JP2012023109A - テンプレートの欠陥修正方法、テンプレートの作成方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 パターンの微細が進んでも白欠陥の修正を容易に行えるテンプレートの欠陥修正方法を提供すること。
【解決手段】 テンプレートの欠陥修正方法は、白欠陥を含むインプリント用の第１のテンプレートを用いて、インプリント用の第２のテンプレートを作成する工程Ｓ３と、前記第２のテンプレートの黒欠陥を修正する工程Ｓ５とを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インプリント用のテンプレートの欠陥修正方法および作成方法、ならびに、半導体装置の製造方法に関する。

現在の半導体デバイス製造のリソグラフィ工程においては、フォトマスクからウェハにパターンを転写する光リソグラフィ技術が使用されている。しかし、近年のＬＳＩ微細化に伴い、転写の解像力が不足し、パターンを形成することが難しくなってきている。

そこで、光リソグラフィにかわる微細パターンの転写方法として、ナノインプリント技術が提案されている。ナノインプリント技術は、従来の光リソグラフィ技術よりも低コストで微細パターンの転写を可能とする技術である。

ナノインプリント技術は、基板上に液状の有機材料を塗布する工程と、基板とテンプレートとを位置合わせする工程と、基板上の液状の有機材料にテンプレートを接触させる工程と、液状の有機材料を硬化する工程と、硬化した有機材料からテンプレートを離す工程と、硬化した有機材料をマスクにして基板をエッチングする工程とを含む。テンプレートは、基板上に形成したいパターンに対応する凹凸パターンを有する。液状の有機材料にテンプレートを接触させる工程においては、毛細管現象により、テンプレートの凹部内は、液状の有機材料により充填される。

テンプレートの製造工程は、フォトマスクの製造工程と同様に、欠陥修正工程を含んでいる。テンプレートの欠陥には、凹パターンに余分な凸パターンがある余剰凸パターン欠陥（黒欠陥）と、凸パターンが欠損している凸パターン欠損欠陥（白欠陥）とがある。テンプレートの欠陥修正は、フォトマスクの修正技術を応用して行うことができる（特許文献１）。

フォトマスクの修正技術において、白欠陥（遮光膜の欠損部分）の修正は、以下のように行われる。すなわち、遮光膜の欠損部分が正常部と同じ光学特性（透過率等）となるように、遮光膜の欠損部分に膜を補う。

同様に、テンプレートの修正技術においても、白欠陥の修正は、凸パターンの欠損部分に膜を補うことで行われる。この膜は、ＦＩＢ（Focused Ion Beam）やＥＢ（Electron-beam）を用いて、デポジションガスを分解することで形成される。そのため、ビーム径よりも小さな微小な膜を形成することはできない。

フォトマスクは四倍体のパターンを用いて設計されるのに対し、テンプレートは一倍体のパターンを用いて設計される。そのため、１ｘｎｍや２ｘｎｍ世代デバイスに用いるテンプレートは、二十数ｎｍ以下の微細なパターンを有することになる。このような微細なパターンにおいて、白欠陥の修正は非常に困難である。

特開２００５−４４８４３号公報

本発明の目的は、パターンの微細が進んでも白欠陥の修正を容易に行えるテンプレートの欠陥修正方法、テンプレートの作成方法および半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明の一態様によるテンプレートの欠陥修正方法は、白欠陥を含むインプリント用の第１のテンプレートを用いて、インプリント用の第２のテンプレートを作成する工程と、前記第２のテンプレートの黒欠陥を修正する工程とを含むことを特徴とする。

本発明の一態様によるテンプレートの作成方法は、インプリント用の第１のテンプレートとなる基板上に、レジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクにして前記基板をエッチングし、前記第１のテンプレートを形成する工程と、前記第１のテンプレートに対して欠陥検査を行う工程と、前記欠陥検査の結果、白欠陥が発見された場合には、本発明の一態様によるテンプレートの欠陥修正方法を行う工程とを含むことを特徴とする。

本発明の一態様による半導体装置の製造方法は、本発明の一態様によるテンプレートの作成方法によりテンプレートを作成する工程と、基板上に硬化性樹脂を塗布する工程と、前記硬化性樹脂に前記テンプレートのパターン面を接触させる工程と、前記硬化性樹脂に前記テンプレートのパターン面を接触させた状態で、前記硬化性樹脂を硬化する工程と、前記硬化した硬化性樹脂から前記テンプレートを離す工程と、前記テンプレートから離れた前記硬化した硬化性樹脂をマスクにして、前記基板をエッチングする工程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、パターンの微細が進んでも白欠陥の修正を容易に行えるテンプレートの欠陥修正方法、テンプレートの作成方法および半導体装置の製造方法を実現できるようになる。

第１の実施形態に係るインプリント用のテンプレートの欠陥修正方法を示すフローチャート。 第１の実施形態に係るインプリント用のテンプレートの欠陥修正方法を説明するための平面図および断面図。 図２に続く第１の実施形態に係るインプリント用のテンプレートの欠陥修正方法を説明するための平面図および断面図。 図３に続く第１の実施形態に係るインプリント用のテンプレートの欠陥修正方法を説明するための平面図および断面図。 図４に続く第１の実施形態に係るインプリント用のテンプレートの欠陥修正方法を説明するための平面図および断面図。 第２の実施形態に係るインプリント用のテンプレートの欠陥修正方法を示すフローチャート。 第２の実施形態に係るインプリント用のテンプレートの欠陥修正方法を説明するための平面図および断面図。 図７に続く第２の実施形態に係るインプリント用のテンプレートの欠陥修正方法を説明するための平面図および断面図。 図８に続く第２の実施形態に係るインプリント用のテンプレートの欠陥修正方法を説明するための平面図および断面図。 特定欠陥の一例を示す断面図。 図１０の特欠陥の問題点を説明するための断面図。 第３の実施形態に係るインプリント用のテンプレートの作成方法を示すフローチャート。 第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャート。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るインプリント用のテンプレートの欠陥修正方法を示すフローチャートである。また、図２−図５は、第１の実施形態に係るインプリント用のテンプレートの欠陥修正方法を説明するための図である。図２−図５の各々において、上の図は平面図、下の図は断面図を示している。

［ステップＳ１、図２］
第１のテンプレート１１に対して欠陥検査を行う。欠陥検査は周知の欠陥検査装置を用いて行われる。所望パターンとは異なる部分が欠陥として検出される。

ここでは、欠陥検査の結果、図２に示すように、白欠陥１２および黒欠陥１３が発見された場合について説明する。

また、第１のテンプレート１１のパターン面には、ラインアンドスペースパターン（Ｌ＆Ｓパターン）を構成する溝１４が設けられている。上記Ｌ＆Ｓパターンは、例えば、メモリセルアレイのゲートパターン（ワード線）に対応する。パターン面に設けられるパターンは、Ｌ＆Ｓパターンには限定されない。

光インプリントの場合、第１のテンプレート１１は、例えば、石英（透明材料）を主成分とする。

なお、図１に示された第１のテンプレート１１は、テンプレート全体ではなくその一部である（他の図のテンプレートも同様）。

［ステップＳ２、図３］
第１のテンプレート１１の黒欠陥を修正する。白欠陥１２は修正せず、残ったままとなる。黒欠陥の修正は周知の方法により行われる。黒欠陥は微細であっても周知の方法により容易に修正できる。黒欠陥の修正についてさらに説明すると、修正装置を用いて、黒欠陥、つまり、凸パターンの余剰部分を凹パターンの高さ（凹部の底）と同じ高さになるまで削る。修正装置は、例えば、ＥＢもしくはＦＩＢを用いた装置、または、ＡＦＭ(Atomic Force Microscope)を用いた装置である。

［ステップＳ３、図４］
修正後の第１のテンプレートを用いて第２のテンプレート２１を作成する。第２のテンプレート２１のパターン面は、第１のテンプレートのパターン面を反転したものとなる。そのため、第２のテンプレート２１のパターン面の凸部は、第１のテンプレートのパターン面の凹部に対応し、第２のテンプレート２１のパターン面の凹部は、第１のテンプレートのパターン面の凸部に対応する。したがって、第１のテンプレートの白欠陥は、第２のテンプレート２１においては黒欠陥２２となる。

［ステップＳ４］
第２のテンプレートに対して欠陥の検査を行う。検査の結果、第２のテンプレート上において白欠陥が発見された場合には、ステップＳ２に戻り、発見された白欠陥に対応する第１のテンプレートの黒欠陥の修正を行う。

ステップＳ４において白欠陥が発見されなくなるまで、ステップＳ２,Ｓ３を繰り返す。ただし、ステップＳ２,Ｓ３の繰り返し回数が、予め決めた数に達しても、第２のテンプレート上において白欠陥が発見された場合には、テンプレートの欠陥修正を中止しても構わない。この場合、例えば、第１のテンプレートは破棄される。

なお、ステップＳ４は省いても構わない。黒欠陥の形状・サイズによっては、高い確率で黒欠陥は修正できるからである。ステップＳ４を省くことにより、スループットの改善を図れるようになる。

［ステップＳ５、図５］
第２のテンプレート２１の欠陥を修正する。この時、第２のテンプレート２１には、白欠陥はないので、修正する欠陥は黒欠陥である。黒欠陥の修正は周知の方法により行われる。黒欠陥は微細であっても周知の方法により容易に修正できる。

［ステップＳ６］
第２のテンプレートの黒欠陥を修正できたか確認する。確認の方法としては、例えば、修正後の第２のテンプレートの黒欠陥の修正箇所を検査装置で調べる方法や、修正後の第２のテンプレートを用いて実際に形成したパターンを調べる方法がある。黒欠陥が修正されていなかった場合には、ステップＳ５に戻り、第２のテンプレートの黒欠陥の修正を再び行う。

ステップＳ６において黒欠陥の修正を確認できるまで、ステップＳ５を繰り返す。ただし、ステップＳ５の繰り返し回数が、予め決めた数に達しても、黒欠陥の修正を確認できない場合には、黒欠陥の修正を中止しても構わない。この場合、例えば、第２のテンプレートは破棄される。

なお、ステップＳ６は省いても構わない。黒欠陥の形状・サイズによっては、高い確率で黒欠陥は修正できるからである。ステップＳ６を省くことにより、スループットの改善を図れるようになる。

以上述べた本実施形態のテンプレートの欠陥修正方法によれば、修正可能な欠陥サイズに制限がある白欠陥修正プロセスを用いずに、修正可能な欠陥サイズの制限が緩い黒欠陥修正プロセスにより白欠陥を修正できるので、パターンの微細が進んでも白欠陥を容易に修正できるようになる。

なお、本実施形態では、白欠陥および黒欠陥が発見された場合について説明したが、黒欠陥が発見されなかった場合には、ステップＳ２は省かれる。白欠陥が発見されなかった場合には、ステップＳ３−Ｓ６は省かれる。白欠陥および黒欠陥が発見されなかった場合には、ステップＳ２−Ｓ６は省かれる。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係るインプリント用のテンプレートの欠陥修正方法を示すフローチャートである。また、図７−図９は、第２の実施形態に係るインプリント用のテンプレートの欠陥修正方法を説明するための図である。図７−図９の各々において、上の図は平面図、下の図は断面図を示している。なお、既出の図と対応する部分には既出の図と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。

第１の実施形態では、第１のテンプレートの白欠陥に対しては、何ら手は加えなかったが、本実施形態では、第１のテンプレートの白欠陥のうち、特定の白欠陥１２ａ（図７）は除去する（ステップＳ２ａ）。その理由は以下の通りである。

特定の白欠陥１２ａは、凸パターンの欠損部分が凹部の底に近づくにつれて大きくなるタイプの欠陥である。特定の白欠陥１２ａの存在によって、溝１４ａは底に向かって径が大きくなる。溝１４ａ内に充填された硬化性樹脂は、硬化性樹脂からテンプレートを離す工程（離型工程）において、基板（ウェハ）から剥がれ易い。そのため、第１のテンプレート１１上の特定の白欠陥は、第２のテンプレート上においても白欠陥となり易い。

そこで、本実施形態では、特定の白欠陥１２ａが消失するように、第１のテンプレート１１を加工する。例えば、図７に示された、白欠陥１２ａが存在する溝１４ａと、その溝１４ａに隣接する溝１４とが繋がるように、図８に示すように、白欠陥の周辺の第１のテンプレート１１の凸部を除去する。

第１のテンプレート１１を加工した後には、第１のテンプレート１１上には白欠陥１２ａ’が発生する（図８）。白欠陥１２ａ’は、底に向かって径が大きくなる溝を構成しない。そのため、第１のテンプレート１１上の白欠陥１２ａ’は、図９に示すように、第２のテンプレート上においては黒欠陥となる。黒欠陥は微細であっても周知の方法により容易に修正できる。

なお、第１のテンプレート上の特定の白欠陥は、図７に示された白欠陥１２ａに限定されるものではない。例えば、図１０に示された白欠陥１２ｂも特定の白欠陥である。白欠陥１２ｂは、線分Ｇ−Ｇ’の方向に貫通孔を有する凸部である。図１１に示すように、貫通孔の内部に充填された硬化性樹脂１５と、貫通孔の両側にある溝の内部に充填された硬化性樹脂１５は一体となるので、離型工程において、貫通孔の両側にある溝の内部に充填された硬化性樹脂は溝から抜けにくくなる。したがって、図１０に示された特定の白欠陥１２ｂは、第２のテンプレート上において白欠陥を発生させる。第１のテンプレート上の特定の白欠陥とは、第１のテンプレートを転写して作成した第２のテンプレート上において、黒欠陥とはならずに白欠陥を発生させるタイプのものをいう。

（第３の実施形態）
図１２は、第３の実施形態に係るインプリント用のテンプレートの作成方法を示すフローチャートである。

［ステップＳ１１］
第１のテンプレートとなる基板上に、レジストパターンを形成する。レジストパターンは、例えば、周知の光露光またはＥＢ露光を用いて形成する。ＥＢ露光の方が精度の高い微細パターンを形成するには有利である。光インプリントの場合、基板は、例えば、石英（透明材料）を主成分とする。

［ステップＳ１２］
レジストパターンをマスクにして基板をエッチングし、基板の表面に凹凸パターンを形成する。その後、レジストパターンを剥離する。このようにして得られた、表面に凹凸パターンが形成された基板がテンプレート（第１のテンプレート）である。

［ステップＳ１３（Ｓ１−Ｓ５）］
第１または第２の実施形態で述べた欠陥修正方法により、テンプレートの欠陥を修正する。なお、欠陥検査（Ｓ１）の結果、欠陥が発見されなかった場合には、欠陥の修正（Ｓ２−Ｓ５）は行われない。

（第４の実施形態）
図１３は、第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。

［ステップＳ２１（Ｓ１１−Ｓ１３）］
第３の実施形態で述べた作成方法により、テンプレートを作成する。

［ステップＳ２２］
半導体基板を含む基板上に液状の硬化性樹脂を塗布する。半導体基板は、例えば、シリコン基板や、ＳＯＩ基板である。

［ステップＳ２３］
液状の硬化性樹脂にテンプレートのパターン面を接触させる。この時、毛細管現象により、パターン面の凹部内は、液状の有機材料により充填される。

［ステップＳ２４］
硬化性樹脂にテンプレートのパターン面を接触させた状態で、硬化性樹脂を硬化する。光インプリントの場合、硬化性樹脂に光（例えば紫外線）を照射することにより、硬化性樹脂を硬化する。光はテンプレートの上方から照射される。すなわち、光はテンプレートを介して硬化性樹脂に照射される。

［ステップＳ２５］
硬化した硬化性樹脂からテンプレートを離す（離型）。

［ステップＳ２６］
テンプレートから離れた硬化性樹脂をマスクにして、基板をエッチングする。この時、上記マスクの下地（基板の最上層）がポリシリコン膜や金属膜の場合、微細な電極パターンや配線パターンなどが形成される。また、上記マスクの下地（基板の最上層）が絶縁膜の場合、微細なコンタクトホールパターンやゲート絶縁膜などが形成される。また、上記マスクの下地が半導体基板の場合、微細な素子分離溝（ＳＴＩ）などが形成される。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、光インプリント用のテンプレートを例にあげたが、本発明は、光インプリント用以外のテンプレート、例えば、熱インプリント用のテンプレートにも適用できる。

また、上記実施形態では、黒欠陥を修正した第１のテンプレートを転写して作成した第２のテンプレートの黒欠陥を修正して、実際に使用する無欠陥のテンプレートを作成したが、この無欠陥のテンプレートも使い続けると何れかは白欠陥が発生する。この場合、この白欠陥が発生してしまったテンプレートを上述の第１のテンプレートとして扱い、第２のテンプレートを作成することで、白欠陥の修正を行う。

さらに、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。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。

１１…第１のテンプレート、１２,１２ａ…白欠陥、１２ｂ…欠陥、１３…黒欠陥、１４,１４ａ…溝、１５…硬化性樹脂、１６…、１７…、１８…、１９…、２１…第２のテンプレート、２２…黒欠陥。

Claims (6)

1. 白欠陥を含むインプリント用の第１のテンプレートを用いて、インプリント用の第２のテンプレートを作成する工程と、
   前記第２のテンプレートの黒欠陥を修正する工程と
   を含むことを特徴とするテンプレートの欠陥修正方法。
2. 前記第１のテンプレートの特定の白欠陥を加工する工程をさらに含み、前記加工した特定の白欠陥は、前記第２のテンプレートにおいては、黒欠陥となることを特徴する請求項１に記載のテンプレートの欠陥修正方法。
3. 前記特定の白欠陥は、底に向かって径が大きくなる溝を含むことを特徴する請求項２に記載のテンプレートの欠陥修正方法。
4. 前記第１のテンプレートに黒欠陥がある場合、前記黒欠陥を修正した後に、前記第２のテンプレートを作成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のテンプレートの欠陥修正方法。
5. インプリント用の第１のテンプレートとなる基板上に、レジストパターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンをマスクにして前記基板をエッチングし、前記第１のテンプレートを形成する工程と、
   前記第１のテンプレートに対して欠陥検査を行う工程と、
   前記欠陥検査の結果、白欠陥が発見された場合には、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のテンプレートの欠陥修正方法を行う工程と
   を含むことを特徴とするテンプレートの作成方法。
6. 請求項５に記載のテンプレートの作成方法によりテンプレートを作成する工程と、
   基板上に硬化性樹脂を塗布する工程と、
   前記硬化性樹脂に前記テンプレートのパターン面を接触させる工程と、
   前記硬化性樹脂に前記テンプレートのパターン面を接触させた状態で、前記硬化性樹脂を硬化する工程と、
   前記硬化した硬化性樹脂から前記テンプレートを離す工程と、
   前記テンプレートから離れた前記硬化した硬化性樹脂をマスクにして、前記基板をエッチングする工程と
   を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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