JP2017183364A - インプリント方法、インプリント装置、プログラム、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スループットの点で有利なマークを検出する方法を提供する。【解決手段】型を用いて基板の上に供給されたインプリント材にパターンを形成する際に、型に形成された型側マークおよび基板に形成された基板側マークを検出する方法であって、型側マークおよび、第１の基板に形成された第１の基板側マークを検出するための、型側マークおよび第１の基板側マークを照明する照明条件を取得し（Ｓ２１２）、照明条件を用いて型側マークおよび、第１の基板とは異なる第２の基板に形成された第２の基板側マークを照明し、型側マークおよび第２の基板側マークの検出結果に基づいて、型側マークと第２の基板側マークとの相対位置を求める、（Ｓ２１５）ことを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、インプリント方法、インプリント装置、プログラム、および物品の製造方法に関する。

基板上のインプリント材に型を接触させて微細パターンの形成を行うインプリント技術がある。インプリント技術の一つに、インプリント材として光硬化性樹脂を用いる光硬化法がある。この光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板上にインプリント材が供給される。次に、基板上のインプリント材が型で成形される。そして、型で成形されたインプリント材を光の照射により硬化させた後、型を硬化したインプリント材から離型することにより、パターンが基板上に形成される。

インプリント材を型で成形する際の基板と型との位置合わせは、ダイバイダイ方式により行われうる。ダイバイダイ方式による位置合わせは、例えば、基板に形成されたマークと型に形成されたマークとが重なることで発生するモアレ縞を計測し、計測したモアレ縞に基づいて行われる（特許文献１）。

特表２０１１−５０９５１６号公報

モアレ縞の計測精度は、マークを照明する時の照明条件に左右されることがある。そのため、マークからの光を検出するための適切な照明条件は、照明条件の変更とマークからの光の計測とをショット領域ごとに繰り返し行うことで決定される。通常、ショット領域ごとにマークの反射率が異なるため、マークを検出する時の照明条件の決定には時間がかかる。その結果、例えば、スループットが低下しうる。

本発明は、例えば、スループットの点で有利なマークを検出する方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、型を用いて基板の上に供給されたインプリント材にパターンを形成する際に、型に形成された型側マークおよび基板に形成された基板側マークを検出する方法であって、型側マークおよび、第１の基板に形成された第１の基板側マークを検出するための、型側マークおよび第１の基板側マークを照明する照明条件を取得し、照明条件を用いて型側マークおよび、第１の基板とは異なる第２の基板に形成された第２の基板側マークを照明し、型側マークおよび第２の基板側マークの検出結果に基づいて、型側マークと第２の基板側マークとの相対位置を求める、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、スループットの点で有利なマークを検出する方法を提供することができる。

一実施形態に係る方法を用いるインプリント装置の構成を示す概略図である。 一実施形態に係る方法を含むインプリント方法を示すフローチャートである。 一実施形態に係る方法を説明する型および基板の断面図である。 所定の光を照射したときの基板内の各ショット領域における反射率分布を示す図である。 従来のインプリント方法と本実施形態の方法を用いたインプリント方法とを比較した図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。

（実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る方法を用いるインプリント装置の構成を示す概略図である。ここでは、光硬化法を用いたインプリント装置として、紫外線の照射によって基板上の未硬化のインプリント材を硬化させる紫外線硬化型インプリント装置を使用した。ただし、インプリント材の硬化方法として、他の波長域の光の照射による方法や、他のエネルギー（例えば、熱）による方法を用いてもよい。また、以下の図においては、基板上のインプリント材に対して照射される紫外線の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。本実施形態のインプリント装置は、インプリント処理を繰り返すことによって基板の複数のショット領域にパターンを形成するように構成されている。ここで、インプリント処理は、基板へのインプリント材の供給、型とインプリント材との接触および型のパターンへのインプリント材の充填、位置合わせ（アライメント）、硬化（露光）、型の剥離を含む、一連のサイクルのことを指すものとする。

インプリント装置１００は、型保持部１１０と、照射部１２０と、基板保持部１３０と、型変形部１４０と、ディスペンサ１５０と、アライメント計測部１６０と、制御部１７０と、スコープ１８０と、を含む。型保持部１１０は、型（マスク、モールド）Ｍを保持するチャック１１１と、チャック１１１を駆動して型Ｍを移動させる駆動部１１２と、駆動部１１２を支持するベース１１３と、を含む。チャック１１１による型Ｍの保持は、真空吸引力や静電気力等による。駆動部１１２は、型Ｍの位置を６軸に関して制御したり、型Ｍを基板Ｗ、あるいは基板Ｗの上のインプリント材Ｒに押し付けたり、硬化したインプリント材Ｒから型Ｍを剥離（離型）したりする。ここで、６軸は、ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびそれらの各軸回りの回転である。型Ｍは、例えば、外周部が矩形であり、基板Ｗに対向する面において、所定の凹凸パターンが３次元状に形成されており、紫外線を透過する材料（石英など）で構成される。基板Ｗは、凹凸パターンが転写される基板であって、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板などを含む。

照射部１２０は、光源１２１と、光学系１２２と、を含み、型Ｍを介してインプリント材Ｒに紫外光を照射して硬化させる。光源１２１は、例えば、紫外光（例えば、ｉ線、ｇ線）を発生する水銀ランプなどの光源と、該光源が発生した光を集光する楕円鏡とを含む。光学系１２２は、インプリント材Ｒを硬化させるための光を、基板Ｗ上のパターン形成領域（ショット領域）内のインプリント材に照射するためのレンズ、アパーチャ、ハーフミラーＨＭなどを含む。アパーチャは、画角制御や外周遮光制御に使用される。画角制御によって目標とするショット領域のみを照明することができ、外周遮光制御によって紫外光が基板Ｗのショット領域を超えて照射されることを制限することができる。光学系１１２は、型Ｍを均一に照明するためにオプティカルインテグレータを含んでもよい。アパーチャによって範囲が規定された光は、結像系（不図示）と型Ｍを介して基板Ｗ上のインプリント材Ｒに入射する。

基板保持部１３０は、チャック１３１と、ステージ１３２と、を含む。チャック１３１は、例えば、真空吸着パッド等により基板Ｗを保持する。ステージ１３２は、チャック１３１を保持し、不図示の駆動機構により駆動して基板Ｗを６軸に移動させることで基板Ｗと型Ｍとの位置合わせを行う。駆動機構は、粗動駆動機構や微動駆動機構などの複数の駆動機構から構成されてもよい。

型変形部１４０は、例えば、チャック１１１に搭載され、空気や油等の流体で作動するシリンダを用いて型Ｍを外周方向から加圧することによって型Ｍの形状を変形させることができる。その他、型Ｍの温度を制御する温度制御部をさらに備え、型Ｍの温度を制御することによって型Ｍの形状を変形させる。基板Ｗは、熱処理などのプロセスを経ることによって変形（典型的には、膨張又は収縮）しうる。型変形部１４０は、このような基板Ｗの変形に応じて、基板Ｗと型Ｍとの位置が合うように型Ｍの形状を補正する。

ディスペンサ１５０は、例えば、インプリント材を収容するタンクと、該タンクから供給路を通して供給されるインプリント材を基板に対して吐出するノズルと、該供給路に設けられたバルブと、供給量制御部とを有しうる。供給量制御部は、典型的には、１回のインプリント材の吐出動作において１つのショット領域にインプリント材が塗布されるように、バルブを制御することによって基板Ｗへのインプリント材の供給量を制御する。

アライメント計測部１６０は、スコープ１６１と、スコープ１６１に備えられる調整部１６２と、ステージ１６３と、光学系１６４と、を含む。スコープ１６１は、型Ｍに形成されているアライメントマークと、基板Ｗに形成されているアライメントマークとを型Ｍを介して検出する。本実施形態では、ダイバイダイ方式により位置合わせ（アライメント）が行われる。ここで、アライメントマークの検出は、型Ｍと基板Ｗ（インプリント材）とを接触させた状態で、各アライメントマークが重なることで発生するモアレ縞を計測することを意味する。また、アライメントマークの検出は、型に形成されたマークと基板に形成されたマークの像をそれぞれ検出してもよい。調整部１６２は、波長フィルタ、減光フィルタ、光束整形部等を備えることでアライメントマークの照明条件（照明光の光量、波長、形状）を変更することができる。ステージ１６３は、スコープ１６１を位置決めする。光学系１６４は、スコープ１６１の光路を調整するためのレンズ、アパーチャ、ミラー、ハーフミラーＨＭなどを含む。

制御部１７０は、インプリント装置１００の各構成要素の動作、及び調整処理等を制御する。制御部１７０は、インプリント装置の各構成要素に回線により接続された、磁気記憶媒体等の記憶手段を有するコンピュータ、又はシーケンサ等（不図示）で構成される。本実施形態に係る方法は、プログラムとしてコンピュータに実行されうる。

スコープ１８０は、ショット領域全体を観察するスコープであり、インプリントの状態や押型やインプリント材Ｒの充填の進み具合を確認する。また、インプリント装置１００は、図示を省略しているが、型保持部１１０を保持するためのブリッジ定盤、基板保持部１３０を保持するためのベース定盤なども有する。

図２は、本実施形態に係る方法を含むインプリント方法を示すフローチャートである。また、図３（Ａ）〜（Ｃ）は、型Ｍとインプリント材Ｒとを接触させ（図３（Ａ））、型Ｍのパターンにインプリント材Ｒを充填させ、ダイバイダイアライメントを行い（図３（Ｂ））、離型を行う（図３（Ｃ））工程を示す断面図である。図２に示す方法では、まず、調整用基板（第１の基板）を用いて、ダイバイダイアライメントに最適な、アライメントマークの照明条件を求める。続いて、デバイス製造用基板（第２の基板）に対し、求めた照明条件に基づいてダイバイダイアライメントを行う工程を含むインプリント処理を行う。アライメントマークの照明条件は、主に、基板に設けられたアライメントマーク（基板側マーク）の反射特性および形状に依存する。したがって、調整用基板とデバイス製造用基板とはこれらが同一となるように準備する。また、基板に塗布される平坦膜の塗りムラ等その他条件も同一となるようにする。調整用基板は、デバイス製造用基板とは別に準備してもよく、また、２つの基板を同一のロットから選択してもよい。すなわち。同一ロット内の先頭の基板を調整用基板として、２枚目の基板をデバイス製造用基板として使用してもよい。

図２において、工程Ｓ２０１では、制御部１７０が不図示の搬送装置を制御して基板保持部１３０に調整用基板を搬入する。工程Ｓ２０２では、制御部１７０が、ディスペンサ１５０を制御して、搬入された基板Ｗの上にインプリント材Ｒを供給する。制御部１７０は、型保持部１１０または基板保持部１３０を制御して、インプリント材Ｒが供給された基板Ｗを型Ｍの直下まで移動させる。移動後の型Ｍ（型Ｍに形成された型側マークＭ_ｍａｒｋ）と基板Ｗ（基板Ｗに形成された基板側マークＷ_ｍａｒｋ）との位置関係は、図３（Ａ）で示すとおりである。工程Ｓ２０３では、制御部１７０が、駆動部１１２を制御して、型Ｍとインプリント材Ｒとを接触させる。工程Ｓ２０４では、制御部１７０が、型Ｍとインプリント材Ｒとの接触を保つように駆動部１１２等を制御して、スコープ１６１によりモアレ縞の観察が可能となるようにインプリント材Ｒを型Ｍのパターンに充填させる。図３（Ｂ）は、インプリント材Ｒが型Ｍのパターンに十分に充填され、スコープ１６１によりモアレ縞が観察可能な状態になった様子を示す図である。

工程Ｓ２０５では、アライメントマークの照明条件を最適化する。制御部１７０は、工程Ｓ２０４で観察されたモアレ縞の形状を所定のモアレ縞の形状と比較し、比較結果に基づいて調整部１６２を制御して照明条件（光量、波長および形状等）を変更する。制御部１７０は、変更した照明条件により観察されたモアレ縞の形状を所定のモアレ縞の形状と比較する。比較結果が所定の閾値となるまで照明条件の変更およびモアレ縞の比較を繰り返し、所定の閾値内になれば、工程Ｓ２０６に進む。比較結果が所定の閾値内になったときの照明条件は、最適条件として、例えば、制御部１７０の記憶部（不図示）に記憶される。制御部１７０がアクセスできれば、制御部１７０外に記憶させてもよい。最適条件は、各ショット領域で異なりうるため、ショットごとに求められる。

図４は、所定の光を照射したときの基板内の各ショット領域における反射率分布を示す図である。各ショット領域に示されている数値は、アライメントマークを照射した際のアライメント光の反射率の一例を表している。図４の例では、基板の中心付近のショット領域に比べて、基板の外側付近のショット領域の反射率が高い。そのため、アライメントマークを照明する最適条件は、各ショット領域で異なりうる。

工程Ｓ２０６では、制御部１７０が、照射部１２０を制御し、インプリント材Ｒに紫外線を照射して硬化させる。工程Ｓ２０７では、型保持部１１０または基板保持部１３０を制御して、硬化したインプリント材Ｒから型Ｍを剥離する。工程Ｓ２０８では、制御部１７０が、基板Ｗ上の全ショット領域に対しインプリント処理が完了したか否かを判断する。完了していない（Ｎｏ）場合、工程Ｓ２０２〜工程Ｓ２０７までを繰り返す。完了したら（Ｙｅｓ）、工程Ｓ２０９にて、制御部１７０が不図示の搬送装置を制御して調整用基板を搬出する。

工程Ｓ２１０では、制御部１７０が不図示の搬送装置を制御して基板保持部１３０にデバイス製造用基板を搬入する。デバイス製造用基板には、調整用基板のマークに対応したマークが形成されている。工程Ｓ２１１は工程Ｓ２０２と同様である。工程Ｓ２１２では、制御部１７０が、工程Ｓ２０５で求めた最適条件を不図示の記憶部から読み出し（取得し）、調整部１６２を制御して、アライメントマークを照明する最適条件を設定する。この設定は、後続のダイバイダイアライメントを行う工程Ｓ２１５より前に行えばよい。また、工程Ｓ２１１、工程Ｓ２１３および工程Ｓ２１４と並列で行ってもよい。工程Ｓ２１３および工程Ｓ２１４は、それぞれ工程Ｓ２０３および工程Ｓ２０４と同様である。

工程Ｓ２１５では、制御部１７０が、スコープ１６１により得たモアレ縞（検出結果）に基づいて、型側マークＭ_ｍａｒｋと基板側マークＷ_ｍａｒｋとの相対位置を求め、ステージ１３０および型変形部１４０を制御してダイバイダイアライメントを行う。この時、予め工程Ｓ２０５で求めた最適条件への設定が完了しており、アライメントマークの照明条件を調整する必要はない。これにより、本実施形態のマークの検出方法を用いたインプリント方法は、スループットを向上させることができる。

工程Ｓ２１６および工程Ｓ２１７は、それぞれ工程Ｓ２０６および工程Ｓ２０７と同様である。工程Ｓ２１８では、制御部１７０が、基板Ｗ上の全ショット領域に対しインプリント処理が完了したか否かを判断する。完了していない（Ｎｏ）場合、工程Ｓ２１１〜工程Ｓ２１７までを繰り返す。完了したら（Ｙｅｓ）、工程Ｓ２１９にて、制御部１７０が不図示の搬送装置を制御してデバイス製造用基板を搬出する。

さらに、本実施形態の方法を用いたインプリント方法によれば、型Ｍと未硬化のインプリント材Ｒとの接触時間を短くすることができる。図５は、型Ｍと未硬化のインプリント材Ｒとの接触時間について従来のインプリント方法と本実施形態の方法を用いたインプリント方法とを比較した図である。アライメントマークを照明する最適条件は、型Ｍと未硬化のインプリント材Ｒとを接触させた状態でなければ求めることが困難である。従来は、図５で示すように、最適条件の導出とダイバイダイアライメントとを連続して行っていた。これに対し、本実施形態では、最適条件の導出を、調整用基板を用いて予め行っているため、従来と比べ、最適条件の導出に必要だった時間分、接触時間を短くすることができる。

接触時間が長くなると、基板Ｗ（インプリント材Ｒ）と型Ｍとの間の摩擦力が強くなり、ダイバイダイアライメントを行う際に型Ｍが変形してしまうことがある。本実施形態のマークの検出方法を用いたインプリント方法によれば、このような不具合も抑えることでできる。

（物品の製造方法）
物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、上述した方法を用いたインプリント装置により、基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターンを形成する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを形成された基板をエッチングする工程を含みうる。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりにパターンを形成された基板を加工する他の処理を含みうる。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ず、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。

１００ インプリント装置
１１０ 型保持部
１２０ 照射部
１３０ 基板保持部
１４０ 型変形部
１５０ ディスペンサ
１６０ アライメント計測部
１７０ 制御部１７０
Ｍ 型
Ｗ 基板

Claims (11)

1. 型を用いて基板の上に供給されたインプリント材にパターンを形成する際に、前記型に形成された型側マークおよび前記基板に形成された基板側マークを検出する方法であって、
   前記型側マークおよび、第１の基板に形成された第１の基板側マークを検出するための、前記型側マークおよび前記第１の基板側マークを照明する照明条件を取得し、
   前記照明条件を用いて前記型側マークおよび、前記第１の基板とは異なる第２の基板に形成された第２の基板側マークを照明し、
   前記型側マークおよび前記第２の基板側マークの検出結果に基づいて、前記型側マークと前記第２の基板側マークとの相対位置を求める、
   ことを特徴とするマークを検出する方法。
2. 前記検出は、前記型と前記インプリント材とを接触させた状態で行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記相対位置は、前記インプリント材を硬化させる前に求めることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第１の基板側マークは、前記第１の基板上の複数のショット領域ごとに形成され、
   前記照明条件は、前記複数のショット領域ごとに求められることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の方法。
5. 前記相対位置は、前記第１の基板上の複数のショット領域に対応した前記第２の基板上の複数のショット領域ごとに求めることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記第１の基板側マークおよび前記第２の基板側マークは、形状および前記照明される照明光の反射特性が同一になるように、それぞれ前記第１の基板および前記第２の基板に形成されることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の方法。
7. 前記第１の基板および前記第２の基板は、同一のロットから選択されることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の方法。
8. 前記照明条件は、前記照明される照明光の光量、波長および形状のうちいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の方法。
9. 請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
10. 型を用いて基板の上に供給されたインプリント材にパターンを形成するインプリント装置であって、
    前記型および前記基板の相対位置を計測する計測部と、
    前記相対位置を調整する機構と、
    前記計測部および前記機構を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、
    前記型に形成された型側マークおよび、第１の基板に形成された第１の基板側マークを検出するための、前記型側マークおよび前記第１の基板側マークを照明する照明条件を取得し、
    前記照明条件を用いて前記型側マークおよび、前記第１の基板とは異なる第２の基板に形成された第２の基板側マークを照明するように前記計測部を制御し、
    前記型側マークおよび前記第２の基板側マークの検出結果に基づいて、前記機構を制御する、
    ことを特徴とするインプリント装置。
11. 請求項１０に記載のインプリント装置を用いてパターン形成を基板上に行う工程と、
    前記工程で前記パターン形成を行わ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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