JP5504054B2 - インプリントマスク、その製造方法、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
先ず、第1の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係るインプリントマスクを例示する平面図であり、
図2は、図1に示すアライメントマーク領域を例示する平面図であり、
図3は、図2に示すA−A’線による断面図である。
なお、図2においては、図示の便宜上、凹部にハッチングを付して示している。また、これらの図は模式的なものであり、各部の寸法の比率は実際の製品とは必ずしも一致していない。後述する他の図についても同様である。
図4(a)〜(d)及び図5(a)〜(c)は、本実施形態に係るインプリントマスクの製造方法を例示する工程断面図である。
なお、図4及び図5においては、アライメントマーク領域の一部のみを示している。後述する図11及び図14においても同様である。
次に、図4(d)に示すように、電子ビーム用レジスト膜22を除去する。
次に、図5(b)に示すように、クロム膜21を除去する。
図6(a)〜(c)及び図7(a)〜(c)は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
なお、図6及び図7においては、図示の便宜上、アライメントマーク領域Raを1ヶ所のみ示している。
次に、図7(b)に示すように、インプリントマスク1を上方に移動させて、レジストパターン104から離隔させる。
本実施形態に係るインプリントマスク1においては、アライメントマーク領域Raの凸部12にガリウムが含有されている。また、石英板10における凹部11の直下域に相当する部分にもガリウムが含有されている。これにより、アライメントマーク領域Raにおいて、石英板10の可視光に対する屈折率が、ガリウムが含有されていない場合よりも高くなり、レジスト材料102の屈折率との差が大きくなる。この結果、図6(c)に示すように、アライメントマーク13がレジスト材料102に接触した後においても、アライメントマーク13を光学的に容易に検出することができ、インプリントマスク1のアライメントが容易になる。この結果、インプリントマスク1を基板101に対して精度よく位置決めすることができる。
本試験例においては、ガリウムイオンの注入条件を、以下の手順で決定した。
図8は、横軸にガリウムイオンのドーズ量をとり、縦軸に可視光の屈折率及び紫外線の透過率をとって、ガリウムの導入量と石英板の光学的特性との関係を例示するグラフ図であり、
図9は、横軸にイオンの加速電圧をとり、縦軸にイオンの注入深さをとって、イオンの加速電圧と石英中の注入深さの関係を例示するグラフ図である。
なお、図8の縦軸に示す可視光の屈折率及び紫外線の透過率は、ガリウムを導入していない場合を1とする相対値によって表している。
図10は、本実施形態に係るインプリントマスクのアライメントマーク領域を例示する断面図である。
図10に示すように、本実施形態に係るインプリントマスク2は、前述の第1の実施形態に係るインプリントマスク1(図3参照)と比較して、石英板10における凸部12内にはガリウム拡散層18が形成されているが、凹部11の直下域に相当する部分にはガリウム拡散層が形成されていない点が異なっている。ガリウム拡散層18は、前述の第1の実施形態におけるガリウム拡散層16及び17(図3参照)と同様に、石英を母材とし、ガリウムが含有された層であり、石英板10における他の部分と一体的に形成されている。インプリントマスク2における上記以外の構成は、前述の第1の実施形態に係るインプリントマスク1と同様である。
図11(a)〜(d)は、本実施形態に係るインプリントマスクの製造方法を例示する工程断面図である。
次に、図11(a)に示すように、上方から、石英板10のアライメントマーク領域Ra(図1参照)に対して、ガリウムイオンを注入する。このとき、ガリウムイオンの加速電圧は、ガリウムイオンの少なくとも一部がクロム膜21を貫通して石英板10に到達するような値とする。これにより、クロム膜21が残留している領域においては、ガリウムイオンがクロム膜21を貫通して石英板10内に注入される。一方、クロム膜21が除去された領域においては、ガリウムイオンが石英板10内に直接注入される。
本実施形態に係るインプリントマスク2においては、アライメントマーク領域Raにおいて、凸部12にはガリウムが含有されているが、凹部11の直下域にはガリウムが含有されていない。上述の如く、石英に不純物が導入されると光の透過率が変化し、例えば、ガリウムが導入された場合には、可視光の透過率が低下する。このため、石英板10の厚さ方向における可視光の透過率は、凹部11に相当する領域よりも凸部12に相当する領域の方が低い。これにより、図6(b)及び(c)に示す工程において、基板101によって反射される可視光によってアライメントマーク13を観察したときに、凹部11と凸部12との間にコントラストが形成される。この結果、アライメントマーク13の検出がより一層容易になる。
本試験例においては、ガリウムイオンの注入条件を、以下の手順で決定した。
図12(a)は、本試験例のサンプルを例示する断面図であり、(b)は、横軸にクロム膜の上面からの深さをとり、縦軸にガリウム濃度をとって、(a)に示す直線Bに沿ったガリウム濃度プロファイルを例示するグラフ図である。
図11(a)に示すガリウム注入工程において、ガリウムイオンのドーズ量が少なすぎると、凸部12の屈折率及び透過率をアライメントに必要な程度に変化させることができなくなる。従って、ガリウムイオンのドーズ量の下限は、凸部12に要求される屈折率及び透過率から決定される。一方、ガリウムイオンのドーズ量が多すぎると、クロム膜21がスパッタリングされて薄くなり、図11(c)に示すエッチング工程において、クロム膜21をマスクとして使用することができなくなる。従って、ガリウムイオンのドーズ量の上限は、クロム膜21の初期膜厚及びガリウムイオンの加速電圧によって決定される。このように、ガリウムイオンのドーズ量の最適値は、アライメント時に要求される凸部12の光学的特性とドライエッチング時に要求される耐性とのバランスを考慮して決定する必要がある。
図13は、本実施形態に係るインプリントマスクのアライメントマーク領域を例示する断面図である。
図13に示すように、本実施形態に係るインプリントマスク3は、前述の第2の実施形態に係るインプリントマスク2(図10参照)と比較して、石英板10における凸部12の最上層に、ミキシング層20が形成されている点が異なっている。ミキシング層20には、クロム、シリコン、酸素及びガリウムが含有されている。ミキシング層20内においては、厚さ方向において組成が傾斜しており、ミキシング層20の組成におけるガリウム濃度を除いた部分においては、クロム濃度は上方にいくほど高く、シリコン濃度及び酸素濃度は下方にいくほど高い。凸部12におけるミキシング層20の下方にはガリウム拡散層18が設けられており、ミキシング層20はガリウム拡散層18に接している。インプリントマスク3における上記以外の構成は、前述の第2の実施形態に係るインプリントマスク2と同様である。
図14(a)〜(d)は、本実施形態に係るインプリントマスクの製造方法を例示する工程断面図である。
図15(a)は、本試験例のサンプルを例示する断面図であり、(b)は、横軸にクロム膜の上面からの深さをとり、縦軸に原子濃度比をとって、(a)に示す直線Cに沿った組成のプロファイルを例示するグラフ図である。
なお、図15(b)においては、シリコンと酸素の濃度を二酸化珪素(SiO2)に換算した値を示している。
また、前述の各実施形態においては、石英板に注入する不純物をガリウムとする例を示したが、これに限定されない。石英板に注入する不純物は、石英の組成を変化させるものであればよく、例えば、ガリウム、キセノン、アンチモン、アルゴン、シリコン、窒素及び鉛からなる群から選択された1種の元素としてもよい。この場合、イオン注入の際の加速電圧は、イオン種に応じて適宜選択することができる。
Claims (14)
- 石英板からなり、上面の一部に複数の凹部が形成されており、前記石英板における前記凹部間の部分には不純物が含有され、前記石英板の厚さ方向において、前記凹部間の部分及びその直下域における前記不純物の濃度プロファイルは、前記凹部間の部分内にピークを持つことを特徴とするインプリントマスク。
- 前記石英板における前記凹部の直下域に相当する部分にも、前記不純物が含有されていることを特徴とする請求項1記載のインプリントマスク。
- 前記石英板の前記凹部の直下域に相当する部分における前記不純物の含有量は、前記凹部間の部分及びその直下域に相当する部分における前記不純物の含有量よりも少ないことを特徴とする請求項1記載のインプリントマスク。
- 前記凹部間の部分には前記不純物の他に金属が含有されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のインプリントマスク。
- 前記金属は、クロム、タンタル及びルテニウムからなる群から選択された1種以上の金属であることを特徴とする請求項4記載のインプリントマスク。
- 前記不純物は、ガリウム、キセノン、アンチモン、アルゴン、シリコン、窒素及び鉛からなる群から選択された1種の元素であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のインプリントマスク。
- 前記石英板の上面の他の一部には複数の他の凹部が形成されており、前記石英板における前記上面の他の一部の直下域に相当する部分には前記不純物が含有されていないことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載のインプリントマスク。
- 前記凹部間の部分の側面を含む部分における前記不純物の濃度は、上方から見た前記凹部間の部分の中央部分における前記不純物の濃度よりも高いことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載のインプリントマスク。
- 石英板上に金属からなるパターンを形成する工程と、
前記パターンをマスクとして前記石英板をエッチングする工程と、
前記石英板における前記エッチングされた領域の少なくとも一部に不純物を導入する工程と、
を備え、
前記不純物の導入深さを、前記エッチングの深さよりも浅くすることを特徴とするインプリントマスクの製造方法。 - 石英板上に金属からなるパターンを形成する工程と、
前記パターンをマスクとして、前記石英板の少なくとも一部に不純物を導入する工程と、
前記パターンをマスクとして、前記石英板における少なくとも前記不純物が導入された領域をエッチングする工程と、
を備え、
前記エッチングの深さを、前記不純物の導入深さよりも深くすることを特徴とするインプリントマスクの製造方法。 - 前記パターンを除去する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項9または10に記載のインプリントマスクの製造方法。
- 前記金属を、クロム、タンタル及びルテニウムからなる群から選択された1種以上の金属とすることを特徴とする請求項9〜11のいずれか1つに記載のインプリントマスクの製造方法。
- 前記不純物を、ガリウム、キセノン、アンチモン、アルゴン、シリコン、窒素及び鉛からなる群から選択された1種の元素とすることを特徴とする請求項9〜12のいずれか1つに記載のインプリントマスクの製造方法。
- 基板上にレジスト材料を配置する工程と、
下面にデバイスパターン及びアライメントマークが形成されたインプリントマスクを、前記アライメントマークを用いて前記基板に対して位置合わせしながら、前記レジスト材料に押し付ける工程と、
前記インプリントマスクを押し付けた状態で、前記レジスト材料を硬化させることにより、前記レジスト材料からなるレジストパターンを形成する工程と、
前記インプリントマスクを前記レジストパターンから離隔させる工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、前記基板に対して処理を施す工程と、
を備え、
前記インプリントマスクは石英板からなり、前記アライメントマークは複数の凹部によって形成されており、前記凹部間の部分には不純物が含有され、前記石英板の厚さ方向において、前記凹部間の部分及びその直下域における前記不純物の濃度プロファイルは、前記凹部間の部分内にピークを持つことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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