JP4185941B2

JP4185941B2 - ナノインプリント方法及びナノインプリント装置

Info

Publication number: JP4185941B2
Application number: JP2006103187A
Authority: JP
Inventors: 秀樹稲; 和之春見; 英悟川上; 隆宏松本; 淳一関; 信人末平
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2006-04-04
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2026-04-04
Also published as: JP2007281072A

Description

本発明は、予めパターンを形成した型材を樹脂に押し付けた状態で、樹脂を硬化させることにより、樹脂にパターンを転写するナノインプリント方法及びナノインプリント装置に関する。

現在、主に半導体の製造分野において、微細なパターンを転写可能で、かつ低コストのパターン転写方法であるナノインプリント技術（非特許文献１参照）が注目されている。

ナノインプリント技術は、電子ビーム露光等により予め微細なパターンを形成した型材を、樹脂が塗布されたシリコンウエハやガラスウエハ等の基板に押し付けた状態で、樹脂を硬化させることによって、樹脂上に微細なパターンを転写するものである。ナノインプリント技術に関して、既に１０ｎｍ程度の微細な形状の転写が可能であることが示されており、今後の半導体のプロセスルールの微細化についても、十分対応可能な性能を有している。また、ナノインプリント技術は、従来の露光装置のように露光、現像などの工程のための複雑な設備を必要としないので、従来の露光装置に比べて、少ない設備投資で微細な構造を作製することが可能となる。

ナノインプリント技術には、熱サイクル法及び光硬化法等が提案されている。熱サイクル法は、熱可塑性の樹脂をガラス転移温度以上に加熱し、樹脂の流動性を高めた状態で樹脂に型材を押し付け、冷却した後に樹脂から型材を離すことによりパターンを転写する方法である。また、光硬化法は、紫外線硬化型の樹脂を使用し、樹脂に型材を押し付けた状態で紫外線を照射して樹脂を硬化させた後、樹脂から型材を離すことによりパターンを転写する方法である。
図７に、光硬化法を用いたナノインプリント技術におけるパターン転写の工程について説明する。

図７（ａ）は、第一の工程である樹脂１３に型材１１を押し付ける工程について示している。型材１１は、石英等の紫外線を透過する材料によって作成されており、下面のパターン面１５には、パターンの形成されたパターン転写領域１６が設けられている。型材１１を、シリコンウエハ叉はガラスウエハ等の基板１２上に塗布した紫外線硬化型の樹脂１３に押し付けることにより、パターン転写領域１６に形成されたパターンに沿って樹脂１３が流動する。

図７（ｂ）で示される第二の工程では、樹脂１３に型材１１を押し付けた状態で、不図示の紫外線光源から紫外線１４を照射する。この結果、紫外線硬化型の樹脂１３は、型材１１のパターンに対応する形状に硬化する。

図７（ｃ）で示される第三の工程では、型材１１を基板１２上の樹脂１３から引き離す。基板１２上の樹脂１３は、型材１１のパターンに対応する形状に硬化したまま基板１２上に留まるため、型材１１に形成されたパターンが基板１２上の樹脂１３に転写される。

転写された樹脂１３のパターンは、型材１１を引き離すと、従来の露光装置のフォトリソグラフィー工程によって作成されたパターンと同等のものとなっている。半導体の製造における以降の工程は、従来の露光装置を用いた場合と同様に扱うことが出来る。

ところで、半導体の製造においては、多くの重ね合わせ工程が必要となるほか、半導体のプロセスルールの微細化が進んでいる。そのため、ナノインプリント技術によるパターンの転写においても、型材と基板の位置合わせ、いわゆるアライメントが重要となっている。

ナノインプリント技術では、高精度なアライメントを行うため、型材に設けられたアライメントマークと基板上に設けられたアライメントマークとを、同一の光学式検出装置を用いて検出することが望ましい。しかしながら、ナノインプリント技術においては、型材と樹脂の屈折率がほとんど同じであるため、型材が樹脂に接触した状態では、型材に設けられたアライメントマークの信号コントラストが低くなってしまう。このため、型材が樹脂に接触した状態で、型材に設けられたアライメントマークと基板上に設けられたアライメントマークとを、同一の光学式検出装置を用いて検出することは困難である。

また、型材が基板から離れた状態でアライメントを行った後、型材を基板に接触させると、型材を基板に接触させる過程で型材と基板の相対的な位置関係に誤差が生じる、いわゆるロックズレが発生してしまう。もしロックズレの発生を防止できる機構を構成できたとしても、規模が大きく、複雑な機構となってしまう。

上記問題を解決する手段として、特許文献１に開示されているアライメント方法は、まず型材及び基板に設けられたアライメントマークの間に樹脂がないように、型材と基板とを接近させる。この状態で、同一の光学式検出装置を用いて、型材と基板に設けられたアライメントマークを検出してアライメントを行った後、樹脂を硬化するための最終的な押し付けを行うことを特徴とする。

図８に、特許文献１に開示されているナノインプリント技術におけるアライメント方法について説明する。

図８（ａ）は、樹脂２３を未硬化の状態で基板２２上に塗布する工程を示している。基板２２上には、不図示のアライメントマークが設けられている。

図８（ｂ）は、型材２１を基板２２上に塗布された樹脂２３に接触させる工程を示している。型材２１には、型材２１と基板２２の位置合わせを行うため、不図示の光学式検出装置によって検出されるアライメントマーク２４が設けられている。この工程において、型材２１と基板２２との間隔は、樹脂２３を硬化させる際の型材２１と基板２２との間隔よりも、わずかに広く設定されている。また、型材２１が樹脂２３と接触して基板２２に接近する際、型材２１に設けられたアライメントマーク２４の型材２１と基板２２との間には樹脂２３がないようになっており、樹脂２３は型材２１と基板２２の間を完全に満たしていない。この状態で、光学式検出装置を用いて型材２１及び基板２２上に設けられたアライメントマークを検出し、型材２１と基板２２とのアライメントを行うことができる。

図８（ｃ）は、基板２２上に塗布された樹脂２３を硬化する工程を示している。型材２１と基板２２の間を樹脂２３が完全に満たしていない状態でアライメントを行った後、樹脂２３を硬化するための状態まで、型材２１を樹脂２３に押し付ける。この状態で、基板２２上の樹脂２３を硬化させて、樹脂２３に型材２１に形成されているパターンを転写させる。
Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ，ｅｔ．ａｌ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ，ｖｏｌ．２７２，ｐ．８５−８７，５Ａｐｒｉｌ１９９６米国特許ＵＳＰ６９２１６１５号公報特開平１０−３３５２４２号公報

特許文献１に開示されているアライメント方法では、型材及び基板に設けられたアライメントマークの間に樹脂がないように、型材と基板とを接近させた状態でアライメントを行った後、さらに型材を樹脂に押し付けている。そのため、わずかではあるがロックズレの発生する虞があり、型材と基板の間を樹脂が完全に満たしていない状態で行うナノインプリント技術のアライメント方法では、型材と基板とを高精度にアライメントできないという問題があった。

本発明のナノインプリント方法は、上述の課題を鑑みて成されたものであり、
１つの面にパターンが形成されたパターン転写領域を有する型材を用いて、基板上に塗布された未硬化の硬化型樹脂に、前記型材のパターン転写領域を有する面を押し付けた状態で、前記樹脂を硬化させて、前記樹脂に前記パターンを転写させるナノインプリント方法において、
前記型材のパターン転写領域を有する面上であって、パターン転写領域以外の領域に設けられた第１のアライメントマーク及び第２のアライメントマークと、
前記基板上に設けられた第３のアライメントマークと、
前記第１のアライメントマーク及び前記第３のアライメントマークを同時に検出可能な第１の検出手段と、
前記第２のアライメントマークを検出可能な第２の検出手段と、
前記第１の検出手段によって検出される前記第３のアライメントマークと前記第２の検出手段によって検出される前記第２のアライメントマークとの相対的な位置情報を記憶可能な記憶手段と、
を用い、
前記型材と前記樹脂を接触させずに、前記第１の検出手段による前記第１のアライメントマーク及び前記第３のアライメントマークの検出によって前記型材と前記基板との位置合わせがなされた状態で、前記第２の検出手段により前記第２のアライメントマークを検出して、前記第３のアライメントマークと前記第２のアライメントマークとの相対的な位置情報を取得し、前記記憶手段に記憶する工程と、
前記第２のアライメントマーク上に前記樹脂を満たさないように前記型材と前記樹脂を接触させた状態で、前記記憶手段に記憶された前記第３のアライメントマークと前記第２のアライメントマークとの相対的な位置情報を基に、前記第１の検出手段による前記第３のアライメントマークの検出及び前記第２の検出手段による前記第２のアライメントマークの検出を行うことにより、前記型材と前記基板との位置合わせを行う工程と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、樹脂を硬化するための状態まで基板を樹脂に押し付けてアライメントを行うことが可能となるため、高精度に位置合わせ可能なナノインプリント方法及びナノインプリント装置を提供することが出来る。

（第１の実施形態）
図１から図４を用いて、本発明の第１の実施形態について説明する。
まず、図４を使用して、ナノインプリント装置全体の説明を行う。

図４は、ナノインプリント装置の外観図である。ここでは、光硬化法を用いたステップアンドリピート方式のナノインプリント装置を用いて、各部の説明を行う。型材１０１の下面は樹脂と接触するパターン面１５１であり、転写するパターンの凹凸形状が形成されたパターン転写領域１５２が設けられている。紫外線硬化型樹脂を硬化させるため、型材１０１の材質は、紫外線光を透過する石英などである。シリコンウエハ叉はガラスウエハ等の基板１０２表面に、未硬化状態の樹脂を塗布後、型材１０１を押し付けた状態で紫外線光を照射することによって、基板１０２表面に樹脂の三次元パターンが形成される。ヘッド１０３は、型材１０１を保持する役割と、内部に設置された紫外線光学系（不図示）によって、紫外線光を照射する機能を持つ。また、型材１０１のパターン面１５１が基板１０２の表面にならうように平行出し機構も有している。荷重センサ１０４は、ロードセルなどからなり、型材１０１にかかる荷重を計測する。昇降部１０６は、下側に荷重センサ１０４、ヘッド１０３を介して、型材１０１を保持した状態で上下に移動することにより、型材１０１を樹脂に押し付けるための押印動作、樹脂を硬化させた後、樹脂から型材１０１を離す離型動作を行う。また、昇降部１０６は、上下移動と共に、型材１０１と基板１０２との間隔を、型材１０１を樹脂に接触さない状態、及び型材１０１を樹脂に押し付けた状態状態に保持させることが可能である。直動ガイド１０５によって、昇降部１０６の移動方向は、後述のＸＹステージ１１０の移動するＸＹ平面に対して、垂直方向（ｚ方向）になる様に調整されている。ボールネジ１０７は、上側の端部が、モータ１０８に連結されている。さらに、ボールネジ１０７は、昇降部１０６内部に設置されているボールナットと組み合わされており、モータ１０８を回転させることによって、昇降部１０６がｚ方向に動く。フレーム１０９は、剛性の高い部材で形成されており、型材１０１を上下に駆動する機構全体を支える役割をしている。ＸＹステージ１１０は、基板１０２を保持する役割と、逐次パターニングを行うためにＸＹ方向に移動する役割を有する。ＸＹステージ１１０は、不図示のリニアモータによって駆動され、定盤１１１の上側の表面に沿ってＸＹ方向に移動する。定盤１１１は、フレーム１０９を保持し、ＸＹテーブル１１０を搭載し、装置全体を支えるもので、除振台１１２を介して床に設置されている。除振台１１２は、床からの振動を遮断するもので、外乱による装置への影響を防いでいる。ディスペンサ１１４は、１回にパターンが転写される領域である１ショットごとに、樹脂を塗布するため、樹脂を滴下する。基板１０２の位置を計測するためのアライメントスコープ１１５は、基板１０２上に配置されているアライメントマークの計測を行い、基板１０２に対して、型材１０１のパターンの位置を合わせる場合に使用される。モータドライバ１１３は、モータ１０８を駆動する。

ＸＹステージ１１０は、大きく分けてＸＹステージ振動部Ａ２０３とＸＹステージ本体Ａ２０４の二つの部材から構成されている。ＸＹステージ振動部Ａ２０３は、ＸＹステージ本体Ａ２０４の上に載置されているが、弾性ヒンジ若しくはリンク機構によって連結され、ＸＹステージ本体Ａ２０４に対してｘ方向にのみ微小量動くことが可能な構成となっている。加振器Ａ２０１は、ピエゾ素子からなるアクチュエータであり、微小量の駆動が可能である。加振器Ａ２０１が駆動されることによって、ＸＹステージ振動部Ａ２０３は、ｘ方向に微小量移動することができる。弾性体Ａ２０２は、加振器Ａ２０１の対向位置に配置され、ＸＹステージ振動部Ａ２０３がｘ方向に移動したときの反力受けの役割をしている。加振器駆動部Ａ２０５は、加振器Ａ２０１を駆動するものである。中央制御装置Ａ２０６は、装置全体の制御を行う。さらに、中央制御装置Ａ２０６は、荷重センサ１０４の出力を取り込み、その値を基にモータドライバ１１３に指令を送り、荷重制御を行う。また、加振器駆動部Ａ２０５へ駆動信号を送ることで、加振器Ａ２０１の制御も行っている。

装置の動作について説明する。基板１０２は、不図示の基板搬送系によって、装置内に搬入され、ＸＹステージ１１０上に保持される。その後、光学式検出装置であるアライメントスコープ１１５によって、型材１０１及び基板１０２上のアライメントマーク（不図示）を観察し、ＸＹステージ１１０の座標での型材１０１と基板１０２の位置を検出する。この検出結果に従って、ＸＹステージ１１０が移動し、型材１０１と基板１０２との位置合わせが行われる。このとき、型材１０１と基板１０２の位置合わせがなされた状態での、基板１０２に設けられたアライメントマーク（不図示）とアライメントスコープ１１６によって検出される型材１０１に設けられたアライメントマーク（不図示）の相対的な位置情報が、中央制御装置Ａ２０６内の記憶部２０７に記憶される。アライメントスコープ１１５、１１６は、ＣＣＤ等の撮像素子、照明光学系、結像光学系等によって構成される。次に、型材１０１のパターン転写する基板１０２上の位置である押印位置に、樹脂を滴下するため、ディスペンサ１１４の滴下位置に基板１０２の押印位置が合うようにＸＹステージ１１０が移動する。その後、ディスペンサ１１４によって、基板１０２表面に樹脂が滴下される。滴下後は、アライメントの結果に基づいた位置を補正して、型材１０１の位置へ移動する。その後、モータ１０８が駆動され、型材１０１が基板１０２に押し付けられる。このとき、ＸＹステージ１１０上のＸＹステージ振動部Ａ２０３が駆動され、基板１０２は、ｘ方向に往復振動をする。型材１０１が近づくに従って、滴下された樹脂は、型材１０１のパターン面１５１に沿って広がっていく。動作が完了したら、アライメントスコープ１１５によって観察される基板１０２上のアライメントマーク（不図示）と、１１６によって検出される型材１０１上のアライメントマーク（不図示）とを観察し、ＸＹステージ１１０の座標での型材１０１と基板１０２の位置を検出する。既に、先のアライメントにおいて、基板１０２に設けられたアライメントマーク（不図示）とアライメントスコープ１１６によって検出される型材１０１に設けられたアライメントマーク（不図示）の相対的な位置情報を取得している。そのため、この情報に基づいて、ＸＹステージ１１０を移動して、型材１０１と基板１０２の位置合わせを行うことができる。位置合わせが終了したら、紫外線光源から型材１０１を通して、紫外線光を樹脂に照射する。樹脂が硬化するだけの照射を行った後、型材１０１は引上げられる。その後、次のショット位置に樹脂を滴下し、逐次転写を繰返す。

つぎに、本実施形態における型材１０１と基板１０２とのアライメント方法の詳細について説明する。

図１は、本実施形態で用いることができる型材１０１の構成を示している。型材１０１のパターン面１５１には、転写するためのパターンが形成されたパターン転写領域１５２が設けられている。この型材１０１のパターン転写領域１５２の外周領域には、中央部に２つの第１のアライメントマーク３０１と、四隅に第２のアライメントマーク３０２とが設けられている。また、第１のアライメントマーク３０１と、第２のアライメントマーク３０２について、型材１０１のパターン面１５１に沿って、ｘ方向及びｙ方向にマークの伸びた例を用いている。しかし、アライメントマークの形状及び型材１０１に対するアライメントマークの配置は、本実施形態に例示したものに限定されるものではない。

つぎに、図２を用いて、本実施形態における型材１０１と基板１０２とのアライメント方法について説明する。ここでは、シリコンウエハ叉はガラスウエハ等の基板１０２のうち、１回にパターンが転写される領域である１ショット１２１におけるアライメント方法について示す。

図２（ａ）は、型材１０１と基板１０２とが間隔を置いて配置された状態で、型材１０１と基板１０２との位置合わせが行われる際の概略を示している。本実施形態では、基板１０２上に未硬化の樹脂３００が塗布された状態で、型材１０１と基板１０２との位置合わせを行っているが、前述のとおり位置合わせを行った後に樹脂３００を塗布してもよい。

同図において、型材１０１のパターン面１５１には第１のアライメントマーク３０１が配置され、基板１０２上には第３のアライメントマーク３０３が配置されている。この第３のアライメントマーク３０３は、基板１０２の切断しろであるスクライブライン上に設けられている。また、第１のアライメントスコープ１１５は、第１のアライメントマーク３０１、及び第３のアライメントマーク３０３の検出を行う。

第２のアライメントスコープ１１６は、型材１０１のパターン面１５１に設けられた第２のアライメントマーク３０２の検出を行う。第２のアライメントマーク３０２が設けられた箇所における型材１０１、及び基板１０２との間には樹脂３００が塗布されておらず、また型材１０１を樹脂３００に押し付けても、この型材１０１、及び基板１０２との間を樹脂３００が満たさないようにされている。第２のアライメントスコープ１１６について、ここでは便宜上、２つのスコープを図示して説明を行う。

３０４は、モニタであり、第１、第２のアライメントスコープ１１５、及び１１６を用いて、第１、第２、及び第３のアライメントマーク３０１、３０２、及び３０３が検出される際の様子を示している。３１１、３１２、３１３は、モニタ上に観察される第１、第２、及び第３のアライメントマークを示している。ここでは、便宜上、アライメントスコープ１１５、１１６によって検出されるモニタ上の各アライメントマーク３１１、３１２、及び３１３は、１方向のマークのみを図示している。

これら第１、第２のアライメントスコープ１１５、１１６によって検出される、モニタ上の第１、第２、第３のアライメントマーク３１１、３１２、３１３のコントラストは検出する上で十分高い。そのため、アライメントスコープ１１５、１１６を用いたこれら各アライメントマークの検出方法は、たとえば明視野照明及び画像処理方式を利用した検出方法を利用することが可能である。画像処理方式は、アライメントマークをＣＣＤ等の撮像素子に結像し、撮像素子から得られる電気信号を処理して、アライメントを行う方式である。

まず、型材１０１と基板１０２とが間隔を置いて配置された状態で、第１のアライメントスコープ１１５を用いて、第１のアライメントマーク３０１、及び第３のアライメントマーク３０３を検出することにより、型材１０１と基板１０２との位置合わせが行われる。さらに、この位置合わせの時に、第２のアライメントスコープ１１６を用いて第２のアライメントマーク３０２の位置についても検出を行う。

上記のごとく、型材１０１と基板１０２が位置合わせされた状態で、第２、第３のアライメントマーク３０２、及び３０３を検出するため、第２のアライメントマーク３０２と第３のアライメントマーク３０３との相対的な位置関係を検知することが可能となる。この相対的な位置情報は、不図示の中央制御装置Ａ内の記憶部に記憶される。

ここで、型材１０１と基板１０２が間隔を置いて配置された状態でのアライメント方法について説明する。型材１０１と基板１０２が離れた状態でのアライメント方法は、本出願人によって特許文献２に提案されており、実際の半導体製造プロセスにおいて、高精度なアライメントの確証を得ている。このアライメント方法を、本発明の第１のアライメントスコープ１１５に適用して、型材１０１と基板１０２が間隔を置いて配置された状態でアライメントを行うことが可能となる。

図３に、型材１０１と基板１０２が離れた状態でのアライメント方法について示す。アライメントマークについては、便宜上、型材１０１に配置された第１のアライメントマーク３０１、基板１０２上に配置された第３のアライメントマーク３０３のみを図示して、説明を行う。第１のアライメントマーク３０１及び第３のアライメントマーク３０３に、光源４０４からの照明光が、照明光学系４０５、ビームスプリッタ４０６を介して照射される。第１のアライメントマーク３０１の像は、ビームスプリッタ４０６、ビームスプリッタ４０７、結像光学系４０８を介して、結像素子４０９上に結像される。また、第３のアライメントマーク３０３の像は、ビームスプリッタ４０６、ビームスプリッタ４０７、結像光学系４１０を介して、結像素子４１１上に結像される。

一方、基準位置合わせマーク台４０２には、型材用基準位置合わせマーク４０１及び基板用基準位置合わせマーク４０３が配置されている。型材用基準位置合わせマーク４０１及び基板用基準位置合わせマーク４０３には、光源４１２からの照明光が、照明光学系４１３を介して照射される。型材用基準位置合わせマーク４０１の像は、ビームスプリッタ４０６、ビームスプリッタ４０７、結像光学系４０８を介して、結像素子４０９上に結像される。また、基板用基準位置合わせマーク４０３の像は、ビームスプリッタ４０６、ビームスプリッタ４０７、結像光学系４１０を介して、結像素子４１１上に結像される。

撮像素子４０９には、型材１０１上に設けられた第１のアライメントマーク３０１と型材用基準位置合わせマーク４０１の像が検出される。撮像素子４０９から得られる画像情報を処理して、第１のアライメントマーク３０１と型材用基準位置合わせマーク４０１の相対位置を検知することが可能となる。同様に、撮像素子４１１には、基板１０２上に設けられた第３のアライメントマーク３０３と基板用基準位置合わせマーク４０３の像が検出されるから、第３のアライメントマーク３０３と基板用基準位置合わせマーク４０３の相対位置を検知することが可能となる。さらに、基準位置合わせマーク台４０２に設けた、型材用基準位置合わせマーク４０１と基板用基準位置合わせマーク４０３の相対位置関係は既知である。

よって、これらの情報に基づいて、第１のアライメントマーク３０１と第３のアライメントマーク３０３の相対的な位置関係を取得して、型材１０１と基板１０２が離れた状態で、型材１０１と基板１０２との位置合わせを行うことが出来る。

次に、図２（ｂ）は、型材１０１を樹脂３００に接触させ、樹脂３００を硬化するための状態まで基板１０１を樹脂３００に押し付けた状態での、型材１０１と基板１０２との位置合わせの概略を示している。

３０４は、モニタであり、観察される各アライメントマークの様子が示されている。

樹脂３００を硬化するための状態まで型材１０１を樹脂３００に押し付けた状態では、型材１０１と樹脂３００との屈折率がほとんど同じであるために、型材１０１に設けられた第１のアライメントマーク３０１は、ほとんどコントラストのない像となってしまう。そのため、第１のアライメントスコープ１１５によって検出されるのは、第３のアライメントマーク３０３のみであり、検出された第３のアライメントマークが３１３として図示されている。

一方、第２のアライメントマーク３０２が設けられた型材１０１、及び基板１０２との間には樹脂３００が満たされていないため、第２のアライメントスコープ１１６によって第２のアライメントマーク３０２を検出することが可能である。そのため、モニタ上には、第２のアライメントマーク３１２が観察される。

既に、型材１０１と基板１０２とが間隔を置いて配置された状態で、第２のアライメントマーク３０２と第３のアライメントマーク３０３との相対的な位置関係を検知している。そのため、樹脂３００を硬化するための状態まで型材１０１を樹脂３００に押し付けた状態で、第２、第３のアライメントマーク３０２、３０３を検出することにより、第２、第３のアライメントマーク３０２、３０３の相対的な位置情報を基に、型材１０１と基板１０２の位置合わせを行うことが可能となる。

このように、本発明では、別個の検出装置である第１のアライメントスコープ１１５、第２のアライメントスコープ１１６を使用した場合でも、型材１０１が樹脂１０２に接触する前に第２、第３のアライメントマーク３０２、３０３の相対位置を検知している。そのため、同一の検出機器を用いる場合と同様に、高精度な型材１０１と基板１０２との位置合わせを行うことが出来る。

また、樹脂３００を硬化するための状態まで型材１０１を樹脂３００に押し付けた状態で、第２、第３のアライメントマーク３０２、３０３の相対位置を基に、第２、第３のアライメントマーク３０２、３０３を検出して、アライメントを行うことが出来るため、型材１０１と基板１０２との正確な位置合わせを行うことが可能となる。

（第２の実施形態）
図５、図６を用いて、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態と同一の部材については、同一の符号を付与し、その説明は省略する。

図５は、本実施形態で用いることが出来る型材１０１の構成を示している。型材１０１のパターン面１５１には、転写するためのパターンが形成されているパターン転写領域１５２が設けられている。この型材１０１のパターン転写領域１５２の外周領域の中央部には第１のアライメントマーク３０１が設けられている。また、第２のアライメントマーク３０２は、型材１０１のパターン面１５１に対向する面１５３上の四隅に設置されている。

図６（ａ）は、型材１０１と基板１０２とが間隔を置いて配置された状態で、１ショットにおいて、型材１０１と基板１０２との位置合わせが行われる際の概略を示している。本実施形態でも、基板１０２上に未硬化の樹脂３００が塗布された状態で、型材１０１と基板１０２との位置合わせを行っているが、位置合わせを行った後に樹脂３００を塗布してもよい。

同図において、型材１０１のパターン面１５１には第１のアライメントマーク３０１が配置され、基板１０２上には第３のアライメントマーク３０３が配置されている。第３のアライメントマーク３０３は、基板１０２の切断しろであるスクライブライン上に設けられている。第１のアライメントスコープ１１５は、第１のアライメントマーク３０１、及び第３のアライメントマーク３０３の検出を行う。また、第２のアライメントスコープ１１６は、型材１０１のパターン面１５１に対向する面に設けられた第２のアライメントマーク３０２の検出を行う。

３０４は、モニタであり、第１、第２のアライメントスコープ１１５、及び１１６によって、第１、第２、及び第３のアライメントマーク３０１、３０２、及び３０３が検出される様子を示している。３１１、３１２、及び３１３は、モニタ上に観察される第１、第２、及び第３のアライメントマークを示している。ここでは、便宜上、アライメントスコープ１１５、１１６によって検出される各アライメントマーク３１１、３１２、及び３１３は、１方向のマークのみを図示している。

これらアライメントスコープで検出される第１、第２、第３のアライメントマーク３１１，３１２、３１３のコントラストは検出する上で十分高い。そのため、各アライメントスコープを用いたこれらアライメントマークの検出方法は、たとえば明視野照明及び画像処理方式を利用した検出方法を利用することが可能である。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、型材１０１と基板１０２とが間隔を置いて配置された状態で、第１のアライメントスコープ１１５を用いて、第１のアライメントマーク３０１、及び第３のアライメントマーク３０３を検出することにより、型材１０１と基板１０２との位置合わせが行われる。さらに、この位置合わせの時に、第２のアライメントスコープ１１６を用いて第２のアライメントマーク３０２の位置についても検出を行う。

上記のごとく、型材１０１と基板１０２が位置合わせされた状態で、第２、第３のアライメントマーク３０２、３０３を検出するため、第２のアライメントマーク３０２と第３のアライメントマーク３０３との相対的な位置関係を検知することが可能となる。また、第１のアライメントマーク３０１と第３のアライメントマーク３０３の相対的な位置情報は、不図示中央制御装置Ａ内の記憶部に記憶される。

図６（ｂ）は、型材１０１を樹脂３００に接触させ、樹脂３００を硬化するための状態まで型材１０１を樹脂１０２に押し付けた状態での、型材１０１と基板１０２との位置合わせの概略を示している。

３０４にはモニタであり、型材１０１と樹脂３００が接触した状態での観察される各アライメントマークの検出の様子が図示されている。

樹脂３００を硬化するための状態まで型材１０１を樹脂３００に押し付けた状態では、型材１０１と樹脂３００との屈折率がほとんど同じであるために、型材１０１に設けられた第１のアライメントマーク３０１は、ほとんどコントラストのない像となってしまう。そのため、第１のアライメントスコープ１１５によって検出されるのは、第３のアライメントマーク３０３のみであり、モニタ上には検出された第３のアライメントマーク３１３が観察される。

また、本実施形態においては、第２のアライメントマーク３０２が、型材１０１のパターン面１５１に対向する面に設けられている。そのため、第２のアライメントマーク３０２が設けられた箇所の型材１０１と基板１０２の間を樹脂３００が満たしていても、第２のアライメントマーク３０２は第２のアライメントスコープ１１６によって検出可能である。３０４には、第２のアライメントスコープ１１６で検出された第２のアライメントマーク３０２が示されている。

これによって、本実施形態では、第２のアライメントマーク３０２上に樹脂３００がある場合でも、型材１０１と基板１０２との位置合わせを行うことが出来る。

第１の実施形態、第２の実施形態では、光硬化法のナノインプリント技術における型材１０１と基板１０２との位置合わせについて説明してきたが、本発明は光硬化法に限られるものではなく、熱サイクル法のナノインプリント技術にも適用可能である。

本発明の第１の実施形態に用いることの出来る型材を示す図。本発明の第１の実施形態における型材と基板との位置合わせの概略図。特許文献２に記載の型材と基板とが離れた状態での位置合わせを示す図。本発明のナノインプリント装置全体の外観図。本発明の第２の実施形態に用いることの出来る型材を示す図。本発明の第２の実施形態における型材と基板との位置合わせの概略図。光硬化法によるナノインプリント方法の説明を示す図。従来例におけるナノインプリント方法の位置合わせを示す図。

符号の説明

１０１型材
１０２基板
１１５第１のアライメントスコープ
１１６第２のアライメントスコープ
２０７記憶部
３００樹脂
３０１第１のアライメントマーク
３０２第２のアライメントマーク
３０３第３のアライメントマーク

Claims

１つの面にパターンが形成されたパターン転写領域を有する型材を用いて、基板上に塗布された未硬化の硬化型樹脂に、前記型材のパターン転写領域を有する面を押し付けた状態で、前記樹脂を硬化させて、前記樹脂に前記パターンを転写させるナノインプリント方法において、
前記型材のパターン転写領域を有する面上であって、パターン転写領域以外の領域に設けられた第１のアライメントマーク及び第２のアライメントマークと、
前記基板上に設けられた第３のアライメントマークと、
前記第１のアライメントマーク及び前記第３のアライメントマークを共に検出可能な第１の検出手段と、
前記第２のアライメントマークを検出可能な第２の検出手段と、
前記第１の検出手段によって検出される前記第３のアライメントマークと前記第２の検出手段によって検出される前記第２のアライメントマークとの相対的な位置情報を記憶可能な記憶手段と、
を用い、
前記型材と前記樹脂を接触させずに、前記第１の検出手段による前記第１のアライメントマーク及び前記第３のアライメントマークの検出によって前記型材と前記基板との位置合わせがなされた状態で、前記第２の検出手段により前記第２のアライメントマークを検出して、前記第３のアライメントマークと前記第２のアライメントマークとの相対的な位置情報を取得し、前記記憶手段に記憶する工程と、
前記第２のアライメントマーク上に前記樹脂を満たさないように前記型材と前記樹脂を接触させた状態で、前記記憶手段に記憶された前記第３のアライメントマークと前記第２のアライメントマークとの相対的な位置情報を基に、前記第１の検出手段による前記第３のアライメントマークの検出及び前記第２の検出手段による前記第２のアライメントマークの検出を行うことにより、前記型材と前記基板との位置合わせを行う工程と、
を有することを特徴とするナノインプリント方法。
１つの面にパターンが形成されたパターン転写領域を有する型材を用いて、基板上に塗布された未硬化の硬化型樹脂に、前記型材のパターン転写領域を有する面を押し付けた状態で、前記樹脂を硬化させて、前記樹脂に前記パターンを転写させるナノインプリント方法において、
前記型材のパターン転写領域を有する面上であって、パターン転写領域以外の領域に設けられた第１のアライメントマークと、
前記型材のパターン転写領域を有する面に対向する面上に設けられた第２のアライメントマークと、
前記基板上に設けられた第３のアライメントマークと、
前記第１のアライメントマーク及び前記第３のアライメントマークを共に検出可能な第１の検出手段と、
前記第２のアライメントマークを検出可能な第２の検出手段と、
前記第１の検出手段によって検出される前記第３のアライメントマークと前記第２の検出手段によって検出される前記第２のアライメントマークとの相対的な位置情報を記憶可能な記憶手段と、
を用い、
前記型材と前記樹脂を接触させずに、前記第１の検出手段による前記第１のアライメントマーク及び前記第３のアライメントマークの検出によって前記型材と前記基板との位置合わせがなされた状態で、前記第２の検出手段により前記第２のアライメントマークを検出して、前記第３のアライメントマークと前記第２のアライメントマークとの相対的な位置情報を取得し、前記記憶手段に記憶する工程と、
前記型材と前記樹脂を接触させた状態で、前記記憶手段に記憶された前記第３のアライメントマークと前記第２のアライメントマークとの相対的な位置情報を基に、前記第１の検出手段による前記第３のアライメントマークの検出及び前記第２の検出手段による前記第２のアライメントマークの検出を行うことにより、前記型材と前記基板との位置合わせを行う工程と、
を有することを特徴とするナノインプリント方法。
１つの面にパターンが形成されたパターン転写領域を有する型材を用いて、基板上に塗布された未硬化の硬化型樹脂に、前記型材のパターン転写領域を有する面を押し付けた状態で、前記樹脂を硬化させて、前記樹脂に前記パターンを転写させるナノインプリント装置において、
前記パターン転写領域を有する面上であって、パターン転写領域以外の領域に第１のアライメントマーク及び第２のアライメントマークが設けられた型材と、
第３のアライメントマークが設けられた基板と、
を用い、
前記型材と前記基板とを相対的に移動させ、前記型材と前記樹脂とを接触させない第１の状態と、前記型材の第２のアライメントマークに樹脂を接触させずに、前記型材のパターン転写領域と前記第１のアライメントマークとに樹脂を接触させた第２の状態とに保持可能な保持手段と、
前記型材と前記基板との位置合わせを行うために、前記パターン転写領域を有する面に平行に前記型材と前記基板とを相対的に移動させる移動手段と、
前記第１のアライメントマーク及び前記第３のアライメントマークを共に検出可能な第１の検出手段と、
前記第２のアライメントマークを検出可能な第２の検出手段と、
記憶手段を有し、前記保持手段、前記移動手段、前記第１及び第２の検出手段を制御する制御手段と、
を具え、
前記制御手段は、前記第１の状態で、前記第１のアライメントマーク及び前記第３のアライメントマークを前記第１の検出手段で検出し、前記移動手段により前記型材と前記基板との位置合わせを行い、位置合わせがなされた状態で、前記第２の検出手段によって前記第２のアライメントマークを検出し、前記第３のアライメントマークと前記第２のアライメントマークの相対的な位置情報を記憶手段に記憶し、
前記第２の状態で、前記第１の検出手段によって前記第３のアライメントマークと、前記第２の検出手段によって前記第２のアライメントマークとをそれぞれ検出し、前記記憶手段に記憶された第３のアライメントマークと第２のアライメントマークの相対的な位置情報に基づいて、前記移動手段により前記型材と前記基板との位置合わせを行う、
ことを特徴とするナノインプリント装置。
１つの面にパターンが形成されたパターン転写領域を有する型材を用いて、基板上に塗布された未硬化の硬化型樹脂に、前記型材のパターン転写領域を有する面を押し付けた状態で、前記樹脂を硬化させて、前記樹脂に前記パターンを転写させるナノインプリント装置において、
前記パターン転写領域を有する面上であって、パターン転写領域以外の領域に第１のアライメントマークが設けられ、前記パターン転写領域を有する面に対向する面上に第２のアライメントマークが設けられた型材と、
第３のアライメントマークが設けられた基板と、
を用い、
前記型材と前記基板とを相対的に移動させ、前記型材と前記樹脂とを接触させない第１の状態と、前記型材のパターン転写領域と前記第１のアライメントマークとに樹脂を接触させた第２の状態とに保持可能な保持手段と、
前記型材と前記基板との位置合わせを行うために、前記パターン転写領域を有する面に平行に前記型材と前記基板とを相対的に移動させる移動手段と、
前記第１のアライメントマーク及び前記第３のアライメントマークを共に検出可能な第１の検出手段と、
前記第２のアライメントマークを検出可能な第２の検出手段と、
記憶手段を有し、前記保持手段、前記移動手段、前記第１及び第２の検出手段を制御する制御手段と、
を具え、
前記制御手段は、前記第１の状態で、前記第１のアライメントマーク及び前記第３のアライメントマークを前記第１の検出手段で検出し、前記移動手段により前記型材と前記基板との位置合わせを行い、位置合わせがなされた状態で、前記第２の検出手段によって前記第２のアライメントマークを検出し、前記第３のアライメントマークと前記第２のアライメントマークの相対的な位置情報を記憶手段に記憶し、
前記第２の状態で、前記第１の検出手段によって前記第３のアライメントマークと、前記第２の検出手段によって前記第２のアライメントマークとをそれぞれ検出し、前記記憶手段に記憶された第３のアライメントマークと第２のアライメントマークの相対的な位置情報に基づいて、前記移動手段により前記型材と前記基板との位置合わせを行う、
ことを特徴とするナノインプリント装置。