JP6542141B2 - パターン形成方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、パターン形成方法に関する。

ＮＩＬ（Nano-Imprint Lithography）は、基板上のレジストにテンプレートを直接接触させるパターン形成方法である。ＮＩＬでは、平坦な基板に対しては良好な接触状態を保てるので、基板とテンプレートとを精度良く重ね合わせることが容易である。一方、段差を有した基板に対しては、良好な重ね合せ精度を得ることが困難であった。

特に、基板の外周部は、種々の工程を経ることによって大きな段差が発生しやすい。このため、基板の外周部であっても、インプリント処理で形成するパターンと基板とを精度良く重ね合わせることが望まれる。

特開平９−１６７７５３号公報

本発明が解決しようとする課題は、基板と形成するパターンとを精度良く重ね合わ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、塗布ステップと、露光ステップと、硬化ステップと、パターン形成ステップと、を含んでいる。前記塗布ステップでは、基板上にＵＶ硬化樹脂を塗布する。また、前記露光ステップでは、前記基板を回転させながら前記ＵＶ硬化樹脂に露光光を照射する。また、前記硬化ステップでは、前記ＵＶ硬化樹脂を硬化させる。そして、前記パターン形成ステップでは、前記ＵＶ硬化樹脂の上層側にインプリント処理によってパターンを形成する。さらに、前記露光ステップでは、前記基板の中央部に配置されたＵＶ硬化樹脂に前記露光光を照射し、前記硬化ステップでは、前記基板の中央部に配置されたＵＶ硬化樹脂を硬化させる。

図１は、基板の構成を示す上面図である。 図２は、ショットおよびチップ領域の構成を示す上面図である。 図３は、第１の実施形態に係る基板平坦化処理を説明するための図である。 図４は、第１の実施形態に係るパターン形成処理手順を説明するための図である。 図５は、インプリント工程の処理手順を説明するための図である。 図６は、第２の実施形態に係る基板平坦化処理を説明するための図である。 図７−１は、第２の実施形態に係るパターン形成処理手順を説明するための図（１）である。 図７−２は、第２の実施形態に係るパターン形成処理手順を説明するための図（２）である。 図８は、露光工程における位置合わせ処理を説明するための図である。 図９は、光強度分布とレジストパターン形状との関係を説明するための図である。 図１０は、第２の実施形態に係る塗布装置の構成を模式的に示す断面図である。

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、基板の構成を示す上面図である。図１では、ウエハなどの基板１００に設定されるショットの上面図を示している。基板１００上にマス目で示される矩形状の領域がショット１０１である。ショット１０１は、フォトリソグラフィ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。換言すると、ショット１０１は、１回の露光で露光可能な領域または１回の押当でインプリント可能な領域である。

ショット１０１内には少なくとも１個、場合によっては複数の半導体デバイス（半導体チップ）が配置されている。基板１００の外端領域（外周部分）には、傾斜によって段差となっている領域（以下、ベベル領域６２という）がある。また、基板１００の中央領域は、素子の形成される領域（以下、素子形成領域６１という）である。基板１００において、素子形成領域６１以外の領域が、ベベル領域６２である。素子形成領域６１は、円形状の領域であり、ベベル領域６２は円環状の領域である。

ショット１０１のうち、基板１００の内周側に配置されているものは、ショット１０１の全領域が素子形成領域６１内に入っている。一方、ショット１０１のうち、基板１００の外側に配置されているものの中には、ショット１０１の一部の領域が素子形成領域６１からはみ出しているものがある。換言すると、ショット１０１には、全領域が素子形成領域６１内に入っているものと、一部の領域のみが素子形成領域６１内に入っているものとがある。

ショット１０１のうち、ベベル領域６２と重なる領域は、シンナーなどによって膜が除去される。このため、ベベル領域６２は、素子形成領域６１よりも膜が薄くなっている。この結果、ベベル領域６２には傾斜が発生している。本実施形態では、素子形成領域６１に発生している段差（凹凸）を解消するよう基板１００上に膜が形成される。

図２は、ショットおよびチップ領域の構成を示す上面図である。図２の（ａ）では、ショット１０１の上面図を示しており、図２の（ｂ）では、チップ領域２００Ｘの上面図を示している。

図２の（ａ）に示すように、ショット１０１は、複数のチップ領域を有している。ここでは、ショット１０１が、チップ領域２００Ａ〜２００Ｆを有している場合を示している。各チップ領域２００Ａ〜２００Ｆは、デバイス形成領域２０１と、周辺領域２０２とを有している。

チップ領域２００Ａ〜２００Ｆは、矩形状の領域である。また、各デバイス形成領域２０１は、矩形状の領域である。また、各周辺領域２０２は、矩形環状の領域である。各デバイス形成領域２０１は、チップ領域２００Ａ〜２００Ｆの中央部に配置されている。また、各周辺領域２０２は、チップ領域２００Ａ〜２００Ｆの外周部（デバイス形成領域２０１よりも外側）に配置されている。デバイス形成領域２０１は、半導体デバイスが形成される領域である。また、周辺領域２０２は、テストパターンなどが形成される領域である。

図２の（ｂ）に示すチップ領域２００Ｘは、チップ領域２００Ａ〜２００Ｆの何れかである。チップ領域２００Ｘは、デバイス形成領域２０１と、周辺領域２０２とを有している。周辺領域２０２は、基板表面（最上面）の領域であり、デバイス形成領域２０１は、周辺領域２０２よりも基板１００が所定の深さだけ掘り込まれた領域である。

デバイス形成領域２０１は、周辺領域２０２から第１の深さ（例えば、５０ｎｍ）だけ掘り込まれた第１領域２０１Ａと、周辺領域２０２から第２の深さ（例えば、１００ｎｍ）だけ掘り込まれた第２領域２０１Ｂとを含んで構成されている。このように、ショット１０１は、基板１００上で種々の深さを有している。

つぎに、本実施形態の基板平坦化処理手順について説明する。図３は、第１の実施形態に係る基板平坦化処理を説明するための図である。図３では、基板１００などの斜視図を示している。

（図３の（ａ））
基板１００の平坦化が行なわれる際には、基板１００上にＵＶ（ultraviolet）硬化樹脂３０１Ａなどのレジストが滴下される。ＵＶ硬化樹脂３０１Ａは、ＵＶ光が照射されることによって硬化する樹脂を含んでいる。本実施形態のＵＶ硬化樹脂３０１Ａは、例えば、アクリル酸モノマーを主成分としたものである。ＵＶ硬化樹脂３０１Ａは、溶媒を含まない状態でも液体となっている。ＵＶ硬化樹脂３０１Ａは、例えば、基板１００の中央部に滴下される。

（図３の（ｂ））
この後、基板１００が回転させられる。なお、基板１００を回転させた状態でＵＶ硬化樹脂３０１Ａが基板１００上に滴下されてもよい。基板１００が回転することにより、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａは、基板１００上で広がる。また、余分なＵＶ硬化樹脂３０１Ａは、基板１００の外部にはじき出される。

（図３の（ｃ））
ＵＶ硬化樹脂３０１Ａが基板１００上で広がっている間に、基板１００が回転させられながら、ＵＶ照射機構５０ＸがＵＶ光などの露光光５１Ｘを基板１００に照射する。このとき、基板１００の回転とＵＶ照射機構５０Ｘによる露光光５１Ｘの照射とが維持された状態で、ＵＶ照射機構５０Ｘは、基板１００の中心位置（中心側）から外周側へ向かって移動する。換言すると、基板１００の中心位置から外側へ向かって、露光光５１Ｘの照射位置が移動される。このように、ＵＶ照射機構５０Ｘは、露光光５１Ｘの照射位置を基板１００の外周側に移動させながら露光光５１Ｘを照射する。これにより、基板１００の上面全体に露光光５１Ｘが照射される。この結果、基板１００上のＵＶ硬化樹脂３０１Ａが硬化する。このように、本実施形態では、基板１００を回転させながらＵＶ硬化樹脂３０１Ａを露光光５１Ｘで硬化させる。

なお、ＵＶ照射機構５０Ｘは、基板１００の外周側から中心位置（中心側）へ向かって移動しながら露光光５１Ｘを照射してもよい。換言すると、基板１００の外側から中心位置へ向かって、露光光５１Ｘの照射位置が移動される。この場合も、基板１００の上面全体に露光光５１Ｘが照射される。このように、ＵＶ照射機構５０Ｘは、露光光５１Ｘの照射位置を基板１００の中心側に移動させながら露光光５１Ｘを照射してもよい。なお、露光光５１Ｘの照射位置を移動させる場合、基板１００のベベル領域６２は、露光光５１Ｘが照射されなくてもよい。

また、ＵＶ照射機構５０Ｘは、移動することなく、固定位置から基板１００の上面全体に露光光５１Ｘを一括照射してもよい。基板１００の上面全体に露光光５１Ｘが照射されることにより、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａが基板１００上で硬化する。ＵＶ照射機構５０Ｘが、固定位置から基板１００の上面全体に露光光５１Ｘを一括照射する場合も、基板１００のベベル領域６２は、露光光５１Ｘが照射されなくてもよい。この場合、例えば、ベベル領域６２に露光光５１Ｘが照射されないマスクなどが用いられる。

（図３の（ｄ））
図３の（ｄ）では、硬化したＵＶ硬化樹脂３０１ＡをＵＶ硬化樹脂３０１Ｂとして図示している。露光されず硬化していないベベル領域６２のＵＶ硬化樹脂３０１Ａに対しては、エッジカット用の除去液などが塗布される。

具体的には、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａが基板１００上で硬化してＵＶ硬化樹脂３０１Ｂとなった後、基板１００が回転させられながら、ノズル５５がシンナー５６をベベル領域６２上のＵＶ硬化樹脂３０１Ａに滴下する。基板１００が回転しているので、余分なシンナー５６は、基板１００の外部にはじき出される。シンナー５６がベベル領域６２上に塗布されることにより、硬化していないＵＶ硬化樹脂３０１Ａが基板１００上から除去される。

なお、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａは、シンナー剥離をしなくても、所定時間（例えば５分以上）放置すれば、未露光部（未硬化部）が蒸散する。本実施形態では、処理時間を短縮するために、シンナー５６による剥離工程を入れたが、このシンナー５６による剥離工程は省略されてもよい。

（図３の（ｅ））
基板１００の外周部から硬化していないＵＶ硬化樹脂３０１Ａが除去された後、基板１００は加熱される。この加熱により、加熱無しの場合よりも、ＵＶ硬化樹脂３０１Ｂが強固になる。なお、基板１００への加熱処理は省略してもよい。

図４は、第１の実施形態に係るパターン形成処理手順を説明するための図である。図４では、基板１００の中央部（素子形成領域６１）における断面図を示している。基板１００上にパターンが形成される際には、図３で説明した基板１００の平坦化処理が行われた後に、基板１００にインプリント処理が行われる。

（図４の（ａ））
基板１００上には、種々の膜が形成されている。ここでは、基板１００上に被加工膜２０が形成されている場合を示している。基板１００では、凹凸構造である段差１０Ａが発生している。この段差１０Ａ上に被加工膜２０が形成されることにより、被加工膜２０も段差１１Ａを有している。

段差１０Ａ，１１Ａは、半導体デバイスの製造過程で形成された段差である。段差１０Ａは、例えば１００ｎｍである。段差１１Ａは、段差１０Ａと略同じ高さ（１００ｎｍ）であり、段差１０Ａと略同じ位置に形成される。このように、被加工膜２０の表面には、基板１００の段差１０Ａを反映した段差１１Ａが形成される。

（図４の（ｂ））
被加工膜２０が形成された後、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａの塗布工程が行われる。この工程では、基板１００の上面全体に、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａが回転塗布される。ＵＶ硬化樹脂３０１Ａの膜厚は、段差１１Ａの高さよりも厚い、例えば、２００ｎｍである。

ＵＶ硬化樹脂３０１Ａは、基板１００が回転している間は、遠心力によって、その表面が平滑に保たれる。基板１００は、段差１１Ａの影響は受けるが、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａが蒸発する溶媒を含んでいないこと、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａが段差１１Ａよりも厚いことから、基板１００が回転している間は、その表面が平滑に保たれる。これにより、基板１００が回転している間は、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａの段差１１Ａの上側における凹凸は、元々あった段差１１Ａよりも小さくなる。

（図４の（ｃ））
ＵＶ硬化樹脂３０１Ａが塗布された後、基板１００を回転させたままの状態で、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａ上に、露光光５１Ｘが照射される。例えば、露光光５１Ｘとして、ｉ線ステッパと同じ露光波長（約３６５ｎｍ）の光などが用いられる。この露光光５１Ｘの照射によって、基板１００上のＵＶ硬化樹脂３０１Ａが硬化する。

なお、基板１００上にＵＶ硬化樹脂３０１Ａを塗布し露光する塗布・露光工程では、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａの表面にＨｅ（ヘリウム）やＮ₂（窒素）などの不活性ガスを吹き付けることが望ましい。基板１００を回転させながら、不活性ガスを基板１００の上面に吹き付けると、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａの表面に不活性ガスの膜が形成され、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａが露光された際の硬化反応を効率的に行うことができる。

（図４の（ｄ））
図４の（ｄ）では、硬化したＵＶ硬化樹脂３０１ＡをＵＶ硬化樹脂３０１Ｂとして図示している。この後、基板１００が回転させられながら、シンナー５６がベベル領域６２上に滴下される。さらに、基板１００が加熱される。

このように、本実施形態では、基板１００を回転させた状態で、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａを基板１００上で広げながら、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａが露光光５１Ｘで硬化させられる。これにより、基板１００が平坦化される。なお、本実施形態の平坦化処理は、複数回繰り返されてもよい。

（図４の（ｅ））
基板１００が平坦化された後、基板１００に対してＮＩＬ（Nano-Imprint Lithography）工程などのインプリント工程が行われる。このとき、基板１００へは、パターン転写（加工）に用いられるＳｉ（シリコン）含有材料１２０が形成される。Ｓｉ含有材料１２０は、基板１００の上面全体に回転塗布で形成される。これにより、基板１００の上面全体がＳｉ含有材料１２０で覆われる。基板１００では、Ｓｉ含有材料１２０が形成されることによって、小さな凹凸などが無くなる。その後、インプリント装置（図示せず）にて、基板１００の上面全体にレジストパターン１２Ｙが形成される。

ここで、インプリント工程の処理手順について説明する。図５は、インプリント工程の処理手順を説明するための図である。図５では、インプリント工程におけるＳｉ含有材料１２０やテンプレートＴなどの断面図を示している。なお、図５では、Ｓｉ含有材料１２０よりも下層側の層やパターンの図示を省略している。また、Ｓｉ含有材料１２０とレジストの間の密着膜と呼ばれる層の図示も省略している。

図５の（ａ）に示すように、Ｓｉ含有材料１２０の上面にはレジスト１２Ｘが滴下される。これにより、Ｓｉ含有材料１２０に滴下されたレジスト１２Ｘの各液滴は基板１００上で広がる。そして、図５の（ｂ）に示すように、テンプレートＴがレジスト１２Ｘ側に移動させられ、図５の（ｃ）に示すように、テンプレートＴがレジスト１２Ｘに押し当てられる。

テンプレートＴは、透明部材を用いて形成されたモールド基板（原版）である。テンプレートＴは、石英基板等が掘り込まれてテンプレートパターン（回路パターンなど）が形成されている。テンプレートＴがレジスト１２Ｘに接触させられると、毛細管現象によってテンプレートＴのテンプレートパターン内にレジスト１２Ｘが流入する。

予め設定しておいた時間だけ、レジスト１２ＸをテンプレートＴに充填させた後、露光光（ＵＶ光など）が照射される。これにより、レジスト１２Ｘが硬化する。そして、図５の（ｄ）に示すように、テンプレートＴが、硬化したレジスト１２Ｘ（レジストパターン１２Ｙ）から離型される。これにより、テンプレートパターンを反転させたレジストパターン１２ＹがＳｉ含有材料１２０上に形成される。

インプリント工程では、基板１００のショット１０１毎に、テンプレートＴの押し当て処理が行われる。この場合において、基板１００に段差（凹凸）があると、テンプレートＴをレジスト１２Ｘに押し当てた際に、テンプレートＴが傾く。そして、テンプレートＴが傾くと、基板１００とテンプレートＴとを精度良く重ね合わせることができない。

一方、本実施形態では、基板１００への平坦化が行われている。このため、テンプレートＴをレジスト１２Ｘに押し当てた際に、テンプレートＴが傾くことを抑制できる。そして、テンプレートＴが傾かないので、基板１００とテンプレートＴとを精度良く重ね合わせることが可能となる。また、基板１００の凹凸に起因する欠陥の発生を抑制することが可能となる。

基板１００の平坦化処理は、例えばウエハプロセスのレイヤ毎に行われる。そして、基板１００への平坦化処理と、インプリント処理などによるパターン形成処理とが繰り返されることによって、半導体デバイス（半導体集積回路）が製造される。

具体的には、基板１００に被加工膜２０が形成された後に、基板１００の平坦化処理が行われる。その後、インプリント処理などによって基板１００上にレジストパターン１２Ｙが形成される。そして、レジストパターン１２Ｙをマスクとしてレジストパターン１２Ｙの下層側（被加工膜２０など）がエッチングされる。これにより、レジストパターン１２Ｙに対応する実パターンが基板１００上に形成される。その後、基板１００上に新たな被加工膜２０が形成される。半導体デバイスが製造される際には、上述した被加工膜２０の形成処理、平坦化処理、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。

以上のように第１の実施形態では、基板１００上の全面にＵＶ硬化樹脂３０１Ａが塗布される。そして、基板１００を回転させながらＵＶ硬化樹脂３０１Ａに露光光５１Ｘが照射される。これにより、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａの略全面（素子形成領域６１）が硬化させられる。この後、硬化したＵＶ硬化樹脂３０１Ｂの上層側にインプリント処理によってパターンが形成される。

このように、基板１００を回転させながらＵＶ硬化樹脂３０１Ａを硬化させるので、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａは、平坦な状態で硬化する。したがって、基板１００とインプリント処理で形成するレジストパターン１２Ｙとを精度良く重ね合わせることが可能となる。

（第２の実施形態）
つぎに、図６〜図１０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、基板１００を回転させながら、基板１００の外周部近傍でＵＶ硬化樹脂膜を硬化させることによって、基板１００を平坦化する。

まず、本実施形態の基板平坦化処理手順について説明する。図６は、第２の実施形態に係る基板平坦化処理を説明するための図である。図６では、基板１００などの斜視図を示している。なお、図６の処理のうち、図３に示した第１の実施形態の処理と同様の処理については、その説明を省略する。

（図６の（ａ））
基板１００の平坦化が行なわれる際には、基板１００上にＵＶ硬化樹脂３０１Ａが滴下される。ＵＶ硬化樹脂３０１Ａは、第１の実施形態で説明したＵＶ硬化樹脂３０１Ａと同様の樹脂である。ＵＶ硬化樹脂３０１Ａは、例えば、基板１００の中央部に滴下される。

（図６の（ｂ））
この後、基板１００が回転させられる。なお、基板１００を回転させた状態でＵＶ硬化樹脂３０１Ａが基板１００上に滴下されてもよい。基板１００が回転することにより、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａは、基板１００上で広がる。また、余分なＵＶ硬化樹脂３０１Ａは、基板１００の外部にはじき出される。

（図６の（ｃ））
ＵＶ硬化樹脂３０１Ａが基板１００上で広がっている間に、基板１００が回転させられながら、ＵＶ照射機構５０ＹがＵＶ光などの露光光５１Ｙを基板１００に照射する。このとき、ＵＶ照射機構５０Ｙは、基板１００の外周部の一部（素子形成領域６１のうちの外周側領域）（後述する、段差領域１６）に露光光５１Ｙを照射する。この段差領域１６は、基板１００の外周部の領域であり円環状の領域である。これにより、基板１００の上面のうち外周部の一部である段差領域１６に露光光５１Ｙが照射される。基板１００の段差領域１６に露光光５１Ｙが照射されることにより、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａが基板１００の外周部の一部のみで硬化する。このように、本実施形態では、基板１００を回転させながら基板１００の外周部に露光光５１Ｙを照射することによって、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａを基板１００の外周部で硬化させる。

（図６の（ｄ））
図６の（ｄ）では、硬化したＵＶ硬化樹脂３０１ＡをＵＶ硬化樹脂３０１Ｃとして図示している。ＵＶ硬化樹脂３０１Ａが基板１００上で硬化してＵＶ硬化樹脂３０１Ｃとなった後、基板１００が回転させられながら、ノズル５５がシンナー５６を基板１００上に滴下する。シンナー５６は、例えば、基板１００の中央部に滴下される。基板１００が回転しているので、シンナー５６は、基板１００上で広がる。また、余分なシンナー５６は、基板１００の外部にはじき出される。

（図６の（ｅ））
シンナー５６が基板１００上に塗布されることにより、硬化していないＵＶ硬化樹脂３０１Ａが基板１００上から除去される。具体的には、基板１００上のうち、中央部（素子形成領域６１の内側）および最外周部（ベベル領域６２）のＵＶ硬化樹脂３０１Ａが除去される。そして、基板１００上で露光光５１Ｙが照射された領域（円環状領域である段差領域１６）のＵＶ硬化樹脂３０１Ｃが基板１００上に残る。この後、基板１００は加熱される。この加熱により、加熱無しの場合よりも、ＵＶ硬化樹脂３０１Ｃが強固になる。

図７−１は、第２の実施形態に係るパターン形成処理手順を説明するための図（１）である。図７−２は、第２の実施形態に係るパターン形成処理手順を説明するための図（２）である。図７−１および図７−２では、基板１００の外周部（ベベル領域６２）における断面図を示している。図７−１および図７−２に示す基板１００のうち、図面の右方向が基板１００の外周部であり、図面の左方向が基板１００の内周部である。基板１００上にパターンが形成される際には、図６で説明した基板１００の平坦化処理が行われた後に、基板１００にインプリント処理が行われる。

（図７−１の（ａ））
基板１００上には、種々の膜が形成されている。ここでは、基板１００上に被加工膜２０が形成されている場合を示している。

ベベル領域６２は、基板１００上の領域のうち、円環状の最外周領域である。ベベル領域６２は、回路パターンなどが形成されることのない領域であり、各工程で意図的に削り取られることによって中央領域である素子形成領域６１よりも低くなっている。したがって、ベベル領域６２は、素子形成領域６１から基板１００の外周側に向かって徐々に低くなるよう傾斜している。

素子形成領域６１のうち、ベベル領域６２との境界の領域が、段差領域１６である。段差領域１６は、素子形成領域６１の最外周領域であり、円環状領域である。段差領域１６は、素子形成領域６１の中央部１７やベベル領域６２との間で段差を有している。具体的には、段差領域１６は、素子形成領域６１の中央部１７よりも低く、ベベル領域６２よりは高くなっている。そして、ベベル領域６２では、基板１００の外周側に向かって徐々に上面が低くなっている。

基板１００では、段差領域１６と中央部１７との間で、段差１０Ｂが発生している。この段差１０Ｂ上に被加工膜２０が形成されることにより、被加工膜２０も段差領域１６と中央部１７との間で、段差１１Ｂを有している。

素子形成領域６１のうち、ベベル領域６２近傍の領域は、下層側のパターンが形成されている場合と下層側のパターンが形成されていない場合とがある。換言すると、素子形成領域６１のうちショット１０１が配置されていない領域は、下層側のパターン（被加工膜２０のパターン）が形成されている場合と、下層側のパターンが形成されていない場合とがある。ここでは、ショット１０１が配置されていない素子形成領域６１にも下層側のパターンが形成されている場合の基板１００を図示している。

ここでは、ショット１０１が配置されていない素子形成領域６１にも下層側のパターンが形成されているので、素子形成領域６１とベベル領域６２との間に段差がある。換言すると、段差領域１６とベベル領域６２との間に段差が発生している。

一方、ショット１０１が配置されていない素子形成領域６１に下層側のパターンが形成されていない場合、ショット１０１が配置されていない素子形成領域６１とベベル領域６２とは、略同様の高さとなる。このため、段差領域１６とベベル領域６２との間の境界がシンプルな段差または段差無しとなる。

段差１０Ｂ，１１Ｂは、半導体デバイスの製造過程で形成された段差である。段差１０Ｂは、例えば３００ｎｍである。段差１１Ｂは、段差１０Ｂと略同じ高さ（３００ｎｍ）であり、段差１０Ｂと略同じ位置に形成される。このように、被加工膜２０の表面には、基板１００の段差１０Ｂを反映した段差１１Ｂが形成される。

（図７−１の（ｂ））
被加工膜２０が形成された後、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａの塗布工程が行われる。この工程では、基板１００の上面全体に、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａが回転塗布される。ＵＶ硬化樹脂３０１Ａの膜厚は、段差１１Ｂの高さよりも厚い、例えば、４００ｎｍである。

ＵＶ硬化樹脂３０１Ａは、基板１００が回転している間は、遠心力によって、その表面が平滑に保たれる。基板１００は、段差１１Ｂの影響は受けるが、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａが蒸発する溶媒を含んでいないこと、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａが段差１１Ｂよりも厚いことから、基板１００が回転している間は、その表面が平滑に保たれる。これにより、基板１００が回転している間は、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａの段差１１Ｂの上側における凹凸は、元々あった段差１１Ｂよりも小さくなる。

基板１００のベベル領域６２におけるＵＶ硬化樹脂３０１Ａは、基板１００の外周側に向かって徐々に低くなっている。このように、ベベル領域６２のＵＶ硬化樹脂３０１Ａは、ベベル領域６２の傾斜形状（傾斜面）に沿った形状となっている。

（図７−１の（ｃ））
ＵＶ硬化樹脂３０１Ａが塗布された後、基板１００を回転させたままの状態で、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａ上に、露光光５１Ｙが照射される。例えば、露光光５１Ｙとして、ｉ線ステッパと同じ露光波長（約３６５ｎｍ）の光などが用いられる。本実施形態では、基板１００の外周部近傍にある段差領域１６に露光光５１Ｙが照射される。

露光光５１Ｙを照射する際には、露光位置の位置合わせを行うことが望ましい。ここで、露光の位置合わせ処理について説明する。図８は、露光工程における位置合わせ処理を説明するための図である。

露光工程では、図８の（ａ）に示すように、基板回転装置４０２が基板１００を回転させつつ、カメラ（撮像装置）４０１が基板１００の端部の位置を計測する。これにより、基板１００の外形位置を正確に求めることができる。

次いで、図８の（ｂ）に示すように、基板回転装置４０２が基板１００を回転させつつ、ＵＶ照射機構５０Ｙが基板１００に露光光５１Ｙを照射する。このとき、位置調整機構５７が、ＵＶ照射機構５０Ｙによる照射位置を、基板１００の外形位置に合わせて調整する。位置調整機構５７は、露光光５１Ｙの基板１００への照射位置を調整するための機構である。位置調整機構５７は、カメラ４０１によって求められた基板１００の外形基準に基づいて、ＵＶ照射機構５０Ｙによる照射位置を調整する機能を有している。

（図７−２の（ｄ））
段差領域１６への露光光５１Ｙの照射によって、基板１００上の段差領域１６におけるＵＶ硬化樹脂３０１Ａが硬化する。図７の（ｄ）では、硬化したＵＶ硬化樹脂３０１ＡをＵＶ硬化樹脂３０１Ｃとして図示している。

（図７−２の（ｅ））
この後、基板１００が回転させられながら、シンナー５６が基板１００上に滴下される。このシンナー５６の基板１００への塗布によって、硬化していないＵＶ硬化樹脂３０１Ａが基板１００上から除去（剥離）される。図７の（ｅ）では、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａが除去された領域を除去領域１０７として図示している。

なお、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａは、シンナー剥離をしなくても、所定時間（例えば５分以上）放置すれば、未露光部（未硬化部）が蒸散する。本実施形態では、処理時間を短縮するために、シンナー５６による剥離工程を入れたが、このシンナー５６による剥離工程は省略されてもよい。

硬化していないＵＶ硬化樹脂３０１Ａが除去された後、基板１００が加熱される。基板１００は、例えば１５０度、６０秒の条件で加熱される。この加熱により、ＵＶ硬化樹脂３０１Ｃが強固になる。また、ＵＶ硬化樹脂３０１Ｃは、加熱されることにより、突起部分がリフローされて滑らかな形状になる。なお、基板１００への加熱処理は省略してもよい。

ここで、露光光５１Ｙの強度分布に対するレジストパターン形状について説明する。図９は、光強度分布とレジストパターン形状との関係を説明するための図である。図９の（ａ）では、露光光５１Ｙの代わりに曲線形状の山型の光強度分布１４１を有した露光光５３で段差領域１６が露光された場合の露光処理を示している。このような露光では、ＵＶ硬化樹脂３０１Ｃの代わりに形成されるＵＶ硬化樹脂３０１Ｄが裾引きパターンとなる。換言すると、ＵＶ硬化樹脂３０１Ｄと、ベベル領域６２との境界面が露光光５３の照射方向から傾斜する。また、ＵＶ硬化樹脂３０１Ｄと、中央部１７との境界面が露光光５３の照射方向から傾斜する。

図９の（ｂ）では、矩形状の山型の光強度分布１４０を有した露光光５１Ｙで段差領域１６が露光された場合の露光処理を示している。このような露光では、ＵＶ硬化樹脂３０１Ｃが裾引きパターンとならない。換言すると、ＵＶ硬化樹脂３０１Ｃと、中央部１７との境界面が露光光５１Ｙの照射方向に対して平行になる。また、ＵＶ硬化樹脂３０１Ｃと、中央部１７との境界面が露光光５１Ｙの照射方向に対して平行になる。

（図７−２の（ｆ））
加熱工程が完了した後、第２の樹脂膜塗布工程が行われる。第２の樹脂膜塗布工程では、第２の樹脂膜１１０として、例えば、塗布型カーボン膜が用いられる。第２の樹脂膜１１０は、基板１００の上面全体に塗布される。第２の樹脂膜１１０が塗布されることにより、基板１００は、第２の樹脂膜１１０の塗布前よりも平坦化される。

第２の樹脂膜塗布工程では、基板１００の外周部（ベベル領域６２）の第２の樹脂膜１１０が、樹脂除去液（シンナーなど）で除去される。この結果、基板１００のベベル領域６２では、第２の樹脂膜１１０が全て除去されて、被加工膜２０が表面に出てくる。図７−２の（ｆ）では、第２の樹脂膜１１０が除去された領域を、除去領域１０８として図示している。このように、本実施形態では、中央部１７と段差領域１６との間の段差が緩和されているので、基板１００の外周部が平坦になっている。

（図７−２の（ｇ））
基板１００が平坦化された後、基板１００に対してＮＩＬ工程などのインプリント工程が行われる。基板１００へは、第１の実施形態と同様のインプリント処理が行われる。具体的には、基板１００の上面全体に、パターン転写に用いられるＳｉ含有材料１２０等が形成される。その後、インプリント装置（図示せず）にて、基板１００の上面全体にレジストパターン１２Ｙが形成される。

本実施形態では、基板１００の素子形成領域６１が平坦化されているので、インプリント工程の際に、基板１００とテンプレートとを精度良く重ね合わせることができる。また、基板１００の凹凸に起因する欠陥の発生を抑制することが可能となる。

なお、本実施形態では、段差１１Ｂの高さよりも厚いＵＶ硬化樹脂３０１Ａが基板１００に塗布されたが、段差１１Ｂの高さよりも薄い又は段差１１Ｂの高さと同じＵＶ硬化樹脂３０１Ａが基板１００に塗布されてもよい。この場合、図６の（ｂ）〜（ｄ）で説明した処理である、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａの塗布処理からシンナー５６によるＵＶ硬化樹脂３０１Ａの未硬化部分の剥離処理までが、複数回繰り返される。これにより、段差１１Ｂを解消して基板１００の段差領域１６を平坦化することができる。

また、本実施形態では、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａを基板１００の全面に塗布したが、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａの塗布位置は、基板１００の段差領域１６のみでもよい。この場合において、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａが段差領域１６に滴下される際に、基板１００を回転させてもよい。また、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａが段差領域１６に滴下される際に、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａを塗布するノズルが段差領域１６を移動してもよい。また、本実施形態の平坦化処理は、複数回繰り返されてもよい。

このように、本実施形態では、基板１００を回転させながら、且つＵＶ硬化樹脂３０１Ａを基板１００上で広げながら、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａの外周部の一部のみを露光光５１Ｙで硬化させている。これにより、基板１００の外周部の一部を正確に平坦化することが可能となる。

なお、基板１００上にＵＶ硬化樹脂３０１Ａを塗布する際には、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａの上面が平坦になるよう、ＵＶ硬化樹脂３０１ＡにＨｅやＮ₂などの不活性ガスを吹き付けてもよい。この場合、基板１００を回転させながら、不活性ガスが基板の上面に吹き付けられる。また、不活性ガスを出射するノズルは、基板１００の中心から外周部に向かって移動する。これにより、不活性ガスは、基板１００の中心側から外周部側に向かって順番に基板１００に吹き付けられる。このように、ノズルは、不活性ガスの出射位置を基板１００の外周側に移動させながら不活性ガスを照射する。不活性ガスを基板１００の上面に吹き付けると、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａの表面に不活性ガスの膜が形成され、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａが露光された際の硬化反応を効率的に行うことができる。

また、基板１００上にＵＶ硬化樹脂３０１Ａを塗布する際には、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａの上面が平坦になるよう、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａの最上面に針状部材などを接触させてもよい。この場合、基板１００を回転させながら、針状部材が基板１００の上面に接触させられる。また、針状部材は、基板１００の中心から外周部に向かって移動する。これにより、針状部材は、基板１００の中心から外周部に向かって順番に基板１００に接触させられる。

ここで、本実施形態で用いられるＵＶ硬化樹脂３０１Ａの塗布装置について説明する。図１０は、第２の実施形態に係る塗布装置の構成を模式的に示す断面図である。塗布装置７０Ｙは、スピンコーティング方法によって基板１００上に、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａなどの塗布膜を形成する装置である。

塗布装置７０Ｙは、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａを吐出するノズル８０と、シンナー５６を吐出するノズル５５と、不活性ガスを吐出するノズル９０と、ＵＶ照射機構５０Ｙとを備えている。また、塗布装置７０Ｙは、支持台７３と、スピンモータ７１と、カップ７５とを備えている。

支持台７３は、概略円板状の上面形状を有している。支持台７３は、上面に基板１００を載置する。支持台７３は、スピンチャック（図示せず）を備えている。スピンチャックは、真空吸着によって基板１００を固定保持する。

スピンモータ７１は、支持台７３の下方に取り付けられている。スピンモータ７１は、支持台７３を所定回転数で回転させることによって基板１００を回転させる。スピンモータ７１は、基板１００を回転させることによって、基板１００上に滴下されたＵＶ硬化樹脂３０１Ａやシンナー５６を遠心力によって基板１００の径方向（外周側）に向かって広げさせる。スピンモータ７１は、基板１００を所定速度で回転させることによって、基板１００上に残ったＵＶ硬化樹脂３０１Ａやシンナー５６を遠心力で振りきる。

カップ７５は、支持台７３の外周側に配置されている。カップ７５は、基板１００で振り切られたＵＶ硬化樹脂３０１Ａやシンナー５６を受けることができるよう、円環状をなしている。カップ７５は、基板１００で振り切られたＵＶ硬化樹脂３０１Ａやシンナー５６を回収する。

ノズル８０は、基板１００の径方向に沿って移動しながら、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａを送出できるよう構成されている。ノズル８０は、基板１００の中心位置にＵＶ硬化樹脂３０１Ａを送出する。その後、ノズル８０は、基板１００の外周方向に移動しながらＵＶ硬化樹脂３０１Ａの送出を継続する。そして、ノズル８０は、基板１００の外側に到達するとＵＶ硬化樹脂３０１Ａの送出を停止する。

ノズル９０は、基板１００の径方向に沿って移動しながら、不活性ガスを送出できるよう構成されている。ノズル９０は、基板１００の中心位置にＵＶ硬化樹脂３０１Ａを送出する。その後、ノズル９０は、基板１００の外周方向に移動しながら不活性ガスの送出を継続する。そして、ノズル９０は、基板１００の外側に到達すると不活性ガスの送出を停止する。ノズル５５は、基板１００の外周部領域にシンナー５６を送出する。なお、ノズル９０の代わりに上述した針状部材が配置されていてもよい。

また、第１の実施形態で用いられるＵＶ硬化樹脂３０１Ａの塗布装置（以下、塗布装置７０Ｘという）も、図１０に示した塗布装置７０Ｙと同様の構成を有している。第１の実施形態で用いられる塗布装置７０Ｘは、ＵＶ照射機構５０Ｙの代わりにＵＶ照射機構５０Ｘを備えている。

また、塗布装置７０Ｘのノズル８０は、基板１００の中心位置にＵＶ硬化樹脂３０１Ａを送出する。そして、ＵＶ硬化樹脂３０１Ａの送出が完了すると、ノズル８０は、基板１００の外側へ移動（退避）する。

以上のように第２の実施形態では、基板１００上の全面にＵＶ硬化樹脂３０１Ａが塗布される。そして、基板１００を回転させながら基板１００の外周部（段差領域１６）に配置されたＵＶ硬化樹脂３０１Ａに露光光５１Ｙが照射される。これにより、基板１００の外周部に配置されたＵＶ硬化樹脂３０１Ａが硬化させられてＵＶ硬化樹脂３０１Ｂとなる。そして、硬化していないＵＶ硬化樹脂３０１Ａが除去される。この後、ＵＶ硬化樹脂３０１Ｂの上層側にインプリント処理によってパターンが形成される。

このように、基板１００を回転させながら基板１００の外周部に配置されたＵＶ硬化樹脂３０１Ａを硬化させるので、基板１００の外周部の段差を低減することができる。したがって、基板１００とインプリント処理で形成するレジストパターン１２Ｙとを精度良く重ね合わせることが可能となる。

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、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，１１Ａ，１０Ｂ，１１Ｂ…段差、１２Ｘ…レジスト、１２Ｙ…レジストパターン、１６…段差領域、１７…中央部、２０…被加工膜、５１Ｘ，５１Ｙ…露光光、５７…位置調整機構、６１…素子形成領域、６２…ベベル領域、１００…基板、１０１…ショット、１１０…第２の樹脂膜、１２０…Ｓｉ含有材料、Ｔ…テンプレート。

Claims (5)

1. 基板上にＵＶ硬化樹脂を塗布する塗布ステップと、
   前記基板を回転させながら前記ＵＶ硬化樹脂に露光光を照射する露光ステップと、
   前記ＵＶ硬化樹脂を硬化させる硬化ステップと、
   前記ＵＶ硬化樹脂の上層側にインプリント処理によってパターンを形成するパターン形成ステップと、
   を含み、
   前記露光ステップでは、前記基板の中央部に配置されたＵＶ硬化樹脂に前記露光光を照射し、
   前記硬化ステップでは、前記基板の中央部に配置されたＵＶ硬化樹脂を硬化させる、
   ことを特徴とするパターン形成方法。
2. 前記露光ステップでは、前記露光光の照射位置を前記基板の外周側に移動させながら前記露光光を照射するか、又は前記露光光の照射位置を前記基板の中心側に移動させながら前記露光光を照射する、
   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. 基板上にＵＶ硬化樹脂を塗布する塗布ステップと、
   前記基板を回転させながら前記ＵＶ硬化樹脂に露光光を照射する露光ステップと、
   前記ＵＶ硬化樹脂を硬化させる硬化ステップと、
   前記ＵＶ硬化樹脂の上層側にインプリント処理によってパターンを形成するパターン形成ステップと、
   を含み、
   前記露光ステップでは、前記基板の外周部に配置されたＵＶ硬化樹脂に前記露光光を照射し、
   前記硬化ステップでは、前記基板の外周部に配置されたＵＶ硬化樹脂を硬化させる、
   ことを特徴とするパターン形成方法。
4. 基板上にＵＶ硬化樹脂を塗布する塗布ステップと、
   前記基板を回転させながら前記ＵＶ硬化樹脂に露光光を照射する露光ステップと、
   前記ＵＶ硬化樹脂を硬化させる硬化ステップと、
   前記ＵＶ硬化樹脂の上層側にインプリント処理によってパターンを形成するパターン形成ステップと、
   を含み、
   前記露光ステップでは、前記基板を回転させながら固定位置から前記基板の上面全体に露光光を一括照射し、
   前記硬化ステップでは、前記ＵＶ硬化樹脂のうち前記露光光が照射された箇所を硬化させる、
   ことを特徴とするパターン形成方法。
5. 前記露光ステップでは、マスクを用いて前記基板の外周部に前記露光光を照射させない、
   ことを特徴とする請求項４に記載のパターン形成方法。

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