KR100743289B1 - 몰드, 패턴형성방법 및 패턴형성장치 - Google Patents

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노부히토 스에히라
준이치 세키
마사오 마지마
아츠노리 테라사키
히데키 이나
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

패턴을 형성하는 패턴형성방법에 있어서, 패턴 영역(1000)을 포함하는 제 1 면, 상기 제 1 면과는 반대쪽에 위치하는 제 2 면 및 상기 제 2 면으로부터는 떨어지고 제 1면에는 가깝운 위치에 형성된 얼라인먼트 마크(2070)를 갖추고 있는 몰드(104)를 준비하는 공정; 상기 몰드(104)의 패턴 영역(1000)을 상기 기판(5000) 위에 배치된 코팅재와 접촉시키는 공정; 상기 얼라인먼트 마크(2070)와 상기 기판(5000)이 서로 대향하고 있는 부분에서 상기 기판(5000)상에 상기 피복재가 배치된 상태에서 상기 몰드(104)의 위치와 상기 기판(5000)의 위치에 관한 정보를 상기 얼라인먼트 마크(2070)와 상기 기판(5000)에 형성된 마크(5300)를 이용해서 취득하는 공정; 및 상기 정보에 의거해서, 상기 기판(5000)과 상기 몰드(104)와의 위치맞춤을 고정밀도로 행하는 공정을 포함한다.

Description

몰드, 패턴형성방법 및 패턴형성장치{MOLD, PATTERN FORMING METHOD, AND PATTERN FORMING APPARATUS}
도 1, 도 2A 내지 도 2D 및 도 3A 내지 도 3D는 각각 본 발명에 의한 몰드를 표시한 모식도.
도 4는 본 발명의 일실시형태에 있어서의 가공 장치의 구성의 일례를 표시한 모식도.
도 5A 및 도 5B는 각각 본 발명의 일실시형태에 있어서의 가공 방법을 표시한 순서도.
도 6은 임프린트(imprint) 동안 상대적인 위치 어긋남의 발생 메카니즘을 설명하는 모식도.
도 7A 및 도 7B는 임프린트 동안 몰드 및 웨이퍼에의 손상의 메카니즘을 설명하는 모식도.
도 8은 임프린트 동안 검출계의 오차 요인 발생 메카니즘을 설명하는 모식도.
도 9A 내지 도 9E는 본 발명의 일실시형태에 있어서의 임프린트 프로세스를 설명하는 모식도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 있어서의 주기 구조를 포함하는 위치맞춤 구 조의 일례를 표시한 모식도.
도 11A 및 도 11B는 각각 본 발명의 일실시예에 있어서의 주기 구조를 사용한 위치맞춤 구조의 일례를 표시한 모식도.
도 12A 내지 도 12H, 도 13A 내지 도 13I, 도 14A 내지 도 14E 및 도 15A 내지 도 15E는 각각 본 발명의 일실시형태에 의한 몰드의 제조 방법을 표시한 모식도.
도 16A 및 도 16B는 각각 본 발명의 일실시형태에 있어서의 위치맞춤 구조의 배치예를 표시한 모식도.
도 17A 및 도 17B, 그리고 도 18A 및 도 18B는 각각 본 발명의 일실시형태에 의한 패턴형성방법을 표시한 도면 및 순서도
도 19A 내지 도 19C 및 도 20A 내지 도 20E는 각각 본 발명의 일실시예에 있어서의 몰드의 구성예를 표시한 모식도.
도 21A 내지 도 21G는 본 발명의 일실시예에 의한 몰드의 앞면과 뒷면을 바꾸어 제조하는 몰드의 제조 방법의 공정을 표시한 개략도.
도 22는 본 발명의 일실시예에 있어서의 가압 가공 장치의 구성을 표시한 모식도.
도 23A 및 도 23B는 본 발명의 일실시예에 있어서의 가압 가공 장치에 있어서의 기준 마크를 이용하는 광학계의 구성을 설명하는 모식도.
도 24A 내지 도 24E는 본 발명의 일실시예에 의한 몰드를 그의 한쪽 편으로부터 가공하는 몰드의 제조 방법의 공정을 표시한 모식도.
도 25는 본 발명의 일실시예에 의한 장치의 구성예를 설명하는 모식도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
104, 213, 402, 1001, 1100, 1103, 19411, 19501, 19701: 몰드
215, 401, 1105, 19412, 19502, 19702: 워크(기판 또는 웨이퍼)
101, 1000, 19102: 패턴영역
1050: 제 1 면
1060, 3101: 제 2 면
102, 1070, 2070: 얼라인먼트 마크
5000: 기판
5300: 마크
본 발명은 패턴을 형성하는 데 이용되는 몰드, 패턴형성방법 및 패턴형성장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 상기 몰드와 기판과의 위치맞춤(alig㎚ent) 기술에 관한 것이다.
근년, 몰드 상의 미세한 패턴 구조를 수지나 금속 등의 부재에 전사하는 미세 가공 기술이 개발되고 있다. 이 기술은, 나노임프린트(nanoimprint) 혹은 나노엠보싱(nanoembossing)으로 불리며, 수 ㎚오더의 해상성이 실현될 것으로 기대되기 때문에, 스테퍼 또는 스캐너 등의 광노광 장치를 대신하는 차세대의 반도체 제 조 기술로서 주목을 받고 있다. 또, 나노임프린트에 의하면, 웨이퍼의 크기에도 의존하지만, 웨이퍼 상에 공간(즉, 입체) 구조가 전체로서 형성될 수 있으므로, 나노임프린트 기술은 광자결정(phtonic crystal) 등의 광학 소자나 μ-TAS(Micro Total　Analysis　System) 등의 바이오 칩의 각종 제조 기술 분야에 응용될 것으로 기대되고 있다.
스테판 와이. 초우(Stephan　Y. Chou) 등에 의한 논문 『Appl. Phys. Lett, Vol. 67, Issue　21, pp. 3114－3116(1995)』에는 나노임프린트에 의한 가공을 반도체의 제조에 적용하는 경우가 개시되어 있다. 보다 구체적으로는, 워크(work) 또는 워크피이스(wokrpiece)(이 경우 반도체 웨이퍼) 상에 광경화성 수지층을 형성한다. 이어서, 상기 수지에 대해서 원하는 임프린트 패턴을 지닌 몰드를 누르고 나서, 가압하에 광을 조사해서 상기 수지를 경화시킨다. 상기 광경화성 수지 층의 경화의 결과로서, 몰드의 임프린트 패턴이 상기 워크에 전사된다. 상기 경화된 수지층을 마스크로 해서 에칭 등을 실시하면, 반도체 웨이퍼 상에의 패턴 형성이 실현될 수 있다.
임프린트 기술에 있어서는, 패턴 전사 동안 몰드와 워크와의 (위치적인) 정렬, 즉, 위치맞춤을 정밀하게 실시할 필요가 있다.
위치맞춤은　일반적으로는 몰드에 설치되어 있는 위치맞춤 구조(이하, "얼라인먼트 마크"라고도 칭함)와 반도체 웨이퍼 등의 워크에 설치되어 있는 얼라인먼트 마크를 몰드쪽으로부터 광학적으로 판독함으로써 실시한다.
그렇지만, 몰드와 워크 사이에 몰드의 패턴이 전사되는 수지가 개재되어 있는 경우, 다음의 문제가 생기는 경우가 있다.
보다 구체적으로는, 몰드쪽의 얼라인먼트 마크에 상기 수지가 접촉됨으로써, 해당 얼라인먼트 마크가 선명하지 않게 관찰되는 경우가 있다. 또한, 상기 몰드와 수지 간의 굴절률차가 충분하지 않은 경우에는, 얼라인먼트 마크가 특별히 눈에 띄기 어렵게 된다.
발명의 개요
본 발명의 목적은 고정밀도의 위치맞춤에 적용될 수 있는 몰드를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 몰드를 이용한 패턴형성방법 및 이러한 패턴형성을 행하기 위한 패턴형성장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 1측면에 의하면,
전사될 패턴의 영역을 지닌 제 1 면;
상기 제 1 면과는 반대쪽에 위치된 제 2 면; 및
상기 제 1 및 제 2 면 상에 노출되지 않도록 매립되어 있는 얼라인먼트 마크를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면,
전사될 패턴의 영역을 지닌 제 1 면;
상기 제 1 면과는 반대쪽에 위치된 제 2 면;
상기 제 1 면에 형성(혹은 설치)되어 있는 제 1 마크; 및
상기 제 1 면으로부터 떨어진 위치에 형성되어 있는 얼라인먼트용의 제 2 마크를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 몰드에 형성된 패턴에 의해 기판 위에 배치된 코팅재 상에 임프린트된 패턴을 형성하는 패턴형성방법에 있어서,
패턴 영역을 포함하는 제 1 면, 상기 제 1 면과는 반대쪽에 위치하는 제 2 면 및 상기 제 1 면으로부터 떨어진 위치에 형성된 얼라인먼트 마크를 갖추고 있는 몰드를 준비하는 공정;
상기 몰드의 패턴 영역을 상기 기판 위에 배치된 코팅재와 접촉시키는 공정;
상기 얼라인먼트 마크와 상기 기판이 서로 대향하고 있는 부분에서 상기 기판상에 상기 피복재가 배치된 상태에서 상기 몰드의 위치와 상기 기판의 위치에 관한 정보를 상기 얼라인먼트 마크와 상기 기판에 형성된 마크를 이용해서 취득하는 공정; 및
상기 정보에 의거해서, 상기 패턴 영역과 상기 피복재가 서로 접촉하고 있는 상태에서 상기 패턴 영역의 면내 방향에 있어서 상기 기판과 상기 몰드와의 위치맞춤을 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 몰드에 형성된 패턴을 이용해서, 가공 대상 부재 상에 패턴을 형성하기 위한 패턴형성방법에 있어서,
패턴 영역을 포함하는 제 1 면; 상기 제 1 면과는 반대쪽에 위치된 제 2 면; 상기 제 1 면에 형성되어 있는 제 1 마크; 및 상기 제 1 면으로부터 떨어진 위치에 형성되어 있는 얼라인먼트용의 제 2 마크를 갖추고 있는 몰드를 준비하는 공정; 및
상기 몰드의 상기 제 2 마크와 상기 가공 대상 부재에 형성된 얼라인먼트용의 제 3 마크를 이용해서 상기 몰드와 상기 가공 대상 부재와의 위치맞춤을 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 몰드에 형성된 패턴을 이용해서, 가공 대상 부재 상에 패턴을 형성하기 위한 패턴형성방법에 있어서,
상기 몰드의 패턴 영역이 형성되어 있는 면과 동일 레벨에 있는 몰드의 면에 형성된 제 1 마크와 상기 패턴 영역이 형성되어 있는 면으로부터 떨어져서 위치된 제 2 마크 간의 상대적인 위치 관계에 대한 제 1위치 정보 및 상기 제 2 마크와 상기 가공 대상 부재에 형성되어 있는 제 3 마크 간의 상대적인 위치 관계에 대한 제 2위치 정보를 이용해서, 상기 몰드의 패턴 영역의 면내 방향에 있어서 상기 몰드와 상기 가공 대상 부재의 위치맞춤을 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 전술한 어느 하나의 패턴형성방법을 행하기 위한 패턴형성장치에 있어서,
몰드를 보유하기 위한 몰드 보유부; 및
기판을 지지하기 위한 기판 지지부를 포함하고,
상기 몰드 보유부와 상기 기판 지지부가 면내 방향으로 서로 상대적으로 이동하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면,
몰드와 가공 대상 부재와의 위치맞춤을 행하기 위한 위치맞춤 기구를 포함하 고, 상기 위치맞춤 기구는 상기 몰드의 패턴 영역이 형성되어 있는 면과 동일 레벨에 있는 몰드의 면에 형성된 제 1 마크와 상기 패턴 영역이 형성되어 있는 면으로부터 떨어져서 위치된 제 2 마크 간의 상대적인 위치 관계에 대한 제 1위치 정보 및 상기 제 2 마크와 상기 가공 대상 부재에 형성되어 있는 제 3 마크 간의 상대적인 위치 관계에 대한 제 2위치 정보를 이용해서, 상기 몰드의 패턴 영역의 면내 방향에 있어서 상기 몰드와 상기 가공 대상 부재의 위치맞춤을 행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 패턴전사장치가 제공된다.
또, 본 발명은 이하에 기재되어 있는 몰드, 가공 장치, 가공 방법 및 몰드제조방법을 제공한다.
보다 구체적으로는, 패턴이 가공면에 형성되어 있는 몰드로서, 상기 가공면으로부터 수 ㎛ 내지 수 ㎜ 후퇴한 위치에 위치맞춤 구조가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 몰드가 제공된다.
또, 본 발명의 다른 측면에 있어서, 패턴을 지닌 몰드는 상기 가공면과 그 가공면과는 반대쪽에 있는 면 사이의 영역에 위치맞춤 구조가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 있어서, 패턴을 지닌 몰드는 상기 가공면과는 반대쪽에 있는 면에 위치맞춤 구조가 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 몰드를 워크에 대해서 가압해서, 상기 몰드에 형성된 패턴을 상기 워크 상에 전사할 경우 상기 몰드의 가공면과 평행한 면방향으로 상기 워크와 상기 몰드의 위치맞춤을 가능하게 하는 가공 장치도 제공된다. 보다 구체적으로는, 상기 가공 장치는 상기 몰드를 상기 워크에 접촉시킨 상태에서 위치맞춤을 하는 기구를 포함한다. 이 경우, 상기 가공 장치는 상기 몰드를 상기 워크에 접촉시켜 위치 어긋남을 검출하는 위치 어긋남 검출 기구 및 상기 위치 어긋남의 검출치를 소정치와 비교하기 위한 기구를 더 포함한다. 상기 장치는 상기 위치 어긋남 검출 기구에 의해 소정치 이상의 값을 지닌 위치 어긋남을 검출한 경우, 상기 몰드를 상기 접촉 위치로부터 상기 몰드의 가공면을 향해서 멀리 이동시키는 기구를 더 포함한다.
본 발명에 의하면, 몰드를 워크에 대해서 가압함으로써, 상기 몰드에 형성된 패턴을 상기 워크에 전사하는 동안에 이하에 표시한 공정을 포함하는 가공 방법이 더욱 제공된다. 보다 구체적으로는, 상기 가공 방법은, 몰드의 가공면과 평행한 면내 방향으로 상기 워크와 상기 몰드의 위치맞춤을 행하면서 가공을 행하는 경우에, 몰드로서 상기 몰드를 이용함으로써 상기 몰드와 상기 워크와의 위치맞춤을 하는 공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.
더욱 구체적으로는, 상기 몰드의 가공면과 평행한 면내 방향으로 상기 워크와 상기 몰드와의 위치맞춤은 이하의 공정 (1) 및 (2)를 통해 상기 몰드를 상기 워크에 접촉시킨 상태에서 행한다:
(1) 상기 몰드를 상기 워크에 접촉시켜 위치 어긋남을 검출하는 위치 어긋남 검출 공정 및 상기 검출치를 소정치와 비교하는 공정; 및
(2) 상기 위치 어긋남 검출 공정에 있어서 소정치 이상의 값을 지닌 위치 어긋남을 검출한 경우, 상기 몰드를 상기 접촉 위치로부터 상기 몰드의 가공면을 향 해서 멀리 이동시키는 공정.
또, 본 발명은 가공면에 전사될 패턴을 지닌 몰드를 제조하는 방법을 제공한다.
상기 몰드 제조 방법은, 이하의 공정 (3) 내지 (6) 중의 적어도 하나의 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다:
(3) 상기 몰드에 위치맞춤 구조를 상기 몰드의 가공면으로부터 수 ㎛ 내지 수 ㎜ 떨어진 위치에 설치하는 공정;
(4) 상기 몰드에 위치맞춤 구조를 상기 몰드의 가공면과 그 가공면과의 반대쪽에 있는 면 사이의 영역에 설치하는 공정;
(5) 상기 몰드에 위치맞춤 구조를 상기 몰드의 가공면과는 반대쪽에 있는 면에 설치하는 공정; 및
(6) 상기 위치맞춤 구조의 설치와 상기 가공면의 패턴의 형성을 같은 프로세스에서 동시에 행하는 공정. 이 경우, 상기 위치맞춤 구조를 형성하기 위한 마스크층과 상기 가공면에 패턴을 형성하기 위한 마스크층이 동일 평면내에 있는 것이 바람직하다.
또, 본 발명은 몰드 및 가공대상 부재(이하 간단히 "가공부재"라고도 칭함)의 어느 한쪽을 가압해서, 몰드의 가공면에 형성된 패턴을 상기 가공부재 상에 전사하는 가압 가공 장치를 제공한다
상기 장치는 다음과 같이 구성된 위치맞춤 기구를 특징으로 한다.
더욱 구체적으로는, 상기 위치맞춤 기구는 상기 몰드의 가공면에 설치된 마 크와 상기 가공면으로부터 상기 몰드의 내부를 향해 떨어진 위치에 설치된 마크 간의 제 1상대 위치와, 상기 가공면으로부터 상기 몰드의 내부를 향해 떨어진 위치에 설치된 마크와 상기 가공 부재에 대해서 설치된 마크 간의 제 2상대 위치를 검출하고, 이들 제 1 및 제 2상대 위치를 서로 비교해서 상기 몰드와 상기 가공 부재와의 위치맞춤을 행하도록 구성되어 있다.
또, 상기 위치맞춤 기구는 상기 제 1상대 위치의 계측결과를 기억하는 수단과, 상기 제 2상대 위치의 계측 결과를 기억하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 위치맞춤 기구는 광원으로부터의 광을 상기 몰드의 가공면으로부터 떨어진 위치에 설치된 마크와 상기 몰드의 가공면에 설치된 마크 사이의 부분으로 인도하는 광학계를 더 포함한다. 이 광학계는 또한, 광원으로부터의 광을, 상기 몰드의 가공면으로부터 떨어진 위치에 설치된 마크와 상기 가공 부재에 대해서 설치된 마크 사이의 부분으로 인도하도록 구성되어 있다.
또한, 본 발명은 몰드 및 가공 부재 중의 어느 한쪽을 가압해서, 몰드의 가공면에 형성된 패턴을 상기 가공 부재에 전사하는 가압 가공 방법을 제공한다.
보다 구체적으로는, 상기 가압 가공 방법은 상기 몰드의 가공면에 설치된 마크와 상기 가공면으로부터 상기 몰드의 내부를 향해 떨어진 위치에 설치된 마크 간의 제 1상대 위치와, 상기 가공면으로부터 상기 몰드의 내부를 향해 떨어진 위치에 설치된 마크와 상기 가공 부재에 대해서 설치된 마크 간의 제 2상대 위치를 검출하고, 이들 제 1 및 제 2상대 위치를 서로 비교해서 상기 몰드와 상기 가공 부재와의 위치맞춤을 행하는 공정을 포함하도록 구성되어 있다.
상기 위치맞춤 공정은 이하의 공정 (1), (2) 및 (3)을 포함할 수 있다:
(1) 상기 몰드의 가공면으로부터 떨어진 위치에 설치된 마크를 기준으로 해서 상기 몰드의 가공면에 설치된 마크의 수평 및 회전 오차로서의 제 1오차를 측정해서 기억하는 공정;
(2) 상기 몰드의 가공면으로부터 떨어진 위치에 설치된 마크를 기준으로 해서 상기 가공부재에 대해서 설치된 마크의 수평 및 회전 오차로서의 제 2오차를 측정해서 기억하는 공정; 및
(3) 상기 제 1오차와 제 2오차가 서로 일치하도록, 상기 가공 부재를 수평 및 회전이동시키는 공정.
또, 상기 위치맞춤 공정은 기준 얼라인먼트 마크를 가지는 광학계를 이용함으로써 상기 제 1오차 및 제 2오차를 측정하는 공정을 더 포함해도 된다.
본 발명은 또한 상기 몰드의 패턴이 형성되어 있는 가공면의 수평 위치로부터 안쪽으로 떨어진 제 2 마크와, 상기 몰드의 가공면과 같은 레벨의 면에 형성된 제 1 마크를 가지는 것을 특징으로 하는 가압 가공용 몰드를 제공한다. 상기 제 2 마크는 제 1위치 계측 마크 및 상기 가공 부재에 대해서 설치된 마크에 대응하는 얼라인먼트 마크를 포함하고, 상기 제 1 마크는 제 1위치 계측 마크에 대응하는 제 2 계측 마크를 포함하고 있다. 또, 상기 제 2 마크는 상기 몰드의 가공면과는 반대쪽에 있는 면에 설치되고, 상기 몰드를 구성하는 투명 부재의 유무 또는 상기 투명부재의 밀도의 차이에 의해 구성될 수 있다. 또한, 제 2 마크는 상기 몰드의 가공면을 구성하는 제 1투명 부재와는 다른 조성으로 상기 몰드의 가공면과는 반대 쪽에 있는 면을 구성하는 제 2투명 부재 내에 형성되도록 구성해도 된다. 또, 상기 제 2 마크는 상기 몰드를 구성하는 투명부재가 존재하지 않는 부분에, 상기 투명부재와는 조성이 다른 제 2부재를 매립함으로써 상기 몰드의 가공면과는 반대쪽에 있는 면에 형성되도록 구성되어 있어도 된다. 또한, 상기 제 2 마크는 상기 몰드의 가공면과는 반대쪽에 있는 면에 설치되어, 상기 반대쪽 면에 있어서의 몰드를 구성하는 투명 부재로부터 돌출된 마크에 의해 구성해도 된다.
또, 본 발명은 기판의 가공면에 형성된 패턴을, 가공 부재를 구성하는 기판의 표면에 설치된 수지층에 전사하는 가압 가공용 몰드의 제조 방법을 제공한다. 이 제조방법은 이하의 공정 (1) 및 (2)를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다:
(1) 상기 기판의 가공면으로부터 안쪽으로 떨어진 위치에 제 2 마크를 형성하는 공정; 및
(2) 상기 제 2 마크를 형성한 후, 상기 기판의 제 2 마크가 형성된 면과는 반대쪽에 위치된 가공면에, 상기 제 2 마크의 일부를 기준으로 해서 가공 패턴과 제 1 마크를 형성하는 공정.
또한, 본 발명은 기판의 가공면에 형성된 패턴을, 가공 부재를 구성하는 기판의 표면에 설치된 수지층에 전사하는 가압 가공용 몰드의 제조 방법을 제공한다. 이 제조방법은 이하의 공정 (3) 및 (4)를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다:
(3) 상기 기판의 한쪽 면의 바깥쪽으로부터 단펄스의 레이저광을 조사함으로써, 상기 기판의 가공면으로부터 안쪽으로 떨어진 위치에 제 2 마크를 형성하고, 이 제 2 마크의 형성후, 상기 기판의 상기 제 2 마크가 형성된 면과는 반대쪽에 위 치된 가공면에 제 1 마크를 형성하는 공정; 및
(4) 상기 제 2 마크의 일부를 기준으로 해서 상기 가공면에 가공 패턴을 형성하는 공정.
본 발명에 이용되는 몰드는 표면에 패턴 영역을 가지는 몰드를 포함하고, 예를 들면, 임프린트되는 표면 불균일(임프린트) 패턴을 가지는 것을 포함한다. 상기 몰드는 템플릿으로 불리는 경우도 있다.
　가공부재(가공대상 부재 또는 워크)란, 기판 자체, 혹은 피복재를 상부에 가지는 기판 등, 몰드의 패턴이 전사되는 부분을 포함하는 물품을 의미한다. 상기 피복재는 연속한 막 혹은 도트 형상 필름부 등의 불연속 막으로 형성되어 있어도 된다. 그 상세는 후술한다. 또, 기판에 대해서는, 일반적으로는 실리콘 웨이퍼나 석영 웨이퍼 등의 평판 모양의 부재를 이용하는 것이 가능하지만, 본 발명을 실시하는 데 부재가 이용될 수 있는 한 본 발명은 이것으로 제한되지 않는다.
상기 구성에 의하면, 몰드와 가공부재(워크)와의 고정밀도 위치맞춤에 적용될 수 있는 몰드를 제공하는 것이 가능하다. 또, 상기 몰드를 이용한 패턴형성방법, 그리고 패턴형성을 허용하는 데 이용되는 패턴형성장치 및 패턴전사장치를 제공하는 것이 가능하다.
본 발명의 상기 및 기타 목적과, 특징 및 이점 등은 첨부 도면과 관련하여 취한 본 발명의 바람직한 실시형태의 이하의 설명을 고려하면 더욱 명백해질 것이다.
바람직한 실시형태의 상세한 설명
(제 1 실시형태： 몰드 1)
본 실시형태에 의한 몰드에 대해 도 1을 참조해서 설명한다.
도 1을 참조하면, 몰드(1100)는 제 1 면(1050), 상기 제 1 면(1050)과는 반대쪽에 위치된 제 2 면(1060), 상기 제 1 면(1050)에 형성된 패턴영역(1000) 및 상기 제 1 면(1050) 및 제 2 면(1060)에 노출되지 않도록 상기 몰드(1100)에 매립되어 있는 위치맞춤용 마크(얼라인먼트 마크)(1070)를 지닌다.
몰드(1100)를 구성하는 재료와 상기 얼라인먼트 마크(1070)를 구성하는 재료는 서로 다르므로, 이들 간에 굴절률 차를 제공한다. 상기 얼라인먼트 마크(1070)의 광학적 판독을 고려하면, 상기 굴절률차이는 예를 들면 0.1 이상인 것이 바람직하다. 상기 얼라인먼트 마크(1070)의 재료는 몰드(1100)와의 굴절률 차이를 확보할 수 있고 또한 광학적으로 판독가능한 한, 특히 제한되지 않는다. 예를 들면, 얼라인먼트 마크(1070)는 진공으로 하거나 공기나 질소 가스등의 기체가 충전되어 있는 기공으로 구성해도 된다.
본 실시형태에 있어서는, 얼라인먼트 마크(1070)가 몰드(1100) 속에 매립되어 있는 것이 중요하다. 이러한 구성에 의하면, 임프린트 동안에, 기판과 몰드 간에 개재된 수지층에 의해 상기 얼라인먼트 마크가 광학적으로 판독되기 어렵다고 하는 문제를 회피할 수 있다. 이러한 문제는 얼라인먼트 마크에 수지의 찌꺼기가 부착하는 경우나, 몰드와 수지층 간의 굴절률 차가 충분하지 않는 경우 등에 생긴다. 덧붙여, 패턴 영역(1000)에는 몰드(1100)의 제 1 면(1050)에 임프린트 패턴 이 형성되어 있다. 상기 임프린트 패턴은 평탄한 제 1 면(1050)에 볼록부를 마련함으로써 형성해도 되고, 이어서, 기판상에 전사해도 된다.
또, 상기 얼라인먼트 마크(1070)는, 패턴 영역(1000)과 얼라인먼트 마크(1070)를 하나의 광학계에 의해 판독할 경우, 상기 패턴영역(1000)과 얼라인먼트 마크(1070)의 양쪽 모두에 동시에 초점을 조정할 수 있도록 하는 관점에서 상기 제 2 면(1060)보다 제 1 면(1050)에 가깝게 배치하는 것이 바람직하다.
덧붙여, 도 2C에 표시한 바와 같이, 몰드(1100)용의 재료와는 다른 재료(107)에 얼라인먼트 마크(1070)를 매립하는 것도 가능하다.
또한, 제 1 면(1050)과 동일한 면에 얼라인먼트 마크를 제작해서, 몰드의 외부로 노출되지 않도록 보호층으로 덮을 수도 있다. 이 경우, 보호층의 재료는 몰드의 구성 재료와 동일해도 되지만, 몰드 재료와는 굴절률이 다른 재료를 선택해도 된다. 게다가, 얼라인먼트 마크가 외부에 노출되어 있지 않은 상태란, 몰드와 기판 사이에 개재된 수지에 상기 얼라인먼트 마크가 직접 접촉하지 않는 것을 의미한다.
몰드는, 광경화성 수지를 사용하는 임프린트의 경우, 석영, 파이렉스(등록상표), 사파이어 등의 광투과성 물질로 구성된다. 몰드를 통해 광을 투과시킬 필요가 없는 경우에는 금속재료나 Si를 몰드 재료로서 이용할 수도 있다.
이하에, 도 1에 표시한 바와 같이 얼라인먼트 마크가 매립된 몰드의 제조 방법을 도 13A 내지 도 13E 및 도 14를 참조해서 후술한다.
기판과 몰드 사이에 수지를 개재시켜서, 몰드의 임프린트 패턴을 전사하는 동안 몰드의 얼라인먼트 마크에의 수지의 부착을 방지한다고 하는 관점으로부터, 얼라인먼트 마크(위치맞춤 구조)는 이하의 방법으로 구성해도 된다.
예를 들면, 도 2A 내지 도 2D에 표시한 바와 같이, 몰드의 패턴 영역의 면의 면내 방향에 대해서 광학적 특성이 변화하는 위치맞춤 구조를 구성한다. 이들 도면에 있어서, (101)은 가공면, (102)는 위치맞춤 구조면, (103)은 거리 A, (104)는 몰드, (105)는 패턴용 몰드(제 1부재), (106)은 위치맞춤용 몰드(제 2부재), (107)은 광투과성 물질이다.
도 2A는 가공면(101)으로부터 위치맞춤 구조면(102)을 일정한 거리 A(103)만큼 안쪽으로 떨어진 위치에 배치시킨 구성의 실시형태를 표시한다. 이 위치에서, 수지는 위치맞춤 구조면(102)과 접촉하지 않는다. 거리 A는 현미경의 초점 심도에 의해 수 ㎛ 내지 수 ㎜로 설정하는 것이 바람직하다.
또, 도 2B는 전사용의 임프린트 패턴이 형성된 제 1부재와 위치맞춤 구조(102)가 형성된 제 2부재(106)가 서로 붙어 있으므로, 위치맞춤 구조가 임프린트 패턴면으로부터 멀리 위치되는 구성을 용이하게 얻을 수 있는 구성의 실시형태를 표시한 것이다.
또한, 도 2C는 위치맞춤 구조가 상기 더욱 구체적으로 설명한 바와 같이 광투과 물질 속에 매립되는 구성의 실시형태를 표시한 것이고, 도 2D는 위치맞춤 구조가 가공면과는 반대쪽 면에 형성된 구성의 실시형태를 표시한 도면이다.
본 발명자들의 검토에 의하면, 위치맞춤구조가 도 2A 및 도 2B에 표시한 바와 같이 가공면과 동일한 면 쪽에 형성되는 경우, 위치맞춤 구조는 가공면으로부터 상기 반대쪽 면을 향해서 수 ㎛ 내지 수 ㎜ 떨어지게 하는 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다.
일반적으로, 가공대상 기판상의 수지는 1㎛ 혹은 그 이하의 두께로 도포되지만, 압력인가에 의해 수지의 높이가 증대하는 것을 고려하면, 수지는 가공면의 레벨로부터 수 ㎛ 이상 떨어져 위치되는 것이 바람직하다. 또, 가공면과 위치맞춤구조 사이의 거리가 너무 큰 경우에는 몰드의 구조 설계상의 정밀도가 낮아지므로, 상기 거리는 수 ㎜ 이하가 바람직하다. 본 명세서에서, "수 ㎛"란 예를 들면, 2 내지 3 ㎛이고, 또 "수 ㎜"란 예를 들면 2 내지 3 ㎜이다. 몰드의 가공면과는 반대쪽 면이나 몰드 구성 부재의 내부에 위치맞춤구조가 위치되어 있는 경우, 상기 거리는 이들 범위로 제한되는 것은 아니다.
또, 위치맞춤 구조는 예를 들면, 상자형상, 십자형상, 막대형상으로, 또는 주기 구조로서, 혹은 이들이 조합된 형상으로 구성될 수 있다.
다음에, 도 2A 내지 도 2D에 나타낸 몰드의 제조 방법의 일실시형태에 대해 도 12 내지 도 15를 참조해서 설명한다.
A) 도 2A의 몰드의 제조 방법(도 12)
(1) 몰드 기판(즉, 몰드)(104)에, 하드 마스크층(1201)을 형성한다(도 12A).
(2) 하드 마스크층(1201) 상에 마스크층(1204)을 형성하고 나서, 하드 마스크층(1201)을 에칭한다(도 12B). 마스크층(1204)의 패터닝은 예를 들면 스테퍼 또는 스캐너에 의한 광노광, 혹은 전자빔에 의한 조사에 의해 수행될 수 있다. 도 12B에 있어서, (1202)는 위치맞춤 구조가 형성되는 영역을 나타내고, (1203)은 실제의 패턴이 형성되는 영역을 나타낸다.
(3) 마스크로서 하드 마스크층(1201)을, 혹은 하드 마스크층(1201)과 마스크층(1204)의 잔류막을 조합해서 이용함으로써, 몰드 기판(104)을 소망의 깊이로 에칭한다(도 12C). 이 경우, 소망의 깊이란, 임프린트에 필요한 깊이를 의미한다. 이 공정 후에, 마스크층(1204)이 남아 있는 경우에는 애싱(ashing) 등의 처리에 의해 제거한다.
(4) 위치맞춤 구조 영역(1202) 이외의 몰드의 표면을 마스크층(1205)으로 피복한다(도 12D).
(5) 하드 마스크층(1201)을 마스크로 해서, 몰드 기판(104)을 소망의 깊이로 에칭한다(도 12E). 이 경우, 소망의 깊이란 위치맞춤 구조면(102)과 가공면(101) 사이의 거리 A(103)보다 수십 ㎚ 내지 수 ㎛ 만큼 깊은 깊이를 의미한다.
(6) 마스크층(1205)을 마스크로서 이용해서 상기 하드 마스크층(1201)을 에칭하고, 이어서 몰드 기판(104)을 거리 A(103)에 대응하는 깊이까지 계속해서 에칭한다. 얻어지는 에칭 표면은 위치맞춤 구조(102)를 구성한다(도 12F).
(7) 마스크층(1205)을 제거한다(도 12G).
(8) 하드 마스크층(1201)을 제거한다(도 12H). 그러나, 이 경우, 하드 마스크층(1201)이 광투과성 물질로 형성되어 있다면, 이 공정에서 반드시 제거할 필요는 없다.
B) 도 2B의 몰드의 제조 방법(도 13)
(1) 몰드 기판(106) 상에, 광투과성 물질(1301)을 막으로 형성한다(도 13A). 물질(1301)은 에칭의 선택성을 확보하기 위해 몰드 기판(106)의 재료와는 다른 것이 바람직하다. 예를 들면, 광투과성 물질이란, SiN, TiO2 또는 Al2O3로 구성해도 되고, 몰드 기판(106)은 SiO2, CaF2 또는 ITO(Indium Tin Oxide)로 구성해도 된다.
(2) 광투과성 물질로 이루어진 막(1301) 상에, 다른 광투과성 물질로 이루어진 층(105)을 형성한다(도 13B). 상기 층(105)의 물질은 몰드 기판(106)의 재료와 동일해도 된다.
(3) 상기 층(105) 상에, 하드 마스크층(1201)을 SiN, TiO2 또는 Al2O3 등의 광투과성 물질; Cr, WSi 또는 Al 등의 금속재료; Si 등으로 형성한다(도 13C).
(4) 하드 마스크층(1201) 상에 마스크층(1204)를 형성하고 나서, 하드 마스크층(1201)을 에칭한다(도 13D). 마스크층(1204)의 패터닝은 예를 들면, 스테퍼 또는 스캐너에 의한 광노광, 또는 전자빔에 의한 조사에 의해 행할 수 있다. 마스크층(1204)의 재료는 예를 들면, 광 리소그래피, 전자선 리소그래피 등에 이용되는 통상의 레지스트 재료로부터 선택될 수 있다. 도 13B에 있어서, (1202)는 위치맞춤 구조 영역을 나타내고, (1203)은 실제의 패턴 영역을 나타낸다.
(5) 마스크로서 하드 마스크층(1201)을, 혹은 하드 마스크층(1201)과 마스크층(1204)의 잔류막을 조합해서 이용해서, 광투과성 물질 층(105)을 소망의 깊이로 에칭한다(도 13E). 이 경우, 소망의 깊이란 임프린트에 필요한 깊이를 의미한다. 이 공정 후에, 마스크층(1204)이 남아 있는 경우에는, 에싱 등의 처리에 의해 제거 한다.
(6) 위치맞춤 구조 영역(1202) 이외의 영역의 몰드의 표면을 마스크층(1205)으로 피복하고, 하드 마스크층(1201)을 마스크로서 이용해서, 광투과성 물질층(105)을 광투과성 물질층(1301)의 표면에 이르는 깊이로 에칭한다(도 13F). 마스크층(1205)의 재료는 상기 공정 (4)와 마찬가지로 통상의 레지스트 재료로부터 선택된다.
(7) 상기 층(105)의 바닥부에 에칭에 의해 노출된 광투과성 물질층(1301)의 일부 및 하드 마스크층(1201)의 에칭을 실시한다. 이들 에칭 공정은 개별적으로 실시해도 되지만, 공통 공정으로 동시에 수행해도 되는 경우도 있다. 그 후, 마스크층(1205)을 마스크로서 이용하면서, 상기 층(105)을 광투과성 물질 층(1301)의 표면에 이르는 깊이로 에칭한다(도 13G).
(8) 마스크층(1205)을 제거한다(도 13H).
(9) 노출된 층(1301) 및 하드 마스크층(1201)을 제거한다(도 13I). 하지만, 하드 마스크층(1201)이 광투과성 물질로 형성되어 있을 경우에는 반드시 제거할 필요는 없다. 위치맞춤 구조면(102)과 가공면(101) 사이의 거리 A(103)는 층(105)의 두께에 의해 결정된다. 상기 설명한 바와 같이, 패턴 영역(101)으로부터 안쪽으로 떨어져서 배치된 위치에 얼라인먼트 마크(102)를 지닌 몰드가 실현된다.
C) 도 1 및 도 2의 얼라인먼트 마크가 매립된 몰드의 제조 방법(도 14)
(1) 상기 프로세스 B)에서와 마찬가지로, 도 13A 내지 도 13E에 표시된 공정 을 실시한다.
(2) 도 13F에 표시된 공정에서처럼, 마스크층(1205)을 마스크로서 이용해서, 광투과성 물질층(105)의 바닥에 에칭에 의해 노출된 층(1301)을 에칭한다(도 14A).
(3) 몰드 표면 전체에, SiO2, 무기 SOG(Spin　On　Glass) 또는 유기 SOG등의 광투과성 물질층(107)을 스핀 코트, CVD 등에 의해 형성한다(도 14B). 상기 공정 (2)에 있어서 에칭에 의해 작성된 오목부(1212)를 채우도록 층(107)을 형성한다.
(4) 광투과성 물질층(107)을, 오목부(1212)에 충전된 그 부분을 남기도록 몰드기판 표면에 이를 때까지 제거한다(도 14C). 몰드 기판 표면이란, 위치맞춤 구조 영역(1202)에 있어서의 하드 마스크층(1201)의 표면 및 나머지 영역에 있어서의 마스크층(1205)의 표면을 의미하지만, 위치맞춤 구조 영역(1202)의 하드 마스크층(1201)의 표면을 우선적으로 취한다. 제거방법으로서는 예를 들면, 전체면 에칭백(etching back) 혹은 CMP이어도 된다.
(5) 마스크층(1205)을 제거한다(도 14D). 마스크층(1205) 상에 광투과성 물질층(107)이 여전히 남아 있는 경우에는 리프트 오프법에 의해 제거한다.
(6) 하드 마스크층(1201)을 제거하지만(도 14E), 하드 마스크층(1201)의 재료가 광투과성 물질인 경우에는 반드시 제거할 필요는 없다. 위치맞춤 구조면(102)와 가공면(101) 간의 거리 A(103)는 층(105)의 두께에 의해 결정된다. 그러나, 이 몰드에 있어서는 광투과성 물질층(1301)이 층(106), (105) 및 (107) 속에 매립되므로, 위치맞춤 구조의 관측을 허용하기 위해서는 이들 층(105) 내지 (107)을 조 합해서 광학적 콘트라스트의 점에서 층(1301)을 충분히 사용할 필요가 있다.
D) 도 2D의 몰드의 제조 방법(도 15)
(1) 몰드 기판(104)의 표면에, 마스크층(1501)을 형성한다(도 15A). 마스크층(1501)은 레지스로서 또는 하드 마스크로서 형성해도 되고, 실제의 패턴 영역(1203)과 앞/뒤 위치맞춤 구조 영역(1502)을 지닌다. 마스크층(1501)은 예를 들면, 스테퍼, 스캐너 등에 의한 광노광 또는 전자빔에 의한 조사에 의해 패턴화된다.
(2) 마스크층(1501)을 이용해서, 몰드 기판(104)을 소망의 깊이로 에칭한다(도 15B). 이 경우의 소망의 깊이란, 실제의 패턴 영역(1203)에서 임프린트에 필요한 깊이를 의미한다.
(3) 앞면에 레지스트 등의 보호층(1503)을 형성한 후, 뒷면에 마스크층(1504)을 형성한다(도 15C). 마스크층(1504)은 위치맞춤 구조 영역(1202)과 앞/뒤 얼라인먼트 영역(1505)을 지니고, 이 앞/뒤 위치맞춤 영역(1505)은 앞/뒤 얼라인먼트 구조 영역(1502)과 광학적으로 위치맞춤되어 이들 간의 위치관계를 조정한다.
(4) 마스크층(1504)을 이용해서, 몰드 기판(104)을 소망의 깊이로 에칭한다(도 15D). 이 경우, 소망의 깊이란, 위치맞춤 구조가 광학적으로 콘트라스트를 확보할 수 있는 한 어떠한 값이어도 된다.
(5) 레지스트(1503), 마스크층(1501) 및 마스크층(1504)을 제거한다(도 15E). 마스크층(1501) 및 (1504)이 광투과성 물질로 형성되어 있는 경우, 이들 층은 반드시 제거할 필요가 없다. 위치맞춤 구조면(102)과 가공면(101) 간의 거리 A(103)는 몰드 기판(104)의 두께에 의해 결정된다.
위에서 설명한 바와 같이, 가공면(101)에 형성되는 패턴 영역(1203)과 동일면에 제 1 마크(1077) 및 패턴 영역이 형성되어 있는 면과는 반대쪽의 면에 얼라인먼트용의 제 2 마크(1202)를 지닌 몰드가 실현된다. 이러한 2개의 마크를 지닌 몰드에 관해서는 이하의 제 2실시형태에 있어서 더욱 구체적으로 설명할 것이다.
상기 몰드의 제조 방법의 설명에 있어서는, 특히, 도 12 내지 도 14에 표시한 프로세스가 2개의 다른 면에의 패턴 형성이 한 번에 수행될 수 있다고 하는 이점을 지닌다. 단차부를 지닌 샘플에 대해서는, 초점심도의 관계로부터, 1회의 작업으로 양쪽 표면에서 충분한 해상도를 얻는 것은 곤란하다. 한편, 패턴 형성이 2회 수행될 경우에는 얼라인먼트의 오차가 추가되므로, 2개의 패턴 간의 상대 거리가 설계된 대로 확보되지 않는다. 도 12 내지 도 14에 표시한 제조 방법에서는 1회의 작업만 필요하고, 다른 2개의 표면에 있어, 동등한 해상도를 가진 패턴을 형성하는 것이 가능하다.
본 실시형태에 있어서는 몰드의 몇가지 구성예를 상기 설명하였지만, 본 발명의 몰드는 이들로 한정되는 것은 아니다.
워크에 전사하기 위한 임프린트 패턴이 형성된 가공면으로부터 수지가 접촉하지 않는 것 같은 영역으로 면내 방향에 있어서 광학적 특성이 변화하는 위치맞춤 구조를 가지는 한, 기타의 몰드도 본 발명에 포함된다.
또한, 상기 몰드에 의해 실제로 위치맞춤을 실시하는 경우에는 상기 몰드의 위치맞춤 구조와 워크 혹은 워크의 지지대에 형성된 위치맞춤 구조를 이용함으로써 위치맞춤을 수행한다.
이상의 본 발명에 의한 몰드는 수지를 열적으로 경화시키는 열 임프린트 등의 각종 임프린트에 적용 가능하지만, 특히 광경화성 수지를 이용하는 광임프린트에 적합하게 이용될 수 있다.
(제 2 실시형태： 몰드 2)
본 실시형태의 몰드는 전사하기 위한 패턴 영역을 가지는 제 1 면, 상기 제 1 면과는 반대쪽에 위치하는 제 2 면, 상기 제 1 면에 설치되어 있는 제 1 마크 및 상기 제 1 면으로부터 상기 제 2 면을 향해서 떨어진 위치에 설치되어 있는 제 2 마크를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 제 2 마크는 예를 들면, 도 3A 및 도 3B에 표시한 마크(102)이다.
구체적으로는, 도 3A 내지 도 3D를 참조해서 몰드에 대해 설명한다.
이들 도면에 있어서, 도 2A 내지 도 2D와 같은 참조부호 첨부되어 있는 것은 제 1실시형태에 기재된 것과 동일한 부재 또는 부분을 나타낸다.
도 3A 내지 도 3D를 참조하면, 제 1 마크(1077)는 임프린트(도시생략)을 지닌 패턴 영역(101)과 동일한 면에 설치되어 있다. 제 1 면은 패턴 영역(101)이 형성되어 있는 면이고, 제 2 면은 제 1 면과는 반대쪽의 면(3101)이다.
상기 제 2 마크는 상기 제 1 면과 제 2 면 사이, 혹은 상기 제 2 면에 설치된다. 도 3A 및 도 3B에서는 제 1 면으로부터 안쪽으로 떨어진 위치에 제 2 마크가 설치되어 있다. 상기 제 2 마크는 도 3C에 표시한 바와 같이 상기 제 1 면과 제 2 면 사이의 영역에 매립되어 있어도 되고, 또는 도 3D에 표시된 바와 같이 패턴 영역이 형성되어 있는 제 1 면과는 반대쪽의 제 2 면에 설치되어 있어도 된다.
예를 들면, 패턴 영역면과 동일한 면에 설치된 제 1 마크를 지니고 몰드의 반대쪽 면에 얼라인먼트용의 제 2 마크를 지니는 몰드는 전술한 도 15A 내지 도 15E에 표시된 방법을 통해 제조될 수 있다. 도 15D에 있어서 표시된 마크(1077)는 제 1 마크이다.
또, 본 실시형태에 기재된 것처럼, 패턴 영역과 동일한 면에 제 1 마크를 지니고, 몰드의 반대쪽 면에 제 2 마크를 지니는 몰드는 도 20A 내지 도 20E에 표시되어 있다.
이와 같이 2개의 위치에 얼라인먼트 마크를 설치함으로써, 한쪽 얼라인먼트 마크에 의한 위치맞춤이 곤란한 경우에도, 다른 쪽의 얼라인먼트 마크에 의한 위치맞춤이 가능해진다.
　특히, 상기 패턴 영역과 동일한 면에 제 1 마크(도 3A 내지 도 3D에 있어서의 (1077))를 설치하고, 몰드(104)의 두께 방향에서 제 1 마크로부터 떨어진 위치에 제 2 마크를 설치함으로써, 다음의 효과가 기대된다. 보다 구체적으로는, 패턴 영역(101)(도 3C에 표시된 (1000))을 기준으로 하면, 뒷면에 있는 제 2 마크는 설계상의 위치와 실제로 제작된 위치 간의 위치에 있어서 차이가 나는 경우가 있다. 이 차이가 임프린트 프로세스에 있어서 사실상 문제가 되지 않으면, 그러한 차이는 생긴다고 해도, 상기 제 1 실시형태에서 설명한 몰드를 사용할 수가 있다. 그러나, 그러한 차이를 고려해서 임프린트 프로세스를 실시할 필요가 있는 경우는, 본 실시형태의 몰드는 매우 효과적이다. 그 이유는, 본 실시형태에 있어서, 몰드 기판의 양면 쪽에 동시에 임프린트이 형성될 수 없으므로, 패턴 영역을 형성하는 공정 이외의 공정에서 제 2 마크가 형성되기 때문이다. 한편, 제 1 마크는 패턴 영역과 동일한 공정에서 제작할 수 있으므로, 설계상의 위치와 매우 가까운 위치에 제 1 마크를 형성할 수가 있다. 본 실시형태의 몰드에서는 제 1 마크와 제 2 마크 간의 상대적인 위치 관계를 얻을 수 있으므로, 패턴 영역 혹은 제 1 마크에 대해서 설계상의 위치로부터 어떠한 오차로 제 2 마크가 형성되어 있는지에 대한 정보를 얻는 것이 가능하다. 덧붙여서, 몰드(템플릿)의 재료는 제 1실시형태에서 설명한 것과 동일한 재료를 이용해도 된다.
(제 3 실시형태：패턴형성방법 1)
본 실시형태의 패턴형성방법은 이하의 방법으로 수행된다.
우선, 패턴 영역을 포함한 제 1 면, 상기 제 1 면과는 반대쪽에 위치된 제 2 면 및 상기 제 1 면으로부터 상기 제 2 면쪽을 향해서 떨어진 위치에 설치되어 있는 얼라인먼트 마크를 갖추고 있는 몰드를 준비한다. 예를 들면, 몰드는 도 1 내지 도 3에 표시되어 있다.
이어서, 상기 몰드의 패턴 영역과 기판상의 피복재(예를 들면, 광경화성 수지 또는 레지스트)를 서로 접촉시킨다.
도 17A에 있어서, (5000)은 기판, (3000)은 피복재, (104)는 몰드를 나타낸다. 또, (1000)은 피복재에 전사해야 할 임프린트 패턴이 형성되어 있는 영역이다. 이 도면에 있어서, 임프린트 패턴(1000)의 실제의 임프린트은 표시되어 있지 않다. 얼라인먼트 마크(2070)는 임프린트 패턴(1000)으로부터 떨어진 위치로서 몰드(104)의 뒷면 쪽에 설치되어 있다. 본 실시형태에 있어서의 얼라인먼트 마크(2070)의 위치는 몰드의 뒷면의 위치로 한정되는 것은 아니다. 그리고, 피복재(3000)를 기판(5000)의 전체 면에 도포하거나 혹은 몰드의 패턴 영역보다 큰 영역에 도포한다. 그 결과, 상기 얼라인먼트 마크(2070)와는 반대쪽의 상기 기판(5000)상의 부분(5050)(점선원)에, 상기 피복재(3000)가 배치된 상태로, 몰드(104)와 기판(5000)이 놓이게 된다. 이 상태에서, 상기 몰드와 상기 기판의 위치에 대한 정보(예를 들면, 화상 정보)가 상기 얼라인먼트 마크와 상기 기판쪽에 설치된 마크를 이용해서 얻어진다.
다음에, 상기 정보에 의거해서, 상기 패턴 영역의 면내 방향에 있어서의 몰드와 기판의 위치맞춤을 수행한다. 더욱 구체적으로는, 얼라인먼트 마크(2070)와 (5300)가 하나의 촬상(센서) 소자에 의해 광학적으로 판독되어, 면내 방향의 위치맞춤을 실시한다. 본 실시형태의 패턴형성방법에 있어서는, 상기 위치맞춤을 상기 패턴 영역과 상기 피복재가 서로 접촉하고 있는 상태(접촉 상태)에서 실시할 수가 있다. 본 발명에 있어서는 비접촉 상태에서 몰드와 기판과의 위치맞춤을 실시하는 일도 가능하다.
　몰드와 피복재 간의 굴절률차가 작은 경우, 패턴 영역(1000)에 몰드의 얼라인먼트 마크가 있으면, 피복재와 몰드와의 접촉에 의해 상기 얼라인먼트 마크는 광학적으로 판독하기 어려워지거나 혹은 광학적으로 판독될 수 없게 된다. 그러나, 본 실시형태의 패턴형성방법에 있어서, 얼라인먼트 마크(2070)와 피복 재(3000)(예를 들면, 자외선 등의 광의 조사에 의해 경화가능한 재료로 이루어진 수지 또는 레지스트)는 서로 접촉되지 않는다. 따라서, 몰드와 기판 사이에 개재시키는 피복재의 피복 영역을 엄밀하게 제어할 필요가 없으므로, 스핀 도포에 의해 피복재를 제조하는 일도 가능해진다. 또, 디스펜서를 이용해서 다수의 도트형상의 피복재를 설치해서, 몰드와 기판 간의 거리를 줄임으로써, 피복재를 패턴 영역 전체면에 연속막으로서 형성하는 것도 가능하다.
피복재는 예를 들면 광경화성 수지이지만, 상기 위치맞춤을 실시하면서 경화시키는 것이 바람직하다. 그 이유는 몰드와 기판이 수지를 통해 서로 간접적으로 접촉한 상태에서 위치 어긋남을 일으키는 경우가 있기 때문이다. 즉, 면내 방향의 위치 제어를 실시하면서, 기판과 몰드 간의 갭이 제어된 상태에서 피복 수지를 경화시키는 것이 바람직하다. 피복재의 경화는 예를 들면 자외선을 몰드쪽으로부터 피복재에 조사함으로써 행해진다. 광경화성 수지의 예로서는, 우레탄계, 에폭시계 및 아크릴계의 것을 들 수 있다. 또, 코팅재로서는 페놀 수지, 에폭시 수지, 실리콘수지 또는 폴리이미드 등의 열경화성 수지, 또는 폴리 메타크릴산 메틸(PMMA), 폴리카보네이트(PC), PET 또는 아크릴 수지 등의 열가소성 수지를 이용하는 것도 가능하다. 이 경우, 필요에 따라서 가열 처리를 실시함으로써 패턴을 형성한다. 또, 피복재로서는 PDMS(polydimethylsiloxane)를 이용하는 것도 가능하다.
또, 본 실시형태에 대해서는, 더욱 이하의 제어를 실시하는 일도 바람직하다.
보다 구체적으로는, 상기 취득된 정보에 의거해서, 상기 기판과 상기 몰드 간의 거리(갭) 제어를 실시하는 것이다.
몰드와 기판 간에 수지를 개재시켜, 해당 수지에 압력을 가하는 경우, 몰드와 기판 사이에 면내 방향의 위치 어긋남을 일으키는 경우가 있다. 특히, 소정치 이상의 레벨로 면내 방향의 위치 어긋남이 생겼을 경우에는, 몰드와 기판 사이의 간격을 유지하면서 해당 위치 어긋남을 보정하면, 몰드의 패턴 영역이 물리적으로 손상을 입을 가능성이 염려된다. 따라서, 그러한 경우에는, 일단 몰드와 기판 간의 거리의 제어는 해당 거리를 증대시키도록 행한다. 바람직한 실시형태에 있어서, 일단 몰드는 기판으로부터 해당 몰드와 기판 사이의 수지를 개입시킨 간접 접촉이 해제되는 위치까지 멀리 이동시킨 후, 몰드와 기판의 위치맞춤을 실시한다.
상기 설명한 바와 같이, 몰드의 패턴의 전사 동안, 몰드 및 워크에 몰드의 가공면(패턴 영역이 형성되어 있는 제 1 면)과 평행한 방향으로 힘이 가해져서, 몰드와 워크의 위치가 서로 어긋날 수 있다. 따라서, 압력인가하에 상기 가공면에 대해서 평행한 면내 방향의 위치맞춤을 행하는 것이 바람직하다.
또, 본 실시형태에 있어서는, 기판으로서 Si기판 또는 GaAs 기판 등의 반도체 기판; 이러한 반도체 기판에 수지를 코팅한 것; 수지기판; 유리 기판 등을 이용할 수도 있다. 또한, 상기 기판 상에 막을 성장시키거나 적층시킴으로써 작성되는 다층 기판을 이용하는 것도 가능하다. 물론, 석영 기판 등의 광투과성 기판을 사용할 수도 있다. 이들 기판은 이후에 설명하는 실시형태 및 실시예에 있어서도 마찬가지로 이용된다.
또, 기판에 대해서 설치되는 얼라인먼트 마크는 기판 자체에 혹은 기판에 적층되어 있는 막에 대해서 직접 설치해도 되고, 또는 기판을 지지하는 지지 부재나 대좌(base)에 간접적으로 설치해도 된다. 덧붙여, 본 발명에 있어서는, 얼라인먼트 마크가 설치된 기판이란, 기판 자체에 대해서 얼라인먼트 마크가 설치되어 있는 경우와 기판상에 적층된 막에 대해서 얼라인먼트 마크가 설치되어 있는 경우와의 양쪽 모두를 포함한다.
　본 실시형태의 패턴형성방법의 일례(순서도)가 도 17B에 표시되어 있다.
먼저, 도 17B를 참조하면, 패턴 영역으로부터 떨어진 위치에 얼라인먼트 마크가 설치된 몰드를 준비한다(P1).
패턴 영역과 기판상에 형성되어 있는 피복재(예를 들면, 광경화성 수지)를 서로 접촉시킨다(P2). 이 동작은 몰드와 기판과의 위치맞춤을 실시한 후에 행하는 것이 바람직하다. 또한, 몰드의 패턴 영역 상에는, 미리 이형재로서 불소함유 실란 커플링제 등을 도포해 두어, 상기 수지의 경화 후에 몰드와 기판 간의 분리가 용이하게 허용되도록 하는 경우가 있다. 따라서, 본 발명에 있어서, 패턴 영역(혹은 몰드)과 피복재가 접촉한다는 것은, 직접적으로 서로 접촉하는 경우 및 이형재의 층 등의 별도의 층을 통해서 서로 간접적으로 접촉하는 경우의 양쪽 모두를 의미한다. 이것은 다른 실시형태나 실시예에 대해서도 마찬가지이다.
다음에, 몰드의 패턴 영역과 피복재가 접촉한 상태에서, 몰드와 기판과의 위치맞춤을 실시한다(P3). 이 위치맞춤 동안에는 몰드의 면내 방향의 얼라인먼트 마크와 기판의 얼라인먼트 마크가 서로 대향하고 있는 영역(도 17A에 있어서 (5300)으로 표시됨)에도 상기 피복재가 존재한다. 상기 영역으로부터 피복재를 제거하는 것도 가능하지만, 기판상의 피복재의 엄밀한 도포량 제어를 완화할 수 있는 점 및 스핀 도포법을 이용할 수 있는 점으로부터도, 상기 영역에 피복재가 존재해도 얼라인먼트를 실시할 수 있는 것이 바람직하다.
얼라인먼트는 다음과 같은 방법으로 실시한다.
더욱 구체적으로는, 몰드의 패턴 영역이 기판상의 소망의 위치에 위치되도록, 패턴 영역이 형성되어 있는 면의 면내 방향에 있어서, 몰드와 기판의 얼라인먼트를 실시한다. 몰드와 기판은 상대적으로 면내 방향에 있어서 이동시켜 얼라인먼트를 실시한다.
얼라인먼트 동안에, 본 실시형태에서 상기에 설명한 것처럼, 기판에 대해서 설치되어 있는 마크와 몰드에 대해서 설치되어 있는 얼라인먼트 마크(2070)를 이용해서, 몰드와 기판의 위치 조정을 실시한다. 덧붙여, 몰드와 기판과의 갭(거리)이 소망의 값으로 되도록, 몰드와 기판을 서로에 대해 접근시킨다. 갭(위치) 조정하는 동안, 면내 방향의 위치 제어를 수행해도 되고, 또는, 일단 몰드와 기판 간의 갭이 소망의 갭 값을 제공하도록 조정한 후 면내 방향의 위치조정을 실시해도 된다. 물론, 갭 조정과 면내 방향의 위치 조정을 교대로 반복함으로써, 몰드와 기판과의 면내 방향의 위치 및 갭을 소망의 상태로 해놓는 것도 가능하다.
또한, 몰드와 기판 간의 갭의 계측은 예를 들면, 용량 센서 또는 백색광 분광 엘립소메트리를 이용해서 수행될 수 있다.
이어서, 피복재를 경화시킨다(P4). 피복재를 경화시키기 위해서는 열이나, 자외선 등의 광을 이용한다. 또, 열과 광의 양쪽 모두를 조합해서 이용함으로써 피복재를 경화시키는 것도 가능하다.
그 후, 몰드는 기판으로부터 제거시킨다(P5). 그 결과, 경화된 피복재상에 몰드의 패턴이 전사된다. 그 후, 경화된 피복재에 설치되어 있는 임프린트 패턴을 마스크로서 이용해서, 기판 혹은 기판 상의 막을 에칭한다. 경화된 피복재의 오목부를 제거해서, 해당 피복재층 바로 밑의 기판의 부분을 노출시킨 후, 에칭을 실시하는 것이 바람직하다.
(제 4 실시형태：패턴형성방법 2)
본 실시형태의 패턴형성방법에 대해서는, 상기 제 2실시형태에 있어서 설명된 몰드를 사용한다.
보다 구체적으로는, 도 18A에 나타낸 바와 같이, 몰드(104)와 기판(5000)과의 위치맞춤은 패턴 영역(1000)이 형성되어 있는 제 1 면(1050)으로부터 떨어진 위치에 설치되어 있는 제 2 마크(2070)와 기판(5000)에 대해서 설치되어 있는 얼라인먼트 마크(제 3 마크)를 이용해서 수행한다. 도 18A에 있어서, (1060)은 제 1 면(1050)과는 반대쪽의 몰드(104)의 뒷면(제 2 면)을 나타낸다.
기판(5000)과 이 기판(5000)상의 피복재(3000)를 합해서 가공대상 부재(가공부재)라 칭할 수 있지만, 본 실시형태에 있어서는 패턴이 기판 자체 상에 직접 형성되어 있는 경우도 포함한다.
　본 실시형태에 있어서, 위치맞춤은 몰드쪽으로부터 제 2 마크(2070)와 제 3 마크(5030)를 광학적으로 촬상 소자에 의해 판독하고, 그들 제 2 및 제 3 마크가 소정의 위치 관계를 지니도록 몰드와 기판을 면내 방향에 있어서 상대적으로 이동시킴으로써 실시한다. 이 경우, 몰드 및 기판의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 이동시켜도 된다.
또한 도 18A에 있어서, 제 1 마크(2077)는 제 1 면과 동일한 면에 형성된다.
본 실시형태에 있어서는, 이 제 1 마크(2077)와 제 2 마크(2070) 간의 위치 관계에 대한 정보를 미리 취득하고, 이 정보를 이용해서, 상기 몰드와 상기 기판과의 위치맞춤을 실시하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 패턴 영역이 형성되어 있는 면과는 반대쪽 면에 설치되어 있는 제 2 마크와 해당 패턴 영역(1000) 간의 위치 관계를 설계한 대로 나노미터 규모로 확보하는 것이 통상은 어렵기 때문이다.
보다 구체적으로는, 패턴 영역으로부터 면내 방향으로 S만큼 떨어진 위치에 제 2 마크를 제작하도록 설계한 경우에도, 실제로는 오차 α를 포함한 S＋α만큼 패턴영역으로부터 떨어진 위치에 제 2 마크가 설치되는 경우가 많다. 한편, 패턴 영역과 동일한 면에 형성되는 제 1 마크와 해당 패턴 영역 간의 위치 관계는, 나노 미터 규모로 설계된 위치와 거의 같은 위치에 실제로 제 1 마크를 형성하도록 확보될 수 있다. 예를 들면, 패턴 영역을 전자선 화상형성 방식에 의해 형성하는 공정에 있어서, 마크 부분이 상기와 동일한 방법으로 함께 형성되면, 설계상의 위치와의 오차가 적은 위치에 실제로 마크를 형성할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 몰드의 2개의 면에 얼라인먼트 마크가 설치되므로, 패턴 영역(1000)과 제 2 마크(2070) 간의 위치 관계를 보증하는 것이 가능하다.
제 1 마크(2077)는 수 ㎚의 오차가 생길 수 있더라도 실질적으로 설계한 위 치에 설치된다. 따라서, 이 제 1 마크(2077)와 제 2 마크(2070) 간의 위치 관계(예를 들어, 면내 방향의 그들의 위치)에 대한 정보를 얻음으로써, 패턴 영역으로부터 S만큼 떨어진 위치에 위치되도록 설계된 제 2 마크의 실제의 위치를 결정할 수 있다. 따라서, 제 2 마크(2070)와 제 3 마크(5300)를 이용함으로써 정밀도가 높은 위치맞춤을 행할 수 있다. 즉, 제 1 마크가 안보일 경우, 제 1 마크와의 위치 관계가 결정되어 있는 제 2 마크를 이용해서, 몰드와 기판의 위치맞춤을 수행하는 것이 가능하다.
물론, 제 1 마크와 제 2 마크와의 위치 관계에 대해서는 직접 결정해도 되지만, 다른 마크 X를 기준으로 해서 간접적으로 결정해도 되고, 그 위치 정보에 대한 정보를 이용할 수도 있다. 이 경우, 마크 X의 위치는 제 1 마크와 제 2 마크 중 어느 한쪽과 동일한 면에 위치되는 것이 바람직하다.
또, 본 실시형태의 패턴형성방법도, 상기 패턴 영역 면에 설치된 제 1 마크와 상기 패턴 영역 형성 면으로부터 떨어진 위치에 설치된 제 2 마크 간의 상대적인 위치 관계에 대한 제 1위치 정보와 상기 패턴 영역 형성 면으로부터 떨어진 위치에 설치된 제 2 마크와 상기 가공부재에 대해서 설치된 표면 마크 간의 상대적인 위치 관계에 대한 제 2위치 정보를 이용해서, 상기 패턴 영역 면의 면내 방향에 있어서의 상기 몰드와 상기 가공부재(혹은 기판)와의 위치맞춤을 실시하는 점에서 특징을 지닌다.
상기 구성에 의하면, 몰드와 워크의 위치를 정확하게 검출해서 몰드와 워크와의 위치맞춤을 행하는 것이 가능해진다. 이것은 본 발명자들에 의한 연구결과, 상기한 종래의 패턴형성방법과는 달리, 압력인가하에 몰드와 워크의 위치맞춤을 수행함으로써, 광경화성 수지가 마크에 접촉했을 경우에도, 악영향을 받는 일 없이 수행되는 정확한 위치 검출에 기인된다.
보다 구체적으로는, 상기 구성에 의하면, 가공면에 설치된 마크와 가공면으로부터 떨어진 위치에 설치된 마크와의 상대 위치와 가공면으로부터 떨어진 위치에 설치된 마크와 가공 부재에 대해서 설치된 마크와의 상대 위치를 비교함으로써, 위치맞춤을 실현될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 몰드의 가공면에 설치된 마크가 광경화성 수지에 접촉해서 신호 콘트라스트가 낮아진 상태에서도, 몰드의 위치와 기판의 위치를 정렬시키는 것이 가능해진다.
보다 구체적으로는, 우선, 몰드의 표면에 설치된 마크와 표면으로부터 부재를 개재시켜 떨어진 면에 설치된 마크를 몰드의 가공면에 평행한 면에 투영했을 때의 이들 마크 간의 위치관계를 촬상소자 등에 의해 미리 계측한다. 이것은 상기에서 설명한 바와 같이, 동일 평면내에 마크를 포함하는 패턴을 소망의 오차 이내에서 형성하는 것은 용이하지만, 몰드의 표면에 설치된 마크와 몰드의 표면으로부터 떨어진 위치에 설치된 마크 간의 위치 관계를 확보하기가 어렵다 이 계측은 상기 마크 간의 위치관계가 미리 결정된 경우에는 생략할 수 있다.
다음에, 몰드의 표면으로부터 떨어진 위치에 설치된 마크와 기판에 대해서 설치된 마크 간의 위치 관계를 촬상 소자 등에 의해 계측한다.
상기 두 위치관계의 계측치를 모두 비교함으로써, 몰드와 기판의 위치를 정확하게 검출할 수 있다.
상기 계측 방법에 의하면, 가공면에서의 마크가 광경화성 수지에 접촉한 상태에서도, 몰드의 패턴을 높은 정밀도로 기판에 전사하는 것이 가능해진다.
상기 설명한 패턴형성방법은 반도체 제조 기술; 광자 결정 등의 광학 소자나 μ－TAS 등의 바이오 칩의 제조 기술 등에 이용할 수가 있다.
본 발명의 일측면에 의하면, 몰드는 패턴 형성 면에 설치된 제 1 마크 및 패턴 형성면의 수평 위치로부터 떨어진 위치(몰드의 뒷(반대쪽)면 또는 화상부)에 설치되어 있는 제 2 마크를 지니는 것을 특징으로 한다. 이들 2개의 마크 간의 상대 위치 관계가 결정되어 있는 한, 이들 마크의 위치는 제한되지 않는다. 몰드의 뒷면측으로부터 몰드의 패턴 형성면(앞면)을 보았을 경우, 즉, 패턴 형성면에 대해서 연직 방향으로 해당 패턴형성면을 보았을 경우, 양 패턴은 서로 중첩되어 있어도 되지만, 서로 반드시 중첩되어 있을 필요는 없다. 제 1 마크는 몰드의 가공면에 설치되어 있는 한 특히 한정되지 않지만, 몰드의 패턴 형성면(가공면)과 동일한 수평 위치에 제 1 마크를 설치하는 것이 몰드의 제조의 관점으로부터 바람직하다.
가공부재에 대해서 설치된 제 3 마크는 가공부재를 구성하는 기판 자체에 대해서 설치되어 있어도, 또는 해당 기판을 지지하는 지지 부재에 대해서 설치되어 있어도 된다.
또, 위치 조정 동안에는, 제 2 마크와 제 3 마크를 이용해서 몰드와 기판 간의 위치 어긋남을 계측하는 동시에, 그 어긋남을 상기 제 1 마크와 제 2 마크와의 상대 위치를 고려해서, 충분히 제어함으로써 몰드 표면과 가공대상 기판과의 위치맞춤이 실시된다.
상기 위치맞춤은 상기 제 2 마크를 기준으로 해서 상기 제 1 마크의 수평 및 회전 오차로서의 제 1오차 정보를 기억하는 공정; 상기 제 2 마크를 기준으로 해서 상기 제 3 마크의 수평 및 회전 오차로서의 제 2오차 정보를 기억하는 공정; 및 상기 제 1오차 정보와 상기 제 2오차 정보가 서로 일치하도록 상기 몰드에 대해서 상대적으로 상기 기판을 수평 이동 및 회전이동시키는 공정을 통해 수행되는 것이 바람직하다.
또, 상기 위치맞춤은 상기 제 2 마크와 상기 제 1 마크 간의 수평 오차 혹은 회전 오차의 적어도 한쪽 오차에 대한 제 1오차 정보를 기억하고, 상기 제 2 마크와 상기 제 3 마크 간의 수평 오차 혹은 회전 오차의 적어도 한쪽 오차에 대한 제 2오차 정보를 기억하고, 상기 제 1오차 정보와 상기 제 2오차 정보를 이용해서, 상기 몰드에 대해서 상대적으로 상기 가공부재를 수평 이동시키는 동작 및 상기 몰드에 대해서 상대적으로 상기 가공부재를 회전이동시키는 동작의 적어도 한쪽의 동작 수행함으로써 실현하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 가공부재(혹은 기판)와 몰드(혹은 몰드의 패턴 영역) 간의 면내 방향에서의 위치맞춤은 적어도 이하의 3가지 경우를 포함한다.
보다 구체적으로는, 몰드의 패턴영역과 가공부재가 서로 평행하다고 하는 것을 전제조건으로 하는 점에서, 첫번째 경우와 두번째 경우가 있다. 첫번째 경우는 상기 두 부재를 상대적으로 수평 이동 혹은 회전이동시켜 위치맞춤을 실시하는 경우이다. 두번째 경우는 상기 두 부재를 상대적으로 수평 이동 및 회전이동시켜, 위치맞춤을 실시하는 경우이다. 여기서 말하는 "회전이동"이란, 예를 들면, 기판 평면에 수직인 축을 중심으로, 몰드의 가공면을 기판에 대해 상대적으로 회전시키는 것이다. 또, 가공 부재와 몰드가 서로 평행하지 않다고 하는 것을 전제조건으로 하는 점에서, 상기 두 부재가 그들의 표면이 평행 상태에 가깝게 되도록 상대적으로 회전이동되는 세번째 경우가 있다. 여기서 "상대적으로 회전 이동"은 기판 평면에 수직인 축에 대해 몰드의 패턴 형성면의 법선이 이루는 각을 변화시키는 경우를 포함한다.
본 실시형태에 의한 패턴형성방법의 일례(순서도)를 도 18B에 나타낸다.
우선, 상기 제 1 및 제 2 마크를 지닌 몰드를 준비한다(P11).
다음에, 패턴 영역과 기판상의 피복재를 서로 접촉시킨다(P22). 이 예에서는 피복재를 지닌 기판이 가공부재에 해당한다.
이어서, 제 2 마크와 기판쪽의 제 3 마크를 광학적으로 판독함으로써, 몰드와 기판과의 위치맞춤을 실시한다. 이 경우, 몰드의 제 1 마크와 제 3 마크 간의 위치 관계에 대한 정보를 이용해서 위치맞춤을 행한다(P33). 이 정보는 제 1 마크와 제 2 마크의 양쪽 모두를 촬상 소자에 의해 판독함으로써 얻어진다. 그 결과, 제 2 마크 위치가 확보되어 있지 않은 경우에도, 제 2 마크와 기판쪽의 제 3 마크를 이용한 정밀도의 높은 위치맞춤이 가능해진다. 실제로 실시해야 할 위치맞춤은 패턴 영역을 기판상의 소망의 위치에 맞추는 것이므로, 결과적으로 광학적으로 관측되는 제 2 마크와 제 3 마크가 서로 겹치지 않는 위치 관계가 얻어지도록 위치맞춤이 요구되는 경우도 있다.
몰드와 기판과의 위치맞춤이 완료된 후에는 피복재를 경화시킨다(P44). 그 후, 몰드를 기판으로부터 제거시킨다(P55). 그 결과, 패턴 형성이 종료된다.
상기 공정 (P11), (P22), (P44) 및 (P55)는 도 17B를 참조해서 제 3실시형태에서 설명한 공정 (P1), (P2), (P4) 및 (P5)와 마찬가지이므로, 그의 구체적인 설명은 생략한다.
또, 공정 (P44)는 가공부재가 기판 자체인 경우 생략되어, 기판과 몰드 사이에 압력을 가함으로써 패턴을 형성하게 된다. 이 경우, 기판에 열을 가해서, 해당 기판을 연화시키는 것도 가능하다. 또, 가공부재로서 기판 자체를 이용할 경우에는, 공정 (P55)에서 몰드를 기판으로부터 제거시킨다.
다음에, 공정 (P33)에 대해 더욱 구체적으로 설명한다.
공정 (P33)에 있어서의 위치맞춤 동안에는, 몰드쪽에 설치되어 있는 제 2 마크와 기판쪽에 설치되어 있는 제 3 마크가 서로 대향하고 있는 영역(도 17A에 있어서는 (5300)으로 표시됨)에 상기 피복재가 존재하도록 또는 존재하지 않도록, 피복재를 기판상에 배치하면 된다.
보다 구체적으로는, 몰드의 패턴 영역이 기판상의 소망의 위치에 위치하도록, 패턴 영역이 형성되어 있는 면의 면내 방향에 있어서, 몰드와 기판과의 위치맞춤을 실시한다. 몰드와 기판을 상대적으로 면내 방향에 있어서 이동시켜 위치맞춤을 실시한다.
위치맞춤 동안, 본 실시형태에 있어서 상기 설명한 바와 같이, 기판에 대해서 설치되어 있는 제 3 마크와 몰드에 대해서 설치되어 있는 제 2 마크(2070)를 이용해서, 몰드와 기판의 위치 조정을 실시한다. 위치맞춤 동안, 제 2 마크의 위치 가 설계된 위치로부터 어긋나고 있는 경우가 있으므로, 제 1 마크와 제 2 마크 간의 위치 관계를 고려해서 위치맞춤을 실시한다. 또, 몰드와 기판 간의 갭(거리)이 원하는 대로 소망의 값이 되도록 몰드와 기판을 서로 근접시킨다. 이 갭(위치) 조정 동안, 면내 방향의 위치 제어를 행해도 되고, 일단 몰드와 기판 간의 갭이 소정의 갭의 값을 제공하도록 조정한 후, 면내 방향의 위치를 조정해도 괜찮다. 또, 갭 조정과 면내 방향의 위치 조정을 교대로 반복해서 몰드와 기판과의 면내 방향의 위치 및 이들 간의 갭을 소망의 상태로 놓는 것도 가능하다.
또한, 몰드의 패턴 영역 형성면에 설치되어 있는 제 1 마크와 몰드의 두께 방향으로 상기 패턴 영역 형성면으로부터 떨어져서 설치되어 있는 제 2 마크를 이용해서, 2 단계의 위치맞춤을 실시할 수도 있다. 예를 들면, 몰드와 기판(혹은 가공부재)이 충분히 서로 떨어진 상태에서는, 제 1 마크를 이용해서 상기 제 1 단계의 위치맞춤을 실시한다. 그 후, 몰드와 기판을 서서히 서로 접근시켜, 예를 들면, 제 1 마크가 보이기 어려워지면, 제 2 마크를 이용해서 상기 제 2단계의 위치맞춤을 실시한다.
(제 5 실시형태：패턴형성장치)
　본 실시형태에 의한 패턴형성장치는, 상기 제 3실시형태 및 제 4실시형태에 기재한 패턴 형성을 실시하기 위해서, 몰드 보유부와 기판 지지부(혹은 가공부재 지지부)를 갖추고 있다. 상기 몰드 보유부와 상기 기판 지지부는 면내 방향으로 상대적으로 이동하도록 구성되어 있다.
또, 상기 몰드의 패턴 영역과 상기 피복재를 접촉시킨 상태에서, 이들 간의 위치 어긋남을 검출하는 위치 어긋남 검출 기구와, 이 검출 기구로부터의 검출 정보에 의거해서, 상기 기판과 상기 몰드 간의 간격을 제어하기 위한 갭(거리) 제어 기구를 구비하는 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명에 의한 몰드를 갖춘 패턴형성장치에 대해 설명한다.
도 4에 표시한 바와 같이, 패턴형성장치는 광원(201), 광계측 시스템(202), 임프린트 제어 시스템(203), 워크 가압 기구(204), 면내 이동 기구(205), 몰드 가압 기구(206), 광원(207), 해석 시스템(208), 촬상 소자(209), 현미경(210), 몰드쪽의 위치맞춤 구조(211), 워크쪽의 위치맞춤 구조(212), 몰드(213), 광경화성 수지(214) 및 워크(215)를 포함한다.
도 4에 있어서는, 몰드(213)에 대해서 패턴 영역으로부터 떨어진 위치에 얼라인먼트 마크(위치맞춤 구조)(211)가 설치되어 있는 예를 나타내고 있지만, 상기 제 1실시형태 혹은 제 2실시형태에서 설명한 몰드(213)에 대해서도 적용가능하다.
광계측 시스템(202)은 XY방향의 정보 및 Z방향의 정보를 검출할 수 있는 구성을 갖추고 있다. 여기서, XY방향은 상기 면내 방향이고, Z-방향은 가공면에 수직인 방향이다. 면내 방향은 전술한 바와 같이, 전사 되는 패턴 영역이 형성되어 있는 면에 평행한 방향이다.
광계측 시스템(202)에 의해 측정된 몰드(213)와 워크(215)의 면내 방향 및 Z방향에 대한 정보는 임프린트 제어 시스템(203)으로 피드백된다.
워크 가압 기구(204)는 면내 이동 기구(205) 상에서 워크(215)를 지지하고 있어, 워크 지지 수단으로서 간주될 수 있다.
본 실시형태에서는, 워크(215)와 몰드(213)에 인가된 압력을 측정하기 위한 도시하지 않은 로드 셀(load cell) 등을 이용하는 것도 가능하다.
다음에, 본 실시형태에 있어서 몰드를 갖춘 가공 장치를 이용한 가공 방법에 대해 그 순서도를 각각 표시하고 있는 도 5A 및 도 5B를 참조해서 설명한다.
도 5A에 있어서는, 스텝 S1은 모터의 인코더 및 Z-방향 위치 검출기를 참조하면서 설정 거리에 의해 워크에 접근하도록 몰드를 설정된 위치까지 이동시키는 Z-방향 이동(1)을 행하는 소위 조동(coarse alignment) 단계의 공정이다. 상기 설정 거리는 예를 들면 몰드가 광경화성 수지와 접하기 시작하는 위치에 대응한다. 몰드가 설정 위치까지 이동한 후, 스텝 S2로 진행되어, 면내 위치 검출(1)을 실시한다.
다음에, 스텝 S3－1로 진행한다. 검출치가 면내 방향의 설정치와 비교되어 조건(1)을 충족시키면, 미동(fine movement) 단계의 스텝으로서의 Z-방향 이동(2)을 수행하는 스텝 S4로 진행한다. 이 스텝에서는 이동거리가 미리 정해진 값이어도 되고, 혹은 몰드와 워크 간의 거리에 의해 변경되어도 된다. 여기서의 미동 단계의 스텝 S4를 완료한 후, 스텝 S5의 종료 조건을 채우면 동작은 종료된다.
　여기서, 상기 조건(1)은 예를 들면 검출치가 패턴의 최소 선폭(예를 들면 수십 ㎚)의 몇분의 1보다 작은 값 등이 되도록 설정할 수가 있다. 이 조건(1)이 충족되지 않는 경우는 조건(2)(스텝 S3-2)가 판정된다. 조건(2)가 충족되는 경우는 스텝 S3－3으로 진행되어, 면내 방향의 이동을 실시한다.
조건(2)는 예를 들면 검출치가 최소 선폭의 몇 분의 1보다 크고, 최소 선폭 미만인 값 등이 되도록 설정할 수가 있다. 조건(2)가 충족되지 않는 경우는 스텝 S3－4로 진행되어 Z-방향 이동(3)을 수행하여 Z-방향 이동(1)을 종료한 후의 위치로부터 멀리 몰드를 이동시킨다. 이 이동된 위치는 몰드가 광경화성 수지와 접촉하는 위치, Z-방향 이동(1) 전 또는 Z-방향 이동(1) 동안의 위치, 또는 원래의 위치이어도 된다. 그 후, Z-방향 이동(2)의 거리 파라미터(parameter)를 변경해도 된다.
이상의 조작을, 스텝 S5의 종료 조건이 충족될 때까지 반복해서 실시한다. 이 종료 조건의 값은 거리여도 되고, 혹은 압력이어도 된다.
또, 몰드와 워크를 접근시키는 동작처리가 끝난 상태에 대해서도, 몰드와 워크의 위치 검출을 실시해서, 그 검출결과를 면내 이동 기구에 피드백시킨다.
다음에, 도 5B는 도 5A와는 다른 순서도이다.
도 5A의 스텝 S1과 마찬가지로, 설정 위치까지 모터의 인코더 및 Z-방향의 위치 검출기를 참조하면서 설정된 거리로 워크에 접근하도록 설정된 위치까지 몰드를 이동시키는 조동 뒤에, 스텝 S2의 Z-방향 이동(4)과 스텝 S2－1 면내 위치 검출이 병렬 처리로 수행된다. 여기서, Z-방향 이동(4)은 거리 또는 속도에 의해 제어되어도 된다. 또, 몰드와 워크 간의 거리에 의존해서 이들 제어 방법을 변경해도 된다. Z-방향 이동(4)은 종료 조건(스텝 S4)이 충족될 때까지 또는 개입중단(interrupt)(스텝 S3-1)이 일어날 때까지 연속으로 실행된다. 개입 중단은 스텝 S2-2의 경우 분류의 조건《3》을 충족시키는 경우에 발생한다. 이 경우 분류에 대해서는 예를 들면 조건《1》은 최소 선폭의 몇 분의 1 미만, 조건《2》는 조 건《1》이상 최소 선폭 미만, 조건《3》은 조건《2》이상이다.
여기서, 조건《1》을 충족시키는 경우는, 스텝 S2－1의 면내 위치 검출로 동작이 귀환된다. 조건《2》를 충족시키는 경우는, 스텝 S2－3의 면내 위치 이동으로 진행되어 면내 위치이동이 실시되지만, 개입중단은 발생하지 않는다. 조건《3》을 충족시키는 경우에, 스텝 S3－1로 진행되어 개입중단이 발생한다.
개입중단이 발생했을 경우에는 도 5A에 있어서 S3-4와 마찬가지로 Z-방향 이동(3)(스텝 S3-2)을 실시한다.
이상의 조작을 스텝 S4의 종료 조건이 충족될 때까지 실시한다.
상기 설명한 바와 같이, 일단 광경화성 수지에 몰드를 접촉시킨 후에는, 도 5A에 표시된 조건(2)을 충족시키지 않은 때에 동일한 Z-방향 위치를 유지하면서 면내 방향으로 크게 이동하는 경우에, 몰드와 워크에 손상을 줄 우려가 있다. 예를 들면 몰드와 워크가 서로 근접하고 있는 경우(예를 들면 수십 ㎚이내), 광경화성 수지의 점도에 따라서는 몰드의 면내 방향의 이동에 의해, 몰드 표면과 워크 표면에 서로 역방향으로 큰 힘(마찰력 등)이 발생될 수 있다. 이것은 몰드 및 워크의 패턴이 손상되는 것을 의미한다. 임프린드시, 몰드 및 워크의 패턴은 후술하는 바와 같이 수직 방향의 힘에 대해서는 강하지만, 전술한 바와 같이 면내 방향의 힘에 의해서는 손상받기 쉬워진다.
본 실시형태의 구성에 의하면, 몰드와 워크의 접촉 후에 큰 위치 어긋남을 검출했을 때, 일단 몰드를 워크로부터 Z방향으로 떨어뜨리고 나서, 면내 방향으로 이동시킴으로써, 전술한 손상을 회피할 수 있다. 또, 전술한 것처럼 위치맞춤 구 조는 패턴영역으로부터 떨어진 위치에 설치되어 있으므로, 광경화성 수지와의 접촉 상태에서 위치맞춤 구조에 광경화성 수지가 부착되어 해당 광경화성 수지로 오염되는 일이 없으므로, 정확한 위치 검출이 가능해진다.
몰드 패턴과 워크의 면내 방향 있어서의 상기 손상 및 광경화성 수지와 몰드와의 접촉에 의해 위치맞춤 구조에 광경화성 수지에 의한 오염에 대해, 이하에 더욱 자세하게 설명한다.
도 6, 그리고 도 7A 및 도 7B는 임프린트시 이들 특유의 현상을 설명하는 모식도이다.
도 6에 있어서, 몰드(903)에는 넓은 홈구조(A)(901) 및 좁은 홈구조(B)(902)가 형성되어 있다. 워크(905) 상에는 광경화성 수지(904)가 배치되어 있다.
도 6에 표시한 바와 같이, 넓은 홈구조(A)(901)와 좁은 홈구조(B)(902)가 조합되어 구성된 패턴면이 몰드(903)에 형성되어 있는 경우, 몰드(903)와 워크 (905)를 서로 접근시키면, 좁은 홈구조(B)(902)에 먼저 광경화성 수지(904)가 충전된다. 이 결과, 넓은 홈구조(A)(901)와 좁은 홈구조(B)에 가해지는 응력이 서로 다르므로, 몰드(903)와 워크(905) 사이에 경사가 생겨, 이들 사이에 미끄럼이 발생한다. 그 결과, 위치 어긋남이 생기는 경우가 있다. 이러한 위치 어긋남 양은 몰드와 워크 간의 거리가 감소됨에 따라 점차로 축적되어 간다. 이 경우, 면내 방향에 있어 몰드 및/또는 워크를 크게 이동시키면, 몰드와 워크가 손상되는 경우가 있다. 이것은 도 7A 및 도 7B를 참조하여 하기에 설명하는 이하의 현상에 기인한다.
이들 도면에 있어서, (1001)은 몰드를 나타내고, (1002)는 수직 방향에 가해 지는 힘을 나타내고, (1003)은 면내 방향에 가해지는 힘이고, (1004)는 토크를 나타내며, (1005)는 파단시의 축을 나타내고, (1006)은 파단시의 기점을 나타낸다.
이들 도면에 있어서는, 몰드를 예로 설명하지만 워크도 마찬가지로 적용가능하다.
도 7A에 표시한 바와 같이, 몰드에 수직으로 누르는 힘이 가해지는 경우, 그 힘은 몰드의 전체면에 거의 균일하게 가해진다.
한편, 도 7B에 표시한 바와 같이, 몰드에 면내 방향의 힘이 가해질 경우, 패턴과 기판 간의 계면이 균일한 힘을 받지 못한다. 예를 들면, 가장자리부분에 집중하는 인장력에 대해서, 몰드는 가장자리를 축(1005)으로 해서, 또 다른 가장자리를 기점(1006)으로 해서 파단되기 쉬워진다. 이 파단은 애스펙트비가 커질수록 회전 토크가 커지므로 애스펙트비가 커지면 현저해진다.
이와 같은 경우에, 본 실시형태의 가공방법에 의하면, 몰드와 워크가 접촉한 후에 큰 위치어긋남이 검출된 경우, 전술한 바와 같이, 몰드는 일단 Z-방향으로 워크로부터 떨어지게 이동하고 나서, 면내방향으로 이동되므로, 상기 손상을 피하는 것이 가능해진다.
또, 몰드와 워크의 위치맞춤에 대해서는, 몰드쪽 위치맞춤 구조와 워크쪽 위치맞춤 구조가 광학계측 시스템(202)에 의해 광학적으로 관찰되어 이들 위치맞춤 구조의 위치맞춤을 행한다.
도 8은 몰드(1103) 및 워크(1105)의 위치맞춤 구조 간에 생기는 번잡한 상태를 설명하는 모식도이다.
도 8에 있어서, (1101)은 검출광, (1102)는 산란/굴절광, (1103)은 위치맞춤 구조를 지닌 몰드, (1104)는 광경화성 수지, (1105)는 위치맞춤 구조를 지닌 워크를 나타낸다.
도 8에 표시한 바와 같이, 몰드(1103)와 워크(1105) 사이에 광경화성 수지(1104)가 삽입되는 경우, 몰드와 워크 사이의 거리가 줄어들게 되면, 광경화성 수지(1104)의 표면은 평탄하지 않게 된다. 이 때문에, 검출광(1101)은 광경화성 수지(1104)의 표면에서 산란 또는 굴절(1102)되어, 위치맞춤 구조가 선명하지 않게 된다. 또, 광투과성의 위치맞춤 구조를 이용하는 광경화성 수지와 몰드 간의 굴절률차가 적은 경우, 몰드와 광경화성 수지가 서로 완전히 접촉하면 위치맞춤 구조의 검출이 곤란해진다. 또한, 광경화성 수지가 경화되기 전에, 몰드를 워크에 접촉시켜서 위치어긋남을 검출하고, 그 후 일단 Z-방향으로 워크로부터 떨어지게 이동시킨 경우, 몰드의 위치맞춤 구조에 광경화성 수지가 부착되어 있으면, 정확한 위치맞춤을 방해하게 된다.
이들 경우에 있어서, 본 실시형태에 의하면, 전술한 바와 같이, 몰드의 위치맞춤 구조는 광경화성 수지와 접촉하지 않는 영역에 설치되어 있으므로, 위치맞춤의 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다. 또, 본 실시형태에 있어서의 위치맞춤 구성 및 위치검출방법에 있어서, 전술한 몰드를 적용하는 것이 적합하지만, 필요한 검출분해능을 제공할 수 있는 기타의 몰드도 적용가능하다.
(제 6실시형태 : 패턴전사장치)
본 발명에 의한 패턴전사장치는 몰드와 가공 대상 부재와의 위치맞춤을 행하 기 위한 위치맞춤 기구를 포함하고, 상기 위치맞춤 기구는 상기 몰드의 패턴 영역이 형성되어 있는 면과 동일 레벨에 있는 몰드의 면에 형성된 제 1 마크와 상기 패턴 영역이 형성되어 있는 면으로부터 떨어져서 위치된 제 2 마크 간의 상대적인 위치 관계에 대한 제 1위치 정보를 이용하고, 또한 상기 제 2 마크와 상기 가공 대상 부재에 형성되어 있는 제 3 마크 간의 상대적인 위치 관계에 대한 제 2위치 정보를 이용해서, 상기 몰드의 패턴 영역의 면내 방향에 있어서 상기 몰드와 상기 가공 부재(기판)의 위치맞춤을 행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로는, 본 실시형태의 패턴전사장치로서는 도 4를 참조해서 설명한 바와 같은 장치를 이용하는 것이 가능하다.
본 실시형태의 특징으로서, 제 2 마크와 기판쪽 제 3 마크를 이용해서 실제의 위치맞춤을 행한다. 이 위치맞춤 동안, 제 1 마크와 제 2 마크 간의 상대 위치관계에 대한 제 1위치정보를 고려해서 위치맞춤을 행한다.
제 2 마크는 전술한 바와 같이 실제로 설계된 위치로부터 벗어난 위치에 오차를 지닌 채 형성될 경우도 있다. 따라서, 이 오차를 고려해서, 제 2 마크와 제 3 마크의 위치맞춤이 행해질 수 있다. 즉, 제 1 마크와 제 3 마크에 의해 실제로 위치맞춤이 수행될 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 위치맞춤 기구는 상기 제 1위치정보를 기억하는 제 1기억부와 제 2위치정보를 기억하는 제 2기억부를 포함하는 것이 바람직하다.
(제 1실시예 )
본 발명에 의한 임프린트 패턴을 지닌 몰드를 이용해서, 임프린트에 의해서 상기 임프린트 패턴을 수지로 이루어진 가공부재(가공대상 부재) 상에 가압 전사하였다.
도 9A 내지 도 9E는 임프린트 프로세스를 예시한 모식도이다.
이들 도면에 있어서, (401)은 워크(상기 실시형태에 있어서는 기판)를 나타내고, (402)는 마크, (403)은 광경화성 수지, (404)는 제 3위치맞춤 구조(제 3 얼라인먼트 마크), (405)는 제 2위치맞춤 구조(제 2얼라인먼트 마크), (406)은 마크(402)의 임프린트 패턴, (407)은 광입사 방향을 나타낸다.
본 실시예에 있어서, 몰드(402)의 재료로서는, 석영, 파이렉스(등록상표), 사파이어 등의 광투과성 물질을 사용하는 것이 가능하다. 몰드(402)의 표면은 주로 EB 리소그래피, FIB, X-선 리소그래피 등에 의해 미세가공처리되거나, Ni 전주로부터 복제형성처리되어 있다. 워크(401)로서는, 주로 Si 웨이퍼 또는 GaAs 웨이퍼 등의 반도체 웨이퍼, 수지코트 웨이퍼, 수지판, 유리판 등을 이용하는 것이 가능하다.
다음에, 본 실시예의 임프린트 처리에 대해 설명한다.
먼저, 제 3 위치맞춤 구조(404)가 설치된 워크(401) 상에 광경화성 수지(403)를 도포한다(도 9A).
다음에, 제 2위치맞춤 구조(405)가 설치된 몰드(402)와 워크(401)를 서로 대향시켜, 워크(401)와 몰드(402)의 위치맞춤을 실시한다(도 9B). 보다 구체적으로는, 이 위치맞춤은 예를 들면 상자형상, 십자형상, 막대형상, 혹은 모아레 줄무늬 등에 의해 실시할 수가 있다. 이들 형상이나 줄무늬 등을 관찰해서, 화상처리함 으로써 위치맞춤을 실시하는 것이 가능하다. 이 위치맞춤의 상세에 대해서는 후술한다. 도 9B에서는, 제 2 마크로서의 제 2위치맞춤 구조(405)가 몰드 표면으로부터 떨어진 위치에 설치되어 있다. 하지만, 제 2 마크는 도 2A 내지 도 2D를 참조해서 설명한 것처럼, 수지와 접촉하지 않는 위치에 마련할 수도 있다. 또, 도 9B에서는, 수지(403)가 제 2 마크와 워크가 서로 대향하고 있는 개소에 존재하고 있지 않지만, 그 부분에 존재시켜도 된다.
　다음에, 몰드(402)와 워크(401) 간의 거리를 감소시켜, 몰드(402)와 워크(401)를 설정압력 또는 설정 거리가 확보된 위치에서 유지시킨다(도 9C).
그 후, 얻어진 구조에 광(407)을 조사해서, 광경화성 수지를 경화시킨다(도 9D).
마지막으로, 몰드(402)를 워크(401)로부터 떨어지게 이동시켜, 워크(기판)(401) 상의 광경화성 수지 속으로 혹은 해당 수지 상에 몰드(402)의 패턴을 전사시킨다(도 9E).
도 9A 내지 도 9E에 표시된 본 실시예에서는, 몰드의 얼라인먼트 마크(제 2위치맞춤 구조(405))가 패턴 영역면으로부터 떨어진 위치에 형성되어 있다. 그러나, 몰드가 수지(403)와 접촉하지 않게 설치되어 있는 얼라인먼트 마크를 가지는 한, 예를 들면, 몰드(402)의 뒷면 쪽에 해당 얼라인먼트 마크를 지닌 몰드(402)를 제공하는 것도 가능하다.
이하에, 본 실시예에 있어서의 위치맞춤 구조의 상세에 대해서, 본 실시예에 있어서의 주기 구조를 지닌 위치맞춤 구조의 구성예를 나타낸 도 10을 참조해서 설 명한다.
도 10에 있어서, 몰드(505)는 가공면(501), 임프린트 패턴(502), 차광막(503) 및 임프린트 패턴(502)의 높이 A(504)를 지닌다.
몰드와 워크와의 위치맞춤에 대해서는, 위치맞춤의 정밀도가 광학 분해능보다 큰 경우는 상자형상, 십자형상 막대형상 등을 이용할 수가 있다. 광학 분해능보다 작은 정밀도가 요구되는 경우에는 고도의 화상 처리 또는 주기 구조 또는 이들을 조합해서 사용해도 좋다. 또, 주기 구조를 이용하는 경우에는, 도 10에 도시한 바와 같이, 주기 구조는 홈을 포함하는 임프린트 패턴(502)으로서 또는 Cr 등의 차광막(503)으로서 설치될 수도 있다.
도 11A 및 도 11B에는 주기 구조를 사용한 위치맞춤 구조의 예를 나타낸 것이다.
도 11A에 있어서, (601)은 워크쪽의 위치맞춤 구조(A)를 나타내고, (602)는 몰드쪽의 위치맞춤 구조(B)를 나타내고, (603)은 주기 p1을 지닌 패턴을 나타내며, (604)는 주기 p2를 지닌 패턴을 나타낸다. 이 예에서는, 패턴(603)과 (604)이 서로 병렬로 배열되어 있다.
위치맞춤 구조(A)(601)를 지닌 몰드 및 위치맞춤 구조(B)(602)를 지닌 워크는 이들 구조가 서로 대향하도록 배치되어 있다.
더욱 구체적으로는, 워크쪽 패턴(603)과 몰드쪽 패턴(604)이 서로 겹친다. 그리고, 워크쪽 패턴(604)과 몰드쪽 패턴(603)이 서로 겹친다. 그 결과, 서로 겹친 2개의 영역 각각에 있어서, 모아레 줄무늬가 관찰된다. 이들 두 영역에 있어 서, 두 모아레 줄무늬의 주기는 서로 동일하고, 이들의 위상이 일치하면, 몰드와 워크의 위치가 맞는 것으로 된다. 즉, 몰드와 워크 간의 위치관계가 결정되게 된다.
도 11B는 본 실시예에 있어서의 위치맞춤 구조의 다른 구성예를 나타낸다.
도 11B에 있어서, (701)은 1축용 위치맞춤 구조, (702)는 X·Y·θ 위치맞춤 구조의 구성예를 나타낸다.
면내 방향의 위치맞춤 인자(X,Y,θ)를 1개의 위치맞춤 구조로 검출하기 위해서는, 도 11B에 있어서 위치맞춤 구조(701)로 표시한 바와 같이, 도 11A에 표시한 위치맞춤 구조(601)를 90도 회전시켜, 도 11B에 표시한 위치맞춤 구조를 제공한다. 또, 위치맞춤 구조의 개수는 1개여도 되지만, 배율 보정을 실시하기 위해서는 2개의 위치맞춤 구조가 필요하다. 또, 왜곡보정을 위해서는 적어도 1개의 위치맞춤 구조가 추가로 필요하다.
도 16A 및 도 16B는 위치맞춤 구조의 배치예를 나타낸다.
이들 도면에 있어서, (801)은 몰드(A), (802)는 몰드(B), (803)은 패턴(A), (804)는 패턴(B), (805)는 위치맞춤 구조의 배치 위치를 나타낸다.
도 16A의 몰드(A)(801)에 표시한 바와 같이, 위치맞춤 구조는 패턴(A)(803)의 4개의 코너에 배치되어 있으므로, 용장성이 증가되어 위치정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다. 또, 도 16B의 몰드(B)(802)에 표시한 바와 같이, 위치맞춤 구조는 웨이퍼가 다이싱되는 영역에 배치해도 된다.
이상의 본 실시예에 의하면, 몰드와 워크와의 면내 방향의 고정밀도의 위치 맞춤을 실현할 수가 있다.
(제 2실시예 )
본 실시예에 있어서는, 본 발명에 의한 몰드의 구성예를 도 19A 내지 도 19C를 참조해서 설명한다.
이들 도면에 있어서, 상기 구성은 몰드(19101), 패턴영역(가공 영역)(19102), 제 1위치 계측 마크(19103), 제 1얼라인먼트 마크(19104)(제 2 실시형태에 있어서의 제 2 마크), 제 2위치계측마크(19105)(제 2 실시형태에 있어서의 제 1 마크) 및 가공 패턴 얼라인먼트 마크(19106)을 포함한다.
도 19A는 몰드(19101)를 해당 몰드(19101)의 앞면에 설치된 패턴 영역과는 반대쪽에 있는 뒷면쪽에서부터 보았을 경우의 구성의 모식도이다.
여기서, 뒷면은 패턴 영역(19102)에 가공 패턴이 없는 면이고, 앞면은 패턴영역(19102)에 가공패턴이 형성되어 있는 면이다.
몰드(19101)의 뒷면쪽의 4개의 코너의 각각에는 제 1위치 계측 마크(19103), 제 1얼라인먼트 마크(19104)(제 2 마크) 및 가공 패턴 얼라인먼트 마크(19106)가 배치되어 있다.
또 몰드(19101)의 앞면쪽의 4개의 코너의 각각에는 제 2위치 계측 마크(19105)(제 1 마크)가 배치되어 있다.
덧붙여, 이러한 위치 계측 마크(19103) 및 (19105)는 몰드 뒷면과 몰드의 표면 패턴 간의 상대적인 위치를 계측하기 위한 마크이다. 또, 제 1얼라인먼트 마크(19104)(제 2 마크)는 몰드와 기판을 서로에 대해 상대적으로 위치 맞춤하기 위 한 마크이다. 또, 가공 패턴 얼라인먼트 마크(19106)는 가공 패턴을 작성하는 동안의 기준 마크이다.
　도 19B는 도 19A의 A－A＇단면이고, 여기서는 몰드의 앞면에 제 2위치 계측 마크(19105)(제 1 마크)가 배치되고, 몰드의 뒷면에는 제 1위치 계측 마크(19103)가 배치되어 있다.
도 19C는 도 19A의 B－B＇단면이고, 여기서는 몰드의 뒷면에 제 1얼라인먼트 마크(19104)(제 2 마크)와 가공 패턴 얼라인먼트 마크(19106)가 배치되어 있다.
이들 마크는 각각의 위치를 계측하는 데 적합한 구성으로 되어 있고, 또, 막대형상, 십자형상, 원형상, 사각형상 및 이들을 조합한 형상 등의 통상의 형상을 지닐 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 몰드의 제 1얼라인먼트 마크(19104)(제 2 마크) 및 제 1위치 계측 마크(19103)는 단지 몰드의 앞면에서부터 부재를 개입시켜 떨어진 위치에 배치되어 있을 필요가 있다. 또, 가공 패턴 얼라인먼트 마크(19106)는 제 1얼라인먼트 마크(19104)(제 2 마크)를 이용해서 제조해도 된다.
도 20A 내지 도 20E는 각각 본 실시예에 있어서의 마크의 구성예를 나타낸다.
도 20A는 몰드를 형성하는 투명 부재의 유무 또는 밀도의 차이를 이용해서 몰드의 뒷면에 전술한 제 1위치 계측 마크, 제 1얼라인먼트 마크 및 가공 패턴 얼라인먼트 마크가 설치되어 있는 구성을 표시한 것이다. 도 20A에 표시한 바와 같이, 이 구성은 제 1투명 부재(19201), 마크 영역(19202), 패턴 영역(19203), 앞 면(19204), 뒷면(19205), 앞면쪽 마크(19206) 및 뒷면쪽 마크(19207)를 포함한다.
몰드는 제 1투명 부재(19201)로 형성되어, 마크영역(19202)과 패턴 영역(가공 영역)(19203)을 가지고 있다. 또, 제 1투명 부재는 석영, 파이렉스(등록상표), 사파이어 등으로 형성될 수 있다.
또, 몰드의 앞면(19204)에는 가공 패턴이 형성되어 있다.
마크 영역(19202)에는 몰드의 뒷면(19205)에 제 1위치 계측 마크, 제 1얼라인먼트 마크 및 가공 패턴 얼라인먼트 마크가 형성되어 있다. 또, 마크 영역(19202)에 있어서, 앞면쪽 마크로서 몰드의 앞면에 제 2위치 계측 마크가 형성되어 있다.
또한, 도 20A에 있어서는, 앞면쪽 마크와 뒷면쪽 마크가 동축 정렬되도록 도시되어 있지만, 이러한 구성에 한정되지 않고, 수평 방향으로 상대적으로 변위되는 방법으로 형성되어 있어도 된다. 덧붙여, 가공 패턴 얼라인먼트 마크는 몰드의 제조 방법에 따라서는 몰드의 앞면에 형성되어 있어도 된다.
도 20B는 도 20A에 표시된 구성에 있어서 몰드의 뒷면쪽에 설치된 마크들(마크군)이 몰드의 내부(19208)에 설치된 예를 나타내고 있다. 내부(19208)는 몰드를 구성하는 투명 부재의 유무 또는 밀도의 차를 이용함으로써 형성되어 있다.
도 20C는 몰드의 뒷면에 설치된 마크들(마크군)이 제 2투명 부재에 대해서 설치된 마크(19209)로서 구성되어 있는 구성을 나타내고 있다. 제 2투명 부재는 석영, 파이렉스(등록상표), 사파이어, ITO, 티탄 옥사이드 등으로 형성되고, 또, 제 1투명부재와는 다소 조성이 다르게 되어 있어도 된다.
도 20D는 상기 마크군이 제 1투명부재가 없는 부분에 제 2투명부재로 이루어진 마크군을 매립함으로써, 상기 부분에서의 몰드의 뒷면에 설치된 마크(19210)에 의해 구성된 구성을 나타내고 있다.
도 20E는 상기 마크군이 제 1투명 부재로부터 돌출된 부분에서 몰드의 뒷면에 설치된, 제 2투명부재로 이루어진 마크(19211)에 의해 구성된 구성예를 나타내고 있다.
도 20D 또는 도 20E에 표시한 구성의 경우, 제 2투명부재는 금속부재 등으로 변경되어 있어도 된다.
(제 3실시예 )
본 실시예에 있어서는, 본 발명에 의한 몰드의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 21A 내지 도 21G는 본 실시예에 있어서의 몰드를 뒤집어서(즉, 윗쪽이 아래쪽으로 되도록) 가공하는 몰드의 제조 방법의 공정을 나타낸다. 이 방법에서는, 우선 몰드의 한쪽 면을 가공하고 나서, 몰드의 다른쪽 면을 가공한다.
더욱 구체적으로는, 우선, 레지스트(19304)가 도포된 투명 부재로 이루어진 기판(19301)을 준비한다(도 21A). 이 기판(19301)은 가공패턴이 배치되어 있는 앞면(19302)과, 뒷면(19303)을 지니고 있다.
다음에, 기판의 뒷면에 마크군을 만들기 위해서, 노광 및 현상을 실시한다(도 21B). 상기 마크군은 제 1위치 계측 마크, 제 1얼라인먼트 마크 및 가공 패턴 얼라인먼트 마크를 포함한다.
다음에, 기판을 에칭하여 기판의 뒷면에 마크군(19305)을 전사한다(도 21C).
다음에, 기판을 뒤집는다(도 21D).
다음에, 앞면(19302)상에, 레지스트(19304)를 도포한다(도 21E).
그 후, 기판의 뒷면의 가공 패턴 얼라인먼트 마크를 보면서 위치맞춤을 실시해서, 가공 패턴(19306)과 제 2위치 계측 마크(19307)의 노광 및 현상을 행한다(도 21F). 이 목적을 위해서, 노광장치로서는 양면 얼라이너(double-side aligner) 등을 이용한다.
다음에, 기판을 에칭하고, 레지스트를 박리하여, 가공 패턴(19306)이나 제 2위치 계측 마크(19307)를 지닌 몰드를 완성시킨다(도 21G).
또, 앞면 부분과 뒷면 부분을 별도로 두개의 기판상에 형성하여, 서로 붙여서 제 1 마크(19305), 가공 패턴(19306) 및 제 2위치 계측 마크(19307)를 지니는 몰드를 제조해도 된다
일반적으로, 상기와 같이 해서 제조된 몰드에 있어서, 동일 평면 상에 있는 패턴의 위치는 소망의 정밀도가 확보된다.
한편, 표면과 뒷면 등의 다른 평면 간에는, 각각의 평면 간의 위치 정밀도는 낮다.
따라서, 제 1얼라인먼트 마크, 제 1위치 계측 마크 및 가공 패턴 얼라인먼트 마크는 소망의 위치에 배치되는 것으로 여겨진다. 또, 제 2위치 계측 마크와 가공 패턴은 소망의 위치에 배치되어 있다.
한편, 제 1얼라인먼트 마크와 가공 패턴 간의 위치 관계는 이들이 전술한 바와 같이 동일 평면에 있지 않으므로 불확실하다.
그렇지만, 본 실시예에 있어서의 몰드는 제 1위치 계측 마크와 제 2위치 계측 마크를 지니고 있다. 따라서, 제 1위치 계측 마크와 제 2위치 계측 마크를 조합해서, 후술하는 본 발명의 실시예에 있어서의 가압 가공 장치에서 이용되도록 구성된 상대 위치 계측 수단에 의해 이들 간의 위치 관계를 계측함으로써, 위치 관계를 명확하게 하는 것이 가능하다.
( 실시예 4)
본 실시예에 대해서는, 본 발명에 의한 다른 몰드의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 22는 본 실시예에 있어서의 패턴형성장치의 구성예를 나타낸다.
도 22에 표시한 바와 같이, 패턴형성장치는 노광 광원(19401), 광학계(19402), 광학계 구동 기구(19403), 해석 기구(19404), 몰드 보유부(19405), 경통(body tube)(19406), 워크 보유부(19407), 워크 가압 기구(19408), 면내 이동 기구(19409), 임프린트 제어 기구(19410) 및 몰드와 워크 간의 갭을 계측하기 위한 도시하지 않은 계측 기구를 포함하고 있다. 도 22에 있어서, (19412)는 워크(기판), (19413)은 기판(19412)의 적어도 일부를 피복하는 피복재이다. 몰드(19411)는 몰드 보유부(19405)에 의해 척킹(chucking)되어 몰드(19411)가 워크에 대해서 반대쪽의 위치에 배치된다. 워크는 광경화성 수지로 이루어진 코팅재(19413)가 스핀 코팅법에 의해 도포된 기판(19412)으로 구성되어 있다. 또한, 워크가공기구(19408)에 의해, 워크의 높이의 조정 및 워크에의 압력인가를 실시하는 것도 가능하다.
노광 광원(19401)은 경통(19406)을 통해 몰드에 도달한다.
임프린트 제어 기구(19410)는 워크의 위치 이동, 워크에의 압력인가, 광학계 구동 기구(19403) 및 노광을 제어한다.
본 실시예에 있어서, 몰드와 워크와의 위치맞춤을 하기 위한 위치맞춤 기구의 주요부는 광학계(19402), 광학계 구동 기구(19403) 및 해석 기구(19404)로 구성되어 있다.
광학계(19402)는 광학계 구동 기구(19403)에 의해 워크와 평행한 면내 방향 및 워크에 대해서 수직인 방향으로 이동가능하다.
광학계에 의해 취득된 데이터는 해석 기구(19404)를 이용해서 해석된다. 이 해석 기구(19404)는 몰드와 워크 간의 상대 위치 또는 몰드의 앞면과 뒷면 간의 상대 위치를 계측해서, 그 계측값들을 기억할 수 있도록 구성되어 있다.
다음에, 본 실시예에 있어서의 광학계에 대해 더욱 설명한다.
도 23A 및 도 23B는 본 실시예의 가압 가공 장치에 있어서의 기준 마크를 이용하는 광학계의 구성을 설명하는 모식도이고, 그중, 도 23A는 광학계 전체의 구성을 표시한 도면이고, 도 23B는 촬상 소자를 통해 관찰된 마크를 표시한 도면이다.
본 실시예에서는, 광학계는 기준 얼라인먼트 마크를 사용하도록 구성되어 있다. 이러한 구성은 예를 들면, 일본국 공개특허 평 10－335241호 공보에 기재되어 있다.
더욱 구체적으로는, 우선, 몰드(19501)와 워크(19502)가 이들 간에 소정의 갭만큼 서로 떨어져 대향한 위치에 있다. 또, 본 실시예의 워크는 전술한 수지가 도포된 기판으로 구성되어 있다.
본 실시예에 있어서의 몰드는 뒷면에 제 1얼라인먼트 마크(19503)(상기 실시예에 있어서의 제 2 마크)와 제 1위치 계측 마크(19505)를 가지고 있고, 또 앞면에는 제 2위치 계측 마크(19506)(본 실시예에 있어서의 제 1 마크)를 가지고 있다.
한편, 워크에는 제 2얼라인먼트 마크(19504)(본 실시예에 있어서의 제 3 마크)가 형성되어 있다.
다음에, 제 1얼라인먼트 마크(19503)와 제 2얼라인먼트 마크(19504)의 관찰에 대해서 설명한다.
광원(19511)으로부터의 광은 조명계(19510) 및 기준 마크 기판(19507)을 통과해서, 빔 분할기에 의해 제 2 결상계(19516), (19518)를 향해 반사된다.
상기 기준 마크 기판은 앞면과 뒷면에 마크를 갖추고 있어 이들 마크가 상기 앞면과 뒷면 중 어느 한쪽에 투사되었을 때의 위치 관계가 명료한 기판이다. 예를 들면, 기준 마크 기판은 2개의 마크를 기판의 앞면쪽에 투영했을 때 이들 2개의 마크가 서로 겹치도록 이들 2개의 마크가 형성되어 있는 기판이다.
제 1기준 마크(19509)와 제 2기준 마크(19508)는 각각 이하의 마크군과 광학적인 공역 관계를 제공하도록 구성되어 있다.
보다 구체적으로는, 제 1기준마크(19509)는 마크군 A(제 1위치 계측 마크(19505) 및 제 1얼라인먼트 마크(19503))와 광학적인 공역관계이고, 제 2기준마크(19508)는 마크군 B(제 2위치 계측 마크(19506) 및 제 2얼라인먼트 마크(19504))와 광학적인 공역 관계이다. 그 결과, 상기 제 1기준마크 및 제 2기준 마크에 대 해서, 제 1 마크군 A 및 제 2 마크군 B의 위치를 각각 계측하는 것이 가능하게 된다.
한편, 광원(19514)으로부터 나온 광은 조명계(19513), 빔 분할기(19512) 및 제 1 결상계(19520)를 통과해서 마크상에 조사된다. 반사된 광은 빔 분할기(19512)를 통과해서 제 2 결상계 쪽을 향해 투과한다. 촬상 소자(19517)에서는 제 1기준 마크(19509)와 제 1얼라인먼트 마크(19503)가 결상되므로, 제 1상을 얻을 수 있다. 한편, 촬상 소자(19519)에서는 제 2기준 마크(19508)와 제 2얼라인먼트 마크(19504)가 결상되므로, 제 2상을 얻을 수 있다. 본 실시예에 있어서의 촬상 소자(19517), (19519)는 CCD 등이다.
다음에, 위치맞춤 방법에 대해 설명한다.
우선, 본 실시예의 패턴형성장치는 몰드의 뒷면쪽으로부터 기판에 수직 방향으로 제 1위치 계측 마크(19505)와 제 1얼라인먼트 마크(19503)를 투영하는 동안, 이하의 경우에 있어서 패턴 영역이 소망의 위치에 임프린트 되도록 설계되어 있다.
보다 구체적으로는, 제 1얼라인먼트 마크(19503)와 제 2얼라인먼트 마크(19504)가 서로 겹치고, 제 1위치 계측 마크(19505)와 제 2위치 계측 마크(19506)가 겹치는 경우에, 패턴 영역이 소망의 위치에 임프린트 되도록 패턴형성장치를 설계해 둔다.
　다음에, 미리 제 1위치 계측 마크(19505)를 기준으로 해서, 제 2위치 계측 마크(19506)의 수평/회전 오차 A(xa, ya,θa)를 계측해서, 기억시켜 둔다. 이것은 서로 겹치도록 설계된 제 1 및 제 2위치 계측 마크가 실제로는 어떠한 위치 관 계로 제공되고 있는지를 검출하고 있는 것을 의미한다.
오차 A(xa, ya,θa)를 얻음으로써, 제 1얼라인먼트 마크(19503)와 제 2얼라인먼트 마크(19504)의 위치맞춤이 어떠한 오차(B＇)로 되도록 실시된 경우, 소망의 위치에서 임프린트가 수행될 수 있는 것을 알 수 있다. 왜냐하면, 서로 겹치도록 설계되어 형성된 제 1 및 제 2위치 계측 마크가 실제로는 오차를 가지고 제조되고 있는 경우, 제 1위치 계측 마크와 같은 층에 있는 제 1얼라인먼트 마크(19503)도 해당 오차를 포함하고 있게 되기 때문이다. 보다 구체적으로는, 제 1얼라인먼트 마크와 제 1위치계측마크가 같은 층에 위치되어 있으므로, 제 1위치 계측 마크와의 관계에서 해당 제 1 얼라인먼트 마크의 위치가 보장되고 있기 때문에 있다. 여기서, "보장"이란, 설계상의 위치와 실제로 형성과정을 거쳐 형성된 제 1얼라인먼트 마크의 위치가 서로 높은 정밀도로 일치하고 있는 것을 의미한다.
　구체적으로는 몰드와 워크와의 위치맞춤은 이하와 같이 실시한다.
　제 1얼라인먼트 마크(19503)와 제 2얼라인먼트 마크(19504)를 관찰한다. 도 23B는 촬상(센싱) 소자를 통해 관찰된 상을 표시하고 있다.
도 23B에 표시한 바와 같이, 제 1얼라인먼트 마크(19503)를 기준으로 해서, 제 2얼라인먼트 마크(19504)의 수평/회전 오차 B(xb, yb,θb)를 계측해서, 기억해둔다. 얻어진 위치관계는 가공 패턴과 제 1위치 계측 마크 간의 위치 관계와 등가이다. 그리고, 오차 B가 상기의 오차 A로부터 계산되는 제 1 및 제 2얼라인먼트 마크 간의 오차 B＇와 동일하게 되도록, 워크를 수평/회전 이동시킨다. 즉, 조건 B=B＇를 충족하도록 몰드와 워크와의 얼라인먼트를 실시한다. 그 결과, 소 망의 위치에 가공 패턴을 전사할 수 있다.
상기 설명한 위치맞춤 방법에 의하면, 몰드가 수지에 접촉하는 것으로 인해 몰드 표면의 마크가 보이지 않게 된 상태에 대해서도 몰드와 워크 간의 위치 관계를 얻을 수 있, 이들 간의 위치맞춤이 가능하게 된다. 또, 4 구석 부분에 있는 마크를 이용함으로써, 배율 보정을 실시할 수가 있다. 또, 기준 좌표에 따라서는 상기 오차 A(xa, ya,θa)로부터 계산되는 상기 오차 B＇ 및 계측 오차 B(xb, yb,θb)가 B＇＋B = 0을 충족시키도록 워크를 이동시키는 것도 가능하다.
( 실시예 5)
본 실시예에 있어서는, 본 발명에 의한 제 3실시예와는 다른 형태에 의한 몰드의 제조 방법을 설명한다.
도 24A 내지 도 24E는 본 실시예에 있어서의 몰드의 한쪽 편으로부터 가공하는 몰드의 제조 방법의 공정들을 나타낸다. 제 3실시예에서는 몰드의 앞뒤를 바꿈으로써 가공을 실시하였다. 보다 구체적으로는, 몰드의 한쪽 면을 먼저 가공하고, 다음에 몰드의 다른 쪽면을 가공한다. 한편, 본 실시예의 방법에서는 몰드의 앞면과 뒷면을 모두 1개의 동일한 방향으로부터 가압된다.
다음에, 본 실시예의 방법에 대해 도 24A 내지 도 24E를 참조해서 설명한다.
보다 구체적으로는, 우선, 투명 부재로 이루어진 기판(19601)을 준비한다(도 24A). 이 기판(19601)은 가공 패턴이 배치된 앞면(19602) 및 뒷면(19603)을 지닌다.
다음에, 기판의 뒷면에 제 1위치 계측 마크(19605)를 형성하고, 이어서 기판 의 앞면에 제 2위치 계측 마크(19604)를 형성한다(도 24B).
덧붙여 제 1위치 계측 마크(19605)와 동일한 면상에, 제 1얼라인먼트 마크(상기 실시예에 있어서의 제 2 마크)를 위치시키고, 제 2위치 계측 마크(19604)와 동일한 면상에 가공 패턴 얼라인먼트 마크(상기 실시예에 있어서의 제 1 마크)를 위치시킨다. 몰드의 한쪽으로부터 앞면 및 뒷면에 연속적으로 마크를 형성하는 방법으로서, 고정밀도의 스테이지를 가지는 펨토초 레이저(femtosecond laser)를 이용하는 것이 가능하다. 그 결과, 각각의 마크는 정확한 위치에 배치된다.
다음에, 기판(19601)의 앞면(19602) 상에 레지스트(19606)를 도포한다(도 24C). 레지스트층(19606)은 반사 방지막 등을 형성하는 데 필요한 막형성재료도 포함한다.
그 후, 기판의 앞면에 가공패턴 얼라인먼트 마크를 보면서 위치맞춤을 실시해서, 가공 패턴의 노광 및 현상을 행한다(도 24D). 이 목적을 위해서, 노광 장치로서 전자빔 노광장치 또는 스캐너나 스테퍼 등의 광노광장치를 이용할 수가 있다. 이들 노광장치는 가공 패턴의 크기에 따라 적합하게 선택하면 된다.
다음에, 기판을 에칭하고, 레지스트를 제거하여 몰드를 완성시킨다(도 24E).
또한, 펨토초 레이저를 이용한 가공에 의하면, 몰드의 내부의 가공도 가능하다. 또, 가공 패턴이 마이크로미터 오더인 것 같은 경우는, 노광 장치 대신에 펨토초 레이저에 의해 가공하는 일도 가능하다. 또한, 몰드의 내부를 가공하는 경우, 몰드의 앞면쪽으로부터 부재를 적층하는 프로세스를 이용하는 것도 가능하다.
( 실시예 6)
본 실시예에 있어서는, 본 발명의 몰드를 이용한 가압 가공 동안, 제 4실시예와는 다른 구성의 광학계를 이용한 구성예에 대해 설명한다.
도 25는 본 실시예에 있어서 기준 마크를 이용하지 않는 광학계의 구성을 설명하는 모식도이다.
본 실시예에서는, 제 4실시예와는 달리, 광학계가 기준 얼라인먼트 마크를 이용하지 않는다.
더욱 구체적으로는, 우선, 몰드(19701)와 워크(19702)가 이들 사이의 소정의 갭만큼 서로 대향해서 위치되어 있다.
본 실시예에 있어서의 몰드는 제 1얼라인먼트 마크(19703)(상기 실시예에 있어서의 제 2 마크), 제 1위치 계측 마크(19705) 및 제 2위치 계측 마크(19706)(상기 실시예에 있어서의 제 1 마크)를 가지고 있다. 또, 워크는 제 2얼라인먼트 마크(19704)(상기 실시예에 있어서의 제 3 마크)를 지니고 있다.
다음에, 제 1얼라인먼트 마크(19703)와 제 2얼라인먼트 마크(19704)를 관찰하는 경우를 설명한다.
광원(19710)으로부터 나온 광은 조명계(19709) 및 제 1 결상계(19707)를 통과해서 마크 상에 조사된다. 반사된 광은 제 1 결상계(19707) 및 제 2 결상계(19711)를 통과해서 촬상(센싱) 소자(19712)를 통해 관찰된다. 광학계 구동 기구(19713)에 의해 광학계를 이동시킴으로써, 제 1 마크(제 1얼라인먼트 마크 및 제 1위치 계측 마크)를 관찰하고, 기억해둔다. 다음에, 광학계를 이동시킴으로써, 상기 제 2 마크(제 2얼라인먼트 마크 및 제 2위치 계측 마크)를 관찰하고, 기억해 둔다.
다음에, 위치맞춤 방법에 대해 설명한다.
우선, 제 1위치 계측 마크를 관찰하고 나서, 제 2위치 계측 마크를 관찰한다.
이들 2개의 상으로부터, 제 1위치 계측 마크를 기준으로 해서 미리 제 2위치 계측 마크(19506)의 수평/회전 오차 A(xa, ya,θa)를 계측해서, 기억해 둔다.
다음에, 몰드에 설치된 제 1얼라인먼트 마크를 관찰하고 나서, 워크에 설치된 제 2얼라인먼트 마크를 관찰한다. 도 23B는 촬상(센싱)소자를 통해 관찰된 상을 표시한다.
이들 2개의 상으로부터, 제 1얼라인먼트 마크를 기준으로 해서, 제 2위치맞춤 마크의 수평/회전 오차 B(xb, yb,θb)를 계측해서, 기억해둔다. 다음에, 오차 A(xa, ya,θa)로부터 계산되는 제 1 및 제 2위치맞춤 마크간의 오차 B＇와 실제로 계측 되는 오차 B(xb, yb,θb)가 조건 B＇= B를 충족하도록 워크를 수평/회전이동시킨다. 그 결과, 소망의 위치에 가공 패턴을 전사할 수가 있다.
본 발명에 의하면, 몰드와 가공부재(워크)와의 고정밀도 위치맞춤에 적용될 수 있는 몰드를 제공하는 것이 가능하다. 또, 상기 몰드를 이용한 패턴형성방법, 그리고 패턴형성을 허용하는 데 이용되는 패턴형성장치 및 패턴전사장치를 제공하는 것이 가능하다.
이상, 본 발명은 본 명세서에 개시된 구성을 참조해서 설명하였으나, 본 발 명은 전술한 상세한 설명으로 구속되지 않고, 본 출원은 개량의 목적이나 이하의 청구범위의 범주 내에 들어오는 변형이나 변경도 망라하도록 의도되어 있다.

Claims (20)

  1. 전사될 패턴의 영역을 지닌 제 1 면;
    상기 제 1 면과는 반대쪽에 위치된 제 2 면; 및
    상기 제 1 및 제 2 면 상에 노출되지 않도록 매립되어 있는 얼라인먼트 마크를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 얼라인먼트 마크는 상기 제 2 면보다 상기 제 1 면쪽에 가깝게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 몰드.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 몰드는 상기 제 1 면 상에 보호층을 더 포함하고, 상기 얼라인먼트 마크는 적어도 상기 제 1 면에 형성되어 있고, 또한 상기 몰드의 외부로 노출되지 않도록 상기 보호층으로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 몰드.
  4. 전사될 패턴의 영역을 지닌 제 1 면;
    상기 제 1 면과는 반대쪽에 위치된 제 2 면;
    상기 제 1 면에 형성되어 있는 제 1 마크; 및
    상기 제 1 면으로부터 떨어진 위치에 형성되어 있는 얼라인먼트용의 제 2 마크를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 얼라인먼트용의 마크는 상기 제 1 면과 상기 제 2 면 사이 또는 상기 제 2 면에 가깝게 또는 상기 제 2 면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 몰드.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 제 2 마크는 상기 제 1 면과 상기 제 2 면 사이의 영역에 매립되어 있는 것을 특징으로 하는 몰드.
  7. 몰드에 형성된 패턴에 의해 기판 위에 배치된 코팅재 상에 임프린트(imprint)된 패턴을 형성하는 패턴형성방법에 있어서,
    패턴 영역을 포함하는 제 1 면, 상기 제 1 면과는 반대쪽에 위치하는 제 2 면 및 상기 제 1 면으로부터 떨어진 위치에 형성된 얼라인먼트 마크를 갖추고 있는 몰드를 준비하는 공정;
    상기 몰드의 패턴 영역을 상기 기판 위에 배치된 코팅재와 접촉시키는 공정;
    상기 얼라인먼트 마크와 상기 기판이 서로 대향하고 있는 부분에서 상기 기판상에 상기 피복재가 배치된 상태에서 상기 몰드의 위치와 상기 기판의 위치에 관한 정보를 상기 얼라인먼트 마크와 상기 기판에 형성된 마크를 이용해서 취득하는 공정; 및
    상기 정보에 의거해서, 상기 패턴 영역과 상기 피복재가 서로 접촉하고 있는 상태에서 상기 패턴 영역의 면내 방향에 있어서 상기 기판과 상기 몰드와의 위치맞춤을 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 정보에 의거해서, 상기 기판과 상기 몰드 간의 거리가 제어되는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 얼라인먼트를 행하면서, 상기 피복재를 경화시키는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 피복재가 광경화성 수지, 열경화성 수지 또는 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
  11. 몰드에 형성된 패턴을 이용해서, 가공 대상 부재 상에 패턴을 형성하기 위한 패턴형성방법에 있어서,
    패턴 영역을 포함하는 제 1 면; 상기 제 1 면과는 반대쪽에 위치된 제 2 면; 상기 제 1 면에 형성되어 있는 제 1 마크; 및 상기 제 1 면으로부터 떨어진 위치에 형성되어 있는 얼라인먼트용의 제 2 마크를 갖추고 있는 몰드를 준비하는 공정; 및
    상기 몰드의 상기 제 2 마크와 상기 가공 대상 부재에 형성된 얼라인먼트 용의 제 3 마크를 이용해서 상기 몰드와 상기 가공 대상 부재와의 위치맞춤을 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 제 1 마크와 제 2 마크 간의 위치 관계에 대한 정보 를 취득하고, 이 정보를 이용해서, 상기 몰드와 상기 가공 대상 부재와의 위치맞춤을 행하는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 가공 대상 부재는 기판 또는 표면층에 피복재를 구비한 기판인 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
  14. 몰드에 형성된 패턴을 이용해서, 가공 대상 부재 상에 패턴을 형성하기 위한 패턴형성방법에 있어서,
    상기 몰드의 패턴 영역이 형성되어 있는 면과 동일 레벨에 있는 몰드의 면에 형성된 제 1 마크와 상기 패턴 영역이 형성되어 있는 면으로부터 떨어져서 위치된 제 2 마크 간의 상대적인 위치 관계에 대한 제 1위치 정보 및 상기 제 2 마크와 상기 가공 대상 부재에 형성되어 있는 제 3 마크 간의 상대적인 위치 관계에 대한 제 2위치 정보를 이용해서, 상기 몰드의 패턴 영역의 면내 방향에 있어서 상기 몰드와 상기 가공 대상 부재의 위치맞춤을 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 위치맞춤은 상기 제 2 마크와 상기 제 1 마크 간의 수평 오차 혹은 회전 오차 중의 적어도 한쪽 오차에 대한 제 1오차 정보를 기억하고, 상기 제 2 마크와 상기 제 3 마크 간의 수평 오차 혹은 회전 오차의 적어도 한쪽 오차에 대한 제 2오차 정보를 기억하고, 상기 몰드에 대해서 상대적으로 상기 가공 대상 부재를 수평 이동시키는 동작과 상기 몰드에 대해서 상대적으로 상기 가공 대상 부재를 회전이동시키는 동작 중의 적어도 한쪽의 동작을 행하는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
  16. 제7항에 의한 패턴형성방법을 행하기 위한 패턴형상장치로서,
    몰드를 보유하기 위한 몰드 보유부; 및
    기판을 지지하기 위한 기판 지지부를 포함하고,
    상기 몰드 보유부와 상기 기판 지지부가 면내 방향으로 서로 상대적으로 이동하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
  17. 제 11항에 의한 패턴형성방법을 행하기 위한 패턴형성장치로서,
    몰드를 보유하기 위한 몰드 보유부; 및
    가동 대상 부재를 지지하기 위한 지지부를 포함하고,
    상기 몰드 보유부와 상기 지지부가 면내 방향으로 서로 상대적으로 이동하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 몰드의 패턴 영역과 피복재를 접촉시킨 상태에서, 이들 몰드의 패턴 영역과 피복재 간의 위치 어긋남을 검출하는 위치 어긋남 검출 기구; 및
    상기 위치 어긋남 검출 기구로부터의 검출 정보에 의거해서, 상기 기판과 상 기 몰드 간의 간격을 제어하기 위한 간격 제어 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
  19. 몰드와 가공 대상 부재와의 위치맞춤을 행하기 위한 위치맞춤 기구를 포함하고, 상기 위치맞춤 기구는 상기 몰드의 패턴 영역이 형성되어 있는 면과 동일 레벨에 있는 몰드의 면에 형성된 제 1 마크와 상기 패턴 영역이 형성되어 있는 면으로부터 떨어져서 위치된 제 2 마크 간의 상대적인 위치 관계에 대한 제 1위치 정보를 이용하고, 또한 상기 제 2 마크와 상기 가공 대상 부재에 형성되어 있는 제 3 마크 간의 상대적인 위치 관계에 대한 제 2위치 정보를 이용해서, 상기 몰드의 패턴 영역의 면내 방향에 있어서 상기 몰드와 상기 가공 대상 부재의 위치맞춤을 행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 패턴전사장치.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 위치맞춤 기구는 상기 제 1위치 정보를 기억하는 제 1기억부 및 상기 제 2위치 정보를 기억하는 제 2기억부를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴전사장치.
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