JP6716484B2

JP6716484B2 - インプリント方法

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Publication number: JP6716484B2
Application number: JP2017048981A
Authority: JP
Inventors: 浅野　昌史; 昌史浅野
Original assignee: Kioxia Corp
Current assignee: Kioxia Corp
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2020-07-01
Anticipated expiration: 2037-03-14
Also published as: US20210114284A1; JP2018152515A; US20180264712A1

Description

本発明の実施形態は、インプリント方法およびテンプレートに関する。

インプリント方法は、基板上に滴下されたレジストにテンプレートを直接接触させるパターン形成方法である。テンプレートのパターンにレジストを充填させるためには、基板上に滴下されたレジストにテンプレートを十分な時間をかけて接触させることが効果的である。しかしながら、必要以上に時間をかけたインプリント方法はスループットの低下を招く。このため、できる限り短い時間でレジストを充填させることが望まれる。

ところで、レジストの必要十分な充填時間は、テンプレートの掘り込み量またはパターン寸法に依存する。このため、テンプレート毎に最適な時間でレジストの充填の終了を判断することができるように、インプリント処理中に充填状態を観察することが望ましいが、従来では、レジストの充填状態を観察する技術が提案されていない。

特許第４８１０４９６号公報

本発明の一つの実施形態は、インプリント処理中に、テンプレートに設けられたパターンへのレジストの充填状態をモニタすることができるインプリント方法およびテンプレートを提供することを目的とする。

本発明の一つの実施形態によれば、インプリント方法は、基板上にレジストを塗布するレジスト塗布工程と、凹凸パターンを有するテンプレートをレジストに接触させる接触工程と、テンプレートをレジストに接触させている状態で、光学式観察手段によって、テンプレートに設けられ、底部に屈折層を有する第１の凹部を含むアライメントマークと、基板上のアライメントマークと、を観察しながら、テンプレートと基板との間の位置合わせを行う位置合わせ工程と、テンプレートをレジストに接触させている状態で、光学式観察手段によって、テンプレートに前記アライメントマークとは別に設けられ、底部に屈折層が配置されない第２の凹部を含む充填モニタマークへのレジストの充填を観察する充填観察工程と、を含む。ここで、位置合わせ工程と充填観察工程で、光学式観察手段の視野には、テンプレートのアライメントマークと充填モニタマークとが存在する。

図１は、テンプレートの構造の一例を示す上面図である。図２は、テンプレートの構造の一例を示す断面図である。図３は、第１の実施形態によるテンプレートのマーク配置領域の一例を示す一部上面図である。図４は、第１の実施形態によるテンプレートの一例を模式的に示す一部断面図である。図５は、インプリント装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。図６は、第１の実施形態によるインプリント方法の手順の一例を示すフローチャートである。図７−１は、第１の実施形態によるインプリント方法の手順の一例を模式的に示すマーク配置領域の断面図である（その１）。図７−２は、第１の実施形態によるインプリント方法の手順の一例を模式的に示すマーク配置領域の断面図である（その２）。図７−３は、第１の実施形態によるインプリント方法の手順の一例を模式的に示すマーク配置領域の断面図である（その３）。図８は、第１の実施形態による充填モニタマークのレジスト充填前後の状態の一例を模式的に示す上面図である。図９−１は、第１の実施形態によるテンプレートの製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図である（その１）。図９−２は、第１の実施形態によるテンプレートの製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図である（その２）。図１０は、第２の実施形態によるテンプレートの一例を模式的に示す一部断面図である。図１１は、コントローラのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかるインプリント方法およびテンプレートを詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の実施形態で用いられるテンプレートの断面図は模式的なものであり、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる場合がある。

（第１の実施形態）
図１は、テンプレートの構造の一例を示す上面図であり、図２は、テンプレートの構造の一例を示す断面図であり、図１のＡ−Ａ断面を示している。図３は、第１の実施形態によるテンプレートのマーク配置領域の一例を示す一部上面図である。図４は、第１の実施形態によるテンプレートの一例を模式的に示す一部断面図である。

テンプレート（原版、モールド）２００は、矩形状のテンプレート基板２１０が加工されたものである。テンプレート基板２１０の上面側の中央付近には、凹凸パターンが設けられるパターン配置領域であるメサ部２１１と、それ以外の領域であるオフメサ部２１２と、を有する。メサ部２１１はオフメサ部２１２に対して突出したメサ構造を有する。このメサ部２１１が、インプリント処理時に、図示しない基板上のレジストと接触する。また、テンプレート基板２１０の下面には、凹部（空洞）２１３が設けられる。この凹部２１３は、上面側のメサ部２１１に対応する領域を含むように設けられる。テンプレート基板２１０は、紫外線を透過する材料で構成されることが望ましい。テンプレート基板２１０は、たとえば石英からなる。

メサ部２１１には、基板上にデバイスパターンを形成するデバイス形成パターン２４０を配置するデバイス形成パターン配置領域Ｒ_Dと、インプリント処理時に使用するマークを配置するマーク配置領域Ｒ_Mと、が含まれる。デバイス形成パターン配置領域Ｒ_Dは、メサ部２１１のマーク配置領域Ｒ_M以外の領域である。デバイス形成パターン２４０は、たとえば延在した凹パターン２４１が延在方向に交差する方向に所定の間隔で配置されるラインアンドスペース状のパターンなどを含む。

マーク配置領域Ｒ_Mは、たとえば矩形状のパターン配置領域であるメサ部２１１の角部（四隅）付近に配置される。マーク配置領域Ｒ_Mには、テンプレート２００と基板との間の位置合わせを行うアライメントマーク２２０および第１の実施形態によるレジストの充填状態をモニタする充填モニタマーク２３０などが配置される。

アライメントマーク２２０は、たとえば回折格子パターンを有する。回折格子パターンは、たとえば複数の延在する凹パターン２２１が延在方向に交差する方向に所定の間隔で互いに並行に配置される、いわゆるラインアンドスペース状のパターンである。凹パターン２２１の底部には、屈折層２５３が設けられる。屈折層２５３として、テンプレート基板２１０との間で屈折率の差がある材料であればよく、Ｃｒ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｒｕなどの金属膜、ＴｉＮ，ＴａＮなどの金属窒化膜、ＴａＯなどの金属酸化膜、あるいはこれらの材料を組み合わせたものなどを例示することができる。また、図３の例では、マーク配置領域Ｒ_Mには、回折格子パターンの延在方向が直交する２つのアライメントマーク２２０が配置されている。

充填モニタマーク２３０は、マーク配置領域Ｒ_M内に配置される。たとえば、マーク配置領域Ｒ_Mの周縁部付近に配置される。アライメントマーク２２０を用いた位置調整時に、後述するインプリント装置に設けられる光学式観察手段によって、アライメントマーク２２０が観察されるが、このとき、充填モニタマーク２３０は、アライメントマーク２２０とともに、光学式観察手段の視野内に存在する位置に配置される。このように、充填モニタマーク２３０は、光学式観察手段の視野内に入り込むことができるように、アライメントマーク２２０の近傍に配置される。マーク配置領域Ｒ_Mが光学式観察手段の視野であるとした場合には、充填モニタマーク２３０は、マーク配置領域Ｒ_M内に配置され、デバイス形成パターン配置領域Ｒ_D内には配置されない。なお、光学式観察手段として、カメラ、顕微鏡などが例示される。

充填モニタマーク２３０は、インプリント処理時にデバイス形成パターン配置領域Ｒ_Dに形成されたデバイス形成パターン２４０にレジストが充填されたかを判定するために使用されるパターンである。そのため、充填モニタマーク２３０は、デバイス形成パターン２４０の掘り込み量またはパターンの寸法に応じて決定されるレジストのデバイス形成パターン２４０への充填が完了する充填完了時間と同等の充填時間を有するパターンによって構成される。充填時間は、充填完了時間と同じであってもよいし、余裕を見て充填完了時間よりも僅かに長い時間としてもよい。

充填モニタマーク２３０は、上記充填時間でレジストが充填されるものであれば、どのような形状でもよく、たとえば平面視上、矩形状を有する凹パターンでもよいし、延在する凹パターンでもよいし、延在する凹パターンが延在方向に交差する方向に複数並列に配置される、いわゆるラインアンドスペース状のパターンでもよい。図では、平面視上、矩形状の凹パターン２３１である場合を例に挙げる。また、充填モニタマーク２３０を構成する凹パターン２３１の底部には、アライメントマーク２２０の場合と異なり屈折層２５３は配置されていない。

図４に示されるように、デバイス形成パターン２４０を構成する凹パターン２４１、アライメントマーク２２０を構成する凹パターン２２１のおよび充填モニタマーク２３０を構成する凹パターン２３１は、同じ深さを有する。そのため、第１の実施形態では、充填モニタマーク２３０の充填時間の調整は、テンプレート基板２１０の基板面方向のサイズの調整によって行われる。

つぎに、この様なテンプレート２００を用いたインプリント方法について説明する。インプリント方法では、インプリント装置が使用される。そこで、以下では、インプリント装置の概略構成を説明した後、インプリント装置を用いたインプリント方法について説明する。

図５は、インプリント装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。インプリント装置１０は、基板ステージ１１を備える。基板ステージ１１にはチャック１２が設けられる。チャック１２は、パターンの形成対象である基板１００を保持する。チャック１２は、基板１００をたとえば真空吸着によって保持する。基板保持部は、基板ステージ１１とチャック１２とを含む。

基板１００は、半導体基板等の基板（ウェハ）と、この基板上に形成された下地パターンと、この下地パターン上に形成された被加工レイヤとを含む。パターン転写時には、さらに、被加工レイヤ上に形成されたレジストを含む。被加工レイヤとしては、絶縁膜、金属膜（導電膜）または半導体膜などを挙げることができる。

基板ステージ１１は、ステージ定盤１３の上に移動可能に設けられる。基板ステージ１１は、ステージ定盤１３の上面１３ａに沿った２軸に沿ってそれぞれ移動可能に設けられる。ここで、ステージ定盤１３の上面１３ａに沿った２軸を、Ｘ軸およびＹ軸とする。基板ステージ１１は、Ｘ軸およびＹ軸と直交する高さ方向のＺ軸にも移動可能に設けられる。基板ステージ１１には、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸のそれぞれを中心として回転可能に設けられていることが望ましい。

基板ステージ１１には、基準マーク台１４が設けられる。基準マーク台１４の上には、インプリント装置１０の基準位置となる図示しない基準マークが設置される。基準マークは、たとえば市松模様状の回折格子で構成される。基準マークは、アライメントスコープ３０の校正およびテンプレート２００の位置決め（姿勢制御・調整）に利用される。基準マークは、基板ステージ１１上の原点である。基板ステージ１１の上に載置される基板１００のＸ，Ｙ座標は、基準マーク台１４を原点とした座標になる。

インプリント装置１０は、テンプレートステージ２１を備える。テンプレートステージ２１は、テンプレート２００を固定する。テンプレートステージ２１は、テンプレート２００の周縁部分をたとえば真空吸着によって保持する。テンプレートステージ２１は、テンプレート２００を装置基準に位置決めするように動作する。テンプレートステージ２１は、ベース部２２に取り付けられる。

ベース部２２には、補正機構２３および加圧部２４が取り付けられる。補正機構２３は、たとえばコントローラ５０から指示を受けてテンプレート２００の位置（姿勢）を微調整する調整機構を有する。これによって、テンプレート２００と基板１００との相対的な位置が補正される。

加圧部２４は、テンプレート２００の側面に応力を与えてテンプレート２００の歪みを矯正する。加圧部２４は、テンプレート２００の４つの側面から中心に向けてテンプレート２００を加圧する。これにより、転写するパターンの大きさを補正（倍率補正）する。加圧部２４は、たとえばコントローラ５０から指示を受けてテンプレート２００を所定の応力で加圧する。

ベース部２２は、アライメントステージ２５に取り付けられる。アライメントステージ２５は、テンプレート２００と基板１００との位置合わせを行うため、ベース部２２をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる。アライメントステージ２５は、ベース部２２をＸＹ平面に沿って回転させる機能も備える。ＸＹ平面に沿った回転の方向をθ方向とする。なお、テンプレート保持部は、テンプレートステージ２１を含むが、このほかに、ベース部２２、補正機構２３、加圧部２４およびアライメントステージ２５を含んでもよい。

アライメントスコープ３０は、テンプレート２００に設けられたアライメントマーク２２０と、基板１００に設けられたアライメントマークとを検出する光学式観察手段である。基板１００のアライメントマークおよびテンプレート２００のアライメントマーク２２０は、テンプレート２００と基板１００との相対的な位置ずれを計測するために使用される。なお、アライメントスコープ３０は、テンプレート２００のメサ部２１１の四隅に配置されたアライメントマーク２２０を同時に撮像することができるように、メサ部２１１の四隅に対応した位置に設けられることが好ましい。

また、第１の実施形態では、アライメントスコープ３０は、テンプレート２００に設けられたアライメントマークの検出時に、その視野内に充填モニタマーク２３０が含まれるように視野が調整される。なお、アライメントスコープ３０は、観察している視野を撮像する撮像手段を有していてもよい。

インプリント装置１０は、光源４１と、塗布部４２と、を備える。光源４１は、たとえば紫外線域の電磁波を放射する。光源４１は、たとえばテンプレート２００の直上に設置される。別の場合には、光源４１は、テンプレート２００の直上には配置されない。この場合には、光源４１から放出した光をテンプレート２００の直上からテンプレート２００に向けて照射するように、ミラー等の光学部材を用いて光路を設定する。光源４１は、たとえばコントローラ５０から指示を受けて、テンプレート２００への光の照射のオンまたはオフを切り替える。

塗布部４２は、基板１００上にレジストを塗布する部材である。たとえば、塗布部４２はノズルを有するインクジェットヘッドであり、基板１００の上にノズルからレジストを滴下する。第１の実施形態で使用されるレジストは、テンプレート２００の屈折率と同じ屈折率を有する。なお、ここでいう「同じ」には、まったく同一である場合のほか、わずかに異なる場合を含む。塗布部４２は、たとえばコントローラ５０から指示を受けて基板１００上の所定の位置にレジストを滴下する。

インプリント装置１０は、コントローラ５０を備える。コントローラ５０は、インプリント装置１０全体を制御する。たとえば、コントローラ５０は、基板ステージ１１の制御処理、光源４１の制御処理、位置ずれ補正処理、テンプレート高さ演算処理、および倍率補正処理などを、それぞれの処理内容が記述されたプログラムにしたがって実行する。

基板ステージ１１の制御処理は、基板ステージ１１をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向およびθ方向に制御する信号を生成する処理である。これによって、テンプレート２００と基板ステージ１１との相対的な位置が制御される。光源４１の制御処理は、レジストを硬化させる際に、光源４１による光の照射タイミングまたは照射量を制御する処理である。

位置ずれ補正処理は、テンプレート２００のアライメントマークと、基準マーク台１４の基準マークまたは基板１００のアライメントマークと、を用いて、基準マークに対するテンプレート２００の位置ずれと、テンプレート２００に対する基板１００の位置ずれと、を求める。そして、これらの位置ずれに基づいて、テンプレートステージ２１と基板ステージ１１とのアライメントを行うための演算を行って、位置ずれを補正する。

テンプレート高さ演算処理は、テンプレート２００のアライメントマークと、基板１００のアライメントマークまたは基準マーク台１４の基準マークと、を用いて、テンプレート２００のアライメントマークの形成位置におけるテンプレート高さを演算する。

倍率補正処理は、テンプレート高さに基づいて所定の演算を行い、テンプレート２００の倍率補正を行うための応力を算出する。そして、この応力を発生させるための信号を加圧部２４に与える。

また、コントローラ５０は、テンプレート２００と基板１００との間の位置合わせ処理の際に、充填モニタマーク２３０を用いて、レジストのパターンへの充填が完了したか否かを判定する充填完了判定処理を行う。インプリント処理の開始前には充填モニタマーク２３０の凹パターン２３１にテンプレート２００の屈折率とは異なる屈折率の空気が充填されているので、アライメントスコープ３０によって充填モニタマーク２３０の輪郭を確認することが可能である。一方、インプリント処理が開始されると、レジストの屈折率は、テンプレート２００の屈折率と略同一であるので、凹パターン２３１内がすべてレジストで満たされてしまうと、充填モニタマーク２３０の輪郭を観察することができなくなる。

そこで、コントローラ５０は、アライメントスコープ３０で観察される画像中から充填モニタマーク２３０の位置を特定し、充填モニタマーク２３０と充填モニタマーク２３０以外の領域との間のコントラストを観察する。そして、コントローラ５０は、充填モニタマーク２３０のコントラストが所定の値よりも小さくなった場合に、デバイス形成パターン２４０の凹パターン２４１へのレジストの充填が完了したと判定する。

この判定処理は、たとえばアライメントスコープ３０で充填モニタマーク２３０を含む画像を撮像し、撮像した画像と、レジストの充填が完了したと判断できる基準画像と、を比較することによって行われる。撮像した画像の凹パターン２３１のコントラストが、基準画像の凹パターン２３１のコントラストよりも小さい場合には、コントローラ５０は、凹パターン２４１へのレジストの充填が完了したと判定する。一方、撮像した画像の凹パターン２３１のコントラストが、基準画像の凹パターン２３１のコントラストよりも大きい場合には、コントローラ５０は、凹パターン２４１へのレジストの充填はまだ完了していないと判定する。

このほかに、撮像した画像の凹パターン２３１のコントラストの値を、レジストの充填が完了したと判断できる所定の基準値と比較してもよい。これは、凹パターン２３１内にレジストが充填されると、凹パターン２３１の輪郭が消失するので、凹パターン２３１の輪郭の消失を検出するものである。

図６は、第１の実施形態によるインプリント方法の手順の一例を示すフローチャートである。図７−１〜図７−３は、第１の実施形態によるインプリント方法の手順の一例を模式的に示すマーク配置領域の断面図である。図８は、第１の実施形態による充填モニタマークのレジスト充填前後の状態の一例を模式的に示す上面図である。なお、図７−１〜図８では、マーク配置領域Ｒ_Mに関してのみ図示している。また、以下に示すフローチャートにしたがって、コントローラ５０は、インプリント装置１０の各構成要素の動作を制御する。

まず、基板１００をインプリント装置１０の基板ステージ１１上にロードする（ステップＳ１１、図７−１（ａ））。ついで、基板１００の対象のショット領域にレジスト３００を塗布部４２から滴下する（ステップＳ１２、図７−１（ｂ））。なお、ショット領域とは、インプリント処理時にテンプレート２００のメサ部２１１が接触する基板１００上の領域のことをいう。

その後、テンプレート２００を下降させて基板１００上のレジスト３００に接触させて押印する（ステップＳ１３、図７−２（ａ））。また、このレジスト３００の押印処理中に、アライメントマーク２２０を用いたテンプレート２００と基板１００との間の位置合わせ処理が行われる（ステップＳ１４、図７−２（ｂ））。この位置合わせ処理では、アライメントスコープ３０を用いて、テンプレート２００のアライメントマーク２２０と基板１００のアライメントマーク１１０とが観察される。そして、この観察結果にしたがって、コントローラ５０が位置合わせ処理を行う。たとえば、基板ステージ１１がステージ定盤１３によってＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸のうち必要な方向に移動される。

このときアライメントスコープ３０によって撮像されるマーク配置領域Ｒ_Mの画像、すなわちアライメントスコープ３０で観察される視野は、たとえば図８（ａ）に示されるようなものである。図８（ａ）では、アライメントスコープ３０の撮像範囲（視野）がアライメントマーク２２０と充填モニタマーク２３０とを含むマーク配置領域Ｒ_M内となっている。

さらに、レジストの押印処理中に、充填モニタマーク２３０がレジスト３００で充填されたかを判定する（ステップＳ１５）。具体的には、レジスト３００が充填されていないときには、図８（ａ）に示されるように、ステップＳ１４で撮像された画像中で、充填モニタマーク２３０を視認できる状態にある。これは、充填モニタマーク２３０内に存在する空気とテンプレート基板２１０との間に屈折率差が存在するためである。しかし、図８（ｂ）に示されるように、充填モニタマーク２３０内にレジスト３００が充填されると、充填モニタマーク２３０内に充填されたレジスト３００の屈折率がテンプレート基板２１０の屈折率と略等しいので、アライメントスコープ３０で撮像された画像中で、充填モニタマーク２３０の輪郭が視認しづらくなる。また、充填モニタマーク２３０内にレジスト３００が浸入した場合には、浸入の度合いに応じて、充填モニタマーク２３０の視認できる度合いが変わる。このように、充填モニタマーク２３０を視認できるか否かで、充填モニタマーク２３０内がレジスト３００で充填されたか否かを判定することが可能となる。なお、充填モニタマーク２３０へのレジスト３００の充填の有無の判定は、たとえば、上記したように、充填モニタマーク２３０を撮像した画像と、基準画像とで、充填モニタマーク２３０のコントラストを比較することで行われる。

充填モニタマーク２３０がレジスト３００で充填されていない場合（ステップＳ１５でＮｏの場合）には、充填モニタマーク２３０を視認することができる状態にあるので、充填モニタマーク２３０が充填されるまで待ち状態となる（図７−２（ｃ））。

一方、充填モニタマーク２３０がレジスト３００で充填された場合（ステップＳ１５でＹｅｓの場合）には、図８（ｂ）に示されるように、アライメントスコープ３０によって撮像された画像から充填モニタマーク２３０の輪郭を視認することができない状態にある。つまり、充填モニタマーク２３０内がレジスト３００で満たされると、テンプレート２００のデバイス形成パターン２４０の凹パターン２４１内にレジスト３００が充填されたことを示す。そこで、光源４１からの紫外線ＵＶがレジスト３００に照射される（ステップＳ１６、図７−３（ａ））。これによって、テンプレート２００で押印されているレジスト３００が硬化し、レジスト３００Ａとなる。所定の時間紫外線ＵＶを照射した後、テンプレート２００が基板１００から離型される（ステップＳ１７、図７−３（ｂ））。これによって、レジスト３００Ａに、テンプレート２００に設けられたパターンが転写される。

ついで、すべてのショット領域についてインプリント処理を行ったかを判定する（ステップＳ１８）。すべてのショット領域についてインプリント処理を行っていない場合（ステップＳ１８でＮｏの場合）には、つぎのショット領域が選択され（ステップＳ１９）、ステップＳ１２へと処理が戻る。また、すべてのショット領域についてインプリント処理を行った場合（ステップＳ１８でＹｅｓの場合）には、処理が終了する。

最後に、この様なテンプレート２００の製造方法について説明する。図９−１〜図９−２は、第１の実施形態によるテンプレートの製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図である。まず、図９−１（ａ）に示されるように、テンプレート基板２１０を用意し、テンプレート基板２１０の上面にハードマスク膜２５１を形成する。テンプレート基板２１０として、たとえば合成石英基板などを用いることができる。また、ハードマスク膜２５１として、たとえばＣｒ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｒｕなどの金属膜、ＴｉＮ，ＴａＮなどの金属窒化膜、ＴａＯなどの金属酸化膜、あるいはこれらを組み合わせたものなどを用いることができる。さらに、ハードマスク膜２５１の厚さは、たとえば１５ｎｍである。

また、ハードマスク膜２５１上にレジスト２５２を塗布し、ＥＢ描画技術および現像技術を用いて、レジスト２５２をパターニングする。ここでは、デバイス形成パターン配置領域Ｒ_Dおよびマーク配置領域Ｒ_Mにパターンが形成される。デバイス形成パターン配置領域Ｒ_Dには、デバイス形成パターン２４０を形成するための凹パターン２５２ｄが形成され、マーク配置領域Ｒ_Mには、アライメントマーク２２０となる凹パターン２５２ａおよび充填モニタマーク２３０となる凹パターン２５２ｍが形成される。

その後、図９−１（ｂ）に示されるように、パターニングされたレジスト２５２をマスクとして、ハードマスク膜２５１をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法などの異方性エッチングで加工する。

また、図９−１（ｃ）に示されるように、パターニングされたレジスト２５２とハードマスク膜２５１とをマスクとして、テンプレート基板２１０をＲＩＥ法などの異方性エッチングで加工する。加工する深さは、たとえば６０ｎｍとすることができる。これによって、マーク配置領域Ｒ_Mのアライメントマーク２２０となる凹パターン２２１および充填モニタマーク２３０となる凹パターン２３１と、デバイス形成パターン配置領域Ｒ_Dの凹パターン２４１と、が同時に形成される。その後、レジスト剥離技術を用いてレジスト２５２を剥離する。

ついで、図９−２（ａ）に示されるように、テンプレート基板２１０の上面に屈折層２５３を形成する。この屈折層２５３は、凹パターン２２１，２３１，２４１の底部にも形成される。屈折層２５３として、Ｃｒ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｒｕなどの金属膜、ＴｉＮ，ＴａＮなどの金属窒化膜、ＴａＯなどの金属酸化膜、あるいはこれらの材料を組み合わせたものなどを例示することができる。

ついで、図９−２（ｂ）に示されるように、テンプレート基板２１０の上面にレジスト２５４を塗布する。レジスト２５４は、それぞれの凹パターン２２１，２３１，２４１を覆うように形成される。その後、ＥＢ描画技術および現像技術を用いて、マーク配置領域Ｒ_Mのアライメントマーク２２０となる凹パターン２２１の配置領域のみレジスト２５４が残るようにパターニングする。

その後、図９−２（ｃ）に示されるように、ＲＩＥ法などの異方性エッチングを用いて、レジスト２５４でマスクされていないデバイス形成パターン配置領域Ｒ_Dの凹パターン２４１内の屈折層２５３およびマーク配置領域Ｒ_Mの充填モニタマーク２３０を構成する凹パターン２３１内の屈折層２５３を除去する。また、テンプレート基板２１０の全面において、テンプレート基板２１０の上面に堆積したハードマスク膜２５１と屈折層２５３とを除去する。

そして、レジスト剥離技術を用いて、レジスト２５４を剥離することによって、図４に示される構造のテンプレート２００が得られる。

第１の実施形態によれば、マーク配置領域Ｒ_Mにアライメントマーク２２０とともに充填モニタマーク２３０を配置したテンプレート２００を用いた。また、インプリント処理のアライメントマーク２２０の観察時に、視野に充填モニタマーク２３０が含まれるようにした。レジスト３００が充填モニタマーク２３０内に充填されると、レジスト３００の屈折率とテンプレート２００の屈折率とが略等しいので、充填モニタマーク２３０が消失する。その結果、インプリント処理中に充填状態を観察することで、テンプレート２００毎に最適な時間でレジスト３００の充填の終了を判断することができるという効果を有する。

また、押印処理を所定の時間継続した後にレジスト３００の硬化処理へと移る場合では、所定の時間内にレジスト３００が充填しなかったり、所定の時間よりも早く充填してしまったりする場合が生じていた。しかし、第１の実施形態では、充填モニタマーク２３０を用いてレジスト３００の充填の終了を判断するので、所定の時間よりも早くレジスト３００の充填が完了した場合には、判断した時点でつぎの処理へと移行できる。また、所定の時間が経過してもレジスト３００の充填が完了しなかった場合には、押印処理を延長することができる。さらに、充填モニタマーク２３０を用いてレジスト３００の充填が終了したと判断した時点で、つぎのレジスト３００の硬化処理へと移れるので、各押印処理において、レジスト３００が充填されない状態の発生を抑えることができる。

また、充填モニタマーク２３０をアライメントマーク２２０の近傍に配置した。これによって、インプリント処理中に、アライメントマーク２２０を用いた位置合わせ処理と充填モニタマーク２３０の観察処理とを同時に行うようにしたので、必要最小限の時間でインプリント処理が可能となり、生産性のロスを抑制することができる。

さらに、マーク配置領域Ｒ_Mを矩形状のメサ部２１１の四隅に配置し、各マーク配置領域Ｒ_Mに充填モニタマーク２３０を配置した。インプリント方法では、レジスト３００の充填はテンプレート２００の中央から進むと考えられるので、メサ部２１１の四隅に配置された充填モニタマーク２３０を観察することで、テンプレート２００の全面での充填状態を正確にモニタすることができるという効果を有する。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、充填モニタマークの深さは、アライメントマークおよびデバイス形成パターンの深さと同じであった。第２の実施形態では、充填モニタマークの深さを、アライメントマークおよびデバイス形成パターンの深さとは異なる掘り込み量とする場合を説明する。

図１０は、第２の実施形態によるテンプレートの一例を模式的に示す一部断面図である。図１０では、アライメントマーク２２０の凹パターン２２１の深さとデバイス形成パターン２４０を構成する凹パターン２４１の深さがともにｄ０であるが、充填モニタマーク２３０の凹パターン２３１ａの深さがｄ０よりも大きいｄ１となっている。たとえば、アライメントマーク２２０およびデバイス形成パターン２４０を構成する凹パターン２２１，２４１の深さｄ０が６０ｎｍである場合に、充填モニタマーク２３０の凹パターン２３１ａの深さｄ１を１００ｎｍとすることができる。

このように、充填モニタマーク２３０の凹パターン２３１ａを他の領域の凹パターン２２１，２４１に比して深くすることで、インプリント処理時に他の凹パターン２２１，２４１に比してレジストが充填モニタマーク２３０に充填され難くなる。すなわち、充填モニタマーク２３０にレジストが充填されるまでの時間を第１の実施形態の場合に比して長くすることができる。そのため、充填モニタマーク２３０にレジストが正常に充填されていれば、他のパターン、特にデバイス形成パターン２４０にレジストが充填されていることになる。

なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略している。また、第２の実施形態によるインプリント方法は、第１の実施形態で説明したものと同様であるので、その説明を省略する。

このようなテンプレート２００は、たとえば、充填モニタマーク２３０と、アライメントマーク２２０およびデバイス形成パターン２４０と、の製造工程を分けることによって、製造される。たとえば、最初に、充填モニタマーク２３０の配置領域以外をマスクして、深さｄ１の充填モニタマーク２３０を形成する。つぎに、充填モニタマーク２３０の配置領域をマスクして、他の領域のパターン、たとえばアライメントマーク２２０およびデバイス形成パターン２４０を形成する。なお、これは一例であり、アライメントマーク２２０およびデバイス形成パターン２４０を先に形成し、充填モニタマーク２３０を後に形成してもよい。

第２の実施形態では、充填モニタマーク２３０の掘り込み量を、テンプレート２００上に配置した他の凹パターン２２１，２４１の掘り込み量よりも深くした。充填モニタマーク２３０は、他の凹パターン２２１，２４１に比して最も充填し難いので、充填モニタマーク２３０が正常に充填されていることで、他の凹パターン２２１，２４１の充填を保証することができるという効果を有する。

なお、上記した実施形態では、アライメントマーク２２０の凹パターン２２１の底部の屈折層２５３が、Ｃｒ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｒｕなどの金属膜、ＴｉＮ，ＴａＮなどの金属窒化膜、ＴａＯなどの金属酸化膜、あるいはこれらの材料を組み合わせたものなどからなる場合を例示した。しかし、凹パターン２２１の底部付近に位置するテンプレート基板２１０に、Ｃｒ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｒｕなどの金属イオンがイオン注入法によって打ちこまれたものによって屈折層２５３が形成されていてもよい。

つぎに、第１〜第２の実施形態のインプリント装置１０におけるコントローラ５０のハードウェア構成について説明する。図１１は、コントローラのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。コントローラ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１、ＲＯＭ（Read Only Memory）５２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５３、表示部５４および入力部５５を有している。コントローラ５０では、これらのＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、表示部５４、入力部５５がバスライン５６を介して接続されている。

第１〜第２の実施形態のインプリント方法をインプリント装置１０で実行するための制御プログラム５７は、たとえば、ＲＯＭ５２に格納されている。そして、ＣＰＵ５１は、たとえばＲＯＭ５２に格納されている制御プログラム５７をＲＡＭ５３にロードして、制御プログラム５７を実行する。なお、制御プログラム５７は、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk ROM）、フレキシブルディスク（Flexible Disk：ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ（CD Recordable）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。

（付記）
［付記１］
基板上にレジストを塗布するレジスト塗布工程と、
凹凸パターンを有するテンプレートを前記レジストに接触させる接触工程と、
前記テンプレートを前記レジストに接触させている状態で、光学式観察手段によって、前記テンプレートに設けられたアライメントマークと、前記基板上のアライメントマークと、を観察しながら、前記テンプレートと前記基板との間の位置合わせを行う位置合わせ工程と、
前記テンプレートを前記レジストに接触させている状態で、前記光学式観察手段によって、前記テンプレートに設けられた凹パターンへの前記レジストの充填を観察する充填観察工程と、
を含むことを特徴とするインプリント方法。
［付記２］
前記充填観察工程では、前記凹パターンへの前記レジストの充填状態の観察結果に基づいて、前記テンプレートを前記レジストに接触させている状態の継続または完了を判定することを特徴とする付記１に記載のインプリント方法。
［付記３］
前記充填観察工程の後に、前記テンプレートを前記レジストに接触させている状態で、前記レジストを硬化させる硬化工程をさらに含み、
前記充填観察工程では、前記光学式観察手段によって前記凹パターンを含む視野の画像を撮像し、前記画像から取得した前記凹パターンのコントラストが所定の値よりも小さい場合に、前記硬化工程に進むことを特徴とする付記２に記載のインプリント方法。
［付記４］
前記レジストは、前記テンプレートの屈折率と同じ屈折率を有することを特徴とする付記１に記載のインプリント方法。
［付記５］
テンプレート基板と、
前記テンプレート基板に設けられる第１凹パターンを含むデバイス形成パターンと、
前記テンプレート基板の前記デバイス形成パターンと同一面に設けられる第２凹パターンを含むアライメントマークと、
前記テンプレート基板の前記デバイス形成パターンと同一面に設けられる第３凹パターンを含む充填モニタマークと、
を備え、
前記アライメントマークは、前記第２凹パターンの底部に設けられる屈折層を有し、
前記充填モニタマークは、前記アライメントマークの近傍に配置されることを特徴とするテンプレート。
［付記６］
前記屈折層は、前記第２凹パターンの底部に堆積された金属膜であることを特徴とする付記５に記載のテンプレート。
［付記７］
前記屈折層は、前記第２凹パターンの底部の前記テンプレート基板に金属イオンが打ち込まれた金属層であることを特徴とする付記５に記載のテンプレート。
［付記８］
前記第３凹パターンの深さは、前記第１凹パターンの深さおよび前記第２凹パターンの深さと同じであることを特徴とする付記５に記載のテンプレート。
［付記９］
前記第３凹パターンの深さは、前記第１凹パターンの深さおよび前記第２凹パターンの深さよりも深いことを特徴とする付記５に記載のテンプレート。
［付記１０］
前記デバイス形成パターン、前記アライメントマークおよび前記充填モニタマークは、前記テンプレート基板内に設けられた矩形状のパターン配置領域に配置され、
前記アライメントマークおよび前記充填モニタマークは、前記パターン配置領域の４つの角部に配置されることを特徴とする付記５に記載のテンプレート。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０インプリント装置、１１基板ステージ、１２チャック、１３ステージ定盤、１４基準マーク台、２１テンプレートステージ、２２ベース部、２３補正機構、２４加圧部、２５アライメントステージ、３０アライメントスコープ、４１光源、４２塗布部、５０コントローラ、１００基板、１１０アライメントマーク、２００テンプレート、２１０テンプレート基板、２１１メサ部、２１２オフメサ部、２１３凹部、２２０アライメントマーク、２２１，２３１，２３１ａ，２４１凹パターン、２３０充填モニタマーク、２４０デバイス形成パターン、２５１ハードマスク膜、２５２，２５４，３００，３００Ａレジスト、２５２ａ，２５２ｄ，２５２ｍ凹パターン、２５３屈折層、Ｒ_D デバイス形成パターン配置領域、Ｒ_M マーク配置領域、ＵＶ紫外線。

Claims

基板上にレジストを塗布するレジスト塗布工程と、
凹凸パターンを有するテンプレートを前記レジストに接触させる接触工程と、
前記テンプレートを前記レジストに接触させている状態で、光学式観察手段によって、前記テンプレートに設けられ、底部に屈折層を有する第１の凹部を含むアライメントマークと、前記基板上のアライメントマークと、を観察しながら、前記テンプレートと前記基板との間の位置合わせを行う位置合わせ工程と、
前記テンプレートを前記レジストに接触させている状態で、前記光学式観察手段によって、前記テンプレートに前記アライメントマークとは別に設けられ、底部に屈折層が配置されない第２の凹部を含む充填モニタマークへの前記レジストの充填を観察する充填観察工程と、
を含み、
前記位置合わせ工程と前記充填観察工程で、前記光学式観察手段の視野に、前記テンプレートの前記アライメントマークと前記充填モニタマークとが存在することを特徴とするインプリント方法。
前記位置合わせ工程と前記充填観察工程とは、同時に行われ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。
基板上にレジストを塗布するレジスト塗布工程と、
凹凸パターンを有するテンプレートを前記レジストに接触させる接触工程と、
前記テンプレートを前記レジストに接触させている状態で、光学式観察手段によって、前記テンプレートに設けられ、底部に屈折層を有する第１の凹部を含むアライメントマークと、前記基板上のアライメントマークと、を観察しながら、前記テンプレートと前記基板との間の位置合わせを行う位置合わせ工程と、
前記テンプレートを前記レジストに接触させている状態で、前記光学式観察手段によって、前記テンプレートに前記アライメントマークとは別に設けられ、底部に屈折層が配置されない第２の凹部を含む充填モニタマークへの前記レジストの充填を観察する充填観察工程と、
を含み、
前記充填観察工程では、前記充填モニタマークへの前記レジストの充填状態の観察結果に基づいて、前記テンプレートを前記レジストに接触させている状態の継続または完了を判定するに際して、
前記光学式観察手段によって前記充填モニタマークを含む視野の画像を撮像し、前記画像から取得した前記充填モニタマークのコントラストが所定の値よりも大きい場合に、前記テンプレートを前記レジストに接触させている状態を継続すると判定することを特徴とするインプリント方法。