンプレートでアクティブ・フィーチャをインプリントする領域であり、前記境界が、前記アクティブ・インプリント・フィールドのそれぞれの上で前記テンプレートをアライメントするための前記アライメント・マークを含む請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記第１のフィールド・レイアウト及び第２のフィールド・レイアウトが、非矩形である形状を有する請求項１、２、又は３に記載のシステム。
5. 前記第１のフィールド・レイアウトのレイアウトが、インプリント・リソグラフィ、フォトリソグラフィ、電子ビーム・リソグラフィの群から選択される方法によってパターニングされる請求項３に記載のシステム。
6. 前記第２のフィールド・レイアウトのレイアウトが、インプリント・リソグラフィによってパターニングされる請求項３に記載のシステム。
7. 前記アライメント・マークが、市松模様でデザインされている請求項３に記載のシステム。
8. 前記境界がテスト・パターン領域を含む請求項３に記載のシステム。
9. 前記境界がダミー・グレーティングを含む請求項３に記載のシステム。
10. 前記境界がアライメント領域を含む請求項３に記載のシステム。
11. 前記アライメント領域が周辺凹部である請求項１０に記載のシステム。

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