JP7241623B2 - 形成方法、および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、部材上に複数のパターン層を形成する形成方法、および物品の製造方法に関する。

モールドを用いて基板上（部材上）のインプリント材を成形するインプリント装置が、半導体デバイスなどの量産用リソグラフィ装置の１つとして注目されている。インプリント装置は、モールドと基板上のインプリント材とを接触させた状態で当該インプリント材を硬化させ、硬化したインプリント材からモールドを剥離することにより、インプリント材で構成された凹凸のパターン層を基板上に形成することができる。特許文献１には、インプリント装置において、モールドと基板とのアライメント（位置合わせ）を精度よく行う方法が記載されている。

特開２０１８－６１０６１号公報

半導体デバイスなどの製造では、インプリント装置を用いて、インプリント材で構成された複数のパターン層を基板上に重ねて形成することがある。例えば、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場合に、基板に対してアライメントが行われるが、第１パターン層と基板とに相対的な位置ずれが生じていると、第１パターン層の上に第２パターン層を精度よく形成することが困難になりうる。

そこで、本発明は、部材上に複数のパターン層を精度よく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形成方法は、モールドで部材上のインプリント材を成形するインプリント処理を適用して、インプリント材で構成された複数のパターン層を前記部材上に形成する形成方法であって、第１パターン層を前記部材上に形成する第１形成工程と、前記第１パターン層と前記部材に形成されたマークとの相対位置ずれを計測する計測工程と、前記計測工程で計測された前記相対位置ずれに基づいて、第２パターン層を前記マークに対してずらして前記第１パターン層の上に形成する第２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、部材上に複数のパターン層を精度よく形成するために有利な技術を提供することができる。

インプリント装置の構成を示す概略図 インプリント処理の各工程を示す図 モールドと基板との典型的なアライメントを示す図 パターン層に生じるディストーションを説明するための図 典型的なダブルパターニングを示す図 パターン形成方法を示すフローチャート パターン形成方法の各工程を説明するための図 物品の製造方法を示す図

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

以下の説明では、インプリント装置を用いて、インプリント材で構成されたパターン層を部材上に形成する例を説明する。インプリント装置を用いて半導体デバイス等を作製する場合には、パターン層が形成される部材として、半導体ウェハなどの基板が用いられうる。また、インプリント装置を用いてレプリカモールドを作製する場合には、パターン層が形成される部材として、石英等で構成されたブランクモールドが用いられうる。以下では、パターン層が形成される部材として、基板を用いる例について説明する。

インプリント装置は、基板上に供給されたインプリント材と型とを接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギを与えることにより、型の凹凸パターンが転写された硬化物のパターンを形成する装置である。例えば、インプリント装置は、基板上にインプリント材を供給し、凹凸のパターンが形成されたモールド（型）を基板上のインプリント材に接触させた状態で当該インプリント材を硬化させる。そして、モールドと基板との間隔を広げて、硬化したインプリント材からモールドを剥離（離型）することで、基板上にインプリント材のパターン層を形成することができる。このような一連の処理は「インプリント処理」と呼ばれ、基板における複数のショット領域の各々について行われる。

インプリント材には、硬化用のエネルギが与えられることにより硬化する硬化性組成物（未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある）が用いられる。硬化用のエネルギとしては、電磁波、熱等が用いられる。電磁波としては、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される、赤外線、可視光線、紫外線などの光である。

硬化性組成物は、光の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物である。このうち、光により硬化する光硬化性組成物は、重合成化合物と光重合開始材とを少なくとも含有し、必要に応じて非重合成化合物または溶剤を含有してもよい。非重合成化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマ成分などの群から選択される少なくとも一種である。

インプリント材は、スピンコータやスリットコータにより基板上に膜状に付与される。あるいは、液体噴射ヘッドにより、液滴状、あるいは複数の液滴が繋がってできた島状または膜状となって基板上に付与されてもよい。インプリント材の粘度（２５℃における粘度）は、例えば、１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下である。

［インプリント装置の構成］
本発明に係る第１実施形態のインプリント装置１の構成について説明する。図１は、本実施形態のインプリント装置１の構成を示す概略図である。以下の説明では、モールド３に照射される光の光軸に平行な方向をＺ方向とし、当該Ｚ方向に垂直な平面内で互いに直交する方向をＸ方向およびＹ方向とする。

インプリント装置１は、例えば、硬化部２と、インプリントヘッド４と、基板ステージ６と、供給部７と、検出部１３と、第１計測部８と、第２計測部９と、制御部１０とを含みうる。制御部１０は、例えばＣＰＵやメモリなどを有するコンピュータによって構成され、インプリント装置１の各部を制御する（インプリント処理を制御する）。ここで、インプリントヘッド４は、ベース定盤１５により支柱１７を介して支持されたブリッジ定盤１８に設けられており、基板ステージ６は、ベース定盤１５上を移動可能に設けられている。また、インプリント装置１には、インプリント装置１が設置されている床からベース定盤１５に伝わる振動を低減するための除振機１６が設けられている。

モールド３は、通常、石英など紫外線を透過させることが可能な材料で作製されており、基板側の面において基板側に突出した一部の領域（パターン領域、メサ領域）には、基板上のインプリント材に転写されるべき凹凸のパターンが形成されている。また、基板５としては、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられ、必要に応じて、その表面に基板とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。基板５としては、具体的に、シリコンウェハ、化合物半導体ウェハ、石英ガラスなどである。また、インプリント材の付与前に、必要に応じて、インプリント材と基板との密着性を向上させるために密着層を設けてもよい。

硬化部２（照射部）は、インプリント処理の際、モールド３と基板上のインプリント材とが接触している状態で、基板上のインプリント材にモールド３を介して光（例えば紫外線）を照射することにより当該インプリント材を硬化させる。硬化部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ための光学素子とを含みうる。第１実施形態のインプリント装置１では、硬化部２から射出された光２ａがミラー１９で反射されて基板上のインプリント材に照射されるように構成されている。

インプリントヘッド４は、モールド搬送部１１により搬送されたモールド３を保持するモールドチャックと、モールドチャックにより保持されたモールド３の位置および傾きを変更可能に構成されたモールド駆動部とを含みうる。モールド駆動部は、例えば、基板上のインプリント材にモールド３を押し付けるようにモールド３をＺ方向に駆動するＺ駆動機構や、モールド３を傾けるチルト駆動機構などにより構成されうる。

基板ステージ６は、基板５を保持してベース定盤１５の上をＸＹ方向に移動可能に構成される。基板ステージ６は、例えば、基板搬送部１２により搬送された基板５を保持する基板チャックと、基板チャックにより保持された基板５の位置および傾きを変更可能に構成された基板駆動部とを含みうる。基板駆動部は、例えば、ＸＹ方向、Ｚ方向およびθ方向（Ｚ軸周りの回転方向）に基板５を駆動する駆動機構や、基板５を傾けるチルト駆動機構などにより構成されうる。

ここで、本実施形態の場合、モールド３と基板上のインプリント材とを接触させる動作は、インプリントヘッド４でモールド３をＺ方向に駆動することにより行われうる。しかしながら、それに限られず、例えば、基板ステージ６で基板５をＺ方向に駆動することにより行われてもよいし、インプリントヘッド４および基板ステージ６の双方でモールド３と基板５とを相対的にＺ方向に駆動することにより行われてもよい。

検出部１３は、例えば、モールド３に設けられたマークと基板５に設けられたマークとの相対位置ずれを検出するＴＴＭ（Through The Mold）スコープを含む。これにより、制御部１０は、検出部１３（ＴＴＭスコープ）により検出されたモールド３のマークと基板５のマークとの相対位置ずれに基づいて、モールド３と基板５とのアライメント（位置合わせ）を行うことができる。また、供給部７は、基板上にインプリント材１４（例えば未硬化樹脂）を供給する。本実施形態の場合、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。

第１計測部８は、基板５の高さおよび傾きを計測する。例えば、第１計測部８は、基板５に光（レーザ光）を照射し、光が照射された基板５の箇所の位置（Ｚ方向）を検出するレーザ干渉計を含みうる。第１計測部８は、基板ステージ６で基板５を移動させて、基板５における複数の箇所の各々で位置（Ｚ方向）を検出することにより、基板５の高さおよび傾きを計測することができる。

第２計測部９は、モールド３（パターン領域）の高さおよび傾きを計測する。例えば、第２計測部９は、モールド３に光（レーザ光）を照射し、光が照射されたモールド３の箇所の位置（Ｚ方向）を検出するレーザ干渉計を含みうる。第２計測部９は、基板ステージ６に設けられ、基板ステージ６により移動しながら、モールド３における複数の箇所の各々で位置（Ｚ方向）を検出することにより、モールド３の高さおよび傾きを計測することができる。

［インプリント処理］
インプリント処理について、図２を参照しながら説明する。図２は、インプリント処理の各工程を示す図である。
まず、モールド３が、モールド搬送部１１によりインプリントヘッド４に搬送され、真空チャックなどでインプリントヘッド４（モールド保持部）により保持される。また、基板５は、基板搬送部１２により基板ステージ６に搬送され、真空チャックなどで基板ステージ６（基板保持部）により保持される。モールド３および基板５が搬送された後、第１計測部８により基板５の高さおよび傾きが計測され、第２計測部９によりモールド３の高さおよび傾きが計測される。これらの計測部で得られた情報は、モールド３と基板上のインプリント材とを接触させるときのモールド３と基板５との相対駆動量（Ｚ方向）を決定したり、モールド３と基板５とを平行にするための相対チルト量を決定したりするために使用されうる。

次に、基板５における複数のショット領域のうちインプリント処理を行う対象のショット領域（以下、対象ショット領域）が供給部７の下方に配置されるように、基板ステージ６によって基板５を移動させる。そして、供給部７により、インクジェット方式などでインプリント材１４の液滴を対象ショット領域上に供給する（図２（ａ））。対象ショット領域上に供給すべきインプリント材１４の液滴の配置や数については、対象ショット領域上に形成すべきインプリント材のパターン層のパターン形状や膜厚に基づいて事前に決定されうる。パターン層の膜厚としては、残膜厚（ＲＬＴ；Residual Layer Thickness）を適用してもよい。残膜厚とは、インプリント材で構成された凹凸のパターン層の凹部の底面と基板５との間におけるインプリント材１４の厚さのことである。

インプリント材１４が対象ショット領域上に供給された後、対象ショット領域がモールド３の下方に配置されるように、基板ステージ６によって基板５を移動させる（図２（ｂ））。そして、モールド３と基板５とをそれらの間隔が狭まるようにＺ方向に相対駆動することによりモールド３と対象ショット領域上のインプリント材１４とを接触させ、モールド３と基板５（対象ショット領域）とのアライメントを行う（図２（ｃ））。

アライメントが終了し、モールド３の凹凸パターンにインプリント材１４が充填するまで待機した後、モールド３とインプリント材１４とが接触している状態で、硬化部２によりインプリント材１４に光を照射してインプリント材１４を硬化させる。そして、モールド３と基板５とをそれらの間隔が広がるようにＺ方向に相対駆動することにより、硬化したインプリント材１４からモールド３を剥離する（図２（ｄ））。これにより、モールド３の凹凸パターンが対象ショット領域上のインプリント材１４に転写され、対象ショット領域上にインプリント材１４のパターン層を形成することができる。このようなインプリント処理は、基板５における複数のショット領域の各々に対して行われる。

［アライメントについて］
モールド３と基板５（対象ショット領域）との典型的なアライメントについて、図３を参照しながら説明する。モールド３と基板５とのアライメントは、例えば、モールド３と基板上のインプリント材１４とが接触していない状態でのアライメントと、モールド３と基板上のインプリント材とを接触させた状態でのアライメントとを含みうる。図３は、モールド３と基板上のインプリント材１４とを接触させた状態（接触状態）でのアライメントを説明するための図であり、図２（ｃ）におけるモールド３および基板５の一部を切り出して示している。典型的な接触状態でのアライメントでは、検出部１３での検出結果に基づいて、モールド３に形成されたマーク２１と基板５に形成されたマーク２２との相対位置ずれ（ＸＹ方向）が目標値になるようにモールド３と基板５とを駆動しうる。ここでは、モールド３に形成されたマーク２１の位置と基板５に形成されたマーク２２の位置とをＸＹ方向において一致させる（即ち、目標値を零とする）例について説明する。

以下では、モールド３に形成されたマーク２１を「型マーク２１」、基板５に形成されたマーク２２を「基板マーク２２」と呼ぶことがある。型マーク２１は、例えば凹凸形状に構成され、デバイスパターン（回路パターン）としての凹凸パターンを形成するときに、同時に形成されうる。また、基板マーク２２は、例えば凹凸形状に構成され、前工程において基板５に形成される。基板マーク２２は、下地パターンを形成したときに同時に形成されてもよい。また、以下では、説明を分かり易くするため、型マーク２１と基板マーク２２とが１つずつ設けられ、Ｘ方向にモールド３と基板５とのアライメントを行う例について説明するが、それに限られるものではない。例えば、型マーク２１は、モールド３の複数個所（例えば、矩形状のパターン領域の四隅）に設けられ、基板マーク２２は、型マーク２１の位置（ＸＹ方向）に対応するように基板５の複数個所（例えば、矩形状のショット領域の四隅）に設けられてもよい。この場合、複数個所の各々で型マーク２１と基板マーク２２との相対位置ずれを検出部１３で検出することにより、モールド３と基板５とのＸＹ方向の相対位置に加えて、θ方向（Ｚ軸周りの回転方向）の相対位置や形状差（倍率など）も補正することができる。

モールド３および基板５は、モールド３と基板上のインプリント材１４とを接触させる前に、型マーク２１と基板マーク２２とが検出部１３（ＴＴＭスコープ）の視野内に収まるように配置される。そして、モールド３と基板５とをそれらの間隔が狭まるようにＺ方向に相対駆動することにより、モールド３と基板上のインプリント材１４とを接触させる。

図３（ａ）は、モールド３と基板上のインプリント材１４とを接触させた状態を示している。検出部１３は、図３（ａ）に示す状態において、ＴＴＭスコープで得られた画像に対して公知の画像処理を行うことにより、型マーク２１と基板マーク２２との相対位置ずれ２３を検出することができる。図３（ａ）に示す例では、型マーク２１に対して基板マーク２２が＋Ｘ方向にずれているため、基板ステージ６により基板５を－Ｘ方向に駆動する。つまり、図３（ｂ）に示すように、型マーク２１の位置と基板マーク２２の位置とがＸ方向で一致するように、モールド３と基板５とのアライメントを行う。当該アライメントが終了した後では、インプリント材１４に光を照射して当該インプリント材１４を硬化し、図３（ｃ）に示すように、硬化したインプリント材１４からモールド３を剥離する。これにより、インプリント材１４のパターン層を基板上に形成することができる。

ここで、モールド３と基板５とのアライメントにおいて、モールド３と基板上のインプリント材１４とを接触させた状態でモールド３と基板５とを駆動すると、基板上に形成されたインプリント材１４のパターン層にディストーションが生じうる。これについて図４を参照しながら説明する。通常、モールド３は、パターン領域の外側（パターン領域を取り囲む周辺領域）でインプリントヘッド４により保持される。これは、モールド３のパターン領域は、インプリント材を硬化させる光を透過する必要があるからである。そのため、モールド３と基板上のインプリント材１４とを接触させた状態で図３（ｃ）のようにモールド３と基板５とを相対駆動すると、図４（ａ）の矢印に示すように、モールド３（パターン領域）の中央部と周縁部とで反対方向の引っ張り力が生じる。その結果、図４（ｂ）に示すように、モールド３のパターン領域の全体において弓状のディストーション（歪み）が生じ、それに伴い、基板上に形成されたインプリント材１４のパターン層にもディストーションが生じうる。

ディストーションの生じ易さは、以下のケースに依存しうる。例えば、残膜厚（ＲＬＴ）が薄いほど、インプリント材１４を介してモールド３と基板５とを相対駆動するときの抵抗（即ち駆動力）が大きくなり、ディストーションが生じ易くなる。残膜厚は、基板上へのインプリント材１４の供給量に依存しうる。また、基板５の凹凸が大きいほど、インプリント材１４を介してモールド３と基板５とを相対駆動するときの駆動力が大きくなり、ディストーションが生じ易くなる。基板５（ショット領域）に既に形成されている下地パターンやモールド３のパターンについても同様に、当該パターンの密度が高い、即ち、細かいパターンが多く配置されている場合には、当該駆動力が大きくなり、ディストーションが生じ易くなる。後述するように、本発明に係る実施形態では、このようなディストーションを考慮した制御が行われる。

［ダブルパターニングについて］
本発明に係る実施形態では、ダブルパターニングが採用される。ダブルパターニングとは、パターニングの限界を超える細い線幅のパターンを基板上に形成するため、インプリント材で構成された複数のパターン層を基板上に重ねて形成する方法である。

図５は、典型的なダブルパターニングを示す図である。典型的なダブルパターニングでは、まず、図５（ａ）～図５（ｂ）に示すように、インプリント材１４で構成された第１パターン層１４ａを基板上に形成する。具体的には、図５（ａ）に示すように、第１モールド３ａと基板上のインプリント材１４とを接触させた状態で、型マーク２１ａと基板マーク２２との位置が一致するように、第１モールド３ａと基板５とのアライメント（相対駆動）を行う。そして、インプリント材１４を硬化した後、図５（ｂ）に示すように、硬化したインプリント材１４から第１モールド３ａを剥離する。これにより、インプリント材で構成された第１パターン層１４ａを基板上に形成することができる。

次に、図５（ｃ）～図５（ｄ）に示すように、インプリント材１４で構成された第２パターン層１４ｂを、基板上に形成された第１パターン層１４ａに重ねて形成する。具体的には、図５（ｃ）に示すように、第２モールド３ｂと第１パターン層１４ａ上のインプリント材１４とを接触させた状態で、型マーク２１ｂと基板マーク２２との位置が一致するように、第２モールド３ｂと基板５とのアライメント（相対駆動）を行う。そして、インプリント材１４を硬化した後、図５（ｄ）に示すように、硬化したインプリント材１４から第２モールド３ｂを剥離する。これにより、インプリント材で構成された第２パターン層１４ｂを第１パターン層１４ａの上に重ねて形成することができる。実際のデバイス製造時では、インプリント処理で第１パターン層１４ａを形成した後、保護膜の塗布やエッチング等の加工を行ってから、インプリント処理で第２パターン層１４ｂを形成することがある。この場合にも同様に、本発明の基本部分は同じであり、エッチング等の加工後のずれを、第１パターン層１４ａのずれとしてもよい。

ここで、第１パターン層１４ａでは、クリティカルレイヤとも呼ばれる非常に微細なパターンを高精度に形成することが要求されることが多く、当該要求を満たすためには、残膜厚（ＲＬＴ）を薄くする必要がある。しかしながら、残膜厚が薄いと、モールド３と基板上のインプリント材１４とを接触させた状態でのモールド３と基板５との相対駆動により、第１パターン層１４ａにディストーションが生じてしまうといった問題がある。一方、第２パターン層１４ｂでは、第１パターン層１４ａに比べて、パターンの微細化や精度は要求されないため、第１パターン層１４ａより残膜厚（ＲＬＴ）を厚くすることができる。また、第２パターン層１４ｂは、基板５に対してよりも、第１パターン層１４ａに対して精度よく位置決めされることが望ましい場合が多い。

以下に、第１パターン層１４ａに生じるディストーションを低減するとともに、第１パターン層１４ａの上に第２パターン層１４ｂを精度よく形成することのできる本発明に係るパターン形成方法の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
本発明に係る第１実施形態のパターン形成方法について、図６～図７を参照しながら説明する。本実施形態のパターン形成方法では、上述したダブルパターニングが採用される。図６は、本実施形態のパターン形成方法を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートの各工程は制御部１０によって制御されうる。また、図７は、本実施形態のパターン形成方法の各工程を説明するための図であり、モールド３（第１モールド３ａ、第２モールド３ｂ）および基板５が図示されている。

Ｓ１１では、図７（Ａ）～（Ｂ）に示すように、第１モールド３ａを用いて、インプリント材１４で構成された第１パターン層１４ａを基板上に形成する（第１形成工程）。第１パターン層１４ａは、クリティカルレイヤであり、非常に微細なパターンを高精度に基板上に形成することが要求される。即ち、第１パターン層１４ａは、パターン形成に要求される精度（パターン形成精度）が高く、ディストーションが生じないように形成されることが求められうる。

ディストーションは、インプリント材１４を介してモールド３と基板５とを相対駆動するときの駆動力と相関があることが分かっている。そのため、当該駆動力（例えば基板ステージ６の駆動力）を、パターン形成精度を満たす範囲内にすることが好ましい。具体的には、パターン形成精度が高いほど残膜厚（ＲＬＴ）が薄いため、インプリント材１４を介してモールド３と基板５とを相対駆動しづらく、駆動力が大きくなる。しかしながら、駆動力を大きくすると、その分、ディストーションが発生し易くなってしまう。そのため、第１パターン層１４ａに対するパターン形成精度に応じて、第１モールド３ａと基板５とのアライメントの制御内容を変更する（切り替える）ことが好ましい。

例えば、アライメントの制御内容として、モールド３と基板上のインプリント材１４とが接触している状態（接触状態）でモールド３と基板５とを相対駆動するときの駆動力の上限値を、パターン形成精度に応じて変更してもよい。具体的には、パターン形成精度が高いほど、当該駆動力の上限値を小さくするとよい。この場合、インプリント材１４を介してのモールド３と基板５と相対駆動を緩やかに行うことができるため、第１パターン層に生じるディストーションを低減することができる。また、パターン形成精度に応じて（例えば、パターン形成精度が閾値以上である場合に）、接触状態でのモールド３と基板５との相対駆動を行わないようにアライメントの制御内容を変更してもよい。

パターン形成精度は、例えば、基板上に形成すべき第１パターン層１４ａの膜厚に関する情報（例えば設計データ）に基づいて判断（決定）されうる。例えば、第１パターン層１４ａの膜厚は残膜厚（ＲＬＴ）を含み、第１パターン層１４ａに要求される残膜厚が薄いほど、パターン形成精度が高いと判断することができる。この場合、第１パターン層１４ａに要求される残膜厚が薄いほど駆動力の上限値を小さくするように、アライメントの制御内容を変更しうる。または、第１パターン層１４ａに要求される残膜厚が閾値以下である場合に、接触状態でのモールド３と基板５との相対駆動を行わないように、アライメントの制御内容を変更しうる。

また、パターン形成精度は、例えば、供給部７により基板上に供給すべきインプリント材１４の量に関する情報（例えば設計データ）に基づいて判断されうる。例えば、第１パターン層１４ａの形成時に基板上に供給されるインプリント材１４の量が少ないほど、パターン形成精度が高いと判断することができる。この場合、基板上に供給されるインプリント材１４の量が少ないほど駆動力の上限値を小さくするように、アライメントの制御内容を変更しうる。または、基板上に供給されるインプリント材１４の量が閾値以下である場合に、接触状態でのモールド３と基板５との相対駆動を行わないように、アライメントの制御内容を変更しうる。

また、パターン形成精度は、例えば、第１パターン層１４ａに形成すべきパターンの形状に関する情報（例えば設計データ）に基づいて判断されうる。例えば、第１パターン層１４ａに形成すべきパターンの密度が大きいほど（即ち、パターンの線幅が小さいほど）、パターン形成精度が高いと判断することができる。この場合、第１パターン層１４ａに形成すべきパターンの密度が大きいほど駆動力の上限値を小さくするように、アライメントの制御内容を変更しうる。または、第１パターン層１４ａに形成すべきパターンの密度が閾値以上である場合に、接触状態でのモールド３と基板５との相対駆動を行わないように、アライメントの制御内容を変更しうる。

また、パターン形成精度は、例えば、基板５に既に形成されている下地パターンの形状に関する情報（例えば計測結果）に基づいて判断されうる。例えば、下地パターンの密度が大きいほど、或いは下地パターンの線幅が小さいほど、第１パターン層１４ａにディストーションが生じ易くなるため、パターン形成精度が高いと判断することができる。この場合、下地パターンの密度が大きいほど、或いは下地パターンの線幅が小さいほど駆動力の上限値を小さくするように、アライメントの制御内容を変更しうる。または、下地パターンの密度が閾値以上である場合、或いは下地パターンの線幅が閾値以下である場合、接触状態でのモールド３と基板５との相対駆動を行わないようにアライメントの制御内容を変更しうる。

ここで、本実施形態の場合、第１パターン層１４ａは、クリティカルレイヤであるため、ディストーションが生じないように高いパターン形成精度が要求される。また、第１パターン層１４ａは、基板マーク２２のみが形成されたブランク基板に形成されることが多く、基板５に対する重ね合わせ精度の要求は高くない。そのため、本実施形態における第１パターン層１４ａの形成（Ｓ１１）では、接触状態でのモールドと基板５との相対駆動を行わないようにアライメント制御内容を変更しうる。この場合、パターン形成精度を満たすように第１パターン層１４ａを基板上に形成することができるが、第１パターン層１４ａに形成されたパターンと基板５（基板マーク２２）とにＸＹ方向の相対位置ずれが生じうる。なお、第１モールド３ａと基板上のインプリント材とが接触していない状態では、検出部１３の検出結果に基づいて、モールド３と基板５とのアライメントを行ってもよい。

図６に示すフローチャートに戻り、Ｓ１２では、図７（ｃ）に示すように、第１パターン層１４ａ（即ち、第１パターン層１４ａに形成されたパターン）と基板マーク２２とのＸＹ方向の相対位置ずれを計測する（計測工程）。具体的には、第１パターン層１４ａにおけるパターンの基準箇所（特徴点）と基板マーク２２との位置関係を計測することにより、その計測値２４と設計値２５との差を、第１パターン層１４ａと基板マーク２２との相対位置ずれ２６として得ることができる。当該相対位置ずれ２６（当該位置関係）は、例えば、検出部１３で検出されてもよいし、インプリント装置１の内部に設けられた専用のスコープ（計測部）で計測されてもよい。また、当該相対位置ずれは、インプリント装置１の外部に設けられた計測装置で計測されてもよい。この場合、当該相対位置ずれを入力するためのインタフェースがインプリント装置１（制御部１０）に設けられうる。

Ｓ１３では、図７（ｄ）～（ｅ）に示すように、第２モールド３ｂを用いて、インプリント材１４で構成された第２パターン層１４ｂを、第１パターン層１４ａの上に形成する（第２形成工程）。このとき、Ｓ１２で計測された相対位置ずれ２６に基づいて、基板５（基板マーク２２）に対して第２パターン層１４ｂをずらして形成する。具体的には、第２パターン層１４ｂは、Ｓ１２で計測された相対位置ずれ２６分だけ、基板マーク２２に対して第２パターン層１４ｂをずらして形成する。これにより、基板５（基板マーク２２）に対して相対位置ずれが生じている第１パターン層１４ａの上に、第２パターン層１４ｂを精度よく形成することができる。即ち、第１パターン層１４ａと第２パターン層１４ｂとの重ね合わせ精度を許容範囲に収めることができる。

上述したように、本実施形態では、第１モールド３ａを用いて基板上に形成された第１パターン層１４ａと基板マーク２２との相対位置ずれを計測し、当該相対位置ずれに基づいて、基板マーク２２に対して第２パターン層１４ｂをずらして形成する。また、基板上に第１パターン層１４ａを形成する際には、パターン形成精度に応じて、モールド３と基板５とのアライメントの制御内容を変更しうる。これにより、第１パターン層１４ａに生じるディストーションを低減するとともに、第１パターン層１４ａの上に第２パターン層１４ｂを精度よく形成することができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、複数のパターン層を形成する部材として、基板５（例えば半導体ウェハ）を用いる例について説明したが、それに限られるものではない。例えば、上述したインプリント装置１を用いてレプリカモールドを作成する際には、ブランクモールドが当該部材として用いられてもよい。この場合、ブランクモールドには、マーク（基板マーク２２）のみが形成されうる。

また、第１実施形態では、Ｓ１２の工程において、第１パターン層１４ａに形成されたパターン（基準箇所）と基板マーク２２とを検出することにより、第１パターン層１４ａと基板マーク２２との相対位置ずれを計測する例について説明した。しかしながら、それに限られず、例えば、第１パターン層１４ａにマークを形成し、第１パターン層１４ａに形成されたマークと基板マーク２２とを検出することにより、第１パターン層１４ａと基板マーク２２との相対位置ずれを計測してもよい。例えば、第１パターン層１４ａを形成する際に、型マーク２１にインプリント材１４が充填されて当該型マーク２１が第１パターン層１４ａに転写されるように、型マーク２１をモールド３に配置しうる。このように第１パターン層１４に転写された型マーク２１と基板マーク２２との位置関係を計測することで、第１パターン層１４ａと基板マーク２２との相対位置ずれを得ることができる。

また、第１パターン層１４ａが基板マーク２２の上にも形成される場合、第２パターン層１４ｂを形成する際に、当該基板マーク２２が検出部１３で検出できない（見えない）ことがある。この場合、第１パターン層１４ａに対する相対位置ずれを計測するための基板マーク２２に加えて、第２パターン層１４ｂを形成する際のアライメントに使用するための専用のマークを基板上に形成しておくとよい。即ち、相対位置ずれを計測するための基板マーク２２と、第２パターン層１４ｂの形成時のアライメント使用するための専用のマークとを、基板上に同時に且つ事前に形成しておくとよい。この場合、相対位置ずれの計測時と第２パターン層１４ｂの形成時とで異なるマークを基準にしても、第２パターン層１４ｂを第１パターン層１４ａ上に精度よく形成することができる。

＜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マイクロ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、基板に供給（塗布）されたインプリント材に上記のインプリント装置（インプリント方法）を用いてパターンを形成する工程と、かかる工程でパターンを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。

インプリント装置を用いて成形した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。

硬化物のパターンは、上記物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。

次に、物品の具体的な製造方法について説明する。図８（ａ）に示すように、絶縁体等の被加工材２ｚが表面に形成されたシリコンウェハ等の基板１ｚを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材２ｚの表面にインプリント材３ｚを付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材３ｚが基板上に付与された様子を示している。

図８（ｂ）に示すように、インプリント用の型４ｚを、その凹凸パターンが形成された側を基板上のインプリント材３ｚに向け、対向させる。図８（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１ｚと型４ｚとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｚは型４ｚと被加工材２ｚとの隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーとして光を型４ｚを通して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図８（ｄ）に示すように、インプリント材３ｚを硬化させた後、型４ｚと基板１ｚを引き離すと、基板１ｚ上にインプリント材３ｚの硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、型の凹部が硬化物の凸部に、型の凸部が硬化物の凹部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材３ｚに型４ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。

図８（ｅ）に示すように、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材２ｚの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝５ｚとなる。図８（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材２ｚの表面に溝５ｚが形成された物品を得ることができる。ここでは硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１：インプリント装置、２：硬化部、３：モールド、４：インプリントヘッド、５：基板、６：基板ステージ、７：供給部、１０：制御部、１３：検出部

Claims (13)

1. モールドで部材上のインプリント材を成形するインプリント処理を適用して、インプリント材で構成された複数のパターン層を前記部材上に形成する形成方法であって、
   第１パターン層を前記部材上に形成する第１形成工程と、
   前記第１パターン層と前記部材に形成されたマークとの相対位置ずれを計測する計測工程と、
   前記計測工程で計測された前記相対位置ずれに基づいて、第２パターン層を前記マークに対してずらして前記第１パターン層の上に形成する第２形成工程と、
   を含むことを特徴とする形成方法。
2. 前記第１形成工程と前記第２形成工程とで、前記モールドと前記部材とのアライメントの制御内容が異なる、ことを特徴とする請求項１に記載の形成方法。
3. 前記第１形成工程は、前記モールドと前記部材上のインプリント材とが接触している状態での前記モールドと前記部材とのアライメントを含まない、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の形成方法。
4. 前記第１形成工程は、前記モールドと前記部材上のインプリント材とが接触していない状態での前記モールドと前記部材とのアライメントを含む、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の形成方法。
5. 前記第２形成工程は、前記モールドと前記部材上のインプリント材とが接触している状態での前記モールドと前記部材とのアライメントを含む、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の形成方法。
6. 前記第１パターン層は、前記第２パターン層より残膜厚が薄い、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の形成方法。
7. 前記第１形成工程では、前記第１パターン層のパターン形成精度に応じて、前記モールドと前記部材上のインプリント材とが接触している状態で前記モールドと前記部材とを相対駆動するときの駆動力の上限値を変更する、ことを特徴とする請求項１に記載の形成方法。
8. 前記第１形成工程では、前記第１パターン層のパターン形成精度に応じて、前記モールドと前記部材上のインプリント材とが接触している状態での前記モールドと前記部材との相対駆動を行わない、ことを特徴とする請求項１に記載の形成方法。
9. 前記パターン形成精度は、前記第１パターン層の残膜厚に関する情報に基づいて決定される、ことを特徴とする請求項７又は８に記載の形成方法。
10. 前記パターン形成精度は、前記第１パターン層を形成するために前記部材上に供給されるインプリント材の量に関する情報に基づいて決定される、ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の形成方法。
11. 前記パターン形成精度は、前記第１パターン層に形成されるパターンの形状に関する情報に基づいて決定される、ことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の形成方法。
12. 前記パターン形成精度は、前記部材に既に形成されているパターンの形状に関する情報に基づいて決定される、ことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の形成方法。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の形成方法を用いて基板上にパターンを形成する形成工程と、
    前記形成工程でパターンが形成された前記基板を加工する加工工程と、を含み、
    前記加工工程で加工された前記基板から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。

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