(57)【要約】【課題】  多層又は多重パターン位置合せのためのインプリント参照テンプレート及びその方法を提供すること。【解決手段】  複数のマスクを形成する方法（及びその結果の機構）は、参照テンプレートを作成するステップと、インプリント・リソグラフィを用いて、少なくとも１つの参照テンプレート位置合せマークを所与のチップ・セットの複数のマスク・ブランクの全部の上にプリントするステップと、複数のマスク・ブランクの各々の上にサブ・パターンをプリントして、サブ・パターンを少なくとも一つの参照テンプレート位置合せマークに位置合せするステップとを含む。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマスクを形成する方法であって、
１つ又は複数の位置合せフィーチャを含む参照テンプレートを作成するステップと、
リソグラフィを用いて、前記参照テンプレートの少なくとも１つのコピーを、所与のチップ・セットの複数のマスク・ブランクの全部の上にプリントするステップと、
前記複数のマスク・ブランクの各々の上にサブ・パターンをプリントして、前記サブ・パターンを前記少なくとも１つの参照テンプレート位置合せマークに位置合せするステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記作成するステップは、電子ビーム・リソグラフィを用いて参照テンプレートを作成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記コピーは、参照テンプレートを１つ又は複数のマスク・ブランクにコピーするためにインプリント・リソグラフィを用いる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
複数の位置合せマークが用意される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記サブ・パターンをプリントするステップは、電子ビーム・リソグラフィ及びインプリント・リソグラフィの内の少なくとも１つを用いるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記チップ・セットの前記マスクの各々に対して同じ参照テンプレートが用いられる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記マスクのフィーチャは、前記チップ上にプリントされるべきフィーチャと同じサイズ及び同じ位置を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの参照テンプレート・マークは、光学的位置合せマークのためか、或いは前記マスク・パターンを作り上げるサブ・アレイ構成部分のためのものである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの参照テンプレート・マークは、電子ビーム位置合せのためか、或いは前記マスク・パターンを作り上げるサブ・アレイ構成部分のためのものである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの参照テンプレート・マークは、直接刻み込み光学的位置合せのためか、或いは前記マスク・パターンを作り上げるサブ・アレイ構成部分のためのものである、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの参照テンプレート・マークは、任意の四角形及びクロスを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記参照テンプレートは、ナノ・インプリント・リソグラフィのための、ガラス製金型、石英製金型、サファイア製金型及びシリコン製金型の内の１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記テンプレートの前記少なくとも１つのマークを、各層の前記マスク基板に伝達するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記伝達するステップは、ナノ・プリント・リソグラフィを実施するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記各層は、サブ・アレイにグループ化されるパターンを含み、
前記パターンは、光学リソグラフィ、電子ビーム・リソグラフィ、及びナノ・インプリント・リソグラフィの内の少なくとも１つを用いて、前記位置合せマークを含む各マスク上に形成され、
前記位置合せマークは、前記各サブ・アレイの精密な位置合せを可能にし、
前記位置合せマークの配置は各レベルのマスク上で同一である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
複数のマスクを形成するためのシステムであって、
１つ又は複数の位置合せフィーチャを含む参照テンプレートを構築するための構築ユニットと、
前記参照テンプレートの少なくとも１つのコピーを、所与のチップ・セットに関する複数のマスク・ブランクの全部の上にプリントするためのリソグラフィ・システムと、
前記複数のマスク・ブランクの各々の上にサブ・パターンをプリントして、前記サブ・パターンを前記少なくとも１つの参照テンプレート位置合せマークに位置合せするプリンタと
を備えるシステム。
【請求項１７】
前記リソグラフィ・システムは、前記参照テンプレートを１つ又は複数のマスク・ブランクにコピーするためのインプリント・リソグラフィ・システムを含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
複数の位置合せマークが用意される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記参照テンプレートは、前記チップ・セットの前記マスクの各々に対して用いられる、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記マスク上のフィーチャは、前記チップ上にプリントされるべきフィーチャと同じサイズ及び同じ位置を有する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの参照テンプレート・マークは、光学的位置合せマークのためか、或いは前記マスク・パターンを作り上げるサブ・アレイ構成成分のためのものである、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの参照テンプレート・マークは、電子ビーム位置合せのためか、或いは前記マスク・パターンを作り上げるサブ・アレイ構成成分のためのものである、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの参照テンプレート・マークは、直接刻み込み光学位置合せのためか、或いは前記マスク・パターンを作り上げるサブ・アレイ構成成分のためのものである、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの参照テンプレート・マークは、任意の四角形又はクロスを含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２５】
前記参照テンプレートは、ナノ・インプリント・リソグラフィのための、ガラス製金型、石英製金型、サファイ製金型及びシリコン製金型の内の１つを含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２６】
前記各層は、サブ・アレイにグループ化されるパターンを含み、
前記パターンは、光学リソグラフィ、電子ビーム・リソグラフィ、及びナノ・インプリント・リソグラフィの内の少なくとも１つを用いて、前記位置合せマークを含む各マスク上に形成され、
前記位置合せマークは、前記各サブ・アレイの精密な位置合せを可能にし、
前記位置合せマークの配置は各レベルのマスク上で同一である、請求項１６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にインプリント参照テンプレート及びその方法に関し、より具体的には多層又は多重パターン位置合せのためのインプリント参照テンプレート及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インプリント・リソグラフィ（及び一般に全ての型のリソグラフィ）のためのマスク製造は、リソグラフィ・プロセスによってシリコン・ウェハ上に転写されることになるパターンを金型（又はレチクル又はマスク）に彫り込むステップを含む。
【０００３】
チップが層毎に順に造られるので、パターンの正確な幾何学的位置合せが重要である。各チップ層は、チップ面積全体にわたって厳しい許容誤差範囲内で前の層のパターンに位置合せされていなければならないリソグラフィ画定パターンを有する。現在の半導体産業においては、この許容誤差は３０ナノメータ（ｎｍ）未満に向っている。
【０００４】
この厳しい許容誤差要件のために、チップの各層に対する一組のマスクの製造は高い寸法精度を必要とする。この精度はマスク全体にわたって維持されなければならない。
【０００５】
マスク内の位置合せは、引き続くマスクによってプリントされる構成要素が正しく配置されなければならないという点で重要である。半導体デバイスをコインのスタックのように考えることが有用である。この例においては、各々のリソグラフ・マスク層及び関連する処理が一つのコインをプリントする。幾つかの層の後で、スタック状のコインを得ることが望ましい。コインが５０ｎｍのフィーチャ寸法をもつと想像すれば、自立するスタックを形成するためには、スタック内のあらゆる所与のコインの横方向のずれが、如何なる方向においても５０ｎｍフィーチャ寸法より小さくなければならない。典型的な許容誤差はフィーチャ寸法の２０〜４０％である。この例においては、許容誤差は２０ｎｍに相当することになる。
【０００６】
この例をさらに拡張すると、チップ内において、各々のスタックが同じく完全であるとして、チップ表面全体にわたるコイン・スタックを有することが望ましい。２ｃｍチップの場合には、これは、あらゆる方向において２ｃｍの距離にわたり２０ｎｍの長距離誤差、或いは百万分の１誤差、に相当する。この例において、最も重要なことは、所与のスタックが特定の位置にあることではなく、スタック中の全てのコインが、所与のスタックがどの位置にあろうとも同様に配置されることであることに注意することが大切である。換言すれば、スタックの位置が多少の誤差を有する場合、このことは、スタック中の全てのコインが正確に同じ位置の誤差を有する限り許容できる。
【０００７】
製造の見地からは、問題はデバイスの種々の構成要素（例えば、層内に作成される）が適切に配置されなければならないことである。
【０００８】
マスクは通常、ｅビーム・リソグラフィ・ツールを用いて刻み込まれる。Ｅビーム・リソグラフィは、ポリマー・フォトレジストを露光するのに電子ビームを用い、次いでフォトレジストを現像してフィーチャを出現させ、このフィーチャが、後でインプリント又は光リソグラフィに用いるマスク又はテンプレート内に最終的にエッチングされる。これらのツールの性能は、刻み込まれた線の寸法精度、及びそれらのマスク又はテンプレート上の位置精度によって判断される。本明細書において例示的に取り扱われるのは後者の問題である。Ｅビーム・リソグラフィ・ツールは、大きさがミリメートルから１０センチメートルまで変化し得るマスクの全域で、普通、３０ｎｍの位置合せの精度に限定されている。しかし、局所的範囲では許容誤差は遥かにより良好であることが多い。
【０００９】
特に、ステージの移動を含む種々の因子が、ｅビーム・フィーチャ配置の局所的範囲での許容誤差を改善することを可能にする。ｅビーム・カラムの局所的な視野範囲内では、配置の精度は遥かに改善することができる。フィーチャの位置合せ精度はツールごとに変化するが、一般にステージ移動を必要とせず視野内の中央に位置する小さな領域は、ステージを移動させパターンを綴じ合わせなければならない大きな領域よりも、より正確にプリントすることができる。
【００１０】
従って、ｅビーム・プリント・ツールにおいては、５０ｎｍ又はそれより小さなフィーチャ寸法が望まれるときに問題がある。例えば、ｅビーム・ツールを用い、そしてチップの１つの面上の点をチップの別の部分（１〜２ｃｍの距離）に対して、いかに良く位置合せできるかを判定する場合、絶対的な意味ではあまり良くない。実際に、この距離にわたるフィーチャ配置精度は３０ｎｍより悪くなる可能性がある。
【００１１】
しかし、短い距離にわたっては、精度は約１ｎｍ以内となり得る。３０ｎｍはあまり良いようには見えないが、現在のグラウンド・ルールが５０ｎｍであり、全体位置合せ計画が約２０ｎｍであると、総予算はプロセスを開始する前にも使い果たされる可能性がある。
【００１２】
従って、本発明より前には、５０ｎｍグラウンド・ルールに対応する適切な多層又は多重パターン位置合せを提供する方法はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
通常の方法及び機構に関する前述及び他の例示的な問題、欠点、及び不利益を考慮して、本発明の例示的なフィーチャは、サブ・パターンをそれに対して位置合せすることができる参照マークを配置するために参照テンプレートを使用するマスクを作成する方法（及び機構）を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様においては、複数のマスクを作成する方法は、参照テンプレートを作成するステップと、インプリント・リソグラフィを使用して、所与のチップ・セットに関する複数のマスク・ブランクの全ての上に少なくとも１つの参照テンプレート位置合せマークをプリントするステップと、複数のマスク・ブランクの各々の上にサブ・パターンをプリントして、サブ・パターンを少なくとも１つの参照テンプレート位置合せマークに対して位置合せするステップとを含む。
【００１５】
従って、本発明は、サブ・パターンをそれに対して位置合せすることができる参照マークを配置するために参照テンプレートを使用する、マスク作成方法を提供する。チップ・セットを作り上げるリソグラフィ・マスクの各々に対して、同じ参照テンプレートを用いることによって、配置の精度を改善することができる。
【００１６】
１つの例示的な限定されない実施形態においては、マスク作成はＥビーム・リソグラフィを用いて参照テンプレートを造るステップを含む。次に、インプリント・リソグラフィを用いて、所与のチップ・セットに関する全てのマスク・ブランク上に参照テンプレート位置合せマークをプリントする。最後に、ｅビーム又はインプリント・リソグラフィを用いて、サブ・パターンを各マスク・ブランク上にプリントし、参照テンプレート位置合せマークに位置合せする。
【００１７】
インプリント・リソグラフィは本質的に１Ｘプロセスである。さらに、インプリント・リソグラフィはマスク・パターンを、多くの場合分子の寸法にまで、忠実に再現する。即ち、本出願との関連では、インプリント・マスク（又は金型）のフィーチャは、チップ上にプリントされるフィーチャと同じサイズかつ同じ位置である。
【００１８】
本発明の例示的な実施形態においては、参照テンプレートはサブ・パターンのための位置合せマークを付けて造られ、これが次に、チップ・セットを形成する後のマスクの全部の上に、これらのマークをプリントするために用いられる。
【００１９】
従って、本発明は、フィーチャを取り付けることができる小さなパターン（「フック」）又は位置合せパターンを提供し、従って、本発明は遥かに高精度の位置合せを可能にする局所的参照を提供する。従って、全てのマスクの全ての領域が同じサブ・パターン参照マスクに対して位置合せされる。インプリント・リソグラフィを用いると、サブ・パターン位置合せにおいて５〜１０ｎｍの位置合せ精度を達成することができる。
【００２０】
従って、層から層への所与のマスク位置合せのサブ・パターン位置合せ精度、及びサブ・パターン位置合せ誤差は（１次までで）、パターンをプリントするためにインプリント・リソグラフィを用いた場合、最良で（ｓｑｒ（５）＋ｓｑｒ（５））の平方根又は約７となる。これは３５ｎｍのグラウンド・ルールに一致する。現在は９０ｎｍが標準である。
【００２１】
テンプレートは１組のマスクの各々に正確に伝達されるので、各マスク上のサブ・パターンの正確な位置合せをもたらす。このことは、同じ参照テンプレートが全てのマスク上に再現されるという事実によって可能となる。各場合の指示によって、インプリント又はｅビームを用いてサブ・パターンをプリントすることができることに注意されたい。
【００２２】
前述及び他の例示的な目的、態様及び利点は、図面に関連する本発明の例示的な実施形態の以下の詳細な説明からより良く理解される。
ここで、図面、特に図１〜図５を参照すると、本発明による方法及び機構の例示的な実施形態が示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明人は、前述の通常の方法及び問題点の重要な含意は、ｅビームを含む通常の方法を用いて同じマスクを２度刻み込むことは困難又は不可能であることと認識している。さらに、マスク上にマスター・パターンをプリントするために通常の光リソグラフィを用いることは、拡大及び他の変形誤差の問題をさらに悪化する可能性がある。これを考慮して、本発明はインプリント・リソグラフィの利点を利用する。
【００２４】
インプリント・リソグラフィは、テンプレート又は金型内にフィーチャをエッチングして浮彫パターンを形成するプロセスを意味する。ポリマー・フォトレジストを基板に塗布し、金型をポリマー内に圧入する。金型は普通石英などの透明材料で作られる。光を金型又は基板を透過させてフォトレジストを硬化させ、金型を除去すると、硬化フォトレジスト内にマスク・フィーチャの相補パターンが残る。次にこのレジストをエッチングするとパターンが基板に転写される。
【００２５】
インプリント・リソグラフィ・プロセスの重要な特性は、１つのプリントから次のプリントへ、金型がフィーチャを、サイズに関して非常に正確に、そして本発明との関連で最も大切なことであるが配置精度に関して非常に正確に複製することである。適切に温度に注意すれば、インプリント・リソグラフィによりナノメートル程度の長距離精度が可能である。
【００２６】
インプリント・リソグラフィは上記のものと類似した多くの変形様式で実施できることに注意されたい。従って、本発明は一般にインプリント・リソグラフィを用い、具体的には本発明に当てはまるのは堅い金型の使用である。
【００２７】
図１は本発明で使用するテンプレート１００を示す。テンプレート１００は、光学的位置合せマークと、マスク・パターンを作り上げるサブ・アレイ構成要素との両方のための、少なくとも１つの位置合せマーク１１０（複数の位置合せマークが好ましい）を有する。
【００２８】
マーク１１０は、１つ又は複数の四角形、クロス、或いは、以下に説明されるサブ・アレイ・パターンの最適の位置合せのために選択された任意の型の位置合せマークとすることができる。図１は、ナノ・インプリント・リソグラフィのための、正方形のガラス金型の一実施例を示す。テンプレート１００には石英、サファイアなどの他の材料を用いることもできる。
【００２９】
図２に示されるように、テンプレート１００のマーク１１０は、各レベルのマスク基板２１０、２２０、２３０などに忠実に伝達（プリント）される。このプロセスには種々の型のリソグラフィ（例えば、光学的、直接刻み込みの光学的又はｅビーム）を用いることができるが、本発明の目的にはナノ・インプリントが理想的に適しており、その理由は、チップの各レベルの金型となる娘金型にマークが忠実に複製されるからである。
【００３０】
図３に転じると、各層のためのサブ・アレイ・パターン３００Ａ、３００Ｂ，３００Ｃが生成され、参照テンプレート（２１０、２２０又は２３０）に対して位置合せされる。
各層は、この図中の対応する位置合せテンプレート（２１０、２２０又は２３０）に対してそれぞれ配置され位置合せされている３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃなどの内の１つを含む。図３は、３１０、３２０及び３３０の各々の中の多重サブ・パターンを示す。個々のサブ・パターンは参照パターンに対して位置合せされる。実際のマイクロプロセッサ・チップにおいては、サブ・パターン領域の各々は、キャッシュ・メモリ、ＣＰＵなどの機能群に対応させることが可能である。マスクからマスクへ対応するサブ・パターンは、トランジスタ・ゲート、コンタクトなどの機能群の個々の構成部分に対応する。これらは、ある型のリソグラフィ法、例えば、光学的、ｅビーム、又はナノ・インプリント・リソグラフィを用いて、位置合せマーク１１０を含む各マスク上に形成される。
【００３１】
従って、サブ・アレイ・パターンが各マスクに加えられる。位置合せマークは各サブ・アレイの正確な位置合せを可能にする。
同じテンプレート１００からの位置合せマークの生成及び伝達は、一組の全く同一のマスク基板２１０、２２０、２３０などを生じる（本発明の目的に関して「全く同一の」は、フィーチャを所与のマスク基板内で任意の他のマスク基板に対して同一に配置し同一のサイズにして、各々のマスク・テンプレートのパターンを互いの上に配置して位置合せすることが可能であるとした場合に、何の違いも見出せないようにすることを意味する）。位置合せマークの配置は各レベルのマスク上で同一である。これらのマークを用いることは、各レベルに対する各サブ・アレイ・パターン３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃなどの正確な位置決めを可能にする。
【００３２】
ナノ・インプリントでマークを伝達することは多くの利点をもつ。例えば、ウェハと同様にマスクを作成するのに同じリソグラフィ・プロセスを用いることは費用効率が高い。従って、大規模リソグラフィのために開発された機械設備及び方法を利用する。
【００３３】
その上、マークを「その寸法で」（例えば、１Ｘの拡大率）伝達することは、可変の拡大率を用いるリソグラフィ法に比べて、より信頼性が高い。即ち、画像形成プロセスには何らかの拡大などによる変形が入らない。
【００３４】
さらに、インプリント・リソグラフィを用いると、普通、ｅビーム・リソグラフィにおけるような相対的な「刻み込み位置」の較正又は調節は不要となる。
【００３５】
さらに、ナノ・インプリントにより、現在の光学リソグラフィよりも高い解像度が得られる。より具体的には、インプリント・リソグラフィは５ｎｍのフィーチャまで実証されている。
【００３６】
ここで図４に転じて、本発明による方法４００のフロー図を説明する。
具体的には、ステップ４１０では、例えば、ｅビーム・リソグラフィを用いて、参照テンプレートが作られる。
【００３７】
次に、ステップ４２０においては、インプリント・リソグラフィを用いて、少なくとも１つの（そしてより好ましくは複数の）参照テンプレート位置合せマークが、所与のチップ・セットに関する全てのマスク・ブランクにプリントされる。
【００３８】
最後に、ステップ４３０において、例えば、ｅビーム又はインプリント・リソグラフィを用いて、サブ・パターンが各マスク・ブランク上にプリントされ、参照テンプレート位置合せマークに対して位置合せされる。
【００３９】
図５は、複数のマスクを形成するためのシステムを示すが、このシステムは１つ又は複数の位置合せフィーチャを含む参照テンプレートを作成する参照テンプレート構築ユニット５１０を含む。
【００４０】
リソグラフィ・システム５２０（例えば、ｅビーム・リソグラフィ又はインプリント・リソグラフィ）は、参照テンプレートの少なくとも１つのコピーを、所与のチップ・セットの複数のマスク・ブランクの全部の上にプリントするために用いられる。
【００４１】
その後、プリント・ユニット５３０は、サブ・パターンを複数のマスク・ブランクの各々の上にプリントし、サブ・パターンを少なくとも１つの参照テンプレート位置合せマークに対して位置合せする。
【００４２】
上記のことから明白であるように、本発明はマスク作成において利点をもつが、またチップ作成（例えば、チップ上の層の集積）においても利点をもつ。従って、本発明は、水平面内及び垂直面内の両方での位置合せを提供する。参照パターンを用いると、所与の層はより正確に作成することができ、或いは、それに続く層（例えば、多層チップの）をより正確に作成することができる。
【００４３】
参照パターンは、グリッド・パターン又はそれに関する任意の所定のパターンに厳密に配列させる必要はなく、構築中のチップ又はデバイスに適切な任意のパターンを有し得ることを理解されたい。
【００４４】
本発明は、幾つかの例示的な実施形態によって説明されたが、当業者は、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内の変更を施して本発明を実施できることを認識するであろう。
さらに、本出願人の意図は、審査手続過程において後で補正される場合でも、全ての特許請求の範囲の要素の同等物を包含するものであることに注意されたい。
【００４５】
本明細書においては、特に、用語「位置合せマーク」又は「位置合せフィーチャ」は、次の位置合せを実施するために用いられる任意のマーク又はフィーチャを意味することに注意されたい。クロス、Ｌ型パターン、四角形などは典型的な形状であるが、決して網羅するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】位置合せマーク１１０を有する参照テンプレートを示す。
【図２】各レベルのマスク２１０、２２０、２３０などに対して位置合わせマークを複製するための機構２００を示す。
【図３】各マスクに対してサブ・アレイ・パターンを追加するための機構３００の使用法を示す。
【図４】本発明による方法４００のフロー図を示す。
【図５】複数のマスクを作成するためのシステム５００の機能ブロック図を示す。
【符号の説明】
【００４７】
１００：参照テンプレート
１１０：位置合せマーク
２００：機構
２１０、２２０、２３０：マスク基板（参照テンプレート）
３００：機構
３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ：サブ・アレイ・パターン
３１０、３２０、３３０：マスク基板
４００：方法のフロー図
４１０、４２０、４３０：ステップ
５００：システム
５１０、５２０、５３０：ユニット
【図１】
2008527736.tif 000003
【図２】
2008527736.tif 000004
【図３】
2008527736.tif 000005
【図４】
2008527736.tif 000006
【図５】
2008527736.tif 000007
【国際調査報告】
2008527736.tif 000008
2008527736.tif 000009
2008527736.tif 000010