JP2022147419A - テンプレート、被加工部材、及びアライメント方法 - Google Patents

テンプレート、被加工部材、及びアライメント方法 Download PDF

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Abstract

【課題】従来よりも小さいアライメントマークを用いて高い精度のアライメントを実現する。【解決手段】アライメントマークは、第１方向に沿って第１ピッチで配列された第１マークと、第１方向に沿って第２ピッチで配列された第２マークと、を含む。第１マークのうち少なくとも１つは、第１領域と第３領域と、を含む。第２マークのうち少なくとも１つは、第２領域と第３領域と、を含む。第１領域は、第１方向に沿ってラインアンドスペース状に配置された第１パターンを有する。第２領域は、第１方向に対して直交する第２方向に沿ってラインアンドスペース状に配置された第２パターンを有する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、テンプレート、被加工部材、及びアライメント方法に関する。
半導体装置の製造工程において、被加工部材に微細なパターンを形成するインプリント法が利用されている。インプリント法では、パターンが形成されたテンプレートと、被加工部材との位置合わせを行うアライメント処理が行われる。アライメント処理では、テンプレートと被加工部材とのそれぞれに設けられたアライメントマークが利用される。半導体装置の小型化、パターンの微細化等に伴い、アライメントマークの占有面積の縮小が求められている。
特開２０１９－９３８４号公報
本発明の実施形態は、従来よりも小さいアライメントマークを用いて高い精度のアライメントを実現可能なテンプレート、被加工部材、及びアライメント方法を提供することを目的とする。
本発明の一つの実施形態によれば、アライメントマークを備えるテンプレートが提供される。アライメントマークは、第１方向に沿って第１ピッチで配列された第１マークと、第１方向に沿って第２ピッチで配列された第２マークと、を含む。第１マークのうち少なくとも１つは、第１領域と第３領域と、を含む。第２マークのうち少なくとも１つは、第２領域と第３領域と、を含む。第１領域は、第１方向に沿ってラインアンドスペース状に配置された第１パターンを有する。第２領域は、第１方向に対して直交する第２方向に沿ってラインアンドスペース状に配置された第２パターンを有する。
図１は、第１実施形態に係るテンプレートの構成の一例を示す下面図である。 図２は、第１実施形態に係るテンプレートのアライメントマークの構成の一例を示す下面図である。 図３は、第１実施形態に係るテンプレートのアライメントマークの構成の一例を示すＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 図４は、第１実施形態に係る第１領域の構成の一例を示す一部拡大下面図である。 図５は、第１実施形態に係る第２領域の構成の一例を示す一部拡大下面図である。 図６は、第１実施形態の第１例に係る第３領域の構成を示す一部拡大断面図である。 図７は、第１実施形態の第２例に係る第３領域の構成を示す一部拡大断面図である。 図８は、第１実施形態に係るテンプレートのアライメントマークにおける第１領域、第２領域、及び第３領域の関係の一例を説明するための図である。 図９は、第１実施形態に係るウェハの構成の一例を示す上面図である。 図１０は、第１実施形態に係るウェハのアライメントマークの構成の一例を示す上面図である。 図１１は、第１実施形態に係るウェハのアライメントマークの構成の一例を示すＸＩ－ＸＩ断面図である。 図１２は、第１実施形態に係るウェハのアライメントマークにおける第１領域、第２領域、及び第３領域の関係の一例を説明するための図である。 図１３は、第１実施形態に係るアライメント方法の一例を示すフローチャートである。 図１４は、第１実施形態に係るアライメント方法においてウェハとテンプレートとが正規位置にある状態の一例を示す側面断面図である。 図１５は、第１実施形態においてウェハとテンプレートとが正規位置にある場合にＸ偏光を反射する領域の一例を示す側面断面図である。 図１６は、第１実施形態に係る第１基準モアレの一例を示す図である。 図１７は、第１実施形態においてウェハとテンプレートとが正規位置にある場合にＹ偏光を反射する領域の一例を示す側面断面図である。 図１８は、第１実施形態に係る第２基準モアレの一例を示す図である。 図１９は、第１実施形態においてウェハとテンプレートとが非正規位置にある場合にＸ偏光を反射する領域の一例を示す側面断面図である。 図２０は、第１実施形態においてウェハとテンプレートとが非正規位置にありＸ偏光が照射されたときに出現する第１モアレと第１基準モアレとの比較の一例を示す図である。 図２１は、第１実施形態においてウェハとテンプレートとが非正規位置にある場合にＹ偏光を反射する領域の一例を示す側面断面図である。 図２２は、第１実施形態においてウェハとテンプレートとが非正規位置にありＹ偏光が照射されたときに出現する第２モアレと第２基準モアレとの比較の一例を示す図である。 図２３は、第１実施形態に係る半導体製造装置の構成の一例を示す図である。 図２４は、第１実施形態の第１例に係るアライメントスコープの構成を模式的に示す図である。 図２５は、第１実施形態の第２例に係るアライメントスコープの構成を模式的に示す図である。 図２６は、第１実施形態の第３例に係るアライメントスコープの構成を模式的に示す図である。 図２７は、第２実施形態に係る半導体製造工程の一例を示す側面断面図である。 図２８は、第２実施形態に係るウェハの構成の一例を示す上面図である。 図２９は、第２実施形態に係るアライメントマークの構成の一例を示す上面図である。 図３０は、第２実施形態に係るアライメントマークの構成の一例を示す図である。
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施形態により本発明が限定されるものではない。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの又は実質的に同一のものが含まれる。
［第１実施形態］
以下に、テンプレートを用いて被加工部材（例えば、ウェハ）に所定のパターンを形成するインプリント法におけるテンプレートと被加工部材とのアライメントに関する技術について説明する。
＜テンプレートの構成＞
図１～図８を参照し、インプリント法において使用されるテンプレート１の構成について説明する。図中、Ｘ軸は水平面における左右方向、Ｙ軸は水平面における前後方向、Ｚ軸は水平面に対する垂直（上下）方向にそれぞれ対応する。
図１は、第１実施形態に係るテンプレート１の構成の一例を示す下面図である。テンプレート１は、可視光線及び紫外線を透過させる透明材料、例えば石英を主成分とする材料からなる板状の部材である。ここで例示するテンプレート１は、矩形状であり、例えば一辺の長さが１５０ｍｍ程度の正方形である。
テンプレート１の下面の中央部には、下方へ突出する台状のメサ部１０が形成されている。メサ部１０には、デバイスパターン領域１１及びアライメント領域１２が形成されている。なお、図１には下面視（平面視）において円形状のメサ部１０が例示されているが、メサ部１０は下面視において矩形状であってもよい。デバイスパターン領域１１には、被加工部材にインプリントされるパターン（凹部又は凸部）が形成されている。
アライメント領域１２には、テンプレート１と被加工部材との位置合わせを行うアライメント処理に利用されるアライメントマークが形成されている。なお、アライメント領域１２は、デバイスパターン領域１１内に形成されてもよい。
図２は、第１実施形態に係るテンプレート１のアライメントマーク１５の構成の一例を示す下面図である。図３は、第１実施形態に係るテンプレート１のアライメントマーク１５の構成の一例を示すＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。
アライメントマーク１５（第１アライメントマーク）は、複数の反射部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃを含む。複数の反射部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃは、Ｘ軸方向（第１方向）に沿って配列されている。複数の反射部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃのそれぞれは、アライメント領域１２に形成された複数の凹部２０のそれぞれの底面に形成されている。
反射部１６Ａは、第１領域２１、第２領域２２、及び第３領域２３を含む。第１領域２１は、光（例えば、可視光線）を反射する反射膜がＹ軸方向（第２方向）に沿ってラインアンドスペース（以下Ｌ／Ｓと略記する）状に配置された領域である。第２領域２２は、反射膜がＸ軸方向に沿ってＬ／Ｓ状に配置された領域である。第３領域２３は、反射膜がベタ状又は格子状に配置された領域である。第１領域２１は、電場がＸＺ平面（第１平面）に沿って振動するＸ偏光（第１偏光）を、電場がＹＺ平面（第１平面に対して直交する第２平面）に沿って振動するＹ偏光（第２偏光）より高い透過率で透過させ、且つＹ偏光をＸ偏光より高い反射率で反射する領域である。第２領域２２は、Ｙ偏光をＸ偏光より高い透過率で透過させ、且つＸ偏光をＹ偏光より高い反射率で反射する領域である。第３領域２３は、Ｘ偏光及びＹ偏光を反射する領域である。Ｘ偏光は、例えばＴＭ（Transverse Magnetic）偏光であり得る。Ｙ偏光は、例えばＴＥ（Transverse Electric）偏光であり得る。
また、アライメントマーク１５は、上記反射部１６Ａに加え、第１領域２１と第２領域２２とからなる反射部１６Ｂと、第３領域２３からなる反射部１６Ｃとを含んでいる。以下、反射部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃのそれぞれを区別する必要がない場合には反射部１６と記載する場合がある。
なお、図２には、テンプレート１を下面側からみたときのアライメントマーク１５の構成が例示されているが、テンプレート１が透明材料であることから、テンプレート１を上面側からみたときのアライメントマーク１５の構成も図２と同様となる。また、以下に説明する図４～図８についても同様である。
図４は、第１実施形態に係る第１領域２１の構成の一例を示す一部拡大下面図である。第１領域２１には、Ｙ軸（第２方向）に沿ってＬ／Ｓ状に配置された反射膜２５が形成されている。当該反射膜２５のＬ／ＳのピッチＰｓは、１００ｎｍ程度以下であることが好ましい。例えば、ピッチＰｓが１００ｎｍ以下であれば、アライメント処理に利用される検査光（Ｘ偏光又はＹ偏光）の波長が３００ｎｍ～８００ｎｍ程度である場合に、上述した第１領域２１の光学的性質（Ｘ偏光を透過しＹ偏光を反射する性質）及び第２領域２２の光学的性質（Ｙ偏光を透過しＸ偏光を反射する性質）が良好に得られる。反射膜２５は、可視光線（例えば３００ｎｍ～８００ｎｍの波長を有する光）を反射可能な膜（層）であり、例えばクロム等の光反射性材料を主成分として含む。このような構成により、Ｘ偏光を透過し、Ｙ偏光を反射する第１領域２１を形成できる。
図５は、第１実施形態に係る第２領域２２の構成の一例を示す一部拡大下面図である。第２領域２２には、Ｘ軸（第１方向）に沿ってＬ／Ｓ状に配置された反射膜２５が形成されている。当該反射膜２５のＬ／Ｓの配列のピッチＰｓは、第１領域２１におけるピッチＰｓと同等であることが好ましい。このような構成により、Ｙ偏光を透過し、Ｘ偏光を反射する第２領域２２を形成できる。
図６は、第１実施形態の第１例に係る第３領域２３の構成を示す一部拡大断面図である。本例に係る第３領域２３には、ベタ状の反射膜２５が形成されている。このような構成により、Ｘ偏光及びＹ偏光の両方を反射する第３領域２３を形成できる。
図７は、第１実施形態の第２例に係る第３領域２３の構成を示す一部拡大断面図である。本例に係る第３領域２３には、Ｘ軸及びＹ軸に沿った格子状の反射膜２５が形成されている。このような構成により、Ｘ偏光及びＹ偏光の両方を反射する第３領域２３を形成できる。
なお、第３領域２３の構成は上記に限られず、Ｘ偏光及びＹ偏光を所定の反射率で反射可能な構成であればよい。例えば、第３領域２３には、Ｘ軸及びＹ軸に対して４５度傾いた格子状の反射膜２５等が形成されてもよい。
図８は、第１実施形態に係るテンプレート１のアライメントマーク１５における第１領域２１、第２領域２２、及び第３領域２３の関係の一例を説明するための図である。図８において、その一部が第１領域２１に対応する仮想第１領域２１’と、その一部が第２領域２２に対応する仮想第２領域２２’とが例示されている。複数の仮想第１領域２１’は、Ｘ軸に沿って第１ピッチＰ１の間隔で配列され、複数の仮想第２領域２２’は、Ｘ軸に沿って第２ピッチＰ２の間隔で配列され、Ｐ１≠Ｐ２（本実施形態ではＰ１＜Ｐ２）の関係が成り立っている。第１ピッチＰ１及び第２ピッチＰ２は、２０００ｎｍ程度以下であることが好ましい。
第３領域２３が形成される位置は、図８に示すように、複数の仮想第１領域２１’と複数の仮想第２領域２２’とをそれらの配列方向の中心を基準として重ねたときに、仮想第１領域２１’と仮想第２領域２２’とが重なる領域に対応している。すなわち、図２に示す実施形態のアライメントマーク１５は、第１領域２１と第３領域２３とを含む第１マークと、第２領域２２と第３領域２３とを含む第２マークと、を有するとも言える。
上記のような構成を有するアライメントマーク１５によれば、アライメントマーク１５に照射されるＸ偏光は、第１領域２１及び第３領域２３の両方又はどちらか一方により構成される領域により反射される。また、アライメントマーク１５へ照射されるＹ偏光は、第２領域２２及び第３領域２３の両方又はどちらか一方により構成される領域により反射される。
＜被加工部材の構成＞
以下に、図９～図１２を参照し、被加工部材の一例としてのウェハ５１の構成について説明する。
図９は、第１実施形態に係るウェハ５１の構成の一例を示す上面図である。ウェハ５１は、インプリント処理により加工される部材であり、その具体的構成は特に限定されるべきものではないが、例えばシリコン等からなる基板、基板上に形成された下地パターン、下地パターン上に形成された被加工レイヤ等を含むものであり得る。被加工レイヤは、例えば絶縁膜、金属膜（導電膜）、半導体膜等であり得る。
図９に示すように、本実施形態に係るウェハ５１の上面（被加工面）には、デバイス領域６１及び複数のアライメント領域６２が形成されている。
デバイス領域６１は、所定のデバイス構造（例えば三次元ＮＡＮＤ等）が形成される領域である。デバイス領域６１において、所定の層（保護層、レジスト等）が成膜された後、テンプレート１によるインプリントが行われる。複数のデバイス領域６１のそれぞれに所定のデバイス構造が形成された後、各デバイス領域６１をダイシングして個辺化することにより、半導体装置が製造される。
アライメント領域６２には、ウェハ５１とテンプレート１との位置合わせを行うアライメント処理に利用されるアライメントマークが形成されている。なお、アライメント領域６２は、デバイス領域６１内に形成されてもよい。
図１０は、第１実施形態に係るウェハ５１のアライメントマーク６５の構成の一例を示す上面図である。図１１は、第１実施形態に係るウェハ５１のアライメントマーク６５の構成の一例を示すＸＩ－ＸＩ断面図である。
アライメントマーク６５（第２アライメントマーク）は、複数の反射部６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃを含む。複数の反射部６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃのそれぞれは、アライメント領域６２に形成された複数の凹部６０のそれぞれの底面に形成されている。
反射部６６Ａは、第１領域２１、第２領域２２、及び第３領域２３を含む。アライメントマーク６５における第１領域２１、第２領域２２、及び第３領域２３は、上述したテンプレート１における第１領域２１、第２領域２２、及び第３領域２３と同様の構成を有する。すなわち、アライメントマーク６５の第１領域２１は、光を反射する反射膜２５がＹ軸方向（第２方向）に沿ってＬ／Ｓ状に配置された領域である。アライメントマーク６５の第２領域２２は、反射膜２５がＸ軸方向に沿ってＬ／Ｓ状に配置された領域である。アライメントマーク６５の第３領域２３は、反射膜２５がベタ状又は格子状に配置された領域である。また、アライメントマーク６５の第１領域２１は、Ｘ偏光をＹ偏光より高い透過率で透過し、且つＹ偏光をＸ偏光より高い反射率で反射する。アライメントマーク６５の第２領域２２は、Ｙ偏光をＸ偏光より高い透過率で透過し、且つＸ偏光をＹ偏光より高い反射率で反射する。アライメントマーク６５の第３領域２３は、Ｘ偏光及びＹ偏光を反射する。
また、本実施形態に係るアライメントマーク６５は、上記反射部６６Ａに加え、第１領域２１と第２領域２２とからなる反射部６６Ｂと、第３領域２３からなる反射部６６Ｃとを含んでいる。以下、反射部６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃのそれぞれを区別する必要がない場合には反射部６６と記載する場合がある。
図１２は、第１実施形態に係るウェハ５１のアライメントマーク６５における第１領域２１、第２領域２２、及び第３領域２３の関係の一例を説明するための図である。図１２において、その一部が第１領域２１に対応する仮想第１領域２１’と、その一部が第２領域２２に対応する仮想第２領域２２’とが例示されている。複数の仮想第１領域２１’は、Ｘ軸に沿って第２ピッチＰ２の間隔で配列され、複数の仮想第２領域２２’は、Ｘ軸に沿って第１ピッチＰ１の間隔で配列されている。すなわち、ウェハ５１における仮想第１領域２１’は、テンプレート１における仮想第２領域２２’と同じ第２ピッチＰ２で配列され、ウェハ５１における仮想第２領域２２’は、テンプレート１における仮想第１領域２１’と同じ第１ピッチＰ１で配列されている。
第３領域２３が形成される位置は、図１２に示すように、複数の仮想第１領域２１’と複数の仮想第２領域２２’とをそれらの配列方向の中心を基準として重ねたときに、仮想第１領域２１’と仮想第２領域２２’とが重なる領域に対応している。すなわち、図１０に示す実施形態のアライメントマーク６５は、第１領域２１と第３領域とを含む第１のマークと、第２領域２２と第３領域２３とを含む第２のマークと、を有するとも言える。
上記のような構成を有するアライメントマーク６５によれば、テンプレート１のアライメントマーク１５と同様に、アライメントマーク６５に照射されるＸ偏光は、第１領域２１及び第３領域２３の両方又はどちらか一方により構成される領域により反射される。また、アライメントマーク６５に照射されるＹ偏光は、第２領域２２及び第３領域２３の両方又はどちらか一方により構成される領域により反射される。
＜アライメント方法＞
以下に、上記のようなアライメントマーク１５，６５を利用してテンプレート１とウェハ５１との位置合わせを行うアライメント方法について説明する。
図１３は、第１実施形態に係るアライメント方法の一例を示すフローチャートである。ウェハ５１とテンプレート１とを所定の機構にセットした後（Ｓ１０１）、ウェハ５１とテンプレート１とがおおよそ適切な位置に配置されるようにラフアライメント処理を実行する（Ｓ１０２）。ラフアライメント処理の具体的手法は特に限定されるものではなく、公知の技術を適宜利用して実現されればよい。ラフアライメント処理は、例えばアライメントマーク１５，６５を利用して行われてもよいし、専用に設けられた適宜なマークを利用して行われてもよい。
その後、テンプレート１の上面側からアライメントマーク１５に向かってＸ偏光（例えばＴＭ偏光）を照射することにより出現するモアレを撮像し、Ｘ偏光に対応するモアレに関する第１モアレ情報を取得する（Ｓ１０３）。その後、テンプレート１の上面側からアライメントマーク１５に向かってＹ偏光（例えばＴＥ偏光）を照射することにより出現するモアレを撮像し、Ｙ偏光に対応するモアレに関する第２モアレ情報を取得する（Ｓ１０４）。
その後、第１モアレ情報と第２モアレ情報とに基づいてウェハ５１とテンプレート１との位置ずれを示すずれ情報を生成し（Ｓ１０５）、ずれ情報に基づいてウェハ５１とテンプレート１との相対的位置を調整する（Ｓ１０６）。
図１４は、第１実施形態に係るアライメント方法においてウェハ５１とテンプレート１とが正規位置にある状態の一例を示す側面断面図である。なお、図１４、並びに後述する図１５、図１７、図１９、及び図２１においては、テンプレート１の凹部２０（図３）及びウェハ５１の凹部６０（図１１）の記載が省略されている。
図１４に示すように、ウェハ５１とテンプレート１とを、適切な位置として定められた正規位置にセットすると、ウェハ５１のアライメントマーク６５の各反射部６６とテンプレート１のアライメントマーク１５の各反射部１６とが上下方向（Ｚ軸方向）に沿って対面する。このとき、ウェハ５１のアライメントマーク６５の第１領域２１とテンプレート１のアライメントマーク１５の第２領域２２とが対面し、ウェハ５１のアライメントマーク６５の第３領域２３とテンプレート１のアライメントマーク１５の第３領域２３とが対面する。このような状態において、テンプレート１の上面側から検査光を照射すると、反射部１６，６６からの反射光によりモアレが出現する。当該モアレの明暗パターンは、反射部１６，６６の上下方向の重なり方に応じて変化する。
図１５は、第１実施形態においてウェハ５１とテンプレート１とが正規位置にある場合にＸ偏光７０Ｘを反射する領域の一例を示す側面断面図である。図１５に示すように、テンプレート１の上面側から照射されたＸ偏光７０Ｘは、第１領域２１及び第３領域２３に反射され、第２領域２２を透過する。すなわち、Ｘ偏光７０Ｘが反射される領域は、第１領域２１と第３領域２３とを合わせた領域となる。このようなＸ偏光７０Ｘの反射光をテンプレート１の上面から観察することにより、ウェハ５１とテンプレート１とが正規位置にありＸ偏光７０Ｘが照射されたときに出現する第１基準モアレが観察される。
図１６は、第１実施形態に係る第１基準モアレ７１の一例を示す図である。図１６には、テンプレート１の上面から観察される第１基準モアレ７１が例示されている。図１６中、格子が描かれた領域は、上面視において第１領域２１と第３領域２３とを合わせた反射領域に対応する。第１基準モアレ７１の明暗パターンは、第１領域２１と第３領域２３とを合わせた反射領域に対応する領域が明るく、その他の領域（第２領域２２に対応する領域等）が暗いものとなる。
図１７は、第１実施形態においてウェハ５１とテンプレート１とが正規位置にある場合にＹ偏光７０Ｙを反射する領域の一例を示す側面断面図である。図１７に示すように、テンプレート１の上面側から照射されたＹ偏光７０Ｙは、第２領域２２及び第３領域２３に反射され、第１領域２１を透過する。すなわち、Ｙ偏光７０Ｙが反射される領域は、第２領域２２と第３領域２３とを合わせた領域となる。このようなＹ偏光７０Ｙの反射光をテンプレート１の上面から観察することにより、ウェハ５１とテンプレート１とが正規位置にありＹ偏光７０Ｙが照射されたときに出現する第２基準モアレが観察される。
図１８は、第１実施形態に係る第２基準モアレ７２の一例を示す図である。図１８には、テンプレート１の上面から観察される第２基準モアレ７２が例示されている。図１８中、斜めの格子が描かれた領域は、上面視において第２領域２２と第３領域２３とを合わせた反射領域に対応する。第２基準モアレ７２の明暗パターンは、第２領域２２と第３領域２３とを合わせた反射領域に対応する領域が明るく、その他の領域（第１領域２１に対応する領域等）が暗いものとなる。
図１９は、第１実施形態においてウェハ５１とテンプレート１とが非正規位置にある場合にＸ偏光７０Ｘを反射する領域の一例を示す側面断面図である。図１９において、ウェハ５１が正規位置からＸ軸方向に沿って図中右側にずれた状態が例示されている。
図２０は、第１実施形態においてウェハ５１とテンプレート１とが非正規位置にありＸ偏光７０Ｘが照射されたときに出現する第１モアレ７１’と第１基準モアレ７１との比較の一例を示す図である。図２０には、図１９に例示した状態、すなわちウェハ５１が正規位置からＸ軸に沿って図中右側にずれておりＸ偏光７０Ｘが照射されたときに出現する第１モアレ７１’が例示されている。図２０に示すように、第１モアレ７１’の明暗パターンの変位方向（モアレ変位方向）は、ウェハ５１のずれ方向とは逆になっている。
図２１は、第１実施形態においてウェハ５１とテンプレート１とが非正規位置にある場合にＹ偏光７０Ｙを反射する領域の一例を示す側面断面図である。図２１において、ウェハ５１が正規位置からＸ軸方向に沿って図中右側にずれた状態が例示されている。
図２２は、第１実施形態においてウェハ５１とテンプレート１とが非正規位置にありＹ偏光７０Ｙが照射されたときに出現する第２モアレ７２’と第２基準モアレ７２との比較の一例を示す図である。図２２には、図２１に例示した状態、すなわちウェハ５１が正規位置からＸ軸に沿って図中右側にずれておりＹ偏光７０Ｙが照射されたときに出現する第２モアレ７２’が例示されている。図２２に示すように、第２モアレ７２’の明暗パターンの変位方向（モアレ変位方向）は、ウェハ５１のずれ方向と一致している。
上記のように、ウェハ５１とテンプレート１との相対的位置のずれ方向が同じであっても、Ｘ偏光７０Ｘにより出現する第１モアレ７１’のモアレ変位方向と、Ｙ偏光７０Ｙにより出現する第２モアレ７２’のモアレ変位方向とは、互いに逆となる。このように、Ｘ偏光７０Ｘ又はＹ偏光７０Ｙを切り替えて照射することにより得られる２種類のモアレ７１’，７２’を解析することにより、位置ズレの検出精度を向上させることができる。また、上述したように第１領域２１と第２領域２２とを重ね、第１領域２１と第２領域２２とが重なる領域に第３領域２３を配置することにより、アライメントマーク１５，６５の面積を小さくできる。これにより、従来よりも小さいアライメントマーク１５，６５を用いて高い精度のアライメントを実現できる。
＜半導体製造装置＞
以下に、上記のようなテンプレート１、ウェハ５１（被加工部材）、及びアライメント方法を利用してインプリント処理を行うことにより半導体装置を製造する半導体製造装置について説明する。
図２３は、第１実施形態に係る半導体製造装置１１０の構成の一例を示す図である。半導体製造装置１１０は、基板ステージ１１１を備える。基板ステージ１１１にはチャック１１２が設けられる。チャック１１２は、ウェハ５１を保持する。チャック１１２は、ウェハ５１を真空吸着等の適宜な手法により保持する。
基板ステージ１１１は、ステージ定盤１１３上に移動可能に設けられる。基板ステージ１１１は、ステージ定盤１１３の上面１１３ａ（ＸＹ平面）に沿って移動可能であると共に、ＸＹ平面と直交するＺ軸方向に沿って移動可能に設けられる。また、基板ステージ１１１は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸のそれぞれを中心として回転可能に設けられることが望ましい。
基板ステージ１１１には、基準マーク台１１４が設けられる。基準マーク台１１４の上には、半導体製造装置１１０の基準位置となる図示しない基準マークが設置される。基準マークは、例えば市松模様状の回折格子等であり得る。基準マークは、アライメントスコープ１３０の校正、テンプレート１の予備的な位置決め（ラフアライメント処理）等に利用される。基準マークは、基板ステージ１１１上の原点となり得る。この場合、基板ステージ１１１上にセットされたウェハ５１のＸ座標及びＹ座標を、基準マーク台１１４の位置を原点とした座標として扱うことができる。
半導体製造装置１１０は、テンプレートステージ１２１を備える。テンプレートステージ１２１は、テンプレート１を固定する。テンプレートステージ１２１は、テンプレート１の周縁部分を真空吸着等の適宜な手法により保持する。テンプレートステージ１２１は、ベース部１２２に取り付けられている。
ベース部１２２には、補正機構１２３及び加圧部１２４が設けられている。補正機構１２３は、例えばコントローラ１５０から指示を受けてテンプレート１の位置（姿勢）を微調整する機構を有する。加圧部１２４は、テンプレート１の側面に応力を与えてテンプレート１の歪みを矯正する。加圧部１２４は、テンプレート１の４つの側面から中心に向けてテンプレート１を加圧する。これにより、転写するパターンの大きさを補正（倍率補正）できる。加圧部１２４は、例えばコントローラ１５０から指示を受けてテンプレート１を所定の応力で加圧する。
ベース部１２２は、アライメントステージ１２５に取り付けられている。アライメントステージ１２５は、テンプレート１とウェハ５１との位置合わせを行うため、ベース部１２２をＸ軸方向又はＹ軸方向に移動させる。また、アライメントステージ１２５は、ベース部１２２をＸＹ平面に沿って回転させる。
アライメントスコープ１３０は、テンプレート１に設けられたアライメントマーク１５とウェハ５１に設けられたアライメントマーク６５とにアライメント用の検査光を照射することにより出現するモアレを観察するための装置である。アライメントスコープ１３０は、検査光を照射する機構、テンプレート１からの反射光を受光する機構、受光した光を光電変換する機構等を備える。アライメントスコープ１３０により観察（撮像）されたモアレに関する情報に基づいて、ウェハ５１とテンプレート１との相対的位置が正規位置となるように調整される。
半導体製造装置１１０は、加工用光源１４１及び塗布部１４２を備える。加工用光源１４１は、例えば紫外線域の電磁波を照射する。加工用光源１４１は、コントローラ１５０から指示を受けて、テンプレート１への光の照射のオン／オフを切り替える。塗布部１４２は、ウェハ５１上にレジストを塗布する機構である。塗布部１４２は、例えばノズルを有するインクジェットヘッド等であり得る。塗布部４２は、コントローラ１５０から指示を受けてウェハ５１上の所定の位置にレジストを滴下する。
半導体製造装置１１０は、コントローラ１５０を備える。コントローラ１５０は、半導体製造装置１１０全体を制御する。コントローラ１５０は、アライメントスコープ１３０の制御、ウェハ５１とテンプレート１との位置合わせを行うアライメント処理、塗布部１４２の制御、加工用光源１４１の制御等を、それぞれの処理内容が記述されたプログラムに従って実行する。コントローラ１５０は、アライメント処理において、アライメントスコープ１３０により取得されたモアレに関する情報に基づいて、ウェハ５１とテンプレート１との位置が正規位置となるように、基板ステージ１１１、ベース部１２２、アライメントステージ１２５等を制御する。
＜アライメントスコープの構成例＞
以下に、図２４～図２６を参照し、アライメントスコープ１３０の構成例について説明する。
図２４は、第１実施形態の第１例に係るアライメントスコープ１３０Ａの構成を模式的に示す図である。本例に係るアライメントスコープ１３０Ａは、Ｘ偏光光源５０１、Ｙ偏光光源５０２、透過反射板５０３、第１反射板５０４、第２反射板５０５、及び受光部５１１を備える。
Ｘ偏光光源５０１は、Ｘ偏光７０Ｘ（例えばＴＭ偏光）を照射する。Ｙ偏光光源５０２は、Ｙ偏光７０Ｙ（例えばＴＥ偏光）を照射する。透過反射板５０３は、Ｙ偏光７０Ｙを透過し、Ｘ偏光７０Ｘを反射する。第１反射板５０４及び第２反射板５０５は、Ｘ偏光７０Ｘ及びＹ偏光７０Ｙを反射する。受光部５１１は、入射光を光電変換し、テンプレート１に出現するモアレに関する情報を生成する。
Ｙ偏光光源５０２から照射されたＹ偏光７０Ｙは、透過反射板５０３を透過して第１反射板５０４へ進行し、Ｘ偏光光源５０１から照射されたＸ偏光７０Ｘは、透過反射板５０３により反射されて第１反射板５０４へ進行する。透過反射板５０３からのＸ偏光７０Ｘ又はＹ偏光７０Ｙは、第１反射板５０４により反射されてテンプレート１の上面に照射される。テンプレート１からの反射光（Ｘ偏光７０Ｘの反射光又はＹ偏光７０Ｙの反射光）は、第２反射板５０５により反射され、受光部５１１に受光される。受光部５１１により生成されたモアレに関する情報は、コントローラ１５０等の制御機構に出力される。
図２５は、第１実施形態の第２例に係るアライメントスコープ１３０Ｂの構成を模式的に示す図である。本例に係るアライメントスコープ１３０Ｂは、光源６０１、第１反射板６０２、第２反射板６０３、偏光フィルタ６０４、及び受光部５１１を備える。
光源６０１は、可視光領域の検査光７０を照射する。第１反射板６０２は、検査光７０を反射する。第２反射板６０３は、テンプレート１からの反射光を反射する。偏光フィルタ６０４は、Ｘ偏光部６０４Ａ及びＹ偏光部６０４Ｂを有する。Ｘ偏光部６０４Ａは、入射光をＸ偏光７０Ｘに偏光する。Ｙ偏光部６０４Ｂは、入射光をＸ偏光Ｙに偏光する。偏光フィルタ６０４は、所定の駆動機構により変位され、Ｘ偏光部６０４ＡとＹ偏光部６０４Ｂとのどちらが光路上に配置されるかを切り替えられるように構成される。受光部５１１は、入射光を光電変換し、テンプレート１に出現するモアレに関する情報を生成する。
光源６０１から照射された検査光７０は、第１反射板６０２により反射されてテンプレート１の上面に照射される。テンプレート１からの反射光は、第２反射板６０３により反射され、偏光フィルタ６０４のＸ偏光部６０４Ａ又はＹ偏光部６０４Ｂのいずれかを透過し、Ｘ偏光７０Ａ又はＹ偏光７０Ｙのいずれかに偏光される。偏光フィルタ６０４からのＸ偏光７０Ｘ又はＹ偏光７０Ｙは、受光部５１１に受光される。受光部５１１により生成されたモアレに関する情報は、コントローラ１５０等の制御機構に出力される。
図２６は、第１実施形態の第３例に係るアライメントスコープ１３０Ｃの構成を模式的に示す図である。本例に係るアライメントスコープ１３０Ｃは、光源６０１、第１反射板６０２、第２反射板６０３、偏光分光板７０１、Ｘ偏光受光部７０２、及びＹ偏光受光部７０３を備える。
光源６０１は、可視光領域の検査光７０を照射する。第１反射板６０２は、検査光７０を反射する。第２反射板６０３は、テンプレート１からの反射光を反射する。偏光分光板７０１は、テンプレート１からの反射光をＸ偏光７０ＸとＹ偏光７０Ｙとに分光する。Ｘ偏光受光部７０２は、Ｘ偏光７０Ｘを光電変換し、テンプレート１に出現するモアレに関する情報を生成する。Ｙ偏光受光部７０３は、Ｙ偏光７０Ｙを光電変換し、テンプレート１に出現するモアレに関する情報を生成する。
光源６０１から照射された検査光７０は、第１反射板６０２により反射されてテンプレート１の上面に照射される。テンプレート１からの反射光は、第２反射板６０３により反射され、偏光分光板７０１によりＸ偏光７０ＸとＹ偏光７０Ｙとに分光される。Ｘ偏光７０ＸはＸ偏光受光部７０２により受光され、Ｙ偏光７０ＹはＹ偏光受光部７０３に受光される。Ｘ偏光受光部７０２及びＹ偏光受光部７０３により生成されたモアレに関する情報は、コントローラ１５０等の制御機構に出力される。
上記のような構成において、アライメントマーク１５，６５に対してＸ偏光７０ＸとＹ偏光７０Ｙとを切り替えて照射することにより、２種類のモアレ（Ｘ偏光に対応するモアレ及びＹ偏光に対応するモアレ）に関する情報を取得できる。また、上述したように第１領域２１と第２領域２２とを重ね、第１領域２１と第２領域２２とが重なる領域に第３領域２３を配置することにより、アライメントマーク１５，６５の面積を小さくできる。これにより、従来よりも小さいアライメントマーク１５，６５を用いて高い精度のアライメントを実現できる。
なお、上記においては、第１領域２１及び第２領域２２がＬ／Ｓ状に形成される例を示したが、第１領域２１及び第２領域２２の構成はこれに限られない。例えば、第１領域２１及び第２領域２２は、市松模様状に形成されてもよい。また、テンプレート１及びウェハ５１のうちの一方の第１領域２１及び第２領域２２をＬ／Ｓ状とし、テンプレート１及びウェハ５１のうちの他方の第１領域２１及び第２領域２２を市松模様状としてもよい。また、テンプレート１及びウェハ５１の双方の第１領域２１及び第２領域２２を市松模様状としてもよい。
［第２実施形態］
以下に、１つの被加工部材（例えば、ウェハ）に対して複数の工程を実行する場合において被加工部材の自己位置を調整するアライメントに関する技術について説明する。
＜半導体製造工程＞
図２７は、第２実施形態に係る半導体製造工程の一例を示す側面断面図である。ここで例示する半導体製造工程は、被加工部材の一例としてのウェハ８０１上に第１膜８１１を成膜する第１工程（１）と、第１膜８１２上に第２膜８１２を成膜する第２工程（２）とを含む。第１工程（１）の実行前及び第２工程（２）の実行前に、ウェハ８０１を所定の正規位置に配置させるアライメント処理が実行される。
＜被加工部材の構成＞
図２８は、第２実施形態に係るウェハ８０１の構成の一例を示す上面図である。図２８に示すように、本実施形態に係るウェハ８０１の上面（被加工面）には、デバイス領域８０２及びアライメント領域８０５が形成されている。
デバイス領域８０２は、上記のような複数の膜８１１，８１２が形成される領域である。アライメント領域８０５には、各工程（１），（２）の実行前にウェハ８０１を正規位置に位置決めをするためのアライメントマークが形成されている。なお、アライメント領域８０５は、デバイス領域８０２内に形成されてもよい。
図２９は、第２実施形態に係るアライメントマーク８５１，８５２の構成の一例を示す上面図である。本実施形態に係るアライメント領域８０５には、ウェハ８０１のＸ方向の位置ずれを検出するための第１アライメントマーク８５１と、ウェハ８０１のＹ方向の位置ずれを検出するための第２アライメントマーク８５２とが形成されている。
図３０は、第２実施形態に係るアライメントマーク８５１，８５２の構成の一例を説明するための図である。図３０に示すように、第１アライメントマーク８５１及び第２アライメントマーク８５２は、第１領域９０１、第２領域９０２、及び第３領域９０３を有する。第１領域９０１は、第１実施形態に係る第１領域２１と同様に、光を反射する反射膜がＹ軸方向に沿ってＬ／Ｓ状に配置された領域である。第２領域９０２は、第１実施形態に係る第２領域２２と同様に、反射膜がＸ軸方向に沿ってＬ／Ｓ状に配置された領域である。第３領域９０３は、反射膜がベタ状又は格子状に配置された領域である。また、第１領域９０１は、Ｘ偏光をＹ偏光より高い透過率で透過し、且つＹ偏光をＸ偏光より高い反射率で反射する。第２領域９０２は、Ｙ偏光をＸ偏光より高い透過率で透過し、且つＸ偏光をＹ偏光より高い反射率で反射する。第３領域９０３は、Ｘ偏光及びＹ偏光を反射する。
第１領域９０１は、その延長方向がＸ軸方向に沿って配置されている。第２領域９０２は、第１領域９０１の延長方向に対して直交するように配置されている。第３領域９０３は、第１領域９０１と第２領域９０２とが上面視において重なる領域に配置されている。
上記のような構成のアライメントマーク８５１，８５２に対してＸ偏光とＹ偏光とを切り替えて照射することにより、２種類の映像情報を取得できる。また、上記のように第１領域９０１と第２領域９０２とを重ね、第１領域９０１と第２領域９０２とが重なる領域に第３領域９０３を配置することにより、アライメントマーク８５１，８５２の面積を小さくできる。これにより、従来よりも小さいアライメントマーク８５１，８５２を用いて高い精度のアライメントを実現できる。
なお、第１実施形態及び第２実施形態において、反射膜の材料は特に限定されない。また、実施形態における光の反射領域と透過領域とが逆の構成であってもよいし、互いに位相差を生じさせることが可能な材料同士であればよい。すなわち、アライメント領域１２，６２全体が反射領域によって構成される場合、第３領域は透過領域となる。
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、又は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…テンプレート、１０…メサ部、１１…デバイスパターン領域、１２…アライメント領域、１５，６５…アライメントマーク、１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ…反射部、２１，９０１…第１領域、２１’…仮想第１領域、２２，９０２…第２領域、２２’…仮想第２領域、２３，９０３…第３領域、２５…反射膜、５１…ウェハ（被加工部材）、６１…デバイス領域、６２…アライメント領域、７０…検査光、７０Ｘ…Ｘ偏光、７０Ｙ…Ｙ偏光、１１０…半導体製造装置、１１１…基板ステージ、１１２…チャック、１１３…ステージ定盤、１１４…基準マーク台、１２１…テンプレートステージ、１２２…ベース部、１２３…補正機構、１２４…加圧部、１２５…アライメントステージ、１３０，１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ…アライメントスコープ、１４１…加工用光源、１４２…塗布部、１５０…コントローラ、５０１…Ｘ偏光光源、５０２…Ｙ偏光光源、５０３…透過反射板、５０４…第１反射板、５０５…第２反射板、５１１…受光部、６０１…光源、６０２…第１反射板、６０３…第２反射板、６０４…偏光フィルタ、６０４Ａ…Ｘ偏光部、６０４Ｂ…Ｙ偏光部、７０１…偏光分光板、７０２…Ｘ偏光受光部、７０３…Ｙ偏光受光部、８０２…デバイス領域、８０５…アライメント領域、８１１…第１膜、８１２…第２膜、８５１…第１アライメントマーク、８５２…第２アライメントマーク

Claims (8)

  1. アライメントマークを備え、
    前記アライメントマークは、第１方向に沿って第１ピッチで配列された第１マークと、前記第１方向に沿って第２ピッチで配列された第２マークと、を含み、
    前記第１マークのうち少なくとも１つは、第１領域と第３領域と、を含み、
    前記第２マークのうち少なくとも１つは、第２領域と前記第３領域と、を含み、
    前記第１領域は、前記第１方向に沿ってラインアンドスペース状に配置された第１パターンを有し、
    前記第２領域は、前記第１方向に対して直交する第２方向に沿ってラインアンドスペース状に配置された第２パターンを有する、
    テンプレート。
  2. 前記第３領域は、ベタ状又は格子状に配置された第３パターンを含む、
    請求項１に記載のテンプレート。
  3. 前記第１ピッチ及び前記第２ピッチは、２０００ｎｍ以下である、
    請求項２に記載のテンプレート。
  4. 前記第１パターン及び前記第２パターンのピッチは、１００ｎｍ以下である、
    請求項３に記載のテンプレート。
  5. 前記第１領域は、電場が前記第１方向を含む第１平面に沿って振動する第１偏光を、電場が前記第１平面に対して直交する第２平面に沿って振動する第２偏光より高い透過率で透過し、且つ前記第２偏光を前記第１偏光より高い反射率で反射し、
    前記第２領域は、前記第２偏光を前記第１偏光より高い透過率で透過し、前記第１偏光を前記第２偏光より高い反射率で反射する、
    請求項１～４のいずれか１項に記載のテンプレート。
  6. 前記第１偏光は、ＴＭ偏光であり、
    前記第２偏光は、ＴＥ偏光である、
    請求項５に記載のテンプレート。
  7. 複数の工程を実行する場合において自己位置を調整するためのアライメントマークを備え、
    前記アライメントマークは、第１方向に沿って第２ピッチで配列された第１のマークと、前記第１方向に沿って第１ピッチで配列された第２のマークと、を含み、
    前記第１のマークのうち少なくとも１つは、第１領域と第３領域と、を含み、
    前記第２のマークのうち少なくとも１つは、第２領域と前記第３領域と、を含み、
    前記第１領域は、前記第１方向に沿ってラインアンドスペース状に配置された第１パターンを有し、
    前記第２領域は、前記第１方向に対して直交する第２方向に沿ってラインアンドスペース状に配置された第２パターンを有する、
    被加工部材。
  8. 第１アライメントマークが形成されたテンプレートと、第２アライメントマークが形成された被加工部材とを対面させるようにセットする工程と、
    電場が第１平面に沿って振動する第１偏光を前記テンプレート側から照射する工程と、
    前記第１偏光により発生するモアレに関する第１モアレ情報を取得する工程と、
    電場が前記第１平面に対して直交する第２平面に沿って振動する第２偏光を前記テンプレート側から照射する工程と、
    前記第２偏光により発生するモアレに関する第２モアレ情報を取得する工程と、
    前記第１モアレ情報と前記第２モアレ情報とに基づいて前記テンプレートと前記被加工部材との相対的位置を調整する工程と、
    を含み、
    前記第１アライメントマークは、第１方向に沿って第１ピッチで配列された第１マークと、前記第１方向に沿って第２ピッチで配列された第２マークと、を含み、
    前記第１マークのうち少なくとも１つは、第１領域と第３領域と、を含み、
    前記第２マークのうち少なくとも１つは、第２領域と前記第３領域と、を含み、
    前記第１領域は、前記第１方向に沿ってラインアンドスペース状に配置された第１パターンを有し、
    前記第２領域は、前記第１方向に対して直交する第２方向に沿ってラインアンドスペース状に配置された第２パターンを有し、
    前記第２アライメントマークは、第１方向に沿って第２ピッチで配列された第１のマークと、前記第１方向に沿って第１ピッチで配列された第２のマークと、を含み、
    前記第１のマークのうち少なくとも１つは、第１領域と第３領域と、を含み、
    前記第２のマークのうち少なくとも１つは、第２領域と前記第３領域と、を含み、
    前記第１領域は、前記第１方向に沿ってラインアンドスペース状に配置された第１パターンを有し、
    前記第２領域は、前記第１方向に対して直交する第２方向に沿ってラインアンドスペース状に配置された第２パターンを有する、
    アライメント方法。
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