JP5584241B2 - 半導体製造装置及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

半導体製造装置及び半導体デバイスの製造方法 Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、半導体製造装置及び半導体デバイスの製造方法に関する。
ナノインプリント技術を用いて半導体デバイスを製造する半導体製造装置において、半導体基板上の異物が、テンプレートの凹凸パターンに詰まることがある。テンプレートに詰まった異物は、形成するパターンの精度を低下させる。このため、テンプレートの洗浄が、一定の処理回数毎に行われる。しかしながら、異物は、不規則に現れる。一定の処理回数毎に洗浄を行う場合では、まだ使用可能なテンプレートを無駄に洗浄してしまうことがある。無駄な洗浄は、半導体製造装置の処理効率を低下させる。反対に、異物が高頻度に発生した場合に、パターンの精度が低下した状態のテンプレートを使い続けてしまうこともある。
特開２０１１−１７９１４号公報
本発明の実施形態は、高効率かつ高精度にナノインプリントの処理を行うことができる半導体製造装置及び半導体デバイスの製造方法を提供する。
本発明の実施形態によれば、基板ステージと、転写部と、制御部と、を備えた半導体製造装置が提供される。前記基板ステージには、半導体を含む基板がセットされる。前記転写部は、凹凸状のパターンが転写面に設けられたテンプレートを着脱可能に保持する。前記転写部は、転写材が塗布された前記基板の主面に、前記転写面を接触させ、前記転写材を硬化させることにより、前記主面に前記パターンを転写させる。前記制御部は、前記パターンを転写させる前の前記基板の前記主面上の異物の個数に関する情報を入手する。前記制御部は、前記転写部により前記パターンが転写された複数の基板の前記異物の前記個数を加算する。前記制御部は、前記異物の前記個数の加算値が上限値未満のときに前記転写部に前記パターンの転写を実施させる。前記制御部は、前記加算値が前記上限値に達したときに前記転写部に前記パターンの転写を実施させない。
第１の実施形態に係る半導体製造装置の構成を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る半導体製造装置の半導体デバイスの製造方法を例示するフローチャートである。 第１の実施形態に係る半導体製造装置の別の半導体デバイスの製造方法を例示するフローチャートである。 第２の実施形態に係る半導体製造装置の構成を例示する模式図である。 第２の実施形態に係る半導体製造装置の半導体デバイスの製造方法を例示するフローチャートである。
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る半導体製造装置の構成を例示する模式図である。
図１に表したように、半導体製造装置２１０は、半導体を含む基板２０がセットされる基板ステージ１２０と、基板２０の主面２０ａにパターンを転写させる転写部１００と、半導体製造装置２１０の各部と電気的に接続され、半導体製造装置２１０の各部の動作を制御する制御部１５０と、を備える。半導体製造装置２１０は、いわゆるナノインプリント処理を基板２０に施す。半導体製造装置２１０は、例えば、トランジスタやメモリなどの半導体デバイスの製造に用いられる。半導体デバイスは、例えば、半導体部品と機械部品とが組み合わされたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）でもよい。
基板２０は、例えば、シリコンを含む。例えば、基板２０において、シリコンの上にハードマスク層が設けられる。主面２０ａは、例えば、ハードマスク層によって形成される。ハードマスク層には、例えば、ＳｉＯ２が用いられる。基板２０は、例えば、図示を省略したカセットに複数収納された状態で、半導体製造装置２１０にセットされる。
転写部１００は、例えば、凹凸状のパターン１０ｐが転写面１０ａに設けられたテンプレート１０を着脱可能に保持するテンプレート保持部１１０と、基板ステージ１２０にセットされた基板２０の主面２０ａの上に転写材を滴下して、主面２０ａに転写材を塗布する滴下部１３０と、テンプレート１０の転写面１０ａを基板２０の主面２０ａに接触させる位置と、転写面１０ａを主面２０ａから離間させた位置と、の間で、テンプレート保持部１１０を移動させる移動機構１４０と、転写材を硬化させるための光照射部１６０と、主面２０ａの上に形成された液滴の径を測定する測定部１７０と、を含む。
テンプレート保持部１１０は、転写面１０ａを基板２０の主面２０ａに対向させてテンプレート１０を保持する。転写材には、例えば、光硬化性樹脂などが用いられる。光照射部１６０は、例えば、光硬化性樹脂を含む転写材の硬化が進行する光を主面２０ａに向けて照射する。光照射部１６０は、例えば、３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外光を主面２０ａに向けて照射する。光照射部１６０から放出された光は、テンプレート１０を透過して主面２０ａに入射する。このため、テンプレート１０には、光透過性を有する材料が用いられる。テンプレート１０には、例えば、石英などが用いられる。これにより、光照射部１６０から放出された光によって、転写材が硬化する。なお、転写材は、例えば、熱の印加によって硬化する熱硬化性樹脂でもよい。この場合、光照射部１６０に変えて、ヒータなどを用いて転写材を硬化させればよい。
転写部１００は、例えば、テンプレート保持部１１０にテンプレート１０を保持させる。転写部１００は、例えば、滴下部１３０によって主面２０ａに転写材を塗布する。転写部１００は、例えば、移動機構１４０を駆動させ、転写材が塗布された主面２０ａに転写面１０ａを接触させる。転写部１００は、例えば、主面２０ａに転写面１０ａを接触させた状態で、光照射部１６０によって転写材を硬化させる。転写部１００は、例えば、再び移動機構１４０を駆動させ、転写面１０ａを主面２０ａから離間させる。これにより、転写部１００は、テンプレート１０のパターン１０ｐを基板２０の主面２０ａに転写させる。
滴下部１３０、光照射部１６０及び測定部１７０は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。例えば、滴下部１３０、光照射部１６０及び測定部１７０は、半導体製造装置２１０とは別体として設けてもよい。
ここで、基板ステージ１２０にセットされた基板２０の主面２０ａから、テンプレート保持部１１０に保持されたテンプレート１０の転写面１０ａに向かう方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸の正の方向が上方向であり、負の方向が下方向である。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向とＸ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
基板ステージ１２０は、ステージ定盤１２３の上に設けられ、例えば、Ｘ軸方向に沿って移動できる。基板ステージ１２０は、基板吸着部１２１と、基準マーク台１２２と、を含む。基板吸着部１２１は、基板２０を吸着させることにより、基板２０を着脱可能に保持する。基板２０は、基板吸着部１２１に吸着させることにより、基板ステージ１２０の上にセットされる。基準マーク台１２２は、例えば、基板ステージ１２０の位置の制御に用いられる。
基板ステージ１２０は、例えば、図示を省略した搬送機構などによってカセットから取り出された基板２０を受け取る位置と、基板２０の主面２０ａをテンプレート１０の転写面１０ａに対向させる位置と、の間で、Ｘ軸方向に移動する。これにより、カセットに収納された基板２０が、テンプレート１０と対向した状態になる。
半導体製造装置２１０は、例えば、カセットから取り出された基板２０に対してパターン１０ｐを転写させた後、その処理後の基板２０を再びカセットに戻す。そして、次の基板２０を取り出し、同じ処理を順次繰り返すことにより、カセットに収納された複数の基板２０のそれぞれに対して連続的にパターン転写の処理を行う。このように、半導体製造装置２１０は、例えば、カセット単位で複数の基板２０を連続的に処理する。
滴下部１３０は、例えば、基板ステージ１２０のカセットとテンプレート保持部１１０との間の搬送経路上に配置される。滴下部１３０は、例えば、基板ステージ１２０がＸ軸方向に沿って移動し、基板２０が滴下部１３０の下方に配置された際に、基板２０の主面２０ａに転写材を滴下する。滴下部１３０には、例えば、ピエゾ素子などを用いたインクジェット方式などの液滴滴下装置を用いることができる。
テンプレート保持部１１０は、ベース１１１に連結されている。ベース１１１は、移動機構１４０に連結されている。移動機構１４０は、例えば、テンプレート保持部１１０をＺ軸方向に移動させる。移動機構１４０は、例えば、テンプレート１０の転写面１０ａと、基板２０の主面２０ａと、の距離を変化させることにより、転写面１０ａを主面２０ａに接触させる。なお、移動機構１４０は、テンプレート１０の転写面１０ａと、基板２０の主面２０ａと、の相対的な位置を変更できればよい。移動機構１４０は、例えば、基板ステージ１２０をＺ軸方向に沿って移動させる構成でもよい。
ベース１１１には、例えば、アライメントセンサ１１２が設けられている。アライメントセンサ１１２は、例えば、テンプレート保持部１１０と基板ステージ１２０とのＸ−Ｙ平面内における位置を調整する。これにより、テンプレート１０と基板２０とのＸ−Ｙ平面内における位置が適切に制御される。
測定部１７０は、基板２０上に設けられた液滴を撮像する撮像部１７１と、撮像部１７１で撮像された画像を処理する画像処理部１７２と、を有する。測定部１７０は、例えば、基板２０の主面２０ａの上に形成された液滴の径を測定する。測定部１７０は、例えば、テンプレート１０と基板２０との位置合わせ（アライメント）のための位置合わせマークの認識に用いてもよい。撮像部１７１には、例えば、ＣＣＤカメラなどを用いることができる。
半導体製造装置２１０は、パターン１０ｐを転写させる前の主面２０ａ上の異物５を検知する異物検知部１８０と、テンプレート１０の洗浄を行う洗浄部１９０と、をさらに備える。なお、異物検知部１８０及び洗浄部１９０は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。例えば、異物検知部１８０及び洗浄部１９０は、半導体製造装置２１０とは別体として設けてもよい。
異物検知部１８０は、例えば、発光部１８１と、受光部１８２と、を含む。発光部１８１は、主面２０ａに向けて斜めに光を入射させる。受光部１８２は、主面２０ａと対向する受光面１８２ａを有する。受光面１８２ａは、例えば、二次元マトリクス状に配置された複数のフォトダイオードによって形成される。受光部１８２は、例えば、受光面１８２ａにおいて光電変換機能を有する。異物検知部１８０は、例えば、基板ステージ１２０のカセットとテンプレート保持部１１０との間の搬送経路上に配置される。異物検知部１８０は、この例では、例えば、カセットと滴下部１３０との間の搬送経路上に配置される。
主面２０ａ上に異物５が無い場合、発光部１８１から放出された光は、平滑な主面２０ａで正反射する。このため、主面２０ａ上に異物５が無い場合には、発光部１８１から放出された光は、受光部１８２に入射しない。一方、主面２０ａに異物５が有る場合、発光部１８１から放出された光は、異物５で乱反射する。このため、主面２０ａに異物５が有る場合には、発光部１８１から放出された光の一部が、散乱光となって受光部１８２の受光面１８２ａに入射する。
異物検知部１８０は、例えば、発光部１８１から放出された光が、受光部１８２に受光されるか否かによって、異物５を検知する。異物検知部１８０は、例えば、発光部１８１から光を放出させ、その光を受光部１８２が受光した場合に、主面２０ａ上に異物５が有ると検知する。半導体製造装置２１０においては、例えば、基板ステージ１２０を移動させ、主面２０ａと異物検知部１８０との相対的な位置を変化させながら、異物検知部１８０に検知を行わせる。これにより、主面２０ａ全体の異物５の検知が行われる。なお、異物検知部１８０が検知する異物５は、例えば、半導体デバイスの製造過程で生成されるＳｉＯ２の粒子や、半導体製造装置２１０などから発生するダストメタル（例えばステンレスやアルミニウム）などである。
異物検知部１８０は、例えば、受光部１８２に入射した光の受光面１８２ａ上の位置と、主面２０ａと異物検知部１８０との相対的な位置と、を基に、主面２０ａ上の異物５の位置を検知する。また、異物検知部１８０は、例えば、受光部１８２に受光された光の面積により、異物５の大きさを検知する。異物検出部１８０は、例えば、０．１μｍ以上の最大幅を有するものを異物５として検出する。
異物検知部１８０は、１つの基板２０に対する異物５の検知を行った後、例えば、検知した異物５の個数、検知した異物５のそれぞれの位置及び大きさに関する情報を、パターン１０ｐを転写させる前の主面２０ａ上の異物５を検知した異物情報として制御部１５０に供給する。
異物検知部１８０は、上記の構成に限ることなく、例えば、パターン１０ｐを転写させる前の主面２０ａを撮像し、画像処理によって異物５を検知する構成でもよい。異物情報は、例えば、主面２０ａ全体の異物５を検知した際の受光部１８２の電気信号でもよい。この場合、前記電気信号を基に、異物５の個数や大きさを、制御部１５０に判断させればよい。
洗浄部１９０は、例えば、洗浄ユニット１９１と、搬送アーム１９２と、を含む。洗浄ユニット１９１は、例えば、テンプレート１０を収容する筐体１９３と、筐体１９３に収容されたテンプレート１０に向けて紫外線を照射する光源１９４と、を含む。光源１９４は、例えば、真空紫外線（Vacuum Ultra Violet：ＶＵＶ）を照射する。光源１９４は、例えば、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の波長の光を真空紫外線として照射する。洗浄ユニット１９１は、真空紫外線をテンプレート１０に照射し、テンプレート１０に付着した有機物を真空紫外線によって分解、酸化揮発除去させることにより、テンプレート１０を洗浄する。この際、洗浄ユニット１９１は、酸素による真空紫外線の吸収を抑制させるため、例えば、筐体１９３内を真空状態にするか、または、筐体１９３内に窒素を充填させる。なお、テンプレート１０の洗浄は、例えば、超音波洗浄などでもよい。
搬送アーム１９２は、テンプレート保持部１１０と洗浄ユニット１９１との間で、テンプレート１０を搬送する。搬送アーム１９２は、例えば、テンプレート１０の洗浄を行う場合に、テンプレート保持部１１０から取り外されたテンプレート１０を受け、そのテンプレート１０を洗浄ユニット１９１に搬送する。搬送アーム１９２は、例えば、洗浄ユニット１９１で洗浄されたテンプレート１０を、洗浄ユニット１９１からテンプレート保持部１１０に搬送し、そのテンプレート１０を再びテンプレート保持部１１０に保持させる。
制御部１５０は、例えば、転写部１００、基板ステージ１２０、異物検知部１８０及び洗浄部１９０に電気的に接続され、これらの動作を制御する。
制御部１５０は、異物検知部１８０から異物情報を処理する基板２０毎に入手する。制御部１５０は、異物情報を入手すると、その異物情報に基づいて、異物５の個数の累積加算を行い、その累積値（加算値）を記憶する。異物５の累積加算は、新しいテンプレート１０に交換された時点、または、テンプレート１０の洗浄が行われた時点を基準とし、その時点からの累積値がカウントされる。なお、制御部１５０における異物情報の入手は、処理する全ての基板２０毎に限ることなく、例えば、数枚おきに入手してもよい。
制御部１５０は、例えば、未使用のテンプレート１０がテンプレート保持部１１０に保持された際に、累積値を「０」とする。制御部１５０は、基板２０に対するパターン転写の処理を行う毎に、異物検知部１８０から異物情報を入手し、その異物情報に含まれる異物５の個数を加算していく。
例えば、未使用のテンプレート１０がテンプレート保持部１１０に保持された後、最初に処理する基板２０から例えば２個の異物５が検知された場合、制御部１５０は、累積値を「２」とする。そして、次に処理する基板２０から例えば１個の異物５が検知された場合、制御部１５０は、「２」に「１」を累積加算し、累積値を「３」とする。
制御部１５０は、例えば、テンプレート１０が新たなテンプレート１０に交換された場合、及び、テンプレート１０が洗浄部１９０によって洗浄された場合に、累積値をクリアする。なお、テンプレート１０が交換されたか否か、または、テンプレート１０が洗浄されたか否か、を判定するための情報は、制御部１５０によって内部的に生成される情報でもよいし、外部から供給される情報でもよい。
制御部１５０には、異物５の個数の累積値の上限値が記憶されている。累積値の上限値は、例えば、６０個（例えば５０個以上１００個以下）である。制御部１５０は、異物５の個数の累積加算を行った後、異物５の個数の累積値が、上限値に達したか否かを判定する。制御部１５０は、上限値に達していないと判定した場合、転写部１００によるパターン１０ｐの転写の処理を実行させる。一方、制御部１５０は、上限値に達したと判定した場合、転写部１００によるパターン１０ｐの転写の処理を停止させる。このように、制御部１５０は、異物５の個数の累積値が上限値未満のときに転写部１００にパターン１０ｐの転写を実施させ、累積値が上限値に達したときに転写部１００にパターン１０ｐの転写を実施させない。
制御部１５０は、転写部１００によるパターン１０ｐの転写の処理を停止させた場合、洗浄部１９０に洗浄の実行を指示する。制御部１５０は、洗浄部１９０にテンプレート１０を洗浄させた後、転写部１００の停止を解除させ、転写の処理を再開させる。また、制御部１５０は、転写部１００の停止の解除とともに、異物５の個数の累積値をクリアする。
また、制御部１５０は、異物情報を入手すると、その異物情報に基づいて、検知された異物５のそれぞれの大きさが、所定値以上か否かを判定する。制御部１５０は、例えば、異物５に含まれる最大の幅において、１μｍを所定値として判定を行う。制御部１５０は、１μｍ以上の大きさの異物５が、基板２０に１つでも含まれる場合、当該基板２０に対する処理を中止する。一方、制御部１５０は、基板２０に含まれる全ての異物５の大きさが、１μｍ未満である場合、当該基板２０に対する処理を継続させる。処理が中止された基板２０は、例えば、パターン１０ｐが転写されることなくカセットに戻される。そして、処理が中止された基板２０は、例えば、ハードマスク層などの下地を再処理する工程に回される。
このように、この例では、例えば、基板２０に含まれる異物５の大きさが１μｍ未満で、かつ異物５の個数の累積値が６０個未満である場合に、その基板２０に対するパターン１０ｐの転写が正常に実行される。基板２０に含まれる異物５の大きさが１μｍ未満で、異物５の個数の累積値が６０個以上である場合、洗浄部１９０によるテンプレート１０の洗浄が行われた後、その基板２０に対するパターン１０ｐの転写が実行される。そして、基板２０に含まれる異物５の大きさが１μｍ以上である場合、その基板２０に対するパターン１０ｐの転写が中止され、次の基板２０に対する処理が開始される。
図２は、第１の実施形態に係る半導体製造装置の半導体デバイスの製造方法を例示するフローチャートである。
図２に表したように、半導体製造装置２１０によって半導体デバイスの製造を行う場合には、まずテンプレート１０をテンプレート保持部１１０に保持させる（ステップＳ１１０）。また、複数の基板２０を収納したカセットを半導体製造装置２１０にセットする。制御部１５０に処理の開始を指示する。
制御部１５０は、処理の開始が指示されると、基板ステージ１２０を駆動し、基板２０を受け取る位置に基板ステージ１２０を移動させる。制御部１５０は、カセットから取り出された基板２０を基板吸着部１２１に吸着させることにより、基板２０を基板ステージ１２０にセットする（ステップＳ１１１）。
制御部１５０は、基板ステージ１２０をＸ軸方向に移動させ、基板２０の主面２０ａを異物検知部１８０に対向させる。制御部１５０は、基板２０の主面２０ａと異物検知部１８０とが対向した状態で、異物検知部１８０に検知の実行を指示することにより、処理を行う基板２０に関する異物情報を異物検知部１８０から入手する（ステップＳ１１２）。
制御部１５０は、入手した異物情報を基に、検知された異物５のそれぞれの大きさが、所定値以上か否かを判定する（ステップＳ１１３）。例えば、検知された異物５のそれぞれの大きさが、１μｍ以上か否かを判定する。制御部１５０は、１μｍ以上の大きさの異物５が、基板２０に１つでも含まれる場合、当該基板２０に対する処理を中止する。制御部１５０は、処理を中止した場合、その基板２０に対するパターン１０ｐの転写を行うことなく、次の基板２０に対する処理を開始する。これにより、ナノインプリントの処理を行う際に、転写面１０ａと主面２０ａとの間に、過度に大きな異物５が挟み込まれ、テンプレート１０や基板２０が破損してしまうことを抑制することができる。
制御部１５０は、基板２０に含まれる全ての異物５の大きさが、１μｍ未満である場合、当該基板２０に対する処理を継続させる。制御部１５０は、処理を継続させた場合、異物情報を基に、異物５の個数の累積加算を行い、その累積値を記憶する（ステップＳ１１４）。
制御部１５０は、異物５の個数の累積加算を行った後、異物５の個数の累積値が、上限値に達したか否かを判定する（ステップＳ１１５）。例えば、異物５の個数の累積値が、６０個に達したか否かを判定する。
制御部１５０は、上限値に達していないと判定した場合、当該基板２０に対するパターン１０ｐの転写の処理を転写部１００に実行させる（ステップＳ１１６）。すなわち、制御部１５０は、累積値が上限値未満のときに転写部１００にパターン１０ｐの転写を実施させる。転写部１００によるパターン１０ｐの転写の処理では、基板ステージ１２０をＸ軸方向に移動させ、基板２０の主面２０ａを滴下部１３０に対向させる。滴下部１３０によって主面２０ａに転写材を塗布する。基板ステージ１２０をＸ軸方向に移動させ、基板２０の主面２０ａをテンプレート１０の転写面１０ａに対向させる。移動機構１４０を駆動させ、転写材が塗布された主面２０ａに転写面１０ａを接触させる。主面２０ａに転写面１０ａを接触させた状態で、光照射部１６０から主面２０ａに向けて光を照射し、転写材を硬化させる。移動機構１４０を駆動させ、転写面１０ａを主面２０ａから離間させる。これにより、テンプレート１０のパターン１０ｐが、基板２０の主面２０ａに転写される。
制御部１５０は、ステップＳ１１５において上限値に達したと判定した場合、転写部１００によるパターン１０ｐの転写の処理を停止させる（ステップＳ１２１）。すなわち、制御部１５０は、累積値が上限値に達したときに、転写部１００にパターン１０ｐの転写を実施させない。制御部１５０は、転写部１００の転写の処理を停止させた後、洗浄部１９０に洗浄の実行を指示する（ステップＳ１２２）。洗浄部１９０は、洗浄の実行を指示されると、テンプレート保持部１１０に保持されたテンプレート１０の洗浄を行い、洗浄後のテンプレート１０をテンプレート保持部１１０に戻す。
制御部１５０は、洗浄部１９０にテンプレート１０を洗浄させた後、転写部１００の停止を解除させる（ステップＳ１２３）。また、制御部１５０は、転写部１００の停止の解除とともに、異物５の個数の累積値をクリアする。制御部１５０は、転写部１００の停止を解除させ、基板２０に対するパターン１０ｐの転写の処理を転写部１００に実行させる（ステップＳ１１６）。
主面２０ａの上に異物５が有る状態でナノインプリントの処理を行うと、異物５がパターン１０ｐに詰まり、パターン１０ｐに欠陥を生じさせてしまう場合がある。半導体製造装置２１０においては、パターン１０ｐを転写させる前の主面２０ａ上の異物５を検知し、その異物５の累積値に基づいてテンプレート１０の洗浄を行うので、テンプレート１０の無駄な洗浄の発生を抑えることができる。従って、半導体製造装置２１０においては、ナノインプリントの処理を効率良く行うことができる。また、半導体製造装置２１０では、異物５の累積値に基づいてテンプレート１０の洗浄を行うので、パターン１０ｐの精度が低下した状態のテンプレート１０を使い続けてしまうことも抑えることができる。従って、半導体製造装置２１０においては、ナノインプリントの処理を高精度に行うこともできる。
制御部１５０は、パターン１０ｐの転写の処理を実行させた場合、及び、検知された異物５のそれぞれの大きさを所定値以上と判定した場合に、カセットに含まれる全ての基板２０に対して処理が終了したか否かを判定する。終了していない場合には、次の基板２０の基板ステージ１２０へのセットを行い、上記の処理を繰り返す。終了した場合には、処理を停止させる。
以上により、半導体製造装置２１０において、高効率かつ高精度にナノインプリントの処理を行うことができる。
異物情報は、例えば、半導体製造装置２１０の外部に設けられた異物検知部から入手してもよいし、他の装置から入手してもよい。ステップＳ１２２における洗浄の実行の指示は、半導体製造装置２１０の内部に設けられた洗浄部１９０に対する指示のみならず、半導体製造装置２１０とは別の洗浄部に対する指示でもよい。例えば、転写部１００によるパターン１０ｐの転写を停止させる処理までを行い、停止解除の指示の入力に応じて、転写部１００の停止を解除させる構成としてもよい。停止解除の指示は、例えば、別の装置から入力される構成とすることができる。または、停止解除ボタン（停止解除操作部）を半導体製造装置２１０に設け、停止解除ボタンの操作に応じて制御部１５０に停止解除指示が入力される構成でもよい。
図３は、第１の実施形態に係る半導体製造装置の別の半導体デバイスの製造方法を例示するフローチャートである。
図３に表したように、ステップＳ１１５において上限値に達したと判定され、ステップＳ１２１において転写部１００によるパターン１０ｐの転写の処理を停止させた後に、使用中のテンプレート１０の洗浄回数が、所定値以上か否かの判定を行ってもよい（ステップＳ１２４）。
テンプレート１０を繰り返し使用していると、例えば、洗浄では除去することができない異物５がパターン１０ｐに詰まったり、異物５との接触などによってパターン１０ｐの一部が破損したりする。そこで、例えば制御部１５０に、使用中のテンプレート１０に対し、洗浄部１９０で何回洗浄を行ったかを記憶しておく。そして、ステップ１２４の判定を制御部１５０に行わせる。制御部１５０は、使用中のテンプレート１０の洗浄回数が所定値未満である場合、ステップＳ１２２に進み、洗浄部１９０に洗浄の実行を指示する。一方、制御部１５０は、使用中のテンプレート１０の洗浄回数が所定値以上である場合、例えば、転写部１００にテンプレート１０の交換を指示する（ステップＳ１２５）。転写部１００は、例えば、交換の指示に応答して、図示を省略したアームなどにより、テンプレート１０を交換する。テンプレート１０の交換は、手動で行ってもよい。すなわち、テンプレート１０の交換の指示は、ユーザなどに対する報知でもよい。
制御部１００は、テンプレート１０の交換が終了した後、ステップＳ１２３に進み、転写部１００の停止を解除させる。このように、使用中のテンプレート１０の洗浄回数に応じてテンプレート１０を交換させるようにすれば、ナノインプリントの処理をより高精度に行うことができる。なお、図２に表した製造方法の工程において、ステップＳ１２２をテンプレート１０の交換の指示に置き換えてもよい。すなわち、異物５の個数の累積値が、上限値に達した場合に、毎回テンプレート１０を交換させるようにしてもよい。
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る半導体製造装置の構成を例示する模式図である。
図４に表したように、半導体製造装置２２０は、テンプレート検査部２２２を、さらに備える。テンプレート検査部２２２は、例えば、搬送アーム１９２の搬送経路上に配置され、洗浄後のテンプレート１０のパターン１０ｐの検査を行う。テンプレート検査部２２２は、例えば、テンプレート１０の転写面１０ａを撮像し、画像処理によってパターン１０ｐの検査を行う。
テンプレート検査部２２２は、例えば、画像処理により、洗浄後のテンプレート１０のパターン１０ｐの欠陥の個数を入手する。テンプレート検査部２２２は、例えば、制御部１５０に電気的に接続される。テンプレート検査部２２２は、例えば、パターン１０ｐの検査を行った後、入手した欠陥の個数を含む情報を、パターン１０ｐの検査結果を示すパターン検査情報として制御部１５０に供給する。ここで、パターン１０ｐの欠陥とは、例えば、パターン１０ｐに詰まった異物５などである。また、パターン１０ｐの欠陥の最大幅は、例えば、０．１μｍ以上１．０μｍ以下とする。
制御部１５０は、例えば、洗浄部１９０に洗浄を行わせた後、テンプレート検査部２２２にパターン１０ｐの検査を実行させ、テンプレート検査部２２２からパターン検査情報を入手する。制御部１５０は、パターン検査情報を入手した後、異物５の個数の累積値の判定に用いる上限値の更新を行う。制御部１５０は、例えば、基の上限値をＵＬ１、更新後の上限値をＵＬ２、パターン検査情報に含まれるパターン１０ｐの欠陥の個数をαとしたとき、下式（１）によって上限値を更新する。
ＵＬ２＝ＵＬ１−α … （１）
すなわち、制御部１５０は、基の上限値ＵＬ１から、洗浄によって除去することができなかったパターン１０ｐの欠陥の個数αを減算することによって、更新後の上限値ＵＬ２を求める。
図５は、第２の実施形態に係る半導体製造装置の半導体デバイスの製造方法を例示するフローチャートである。
図５に表したように、半導体製造装置２２０の制御部１５０は、ステップＳ１１５で上限値に達したと判定され、ステップＳ１２１で転写部１００によるパターン１０ｐの転写の処理を停止させ、ステップＳ１２２で洗浄部１９０に洗浄の実行を指示した後、テンプレート検査部２２２にパターン１０ｐの検査の実行を指示する（ステップＳ１３１）。そして、制御部１５０は、テンプレート検査部２２２からパターン検査情報を入手する。
制御部１５０は、入手したパターン検査情報を基に、（１）式により、上限値の更新を行う（ステップＳ１３２）。制御部１５０は、更新した上限値が、所定値以上か否かの判定を行う（ステップＳ１３３）。制御部１５０は、更新した上限値が所定値以上である場合、ステップＳ１２３に進み、転写部１００の停止を解除させる。一方、制御部１５０は、更新した上限値が所定値以下である場合、テンプレート１０の交換を指示する（ステップＳ１３４）。制御部１５０は、テンプレート１０の交換が行われた後、ステップＳ１２３に進み、転写部１００の停止を解除させる。
このように、半導体製造装置２２０においては、洗浄後のパターン１０ｐを検査し、洗浄で取り除くことができなかった欠陥の個数に応じて上限値を更新する。こうすれば、パターン１０ｐの精度が低下した状態のテンプレート１０を使い続けてしまうことを、より適切に抑えることができる。従って、半導体製造装置２２０では、ナノインプリントの処理をより高精度に行うことができる。さらには、更新した上限値が、所定値以上か否かの判定により、テンプレート１０の交換のタイミングを、より適切に把握することができる。なお、テンプレート検査部２２２は、半導体製造装置２２０とは別に設けてもよい。制御部１５０は、半導体製造装置２２０と別に設けられたテンプレート検査部２２２からパターン検査情報を入手してもよい。
実施形態によれば、高効率かつ高精度にナノインプリントの処理を行うことができる半導体製造装置及び半導体デバイスの製造方法が提供される。
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれは良い。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体製造装置に含まれる、基板ステージ、転写部、制御部、洗浄部、異物検知部及び光源などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した基板保持装置及びパターン転写装置並びにパターン転写方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体製造装置及び半導体デバイスの製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
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。
５…異物、 １０…テンプレート、 １０ａ…転写面、 １０ｐ…パターン、 ２０…基板、 ２０ａ…主面、 １１０…テンプレート保持部、 １１１…ベース、 １１２…アライメントセンサ、 １２０…基板ステージ、 １２１…基板吸着部、 １２２…基準マーク台、 １２３…ステージ定盤、 １３０…滴下部、 １４０…移動機構、 １５０…制御部、 １６０…光照射部、 １７０…測定部、 １７１…撮像部、 １７２…画像処理部、 １８０…異物検知部、 １８１…発光部、 １８２…受光部、 １８２ａ…受光面、 １９０…洗浄部、 １９１…洗浄ユニット、 １９２…搬送アーム、 １９３…筐体、 １９４…光源、 ２１０、２２０…半導体製造装置、 ２２２…テンプレート検査部

Claims (6)

  1. 半導体を含む基板がセットされる基板ステージと、
    凹凸状のパターンが転写面に設けられたテンプレートを着脱可能に保持し、転写材が塗布された前記基板の主面に前記転写面を接触させ、前記転写材を硬化させることにより前記主面に前記パターンを転写させる転写部と、
    前記パターンを転写させる前の前記基板の前記主面上の異物の個数に関する情報を入手し、前記転写部により前記パターンが転写される複数の基板の、前記異物の前記個数を加算し、前記異物の前記個数の加算値が上限値未満のときに前記転写部に前記パターンの転写を実施させ、前記加算値が前記上限値に達したときに前記転写部に前記パターンの転写を実施させない制御部と、
    前記主面上の前記異物を検知し、前記異物の個数に関する情報として前記制御部に供給する異物検知部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記加算値が前記上限値に達したときに、前記テンプレートに向けて紫外線を照射する光源を含み前記テンプレートの洗浄を行う洗浄部に、洗浄の実行を指示する半導体製造装置。
  2. 半導体を含む基板がセットされる基板ステージと、
    凹凸状のパターンが転写面に設けられたテンプレートを着脱可能に保持し、転写材が塗布された前記基板の主面に前記転写面を接触させ、前記転写材を硬化させることにより前記主面に前記パターンを転写させる転写部と、
    前記パターンを転写させる前の前記基板の前記主面上の異物の個数に関する情報を入手し、前記転写部により前記パターンが転写される複数の基板の、前記異物の前記個数を加算し、前記異物の前記個数の加算値が上限値未満のときに前記転写部に前記パターンの転写を実施させ、前記加算値が前記上限値に達したときに前記転写部に前記パターンの転写を実施させない制御部と、
    を備えた半導体製造装置。
  3. 前記制御部は、前記加算値が前記上限値に達したときに、前記テンプレートの洗浄を行う洗浄部に、洗浄の実行を指示する請求項２記載の半導体製造装置。
  4. 前記主面上の前記異物を検知し、前記異物の個数に関する情報として前記制御部に供給する異物検知部を、さらに備えた請求項２または３に記載の半導体製造装置。
  5. 前記洗浄部は、前記テンプレートに向けて紫外線を照射する光源を含む請求項２〜４のいずれか１つに記載の半導体製造装置。
  6. 基板ステージに半導体を含む基板をセットする工程と、
    前記パターンを転写させる前の前記基板の主面上の異物の個数に関する情報を入手する工程と、
    前記パターンが転写される複数の基板の前記異物の前記個数を加算する工程と、
    前記異物の前記個数の加算値が上限値に達したか否かを判定し、前記上限値未満のときに、転写材が塗布された前記基板の前記主面に、凹凸状のパターンが設けられたテンプレートの転写面を接触させ、前記転写材を硬化させることにより前記主面に前記パターンを転写させる処理を実施し、前記加算値が前記上限値に達したときに前記パターンを転写させる処理を実施しない工程と、
    を備えた半導体デバイスの製造方法。
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