JP6555868B2 - パターン形成方法、および物品の製造方法 - Google Patents

パターン形成方法、および物品の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、パターン形成方法、および物品の製造方法に関する。
半導体デバイスなどの製造では、基板上に複数のパターン層を重ねて形成する工程が必要である。近年では、スループットや転写精度の観点から、基板上に複数のパターン層を形成する際に複数のリソグラフィ装置が使われうる。特許文献1には、複数のパターン層を互いに異なる露光装置を用いて基板上に重ねて形成する方法が提案されている。
露光装置では、マスクと基板とのアライメント方式としてグローバルアライメント方式が主流となっている。グローバルアライメント方式とは、基板上のサンプルショット領域に形成されたマークの位置を計測し、その計測値を統計処理して求めた指標を、基板上の全てのショット領域で共通に用いてアライメントを行うものである。グローバルアライメント方式では、複数の基板間においてショット領域の配列の再現性がよければ、露光条件が変わらない限り、当該複数の基板間において共通の指標(アライメント情報)を用いることができる。
特開平9−7919号公報
複数のパターン層のうち所定のパターン層を形成する際に、グローバルアライメント方式とは異なるアライメント方式が用いられることがある。例えば、基板上のインプリント材をモールドを用いて成形する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方式としてダイバイダイアライメント方式が主流である。ダイバイダイアライメント方式では、基板上の全てのショット領域で共通の指標を用いてアライメントを行うグローバルアライメント方式とは異なり、基板上のショット領域ごとにアライメントが行われる。したがって、ダイバイダイアライメント方式を採用したリソグラフィ装置(インプリント装置)を用いて複数のショット領域を基板上に形成した場合、ショット領域の配列が基板ごとに異なりうる。そのため、ダイバイダイアライメント方式を用いて形成されたパターン層の上に、グローバルアライメント方式を用いてパターン層を形成する場合では、複数の基板間において共通の指標(アライメント情報)を用いることが困難となりうる。
そこで、本発明は、基板上に複数のパターン層を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パターン形成方法は、ダイバイダイアライメント方式を採用する第1リソグラフィ装置と、グローバルアライメント方式を採用する第2リソグラフィ装置とを含む複数のリソグラフィ装置を用いて、基板上に複数のパターン層を重ねて形成するパターン形成方法であって、複数の基板間におけるアライメントマーク配置の再現性が前記第1リソグラフィ装置より高いリソグラフィ装置を用いて、前記基板上に複数のアライメントマーク形成するマーク形成工程と、前記第1リソグラフィ装置を用いて、前記複数のアライメントマークを対象としてダイバイダイアライメントを行い、それにより得られた第1アライメント情報に基づいて、前記基板上に最初のパターン層としての第1パターン層を形成する第1層形成工程と、前記第2リソグラフィ装置を用いて、前記第1層形成工程において前記第1リソグラフィ装置によりパターンがそれぞれ形成された前記第1パターン層の複数のショット領域を対象としてグローバルアライメントを行い、それにより得られた第2アライメント情報に基づいて、前記第1パターン層の上に第2パターン層を重ねて形成する第2層形成工程と、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、基板上に複数のパターン層を形成するために有利な技術を提供することができる。
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例を示す図である。 インプリント装置の構成を示す概略図である。 露光装置の構成を示す概略図である。 パターン形成方法を示すフローチャートである。 露光装置を用いて基板上に複数のマークを形成する工程を示す図である。 インプリント装置を用いて基板上に第1パターン層を形成する工程を示す図である。 変形部の構成を示す図である。 第1リソグラフィ装置によって基板上に形成された複数のショット領域の配列を示す図である。 露光装置を用いて基板上に複数のマークを形成する工程を示す図である。 インプリント装置を用いて基板上に第1パターン層を形成する工程を示す図である。
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。以下では、ダイバイダイアライメント方式を採用した第1リソグラフィ装置として例えばインプリント装置が用いられ、グローバルアライメント方式を採用した第2リソグラフィ装置としてインプリント装置とは異なる露光装置が用いられる例について説明する。そして、第1リソグラフィ装置により基板上に形成された複数のショット領域の各々は、第2リソグラフィ装置によって原版(マスク)のパターンをそれぞれ転写すべき複数の部分領域を含むものとする。即ち、第1リソグラフィ装置(インプリント装置)は、第2リソグラフィ装置によって原版のパターンをそれぞれ転写すべき複数の領域に対して一括にインプリント処理が行われる(所謂マルチエリアインプリント処理が行われる)。ここで、本発明は、第1リソグラフィ装置がマルチエリアインプリント処理を行う場合に限られず、例えば、第2リソグラフィ装置によって原版のパターンを転写すべき基板上の各領域に対して個々にインプリント処理を行う場合についても適用されうる。
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態に係るパターン形成方法について説明する。半導体デバイスなどの製造では、一般に、リソグラフィ装置を用いて基板上にパターン層を形成する工程を繰り返し、基板上に複数のパターン層が重ね合される。各パターン層は、リソグラフィ装置によってレジストパターンが設けられた基板に対してエッチングなどの処理を施すことにより形成されうる。近年では、複数のパターン層を基板上に形成する際、複数のリソグラフィ装置を使い、異なる種類のアライメント方式を用いて各パターン層を形成することがある。例えば、原版(マスク)のパターンを投影光学系を介して基板に転写する露光装置(第2リソグラフィ装置)では、マスクと基板とのアライメント方式としてグローバルアライメント方式を用いることが主流となっている。一方で、基板上に供給されたインプリント材を原版(モールド)を用いて成形するインプリント装置(第1リソグラフィ装置)では、モールドと基板と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用いることが主流となっている。
グローバルアライメント方式では、複数の基板間においてショット領域の配列の再現性が許容範囲内であれば、露光条件が変わらない限り、当該複数の基板間において共通のアライメント情報を用いることができる。アライメント情報とは、例えば、基板上におけるショット領域の配列情報や、ショット領域の形状の補正量に関する情報などを含みうる。しかしながら、ダイバイダイアライメント方式を採用したリソグラフィ装置(インプリント装置)によって基板上に複数のショット領域を形成した場合、ショット領域の配列が基板ごとに異なりうる。そのため、ダイバイダイアライメント方式を用いて形成されたパターン層の上にグローバルアライメント方式を用いてパターン層を形成する場合、複数の基板間において共通のアライメント情報を用いることが困難になりうる。
図1は、ダイバイダイアライメント方式を採用するインプリント装置で形成した第1パターン層の上に、グローバルアライメント方式を採用する露光装置によって第2パターン層を重ねて形成する例を示す図である。露光装置は、インプリント装置とは異なり、図1(a)に示すように、インプリント装置によって基板10に形成された各ショット領域mp21〜mp24における複数の部分領域13aのそれぞれに対し、マスク40bのパターン41を転写する。例えば、露光装置は、基板10に設けられたマーク(mx2、my2)の位置計測を行い、基板上におけるショット領域(部分領域)の配列情報(アライメント情報)を求める。そして、求めたアライメント情報に従ってマスク40bのパターン41を、基板上における複数の部分領域13a(ショット領域)の各々に転写していく。このようにして基板上における複数の部分領域13aの各々にマスク40bのパターン41を転写することができ、インプリント装置によって形成された第1パターン層の上に第2パターン層を重ねて形成することができる。ここで、マスク40bのパターン41と基板上の各部分領域13aとの間の形状差が生じている場合には、テスト基板にそれらのパターンを予め形成し、それらのパターン間の位置ずれや変形量を計測しておき、実際の露光時において当該形状差を補正するとよい。ここで、ショット領域は、インプリント装置を用いてパターン層にパターンを形成する場合、モールドに形成されたパターンの領域に対応する。一方で、インプリント装置とは異なる露光装置を用いてパターン層にパターンを形成する場合、マスクに形成されたパターンの領域に対応する。図1は、第1パターン層に形成されたショット領域(mp21〜mp24)と第2パターン層に形成されたショット領域(13a)とで大きさが異なる場合を示す図である。図1では、インプリント装置で形成されたショット領域(mp21〜mp24)の各々に、露光装置で形成されるショット領域(13a)が複数含まれている。
上述したように、グローバルアライメント方式を採用した露光装置では、複数の基板間においてショット領域(部分領域)の配列の再現性が許容範囲内であれば、露光条件が変わらない限り、複数の基板間において共通のアライメント情報を用いることができる。しかしながら、インプリント装置では基板上のショット領域ごとにアライメントが行われるため、インプリント装置によって複数のショット領域を基板上に形成した場合、ショット領域(部分領域)の配列が基板ごとに異なりうる。例えば、インプリント装置によって複数の基板10の各々に第1パターン層を形成する場合を想定する。このとき、ある基板10では複数のショット領域mp21〜mp24が図1(b)に示すように配列し、別の基板10では複数のショット領域mp21〜mp24が図1(c)に示すように配列しうる。そのため、複数の基板間におけるショット領域(部分領域)の配列の再現性が許容範囲に収まらず、複数の基板間において共通のアライメント情報を用いることが困難になりうる。このように、インプリント装置によって第1パターン層を形成したときにショット領域の配列が複数の基板間において異なることは、特に、パターンやマークが形成されていない基板上にインプリント処理を行って第1パターン層を形成する場合に顕著になる。これは、基板上に設けられた目印(例えばマーク)を基準としてモールドと基板10との位置合わせを行うことができないからである。
そこで、第1実施形態のパターン形成方法は、グローバルアライメント方式を採用したリソグラフィ装置によって基板上に形成された複数のマークの各々の位置に基づき、インプリント装置(第1リソグラフィ装置)によって第1パターン層を形成する。そして、インプリント装置によって基板上に形成された複数のショット領域(部分領域)を対象としてグローバルアライメント方式により求められたアライメント情報に従い、当該露光装置によって第1パターン層の上に第2パターン層を重ねて形成する。即ち、第1実施形態のパターン形成方法は、グローバルアライメント方式を採用した露光装置によって基板上に形成された複数のマークを基準として、インプリント装置によって第1パターン層を形成する。そして、第1パターン層の上に当該露光装置によって第2パターン層を形成する。ここで、複数のマークを形成するための露光装置は、第2パターン層を形成するための露光装置(第2リソグラフィ装置)であってもよい。
一般に、露光装置は、インプリント装置に比べて、基板10を保持する基板ステージの位置制御を精度よく行うことができるように構成されているため、パターンやマークが形成されていない基板10においても複数のマークを精度よく形成することができる。即ち、露光装置では、基板ステージの位置制御だけで基板上に複数のマークを形成したとしても、複数の基板間において再現性よく複数のマークを配置することができる。したがって、露光装置によって形成された複数のマークを基準としてインプリント装置によって第1パターン層を形成することにより、複数の基板間においてショット領域の配列の再現性を向上させることができる。その結果、露光装置によって第1パターン層の上に第2パターン層を形成する際に、複数の基板間において共通のアライメント情報を用いることができる。以下に、本実施形態のパターン形成方法について説明する。
[インプリント装置1の構成について]
まず、基板上に第1パターン層を形成するためのインプリント装置1の構成について、図2を参照しながら説明する。インプリント装置1は、パターン12およびマーク(アライメントマーク)が形成されたモールド8を用いて、基板上のインプリント材14を成形するインプリント処理を行う。例えば、インプリント装置1は、モールド8を基板上のインプリント材14に接触させた状態でインプリント材14を硬化させる。そして、モールド8と基板10との間隔を広げ、硬化したインプリント材14からモールド8を剥離(離型)することによって、インプリント材14で構成されたパターンを基板上に形成することができる。インプリント材14を硬化する方法には、熱を用いる熱サイクル法と光を用いる光硬化法とがあり、第1実施形態では、光硬化法を採用した例について説明する。光硬化法とは、インプリント材14として未硬化の紫外線硬化樹脂を基板上に供給し、モールド8とインプリント材14とを接触させた状態でインプリント材14に光(紫外線)を照射することにより当該インプリント材14を硬化させる方法である。
図2は、基板上に第1パターン層を形成するためのインプリント装置1の構成を示す概略図である。インプリント装置1は、光照射部2と、モールド保持部11と、基板ステージ4と、供給部5と、アライメント計測部20と、制御部7とを含みうる。制御部7は、例えばCPUやメモリなどを有し、インプリント処理を制御する(インプリント装置1の各部を制御する)。
光照射部2は、インプリント処理の際に、インプリント材14を硬化させる光(紫外線)を、モールド8を介して基板上のインプリント材14に照射する。光照射部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光学素子とを含みうる。ここで、例えば、熱サイクル法を採用する場合には、光照射部2に代えて、インプリント材14としての熱硬化性樹脂を硬化させるための熱を当該インプリント材14に加える熱源部が設けられる。
モールド8は、外周形状が角形であり、基板10に対向する面に、例えば回路パターンなど基板10に転写すべき凹凸のパターン12が形成されたパターン部MPを有する。本実施形態におけるモールド8のパターン部MPには、4つのパターン12a〜12dが含まれているが、それに限られるものではなく、1つまたは複数のパターン12が含まれていてもよい。モールド8は、例えば、石英など紫外線を透過することが可能な材料で作製されており、パターン部MPを有する面と反対側の面にキャビティ28(凹部)を有していてもよい。
モールド保持部11は、例えば、モールド8を保持するとともに、モールド8を移動させるように構成されうる。モールド保持部11は、例えば真空吸着力や静電力などによりモールド8を引き付けることでモールド8を保持することができる。例えば、モールド保持部11が真空吸着力によってモールド8を保持する場合には、モールド保持部11は、外部に設置された不図示の真空ポンプに接続され、真空ポンプのON/OFFによってモールド8の脱着が切り替えられる。モールド保持部11には、光照射部2から射出された光が基板10に照射されるように、中心部(内側)に開口領域が設けられる。この開口領域には、開口領域の一部とモールドのキャビティ28とを含む空間を略密閉とするための光透過部材(例えばガラス板)が設けられ、真空ポンプなどを含む圧力調整部(不図示)により当該空間内の圧力が調整されうる。圧力調整部は、例えば、モールド8と基板上のインプリント材14とを接触させる際において、当該空間内の圧力をその外部の圧力よりも高くすることにより、パターン部MPを基板10に向かった凸形状に変形させることができる。これにより、インプリント材14に対してパターン部MPをその中心部から徐々に接触させることができ、モールド8のパターン12の凹部とインプリント材14との間に気体(空気)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、モールド8のパターン12の隅々までインプリント材14が充填され、インプリント材14で構成されたパターンに欠損が生じることを防止することができる。
また、モールド保持部11は、例えばリニアモータやエアシリンダなどのアクチュエータを含み、モールド8と基板上のインプリント材14とを接触させたり剥離させたりするようにモールド8をZ方向に駆動する。モールド保持部11は、モールド8とインプリント材14とを接触させる際に高精度な位置決めが要求されるため、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系によって構成されてもよい。さらに、モールド保持部11は、Z方向への駆動だけでなく、XY方向やθ方向(Z軸周りの回転方向)にモールド8の位置を調整する位置調整機能や、モールド8の傾きを補正するためのチルト機能などを有していてもよい。ここで、第1実施形態のインプリント装置1では、モールド8と基板10との間の距離を変える動作がモールド保持部11で行われているが、基板ステージ4の基板駆動部4bで行われてもよいし、双方で相対的に行われてもよい。
基板10は、例えば、単結晶シリコン基板やSOI(Silicon on Insulator)基板が用いられる。基板10の上面(被処理面)には、供給部5によってインプリント材14が供給される。
基板ステージ4は、基板保持部4aと基板駆動部4bとを含み、モールド8とインプリント材14とを接触させる際にX方向およびY方向に移動してモールド8と基板10との位置合わせを行う。基板保持部4aは、例えば真空吸着力や静電力などによって基板10を保持する。基板駆動部4bは、例えばリニアモータやパルスモータなどのアクチュエータを含み、基板保持部4a(基板10)をガイド18に沿ってX方向およびY方向に駆動する。基板駆動部4bは、X方向およびY方向のそれぞれに対して、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系によって構成されてもよい。また、基板駆動部4bは、基板10をZ方向に駆動する駆動機能や、基板10をθ方向に回転駆動して基板10の位置を調整する位置調整機能、基板10の傾きを補正するためのチルト機能などを有していてもよい。ここで、第1実施形態のインプリント装置1では、モールド8と基板10との位置合わせが基板駆動部4bで行われているが、モールド保持部11で行われてもよいし、双方で相対的に行われてもよい。
基板ステージ4の位置は、ガイド18に設けられたスケール19aと、スケール19aの表面に光を照射し、スケール19aからの反射光を受光するセンサ19bとを含むエンコーダ19によって計測されうる。センサ19bは、例えば基板駆動部4bに設けられうる。ここで、第1実施形態のインプリント装置1では、基板ステージ4の位置がエンコーダ19を用いて計測されるが、それに限られず、例えばレーザ干渉計を用いて計測されてもよい。レーザ干渉計は、例えば、レーザ光を基板ステージ4の側面に照射し、当該側面で反射されたレーザ光によって基板ステージ4における基準位置からの変位を検出し、基板ステージ4の位置を計測することができる。また、モールド保持部11の位置も、基板ステージ4の位置の計測と同様に、エンコーダやレーザ干渉計を用いて計測されうる。
アライメント計測部20は、モールド上に設けられたマークと基板上に設けられたマークとをハーフミラー22を介して検出し、その検出結果に基づいてモールド上のマークと基板上のマークとの相対位置を計測する。制御部7は、アライメント計測部20によって計測されたモールド上のマークと基板上のマークとの相対位置が目標相対位置になるようにモールド保持部11や基板ステージ4を制御し、モールド8と基板10との位置合わせを行うことができる。また、供給部5は、基板上にインプリント材14(未硬化樹脂)を供給(塗布)する。上述したように、第1実施形態のインプリント装置1では、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。
[露光装置30の構成について]
次に、複数のマークおよび第2パターン層を基板上に形成するための露光装置30の構成について、図3を参照しながら説明する。図3は、露光装置の構成を示す概略図である。ここでは、原版(マスク40)のパターンを投影光学系33を介して基板上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置(スキャナ)について説明するが、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置(ステッパ)を用いてもよい。露光装置30は、例えば、照明光学系31と、マスクステージ32と、投影光学系33と、基板ステージ34と、アライメント計測部35と、制御部36とを含みうる。制御部36は、例えばCPUやメモリなどを有し、露光処理を制御する(露光装置30の各部を制御する)。
光源(不図示)から射出された光は、照明光学系31に入射し、例えばX方向に長い帯状または円弧状の露光領域をマスク上に形成する。マスク40および基板10は、マスクステージ32および基板ステージ34によってそれぞれ保持されており、投影光学系33を介して光学的にほぼ共役な位置(投影光学系33の物体面および像面)に配置される。投影光学系33は、所定の投影倍率(例えば1倍や1/2倍)を有し、マスク40に形成されたパターンを基板10に投影する。マスクステージ32および基板ステージ34は、投影光学系33の光軸方向(Z方向)に直交する方向(例えばY方向)に互いに同期しながら、投影光学系33の投影倍率に応じた速度比で走査される。これにより、マスク40に形成されたパターンを、基板上におけるショット領域(部分領域13a)に転写することができる。そして、このような走査露光を、基板ステージ34をステップ移動させながら、基板上における複数のショット領域(部分領域13a)の各々について順次繰り返すことにより、1枚の基板10における露光処理を完了させることができる。
マスクステージ32の位置は、第1計測部37によって計測される。第1計測部37は、例えばレーザ干渉計を含み、マスクステージ32の側面に光を照射し、その側面で反射された光に基づいてマスクステージ32の基準位置からの変位を求める。これにより、第1計測部37は、マスクステージ32の位置を計測することができる。また、基板ステージ34の位置は、第2計測部38によって計測される。第2計測部38は、例えばレーザ干渉計を含み、基板ステージ34の側面に光を照射し、その側面で反射された光に基づいて基板ステージ34の基準位置からの変位を求める。これにより、第2計測部38は、基板ステージ34の位置を計測することができる。
アライメント計測部35は、グローバルアライメント方式を用いたマスク40と基板10とのアライメントを行うため、基板上における複数のショット領域(部分領域13a)のうち代表的な幾つかのショット領域(サンプルショット領域)の位置を計測する。これにより、制御部36は、アライメント計測部35によって計測された各サンプルショット領域の位置に対して統計処理を行うことにより、基板上の全てのショット領域で共通に用いられる指標(アライメント情報)を求めることができる。ここで、第1実施形態では、アライメント計測部35が、投影光学系33を介さずに各サンプルショット領域の位置を計測するオフアクシス計測部として設けられているが、それに限られるものではない。例えば、投影光学系33を介して各サンプルショット領域の位置を計測するTTL(Through The Lens)計測部として設けられてもよい。
[パターン形成方法について]
次に、本実施形態のパターン形成方法について、図4を参照しながら説明する。図4は、本実施形態に係るパターン形成方法を示すフローチャートである。S1工程では、グローバルアライメント方式を採用したリソグラフィ装置(露光装置)を用いて基板上に複数のマークを形成する。複数のマークを基板上に形成するためのリソグラフィ装置は、上述したように、第2パターン層を基板上に形成するための第2リソグラフィ装置(露光装置30)であってもよい。図5は、露光装置30を用いて基板上に複数のマークを形成する工程を示す図である。この工程では、図5(a)に示すように、例えば、複数のマーク(RX1、RY1)が形成されたマスク40aを用いて、マスク40aに設けられた複数のマーク(RX1、RY1)を、露光装置30によって基板上に転写する処理が繰り返される。これにより、図5(b)に示すように基板上に複数のマーク(rx1、ry1)を形成することができる。このように露光装置30によって基板上に複数のマークを形成することにより、複数の基板間において再現性よく各基板上に複数のマークを配置することができる。
ここで、上述したように、パターンおよびマークが形成されていない基板10を用いる場合に本発明の効果が特に顕著になるが、パターンおよびマークが形成された基板10を用いる場合においても本発明の効果を得ることができる。したがって、図5では、パターンおよびマークが形成されていない基板10に複数のマークを形成する例について示したが、それに限られるものではない。例えば、S1工程において、パターンやマークが形成されている基板上に複数のマークを形成してもよい。また、本実施形態のS1工程では、基板上に複数のマークのみを形成する例について示したが、複数のマークに加えてパターンを基板上に形成してもよい。
S2工程(第1工程)では、グローバルアライメント方式を採用したリソグラフィ装置によって基板上に形成された複数のマークの各々における位置に基づき、当該基板上に第1リソグラフィ装置(インプリント装置1)によって第1パターン層を形成する。図6は、インプリント装置1を用いて基板上に第1パターン層を形成する工程を示す図である。この工程では、複数(4つ)のパターン12a〜12dと複数のマーク(MX2、MY2)とを含むパターン部MPを有するモールド8を用いて、モールド8に設けられた複数のパターン12a〜12dを基板上に転写するインプリント処理が繰り返される。
各インプリント処理では、モールド8と基板上のインプリント材14とを接触させた状態において、モールド8と基板10とのダイバイダイアライメント方式によるアライメントが行われる。例えば、S1工程によって基板上に形成された複数のマーク(rx1、ry1)と、モールド8のパターン部MPに設けられた複数のマーク(MX2、MY2)とのXY方向における相対位置が目標形状となるように基板ステージ4が制御されうる。そして、モールド8が接触されたインプリント材14に光(紫外線)を照射してインプリント材14を硬化した後、硬化したインプリント材14からモールド8が剥離される。これにより、モールド8に設けられた複数のパターン12a〜12dを基板上に転写することができる。そして、インプリント処理を基板10の全面にわたって繰り返すことにより、図6(b)に示すように、基板上に第1パターン層を形成することができる。このように、露光装置30によって基板上に形成された複数のマークを基準としてインプリント装置1で第1パターン層を基板上に形成することにより、複数の基板間において複数のショット領域mpを再現性よく配置することができる。なお、インプリント装置1によって基板上に形成された各ショット領域mpは、図6(b)に示すように、S3工程において露光装置30によってマスク40のパターンをそれぞれ転写すべき複数の部分領域13aを含みうる。
ここで、モールド8のパターン部MPは、製造誤差や熱変形などにより、例えば、倍率成分や台形成分などの成分を含む形状となっている場合がある。そのため、インプリント装置1のモールド保持部11に、モールド8の側面における複数の箇所に力を加えてパターン部MPを変形させる変形部6(モールド形状補正機構)を設けてもよい。図7は、変形部6の構成を示す図であり、モールド8を下(−Z方向)から見たときの図である。変形部6は、例えば、複数のアクチュエータ6aを含み、図7に示す例では、モールド8の各辺に4個ずつのアクチュエータ6aが設けられている。そして、各アクチュエータ6aがモールド8の側面に個別に力を加えることにより、モールド8のパターン部MPを変形することができる。インプリント装置1は、S2工程において、変形部6によってモールド8のパターン部MPを変形させることにより、モールド8と基板10とのアライメントを行ってもよい。
S3工程(第2工程)では、S2工程において第1リソグラフィ装置(インプリント装置1)により基板上に形成された第1パターン層の上に、第2リソグラフィ装置(露光装置30)により第2パターン層を重ねて形成する。例えば、露光装置30は、第1リソグラフィ装置(インプリント装置1)によって基板上に形成された複数のショット領域mp(部分領域13a)を対象としたアライメント情報をグローバルアライメント方式によって求める。このように求められたアライメント情報は、S1工程およびS2工程により複数の基板間において複数のショット領域mpが再現性よく配置されているため、複数の基板間においてほぼ同じ値になりうる。したがって、当該アライメント情報を複数の基板間において共通に用いることができる。そして、露光装置30は、図1(a)に示すように、求めたアライメント情報に従って、マスク40bのパターン41を転写する走査露光を基板上における複数の部分領域13aの各々に対して行う。これにより、露光装置30は、各ショット領域mpにおける複数の部分領域13aの各々にマスク40bのパターン41を転写し、第1パターン層の上に第2パターン層を形成することができる。
上述したように、第1実施形態のパターン形成方法は、グローバルアライメント方式を採用したリソグラフィ装置によって基板上に形成された複数のマークの各々における位置に基づき、インプリント装置1によって第1パターン層を形成する。そして、第1リソグラフィ装置によって基板上に形成された複数のショット領域mpを対象としてグローバルアライメント方式により求められたアライメント情報に従い、当該露光装置30によって第1パターン層の上に第2パターン層を重ねて形成する。このような工程を経ることにより、ダイバイダイアライメント方式を用いて形成されたパターン層の上にグローバルアライメント方式を用いてパターン層を形成する場合においても、複数の基板間において共通のアライメント情報を用いることができる。
<第2実施形態>
第1実施形態では、インプリント装置1において、複数のパターン12が形成されたモールド8を用いてインプリント処理を行う例(マルチエリアインプリント処理を行う例)について説明した。このように複数のパターン12が形成されたモールド8では、製造誤差などにより、モールド上における各パターン12の形状や向きが異なることがある。その結果、1つのショット領域mpにおける複数の部分領域13aの間で形状や向きが互いに異なってしまうこととなる。この場合、1つのショット領域mpにおける複数の部分領域13aの間でアライメント情報を共通に用いてしまうと、露光装置30によって各部分領域13aにマスク40bのパターン41を精度よく転写することが困難になりうる。そこで、第2実施形態では、第1リソグラフィ装置(インプリント装置1)によって基板上に形成された各ショット領域mpにおける部分領域13aの位置ごとにアライメント情報が求められる。そして、各ショット領域mpに含まれる複数の部分領域13aの各々について、互いに異なるアライメント情報を用いてマスク40bのパターン41の転写が行われる。
例えば、図8に示すように、各ショット領域mpが、第1部分領域13aおよび第2部分領域13aを含む複数(4つ)の部分領域13aを有する場合を想定する。この場合、図4に示すフローチャートのS3工程において、露光装置30は、各ショット領域mpの左上に配置された第1部分領域13aを対象としたアライメント情報(第1アライメント情報)をグローバルアライメント方式により求める。例えば、露光装置30は、基板上における複数の第1部分領域13aのうち幾つかの代表的な第1部分領域13aに設けられたマークを用いて、グローバルアライメント方式により第1アライメント情報を求める。同様に、露光装置30は、各ショット領域mpの右上に配置された第2部分領域13aを対象としたアライメント情報(第2アライメント情報)をグローバルアライメント方式により求める。例えば、露光装置30は、基板上における複数の第2部分領域13aのうち幾つかの代表的な第2部分領域13aに設けられたマークを用いて、グローバルアライメント方式により第2アライメント情報を求める。そして、露光装置30は、複数の第1部分領域13aの各々にマスク40bのパターン41を転写する際には第1アライメント情報を用い、複数の第2部分領域13aの各々にマスク40bのパターン41を転写する際には第2アライメント情報を用いる。これにより、基板上の各ショット領域mpに含まれる複数の部分領域13aの間で形状や向きが互いに異なる場合であっても、複数の部分領域13aの各々に対してマスク40bのパターン41を精度よく転写することができる。
ここで、図4に示すフローチャートのS3工程において、露光装置30によってマスク40bのパターン41を転写する処理を、各ショット領域mpにおける部分領域13aの位置に応じた順に行ってもよい。例えば、露光装置30によってマスク40bのパターン41を第1部分領域13aに転写する処理を基板上における複数のショット領域mpに対して行う。その後、マスク40bのパターン41を第2部分領域13aに転写する処理を基板上における複数のショット領域mpに対して行ってもよい。この場合においても、複数の第1部分領域13aの各々にマスク40bのパターン41を転写する際には第1アライメント情報を用い、複数の第2部分領域13aの各々にマスク40bのパターン41を転写する際には第2アライメント情報を用いるとよい。
<第3実施形態>
第1実施形態では、S1工程において、モールド8に形成された複数のパターン12の各々に対応するように、露光装置30を用いて複数のマークを基板10に形成する例について説明した。しかしながら、S2工程では、モールド8と基板10とのアライメントを行う際、基板上に形成された複数のマークのうち幾つかのマークしか用いない。したがって、スループットを向上させるためには、S2工程においてモールド8と基板10とのアライメント行うために必要な数のマークのみを、S1工程において基板上に形成することが好ましい。そこで、第3実施形態では、S2工程においてモールド8と基板10とのアライメントを行うために必要な数のマークを基板上に形成する例について説明する。
図9は、露光装置30を用いて基板上に複数のマークを形成するS1工程を示す図である。S1工程において露光装置30に用いられるマスク40cには、例えば図9(a)に示すように、X方向およびY方向の位置を計測可能な十字のマークRXY1が中央に設けられており、露光処理を経ることによって基板上にマークrxy1が形成される。S1工程では、図9(b)に示すように、S2工程で第1リソグラフィ装置によって基板上に形成されるべき各ショット領域mpに対して少なくとも2つのマークrxy1が設けられるように、露光装置30を用いて複数のマークrxy1が基板上に形成される。
図10は、インプリント装置1を用いて基板上に第1パターン層を形成するS2工程を示す図である。S2工程においてインプリント装置1に用いられるモールド8には、図10(a)に示すように、基板上に形成されたマークrxy1と位置合わせを行うためのマークMXY2が複数設けられている。図10(b)は、S2工程においてインプリント装置1に用いられるモールド8を示す図である。モールド8のパターン部MPには、中央部に複数(4つ)のパターン12a〜12dが形成され、四隅にマークMXY2a〜MXY2dが形成されている。
ここで、インプリント装置1におけるモールド8と基板10とのアライメントについて説明する。図10(c)および(d)は、インプリント装置1におけるモールド8と基板10とのアライメントについて説明するための図である。例えば、図10(c)および(d)に示すように、インプリント装置1は、基板上のマークrxy1aとモールド上のマークMXY2aとの相対位置が目標相対位置になるように基板ステージ4を制御する。そして、インプリント装置1は、基板上のマークrxy1bとモールド上のマークMXY2bとの相対位置が目標相対位置になるように基板ステージ4および変形部6を制御する。同様に、基板上のマークrxy1cとモールド上のマークMXY2cとの相対位置が目標相対位置になるように基板ステージ4および変形部6を制御する。これにより、S1工程において基板上に形成された複数のマークrxy1を基準としてモールド8のパターン12a〜12dを基板上に転写することができるため、複数の基板間において複数のショット領域を再現性よく配置することができる。
また、S3工程では、インプリント装置1によって基板上に形成された複数のショット領域mp(部分領域13a)を対象としたアライメント情報に従い、露光装置30を用いて第1パターン層の上に第2パターン層を重ねて形成する。第3実施形態においても、S1工程およびS2工程により複数のショット領域mpが複数の基板間において再現性よく配置されているため、複数の基板間において共通のアライメント情報を用いることができる。
<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電子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、基板に塗布された感光剤に上記のパターン形成方法を用いて潜像パターンを形成する工程(基板を露光する工程)と、かかる工程で潜像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。
1:インプリント装置、8:モールド、10:基板、30:露光装置、40:マスク

Claims (14)

  1. ダイバイダイアライメント方式を採用する第1リソグラフィ装置と、グローバルアライメント方式を採用する第2リソグラフィ装置とを含む複数のリソグラフィ装置を用いて、基板上に複数のパターン層を重ねて形成するパターン形成方法であって、
    複数の基板間におけるアライメントマーク配置の再現性が前記第1リソグラフィ装置より高いリソグラフィ装置を用いて、前記基板上に複数のアライメントマーク形成するマーク形成工程と、
    前記第1リソグラフィ装置を用いて、前記複数のアライメントマークを対象としてダイバイダイアライメントを行い、それにより得られた第1アライメント情報に基づいて、前記基板上に最初のパターン層としての第1パターン層を形成する第1層形成工程と、
    前記第2リソグラフィ装置を用いて、前記第1層形成工程において前記第1リソグラフィ装置によりパターンがそれぞれ形成された前記第1パターン層の複数のショット領域を対象としてグローバルアライメントを行い、それにより得られた第2アライメント情報に基づいて、前記第1パターン層の上に第2パターン層を重ねて形成する第2層形成工程と、
    を含むことを特徴とするパターン形成方法。
  2. 基板上にパターン層を形成するパターン形成方法であって、
    前記基板は、数のアライメントマーク形成された後、ダイバイダイアライメント方式を採用する第1リソグラフィ装置を用いて前記複数のアライメントマークを対象としてダイバイダイアライメントを行い、それにより得られた第1アライメント情報に基づいて最初のパターン層としての第1パターン層が形成されることによって構成され、
    前記パターン形成方法は、グローバルアライメント方式を採用する第2リソグラフィ装置を用いて、前記第1リソグラフィ装置によりパターンがそれぞれ形成された前記第1パターン層の複数のショット領域を対象としてグローバルアライメントを行い、それにより得られた第2アライメント情報に基づいて、前記第1パターン層の上に第2パターン層を重ねて形成する工程を含み、
    前記複数のアライメントマークを形成するために使用されるリソグラフィ装置は、複数の基板間におけるアライメントマーク配置の再現性が前記第1リソグラフィ装置より高い、原版のパターンを基板に露光する露光装置であることを特徴とするパターン形成方法。
  3. 前記複数のアライメントマークは、パターンおよびマークが形成されていない前記基板上に形成される、ことを特徴とする請求項1又は2に記載のパターン形成方法。
  4. 前記パターン形成方法は、複数の基板の各々にパターン層を形成し、
    前記第1アライメント情報は、前記複数の基板の各々について得られ、
    前記第2アライメント情報は、前記複数の基板のうちの1つから得られ、前記複数の基板間で共通に用いられる、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  5. 前記第1パターン層において前記第1リソグラフィ装置によりパターンが形成された前記複数のショット領域の各々は、前記第2パターン層において前記第2リソグラフィ装置によりパターンがそれぞれ形成される複数の部分領域を含み、
    前記第2パターン層は、前記複数のショット領域の各々に含まれる前記複数の部分領域の各々に、前記第2リソグラフィ装置によって原版のパターンを転写することで、前記第1パターン層の上に重ねて形成される、ことを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  6. 前記複数の部分領域は、第1部分領域および第2部分領域を含み、
    前記原版のパターンを前記第1部分領域に転写する際には、前記複数のショット領域についての前記第1部分領域を対象としてグローバルアライメントを行うことにより得られた第2アライメント情報が用いられ、
    前記原版のパターンを前記第2部分領域に転写する際には、前記複数のショット領域についての前記第2部分領域を対象としてグローバルアライメントを行うことにより得られた第2アライメント情報が用いられる、ことを特徴とする請求項5に記載のパターン形成方法。
  7. 前記第2リソグラフィ装置によって前記原版のパターンを前記第1部分領域に転写する処理を前記複数のショット領域に対して行った後、前記第2リソグラフィ装置によって前記原版のパターンを前記第2部分領域に転写する処理を前記複数のショット領域に対して行う、ことを特徴とする請求項6に記載のパターン形成方法。
  8. 前記複数のアライメントマークは、前記第2リソグラフィ装置を用いて前記基板上に形成される、ことを特徴とする請求項1乃至7のうちいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  9. 前記第2アライメント情報は、複数の基板において共通に用いられる、ことを特徴とする請求項1乃至8のうちいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  10. 前記第1パターン層の形成前に前記基板に形成される前記複数のアライメントマークの数は、前記第1リソグラフィ装置により前記第1パターン層に形成されるアライメントマークの数より少ない、ことを特徴とする請求項1乃至9のうちいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  11. 前記第2リソグラフィ装置は、複数の基板間におけるアライメントマーク配置の再現性が前記第1リソグラフィ装置より高い、ことを特徴とする請求項1乃至10のうちいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  12. 前記第1リソグラフィ装置は、モールドを用いて基板上のインプリント材を成形するインプリント装置である、ことを特徴とする請求項1乃至11のうちいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  13. 前記第2リソグラフィ装置は、原版のパターンを投影光学系を介して基板に転写する露光装置である、ことを特徴とする請求項1乃至12のうちいずれか1項に記載のパターン形成方法。
  14. 請求項1乃至13のうちいずれか1項に記載のパターン形成方法を用いて基板にパターンを形成する工程と、
    前記工程でパターンを形成さ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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