JP6643075B2 - インプリント方法、型の製造方法、および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリント方法、型の製造方法、および物品の製造方法に関する。

基板上のインプリント材を型（モールド）によって成形するインプリント処理により、基板上にパターンを形成する微細加工技術がある。この技術は、インプリント技術とも呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細なパターン（構造体）を形成することができる。パターンの形成は、未硬化のインプリント材へのモールドの接触（押型）、インプリント材の硬化、モールドの剥離（離型）により行われる。インプリント技術を応用して、例えば、半導体素子を大量に製造する場合、一連の工程の繰り返しによりモールドは破損しうる。モールドが破損すると、形成したパターンに欠陥が発生し、製造された物品の性能が低下しうる。また、モールドを繰り返して使用することため、モールドが使用された時間や基板上にパターンを形成した回数によってモールドの状態（モールドに形成されたパターンの形状）が変化し、インプリントによって製造された物品の性能が低下しうる。

モールドの破損（モールドの変化）によるパターン欠陥の発生は、使用するモールドを複数用意し、適宜交換することで防止できる。特許文献１は、露光装置に用いるマスクの廃棄処理等のタイミングを管理する技術を開示している。

特開２００７−３１７７８０号公報

複数のモールドを使用する場合、モールドの個体差（製造誤差）が問題となる。しかしながら、上記特許文献では、マスクの製造誤差を考慮してマスクを管理していない。

本発明は、例えば、パターン欠陥の発生を抑える点で有利なインプリント方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、基板上のインプリント材にモールドを用いてパターンを形成するインプリント方法であって、複数の基板のインプリント処理を行う際に必要となるモールドの数を決定する第一工程と、モールド複製装置によりマスタモールドから複製された複数のモールドから、第一工程で決定された数のモールドを特定し、インプリント処理に用いるモールド群として決定する第二工程と、を有し、第二工程では、同一のモールド複製装置および同一のマスタモールドにより複製されたモールドで、モールド群が構成されるように決定することを特徴とする。

本発明によれば、例えば、パターン欠陥の発生を抑える点で有利なインプリント方法を提供することができる。

第１実施形態に係るインプリント装置の構成を示す概略図である。 半導体製造ラインの構成を示す概略図である。 第１実施形態に係るインプリント工程のフローチャートである。 インプリントに必要な型の枚数を算出する方法を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る製造履歴情報が近い型を探す方法を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る製造履歴情報が近い型を探す方法を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る製造履歴情報が近い型を探す方法を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るインプリント装置１の構成を示す概略図である。ここでは、光硬化法を用いたインプリント装置として、紫外線の照射によって基板上の未硬化のインプリント材を硬化させる紫外線硬化型インプリント装置を使用した。ただし、インプリント材の硬化方法として、他の波長域の光の照射による方法や、他のエネルギー（例えば、熱）による方法を用いてもよい。インプリント装置１は、例えば、半導体デバイスの製造に使用され、被処理対象である基板（ウエハ）５上に型（モールド）３の凹凸パターンを転写する。インプリント装置１は、照射部２と、型保持部４と、基板ステージ６と、塗布部７と、制御部８と、保管部９と、ロードポート１１と、搬送部１２と、を有する。照射部２は、塗布部７により基板５上に塗布されたインプリント材に型３を介して紫外線を照射する。型保持部４は、型３を保持してＺ方向に駆動し、基板ステージ６に保持された基板５上のインプリント材に型３の凹凸パターンを接触させる。ここで、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向、Ｙ方向とする。制御部８は、照射部２や型保持部４等をジョブ（インプリントするパターンの種類、処理枚数等）が記憶された不図示の記憶部を参照して制御する。型搬送部１２は、ロードポート１１に置かれた型３が密封された容器１０から保管部９へ型３を搬送する。また型搬送部１２は、型３を保管部９から型保持部４への搬送も担う。さらに型搬送部１２は、基板５を基板ステージ６に配置したり、基板ステージ６から搬出したりする機能を兼ねてもよい。

図２は、半導体製造ラインの構成を示す概略図である。半導体製造ライン１００は、インプリント装置１と、搬送部１４と、型複製装置１５と、共有保管部１６と、プロセス装置１７と、ライン制御部１８と、を有する。図２で示す例では、半導体製造ライン１００は、各構成要素を複数備える。ライン制御部１８は、各構成要素を制御する。型複製装置（モールド複製装置）１５は、所定のパターンごとに型３を複製し、複製された型３の一群（モールド群）は容器１０に密封される。型複製装置１５による型３の複製は、インプリント装置１と同様にインプリント材にマスタ（マスタモールド）のパターンを接触させてインプリント材を硬化させることにより行われる。型３が密封された容器１０は、共有保管部１６に一旦保管されてから、搬送部１４によりロードポート１１に載置される。搬送部１４としては、例えば、ＯＨＴ（Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｈｏｉｓｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）を用いることができる。ライン制御部１８は、半導体製造ライン１００内の型３の位置や型３の情報（製造履歴情報）を認識している。

ライン制御部１８が認識している型の情報は、型３に貼りつけられた不図示のＱＲコード（登録商標）、容器１０に貼りつけられた不図示のＴａｇにも記憶されている。ＱＲコード、Ｔａｇに記憶されているモールドの情報は、不図示の情報読み取り機であるＱＲコードリーダー、Ｔａｇリーダーを用いて取得することができる。以上のようにして、半導体製造ライン１００にて、型３を共有することができる。

図３は、本実施形態に係るインプリント工程のフローチャートである。型の選択からインプリントの開始までの工程を示している。Ｓ１では、制御部８が、インプリントする型のデザインを記憶部から読み出す。Ｓ２では、制御部８が、インプリントのために必要な型の枚数を算出する。Ｓ３では、制御部８が、共有保管部１６内の型から製造履歴情報（複製履歴情報）が近い型を探すようにライン制御部１８に指示を出す。製造履歴情報とは、型複製装置１５で型を複製するときに用いたマスタ（マスタモールド）の情報と、複製に用いた型複製装置１５の情報とを含む。マスタの情報および型複製装置１５の情報を含む情報のうち、どの情報を優先して製造履歴情報が近いか否かを判断するかはユーザが決定する。この判断基準は記憶部に保存しておいてもよい。ライン制御部１８は、共有保管部１６内の所定の型の枚数を制御部８へ報告する。

Ｓ４では、制御部８が、共有保管部１６内にインプリントに必要な枚数分の型があるか否かを判断する。必要な枚数がある場合（Ｙｅｓ）、Ｓ５では、制御部８が、共有保管部１６から型を密封した容器１０をロードポート１１まで搬送するようにライン制御部１８に指示を出す。制御部８は、型３が密封された容器１０から保管部９へ型３を搬送するように型搬送部１２を制御する。Ｓ６では、制御部８が、搬送された型３を用いてインプリントを開始する。Ｓ４にて必要な枚数が無いと判断された場合（Ｎｏ）、Ｓ７では、制御部８がインプリント工程を停止する。

図４は、Ｓ２にて制御部８が、インプリントに必要な型３の枚数を算出する方法を示すフローチャートである。Ｓ２０１では、制御部８が、記憶部からインプリント処理をする基板５の枚数Ａを読み出す。Ｓ２０２では、制御部８が、記憶部から基板５の１枚あたりのショット数Ｂを読み出す。Ｓ２０３では、制御部８が、記憶部から型３を交換するタイミングを決定するパラメータ（処理枚数、ショット数など）を読み出す。Ｓ２０４では、制御部８が、必要な型の枚数を算出する。インプリント処理枚数Ｃごとに型３を交換する場合は、Ａ／Ｃが必要な枚数となり、ショット数Ｄごとに型３を交換する場合は、（Ａ×Ｂ）／Ｄが必要な枚数となる。例えば、処理枚数Ａ＝２５、基板１枚あたりのショット数Ｂ＝１００、交換ショット数Ｄ＝１０００の場合、（Ａ×Ｂ）／Ｄ＝２５００／１０００＝２．５となり、必要な型３の枚数は３となる。

図５は、ライン制御部１８が、共有保管部１６内の型から製造履歴情報が近い型を探す方法を示すフローチャートである。Ｓ３０１では、制御部８が、型複製装置１５が複製した型３の枚数を型複製装置１５ごとに調査するようにライン制御部１８に指示を出す。ライン制御部１８は、型複製装置αは２０枚、型複製装置βは１０枚、のように型複製装置１５の識別情報とそれぞれが製造した枚数を制御部８に報告する。Ｓ３０２では、制御部８が、複製に用いたマスタの種類とそれぞれを用いて複製した型の枚数を調査するようにライン制御部１８に指示を出す。ライン制御部１８は、マスタαは２０枚、マスタβは１０枚、のようにマスタの識別情報とそれぞれを用いて複製した枚数を制御部８に報告する。Ｓ３０３では、制御部８が、Ｓ３０１およびＳ３０２で得た情報をもとに、同じ型複製装置および同じマスタを用いて複製された型３の枚数を算出する。算出結果は、例えば、マスタα：型複製装置αの組により１０枚、マスタα：型複製装置βの組により５枚、のようになる。本実施形態のインプリント方法は、製造条件が一致するような型をインプリントに用いているため、型を複数用いる場合でも、型の個体差（製造誤差）によるパターン欠陥を低減することができる。

以上のように、本実施形態によれば、パターン欠陥の発生を抑える点で有利なインプリント方法を提供することができる。

（第２実施形態）
本実施形態に係るインプリント方法は、製造履歴情報が近い型を探す方法が第１実施形態と異なる。本実施形態では、マスタの種類および型複製装置の種類に加え、マスタを使用する期間も同一にするようにしている。マスタは、複製を繰り返すことで摩耗したり、複製時に残留するインプリント材が付着したりしてマスタのパターンの表面状態が変化する。したがって、これら要因によっても複製された型に個体差が生じうる。

図６は、本実施形態に係る製造履歴情報が近い型を探す方法を示すフローチャートである。マスタによる複製回数、マスタの洗浄回数、洗浄からの複製回数により、マスタの表面状態の変化を判断する。Ｓ３２１では、制御部８が、マスタの使用回数を調べるようにライン制御部１８に指示を出す。ライン制御部１８は、マスタごとに型を複製した回数を制御部８に報告する。同様にして、ライン制御部１８は、Ｓ３２２でマスタの洗浄回数を制御部８に報告し、Ｓ３３３で洗浄からの複製回数を制御部８に報告する。

記憶部には、製造履歴情報が近いか否かを判断する判断基準が保存されている。当該判断基準は、本実施形態では、マスタ使用回数の差の許容量、洗浄回数の差の許容量、洗浄後の使用回数の差の許容量である。例えば、マスタα：型複製装置αの組により型を１０枚複製した場合とマスタα：型複製装置αの組により型を２０枚複製した場合とでは、使用回数の差は１０となる。

Ｓ３２４では、制御部８が、Ｓ３２１で得たマスタの使用回数を元に、使用回数の差が許容量内であるか否かを判断する。同様にして、制御部８は、Ｓ３２５で洗浄回数の差について、Ｓ３２６で洗浄後の使用回数の差について、許容量であるか否かを判断する。Ｓ３２７では、制御部８が、すべての工程で所定の許容範囲内にある型をジョブ（インプリント装置１を用いたパターン形成）で使用する型であると決定する。一方、いずれかの工程で所定の許容範囲外であると判断された型はジョブで使用しない（Ｓ３２８）。なお、Ｓ３２４〜Ｓ３２６の判定は、いずれか１つのみ行う場合でもよい。

以上のように、本実施形態のインプリント方法は、第１実施形態に比べ、マスタの表面状態の変化も考慮しているため、型の個体差（製造誤差）によるパターン欠陥をより低減することができる。

（第３実施形態）
本実施形態に係るインプリント方法は、製造履歴情報が近い型を探す方法が第１実施形態および第２実施形態と異なる。本実施形態では、マスタの種類、型複製装置の種類およびマスタの使用期間に加え、型複製装置５の使用期間も同一にするようにしている。型複製装置５は、メンテナンス等により装置の状態が変化しうる。これによっても複製された型に個体差が生じる。

図７は、本実施形態に係る製造履歴情報が近い型を探す方法を示すフローチャートである。型複製装置５の調整回数、調整後の使用回数により、装置の状態の変化を判断する。型複製装置５を調整すると複製される型の状態が変化することが考えられる。そのため、型複製装置５を調整した回数を記憶しておき、調整回数を製造履歴情報に加える。Ｓ３３１では、制御部８が型複製装置５の調整回数を調べるようにライン制御部１８に指示を出す。ライン制御部１８は、型複製装置５の調整回数を制御部８に報告する。同様にして、ライン制御部１８は、Ｓ３３２で調整後の使用回数を制御部８に報告する。

記憶部には、製造履歴情報が近いか否かを判断する判断基準が保存されている。当該判断基準は、本実施形態では、型複製装置５の調整回数の差の許容量、調整後の使用回数の許容量である。例えば、調整回数５回の型複製装置αにより型を複製した場合と調整回数１０回の型複製装置αにより型を複製した場合とでは、調整回数の差は５となる。

Ｓ３３３では、制御部８が、Ｓ３３１で得た調整回数を元に、調整回数の差が許容量内であるか否かを判断する。同様にして、制御部８は、Ｓ３３４で調整後の使用回数の差について、許容量であるか否かを判断する。Ｓ３３５では、制御部８が、すべての工程で許容範囲内にある型複製装置５をジョブで使用する型複製装置であると決定する。一方、いずれかの工程で許容範囲外であると判断された型複製装置５はジョブで使用しない（Ｓ３３６）。なお、Ｓ３３３およびＳ３３４の判定は、いずれか１つのみ行う場合でもよい。また、マスタと同様に型複製装置５による複製回数の差に基づいて判断をしてもよい。

以上のように、本実施形態のインプリント方法は、第１実施形態および第２実施形態に比べ、型複製装置の状態の変化も考慮しているため、型の個体差（製造誤差）によるパターン欠陥をより低減することができる。

なお、上記では、制御部８の指示で各処理を実行すると記載したが、ライン制御部１８の指示で各処理を実行しても良い。また、製造履歴情報をライン制御部１８により取得しているが、型３に貼りつけられたＱＲコード、容器１０に貼りつけられたＴａｇに記憶されている製造履歴情報を、読み取り機を用いて取得しても良い。上記でいう許容量は、ユーザが任意に設定可能である。

（物品の製造方法）
物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、上述したインプリント装置を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターン形成を行なう工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを形成された基板をエッチングする工程を含みうる。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりにパターンを形成された基板を加工する他の処理を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１ インプリント装置
８ 制御部
９ 保管部
１０ 容器
１５ 型複製装置
１８ ライン制御部

Claims (12)

1. 基板上のインプリント材にモールドを用いてパターンを形成するインプリント方法であって、
   複数の基板のインプリント処理を行う際に必要となるモールドの数を決定する第一工程と、
   モールド複製装置によりマスタモールドから複製された複数のモールドから、前記第一工程で決定された数のモールドを特定し、前記インプリント処理に用いるモールド群として決定する第二工程と、を有し、
   前記第二工程では、同一のモールド複製装置および同一のマスタモールドにより複製されたモールドで、前記モールド群が構成されるように決定する
   ことを特徴とするインプリント方法。
2. 前記第二工程では、モールド複製装置の複製履歴情報が所定の許容範囲内で複製されたモールドで、前記モールド群が構成されるように決定することを特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
3. 前記複製履歴情報は、複製回数、調整回数または調整後の複製回数を含むことを特徴とする請求項２に記載のインプリント方法。
4. 前記第二工程では、マスタモールドの複製履歴情報が所定の許容範囲内で複製されたモールドで、前記モールド群が構成されるように決定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインプリント方法。
5. 前記複製履歴情報は、複製回数、洗浄回数または洗浄後の複製回数を含むことを特徴とする請求項４に記載のインプリント方法。
6. 前記第一工程では、前記インプリント処理を行う基板の枚数に基づいて、インプリント処理を行う際に必要となるモールドの数を決定する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインプリント方法。
7. 基板上のインプリント材にモールドを用いてパターンを形成するインプリント装置であって、
   複数の基板のインプリント処理を行う際に必要となる数のモールドを、モールド複製装置によりマスタモールドから複製された複数のモールドから特定し、前記インプリント処理に用いるモールド群として決定する制御部を有し、
   前記制御部は、同一のモールド複製装置および同一のマスタモールドから複製されたモールドで、前記モールド群が構成されるように決定する
   ことを特徴とするインプリント装置。
8. 前記制御部は、モールド複製装置の複製履歴情報が所定の許容範囲内で複製されたモールドで、前記モールド群が構成されるように決定する
   ことを特徴とする請求項７に記載のインプリント装置。
9. 前記複製履歴情報は、複製回数、調整回数または調整後の複製回数を含むことを特徴とする請求項８に記載のインプリント装置。
10. 前記制御部は、マスタモールドの複製履歴情報が所定の許容範囲内で複製されたモールドで、前記モールド群が構成されるように決定する
    ことを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載のインプリント装置。
11. 前記複製履歴情報は、複製回数、洗浄回数または洗浄後の複製回数を含むことを特徴とする請求項１０に記載のインプリント装置。
12. 請求項７乃至１０のいずれか１項に記載のインプリント装置でパターン形成を基板上に行う工程と、
    前記工程で前記パターン形成を行われた前記基板を加工する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。

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