(57)【要約】      （修正有）【課題】基板とモールドを精度よく位置合わせすることができるモールドを提供する。【解決手段】モールド８は、基板１０上のショット領域にインプリント材１４のパターンを形成するインプリント装置に用いられるモールド８であって、基板１０上のインプリント材１４とモールド８が接触した状態で基板１０とモールド８のパターン部８ａとの距離よりも、基板１０とモールド８の距離が狭くなるように、モールド８のインプリント材１４に接触する面に凸部２０を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上のショット領域にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置に用いられるモールドであって、
前記基板上のインプリント材と前記モールドが接触した状態で前記基板と前記モールドのパターン部との距離よりも、前記基板と前記モールドの距離が狭くなるように、前記モールドの前記インプリント材に接触する面に凸部を有することを特徴とするモールド。
【請求項２】
前記基板上のインプリント材と前記モールドが接触した状態で前記基板と前記モールドの相対位置を変化させる時に発生する駆動力の大きさに応じて、前記凸部の大きさが決まることを特徴とする請求項１に記載のモールド。
【請求項３】
前記基板上のインプリント材と前記モールドが接触した状態で前記基板と前記モールドの相対位置を変化させる時に発生する駆動力の大きさに応じて、前記凸部の数が決まることを特徴とする請求項１または２に記載のモールド。
【請求項４】
前記基板上のインプリント材と前記モールドが接触した状態で前記基板と前記モールドの相対位置を変化させる時に発生する駆動力の大きさに応じて、前記凸部の配置場所が決まることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモールド。
【請求項５】
前記基板と前記モールドの相対位置を変化させる時に発生する駆動力の大きさは、前記基板と前記モールドの相対位置を前記基板の面に沿った方向に変化させる時に、前記基板を保持する基板保持部又は前記モールドを保持するモールド保持部の少なくとも一方を駆動させる駆動機構の駆動力であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモールド。
【請求項６】
前記基板と前記モールドの相対位置を変化させる時に発生する駆動力の大きさは、前記基板を保持する基板保持部を前記基板の面に沿った方向に変化させる時に、前記基板保持部を駆動させる駆動機構の駆動力であることを特徴とする請求項５に記載のモールド。
【請求項７】
前記モールドと前記インプリント材が接触した状態で前記モールドと前記基板を位置合わせする時に用いられるマークが前記凸部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモールド。
【請求項８】
前記基板上のインプリント材と前記モールドが接触して前記インプリント材が硬化した状態で、前記凸部と前記基板との距離は、前記基板と前記モールドのパターン部との距離よりも、狭いことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のモールド。
【請求項９】
前記凸部の厚さは、前記モールドと前記インプリント材が接触した状態で前記基板と前記モールドのパターン部との間に挟まれた前記インプリント材の残膜の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のモールド。
【請求項１０】
基板上のインプリント材にモールドを用いてパターンを形成するインプリント方法であって、
前記基板上のインプリント材と前記モールドが接触した状態で前記基板と前記モールドのパターン部との距離よりも、前記基板と前記モールドの距離が狭くなるように凸部が形成された前記基板と前記モールドを位置合わせする工程を有することを特徴とするインプリント方法。
【請求項１１】
基板上のインプリント材にモールドを用いてパターンを形成するインプリント方法であって、
前記基板上のインプリント材と前記モールドが接触した状態で前記基板と前記モールドのパターン部との距離よりも、前記基板と前記モールドの距離が狭くなるように凸部が形成された前記モールドと前記基板を位置合わせする工程を有することを特徴とするインプリント方法。
【請求項１２】
前記位置合わせする工程は、前記凸部に形成されたマークを用いて前記モールドと前記基板を位置合わせすることを特徴とする請求項１０または１１に記載のインプリント方法。
【請求項１３】
基板上のインプリント材にモールドを用いてパターンを形成するインプリント装置であって、
前記基板上のインプリント材と前記モールドが接触した状態で前記基板と前記モールドのパターン部との距離よりも、前記基板と前記モールドの距離が狭くなるように、前記インプリント材に接触する面に凸部を有する前記モールドを保持するモールド保持部を備えることを特徴とするインプリント装置。
【請求項１４】
基板上のインプリント材にモールドを用いてパターンを形成するインプリント装置であって、
前記基板上のインプリント材と前記モールドが接触した状態で前記基板と前記モールドのパターン部との距離よりも、前記基板と前記モールドの距離が狭くなるように凸部が形成された前記基板を保持する基板保持部を備えることを特徴とするインプリント装置。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載のインプリント装置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を形成された基板を加工する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプリントで用いられるモールド、モールドを用いてパターンを形成するインプリント方法、インプリント装置および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスやＭＥＭＳなどの微細化の要求が進み、基板上の未硬化樹脂と型（モールド）を接触させ、樹脂のパターンを基板上に形成するインプリント技術の開発が進んでいる。インプリント技術を用いることにより、基板上に微細な構造体を形成することができる。
【０００３】
インプリント方法の一つに光硬化法がある。この光硬化法によるインプリント方法では、まず、基板（ウエハ）上に未硬化の光硬化性樹脂（インプリント材）を供給する。次に、基板上のインプリント材と型とを接触させる（押印工程）。そして、インプリント材と型とを接触させた状態で光（紫外線）を照射することで、インプリント材を硬化させる（硬化工程）。インプリント材を硬化させた後、基板と型の間隔を広げる（離型工程）ことで、硬化したインプリント材から型が引き離され基板上にインプリント材のパターンが形成される。
【０００４】
インプリント装置では、インプリント材と型とを接触させた状態で、基板上に予め形成されているパターン（基板側パターン）の位置と、型に形成されているパターン（型パターン部）の位置とを合わせる必要がある。
【０００５】
この基板側パターンの位置と型パターン部の位置とを合わせるには、型に形成されたアライメントマークと基板に形成されたアライメントマークとを検出することで２つのマークの位置ずれを求め、この位置ずれを補正する（特許文献１）。
【０００６】
特許文献１は、基板上の樹脂を硬化させるための露光時間を複数に分割して間欠的に露光するようにし、露光しない期間にアライメント検出系により基板と型の位置ずれ量を求める。その位置ずれ量に基づいて基板側パターンと型パターン部の位置合わせを行うことで、インプリント材を硬化させるための露光中に生じる位置ずれを低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−１６８５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一方、型に形成されているパターン（凹凸部）にインプリント材を早く充填させるために、粘弾性の低いインプリント材を用いてインプリントしたり、凝縮性ガスの雰囲気中でインプリントしたりすることが提案されている。凝縮性ガスの雰囲気中でインプリントする方法も、インプリント材の粘弾性を低下させる効果がある。
【０００９】
しかしながら、インプリント材の粘弾性が低下しすぎると、基板と型の位置合わせを行うとき、インプリント装置を設置した床からの振動等の外乱を受け易く、位置合わせ精度が低下してしまう。
【００１０】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、基板と型の位置合わせに有利なインプリント装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のモールドは、基板上のショット領域にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置に用いられるモールドであって、前記基板上のインプリント材と前記モールドが接触した状態で前記基板と前記モールドのパターン部との距離よりも、前記基板と前記モールドの距離が狭くなるように、前記モールドの前記インプリント材に接触する面に凸部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、基板と型を精度よく位置合わせすることが可能なインプリント装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のインプリント装置を示した図である。
【図２】本発明の基板上のインプリント材と型を示した図である。
【図３】本発明の型とアライメントマークを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
（第１実施形態）
図１で本発明の第１実施形態に係るインプリント装置１について説明する。図１は、第１実施形態に係るインプリント装置１の構成を示す図である。インプリント装置１は、物品としての半導体デバイスや光学素子などの製造に使用される。
【００１６】
インプリント装置１は、型８（モールド）を用いて、基板１０（ウエハ）上に供給されたインプリント材１４にパターンを形成する装置である。なお、第１実施形態では光硬化法を採用したインプリント装置１とする。インプリント材１４は、第１実施形態では紫外線９を照射することで硬化する紫外線硬化樹脂を用いる。以下の図においては、基板１０上のインプリント材１４に対して紫外線９を照射する照明系の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。インプリント装置１は型８と基板１０の間隔を狭くすることで、型８に形成されたパターン部８ａ（凹凸パターン）とインプリント材１４を接触させる。
【００１７】
インプリント装置１は、紫外線９を照射する照射部２と、型８を保持する型保持部３と、基板ステージ４（基板保持部）と、基板上にインプリント材を供給する供給部５（ディスペンサ）を備える。さらにインプリント装置１は、インプリント装置の動作を制御する制御部７を備える。
【００１８】
照射部２は、型８とインプリント材１４が接触した状態で型８の裏面側（パターン部８ａが形成された面と反対側の面）から紫外線９を照射する。この照射部２は、不図示の光源と、この光源から照射された紫外線９をインプリントに適切な光に調整する光学素子とから構成される。
【００１９】
型保持部３（モールド保持部）は、型８を保持する型チャック１１と、この型チャック１１を機械的手段により保持し、型８（型チャック１１）を移動させる型駆動機構１２とを有する。型チャック１１は、例えば真空吸着力や静電力により型８を引き付けることで保持する。また、型チャック１１および型駆動機構１２は、照射部２から照射された紫外線９が型８の裏面側から基板１０に向かうように、中心部（内側）に開口領域１３を有する。
【００２０】
この開口領域１３には、開口領域１３の一部と型８とで囲まれる空間とするための光透過部材（例えばガラス板）が設置されていてもよい。この空間は、真空ポンプなどを含む不図示の圧力調整装置により内部の圧力が調整される。圧力調整装置は、空間の圧力を調整することで、型８（パターン部８ａ）を基板１０に向かって凸状に変形させることができる。
【００２１】
基板ステージ４は、基板１０を保持する基板チャック１６と、この基板チャック１６を機械的手段により保持し、基板１０（基板チャック１６）を移動させる基板駆動機構１７とを有する。基板チャック１６は、真空吸着力や静電力により基板１０を引き付けることで保持する。基板駆動機構１７に採用可能なアクチュエータとしては、例えばリニアモータや平面モータがある。基板駆動機構１７も、Ｘ軸およびＹ軸の各方向に対して、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。さらに、Ｚ軸方向の位置調整のための駆動系や、基板１０のθ方向の位置調整機能、または基板１０の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成もあり得る。また、基板ステージ４は、その側面に、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ωｘ、ωｙ、ωｚの各方向に対応した複数の参照ミラー１８を備える。インプリント装置１は、これらの参照ミラー１８にそれぞれビームを照射することで、基板ステージ４の位置を測定する複数のレーザー干渉計１９（測長器）を備える。レーザー干渉計１９は、基板ステージ４の位置を実時間で計測し、後述する制御部７は、このときの計測値に基づいて基板１０（基板ステージ４）の位置決め制御を実行する。なお、基板ステージ４の位置を測定はレーザー干渉計でなくても、リニアスケールやリニアエンコーダなどの測長器を用いても良い。
【００２２】
型駆動機構１２は、型８と基板１０上のインプリント材１４との接触と、引き離しを選択的に行うように型８をＺ軸方向に移動させる。型駆動機構１２は、例えばリニアモータやエアシリンダを含む。また、型駆動機構１２は型８を高精度で位置決めするために、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。さらに、型駆動機構１２は型８をＺ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向やＹ軸方向、またはθ（Ｚ軸周りの回転）方向に移動させる機能や、型８の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成としてもよい。なお、インプリント装置１における押し付けおよび引き離し動作は、型８をＺ軸方向に移動させてもよいし、基板１０をＺ軸方向に移動させてもよい。また、型８と基板１０の両方を移動させてもよい。
【００２３】
供給部５は、型保持部３の近傍に設置され、基板１０上にインプリント材１４を供給する。供給部５の吐出ノズル５ａから基板１０上に供給（吐出）されるインプリント材１４の量や分布は、基板１０上に形成されるインプリント材１４のパターンの厚さや、基板１０上に形成されるパターンの密度などにより適宜決定される。基板１０は、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板であり、この被処理面には、紫外線硬化樹脂であり、型８に形成されたパターン部８ａにより成形されるインプリント材１４が供給される。
【００２４】
型８は、外周形状が矩形であり、回路パターンなどのインプリント材に転写される凹凸パターンが形成されたパターン部８ａを含む。型８は、紫外線９を透過させることが可能な材質であり、例えば石英からなる。さらに、型８の紫外線９が照射される面には、平面形状が円形で、かつ、ある程度の深さを有するキャビティ（凹部）が形成されていてもよい。
【００２５】
インプリント装置１は、型８と基板１０上のインプリント材１４を接触させた後（押印後）に、型８のパターン部８ａと基板１０に形成されたショット領域の位置合わせを行う。型８と基板１０の位置合わせは、インプリント装置１に備えられたマーク検出部２１が型８に形成されたアライメントマークと基板１０に形成されたアライメントマークを検出することによって行う。マーク検出部２１が検出した検出結果に基づいて型８と基板１０の相対位置を求め、基板駆動機構１７により基板１０を移動させる。位置合わせは、基板駆動機構１７の代わりに型駆動機構１２により型８を移動させてもよいし、型駆動機構１２と基板駆動機構１７の両方を用いて型８と基板１０を移動させてもよい。
【００２６】
型８とインプリント材１４が接触した状態で、型８と基板１０をＸＹ面に沿った方向に相対位置を変化させるためには、インプリント材の粘弾性に対応した駆動力が必要となる。この大きさは、型８とインプリント材１４が接触した状態で位置合わせを行う際の基板ステージ４を駆動させる基板駆動機構１７（基板チャック１６）の駆動力である。インプリント材の粘弾性が大きくなるほど位置合わせを行う際に必要となる基板駆動機構１７の駆動力は大きくなる。位置合わせを行うために基板駆動機構１７を駆動させる場合について説明したが、位置合わせのために型駆動機構１２（型チャック１１）を駆動させてもよい。この場合、インプリント材の粘弾性が大きくなるほど位置合わせを行う際に型保持部を駆動させる型駆動機構１２の駆動力は大きくなる。これまでインプリント装置で使用されてきたインプリント材では駆動力が１０Ｎ以上であったために、インプリント装置を設置した床からの振動等の外乱によって、押印中の基板側パターンと型パターン部の位置ずれが生じることはなかった。
【００２７】
しかし、型８に形成されたパターン部８ａの凹部にインプリント材が充填しやすくするために、粘弾性の低いインプリント材の開発や、凝縮性ガスなどの添加によって粘弾性を低下させる技術が開発されている。この粘弾性の低いインプリント材に型８のパターン部８ａを接触させると、パターン部８ａの凹部にインプリント材が充填しやすくなるため（充填性の向上）、パターン部８ａの凹部に残留する気泡による欠陥を減少することができる。一方で、インプリント材の粘弾性が低くなっているために、床などからの外乱によって、型８と基板１０の位置ずれが生じ、位置合わせ精度が低下するという新たな課題が生じた。外乱による型８と基板１０の位置合わせ精度の低下は、位置合わせ工程だけでなく紫外線を照射してインプリント材を硬化させる工程（硬化工程）でも、同様に位置合わせ精度が低下する恐れがある。
【００２８】
そこで、本発明は型８と基板１０の間隔（距離）を部分的に狭くして粘弾性（位置合わせを行う際に必要となる駆動力）を大きくすることで、位置合わせ工程や硬化工程で外乱による型８と基板１０の位置ずれの発生を抑える。外乱による型８と基板１０の位置ずれの発生を抑えることができ、型８と基板１０の位置合わせ精度を向上させることができる。
【００２９】
図２で本発明の間隔調整部２０について説明する。図２（ａ）は、第１実施形態の基板１０と型８の構成を示す図である。第１実施形態は、型８の間隔調整領域６に間隔調整部２０が設けられている。間隔調整部２０は、型８のパターン部８ａが形成された面側の間隔調整領域６に基板側に凸形状となるように凸部が設けられている。型８の間隔調整領域６に設けられた間隔調整部２０は型８の一部が凸部となっており、凸部はパターン部８ａの表面より、基板側に出ている。型８の基板１０側の表面にインプリント材１４と接触する領域に対して一部の領域に凸部を設けることで、型８と基板１０の間隔を部分的に狭くすることができる。一方で、型８のパターン部８ａが形成された領域は、インプリントでパターンが形成された後の処理のために、型８と基板１０が所望の間隔に設定することが求められる。基板１０と型８の間隔を全体的に接近させると、インプリント材１４の粘弾性が全体的に上昇するが、パターン部８ａが形成された領域を所望の間隔に設定することができない。そこで、型８の一部に形成された間隔調整部２０により、部分的に型８と基板１０を近接させる。例えば、凸部の厚さは、基板上に形成されるパターンの残膜（型８とインプリント材１４を接触させた状態で基板１０とパターン部８ａとに挟まれたインプリント材１４）の厚さよりも薄くなるように設定することができる。
【００３０】
図２（ａ）に示した第１実施形態では、間隔調整領域６に間隔調整部２０を有する型８を示した。型８は、互いに種類の異なる間隔調整部２０が形成された型８を複数準備し、インプリント材１４の種類などに応じて型８を交換することで、所望の粘弾性が得られるようにすることができる。ここで所望の粘弾性は、型８と基板１０の位置合わせのために必要な駆動力に相関するものである。駆動力の大きさは、型８に形成される間隔調整部２０の大きさや数、配置場所などを変えることによって、調整することができる。
【００３１】
粘弾性の大きさは、互いに種類の異なる間隔調整部２０が形成された複数の型８のそれぞれについて、インプリント材１４の粘弾性を計測する（粘弾性計測工程）。それぞれの型８の計測結果に基づいて、所望の粘弾性が発生する型８を選択することができる。また、複数の計測結果に基づいて型８に形成される間隔調整部２０の調整量（大きさ、数、配置）を決定することができる。また、間隔調整部２０としては、型８と基板１０の相対移動により生じる、基板駆動機構の駆動力が０．１Ｎ以上、１０Ｎ以下となるように、間隔調整部２０の調整量を決定するのが望ましい。粘弾性の計測はインプリント装置１とは異なる装置（計測装置）で行っても良いし、インプリント装置１で行っても良い。
【００３２】
また、図３に示すように間隔調整領域６に、基板１０と型８の位置合せを行うための、アライメントマーク２２を配置することで、アライメントマーク２２の位置におけるインプリント材１４の充填性を高めることができる。そのため、型８とインプリント材１４が接触した後に行う型８と基板１０の位置合せの開始を早めることが可能である。
【００３３】
図３（ａ）は型８をＺ方向から見た図を示している。図３（ａ）は、型側のアライメントマーク２２がパターン部８ａの周辺（ここでは４隅）に設けられている。アライメントマーク２２が設けられている領域に間隔調整領域６が設けられている。図３（ｂ）は、型８と基板１０上のインプリント材１４とが接触している状態で、型８の側面から見た図を示している。基板１０には、型側のアライメントマーク２２に対応する基板側のアライメントマーク２３が形成されている。図３（ｂ）は型側のアライメントマーク２２が不図示であるが、間隔調整領域６の間隔調整部２０に形成されている。
【００３４】
このように、間隔調整領域６は基板上で部分的にインプリント材の厚さが薄くなるため、パターン部８ａが形成された領域とは異なる領域であることが望ましい。例えば、基板上に複数配置されたショット領域間のスクライブライン領域や、ショット領域内に複数配置されたチップ領域間のスクライブライン領域であることが望ましい。さらに、スクライブラインにはアライメントや重ね合わせ検査のためのマークが形成されているため、マークが配置された領域を除くことが望ましい。
【００３５】
一例として、間隔調整領域６に、おおよそ等間隔で格子状に複数の間隔調整部２０が配置されることが望ましい。
【００３６】
インプリント材１４として紫外線が照射されることにより硬化する紫外線硬化樹脂を用いた場合について説明した。インプリント材は、半導体デバイス製造工程などの各種条件により適宜選択される。
【００３７】
（物品の製造方法）
物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、上述したインプリント装置を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターンを形成する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを形成された基板をエッチングする工程を含み得る。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりにパターンを形成された基板を加工する他の処理を含み得る。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００３８】
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。
【符号の説明】
【００３９】
１  インプリント装置
６  間隔調整領域
８  型
１０  基板
１４  インプリント材
２０  間隔調整部
【図１】
2017063111.tif 000003
【図２】
2017063111.tif 000004
【図３】
2017063111.tif 000005