JP2007200953A - パターン形成方法およびパターン形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、凹凸形状のパターンが形成された金型を樹脂膜が塗布された基板に押し付けてパターンを形成するナノインプリントを用いたパターン形成方法において、該樹脂膜を塗布した基板の裏面に形成されたアライメントマークの位置を検出することによって、該金型と該樹脂膜が塗布された基板との相対的な位置合わせを行う工程を含むことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
8bは、装置の基準位置に固定されており、金型の装置基準の絶対位置を測定する。また、ウェハ1は、Si基板に限らず、GaAs基板,ガラス基板、またはプラスチック基板であっても良い。
10nmというような厳しいアライメント精度が要求されるような場合においては、もはや無視できない。そこで、この誤差量εを相殺するような偏差分ΔEを位置検出値に含むような、裏面位置検出器6a,6bを用いて、ウェハ裏面に設けられた裏面アライメントマーク7の見かけ上の位置(δ+ΔE)を検出し、この見かけ上の位置がウェハ表面における真の位置(ω)を表わすようにする。すなわち、裏面位置検出器6a,6bによる見かけ上のマーク位置検出結果(δ+ΔE)が裏面アライメントマーク7に対応するウェハ表面上での真の位置(ω)と等しくなるように、つまり、
ω=δ+ΔE ………(1)
なる関係が成立するように、上記の裏面位置検出器6a,6bの各種パラメータを予め選定しておくのである。式(1)の右辺第2項のΔEが、裏面位置検出器6a,6bによる位置検出値に含まれる偏差分であり、この偏差分がウェハの傾き角θの変化に対応して変化する(つまり、ΔE=−ε=−d・sinθ なる関係で変化する)ことによって、ウェハの傾き角の如何によらず、常に、ウェハの傾きに起因して生じる誤差εを相殺し、結果的に、ウェハ裏面に設けられたマーク位置を検出することによって、該マーク位置に対応するウェハ表面上の真の位置を正確に求めることができるようになる。
θ=tan-1(h/L)≒h/L ………(2)
なる関係式が成り立つ。また、ウェハの傾きによる裏面アライメントマーク7の位置δとウェハ表面の真の位置ωとの間のずれ量εに依存する位相差相当分φ(ε)は、裏面アライメントマーク7のピッチをPとして、
φ(ε)=4πε/P ………(3)
となる。一方、ウェハの傾き角θの関数である照明位置間間隔hに起因する位相差相当分
φ(ΔE)は、図3に示した幾何学的関係からして、検出光の波長λと照明位置間間隔hに対して、次式で表わされる。
つまり、式(3)で表わされる位相変化分φ(ε)と式(4)で表わされる位相変化分
φ(ΔE)とが等しくなるように、裏面アライメントマーク7のピッチPと両検出光間の間隔Lを予め選定しておけば、任意のウェハ傾き角における位相ずれを相殺してやることができる。そこで、上記の関係を満足させるような検出光間隔Lについて、式(1)〜式
(4)を連立させて解くと、
L=λ・d/P ………(5)
なる解が得られる。例えば、マークのピッチPを6μm、ウェハの厚さdを600μm、検出光波長λを633nmとすると、ビーム間隔Lを63.3μm とすれば良いことがわかる。そして、このビーム間隔Lは、ウォラストンプリズム20のビーム分離角度ξと対物レンズ19の焦点距離fとによって決められる。つまり、必要なビーム間隔Lが既知の場合には、次式によってビーム分離角度ξが決定される。
すなわち、このような分離角度ξを有するウォラストンプリズムを用いれば良いことになる。
φ=4π/P(δ+ε) ………(7)
ということになり、仮にウェハが傾いた場合においても、この位相差φを検出すればウェハ裏面の位置を検出しながら、ウェハ表面の正しい位置が検出できることになる。
nm)の光を用いる。図10に示すように、金型アライメントマーク12bから生じる反射±1次回折光のみを空間フィルタ44により選択して集光し、金型位置検出器8a,
8bに備えられた撮像センサ(図7参照)の受像面上にこの金型アライメントマーク12bの光学像32が結像する。さらに、この撮像センサには、基準面33があり、この面から光学像32までの距離xを検出することにより、金型アライメントマーク12bの絶対位置検出が可能となる。例えば、金型アライメントマークのラインを1μm、スペースを1μm(ピッチ2μm)、ラインを5本とすれば、数nmの分解能の絶対位置検出が可能な設計ができる。なお、本金型位置検出では、転写する転写パターン12aと金型アライメントマーク12bは、同一平面上に存在するので、ウェハ裏面位置検出のように、金型
12の厚さの影響を受けることはない。
12をウェハ1に、図示しない荷重センサの出力を利用し、所定の押し付け力を保持したまま押し付ける。
38に接続した真空ライン36が取り付けられた装置を用いることで圧力差による加圧を実現する。具体的には、はじめにバルブ37aを閉じ、バルブ37b開いた状態で金型上部チャンバ34とステージチャンバ35を脱気の後、位置合わせを行い、金型ステージ
11を下降させる。次にバルブ37bを閉じ、バルブ37aを開放することで金型上部の上部チャンバ34とステージチャンバ35間に圧力差が生じ金型上部前面に大気圧が印加される。この様にすることで金型上部前面に均等に圧力が印加され、金型のたわみなどにより生ずる転写樹脂の厚さムラが解消される。ここでは大気圧を印加したが、代わりに高圧のガスを導入してもよい。
30…A点から発生する1次回折光、31…B点から発生する1次回折光、32…金型アライメントマークの光学像、33…金型位置検出器の撮像面に形成された基準面、34…金型上部チャンバ、35…ステージチャンバ、36…真空ライン、37a,37b…バルブ、38…真空ポンプ、39…ビューポート、41…干渉計、42…0次回折光、43…ダミー基板、44…空間フィルタ。
Claims (19)
- 凹凸形状のパターンが形成された金型を樹脂膜が塗布された基板に押し付けてパターンを形成するナノインプリントを用いたパターン形成方法において、該樹脂膜を塗布した基板の裏面に形成されたアライメントマークの位置を検出することによって、該金型と該樹脂膜が塗布された基板との相対的な位置合わせを行う工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。
- 請求項1に記載のパターン形成方法において、
金型と樹脂膜が塗布された基板との間の距離を測定する工程と、
金型と樹脂膜が塗布された基板が接触する直前で停止する工程と、
金型と樹脂膜が塗布された基板とのパターンを形成する面内における相対的な位置を位置合わせする工程と、
前記相対位置を保持したまま金型を樹脂膜が塗布された基板に押し付ける工程と、
を含むことを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項2に記載のパターン形成方法において、金型と樹脂膜が塗布された基板との間の距離を測定する工程で、レーザを光源としたビームを一定周期のピッチで該金型上に形成されたラインアンドスペースパターンであるアライメントマークを照明し、該アライメントマークから生じる反射回折光のうち、0次回折光を用いて該金型の該樹脂を塗布された基板との距離を計測することを特徴とするパターン形成方法。
- 請求項1に記載のパターン形成方法において、
複数の位置で金型と樹脂膜が塗布された基板間との距離を測定する工程と、
金型と樹脂膜が塗布された基板が接触する直前で停止する工程と、
金型と樹脂膜が塗布された基板のパターンを形成する面内における相対位置を所定の関係に位置合わせする工程と、
前記相対位置を保持しかつ、複数の位置で測定された金型と基板との距離に基づき金型と基板の平行を確保し、金型を樹脂膜が塗布された基板に押し付ける工程と、
を含むことを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項1に記載のパターン形成方法において、金型上下の圧力差により、基板に対して金型を加圧することを特徴とするパターン形成方法。
- 請求項1に記載のパターン形成方法において、基板の裏面に形成されたアライメントマークの少なくとも2点に照明した光の位相差を求めることにより、基板の裏面位置に対応する基板の表面位置を検出することを特徴とするパターン形成方法。
- 凹凸形状のパターンが形成された金型を樹脂膜が塗布された基板に押し付けてパターンを形成するナノインプリントを用いたパターン形成装置において、金型を樹脂膜が塗布された基板に押し付ける手段と、該樹脂を塗布した基板の裏面に形成したアライメントマークを位置検出することによって、該金型と該樹脂膜が塗布された基板とのパターンを形成する面内における相対的な位置合わせを行う手段とを有することを特徴とするパターン形成装置。
- 請求項7に記載のパターン形成装置において、金型と樹脂膜が塗布された基板との間の距離を測定する手段と、該金型を樹脂膜が塗布された基板のパターンを形成する面内における相対位置を保持したまま荷重を加える手段を備えたことを特徴とするパターン形成装置。
- 請求項8に記載のパターン形成装置において、金型と樹脂膜が塗布された基板との間の距離を測定する手段を複数箇所有し、金型と樹脂膜が塗布された基板とが平行な状態で、かつ、該金型を樹脂膜が塗布された基板のパターンを形成する面内における相対位置を保持したまま荷重を加える手段を備えたことを特徴とするパターン形成装置。
- 請求項7に記載のパターン形成装置において、前記金型を樹脂膜が塗布された基板に押し付ける手段として、金型上下の圧力差により加圧することを特徴とするパターン形成装置。
- 凹凸形状のパターンが形成された金型を樹脂膜が塗布された基板に押し付けてパターンを形成するパターン形成装置において、
樹脂膜が塗布された基板を保持するための基板ステージと、基板ステージを所定の位置に移動可能なステージ駆動手段と、金型を保持するための金型ステージと、
樹脂を塗布した基板の裏面に形成されたアライメントマークの位置を検出する裏面位置検出器と、金型のパターン形成面の位置を検出する金型位置検出器とを備え、裏面検出器及び金型位置検出器の検出結果に基づき基板と金型との相対的な位置を位置合わせする手段を有することを特徴とするパターン形成装置。 - 請求項11に記載のパターン形成装置において、金型位置検出器が金型の高さ方向に対する位置検出機能を有することを特徴とするパターン形成装置。
- 請求項11に記載のパターン形成装置において、金型に位置合わせ用のアライメントマークを有し、該金型を透過して該アライメントマークを光学的に検知でき、該アライメントマークからの反射光が該アライメントマークから実質的に反射され、該アライメントマークを透過しないことを特徴とするパターン形成装置。
- 請求項13に記載のパターン形成装置において、金型に形成されたアライメントマークがラインアンドスペースパターンであることを特徴とするパターン形成装置。
- 請求項13に記載のパターン形成装置において、金型に形成されたアライメントマークに反射膜が形成されていることを特徴とするパターン形成装置。
- 請求項11に記載のパターン形成装置において、該金型位置検出器が、位置検出光を金型に照明する手段と、照明された位置検出光に対して金型に形成されたアライメントマークから反射される回折光のうち、±1次回折光のみを選択する空間フィルタと、0次回折光のみを選択する空間フィルタと、±1次回折光と0次回折光とを異なる光検知手段に導く光学素子とを備えることを特徴とするパターン形成装置。
- 請求項11に記載のパターン形成装置において、裏面位置検出器と金型位置検出器の基準位置を構成するための校正用チップを有することを特徴とするパターン形成装置。
- 請求項11に記載のパターン形成装置において、金型上下に配置された金型上部チャンバとステージチャンバとを備え、上下チャンバ間の圧力差を利用して金型を基板に押し付ける手段を有することを特徴とするパターン形成装置。
- 請求項11に記載のパターン形成装置において、複数の箇所で金型と基板間のギャップを測定する手段と、ギャップ位置制御手段と、荷重制御手段とを備えることを特徴とするパターン形成装置。
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