WO2009153926A1 - テンプレートの製造方法、テンプレートの検査方法及び検査装置、ナノインプリント装置、ナノインプリントシステム、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

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WO2009153926A1
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replica
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master
light
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大和壮一
大滝桂
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株式会社ニコン
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    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501Semiconductor wafers

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a template used for nanoimprinting.
  • the present invention relates to a template inspection method and apparatus used for nanoimprint, a nanoimprint apparatus, a nanoimprint system, and a device manufacturing method.
  • Patent Document 1 discloses a nanoimprint technique for transferring a predetermined pattern by embossing a template having a concavo-convex pattern inverted with respect to a pattern desired to be formed on a substrate against a curable resin formed on the surface of the substrate. Is disclosed.
  • replica templates In such a nanoimprint technology, in order to increase productivity, a plurality of replica templates (hereinafter referred to as replica templates) are created using the original master template (hereinafter referred to as master template), and each replica template is created. It is effective to use with a different nanoimprint apparatus.
  • master template master template
  • Patent Document 2 discloses a manufacturing method for manufacturing a replica template from a master template.
  • the replica template must be accurately manufactured corresponding to the master template.
  • it has been performed to inspect each concave / convex pattern of the replica template with scattered light obtained by irradiating an electron microscope or an electron beam, which requires a lot of inspection time. It had been.
  • the template manufacturing method includes a step of forming a resin film on a large substrate and an imprint on the large substrate by a step-and-repeat method using a small master template on the resist.
  • a dicing step of dicing into a plurality of replica templates and a step of removing the protective layer from the replica templates are provided.
  • a template manufacturing method includes a dicing step of dicing a large substrate into a plurality of small substrates, a step of cleaning the plurality of small substrates after the dicing step, and forming the plurality of cleaned small substrates into a mold.
  • the template inspection method is to inspect a replica template manufactured by an imprint method from a master template having a concavo-convex pattern.
  • the method includes a proximity step of bringing the master template and the replica template close to each other, a step of irradiating the master template and the replica template with plane wave inspection light, and a detection step of detecting component light different from the plane wave. .
  • the template inspection apparatus inspects a replica template manufactured by an imprint method from a master template having a concavo-convex pattern.
  • This apparatus includes an inspection light source unit that irradiates a plane wave inspection light, a stage that is irradiated with the inspection light and arranges a master template and a replica template in close proximity, and transmits a master template and a replica template. And a detection unit for detecting different component lights.
  • a nanoimprint apparatus includes a master template having a concavo-convex pattern, a replica template manufactured from the master template by an imprint method, an inspection light source unit that emits plane wave inspection light, and inspection light A stage in which the master template and the replica template are arranged close to each other, a detection unit that detects the component light that is transmitted through the master template and the replica template, and is different from the plane wave, and a defect in the replica template by the inspection unit.
  • the transfer unit that transfers the replica template, the holding unit that receives and holds the replica template from the transfer unit, and the replica template that is held by the holding unit are arranged opposite to each other, and liquid resin is applied.
  • a nanoimprint system includes a master template having a concavo-convex pattern, a replica template manufactured from the master template by an imprint method, an inspection light source unit that emits plane wave inspection light, and inspection light.
  • the transfer unit that transfers the replica template, the two holding units that receive and hold the replica template from the transfer unit, and the two replica templates that are held by the two holding units are arranged to face each other.
  • Resin applied Comprising two substrate mounting table for mounting a substrate that is, two pressing portions for pressing at least one of the replica template or substrate so that the resin is stamped uneven pattern.
  • a device manufacturing method includes a step of inspecting a concavo-convex pattern of a manufactured replica template using the replica template inspection apparatus of the fourth aspect, and a concavo-convex pattern of the replica template.
  • the device manufacturing method includes the step of inspecting the uneven pattern of the manufactured replica template using the nanoimprint apparatus of the fifth aspect, and the resin applying the uneven pattern of the replica template.
  • the mass productivity of the replica template can be improved. Moreover, according to the aspect of the present invention, a replica template can be inspected in a short time.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a first nanoimprint apparatus 200.
  • FIG. It is the figure which showed the relationship between the master template MTP and the replica template RTP.
  • It is a flowchart of manufacture of the master template MTP. It is the flowchart and conceptual diagram explaining the 1st manufacturing method of replica template RTP. It is the flowchart and conceptual diagram explaining the 1st manufacturing method of replica template RTP. It is the flowchart and conceptual diagram explaining the 1st manufacturing method of replica template RTP. It is the flowchart and conceptual diagram explaining the 2nd manufacturing method of replica template RTP. It is the flowchart and conceptual diagram explaining the 2nd manufacturing method of replica template RTP. It is the flowchart and conceptual diagram explaining the 2nd manufacturing method of replica template RTP.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first replica template inspection apparatus 100.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a second replica template inspection apparatus 110.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a third replica template inspection apparatus 120.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a fourth replica template inspection apparatus 130.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a fifth replica template inspection apparatus 140.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a sixth replica template inspection apparatus 150. It is the graph which showed the relationship between the magnitude
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the size of dust and the intensity of scattered light. 6 is a graph showing the relationship between the size of dust and the intensity of scattered light. It is an expanded sectional view of the stage 40 of the master template MTP and the replica template RTP. An enlarged cross-sectional view of the stage 40 of the master template MTP and the replica template RTP, particularly showing a case where the replica template RTP has a defect DF. It is an expanded sectional view of the stage 40 'of the master template MTP and the replica template RTP arranged in the first replica template inspection apparatus 100.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing a second nanoimprint apparatus 210 incorporating a first replica template inspection apparatus 100. 1 is a conceptual diagram showing a nanoimprint system 300. FIG. It is the flowchart which showed the manufacturing method of the semiconductor element.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing the first nanoimprint apparatus 200.
  • the first nanoimprint apparatus 200 can transfer the uneven pattern of the master template MTP to the quartz glass QG, and the transfer is performed in the chamber 71 as shown in FIG.
  • the first nanoimprint apparatus 200 includes a holding unit 50 that holds the master template MTP.
  • the master template MTP is made of quartz glass, and its size is, for example, 25 mm ⁇ 25 mm.
  • This master template MTP is supported by a press elevator EV.
  • the press elevator EV is provided on the ceiling of the chamber 71 of the first nanoimprint apparatus 200.
  • the pressing elevator EV can move the master template MTP in the Z direction (up and down direction).
  • the pressing elevator EV can transfer the concavo-convex pattern to the curable resin formed on the quartz glass QG by bringing the master template MTP and the quartz glass QG close to each other.
  • the quartz glass QG is vacuum-sucked and fixed by the suction table 16.
  • the quartz glass QG is, for example, a rectangle having a side of about 150 mm or a circle having a diameter of about 200 mm.
  • the suction table 16 is supported by the XY stage 14.
  • the XY stage 14 can move in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the XY stage 14 can move, for example, with a maximum stroke of about 200 mm in the X-axis and Y-axis directions, and can transfer a concavo-convex pattern from one end to the other end of the quartz glass QG.
  • a reference mirror RM (not shown) extending in the X-axis direction and a reference mirror RM extending in the Y-axis direction are fixed to a part of the XY stage 14.
  • the XY stage 14 is provided with a linear motor 18, and the linear motor 18 drives the XY stage 14 in the X-axis and Y-axis directions.
  • the XY stage 14 is placed on the vibration isolator 12 so as not to be affected by external vibration.
  • a laser interferometer (not shown) is an X-axis laser interferometer that irradiates the reference mirror RM with a laser beam along the X axis and a Y-axis laser that irradiates the reference mirror RM with a laser beam along the Y axis.
  • An interferometer is used to measure the X and Y coordinates of the XY stage 14. Information on the X coordinate and the Y coordinate measured by the laser interferometer is supplied to the main control unit 90.
  • the main control unit 90 positions the XY stage 14 via the linear motor 18 while monitoring the supplied coordinates. Control the behavior.
  • the master template MTP is moved up and down by the pressing elevator EV, and the quartz glass QG is placed on the XY stage 14 and moves in the X-axis and Y-axis directions.
  • the structure may be such that the quartz glass QG moves in the Y-axis direction and moves up and down by a pressing elevator.
  • the chamber 71 of the first nanoimprint apparatus 200 includes a gate 79, and the quartz glass QG can be carried into the first nanoimprint apparatus 200 or carried out of the first nanoimprint apparatus 200.
  • a replica template is formed by cutting the quartz glass QG having the concavo-convex pattern transferred by the first nanoimprint apparatus 200 with a laser saw or a dicing saw.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the master template MTP and the replica template RTP.
  • FIG. 2 shows an “F” -shaped uneven circuit pattern.
  • the actual pattern has a line width of about several tens of nanometers.
  • nine replica templates RTP are drawn on the quartz glass QG, actually, for example, 64 replica templates RTP are manufactured.
  • a dotted line is a scribe line cut by a laser saw or a dicing saw.
  • the concave / convex pattern of the master template MTP is formed of a convex area RA and a concave area IN.
  • a mirror-inverted “F” -shaped concavo-convex pattern is formed on the quartz glass QG, and the convex region RA and the concave region IN are formed.
  • the convex region RA and the concave region IN are formed.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a manufacturing procedure of the master template MTP.
  • Step P11 for example, a quartz glass of 25 mm ⁇ 25 mm and a thickness of 6.35 mm is prepared for the master template MTP. Then, a metal film such as Al (aluminum) is formed on the quartz glass by using CVD (Chemical Vapor Deposition) or sputtering.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • Step P12 a resist film for electron beam is formed on a metal film of quartz glass.
  • step P13 a circuit pattern having a line width of several tens of nanometers is drawn on a quartz glass resist film with an electron beam (not shown).
  • Step P14 a metal film such as Al is dry-etched with Cl 2 gas (chlorine gas). It is also possible to form a pattern by wet etching, but in this case, since the cross section is isotropic etching, it is not suitable for the master template MTP. On the other hand, in dry etching with Cl 2 gas (chlorine gas), the wall surface can be processed almost vertically, and circuit pattern drawing by an electron beam is reflected.
  • Cl 2 gas chlorine gas
  • step P15 dry etching of quartz glass is performed using a metal film such as Al as a mask.
  • a metal film such as Al as a mask.
  • the dry etching agent CHF 3 gas (methyl fluoride gas), CF 4 gas (carbon tetrafluoride gas), or the like is used.
  • the uneven pattern formed on the quartz glass by dry etching has a depth of 10 to 50 nanometers.
  • Step P16 the remaining resist and metal film are removed, and a master template MTP is formed.
  • First replica template RTP production method> 4 to 6 are flowcharts of a first manufacturing method of the replica template RTP by the first nanoimprint apparatus 200 shown in FIG. A conceptual cross-sectional view of each step is shown on the right side of each step in the flowchart.
  • a master template MTP is prepared. Further, for example, a hard mask layer HM is formed on a quartz glass QG of 150 mm ⁇ 150 mm by vacuum deposition or sputtering. As the hard mask layer HM, a Cr (chrome) layer or an aluminum (Al) layer is typically used. The hard mask layer HM is provided to improve the corrosion resistance of the etching chemical when the quartz glass QG is etched. An ultraviolet light curable resin PM is formed on the hard mask layer HM.
  • this resin PM for example, acrylic resin, aliphatic allyl urethane, nonvolatile material, aromatic acid methacrylate, aromatic acrylic ester, acrylated polyester oligomer, acrylate monomer, polyethylene glycol dimethacrylate, aliphatic diacrylate, trifunctional Acid esters or epoxy resins are used.
  • the resin PM is formed on the entire surface, but the liquid resin PM having a low viscosity may be applied only to a region corresponding to the area of the master template MTP.
  • Step P32 the pressure is applied so that the master template MTP presses the ultraviolet light curable resin PM against the quartz glass QG by the press elevator EV (see FIG. 1). Then, the resin PM in the gap between the master template MTP and the quartz glass QG follows the uneven pattern of the master template MTP. In this state, the resin PM is cured by irradiating the resin PM with the ultraviolet light UV emitted from the ultraviolet light source UVS provided in the pressing elevator EV.
  • Step P33 the master template MTP is peeled off from the cured resin PM.
  • a concavo-convex pattern is formed on the resin PM cured on the hard mask layer HM of the quartz glass QG.
  • Step P34 the XY stage 14 (see FIG. 1) moves in the X-axis direction or the Y-axis direction and the pressing elevator EV presses the master template MTP onto the resin PM.
  • step P35 of FIG. 5 as shown in the right figure, the master template MTP is embossed on the resin PM of the entire quartz glass QG.
  • Step P36 the hard mask layer HM is dry-etched. Then, the surface of the quartz glass QG appears.
  • step P37 the quartz glass QG is dry-etched using the hard mask layer HM as a mask.
  • the uneven pattern formed on the quartz glass by dry etching has a depth of 10 to 100 nanometers.
  • an optical inspection machine can be used. This is because even when the optical resolution does not reach the pattern dimension, a dimensional defect smaller than each pixel can be detected by comparing the signal intensity of each pixel of the image sensor.
  • the optical inspection machine has an advantage that the inspection time is short although the sensitivity of defect detection is lower than that of the inspection machine using an electron beam.
  • Step P38 of FIG. 6 the resin PM and the hard mask layer HM remaining on the quartz glass QG are removed.
  • a protective film PA is formed on the quartz glass QG in order to protect the replica template RTP from cutting waste (particles) PT generated during dicing.
  • a polymer material such as a jelly-like polyimide resin is used.
  • a thermosetting resin material or an ultraviolet curable resin material may be used as the protective film PA.
  • the protective film PA is applied by a screen printing method or a spray method by applying a resin from a spray. Moreover, you may make it affix a protective tape instead of apply
  • the replica template RTP is created by cutting the quartz glass QG with a dicing saw DS or a laser saw. Even if cutting chips (particles) PT are generated at this time, the replica template RTP is protected by the protective film PA, so that no defect occurs in the pattern of the replica template RTP. Finally, in step P41, the protective film PA is removed from the replica template RTP to complete a plurality of replica templates RTP.
  • FIG. 7 to FIG. 9 are flowcharts of a second manufacturing method of the replica template RTP by the first nanoimprint apparatus 200 shown in FIG. A conceptual cross-sectional view of each step is shown on the right side of each step in the flowchart.
  • the hard mask layer HM is formed on, for example, 150 mm ⁇ 150 mm quartz glass QG by vacuum deposition or sputtering.
  • step P52 the quartz glass QG is cut into a size of 25 mm ⁇ 25 mm using a dicing saw DS or a laser saw. Each of the cut quartz glasses QG is cleaned, and cutting chips (particles) generated during dicing are removed. Thereby, a plurality of quartz glasses QG are prepared. Note that if a 25 mm ⁇ 25 mm quartz glass is prepared from the beginning, step P52 is not necessary.
  • Step P53 the plurality of cleaned quartz glasses QG are arranged side by side on the mold FR. Thereafter, it is possible to handle a plurality of quartz glasses QG contained in the mold FR equivalent to one quartz glass QG.
  • step P54 a master template MTP is prepared. Further, an ultraviolet light curable resin PM is formed on the hard mask layer HM. In the right diagram of Step P54, the resin PM is formed on the entire surface, but the liquid resin PM having a low viscosity may be applied only to a region corresponding to the area of the master template MTP.
  • step P55 of FIG. 8 the pressure is applied so that the master template MTP presses the ultraviolet light curable resin PM against the quartz glass QG by the press elevator EV (see FIG. 1). Then, the resin PM in the gap between the master template MTP and the quartz glass QG follows the uneven pattern of the master template MTP. In this state, the resin PM is cured by irradiating the resin PM with ultraviolet light UV emitted from the ultraviolet light source UVS.
  • Step P56 the master template MTP is peeled off from the cured resin PM.
  • a concavo-convex pattern is formed on the resin PM cured on the hard mask layer HM of the quartz glass QG.
  • Step P57 the process in which the XY stage 14 (see FIG. 1) moves in the X-axis direction or the Y-axis direction and the pressing elevator EV presses the master template MTP onto the resin PM is repeated.
  • step P58 of FIG. 9 as shown in the right figure, the master template MTP is embossed on the resin PM of the entire quartz glass QG.
  • Step P59 the hard mask layer HM is dry etched. Then, the surface of the quartz glass QG appears.
  • Step P60 the quartz glass QG is dry-etched using the hard mask layer HM as a mask.
  • the uneven pattern formed on the quartz glass by dry etching has a depth of 10 to 100 nanometers. In this state, by comparing the patterns of the adjacent replica templates with each other, it is possible to inspect defects at the time of creating the replica template RTP.
  • Step P61 the resin PM and the hard mask layer HM remaining in the replica template RTP are removed.
  • step P62 the replica template RTP is taken out from the formwork FR.
  • the ultraviolet curable resin is used as the curable resin, but a thermosetting resin may be used.
  • quartz glass is used as a base material for the replica template RTP, other glass may be used.
  • an ultraviolet curable resin it is preferable to use a base material that can transmit ultraviolet rays.
  • FIG. 10 is a flowchart of a method for producing each replica template RTP, instead of creating a plurality of replica templates RTP at a time. A conceptual cross-sectional view at that step is shown on the right side of each block in the flowchart.
  • a master template (hereinafter referred to as a master template) MTP manufactured based on design data one by one with an electron beam or the like is prepared.
  • the master template MTP is formed with a concavo-convex pattern and has a convex area RA and a concave area IN.
  • This master template MTP is inspected using an electron beam inspection apparatus or an electron microscope.
  • quartz glass QG having a hard mask layer HM formed by vacuum deposition or sputtering is prepared.
  • An ultraviolet light curable resin PM is formed on the hard mask layer HM. This resin PM is a liquid having a low viscosity.
  • the master template MTP embosses the ultraviolet light curable resin PM on the quartz glass QG. Then, the resin PM in the gap between the master template MTP and the quartz glass QG follows the uneven pattern of the master template MTP. In this state, the resin PM is cured by irradiating the resin PM with ultraviolet light UV.
  • an acrylic resin is used as the resin PM.
  • Step P73 the master template MTP is peeled off from the cured resin PM. As shown on the right side of this step, an uneven pattern is formed on the cured resin PM on the hard mask layer HM of the quartz glass QG.
  • the resin PM is not limited to an ultraviolet curable resin, and a thermosetting resin may be used.
  • step P74 the hard mask layer HM is dry-etched. Then, the surface of the quartz glass QG appears. Further, the quartz glass QG is dry-etched using the hard mask layer HM as a mask to form a concavo-convex pattern of the replica template RTP.
  • Step P75 the resin PM and the hard mask layer HM remaining in the replica template RTP are removed, and the replica template RTP is completed.
  • the uneven pattern of the replica template RTP also has a convex area RA and a concave area IN.
  • the concavo-convex pattern is exaggerated, but the line and space is, for example, 10 nm (nanometer) to 50 nm, and the height of the concavo-convex is, for example, 10 nm to 100 nm.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram of the first replica template inspection apparatus 100.
  • the first replica template inspection apparatus 100 includes an inspection light source unit 20, a collimator lens 31, a condenser lens 33, a light blocking block BL, an imaging lens 35, and a two-dimensional photosensor SE. Yes.
  • the inspection light source unit 20 includes, for example, a solid-state laser 21 that emits laser light having a wavelength of 193 nm and a condenser lens 23.
  • the solid laser 21 emits parallel light having a diameter of about 3 mm, and the condenser lens 23 converges the laser light to be a point light source.
  • the laser light emitted from the condenser lens 23 proceeds to the collimator lens 31.
  • the collimator lens 31 uses laser light as a parallel light beam.
  • the wavefront of this parallel light beam is a plane wave PW.
  • the stage 40 arranges the master template MTP and the replica template RTP so that the concave / convex pattern surface of the master template MTP and the concave / convex pattern surface of the replica template RTP face each other (one concave portion and the other convex portion face each other).
  • the surfaces of the master template MTP and the replica template RTP are arranged in parallel with the wave surface of the plane wave PW, in other words, perpendicular to the optical axis OA.
  • a replica template RTP may be arranged on the inspection light source unit 20 side.
  • the light beam that has passed through the master template MTP and the replica template RTP proceeds to the condenser lens 33 and the imaging lens 35.
  • a light blocking block BL is arranged.
  • a plane wave is modulated and a scattered light SL such as a spherical wave is generated (see FIG. 22). If there is no defect in the replica template RTP, the plane wave is not modulated and remains a plane wave.
  • the plane wave PW transmitted through the replica template RTP is shielded by the light shielding block BL, but the scattered light SL is not shielded by the light shielding block BL and reaches the two-dimensional photosensor SE. That is, if there is a defective portion in the replica template RTP, the scattered light at the defective portion is detected by the two-dimensional photosensor SE. If there is no defect in the replica template RTP, the two-dimensional photosensor SE has no light output. That is, the part without a defect is dark, and the defect is detected as a point light source.
  • the two-dimensional photosensor SE is, for example, a two-dimensional CCD, and the output from the two-dimensional photosensor SE is sent to the computer CP.
  • the computer CP displays a defective portion of the replica template RTP based on the magnification of the optical system and the output from the two-dimensional photosensor SE.
  • the first replica template inspection apparatus 100 is effective not only for inspecting the replica template RTP for defects but also for inspecting the presence of dust such as dust.
  • dust exists between the master template MTP and the replica template RTP, scattered light SL is generated. Therefore, the computer CP can display the dust location and the dust size based on the magnification of the optical system and the output from the two-dimensional photosensor SE.
  • FIG. 12 is a schematic configuration diagram of the second replica template inspection apparatus 110.
  • laser light was irradiated on the entire surface of the master template MTP and the replica template RTP.
  • laser light is irradiated onto a part of the surfaces of the master template MTP and the replica template RTP.
  • the same components as those in the first replica template inspection apparatus 100 are denoted by the same reference numerals.
  • the second replica template inspection apparatus 110 includes an inspection light source unit 20N, a collimator lens 31, a condenser lens 33, a light blocking block BL, an imaging lens 35, and a two-dimensional photosensor SE. Yes.
  • the inspection light source unit 20N includes, for example, a solid-state laser 21N that emits laser light having a wavelength of 193 nm and a second condenser lens 23N.
  • the solid-state laser 21N emits parallel light of about ⁇ 2 millimeters, and the second condenser lens 23N converges the laser light to become a point light source.
  • the laser light emitted from the second condenser lens 23 becomes a light beam having a diameter of about several millimeters. Laser light having a diameter of about several millimeters proceeds to the collimator lens 31.
  • the stage 40 on which the master template MTP and the replica template RTP are arranged is mounted on the moving table 55.
  • the moving table 55 has a long stroke, for example, a moving distance of about 25 mm in the X-axis direction and about 25 mm in the Y-axis direction.
  • the moving table 55 moves the stage 40 largely in the X-axis direction or the Y-axis direction, so that the entire surface of the master template MTP and the replica template RTP is irradiated with laser light.
  • the moving table 55 is arranged on the stage 40, it may be arranged on the inspection light source unit 20N. That is, it is only necessary that the inspection light and the template can be scanned relatively. If the stage 40 can move, for example, in nanometer units and can move about 25 mm in the X-axis direction and about 25 mm in the Y-axis direction, the moving table 55 is not necessarily prepared.
  • FIG. 13 is a schematic configuration diagram of the third replica template inspection apparatus 120.
  • the scattered light SL imaged by the imaging lens 35 was observed by the two-dimensional photosensor SE.
  • the third replica template inspection apparatus 120 observes the light intensity distribution at the pupil position (the rear focal plane (Fourier transform plane) of the condenser lens 33).
  • the same components as those in the first replica template inspection apparatus 100 are denoted by the same reference numerals.
  • the third replica template inspection apparatus 120 includes an inspection light source unit 20, a collimator lens 31, a condenser lens 33, and a two-dimensional photosensor SE.
  • the first replica template inspection apparatus 100 has the light shielding block BL and the imaging lens 35, but the third replica template inspection apparatus 120 does not have them.
  • the two-dimensional photosensor SE receives the light intensity distribution of the laser beam and observes a substantial far field pattern (Far Field Pattern). If there is no defect in the replica template RTP, the plane wave is not modulated and remains a plane wave. First, the light intensity distribution of this plane wave is output from the two-dimensional photosensor SE and sent to the computer CP.
  • the computer CP stores the light intensity distribution. If there is a defect in the replica template RTP, a plane wave is modulated and scattered light SL such as a spherical wave is generated. The light intensity distribution of both the plane wave and the scattered light SL is output from the two-dimensional photosensor SE and sent to the computer CP. .
  • the computer CP stores the light intensity distribution.
  • the computer CP compares the light intensity distribution of only the plane wave with the light intensity distributions of both the plane wave and the scattered light SL, and detects a defective portion of the replica template RTP.
  • the moving table 55 may be applied to the third replica template inspection apparatus 120.
  • the third replica template inspection apparatus 120 is particularly suitable for dust detection.
  • FIG. 14 is a schematic configuration diagram of the fourth replica template inspection apparatus 130.
  • the fourth replica template inspection apparatus 130 includes an inspection light source unit 20, a collimator lens 31, a second condenser lens 37, a second imaging lens 38, and a second two-dimensional photosensor SE2. is doing.
  • the fourth replica template inspection apparatus 130 shown in FIG. 14 is different from the first replica template inspection apparatus 100 shown in FIG. 11 in that the second condenser lens 37 and the second imaging lens 38 are arranged on the optical axis OA. It is not arranged and is inclined with respect to the optical axis OA. Further, the light shielding block BL is not arranged. Further, the second two-dimensional photosensor SE2 is not disposed on the optical axis OA. Further, the second two-dimensional photosensor SE2 is arranged with respect to the optical axis OA so as to satisfy the tilting imaging relationship by the second condenser lens 37 and the second imaging lens 38 with respect to the master template MTP and the replica template RTP. It is inclined and arranged.
  • the scattered light SL generated by the defect is detected by the second two-dimensional photosensor SE2. If there is no defect in the replica template RTP, the second two-dimensional photosensor SE2 does not detect light and no light reception signal is output.
  • FIG. 15 is a schematic configuration diagram of the fifth replica template inspection apparatus 140.
  • the fifth replica template inspection apparatus 140 includes an inspection light source unit 20, a collimator lens 31, a second condenser lens 37, a second imaging lens 38, and a second two-dimensional photosensor SE2. is doing.
  • a fifth replica template inspection apparatus 140 shown in FIG. 15 differs from the first replica template inspection apparatus 100 shown in FIG. 11 in that the stage 40, the second condenser lens 37, the second imaging lens 38, and the second second
  • the two-dimensional photosensor SE2 is not arranged on the optical axis OA. They are arranged at the same angle with respect to the optical axis OA. Further, the light shielding block BL is not arranged.
  • the plane wave is incident on the tilted master template MTP and the replica template RTP, the plane wave is emitted from the master template MTP and the replica template RTP as a plane wave as it is.
  • FIG. 16 is a schematic configuration diagram of the sixth replica template inspection apparatus 150.
  • the sixth replica template inspection apparatus 150 includes an inspection light source unit 29, a collimator lens 31, a condenser lens 33, an imaging lens 35, and a time delay integration type sensor TDI.
  • the sixth replica template inspection apparatus 150 shown in FIG. 16 is different from the first replica template inspection apparatus 100 shown in FIG. 11 in that an inspection light source unit 29 and a time delay integration type sensor TDI are used. .
  • the inspection light source unit 29 includes, for example, a short wavelength lamp 25 that emits light having a wide spectrum from 150 nm to 400 nm, a condenser lens 26, a wavelength selection filter 27, and a pinhole plate 28. Wide-spectrum light from the short-wavelength lamp 25 is converged by the condenser lens 26 and converged at one focal point at the opening of the pinhole plate 28.
  • the pinhole plate 28 is, for example, a plate obtained by depositing chromium on an optical glass except for an opening.
  • the wavelength selection filter 27 disposed between the condenser lens 26 and the pinhole plate 28 is a wavelength filter that can select light in a narrow band centered on a specific wavelength (for example, 193 nm, 365 nm, etc.).
  • the wavelength selection filter 27 can select not only one wavelength band but also a plurality of wavelength bands.
  • the light that has become a point light source at the pinhole plate 28 proceeds to the collimator lens 31.
  • the point light source that has passed through the pinhole plate 28 becomes parallel light having a necessary aperture by the collimator lens 31, and is incident on the master template MTP and the replica template RTP.
  • the sixth replica template inspection apparatus 150 can inspect at a wavelength of 193 nm and a wavelength of 365 nm, for example.
  • the wavelength is different, the state of generation of the scattered light SL from the defect differs depending on the shape of the defect and the defect size. In this way, it is possible to determine the properties such as the shape and material of the defect (when foreign substances are mixed) in the multi-wavelength inspection by the computer CP. Note that it is possible to simultaneously observe the wavelength of 193 nm and the wavelength of 365 nm, and the wavelength of 193 nm and the wavelength of 365 nm may be observed at different times.
  • the wavelength selection filter 27 can also select light having a spectral width obtained by cutting out a desired band, for example, a wavelength of 250 nm to 350 nm, from light having a broad spectrum of about 193 nm to 400 nm.
  • a desired band for example, a wavelength of 250 nm to 350 nm
  • scattering noise peculiar to laser called speckle may occur.
  • Inclusion of light having a spectral width obtained by cutting out a desired band into the master template MTP and the replica template RTP can also remove speckles.
  • fluorescence having a longer wavelength by irradiating with a short wavelength light such as 193 nm light. This is because when a foreign substance (for example, an organic substance) that absorbs 193 nm light is attached as a defect, fluorescence is often generated.
  • a foreign substance for example, an organic substance
  • the sixth replica template inspection apparatus 150 is a time delay integration type sensor TDI (Time Time) which is a two-dimensional line sensor instead of the two-dimensional photosensor SE such as a CCD. You are using Delay & Integration.
  • the time delay integration type sensor TDI realizes an improvement in sensitivity and a reduction in noise proportional to the number of stages of the line sensor by integrating the charge by the number of integration stages in the running direction of the sample. Since the scattered light SL from the defect is not detected as a large amount of light, it is effective to use the time delay integration type sensor TDI particularly when the amount of the scattered light SL is small.
  • the moving speed of the table 51 needs to be constant. Further, it is necessary to synchronize the moving speed of the table 51 and the image capture timing.
  • ⁇ Structure of other replica template inspection apparatus> a system in which short-wavelength light is incident from the observation optical system via a beam splitter, such as an epi-illumination microscope, may be used.
  • a plane wave having a wavelength of, for example, 193 nm or less may be incident on the master template MTP and the replica template RTP through the objective lens of the observation optical system.
  • the incident light only passes through the master template MTP and the replica template RTP.
  • the scattered light generated in that portion is reflected in the incident direction at a scattering angle of 90 ° or more and can be observed with the observation optical system.
  • the base material for the replica template RTP is not limited to quartz glass, but may be other glass as long as the base material is transparent to ultraviolet light and inspection light.
  • FIG. 17 is a simulation result showing the relationship between the size of the template defect and the intensity of the scattered light SL. This simulation result corresponds to the result of detecting the scattered light SL using the second replica template inspection apparatus 110 of FIG.
  • the defect 17 is the scattered light intensity (W: watts), and the horizontal axis is the defect height h.
  • the defect was a square column having a fixed length of 1000 nm and varying the width w and height h. It is understood that the intensity of the scattered light SL increases as the defect volume increases.
  • the laser light from the inspection light source unit 20N is linearly polarized light having a wavelength of 193 nm, and the direction of the electric field is parallel to the longitudinal direction of the defect.
  • the laser light is applied to the replica template RTP with an area of 1 mm square, and the irradiation intensity is 1 W.
  • FIG. 18 is a simulation result showing a relationship between the wavelength of the laser light from the inspection light source unit 20N and the intensity of the scattered light SL. This simulation result corresponds to the result of detecting the scattered light SL using the second replica template inspection apparatus 110 of FIG.
  • the replica template RTP has a defect size of a rectangular column having a length of 1000 nm, a width w of 20 nm, and a height h changed.
  • the wavelength wl of the laser light from the inspection light source unit 20N is 532 nm
  • the intensity of the scattered light SL is weak
  • the wavelength wl of the laser light is 266 nm
  • the intensity of the scattered light SL is high. It can be understood from FIG. 18 that when the wavelength of the laser beam is halved, the intensity of the scattered light SL is four times or more.
  • the intensity of the scattered light SL is further increased when the wavelength wl of the laser beam is 193 nm.
  • the laser beam from the inspection light source unit has a wavelength as short as possible.
  • the laser light from the inspection light source unit 20N is linearly polarized light in which the direction of the electric field and the longitudinal direction of the defect are parallel to each other.
  • the replica template RTP is irradiated with an area of 1 mm square, and the irradiation intensity is set to 1W. ing.
  • FIG. 19 is a simulation result showing the relationship between the size of dust and the intensity of scattered light SL. This simulation result corresponds to the result of detecting the scattered light SL using the second replica template inspection apparatus 110 of FIG.
  • the vertical axis represents the intensity of scattered light (W: watts), and the horizontal axis represents the height h of dust.
  • Garbage was a square column with a fixed length of 1000 nm and varying the width w and height h. It can be seen that the intensity of the scattered light SL increases as the volume of dust increases.
  • the laser light from the inspection light source unit 20N is linearly polarized light having a wavelength of 193 nm, and the direction of the electric field is parallel to the longitudinal direction of the dust.
  • the laser light is applied to the replica template RTP with an area of 1 mm square, and the irradiation intensity is 1 W.
  • FIG. 20 is a simulation result showing a relationship between the polarization direction of the laser light from the inspection light source unit 20N and the intensity of the scattered light SL. This simulation result corresponds to the result of detecting the scattered light SL using the second replica template inspection apparatus 110 of FIG.
  • the vertical axis represents the intensity of scattered light (W: watts), and the horizontal axis represents the height h of dust.
  • the dust was a rectangular column having a fixed length of 1000 nm, a width w of 50 nm, and a changed height h.
  • the laser light from the inspection light source unit 20N is linearly polarized light having a wavelength of 193 nm, and is irradiated onto the replica template RTP with an area of 1 mm square, and the irradiation intensity is 1 W.
  • the case where the polarization direction (the direction of the electric field) of the laser light is parallel to the longitudinal direction of the dust is shown as TE, and the case where it is perpendicular to the longitudinal direction of the dust is shown as TM.
  • FIG. 21 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the master template MTP and the replica template RTP arranged from the first replica template inspection apparatus 100 to the sixth replica template inspection apparatus 150.
  • laser light (plane wave PW) from the inspection light source unit 20 (see FIG. 11) is incident on the master template MTP and the replica template RTP from the direction of the arrow AR.
  • the master template MTP and the replica template RTP are held in the stage 40.
  • the master template MTP is held by the Z-axis movement clamp 45
  • the replica template RTP is held by the XY-axis movement clamp 43.
  • the XY axis moving clamp 43 is provided with an XY axis extending / contracting portion 44
  • the Z axis moving clamp 45 is provided with a Z axis extending / contracting portion 41.
  • the Z-axis expansion / contraction part 41 and the XY-axis expansion / contraction part 44 are configured by a drive unit that can be driven in nanometer units, such as a piezoelectric element.
  • the Z-axis expansion / contraction part 41 can adjust the distance D1 between the convex region RA of the master template MTP and the convex region RA of the replica template RTP by expanding and contracting in the direction indicated by the arrow DZ.
  • the XY-axis expansion / contraction part 44 can adjust the distance D2 between the convex region RA of the master template MTP and the concave region IN of the replica template RTP by expanding and contracting in the direction indicated by the arrow DY. Although only the Y-axis direction is shown in FIG.
  • the replica template RTP can also move in the X-axis direction, and the replica template RTP is rotated in the XY plane by changing the expansion and contraction of each of the plurality of XY-axis expansion / contraction portions 44. It is also possible. That is, the XY axis expansion / contraction part 44 adjusts the position of the master template MTP and the replica template RTP in the XY plane, and the concavo-convex pattern of the master template MTP and the concavo-convex pattern of the replica template RTP are opposed to each other (one recess and the other). It is possible to adjust to a state where the convex portion faces.
  • the distance D1 only needs to be sufficiently small with respect to the line-and-space pattern and the wavelength of the laser beam (for example, 193 nm).
  • the distance D1 may be equal to or less than the depth of the uneven pattern. Specifically, it is preferably 20 nm to 10 nm or less. However, it is not necessary to shorten the distance D1 until the convex area RA of the master template MTP and the concave area IN of the replica template RTP are fitted. A gas such as air exists between the master template MTP and the replica template RTP.
  • the plane wave PW that has passed through the master template MTP is modulated by the concavo-convex pattern of the master template MTP.
  • the modulation component remains incident on the concave / convex pattern of the replica template RTP.
  • the convex area RA and the concave area IN of the master template MTP are opposite to the convex area RA and the concave area IN of the replica template RTP.
  • this modulation component is canceled again, and after passing through the replica template RTP, it is emitted again as a plane wave PW.
  • FIG. 22 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the master template MTP and the replica template RTP having a defect DF arranged in the first replica template inspection apparatus 100. Also in FIG. 22, the laser light (plane wave PW) from the inspection light source unit 20 (see FIG. 11) enters the master template MTP and the replica template RTP from the direction of the arrow AR.
  • plane wave PW plane wave
  • the laser light that has passed through the master template MTP is modulated by the concavo-convex pattern of the master template MTP in the plane wave PW.
  • the modulation component remains incident on the concave / convex pattern of the replica template RTP.
  • the convex area RA and the concave area IN of the master template MTP and the convex area RA and the concave area IN of the replica template RTP are exactly opposite to each other, a plane wave is generated, but the convex area RA and the concave area IN are accurately reversed. If there is no defect DF, this modulation component is not canceled and scattered light SL is emitted. When there is no defect, no scattered light is generated from the template.
  • the first replica template inspection apparatus 100 detects the defect position as a point light source.
  • the inspection of the replica template RTP is completed in a considerably short time compared with the case where the pattern on the entire surface of the replica template RTP is inspected by the electron beam.
  • the wavefront that has passed through the master template MTP can be decomposed into its modulated component and plane wave component, but the proportion of the modulated component dissipated is shorter when the wavelength is longer and shorter.
  • the wavelength component preserves this modulation component longer. For this reason, it is better to use a laser beam having a wavelength as short as possible, for example, a wavelength of 193 nm as shown in FIG.
  • FIG. 23 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the master template MTP and the replica template RTP arranged in the first replica template inspection apparatus 100.
  • the structure of the stage 40 shown in FIG. 21 is different from the structure of the stage 40 ′ shown in FIG.
  • the master template MTP is held by the Z-axis movement clamp 45 and the replica template RTP is held by the XY-axis movement clamp 43.
  • An accordion portion 46 is disposed between the XY axis movement clamp 43 and the Z axis movement clamp 45.
  • a region surrounded by the master template MTP, the replica template RTP, and the accordion unit 46 is filled with the liquid LQ.
  • a pipe 47 is provided in a part of the accordion unit 46, and a pump 48 is connected to the pipe.
  • the distance D1 between the convex region RA of the master template MTP and the convex region RA of the replica template RTP can be adjusted from 20 nm to 10 nm or less, for example, 1 nm.
  • the pump 48 not only adjusts the distance D1 but also adjusts the warpage of the replica template RTP by reducing the amount of the liquid LQ and reducing the pressure. be able to.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a second nanoimprint apparatus 210 that incorporates the first replica template inspection apparatus 100.
  • the second nanoimprint apparatus 210 transfers the uneven pattern of the replica template RTP to the silicon wafer SW. As shown in FIG. 24, the transfer process is performed in the chamber 71 to prevent dust and the like. Since the first replica template inspection apparatus 100 has already been described, a description thereof will be omitted.
  • the second nanoimprint apparatus 210 has a holding unit 50 that holds the replica template RTP.
  • the holding unit 50 is supported by a pressing elevator EV, and the pressing elevator EV is provided on the ceiling of the chamber 71 of the second nanoimprint apparatus 210.
  • the pressing elevator EV can move the replica template RTP in the Z direction (vertical direction).
  • the silicon wafer SW is vacuum-sucked by the suction table 16 and fixed.
  • the silicon wafer SW has a diameter of about 300 mm, for example.
  • the suction table 16 is supported by the XY stage 14.
  • the XY stage 14 can move in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the XY stage 14 can move in the X-axis and Y-axis directions, for example, with a maximum stroke of about 400 mm, and can transfer the concavo-convex pattern from one end to the other end of the silicon wafer SW.
  • a reference mirror RM (not shown) extending in the X-axis direction and a reference mirror RM extending in the Y-axis direction are fixed to a part of the XY stage 14.
  • the XY stage 14 is provided with a linear motor 18, and the linear motor 18 drives the XY stage 14 in the X-axis and Y-axis directions.
  • a laser interferometer (not shown) is an X-axis laser interferometer that irradiates the reference mirror RM with a laser beam along the X axis and a Y-axis laser that irradiates the reference mirror RM with a laser beam along the Y axis.
  • An interferometer is used to measure the X and Y coordinates of the XY stage 14. Information on the X coordinate and the Y coordinate measured by the laser interferometer is supplied to the main control unit 90.
  • the main control unit 90 positions the XY stage 14 via the linear motor 18 while monitoring the supplied coordinates. Control the behavior.
  • the pressure is applied so that the replica template RTP presses the ultraviolet curable resin provided on the wafer SW by the press elevator EV.
  • the resin in the gap between the replica template RTP and the wafer SW follows the uneven pattern of the replica template RTP.
  • the resin is irradiated with ultraviolet light emitted from an ultraviolet light source UVS provided in the pressing elevator EV, and the resin is cured. Thereafter, the replica template RTP is peeled off from the cured resin, whereby an uneven pattern is formed in the cured resin.
  • the second nanoimprint apparatus 210 includes a transfer robot 75 and can transfer the replica template RTP and the silicon wafer SW.
  • the chamber 71 of the second nanoimprint apparatus 210 includes a gate 73 for the master template MTP and the replica template RTP and a gate 79 for the silicon wafer SW.
  • the master template MTP and the replica template RTP can be attached to the first replica template inspection apparatus 100 in the chamber 71 via the gate 73.
  • the transport robot 75 can transport the replica template RTP from the first replica template inspection apparatus 100 to the holding unit 50.
  • the second nanoimprint apparatus 210 incorporates the first replica template inspection apparatus 100, the defects generated in the replica template RTP are accurately detected before the start of the production of the semiconductor elements and every predetermined number of wafers being produced. In addition, the inspection can be performed in a short time. In addition, since the first replica template inspection apparatus 100 is disposed in the chamber 71 and the replica template RTP is attached to the holding unit 50 in the chamber 71, there is little possibility that dust such as dust adheres to the replica template RTP. Become.
  • FIG. 25 is a conceptual diagram showing a nanoimprint system 300 including two third nanoimprint apparatuses 220 and one first replica template inspection apparatus 100. Since the third nanoimprint apparatus 220 has a configuration in which the first replica template inspection apparatus 100 is removed from the second nanoimprint apparatus 210 described in FIG. 24, detailed description thereof is omitted. Since the first replica template inspection apparatus 100 has already been described, the description thereof is omitted here.
  • the third nanoimprint apparatus 220 includes a transfer robot 75 and can transfer the replica template RTP and the silicon wafer SW.
  • the chamber 71 of the third nanoimprint apparatus 220 has a gate 74 for the replica template RTP.
  • the transport robot 75 transports the replica template RTP from the first replica template inspection apparatus 100 to the holding unit 50 via the gate 74. Further, the transfer robot 75 can carry the silicon wafer SW into the third nanoimprint apparatus 220 via the gate 79 or carry it out of the third nanoimprint apparatus 220.
  • two third nanoimprint apparatuses 220 are provided, each of which transfers the concavo-convex pattern of the replica template RTP to the curable resin formed on the silicon wafer SW.
  • the replica template RTP attached to the holding unit 50 of the two third nanoimprint apparatuses 220 is transported by the transport robot 75 after it is confirmed that there is no defect in a short time by the first replica template inspection apparatus 100. Is done. Therefore, the production of defect-free semiconductor elements is doubled.
  • two third nanoimprint apparatuses 220 are arranged in FIG. 25, it goes without saying that three or more third nanoimprint apparatuses 220 may be arranged.
  • FIG. 26 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing a semiconductor element of the present invention. An example in which the second nanoimprint apparatus 210 shown in FIG. 24 is used in the manufacture of a semiconductor element will be described.
  • Step P81 the silicon wafer SW is manufactured by cutting and polishing the silicon wafer SW from the silicon ingot.
  • step P82 the master template MTP is manufactured with an electron beam or the like based on the design data. And it is inspected whether it was manufactured according to design data.
  • Step P83 the replica template RTP is manufactured through the processes described with reference to FIGS.
  • Step P84 it is confirmed that the replica template RTP is free of defects using the first replica template inspection apparatus 100 to the sixth replica template inspection apparatus 150 described with reference to FIGS. If there is no defect, it is conveyed to the second nanoimprint apparatus 210.
  • step P85 a thermosetting or ultraviolet curable resin, such as an acrylic resin, is applied to the silicon wafer SW.
  • the concave / convex pattern of the replica template RTP is embossed on the resin on the silicon wafer SW by the second nanoimprint apparatus 210. Then, a concavo-convex pattern opposite to the concavo-convex pattern of the replica template RTP is formed on the resin.
  • the silicon wafer SW is dry-etched using the resin concavo-convex pattern as a mask.
  • a thin film forming process for forming a dielectric thin film or an insulating layer necessary for manufacturing a semiconductor element, a metal thin film for forming an electrode part, or the like is performed, or ion implantation is performed.
  • steps P85 to P87 a predetermined number of times, a plurality of layers are processed to form semiconductor elements on the silicon wafer SW.
  • Step P88 the semiconductor elements formed on the silicon wafer SW are diced one by one and assembled so that the diced semiconductor elements can be operated.
  • Step P89 the assembled semiconductor element is inspected.
  • a semiconductor element is commercialized through the above steps.
  • the master template MTP has been described on the premise that the master template MTP is drawn based on design data one by one with an electron beam or the like.
  • the grandchild replica template has the same uneven pattern as the master template MTP. In this way, the grandchild replica template can be applied in the same manner as the master template MTP.
  • Transport robot 90 ... Main controller 100 ... First replica template inspection apparatus 110 ... Second replica template inspection apparatus 120 ... Third replica template inspection apparatus 130 ... Fourth replica template inspection apparatus 140 ... Fifth replica template inspection apparatus 150 ... 6th replica template inspection apparatus 200 ... 1st nanoimprint apparatus 210 ... 2nd nanoimprint apparatus 220 ... 3rd nanoimprint apparatus, 300 ... Nanoimprint system AR ... Laser beam BL ... Shading block D1 ... Distance EV ... Press elevator HM ... Hard mask layer IN ... Concave region IrS ... Infrared lamp LZ ... Optical lens MTP ... Master template OA ... Optical axis PM ... Resin QG ... Quartz glass RA ... Convex region RTP ... Replica template SE ... Two-dimensional photosensor SL ... Scattered light SW ... Silicon wafer TDI ... Time delay integration type sensor UVS ... Ultraviolet light source

Abstract

【課題】 テンプレートを短時間で検査できる。 【解決手段】 テンプレートの検査装置は、凹凸パターンを有するマスターテンプレートからインプリント方法により製造されたレプリカテンプレートを検査するテンプレートの検査装置において、平面波の検査光を照射する検査光源部と、検査光が照射されるとともにマスターテンプレートとレプリカテンプレートとを近接して配置するステージと、マスターテンプレートとレプリカテンプレートとを透過し平面波とは異なる成分光を検出する検出部と、を備える。

Description

テンプレートの製造方法、テンプレートの検査方法及び検査装置、ナノインプリント装置、ナノインプリントシステム、並びにデバイス製造方法
 本発明はナノインプリントに使用されるテンプレートの製造方法に関する。ナノインプリントに使用されるテンプレートの検査方法及び装置、ナノインプリント装置、ナノインプリントシステム並びにデバイス製造方法に関する。
 近年、半導体集積回路は微細化,集積化が進んでおり、その微細加工を実現するためのパターン転写技術としてフォトリソグラフィ装置の高精度化が進められてきた。さらなる微細化・高精度化を進めるために、フォトリソグラフィ技術に代わる技術が提案されている。例えば特許文献1は、基板上に形成したいパターンに対して反転した凹凸パターンを有するテンプレートを、基板の表面に形成された硬化性樹脂に対して型押しすることで所定のパターンを転写するナノインプリント技術を開示している。
 このようなナノインプリント技術では、生産性を上げるために、元となるマスターのテンプレート(以下、マスターテンプレートという)を用いて、複製のテンプレート(以下、レプリカテンプレートという)を複数作成して、各レプリカテンプレートを異なるナノインプリント装置に装着して使用することが有効である。例えば特許文献2では、マスターテンプレートからレプリカテンプレートを製造する製造方法を開示している。
米国特許5,772,905号公報 特開2007-130871号公報
 上述のように複数のレプリカテンプレートおよびナノインプリント装置を用いて生産を行う場合、高精度なレプリカテンプレートの製作にあたって量産性を向上させることが要望される。
 また、レプリカテンプレートは、マスターテンプレートに対応して正確に製造されている必要がある。従来、レプリカテンプレートの検査に際しては電子顕微鏡又は電子ビームを照射して得られる散乱光などでレプリカテンプレートの凹凸パターンの一つ一つを検査することが行われており、多大な検査時間が必要とされていた。
 本発明の態様は、レプリカテンプレートの量産性を向上させることができるテンプレートの製造方法を提供することを目的とする。また、本発明の態様は、テンプレートを短時間で検査することができるテンプレートの検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。また、本発明の態様は、これらを用いたナノインプリントシステムを提供することを目的とする。
 本発明の第1の態様に係るテンプレートの製造方法は、大型基板の上に樹脂膜を形成する工程と、レジスト上に小型のマスターテンプレートを利用して、大型基板にステップアンドリピート方式でインプリントするインプリント工程と、大型基板全体にマスターテンプレートのパターンを形成した後、樹脂膜を介して大型基板をエッチングするエッチング工程と、エッチング後の大型基板に保護層を形成する工程と、大型基板を複数のレプリカテンプレートにダイシングするダイシング工程と、レプリカテンプレートから保護層を取り除く工程と、を備えている。
 本発明の第2の様態に係るテンプレートの製造方法は、大型基板を複数の小型基板にダイシングするダイシング工程と、ダイシング工程後に複数の小型基板を洗浄する工程と、洗浄した複数の小型基板を型枠内に配置する工程と、型枠内に配置された複数の小型基板に樹脂膜を形成する工程と、レジスト上に小型のマスターテンプレートを利用して、小型基板ごとにステップアンドリピート方式でインプリントするインプリント工程と、複数の小型基板にマスターテンプレートのパターンを形成した後、樹脂膜を介して小型基板をエッチングするエッチング工程と、型枠から複数の小型基板を取り外す工程と、を備えている。
 本発明の第3の態様にかかるテンプレートの検査方法は、凹凸パターンを有するマスターテンプレートからインプリント方法により製造されたレプリカテンプレートを検査するである。この方法は、マスターテンプレートと前記レプリカテンプレートとを近接させる近接工程と、マスターテンプレート及び前記レプリカテンプレートに平面波の検査光を照射する工程と、平面波とは異なる成分光を検出する検出工程と、を備える。
 本発明の第4の態様にかかるテンプレートの検査装置は、凹凸パターンを有するマスターテンプレートからインプリント方法により製造されたレプリカテンプレートを検査する。この装置は、平面波の検査光を照射する検査光源部と、検査光が照射されるとともにマスターテンプレートとレプリカテンプレートとを近接して配置するステージと、マスターテンプレートとレプリカテンプレートとを透過し平面波とは異なる成分光を検出する検出部と、を備える。
 本発明の第5の態様にかかるナノインプリント装置は、凹凸パターンを有するマスターテンプレートと、マスターテンプレートからインプリント方法により製造されたレプリカテンプレートと、平面波の検査光を照射する検査光源部と、検査光が照射されるとともに、マスターテンプレートとレプリカテンプレートとを近接して配置するステージと、マスターテンプレートとレプリカテンプレートとを透過し、平面波とは異なる成分光を検出する検出部と、検査部によってレプリカテンプレートに欠陥がない場合に、レプリカテンプレートを搬送する搬送部と、搬送部からレプリカテンプレートを受け取るとともに保持する保持部と、保持部に保持されたレプリカテンプレートと対向して配置され、液状の樹脂が塗布された基板を載置する基板載置台と、凹凸パターンに樹脂が型打ちされるようにレプリカテンプレート又は基板の少なくとも一方を押圧する押圧部と、を備える。
 本発明の第6の態様にかかるナノインプリントシステムは、凹凸パターンを有するマスターテンプレートと、マスターテンプレートからインプリント方法により製造されたレプリカテンプレートと、平面波の検査光を照射する検査光源部と、検査光が照射されるとともに、マスターテンプレートとレプリカテンプレートとを近接して配置するステージと、マスターテンプレートとレプリカテンプレートとを透過し、平面波とは異なる成分光を検出する検出部と、検査部によってレプリカテンプレートに欠陥がない場合にレプリカテンプレートを搬送する搬送部と、搬送部からレプリカテンプレートを受け取るとともに保持する2つの保持部と、2つの保持部に保持された2つのレプリカテンプレートと対向して配置され、液状の樹脂が塗布された基板を載置する2つの基板載置台と、凹凸パターンに樹脂が型打ちされるようにレプリカテンプレート又は基板の少なくとも一方を押圧する2つの押圧部と、を備える。
 本発明の第7の態様にかかるデバイスの製造方法は、第4の態様のレプリカテンプレートの検査装置を使用して、製造されたレプリカテンプレートの凹凸パターンを検査する工程と、レプリカテンプレートの凹凸パターンを樹脂が塗布された基板に型押しする工程と、型押しされた樹脂の凹凸パターンをマスクとして基板をエッチングする工程と、を備える。
 本発明の第8の態様にかかるデバイスの製造方法は、第5の態様のナノインプリント装置を使用して、製造されたレプリカテンプレートの凹凸パターンを検査する工程と、レプリカテンプレートの凹凸パターンを樹脂が塗布された基板に型押しする工程と、型押しされた樹脂の凹凸パターンをマスクとして基板をエッチングする工程と、を備える。
 本発明の様態によれば、レプリカテンプレートの量産性を向上させることができる。また、本発明の態様によれば、短時間でレプリカテンプレートを検査することができる。
第1ナノインプリント装置200を示した概念図である。 マスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPとの関係を示した図である。 マスターテンプレートMTPの製作のフローチャートである。 レプリカテンプレートRTPの第1製作方法を説明したフローチャート及び概念図である。 レプリカテンプレートRTPの第1製作方法を説明したフローチャート及び概念図である。 レプリカテンプレートRTPの第1製作方法を説明したフローチャート及び概念図である。 レプリカテンプレートRTPの第2製作方法を説明したフローチャート及び概念図である。 レプリカテンプレートRTPの第2製作方法を説明したフローチャート及び概念図である。 レプリカテンプレートRTPの第2製作方法を説明したフローチャート及び概念図である。 レプリカテンプレートRTPの製作方法のフローチャートである。 第1レプリカテンプレート検査装置100の構成概略図である。 第2レプリカテンプレート検査装置110の構成概略図である。 第3レプリカテンプレート検査装置120の構成概略図である。 第4レプリカテンプレート検査装置130の構成概略図である。 第5レプリカテンプレート検査装置140の構成概略図である。 第6レプリカテンプレート検査装置150の構成概略図である。 テンプレートの欠陥の大きさと散乱光の強度との関係を示したグラフである。 レーザー光の波長と散乱光の強度との関係を示したグラフである。 ゴミの大きさと散乱光の強度との関係を示したグラフである。 ゴミの大きさと散乱光の強度との関係を示したグラフである。 マスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPのステージ40の拡大断面図である。 マスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPのステージ40の拡大断面図で、特にレプリカテンプレートRTPに欠陥DFがある場合を示している。 第1レプリカテンプレート検査装置100に配置されたマスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPのステージ40’の拡大断面図である。 第1レプリカテンプレート検査装置100を内蔵した第2ナノインプリント装置210を示した概念図である。 ナノインプリントシステム300を示した概念図である。 半導体素子の製造方法を示したフローチャートである。
<第1ナノインプリント装置200>
 図1は、第1ナノインプリント装置200を示した概念図である。第1ナノインプリント装置200は、マスターテンプレートMTPの凸凹パターンを石英ガラスQGに転写することができ、図1に示すようにチャンバー71内で転写が行われる。
 第1ナノインプリント装置200はマスターテンプレートMTPを保持する保持部50を有している。マスターテンプレートMTPは石英ガラスで作られておりその大きさは例えば25mm×25mmの大きさである。このマスターテンプレートMTPは押圧エレベータEVで支えられている。この押圧エレベータEVは第1ナノインプリント装置200のチャンバー71の天井に備え付けられている。押圧エレベータEVは、Z方向(上下方向)にマスターテンプレートMTPを移動させることができる。押圧エレベータEVは、マスターテンプレートMTPと石英(quartz)ガラスQGとを近接させ、石英ガラスQGに形成された硬化性樹脂に凹凸パターンを転写することができる。
 一方、石英ガラスQGは吸着テーブル16で真空吸着されて固定されている。この石英ガラスQGは例えば一辺150mm程度の矩形又は直径200mm程度の円形である。この吸着テーブル16はXYステージ14に支えられている。XYステージ14は、X軸方向及びY軸方向に移動することができる。XYステージ14は、X軸及びY軸方向に例えば最大ストロークは200mm程度で移動可能であり、石英ガラスQGの一端から他端まで凹凸パターンを転写することができる。XYステージ14は、その一部にX軸方向に伸びる参照ミラーRM(不図示)及びY軸方向に伸びる参照ミラーRMが固定されている。XYステージ14にはリニアモータ18が設けられており、リニアモータ18はXYステージ14をX軸及びY軸方向に駆動する。XYステージ14は、外部の振動の影響を受けないように、防振台12の上に載置されている。
 レーザー干渉計(不図示)は、X軸に沿って参照ミラーRMにレーザービームを照射するX軸用のレーザー干渉計及びY軸に沿って参照ミラーRMにレーザービームを照射するY軸用のレーザー干渉計より構成されており、XYステージ14のX座標及びY座標が計測される。レーザー干渉計により計測されたX座標、及びY座標の情報が主制御部90に供給され、主制御部90は、供給された座標をモニターしつつリニアモータ18を介して、XYステージ14の位置決め動作を制御する。
 なお、図1では、マスターテンプレートMTPが押圧エレベータEVで上下し、石英ガラスQGがXYステージ14に載置されてX軸及びY軸方向に移動する構成であるが、マスターテンプレートMTPがX軸及びY軸方向に移動し、石英ガラスQGが押圧エレベータで上下するような構成でもよい。第1ナノインプリント装置200のチャンバー71は、ゲート79を有しており、石英ガラスQGを第1ナノインプリント装置200内へ搬入したり、第1ナノインプリント装置200外へ搬出したりすることができる。
 第1ナノインプリント装置200によって凹凸パターンが転写された石英ガラスQGをレーザーソー又はダイシングソーなどによって切断することでレプリカテンプレートが形成される。
 図2は、マスターテンプレートMTPとレプリカテンプレートRTPとの関係を示した図である。図2では説明の便宜上、「F」字状の凹凸の回路パターンが示されている。実際のパターンは、線幅で数十ナノメートル程度の大きさである。石英ガラスQGに9つのレプリカテンプレートRTPを描いているが実際には例えば64個のレプリカテンプレートRTPが製造される。また点線はレーザーソー又はダイシングソーなどで切断されるスクライブラインである。
 図2に示されるように、マスターテンプレートMTPの凹凸パターンは凸領域RAと凹領域INとから形成されている。マスターテンプレートMTPが石英ガラスQG上の硬化性樹脂に型押しされると、石英ガラスQGには、鏡反転した「F」字状の凹凸パターンが形成され、また凸領域RAと凹領域INとが逆になる。
 <マスターテンプレートMTPの製作>
 図3は、マスターテンプレートMTPの製作手順を示すフローチャートである。
 ステップP11において、マスターテンプレートMTP用に、例えば25mm×25mmで6.35mm厚の石英ガラスを用意する。そしてCVD(Chemical Vapor Deposition:化学蒸着法)又はスパッタリングなどを使って石英ガラスにAl(アルミ)などの金属膜を成膜する。
 ステップP12において、石英ガラスの金属膜に電子ビーム用のレジスト膜を形成する。
 ステップP13において、不図示の電子ビームで数十ナノメートルの線幅の回路パターンを石英ガラスのレジスト膜に描画する。
 ステップP14において、Alなどの金属膜をClガス(塩素ガス)によりドライエッチングする。なお、ウェットエッチングによってパターンを形成することも可能であるが、その場合等方性エッチングの断面になるためマスターテンプレートMTP用には適さない。一方、Clガス(塩素ガス)によりドライエッチングでは、壁面をほぼ垂直に加工することが可能であり、電子ビームによる回路パターン描画が反映される。
 ステップP15において、Alなどの金属膜をマスクとして石英ガラスのドライエッチングを行う。ドライエッチング剤としてCHFガス(フッ化メチルガス)、CFガス(四フッ化炭素ガス)などが用いられる。ドライエッチングにより石英ガラスに形成される凹凸パターンは、10~50ナノメートルの深さである。
 ステップP16では、残ったレジスト及び金属膜が除去されて、マスターテンプレートMTPが形成される。
 <レプリカテンプレートRTPの第1製作方法>
 図4から図6は、図1で示された第1ナノインプリント装置200によるレプリカテンプレートRTPの第1製作方法のフローチャートである。また、フローチャートの各ステップの右側にはそのステップにおける概念断面図を示している。
 図4のステップP31において、マスターテンプレートMTPが準備される。また、例えば150mm×150mmの石英ガラスQGにハードマスク層HMが真空蒸着又はスパッタリングで形成される。ハードマスク層HMは代表例としてCr(クロム)層またはアルミニウム(Al)層が用いられる。ハードマスク層HMは石英ガラスQGをエッチングする際にエッチング薬品の耐食性を向上するために設けられている。ハードマスク層HM上に紫外光硬化性の樹脂PMが形成される。この樹脂PMとして、例えばアクリル樹脂、脂肪族アリルウレタン、不揮発性材料、芳香族酸メタクリレート、芳香族アクリル酸エステル、アクリル化ポリエステルオリゴマー、アクリレートモノマー、ポリエチレングリコールジメタクリレート、脂肪族ジアクリレート、三官能性酸エステル、又はエポキシ樹脂が用いられる。このステップP31の右図では樹脂PMが全面に形成されているが、粘度が低い液体の樹脂PMをマスターテンプレートMTPの面積に相当する領域にのみ塗布してもよい。
 ステップP32において、押圧エレベータEV(図1を参照)により、マスターテンプレートMTPが石英ガラスQGに対し、紫外光硬化性の樹脂PMを加圧するように圧力をかける。すると、マスターテンプレートMTPと石英ガラスQGとの間隙における樹脂PMがマスターテンプレートMTPの凸凹パターンに倣う。この状態で、押圧エレベータEV内に設けられた紫外光源UVSが発する紫外光UVを樹脂PMに照射させて、樹脂PMを硬化させる。
 ステップP33において、硬化した樹脂PMからマスターテンプレートMTPが剥がされる。このステップP33の右側に示されるように、石英ガラスQGのハードマスク層HM上において硬化した樹脂PMに凹凸パターンが形成される。なお、硬化した樹脂PMからマスターテンプレートMTPを容易に剥がせるように、予め樹脂PM上に剥離層を設けることが好ましい。
 ステップP34において、XYステージ14(図1を参照)がX軸方向又はY軸方向に移動するとともに押圧エレベータEVがマスターテンプレートMTPを樹脂PMに型押しする工程を繰り返す。
 図5のステップP35において、その右図に示されるように、マスターテンプレートMTPが石英ガラスQG全体の樹脂PMに型押しする。
 ステップP36において、ハードマスク層HMのドライエッチングが行われる。すると石英ガラスQGの表面が現れる。
 ステップP37において、ハードマスク層HMをマスクとして石英ガラスQGがドライエッチングされる。ドライエッチングにより石英ガラスに形成される凹凸パターンは、10~100ナノメートルの深さである。
 この状態で、隣り合うレプリカテンプレートのパターンを相互に比較することにより、レプリカテンプレートRTP作成時の欠陥を検査することができる。レプリカテンプレートRTPの比較で検査を行う場合には、光学的な検査機を用いることが可能になる。それは、光学的な解像度がパターン寸法に及ばない場合でも、画像センサーの各ピクセルの信号強度を比較することで、各ピクセルよりも小さい寸法欠陥を検出できるからである。光学的な検査機は、電子ビームを用いる検査機よりも欠陥検出の感度は低いが、検査時間が短いという利点がある。
 図6のステップP38において、石英ガラスQGに残っている樹脂PM及びハードマスク層HMが除去される。
 ステップP39において、ダイシングの際に生じる切削くず(パーティクル)PTからレプリカテンプレートRTPを保護するため、石英ガラスQGに保護膜PAが形成される。保護膜PAとして高分子材料例えばゼリー状のポリイミド系樹脂等が用いられる。また、保護膜PAとして熱硬化性樹脂材料又は紫外線硬化性樹脂材料を用いても良い。スクリーン印刷法により又はスプレーからの樹脂の塗布によるスプレー法で保護膜PAが塗布される。また、樹脂を塗布するのではなく保護テープを貼り付けるようにしてもよい。
 ステップP40において、ダイシングソーDS又はレーザーソーなどで石英ガラスQGを切断することでレプリカテンプレートRTPが作成される。この際に切削くず(パーティクル)PTが発生しても、保護膜PAでレプリカテンプレートRTPが保護されているため、レプリカテンプレートRTPのパターンに欠陥が生じることがない。
 最後にステップP41において、保護膜PAがレプリカテンプレートRTPから除去されて複数のレプリカテンプレートRTPが完成する。以上のようにしてレプリカテンプレートRTPが製作することで、レプリカテンプレートRTPの量産性を向上させることができ、ひいては半導体素子の製造を向上させることができる。
 <レプリカテンプレートRTPの第2製作方法>
 図7から図9は、図1で示された第1ナノインプリント装置200によるレプリカテンプレートRTPの第2製作方法のフローチャートである。また、フローチャートの各ステップの右側にはそのステップにおける概念断面図を示している。
 図7のステップP51において、例えば150mm×150mmの石英ガラスQGにハードマスク層HMが真空蒸着又はスパッタリングで形成される。
 ステップP52において、ダイシングソーDS又はレーザーソーなどで石英ガラスQGを25mm×25mmなどの大きさに切断する。この切断された各石英ガラスQGは洗浄され、ダイシングの際に生じた切削くず(パーティクル)が除去される。これにより複数の石英ガラスQGが用意される。なお、最初から25mm×25mmの石英ガラスを準備していれば、ステップP52は必要ない。
 ステップP53において、洗浄された複数の石英ガラスQGが型枠FRに並べて配置される。以降、型枠FR内に入った複数の石英ガラスQGを一つの石英ガラスQGと同等に扱うことができる。
 ステップP54において、マスターテンプレートMTPが準備される。また、ハードマスク層HM上に紫外光硬化性の樹脂PMが形成される。このステップP54の右図では樹脂PMが全面に形成されているが、粘度が低い液体の樹脂PMをマスターテンプレートMTPの面積に相当する領域にのみ塗布してもよい。
 図8のステップP55において、押圧エレベータEV(図1を参照)により、マスターテンプレートMTPが石英ガラスQGに対し、紫外光硬化性の樹脂PMを加圧するように圧力をかける。すると、マスターテンプレートMTPと石英ガラスQGとの間隙における樹脂PMがマスターテンプレートMTPの凸凹パターンに倣う。この状態で、紫外光源UVSが発する紫外光UVを樹脂PMに照射させて、樹脂PMを硬化させる。
 ステップP56において、硬化した樹脂PMからマスターテンプレートMTPが剥がされる。このステップP56の右側に示されるように、石英ガラスQGのハードマスク層HM上において硬化した樹脂PMに凹凸パターンが形成される。なお、硬化した樹脂PMからマスターテンプレートMTPを容易に剥がせるように、予め樹脂PM上に剥離層を設けることが好ましい。
 ステップP57において、XYステージ14(図1を参照)がX軸方向又はY軸方向に移動するとともに押圧エレベータEVがマスターテンプレートMTPを樹脂PMに型押しする工程を繰り返す。
 図9のステップP58において、その右図に示されるように、マスターテンプレートMTPが石英ガラスQG全体の樹脂PMに型押しする。
 ステップP59において、ハードマスク層HMのドライエッチングが行われる。すると石英ガラスQGの表面が現れる。
 ステップP60において、ハードマスク層HMをマスクとして石英ガラスQGがドライエッチングされる。ドライエッチングにより石英ガラスに形成される凹凸パターンは、10~100ナノメートルの深さである。
 この状態で、隣り合うレプリカテンプレートのパターンを相互に比較することにより、レプリカテンプレートRTP作成時の欠陥を検査することができる。
 ステップP61において、レプリカテンプレートRTPに残っている樹脂PM及びハードマスク層HMが除去される。
 最後にステップP62において、型枠FRからレプリカテンプレートRTPを取り出す。以上のようにしてレプリカテンプレートRTPを製作することで、レプリカテンプレートRTPの量産性を向上させることができ、ひいては半導体素子の生産性を向上させることができる。
 また、上記実施例では硬化性樹脂として紫外光硬化の樹脂を使って説明したが、熱硬化性樹脂を使用しても良い。また、レプリカテンプレートRTP用の母材として石英ガラスを使用したが、他のガラスであってもよい。なお、樹脂として紫外線硬化性の樹脂を用いる場合には、紫外線が透過可能な母材とするとよい。
 <レプリカテンプレートRTPの製作方法>
 図10は、1度に複数のレプリカテンプレートRTPを作るのではなく、1つ1つのレプリカテンプレートRTPの製作方法のフローチャートである。また、フローチャートの各ブロックの右側にはそのステップにおける概念断面図を示している。
 ステップP71において、電子ビームなどで1つ1つ設計データに基づいて製造されたマスターのテンプレート(以下、マスターテンプレートという)MTPが準備される。マスターテンプレートMTPは凹凸パターンが形成され凸領域RAと凹領域INとを有している。このマスターテンプレートMTPは電子ビーム検査装置又は電子顕微鏡などを用いて検査されている。また、真空蒸着又はスパッタリングで形成されたハードマスク層HMを有する石英ガラスQGが準備される。このハードマスク層HM上に紫外光硬化性の樹脂PMが形成される。この樹脂PMは粘度が低い液体である。
 ステップP72において、マスターテンプレートMTPが石英ガラスQGに対し、紫外光硬化性の樹脂PMを型押しする。すると、マスターテンプレートMTPと石英ガラスQGとの間隙における樹脂PMがマスターテンプレートMTPの凸凹パターンに倣う。この状態で、紫外光UVを樹脂PMに照射させて、樹脂PMを硬化させる。なお、樹脂PMとして、例えばアクリル樹脂が用いられる。
 ステップP73において、硬化した樹脂PMからマスターテンプレートMTPが剥がされる。このステップの右側に示されるように、石英ガラスQGのハードマスク層HM上に硬化した樹脂PMに凹凸パターンが形成される。なお、樹脂PMは、紫外線硬化性の樹脂に限定されず、熱硬化性の樹脂を用いるようにしてもよい。
 ステップP74において、ハードマスク層HMのドライエッチングが行われる。すると石英ガラスQGの表面が現れる。さらにハードマスク層HMをマスクとして石英ガラスQGがドライエッチングされ、レプリカテンプレートRTPの凹凸パターンが形成される。
 ステップP75において、レプリカテンプレートRTPに残っている樹脂PM及びハードマスク層HMが除去され、レプリカテンプレートRTPが完成する。レプリカテンプレートRTPの凹凸パターンも凸領域RAと凹領域INとを有している。なお、図10では凹凸パターンが誇張して描かれているが、ラインアンドスペースが例えば10nm(ナノメートル)から50nmであり、その凹凸の高さは例えば10nmから100nmである。
<第1レプリカテンプレート検査装置100の構造>
 図11は第1レプリカテンプレート検査装置100の構成概略図である。
 図11に示されるように、第1レプリカテンプレート検査装置100は、検査光源部20、コリメータレンズ31、集光レンズ33、遮光ブロックBL、結像レンズ35、及び二次元フォトセンサSEを有している。
 検査光源部20は、例えば193nmの波長のレーザー光を射出する固体レーザー21とコンデンサーレンズ23とを有している。例えば固体レーザー21はφ3ミリメートル程の平行光を射出し、コンデンサーレンズ23はレーザー光を収斂させて点光源とする。コンデンサーレンズ23から射出されたレーザー光はコリメータレンズ31に進む。
 コリメータレンズ31は、レーザー光を平行光束とする。この平行光束はその波面が平面波PWとなっている。この平面波中には、図4から図10で説明したマスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPがステージ40に配置される。ステージ40はマスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPを、マスターテンプレートMTPの凹凸パターン面とレプリカテンプレートRTPの凹凸パターン面とが互いに向かい合うように(一方の凹部と他方の凸部とが向かい合うように)配置する。またマスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPの面は、平面波PWの波面と平行に、別言すれば、光軸OAと垂直になるように配置される。なお、図11のように検査光源部20側にマスターテンプレートMTPが配置される代わりに、検査光源部20側にレプリカテンプレートRTPが配置されてもよい。
 マスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPを通過した光束は、集光レンズ33及び結像レンズ35に進む。光軸OA上で、且つ集光レンズ33と結像レンズ35とからなる光学系の瞳位置(集光レンズ33の後側焦点面(フーリエ変換面))の近傍には、所定の直径を有する遮光ブロックBLが配置されている。
 レプリカテンプレートRTPに欠陥が存在すると平面波の変調が発生し球面波などの散乱光SLが生じる(図22参照)。レプリカテンプレートRTPに欠陥が存在しないと平面波の変調が発生せず平面波のままである。レプリカテンプレートRTPを透過した平面波PWは遮光ブロックBLで遮光されるが、散乱光SLは遮光ブロックBLで遮光されず、二次元フォトセンサSEに到達する。つまりレプリカテンプレートRTPに欠陥箇所があると、その欠陥箇所の散乱光が二次元フォトセンサSEで検出される。レプリカテンプレートRTPに欠陥がまったく存在しないと二次元フォトセンサSEは光の出力がない。つまり欠陥のない部分は暗く、欠陥が点光源として光って検出される。
 二次元フォトセンサSEは例えば二次元CCDであり、二次元フォトセンサSEからの出力はコンピュータCPに送られる。コンピュータCPは光学系の倍率及び二次元フォトセンサSEからの出力に基づいてレプリカテンプレートRTPの欠陥箇所を表示する。
 なお、第1レプリカテンプレート検査装置100はレプリカテンプレートRTPに欠陥を検査するだけでなく、埃などのゴミの存在を検査する際にも有効である。マスターテンプレートMTPとレプリカテンプレートRTPと間にゴミが存在する場合には、散乱光SLが発生する。このため、コンピュータCPは光学系の倍率及び二次元フォトセンサSEからの出力に基づいてゴミの箇所及びゴミの大きさを表示することができる。
<第2レプリカテンプレート検査装置110の構造>
 図12は第2レプリカテンプレート検査装置110の構成概略図である。
 第1レプリカテンプレート検査装置100では、マスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPの全面にレーザー光が照射された。第2レプリカテンプレート検査装置110では、マスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPの一部の面にレーザー光が照射される。第1レプリカテンプレート検査装置100と同じ構成には、同じ符号が付されている。
 図12に示されるように、第2レプリカテンプレート検査装置110は、検査光源部20N、コリメータレンズ31、集光レンズ33、遮光ブロックBL、結像レンズ35、及び二次元フォトセンサSEを有している。
 検査光源部20Nは、例えば193nmの波長のレーザー光を射出する固体レーザー21Nと第2コンデンサーレンズ23Nとを有している。固体レーザー21Nはφ2ミリメートル程の平行光を射出し、第2コンデンサーレンズ23Nはレーザー光を収斂させて点光源となる。第2コンデンサーレンズ23から射出されたレーザー光は直径が数ミリ程度の光束となる。そして直径が数ミリ程度のレーザー光がコリメータレンズ31に進む。
 マスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPが配置されたステージ40は、移動テーブル55に搭載されている。移動テーブル55は長いストローク、例えばX軸方向に約25mm、Y軸方向に約25mmの移動距離を有している。
 動作について簡単に説明する。第2レプリカテンプレート検査装置110は、検査光源部20Nの照射範囲が狭い。このため、移動テーブル55がステージ40を大きくX軸方向又はY軸方向に移動させることによって、マスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPの全面にレーザー光が照射される。
 また、移動テーブル55はステージ40に配置されたが、検査光源部20Nに配置されてもよい。すなわち、検査光とテンプレートとを相対的にスキャンできればよい。なお、ステージ40が例えばナノメートル単位で移動できるとともに、X軸方向に約25mm、Y軸方向に約25mmの移動ができるのであれば、移動テーブル55を必ずしも用意する必要はない。
<第3レプリカテンプレート検査装置120の構造>
 図13は第3レプリカテンプレート検査装置120の構成概略図である。
 第1レプリカテンプレート検査装置100では、結像レンズ35で結像された散乱光SLを二次元フォトセンサSEで観察した。第3レプリカテンプレート検査装置120は、瞳位置(集光レンズ33の後側焦点面(フーリエ変換面))で光強度分布を観察する。第1レプリカテンプレート検査装置100と同じ構成には、同じ符号が付されている。
 図13に示されるように、第3レプリカテンプレート検査装置120は、検査光源部20、コリメータレンズ31、集光レンズ33、及び二次元フォトセンサSEを有している。第1レプリカテンプレート検査装置100は遮光ブロックBL及び結像レンズ35を有していたが、第3レプリカテンプレート検査装置120はそれらを有していない。
 二次元フォトセンサSEは、レーザー光の光強度分布を受光して、実質的な遠視野パターン(Far Field Pattern)を観察する。レプリカテンプレートRTPに欠陥が存在しないと平面波の変調が発生せず平面波のままである。まず、この平面波の光強度分布は二次元フォトセンサSEから出力されコンピュータCPに送られる。コンピュータCPはその光強度分布を記憶する。レプリカテンプレートRTPに欠陥が存在すると平面波の変調が発生し球面波などの散乱光SLが生じ、平面波と散乱光SLとの両方の光強度分布は二次元フォトセンサSEから出力されコンピュータCPに送られる。コンピュータCPはその光強度分布を記憶する。コンピュータCPは、平面波だけの光強度分布と平面波及び散乱光SLの両方の光強度分布とを比較し、レプリカテンプレートRTPの欠陥箇所を検出する。
 図12で説明された第2レプリカテンプレート検査装置110のように、レプリカテンプレートRTPに対してレーザー光の照射範囲が狭い場合には、第3レプリカテンプレート検査装置120に移動テーブル55を適用してもよい。第3レプリカテンプレート検査装置120は特にゴミの検出に適している。
<第4レプリカテンプレート検査装置130の構造>
 図14は第4レプリカテンプレート検査装置130の構成概略図である。図11に示された第1レプリカテンプレート検査装置100と同じ部材には同じ記号を付けている。
 図14に示されるように、第4レプリカテンプレート検査装置130は、検査光源部20、コリメータレンズ31、第2集光レンズ37、第2結像レンズ38、及び第2二次元フォトセンサSE2を有している。
 図14に示される第4レプリカテンプレート検査装置130は、図11に示された第1レプリカテンプレート検査装置100と異なり、第2集光レンズ37及び第2結像レンズ38が光軸OA上に配置されておらず光軸OAに対して傾いて配置されている。また遮光ブロックBLが配置されていない。さらに、第2二次元フォトセンサSE2は光軸OA上に配置されていない。また第2二次元フォトセンサSE2は、マスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPに対して第2集光レンズ37及び第2結像レンズ38によるあおりの結像関係を満足するように、光軸OAに対して傾いて配置されている。
 レプリカテンプレートRTPに欠陥が存在すると平面波の変調が発生し球面波などの散乱光SLが生じる。平面波は検査光源部20とコリメータレンズ31とを結ぶ光軸OA方向に進むが、散乱光SLは光軸OA方向以外にも進む。このため、散乱光SLの一部が第2集光レンズ37と第2結像レンズ38とからなる光学系に進み第2二次元フォトセンサSE2上に集光され、レプリカテンプレートRTPの欠陥の像が結像される。この光学系には平面波の光が入射しないため、図11に示された遮光ブロックBLが存在しなくてもよい。このように、レプリカテンプレートRTPに欠陥があると、その欠陥によって生じた散乱光SLが第2二次元フォトセンサSE2で検出される。レプリカテンプレートRTPに欠陥が存在しないと、第2二次元フォトセンサSE2は光を検出せず、受光信号が出力されない。
<第5レプリカテンプレート検査装置140の構造>
 図15は第5レプリカテンプレート検査装置140の構成概略図である。図11に示された第1レプリカテンプレート検査装置100と同じ部材には同じ記号を付けている。
 図15に示されるように、第5レプリカテンプレート検査装置140は、検査光源部20、コリメータレンズ31、第2集光レンズ37、第2結像レンズ38、及び第2二次元フォトセンサSE2を有している。
 図15に示される第5レプリカテンプレート検査装置140は、図11に示された第1レプリカテンプレート検査装置100と異なり、ステージ40、第2集光レンズ37、第2結像レンズ38及び第2二次元フォトセンサSE2が光軸OA上に配置されていない。そしてそれらは光軸OAに対して同じ角度で傾いて配置されている。また遮光ブロックBLが配置されていない。
 平面波は、傾いたマスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPに入射しても、そのまま平面波としてマスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPから出射する。
 レプリカテンプレートRTPに欠陥が存在すると散乱光SLが生じる。平面波は検査光源部20とコリメータレンズ31とを結ぶ光軸OA方向に進むが、散乱光SLは光軸OA方向以外にも進む。このため、散乱光SLの一部が第2集光レンズ37と第2結像レンズ38とからなる光学系に進み第2二次元フォトセンサSE2上に集光され、レプリカテンプレートRTPの欠陥の像が結像される。この光学系には平面波の光が入射しないため、図11に示された遮光ブロックBLが存在しなくてもよい。
<第6レプリカテンプレート検査装置150の構造>
 図16は第6レプリカテンプレート検査装置150の構成概略図である。図11に示された第1レプリカテンプレート検査装置100と同じ部材には同じ記号を付けている。
 図16に示されるように、第6レプリカテンプレート検査装置150は、検査光源部29、コリメータレンズ31、集光レンズ33、結像レンズ35、及び時間遅延積分型センサTDIを有している。
 図16に示される第6レプリカテンプレート検査装置150は、図11に示された第1レプリカテンプレート検査装置100に対して検査光源部29及び時間遅延積分型センサTDIを使っている点で異なっている。
 検査光源部29は、例えば150nmから400nmまでの広域スペクトルの光を射出する短波長ランプ25と、コンデンサーレンズ26と、波長選択フィルター27と、ピンホール板28とを有している。短波長ランプ25からの広域スペクトルの光は、コンデンサーレンズ26で収斂されピンホール板28の開口部で焦点を一点に収斂する。ピンホール板28は例えば光学ガラスに開口部を除いてクロムを蒸着させた板である。
 コンデンサーレンズ26とピンホール板28との間に配置された波長選択フィルター27は、特定の波長(例えば193nm,365nm等)を中心とする狭帯域の光を選択することができる波長フィルターである。波長選択フィルター27は、1つの波長帯域だけでなく、複数の波長帯域を選択することも可能である。ピンホール板28で点光源となった光はコリメータレンズ31に進む。ピンホール板28を通過した点光源は、コリメータレンズ31により必要な口径を有する平行光となり、マスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPに入射する。
 つまり、第6レプリカテンプレート検査装置150は例えば193nmの波長と365nmの波長とで検査することも可能となる。波長が異なると欠陥の形状や欠陥サイズの関係で、欠陥からの散乱光SLの発生の様子が異なる。このように多波長の検査で欠陥の形状や材質(異物質混入の場合)などの性質がコンピュータCPで判断することが可能となる。なお、193nmの波長と365nmの波長とを同時に観察することも可能であり、193nmの波長と365nmの波長とを異なる時間に観察してもよい。
 さらに、波長選択フィルター27は193nmから400nm程度の広帯域スペクトルの光から、所望の帯域を切り出したスペクトル幅、例えば250nmから350nmの波長、の光を選択することも可能である。図11で使用した固体レーザー21ではスペックルと呼ばれるレーザー特有の散乱雑音が生じる場合がある。所望の帯域を切り出したスペクトル幅の光をマスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPに入射することは、スペックルを除去することも可能となる。
 なお、193nm光などの短波長光を照射して、より長波長の「蛍光」を観察することもできる。欠陥として193nm光を吸収する異物(たとえば、有機物質)が付着している場合には、蛍光が発生することが多いからである。
 また第6レプリカテンプレート検査装置150は、CCDのような二次元フォトセンサSEに代えて二次元ラインセンサである時間遅延積分型センサTDI(Time
Delay & Integration)を使用している。時間遅延積分型センサTDIは、試料の走行方向に積分段数だけ電荷を積分することにより、ラインセンサの段数に比例する感度向上及びノイズの軽減を実現する。欠陥からの散乱光SLはそれほど大きな光量として検出されないので、特に散乱光SLの光量が小さいときには、時間遅延積分型センサTDIを使用することは有効である。なお、時間遅延積分型センサTDIでは、テーブル51の移動速度が一定である必要がある。また、テーブル51の移動速度と画像取り込みタイミングを同期させる必要がある。
<その他のレプリカテンプレート検査装置の構造>
 特に図示しないが、落射照明顕微鏡のように、観察光学系の方からビームスプリッターを介して短波長光を入射する方式でもよい。この場合、観察光学系の対物レンズを通して、マスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPに、例えば193nm以下の波長の平面波を入射させるとよい。この際、レプリカテンプレートRTPに欠陥のない場合には、入射光はマスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPを通過するのみである。レプリカテンプレートRTPに欠陥があると、その部分で発生した散乱光が、入射方向に散乱角90°以上で反射的に発生して、観察光学系で観察することができる。
 なお、レプリカテンプレートRTP用の母材は、石英ガラスに限定されず、紫外光と検査光とに対して透明な母材であれば他のガラスであってもよい。
<欠陥又はゴミの大きさと散乱光の強度との関係>
 図17は、テンプレートの欠陥の大きさと散乱光SLの強度との関係を示したシミュレーション結果である。このシミュレーション結果は、図12の第2レプリカテンプレート検査装置110を用いて散乱光SLを検出した結果に相当する。
 図17の縦軸は散乱光の強度(W:ワット)であり、横軸は欠陥の高さhである。欠陥は、長さを1000nmで固定にして幅wと高さhとをいろいろ変化させた四角柱とした。欠陥の体積が大きくなればなるほど散乱光SLの強度が大きくなっていることが理解される。検査光源部20Nからのレーザー光は、波長193nmの直線偏光であり、その電場の向きと欠陥の長手方向とが平行にされている。そのレーザー光は、レプリカテンプレートRTPに1mm角の面積で照射され、その照射強度が1Wとされている。
 図18は、検査光源部20Nからのレーザー光の波長と散乱光SLの強度との関係を示したシミュレーション結果である。このシミュレーション結果は、図12の第2レプリカテンプレート検査装置110を用いて散乱光SLを検出した結果に相当する。
 図18の縦軸は散乱光の強度(W:ワット)であり、横軸は欠陥の高さhである。レプリカテンプレートRTPの欠陥の大きさは、長さが1000nm及び幅wが20nmであり、高さhを変化させた四角柱とした。検査光源部20Nからのレーザー光の波長wlが532nmであると散乱光SLの強度は弱く、レーザー光の波長wlが266nmであると散乱光SLの強度は強くなる。レーザー光の波長が半分になると、散乱光SLの強度は4倍以上になっていることが図18から理解される。レーザー光の波長wlが193nmであると散乱光SLの強度はさらに強くなることがわかる。このため、検査光源部からのレーザー光はできるだけ短波長であることが好ましい。なお、検査光源部20Nからのレーザー光は、電場の向きと欠陥の長手方向とが平行にされた直線偏光であり、レプリカテンプレートRTPに1mm角の面積で照射され、その照射強度が1Wとされている。
 図19は、ゴミの大きさと散乱光SLの強度との関係を示したシミュレーション結果である。このシミュレーション結果は、図12の第2レプリカテンプレート検査装置110を用いて散乱光SLを検出した結果に相当する。
 図19の縦軸は散乱光の強度(W:ワット)であり、横軸はゴミの高さhである。ゴミは、長さを1000nmで固定にして幅wと高さhとをいろいろ変化させた四角柱とした。ゴミの体積が大きくなればなるほど散乱光SLの強度が大きくなっていることが理解される。検査光源部20Nからのレーザー光は、波長193nmの直線偏光であり、その電場の向きとゴミの長手方向とが平行にされている。そのレーザー光は、レプリカテンプレートRTPに1mm角の面積で照射され、その照射強度が1Wとされている。
 図20は、検査光源部20Nからのレーザー光の偏光方向と散乱光SLの強度との関係を示したシミュレーション結果である。このシミュレーション結果は、図12の第2レプリカテンプレート検査装置110を用いて散乱光SLを検出した結果に相当する。
 図20の縦軸は散乱光の強度(W:ワット)であり、横軸はゴミの高さhである。ゴミは、長さを1000nm、幅wを50nmで固定にして、高さhを変化させた四角柱とした。検査光源部20Nからのレーザー光は、波長193nmの直線偏光であり、レプリカテンプレートRTPに1mm角の面積で照射され、その照射強度が1Wとされている。このレーザー光の偏光方向(電場の方向)が、ゴミの長手方向と平行な場合をTEとして示し、ゴミの長手方向と直交する場合をTMとして示してある。この結果より、偏光方向がゴミの長手方向と平行な直線偏光の場合に散乱光SLの強度が大きくなるため、互いに直交する2本の直線偏光のレーザー光を使うことで、ゴミの大きさ及びゴミの向きが特定できることがわかる。
<ステージ40の構造>
 図21は、第1レプリカテンプレート検査装置100から第6レプリカテンプレート検査装置150に配置されたマスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPの周辺の拡大断面図である。図21では検査光源部20(図11を参照)からのレーザー光(平面波PW)が矢印AR方向からマスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPに入射する。
 マスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPはステージ40に保持されている。マスターテンプレートMTPはZ軸移動クランプ45に保持されており、レプリカテンプレートRTPはXY軸移動クランプ43に保持されている。XY軸移動クランプ43にはXY軸伸縮部44が配置され、Z軸移動クランプ45にはZ軸伸縮部41が配置されている。Z軸伸縮部41及びXY軸伸縮部44はピエゾ素子などのナノメートル単位で駆動できる駆動部で構成されている。
 Z軸伸縮部41は矢印DZに示される方向に伸縮することで、マスターテンプレートMTPの凸領域RAとレプリカテンプレートRTPの凸領域RAとの距離D1を調整することができる。XY軸伸縮部44は矢印DYに示される方向に伸縮することで、マスターテンプレートMTPの凸領域RAとレプリカテンプレートRTPの凹領域INとの距離D2を調整することができる。図21ではY軸方向しか示していないが、X軸方向にも移動することができ、また、複数のXY軸伸縮部44がそれぞれの伸縮を変えることによりレプリカテンプレートRTPをXY平面内で回転させることも可能である。すなわちXY軸伸縮部44は、マスターテンプレートMTPとレプリカテンプレートRTPとをXY面内で位置調整し、マスターテンプレートMTPの凹凸パターンとレプリカテンプレートRTPの凹凸パターンとが相対する状態(一方の凹部と他方の凸部とが向かい合う状態)に調整することができる。
 距離D1は、ラインアンドスペースのパターンとレーザー光の波長(例えば193nm)とに対して十分に小さければよい。例えば距離D1は、凹凸パターンの深さと同等以下であればよい。具体的には20nmから10nm以下であることが好ましい。しかし、マスターテンプレートMTPの凸領域RAとレプリカテンプレートRTPの凹領域INとが勘合するまで距離D1を短くする必要はない。またマスターテンプレートMTPとレプリカテンプレートRTPとの間には空気などの気体が存在している。
 マスターテンプレートMTPを通過した平面波PWは、マスターテンプレートMTPの凹凸パターンで変調される。この変調成分が残ったままレプリカテンプレートRTPの凹凸パターンに入射する。図4から図10で示されたように、マスターテンプレートMTPの凸領域RA及び凹領域INとレプリカテンプレートRTPの凸領域RA及び凹領域INとが逆である。レプリカテンプレートRTPではこの変調成分が再び打ち消され、レプリカテンプレートRTPを通過すると再び平面波PWとして射出される。
 図22は、第1レプリカテンプレート検査装置100に配置されたマスターテンプレートMTP及び欠陥DFのあるレプリカテンプレートRTPの周辺の拡大断面図である。図22でも検査光源部20(図11を参照)からのレーザー光(平面波PW)が矢印AR方向からマスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPに入射する。
 マスターテンプレートMTPを通過したレーザー光は、平面波PWがマスターテンプレートMTPの凹凸パターンで変調される。この変調成分が残ったままレプリカテンプレートRTPの凹凸パターンに入射する。マスターテンプレートMTPの凸領域RA及び凹領域INとレプリカテンプレートRTPの凸領域RA及び凹領域INとが正確に逆の箇所では平面波となるが、正確に凸領域RA及び凹領域INが逆になっていない欠陥DFではこの変調成分が打ち消されず散乱光SLが射出される。欠陥がない場合にはテンプレートからの散乱光の発生はない。欠陥がある場合には、第1レプリカテンプレート検査装置100は欠陥位置を点光源として検出する。この検査方法により、電子ビームによってレプリカテンプレートRTP全面のパターンを検査する場合などに比べて、レプリカテンプレートRTPの検査が大幅に短時間で終了する。
 図21及び図22で示されたように、マスターテンプレートMTPを通過した波面はその変調された成分と平面波の成分に分解できるが、変調された成分が散逸する割合は波長が長いほうが短く、短波長のほうがこの変調の成分が長く保存される。このため、できるだけ短波長、例えば図18で示されたように、193nmの波長のレーザー光を使用した方が良い。
<ステージ40’の構造>
 図23は、第1レプリカテンプレート検査装置100に配置されたマスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPの周辺の拡大断面図である。図21で示されたステージ40と図23で示されたステージ40’との構造が異なる。
 図23で示されたステージ40’では、マスターテンプレートMTPはZ軸移動クランプ45に保持されており、レプリカテンプレートRTPはXY軸移動クランプ43に保持されている。XY軸移動クランプ43とZ軸移動クランプ45との間にアコーディオン部46が配置されている。マスターテンプレートMTP、レプリカテンプレートRTP及びアコーディオン部46で囲まれた領域は液体LQで満たされている。アコーディオン部46の一部にはパイプ47が設けられ、パイプにはポンプ48が接続されている。ポンプ48が液体LQの量を調整することにより、マスターテンプレートMTPの凸領域RAとレプリカテンプレートRTPの凸領域RAとの距離D1を20nmから10nm以下、例えば1nmに調整することができる。
 レプリカテンプレートRTPが図23中の点線で示されるように反っていたりした場合、ポンプ48が液体LQの量を減らし減圧させることで、距離D1を調整するばかりでなくレプリカテンプレートRTPの反りも調整することができる。
 なお、液体はその屈折率がマスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPの材料である石英ガラスの屈折率と異なる液体を選ぶ。内部に残る液体の屈折率が、マスターテンプレートMTP又はレプリカテンプレートRTPと同じ屈折率だとすると、マスターテンプレートMTPを通過したあとの波面の変調がなくなってしまうからである。
<第2ナノインプリント装置210>
 図24は、第1レプリカテンプレート検査装置100を内蔵する第2ナノインプリント装置210を示した図である。第2ナノインプリント装置210は、レプリカテンプレートRTPの凸凹パターンをシリコンウエハSWに転写する。図24に示すように埃などを防ぐため転写工程はチャンバー71内で行われる。第1レプリカテンプレート検査装置100はすでに説明したので説明を割愛する。
 第2ナノインプリント装置210はレプリカテンプレートRTPを保持する保持部50を有している。保持部50は押圧エレベータEVで支えられ、この押圧エレベータEVは第2ナノインプリント装置210のチャンバー71の天井に備え付けられている。押圧エレベータEVは、Z方向(上下方向)にレプリカテンプレートRTPを移動させることができる。
 一方、シリコンウエハSWは吸着テーブル16で真空吸着されて固定されている。このシリコンウエハSWは直径が例えば300mm程度である。この吸着テーブル16はXYステージ14に支えられている。XYステージ14は、X軸方向及びY軸方向に移動することができる。XYステージ14は、X軸及びY軸方向に例えば最大ストロークは400mm程度で移動可能であり、シリコンウエハSWの一端から他端まで凹凸パターンを転写することができる。XYステージ14は、その一部にX軸方向に伸びる参照ミラーRM(不図示)及びY軸方向に伸びる参照ミラーRMが固定されている。XYステージ14にはリニアモータ18が設けられており、リニアモータ18はXYステージ14をX軸及びY軸方向に駆動する。
 レーザー干渉計(不図示)は、X軸に沿って参照ミラーRMにレーザービームを照射するX軸用のレーザー干渉計及びY軸に沿って参照ミラーRMにレーザービームを照射するY軸用のレーザー干渉計より構成されており、XYステージ14のX座標及びY座標が計測される。レーザー干渉計により計測されたX座標、及びY座標の情報が主制御部90に供給され、主制御部90は、供給された座標をモニターしつつリニアモータ18を介して、XYステージ14の位置決め動作を制御する。
 第2ナノインプリント装置210では、押圧エレベータEVにより、レプリカテンプレートRTPがウエハSW上に設けられた紫外光硬化性の樹脂を加圧するように圧力をかける。これにより、レプリカテンプレートRTPとウエハSWとの間隙における樹脂がレプリカテンプレートRTPの凸凹パターンに倣う。この状態で、押圧エレベータEV内に設けられた紫外光源UVSが発する紫外光を樹脂に照射させて、樹脂を硬化させる。その後、硬化した樹脂からレプリカテンプレートRTPが剥がされることで、その硬化した樹脂に凹凸パターンが形成される。
 また、第2ナノインプリント装置210は搬送ロボット75を有しており、レプリカテンプレートRTP及びシリコンウエハSWを搬送することができる。第2ナノインプリント装置210のチャンバー71は、マスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTP用のゲート73とシリコンウエハSW用のゲート79とを有している。ゲート73を介して、チャンバー71内の第1レプリカテンプレート検査装置100にマスターテンプレートMTP及びレプリカテンプレートRTPを取り付けることができる。
第1レプリカテンプレート検査装置100がレプリカテンプレートRTPの検査を終えると、搬送ロボット75は、レプリカテンプレートRTPを第1レプリカテンプレート検査装置100から保持部50に搬送することができる。
 第2ナノインプリント装置210は、第1レプリカテンプレート検査装置100を内蔵しているため、半導体素子の生産の開始前、及び生産中の所定のウエハ生産枚数ごとに、レプリカテンプレートRTPに生じる欠陥を高精度に且つ短時間で検査することが可能になる。また、チャンバー71内に第1レプリカテンプレート検査装置100が配置され、そのチャンバー71内で、レプリカテンプレートRTPが保持部50に取り付けられるため、埃などのゴミなどがレプリカテンプレートRTPに付着するおそれも少なくなる。
<ナノインプリントシステム300>
 図25は、2台の第3ナノインプリント装置220と1台の第1レプリカテンプレート検査装置100を含むナノインプリントシステム300を示した概念図である。第3ナノインプリント装置220は、図24で説明された第2ナノインプリント装置210から第1レプリカテンプレート検査装置100を除いた構成であるので、詳細な説明は割愛する。また第1レプリカテンプレート検査装置100はすでに説明したので、ここでの説明を割愛する。
 また、第3ナノインプリント装置220は搬送ロボット75を有しており、レプリカテンプレートRTP及びシリコンウエハSWを搬送することができる。第3ナノインプリント装置220のチャンバー71は、レプリカテンプレートRTP用のゲート74を有している。搬送ロボット75は、ゲート74を介してレプリカテンプレートRTPを第1レプリカテンプレート検査装置100から保持部50に搬送する。また、搬送ロボット75は、ゲート79を介してシリコンウエハSWを第3ナノインプリント装置220内へ搬入したり、第3ナノインプリント装置220外へ搬出したりすることができる。
 図25に示されるように、第3ナノインプリント装置220が2台設けられており、それぞれがレプリカテンプレートRTPの凹凸パターンをシリコンウエハSWに形成された硬化性樹脂に転写する。これにより、2つのレプリカテンプレートRTPを使ってシリコンウエハSWに形成される半導体素子の生産量を2倍にすることができる。そして、2台の第3ナノインプリント装置220の保持部50に取り付けられるレプリカテンプレートRTPは、1台の第1レプリカテンプレート検査装置100で短時間に欠陥がないことが確認されてから搬送ロボット75で搬送される。したがって欠陥のない半導体素子の生産が2倍になることになる。図25では2台の第3ナノインプリント装置220が配置されているが、3台以上の第3ナノインプリント装置220が配置してもよいことは言うまでもない。
<半導体素子の製造方法>
 本実施形態に係る半導体素子(メモリ、LSIを含む半導体デバイス)の製造方法の実施の形態の例を説明する。図26は、本発明の半導体素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。半導体素子の製造において、図24に示された第2ナノインプリント装置210を使用する例で説明する。
 ステップP81において、シリコンインゴットからシリコンウエハSWを切り出し研磨することでシリコンウエハSWを製造する。
 一方ステップP82において、設計データに基づいて電子ビームなどでマスターテンプレートMTPを製造する。そして設計データ通りに製造されたかが検査される。
 ステップP83において、図4から図10で説明したような工程を経て、レプリカテンプレートRTPが製造される。
 ステップP84において、図11から図16で説明した第1レプリカテンプレート検査装置100から第6レプリカテンプレート検査装置150を使って、レプリカテンプレートRTPに欠陥がないことを確認する。欠陥がなかったら第2ナノインプリント装置210に搬送される。
 ステップP85において、シリコンウエハSWには熱硬化性又は紫外線硬化性の樹脂、例えばアクリル樹脂が塗布される。
 ステップP86において、第2ナノインプリント装置210でレプリカテンプレートRTPの凹凸パターンがシリコンウエハSW上の樹脂に型押しされる。すると、レプリカテンプレートRTPの凹凸パターンと逆になった凹凸パターンが樹脂に形成される。
 ステップP87において、樹脂の凹凸パターンをマスクとしてシリコンウエハSWをドライエッチングする。また半導体素子の製造に必要な、絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、あるいは電極部を形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程(CVDやスパッタリング)が行われたり、イオン注入が行われたりする。
 ステップP85からP87を所定回数繰り返すことにより、複数の層を加工しシリコンウエハSWに半導体素子が形成される。
 ステップP88では、シリコンウエハSW上に形成された半導体素子を1個ずつダイシングし、そのダイシングされた半導体素子が動作可能になるように組み立てられる。
 ステップP89では、組み立てられた半導体素子を検査する。
 以上の工程を経て、半導体素子が製品化される。
 以上の説明では、マスターテンプレートMTPは、電子ビームなどで1つ1つ設計データに基づいて描画されたものを前提に説明されてきた。しかし、レプリカテンプレートRTPに基づいてさらに孫のレプリカテンプレートを製作すると、孫のレプリカテンプレートはマスターテンプレートMTPと同じ凹凸パターンを有する。このように孫のレプリカテンプレートもマスターテンプレートMTPと同視して適用することができる。
14 … XYステージ
16 … 吸着テーブル
21 … 固体レーザー
20,20N,29 … 検査光源部
23 … コンデンサーレンズ
25 … 短波長ランプ
26 … コンデンサーレンズ
27 … 波長選択フィルター
28 … ピンホール板
31 … コリメータレンズ
33 … 集光レンズ(37 … 第2集光レンズ)
35 … 結像レンズ(38 … 第2結像レンズ)
40,40’ … ステージ
41 … Z軸伸縮部、44 … XY軸伸縮部
43 … XY軸移動クランプ
45 … Z軸移動クランプ
46 … アコーディオン部、48 … ポンプ
50 … 保持部
71 … チャンバー
73,79 … ゲート
75 … 搬送ロボット
90 … 主制御部
100 … 第1レプリカテンプレート検査装置
110 … 第2レプリカテンプレート検査装置
120 … 第3レプリカテンプレート検査装置
130 … 第4レプリカテンプレート検査装置
140 … 第5レプリカテンプレート検査装置
150 … 第6レプリカテンプレート検査装置
200 … 第1ナノインプリント装置
210 … 第2ナノインプリント装置
220 … 第3ナノインプリント装置、
300 … ナノインプリントシステム
AR … レーザー光
BL … 遮光ブロック
D1 … 距離
EV … 押圧エレベータ
HM … ハードマスク層
IN … 凹領域
IrS … 赤外光ランプ
LZ … 光学レンズ
MTP … マスターテンプレート
OA … 光軸
PM … 樹脂
QG … 石英ガラス
RA … 凸領域
RTP … レプリカテンプレート
SE … 二次元フォトセンサ
SL … 散乱光
SW … シリコンウエハ
TDI … 時間遅延積分型センサ
UVS … 紫外光源

Claims (27)

  1.  大型基板の上に樹脂膜を形成する工程と、
     前記レジスト上に小型のマスターテンプレートを利用して、前記大型基板にステップアンドリピート方式でインプリントするインプリント工程と、
     前記大型基板全体に前記マスターテンプレートのパターンを形成した後、前記樹脂膜を介して前記大型基板をエッチングするエッチング工程と、
     前記エッチング後の大型基板に保護層を形成する工程と、
     前記大型基板を複数のレプリカテンプレートにダイシングするダイシング工程と、
     前記レプリカテンプレートから前記保護層を取り除く工程と、
    を備えていることを特徴とするテンプレートの製造方法。
  2.  前記保護層は、高分子材料又は保護テープ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の製造方法。
  3.  大型基板を複数の小型基板にダイシングするダイシング工程と、
     前記ダイシング工程後に前記複数の小型基板を洗浄する工程と、
     前記洗浄した複数の小型基板を型枠内に配置する工程と、
     前記型枠内に配置された複数の小型基板に樹脂膜を形成する工程と、
     前記レジスト上に小型のマスターテンプレートを利用して、前記小型基板ごとにステップアンドリピート方式でインプリントするインプリント工程と、
     前記複数の小型基板に前記マスターテンプレートのパターンを形成した後、前記樹脂膜を介して前記小型基板をエッチングするエッチング工程と、
     前記型枠から前記複数の小型基板を取り外す工程と、
    を備えていることを特徴とするテンプレートの製造方法。
  4.  前記インプリント工程は紫外線硬化方式で実行されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のテンプレートの製造方法。
  5.  前記マスターテンプレートは紫外線を透過する透明材料からなることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のテンプレートの製造方法。
  6.  前記大型基板は紫外線透過の透明材料からなることを特徴とする求項1から請求項4のいずれか一項に記載のテンプレートの製造方法。
  7.  前記マスターテンプレートのパターンはウエハ基板に転写されるパターンと同じ形状であり、前記レプリカテンプレートのパターンは前記ウエハ基板に転写されるパターンと鏡像関係で且つ凹凸が逆の形状であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のテンプレートの製造方法。
  8. 凹凸パターンを有するマスターテンプレートからインプリント方法により製造されたレプリカテンプレートを検査するテンプレートの検査方法において、
     前記マスターテンプレートと前記レプリカテンプレートとを近接させる近接工程と、
     前記マスターテンプレート及び前記レプリカテンプレートに平面波の検査光を照射する工程と、
     前記平面波とは異なる成分光を検出する検出工程と、
     を備えることを特徴とするテンプレートの検査方法。
  9. 前記近接工程は、前記凹凸パターンの深さと同等以下に前記マスターテンプレートと前記レプリカテンプレートとを近接させることを特徴とする請求項8に記載のテンプレートの検査方法。
  10. 前記近接工程は、前記マスターテンプレートと前記レプリカテンプレートとの間に液体が満たされていることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載のテンプレートの検査方法。
  11. 前記液体の屈折率は前記マスターテンプレートの屈折率又は前記レプリカテンプレートの屈折率とは異なることを特徴とする請求項10に記載のテンプレートの検査方法。
  12. 前記検査光は、可視光より短い短波長の光である第1短波長とこの第1短波長と異なる第2短波長の光であることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載のテンプレートの検査方法。
  13. 前記検出工程は、前記平面波を遮光することで前記平面波とは異なる成分光を検出することを特徴とする請求項8から請求項12のいずれか一項に記載のテンプレートの検査方法。
  14. 前記平面波とは異なる成分光は、球面波成分を含むことを特徴とする請求項13に記載のテンプレートの検査方法。
  15. 凹凸パターンを有するマスターテンプレートからインプリント方法により製造されたレプリカテンプレートを検査するテンプレートの検査装置において、
     平面波の検査光を照射する検査光源部と、
     前記検査光が照射されるとともに、前記マスターテンプレートとレプリカテンプレートとを近接して配置するステージと、
     前記マスターテンプレートとテンプレートとを透過し、前記平面波とは異なる成分光を検出する検出部と、
     を備えることを特徴とするテンプレートの検査装置。
  16. 前記ステージは前記マスターテンプレートとレプリカテンプレートとの距離を可変することを特徴とする請求項15に記載のレプリカテンプレートの検査装置。
  17. 前記ステージは前記マスターテンプレートとレプリカテンプレートとの間に液体を満たしていることを特徴とする請求項15又は請求項16に記載のテンプレートの検査装置。
  18. 前記前記液体の屈折率は前記マスターテンプレートの屈折率又は前記レプリカテンプレートの屈折率とは異なることを特徴とする請求項17に記載のテンプレートの検査装置。
  19. 前記検出部と前記マスターテンプレート及び前記レプリカテンプレートとの間であって前記検査光の照射方向に配置された光学系と、
     前記光学系の瞳位置に配置され前記平面波を遮光する遮光部材と、
    を備えることを特徴とする請求項15から請求項18のいずれか一項に記載のテンプレートの検査装置。
  20. 前記検出部と前記マスターテンプレート及び前記レプリカテンプレートとの間であって前記検査光の照射方向と異なる方向に配置された光学系を備えることを特徴とする請求項15から請求項18のいずれか一項に記載のテンプレートの検査装置。
  21. 前記検査光は、可視光より短い波長の第1短波長とこの第1短波長と異なる第2短波長の光であることを特徴とする請求項15から請求項20のいずれか一項に記載のテンプレートの検査装置。
  22. 前記検出部は、前記平面波とは異なる成分光を検出することを特徴とする請求項15から請求項21のいずれか一項に記載のテンプレートの検査装置。
  23. 前記平面波とは異なる成分光は、球面波成分を含むことを特徴とする請求項22に記載のテンプレートの検査装置。
  24. 凹凸パターンを有するマスターテンプレートと、
     前記マスターテンプレートからインプリント方法により製造されたレプリカテンプレートと、
     平面波の検査光を照射する検査光源部と、
     前記検査光が照射されるとともに、前記マスターテンプレートとレプリカテンプレートとを近接して配置するステージと、
     前記マスターテンプレートとレプリカテンプレートとを透過し、前記平面波とは異なる成分光を検出する検出部と、
     前記検査部によって前記レプリカテンプレートに欠陥がない場合に、前記レプリカテンプレートを搬送する搬送部と、
     前記搬送部から前記レプリカテンプレートを受け取るとともに保持する保持部と、
     前記保持部に保持されたレプリカテンプレートと対向して配置され、液状の樹脂が塗布された基板を載置する基板載置台と、
     前記凹凸パターンに前記樹脂が型打ちされるように前記レプリカテンプレート又は前記基板の少なくとも一方を押圧する押圧部と、
     を備えることを特徴とするナノインプリント装置。
  25. 凹凸パターンを有するマスターテンプレートと、
     前記マスターテンプレートからインプリント方法により製造されたレプリカテンプレートと、
     平面波の検査光を照射する検査光源部と、
     前記検査光が照射されるとともに、前記マスターテンプレートとレプリカテンプレートとを近接して配置するステージと、
     前記マスターテンプレートとレプリカテンプレートとを透過し、前記平面波とは異なる成分光を検出する検出部と、
     前記検査部によって前記レプリカテンプレートに欠陥がない場合に、前記レプリカテンプレートを搬送する搬送部と、
     前記搬送部から前記レプリカテンプレートを受け取るとともに保持する2つの保持部と、
     前記2つの保持部に保持された2つのレプリカテンプレートと対向して配置され、液状の樹脂が塗布された基板を載置する2つの基板載置台と、
     前記凹凸パターンに前記樹脂が型打ちされるように前記レプリカテンプレート又は前記基板の少なくとも一方を押圧する2つの押圧部と、
     を備えることを特徴とするナノインプリントシステム。
  26. デバイスの製造方法であって、
     請求項15から請求項22のうちいずれか1項に記載のレプリカテンプレートの検査装置を使用して、製造されたレプリカテンプレートの凹凸パターンを検査する工程と、
     前記レプリカテンプレートの凹凸パターンを樹脂が塗布された基板に型押しする工程と、
     型押しされた樹脂の凹凸パターンをマスクとして前記基板をエッチングする工程と、
    を備えることを特徴とするデバイスの製造方法。
  27. デバイスの製造方法であって、
     請求項24に記載のナノインプリント装置を使用して、製造されたレプリカテンプレートの凹凸パターンを検査する工程と、
     前記レプリカテンプレートの凹凸パターンを樹脂が塗布された基板に型押しする工程と、
     型押しされた樹脂の凹凸パターンをマスクとして前記基板をエッチングする工程と、
    を備えることを特徴とするデバイス の製造方法 。
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