JP2017162926A - パターン形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板と形成するパターンとを精度良く重ね合わせることができるパターン形成方法を提供すること。【解決手段】実施形態のパターン形成方法では、基板上の第１のレジストの凸部に第１の露光光が照射され、前記第１のレジストのうち前記基板の外周部に第２の露光光が照射される。そして、前記基板が現像され、前記基板に第２のレジストが塗布され、前記第２のレジストのうち、前記基板の外周部のレジスト部分が除去される。その後、前記第２のレジストの上層側にインプリント処理によってパターンが形成される。【選択図】図３−２

Description

本発明の実施形態は、パターン形成方法に関する。

ＮＩＬ（Nano-Imprint Lithography）は、基板上のレジストにテンプレートを直接接触させるパターン形成方法である。ＮＩＬでは、平坦な基板に対しては良好な接触状態を保てるので、基板とテンプレートとを精度良く重ね合わせることが容易である。一方、段差を有した基板に対しては、良好な重ね合せ精度を得ることが困難であった。

特に、基板の外周部は、種々の工程を経ることによって大きな段差が発生しやすい。このため、基板の外周部であっても、インプリント処理で形成するパターンと基板とを精度良く重ね合わせることが望まれる。

特開平９−１６７７５３号公報

本発明が解決しようとする課題は、基板と形成するパターンとを精度良く重ね合わせることができるパターン形成方法を提供することである。

実施形態によれば、パターン形成方法が提供される。前記パターン形成方法は、第１の塗布ステップと、第１の露光ステップと、第２の露光ステップと、現像ステップと、第２の塗布ステップと、除去ステップと、パターン形成ステップと、を含んでいる。前記第１の塗布ステップでは、基板上に第１のレジストが塗布される。前記第１の露光ステップでは、前記第１のレジストの凸部に第１の露光光が照射される。前記第２の露光ステップでは、前記第１のレジストのうち前記基板の外周部に第２の露光光が照射される。前記現像ステップでは、前記基板が現像される。前記第２の塗布ステップでは、前記基板に第２のレジストが塗布される。前記除去ステップでは、前記第２のレジストのうち、前記基板の外周部のレジスト部分が除去される。前記パターン形成ステップでは、前記第２のレジストの上層側にインプリント処理によってパターンが形成される。

図１は、基板の構成を示す上面図である。 図２は、ショットおよびチップ領域の構成を示す上面図である。 図３−１は、実施形態に係るパターン形成処理手順を説明するための図（１）である。 図３−２は、実施形態に係るパターン形成処理手順を説明するための図（２）である。 図４は、第２の露光工程における位置合わせ処理を説明するための図である。 図５は、光強度分布とレジストパターン形状との関係を説明するための図である。 図６は、インプリント工程の処理手順を説明するための図である。 図７は、第２の露光工程で位置合わせを行なわなかった場合のパターン形状を説明するための図である。

以下に添付図面を参照して、実施形態に係るパターン形成方法を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。

（実施形態）
図１は、基板の構成を示す上面図である。図１では、ウエハなどの基板１００に設定されるショットの上面図を示している。基板１００上にマス目で示される矩形状の領域がショット１０１である。ショット１０１は、フォトリソグラフィの露光単位またはインプリントリソグラフィーの押当て単位である。換言すると、ショット１０１は、１回の露光で露光可能な領域または１回の押当でインプリント可能な領域である。

ショット１０１内には少なくとも１個、場合によっては複数の半導体デバイス（半導体チップ）が配置されている。基板１００の外端領域（外周部分）には、傾斜によって段差となっている領域（以下、ベベル領域６２という）がある。また、基板１００の中央領域は、素子の形成される領域（以下、素子形成領域６１という）である。基板１００において、素子形成領域６１以外の領域が、ベベル領域６２である。素子形成領域６１は、円形状の領域であり、ベベル領域６２は円環状の領域である。

ショット１０１のうち、基板１００の内周側に配置されているものは、ショット１０１の全領域が素子形成領域６１内に入っている。一方、ショット１０１のうち、基板１００の外側に配置されているものの中には、ショット１０１の一部の領域が素子形成領域６１からはみ出しているものがある。換言すると、ショット１０１には、全領域が素子形成領域６１内に入っているものと、一部の領域のみが素子形成領域６１内に入っているものとがある。

ショット１０１のうち、ベベル領域６２と重なる領域は、シンナーなどによって膜が除去される。このため、ベベル領域６２は、素子形成領域６１よりも膜が薄くなっている。この結果、ベベル領域６２には傾斜が発生している。

本実施形態では、素子形成領域６１に発生している段差（凹凸）を解消するよう基板１００上に膜が形成される。また、ベベル領域６２と素子形成領域６１との境界近傍に発生している段差を解消するよう、基板１００上に膜が形成される。

図２は、ショットおよびチップ領域の構成を示す上面図である。図２の（ａ）では、ショット１０１の上面図を示しており、図２の（ｂ）では、チップ領域２００Ｘの上面図を示している。

図２の（ａ）に示すように、ショット１０１は、複数のチップ領域を有している。ここでは、ショット１０１が、チップ領域２００Ａ〜２００Ｆを有している場合を示している。各チップ領域２００Ａ〜２００Ｆは、デバイス形成領域２０１と、周辺領域２０２とを有している。

チップ領域２００Ａ〜２００Ｆは、矩形状の領域である。また、各デバイス形成領域２０１は、矩形状の領域である。また、各周辺領域２０２は、矩形環状の領域である。各デバイス形成領域２０１は、チップ領域２００Ａ〜２００Ｆの中央部に配置されている。また、各周辺領域２０２は、チップ領域２００Ａ〜２００Ｆの外周部（デバイス形成領域２０１よりも外側）に配置されている。デバイス形成領域２０１は、半導体デバイスが形成される領域である。また、周辺領域２０２は、テストパターンなどが形成される領域である。

図２の（ｂ）に示すチップ領域２００Ｘは、チップ領域２００Ａ〜２００Ｆの何れかである。チップ領域２００Ｘは、デバイス形成領域２０１と、周辺領域２０２とを有している。周辺領域２０２は、基板表面（最上面）の領域であり、デバイス形成領域２０１は、周辺領域２０２よりも基板１００が所定の深さだけ掘り込まれた領域である。

デバイス形成領域２０１は、周辺領域２０２から第１の深さ（例えば、５０ｎｍ）だけ掘り込まれた第１領域２０１Ａと、周辺領域２０２から第２の深さ（例えば、１００ｎｍ）だけ掘り込まれた第２領域２０１Ｂとを含んで構成されている。このように、ショット１０１は、基板１００上で種々の深さを有している。

つぎに、本実施形態のパターン形成処理手順について説明する。図３−１は、実施形態に係るパターン形成処理手順を説明するための図（１）である。図３−２は、実施形態に係るパターン形成手順を説明するための図（２）である。基板１００上にパターンが形成される際には、基板１００の平坦化処理が行われた後に、基板１００にインプリント処理が行われる。

（図３−１の（ａ））
基板１００上には、種々の膜が形成されている。ここでは、基板１００の最上面に被加工膜２０が形成されている場合を示している。基板１００には、凹凸構造である段差１０が発生している。この段差１０上に被加工膜２０が形成されることにより、被加工膜２０も段差１１を有している。

段差１０，１１は、半導体デバイスの製造過程で形成された段差である。段差１０は、例えば１００ｎｍである。段差１１は、段差１０と略同じ高さ（１００ｎｍ）であり、段差１１と略同じ位置に形成される。このように、被加工膜２０の表面には、基板１００の段差１０を反映した段差１１が形成される。

（図３−１の（ｂ））
被加工膜２０が形成された後、第１の樹脂膜塗布工程が行われる。第１の樹脂膜塗布工程では、基板１００の上面全体に、レジスト１０３Ｘが塗布される。レジスト１０３Ｘの表面には、基板１００の段差１１を反映した凹凸構造が形成される。

ここで用いられるレジスト１０３Ｘは、加熱によって架橋する性質を有している。このレジスト１０３Ｘは、後述する第２の樹脂膜塗布工程の際に、溶け出さないものが用いられる。レジスト１０３Ｘとしては、例えばノボラック樹脂系のｉ線レジストが用いられる。レジスト１０３Ｘの膜厚は、段差１１の１００ｎｍよりも厚い。レジスト１０３Ｘの膜厚は、例えば、１２０ｎｍである。レジスト１０３Ｘが基板１００の上面全体に塗布された後に、レジスト１０３Ｘ内の溶媒を除去するために、基板１００は、例えば１００度、６０秒の条件で加熱される。

（図３−１の（ｃ））
この後、第１の露光工程が行われる。第１の露光工程では、レジスト１０３Ｘの凸部に対して露光光５１が照射される。この露光光５１は、フォトマスク（図示せず）などのマスク（レチクル）を介してレジスト１０３Ｘ上に照射される。

露光光５１は、例えば、ｉ線ステッパ（露光波長：約３５０ｎｍ）などを用いて、レジスト１０３Ｘ上の素子形成領域６１に照射される。この場合において、基板１００へは、全てのショット１０１に露光光５１が照射される。また、素子形成領域６１から一部がはみ出しているショット１０１に対しても、内側のショット１０１と同様にショット単位で露光光５１が照射される。なお、素子形成領域６１のうち、ショット１０１の配置されていない位置にも、内側のショット１０１と同様にショット単位で露光光５１が照射されてもよい。

第１の露光工程が行われる際には、基板１００上に形成された位置合わせ用マーク（図示せず）を用いて、露光での位置合わせが行われる。この位置合わせでは、基板１００の位置合わせ用マークと、露光光５１の照射位置（フォトマスクの位置）とが位置合わせされる。

また、露光の際には、予めレジスト１０３Ｘの段差の深さと位置、露光・現像特性などを調べておき、照射する露光光５１の強度分布を段差の深さと位置、露光・現像特性などに応じて変化させることが望ましい。これにより、所望形状の光強度分布を有した露光光５１によって、レジスト１０３Ｘを露光することが可能となる。このような露光が行わることにより、レジスト１０３Ｘのうち、露光される領域と露光されない領域との間の境界面（断面形状）を所望形状とすることができる。これにより、露光された領域（後述するレジスト１０３Ｂ）と露光されていない領域（後述するレジスト１０３Ａ）との間の境界面が、現像後に所望形状となる。

ここで用いられるフォトマスクは、領域毎に種々の透過率が設けられている。例えば、フォトマスクの第１の領域には、第１の透過率を有したマスクパターンが形成され、第２の領域には、第２の透過率を有したマスクパターンが形成されている。このフォトマスクでは、ライン＆スペースパターンのスリット密度（ライン幅やスペース幅）などが調整されることによって透過率が調整されている。このようなフォトマスクが用いられることによって、レジスト１０３Ｘの凸部が選択的に露光される。なお、フォトマスクの透過率は、他の方法によって調整されてもよい。

露光光５１は、基板１００の全ショットに対して一括照射されてもよい。この場合、基板１００の全てのショット１０１に対して一括照射可能なフォトマスクが用いられる。また、露光光５１は、基板１００の素子形成領域６１に対して一括照射されてもよい。この場合、素子形成領域６１に対して一括照射可能なフォトマスクが用いられる。

（図３−１の（ｄ）、（ｅ））
図３−１の（ｄ）では、素子形成領域６１における基板１００の断面図を示している。図３−１の（ｅ）では、ベベル領域６２における基板１００の断面図を示している。露光光５１がフォトマスクを介してレジスト１０３Ｘに照射されることにより、レジスト１０３Ｘの凸部が露光される。ここでは、レジスト１０３Ｘのうち露光された領域をレジスト１０３Ｂとして図示している。また、レジスト１０３Ｘのうち露光されていない領域をレジスト１０３Ａとして図示している。

素子形成領域６１のうち、ベベル領域６２近傍の領域は、下層側のパターンが形成されている場合と下層側のパターンが形成されていない場合とがある。換言すると、素子形成領域６１のうちショット１０１が配置されていない領域は、下層側のパターン（被加工膜２０のパターン）が形成されている場合と下層側のパターンが形成されていない場合とがある。ここでは、ショット１０１が配置されていない素子形成領域６１にも下層側のパターンが形成されている場合の基板１００を図示している。図３−１の（ｅ）に示す基板１００のうち、図面の右方向が基板１００の外周部であり、図面の左方向が基板１００の内周部である。

ベベル領域６２は、基板１００上の領域のうち、円環状の最外周領域である。ベベル領域６２は、回路パターンなどが形成されることのない領域であり、各工程で意図的に削り取られることによって中央領域である素子形成領域６１よりも低くなっている。したがって、ベベル領域６２は、素子形成領域６１から基板１００の外周側に向かって徐々に低くなるよう傾斜している。

素子形成領域６１のうち、ベベル領域６２との境界の領域が、境界領域１４である。境界領域１４は、素子形成領域６１の最外周領域であり、円環状領域である。境界領域１４は、ベベル領域６２との間で段差を有している。具体的には、境界領域１４は、素子形成領域６１と略同じ高さであり、ベベル領域６２よりは高くなっている。そして、ベベル領域６２では、基板１００の外周側に向かって徐々に上面が低くなっている。このように、ベベル領域６２のレジスト１０３Ａは、ベベル領域６２の傾斜形状（傾斜面）に沿った形状となっている。

ここでは、ショット１０１が配置されていない素子形成領域６１にも下層側のパターンが形成されているので、素子形成領域６１とベベル領域６２との間に段差がある。換言すると、境界領域１４とベベル領域６２との間に段差が発生している。

一方、ショット１０１が配置されていない素子形成領域６１に下層側のパターンが形成されていない場合、ショット１０１が配置されていない素子形成領域６１とベベル領域６２とは、略同様の高さとなる。このため、境界領域１４とベベル領域６２との間の境界がシンプルな段差または段差無しとなる。

（図３−１の（ｆ））
図３−１の（ｆ）では、ベベル領域６２における基板１００の断面図を示している。図３−１の（ｆ）に示す基板１００のうち、図面の右方向が基板１００の外周部であり、図面の左方向が基板１００の内周部である。第１の露光工程が完了した後、第２の露光工程が行われる。第２の露光工程では、ベベル領域６２に対して露光光５２が照射される。この露光光５２は、例えば、基板１００を回転させながら、ベベル領域６２に照射される。この場合において、例えば、基板１００のベベル領域６２以外が、所定の遮光パターンで遮光され、ベベル領域６２のみに露光光５２が照射される。

露光光５２は、例えば、ｉ線ステッパが出射する露光光５１と同じ波長の光である。露光光５２が照射される際には、基板１００のベベル領域６２の凹凸に対して位置合わせが行われたうえで、ベベル領域６２に露光光５２が照射される。これにより、ベベル領域６２が露光される。ここでは、レジスト１０３Ａのうちの露光されたベベル領域６２のレジストをレジスト１０３Ｃとして図示している。

第２の露光工程が行われる際には、予めベベル領域６２におけるレジスト１０３Ａの段差の深さと位置、露光・現像特性などを調べておき、照射する露光光５２の強度分布を段差の深さおよび位置、露光・現像特性などに応じて変化させることが望ましい。これにより、シャープな矩形状の山型の光強度分布を有した露光光５２によって、ベベル領域６２を露光することが可能となる。このような露光が行わることにより、ベベル領域６２と境界領域１４との間の境界部分（境界領域１４の断面形状）が現像後にシャープになる。換言すると、ベベル領域６２と境界領域１４との間の境界面が、現像後に、露光光５２の照射方向に対して平行になる。

一方、なだらかな曲線形状の山型の光強度分布を有した露光光によってベベル領域６２を露光すると、ベベル領域６２と境界領域１４との間の境界部分で露光ぼけが生じる。この場合、ベベル領域６２と境界領域１４との間の境界部分（境界領域１４の断面形状）が現像後になだらかになる。換言すると、ベベル領域６２と境界領域１４との間の境界面が、現像後に、露光光の照射方向に対して非平行になる。

また、第１の露光工程と第２の露光工程とにおいて、露光位置の位置合わせを行うことが望ましい。ここで、第２の露光工程における露光位置合わせ処理について説明する。図４は、第２の露光工程における位置合わせ処理を説明するための図である。

第２の露光工程では、図４の（ａ）に示すように、基板回転装置４０２が基板１００を回転させつつ、カメラ（撮像装置）４０１が基板１００の端部の位置を計測する。これにより、基板１００の外形位置を正確に求めることができる。

次いで、図４の（ｂ）に示すように、基板回転装置４０２が基板１００を回転させつつ、ＵＶ照射機構５０が基板１００に露光光５２を照射する。このとき、位置調整機構５５が、ＵＶ照射機構５０による照射位置を、基板１００の外形位置に合わせて調整する。位置調整機構５５は、露光光５２の基板１００への照射位置を調整するための機構である。位置調整機構５５は、カメラ４０１によって求められた基板１００の外形基準に基づいて、ＵＶ照射機構５０による照射位置を調整する機能を有している。

これらの処理により、基板１００の外形を基準として正確な幅でレジスト１０３Ａが露光される。ＵＶ照射機構５０によるベベル領域６２への露光領域の幅は、例えば３ｍｍである。なお、第１の露光と同様に、第２の露光においても。基板１００上に形成された位置合わせマーク（図示せず）を用いて、位置合わせが行われてもよい。

（図３−２の（ｇ））
第２の露光工程が完了した後、現像工程が行われる。なお、図３−２の（ｇ）および後述する図３−２の（ｈ）〜（ｊ）では、左側に基板１００の中央部（素子形成領域６１）を図示し、右側に基板１００の外周部（ベベル領域６２）を図示している。また、図３−２の（ｇ）〜（ｊ）の右側に示す基板１００のうち、図面の右方向が基板１００の外周部であり、図面の左方向が基板１００の内周部である。

現像工程では、１回の現像処理で、基板１００が現像される。現像処理は、例えば、２．３８％のＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム: Tetra Methyl Ammonium Hydroxide）水溶性を用いて３０秒間行なわれる。

これにより、基板１００上のレジスト１０３Ａ〜１０３Ｃのうち、露光されているレジスト１０３Ｂおよびレジスト１０３Ｃのみが除去される。図３−２の（ｇ）では、レジスト１０３Ｂが除去された領域を、除去領域１０７として図示し、レジスト１０３Ｃが除去された領域を、除去領域１０８として図示している。

基板１００の現像処理が行われて、除去領域１０７，１０８からレジスト１０３Ｂおよびレジスト１０３Ｃが除去されることにより、基板１００の凹部および境界領域１４にレジストが残存し、これにより、基板１００の素子形成領域６１が平坦化される。図３−２の（ｇ）では、素子形成領域６１において、現像液で溶解せずに残ったレジスト１０３Ａに対応するレジストパターン１０４Ａを図示している。また、図３−２の（ｇ）では、境界領域１４において、現像液で溶解せずに残ったレジスト１０３Ａに対応するレジストパターン１０４Ｂを図示している。現像工程では、除去領域１０８のレジスト１０３Ａが、全て除去されるので、ベベル領域６２では、被加工膜２０が表面に出てくる。

本実施形態では、第１の露光工程における露光光５１の強度分布を、レジスト１０３Ｘの段差の深さおよび位置に応じて変化させているので、レジストパターン１０４Ａの断面形状（除去領域１０７との境界面）が所望形状となる。これにより、その後の加工工程でダストの発生が低減される。

また、第２の露光工程における露光光５２の強度分布を、ベベル領域６２におけるレジスト１０３Ａの段差の深さおよび位置に応じて変化させているので、レジストパターン１０４Ｂの断面形状（除去領域１０８との境界面）が鉛直方向に平行な平坦面となる。これにより、その後の加工工程でダストの発生が低減される。

ここで、露光光５１，５２の強度分布に対するレジストパターン形状について説明する。なお、露光光５１に対応するレジストパターン１０４Ａと、露光光５２に対応するレジストパターン１０４Ｂとは、同様の現象によって形成されるので、ここでは、レジストパターン１０４Ａの形状について説明する。

図５は、光強度分布とレジストパターン形状との関係を説明するための図である。図５の（ａ）では、露光光５２の代わりに曲線形状の山型の光強度分布１４１を有した露光光５３でベベル領域６２が露光された場合の露光処理を示している。このような露光では、レジストパターン１０４Ｂの代わりに形成されるレジストパターン１０４Ｃが裾引きパターンとなる。換言すると、レジストパターン１０４Ｃのベベル領域６２側の側面が露光光５３の照射方向から傾斜する。このように、レジストパターン１０４Ｃと、ベベル領域６２との境界面（レジストパターン１０４Ｃと光強度分布の線とが交わる面）が垂直方向から斜め方向へ傾斜する。

図５の（ｂ）では、矩形状の山型の光強度分布１４０を有した露光光５２でベベル領域６２が露光された場合の露光処理を示している。このような露光では、レジストパターン１０４Ｂが裾引きパターンとならない。換言すると、レジストパターン１０４Ｂのレジストパターンと、ベベル領域６２との境界面が露光光５２の照射方向に対して平行になる。

（図３−２の（ｈ））
現像工程が完了した後、加熱工程が行われる。基板１００が加熱されることにより、レジストパターン１０４Ａ，１０４Ｂの形状が変化する。図３−２の（ｈ）では、加熱工程後の素子形成領域６１におけるレジストパターン１０４Ａの形状をレジストパターン１０５Ａとして図示している。また、加熱工程後のベベル領域６２におけるレジストパターン１０４Ｂの形状をレジストパターン１０５Ｂとして図示している。レジストパターン１０４Ａ，１０４Ｂは、加熱されることにより、現像時にあった一部のレジスト部分（突起部分）がリフローされて滑らかな形状になる。

ここでの第１の加熱処理は、レジストパターン１０４Ａ，１０４Ｂのガラス転移温度以上で、且つレジストパターン１０４Ａ，１０４Ｂ中のポリマーが熱架橋を開始する条件（例えば２５０度、１８０秒）で行われる。この結果、レジストパターン１０４Ａがレジストパターン１０５Ａとなり、レジストパターン１０４Ｂがレジストパターン１０５Ｂとなり、基板１００の表面は、加熱工程前よりもさらに平坦化されることとなる。

（図３−２の（ｉ））
加熱工程が完了した後、第２の樹脂膜塗布工程が行われる。第２の樹脂膜塗布工程では、例えば、第１の塗布工程で使用したレジスト１０３Ｘと同じ成分を有したレジスト１１０が用いられる。レジスト１１０は、例えば、第１の塗布工程で使用されたレジスト１０３Ｘと同じノボラック樹脂系のｉ線レジストである。

基板１００上に塗布されるレジスト１１０の膜厚は、例えば１２０ｎｍである。レジスト１１０は、基板１００の上面全体に塗布される。レジスト１１０に対しては、露光は行われず、２５０度、１８０秒の加熱が実行される。加熱工程でレジストパターン１０４Ａ，１０４Ｂを熱架橋させているので、第２の樹脂膜塗布工程でレジスト１１０が塗布されても、レジストパターン１０５Ａ，１０５Ｂがレジスト１１０に溶けることはない。

第２の樹脂膜塗布工程では、基板１００のベベル領域６２のレジスト１１０が、シンナーで除去される。この結果、基板１００のベベル領域６２では、レジスト１１０が全て除去されて、被加工膜２０が表面に出てくる。図３−２の（ｉ）では、レジスト１１０が除去された領域を、除去領域１１１として図示している。第２の樹脂膜塗布工程において、レジスト１１０が塗布されることにより、基板１００は、レジスト１１０の塗布前よりも平坦化される。

なお、本実施形態では、第１および第２の樹脂膜塗布工程において、ｉ線レジストを用いたが、塗布型カーボン膜が用いられてもよい。また、本実施形態では、第２の樹脂膜塗布工程において、感光性のレジストを用いたが、非感光性のレジストが用いられてもよい。また、本実施形態では、第２の樹脂膜塗布工程において、樹脂膜であるレジスト１１０を塗布したが、レジスト１１０の代わりに樹脂膜以外の膜を形成してもよい。また、本実施形態の平坦化処理は、複数回繰り返されてもよい。

（図３−２の（ｊ））
第２の樹脂膜塗布工程が完了した後、ＮＩＬ（Nano-Imprint Lithography）工程などのインプリント工程が行われる。レジスト１１０が塗布された後、基板１００へは、パターン転写（加工）に用いられるＳｉ（シリコン）含有材料１２０が形成される。Ｓｉ含有材料１２０は、基板１００の上面全体に回転塗布で形成される。これにより、基板１００の上面全体がＳｉ含有材料１２０で覆われる。基板１００にＳｉ含有材料１２０を形成することによって、小さな凹凸を有するレジスト上に滑らかな表面を有する膜を形成することができる。その後、インプリント装置（図示せず）にて、基板１００の上面全体にレジストパターン１２Ｙが形成される。

ここで、インプリント工程の処理手順について説明する。図６は、インプリント工程の処理手順を説明するための図である。図６では、インプリント工程におけるＳｉ含有材料１２０やテンプレートＴなどの断面図を示している。なお、図６では、Ｓｉ含有材料１２０よりも下層側の層やパターンの図示を省略している。また、Ｓｉ含有材料１２０とレジストの間の密着膜と呼ばれる層の図示は省略している。

図６の（ａ）に示すように、Ｓｉ含有材料１２０の上面にはレジスト１２Ｘが滴下される。これにより、Ｓｉ含有材料１２０に滴下されたレジスト１２Ｘの各液滴は基板１００上で広がる。そして、図６の（ｂ）に示すように、テンプレートＴがレジスト１２Ｘ側に移動させられ、図６の（ｃ）に示すように、テンプレートＴがレジスト１２Ｘに押し当てられる。

テンプレートＴは、透明部材を用いて形成されたモールド基板（原版）である。テンプレートＴは、石英基板等が掘り込まれてテンプレートパターン（回路パターンなど）が形成されている。テンプレートＴがレジスト１２Ｘに接触させられると、毛細管現象によってテンプレートＴのテンプレートパターン内にレジスト１２Ｘが流入する。

予め設定しておいた時間だけ、レジスト１２ＸをテンプレートＴに充填させた後、露光光（ＵＶ光など）が照射される。これにより、レジスト１２Ｘが硬化する。そして、図６の（ｄ）に示すように、テンプレートＴが、硬化したレジスト１２Ｘ（レジストパターン１２Ｙ）から離型される。これにより、テンプレートパターンを反転させたレジストパターン１２ＹがＳｉ含有材料１２０上に形成される。

インプリント工程では、基板１００のショット１０１毎に、テンプレートＴの押し当て処理が行われる。この場合において、基板１００に段差（凹凸）があると、テンプレートＴをレジスト１２Ｘに押し当てた際に、テンプレートＴが傾く。そして、テンプレートＴが傾くと、基板１００とテンプレートＴとを精度良く重ね合わることができない。

一方、本実施形態では、素子形成領域６１上で基板１００への平坦化が行われている。このため、テンプレートＴをレジスト１２Ｘに押し当てた際に、テンプレートＴが傾くことを抑制できる。そして、テンプレートＴが傾かないので、基板１００とテンプレートＴとを精度良く重ね合わせることが可能となる。

基板１００の平坦化処理は、例えばウエハプロセスのレイヤ毎に行われる。そして、基板１００への平坦化処理と、インプリント処理などによるパターン形成処理とが繰り返されることによって、半導体デバイス（半導体集積回路）が製造される。

具体的には、基板１００に被加工膜２０が形成された後に、基板１００の平坦化処理が行われる。その後、インプリント処理などによって基板１００上にレジストパターン１２Ｙが形成される。そして、レジストパターン１２Ｙをマスクとしてレジストパターン１２Ｙの下層側（被加工膜２０など）がエッチングされる。これにより、レジストパターン１２Ｙに対応する実パターンが基板１００上に形成される。その後、基板１００上に新たな被加工膜２０が形成される。半導体デバイスが製造される際には、上述した被加工膜２０の形成処理、平坦化処理、インプリント処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。

ここで、第２の露光工程で位置合わせを行なわなかった場合のパターン形状について説明する。図７は、第２の露光工程で位置合わせを行なわなかった場合のパターン形状を説明するための図である。

第１および第２の露光工程で位置合わせが行われた場合、図３−２の（ｈ）に示すように、境界領域１４近傍において、被加工膜２０の凸部と同じ位置にレジストパターン１０５Ｂが形成される。

一方、第２の露光工程で位置合わせが行われなかった場合において、露光位置が内周側にずれると、図７の（ａ）に示すように、レジストパターン１０５Ｂの代わりにレジストパターン１０５Ｃが形成される。このレジストパターン１０５Ｃは、境界領域１４近傍において、被加工膜２０の凸部から内周側にずれた位置に形成されている。これにより、境界領域１４近傍において、被加工膜２０の上面がレジストパターン１０５Ｃに覆われることなく露出している。換言すると、境界領域１４上でレジストパターン１０５Ｃが段差を有している。

この状態で、基板１００にレジストが塗布されて除去領域１１１のレジストが除去されると、図７の（ｂ）に示すように、レジスト１１０Ａが形成される。このレジスト１１０Ａは、レジストパターン１０５Ｃの近傍上で段差を有している。これは、被加工膜２０の上面において、レジストパターン１０５Ｃで覆われている領域と、レジストパターン１０５Ｃに覆われていない領域とが存在することに起因している。

なお、第１の露光工程で位置合わせが行われなかった場合、レジストパターン１０５Ｃの内周部側が、境界領域１４近傍において、被加工膜２０の凸部からずれた位置に形成されることとなる。この場合も、レジスト１１０Ａは、レジストパターン１０５Ｂの近傍上で段差を有することとなる。

また、第２の露光工程で位置合わせが行われなかった場合において、露光位置が外周側にずれると、図７の（ｃ）に示すように、レジストパターン１０５Ｂの代わりにレジストパターン１０５Ｄが形成される。このレジストパターン１０５Ｄは、境界領域１４近傍において、被加工膜２０の凸部から外周側にずれた位置に形成されている。これにより、境界領域１４よりも外周側のベベル領域６２において、被加工膜２０の上面がレジストパターン１０５Ｄで覆われる領域が発生する。換言すると、ベベル領域６２上でレジストパターン１０５Ｄが段差を有している。

この状態で、基板１００にレジストが塗布されて除去領域１１２のレジストが除去されると、図７の（ｄ）に示すように、レジスト１１０Ｂが形成される。このレジスト１１０Ｂは、レジストパターン１０５Ｄの近傍上で段差を有している。これは、ベベル領域６２の上面において、レジストパターン１０５Ｄで覆われている領域と、レジストパターン１０５Ｄに覆われていない領域とが存在することに起因している。

このように、第１または第２の露光工程で位置合わせが行われなかった場合、ベベル領域６２近傍のレジスト１１０Ａ，１１０Ｂは、基板１００上の段差に対して、意図しない新たな段差を発生させる。このような段差が生じると、基板１００の平坦化が行われた場合であっても、インプリント工程の際に、ベベル領域６２での位置合わせ精度が劣化してしまう。

これに対し、本実施形態では、第１および第２の露光工程で位置合わせを行っているので、ベベル領域６２での段差が所望の形状に制御されている。このため、インプリント時の重ね合せ精度を改善できるとともに、基板１００の凹凸に起因する欠陥の発生を防止することができる。

以上のように本実施形態では、基板１００上のレジスト１０３Ｘに対して、第１の露光工程と第２の露光工程が行われる。第１の露光工程では、素子形成領域６１の凸部に露光光５１が照射される。また、第２の露光工程では、基板１００のベベル領域６２に露光光５２が照射される。この後、基板１００が現像され、その後、基板１００上にレジスト１１０が塗布される。そして、基板１００のベベル領域６２のレジスト１１０が除去される。その後、レジスト１１０の上層側にインプリント処理によってパターンが形成される。

このように、２回の露光処理によって素子形成領域６１の凸部および外周領域が露光されるので、基板１００の段差が緩和される。したがって、基板１００とインプリント処理で形成するレジストパターン１２Ｙとを精度良く重ね合わせることが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０，１１…段差、１２Ｘ…レジスト、１２Ｙ…レジストパターン、１４…境界領域、２０…被加工膜、５１，５２…露光光、６１…素子形成領域、６２…ベベル領域、１００…基板、１０１…ショット、１０３Ａ〜１０３Ｃ，１０３Ｘ…レジスト、１０４Ａ，１０４Ｂ，１０５Ａ，１０５Ｂ…レジストパターン、１１０…レジスト、１２０…Ｓｉ含有材料、Ｔ…テンプレート。

Claims (7)

1. 基板上に第１のレジストを塗布する第１の塗布ステップと、
   前記第１のレジストの凸部に第１の露光光を照射する第１の露光ステップと、
   前記第１のレジストのうち前記基板の外周部に第２の露光光を照射する第２の露光ステップと、
   前記基板を現像する現像ステップと、
   前記基板に第２のレジストを塗布する第２の塗布ステップと、
   前記第２のレジストのうち、前記基板の外周部のレジスト部分を除去する除去ステップと、
   前記第２のレジストの上層側にインプリント処理によってパターンを形成するパターン形成ステップと、
   を含むことを特徴とするパターン形成方法。
2. 前記第２の露光ステップでは、前記基板の外周部の凹凸に対して位置合わせをしたうえで、前記第２の露光光を照射する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
3. 前記第１の露光ステップでは、前記第１のレジストの段差の高さおよび位置に基づいて、前記第１の露光光の露光量を調整する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のパターン形成方法。
4. 前記第２の露光ステップでは、前記基板の外周部の段差の高さおよび位置に基づいて、前記第２の露光光の露光量を調整する、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のパターン形成方法。
5. 現像後の前記基板を加熱し、前記第１のレジストを熱架橋させる加熱ステップをさらに含み、
   熱架橋した前記第１のレジストは、前記第２のレジストに溶けないものである、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のパターン形成方法。
6. 前記第２の露光ステップでは、前記基板を回転させながら前記基板の外周部に前記第２の露光光を照射する、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のパターン形成方法。
7. 前記第２の露光ステップでは、前記基板の外周部のうちの凹部に前記第２の露光光を照射し、前記基板の外周部のうちの凸部には前記第２の露光光を照射しない、
   ことを特徴とする請求項２に記載のパターン形成方法。

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