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特開2024-86209インプリント方法、半導体装置の製造方法、テンプレートの製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024086209
(43)【公開日】2024-06-27
(54)【発明の名称】インプリント方法、半導体装置の製造方法、テンプレートの製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/027 20060101AFI20240620BHJP
【ＦＩ】
H01L21/30 502D
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022201228
(22)【出願日】2022-12-16
(71)【出願人】
【識別番号】318010018
【氏名又は名称】キオクシア株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100140486
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100121843
【弁理士】
【氏名又は名称】村井 賢郎
(72)【発明者】
【氏名】岡部 かすみ
【テーマコード（参考）】
5F146
【Ｆターム（参考）】
5F146AA31
(57)【要約】
【課題】加工精度を向上させることが可能な半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置の製造方法では、基板上に被加工層を形成し、被加工層の上面にストッパ膜を形成し、ストッパ膜が形成された被加工層の上面に被転写材を塗布し、被転写材にテンプレートを接触させてテンプレートのパターンを被転写材に転写するとともに、被転写材を硬化させる。また、硬化した被転写材からテンプレートを離型し、硬化した被転写材上に反転剤層を形成し、反転剤層をマスクにして被加工層及び基板を加工する。
【選択図】図２０
【解決手段】半導体装置の製造方法では、基板上に被加工層を形成し、被加工層の上面にストッパ膜を形成し、ストッパ膜が形成された被加工層の上面に被転写材を塗布し、被転写材にテンプレートを接触させてテンプレートのパターンを被転写材に転写するとともに、被転写材を硬化させる。また、硬化した被転写材からテンプレートを離型し、硬化した被転写材上に反転剤層を形成し、反転剤層をマスクにして被加工層及び基板を加工する。
【選択図】図２０
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被加工物上に形成される被加工層上のショット領域に被転写材を塗布し、前記被転写材にテンプレートのパターンを転写するインプリント方法であって、
前記被加工物上に前記被加工層を形成し、
前記被加工層の上面において前記ショット領域の外周部分に対応する領域に、前記被加工層よりも高い加工耐性を有するストッパ膜を形成し、
前記ストッパ膜が形成された前記被加工層の上面における前記ショット領域に前記被転写材を塗布し、
前記被転写材に前記テンプレートを接触させて前記テンプレートの前記パターンを前記被転写材に転写するとともに、前記被転写材を硬化させ、
硬化した前記被転写材から前記テンプレートを離型し、
硬化した前記被転写材上に、硬化した前記被転写材の一部が露出するように反転剤層を形成し、
前記反転剤層をマスクにして前記被加工層及び前記被加工物を加工する
インプリント方法。
前記被加工物上に前記被加工層を形成し、
前記被加工層の上面において前記ショット領域の外周部分に対応する領域に、前記被加工層よりも高い加工耐性を有するストッパ膜を形成し、
前記ストッパ膜が形成された前記被加工層の上面における前記ショット領域に前記被転写材を塗布し、
前記被転写材に前記テンプレートを接触させて前記テンプレートの前記パターンを前記被転写材に転写するとともに、前記被転写材を硬化させ、
硬化した前記被転写材から前記テンプレートを離型し、
硬化した前記被転写材上に、硬化した前記被転写材の一部が露出するように反転剤層を形成し、
前記反転剤層をマスクにして前記被加工層及び前記被加工物を加工する
インプリント方法。
【請求項2】
被加工物上に形成される被加工層上のショット領域に被転写材を塗布し、前記被転写材にテンプレートのパターンを転写するインプリント方法であって、
前記被加工物の上面において前記ショット領域の外周部分の下方に位置する領域に、前記被加工層よりも高い加工耐性を有するストッパ膜を形成し、
前記ストッパ膜が形成された前記被加工物上に前記被加工層を形成し、
前記被加工層の上面における前記ショット領域に前記被転写材を塗布し、
前記被転写材に前記テンプレートを接触させて前記テンプレートの前記パターンを前記被転写材に転写するとともに、前記被転写材を硬化させ、
硬化した前記被転写材から前記テンプレートを離型し、
硬化した前記被転写材上に、硬化した前記被転写材の一部が露出するように反転剤層を形成し、
前記反転剤層をマスクにして前記被加工層及び前記被加工物を加工する
インプリント方法。
前記被加工物の上面において前記ショット領域の外周部分の下方に位置する領域に、前記被加工層よりも高い加工耐性を有するストッパ膜を形成し、
前記ストッパ膜が形成された前記被加工物上に前記被加工層を形成し、
前記被加工層の上面における前記ショット領域に前記被転写材を塗布し、
前記被転写材に前記テンプレートを接触させて前記テンプレートの前記パターンを前記被転写材に転写するとともに、前記被転写材を硬化させ、
硬化した前記被転写材から前記テンプレートを離型し、
硬化した前記被転写材上に、硬化した前記被転写材の一部が露出するように反転剤層を形成し、
前記反転剤層をマスクにして前記被加工層及び前記被加工物を加工する
インプリント方法。
【請求項3】
被加工物上に形成される被加工層上のショット領域に被転写材を塗布し、前記被転写材にテンプレートのパターンを転写するインプリント方法であって、
前記被加工物上に第１被加工層を形成し、
前記第１被加工層の上面において前記ショット領域の外周部分の下方に位置する領域に、前記被加工層よりも高い加工耐性を有するストッパ膜を形成し、
前記ストッパ膜が形成された前記第１被加工層上に第２被加工層を形成して、前記第１被加工層及び前記第２被加工層により前記被加工層を形成し、
前記被加工層の上面における前記ショット領域に前記被転写材を塗布し、
前記被転写材に前記テンプレートを接触させて前記テンプレートの前記パターンを前記被転写材に転写するとともに、前記被転写材を硬化させ、
硬化した前記被転写材から前記テンプレートを離型し、
硬化した前記被転写材上に、硬化した前記被転写材の一部が露出するように反転剤層を形成し、
前記反転剤層をマスクにして前記被加工層及び前記被加工物を加工する
インプリント方法。
前記被加工物上に第１被加工層を形成し、
前記第１被加工層の上面において前記ショット領域の外周部分の下方に位置する領域に、前記被加工層よりも高い加工耐性を有するストッパ膜を形成し、
前記ストッパ膜が形成された前記第１被加工層上に第２被加工層を形成して、前記第１被加工層及び前記第２被加工層により前記被加工層を形成し、
前記被加工層の上面における前記ショット領域に前記被転写材を塗布し、
前記被転写材に前記テンプレートを接触させて前記テンプレートの前記パターンを前記被転写材に転写するとともに、前記被転写材を硬化させ、
硬化した前記被転写材から前記テンプレートを離型し、
硬化した前記被転写材上に、硬化した前記被転写材の一部が露出するように反転剤層を形成し、
前記反転剤層をマスクにして前記被加工層及び前記被加工物を加工する
インプリント方法。
【請求項4】
前記ストッパ膜を形成する際に液浸リソグラフィを用いる
請求項１～３のいずれか一項に記載のインプリント方法。
請求項１～３のいずれか一項に記載のインプリント方法。
【請求項5】
前記被加工物は配線層を含む
請求項１～３のいずれか一項に記載のインプリント方法。
請求項１～３のいずれか一項に記載のインプリント方法。
【請求項6】
基板上に形成される被加工層上のショット領域に被転写材を塗布し、前記被転写材にテンプレートのパターンを転写するとともに、前記パターンが転写された前記被転写材に基づいて前記基板を加工する半導体装置の製造方法であって、
前記基板を被加工物として、請求項１～５のいずれか一項のインプリント方法を用いることにより前記基板を加工する
半導体基板の製造方法。
前記基板を被加工物として、請求項１～５のいずれか一項のインプリント方法を用いることにより前記基板を加工する
半導体基板の製造方法。
【請求項7】
レプリカテンプレート上に形成される被加工層上のショット領域に被転写材を塗布し、前記被転写材にマスターテンプレートのパターンを転写するとともに、前記パターンが転写された前記被転写材に基づいて前記レプリカテンプレートを加工するテンプレートの製造方法であって、
前記レプリカテンプレートを被加工物として、請求項１～５のいずれか一項のインプリント方法を用いることにより前記レプリカテンプレートを加工する
テンプレートの製造方法。
前記レプリカテンプレートを被加工物として、請求項１～５のいずれか一項のインプリント方法を用いることにより前記レプリカテンプレートを加工する
テンプレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、インプリント方法、半導体装置の製造方法、及びテンプレートの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
微細なパターンを形成する方法として、インプリント法が提案されている。インプリント法では、被加工膜上にレジストを塗布し、微細なパターンが形成されたテンプレートをレジストに押し付けて、テンプレートの凹部にレジストを充填させた後、紫外線を照射してレジストを硬化させる。テンプレートが離型されたレジストが、被加工膜を加工する際のマスクとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－３４１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
開示された実施形態によれば、加工精度を向上させることが可能なインプリント方法、半導体装置の製造方法、及びテンプレートの製造方法が提供される。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態のインプリント方法は、被加工物上に形成される被加工層上のショット領域に被転写材を塗布し、被転写材にテンプレートのパターンを転写するインプリント方法である。このインプリント方法では、被加工物上に被加工層を形成し、被加工層の上面においてショット領域の外周部分に対応する領域に、被加工層よりも高い加工耐性を有するストッパ膜を形成し、ストッパ膜が形成された被加工層の上面におけるショット領域に被転写材を塗布し、被転写材にテンプレートを接触させてテンプレートのパターンを被転写材に転写するとともに、被転写材を硬化させ、硬化した被転写材からテンプレートを離型し、硬化した被転写材上に、硬化した被転写材の一部が露出するように反転剤層を形成し、反転剤層をマスクにして被加工層及び被加工物を加工する。
【0006】
他の実施形態のインプリント方法は、被加工物上に形成される被加工層上のショット領域に被転写材を塗布し、被転写材にテンプレートのパターンを転写するインプリント方法である。このインプリント方法では、被加工物の上面においてショット領域の外周部分の下方に位置する領域に、被加工層よりも高い加工耐性を有するストッパ膜を形成し、ストッパ膜が形成された被加工物上に被加工層を形成し、被加工層の上面におけるショット領域に被転写材を塗布し、被転写材にテンプレートを接触させてテンプレートのパターンを被転写材に転写するとともに、被転写材を硬化させ、硬化した被転写材からテンプレートを離型し、硬化した被転写材上に、硬化した被転写材の一部が露出するように反転剤層を形成し、反転剤層をマスクにして被加工層及び被加工物を加工する。
【0007】
他の実施形態のインプリント方法は、被加工物上に形成される被加工層上のショット領域に被転写材を塗布し、被転写材にテンプレートのパターンを転写するインプリント方法である。このインプリント方法では、被加工物上に第１被加工層を形成し、第１被加工層の上面においてショット領域の外周部分の下方に位置する領域に、被加工層よりも高い加工耐性を有するストッパ膜を形成し、ストッパ膜が形成された第１被加工層上に第２被加工層を形成して、第１被加工層及び第２被加工層により被加工層を形成し、被加工層の上面におけるショット領域に被転写材を塗布し、被転写材にテンプレートを接触させてテンプレートのパターンを被転写材に転写するとともに、被転写材を硬化させ、硬化した被転写材からテンプレートを離型し、硬化した被転写材上に、硬化した被転写材の一部が露出するように反転剤層を形成し、反転剤層をマスクにして被加工層及び被加工物を加工する。
【0008】
実施形態の半導体基板の製造方法は、基板上に形成される被加工層上のショット領域に被転写材を塗布し、被転写材にテンプレートのパターンを転写するとともに、パターンが転写された被転写材に基づいて基板を加工する半導体装置の製造方法である。この半導体装置の製造方法は、基板を被加工物として、上記のインプリント方法を用いることにより基板を加工する。
【0009】
実施形態のテンプレートの製造方法は、レプリカテンプレート上に形成される被加工層上のショット領域に被転写材を塗布し、被転写材にマスターテンプレートのパターンを転写するとともに、パターンが転写された被転写材に基づいてレプリカテンプレートを加工するテンプレートの製造方法である。このテンプレートの製造方法は、レプリカテンプレートを被加工物として、上記のインプリント方法を用いることによりレプリカテンプレートを加工する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】第１実施形態の半導体装置の斜視構造を示す斜視図。
【図2】第１実施形態の半導体装置のメモリセル領域及びコンタクト領域の斜視構造を示す斜視図。
【図3】第１実施形態の積層配線構造体の断面構造を示す断面図。
【図4】第１実施形態の積層配線構造体の製造工程の一部を示す断面図。
【図5】第１実施形態の積層配線構造体の製造工程の一部を示す断面図。
【図6】第１実施形態の積層配線構造体の製造工程の一部を示す断面図。
【図7】第１実施形態の積層配線構造体の製造工程の一部を示す断面図。
【図8】第１実施形態の積層配線構造体の製造工程の一部を示す断面図。
【図9】第１実施形態の積層配線構造体の製造工程の一部を示す断面図。
【図10】第１実施形態のインプリント装置の概略構成を模式的に示す図。
【図11】（Ａ）～（Ｃ）は、第１実施形態の基板の製造工程の一部を示す断面図。
【図12】（Ａ）～（Ｃ）は、第１実施形態の基板の製造工程の一部を示す断面図。
【図13】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１実施形態の基板の製造工程の一部を示す断面図。
【図14】（Ａ）～（Ｃ）は、第１実施形態の基板の製造工程の一部を示す断面図。
【図15】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１実施形態の基板の製造工程の一部を示す断面図。
【図16】（Ａ）及び（Ｂ）は、参考例の基板の製造工程の一部を示す断面図。
【図17】（Ａ）～（Ｃ）は、第２実施形態の基板の製造工程の一部を示す断面図。
【図18】（Ａ）～（Ｃ）は、第２実施形態の基板の製造工程の一部を示す断面図。
【図19】（Ａ）及び（Ｂ）は、第２実施形態の基板の製造工程の一部を示す断面図。
【図20】（Ａ）～（Ｄ）は、第３実施形態の基板の製造工程の一部を示す断面図。
【図21】（Ａ）～（Ｃ）は、第３実施形態の基板の製造工程の一部を示す断面図。
【図22】他の実施形態の基板の製造工程の一部を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
１ 第１実施形態
第１実施形態のインプリント方法及び半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態の製造方法が適用される半導体装置は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリとして構成された不揮発性の記憶装置である。
１ 第１実施形態
第１実施形態のインプリント方法及び半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態の製造方法が適用される半導体装置は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリとして構成された不揮発性の記憶装置である。
【0012】
１．１ 半導体装置の構成
本実施形態の半導体装置の全体構成について、図１を参照説明する。図１は本実施形態の半導体装置１０の各要素の配置を示した斜視図である。
図１に示されるように、半導体装置１０は半導体基板１１上に形成されている。半導体基板１１上にはメモリセル領域ＭＣＲ及びコンタクト領域ＨＵＲが区画されている。メモリセル領域ＭＣＲにはメモリセルアレイ１６が形成されている。メモリセルアレイ１６には、３次元に積層された複数のメモリセルが含まれている。具体的には、半導体基板１１の表面に対して垂直方向にソース側セレクトゲートトランジスタ、多数（例えば６４個）のメモリセルトランジスタ、及びドレイン側セレクトゲートトランジスタが直列に接続されてメモリストリングを構成している。なお、直列に接続された多数のメモリセルトランジスタの両端、又は多数のメモリセルトランジスタ間のうちの一部の間に、ダミーセルトランジスタを含んでも良い。メモリセルアレイ１６は、各トランジスタに接続されたソース側セレクトゲート線、ワード線、及びドレイン側セレクトゲート線となる複数の導電層が、それぞれ絶縁層を介して積層された積層体を含む。複数の導電層がコンタクト領域ＨＵＲに延在することにより積層配線構造体１７が形成されている。メモリセルアレイ１６上には、図示しないビット線が設けられ、周辺回路１８に接続されている。積層配線構造体１７上には、図示しない配線が設けられ、周辺回路１８に接続されている。
本実施形態の半導体装置の全体構成について、図１を参照説明する。図１は本実施形態の半導体装置１０の各要素の配置を示した斜視図である。
図１に示されるように、半導体装置１０は半導体基板１１上に形成されている。半導体基板１１上にはメモリセル領域ＭＣＲ及びコンタクト領域ＨＵＲが区画されている。メモリセル領域ＭＣＲにはメモリセルアレイ１６が形成されている。メモリセルアレイ１６には、３次元に積層された複数のメモリセルが含まれている。具体的には、半導体基板１１の表面に対して垂直方向にソース側セレクトゲートトランジスタ、多数（例えば６４個）のメモリセルトランジスタ、及びドレイン側セレクトゲートトランジスタが直列に接続されてメモリストリングを構成している。なお、直列に接続された多数のメモリセルトランジスタの両端、又は多数のメモリセルトランジスタ間のうちの一部の間に、ダミーセルトランジスタを含んでも良い。メモリセルアレイ１６は、各トランジスタに接続されたソース側セレクトゲート線、ワード線、及びドレイン側セレクトゲート線となる複数の導電層が、それぞれ絶縁層を介して積層された積層体を含む。複数の導電層がコンタクト領域ＨＵＲに延在することにより積層配線構造体１７が形成されている。メモリセルアレイ１６上には、図示しないビット線が設けられ、周辺回路１８に接続されている。積層配線構造体１７上には、図示しない配線が設けられ、周辺回路１８に接続されている。
【0013】
半導体基板１１上には更に周辺回路領域ＰＥＲが区画されている。周辺回路領域ＰＥＲには周辺回路１８が形成されている。周辺回路１８は多数のＣＭＯＳトランジスタを有する。周辺回路１８は、メモリセルに接続された各ワード線を駆動する駆動回路、各ワード線を選択するデコーダ回路、読み出し時にビット線の電位をセンスするセンスアンプ、及び書き込み時にビット線に電圧を供給するビット線電位制御回路を含むカラム系回路等を有する。なお、図１では周辺回路領域ＰＥＲの配線が省略されている。半導体基板１１は、チップ外部と信号のやりとりや電源の供給を行うためのパッド列１９を更に有している。
【0014】
１．２ メモリセル領域ＭＣＲ及びコンタクト領域ＨＵＲの構成
図２は、本実施形態の半導体装置１０のメモリセル領域ＭＣＲとコンタクト領域ＨＵＲの構成を示す斜視図である。なお、図２では、導電性を有する部材が示される一方、絶縁性を有する部材が省略されている。図２において部材として示されていない部分は二酸化シリコン等の絶縁材料により絶縁されている。
図２は、本実施形態の半導体装置１０のメモリセル領域ＭＣＲとコンタクト領域ＨＵＲの構成を示す斜視図である。なお、図２では、導電性を有する部材が示される一方、絶縁性を有する部材が省略されている。図２において部材として示されていない部分は二酸化シリコン等の絶縁材料により絶縁されている。
【0015】
図２に示されるように、メモリセル領域ＭＣＲでは、半導体基板１１上にメモリセルアレイ１６が形成されている。半導体基板１１は例えばシリコン単結晶により形成されている。メモリセルアレイ１６は、導電層７１～７４を有している。導電層７１～７４は半導体基板１１の表面に対して略平行に延びるように形成されている。なお、以下では、導電層７１～７４をまとめて「導電層７０」とも称する。
【0016】
メモリセルアレイ１６は、複数の導電層７０がそれぞれ絶縁層を介して積層された積層体を有している。図２では、導電層が４層の場合が例示されているが、導電層は３３層や６５層というようにさらに多数の層が積層されて構成されていてもよい。これら導電層はトランジスタに接続されたソース側セレクトゲート線、ワード線、又はドレイン側セレクトゲート線として機能する。
【0017】
メモリセル領域ＭＣＲには、複数の導電層と複数の絶縁層とを貫通するようにメモリピラー４０が形成されている。メモリピラー４０は円筒状であり、外周側から中心側に向かって、二酸化シリコン膜を含むブロック絶縁膜、窒化シリコン膜を含む電荷蓄積膜、二酸化シリコン膜を含むトンネル絶縁膜、アモルファス又は多結晶シリコン膜を含む半導体チャネル、及び二酸化シリコン膜が積層されることにより構成されている。セレクトゲート線、又はワード線に対応する導電層７１～７４と半導体チャネルとの間に位置する電荷蓄積膜の一部は、キャリアをトラップする不揮発性のメモリセルの一部として機能する。
【0018】
コンタクト領域ＨＵＲでは、半導体基板１１上に積層配線構造体１７が形成されている。コンタクト領域ＨＵＲにも、メモリセル領域ＭＣＲから延びるように複数の絶縁層と複数の導電層とが形成されている。積層配線構造体１７は導電層７１～７４を有している。導電層７１～７４は、半導体基板１１の表面に対して略平行に伸びるように形成されている。積層配線構造体１７は、複数の導電層７０がそれぞれ絶縁層を介して積層された積層体を有している。図２では、導電層が４層の場合が例示されているが、導電層は３３層や６５層というようにさらに多数の層が積層されて構成されていてもよい。これら複数の導電層７０はコンタクト領域ＨＵＲにおいては、ソース側セレクトゲート線、ワード線、又はドレイン側セレクトゲート線から引き出された配線に対応する。
【0019】
コンタクト領域ＨＵＲにおいて、セレクトゲート線、又はワード線から引き出された配線に対応する導電層７１～７４は、対応するコンタクトプラグ５１～５４にそれぞれ接続される。なお、以下では、コンタクトプラグ５１～５４をまとめて「コンタクトプラグ５０」とも称する。また、図２では、コンタクトプラグ５０が４本の場合が例示されているが、コンタクトプラグ５０は例えば複数の導電層と同じ数だけ配置されていてもよい。各コンタクトプラグ５０は、複数の絶縁層と複数の導電層とを貫通するコンタクトホールを介して積層配線構造体１７の上に引き出されている。
【0020】
１．３ 積層配線構造体の構成
図３は、積層配線構造体１７の構成を示す断面図である。図３に示されるように、積層配線構造体１７は、半導体基板１１上に絶縁層３１～３７と導電層７１～７６とが交互に積層された構造を有している。なお、以下では、導電層７１～７６をまとめて「導電層７０」とも称し、絶縁層３１～３７をまとめて「絶縁層３０」とも称する。
図３は、積層配線構造体１７の構成を示す断面図である。図３に示されるように、積層配線構造体１７は、半導体基板１１上に絶縁層３１～３７と導電層７１～７６とが交互に積層された構造を有している。なお、以下では、導電層７１～７６をまとめて「導電層７０」とも称し、絶縁層３１～３７をまとめて「絶縁層３０」とも称する。
【0021】
複数の導電層７０と複数の絶縁層３０とはそれぞれ１層ずつ交互に、半導体基板１１の主面に対して垂直な方向（積層方向）に周期的に積層されている。半導体基板１１と最下層の導電層７１との間にも絶縁層３１が形成されている。最上層の導電層７６の上にも絶縁層３７が形成されている。絶縁層３７は絶縁層３１～３６よりも積層方向に厚くてもよい。
【0022】
各々の導電層７０は単層である。つまり、１層の導電層７０について断面形状を観察した場合、導電層７０の膜厚方向に、すなわち図中に矢印Ｚで示される方向に単一の材料が連続していてもよい。また、１層の導電層７０内部に界面は存在しなくてもよい。または、導電層７０はバリアメタル層と金属層との２層により形成されていてもよい。導電層７０の材料は例えばタングステンであってもよい。バリアメタル層は、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）又は窒化タンタル（ＴａＮ）であってもよい。積層方向に隣接する導電層７０は互いに絶縁されていればよく、絶縁層３０の材料は例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、ＴＥＯＳ（Tetra Ethyl Ortho Silicate）等の酸化シリコンであってもよい。絶縁層３０は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置を用いて堆積される。
【0023】
導電層７１～７６は、それぞれ対応するコンタクトプラグ５１～５６に接続される。以下では、コンタクトプラグ５１～５６をまとめて「コンタクトプラグ５０」とも称する。
各コンタクトプラグ５０は、対応する導電層７０の上に配置される絶縁層３０と導電層７０を貫通するコンタクトホールＣＨ１～ＣＨ６を介して積層配線構造体１７の上に引き出されている。
各コンタクトプラグ５０は、対応する導電層７０の上に配置される絶縁層３０と導電層７０を貫通するコンタクトホールＣＨ１～ＣＨ６を介して積層配線構造体１７の上に引き出されている。
【0024】
具体的には、積層配線構造体１７には、絶縁層３２～３７及び導電層７２～７６を貫通するようにコンタクトホールＣＨ１が形成されている。コンタクトプラグ５１はコンタクトホールＣＨ１を介して導電層７１と接続されている。また、積層配線構造体１７には、絶縁層３３～３７及び導電層７３～７６を貫通するようにコンタクトホールＣＨ２が形成されている。コンタクトプラグ５２はコンタクトホールＣＨ２を介して導電層７２と接続されている。同様に、積層配線構造体１７には、コンタクトホールＣＨ３～ＣＨ６が形成されるとともに、これらのコンタクトホールＣＨ３～ＣＨ６を介してコンタクトプラグ５３～５６が導電層７３～７６にそれぞれ接続されている。なお、以下では、コンタクトホールＣＨ１～ＣＨ６をまとめて「コンタクトホールＣＨ」とも称する。各コンタクトホールＣＨ及び各コンタクトプラグ５０はそれぞれ、積層配線構造体１７の上面からの深さが異なる。コンタクトプラグ５０はいずれも円柱形であるが、コンタクトプラグ５０の形状は特に限定しない。コンタクトプラグ５０の材料は例えばタングステン等の金属であってもよい。
【0025】
各コンタクトプラグ５０は、絶縁膜６０によってコンタクトホールＣＨが貫通する上層の導電層７０と絶縁されている。コンタクトホールＣＨの少なくとも一部の内側面には絶縁膜６０が円筒状に形成されている。したがって、コンタクトプラグ５０の少なくとも一部の外側面は絶縁膜６０で覆われている。絶縁膜６０の材料は例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、ＴＥＯＳ等の酸化シリコンであってもよい。
【0026】
１．４ 積層配線構造体の製造方法
次に、本実施形態の積層配線構造体１７の製造方法について説明する。
図３に示されるような積層配線構造体１７を製造する際には、まず、図４に示されるような積層体１２を形成する。図４に示される積層体１２は、半導体基板１１上に絶縁層３１～３７及び犠牲層２１～２６を順に成膜することにより形成されている。なお、以下では、犠牲層２１～２６をまとめて「犠牲層２０」とも称する。絶縁層３０は例えばＴＥＯＳ膜であり、犠牲層２０は例えばＳｉＮ膜である。犠牲層２０及び絶縁層３０は、例えばＣＶＤ装置を用いて積層される。交互に積層された絶縁層３０と犠牲層２０とは互いに接するように形成される。本実施形態において絶縁層３０の材料はＴＥＯＳ膜を例示したが、絶縁層３０の材料はこれに限定されず、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ２）であってもよい。犠牲層２０の材料は窒化シリコン膜（ＳｉＮ）を例示したが、犠牲層２０の材料はこれに限定されず、例えばシリコンであってもよい。
次に、本実施形態の積層配線構造体１７の製造方法について説明する。
図３に示されるような積層配線構造体１７を製造する際には、まず、図４に示されるような積層体１２を形成する。図４に示される積層体１２は、半導体基板１１上に絶縁層３１～３７及び犠牲層２１～２６を順に成膜することにより形成されている。なお、以下では、犠牲層２１～２６をまとめて「犠牲層２０」とも称する。絶縁層３０は例えばＴＥＯＳ膜であり、犠牲層２０は例えばＳｉＮ膜である。犠牲層２０及び絶縁層３０は、例えばＣＶＤ装置を用いて積層される。交互に積層された絶縁層３０と犠牲層２０とは互いに接するように形成される。本実施形態において絶縁層３０の材料はＴＥＯＳ膜を例示したが、絶縁層３０の材料はこれに限定されず、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ２）であってもよい。犠牲層２０の材料は窒化シリコン膜（ＳｉＮ）を例示したが、犠牲層２０の材料はこれに限定されず、例えばシリコンであってもよい。
【0027】
続いて、図５に示されるように、積層体１２にコンタクトホールＣＨ１～ＣＨ６を形成する。この工程は、例えばナノインプリント処理により行われる。以下では、コンタクトホールＣＨ１～ＣＨ６をまとめて「コンタクトホールＣＨ」とも称する。
続いて、図６に示されるように、積層体１２の上面、コンタクトホールＣＨの内側面及び底部に絶縁膜６０を形成する。絶縁膜６０は例えば酸化シリコンであってもよく、ＣＶＤ装置を用いて堆積される。
続いて、図６に示されるように、積層体１２の上面、コンタクトホールＣＨの内側面及び底部に絶縁膜６０を形成する。絶縁膜６０は例えば酸化シリコンであってもよく、ＣＶＤ装置を用いて堆積される。
【0028】
続いて、図７に示されるように、コンタクトホールＣＨの内側に絶縁体９０を形成する。絶縁体９０は例えばアモルファスシリコンであってもよく、ＣＶＤ装置を用いて堆積されてもよい。
続いて、図８に示されるように、犠牲層２０が配置される領域に導電層７０を形成する。例えば積層体１２の所定領域に図示しないスリットを掘り下げ、そのスリットより、積層体１２に含まれる犠牲層２０を一括して除去する。その結果、犠牲層２０が存在していた部分に空洞が生じる。その空洞にタングステン等の金属を埋め込むことによって、導電層７０が形成される。
続いて、図８に示されるように、犠牲層２０が配置される領域に導電層７０を形成する。例えば積層体１２の所定領域に図示しないスリットを掘り下げ、そのスリットより、積層体１２に含まれる犠牲層２０を一括して除去する。その結果、犠牲層２０が存在していた部分に空洞が生じる。その空洞にタングステン等の金属を埋め込むことによって、導電層７０が形成される。
【0029】
続いて、図９に示されるように、コンタクトホールＣＨの内側の絶縁体９０と、積層体１２の上面及びコンタクトホールＣＨの底部の絶縁膜６０と、それぞれのコンタクトホールＣＨの下方に接続される絶縁層３０とを例えばＲＩＥのような異方性エッチングによって除去する。エッチングは、例えば絶縁体９０に関してはＨＢｒ系ガス、絶縁膜６０に関してはＣＦ系ガス及び酸素系ガスを用いたＲＩＥであってもよい。絶縁体９０の下に位置する絶縁膜６０及び絶縁層３０を除去することで、コンタクトホールＣＨの内側面には絶縁膜６０が残る。
【0030】
続いて、コンタクトホールＣＨに例えばタングステン等の金属を埋め込むことで、図３に示すコンタクトプラグ５０が形成される。本実施形態では、コンタクトプラグ５０及び導電層７０等が配線層ＷＬに相当する。
１．５ インプリント装置の構成
次に、図４に示される積層体１２に対して、図５に示されるようなコンタクトホールＣＨを形成する際に用いられるナノインプリント処理について具体的に説明する。このナノインプリント処理では、図１０に示されるようなインプリント装置８０が用いられる。なお、以下では、図４に示される積層体１２を「基板１２０」と称する。本実施形態では、基板１２０が被加工物に相当する。
１．５ インプリント装置の構成
次に、図４に示される積層体１２に対して、図５に示されるようなコンタクトホールＣＨを形成する際に用いられるナノインプリント処理について具体的に説明する。このナノインプリント処理では、図１０に示されるようなインプリント装置８０が用いられる。なお、以下では、図４に示される積層体１２を「基板１２０」と称する。本実施形態では、基板１２０が被加工物に相当する。
【0031】
図１０は、第１実施形態のインプリント装置８０の構成例を示す図である。図１０に示されるように、インプリント装置８０は、テンプレートステージ８１、ウェハステージ８２、基準マーク８５、アライメントセンサ８６、液滴下装置８７、ステージベース８８、光源８９、及び制御部１４０を備えている。インプリント装置８０には、基板１２０上の有機系薬液に微細パターンを転写して、レジストパターンを形成するテンプレート１３０がインストールされている。なお、有機系薬液は、例えば光が照射されると硬化する光硬化性の薬液であり、硬化前のレジスト材を示す。本実施形態では、有機系薬液が硬化されたものをレジストと呼び、硬化前の有機系薬液とは区別することがある。
【0032】
基板ステージとしてのウェハステージ８２は、ウェハチャック８４、及び本体８３を備えている。ウェハチャック８４は、半導体基板としての基板１２０を本体８３上の所定位置に固定する。ウェハステージ８２上には、基準マーク８５が設けられている。基準マーク８５は、基板１２０をウェハステージ８２上にロードする際の位置合わせに用いられる。
【0033】
ウェハステージ８２は、基板１２０を載置するとともに、載置された基板１２０と平行な平面内（水平面内）を移動する。ウェハステージ８２は、基板１２０に有機系薬液を滴下する際に基板１２０を液滴下装置８７の下方側に移動させ、基板１２０への転写処理を行う際に基板１２０をテンプレート１３０の下方側に移動させる。
【0034】
ステージベース８８は、テンプレートステージ８１によってテンプレート１３０を支持するとともに、上下方向（鉛直方向）に移動することにより、テンプレート１３０の微細パターンを基板１２０上の有機系薬液に接触させる。
ステージベース８８上には、アライメントセンサ８６が設けられている。アライメントセンサ８６は、基板１２０及びテンプレート１３０に設けられた位置合わせマークに基づき、基板１２０の位置検出やテンプレート１３０の位置検出を行う。
ステージベース８８上には、アライメントセンサ８６が設けられている。アライメントセンサ８６は、基板１２０及びテンプレート１３０に設けられた位置合わせマークに基づき、基板１２０の位置検出やテンプレート１３０の位置検出を行う。
【0035】
液滴下装置８７は、インクジェット方式によって基板１２０上に有機系薬液を滴下する装置である。液滴下装置８７が備えるインクジェットヘッドは、有機系薬液の液滴を噴出する複数の微細孔を有しており、有機系薬液の液滴を基板１２０上に滴下する。
光源８９は、例えば紫外線を照射する装置であり、ステージベース８８の上方に設けられている。光源８９は、テンプレート１３０が有機系薬液に押し当てられた状態で、テンプレート１３０上から光を照射する。
光源８９は、例えば紫外線を照射する装置であり、ステージベース８８の上方に設けられている。光源８９は、テンプレート１３０が有機系薬液に押し当てられた状態で、テンプレート１３０上から光を照射する。
【0036】
制御部１４０は、テンプレートステージ８１、ウェハステージ８２、基準マーク８５、アライメントセンサ８６、液滴下装置８７、ステージベース８８、及び光源８９を制御する。
１．６ 基板の加工方法
次に、図１１～図１５を参照して、図１０に示されるインプリント装置８０を用いた基板１２０の加工方法について説明する。
１．６ 基板の加工方法
次に、図１１～図１５を参照して、図１０に示されるインプリント装置８０を用いた基板１２０の加工方法について説明する。
【0037】
図１１（Ａ）に示されるように、基板１２０を加工する際には、まず、基板１２０上に第１被加工層１５０ａを形成する。第１被加工層１５０ａはＳＯＣ（Spin of Carbon）等の炭素膜である。次に、図１１（Ｂ）に示されるように第１被加工層１５０ａ上に、スパッタリングや液浸リソグラフィ等によりストッパ膜１５１を成膜する。ストッパ膜１５１は、第１被加工層１５０ａよりも高い加工耐性を有する材料、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）やチタンナイトライド（ＴｉＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ）等により形成されている。
【0038】
続いて、図１１（Ｃ）に示されるようにストッパ膜１５１上にレジスト１５２を塗布した後、当該レジスト１５２にストッパ膜１５１のパターンを転写して現像する。これにより、図１２（Ａ）に示されるようなワークＷ１０が形成される。なお、レジスト１５２にパターンを転写して現像する方法としては、例えばフォトリソグラフィを用いることができる。また、図１１（Ｃ）に示される状態でレジスト１５２を電子ビーム等で削ることにより、図１２（Ａ）に示されるようなパターンをレジスト１５２に形成してもよい。
【0039】
続いて、図１２（Ａ）に示されるワークＷ１０においてレジスト１５２をマスクにストッパ膜１５１に対してエッチング処理を施すことにより、図１２（Ｂ）に示されるようなパターンを有するストッパ膜１５１を第１被加工層１５０ａ上に形成する。これにより、図１２（Ｂ）に示されるようなワークＷ１１が形成される。なお、エッチング処理が完了した際にレジスト１５２が残存している場合には、残存しているレジスト１５２を除去する処理を追加で行ってもよい。
【0040】
続いて、図１２（Ｂ）に示されるワークＷ１１上に、図１２（Ｃ）に示されるように第２被加工層１５０ｂを形成する。これにより、図１２（Ｃ）に示されるようなワークＷ１２が形成される。第２被加工層１５０ｂは、第１被加工層１５０ａと同一の材料からなる膜、例えばＳＯＣ（Spin of Carbon）等の炭素膜により形成されている。以下では、第１被加工層１５０ａ及び第２被加工層１５０ｂをまとめて被加工層１５０とも称する。
【0041】
続いて、図１２（Ｃ）に示されるワークＷ１２に対して、図１０に示されるインプリント装置８０を用いてインプリント処理を行う。具体的には、図１０に示されるウェハステージ８２にワークＷ１２を載置した後、当該ウェハステージ８２を液滴下装置８７の下方に移動させる。そして、図１３（Ａ）に示されるように、液滴下装置８７からワークＷ１２の被加工層１５０上に有機系薬液１５３の液滴を滴下する。このとき、有機系薬液１５３の液滴は、被加工層１５０上に設定された所定のショット領域ＳＡ内に滴下される。本実施形態では、有機系薬液１５３が被転写材に相当する。
【0042】
続いて、図１０に示されるウェハステージ８２をテンプレート１３０の下方に移動させて、アライメントセンサ８６で位置合わせを行いながら、テンプレート１３０を下方に移動させることにより、図１３（Ｂ）に示されるようにテンプレート１３０の微細パターンを有機系薬液１５３に押し当てる。この際、有機系薬液１５３は、毛細管現象によりテンプレート１３０の微細パターンの凹部に充填されていく。テンプレート１３０の外縁部に重なる領域に配置された有機系薬液１５３は、その一部がテンプレート１３０の外側に押し出されて、毛細管現象によりテンプレート１３０の側壁に浸み出す。
【0043】
続いて、図１３（Ｂ）に示されるように有機系薬液１５３にテンプレート１３０を押し付けた状態を維持したまま、図１０に示されるインプリント装置８０の光源８９から有機系薬液１５３に光を照射する。これにより、有機系薬液１５３が硬化してレジストになることによりテンプレート１３０の微細パターンがレジストに転写される。その後、テンプレート１３０を上方に移動させることにより、レジストからテンプレート１３０を離型すると、図１４（Ａ）に示されるような、被加工層１５０上にレジスト１５４が設けられたワークＷ１３が形成される。以下では、レジスト１５４のうち、テンプレート１３０の微細パターンが転写されている部分を「パターン形成部１５４ａ」と称し、テンプレート１３０の側壁部に浸み出した部分を「浸み出し部１５４ｂ」と称する。本実施形態では、レジスト１５４が、硬化した被転写材に相当する。
【0044】
続いて、図１４（Ａ）に示されるワークＷ１３上に反転剤層を形成した後、当該反転剤層をドライエッチングによりエッチバックすることにより反転剤層の一部を除去する。これにより、図１４（Ｂ）に示されるようなワークＷ１４が形成される。図１４（Ｂ）に示されるように、このワークＷ１４では、レジスト１５４のパターン形成部１５４ａの上面が露出するように反転剤層１５５が形成されている。また、ワークＷ１４では、レジスト１５４の浸み出し部１５４ｂの下方にあたる領域に、ストッパ膜１５１が配置されている。
【0045】
続いて、図１４（Ｂ）に示されるワークＷ１４に対して反転剤層１５５をマスクにエッチング処理を施す。これにより、反転剤層１５５から露出しているパターン形成部１５４ａ及び浸み出し部１５４ｂがエッチングされるとともに、それらの下方に位置する被加工層１５０の部分もエッチングされる。そのため、図１４（Ｃ）に示されるようなワークＷ１５が形成される。この際、浸み出し部１５４ｂの下方に位置する被加工層１５０の部分に関しては、第２被加工層１５０ｂの部分はエッチングされるものの、それ以上のエッチングがストッパ膜１５１により阻まれる。そのため、ストッパ膜１５１の下方に位置する第１被加工層１５０ａの部分はエッチングされない。結果的に、図１４（Ｃ）に示されるように、レジスト１５４のパターン形成部１５４ａの下方に位置する第１被加工層１５０ａ及び第２被加工層１５０ｂのそれぞれの部分がエッチングされて、その部分において基板１２０の上面が露出することになる。これにより、図１４（Ｃ）に示されるようなワークＷ１５が形成される。
【0046】
続いて、図１４（Ｃ）に示されるワークＷ１５において基板１２０よりも上に配置されている層をマスクにワークＷ１５を加工する。これにより、図１５（Ａ）に示されるように、基板１２０において露出している部分が削られて複数のホールＨが基板１２０に形成される。図１５（Ａ）に示されるように、複数のホールは、図中の最も右に配置されるものから左に行くほど、ホールＨの深さが深くなるように形成されている。このようなホールＨは、例えばワークＷ１５に対してフォトレジストを塗布した後、フォトレジストをマスクとしたエッチング処理及びフォトレジストのスリミング加工を繰り返すことで形成することができる。フォトレジストのスリミング加工では、基板１２０において各ホールＨの上面に当たる部分を順次露出させる。これにより、今回のスリミング加工により露出した部分、及び前回までのスリミング加工により露出した部分に対してはエッチング処理が行われる一方、フォトレジストによりマスクされている部分に対してはエッチング処理が行われない。そのため、エッチング処理により削られる量を各ホールＨで順次変化させることができるため、深さの異なる複数のホールＨを基板１２０に形成することができる。図１５（Ａ）のような形状のホールＨは、例えばコンタクト領域ＨＵＲに形成される。これにより、図１５（Ａ）に示されるようなワークＷ１６が形成される。なお、前述のスリミング等を行わずに、略同一の深さを有するホールＨを形成してもよい。そのような略同一の深さを有するホールＨは、例えばメモリセル領域ＭＣＲに形成される。
【0047】
その後、ウェットエッチング等により基板１２０よりも上の層を、換言すれば被加工層１５０、レジスト１５４、及び反転剤層１５５をワークＷ１６からまとめて除去する。この際、被加工層１５０にストッパ膜１５１が含まれているため、被加工層１５０と共にストッパ膜１５１も除去される。
【0048】
以上により、図１５（Ｂ）に示されるような加工が基板１２０に施されて、図５に示されるような積層体１２が製造される。以降、図６～図９に示される工程が順に行われることにより、図３に示される積層配線構造体１７が製造される。
１．７ 第１実施形態のインプリント方法及び製造方法の作用及び効果
図１６（Ａ）は、参考例のワークＷ２０の断面構造を示したものである。この参考例のワークＷ２０では、ストッパ膜１５１が形成されていない点を除き、図１４（Ｂ）に示されるワークＷ１４と同様の構造を有している。図１６（Ａ）に示される参考例のワークＷ２０に対して反転剤層１５５をマスクにエッチング処理を施した場合、レジスト１５４の浸み出し部１５４ｂがエッチングされることにより、図１６（Ｂ）に示されるように、浸み出し部１５４ｂの下方に設けられる、意図しない被加工層１５０の部分がエッチングされるおそれがある。結果的に、レジスト１５４の浸み出し部１５４ｂの下方に配置される基板１２０の部分が露出するため、以降の工程で、その基板１２０の部分が意図せずに加工されるおそれがある。第１実施形態の半導体装置１０によれば、このような意図しない被加工層１５０のエッチングを回避可能である。
１．７ 第１実施形態のインプリント方法及び製造方法の作用及び効果
図１６（Ａ）は、参考例のワークＷ２０の断面構造を示したものである。この参考例のワークＷ２０では、ストッパ膜１５１が形成されていない点を除き、図１４（Ｂ）に示されるワークＷ１４と同様の構造を有している。図１６（Ａ）に示される参考例のワークＷ２０に対して反転剤層１５５をマスクにエッチング処理を施した場合、レジスト１５４の浸み出し部１５４ｂがエッチングされることにより、図１６（Ｂ）に示されるように、浸み出し部１５４ｂの下方に設けられる、意図しない被加工層１５０の部分がエッチングされるおそれがある。結果的に、レジスト１５４の浸み出し部１５４ｂの下方に配置される基板１２０の部分が露出するため、以降の工程で、その基板１２０の部分が意図せずに加工されるおそれがある。第１実施形態の半導体装置１０によれば、このような意図しない被加工層１５０のエッチングを回避可能である。
【0049】
具体的には、本実施形態の半導体装置１０の製造方法では、図１３（Ａ）に示されるように、基板１２０上に形成される被加工層１５０上のショット領域ＳＡに有機系薬液１５３を塗布し、有機系薬液１５３にテンプレート１３０のパターンを転写する。本実施形態の製造方法では、図１４（Ｂ）に示されるように、基板１２０上に第１被加工層１５０ａを形成し、第１被加工層１５０ａにおけるショット領域ＳＡの外周部分の下方に位置する領域に、被加工層１５０よりも高い加工耐性を有するストッパ膜１５１を形成する。続いて、ストッパ膜１５１が形成された第１被加工層１５０ａ上に第２被加工層１５０ｂを形成して、それらからなる被加工層１５０の上面におけるショット領域ＳＡに有機系薬液１５３を塗布する。さらに、有機系薬液１５３にテンプレート１３０を接触させた後、有機系薬液１５３に光を照射して有機系薬液１５３を硬化させることによりテンプレート１３０のパターンを有機系薬液１５３に転写する。次に、硬化した有機系薬液１５３であるレジスト１５４からテンプレート１３０を離型した後、レジスト１５４上に、レジスト１５４の一部が露出するように反転剤層１５５を形成する。そして、反転剤層１５５をマスクにして被加工層１５０及び基板１２０を加工する。
【0050】
この構成によれば、反転剤層１５５をマスクにして被加工層１５０及び基板１２０を加工する工程においてレジスト１５４の浸み出し部１５４ｂがエッチングされた際に、図１４（Ｃ）に示されるように、その部分のエッチングがストッパ膜１５１により阻まれる。結果的に、レジスト１５４の浸み出し部１５４ｂの下方に位置する基板１２０の部分が露出することがないため、意図しない基板１２０の加工を回避することが可能である。よって、加工精度を向上させることが可能である。
【0051】
本実施形態の半導体装置１０の製造方法では、インプリント処理に用いられる基板１２０に、コンタクトプラグ５０及び導電層７０等の配線層ＷＬが含まれている。
この構成のように、配線層ＷＬを含む基板１２０の製造方法に対して本実施形態の製造方法を適用すれば、図２に示されるような半導体装置１０を容易に製造することができる。
この構成のように、配線層ＷＬを含む基板１２０の製造方法に対して本実施形態の製造方法を適用すれば、図２に示されるような半導体装置１０を容易に製造することができる。
【0052】
２ 第２実施形態
次に、第２実施形態のインプリント方法及び半導体装置の製造方法について説明する。以下、第１実施形態の半導体装置の製造方法との相違点を中心に説明する。
次に、第２実施形態のインプリント方法及び半導体装置の製造方法について説明する。以下、第１実施形態の半導体装置の製造方法との相違点を中心に説明する。
【0053】
２．１ 基板の製造方法
本実施形態の製造方法では、基板１２０に対してインプリント処理を行う際に、ストッパ膜１５１を、被加工層１５０の内部ではなく、基板１２０の上面に形成する点で第１実施形態の製造方法と異なる。具体的には、本実施形態では、図１７～図１９に示されるような製造方法が用いられている。
本実施形態の製造方法では、基板１２０に対してインプリント処理を行う際に、ストッパ膜１５１を、被加工層１５０の内部ではなく、基板１２０の上面に形成する点で第１実施形態の製造方法と異なる。具体的には、本実施形態では、図１７～図１９に示されるような製造方法が用いられている。
【0054】
本実施形態の製造方法では、まず、図１７（Ａ）に示されるように基板１２０上にストッパ膜１５１を形成した後、当該ストッパ膜１５１に対して第１実施形態の製造方法と同様に例えばフォトリソグラフィ及びエッチングを施すことにより、図１７（Ｂ）に示されるようなワークＷ３０を形成する。
【0055】
続いて、図１７（Ｂ）に示されるワークＷ３０上に、図１７（Ｃ）に示されるように被加工層１５０を形成する。これにより、図１７（Ｃ）に示されるようなワークＷ３１が形成される。
続いて、図１７（Ｃ）に示されるワークＷ３１に対して、インプリント装置８０を用いて第１実施形態の製造方法と同様のインプリント処理を行った後、反転剤層１５５を形成することにより、図１８（Ａ）に示されるようなワークＷ３２を形成する。
続いて、図１７（Ｃ）に示されるワークＷ３１に対して、インプリント装置８０を用いて第１実施形態の製造方法と同様のインプリント処理を行った後、反転剤層１５５を形成することにより、図１８（Ａ）に示されるようなワークＷ３２を形成する。
【0056】
続いて、図１８（Ａ）に示されるワークＷ３２に対して反転剤層１５５をマスクにエッチング処理を施す。これにより、反転剤層１５５から露出しているパターン形成部１５４ａ及び浸み出し部１５４ｂがエッチングされるとともに、それらの下方に位置する被加工層１５０の部分もエッチングされる。そのため、図１８（Ｂ）に示されるようなワークＷ３３が形成される。この際、浸み出し部１５４ｂの下方に位置する被加工層１５０の部分はエッチングされるものの、それ以上のエッチングがストッパ膜１５１により阻まれる。結果的に、図１８（Ｂ）に示されるように、基板１２０の上面において、レジスト１５４のパターン形成部１５４ａの下方に位置する部分は露出する一方、浸み出し部１５４ｂの下方に位置する部分は露出しない。
【0057】
続いて、図１８（Ｂ）に示されるワークＷ３３において、基板１２０よりも上に配置される層をマスクにしてワークＷ３３の加工が行われることにより、図１８（Ｃ）に示されるように、基板１２０において露出している部分が削られてホールＨが形成される。これにより、図１８（Ｃ）に示されるようなワークＷ３４が形成される。
【0058】
続いて、図１８（Ｃ）に示されるワークＷ３４に対してウェットエッチング等を施すことにより、基板１２０よりも上の層を、具体的には被加工層１５０、レジスト１５４、及び反転剤層１５５をワークＷ３４からまとめて除去する。これにより、図１９（Ａ）に示されるようなワークＷ３５が形成される。図１９（Ａ）に示されるように、ワークＷ３５では、その基板１２０の上面にストッパ膜１５１が残存している。そのため、本実施形態の製造方法では、図１９（Ａ）に示されるワークＷ３５に対してエッチング処理を更に施すことにより、図１９（Ｂ）に示されるように基板１２０からストッパ膜１５１を除去する。
【0059】
なお、エッチング処理の際にストッパ膜１５１のみをエッチングすることが難しい場合、ストッパ膜１５１と共に基板１２０をエッチングしてもよい。ストッパ膜１５１は非常に薄いため、ストッパ膜１５１の除去を目的とするエッチングであれば基板１２０の上面が若干エッチングされるだけであり、製品の品質上は問題となる可能性は低い。
【0060】
また、基板１２０の上面に形成されるストッパ膜１５１をエッチングする場合、エッチング後の基板１２０の上面が荒れる可能性がある。そのため、エッチング処理を施した後に、基板１２０の上面を平滑化する処理を更に行っても良い。具体的には、基板１２０の上面にＳｉＯ２等を成膜した後、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等により基板１２０の上面を研磨して平滑化する。
【0061】
２．２ 第２実施形態のインプリント方法及び製造方法の作用及び効果
以上説明したように、本実施形態の半導体装置１０の製造方法では、図１８（Ａ）に示されるように、基板１２０の上面におけるショット領域ＳＡの外周部分の下方に位置する領域にストッパ膜１５１を形成し、ストッパ膜１５１が形成された基板１２０上に被加工層１５０を形成する。
以上説明したように、本実施形態の半導体装置１０の製造方法では、図１８（Ａ）に示されるように、基板１２０の上面におけるショット領域ＳＡの外周部分の下方に位置する領域にストッパ膜１５１を形成し、ストッパ膜１５１が形成された基板１２０上に被加工層１５０を形成する。
【0062】
この構成によれば、第１実施形態の製造方法と比較すると、被加工層１５０を第１被加工層１５０ａ及び第２被加工層１５０ｂに分けて形成する必要がないため、製造工程を簡略化することができる。よって、より容易に半導体装置１０を製造することが可能となる。
３ 第３実施形態
次に、第３実施形態のインプリント方法及び半導体装置の製造方法について説明する。以下、第１実施形態の半導体装置の製造方法との相違点を中心に説明する。
３ 第３実施形態
次に、第３実施形態のインプリント方法及び半導体装置の製造方法について説明する。以下、第１実施形態の半導体装置の製造方法との相違点を中心に説明する。
【0063】
３．１ 基板の製造方法
本実施形態の製造方法では、基板１２０に対してインプリント処理を行う際に、ストッパ膜１５１を、被加工層１５０の内部ではなく、被加工層１５０の上面に形成する点で第１実施形態の製造方法と異なる。具体的には、本実施形態では、図２０～図２２に示されるような製造方法が用いられている。
本実施形態の製造方法では、基板１２０に対してインプリント処理を行う際に、ストッパ膜１５１を、被加工層１５０の内部ではなく、被加工層１５０の上面に形成する点で第１実施形態の製造方法と異なる。具体的には、本実施形態では、図２０～図２２に示されるような製造方法が用いられている。
【0064】
本実施形態の製造方法では、まず、図２０（Ａ）に示されるように基板１２０上に被加工層１５０を形成した後、図２０（Ｂ）に示されるように当該被加工層１５０の上面にストッパ膜１５１を形成する。その後、ストッパ膜１５１に対して第１実施形態の製造方法と同様に例えばフォトリソグラフィ及びエッチングを施すことにより、図２０（Ｃ）に示されるようなワークＷ４０を形成する。
【0065】
続いて、図２０（Ｃ）に示されるワークＷ４０に対して、インプリント装置８０を用いて第１実施形態の製造方法と同様のインプリント処理を行った後、反転剤層１５５を形成することにより、図２０（Ｄ）に示されるようなワークＷ４１を形成する。
続いて、図２０（Ｄ）に示されるワークＷ４１に対して反転剤層１５５をマスクにエッチング処理を施す。これにより、反転剤層１５５から露出しているパターン形成部１５４ａ及び浸み出し部１５４ｂがエッチングされるとともに、それらの下方に位置する被加工層１５０の部分もエッチングされる。そのため、図２１（Ａ）に示されるようなワークＷ４２が形成される。この際、浸み出し部１５４ｂはエッチングされるものの、それ以上のエッチングはストッパ膜１５１により阻まれる。結果的に、図２１（Ａ）に示されるように、基板１２０の上面において、レジスト１５４のパターン形成部１５４ａの下方に位置する部分は露出する一方、浸み出し部１５４ｂの下方に位置する部分は露出しない。
続いて、図２０（Ｄ）に示されるワークＷ４１に対して反転剤層１５５をマスクにエッチング処理を施す。これにより、反転剤層１５５から露出しているパターン形成部１５４ａ及び浸み出し部１５４ｂがエッチングされるとともに、それらの下方に位置する被加工層１５０の部分もエッチングされる。そのため、図２１（Ａ）に示されるようなワークＷ４２が形成される。この際、浸み出し部１５４ｂはエッチングされるものの、それ以上のエッチングはストッパ膜１５１により阻まれる。結果的に、図２１（Ａ）に示されるように、基板１２０の上面において、レジスト１５４のパターン形成部１５４ａの下方に位置する部分は露出する一方、浸み出し部１５４ｂの下方に位置する部分は露出しない。
【0066】
続いて、図２１（Ａ）に示されるワークＷ４２において、基板１２０よりも上に配置される層をマスクにしてワークＷ４２の加工が行われることにより、図２１（Ｂ）に示されるように、基板１２０において露出している部分が削られてホールＨが形成される。これにより、図２１（Ｂ）に示されるようなワークＷ４３が形成される。
【0067】
続いて、図２１（Ｂ）に示されるワークＷ４３に対してウェットエッチング等を施すことにより、基板１２０よりも上の層を、具体的には被加工層１５０、レジスト１５４、及び反転剤層１５５をワークＷ４３からまとめて除去する。この際、被加工層１５０の上面にストッパ膜１５１が形成されているため、被加工層１５０と共にストッパ膜１５１も除去される。これにより、図２１（Ｃ）に示されるような基板１２０が形成される。
【0068】
３．２ 第３実施形態のインプリント方法及び製造方法の作用及び効果
以上説明したように、本実施形態の半導体装置１０の製造方法では、図２０（Ｄ）に示されるように、被加工層１５０の上面におけるショット領域ＳＡの外周部分にストッパ膜１５１を形成する。
以上説明したように、本実施形態の半導体装置１０の製造方法では、図２０（Ｄ）に示されるように、被加工層１５０の上面におけるショット領域ＳＡの外周部分にストッパ膜１５１を形成する。
【0069】
この構成によれば、第１実施形態の製造方法と比較すると、被加工層１５０を第１被加工層１５０ａ及び第２被加工層１５０ｂに分けて形成する必要がないため、製造工程を簡略化することができる。よって、より容易に半導体装置１０を製造することが可能となる。
３．３ 第１実施形態のインプリント方法及び製造方法の作用及び効果に関する追記
第３実施形態のように被加工層１５０の上面にストッパ膜１５１を形成した場合、図２０（Ｄ）に示されるようにストッパ膜１５１の端部と被加工層１５０の上面との間に段差１６０が形成される。このような段差１６０が形成されると、図１０に示されるテンプレート１３０を有機系薬液に押し付けた際に、テンプレート１３０が段差１６０に接触することにより、テンプレート１３０が損傷するおそれがある。
３．３ 第１実施形態のインプリント方法及び製造方法の作用及び効果に関する追記
第３実施形態のように被加工層１５０の上面にストッパ膜１５１を形成した場合、図２０（Ｄ）に示されるようにストッパ膜１５１の端部と被加工層１５０の上面との間に段差１６０が形成される。このような段差１６０が形成されると、図１０に示されるテンプレート１３０を有機系薬液に押し付けた際に、テンプレート１３０が段差１６０に接触することにより、テンプレート１３０が損傷するおそれがある。
【0070】
この点、第１実施形態の製造方法を用いれば、図１３（Ｂ）に示されるように、被加工層１５０の上面にストッパ膜１５１が形成されていないため、テンプレート１３０を有機系薬液１５３に押し付けた際にテンプレート１３０が段差に衝突することがない。そのため、テンプレート１３０の損傷を未然に回避することが可能である。
【0071】
２ 他の実施形態
本開示は上記の具体例に限定されるものではない。
各実施形態のインプリント方法及び製造方法は、基板１２０に限らず、任意の被加工物を加工する際に用いることができる。例えば、図１３（Ｂ）に示される基板１２０及びテンプレート１３０に代えて、図２２に示されるようにレプリカテンプレート２２０及びマスターテンプレート２３０を用いれば、第１実施形態のインプリント方法及び製造方法をレプリカテンプレート２２０の製造に利用することが可能である。同様に、第２実施形態のインプリント方法及び製造方法、並びに第３実施形態のインプリント方法及び製造方法に関しても、レプリカテンプレート２２０の製造に利用することが可能である。
本開示は上記の具体例に限定されるものではない。
各実施形態のインプリント方法及び製造方法は、基板１２０に限らず、任意の被加工物を加工する際に用いることができる。例えば、図１３（Ｂ）に示される基板１２０及びテンプレート１３０に代えて、図２２に示されるようにレプリカテンプレート２２０及びマスターテンプレート２３０を用いれば、第１実施形態のインプリント方法及び製造方法をレプリカテンプレート２２０の製造に利用することが可能である。同様に、第２実施形態のインプリント方法及び製造方法、並びに第３実施形態のインプリント方法及び製造方法に関しても、レプリカテンプレート２２０の製造に利用することが可能である。
【0072】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれ、かつ特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【0073】
３ 付記
上記実施形態及びその変形例から把握可能な特徴を下記の通り示す。
基板上に形成される被加工層上のショット領域に被転写材を塗布し、前記被転写材にテンプレートのパターンを転写するとともに、前記パターンが転写された前記被転写材に基づいて前記基板を加工する半導体装置の製造方法であって、前記基板上に前記被加工層を形成し、前記被加工層の上面において前記ショット領域の外周部分に対応する領域に、前記被加工層よりも高い加工耐性を有するストッパ膜を形成し、前記ストッパ膜が形成された前記被加工層の上面における前記ショット領域に前記被転写材を塗布し、前記被転写材に前記テンプレートを接触させて前記テンプレートの前記パターンを前記被転写材に転写するとともに、前記被転写材を硬化させ、硬化した前記被転写材から前記テンプレートを離型し、硬化した前記被転写材上に、硬化した前記被転写材の一部が露出するように反転剤層を形成し、前記反転剤層をマスクにして前記被加工層及び前記基板を加工する半導体装置の製造方法。
上記実施形態及びその変形例から把握可能な特徴を下記の通り示す。
基板上に形成される被加工層上のショット領域に被転写材を塗布し、前記被転写材にテンプレートのパターンを転写するとともに、前記パターンが転写された前記被転写材に基づいて前記基板を加工する半導体装置の製造方法であって、前記基板上に前記被加工層を形成し、前記被加工層の上面において前記ショット領域の外周部分に対応する領域に、前記被加工層よりも高い加工耐性を有するストッパ膜を形成し、前記ストッパ膜が形成された前記被加工層の上面における前記ショット領域に前記被転写材を塗布し、前記被転写材に前記テンプレートを接触させて前記テンプレートの前記パターンを前記被転写材に転写するとともに、前記被転写材を硬化させ、硬化した前記被転写材から前記テンプレートを離型し、硬化した前記被転写材上に、硬化した前記被転写材の一部が露出するように反転剤層を形成し、前記反転剤層をマスクにして前記被加工層及び前記基板を加工する半導体装置の製造方法。
【0074】
基板上に形成される被加工層上のショット領域に被転写材を塗布し、前記被転写材にテンプレートのパターンを転写するとともに、前記パターンが転写された前記被転写材に基づいて前記基板を加工する半導体装置の製造方法であって、前記基板の上面において前記ショット領域の外周部分の下方に位置する領域に、前記被加工層よりも高い加工耐性を有するストッパ膜を形成し、前記ストッパ膜が形成された前記基板上に前記被加工層を形成し、前記被加工層の上面における前記ショット領域に前記被転写材を塗布し、前記被転写材に前記テンプレートを接触させて前記テンプレートの前記パターンを前記被転写材に転写するとともに、前記被転写材を硬化させ、硬化した前記被転写材から前記テンプレートを離型し、硬化した前記被転写材上に、硬化した前記被転写材の一部が露出するように反転剤層を形成し、前記反転剤層をマスクにして前記被加工層及び前記基板を加工する半導体装置の製造方法。
【0075】
基板上に形成される被加工層上のショット領域に被転写材を塗布し、前記被転写材にテンプレートのパターンを転写するとともに、前記パターンが転写された前記被転写材に基づいて前記基板を加工する半導体装置の製造方法であって、前記基板の上面に第１被加工層を形成し、前記第１被加工層の上面において前記ショット領域の外周部分の下方に位置する領域に、前記被加工層よりも高い加工耐性を有するストッパ膜を形成し、前記ストッパ膜が形成された前記第１被加工層上に第２被加工層を形成して、前記第１被加工層及び前記第２被加工層により前記被加工層を形成し、前記被加工層の上面における前記ショット領域に前記被転写材を塗布し、前記被転写材に前記テンプレートを接触させて前記テンプレートの前記パターンを前記被転写材に転写するとともに、前記被転写材を硬化させ、硬化した前記被転写材から前記テンプレートを離型し、硬化した前記被転写材上に、硬化した前記被転写材の一部が露出するように反転剤層を形成し、前記反転剤層をマスクにして前記被加工層及び前記基板を加工する半導体装置の製造方法。
【0076】
レプリカテンプレート上に形成される被加工層上のショット領域に被転写材を塗布し、前記被転写材にマスターテンプレートのパターンを転写するとともに、前記パターンが転写された前記被転写材に基づいて前記レプリカテンプレートを加工するテンプレートの製造方法であって、前記レプリカテンプレートの上面に前記被加工層を形成し、前記被加工層の上面において前記ショット領域の外周部分に対応する領域に、前記被加工層よりも高い加工耐性を有するストッパ膜を形成し、前記ストッパ膜が形成された前記被加工層の上面における前記ショット領域に前記被転写材を塗布し、前記被転写材に前記マスターテンプレートを接触させて前記マスターテンプレートの前記パターンを前記被転写材に転写するとともに、前記被転写材を硬化させ、硬化した前記被転写材から前記マスターテンプレートを離型し、硬化した前記被転写材上に、硬化した前記被転写材の一部が露出するように反転剤層を形成し、前記反転剤層をマスクにして前記被加工層及び前記レプリカテンプレートを加工するテンプレートの製造方法。
【0077】
レプリカテンプレート上に形成される被加工層上のショット領域に被転写材を塗布し、前記被転写材にマスターテンプレートのパターンを転写するとともに、前記パターンが転写された前記被転写材に基づいて前記レプリカテンプレートを加工するテンプレートの製造方法であって、前記レプリカテンプレートの上面において前記ショット領域の外周部分の下方に位置する領域に、前記被加工層よりも高い加工耐性を有するストッパ膜を形成し、前記ストッパ膜が形成された前記レプリカテンプレート上に前記被加工層を形成し、前記被加工層の上面における前記ショット領域に前記被転写材を塗布し、前記被転写材に前記マスターテンプレートを接触させて前記マスターテンプレートの前記パターンを前記被転写材に転写するとともに、前記被転写材を硬化させ、硬化した前記被転写材から前記マスターテンプレートを離型し、硬化した前記被転写材上に、硬化した前記被転写材の一部が露出するように反転剤層を形成し、前記反転剤層をマスクにして前記被加工層及び前記レプリカテンプレートを加工するテンプレートの製造方法。
【0078】
レプリカテンプレート上に形成される被加工層上のショット領域に被転写材を塗布し、前記被転写材にマスターテンプレートのパターンを転写するとともに、前記パターンが転写された前記被転写材に基づいて前記レプリカテンプレートを加工するテンプレートの製造方法であって、前記レプリカテンプレートの上面に第１被加工層を形成し、前記第１被加工層の上面において前記ショット領域の外周部分の下方に位置する領域に、前記被加工層よりも高い加工耐性を有するストッパ膜を形成し、前記ストッパ膜が形成された前記第１被加工層上に第２被加工層を形成して、前記第１被加工層及び前記第２被加工層により前記被加工層を形成し、前記被加工層の上面における前記ショット領域に前記被転写材を塗布し、前記被転写材に前記マスターテンプレートを接触させて前記マスターテンプレートの前記パターンを前記被転写材に転写するとともに、前記被転写材を硬化させ、硬化した前記被転写材から前記マスターテンプレートを離型し、硬化した前記被転写材上に、硬化した前記被転写材の一部が露出するように反転剤層を形成し、前記反転剤層をマスクにして前記被加工層及び前記レプリカテンプレートを加工するテンプレートの製造方法。
【符号の説明】
【0079】
ＳＡ：ショット領域、１０：半導体装置、１２０：基板（被加工物）、１３０：テンプレート、１５０：被加工層、１５０ａ：第１被加工層、１５０ｂ：第２被加工層、１５１：ストッパ膜、１５３：有機系薬液（被転写材）、１５４：レジスト（硬化した被転写材）、１５５：反転剤層、２２０：レプリカテンプレート、２３０：マスターテンプレート。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】