(57)【要約】【課題】モールドに損傷を与えることなく効率良くモールドのパターン面から樹脂を除去することができる樹脂除去方法を提供すること。【解決手段】実施形態の樹脂除去方法では、インプリントに用いられるパターン原版に付着した樹脂を除去するアッシングガス雰囲気中で、前記パターン原版に紫外線を照射することにより、前記パターン原版上のパターン凹凸部の局所領域に近接場光を発生させる。そして、前記アッシングガスおよび前記近接場光を用いて、前記パターン原版から前記樹脂を除去する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インプリントに用いられるパターン原版に付着した樹脂を除去するアッシングガス雰囲気中で、前記パターン原版に紫外線を照射することにより、前記パターン原版上のパターン凹凸部の局所領域に近接場光を発生させる近接場光発生ステップと、
前記アッシングガスおよび前記近接場光を用いて、前記パターン原版から前記樹脂を除去する樹脂除去ステップと、
を含むことを特徴とする樹脂除去方法。
【請求項２】
前記近接場光を発生させる際には、前記パターン原版上の主要パターンに対してＴＭ偏光の紫外線を照射することを特徴とする請求項１に記載の樹脂除去方法。
【請求項３】
前記パターン原版に照射される紫外線の波長は、前記パターン原版上に形成されているパターンのパターンピッチに応じた波長であることを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂除去方法。
【請求項４】
前記パターン原版に照射される紫外線の波長は、１５０ｎｍ以上かつ４００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の樹脂除去方法。
【請求項５】
前記アッシングガスは、酸素プラズマアッシングガスを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の樹脂除去方法。
【請求項６】
インプリントに用いられるパターン原版に付着した樹脂を除去するアッシングガス雰囲気中で、前記パターン原版に紫外線を照射する紫外線照射部を備え、
前記紫外線を照射することにより、前記パターン原版上のパターン凹凸部の局所領域に近接場光を発生させるとともに、前記アッシングガスおよび前記近接場光を用いて、前記パターン原版から前記樹脂を除去することを特徴とする樹脂除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、樹脂除去方法および樹脂除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インプリントリソグラフィは、転写パターンの鋳型となるモールドに形成された微細な３次元形状パターン（モールドパターン）を基板上のインプリント材（樹脂）に接触させることにより、等倍で転写パターンを基板上に転写する技術である。このようなモールドに欠陥があると、転写パターンに欠陥を作り込んでしまうので、モールドは無欠陥である必要がある。
【０００３】
インプリント処理の際には、基板上にインプリント剤としての樹脂が滴下され、その後、モールドが基板上の樹脂に押し当てられる。さらに、この状態で樹脂を硬化させることにより、モールドパターンに対応する転写パターンが基板上の樹脂にパターニングされる。そして、樹脂からモールドを引き剥がすことで樹脂への転写処理が完了する。
【０００４】
しかしながら、硬化した樹脂からモールドを剥がす際に、モールドのパターン面に樹脂残渣が付着する場合がる。このため、モールドのパターン面に樹脂残渣が付着した場合には、モールドに損傷を与えることなく短時間で効率良くモールドのパターン面から樹脂を除去することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０４４８４３号公報
【特許文献２】特開２００９−１６７０３０号公報
【特許文献３】特許第４０９０００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、モールドに損傷を与えることなく効率良くモールドのパターン面から樹脂を除去することができる樹脂除去方法および樹脂除去装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、樹脂除去方法が提供される。樹脂除去方法では、インプリントに用いられるパターン原版に付着した樹脂を除去するアッシングガス雰囲気中で、前記パターン原版に紫外線を照射することにより、前記パターン原版上のパターン凹凸部の局所領域に近接場光を発生させる。そして、前記アッシングガスおよび前記近接場光を用いて、前記パターン原版から前記樹脂を除去する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る樹脂除去装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る樹脂除去方法を説明するための図である。
【図３】図３は、モールドパターンピッチと照射波長との対応関係を示す図である。
【図４】図４は、第２の実施形態に係る直線偏光の形成方法を説明するための図である。
【図５】図５は、ＴＭ偏光の偏光方向を説明するための図である。
【図６】図６は、凹凸パターンに偏光を入射した場合に局所領域に形成される近接場光のエネルギー分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係る樹脂除去方法および樹脂除去装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
（第１の実施形態）
【００１１】
図１は、第１の実施形態に係る樹脂除去装置の構成を示す図である。図１では、モールド１０をクリーニングする樹脂除去装置（クリーニング装置）１の断面構成を示している。樹脂除去装置１は、アッシングによって、モールド１０に付着した樹脂残渣（後述する樹脂残渣１２）を除去する装置である。本実施形態の樹脂除去装置１は、モールド１０に紫外線を照射することにより、モールド１０上に形成された微細パターン凹凸部の局所領域に近接場光を発生させる。そして、近接場光を用いて、樹脂の化学結合を切断する。
【００１２】
モールド１０は、インプリントリソグラフィ用パターン原版（テンプレート）（被クリーニングモールド）であり、モールド１０の上面（パターン面）にはモールドパターンとしての凹凸パターンが形成されている。樹脂残渣１２は、モールド１０上のパターン凹部内などに付着した樹脂の残渣（有機物など）である。
【００１３】
樹脂除去装置１は、放電部２、紫外線光源３、モールドステージ５、クリーニングチャンバ６、アッシングガス導入管７、排気管８を備えて構成されている。放電部２は、放電部２とモールド１０との間の領域にプラズマ４を発生させる。これにより、アッシングガスの一部がプラズマ化され、イオン化した酸素ラジカルなどがモールド１０の近傍に導入される。
【００１４】
本実施形態の紫外線光源３は、モールド１０に紫外線を照射する光源である。紫外線光源３は、例えば、ガス放電式であり、放電ガスとして、Ｆ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅの元素のうち少なくとも１つを含むガスが封入されているエキシマランプである。たとえば、放電ガスとしてフッ化アルゴン（ＡｒＦ）ガスを使用しているエキシマランプは、中心波長（ピーク）を１９３ｎｍとする紫外線（エキシマ光）を発生させる。このような紫外線光源３は、モールド１０上のパターン面に紫外線が当たるように設置される。紫外線光源３は、例えばパターン面の正面（真上）に設置される。
【００１５】
なお、クリーニング対象であるモールド１０が石英モールドである場合、紫外線は石英を透過できるので、紫外線光源３から出る紫外線をパターン面の裏面側からモールド１０に入射させても構わない。この場合、モールドステージ５や後述のヒータを略透明の部材で構成しておく。
【００１６】
モールドステージ５は、モールド１０を載置して固定する台であり、その内部にプラズマ４を加熱するためのヒータ（図示せず）を有している。
【００１７】
クリーニングチャンバ６は、底部を有した略略円筒状をなしており、アッシング処理を行う真空反応室内の側面および底面を囲っている。クリーニングチャンバ６の上部側には、放電部２が配置され、放電部２の上部側には、アッシングガスの導入部である管状のアッシングガス導入管７が設けられている。また、クリーニングチャンバ６の下部側には、ガスの排出部である管状の排気管８が設けられている。
【００１８】
アッシングガス導入管７には、ガス供給を行う配管を介してガス供給源（図示せず）が接続されている。ガス供給源から供給されるアッシングガスとしては、例えば、酸素ガスなどがある。
【００１９】
モールド１０上の樹脂残渣１２を除去する際には、モールド１０が樹脂除去装置１内に搬入され、モールドステージ５上に固定される。この後、アッシングガスが、アッシングガス導入管７からクリーニングチャンバ６内に導入される。そして、クリーニングチャンバ６内では、放電部２によって、プラズマ４を発生させる。このとき、モールドステージ５が備えるヒータからの輻射熱により、プラズマ４が加熱される。これにより、モールド１０のアッシングが行われる。
【００２０】
図２は、第１の実施形態に係る樹脂除去方法を説明するための図である。図２では、モールド１０をクリーニングする際の、モールド１０の概略断面図を示している。樹脂除去装置１によるアッシングは、有機化合物である樹脂に酸素を反応させることによって行われる。この時の反応機構は、（１）樹脂表面への反応種（酸素ラジカルなど）の輸送、（２）反応種の吸着、（３）樹脂表面での反応、（４）反応生成物の脱離、（５）揮発による反応生成物の除去、などである。
【００２１】
樹脂除去装置１が用いるアッシングガスの組成は、主に酸素分子（Ｏ2）１５である。付着した樹脂残渣１２の分解効率を上げるために、酸素分子１５がメインであるアッシングガスに少量のハロゲン系ガス（図示せず）を添加してもよい。このようなアッシングガスは、放電などによって一部がプラズマ化され、モールド１０の近傍に導入される。これにより、モールド１０の周りにアッシングガス雰囲気が形成される。具体的には、酸素分子１５と、酸素分子１５がプラズマ化されたことによってイオン化した酸素ラジカル（Ｏ*）１６と、がモールド１０の周りに導入される。
【００２２】
紫外線光源３によってモールド１０に紫外線を照射することにより、モールド１０上の微細パターン凹凸部の局所領域に近接場光１４が発生する。近接場光１４は、伝播光がｎｍオーダーの曲率半径を持つ微小物体（局所領域）に入射した際に、微小物体の周囲に曲率半径の数倍の領域に発生する、波長に依存しない非伝播光（電磁場）である。この近接場光１４は、非常に強い電場成分を有しているが、物体の表面から遠ざかるにつれてその電場成分が急激に減少する性質をもっている。モールド１０における微小物体の部分は、パターン凸部の先端部やパターン凹部の底部などである。
【００２３】
微小物体の曲率半径をａ、微小物体からの距離をｒとした場合、近接場光の強度Ｉは下記の式（１）で示される。
Ｉ＝ｅｘｐ（−ｒ／ａ）／ｒ・・・（１）
【００２４】
モールド１０上の微細パターンにおいて、曲率半径が特に小さい領域は、パターン凹部の角である。すなわち、モールド１０上のパターンが微細であるほど、パターン凹部の曲率半径が小さくなり、パターン凹凸部近傍に発生する近接場光１４の強度が強くなる。
【００２５】
そして、モールド１０上に形成された微細パターン凹凸部の局所領域に近接場光１４が発生すると、以下のような現象が起きる。第１に、近接場光１４の作用で、パターン凹部内では電磁場のエネルギー分布が増強さる。このエネルギーによってパターン凹部内に進入した酸素分子１５が励起されて酸素ラジカル１６になり、前記局所領域における酸素ラジカル１６の濃度が上昇する。この酸素ラジカル１６が、パターン凹部内に付着した樹脂残渣１２と反応することによって、揮発性の反応生成物であるＣＯ2及びＨ2Ｏを生成する。換言すると、酸素ラジカル１６によって化学結合の切断された樹脂残渣１２の一部と、酸素ラジカル１６とが結合することによって、樹脂残渣１２が酸化された揮発性物質が生成される。これらのＣＯ2及びＨ2Ｏが揮発することにより、酸化された樹脂残渣１２が揮発することとなる。
【００２６】
第２に、近接場光１４が、付着した樹脂残渣１２に直接作用し、樹脂の化学結合を切断する効果が促進される。これにより、近接場光１４は、モールド１０表面と樹脂残渣１２との間の密着力を低下させるとともに、樹脂残渣１２の一部を炭素及び水素に分解する。これにより、付着した樹脂残渣１２の化学結合が切断され、付着した樹脂残渣１２が分解されるプロセスが促進される。したがって、モールド１０上から樹脂残渣１２が短時間で充分に除去される。
【００２７】
樹脂除去装置１によって樹脂残渣１２が除去されたモールド１０は、ウエハなどの基板へのインプリントに用いられる。ウエハへのインプリントは、例えばウエハプロセスの所定のレイヤ毎に行われる。このとき、各レイヤでは、樹脂残渣１２が除去されたモールド１０を用いて、ウエハへのインプリントが行われ、これにより、半導体装置（半導体集積回路）が製造される。
【００２８】
具体的には、インプリント処理の際には、ウエハ上にインプリント剤としての樹脂が滴下され、その後、モールド１０がウエハ上の樹脂に押し当てられる。さらに、この状態で樹脂を硬化させることにより、モールドパターンに対応する転写パターンがウエハ上の樹脂にパターニングされる。そして、樹脂からモールドを引き剥がすことで樹脂への転写処理が完了する。
【００２９】
インプリント処理の際にモールド１０のパターン凹部内に樹脂残渣１２が付着した場合には、樹脂除去装置１によって樹脂残渣１２を除去した後、インプリント処理が再開される。樹脂除去装置１によって樹脂残渣１２を除去するか否かの判断タイミングは、所定ショット数のインプリントを行う都度であってもよいし、所定枚数のウエハにインプリントを行う都度であってもよい。
【００３０】
モールドパターンに対応する転写パターンを樹脂にパターニングした後、樹脂に形成されたパターン（レジストパターン）をマスクとしてウエハの下層側をエッチングする。これにより、モールドパターンに対応する実パターンをウエハ上に形成する。半導体装置を製造する際には、ウエハ上への成膜処理、上述したインプリント処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。そして、必要に応じてモールド１０上の樹脂残渣１２の除去が行われる。
【００３１】
なお、モールド１０に対して照射する紫外線のエネルギー密度を高めると、樹脂残渣１２の除去効果を高めることができ、これにより、パターン凹部内の樹脂残渣１２を除去するまの時間を短縮することが可能となる。このため、モールド１０に対して照射する紫外線のエネルギー密度を、例えば、１０Ｊ／ｃｍ2とする。
【００３２】
また、硬化したインプリント剤（樹脂）からモールド１０を剥がす際に樹脂がモールド１０に付着しないよう、モールド１０のパターン面（モールド表面）には、剥離材を塗布しておいてもよい。
【００３３】
また、紫外線光源３によるモールド１０への紫外線の照射は、モールド１０の全体であってもよいし、樹脂残渣１２が付着している所定領域（モールド１０の一部）であってもよい。
【００３４】
なお、第１の実施形態や後述する第２の実施形態において、モールド１０に照射する紫外線の波長を、モールド１０のモールドパターンピッチやモールドパターンの曲率に応じて変更してもよい。照射する紫外線の最適波長は、モールドパターンピッチに依存するからである。
【００３５】
図３は、モールドパターンピッチと照射波長との対応関係を示す図である。なお、図３に示したモールド１０のパターンピッチと、照射波長との対応関係は一例である。図３に示すように、樹脂除去装置１は、例えば、モールド１０のパターンピッチが２０ｎｍ〜２００ｎｍの場合、モールド１０に照射する紫外線の波長（照射波長）を１５０ｎｍ〜３００ｎｍとする。
【００３６】
また、樹脂除去装置１は、モールド１０のパターンピッチが２００ｎｍ〜１０００ｎｍの場合、照射波長を２００ｎｍ〜３５０ｎｍとする。また、また、樹脂除去装置１は、モールド１０のパターンピッチが１０００ｎｍ〜２０００ｎｍの場合、照射波長を２５０ｎｍ〜４００ｎｍとする。
【００３７】
このように、モールドパターンピッチに応じた照射波長の紫外線を、モールド１０に照射することにより、モールドパターンピッチに応じたエネルギー強度を有した近接場光１４を発生させることが可能となる。したがって、微細パターン凹部内に付着した樹脂残渣を、効率良く除去することができる。
【００３８】
なお、モールド１０に照射する紫外線の波長は、例えば複数種類の波長を有した紫外線（ブロードバンドの照射光）とする。これにより、モールド１０に複数種類のパターンピッチが含まれる場合にも、各パターンピッチに応じた波長の紫外線を照射することが可能となる。なお、モールド１０に照射する紫外線の波長は、１種類の波長を有した紫外線であってもよい。
【００３９】
このように第１の実施形態によれば、アッシングガス雰囲気の中で、紫外線光源３を用いてモールド１０を照射するので、微細パターン凹凸部の局所領域に近接場光１４を発生させることができる。この近接場光１４の作用により、付着した樹脂残渣１２の化学結合の切断・分解と、近接場光１４により生成された酸素ラジカル１６が反応することによる樹脂残渣１２の酸化・揮発とが、並行して進行する。したがって、微細パターン凹部内に付着した樹脂残渣を、短時間で効率良く除去することができる。
【００４０】
また、酸素ラジカル１６を用いて樹脂残渣１２を除去するので、微細パターンに付着した樹脂残渣１２に対しても、モールド１０に損傷を与えることなくモールド１０から樹脂残渣１２を除去することが可能となる。
【００４１】
（第２の実施形態）
つぎに、図４〜図６を参照して、この発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、モールド１０へ入射する紫外線にＴＭ偏光を用いる。
【００４２】
図４は、第２の実施形態に係る直線偏光の形成方法を説明するための図である。紫外線光源３から発生する紫外線の電場の振動方向はランダムであり、この状態の光は非偏光３１である。この非偏光３１が、所定の光学素子（例えば偏光フィルタ）（偏光形成素子３２）を通過すれば、電場振動方向が揃った光（直線偏光３３）を取り出せる。
【００４３】
この方法により、モールド１０への入射光の電場振動方向を揃えることができる。直線偏光３３の紫外線がモールド１０に入射する場合、紫外線の電場振動方向がモールド１０上の主要パターンの長手方向に対して直交であれば、この紫外線の偏光方向をＴＭ偏光と定義する。一方、入射紫外線の電場振動方向がモールド１０上の主要パターンの長手方向に対して平行であれば、この紫外線の偏光方向をＴＥ偏光と定義する。ここでの主要パターンは、樹脂残渣１２が発生しやすい微細パターン、モールド１０に形成されるパターンのうち最も多く形成されているパターン（例えばメモリセルパターン）などである。
【００４４】
図５は、ＴＭ偏光の偏光方向を説明するための図である。図５の（ａ）〜（ｃ）では、モールド１０上の主要パターンの一例である凹凸パターン２０に対するＴＭ偏光２１ｍの偏光方向を示している。
【００４５】
図５の（ａ）では、凹凸パターン２０の斜視図を示している。また、図５の（ｂ）では、凹凸パターン２０を長手方向Ｌに垂直な方向で切断した場合の断面図で示し、図５の（ｃ）では、凹凸パターン２０の上面図を示している。
【００４６】
図５に示すように、ＴＭ偏光２１ｍは、その電場振動方向が凹凸パターン２０の長手方向Ｌに対して垂直な方向である。換言すると、ＴＭ偏光２１ｍは、その電場振動方向が凹凸パターン２０の短手方向Ｓに平行な方向である。
【００４７】
図６は、凹凸パターンに偏光を入射した場合に局所領域に形成される近接場光のエネルギー分布を示す図である。図６の（ａ）では、モールド１０に形成される凹凸パターン２０の断面図を示している。また、図６の（ｂ）は、凹凸パターン２０にＴＭ偏光２１ｍを入射した場合に、凹凸パターン２０近傍の局所領域に形成される近接場光１４のエネルギー分布を示している。また、図６の（ｃ）は、凹凸パターン２０にＴＥ偏光２３ｅを入射した場合に、凹凸パターン２０近傍の局所領域に形成される近接場光１４のエネルギー分布を示している。
【００４８】
図６の（ｂ）、（ｃ）に示すハッチング領域のうち、色の薄い領域はエネルギーの高い領域を表し、色の濃い領域はエネルギーの低い領域を示している。例えば、図６の（ｂ）に示す領域２２Ａは、最もエネルギーの高い領域であり、領域２２Ｂは、最もエネルギーの低い領域である。また、図６の（ｃ）に示す領域２４Ａは、最もエネルギーの高い領域であり、領域２４Ｂは、最もエネルギーの低い領域である。
【００４９】
図６の（ｂ）の場合、パターン凹部内ではエネルギーが高いことが分かる。したがって、凹凸パターン２０にＴＭ偏光２１ｍを入射させた場合、近接場光エネルギーが樹脂残渣１２に大きく作用する。これにより、パターン凹部内に付着した樹脂残渣１２の化学結合の切断・分解と、近接場光エネルギーにより生成された酸素ラジカル１６が樹脂残渣１２と反応することによる樹脂残渣１２の酸化・揮発と、が並行して進行する。したがって、微細パターン凹部内に付着した樹脂残渣１２を、効率良く除去することができる。
【００５０】
図６の（ｃ）の場合、パターン凹部内ではエネルギーが低いことが分かる。したがって
凹凸パターン２０にＴＥ偏光２３ｅを入射させた場合、パターン凹部内に付着した樹脂残渣１２の化学結合の切断・分解作用および酸素ラジカル形成作用が低く、微細パターン凹部内に付着した樹脂残渣１２を、効率良く除去することができない。
【００５１】
このため、本実施形態の樹脂除去装置１は、アッシングガス雰囲気の中で、紫外線光源３および偏光形成素子３２を用いて、モールド１０上の主要パターンに対してＴＭ偏光の紫外線を入射する。これにより、効率良く微細パターン凹凸部の局所領域に近接場光１４を発生させることが可能となる。
【００５２】
このように第２の実施形態によれば、アッシングガス雰囲気の中で、紫外線光源３および偏光形成素子３２を用いて、モールド１０上の主要パターンに対してＴＭ偏光２１ｍの紫外線を照射するので、効率良く微細パターン凹凸部の局所領域に近接場光１４を発生させることが可能となる。したがって、微細パターン凹凸部内に付着した樹脂残渣１２を、効率良く除去することが可能となる。
【００５３】
このように第１および第２の実施の形態によれば、モールド１０に損傷を与えることなく短時間で効率良くモールドのパターン面から樹脂残渣１２を除去することが可能となる。
【００５４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１…樹脂除去装置、２…放電部、３…紫外線光源、４…プラズマ、１０…モールド、１２…樹脂残渣、１４…近接場光、１５…酸素分子、１６…酸素ラジカル、２０…凹凸パターン、２１ｍ…ＴＭ偏光、３２…偏光形成素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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