JP2000323461A - 微細パターン形成装置、その製造方法、および形成方法 - Google Patents

微細パターン形成装置、その製造方法、および形成方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ナノインプリントによるパターニングのアラ
イメント可能な微細パターン形成装置、その製造方法、
および形成方法を提供する。 【解決手段】 ナノインプリントのモールドを、光等を
透過可能なモールド基板に設け、このモールド基板に位
置参照用のマークを設ける。ウェハにも、モールド基板
のマークに対応したマークを形成する。モールド基板で
のモールドの位置決めを精度良く行うために、ナノイン
プリントのモールドは、モールド基板にマークを形成し
た後に、マーク位置を参照して形成する。モールド基板
にモールドとマークを形成することによって、ウェハ上
側から、光等によってモールド基板を透過してモールド
基板のマークとウェハのマークを同時に観察・参照する
ことでウェハとモールドとの相対位置をアライメントす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、微細パターン形成
装置、その製造方法、および形成方法に係り、特に、半
導体製造方法における半導体装置のパターニング技術、
およびその位置合わせに用いて好適な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造に際して、100nm(ナノ
メートル)以下の半導体構造のパターニングと量産性を
両立させる技術として、米国特許5,772,905号
公報に記載されているナノインプリントの技術が存在し
ている。この米国特許公報には、25nm(ナノメート
ル)以下のサイズをもつパターンのモールドを形成し、
これをレジスト膜に押し付けることでレジストの微細パ
ターニングを行なう方法が開示されている。
【0003】図6は、従来のナノインプリントによる微
細パターニングの一例である。この例においては、図6
(a)に示すように、ウェハ3上にパターニング用のレ
ジストを塗布し、一方、モールド台7の上にモールド1
を形成する。次いで、図6(b)に示すように、このモ
ールド1をレジスト2へ押しつけることによって、モー
ルド1のパターンをレジスト2へ転写する。ここで、図
6(c)に示すように、レジスト2の膜厚がモールド1
の凸部分の高さよりも大きい場合は、異方性のあるリア
クティブイオンエッチング(図中ではRIE)でエッチ
ングを施し、パターン凹部でウェハ3表面を露出させ
る。上記米国特許5,772,905号公報記載のナノ
インプリントによるパターニング方法においては、25
nm(ナノメートル)以下程度のパターニングを一括し
て行なうことが出来る点で有用である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ナノインプリント法では、モールドを形成しているモー
ルド基板が光、あるいは電子線を透過させないため、下
のウェハとの相対位置を知る手段が無い。そのため、ウ
ェハ上側からモールド基板位置を制御してパターニング
が行えないという問題がある。さらに、同一ウェハ上を
分割してパターニングする場合においても、それぞれの
分割部分との相対位置を知る手段が無い。加えて、2層
以上にわたるインプリントをおこなう場合においても、
これら2層間における位置合わせの方法が無い。これら
の場合にも、ウェハ上側からモールド基板位置を制御し
て複数回のパターニングを行えないという問題がある。
また、大規模の集積半導体装置を製造する際、一つのウ
ェハ上で幾つかのチップを順番にパターニングすること
が必要であり、各々のチップ間の相対位置の位置合わせ
が行えない場合には、半導体製造への応用が困難であ
る、さらに実際の半導体装置の製造においては、多層に
わたるパターニングの位置合わせが不可欠である。以上
のことから、現行のナノインプリントの方法を半導体装
置の製造に適用することは困難であるという問題があっ
た。
【0005】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、少なくとも以下の目的のうちの1つを達成しよう
とするものである。 ナノインプリントによるパターニングのアライメント
可能な微細パターン形成装置を提供すること。 上記の可能な微細パターン形成装置の製造方法を提供
すること。 ナノインプリントによるパターニングのアライメント
可能な微細パターン形成方法を提供すること。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の微細パターン形
成装置においては、ウェハに一括パターン形成する微細
パターン形成装置において、パターン形成手段が光、電
子、イオン、またはX線等を透過させるパターン形成基
板に設けられることにより上記課題を解決した。本発明
は、前記パターン形成基板に、前記パターン形成手段と
前記ウェハとの位置決めにおける位置参照用のマークが
形成されることができる。本発明は、前記パターン形成
基板に、前記パターン形成手段が直接形成されるか、ま
たは、パターン形成台を介して形成される手段を選択す
ることができる。本発明は、前記ウェハには、該ウェハ
と前記パターン形成手段との位置決めにおける位置参照
用のマークが形成され、該マークと、前記パターン形成
基板のマークとが平面視して略同一形状に形成されるこ
とが好ましい。本発明は、前記パターン形成手段が、モ
ールドとされるか、または、平面状の電子線源とされる
ことが選択できる。本発明の微細パターン形成装置の製
造方法は、上記微細パターン形成装置において、前記ウ
ェハのマークと、前記パターン形成基板のマークとを、
同一のマーク形成用モールドにより形成することにより
上記課題を解決した。本発明の微細パターンの形成方法
は、ウェハに一括パターン形成する微細パターン形成方
法において、光、電子、イオン、またはX線等を透過さ
せるパターン形成基板に設けられるパターン形成手段
と、前記ウェハとの位置決めを、光、電子、イオン、ま
たはX線等を用いて前記パターン形成基板を透過して観
察・参照することによりおこなうことができる。
【0007】本発明においては、ナノインプリントの位
置アライメント方法が、ナノインプリントのモールド
(パターン形成手段)を、光、電子、イオン、またはX
線等を透過可能なモールド基板(パターン形成基板)に
設け、このモールド基板に位置参照用のマークを設ける
ことができる。ウェハにも、モールド基板のマークに対
応したマークを形成する。モールド基板に対するモール
ドの相対位置決めを精度良く行うために、ナノインプリ
ントのモールドを、モールド基板にマークを形成した後
に、このマーク位置を参照して形成する。モールド基板
にモールドとマークを形成することによって、ウェハの
モールド基板と反対側から、光、電子、イオン、または
X線等によってモールド基板を透過してモールド基板の
マークとウェハのマークとを同時に観察・参照すること
ができ、ウェハとモールドとの相対位置をアライメント
することが出来る。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る微細パターン
形成装置、その製造方法、および形成方法の第1実施形
態を、図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態の
微細パターン形成装置におけるモールド基板を示す斜視
図、図2は、本実施形態の微細パターン形成方法を示す
正断面図である。図1ないし図2において、符号1はモ
ールド、2はレジスト、3はウェハである。
【0009】本実施形態においては、図1に示すよう
に、ナノインプリントに用いるモールド(パターン形成
手段)1は、光等の透過性を有するモールド基板(パタ
ーン形成基板)4上に形成する。アライメント用のマー
ク5も同じモールド基板4上に形成する。図1に示す本
実施形態では、モールド1は従来技術と同様にシリコン
基板などのモールド台(パターン形成台)7をモールド
基板4上に張り付けて、そのモールド台7上に酸化膜な
どを加工することにより形成する。
【0010】従来の技術においては、モールド台7は光
を透過しない材料を用いており、マーク5などを形成し
ても、ウェハ3上面からウェハ3位置とモールド1の位
置を同時に参照あるいは確認することができない。一
方、本実施形態においては、光等が透過するモールド基
板4を用いることでウェハ3上面からウェハ3位置とモ
ールド1の位置を参照あるいは確認できる。このよう
に、第1実施形態の特徴は、光を透過させるモールド基
板4上に、モールド1と位置参照用のマーク5との2つ
を形成する点にある。
【0011】インプリントの過程ではモールド1をウェ
ハ3に押しつけたり、ウェハ3を加熱したりするため、
モールド基板4は光を透過させる性質を持つだけではな
く、同時に耐熱性、機械的強度を持つことが望ましい。
このことから、モールド基板4の材料としては耐熱ガラ
スを用いることが望ましい。ナノインプリントの過程
で、温度を上昇させない場合は通常のガラスでも可能で
ある。
【0012】モールド基板4上のマーク5は、クロムを
用いて形成することができるが、光に対してコントラス
トが得られる材料であれば何でも良い。マーク5とモー
ルド基板4との密着性を有する材料を選ぶのが望まし
い。他にタングステンなどの金属を用いても同様の効果
を得ることができる。
【0013】次にアライメント方法について説明する。
本実施形態の微細パターン形成方法においては、図2に
示すように、転写される側のウェハ3上にはあらかじめ
アライメント用のマーク6を形成しておく。マーク6の
形状は、ウェハ3とのコントラストが光で得られるもの
であれば何でも良い。具体的には、金属をウェハ3上に
堆積したもの、ウェハ3をエッチングして溝状に形成し
たものなどを用いることができる。モールド基板4上の
マーク5と、ウェハ3上のマーク6を、モールド基板4
のウェハ3と反対側から参照し、ウェハ3とモールド1
との相対位置のアライメントを行う。
【0014】マーク5,6位置の確認は、マーク5,6
付近にレーザー光を照射し、反射信号を検出して、その
強度の変化を観察することで行う。また、人間が眼で確
認することでも同様の効果を得ることができる。
【0015】ここで、位置決め時の精度を向上するため
に、モールド基板4上のマーク5は、ウェハ3上のマー
ク6と形状・大きさを平面視して同じ形状にすることが
好ましい。ウェハ3上のマーク6はウェハ3とのコント
ラストが得られる材料を選ぶのが望ましい。図2に示す
ように、本実施形態においては、エッチングにより溝状
に形成したマークを用いている。さらに、位置精度の向
上のためには、モールド基板4のマーク5と、ウェハ3
上のマーク6との位置、形状を出来る限り一致させるこ
とが望ましい。パターニングを行う前に、マーク形成用
モールドを別に用意し、ウェハ3およびモールド基板4
上のマーク5,6に対して、共通のマーク形成用モール
ドを用いて形成することで、マーク形成の位置精度を向
上することができる。
【0016】本実施形態の微細パターン形成装置、その
製造方法、および形成方法によれば、ナノインプリント
によるパターニングのアライメント可能な微細パターン
形成装置、その製造方法、および形成方法を提供し、こ
の際、さらに、モールドとウェハとの位置決めの精度を
高いレベルにすることができるという効果を奏する。
【0017】以下、本発明に係る微細パターン形成装
置、その製造方法、および形成方法の第2実施形態を、
図面に基づいて説明する。図3は、本実施形態の微細パ
ターン形成装置におけるモールド基板を示す斜視図、図
4は、本実施形態の微細パターン形成方法を示す正断面
図である。本実施形態において、図1ないし図2に示す
第1実施形態と異なる点は、モールド1をモールド台7
を用いずにモールド基板4上に直接形成する点である。
【0018】具体的には、光を透過させるモールド基板
4上に、図1ないし図2に示したモールド台7を設ける
ことなくモールド1を直接形成する。モールド1の材質
は機械的な強度と、モールド基板4との密着性があれば
何でもよい。モールド基板4上のマーク5の材料と同様
に、クロム、タングステンなどを用いることが可能であ
る。本実施形態の微細パターン形成装置、その製造方
法、および形成方法によれば、第1実施形態と同様の効
果を奏するとともに、さらに、上述した構造により、よ
り簡便にモールド1とマーク5を形成することができ、
モールド1、マーク5の形成の工程を少なくすることが
可能である。さらに、モールド1形成後に収束イオンビ
ームなどでモールド1の形状等を修正することが可能で
ある。
【0019】なお、上記の実施形態のいずれについて
も、レーザー光の代わりに電子線、X線の散乱強度の変
化を検出しても目的を達することができる。その場合は
電子線、あるいはX線を透過させる材料からなるモール
ド基板4にモールド1を設け、モールド基板4上およ
び、ウェハ3上に設ける位置アライメント用のマーク
5,6はそれぞれ電子線、あるいはX線を散乱する材料
で構成する。モールド基板4およびウェハ3の相対位置
は、それぞれ、電子線あるいはX線の散乱強度の変化を
検出することで検知することができる。
【0020】以下、本発明に係る微細パターン形成装
置、その製造方法、および形成方法の第3実施形態を、
図面に基づいて説明する。図5は、本実施形態の微細パ
ターン形成装置における平面状電子線源基板を示す斜視
図である。本実施形態において、図1ないし図4に示す
第1および第2実施形態と異なる点は、パターン形成手
段としてモールド1のかわりに平面状の電子線源を設け
る点である。
【0021】本実施形態において、図5に示すように、
モールド1のかわりに平面電子源(パターン形成手段)
9を設けてある。電子源支持基板8は、図1ないし4に
おけるモールド基板4と略同様のものとされ、光、電
子、X線あるいはイオンビーム等を透過させる材料で構
成する。この電子源支持基盤(パターン形成基板)8に
は、裏面ゲート電極11 および表面ゲート電極12が
設けられ、これらはそれぞれ平面電子源9の裏面電極1
0および表面電極13と接続する。本実施形態の微細パ
ターン形成装置、その製造方法、および形成方法によれ
ば、第1,第2実施形態と同様の効果を奏するととも
に、さらに、上述した構造により、電子線による微細パ
ターン形成を行うことができる。
【0022】
【発明の効果】本発明の微細パターン形成装置、その製
造方法、および形成方法によれば、以下の効果を奏す
る。 (1)パターン形成手段が光、電子、イオン、またはX
線を透過させるパターン形成基板に設けられることによ
り、光、電子、イオン、またはX線を用いて前記パター
ン形成基板を透過してウェハとパターン形成基板との位
置状態を観察・参照することにより位置決めが可能とす
ることができる。 (2)これを繰り返して行うことにより、ナノインプリ
ントのパターニングを、同一ウェハ上の異なる位置、あ
るい は多層にわたってアライメントすることが可能で
ある微細パターン形成装置を提供することができる。 (3)前記パターン形成基板に、前記パターン形成手段
と前記ウェハとの位置決めにおける位置参照用のマーク
が形成されることにより、位置決めにおける精度を、よ
り向上することができる。 (4)前記ウェハには、該ウェハと前記パターン形成手
段との位置決めにおける位置参照用のマークが形成され
ることにより、位置決めにおける精度を、より向上する
ことができ、前記ウェハのマークと、前記パターン形成
基板のマークとが平面視して略同一形状に形成されるこ
とによりさらに位置決めにおける精度を、より向上する
ことができる。 (5)前記ウェハのマークと、前記パターン形成基板の
マークとを、同一のマーク形成用モールドにより形成す
ることにより、マーク形成の位置精度を向上することが
でき、位置決めにおける精度を、より向上することがで
きる。 (6)上記により、ナノインプリントによるパターニン
グのアライメント可能な微細パターン形成装置、その製
造方法、および形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の微細パターン形成装置、その製造方
法、および形成方法の第1実施形態の微細パターン形成
装置におけるモールド基板を示す斜視図である。
【図2】 本発明の微細パターン形成装置、その製造方
法、および形成方法の第1実施形態の微細パターン形成
方法を示す正断面図である。
【図3】 本発明の微細パターン形成装置、その製造方
法、および形成方法の第2実施形態の微細パターン形成
装置におけるモールド基板を示す斜視図である。
【図4】 本発明の微細パターン形成装置、その製造方
法、および形成方法の第2実施形態の微細パターン形成
方法を示す正断面図である。
【図5】 本発明の微細パターン形成装置、その製造方
法、および形成方法の第3実施形態の微細パターン形成
装置における電子源支持基板を示す斜視図である。
【図6】 従来の微細パターン形成を示す正断面図であ
る。
【符号の説明】
1…モールド,2…レジスト,3…ウェハ,4…モール
ド基板(パターン形成基板),5,6…マーク,7…モ
ールド台(パターン形成台),8…電子源支持基盤(パ
ターン形成基板),9…平面電子源 (パターン形成手
段),10…裏面電極,11…裏面ゲート電極,12…
表面ゲート電極12

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェハに一括パターン形成する微細パタ
    ーン形成装置において、パターン形成手段が光、電子、
    イオン、またはX線を透過させるパターン形成基板に設
    けられることを特徴とする微細パターン形成装置。
  2. 【請求項2】 前記パターン形成基板に、前記パターン
    形成手段と前記ウェハとの位置決めにおける位置参照用
    のマークが形成されることを特徴とする請求項1記載の
    微細パターン形成装置。
  3. 【請求項3】 前記パターン形成基板に、前記パターン
    形成手段が直接形成されるか、または、パターン形成台
    を介して形成されることを特徴とする請求項1または2
    記載の微細パターン形成装置。
  4. 【請求項4】 前記ウェハには、該ウェハと前記パター
    ン形成手段との位置決めにおける位置参照用のマークが
    形成され、該マークと、前記パターン形成基板のマーク
    とが平面視して略同一形状に形成されることを特徴とす
    る請求項1から3のいずれか記載の微細パターン形成装
    置。
  5. 【請求項5】 前記パターン形成手段が、モールドとさ
    れるか、または、平面状の電子線源とされることを特徴
    とする請求項1から4のいずれか記載の微細パターン形
    成装置。
  6. 【請求項6】 請求項4記載の微細パターン形成装置に
    おいて、前記ウェハのマークと、前記パターン形成基板
    のマークとを、同一のマーク形成用モールドにより形成
    することを特徴とする微細パターン形成装置の製造方
    法。
  7. 【請求項7】 ウェハに一括パターン形成する微細パタ
    ーン形成方法において、光、電子、イオン、またはX線
    を透過させるパターン形成基板に設けられるパターン形
    成手段と、前記ウェハとの位置決めを、光、電子、イオ
    ン、またはX線を用いて前記パターン形成基板を透過し
    て観察・参照することによりおこなうことを特徴とする
    微細パターン形成方法。
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