(57)【要約】【課題】  本発明は、ダミーパターンの残膜厚さを測定することで、有効領域を切断することなくインプリント後の残膜量を把握することができ、残膜厚さを実際に測定した同一基板を次工程であるエッチングに進めることができ、残膜量をエッチング条件にフィードバックさせることが可能であり、確実に安定した加工を実現できる。【解決手段】  本発明の光インプリント方法では、有効領域に形成されたパターンと、有効領域外に形成され、かつ少なくともパターンと同じ深さを有するダミーパターンとを有するモールドを用いる。このモールドにおける少なくともダミーパターンを基板上の光硬化性レジスト上に転写した後、ダミーパターンに対応する深さからレジスト層の残膜厚さを測定する。そして、測定された残膜厚さに基づいてパターンに対応するレジスト層における残膜を除去する。【選択図】        図３
2011091124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物の基板上に光硬化性レジストを塗布し、その後所望の凹凸のパターンが形成された光透過性部材から構成されるモールドのパターン形成面を接触させ、前記モールドのパターン形成面の裏面側から光を照射して前記光硬化性レジストを硬化させることによって、前記モールドのパターンを基板上に塗布されたレジスト層に転写する光インプリント方法において、
有効領域に形成された前記パターンと、有効領域外に形成され、かつ少なくとも前記パターンと同じ深さを有するダミーパターンとを有する前記モールドを用いて、少なくとも前記ダミーパターンを基板上の光硬化性レジスト上に転写した後、前記ダミーパターンに対応する深さからレジスト層の残膜厚さを測定し、測定された残膜厚さに基づいて前記パターンに対応するレジスト層における前記残膜を除去することを特徴とする光インプリント方法。
【請求項２】
前記パターンが形成された有効領域の表面積と前記ダミーパターンが形成された有効領域外の表面積とを計算し、表面積比に応じて前記パターン及び前記ダミーパターンを転写する時のレジスト塗布量を調整することを特徴とする請求項１記載の光インプリント方法
【請求項３】
前記モールド上に形成された前記ダミーパターンを転写し、その後転写された前記ダミーパターンの残膜厚さを測定した後に、前記モールド上に形成された前記パターンを転写させることを特徴とする請求項１又は２に記載の光インプリント方法。
【請求項４】
前記ダミーパターンの残膜厚さを測定した結果をもとに、前記パターンを転写した時に残膜が所望な厚さになるようにレジスト塗布量を計算し、計算したレジスト塗布量の前記光硬化性レジストを前記パターンの有効領域に塗布することを特徴とする請求項３記載の光インプリント方法。
【請求項５】
前記モールドは、前記ダミーパターンのパターン方向が基板から製品としてチップに切り出すときの切り出し位置に直交してまたがるように配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光インプリント方法。
【請求項６】
前記ダミーパターンのパターン形状が、前記パターンが形成された有効領域のパターン形状と同一パターンであることを特徴とする請求項５記載の光インプリント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光インプリント方法に関し、詳細には所望のパターンを有するモールドをレジスト層に転写するためのパターン形成用モールドを用いた光インプリント方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モールド上の微細な構造を被転写基板上に転写する微細加工技術としてナノインプリント技術が注目されている。このナノインプリント技術は数ｎｍオーダーの分解能を有し、次世代半導体技術としてはもちろん、立体構造をウエハレベルで一括加工可能なため、フォトニッククリスタル等の光学素子やバイオチップなどの製造技術等、幅広い分野への応用が期待されている。
【０００３】
このようなナノインプリント法とは、転写すべきパターンが形成されたモールドを基板上に塗布されているインプリント材料（レジスト）層に押し付けた（プレスした）後、レジスト層にモールドに形成されたパターンを転写させる方法であり、インプリント材料として主に熱可塑性レジストを用いる熱インプリント法や光硬化性レジストを用いる光インプリント法が従来よりいくつか提案されている。その一つとしての特許文献１には、基板上に塗布されたレジストに凹凸パターンを形成することができ、この凹凸パターンの形成されたレジストは、その後基板にエッチング等の技術により、所望パターンを形成させるためのマスクとして用いる光インプリント法が提案されている。
【０００４】
図９は従来の光インプリント方法を用いた加工方法の各工程を示す断面図である。同図の（ａ）に示すように、被加工物の基板１への光硬化性レジスト２を塗布する。そして、同図の（ｂ）に示すように、基板１とモールド３のアライメント後、プレスする。次に、同図の（ｃ）に示すように、ＵＶ光源４からＵＶ光を照射して光硬化性レジスト２を硬化させる。そして、同図の（ｄ）に示すように、モールド３と光硬化性レジスト２を剥離（離型）する。次に、同図の（ｅ）に示すように、エッチングによって残膜５を除去する。そして、同図の（ｆ）に示すように、残膜５が除去された光硬化性レジスト２をマスクとして、被加工物の基板１をエッチングする。
【０００５】
ここで、同図の（ｅ）に示す残膜を徐去する場合、この残膜５が厚いとエッチング時間が長くなるのはもちろん、エッチング中に形成されたパターンが維持できずに形状劣化が生じるなどの問題が生じる。例えば、図１０に示すように、残膜を徐去する工程でのエッチング中にパターン底部６だけでなく、パターン側壁７のエッチングも進み、図１０の（ａ）に示すエッチング前と比較して、図１０の（ｂ）に示すエッチング後ではパターン幅がＷ１からＷ２へ（Ｗ１＞Ｗ２）と細ってしまうという不具合が生じる。従って、残膜の厚さはなるべく薄く均一に形成することが望ましくなるが、その場合には、基板やモールドの反りやうねりの影響を受けやすく、インプリント毎に残膜の厚さにばらつきが生じやすくなる。この場合、残膜の厚さに応じてエッチング条件を調節して対応することも可能だが、その場合にはエッチング前に実際のエッチングする基板の残膜厚さを把握しておく必要がある。即ち、エッチングの前に残膜の量を把握して、次ステップの条件を決め進めることが非常に重要である。
【０００６】
そこで、特許文献２、３では、モールドパターンの凸部の形状を、丸みを帯びた形状とする。もしくは、表面粗さを規定する等の手段によって残膜を均一かつ薄くなるようにすることが提案されているが、実際のエッチングする前の状態で転写されたレジストパターンの残膜厚さがどうなっているかを把握するための手段については言及されておらず、残膜をエッチングする前の残膜が所望の厚さになっているかはわからない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、実際にエッチング前の残膜を測定する場合は所望のパターンピッチが数十から数百ｎｍと非常に狭ピッチになり、かつパターン深さが深くなると、非破壊でその残膜量を基板上部から測定することは困難である。一般的には、所望の凹凸が転写された基板の有効領域をダイシング等の手段によって切断し、その断面をＳＥＭ等で観察し、その断面画像から寸法を測定するなどの方法が用いられる。この場合、一度有効領域が切断された基板を次工程である残膜のエッチングに進めることができず、実際にエッチング工程を進める基板での残膜測定をすることはできない。よって、残膜測定基板と実際にエッチング工程を進める基板は異なるものとなる。転写パターンが数十ｎｍ〜数百ｎｍと非常に微細なパターンになると同条件でインプリントしたとしても、基板自身の反り、うねりなどの特性や、インプリント装置に基板をチャックしたときの傾き等の僅かな違いで残膜の量が変わってしまう場合があり、その場合残膜の量に応じてエッチング条件を変更する必要があるが、そのような対応ができない。特に開発の試作段階や生産開始当初で歩留まりが安定していない状況のときは、一度全工程を進めたあとの評価で形状や特性評価で不具合がでた場合、実際の不具合が生じた基板について、その加工工程中での残膜量を把握することができないため、インプリント時の残膜量が所望の厚さでなく問題が生じたのか、エッチングによる残膜の除去の工程以降のエッチングで不具合が生じたのか分離することができず、対応に非常に時間を要するといった問題も生じる。
【０００８】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、ダミーパターンの残膜厚さを測定することで、有効領域を切断することなくインプリント後の残膜量を把握することができ、残膜厚さを実際に測定した同一基板を次工程であるエッチングに進めることができ、残膜量をエッチング条件にフィードバックさせることが可能であり、確実に安定した加工を実現できる光インプリント方法を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記問題点を解決するために、本発明の光インプリント方法では、有効領域に形成されたパターンと、有効領域外に形成され、かつ少なくともパターンと同じ深さを有するダミーパターンとを有するモールドを用いる。このモールドにおける少なくともダミーパターンを基板上の光硬化性レジスト上に転写した後、ダミーパターンに対応する深さからレジスト層の残膜厚さを測定する。そして、測定された残膜厚さに基づいてパターンに対応するレジスト層における残膜を除去する。よって、モールドの有効領域外のダミーパターンの残膜厚さを測定することで、有効領域を切断することなくインプリント後の残膜量を把握することができる。その結果、残膜厚さを実際に測定した同一基板を次工程であるエッチングに進めることができ、残膜量をエッチング条件にフィードバックさせることが可能であり、確実に安定した加工を実現できるのはもちろん、もし最終品で不具合が出た場合でもその原因に対して早急に対応することができる。
【００１０】
また、パターンが形成された有効領域の表面積とダミーパターンが形成された有効領域外の表面積とを計算し、表面積比に応じてパターン及びダミーパターンを転写する時のレジスト塗布量を調整する。よって、パターンとダミーパターンでのそれぞれのパターンピッチが異なっていても残膜厚さが同じとすることができ、ダミーパターンでの残膜厚さを測定することで、基板を破壊することなく確実に有効領域での残膜厚さを把握することができる。
【００１１】
更に、モールド上に形成されたダミーパターンを転写し、その後転写されたダミーパターンの残膜厚さを測定した後に、モールド上に形成されたパターンを転写させる。よって、パターンとダミーパターンでのピッチの違いによって、レジストの流動性が異なり、基板とモールドが傾き、残膜の厚さに差が生じることを防ぐことができる。
【００１２】
また、ダミーパターンの残膜厚さを測定した結果をもとに、パターンを転写した時に残膜が所望な厚さになるようにレジスト塗布量を計算し、計算したレジスト塗布量の光硬化性レジストをパターンの有効領域に塗布する。よって、パターンのインプリント時のレジスト塗布量を調節することができ、所望の残膜厚さ実現することができる。
【００１３】
更に、モールドはダミーパターンのパターン方向が基板から製品としてチップに切り出すときの切り出し位置に直交してまたがるように配置されている。よって、パターンが形成された有効領域を切断することなく、残膜厚さを測定、把握することができる。また、基板から製品としてチップごとに切り出すときの切り出し位置に直交してまたがるようにダミーパターンが形成されているため、不必要な切断をすることなく、断面観察による残膜厚をすることができる。
【００１４】
また、ダミーパターンのパターン形状が、パターンが形成された有効領域のパターン形状と同一パターンであることにより、転写時でのパターンとダミーパターンでの残膜差が低減でき、ダミーパターンの残膜厚さを測定することで確実に有効領域での残膜厚さを予測することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光インプリント方法によれば、モールドにおける少なくともダミーパターンを基板上の光硬化性レジスト上に転写した後、ダミーパターンに対応する深さからレジスト層の残膜厚さを測定する。そして、測定された残膜厚さに基づいてパターンに対応するレジスト層における残膜を除去する。よって、有効領域を切断することなくインプリント後の残膜量を把握することができ、残膜厚さを実際に測定した同一基板を次工程であるエッチングに進めることができ、残膜量をエッチング条件にフィードバックさせることが可能であり、確実に安定した加工を実現できる光インプリント方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の光インプラント方法におけるパターン形成用のモールドの構成を示す図である。
【図２】光インプリント装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る光インプリント方法の工程を示す断面図である。
【図４】本実施の形態の光インプリント方法の別の工程を示す断面図である。
【図５】基板とモールドが傾いて同一の基板内で残膜の厚さに差が生じる場合の様子を示す部分断面図である。
【図６】予めテーパ構造としたモールドのダミーパターンの側面部を示す部分断面図である。
【図７】本発明の光インプラント方法におけるパターン形成用のモールドの別の構成を示す平面図である。
【図８】図７のモールドを使用して転写した後の基板を光硬化性レジストの塗布面側から見たパターン配置を示す平面図である。
【図９】従来の光インプリント方法を用いた加工方法の各工程を示す断面図である。
【図１０】従来の光インプリント方法における残膜を徐去する工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本発明の光インプラント方法におけるパターン形成用のモールドの構成を示す図である。同図の（ａ）は平面図、同図の（ｂ）は同図の（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。同図に示すパターン形成用のモールドを作製する方法は限定されるものではないが、透明な石英基板にプラズマエッチングで所望の凹凸パターンを形成させて作製した。図１の（ａ）に示すように、本発明の光インプラント方法で用いるパターン形成用のモールド１０の有効領域１１には、ピッチ２００ｎｍ、線幅１００ｎｍ、深さ２００ｎｍのラインアンドスペースパターン１２の凹凸が形成されている。一方、有効領域１１以外の非有効領域１３の４箇所には、ダミーパターン１４がそれぞれ配置され、ダミーパターン１４のパターンはピッチ１０μｍ、線幅５μｍとし、有効領域１１でのラインアンドスペースパターン１２よりも大きくしたが、図１の（ｂ）からわかるようにダミーパターン１４の深さは有効領域１１でのラインアンドスペースパターン１２と同じ２００ｎｍとした。
【００１８】
図２は光インプリント装置の構成を示す断面図である。同図において図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す光インプリント装置２０は、除振台２１上に設置されたウエハーステージ２２上に配置されたウエハーチャック２３によって被加工物の基板２４が真空吸着され固定されている。一方、基板２４の対向側にはモールド１０が固定治具２５によって保持されている。更に、モールド１０の裏面側には、レジストを硬化させるためのＵＶ光源２６が配置されている。一方、レジストを塗布するためのディスペンサー２７及び残膜測定のための光干渉式膜厚計２８が、モールド１０と基板２４の間を平行方向に移動可能なアーム２９に取り付けられ、それぞれ基板２４上を移動可能なようになっている。
【００１９】
図３は本発明の一実施の形態に係る光インプリント方法の工程を示す断面図である。同図において、図１及び図２と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。なお、各断面図は図２において点線で囲む部分を拡大した図である。先ず、図３の（ａ）に示すように、図２の光インプリント装置２０におけるディスペンサー２７を被加工物の基板２４上の所望の位置に移動させ、基板２４への光硬化性レジスト３０を塗布する。ここでは、パターン形成用のモールド１０における有効領域１１のラインアンドスペースパターン１２と非有効領域１３のダミーパターン１４ではパターンピッチが異なり、即ち表面積が異なるため、両者の表面積から残膜の厚さが同一となるように塗布量を計算し、有効領域１１と非有効領域１３での光硬化性レジスト３０の塗布量を調節してディスペンサー２７を制御して塗布している。光インプリント法における光硬化性レジスト３０の塗布方法は主にスピンコート法とディスペンス（インクジェット）法があるが、スピンコート法では基板２４の場所によって塗布量を調節することは困難であるが、本実施の形態で用いたディスペンス法であれば、光硬化性レジスト３０の塗布量を制御して有効領域１１と非有効領域１３で光硬化性レジスト３０の塗布量を変えることができる。そして、図３の（ｂ）に示すように、基板２４とモールド１０をプレスし、その後図示しないＵＶ光源からの光照射による光硬化性レジスト３０を硬化させる。次に、図３の（ｃ）に示すように、モールド１０の上方に移動させ、モールド１０から光硬化性レジスト３０を離型させる。そして、図３の（ｄ）に示すように、非有効領域１３のダミーパターン１４上に光干渉式膜厚計２８を移動させ、非有効領域１３のダミーパターン１４の残膜の厚さを測定する。本実施の形態ではビームスポット径５μｍまで絞ることが可能な光干渉式膜圧計２８を用いてダミーパターン１４の残膜の厚さを被接触で測定した。
【００２０】
上述のように、インプリント後の有効領域１１のラインアンドスペースパターン１２と非有効領域１３のダミーパターン１４での残膜が同じになるように光硬化性レジスト３０の塗布量を調節しているため、有効領域１１のラインアンドスペースパターン１２での残膜の厚さを、基板２４を破壊することなく把握することができる。従って、残膜の厚さのわかっている基板２４そのものを次工程（図示しない）であるエッチングに進めることができ、残膜の厚さをそのときのエッチング条件に反映することができる。これによって、確実に安定した加工を実現することができるのはもちろん、エッチング後で不具合が出た場合でもその原因に対して早急に対応することができる。本発明におけるダミーパターン１４の形状は、パターン深さが有効領域のラインアンドスペースパターンと同じであればよく、その他では測定方法に応じて使用する測定機の最小測定可能な領域以上、例えば本実施の形態で用いた光干渉式膜厚計の場合は最小スポット径５μｍ以上の線幅があればよい。また、残膜の測定は、基板２４をインプリント装置２０から取り外してから測定しても構わないが、その場合には測定時に基板２４上に異物が付着することに注意する必要がある。本実施の形態のように残膜の厚さ測定をインプリント装置２０内で実施できると、測定のために基板２４をハンドリングする必要がなく、上述のような異物付着の可能性を低減させることができる。また、本実施の形態のように、ダミーパターンを複数設け、その残膜の厚さをそれぞれ測定することによって、基板２４やモールド１０の傾きに起因するようなインプリント時の転写むらを把握することができる。なお、本実施の形態では、ダミーパターン１４を有効領域１１の外周の非有効領域１３に４箇所設けているが、１箇所でも構わない。
【００２１】
図４は本実施の形態の光インプリント方法の別の工程を示す断面図である。ここでは、図３と同様に図２のインプリント装置２０を用いた。先ず、図４の（ａ）に示すように、基板２４において非有効領域１３のダミーパターン１４に対応する領域のみに光硬化性レジスト３０を塗布して、図４の（ｂ）に示すように先に基板２４とモールド（図示せず）をプレスしてダミーパターン１４を転写し、光干渉式膜厚計２８によってダミーパターン１４の残膜の厚さを測定する。そして、図４の（ｃ）に示すように、ダミーパターン１４の残膜の厚さ測定結果をもとに、有効領域１１が所望の膜厚になるように塗布量が調節された光硬化性レジスト３０を塗布し、図４の（ｄ）に示すように、有効領域１１のラインアンドスペースパターン１２を転写する。
【００２２】
ここで、モールド内の有効領域でのラインアンドスペースパターンと非有効領域でのダミーパターンのように、ピッチの異なるパターンが混在する場合、同じ条件でインプリントすると、ピッチの大きいパターンの方、本実施の形態の場合であればダミーパターンの方が、光硬化性レジストが流動しやすくなる。そのため、図５に示すように、基板２４とモールド１０が傾き、同一の基板内で残膜の厚さに差が生じる場合がある。その結果、ダミーパターンの残膜の厚さを測定したとしても正確に有効領域の残膜の厚さを把握できなくなる。そこで、本実施の形態において、同じ基板、モールドを用い、両者を図２の光インプリント装置のウエハーチャック２３及び固定治具２５からそれぞれ外すことなく、非有効領域でのダミーパターンと有効領域でのラインアンドスペースパターンを別々にインプリントしているため、上述したようなダミーパターンとラインアンドスペースパターンのピッチの違いに基づく傾きが生じることなく、非有効領域でのダミーパターンの残膜の厚さを測定することで、有効領域でのラインアンドスペースパターンの残膜を正確に把握することができる。
【００２３】
また、残膜の厚さを測定してから、その結果をもとに光硬化性レジストの塗布量を調節して、有効領域にラインアンドスペースパターンを転写することができるため、有効領域でのラインアンドスペースパターンの残膜の厚さを適宜任意にコントロールすることができる。なお、本実施の形態では、図４の（ｃ）、（ｄ）に示すように有効領域にラインアンドスペースパターンを転写させるときには既に非有効領域ではダミーパターンが形成された光硬化性レジストが硬化しているため、有効領域にラインアンドスペースパターンを転写させるときにモールドのダミーパターンと既に硬化している光硬化性レジストが衝突し、ダミーパターン部のパターンが折れることが懸念される。実際には基板２４やモールド１０はチャックした状態であり固定状態は変わらない上に、図６の（ａ）に示すように光硬化性レジストは固化時の硬化収縮によって小さくなっているため、ダミーパターンで既に硬化している光硬化性レジストとモールドにスペース部３１があるためぶつかることはない。図６の（ｂ）に示すように、モールド１０のダミーパターンの側面部を予めテーパ構造とし、かつダミーパターンを転写するときに、予め有効領域での所望の残膜の厚さよりダミーパターンでの残膜の厚さが薄くなるようにすることで、確実に上述したスペース部３１ができ、ダミーパターンと既に硬化している光硬化性レジストの衝突を防ぐことができる。
【００２４】
図７は本発明の光インプラント方法におけるパターン形成用のモールドの別の構成を示す平面図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示すように、モールド１０は、ラインアンドスペースパターン１２が形成されている有効領域１１の矩形領域からはみ出した位置に、ダミーパターン１４が形成されている４箇所の非有効領域１３が形成されている。
【００２５】
図８は図７のモールドを使用して転写した後の基板を光硬化性レジストの塗布面側から見たパターン配置を示す平面図である。本例では１枚の基板２４内に９枚のチップとして製品がきり出せるように配置している。また、図８の（ａ）中に太い実線で示した線は基板２４から各チップを切り出すときの切断位置であり、図８の（ｂ）中の点線で囲んだ１つのチップは図８の（ｂ）のような切断となる。非有効領域でのダミーパターンのパターンは上記切断面に対して直交するように形成されているため、図８の（ｂ）を見てわかるように、それぞれのチップにおける非有効領域１３のダミーパターンは切断時にダミーパターンの切断面が露出している。すなわち、本実施の形態においては、製品チップを基板２４から切り出しと時に、ダミーパターンの切断面が露出し、そこをＳＥＭ等で観察することによって、有効領域を切断することなく有効領域の残膜を測定することができる。この場合、有効領域を切断しているわけではないためそのままエッチング等の次工程に進めることもできる。更には、エッチング後の断面形状も有効領域を切断することなく確認することができる。また、本実施の形態では、断面観察によって残膜の厚さを測定するためパターン形状に制約はなく、有効領域でのパターンと全く同形状にすることがきる。即ち、非有効領域でのダミーパターンと有効領域でのラインアンドスペースパターンのパターン形状の差によって生じる可能性のある両者の残膜の差を考慮する必要なく、ダミーパターンの残膜を測定することができ、正確に有効領域でのラインアンドスペースパターンの残膜を把握することができる。
【００２６】
なお、本発明においては、同一モールド上に有効領域と、当該有効領域外の非有効領域にダミーパターンが形成されていればよく、モールド面内レイアウトは上記実施の形態に示したものに限定されることはないのは言うまでもない。
【００２７】
また、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換、応用が可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１０；モールド、１１；有効領域、
１２；ラインアンドスペースパターン、１３；非有効領域、
１４；ダミーパターン、２０；光インプリント装置、
２１；徐振台、２２；ウエハーステージ、
２３；ウエハーチャック、２４；基板、２５；固定治具、
２６；ＵＶ光源、２７；ディスペンサー、２８；光干渉式膜厚計、
２９；アーム、３０；光硬化性レジスト、３１；スペース部。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】特開２０００−１９４１４２号公報
【特許文献２】特開２００８−２８７８０５号公報
【特許文献３】特開２００９−００４０６６号公報
【図１】
2011091124.tif 000003
【図２】
2011091124.tif 000004
【図３】
2011091124.tif 000005
【図４】
2011091124.tif 000006
【図５】
2011091124.tif 000007
【図６】
2011091124.tif 000008
【図７】
2011091124.tif 000009
【図８】
2011091124.tif 000010
【図９】
2011091124.tif 000011
【図１０】
2011091124.tif 000012