JP4922376B2 - テンプレートの製造方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

テンプレートの製造方法及び半導体装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、テンプレートの製造方法及び半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置のリソグラフィ技術としてインプリント法（ナノインプリント法）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。インプリント法に用いるテンプレートは通常、電子ビームリソグラフィによって作製される。そのため、一般的に多くの時間や費用が必要である。そこで、インプリント技術を用いて、親テンプレート（マザーテンプレート）から複数の子テンプレートを作製することが提案されている。
しかしながら、多数の同一のテンプレートが作製されるため、それらのテンプレートの管理及び識別が困難になる。
特開２００８−２７０６８６号公報
本発明は、管理及び識別を容易に行うことが可能なテンプレートの製造方法等を提供する。
本発明の第１の視点に係るインプリント用のテンプレートの製造方法は、デバイスパターン及び複数の識別パターンを有する第１のテンプレートを用意する工程と、前記デバイスパターン及び少なくとも１つの所望の前記識別パターンをテンプレート基板に転写して第２のテンプレートを形成する工程と、を備える。
本発明の第２の視点に係るインプリント用のテンプレートの製造方法は、デバイスパターンを有する第１のテンプレートを用意する工程と、複数の識別パターンを有する第２のテンプレートを用意する工程と、前記デバイスパターン及び少なくとも１つの所望の前記識別パターンをそれぞれテンプレート基板に転写して第３のテンプレートを形成する工程と、を備える。
本発明の第３の視点に係る半導体装置の製造方法は、前記の方法によって製造されたテンプレートに形成されたパターンを半導体基板に転写する工程を備える。
本発明によれば、管理及び識別を容易に行うことが可能なテンプレートの製造方法等を提供するができる。
本発明の第１の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した平面図である。 本発明の第２の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した平面図である。 本発明の第２の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した平面図である。 本発明の第２の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した平面図である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法の概略を示したフローチャートである。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
（実施形態１）
図１〜図６は、第１の実施形態に係るテンプレートの製造方法を模式的に示した断面図である。図７〜図１０は、第１の実施形態に係るテンプレートの製造方法を模式的に示した平面図である。
まず、図１に示すように、親テンプレート（第１のテンプレート）１０を用意する。この親テンプレート１０には、デバイスパターン領域１００及び複数の識別パターン領域２００が設けられている。図７に示すように、識別パターン領域２００は、デバイスパターン領域１００の外側に形成されている。
デバイスパターン領域１００には、半導体装置（半導体集積回路装置）のデバイスパターンを形成するためのパターンが形成されている。デバイスパターンには、トランジスタ等の素子を形成するためのパターンや配線用のパターン等が含まれる。
識別パターン領域２００には、識別パターンを形成するためのパターンが形成されている。識別パターンは、後の工程で作製される複数の子テンプレートを識別するために用いられる。複数の子テンプレートに対して互いに異なった識別パターンの組み合わせを割り当てることで、複数の子テンプレートを識別することできる。識別パターンには例えば、数字、アルファベット、バーコード、図形等を用いることができる。
次に、図２に示すように、インクジェット法を用いて、親テンプレート１０の表面にインプリント剤（インプリント用レジスト）２０を供給する。具体的には、デバイスパターン領域１００及び少なくとも１つの所望の識別パターン領域２００にインプリント剤２０を選択的に供給する。本例では、図８に示すように、“１”、“２”、“４”、“７”、“８”、“Ａ”及び“Ｅ”のパターンに対応する識別パターン領域２００に、選択的にインプリント剤２０を供給している。
次に、図３に示すように、親テンプレート１０と子テンプレートを形成するためのテンプレート基板（例えばクオーツ等のガラス基板）３０とを接触させる。そして、親テンプレート１０とテンプレート基板３０との間にインプリント剤２０を介在させた状態で、インプリント剤２０を硬化させる。これにより、親テンプレート１０に形成されたパターン（デバイスパターン及び識別パターン）がインプリント剤２０に転写され、インプリント剤パターンが形成される。
インプリント剤２０を硬化させる方法には、光硬化（紫外線照射）や熱硬化等を用いることができる。光硬化性インプリント剤としては、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂等があげられる。例えば、ＨＤＤＡ（1,6-hexanediol-diacrylate）やＨＥＢＤＭ（bis(hydroxyethyl)bisphenol-A dimethacrylate）等を用いることができる。熱硬化性インプリント剤としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン、ポリイミド等があげられる。また、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル等の熱可逆性樹脂を用いることも可能である。
次に、図４に示すように、テンプレート基板３０から親テンプレート１０を離型する。このとき、テンプレート基板３０上には、硬化したインプリント剤パターン２０が形成されている。すなわち、図９に示すように、デバイスパターン領域１００にはデバイスパターン形成用のインプリント剤パターンが形成され、識別パターン領域２００には所望の識別パターン形成用のインプリント剤パターンが形成される。
次に、図５に示すように、インプリント剤パターン２０をマスクとして用いてテンプレート基板３０をエッチングする。エッチングには、例えばドライエッチングを用いることができる。これにより、所定の深さまでテンプレート基板３０がエッチングされる。
次に、図６に示すように、インプリント剤パターン２０を除去する。これにより、図６及び図１０に示すような子テンプレート（第２のテンプレート）３０が形成される。
識別パターンの組み合わせを換えて上述した図１〜図６の工程を行うことで、互いに識別可能な複数の子テンプレートを作製することができる。すなわち、識別パターンの組み合わせが互いに異なる複数の子テンプレートを作製することができる。
以上のように、本実施形態では、親テンプレートに予め複数の識別パターンを形成しておき、子テンプレートを作製する際に所望の識別パターンの組み合わせを選択して、所望の識別パターンを子テンプレートに転写する。これにより、識別パターンの組み合わせが互いに異なる複数の子テンプレートを作製することができる。その結果、複数の子テンプレートを確実に識別することができ、複数の子テンプレートを的確に管理することが可能となる。また、１種類の親テンプレートから互いに識別可能な複数の子テンプレートを作製することができるため、製造コストや製造時間の増加もほとんどない。また、デバイスパターンの転写と同時に識別パターンを転写することができるため、製造工程を大幅に増加させることなく、効率的に子テンプレートを作製することができる。
なお、上述した実施形態では、所望の識別パターン領域に選択的にインプリント剤を供給することで、所望の識別パターンの組み合わせを得るようにしたが、選択的な光照射或いは選択的な加熱によってインプリント剤を選択的に硬化させることで、所望の識別パターンの組み合わせを得るようにしてもよい。例えば、所望の識別パターン領域以外の識別パターン領域をマスクして光が照射されないようにすればよい。
（実施形態２）
図１１〜図１６は、第２の実施形態に係るテンプレートの製造方法を模式的に示した断面図である。図１７〜図１９は、第２の実施形態に係るテンプレートの製造方法を模式的に示した平面図である。なお、第１の実施形態で説明した事項についての説明は省略する。
まず、図１１及び図１７に示すように、親テンプレート（第１のテンプレート）５０を用意する。また、図１２及び図１８に示すように、識別パターン用テンプレート（第２のテンプレート）６０を用意する。親テンプレート５０には、デバイスパターン領域１００が設けられている。識別パターン用テンプレート６０には、複数の識別パターン領域２００が設けられている。
デバイスパターン領域１００には、半導体装置（半導体集積回路装置）のデバイスパターンを形成するためのパターンが形成されている。識別パターン領域２００には、識別パターンを形成するためのパターンが形成されている。デバイスパターン及び識別パターンについての基本的事項は第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
次に、図１３に示すように、インクジェット法を用いて、親テンプレート１０の表面にインプリント剤（インプリント用レジスト）７０を供給する。具体的には、デバイスパターン領域１００に選択的にインプリント剤７０を供給する。続いて、親テンプレート５０と子テンプレートを形成するためのテンプレート基板（例えばクオーツ等のガラス基板）８０とを接触させる。そして、親テンプレート５０とテンプレート基板８０との間にインプリント剤７０を介在させた状態で、インプリント剤７０を硬化させる。これにより、親テンプレート５０に形成されたパターン（デバイスパターン）がインプリント剤７０に転写され、インプリント剤パターンが形成される。さらに、テンプレート基板８０から親テンプレート５０を離型する。このとき、テンプレート基板８０上に、硬化したインプリント剤パターン７０が残る。
次に、図１４に示すように、インクジェット法を用いて、識別パターン用テンプレート６０の表面にインプリント剤（インプリント用レジスト）７１を供給する。具体的には、少なくとも１つの所望の識別パターン領域２００にインプリント剤７１を選択的に供給する。続いて、識別パターン用テンプレート６０とテンプレート基板８０とを接触させる。そして、識別パターン用テンプレート６０とテンプレート基板８０との間にインプリント剤７１を介在させた状態で、インプリント剤７１を硬化させる。これにより、識別パターン用テンプレート６０に形成されたパターン（所望の識別パターン）がインプリント剤７１に転写され、インプリント剤パターンが形成される。
デバイスパターン領域１００及び識別パターン領域２００は、テンプレート基板に転写されたデバイスパターン及び識別パターンが互いに干渉しないような位置関係となっている。具体的には、デバイスパターン及び識別パターンともにテンプレートの凸部に形成されている。そのため、図１４の工程でインプリント剤パターン７１を形成する際に、すでに形成されているインプリント剤パターン７０は識別パターン用テンプレート６０に接触しない。
さらに、テンプレート基板８０から識別パターン用テンプレート６０を離型する。このとき、テンプレート基板３０上に、硬化したインプリント剤パターン７１が残る。これにより、図１５に示すように、テンプレート基板８０上にインプリント剤パターン７０及び７１が形成された構造が得られる。すなわち、デバイスパターン領域１００にはデバイスパターン形成用のインプリント剤パターン７０が形成され、識別パターン領域２００には所望の識別パターン形成用のインプリント剤パターン７１が形成される。
次に、インプリント剤パターン７０及び７１をマスクとして用いてテンプレート基板８０をエッチングする。これにより、所定の深さまでテンプレート基板８０がエッチングされる。さらに、インプリント剤パターン２０を除去する。これにより、図１６及び図１９に示すような子テンプレート（第３のテンプレート）８０が形成される。
識別パターンの組み合わせを換えて上述した図１１〜図１６の工程を行うことで、互いに識別可能な複数の子テンプレートを作製することができる。すなわち、識別パターンの組み合わせが互いに異なる複数の子テンプレートを作製することができる。
以上のように、本実施形態においても第１の実施形態と同様、識別パターンの組み合わせが互いに異なる複数の子テンプレートを作製することができる。その結果、複数の子テンプレートを確実に識別することができ、複数の子テンプレートを的確に管理することが可能となる。また、１種類の親テンプレート及び１種類の識別パターン用テンプレートから互いに識別可能な複数の子テンプレートを作製することができるため、製造コストや製造時間の増加もほとんどない。
なお、上述した実施形態では、所望の識別パターン領域に選択的にインプリント剤を供給することで、所望の識別パターンの組み合わせを得るようにしたが、選択的な光照射或いは選択的な加熱によってインプリント剤を選択的に硬化させることで、所望の識別パターンの組み合わせを得るようにしてもよい。例えば、所望の識別パターン領域以外の識別パターン領域をマスクして光が照射されないようにすればよい。
以上、第１及び第２の実施形態を説明したが、第１及び第２の実施形態の方法で得られた子テンプレートを用いて半導体装置を製造することが可能である。図２０は、半導体装置の製造方法の概略を示したフローチャートである。
まず、第１或いは第２の実施形態の方法によって子テンプレートを作製する（Ｓ１）。次に、子テンプレートを用いてインプリントを実行する。すなわち、インプリント剤（インプリント用レジスト）に子テンプレートのパターンを転写して、半導体ウエハ上にレジストパターンを形成する（Ｓ２）。さらに、レジストパターンをマスクとして用いて半導体ウエハ上の導電膜や絶縁膜をエッチングして、所望のパターンを形成する（Ｓ３）。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
１０、５０…親テンプレート
２０、７０、７１…インプリント剤
３０、８０…子テンプレート（テンプレート基板）
６０…識別パターン用テンプレート
１００…デバイスパターン領域
２００…識別パターン領域

Claims (9)

  1. デバイスパターン及び複数の識別パターンを有する第１のテンプレートを用意する工程と、
    前記デバイスパターン及び少なくとも１つの所望の前記識別パターンをテンプレート基板に転写して第２のテンプレートを形成する工程と、
    を備えたことを特徴とするインプリント用のテンプレートの製造方法。
  2. 前記複数の識別パターンは、前記デバイスパターンが形成されている領域の外側の領域に形成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載のテンプレートの製造方法。
  3. 前記第２のテンプレートを形成する工程は、
    前記デバイスパターン及び前記少なくとも１つの所望の識別パターンを前記第１のテンプレートと前記テンプレート基板との間に介在したインプリント剤に転写してインプリント剤パターンを形成する工程と、
    前記インプリント剤パターンをマスクとして用いて前記テンプレート基板をエッチングする工程と、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載のテンプレートの製造方法。
  4. 前記インプリント剤パターンを形成する工程は、
    前記デバイスパターンが形成されている領域及び前記少なくとも１つの所望の識別パターンが形成されている領域に選択的にインプリント剤を供給する工程と、
    前記選択的に供給されたインプリント剤を前記第１のテンプレートと前記テンプレート基板との間に介在させた状態で硬化させる工程と、
    を含むことを特徴とする請求項３に記載のテンプレートの製造方法。
  5. デバイスパターンを有する第１のテンプレートを用意する工程と、
    複数の識別パターンを有する第２のテンプレートを用意する工程と、
    前記デバイスパターン及び少なくとも１つの所望の前記識別パターンをそれぞれテンプレート基板に転写して第３のテンプレートを形成する工程と、
    を備えたことを特徴とするインプリント用のテンプレートの製造方法。
  6. 前記デバイスパターン及び前記識別パターンは、テンプレート基板に転写されたデバイスパターン及び識別パターンが互いに干渉しないように設けられている
    ことを特徴とする請求項５に記載のテンプレートの製造方法。
  7. 前記第３のテンプレートを形成する工程は、
    前記デバイスパターンを前記第１のテンプレートと前記テンプレート基板との間に介在したインプリント剤に転写し且つ前記少なくとも１つの所望の識別パターンを前記第２のテンプレートと前記テンプレート基板との間に介在したインプリント剤に転写してインプリント剤パターンを形成する工程と、
    前記インプリント剤パターンをマスクとして用いて前記テンプレート基板をエッチングする工程と、
    を含むことを特徴とする請求項５に記載のテンプレートの製造方法。
  8. 前記インプリント剤パターンを形成する工程は、
    前記デバイスパターンが形成されている領域に選択的にインプリント剤を供給する工程と、
    前記デバイスパターンが形成されている領域に選択的に供給されたインプリント剤を前記第１のテンプレートと前記テンプレート基板との間に介在させた状態で硬化させる工程と、
    前記少なくとも１つの所望の識別パターンが形成されている領域に選択的にインプリント剤を供給する工程と、
    前記少なくとも１つの所望の識別パターンが形成されている領域に選択的に供給されたインプリント剤を前記第２のテンプレートと前記テンプレート基板との間に介在させた状態で硬化させる工程と、
    を含むことを特徴とする請求項７に記載のテンプレートの製造方法。
  9. 請求項１又は５の方法によって製造されたテンプレートに形成されたパターンを半導体基板に転写する工程を備えた
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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