JP6555868B2 - パターン形成方法、および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、パターン形成方法、および物品の製造方法に関する。

半導体デバイスなどの製造では、基板上に複数のパターン層を重ねて形成する工程が必要である。近年では、スループットや転写精度の観点から、基板上に複数のパターン層を形成する際に複数のリソグラフィ装置が使われうる。特許文献１には、複数のパターン層を互いに異なる露光装置を用いて基板上に重ねて形成する方法が提案されている。

露光装置では、マスクと基板とのアライメント方式としてグローバルアライメント方式が主流となっている。グローバルアライメント方式とは、基板上のサンプルショット領域に形成されたマークの位置を計測し、その計測値を統計処理して求めた指標を、基板上の全てのショット領域で共通に用いてアライメントを行うものである。グローバルアライメント方式では、複数の基板間においてショット領域の配列の再現性がよければ、露光条件が変わらない限り、当該複数の基板間において共通の指標（アライメント情報）を用いることができる。

特開平９−７９１９号公報

複数のパターン層のうち所定のパターン層を形成する際に、グローバルアライメント方式とは異なるアライメント方式が用いられることがある。例えば、基板上のインプリント材をモールドを用いて成形するインプリント装置では、モールドと基板とのアライメント方式としてダイバイダイアライメント方式が主流である。ダイバイダイアライメント方式では、基板上の全てのショット領域で共通の指標を用いてアライメントを行うグローバルアライメント方式とは異なり、基板上のショット領域ごとにアライメントが行われる。したがって、ダイバイダイアライメント方式を採用したリソグラフィ装置（インプリント装置）を用いて複数のショット領域を基板上に形成した場合、ショット領域の配列が基板ごとに異なりうる。そのため、ダイバイダイアライメント方式を用いて形成されたパターン層の上に、グローバルアライメント方式を用いてパターン層を形成する場合では、複数の基板間において共通の指標（アライメント情報）を用いることが困難となりうる。

そこで、本発明は、基板上に複数のパターン層を形成するために有利な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのパターン形成方法は、ダイバイダイアライメント方式を採用する第１リソグラフィ装置と、グローバルアライメント方式を採用する第２リソグラフィ装置とを含む複数のリソグラフィ装置を用いて、基板上に複数のパターン層を重ねて形成するパターン形成方法であって、複数の基板間におけるアライメントマーク配置の再現性が前記第１リソグラフィ装置より高いリソグラフィ装置を用いて、前記基板上に複数のアライメントマークを形成するマーク形成工程と、前記第１リソグラフィ装置を用いて、前記複数のアライメントマークを対象としてダイバイダイアライメントを行い、それにより得られた第１アライメント情報に基づいて、前記基板上に最初のパターン層としての第１パターン層を形成する第１層形成工程と、前記第２リソグラフィ装置を用いて、前記第１層形成工程において前記第１リソグラフィ装置によりパターンがそれぞれ形成された前記第１パターン層の複数のショット領域を対象としてグローバルアライメントを行い、それにより得られた第２アライメント情報に基づいて、前記第１パターン層の上に第２パターン層を重ねて形成する第２層形成工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、基板上に複数のパターン層を形成するために有利な技術を提供することができる。

第１パターン層の上に第２パターン層を重ねて形成する例を示す図である。 インプリント装置の構成を示す概略図である。 露光装置の構成を示す概略図である。 パターン形成方法を示すフローチャートである。 露光装置を用いて基板上に複数のマークを形成する工程を示す図である。 インプリント装置を用いて基板上に第１パターン層を形成する工程を示す図である。 変形部の構成を示す図である。 第１リソグラフィ装置によって基板上に形成された複数のショット領域の配列を示す図である。 露光装置を用いて基板上に複数のマークを形成する工程を示す図である。 インプリント装置を用いて基板上に第１パターン層を形成する工程を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。以下では、ダイバイダイアライメント方式を採用した第１リソグラフィ装置として例えばインプリント装置が用いられ、グローバルアライメント方式を採用した第２リソグラフィ装置としてインプリント装置とは異なる露光装置が用いられる例について説明する。そして、第１リソグラフィ装置により基板上に形成された複数のショット領域の各々は、第２リソグラフィ装置によって原版（マスク）のパターンをそれぞれ転写すべき複数の部分領域を含むものとする。即ち、第１リソグラフィ装置（インプリント装置）は、第２リソグラフィ装置によって原版のパターンをそれぞれ転写すべき複数の領域に対して一括にインプリント処理が行われる（所謂マルチエリアインプリント処理が行われる）。ここで、本発明は、第１リソグラフィ装置がマルチエリアインプリント処理を行う場合に限られず、例えば、第２リソグラフィ装置によって原版のパターンを転写すべき基板上の各領域に対して個々にインプリント処理を行う場合についても適用されうる。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るパターン形成方法について説明する。半導体デバイスなどの製造では、一般に、リソグラフィ装置を用いて基板上にパターン層を形成する工程を繰り返し、基板上に複数のパターン層が重ね合される。各パターン層は、リソグラフィ装置によってレジストパターンが設けられた基板に対してエッチングなどの処理を施すことにより形成されうる。近年では、複数のパターン層を基板上に形成する際、複数のリソグラフィ装置を使い、異なる種類のアライメント方式を用いて各パターン層を形成することがある。例えば、原版（マスク）のパターンを投影光学系を介して基板に転写する露光装置（第２リソグラフィ装置）では、マスクと基板とのアライメント方式としてグローバルアライメント方式を用いることが主流となっている。一方で、基板上に供給されたインプリント材を原版（モールド）を用いて成形するインプリント装置（第１リソグラフィ装置）では、モールドと基板とのアライメント方式としてダイバイダイアライメント方式を用いることが主流となっている。

グローバルアライメント方式では、複数の基板間においてショット領域の配列の再現性が許容範囲内であれば、露光条件が変わらない限り、当該複数の基板間において共通のアライメント情報を用いることができる。アライメント情報とは、例えば、基板上におけるショット領域の配列情報や、ショット領域の形状の補正量に関する情報などを含みうる。しかしながら、ダイバイダイアライメント方式を採用したリソグラフィ装置（インプリント装置）によって基板上に複数のショット領域を形成した場合、ショット領域の配列が基板ごとに異なりうる。そのため、ダイバイダイアライメント方式を用いて形成されたパターン層の上にグローバルアライメント方式を用いてパターン層を形成する場合、複数の基板間において共通のアライメント情報を用いることが困難になりうる。

図１は、ダイバイダイアライメント方式を採用するインプリント装置で形成した第１パターン層の上に、グローバルアライメント方式を採用する露光装置によって第２パターン層を重ねて形成する例を示す図である。露光装置は、インプリント装置とは異なり、図１（ａ）に示すように、インプリント装置によって基板１０に形成された各ショット領域ｍｐ２１〜ｍｐ２４における複数の部分領域１３ａのそれぞれに対し、マスク４０ｂのパターン４１を転写する。例えば、露光装置は、基板１０に設けられたマーク（ｍｘ２、ｍｙ２）の位置計測を行い、基板上におけるショット領域（部分領域）の配列情報（アライメント情報）を求める。そして、求めたアライメント情報に従ってマスク４０ｂのパターン４１を、基板上における複数の部分領域１３ａ（ショット領域）の各々に転写していく。このようにして基板上における複数の部分領域１３ａの各々にマスク４０ｂのパターン４１を転写することができ、インプリント装置によって形成された第１パターン層の上に第２パターン層を重ねて形成することができる。ここで、マスク４０ｂのパターン４１と基板上の各部分領域１３ａとの間の形状差が生じている場合には、テスト基板にそれらのパターンを予め形成し、それらのパターン間の位置ずれや変形量を計測しておき、実際の露光時において当該形状差を補正するとよい。ここで、ショット領域は、インプリント装置を用いてパターン層にパターンを形成する場合、モールドに形成されたパターンの領域に対応する。一方で、インプリント装置とは異なる露光装置を用いてパターン層にパターンを形成する場合、マスクに形成されたパターンの領域に対応する。図１は、第１パターン層に形成されたショット領域（ｍｐ２１〜ｍｐ２４）と第２パターン層に形成されたショット領域（１３ａ）とで大きさが異なる場合を示す図である。図１では、インプリント装置で形成されたショット領域（ｍｐ２１〜ｍｐ２４）の各々に、露光装置で形成されるショット領域（１３ａ）が複数含まれている。

上述したように、グローバルアライメント方式を採用した露光装置では、複数の基板間においてショット領域（部分領域）の配列の再現性が許容範囲内であれば、露光条件が変わらない限り、複数の基板間において共通のアライメント情報を用いることができる。しかしながら、インプリント装置では基板上のショット領域ごとにアライメントが行われるため、インプリント装置によって複数のショット領域を基板上に形成した場合、ショット領域（部分領域）の配列が基板ごとに異なりうる。例えば、インプリント装置によって複数の基板１０の各々に第１パターン層を形成する場合を想定する。このとき、ある基板１０では複数のショット領域ｍｐ２１〜ｍｐ２４が図１（ｂ）に示すように配列し、別の基板１０では複数のショット領域ｍｐ２１〜ｍｐ２４が図１（ｃ）に示すように配列しうる。そのため、複数の基板間におけるショット領域（部分領域）の配列の再現性が許容範囲に収まらず、複数の基板間において共通のアライメント情報を用いることが困難になりうる。このように、インプリント装置によって第１パターン層を形成したときにショット領域の配列が複数の基板間において異なることは、特に、パターンやマークが形成されていない基板上にインプリント処理を行って第１パターン層を形成する場合に顕著になる。これは、基板上に設けられた目印（例えばマーク）を基準としてモールドと基板１０との位置合わせを行うことができないからである。

そこで、第１実施形態のパターン形成方法は、グローバルアライメント方式を採用したリソグラフィ装置によって基板上に形成された複数のマークの各々の位置に基づき、インプリント装置（第１リソグラフィ装置）によって第１パターン層を形成する。そして、インプリント装置によって基板上に形成された複数のショット領域（部分領域）を対象としてグローバルアライメント方式により求められたアライメント情報に従い、当該露光装置によって第１パターン層の上に第２パターン層を重ねて形成する。即ち、第１実施形態のパターン形成方法は、グローバルアライメント方式を採用した露光装置によって基板上に形成された複数のマークを基準として、インプリント装置によって第１パターン層を形成する。そして、第１パターン層の上に当該露光装置によって第２パターン層を形成する。ここで、複数のマークを形成するための露光装置は、第２パターン層を形成するための露光装置（第２リソグラフィ装置）であってもよい。

一般に、露光装置は、インプリント装置に比べて、基板１０を保持する基板ステージの位置制御を精度よく行うことができるように構成されているため、パターンやマークが形成されていない基板１０においても複数のマークを精度よく形成することができる。即ち、露光装置では、基板ステージの位置制御だけで基板上に複数のマークを形成したとしても、複数の基板間において再現性よく複数のマークを配置することができる。したがって、露光装置によって形成された複数のマークを基準としてインプリント装置によって第１パターン層を形成することにより、複数の基板間においてショット領域の配列の再現性を向上させることができる。その結果、露光装置によって第１パターン層の上に第２パターン層を形成する際に、複数の基板間において共通のアライメント情報を用いることができる。以下に、本実施形態のパターン形成方法について説明する。

［インプリント装置１の構成について］
まず、基板上に第１パターン層を形成するためのインプリント装置１の構成について、図２を参照しながら説明する。インプリント装置１は、パターン１２およびマーク（アライメントマーク）が形成されたモールド８を用いて、基板上のインプリント材１４を成形するインプリント処理を行う。例えば、インプリント装置１は、モールド８を基板上のインプリント材１４に接触させた状態でインプリント材１４を硬化させる。そして、モールド８と基板１０との間隔を広げ、硬化したインプリント材１４からモールド８を剥離（離型）することによって、インプリント材１４で構成されたパターンを基板上に形成することができる。インプリント材１４を硬化する方法には、熱を用いる熱サイクル法と光を用いる光硬化法とがあり、第１実施形態では、光硬化法を採用した例について説明する。光硬化法とは、インプリント材１４として未硬化の紫外線硬化樹脂を基板上に供給し、モールド８とインプリント材１４とを接触させた状態でインプリント材１４に光（紫外線）を照射することにより当該インプリント材１４を硬化させる方法である。

図２は、基板上に第１パターン層を形成するためのインプリント装置１の構成を示す概略図である。インプリント装置１は、光照射部２と、モールド保持部１１と、基板ステージ４と、供給部５と、アライメント計測部２０と、制御部７とを含みうる。制御部７は、例えばＣＰＵやメモリなどを有し、インプリント処理を制御する（インプリント装置１の各部を制御する）。

光照射部２は、インプリント処理の際に、インプリント材１４を硬化させる光（紫外線）を、モールド８を介して基板上のインプリント材１４に照射する。光照射部２は、例えば、光源と、光源から射出された光をインプリント処理に適切な光に調整する光学素子とを含みうる。ここで、例えば、熱サイクル法を採用する場合には、光照射部２に代えて、インプリント材１４としての熱硬化性樹脂を硬化させるための熱を当該インプリント材１４に加える熱源部が設けられる。

モールド８は、外周形状が角形であり、基板１０に対向する面に、例えば回路パターンなど基板１０に転写すべき凹凸のパターン１２が形成されたパターン部ＭＰを有する。本実施形態におけるモールド８のパターン部ＭＰには、４つのパターン１２ａ〜１２ｄが含まれているが、それに限られるものではなく、１つまたは複数のパターン１２が含まれていてもよい。モールド８は、例えば、石英など紫外線を透過することが可能な材料で作製されており、パターン部ＭＰを有する面と反対側の面にキャビティ２８（凹部）を有していてもよい。

モールド保持部１１は、例えば、モールド８を保持するとともに、モールド８を移動させるように構成されうる。モールド保持部１１は、例えば真空吸着力や静電力などによりモールド８を引き付けることでモールド８を保持することができる。例えば、モールド保持部１１が真空吸着力によってモールド８を保持する場合には、モールド保持部１１は、外部に設置された不図示の真空ポンプに接続され、真空ポンプのＯＮ／ＯＦＦによってモールド８の脱着が切り替えられる。モールド保持部１１には、光照射部２から射出された光が基板１０に照射されるように、中心部（内側）に開口領域が設けられる。この開口領域には、開口領域の一部とモールドのキャビティ２８とを含む空間を略密閉とするための光透過部材（例えばガラス板）が設けられ、真空ポンプなどを含む圧力調整部（不図示）により当該空間内の圧力が調整されうる。圧力調整部は、例えば、モールド８と基板上のインプリント材１４とを接触させる際において、当該空間内の圧力をその外部の圧力よりも高くすることにより、パターン部ＭＰを基板１０に向かった凸形状に変形させることができる。これにより、インプリント材１４に対してパターン部ＭＰをその中心部から徐々に接触させることができ、モールド８のパターン１２の凹部とインプリント材１４との間に気体（空気）が閉じ込められることを抑制することができる。その結果、モールド８のパターン１２の隅々までインプリント材１４が充填され、インプリント材１４で構成されたパターンに欠損が生じることを防止することができる。

また、モールド保持部１１は、例えばリニアモータやエアシリンダなどのアクチュエータを含み、モールド８と基板上のインプリント材１４とを接触させたり剥離させたりするようにモールド８をＺ方向に駆動する。モールド保持部１１は、モールド８とインプリント材１４とを接触させる際に高精度な位置決めが要求されるため、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系によって構成されてもよい。さらに、モールド保持部１１は、Ｚ方向への駆動だけでなく、ＸＹ方向やθ方向（Ｚ軸周りの回転方向）にモールド８の位置を調整する位置調整機能や、モールド８の傾きを補正するためのチルト機能などを有していてもよい。ここで、第１実施形態のインプリント装置１では、モールド８と基板１０との間の距離を変える動作がモールド保持部１１で行われているが、基板ステージ４の基板駆動部４ｂで行われてもよいし、双方で相対的に行われてもよい。

基板１０は、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板が用いられる。基板１０の上面（被処理面）には、供給部５によってインプリント材１４が供給される。

基板ステージ４は、基板保持部４ａと基板駆動部４ｂとを含み、モールド８とインプリント材１４とを接触させる際にＸ方向およびＹ方向に移動してモールド８と基板１０との位置合わせを行う。基板保持部４ａは、例えば真空吸着力や静電力などによって基板１０を保持する。基板駆動部４ｂは、例えばリニアモータやパルスモータなどのアクチュエータを含み、基板保持部４ａ（基板１０）をガイド１８に沿ってＸ方向およびＹ方向に駆動する。基板駆動部４ｂは、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれに対して、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系によって構成されてもよい。また、基板駆動部４ｂは、基板１０をＺ方向に駆動する駆動機能や、基板１０をθ方向に回転駆動して基板１０の位置を調整する位置調整機能、基板１０の傾きを補正するためのチルト機能などを有していてもよい。ここで、第１実施形態のインプリント装置１では、モールド８と基板１０との位置合わせが基板駆動部４ｂで行われているが、モールド保持部１１で行われてもよいし、双方で相対的に行われてもよい。

基板ステージ４の位置は、ガイド１８に設けられたスケール１９ａと、スケール１９ａの表面に光を照射し、スケール１９ａからの反射光を受光するセンサ１９ｂとを含むエンコーダ１９によって計測されうる。センサ１９ｂは、例えば基板駆動部４ｂに設けられうる。ここで、第１実施形態のインプリント装置１では、基板ステージ４の位置がエンコーダ１９を用いて計測されるが、それに限られず、例えばレーザ干渉計を用いて計測されてもよい。レーザ干渉計は、例えば、レーザ光を基板ステージ４の側面に照射し、当該側面で反射されたレーザ光によって基板ステージ４における基準位置からの変位を検出し、基板ステージ４の位置を計測することができる。また、モールド保持部１１の位置も、基板ステージ４の位置の計測と同様に、エンコーダやレーザ干渉計を用いて計測されうる。

アライメント計測部２０は、モールド上に設けられたマークと基板上に設けられたマークとをハーフミラー２２を介して検出し、その検出結果に基づいてモールド上のマークと基板上のマークとの相対位置を計測する。制御部７は、アライメント計測部２０によって計測されたモールド上のマークと基板上のマークとの相対位置が目標相対位置になるようにモールド保持部１１や基板ステージ４を制御し、モールド８と基板１０との位置合わせを行うことができる。また、供給部５は、基板上にインプリント材１４（未硬化樹脂）を供給（塗布）する。上述したように、第１実施形態のインプリント装置１では、紫外線の照射によって硬化する性質を有する紫外線硬化樹脂がインプリント材１４として用いられる。

［露光装置３０の構成について］
次に、複数のマークおよび第２パターン層を基板上に形成するための露光装置３０の構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、露光装置の構成を示す概略図である。ここでは、原版（マスク４０）のパターンを投影光学系３３を介して基板上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（スキャナ）について説明するが、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパ）を用いてもよい。露光装置３０は、例えば、照明光学系３１と、マスクステージ３２と、投影光学系３３と、基板ステージ３４と、アライメント計測部３５と、制御部３６とを含みうる。制御部３６は、例えばＣＰＵやメモリなどを有し、露光処理を制御する（露光装置３０の各部を制御する）。

光源（不図示）から射出された光は、照明光学系３１に入射し、例えばＸ方向に長い帯状または円弧状の露光領域をマスク上に形成する。マスク４０および基板１０は、マスクステージ３２および基板ステージ３４によってそれぞれ保持されており、投影光学系３３を介して光学的にほぼ共役な位置（投影光学系３３の物体面および像面）に配置される。投影光学系３３は、所定の投影倍率（例えば１倍や１／２倍）を有し、マスク４０に形成されたパターンを基板１０に投影する。マスクステージ３２および基板ステージ３４は、投影光学系３３の光軸方向（Ｚ方向）に直交する方向（例えばＹ方向）に互いに同期しながら、投影光学系３３の投影倍率に応じた速度比で走査される。これにより、マスク４０に形成されたパターンを、基板上におけるショット領域（部分領域１３ａ）に転写することができる。そして、このような走査露光を、基板ステージ３４をステップ移動させながら、基板上における複数のショット領域（部分領域１３ａ）の各々について順次繰り返すことにより、１枚の基板１０における露光処理を完了させることができる。

マスクステージ３２の位置は、第１計測部３７によって計測される。第１計測部３７は、例えばレーザ干渉計を含み、マスクステージ３２の側面に光を照射し、その側面で反射された光に基づいてマスクステージ３２の基準位置からの変位を求める。これにより、第１計測部３７は、マスクステージ３２の位置を計測することができる。また、基板ステージ３４の位置は、第２計測部３８によって計測される。第２計測部３８は、例えばレーザ干渉計を含み、基板ステージ３４の側面に光を照射し、その側面で反射された光に基づいて基板ステージ３４の基準位置からの変位を求める。これにより、第２計測部３８は、基板ステージ３４の位置を計測することができる。

アライメント計測部３５は、グローバルアライメント方式を用いたマスク４０と基板１０とのアライメントを行うため、基板上における複数のショット領域（部分領域１３ａ）のうち代表的な幾つかのショット領域（サンプルショット領域）の位置を計測する。これにより、制御部３６は、アライメント計測部３５によって計測された各サンプルショット領域の位置に対して統計処理を行うことにより、基板上の全てのショット領域で共通に用いられる指標（アライメント情報）を求めることができる。ここで、第１実施形態では、アライメント計測部３５が、投影光学系３３を介さずに各サンプルショット領域の位置を計測するオフアクシス計測部として設けられているが、それに限られるものではない。例えば、投影光学系３３を介して各サンプルショット領域の位置を計測するＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ）計測部として設けられてもよい。

［パターン形成方法について］
次に、本実施形態のパターン形成方法について、図４を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係るパターン形成方法を示すフローチャートである。Ｓ１工程では、グローバルアライメント方式を採用したリソグラフィ装置（露光装置）を用いて基板上に複数のマークを形成する。複数のマークを基板上に形成するためのリソグラフィ装置は、上述したように、第２パターン層を基板上に形成するための第２リソグラフィ装置（露光装置３０）であってもよい。図５は、露光装置３０を用いて基板上に複数のマークを形成する工程を示す図である。この工程では、図５（ａ）に示すように、例えば、複数のマーク（ＲＸ１、ＲＹ１）が形成されたマスク４０ａを用いて、マスク４０ａに設けられた複数のマーク（ＲＸ１、ＲＹ１）を、露光装置３０によって基板上に転写する処理が繰り返される。これにより、図５（ｂ）に示すように基板上に複数のマーク（ｒｘ１、ｒｙ１）を形成することができる。このように露光装置３０によって基板上に複数のマークを形成することにより、複数の基板間において再現性よく各基板上に複数のマークを配置することができる。

ここで、上述したように、パターンおよびマークが形成されていない基板１０を用いる場合に本発明の効果が特に顕著になるが、パターンおよびマークが形成された基板１０を用いる場合においても本発明の効果を得ることができる。したがって、図５では、パターンおよびマークが形成されていない基板１０に複数のマークを形成する例について示したが、それに限られるものではない。例えば、Ｓ１工程において、パターンやマークが形成されている基板上に複数のマークを形成してもよい。また、本実施形態のＳ１工程では、基板上に複数のマークのみを形成する例について示したが、複数のマークに加えてパターンを基板上に形成してもよい。

Ｓ２工程（第１工程）では、グローバルアライメント方式を採用したリソグラフィ装置によって基板上に形成された複数のマークの各々における位置に基づき、当該基板上に第１リソグラフィ装置（インプリント装置１）によって第１パターン層を形成する。図６は、インプリント装置１を用いて基板上に第１パターン層を形成する工程を示す図である。この工程では、複数（４つ）のパターン１２ａ〜１２ｄと複数のマーク（ＭＸ２、ＭＹ２）とを含むパターン部ＭＰを有するモールド８を用いて、モールド８に設けられた複数のパターン１２ａ〜１２ｄを基板上に転写するインプリント処理が繰り返される。

各インプリント処理では、モールド８と基板上のインプリント材１４とを接触させた状態において、モールド８と基板１０とのダイバイダイアライメント方式によるアライメントが行われる。例えば、Ｓ１工程によって基板上に形成された複数のマーク（ｒｘ１、ｒｙ１）と、モールド８のパターン部ＭＰに設けられた複数のマーク（ＭＸ２、ＭＹ２）とのＸＹ方向における相対位置が目標形状となるように基板ステージ４が制御されうる。そして、モールド８が接触されたインプリント材１４に光（紫外線）を照射してインプリント材１４を硬化した後、硬化したインプリント材１４からモールド８が剥離される。これにより、モールド８に設けられた複数のパターン１２ａ〜１２ｄを基板上に転写することができる。そして、インプリント処理を基板１０の全面にわたって繰り返すことにより、図６（ｂ）に示すように、基板上に第１パターン層を形成することができる。このように、露光装置３０によって基板上に形成された複数のマークを基準としてインプリント装置１で第１パターン層を基板上に形成することにより、複数の基板間において複数のショット領域ｍｐを再現性よく配置することができる。なお、インプリント装置１によって基板上に形成された各ショット領域ｍｐは、図６（ｂ）に示すように、Ｓ３工程において露光装置３０によってマスク４０のパターンをそれぞれ転写すべき複数の部分領域１３ａを含みうる。

ここで、モールド８のパターン部ＭＰは、製造誤差や熱変形などにより、例えば、倍率成分や台形成分などの成分を含む形状となっている場合がある。そのため、インプリント装置１のモールド保持部１１に、モールド８の側面における複数の箇所に力を加えてパターン部ＭＰを変形させる変形部６（モールド形状補正機構）を設けてもよい。図７は、変形部６の構成を示す図であり、モールド８を下（−Ｚ方向）から見たときの図である。変形部６は、例えば、複数のアクチュエータ６ａを含み、図７に示す例では、モールド８の各辺に４個ずつのアクチュエータ６ａが設けられている。そして、各アクチュエータ６ａがモールド８の側面に個別に力を加えることにより、モールド８のパターン部ＭＰを変形することができる。インプリント装置１は、Ｓ２工程において、変形部６によってモールド８のパターン部ＭＰを変形させることにより、モールド８と基板１０とのアライメントを行ってもよい。

Ｓ３工程（第２工程）では、Ｓ２工程において第１リソグラフィ装置（インプリント装置１）により基板上に形成された第１パターン層の上に、第２リソグラフィ装置（露光装置３０）により第２パターン層を重ねて形成する。例えば、露光装置３０は、第１リソグラフィ装置（インプリント装置１）によって基板上に形成された複数のショット領域ｍｐ（部分領域１３ａ）を対象としたアライメント情報をグローバルアライメント方式によって求める。このように求められたアライメント情報は、Ｓ１工程およびＳ２工程により複数の基板間において複数のショット領域ｍｐが再現性よく配置されているため、複数の基板間においてほぼ同じ値になりうる。したがって、当該アライメント情報を複数の基板間において共通に用いることができる。そして、露光装置３０は、図１（ａ）に示すように、求めたアライメント情報に従って、マスク４０ｂのパターン４１を転写する走査露光を基板上における複数の部分領域１３ａの各々に対して行う。これにより、露光装置３０は、各ショット領域ｍｐにおける複数の部分領域１３ａの各々にマスク４０ｂのパターン４１を転写し、第１パターン層の上に第２パターン層を形成することができる。

上述したように、第１実施形態のパターン形成方法は、グローバルアライメント方式を採用したリソグラフィ装置によって基板上に形成された複数のマークの各々における位置に基づき、インプリント装置１によって第１パターン層を形成する。そして、第１リソグラフィ装置によって基板上に形成された複数のショット領域ｍｐを対象としてグローバルアライメント方式により求められたアライメント情報に従い、当該露光装置３０によって第１パターン層の上に第２パターン層を重ねて形成する。このような工程を経ることにより、ダイバイダイアライメント方式を用いて形成されたパターン層の上にグローバルアライメント方式を用いてパターン層を形成する場合においても、複数の基板間において共通のアライメント情報を用いることができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、インプリント装置１において、複数のパターン１２が形成されたモールド８を用いてインプリント処理を行う例（マルチエリアインプリント処理を行う例）について説明した。このように複数のパターン１２が形成されたモールド８では、製造誤差などにより、モールド上における各パターン１２の形状や向きが異なることがある。その結果、１つのショット領域ｍｐにおける複数の部分領域１３ａの間で形状や向きが互いに異なってしまうこととなる。この場合、１つのショット領域ｍｐにおける複数の部分領域１３ａの間でアライメント情報を共通に用いてしまうと、露光装置３０によって各部分領域１３ａにマスク４０ｂのパターン４１を精度よく転写することが困難になりうる。そこで、第２実施形態では、第１リソグラフィ装置（インプリント装置１）によって基板上に形成された各ショット領域ｍｐにおける部分領域１３ａの位置ごとにアライメント情報が求められる。そして、各ショット領域ｍｐに含まれる複数の部分領域１３ａの各々について、互いに異なるアライメント情報を用いてマスク４０ｂのパターン４１の転写が行われる。

例えば、図８に示すように、各ショット領域ｍｐが、第１部分領域１３ａ_１および第２部分領域１３ａ_２を含む複数（４つ）の部分領域１３ａを有する場合を想定する。この場合、図４に示すフローチャートのＳ３工程において、露光装置３０は、各ショット領域ｍｐの左上に配置された第１部分領域１３ａ_１を対象としたアライメント情報（第１アライメント情報）をグローバルアライメント方式により求める。例えば、露光装置３０は、基板上における複数の第１部分領域１３ａ_１のうち幾つかの代表的な第１部分領域１３ａ_１に設けられたマークを用いて、グローバルアライメント方式により第１アライメント情報を求める。同様に、露光装置３０は、各ショット領域ｍｐの右上に配置された第２部分領域１３ａ_２を対象としたアライメント情報（第２アライメント情報）をグローバルアライメント方式により求める。例えば、露光装置３０は、基板上における複数の第２部分領域１３ａ_２のうち幾つかの代表的な第２部分領域１３ａ_２に設けられたマークを用いて、グローバルアライメント方式により第２アライメント情報を求める。そして、露光装置３０は、複数の第１部分領域１３ａ_１の各々にマスク４０ｂのパターン４１を転写する際には第１アライメント情報を用い、複数の第２部分領域１３ａ_２の各々にマスク４０ｂのパターン４１を転写する際には第２アライメント情報を用いる。これにより、基板上の各ショット領域ｍｐに含まれる複数の部分領域１３ａの間で形状や向きが互いに異なる場合であっても、複数の部分領域１３ａの各々に対してマスク４０ｂのパターン４１を精度よく転写することができる。

ここで、図４に示すフローチャートのＳ３工程において、露光装置３０によってマスク４０ｂのパターン４１を転写する処理を、各ショット領域ｍｐにおける部分領域１３ａの位置に応じた順に行ってもよい。例えば、露光装置３０によってマスク４０ｂのパターン４１を第１部分領域１３ａ_１に転写する処理を基板上における複数のショット領域ｍｐに対して行う。その後、マスク４０ｂのパターン４１を第２部分領域１３ａ_２に転写する処理を基板上における複数のショット領域ｍｐに対して行ってもよい。この場合においても、複数の第１部分領域１３ａ_１の各々にマスク４０ｂのパターン４１を転写する際には第１アライメント情報を用い、複数の第２部分領域１３ａ_２の各々にマスク４０ｂのパターン４１を転写する際には第２アライメント情報を用いるとよい。

＜第３実施形態＞
第１実施形態では、Ｓ１工程において、モールド８に形成された複数のパターン１２の各々に対応するように、露光装置３０を用いて複数のマークを基板１０に形成する例について説明した。しかしながら、Ｓ２工程では、モールド８と基板１０とのアライメントを行う際、基板上に形成された複数のマークのうち幾つかのマークしか用いない。したがって、スループットを向上させるためには、Ｓ２工程においてモールド８と基板１０とのアライメント行うために必要な数のマークのみを、Ｓ１工程において基板上に形成することが好ましい。そこで、第３実施形態では、Ｓ２工程においてモールド８と基板１０とのアライメントを行うために必要な数のマークを基板上に形成する例について説明する。

図９は、露光装置３０を用いて基板上に複数のマークを形成するＳ１工程を示す図である。Ｓ１工程において露光装置３０に用いられるマスク４０ｃには、例えば図９（ａ）に示すように、Ｘ方向およびＹ方向の位置を計測可能な十字のマークＲＸＹ１が中央に設けられており、露光処理を経ることによって基板上にマークｒｘｙ１が形成される。Ｓ１工程では、図９（ｂ）に示すように、Ｓ２工程で第１リソグラフィ装置によって基板上に形成されるべき各ショット領域ｍｐに対して少なくとも２つのマークｒｘｙ１が設けられるように、露光装置３０を用いて複数のマークｒｘｙ１が基板上に形成される。

図１０は、インプリント装置１を用いて基板上に第１パターン層を形成するＳ２工程を示す図である。Ｓ２工程においてインプリント装置１に用いられるモールド８には、図１０（ａ）に示すように、基板上に形成されたマークｒｘｙ１と位置合わせを行うためのマークＭＸＹ２が複数設けられている。図１０（ｂ）は、Ｓ２工程においてインプリント装置１に用いられるモールド８を示す図である。モールド８のパターン部ＭＰには、中央部に複数（４つ）のパターン１２ａ〜１２ｄが形成され、四隅にマークＭＸＹ２ａ〜ＭＸＹ２ｄが形成されている。

ここで、インプリント装置１におけるモールド８と基板１０とのアライメントについて説明する。図１０（ｃ）および（ｄ）は、インプリント装置１におけるモールド８と基板１０とのアライメントについて説明するための図である。例えば、図１０（ｃ）および（ｄ）に示すように、インプリント装置１は、基板上のマークｒｘｙ１ａとモールド上のマークＭＸＹ２ａとの相対位置が目標相対位置になるように基板ステージ４を制御する。そして、インプリント装置１は、基板上のマークｒｘｙ１ｂとモールド上のマークＭＸＹ２ｂとの相対位置が目標相対位置になるように基板ステージ４および変形部６を制御する。同様に、基板上のマークｒｘｙ１ｃとモールド上のマークＭＸＹ２ｃとの相対位置が目標相対位置になるように基板ステージ４および変形部６を制御する。これにより、Ｓ１工程において基板上に形成された複数のマークｒｘｙ１を基準としてモールド８のパターン１２ａ〜１２ｄを基板上に転写することができるため、複数の基板間において複数のショット領域を再現性よく配置することができる。

また、Ｓ３工程では、インプリント装置１によって基板上に形成された複数のショット領域ｍｐ（部分領域１３ａ）を対象としたアライメント情報に従い、露光装置３０を用いて第１パターン層の上に第２パターン層を重ねて形成する。第３実施形態においても、Ｓ１工程およびＳ２工程により複数のショット領域ｍｐが複数の基板間において再現性よく配置されているため、複数の基板間において共通のアライメント情報を用いることができる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等の電子デバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記のパターン形成方法を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１：インプリント装置、８：モールド、１０：基板、３０：露光装置、４０：マスク

Claims (14)

1. ダイバイダイアライメント方式を採用する第１リソグラフィ装置と、グローバルアライメント方式を採用する第２リソグラフィ装置とを含む複数のリソグラフィ装置を用いて、基板上に複数のパターン層を重ねて形成するパターン形成方法であって、
   複数の基板間におけるアライメントマーク配置の再現性が前記第１リソグラフィ装置より高いリソグラフィ装置を用いて、前記基板上に複数のアライメントマークを形成するマーク形成工程と、
   前記第１リソグラフィ装置を用いて、前記複数のアライメントマークを対象としてダイバイダイアライメントを行い、それにより得られた第１アライメント情報に基づいて、前記基板上に最初のパターン層としての第１パターン層を形成する第１層形成工程と、
   前記第２リソグラフィ装置を用いて、前記第１層形成工程において前記第１リソグラフィ装置によりパターンがそれぞれ形成された前記第１パターン層の複数のショット領域を対象としてグローバルアライメントを行い、それにより得られた第２アライメント情報に基づいて、前記第１パターン層の上に第２パターン層を重ねて形成する第２層形成工程と、
   を含むことを特徴とするパターン形成方法。
2. 基板上にパターン層を形成するパターン形成方法であって、
   前記基板は、複数のアライメントマークが形成された後、ダイバイダイアライメント方式を採用する第１リソグラフィ装置を用いて前記複数のアライメントマークを対象としてダイバイダイアライメントを行い、それにより得られた第１アライメント情報に基づいて最初のパターン層としての第１パターン層が形成されることによって構成され、
   前記パターン形成方法は、グローバルアライメント方式を採用する第２リソグラフィ装置を用いて、前記第１リソグラフィ装置によりパターンがそれぞれ形成された前記第１パターン層の複数のショット領域を対象としてグローバルアライメントを行い、それにより得られた第２アライメント情報に基づいて、前記第１パターン層の上に第２パターン層を重ねて形成する工程を含み、
   前記複数のアライメントマークを形成するために使用されるリソグラフィ装置は、複数の基板間におけるアライメントマーク配置の再現性が前記第１リソグラフィ装置より高い、原版のパターンを基板に露光する露光装置であることを特徴とするパターン形成方法。
3. 前記複数のアライメントマークは、パターンおよびマークが形成されていない前記基板上に形成される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパターン形成方法。
4. 前記パターン形成方法は、複数の基板の各々にパターン層を形成し、
   前記第１アライメント情報は、前記複数の基板の各々について得られ、
   前記第２アライメント情報は、前記複数の基板のうちの１つから得られ、前記複数の基板間で共通に用いられる、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
5. 前記第１パターン層において前記第１リソグラフィ装置によりパターンが形成された前記複数のショット領域の各々は、前記第２パターン層において前記第２リソグラフィ装置によりパターンがそれぞれ形成される複数の部分領域を含み、
   前記第２パターン層は、前記複数のショット領域の各々に含まれる前記複数の部分領域の各々に、前記第２リソグラフィ装置によって原版のパターンを転写することで、前記第１パターン層の上に重ねて形成される、ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のパターン形成方法。
6. 前記複数の部分領域は、第１部分領域および第２部分領域を含み、
   前記原版のパターンを前記第１部分領域に転写する際には、前記複数のショット領域についての前記第１部分領域を対象としてグローバルアライメントを行うことにより得られた第２アライメント情報が用いられ、
   前記原版のパターンを前記第２部分領域に転写する際には、前記複数のショット領域についての前記第２部分領域を対象としてグローバルアライメントを行うことにより得られた第２アライメント情報が用いられる、ことを特徴とする請求項５に記載のパターン形成方法。
7. 前記第２リソグラフィ装置によって前記原版のパターンを前記第１部分領域に転写する処理を前記複数のショット領域に対して行った後、前記第２リソグラフィ装置によって前記原版のパターンを前記第２部分領域に転写する処理を前記複数のショット領域に対して行う、ことを特徴とする請求項６に記載のパターン形成方法。
8. 前記複数のアライメントマークは、前記第２リソグラフィ装置を用いて前記基板上に形成される、ことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のパターン形成方法。
9. 前記第２アライメント情報は、複数の基板において共通に用いられる、ことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載のパターン形成方法。
10. 前記第１パターン層の形成前に前記基板に形成される前記複数のアライメントマークの数は、前記第１リソグラフィ装置により前記第１パターン層に形成されるアライメントマークの数より少ない、ことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載のパターン形成方法。
11. 前記第２リソグラフィ装置は、複数の基板間におけるアライメントマーク配置の再現性が前記第１リソグラフィ装置より高い、ことを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載のパターン形成方法。
12. 前記第１リソグラフィ装置は、モールドを用いて基板上のインプリント材を成形するインプリント装置である、ことを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載のパターン形成方法。
13. 前記第２リソグラフィ装置は、原版のパターンを投影光学系を介して基板に転写する露光装置である、ことを特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載のパターン形成方法。
14. 請求項１乃至１３のうちいずれか１項に記載のパターン形成方法を用いて基板にパターンを形成する工程と、
    前記工程でパターンを形成された前記基板を加工する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。

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