説明

テンプレート検査方法及びパターン形成方法

【課題】テンプレート検査時に、プロセス起因欠陥の発生を抑制するプロセス条件を求める。
【解決手段】本実施形態によれば、テンプレート検査方法は、インプリント処理に使用される複数のパターンが形成されたテンプレートをテンプレート検査装置を用いて検査する方法であって、前記複数のパターンからいずれか1つのパターンを抽出する工程と、プロセスパラメータと発生するプロセス欠陥の数とが対応付けられた欠陥プロセスマップと、前記抽出したパターンの寸法ばらつき、掘り込み深さ、及びテーパ角とを用いて、プロセス欠陥数が所定値以下となるプロセスパラメータの組合せを探索する工程と、を備えるものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、テンプレート検査方法及びパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、微細パターンを形成する手法として、ナノインプリント法が注目されている。ナノインプリント法では、凹凸パターンが形成されたインプリント用テンプレートを被処理基板上に塗布したレジストに接触させ、レジストを硬化させた後、テンプレートをレジストから離型することによりレジストパターンを形成する。
【0003】
従来のテンプレートの検査では、SEM(走査型電子顕微鏡)を用いて、テンプレートのパターン寸法や、オープン/ショート等の単純な欠陥の有無が検査されていた。しかし、このような検査によりテンプレート上の寸法や欠陥が管理されたテンプレートを用いても、量産段階では、レジスト未充填や離型不良等のプロセス起因の欠陥が生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2009−134095号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、プロセス起因欠陥の発生を抑制するプロセス条件を求めることができるテンプレート検査方法、及び求められたプロセス条件を用いるパターン形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本実施形態によれば、テンプレート検査方法は、インプリント処理に使用される複数のパターンが形成されたテンプレートをテンプレート検査装置を用いて検査する方法であって、前記複数のパターンからいずれか1つのパターンを抽出する工程と、プロセスパラメータと発生するプロセス欠陥の数とが対応付けられた欠陥プロセスマップと、前記抽出したパターンの寸法ばらつき、掘り込み深さ、及びテーパ角とを用いて、プロセス欠陥数が所定値以下となるプロセスパラメータの組合せを探索する工程と、を備えるものである。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るテンプレート検査装置のハードウェア構成図である。
【図2】パターンデータを説明する図である。
【図3】インプリント処理を説明する工程断面図である。
【図4】欠陥リスクマップの例を示す図である。
【図5】検査プログラムの実行により実現される機能ブロック図である。
【図6】同第1の実施形態に係るテンプレート検査方法を説明するフローチャートである。
【図7】抽出されるパターンの形状の例を示す図である。
【図8】欠陥リスクマップの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0009】
(第1の実施形態)図1に本発明の第1の実施形態に係るテンプレート検査装置のハードウェア構成を示す。テンプレート検査装置100は、CPU(中央演算処理装置)110、ディスク装置120、メインメモリ130、及び入出力部140を備える。テンプレート検査装置100の各部はバス150を介して接続されている。
【0010】
テンプレート検査装置100が検査を行うテンプレートは、SEM(走査型電子顕微鏡)による寸法測定値/輪郭画像と、描画データとの一致度が閾値以上になっているものである。
【0011】
ディスク装置120は、CPU110により実行される検査プログラム121を格納する。さらに、ディスク装置120は、検査対象のテンプレートについてのパターンデータ122を格納する。パターンデータ122には、例えば、図2(a)の平面図に示すような、テンプレートに形成された凹凸パターンの寸法CD、図2(b)の断面図に示すような、パターンのテーパ角度φや掘り込み深さdが含まれている。なお、これらのパターンデータ122は、SEMを用いて予め求められ、入出力部140を介してディスク装置120に格納される。
【0012】
また、ディスク装置120は、プロセス欠陥数をプロセスパラメータの関数Fとしてマッピングした欠陥リスクマップ123を格納している。プロセス欠陥とは、テンプレート起因の欠陥でなく、プロセス起因の欠陥をいう。プロセスパラメータは、インプリント処理を行う際の様々なパラメータであり、例えば、液滴間隔L、充填時間t、離型角度θ、離型速度v、ドロップ量Dr、UV照射時間teである。
【0013】
インプリント処理及びプロセスパラメータについて、図3(a)〜(d)を用いて説明する。
【0014】
図3(a)に示すように、被加工基板220にインプリント材料221を塗布する。インプリント材料221は、液状の光硬化性有機材料であり、例えばアクリルモノマーを用いることができる。被加工基板220上に塗布されるインプリント材料221の液滴の量が、上述したドロップ量Drに相当する。また、インプリント材料221は被加工基板220上に所定間隔で塗布され、この所定間隔が上述した液滴間隔Lに相当する。
【0015】
図3(b)に示すように、インプリント材料221に、テンプレート200の凹凸パターンが形成された面を接触させ、この状態を所定時間保持する。
【0016】
液状のインプリント材料221は、毛細管現象により、テンプレート200の凹凸パターンに充填される。インプリント材料221が凹凸パターンに充填されるのを待っている時間が、上述した充填時間tに相当する。
【0017】
図3(c)に示すように、テンプレート200の他方の面(凹凸パターンが形成されていない面)からUV光を照射し、インプリント材料221を硬化させる。UV光を照射する時間が、上述したUV照射時間teに相当する。
【0018】
図3(d)に示すように、テンプレート200をインプリント材料221から離型する。インプリント材料221は硬化しているので、テンプレート200の離型後も、テンプレート200が接触していたときの状態(形状)を維持する。ここで、テンプレート200を離型する際の角度が、上述した離型角度θに相当する。また、テンプレート200をインプリント材料221から離型する速度が、上述した離型速度vに相当する。
【0019】
欠陥リスクマップ123は、このようなプロセスパラメータに応じた、プロセス欠陥の発生頻度(発生確率)を示す。欠陥リスクマップ123の一例として、図4(a)に、充填時間t及び液滴間隔Lを変化させた時の欠陥発生状況を示す。他のプロセスパラメータは固定している。図4(a)における斜線部分が所定数を超えるプロセス欠陥が発生したショットを示している。ここで発生するプロセス欠陥はインプリント材料未充填欠陥である。図4(a)から、充填時間tが短い程、また、液滴間隔Lが長い程、プロセス欠陥が発生し易いことが分かる。
【0020】
欠陥リスクマップ123の別の例として、図4(b)に、離型速度v及び離型角度θを変化させた時の欠陥発生状況を示す。他のプロセスパラメータは固定している。図4(b)における斜線部分が所定数を超えるプロセス欠陥が発生したショットを示している。ここで発生するプロセス欠陥は離型欠陥である。図4(b)から、離型速度vが遅い程、また、離型角度θが大きい程、プロセス欠陥が発生し易いことが分かる。
【0021】
欠陥リスクマップ123は、既存のテンプレートを用いてプロセスパラメータを変えながら基板上にパターンを形成し、そのパターンに欠陥が発生しているか否か検査したり、流体シミュレーションを行ったりすることにより、予め作成することができる。欠陥リスクマップ123は、インプリント材料の種類別、パターン形状別に作成されている。
【0022】
図4(a)、(b)では、説明のため、変化させるプロセスパラメータを2種類として欠陥リスクマップ123を2次元で表したが、実際にはプロセスパラメータの種類に応じた次元となる。プロセス欠陥数を示す関数Fは以下のように表される。
F(ΔCD、φ、d、L、t、v、θ、Dr、te)
【0023】
ここで、ΔCDは、テンプレート上のパターン寸法(CD)のばらつきを示す。SEMを用いた測定から得られる検査対象パターンのΔCD、φ、dを関数Fに代入し、プロセスパラメータ(L、t、v、θ、Dr、te)の値を振ることで、求まるプロセス欠陥数が変化する。関数Fから求まるプロセス欠陥数は、例えば1cm当たりに生じるプロセス欠陥数である。
【0024】
また、図1に示すディスク装置120は、プロセス欠陥の発生し易いパターン形状を規定したホットスポット情報124を格納している。
【0025】
ディスク装置120は例えばハードディスクである。なお、検査プログラム121は、ディスク装置120でなく、ROM、磁気ディスク、光ディスク等の他の記録媒体に格納されていてもよい。
【0026】
CPU110は、ディスク装置120内の検査プログラム121をメインメモリ130にロードして、検査プログラムを実行する。
【0027】
図5に、CPU110が検査プログラム121を実行することで実現される機能ブロック図を示す。検査プログラム121の実行により、パターン抽出部111、欠陥数算出部112、及び判定部113が実現される。
【0028】
パターン抽出部111、欠陥数算出部112、及び判定部113において実行される処理を、図6に示すフローチャートと共に説明する。
【0029】
(ステップS101)パターン抽出部111が、ホットスポット情報124に基づいて、パターンデータ122から、検査対象のテンプレートにおいてプロセス欠陥の発生し易いパターンを抽出する。パターン抽出部111は、例えば、図7(a)に示すようなカギ型の形状のパターンや、図7(b)に示すような幅の異なる線状部が連結されたパターンを抽出する。
【0030】
(ステップS102)欠陥数算出部112が、パターンデータ122から、ステップS101で抽出されたパターンの寸法バラツキΔCD、テーパ角φ、掘り込み深さdを求める。また、欠陥数算出部112が、ステップS101で抽出されたパターンの形状、及び使用が予定されているインプリント材料の種類に対応する欠陥リスクマップの関数Fをディスク装置120から取り出す。
【0031】
そして、欠陥数算出部112が、寸法バラツキΔCD、テーパ角φ、掘り込み深さd及びプロセスパラメータ(L、t、v、θ、Dr、te)の初期値を、関数Fに代入する。
【0032】
(ステップS103)欠陥数算出部112が、関数Fを用いてプロセス欠陥数を算出する。
【0033】
(ステップS104)判定部113が、ステップS103で算出されたプロセス欠陥数が所定値以下であるか否かを判定する。例えば、判定部113は、プロセス欠陥数が1個/cm以下であるか否かを判定する。
【0034】
プロセス欠陥数が所定値以下の場合はステップS105へ進み、所定値より大きい場合はステップS106へ進む。
【0035】
(ステップS105)判定部113が、ステップS103でプロセス欠陥数が算出される際に関数Fに代入されていたプロセスパラメータ(L、t、v、θ、Dr、te)を、インプリント処理時のプロセス条件として決定する。
【0036】
(ステップS106)処理を継続する場合はステップS107へ進み、継続しない場合はステップS108へ進む。
【0037】
(ステップS107)欠陥数算出部112が、関数Fに代入されているプロセスパラメータ(L、t、v、θ、Dr、te)のうち、少なくともいずれか1種類を変更し、ステップS103に戻る。
【0038】
ステップS103、S104、S106、S107のループ処理の一例を図8に示す。
【0039】
まず、充填時間t、離型速度v、ドロップ量Dr、及びUV照射時間teを初期値で固定する。これにより欠陥リスクマップは2次元で表される。このとき、図8(a)に示すように、所定数を超えるプロセス欠陥が発生しないショットがある場合は、その液滴間隔L及び離型角度θの値をプロセスパラメータとして採用する。
【0040】
一方、図8(b)に示すように、全てのショットで所定数以上のプロセス欠陥が発生する(マップが全て斜線部分になっている)場合は、固定している充填時間t、離型速度v、ドロップ量Dr、及びUV照射時間teの初期値では液滴間隔L及び離型角度θをどのような値にしてもプロセス欠陥の発生を抑制できないことが分かる。
【0041】
そのため、充填時間t、離型速度v、ドロップ量Dr、及びUV照射時間teのうち、いずれか1つの固定を外す。例えば、充填時間t、離型速度v、及びUV照射時間teを初期値で固定し、液滴間隔L、離型角度θ、及びドロップ量Drの値を変えて、プロセス欠陥数が所定値を超えない条件を探す。
【0042】
液滴間隔L、離型角度θ、及びドロップ量Drをどのような値に設定してもプロセス欠陥数が所定値を超える場合は、充填時間t、離型速度v、及びUV照射時間teのうち、さらに1つの固定を外して、好適なプロセス条件を探す。
【0043】
このようなステップS103、S104、S106、S107のループによる最適化処理により、プロセス欠陥数が所定値以下となるプロセスパラメータの組合せを探す。
【0044】
(ステップS108)ステップS103、S104、S106、S107のループ処理により全てのパラメータの組合せが関数Fに代入された場合、ステップS106において処理を継続しないと決定され、本ステップに移行する。プロセス欠陥数を所定値以下にできるプロセスパラメータ(L、t、v、θ、Dr、te)の組合せが無いため、検査対象のテンプレートは、インプリント処理に使用しないと判定される。
【0045】
このようなテンプレート検査処理の終了後、検査対象のテンプレートを使用したインプリント処理を行う際に、ステップS105においてプロセス条件として決定されたプロセスパラメータ(L、t、v、θ、Dr、te)を採用することで、インプリント処理時に発生するプロセス欠陥を抑制することができる。
【0046】
このように、本実施形態によれば、テンプレートの検査において、インプリント処理時に発生するプロセス欠陥を低減可能なプロセス条件を求めることができる。
【0047】
プロセスパラメータは上述した液滴間隔L、充填時間t、離型角度θ、離型速度v、ドロップ量Dr、UV照射時間teに限定されない。例えば、レイヤの重ね合わせのずれなどをプロセスパラメータとして含めてもよい。また、いくつかのプロセスパラメータを省略してもよい。
【0048】
上記実施形態では、加工されたテンプレートの寸法等の測定値を欠陥リスクマップ123(関数F)に代入し、そのテンプレートに最適なプロセスパラメータの組合せを求めていた。しかし、これとは逆に、所定のプロセスパラメータの組合せを欠陥リスクマップ123(関数F)に代入し、この所定のプロセスパラメータでインプリント処理を行う場合に必要となるテンプレートのスペックを求め、このスペックに基づいてテンプレートの加工を行うようにしてもよい。
【0049】
上記実施形態では、SEMを用いてパターンデータ122を求めるとしていたが、テンプレートの描画データに基づいてパターンデータ122を求めてもよい。
【0050】
また、テンプレート検査装置100とSEMとを通信可能に接続し、テンプレート検査装置100が、SEMによって取得されたテンプレートの寸法測定値/輪郭画像に対し、リアルタイムでテンプレート検査処理を行ってもよい。
【0051】
(第2の実施形態)SEMによる輪郭画像を用いて流体シミュレーションを行い、マージン計算を実行し、プロセス欠陥数が所定値以下となるプロセスパラメータの組合せの有無を調べてもよい。
【0052】
上記第1の実施形態では、予め作成した欠陥リスクマップ123(関数F)に、パターン抽出部111が抽出したプロセス欠陥の発生し易いパターンについての寸法等の測定値を入力し、プロセス欠陥数が所定値以下となるプロセスパラメータの組合せの有無を調べていた。
【0053】
これに対し、本実施形態では、検査対象のテンプレートそのものに対して流体シミュレーションを実施するため、予め用意しておいた欠陥リスクマップ123(関数F)を用いる上記第1の実施形態と比較して、計算時間は長くなるが、プロセス欠陥数の予測精度を向上させることができる。
【0054】
このような流体シミュレーションによってプロセスパラメータの組合せを決定する処理は、例えば、ステップS103で求めたプロセス欠陥数が所定値に近い場合(所定値以下であるが、大きな値である場合)などに実行することが好ましい。また、検査対象のテンプレートに重要なパターンが含まれている場合に、上記第1の実施形態によるパターン検査処理に代えて実行してもよい。
【0055】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0056】
100 テンプレート装置
110 CPU
111 パターン抽出部
112 欠陥数算出部
113 判定部
120 ディスク装置
130 メインメモリ
140 入出力部
150 バス

【特許請求の範囲】
【請求項1】
インプリント処理に使用される複数のパターンが形成されたテンプレートをテンプレート検査装置を用いて検査する方法であって、
前記複数のパターンからいずれか1つのパターンを抽出する工程と、
プロセスパラメータと発生するプロセス欠陥の数とが対応付けられた欠陥プロセスマップと、前記抽出したパターンの寸法ばらつき、掘り込み深さ、及びテーパ角とを用いて、プロセス欠陥数が所定値以下となるプロセスパラメータの組合せを探索する工程と、
を備えるテンプレート検査方法。
【請求項2】
前記プロセスパラメータは、インプリント処理時のインプリント材料の塗布間隔、前記インプリント材料の塗布量、前記インプリント材料が前記テンプレートのパターンに充填されるのを待つ時間、前記インプリント材料に光を照射する時間、前記インプリント材料から前記テンプレートを離型する際の角度及び速度を含むことを特徴とする請求項1に記載のテンプレート検査方法。
【請求項3】
プロセス欠陥の発生し易いパターンの形状を規定したホットスポット情報を参照して、前記複数のパターンからいずれか1つのパターンを抽出することを特徴とする請求項1又は2に記載のテンプレート検査方法。
【請求項4】
前記プロセス欠陥は離型欠陥及びインプリント材料未充填欠陥を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のテンプレート検査方法。
【請求項5】
請求項1乃至4のいずれかに記載のテンプレート検査方法により求めたプロセスパラメータの組合せをプロセス条件として、前記テンプレートを用いてインプリント処理により被加工基板上にパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。

【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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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2012−204382(P2012−204382A)
【公開日】平成24年10月22日(2012.10.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−64681(P2011−64681)
【出願日】平成23年3月23日(2011.3.23)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】