JP6863836B2 - ナノインプリント用テンプレート及び集積回路装置の製造方法 - Google Patents
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Description
以下、第1の実施形態について説明する。
先ず、本実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの構成について説明する。
図1は、本実施形態に係るナノインプリント用テンプレートを示す平面図である。
図2は、本実施形態に係るナノインプリント用テンプレートのアライメント領域を示す平面図である。
図3(a)は、本実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの孤立パターンを示す平面図であり、(b)は断面図である。
図4は、本実施形態に係る集積回路装置の製造方法において使用する光学系を示す図である。
図4に示すように、本実施形態において使用するアライメント装置200においては、位置合わせ用顕微鏡201が設けられており、位置合わせ用顕微鏡201のX方向両側及びY方向両側に、合計4つの照明202が設けられている。そして、位置合わせ用顕微鏡201の直下にテンプレート1を配置し、その直下にウェーハ101を配置する。位置合わせ用顕微鏡201は、透明なテンプレート1を介して、ウェーハ101を観察可能である。
図5(a)は、本実施形態のウェーハを示す平面図であり、(b)はウェーハのアライメント領域を示す平面図である。
図6は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャート図である。
次に、図6のステップS6に示すように、テンプレート1をウェーハ101及びレジストパターンから剥離する。
次に、図6のステップS7に示すように、レジストパターンをマスクとして、RIE(Reactive Ion Etching:反応性イオンエッチング)等のエッチングを施すことにより、ウェーハ101を加工する。このような工程を繰り返すことにより、集積回路装置が製造される。
本実施形態に係るテンプレート1においては、孤立パターン領域21において、主パターン31の周囲に補助パターン32が設けられているため、主パターン31のエッジから高次回折光が発生しにくい。特に、補助パターン32の配列周期P1が照明光の波長λの3倍以下であると、3次光以上の回折光を効果的に抑制できる。このため、図6のステップS4に示すファインアライメントにおいて、ウェーハ101の周期パターン領域122とテンプレート1のX軸位置合わせ用周期パターン領域22を重ねてモアレを観察するとき、及び、ウェーハ101の周期パターン領域122とY軸位置合わせ用周期パターン領域23を重ねてモアレを観察するときに、主パターン31のエッジの明るさを抑え、モアレの明暗縞を容易に観察できる。この結果、ウェーハ101とテンプレート1の位置合わせの精度が向上する。
図7は、横軸にサンプルをとり、縦軸に光強度をとって、本試験例の結果を示すグラフ図である。
<1>位置合わせ用顕微鏡201に到達するモアレの光強度、
<2>補助パターン32を設けない場合の孤立パターン領域21の光強度、
<3>主パターン31のX方向両側及びY方向両側に各3本の補助パターン32を設け、配列周期P1を2000nmとした場合の孤立パターン領域21の光強度、
<4>主パターン31のX方向両側及びY方向両側に各3本の補助パターン32を設け、配列周期P1を1000nmとした場合の孤立パターン領域21の光強度、
を測定した。
図8は、横軸に補助パターンの幅をとり、縦軸に孤立パターン領域の光強度をとって、本試験例の結果を示すグラフ図である。
本試験例においては、補助パターン32の配列周期P1を相互に異ならせると共に、補助パターン32の幅を相互に異ならせた複数のサンプルを作製した。補助パターン32の配列周期P1は、600nm、800nm、1000nmとした。また、補助パターン32の幅は、100nm、300nm、500nmとした。そして、これらのサンプルを用いて、孤立パターン領域21の光強度を測定した。
次に、第2の実施形態について説明する。
図9(a)は本実施形態に係るテンプレートのアライメント領域を示す平面図であり、(b)は本実施形態のウェーハのアライメント領域を示す平面図であり、(c)はテンプレート及びウェーハのアライメント領域を示す断面図である。
本実施形態によれば、テンプレート2のパターン35が、ウェーハ102におけるパターン132が配列された領域よりも、X方向両側に1周期分ずつ多く配置されているため、パターン132によって回折された光を、パターン35によって効率よく利用することができる。これにより、パターン132とパターン35の相互作用によって生じるモアレの光強度が高くなり、位置合わせが容易になる。この結果、ウェーハ102とテンプレート2との間で、精度が高い位置合わせが可能となる。なお、テンプレート2はウェーハ102と比較してスペースの制約が緩いため、追加のパターン35を設けることによる不利益は、ほとんど生じない。
次に、第3の実施形態について説明する。
図10(a)は本実施形態に係るテンプレートのアライメント領域を示す平面図であり、(b)は本実施形態において使用するウェーハのアライメント領域を示す平面図である。
図11(a)はテンプレートのアライメント領域とウェーハのアライメント領域を重ねた状態を示す平面図であり、(b)は横軸にX方向における位置をとり縦軸に光強度をとって、テンプレートとウェーハを重ねた場合の光強度分布を示すグラフ図である。
本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び効果は、前述の第1の実施形態と同様である。但し、補助パターン32は設けられていなくてもよい。また、本実施形態に係る集積回路装置の製造方法においては、被加工材としてウェーハ103を使用し、ナノインプリント用テンプレートとして、上述のテンプレート3を使用する。
次に、第4の実施形態について説明する。
図12(a)は本実施形態に係るテンプレートのアライメント領域を示す平面図であり、(b)は本実施形態のウェーハのアライメント領域を示す平面図である。
なお、図12(a)及び(b)は、Y方向においては1周期分の長さのみを示している。
図13に示すように、テューキーの窓関数は、所定の範囲(0≦x≦1)の中央部(r/2≦x≦1−r/2)においては、一定の値、例えば1をとり、中央部から両端部に向かって連続的に減少する。
図14に破線で示すように、パターンの幅に窓関数を適用しない場合は、領域22の両端部において、光強度が著しく高くなり、領域22の中央部において、モアレの観察が困難になる。一方、図14に実線で示すように、パターンの幅に窓関数を適用した場合は、領域22の両端部において光強度が抑制され、窓関数を適用しない場合の約30分の1程度になる。これにより、中央部においてモアレの観察が容易になる。
本実施形態によれば、周期的に配列されたパターン35及び132の幅を窓関数に応じて変化させることにより、領域22のX方向両端部及び領域23のY方向両端部における光強度が抑制され、モアレの観察が容易になる。これにより、ウェーハ104に対するテンプレート4の精密な位置合わせが可能となる。
なお、本実施形態においては、ウェーハ及びテンプレートの双方に窓関数を適用する例を示したが、いずれか一方のみに適用しても、一定の効果を得ることができる。
次に、第4の実施形態の変形例について説明する。
本変形例においては、窓関数としてブラックマン・ハリスの窓関数を使用する。
図15(a)は本変形例に係るテンプレートのアライメント領域を示す平面図であり、(b)は本変形例のウェーハのアライメント領域を示す平面図である。
図16は、横軸に変数をとり、縦軸に関数の値をとって、ブラックマン・ハリスの窓関数を示すグラフ図である。
図17は、横軸に位置をとり、縦軸に光強度をとって、テンプレートとウェーハを重ねた場合の光強度分布を示すグラフ図である。
ブラックマン・ハリスの窓関数は、下記数式2によって表される。
図17に示すように、本変形例によれば、領域22の端部において、ノイズを100分の1程度まで低減することができる。また、ブラックマン・ハリスの窓関数を用いた場合は、パターンが形成された領域のX方向中央部が特に強調されるため、中央部の1本のモアレで位置合わせを行うことができる。
なお、第4の実施形態及び本変形例においては、テンプレート及びウェーハにおいて、同じ窓関数を適用する例を示したが、これには限定されず、相互に異なる窓関数を適用してもよい。また、テンプレート及びウェーハの少なくとも一方に適用する関数は、例えばX軸位置合わせ用周期パターン領域22において、X方向中央部のパターン35に対してX方向周辺部のパターン35が相対的に細くなるような関数であればよく、上述のテューキーの窓関数及びブラックマン・ハリスの窓関数には限定されない。
次に、第5の実施形態について説明する。
図18(a)は本実施形態に係るテンプレートのアライメント領域を示す平面図であり、(b)は本実施形態のウェーハのアライメント領域を示す平面図である。
図19は、横軸に位置をとり、縦軸に光強度をとって、テンプレートとウェーハを重ねた場合の光強度分布を示すグラフ図である。
図19の横軸は、パターン35及び132の長手方向における位置を表している。
次に、第6の実施形態について説明する。
図20(a)〜(c)は、本実施形態に係るナノインプリント法におけるX方向の位置合わせ方法を示す図であり、(a)は照明の配置を示し、(b)はテンプレートのX軸位置合わせ用周期パターン領域を示し、(c)はウェーハの周期パターン領域を示す。
図21(a)〜(c)は、本実施形態に係るナノインプリント法におけるY方向の位置合わせ方法を示す図であり、(a)は照明の配置を示し、(b)はテンプレートのY軸位置合わせ用周期パターン領域を示し、(c)はウェーハの周期パターン領域を示す。
図20(a)〜(c)に示すように、ウェーハ106とテンプレート6とを、X方向において位置合わせするときには、アライメント装置200において、位置合わせ用顕微鏡201のX方向両側に配置された照明202xを消灯し、位置合わせ用顕微鏡201のY方向両側に配置された照明202yのみを点灯する。これにより、テンプレート1のX軸位置合わせ用周期パターン領域22において、パターン35の配列方向(X方向)を含む平面(XZ平面)に沿っては照明光が入射せず、パターン35が延びる方向(Y方向)を含む平面(YZ平面)に沿ってのみ照明光が入射する。これにより、領域22のX方向両端部から高次回折光が出射することを抑制できる。この結果、モアレを利用したX方向の位置合わせを、高い精度で行うことができる。
本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び効果は、前述の第1の実施形態と同様である。但し、補助パターン32は設けられていなくてもよい。
第1パターン(31)と、
第1方向(X)における長さが前記第1パターンよりも短い1以上の第2パターン(32)と、
前記第1方向における長さが前記第1パターンよりも短い1以上の第3パターン(32)と、
を備え、
前記第1方向において、前記第1パターンは、前記1以上の第2パターンと前記1以上の第3パターンとの間に配置されたナノインプリント用テンプレート。
(付記2)
前記第1方向において、前記1以上の第2パターンの配列周期(P1)、及び、前記1以上の第3パターンの配列周期(P1)は、位置合わせ用の照明光の波長(λ)の3倍以下である付記1記載のナノインプリント用テンプレート。
(付記3)
前記第1方向に対して交差した第2方向(Y)における長さが前記第1パターンよりも短い1以上の第4パターン(32)と、
前記第2方向における長さが前記第1パターンよりも短い1以上の第5パターン(32)と、
をさらに備え、
前記第2方向において、前記第1パターンは、前記1以上の第4パターンと前記1以上の第5パターンとの間に配置された付記1または2に記載のナノインプリント用テンプレート。
(付記4)
前記第2方向において、前記第4パターンの配列周期(P1)、及び、前記第5パターンの配列周期(P1)は、前記照明光の波長(λ)の3倍以下である付記3記載のナノインプリント用テンプレート。
(付記5)
前記第1方向に沿って周期的に配列された複数のパターン(35)をさらに備えた付記1〜4のいずれか1つに記載のナノインプリント用テンプレート。
(付記6)(第3の実施形態)
第1方向(Y)に延び、前記第1方向に対して交差する第2方向(X)に沿って周期的に配列された複数の第1パターン(35)と、
前記複数の第1パターンの前記第2方向両側に配置され、前記第1方向に延び、前記第2方向における長さが前記第1パターンの前記第2方向における長さよりも短い第2パターン(38)と、
を備えたナノインプリント用テンプレート。
(付記7)
前記複数の第1パターンの前記第1方向両側に配置され、前記第2方向に延び、前記第1方向における長さが前記第1パターンの前記第2方向における長さよりも短い第3パターン(39)をさらに備えた付記6記載のナノインプリント用テンプレート。
(付記8)(第4の実施形態)
第1方向(Y)に延び、前記第1方向に対して交差する第2方向(X)に沿って周期的に配列された複数の第1パターン(35)を備え、
前記複数の第1パターンのうち、前記第2方向における最外部に配置された前記第1パターンの幅は、前記第2方向における中央部に配置された前記第1パターンの幅よりも小さいナノインプリント用テンプレート。
(付記9)
前記第1パターンの幅は、前記第2方向における前記第1パターンの位置を変数とした窓関数の値に基づいている付記8記載のナノインプリント用テンプレート。
(付記10)(第5の実施形態)
第1方向(Y)に延び、前記第1方向に対して交差する第2方向(X)に沿って周期的に配列された複数の第1パターン(35)を備え、
前記第1パターンの前記第1方向両端部の幅は、前記第1パターンの前記第1方向中央部の幅よりも小さいナノインプリント用テンプレート。
(付記11)
各前記第1パターンは、前記第1方向に沿って配列された複数の部分を有し、前記部分の幅は、前記第1方向における前記部分の位置を変数とした窓関数の値に基づいている付記10記載のナノインプリント用テンプレート。
(付記12)(第2の実施形態)
複数の第1パターン(132)が第1方向(X)に沿って周期的に配列された被加工材(102)上にレジスト膜を形成する工程と(S1)、
複数の第2パターン(35)が前記第1方向に沿って周期的に配列されたテンプレート(2)を前記レジスト膜に押し付けることにより、前記レジスト膜を変形させる工程と(S3)、
前記第1パターン及び前記第2パターンに光を照射することにより、前記被加工材に対する前記テンプレートの位置を決定する工程と(S4)、
変形した前記レジスト膜を硬化させる工程と(S5)、
前記テンプレートを前記レジスト膜から剥離させる工程と(S6)、
前記レジスト膜をマスクとして前記被加工材を加工する工程と(S7)、
を備え、
前記被加工材に対する前記テンプレートの位置を決定した後、前記第2パターンは、前記第1パターンが形成された領域に対応する領域の前記第1方向両側にも配置される集積回路装置の製造方法。
(付記13)(第6の実施形態)
複数の第1パターン(132)が第1方向(X)に沿って周期的に配列された被加工材(106)上にレジスト膜を形成する工程と(S1)、
前記第1方向に対して交差した第2方向(Y)に延びる複数の第2パターン(35)が前記第1方向に沿って周期的に配列されたテンプレート(6)を前記レジスト膜に押し付けることにより、前記レジスト膜を変形させる工程と(S3)、
前記第1パターン及び前記第2パターンに対して、前記第2方向とのなす角度が前記第1方向とのなす角度よりも小さくなるような方向から光を照射することにより、前記被加工材に対する前記テンプレートの前記第1方向における位置を決定する工程と(S4)、
変形した前記レジスト膜を硬化させる工程と(S5)、
前記テンプレートを前記レジスト膜から剥離させる工程と(S6)、
前記レジスト膜をマスクとして前記被加工材を加工する工程と(S7)、
を備えた集積回路装置の製造方法。
(付記14)
前記第1パターンは前記第2方向に沿っても周期的に配列されており、
前記テンプレートには、前記第1方向に延びる複数の第3パターン(35)が前記第2方向に沿って周期的に配列されており、
前記第3パターン及び前記第2パターンに対して、前記第1方向とのなす角度が前記第2方向とのなす角度よりも小さくなるような方向から光を照射することにより、前記被加工材に対する前記テンプレートの前記第2方向における位置を決定する工程をさらに備えた付記13記載の集積回路装置の製造方法。
Claims (2)
- 第1方向に延び、前記第1方向に対して交差する第2方向に沿って周期的に配列された複数の第1パターンと、
前記複数の第1パターンの前記第2方向両側に配置され、前記第1方向に延び、前記第2方向における長さが前記第1パターンの前記第2方向における長さよりも短い第2パターンと、
前記複数の第1パターンの前記第1方向両側に配置され、前記第2方向に延び、前記第1方向における長さが前記第1パターンの前記第2方向における長さよりも短い第3パターンと、
を備えたナノインプリント用テンプレート。 - 複数の第1パターンが第1方向に沿って周期的に配列された被加工材上にレジスト膜を形成する工程と、
複数の第2パターン、第3パターン及び第4パターンが形成されたテンプレートを、前記レジスト膜に押し付けることにより、前記レジスト膜を変形させる工程と、
前記第1パターン、並びに、前記第2パターン、前記第3パターン及び前記第4パターンに光を照射することにより、前記被加工材に対する前記テンプレートの位置を決定する工程と、
変形した前記レジスト膜を硬化させる工程と、
前記テンプレートを前記レジスト膜から剥離させる工程と、
前記レジスト膜をマスクとして前記被加工材を加工する工程と、
を備え、
前記テンプレートにおいて、前記複数の第2パターンは、前記第1方向に沿って周期的に配列され、前記第1方向に対して交差する第2方向に延び、前記第3パターンは、前記複数の第2パターンの前記第1方向両側に配置され、前記第2方向に延び、前記第3パターンの前記第1方向における長さは前記第1パターンの前記第1方向における長さよりも短く、前記第4パターンは、前記複数の第2パターンの前記第2方向両側に配置され、前記第1方向に延び、前記第4パターンの前記第2方向における長さは前記第2パターンの前記第1方向における長さよりも短い集積回路装置の製造方法。
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