TWI484536B - 模板基板及其製造方法 - Google Patents

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TWI484536B
TWI484536B TW101108933A TW101108933A TWI484536B TW I484536 B TWI484536 B TW I484536B TW 101108933 A TW101108933 A TW 101108933A TW 101108933 A TW101108933 A TW 101108933A TW I484536 B TWI484536 B TW I484536B
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Shingo Kanamitsu
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Toshiba Kk
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    • G03F7/0002—Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

模板基板及其製造方法
一般而言，本文中所闡述之實施例係關於模板基板及其製造方法。
本申請案係基於並主張2011年6月30日申請之先前日本專利申請案第2011-146473號之優先權之利益；該申請案之全部內容以引用的方式併入本文中。
照慣例，已使用光微影來製造半導體裝置。然而，隨著半導體裝置縮減規模，光微影之解析度正變得不足且圖案形成正變得困難。因此，在近幾年中，正開始使用奈米壓模(nanoimprinting)以代替光微影。
在奈米壓模中，藉由選擇性移除石英基板之表面使石英基板之表面不均勻以形成用於對準之對準標記及圖案(裝置圖案)來構造用於奈米壓模之模板，該圖案係欲在半導體基板上形成之抗蝕劑圖案之反轉圖案。然後，將紫外線固化抗蝕劑材料塗佈至欲圖案化之半導體基板上；且將該模板壓至該抗蝕劑材料上。繼續，藉由使紫外線穿過模板輻照至抗蝕劑材料上來使抗蝕劑材料固化，同時壓製模板。由此，藉由將模板之裝置圖案轉移至抗蝕劑材料上來形成抗蝕劑圖案。由於奈米壓模具有幾個諸如焦點深度、像差、曝光量等波動原因，該等在習用光微影中較成問題，故可藉由構造一個模板來極容易地並以良好精確度形成許多抗蝕劑圖案。
然而，半導體裝置之製造包括在上面已形成圖案之基板上形成新圖案之製程。在此一製程中使用奈米壓模之情形中，模板相對於基板之對準必須具有高精確度。藉由將於模板中所形成之對準標記及於基板上所形成之對準標記疊加同時利用可見光進行觀察來實施該對準。
然而，由於石英(其係模板之材料)關於可見光之折射率實質上等於紫外線固化抗蝕劑材料關於可見光之折射率，故當將模板壓製於抗蝕劑材料上且抗蝕劑材料進入對準標記之凹陷中時，再看不到對準標記。因此，不幸地，無法以足夠精確度實施對準。
一般而言，根據一實施例，模板基板包括基板及遮罩。該基板包括於該基板之上表面之中心部分中所形成之臺面區域。該臺面區域係經組態以突出超過在該臺面區域周圍之該基板之區域。將雜質引入該臺面區域之周邊部分之部分區域之上層部分中。將該遮罩膜提供於該基板之該上表面上。
一般而言，根據一實施例，用於製造模板基板之方法包括：基於對準標記之資訊設定雜質植入區域，該雜質植入區域包括其中欲於基板中形成該對準標記之區域，該基板包括於該基板之上表面之中心部分中之臺面區域，該臺面區域係經組態以突出超過在該臺面區域周圍之該基板之區域；使用該臺面區域之轉角、該臺面區域之兩個相互毗鄰末端邊緣或於該臺面區域之外部所形成之參照圖案作為參 照來指定該基板之該雜質植入區域的位置，並將雜質植入於該所指定雜質植入區域中；及在該基板之該上表面上形成遮罩膜。
一般而言，根據一實施例，用於製造模板基板之方法包括：基於對準標記之資訊設定雜質植入區域，該雜質植入區域包括其中欲於基板中形成該對準標記之區域，該基板具有平板組態；使用該基板之轉角、該基板之兩個相互毗鄰末端邊緣或參照圖案作為參照來指定該基板之該雜質植入區域的位置，並將雜質植入於該所指定雜質植入區域中；移除在包括該雜質植入區域之區域周圍之該基板之區域中的該基板之上層部分；及於該基板之該上表面上形成遮罩膜。
現在將參照圖式闡述本發明之實施例。
首先，將闡述第一實施例。
圖1A係圖解說明根據該實施例之模板基板之平面視圖；且圖1B係圖1A之剖視圖。
圖2係圖解說明根據該實施例之模板基板之臺面區域的平面視圖。
圖3A係圖解說明根據該實施例之模板基板之臺面區域的剖視圖。圖3B係圖解說明沿圖3A中所圖解說明之直線之雜質濃度曲線的圖表，其中垂直軸圖解說明距基板表面之距離，且水平軸圖解說明雜質濃度。
圖2中未圖解說明遮罩膜12。
在圖3B中，亦顯示溝槽16a以圖解說明雜質濃度曲線與溝槽16a之間之位置關係。
該等圖式係示意性的；且各部分之尺寸比及垂直：水平比不必匹配彼等實際模板基板者。此對於下文中所闡述之其他圖式而言係類似的。
在圖1A及1B中所圖解說明之根據該實施例之模板基板1中，提供由石英製得之基板11；且將遮罩膜12提供於基板11之上表面11a上。基板11具有實質上矩形板組態。臺面區域13係形成於基板11之上表面11a之中心部分中，以突出超過在臺面區域13周圍之基板11之區域。如自上方所察看，臺面區域13之組態係矩形。基板11之上表面11a之臺面區域13之上表面係平行於基板11中除臺面區域13以外之區域之上表面。遮罩膜12係包括金屬之薄膜，例如氮化鉻膜。
在尺寸之一實例中，如自上方所察看，基板11係正方形，其縱向長度及橫向長度每一者均為152mm(毫米)，其厚度為6.35mm。如自上方所察看，臺面區域13係矩形，其一側具有26mm之長度且另一側具有33mm之長度，其高度為30μm(微米)。例如，遮罩膜12之膜厚度係5nm(奈米)至10nm。
如圖2中所圖解說明，裝置區域14係其中欲形成裝置圖案之區域，將裝置區域14設定於臺面區域13之中心部分中。模板基板1中未形成該裝置圖案，此乃因該裝置圖案係在使用模板基板1來構造模板時形成。
於臺面區域13之周邊部分之一部分之上層部分(即，在裝置區域14周圍之臺面區域13之一部分)中形成雜質植入區域15。將雜質引入雜質植入區域15中。將雜質植入區域15安置於(例如)臺面區域13之每一轉角處。雜質係(例如)鎵、氙、銻、氬、銦、矽、砷或鉛。對準標記區域16係其中欲形成對準標記之區域，將對準標記區域16設定於雜質植入區域15之內部中。模板基板1中亦未形成對準標記且其(例如)與裝置圖案同時形成。
如圖3A中所圖解說明，當於模板基板1中形成裝置圖案時，在裝置區域14中於基板11之上表面11a中製造溝槽14a。當形成對準標記時，在對準標記區域16中於基板11之上表面11a中週期性地製造彼此平行之多個溝槽16a。溝槽16a及溝槽14a之深度實質上彼此相等，例如60nm。雜質植入區域15係位於溝槽16a之垂直方向中間部分處。換言之，當製造溝槽16a時，溝槽16a在垂直方向上貫穿雜質植入區域15。儘管雜質植入區域15之外表面並不總係可藉由一種定義指定之物，但雜質植入區域15沿垂直方向之雜質濃度曲線在高於其中欲形成溝槽16a底部表面之位置的位置處具有最大值，如圖3B中所圖解說明。
通常，在藉由奈米壓模大量生產半導體裝置之情形中，構造主模板及複製模板之兩種類型之模板。在主模板中，於具有未形成臺面區域之平板組態之石英基板中藉由(例如)電子束微影術形成裝置圖案及對準標記。通常，僅製造一個主模板。另一方面，藉由使用主模板將裝置圖案及 對準標記轉移至其中形成上文所闡述之臺面區域之模板基板上來製造複製模板。藉由將複製模板之圖案轉移至半導體基板上來製造半導體裝置。然而，複製模板係磨損部件，此乃因裝置圖案及對準圖案因重複至半導體基板上之轉移而逐漸損壞。因此，使用主模板製造多個複製模板。例如，根據該實施例之模板基板係用於形成複製模板之基板。
現在將闡述用於製造根據該實施例之模板基板之方法。
圖4係圖解說明用於製造根據該實施例之模板基板之方法的流程圖。
圖5A係圖解說明石英基板之平面視圖；且圖5B係圖5A之剖視圖。
圖6A及6B圖解說明與對準標記相關之資訊。圖6A使用以模板之中心作為原點之正交坐標系統；且圖6B使用以臺面區域之轉角作為原點之正交坐標系統。
圖7係圖解說明該實施例之對準標記區域與雜質植入區域之間之關係的平面視圖。
圖8係圖解說明該實施例中所用之形成孔口的平面視圖。
圖9圖解說明該實施例之離子植入方法。
圖10A及10B圖解說明用於製造根據該實施例之模板基板之方法的剖視圖。
首先，如圖4之步驟S1及圖5A及5B中所圖解說明，製備石英基板21，其包括於石英基板21之上表面之中心部分中 所形成之臺面區域13。石英基板21具有正方形的實質上平板組態，其縱向長度及橫向長度每一者均為(例如)152mm，其厚度為(例如)6.35mm。可在(例如)具有平板組態之石英板之上表面之區域(其中欲形成臺面區域13)覆蓋有抗蝕劑膜之狀態中，藉由使用氫氟酸蝕刻劑實施濕蝕刻來形成臺面區域13。臺面區域13具有(例如)矩形組態，其具有33mm之縱向長度、26mm之橫向長度及(例如)30μm之高度。
然後，如圖4之步驟S2中所圖解說明，自主模板之設計資訊獲取與對準標記相關之資訊。具體而言，獲取與對準標記區域16之數量、位置及大小相關之資訊。通常，此資訊係呈可用於CAD(電腦輔助設計)之數據格式，例如GDS數據、MEBES數據等。
通常，在該等數據格式中，使用以模板之中心作為原點之正交坐標系統定義對象之位置及諸如此類，如圖6A中所圖解說明。由於此數據係主模板之設計資訊，故不包括與臺面區域相關之資訊。
因此，獲取與臺面區域13之位置及大小相關之資訊。然後，將數據中臺面區域之對角線之交叉點假想地疊加於與對準標記相關之數據之原點(即，模板之中心)上。藉此，在數據中，將對準標記區域安置於臺面區域之內部。
然後，如圖4之步驟S3及圖6B中所圖解說明，設定以臺面區域13之轉角作為原點之正交坐標系統。繼續，轉換對準標記區域16之坐標數據，從而使得此正交坐標系統變成 參照。藉此，對準標記區域16中之每一者之參照坐標可係最鄰近於原點之轉角之坐標，且可描述為M1(X1,Y1)、M2(X2,Y2)、...。此時，所有參數X1、X2、...、Y1、Y2、...係相對較小之正數。
繼續如圖4之步驟S4及圖7中所圖解說明，基於對準標記區域16之位置資訊確定雜質植入區域15。首先，獲取雜質之離子植入中所用離子植入裝置100(參照圖9)之植入位置之誤差△d(即，位置移位量之值)。誤差△d係當輻照離子束時目標位置與實際輻照位置之間之移位量，且對於每一離子植入裝置而言係統計學上所預測之值。由於(例如)離子植入裝置之坐標對準期間之誤差、輻照對準期間之誤差及諸如此類，故存在誤差△d。雜質植入區域15係經設定以包括對準標記區域16。將雜質植入區域15之外邊緣設定於與對準標記區域16之外邊緣隔開不小於誤差△d之距離的位置處。藉此，即使在雜質之植入位置在誤差△d之範圍內移位之情形中，亦可將雜質可靠地植入於對準標記區域16中。在該實施例中，如自上方所察看，雜質植入區域15之組態係矩形。
封閉圖係經繪示以連接在雜質植入區域15之外部且與雜質植入區域15之外邊緣隔開不小於誤差△d之距離之點；且此封閉圖係用作對準標記框17。例如，在誤差△d係0.5μm之情形中，對準標記框17係縱向長度及橫向長度每一者均比彼等對準標記區域16者大不小於1μm之圖。對準標記框17係假想概念且並不與諸如溝槽等實質組件直接對應。在 該實施例中，對準標記框17之組態係沿雜質植入區域15之外邊緣之矩形。
因此，藉由設定對準標記框17，即使在植入位置在誤差△d之範圍內移位之情形中，在下文所闡述之雜質植入製程中亦不會將雜質植入對準標記框17之外部。因此，對準標記框17可用作其外部不植入雜質之邊界。因此，可將雜質可靠地植入於對準標記區域16之內部中；且可可靠地防止將雜質植入於對準標記框17之外部。
然後，如圖4之步驟S5及圖8中所圖解說明，製備與步驟S4中所確定之雜質植入區域15相對應之形成孔口22。形成孔口22係實施雜質至石英基板21中之離子植入時所用之遮罩。在形成孔口22中除與雜質植入區域15相對應之開口22a以外製造觀察窗22b。預先確定開口22a與觀察窗22b之間之位置關係。
繼續如圖4之步驟S6及圖9中所圖解說明，將形成孔口22及石英基板21安裝於離子植入裝置100中；且實施對準。
現在將簡單地闡述離子植入裝置100之組態。
將能夠對準之XY載物台101提供於離子植入裝置100中。藉由樣品固持器(未圖解說明)將石英基板21安裝於XY載物台101上。
在XY載物台101上方提供離子源室102、加速機構103、質量分析磁體104及光束光學系統105以形成雜質離子之路徑。然後，將形成孔口22安置於光束光學系統105與XY載物台101之間以提供於雜質離子之路徑中。
在形成孔口22上方亦提供觀察光源106。將觀察光源106安置於使得自觀察光源106發射之觀察光經由形成孔口22之觀察窗22b到達XY載物台101之位置處。在觀察光之路徑中提供半反射鏡107。將CCD(電荷耦合裝置)相機108提供於使得由半反射鏡107反射之光入射於CCD相機108上之位置處。
現在將闡述形成孔口22與石英基板21之間之對準方法。
首先，使觀察光源106發射觀察光。觀察光穿過半反射鏡107，穿過形成孔口22之觀察窗22b並到達石英基板21或XY載物台101。然後，由石英基板21或XY載物台101反射之觀察光再次穿過觀察窗22b，由半反射鏡107反射並入射於CCD相機108上。藉此，可藉由CCD相機108觀察石英基板21或XY載物台101。然後，藉由操作XY載物台101來調節石英基板21之位置，從而使得石英基板21之臺面區域13之轉角或兩個相互毗鄰末端邊緣位於觀察區域中。
然後，檢測臺面區域13之末端邊緣之傾斜；且使圖4之步驟S3中所設定坐標系統之X軸及Y軸與XY載物台101之坐標系統之X軸及Y軸對準。然後，使用作步驟S3中坐標系統之原點的臺面區域之轉角匹配XY載物台101之坐標系統之參照點。隨後，藉由基於對準標記區域16之參照坐標M1(X1,Y1)、M2(X2,Y2)、...進一步驅動XY載物台101來定位石英基板21，以將雜質離子植入於雜質植入區域15中。從而，完成對準。
繼續如圖4之步驟S7及圖9中所圖解說明，將雜質離子選 擇性植入於石英基板21中。例如，在使用鎵作為雜質之情形中，將液體鎵設定於離子源室102之內部；且將引出電壓施加至加速機構103，同時加熱液體鎵。藉此，將鎵離子自離子源室102中引出並藉由加速機構103加速。然後，藉由穿過質量分析磁體104來提高鎵離子之純度；且藉由光束光學系統105將鎵離子組態至平行束中。藉由穿過於形成孔口22中所製造之4個開口22a來形成呈與雜質植入區域15相對應之組態之鎵離子束並使其朝向石英基板21輻照。在一實例中，劑量係2×1016 離子/cm2 至4×1016 離子/cm2 且加速電壓不超過50kV。在此一情形中，將雜質植入於淺深度不超過60nm之區域中。藉此，如圖10A中所圖解說明，於石英基板21中形成雜質植入區域15。因此，構造基板11。
然後，如圖4步驟S8中所圖解說明，清潔基板11，以移除黏附於表面之粒子及由於雜質離子之植入所黏附之污染物。
繼續如圖4之步驟S9及圖10B中所圖解說明，藉由(例如)濺鍍將氮化鉻沈積於基板11之上表面上來形成(例如)5nm至10nm之厚度之遮罩膜12。從而，製造圖1A至圖3B中所圖解說明之模板基板1。
現在將闡述用於使用根據該實施例之模板基板製造複製模板之方法。
圖11係圖解說明用於製造該實施例之複製模板之方法的方塊圖。
圖12A至12G係圖解說明用於製造該實施例之複製模板之方法的製程剖視圖。
首先，如圖11之步驟S61及圖12A中所圖解說明，製備根據該實施例之模板基板1。如上文所闡述，將裝置區域14及對準標記區域16設定於模板基板1中。
然後，如圖11之步驟S62及圖12B中所圖解說明，將紫外線固化抗蝕劑膜61塗佈於模板基板1之上表面之整個表面上。
繼續如圖11之步驟S63及圖12C中所圖解說明，藉由將主模板(未圖解說明)壓至模板基板1上使臺面區域13中之經塗佈抗蝕劑膜61變形。在此狀態下，藉由(例如)輻照波長為365nm之紫外線使抗蝕劑膜61固化。因此，形成抗蝕劑圖案62。此時，在抗蝕劑圖案62中形成裝置圖案及對準標記。隨後，自模板基板1及抗蝕劑圖案62剝離主模板。
然後，如圖11之步驟S64及圖12D中所圖解說明，使用包括氯氣之蝕刻氣體並利用抗蝕劑圖案62作為遮罩實施乾蝕刻。藉此，藉由蝕刻由氮化鉻製得之遮罩膜12轉移抗蝕劑圖案62之圖案。
繼續如圖11之步驟S65及圖12E中所圖解說明，移除抗蝕劑圖案62。
然後，如圖11之步驟S66及圖12F中所圖解說明，使用包括氟氣之蝕刻氣體並利用圖案化之遮罩膜12作為遮罩實施乾蝕刻。藉此，藉由由正蝕刻之石英製得之基板11在裝置區域14中製造溝槽14a並在對準標記區域16中製造溝槽 16a。溝槽14a及溝槽16a係經製造以比雜質植入區域15之下表面深，例如至60nm之深度。藉此，溝槽16a貫穿雜質植入區域15。裝置圖案包括溝槽14a；且對準標記包括溝槽16a。
繼續如圖11之步驟S67及圖12G中所圖解說明，藉由使用硝酸鈰實施濕蝕刻來移除遮罩膜12。藉此，構造複製模板70。
然後，藉由使用複製模板70執行奈米壓模來製造半導體裝置。例如，藉由將紫外線固化抗蝕劑材料(未圖解說明)塗佈至諸如矽晶圓等半導體基板(未圖解說明)上並在將複製模板70壓至該抗蝕劑材料上之狀態下輻照紫外線，於半導體基板上形成抗蝕劑圖案。此時，藉由將於複製模板70中所形成之對準標記及於半導體基板中所形成之對準標記疊加並藉由使用波長為(例如)約530nm之白光觀察該等對準標記，來實施複製模板70與半導體基板之間之對準。儘管該等對準標記每一者均具有週期性地佈置多個溝槽之圖案，但週期彼此稍有不同。因此，當將兩種標記疊加時存在莫氏圖案(moiré pattern)；且莫氏圖案之位置隨著兩種標記之相對位置關係改變而改變。藉此，可放大並檢測兩種標記之相對位置關係；且可以高精確度實施複製模板70相對於半導體基板之對準。如圖7中所圖解說明，可藉由於複製模板70及半導體基板兩者中形成之兩種類型之對準標記在兩個相互正交方向上實施對準，以使得溝槽延伸之方向彼此正交。
然後，使用抗蝕劑圖案作為遮罩於半導體基板上實施加工。此加工可係(例如)蝕刻或雜質之植入。例如，在半導體基板係矽晶圓之情形中，藉由使用抗蝕劑圖案作為遮罩實施乾蝕刻來選擇性移除半導體基板之上層部分來製造溝槽。或者，藉由使用抗蝕劑圖案作為遮罩選擇性植入雜質來於半導體基板之上層部分中形成雜質擴散層。或者，在半導體基板包括於矽晶圓上所形成之絕緣膜及導電膜之情形中，實施使用抗蝕劑圖案作為遮罩之乾蝕刻，以於絕緣膜中製造溝槽或孔並將導電膜圖案化成互連。從而，製造半導體裝置。
現在將闡述該實施例之操作效應。
在根據該實施例之複製模板70中，於由石英製得之基板11中形成雜質植入區域15；且溝槽16a係經製造以貫穿雜質植入區域15。因此，將雜質(例如鎵)植入於溝槽16a間之基板11之部分中。因此，對準標記區域16中由石英製得之基板11關於可見光的折射率比不含雜質之情形之折射率高。關於可見光之透射率亦有所改變。因此，複製模板70中溝槽16a間之部分之折射率與紫外線固化抗蝕劑材料之折射率之間的差異增加。另一方面，未將雜質植入於溝槽16a之底部表面中，此乃因溝槽16a延伸穿過雜質植入區域15。因此，即使在對準標記接觸抗蝕劑材料之後，亦可容易地以光學方式檢測對準標記。因此，可以高精確度實施複製模板70相對於半導體基板之對準。
相反地，若對準標記區域中不含雜質，則在對準標記接 觸抗蝕劑材料之後，對準圖案之對比度降低且以光學方式檢測對準標記變得困難，此乃因在對準中所用光之波長區域中，石英之折射率實質上等於抗蝕劑材料之折射率。因此，在將複製模板壓至抗蝕劑材料上之過程中，必須結束對準，然後在盡可能不發生位置移位之情況下使複製模板接觸抗蝕劑材料並隨後將複製模板壓至抗蝕劑材料上。然而，在壓製過程中不可避免地發生位置移位，此乃因垂直移動複製模板。因此，難以在複製模板之壓製結束時之時間點處獲得足夠對準精確度；且此使得半導體裝置之製造良率降低。儘管在一個使用不含雜質之複製模板之實例中對準精確度係8nm至10nm，但根據該實施例可實現6nm之對準精確度。在形成具有22nm之半間距之圖案的情形中，容許對準精確度係約7nm。
在該實施例中在圖4之步驟S4及圖7中所圖解說明之製程中，藉由考慮植入雜質時所預期之誤差△d來確定雜質植入區域15及對準標記框17。現在將闡述其效應。
圖13係圖解說明雜質植入區域之實際量測區域係移位自設定區域之情形的平面視圖。
圖13圖解說明個別作為設定區域15a及實際量測區域15b之雜質植入區域15。儘管由於各種因素設定區域15a與實際量測區域15b之間存在發生移位之情形，但在統計學上預測移位量dx及dy不超過誤差△d。
當在圖7中所圖解說明之實施例中設定雜質植入區域15時，雜質植入區域15之外邊緣係與其中欲形成對準標記之 區域(即，與對準標記區域16之外邊緣)隔開不小於誤差△d之距離。藉此，如圖13中所圖解說明，即使在實際量測區域15b係自設定區域15a移位之情形中，亦可將雜質可靠地植入於對準標記區域16中。
在圖7中所圖解說明之實施例中，對準標記框17係經設定以在雜質植入區域15之外部，處於與雜質植入區域15之外邊緣隔開不小於誤差△d之距離的位置處。藉此，如圖13中所圖解說明，即使在實際量測區域15b係自設定區域15a移位之情形中，亦不會將雜質植入於對準標記框17之外部之區域中。因此，對雜質植入區域15之控制更容易。例如，可藉由將裝置區域14設定於對準標記框17之外部來避免將雜質植入裝置區域14中。因此，可防止植入裝置區域14中之雜質在壓模期間擴散至半導體基板中而影響半導體裝置之特性。
因此，根據該實施例，雜質可靠地植入於對準標記區域16之內部中且雜質可靠地未植入對準標記框17之外部，此乃因於對準標記區域16與對準標記框17之間提供寬度不小於誤差△d之2倍之邊際區域。在邊際區域中，可藉由設計不安置任何東西，或可安置其中可植入雜質離子而不會存在問題之圖案。邊際區域(2△d )所必需之最小寬度視離子植入裝置100之精確度而定；且當提高離子植入裝置100之精確度時，邊際區域之寬度可更窄。
在該實施例中在圖4之步驟S6及圖9所圖解說明之製程中，藉由形成孔口22之位置使得在植入雜質時可經由觀察 窗22b觀察臺面區域13之轉角或兩個相互毗鄰末端邊緣，形成孔口22之開口22a之位置匹配雜質植入區域15之設定區域15a(參考圖13)之位置。藉此，可使用臺面區域13之轉角或兩個相互毗鄰末端邊緣作為參照來指定雜質植入區域15之位置。可藉由使用臺面區域13之轉角或諸如此類作為參照來提高在指定雜質植入區域15之位置時之精確度，此乃因自臺面區域13之轉角至雜質植入區域15之距離比石英基板21之末端部分至雜質植入區域15之距離短。因此，可以良好精確度形成雜質植入區域15。
在該實施例中在圖4之步驟S3中所圖解說明之製程中，設定以臺面區域之轉角作為原點之正交坐標系統。藉此，直觀地確定裝置區域14及對準標記區域16之位置更容易。因此，例如，在圖4之步驟S4中所圖解說明之製程中雜質植入區域15之設定更容易。
在該實施例中，製備專用形成孔口22以匹配欲形成之雜質植入區域15之組態。形成孔口22之開口22a與雜質植入區域15相對應。藉此，可藉由一次雜質植入形成所有雜質植入區域15，而不必每次形成雜質植入區域15時替換形成孔口。因此，形成雜質植入區域15所必需之時間及成本可小於一次一個地形成雜質植入區域15之情形之時間及成本。例如，藉由一次雜質植入形成4個雜質植入區域15，雜質離子之輻照時間係一次一個地實施4次植入之情形之時間的1/4。
在該實施例中，在圖4之步驟S7中植入雜質之後並在步 驟S9中形成遮罩膜12之前，在步驟S8中清潔基板11。因此，在步驟S8中可實施強有力的清潔；且可有效移除由於植入雜質離子所導致之污染物。亦可有效移除黏附於基板11之表面之粒子。
亦可能製造欲比對準標記之溝槽16a深的裝置圖案之溝槽14a，作為用於即使在複製模板接觸抗蝕劑材料之後亦可更容易光學辨識對準標記之方法。藉此，當將複製模板壓至半導體基板上時，抗蝕劑材料不再接觸溝槽16a之底部表面；且以光學方式檢測溝槽16a更容易。然而，在此方法中複製模板之生產量不期望地降低且製造成本不期望地升高，此乃因對於製造溝槽16a而言特殊製程係必需的。
亦可能將除石英以外之材料填充至溝槽16a之底部部分中。然而，在此一情形中同樣地，生產量不期望地降低且製造成本不期望地升高，此乃因特殊製程係必需的。
相反地，根據該實施例，可藉由同一製程一次形成裝置圖案及對準標記，而無需提供專用製程。因此，複製模板之生產能力較高。當產生多個複製模板時，此效應尤其顯著。
現在將闡述第一實施例之第一修改。
圖14係圖解說明此修改之對準標記區域與雜質植入區域之間之關係的平面視圖。
圖15係圖解說明此修改中所用之形成孔口之平面視圖。
如圖14中所圖解說明，此修改之雜質植入區域15之組態 與上文所闡述之第一實施例之組態不同。
在此修改中在圖4之步驟S4中所圖解說明之製程中，雜質植入區域15之外部形式係實質上沿對準標記區域16之外邊緣之L形。對準標記框17之組態亦係沿雜質植入區域15之外邊緣之L形。在此一情形中，如圖15中所圖解說明，形成孔口32(其中用於輻照雜質離子之開口32a之組態係與雜質植入區域15之外部形式相對應之L形)用作在圖4之步驟S5中所製備之形成孔口。用於觀察臺面區域13之轉角之觀察窗32b的組態與第一實施例之形成孔口22之觀察窗22b(參考圖8)的組態相同。
根據此修改，可降低經對準標記框17所圍繞之區域之表面積；且可使裝置區域14之表面積增加降低之量。另外，此修改之組態、製造方法、操作效應及諸如此類與上文所闡述之第一實施例之彼等類似。
現在將闡述第一實施例之第二修改。
圖16係圖解說明此修改中所用之形成孔口之平面視圖。
在圖16中所圖解說明之此修改中，使用通用形成孔口42，其中製造具有各種組態之開口42a。然後，對於多個雜質植入區域15而言，使用開口42a中之一者或組合使用多個開口42a，以每次將雜質植入於一個雜質植入區域15中。觀察窗42b之組態與上文所闡述之第一實施例之觀察窗22b(參考圖8)之組態相同。
藉由使用根據此修改之通用形成孔口，可降低製備專用形成孔口之成本及時間。另外，此修改之組態、製造方法 及操作效應與上文所闡述之第一實施例之彼等類似。
現在將闡述第二實施例。
根據該實施例之模板基板之組態與上文所闡述之第一實施例之組態類似。
該實施例與上文所闡述之第一實施例不同之處在於在植入雜質之後形成臺面區域13。
圖17係圖解說明用於製造根據該實施例之模板基板之方法的流程圖。
圖18A係圖解說明石英基板之平面視圖；且圖18B係圖18A之剖視圖。
圖19A及19B圖解說明與對準標記相關之資訊。圖19A使用以模板之中心作為原點之正交坐標系統；且圖19B使用以石英基板之轉角作為原點之正交坐標系統。
圖20係圖解說明該實施例中所用之形成孔口的平面視圖。
圖21圖解說明該實施例之離子植入方法。
首先，如圖17之步驟S11及圖18A及18B中所圖解說明，製備石英基板51。石英基板51具有平板組態；且不形成臺面區域13(參考圖5A及5B)。另外，石英基板51之組態及尺寸與上文所闡述之第一實施例之石英基板21(參照圖5A及5B)之彼等類似。
然後，如圖17之步驟S12中所圖解說明，自主模板之設計資訊獲取與對準標記相關之資訊。此製程與上文所闡述之第一實施例之步驟S2(參考圖4)類似。
在圖19A中所圖解說明之主模板之設計資訊中，通常，使用以模板之中心作為原點之正交坐標系統表示對象之位置及諸如此類。
因此，如圖17之步驟S13及圖19B中所圖解說明，將此數據轉換成以石英基板51之轉角作為原點之正交坐標系統。通常，石英基板之轉角通常圖案化為圓形且係倒角的。即使在此一情形中，亦可藉由使接觸轉角中除末端部分以外之兩個側表面之區域的平面延伸，假想該等平面交叉之假想脊線，並藉由使用自上方所觀察此脊線之位置作為原點，來設定以石英基板51之轉角作為原點之正交坐標系統。然後，使用以石英基板51之轉角作為原點之正交坐標系統指定對準標記區域16。
然後，如圖17之步驟S14中所圖解說明，基於對準標記區域16之位置資訊及雜質植入之誤差△d，藉由類似於上文所闡述之第一實施例之彼等之方法設定雜質植入區域15及對準標記框17(參考圖7)。
繼續實施雜質之離子植入。
首先，如圖17之步驟S15及圖20中所圖解說明，製備形成孔口52。儘管開口52a係使得與形成孔口52中之雜質植入區域15相對應，但未製造用於觀察臺面區域之轉角之觀察窗。
繼續如圖21中所圖解說明，將形成孔口52及石英基板51安裝至離子植入裝置200。
離子植入裝置200與上文所闡述之第一實施例中所用之 離子植入裝置100(參考圖9)不同之處在於未提供用於觀察臺面區域之轉角之觀察光學系統。另一方面，在離子植入裝置200中，提供位置確定光學系統以確定形成孔口52及石英基板51之水平方向位置。
具體而言，在離子植入裝置200中，未提供觀察光學系統之觀察光源106、半反射鏡107及CCD相機108(參考圖9)；而是提供位置確定光學系統之雷射光源206、半反射鏡207a及207b及雷射干涉位置確定儀208a及208b。將半反射鏡207a安置於朝向形成孔口52之末端表面反射自雷射光源206所發射之雷射光的位置處。將半反射鏡207b安置於朝向石英基板51之末端表面反射自雷射光源206所發射之雷射光的位置處。將雷射干涉位置確定儀208a安置於使得由形成孔口52之末端表面所反射並穿過半反射鏡207a之雷射光入射於雷射干涉位置確定儀208a上的位置處。將雷射干涉位置確定儀208b安置於使得由石英基板51之末端表面所反射並穿過半反射鏡207b之雷射光入射於雷射干涉位置確定儀208b上的位置處。
然後，如圖17之步驟S16及圖21中所圖解說明，使用雷射光源206、半反射鏡207a及207b及雷射干涉位置確定儀208a及208b以高精確度確定形成孔口52及石英基板51之水平方向位置。具體而言，確定形成孔口52及石英基板51之轉角或兩個相互毗鄰末端邊緣之位置。然後，基於此確定結果，藉由驅動XY載物台101來實施石英基板51相對於形成孔口52之對準。
繼續如圖17之步驟S17及圖21中所圖解說明，將雜質離子選擇性植入於石英基板51中。雜質離子之植入方法與上文所闡述之第一實施例之植入方法類似。藉此，在石英基板51之所規定區域中形成雜質植入區域15。
然後，如圖17之步驟S18中所圖解說明，清潔石英基板51。
繼續如圖17之步驟S19中所圖解說明，藉由移除在包括雜質植入區域15之區域周圍之石英基板51之上層部分的區域來在石英基板51之上表面之中心部分中形成臺面區域13。具體而言，將抗蝕劑膜塗佈至石英基板51之整個上表面上。然後，實施曝光及顯影以移除安置於除其中欲形成臺面區域13之區域以外之區域中的抗蝕劑膜部分。然後，使用氫氟酸作為蝕刻劑實施濕蝕刻。藉此，將未用抗蝕劑膜覆蓋之部分蝕刻約30μm。因此，藉由使石英基板51之上表面中覆蓋有抗蝕劑膜之區域自石英基板51之上表面之其他區域突出約30μm來形成臺面區域13。隨後，移除抗蝕劑膜。藉此，構造基板11。
然後，如圖17之步驟S20中所圖解說明，清潔基板11。
繼續如圖17之步驟S21中所圖解說明，藉由濺鍍將氮化鉻沈積於基板11之整個上表面上。藉此，形成遮罩膜12。從而，製造模板基板1。
對於除彼等上文所列舉者以外之部分而言，用於製造根據該實施例之模板基板之方法與上文所闡述之第一實施例之方法類似。使用根據該實施例之模板基板製造複製模板 之方法、此複製模板之組態及使用此複製模板之半導體裝置之製造方法及操作效應與上文所闡述之第一實施例之彼等類似。
接下來，現在將闡述第三實施例。
圖22A係圖解說明根據第三實施例之模板基板的平面視圖；且圖22B係該模板基板之剖視圖。
儘管在上文所闡述之第一實施例中圖解說明藉由使用臺面區域之轉角或兩個相互毗鄰末端邊緣作為參照來指定雜質植入區域之位置的實例，且儘管在上文所闡述之第二實施例中圖解說明藉由使用石英基板之轉角或兩個相互毗鄰末端邊緣作為參照來指定雜質植入區域之位置的實例，但本發明並不限於此。
在該實施例中，如圖22A及22B中所圖解說明，於基板11之上表面11a上之臺面區域13之外部形成參照圖案81，且藉由使用參照圖案81作為參照來指定雜質植入區域15(參考圖1A)。在此情形中，以參照圖案81之轉角作為原點之坐標可用於圖4之步驟S3及S4中所顯示之設定雜質植入區域。
對於除彼等上文所列舉者以外之部分而言，模板基板及用於製造根據該實施例之模板基板之方法與上文所闡述之第一實施例者類似。使用根據該實施例之模板基板製造複製模板之方法、此複製模板之組態、及使用此複製模板之半導體裝置之製造方法及操作效應與上文所闡述之第一實施例之彼等類似。
儘管在上文所闡述之實施例中圖解說明使用鎵作為植入於雜質植入區域15中之雜質的實例，但本發明並不限於此。例如，可使用氙、銻、氬、銦、矽、砷或鉛作為雜質。特定而言，銻作為雜質係有利的，此乃因銻有效降低石英基板之可見光之透射率，與蝕刻氣體反應，並當使用包括氟氣之蝕刻氣體蝕刻石英基板(參照圖11之步驟S66及圖12F)時排出，且從而不造成污染物，具有良好可清潔性，且特定而言具有優良的氧電漿耐受性。
儘管在上文所闡述之實施例中圖解說明藉由將主模板之圖案轉移至根據該實施例之模板基板上來構造複製模板的實例，但本發明並不限於此。可直接在模板基板上形成圖案，而不使用主模板。在此一情形中，可藉由(例如)電子束微影術及於圖11之步驟S63及圖12C中所圖解說明之製程中之顯影來形成裝置圖案及對準標記。
儘管在上文所闡述之實施例中圖解說明於臺面區域之轉角處形成總計4個對準標記的實例，但本發明並不限於此。例如，可僅形成一個對準標記；或可形成五個或更多個對準標記。可於臺面區域之末端部分而非轉角處形成對準標記。在此一情形中同樣地，在其中欲形成對準標記之整個區域中形成雜質植入區域15係有利的。根據上文所闡述之實施例，可實現模板基板及用於製造模板基板之方法以構造用於可以良好精確度實施對準之壓模之模板。
雖然已闡述某些實施例，但該等實施例僅以實例方式提供，且並不意欲限制本發明之範圍。實際上，本文中所闡 述之新穎實施例可以各種其它形式體現；此外，可對本文中所闡述之實施例之形式作出各種省略、替代及改變，而不背離本發明之精神。隨附申請專利範圍及其等效物意欲涵蓋將屬於本發明之範圍及精神之該等形式或修改。
1‧‧‧模板基板
11‧‧‧基板
11a‧‧‧上表面
12‧‧‧遮罩膜
13‧‧‧臺面區域
14‧‧‧裝置區域
14a‧‧‧溝槽
15‧‧‧雜質植入區域
15a‧‧‧設定區域
15b‧‧‧實際量測區域
16‧‧‧對準標記區域
16a‧‧‧溝槽
17‧‧‧對準標記框
21‧‧‧石英基板
22‧‧‧形成孔口
22a‧‧‧開口
22b‧‧‧觀察窗
32‧‧‧形成孔口
32a‧‧‧開口
32b‧‧‧觀察窗
42‧‧‧形成孔口
42a‧‧‧開口
42b‧‧‧觀察窗
51‧‧‧石英基板
52‧‧‧形成孔口
52a‧‧‧開口
61‧‧‧抗蝕劑膜
62‧‧‧抗蝕劑圖案
70‧‧‧複製模板
81‧‧‧參照圖案
100‧‧‧離子植入裝置
101‧‧‧XY載物台
102‧‧‧離子源室
103‧‧‧加速機構
104‧‧‧質量分析磁體
105‧‧‧光束光學系統
106‧‧‧觀察光源
107‧‧‧半反射鏡
108‧‧‧CCD(電荷耦合裝置)相機
200‧‧‧離子植入裝置
206‧‧‧雷射光源
207a‧‧‧半反射鏡
207b‧‧‧半反射鏡
208a‧‧‧雷射干涉位置確定儀
208b‧‧‧雷射干涉位置確定儀
圖1A係圖解說明根據第一實施例之模板基板之平面視圖；且圖1B係該模板基板之剖視圖；圖2係圖解說明根據第一實施例之模板基板之臺面區域的平面視圖。
圖3A係圖解說明根據第一實施例之模板基板之臺面區域之剖視圖且圖3B係圖解說明沿圖3A中所圖解說明之直線之雜質濃度曲線的圖表，其中垂直軸圖解說明距基板表面之距離，且水平軸圖解說明雜質濃度；圖4係圖解說明用於製造根據第一實施例之模板基板之方法的流程圖；圖5A係圖解說明石英基板之平面視圖，且圖5B係石英基板之剖視圖；圖6A及6B圖解說明與對準標記相關之資訊，其中圖6A使用以模板之中心作為原點之正交坐標系統，且圖6B使用以臺面區域之轉角作為原點之正交坐標系統；圖7係圖解說明第一實施例之對準標記區域與雜質植入區域之間之關係的平面視圖；圖8係圖解說明第一實施例中所用之形成孔口的平面視圖； 圖9圖解說明第一實施例之離子植入方法；圖10A及10B圖解說明用於製造根據第一實施例之板基板之方法的剖視圖；圖11係圖解說明用於製造第一實施例之複製模板之方法的方塊圖；圖12A至12G係圖解說明用於製造第一實施例之複製模板之方法的製程剖視圖；圖13係圖解說明雜質植入區域之實際量測區域係移位自設定區域之情形的平面視圖；圖14係圖解說明第一實施例之第一修改之對準標記區域與雜質植入區域之間之關係的平面視圖；圖15係圖解說明第一實施例之第一修改中所用之形成孔口的平面視圖；圖16係圖解說明第一實施例之第二修改中所用之形成孔口的平面視圖；圖17係圖解說明用於製造根據第二實施例之模板基板之方法的流程圖；圖18A係圖解說明石英基板之平面視圖，且圖18B係該石英基板之剖視圖；圖19A及19B圖解說明與對準標記相關之資訊，其中圖19A使用以模板之中心作為原點之正交坐標系統，且圖19B使用以石英基板之轉角作為原點之正交坐標系統；圖20係圖解說明第二實施例中所用之形成孔口之平面視圖； 圖21圖解說明第二實施例之離子植入方法；且圖22A係圖解說明根據第三實施例之模板基板的平面視圖；且圖22B係該模板基板之剖視圖。

Claims (16)

  1. 一種模板基板，其包含：基板，其包括於該基板之上表面之中心部分中形成之臺面區域，該臺面區域係經組態以突出超過在該臺面區域周圍之該基板之區域，將雜質引入該臺面區域之周邊部分之部分區域之上層部分中；及遮罩膜，其提供於該基板之該上表面上。
  2. 如請求項1之模板基板，其中該部分區域包括其中欲形成對準標記之區域。
  3. 如請求項2之模板基板，其中該部分區域之該雜質沿垂直方向的濃度曲線在高於其中欲形成該對準標記之底部表面之位置的位置處具有最大值。
  4. 如請求項1之模板基板，其中：如自上方所察看，該臺面區域之組態係矩形；且該部分區域係至少安置於該臺面區域之每一轉角處。
  5. 如請求項1之模板基板，其中上述雜質係自包含鎵、氙、銻、氬、銦、矽、砷或鉛之群組而選擇之一種以上之元素。
  6. 如請求項1之模板基板，其中上述模板基板係藉由壓於抗蝕劑材料而形成抗蝕劑圖案；上述基板之導入有上述雜質之部分之折射率與上述抗蝕劑材料之折射率的差係大於上述基板之未導入有上述雜質之部分之折射率與上述抗蝕劑材料之折射率的差。
  7. 一種用於製造模板基板之方法，其包含：基於對準標記之資訊設定雜質植入區域，該雜質植入區域包括其中欲於基板中形成該對準標記之區域，該基板包括在該基板之上表面之中心部分中之臺面區域，該臺面區域係經組態以突出超過在該臺面區域周圍之該基板之區域；使用該臺面區域之轉角、該臺面區域之兩個相互毗鄰末端邊緣或於該臺面區域之外部形成之參照圖案作為參照來指定該基板之該雜質植入區域的位置，並將雜質植入於所指定之雜質植入區域中；及在該基板之該上表面上形成遮罩膜。
  8. 如請求項7之方法，其中使用以該臺面區域之該轉角或該參照圖案之轉角作為原點之坐標來設定該雜質植入區域。
  9. 如請求項7之方法，其中在該雜質植入區域之設定中，該雜質植入區域之外邊緣係與其中欲形成該對準標記之該區域之外邊緣隔開不小於在該雜質之該植入期間所預期之位置移位量的距離。
  10. 如請求項9之方法，其中在該雜質植入區域之設定中，將對準標記框設定為在該雜質植入區域之外部並與該雜質植入區域之該外邊緣隔開不小於該位置移位量之距離。
  11. 一種用於製造模板基板之方法，其包含：基於對準標記之資訊設定雜質植入區域，該雜質植入 區域包括其中欲於基板中形成該對準標記之區域，該基板具有平板組態；使用該基板之轉角、該基板之兩個相互毗鄰末端邊緣或參照圖案作為參照來指定該基板之該雜質植入區域的位置，並將雜質植入於所指定之雜質植入區域中；移除在包括該雜質植入區域之區域周圍之該基板之區域中的該基板之上層部分；及於該基板之上表面上形成遮罩膜。
  12. 如請求項11之方法，其中使用以該基板之該轉角或該參照圖案之轉角作為原點之坐標來設定該雜質植入區域。
  13. 如請求項11之方法，其中在該雜質植入區域之設定中，該雜質植入區域之外邊緣係與其中欲形成該對準標記之該區域之外邊緣隔開不小於在該雜質之該植入期間所預期之位置移位量的距離。
  14. 如請求項13之方法，其中在該雜質植入區域之設定中，將對準標記框設定為在該雜質植入區域之外部並與該雜質植入區域之該外邊緣隔開不小於該位置移位量之距離。
  15. 如請求項7或11之方法，其中上述雜質係自包含鎵、氙、銻、氬、銦、矽、砷或鉛之群組而選擇之一種以上之元素。
  16. 如請求項7或11之方法，其中上述模板基板係藉由壓於抗蝕劑材料而形成抗蝕劑圖案； 上述基板之導入有上述雜質之部分之折射率與上述抗蝕劑材料之折射率的差係大於在上述基板之未導入有上述雜質之部分之折射率與上述抗蝕劑材料之折射率的差。
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