JP6689177B2 - パターン形成方法、半導体装置の製造方法、およびインプリント装置 - Google Patents

パターン形成方法、半導体装置の製造方法、およびインプリント装置 Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、パターン形成方法およびインプリント装置に関する。
半導体装置の中には、三次元メモリセルを備えたものがある。このような三次元メモリセルが形成される際には、複数層からなる厚膜と、微細な加工パターンとが、一体形状となるよう同時形成される場合がある。このような厚膜のパターンと微細な加工パターンとを低コストで同時形成する方法の1つにインプリントリソグラフィがある。
しかしながら、インプリントリソグラフィが用いられた場合、レジストの充填不良が加工欠陥の原因の1つとなる。
特許第5100609号公報
本発明が解決しようとする課題は、加工欠陥を抑制することができるパターン形成方法およびインプリント装置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、第1の形成ステップと、第2の形成ステップと、を含んでいる。前記第1の形成ステップでは、インプリントリソグラフィを用いて第1の膜厚を有した第1のパターンが形成される。また、前記第2の形成ステップでは、レジストの滴下処理および硬化処理によって第2の膜厚を有した第2のパターンが形成される。ここで、前記第1のパターンは、階段状のパターンを含むとともに、上面側から見て環状に配置され、前記第2のパターンは、前記第1のパターンで囲まれた領域内に形成される。
図1は、実施形態に係るパターン形成方法で形成されるレジストパターンの一例を説明するための図である。 図2Aは、実施形態に係るパターン形成工程の第1の処理手順例(前段)を説明するための図である。 図2Bは、実施形態に係るパターン形成工程の第1の処理手順例(後段)を説明するための図である。 図3は、バスタブ式のパターン形成工程の処理手順を説明するための図である。 図4は、バスタブ式のパターン形成工程の第1の処理手順例を示す図である。 図5は、バスタブ式のパターン形成工程の第2の処理手順例を示す図である。 図6は、バスタブ式のパターン形成工程の第3の処理手順例を示す図である。 図7は、バスタブ式のパターン形成工程の第4の処理手順例を示す図である。 図8は、レジスト間の密着性を説明するための図である。 図9は、土台式のパターン形成工程の処理手順を説明するための図である。 図10は、土台式のパターン形成工程の第1の処理手順例を示す図である。 図11は、土台式のパターン形成工程の第2の処理手順例を示す図である。 図12は、土台式のパターン形成工程の第3の処理手順例を示す図である。 図13は、土台式のパターン形成工程の第4の処理手順例を示す図である。 図14は、テンプレートの断面構成例を示す図である。 図15は、図14に示したテンプレートを用いたパターン形成処理の手順例を示す図である。 図16は、高充填量部を形成した後に低充填量部を形成する場合の、パターン形成処理の手順例を示す図である。 図17は、実施形態に係るインプリント装置の構成を示す図である。 図18は、実施形態に係る光源装置の構成例を示す図である。 図19は、実施形態に係る液滴下装置の他の構成例を示す図である。 図20は、実施形態に係るパターン形成装置の構成を示す図である。 図21は、実施形態に係るインプリント装置または実施形態に係るパターン形成装置を用いたレジストパターン形成処理の処理手順を示すフローチャートである。 図22は、ガイドパターンを説明するための図である。 図23は、ガイドパターンおよびレジストパターンの他のパターン形状例を説明するための図である。 図24Aは、テンプレートの構成例(1)を示す図である。 図24Bは、テンプレートの構成例(2)を示す図である。 図25は、レジストの配置位置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およびインプリント装置を詳細に説明する。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。
(実施形態)
図1は、実施形態に係るパターン形成方法で形成されるレジストパターンの一例を説明するための図である。例えば、積層構造のメモリセルパターンを有する半導体装置1(三次元メモリなど)では、一般的に基板面に垂直な方向にストリングが形成される。このため、メモリセル形成領域の周辺に配線が引き出される。そして、配線となるコンタクト電極は、階段状の各層に形成される。
このような半導体装置1は、メモリ層が複数層積層された膜厚なメモリセルパターンと、配線層で形成された階段状パターン(段差構造)と、微細パターンとを有している。そして、半導体装置1は、このような膜厚な部分と、段差構造と、微細パターンとが一体形状となるよう形成される。本実施形態では、このような種々の膜厚を有したパターンがインプリントリソグラフィを用いて形成される。半導体装置1は、例えば、半導体メモリ(例えば、3次元NAND Flash Memory)である。
半導体装置1が形成される際には、ウエハなどの基板上に、被加工膜14が形成される。この被加工膜14は、パターン形成処理の際に加工対象となる膜である。被加工膜14は、SiO/SiN(酸化シリコン510/窒化シリコン520)からなる絶縁層が、複数層積層されたものである。換言すると、ウエハ上へは、酸化シリコン510と窒化シリコン520とが交互に複数層積層されることによって、積層体である被加工膜14が形成される。窒化シリコン520は、この後の処理によって配線層に置き換えられる層である。
図1の(A)に示すように、被加工膜14が形成された後、被加工膜14の上層側にレジストパターン20Xが形成される。本実施形態では、レジストパターン20Xが形成される際に、複数回のパターン形成処理が行われる。ここでは、3回のパターン形成処理が行われることによって、種々の膜厚を有したレジストパターン20Xが形成される場合について説明する。
図1の(B)に示すように、3回のパターン形成処理が行われる場合、第1〜第3のパターン形成処理が順番に行われる。具体的には、第1のパターン形成処理によって、第1の領域31に第1のレジストパターンであるレジストパターン21Xa,21Xbが形成される。その後、第2のパターン形成処理によって、第2の領域32に第2のレジストパターンであるレジストパターン22Xが形成される。その後、第3のパターン形成処理によって、第3の領域33に第3のレジストパターンであるレジストパターン23Xが形成される。レジストパターン21Xa,21Xb,22X,23Xは、例えば、ミリレベルまたはサブミリレベル程度の広さを有した領域内に形成される。
レジストパターン22Xは、cell領域の凹形状部分に形成される厚膜パターン(土台パターン)である。また、レジストパターン23Xは、cell領域の厚膜パターン上に形成される微細パターンである。レジストパターン23Xは、土台パターンであるレジストパターン22X上に形成される。
レジストパターン21Xbは、kerf領域に形成される微細パターンである。レジストパターン21Xaは、kerf領域とcell領域との間に形成される三次元形状の階段状パターン(断面形状が階段状のパターン)である。レジストパターン21Xaは、側面のうちの少なくとも1つの面が階段状パターンである。レジストパターン21Xa,21Xbの底面とレジストパターン22Xの底面とは略同じ高さであり、レジストパターン21Xaの上面とレジストパターン22Xの上面とは略同じ高さである。
レジストパターン21Xbおよびレジストパターン23Xのパターン高さは、レジストパターン22Xの高さよりも低い。例えば、レジストパターン22Xは、ミリレベルまたはサブミリレベル程度の厚さを有しており、レジストパターン23X,21Xbは、ミクロンレベルまたはサブミクロンレベル程度の厚さを有している。
レジストパターン21Xbは、上面側から見て矩形環状に配置されている。そして、この環状形状を有したレジストパターン21Xbの内側領域に、レジストパターン21Xbと接するようレジストパターン21Xaが配置されている。したがって、レジストパターン21Xaは、上面側から見て矩形環状に配置されている。レジストパターン22Xは、この環状形状を有したレジストパターン21Xbの内側領域(レジストパターン21Xaで囲まれた矩形領域)に形成される。
レジストパターン21Xaの外側部分は、階段形状の最下段であり、レジストパターン21Xbと略同じ高さである。一方、レジストパターン21Xaの内側部分は、階段形状の最上段であり、レジストパターン22Xと略同じ高さである。
本実施形態では、レジストパターン21Xa,21Xb,23Xは、レジストの充填量がレジストパターン22Xへのレジストの充填量よりも少ない低充填量部である。換言すると、レジストパターン22Xは、レジストの充填量がレジストパターン21Xa,21Xb,23Xへのレジストの充填量よりも多い高充填量部である。
大パターンなどのサブミリメートルパターン領域のパターン形成は、インクジェット法、インプリント法、露光法等が用いられ、微細パターンなどのサブミクロンパターン領域のパターン形成は、ナノインプリント法が用いられる。
本実施形態では、厚膜部分であるレジストパターン22Xと、微細パターンであるレジストパターン21Xbおよびレジストパターン23Xと、薄膜部分および厚膜部分を有した階段状のレジストパターン21Xaとが、一体形状となるよう形成される。換言すると、レジストパターン20Xは、レジストパターン21Xa,21Xb,22X,23Xが接合されたパターンである。このように、本実施形態では、レジストパターン20Xが形成される際に、大きなパターンが形成される領域と、小さなパターンが形成される領域とが分割され、大きなパターンと小さなパターンとが別々に形成される。
階段状のレジストパターン21Xaが、レジストパターン22Xよりも先に形成される場合には、レジストパターン21Xaがバスタブ形状の壁パターンとなる。そして、レジストパターン21Xaで囲まれた領域内にレジストが滴下され充填される。この充填されたレジストが硬化することによってレジストパターン22Xとなる。その後、レジストパターン22X上にレジストパターン23Xが形成される。
なお、ここでは第1〜第3のパターン形成処理が行われる場合について説明したが、第3のパターン形成処理が行われることなく、第1および第2のパターン形成処理が行われてもよい。また、第1のパターン形成処理が行われることなく、第2および第3のパターン形成処理が行われてもよい。
また、第1のパターン形成処理において、レジストパターン21Xbの形成が省略されてもよい。この場合、レジストパターン21Xaが形成された後にレジストパターン22Xが形成される。
また、第2のパターン形成処理の後に、第1および第3のパターン形成処理が行われてもよい。この場合、第1のパターン形成処理と第3のパターン形成処理とは、何れが先に行われてもよいし、第1および第3のパターン形成処理が同時に行われてもよい。
本実施形態では、このようなプロセスによって三次元形状が形成される。具体的には、大きなパターンと小さなパターンとを含んだ、レジストパターン21Xa,21Xb,22X,23Xが形成される。これらのレジストパターン21Xa,21Xb,22X,23Xは、被加工膜14のエッチングマスクとして使用される。なお、以下の説明では、ウエハ上の被加工膜14の図示を省略する。
なお、レジストパターン20Xは、1種類のレジストを用いて形成されてもよいし、複数種類のレジストを用いて形成されてもよい。例えば、後述するレジスト21A,21Aa,23A、後述するレジスト26A,35、レジストパターン21Xbとなる前のレジスト、後述するレジストパターン27Xとなる前のレジストなどは、1種類でも複数種類でもよい。
つぎに、実施形態に係るパターン形成工程の処理手順について説明する。ここでは、インプリント装置が、パターン形成工程を実行する場合について説明する。図2Aは、実施形態に係るパターン形成工程の第1の処理手順例(前段)を説明するための図である。図2Bは、実施形態に係るパターン形成工程の第1の処理手順例(後段)を説明するための図である。図2Aおよび図2Bでは、パターン形成工程におけるウエハWAやテンプレートT1,T2などの断面図を示している。
ここでのテンプレートT1は、レジストパターン21Xa,21Xbを形成するためのテンプレートであり、レジストパターン21Xa,21Xbを反転させたテンプレートパターンが形成されている。また、テンプレートT2は、レジストパターン23Xを形成するためのテンプレートであり、レジストパターン23Xを反転させたテンプレートパターンが形成されている。
パターン形成工程では、インプリント装置が、ウエハWAなどの被転写基板(被加工基板)に、モールド基板であるテンプレート(原版)T1,T2のテンプレートパターン(回路パターンなど)を転写する。本実施形態のパターン形成工程では、インプリント装置が、テンプレートパターンの転写と、レジストパターン22Xの埋め込みとを行う。テンプレートT1,T2は、石英基板等に転写パターンを反転させたテンプレートパターンが掘り込まれて形成されている。
図2Aの(a0)に示すように、インプリント装置は、ウエハWAの上面のうちの所定領域にレジスト21Aを滴下する。レジスト21Aが滴下される領域は、レジストパターン21Xa,21Xbが形成される第1の領域31である。
インプリント装置は、レジスト21Aを滴下した後、図2Aの(b0)に示すように、テンプレートT1をレジスト21A側に移動させ、図2Aの(c0)に示すように、テンプレートT1をレジスト21Aに押し当てる。これにより、テンプレートT1に形成されたテンプレートパターンがレジスト21Aに接触すると、毛細管現象によってテンプレートパターン内にレジスト21Aが流入する。
インプリント装置は、予め設定しておいた時間だけ、レジスト21Aをテンプレートパターンに充填させた後、レジスト21AにUV(Ultra-Violet)光を照射する。これにより、レジスト21Aが硬化する。そして、図2Aの(d0)に示すように、インプリント装置は、レジスト21Aが硬化することによって形成されたレジストパターン21X(レジストパターン21Xa,21Xb)からテンプレートT1を離型する。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21XがウエハWA上に形成される。なお、インプリント装置は、UV光の照射処理以外の処理によって、レジスト21Aを硬化させてもよい。
レジストパターン21Xを形成した後、インプリント装置は、図2Bの(e0)に示すように、ウエハWAの上面のうちの所定領域にレジスト22Aを滴下する。レジスト22Aが滴下される領域は、レジストパターン22Xが形成される第2の領域32である。本実施形態では、第2の領域32がレジストパターン21Xによって囲われるようレジストパターン21Xが形成されている。したがって、インプリント装置は、レジストパターン21Xの内側領域に、レジスト22Aを充填させる。換言すると、インプリント装置は、レジストパターン21Xをガイドとして、レジストパターン21Xで囲まれた領域にレジスト22Aを滴下する。このとき、インプリント装置は、レジスト22Aを、レジストパターン21Xと略同じ高さまで充填させる。この後、インプリント装置は、レジスト22AにUV光を照射し、これにより、レジスト22Aが硬化する。
そして、図2Bの(f0)に示すように、インプリント装置は、レジスト22Aが硬化することによって形成されたレジストパターン22X上にレジスト23Aを滴下する。レジスト23Aが滴下される領域は、レジストパターン23Xが形成される第3の領域33である。すなわち、レジスト23Aが滴下される領域は、レジストパターン22Xが形成されている領域上である。
インプリント装置は、レジスト23Aを滴下した後、図2Bの(g0)に示すように、テンプレートT2をレジスト23A側に移動させ、図2Bの(h0)に示すように、テンプレートT2をレジスト23Aに押し当てる。これにより、テンプレートT2に形成されたテンプレートパターンがレジスト23Aに接触すると、毛細管現象によってテンプレートパターン内にレジスト23Aが流入する。
インプリント装置は、予め設定しておいた時間だけ、レジスト23Aをテンプレートパターンに充填させた後、レジスト23AにUV光を照射する。これにより、レジスト23Aが硬化する。そして、インプリント装置は、図2Bの(i0)に示すように、レジスト23Aが硬化することによって形成されたレジストパターン23XからテンプレートT2を離型させる。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23XがウエハWA上に形成される。
なお、インプリント装置は、UV光の照射処理以外の処理によって、レジスト23Aを硬化させてもよい。また、図1,2では、階段状のレジストパターン21Xaが、12段である場合を図示したが、レジストパターン21Xaは、11段以下であってもよいし、13段以上であってもよい。以下の図面では、図面を見やすくするため、階段状のレジストパターン21Xaが6段である場合を図示する。
つぎに、実施形態に係るパターン形成工程の詳細な処理手順について説明する。以下では、バスタブ式のパターン形成処理について説明し、その後、土台式のパターン形成処理について説明する。
(バスタブ式のパターン形成工程)
図3は、バスタブ式のパターン形成工程の処理手順を説明するための図である。図3および後述する図4〜図8では、パターン形成工程におけるウエハWAやテンプレートT3などの断面図を示している。ここでのテンプレートT3は、レジストパターン21Xaを形成するためのテンプレートである。
図3の(a1)
図3の(b1)
バスタブ式のパターン形成工程では、インプリント装置は、ウエハWA上でレジストパターン21Xaが形成される領域上にレジスト21Aaを滴下する。この後、インプリント装置は、テンプレートT3をレジスト21Aa側に移動させ、テンプレートT3をレジスト21Aaに接触させる。これにより、テンプレートT3に形成されたテンプレートパターンがレジスト21Aaに接触し、レジスト21Aaがテンプレートパターンの形状に応じた領域に流れ込む。ここでのレジスト21Aaは、レジスト21Aaが壁パターンであるバスタブ形状(矩形環状)となる位置に流れ込む。この後、インプリント装置は、ウエハWA上からUV光を照射する。このように、インプリント装置は、レジスト滴下と、テンプレートT3への接触と、UV光照射とを実行する。これにより、レジスト21Aaが硬化する。
なお、図2Aや図3に示したレジスト21A、図3〜図7に示したレジスト21Aaは、ウエハWA上に滴下されてもよいし、スピン塗布手段によって塗布されてもよい。また、後述する図15に示すレジスト26A、後述する図25に示すレジスト35、後述する図22に示すレジスト21Yaは、ウエハWA上に滴下されてもよいし、スピン塗布手段によって塗布されてもよい。また、図1に示したレジストパターン21Xbとなる前のレジスト、後述する図16に示すレジストパターン27Xとなる前のレジストは、ウエハWA上に滴下されてもよいし、スピン塗布手段によって塗布されてもよい。このように、平坦なウエハWA上にレジストを供給してインプリントを行う場合のレジストは、ウエハWA上に滴下されてもよいし、スピン塗布手段によって塗布されてもよい。
図3の(c1)
これにより、レジスト21Aaが硬化し、矩形環状のバスタブパターンであるレジストパターン21Xaとなる。インプリント装置は、レジスト21Aaが硬化することによって形成されたレジストパターン21XaからテンプレートT3を離型する。これにより、階段状のレジストパターン21XaがウエハWA上に形成される。なお、インプリント装置は、レジストパターン21Xaとともに、レジストパターン21Xbなどの微細パターンを形成しておいてもよい。
図3の(d1)
図3の(e1)
インプリント装置は、レジストパターン21Xaを形成した後、レジストパターン21Xaで囲まれた環状領域にレジスト22Aを滴下する。そして、インプリント装置は、ウエハWA上からUV光を照射する。このように、インプリント装置は、レジスト滴下と、UV光照射とを実行する。これにより、レジスト22Aが硬化して、レジストパターン22Xとなる。
つぎに、バスタブ式のパターン形成工程の具体的な処理手順について説明する。図4は、バスタブ式のパターン形成工程の第1の処理手順例を示す図である。なお、図4に示す処理のうち、図3で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。図4に示す方法では、レジストパターン21XaへVUV光が照射された後、2回目のレジスト滴下が実行される。また、インプリント装置は、同一の光源を用いてUV光およびVUV光をウエハWAに照射する。
図4の(a2)
バスタブ式のパターン形成工程の第1の処理手順例では、インプリント装置は、ウエハWAに対し、レジスト21Aaの滴下(1回目)と、テンプレートT3のレジスト21Aaへの接触と、第1の光源(光源61)を用いたUV光照射(1回目)とを実行する。
図4の(b2)
この後、インプリント装置は、レジスト21Aaが硬化したレジストパターン21XaからテンプレートT3を離型する。そして、インプリント装置は、第1の光源である光源61を用いてウエハWA上からVUV(Vacuum Ultra-Violet)光を照射する。このとき、インプリント装置は、光源61にフィルタリングを行うことによってVUV光を生成し、生成したVUV光をウエハWAに照射する。
図4の(c2)
図4の(d2)
インプリント装置は、レジストパターン21XaへVUV光を照射した後、レジストパターン21Xaで囲まれた領域にレジスト22Aを滴下(2回目)する。この後、インプリント装置は、光源61を用いてウエハWA上からUV光を照射(2回目)する。これにより、レジスト22Aが硬化して、レジストパターン22Xとなる。
このように、図4で説明した方法では、インプリント装置が、レジストパターン21Xa上にVUV光を照射するので、レジストパターン21Xaと、レジストパターン22Xとの密着性を向上させることができる。なお、UV光照射は、例えば、酸素なしの環境で実行され、VUV光照射は、例えば、酸素ありの環境で実行される。
図5は、バスタブ式のパターン形成工程の第2の処理手順例を示す図である。なお、図5に示す処理のうち、図3および図4で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。図5に示す方法では、2回目のレジスト滴下が実行された後、レジストパターン21XaへVUV光が照射される。また、インプリント装置は、同一の光源61を用いてUV光およびVUV光をウエハWAに照射する。
図5の(a3)
バスタブ式のパターン形成工程の第2の処理手順例では、インプリント装置は、レジスト21Aaの滴下(1回目)と、テンプレートT3のレジスト21Aaへの接触と、第1の光源である光源61を用いたUV光照射(1回目)とを実行する。
図5の(b3)
この後、インプリント装置は、レジスト21Aaが硬化したレジストパターン21XaからテンプレートT3を離型する。
図5の(c3)
図5の(d3)
そして、インプリント装置は、レジストパターン21Xaで囲まれた領域にレジスト22Aを滴下(2回目)する。この後、インプリント装置は、光源61を用いてウエハWA上からVUV光を照射する。このとき、インプリント装置は、光源61にフィルタリングを行うことによってVUV光を生成し、生成したVUV光をウエハWAに照射する。インプリント装置は、VUV光を照射した後、光源61を用いてウエハWA上からUV光を照射(2回目)する。これにより、レジスト22Aが硬化して、レジストパターン22Xとなる。
このように、図5で説明した方法では、インプリント装置が、レジストパターン21Xaおよびレジスト22A上にVUV光を照射するので、レジストパターン21Xaと、レジストパターン22Xとの密着性を向上させることができる。
図6は、バスタブ式のパターン形成工程の第3の処理手順例を示す図である。なお、図6に示す処理のうち、図3〜図5で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。図6に示す方法では、レジストパターン21XaへVUV光が照射された後、2回目のレジスト滴下が実行される。また、インプリント装置は、UV光とVUV光とを異なる光源から出力する。
図6の(a4)
バスタブ式のパターン形成工程の第3の処理手順例では、インプリント装置は、ウエハWAに対し、レジスト21Aaの滴下(1回目)と、テンプレートT3のレジスト21Aaへの接触と、第1の光源である光源61を用いたUV光照射(1回目)とを実行する。
図6の(b4)
この後、インプリント装置は、レジスト21Aaが硬化したレジストパターン21XaからテンプレートT3を離型する。そして、インプリント装置は、第2の光源である光源62を用いてウエハWA上からVUV光を照射する。このとき、インプリント装置は、光源61とは異なる別構成の光源62からVUV光を出力させてウエハWAに照射する。
図6の(c4)
図6の(d4)
インプリント装置は、レジストパターン21Xaで囲まれた領域にレジスト22Aを滴下(2回目)し、光源61を用いてウエハWA上からUV光を照射(2回目)する。これにより、レジスト22Aが硬化して、レジストパターン22Xとなる。
このように、図6で説明した方法では、インプリント装置が、レジストパターン21Xa上にVUV光を照射するので、レジストパターン21Xaと、レジストパターン22Xとの密着性を向上させることができる。
図7は、バスタブ式のパターン形成工程の第4の処理手順例を示す図である。なお、図7に示す処理のうち、図3〜図6で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。図7に示す方法では、2回目のレジスト滴下が実行された後、レジストパターン21XaへVUV光が照射される。また、インプリント装置は、UV光とVUV光とを異なる光源から出力する。
図7の(a5)
バスタブ式のパターン形成工程の第4の処理手順例では、インプリント装置は、ウエハWAに対し、レジスト21Aaの滴下(1回目)と、テンプレートT3のレジスト21Aaへの接触と、第1の光源である光源61を用いたUV光照射(1回目)とを実行する。
図7の(b5)
この後、インプリント装置は、レジスト21Aaが硬化したレジストパターン21XaからテンプレートT3を離型する。
図7の(c5)
図7の(d5)
そして、インプリント装置は、レジストパターン21Xaで囲まれた領域にレジスト22Aを滴下(2回目)する。この後、インプリント装置は、第2の光源である光源62を用いてウエハWA上からVUV光を照射する。このとき、インプリント装置は、光源61とは異なる別構成の光源62からVUV光を出力させてウエハWAに照射する。インプリント装置は、VUV光を照射した後、第1の光源である光源61を用いてウエハWA上からUV光を照射(2回目)する。これにより、レジスト22Aが硬化して、レジストパターン22Xとなる。
このように、図7で説明した方法では、インプリント装置が、レジストパターン21Xa上にVUV光を照射するので、レジストパターン21Xaと、レジストパターン22Xとの密着性を向上させることができる。
ここで、レジストパターン21XaにVUV光を照射することによる、レジストパターン21Xaと、レジストパターン22Xとの密着性の向上について説明する。図8は、レジスト間の密着性を説明するための図である。図8の(a6)は、VUV光を照射した場合(VUV光処理あり)を示し、図8の(b6)は、VUV光を照射していない場合(VUV光処理なし)を示している。
図8の(a6)
本実施形態では、インプリント装置が、レジストパターン21Xaを形成した後、レジストパターン21XaにVUV光を照射している。これにより、レジストパターン21Xaの表面特性が変化する。
インプリント装置は、レジストパターン21Xaで囲まれた領域にレジスト22Aを滴下した後、レジスト22AにUV光を照射している。これにより、レジスト22Aが硬化してレジストパターン22Xとなる。
本実施形態では、VUV光の照射によってレジストパターン21Xaの表面特性が変化した結果、レジストパターン21Xaとレジストパターン22Xとの間の密着性が向上している。これにより、レジストパターン21Xaとレジストパターン22Xとの間の接触不良(エアギャップ)の発生を抑制することが可能となる。換言すると、凹部内にバブルがトラップされることを抑制することが可能となる。
レジスト不足部が発生すると、エッチングを行う際に、下地基板においてエッチング欠陥の原因となるが、本実施形態ではレジスト不足部の発生を防止できる。したがって、エッチング加工の際に、加工欠陥が発生することを防止できる。
なお、レジストパターン21Xaは、VUV光の照射以外の方法によって、レジストパターン22Xとの間の密着性が向上するよう表面特性が変えられてもよい。例えば、レジストパターン21Xaは、密着剤で被覆されることによって、レジストパターン22Xとの間の密着性が向上するよう表面特性が変えられてもよい。この場合、インプリント装置が、密着剤をレジストパターン21Xaに配置してもよいし、他の装置が、密着剤をレジストパターン21Xaに配置してもよい。
図8の(b6)
一方、VUV光の照射などによってレジストパターン21Yの表面特性が変化していない場合、レジストパターン21Yとレジストパターン22Yとの間の密着性が悪くなる。この結果、レジストパターン21Yとレジストパターン22Yとの間に接触不良が発生し、レジストパターン21Yとレジストパターン22Yとの間にエアギャップが発生する。
(土台式のパターン形成工程)
図9は、土台式のパターン形成工程の処理手順を説明するための図である。図9および後述する図10〜図13では、パターン形成工程におけるウエハWAやテンプレートT4などの断面図を示している。ここでのテンプレートT4は、レジストパターン21Xa,21Xb,23Xを形成するためのテンプレートである。
図9の(a7)
土台式のパターン形成工程では、インプリント装置は、ウエハWA上でレジストパターン22Xが形成される領域上にレジスト22Aを滴下する。
図9の(b7)
この後、インプリント装置は、ウエハWA上からUV光を照射する。これにより、レジスト22Aが硬化し、レジストパターン22Xとなる。レジストパターン22Xは、台状のパターンであり、微細パターンなどの土台となるパターンである。
図9の(c7)
インプリント装置は、レジストパターン22Xを形成した後、ウエハWA上でレジストパターン21Xa,23Xが形成される領域上にレジスト21Aa,23Aを滴下する。そして、インプリント装置は、テンプレートT4をレジスト21Aa,23A側に移動させ、テンプレートT4をレジスト21Aa,23Aに接触させる。これにより、テンプレートT4に形成されたテンプレートパターンがレジスト21Aa,23Aに接触し、レジスト21Aa,23Aがテンプレートパターンに充填される。そして、インプリント装置は、ウエハWA上からUV光を照射する。これにより、レジスト21Aa,23Aが硬化する。
図9の(d7)
これにより、レジスト21Aaが硬化してレジストパターン21Xaとなり、レジスト23Aが硬化してレジストパターン23Xとなる。なお、インプリント装置は、レジストパターン21Xa,23Xとともに、レジストパターン21Xbなどの微細パターンを形成しておいてもよい。レジストパターン21Xa,23Xが形成された後、インプリント装置は、レジストパターン21Xa,23XからテンプレートT4を離型する。これにより、階段状のレジストパターン21XaがウエハWA上に形成されるとともに、微細パターンであるレジストパターン23Xが土台パターンであるレジストパターン22X上に形成される。なお、UV光照射は、例えば、酸素なしの環境で実行され、VUV光照射は、例えば、酸素ありの環境で実行される。
つぎに、土台式のパターン形成工程の具体的な処理手順について説明する。図10は、土台式のパターン形成工程の第1の処理手順例を示す図である。なお、図10に示す処理のうち、図9で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。図10に示す方法では、レジストパターン22XへVUV光が照射された後、2回目のレジスト滴下が実行される。また、インプリント装置は、同一の光源を用いてUV光およびVUV光をウエハWAに照射する。
図10の(a8)
土台式のパターン形成工程の第1の処理手順例では、インプリント装置は、ウエハWAに対し、レジスト22Aの滴下(1回目)を実行する。
図10の(b8)
そして、インプリント装置は、第1の光源である光源61を用いてウエハWA上からUV光を照射(1回目)する。これにより、レジスト22Aが硬化し、レジストパターン22Xとなる。さらに、インプリント装置は、第1の光源である光源61を用いてウエハWA上からVUV光を照射する。このとき、インプリント装置は、光源61にフィルタリングを行うことによってVUV光を生成し、生成したVUV光をウエハWAに照射する。
図10の(c8)
この後、インプリント装置は、ウエハWA上でレジストパターン21Xa,23Xが形成される領域上にレジスト21Aa,23Aを滴下(2回目)する。そして、インプリント装置は、テンプレートT4をレジスト21Aa,23A側に移動させ、テンプレートT4をレジスト21Aa,23Aに接触させる。これにより、テンプレートT4に形成されたテンプレートパターンがレジスト21Aa,23Aに接触し、レジスト21Aa,23Aがテンプレートパターンに充填される。そして、インプリント装置は、第1の光源である光源61を用いてウエハWA上からUV光を照射(2回目)する。
図10の(d8)
これにより、レジスト21Aa,23Aが硬化してレジストパターン21Xa,23Xとなる。この後、インプリント装置は、レジストパターン21Xa,23XからテンプレートT4を離型する。これにより、レジストパターン21Xa,22X,23XがウエハWA上に形成される。
このように、図10で説明した方法では、インプリント装置が、レジストパターン22X上にVUV光を照射するので、レジストパターン22Xと、レジストパターン21Xa,23Xとの密着性を向上させることができる。
図11は、土台式のパターン形成工程の第2の処理手順例を示す図である。なお、図11に示す処理のうち、図9および図10で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。図11に示す方法では、2回目のレジスト滴下が実行された後、レジストパターン22XへVUV光が照射される。また、インプリント装置は、同一の光源61を用いてUV光およびVUV光をウエハWAに照射する。
図11の(a9)
土台式のパターン形成工程の第2の処理手順例では、インプリント装置は、ウエハWAに対し、レジスト22Aの滴下(1回目)を実行する。
図11の(b9)
そして、インプリント装置は、第1の光源である光源61を用いてウエハWA上からUV光を照射(1回目)する。これにより、レジスト22Aが硬化し、レジストパターン22Xとなる。
図11の(c9)
この後、インプリント装置は、ウエハWA上でレジストパターン21Xa,23Xが形成される領域上にレジスト21Aa,23Aを滴下(2回目)する。そして、インプリント装置は、第1の光源である光源61を用いてウエハWA上からVUV光を照射する。このとき、インプリント装置は、光源61にフィルタリングを行うことによってVUV光を生成し、生成したVUV光をウエハWAに照射する。この後、インプリント装置は、テンプレートT4をレジスト21Aa,23A側に移動させ、テンプレートT4をレジスト21Aa,23Aに接触させる。これにより、テンプレートT4に形成されたテンプレートパターンがレジスト21Aa,23Aに接触し、レジスト21Aa,23Aがテンプレートパターンに充填される。そして、インプリント装置は、第1の光源である光源61を用いてウエハWA上からUV光を照射(2回目)する。これにより、レジスト21Aa,23Aが硬化する。
図11の(d9)
これにより、レジスト21Aa,23Aが硬化してレジストパターン21Xa,23Xとなる。この後、インプリント装置は、レジストパターン21Xa,23XからテンプレートT4を離型する。これにより、レジストパターン21Xa,22X,23XがウエハWA上に形成される。
このように、図11で説明した方法では、インプリント装置が、レジストパターン22X上にVUV光を照射するので、レジストパターン22Xと、レジストパターン21Xa,23Xとの密着性を向上させることができる。
図12は、土台式のパターン形成工程の第3の処理手順例を示す図である。なお、図12に示す処理のうち、図9〜図11で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。図12に示す方法では、レジストパターン22XへVUV光が照射された後、2回目のレジスト滴下が実行される。また、インプリント装置は、UV光とVUV光とを異なる光源から出力する。
図12の(a10)
土台式のパターン形成工程の第3の処理手順例では、インプリント装置は、ウエハWAに対し、レジスト22Aの滴下(1回目)を実行する。
図12の(b10)
そして、インプリント装置は、第1の光源である光源61を用いてウエハWA上からUV光を照射(1回目)する。これにより、レジスト22Aが硬化し、レジストパターン22Xとなる。
図12の(c10)
さらに、インプリント装置は、第2の光源である光源62を用いてウエハWA上からVUV光を照射する。このとき、インプリント装置は、光源61とは異なる別構成の光源62からVUV光を出力させてウエハWAに照射する。
図12の(d10)
この後、インプリント装置は、ウエハWA上でレジストパターン21Xa,23Xが形成される領域上にレジスト21Aa,23Aを滴下(2回目)する。そして、インプリント装置は、テンプレートT4をレジスト21Aa,23A側に移動させ、テンプレートT4をレジスト21Aa,23Aに接触させる。これにより、テンプレートT4に形成されたテンプレートパターンがレジスト21Aa,23Aに接触し、レジスト21Aa,23Aがテンプレートパターンに充填される。そして、インプリント装置は、第1の光源である光源61を用いてウエハWA上からUV光を照射(2回目)する。
図12の(e10)
これにより、レジスト21Aa,23Aが硬化してレジストパターン21Xa,23Xとなる。この後、インプリント装置は、レジストパターン21Xa,23XからテンプレートT4を離型する。これにより、レジストパターン21Xa,22X,23XがウエハWA上に形成される。
このように、図12で説明した方法では、インプリント装置が、レジストパターン22X上にVUV光を照射するので、レジストパターン22Xと、レジストパターン21Xa,23Xとの密着性を向上させることができる。
図13は、土台式のパターン形成工程の第4の処理手順例を示す図である。なお、図13に示す処理のうち、図9〜図12で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。図13に示す方法では、2回目のレジスト滴下が実行された後、レジストパターン22XへVUV光が照射される。また、インプリント装置は、UV光とVUV光とを異なる光源から出力する。
図13の(a11)
土台式のパターン形成工程の第4の処理手順例では、インプリント装置は、ウエハWAに対し、レジスト22Aの滴下(1回目)を実行する。
図13の(b11)
そして、インプリント装置は、第1の光源である光源61を用いてウエハWA上からUV光を照射(1回目)する。これにより、レジスト22Aが硬化し、レジストパターン22Xとなる。
図13の(c11)
この後、インプリント装置は、ウエハWA上でレジストパターン21Xa,23Xが形成される領域上にレジスト21Aa,23Aを滴下(2回目)する。そして、インプリント装置は、第2の光源である光源62を用いてウエハWA上からVUV光を照射する。このとき、インプリント装置は、光源61とは異なる別構成の光源62からVUV光を出力させてウエハWAに照射する。
図13の(d11)
この後、インプリント装置は、テンプレートT4をレジスト21Aa,23A側に移動させ、テンプレートT4をレジスト21Aa,23Aに接触させる。これにより、テンプレートT4に形成されたテンプレートパターンがレジスト21Aa,23Aに接触し、レジスト21Aa,23Aがテンプレートパターンに充填される。そして、インプリント装置は、第1の光源である光源61を用いてウエハWA上からUV光を照射(2回目)する。
図13の(e11)
これにより、レジスト21Aa,23Aが硬化してレジストパターン21Xa,23Xとなる。この後、インプリント装置は、レジストパターン21Xa,23XからテンプレートT4を離型する。これにより、レジストパターン21Xa,22X,23XがウエハWA上に形成される。
このように、図13で説明した方法では、インプリント装置が、レジストパターン22X上にVUV光を照射するので、レジストパターン22Xと、レジストパターン21Xa,23Xとの密着性を向上させることができる。
なお、テンプレートは、上述したテンプレートT1〜T4のような形状に限られない。図14は、テンプレートの断面構成例を示す図である。図14および後述する図15では、パターン形成工程におけるウエハWAやテンプレートT6などの断面図を示している。ここでのテンプレートT6は、テンプレートT1〜T4と同様に、レジストパターンを形成するためのテンプレートである。
図14に示すテンプレートT6は、テンプレートT1〜T4などが有していたテンプレートパターンの他に、レジストの液漏れ(溢れ出し)を抑制するためのストッパーパターン71,72を有している。
テンプレートT1〜T4などが有していたテンプレートパターンは、階段状のパターンであるレジストパターン21Xa、土台パターンであるレジストパターン22X、微細パターンであるレジストパターン21Xb,23Xなどを形成するためのパターンである。
ストッパーパターン71,72は、テンプレートT1〜T4などが有していたテンプレートパターンに充填されるレジストが、互いに溢れ出すことを抑制する。具体的には、ストッパーパターン71は、レジストパターン22Xとなる領域に滴下されるレジスト22Aが、レジストパターン21Xa側に溢れ出すことを抑制する。ストッパーパターン72は、レジストパターン21Xaとなる領域に滴下されるレジスト22Aが、レジストパターン22Xとなる領域側に溢れ出すことを抑制する。
ストッパーパターン71は、例えば、柱状の空洞パターンが接合された形状(空間形状)を有している。また、ストッパーパターン72は、例えば、柱状パターンが接合された形状(壁形状)を有している。そして、ストッパーパターン71,72は、レジストパターン22Xとなる領域(例えば直方体領域)の外周近傍を囲うよう形成されている。ストッパーパターン71は、レジストパターン21Xaの階段状となる領域の頂上位置に形成されている。ストッパーパターン72は、レジストパターン22Xとなる領域の外周部に形成されている。
このように、ストッパーパターン71は、階段状のテンプレートパターンのうちの頂上部分を高くした形状(断面が凹形状)を有している。また、ストッパーパターン72は、階段状のテンプレートパターンと、土台状のテンプレートパターンとを遮断する形状(断面が凸形状)を有している。このような構成により、ストッパーパターン71によってウエハWA上に凸パターンが形成される。また、このような構成により、ストッパーパターン72によってウエハWA上に凹パターンが形成される。
図15は、図14に示したテンプレートを用いたパターン形成処理の手順例を示す図である。なお、図15に示す処理のうち、図3で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。
図15の(a12)
テンプレートT6を用いたパターン形成工程では、インプリント装置が、ウエハWA上で階段状のテンプレートパターンが形成される領域にレジスト26Aを滴下する。この後、インプリント装置は、テンプレートT6をレジスト26A側に移動させ、テンプレートT6をレジスト21Aに接触させる。これにより、レジスト26Aがテンプレートパターンの形状に応じた領域に流れ込む。ここでのレジスト26Aは、階段状のテンプレートパターンおよびストッパーパターン71の内部に流れ込む。この場合において、テンプレートT6には、ストッパーパターン72が形成されているので、階段状のテンプレートパターンが形成される領域内のレジスト26Aが、土台状のテンプレートパターンが形成される領域内に流れ込むことを抑制できる。
図15の(b12)
この後、インプリント装置は、ウエハWA上からUV光を照射し、レジスト26Aを硬化させる。そして、インプリント装置は、レジスト26Aが硬化したレジストパターン26XからテンプレートT6を離型する。これにより、階段状のテンプレートパターンおよびストッパーパターン71に対応するレジストパターン26XがウエハWA上に形成される。
そして、インプリント装置は、レジストパターン26Xで囲まれた領域に、レジストを滴下する。さらに、インプリント装置は、ウエハWA上からUV光を照射し、レジストパターン26Xで囲まれた領域内のレジストを硬化させ、これにより、レジストパターン22Xを形成する。
ところで、土台パターン(レジストパターン22Xなど)は、微細パターンや階段状パターンなどよりもレジストの充填量が多い高充填量部である。換言すると、微細パターン(レジストパターン21Xb,23X)や階段状パターン(レジストパターン21Xa)は、土台パターンなどよりもレジストの充填量が少ない低充填量部である。例えば、レジストパターン21Xaなどの階段状パターンに充填されるレジスト量は、レジストパターン22Xなどの土台パターンに充填されるレジスト量の50%以下である。また、例えば、レジスト26Aのうちストッパーパターン71に充填されるレジスト量は、レジストパターン22Xなどの土台パターンに充填されるレジスト量の10%以下である。
図16は、高充填量部を形成した後に低充填量部を形成する場合の、パターン形成処理の手順例を示す図である。図16では、パターン形成工程におけるウエハWAやテンプレートT5などの断面図を示している。ここでのテンプレートT5は、テンプレートT1〜T6と同様に、レジストパターンを形成するためのテンプレートである。なお、図16に示す処理のうち、図3で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。
図16の(a13)
インプリント装置は、ウエハWAに対して、高充填量部であるレジストパターン27Xを形成する。レジストパターン27Xは、上面側が底面側よりも狭い台状のパターンである。レジストパターン27Xは、レジストパターン22Xと、レジストパターン21Xaの土台となるパターンとを含んでいる。レジストパターン27Xは、その中央部がレジストパターン23Xの土台(レジストパターン22X)となり、周辺部がレジストパターン21Xaの土台となる。
例えば、レジストパターン23Xの土台となる箇所は、微細パターンが形成される直方体パターンを含んでおり、レジストパターン21Xaの土台となる箇所は、階段状パターンが形成される傾斜パターンを含んでいる。このような高充填量部へのレジストパターン27Xの形成は、何れの方法を用いて行われてもよい。
レジストパターン27Xは、例えば、インクジェット法を用いて形成されてもよい。この場合、ウエハWA上にインクジェット法を用いてレジストが滴下され、このレジストが硬化させられることによってレジストパターン27Xが形成される。また、ナノインプリントなどのインプリント法を用いてレジストパターン27Xが形成されてもよい。また、光露光法を用いてレジストパターン27Xが形成されてもよい。この場合、ウエハWA上に塗布されたレジストに対してフォトマスクを介した露光が行われ、その後、ウエハWAが現像されることによって、レジストパターン27Xが形成される。
図16の(b13)
また、低充填量部を形成するためのテンプレートT5が準備される。このテンプレートT5は、微細パターンや階段状パターンなどの低充填量部を形成するためのテンプレートである。
インプリント装置は、ウエハWA上にレジスト28A(図示せず)を滴下する。このレジスト28Aは、微細パターンや階段状パターンなどが形成される領域に滴下される。この後、インプリント装置は、テンプレートT5を、レジスト28A側に移動させ、テンプレートT5をレジスト28Aに接触させる。
図16の(c13)
これにより、レジスト28Aがテンプレートパターンの形状に応じた領域に流れ込む。この後、インプリント装置は、ウエハWA上からUV光を照射し、レジスト28Aを硬化させることによって、レジストパターン28Xを形成する。そして、インプリント装置は、硬化させたレジストパターン28XからテンプレートT5を離型する。これにより、微細パターンや階段状パターンがレジストパターン28X上に形成される。
図17は、実施形態に係るインプリント装置の構成を示す図である。インプリント装置101は、ウエハWAなどの被転写基板に、モールド基板であるテンプレートTxのテンプレートパターンを転写する半導製造装置である。本実施形態のインプリント装置101は、UV光およびVUV光をウエハWAに照射することができる。
テンプレートTxは、NIL(Nano Imprint Lithography)などのインプリントリソグラフィで用いられる原版である。テンプレートTx(テンプレートT1〜T6など)は、光を透過する部材を用いて形成されている。光を透過する部材は、石英硝子であってもよいし、透明樹脂であってもよい。テンプレートTxは、その表面(下面)側にテンプレートパターンが3次元状に形成されている。
インプリント装置101は、原版ステージ2、基板チャック4、試料ステージ5、基準マーク6、アライメントセンサ7、液滴下装置(レジストディスペンサ)8X、ステージベース9、光源装置10X、コントローラ11X、レジストタンク15Xを備えている。
試料ステージ5は、被加工基板であるウエハWAを載置するとともに、載置したウエハWAと平行な平面内(水平面内)を移動する。試料ステージ5は、ウエハWAに転写材としてのレジスト51Pを滴下する際にはウエハWAを液滴下装置8Xの下方側に移動させ、ウエハWAへの転写処理を行う際には、ウエハWAをテンプレートTxの下方側に移動させる。ここでのレジスト51Pは、レジスト21A〜23A,26A,28Aなどである。
また、試料ステージ5上には、基板チャック4が設けられている。基板チャック4は、ウエハWAを試料ステージ5上の所定位置に固定する。また、試料ステージ5上には、基準マーク6が設けられている。基準マーク6は、試料ステージ5の位置を検出するためのマークであり、ウエハWAを試料ステージ5上にロードする際の位置合わせに用いられる。
ステージベース9の底面側(ウエハWA側)には、原版ステージ2が設けられている。原版ステージ2は、テンプレートTxの裏面側(テンプレートパターンの形成されていない側の面)からテンプレートTxを真空吸着などによって所定位置に固定する。
ステージベース(押当機構)9は、原版ステージ2によってテンプレートTxを支持するとともに、テンプレートTxのテンプレートパターンをウエハWA上のレジスト51Pに押当てる。ステージベース9は、上下方向(鉛直方向)に移動することにより、テンプレートTxのレジスト51Pへの押当てと、テンプレートTxのレジスト51Pからの引き離し(離型)と、を行う。インプリントに用いるレジスト51Pは、例えば、光硬化性などを有した樹脂(光硬化剤)などを含んでいる。また、ステージベース9上には、アライメントセンサ7が設けられている。アライメントセンサ7は、ウエハWAの位置検出やテンプレートTxの位置検出を行うセンサである。
レジストタンク15Xは、レジストを格納するタンクである。レジストタンク15Xは、液滴下装置8Xに接続されている。液滴下装置8Xは、レジストタンク15X内のレジスト51Pを、インクジェット方式によってウエハWA上に滴下する装置(インクジェットコーター装置)である。液滴下装置8Xは、インクジェットヘッドを備えている。インクジェットヘッドは、レジスト51Pの液滴を噴出する複数の微細孔を有している。
インクジェット方式は、テンプレートTxが有する微細パターンの被覆率や方向性を考慮して、必要十分なレジスト51PをウエハWA上に供給することができる。このため、インクジェット方式は、レジスト51Pの膜厚制御性の充填効率に優れている。
光源装置(光照射部)10Xは、光を照射する装置であり、ステージベース9の上方に設けられている。光源装置10Xは、テンプレートTxがレジスト51Pに押当てられた状態で、テンプレートTx上から光を照射する。なお、光源装置10Xが照射する光は、レジスト51Pを硬化させることができる光であれば、可視光、赤外光、紫外光などの何れの光であってもよい。
コントローラ11Xは、図示省略しているが、インプリント装置101の各構成要素に接続され、各構成要素を制御する。コントローラ11Xは、ウエハWA上にレジスト51Pを滴下する際に、液滴下装置8Xを制御する。
ウエハWAへのインプリントを行う際には、試料ステージ5に載せられたウエハWAが液滴下装置8Xの直下まで移動させられる。ウエハWAは、格子状に配置されたショット領域を有しており、液滴下装置8Xは、ショット毎にレジスト51Pを滴下する。したがって、液滴下装置8Xは、ウエハWAの所定のショット位置に移動させられる。そして、液滴下装置8Xが、所定のショット位置にレジスト51Pを滴下する。
その後、試料ステージ5上のウエハWAがテンプレートTxの直下に移動させられる。そして、テンプレートTxがウエハWA上のレジスト51Pに押当てられる。これにより、テンプレートTxとレジスト51Pとが所定時間だけ接触させられる。
そして、レジスト51Pがテンプレートパターンに充填された後、光源装置10Xがレジスト51Pに光を照射する。これにより、レジスト51Pが硬化し、この結果、テンプレートパターンに対応する転写パターンがウエハWA上のレジスト51Pにパターニングされる。この後、硬化したレジスト51PのパターンからテンプレートTxが離型される。そして、次のショットへのパターン形成処理が行われる。この後、ウエハWA上の全てのショットへのパターン形成処理が完了すると、ウエハWAが搬出される。
なお、インプリント装置101は、光源装置10Xを用いてUV光のみを照射してもよいし、光源装置10Xを用いてUV光およびVUV光を照射してもよい。ここで、光源装置10Xを用いてUV光およびVUV光を照射する場合の光源装置10Xの構成例について説明する。
図18は、実施形態に係る光源装置の構成例を示す図である。図18の(a)に示す光源装置10Aは、光源装置10Xの第1の構成例であり、図18の(b)に示す光源装置10Bは、光源装置10Xの第2の構成例である。
図18の(a)に示すように、光源装置10Aは、光源61と光源62とを備えている。光源61は、UV光を出力する光源であり、光源62は、VUV光を出力する光源である。この場合のコントローラ11Xは、光源装置10Aに接続されており、光源61からの出力と光源62からの出力とを切り替える。コントローラ11Xは、ウエハWAにUV光を照射する際には光源61からUV光を出力させ、ウエハWAにVUV光を照射する際には光源62からVUV光を出力させる。
また、図18の(b)に示すように、光源装置10Bは、光源61とフィルタ65とを備えている。フィルタ65は、UV光をVUV光に変換するフィルタである。この場合のコントローラ11Xは、光源装置10Bに接続されており、フィルタ65を介した光出力と、フィルタ65を介さない光出力とを切り替える。
コントローラ11Xは、ウエハWAにVUV光を照射する際には、光源61からのUV光を、フィルタ65を介してウエハWAに照射する。また、コントローラ11Xは、ウエハWAにUV光を照射する際には、光源61からのUV光を、フィルタ65を介さずにウエハWAに照射する。また、コントローラ11Xは、ウエハWAにUV光を照射する際には、VUV光をカットしてもよい。
コントローラ11Xは、ウエハWAにVUV光を照射する際には、フィルタ65を光源61とウエハWAとの間に移動させる。これにより、フィルタ65からのVUV光がウエハWAに照射される。また、コントローラ11Xは、ウエハWAにUV光を照射する際には、フィルタ65が光源61とウエハWAとの間に入らないようフィルタ65を外部に移動させる。これにより、光源61からのUV光がウエハWAに照射される。
なお、インプリント装置101は、複数種類のレジストをウエハWAに滴下してもよい。ここで、複数の液滴下装置を備えたインプリント装置の構成について説明する。図19は、実施形態に係る液滴下装置の他の構成例を示す図である。図19の(a)では、液滴下装置8A,8Bの構成例を示し、図19の(b)では、液滴下装置8Cの構成例を示している。液滴下装置8A〜8Cは、液滴下装置8Xと同様の装置である。
インプリント装置101が、複数種類のレジストをウエハWAに滴下する場合、インプリント装置101は、液滴下装置8Xの代わりに液滴下装置8A,8Bか、または液滴下装置8Cを備えている。この場合、インプリント装置101は、レジストタンク15Xの代わりにレジストタンク15A,15Bを備えている。例えば、レジストタンク15Aには、レジスト51Aが格納され、レジストタンク15Bには、レジスト51Bが格納される。レジスト51A,51Bは、レジスト51Pと同様のレジストであるが、レジスト51Aとレジスト51Bとは異なる種類のレジストである。レジスト51A,51Bは、例えば、前述したレジスト21A〜23A,26A,28Aの何れかである。
図19の(a)
インプリント装置101が、液滴下装置8Xの代わりに液滴下装置8A,8Bを備えている場合、液滴下装置8Aが、レジストタンク15Aに接続され、液滴下装置8Bが、レジストタンク15Bに接続される。
コントローラ11Xは、液滴下装置8Aに対して、インプリントショット内の第1の所定領域にレジスト51Aを滴下させる。また、コントローラ11Xは、液滴下装置8Bに対して、インプリントショット内の第2の所定領域にレジスト51Bを滴下させる。
コントローラ11Xは、レジスト51Aを滴下する際には、滴下位置に液滴下装置8Aを移動させる。また、コントローラ11Xは、レジスト51Bを滴下する際には、滴下位置に液滴下装置8Bを移動させる。
例えば、バスタブ式のパターン形成処理の際には、以下の(1A)〜(6A)の処理が順番に実行される。
(1A)ウエハWAが、インクジェットユニット(液滴下装置8Aの下側)に移動させられ、ウエハWAにレジスト51Aが滴下される。
(2A)ウエハWAが、インプリントユニットに移動させられ、テンプレートTxがレジスト51Aに押当てられ、テンプレートTxにレジスト51Aが充填される。
(3A)レジスト51Aが硬化させられる。
(4A)テンプレートTxが、レジスト51A(レジストパターン)から離型される。
(5A)ウエハWAが、インクジェットユニット(液滴下装置8Bの下側)に移動させられ、ウエハWAにレジスト51Bが滴下される。
(6A)レジスト51Bが硬化させられる。
土台式のパターン形成処理の際には、以下の(1B)〜(6B)の処理が順番に実行される。
(1B)ウエハWAが、インクジェットユニット(液滴下装置8Bの下側)に移動させられ、ウエハWAにレジスト51Bが滴下される。
(2B)レジスト51Bが硬化させられる。
(3B)ウエハWAが、インクジェットユニット(液滴下装置8Aの下側)に移動させられ、ウエハWAにレジスト51Aが滴下される。
(4B)ウエハWAが、インプリントユニットに移動し、テンプレートTxがレジスト51Aに押当てられ、テンプレートTxにレジスト51Aが充填される。
(5B)レジスト51Aが硬化させられる。
(6B)テンプレートTxが、レジスト51A(レジストパターン)から離型される。
なお、光源装置10Xが、インプリントユニットとは別の硬化ユニットに配置されている場合がある。硬化ユニットは、レジストを硬化させる装置である。この場合、土台式およびバスタブ式のパターン形成処理の何れの場合であっても、ウエハWAが滴下ユニットに移動した後、滴下ユニットでレジスト51A,51Bが滴下される。そして、ウエハWAが硬化ユニットに移動した後、硬化ユニットでレジスト51A,51BにUV光が照射され、これによりレジスト51A,51Bの硬化処理が行なわれる。
また、インプリント装置101は、液滴下装置(インクジェットヘッド)の個数と、光源の個数とが同じになるよう構成されてもよい。この場合、第N(Nは自然数)の液滴下装置でウエハWAに第Nのレジストを滴下した場合には、第Nの光源が第Nのレジストを硬化させる。この場合において、テンプレートTxをレジストに押当てるインプリントヘッドの個数は、液滴下装置や光源の個数よりも少なくてもよい。
インプリント装置101は、例えば、2つの液滴下装置と、2つの光源と、1つのインプリントヘッドとを備えている。この場合、上述した(2B)の処理において、第1の光源がUV光を照射してレジスト51Aを硬化させる。さらに、上述した(4B)の処理において、第2の光源がUV光を照射してレジスト51Bを硬化させる。この場合において、第1の光源を用いてウエハWAにVUV光が照射されてもよいし、第2の光源を用いてウエハWAにVUV光が照射されてもよい。
図19の(b)
インプリント装置101が、液滴下装置8Xの代わりに液滴下装置8Cを備えている場合、液滴下装置8Cが、レジストタンク15A,15Bに接続される。また、インプリント装置101は、液滴下装置8Cに接続された切替装置8Dを備えている。切替装置8Dは、送出するレジスト51Cの種類を切替える装置である。コントローラ11Xは、切替装置8Dを制御することによって、液滴下装置8Cに送り込むレジスト51Cの種類をレジスト51A,51Bの何れかに切替える。
コントローラ11Xは、インプリントショット内にレジスト51Aを滴下させる際には、切替装置8Dがレジスト51Aを液滴下装置8Cに送り込むよう切替装置8Dを制御する。これにより、液滴下装置8Cは、レジスト51AをウエハWA上に滴下する。
また、コントローラ11Xは、インプリントショット内にレジスト51Bを滴下させる際には、切替装置8Dがレジスト51Bを液滴下装置8Cに送り込むよう切替装置8Dを制御する。これにより、液滴下装置8Cは、レジスト51BをウエハWA上に滴下する。
本実施形態では、インプリント装置101が、レジストの滴下処理やレジストの硬化処理を実行する場合について説明したが、他の装置がレジストの滴下処理やレジストの硬化処理を実行してもよい。この場合、例えば、レジストの滴下処理およびレジストの硬化処理を実行するパターン形成装置が用いられる。
図20は、実施形態に係るパターン形成装置の構成を示す図である。なお、図20の各構成要素のうち図17に示すインプリント装置101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。
パターン形成装置102は、ウエハWAなどの被転写基板に、レジストの滴下処理およびレジストの硬化処理を実行する装置である。パターン形成装置102は、例えば、土台パターンの形成や、バスタブ形状の壁パターンで囲まれた領域へのレジストの埋め込みなどを行う。
パターン形成装置102は、基板チャック4、試料ステージ5、基準マーク6、液滴下装置(ディスペンサ)8Y、光源装置10Y、コントローラ11Y、レジストタンク15Yを備えている。
液滴下装置8Y、光源装置10Y、コントローラ11Y、レジストタンク15Yは、それぞれ、液滴下装置8X、光源装置10X、コントローラ11X、レジストタンク15Xと同様の構成を有している。したがって、パターン形成装置102は、光源装置10Yとして、光源装置10Aまたは光源装置10Bを備えていてもよい。また、パターン形成装置102は、液滴下装置8Yの代わりに液滴下装置8A,8Bを備えていてもよいし、液滴下装置8Yの代わりに液滴下装置8Cを備えていてもよい。
試料ステージ5は、ウエハWAに転写材としてのレジスト51Qを滴下する際にはウエハWAを液滴下装置8Yの下方側に移動させ、レジスト51Qの硬化処理を行う際には、ウエハWAを光源装置10Yの下方側に移動させる。
コントローラ11Yは、図示省略しているが、パターン形成装置102の各構成要素に接続され、各構成要素を制御する。コントローラ11Yは、ウエハWA上にレジスト51Qを滴下する際に、液滴下装置8Yを制御する。レジスト51Qは、レジスト51A,51Bなどである。
ウエハWA上にパターン形成を行う際には、ウエハWAが、液滴下装置8Yの直下まで移動させられる。そして、ウエハWAの所定位置にレジスト51Qが滴下される。その後、試料ステージ5に載せられたウエハWAが、光源装置10Yの直下に移動させられる。そして、光源装置10Yがレジスト51QにVUV光を照射する。
その後、光源装置10Yがレジスト51QにUV光を照射する。これにより、レジスト51Qが硬化し、レジストパターンが形成される。この後、次のショットへのパターン形成処理が行われる。そして、ウエハWA上の全てのショットへのイパターン形成処理が完了すると、ウエハWAが搬出される。
なお、パターン形成装置102は、液滴下装置(インクジェットヘッド)の個数と、光源の個数とが同じになるよう構成されてもよい。この場合、第M(Mは自然数)の液滴下装置でウエハWAに第Mのレジストを滴下した場合には、第Mの光源が第Mのレジストを硬化させる。
図21は、実施形態に係るインプリント装置または実施形態に係るパターン形成装置を用いたレジストパターン形成処理の処理手順を示すフローチャートである。インプリント装置101は、ウエハWA上に第1のレジストを滴下する(ステップS10)。なお、パターン形成装置102が第1のレジストを滴下してもよい。
この後、インプリント装置101は、テンプレートTxを第1のレジストに押当てる(ステップS20)。さらに、インプリント装置101は、第1のレジストにUV光などを照射し、第1のレジストを硬化させる(ステップS30)。そして、インプリント装置101は、硬化した第1のレジストからテンプレートTxを離型する(ステップS40)。
そして、インプリント装置101またはパターン形成装置102が、ウエハWA上に第2のレジストを滴下する(ステップS50)。さらに、インプリント装置101またはパターン形成装置102は、第2のレジストにUV光などを照射し、第2のレジストを硬化させる(ステップS60)。これにより、第1および第2のレジストで形成されたレジストパターンが形成される。
本実施形態では、高充填量部(図1に示した第2の領域32)にレジスト22Aなどを充填する場合について説明したが、第2の領域32には、予めガイドパターンを形成しておいてもよい。このようなガイドパターンが形成されることによりレジストパターン22Xの膜厚が安定する。
図22は、ガイドパターンを説明するための図である。レジストパターン21Yaによってバスタブ形状の壁パターンが構成される場合、高充填量部であるバスタブ領域内のレジスト22Bの膜厚が不安定になる場合がある。
レジストパターン21Xaによって囲まれた高充填量部(バスタブ領域)内にガイドパターン24が形成される場合、高充填量部内に充填されるレジスト22Cの膜厚は安定する。
ガイドパターン24は、レジストパターン21Xaの形成と同じ工程で形成されるレジストパターンである。ガイドパターン24は、例えば、レジストパターン21Xaと略同じ高さを有した柱状のパターンである。
ガイドパターン24は、例えば、レジストパターン21Xaによって囲まれた領域内に所定の間隔で配置される。この場合、ガイドパターン24は、レジスト22Cのドロップサイズよりも大きな周期で配置される。換言すると、ガイドパターン24間は、レジスト22Cのドロップサイズよりも大きな寸法間隔を有している。また、レジストパターン21Xaとガイドパターン24との間は、レジスト22Cのドロップサイズよりも大きな寸法間隔を有している。
インプリント装置101は、レジストパターン21Xaおよびガイドパターン24を形成した後、レジストパターン21Xaで囲まれた領域内にレジスト22Cを滴下する。このとき、インプリント装置101は、レジストパターン21Xaで囲まれた領域内のうち、ガイドパターン24が形成されていない位置に対して選択的にレジスト22Cを滴下する。この場合において、インプリント装置101は、ガイドパターン24およびレジスト22Cを硬化させたレジストパターンによって、レジストパターン21Xaで囲まれた領域が埋められるようレジスト22Cを滴下しておく。
このようなガイドパターン24の構成により、ガイドパターン24間や、レジストパターン21Xaとガイドパターン24との間に、レジスト22Cが充填されやすくなる。また、均一な膜厚を有したレジスト22Cを、レジストパターン21Xaと同じ高さまで容易に充填することが可能となる。
なお、ガイドパターン24は、レジストパターン21Xaと同時に形成されるので、レジストパターン21Xaを形成する際に用いられるテンプレートには、ガイドパターン24に対応するテンプレートパターンを形成しておく。
また、ガイドパターン24の形状は、上述した形状に限らない。また、ガイドパターン24とレジストパターン21Xaとを一体形状のパターンとしてもよい。図23は、ガイドパターンの他のパターン形状例を説明するための図である。図23では、レジストパターン46の断面形状を示している。レジストパターン46は、ガイドパターン45とレジストパターン21Xaとを有している。ガイドパターン45は、レジストパターン21Xaと同様に階段状の断面形状を有している。
レジストパターン46は、第1の側面側と、第1の側面に対向する第2の側面側と、の両方に階段状パターンを有している。第1の側面に形成される階段状パターンは、図22などで説明したレジストパターン21Xaである。また、第2の側面に形成される階段状パターンは、ガイドパターン45である。このガイドパターン45は、レジストパターン21Xaで囲まれた領域(図1の第2の領域32に対応)内に形成される。ガイドパターン45とレジストパターン21Xaとは、その境界面を対称面とした面対象形状となっている。
このように、ガイドパターン45が、第2の側面側に階段状パターンを有している場合、この階段状パターンの底部(最下段)近傍において、レジスト22Cが充填されやすくなる。なお、ガイドパターン45は、階段状パターンに限らず傾斜面を有したパターンであってもよい。
ここで、ガイドパターン24,45などを有した種々のテンプレートの構成例について説明する。図24Aは、テンプレートの構成例(1)を示す図であり、図24Bは、テンプレートの構成例(2)を示す図である。図24Aおよび図24Bでは、テンプレートT8a〜T8hをテンプレートパターン面側から見た場合の、テンプレートT8a〜T8hの上面図を示している。図24Aおよび図24Bでは、テンプレートT8a〜T8hをテンプレートパターン面側から見た場合の、上面形状について説明する。なお、ガイドパターン24,45は、同様の上面形状を有しているので、ここではガイドパターン45である場合について説明する。
テンプレートT8a〜T8hにおいては、ハッチングの付されていない箇所がテンプレートパターンのうちの凸部(断面形状が凸形状)(凸パターン)である。そして、ハッチングの付された箇所が、テンプレートが掘り込まれて形成されたテンプレートパターンのうちの凹部(断面形状が凹形状)(凹パターン)であり、ガイドパターン45となる。具体的には、後述する凸パターン82B〜82Gが、ガイドパターン45である。
テンプレートT8a〜T8hは、バスタブ形状の壁パターンに対応するテンプレートパターンとして凹パターン80を有している。換言すると、テンプレートT8a〜T8hには、バスタブ形状の壁パターンとなるレジストが充填される凹部領域として、凹パターン80が形成されている。凹パターン80は、上面側から見ると矩形環状をなしている。
図24Aの(a)に示すテンプレートT8aは、ガイドパターンを有していない。テンプレートT8aは、凹パターン80と、凸パターン81aとを有している。凸パターン81aは、凹パターン80に囲まれた矩形状のパターンである。なお、テンプレートT8aにおいて、凹パターン80と凸パターン81aの凹凸を反転させると、テンプレートT1〜T4と同様のテンプレートとなる。
図24Aの(b)に示すテンプレートT8bは、凹パターン80と、凹パターン82Bと、凸パターン81bとを有している。凸パターン81bは、複数からなる柱状のパターンである。凸パターン81bは、上面形状が矩形状をなしている。凸パターン81bは、凹パターン80よりも内側領域で凹パターン80に近接した位置に配置されている。凸パターン81bは、所定間隔で矩形環状に並ぶよう配置されている。
凹パターン82Bは、凸パターン81bよりも内側領域で凸パターン81bに近接した位置に配置されている。凹パターン82Bは、凸パターン81bに囲まれた矩形状のパターンである。凹パターン82Bは、後述するレジスト35内に発生する気泡を取り込む取込領域となるパターンである。
図24Aの(c)に示すテンプレートT8cは、凹パターン80と、ガイドパターンである凹パターン82Cと、凸パターン81cとを有している。凸パターン81cは、複数からなる柱状のパターンである。凸パターン81cは、上面形状が矩形状をなしている。凸パターン81cは、凹パターン80よりも内側領域に配置されている。凸パターン81cは、第1の間隔でマトリクス状の頂点上に並ぶよう配置されている。
凹パターン82Cは、凹パターン80よりも内側領域で、凸パターン81cの配置されていない領域に縦横の格子状に配置されている。凸パターン81cと、凹パターン82Cとは、凹パターン80で囲まれた矩形状の領域内で互いに隣接するよう配置されている。
図24Aの(d)に示すテンプレートT8dは、凹パターン80と、ガイドパターンである凹パターン82Dと、凸パターン81dとを有している。凸パターン81dは、テンプレートT8cの凸パターン81cよりも配置間隔が広い。凸パターン81dは、複数からなる柱状のパターンである。凸パターン81dは、上面形状が矩形状をなしている。凸パターン81dは、凹パターン80よりも内側領域に配置されている。凸パターン81dは、第1の間隔よりも大きな第2の間隔でマトリクス状の頂点上に並ぶよう配置されている。凹パターン82Dは、凹パターン80よりも内側領域で、凹パターン81Dの配置されていない領域に縦横の格子状に配置されている。凸パターン81dと、凹パターン82Dとは、凹パターン80で囲まれた矩形状の領域内で互いに隣接するよう配置されている。
図24Bの(e)に示すテンプレートT8eは、凹パターン80と、ガイドパターンである凹パターン82Eと、凸パターン81eとを有している。凸パターン81eは、複数からなる柱状のパターンである。凸パターン81eは、上面形状が矩形状をなしている。
凸パターン81eは、凹パターン80よりも内側領域で、凹パターン82Eの配置されていない領域に横格子状に配置されている。また、凹パターン82Eは、凹パターン80よりも内側領域で、凸パターン81eの配置されていない領域に横格子状に配置されている。凸パターン81eは、凹パターン82Eの間に配置されており、縦方向に第1の間隔が設けられている。凹パターン82Eは、凸パターン81eの間に配置されており、縦方向に第2の間隔が設けられている。第1の間隔は、凹パターン82Eの短手方向の辺の長さと同じであり、第2の間隔は、凸パターン81eの短手方向の辺の長さと同じである。
このように、凸パターン81eと、凹パターン82Eとは、凹パターン80で囲まれた矩形状の領域内で互いに隣接するよう交互に配置されている。凹パターン80で囲まれた矩形状の領域における短手方向の辺の長さと、凸パターン81eの長手方向(横方向)の辺の長さと、凹パターン82Eの長手方向(横方向)の長さとは、同じ長さである。
図24Bの(f)に示すテンプレートT8fは、凹パターン80と、凹パターン82Fと、凸パターン81fとを有している。凸パターン81fは、複数からなる柱状のパターンである。凸パターン81fは、上面形状が矩形状をなしている。凹パターン82Fは、テンプレートT8eの凹パターン82Eよりも配置間隔が広い。
凸パターン81fは、凹パターン80よりも内側領域で、凹パターン82Fの配置されていない領域に横格子状に配置されている。また、凹パターン82Fは、凹パターン80よりも内側領域で、凸パターン81fの配置されていない領域に横格子状に配置されている。凸パターン81fは、凹パターン82Fの間に配置されており、縦方向に第3の間隔が設けられている。凹パターン82Fは、凸パターン81fの間に配置されており、縦方向に第4の間隔が設けられている。第3の間隔は、凹パターン82Fの短手方向の辺の長さと同じであり、第4の間隔は、凸パターン81fの短手方向の辺の長さと同じである。
このように、凸パターン81fと、凹パターン82Fとは、凹パターン80で囲まれた矩形状の領域内で互いに隣接するよう配置されている。凹パターン80で囲まれた矩形状の領域における短手方向の辺の長さと、凸パターン81fの長手方向(横方向)の辺の長さと、凹パターン82Fの長手方向(横方向)の長さとは、同じ長さである。
図24Bの(g)に示すテンプレートT8gは、凹パターン80と、ガイドパターンである凹パターン82Gと、凸パターン81ga,81gbとを有している。凸パターン81gaは、複数からなる柱状のパターンである。凸パターン81gaは、上面形状がL字形状をなしている。凸パターン81gaは、凹パターン80よりも内側領域で凹パターン80に近接した位置に配置されている。凸パターン81gaは、略矩形環状に並ぶよう配置されている。凹パターン82Gは、凸パターン81gaよりも内側領域で凸パターン81gaに近接した位置に配置されている。凹パターン82Gは、略矩形環状に並ぶよう配置されている。凸パターン81gbは、凹パターン82Gよりも内側領域で凹パターン82Gに近接した位置に配置されている。凸パターン81gbは、凹パターン82Gに囲まれた矩形状のパターンである。
凹パターン82Gは、凹パターン82Gが有する各辺の中点で凹パターン80と接続されている。換言すると、凸パターン81gaは、凹パターン80と凹パターン82Gとを接合するパターンによって一部が分断されている。したがって、凸パターン81gaは、L字形状となっている。このような構成により、凸パターン81gaは、完全な矩形環状の場合よりも、強度が強くなる。
図24Bの(h)に示すテンプレートT8hは、凹パターン80と、ガイドパターンである凹パターン82Hと、凸パターン81ha,81hbとを有している。凸パターン81haは、複数からなる柱状のパターンである。凸パターン81haは、上面形状が矩形状をなしている。凸パターン81gaは、テンプレートT8hの凸パターン81haよりも個数が多い。
凸パターン81haは、凹パターン80よりも内側領域で凹パターン80に近接した位置に配置されている。凸パターン81haは、略矩形環状に並ぶよう配置されている。凹パターン82Hは、凸パターン81haよりも内側領域で凹パターン82Gに近接した位置に配置されている。凹パターン82Hは、略矩形環状に並ぶよう配置されている。凸パターン81gbは、凹パターン82Hよりも内側領域で凹パターン82Hに近接した位置に配置されている。凸パターン81hbは、凹パターン82Hに囲まれた矩形状のパターンである。
凹パターン82Hは、凹パターン82Hが有する各辺の複数の位置で凹パターン80と接続されている。換言すると、凸パターン81haは、凹パターン80と凹パターン82Hとを接合するパターンによって一部が分断されている。したがって、凸パターン81haは、矩形状となっている。このような構成により、凸パターン81haは、完全な矩形環状の場合よりも、強度が強くなる。なお、テンプレートT8a〜T8hの凹パターン80は、図14で説明したストッパーパターン71,72を有していてもよい。
なお、凹パターン82C〜82Hのうち、レジストが滴下されない箇所または不足する箇所は、インプリントの際に空洞となる。この空洞は、気泡を取り込む取込領域となる。したがって、凹パターン82C〜82Hは、レジストの滴下量に応じて気泡を取り込むパターンとなり得る。
つぎに、図24で説明したテンプレートを用いた場合のレジストの配置位置について説明する。図25は、レジストの配置位置を説明するための図である。図25では、テンプレートT8a,T8b,T8gの断面図を示している。
図25の(a)に示すように、テンプレートT8aを用いる場合は、ウエハWAの全面にレジスト35が配置される。これにより、テンプレートT8aとウエハWAの間のレジスト膜厚部分(RLT:Residual Layer Thickness)と、テンプレートパターン(凹パターン80)とにレジスト35が充填されることとなる。
図25の(b)に示すように、テンプレートT8bを用いる場合は、ウエハWAのうち、テンプレートパターンの凹部(凹パターン80)が押当てられる領域と、その近傍とにレジスト35が配置される。換言すると、バスタブ形状の内側領域には、レジスト35が配置されない。このように、テンプレートT8bを用いる場合は、レジスト35の滴下位置および滴下量が調整される。
これにより、テンプレートT8bがレジスト35に押し当てられた際に、ウエハWAの間のレジスト膜厚部分と、テンプレートパターンのうちレジスト35が配置された箇所とにレジスト35が充填されることとなる。この時、バスタブ形状の内側領域に空洞が確保されることとなる。これにより、レジスト35内に発生する気泡が、テンプレートT8bとレジスト35との間の空洞に取り込まれる。この結果、レジスト35内に気泡が残留することを抑制できる。
図25の(c)に示すように、テンプレートT8gを用いる場合は、ウエハWAのうち、テンプレートパターンの凹部(凹パターン80)が押当てられる領域と、その近傍とにレジスト35が配置される。換言すると、バスタブ形状の内側領域には、レジスト35が配置されない。このように、テンプレートT8gを用いる場合は、レジスト35の滴下位置および滴下量が調整される。
これにより、テンプレートT8gがレジスト35に押し当てられた際に、ウエハWAの間のレジスト膜厚部分と、テンプレートパターンのうちレジスト35が配置された箇所とにレジスト35が充填されることとなる。この時、バスタブ形状の内側領域に空洞が確保されることとなる。これにより、レジスト35内に発生する気泡が、テンプレートT8gとレジスト35との間の空洞に取り込まれる。この結果、レジスト35内に気泡が残留することを抑制できる。
同様に、テンプレートT8c〜T8f,T8hがレジスト35に押し当てられた際に、ウエハWAの間のレジスト膜厚部分と、テンプレートパターンのうちレジスト35が配置された箇所とにレジスト35が充填されることとなる。この時、レジスト35の滴下量を調整しておけば、バスタブ形状の内側領域に空洞が確保されることとなる。これにより、レジスト35内に発生する気泡が、テンプレートT8c〜T8f,T8hとの間の空洞に取り込まれる。この結果、レジスト35内に気泡が残留することを抑制できる。
インプリント装置101やパターン形成装置102によるレジストパターンの形成は、例えばウエ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)1が製造される。半導体装置1が製造される際には、レジストの滴下処理と、レジストパターンの形成処理と、レジストパターンをマスクとしたエッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。
このように実施形態では、インプリントリソグラフィを用いて第1の膜厚を有したレジストパターン21Xa,21Xb,23Xの何れかの形成と、レジストの滴下処理および硬化処理によって第2の膜厚を有したレジストパターン22Xの形成とが行われる。したがって、種々の膜厚を有したパターンを、加工欠陥を抑制しつつ低コストで形成することが可能となる。
また、レジストパターン21Xaが環状に形成されるので、レジスト22Aの埋め込みが容易となる。また、レジストパターン21Xa上にVUV光が照射されるので、レジストパターン21Xaと、レジストパターン22Xとの密着性を向上させることができる。また、第2の領域32にガイドパターン24,45が形成されるので、レジストパターン22Xの膜厚が安定する。
また、ストッパーパターン71が配置されている場合、ストッパーパターン71がレジスト26Aの溢れ出しを抑制することができる。また、ストッパーパターン72が配置されている場合、テンプレートT6とレジスト26Aとの間に空洞が発生するので、レジスト26A内に発生する気泡を空洞に取り込むことができる。したがって、レジスト35内に気泡が残留することを抑制できる。また、レジスト35の滴下位置および滴下量が調整されることにより、テンプレートT8b〜T8gとレジスト35との間に空洞が発生するので、レジスト35内に発生する気泡を空洞に取り込むことができる。したがって、レジスト35内に気泡が残留することを抑制できる。
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。
8A〜8C,8X,8Y…液滴下装置、10A,10B,10X,10Y…光源装置、21A〜23A,26A,22C,35…レジスト、21X〜23X,26X〜28X…レジストパターン、24,45…ガイドパターン、61,62…光源、65…フィルタ、71,72…ストッパーパターン、80,82B〜82H…凹パターン、81a〜81f,81ga,81gb,81ha,81hb…凸パターン、101…インプリント装置、102…パターン形成装置、T1〜T6,T8a〜T8h,Tx…テンプレート、WA…ウエハ。

Claims (10)

  1. インプリントリソグラフィを用いて第1の膜厚を有した第1のパターンを形成する第1の形成ステップと、
    レジストの滴下処理および硬化処理によって第2の膜厚を有した第2のパターンを形成する第2の形成ステップと、
    を含
    前記第1のパターンは、階段状のパターンを含むとともに、上面側から見て環状に配置され、
    前記第2のパターンは、前記第1のパターンで囲まれた領域内に形成される、
    ことを特徴とするパターン形成方法。
  2. 前記第1および第2のパターンは、一体形状のパターンとして形成される、
    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. 前記第1または第2のパターンにVUV光を照射する照射ステップをさらに含む、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のパターン形成方法。
  4. 前記第1のパターンで囲まれた領域内に、第3のパターンを形成する第3の形成ステップをさらに含み、
    前記第3のパターンは、前記第2のパターンが形成された後に形成される、
    ことを特徴とする請求項に記載のパターン形成方法。
  5. 前記第1のパターンを形成する際には、前記第1のパターンで囲まれた領域内でテンプレートと前記レジストとの間に空洞が発生するよう、レジスト滴下位置および滴下量が調整される、
    ことを特徴とする請求項に記載のパターン形成方法。
  6. 第1のレジストを基板上に滴下する第1の滴下ステップと、
    前記第1のレジストにテンプレートパターンが形成されたテンプレートを押し当てる押印ステップと、
    前記第1のレジストを硬化させ、硬化させた前記第1のレジストから前記テンプレートを離型して前記第1のレジストを用いた第1のパターンを形成する第1の形成ステップと、
    第2のレジストを前記基板上に滴下する第2の滴下ステップと、
    前記第2のレジストを硬化させて、前記第2のレジストを用いた第2のパターンを形成する第2の形成ステップと、
    を含
    前記第1のパターンは、階段状のパターンを含むとともに、上面側から見て環状に配置され、
    前記第2のパターンは、前記第1のパターンで囲まれた領域内に形成される、
    ことを特徴とするパターン形成方法。
  7. 第1の膜と第2の膜が交互に積層された積層体を基板上に形成する積層体形成ステップと、
    インプリントリソグラフィを用いて第1の膜厚を有した第1のパターンを形成する第1の形成ステップと、
    レジストの滴下処理および硬化処理によって第2の膜厚を有した第2のパターンを形成する第2の形成ステップと、
    を含み、
    前記第1のパターンは、階段状のパターンを含むとともに、上面側から見て環状に配置され、
    前記第2のパターンは、前記第1のパターンで囲まれた領域内に形成される、
    ことを特徴とする、半導体装置の製造方法。
  8. 基板上にレジストを滴下する液滴下装置と、
    前記レジストにテンプレートを押し当てる押当機構と、
    前記押当機構の上方に設けられ、前記基板にUV光およびVUV光を照射可能な光源装置と、
    前記光源装置に接続され、前記光源装置からの前記基板への照射光を前記UV光と前記VUV光との間で切り替え可能なコントローラと、
    を備える、
    ことを特徴とするインプリント装置。
  9. 前記光源装置は、前記UV光を照射する第1の光源と、前記VUV光を照射する第2の光源とを備える、請求項8に記載のインプリント装置。
  10. 前記光源装置は、前記UV光を照射する第1の光源と、前記UV光を前記VUV光へ変換するフィルタとを備える、請求項8に記載のインプリント装置。
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