JP7134790B2 - インプリント装置、インプリント方法、および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、インプリント装置、インプリント方法、および半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置の製造工程において微細なパターンを形成する方法として、インプリント法が提案されている。インプリント法では、基板に形成された被加工膜上にレジストを滴下し、微細なパターンが形成されたテンプレートをレジストに押し付けて、テンプレートの凹部にレジストを充填させた後、紫外線を照射してレジストを硬化させる。

特開２００９－２１２４４９号公報 特開２０１２－２０４３８０号公報

本発明の実施形態は、効率的にインプリント処理を行うことができるインプリント装置、インプリント方法、および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

実施形態のインプリント装置は、基板上に滴下した光硬化性樹脂に原版のパターンを押し付けて光を照射することで前記パターンを前記光硬化性樹脂に転写するインプリント装置であって、前記基板を複数の区画に分割して得られるショット領域に前記光硬化性樹脂を滴下する滴下部と、前記パターンを前記基板側に向けて支持した前記原版を、前記基板上の前記光硬化性樹脂に押印する原版支持部と、前記基板を支持し、前記基板の所定のショット領域の位置が前記滴下部の滴下位置または前記原版の押印位置となるよう前記基板を移動させる基板支持部と、を備え、前記基板支持部を動作させながら、前記滴下部は、前記基板の複数のショット領域に順に前記光硬化性樹脂を滴下させ、前記原版支持部は、前記複数のショット領域に滴下された前記光硬化性樹脂に順に前記原版を押印させて前記パターンを転写するように制御され、前記複数のショット領域間で、前記光硬化性樹脂が滴下されてから前記原版により押印されるまでの時間の長さに応じて、前記原版の押印速度、前記原版を前記光硬化性樹脂に押し付ける力、及び前記原版を前記光硬化性樹脂から離型する速度の少なくともいずれかが変更される。

図１は、実施形態１にかかるインプリント装置の構成例を示す図である。 図２は、実施形態１にかかるインプリント装置の処理対象となるウェハの模式図である。 図３は、実施形態１にかかるインプリント装置のレジスト滴下処理の手順の一例を示すフロー図である。 図４は、実施形態１にかかるインプリント装置のテンプレートの押印処理の手順の一例を示すフロー図である。 図５は、実施形態１にかかるインプリント装置のテンプレートの押印処理の手順の一例を示すフロー図である。 図６（ａ）は、実施形態１にかかるインプリント装置におけるウェハステージの動作を示す模式図であり、図６（ｂ）は、比較例にかかるインプリント装置におけるウェハステージの動作を示す模式図である。 図７は、実施形態１の変形例にかかるインプリント装置の構成例を示す図である。 図８（ａ）は、実施形態１の変形例にかかるインプリント装置が保持する滴下レシピテーブルであり、図８（ｂ）は、実施形態１の変形例にかかるインプリント装置が保持するインプリントレシピテーブルである。 図９は、実施形態１の変形例にかかるインプリント装置におけるインプリント処理の手順の一例を示すフロー図である。 図１０は、レジストパターンの幾つかの仕上がり特性について説明する模式図である。 図１１は、処理パラメータと仕上がり特性との関係の一例を示す図である。 図１２は、実施形態２にかかるインプリント装置の構成例を示す図である。 図１３は、実施形態２にかかるインプリント装置が保持する照射条件テーブルである。 図１４は、実施形態２にかかるインプリント装置のレジスト滴下処理の手順の一例を示すフロー図である。 図１５は、実施形態２にかかるインプリント装置におけるインプリント処理の手順の一例を示すフロー図である。 図１６は、処理パラメータと仕上がり特性との関係の一例を示す図である。 図１７は、実施形態２の変形例１にかかるインプリント装置の構成例を示す図である。

以下に、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態１］
図１～図１１を用い、実施形態１について説明する。

（インプリント装置の構成例）
図１は、実施形態１にかかるインプリント装置１の構成例を示す図である。図１に示すように、インプリント装置１は、ウェハステージ１０、テンプレートステージ２１、テンプレートチャック２２、加圧部２３、昇降部２４、アライメント部３０、光源４１、アパーチャー４２、滴下部５０、及び制御部６０を備える。

ウェハステージ１０は、ウェハ１００を載置するとともに、載置したウェハ１００と平行な平面内（水平面内）を移動する。ウェハステージ１０は、ウェハ１００にレジストを滴下する際にはウェハ１００を滴下部５０の下方側に移動させ、ウェハ１００への転写処理を行う際には、ウェハ１００をテンプレート２００の下方側に移動させる。ここで、滴下部５０およびテンプレート２００間のウェハステージ１０の移動方向をＸ方向とする。

ウェハ１００は、例えばシリコン基板等の半導体基板である。または、ウェハ１００は、ガラス基板や金属基板等であってもよい。ウェハ１００上には図示しない被加工膜が形成されている。

テンプレート２００は、例えばナノインプリントリソグラフィ等で用いられる原版である。テンプレート２００の下面側には、微細パターンが３次元状に形成されている。テンプレート２００は、ガラスまたは合成石英等の透明部材で構成される。

テンプレートステージ２１は、テンプレートチャック２２で真空吸着することによって、微細パターンを下方に向けてテンプレート２００をウェハ１００上方に保持する。テンプレートステージ２１は、昇降部２４により所定速度で昇降される。また、加圧部２３で、テンプレート２００の背面を空気圧等により加圧しながら、テンプレート２００をウェハ１００上の図示しないレジストに押し付ける。

テンプレートステージ２１上には、アライメント部３０が設けられている。アライメント部３０は、例えば、図示しない顕微鏡および撮像装置等を備え、ウェハ１００の位置検出やテンプレート２００の位置検出を行う。

光源４１は、例えば紫外線を照射する装置であり、テンプレートステージ２１の上方に設けられている。光源４１からアパーチャー４２を通過した紫外線が、テンプレート２００がレジストに押し当てられた状態で、テンプレート２００上から照射される。

滴下部５０は、インクジェット方式によってウェハ１００上にレジストを滴下する装置である。滴下部５０が備えるインクジェットヘッドは、レジストの液滴を噴出する複数の微細孔を有しており、ドット状のレジストをウェハ１００上に滴下する。レジストとしては、例えば光硬化性樹脂が用いられる。また、これ以降、ドット状に滴下されたレジストの液滴をドロップレットともいう。

制御部６０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のハードウェアプロセッサ、メモリ、及び、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等を備えるコンピュータとして構成されている。制御部６０は、ウェハステージ１０、テンプレートステージ２１、テンプレートチャック２２、加圧部２３、昇降部２４、アライメント部３０、光源４１、アパーチャー４２、および滴下部５０の各部を制御する。

（インプリント装置の処理例）
次に、図２～図５を用いて、インプリント装置１の処理の例について説明する。

図２は、実施形態１にかかるインプリント装置１の処理対象となるウェハ１００の模式図である。図２に示すように、インプリント処理において、ウェハ１００は複数のショット領域Ｘに区画される。そして、所定数のショット領域Ｘに対して滴下部５０によるレジストの滴下が行われる。次に、レジストが滴下されたショット領域Ｘに対してテンプレート２００の押印が行われる。テンプレート２００の押印とは、テンプレート２００をウェハ１００上のレジストに押し当てて、テンプレート２００の微細パターンをレジストに転写することである。

図２では、滴下部５０およびテンプレート２００間のウェハステージ１０の移動方向であるＸ方向に並ぶ１列分のショット領域Ｘのうち、１つおきに、ショット領域Ａ～Ｆがまとめて処理される。このとき、まずは、ショット領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆに対してこの順に、レジストが滴下される。次に、ショット領域Ｆ，Ｅ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａに対してこの順に、テンプレート２００が押印される。その様子を、図３～図５に示す。

図３は、実施形態１にかかるインプリント装置１のレジスト滴下処理の手順の一例を示すフロー図である。図３に示すように、ウェハ１００上には、被加工膜Ｌが形成されている。インプリント装置１のウェハステージ１０は、ショット領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆをこの順に、滴下部５０のレジスト滴下位置に移動させる。滴下部５０は、各ショット領域Ａ～Ｆに対して、順次、レジストのドロップレットを滴下していく。

図３（ａ）は、ショット領域ＡへのドロップレットＲａの滴下、ショット領域ＢへのドロップレットＲｂの滴下を終え、ショット領域Ｃへのレジスト滴下を行っている様子を示す。ショット領域Ｃへのレジスト滴下が終了したら、ウェハステージ１０をＸ方向と平行なＸＦ方向に動かし、ウェハ１００のショット領域Ｄをレジスト滴下位置に移動させる。

図３（ｂ）は、まとめて処理される最後のショット領域Ｆへのレジスト滴下を行っている様子を示す。ショット領域Ｆへのレジスト滴下が終了したら、ウェハステージ１０をさらにＸＦ方向に動かし、ショット領域Ｆをテンプレート２００の押印位置に移動させる。

図４および図５は、実施形態１にかかるインプリント装置１のテンプレート２００の押印処理の手順の一例を示すフロー図である。図４は、ショット領域ＦにてレジストパターンＲＰｆの形成が終了し、ショット領域ＥのドロップレットＲｅに対してテンプレート２００を押印する様子を示す。

図４（ａ）に示すように、ショット領域ＦにレジストパターンＲＰｆを形成すると、ウェハステージ１０をＸＢ方向に動かして、ショット領域Ｅをテンプレート２００の押印位置に移動させる。アライメント部３０は、ウェハ１００及びテンプレート２００の位置を検出して、ウェハ１００の位置とテンプレート２００の位置とを調整する。

図４（ｂ）に示すように、昇降部２４はテンプレートステージ２１を所定速度で下方に移動させ、テンプレート２００をウェハ１００上のドロップレットＲｅと接触させる。加圧部２３は、テンプレートステージ２１を下方に加圧する。これにより、テンプレート２００はウェハ１００上のドロップレットＲｅに押し付けられる。ただし、テンプレート２００がウェハ１００に接触しないよう、テンプレート２００はウェハ１００から僅かに距離を保っている。この状態で所定時間保持すると、ドロップレットＲｅがテンプレート２００の微細パターンの凹部に充填される。

テンプレート２００をドロップレットＲｅに押し付けた状態で、光源４１からアパーチャー４２を通過した紫外線が、テンプレートステージ２１の図示しない貫通孔、及びテンプレート２００を透過してウェハ１００上のドロップレットＲｅに照射される。これにより、ドロップレットＲｅが硬化する。このとき、まとめて処理するショット領域Ｘを１つおきとしているので、硬化対象のドロップレットＲｅの近隣のショット領域Ｘのレジストが影響を受けて硬化してしまうことを抑制することができる。

図４（ｃ）に示すように、昇降部２４はテンプレートステージ２１を所定速度で上方に移動させ、テンプレート２００をウェハ１００上のレジストパターンＲＰｅから離型する。レジストパターンＲＰｅは、ドロップレットＲｅに微細パターンが転写され硬化したものである。レジストパターンＲＰｅの各パターン間には、テンプレート２００とウェハ１００との隙間による若干のレジスト残膜が存在する。

以上のように、ショット領域ＥにレジストパターンＲＰｅが形成されると、ウェハステージ１０をＸＢ方向に動かして、ショット領域Ｄをテンプレート２００の押印位置に移動させる。このように、ショット領域Ｆ，Ｅ，Ｄ・・・に対して順次、テンプレート２００を押印していく。

図５は、まとめて処理される最後のショット領域Ａへのテンプレート２００の押印を行っている様子を示す。以上のように、ショット領域Ａ～Ｆがまとめて処理される。インプリント装置１は、以上の処理をウェハ１００上の全ショット領域に対して行っていく。

その後、テンプレート２００の微細パターンが押印されたレジストパターンをマスクに、ウェハ１００に形成された被加工膜Ｌが加工される。このように、被加工膜の形成、レジストパターンの形成、および被加工膜の加工が幾度か繰り返されることで、半導体装置が製造される。

（比較例）
次に、図６を用いて、インプリント装置１の動作を比較例と比較しながら説明する。図６（ａ）は、実施形態１にかかるインプリント装置１におけるウェハステージ１０の動作を示す模式図であり、図６（ｂ）は、比較例にかかるインプリント装置におけるウェハステージの動作を示す模式図である。

図６（ｂ）に示すように、比較例のインプリント装置においては、ショット領域ごとにレジストの滴下とテンプレートの押印とを行う。したがって、まず、ショット領域Ａ’を滴下部５０’のレジスト滴下位置に移動させ、レジストを滴下する。次に、ウェハステージをＸＦ’方向に動かして、ショット領域Ａ’をテンプレート２００’の押印位置に移動させ、テンプレート２００’を押印する。次に、ウェハステージをＸＢ’方向に動かして、ショット領域Ｂ’を滴下部５０’のレジスト滴下位置に移動させ、レジストを滴下する。次に、ウェハステージをＸＦ’方向に動かして、ショット領域Ｂ’をテンプレート２００’の押印位置に移動させ、テンプレート２００’を押印する。このように、ショット領域ごとにレジストの滴下とテンプレート２００’の押印とを行う方式では、滴下部５０’のレジスト滴下位置と、テンプレート２００’の押印位置との間で、ウェハステージが幾度も往復することとなり、非効率的である。

図６（ａ）に示すように、実施形態１のインプリント装置１においては、所定数のショット領域Ｘに対してレジストの滴下を行った後、それらのショット領域Ｘに対してテンプレート２００の押印を行う。したがって、まず、ショット領域Ａを滴下部５０のレジスト滴下位置に移動させ、ドロップレットＲａを滴下する。次に、ウェハステージ１０をＸＦ方向に動かして、ショット領域Ｂを滴下部５０のレジスト滴下位置に移動させ、ドロップレットＲｂを滴下する。次に、ウェハステージ１０をさらにＸＦ方向に動かして、ショット領域Ｃを滴下部５０のレジスト滴下位置に移動させ、ドロップレットＲＣを滴下する。これをショット領域Ｆまで繰り返した後、ショット領域Ｆをテンプレート２００の押印位置に移動させ、テンプレート２００を押印する。次に、ウェハステージ１０をＸＢ方向に動かして、ショット領域Ｅをテンプレート２００の押印位置に移動させ、テンプレート２００を押印する。

このように、実施形態１のインプリント装置１においては、ショット領域Ａ～Ｆに対してドロップレットＲａ～Ｒｆの滴下を行う間、ウェハステージ１０の移動方向は変わらずＸＦ方向である。また、ショット領域Ｆ～Ａに対してテンプレート２００の押印がされる間、ウェハステージ１０の移動方向は変わらずＸＢ方向である。つまり、実施形態１のインプリント装置１においては、ウェハステージ１０の動作に無駄がなく、比較例に比べて移動距離が短い。これにより、より短時間で効率的にインプリント処理を行うことができる。

なお、上述の実施形態１では、図２の例において、ショット領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの順にレジストを滴下し、ショット領域Ｆ，Ｅ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａの順にテンプレート２００を押印することとしたが、これに限られない。ショット領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの順にレジストを滴下し、例えば、ショット領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの順にテンプレート２００を押印してもよい。あるいは、これ以外の順番で、ショット領域Ａ～Ｆの処理を行ってもよい。

また、上述の実施形態１では、図３～図５に示すように、６つのショット領域Ａ～Ｆをまとめて処理する例について説明したが、これに限られない。まとめて処理されるショット領域Ｘの数は２以上であればよい。

また、上述の実施形態１では、図３～図５に示すように、滴下部５０およびテンプレート２００間のウェハステージ１０の移動方向であるＸ方向に並ぶ１列分のショット領域Ａ～Ｆをまとめて処理する例について説明したが、これに限られない。Ｘ方向に並ぶ複数列分のショット領域Ｘをまとめて処理してもよい。

このように、２以上のショット領域Ｘに対してまとめて処理を行うことを前提に、ウェハステージ１０の動きが効率的になるよう、適宜、様々な順番、組み合わせで、各ショット領域Ｘの処理を行うことができる。

（変形例）
次に、図７～図１１を用いて、実施形態１の変形例のインプリント装置について説明する。実施形態１の変形例のインプリント装置においては、まとめて処理されるショット領域間で処理パラメータを適宜変更する点が、上述の実施形態１とは異なる。

上述の実施形態１のように、例えば、ショット領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの順にレジストを滴下し、ショット領域Ｆ，Ｅ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａの順にテンプレートを押印する場合について考察する。

この場合、ショット領域Ａとショット領域Ｆとでは、レジストが滴下されてからテンプレートが押印されるまでの時間（以降、「引き置き時間」とも称する）が異なる。つまり、ショット領域Ａでは引き置き時間が長く、ショット領域Ｆでは引き置き時間が短い。レジストの滴下後、レジストのドロップレットは自重でウェハ上に濡れ広がっていく。このため、引き置き時間の長いショット領域Ａでは、ショット領域Ｆに比べてドロップレットの広がりが大きい。

そこで、実施形態１の変形例のインプリント装置では、ドロップレットの広がり具合、つまり、引き置き時間に応じて、各ショット領域における処理パラメータを変更する。

図７は、実施形態１の変形例にかかるインプリント装置１ａの構成例を示す図である。インプリント装置１ａにおいては、各部を制御する制御部６０ａの構成が実施形態１とは異なる。それ以外の構成については、実施形態１のインプリント装置１と同様の符号を付して、説明を省略する。

図７に示すように、制御部６０ａは、カウント部６１ａ、レシピ選択部６２ａ、および記憶部６３ａを備える。カウント部６１ａ、レシピ選択部６２ａ、および記憶部６３ａは、ＣＰＵがプログラムを実行することにより実現されてもよく、または、専用のハードウェア回路で実現されてもよい。また、記憶部６３ａは、ＨＤＤ等により実現されてもよい。

カウント部６１ａは、まとめて処理されるショット領域のレジストが滴下された順番をカウントする。つまり、上述の例でいえば、カウント部６１ａは、ショット領域Ａは１番目にレジストが滴下され、ショット領域Ｃは３番目にレジストが滴下され、というように、ショット領域ごとに順番をカウントしていく。レジストが滴下された順番からは、各ショット領域の引き置き時間を知ることができる。

レシピ選択部６２ａは、レジストが滴下された順番、つまり、引き置き時間に応じて、複数の処理パラメータをそれぞれ異ならせたレシピを選択する。処理パラメータとしては、例えば、テンプレート２００及びウェハ１００間のギャップ、押圧力、押圧速度、離型速度、レジスト滴下量等がある。

テンプレート２００及びウェハ１００間のギャップは、テンプレート２００をウェハ１００に押し当てたときの両者間のギャップであり、昇降部２４によりテンプレートステージ２１の降下量を調整することで異ならせることができる。また、テンプレートステージ２１及びウェハステージ１０の少なくともいずれかを傾けることで、ウェハ１００面内におけるテンプレート２００とのギャップを異ならせることもできる。押圧力は、加圧部２３によりテンプレートステージ２１への加圧力を調整することで異ならせることができる。押圧速度および離型速度は、昇降部２４によりテンプレートステージ２１の昇降速度を調整することで異ならせることができる。レジスト滴下量は、滴下部５０によりレジストの滴下量を調整することで異ならせることができる。

記憶部６３ａは、処理パラメータがそれぞれ異なる複数のレシピを含むレシピテーブルを記憶する。図８にレシピテーブルの一例を示す。

図８（ａ）は、実施形態１の変形例にかかるインプリント装置１ａが保持する滴下レシピテーブルであり、図８（ｂ）は、実施形態１の変形例にかかるインプリント装置１ａが保持するインプリントレシピテーブルである。複数の処理パラメータのうち、レジスト滴下量は滴下レシピにしたがい、テンプレート２００及びウェハ１００間のギャップ、押圧力、押圧速度、および離型速度はインプリントレシピにしたがう。

図８において、上向きの矢印は「大きいこと」「高いこと」「多いこと」等を示し、下向きの矢印は「小さいこと」「低いこと」「少ないこと」等を示す。例えば、レジスト滴下量は、引き置き時間の短いショット領域では少なく、引き置き時間の長いショット領域では多くする。また例えば、テンプレート２００とウェハ１００間のギャップは、引き置き時間の短いショット領域では大きく、引き置き時間の長いショット領域では小さくする。また例えば、押圧速度は、引き置き時間の短いショット領域では低く、引き置き時間の長いショット領域では高くする。ただし、これらの処理パラメータの設定は単なる一例であって適宜変更可能である。また、レシピに組み込み可能な処理パラメータは、図８の例に限られない。

次に、図９を用いて、インプリント装置１ａにおける処理の例について説明する。

図９は、実施形態１の変形例にかかるインプリント装置１ａにおけるインプリント処理の手順の一例を示すフロー図である。図９に示すように、制御部６０ａは、ウェハステージ１０を動かして、滴下部５０により複数のショット領域に対してレジストを滴下させる（ステップＳ１０１）。このとき、カウント部６１ａは各ショット領域について、レジストが滴下される順番をカウントする。レシピ選択部６２ａは、レジスト滴下の順番にしたがって、各ショット領域について異なる滴下レシピを選択する。滴下部５０は、選択された滴下レシピにしたがって、レジストの滴下量をショット領域ごとに異ならせる。

制御部６０ａは、レジストが滴下されたショット領域のうち、所定のショット領域をテンプレート２００の下方に移動させ、アライメントを実行する（ステップＳ１０２）。レシピ選択部６２ａは、レジスト滴下の順番にしたがって、そのショット領域に適したインプリントレシピを選択する（ステップＳ１０３）。

昇降部２４は、テンプレートステージ２１を降下させる（ステップＳ１０４）。このとき、昇降部２４は、選択されたインプリントレシピにしたがって、テンプレートステージ２１の降下速度、つまり、テンプレート２００の押圧速度を調整する。

加圧部２３は、テンプレート２００の背面を加圧しながら、ウェハ１００上のレジストを押圧する。このとき、選択されたインプリントレシピにしたがって、テンプレート２００のウェハ１００への押圧力を調整する。

昇降部２４は、テンプレートステージ２１を上昇させる（ステップＳ１０６）。このとき、昇降部２４は、選択されたインプリントレシピにしたがって、テンプレートステージ２１の上昇速度、つまり、テンプレート２００のレジストパターンからの離型速度を調整する。

制御部６０ａは、レジストが滴下されたショット領域の全てに対して、テンプレート２００の押印がされたか否かを判定する（ステップＳ１０７）。全ショット領域の押印が終了していないときは（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、制御部６０ａは次のショット領域を選択する（ステップＳ１０８）。そして、制御部６０ａは、ステップＳ１０２からステップＳ１０６までの処理を繰り返す。

レジストが滴下された全ショット領域の押印が終了しているときは（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、制御部６０ａは、ウェハ１００上の全ショット領域に対して、インプリント処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ１０９）。全ショット領域のインプリント処理が終了していないときは（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、ステップＳ１０１からステップＳ１０８までの処理を繰り返す。全ショット領域のインプリント処理が終了しているときは（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、制御部６０ａはインプリント処理を終了する。

以上により、インプリント装置１ａにおけるインプリント処理が終了する。

ところで、上述の図８のようなレシピを組むには、レジスト滴下の順番、つまり、レジストが滴下されてからテンプレート２００を押印されるまでの引き置き時間の長さに応じて、ショット領域ごとに処理パラメータの条件出しをする必要がある。このような条件出しの手順について、図１０及び図１１を用いて説明する。

図１０は、レジストパターンＲＰの幾つかの仕上がり特性について説明する模式図である。図１０に示すように、インプリント処理において、留意すべきレジストパターンＲＰの仕上がり特性には、例えば、浸み出し欠陥ＥＸＴ、パターン欠陥ＤＥＦ、レジスト残膜厚ＲＬＴ等がある。

浸み出し欠陥ＥＸＴは、ウェハ１００上のレジストにテンプレート２００が押し当てられた際、テンプレート２００の端部から浸み出したレジストが、テンプレート２００の縁を這い上がり、そのまま光硬化されることで生じる。

パターン欠陥ＤＥＦは、テンプレート２００の微細パターンの凹部にレジストを充填させる際、充填不足のままレジストが光硬化されることで生じる。

レジスト残膜厚ＲＬＴは、ウェハ１００とテンプレート２００との間隙により、レジストパターンＲＰの各パターン間に生じたレジスト残膜の厚さである。レジスト残膜厚ＲＬＴは、所定値以下であることが好ましく、また、ショット領域内およびショット領域ごとに均一であることが好ましい。

これらの仕上がり特性は、例えば上述の処理パラメータをそれぞれ異ならせることで変化する。

図１１は、処理パラメータと仕上がり特性との関係の一例を示す図である。図１１において、各処理パラメータの欄、および仕上がり特性の欄に示す上向き矢印は、「大きいこと」「高いこと」「多いこと」「厚いこと」等を示す。また、仕上がり特性の欄に示す下向き矢印は、「小さいこと」「低いこと」「少ないこと」「薄いこと」等を示す。例えば、テンプレート２００とウェハ１００間のギャップが大きいほど、浸み出し欠陥ＥＸＴは小さく、パターン欠陥ＤＥＦは多く、レジスト残膜厚ＲＬＴは薄くなる。また例えば、押圧速度が高いほど、浸み出し欠陥は小さく、パターン欠陥ＤＥＦは多く、レジスト残膜厚ＲＬＴは厚くなる。また例えば、レジスト滴下量が多いほど、浸み出し欠陥ＥＸＴは大きく、パターン欠陥ＤＥＦは少なく、レジスト残膜厚ＲＬＴは厚くなる。

このように、互いにトレードオフの関係にある複数の処理パラメータを適宜調整することで、レジストパターンＲＰの仕上がり特性を適正なものに調整することが可能である。処理パラメータの条件出しの際には、例えば、上述の図９におけるフローを、各処理パラメータを異ならせながら繰り返し、レジストパターンＲＰの仕上がり特性を調整していく。ただし、図１１に示す処理パラメータとレジストパターンＲＰの仕上がり特性との関係は単なる一例であって、適宜変化することがある。また、条件出しに使用可能な処理パラメータは、図１１の例に限られない。

実施形態１の変形例のインプリント装置１ａの効果について説明する。

図１１に示すレジストパターンＲＰの仕上がり特性の変化は、ショット領域ごとの引き置き時間の長短によっても起こり得る。例えば、引き置き時間の長いショット領域では、ドロップレットの広がりが大きいため、浸み出し欠陥ＥＸＴが起こりやすく、パターン欠陥ＤＥＦは減少する傾向にある。一方、引き置き時間の短いショット領域では、ドロップレットの広がりが小さいため、浸み出し欠陥ＥＸＴが起こりにくく、パターン欠陥ＤＥＦは増加する傾向にある。

実施形態１の変形例のインプリント装置１ａにおいては、引き置き時間の長さに応じて、ショット領域ごとに種々の処理パラメータを変化させる。これにより、ショット領域ごとのレジストパターンＲＰの仕上がり特性のばらつきを抑え、複数のショット領域において仕上がり特性を適正化することができる。

なお、上述の実施形態１の変形例では、カウント部６１ａがカウントしたレジスト滴下の順番に応じてレシピを選択することとしたが、これに限られない。例えば、カウント部が、レジスト滴下からテンプレート押印までの引き置き時間を直接カウントするようにしてもよい。または、アライメント部が備える撮像装置等によりドロップレットの広がり具合を観測し、それに応じてレシピを選択することとしてもよい。

［実施形態２］
図１２～図１４を用い、実施形態２のインプリント装置２について説明する。実施形態２のインプリント装置２においては、引き置き時間の長いショット領域におけるドロップレットの広がりを抑制する点が、実施形態１のインプリント装置１とは異なる。

図１２は、実施形態２にかかるインプリント装置２の構成例を示す図である。インプリント装置２は、照射部７１および光強度変更部７２を備える点、ならびに各部を制御する制御部１６０の構成が実施形態１とは異なる。それ以外の構成については、実施形態１のインプリント装置１と同様の符号を付して、説明を省略する。

図１２に示すように、インプリント装置２は、滴下部５０に隣接する照射部７１、および照射部７１の下方に配置される光強度変更部７２を備える。照射部７１は、滴下部５０からウェハ１００上に滴下されたドロップレットに光を照射する。照射される光は、光源４１から照射される紫外線よりも長波長の光であることが好ましい。光強度変更部７２は、ドロップレットに照射される光の強度をシャッターまたは拡散板等により変更する。光の強度は、シャッターの開閉間隔および開閉回数、または光の拡散具合により変更される。つまり、光の強度は、シャッターが開の間隔を長くすることや開の回数を増やすことにより高めることができる。また、光の強度は、より光を拡散させることで低くすることができる。このように、紫外線よりも長波長の光を用い、また、光強度を調整することで、ドロップレットを半硬化させることができる。半硬化とは、ドロップレットが完全に硬化することなく粘性の増した状態を示す。

制御部１６０は、カウント部１６１、照射調整部１６２、および記憶部１６３を備える。カウント部１６１、照射調整部１６２、および記憶部１６３は、ＣＰＵがプログラムを実行することにより実現されてもよく、または、専用のハードウェア回路で実現されてもよい。また、記憶部１６３は、ＨＤＤ等により実現されてもよい。

カウント部１６１は、まとめて処理されるショット領域のドロップレットが滴下された順番をカウントする。ドロップレットが滴下された順番からは、各ショット領域の引き置き時間を予測することができる。

照射調整部１６２は、滴下部５０がドロップレットを滴下すると、そのショット領域に対して、照射部７１により光を照射させる。より具体的には、照射調整部１６２は、ドロップレットが滴下された順番、つまり、予測される引き置き時間に応じて、照射部７１および光強度変更部７２により光の強度を調整しつつ、各ショット領域のドロップレットに光を照射する。

記憶部１６３は、ドロップレットへの光照射の強度と引き置き時間の長短との関係に基づく照射条件テーブルを記憶する。図１３に照射条件テーブルの一例を示す。

図１３は、実施形態２にかかるインプリント装置２が保持する照射条件テーブルである。図１３において、上向きの矢印は「高いこと」を示し、下向きの矢印は「低いこと」を示す。つまり、光の強度は、引き置き時間が長くなることが予測されるショット領域ほど高く、引き置き時間が短いと予測されるショット領域ほど低くする。ただし、このような光強度の設定は単なる一例であって適宜変更可能である。

次に、図１４を用いて、インプリント装置２における滴下処理の例について説明する。

図１４は、実施形態２にかかるインプリント装置２のレジスト滴下処理の手順の一例を示すフロー図である。図１４に示すように、インプリント装置２のウェハステージ１０は、ショット領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆをこの順に、滴下部５０のレジスト滴下位置に移動させる。滴下部５０は、各ショット領域Ａ～Ｆに対して、順次、レジストのドロップレットを滴下していく。照射部７１は、光強度変更部７２により光強度を変更しながら、各ショット領域Ａ～Ｆのドロップレットに対して、順次、光を照射していく。

図１４（ａ）は、ウェハステージ１０を順次ＸＦ方向に動かし、ショット領域ＡへのドロップレットＲａの滴下および光照射、ショット領域ＢへのドロップレットＲｂの滴下および光照射を終え、ショット領域Ｃへのレジスト滴下を行っている様子を示す。

図１４（ｂ）は、ショット領域Ｃへのレジスト滴下が終了し、ショット領域ＣのドロップレットＲｃに対して光を照射する様子を示す。上述の実施形態１のように、ショット領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの順にドロップレットが滴下された各ショット領域Ａ～Ｆに対し、ショット領域Ｆ，Ｅ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａの順にテンプレート２００を押印するものとする。この場合、引き置き時間は、ショット領域Ｆ，Ｅ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａの順に長くなっていくことが予測される。

そこで、照射調整部１６２は、ショット領域Ａ，Ｂに次いで、３番目に高い光強度となるよう照射部７１および光強度変更部７２を調整し、ショット領域ＣのドロップレットＲｃに対して光を照射する。これにより、ドロップレットＲｃは、ショット領域Ａ，ＢのドロップレットＲａ，Ｒｂに次いで粘性が増した状態になり、ドロップレットＲａ，Ｒｂに次いで広がりが抑制された状態になる。ドロップレットＲｃへの光照射が終了したら、ウェハステージ１０をさらにＸＦ方向に動かし、ショット領域Ｄをレジスト滴下位置に移動させる。

このように、ショット領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの順に光強度を弱めていきながら、ドロップレットに対する光の照射を行っていく。これにより、それぞれに引き置き時間が異なるショット領域Ａ～Ｆにおいて、ドロップレットの広がり具合が略同一となる。

図１５を用いて、インプリント装置２における処理の例について更に説明する。

図１５は、実施形態２にかかるインプリント装置２におけるインプリント処理の手順の一例を示すフロー図である。図１５に示すように、滴下部５０は、所定のショット領域に対してレジストのドロップレットを滴下する（ステップＳ２０１）。このとき、カウント部１６１は、まとめて処理されるショット領域のうち、このショット領域が何番目のショット領域であるかをカウントする。またこのとき、滴下部５０は、このショット領域が何番目のショット領域であるかによらず、例えば同一の滴下レシピを使ってドロップレットの滴下を行う。照射調整部１６２は、カウント部１６１がカウントした順番に応じて、照射部７１および光強度変更部７２を調整し、所定の光強度でそのショット領域のドロップレットに光を照射させる（Ｓ２０２）。

制御部１６０は、まとめて処理されるショット領域全てに対し、レジスト滴下および光の照射が終了したか否かを判定する（ステップＳ２０３）。全ショット領域のレジスト滴下および光照射が終了していないときは（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、制御部１６０は、ステップＳ２０１，Ｓ２０２の処理を繰り返す。

全ショット領域のレジスト滴下および光照射が終了しているときは（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、制御部１６０は、これらのショット領域のうち、所定のショット領域に対してアライメントを実行する（ステップＳ２０４）。制御部１６０は、そのショット領域のレジストにテンプレート２００を押印する（ステップＳ２０５）。このとき、制御部１６０は、そのショット領域が何番目のショット領域であるかによらず、例えば同一のインプリントレシピを使ってインプリント処理をさせる。

制御部１６０は、ドロップレットが滴下および光照射されたショット領域全てに対し、テンプレート２００の押印が終了したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。全ショット領域への押印が終了していないときは（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、制御部１６０は、ステップＳ２０４，Ｓ２０５の処理を繰り返す。全ショット領域への押印が終了しているときは（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、制御部１６０は、ウェハ１００上の全ショット領域についてインプリント処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ２０８）。

全ショット領域のインプリント処理が終了していないときは（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、ステップＳ２０１からステップＳ２０７までの処理を繰り返す。全ショット領域のインプリント処理が終了しているときは（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、制御部１６０はインプリント処理を終了する。

以上により、インプリント装置２におけるインプリント処理が終了する。

実施形態２のインプリント装置２も実施形態１の効果を奏する。

また、実施形態２のインプリント装置２においては、それぞれ引き置き時間の異なるショット領域Ａ～Ｆのドロップレットに対し、異なる強度の光を照射する。これにより、ショット領域Ａ～Ｆのドロップレットの広がり具合が略等しくなり、レジストパターンの仕上がり特性のばらつきを抑制することができる。よって、例えば、同一の滴下レシピおよび同一のインプリントレシピを用いて、各ショット領域を処理することができる。

なお、上述の実施形態２では、同一の滴下レシピ及びインプリントレシピを用いて、インプリント処理をする例について説明したが、これに限られない。引き置き時間に応じて光強度を変えて各ショット領域に光を照射するのに加え、例えば処理パラメータをショット領域ごとに異ならせてもよい。これにより、よりいっそうレジストパターンの仕上がり特性のばらつきを抑制することができる。

各ショット領域への光照射に加えて処理パラメータを異ならせるときは、例えば図１６に示すような処理パラメータと仕上がり特性との関係に応じて、複数の処理パラメータをショット領域ごとに適宜調整することができる。

図１６は、処理パラメータと仕上がり特性との関係の一例を示す図である。図１６において、各処理パラメータの欄、および仕上がり特性の欄に示す上向き矢印は、「大きいこと」「高いこと」「多いこと」「厚いこと」等を示す。また、仕上がり特性の欄に示す下向き矢印は、「小さいこと」「低いこと」「少ないこと」「薄いこと」等を示す。例えば、ドロップレットへの光照射の強度を高めるほど、浸み出し欠陥は小さく、パターン欠陥は多く、レジスト残膜厚は厚くなる。ただし、図１６に示す処理パラメータとレジストパターンの仕上がり特性との関係は単なる一例であって、適宜変化することがある。また、条件出しに使用可能な処理パラメータは、図１６の例に限られない。

（変形例１）
次に、図１７を用いて、実施形態２の変形例１のインプリント装置２ａについて説明する。実施形態２の変形例１のインプリント装置２ａにおいては、照射部７１ａおよび光強度変更部７２ａ、ならびに各部を制御する制御部１６０ａの構成が、実施形態２のインプリント装置２とは異なる。それ以外の構成については、実施形態２のインプリント装置２と同様の符号を付して、説明を省略する。

図１７は、実施形態２の変形例１にかかるインプリント装置２ａの構成例を示す図である。図１７に示すように、インプリント装置２ａは、光源４１に隣接する照射部７１ａ、および照射部７１ａの下方に配置される光強度変更部７２ａを備える。照射部７１ａは、滴下部５０からウェハ１００上に滴下されたドロップレットに光を照射する。照射される光は、光源４１から照射される紫外線よりも長波長の光であることが好ましい。光強度変更部７２ａは、ドロップレットに照射される光の強度をシャッターまたは拡散板等により変更する。

光強度変更部７２ａは、これに加えて、または、これに代えて、ショット領域内での光の強度分布をフォトマスク等により変更する。このフォトマスクは、例えばショット領域の中央部への光を遮る遮光膜を備え、主にショット領域の外周部に照射部７１ａからの光を照射させる。これにより、ショット領域のレジストのドロップレットのうち、外周部が枠状に半硬化される。装置構成上、光源４１近傍の空間には比較的余裕があり、例えばフォトマスク等の構成を備える光強度変更部７２ａを配置することが可能である。

制御部１６０ａは、カウント部１６１、照射調整部１６２ａ、および記憶部１６３を備える。カウント部１６１、照射調整部１６２ａ、および記憶部１６３は、ＣＰＵがプログラムを実行することにより実現されてもよく、または、専用のハードウェア回路で実現されてもよい。また、記憶部１６３は、ＨＤＤ等により実現されてもよい。

照射調整部１６２ａは、ドロップレットが滴下された順番、つまり、予測される引き置き時間に応じて、照射部７１ａおよび光強度変更部７２ａにより光の強度を調整しつつ、各ショット領域のドロップレットに光を照射する。

実施形態２の変形例１のインプリント装置２ａにおいては、フォトマスク等を備える光強度変更部７２ａにより、ドロップレットを枠状に半硬化させる。これにより、ドロップレットの広がりをよりいっそう抑制することができる。

また、実施形態２の変形例１のインプリント装置２ａにおいては、ドロップレットを枠状に半硬化させることで、ショット領域中央部のドロップレットは自重による広がりを妨げられない。これにより、例えば、外周部における浸み出し欠陥を抑制しつつ、レジストのテンプレート２００の凹部への充填を促進させて、パターン欠陥を抑制することが容易となる。

（変形例２）
実施形態２の変形例２のインプリント装置においては、光源がドロップレットに光を照射する照射部の機能を兼ね備える点が、上述の実施形態２とは異なる。これにより、装置構成をよりシンプルにすることができる。

なお、光源の下方には、上述のシャッター、拡散板、またはフォトマスク等を備える光強度変更部が配置されてもよい。

［その他の実施形態］
上述の実施形態１，２等においては、テンプレートステージ２１が下方に移動し、テンプレート２００がウェハ１００に押し付けられることとしたが、これに限られない。ウェハステージが上方に移動し、ウェハがテンプレートに押し付けられることで、テンプレートの微細パターンがウェハ上のレジストに押印されてもよい。このように、下方に移動するテンプレートステージ、または、所定位置を維持したままのテンプレートステージにより、テンプレートとウェハとが互いに押し付けられて、テンプレートの微細パターンがウェハに押印されることとなる。

上述の実施形態１，２等のインプリント装置１，１ａ，２，２ａが備える制御部６０，６０ａ，１６０，１６０ａは、インプリント装置１，１ａ，２，２ａに組み込まれていてもよく、インプリント装置１，１ａ，２，２ａから離れた場所に設置され、各部を遠隔制御してもよい。いずれの場合においても、実施形態１，２等のインプリント装置１，１ａ，２，２ａは、制御部６０，６０ａ，１６０，１６０ａからの制御信号を受信する受信部を有することで、受信部が受信した制御部６０，６０ａ，１６０，１６０ａからの制御信号にしたがい各部が制御されてもよい。また、いずれの場合においても、実施形態１，２等のインプリント装置１，１ａ，２，２ａは、制御部６０，６０ａ，１６０，１６０ａを含むインプリントシステムと捉えることも可能である。

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。

１，１ａ，２，２ａ…インプリント装置、１０…ウェハステージ、２１…テンプレートステージ、２３…加圧部、２４…昇降部、５０…滴下部、６０，６０ａ，１６０，１６０ａ…制御部、７１，７１ａ…照射部、７２，７２ａ…光強度変更部。

Claims (5)

1. 基板上に滴下した光硬化性樹脂に原版のパターンを押し付けて光を照射することで前記パターンを前記光硬化性樹脂に転写するインプリント装置であって、
   前記基板を複数の区画に分割して得られるショット領域に前記光硬化性樹脂を滴下する滴下部と、
   前記パターンを前記基板側に向けて支持した前記原版を、前記基板上の前記光硬化性樹脂に押印する原版支持部と、
   前記基板を支持し、前記基板の所定のショット領域の位置が前記滴下部の滴下位置または前記原版の押印位置となるよう前記基板を移動させる基板支持部と、を備え、
   前記基板支持部を動作させながら、
   前記滴下部は、前記基板の複数のショット領域に順に前記光硬化性樹脂を滴下させ、
   前記原版支持部は、前記複数のショット領域に滴下された前記光硬化性樹脂に順に前記原版を押印させて前記パターンを転写するように制御され、
   前記複数のショット領域間で、前記光硬化性樹脂が滴下されてから前記原版により押印されるまでの時間の長さに応じて、前記原版の押印速度、前記原版を前記光硬化性樹脂に押し付ける力、及び前記原版を前記光硬化性樹脂から離型する速度の少なくともいずれかが変更される、
   インプリント装置。
2. 前記滴下部は、第１のショット領域、第２のショット領域の順に前記光硬化性樹脂を滴下させ、
   前記原版支持部は、前記第２のショット領域、前記第１のショット領域の順に、前記光硬化性樹脂に前記原版を押印させて前記パターンを転写させるように制御される、
   請求項１に記載のインプリント装置。
3. 基板上に滴下した光硬化性樹脂に原版のパターンを押し付けて光を照射することで前記パターンを前記光硬化性樹脂に転写するインプリント装置であって、
   前記基板を複数の区画に分割して得られるショット領域に前記光硬化性樹脂を滴下する滴下部と、
   前記パターンを前記基板側に向けて支持した前記原版を、前記基板上の前記光硬化性樹脂に押印する原版支持部と、
   前記基板上に滴下された前記原版の押印前の前記光硬化性樹脂の液滴に光を照射する照射部と、
   前記基板を支持し、前記基板の所定のショット領域の位置が前記滴下部の滴下位置または前記原版の押印位置となるよう前記基板を移動させる基板支持部と、を備え、
   前記基板支持部を動作させながら、
   前記滴下部は、前記基板の複数のショット領域に順に前記光硬化性樹脂を滴下させ、
   前記原版支持部は、前記複数のショット領域に滴下された前記光硬化性樹脂に順に前記原版を押印させて前記パターンを転写するように制御され、
   前記複数のショット領域間で、前記光硬化性樹脂が滴下されてから前記原版により押印されるまでの時間の長さに応じて、前記液滴に照射する光の強度が変更される、
   インプリント装置。
4. 基板上に滴下した光硬化性樹脂に原版のパターンを押し付けて光を照射することで前記パターンを前記光硬化性樹脂に転写するインプリント方法であって、
   前記基板を複数の区画に分割して得られる複数のショット領域に順に前記光硬化性樹脂を滴下した後、前記複数のショット領域に滴下した前記光硬化性樹脂に順に前記原版を押印して前記パターンを転写し、前記基板上に滴下した前記原版による押印前の前記光硬化性樹脂の液滴に光を照射し、
   前記複数のショット領域間で、前記光硬化性樹脂を滴下してから前記原版を押印するまでの時間の長さに応じて、前記液滴に照射する光の強度、前記原版の押印速度、前記原版を前記光硬化性樹脂に押し付ける力、及び前記原版を前記光硬化性樹脂から離型する速度の少なくともいずれかを変更する、
   インプリント方法。
5. 半導体基板上に滴下した光硬化性樹脂に原版のパターンを押し付けて光を照射することで前記パターンを前記光硬化性樹脂に転写する半導体装置の製造方法であって、
   被加工膜が形成された前記半導体基板を準備するステップと、
   前記半導体基板を複数の区画に分割して得られる複数のショット領域に順に前記光硬化性樹脂を滴下した後、前記複数のショット領域に滴下した前記光硬化性樹脂に順に前記原版を押印して前記パターンを転写するステップと、
   前記半導体基板上に滴下した前記原版による押印前の前記光硬化性樹脂の液滴に光を照射するステップと、
   前記パターンが転写された前記光硬化性樹脂をマスクに前記被加工膜を加工するステップと、を含み、
   前記複数のショット領域間で、前記光硬化性樹脂を滴下してから前記原版を押印するまでの時間の長さに応じて、前記液滴に照射する光の強度、前記原版の押印速度、前記原版を前記光硬化性樹脂に押し付ける力、及び前記原版を前記光硬化性樹脂から離型する速度の少なくともいずれかを変更する、
   半導体装置の製造方法。

Images