JP2020165910A - Manufacturing method of shape measuring device, pattern forming device and article - Google Patents
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Abstract
Translated fromJapaneseDescription
Translated fromJapanese本発明は、形状計測装置、パターン形成装置および物品の製造方法に関する。 The present invention relates to a shape measuring device, a pattern forming device, and a method for manufacturing an article.
半導体デバイスやＭＥＭＳなどの微細化の要求が進み、リソグラフィ分野において、既存パターンに対して高い重ね合わせ精度でパターン形成を行うことが求められている。 With the increasing demand for miniaturization of semiconductor devices and MEMS, there is a demand in the field of lithography for pattern formation with high overlay accuracy with respect to existing patterns.
一連のデバイス製造工程であるスパッタリングにおける成膜工程での加熱処理等によって、パターン形成を行う対象である基板が変形している場合がある。これにより、基板上においてパターンが形成される領域であるパターン形成領域の形状も理想的な形状から変化する。 The substrate to be patterned may be deformed due to heat treatment or the like in the film forming process in sputtering, which is a series of device manufacturing processes. As a result, the shape of the pattern forming region, which is the region where the pattern is formed on the substrate, also changes from the ideal shape.
基板上のパターン形成領域の形状を測定する方法として、例えばインプリント分野においては、型に形成されたアライメントマークの位置と基板上のアライメントマークの位置を、アライメントスコープによって検出するアライメント動作が行われている。特許文献１は、アライメントスコープによって、型を介して基板上のアライメントマークの位置を検出するインプリント装置を開示している。 As a method of measuring the shape of the pattern forming region on the substrate, for example, in the field of imprinting, an alignment operation is performed in which the position of the alignment mark formed on the mold and the position of the alignment mark on the substrate are detected by an alignment scope. ing.
特許文献１のインプリント装置では、型に形成されたアライメントマークの像と基板上のアライメントマークの像を検出するセンサと、当該センサ上にマークの像を形成する光学系を備えたアライメントスコープによりパターン形成領域の形状を計測している。 In the imprinting apparatus of
本発明は、より簡易な構成で基板側のパターン形成領域の形状を計測することが可能な形状計測装置を提供することを例示的な目的とする。 An exemplary object of the present invention is to provide a shape measuring device capable of measuring the shape of a pattern forming region on a substrate side with a simpler configuration.
本発明の形状計測装置は、パターン形成領域にパターンが形成された基板に対して光を照射する照射部と、前記照射部から照射された光であって、前記基板上に形成されたパターンによって散乱された散乱光を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて前記パターン形成領域の形状を求める制御部を含むことを特徴とする。 In the shape measuring device of the present invention, an irradiation unit that irradiates a substrate on which a pattern is formed in a pattern forming region with light, and light emitted from the irradiation unit, which is based on a pattern formed on the substrate. It is characterized by including a detection unit that detects scattered scattered light and a control unit that obtains the shape of the pattern forming region based on the detection result of the detection unit.
本発明によれば、簡易な構成で基板側のパターン形成領域の形状を計測することが可能な形状計測装置が得られる。 According to the present invention, a shape measuring device capable of measuring the shape of a pattern forming region on the substrate side with a simple configuration can be obtained.
以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In each figure, the same member is given the same reference number, and duplicate description is omitted.
図１は本実施形態におけるパターン形成装置の一形態としてのインプリント装置１の構成を示した図である。図１を用いてインプリント装置１の構成について説明する。ここでは、基板２が配置される面をＸＹ面、それに直交する方向をＺ方向として、図１に示したように各軸を決める。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an
インプリント装置１は、基板２上に塗布された光硬化性のインプリント材３と、型４とを接触させた状態でインプリント材３を硬化させ、硬化したインプリント材３と型４とを引き離して、基板２上にインプリント材３のパターンを形成する。 The
インプリント装置１は、基板ステージ５を載置するベース定盤６と、保持機構７を固定するブリッジ定盤８と、ベース定盤６から鉛直方向に延設され、ブリッジ定盤８を支持するための支柱９とを備えている。照射部１０は、硬化に用いられる紫外線１１を水平方向に出射する。紫外線１１は、光学素子（例えばダイクロイックミラー）１２ａで鉛直下方に反射され、型４を介して基板上に照射される。 The
型４は、外周が矩形形状であり、その中心部には凹凸パターンが形成されたパターン部４ａを有している。１回の押印動作で、基板２上には、パターン部４ａのサイズと同じ大きさのパターン形成領域にインプリント材３のパターンが形成される。 The
本実施形態では、パターン形成領域はショット領域の内側に位置する領域である。ショット領域とは既にパターンが形成された下地層の単位領域であり、１つのショット領域のサイズは、例えば、２６ｍｍ×３３ｍｍ程度である。１つのショット領域にはユーザが希望するチップサイズのパターンを１つまたは複数形成することが可能である。 In the present embodiment, the pattern forming region is a region located inside the shot region. The shot region is a unit region of the base layer on which a pattern has already been formed, and the size of one shot region is, for example, about 26 mm × 33 mm. It is possible to form one or more chip size patterns desired by the user in one shot area.
型４はさらに、パターン部４ａの周囲において外周が円形状のキャビティ（凹部）４ｂを有している。透過部材１３は、紫外線１１や加熱光を透過し、開口領域の一部とキャビティ４ｂとで囲まれる空間１４を密閉空間とするために配置されている。 The
インプリントに使用するインプリント材３が光硬化性である場合には、型４は硬化させるための照射光が透過可能な材料でなければならない。さらに、後述の加熱機構（加熱部）１５から射出される加熱光を透過する材料でなければならない。例えば、石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス等のガラス類を用いてもよい。型の材料は、サファイアや窒化ガリウム、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル、ポリプロピレンなどの樹脂でもよい。あるいはこれらの任意の積層材でもよい。 When the
保持機構７は、真空吸着力や静電気力により型４を引き付けて保持する型チャック１６と、型チャック１６と共に型４を移動させる駆動機構１７と、型４を変形させる変形機構１８とを有する。型チャック１６及び駆動機構１７は、照射部１０からの紫外線１１が基板２に到達するように、中心部に開口領域１９を有している。 The
変形機構１８は、型４に対して水平方向に外力を与えることにより、型４を所望の形状に変形させる。これにより、基板２側のパターン形成領域の形状とパターン部４ａの形状の差を低減させて、形成されるパターンの重ね合わせ精度を向上させることができる。 The
駆動機構１７は、型４をＺ軸方向に移動させる。これにより、型４とインプリント材３とを接触させる動作（押印）、または型４とインプリント材３とを引き離す動作（離型）を行う。駆動機構１７に採用するアクチュエータとして、例えば、リニアモータ又はエアシリンダがある。駆動機構１７は、粗動駆動系や微動駆動系など、複数の駆動系から構成されていてもよい。また、Ｚ軸方向だけでなく、型をＸ軸方向及びＹ軸方向、及び各軸周りの回転方向への動かすための駆動機構を備えていてもよい。これにより、型４の高精度な位置決めが可能となる。 The
基板ステージ５は、基板２を保持面２０ａに引き付けて基板２を保持する基板保持部であるチャック２０と、チャック２０と共に基板２を移動させる駆動機構２１とを有する。「引き付けて保持する」とはチャック２０に対して基板２の重力方向と同じ向きに、基板２の重力以外の力を加えている状態をいう。真空吸着力のほか、静電気力や機械的な基板２の押さえつけにより生じる力で基板２を保持してもよい。基準マーク２７は、基板ステージ５上に設けられており、型４をアライメントする際に利用される。 The
パターン形成領域に対してパターン部４ａの転写パターンを形成するパターン形成部は、押印、インプリント材３の硬化、離型等とを制御する手段を有する。本実施形態においてパターン形成部は、型４を移動させる駆動機構１７や型４を変形させる変形機構１８、型４を含む。パターンの形成は、後述の加熱機構１５が、制御部２５の作成した照度プロファイルに基づいてパターン形成領域を変形させている間に行う。 The pattern forming portion that forms the transfer pattern of the pattern portion 4a with respect to the pattern forming region has means for controlling imprinting, curing of the
駆動機構２１は基板２をＸＹ平面内で移動させる。これにより、型４と基板２上の下地パターンのパターン形成領域との位置合わせを行う。駆動機構２１に採用するアクチュエータとして、例えば、リニアモータ又はエアシリンダがある。駆動機構２１は、粗動駆動系や微動駆動系など、複数の駆動系を備えていてもよい。また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向だけでなく、基板２をＺ軸方向、及び各軸周りの回転方向への動かすための駆動機構を備えていてもよい。これにより、基板２の高精度な位置決めが可能となる。 The
半導体プロセスの過程によってパターン形成領域の形状はわずかに変形しているため、変形したパターン形成領域の形状を計測した後に、加熱機構１５は、光の照度を制御してパターン形成領域に照度プロファイルに対応する熱量を与える。パターン形成領域を加熱して、所望の形状に近づくように変形させることにより、パターン形成領域の形状とパターン部４ａの形状との差を低減することができる。 Since the shape of the pattern forming region is slightly deformed by the process of the semiconductor process, after measuring the shape of the deformed pattern forming region, the
図２は、加熱機構１５の構成を示す図である。光源６１は、加熱光を出射する。加熱光の波長は未硬化のインプリント材３が硬化せず、かつ基板２で熱として吸収される波長が好ましい。例えば、４００ｎｍ〜２０００ｎｍである。加熱光は光ファイバ６２や光学系６３を介してＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）６４に入射し、ＤＭＤ６４で選択的に反射された加熱光だけが基板２上に照射される。 FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the
加熱光の光路には、照射部１０から射出される紫外線１１を反射し、加熱光を透過する光学素子１２ａが配置されている。さらに加熱光の光路には、インプリント材３の充填を観察するためのモニタ２３の光源から射出される光を反射し、加熱光のほとんどを透過する光学素子（例えばダイクロイックミラー）１２ｂが配置されている。 An optical element 12a that reflects ultraviolet rays 11 emitted from the irradiation unit 10 and transmits the heating light is arranged in the optical path of the heating light. Further, in the optical path of the heating light, an optical element (for example, a dichroic mirror) 12b that reflects the light emitted from the light source of the
光源６１には、例えば、高出力半導体レーザが用いられる。光学系６３には、光源６１から射出された光を集光させる集光光学系（不図示）、集光光学系からの光の強度を均一化してＤＭＤ６４を照明するための均一照明光学系（不図示）を含む。均一照明光学系は、例えばマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）（不図示）等の光学素子を含む。 For the light source 61, for example, a high-power semiconductor laser is used. The optical system 63 includes a condensing optical system (not shown) that condenses the light emitted from the light source 61, and a uniform illumination optical system for illuminating the
ＤＭＤ６４は、加熱光を反射する複数のマイクロミラー（不図示）を含む。照射制御部６６は、各マイクロミラーを、マイクロミラーの配列面に対して所定の角度範囲で傾けることができる。 The DMD64 includes a plurality of micromirrors (not shown) that reflect the heating light. The
ＯＮ状態のマイクロミラーで反射された加熱光は、ＤＭＤ６４と基板２とを光学的に共役関係にする投影光学系６５により基板２上に結像される。ＯＦＦ状態のマイクロミラーで反射された光は、基板２に到達しない方向に反射される。加熱機構１５が、１つのパターン形成領域内で、加熱光を照射する領域と照射しない領域との分布を生じさせることにより、パターン形成領域を局所的に変形させることができる。 The heating light reflected by the micromirror in the ON state is imaged on the
照度プロファイルは、例えば、各マイクロミラーのＯＮ状態及びＯＦＦ状態の状態によって時間的及び空間的な熱量分布を示すプロファイルである。ＯＮ状態及びＯＦＦ状態の時間に関する情報と、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態の分布により形成されるパターン形成領域内の位置に応じた照度分布とを含んでいる。ＯＮ状態のマイクロミラーが多いほど、また、加熱光の照射時間が長いほど基板２上のパターン形成領域に対して大きな熱量を与えることができる。 The illuminance profile is, for example, a profile that shows a temporal and spatial heat quantity distribution depending on the ON state and the OFF state of each micromirror. It includes information on the time of the ON state and the OFF state, and an illuminance distribution according to the position in the pattern formation region formed by the distribution of the ON state and the OFF state. The larger the number of micromirrors in the ON state and the longer the irradiation time of the heating light, the larger the amount of heat can be given to the pattern forming region on the
図１を用いたインプリント装置１の構成の説明に戻る。塗布部２２は、基板２上のパターン形成領域に未硬化状態のインプリント材３を塗布する。一度に、一回の押印動作で必要となる分のインプリント材３だけを塗布する。そのため、基板ステージ５は、押印動作を終えるごとに、押印位置と塗布部２２の下方位置との間で基板２を往復移動させる。 Returning to the description of the configuration of the
モニタ２３は、光を用いて、型４のパターン部４ａにインプリント材３が充填される様子を観察する。これにより、パターン部４ａへの異物の挟まり、あるいはインプリント材３の未充填箇所を特定することができる。 The
先に記載した通り、半導体プロセスの過程によってパターン形成領域の形状は、倍率成分、平行四辺形成分、台形成分等の変形成分を組み合わせたように変形している。本実施形態のパターン形成装置では、変形したパターン形成領域の形状をより精度良く計測するための構成としての形状計測部（形状計測装置）１００を用いて、パターン形成領域の形状を計測する。形状計測部１００の構成に関しては図３及び４を用いて説明する。なお、インプリント装置１に形状計測部１００を組み込んでもよいし、インプリント装置１とは別に形状計測部１００を用意してもよい。 As described above, the shape of the pattern forming region is deformed by the process of the semiconductor process as if a combination of deformation components such as a magnification component, a parallel quadrilateral formation component, and a table formation component. In the pattern forming apparatus of the present embodiment, the shape of the pattern forming region is measured by using the shape measuring unit (shape measuring apparatus) 100 as a configuration for measuring the shape of the deformed pattern forming region with higher accuracy. The configuration of the
また、パターン形成領域の形状を計測する別の手段としてアライメント検出部２４を設けても良い。図１におけるアライメント検出部２４は、少なくとも、パターン形成領域に設けられた複数のマーク３６ａを検出する。例えば、パターン形成領域の周辺に設けられたマーク３６ａ、パターン部４ａに設けられたマーク３６ｂとを同時に検出する。マーク３６ａ、３６ｂの検出は、型４と基板２上のインプリント材３とを接触させる前後において行う。なお、型４とインプリント材３とを接触させる前と後のそれぞれで、位置合わせに用いるマークを変更してもよい。 Further, the
マーク３６ａは、複数のマーク３６ａが検出されることによりパターン形成領域の形状が把握できるものであればよい。パターン形成領域内に形成されていてもよいし、上述のようにパターン形成領域に隣接するスクライブライン上に形成されていてもよい。 The mark 36a may be any as long as the shape of the pattern forming region can be grasped by detecting a plurality of marks 36a. It may be formed in the pattern forming region, or may be formed on a scribe line adjacent to the pattern forming region as described above.
アライメント検出部２４の検出結果に基づいて、制御部２５は、マーク３６ａ、３６ｂのＸ軸方向、Ｙ軸方向、ωＺ方向への位置ずれ（シフト成分）を求めることができる。さらに、パターン形成領域の倍率成分の形状変化量を検出することが可能である。 Based on the detection result of the
なお、本実施形態においては、アライメント検出部２４は必須ではなく、形状計測部１００のみによってパターン形成領域の形状を計測することができる。例えば、パターン形成領域の形状の計測に関して、求められる精度に応じて形状計測部１００とアライメント検出部２４を使い分けることができる。 In this embodiment, the
アライメント検出部２４に関しては、検出するマークの数を増やすことができれば、パターン形成領域の形状の計測精度を上げることができる。例えば、パターン形成領域の近傍においてマークを形成可能な領域が小さい場合等には、アライメント検出部２４におけるパターン形成領域の形状の計測精度が十分でないおそれがある。このような場合には、後述する形状計測部１００によってパターン形成領域の形状を計測することで計測精度を向上させることができる。 With respect to the
制御部２５は、照射部１０、加熱機構１５、モニタ２３、保持機構７、基板ステージ５、塗布部２２、アライメント系２４、記憶部２６と回線を介して接続されており、前述の制御対象物を統括的に制御する。基板２上の複数のパターン形成領域に対して、押印動作を繰り返して順次パターンを形成する。 The control unit 25 is connected to the irradiation unit 10, the
制御部２５は、記憶部２６に格納されているプログラムを、制御部２５と接続されている前述の制御対象物を制御することで実行する。制御部２５は、インプリント装置１の他の構成要素と共通の筐体内に設置されてもよいし、筐体外に設置されてもよい。また、制御部２５は、制御対象物毎に異なる制御基板の集合体であってもよい。 The control unit 25 executes the program stored in the
パターン形成領域の形状を計測する形状計測部１００に関して図３及び４を用いて説明する。図３は形状計測部１００の側面図であり、図４は形状計測部１００の上面図である。形状計測部１００は、基板１０２上に光を照射し、基板１０２上で散乱された散乱光を検出することにより、基板１０２上のパターン形成領域の形状を計測する。 The
形状計測部１００の具体的な構成を順に説明する。ステージ１０１は、基板１０２を保持するとともに、ＸＹ面内を移動可能なステージである。照射部としての照明光学系１０３は、基板上に光を照射するための光学系であり、光源１０４、光源１０４から出射した光を反射するポリゴンミラー１０５、ｆθレンズ１０６を含む。 The specific configuration of the
光源１０４は、半導体レーザ等のレーザを出射するレーザ光源である。光源１０４から出射されるレーザ光の波長は、インプリント材を感光しない領域の波長であり、例えば、４００ｎｍ以上の波長のレーザ光が出射される。 The
光源１０４からのレーザ光は、ポリゴンミラー１０５のミラー面に照射される。ポリゴンミラー１０５は、４面から６面程度のミラーを多角形状に構成したものである。ポリゴンミラー１０５は、１分間に数万回転程度のスピードで高速回転する。 The laser beam from the
ポリゴンミラー１０５によって反射されたレーザー光を、ｆθレンズ１０６に導くことで、ポリゴンミラー１０５の等速回転運動を、基板１０２上におけるスポット光の等速直線運動に変換する。 By guiding the laser beam reflected by the
図４において、Ａはスポット光の走査方向を示し、Ｂはステージ１０１の走査方向を示している。ステージの走査方向Ｂは、スポット光の走査方向Ａの対して垂直な方向となる。照明光学系１０３は、レーザ光が基板１０２に対して、垂直、または斜めに照射されるように配置される。 In FIG. 4, A indicates the scanning direction of the spot light, and B indicates the scanning direction of the
基板１０２上にパターンや異物等の物体１０８が存在すると、当該物体１０８によりレーザ光が散乱され、散乱光が生じる。この散乱光を検出部としての受光部１０９により検出することで、基板１０２上のパターン形成領域の形状を計測することができる。上述したように、ポリゴンミラー１０５とｆθレンズ１０６を用いて、基板１０２上をレーザ光により走査することで、基板１０２の全面にわたってパターン形成領域の形状を計測することができる。 When an
なお、強度の弱い光を高速に検出するために、受光部１０９として光電子増倍管やフォトダイオードが用いられる。受光部１０９は、物体１０８によって後方散乱または側方散乱された散乱光を検出可能な位置に配置される。 A photomultiplier tube or a photodiode is used as the
ステージ１０１の位置決め制御や、光源１０４のレーザ出力タイミング等の制御、ポリゴンミラー１０５の回転制御等は、図１における制御部２５によって制御される。また、制御部２５は、受光部１０９から出力された連続的なアナログ電気信号をデジタル信号に変換して信号処理を行う。信号処理の一例として、ガウス分布で表される散乱光の検出信号の重心を求めて、物体１０８の位置や大きさを求める処理が挙げられる。なお、これらの制御をインプリント装置１の制御部２５ではなく、形状測定部１００に設けられた制御部１１０によって実行しても良い。 The positioning control of the
図５は、既存パターンが形成された基板１０２を示している。回路の集積化に伴い、半導体デバイス等の製造においては回路パターンを積層することが一般的となっている。そのため、図５で示したように、既存パターンが形成された基板上に、既存パターンの形状と重ね合わせて別のパターンを形成することが求められる。 FIG. 5 shows the
図５（Ａ）に示したように、基板上には複数のショット領域Ｓがあり、各ショット領域Ｓ内のパターン形成領域３１に回路パターンが形成されている。図５（Ｂ）は、１つのショット領域を拡大したものである。半導体製造プロセスの過程において、パターン形成領域の形状は変形し、その変形成分は、倍率成分、台形成分等を組み合わせたものである。図５（Ｂ）において、実線３１はパターン形成領域の理想的な形状を示しており、破線３１Ａは変形したパターン形成領域の形状を示している。変形したパターン形成領域３１Ａの形状の計測精度を高めることで、既存パターンに対して高い重ね合わせ精度で次工程のパターンを形成することができる。 As shown in FIG. 5A, there are a plurality of shot regions S on the substrate, and a circuit pattern is formed in the
本実施形態においては、基板１０２上に光を照射し、基板上のパターンで散乱された光を上述した形状計測部１００によって検出した結果に基づいて、パターン形成領域３１Ａの形状を求めている。以下、パターン形成領域の形状の具体的な求め方について説明する。 In the present embodiment, the shape of the
パターン形成領域３１Ａの外縁には段差があるため、上述した形状計測部１００によって基板１０２を走査することで、パターン形成領域３１Ａの外縁に対応する位置から散乱された光が、受光部２０９においてスポット光として検出される。検出されたスポット光を基板１０２面内にプロットすると、図５（Ｃ）のような結果が得られる。図５（Ｃ）において、３１Ｂは検出されたスポット光の配列を表している。 Since there is a step on the outer edge of the
形状計測部１００におけるレーザ光の走査速度や基板１０２に照射されるレーザ光のスポット径に応じて、図５（Ｃ）に示したスポット光の大きさは変化する。パターン形成領域の形状計測に求められる精度に応じて、レーザ光の走査速度やレーザ光のスポット径は適宜変更することができる。 The size of the spot light shown in FIG. 5C changes according to the scanning speed of the laser light in the
このように、形状計測部１００によってパターン形成領域３１Ａの形状を精度良く計測することができる。これにより、パターン形成領域の変形に対応して、加熱機構１５によるパターン形成領域の変形量、及び変形機構１８による型のパターン領域の変形量を適切に設定した上でパターン形成を行うことが可能となる。結果として、既存パターンに対して高い重ね合わせ精度で次工程のパターンを形成することができる。 In this way, the
なお、必ずしも加熱機構１５によるパターン形成領域の変形と、変形機構１８により型のパターン領域の変形の両方を実施する必要はない。加熱機構１５によるパターン形成領域の変形と、変形機構１８により型のパターン領域の変形との少なくとも一方を実施することで上述した重ね合わせ精度向上の効果が得られる。 It is not always necessary to perform both the deformation of the pattern forming region by the
また、形状計測部１００の計測結果からショット領域Ｓ（パターン形成領域）の配列情報を求めることができる。図６に示したように、基板１０２上の各ショット領域Ｓは一直線上に位置しているわけではなく、半導体プロセスの過程等により、一般的に基板１０２の面内方向にずれて位置している。形状計測部１００によってスポット光の配列を計測することにより、図６に示したように、ショット領域Ｓの配列情報を得ることができる。このショット領域Ｓの配列情報に基づいてパターン形成を行うことで、既存パターンに対して高い重ね合わせ精度で次工程のパターンを形成することができる。 Further, the arrangement information of the shot region S (pattern formation region) can be obtained from the measurement result of the
なお、形状計測部１００の計測結果に基づいて、基板１０２上に異物が存在するか否かの検査（異物検知）を行うことも可能である。図３、４における物体１０８が異物である場合にも、当該異物によって散乱光が発生し、この散乱光が受光部１０９において検出される。例えば、受光部１０９において検出されるスポット光の強度に基づいて、基板１０２上にパターンが存在するのか、または異物が存在するのかを区別することができる。 It is also possible to inspect whether or not foreign matter is present on the substrate 102 (foreign matter detection) based on the measurement result of the
本実施形態では、制御部２５が異物検知部としての機能を有する。異物検知の具体的な方法としては、図７で示したように、パターンによって散乱された光の強度Ｘと異物によって散乱された光の強度Ｙを比較することが考えられる。一般的に、パターンによって散乱された光の強度の方が、異物によって散乱された光の強度よりも強くなるため、所定の閾値を設けて、当該閾値と検出された光強度の強弱によって両者を区別することができる。 In the present embodiment, the control unit 25 has a function as a foreign matter detection unit. As a specific method for detecting foreign matter, as shown in FIG. 7, it is conceivable to compare the intensity X of the light scattered by the pattern with the intensity Y of the light scattered by the foreign matter. In general, the intensity of the light scattered by the pattern is stronger than the intensity of the light scattered by the foreign matter. Therefore, a predetermined threshold value is set, and both are determined by the threshold value and the detected intensity of the light intensity. Can be distinguished.
なお両者を区別するための別の方法として、以下の方法が考えられる。例えば、基板上に形成されるパターンの配置が既知であることを利用した方法がある。基板上のパターンの配置情報から、図７において、パターンによって散乱された光の強度のピーク位置を予測することができる。予測された位置以外にピークが現れた場合に、当該ピーク位置に対応する基板上の箇所に異物が存在すると推定することができる。 The following method can be considered as another method for distinguishing between the two. For example, there is a method utilizing the fact that the arrangement of patterns formed on the substrate is known. From the arrangement information of the pattern on the substrate, the peak position of the intensity of the light scattered by the pattern can be predicted in FIG. 7. When a peak appears at a position other than the predicted position, it can be estimated that a foreign substance exists at a position on the substrate corresponding to the peak position.
また、一般的に、基板上のショット領域は周期的に配列されているため、パターンによって散乱された光の強度ピークも周期的に表れる。周期的な強度ピーク以外に光の強度ピークが現れた場合に、当該ピーク位置に対応する基板上の箇所に異物が存在すると推定することができる。 Further, since the shot regions on the substrate are generally arranged periodically, the intensity peaks of the light scattered by the pattern also appear periodically. When a light intensity peak appears in addition to the periodic intensity peak, it can be estimated that foreign matter is present at a location on the substrate corresponding to the peak position.
本実施形態では、インプリント装置１の制御部２５が異物検知部としての機能を有する例と示したが、異物検知部としての機能をインプリント装置１の外部に設けても良い。 In the present embodiment, the control unit 25 of the
（変形例）
これまでは、ポリゴンミラー１０５を用いて、基板上をレーザ光によって走査する実施例について説明したが、ポリゴンミラー１０５を用いる代わりに、基板ステージを基板の面内方向に動かしても良い。これにより、基板の全面にわたってレーザ光により走査を行うことができる。また、基板ステージの移動と、基板の回転駆動を組み合わせても良い。(Modification example)
So far, an example in which the
また、本発明は、インプリント装置に限られず、パターンが形成された原版を透過した露光光を用いて基板上にパターンを形成する露光装置やＥＵＶ光の照射により基板上にレジストの潜像パターンを形成するリソグラフィ装置等にも適用可能である。例えば、露光装置においては、形状計測部１００によって計測されたパターン形成領域の形状に応じて整形された露光光を用いてパターン形成を行うことで、既存パターンに対して高い重ね合わせ精度で次工程のパターンを形成することができる。 Further, the present invention is not limited to the imprinting apparatus, but also an exposure apparatus for forming a pattern on a substrate using exposure light transmitted through an original plate on which a pattern is formed, or a latent image pattern of a resist on a substrate by irradiation with EUV light. It can also be applied to a lithography apparatus or the like for forming. For example, in an exposure apparatus, by forming a pattern using exposure light shaped according to the shape of a pattern forming region measured by the
（物品の製造方法）
つぎに、上述の形状計測部を備えたインプリント装置を用いた物品の製造方法について説明する。例えば、物品としての半導体デバイスは、基板に集積回路を作る前工程と、前工程で作られた基板上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、インプリント装置を使用して基板上のインプリント材にパターンを形成する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。本実施形態の半導体デバイスの製造方法によれば、従来よりも高品位の物品としての半導体デバイスを製造することができる。(Manufacturing method of goods)
Next, a method of manufacturing an article using the imprint device provided with the above-mentioned shape measuring unit will be described. For example, a semiconductor device as an article is manufactured by going through a pre-process of forming an integrated circuit on a substrate and a post-process of completing an integrated circuit chip on the substrate produced in the pre-process as a product. The pre-process includes a step of forming a pattern on the imprint material on the substrate using an imprint device. The post-process includes an assembly process (dicing, bonding) and a packaging process (encapsulation). According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, it is possible to manufacture a semiconductor device as an article of higher quality than before.
インプリント装置を用いて形成した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは各種物品を製造する際に一時的に用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用の型等が挙げられる。 The pattern of the cured product formed by using the imprint device is permanently used for at least a part of various articles or temporarily used in manufacturing various articles. The article is an electric circuit element, an optical element, a MEMS, a recording element, a sensor, a mold, or the like. Examples of the electric circuit element include volatile or non-volatile semiconductor memories such as DRAM, SRAM, flash memory, and MRAM, and semiconductor elements such as LSI, CCD, image sensor, and FPGA. Examples of the mold include a mold for imprinting.
硬化物のパターンは、上記物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。 The cured product pattern is used as it is as a constituent member of at least a part of the above-mentioned article, or is temporarily used as a resist mask. The resist mask is removed after etching or ion implantation in the substrate processing process.
次に、物品の具体的な製造方法について説明する。図８（ａ）に示すように、絶縁体等の被加工材２ｚが表面に形成されたシリコンウエハ等の基板１ｚを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材２ｚの表面にインプリント材３ｚを付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材３ｚが基板上に付与された様子を示している。 Next, a specific manufacturing method of the article will be described. As shown in FIG. 8A, a substrate 1z such as a silicon wafer on which a work material 2z such as an insulator is formed on the surface is prepared, and subsequently, a substrate 1z such as a silicon wafer is introduced into the surface of the work material 2z by an inkjet method or the like. The printing material 3z is applied. Here, a state in which a plurality of droplet-shaped imprint materials 3z are applied onto the substrate is shown.
図８（ｂ）に示すように、インプリント用の型４ｚを、その凹凸パターンが形成された側を基板上のインプリント材３ｚに向け、対向させる。図８（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１と型４ｚとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｚは型４ｚと被加工材２ｚとの隙間に充填される。この状態で型４ｚを透して硬化用のエネルギーとしての光を照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。 As shown in FIG. 8B, the imprint mold 4z is opposed to the imprint material 3z on the substrate with the side on which the uneven pattern is formed facing. As shown in FIG. 8C, the
図８（ｄ）に示すように、インプリント材３ｚを硬化させた後、型４ｚと基板１ｚを引き離すと、基板１ｚ上にインプリント材３ｚの硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、型の凹部が硬化物の凸部に、型の凹部が硬化物の凸部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材３ｚに型４ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。 As shown in FIG. 8D, when the mold 4z and the substrate 1z are separated from each other after the imprint material 3z is cured, a pattern of the cured product of the imprint material 3z is formed on the substrate 1z. The pattern of the cured product has a shape in which the concave portion of the mold corresponds to the convex portion of the cured product and the concave portion of the mold corresponds to the convex portion of the cured product, that is, the uneven pattern of the mold 4z is transferred to the imprint material 3z. It will have been done.
図８（ｅ）に示すように、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材２ｚの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝５ｚとなる。図８（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材２ｚの表面に溝５ｚが形成された物品を得ることができる。ここでは硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。 As shown in FIG. 8 (e), when etching is performed using the pattern of the cured product as an etching resistant mask, the portion of the surface of the work material 2z that has no cured product or remains thin is removed, and the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and modifications can be made within the scope of the gist thereof.
２、１０２ 基板
１０３ 照射部
１０９ 検出部2, 102
Claims (13)
Translated fromJapanese前記照射部から照射された光であって、前記基板上に形成されたパターンによって散乱された散乱光を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて前記パターン形成領域の形状を求める制御部を含むことを特徴とする形状計測装置。An irradiation unit that irradiates a substrate on which a pattern is formed in a pattern formation region with light,
A detection unit that detects the scattered light emitted from the irradiation unit and scattered by the pattern formed on the substrate, and a detection unit.
A shape measuring device including a control unit that obtains the shape of the pattern forming region based on the detection result of the detection unit.
前記照射部から照射された光であって、前記基板上に形成されたパターンによって散乱された散乱光を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて前記複数のパターン形成領域の配列を求める制御部を含むことを特徴とする形状計測装置。An irradiation unit that irradiates a substrate on which patterns are formed in a plurality of pattern formation regions with light,
A detection unit that detects the scattered light emitted from the irradiation unit and scattered by the pattern formed on the substrate, and a detection unit.
A shape measuring device including a control unit that obtains an arrangement of the plurality of pattern forming regions based on the detection result of the detection unit.
前記照射部から照射された光を前記基板に対して走査させるために、前記基板ステージは、前記基板の面内方向に移動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の形状計測装置。Further having a substrate stage for holding the substrate
The invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the substrate stage moves in the in-plane direction of the substrate in order to scan the substrate with the light emitted from the irradiation unit. Shape measuring device.
前記基板に対して光を照射する照射部と、
前記照射部から照射された光であって、前記基板上に形成されたパターンによって散乱された散乱光を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果から得られた前記パターン形成領域の形状に対応するように、前記基板上に形成されたパターンの上にパターンを形成するパターン形成部を含むことを特徴とするパターン形成装置。A pattern forming apparatus that superimposes a pattern on a pattern forming region on a substrate on which a pattern is formed.
An irradiation unit that irradiates the substrate with light,
A detection unit that detects the scattered light emitted from the irradiation unit and scattered by the pattern formed on the substrate, and a detection unit.
A pattern forming apparatus including a pattern forming portion that forms a pattern on a pattern formed on the substrate so as to correspond to the shape of the pattern forming region obtained from the detection result of the detecting portion. ..
前記基板に対して光を照射する照射部と、
前記照射部から照射された光であって、前記基板上に形成されたパターンによって散乱された散乱光を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果から得られた前記複数のパターン形成領域の配列に対応するように、前記基板上に形成されたパターンの上にパターンを形成するパターン形成部を含むことを特徴とするパターン形成装置。A pattern forming apparatus that superimposes a pattern on a plurality of pattern forming regions on a substrate on which a pattern is formed.
An irradiation unit that irradiates the substrate with light,
A detection unit that detects the scattered light emitted from the irradiation unit and scattered by the pattern formed on the substrate, and a detection unit.
A pattern characterized by including a pattern forming portion that forms a pattern on a pattern formed on the substrate so as to correspond to an arrangement of the plurality of pattern forming regions obtained from the detection result of the detecting portion. Forming device.
前記照射部から照射された光を前記基板に対して走査させるために、前記基板ステージは、前記基板の面内方向に移動することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のパターン形成装置。Further having a substrate stage for holding the substrate
The invention according to any one of claims 5 to 7, wherein the substrate stage moves in the in-plane direction of the substrate in order to scan the substrate with the light emitted from the irradiation unit. Pattern forming device.
前記異物検知部は、前記パターンによって散乱された散乱光の光強度と、前記基板上に位置する異物によって散乱された散乱光の光強度との比較により前記異物の検知を行うことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載のパターン形成装置。It further has a foreign matter detection unit that detects foreign matter on the substrate based on the detection result of the detection unit.
The foreign matter detecting unit is characterized in that the foreign matter is detected by comparing the light intensity of the scattered light scattered by the pattern with the light intensity of the scattered light scattered by the foreign matter located on the substrate. The pattern forming apparatus according to any one of claims 5 to 8.
前記異物検知部は、所定の閾値と、前記検出部によって検出された光の強度とを比較することで前記異物の検知を行うことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載のパターン形成装置。It further has a foreign matter detection unit that detects foreign matter on the substrate based on the detection result of the detection unit.
The method according to any one of claims 5 to 8, wherein the foreign matter detecting unit detects the foreign matter by comparing a predetermined threshold value with the intensity of light detected by the detecting unit. Pattern forming device.
前記パターン形成部は、前記検出部の検出結果から得られた前記パターン形成領域の形状に対応するように、前記型または前記パターン形成領域の少なくとも一方を変形させた状態で、前記型とインプリント材を接触させることによりパターン形成を行うことを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１項に記載のパターン形成装置。The pattern forming apparatus is an imprinting apparatus for forming a pattern of an imprint material in a pattern forming region on a substrate by using a mold including a pattern portion on which a pattern is formed.
The pattern forming portion is imprinted with the mold in a state where at least one of the mold or the pattern forming region is deformed so as to correspond to the shape of the pattern forming region obtained from the detection result of the detection unit. The pattern forming apparatus according to any one of claims 5 to 10, wherein the pattern is formed by bringing the materials into contact with each other.
前記パターン形成部は、前記検出部の検出結果から得られた前記パターン形成領域の形状に対応するように整形された露光光を用いて、前記原版のパターンを前記基板に転写することを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１項に記載のパターン形成装置。The pattern forming apparatus is an exposure apparatus that transfers an original pattern to a substrate using exposure light.
The pattern forming unit is characterized in that the pattern of the original plate is transferred to the substrate by using the exposure light shaped so as to correspond to the shape of the pattern forming region obtained from the detection result of the detecting unit. The pattern forming apparatus according to any one of claims 5 to 10.
前記パターンが形成された基板を加工する工程を含むことを特徴とする物品の製造方法。A step of forming a pattern on the substrate by using the pattern forming apparatus according to any one of claims 5 to 12.
A method for producing an article, which comprises a step of processing a substrate on which the pattern is formed.
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