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
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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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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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