JP6748496B2 - モールド、インプリント方法、インプリント装置および物品製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、モールド、インプリント方法、インプリント装置および物品製造方法に関する。

半導体デバイス等を製造するためのインプリント技術では、パターンが形成されたモールドと基板上に供給されたインプリント材を接触させ、光を照射し、インプリント材を硬化させることで基板上にインプリント材のパターンを形成している。インプリント材を基板上に供給する際、基板上の全面や複数のショット領域にインプリント材を供給する方法がある。

モールドのパターン部を基板上に供給されたインプリント材に接触させた後、インプリント材を硬化させるためにモールドを介して基板に光を照射する。この場合、パターン部直下のショット領域に隣接するショット領域に光が当たらないように、光の照射範囲を精度よく制御する必要がある。

照射範囲を精度よく制御する方法として、特許文献１のモールドには、モールドの厚みが薄い凹部に、パターン部を取り囲むように遮光部が設けられている。また、特許文献２のモールドには、モールド下面にパターン部を取り囲むように遮光部が設けられている。

一方で、特許文献３のインプリント装置には、モールドのパターン部の外側に設けられたモールド側マークと、基準板に設けた、モールドのパターン部の外側の領域の下方にある基準マークとを用いてモールドアライメントを実施している。

特開２０１５−１２０３４号公報 特開２０１５−２０４３９９号公報 特開２０１５−１３０３８４号公報

特許文献３のようにモールドのパターン部の外側領域の下方にある基準マークをモールドを介して検出する場合、特許文献１や特許文献２に記載された照射範囲制御用の遮光部をモールドに設けることができなかった。また、モールドのパターン部の外側領域の下方にある隣のショット領域のインプリント材を検出したい場合、特許文献１や特許文献２に記載された照射範囲制御用の遮光部をモールドに設けることができなかった。

そこで、本発明は、パターン部の外側領域の下方にあるマークやインプリント材等の検出と、インプリント材を硬化させる光の照射範囲制御とを両立させることが可能なモールドを提供することを目的とする。

本発明のモールドは、基板上にインプリント材のパターンを形成するために用いられるモールドであって、前記インプリント材を硬化させる硬化光が透過するパターン部と、パターン部を取り囲む周辺部と、を含み、周辺部に、前記インプリント材を硬化させる硬化光を減光し、且つ前記モールドを介して被検物を検出するための検出光を透過させる膜が設けられており、前記パターン部は、前記モールドと前記基板との位置合わせのために用いられるマークを含み、前記パターン部には、前記膜が設けられていないことを特徴とする。

本発明によれば、パターン部を取り囲む周囲部の下方にあるマークやインプリント材を等の検出と、インプリント材を硬化させる光の照射範囲制御とを両立させることが可能なモールドを提供することができる。

第１実施形態のインプリント装置を示す図である。 第１実施形態の基準マークを用いる位置合わせ工程を示す図である。 第１実施形態のモールドを示す図である。 第１実施形態のインプリント処理を説明する図である。 従来のモールドＭを用いたインプリント処理を説明する図である。 第１実施形態の遮光部の透過率を示す図である。 実施例１の遮光部が設けられたモールドを示す図である。 実施例２の遮光部が設けられたモールドを示す図である。 第２実施形態の遮光部を示す図である。 遮光膜の消衰係数（消光係数）特性を示す図である。 物品の製造方法を説明するための図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において、同一の部材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）
（インプリント装置について）
まず、本発明の第１実施形態におけるインプリント装置１００の構成について説明する。図１は、第１実施形態のインプリント装置１００の構成を示した図である。インプリント装置は、基板上に供給されたインプリント材を型と接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギーを与えることにより、型の凹凸パターンが転写された硬化物のパターンを形成する装置である。さらに、インプリント装置１００は、半導体デバイスなどのデバイス製造に使用され、被処理体である基板Ｗ上のインプリント材ＲにモールドＭ（型）を用いて、パターンを形成する装置である。第１実施形態のインプリント装置１００は、光の照射によってインプリント材を硬化させる光硬化法を採用するものとする。以下の図において、基板ＷおよびモールドＭの面内の互いに直交する方向をＸ軸およびＹ軸とし、Ｘ軸とＹ軸とに垂直な方向をＺ軸として説明する。

インプリント装置１００は、照明系１と、アライメント光学系２と、観察光学系３と、基板Ｗを保持する基板ステージ５（基板保持部）と、モールドＭを保持するモールド保持部６（型保持部）とを備える。さらに、インプリント装置１００の各部の動きを制御する制御部２５を備える。

モールドＭは、基板Ｗに対向する面に所定のパターンＭｐ（例えば、回路パターン等の凹凸パターン）が３次元状に形成されている。モールドＭは、インプリント材を硬化させ光（例えば紫外光）を透過させることが可能な材質（石英など）からなる。基板Ｗは、例えば、単結晶シリコンからなる被処理体であり、インプリント処理が行われる前に、インプリント材Ｒが被処理面の全面に塗布される。基板Ｗにインプリント材Ｒを塗布する工程は、インプリント装置１００の外部における塗布装置によって行われているが、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にインプリント材Ｒを塗布する塗布部を備えておき、インプリント処理が行われる前に、その塗布部によって基板の全面にインプリント材Ｒを予め塗布してもよい。インプリント材は基板の全面に限らず、一度に複数のショット領域（パターン形成領域）に塗布されてもよいし、ショット領域毎に塗布されてもよい。

インプリント材Ｒには、硬化用のエネルギーが与えられることにより硬化する硬化性組成物（未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある）が用いられる。硬化用のエネルギーとしては、電磁波、熱等が用いられる。電磁波としては、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される、赤外線、可視光線、紫外線などの光である。

硬化性組成物は、光の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物である。このうち、光により硬化する光硬化性組成物は、重合性化合物と光重合開始剤とを少なくとも含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を含有してもよい。非重合性化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分などの群から選択される少なくとも一種である。

インプリント材Ｒは、スピンコーターやスリットコーターにより基板上に膜状に付与される。或いは液体噴射ヘッドにより、液滴状、或いは複数の液滴が繋がってできた島状又は膜状となって基板上に付与されてもよい。インプリント材の粘度（２５℃における粘度）は、例えば、１ｍＰａ・ｓ以上、１００ｍＰａ・ｓ以下である。

基板は、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられ、必要に応じて、その表面に基板とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。基板としては、具体的に、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどである。

基板ステージ５は、例えば真空吸着力や静電力により基板Ｗを保持する基板保持手段である。基板ステージ５には、基板Ｗを保持する基板チャックと、基板ＷをＸＹ平面に沿った方向に移動させる基板駆動機構が含まれる。さらに、基板ステージ５にはステージ基準プレート７が配置され、ステージ基準プレート７には、インプリント装置１００の基準マーク１２（被検物）が形成されている。

モールド保持部６は、例えば真空吸着力や静電力によりモールドＭを保持するモールド保持手段である。モールド保持部６には、モールドＭを保持するモールドチャックと、基板Ｗ上のインプリント材にモールドＭを押し付けるためにモールドチャックをＺ軸方向に移動させるモールド駆動機構が含まれる。さらに、モールド保持部６は、モールドＭ（パターンＭｐ）をＸ軸方向およびＹ軸方向に変形させるモールド変形機構が含まれていてもよい。なお、インプリント装置１００における押印および離型の各動作は、モールドＭをＺ方向に移動させることで実現してもよいが、例えば、基板ステージ５（基板Ｗ）をＺ方向に移動させることで実現してもよく、または、その両方を移動させてもよい。

照明系１は、モールドＭと基板Ｗ上のインプリント材Ｒとを接触させる押印工程の後に、インプリント材Ｒを硬化させる硬化光（紫外光）を照射する。照明系１は、光源と、光源から射出される紫外光を被照射面となるモールドＭのパターンＭｐに対して所定の形状で均一に照射するための複数の光学素子とから構成される。特に、照明系１による光の照射領域（照明範囲）は、パターンＭｐが形成されている領域（パターン部）と同程度であることが望ましい。これは、照射領域を必要最小限とすることで、照射に伴う熱に起因してモールドＭまたは基板Ｗが膨張し、インプリント材Ｒに転写されるパターンに位置ズレや歪みが発生することを抑えるためである。光源には、例えば、高圧水銀ランプ、各種エキシマランプ、エキシマレーザまたは発光ダイオード、レーザダイオードなどが採用可能である。照明系１の光源は、被受光体であるインプリント材の特性に応じて適宜選択されるが、本発明は、光源の種類、数、または波長などにより限定されるものではない。

アライメント光学系２は、モールドＭと基板Ｗとの位置合わせのための計測を担う。アライメント光学系２は、モールドＭに形成されたモールド側マーク１０と基板Ｗに形成された基板側マーク１１を光学的に検出して、モールドＭと基板Ｗの相対位置を計測するための光学系である。また、アライメント光学系２は、モールドＭのモールド側マーク１０とステージ基準プレート７の基準マーク１２を光学的に検出して、モールドＭとステージ基準プレート７の相対位置も計測する。モールドＭのモールド側マーク１０とインプリント装置１００の基準マーク１２を検出することにより、インプリント装置１００に対するモールドＭの位置を計測することができる。

アライメント光学系２は、駆動可能なスコープを構成する受光ユニット２ａを複数有しており、受光ユニット２ａはモールド側マーク１０もしくは基板側マーク１１の位置に合わせて、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に駆動可能に構成されている。例えば、ステージ基準プレート７に基準マーク１２が、パターンＭｐが形成されているパターン部の４隅に形成されていると、モールドＭのパターン部の形状を計測することができる。さらに、マークの位置にスコープの焦点を合わせるためにＺ軸方向にも駆動可能なように構成されている。また、光学部材（２１，２２，２３，３１）はリレー光学系を構成しており、基板Ｗ面と共役な面を位置Ｃに形成（結像）している。

基板Ｗには多種多様の物質が多層膜状に形成され、基板Ｗの基板側マーク１１はその多層膜の任意の階層に形成されることが一般的である。そのため、アライメント光学系２の波長帯域が狭く、光が弱め合う干渉条件の波長であった場合、基板Ｗの基板側マーク１１からの信号が微弱となって位置合わせが困難となる。

従って、アライメント光学系２に使用する光は、インプリント材Ｒが硬化（感光）しない波長で、なるべく広い波長帯域であることが望ましい。アライメント光学系２に使用する光は、例えば、４００〜２０００ｎｍの波長帯域であることが望ましいが、少なくとも５００〜８００ｎｍの波長帯域であることが望ましい。アライメント光学系２で使用する光源としては、例えば、発光波長帯域の広いランプを採用しても良い。また、発光波長帯域が数十ｎｍ、数ｎｍの光源（発光ダイオード、レーザダイオード等）を、複数組み合わせることで、広い波長帯域を網羅しても良い。

制御部２５は、アライメント光学系２で計測されたモールドＭと基板Ｗの相対位置情報に基づいて、基板ステージ５やモールド保持部６、モールド変形機構を制御する。また、モールドＭが交換された場合など、図２のように、モールド側マーク１０と基準マーク１２を検出して相対位置を調整している。この調整を行うことにより、基板Ｗが搬入されたときにインプリントすべきショット領域とモールドＭとがアライメント光学系２の視野に入るようになり、ショット領域とモールドＭとのアライメントが可能となる。また、モールドＭのパターン部の形状を補正することが可能となる。

観察光学系３は、基板Ｗのショット領域の全体を撮像する撮像系（カメラ）であって、インプリント処理（インプリント材）の状態を検出するために用いられる。ここで、観察光学系３の被検物としては、基板上のインプリント材や位置合わせのためのアライメントマークである。検出されるインプリント処理の状態としては、モールドＭへのインプリント材Ｒの充填状態やモールドＭのインプリント材Ｒからの離型状態などである。ここで、観察光学系３の計測対象は、基板上のインプリント材、モールドＭのパターンＭｐもしくは基板Ｗの表面、または、モールドＭと基板Ｗが近接している場合のパターン面Ｍｐと基板Ｗの表面である。観察光学系３の視野は、パターンＭｐの領域よりも広い。そのため、パターンを形成する対象のショット領域に隣接するショット領域を観察したり、ショット領域の周辺のインプリント材の状態を検出したりすることができる。パターンＭｐの領域の周辺は、パターンが無いため、モールドＭを透過して基板Ｗやインプリント材Ｒの状態を観察することが可能となる。このように、パターンＭｐの領域の周辺は、モールドＭを透過してマークやインプリント材を検出する場合がある。

観察光学系３に用いられる観察光（検出光）は、アライメント光学系２に用いられる光の波長帯域ほどの広い波長帯域は必要とせず、インプリント材Ｒが硬化（感光）しない波長であればよい。また、観察光学系３の検出光に伴う熱に起因してモールドＭまたは基板Ｗが膨張する恐れがある。そこで、インプリント材Ｒに形成されるパターンに位置ズレや歪みが発生することを抑えるため、観察光は観察可能な範囲で微弱であることが望ましい。

インプリント装置１００には、照明系１とアライメント光学系２と観察光学系３のそれぞれに作用する、共通の光学部材２１および光学部材３１が構成されている。共通の光学部材３１は、アライメント光学系２からの光を反射し、照明系１からの硬化光と観察光学系３からの観察光を透過させる作用を有している。共通の光学部材２１と光学部材３１は硬化光である紫外光に対して十分に高い透過率を有する部材（例えば、石英や蛍石）で構成されている。

共通の光学部材３１は、例えばダイクロイックミラーであり、波長帯域が５００〜２０００ｎｍにおける光の反射率が高く、波長帯域が２００〜５００ｎｍにおける光の透過率が高い特性を有している。反射率が高い波長帯域は５００〜２０００ｎｍに限らず、広い方が望ましいが、製造上の制約などで、６００〜９００ｎｍや、５００〜８００ｎｍであってもよい。同様に、透過率の高い波長帯域は、２００〜５００ｎｍに限らず、広い方が望ましいが、例えば３００〜６００ｎｍや、３００〜５００ｎｍであってもよい。

光学部材３２は、照明系１からの硬化光を反射し、観察光学系３からの検出光を透過させる作用を有している。例えば、ダイクロイックミラーであり、４００ｎｍ以下（２００〜４００ｎｍ、もしくは３００〜４００ｎｍ）の波長の光の反射率が高く、４００ｎｍ以上（４００〜５００ｎｍ、もしくは４００〜６００ｎｍ）の波長の光の透過率が高い特性を有している。波長の閾値は４００ｎｍに限らず、３８０ｎｍや、４２０ｎｍであってもよい。このように、第１実施形態のインプリント装置１００は、照明系１からの硬化光の波長帯域は紫外領域であり、アライメント光学系２からのアライメント光（検出光）の波長帯域は、硬化光よりも長波長である。そして、観察光学系３からの観察光の波長帯域は、硬化光とアライメント光の間である。

以上の構成とすることで、インプリント材を硬化させる波長の硬化光と、広い波長帯域が必要なアライメント光が共存しつつ、ショット領域を観察するための観察光とが併用可能なインプリント装置を提供することが可能となる。

（モールドについて）
図３は、第１実施形態のモールドＭの断面図である。モールドＭは、第１部分４０と第２部分４１とを含む。第１部分４０は、パターンＭｐが設けられたパターン部４０ａ（メサ部）とパターン部４０ａを取り囲む周辺部４０ｂ（オフメサ部）とを含む第１面４ａ１と、第１面４ａ１の反対側の第２面４ａ２とを有する。第２部分４１は、第１部分４０を取り囲み、かつ第１部分４０よりモールドＭの厚み（Ｚ方向）が厚くなるように構成される。また、パターン部４０ａ（メサ部）は、基板Ｗに向かって突出した構成（凸型）となっている。パターン部４０ａにはパターンＭｐを囲むようにスクライブラインが配置されていることある。モールドＭの位置合わせに用いられるモールド側マーク１０はスクライブライン上に形成されていることが多い。本実施形態では、モールドのパターン部はパターンＭｐとスクライブラインが含まれているものとする。このように構成されたモールドＭには、第１部分４０の第２面４ａ２と第２部分４１の内側の第３面４ａ３とによって凹部４ｃ（キャビティ、コアアウト）が形成される。このようにモールドＭに凹部４ｃを形成することで、凹部４ｃ内の圧力（例えば気圧）を変えたときにモールドＭの第１部分４０（第１面４ａ１）が変形しやすくなっている。

（インプリント処理について）
次に、図４を用いてインプリント装置１００によるインプリント処理について説明する。インプリント処理が開始されると、第１実施形態のモールドＭがインプリント装置１００に搬入され、モールド保持部６によって保持される（Ｓ４０１）。このとき、図２に示す状態で、アライメント光学系２の受光ユニット２ａが、モールド側マーク１０と基準マーク１２を検出し、基板ステージ５に対するモールドＭの位置合わせを行う（Ｓ４０１）。その際、ステージ基準プレート７の基準マーク１２は、モールドＭを透過して検出するが、モールドのパターンがあると基準マーク１２が検出しにくい。そのため、基準マーク１２は、パターンやマークが形成されていないオフメサ部（図３の４０ｂ）を透過する位置に形成されている。

次に、基板搬送部（不図示）により基板Ｗがインプリント装置１００に搬入され、基板Ｗは基板ステージ５に保持される（Ｓ４０２）。基板Ｗに形成されたショット領域（パターン形成領域）がモールドＭのパターンＭｐの直下に配置される（位置する）ように、基板ステージ５を移動させる（Ｓ４０３）。ここでは、基板Ｗの全面にインプリント材Ｒを予め塗布しておき、インプリント材Ｒが全面に塗布された基板Ｗにおける複数のショット領域の各々に対してインプリント処理を順次行っていく。第１実施形態では、基板Ｗの全面に予めインプリント材Ｒが供給されている場合について説明しているが、インプリント装置１００内でショット領域にインプリント材Ｒを供給する場合は、Ｓ４０２とＳ４０３の間に供給工程（塗布工程）が含まれていてもよい。

次に、モールド保持部６の駆動機構を駆動させ、基板Ｗ上のインプリント材ＲにモールドＭを接触させる（Ｓ４０４・押印工程）。モールドＭに接触したインプリント材Ｒは、モールドＭに形成されたパターンＭｐの凹凸パターンに沿って流動する（Ｓ４０５・充填工程）。モールドＭとインプリント材Ｒが接触した状態で、モールド側マーク１０および基板側マーク１１をアライメント光学系２が検出する。アライメント光学系２の検出結果に基づいて基板ステージ５を駆動させることにより、基板ＷとモールドＭの位置合わせを行う（Ｓ４０６）。また、アライメント光学系２の検出結果に基づいて、モールド変形機構によりモールドＭ（ショット領域）を変形させる補正や、基板Ｗに熱を加えることによりショット領域を変形させる補正を実施してもよい（Ｓ４０７）。

モールドＭと基板Ｗの位置合わせがなされた段階で、照明系１はモールドＭの背面（上面）からインプリント材Ｒに紫外光を照射することで、インプリント材Ｒを硬化させる（Ｓ４０８・硬化工程）。インプリント材Ｒを硬化させた後、モールド保持部６の駆動機構を駆動させ、モールドＭを硬化したインプリント材Ｒから引き離す（Ｓ４０９・離型工程）。モールドＭをインプリント材Ｒから引き離すことにより、基板Ｗのショット領域上にインプリント材Ｒのパターンが形成される。つまり、モールドＭに形成された凹凸形状のパターンＭｐが基板Ｗ上に転写される。さらに、第１実施形態のインプリント処理は、Ｓ４０４の押印工程からＳ４０９の離型工程の間の少なくとも一部において、観察光学系３はパターン部を観察することができる（Ｓ４１０）。観察光学系３の検出視野内において、インプリント処理の各工程で異常が発生していないかを観察することができる。

第１実施形態に示すインプリント処理は、基板Ｗの全面にインプリント材Ｒを予め塗布しておき、インプリント材Ｒが全面に塗布された基板Ｗにおける複数のショット領域の各々に対してインプリント処理を順次行っていく。

しかし、図５（ａ）に示すように、パターンＭｐをインプリント材Ｒに接触させた状態で、ショット領域５０ａに硬化光（図中灰色部）を照射すると、基板ＷやモールドＭの表面で硬化光が反射する。硬化光の反射により、モールドＭやインプリント装置内の共通の光学部材２１で再び反射し（図中点線矢印）、基板Ｗ上のショット領域５０ａの周辺領域５０ｂに反射した光（フレア光ともいう）が到達してしまう恐れがある。

その結果、図５（ｂ）に示すように、ショット領域５０ａに供給されたインプリント材Ｒだけでなく、ショット領域５０ａの周辺領域５０ｂや隣接ショット領域５０ｃに塗布されたインプリント材Ｒも硬化してしまう恐れがある。例えば、図５（ｂ）に示すように、ショット領域５０ａに供給されたインプリント材Ｒ１が硬化するのに加えて、周辺領域５０ｂや隣接ショット領域５０ｃに塗布されたインプリント材Ｒ２が半硬化状態であることを示している。ここで、周辺領域５０ｂとは、ショット領域とショット領域の間の領域であり、例えばスクライブラインとすることができる。このように周辺領域５０ｂや隣接ショット領域５０ｃにおけるインプリント材Ｒが硬化もしくは半硬化状態になると、この後にインプリントを行う隣接ショット領域５０ｃにおいて、インプリント処理が正常に行うことができなくなる。

（実施例１）
そこで、第１実施形態におけるモールドＭの凹部には、図３に示すように、周辺部４０ｂ（オフメサ部）のうち基板Ｗに対向する面の反対側の面に遮光部９が設けられている。遮光部９は、モールドＭに入射した硬化光がパターンＭｐのパターン部４０ａを透過するように、パターン部４０ａの周囲に設けられている。ただし、遮光部９が、例えばクロムなどの金属膜で構成されると、硬化光（紫外光）のみならず、アライメント光や観察光（可視〜赤外光）も遮光されてしまうため好ましくない。

そこで、本発明の遮光部９は、硬化光は遮光するが、観察光またはアライメント光は透過する特性を有している。遮光部９にこの特性を有することで、周辺領域５０ｂや隣接ショット領域５０ｃに硬化光が照明されないように遮光しつつ、観察光により周辺領域５０ｂや隣接ショット領域５０ｃを観察することができる。また、硬化光を遮光しつつ、インプリント装置１００の基準マーク１２や周辺領域５０ｂや隣接ショット領域５０ｃに配置されたマーク（アライメントマーク）を検出することができる。このように、第１実施形態の遮光部９は遮光膜９ａからなり、紫外光を遮光し、可視から赤外光の波長帯域の光は透過する特性を有する材料であることが望ましい。遮光膜９ａは、例えば、誘電体多層膜（Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ、ＭｇＦ_２）や、ＣｒＮ、ＴａＮなどの金属窒化物、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＴｉＯなどの金属酸化物などの材料で構成されうる。

図６は、遮光膜９ａをモールドＭに設けた場合の分光透過率特性を示したものである。図６は、横軸が波長を示し縦軸が透過率を示している。遮光膜９ａとして、モールドＭに、膜厚２１０ｎｍのＣｒＮを設けた場合、膜厚１０００ｎｍのＣｒ_２Ｏ_３を設けた場合、膜厚１２０ｎｍのＴａＮを設けた場合を示している。本発明で必要とされる透過率特性は、紫外領域の透過率をなるべく小さく（好ましくは波長４００ｎｍ以下で１％以下と）し、可視から赤外領域の透過率をなるべく大きく（好ましくは波長帯域５００〜８００ｎｍで１０％以上と）する。遮光膜９ａとするそれぞれの材料について膜厚を比較すると、必要な膜厚が異なることを示している。遮光膜９ａの特性として、例えば、波長帯域３８０ｎｍ以下の光の透過率を０％以上、１％以下とし、波長帯域５００〜８００ｎｍの光の透過率を１０％以上、１００％以下としている。

遮光膜９ａとして利用できる材料は図６のように、それぞれの材料について分光透過率特性を求めることで、判断することができる。また、透過率は各材料の消衰係数κ（消光係数）と結びつきが強く、遮光膜９ａとして利用できる材料を消衰係数κによって求めることも可能である。図１０は、図６に示した各材料（ＣｒＮ、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＴａＮ）の消衰係数（消光係数）κを縦軸に示したもので、横軸は波長である。

ＣｒＮの消衰係数κは、硬化光の波長帯域（例えば３００〜４００ｎｍ）で０．６７以上、アライメント光の波長帯域（例えば５００〜８００ｎｍ）で０．２１以下であり、硬化光は透過しにくく、アライメント光や観察光は透過しやすい特性となっている。同様に、Ｃｒ_２Ｏ_３の消衰係数κは、３００〜４００ｎｍで０．１０以上、５００〜８００ｎｍで０．０２以下である。同様に、ＴａＮの消衰係数κは、３００〜４００ｎｍで１．１０以上、５００〜８００ｎｍで０．６１以下である。いずれも、硬化光は透過しにくく、アライメント光や観察光は透過しやすい特性となっている。

ここで、３００〜３８０ｎｍの波長帯域の消衰係数κを［κａ］、５００〜８００ｎｍの波長帯域の消衰係数κを［κｂ］とし、［κａ］／［κｂ］との関係をまとめると、表１のようになる。

以上から、遮光部９の材料は、［κａ］が０．１以上（好ましくは、０．５以上）で、［κａ］／［κｂ］が１．８以上（好ましくは、３．０以上）となる条件であることが望ましい。

図７は、遮光部９が設けられた第１実施形態の実施例１のモールドＭを示す図である。モールドＭは、インプリント装置１００において用いられる。図７に示すようにモールドＭは、モールドＭの第２面４ａ２においてパターン部４０ａを囲むように遮光部９（遮光膜９ａ）が設けられている。図７（ａ）は、モールドＭをＺ方向から見たときの図であり、二点破線は照明系１の照明視野（照明系１の硬化光１ａが照明する領域）を示す。また、図中の点線は、硬化光１ａのフレア光が到達する領域１ｂを示す。

図７（ｂ）は、モールドＭと基板Ｗ上のインプリント材Ｒとを接触させ、インプリント材ＲにモールドＭを介して硬化光１ａと観察光３ａ（検出光）を照射している様子を示す図である。図７の遮光膜９ａは、硬化光がパターンＭｐを透過するように構成されている。そして、遮光膜９ａにより周辺領域５０ｂや隣接ショット領域５０ｃが照明されないように硬化光１ａ（フレア光を含む）を遮光している。一方、観察光３ａは遮光膜９ａを透過するため、パターン部４０ａの周辺部である周辺領域５０ｂや隣接ショット領域５０ｃの観察が可能となっている。

図７（ｃ）は、モールドＭとステージ基準プレート７の位置合わせ工程を示す図である。基板ステージ５に設けられたステージ基準プレート７の基準マーク１２は、モールドＭにおけるパターンが形成されていない周辺部４０ｂ（オフメサ部）の下になるように配置されている。そして、アライメント光学系２は、アライメント光２ｂ（検出光）を照明することによって、モールドＭのパターンＭｐが形成されたパターン部４０ａに形成されたモールド側マーク１０とステージ基準プレート７の基準マーク１２を検出する。そして、マークの検出結果に基づいてモールドＭとステージ基準プレート７（基準マーク１２）位置合わせを行う。このようにモールドＭは、遮光膜９ａにより周辺領域５０ｂや隣接ショット領域５０ｃが照明されないように硬化光１ａ（フレア光を含む）を遮光している。一方、アライメント光２ｂや観察光３ａは遮光膜９ａを透過するため、周辺領域５０ｂに形成されたインプリント装置の基準マーク１２を検出したり、隣接ショット領域５０ｃの状態を観察したりすることができる。

（実施例２）
図８は、遮光部９が設けられた第１実施形態の実施例２のモールドＭを示す図である。モールドＭは、インプリント装置１００において用いられる。図８（ａ）に示すようにモールドＭは、モールドＭの第１面４ａ１においてパターンＭｐが形成されたパターン部４０ａを囲むように遮光部９（遮光膜９ａ）が設けられている。実施例１のモールドは、モールドＭの第２面４ａ２にパターン部４０ａを取り囲むように遮光部９（遮光膜９ａ）が設けられている場合について説明した。図８（ａ）のように、遮光部９はモールドＭの第２面４ａ２に限られず、モールドＭの第１面４ａ１に設けても良い。さらに、遮光膜９ａは、図８（ｂ）に示すように、モールドＭの第１面４ａ１および第２面４ａ２の周辺部４０ｂ（オフメサ部）に対応する領域に形成されてもよい。実施例１と同様に、実施例２の遮光膜９ａは、硬化光は遮光するが、観察光またはアライメント光は透過する特性を有している。

図８に示したモールドＭのように遮光膜９ａを形成することにより、ショット領域の周辺に硬化光が照射されることを低減することができる。モールドＭの第１面４ａ１に遮光膜９ａを設けることは、より基板の表面に近いに遮光部９を配置することができる。そのため、モールドＭの第２面４ａ２に斜めから入射した硬化光を遮光することができ、斜めから入射した光によって周辺領域５０ｂが照明されないようにすることができる。実施例２も同様に、周辺領域５０ｂに照射される硬化光を遮光するともに、アライメント光２ｂを透過させることにより、ショット領域５０ａの周辺部に設けられたインプリント装置の基準マークを検出したり、周辺部の様子を観察したりすることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態のインプリント装置について説明する。第１実施形態では、遮光部９は、モールドＭの表面に設けられた遮光膜９ａとして構成されているが、第２実施形態では、遮光部９は、モールドＭの凹部４ｃに取り外しできるように構成された遮光部材９ｂとして構成される。

以下、遮光部９として構成された遮光部材９ｂについて説明する。ここで、第２実施形態のインプリント装置は、第１実施形態のインプリント装置１００と比べて、遮光部９以外の装置構成が同じであるため、ここでは遮光部９以外の装置構成についての説明を省略する。

図９は、第２実施形態のインプリント装置において用いられるモールドＭと遮光部材９ｂとを示す図である。図９（ａ）は、モールドＭと遮光部材９ｂをＺ方向から見たときの図を示す。図９（ｂ）は、図９（ａ）における断面Ａ‐Ａ´を示した図であり、モールドＭと遮光部材９ｂの断面図である。遮光部材９ｂは、上述したように、モールドＭの凹部４ｃから取り外しできるように構成されている。

遮光部材９ｂには、モールドＭの凹部４ｃに設けられたピン４ｅに対応する位置に貫通穴１７が形成されている。そして、遮光部材９ｂは、その貫通穴１７にピン４ｅを貫通させることによってモールドＭに固定されており、モールドＭに対する、基板Ｗの面と平行な面方向（ＸＹ方向）に沿ったずれ量を許容範囲に収めることができる。このように遮光部材９ｂを構成する場合、例えば、モールドＭに対するＸＹ方向のずれ量を、±５μｍの許容範囲に収まることができる。

遮光部材９ｂは、インプリント材を硬化させる硬化光は遮光するが、観察光およびアライメント光を透過させる特性を有している。遮光部材９ｂは、硬化光が通過する開口１８が設けられている。開口１８を通過した硬化光はパターンＭｐ（パターン部４０ａ）を照明することができる。このような遮光部材９ｂを構成することにより、インプリント装置１００は、パターン部に形成されたパターンＭｐを転写すべきショット領域５０ａに硬化光を照射しつつ、周辺領域５０ｂに硬化光が照射されることを低減することができる。更に、周辺領域５０ｂや隣接ショット領域５０ｃにおけるインプリント工程の観察機能や、パターン部４０ａの領域外に形成されたマークの検出が可能となる。

ここで、遮光部材９ｂは、石英など観察光やアライメント光、硬化光に対して透明な部材を用いて、開口１８以外の領域に遮光膜が設けられている。遮光膜は、硬化光として紫外光を遮光し、観察光やアライメント光として可視光や赤外光を透過させる特性を有する材料であることが望ましい。例えば、石英に誘電体多層膜や、ＣｒＮなどの金属窒化物、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＴｉＯなどの金属酸化物で構成されうる。材料は、これらに限られるものではなく、インプリント材Ｒを硬化させる硬化光を遮光しつつ、アライメント光や観察光を透過することができれば良い。

第２実施形態のインプリント装置では、遮光部９として、モールドＭの凹部４ｃから取り外しできるように構成された遮光部材９ｂが用いられる。このように構成された遮光部材９ｂを遮光部９として用いることにより、モールドＭを洗浄する際、モールドＭから遮光部材９ｂを取り外すことができる。そのため、モールドＭの洗浄する際に遮光部９も剥がれてしまう恐れを低減することができる。

ここで、第１実施形態において遮光部９として用いた遮光膜９ａと、第２実施形態において遮光部９として用いた遮光部材９ｂを併用してもよい。

（その他）
上述の何れの実施形態も、基板Ｗの全面にインプリント材Ｒが塗布されている基板を用いたが、それに限られず、インプリント材Ｒが塗布されていない基板Ｗをインプリント装置１００に搬入しても良い。インプリント装置１００に設けられた供給部（ディスペンサ）によって、インプリント材Ｒを所望の数のショット領域上に塗布してもよい。

本発明は隣接ショットに積極的にインプリント材が供給されない場合であっても、例えば、パターンを形成するショット領域からはみ出したインプリント材が存在することがある。そのため、このような場合にも、本発明のモールドＭを用いることによって周辺領域上のインプリント材を硬化させることなく、ショット領域上にパターンを形成することができる。

（物品製造方法）
インプリント装置を用いて形成した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。

硬化物のパターンは、上記物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。

次に、物品の具体的な製造方法について説明する。図１１（ａ）に示すように、絶縁体等の被加工材２ｚが表面に形成されたシリコンウエハ等の基板１ｚを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材２ｚの表面にインプリント材３ｚを付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材３ｚが基板上に付与された様子を示している。

図１１（ｂ）に示すように、インプリント用の型４ｚを、その凹凸パターンが形成された側を基板１ｚ上のインプリント材３ｚに向け、対向させる。図１１（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１ｚと型４ｚとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｚは型４ｚと被加工材２ｚとの隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーとして光を。型４ｚを透して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図１１（ｄ）に示すように、インプリント材３ｚを硬化させた後、型４ｚと基板１ｚを引き離すと、基板１ｚ上にインプリント材３ｚの硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、型の凹部が硬化物の凸部に、型の凸部が硬化物の凹部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材３ｚに型４ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。

図１１（ｅ）に示すように、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材２ｚの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝５ｚとなる。図１１（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材２ｚの表面に溝５ｚが形成された物品を得ることができる。ここでは硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。

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。

１ 照明系
２ アライメント光学系
３ 観察光学系
５ 基板ステージ
６ モールド保持部
７ ステージ基準プレート
Ｍ モールド
Ｗ 基板
Ｒ インプリント材
９ 遮光部
１００ インプリント装置

Claims (20)

1. 基板上にインプリント材のパターンを形成するために用いられるモールドであって、
   前記インプリント材を硬化させる硬化光が透過するパターン部と、
   前記パターン部を取り囲む周辺部と、を含み、
   前記周辺部に、前記インプリント材を硬化させる硬化光を減光し、且つ前記モールドを介して被検物を検出するための検出光を透過させる膜が設けられており、
   前記パターン部は、前記モールドと前記基板との位置合わせのために用いられるマークを含み、前記パターン部には、前記膜が設けられていないことを特徴とするモールド。
2. インプリント装置に用いるモールドであって、
   インプリント材を硬化させる硬化光が透過するパターン部と、
   前記パターン部を取り囲む周辺部と、を含み、
   前記周辺部に、前記インプリント材を硬化させる硬化光を減光し、且つ前記モールドを介して被検物を検出するための検出光を透過させる膜が設けられており、
   前記膜は、前記硬化光の波長帯域の透過率が０％以上、１％以下であり、前記検出光の波長帯域の透過率が１０％以上、１００％以下であることを特徴とするモールド。
3. インプリント装置に用いるモールドであって、
   インプリント材を硬化させる硬化光が透過するパターン部と、
   前記パターン部を取り囲む周辺部と、を含み、
   前記周辺部に、前記インプリント材を硬化させる硬化光を減光し、且つ前記モールドを介して被検物を検出するための検出光を透過させる膜が設けられており、
   前記膜は、５００〜８００ｎｍの波長帯域の波長の消衰係数に対する３００〜３８０ｎｍの波長帯域の波長の消衰係数の比が１．８以上であることを特徴とするモールド。
4. 前記膜は、前記パターン部のパターンが形成されている面とは反対側の面に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載のモールド。
5. 前記膜は、前記パターン部のパターンが形成されている面に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載のモールド。
6. 前記膜は、前記モールドの表面に設けられた遮光膜を有することを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載のモールド。
7. 前記膜は、前記モールドに取り付けられた遮光部材であり、前記遮光部材は前記硬化光に対して透明な部材の表面に、前記硬化光を減光し前記検出光を透過させる遮光膜が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載のモールド。
8. 前記検出光を透過させる膜は、ＣｒＮ、Ｃｒ_２Ｏ_３、またはＴａＮの何れか一つの材料より成ることを特徴とする請求項１ないし７の何れか１項に記載のモールド。
9. 前記検出光を透過させる膜は、誘電体多層膜、金属窒化物、または金属酸化物の何れか一つの材料より成ることを特徴とする請求項１ないし７の何れか１項に記載のモールド。
10. 前記被検物は、前記インプリント装置の基準マークを含むことを特徴とする請求項１ないし９の何れか１項に記載のモールド。
11. 前記被検物は、基板の上に供給されたインプリント材を含むことを特徴とする請求項１ないし１０の何れか１項に記載のモールド。
12. 前記膜は、前記モールドのパターン部を基板上のインプリント材と接触させたときの前記周辺部に対応する領域のインプリント材を検出する検出光を透過させることを特徴とする請求項１ないし１１の何れか１項に記載のモールド。
13. 前記膜は、前記硬化光としての紫外光を減光し、且つ、前記検出光としての可視光または赤外光を透過させることを特徴とする請求項１ないし１２の何れか１項に記載のモールド。
14. 前記硬化光の波長と前記検出光の波長は異なることを特徴とする請求項１ないし１３の何れか１項に記載のモールド。
15. 前記検出光を透過させる膜は、前記モールドから取り外し可能な部材であることを特徴とする請求項１ないし１４の何れか１項に記載のモールド。
16. インプリント材を硬化させる硬化光が透過するパターン部と該パターン部を取り囲む周辺部を含むモールドであり、前記周辺部に、前記インプリント材を硬化させる硬化光を減光し、且つ前記モールドを介して被検物を検出するための検出光を透過させる膜が設けられた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、
    前記モールドと前記基板を位置合わせする工程と、
    前記モールドを前記インプリント材に接触させ、前記インプリント材を硬化させる工程と、を含み、
    前記パターン部には前記膜が設けられておらず、モールドと前記基板の位置合わせにおいて、前記パターン部に設けられたマークが検出されることを特徴とするインプリント方法。
17. インプリント材を硬化させる硬化光が透過するパターン部と該パターン部を取り囲む周辺部に膜が設けられた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、
    前記モールドと前記基板を位置合わせする工程と、
    前記モールドを前記インプリント材に接触させ、前記インプリント材を硬化させる工程と、を含み、
    前記膜は、前記インプリント材を硬化させる硬化光を減光し、且つ前記モールドを介して被検物を検出するための検出光を透過させ、
    前記膜は、前記硬化光の波長帯域の透過率が０％以上、１％以下であり、前記検出光の波長帯域の透過率が１０％以上、１００％以下であることを特徴とするインプリント方法。
18. インプリント材を硬化させる硬化光が透過するパターン部と該パターン部を取り囲む周辺部に膜が設けられた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、
    前記モールドと前記基板を位置合わせする工程と、
    前記モールドを前記インプリント材に接触させ、前記インプリント材を硬化させる工程と、を含み、
    前記膜は、前記インプリント材を硬化させる硬化光を減光し、且つ前記モールドを介して被検物を検出するための検出光を透過させ、
    前記膜は、５００〜８００ｎｍの波長帯域の波長の消衰係数に対する３００〜３８０ｎｍの波長帯域の波長の消衰係数の比が１．８以上であることを特徴とするインプリント方法。
19. 請求項１ないし１５の何れか１項に記載の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ことを特徴とするインプリント装置。
20. 請求項１６ないし１８の何れか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工程と、
    前記工程で前記パターンが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製造方法。

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