(57)【要約】【課題】ナノインプリントリソグラフィで原版から引き剥がすときなどに発生する転写された熱硬化型もしくは光硬化型の凹凸パターンの欠損欠陥を修正し、ドライエッチング後のウェーハのデバイス不良を低減する。【解決手段】紫外線レーザー9を当てながら走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡のマイクロピペット1の先端の開口部から液体状の光硬化樹脂2を、ナノインプリントリソグラフィで光硬化樹脂を硬化させてできた原版から転写された凹凸パターンの欠損部分3に供給して硬化し、正常なパターン4と同じ形状になるように局所的な光硬化樹脂供給と紫外線硬化を繰り返して凹凸パターンの欠損部分を修正する。【選択図】    図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノインプリントリソグラフィの原版から転写された凹凸パターンの欠損部分修正方法において、走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡を用いて、原版から転写された光硬化樹脂の凹凸の欠損部分を観察し、該欠損部分に紫外線レーザーを当てながら、走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡のマイクロピペットから光硬化樹脂を所定量供給して硬化することにより、欠損部分を修正することを特徴とする凹凸パターンの欠損部分修正方法
【請求項２】
正常なパターンと同じ形状になるように光硬化樹脂の局所的な供給と硬化を繰り返した欠損部分を修正することを特徴とする請求項１記載の凹凸パターンの欠損部分修正方法。
【請求項３】
前記欠損部分よりも広い領域に光硬化樹脂を供給硬化し、余剰部分を、該硬化させた光硬化樹脂よりも硬い探針を備えた原子間力顕微鏡の探針で除去することを特徴とする請求項１記載の凹凸パターンの欠損部分修正方法
【請求項４】
ナノインプリントリソグラフィの原版から転写された凹凸パターンの欠損部分修正方法において、走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡を用いて、原版から転写されたPMMAの凹凸の欠損部分を観察し、該欠損部分に走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡のマイクロピペットから加熱されたPMMAを供給して硬化させすることにより、欠損部分を修正することを特徴とする凹凸パターンの欠損部分修正方法
【請求項５】
正常なパターンと同じ形状になるようにPMMAの局所的な供給と硬化を繰り返して欠損部分を修正することを特徴とする請求項４記載の凹凸パターンの欠損部分修正方法。
【請求項６】
走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡で前記欠損部分よりも広い領域にPMMAを供給硬化し、余剰部分を、該硬化させたPMMAよりも硬い探針を備えた原子間力顕微鏡の探針で除去することを特徴とする請求項４記載の凹凸パターンの欠損部分修正方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は原子間力顕微鏡技術を応用した、ナノインプリントリソグラフィで原版から引き剥がすときなどに発生する転写された凹凸パターンの欠損部分の修正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体プロセス技術や製造装置の発展により、フォトリソグラフィや電子ビーム直描で100nm以下の微細パターンが高精度で形成されるようになってきている。最近フォトリソグラフィのような大規模かつ高価な装置を使わなくてもナノメートルレベルの構造形成が行えるナノインプリントリソグラフィと呼ばれる新しいアプローチ提案され(非特許文献1参照)、その有用性が実証されはじめている。
【０００３】
ナノインプリントリソグラフィは電子線描画等で高精度な凹凸パターンを持つ原版を作製し、この原版をガラス点移転以上に昇温されたポリメチルメタクリレート(PMMA)等のレジストを塗布された転写先基板に数Mpa〜数10Mpaの圧力をかけて押しつけ、レジストの温度を下げてレジストを硬化させてから原版を引き離して原版の凹凸をレジストに転写する。凹凸の転写されたレジストに対して酸素プラズマでドライエッチングし全体的に膜厚を薄くしていく。そのうち薄い部分のレジストが取り除かれ下地の基板が露出する。この時厚い部分のレジストはまだ残っている。更にエッチングを続けると、露出された下地基板はドライエッチングで削れ、レジストの厚い部分の下地基板はドライエッチングで削れずに残る。残ったレジストを薬品等で取り除いてやることでパターンが転写できる(熱硬化型ナノインプリントリソグラフィ)。引き剥がした原版は何度も使用することが可能である。最近では原版として石英を使用し、レジストの代わりに光硬化樹脂を転写したい基板上に塗布し、原版を押しつけて原版上面から紫外光を照射して光硬化樹脂を硬化させて原版の凹凸パターンを転写してから原版を引き剥がす光硬化型ナノインプリントリソグラフィも適用されるようになってきている。光硬化型の場合、室温で行えるため、熱硬化型のような原版や転写先基板の熱膨張による位置精度の低下も起こらない。
【０００４】
従来微細加工で用いられてきたフォトリソグラフィでは、パターン転写の原版として短波長光も通す石英基板と金属性の遮光膜からなるフォトマスクを用いている。フォトマスクは欠陥があっても、黒欠陥の場合は集束イオンビームのエッチング機能で修正され、白欠陥の場合は集束イオンビームで原料ガスを分解することで得られる遮光膜により修正され、既に欠陥修正により精度や透過率や遮光率といった光学特性を満足する無欠陥マスクが実現されている(特許文献１参照)。
【０００５】
ナノインプリントリソグラフィの原版も欠陥があれば転写されるもの全てに欠陥を作りこんでしまうためにから無欠陥である必要がある。又、例え原版に欠陥がなくても原版を引き剥がすときに原版に硬化した樹脂が付着してしまうときには転写された熱硬化型もしくは光硬化型の凹凸パターンに欠損部分を生じてしまう場合がある。剥離剤等の改良により少なくはなってきているが、欠損欠陥は完全になくすことはできていない。凹凸パターンに欠損欠陥が存在すると次の工程のドライエッチングのときにウェーハ上に転写され、デバイスの不良につながりかねないため、転写された熱硬化型もしくは光硬化型の凹凸パターンの欠損欠陥もなくすことが必要とされている。
【０００６】
最近岩田らにより、走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡を用いて、電気化学効果で数10nmの大きさの銅を所望の位置に走査プローブ顕微鏡の高い位置決め精度で析出できることが報告されている(非特許文献２または３)。この技術を用いれば液体状の原材料を探針の軌跡に沿って試料上の所望の局所領域のみに供給することが可能である。
【特許文献１】特開平０３−０１５０６８号公報（第２−３頁）
【非特許文献１】S. Y. Chou, P. R. Krauss, W. Zhang, L. G. Guo, and Zhuang, J. Vac. Sci. Technol. B15 2897(1997)
【非特許文献２】F. Iwata, Y. Sumita, and A. Sasaki, Jpn. J. Appl. Phys. 43 4482(2004)
【非特許文献３】岩田太、佐々木彰、応用物理 73 490(2004)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ナノインプリントリソグラフィで原版から引き剥がすときなどに発生する転写された熱硬化型もしくは光硬化型の凹凸パターンの欠損部分を修正し、ドライエッチング後のウェーハのデバイス不良を低減する方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本願発明におけるナノインプリントリソグラフィの原版から転写された凹凸パターンの欠損欠陥修正方法においては、
まず第1に、
走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡を用いて、原版から転写された光硬化樹脂の凹凸の欠損部分を観察し、この欠損部分に紫外線レーザーを当てながら、走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡のマイクロピペット先端の開口部から液体状の光硬化樹脂を、ナノインプリントリソグラフィで光硬化樹脂を硬化させてできた、原版から転写された凹凸パターンの欠損部分に供給して硬化して欠損部分を修正する。
【０００９】
第２に、
第1に示した方法において、正常なパターンと同じ形状になるように局所的な光硬化樹脂供給と紫外線硬化を繰り返して凹凸パターンの欠損部分を修正する。ここにおいて、レーザーを欠損部分に照射しながら光硬化樹脂を供給し、所望の量の供給を終えたらピペットプローブを引き上げて供給を停止し、紫外光硬化させ、固まったらまたピペットプローブを近づけて供給することを繰り返す。
【００１０】
第３に、
第1に示した方法において、走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡で欠損部分よりも広い領域に光硬化樹脂を供給硬化し、余剰部分を、該硬化させた光硬化樹脂よりも硬い探針を備えた原子間力顕微鏡機能で除去する。
【００１１】
第４に、
走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡を用いて、原版から転写されたPMMAの凹凸の欠損部分を観察し、該欠損部分に、マイクロピペット内でガラス転移温度以上に加熱されたPMMAを走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡のマイクロピペット先端の開口部から供給して冷却硬化させる。この冷却硬化は、自然冷却による。自然冷却においても、PMMAのガラス転移温度はそんなに高くなく、供給したまわりから熱が奪われるので硬化するのにそれ程時間はかからない。
【００１２】
第５に、
第４に示した方法において、正常なパターンと同じ形状になるようにPMMAの局所的な供給と硬化を繰り返して欠損部分を修正する。
【００１３】
第６に、
第４に示した方法において、走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡で、凹凸部分の欠損部分よりも広い領域にPMMAを供給硬化し、余剰部分を、該硬化させたPMMAよりも硬い探針を備えた原子間力顕微鏡機能で除去する。
【００１４】
修正後に走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡のイメージング機能で修正後の形状をモニターし、まだ欠損部分があるようならば同じ方法で追加工を行う。正常パターンからはみ出している場合にはマイクロピペットプローブをダイヤモンド製の探針に交換して、原子間力顕微鏡機能ではみ出ている部分の位置を確認した後、該はみ出ている部分をダイヤモンド探針にて削り取る。高精度な修正が求められる場合には、走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡でわざとはみ出すように欠損部分を修正し、次に上記ダイヤモンド製探針を備えた原子間力顕微鏡機能ではみ出し部の位置確認をした後、該ダイヤモンド製探針にてはみだし部分を除去する。これにより、より高精度に修正ができる。
【発明の効果】
【００１５】
光硬化樹脂を局所的に供給する場合も、PMMAを局所的に供給する場合も、凹凸パターンが転写される部材と同じ材料で修正するため形状さえ合わせれば次工程のドライエッチングで形状忠実性を確保するために修正箇所の材質の違いにともなう特殊なオフセットや膜厚調整などの補正を行う必要がない。転写された凹凸パターンを用いたドライエッチング後のウェーハのデバイス不良を低減することもできる。
【００１６】
高精度な除去加工が可能なダイヤモンド製探針の原子間力顕微鏡と組み合わせることで、走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡での欠損部分修正ではみ出してしまった場合でも、ダイヤモンド探針で削りとることにより、高精度が要求される場合にも対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図1は、紫外線レーザーを照射しながら走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡のマイクロピペット先端の開口部から光硬化樹脂を供給硬化して欠損部分を修正する場合を説明する概略断面図である。
【００１９】
検査装置で、光硬化型ナノインプリントリソグラフィで原版を引き剥がした後、硬化してできた光硬化樹脂の凹凸パターンを観察する。欠損部分が見つかった場合には、その欠陥部分の座標を求める。検査装置から受け取った位置情報から、欠損部分3が見つかった位置が、走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡の視野内に来るようにウェハ６を載置した高精度XYステージ（図示しない）を移動する。ここで、走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡とは、走査型プローブ顕微鏡のカンチレバー19の探針部分がマイクロピペットに変わったものである。マイクロピペットとは極細なキャピラリーガラス管のことで、ガラス細管をマイクロピペットピラーという装置で熱引きすることで作製する。マイクロピペット内の液状部材をその先端から必要箇所に供給する。マイクロピペットと表面の距離の測定は走査近接場光学顕微鏡(NSOM)同様シアフォース制御で行う。励振用の圧電振動子17で横方向に振動させたマイクロピペット1の先端付近にレーザー7を横方向から照射し、対向する2次元光検出器8でマイクロピペット1の先端付近を透過したレーザーを受光し、電気信号に変換してロックインアンプ18で振動振幅を検出する。探針として動作するマイクロピペット先端と試料表面との相互作用による振動振幅の減衰を検出し、この振動振幅が一定になるように制御しながら走査し欠損部分3を含む領域のイメージングを行って欠損部分3を抽出し認識する。
【００２０】
次に、走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡のシアフォースモードイメージで認識した凹凸パターンの欠損部分3に、紫外の波長のレーザー9を照射しながら、内部に光硬化性樹脂2を有するマイクロピペット1の先端を近づけて開口部から液体状の光硬化樹脂2を局所的に供給し硬化させ、正常なパターン4と同じ形状になるように局所的な光硬化樹脂供給と紫外線硬化を繰り返して光硬化型の凹凸パターンの欠損部分3を修正する。
【００２１】
図２は、走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡のマイクロピペット先端の開口部からマイクロピペット内でガラス転移温度以上に加熱されたPMMAを供給硬化して欠損部分を修正する場合を説明する概略断面図である。
【００２２】
熱硬化型ナノインプリントリソグラフィで原版を引き剥がした後、加熱硬化したPMMAの凹凸パターンの欠損部分11の位置を、検査装置にて求めた後その求めた欠陥位置に、走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡機能を有する装置のマイクロピペットプローブの先端が来るように、高精度XYステージを移動する。横方向に振動させた、探針としての機能を有するマイクロピペット1の先端付近にレーザー7を照射し、対向する2次元光検出器8でマイクロピペットに当たったレーザーを受光して走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡のシアフォースモードで欠損部分11を含む領域のイメージングを行って欠損部分11を抽出し認識する。
【００２３】
次に、走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡のシアフォースモードイメージで認識した欠損部分11にマイクロピペット1の先端を近づけて開口部から、ヒーター14によりマイクロピペット1内でガラス転移温度以上に加熱されたPMMA10を局所的に供給して冷却硬化させ、正常なパターン12と同じ形状になるように加熱したPMMAの局所的な供給と冷却硬化を繰り返して熱硬化型の凹凸パターンの欠損部分11を修正する。
【００２４】
修正後に走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡のシアフォースモードのイメージングで修正後の形状をモニターし、まだ欠損部分があるようならば同じ方法で追加工を行う。
【００２５】
欠損部分に供給された光硬化樹脂5またはPMMA13がはみ出している場合には、図３(b)に示すようにマイクロピペットをダイヤモンド製の探針15に交換して、原子間力顕微鏡機能で形状認識後、はみ出ている部分16をスクラッチ機能で削り取る。削り屑はドライアイスクリーナーなどのドライ洗浄で除去する。すなわち、高速のドライアイスの微粒子の物理的な衝突で削りくずを吹き飛ばして除去する。高精度な修正が求められる場合には、走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡では分解能も低く高精度な加工が難しいので、欠損部分に供給された光硬化樹脂5またはPMMA13がわざとはみ出すよう修正し(図3(a))、高精度な加工が可能なダイヤモンド製の探針15に交換して原子間力顕微鏡機能で形状認識後、はみ出ている部分16をスクラッチ機能で高精度に削り取る(図3(b))。前記はみ出ている部分16は、欠損部分修正時の余剰部分である。
【００２６】
上記２つのいずれの修正方法も、マイクロピペット1から供給する部材は、原版から凹凸パターンが転写される部分の部材と同じ材料を選んで欠損部分を修正するため、形状さえ合わせておけば次工程のドライエッチングでウェーハに転写される形状の忠実性を確保するために修正箇所の材質の違いにともなう特殊なオフセットや膜厚調整などの補正を行う必要がない。もちろん転写された凹凸パターンのドライエッチング後のウェーハのデバイス不良を低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】紫外線レーザーを照射しながら走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡のマイクロピペット先端の開口部から光硬化樹脂を供給硬化して欠損部分を修正する場合を説明する概略断面図である。
【図２】走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡のマイクロピペット先端の開口部からマイクロピペット内でガラス転移温度以上に加熱されたPMMAを供給硬化して欠損部分を修正する場合を説明する概略断面図である。
【図３】(a)、(b)は、走査型マイクロピペットプローブ顕微鏡での欠損部分修正ではみ出したところを、ダイヤモンド探針を備えた原子間力顕微鏡で除去する場合を説明する概略断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  マイクロピペット
２  光硬化樹脂
３  転写された光硬化型の凹凸パターンの欠損部分
４  転写された光硬化型の正常な凹凸パターン
５  欠損部分に供給された光硬化樹脂
６  ウェーハ
７  レーザーダイオード
８  ２次元光検出器
９  紫外線レーザー光
１０  ガラス転移温度以上に加熱されたPMMA
１１  転写された熱硬化型の凹凸パターンの欠損部分
１２  転写された熱硬化型の正常な凹凸パターン
１３  欠損部分に供給されたPMMA
１４  マイクロピペット内のヒーター
１５  ダイヤモンド探針
１６  欠損部分修正時の余剰部分
１７  圧電振動子
１８  ロックインアンプ
１９  カンチレバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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