JP2021150481A - テンプレート、テンプレートの製造方法、および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】対象物とテンプレートとのアライメントの精度を高める。【解決手段】テンプレートは、第１の凹部を含む第１のパターンと、第２の凹部を含む第２のパターンと、第３のパターンと、を含む表面を有し、第１の屈折率を有する第１の材料を含有する基材と、第１の凹部に設けられ、第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有する第２の材料を含有する第１の層と、第２の凹部に設けられ、第２の材料を含有し、第１の層よりも厚い第２の層と、を具備する。【選択図】図１
Description
本発明の実施形態は、テンプレート、テンプレートの製造方法、および半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置の製造方法において、ナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）を用いて微細なパターンを形成する技術が知られている。
実施形態の発明が解決しようとする課題は、対象物とテンプレートとのアライメントの精度を高めることである。
実施形態のテンプレートは、第１の凹部を含む第１のパターンと、第２の凹部を含む第２のパターンと、第３のパターンと、を含む表面を有し、第１の屈折率を有する第１の材料を含有する基材と、第１の凹部に設けられ、第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有する第２の材料を含有する第１の層と、第２の凹部に設けられ、第２の材料を含有し、第１の層よりも厚い第２の層と、を具備する。
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。図面に記載された各構成要素の厚さと平面寸法との関係、各構成要素の厚さの比率等は現物と異なる場合がある。また、実施形態において、実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し適宜説明を省略する。
＜第１の実施形態＞
（テンプレートの構造例）
図１は、第１の実施形態のテンプレートの例を説明するための断面模式図であり、テンプレートのＹ軸とＹ軸に直交するＺ軸とを含むＸ−Ｚ断面の一部を示す。第１の実施形態のテンプレートの例は、図１に示すように、基材１と、光学層２１と、光学層２２と、を具備する。
（テンプレートの構造例）
図１は、第１の実施形態のテンプレートの例を説明するための断面模式図であり、テンプレートのＹ軸とＹ軸に直交するＺ軸とを含むＸ−Ｚ断面の一部を示す。第１の実施形態のテンプレートの例は、図１に示すように、基材１と、光学層２１と、光学層２２と、を具備する。
基材１の表面１ａは、ラフアライメントマークＲＡＭと、ファインアライメントマークＦＡＭと、インプリントパターンＩＰと、を有する。図１は、便宜のため、ラフアライメントマークＲＡＭ、ファインアライメントマークＦＡＭ、インプリントパターンＩＰを互いに隣り合うように模式的に図示しているが、実際のテンプレートでは、上記構造に限定されない。
ＮＩＬを用いたパターン形成方法では、対象物の上に設けられた紫外性硬化樹脂等のインプリント材料層の上に型（テンプレート）を押しつけ、光を照射してインプリント材料を含む層を硬化させて、インプリントパターンＩＰをインプリント材料層に転写する。上記パターン形成方法は、テンプレートを押しつける前に、テンプレートの位置と対象物の位置とを合わせるアライメントを含む。アライメントにより、高い位置精度でインプリント材料層にインプリントパターンＩＰを転写できる。
テンプレートと対象物とのアライメントは、ラフアライメントと、ファインアライメントと、を含む。ラフアライメントでは、インプリント材料層の形成前に、テンプレートのラフアライメントマークの位置と対象物のラフアライメントマークの位置とを、イメージセンサ等の光学検出器により低精度で検出してテンプレートの位置と対象物の位置とを調整してテンプレートと対象物との位置ずれを小さくする。ファインアライメントは、インプリント材料層の形成後に、テンプレートのファインアライメントマークの位置と対象物のファインアライメントマークの位置とを光学検出器により高精度で検出してテンプレートの位置と対象物の位置とを調整する。ラフアライメントとファインアライメントとの組み合わせにより、テンプレートの位置と対象物の位置とを効率良く合わせることができる。
ラフアライメントマークＲＡＭは、少なくとも一つの凹部１１を含む第１のパターンを有する。図１は、一例として、複数の凹部１１を含むラフアライメントマークＲＡＭを図示する。凹部１１は、幅Ｗ１と、表面１ａからの深さＤ１と、を有する。
ファインアライメントマークＦＡＭは、少なくとも一つの凹部１２を含む第２のパターンを有する。図１は、一例として、複数の凹部１２を含むファインアライメントマークＦＡＭを図示する。凹部１２は、幅Ｗ２と、表面１ａからの深さＤ２と、を有する。
インプリントパターンＩＰは、対象物に転写するための配線パターン等のパターンを構成する。インプリントパターンＩＰは、少なくとも一つの凹部１３を含む。図１は、一例として、複数の凹部１３を図示する。凹部１３は、幅Ｗ３と、表面１ａからの深さＤ３と、を有する。
凹部１１の幅Ｗ１、凹部１２の幅Ｗ２、凹部１３の幅Ｗ３は、互いに同じであっても異なっていてもよい。凹部１３の幅Ｗ３は、例えば凹部１１の幅Ｗ１および凹部１２の幅Ｗ２よりも狭くてもよい。
凹部１１の深さＤ１は、幅Ｗ１よりも大きくてもよい。凹部１２の深さＤ２は、幅Ｗ２よりも大きくてもよい。凹部１３の深さＤ３は、幅Ｗ３よりも大きくてもよい。
凹部１２の深さＤ２は、凹部１１の深さＤ１および凹部１３の深さＤ３よりも深い。凹部１３の深さＤ３は、凹部１１の深さＤ１と同じであっても異なっていてもよい。
基材１は、光学検出器からの光に対して第１の屈折率を有する第１の材料を含有する。第１の材料は、例えば石英を含む。基材１は、光学検出器からの光を透過することが好ましい。
光学層２１は、凹部１１に設けられる。光学層２１は、例えば凹部１１の内底面および内壁面に接する。光学層２１の厚さは、凹部１１の深さＤ１よりも小さくてもよい。
光学層２２は、凹部１２に設けられる。光学層２２は、例えば凹部１２の内底面および内壁面に接する。光学層２２の厚さは、凹部１２の深さＤ２よりも小さくてもよい。光学層２２の露出面は、光学層２１の露出面と面一であってもよい。
光学層２１および光学層２２のそれぞれは、光学検出器からの光に対して上記第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有する第２の材料を含有する。第２の材料は、例えばクロムが挙げられる。これに限定されず、第２の材料は、例えばチタン、タンタル、タングステン、クロム、銅、炭化珪素、およびフッ化珪素からなる群より選ばれる少なくとも一つの材料を含む。光学層２１および光学層２２のそれぞれは、例えば光学検出器からの光を反射する遮光層を形成することが好ましい。
図２は、テンプレートのレイアウト例を説明するための上面模式図であり、テンプレートのＹ軸と直交するＸ軸とＹ軸とを含むＸ−Ｙ平面の一部を示す。テンプレートのレイアウト例は、図２に示すように、メサと呼ばれる平面ＭＥＳＡに設けられた、複数のインプリントパターンＩＰと、複数のアライメントマークＡＭと、を有する。複数のアライメントマークＡＭは、例えば複数のインプリントパターンの複数のコーナーに配置される。インプリントパターンＩＰの形状は、特に限定されない。
図３は、アライメントマークＡＭのレイアウト例を説明するための上面模式図である。アライメントマークＡＭは、２つのラフアライメントマークＲＡＭと、２つのラフアライメントマークＲＡＭの間に配置された２つのファインアライメントマークＦＡＭと、を有する。
ラフアライメントマークＲＡＭおよびファインアライメントマークＦＡＭのそれぞれは、例えば図３に示すように、ラインアンドスペースパターンを含む。凹部１１および凹部１２は、ラインアンドスペースパターンのラインに相当する。ラインの長さは、特に限定されない。なお、２つのファインアライメントマークＦＡＭは、互いに９０度異なる方向に延在する形状を有していてもよい。ラフアライメントマークＲＡＭおよびファインアライメントマークＦＡＭのパターンは、図３に示すパターンに限定されない。
（テンプレートの製造方法例）
図４は、第１の実施形態のテンプレートの製造方法例を説明するためのフローチャートである。第１の実施形態のテンプレートの製造方法例は、図４に示すように、パターン形成工程Ｓ１−１と、光学層形成工程Ｓ１−２と、を具備する。
図４は、第１の実施形態のテンプレートの製造方法例を説明するためのフローチャートである。第１の実施形態のテンプレートの製造方法例は、図４に示すように、パターン形成工程Ｓ１−１と、光学層形成工程Ｓ１−２と、を具備する。
［パターン形成工程Ｓ１−１］
パターン形成工程Ｓ１−１の例は、図４に示すように、パターン形成工程Ｓ１−１Ａと、パターン形成工程Ｓ１−１Ｂと、を有する。
パターン形成工程Ｓ１−１の例は、図４に示すように、パターン形成工程Ｓ１−１Ａと、パターン形成工程Ｓ１−１Ｂと、を有する。
図５は、パターン形成工程Ｓ１−１Ａの例を説明するための断面模式図であり、基材１のＸ−Ｚ断面の一部を示す。なお、各断面模式図は、便宜のため表面１ａを下向きに図示するが、各処理工程は表面１ａが上向きの基材１に対して実施されてもよい。パターン形成工程Ｓ１−１Ａにより、図５に示すように、凹部１１を含むラフアライメントマークＲＡＭと、凹部１３を含むインプリントパターンＩＰと、を表面１ａに形成する。凹部１１および凹部１３は、例えばフォトリソグラフィを用いてマスク層を形成し、マスク層を用いて基材１を加工することにより形成される。
図６は、パターン形成工程Ｓ１−１Ｂの例を説明するための断面模式図であり、基材１のＸ−Ｚ断面の一部を示す。パターン形成工程Ｓ１−１Ｂにより、図６に示すように、凹部１２を含むファインアライメントマークＦＡＭを表面１ａに形成する。凹部１２は、例えばフォトリソグラフィを用いてマスク層を形成し、マスク層を用いて基材１を加工することにより形成される。
パターン形成工程Ｓ１−１Ｂは、パターン形成工程Ｓ１−１Ａの前に設けられてもよい。すなわち、ファインアライメントマークＦＡＭは、ラフアライメントマークＲＡＭおよびインプリントパターンＩＰを形成する前または後に形成される。
［光学層形成工程Ｓ１−２］
図７は、光学層形成工程Ｓ１−２の例を説明するための断面模式図であり、基材１のＸ−Ｚ断面の一部を示す。光学層形成工程Ｓ１−２により、図７に示すように、凹部１１に光学層２１を形成するとともに、凹部１２に光学層２２を形成する。光学層２１および光学層２２は、例えばフォトリソグラフィを用いてインプリントパターンＩＰを覆うマスク層を形成し、スパッタリングにより上記第２の材料を凹部１１および凹部１２に堆積させることにより形成される。第２の材料は、堆積面の表面積が小さいほど堆積されにくく、凹部１１よりも凹部１２に多く堆積されるため、同一工程により光学層２１と、光学層２１よりも厚い光学層２２と、を形成できる。
図７は、光学層形成工程Ｓ１−２の例を説明するための断面模式図であり、基材１のＸ−Ｚ断面の一部を示す。光学層形成工程Ｓ１−２により、図７に示すように、凹部１１に光学層２１を形成するとともに、凹部１２に光学層２２を形成する。光学層２１および光学層２２は、例えばフォトリソグラフィを用いてインプリントパターンＩＰを覆うマスク層を形成し、スパッタリングにより上記第２の材料を凹部１１および凹部１２に堆積させることにより形成される。第２の材料は、堆積面の表面積が小さいほど堆積されにくく、凹部１１よりも凹部１２に多く堆積されるため、同一工程により光学層２１と、光学層２１よりも厚い光学層２２と、を形成できる。
以上のように、第１の実施形態のテンプレートは、第１のパターンを含むラフアライメントマークＲＡＭと、第２のパターンを含むファインアライメントマークＦＡＭと、を有する基材１と、第１のパターンの凹部１１に設けられた光学層２１と、第２のパターンの凹部１２に設けられるともに光学層２１よりも厚い光学層２２と、を具備する。
インプリントパターンＩＰの微細化が進むと、ラフアライメントマークＲＡＭやファインアライメントマークＦＡＭのパターンも微細化される。上記微細化により、２ｎｍ〜３ｎｍの従来の厚さの光学層では光学検出器による検出信号の強度の低下を引き起こすことがある。特に、ファインアライメントマークＦＡＭの検出信号の強度が低下すると、テンプレートと対象物とのファインアライメントの精度が著しく低下する。
これに対し、光学層２２を従来の厚さよりも厚くすることにより、ファインアライメントマークＦＡＭの検出信号の強度の低下を抑制できるため、対象物とテンプレートとのアライメントの精度を高めることができる。
＜第２の実施形態＞
（テンプレートの構造例）
図８は、第２の実施形態のテンプレートの例を説明するための断面模式図であり、テンプレートのＸ−Ｚ断面の一部を示す。第２の実施形態のテンプレートの例は、図８に示すように、基材１と、光学層２１と、光学層２２と、を具備する。
（テンプレートの構造例）
図８は、第２の実施形態のテンプレートの例を説明するための断面模式図であり、テンプレートのＸ−Ｚ断面の一部を示す。第２の実施形態のテンプレートの例は、図８に示すように、基材１と、光学層２１と、光学層２２と、を具備する。
図８に示す基材１は、図１に示す基材１と比較して凹部１２の幅Ｗ２および深さＤ２が異なる。凹部１２の幅Ｗ２は、凹部１１の幅Ｗ１よりも広い。凹部１２の深さＤ２は、凹部１１の深さＤ１および凹部１３の深さＤ３と同じである。基材１のその他の説明は、第１の実施形態の基材１の説明を適宜援用できる。
図８に示す光学層２１は、図１に示す光学層２１と同じである。図８に示す光学層２２の幅は、光学層２１の幅よりも広い。光学層２１および光学層２２のその他の説明は、第１の実施形態の光学層２１および光学層２２の説明を適宜援用できる。
（テンプレートの製造方法例）
図９は、第２の実施形態のテンプレートの製造方法例を説明するためのフローチャートである。第２の実施形態のテンプレートの製造方法例は、図９に示すように、パターン形成工程Ｓ２−１と、光学層形成工程Ｓ２−２と、を具備する。
図９は、第２の実施形態のテンプレートの製造方法例を説明するためのフローチャートである。第２の実施形態のテンプレートの製造方法例は、図９に示すように、パターン形成工程Ｓ２−１と、光学層形成工程Ｓ２−２と、を具備する。
［パターン形成工程Ｓ２−１］
パターン形成工程Ｓ２−１の例は、図９に示すように、パターン形成工程Ｓ２−１Ａと、パターン形成工程Ｓ２−１Ｂと、を有する。
パターン形成工程Ｓ２−１の例は、図９に示すように、パターン形成工程Ｓ２−１Ａと、パターン形成工程Ｓ２−１Ｂと、を有する。
図１０は、パターン形成工程Ｓ２−１Ａの例を説明するための断面模式図であり、基材１のＸ−Ｚ断面の一部を示す。パターン形成工程Ｓ２−１Ａにより、図１０に示すように、凹部１１を含むラフアライメントマークＲＡＭと、凹部１３を含むインプリントパターンＩＰと、を表面１ａに形成する。凹部１１および凹部１３は、例えばフォトリソグラフィを用いてマスク層を形成し、マスク層を用いて基材１を加工することにより形成される。
図１１は、パターン形成工程Ｓ２−１Ｂの例を説明するための断面模式図であり、基材１のＸ−Ｚ断面の一部を示す。パターン形成工程Ｓ２−１Ｂにより、図１１に示すように、凹部１２を含むファインアライメントマークＦＡＭを表面１ａに形成する。凹部１２は、例えばフォトリソグラフィを用いてマスク層を形成し、マスク層を用いて基材１を加工することにより形成される。
パターン形成工程Ｓ２−１Ｂは、パターン形成工程Ｓ２−１Ａの前に設けられてもよい。すなわち、ファインアライメントマークＦＡＭは、ラフアライメントマークＲＡＭおよびインプリントパターンＩＰを形成する前または後に形成される。
［光学層形成工程Ｓ２−２］
図１２は、光学層形成工程Ｓ２−２の例を説明するための断面模式図であり、基材１のＸ−Ｚ断面の一部を示す。光学層形成工程Ｓ２−２により、図１２に示すように、凹部１１に光学層２１を形成するとともに、凹部１２に光学層２２を形成する。光学層２１および光学層２２は、例えばフォトリソグラフィを用いてインプリントパターンＩＰを覆うマスク層を形成し、スパッタリングにより上記第２の材料を凹部１１および凹部１２に堆積させることにより形成される。第２の材料は、堆積面の表面積が小さいほど堆積されにくく、凹部１１よりも凹部１２に多く堆積されるため、同一工程により光学層２１と、光学層２１よりも厚い光学層２２と、を形成できる。
図１２は、光学層形成工程Ｓ２−２の例を説明するための断面模式図であり、基材１のＸ−Ｚ断面の一部を示す。光学層形成工程Ｓ２−２により、図１２に示すように、凹部１１に光学層２１を形成するとともに、凹部１２に光学層２２を形成する。光学層２１および光学層２２は、例えばフォトリソグラフィを用いてインプリントパターンＩＰを覆うマスク層を形成し、スパッタリングにより上記第２の材料を凹部１１および凹部１２に堆積させることにより形成される。第２の材料は、堆積面の表面積が小さいほど堆積されにくく、凹部１１よりも凹部１２に多く堆積されるため、同一工程により光学層２１と、光学層２１よりも厚い光学層２２と、を形成できる。
以上のように、第２の実施形態のテンプレートは、第１のパターンを含むラフアライメントマークＲＡＭと、第２のパターンを含むファインアライメントマークＦＡＭと、を有する基材１と、第１のパターンの凹部１１に設けられた光学層２１と、第２のパターンの凹部１２に設けられるともに光学層２１よりも厚い光学層２２と、を具備する。
インプリントパターンＩＰの微細化が進むと、ラフアライメントマークＲＡＭやファインアライメントマークＦＡＭのパターンも微細化される。上記微細化により、２ｎｍ〜３ｎｍの従来の厚さの光学層では光学検出器による検出信号の強度の低下を引き起こすことがある。特に、ファインアライメントマークＦＡＭの検出信号の強度が低下すると、テンプレートと対象物とのファインアライメントの精度が著しく低下する。
これに対し、光学層２２を従来の厚さよりも厚くすることにより、ファインアライメントマークＦＡＭの検出信号の強度の低下を抑制できる。また、凹部１２の深さＤ２を凹部１１の深さＤ１と同じすることにより、ファインアライメントマークＦＡＭの位置の誤検出を抑制できる。さらに、凹部１２および光学層２２の幅を広げることにより、光学検出器から光を照射してファインアライメントマークＦＡＭの位置を検出するときに、凹部１２と表面１ａとの間で高いコントラストを形成できる。このため、対象物とテンプレートとのアライメントの精度を高めることができる。
なお、本実施形態は、他の実施形態と適宜組み合わせることができる。
＜第３の実施形態＞
（テンプレートの構造例）
図１３は、第３の実施形態のテンプレートの例を説明するための断面模式図であり、テンプレートのＸ−Ｚ断面の一部を示す。第３の実施形態のテンプレートの例は、図１３に示すように、基材１と、光学層２１と、光学層２２と、を具備する。
（テンプレートの構造例）
図１３は、第３の実施形態のテンプレートの例を説明するための断面模式図であり、テンプレートのＸ−Ｚ断面の一部を示す。第３の実施形態のテンプレートの例は、図１３に示すように、基材１と、光学層２１と、光学層２２と、を具備する。
図１３に示す基材１は、図１に示す基材１と比較して凹部１２の深さＤ２が異なる。凹部１２の深さＤ２は、凹部１１の深さＤ１および凹部１３の深さＤ３と同じである。基材１のその他の説明は、第１の実施形態の基材１の説明を適宜援用できる。
図１３に示す光学層２１は、図１に示す光学層２１と同じである。図１３に示す光学層２２の露出面は、光学層２１の露出面と面一ではない。光学層２１および光学層２２のその他の説明は、第１の実施形態の光学層２１および光学層２２の説明を適宜援用できる。
（テンプレートの製造方法例）
図１４は、第３の実施形態のテンプレートの製造方法例を説明するためのフローチャートである。第３の実施形態のテンプレートの製造方法例は、図１４に示すように、パターン形成工程Ｓ３−１と、光学層形成工程Ｓ３−２と、を具備する。
図１４は、第３の実施形態のテンプレートの製造方法例を説明するためのフローチャートである。第３の実施形態のテンプレートの製造方法例は、図１４に示すように、パターン形成工程Ｓ３−１と、光学層形成工程Ｓ３−２と、を具備する。
［パターン形成工程Ｓ３−１］
図１５は、パターン形成工程Ｓ３−１の例を説明するための断面模式図であり、基材１のＸ−Ｚ断面の一部を示す。パターン形成工程Ｓ３−１により、図１５に示すように、凹部１１を含むラフアライメントマークＲＡＭと、凹部１２を含むファインアライメントマークＦＡＭと、凹部１３を含むインプリントパターンＩＰと、を表面１ａに形成する。凹部１１、凹部１２、および凹部１３は、例えばフォトリソグラフィを用いてマスク層を形成し、マスク層を用いて基材１を加工することにより形成される。
図１５は、パターン形成工程Ｓ３−１の例を説明するための断面模式図であり、基材１のＸ−Ｚ断面の一部を示す。パターン形成工程Ｓ３−１により、図１５に示すように、凹部１１を含むラフアライメントマークＲＡＭと、凹部１２を含むファインアライメントマークＦＡＭと、凹部１３を含むインプリントパターンＩＰと、を表面１ａに形成する。凹部１１、凹部１２、および凹部１３は、例えばフォトリソグラフィを用いてマスク層を形成し、マスク層を用いて基材１を加工することにより形成される。
［光学層形成工程Ｓ３−２］
光学層形成工程Ｓ３−２の例は、図１４に示すように、光学層形成工程Ｓ３−２Ａと、光学層形成工程Ｓ３−２Ｂと、を有する。
光学層形成工程Ｓ３−２の例は、図１４に示すように、光学層形成工程Ｓ３−２Ａと、光学層形成工程Ｓ３−２Ｂと、を有する。
図１６および図１７は、光学層形成工程Ｓ３−２Ａを説明するための断面模式図であり、基材１のＸ−Ｚ断面の一部を示す。光学層形成工程Ｓ３−２Ａにより、図１６に示すように、フォトリソグラフィを用いてフォトレジスト等のマスク層３１を基材１の表面１ａに形成してラフアライメントマークＲＡＭおよびインプリントパターンＩＰを覆い、その後、図１７に示すように、上記第２の材料を例えばスパッタリングにより凹部１２に堆積させて光学層２２を形成する。マスク層３１は、光学層２２の形成後に除去される。
図１８および図１９は、光学層形成工程Ｓ３−２Ｂを説明するための断面模式図であり、基材１のＸ−Ｚ断面の一部を示す。光学層形成工程Ｓ３−２Ｂにより、図１８に示すように、フォトリソグラフィを用いてフォトレジスト等のマスク層３２を基材１の表面１ａに形成してファインアライメントマークＦＡＭおよびインプリントパターンＩＰを覆い、その後、図１９に示すように、上記第２の材料を例えばスパッタリングにより凹部１１に堆積させて光学層２１を形成する。マスク層３２は、光学層２１の形成後に除去される。
光学層形成工程Ｓ３−２Ｂは、光学層形成工程Ｓ３−２Ａの前に設けられてもよい。すなわち、光学層２２は、光学層２１を形成する前または後に形成される。なお、光学層形成工程Ｓ３−２Ｂにおいて、ファインアライメントマークＦＡＭを露出させて凹部１１および凹部１２に上記第２の材料を堆積させ、その後、光学層形成工程Ｓ３−２Ａにより、凹部１２に上記第２の材料をさらに堆積させることにより、光学層２１および光学層２２を形成してもよい。
以上のように、第３の実施形態のテンプレートは、第１のパターンを含むラフアライメントマークＲＡＭと、第２のパターンを含むファインアライメントマークＦＡＭと、を有する基材１と、第１のパターンの凹部１１に設けられた光学層２１と、第２のパターンの凹部１２に設けられるともに光学層２１よりも厚い光学層２２と、を具備する。
インプリントパターンＩＰの微細化が進むと、ラフアライメントマークＲＡＭやファインアライメントマークＦＡＭのパターンも微細化される。上記微細化により、２ｎｍ〜３ｎｍの従来の厚さの光学層では光学検出器による検出信号の強度の低下を引き起こすことがある。特に、ファインアライメントマークＦＡＭの検出信号の強度が低下すると、テンプレートと対象物とのファインアライメントの精度が著しく低下する。
これに対し、光学層２２を従来の厚さよりも厚くすることにより、ファインアライメントマークＦＡＭの検出信号の強度の低下を抑制できる。また、凹部１２の深さＤ２を凹部１１の深さＤ１と同じすることにより、ファインアライメントマークＦＡＭの位置の誤検出を抑制できる。このため、対象物とテンプレートとのアライメントの精度を高めることができる。
なお、本実施形態は、他の実施形態と適宜組み合わせることができる。
＜第４の実施形態＞
図２０は、ＮＩＬを用いた半導体装置の製造方法の例を説明するためのフローチャートである。半導体装置の製造方法の例は、ラフアライメント工程Ｓ−Ａと、塗布工程Ｓ−Ｂと、押圧工程Ｓ−Ｃと、ファインアライメント工程Ｓ−Ｄと、硬化工程Ｓ−Ｅと、対象物加工工程Ｓ−Ｆと、を具備する。
図２０は、ＮＩＬを用いた半導体装置の製造方法の例を説明するためのフローチャートである。半導体装置の製造方法の例は、ラフアライメント工程Ｓ−Ａと、塗布工程Ｓ−Ｂと、押圧工程Ｓ−Ｃと、ファインアライメント工程Ｓ−Ｄと、硬化工程Ｓ−Ｅと、対象物加工工程Ｓ−Ｆと、を具備する。
図２１は、ラフアライメント工程Ｓ−Ａの例を説明するための断面模式図であり、基材１のＸ−Ｚ断面の一部を示す。図２１は、対象物１００と、テンプレート１０１と、を模式的に図示する。ラフアライメント工程Ｓ−Ａにより、テンプレート１０１のパターン形成面と、対象物１００の加工面１００ａと、を対向させ、テンプレート１０１の第１のパターン（ラフアライメントマークＲＡＭ）の位置と、対象物１００のラフアライメントマークＲＡＭの位置と、を合わせる。これらの位置は、例えばイメージセンサ等の光学検出器を用いてそれぞれの位置を検出し、例えばステージおよびステージ移動機構を用いてテンプレート１０１および対象物１００を相対的に移動させることにより調整される。
対象物１００は、例えば半導体基板上に複数の膜を積層することにより形成された積層体である。対象物１００は、ラフアライメントマークＲＡＭと、ファインアライメントマークＦＡＭと、メインパターンＭＰと、を有する。対象物１００の構成は、特に限定されない。
テンプレート１０１は、第１ないし第３の実施形態のいずれか一つのテンプレートである。図２１は、一例として第１の実施形態のテンプレートの例を図示する。
図２２は、塗布工程Ｓ−Ｂの例を説明するための断面模式図であり、基材１のＸ−Ｚ断面の一部を示す。塗布工程Ｓ−Ｂにより、加工面１００ａにインプリント材料を塗布して層１０２を形成する。インプリント材料は、例えばフォトレジスト等の光硬化性樹脂を含む。インプリント材料は、例えば滴下またはスピンコートにより塗布される。
図２３は、押圧工程Ｓ−Ｃの例を説明するための断面模式図であり、基材１のＸ−Ｚ断面の一部を示す。押圧工程Ｓ−Ｃにより、テンプレート１０１を層１０２に押しつけて層１０２を成形する。テンプレート１０１は、例えばステージおよびステージ移動機構を用いてテンプレート１０１および対象物１００を相対的に移動させることにより押しつけられる。層１０２は、テンプレート１０１のパターン形成面の形状に従って成形される。なお、層１０２の一部は、凹部１１および凹部１２にも充填される。
図２４は、ファインアライメント工程Ｓ−Ｄの例を説明するための断面模式図であり、基材１のＸ−Ｚ断面の一部を示す。ファインアライメント工程Ｓ−Ｄにより、テンプレート１０１の第２のパターン（ファインアライメントマークＦＡＭ）の位置と、対象物１００のファインアライメントマークＦＡＭの位置と、を合わせる。これらの位置は、例えばイメージセンサ等の光学検出器を用いてそれぞれの位置を検出し、例えばステージおよびステージ移動機構を用いてテンプレート１０１および対象物１００を相対的に移動させることにより調整される。
図２５は、硬化工程Ｓ−Ｅの例を説明するための断面模式図であり、基材１のＸ−Ｚ断面の一部を示す。硬化工程Ｓ−Ｅにより、成形された層１０２を硬化させることにより、インプリントパターンＩＰを層１０２に転写する。このとき、第１のパターンおよび第２のパターンも層１０２に転写される。インプリントパターンＩＰが例えば凸部を有する場合、硬化された層１０２は、凹部を有する。
層１０２が光硬化性樹脂を含む場合は、層１０２は、テンプレート１０１を介して光を照射することにより硬化する。テンプレート１０１は、層１０２の硬化後に層１０２から分離される。
図２６は、対象物加工工程Ｓ−Ｆの例を説明するための断面模式図である。対象物加工工程Ｓ−Ｆにより、層１０２をマスクとして用いて対象物１００の一部を加工することにより、例えば開口部１００ｂを形成する。開口部１００ｂの形成後、層１０２は除去される。
開口部１００ｂは、例えば埋め込み配線層を形成するための溝である。対象物１００は、例えばドライエッチングにより対象物１００を構成する積層を部分的に除去することにより加工される。加工後の対象物１００の形状は、ラフアライメントマークＲＡＭ、ファインアライメントマークＦＡＭ、インプリントパターンＩＰの形状に応じて決まる。なお、対象物１００の一部を覆うマスク層を層１０２の上に形成し、対象物１００の他の一部を加工することにより、対象物１００のラフアライメントマークＲＡＭおよびファインアライメントマークＦＡＭが残存したまま開口部１００ｂを形成できる。
以上のように、本実施形態の半導体装置の製造方法の例は、第１ないし第３の実施形態のいずれかの一つのテンプレートを用い、テンプレートと対象物とのラフアライメントおよびファインアライメントを行うことにより、前述のとおり対象物とテンプレートとのアライメントの精度を高めることができる。
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。
１…基材、１ａ…表面、１１…凹部、１２…凹部、１３…凹部、２１…光学層、２２…光学層、３１…マスク層、３２…マスク層、１００…対象物、１００ａ…加工面、１００ｂ…開口部、１０１…テンプレート、１０２…層、ＡＭ…アライメントマーク、ＲＡＭ…ラフアライメントマーク、ＦＡＭ…ファインアライメントマーク、ＩＰ…インプリントパターン、ＭＥＳＡ…平面。
Claims (19)
- 第１の凹部を含む第１のパターンと、第２の凹部を含む第２のパターンと、を含む表面を有し、第１の屈折率を有する第１の材料を含有する基材と、
前記第１の凹部に設けられ、前記第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有する第２の材料を含有する第１の層と、
前記第２の凹部に設けられ、前記第２の材料を含有し、前記第１の層よりも厚い第２の層と、
を具備する、テンプレート。 - 前記第２の凹部の前記表面からの深さは、前記第１の凹部の前記表面からの深さよりも深い、請求項１に記載のテンプレート。
- 前記第２の層の露出面は、前記第１の層の露出面と面一である、請求項２に記載のテンプレート。
- 前記第２の凹部の前記表面からの深さは、前記第１の凹部の前記表面からの深さと同じである、請求項１に記載のテンプレート。
- 前記第２の凹部の幅は、前記第１の凹部の幅よりも広い、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のテンプレート。
- 前記表面は、
前記第１のパターンを含むラフアライメントマークと、
前記第２のパターンを含むファインアライメントマークと、を有する、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のテンプレート。 - 前記表面は、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンと異なる第３のパターンをさらに有する、請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のテンプレート。
- 前記第１の材料は、石英を含み、
前記第２の材料は、クロムを含む、請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のテンプレート。 - 第１の凹部を含む第１のパターンと、第２の凹部を含む第２のパターンとを、第１の屈折率を有する第１の材料を含有する基材の表面に形成する工程と、
前記第１の凹部に設けられ、前記第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有する第２の材料を含有する第１の層と、前記第２の凹部に設けられ、前記第２の材料を含有し、前記第１の層よりも厚い第２の層と、を形成する工程と、
を具備する、テンプレートの製造方法。 - 前記第２のパターンは、前記第１のパターンを形成する前または後に形成される、請求項９に記載の方法。
- 前記第２の層は、前記第１の層を形成する前または後に形成される、請求項９または請求項１０に記載の方法。
- 前記第２の凹部の前記表面からの深さは、前記第１の凹部の前記表面からの深さよりも深い、請求項９ないし請求項１１のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第２の層の露出面は、前記第１の層の露出面と面一である、請求項１２に記載の方法。
- 前記第２の凹部の前記表面からの深さは、前記第１の凹部の前記表面からの深さと同じである、請求項９ないし請求項１１のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第２の凹部の幅は、前記第１の凹部の幅よりも広い、請求項９ないし請求項１４のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第１のパターンは、ラフアライメントマークを形成し、
前記第２のパターンは、ファインアライメントマークを形成する、請求項９ないし請求項１５のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第１のパターンとともに、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンと異なる第３のパターンを前記表面に形成する、請求項９ないし請求項１６のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第１の材料は、石英を含み、
前記第２の材料は、クロムを含む、請求項９ないし請求項１７のいずれか一項に記載の方法。 - 請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のテンプレートのパターン形成面と対象物の加工面とを互いに対向させ、前記テンプレートの前記第１のパターンの位置と前記対象物の第１のアライメントマークの位置とを合わせる工程と、
前記加工面にインプリント材料を塗布して層を形成する工程と、
前記テンプレートを前記層に押しつけて前記層を成形する工程と、
前記テンプレートの前記第２のパターンの位置と前記対象物の第２のアライメントマークの位置とを合わせる工程と、
成形された前記層を硬化させる工程と、
硬化された前記層を用いて前記対象物の一部を加工する工程と、
を具備する、半導体装置の製造方法。
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