(57)【要約】【課題】インプリントリソグラフィにおいて離型時に発生するレジストパターンの異常が、より容易に検出できるようにする。【解決手段】離型したモールド基板１０１のパターン層１０２が、検出溶液１２１に浸漬された状態とする。検出溶液１２１は、例えば、ＰＭＭＡが溶解する溶剤であり、レジストパターン１１３を構成している材料が溶解する溶媒から構成されているので、剥がれパターン１０３は、検出溶液１２１に溶解する。この後、処理後の検出溶液１２２よりモールド基板１０１を取り出し、検出溶液１２２に溶解している成分を分析する。この分析により、レジストパターン１１３を構成している材料が検出された場合、剥がれパターン１０３の発生が検出されたものとする。【選択図】  図１
2006190866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン形成面に所定のパターンからなるパターン層が形成されたモールド基板を用意する工程と、
所定の基板の上にレジスト層が形成された状態とする工程と、
前記パターン層を前記レジスト層に押しつけ、前記パターン層が前記レジスト層に加圧成形されて前記基板の上にレジストパターンが形成された状態とする工程と、
前記レジストパターンが形成された後、前記モールド基板を離型する工程と、
離型された前記モールド基板の前記パターン層が検出溶液に浸漬された状態とする工程と、
前記パターン層が浸漬された前記検出溶液を分析して前記レジスト層を構成する成分を検出する工程と
を少なくとも備えることを特徴とするインプリント方法。
【請求項２】
請求項１記載のインプリント方法において、
前記分析により前記前記レジスト層を構成する成分を検出し、前記レジストパターンにおけるパターン剥がれを判定する
ことを特徴とするインプリント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モールドを用いた転写により微細なパターンを形成するインプリント方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩをはじめとする半導体デバイスを作成するためには、例えばエッチングのマスクとして用いるレジストパターンや、エッチングにより形成されたエッチングパターンなどの極微細パターンが必要となる。レジストパターンは、基板の上に塗布した感光性樹脂膜に所望のパターンを露光した後、現像及び洗浄（リンス）を経て形成される。感光性樹脂膜は、例えば、紫外線，エックス線，電子線などに感光する樹脂膜である。また、露光は、紫外線や電子線を光源とし、回路（パターン）設計に基づいて形成されたパターンを備えた原板を用い、感光性樹脂膜の上に光源によるパターンの潜像を形成することで行われる。
【０００３】
しかしながら、上述したパターンの形成方法では、高価な露光装置が必要とされ、また、工程数が多いという問題がある。これに対し、近年では、インプリントリソグラフィ（非特許文献１参照）が着目されている。インプリントリソグラフィは、従来よりあるインプリント法と同様の技術である。インプリント法は、ＤＶＤ（Digital Video Disk）の作製などに利用されており、次に示すようにパターンを形成する技術である。
【０００４】
インプリント法について簡単に説明すると、まず、公知のフォトリソグラフィ技術を用いてシリコン基板の上にマスターモールドとなるパターンが形成された状態とする。次に、電解メッキ法によりニッケルを堆積することで、マスターモールドの上にニッケル層が形成された状態とする。この後、マスターモールドよりニッケル層を引き離す（引き剥がす）ことで、マスターモールドのパターン形状が転写されたニッケルモールドが得られる。
【０００５】
このようにして形成されたニッケルモールドのパターンが転写されているパターン面を、パターン形成対象のアルミニウム板に押し付けることで、マスターモールドに形成されているパターン形状のアルミニウムパターンが、アルミニウム板の表面に形成される。このパターンの転写を行うためのインプリント装置は、型押し機構があればよく、露光装置に比較して遙かに安価である。複数のアルミニウム板へのパターン転写を行うと、ニッケルモールドは、パターン面に汚れや破損が生じる。この場合、前述したマスターモールドを用いたニッケル層へのパターン転写を再度行い、新たなニッケルモールドを作製して使用すればよい。
【０００６】
従って、例えば、１枚のニッケルモールドにより１００枚のアルミニウム板へのパターン転写が行える場合、１０００枚のアルミニウム板へのパターン転写のためには、マスターモールドを用いた転写を１０回行えばよいことになる。このように、インプリント法によれば、１枚のマスターモールドを用いることで、安価なインプリント装置により多くの製品が作製できる。マスターモールドの作製には、フォトリソグラフィ技術を行うための高価な露光装置を用いた設備が必要となるが、これらを製品の大量生産のために複数用意する必要がないため、インプリント法による製品の製造は、大幅なコストの低減が見込める。
【０００７】
上述したインプリント法を応用して半導体デバイスの作製に用いるレジストパターンの作製を行うようにした技術が、インプリントリソグラフィである。インプリントリソグラフィでは、上述したアルミニウム板をレジストなどの樹脂層に置き換え、レジストのパターンを形成する。例えば、金属膜の上にレジスト膜が形成された状態とし、このレジスト膜に、前述と同様にしてモールドを押し付けてパターンを転写し、形成されたレジストのパターンをマスクとして金属膜をエッチングすることで、配線層が形成できる。
【０００８】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【非特許文献１】Yuichi Kurashima, et al., "Fabrication of Liw Line Edge Roufhness Mold for Photo-Nanoimprint", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 43, No. 6b, pp. 4045-4049, 2004.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上述した従来の技術では、モールドがレジスト膜から離型し難いという問題がある。このため、モールドからレジスト膜を離型させると、条件により、モールドのパターン間にレジスト膜の一部が残り、これに対応するレジストパターンにはパターンが欠けた部分が発生する。このようなレジストパターンを用いると、製造された製品は欠陥品となる。ところが、上述した離型時の問題は、微細なパターンを形成する半導体装置の製造途中では検出し難く、形成された配線パターンをよく知られたパターン検査方法により検査することで初めて認知されているのが現実である。
【００１０】
従って、現状では、上述した離型時に発生する不良を検出するためには、マスクパターンの形成と形成されたマスクパターンを用いたエッチングによる配線形成などのパターン転写工程において、各チップにおいて上述したパターン検査を行うことになる。しかしながら、より集積度を向上させるために多層配線構造が採用されている半導体装置においては、パターン転写の工程が非常に多く、これらの各パターン転写工程毎に、全てのチップについて上述したパターン検査を行うことは、現実的ではない。
【００１１】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、インプリントリソグラフィにおいて離型時に発生するレジストパターンの異常が、より容易に検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るインプリント方法は、パターン形成面に所定のパターンからなるパターン層が形成されたモールド基板を用意する工程と、所定の基板の上にレジスト層が形成された状態とする工程と、パターン層をレジスト層に押し付け、パターン層がレジスト層に加圧成形されて基板の上にレジストパターンが形成された状態とする工程と、レジストパターンが形成された後、モールド基板を離型する工程と、離型されたモールド基板のパターン層が検出溶液に浸漬された状態とする工程と、パターン層が浸漬された検出溶液を分析してレジスト層を構成する成分の有無を検出する工程とを少なくとも備えるようにしたものである。従って、離型時にレジスト層の一部がパターン層に付着した状態が、検出されるようになる。なお、上記インプリント方法において、分析によりレジスト層を構成する成分を検出し、レジストパターンにおけるパターン剥がれを判定すればよい。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、パターン層が浸漬された検出溶液を分析してレジスト層を構成する成分の有無を検出するようにしたので、離型時にレジスト層の一部がパターン層に付着した状態が、検出されるようになり、分析によりレジスト層を構成する成分を検出することで、レジストパターンにおけるパターン剥がれが判定できるので、インプリントリソグラフィにおいて離型時に発生するレジストパターンの異常が、より容易に検出できるようになるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態におけるインプリント方法例を示す工程図である。まず、図１（ａ）に示すように、パターン層１０２を備えたモールド基板１０１を用意する。モールド基板１０１は、例えば単結晶シリコンから構成され、パターン層１０２は、幅５０〜３００ｎｍの複数のパターンが、間隔５０〜３００ｎｍで配置されたものである。次に、図１（ｂ）に示すように、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸アクリレート）からなる膜厚２００ｎｍのレジスト層１１２が、シリコン基板１１１の上に形成された状態とする。
【００１５】
次に、レジスト層１１２が１７０℃程度に加熱されて軟化した状態とし、この後、軟化したレジスト層１１２にモールド基板１０１のパターン層１０２が、例えば１０ＭＰａ程度の圧力で押し付けられた状態とする。このことにより、パターン層１０２のパターン形状が、レジスト層１１２に転写され、図１（ｃ）に示すように、シリコン基板１１１の上にレジストパターン１１３が形成された状態とする。
【００１６】
ついで、モールド基板１０１（パターン層１０２）がシリコン基板１１１に押し付けられた状態で、レジストパターン１１３を室温（１５〜２５℃）程度まで冷却した後、図１（ｄ）に示すように、パターン層１０２からシリコン基板１１１が離型された状態とする。この離型時に、レジストパターン１１３の一部が剥がれ、パターン層１０２に剥がれパターン１０３が残る場合について、以降に説明する。
【００１７】
まず、離型したモールド基板１０１のパターン層１０２が、図１（ｅ）に示すように、検出溶液１２１に浸漬された状態とする。検出溶液１２１は、例えば、ＰＭＭＡが溶解する溶剤であり、レジストパターン１１３を構成している材料が溶解する溶媒から構成されたものである。従って、上述したように、パターン層１０２が検出溶液１２１に浸漬された状態とすることで、剥がれパターン１０３は、検出溶液１２１に溶解する。この後、図１（ｆ）に示すように、処理後の検出溶液１２２よりモールド基板１０１を取り出し、検出溶液１２２に溶解している成分を分析する。この分析により、レジストパターン１１３を構成している材料が検出された場合、剥がれパターン１０３の発生が検出されたものとする。
【００１８】
なお、上述した押し付けと離型とによるレジストパターン１１３の形成を６５回繰り返した後、検出溶液１２１に溶解している成分の分析によりレジストパターン１１３を構成している材料が検出された。検出される前では、形成されたレジストパターンにパターン剥がれは発生していないが、検出された後では、パターン剥がれが確認された。検出された後、モールド基板１０１を洗浄し、再度、押し付けと離型とによるレジストパターン１１３の形成を繰り返し、合計で１００枚以上の基板にパターン剥がれのない状態でレジストパターンの形成が行われた。欠陥の発生は、レジストパターン１１３を構成している材料が、検出溶液１２２に検出された場合のみであった。
【００１９】
このように、上述したインプリント方法によれば、モールド基板１０１のパターン層１０２が浸漬された検出溶液１２１を分析してレジスト層１１２を構成する成分の有無を検出するようにしたので、パターン層１０２にレジスト層１１２の一部が付着したことが容易に判断できるようになる。レジスト層１１２の一部の付着は、レジストパターン１１３のパターン剥がれの発生を意味するので、上述した判断により、パターン剥がれの発生が判定できる。このように、上述した分析によりレジスト層１１２を構成する成分を検出することで、レジストパターン１１３におけるパターン剥がれを判定するので、離型時に発生するレジストパターンの異常が、より容易に検出できるようになる。
【００２０】
ここで、分析について説明する。検出溶液の分析には、大別して、電流・電位を測定する方法、吸光度などの光を用いて測定する方法、質量を測定する方法がある。電流・電位の測定としては、電位差滴定，ポーラログラフィー，ボルタンメトリー，導電率滴定，及び高周波滴定などを用いることができる。電位差滴定や導電率滴定などは、検出溶液中に電極を配置し、レジスト材料が溶解して発生したイオンによる検出溶液における電気的変量を検出するものであり、安価な装置により容易に分析することが可能となる。
【００２１】
また、発光分光分析法，吸光光度法，及び原子吸光分析法などを用いるようにしてもよい。また、クロマトグラフィーにより目的の検出物質を分離（分画）して分析するようにしてもよい。例えば、検出溶液を気化させてガスクロマトグラフィーにより溶解成分を分画し、分画された各成分を分析することで、目的とする成分の有無が容易に判定できる。ガスクロマトグラフィーは、滴定法に比較して装置がやや大きくなるが、溶液中のレジスト成分を短時間に高感度で検出できる。また、液体クロマトグラフィーと質量分析器とを組み合わせた分析装置を用いれば、同様に高感度の分析が可能である。これらは、１０-14ｍｏｌ／ｃｍ2程度の濃度であっても検出可能であり、検出溶液の分析には充分適している。また、レジストを構成するいずれかの成分と反応する反応指示薬の溶液を検出溶液として用い、反応指示薬と反応した反応物を検出することで分析するようにしてもよい。
【００２２】
また、検出対象としては、レジストパターン（レジスト材料）を構成する基質を検出するようにしてもよく、レジスト材料を構成する基質以外の添加されている成分を検出するようにしてもよい。また、検出が容易な成分が指示成分として添加されたレジスト材料を用い、上記指示成分を分析するようにしてもよい。また、レジストにイオン性の溶出成分が添加されていれば、電気化学的な分析による測定が行いやすく、好適である。例えば、オニウム塩やスルホニル塩などがレジストに添加（含有）されていれば、検出液としてアルコールを用いて上記添加物を溶解・溶出させ、溶出した塩を電気化学的分析により測定すればよい。オニウム塩やスルホニル塩に限らず、溶液中でイオンとなるものであれば、他の物質が添加されていてもよい。
【００２３】
ところで、上述した分析は、例えば図２に示す装置（システム）により行える。図２に示す装置を用いた分析について説明すると、モールド基板１０１を用いてシリコン基板１１１上のレジスト層１１２にパターンを形成するインプリント処理部２０１と、検出溶液１２２が収容された容器を備えた溶出部２０２と、検出溶液１２２の分析を行う分析器２０４を備えた検査部２０３と、制御部２０５とを備える。
【００２４】
図２に示す装置では、ローダーより処理対象のシリコン基板１１１がインプリント処理部２０１内に搬入され、インプリント処理がなされる。インプリントを行ったモールド基板１０１は、インプリント処理部２０１から溶出部２０２に移動し、検出溶液１２２に浸漬される。モールド基板１０１が浸漬された検出溶液１２２は、検査部２０３に移動して分析器２０４により分析される。分析器２０４の分析によりレジストの成分が検出されると、制御部２０５の制御により、インプリント処理を行った処理対象の基板１１１は、不良品用のアンローダーに搬出される。また、分析にによりレジストの成分が検出されない場合、制御部２０５の制御により、インプリント処理を行った処理対象の基板１１１は、良品用のアンローダーに搬出される。また、検出溶液１２２に浸漬されたモールド基板１０１は、付着していたレジストが溶解除去されるので、洗浄された状態となり、直ちにインプリント処理が再開できる。
【００２５】
次に、本発明の実施の形態における他のインプリント方法例について、図１を用いて説明する。まず、図１（ａ）に示すように、パターン層１０２を備えたモールド基板１０１を用意する。モールド基板１０１は、例えば単結晶シリコンから構成され、パターン層１０２は、幅５０〜３００ｎｍの複数のパターンが、間隔５０〜３００ｎｍで配置されたものである。次に、図１（ｂ）に示すように、膜厚３００ｎｍのレジスト層１１２が、シリコン基板１１１の上に形成された状態とする。本例では、トリフェニルスルホニウム塩が添加された紫外線硬化型のフォトレジストからなるレジスト層１１２が形成された状態とする。
【００２６】
次に、レジスト層１１２にモールド基板１０１のパターン層１０２が、例えば０．５ＭＰａ程度の圧力で押し付けられた状態とする。このことにより、パターン層１０２のパターン形状が、レジスト層１１２に転写され、図１（ｃ）に示すように、シリコン基板１１１の上にレジストパターン１１３が形成された状態とする。ついで、図１（ｄ）に示すように、パターン層１０２からシリコン基板１１１が離型された状態とする。この離型時に、レジストパターン１１３の一部が剥がれ、パターン層１０２に剥がれパターン１０３が残る場合について、以降に説明する。
【００２７】
まず、離型したモールド基板１０１のパターン層１０２が、図１（ｅ）に示すように、検出溶液１２１に浸漬された状態とする。検出溶液１２１は、アルコールから構成されたものであり、トリフェニルスルホニウム塩が溶解する溶媒である。従って、上述したように、パターン層１０２が検出溶液１２１に浸漬された状態とすることで、剥がれパターン１０３に含まれているトリフェニルスルホニウム塩は、検出溶液１２１に溶解する。この後、図１（ｆ）に示すように、処理後の検出溶液１２２よりモールド基板１０１を取り出し、検出溶液１２２の状態を電気化学的分析により測定する。この測定により、例えば電流値が増加することなどにより、トリフェニルスルホニウム塩が検出された場合、剥がれパターン１０３の発生が検出されたものとする。
【００２８】
なお、上述した押し付けと離型とによるレジストパターン１１３の形成を３０回繰り返した後、検出溶液１２２に溶解している成分の分析によりレジストパターン１１３を構成している材料が検出された。検出される前では、形成されたレジストパターンにパターン剥がれは発生していないが、検出された後では、パターン剥がれが確認された。検出された後、モールド基板１０１を洗浄し、再度、押し付けと離型とによるレジストパターン１１３の形成を繰り返し、合計で１００枚以上の基板にパターン剥がれのない状態でレジストパターンの形成が行われた。欠陥の発生は、レジストパターン１１３を構成している材料が、検出溶液１２２に検出された場合のみであった。
【００２９】
次に、本発明の実施の形態における他のインプリント方法例について、図１を用いて説明する。まず、図１（ａ）に示すように、パターン層１０２を備えたモールド基板１０１を用意する。モールド基板１０１は、例えば単結晶シリコンから構成され、パターン層１０２は、幅５０〜３００ｎｍの複数のパターンが、間隔５０〜３００ｎｍで配置されたものである。次に、図１（ｂ）に示すように、膜厚２００ｎｍのレジスト層１１２が、シリコン基板１１１の上に形成された状態とする。本例では、ポリ塩化ビニルが含まれたＰＭＭＡからなるレジスト層１１２が形成された状態とする。
【００３０】
次に、レジスト層１１２が１７０℃程度に加熱されて軟化した状態とし、この後、軟化したレジスト層１１２にモールド基板１０１のパターン層１０２が、例えば１０ＭＰａ程度の圧力で押し付けられた状態とする。このことにより、パターン層１０２のパターン形状が、レジスト層１１２に転写され、図１（ｃ）に示すように、シリコン基板１１１の上にレジストパターン１１３が形成された状態とする。
【００３１】
ついで、モールド基板１０１（パターン層１０２）がシリコン基板１１１に押し付けられた状態で、レジストパターン１１３を室温（１５〜２５℃）程度まで冷却した後、図１（ｄ）に示すように、パターン層１０２からシリコン基板１１１が離型された状態とする。この離型時に、レジストパターン１１３の一部が剥がれ、パターン層１０２に剥がれパターン１０３が残る場合について、以降に説明する。
【００３２】
まず、離型したモールド基板１０１のパターン層１０２が、図１（ｅ）に示すように、検出溶液１２１に浸漬された状態とする。検出溶液１２１は、シクロヘキサノンから構成されたものであり、ポリ塩化ビニルが溶解する溶媒である。従って、上述したように、パターン層１０２が検出溶液１２１に浸漬された状態とすることで、剥がれパターン１０３に含まれているポリ塩化ビニルは、検出溶液１２１に溶解する。この後、図１（ｆ）に示すように、処理後の検出溶液１２２よりモールド基板１０１を取り出し、検出溶液１２２の成分を質量分析により分析する。この分析により、例えば、塩素からなる分子（ｍ／ｅ＝３５）が同定された場合、剥がれパターン１０３の発生が検出されたものとする。
【００３３】
なお、上述した押し付けと離型とによるレジストパターン１１３の形成を５０回繰り返した後、検出溶液１２２に溶解している成分の分析によりレジストパターン１１３を構成している材料が検出された。検出される前では、形成されたレジストパターンにパターン剥がれは発生していないが、検出された後では、パターン剥がれが確認された。検出された後、モールド基板１０１を洗浄し、再度、押し付けと離型とによるレジストパターン１１３の形成を繰り返し、合計で１００枚以上の基板にパターン剥がれのない状態でレジストパターンの形成が行われた。欠陥の発生は、レジストパターン１１３を構成している材料が、検出溶液１２２に検出された場合のみであった。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態におけるインプリント方法例を示す工程図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるインプリント方法を実現するための分析システムの構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０１…モールド基板、１０２…パターン層、１０３…剥がれパターン、１１１…シリコン基板、１１２…レジスト層、１１３…レジストパターン、１２１，１２２…検出溶液。
【図１】
2006190866.tif 000003
【図２】
2006190866.tif 000004