リアルタイム・インプリント・プロセス欠陥診断法

专利摘要:
インプリント・リソグラフィ・プロセス中の欠陥及び／又は粒子から、パターン層内に排斥ゾーン及び／又は遷移ゾーンが生じることがある。パターン層内の欠陥及び／又は粒子を識別してテンプレート上に関心領域を定めることができる。
公开号:JP2011513973A
申请号:JP2010548717
申请日:2009-02-26
公开日:2011-04-28
发明作者:シンガル，シュラワン；スリニーヴァッサン，シトルガタ・ヴイ；チョイ，ビュン−ジン
申请人:モレキュラー・インプリンツ・インコーポレーテッド；
IPC主号:H01L21-027

专利说明:

[0001] （関連出願との相互参照）
本出願は、合衆国法典第３５編１１９条（ｅ）（１）項に基づいて、２００８年２月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／０３１，４２２号、及び２００９年２月２５日に出願された米国特許出願第１２／３９２，６６３号の利益を主張するものであり、これらの両特許は引用により本明細書に組み入れられる。]
背景技術

[0002] ナノ加工は、約１００ナノメートル又はそれ以下の特徴部を有する極小構造の加工を含む。ナノ加工がかなりの影響を与えてきた１つの用途に、集積回路の処理におけるものがある。半導体処理産業は、より高い生産収率を追い求め続ける一方で、基板上に形成される単位面積当たりの回路を増やしているため、ナノ加工はますます重要になってきている。ナノ加工は、より高いプロセス制御をもたらす一方で、形成される構造の最小特徴部の寸法を継続的に縮小できるようにする。ナノ加工が利用されてきたその他の開発分野として、バイオ技術、光学技術、機械系などが挙げられる。]
[0003] 今日使用されている例示的なナノ加工技術は、一般にインプリント・リソグラフィと呼ばれる。例示的なインプリント・リソグラフィ・プロセスが、米国特許公報第２００４／００６５９７６号、米国特許公報第２００４／００６５２５２号、及び米国特許第６，９３６，１９４号などの数多くの公報に詳細に記載されており、これらの文献は全て引用により本明細書に組み入れられる。]
[0004] 前述の米国特許公報及び特許の各々に開示されているインプリント・リソグラフィ技術は、成形可能な（重合可能な）層内におけるレリーフ・パターンの形成、及びレリーフ・パターンに対応するパターンを下部の基板に転写することを含む。基板を移動ステージに結合して、パターニング処理を容易にするための所望の位置を得ることができる。パターニング処理には、基板から間隔を空けたテンプレート、及びテンプレートと基板との間に適用される成形可能な液体が使用される。成形可能な液体は固化されて剛体層を形成し、この剛体層は、成形可能な液体に接触するテンプレートの表面形状に従うパターンを有する。固化後、テンプレートを剛体層から分離して、テンプレートと基板が間隔を空けるようにする。その後、基板及び固化層が、固化層内のパターンと一致するレリーフ像を基板内に転写するための追加の処理を受ける。]
先行技術

[0005] 米国特許第２００４／００６５９７６号公報
米国特許第２００４／００６５２５２号公報
米国特許第６，９３６，１９４号等公報]
[0006] 本発明のより詳細な理解は、添付図を参照した、本発明の実施形態の説明から提供されよう。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示すものであり、従って範囲を限定するものであると見なすべきではない。]
図面の簡単な説明

[0007] 本発明の実施形態によるリソグラフィ・システムの簡略化した側面図である。
上部にパターン層を有する図１に示す基板の簡略化した側面図である。
上部に粒子を有する基板の簡略化した側面図である。
上部に粒子を有する基板の簡略化した側面図である。
上部に粒子を有する基板の上面図である。
関心領域を有するテンプレートの上面図である。
本発明の実施形態による画像システムの簡略化した側面図である。
欠陥及び／又は粒子を原位置検出する方法のフロー図である。] 図１
実施例

[0008] 図、特に図１を参照すると、ここには基板１２上にレリーフ・パターンを形成するために使用するインプリント・リソグラフィ１０を示している。基板１２は、基板チャック１４に結合することができる。図示のように、基板チャック１４は真空チャックである。しかしながら、基板チャック１４は、以下に限定されるわけではないが、真空型、ピン型、溝型、静電型、電磁型、及び／又は同様のものを含むいずれのチャックであってもよい。例示的なチャックが米国特許第６，８７３，０８７号に記載されており、該特許は引用により本明細書に組み入れられる。] 図１
[0009] 基板１２及び基板チャック１４を、ステージ１６によってさらに支持することができる。ステージ１６は、ｘ、ｙ、及びｚ軸に沿った移動を行うことができる。ステージ１６、基板１２、及び基板チャック１４を基台（図示せず）上に配置することもできる。]
[0010] 基板１２から間隔を空けてテンプレート１８が存在する。テンプレート１８は、テンプレートから基板１２へ向かって延びる、上部にパターン面２２を有するメサ２０を含むことができる。さらに、メサ２０をモールド２０と呼ぶこともできる。或いは、メサ２０を使用せずにテンプレート１８を形成することもできる。]
[0011] テンプレート１８及び／又はモールド２０は、以下に限定されるわけではないが、石英ガラス、石英、シリコン、有機ポリマー、シロキサン重合体、ホウケイ酸ガラス、フルオロカーボン重合体、金属、硬化サファイア、及び／又は同様のものを含む材料から形成することができる。図示のように、パターン面２２は、複数の間隔を空けた凹部２４及び／又は凸部２６により定められる特徴部を備えるが、本発明の実施形態はこのような構成に限定されるものではない。パターン面２２は、基板１２上に形成されるパターンの基礎を形成するあらゆる原パターンを定めることができる。]
[0012] テンプレート１８はチャック２８に結合することができる。チャック２８は、以下に限定されるわけではないが、真空型、ピン型、溝型、静電型、電磁型、及び／又はその他の同様のチャック型として構成することができる。例示的なチャックが米国特許第６，８７３，０８７号にさらに記載されており、該特許は引用により本明細書に組み入れられる。さらに、チャック２８をインプリントヘッド３０に結合して、チャック２８及び／又はインプリントヘッド３０を、テンプレート１８の動きを容易にするように構成することができる。]
[0013] システム１０は、流体分注システム３２をさらに備える。流体分注システム３２を使用して、重合性材料３４を基板１２上に堆積させることができる。液滴分注、回転被覆、浸漬被覆、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、薄膜堆積、厚膜堆積、及び／又は同様のものなどの技術を使用して、重合性材料３４を基板１２上に配置することができる。例えば、米国特許公報第２００５／０２７０３１２号、及び米国特許公報第２００５／０１０６３２１号に記載されるような技術を使用して重合性材料３４を基板１２上に配置することができ、これらの両特許は引用により本明細書に組み入れられる。設計配慮にもよるが、モールド２０と基板１２との間の所望の体積が定められる前及び／又は後に重合性材料３４を基板１２上に配置することができる。米国特許第７，１５７，０３６号及び米国特許公報第２００５／０１８７３３９号に記載されるように、重合性材料３４は単量体混合物を含むことができ、これらの両特許は引用により本明細書に組み入れられる。]
[0014] 図１及び図２を参照すると、システム１０は、経路４２に沿ってエネルギー４０を導くために結合されたエネルギー源３８をさらに備えることができる。テンプレート１８及び基板１２を経路４２と重ねて配置するようにインプリントヘッド３０及びステージ１６を構成することができる。システム１０は、ステージ１６、インプリントヘッド３０、流体分注システム３２、及び／又はエネルギー源３８と通信するプロセッサ５４によって調整することができ、またメモリ５６内に記憶されたコンピュータ可読プログラムで動作することができる。] 図１ 図２
[0015] インプリントヘッド３０、ステージ１６のいずれか又は両方は、モールド２０と基板１２との間の距離を変化させて、重合性材料３４によって満たされるこれらの間の所望の体積を定める。例えば、インプリントヘッド３０はテンプレート１８に力を印加して、モールド２０が重合性材料３４と接触するようにすることができる。所望の体積が重合性材料３４で満たされた後、エネルギー源３８は、紫外放射線などのエネルギー４０を生成し、これにより重合性材料３４が基板１２の表面４４及びパターン面２２の形状に従って固化及び／又は架橋し、基板１２上にパターン層４６を定める。パターン層４６は、残留層４８、及び凸部５０及び凹部５２として示す複数の特徴部を備えることができ、凸部５０は厚みｔ1を有し、残留層は厚みｔ2を有する。]
[0016] 上述のシステム及びプロセスを、米国特許第６，９３２，９３４号、米国特許公報第２００４／０１２４５６６号、米国特許公報第２００４／０１８８３８１号、及び米国特許公報第２００４／０２１１７５４号に記載されるインプリント・リソグラフィ・プロセス及びシステムでさらに使用することができ、これらの特許は全て引用により本明細書に組み入れられる。]
[0017] 図１、図２、図３、及び図４を参照すると、パターニング処理中に基板１２とテンプレート１８の間に粒子６０が位置するようになる場合があり、この結果、テンプレート１８、基板１２、及び／又はパターン層４６が損傷する可能性がある。粒子６０は厚みｔ3を有することができる。粒子６０の厚みｔ3が残留層４８の一部の厚みｔ2未満であれば、粒子６０とテンプレート１８との間には最小限の接触しか存在せず、又はいかなる接触も存在しないことができる。粒子６０とテンプレート１８との間の接触が最小限又は非接触であれば、粒子６０が存在する結果生じるテンプレート１８及び／又はパターン層４６への損傷の発生を減少させることができる。] 図１ 図２ 図３ 図４
[0018] しかしながら、状況によっては、粒子６０の厚みｔ3が残留層４８の少なくとも一部の厚みｔ2よりも大きい場合がある。例えば、粒子６０の厚みｔ3は、約１０ｎｍ〜２μｍ又はそれ以上の間である場合がある。このような厚みｔ3を有する粒子６０が存在することにより、テンプレート１８、基板１２、及び／又はパターン層４８が損傷し及び／又は変形する可能性がある。例えば、約１０μｍの厚みｔ3を有する粒子６０は、テンプレート１８が重合性材料３４及び／又は粒子６０と接触する際にテンプレート１８に損傷を与える可能性がある。]
[0019] 粒子６０の有効高さＰEFFは、
ＰEFF＝ｔ3−ｔ2 （式１）
として定義することができる。
粒子６０の有効粒子高さＰEFFが小さい場合、パターニング処理中に粒子６０の存在を検出するのが困難な場合がある。例えば、有効粒子高さＰEFFが約１００ｎｍよりも小さい場合、テンプレート１８と重合性材料３４が接触する前に粒子６０の存在を検出するのは困難となり得る。従って、粒子６０の検出を、以下のシステム及び方法を使用して原位置で又はインプリント後に行うようにすることができる。]
[0020] 図２、図３、及び図４を参照すると、パターン層４６の形成時に、粒子６０が、テンプレート１８と基板１２との間に排斥ゾーン６２及び／又は遷移ゾーン６４を発生させることがある。図３に示すように、排斥ゾーン６２は、粒子６０を取り囲む実質的に重合性材料３４が存在しない範囲として定義することができる。図３及び図４に示すように、遷移ゾーン６４は、残留層４８の厚みｔ3よりも大きな厚みｔ4を有する重合性材料３４の範囲として定義することができる。] 図２ 図３ 図４
[0021] 図５Ａ、図５Ｂ、及び図６を参照すると、基板１２上の排斥ゾーン６２及び／又は遷移ゾーン６４を識別することが、テンプレート１８と重合性材料３４とが接触している間及び／又は接触後のテンプレート１８の損傷及び／又は変形の検査に役立つことができる。例えば、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、排斥ゾーン６２は、以降、関心領域６６と呼ぶテンプレート１８の小領域に対応することができる。テンプレート１８が粒子６０及び／又は重合性材料３４に接触することにより引き起こされ得る損傷に関してテンプレート１８上の関心領域６６を検査することができる。] 図５Ａ 図５Ｂ 図６
[0022] 図６に示すように、撮像システム７０が、テンプレート１８と基板１２の間の排斥ゾーン６２及び／又は遷移ゾーン６４の現場(in-situ)撮像を行うことができる。排斥ゾーン６２の撮像は、テンプレート１８及び／又は基板１２を通じて行うことができる。例えば、排斥ゾーン６２の撮像を、テンプレート１８を使用せずに基板１２に直接行うこともできる。撮像システム７０は、ＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳカメラ、センサ、及び／又はその他の同様の撮像カメラ、及び／又は現場でテンプレート１８、基板１２、及び／又は重合性材料３４を感知及び／又は撮像できる装置を含むことができる。設計配慮に基づき、必要に応じて撮像システム７０の設計の中にレンズ及び／又は光学シフタを組み込むことができる。例示的な撮像システム７０が、米国特許第７，０１９，８３５号、米国特許第６，８７１，５５８号、米国特許第６，９９０，８７０号、米国特許第７，０３６，３８９号、米国特許第６，９１６，５８４号、米国特許第７，０７０，４０５号、米国特許第６，９０８，８６１号、米国特許出願番号第１１／７３７，３０１号にさらに詳細に記載されており、これらの特許はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。] 図６
[0023] 図５Ａ、図５Ｂ、及び図６を参照すると、排斥ゾーン６２及び／又は遷移ゾーン６４の形状の識別を通じてテンプレート１８の関心領域６６の特定を行うことができる。関心領域６６は、排斥ゾーン６２及び／又は遷移ゾーン６４に直接対応することができる。例えば、排斥ゾーン６２を約２ｎｍとした場合、これに対応する関心領域６６も同様に約２ｎｍとなり得る。排斥ゾーン６２及び／又は遷移ゾーン６４により与えられるパターンを幾何解析することにより、対応する関心領域６６のサイズをさらに縮小することができる。排斥ゾーン６２及び／又は遷移ゾーン６４の形状の幾何解析に基づき、排斥ゾーン６２及び／又は遷移ゾーン６４内の規定範囲を使用して、排斥ゾーン６２及び／又は遷移ゾーン６４全体と比較してサイズが縮小した対応する関心領域６６を提供することができる。例えば、直径約５ｎｍの円形形状の排斥ゾーン６２は、中心近くに欠陥を有する可能性がある。従って、排斥ゾーン６２全体と比較して排斥ゾーン６２のほぼ中心に位置する直径１ｎｍの円形領域に関心領域６６を対応させることができる。幾何解析は、従来の欠陥解析又はパターン認識に依拠することができる。] 図５Ａ 図５Ｂ 図６
[0024] 排斥ゾーン６２及び／又は遷移ゾーン６４の形状の識別を、撮像システム７０を使用して行うことができる。テンプレート１８及び／又は基板１２の視線７２内に撮像システム７０を位置決めすることができる。撮像システム７０は、排斥ゾーン６２及び／又は遷移ゾーン６４の形状の画像７４を提供することができる。排斥ゾーン６２及び／又は遷移ゾーン６４の形状に基づいて、テンプレート１８上の関心領域６６を特定することができる。]
[0025] 図５Ａ及び図５Ｂに示すように、関心領域６６を極座標（ｒ，θ）によって識別することができる。限定的な意味ではないが、デカルト座標系を含むいずれかの座標系によって関心領域６６を識別することができる。] 図５Ａ 図５Ｂ
[0026] 本明細書で説明するシステム及び方法を使用した粒子６０及び／又は欠陥の識別では、システム１０が実質的に継続して動作することができる。例えば、粒子６０及び／又は欠陥が第１のテンプレート１８上で識別される可能性がある。関心領域６６を対象とした選択範囲の検査のために、第１のテンプレート１８をシステム１０から取り外すことができる。この時間中、システム内に第２のテンプレート１８を装着してパターニングに使用することができる。欠陥及び／又は粒子６０を識別し、及び／又は第１のテンプレート１８から除去したら、第１のテンプレート１８をシステム１０内に再装着することができる。例えば、第２のテンプレート１８上で欠陥及び／又は粒子６０が識別された場合に第１のテンプレート１８を再装着することができる。]
[0027] 粒子６０及び／又は欠陥がテンプレート１８上で識別されると、このような粒子６０及び／又は欠陥が、処理不可能かつさらなる使用に許容不可能であるか、又は処理不可能ではあるがさらなる使用に許容可能であるか、或いは処理可能であるかついて判定を行うことができる。このような判定により、テンプレートを破棄すべきか（例えば、処理不可能かつさらなる使用に許容不可能）、又は粒子６０及び／又は欠陥を除去／修復してテンプレート１８をシステム１０内に再装着すべきか（処理可能）、或いは粒子６０及び／又は欠陥を有するテンプレート１８を再装着すべきか（処理不可能ではあるがさらなる使用に許容可能である）を定めることができる。]
[0028] 図７は、欠陥及び／又は粒子６０を現場検出する方法８０のフロー図を示している。ステップ８２において、第１のテンプレート１８及び基板１２を位置決めして、これらの間に重合性材料３４で満たすことができる所望の体積を定めることができる。ステップ８４において、基板１２上に重合性材料３４を分注することができる。ステップ８６において、エネルギー源３８が紫外放射線などのエネルギー４０を生成することができ、これにより重合性材料３４が基板１２の表面４４及びパターン面２２の形状に従って固化及び／又は架橋し、基板１２上にパターン層４６を定める。ステップ８８において、パターン層４６内で排斥ゾーン６２及び／又は遷移ゾーン６４を識別することができる。例えば、撮像システム７０を使用して排斥ゾーン６２及び／又は遷移ゾーン６４の位置を識別することができる。ステップ９０において、排斥ゾーン６２及び／又は遷移ゾーン６４の位置を使用して第１のテンプレート１８上の関心領域６６を特定することができる。ステップ９２において、第１のテンプレート１８をシステム１０から取り外すことができる。ステップ９４において、システム１０内に第２のテンプレート１８を装着することができる。ステップ９６において、関心領域６６内の欠陥及び／又は粒子に関して第１のテンプレート１８を検査することができる。ステップ９８において、このような粒子６０及び／又は欠陥が、処理不可能かつさらなる使用に許容不可能であるか、又は処理不可能ではあるがさらなる使用に許容可能であるか、或いは処理可能であるかついて判定を行うことができる。このような判定により、テンプレートを破棄すべきか（例えば、処理不可能かつさらなる使用に許容不可能）、又は粒子６０及び／又は欠陥を除去／修復してテンプレート１８をシステム１０内に再装着すべきか（処理可能）、或いは粒子６０及び／又は欠陥を有するテンプレート１８を再装着するか（処理不可能ではあるがさらなる使用に許容可能である）を定めることができる。例えば、関心領域６６内で識別された欠陥及び／又は粒子を除去することができる。ステップ１００において、第２のテンプレート１８をシステム１０から取り外して、システム１０内に第１のテンプレート１８を再装着することができる。或いは、ステップ１０２に示すように第１のテンプレート１８を破棄することができる。] 図７
[0029] 上記に説明したシステム及び方法をあらゆるインプリント用途で使用できる点に留意されたい。例えば、本明細書で説明したシステム及び方法を、以下に限定されるわけではないが、パターン化媒体インプリント、ウェハ全面インプリント、ＣＭＯＳインプリント、及び同様のものを含むインプリント・プロセスで使用することができる。]
[0030] １２基板； ４６パターン層； ６０粒子； ６２排斥ゾーン；
６４遷移ゾーン； ７０撮像システム； ７２視線； ７４ 画像。]

权利要求:

請求項1
インプリント・リソグラフィ内の第１のテンプレート及び基板を、これらの間に体積が定まるように位置決めするステップと、前記基板上に重合性材料を分注するステップと、前記重合性材料を固化して前記基板上にパターン層を定めるステップと、厚みを有する残留層を含む前記パターン層内の少なくとも１つの遷移ゾーンの位置を識別するステップと、前記遷移ゾーンの前記位置に基づいて前記第１のテンプレート上の関心領域を特定するステップと、前記第１のテンプレートを前記インプリント・リソグラフィから取り外すステップと、前記関心領域を欠陥に関して検査するステップと、を含むことを特徴とする方法。
請求項2
前記パターン層内の、欠陥に隣接する、実質的に重合性材料が存在しない範囲である少なくとも１つの排斥ゾーンの位置を識別するステップをさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項3
前記第１のテンプレート上の前記関心領域が、前記排斥ゾーン及び前記遷移ゾーンの前記位置により特定される、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
請求項4
前記遷移ゾーンが撮像システムを使用して識別される、ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の方法。
請求項5
前記撮像システムが少なくとも１つのＣＣＤカメラを含む、ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
請求項6
前記撮像システムが少なくとも１つのＣＭＯＳカメラを含む、ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
請求項7
前記第１のテンプレートを取り外した後に、前記インプリント・リソグラフィ内に第２のテンプレートを装着するステップをさらに含む、ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の方法。
請求項8
前記第１のテンプレートを再装着する前に、前記インプリント・リソグラフィから前記第２のテンプレートを装着するステップをさらに含む、ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
請求項9
前記残留層の厚みに関する設定限界値を決定するステップをさらに含み、前記遷移ゾーンの前記位置を識別するステップが、前記設定限界値と比較した前記残留層の厚みの変化を特定するステップを含む、ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の方法。
請求項10
前記テンプレートが、ウェハ全面インプリントのためのインプリント・リソグラフィテンプレートである、ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の方法。
請求項11
前記テンプレートが、パターン化媒体インプリントのためのインプリント・リソグラフィテンプレートである、ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の方法。
請求項12
前記テンプレートが、ＣＭＯＳインプリントのためのインプリント・リソグラフィテンプレートである、ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の方法。
請求項13
前記欠陥の許容性及び前記欠陥の修復能力に基づいて、前記欠陥を修復して前記第１のテンプレートを再装着するステップ、又は前記欠陥を修復せずに前記第１のテンプレートを再装着するステップ、或いは前記テンプレートを破棄するステップのうちの１つを選択するステップをさらに含む、ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の方法。
請求項14
前記関心領域内の欠陥を修復するステップが、前記テンプレートを洗浄して前記関心領域内の粒子を除去するステップを含む、ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
請求項15
前記遷移ゾーンが、前記基板上の前記残留層の前記厚みよりも大きな厚みを有する固化された重合性材料の範囲である、ことを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれかに記載の方法。
請求項16
幾何解析を使用することにより、前記関心領域のサイズが、前記排斥ゾーンと比較してさらに縮小される、ことを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれかに記載の方法。