JP2014241398A - インプリント装置、デバイス製造方法およびインプリント方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、樹脂を硬化させる際に発生する相対的な位置ずれを計測し、高精度にアライメントするの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。
【解決手段】 本発明のインプリント装置は、型を用いて基板上の樹脂にパターンをインプリントするインプリント装置であって、型のマーク及び基板のマークを検出する検出部と、型と基板との相対的な位置を変化させる駆動部と、樹脂を硬化させる硬化部と、検出部、駆動部及び硬化部の動作を制御する制御部と、を有し、制御部は、検出部によって検出した型のマーク及び基板のマークに基づいて駆動部を制御して位置合わせを行う位置合わせ工程、位置合わせ工程後、型を接触させた状態で樹脂を硬化させる硬化工程、及び硬化工程後、検出部に型のマーク及び基板のマークを検出させることによって、型と基板との樹脂硬化後の相対的な位置ずれを求める検出工程を実行させる、ことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板上の樹脂に型を用いてパターンを形成するインプリント装置およびそれを用いてデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。

半導体デバイス等を製造するための技術として、インプリント技術が知られている。インプリント技術は、基板上に未硬化の樹脂を供給し、樹脂と型（原版）とを接触させた状態で樹脂を硬化させることで、樹脂にパターンを形成する技術である。インプリント技術には、樹脂の熱変形を利用した熱硬化型や光により樹脂が硬化する光硬化型など、いくつかのインプリント方法がある。

デバイスの製造では、樹脂に形成されたパターンをマスクとして、その下層をエッチングしたり、基板にイオンを注入したりするプロセスを繰り返す。そこで、下層のパターンに対して上層のパターンを正確に重ね合せることがデバイスの性能を確保する上で重要となる。

一般的に露光装置は、原版のパターンと基板のパターンとの相対的な位置ずれ（アライメント誤差）を補正するアライメント機能を持つ。

インプリント装置も、露光装置と同様にアライメント機能が求められる。露光装置では基板と原版とが非接触であるのに対し、インプリント装置では基板と型とが樹脂を介して接触する。そのため、引用文献１には、型と基板上の樹脂とが接触した後にも、基板と型との相対的な位置ずれの測定を行い、この位置ずれを補正して両者のアライメントを行なった後に樹脂の硬化を行なうことが記載されている。

特開２００６−１６５３７１号公報

しかし、型と樹脂との接触後に基板と型との相対的な位置ずれを補正したうえで樹脂を硬化させたとしても、基板上で硬化した樹脂パターンと下層のパターンとの相対的な位置ずれが生じることが分かった。この相対的な位置ずれの大きな要因の少なくとも一つが、樹脂の収縮に伴うものである。樹脂の硬化を開始してから樹脂が十分に硬化（硬化の終了）するまでに、樹脂の硬化に応じて樹脂が収縮するため、樹脂の収縮に伴って型に応力が加わる。この型に加わる応力のために、基板と型との相対的な位置ずれが発生することが分かった。

そのため、基板上で硬化した樹脂パターンと下層のパターンとの相対的な位置ずれを検査（重ね合わせ検査）する必要がある。従来は、基板上の全ショット領域にパターンを転写した後に、インプリント装置とは異なる重ね合わせ検査装置に基板を搬入し、相対的な位置ずれを検査していた。全ショット領域にパターンを転写した後、重ね合わせ検査装置に基板を搬入して検査するため、相対的な位置ずれを検査するための時間がかかり生産性が低下する。

本発明は、樹脂を硬化させる際に発生する相対的な位置ずれを検査するためにかかる時間を短くし、生産性の低下を小さくできるインプリント装置を提供することを目的とする。

本発明のインプリント装置は、型を用いて基板上の樹脂にパターンをインプリントするインプリント装置であって、型に設けられた型のマーク及び基板に設けられた基板のマークを検出する検出部と、型と基板との相対的な位置を変化させる駆動部と、樹脂を硬化させる硬化部と、検出部、駆動部及び硬化部の動作を制御する制御部と、を有し、制御部は、検出部によって検出した型のマーク及び基板のマークに基づいて駆動部を制御して位置合わせを行う位置合わせ工程、位置合わせ工程後、型を接触させた状態で樹脂を硬化させる硬化工程、及び硬化工程後、検出部に型のマーク及び基板のマークを検出させることによって、型と基板との樹脂硬化後の相対的な位置ずれを求める検出工程を実行させる、ことを特徴とする。

本発明によれば、生産性の低下を小さく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。

本発明のインプリント装置の構成を示した図である。 第１実施形態のインプリント動作とアライメント動作を示した図である。 第１実施形態の露光工程時に発生する相対的な位置ずれの計測を示した図である。 第１実施形態の露光工程時に発生する相対的な位置ずれの補正を示した図である。 第１実施形態のインプリント工程のフローを示した図である。 第２実施形態のインプリント動作とアライメント動作を示した図である。 第２実施形態の検出部の移動とアライメントマークを示した図である。 第２実施形態の露光工程時に発生する相対的な位置ずれの計測を示した図である。 本発明のインプリント装置の構成を示した図である。 第２実施形態で用いられる型Ｍとマークを示した図である。

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）
図１を参照してインプリント装置１００について説明する。ここでは、基板Ｗ上の樹脂を紫外光の照射によって硬化させる光硬化型のインプリント方法を適用したインプリント装置について説明する。

インプリント装置１００は、インプリント動作を行うことによって基板上にパターンを形成し、インプリント動作を繰り返すことによって基板Ｗ上の複数のショット領域にパターンを形成することができる。１回のインプリント動作は、パターンが形成された型Ｍ（原版）と基板Ｗ上の樹脂とを接触させた状態で樹脂を硬化させ、型Ｍと基板Ｗとの間隔を広げることによって基板Ｗ上にパターンを形成する動作である。

インプリント装置１００は、紫外光を照射する照明手段ＩＬ（硬化部）、型に形成されたマークと基板に形成されたマークとを検出する検出部ＡＳを備える。さらに、インプリント装置１００は、検出部ＡＳを支持する構造体１２０、型Ｍを保持する型保持部１３０、基板Ｗを保持する基板保持部１４０を備えている。

また、型保持部１３０を少なくとも基板に垂直なＺ軸方向に移動させる型ステージ１３１（型駆動部）を備える。型ステージ１３１は、型保持部１３０を保持し、Ｚ軸方向に移動することで型Ｍを基板Ｗ上の樹脂に接触させることができる。さらに、型ステージ１３１はＸ軸、Ｙ軸方向や各軸回りで回転駆動しても良い。

また、基板保持部１４０を少なくとも基板に平行なＸ軸、Ｙ軸方向に移動させる基板ステージ１４１（基板駆動部）を備える。基板ステージ１４１は、基板保持部１４０を保持し、構造体１１０上に設置されている。さらに、基板ステージ１４１はＺ軸方向や各軸回りで回転駆動しても良い。

インプリント装置１００は、基板保持部１４０を支持する構造体１１０、基板上に樹脂Ｒを供給する供給部１６０（ディスペンサ）を備えている。照明手段ＩＬからの紫外光で樹脂を照射するために、型Ｍは石英など光が透過する材料からなる。

さらに、型保持部１３０や基板保持部１４０の動作を制御する制御部ＣＮＴ、検出部ＡＳで検出された検出結果を用いて型Ｍと基板Ｗとの相対位置を演算する演算部ＣＡＬ、検出部ＡＳの検出結果や演算部ＣＡＬの演算結果を記憶する記憶部ＤＢを備えている。

ここでは、制御部ＣＮＴと演算部ＣＡＬ、記憶部ＤＢはインプリント装置１００に備わっている場合について説明したが、インプリント装置１００の外部に配置されていても良い。この場合、例えば、ネットワークを介してインプリント装置はコンピュータ（制御部ＣＮＴ、演算部ＣＡＬ、記憶部ＤＢ）と情報のやりとりを行う。さらに、コンピュータは複数のインプリント装置と情報のやりとりを行って複数のインプリント装置のインプリント動作を制御するインプリントシステムでも良い。また、制御部ＣＮＴは、インプリント装置１００の動作を制御するプログラムが格納されたメモリと、メモリに格納されたプログラムを実行するプロセッサＰＲＣを有している。実行されたプログラムに従ってインプリント装置１００を構成する各ユニットを制御するための信号を出力する。

また、記憶部ＤＢだけをインプリント装置１００の外に配置されていても良く、複数のインプリント装置に対して一つ記憶部ＤＢを構成するインプリントシステムとしても良い。インプリント装置の外に配置されている記憶部は、インプリント装置のみに限らず複数の露光装置とも接続されていても良い。露光条件に関する情報を収集したり、使用する型や基板に合わせて適切な装置パラメータを管理したりする目的で、インプリント装置の外部に配置されたサーバを記憶部として用いても良い。

（アライメント動作）
型と基板の位置合わせ（アライメント）には、基板Ｗに形成されたアライメント用マーク（基板マーク１５０）と、型Ｍに形成されたアライメント用マーク（型マーク１５１）とを用いる。基板マーク１５０と型マーク１５１とが重なるように配置し、アライメントスコープなどの検出部ＡＳを用いて基板マーク１５０と型マーク１５１の画像や、基板マーク１５０と型マーク１５１が干渉することで得られる干渉縞等を検出する。アライメントは後述する検出部ＡＳや制御部ＣＮＴなどを含むアライメント部で行われる。検出部ＡＳはマークを照明するための照明系やマークからの画像や干渉縞等を受光する受光素子を含むアライメントスコープである。

検出部ＡＳの検出結果から演算部ＣＡＬで基板Ｗと型Ｍとの樹脂硬化前の相対的な位置ずれ（アライメント誤差）を求める。基板Ｗと型Ｍの樹脂硬化前の相対的な位置ずれは、検出部ＡＳによって基板マーク１５０と型マーク１５１とを検出した後、検出結果からアライメント部に含まれる演算部ＣＡＬにより数値として定量的に求める。演算部ＣＡＬによる演算結果を入力値として制御部ＣＮＴは、アライメント部に含まれる型ステージ１３１または基板ステージ１４１を駆動させるための信号を出力する。制御部ＣＮＴから出力された信号に基づき、型ステージ１３１または基板ステージ１４１が移動することで型Ｍと基板Ｗの相対的な位置を変化させ、型Ｍと基板Ｗの位置合わせを行う。なお、型ステージ１３１と基板ステージ１４１の双方を同時又は順次駆動させても良い。

このように型ステージ１３１と基板ステージ１４１を駆動させることで、型Ｍと基板Ｗとの間に生じる樹脂硬化前の相対的な位置ずれを低減（減少）する。また、インプリント装置は、型Ｍと基板Ｗの相対的な位置を変化させることに限らず、型Ｍを変形させても良い。基板のインプリント領域（ショット領域）と型のパターンの形状や大きさ（倍率）を合わせることでアライメントを行う。このように、アライメント部に型を変形させる変形機構を備えていても良い。つまり、アライメント動作の中に、型保持部１３０上で変形機構により型の形状や大きさを変形させることを含んでも良い。

樹脂Ｒは、インプリント装置１００に備えられた供給部１６０により、基板のショット領域に供給される。また、制御部ＣＮＴは、供給部１６０から供給される樹脂Ｒの量や、樹脂Ｒを供給するタイミングなどの制御を行う。前述の通り、制御部ＣＮＴは、演算部ＣＡＬの演算結果を入力値としている。検出部ＡＳによる検出結果から得られた型と基板の樹脂硬化後の相対的な位置ずれに関する情報を、少なくとも基板上の次のショット領域に樹脂Ｒを供給する際、供給部１６０または基板保持部１４０を制御することに利用しても良い。基板上に供給される樹脂の量が多いほど、型と基板の樹脂硬化後の相対的な位置ずれの大きさが、大きくなることがある。そこで制御部ＣＮＴは、型と基板の樹脂硬化後の相対的な位置ずれの大きさに基づいて、供給部１６０から供給される樹脂Ｒの塗布量や使用するノズルの位置を制御したり、供給部の下にショット領域が位置するように、基板保持部を移動させたりする。

照明手段ＩＬから照射される光は、基板上に供給される樹脂Ｒの種類や量に応じて、照射時間及び照射量を変更される。照明手段ＩＬの照射時間及び照射量の制御は、制御部ＣＮＴにより行われている。検出部ＡＳによる検出結果から得られた型と基板の樹脂硬化後の相対的な位置ずれに関する情報を、少なくとも基板上の次のショット領域の樹脂Ｒを硬化させる際の照射部ＩＬの制御に利用しても良い。基板上に供給された樹脂を硬化させる露光時間が長いほど、型と基板の樹脂硬化後の相対的な位置ずれの大きさが大きくなることがある。そこで制御部ＣＮＴは、型と基板の樹脂硬化後の相対的な位置ずれの大きさに基づいて、照明手段ＩＬから照射される光の照射時間や照射量を変更することができる。

（インプリント動作）
図２を参照して、インプリント動作について説明する。図２は、一回（１ショット領域）のインプリント動作の工程を示した図である。基板上に複数配置されたショット領域をインプリントする場合は、図２に示したインプリント動作を繰り返す。ここで説明するインプリント動作は制御部ＣＮＴに含まれるメモリＭＲＹにプログラムとして保存されており、プログラムがプロセッサＰＲＣで実行されることで、インプリント装置はインプリント動作をする。

はじめに、ステップＳ１で供給部１６０を用いて基板Ｗ上のショット領域に樹脂Ｒを供給する（樹脂供給工程）。制御部ＣＮＴのメモリＭＲＹには、予め基板Ｗ上に供給される、樹脂の液滴の配置情報が入力されている。供給部１６０は、配置情報に基づいて樹脂の供給が制御される。樹脂の液滴の配置情報は、使用される型Ｍに形成されたパターンの配置や、残膜厚（ＲＬＴ）を考慮して決定される。例えば、ＲＬＴを厚くする場合は、液滴と液滴の間隔を狭く、高密度に液滴を配置するような配置情報に基づいて樹脂を供給する。ここで残膜厚とは、硬化した樹脂で形成される凹凸パターンの凹部の表面（底面）と、インプリント時の基板の表面との間の樹脂の厚みである。

次に、ステップＳ２で型に形成されたパターンと基板上の樹脂とを接触させる（押印工程）。樹脂供給工程（Ｓ１）で、基板Ｗ上のショット領域に樹脂Ｒが供給された後、基板ステージ１４１が駆動することで、基板Ｗ上のショット領域と型Ｍに形成されたショット領域とが対向するように、基板Ｗが移動する。基板Ｗの移動後、型ステージ１３１を駆動させることで型ステージ１３１と基板ステージ１４１とを互いに近づけ、型に形成されたパターンと基板上の樹脂とを接触させる（押印工程）。パターンと樹脂とが接触する前に、検出部ＡＳがアライメント用マークを検出することが可能であれば、接触するよりも前から、アライメントを開始することができる。

次に、ステップＳ３で型Ｍのパターンに樹脂を充填させる（充填工程）。充填工程は、型Ｍのパターンに樹脂を十分に充填（浸透）させる目的で、一定の時間を確保しなければならない場合が多い。充填工程では型Ｍと基板Ｗの相対的な位置を調整し、樹脂を硬化させる際に型のパターンに樹脂の未充填が発生しないように樹脂を型のパターンに充填させる。充填工程に要する時間を適切に設定することで、パターンの未充填を低減することができる。型Ｍと基板Ｗとが樹脂Ｒを介して接触した後も、型と樹脂とが接触することによって発生する樹脂硬化前の相対的な位置ずれを補正するためにアライメントを行う。

次に、ステップＳ４で樹脂Ｒを硬化させるために照明手段ＩＬ（硬化部）は紫外光（露光光）を樹脂に照射する（露光工程）。一般に、硬化部としての照明手段ＩＬからの紫外光が、樹脂に届いた時点から樹脂の硬化が開始すると考えられ、樹脂の硬化が開始するタイミングは、露光光の照射を開始するタイミングとする。樹脂の硬化を開始した後は、パターンの破損や樹脂の未充填の原因となるため、型Ｍと基板Ｗとのアライメントを行わない。また、露光工程（硬化工程）で検出部ＡＳがアライメントマークを検出しようとしても、露光光がノイズとなりアライメントマークの検出が行えず、樹脂硬化前の相対的な位置ずれを求めることができない場合もある。

ステップＳ４で樹脂の硬化が完了した後、ステップＳ５で型ステージ１３１を駆動させることで、型Ｍと基板Ｗとの間隔を広げて、型Ｍを硬化した樹脂から引き離す（離型工程）。なお、型ステージ１３１と基板ステージ１４１の双方を同時又は順次駆動させて離型工程を行っても良い。離型工程により、基板上に所望のパターンが形成（転写）され、一連のインプリント動作が完了する。

（インプリント時のアライメントについて）
図２、図３、図４を参照して、本発明の第１実施形態のアライメント動作について説明する。図３は第一基板の第一ショット領域にパターンを形成する際のアライメントを示した図である。図４は第一基板の第二ショット領域以降のショット領域にパターンを形成する際のアライメントを示した図である。

図３（ａ）は露光工程（Ｓ４）が開始するまでのアライメントを示している。樹脂供給工程（Ｓ１）で樹脂が供給された基板Ｗを型Ｍの下に送り込む。ステップＳ２の押印工程の前にアライメント動作（位置合わせ工程）を開始する。アライメント部の検出部ＡＳが型マーク１５１と基板マーク１５０とを検出し、型Ｗと基板Ｍとを位置合わせしながら、型に形成されたパターンと基板上の樹脂とを接触させる。インプリント動作が行われている際に実施されるアライメントは、図２に示すように、押印工程（Ｓ２）、充填工程（Ｓ３）の間もアライメント動作を続け、露光光の照射（樹脂硬化）が開始する前まで行われる。位置合わせ工程の停止と、露光光の照射開始（樹脂硬化開始）が同時であっても良い。

露光光照射により樹脂の硬化を開始する直前まで、アライメント動作を継続することで型と基板の樹脂硬化前の相対的な位置ずれは低減される。樹脂硬化前の相対的な位置ずれが許容値以下になった後、アライメント動作を停止（アライメント停止）する。

前述のように、パターンに充填した樹脂に露光光の照射を開始して、樹脂の硬化が完了するまでの間はアライメントを停止している。樹脂を硬化させると樹脂は収縮するため、樹脂を硬化させている間は、樹脂の収縮に伴って型に応力が加わる。樹脂の収縮に伴う応力の影響で型Ｍと基板Ｗとの相対的な位置が変化して樹脂硬化後の相対的な位置ずれが発生することがある。このため、樹脂硬化開始の前（アライメント停止時）に求めた相対的な位置ずれよりも、樹脂硬化完了の後の相対的な位置ずれが大きい場合がある。露光工程の間や、樹脂硬化完了の後はアライメントを行うことができないが、離型工程を開始するまで、検出部ＡＳでアライメントマークを検出することはできる。

図３（ｂ）は、露光工程（Ｓ４）が完了した後に行うアライメントマークの検出を示している。第１実施形態では、インプリント工程に露光工程（硬化工程）の後に、型と基板の相対的な位置ずれを求める工程が含まれている。相対的な位置ずれを求める工程では樹脂硬化が完了した後に、検出部ＡＳがアライメントマークの検出を行う。図２のように、露光工程と離型工程の間にマーク検出が行われ、相対的な位置ずれを求める手段により樹脂硬化後の相対的な位置ずれを数値として定量的に求める。ただし、マーク検出は、露光工程完了または樹脂硬化完了と同時であっても良い。

ここで、相対的な位置ずれを求める手段とは、検出部ＡＳによるアライメントマークの検出結果から、樹脂硬化後の型と基板の相対的な位置ずれを求める演算部ＣＡＬを含む。演算部ＣＡＬは、アライメント部と相対的な位置ずれを求める手段と重複している。また、相対的な位置ずれを求める手段には検出部ＡＳを含んでいる。検出部ＡＳは、アライメント部と相対的な位置ずれを求める手段が重複しても良いし、アライメント部と相対的な位置ずれを求める手段と異なる検出部を用いても良い。演算部ＣＡＬが求めた型と基板の樹脂硬化後の相対的な位置ずれを、露光工程時に発生した誤差Δとする。もしくは、露光工程前（アライメント停止時）に求めた相対的な位置ずれと露光工程後に求めた相対的な位置ずれとの差を、露光工程時に発生する誤差Δとしても良い。露光工程前と露光工程後の相対的な位置ずれの差を求めることで、樹脂の硬化に起因する（露光工程時に発生する）相対的な位置ずれの発生量をより正確に求めることができる。

樹脂の硬化が完了した後に、アライメントマークを検出するタイミングとしては、離型工程が完了した後に行う方法も考えられる。

硬化する樹脂の量が多ければ多いほど、露光工程時に発生する誤差Δの発生量が大きくなることが、実験により確認されている。露光工程で樹脂が硬化するのにかかる露光時間が長いほど誤差Δの発生量が大きくなる。樹脂を硬化させるために必要とする露光量（照射量）は、光源の照度と露光時間とに比例する。そのため、光源から照射される光の照度が低いほど露光時間が長くなり、照度が高いほど露光時間が短くなる。

必要とされる照射量は、基板上に供給される樹脂の量に応じて異なる。樹脂の量が多いほど照射量が多くなる。樹脂の量は、型に形成されたパターンの粗密や残膜厚に応じて変化する。また、照射量はインプリントに使用する樹脂の種類により異なる。

図４を参照して、第一ショット領域の露光工程時に発生した誤差Δを用いてアライメントの精度を向上させる方法について説明する。樹脂の硬化時に発生する相対的な位置ずれは、基板や樹脂の種類に応じて同じような方向に発生することが分かった。そのため、第一ショット領域におけるアライメントマークを検出することで得られる誤差Δは、第二ショット領域以降のショット領域でも、露光工程時に同じ程度の誤差が発生すると考えられる。そこで、図４（ａ）のように第二ショット領域以降のショット領域に対して、第一ショット領域で求めた誤差Δだけ露光工程でずれることを考慮して、アライメントの目標値を設定し、アライメントを行う。具体的には、誤差Δが生じた方向とは反対向きに、型Ｍと基板Ｗとの相対的な位置がずれた状態（−１×誤差Δ）でアライメントを行う。また、この時の基板ステージ１４１の移動量は、アライメント動作の開始時に検出部ＡＳが検出した第二ショット領域における樹脂硬化前の型と基板の相対的な位置ずれと、上記第一ショット領域における樹脂硬化後の型と基板の相対的な位置ずれとの差である。第二ショット領域における樹脂硬化前の相対的な位置ずれが、第一ショット領域で求めた誤差Δとなるように、基板ステージ１４１を移動させる。

誤差Δを反映させてアライメントを行った後、露光工程で樹脂を硬化させる。第二ショット領域以降で露光工程時に発生する誤差が、第一ショット領域で露光工程時に発生する誤差Δと同程度発生したとすると、図４（ｂ）のように、硬化後のアライメントの精度を向上させることができる。

露光工程時に発生する誤差は、基板上のショット領域の位置に依存して誤差Δの値が異なるような場合も想定される。ウエハのエッジショットなどは、型に形成されたパターンの一部にだけ接触するため、押印時に型と基板との間に加わる力が、他のショット領域とは異なる。このため、エッジショットなどでは、樹脂の収縮により発生する応力に加え、それ以外の要因により大きな誤差が発生する。このような誤差はウエハ上のショット領域の位置に応じて同じような方向に発生することが分かった。その場合、第一基板に形成された各ショット領域について、それぞれ露光工程時の誤差を求める。第一基板の各ショット領域で求めた誤差Δの結果を、第二基板以降の対応するショット領域に反映させてアライメントを行っても良い。例えば、第一基板の第一ショット領域で求めた誤差Δを第二基板以降の第一ショット領域に対するアライメントに反映させる。さらに、第一基板の第二ショット領域で求めた誤差Δを第二基板以降の第二ショット領域に対するアライメントに反映させる。同様に、第一基板の第Ｎショット領域で求めた誤差Δを第二基板以降の第Ｎショット領域に対するアライメントに反映させる。

また、基板の周辺部に近いショット領域は、基板の反りなどの影響で露光工程時に発生する誤差Δの発生量が基板の中心に近いショット領域と比較して大きい場合がある。このような場合は、周辺部に近いショット領域にパターンを形成する際に、露光工程時に発生する誤差Δをアライメントに反映させても良い。

樹脂が硬化した後に残る相対的な位置ずれは、基板に対するショット領域の位置に依存するだけでなく、基板上に供給される樹脂の量や種類、押印時の型と基板との相対的な位置によって異なる。また、充填工程に要する時間、露光光の照度、露光光の照射時間などによっても異なる可能性がある。

このことから、誤差Δの情報を、第二ショット領域以降のショット領域へ反映させる方法として、アライメント以外にも、樹脂供給工程の制御、照射量の制御に反映させることも有効となる場合がある。例えば、基板上に供給する樹脂の量を少なくしたり、露光光の強度を大きくして露光時間を短くしたりする。また、誤差Δと露光条件との相関を確認する為に、インプリント装置が生成する露光条件に関するパラメータ情報と、樹脂を硬化した後に残存する相対的な位置ずれを記憶部に保存し、最適な露光条件のパラメータを求めることができる。

樹脂の硬化が完了（露光工程の完了）した時点で、基板のショット領域と樹脂に形成されたパターンとの相対的な位置は決まる。つまり、樹脂の硬化が完了した時点で得られる型と基板の相対的な位置ずれは、離型動作が完了した後にインプリント装置外部の重ね合せ検査装置で得られる相対的な位置ずれと高い相関をもつ可能性が高い。このことから、樹脂の硬化後に残存する相対的な位置ずれにより、従来は外部の重ね合わせ検査装置で行っていた相対的な位置ずれの検査作業を置き換えることができる。樹脂の硬化後に残る相対的な位置ずれを、あらかじめ定めた判定基準（基準値）と比較することで、パターンが形成されたショット領域の良否を判定することができる。

樹脂硬化後の相対的な位置ずれがデバイス製造に必要とされる許容値を超えてしまうとデバイスの欠陥となるため、パターンが形成された基板の重ね合わせ検査を必要とする。従来は基板上のショット領域にパターンを形成した後に、基板をインプリント装置から搬出し外部の重ね合わせ検査装置で検査していた。そのため、パターンが形成されたショット領域の良否の判定が完了するまで、インプリント装置でパターンを形成することができずインプリント装置の生産性が低下する。また、ショット領域に不良パターンが発生した場合には、基板上の樹脂を除去して再度パターンを形成する処理を行うこともある。この場合にも、従来はパターンを形成した後に、基板を外部の重ね合わせ検査装置に搬入し検査する必要があった。本発明の第１実施形態では、インプリント装置でパターンを形成した直後に重ね合わせ検査を行うことができるため、重ね合わせ検査にかかる時間を短くすることができる。また、ショット領域にパターンを形成した直後に、各ショット領域で重ね合わせ検査をすることができるため、検査結果をウエハ内の他のショット領域にパターンを形成する際に反映させることができる。そのため、基板上で精度の高いパターン転写を行うことができる。

図５は第１実施形態におけるインプリント工程の流れを示すフローチャートである。以下、このインプリント工程は、インプリント装置１００で実施されるものとする。図５に示すインプリント工程は、図１で示した制御部ＣＮＴに有するメモリＭＲＹに格納されているプログラムを実行することで実施される。また、制御部ＣＮＴに有するプロセッサＰＲＣはメモリＭＲＹに格納されたプログラムを処理する。このように、上述した本発明のインプリントの動作は、制御部のメモリＭＲＹに格納されたプログラムに従って実行される。

インプリント工程が開始されると、インプリント装置１００に基板Ｗが搬入される（Ｓ５１）。不図示の基板搬送ユニットが、インプリント装置１００の外部から基板Ｗを基板保持部１４０に載置する。

基板が搬入されると、基板Ｗ上に形成されたショット領域の配置を計測する（Ｓ５２）。ここでは検出部ＡＳが、基板上に形成されたアライメントマークを検出し、基板上のショット領域の配列（位置）を求める。検出部ＡＳの代わりに、型Ｍを介さずにアライメントマークを検出するオフアクシスアライメントスコープを用いても良い。

ショット領域の配置を計測した後、パターンを転写するショット領域に樹脂を供給するために基板ステージ１４１が移動する（Ｓ５３）。基板ステージ１４１が移動することで、樹脂が塗布されるショット領域が供給部１６０の下に位置する。

基板Ｗが移動した後、上述した第１実施形態のインプリント動作とアライメント動作を行う（Ｓ５４）。インプリント動作は図２で説明した各工程（Ｓ１〜Ｓ５）を実行し、アライメント動作（アライメント開始・停止、マーク検出）は図２に示したタイミングで実行する。

インプリント動作及びアライメント動作の後、基板上のショット領域にパターンの形成が完了したかを判断する（Ｓ５５）。パターン形成が完了していない場合、Ｓ５３に戻り次にパターンを形成するショット領域に樹脂を塗布するために基板ステージが移動し、Ｓ５４のインプリント動作及びアライメント動作を繰り返す。

パターン形成が完了した場合、インプリント装置１００から基板Ｗが搬出される（Ｓ５６）。不図示の基板搬送ユニットが、基板保持部１４０から基板Ｗをインプリント装置１００の外部に搬出し、インプリント工程を終了する。

［第２実施形態］
上述の第１実施形態では、ステップＳ４の露光工程の後に検出部ＡＳが検出するマークは、アライメント動作（位置合わせ工程）で検出した型マーク１５１と基板マーク１５０と同じマークである。しかし、樹脂の硬化が完了した後に検出するマークは、これに限られず異なるマークであっても良い。

図６に第２実施形態のインプリント動作とアライメント動作を示す。ステップＳ４の露光工程後に検出部ＡＳでマーク検出する前に、検出部ＡＳを移動させる（スコープ駆動）。検出部ＡＳを、位置合わせ工程で検出したマークとは異なるマークが検出できるように移動させる。

図７に第２実施形態の検出部ＡＳの移動と型と基板に形成されたマークを示す。図７に示すように、検出部ＡＳをＸＹ方向に駆動させることで、検出部ＡＳの計測視野１７０を型Ｍ上の別のマークが形成されている位置へ移動させる。検出部ＡＳを移動させることで、露光工程前のアライメント動作で検出したアライメントマークとは異なる型マーク１５１ａと基板マーク１５０ａを検出することができる。

図８は、露光工程（Ｓ４）が完了した後に、型マーク１５１ａと基板マーク１５１ａを検出する様子を示している。第２実施形態のインプリント工程では、露光工程（硬化工程）の後に、検出部ＡＳを移動させる工程（スコープ駆動）と、スコープ駆動の後に型と基板の相対的な位置ずれを求める工程が含まれている。相対的な位置ずれを求める工程では樹脂硬化が完了した後に、検出部ＡＳが型マーク１５１ａと基板マーク１５１ａの検出を行う。ただし、マーク検出は樹脂硬化完了と同時であっても良い。

スコープ駆動は、図１のようなインプリント装置１００の場合、露光工程後に行わないと照明手段ＩＬからの露光光を遮る恐れがある。一方で、図９に示すようなインプリント装置２００の場合は、スコープ駆動は、露光工程の前でも露光工程の後でも構わない。図９に示す露光装置２００は、照明手段ＩＬからの露光光が通る光路と、型と基板に形成されたマークを検出するための光路がハーフミラーＨＭによって分けられている。アライメントマークを検出するための光路にはレンズやミラーなどの光学素子を含む光学系１８０を含む。検出部ＡＳは、光学系１８０を介して型Ｍと基板Ｗに形成されたアライメントマークを検出することができる。このように照明手段ＩＬからの露光光を遮る恐れがないため、露光工程中に検出部ＡＳが移動しても良い。

図６の露光工程後のマーク検出では、スコープ駆動により検出部ＡＳの計測視野１７０が移動することで、アライメント動作で検出した型マーク１５１と基板マーク１５０とは異なる、型マーク１５１ａと基板マーク１５０ａを検出する。

図１０は、第２実施形態で用いられる型Ｍに形成されたアライメントマーク（型マーク１５１）と型マーク１５１ａ、パターンが形成されたチップ領域１５３を含むショット領域１５２の配置を示した図である。図１０に示すように、型Ｍに形成された型マーク１５１ａは、ショット領域１５２のチップ領域１５３間のスクライブライン内に配置されている。また、基板Ｗ上には、型マーク１５１と型マーク１５１ａに対応する箇所（基板上のショット領域内）に基板マーク１５０と基板マーク１５０ａが形成されている。検出部ＡＳが型マーク１５１ａと基板マーク１５０ａを同時に検出し、相対的な位置ずれを計測することができる。また、その計測結果を第１実施形態と同様に、相対的な位置ずれを計測した次のショット領域や次の基板以降のインプリント工程時に、露光工程前のアライメント動作時に使用することで、高次補正を行うことが可能となる。

また、上述した第２実施形態の検出部駆動とマーク検出を複数回繰り返して行うことで、マーク検出する数を増やすことができる。さらに、露光工程後に第１実施形態のように型マーク１５１と基板マーク１５０とを検出した後に、第２実施形態のように検出部ＡＳを駆動させて、別の箇所で型マーク１５１ａと基板マーク１５０ａとを検出することも可能である。このように、１つの検出部ＡＳが２か所以上の型マーク１５１と基板マーク１５０を検出することで、高次成分の補正を行うことができる。

第２実施形態では、各ショット領域の四隅にアライメントマーク（型マーク１５１、基板マーク１５０）を構成し、チップ領域間のスクライブライン内に別のマーク（型マーク１５１ａ、基板マーク１５０ａ）を構成している。しかしながら、マークの配置はこれに限定されない。また、第２実施形態では、６つのチップ領域１５３が形成されたショット領域１５２が形成された型Ｍと基板Ｗとを用いているが、チップ領域１５３の数は６つに限定されない。

このように、基板上の樹脂を硬化させた後、アライメントマークとは異なるマークを検出することで、ショット領域の高次成分の相対的な位置ずれを計測することができ、この位置ずれを補正してパターンを形成することができる。ディストーションなどの高次成分の位置ずれ（アライメント誤差）を補正することができ、インプリント時のアライメント精度を向上することができる。

（その他の事項）
本発明の実施形態では、樹脂の硬化が完了した後にアライメントマークを検出することで求めた相対的な位置ずれを、樹脂の硬化開始から樹脂の硬化完了までの間に発生する相対的な位置ずれの変化量（誤差Δ）の情報を記憶部ＤＢに記憶させる。計測対象とした基板をインプリントした際のインプリント動作に関わる条件と同様、あるいは類似の条件を有するショット領域に対してインプリントを行う際に、記憶部ＤＢに記憶させた情報を用いる。記憶部ＤＢは複数のインプリント装置と接続されていても良く、他のインプリント装置で求めた樹脂硬化後の相対的な位置ずれの変化量の情報を用いても良い。

また、複数のショット領域の露光工程時に発生する誤差Δをそれぞれ記憶し、複数の誤差Δを統計処理することによって、アライメントの補正値を求めても良い。また、使用する樹脂の種類に応じて発生する誤差Δが異なる場合は、樹脂の種類と発生する誤差Δを関連付けて情報を蓄積する。また、型に形成されたパターンによって基板上に供給する樹脂の量は異なる。型の種類や樹脂の供給量に応じて発生する誤差Δが異なる場合は、型の種類や樹脂の供給量と発生する誤差Δを関連付けて情報を蓄積する。

このように、インプリント装置側で設定された露光条件や基板の種類、基板のレイアウト情報、さらには使用された樹脂の種類や、膜厚測定器等により測定された樹脂の膜の厚み情報など、蓄積された情報を組み合わせて解析する。解析結果から、これからインプリントを行おうとしているショット領域に対して、最適なアライメント動作の目標値を設定することで、樹脂硬化後の相対的な位置ずれを低減させることが可能となる。

ショット領域毎に、検出部ＡＳを用いてアライメントマークを検出しているので、ショット領域毎に型と基板との相対位置を演算部ＣＡＬで求めている。そのため、ショット領域毎に型と基板との樹脂硬化後の位置ずれを求め、求めた位置ずれをあらかじめ設定された基準値（判定値）と比較することで、ショット領域に転写されるパターンの良否を判定することができる。

本発明によれば、インプリント装置でパターンを形成した基板を装置外部に搬出し、重ね合わせ検査装置で検査する必要がなくなり、インプリント装置でパターン形成と重ね合わせ検査を行うことができる。そのため、パターンを形成した全ショット領域に対して、樹脂の硬化が完了した後、相対的な位置ずれを計測できる為、ショット領域単位で樹脂硬化後の相対的な位置ずれを管理し、許容範囲を外れる異常ショット領域をすみやかに検知することが可能となる。

また、樹脂硬化後の相対的な位置ずれの計測結果に基づいて詳しく計測するショット領域もしくはチップを特定し、より精度の高い重ね合わせ検査装置で計測することも可能である。つまり、インプリント装置内では簡易的な検査を行い、検査結果に基づいて重ね合わせ検査装置で詳細に検査してもよい。全ショット領域の検査を行うより、あらかじめ絞られたショット領域だけで行うため、検査装置で行う重ね合わせ検査の時間を短くすることができる。

インプリント装置内で検査した樹脂硬化後の相対的な位置ずれの結果、型と基板との相対的な位置ずれが、許容範囲内の場合は、アライメント動作で得られた計測結果を用いて他のショット領域にインプリントを行う。一方で、型と基板との樹脂硬化後の相対的な位置ずれが、許容範囲外の場合は、インプリント装置外部の重ね合わせ検査装置を用いて、基板上の樹脂に形成されたパターンと基板との相対的な位置ずれを計測する。外部の検査装置を用いて、樹脂硬化後の相対的な位置ずれを計測させることにより正確な樹脂硬化後の相対的な位置ずれを計測する。計測した基板と異なる基板にパターンを形成する際に、外部の検査装置の計測結果を用いて型と基板の位置合わせを行うことができる。

上記いずれの実施形態も、紫外光を用いた光硬化型のインプリントについて説明した。上述した照明手段ＩＬは樹脂を硬化させる硬化部として機能する。本発明の実施形態は、他の波長域の光を用いても良い。基板上の樹脂は、照射される光の波長に応じて適宜決めればよい。また本発明は、光硬化型のインプリントに限らず、熱を用いて樹脂を硬化させる熱硬化型のインプリントを適用することができる。この場合、硬化部として照明手段の代わりに、樹脂に熱を供給する加熱部（熱源）を用いる。

［デバイス製造方法］
デバイス（半導体集積回路デバイス、液晶表示デバイス、ＭＥＭＳ等）の製造方法は、前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、フィルム状基板等）にパターンを転写（形成）するステップを含む。さらに、該製造方法は、パターンが転写された前記基板をエッチングするステップを含みうる。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、エッチングステップの代わりに、パターンが転写された前記基板を加工する他の加工ステップを含みうる。

半導体集積回路デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを加工し、製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述のインプリント方法あるいはインプリント装置を使用して型のパターンを基板上の樹脂に転写する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に樹脂を塗布する工程と、前述のインプリント方法あるいはインプリント装置を使用して樹脂が塗布されたガラス基板に型のパターンを転写する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを安価で製造することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、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。

１００ インプリント装置
１３０ 型保持部
１４０ 基板保持部
ＡＳ 検出部
ＩＬ 照明手段

Claims (19)

1. 型を用いて基板上の樹脂にパターンをインプリントするインプリント装置であって、
   前記型に設けられた型のマーク及び前記基板に設けられた基板のマークを検出する検出部と、
   型と基板との相対的な位置を変化させる駆動部と、
   前記樹脂を硬化させる硬化部と、
   前記検出部、駆動部及び硬化部の動作を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記検出部によって検出した型のマーク及び基板のマークに基づいて前記駆動部を制御して位置合わせを行う位置合わせ工程、位置合わせ工程後、型を接触させた状態で前記樹脂を硬化させる硬化工程、及び硬化工程の後、前記検出部に型のマーク及び基板のマークを検出させることによって、型と基板との樹脂硬化後の相対的な位置ずれを求める検出工程を実行させる、
   ことを特徴とするインプリント装置。
2. 基板上には前記基板のマークを含むパターンが形成されたショット領域が複数配置されており、
   前記制御部は、各ショット領域に対し、前記位置合わせ工程、硬化工程及び検出工程を実行させることで、複数のショット領域に順にインプリントする際に、
   第一ショット領域において検出工程で求めた位置ずれを、
   前記第一ショット領域の後にインプリントされる第二ショット領域における位置合わせ工程で用い、この位置ずれと第二ショット領域の位置合わせ工程における型のマーク及び基板のマークの検出結果とを用いて位置合わせを行うことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記制御部は、複数の基板のそれぞれに対し、前記位置合わせ工程、硬化工程及び検出工程を実行させることで、複数の基板に順にインプリントする際に、
   第一基板において検出工程で求めた位置ずれを、
   前記第一基板の後にインプリントされる第二基板における位置合わせ工程で用い、この位置ずれと第二基板の位置合わせ工程における型のマーク及び基板のマークの検出結果とを用いて位置合わせを行うことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
4. 前記制御部は、前記検出工程で求めた位置ずれと、予め設定された基準値とを比較することで、インプリントされたパターンの良否を判定する機能を更に備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のインプリント装置。
5. 基板上には前記基板のマークを含むパターンが形成されたショット領域が複数配置されており、
   前記制御部は、各ショット領域に対し、前記位置合わせ工程、硬化工程及び検出工程を実行させることで複数のショット領域に順にインプリントする際に、
   いずれかのショット領域において検出工程で求めた位置ずれが許容範囲外の場合は、そのショット領域以降のショット領域に対するインプリントを停止することを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
6. 基板上には前記基板のマークを含むパターンが形成されたショット領域が複数配置されており、
   インプリント装置は更に、前記ショット領域ごとに前記樹脂を供給する供給部を備え、
   前記制御部は、各ショット領域に対し、前記位置合わせ工程、硬化工程及び検出工程を実行させることで、複数のショット領域に順にインプリントする際に、第一ショット領域において検出工程で求めた位置ずれを、第一ショット領域の後にインプリントされる第二ショット領域に供給される樹脂の量の補正に用いることを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
7. 基板上には前記基板のマークを含むパターンが形成されたショット領域が複数配置されており、
   前記硬化部は、前記樹脂を硬化させる光を照射する照明手段を備え、
   前記制御部は、各ショット領域に対し、前記位置合わせ工程、硬化工程及び検出工程を実行させることで、複数のショット領域に順にインプリントする際に、第一ショット領域において検出工程で求めた位置ずれを、第一ショット領域の後にインプリントされる第二ショット領域に照射される照射量の補正に用いることを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
8. 前記検出部が前記位置合わせ工程で検出した型のマーク及び基板のマークと、前記検出部が硬化工程後に検出した型のマーク及び基板のマークとが異なることを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
9. 前記制御部は、前記硬化工程後、前記型を接触させた状態で前記検出部を前記型に沿って移動させ、前記検出部に型のマーク及び基板のマークを検出させることを特徴とする請求項８に記載のインプリント装置。
10. 前記制御部は、前記硬化工程後、前記検出部に型のマーク及び基板のマークを２か所以上検出させることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のインプリント装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のインプリント装置を用いて、基板上の樹脂にパターンをインプリントする工程と、
    前記インプリントされたパターンを用いて前記基板を加工する工程と、
    を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
12. 型を用いて基板上の樹脂にパターンをインプリントするインプリント方法であって、
    前記基板は基板のマークを含むパターンを有し、
    前記基板の樹脂を硬化させる前に、前記型に設けられた型のマークと前記基板に設けられた基板のマークとを検出し、
    樹脂硬化前に検出した前記型のマークと前記基板のマークの検出結果を用いて型と基板の樹脂硬化前の相対的な位置ずれを求め、
    前記樹脂硬化前の相対的な位置ずれを減少させるように位置合わせを行い、
    前記基板の樹脂を硬化させた後に、前記型のマークと前記基板のマークとを検出し、
    樹脂硬化後に検出した前記型のマークと前記基板のマークの検出結果を用いて型と基板の樹脂硬化後の相対的な位置ずれを求めることを特徴とするインプリント方法。
13. 基板上には前記基板のマークを含むパターンが形成されたショット領域が複数配置されており、
    複数のショット領域に順にインプリントする際に、
    第一ショット領域において、樹脂硬化後に求めた前記型のマークと前記基板のマークの位置ずれを、
    前記第一ショット領域の後にインプリントされる第二ショット領域における位置合わせで用い、この位置ずれと第二ショット領域の位置合わせにおける型のマーク及び基板のマークの検出結果とを用いて位置合わせを行うことを特徴とする請求項１２に記載のインプリント方法。
14. 複数の基板に順にインプリントする際に、
    第一基板において、樹脂硬化後に求めた前記型のマークと前記基板のマークの位置ずれを、
    前記第一基板の後にインプリントされる第二基板における位置合わせで用い、この位置ずれと第二基板の位置合わせにおける型のマーク及び基板のマークの検出結果とを用いて位置合わせを行うことを特徴とする請求項１２に記載のインプリント方法。
15. 前記樹脂硬化後に求めた前記型のマークと前記基板のマークの位置ずれと、予め設定された基準値とを比較することで、インプリントされたパターンの良否を判定することを特徴とする請求項１２乃至１４の何れか１項に記載のインプリント方法。
16. 基板上には前記基板のマークを含むパターンが形成されたショット領域が複数配置されており、
    複数のショット領域に順にインプリントする際に、
    いずれかのショット領域において前記樹脂硬化後に求めた前記型のマークと前記基板のマークの位置ずれが許容範囲外の場合は、そのショット領域以降のショット領域に対するインプリントを停止することを特徴とする請求項１２に記載のインプリント方法。
17. 基板上には前記基板のマークを含むパターンが形成されたショット領域が複数配置されており、
    複数のショット領域に順にインプリントする際に、第一ショット領域において前記樹脂硬化後に求めた前記型のマークと前記基板のマークの位置ずれを、第一ショット領域の後にインプリントされる第二ショット領域に供給される樹脂の量の補正に用いることを特徴とする請求項１２に記載のインプリント方法。
18. 基板上には前記基板のマークを含むパターンが形成されたショット領域が複数配置されており、
    複数のショット領域に順にインプリントする際に、第一ショット領域において前記樹脂硬化後に求めた前記型のマークと前記基板のマークの位置ずれを、第一ショット領域の後にインプリントされる第二ショット領域に前記樹脂を硬化させる光が照射される照射量の補正に用いることを特徴とする請求項１２に記載のインプリント方法。
19. 前記樹脂硬化前の相対的な位置ずれを求める際に検出した、前記型のマークと前記基板のマークとは、異なる前記型のマークと前記基板のマークを、前記硬化後に検出することを特徴とする請求項１２に記載のインプリント方法。

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