JP4922774B2 - パターン形成方法及びパターン形成用モールド - Google Patents

Description

本発明は、パターン形成方法及びパターン形成用モールドに関する。

半導体装置の製造工程において、例えば１００ｎｍ以下の微細パターンの加工性と量産性とを実現するため、パターニングされたモールドとウェーハ等の被加工基板とを接触させてパターン転写を行う、ナノインプリントリソグラフィ技術が注目されている。

ナノインプリント法は、転写すべき所定のパターンが一表面に形成された原版の型、即ちモールドを、基板上に塗布されているレジスト層等のインプリント材に接触させ、インプリント材を硬化させることによりパターンを転写する技術である。

ナノインプリント法としては、例えば後述する特許文献２、特許文献３に開示された主に熱可塑性レジストを用いる熱インプリント法や、例えば後述する特許文献４、特許文献５に開示された光硬化性レジストを用いた光インプリントが知られている。

ナノインプリント法の一例として、光ナノインプリント法によるパターン転写のフローの概略について述べる。

光インプリント法は、（１）被加工基板への光硬化性樹脂の塗布、（２）基板とモールドとの位置合わせ及び接触、（３）光照射による樹脂硬化、（４）離型、（５）残膜除去という工程を備えている。ここで、残膜除去では主に酸素プラズマによる異方性エッチングが用いられている。

半導体リソグラフィでは、ナノインプリント法によるパターン転写後、下地膜をエッチングする工程に移行する。

米国Molecular Imprints Inc．の開発した光ナノインプリント法ＳＦＩＬは、半導体リソグラフィへの適用が期待される方法である。

ところが、ＳＦＩＬではレジストの役割をするインプリント材がショットごとにウェーハ上に塗布され、ショット内部にインプリント材が行き渡るように制御される。それゆえ、ショットのつなぎ目の領域においては、インプリント材が殆ど無い状態となる。

この領域には素子のパターンは形成されず、通常ダイシング領域が配置され、位置合わせマークや各種モニタパターン等の下地パターンが形成される。

しかし、従来のインプリント法によれば、ショットのつなぎ目の領域がインプリント材で覆われておらず、インプリント後のエッチング工程においてプラズマ等により下地パターンが損傷し、その後の位置合わせ等の作業に支障をきたし歩留まり低下を招いていた。

以下に、従来のナノインプリント法を開示した文献名を記載する。
特開２０００−１９４１４２号公報 米国特許第５７７２９０５号公報 特開２００３−７７８０７号広報 特開２００１−６８４１１号広報 特開２０００−１９４１４２号広報

本発明は上記事情に鑑み、ショットのつなぎ目の領域に形成された下地パターンにエッチング工程等において損傷が与えられてその後の工程に支障をきたし、歩留まりが低下することを防止することを目的とする。

本発明の一態様によるパターン形成方法は、所定のパターンを有するパターン形成用モールドを、ショット毎に被加工基板上のインプリント材に接触させて、前記パターンを順次転写するパターン形成方法であって、前記パターン形成用モールドは、四方形を有し、一表面において、前記パターンが形成されたパターン領域と、その周囲を囲む周辺領域とが設けられ、前記周辺領域は、前記パターン領域の最大高さと同一の高さを有する第１の領域と、前記第１の領域より高さが低い第２の領域とを有し、前記第２の領域は、少なくとも、前記四方形における一隅においてＬ字形状に配置されており、前記第１の領域は、少なくとも、前記一隅の対角に位置する他の一隅においてＬ字形状に配置されており、 前記パターンを順次転写する際に、隣接する二つのショットにおいて、一方のショットにより前記パターンを転写する時に存在した前記第１の領域と、他方のショットにより前記パターンを転写する時に存在した前記第２の領域とが重複するように前記パターン形成用モールドが配置されることを特徴とする。

本発明の一態様によるパターン形成用モールドは、ショット毎に被加工基板上のインプリント材に接触させて所定のパターンを順次転写するためのパターン形成用モールドであって、四方形を有し、一表面において、前記パターンが形成されたパターン領域と、その周囲を囲む周辺領域とが設けられ、前記周辺領域は、前記パターン領域の最大高さと同一の高さを有する第１の領域と、前記第１の領域より高さが低い第２の領域とを有し、前記第２の領域は、前記四方形における一隅においてＬ字形状に配置されていることを特徴とする。

本発明のパターン形成方法及びパターン形成用モールドによれば、ショットのつなぎ目の領域に形成された下地パターンが損傷する事態が回避され、歩留まり向上に寄与することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（１）実施の形態
図１に、本発明の実施の形態によるナノインプリント法を用いたパターン形成方法において用いるモールド１の縦断面構造を示す。図２に図１の下面図を示す。ここで、図１は図２においてＡ−Ａ線に沿う縦断面図に相当する。

モールド１は、図１の縦断面図における右の端部に凸部領域１１、左側に凸部領域１２を有する。凸部領域１１、１２の間に、所定の間隔ａを有する高さの低い掘り込まれた領域１４、１５を空けて、パターンが形成されたパターン領域１３を有し、さらに左側の端部に、領域１４、１５と同様に高さが低く掘り込まれた領域１６を有する。

それぞれの領域１１〜１６は、図２に示されるような位置関係に配置されている。モールド１のほぼ中央部分にパターン領域１３が配置され、その周囲に高さの低い領域１４、１５が設けられている。領域１４、１５を囲むように、凸部領域１１、１２が配置され、領域１６が四隅のうちの一隅においてＬ字形に配置されている。さらに、その隅と対角に位置する他の一隅において、領域１１がＬ字形に配置されている。

後述するように、高さが低く掘り込まれた領域１４、１５、１６は、インプリントした後、インプリント材が厚く残る領域となる。本実施の形態では、インプリントを行う際に、隣接するショット間において端部が重複することでインプリント材がその重複領域に残存する点に特徴があり、領域１６はこの点を考慮して掘り込まれた形状を有する。

このようなモールドを用いてインプリント法により所望のパターンを形成する手順について説明する。

図３に示されたように、被加工基板としての半導体基板２１上にモールドを用いてエッチング用のマスクを形成する。ここで、半導体基板２１上において複数のショットにより半導体チップが複数形成される。ショット間の境界領域はダイシング領域に相当し、位置合わせマークや各種モニタパターン等の下地パターン２２が形成されている。

先ず、図３に示されたように第１回目のショットとして、半導体基板２１上の当該ショットに対応する領域上に、パターン転写層に相当するインプリント材２０が供給され、その上からモールド１が載置される。

インプリント材を供給する際には、インプリント材が薄く残る領域、例えば図３においてモールド１の右側の凸部領域１１近傍では、インプリント材が厚く残る左側の領域１６よりも供給量が少なくするように制御する。これにより、凸部領域１１の近傍ではインプリント材の供給量が過剰とならず、凸部領域１１の端面からはみ出す事態が回避される。

モールド１を離型した後、図４に示されたように、図中右側に隣接した領域へ移動する。第２回目のショットとして、インプリント材が供給され、その上からモールド１が載置される。モールド１を載置する際に、図４に示されるように、第２回目のショットはその左側の領域１６と第１回目のショットにおける領域１１とが重複するように配置する。その後、モールド１を離型する
図５に示されたように、第１回目、第２回目のショットが重複してインプリントされた領域４６は、第２回目のショットにおいて掘り込まれた領域１６によりインプリント材２０で厚く覆われる。

図６に、半導体基板２１上にインプリントを行っていくショットの順番（１）〜（１６）及びその配列の一例を示す。このような手順でインプリントを行って得られた半導体基板２１上のパターンを図７に示す。各ショット間に領域５１が存在するが、この領域における下地パターン２２は、上述したように隣接するショットの一部が重複することによりインプリント材２０で覆われた状態にある。

このように本実施の形態によれば、半導体基板２１における位置合わせマーク等の下地パターン２２はインプリント材により表面が保護された状態となる。

これにより、各ショットのつなぎ目の領域に形成された下地パターン２２に、エッチング工程等において損傷が加えられてその後の工程に支障をきたす事態が回避され、歩留まりの向上にすることができる。

（２）比較例
図８に比較例によるパターン形成用モールド１０１の縦断面図、図９にその下面図を示す。モールド１０１のほぼ中央部分にパターン領域１１３が形成され、その周囲を囲むように掘り込まれた高さの低い領域１１４、１１５が設けられ、さらにその周囲を囲むように凸部領域１１１、１１２が形成されている。

図１、図２に示された上記実施の形態によるモールド１と比較し、比較例によるモールド１０１は、一隅においてＬ字形に掘り込まれた高さの低い領域１６が存在しない点で相違する。

比較例では上記実施の形態と異なり、図１０に示されたように、インプリントの際に、隣接するショット間で端部が重複することがないため、各ショット間のつなぎ目はインプリント材が存在しないこととなる。

上記実施の形態において図６を用いて説明した場合と同様のショットの順序及び配列で、比較例によるパターン形成方法により順次インプリントを行って得られたパターンを図１１に示す。各ショット間の下地パターン１２２はインプリント材で覆われておらず、露出した状態にある。

この結果、その後の工程において、例えばエッチングの際にプラズマの照射により下地パターン１２２が損傷を受けて位置合わせ等の作業に支障をきたし歩留まりが低下することとなる。

これに対し上記実施の形態によれば、インプリント時に隣接するショットの端部が重複するようにインプリントを行うことにより、ショット間に位置する下地パターン１２２が損傷を受けることが防止される。これにより、位置合わせ等の作業性が確保され、歩留まり向上に寄与することができる。

上述した実施の形態は一例であって本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲内において様々に変形することが可能である。

本発明の一実施の形態によるパターン形成用モールドの断面構造を示した縦断面図。 同パターン形成用モールドの平面構造を示した図１の下面図。 上記実施の形態によるパターン形成方法を工程別に示した縦断面図。 上記実施の形態によるパターン形成方法を工程別に示した縦断面図。 上記実施の形態によるパターン形成方法を工程別に示した縦断面図。 上記実施の形態によるパターン形成方法において、半導体基板上にショットを順次行っていく配列を示した説明図。 上記実施の形態によるパターン形成方法により半導体基板上にインプリントが行われた状態を示す平面図。 比較例によるパターン形成用モールドの断面構造を示した縦断面図。 同パターン形成用モールドの平面構造を示した図６の下面図。 同比較例によるパターン形成方法における一工程に示した縦断面図。 同比較例によるパターン形成方法により半導体基板上にインプリントが行われた状態を示す平面図。

符号の説明

１ モールド
１１、１２ 凸部領域
１３ パターン領域

Claims (4)

1. 所定のパターンを有するパターン形成用モールドを、ショット毎に被加工基板上のインプリント材に接触させて、前記パターンを順次転写するパターン形成方法であって、
   前記パターン形成用モールドは、
   四方形を有し、一表面において、前記パターンが形成されたパターン領域と、その周囲を囲む周辺領域とが設けられ、
   前記周辺領域は、前記パターン領域の最大高さと同一の高さを有する第１の領域と、前記第１の領域より高さが低い第２の領域とを有し、
   前記第２の領域は、少なくとも、前記四方形における一隅においてＬ字形状に配置されており、前記第１の領域は、少なくとも、前記一隅の対角に位置する他の一隅においてＬ字形状に配置されており、
   前記パターンを順次転写する際に、隣接する二つのショットにおいて、一方のショットにより前記パターンを転写する時に存在した前記第１の領域と、他方のショットにより前記パターンを転写する時に存在した前記第２の領域とが重複するように前記パターン形成用モールドが配置されることを特徴とするパターン形成方法。
2. 前記インプリント材は、前記被加工基板上において、前記モールドの前記第２の領域が接触する部分は、前記第１の領域が接触する部分よりも厚く塗布されることを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
3. 前記被加工基板において、前記隣接する二つのショットにおいて、前記一方のショットにより前記パターンを転写する時に存在した前記第１の領域と、前記他方のショットにより前記パターンを転写する時に存在した前記第２の領域とが重複する領域には、下地パターンが形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のパターン形成方法。
4. ショット毎に被加工基板上のインプリント材に接触させて所定のパターンを順次転写するためのパターン形成用モールドであって、
   四方形を有し、一表面において、前記パターンが形成されたパターン領域と、その周囲を囲む周辺領域とが設けられ、
   前記周辺領域は、前記パターン領域の最大高さと同一の高さを有する第１の領域と、前記第１の領域より高さが低い第２の領域とを有し、
   前記第２の領域は、前記四方形における一隅においてＬ字形状に配置されていることを特徴とするパターン形成用モールド。

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