(57)【要約】【課題】欠陥の発生を防止することが可能なテンプレートパターンの設計方法を提供する。【解決手段】インプリントリソグラフィに用いるテンプレートパターンの設計方法であって、テンプレートの第１の領域と第２の領域との間の第３の領域に形成されるダミーテンプレートパターンのデータを、テンプレートの設計パターンのデータに基づいて生成する工程Ｓ１５を備え、第３の領域の面積に対する第３の領域の表面積の割合を表す第３の表面積率が、第１の領域の面積に対する第１の領域の表面積の割合を表す第１の表面積率よりも小さく、且つ第２の領域の面積に対する第２の領域の表面積の割合を表す第２の表面積率よりも大きくなるように、ダミーテンプレートパターンのデータを生成する。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インプリントリソグラフィに用いるテンプレートパターンの設計方法であって、
テンプレートの第１の領域と第２の領域との間の第３の領域に形成されるダミーテンプレートパターンのデータを、前記テンプレートの設計パターンのデータに基づいて生成する工程を備え、
前記第３の領域の面積に対する第３の領域の表面積の割合を表す第３の表面積率が、前記第１の領域の面積に対する第１の領域の表面積の割合を表す第１の表面積率よりも小さく、且つ前記第２の領域の面積に対する第２の領域の表面積の割合を表す第２の表面積率よりも大きくなるように、前記ダミーテンプレートパターンのデータを生成する
ことを特徴とするテンプレートパターンの設計方法。
【請求項２】
前記ダミーテンプレートパターンのデータを生成する工程は、
前記第１の表面積率を前記設計パターンのデータに基づいて求める工程と、
前記第２の表面積率を前記設計パターンのデータに基づいて求める工程と、
前記第１の表面積率及び前記第２の表面積率に基づいて前記ダミーテンプレートパターンのデータを生成する工程と、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の設計方法。
【請求項３】
前記第３の領域は、第１のサブ領域と、前記第２の領域と前記第１のサブ領域との間の第２のサブ領域とを含み、
前記第１のサブ領域の面積に対する第１のサブ領域の表面積の割合を表す第４の表面積率が、前記第１の表面積率よりも小さく、
前記第２のサブ領域の面積に対する第２のサブ領域の表面積の割合を表す第５の表面積率が、前記第４の表面積率よりも小さく且つ前記第２の表面積率よりも大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の設計方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法を用いて設計されたテンプレートパターンをテンプレート用の基板に形成する工程を備えた
ことを特徴とするテンプレートの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法を用いて製造されたテンプレートに形成されたパターンを半導体基板上のインプリント材料層に転写する工程を備えた
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テンプレートパターンの設計方法、テンプレートの製造方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程におけるパターン転写技術として、インプリントリソグラフィが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このインプリントリソグラフィでは、素子パターンを有するテンプレート（モールド）をレジスト等のインプリント材料層に接触させることで、インプリント材料層に素子パターンが転写される。
【０００３】
しかしながら、インプリントリソグラフィでは、テンプレートをインプリント材料層から離型する際等に、インプリント材料層のパターンに欠陥が発生するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３０３５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、欠陥の発生を防止することが可能なテンプレートパターンの設計方法等を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の視点は、インプリントリソグラフィに用いるテンプレートパターンの設計方法であって、テンプレートの第１の領域と第２の領域との間の第３の領域に形成されるダミーテンプレートパターンのデータを、前記テンプレートの設計パターンのデータに基づいて生成する工程を備え、前記第３の領域の面積に対する第３の領域の表面積の割合を表す第３の表面積率が、前記第１の領域の面積に対する第１の領域の表面積の割合を表す第１の表面積率よりも小さく、且つ前記第２の領域の面積に対する第２の領域の表面積の割合を表す第２の表面積率よりも大きくなるように、前記ダミーテンプレートパターンのデータを生成する。
【０００７】
本発明の第２の視点に係るテンプレートの製造方法は、前記方法を用いて設計されたテンプレートパターンをテンプレート用の基板に形成する工程を備える。
【０００８】
本発明の第３の視点に係る半導体装置の製造方法は、前記方法を用いて製造されたテンプレートに形成されたパターンを半導体基板上のインプリント材料層に転写する工程を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、欠陥の発生を防止することが可能なテンプレートパターンの設計方法等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】欠陥の発生領域について模式的に示した図である。
【図２】インプリントにおける離型動作の一部を模式的に示した図である。
【図３】インプリントにおける離型動作の一部を模式的に示した図である。
【図４】インプリントにおける離型動作の一部を模式的に示した図である。
【図５】インプリントにおける離型動作の一部を模式的に示した図である。
【図６】インプリントにおける離型動作の一部を模式的に示した図である。
【図７】離型動作における離型力及び離型速度の変化を示した図である。
【図８】本発明の実施形態の基本的な原理を説明するための図である。
【図９】本発明の実施形態の基本的な原理を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施形態の基本的な原理を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るテンプレートパターンの設計方法について示したフローチャートである。
【図１２】本発明の実施形態の第１の変更例を模式的に示した図である。
【図１３】本発明の実施形態の第２の変更例を模式的に示した図である。
【図１４】本発明の実施形態の第３の変更例を模式的に示した図である。
【図１５】本発明の実施形態の第４の変更例を模式的に示した図である。
【図１６】本発明の実施形態の第５の変更例を模式的に示した図である。
【図１７】本発明の実施形態に係り、テンプレートの製造方法及び半導体装置の製造方法について示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
まず、具体的な実施形態の説明をする前に、本願発明者によって得られた知見について説明する。
【００１３】
すでに述べたように、テンプレートをレジスト層（インプリント材料層）から離型する際に、レジストパターンに欠陥が発生する場合がある。具体的には、テンプレートを離型する際にレジストパターンの一部がテンプレートによって引きちぎられ、引きちぎられた部分がテンプレートパターンの凹部に残存する。このような欠陥の発生は、インプリントリソグラフィにおける歩留まり低下の大きな要因となる。
【００１４】
本願発明者が上述したような欠陥の発生箇所について詳細に調べたところ、特定の領域に欠陥が発生していることがわかった。図１は、欠陥の発生領域について模式的に示した図である。
【００１５】
図１において、１１は１ショット領域、すなわち１つのテンプレートの１回のインプリント動作によってインプリントパターンが転写される領域を示している。１２はチップ領域、すなわちＬＳＩチップのパターン形成領域を示している。このチップ領域１２には通常、高密度のＬＳＩパターンが配置されている。１３はチップ間領域であり、ダイシング領域に対応する。１４は上述したような欠陥の発生領域を示している。
【００１６】
図１に示すように、欠陥発生領域１４は、チップ領域１２の端部近傍に集中的に分布していることがわかった。以下、上述したような欠陥の発生メカニズムについて考察する。
【００１７】
図２〜図６は、インプリントにおける離型動作を模式的に示した図である。以下、図２〜図６を参照して、欠陥の発生メカニズムを説明する。
【００１８】
まず、図２に示すように、半導体基板（半導体ウェハ）２１上のレジスト層（インプリント材料層）２２にテンプレート２３を接触させる。そして、レジスト層２２に光（ＵＶ光）を照射又はレジスト層２２を加熱して、レジスト層２２を固化させる。これにより、テンプレート２３に形成されたテンプレートパターンがレジスト層２２に転写される。なお、２４はチップ領域であり、２５はチップ間領域である。
【００１９】
次に、図３に示すように、テンプレート２３を持ち上げることで、離型動作が開始される。テンプレート２３のパターン形成面とレジスト層２２との接触面積は非常に大きいため、テンプレート２３とレジスト層２２との間にはある程度大きな密着力が働いている。そのため、剥がれやすいところからテンプレート２３の離型動作が開始される。具体的には、図３に示すように、テンプレート２３の端部から離型動作が開始される。そのため、テンプレート２３の端部近傍は湾曲すると考えられる。或いは、テンプレート２３の端部近傍で、半導体基板２１が湾曲することも考えられる。以下では、テンプレート２３の端部近傍が湾曲している場合を想定して説明を行う。
【００２０】
図４に示すように、さらにテンプレート２３を一定の力で持ち上げていくと、テンプレート２３の端部から中央部に向かって離型動作が進行していく。したがって、テンプレート２３の湾曲も、端部から中央部に向かって進行していく。
【００２１】
図５に示すように、さらにテンプレート２３を持ち上げていくと、中央部のチップ間領域２５の離型動作が開始される。このチップ間領域２５には微細パターンが存在しないため、テンプレート２３とレジスト層２２との接触面積は小さく、テンプレート２３の離型に必要な力は小さくなる。そのため、テンプレート２３を同じ力で持ち上げていくと、離型速度が急激に増大する。その結果、チップ間領域２５近傍の微細なパターンがテンプレート２３によって引きちぎられる。そして、図６に示すように、引きちぎられた部分がテンプレート２３の凹部に詰まった状態でテンプレート２３が引き上げられる。
【００２２】
上記のような問題が生じると、レジストパターンの一部に欠陥が生じる。また、引きちぎられた部分がテンプレートの凹部に詰まった状態で、その次のパターン転写を行うと、正常なパターンが転写されず、レジストパターンの一部に欠陥が生じる。
【００２３】
図７は、図２〜図６に示した離型動作における離型力及び離型速度のある条件における変化を示した図である。図７の（ａ）〜（ｅ）がそれぞれ図２〜図６に対応する。図７の（ｄ）の時点で離型力が急激に低下するとともに離型速度が急激に増大する。その結果、チップ間領域２５近傍の微細なレジストパターンが引きちぎられると考えられる。したがって、離型速度の急激な変動を抑制することが重要であると考えられる。
【００２４】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２５】
図８〜図１０は、本実施形態の基本的な原理を説明するための図である。
【００２６】
図８は、半導体装置に形成するパターン（回路パターンやマークパターンを含む）の設計データに基づいてテンプレートを作製した場合の通常のテンプレートパターンについて示した図である。図８では、密パターン４１が存在する領域３１に隣接してパターンが無い領域３５が設けられている。例えば、領域３１はチップ領域に含まれる領域であり、領域３５はチップ間領域に含まれる領域である。この場合、領域３１には密パターンが存在するため、テンプレートとレジスト層との接触面積は非常に大きくなる。一方、領域３５にはパターンが無いため、テンプレートとレジスト層との接触面積は小さい。そのため、テンプレートをレジスト層から離型する場合、離型領域が領域３１から領域３５に移る際に離型速度が急激に増大する。そのため、領域３１の端部近傍でレジストパターンが引きちぎられるおそれがある。
【００２７】
そこで、本実施形態では、図９（平面図）及び図１０（断面図）に示すように、領域３１に隣接する領域３２にダミーテンプレートパターン４２を設ける。すなわち、密パターン４１を有する領域３１とパターンが無い領域３３との間の領域３２にダミーテンプレートパターン４２を設ける。これにより、上述したような問題を防止することが可能である。以下、説明を加える。
【００２８】
領域３１ではテンプレートとレジスト層との接触面積が非常に大きく、領域３５ではテンプレートとレジスト層との接触面積が小さい。そのため、離型領域が領域３１から領域３５に移る際に離型速度が急激に増大する。したがって、接触面積の急激な減少が問題であると考えられる。言い換えると、テンプレートの表面積の急激な減少が問題であると考えられる。
【００２９】
そこで、本実施形態では、領域３１に隣接する領域３２にダミーテンプレートパターン４２を設け、テンプレートの表面積の急激な減少を抑制している。具体的には、テンプレートの領域３２の面積に対する領域３２の表面積の割合が、領域３１の面積に対する領域３１の表面積の割合よりも小さくなるようにしている。また、領域３２の面積に対する領域３２の表面積の割合が、領域３３の面積に対する領域３３の表面積の割合よりも大きくなるようにしている。なお、本願では便宜上、テンプレートの領域Ａの面積に対する領域Ａの表面積の割合を表面積率と呼ぶ。このように、ダミーテンプレートパターン４２を設けることにより、図９の場合には図８の場合に比べて、表面積率の変化の割合が小さくなる。
【００３０】
ここで、領域Ａの面積とは、領域Ａの２次元的な面積（平面的な面積）、すなわちテンプレートのパターン形成面の２次元的な面積（平面的な面積）を意味する。また、領域Ａの表面積とは、テンプレートとレジスト層との接触面積に対応するものであり、テンプレートパターンの側面の面積を考慮したものである。すなわち、領域Ａの表面積は、領域Ａの面積と領域Ａに形成されたテンプレートパターンの側面の面積との合計面積となる。例えば、領域Ａの面積をＳ、領域Ａに形成されたテンプレートパターンの周囲長をＬ、領域Ａに形成されたテンプレートパターンの深さ（高さ）をＤとすると、領域Ａに形成されたテンプレートパターンの表面積は、「表面積＝Ｓ＋Ｌ×Ｄ」となる。
【００３１】
ダミーテンプレートパターンは、テンプレートを実際に作製する前の設計段階で生成され、ダミーテンプレートパターンの配置領域に配置される。
【００３２】
なお、上述した例では、領域３３及び３５をパターンが無い領域としたが、領域３１、３２及び３３の表面積率の間に上述した関係が成立すれば、領域３３及び３５にパターンが存在していてもよい。また、ダミーテンプレートパターンの配置領域に大きなパターンが存在する場合、そのような大きなパターンを分割することでダミーテンプレートパターンを生成するようにしてもよい。
【００３３】
上述したように、表面積率の大きな領域３１と表面積率の小さな領域３３との間に、ダミーテンプレートパターンが配置された領域３２を設けることにより、領域３２の表面積率を領域３１の表面積率と領域３３の表面積率との間の値に設定することができる。このように領域３１、領域３２及び領域３３の表面積率を設定することで、表面積率の急激な変動を抑制することができ、テンプレートとレジスト層との接触面積の急激な変動を防止することができる。したがって、離型速度の急激な増大を抑えることができ、レジストパターンが引きちぎられることを防止することができる。
【００３４】
以下、上述したようなテンプレートパターンの設計方法について、図１１に示したフローチャートを参照して説明する。
【００３５】
まず、半導体装置の設計パターンのデータに基づいてテンプレートパターンを生成し、生成されたテンプレートパターンを複数の領域にメッシュ状に分割する（Ｓ１１）。
【００３６】
次に、各分割領域について表面積率を算出し、表面積率マップを作成する（Ｓ１２）。
【００３７】
次に、表面積率マップに基づき、ダミーテンプレートパターンを配置する領域を決定する（Ｓ１３）。具体的には、隣接する分割領域に対して表面積率が急激に減少する分割領域を求め、そのような分割領域をダミーテンプレートパターンの配置領域として決定する。
【００３８】
次に、ダミーテンプレートパターンの配置領域の両側に隣接する各領域の表面積率を、設計パターンのデータに基づいて求める（Ｓ１４）。
【００３９】
次に、ダミーテンプレートパターン配置領域に配置するためのダミーテンプレートパターンを生成する（Ｓ１５）。具体的には、Ｓ１４のステップで求めた両隣接領域の表面積率に基づき、ダミーテンプレートパターン配置領域の表面積率が両隣接領域の表面積率の間の値となるようにダミーテンプレートパターンを生成する。
【００４０】
以上のように、本実施形態によれば、表面積率（第１の表面積率）の大きな第１の領域と表面積率（第２の表面積率）の小さな第２の領域との間の第３の領域にダミーテンプレートパターンを設けることで、第３の領域の表面積率（第３の表面積率）が第１の表面積率よりも小さく第２の表面積率よりも大きくなるようにしている。これにより、表面積率の急激な変動を抑制することができ、テンプレートとレジスト層との接触面積の急激な変動を防止することができる。そのため、離型速度の急激な増大を抑えることができ、レジストパターンが引きちぎられることを効果的に防止することができる。その結果、レジストパターンの欠陥の発生を防止することができる。
【００４１】
なお、ダミーテンプレートパターンについては、種々の変更が可能である、以下、具体的に説明する。
【００４２】
図１２は、第１の変更例を模式的に示した図である。図９及び図１０に示した例では、領域３１のテンプレートパターン４１よりも大きなピッチを有するダミーテンプレートパターン４２を領域３２に設けるようにしていた。これにより、領域３２のパターン数が相対的に少なくなり、領域３２の表面積率が領域３１の表面積率よりも小さくなる。本変更例では、領域３１のテンプレートパターン４１よりも大きなサイズ（パターン幅）を有するダミーテンプレートパターン４２を領域３２に設けている。これにより、領域３２のパターン数が相対的に少なくなり、領域３２の表面積率が領域３１の表面積率よりも小さくなる。本変更例においても、上述した効果と同様の効果を得ることが可能である。
【００４３】
図１３は、第２の変更例を模式的に示した図である。図９及び図１０に示した例では、領域３１のテンプレートパターン４１がライン状パターンであり、領域３２のダミーテンプレートパターン４２もライン状パターンとした。本変更例では、領域３１のテンプレートパターン４１が正方形状パターンであり、領域３２のダミーテンプレートパターン４２も正方形状パターンとしている。そして、本変更例では、領域３１のテンプレートパターン４１よりも大きなピッチを有するダミーテンプレートパターン４２を領域３２に設けている。これにより、領域３２のパターン数が相対的に少なくなり、領域３２の表面積率が領域３１の表面積率よりも小さくなる。本変更例においても、上述した効果と同様の効果を得ることが可能である。
【００４４】
図１４は、第３の変更例を模式的に示した図である。本変更例も第２の変更例と同様、領域３２のダミーテンプレートパターン４２が正方形状パターンである。そして、本変更例では、領域３１のテンプレートパターン４１よりも大きなサイズを有するダミーテンプレートパターン４２を領域３２に設けている。これにより、領域３２のパターン数が相対的に少なくなり、領域３２の表面積率が領域３１の表面積率よりも小さくなる。本変更例においても、上述した効果と同様の効果を得ることが可能である。
【００４５】
図１５は、第４の変更例を模式的に示した図である。図９及び図１０に示した例では、テンプレートの表面積率は、領域３１、領域３２及び領域３３の順に小さくなっていた。本変更例では、領域３１及び領域３３の表面積率が相対的に大きく、領域３１と領域３３との間の領域３２の表面積率が相対的に小さくなっている。このような場合でも、レジストパターンの欠陥の発生を防止することが可能である。
【００４６】
図１６は、第５の変更例を模式的に示した図である。図９及び図１０に示した例では、ダミーテンプレートパターン４２が配置された領域３２内の表面積率は一定であった。本変更例では、領域３２内において表面積率が変化している。表面積率の変化は少なくとも２段階以上である。具体的には、領域３２を２以上のサブ領域に分割して考え、相対的に領域３１側に位置する１つのサブ領域をサブ領域Ｓ１とし、相対的に領域３３側に位置する１つのサブ領域（領域３３とサブ領域Ｓ１との間のサブ領域）をサブ領域Ｓ２とした場合に、サブ領域Ｓ１の表面積率が領域３１の表面積率よりも小さく、サブ領域Ｓ２の表面積率がサブ領域Ｓ１の表面積率よりも小さく且つ領域３３の表面積率よりも大きくなるようにしている。図１６に示した例では、領域３２において、表面積率が領域３１から領域３３に向かってしだいに減少している。例えば、表面積率の変化率が一定となるように、ダミーテンプレートパターン４２が設けられていることが好ましい。本変更例においても、上述した効果と同様の効果を得ることが可能である。また、本変更例では、領域３２において表面積率が徐々に変化しているため、離型速度の急激な変化をより一層抑制することが可能となる。
【００４７】
次に、上述した方法によって設計されたテンプレートパターンに基づくテンプレートの製造方法及び半導体装置の製造方法について、図１７に示したフローチャートを参照して説明する。
【００４８】
まず、上述した方法によって設計されたテンプレートパターンのデータを用意する（Ｓ２１）。次に、テンプレートパターンのデータに基づき、電子ビーム（ＥＢ）露光やエッチング等によってテンプレート用の基板（石英基板）の表面にテンプレートパターンを形成することで、テンプレートが製造される（Ｓ２２）。このようにして製造されたテンプレートを用いて半導体装置（半導体集積回路装置）が製造される。すなわち、テンプレートに形成されたテンプレートパターンを半導体基板上のレジスト層（インプリント材料層）に転写して、レジストパターンを形成する（Ｓ２３）。さらに、レジストパターンをマスクとして用いてエッチングを行い、半導体基板上に所望のパターンを形成する（Ｓ２４）。
【００４９】
このような方法を用いることにより、半導体装置の製造歩留まりを向上させることができる。すなわち、テンプレートパターンを半導体基板上のレジスト層に転写する際に、レジストパターンに欠陥が発生することを防止することができ、半導体装置の製造歩留まりを向上させることができる。
【００５０】
また、上述した実施形態で述べたテンプレートパターンの設計方法は、該方法の手順が記述されたプログラムによって動作が制御されるコンピュータによって、実現することが可能である。上記プログラムは、磁気ディスク等の記録媒体或いはインターネット等の通信回線（有線回線或いは無線回線）によって提供することが可能である。
【００５１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００５２】
１１…１ショット領域      １２…チップ領域
１３…チップ間領域      １４…欠陥発生領域
２１…半導体基板      ２２…レジスト層      ２３…テンプレート
２４…チップ領域      ２５…チップ間領域
３１、３２、３３、３５…領域
４１、４３…テンプレートパターン      ４２…ダミーテンプレートパターン
【図１】
2010225683.tif 000003
【図２】
2010225683.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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