JP2011159764A - パターン形成方法、レジスト塗布分布算出装置及びレジスト塗布分布算出プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置等の製造における簡易なパターン形成方法を提供する。
【解決手段】テンプレートパターンデータに基づいてテンプレートに形成されたテンプレ
ートパターンの情報を取得し、前記テンプレートパターンの情報に基づき、レジスト塗布
分布を設定し、前記レジスト塗布分布に基づいて、基板上にレジストを塗布し、前記基板
上に塗布したレジストに前記テンプレートを接触させ、前記テンプレートパターン内に前
記レジストを充填させ、前記充填したレジストを硬化し、前記テンプレートを前記レジス
トから離すことを備えたパターン形成方法。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体装置の製造工程、ハードディスクの製造工程、フォトアレイの製造工程
などに用いられるパターン形成方法に関する。また、パターン形成の際に基板上に塗布す
るレジストの分布を算出するレジスト塗布分布算出装置及びプログラムに関する。

近年、被転写基板に原版の型を転写するインプリント法が注目されている。インプリント
法は、転写すべきパターンが形成された原版の型（テンプレート）を、基板上に塗布され
ている硬化性有機材料層（レジスト）に押し付け、レジストをテンプレートのパターン内
に充填し、充填されたレジストに光照射等を行ってレジストを硬化させることにより、パ
ターンを転写する方法である。

基板上にレジストを塗布する際の塗布分布は、充填特性等を考慮して、テンプレートに形
成しようとする設計パターンの情報を用いて算出される（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、テンプレートに実際に形成されるパターンは、寸法、密度、位置及び深さ
等の点で設計パターンと異なることがある。すなわち、設計パターンの情報に基づいてテ
ンプレートを製造する際、各種製造プロセスによって形成されるパターンの寸法等が変動
してしまい、テンプレートに形成されるパターンが設計パターンとずれてしまう場合があ
る。

このため、テンプレートの設計パターンから算出したレジストの塗布分布が、実際に製造
したテンプレートにとって適切な塗布分布となっておらず、テンプレートパターンへレジ
ストを充填する際などにレジストの充填不良（欠陥）が発生するおそれが生じ、さらには
レジストの充填完了までに時間がかかりスループットを低下してしまうおそれがある。

特開２００９−８８３７６号公報

本発明は、インプリント法を用いた半導体装置等の製造におけるパターン欠陥を低減で
きるパターン形成方法、レジスト塗布分布算出装置およびそのプログラムを提供すること
を目的とする。

本発明の一態様に係るパターン形成方法は、テンプレートパターンデータに基づいてテン
プレートに形成されたテンプレートパターンの情報を取得する工程と、前記テンプレート
パターンの情報に基づき、レジスト塗布分布を設定する工程と、前記レジスト塗布分布に
基づいて、基板上にレジストを塗布する工程と、前記基板上に塗布したレジストに前記テ
ンプレートを接触させる工程と、前記テンプレートパターン内に前記レジストを充填させ
る工程と、前記充填したレジストを硬化する工程と、前記テンプレートを前記レジストか
ら離す工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様に係るレジスト塗布分布算出装置は、テンプレートパターンが形成された
テンプレートを基板上に塗布されたレジストに接触させて、基板上にレジストパターンを
形成するインプリント法で用いられる前記テンプレートに形成されたテンプレートパター
ンの情報に基づき、前記レジストの塗布分布を算出することを特徴とする。

本発明の一態様に係るレジスト分布算出プログラムは、テンプレートパターンが形成され
たテンプレートを基板上に塗布されたレジストに接触させて、基板上にレジストパターン
を形成するインプリント法で用いられる前記テンプレートに形成されたテンプレートパタ
ーンの情報に基づき、前記レジストの塗布分布を算出する工程を、コンピュータに実行さ
せることを特徴とする。

本発明によれば、インプリント法を用いた半導体装置等の製造におけるパターン欠陥を
低減できるパターン形成方法、レジスト塗布分布算出装置及びそのプログラムを提供する
ことができる。

本発明の実施形態に係るパターン形成方法に用いられる装置を説明する概略図。 本発明の実施形態に係るレジスト塗布分布の説明図。 本発明の実施形態に係るテンプレート製造方法を説明する工程断面図。 本発明の実施形態に係るレジスト塗布分布算出方法を説明するフローチャート。 本発明の実施形態に係るテンプレートパターンデータとテンプレートに形成されたパターンの計測結果を示す図。 本発明の実施形態に係るレジスト塗布方法の説明図。 本発明の実施形態に係るインプリント法を用いたパターン形成方法を説明する工程断面図。 本発明の実施形態に係るレジスト塗布分布算出装置の概略図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態等について詳細に説明する。

（実施形態）
図１を参照して、本発明の実施形態に係るパターン形成方法に用いられるインプリント装
置を説明する。図１は、インプリント法に用いられるインプリント装置の一例を示す概略
図である。

図１に示すように、インプリント装置１００は、被処理基板（ウェハ）１１０を固定する
被処理基板チャック１０２と、これを載置し、2次元的に移動させるための被処理基板用
ステージ１０１、被処理基板１１０上にレジスト材料を設定された塗布分布に従って塗布
するレジスト塗布手段１０３と、凹部パターンが形成されたテンプレート１２０を保持し
て、基板上に塗布されたレジストにテンプレート１２０を接触させ、さらにレジストから
テンプレート１２０を離型するテンプレート制御機構１０４と、テンプレート１２０を介
してレジスト材料を硬化するためのＵＶ照射を行うＵＶランプ１０５を具備している。テ
ンプレート１２０は、例えば、ＵＶ光を透過する石英や蛍石を材料とする基板にプラズマ
エッチングで凹凸のパターンを形成したものである。

レジスト塗布手段１０３は、レジスト塗布分布算出装置及びレジスト塗布分布に従ってレ
ジストを基板に塗布するレジスト塗布ノズルを備えている。

図８は、レジスト塗布分布算出装置の構成を示すハードウェア構成図である。レジスト塗
布分布算出装置９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、ＲＯＭ（Read Onl
y Memory）９２、ＲＡＭ（Random Access Memory）９３、出力部９４、入力部９５を
有している。レジスト塗布分布算出装置９０では、これらのＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、Ｒ
ＡＭ９３、出力部９４、入力部９５がバスラインを介して接続されている。

ＣＰＵ９１は、コンピュータプログラムであるレジスト塗布分布算出プログラムを用い
て基板上へ塗布するレジスト塗布分布を算出する。レジスト塗布分布とは、基板上に塗布
するレジストの基板面内における位置、密度及び量に関する塗布分布情報である。レジス
トは、例えば液滴状に塗布されることから、レジスト塗布分布は、基板上に塗布すべきレ
ジスト液滴の位置、密度（液滴の間隔）及び量のいずれかの情報を含む。レジスト液滴の
位置、密度（液滴の間隔）及び量は、レジスト塗布ノズルの精度に応じて調整することが
できる。

レジスト塗布分布の算出には、テンプレートパターン情報（実テンプレートパターン情報
）を利用する。テンプレートパターン情報とは、インプリント法によるパターン形成に用
いられるテンプレートに実際に形成された凹部パターンの単位面積あたりの密度、位置、
寸法、側壁角情報（凹部パターン側壁の傾斜角）及び深さのいずれかを少なくとも含む情
報である。テンプレート基板に凹部パターンを形成した後、光学測定装置等を利用して、
テンプレートパターン情報を取得することができる。なお、テンプレートの凹部パターン
は、基板上に形成する回路パターンの設計パターンを用いて得られたテンプレートパター
ンデータに基づいて形成されたものである。

入力部９５は、マウスやキーボードを備えて構成され、テンプレートパターンデータ、基
板上に残存させるレジスト残膜（後述の図７（ｄ）におけるレジスト残膜）の膜厚設定値
、レジスト揮発量分布、レジストが塗布される基板の表面凹凸形上等が入力される。さら
には、テンプレートパターンの情報が入力部９５に入力されることもある。

入力部９５へ入力された情報は、ＣＰＵ９１へ送られる。テンプレートパターンデータ、
レジスト残膜の膜厚設定値、レジスト揮発量分布や基板の表面凹凸形状やテンプレートパ
ターンの情報は、ＲＯＭ９２としてレジスト塗布分布算出装置内に記憶されるか又はＲＡ
Ｍ９３内で記憶される。

レジスト塗布分布算出プログラムは、ＲＯＭ９２内に格納されており、バスラインを介
してＲＡＭ９３へロードされる。図８では、レジスト塗布分布算出プログラムがＲＡＭ９
３へロードされた状態を示している。

ＣＰＵ９１はＲＡＭ９３内にロードされたレジスト塗布分布算出プログラムを実行する
。具体的には、レジスト塗布分布算出装置９０では、使用者による入力部９５への指示入
力に従って、ＣＰＵ９１がＲＯＭ９２内からレジスト塗布分布算出プログラムを読み出し
てＲＡＭ９３内のプログラム格納領域に展開して各種処理を実行する。ＣＰＵ９１は、こ
の各種処理に際して生じる各種データをＲＡＭ９３内に形成されるデータ格納領域に一時
的に記憶させておく。

出力部９４は、レジスト塗布分布算出プログラムによって算出されたレジスト塗布分布
を出力する。

なお、本実施形態に係るレジスト塗布分布算出装置は、必ずしも図１に示すレジスト塗布
手段に含まれている必要はない。この場合、レジスト塗布分布算出装置９０は、レジスト
塗布手段１０３とは別に装置１００内に設けられているか、あるいは装置１００外部に設
けられている。そして、レジスト塗布分布算出装置９０から出力されたレジスト塗布分布
をレジスト塗布手段１０３に入力し、レジスト塗布分布に従ってレジスト塗布ノズルから
レジストを基板１１０に塗布することができる。

続いて、図２を参照して、基板上に塗布するレジスト塗布分布の例を説明する。図２は、
基板上へのレジスト塗布分布の例を説明する。

図２（ａ）に示すように、凹部パターン密度の高い領域と凹部パターン密度の低い領域を
有するテンプレート１２０を、基板１１０上に塗布されたレジスト２００に接触させてレ
ジストパターンを形成する際、テンプレート１２０の凹部パターン密度の高い領域に対向
する基板領域に塗布するレジスト２００の量が、テンプレート１２０の凹部パターン密度
の低い領域に対向する基板領域に塗布するレジスト量に比べて大きくなるように、レジス
ト塗布分布を設定する。また同様に、設計パターンに基づいてテンプレート形成されたパ
ターンが所望のパターン密度よりも大きくなった場合には、設計パターンに基づいて予め
設定していたレジスト塗布量に対して増加させる。レジスト塗布量を大きくするためには
、レジスト塗布密度を高くしたり（レジスト液滴間隔を小さくしたり）、レジスト２００
の液滴を大きくしたりすることで実現できる。

また、図２（ｂ）に示すように、凹部パターン深さ（凹部パターンの開口面から底面まで
の距離）の大きい領域と凹部パターン深さの小さい領域を有するテンプレート１２０を、
基板１１０上に塗布されたレジスト２００に接触させてレジストパターンを形成する際、
テンプレート１２０の凹部パターン深さの大きい領域に対向する基板領域に塗布するレジ
スト量が、テンプレートの凹部パターン深さの小さい領域に対向する基板領域に塗布する
レジスト量に比べて大きくなるように、レジスト塗布分布を設定する。また同様に、設計
パターンに基づいてテンプレート１２０に形成されたパターンが所望のパターン深さより
も大きくなった場合には、設計パターンに基づいて予め設定していたレジスト塗布量に対
して増加させる。レジスト塗布量を大きくするためには、レジスト塗布密度を高くしたり
（レジスト液滴間隔を小さくしたり）、レジスト２００の液滴を大きくしたりすることで
実現できる。

さらに、図２（ｃ）に示すように、凹部パターン寸法の大きい領域と凹部パターン寸法の
小さい領域を有するテンプレート１２０を、基板１１０上に塗布されたレジスト２００に
接触させてレジストパターンを形成する際、テンプレート１２０の凹部パターン寸法の大
きい領域に対向する基板領域に塗布するレジスト量が、テンプレート１２０の凹部パター
ン寸法の小さい領域に対向する基板領域に塗布するレジスト量に比べて大きくなるように
、レジスト塗布分布を設定する。また同様に、設計パターンに基づいてテンプレート１２
０に形成されたパターンが所望のパターン寸法よりも大きくなった場合には、設計パター
ンに基づいて予め設定していたレジスト塗布量に対して増加させる。レジスト塗布量を大
きくするためには、レジスト塗布密度を高くしたり（レジスト液滴間隔を小さくしたり）
、レジスト２００の液滴を大きくしたりすることで実現できる。

このようにレジスト塗布分布を適宜設定することにより、設計パターンに対して密度、深
さ、あるいは寸法が大きくなってしまった凹部パターンに対しても、レジスト２００を十
分に供給することができるので、凹部パターンにレジスト２００が十分に充填されないと
いった未充填欠陥を抑制し、さらには凹部パターンへのレジスト２００の充填が完了する
までの時間を低減してスループットを向上することができる。

続いて、図３を参照して、本実施形態に係るテンプレートにパターンを形成する方法を説
明する。

まず、テンプレート基板に形成すべきテンプレートパターンデータを用意する。このテン
プレートパターンデータは、ウェハ基板上に形成する回路パターンの設計パターンデータ
と対応している。例えば、テンプレートパターンデータは、設計パターンと同一か、ある
いは反転している場合がある。テンプレートパターンデータは、テンプレートに形成すべ
きパターンの位置、寸法、側壁傾斜角及び深さに関するデータのいずれかが含まれている
。

図３（ａ）に示すように、テンプレート基板３００を用意する。テンプレート基板３００
は、石英基板であり、上層にハードマスク（被加工膜）３０１及びＥＢパターン描画用の
ＥＢレジスト３０２が順次形成されている。このテンプレート基板３００は、インプリン
ト法を用いてウェハ上にパターンを形成する量産時に利用するテンプレート（コピーテン
プレート）のマスターとなるマスターテンプレートの基板である。ただし、マスターテン
プレートを用いたインプリント法によりウェハ上にパターンを形成することも可能である
。

まず、描画装置を用いて、テンプレートパターンデータに基づき、ＥＢレジスト３０２に
パターンを描画する。このＥＢ描画プロセスによってパターンの仕上がりが変動する場合
があるため、用意したテンプレートパターンデータとＥＢ描画プロセスにより形成された
ＥＢレジストパターン３０２とでは、パターンの密度、寸法、及び位置が異なっている場
合がある。これらパターン間の密度、位置及び寸法の変動分を、ＥＢプロセスによるパタ
ーン変動分とする。

続いて、図３（ｂ）に示すように、ＥＢレジストパターン３０２をマスクに、下地のハー
ドマスク（ＨＭ）３０１のエッチング加工処理を行い、ハードマスクパターン（ＨＭパタ
ーン）３０１を形成する。ハードマスクパターン３０１を形成後、ＥＢレジストパターン
３０２を除去する。このＨＭエッチングプロセスによってパターンの仕上がりが変動する
場合があるため、ＥＢレジストパターン３０２とＨＭエッチングプロセスにより形成され
たハードマスクパターン３０１とでは、パターンの密度、寸法及び位置が異なっている場
合がある。これらパターン間の密度、位置及び寸法の変動分を、ＨＭエッチングプロセス
によるパターン変動分とする。

次いで、図３（ｃ）に示すように、ハードマスクパターン３０１をマスクに、下地のテン
プレート基板３００のエッチング加工処理を行い、マスターテンプレートパターンを形成
する。マスターテンプレートパターンを形成後、ハードマスクパターン３０１を除去する
。このマスターテンプレート基板３００のエッチングプロセスによってパターンの仕上が
りが変動する場合があるため、ハードマスクパターン３０１とエッチングプロセスにより
形成されたマスターテンプレートパターンとでは、パターンの密度、寸法、位置が異なっ
ている場合がある。これらのパターン間の密度、位置、寸法及び深さの変動分を、マスタ
ーテンプレートのエッチングプロセスによるパターン変動分とする。

なお、マスターテンプレートを用いてウェハ上にパターンを形成する場合、このマスター
テンプレートに形成されたパターンの側壁傾斜角および深さと、用意したテンプレートパ
ターンデータのパターンの側壁傾斜角および深さとの変動分を、マスターテンプレートの
エッチングプロセスによるパターン変動分に加味することができる。

次に、図３（ｄ）に示すように、ウェハ上にパターンを形成する際に利用するコピーテン
プレート基板３０３を用意する。コピーテンプレート基板３０３は、石英基板であり、上
層にハードマスク（被加工膜）３０１及びインプリント用レジスト３０４が順次形成され
ている。なお、このインプリント用レジスト３０４を塗布する際は、マスターテンプレー
トに形成されたパターンの情報（位置、密度、寸法、側壁傾斜角および深さ）に基づきレ
ジスト塗布分布を算出したうえ、レジスト塗布分布に基づきレジスト３０４を基板４０３
上に塗布する。レジスト塗布分布の算出方法は、図４を参照して後述する。

さらに、マスターテンプレート３００のパターンを、インプリントプロセスにより、イン
プリント用レジスト３０４に転写して、レジストパターンを形成する。このインプリント
プロセスは、一般的なインプリントプロセスである。すなわち、コピーテンプレート基板
３０３に塗布されているレジスト（硬化性有機材料層）３０４にマスターテンプレートの
パターン面を接触させて、マスターテンプレート３００のパターン内にレジスト３０４を
充填し、充填されたレジスト３０４に光照射等を行ってレジスト３０４を硬化し、マスタ
ーテンプレート３０１をレジスト３０４から離型した後、基板３０３上全面に薄く残存す
るレジスト残膜３０４をエッチング除去することにより、レジストパターン３０４を形成
するプロセスである。このインプリントプロセスによってパターンの仕上がりが変動する
場合があるため、マスターテンプレートパターンとインプリントプロセスにより形成され
たレジストパターン３０４とでは、パターンの密度、寸法及び位置が異なっている場合が
ある。これらパターン間の密度、位置及び寸法の変動分を、コピーテンプレート形成時の
インプリントプロセスによるパターン変動分とする。

さらに、図３（ｅ）に示すように、インプリント法で形成したレジストパターン３０４を
マスクに、下地のハードマスク（ＨＭ）３０１のエッチング加工処理を行い、ハードマス
クパターン（ＨＭパターン）を形成する。ハードマスクパターン３０１を形成後、レジス
トパターン３０４を除去する。このＨＭエッチングプロセスによってパターンの仕上がり
が変動する場合があるため、レジストパターン３０４とＨＭエッチングプロセスにより形
成されたハードマスクパターン３０１とでは、パターンの密度、寸法及び位置が異なって
いる場合がある。これらパターン間の密度、位置及び寸法の変動分を、ＨＭエッチングプ
ロセスによるパターン変動分とする。

次いで、図３（ｆ）に示すように、ハードマスクパターン３０１をマスクに、下地のコピ
ーテンプレート基板３０３のエッチング加工処理を行い、コピーテンプレートパターンを
形成する。コピーテンプレートパターンを形成後、ハードマスクパターン３０１を除去す
る。このコピーテンプレート基板のエッチングプロセスによってパターンの仕上がりが変
動する場合があるため、ハードマスクパターン３０１とエッチングプロセスにより形成さ
れたコピーテンプレートパターンとでは、パターンの密度、寸法、位置、側壁傾斜角及び
深さが異なっている場合がある。これらのパターン間の密度、位置、寸法、側壁傾斜角及
び深さの変動分を、コピーテンプレートのエッチングプロセスによるパターン変動分とす
る。

以上のテンプレート製造プロセスを経てテンプレートを形成することができる。テンプレ
ート製造プロセスでは、最終的にテンプレートに形成された実パターンと最初に用意した
テンプレートパターンデータとの間でパターンの密度、位置、寸法、側壁傾斜角及び深さ
が異なることがある。

本実施形態に係るレジスト塗布分布算出方法では、前述したテンプレート製造プロセスに
よるパターン変動を考慮して求められる。図４を参照して、本実施形態に係るレジスト塗
布分布算出方法を説明する。図４は、本実施形態に係るレジスト塗布分布算出方法を説明
するフローチャートである。

まず、ステップ１（Ｓ１）に示すように、テンプレートに形成されたパターンの情報（テ
ンプレートパターン情報）を取得する。テンプレートは、図３（ｃ）で示されるマスター
テンプレート又は図３（ｆ）で示されるコピーテンプレートのいずれかである。

取得するテンプレートパターン情報は、インプリント法によるウェハ基板上へのパターン
形成に用いられるテンプレートに実際に形成された凹部パターンの単位面積あたりの密度
、位置、寸法、側壁傾斜角及び深さのいずれかを少なくとも含む情報である。テンプレー
トパターン情報は、ＣＤ―ＳＥＭ、ワイドスキャンタイプのＳＥＭ、ＳＣＤ（Ｓｃａｔｔ
ｒｏｍｅｔｒｙ）装置、ＡＦＭ、欠陥検査装置等の計測装置を用いて、テンプレートに形
成されたパターンを計測することで取得できる。

次いで、ステップ２（Ｓ２）に示すように、Ｓ１で取得したテンプレートパターン情報と
テンプレートパターンデータを比較する。テンプレートパターンデータは、ウェハに形成
する回路パターンの設計パターンに対応するものであり、テンプレートに形成すべき所望
のパターンデータである。

これらの比較により、テンプレートに形成された実際のパターンの変動量を求める。パタ
ーン変動量は、パターンの密度、位置、寸法、側壁傾斜角及び深さのいずれかの変動量を
含むものであり、図３で示したように、テンプレートの各製造プロセスに起因するパター
ン変動分が考慮されたものである。すなわち、テンプレートパターンデータとマスターテ
ンプレートのパターン情報を比較する場合は、図３（ａ）で説明したＥＢプロセスによる
パターン変動分、図３（ｂ）で示したＨＭエッチングプロセスによるパターン変動分、図
３（ｃ）で示したマスターテンプレートのエッチングプロセスによるパターン変動分が総
合的に反映されたパターン変動量が求められる。また、テンプレートパターンデータとコ
ピーテンプレートのパターン情報を比較する場合は、図３（ｄ）で説明したインプリント
プロセスによるパターン変動分、図３（ｅ）で示したＨＭエッチングプロセスによるパタ
ーン変動分、図３（ｆ）で示したコピーテンプレートのエッチングプロセスによるパター
ン変動分がさらに反映されたパターン変動量が求められる。

パターン変動量は、パターン密度、位置、寸法、側壁傾斜角および深さの変動量のいずれ
か、あるいはその組み合わせである。一例として、パターン寸法変動量を考える。つまり
、テンプレートデータの対象パターンが１０ｎｍのパターンであった場合に、実際に製造
されたテンプレート上における対象パターンが１１ｎｍとなった場合は、パターン寸法変
動量を１ｎｍとすることができる。

テンプレートパターンデータが複雑な２次元形状のパターンである場合は、テンプレート
に実際に形成されたパターンをＳＥＭで測定した画像の輪郭を抽出してテンプレートパタ
ーン情報を求め、テンプレートデータとマッチングにより比較してパターン変動量を求め
てもよい。この例として、図５にコンタクトホール５００のデータデータテンプレートパ
ターン（図５（ａ））と、このテデータ（図５（ａ））と、このテンプレートパターンデ
ータに基づいてテンプレートに実際に形成されたコンタクトホールパターン５０１のＳＥ
Ｍ計測から得られた輪郭画像（図５（ｂ））を示す。輪郭画像によれば、コンタクトホー
ルパターン５０１の角がラウンディングしていることが明確になり、コンタクトホールパ
ターン５０１のパターン変動量を正確に見積もることができる。

テンプレートパターン情報として深さを取得する場合は、ＡＦＭ等を利用してテンプレー
トの凹部パターンのプロファイルを求めることができる。

続いて、図４のステップ３（Ｓ３）に示すように、Ｓ２で求めたパターン変動量に基づき
、テンプレートパターンデータを補正する。以下、テンプレートパターンデータの補正例
を説明する。

まず、テンプレートパターンデータの特徴量とパターン変動量の対応関係をルール化して
、そのルールに基づきテンプレートパターンデータを補正する手法を説明する。特徴量と
しては、テンプレートパターンデータのパターン密度、寸法、隣接パターンとの距離、ピ
ッチ、位置及び深さのいずれかを用いることができる。

テンプレートパターンデータの特徴量として隣接パターンとの距離を用いる場合を説明す
る。まず、テンプレートパターンデータの所定の対象パターンについて、隣接パターンと
の距離を求め、一方で、その対象パターンについて実際にテンプレートに形成されたパタ
ーン情報との比較により、パターン変動量を求める。ここで、隣接パターンとの距離とパ
ターン変動量の対応付けを行う。続いて、対象パターンと隣接パターンとの距離が異なる
複数の他のパターンについても、隣接パターンとの距離とパターン変動量との関係を逐次
求めて、隣接パターンとの距離とパターン変動量の関係をプロットする。プロットされた
複数の対応関係に基づき、隣接パターンとの距離とパターン変動量の関係をルール化する
。すなわち、隣接パターンとの距離とパターン変動量の関係をテーブルとして作成する、
あるいはそれらの関係を近似関数により関数化（モデル化）する。なお、隣接パターンと
の距離以外の特徴量を用いる場合も、同様の方法でパターン変動量との対応関係を示すル
ールを作成することができる。

テンプレートパターンデータの補正対象となるパターンについてパターン変動量を考慮し
て補正するとき、作成したルールを参照して補正量を求め、補正量に従って補正する。例
えば、補正対象のパターンが隣接パターンとの距離が１０ｎｍである場合に、パターン変
動量が１ｎｍの寸法変動であるようなルールであれば、補正対象のテンプレートパターン
データを９ｎｍと補正することができる。特徴量が、隣接パターンとの距離以外の場合も
、同様に作成したルールにしたがってテンプレートパターンデータを補正する。このよう
に、補正ルール／モデルを参照して補正することで、テンプレートパターンデータ全面を
迅速に補正することができる。

なお、一度補正ルールを作成しておけば、以後のテンプレートパターンデータの補正にお
いては、作成したルールをその都度参照するだけでよく、改めて補正ルールをする必要は
ない。

次に、ステップ４（Ｓ４）に示すように、補正したテンプレートパターンデータに基づき
、レジスト塗布分布を算出する。

まず、補正されたテンプレートパターンデータの２次元パターン配置と３次元パターン深
さプロファイルからレジスト塗布分布を算出する。具体的には、補正されたテンプレート
パターンデータのパターン面の２次元形状に対して、深さ方向の３次元の掘り深さプロフ
ァイルを対応させることによって、テンプレートパターン凹部の体積を算出する。テンプ
レートパターン凹部の体積を求めることで、テンプレート全面でパターン凹部の充填に必
要なレジスト塗布分布を算出することができる。

実際に形成されたテンプレート上のパターンの位置や形状等を反映してレジスト塗布分布
を決定しなければ、インプリント法を用いてテンプレートパターンをウェハ上に転写する
際、テンプレートのパターンの位置や形状等の影響がウェハ上に反映されて、ウェハ上に
共通欠陥が生じる場合がある。

本実施形態に係るレジスト塗布分布は、実際にテンプレートに形成されたパターンの位置
、寸法、形状及び密度、深さを考慮して決定されている。このため、テンプレートの凹部
パターンへのレジストの充填不良を抑制し、ウェハ上の欠陥を低減することができる。

なお、図３で示したマスターテンプレートのパターン情報を取得して、このパターン情報
に基づき、テンプレートパターンデータを補正し、図３で示したコピーテンプレートを用
いたインプリント法を実施する際のレジスト塗布分布を算出することもできる。複数のコ
ピーテンプレートを量産時に用いる場合に、全てのコピーテンプレートのパターン情報を
取得する必要がなく、マスターテンプレートのパターン情報に基づく一律のレジスト塗布
分布を算出するだけで足りるため、レジスト塗布分布を容易に求めることができる。

また、レジスト塗布分布の算出には、インプリント法によりウェハ基板上にレジストパタ
ーンを形成する際のレジスト残膜の膜厚を考慮する。これは、レジスト残膜が厚すぎると
、レジスト残膜除去時のエッチバックによりレジストパターンの膜厚が小さくなりすぎる
ため、レジストパターンをマスクに下層膜をエッチング加工するときのレジストパターン
のエッチング耐性を十分に確保できないおそれがあるからである。予め、インプリント法
の実験やシミュレーションを実行することで、エッチング耐性を十分に確保できる所望の
レジスト残膜厚の範囲を求めておき、インプリント法を実施した際にレジスト残膜が所望
の範囲に収まるようにレジスト塗布分布を算出することができる。

テンプレート上のパターンの位置や形状等を反映してレジスト塗布分布を決定した後、決
定したレジスト塗布分布によりウェハ基板上にレジストを塗布した場合に、インプリント
後に所望のレジスト残膜が得られるか否かの検証を実施してもよい。検証の結果、レジス
ト残膜が不足する場合には、レジスト塗布分布を基板面内で一様に増加することができる
。

なお、インプリント法によりウェハ上にパターンを形成する際、気泡残りによる欠陥発生
を防ぐために、レジストが塗布されたウェハ基板とテンプレートの間隙をＣＯ２やＮ２等
のガスで充満させる場合がある。これらのガスは、インプリント動作中、連続してテンプ
レートの周辺から基板上に供給される。揮発性の高いレジストを用いると、ガスの吹き付
けに伴ってレジストが基板上から揮発する。またレジストの揮発量については、基板面内
で分布が生じる。このため、レジストの揮発分布を予め計測して、レジスト塗布分布をさ
らに補正しておくことができる。

レジストの揮発量分布は、実験的に基板上に塗布したレジストに前述のガスを吹き付け、
基板面内のレジスト膜厚の変化を測定することにより求めることができる。このようにし
て得られた揮発量分布を前述のレジスト塗布量分布に補正値として加えることで、インプ
リント法により所望のパターンを精度よく形成するためのレジスト塗布量分布が算出され
る。すなわち、充填不良欠陥がなく、かつテンプレートのショット内におけるレジスト残
膜の膜厚均一性を向上することができる。

またさらに、インプリント法によりパターンを形成する基板の表面形状（凹凸）を考慮し
て、レジスト塗布分布を補正することもできる。一般に、各種製造プロセスの影響により
ウェハ基板の表面形状に凹凸が生じることがある。例えば、基板をＣＭＰすることで基板
面にディッシングが生じ、基板表面に凹凸が発生することが知られている。

このようなプロセス起因の局所的な基板表面の凹凸が、インプリント法を用いて形成した
パターンの精度に影響を及ぼす。特に、ＣＭＰによるディッシィングが基板上に発生して
いる場合は、大きな問題となる場合が多い。ＣＭＰによるディッシィングは、半導体装置
の回路パターンのセル部のような微細かつ密集パターン部分に対して、周辺パターン部や
マーク部等の比較的サイズの大きい孤立パターン部分で研磨パッドの弾性により過剰に研
磨されてしまう現象等である。
ＣＭＰによるディッシングのように基板面に凹凸が生じているとき、基板上に塗布された
レジストがテンプレートパターンへ充填される際に充填不良が起こるおそれがある。この
ため、基板凹凸に応じてレジスト塗布量を補正して、充填不良欠陥を低減することが好ま
しい。

図６を参照して、基板表面形状に応じたレジスト塗布方法を説明する。図６（ａ）に示す
ように、被処理基板６１０の一部に凹部が生じている場合、基板表面形状を考慮しないで
レジスト６０４を塗布すると基板６１０の凹部上には、十分なレジスト６０４が供給され
ない。つまり、図６（ｂ）に示すように、テンプレート６２０を基板上のレジスト６０４
に接触させたとき、基板凹部ではテンプレート表面までの距離が長くなることから、レジ
スト量が不足し、充填不良欠陥が生じてしまう。

しかしながら、図６（ｃ）に示す様に、基板６１０の凹部に塗布するレジスト量を増加さ
せるようにレジスト塗布分布を補正すれば、図６（ｄ）に示すように、インプリント時に
充填不良欠陥を生じさせること無く、精度のよいインプリント処理が可能となる。なお、
反対に、基板上に凸部が生じた場合には、凸部に供給するレジスト量を減少させるように
レジスト塗布分布を補正すればよい。

基板の凹凸形状は、基板上にインプリント用レジストを塗布する前にＡＦＭ等を用いて測
定することができる。また、各種製造プロセスシミュレーションを実施して基板の凹凸形
状を求めることもできる。予め各種製造プロセスが及ぼす基板表面形状への影響を実験デ
ータとして取得しておき、実験データに基づいて基板表面形状を計算することもできる。

本実施形態では、テンプレートパターンデータとテンプレートに実際に形成されたパター
ンとのパターン変動量を考慮し、さらにはレジスト残膜の膜厚、レジストの揮発量分布や
基板表面の凹凸形状をも考慮してレジストの塗布分布を算出する。このように、インプリ
ント法におけるレジスト塗布分布を適切に設定することで、レジストの充填不良を低減し
、パターン不良を抑制することができる。

次に、図７を参照して、本実施形態に係るインプリント法を用いたパターン形成方法を説
明する。図７は、本実施形態に係るインプリント法を用いたパターン形成方法を説明する
工程断面図である。

まず、図７（ａ）に示すように、被処理基板７１０（例えばウェハ）上にインプリント用
レジスト７０４を塗布する。レジスト７０４が塗布されるウェハ基板７１０上には被加工
膜やハードマスクが形成されていてもよい。ここでレジスト７０４は、図４のＳ４で算出
したレジスト塗布分布に基づいて塗布される。すなわち、テンプレートに実際に形成され
たパターンの情報、さらにはレジスト残膜の膜厚、レジストの揮発量分布や基板表面の凹
凸形状を考慮したレジスト塗布分布に基づき塗布される。

続いて、図７（ｂ）に示すように、用意したテンプレート７２０を基板７１０上のレジス
ト７０４に接触させて、テンプレート７２０の凹部パターンにレジスト７０４を充填する
。テンプレート７２０は、図３に示したマスターテンプレートあるいはコピーテンプレー
トである。レジスト７０４の塗布分布が、テンプレート７２０に実際に形成されたパター
ンの情報、さらにはレジスト７０４の揮発量分布や基板７１０表面の凹凸形状に基づいて
設定されているため、レジスト７０４の充填欠陥の発生を抑えることができる。

次いで、図７（ｃ）に示すように、光照射等によりレジスト７０４を硬化させた後、テン
プレート７２０をレジスト７０４から離型する。

次に、図７（ｄ）に示すように、基板７１０上のレジストパターン下部に薄く形成された
レジスト残膜７０４をエッチバックして除去する。これにより、基板７１０上にレジスト
パターン７０４を形成することができる。

さらに、図示は省略するが、レジストパターン７０４をマスクに基板７１０をエッチング
加工することにより、基板７１０にパターンを形成することができる。基板７１０に形成
するパターンは、例えば半導体装置のゲートパターン等である。

本実施形態では、テンプレートパターンデータとテンプレートに実際に形成されたパター
ンとのパターン変動量を考慮してレジストの塗布分布を算出する。このように、レジスト
塗布分布を適切に設定することで、インプリント時におけるレジストの充填不良を低減し
、パターン不良を抑制することができる。

また、図７で説明したインプリント法によってパターンが形成された基板７１０の欠陥検
査を実施し、欠陥検査で検出された充填不良欠陥の位置座標と欠陥サイズを求め、レジス
ト７０４の塗布量分布にフィードバックすることができる。つまり、充填不良欠陥の位置
座標と欠陥サイズから、局所的に不足しているレジスト塗布量を再度補正、例えば充填不
良欠陥の位置座標に対応する箇所のレジスト塗布量を増加させることで、さらに適切なレ
ジスト塗布量分布を得ることが可能である。図７で示したインプリント法によるパターン
形成において、再度補正されたレジスト塗布量分布に基づきレジスト７０４を基板７１０
上に塗布することで、よりパターン精度を向上することができる。

また、図４に示した本実施形態に係るレジスト塗布分布算出方法では、テンプレートパタ
ーン情報とテンプレートパターンデータを比較して求めたパターン変動量に基づきテンプ
レートパターンデータを補正したうえ、補正後のテンプレートパターンデータに基づいて
、レジスト塗布分布を算出している。しかし、必ずしもテンプレートデータを一旦補正し
てからレジスト塗布分布を算出する必要はない。パターンが形成されたテンプレートのテ
ンプレートパターン情報から直接レジスト塗布分布を算出することができる。この場合、
パターンを有するテンプレートについて、テンプレートパターンの２次元ＳＥＭ画像とパ
ターン深さを表す３次元プロファイルをテンプレートパターン情報として取得し、このテ
ンプレートパターン情報から、適切なレジスト塗布分布を算出することができる。

上記実施形態に係るレジスト塗布分布算出方法は、半導体装置の製造において、ウェハ基
板上に回路パターン、レジストパターンやハードマスクパターンを形成する場合、フォト
マスクやインプリント法に用いられるテンプレートの製造において、基板上にマスクパタ
ーンやテンプレートパターンを形成する場合、ハードディスクの製造において基板上にパ
ターンを形成する場合、フォトアレイの製造において基板上にパターンを形成する場合な
どで、レジスト塗布分布を算出する際に用いることができる。

９０：レジスト塗布分布算出装置
１１０、６１０、７１０：被処理基板
１２０、 ３００、３０３、６２０、７２０：テンプレート
２００、６０４、７０４：レジスト

Claims (5)

1. テンプレートパターンデータに基づいてテンプレートに形成されたテンプレートパターン
   の情報を取得する工程と、
   前記テンプレートパターンの情報に基づき、レジスト塗布分布を設定する工程と、
   前記レジスト塗布分布に基づいて、基板上にレジストを塗布する工程と、
   前記基板上に塗布したレジストに前記テンプレートを接触させる工程と、
   前記テンプレートパターン内に前記レジストを充填させる工程と、
   前記充填したレジストを硬化する工程と、
   前記テンプレートを前記レジストから離す工程と、
   を備えたことを特徴とするパターン形成方法。
2. 前記テンプレートパターンの情報は、前記テンプレートに形成されたテンプレートパター
   ンの寸法、位置、密度、側壁傾斜角及び深さのいずれかを含むことを特徴とする請求項１
   記載のパターン形成方法。
3. 前記テンプレートパターンの情報に基づき、レジスト塗布分布を設定する工程は、
   前記テンプレートパターンデータと前記テンプレートパターンの情報とを比較して、パタ
   ーン変動量を求める工程と、
   前記パターン変動量に基づいて、前記テンプレートパターンデータを補正する工程と、
   補正された前記前記テンプレートパターンデータに基づいて、レジスト塗布分布を設定す
   る工程と、
   を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のパターン形成方法。
4. テンプレートパターンが形成されたテンプレートを基板上に塗布されたレジストに接触さ
   せて、基板上にレジストパターンを形成するインプリント法で用いられる前記テンプレー
   トに形成されたテンプレートパターンの情報に基づき、前記レジストの塗布分布を算出す
   ることを特徴とするレジスト塗布分布算出装置。
5. テンプレートパターンが形成されたテンプレートを基板上に塗布されたレジストに接触さ
   せて、基板上にレジストパターンを形成するインプリント法で用いられる前記テンプレー
   トに形成されたテンプレートパターンの情報に基づき、前記レジストの塗布分布を算出す
   る工程を、コンピュータに実行させることを特徴とするレジスト塗布分布算出プログラム
   。

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