JP7346268B2 - インプリント用のテンプレート、テンプレートを用いたインプリント方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリント用のテンプレート、テンプレートを用いたインプリント方法に関する。

半導体デバイスを構成する要素パターンを形成するための技術の一つにインプリント技術がある。従来から、テンプレートに形成されている凹凸パターンと基板上に配置されている光硬化性材料とを接触させた状態で、光硬化性材料に光を照射して、基板上に凹凸パターンをもつ硬化物を形成するインプリント方法が知られている。

また、インプリント方法の一例として、押印動作を繰り返すことで、基板の複数のショット領域に順次パターンを形成するインプリント方法が知られている。

このようなインプリント方法において、あるショット領域に押印したときにテンプレートのエッジからはみ出した光硬化性材料に光が照射されると、テンプレートの側面に硬化物として付着してしまう恐れがある。この付着物は、後続するショット領域におけるインプリント処理あるいはデバイス製造プロセスにおいて不利に働く場合がある。

特許文献１には、上面（パターン面とは反対側の面の）に遮光膜が配置されたテンプレートが記載されている。当該文献では、パターン形成領域よりも外側のパターン外周領域の光硬化性樹脂を完全には硬化させないようにして、隣接ショット領域の存在によりテンプレートの降下が阻害されることを抑制することが記載されている。

特開２００９－２１２４４９号公報

近年、テンプレートのパターン面の外縁をジグソー形状にして、基板の複数のショット領域に順次パターンを形成するインプリント方法も提案されている。これにより、外縁が長方形状である場合に比べて、スクライブライン（アライメントマークが形成される領域）の幅を小さくし、歩留まりを高くできる場合がある。

しかしながら、このようなテンプレートに対して、テンプレートのエッジに沿って単純に同じ幅の遮光部材を配置した場合、インプリント装置の照明系から照射される照射領域（典型的には長方形）に対して適切に遮光ができない恐れがあった。

本発明は、ジグソー形状の外縁のパターン面をもつテンプレートであって、テンプレート側面への硬化物の付着を軽減するために有利なテンプレートを提供することを目的とする。

本発明によれば、テンプレート側面への硬化物の付着を軽減するために有利なテンプレートを提供することができる。

インプリント装置の概略を示す図 型（テンプレート）の下面図 図２の型のＡ－Ａ’断面図 図２の型のパターン面ＰＳと遮光面ＳＳの詳細を示す図 本発明を実施しない場合における遮光面と照射領域の関係を示す図 変形例を示す図 本発明のテンプレートを用いたインプリント方法のフローを示す図 ジグソー形状の複数のショット領域を示す図

〔実施例〕
以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いながら説明する。

図１に、本実施例のインプリント装置を示す。図１においてＺ軸方向を鉛直方向とし、Ｚ軸に直交するＸＹ方向を水平方向としている。インプリント装置１００は、テンプレート（型）に形成されている凹凸パターンと基板上に配置されている光硬化性のインプリント材１０８とを接触させた状態で、インプリント材に光を照射して、基板１０９上に凹凸パターンを有する硬化物を形成する。本実施例では、波長２００～３８０ｎｍの光（紫外線）の照射によってインプリント材１０８を硬化させる装置の例で説明するが、これに限られない。

基板１０９の基材はシリコンウエハであり、直径３００ｍｍの円形状である。しかしながら、材質およびサイズはこれに限るものではない。例えば、アルミニウム、チタン－タングステン合金、アルミニウム－ケイ素合金、アルミニウム－銅－ケイ素合金、酸化ケイ素、サファイア、チッ化ケイ素等の公知の基材を適用しうる。基板１０９は、基材の上にデバイス層や密着層が形成されたものであってもよい。

本実施例では、インプリント材として、紫外線硬化性の樹脂が用いられる。紫外線硬化性の樹脂は、アクリレートやメタクリレートのようなモノマーであってもよい。また、インプリント材は、重合性化合物、光重合開始材、非重合性化合物、溶剤のいずれかを含んでもよく、非重合性化合物として、増感剤、水素供与体、内添型離型材、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分の少なくともいずれかを含んでもよい。本実施例のインプリント材は、波長２００～３８０ｎｍの光（紫外線）の照射により硬化する。

図１に示すインプリント装置１００は光源１０１を有し、光源１０１は、基板１０９上に塗布されたインプリント材１０８を硬化させる光１１３を照射する。またインプリント装置１００は、光源１０１からの光１１３を導光するレンズやミラーを含む光学系１０７を有していてもよい。これらの光学系は、光強度を均一にするために用いられてもよい。また、光源１０１からの光束の形状を制御するための遮光機構１０２を有する。遮光機構１０２は、遮光板と、遮光板を駆動する駆動機構とを有する。駆動機構として、例えばモータが用いられるが、これに限られない。遮光板は、典型的には、Ｘ方向に平行なエッジをもつ１対の遮光板と、Ｙ方向に平行なエッジをもつ１対の遮光板からなり、これらの駆動を制御して、所定のサイズの長方形の開口を形成する。

ステージ１０４は基板１０９を保持するためのチャック（基板チャック）１１０を支持する。支持体１１２は、テンプレート１１１を保持するためのチャック１０３（型チャック）を支持する。また、装置１００は、チャック１０３を駆動する複数のアクチュエータ（不図示）を有する。チャック１０３は、複数のアクチュエータにより、鉛直方向およびチルト方向に駆動される。基板１０９上に塗布されたインプリント材１０８にテンプレート１１１のパターン面（凹凸パターンが形成されている面）を接触させ、この状態でインプリント材に光源１０１から光を照射し、インプリント材を硬化させる。硬化後にテンプレート１１１を上方に移動させると、基板１０９上には、テンプレート１１１の接触面に応じた表面形状の硬化物が形成される。このようにしてインプリント装置は基板上にパターンを形成する。

ステージ１０４は、基板１０９をチャック１１０に保持させた状態で、不図示のベース上をＸＹ方向に移動可能である。基板１０９をチャック１１０上に搬入または搬出する際に、チャック１０３の下方から離れた位置にステージ１０４を移動させる。また、基板１０９の複数のショット領域に順次パターンを形成するために、ステージ１０４は移動を繰り返す。

ステージ１０４を駆動する駆動部として、本実施例ではリニアモータを用いる。ただし、これに限らず、ボールねじと回転モータを組み合わせた駆動機構など、公知の技術を適用しうる。本実施例では、ステージ１０４の移動方向をＸ方向とＹ方向の２軸方向としているが、これに限らず６軸方向としてもよい。ステージ１０４は、天板を有し、さらに天板に連結された板状部材を有してもよい。

チャック１１０は、ステージ１０９に締結あるいは吸着により固定される。チャック１１０は基板１０９を保持する保持面を有する。チャック１１０による基板１０９の保持方式として、真空吸着方式、静電吸着方式などの公知の技術を適用しうる。真空吸着方式の場合には、チャック１１０の表面に形成された凹部（溝）と負圧発生装置とが連通させる。基板１０９を保持面に載置した状態で凹部の内側を負圧にすることで基板１０９を保持することができる。

チャック１０３はテンプレート１１１を保持する保持面を有する。チャック１０３によるテンプレート１１１の保持方式として、真空吸着方式、静電吸着方式などの公知の技術を適用しうる。真空吸着方式の場合には、チャック１０３の表面に形成された凹部（溝）と負圧発生装置とが連通させる。テンプレート１１１を保持面に載置した状態で凹部の内側を負圧にすることでテンプレート１１１を保持することができる。

ディスペンサ１０５は、基板１０９上にインプリント材の液滴を吐出するノズル（吐出部）を有する。吐出方式として、ピエゾジェット方式やマイクロソレノイド方式を用いることができる。ノズルの数は特に限定されず、１列のノズルアレイとしてもよく、複数列のノズルアレイとしてもよい。

インプリント装置１００は、基板を搬送するための搬送ハンドを有する。さらに、テンプレート１１１に形成されているマークと基板１０９に形成されているマークとの相対位置を検出するためのスコープを備えてもよい。また、テンプレート１１１とインプリント材との接触状態を観察するためのカメラを備えてもよい。

ディスペンサ１０５や支持体１１２は、不図示の本体により支持される。本体は、さらに、上述のスコープやカメラを支持してもよい。

制御部１０６は、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ等の記憶部と、外部デバイスとプロセッサとを接続するためのインターフェース部と、を含む。インターフェース部には、ホストコンピュータとの通信を行う通信インターフェースも含まれる。ホストコンピュータは、例えば、インプリント装置１００が配置された工場全体または工場の一領域を制御するコンピュータである。プロセッサは記憶部に記憶されたプログラムを実行し、インプリント装置の動作を制御する。制御部１０６は、複数の回路基板を有していてもよい。また、制御部１０６の全部あるいは一部は、インプリント装置１００のチャンバ（筐体）の内部にあるラックに配置されていてもよく、チャンバの外部に配置されていてもよい。

制御部１０６は、インプリント装置１００の動作を制御する。ここで、インプリント装置１００の動作は、各ユニットの動作を含む。制御部１０６は、インプリント材への光の照射、ステージの動作などを制御する。

図２は、本実施例のテンプレートを示す下面図（チャック１０３に保持されている状態で基板側から見た図）であり、図３は図２のＡ－Ａ’断面図である。

テンプレート１１１の本体１１１ａは、底面ＢＳと、底面ＢＳに対して突出した部分の表面にある中位面ＭＳと、中位面ＭＳに対して突出した部分の表面にあるパターン面ＰＳを有する。パターン面ＰＳには凹凸パターンが形成されている。パターン面ＰＳと底面ＢＳと中位面ＭＳはすべて高さが異なり、いずれも同じ側（図３では上側）に面している。すなわち、本体１１１ａには、高さが異なる面をもつように段差が形成されている。底面ＢＳは、パターン面ＰＳを基準として、中位面ＭＳよりも離れた位置（型１１１の被保持面ＨＳにより近い位置）にある。

テンプレート１１１は、紫外線を透過可能な材質である。本実施例では、石英が用いられるが、これに限られない。テンプレート１１１の材質として、ガラス、ＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリカーボネート樹脂などを用いてもよい。

中位面ＭＳには、遮光部材１１１ｂが形成されている。遮光部材１１の材質は、例えばクロム（Ｃｒ）であるが、これに限られない。遮光部材１１１ｂの紫外線の透過率は、本体１１１ａの紫外線の透過率よりも小さい。好適には、本体１１１ａの透過率の５０％以下が好ましく、さらには３０％以下あるいは１０％以下であることが好ましい。

パターン面ＰＳと底面ＢＳの距離は、凹凸パターンの深さ（あるいは高さ）よりも大きい。また遮光部材１１１ｂの厚さは、パターン面ＰＳと中位面ＭＳの距離よりも小さい。すなわち、遮光部材１１１ｂの表面（ＳＳ）は、パターン面ＰＳと中位面ＭＳとの間の高さに位置する。好適には、凹凸パターンの深さよりパターン面ＰＳと底面ＢＳの距離は大きく、凹凸パターンの深さよりも遮光部材の厚さは大きく、凹凸パターンの深さよりもパターン面ＰＳと遮光部材の表面ＳＳの距離は大きい。例えば、凹凸パターンの深さ（あるいは高さ）を３０～１００ｎｍ、パターン面ＰＳと底面ＢＳの距離を２００～８００ｎｍ、遮光部材１１１ｂの厚さを１００ｎｍ～３００ｎｍとしてもよい。

また、テンプレート１１１の本体１１１ａは、被保持面ＨＳを有する。また、テンプレート１１１のパターン面ＰＳとは反対側には凹部ＨＬが形成されている。チャック１０３にテンプレート１１１が保持されている状態において、凹部ＨＬにインプリント装置からガスを供給および排出可能にすることで、インプリント時にテンプレート１１１の湾曲形状を制御できる。例えば、テンプレート１１１と基板１０９上のインプリント材とを接触させる際に、パターン面ＰＳを基板１０９側に向けて凸形状にすることで、ガストラップを低減することができる。

図２における破線は、凹部ＨＬの輪郭を示し、好適には円形であるが、これに限られない。

図４は、図３の上側から見た図（平面図）であり、パターン面ＰＳと遮光部材１１１ａの表面ＳＳ（斜線）の外縁を示す図である。

パターン面ＰＳの外縁はジグソー形状である。基板１０９の複数のショット領域に図８に示すように順次パターンを形成する。このようにパターン面ＰＳの外縁をジグソー形状とすることで、外縁が長方形状である場合に比べて、スクライブライン（アライメントマークが配置される領域）の幅を小さくし、歩留まりを高くできる場合がある。ジグソー形状は、各辺に凸または凹となる形状を有する形状であり、図４に示す形状に限定されない。

前述したとおり、中位面ＭＳの表面には、パターン面側からみた平面視においてパターン面ＰＳの外縁を囲むように、本体１１１ａよりも光（紫外線）の透過率が低い遮光部材１１１ｂが配置されている。また、遮光部材１１１ｂは、少なくともジグソー形状の外縁における凹部の内側の全域に配置（形成）されている。遮光部材１１１ｂは、均一な幅ではなく、ジグソー形状の凸部に隣接する部分の幅は、例えば、凹部に隣接する部分の幅の１／２以下である。

図中、照射領域ＩＬの内側の領域に光が照射される。照射領域ＩＬは、遮光機構１１２の遮光板の開口に応じた長方形状である。

本発明を実施しないテンプレートを比較例として図５に示す。

比較例のテンプレート１２１は、本体１２１ａと遮光部材１２１ｂとを有する。図５は、パターン面ＰＳ’と遮光部材１２１ｂの表面ＳＳ’（斜線）の外縁を示す図である。

図中、照射領域ＩＬ’の内側の領域に光が照射される。照射領域ＩＬは、遮光機構１１２の遮光板の開口に応じた長方形状である。

図５のように、遮光板の位置をジグソー形状の凸部分に合わせると、凹部分が適切に遮光されない場合がある。そのような場合に、パターン面ＰＳ’をインプリント材に接触させる際に、パターン面ＰＳ’の外側にインプリント材がはみ出した場合、はみ出したインプリント材が硬化してしまう恐れがある。

また、凹部分を適切に遮光するために、装置側の遮光板の構成を複雑な形状にしたり、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）を用いて硬化光の照射領域を制御することも考えられるが、装置の高コスト化や複雑化を招いてしまう。

それに対して、図４に示す、本実施例によれば、ジグソー形状の外縁のパターン面をもつテンプレートであって、テンプレート側面への硬化物の付着を軽減することができる。

（変形例）
図６はテンプレートの変形例を示す図である。上述のとおり、インプリント装置１００は、遮光機構１０２と光学系１０７を有する。遮光機構１０２によって長方形状に整形された光は、例えば光学系１０７を透過することによって、長方形状に対して歪む場合がある。

図６において、テンプレート２１１、本体２１１ａ、遮光部材２１１ｂは、図１～図４の符号テンプレート１１１、本体１１１ａ、遮光部材１１１ｂに対応する。図６は、図３の上側から見た図（平面図）であり、パターン面ＰＳと遮光部材２１１ｂの表面ＳＳ（斜線）の外縁を示す図である。

図中、照射領域ＩＬの内側の領域に光が照射される。照射領域ＩＬは、遮光機構１１２の遮光板の開口に応じた長方形状に対して、各辺の中央が外側に向けて膨らんだ形状である。

変形例のテンプレート２１１での遮光部材２１１ｂの表面ＳＳの外縁は、照射領域に対応し、各辺の中央が外側に向けて膨らんだ形状である。図６のように多段形状としてもよい。

（インプリント方法）
図７は、上述のテンプレートを用いたインプリント方法のフローを示す図である。本実施例のインプリント方法は、基板に対してテンプレートを用いた押印動作を繰り返すことで、基板の複数のショット領域にパターンを形成する。例えば、半導体デバイスのウエハにおいて１００つ程度のショット領域を有する。下記の説明において、符号は実施例の符号を用いるが、変形例にも適用可能である。

インプリント方法は、テンプレート１１１と基板１０９を用意（搬入）する工程（Ｓ１００、Ｓ１１０）を含む。

つづいて、テンプレート１１１と基板１０９上の光硬化性のインプリント材１０９とを接触させた状態で、光源１０１を用いて、インプリント材に光を照射する工程（Ｓ１２０）を含む。さらに、照射後に、テンプレート１１１と基板１０９とを引き離す工程（Ｓ１３０）を含む。

押印動作は、工程Ｓ１２０と工程Ｓ１３０を含み、押印動作の後に、基板上に他にインプリントすべき領域があるかどうかを判定し（Ｓ１４０）、ある場合（Ｙ）にはこの動作を繰り返すことで、基板の複数のショット領域にパターンを形成する。ない場合（Ｎ）には、基板をインプリント装置の外へ搬出する（Ｓ１５０）。

図４に示すように、光を照射する工程における照射領域の外形は、パターン面側からみた平面視においてパターン面ＰＳの外縁を囲む長方形状である。

変形例においては、図５に示すように、光を照射する工程における照射領域は、パターン面側からみた平面視においてパターン面ＰＳの外縁を囲む長方形状を内包する形状（外縁を囲む長方形状に対して、各辺の中央が外側に向けて膨らんだ形状）である。

本実施例では、テンプレートのパターン面は基板上の１つのショット領域のサイズに対応しているが、これに限られない。例えば、１つのショット領域のサイズに対応するパターン面を複数（例えば２～４つ）有するテンプレートであってもよい。

（デバイス製造方法の例）
デバイス（半導体デバイス、磁気記憶媒体、液晶表示素子、回折格子等）の製造方法について説明する。かかる製造方法は、インプリント装置を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板等）の表面にテンプレートのパターンを転写する工程を含む。かかる製造方法は、さらに、パターンを形成された基板を処理する工程を含む。当該処理工程は、当該パターンをマスクとして基板をエッチングする工程を含みうる。また、エッチングされた基板に対して電気的特性を付加する工程、電気的特性が付加された基板をダイイングしてチップとして取り出す工程、取り出されたチップをパッケージングする工程、を含む。

本実施形態におけるデバイスの製造方法は、従来に比べて、デバイスの性能、品質、生産性及び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及び変更が可能である。

１１１，２１１ テンプレート
１１１ａ，２１１ａ 本体
１１１ｂ，２１１ｂ 遮光部材
ＰＳ パターン面
ＳＳ 遮光部材の表面
ＭＳ 中位面
ＢＳ 底面
ＨＳ 被保持面

Claims (5)

1. インプリント用のテンプレートにおいて、
   底面と、前記底面に対して突出した部分の表面にある中位面と、前記中位面に対して突出した部分の表面にあり、凹凸パターンが形成されているパターン面と、を有する本体を備え、
   前記パターン面の外縁はジグゾー形状であり、
   前記中位面の表面には、前記パターン面側からみた平面視において前記パターン面の外縁を囲むように、前記本体よりも光の透過率が低い遮光部材が配置され、
   前記遮光部材の外縁は、前記平面視において前記パターン面の外縁を囲む長方形に対して、各辺の中央が外側に向かって膨らんだ形状である、ことを特徴とするテンプレート。
2. 前記遮光部材の前記外縁は、前記平面視において前記長方形に対して、各辺において端部から中央に向かうにつれて階段状に膨らんだ形状である、ことを特徴とする請求項１に記載のテンプレート。
3. 前記本体は、前記底面とは反対側に被保持面を有することを特徴とする請求項１または２に記載のテンプレート。
4. 前記遮光部材の表面は、前記パターン面と前記中位面との間の高さに位置することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のテンプレート。
5. 基板に対してテンプレートを用いた押印動作を繰り返すことで、基板の複数のショット領域にパターンを形成するインプリント方法であって、
   テンプレートを用意する工程と、
   基板を用意する工程と、
   テンプレートと、基板上の光硬化性のインプリント材を接触させた状態で、前記インプリント材に光を照射する工程と、を有し、
   前記テンプレートは、底面と、前記底面に対して突出した部分の表面にある中位面と、前記中位面に対して突出した部分の表面にあり、凹凸パターンが形成されているパターン面と、を有する本体を備え、
   前記パターン面の外縁はジグゾー形状であり、
   前記中位面の表面には、前記パターン面側からみた平面視において前記パターン面の外縁を囲むように、前記本体よりも光の透過率が低い遮光部材が配置され、
   前記遮光部材の外縁は、前記平面視において前記パターン面の外縁を囲む長方形に対して、各辺の中央が外側に向けて膨らんだ形状である、
   前記光を照射する工程における照射領域の外形は、前記パターン面側からみた平面視において前記パターン面の外縁を囲む長方形状であることを特徴とするインプリント方法。

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