JP7374666B2 - インプリント方法、前処理装置、インプリント用基板、および基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、アライメントに適したインプリント方法等に関する。

デバイスを製造する工程の一つとして、ナノスケールの微細パターンを原版から所望の基板へ転写する半導体露光装置がある。これまで、原版のパターンを光学的に縮小投影することで、ナノスケールの微細パターンを転写する技術が開発されてきた。

インプリント技術は、ナノスケールの微細パターンの転写を可能にする技術であり、半導体デバイスや磁気記憶媒体の量産用ナノリソグラフィ技術のひとつとして提案されている（特許文献１）。インプリント技術を用いたインプリント装置はパターンが形成されたパターン部を有するモールド（型）を基板の上の樹脂（インプリント材）に押し付けた状態で樹脂を硬化させ、硬化した樹脂からモールドを剥離することで基板の上にパターンを転写する。

このような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（位置決め）方式として、ダイバイダイアライメント方式が採用されることが多い。ダイバイダイアライメント方式とは、基板の上の複数のショット領域ごとに、かかるショット領域に形成されたマークを光学的に検出して基板とモールドとの位置関係のずれを補正するアライメント方式である。この際、基板の上の各ショット領域の形状とモールドのパターン部の形状とを一致させるために、ショット領域の周辺に形成された複数のマークと、パターン部の周辺に形成された複数のマークとによって生じるモアレ等を検出する。この検出した情報によってショット領域のずれ（シフトや回転、倍率など）を求めている。

相対位置合わせでは、樹脂を介してモールドと基板を接触させてから計測する。このため、計測時には、モールドのマークに樹脂が充填されてしまうので、モールドの材料と樹脂の物性値が近しいとモールドマークが見えなくなってしまう問題がある。

そこで、マーク部に別の物質または別の材料（マーク材）を構成し、モールドマークに樹脂が充填されてもモールドマークが観察できるようにしたものもある（特許文献２）。

特許第４１８５９４１号明細書 特許第４４４８１９１号明細書

しかし、モールドを洗浄したりインプリントを繰り返すことで、この物質が剥がれる問題があり、モールドの寿命を決める一要因になる。また、別物質をモールドに構成することで、モールドのコストが上がるという問題もある。

そこで、本発明は位置合わせに適したインプリント方法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インプリント方法は、基板上にインプリント材を供給する供給工程と、供給工程によって基板上に供給されたインプリント材に、モールドのパターン部を接触させて基板の所定のパターン領域のインプリント材にパターンを形成する接触工程と、供給工程の後であって接触工程の前に、基板上に設けた所定のマークの位置を含む、パターン領域以外の所定の位置のインプリント材の粘性を、パターン領域のインプリント材の粘性よりも高くする増粘工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば位置合わせに適したインプリント方法を得ることができる。

実施例のインプリント装置を示した図である。 マーク位置検出における装置構成の一例を示した概略図である。 位置検出装置の照明光学系の瞳強度分布と検出光学系の開口数との関係を示した図である。 モアレの発生の原理及びモアレを用いたマークの相対位置の検出を説明するための図である。 モールドや基板に設けられる回折格子の一例を示した図である。 従来のインプリントシーケンスを示したフローチャートである。 従来のインプリント時の充填の様子を示した図である。 第１実施例のフローチャートである。 第１実施例の紫外光を照射するユニット構成を示した図である。 第１実施例のインプリント時の様子を示した図である。 第２実施例のフローチャートである。 第２実施例の紫外光を照射するユニット構成を示した図である。 第３実施例のフローチャートである。 物品の製造方法の例を示した図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面及び実施例に基づいて詳細に説明する。

〔第１実施例〕
図１を用いて、本実施例のインプリント装置構成を説明する。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は本実施例のインプリント装置の構成を示している。本実施例のインプリント装置におけるインプリント処理は、基板ステージ１に保持された基板２にインプリント材（樹脂）３を基板全面へ事前に塗布等することによって供給する（供給工程）。そしてインプリント材３に対し所望の凹凸パターンが構成されたモールド４のパターン部をインプリント材３に接触させる。そして接触後に所定の波長の光を照射することにより硬化させ（硬化工程）、基板２の所定のパターン領域（転写ショット領域）のインプリント材３にパターンを形成する（接触工程）。その後、硬化したインプリント材３からモールド４を引き離す。これにより、モールド４に形成された３次元形のパターン（凹凸パターン）が基板２上に形成される。なお、所定の波長の光は例えば紫外光１０である。なお、硬化工程において熱を用いて硬化させても良い。

本実施例のインプリント装置は、基板２を保持する基板ステージ１と、モールド４を保持するインプリントヘッド（支持体）５と、検出器８と、制御部１１と、を含む。

基板ステージ１は、例えば、真空吸着力または静電力によって基板２を保持して移動する。基板ステージ１は、例えば、リニアモータやピエゾアクチュエータ等の駆動機構（不図示）によって移動可能となっている。この駆動機構は、基板ステージ１を微小量移動させるための微小駆動系と、微小駆動系よりも大きな移動量で移動させる粗動駆動系とを含んでいても良い。基板ステージ１は、例えば、基板２を保持してＸＹ平面内を移動することにより、インプリント処理を行うショット領域を供給部（不図示）の直下に配置する。また、モールド４と基板上のインプリント材３を接触させる際に、モールド４と基板２とのＸＹ平面方向の位置決めを行う。なお、基板ステージ１の移動方向はこれに限られず、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、及びこれらの軸周りの回転方向に移動可能に構成されていてもよい。

基板２は、インプリント材３が塗布された基板であり、インプリント装置の基板２の所定のパターン領域にパターンを形成するためのモールド４との位置合わせ用の所定のマーク（基板マーク７）を有している。そして本実施例において、基板２は基板マーク７の位置を含む、パターン領域以外の所定の位置のインプリント材３の粘性を、パターン領域のインプリント材の粘性より高くしてある。

インプリントヘッド５は、例えば、真空吸着力または静電力によってモールド４を保持して移動する。インプリントヘッド５は、例えば、リニアモータ、エアシリンダ等の駆動機構を備え、モールド４を駆動可能に構成されている。そして、インプリントヘッド５内部には、モールド４に形成された凹凸パターンを有するモールドマーク６と基板２上に形成された基板マーク７とが対向した際に生じるモアレ等を光学的に観察することで両者の相対位置関係を検出する検出器８が配置されている。

制御部１１は、基板ステージ１、インプリントヘッド５、供給部等のインプリント処理に関わる構成部材と有線または無線の通信回線により接続され、これらの動作を制御する。制御部１１は、各種動作を制御するためのコンピュータプログラムを記憶したメモリを内蔵し、さらにコンピュータプログラムを実行するＣＰＵを内蔵している。なお制御部１１は制御手段としても機能する。

図１（Ａ）のように、検出器８を狭いインプリントヘッド５内部の空間に構成するのが困難な場合は、図１（Ｂ）のようにモールドマーク６と基板マーク７の画像を結像光学系９で、上方で結像しその像を観察しても良い。

インプリント処理を行うときにインプリント材３は所定の波長の光、例えば紫外光１０により硬化する特性を持っており、紫外光１０を装置上方から照明（照射）することで硬化させる。図１（Ｂ）のように、結像光学系９内に、後述する図９に示している光学素子２１を構成し、光路を合成しても良い。この場合、光学素子２１の特性として紫外光１０の波長では反射し、検出器８の波長では透過する特性を持たせればよい。なお、装置構成によっては、紫外光１０を透過、検出器８の波長を反射としても良い。

図２は、マークの位置検出における装置構成の一例を示している。図２では、検出光学系１２（の光軸）の一部と照明光学系１３（の光軸）の一部とが共通していることを示している。

照明光学系１３は、光源１４からの光を、プリズム１５などの光学部材を用いて検出光学系１２と同一の光軸上に導き、モールドマーク６及び基板マーク７を照射する。光源１４には、例えば、ハロゲンランプやＬＥＤなどが用いられる。光源１４は、紫外光１０の波長とは異なる波長の光を射出する。

プリズム１５は、貼り合わせ面において、照明光学系１３の瞳面の周辺部分の光を反射するための反射膜１５ａを有する。反射膜１５ａは、照明光学系１３の瞳強度分布の形状を規定する開口絞りとして機能する。また、反射膜１５ａは、検出光学系１２の瞳の大きさ（又は検出光学系１２の開口数ＮＡｏ）を規定する開口絞りとしても機能する。

プリズム１５は、貼り合わせ面に半透膜を有するハーフプリズムであってもよいし、表面に反射膜を有する板状の光学素子に置換されてもよい。また、照明光学系１３や検出光学系１２の瞳形状を変化させるために、プリズム１５は、ターレットやスライド機構などの切り換え機構によって、他のプリズムに交換可能にしてもよい。また、プリズム１５が配置される位置は、検出光学系１２及び照明光学系１３の瞳面やその近傍でなくてもよい。なお、照明光学系１３の瞳形状をプリズム１５の反射膜１５ａで規定しているが、これに限定されるものではない。例えば、照明光学系１３の瞳位置にメカ絞りやガラス面に描画した絞りなどを配置しても同様の効果を得ることができる。

図３は、照明光学系１３の瞳強度分布（ＩＬ１乃至ＩＬ４）と、検出光学系１２の開口数ＮＡｏとの関係を示す図である。図３では、照明光学系１３の瞳面における瞳の大きさを、検出光学系１２の開口数ＮＡｏで示している。

本実施例では、照明光学系１３の瞳強度分布は、第１極ＩＬ１と、第２極ＩＬ２と、第３極ＩＬ３と、第４極ＩＬ４とを含む。照明光学系１３は、モールドマーク６や基板マーク７のパターンが配列された方向（第１方向）に垂直に入射する光と、かかる方向に平行に入射する光とによって、モールドマーク６や基板マーク７を照明する。上述したように、開口絞りとして機能する反射膜１５ａを照明光学系１３の瞳面に配置することで、１つの光源から複数の極、即ち、第１極ＩＬ１乃至第４極ＩＬ４を形成することができる。このように、複数の極（ピーク）を有する瞳強度分布を形成する場合には、複数の光源を必要としない。

図４（Ａ）～図４（Ｄ）を参照して、モールドマーク６及び基板マーク７からの回折光によるモアレの発生の原理、及び、かかるモアレを用いたモールドマーク６と基板マーク７との相対位置の検出について説明する。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、モールドマーク６としてモールド４に設けられた回折格子（第１回折格子）１８と、基板マーク７として基板２に設けられた回折格子（第２回折格子）１９とは、計測方向のパターン（格子）の周期が僅かに異なっている。このような格子の周期が互いに異なる２つの回折格子を重ねると、２つの回折格子からの回折光同士の干渉によって、回折格子間の周期差を反映した周期を有するパターン、所謂、モアレが現れる。この際、回折格子同士の相対位置によってモアレの位相が変化するため、モアレを検出することでモールドマーク６と基板マーク７との相対位置、即ち、モールド４と基板２との相対位置を求めることができる。

具体的には、周期が僅かに異なる回折格子１８と回折格子１９とを重ねると、回折格子１８及び１９からの回折光が重なり合うことで、図４（Ｃ）に示すように、周期の差を反映した周期を有するモアレが発生する。モアレは、上述したように、回折格子１８と回折格子１９との相対位置によって明暗の位置（縞の位相）が変化する。例えば、回折格子１８と回折格子１９の相対位置がＸ方向に変化すると、図４（Ｃ）に示すモアレは、図４（Ｄ）に示すモアレに変化する。モアレは、回折格子１８と回折格子１９との間の実際の位置ずれ量（変化量）を拡大し、大きな周期の縞として発生するため、検出光学系１２の解像力が低くても、回折格子１８と回折格子１９との相対位置を高精度に検出することができる。

このようなモアレを検出するために、回折格子１８及び１９を明視野で検出する（回折格子１８及び１９を垂直方向から照明し、回折格子１８及び１９で垂直方向に回折される回折光を検出する）場合を考える。この場合、検出光学系１２は、回折格子１８及び１９からの０次光も検出してしまう。０次光は強いため、センサ検知強度内に収めるためには相対的にモアレのコントラストを低下させる要因となるため、インプリント装置は０次光を検出しない（即ち、回折格子１８及び１９を斜入射で照明する）暗視野の構成を有している。本実施例では、暗視野の構成でもモアレを検出できるように、回折格子１８及び１９のうち、一方の回折格子を図５（Ａ）に示すようなチェッカーボード状の回折格子とし、他方の回折格子を図５（Ｂ）に示すような回折格子としている。図５（Ａ）に示す回折格子は、計測方向（第１方向）に周期的に配列されたパターンと、計測方向に直交する方向（第２方向）に周期的に配列されたパターンとを含む。

図３、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を参照するに、第１極ＩＬ１及び第２極ＩＬ２からの光は、回折格子に照射され、チェッカーボード状の回折格子によって回折される。ここでは、回折格子によって回折した光のうちＺ軸の方向に回折した光を検出する。Ｙ方向に回折した光は、Ｘ方向の相対位置情報を有して検出光学系１２の瞳上の検出領域（ＮＡｏ）に入射し、撮像素子１６で検出される。これを用いて、２つの回折格子の相対位置を求めることができる。

図３に示す瞳強度分布と図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す回折格子との関係においては、第３極ＩＬ３及び第４極ＩＬ４からの光は、かかる回折格子の相対位置の検出には使用されない。但し、図５（Ｃ）及び図５（Ｄ）に示す回折格子の相対位置を検出する場合には、第３極ＩＬ３及び第４極ＩＬ４からの光を回折格子の相対位置の検出に使用し、第１極ＩＬ１及び第２極ＩＬ２からの光を回折格子の相対位置の検出に使用しない。また、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す回折格子の組と、図５（Ｃ）及び図５（Ｄ）に示す回折格子の組とを、検出光学系１２の同一視野内に配置して同時に２つの方向の相対位置を検出する場合には、図３に示す瞳強度分布は非常に有効となる。

図６は、従来のインプリントシーケンスのフローチャートである。この図６を用いて、従来のインプリントシーケンスについて説明する。

従来のインプリントシーケンスでは、まずインプリント装置内に搬送（搬入）される前に、基板２にインプリント材３を塗布する。塗布は、リソグラフィ装置などで一般的に使用されているスピンコート法などで、基板２の全面に均一に塗布されるのが望ましい。そして、まずはＳ６０１のステップ（工程）において塗布された基板２を、インプリント装置内へ搬送する。

次に、インプリント装置内に搬送された基板２は、温度なじませや位置計測などを経て、基板ステージ１に搭載される。基板ステージ１に搭載された基板２は、さらに位置計測などを経て、インプリント工程へ進む。この際に先行してインプリント装置内にモールド４は搭載されているものとする。このモールド４には、基板２に転写（パターン形成）するためのパターン並びに、基板２との位置合わせに使用するマークであるモールドマーク６が構成されている。これらは、モールド４に凹凸構造として構成されている。そして、Ｓ６０２のステップにおいて基板ステージ１に搭載された基板２のインプリントされるパターン領域とモールド４を対向させる。

次に、Ｓ６０３のステップにおいて、基板２とモールド４が事前に塗布されたインプリント材３を介して接触され、モールド４のパターンやモールドマーク６として構成されているモールド４の凹凸部における凹部に充填する。

ここで、Ｓ６０３のステップにおけるインプリント材３の充填の様子を示したのが図７である。図７（Ａ）は、インプリント材３を介して基板２とモールド４の接液前（接触前）の状態を示す。この時、基板２はインプリント材３が塗布され、モールド４と対向している状態を示す。図７（Ｂ）は、インプリント材３を介して、基板２とモールド４が接触した状態を示す。この際、インプリント材３は、毛細管現象により、モールド４の凹凸部（パターン形成部）における凹部に充填され、モールド４に形成されたモールドマーク６に充填される。先に記載したように、インプリント材３を硬化するため、モールド４を通して紫外光１０を照射する必要がある。そこでモールド４には例えば石英など紫外光１０に対して透過性のある材料を用いることが多い。この時、インプリント材３とモールド４の屈折率など光学に関わる物性値が近しいと、モールドマーク６が観察できないまたは観察しづらくなってしまい、基板２とモールド４の相対位置計測に不具合が生じてしまうことがある。そこで、充填時でも観察できるようにモールドマーク６に別の物性値を持った材料を構成することが従来用いられている。

図７（Ｃ）は、モールドマーク６の凹部に蒸着などで別材料を構成した構成を示している。図７（Ｄ）はモールドマーク６の表面部（凸部）に別材料を構成した構成を示す。別材料としては例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｃｒなどが挙げられる。また、例えばイオンなどを注入することで、基板２の屈折率や吸収係数といった物性を変化させても同様の効果を得ることができる。

このように別材料をモールドマーク６の凹部または表面部に構成することにより、充填後もモールドマーク６を観察できるため、基板マーク７との相対位置計測を行うことができる。

図６に戻り、モールドマーク６と基板マーク７の相対位置の計測結果に基づき、Ｓ６０４のステップにおいて、モールド４または基板２の少なくともどちらか一方を駆動する。そしてモールドマーク６と基板マーク７の位置合わせを行い、所望の重ね合わせ量になるようにする。

Ｓ６０４のステップにおいてモールドマーク６と基板マーク７の位置合わせが終了したら、Ｓ６０５のステップで基板マーク７領域及びパターン領域に紫外光１０を照射しインプリント材３を硬化させる（硬化工程）。その後、モールド４を基板２から剥がすことで、基板２に対するモールド４の凹凸パターンの転写が終了する。

次に、Ｓ６０６のステップにおいて、基板２上の転写すべき、すべてのパターン領域への転写が終了したかどうか判断する。未転写のパターン領域が残っていれば、その基板２におけるパターン領域をモールド４下へ駆動し、Ｓ６０２～Ｓ６０５のステップによりインプリント処理を進める。すべての転写すべきパターン領域が転写されていれば、Ｓ６０７のステップに進み、基板２へのインプリント工程は終了となり、基板２をインプリント装置外へ搬出する。搬出後は次の基板２に対する処理を開始する。

以上が、従来のインプリント工程であるが、図７に示したようなモールドマーク６への構造追加が無ければ、インプリント材３充填中のモールドマーク６と基板マーク７の相対位置計測ができない。

しかし、各パターン領域毎にインプリント材３を充填させたり、定期的にモールド４を洗浄するためこれらの構造が徐々に摩耗や削られることで無くなっていく現象が見られる。これが、モールド４の使用可能期間（寿命）を決定する一要因になってしまっている。モールド４は高価なものでありインプリント装置によるデバイスの製造コストを考えると、より長期間の使用に耐えうる方法が必要である。

さらに、図７に示した構造では、充填途中はモールドマーク６の計測信号が安定しないことがある。これは、モールド４の凹部にインプリント材３が充填していくため、モールドマーク６の構造が変化し、それに起因して、検出信号が変化するためである。生産性を高めるため、なるべく早く相対位置合わせを行いたいが、上記現象により、モールドマーク６に充分にインプリント材３の充填が終了してからモールドマーク６の計測を開始する必要がある。

これら従来のインプリント工程で発生する問題を解決するため、図８に示した本実施の方法が効果的であると言える。本実施例は図８に示すインプリントシーケンスのフローチャートに基づいて説明する。

図８は、第１実施例のインプリントシーケンスを示した図である。Ｓ８０１とＳ８０２のステップまでは図６を用いて示したＳ６０１とＳ６０２のステップと同様であるため説明は省略する。なお、Ｓ８０３において、所望の位置へ光を照射するため、正確な位置情報があるとよい。このため基板２とモールド４とを対向させるステップであるＳ８０２において所定のマークの位置合わせ工程を行うことが好ましい。

次に、Ｓ８０３のステップにおいて、所定のマークである基板マーク７の位置を含む、パターン領域外の所定の位置のインプリント材３に所定の波長の光を照射し、完全に硬化させるまたは粘性を高める（増粘工程）。この場合、パターン領域のインプリント材３の粘性よりも高くする。

マーク領域の所定の位置のインプリント材３の増粘をする工程であるＳ８０３のステップの様子を示したのが、図９である。図９では、図１で示した従来のインプリント装置構成のほかに、光学機構２０が構成されている。

光学機構２０は、インプリント材３を硬化させうる紫外光１０のうち、基板マーク７を含む領域を限定的に露光（照射）するよう、所定の紫外光のみを反射していることを示している。光学素子２１としては、例えばＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）が挙げられる。これは、多数の可動式微小鏡面を構成した光学機構で、所望の光を所望の角度で反射することができる。これを利用することで、光学機構２０に照明された紫外光１０の内、基板マーク７の位置を含み、かつパターン領域以外の所定の領域に照明するのに必要な光のみを所望の角度で反射することができる。

基板マーク７を含む領域への紫外光１０の照射方法については、これにこだわらない。例えば、基板面と共役な位置に照明視野絞りを構成し、基板マーク７の位置に相当する部分を透過させることで、所望の位置に紫外光１０を照射するシステムでも良い。また、紫外線ＬＥＤやファイバーなどでの導光により、照射位置を駆動させ基板マーク７を含む領域に照射するシステムでも良い。

光学素子２１は例えば紫外光１０を反射し、可視光を透過する誘電体多層膜を構成したものが好ましい。これを使えば、紫外光１０は光学素子２１で反射されるため、基板２上に照射される。また、光学素子２１を可視光が透過するため、基板２上の様子を観察したり、モールド４と基板マーク７を観察して相対位置合わせするなど、可視光を用いた光学機構２０が利用できる利点がある。これにより、照射する際のマーク位置を特定するための計測を行うことができる。例えばモールド４を搬入時にインプリント装置とモールド４の相対位置を測定して把握することで、紫外光照射ユニットとモールド４の位置関係が確認できる。次にモールド４と、基板２のパターン領域が対向した際に、モールドマーク６と基板マーク７の相対位置を計測すれば、照射位置をほぼ特定することができる。これにより、モールド４と基板２とが対向した状態で所定のマークである基板マーク７の位置を含むパターン領域以外の所定の位置のインプリント材３を硬化または粘性を上げるため、所定の波長の光をインプリント材３に対し狙った位置への照射が可能となる。

なお、Ｓ８０３で基板マーク７を含む領域に所定の波長の光を照射するが、この領域に対するＳ８０３～Ｓ８０６にかけてのインプリント材３へのトータルの露光量が不十分だと、硬化が充分行われない可能性がある。そして、モールド４を基板２から引きはがす際、未硬化部分も一緒に引きはがしてしまう懸念もある。その後、後工程でエッチングなどを行うと、他領域と異なる層厚となり、想定外のエッチングが行われることがある。また、露光量の違いによるインプリント材３の効果収縮に差異ができ、ひずみが発生することも考えられる。

そこで、事前の基板マーク７への所定の波長の光の照射量と硬化工程で基板マーク７への所定の波長の光の照射量を加算した照射量が、この硬化工程におけるパターン領域のインプリント材３全面を硬化させる所定の波長の光の照射量以上とすることが望ましい。また、各マークが構成されている部分は通常スクライブラインといわれる、デバイスパターンが無い領域なので、歪の影響が性能へ影響しないのであれば、この加算した照射量がパターン部への露光量以上であることが望ましい。なお、照射に際し基板マーク７のみならず、基板マーク７の周囲も含む領域に照射を行っても良い。

図８に戻り、次にＳ８０４のステップにおいて、基板マーク７を含む領域を露光した基板２に供給されているインプリント材３に対して、モールド４を接触させる。

この際の基板マーク７を含む領域の状態を詳しく説明したのが、図１０である。図１０（Ａ）は、基板２の基板マーク７上にインプリント材３が事前に塗布され、モールドマーク６と対向した状態を示している。このとき、インプリント材３は粘性が低いままであり、従来同様このまま基板２とモールド４が接液すると、毛細管力によりモールドマーク６の凹部にインプリント材３が充填されてしまう。

そこで、上述した図９に示した機構を用いて、基板マーク７を含む領域へ紫外光１０を照射した後の様子が、図１０（Ｂ）である。紫外光照射領域３´は、紫外光１０が照射された領域を示している。紫外光照射領域３´は、紫外線硬化性のインプリント材３へ紫外光１０が照射された後の状態であるため、硬化された状態を示す。ここへ、インプリント時にモールドマーク６が接触しても、インプリント材３が硬化しているため、モールドマーク６の凹部の奥までインプリント材３が入り込まない。この状態について示したのが図１０（Ｃ）である。これにより、モールドマーク６の凹部の、未充填部分で物性値差（屈折率差）が発生するためモールドマーク６の観察が可能となる。なお、本実施例においては、Ｓ８０５でモールドマーク６の凹部の奥までインプリント材３が入り込まない程度の粘性をＳ８０３で持たせればよい。即ち、Ｓ８０４でモールド４とインプリント材３が接触してモールドパターンの凹部の奥までインプリント材３が充填され切った後において、Ｓ８０５でモールドマーク６の凹部の奥までインプリント材３が充填しきらなければ十分に位置合わせができる。従ってＳ８０３で粘性を高める際にインプリント材３を完全に硬化させる必要はなく、Ｓ８０５中にモールドマークの凹部の奥までインプリント材３が充填しきらない程度まで粘性を高めておくだけで良い。このように、インプリント材３が完全に硬化されず、粘性を高めた状態で接液した状態を示したのが、図１０（Ｄ）である。上記のとおり、完全には硬化しておらず、一部のインプリント材３がモールドマーク６に充填されているが、モールドマーク６の凹部の奥に未充填部分があるため、モールドマーク６を観察することが可能となる。

以上のように、基板２上のパターン領域のインプリント材３にモールド４を接触させる前に、パターン領域以外の所定の位置のインプリント材３の粘性をパターン領域におけるインプリント材３の粘性よりも上げている。それによって、モールド４がインプリント材３に接触した際に、モールドマーク６にインプリント材３が充填しにくくなり位置合わせを続けることができる。なお、例えばモールドパターンをインプリント材３に形成するのに要する時間の２倍以上の時間が経過しても、モールドマーク６の凹部にインプリント材３が充填しきらない粘性となるように所定の位置のインプリント材３の粘性を上げるようにするのが望ましい。

図８に戻り、次にＳ８０５に進むが、Ｓ８０５～Ｓ８０８のステップは、図６を用いて示したＳ６０４～Ｓ６０７のステップと同様であるため説明は省略する。

以上の工程を踏まえることで、従来のインプリント工程では必須であったモールドマーク６への構造追加が不要となる。また、モールドマーク６への構造追加と本実施例の方法とを併用すればモールドマーク６からの検出信号が強くなり、よりモールドマーク６の検知が容易となる。また、モールド４への追加構造の摩耗などにより信号強度が低下した場合にも必要最低限のモアレ検出用の信号強度を維持することができるため、モールド４の寿命の延長につながる。

なお、モールドマーク６部に前述のような構造を追加した場合には、パターン転写後の硬化時に照射する紫外光量が低下することがありうる。これにより、インプリント材３の硬化具合にムラが発生し、次工程以降で不具合が発生する可能性がある。そのため本実施例のように、事前に紫外光１０を照射するとともに、トータルの照射光量をコントロールする。これによって、基板マーク７領域のインプリント材３に与える紫外光量と基板マーク領域以外のパターン領域への紫外光１０の光量とのバランスを調整することができる。

また、モールド４側面の濡れ性とインプリント材３の表面張力により、モールド４をインプリント材３に接触させた際にモールド側面に沿ってインプリント材３が盛り上がる現象が生じる場合がある。インプリント材３が盛り上がったまま硬化工程において、紫外光１０を照射し、インプリント材３を硬化させると、モールド端部に凸形状になったインプリント材３が残ってしまう。これを避けるため、接液前にパターン領域の外周部に対しても紫外光１０を照射しインプリント材３を硬化または粘性を上げても良い。即ち、Ｓ８０３で基板マーク７を含む領域のインプリント材３に紫外光１０を照射して粘性を上げると共にパターン領域の外周部へも紫外光１０を当てても良い。その際、硬化工程の前に、パターン領域の外周部のインプリント材３の粘性を外周部の内側のパターン領域のインプリント材３の粘性より上げる。また、その場合にＳ８０６で紫外光１０の照射をパターン領域の外周部とパターン領域の内側と両方に行っても良い。

本実施例では、基板マーク７を含む領域のインプリント材３を硬化または粘性を上げる方法として紫外光１０で硬化するインプリント材３を使用したインプリント方法において、事前に紫外光１０を当てる方法を提案したが、これに限らない。例えば、熱硬化性樹脂を使用する場合は、基板マーク７部を含む領域に赤外線を照射するなどして熱を与えれば同様の効果を得られる。そして、パターン領域の外周部へのインプリント材３を硬化または粘性を上げる工程においても上述したように紫外光１０を照射する以外に赤外線等を照射する方法を用いても良い。

また、事前に基板２の全面へ塗布したインプリント材３に、粘性のより高いインプリント材（樹脂）２４所望の位置へ追加して滴下することでも同様の効果を得ることができる。図１０（Ｅ）に本実施例で示したような、充填しにくい粘性の高いインプリント材２４を基板マーク７上に追加でして滴下した様子を示している。また、図１０（Ｅ）の状態で、モールド４を基板２へ接触させた状態を示したのが図１０（Ｆ）の状態である。モールドマーク６への充填は、追加滴下した、粘性の高いインプリント材２４により抑制され、未充填な状態を保つことができる。

同様の方法で、事前に塗布したインプリント材３の重合を促進する化合物２５を基板マーク７を含む、パターン領域外の領域に塗布することで、インプリント材３を硬化または粘性を上げても良い。塗布方法としては、図１０（Ｅ）と同様の方法で良い。そして、図１０（Ｅ）及び図１０（Ｆ）に示している方法も、インプリント材３を硬化または粘性を上げる増粘工程に含まれる。

〔第２実施例〕
次に、図１１に基づいて第２実施例のインプリント方法について説明する。図１１は第２実施例のインプリント方法を示したフローチャートである。

まず、Ｓ１１０１のステップにおいて、インプリント材３が基板全面に塗布された基板２を準備し、インプリント装置内に搬入する。次に、Ｓ１１０２のステップにおいて、モールド４と基板２のパターン領域が対向するまでの間、つまり基板２とモールド４とが対向していない状態で基板マーク７を含む領域へ紫外光１０を照射して所定の位置のインプリント材３を硬化するまたは粘性を上げる。

Ｓ１１０２のステップにおけるインプリント装置内での紫外光１０の照射について、さらに詳しく述べる。本実施例では、基板マーク７を含むパターン領域以外の領域への紫外光１０の照射を行う。使用される基板マーク７は小さくとも１０μｍ程度であるため、紫外光照射位置精度は数μｍ程度あればよい。したがって、基板マーク７よりも小さい１つの光学ユニットを移動させつつ連続的にまたは間欠的に複数回の照射を行うことで所定の位置のインプリント材３を硬化することができる。また、光学ユニットは１つとは限らず、例えば紫外光ＬＥＤを照射する小さい光学ユニットを複数個構成し、これを基板マーク７へ駆動し一括で、あるいは順次紫外光の照射を繰り返すように構成しても良い。

Ｓ１１０２のステップにおけるインプリント装置内での紫外光１０の照射の様子を示しているのが図１２である。

紫外光照射ユニットは、なるべく小型が良いため、小型光源２２と紫外光１０を絞るための光学素子２３のみ、図１２において示している。小型光源２２は、紫外線ＬＥＤのような実際の小型光源でも良いし、別途構成した光源から光ファイバーなどで導光した射出端でも良い。光学素子２３は、基板上へ照明した紫外光１０のビームの大きさや形状を制御するための部材であり、レンズや視野絞りなどを含む。図１２では、これら紫外光照射ユニットを駆動する形態で示しているが、基板２を紫外光照射ユニットに対向する位置まで駆動する様にしても良い。紫外光照射ユニットは、事前に得た基板マーク７の情報をもとに、所望の基板マーク７の位置まで駆動する。所望の基板マーク７の位置まで駆動したら、紫外光１０の照射を始める。この際の様子を図１２（Ａ）で示している。図１２では、照射しながら紫外光照射ユニットを駆動することで、所望の領域を照射する構成としている。なお紫外光照射ユニットが充分大きな照射領域を有しているなら、スキャンする必要はなく移動ステップと照射の繰り返しで良い。

所望の領域への照射が終了したら、次に照射を行う基板マーク７の位置まで紫外光照射ユニットを駆動する。この際、基板マーク７以外の上を移動中は紫外光１０を未照射とする。この時の様子を示しているのが図１２（Ｂ）である。

そして、次に照射を行う基板マーク７の位置まで駆動したら、再び紫外光１０を照射しながら駆動する。この際の様子を示しているのが図１２（Ｃ）である。以上の方法を用いることで、基板２は駆動する必要が無く、本工程を実施するスペースも小さくて済むため、装置の小型化が図れる。

また、照射方法はこれに限らず、第１実施例で示したようなＤＭＤを含めた光学系などを構成しても良い。

本実施例の基板マークへの紫外光照射等による増粘工程は、生産性を高めるためインプリント時に基板２を搭載する基板ステージ１の位置とは異なる位置で行うことが望ましい。例えば、基板ステージ１に搬送する前に基板２が待機する位置などがそれにあたる。

図１１に戻り、次にＳ１１０３に進むが、Ｓ１１０３～Ｓ１１０７は図８を用いて示したＳ８０４～Ｓ８０８のステップと同様であるため説明は省略する。

以上より、第２実施例では、インプリント工程を行う領域とは異なる領域で基板マーク７部への紫外光１０の照射等による増粘工程が可能である。そして、インプリント工程は従来と同様に行われるため、生産性は低下せず、一部工程が少なくなるためスループットの向上が図れる。

なお、基板マーク７を含むパターン領域以外の領域のインプリント材３を硬化または粘性を上げることが重要である。そのため、第１実施例と同様に熱硬化型樹脂であれば熱を加えることや、粘性の高いインプリント材２４を追加滴下することもモールドマーク６を観察し続ける上で有効である。

〔第３実施例〕
図１３は第３実施例における、インプリント装置外で紫外光１０を照射する等して増粘する露光方法のフローチャートである。この図１３に基づいて第３実施例について説明する。

まず、Ｓ１３０１のステップにおいて、インプリント材３が塗布された基板２をインプリント装置外の装置（前処理装置）に搬入する。次に、Ｓ１３０２のステップにおいて、所定のマークである基板マーク７の位置を含むパターン領域外の所定の位置のインプリント材３に所定の波長の光を照射し、完全に硬化させるまたは粘性を高める（増粘工程）。この場合、パターン領域のインプリント材３の粘性よりも高くする。次に、Ｓ１３０３のステップにおいて、インプリントをするすべての領域に所定の光を照射し、照射が終了後、基板２を前処理装置から搬出する。

次に、Ｓ１３０４のステップにおいて、前処理が終了した基板２をインプリント装置へ搬入する。次に、Ｓ１３０５に進むが、Ｓ１３０５～Ｓ１３１０のステップは、図６を用いて示したＳ６０２～Ｓ６０７のステップと同様であるため説明は省略する。

以上のように、本実施例では、基板２上の所定のパターン領域上のインプリント材３にモールド４のパターン部を接触させてパターンを形成する手段を有するインプリント装置等で使用するために、インプリント材３が基板に塗布された基板２を事前に準備する。なお本実施例においてインプリント材３は基板２の全面に塗布するものとする。そして、インプリント材３が塗布された基板２をインプリント装置に搬入する前に、この基板２を前処理するために前処理装置を用いる。前処理装置においては、インプリント装置の接触手段によって基板２上のインプリント材３に、パターンを形成する前に、使用する基板２に合わせたレチクル（原版）を準備する。そして基板上に設けた所定のマークの位置を含む、パターン領域以外の所定の位置のインプリント材３の粘性を、パターン領域のインプリント材３の粘性よりも高くするための増粘手段を有している。使用する装置として例えば、ｉ線リソグラフィ装置が挙げられる。前述したように紫外光１０を照射する領域はμｍオーダーであるため、精細な位置合わせ制御を行わなくても良い。そこで、生産性が高いｉ線リソグラフィ装置が効果的である。もちろん、そのほかの種類のリソグラフィ装置や、本件の専用機として第１実施例や第２実施例に記載の光学系をインプリント装置外部に設けてもよい。また、インプリント装置の内部または外部に、例えば、前述したような前処理装置を設けても良い。

これらの前処理装置により、インプリント装置に搬入する前段階、即ちインプリント用の基板を製造する段階で、基板マーク７を含む領域のインプリント材３を硬化または粘性を高める増粘処理を行う。この増粘処理によってインプリント用基板を製造し、そのうえでインプリント装置に基板２を搬入する。基板２をインプリント装置に搬入後は、硬化工程によって基板２を処理し、その後、インプリント材３を含む基板２の後処理を行う。

なお、基板マーク７を含むパターン領域以外の領域のインプリント材３を硬化または粘性を上げることが重要である。そのため、第１実施例と同様に熱硬化型樹脂であれば熱を加えることや、粘性の高いインプリント材２４を追加滴下することもモールドマーク６を観察し続ける上で有効である。

〔物品製造方法に係る実施例〕
本実施例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。本実施例の物品の製造方法は、基板に塗布されたインプリント材に上記のインプリント装置を用いてパターンを形成する工程（基板にインプリント処理を行う工程）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、組成物剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施例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、モールド等である。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。モールドとしては、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、組成物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、組成物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１４（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基板等の基板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１４（Ｂ）に示すように、インプリント用のモールド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１４（Ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１ｚとモールド４ｚとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｚはモールド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、モールド４ｚを透して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図１４（Ｄ）に示すように、インプリント材３ｚを硬化させた後、モールド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、モールドの凹部が硬化物の凸部に、モールドの凹部が硬化物の凸部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材３ｚにモールド４ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。

図１４（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１４（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良い。なお、モールド４ｚとして、凹凸パターンを設けた回路パターン転写用のモールドを用いた例について述べたが、凹凸パターンがない平面部を有する平面テンプレートであっても良い。

〔その他の実施例〕
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

また、本実施例における制御の一部または全部を上述した実施例の機能を実現するコンピュータプログラムをネットワーク又は各種記憶媒体を介してインプリント装置等に供給するようにしてもよい。そしてそのインプリント装置等におけるコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行するようにしてもよい。その場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することとなる。

１ 基板ステージ
２ 基板
３ インプリント材
４ モールド
５ インプリントヘッド
６ モールドマーク
７ 基板マーク
８ 検出器
９ 結像光学系
１０ 紫外光
２０ 光学機構
２１ 光学素子
２２ 小型光源
２３ 光学素子
２４ 粘性の高いインプリント材
２５ 重合を促進する化合物

Claims (17)

1. 基板上にインプリント材を供給する供給工程と、
   前記供給工程によって前記基板上に供給された前記インプリント材に、モールドのパターン部を接触させて前記基板の所定のパターン領域の前記インプリント材にパターンを形成する接触工程と、
   前記供給工程の後であって前記接触工程の前に、前記基板上に設けた所定のマークの位置を含む、前記パターン領域以外の所定の位置の前記インプリント材の粘性を、前記パターン領域の前記インプリント材の粘性よりも高くする増粘工程と、を有することを特徴とするインプリント方法。
2. 前記増粘工程は、所定の波長の光を照射すること、熱を加えること、前記供給工程で供給した前記インプリント材より粘性の高いインプリント材を供給すること、前記供給工程で供給した前記インプリント材の重合を促進する化合物を供給すること、のいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
3. 前記接触工程の後に前記基板上の前記インプリント材に前記所定の波長の光を照射して硬化させる硬化工程を有することを特徴とする請求項２に記載のインプリント方法。
4. 前記硬化工程において、前記増粘工程で照射した前記基板の前記所定の位置への前記所定の波長の光の照射量と、前記硬化工程で照射した前記所定の位置への前記所定の波長の光の照射量を加算した照射量が、前記硬化工程における前記パターン領域の前記インプリント材への照射量以上の照射量となるようにしたこと特徴とする請求項３に記載のインプリント方法。
5. 前記硬化工程の前に、前記パターン領域の外周部の前記インプリント材の粘性を前記外周部の内側の前記パターン領域の前記インプリント材の粘性より上げる工程を有することを特徴とする請求項４に記載のインプリント方法。
6. 前記硬化工程の前に、前記モールドと前記基板の前記所定のマークの位置合わせを行う位置合わせ工程を有することを特徴とする請求項５に記載のインプリント方法。
7. 前記増粘工程は、前記モールドと前記基板とが対向した状態で行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインプリント方法。
8. 前記増粘工程は、前記モールドと前記基板とを対向させていない状態で行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインプリント方法。
9. 前記増粘工程は、前記接触工程を行うためのインプリント装置に前記基板を搬入する搬入工程の前に行うことを特徴とする請求項８に記載のインプリント方法。
10. 前記基板の前記所定のマークに対向した位置の前記モールドに凹凸パターンを有するモールドマークが設けられており、前記接触工程において前記モールドマークが前記インプリント材に接触した際に、前記モールドマークの凹部に前記インプリント材が充填しにくくなるように、前記増粘工程において、前記基板の前記所定のマークの位置の前記インプリント材の粘性を上げることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のインプリント方法。
11. 前記接触工程において、前記基板上の前記パターン領域の前記インプリント材に、前記モールドの前記パターン部を接触させて前記パターンを形成するのに要する時間の２倍の時間が経過しても前記モールドマークの前記凹部に前記インプリント材が充填しきらない粘性となるように、前記増粘工程において前記所定の位置の前記インプリント材の粘性を上げるようにすることを特徴とする請求項１０に記載のインプリント方法。
12. 基板上のインプリント材に、モールドのパターン部を接触させて前記基板の所定のパターン領域上の前記インプリント材にパターンを形成する接触手段を有するインプリント装置のために、前記基板を前処理する前処理装置であって、
    前記インプリント装置の前記接触手段によって前記基板上の前記インプリント材に、前記パターンを形成する前に、前記基板上に設けた所定のマークの位置を含む、前記パターン領域以外の所定の位置の前記インプリント材の粘性を、前記パターン領域の前記インプリント材の粘性よりも高くするための増粘手段、を有することを特徴とする前処理装置。
13. 前記前処理装置は前記インプリント装置の内部に設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の前処理装置。
14. 前記前処理装置は前記インプリント装置の外部に設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の前処理装置。
15. インプリント材が塗布された基板であって、
    前記基板は、インプリント装置の、前記基板の所定のパターン領域にパターンを形成するためのモールドとの位置合わせ用の所定のマークを有し、
    前記基板上に前記インプリント材を塗布した後に、前記モールドのパターン部を接触させて前記基板の前記所定のパターン領域の前記インプリント材に前記パターンを形成する接触工程を行う前に、
    前記所定のマークの位置を含む、前記パターン領域以外の所定の位置の前記インプリント材の粘性を、前記パターン領域の前記インプリント材の粘性より高くしたことを特徴とするインプリント用基板。
16. インプリント材が塗布され、インプリント装置のモールドによって、基板の所定のパターン領域にパターンを形成するための、製造方法であって、
    前記基板には、前記モールドとの位置合わせ用の所定のマークが前記パターン領域以外の所定の位置に形成されており、
    前記基板上に前記インプリント材を塗布した後に、前記モールドのパターン部を接触させて前記基板の前記所定のパターン領域の前記インプリント材に前記パターンを形成する接触工程を行う前に、
    前記所定のマークの位置を含む、前記パターン領域以外の所定の位置の前記インプリント材の粘性を、前記パターン領域の前記インプリント材の粘性より高くする増粘工程と、を有することを特徴とするインプリント用の基板の製造方法。
17. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のインプリント方法を用いて、
    前記接触工程の後に前記基板上の前記インプリント材に前記所定の波長の光を照射して硬化させる硬化工程と、
    前記硬化工程によって硬化された前記インプリント材を含む前記基板を後処理する後処理工程と、を有することを特徴とする基板の製造方法。
    

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