JP6924071B2 - インプリント装置、およびインプリントシステム内の歪みを補正するインプリント方法 - Google Patents

インプリント装置、およびインプリントシステム内の歪みを補正するインプリント方法 Download PDF

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Description

本発明は、インプリント装置、およびインプリントシステム内の歪みを補正するようにインプリント装置を用いる方法に関する。
インプリント装置および技術は、半導体デバイスの製造において半導体ウェハ上にナノスケールのパターンを形成するために用いられうる。第２パターン層に対する１つのパターン層の適切な位置決め又は位置合わせは、オーバーレイとも呼ばれ、最終的な電子デバイスを正しく機能させるために重要である。
典型的には、ウェハは、チャックされたときのウェハの歪みを制限するように非常に高い平坦度にラッピングおよび研磨された真空基板チャックによってインプリント装置上に保持される。しかしながら、このようなラッピングおよび研磨技術によって達成可能な平坦性には限界があり、チャックされたときにウェハが依然として歪みうる。即ち、チャックにおける平坦度または平面性の偏差は、ウェハがチャックに一致するように、ウェハに面内歪みを生じさせうる。チャックが理想的に平坦であっても、ウェハがチャックされると面内歪みに同様に導くウェハ自身に平面性の偏差が存在する可能性がある。テンプレートの面内歪みを引き起こすのと同様に、インプリントテンプレートが非平坦ウェハに一致するときに更なる歪みが導入されうる。これらの歪みは全てオーバーレイ精度に影響する。デバイス製造を非常に困難または複雑にする別の問題を引き起こさずに、これらの歪みによって引き起こされる問題に対処する必要がある。
ある態様では、インプリント装置は、基板のための基板支持面を有するチャック領域を含む基板ホルダと、少なくとも１つの凸部を含むインプリント面を有するインプリントリソグラフィテンプレートのためのテンプレートホルダと、前記基板、前記リソグラフィテンプレート、前記基板ホルダ、またはそれらの任意の組み合わせにおける歪みの少なくとも一部に基づいて、特定エリアに成形可能材料の量を塗布するように構成されたプロセッサとを含む。
ある実施形態では、前記プロセッサは、前記歪みの少なくとも一部に基づいて前記成形可能材料の塗布パターンを決定するように更に構成されている。
特定の実施形態では、前記塗布パターンの決定は、第１エリア内で第１面密度に、および第２エリア内で第２面密度に前記成形可能材料が塗布されるように行われ、前記第１エリアでは、前記歪みが、前記インプリントリソグラフィテンプレートが前記第１エリア内で前記成形可能材料に接触するときに、前記少なくとも１つの凸部と前記基板の主面とが更に離れうることを示し、前記第２エリアでは、前記歪みが、前記インプリントリソグラフィテンプレートが前記第２エリア内で前記成形可能材料に接触するときに、前記少なくとも１つの凸部と前記基板の前記主面とが互いに近づきうることを示し、前記第１面密度は前記第２面密度より大きい。
他の実施形態では、前記歪みは、前記インプリントリソグラフィテンプレートの主面、前記インプリント領域内における前記チャック領域の前記基板支持面、前記インプリント領域内における前記基板の主面、又はそれらの任意の組み合わせに沿った平面での偏差を含む。
更なる実施形態では、前記歪みは、前記インプリントリソグラフィテンプレート又は前記基板における倍率又は直交性の歪みを含む。
他の態様では、方法は、少なくとも１つの凸部を含むインプリント面を有するインプリントリソグラフィテンプレートを設ける工程であって、前記少なくとも１つの凸部は主面を規定する工程と、基板支持面を有するチャック領域を含む基板ホルダを設ける工程と、前記チャック領域の上に基板を載置する工程であって、前記基板はインプリント領域内に主面を有する工程と、前記基板、前記リソグラフィテンプレート、前記インプリント装置、又はそれらの任意の組み合わせにおける歪みを定量化する工程と、前記歪みの少なくとも一部に基づいて、前記基板の前記主面の上に成形可能材料を塗布する工程と、を含む。
ある実施形態では、前記歪みを定量化する工程は、前記インプリントリソグラフィテンプレートの前記主面、前記インプリント領域内における前記チャック領域の前記基板支持面、前記インプリント領域内における前記基板の前記主面、又はそれらの任意の組み合わせに沿った平面での偏差を決定することを含む。
他の実施形態では、前記歪みを定量化する工程は、前記インプリントリソグラフィテンプレート又は前記基板における倍率又は直交性の誤差を解析することを含む。
更なる実施形態では、前記成形可能材料を塗布する工程は、第１エリア内で第１面密度に、および第２エリア内で第２面密度に前記成形可能材料が塗布されるように行われ、前記第１エリアでは、前記歪みが、前記インプリントリソグラフィテンプレートが前記第１エリア内で前記成形可能材料に接触するときに、前記少なくとも１つの凸部と前記主面とが更に離れうることを示し、前記第２エリアでは、前記歪みが、前記インプリントリソグラフィテンプレートが前記第２エリア内で前記成形可能材料に接触するときに、前記少なくとも１つの凸部と前記主面とが互いに近づきうることを示し、前記第１面密度は前記第２面密度より大きい。
特定の実施形態では、前記第１エリアは、前記インプリントリソグラフィテンプレートの第１凸部に対応し、前記第２エリアは、前記第１凸部から離れた前記インプリントリソグラフィテンプレートの第２凸部に対応する。
他の特定の実施形態では、前記第１および第２エリアは、同じ凸部の異なる離間したエリアに対応する。
更なる特定の実施形態では、前記方法は、前記歪みの少なくとも一部に基づいて前記成形可能材料の塗布パターンを決定する工程を更に含み、前記成形可能材料を塗布する工程は、前記塗布パターンに基づいて行われる。
より特定の実施形態では、第３エリアは、前記インプリントリソグラフィテンプレート内の少なくとも１つの凹部に対応する。
更により特定の実施形態では、前記塗布パターンを決定する工程は、前記第３エリア内で第３面密度に前記成形可能材料が塗布されるように行われ、前記第３面密度は前記第１および第２面密度の各々より大きい。
なお更により特定の実施形態では、前記塗布パターンを決定する工程は、前記第３エリア内における前記インプリントリソグラフィテンプレートの前記主面、前記インプリント領域内の前記基板、又は両方に沿った平面での前記偏差の一部に基づいている。
他の実施形態では、前記方法は、前記成形可能材料を重合させてポリマ層を形成するように前記成形可能材料を紫外線に曝す工程を更に含み、前記ポリマ層は、第１エリア内で第１厚さおよび第２エリア内で第２厚さを含み、前記第１厚さは前記第２厚さより厚い。
特定の実施形態では、前記第１厚さは、前記第２厚さより少なくとも５％、少なくとも１１％、又は少なくとも２０％厚く、前記第２厚さより多くとも２００％、多くとも１５０％、又は多くとも９５％厚い。
他の特定の実施形態では、前記方法は、前記ポリマ層から前記テンプレートを剥離する工程を更に含む。
より特定の実施形態では、前記方法は、前記ポリマ層の凹部内に耐エッチング層を形成する工程と、前記ポリマ層の凸部の上にある前記耐エッチング層の一部を除去する工程と、前記ポリマ層の前記凸部を除去する工程とを更に含む。
更なる態様では、物品を形成する方法は、基板のための基板支持面を有するチャック領域を含む基板ホルダと、少なくとも１つの凸部を含むインプリント面を有するインプリントリソグラフィテンプレートのためのテンプレートホルダと、前記基板、前記リソグラフィテンプレート、前記基板ホルダ、又はそれらの任意の組み合わせにおける歪みの少なくとも一部に基づいて、特定エリアに成形可能材料の量を塗布するように構成されたプロセッサとを含むインプリント装置を設ける工程を含む。前記方法は、前記チャック領域の上に前記物品の基板を載置する工程であって、前記基板は前記インプリント領域内に主面を有する工程と、前記基板、前記リソグラフィテンプレート、前記インプリント装置、又はそれらの任意の組み合わせにおける歪みを定量化する工程と、前記歪みの少なくとも一部に基づいて、前記基板の前記主面の上に成形可能材料を塗布する工程とを更に含む。
本発明の他の更なる特徴および利点は、添付の図面および以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
実施形態は、例として示され、添付の図面に限定されるものではない。
図１は、インプリント装置の概念図を含む。 図２は、図１のインプリント装置の基板ホルダのチャック領域を覆う基板の断面図を含む。 図３は、図１のインプリント装置のテンプレートホルダによって保持されたテンプレートの断面図を含む。 図４は、基板の一部、およびテンプレートのモールドの側面図を含む。 図５は、図１のインプリント装置を用いてインプリント層を形成するためのプロセスフローを含む。 図６は、基板の一部、基板ホルダのチャック領域、およびテンプレートのモールドの側面図を含む。 図７は、成形可能材料を用いたインプリント動作中の基板の一部、チャック領域、およびモールドの側面図を含む。 図８は、基板とインプリントされたポリマ層とを含むワークピースの一部の断面図を含む。 図９は、インプリントされたポリマ層の残膜を除去した後の図８のワークピースの一部の断面図を含む。 図１０は、代わりの実施形態に従って、図１のインプリント装置を用いてインプリント層を形成するためのプロセスフローを含む。 図１１は、基板とインプリントされたポリマ層とを含むワークピースの一部の断面図を含む。 図１２は、耐エッチング層を形成した後の図１１のワークピースの一部の断面図を含む。 インプリントされたポリマ層の一部を露出するように耐エッチング層の一部を除去した後の図１２のワークピースの一部の断面図を含む。 図１４は、インプリントされたポリマ層の露出した一部を除去した後の図１３のワークピースの一部の断面図を含む。
当業者であれば、図面の要素は、簡潔かつ明瞭にするために図示されており、必ずしも縮尺どおりに描かれていないことを理解されたい。例えば、図面の要素のいくつかの寸法は、本発明の実施形態の理解を向上させるのを助けるために、他の要素に関して誇張されていてもよい。
図面と組み合わせた以下の説明は、本明細書に開示される教示の理解を補助するために提供される。以下の説明は、その教示の特定の実装および実施形態に焦点を当てうる。この焦点は、その教示の説明を補助するために提供され、教示の範囲または適用可能性に対する限定として解釈されるべきではない。しかしながら、他の実施形態は、本出願で開示されるように、その教示に基づいて使用されることができる。
本明細書で使用される場合、用語「含む（comprises）」、「含んでいる（comprising）」、「含む（includes）」、「含んでいる（including）」、「有する（has）」、「有している（having）」またはそれらの他の変形は、非排他的な包含をカバーすることを意図する。例えば、特徴のリストを含む方法、物品または装置は、必ずしもそれらの特徴だけに限定されるものではなく、明示的に列挙されていないか、そのような方法、物品または装置に固有の他の特徴を含みうる。さらに、逆のことが明示的に述べられていない限り、「または（or）」は、包括的な「または（or）」を示し、排他的な「または（or）」ではない。例えば、条件ＡまたはＢは、Ａが真（または存在する）でＢが偽（または存在しない）、Ａが偽（または存在しない）でＢが真（または存在する）、ＡおよびＢの両方が真（または存在する）のいずれか１つによって満たされる。
また、「ａ」または「ａｎ」の使用は、本明細書に記載される要素および構成要素を説明するために用いられる。これは、便宜上のためだけであり、本発明の範囲の一般的な意味を与えるためである。この説明は、それが他の意味であないことが明らかでない限り、１つ、少なくとも１つ、または複数を含む単数形、またはその逆を含むように読まれるべきである。例えば、本明細書に単一のアイテムが記載されているとき、１以上のアイテムを単一のアイテムに置き換えて用いることができる。同様に、本明細書に１以上のアイテムが記載されているとき、単一のアイテムを１以上のアイテムに置き換えることができる。
他に定義されない限り、本明細書で用いられる全ての技術的および科学的な用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。材料、方法、および実施例は、例示にすぎず、限定することを意図するものではない。本明細書に記載されていない限り、特定の材料および処理に関する多くの詳細は従来のものであり、インプリントおよびリソグラフィ技術における教科書および他の情報源に見出すことができる。
インプリント装置および方法は、インプリントシステム内の歪みを少なくとも部分的に補償するために用いられうる。歪みは、基板、インプリントリソグラフィテンプレート、インプリント装置、又はそれらの任意の組み合わせに由来しうる。歪みは、画像配置誤差、または、基板ホルダまたはテンプレートホルダのチャック領域の基板支持面、基板の主面または被チャック面、テンプレートのモールドの主面または被チャック面、またはそれらの任意の組み合わせにおける平坦性の偏差によるモールドのパターン歪みまたは基板上の歪みを含むことができる。ある実施形態では、基板はウェハの形態でありうる。
例えば、基板がチャック領域の上に置かれたとき、基板の露出面は、形成されうるインプリント層と以前に基板内に形成されたパターン層との間の重大なオーバーレイ差をもたらしうるチャックの平面性からの偏差による面内歪みを示すかもしれない。チャックの平面性からの偏差による基板の面内歪みは、真空チャック中に基板がチャックに一致していることによる。露出面の平坦度は計測されることができ、成形可能材料のための塗布パターンは、基板内のパターン層への位置決めの改善を可能にするために、反対方向にモールドの平面性からの意図的な又はプログラムされた偏差を引き起こすために調整されうる。基板チャックに起因する平面性の偏差は、基板の面内歪みを引き起こす。この面内歪みは、平面性からの意図的な又はプログラムされた偏差によってモールド上に生成される。このプログラムされた偏差は、図７では等しく反対に示されているが、とりわけ、モールドおよび基板の厚さおよび材料特性に依存して変化しうる。この面内歪み整合は、デバイスの歩留まりに影響を及ぼすオーバーレイの改善につながる。理想的な点のグリッドと比較した画像配置誤差または面内歪みは、モールドおよび基板の両方に等しい度合いで存在するであろう。
結果としてのインプリントされたポリマ層の残膜は、不均一性の許容可能な量を有する（例えば、残膜は、凸部の過剰な浸食なしで取り除かれうる）。不均一性の量が非常に高い場合には、耐エッチング層を有する反転像が用いられうる。反転像処理のため、ポリマ層の凸部は取り除かれ、残膜の一部を耐エッチング層によって覆うことができる。したがって、この方法は、不均一性の異なる量を有する残膜を構成するのに十分柔軟である。この装置および方法は、パターン層を形成するときに用いることができ、３０ｎｍ以下のような非常に小さい寸法を有するパターン層に特によく適している。
別の例は、平面性の偏差は重要ではないが、パターン歪みをモールドが有するか、または以前にパターン化されたフィールドにおける画像配置誤差に起因する歪みを基板が有する場合である。歪みは、スキュー歪みや台形歪みなど、直交性の歪みと同様に倍率歪みを含みうる。そのような歪みは、計測されることができ、解析のために利用可能である。成形可能な層でモールドの平坦性からの前述のプログラムされた偏差を生成することにより、面内歪みは、モールドまたは基板における歪みに起因して起こりうるオーバーレイ誤差を低減する面内歪みを生成することができる。歪みは定量化されることができ、それに従って塗布パターンが調整される。装置および方法は、図面と併せて本明細書を読めばより理解されうる。
図１は、基板１００上にレリーフパターンを形成するために使用可能なナノインプリントリソグラフィシステム１１０を示す。基板１００は、基板ホルダ１１４に結合されうる。図示のように、基板ホルダ１１４は真空チャックである。基板ホルダ１１４内の区域は、ガスコントローラ１３６に流体連通されうる。あるいは、基板ホルダ１１４は、真空、ピン型、溝型、静電、電磁気などを含む任意のチャックであってもよい。例示的なチャックは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている米国特許第６，８７３，０８７号に記載されている。
基板１００および基板ホルダ１１４は、ステージ１１６によって更に支持されうる。ステージ１１６は、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸に沿って並進運動、回転運動、または並進運動と回転運動との両方を提供することができる。ステージ１１６、基板１００、および基板ホルダ１１４は、ベース（図示せず）上に配置されてもよい。
テンプレート１１８は、基板１００から離間している。テンプレート１１８は、対面を有する本体を含むことができ、対面のうちの一方は、そこから基板１００に向かって延びるパターン面１２２を有し、フルフィールドのサイズに対応するモールド１２０を有する。ある実施形態において、モールド１２０は、メサの形態であってもよい。他の実施形態では、テンプレート１１８は、メサを含まない。
ある実施形態において、テンプレート１１８、モールド１２０、又はその双方は、溶融石英、石英、シリコン、有機ポリマ、シロキサンポリマー、ホウケイ酸ガラス、フッ素樹脂、金属、硬化サファイア、所望の形状に成形、機械加工又はエッチング可能な他の適切な材料、又はそれらの任意の組み合わせを含む材料から形成される。図示のように、パターン面１２２は、複数の離間した凹部（リセス）１２４、凸部（突起）１２６、又は凹部と凸部との任意の組み合わせによって規定されるフィーチャを含むが、実施形態はそのような構成に限定されない。代わりの実施形態において、パターン面は平面を有する。パターン面１２２は、基板１００上に形成されるべき対応パターンの基体を形成するパターンを規定する。
図示された実施形態において、テンプレート１１８は、テンプレートチャック１２８に結合される。テンプレートチャック１２８は、真空、ピン型、溝型、静電気、電磁気、他の適切なチャック型、又はそれらの任意の組み合わせとして構成されてもよい。例示的なチャックは、米国特許第６，８７３，０８７号に更に説明されている。図示のような実施形態では、テンプレートチャック１２８、インプリントヘッド１３０、又はその双方が、テンプレート１１８および基板１００の相対的な移動を容易にするように構成されるように、チャック１２８がインプリントヘッド１３０に結合される。インプリントヘッド１３０はフレーム１５０に結合される。
システム１１０は、流体塗布システム１３２を更に含むことができる。流体塗布システム１３２は、基板１００上に成形可能材料１３４を堆積させるために用いられる。特定の実施形態において、成形可能材料は重合性材料でありうる。図示のような実施形態において、成形可能材料１３４は、例えばドロップディスペンス、スピンコーティング、ディップコーティング、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、薄膜形成、厚膜形成、又はそれらの任意の組み合わせの技術を用いて基板１００上に配置される。設計上の考慮に応じて、所望の体積がパターン面１２２と基板１００との間に規定される前、後または前後両方において、成形可能材料１３４が基板１００上に堆積される。塗布パターンに関する詳細は、本明細書において、より詳細な記載で後ほど説明される。
システム１１０は、経路１４２に沿ってエネルギ１４０を導くように連結されたエネルギ源１３８を更に含む。システム１１０は、材料１３４の像拡がり、テンプレート１１８の剥離、又は材料１３４の像拡がりとテンプレート１１８の剥離との両方を監視することができるカメラ１５８を含む。インプリントヘッド１３０及びステージ１１６は、テンプレート１１８と基板１００とを経路１４２で重ね合わせて位置決めするように構成されうる。図示のような実施形態では、システム１１０は、ステージ１１６、インプリントヘッド１３０、流体塗布システム１３２、エネルギ源１３８、又はそれらの任意の組み合わせと連通しするプロセッサ１５４により少なくとも部分的に制御され、メモリ１５６に格納されたコンピュータ可読プログラム上で動作しうる。他の実施形態では、プロセッサ１５４は、システム１１０の外部に配置されてもよい。さらに他の実施形態では、プロセッサ１５４に関して説明された機能は、１以上のプロセッサによって実行されてもよく、少なくとも１つのプロセッサはシステム１１０の内部にあり、少なくとも１つの他のプロセッサはシステム１１０の外部にある。本明細書を読んだ後、当業者は、特定の用途のためのニーズまたは要望に合わせて調整されたインプリントリソグラフィシステムを構成することができるであろう。
図２は、チャック領域と基板１００との間の位置関係を示すように、チャック領域と基板１００とを含む基板チャック１１４の一部分の図示を含む。チャック領域は、外側区域（外側ゾーン）２２３、中間区域（中間ゾーン）２２５、および中央区域（中央ゾーン）２２７を含み、中間区域２２５は、外側区域２２３と中央区域２２７との間に配置される。区域２２３、２２５および２２７の各々は、リセス加工されたランド（土手）２４２と、フルハイトのランド２４４および２２６とによって部分的に規定される。特定の実施形態では、ランド２４２、２４４、および２４６の各々は連続しており、そのため、ランド２４２、２４４、および２４６は同心円状である。外側区域２２３は、ランド２４２および２４４によって横方向に規定され、中間区域２２５は、ランド２４４および２４６によって横方向に規定され、中央区域２２７は、ランド２４６によって横方向に規定される。区域２２３、２２５、および２２７のうちのいずれか１つ以上の内側において、１以上のピン（不図示）が、必要または要望に応じて、基板１００の支持を補助するために存在してもよい。他の実施形態では、リセス加工されたランド２４２は、フルハイトのランド２４２に置き換えることができる。
基板チャック１１４のチャック領域の主面は、フルハイトのランド２４４および２４６の上面によって規定され、平面２３４に沿って存在する。基板１００の主面２１２は、平面２１４に沿って存在する。理論的には、基板１００のチャック領域の主面は、完全に平坦であり、平面性の偏差がない。実際の用途では、チャック領域の主面、基板１００、またはその両方は、少なくともある程度の平面性の偏差を有しうる。基板１００がチャック領域の上に置かれたとき、基板１００の露出した主面は、チャック領域の主面または基板１００に沿った平面性の偏差とは異なる平面性の偏差を有しうる。ある実施形態では、平面性の偏差は、平坦度を計測することによって決定することができ、計測のための例示的なツールは、干渉計、プロフィルメータ（表面粗さ計）などを含みうる。
図１および図３を参照すると、テンプレート１１８は、テンプレートチャック１２８に結合される。テンプレートチャック１２８は、対面３１１および３１３を含む。側面、またはエッジ面３１５は、対面３１１と３１３との間に伸びる。面３１１は、離間した支持領域３２１および３２３を規定する、凹部３１７と凹部３１７から離間した凹部３１９とを含む。支持領域３２１は、支持領域３２３と凹部３１７および３１９とを取り囲む。支持領域３２３は、凹部３１９を取り囲む。更なる実施形態では、支持領域３２１および３２３は、弾性材料（コンプライアント材料）から形成される。特定の実施形態では、支持領域３２１は正方形状を有し、支持領域３２３は円形形状を有するが、更なる実施形態では、支持領域３２１および３２３は、所望の任意の幾何学的形状を含むことができる。テンプレートチャック１２８の部分３４７は、凹部３１９と重なり合い、所定の波長または波長の範囲を有する放射線に対して透明でありうる。部分３４７は、ガラスなどの透明材料の薄い層を含むことができる。しかし、部分３４７の材料は、エネルギ源によって射出された放射線の波長に依存してもよい。部分３４７は、面３１３と凹部３１９に最も近い終端との間に延びる。部分３４７は、モールド１２０と重なり合うように、モールド１２０の面積と少なくとも同じ大きさの面積を有する。
テンプレートチャック１２８は、貫通路３２７および３２９を含む。代わりの実施形態において、テンプレートチャック１２８は、異なる数の貫通路を有してもよい。貫通路３２７は、凹部３１７を面３１３と流体連通にするが、更なる実施形態では、貫通路３２７は、テンプレートチャック１２８の任意の面と流体連通にする。貫通路３２９は、凹部８１９を面８１３と流体連通にするが、更なる実施形態では、貫通路３２９は、テンプレートチャック１２８の任意の面と流体連通にする。貫通路３２７および３２９は、凹部３１７及び３１９をそれぞれポンプシステム３３１などの圧力制御システムと流体連通にするのを容易にすることができる。
ポンプシステム３３１は、凹部３１７および３１９の近傍の圧力を制御するために１以上のポンプを含んでもよい。その目的のため、テンプレート１１８がテンプレートチャック１２８に結合される際に、テンプレート１１８は、凹部３１７および３１９を覆う支持領域３２１および３２３に対して置かれる。テンプレート１１８のフレキシブル領域３３８は、チャンバ３３３を規定する凹部３１９と重なり合っていてもよく、テンプレート１１８のより厚い領域３４０は、チャンバ３３５を規定する凹部３１７と重なり合っていてもよい。ポンプシステム３３１は、チャンバ３３３および３３５の圧力を制御するように動作する。
理論的には、モールド１２０の主面３２０は、完全に平坦であり、平面性の偏差がない。実際の用途では、モールド１２０の主面は、少なくともある程度の平面性の偏差を有しうる。ある実施形態では、平面性の偏差は、平坦度を計測することによって求めることができ、計測のための例示的なツールは、干渉計、プロフィルメータ（表面粗さ計）などを含みうる。
以下は、平面性の偏差を明らかにし、成形可能材料から形成されるパターン層と基板１００に予め形成されたパターン層との間のより良好なオーバーレイを可能にする例示的な方法の説明である。特定の実施形態に関して多くの詳細が述べられるが、添付の請求の範囲は、記載された実施形態に限定されるものではない。例えば、本明細書で説明される概念から逸脱することなく、より多くの、より少ない、または他のアクションが実行されてもよい。図面と併せて本明細書の全体を読めば、当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく他の変形を行うことができることを理解するであろう。
図４は、基板１００およびテンプレート１１８のモールド１２０を示す。簡略化のため、モールド１２０は、パターン化されていない面として図示され、この特定の実施形態においてはモールド１２０の主面に沿った平面性の偏差が重要ではない。同様に、基板１００の主面は、この特定の実施形態において重要ではない平面性の偏差を有するように示されている。
本方法は、図１および５に関して更に述べられる。図５のブロック５０２では、基板チャック１１４のチャック領域上に基板１００を配置することを含みうる。図６は、対象物６００として、基板１００と基板チャック１１４のチャック領域との組み合わせを示す。したがって、対象物の露出面６１２は、チャック領域に配置されたときの基板１００の主面２１２に対応する。本実施形態では、チャック領域は基板１００の形状を歪ませ、平面性の著しい偏差をもたらす。位置６２２は、露出面６１２の平均高度より高い高度にあり、位置６４２は、露出面６１２の平均高度より低い高度にある。露出面６１２の平面性の偏差は、基板１００内に既に存在する、モールド１２０が位置合わせされるべきパターン層の面内歪みをもたらす可能性がある。
以下で説明するように、成形可能材料のための塗布パターンは、少なくとも部分的に、インプリントシステム内の歪みを明らかにするであろう。塗布パターンを決定する前に、情報を収集する必要がある。本方法は、ブロック５２２で、モールド１２０のパターンを決定することを含みうる。そのパターンは、前述したように、モールド１２０上の凸部と凹部とに対応する。この決定は、モールド１２０の設計および形成に使用されるグラフィックス・データ・システム（ＧＤＳ）ファイルを用いて行われうる。成形可能材料のより高い面密度は、モールド１２０の凹部が存在する位置に塗布（分配）され、成形可能材料のより低い面密度は、モールド１２０の凸部が存在する位置に塗布（分配）されるであろう。
本方法は、ブロック５２４で、インプリントシステム内の歪みを定量化することを含みうる。インプリントシステムは、基板１００、テンプレート１１８、および装置を含みうる。歪みを定量化することは、インプリント装置内の構成要素の表面に沿った平面性の偏差を決定することを含みうる。平面性の偏差は、チャック領域の主面、基板１００の主面２１２、モールド１２０の主面、またはそれらの任意の組み合わせに沿った平坦度として計測されうる。図６に示す実施形態では、平坦度は、基板１００の主面２１２に沿って、それが基板チャック１１４のチャック領域の上にあるときに計測される。平坦度は、基板１００の全体または略全体（例えば、全てのインプリント領域）、単一のインプリント領域、インプリント領域の選択された組み合わせ（例えば、特定のインプリント領域、およびすぐ隣のインプリント領域）などで計測されうる。高度がより低い領域では、成形可能材料のより高い面密度が塗布され、高度がより高い領域では、成形可能材料のより低い面密度が塗布されるであろう。面密度の違いの背景にある理由は、本明細書で後に説明する。
他の歪みは、倍率または直交性の歪みでありうる。特定の実施形態では、基板１００に予め形成されたパターンは、テンプレート１１８のモールドと比較して非常に小さい、または非常に大きいかもしれない。このような倍率の歪みは、基板１００に予め形成されたパターンの外形寸法を、モールドの外形寸法と比較することによって定量化されうる。予め形成されたパターンがテンプレート１１８のモールドに対して非常に小さい場合、凹部を有するモールドのインプリントフィールドの周辺部と比較して、より高密度の成形可能材料を中心付近に塗布し、成形可能材料内にプリントされるべきフィールドのサイズを低減させることができる。予め形成されたパターンがテンプレート１１８のモールドに対して非常に大きい場合、凹部を有するモールドのインプリント領域の中心と比較して、より高密度の成形可能材料を周辺部付近に塗布し、成形可能材料内にプリントされるべきフィールドのサイズを増加させることができる。同様のアプローチは、斜め歪みや台形歪みなどの直交性の歪みを補正するために行われうる。
本方法は、ブロック５２６で、成形可能材料の塗布パターンを決定することを更に含みうる。モールド１２０のパターン、システム内の歪み、および潜在的な他の情報に関する情報は、プロセッサ１５４によってメモリ１５６、計測ツール（例えば、干渉計、プロフィルメータなど）から、外部源（例えば、ＧＤＳファイルが図示しない外部メモリにある）、露光中の状態情報（温度、湿度、エネルギ源、露光中のエネルギ面密度など）、または成形可能材料に対してパターニングに影響を与えうる安定情報から受信される。
モールド１２０のパターンに関する情報は、歪みと比べてより多く塗布パターンに影響するであろう。しかしながら、歪みは、特に残膜が形成される際の塗布パターンにかなり影響する。ある領域の塗布パターンの面密度は、凸部または凹部に対応する（該領域に対応するモールド１２０のフィーチャに依存する）面密度と、その領域の平坦度に対応する面密度との組み合わせでありうる。
本方法は、ブロック５２８で、塗布パターンに応じて成形可能材料を塗布することを含む。塗布パターンが決定された後、プロセッサ１５４は、基板１００の主面上に成形可能材料を塗布し、該主面に沿った異なる領域での所望の面密度を達成するように流体塗布システム１３２に命令または信号を送りうる。
本方法は、ブロック５４２で、テンプレートで成形可能材料をインプリントすることを含む。図７は、モールド１２０の凸部があり残膜が形成される領域での、対象物６００（チャック領域と基板１００との組み合わせ）の一部を示す図である。このように、図７は、モールド１２０の凹部またはモールド１２０の該凹部に対応する成形可能材料７００の凸部を図示していないが、そのような凹部−凸部の組み合わせが存在するかもしれない。基板の位置６２２および６４２は、テンプレートの位置７２２および７４２に対応している。図７に見ることができるように、ライン７６２は、成形可能材料がライン７６２について鏡像を有するように、成形可能材料の厚さを二等分する。この鏡像は、三次元である。即ち、図７は、インプリントの断面を示しているが、示されているモールドおよび基板の形状は、局所的な平坦度に依存して、インプリント領域を横切って変化しうることを理解されたい。したがって、成形可能材料７００に関する鏡像は、基板１００に既に存在するパターン層に成形可能材料７００で形成されるであろうパターンのオーバレイを向上させるために、露出面６１２に沿った歪みの影響を低減または相殺することを補助しうる。不均一性の重要性は、本明細書の後でより明らかになるであろう。
本方法は、図５のブロック５４４で、ポリマ層を形成するためのエネルギに成形可能材料を曝すことを更に含む。図１を参照すると、成形可能材料の組成物は、エネルギ源１３８からのエネルギ１４０に曝されたときにクロスリンクまたは重合してポリマ層を形成するするように選択される。ある実施形態では、エネルギ源１３８は放射線を射出し、成形可能材料は、該放射線に応答する活性剤を含みうる。特定の実施形態では、放射線は紫外線である。他の実施形態では、Ｘ線または可視光などの異なる放射線に応答する成形可能材料の異なる組成物が用いられうる。ポリマ層の形状は、モールド１２０と接触しているときの成形可能材料と実質的に同じである。
本方法は、図５のブロック５４６で、ポリマ層からテンプレート１１８を剥離することを含みうる。剥離のための多くの異なる技術は、当業者に知られている。この明細書を読んだ後、当業者は、特定の用途のために必要または所望となる特定の剥離技術を選択することができるであろう。
記載された実施形態の利点は、インプリント層と基板１００内の下地パターン層との間の向上されたオーバーレイである。製造技術は、基板ホルダのチャック領域、基板１００、または両方のために達成されうる平坦度を制限することができる。その結果は、基板１００の面内歪みをもたらす平面外の非平坦度でありうる。本発明の前では、ナノインプリント技術は、残膜が可能な限り薄く且つ均一に保つことができるように、ポリマ層内の凸部の厚さ（高さ）を余り除去することなく、より容易に残膜が除去されうるように行われていた。露出面６１２が平面でないとき、基板１００上の符号とは反対の符号であるテンプレート１１８の面内歪みを非平面の露出面６１２が引き起こすため、均一で薄い残膜が問題を悪化させうる。したがって、この結果となる、２つの面内歪み間の差であるオーバーレイは、テンプレート１１８、基板、または両方のチャック領域の平坦度の関数である。
従来の示唆とは対照的に、本方法は、露出面６１２に沿った面内歪みの影響を相殺するために補助する相補的な面外歪みを引き起こす。つまり、露出面６１２の平面性の偏差によるオーバーレイ誤差は、低減または実質的に除去されうる。したがって、パターン化されたポリマ層は、１つ以上の下地パターン層により正確に位置合わせされる。
基板１００が半導体ウェハであり且つポリマ層がパターンを有する実施形態では、残膜厚は、１５ｎｍのほんのわずかな厚さを有し、凸部は、４５ｎｍから６０ｎｍの範囲にありうる。残膜厚は、その平均厚の１０％から９０％の範囲、または５ｎｍから９５ｎｍの範囲にありうる。従来、残膜は、その平均厚の１０％から３０％の範囲、または５ｎｍから３０ｎｍの範囲の厚さを有していた。したがって、本明細書に記載のプロセスは、残膜の厚さにおける非均一性を著しく増加させることがあり、これは従来のものとは反対である。しかしながら、多くの場合、残膜の増加した非均一性は問題ではない。
ある実施形態において、図８および９は、成形可能材料７００が露光され且つモールド１２０が取り除かれた後の基板１００およびポリマ層８００の一部の断面図を含む。図８では、ポリマ層８００は、凸部８２２および８２４と凸部８２２および８２４の周辺の領域における残膜８４２とを含む。インプリントされたポリマ層８００は、マスクとして用いられ、残膜８４２は除去される。図８に図示されたように、残膜８４２は、いくらかの歪みを有するように図示されているが、歪みの程度はあまり大きくない。したがって、凸部８２２および８２４をあまり除去せずに、残膜８４２を除去することができる。ポリマ層は、有機化合物であってもよく、例えばＯ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏなどの酸素含有ガスで除去されうる。
ある実施形態では、残膜８４２は、凸部８２２および８４２の横方向寸法を維持するのを補助するために、異方性エッチングを用いて除去されうる。特定の実施形態では、そのエッチングは、反応性イオンエッチングを用いて行われうる。そのエッチングは、（基板１００が露光されたことを示す信号に基づいた）終点検出を用いた時間エッチング、または時間オーバーエッチングでの終点検出として行われてもよい。図９は、残膜８４２が除去された後の凸部９２２および９２４の図を含む。凸部９２２および９２４が丸みを帯びた上部コーナーを有することを除いて、凸部９２２および９２４は凸部８２２および８２４と実質的に同じである。
残膜の厚さがあまりにも変化する実施形態では、本プロセスは、同じマスキングパターンを達成するように変形されうる。この実施形態では、図８および９に示す実施形態について上述したように、パターンを形成するために用いられるパターンの反転像を有するモールドで成形可能材料７００がインプリントされる。図１０は、図１１〜１４に示すように、そのようなマスキングパターンを達成するためのプロセスフローを含む。
本方法は、図１０のブロック１００２で、所望のマスキングパターンの反転像を有するインプリントされたポリマ層を形成することを含む。図１１は、基板１００と基板１００の上のインプリントされたポリマ層とを含むワークピースの一部の断面図を含む。インプリントされたポリマ層１１００は、図５のプロセスについて上述したような技術を用いて形成される。この特定の実施形態では、歪みの程度は、図８のポリマ層８００と比較してかなり大きい。インプリントされたポリマ層１１００は、図８において残膜８４２の一部が見られる凸部１１２２、１１２４および１１２６と、図８において凸部８２２および８２４がみられる図１１の凹部１１４２および１１４４とを有する。残膜の部分１１４３および１１４５は、それぞれ、凹部１１４２および１１４４の底に沿っている。残膜は、特に部分１１４５において、厚さがかなり不均一である。このような不均一な厚さが図８の残膜８４２で形成された場合には、残膜８４２が除去されるときに凸部８２２および８２４のかなり多くが除去されたかもしれない。その結果としてのマスキング層は、後のエッチング動作に耐えるのに不十分な高さ（厚さ）を有する凸部８２２および８２４を有していたであろう。反転像プロセスは、より均一で且つ十分に強固なマスキングパターンを与えるための残膜を可能にする。
本方法は、図１０のブロック１０２２で、インプリントされたポリマ層１１００の凹部内に耐エッチング層１２００を形成することを含みうる。図１２において、耐エッチング層１２００は、インプリントされたポリマ層１１００の上に形成され、凹部１１４２および１１４４（図１１）内の、インプリントされたポリマ層１１００の部分１１４３および１１４５の上に形成された部分１２４２および１２４４を含む。図示された実施形態では、インプリントされたポリマ層１１００の全てで、凸部１１２２および１１２４を含む。他の実施形態では、耐エッチング層１２００が、凸部１１２２、１１２４および１１２６の上にほとんど又は全く形成されない。
耐エッチング層１２００の組成は、インプリントされたポリマ層１１００が耐エッチング層１２００と比較して選択的にエッチングされうるように選択される。特定の実施形態では、インプリントされたポリマ層１１００は、有機ポリマを含むことができ、耐エッチング層１２００は、シリコン含有化合物を含むことができる。特定の実施形態では、インプリントされたポリマ層１１００は、炭素骨格を有する有機ポリマでありうる。他の特定の実施形態では、耐エッチング層１２００は、ポリシロキサンなどのシリコン骨格を有するポリマでありうる。
本方法は、図１０のブロック１０４２で、凸部１１２２、１１２４および１１２６の上にある耐エッチング層１２００の一部を除去することを含みうる。図１３において、耐エッチング層１２００の一部は、耐エッチング層１２００の材料をエッチング可能なエッチャントで耐エッチング層１２００をエッチングすることによって除去されうる。耐エッチング層１２００がシリコンを含む場合、フッ素ベースのエッチャントが用いられうる。エッチングは、等方性または異方性エッチングであってよい。ドライエッチングでは、ＣＦ４、ＣＨＦ３，ＳＦ６などのガスが用いられうる。ウェットエッチングでは、バッファードＨＦ溶液（ＮＨ４Ｆを含む）が用いられうる。エッチングは、（インプリントされたポリマ層１１００が露光されたことを示す信号に基づいた）終点検出を用いた時間エッチング、または時間オーバーエッチングでの終点検出として行われてもよい。
本方法は、図１０のブロック１０６２で、インプリントされたポリマ層１１００の凸部１１２２、１１２４および１１２６を除去することを更に含みうる。インプリントされたポリマ層１１００の凸部１１２２、１１２４、１１２６は、残膜８４２を除去することに関して上述したような技術およびガスのいずれかを用いて除去されうる。マスキング部材１４４２は、インプリントされたポリマ層１１００の部分１１４３と、耐エッチング層１２００の部分１２４２とを含み、マスキング部材１４４４は、インプリントされたポリマ層１１００の部分１１４５と、耐エッチング層１２００の部分１２４４とを含む。
図９と図１４とを比較すると、マスキング部材の組成が異なっていても、マスキングパターンは同じである。したがって、その結果としての残膜が十分に均一な厚さを有していなくても、良好なオーバーレイ特性を有するマスキングパターンが達成されうる。
本明細書に記載された実施形態は、基板ホルダ１１４のチャック領域、基板、テンプレート１１８のモールド１２０、またはそれらの任意の組み合わせがシステム内で著しい歪みを有する場合でさえ、より良好なオーバーレイを可能にする。平面性の偏差に関して、チャック領域、チャック領域上の基板の露出面、またはモールド１２０のいずれかの平坦度が計測されうる。他の歪みに関しては、同様に歪みが定量化されうる。成形可能材料の塗布パターンは、塗布パターンが歪みに対して調整されなかった場合に生じているであろう歪みを補正するように調整されうる。形成される最小の寸法が減少するにつれて、フィールドレベルとゲートレベルとの間、ゲートレベルとコンタクトレベルとの間などのクリティカル層間での適切な位置合わせを達成するために、そのような望ましい調整が必要となりうる。他の実施形態では、塗布パターンの調整は、パターニングシーケンスの全てではなく一部のみに用いられてもよい。例えば、ｎウェル領域またはｐウェル領域などのウェル領域、およびボンドパッドの位置合わせの許容範囲は、十分に大きく、フィールド、ゲートおよびコンタクトレベルと比較して高い精度を必要としない。
多くの異なる態様および実施形態が可能である。これらの態様および実施形態の幾つかを以下に説明する。本明細書を読んだ後、当業者は、これらの態様および実施形態が単なる例示であり、本願発明の範囲を限定しないことを理解するであろう。
一般的な説明または例示における上述の活動の全てが必要であるとは限られず、特定の活動の一部が必要でなくてもよく、これらの記述に加えて１以上の更なる活動がおこなわれてもよい。さらに、活動が行われる順序は、必ずしもそれらが実行される順序ではない。
利益、他の利点、および問題に対する解決策は、特定の実施形態について上述されている。しかしながら、利益、利点、問題の解決策、および、任意の利点、利益、または、発生しまたはより顕著になる解決策は、請求項のいずれか又は全ての重要、必須または不可欠な特徴と解釈されるべきではない。
本明細書に記載された実施形態の明細書および図面は、様々な実施形態の構造の一般的な理解を提供することを意図している。明細書および図面は、本明細書に記載された構造または方法を用いる装置およびシステムの全ての要素および特徴を網羅的かつ包括的な説明としての役割を果たすことを意図するものではない。個々の実施形態は、単一の実施形態での組み合わせで提供されることができ、逆に、簡潔にするために、単一の実施形態の文脈で説明された様々な特徴は、個々のまたは任意のサブコンビネーションで提供されることもできる。さらに、範囲で示された値への参照は、その範囲内の各値を含む。多くの他の実施形態は、本明細書を読んだ後のみに当業者に明らかとなりうる。他の実施形態は、構造的置換、論理的置換、または他の変更が本開示の範囲から逸脱することなく行われるように、本開示から使用され且つ導き出されうる。よって、本開示は、限定的ではなく例示的なものとみなされるべきである。

Claims (9)

  1. インプリント装置であって、
    基板のための基板支持面を有するチャック領域を含む基板ホルダと、
    少なくとも１つの凸部を含むインプリント面を有するテンプレートのためのテンプレートホルダと、
    前記基板、前記テンプレート、前記基板ホルダ、又はそれらの任意の組み合わせにおける歪みの少なくとも一部に基づいて、特定エリアに成形可能材料の量を塗布するように構成されたプロセッサと、
    を含み、
    前記プロセッサは、前記歪みのうちの第１エリア内では第１面密度に、および第２エリア内では第２面密度に前記成形可能材料が塗布されるように、前記成形可能材料の塗布パターンを決定し、
    前記第２エリアは、前記テンプレートが前記成形可能材料に接触するときに前記少なくとも１つの凸部と前記基板の主面とが前記第１エリアより近づくエリアであり、
    前記第１面密度は前記第２面密度より大きい、ことを特徴とするインプリント装置。
  2. 前記歪みは、前記テンプレートの主面、インプリント領域内における前記チャック領域の前記基板支持面、前記インプリント領域内における前記基板の主面に沿った平面性での偏差、前記テンプレート又は前記基板における倍率又は直交性の歪みを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
  3. 前記プロセッサは、前記歪みの少なくとも一部に基づいて前記成形可能材料の塗布パターンを決定するように更に構成されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインプリント装置。
  4. 前記第１エリアでは、前記歪みが、前記テンプレートが前記第１エリア内で前記成形可能材料に接触するときに、前記少なくとも１つの凸部と前記基板の主面とが更に離れうることを示し、
    前記第２エリアでは、前記歪みが、前記テンプレートが前記第２エリア内で前記成形可能材料に接触するときに、前記少なくとも１つの凸部と前記基板の前記主面とが互いに近づきうることを示す、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  5. 少なくとも１つの凸部を含むインプリント面を有するテンプレートを設ける工程であって、前記少なくとも１つの凸部は主面を規定する工程と、
    基板支持面を有するチャック領域を含む基板ホルダを設ける工程と、
    前記チャック領域の上に基板を配置する工程であって、前記基板はインプリント領域内に主面を有する工程と、
    前記基板、前記テンプレート、インプリント装置、又はそれらの任意の組み合わせにおける歪みを定量化する工程と、
    前記歪みの少なくとも一部に基づいて、前記基板の前記主面の上に成形可能材料を塗布する工程と、
    を含み、
    前記成形可能材料を塗布する工程は、前記歪みのうちの第１エリア内では第１面密度に、および第２エリア内では第２面密度に前記成形可能材料が塗布されるように行われ、
    前記第２エリアは、前記テンプレートが前記成形可能材料に接触するときに前記少なくとも１つの凸部と前記基板の主面とが前記第１エリアより近づくエリアであり、
    前記第１面密度は前記第２面密度より大きい、ことを特徴とする方法。
  6. 前記第１エリアでは、前記歪みが、前記テンプレートが前記第１エリア内で前記成形可能材料に接触するときに、前記少なくとも１つの凸部と前記主面とが更に離れうることを示し、
    前記第２エリアでは、前記歪みが、前記テンプレートが前記第２エリア内で前記成形可能材料に接触するときに、前記少なくとも１つの凸部と前記主面とが互いに近づきうることを示す、ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
  7. 前記第１エリアおよび第２エリアは、同じ凸部の異なる離間したエリアに対応する、ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 前記成形可能材料を重合させてポリマ層を形成するように前記成形可能材料を紫外線に曝す工程を更に含み、前記ポリマ層は、第１エリア内で第１厚および第２エリア内で第２厚を含み、前記第１厚は前記第２厚より厚い、ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
  9. 前記基板は半導体ウェハである、ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の方法。
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