JP4881413B2 - 識別マーク付きテンプレート及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光インプリント法によるパターン形成を行う際に使用されるパターン形成用テンプレートに識別マークを付与した識別マーク付きテンプレート及びその製造方法に関する。

近年、半導体集積回路の微細加工を実現するためのパターン転写技術として、光インプリント法（ＳＦＩＬ：Step and Flash Imprint Lithography）が注目されている。光インプリント法では、電子ビームリソグラフィー等により作製されたパターン形成用テンプレートを光硬化性樹脂等へ物理的に接触させることによりパターンの形成を行っている。このため、使用頻度に従う磨耗、テンプレート上のパターン凹部の目詰まり、テンプレートの破損などといった理由により、正確なパターン転写ができなくなることがある。そこで、同一形状のテンプレートを複数準備し、規定の回数の使用、或いは転写欠陥の発生具合に応じてテンプレートを切り替えて使用するという手順が一般的に用いられている。

しかし、テンプレートの作製に電子ビームリソグラフィーを用いる方法では、１つのテンプレートを作製するのにも非常に長い描画時間が必要となる。このため、電子ビームリソグラフィーを用いて作製したテンプレートを親テンプレートとして、インプリント手法により子テンプレートを複数作製する、或いは更に子テンプレートから孫テンプレートを複数作製するという方法で同一形状の複数のテンプレートを準備する。そして、基板上へのパターン形成は子テンプレート又は孫テンプレートで行うという手法が一般的に用いられている。

一方、光インプリント法を使用してパターン形成を行う製造工程を考えた場合、使用されるテンプレートの種類、履歴などを管理するために、テンプレートには個々の識別を行うことが可能な何らかの固有マークが付与されていることが望ましい。このため、テンプレートには識別を行うための固有マーク、固有文字列等のＩＤを刻印する必要がある。

そこで、テンプレート作製後に追加工してＩＤを刻印するという手法が考案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この方法では、追加工を行う際に発生したゴミがパターン上に付着する可能性、追加工の作業自体によってテンプレート上のパターンを傷つけるなどのリスクが発生するという問題があった。

このようなリスクを回避する手段として、テンプレートのパターン形成面の裏面側の周辺領域に追加工を行い、ＩＤを刻印するという手法も検討されている（例えば、特許文献２参照）。しかし、前述のように親テンプレートから子テンプレート、更に孫テンプレートの作製というようにプロセスが複雑になり、テンプレート作製の履歴等の情報量が増大してきている。この場合、パターン領域に干渉しない周辺領域のみでは必要な情報を記述するのに十分なスペースが確保できないという問題が生じる。

特開２００８−２６８４５１号公報 特開２００８−２７０６８６号公報

本発明の目的は、パターン形成用テンプレートの種類、履歴などを管理するための識別情報を、テンプレートのメインパターンにダメージを与えることなく、且つ十分なスペースを確保して付与することができ、より詳細な管理を行うことが可能となる識別マーク付きテンプレート及びその製造方法を提供することにある。

本発明の一態様に係わる識別マーク付きテンプレートは、光透過性の基板の表面に所望のパターンが凹凸形状で形成されたメインパターン領域を有し、光インプリントに用いられるパターン形成用テンプレートと、前記基板の裏面に、前記メインパターン領域と一部重なるように設けられた、前記テンプレートの個別識別を可能にするための識別マークと、を具備してなることを特徴とする。

また、本発明の別の一態様に係わる識別マーク付きテンプレートの製造方法は、光透過性の基板の表面に所望のパターンが凹凸形状で形成されたメインパターン領域を有し、光インプリントに用いられるパターン形成用テンプレートを形成する工程と、前記基板の裏面の前記メインパターン領域と一部重なる領域に、前記テンプレートの個別識別を可能にするための識別マークを形成する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、パターン形成用テンプレートの種類、履歴などを管理するための識別情報を、テンプレートのメインパターンにダメージを与えることなく、且つ十分なスペースを確保して付与することができる。従って、より詳細な管理を行うことが可能となる。

第１の実施形態に係わる識別マーク付きテンプレートの概略構成を示す斜視図。 同実施形態に係わる識別マーク付きテンプレートの概略構成を示す断面図。 同実施形態に係わる識別マーク付きテンプレートの概略構成を示す平面図。 テンプレートを追加工するための加工ステージの構造を示す断面図。 テンプレートを追加工するための加工ステージの構造を示す上面図。 レーザー加工機を用いて追加工する様子を示す断面図。 掘り込みパターンの形状を示す断面図。 光インプリント法によるパターン転写工程を示す断面図。 電子ビームリソグラフィー技術によるパターン形成用テンプレートの作製工程を示す断面図。 第２の実施形態に係わる識別マーク付きテンプレートの概略構成を示す平面図。

以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。

（第１の実施形態）
図１乃至図３は、本発明の第１の実施形態に係わる識別マーク付きテンプレートの概略構成を説明するためのもので、図１は斜視図、図２は図１の矢視Ａ−Ａ’断面図、図３は裏面方向から見た平面図である。

石英などの光透過性を有する材料からなる基板１１の表面は、所望のパターンを形成するためのメインパターン領域１２とそれを囲む周辺領域１３に分けられている。メインパターン領域１２には、ＬＳＩパターン等の所望のパターンが凹凸形状で形成されている。周辺領域１３の一部は、全体的にエッチングされ、メインパターン領域１２よりも表面が後退したものとなっている。なお、周辺領域１３の一部は必ずしもメインパターン領域１２よりも表面を後退させる必要はなく、周辺領域１３の全体がメインパターン領域１２と同じ高さとなっていても良い。

基板１１の裏面には、テンプレートの種類・履歴等を識別するための固有識別マーク１５が形成されている。このマーク１５は、例えば文字列であり、基板１１の裏面を一部掘り込むことにより形成されている。さらに、マーク１５は、メインパターン領域１２と干渉する位置、即ちメインパターン領域１２と一部重なる領域に形成されている。なお、図中の１６はテンプレート表面に加工されたパターンの透過像を示している。

次に、本実施形態の識別マーク付きテンプレートの製造方法について説明する。

本発明の第１の実施形態では、光インプリント法で使用されるパターン形成用テンプレートを作製後に、テンプレート上のパターンが形成された面から見て裏面側のパターンが存在する領域の一部又は全部を含んだ領域に、テンプレートを個別に識別することが可能な識別マークを、レーザー加工機を使用して刻印する。

なお、パターン形成用テンプレートを作製する手法、及び光インプリント法によるパターン形成方法については、既存の技術を使用するものとし、後述する。

まず、所望のパターンが形成されたパターン形成用テンプレートを準備する。次に、図４に示すように、テンプレート１０のパターンが形成されている面を上面とし、テンプレート１０を加工ステージ２０上に保持する。即ち、テンプレート１０よりも僅かに小さい開口を有する加工ステージ２０上に、テンプレート１０をその裏面を下にして載置する。なお、この際に保持持具３０の接触する部位は、テンプレート１０のパターンが形成されている面から見て裏面側のみとする。

また、加工ステージ２０の表面には、テンプレート保持治具３０としてＯリングを設けることにより、テンプレート１０が載置された状態で加工ステージ２０の開口を気密封止されるようにする。即ち、加工面となるテンプレート裏面とパターンが存在するテンプレート表面との間は、できる限り隔離された状態となるように保持持具３０の形状及び機能を調整することが望ましい。

例えば、図５に示した保持持具３０では、通気性がなく弾力性の高い樹脂をテンプレート１０の外周よりも小さい矩形形状に配置した形状をしており、この上に追加工を行うテンプレート１０をテンプレート１０の裏面が下向きになるように配置する。これにより、テンプレート１０の自重により保持持具２０がテンプレート１０に密着してテンプレート１０の表面と裏面の隔離性を高めている。

以上のように加工ステージ２０上にテンプレート１０を保持した後、図６に示すように、レーザー加工機４０を用い、テンプレート１０の基板１１の裏面側よりレーザー光を照射して基板１１の裏面部の表面形状を選択的に加工する。これにより、テンプレート１０の個別識別が可能となる識別マーク１５を形成する。

本実施形態では、レーザー光により基板１１の裏面を掘り込むことによりマーク１５を成形する。この時、掘り込みにより形成されたマーク部と、マークが存在しない部分での光の透過率が概略同じになるような表面粗さに、掘り込み部底部が加工されていることが望ましい。この場合の光とは、テンプレート１０を使用して光インプリント法によりパターンを形成する際に、光硬化性樹脂を硬化させるために照射する光と同じである。

具体的には、図７（ａ）に示すように、無用なら散乱や減衰を避けるために、加工側面が垂直であり、加工底面が表面と平行であるのが望ましい。これは、図７（ｂ）に示すように側面が傾斜していたり、図７（ｃ）に示すように底面が荒れていると、光インプリント法により使用する光の乱反射や散乱を招き、マーク１５の存在がパターンに対して悪影響を及ぼすためである。

次に、追加工して形成するテンプレート１０の個別識別が可能となるマーク１５の配置場所について説明する。光インプリント法によるパターン形成を行う工程で使用する、光硬化性樹脂硬化のために使用する照射光に対して、追加工により形成されたマーク１５は概ね透明性を有している。このため、マーク１５が存在することにより光硬化性樹脂の硬化を阻害するようなことはない。従って、マーク１５の配置場所は、転写するパターンが形成されているメインパターン領域と干渉していても構わない。よって、前記図３に示すように、テンプレート表面に転写を所望するパターンが形成されている領域に識別マーク１５の一部、或いは全部が含まれるような領域に追加工を行ってマークを形成する。

以上のようにして個別識別が可能なマーク１５が加工された識別マーク付きテンプレートを使用して、光インプリント法により基板上にパターンを形成すると、追加工により形成されたマークによる影響無く、所望の基板上にテンプレート１０上のパターンを形成することが可能となる。そしてこの場合、識別マーク１５を十分なスペースを確保して付与することができるため、テンプレート１０の詳細な管理を行うことが可能となる。

ここで、識別マーク付きテンプレートを用いた光インプリント法の一例を説明しておく。図８（ａ）〜（ｄ）は、光インプリント法によるパターン形成方法のフローの一例を図示したものである。

まず、図８（ａ）に示すように、パターン加工を行う半導体基板５０上に、光硬化性樹脂組成物５１を塗布する。続いて、予め準備した複数の識別マーク付きテンプレート７０の中から識別マーク１５を認識して必要なテンプレート７０を選択し、図８（ｂ）に示すように、光硬化性樹脂組成物５１に押し当てる。この状態で、毛細管現象によって光硬化性樹脂５１がテンプレート１０の凹部に充填するまで待つ。

次いで、図８（ｃ）に示すように、テンプレート７０の裏面側から光源６０による光（例えば、３６５ｎｍのｉ線）を照射して光硬化性樹脂組成物５１を硬化させる。最後に、図８（ｄ）に示すように、テンプレート７０を基板５０から引き離すと、硬化した樹脂により、テンプレート７０上に形成されていたパターンとは凹凸反転した形で基板５０上にパターンが形成される。この樹脂組成物５１のパターンをマスクとしてエッチング処理等のプロセス処理を施すことにより、基板５０上にパターンを形成することが可能となる。

次に、電子ビームリソグラフィー技術を用いてパターン形成用テンプレートを形成する方法の一例を説明しておく。図９（ａ）〜（ｅ）は、光インプリント法で使用されるパターン形成用テンプレートを作製するフローの例を図示したものである。

まず、図９（ａ）に示すように、テンプレートを作製するテンプレート基板９１を準備する。テンプレート基板９１の部材としては、合成石英が一般的に用いられている。これは、光硬化性樹脂の硬化工程においてパターン裏面から光を照射して樹脂を硬化させるため、照射光に対して透明性が得られる部材である必要があるためである。続いて、テンプレート基板９１の表面にＣｒ膜９２をスパッタにより形成し、その表面に電子ビーム感光性のレジスト９３を塗布する。

次いで、図９（ｂ）に示すように、準備されたテンプレート基板９１上に電子ビーム露光装置を使用して所望パターンを描画し、テンプレート基板表層のレジスト９３を選択的に感光させる。次いで、図９（ｃ）に示すように、描画完了したテンプレート基板９１を現像処理し、電子ビーム露光部のレジスト９３を除去することによりレジストパターンを形成する。

次いで、図９（ｄ）に示すように、レジスト９３のパターンをマスクとしてＣｒ膜９２をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等でエッチングした後、残ったレジスト９３を剥離処理して除去する。

次いで、図９（ｅ）に示すように、パターンが加工されたＣｒ膜９２をマスクとして、ＲＩＥ等により石英基板９１を所望の深さまでエッチング処理により掘り込む。その後、表面のＣｒ膜９２を除去することにより、所望のパターンがテンプレート基板９１上の凹凸形状で形成されたパターン形成用テンプレート９０が作製される。

以上のような手順で作製されたパターン形成用テンプレート９０を使用して、前述した光インプリント法によるパターン形成手順を用いることにより、所望の基板上には固化した光硬化性樹脂によりテンプレート９０上に形成されたパターンが凹凸反転した形状でパターンが転写される。その後、基板上に形成された光硬化性樹脂によるパターンをマスクとして、基板に対してエッチング等のプロセスを施すことにより、基板上に所望のパターンが形成することが可能となる。

ここで、上記のテンプレート作製手順で示した、電子ビームリソグラフィーを使用したテンプレート作製方法では、電子ビームによるパターン描画に非常に長い描画時間が必要となる。例えば、６５ｍｍ×６５ｍｍの領域内にハーフピッチ２０ｎｍのラインアンドスペースパターンを敷き詰めたパターンを、現在広く使用されている加速電圧１００ｋｅＶのガウシャンビーム描画装置を用いて描画すると、約１ヶ月の描画時間を要することとなる。

そこで本実施形態では、電子ビームリソグラフィーを用いてテンプレート９０を作製した後、このテンプレート９０を親テンプレートとして、前記図８に示すようなインプリント手法により子テンプレートを複数作製する、或いは更に子テンプレートから孫テンプレートを複数作製するという方法で同一形状の複数のテンプレート１０を準備し、基板上へのパターン形成は子テンプレート、孫テンプレートで行うという手法を採用する。

上記のように多数のテンプレート１０を作製するために、前述した識別マーク１５の形成が有効となる。即ち、インプリント法で使用されるテンプレート１０を作製した後、作製されたテンプレート１０に追加工して、パターンが形成されている面以外の面に、個々のテンプレート１０の識別が可能となる識別マーク１５を形成する。パターン面以外の面の追加工であるため、追加工によりパターン部へダメージが発生するリスクを最小にすることが可能となる。また、三次元的にはパターン位置と干渉する位置にマーク１５を配置してもインプリントによるパターン加工には影響がないため、マーク配置場所、マークサイズに関する自由度を高くすることが可能となる。

このように本実施形態によれば、パターン形成用テンプレート１０上に形成されたパターンにダメージを与えることなく、子テンプレート、孫テンプレートであってもテンプレート１０の個別識別が可能であり、生産管理を容易に行うことができるようになる。しかも、従来の手法と比較して、識別マーク１５を形成する領域が広いため、従来よりも多くの情報をテンプレート１０に付与することが可能となり、従来よりも詳細な管理を行うことが可能となる。

（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態に係わる識別マーク付きテンプレートの概略構成を示す平面図である。なお、図３と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

本発明の第２の実施形態では、光インプリント法で使用されるテンプレート１０を作製後に、テンプレート１０上のパターンが形成された面から見て裏面側に、塗料を使用してテンプレート１０を個別に識別することが可能なマーク１９を形成する方法を示す。なお、パターン形成用テンプレート１０を作製する手法については、既存の技術を使用するものとし、本実施形態では詳述は行わない。

まず、所望のパターンが形成されたパターン形成用テンプレート１０を準備する。次に、テンプレート１０のパターンが形成されている面を上面とし前記図４に示すような加工ステージ２０上に保持する。以降、加工ステージ２０の構造、加工ステージ２０上へのテンプレート１０の配置法については第１の実施形態同様として、その説明を省略する。加工ステージ２０に配置されたテンプレート１０の裏面に、塗料によりテンプレート１０の個別識別が可能となるマーク１９を形成する。塗料によるマーク１９の形成方法の一例としては、広く印刷手法で使用されているインクジェット方式による塗料の塗布によるパターン形成手法が使用可能である。

使用される塗料としては、光インプリント法によるパターン転写の際に光硬化性樹脂の硬化のために照射される光の波長に対して、概ね透過性を有する塗料であることが望ましい。

以上のような特徴を持つ塗料を使用した場合、光インプリント法によるパターン転写を行う際にマーク１９の存在により光硬化性樹脂の硬化が阻害されることがないため、マーク１９の配置場所は転写するパターンが存在する領域と干渉しても構わない。よって、テンプレート表面に転写を所望するパターンが形成されている領域にマーク１９の一部、或いは全部が含まれるような領域に追加工を行ってマーク１９を形成しても良い。また、テンプレート表面には転写を希望するような領域が形成されていない場所を選択して、追加工によりマーク１９を形成しても良い。

このように本実施形態によれば、個別識別が可能なマーク１９が加工されたテンプレート１０を使用して、光インプリント法により基板上にパターンを形成すると、追加工により形成されたマーク１９による影響無く、所望の基板上にテンプレート１０上のパターンを形成することが可能となる。従って、先の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態ではテンプレート基板として石英を用いたが、必ずしも石英に限るものではなく、光インプリント法により用いる光の波長に対して十分な透過性を有するものであればよい。

識別マークは、任意の文字列に限るものではなく、１次元バーコードマークや２次元バーコードマークであっても良いし、これらの組み合わせにより形成されていてもよい。また、識別マークとして基板を掘り込む溝の深さは、仕様に応じて適宜定めればよい。さらに、識別マークに使用する塗料は、光インプリント法により用いる光の波長に対して十分な透過性を有し、光硬化性樹脂の硬化を阻害させないものであればよい。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。

１０…パターン形成用テンプレート
１１…基板
１２…メインパターン領域
１３…周辺領域
１５…識別マーク（掘り込み）
１９…識別マーク（塗料）
２０…加工ステージ
３０…保持治具
４０…レーザー加工機
５０…半導体基板
５１…光硬化性樹脂組成物
６０…光源
７０…識別マーク付きテンプレート
９０…パターン形成用テンプレート
９１…テンプレート基板
９２…Ｃｒ膜
９３…レジスト

Claims (9)

1. 光透過性を有する基板の表面に所望のパターンが凹凸形状で形成されたメインパターン領域を有し、光インプリントに用いられるパターン形成用テンプレートと、
   前記基板の裏面に、前記メインパターン領域と一部重なるように設けられた、前記テンプレートの個別識別を可能にするための識別マークと、
   を具備してなることを特徴とする識別マーク付きテンプレート。
2. 前記識別マークは、任意の文字列、１次元バーコードマーク、２次元バーコードマークの何れか１つ、又はこれらの組み合わせにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の識別マーク付きテンプレート。
3. 前記識別マークは、前記基板の裏面を掘り込んで形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の識別マーク付きテンプレート。
4. 前記基板の裏面を掘り込んで形成された識別マークは、側面が垂直であり、底面が平坦であることを特徴とする請求項３記載の識別マーク付きテンプレート。
5. 前記識別マークは、前記基板の裏面に塗料を塗布して形成されたものであり、前記塗料は、光インプリント法による光硬化性樹脂の硬化工程で使用される照射光波長に対して、前記光硬化性樹脂の硬化を阻害しないだけの透明性を有するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の識別マーク付きテンプレート。
6. 光透過性を有する基板の表面に所望のパターンが凹凸形状で形成されたメインパターン領域を有し、光インプリントに用いられるパターン形成用テンプレートを形成する工程と、
   前記基板の裏面の前記メインパターン領域と一部重なる領域に、前記テンプレートの個別識別を可能にするための識別マークを形成する工程と、
   を含むことを特徴とする識別マーク付きテンプレートの製造方法。
7. 前記識別マークを、レーザーによる基板裏面の加工により形成することを特徴とする請求項６記載の識別マーク付きテンプレートの製造方法。
8. 前記識別マークを、光インプリント法による光硬化性樹脂の硬化工程で使用される照射光波長に対して、前記光硬化性樹脂の硬化を阻害しないだけの光透過性を有する塗料の塗布により形成することを特徴とする請求項６記載の識別マーク付きテンプレートの製造方法。
9. 前記パターン形成用テンプレートを、電子ビームリソグラフィー技術により作製された親テンプレートからのインプリントにより形成することを特徴とする請求項６〜８の何れかに記載の識別マーク付きテンプレートの製造方法。

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