JP6550178B2 - インプリント方法、インプリント装置および物品の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、インプリント方法、インプリント装置および物品の製造方法に関する。
モールドに形成されたパターンを基板上に転写するインプリント技術が、リソグラフィ技術の1つとして注目されている。インプリント技術を用いたインプリント装置は、微細な凹凸のパターンが形成されたパターン面を含むモールドを基板上に供給されたインプリント材(樹脂)に接触させる。モールドと樹脂とを接触させる際、パターンの凹部に気泡が残存していると基板上に転写されたパターンに欠損が生じてしまうことがある。そのため、インプリント装置では、モールドを樹脂に接触させる際、パターン面を基板に向けて撓んだ凸形状に変形して樹脂に接触させ、パターンの凹部に気泡が残存することを抑制している(特許文献1参照)。
一方で、インプリント装置において、基板上に形成されたショット領域にモールドのパターンを精度よく転写することも求められている。そこで、モールドのパターンをショット領域に転写する際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採用したインプリント装置が提案されている(特許文献2参照)。ダイバイダイアライメント方式とは、基板上のショット領域ごとに、ショット領域に形成されたマークとモールドに形成されたマークとを光学的に検出して、基板とモールドとの相対位置のずれを補正するアライメント方式である。
モールドに形成されたパターン全体が基板上の樹脂に接触すると、パターン面の変形(凸形状の変形)が小さくなる。このような状態でモールドと基板とのアライメントを行うと、せん断力が発生するためモールドと基板との相対位置を変更しづらく、アライメントに相応の時間がかかってしまいうる。したがって、モールドのパターン全体が樹脂に接触する前、即ち、パターン面が変形した状態においてもモールドと基板とのアライメントを行うことが望まれる。しかしながら、モールドのパターン面が変形した状態では、変形させる前と比較してモールドに形成されたマークの位置が変わってしまうため、アライメントを精度よく行うことが困難であった。
そこで、本発明は、モールドと基板とのアライメントを精度よく行う上で有利な技術を提供することを例示的目的とする。
本発明の1つの側面は、パターンとマークとが形成されたパターン面を有するモールドを用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント方法に係り、前記インプリント方法は、前記パターン面の少なくとも一部が前記基板に対して非平行な状態になるように前記モールドを制御する工程と、前記状態において、前記モールド上の第1マークとそれに対応する前記基板上の第2マークとの相対位置を検出する工程と、前記相対位置と、前記パターン面の前記少なくとも一部が前記基板に対して非平行であることに起因して前記第1マークが前記基板の面と平行な方向にシフトする量とに基づいて、前記状態で前記モールドと前記基板との位置合わせを行う工程と、を含む。
本発明によれば、例えば、モールドと基板とのアライメントを精度よく行う上で有利な技術を提供することができる。
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。
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態のインプリント装置100について、図1を参照しながら説明する。インプリント装置100は、微細な凹凸のパターンが形成されたモールドを基板上のインプリント材(樹脂)に接触させ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工程によって基板上にパターンを転写するインプリント処理を行う。また、インプリント装置100は、基板上に形成されたショット領域ごとにモールドとのアライメント(ダイバイダイアライメント)を行い、上述したインプリント処理を行う。
本発明の第1実施形態のインプリント装置100について、図1を参照しながら説明する。インプリント装置100は、微細な凹凸のパターンが形成されたモールドを基板上のインプリント材(樹脂)に接触させ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工程によって基板上にパターンを転写するインプリント処理を行う。また、インプリント装置100は、基板上に形成されたショット領域ごとにモールドとのアライメント(ダイバイダイアライメント)を行い、上述したインプリント処理を行う。
現在実用化されているインプリント装置においては、熱サイクル法と光硬化法とが適用されている。熱サイクル法では、インプリント材として熱可塑性樹脂が基板上に供給(塗布)される。そして、当該熱可塑性樹脂をガラス転移温度以上の温度に加熱し、樹脂の流動性を高めた状態で当該樹脂を介して基板にモールドを接触させ、冷却した後に樹脂からモールドを剥離することで基板上にパターンを形成することができる。一方で、光硬化法では、インプリント材として紫外線硬化樹脂が基板上に供給される。そして、当該紫外線硬化樹脂を介して基板にモールドを接触させた状態で当該樹脂に紫外線を照射し、紫外線の照射により当該樹脂が硬化した後、樹脂からモールドを剥離することで基板上にパターンを形成することができる。熱サイクル法では、温度制御による転写時間の増大と温度変化による寸法精度の低下といった問題が生じてしまう。その一方で、光硬化法では、そのような問題が生じないため、現時点では、光硬化法がナノスケールの半導体デバイスなどの量産において有利であり、当該光硬化法がインプリント装置に適用されている。第1実施形態のインプリント装置100は、基板上に紫外線硬化樹脂を塗布し、当該樹脂に紫外線を照射する光硬化法を適用している。
図1は、第1実施形態のインプリント装置100を示す概略図である。第1実施形態のインプリント装置100は、モールド3を保持するインプリントヘッド4と、基板2を保持する基板ステージ1と、基板上に供給された紫外線硬化樹脂(以下、樹脂)を硬化させる紫外線を射出する光源8とを含む。また、インプリント装置100は、モールドの側面に力(第2の力)を加えるアクチュエータ10と、モールド上のマーク7と基板上のマーク6とを検出する複数の検出部5(スコープ)と、モールド3を変形させる変形部11と、制御部12とを含む。制御部12は、CPUやメモリを含み、インプリント装置100の全体(インプリント装置100の各部)を制御する。即ち、制御部12は、モールド3と基板2とのアライメント(位置合わせ)を制御するとともに、インプリント装置100におけるインプリント処理を制御する。
モールド3は、通常、石英など紫外線を透過させることができる材料で作製される。モールド3の基板側の面(パターン面3a)の一部には、基板上の樹脂に転写される凹凸のパターン7aと、基板2とのアライメントを行うためのマーク7bとを含むパターン部3bが形成されている。また、モールド3のパターン面と反対側の面には、パターン部3b付近の厚みが薄くなるように掘り込まれた凹部3cが形成されている。このように、パターン部3b付近を薄くすることで、後述する気室13に圧力を加えたときにモールド3(パターン面3a)が変形しやすい状態にしている。基板2は、例えば、単結晶シリコン基板などが用いられる。基板2の上面(被処理面)には、樹脂が塗布され、基板2に塗布された樹脂とモールドとが接触する。樹脂とモールド3(パターン部3b)とが接触した状態で紫外線を照射することによって当該樹脂を硬化させ、硬化した樹脂からモールド3を剥離することによって樹脂にモールド3のパターンを転写することができる。
インプリントヘッド4は、真空吸着力や静電力などによりモールド3を保持する。インプリントヘッド4には、モールド3と接触する面に凹部4aが形成されており、インプリントヘッド4の凹部4aは、モールド3により覆われてほぼ密閉された空間となる。インプリントヘッド4の凹部4aとモールド3の凹部3cとによって規定される空間を、以下では気室13と呼ぶ。気室13は、配管を介して変形部11に接続されている。変形部11は、気室13に圧縮空気を供給する供給源と気室13を真空にする真空源とを切り換えるための切換え弁やサーボバルブなどの圧力調整器を含む。気室13への圧力は、供給源や途中の経路並びに気室13内等の圧力センサーを構成して計測してもよい。また、供給源自体が加えている圧力でもよい。
この変形部11によってインプリント処理時に、例えば、モールド3を基板上の樹脂に接触させる時(押印時)に気室の圧力を上げるように気室13の圧力を制御する。これにより、図2に示すように、パターン面3aが基板2に向けて撓んだ凸形状になるようにモールド3に力を加え、モールド3を変形させることができる。図2は、パターン面3aが基板2に向けて撓んだ凸形状に変形したときのモールド3を示す断面図である。このようにモールド3を変形させて基板上の樹脂に接触させると、モールド3のパターン面3aがその中心部から外側に向かってパターンが樹脂に接触していく。そのため、モールド3のパターン7aに気泡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、基板上に転写されるパターンの欠損を防止することができる。ここで、変形部11は、モールド3と基板上の樹脂とがパターン面3aの中心部から外側に向かって徐々に接触していくにつれて気室13の圧力を徐々に下げていく。即ち、パターン面3aが基板上の樹脂に徐々に接触していくにつれてモールド3に加えられる力が徐々に弱められる。これにより、パターン部3bの全体(モールド3のパターン全体)が基板上の樹脂に接触した際にはパターン面3aの変形が小さくなり、パターン面3aをほぼ平坦な状態にすることができる。また、変形部11は、モールド3を硬化した樹脂から剥離する際には、気室13の圧力を徐々に上げていく。これにより、モールド3のパターン面3aがその外側から中心部に向かって樹脂から徐々に剥離されるため、基板上に転写されるパターンの欠損を防止することができる。
検出部5は、インプリントヘッド4の凹部4a内に複数配置されており、樹脂を硬化させるための紫外線が遮られることを防ぐために傾けられている。各検出部5は、基板上のショット領域に形成されたマーク6(以下、基板上のマーク6)と、モールド3に形成されたマーク7b(以下、モールド上のマーク7b)とを検出する。そして、制御部12は、各検出部5からの検出結果を用いてモールド3と基板2との相対位置を求め、基板ステージ1やインプリントヘッド4を移動させ、モールド上のマーク7bと基板上のマーク6とが重なり合うようにアライメントを行う。このとき、モールド3のパターン部3bと基板上のショット領域との間に形状差が生じ、モールド上のマーク7bと基板上のマーク6とが重ならない場合がある。この場合、制御部12は、例えば圧電素子などのアクチュエータ10を用いてモールド3の側面から力を加え、モールド3のパターン部3bが当該ショット領域に重なるようにモールド3のパターン面3a(パターン部3b)の形状差を変更する。これにより、基板上のショット領域にモールド3のパターン部3bを精度よく重ね合わせてインプリント処理を行うことができる。モールド3のパターン部3bと基板上のショット領域との形状差は、倍率や歪み、台形形状、平行四辺形形状などを含む。
ここで、モールド上のマーク7bと基板上のマーク6とを検出部5により検出し相対位置を求める方法について、図3および図4を参照しながら説明する。まず、モールド上のマーク7bおよび基板上のマーク6について、図3を参照しながら説明する。図3(a)はモールド上のマーク7bを示し、図3(b)は基板上のマーク6を示し、図3(c)および(d)はモールド上のマーク7bと基板上のマーク6とを重ね合わせた結果を示す。図3(a)および図3(b)に示すように、モールド上のマーク7bおよび基板上のマーク6は、互いに異なるピッチを有する格子パターンを構成している。そのため、モールド上のマーク7bと基板上のマーク6とを重ね合わせると、図3(c)に示すように、それらのピッチ差に応じて明るい部分と暗い部分とが交互に配列したモアレ模様を生じさせることができる。モアレ模様は、2つの格子パターン(モールド上のマーク7b、および基板上のマーク6)の相対位置の変化に応じて明るい部分と暗い部分との位置が変化する。例えば、モールド上のマーク7bと基板上のマーク6とを相対的にX方向にずらすと、図3(c)に示されるモアレ模様は、図3(d)に示されるモアレ模様に変化する。モアレ模様の変化は、モールド上のマーク7bと基板上のマーク6との相対位置の差を拡大して投影しているため、検出部5においてモールド上のマーク7bと基板上のマーク6との相対位置を精度よく検出することができる。ここで、第1実施形態では、モールド上のマーク7bと基板上のマーク6との相対位置は、それらを重ね合わせることにより生じるモアレ模様を用いて検出部5により検出されるが、それに限られるものではない。例えば、Box in Boxマークを用いるなど、モールド上のマーク7bと基板上のマーク6とを検出部5によって検出できればよい。
次に、複数の検出部5の配置について、図4を参照しながら説明する。図4は、基板上のマーク6と複数の検出部5との位置関係をZ方向から見たときの図である。基板上のショット領域2aは、複数のチップ領域2b(図4では6つ)を含み、ショット領域2aの四隅にはX方向検出用マーク6xとY方向検出用マーク6yとがそれぞれ形成されている。X方向検出用マーク6xは、図3(a)に示すように、格子パターンがX方向に沿って配列したマーク6であり、Y方向検出用マーク6yは、図3(a)に示すマーク6を90度回転させたように、格子パターンがY方向に沿って配列したマークである。ここで、モールド上のマーク7bは、図3(b)を用いて説明したように、基板上のマーク6とはピッチの異なる格子パターンで構成されており、基板上のマーク6の位置と対応するモールド上の位置に配置されている。複数の検出部5は、それぞれが基板上(ショット領域上)の1つのマーク6(6xまたは6y)を当該マーク6に対応するモールド上のマーク7bを介して観察(検出)するように配置されている。検出部5の検出結果から、基板上のマーク6とモールド上のマーク7bとの相対位置が求められる。例えば、検出部5−1、2、5および6は、基板上のX方向検出用マーク6xと当該マーク6xに対応するモールド上のマーク7bとを検出する。検出部5−3、4、7および8は、基板上のY方向検出用マーク6yと当該マーク6yに対応するモールド上のマーク7bとを検出する。
このように複数の検出部5を用いてショット領域2aの四隅に形成されたマーク6と、モールド上のマーク7bとを検出し、検出結果からショット領域2aとモールド3のパターン部3bとの相対位置を求めることができる。そして、制御部12は、複数の検出部5によりそれぞれ検出された当該相対位置に基づいて、ショット領域2aとモールド3のパターン部3bとが重なり合うようにアライメントを制御する。また、複数の検出部5における検出結果から、ショット領域2aとモールド3のパターン部3bとの間における相対的な形状差(倍率、台形や平行四辺形への変形、ねじれなど)を検出することもできる。例えば、複数の検出部5において、モールド上のマーク7bが基板上のマーク6より外側に向かって同じ量だけずれていると検出された場合、ショット領域2aとモールド3のパターン部3bとの間では倍率差が生じていることとなる。このような倍率差が生じている場合、アクチュエータ10によってモールド3の側面から力を加えることにより、モールド上のマーク7bを基板上のマーク6に重ね合わせることができる。
上述のように構成されたインプリント装置100において、ショット領域2aとモールド3のパターン部3bとのアライメントを、パターン部3bの全体が基板上の樹脂に接触した状態で行う場合を想定する。この場合では、モールド3のパターン面3aと基板上の樹脂との接触面積が大きいため、それらの間においてせん断応力が大きくなってしまう。特に、インプリント処理では、接触面積の大きさに加えて、樹脂の厚みがnmオーダーと薄いため、せん断応力はさらに大きくなってしまう。即ち、パターン部3bの全体が基板上の樹脂に接触した状態では、パターン面3aと基板上の樹脂との間におけるせん断応力によってモールド3と基板2との相対位置を変更しづらく、モールド3と基板2とのアライメントに相応の時間が掛ってしまう。そのため、モールド3と基板2とのアライメントに要する時間がモールド3のパターン7aへの樹脂の充填が完了するまでの時間より長くかかってしまい、インプリント装置のスループットが低下してしまうことがあった。したがって、インプリント装置100には、モールド3と基板2とを近づけている状態のとき、即ち、パターン面3aを基板2に向けて撓んだ凸形状に変形している状態のときにもモールド3と基板2とのアライメントを行うことが望まれる。
しかしながら、モールド3が変形している状態では、その変形に応じてモールド上のマーク7bの位置が基板面(XY面)と平行な方向にシフトしてしまうため、モールド3と基板2とのアライメントを精度よく行うことが困難となっていた。例えば、図5に、モールド3が基板上の樹脂に接触する前後におけるモールド3のパターン面3a(パターン部3b)の断面の形状を示す。図5(a)は、モールド3が基板上の樹脂に接触する前、即ち、パターン面3aを基板2に向けて撓んだ凸形状に変形している状態における当該パターン面3aの断面の形状を示す。また、図5(b)は、モールド3のパターン部3b全体が基板上の樹脂に接触している状態、即ち、パターン面3aの変形が小さい状態(パターン面3aがほぼ平坦である状態)における当該パターン面3aの断面の形状を示す。図5に示すように、パターン面3aが変形している状態(図5(a))では、パターン面3aがほぼ平坦な状態(図5(b))と比較して、モールド上のマーク7bが基板面と平行な方向(−X方向)にシフトしていることがわかる。即ち、モールド3のパターン面3aと基板面(マークが形成されている面)とが平行であれば、マーク7bのシフトは生じない。つまり、モールド3のパターン面3aと基板面とが平行な状態で検出されるモールド上のマーク7bと基板上のマーク6との相対位置と、非平行な状態で検出されるモールド上のマーク7bと基板上のマーク6との相対位置とが異なってしまう。そこで、第1実施形態のインプリント装置100では、パターン面3aを凸形状に変形している状態において、パターン面3aの変形によってモールド上のマーク7bが基板面と平行な方向にシフトする量を示すシフト量を取得する取得部を含む。そして、インプリント装置100は、パターン面3aを凸形状に変形している状態において、取得部により取得されたシフト量を考慮してモールド3と基板2とのアライメントを行う。ここで、第1実施形態では、制御部12は取得部を含むように構成されており、制御部12が当該シフト量を取得する機能を有するものとして説明するが、それに限定されるものではなく、制御部12と取得部とを別々のものとして構成もよい。
第1実施形態のインプリント装置100におけるインプリント処理について、図6を参照しながら説明する。図6は、第1実施形態のインプリント装置100におけるインプリント処理を示すフローチャートである。図6に示すインプリント処理は、図1に示した制御部12が有する記憶部に格納されているプログラムを実行することで実施される。また、制御部12が有する処理部は、記憶部に格納されたプログラムを処理する。本発明のインプリント処理は、制御部12の記憶部に格納されたプログラムに従って実行される。
S71では、制御部12は、基準プレート9のマーク9aがモールド上のマーク7bの下方に配置されるように、即ち、モールド上のマーク7bと基準プレート9のマーク9aが検出部5において重なり合って見えるように基板ステージ1の移動を制御する。この段階では、モールド3のパターン面3aは変形していない状態である。基準プレート9は、例えば図1に示すように、基板2を保持する基板ステージ1上に配置されている。また、S71では、モールド上のマーク7bと基準プレート9のマーク9aとが検出部5の計測範囲(例えば、焦点深度)内に含まれている必要がある。そのため、制御部12は、インプリントヘッド4または基板ステージ1のZ方向における移動を制御して、モールド3と基準プレート9との間のZ方向における相対位置を調整してもよい。
S72では、制御部12は、モールド3に加えられる力を変更しながらシフト量を検出部5により検出し、モールド3に加えられる力とシフト量との対応関係を表す情報を得る。例えば、制御部12は、モールドに加えられる力として、気室13の圧力を変更するように変形部11を制御する。これによりモールド3のパターン面3aを基板2に向けて撓んだ凸形状に変形させることができる。このとき、基準プレート9のマーク9aの位置が基準位置となり、パターン面3を変形させた状態におけるモールド上のマーク7bの位置と当該基準位置との差がシフト量となる。したがって、気室13の圧力を変更して、その際におけるモールド上のマーク7bと基準プレート9のマーク9aとの位置の差をシフト量として検出部5により検出(計測)する工程を繰り返す。これにより、図7に示すように、気室13の圧力とシフト量との対応関係を取得することができる。図7では、4つの計測値が1次関数で近似されており、その近似された1次関数が、モールドに加えられる力とシフト量との対応関係を表す情報として制御部12に記憶される。ここで、図7では、複数の計測点を1次関数で近似したが、それに限られるものではなく、例えば、モールド3の保持方法やモールド3に力を加える方法などに応じて、1次関数ではなく、2次以上の関数や多項式などによって近似してもよい。また、図7は、モールド上の1つのマーク7bにおいて求められた気室13の圧力とシフト量との対応関係を示している。そのため、図7に示すような当該対応関係は、モールド上のマーク7bごとに取得されうる。
第1実施形態のインプリント装置100では、基準プレート9を用い、モールド上のマーク7bと基準プレート9のマーク9aとの差をシフト量として取得したが、それに限られるものではなく、基準プレート9を用いずにシフト量を取得してもよい。例えば、制御部12は、モールド3のパターン面3aが変形していない状態で検出されたモールド上のマーク7bの位置を基準位置として記憶しておく。そして、制御部12は、モールド3のパターン面3aが変形した状態において検出されたモールド上のマーク7bの位置と制御部12に記憶された基準位置との差をシフト量とすることができる。また、基板上のマーク6を用いてシフト量を取得してもよい。例えば、制御部12は、モールド上のマーク7bと基板上のマーク6とが検出部5において重なり合って見えるように(モールド上のマーク7bと基板上のマーク6とが一致するように)、モールド上のマーク7bを基板上のマーク6の下方に配置する。このとき、複数の検出部5のうち、モールド上のマーク7bと基板上のマーク6とが重なり合って見えない検出部5が生じてしまう場合がある。この場合は、モールド3のパターン部3bと基板上のショット領域との間に形状差が生じていることとなる。そのため、上述したアクチュエータ10によってモールド3の側面から力を加えて、モールド上の全てのマーク7bが、それぞれに対応する基板上のマーク6に重なり合うようにモールド3のパターン面3aにおける形状差を補正してもよい。これにより、モールド3のパターン面3aが基板に向けて撓んだ凸形状に変形していない状態において、モールド上の全てのマーク7bを基板上のマーク6にそれぞれ重ね合わすことができ、そのときの基板上のマーク6の位置を基準位置とすることができる。そして、モールド3のパターン面3aが変形した状態で検出されたモールド上のマーク7bの位置と基準位置との差をシフト量とすることができる。
S73では、制御部12は、インプリント処理を行う対象となる基板上のショット領域2aがモールド3のパターン部3bの下に配置されるように基板ステージ1を制御する。S73では、パターン面3aは凸形状に変形していない状態であるため、この工程においてモールド3のパターン部3bとショット領域との間の形状差を補正しておくと、後の工程においてモールドとショット領域とのアライメントが容易となる。そのため、S73では、上述したアクチュエータ10によってモールドの側面から力を加えて、モールド上の全てのマークが、それぞれに対応する基板上のマーク6に重なり合うようにモールド3のパターン面3aにおける形状差を補正してもよい。
S74では、制御部12は、気室13に圧力を加えるように変形部11を制御し、モールド3のパターン面3aを凸形状に変形させる。S75では、制御部12は、モールド3のパターン面3aが凸形状に変形した状態で、インプリントヘッド4を降下させる。即ち、制御部12は、インプリントヘッド4を−Z方向に移動させて、モールド3と基板2との間の距離を小さくしていく。第1実施形態のインプリント装置100では、モールド3と基板2との間の距離を小さくする方法として、インプリントヘッド4を−Z方向に移動させているが、それに限られるものではない。例えば、基板ステージ1を+Z方向に移動させてもよいし、インプリントヘッド4および基板ステージ1の両方を移動させてもよい。
S76では、制御部12は、モールド上のマーク7bと基板上のマーク6とを検出するように検出部5を制御する。S77では、制御部12は、S72において得たモールド3に加えられる力とシフト量との対応関係を表す情報から、モールド3に加えられる力に応じたシフト量を取得する。上述したように当該情報は、例えば1次関数として制御部12に記憶されている。そのため、制御部12は、モールド3に加えられる力(気室13の圧力)を変形部11から取得し、制御部12に記憶された情報(1次関数)を用いて、その圧力に応じたシフト量を計算することができる。
S78では、制御部12は、パターン面が変形した状態で、S76において検出部5により検出された検出結果から求めた相対位置と、S77において取得したシフト量とを用いてモールド3とショット領域2aとのアライメントを行う。S79では、制御部12は、モールド3のパターン部3b全体が基板上の樹脂に接触したか否か、即ち、モールド3のパターン面3aの変形が小さくなり、シフト量が小さくなった状態か否かを判断する。S79においてパターン部3bの全体が接触していないと判断された場合は、S76に戻り、モールド3とショット領域2aとをアライメントする工程(S76〜S78)を繰り返す。これにより、モールド3のパターン面3aが凸形状に変形している状態、かつパターン部3bの全体が基板上の樹脂に接触していない状態(パターン部3bの一部のみが樹脂に接触している状態)でアライメントを繰り返すことができる。また、上述したように、パターン部3bの一部が基板上の樹脂に接触してからパターン部3bの全体が当該樹脂に接触するまでの間、即ち、モールドと樹脂とが徐々に接触していく過程においては、気室13の圧力を変えるためシフト量も変化していく。このような過程においても、S79においてアライメントを繰り返すことにより、モールド3に加えられる力に応じたシフト量を当該情報から逐次的に取得してアライメントを行うことができる。一方で、S79においてパターン部3bの全体が接触したと判断された場合は、S80に進む。
S80では、制御部12は、モールド3のパターン部3bの全体と基板上の樹脂とが接触した状態で、モールド3とショット領域2aとのアライメントを行う。上述したように、モールド3のパターン部3bの全体と基板上の樹脂とが接触した状態では、せん断応力によりモールド3と基板2との相対位置を変更することが難しい。第1実施形態のインプリント装置100では、モールド3のパターン面3aと基板上の樹脂とが接触する前に、パターン面3aが凸形状に変形している状態でモールド3とショット領域2aとのアライメントを行うことができる。そのため、第1実施形態のインプリント装置100では、モールド3のパターン部3bの全体が基板上の樹脂に接触した状態においては、モールド3とショット領域2aとのアライメントの微調整を行うだけでよい。即ち、モールド3のパターン部3bの全体と基板上の樹脂とが接触した状態でのアライメントに要する時間を短縮することができる。したがって、モールド3とショット領域とのアライメントを、モールドのパターンへの樹脂の充填が完了する前に終わらせることができる。
S81では、制御部12は、モールド3のパターン7aへの樹脂の充填が完了したか否かを判断する。モールド3のパターン7aへの樹脂の充填が完了していない場合は待機し(S81を繰り返す)、モールド3のパターン7aへの樹脂の充填が完了した場合はS82に進む。S82では、制御部12は、基板上の樹脂に紫外線を照射するように光源8を制御する。S83では、制御部12は、紫外線の照射により硬化した基板上の樹脂からモールド3を剥離するようにインプリントヘッド4を+Z方向に移動させる。これにより、モールド3のパターン7aを基板上の樹脂に転写することができる。第1実施形態のインプリント装置100では、インプリントヘッド4を+Z方向に移動させているが、それに限られるものではない。例えば、基板ステージ1を−Z方向に移動させてもよいし、インプリントヘッド4および基板ステージ1の両方を移動させてもよい。
上述したように、第1実施形態のインプリント装置100は、モールド3のパターン面3aが変形している状態において、モールド3の変形によって生じるシフト量を考慮してモールド3と基板とのアライメントを行う。これにより、モールド3のパターン部3bの全体が基板上の樹脂に接触する前においてもアライメントを精度よく行うことができる。そのため、モールド3のパターン部3bの全体が基板上の樹脂に接触している状態においては、モールド3と基板2とのアライメントの微調整を行うだけでよい。したがって、モールド3のパターン部3bの全体と基板上の樹脂とが接触した状態でのアライメントに要する時間を短縮することができる。
ここで、第1実施形態のインプリント装置100は、モールド3に加えられる力を変更しながらシフト量を検出部5により検出し、モールド3に加えられる力とシフト量との対応関係を表す情報を取得したが、それに限られるものではない。例えば、インプリント装置100は、モールド3のパターン面3aの変形量を直接計測する計測部を含んでもよい。このように計測部を含むインプリント装置100は、モールド3に加えられる力を変更しながら、パターン面3aの変形量を当該計測部により計測し、シフト量を検出部5により検出する。そして、インプリント装置100は、パターン面3aの変形量とシフト量との対応関係を示す情報を取得する。この場合では、S77において、制御部12は、モールド3のパターン面3aの変形量を計測部から取得し、取得した変形量に応じたシフト量を、パターン面3aの変形量とシフト量との対応関係を示す情報を用いて計算することができる。計測部としては、例えば、モールド3のパターン面3aと基板2との距離を光を用いて計測するギャップ計測機構を用いることができる。このギャップ計測機構は、計測用光源から射出された光を基板に照射する。このとき、計測用光源から射出された光は、モールドを透過して基板を照射する。モールドと樹脂と基板とで干渉された干渉光を撮像素子で観察することにより、パターン面3aと基板2との距離を計測することができる。
また、本実施形態では、モールド3を凸形状に変形させているが、それに限られるものではなく、例えば、基板2を凸形状に変形させてもよい。このように基板2を凸形状に変形させた場合であっても、同様の効果を得ることができる。
さらに、本実施形態では、モールド3を凸形状に変形させた場合に生じるモールド上のマーク7bのシフトについて説明したが、本発明は、モールド3を凸形状に変形させた場合に限られるものではない。例えば、モールド3のパターン面3aと基板面とが非平行な状態であればモールド上のマーク7bのシフトが生じうる。例えば、図8に示すように、パターン部3bをその端部から基板上の樹脂14に徐々に接触させることができるようにモールド3を基板2に対して相対的に傾けた場合に、モールド3のパターン面3aと基板面とが非平行な状態になる。図8(a)は、モールド3と基板上の樹脂14とが接触する前の状態、即ち、モールド3を傾けた状態(パターン面3aと基板面とが非平行な状態)におけるモールド3と基板2とを示す断面図である。図8(b)は、モールド3と基板上の樹脂14とが接触した後の状態、即ち、パターン面3aと基板面とがほぼ平行である状態におけるモールド3と基板2とを示す断面図である。このように、モールド3を傾けると、そのモールド3の傾きに応じてモールド上のマーク7bの位置が基板面と平行な方向にシフトしうる。即ち、モールド上のマーク7bの位置が基板上のマーク6に対してシフトしうる。この場合も、上述したモールド3を凸形状に変形させた(撓ませた)場合と同様に、予めモールド3の傾きとモールド上のマーク7bの位置のシフト量との関係を求めておく。そして、モールド3を基板2に対して相対的に傾けた状態において、モールド3の傾きによって生じるシフト量を考慮してモールド3と基板とのアライメントを行う。これにより、モールド3のパターン部3bの全体が基板上の樹脂14に接触する前においてもアライメントを精度よく行うことができる。
<物品の製造方法の実施形態>
本発明の実施形態にかけ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、基板に塗布された樹脂に上記のインプリント装置およびインプリント方法を用いてモールドの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。
本発明の実施形態にかけ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、基板に塗布された樹脂に上記のインプリント装置およびインプリント方法を用いてモールドの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。
2:基板、3:モールド、4:インプリントヘッド、5:検出部、11:変形部、12:制御部
Claims (12)
- パターンとマークとが形成されたパターン面を有するモールドを用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント方法であって、
前記パターン面の少なくとも一部が前記基板に対して非平行な状態になるように前記モールドを制御する工程と、
前記状態において、前記モールド上の第1マークとそれに対応する前記基板上の第2マークとの相対位置を検出する工程と、
前記相対位置と、前記パターン面の前記少なくとも一部が前記基板に対して非平行であることに起因して前記第1マークが前記基板の面と平行な方向にシフトする量とに基づいて、前記状態で前記モールドと前記基板との位置合わせを行う工程と、
を含む、ことを特徴とするインプリント方法。 - 前記モールドを制御する工程では、前記パターン面の一部と前記基板上のインプリント材とが接触するように、前記パターン面の前記少なくとも一部を前記基板に対して非平行にさせることを特徴とする請求項1に記載のインプリント方法。
- 前記モールドを制御する工程では、前記パターン面を前記基板に向けて撓んだ凸形状に変形させることにより、前記パターン面の前記少なくとも一部を前記基板に対して非平行にさせ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。
- 前記モールドを制御する工程では、前記パターン面を前記基板に対して傾けることにより、前記パターン面を前記基板に対して非平行にさせ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。
- 前記パターン面の前記少なくとも一部が前記基板に対して非平行であることに起因して前記モールド上の前記第1マークが前記基板の前記面と平行な方向にシフトする量を示すシフト量を求める工程を更に含むことを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか1項に記載のインプリント方法。
- 前記シフト量を求める工程では、前記パターン面を前記基板に対して非平行にさせることなく、前記モールドの側面に力を加えて前記パターン面を変形させた状態における前記モールド上のマークの位置を基準位置とし、前記パターン面の前記少なくとも一部を前記基板に対して非平行にさせることによって前記方向にシフトした前記モールド上のマークの位置と前記基準位置との差を前記シフト量とする、ことを特徴とする請求項5に記載のインプリント方法。
- 前記パターン面の前記少なくとも一部を前記基板に対して非平行にさせる量と、前記モールド上のマークが前記方向にシフトする量との対応関係を表す情報を生成する工程を更に含み、
前記シフト量を求める工程では、前記情報と前記パターン面の前記少なくとも一部を前記基板に対して非平行にさせる量とに基づいて前記シフト量を求める、ことを特徴とする請求項5又は6に記載のインプリント方法。 - 前記モールドと前記インプリント材とが接触していくにつれて前記パターン面を前記基板に対して平行にさせる、ことを特徴とする請求項1乃至7のうちいずれか1項に記載のインプリント方法。
- 前記相対位置を検出する工程、及び前記位置合わせを行う工程は、前記モールドが前記インプリント材に接触する前に行わ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項に記載のインプリント方法。
- 前記相対位置を検出する工程、及び前記位置合わせを行う工程は、前記モールドが前記インプリント材に接触してから前記モールドのパターン全体が当該インプリント材に接触するまでの間に行われる、ことを特徴とする請求項1乃至9のうちいずれか1項に記載のインプリント方法。
- パターンとマークとが形成されたパターン面を有するモールドを用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置であって、
前記モールドを保持し、前記パターン面の少なくとも一部が前記基板に対して非平行な状態に前記モールドを制御可能なモールド保持部と、
前記状態において、前記モールド上の第1マークとそれに対応する前記基板上の第2マークとを検出する検出部と、
前記パターン面の前記少なくとも一部が前記基板に対して非平行であることに起因して前記第1マークが前記基板の面と平行な方向にシフトする量を示すシフト量を取得する取得部と、
前記検出部の検出結果と前記シフト量とに基づいて前記モールドと前記基板との位置合わせを制御する制御部と、
を含む、ことを特徴とするインプリント装置。 - 請求項1乃至10のうちいずれか1項に記載のインプリント方法を用いて、基板上にインプリント材のパターンを形成する形成ステップと、
前記形成ステップで前記インプリント材のパターンが形成された前記基板を加工する加工ステップと、を有し、
前記加工ステップ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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