JP6685886B2

JP6685886B2 - テンプレート及び半導体装置の製造方法

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Publication number: JP6685886B2
Application number: JP2016238862A
Authority: JP
Inventors: オヌポンミトラ; 基史小森; 和宏高畑
Original assignee: Kioxia Corp
Current assignee: Kioxia Corp
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2036-12-08
Also published as: JP2018098274A; US20180164680A1; US10274822B2

Description

本発明の実施形態は、テンプレート及び半導体装置の製造方法に関する。

テンプレートを用いて基板上に所望のパターンを形成するパターン形成方法がある。テンプレートを用いて形成されたパターンを用いて半導体装置に含まれる膜を加工する半導体装置の製造方法がある。成形性の良好なテンプレートが望まれる。

特許５１１９５７９号公報

本発明の実施形態は、成形性の良好なテンプレート及び半導体装置の製造方法を提供する。

本発明の実施形態によれば、テンプレートは、第１凸部及び第１凹部を含む。前記第１凸部は、第１面に設けられる。前記第１凸部は、第１領域及び第２領域を含む。前記第１領域は、複数の第１ステップを含む第１階段部を有する。複数の第１ステップの１つは、第１ステップ高さ及び第１ステップ幅を有する。前記第２領域は、複数の第２ステップを含む第２階段部を有する。複数の第２ステップの１つは、前記第１ステップ高さ及び前記第１ステップ幅を有する。前記第１凹部は、前記第１面において前記第１領域と前記第２領域との間に設けられる。前記第１凹部は、前記第１ステップ高さとは異なる第１凹部深さ、及び、前記第１ステップ幅とは異なる第１凹部幅の少なくともいずれかを有する。

図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１の実施形態に係るテンプレートを例示する模式図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１の実施形態に係るテンプレートを用いた半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係るテンプレートを用いた半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。第１の実施形態に係るテンプレートを用いた半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。第１の実施形態に係る別のテンプレートを例示する模式的断面図である。第１の実施形態に係る別のテンプレートを用いた半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。第１の実施形態に係る別のテンプレートを例示する模式的断面図である。第１の実施形態に係る別のテンプレートを用いた半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。第１の実施形態に係る別のテンプレートを例示する模式的断面図である。第１の実施形態に係る別のテンプレートを用いた半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、第１の実施形態に係る別のテンプレートを例示する模式図である。第１の実施形態に係る別のテンプレートを用いた半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。第１の実施形態に係る別のテンプレートを例示する模式的断面図である。第１の実施形態に係る別のテンプレートを用いた半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１の実施形態に係るテンプレートを例示する模式図である。
図１（ａ）は、図１（ｂ）の矢印ＡＡからみた平面図である。図１（ｂ）は、図１（ｂ）のＡ１−Ａ２線断面図である。図１（ｃ）は、図１（ｂ）の一部を拡大した断面図である。

図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、本実施形態に係るテンプレート１１０は、第１面１０ｆを有する。テンプレート１１０は、第１凸部１１Ｐ及び第１凹部２１を含む。第１凸部１１Ｐ及び第１凹部２１は、第１面１０ｆに設けられる。

第１面１０ｆに対して実質的に垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。テンプレート１１０は、実質的にＸ−Ｙ平面に沿って広がる板状である。

第１凸部１１Ｐは、複数の領域（例えば、第１領域１１及び第２領域１２など）を含む。この例では、第１凸部１１Ｐは、格子状である。第１凸部１１Ｐの複数の部分は、Ｘ軸方向に沿って延びる。第１凸部１１Ｐの別の複数の部分は、Ｙ軸方向に沿って延びる。

例えば、テンプレート１１０を１つの位置でＺ−Ｘ平面で切断したときに、第１凸部１１Ｐの複数の部分が、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。第１凸部１１Ｐの複数の部分の１つが、第１領域１１となる。第１凸部１１Ｐの複数の部分の別の１つが、第２領域１２となる。

図１（ｃ）に示すように、第１凸部１１Ｐの複数の部分の側面は、階段状である。

例えば、第１領域１１は、第１階段部１１ｓｔを有する。第１階段部１１ｓｔは、複数の第１ステップ１１ｓｐを含む。複数の第１ステップの１つ（それぞれ）は、第１ステップ高さ１１ｈ及び第１ステップ幅１１ｗを有する。第１ステップ高さ１１ｈは、複数の第１ステップの１つのＺ軸方向に沿った高さ（長さ）である。第１ステップ幅１１ｗは、例えば、複数の第１ステップ１１ｓｐの１つのＸ軸方向に沿った幅（長さ）である。幅の方向は、高さの方向と交差する。

第２領域１２は、第２階段部１２ｓｔを有する。第２階段部１２ｓｔは、複数の第２ステップ１２ｓｐを含む。複数の第２ステップ１２ｓｐの１つ（それぞれ）は、上記の第１ステップ高さ１１ｈ及び第１ステップ幅１１ｗを有する。第２領域１２は、例えば、上記の幅の方向において、第１領域１１と対向する。

このように、例えば、第１面１０ｆに設けられる複数の凸部のそれぞれは、階段部を有している。この階段部は、同じステップ高さ及び同じステップ幅を有する。テンプレート１１０を用いて、インプリントによるパターンが形成される。このときに、この階段部の形状が、被転写材（樹脂液膜）に転写される。

一方、第１凹部２１は、第１面１０ｆにおいて、第１領域１１と第２領域１２との間に設けられる。図１（ｂ）に示すように、第１面１０ｆに複数の凹部が設けられる。複数の凹部の１つが、第１凹部２１となる。

図１（ａ）に示すように、例えば、複数の凹部は、島状である。複数の凹部のそれぞれの周りに、第１凸部１１Ｐが設けられる。

図１（ｃ）に示すように、第１凹部２１は、第１凹部深さ２１ｈ及び第１凹部幅２１ｗを有する。第１凹部深さ２１ｈは、Ｚ軸方向に沿った高さ（長さ）である。第１凹部幅２１ｗは、例えば、第１凹部２１のＸ軸方向に沿った幅（長さ）である。実施形態において、第１凹部深さ２１ｈは、第１ステップ高さ１１ｈとは異なる。例えば、第１凹部幅２１ｗが、第１ステップ幅１１ｗと異なる。

このように、第１凹部２１は、第１ステップ高さ１１ｈとは異なる第１凹部深さ２１ｈ、及び、第１ステップ幅１１ｗとは異なる第１凹部幅２１ｗの少なくともいずれかを有する。第１凹部２１は、階段部とは異なる形状を有する。

テンプレート１１０を用いてインプリントによりパターンが形成される。この工程において、この第１凹部２１に、気泡が形成される得る。例えば、上記のように、テンプレート１１０の階段部は、転写されるパターンを有する。一方、テンプレート１１０と被転写材（樹脂液膜）との間に気体が挟まれたときに、気体による気泡が第１凹部２１に格納される。気体は、例えば、空気を含む。気体は、窒素またはヘリウムなどを含んでも良い。実施形態においては、気泡が階段部に形成されることが、抑制される。これにより、転写するための階段部により、所望のパターン形状が得られる。一方、第１凹部２１は、パターン形状の異常の原因となる気泡が格納される場所として機能する。この状態の例については、後述する。

実施形態によれば、例えば、気泡によるパターン形状異常が抑制できる。成形性の良好なテンプレートが提供できる。成形性の良好なテンプレートを用いることにより、良好なパターンの半導体装置の製造方法が提供できる。

この例では、実施形態において、第１凹部深さ２１ｈは、第１ステップ高さ１１ｈよりも大きい。第１凹部幅２１ｗは、第１ステップ幅１１ｗよりも大きい。これにより、気泡が第１凹部２１に安定して格納される。第１凹部２１に気泡が格納された後において、第１凹部２１内に設けられる樹脂層を十分に厚くできる。これにより、パターン形状がより安定化する。

さらに、図１（ｂ）に示すように、テンプレート１１０の外縁１０ｒに沿って、外縁凹部２５が設けられる。例えば、テンプレート１１０を用いてインプリントによるパターンを形成する工程において、テンプレート１１０の外縁１０ｒに、被転写材（樹脂液膜）が押し出される場合がある。押し出された被転写材（樹脂液膜）によりパターン不良が発生する場合があることがわかった。実施形態においては、外縁１０ｒに沿って外縁凹部２５を設けることで、押し出される被転写材（樹脂液膜）を外縁凹部２５に格納することができる。例えば、押し出される被転写材（樹脂液膜）がテンプレート１１０よりも広く広がることが抑制できる。この状態の例については、後述する。

実施形態によれば、例えば、押し出される被転写材の広がりを抑制できる。これにより、成形性の良好なテンプレートが提供できる。成形性の良好なテンプレートを用いることにより、良好なパターンの半導体装置の製造方法が提供できる。

テンプレート１１０のＸ軸方向の長さＬｘ（図１（ａ）参照）は、例えば、１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下などである。テンプレート１１０のＹ軸方向の長さＬｙ（図１（ａ）参照）は、例えば、１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下などである。テンプレート１１０の厚さ（Ｚ軸方向の長さＬｚ、図１（ｂ）参照）は、例えば、０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下などである。これらの値は例である。

複数の凹部の１つ（例えば、第１凹部２１）のＸ軸方向の長さ（第１凹部幅２１ｗ）は、例えば、０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下などである。第１凹部２１のＹ軸方向の長さは、例えば、０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下などである。第１凹部深さ２１ｈは、例えば、１０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である。

第１ステップ高さ１１ｈは、例えば、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。第１ステップ幅１１ｗは、例えば、１０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である。

実施形態に係るテンプレート１１０には、例えば石英が用いられている。テンプレート１１０は、例えば、透光性を有する。テンプレート１１０において、光に対する透過性が高い。

以下、テンプレート１１０を用いた半導体装置の製造方法の例について説明する。
図２（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係るテンプレートを用いた半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。以下に説明する図において、図を見やすくするために、複数の階段の一部が省略されて図示される場合もある。
この例では、テンプレート１１０の形状が、積層体に転写される。

図２（ａ）に示すように、基板４０ｓ（例えばシリコン基板など）の上に、積層体４０が設けられている。積層体４０は、複数の第１層４１及び複数の第２層４２を含む。複数の第１層４１及び複数の第２層４２は、基板４０ｓの上に交互に設けられる。第１層４１は、例えば、シリコン酸化膜である。第２層４２は、シリコン窒化膜である。このように、第１層４１の材料は、第２層４２の材料とは異なる。

このような積層体４０の上に、被転写材（樹脂液膜３０）を塗布する。塗布の方法は、任意である。塗布においては、例えば、スピンコートまたはインクジェットディスペンスなどが行われる。樹脂液膜３０は、例えばレジストである。

この後、テンプレート１１０の第１面１０ｆを樹脂液膜３０に接触させる。例えば、第１凸部１１Ｐが樹脂液膜３０に接触する。例えば、第１領域１１及び第２領域１２を樹脂液膜３０に接触させる。このとき、第１凹部２１の少なくとも一部と樹脂液膜３０とが離れた状態が形成される。この離れた状態は、気泡３０ｖにより形成される。このように、第１凹部２１に、気泡３０ｖが格納される。これにより、気泡３０ｖは、他の部分には実質的に形成されない。例えば、気泡３０ｖが、階段部の第１領域１１及び第２領域１２に形成されることが抑制できる。

この状態で、樹脂液膜３０を固体化させる。例えば、樹脂液膜３０が光硬化性を有する場合は、光（例えば紫外線）が照射される。例えば、樹脂液膜３０が熱硬化性を有する場合は、加熱が行われる。これにより、樹脂液膜３０から樹脂層３０Ｌが得られる。樹脂層３０Ｌは、テンプレート１１０と対向する表面３０Ｌｆを有する。表面３０Ｌｆは、第１凸部１１Ｐ（第１領域１１及び第２領域１２など）の形状を反映した形状を有する。

このように、テンプレート１１０の第１面１０ｆの少なくとも一部の形状が、樹脂層３０Ｌの表面３０Ｌｆに転写される。例えば、第１領域１１及び第２領域１２などの階段部の形状が、樹脂層３０Ｌに転写される。一方、第１凹部２１の形状は、樹脂層３０Ｌに必ずしも転写されない。これは、気泡３０ｖによる。換言すると、気泡３０ｖが第１凹部２１に集められることにより、第１領域１１及び第２領域１２などの階段部の形状が、樹脂層３０Ｌに良好に転写される。

図２（ｂ）に示すように、樹脂層３０Ｌから、テンプレート１１０の第１面１０ｆを離す。上記のように、気泡３０ｖが第１凹部２１に集められることにより、第１領域１１及び第２領域１２などの階段部の形状が、樹脂層３０Ｌに良好に転写される。一方、第１凹部２１に対応する部分には、気泡３０ｖに対応する凹部が形成される。この凹部の底面と積層体４０の上面との間には、十分な厚さの樹脂層３０Ｌが存在できる。例えば、第１凹部深さ２１ｈを適切に設定する。これにより、この状態が形成できる。

図３（ａ）に示すように、樹脂層３０Ｌをマスクとして用いて、積層体４０を加工する。例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching)などのエッチングが行われる。例えば、樹脂層３０Ｌに形成された階段形状が、積層体４０に転写される。

図３（ｂ）に示すように、樹脂層３０Ｌを除去する。

この後、例えば、積層体４０のうちの第１凹部２１に対応する領域に、メモリセル（図示しない）となる部分を形成する。第１層４１及び第２層４２の一方を除去し、他方を残す。このとき、メモリセルとなる部分により、残った他方が支持されても良い。除去されて形成された空間に導電材料（例えばタングステンなど）が導入される。この導電材料により、積層された複数の導電層が形成できる。さらに、例えば、階段形状の部分において、複数の導電層のそれぞれに、Ｚ軸方向に延びる接続部（例えばビア電極）を形成する。複数の導電層は、半導体記憶装置（例えば３次元メモリ）のワード線などとして機能する。

図４は、第１の実施形態に係るテンプレートを用いた半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。
図４は、図２（ａ）に対応する工程を例示している。図４では、テンプレート１１０の外縁１０ｒの状態を例示している。図４に示すように、テンプレート１１０では、外縁１０ｒに沿って外縁凹部２５が設けられている。このため、樹脂液膜３０が、第１凸部１１Ｐの第１領域１１及び第２領域１２などと接触したときに、外縁１０ｒ部分において樹脂液膜３０が外縁凹部２５に入る。このため、押し出される被転写材（樹脂液膜３０）がテンプレート１１０よりも広く広がることが抑制できる。

図５は、第１の実施形態に係る別のテンプレートを例示する模式的断面図である。
図５に示すように、テンプレート１１１においても、第１凸部１１Ｐ及び第１凹部２１が設けられる。この例では、第１凹部２１は、曲面を含む。

図６は、第１の実施形態に係る別のテンプレートを用いた半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。
図６は、図２（ａ）に対応する工程を例示している。図６に示すように、テンプレート１１１の第１領域１１及び第２領域１２が、樹脂液膜３０と接触する。テンプレート１１１と樹脂液膜３０との間に気泡３０ｖが形成された場合、気泡３０ｖは、第１凹部２１に集まる。階段部においては、気泡３０ｖが実質的に形成されない。このように、この例においても、第１領域１１及び第２領域１２を樹脂液膜３０に接触させたときに、第１凹部２１の少なくとも一部と樹脂液膜３０とが離れた状態となる。この状態で、樹脂液膜３０を固体化させる。テンプレート１１１においても、成形性の良好なテンプレート及び半導体装置の製造方法が提供できる。

図７は、第１の実施形態に係る別のテンプレートを例示する模式的断面図である。
図７に示すように、テンプレート１１２においても、第１凸部１１Ｐ及び第１凹部２１が設けられる。この例では、第１凹部２１に、複数の小さいステップが設けられている。第１凹部２１は、第１ステップ高さ１１ｈとは異なる第１凹部深さ２１ｈを有している。第１凹部２１は、第１ステップ幅１１ｗとは異なる第１凹部幅２１ｗを有している。例えば、テンプレート１１０においては、転写のための階段部（第１階段部１１ｓｔ及び第２階段部１２ｓｔなど）ではない階段部が設けられている。

図８は、第１の実施形態に係る別のテンプレートを用いた半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。
図８は、図２（ａ）に対応する工程を例示している。図８に示すように、テンプレート１１２の第１領域１１及び第２領域１２が、樹脂液膜３０と接触する。テンプレート１１２と樹脂液膜３０との間に気泡３０ｖが形成された場合、気泡３０ｖは、第１凹部２１に集まる。階段部においては、気泡３０ｖが実質的に形成されない。テンプレート１１２においても、成形性の良好なテンプレート及び半導体装置の製造方法が提供できる。

図９は、第１の実施形態に係る別のテンプレートを例示する模式的断面図である。
図９に示すように、テンプレート１１３においても、第１面１０ｆに、第１凸部１１Ｐ及び第１凹部２１が設けられる。この例では、第１凹部２１は、底部領域２１Ａ及び中間領域２１Ｂを含む。底部領域２１Ａは、第１領域１１と中間領域２１Ｂとの間、及び、第２領域１２と中間領域２１Ｂとの間に設けられる。第１凸部１１Ｐを基準とした底部領域２１Ａの深さは、第１凸部１１Ｐを基準とした中間領域２１Ｂの深さよりも深い。例えば、底部領域２１Ａは、中間領域２１Ｂの周りを囲むように連続しても良い。底部領域２１Ａは、中間領域２１Ｂにより複数の部分に分割されていても良い。

図１０は、第１の実施形態に係る別のテンプレートを用いた半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。
図１０は、図２（ａ）に対応する工程を例示している。図１０に示すように、テンプレート１１３の第１領域１１及び第２領域１２が、樹脂液膜３０と接触する。テンプレート１１３と樹脂液膜３０との間に気泡３０ｖが形成された場合、気泡３０ｖは、第１凹部２１の部分に集まる。例えば、階段部と接触した樹脂液膜３０は、底部領域２１Ａ内に入る。気泡３０ｖは、例えば、中間領域２１Ｂと樹脂液膜３０との間に集まる。階段部においては、気泡３０ｖが実質的に形成されない。このように、この例においても、第１領域１１及び第２領域１２を樹脂液膜３０に接触させたときに、第１凹部２１の少なくとも一部と樹脂液膜３０とが離れた状態となる。この状態で、樹脂液膜３０を固体化させ、樹脂層３０Ｌが得られる。テンプレート１１３を樹脂層３０Ｌから離す。

このようなテンプレート１１３を用いた場合、樹脂層３０Ｌの表面３０Ｌｆには、気泡３０ｖに対応する凹状部分が形成される。この凹状部分の周りに、底部領域２１Ａに対応する凸状領域が形成される。

例えば、この凹状部分の底面と積層体４０との間における樹脂層３０Ｌの厚さは過度に薄くなる場合がある。このとき、この凹状部分に、別の樹脂液（レジスト）を後から部分的に塗布しても良い。このとき、後から部分的に塗布された樹脂液は、底部領域２１Ａに対応する凸状領域により、せき止められる。樹脂液が階段部分に広がることが抑制できる。

テンプレート１１３においても、成形性の良好なテンプレート及び半導体装置の製造方法が提供できる。

図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、第１の実施形態に係る別のテンプレートを例示する模式図である。
図１１（ａ）は、図１１（ｂ）の矢印ＡＡからみた平面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ｂ）のＡ１−Ａ２線断面図である。図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）の一部を拡大した断面図である。

これらの図に示すように、本実施形態に係る別のテンプレート１２０は、第１凸部１１Ｐ及び第１凹部２１に加えて、第２凹部２２及び第３凹部２３をさらに含む。そして、第１凸部１１Ｐは、第３領域１３及び第４領域１４をさらに含む。

例えば、第１領域１１と第４領域１４との間に第２領域１２がある。第２領域１２と第４領域１４との間に第３領域１３がある。

第３領域１３も、第１面１０ｆに設けられる。第３領域１３は、第３階段部１３ｓｔを有する。第３階段部１３ｓｔは、複数の第３ステップ１３ｓｐを含む。複数の第３ステップ１３ｓｐの１つ（それぞれ）は、第１ステップ高さ１１ｈ及び第１ステップ幅１１ｗを有する。

第４領域１４も、第１面１０ｆに設けられる。第４領域１４は、第４階段部１４ｓｔを有する。第４階段部１４ｓｔは、複数の第４ステップ１４ｓｐを含む。複数の第４ステップ１４ｓｐの１つ（それぞれ）は、第１ステップ高さ１１ｈ及び第１ステップ幅１１ｗを有する。

第２凹部２２は、第１面１０ｆにおいて第３領域１３と第４領域１４との間に設けられる。第２凹部２２は、第１ステップ高さ１１ｈとは異なる第２凹部深さ２２ｈ、及び、第１ステップ幅１１ｗとは異なる第２凹部幅２２ｗの少なくともいずれかを有する。

第３凹部２３は、第１面１０ｆにおいて第２領域１２と第３領域１３との間に設けられる。第３凹部２３は、第３凹部深さ２３ｈ及び第３凹部幅２３ｗを有する。この例では、第３凹部深さ２３ｈは、第１ステップ高さ１１ｈとは異なる。第３凹部幅２３ｗは、第１ステップ幅１１ｗとは異なる。

第１領域１１と第２領域１２との間の距離Ｌ１は、第２領域１２と第３領域１３との間の距離Ｌ３よりも長い。第３領域１３と第４領域１４との間の距離Ｌ２は、第２領域１２と第３領域１３との間の距離Ｌ３よりも長い。

第１凹部２１は、例えば、１つの機能部（例えばメモリ部）に対応する。第２凹部２２は、例えば、別の１つの機能部（例えばメモリ部）に対応する。第１領域１１及び第２領域１２は、例えば、１つの機能部の配線接続領域に対応する。第３領域１３及び第４領域１４は、例えば、別の１つの機能部の配線接続領域に対応する。第３凹部２３は、例えば、２つの機能部を分断するパターンである。第３凹部２３を用いて転写されたパターンは、チップを分割するためのダイシングラインパターンに対応する。第３凹部２３は、例えば２つの機能部のカーフ部に対応する。例えば、カーフ部において分断することで、２つの機能部が分断される。

この例では、第２領域１２の第３凹部２３側にも、階段部（第２階段部１２ｓｔ、傾斜部）が設けられている。第３領域１３の第３凹部２３側にも、階段部（第３階段部１３ｓｔ、傾斜部）が設けられている。傾斜部が設けられることで、例えば、テンプレート１２０を樹脂層３０Ｌから離すことが容易になる。

この例において、第３凹部２３は、第１ステップ高さ１１ｈとは異なる第３凹部深さ２３ｈ、及び、第１ステップ幅１１ｗとは異なる第３凹部幅２３ｗの少なくともいずれかを有しても良い。

図１２は、第１の実施形態に係る別のテンプレートを用いた半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。
図１２は、図２（ａ）に対応する工程を例示している。図１２に示すように、テンプレート１２０の第１領域１１及び第２領域１２が、樹脂液膜３０と接触する。テンプレート１２０と樹脂液膜３０との間に気泡３０ｖが形成された場合、気泡３０ｖは、第１凹部２１、第２凹部２２及び第３凹部２３に集まる。階段部においては、気泡３０ｖが実質的に形成されない。テンプレート１２０においても、成形性の良好なテンプレート及び半導体装置の製造方法が提供できる。

図１３は、第１の実施形態に係る別のテンプレートを例示する模式的断面図である。
図１３では、第１凹部２１は省略されている。第１凹部２１の形状は、第２凹部２２の形状と同じである。図１３に示すように、凹部（第１凹部２１、第２凹部２２及び第３凹部２３など）は、曲面を含む。

この例では、第３凹部２３の深さは、第２凹部２２（及び第１凹部２１）の深さよりも深い。

図１４は、第１の実施形態に係る別のテンプレートを用いた半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。
図１４は、図２（ａ）に対応する工程を例示している。図１４に示すように、テンプレート１２１の第１領域１１及び第２領域１２が、樹脂液膜３０と接触する。テンプレート１２１と樹脂液膜３０との間に気泡３０ｖが形成された場合、気泡３０ｖは、第１凹部２１、第２凹部２２及び第３凹部２３に集まる。階段部においては、気泡３０ｖが実質的に形成されない。テンプレート１２１においても、成形性の良好なテンプレート及び半導体装置の製造方法が提供できる。

（第２の実施形態）
本実施形態は、パターン形成方法に関する。パターン形成方法は、半導体装置の製造方法を含んでも良い。

この方法においては、例えば、基板４０ｓの上に交互に設けられた複数の第１層４１及び複数の第２層４２を含む積層体４０の上に樹脂液膜３０を形成する。例えば、図２（ａ）に関して説明した処理を行う。

この方法では、第１の実施形態に係るテンプレート（例えばテンプレート１１０）の第１面１０ｆの第１領域１１及び第２領域１２を樹脂液膜３０に接触させ第１凹部２１の少なくとも一部と樹脂液膜３０とが離れた状態で樹脂液膜３０を固体化させて樹脂層３０Ｌを形成する。樹脂層３０Ｌは、第１領域１１及び第２領域１２の形状に対応する表面３０Ｌｆを有する。この後、樹脂層３０Ｌから第１面１０ｆを離す。例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に関して説明した処理を行う。

この方法では、樹脂層３０Ｌをマスクとして積層体４０を加工する。例えば、図３（ａ）に関して説明した処理を行う。

本実施形態によれば、成形性の良好なパターン形成方法（例えば半導体装置の製造方法）が提供できる。

例えば、気体環境（例えば大気圧環境）などで階段パターンを有するテンプレートを用いたインプリントを行う際、階段テンプレートの凹部分に気体がトラップされる場合がある。この気体（バブル）により、レジスト欠陥が発生する。バブルによる欠陥の周辺において、レジスト不足が生じる。レジスト不足により、後工程のエッチングにおいて、被加工膜に欠陥が生じる。

一方、テンプレートの外縁において、レジスト押し出し物が発生することもある。これにより、テンプレート周りの所定の領域が使用できなくなる。この領域の幅は、例えば１μｍ以上１ｍｍ以下である。

実施形態においては、階段インプリントの際に、凹部により、階段部分とは異なる領域でバブルをトラップする。これにより、レジスト欠陥が抑制できる。実施形態においては、テンプレートの外縁の凹部を設けることで、この凹部で押し出し物をトラップする。これにより、テンプレートの周りに押し出し物が広がることが抑制される。

実施形態は、例えば、半導体記憶装置（例えば３次元メモリ）の配線接続部の形成に応用できる。

実施形態によれば、例えば、減圧環境ではなく、気体環境（例えば大気圧環境など）の環境においても、バブルを抑制できる。これにより、インプリント工程において、例えば、高いスループットが得られる。常圧環境でのインプリントが可能であるため、製造装置が簡単になる。

実施形態によれば、成形性の良好なテンプレート及び半導体装置の製造方法を提供できる。

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、テンプレートに含まれる凸部及び凹部、並びに、半導体装置に含まれる基板、積層体及び層などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述したテンプレート及び半導体装置の製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのテンプレート及び半導体装置の製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

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されることが可能であり、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るとともに、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。

１０ｆ…第１面、１０ｒ…外縁、１１…第１領域、１１Ｐ…第１凸部、１１ｈ…第１ステップ高さ、１１ｓｐ…第１ステップ、１１ｓｔ…第１階段部、１１ｗ…第１ステップ幅、１２…第２領域、１２ｓｐ…第２ステップ、１２ｓｔ…第２階段部、１３…第３領域、１３ｓｐ…第３ステップ、１３ｓｔ…第３階段部、１４…第４領域、１４ｓｐ…第４ステップ、１４ｓｔ…第４階段部、２１…第１凹部、２１Ａ…底部領域、２１Ｂ…中間領域、２１ｈ…第１凹部深さ、２１ｗ…第１凹部幅、２２…第２凹部、２２ｈ…第２凹部深さ、２２ｗ…第２凹部幅、２３…第３凹部、２３ｈ…第３凹部深さ、２３ｗ…第３凹部幅、２５…外縁凹部、３０…樹脂液膜、３０Ｌ…樹脂層、３０Ｌｆ…表面、３０ｖ…気泡、４０…積層体、４０ｓ…基板、４１…第１層、４２…第２層、１１０〜１１３、１２０、１２１…テンプレート、ＡＡ…矢印、Ｌ１〜Ｌ３…距離、Ｌｘ、Ｌｙ、Ｌｚ…長さ

Claims

第１面に設けられた第１凸部であって、第１領域及び第２領域を含み、前記第１領域は、複数の第１ステップを含む第１階段部を有し、複数の第１ステップの１つは、第１ステップ高さ及び第１ステップ幅を有し、前記第２領域は、複数の第２ステップを含む第２階段部を有し、複数の第２ステップの１つは、前記第１ステップ高さ及び前記第１ステップ幅を有する前記第１凸部と、
前記第１面において前記第１領域と前記第２領域との間に設けられた第１凹部であって、前記第１凹部は、前記第１ステップ高さとは異なる第１凹部深さ、及び、前記第１ステップ幅とは異なる第１凹部幅の少なくともいずれかを有した前記第１凹部と、
を備え、
前記第１凹部は、曲面を含む、テンプレート。
第１面に設けられた第１凸部であって、第１領域及び第２領域を含み、前記第１領域は、複数の第１ステップを含む第１階段部を有し、複数の第１ステップの１つは、第１ステップ高さ及び第１ステップ幅を有し、前記第２領域は、複数の第２ステップを含む第２階段部を有し、複数の第２ステップの１つは、前記第１ステップ高さ及び前記第１ステップ幅を有する前記第１凸部と、
前記第１面において前記第１領域と前記第２領域との間に設けられた第１凹部であって、前記第１凹部は、前記第１ステップ高さとは異なる第１凹部深さ、及び、前記第１ステップ幅とは異なる第１凹部幅の少なくともいずれかを有した前記第１凹部と、
を備え、
前記第１凹部は、底部領域と、中間領域と、を含み、
前記底部領域は、前記第１領域と前記中間領域との間、及び、前記第２領域と前記中間領域との間に設けられ、
前記第１凸部を基準とした前記底部領域の深さは、前記第１凸部を基準とした前記中間領域の深さよりも深い、テンプレート。
第１面に設けられた第１凸部であって、第１領域及び第２領域を含み、前記第１領域は、複数の第１ステップを含む第１階段部を有し、複数の第１ステップの１つは、第１ステップ高さ及び第１ステップ幅を有し、前記第２領域は、複数の第２ステップを含む第２階段部を有し、複数の第２ステップの１つは、前記第１ステップ高さ及び前記第１ステップ幅を有する前記第１凸部と、
前記第１面において前記第１領域と前記第２領域との間に設けられた第１凹部であって、前記第１凹部は、前記第１ステップ高さとは異なる第１凹部深さ、及び、前記第１ステップ幅とは異なる第１凹部幅の少なくともいずれかを有した前記第１凹部と、
第２凹部と、
第３凹部と、
を備え、
前記第１凸部は、第３領域及び第４領域をさらに含み、
前記第１領域と前記第４領域との間に前記第２領域があり、
前記第２領域と前記第４領域との間に前記第３領域があり、
前記第３領域は、前記第１面に設けられ、複数の第３ステップを含む第３階段部を有し、複数の第３ステップの１つは、前記第１ステップ高さ及び前記第１ステップ幅を有し、前記第４領域は、前記第１面に設けられ、複数の第４ステップを含む第４階段部を有し、複数の第４ステップの１つは、前記第１ステップ高さ及び前記第１ステップ幅を有し、
前記第２凹部は、前記第１面において前記第３領域と前記第４領域との間に設けられ、前記第１ステップ高さとは異なる第２凹部深さ、及び、前記第１ステップ幅とは異なる第２凹部幅の少なくともいずれかを有し、
前記第３凹部は、前記第１面において前記第２領域と前記第３領域との間に設けられ、
前記第１領域と前記第２領域との間の距離は、前記第２領域と前記第３領域との間の距離よりも長い、テンプレート。
前記第１凹部深さは、前記第１ステップ高さよりも大きく、
前記第１凹部幅は、前記第１ステップ幅よりも大きい、請求項１〜３のいずれか１つに記載のテンプレート。