JP6538549B2 - パターン形成方法 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、パターン形成方法に関する。
インプリント工程では、テンプレートがウェハ上のレジストに押し当てられる。このようなインプリント工程では、ウェハ上の素子パターン形成領域（中央部）と外周領域との段差が原因で、テンプレートとウェハとの間の位置合わせ精度が悪化する。そして、位置合わせ精度が悪化すると、形成された素子が動作しない。このため、テンプレートとウェハとの間の位置合わせ精度を向上させることが望まれている。
特開２０１５−７９９１５号公報
本発明が解決しようとする課題は、テンプレートとウェハとの間の位置合わせ精度を向上させることができるパターン形成方法を提供することである。
実施形態によれば、パターン形成方法が提供される。前記パターン形成方法は、補助パターン形成ステップと、インプリントステップと、を含んでいる。前記補助パターン形成ステップでは、基板上で中央領域よりも高さが低い外周領域の少なくとも一部に対して、所定の高さを有した補助パターンが形成される。前記インプリントステップでは、前記中央領域の一部と前記外周領域の一部とを含むショット領域に、テンプレートを用いてインプリント処理が実行される。前記補助パターンの高さは、前記中央領域と前記外周領域との高さの差と同じである。
図１は、第１の実施形態に係る補助パターンの構成を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係るインプリント処理を説明するための図である。 図３は、ウェハに設定されるショットを示す上面図である。 図４は、不完全ショットおよび無効ショットを示す上面図である。 図５は、第２の実施形態に係る補助パターンの構成を示す図である。 図６は、第２の実施形態に係るノズルからの薬液吐出の始点および終点を説明するための図である。 図７は、第４の実施形態に係る補助パターンの構成例（１）を示す図である。 図８は、第４の実施形態に係る補助パターンの構成例（２）を示す図である。 図９は、形状が調整された柱状補助パターンを示す図である。 図１０は、第５の実施形態に係るインプリント工程の処理手順（１）を説明するための図である。 図１１は、第５の実施形態に係るインプリント工程の処理手順（２）を説明するための図である。 図１２は、第６の実施形態に係るインプリント工程の処理手順（１）を説明するための図である。 図１３は、第６の実施形態に係るインプリント工程の処理手順（２）を説明するための図である。 図１４は、第７の実施形態に係るインプリント工程の処理手順（１）を説明するための図である。 図１５は、第７の実施形態に係るインプリント工程の処理手順（２）を説明するための図である。
以下に添付図面を参照して、実施形態に係るパターン形成方法を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る補助パターンの構成を示す図である。図１の（ａ）は、パターンの被転写基板であるウェハＷＡの断面図を示している。また、図１の（ｂ）は、ウェハＷＡの上面図を示している。
ウェハＷＡは、円状の中央領域が素子形成領域１１であり、円環状の外周領域１５が素子パターンの形成されない領域（完全なチップの取れない領域）である。ウェハＷＡでは、素子形成領域１１よりも外周領域１５の高さが低くなっている。本実施形態では、外周領域１５の一部に所定高さの補助パターン１０Ａが形成される。具体的には、外周領域１５のうちの内側領域に補助パターン１０Ａが形成される。外周領域１５のうち、補助パターン１０Ａが形成されない領域が、外端領域１２である。したがって、補助パターン１０Ａが形成される領域は、素子形成領域１１と外端領域１２とに挟まれた領域である。
補助パターン１０Ａは、円環状の上面形状を有したパターンである。ウェハＷＡでは、補助パターン１０Ａの上面と、素子形成領域１１の上面とが略同じ高さになるよう、補助パターン１０Ａが形成される。補助パターン１０Ａの外周側の円弧および内周側の円弧は、ウェハＷＡの外周円弧と同心円の円弧である。
素子形成領域１１と、外周領域１５とでは、製造工程中の成膜やエッチングなどが原因で数十から数百ｎｍの多重の段差が発生する。ウェハＷＡでは、一般的に工程が後になるほど（工程が進むほど）、ウェハ段差の合計高さおよび段差の数が増大する。例えば、素子形成領域１１に対する外周領域１５の凹みは、内周側ほど少なく、外周側ほど大きい。
本実施形態では、以下の説明において、特に断りがない場合には、外周領域１５の最も内側の高さと、素子形成領域１１の平均的な高さとの差を、ウェハ段差の代表例として説明する。ただし、外周領域１５に対するウェハ段差が数ｎｍなどのように非常に小さい場合には、ウェハ段差が所定値よりも大きな領域をウェハ段差の対象としてもよい。このように、ウェハ段差は、外周領域１５のうちの何れかの領域の高さと、素子形成領域１１の平均的な高さとの差である。
本実施形態では、インプリント装置が、補助パターン１０Ａの形成されたウェハＷＡに対してＮＩＬ（Nano Imprint Lithography）などのインプリントリソグラフィーを行う。インプリント装置は、インプリントリソグラフィーの際に、テンプレートＴ１をウェハＷＡ上のレジストに接触させる処理（インプリント）を行う。なお、以下の説明では、インプリントで用いられるレジストを、フォトレジストと区別するためにＮＩＬレジストという。インプリント装置のテンプレートＴ１とウェハＷＡとのパターン位置合わせは、間にＮＩＬレジスト３６が介在した状態でテンプレートＴ１上およびウェハＷＡ上の位置合わせマークを検出し、ずれ量に合わせてテンプレートＴ１とウェハＷＡの相対移動、テンプレートＴ１and/orウェハＷＡの変形の一つ以上の操作を実施する。テンプレートＴ１とウェハＷＡが意図しない接触をしている場合、前記相対移動が阻害される場合がある。
インプリントが行われる際には、素子形成領域１１上と、補助パターン１０Ａ上とにＮＩＬレジストが配置される。したがって、ウェハＷＡの外周領域１５近傍のショット（外周部ショット）にインプリントが行われる際には、補助パターン１０Ａ上のＮＩＬレジストにもテンプレートＴ１が押し当てられる。この結果、外周部ショットにインプリントが行われる際にテンプレートＴ１が歪曲することを防止できる。したがって、テンプレートＴ１が外周領域１５に接触することを防止できる。
本実施形態のパターン形成方法は、例えば、素子形成領域１１からの凹み（ウェハ段差の高さ）が数十ｎｍから数百ｎｍであり、かつウェハ段差の幅が百μｍ以上であるウェハＷＡに適用される。なお、本実施形態のパターン形成方法が適用されるウェハ段差は、適用されるウェハＷＡ、使用されるテンプレートＴ１の材質、一度の押印で形成されるインプリントパターン領域の大きさなどによって変化する。また、上述したウェハ段差の高さや幅は一例であり、何れのサイズのウェハ段差に本実施形態のパターン形成方法が適用されてもよい。なお、以下の説明では、作図の簡便の為に、ウェハＷＡの構造を示す断面図（径方向断面の模式図）において、ウェハ段差を、垂直に形成された多重ステップとして図示する場合がある。
図２は、第１の実施形態に係るインプリント処理を説明するための図である。ウェハＷＡ上に補助パターン１０Ａが形成された後、素子形成領域１１の上面および補助パターン１０Ａの上面にＮＩＬレジスト３６が滴下される。この後、石英基板等を掘り込んで作ったテンプレートＴ１がＮＩＬレジスト３６に押し当てられる。このとき、テンプレートＴ１は、ＮＩＬレジスト３６を介して素子形成領域１１および補助パターン１０Ａを押す。テンプレートＴ１をＮＩＬレジスト３６に接触させると、毛細管現象によりテンプレートＴ１のテンプレートＴ１パターン内にＮＩＬレジスト３６が流入する。
予め設定しておいた時間だけ、ＮＩＬレジスト３６をテンプレートＴ１に充填させた後、透明なテンプレートＴ１上からＵＶ光が照射される。これにより、ＮＩＬレジスト３６が硬化する。テンプレートＴ１が、硬化したＮＩＬレジスト３６から離型されることにより、テンプレートパターンを反転させたレジストパターンがウェハＷＡ上に形成される。
ここで、ウェハＷＡに設定されるショットの配置位置について説明する。図３は、ウェハに設定されるショットを示す上面図である。ウェハＷＡ上にマス目で示される矩形状の領域がショットである。ショットは、フォトリソグラフィーの露光単位またはインプリントリソグラフィーの押当て単位である。
ウェハＷＡに配置されるショットには、完全ショット２１と、不完全ショット２２と、無効ショット２３と、がある。完全ショット２１は、外周領域１５に全く重ならないショットである。
不完全ショット２２および無効ショット２３は、ウェハ外周部のマス目が外周領域１５に重なるショットである。具体的には、不完全ショット２２は、ショットの一部が外周領域１５に含まれ、且つ有効なチップが少なくとも１つ含まれているショットである。無効ショット２３は、ショットの一部が外周領域１５に含まれ、且つ有効なチップが１つも取れないショットである。
ショット内には、複数チップが配置されることが一般的であるので、不完全ショット２２へは、工程毎に適切な範囲においてパターンが形成される場合がある。素子の構造や製造工程（レイヤ）によっては、不完全ショット２２内の外周領域１５の高さに以下の２つの場合がある。
（１）不完全ショット２２内の外周領域１５の高さが、チップが形成されない領域（チップ無し領域２４）とほぼ等しい場合
（２）不完全ショット２２内の外周領域１５の高さが、完全ショット２１の高さとチップ無し領域２４の高さとの間に位置する場合
本実施形態では、不完全ショット２２内の外周領域１５の高さが、チップ無し領域２４とほぼ等しい場合である（１）について説明する。なお、不完全ショット２２内の外周領域１５の高さは、上記（２）の場合であってもよい。
ここで、不完全ショット２２および無効ショット２３の具体例について説明する。図４は、不完全ショットおよび無効ショットを示す上面図である。図４の（ａ）は、不完全ショット２２の一例を示し、図４の（ｂ）は、無効ショット２３の一例を示している。ここでは、１ショットが６チップで構成される場合の不完全ショット２２および無効ショット２３について説明する。
不完全ショット２２は、少なくとも１チップが素子形成領域１１内に入っている。図４の（ａ）では、不完全ショット２２のうちの最も内側のショット２５Ａが素子形成領域１１内に入っている場合を示している。
また、無効ショット２３は、１つのチップも素子形成領域１１内に入っていない。図４の（ｂ）では、無効ショット２３のうちの最も内側のショット２５Ｂも素子形成領域１１内に入っていない場合を示している。
インプリントで形成されるパターンの形成材料（ＮＩＬレジスト）とウェハＷＡとの間には必要に応じて、各種の塗布膜が形成されていてもよい。例えば、ウェハＷＡ上には、ＳＯＣ（Spun On Carbon）と略称される塗布型有機膜、ＳＯＧ（Spun On Glass）と略称される塗布型シリコン酸化物径樹脂、ＮＩＬレジストと直下の膜との密着性を高める密着膜（Adhesion layer）などが形成されてもよい。
ＮＩＬレジストは、ラジカル反応により重合する（メタ）アクリル系モノマーの有機材料に限られるものでない。ＮＩＬレジストは、反応機構の側面からは、カチオン反応系の材料であってもよい。ＮＩＬレジストは、材料組成の側面からは、シリコン含有材料、金属含有材料であってもよい。また、ウェハＷＡへは、ＮＩＬレジストの材料に合わせて、ＳＯＧ膜などが形成されなくてもよいし、或いはエッチングマスクや加工後除去に適切な他の材料が形成されてもよい。また、ウェハＷＡへは、加工マスクまたは加工ストッパ膜などのために、本実施形態で説明する構成に、他の膜が追加されてもよい。
なお、本実施形態では、光リソグラフィー用レジスト（フォトレジスト）は、照射光に対するパターン溶解部分の違いから、単純にポジレジストまたはネガレジストと記載するが、レジストのレジンの種類や反応機構、現像液の種類を規定するものではない。
本実施形態では、補助パターン１０Ａが、有機膜であり、かつ外周領域１５内の段差領域に対して円環状に形成される場合について説明する。例えば、ウェハ段差の高さが、高さＨ１であるとする。この場合、ウェハＷＡ上には、高さ（厚さ）Ｈ１のネガレジストが形成される。
ネガレジストの露光には、基板一括露光装置またはＷＥＥ（Wafer Edge Exposure）装置が用いられる。基板一括露光装置は、ウェハＷＡの所定領域を一括露光する装置である。ＷＥＥ装置は、ウェハＷＡを回転させながら所定範囲を露光する装置である。基板一括露光装置またはＷＥＥ（Wafer Edge Exposure）装置は、ウェハＷＡに対し、外周領域１５上の円環状領域（補助パターン領域）を選択的に露光する。この後、未露光領域に対して適切な加熱処理および現像処理が行われる。
この結果、ウェハＷＡの補助パターン領域に所定高さの円環状のネガレジストパターンからなる補助パターン１０Ａが形成される。ネガレジストパターンは、密着膜、ＮＩＬレジストに対する不溶性が必要である。ネガレジストパターンへは、必要に応じて高温ベーク、ＵＶ（ultraviolet）光照射、ＥＢ（Electron Beam）照射、またはこれらの組合せなどの耐溶剤処理が実行される。ＮＩＬレジストの塗布膜厚は、補助パターン１０Ａが形成される途中の現像工程や耐溶剤処理などによる膜厚変化を考慮して決定することが望ましい。
ネガレジストで補助パターン１０Ａが形成された後、補助パターン１０Ａ上に、密着膜が形成される。そして、ウェハＷＡ上の素子形成領域１１と、補助パターン１０Ａの配置されている領域のうちの所定範囲と、にＮＩＬレジストが配置される。この後、テンプレートＴ１がＮＩＬレジストに接触させられる。換言すると、テンプレートＴ１のＮＩＬレジストへの押印が実行される。なお、テンプレートＴ１をＮＩＬレジストに押し当ててもよいし、ウェハＷＡ上のＮＩＬレジストをテンプレートＴ１に押し当ててもよい。
押印中のウェハＷＡとテンプレートＴ１との相対移動により、ウェハＷＡに対するテンプレートＴ１パターンの位置合わせが実行される。ＮＩＬレジストの硬化に適切な条件でＵＶ光が照射された後、テンプレートＴ１の離型が行なわれる。これにより、ウェハＷＡ上にＮＩＬレジストパターンが形成される。
不完全ショット２２に対しては、所望のパターン形成領域に対してのみＮＩＬレジストを供給しておくことが望ましい。換言すると、不完全ショット２２に対しては、パターンを形成したい領域に対してのみＮＩＬレジストを配置しておくことが望ましい。補助パターン１０Ａ上へのＮＩＬレジストの配置範囲は、テンプレートＴ１とウェハＷＡとの間の位置合わせ精度の観点、および後続加工プロセスなどに基づいて、適切な範囲が選定される。
本実施形態では、外周領域１５に補助パターン１０Ａが形成されている。このため、不完全ショット２２の押印時において、素子形成領域１１の外周部でＮＩＬレジストがウェハ段差の下側に流れることを防止できる。これにより、ウェハ段差（素子形成領域１１と外周領域１５との境界）におけるＲＬＴ（Residual Layer Thickness）の減少を防止できるので、ＮＩＬレジストの流動性の低下を防止できる。また、テンプレートＴ１の外周領域１５側への傾斜を防止できるので、テンプレートＴ１とウェハＷＡとが接触することを防止できる。したがって、テンプレートＴ１とウェハＷＡとの間の相対移動の抵抗増加を防止できる。この結果、パターン位置合わせ精度の悪化を防止できる。
外周領域１５への露光時には、素子形成領域１１と外周領域１５との境界近傍に、ネガレジストの角（つの）構造である凸部が形成される場合がある。このため、ネガレジストの溶解性、露光位置精度、ウェハ段差の再現精度などを考慮して、角構造が形成されないように、素子形成領域１１よりも外側に、補助パターン１０Ａの内側領域を定めることが望ましい。
補助パターン１０Ａ用のネガレジスト膜の塗布の際には、補助パターン１０Ａを形成する範囲よりも外側の外端領域１２は、レジストエッジカットなどでネガレジストを除去することが適切な場合がある。これにより、補助パターン１０Ａよりも外側の外端領域１２において、テンプレートＴ１と、外周領域１５の内側から第二段差以降の領域（外端領域１２）と、の接触を防止することが可能となる。
なお、ＮＩＬレジストのウェハＷＡへの加工転写のために、ウェハＷＡとＮＩＬレジスト直下の密着膜との間に、塗布膜を形成してもよい。この場合、例えば、以下の例１〜例３などの構成が用いられる。
（例１）外周領域１５の最表層（最上面）がポリシリコンなどのシリコン系膜である。また、塗布膜が、下からＳＯＣ膜、ＳＯＧ膜、密着膜の順番で積層された積層膜である。そして、密着膜の上層側が有機系であるＮＩＬレジストである。
（例２）外周領域１５の最表層がシリコン酸化膜である。また、塗布膜が、下からＳＯＣ膜、ＳＯＧ膜、密着膜の順番で積層された積層膜である。そして、密着膜の上層側が、有機系であるＮＩＬレジスト膜である。
（例３）外周領域１５の最表層がＳｉＮ膜である。また、塗布膜が、下からＳＯＣ膜、密着膜の順番で積層された積層膜である。そして、密着膜の上層側が、有機系であるＮＩＬレジスト膜である。この例３の場合、ＮＩＬレジストのパターン形成後に、シリコン含有パターン反転塗布膜を形成し、パターン反転プロセスを用いてもよい。前記シリコン含有パターン反転塗布膜の形成後、ＮＩＬレジストパターン上部が露出するまでシリコン含有パターン反転塗布膜をエッチバックし、次いで残ったシリコン含有パターン反転塗布膜を加工マスクとして、ＮＩＬレジスト、ＳＯＣ膜を加工することで、ＮＩＬレジストパターンと反転したＳＯＣパターンを形成する。
本実施形態では、一括露光装置を用いて補助パターン１０Ａを形成したが、ショット単位の露光を行う露光装置を用いて補助パターン１０Ａを形成してもよい。ネガレジストを用いて補助パターン１０Ａを形成する場合、不完全ショット２２に対しては、補助パターン１０Ａの形成される領域が矩形状の領域に分割される。そして、各矩形状の領域が露光され、その他の領域は露光されない。
また、ポジレジストを用いて補助パターン１０Ａを形成する場合、不完全ショット２２に対しては、補助パターン１０Ａ以外の領域（素子形成領域１１）が矩形状の領域に分割される。そして、各矩形状の領域が露光され、補助パターン１０Ａは露光されない。
一方、一括露光装置を用いて補助パターン１０Ａを形成する場合、不完全ショット２２内の領域を分割する必要がないので、効率良く補助パターン１０Ａを形成することが可能となる。
一般にポジレジストは、ネガレジストと比較して溶剤耐性が劣っている。このため、ポジレジストが用いられる場合には、ＮＩＬレジストや、加工転写に必要な適切な塗布型加工マスクに対しての溶剤耐性を得るために適切な処理が行われる。ポジレジストが用いられる場合には、例えば、高温加熱、ＵＶ光照射、ＥＢ照射、イオン照射、プラズマ処理およびこれらの組合せの処理が、工程毎に選択されて実行される。
ところで、メタアクリル系またはアクリル系のＮＩＬレジストが使用される場合、Ｈｅや窒素などの不活性ガスなどによって低酸素雰囲気への置換が必要となる場合がある。本実施形態では、補助パターン１０Ａが素子形成領域１１におけるＮＩＬレジストの配置領域よりも外側に存在する。このため、（メタ）アクリル系のＮＩＬレジストを使用した場合であっても、ウェハＷＡの外周の雰囲気からＮＩＬレジストに酸素が混入することを防止できる。したがって、低酸素雰囲気への置換を行うことなく、ウェハＷＡ外周におけるＮＩＬレジストの未硬化が抑制される。これにより、ＮＩＬレジストの未硬化のために、ウェハ段差近傍でＮＩＬレジストパターン形成領域を限定する必要がなくなる。この結果、ウェハＷＡから有効チップを取れる領域を増やすことが可能となる。
本実施形態では、ＮＩＬレジストとして、ＵＶ硬化性の（メタ）アクリルモノマー系材料を用いる場合について説明した。また、インプリント装置として、ＵＶ硬化性の（メタ）アクリルモノマー系材料を用いた（ＵＶ）光インプリント装置を用いる場合について説明した。押印開始後にテンプレートＴ１とウェハＷＡとの相対移動を行うインプリントであれば、不完全ショット２２におけるテンプレートＴ１とウェハＷＡとの接触、或いはＲＬＴの過少による位置合わせ精度の悪化を抑制することができる。したがって、ＮＩＬレジスト材料の種類、インプリント装置は、上述したものに限らない。また、ＮＩＬレジストの効果挙動は、ＵＶ光照射に限るものではない。
インプリント工程での補助パターン１０Ａの形成は、例えばウェハプロセスのレイヤ毎に行われる。これにより、半導体装置（半導体集積回路）が製造される。具体的には、ウェハＷＡ上に被加工膜が形成された後、外周領域１５に補助パターン１０Ａが形成される。そして、素子形成領域１１および補助パターン１０ＡにＮＩＬレジスト３６が滴下されたうえでインプリントが実行される。このインプリントによって形成されたＮＩＬレジストパターンをマスクとして被加工膜がエッチングされる。これにより、ＮＩＬレジストパターンに対応する実パターンがウェハＷＡ上に形成される。半導体装置を製造する際には、補助パターン１０Ａの形成処理、インプリント処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。
このように第１の実施形態では、ウェハＷＡ上で素子形成領域１１よりも高さが低い外周領域１５の少なくとも一部に対して、所定の高さを有した補助パターン１０Ａが形成される。そして、素子形成領域１１の一部と外周領域１５の一部とを含むショット領域に、テンプレートＴ１を用いてインプリント処理が実行される。これにより、ウェハＷＡとテンプレートＴ１との接触を防止すること、或いは接触面積を低減させることができる。したがって、テンプレートＴ１とウェハＷＡとの間の位置合わせ精度を向上させることが可能となる。また、外周領域１５において、テンプレートＴ１とウェハＷＡとの衝突を防止できるので、テンプレートＴ１の破損を防止することが可能となる。
（第２の実施形態）
つぎに、図５を用いて第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、ウェハＷＡへの塗布処理によって補助パターンが形成される。図５は、第２の実施形態に係る補助パターンの構成を示す図である。図５の（ａ）は、第２の実施形態に係るウェハＷＡの断面図を示している。また、図５の（ｂ）は、第２の実施形態に係るウェハＷＡの上面図を示している。図５の各構成要素のうち図１に示す第１の実施形態のウェハＷＡと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
本実施形態では、外周領域１５の全体に補助パターン１０Ｂが形成される。したがって、本実施形態では、ウェハＷＡに外端領域１２が存在しない。また、本実施形態での補助パターン領域は、外周領域１５と同じ領域である。補助パターン１０Ｂは、円環状の上面形状を有したパターンである。補助パターン１０Ｂの内周側の円弧は、ウェハＷＡの外周円弧と同心円の円弧である。ウェハＷＡでは、補助パターン１０Ｂの上面と、素子形成領域１１の上面とが略同じ高さになるよう、補助パターン１０Ｂが形成される。
補助パターン１０Ｂは、塗布装置などを用いて形成される。塗布装置の吐出ノズルは、外周領域１５に対して所定の薬液を連続的に吐出する。この時、塗布装置は、吐出ノズルに対して相対的にウェハＷＡを回転させる。これにより、外周領域１５に対して、薬液が塗布される。この結果、ウェハＷＡの外周領域１５上には、円環状の補助パターン１０Ｂが形成される。
薬液は、例えば、ネガレジストやポジレジストである。ポジレジストが用いられる場合には、ＮＩＬレジストや、加工転写に必要な適切な塗布型加工マスクに対しての溶剤耐性を得るために適切な処理が行われる。ポジレジストが用いられる場合には、例えば、高温加熱、ＵＶ光照射、ＥＢ照射、およびこれらの組合せの処理が、工程毎に選択されて実行される。
補助パターン１０Ｂは、必要に応じて乾燥処理および溶剤耐性付与処理などが行われる。補助パターン１０Ｂは、乾燥工程および溶剤耐性付与工程によって、パターン高さが変化する場合がある。このため、溶剤耐性付与後にウェハＷＡ上の素子形成領域１１と補助パターン１０Ｂとの間の段差に応じて、薬液の塗布工程条件が調整されてもよい。塗布工程条件の調整パラメータの主要素としては、薬液の種類（溶剤種、固形分量、添加物の種類）、塗布時のウェハ回転数あるいはノズル回転数、薬液吐出レートなどがある。
一筆書きで薬液を塗布する場合、吐出の始点および終点においては、補助パターン１０Ｂの形成幅や高さが変化する。このため、パターン形成対象としない領域を、ウェハＷＡ上の塗布の始点および終点とすることが望ましい。
図６は、吐出の始点および終点を説明するための図である。図６に示すように、ウェハＷＡ上の領域のうち、１チップも取れないような狭小領域２７は、ショットが配置されない。この狭小領域２７が、パターン形成対象とならない領域であり、ウェハＷＡ上の塗布の始点および終点に設定される。例えば、有効素子が取れないほど小さな領域であるためにＮ１Ｌ工程においてパターン形成対象とされない領域が、狭小領域２７に設定される。
一筆書きで薬液を塗布する際には、ポンプによるストレートノズルが用いられてもよいし、吐出量を安定化するために静電ノズルが用いられてもよい。また、インクジェット法によって吐出された液滴を他の液滴に接触させて、円環状の補助パターン１０Ｂが形成されてもよい。本実施形態で用いられる薬液としては、ノボラック系レジスト、ＳＯＣ膜などがある。
このように第２の実施形態によれば、パターン露光工程や現像工程を用いることなく、塗布工程のみで補助パターン１０Ｂを形成できるので、製造工程や製造エネルギーなどの各種コストや環境負荷を抑えることができる。
（第３の実施形態）
つぎに、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、所望値よりも厚く形成された領域がエッチングなどによって除去されることによって補助パターンが形成される。
第２の実施形態で説明した方法で補助パターン１０Ｂが形成された場合、補助パターン１０Ｂの形状に変動が生じる可能性がある。例えば、補助パターン１０Ｂが形成される際の制御ゆらぎ、外周領域１５の形状のウェハＷＡ間の差、回転塗布時のウェハ回転方向での速度差などが発生する場合がある。この場合、不完全ショット２２の高さ、素子形成領域１１と補助パターン１０Ｂとの間の距離、補助パターン１０Ｂの高さなどに変動を生じることがある。
補助パターン１０Ｂを形成する際には、ウェハＷＡに薬液が塗布される。このとき、本実施形態では、意図的に素子形成領域１１に薬液が乗り上げられるよう、薬液が塗布される。この後、所定厚さのパターンがエッチング除去される。このとき、エッチング除去されるパターン（除去パターン）は、薬液で形成されたパターン（薬液パターン）のうち素子形成領域１１に乗り上げられたパターンである。薬液パターンのうち、除去パターン以外のパターンが補助パターン１０Ｂとなる。
具体的には、薬液塗布工程、薬液乾燥工程の後に、エッチング処理が行なわれ、素子形成領域１１と同等の高さまで薬液パターンの一部がエッチング除去される。エッチング方法としては、ウェットエッチングが用いられることが望ましい。有機材料からなる補助パターン１０Ｂのウェットエッチング薬液としては、ＳＨ（硫酸／過酸化水素）処理、ＤＨＦ（希フッ酸）処理などの酸水溶液が用いられてもよいし、有機溶剤やアルカリ水溶液などが用いられてもよい。各種ウェットエッチングの後には、純水などの適切な洗浄工程が行われる。
補助パターン１０Ｂのパターン材料（薬液）に対して耐溶剤処理を施す場合には、耐溶剤処理の前にウェットエッチングを施すことが望ましい。特に、ノボラック系レジストを用いる場合には、溶剤揮発を主目的とするPost Apply Bake工程後に、コリンないしはＴＭＡＨ（Tetramethylammonium hydroxide）水溶液などのアルカリ水溶液を用いることが可能である。また、エッチング精度を高めるために、各種酸水溶液やアルカリ水溶液では濃度を低くし、適切な範囲でエッチングレートを低くすることが望ましい。これにより、安定した高さの補助パターン１０Ｂを得ることが可能となる。
なお、エッチング方法としては、ドライエッチングが用いられてもよい。ドライエッチングとしては、酸素系ガスによる方法がある。ドライエッチングが用いられる場合には、ドライエッチング後に異物除去のための洗浄工程が行われてもよい。
このように第３の実施形態によれば、薬液パターンのうち素子形成領域１１に乗り上げられたパターンが除去されるので、安定した高さの補助パターン１０Ｂを得ることが可能となる。
（第４の実施形態）
つぎに、図７〜図９を用いて第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、補助パターンが複数の孤立した形状で構成される。
図７は、第４の実施形態に係る補助パターンの構成例（１）を示す図である。図７の（ａ）は、第３の実施形態に係るウェハＷＡの断面図を示している。また、図７の（ｂ）は、第３の実施形態に係るウェハＷＡの上面図を示している。図７の各構成要素のうち図１に示す第１の実施形態のウェハＷＡと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
本実施形態では、外周領域１５の一部に複数パターンで構成された補助パターン１０Ｃが形成される。補助パターン１０Ｃは、図１で示した補助パターン１０Ａと同様の補助パターン領域に形成される。
補助パターン１０Ｃが形成される際には、ウェハＷＡにレジスト膜が形成される。次いで、ウェハＷＡ上のうち補助パターン１０Ｃを形成する領域に選択露光が行われる。その後、ウェハＷＡが現像されて、補助パターン１０Ｃが形成される。この場合において、使用するレジスト材料に応じて、第１〜第３の実施形態のように、必要に応じて耐溶剤処理が実行される。
本実施形態の露光領域は、第１の実施形態のように連続した１つの円環状領域でなく、独立した複数の領域である。ウェハＷＡは、例えば、複数の同心円状の円環状領域が露光される。これにより、補助パターン１０Ａの形成される補助パターン領域と同じ領域に、補助パターン１０Ｃとしての複数の円環状パターンが形成される。補助パターン１０Ｃのうちの各円環状パターンは、外周側の円弧および内周側の円弧が、ウェハＷＡの外周円弧と同心円の円弧である。
不完全ショット２２への押印時には、補助パターン１０Ｃの少なくとも一部は、ＮＩＬレジストを介してテンプレートＴ１が押印される。また、補助パターン１０ＣにＮＩＬレジストが供給されない場合には、テンプレートＴ１がウェハＷＡに直接接触する。
インプリント装置などの種々の装置内では、搬送ダストが大きい場合や、あるいはインプリント前工程の真空成膜時のダストなどが大きい場合がある。このような場合、押印で接触した部位においてテンプレートＴ１上のパターンが破壊するリスクがある。この観点から、補助パターン１０Ｃのように、補助パターンが複数に分割され、テンプレートＴ１と補助パターン１０Ｃとの間の接触面積が減らされることによって、テンプレートＴ１の破壊リスクを低減させることが可能となる。
テンプレートＴ１の材質は、インプリント形成パターンのパターン忠実性が求められることから、ガラス、石英、金属などの弾性は有するが変形量が小さい物質である。このため、テンプレートＴ１が不完全ショット２２のウェハＷＡの外周領域１５においてウェハＷＡ側に傾斜または曲がる場合がある。この場合、ウェハＷＡとテンプレートＴ１とは全面が均等に接触するのではなく、特定部位（例えば、補助パターン１０Ｃの形成される領域）で強く接触し、ウェハＷＡの外周側ほどテンプレートＴ１が逆方向（テンプレートＴ１が反る方向）に変形する。この結果、テンプレートＴ１は、ウェハＷＡに対して弱い接触となるか、または若干浮くものと考えられる。このような場合、接触部位のうち強く接触する部位、すなわちテンプレートＴ１がウェハＷＡ側に入り込む方向に変形する領域にはダミーパターン（補助パターン１０Ｃ）がないことで、接触によるテンプレートＴ１移動時の抵抗が減少すると考えられえる。
本実施形態では、補助パターン１０Ｃが複数の孤立した形状で構成されているので、接触によるテンプレートＴ１の移動時の抵抗が減少する。この結果、テンプレートＴ１の位置合わせ精度が向上する。
ここで、分割構造から成る補助パターンの例について説明する。分割構造の補助パターンの第一の例は、補助パターン１０Ｃである。上述したように、補助パターン１０Ｃは、同心円状の円環状パターンで構成される多重円環構造である。
補助パターン１０Ｃが形成される際には、ウェハＷＡ上にポジレジストが塗布される。そして、ポジレジストに対して、パターン形成領域と、多重円環構造間の抜き領域とへの露光が行われる。補助パターン１０Ｃは、例えば、一括露光装置を用いて形成される。一括露光装置が用いられることによって、ウェハＷＡは、効率良く露光される。
ネガレジストを使用する場合には、補助パターン１０Ｃである多重円環構造の残し部のみが露光されればよい。この場合、一括露光装置が用いられてもよいし、ＷＥＥ装置の機構に遮光マスクを設けることでも補助パターン１０Ｃを効率よく形成できる。
分割構造の補助パターンの第二の例は、後述する補助パターン１０Ｄである。補助パターン１０Ｄは、複数の柱状補助パターンを備えている。補助パターン１０Ｄは、補助パターン１０Ａが形成される領域と同じ補助パターン領域内に形成される。
それぞれの不完全ショット２２に形成される柱状補助パターンを、不完全ショット２２毎に重ね合わせると、柱状補助パターンが配置されたショットパターンとなる。本実施形態では、このショットパターンを用いて補助パターン１０Ｄが形成される。
図８は、第４の実施形態に係る補助パターンの構成例（２）を示す図である。図８の（ａ）は、柱状補助パターンが配置されるショットパターン２６の上面図を示している。また、図８の（ｂ）は、補助パターン１０Ｄが配置されたウェハＷＡの一部を上面図として示している。ショットパターン２６は、例えば、フォトマスクのマスクパターンである。
図８の（ａ）に示すように、ショットパターン２６では、ショット内に複数の柱状補助パターン１８が配置されている。柱状補助パターン１８は、スクライブラインに配置されていてもよいし、チップ領域に配置されていてもよい。
ウェハＷＡ上の柱状補助パターン１９は、Ｘ方向およびＹ方向の二次元周期構造を有する複数のグリッド（ショット）内に形成されるものである。そして、ショットパターン２６内の柱状補助パターン１８は、各不完全ショット２２内に配置される柱状補助パターン１８の位置をショット毎に重ね合わせたものである。別言すれば、全ての不完全ショット２２中の柱状補助パターン１８の位置を１つのショット内に重ね合わせたものが、ショットパターン２６である。なお、ショットが多チップ取りであり、かつショット間とショット内のダイシングライン幅（スクライブライン幅）が同じであり、チップ配置がウェハＷＡ面内で一定周期である場合には、二次元周期構造はチップ配置周期であってもよい。
図８の（ｂ）に示すように、本実施形態では、外周領域１５の一部に補助パターン１０Ｄが形成される。具体的には、外周領域１５のうちの内側領域（補助パターン領域１６）に補助パターン１０Ｄが形成される。外周領域１５のうち、補助パターン１０Ｄが形成されない領域が、外端領域１２である。したがって、素子形成領域１１と外端領域１２とに挟まれた領域が補助パターン１０Ｄの形成される補助パターン領域（円環状領域）１６である。補助パターン１０Ｄが形成される円環状領域は、補助パターン１０Ａが形成される円環状領域と同様の領域である。
補助パターン１０Ｄが形成される補助パターン領域１６には、複数の柱状補助パターン１９が配置されている。ショットパターン２６内の柱状補助パターン１９と、不完全ショット２２内で補助パターン１０Ｄの形成される補助パターン領域１６（円環状領域）との重なり部分が、柱状補助パターン１９が形成される位置となる。柱状補助パターン１９は、一括露光装置によるウェハＷＡへの一括露光で形成することが効率的である。
本実施形態の柱状補助パターン１９は、インプリント工程の際のテンプレートＴ１破損による欠陥が、後続の加工工程および形成される素子の機能に不具合を生じさせない領域に形成されることが望ましい。例えば、インプリント工程における大規模な残しパターンの一部であり、かつインプリント工程以降の工程でも残し部のままであって素子機能に関係しない領域が、柱状補助パターン１９の形成に望ましい領域の例（配置例１）である。
また、インプリント工程では大規模な残しパターンの一部であり、かつ後続加工工程において柱状補助パターン１９が一括で除去される領域が、柱状補助パターン１９の形成に望ましい領域の例（配置例２）である。
本実施形態では、例えば、上述したような配置例１，２の位置に柱状補助パターン１９が配置される。これにより、インプリント工程でテンプレートＴ１とウェハＷＡとの接触によってテンプレートＴ１損傷が発生しても、後続ショットへのＮＩＬレジストパターンの異常変化が、素子性能に影響を与えない。また、補助パターン１０Ｄ上に配置されたＮＩＬレジストの未硬化が発生して後続ショットへ付着した場合であっても、後続ショットへのＮＩＬレジストパターンの異常変化が、素子性能に影響を与えない。
なお、補助パターン１０Ｄの形成される円環状領域の境界近傍では、柱状補助パターン１９の形状が調整されてもよい。図９は、形状が調整された柱状補助パターンを示す図である。図９の（ａ）では、補助パターン１０Ｄの形成される補助パターン領域１６の第１例を示し、図９の（ｂ）では、補助パターン１０Ｄの形成される補助パターン領域１６の第２例を示している。
補助パターン領域１６Ａ内に配置される柱状補助パターン１９のうち、補助パターン領域の外側にはみ出すものがある。例えば、図９の（ａ）に示すように、柱状補助パターン１９の一部が補助パターン領域１６からはみ出して素子形成領域１１に重なる場合がある。このような柱状補助パターン１９に対しては、補助パターン領域１６に重なる部分だけを形成対象とし、素子形成領域１１に重なる部分を形成対象から除外してもよい。換言すると、柱状補助パターン１９のうち、補助パターン領域１６に重なる部分だけが柱状補助パターン１９の一部として残されてもよい。
また、図９の（ｂ）に示すように、柱状補助パターン１９の一部が補助パターン領域１６からはみ出して外端領域１２に重なる場合がある。このような柱状補助パターン１９に対しては、補助パターン領域１６に重なる部分だけを形成対象とし、外端領域１２に重なる部分を形成対象から除外してもよい。換言すると、柱状補助パターン１９のうち、補助パターン領域１６に重なる部分だけが柱状補助パターン１９の一部として残されてもよい。
このように第４の実施形態によれば、補助パターン１０Ｃ，１０Ｄが複数の孤立した形状で構成されているので、テンプレートＴ１と補助パターン１０Ｃ，１０Ｄとの間の接触面積を低減することができる。したがって、インプリントの際にダストなどが発生した場合であっても、テンプレートＴ１が破壊する可能性を低減させることが可能となる。
（第５の実施形態）
つぎに、図１０および図１１を用いて第５の実施形態について説明する。第５の実施形態では、インプリント後に加工される被加工膜（ＮＩＬレジストをマスクとして加工される膜）で補助パターンを形成する。
図１０は、第５の実施形態に係るインプリント工程の処理手順（１）を説明するための図である。また、図１１は、第５の実施形態に係るインプリント工程の処理手順（２）を説明するための図である。図１０および図１１では、インプリント工程におけるウェハＷＡなどの断面図を示している。なお、図１０および図１１では、ウェハＷＡ上の第１のアモルファスシリコン膜（以下、ａＳｉという）（ここではａＳｉ３１）よりも下層側の膜の図示を省略している。また、図１０および図１１では、素子形成領域１１と外周領域１５との間の段差を模式的に示している。
図１０の（ａ）に示すように、ウェハＷＡ上にａＳｉ３１が配置された時点で、ウェハＷＡの外周部には、高さＨ１の段差（初期段差）が発生している。この段差が、素子形成領域１１と外周領域１５との間の段差である。
つぎに、図１０の（ｂ）に示すように、ａＳｉ３１上には、テトラエトキシシランから形成されるシリコン酸化膜（以下、ＴＥＯＳという）（ここではＴＥＯＳ３２Ａ）が配置される。このＴＥＯＳ３２Ａは、所望の膜厚よりも高さＨ１程度厚く成膜される。この時点におけるウェハＷＡの外周部の段差は、高さＨ１程度である。
図１０の（ｃ）に示すように、ＴＥＯＳ３２Ａが形成されたウェハＷＡの補助パターン領域１６に対して、加工マスク（レジストパターン）３０Ａが形成される。加工マスク３０Ａが形成される際には、例えば、レジスト膜の塗布処理、露光処理、現像処理などを含むフォトリソグラフィーの各種手法が用いられる。この場合の露光処理においては、補助パターンを効率良く形成するために、一括露光装置による露光処理が望ましい。
補助パターン領域１６の加工マスク３０Ａの形成には、第１、第３および第４の実施形態で説明した、有機膜による補助パターン形成方法が適用されてもよい。なお、本実施形態では、第４の実施形態と同様に、補助パターンが独立した複数パターンから構成される場合について説明する。
加工マスク３０Ａが形成された後、図１０の（ｄ）に示すように、加工マスク３０ＡがＴＥＯＳ３２Ａに転写される。転写方法としては、Ｄｒｙエッチング処理および洗浄処理、乃至はＷｅｔエッチング処理および洗浄処理を用いることが可能である。これにより、ＴＥＯＳ３２ＡがＴＥＯＳ３２Ｂとなる。この結果、ウェハＷＡの補助パターン領域１６上に所定高さの補助パターン１０Ｅが形成される。ここでの補助パターン１０Ｅは、ＴＥＯＳ３２Ｂの一部である。補助パターン１０Ｅは、上面が円環状のパターンであってもよいし、柱状のパターンであってもよい。
この後、図１０の（ｅ）に示すように、加工マスク３０ＡがウェハＷＡ上から除去される。これにより、ウェハＷＡ上でＴＥＯＳ３２Ｂの全面が露出する。そして、図１０の（ｆ）に示すように、ＴＥＯＳ３２Ｂ上に、第２のａＳｉ（ここではａＳｉ３３Ａ）が配置される。
さらに、図１１の（ａ）に示すように、ａＳｉ３３Ａ上にＳＯＣ膜であるＳＯＣ３４、ＳＯＧ膜であるＳＯＧ３５、密着膜（図示せず）が形成される。ＳＯＣ３４は、ａＳｉ３３Ａ上の略全面に配置される。ＳＯＧ３５の形成範囲は、素子形成領域１１と同じ範囲である。
密着膜が形成された後、ＮＩＬパターンが形成される。具体的には、図１１の（ｂ）に示すように、補助パターン１０Ｂと素子形成領域１１とにＮＩＬレジスト３６が滴下される。補助パターン１０Ｂに対しては、補助パターン１０Ｂの所定領域に、選択的にＮＩＬレジスト３６が滴下される。このとき、補助パターン１０Ｂの所定領域へはＲＬＴ相当の膜厚でＮＩＬレジスト３６が滴下される。
補助パターン１０Ｂ上でＮＩＬレジスト３６が滴下される位置は、例えば、デバイス動作に不要な領域である。例えば、ＮＩＬレジスト３６が滴下される位置は、テンプレートＴ１が押印された際にテンプレートＴ１パターンがＮＩＬレジスト３６に接触しない位置である。これにより、補助パターン１０ＢにＮＩＬレジスト３６が残った場合であっても、デバイス動作に影響を与えることがない。なお、ＴＥＯＳ３２Ｂよりも下側の層でマークなどが形成済みの領域であっても、マークが使用済みのものであれば、ＮＩＬレジスト３６の滴下位置に設定されてもよい。
ＮＩＬレジスト３６が滴下された後、テンプレートＴ１がＮＩＬレジスト３６に接触させられる。この場合において、ウェハＷＡには、補助パターン１０Ｅが形成されているので、テンプレートＴ１がウェハＷＡの外周領域１５でウェハＷＡと接触することを防止できる。この結果、ウェハＷＡとテンプレートＴ１との位置合わせ位置精度が向上し、所望の素子性能を得ることが可能となる。
テンプレートＴ１がＮＩＬレジスト３６に押し当てられて、テンプレートＴ１パターン内にＮＩＬレジスト３６が充填されるとＮＩＬレジスト３６が硬化させられる。このように、補助パターン１０Ｅ上にＮＩＬレジスト３６が配置される場合には、ＮＩＬレジスト３６が硬化させられる。一方、テンプレートＴ１とウェハＷＡとの接触面積を減らすだけでよい場合には、補助パターン１０Ｅ上へのＮＩＬレジスト３６の配置を行わなくてもよい。この場合、補助パターン１０Ｅが形成される位置は、テンプレートＴ１が押印された際にテンプレートＴ１パターンが補助パターン１０Ｅに接触しない位置としておく。これにより、テンプレートＴ１と補助パターン１０Ｅとが接触した場合であっても、デバイス動作に影響を与えることがない。
ＮＩＬレジスト３６が硬化させられた後、テンプレートＴ１がＮＩＬレジスト３６から離型される。この後、補助パターン領域１６上のＮＩＬレジスト３６と密着膜とが除去される。そして、素子形成領域１１上のＮＩＬレジスト３６（レジストパターン凸部）を加工マスクとして、ＳＯＧ３５がＤｒｙエッチング加工される。このときのＤｒｙエッチング条件（エッチングガス）は、ハロゲン化炭素、ハロゲン化水素、ハロゲン化炭化水素、水素などの混合ガスの中から適切な条件が選択される。ＳＯＧ加工段階において、ＳＯＧ３５が存在しない領域（外周領域１５など）、特に補助パターン領域１６は、ＳＯＣ３４の膜厚が素子形成領域１１よりも低減する。
ウェハＷＡ上では、ＳＯＧ３５がＤｒｙエッチング加工されることによって、ＳＯＧパターンが形成される。このＳＯＧパターンを加工マスクとして、ＳＯＣ３４が加工されることにより、ＳＯＣパターンが形成される。ＳＯＣ３４の加工には、主に酸素系のガス系が用いられる。
さらに、ＳＯＣパターンを加工マスクとして、ａＳｉ３３Ａが加工される。ａＳｉ３３Ａが加工される際には、その下層のＴＥＯＳ３２Ｂに対して加工耐性が高いＤｒｙエッチング条件が用いられる。また、ａＳｉ３３Ａの加工処理後に酸素系ガスによって、ＳＯＣ３４が除去される。このとき、適切な除去条件が用いられることで、この段階において、補助パターン領域１６のａＳｉ３３Ａを除去することが可能となる。これにより、図１１の（ｃ）に示すように、ＴＥＯＳ３２Ｂ上には、素子形成領域１１のａＳｉ（ａＳｉ加工パターン３３Ｂ）のみが残される。ａＳｉ加工パターン３３Ｂは、素子形成領域１１上のＮＩＬレジスト３６と同様の位置に形成される。
この後、ａＳｉ加工パターン３３Ｂを加工マスクとして、ＴＥＯＳ３２Ｂが加工される。これにより、図１１の（ｄ）に示すように、ＴＥＯＳ３２ＢがＴＥＯＳ加工パターン３２Ｃとなる。ＴＥＯＳ加工パターン３２Ｃは、ａＳｉ加工パターン３３Ｂと同様の位置に形成される。ＴＥＯＳ加工パターン３２Ｃが形成される際には、適切な加工条件が選択されることで、ＴＥＯＳ加工パターン３２Ｃの形成段階で補助パターン１０Ｅを除去することが可能となる。なお、補助パターン１０Ｅは、この後の工程で除去されてもよい。
ところで、初期段差の高さＨ１が所定値よりも高い場合には、補助パターン１０ＥがＴＥＯＳ加工パターン３２Ｃの形成段階で残る場合がある。この場合の解決方法の一例について説明する。
具体的には、ＴＥＯＳ３２Ａの代わりに、第１のＴＥＯＳと第２のＴＥＯＳとが用いられる。第１のＴＥＯＳは、初期設定された所望の膜厚を有し、第２のＴＥＯＳは、高さＨ１の膜厚を有している。これにより、第１のＴＥＯＳと第２のＴＥＯＳとを積層した膜は、ＴＥＯＳ３２Ａと同様の膜厚を有している。また、第２のＴＥＯＳには、第１のＴＥＯＳよりも加工時の加工耐性が相対的に弱い膜が用いられる。
第２のＴＥＯＳを成膜する際には、第１のＴＥＯＳを製膜する際よりも成膜温度が下げられる。これにより、第２のＴＥＯＳは、第１のＴＥＯＳよりもＳｉ−Ｈ結合やＳｉのダングリングボンドが増加する。この結果、補助パターン１０ＥとしてのＴＥＯＳ加工パターン３２Ｃの上部が除去されやすくなり、所定工程における補助パターン１０Ｅの除去が容易となる。
なお、本実施形態の膜種、膜種の組合せ、加工条件は一例であり、作製する素子の構造およびレイヤに応じて適切な変更が可能である。例えば、第２のアモルファスシリコン膜であるａＳｉ３３Ａは、ポリシリコン膜、Ｗ（タングステン）などの金属膜、ＳｉＮ膜などであってもよい。また、ＴＥＯＳ３２Ａは、ＢＳＧ膜などの他の酸化膜であってもよい。また、エッチング条件も同様に、必ずしもＤｒｙエッチングに限定されるものではない。また、Ｄｒｙエッチング後には、適宜洗浄工程、Ｗｅｔエッチングなどが加えられてもよい。
このように第５の実施形態によれば、ウェハＷＡに形成済みの膜を用いて補助パターン１０Ｅを形成することが可能となる。そして、補助パターン１０Ｅを用いることによって、テンプレートＴ１とウェハＷＡとの間の位置合わせ精度を向上させることが可能となる。
（第６の実施形態）
つぎに、図１２および図１３を用いて第６の実施形態について説明する。第６の実施形態では、第５の実施形態で説明した処理に加えて、第２のａＳｉの成膜工程後に、第２のＴＥＯＳである犠牲ＴＥＯＳが成膜される。そして、犠牲ＴＥＯＳへＣＭＰが行われ、その後、犠牲ＴＥＯＳの除去処理が行われる。本実施形態では、補助パターン形成の際の露光処理において素子形成領域１１側へ位置ずれが発生した場合の処理について説明する。
図１２は、第６の実施形態に係るインプリント工程の処理手順（１）を説明するための図である。また、図１３は、第６の実施形態に係るインプリント工程の処理手順（２）を説明するための図である。なお、図１２および図１３の各処理のうち図１０および図１１で説明した処理と同様の処理については、重複する説明は省略する。
図１２および図１３では、インプリント工程におけるウェハＷＡなどの断面図を示している。なお、図１２および図１３では、ウェハＷＡ上の第１のアモルファスシリコン膜（ａＳｉ３１）よりも下層側の膜の図示を省略している。また、図１２および図１３では、素子形成領域１１と外周領域１５との間の段差を模式的に示している。
図１０の（ａ）で説明したように、ウェハＷＡ上にａＳｉ３１が配置された時点で、ウェハＷＡの外周部に高さＨ１の初期段差が発生する場合がある。この場合、ａＳｉ３１上には、ＴＥＯＳ３２Ａｘが配置される。ＴＥＯＳ３２Ａｘは、図１０の（ｂ）に示したＴＥＯＳ３２Ａと同様の膜である。
この後、図１２の（ａ）に示すように、ＴＥＯＳ３２Ａｘが形成されたウェハＷＡの補助パターン領域１６に対して、加工マスク（レジストパターン）３０Ｂｘが形成される。加工マスク３０Ｂｘは、図１０の（ｂ）に示した加工マスク３０Ａと同様のパターンであるが、加工マスク３０Ｂｘには、位置ずれが発生している。具体的には、加工マスク３０Ｂｘは、素子形成領域１１側に形成位置がずれている。
この状態で加工マスク３０ＢｘがＴＥＯＳ３２Ａｘに転写されると、図１２の（ｂ）に示すように、補助パターン１０Ｆが形成されるとともに、素子形成領域１１に角構造（凸部４１）が発生する。補助パターン１０Ｆは、補助パターン１０Ｅと同様のパターンである。凸部４１は、素子形成領域１１と補助パターン領域１６との境界近傍に形成される。
この後、加工マスク３０ＢｘがウェハＷＡ上から除去される。これにより、ウェハＷＡ上の全面でＴＥＯＳ３２Ｂｘが露出する。そして、図１２の（ｃ）に示すように、ＴＥＯＳ３２Ｂｘ上に、第３のａＳｉ膜（ここではａＳｉ４３Ａｘ）が配置される。
さらに、図１２の（ｄ）に示すように、ａＳｉ４３Ａｘ上に犠牲ＴＥＯＳ５０ｘが積層される。この後、犠牲ＴＥＯＳ５０ｘがＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理され、ウェハＷＡの最上面が平坦化される。
これにより、図１２の（ｅ）に示すように、凸部４１を構成するａＳｉ４３ＡｘとＴＥＯＳ３２Ｂｘが犠牲ＴＥＯＳ５１ｘと同等の高さに削られる。ＣＭＰ後は、犠牲ＴＥＯＳ５１ｘの最上面以外に、前記凸部４１においてａＳｉ４３Ｂｘの最上面と、ＴＥＯＳ３２Ｃｘの最上面が露出する。犠牲ＴＥＯＳ５０ｘのＣＭＰ量は、ａＳｉ４３Ｂｘの基板平行部にスクラッチが入らないように設定することが第一の要件である。
この後、ウェハＷＡが全面エッチングされ、犠牲ＴＥＯＳ５１ｘが除去される。具体的には、犠牲ＴＥＯＳ５１ｘを溶解するが、ａＳｉ４３Ｂｘを溶解しない、ＤＨＦによるウェットエッチングおよび純水等による洗浄処理が望ましい。この結果、図１３の（ａ）に示すように、犠牲ＴＥＯＳ５１ｘが剥離される。また、ＴＥＯＳ３２Ｃｘのうち、ａＳｉ４３Ｂｘの配置されていない凸部４１の下部側部分がエッチングされる。
凸部４１の外周ではＣＭＰ後の犠牲ＴＥＯＳ５１ｘの厚さ相当のａＳｉ４３Ｂｘの凸構造が残留する。ＳＯＣ膜の塗布によって平坦化されることが、犠牲ＴＥＯＳ５０ｘのＣＭＰ量を設定する第二の要件である。
そして、図１３の（ｂ）に示すように、ａＳｉ４３Ｂｘ上にＳＯＣ膜であるＳＯＣ４４ｘ、ＳＯＧ膜であるＳＯＧ４５ｘ、密着膜（図示せず）が形成される。ＳＯＣ４４ｘは、ａＳｉ４３Ｂｘ上の略全面に配置される。ＳＯＧ４５ｘの形成範囲は、素子形成領域１１と同じ範囲である。
この後、図１１の（ｂ）で説明した処理と同様に、補助パターン１０Ｆの上層側と素子形成領域１１とにＮＩＬレジスト４６ｘが滴下される。そして、図１３の（ｃ）に示すように、テンプレートＴ１がＮＩＬレジスト４６ｘに押し当てられて、テンプレートＴ１パターン内にＮＩＬレジスト４６ｘが充填される。この状態で、ＮＩＬレジスト４６ｘが硬化させられる。そして、テンプレートＴ１がＮＩＬレジスト４６ｘから離型される。
さらに、補助パターン領域１６上のＮＩＬレジスト４６ｘと密着膜とが除去される。そして、素子形成領域１１上のＮＩＬレジスト４６ｘ（レジストパターン凸部）を加工マスクとして、ＳＯＧ４５ｘがＤｒｙエッチング加工される。これにより、ＳＯＧパターンが形成される。このＳＯＧパターンを加工マスクとして、ＳＯＣ４４ｘが加工される。これにより、ＳＯＣパターンが形成される。
また、ＳＯＣパターンを加工マスクとして、ａＳｉ４３Ｂｘが加工される。なお、ＳＯＧ４５ｘ、ＳＯＣ４４ｘ、ａＳｉ４３Ｂｘは、第５の実施形態で説明したＳＯＧ３５、ＳＯＣ３４、ａＳｉ加工パターン３３Ｂと同様の処理によって形成される。
これにより、図１３の（ｄ）に示すように、ＴＥＯＳ３２Ｃｘ上には、素子形成領域１１のａＳｉ（ａＳｉ加工パターン４３Ｃｘ）のみが残される。ａＳｉ加工パターン４３Ｃｘは、ａＳｉ加工パターン３３Ｂと同様のパターンである。
この後、ａＳｉ加工パターン４３Ｃｘを加工マスクとして、ＴＥＯＳ３２Ｃｘが加工される。ＴＥＯＳ３２Ｃｘは、第５の実施形態で説明したＴＥＯＳ３２Ｂと同様の処理によって加工される。これにより、図１３の（ｅ）に示すように、ＴＥＯＳ３２ＣｘがＴＥＯＳ加工パターン３２Ｅｘとなる。ＴＥＯＳ加工パターン３２Ｅｘは、ＴＥＯＳ加工パターン３２Ｃと同様のパターンである。
なお、本実施形態では、犠牲ＴＥＯＳ５０ｘ上からＣＭＰが実行される場合について説明したが、犠牲ＴＥＯＳ５０ｘを配置することなく、ａＳｉ４３Ａｘ上からＣＭＰが実行されてもよい。
このように第６の実施形態によれば、犠牲ＴＥＯＳ５０ｘを用いてウェハＷＡの平坦化を行うので、補助パターン１０Ｆを形成する際の露光処理において素子形成領域１１側に位置ずれが発生した場合であっても、不要な凹凸パターンが形成されることを防止できる。また、第１、第３または第４の実施形態で説明した補助パターン形成方法が第６の実施形態に適用された場合も、第６の実施形態と同様の効果を奏する。
（第７の実施形態）
つぎに、図１４および図１５を用いて第７の実施形態について説明する。第７の実施形態では、第６の実施形態で説明した処理と同様の処理が行われる。本実施形態では、補助パターン形成の際の露光処理において補助パターン領域１６側に位置ずれが発生した場合について説明する。
図１４は、第７の実施形態に係るインプリント工程の処理手順（１）を説明するための図である。また、図１５は、第７の実施形態に係るインプリント工程の処理手順（２）を説明するための図である。なお、図１４および図１５の各処理のうち図１２〜図１４で説明した処理と同様の処理については、重複する説明は省略する。
図１４および図１５では、インプリント工程におけるウェハＷＡなどの断面図を示している。なお、図１４および図１５では、ウェハＷＡ上の第１のアモルファスシリコン膜（ａＳｉ３１）よりも下層側の膜の図示を省略している。また、図１４および図１５では、素子形成領域１１と外周領域１５との間の段差を模式的に示している。
図１０の（ａ）で説明したように、ウェハＷＡ上にａＳｉ３１が配置された時点で、ウェハＷＡの外周部に高さＨ１の初期段差が発生する場合がある。この場合、ａＳｉ３１上には、ＴＥＯＳ３２Ａｙが配置される。ＴＥＯＳ３２Ａｙは、図１０の（ｂ）に示したＴＥＯＳ３２Ａと同様の膜である。
この後、図１４の（ａ）に示すように、ＴＥＯＳ３２Ａｙが形成されたウェハＷＡの補助パターン領域１６に対して、加工マスク（レジストパターン）３０Ｂｙが形成される。加工マスク３０Ｂｙは、図１０の（ｃ）に示した加工マスク３０Ａと同様のパターンであるが、加工マスク３０Ｂｙには、位置ずれが発生している。具体的には、加工マスク３０Ｂｙは、補助パターン領域１６側に形成位置がずれている。
この状態で加工マスク３０ＢｙがＴＥＯＳ３２Ａｙに転写されると、図１４の（ｂ）に示すように、補助パターン１０Ｇが形成されるとともに、補助パターン領域１６にくぼみ構造（凹部４２）が発生する。凹部４２は、素子形成領域１１と補助パターン領域１６との境界近傍に形成される。補助パターン１０Ｇは、補助パターン１０Ｅ，１０Ｆと同様のパターンである。
この後、加工マスク３０ＢｙがウェハＷＡ上から除去される。これにより、ウェハＷＡ上でＴＥＯＳ３２Ｂｙの全面が露出する。そして、図１４の（ｃ）に示すように、ＴＥＯＳ３２Ｂｙ上に、第４のアモルファスシリコン膜（以下、ａＳｉ４３Ａｙという）が配置される。
さらに、図１４の（ｄ）に示すように、ａＳｉ４３Ａｙ上に犠牲ＴＥＯＳ５０ｙが積層される。この後、犠牲ＴＥＯＳ５０ｙがＣＭＰ処理される、ウェハＷＡの最上面が平坦化される。
これにより、図１４の（ｅ）に示すように、ウェハＷＡの最上面において、平坦化された犠牲ＴＥＯＳ５１ｙの最上面が露出する。犠牲ＴＥＯＳ５１ｘのＣＭＰ量は、ａＳｉ４３Ａｙの基板平行部にスクラッチが入らないように設定することが要件である。
この後、ウェハＷＡが全面エッチングされ、犠牲ＴＥＯＳ５１ｙが除去される。具体的には、犠牲ＴＥＯＳ５１ｙを溶解するが、ａＳｉ４３Ａｙを溶解しない、ＤＨＦによるウェットエッチングおよび純水等による洗浄処理が望ましい。この結果、図１５の（ａ）に示すように、犠牲ＴＥＯＳ５１ｙが剥離される。また、素子形成領域１１では、ａＳｉ４３Ａｙが残る。これにより、素子形成領域１１および補助パターン領域１６でａＳｉ４３Ａｙが露出する。
そして、図１５の（ｂ）に示すように、ａＳｉ４３Ａｙ上にＳＯＣ４４ｙ、ＳＯＧ４５ｙ、密着膜（図示せず）が形成される。ＳＯＣ４４ｙ、ＳＯＧ４５ｙは、それぞれＳＯＣ４４ｘ、ＳＯＧ４５ｘと同様の膜である。
この後、図１１の（ｂ）で説明した処理と同様に、補助パターン１０Ｇの上層側と素子形成領域１１とにＮＩＬレジスト４６ｙが滴下される。そして、図１５の（ｃ）に示すように、テンプレートＴ１がＮＩＬレジスト４６ｙに押し当てられて、テンプレートＴ１パターン内にＮＩＬレジスト４６ｙが充填される。この状態で、ＮＩＬレジスト４６ｙが硬化させられる。そして、テンプレートＴ１がＮＩＬレジスト４６ｙから離型される。
さらに、補助パターン領域１６上のＮＩＬレジスト４６ｙと密着膜とが除去される。そして、第５の実施形態で説明したＳＯＧ３５、ＳＯＣ３４、ａＳｉ加工パターン３３Ａと同様の処理によって、ＳＯＧ４５ｙ、ＳＯＣ４４ｙ、ａＳｉ４３Ａｙが加工される。
これにより、図１５の（ｄ）に示すように、ＴＥＯＳ３２Ｂｙ上には、素子形成領域１１のａＳｉ（ａＳｉ加工パターン４３Ｃｙ）のみが残される。ａＳｉ加工パターン４３Ｃｙは、ａＳｉ加工パターン３３Ｂと同様のパターンである。
この後、ａＳｉ加工パターン４３Ｃｙを加工マスクとして、ＴＥＯＳ３２Ｂｙが加工される。ＴＥＯＳ３２Ｂｙは、第５の実施形態で説明したＴＥＯＳ３２と同様の処理によって加工される。これにより、図１５の（ｅ）に示すように、ＴＥＯＳ３２ＢｙがＴＥＯＳ加工パターン３２Ｃｙとなる。ＴＥＯＳ加工パターン３２Ｃｙは、ＴＥＯＳ加工パターン３２Ｃと同様のパターンである。なお、凹部４２は、第５の実施形態で説明した処理が実行されることによっても除去可能である。
このように第７の実施形態によれば、犠牲ＴＥＯＳ５０ｙを用いてウェハＷＡの平坦化を行うので、補助パターン１０Ｇを形成する際の露光処理において補助パターン領域１６側に位置ずれが発生した場合であっても、不要な凹凸パターンが形成されることを防止できる。また、第１、第３または第４の実施形態で説明した補助パターン形成方法が第７の実施形態に適用された場合も、第７の実施形態と同様の効果を奏する。
インプリント工程では、テンプレートＴ１のレジストへの押印時に、押印によって湾曲したテンプレートＴ１が、ウェハの外周領域においてウェハと接触する場合がある。これは、ウェハに対するテンプレートＴ１の相対移動時の抵抗原因の１つであると考えられる。テンプレートＴ１とウェハとの間の位置合わせ精度が必要なスペックに未達である場合、製造された素子が所望の動作を実行できない場合がある。また、製造工程において意図しない装置汚染が発生し、製造設備や素子が動作不能となる可能性がある。
第１〜第７の実施形態では、外周領域１５に補助パターン１０Ａ〜１０Ｇの何れかを形成しているので、テンプレートＴ１とウェハＷＡとの間の接触抵抗を減らすことが可能となる。したがって、テンプレートＴ１とウェハＷＡとの間の位置合わせ精度を向上させることが可能となる。また、外周領域１５において、テンプレートＴ１とウェハＷＡとの衝突が発生しなくなるので、テンプレートＴ１の破損を防止することが可能となる。なお、ウェハＷＡへは、第１〜第７の実施形態で説明した処理を組合せてインプリントが実行されてもよい。
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。
１０Ａ〜１０Ｇ…補助パターン、１１…素子形成領域、１２…外端領域、１５…外周領域、１６…補助パターン領域、１９…柱状補助パターン、２２…不完全ショット、２６…ショットパターン、２５Ａ，２５Ｂ…ショット、３０Ａ，３０Ｂｘ，３０Ｂｙ…加工マスク、３２Ｃ，３２Ｃｙ，３２Ｅｘ…ＴＥＯＳ加工パターン、３６，４６ｘ，４６ｙ…ＮＩＬレジスト、４１…凸部、４２…凹部、５０ｘ，５０ｙ，５１ｘ，５１ｙ…犠牲ＴＥＯＳ、Ｔ１…テンプレート、ＷＡ…ウェハ。

Claims (12)

  1. 基板上で中央領域よりも高さが低い外周領域の少なくとも一部に対して、所定の高さを有した補助パターンを形成する補助パターン形成ステップと、
    前記中央領域の一部と前記外周領域の一部とを含むショット領域に、テンプレートを用いてインプリント処理を実行するインプリントステップと、
    を含み、
    前記補助パターンの高さは、前記中央領域と前記外周領域との高さの差と同じであることを特徴とするパターン形成方法。
  2. 前記補助パターンは、円環状の上面形状を有していることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
  3. 前記補助パターンは、複数の孤立パターンであることを特徴とする請求項１または２に記載のパターン形成方法。
  4. 前記補助パターンは、フォトリソグラフィー処理を用いて形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のパターン形成方法。
  5. 前記補助パターンは、薬液塗布処理を用いて形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のパターン形成方法。
  6. 前記インプリントステップでは、素子領域および前記補助パターンの上面にインプリントレジストが配置され、前記インプリントレジストに前記テンプレートが接触させられることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のパターン形成方法。
  7. 前記補助パターンの上面で前記インプリントレジストが配置される位置は、デバイス動作に影響を与えることがない位置であることを特徴とする請求項６に記載のパターン形成方法。
  8. 前記インプリントステップでは、前記補助パターンの上面にインプリントレジストが配置されず且つ素子領域の上面にインプリントレジストが配置され、前記インプリントレジストに前記テンプレートが接触させられることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のパターン形成方法。
  9. 前記補助パターンが形成される位置は、デバイス動作に影響を与えることがない位置であることを特徴とする請求項８に記載のパターン形成方法。
  10. 前記補助パターン形成ステップは、
    前記補助パターン上に犠牲膜を配置する配置ステップと、
    前記犠牲膜へのＣＭＰステップと、
    前記犠牲膜の除去ステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１〜４，６〜９のいずれか１つに記載のパターン形成方法。
  11. 基板上で中央領域よりも高さが低い外周領域の少なくとも一部に対して、所定の高さを有した補助パターンを形成する補助パターン形成ステップと、
    前記中央領域の一部と前記外周領域の一部とを含むショット領域に、テンプレートを用いてインプリント処理を実行するインプリントステップと、
    を含み、
    前記インプリントステップでは、素子領域および前記補助パターンの上面にインプリントレジストが配置され、前記インプリントレジストに前記テンプレートが接触させられることを特徴とするパターン形成方法。
  12. 基板上で中央領域よりも高さが低い外周領域の少なくとも一部に対して、所定の高さを有した補助パターンを形成する補助パターン形成ステップと、
    前記中央領域の一部と前記外周領域の一部とを含むショット領域に、テンプレートを用いてインプリント処理を実行するインプリントステップと、
    を含み、
    前記補助パターン形成ステップは、
    前記補助パターン上に犠牲膜を配置する配置ステップと、
    前記犠牲膜へのＣＭＰステップと、
    前記犠牲膜の除去ステップと、
    を含むことを特徴とするパターン形成方法。
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