JP5024464B2 - パターン形成方法およびモールド - Google Patents

Description

本発明は、モールドに形成された微細な凹凸パターンを被転写基板に転写するパターン形成方法及びそれに用いるモールドに関する。

近年、半導体集積回路は微細化，集積化が進んでおり、その微細加工を実現するためのパターン転写技術としてフォトリソグラフィ装置の高精度化が進められてきた。しかし、加工方法が光露光の光源の波長に近づき、リソグラフィ技術も限界に近づいてきた。そのため、さらなる微細化，高精度化を進めるために、リソグラフィ技術に代わり、荷電粒子線装置の一種である電子線描画装置が用いられるようになった。

電子線を用いたパターン形成は、ｉ線，エキシマレーザー等の光源を用いたパターン形成における一括露光方法とは異なり、マスクパターンを描画していく方法をとるため、描画するパターンが多ければ多いほど露光（描画）時間がかかり、パターン形成に時間がかかることが欠点とされている。そのため、メモリ容量が２５６メガ，１ギガ，４ギガと、集積度が飛躍的に高まるにつれ、その分パターン形成時間も飛躍的に長くなることになり、スループットが著しく劣ることが懸念される。そこで、電子ビーム描画装置の高速化のために、各種形状のマスクを組み合わせそれらに一括して電子ビームを照射して複雑な形状の電子ビームを形成する一括図形照射法の開発が進められている。この結果、パターンの微細化が進められる一方で、電子線描画装置を大型化，複雑化が必須となり、装置コストが高くなるという欠点があった。

これに対し、微細なパターン形成を低コストで行うための技術として、基板上に形成したいパターンと同じパターンの凹凸を有するモールド（金型）を、被転写基板表面に形成された樹脂膜層に対して型押しすることで所定のパターンを転写するナノインプリント技術が知られている。ナノインプリント技術により、シリコンウエハを金型として用い、２５ナノメートル以下の微細構造を転写により形成可能であることが開示されている。

半導体集積回路等の微細パターンを形成する場合には、ステージ上に載置された基板のパターン位置を正確に検出した上で、例えば原画パターン（転写パターン）の形成されたレティクル等との間で精密な位置合わせ（アライメント）を行うことが必要である。アライメント精度は、半導体デバイスの高集積化に伴うパターンの微細化により、一層高いアライメント精度が必要となる。例えば、３２ｎｍノードのパターンを形成するには、１０ｎｍ以下の誤差で精密なアライメントを行うことが要求される。

一方、次世代の大容量磁気記録媒体の１つとして知られているパターンドメディアでは、微細な凹凸パターンをディスク基板の記録面に形成する。市販されている一般のディスク基板には、基板中央部に回転駆動部と固定するための穴が形成されており、この孔の中心を軸として回転する。そのため、凹凸パターンは、基板中央の穴と同芯円をなす幾周もの円周上に配列されている。直径１０ナノメートルの円形パターンをピッチ間隔（隣り合う円形パターンの中心間距離）が２５ナノメートルになるように配列すると、記録密度が１テラビット／平方インチの記録媒体を構成できる。

特許文献１では、ナノインプリント技術を磁気記録媒体用レジストパターンの作製に利用している。このナノインプリント技術を利用して、微細な凹凸パターンをディスク基板の回転中心と同芯円をなす幾周もの円周上に配列する場合、モールドとディスク基板の相対位置合わせ技術が重要になる。モールドとディスク基板との位置合わせ手段として、特許文献１ではナノインプリント技術で被転写基板上に微細凹凸パターンと共に位置決め用パターンも形成した後、位置決め用パターンを用いて回転中心軸を決定している。特許文献２では、モールド中央にディスク基板中央の穴径とほぼ同じ径の突起物を取り付け、その突起物にディスク基板をはめ込むことで位置合わせを行っている。特許文献３では、穴の開いた磁気記録媒体の位置合わせに関する技術が開示されている。この方法ではマスターディスク中心部にアライメントマークが形成され、ＣＣＤカメラによりディスク基板の中央開口部を通してマスターディスク中心部のアライメントマークを撮影し、相対位置合わせを行っている。

特開２００３−１５７５２０号公報 特開平１０−２６１２４６号公報 特開２００１−３２５７２５号公報

ディスク基板のように中心部に開口部が形成された基板とモールドとの位置合わせにおいて、以下の課題が生じる。特許文献１の方法ではディスク基板表面に凹凸パターンを形成した後、ディスク基板に穴を加工する必要が生じる。そのため、購入時に基板の回転中心軸が決められて穴が加工されている従来のディスク基板を使用することができない。さらに、本来であれば記録層を形成する前に加工されている穴を、記録層を形成した後に加工する場合もあり、製造工程を大幅に変更する必要が生じる。

特許文献２の方法では、突起物の加工に高い精度が必要とされる。また、ディスク基板中央の穴径も加工時の誤差により変化することから、突起物のみでモールドとディスク基板の位置合わせを行う場合、位置合わせ精度は使用するディスク基板ごとに変化し、繰り返し精度良く位置合わせすることが困難である。

特許文献３の方法ではマスター中心とディスク基板中央開口部を同時に撮影するため解像度が得にくく、その結果合わせ精度が低下する。

以上のように、ディスク基板のように中心部に開口部が形成された基板とモールドとの高精度な位置合わせが困難という問題がある。

また、従来のリソグラフィ装置では、パターン原画の形成されたレティクルとパターンを形成する基板は、非接触に保持された状態で光学的、あるいは、描画して転写されるので、アライメントする際の接触に伴う位置決め誤差要因はない。しかし、ナノインプリント技術を用いたパターン形成においては、パターン原画の形成されたモールドと、パターンを転写する基板表面に樹脂を塗布した後に、接触、押し付けた上で、加熱、あるいは、紫外線照射を行う必要がある。その結果、原理的に接触が避けられないため、物理的接触による位置合わせマークが損傷する可能性がある。位置合わせマークの損傷はパターン全体の位置合わせ不良の原因となり、単に転写パターン形成用の凹凸が破損する以上の悪影響を生じる。

本発明の目的は、ナノインプリント技術を利用する微細パターン構造の形成において、基板中心部に穴が形成されたディスク基板とモールドとの高精度の位置合わせが可能なパターン形成方法を提供することにある。

上記課題を解決する第１の手段は、微細な凹凸形状のパターンが形成されたモールドを基板に押し付けて、微細な凹凸パターンを基板表面に転写するパターン形成方法において、前記モールドは、基板とモールドとの相対位置関係を決定するためのアライメントマークを同心円上に２箇所以上有し、前記アライメントマークと基板の円形開口部の端部との相対位置関係よりモールドと基板との位置合わせを行うことを特徴とする。

第２の手段は、微細な凹凸形状によりパターンを形成したモールドを基板に押し付けて、該微細な凹凸パターンを基板表面に転写するパターン形成方法において、モールドは、基板とモールドとの相対位置関係を決定するための複数のアライメントマークを有し、相対位置を決定する際にアライメントマークの破損の有無を検出する工程を有し、検出工程で破損したアライメントマークが検出された場合には、破損部を除くアライメントマークにより位置合わせすることを特徴とする。

本発明を用いることにより、ナノインプリント技術を利用する微細パターン構造の形成において、接触時の位置合わせマークが損傷の有無に拘らず、基板中心部に穴が形成されたディスク基板とモールドとの高精度の位置合わせが可能なパターン形成方法を提供することができる。

モールドの平面図である。 モールドをディスク基板に押し付けた時の平面図である。 アライメントマークを利用したモールドとディスク基板の位置合わせの概略図である。 磁気記録媒体の断面図である。 凹凸パターンが転写されたディスク基板から記録層を形成するプロセスを示した図である。 シリコンウエハ上へのナノインプリントによるパターン形成手順を示す図である。 ナノインプリント装置を示す図である。 金型の位置合わせマークの配置を示す図である。 金型の断面図である。 金型の断面図である。 金型の断面図である。

本発明に用いられるモールドは、転写されるべき微細な凹凸パターンを有するものであり、凹凸パターンを形成する方法は特に制限されない。例えばフォトリソグラフィ，集束イオンビームリソグラフィ或いは電子ビーム描画法等が所望する加工精度に応じて選択される。モールドの材料にはシリコン，石英，ガラス，ニッケル，樹脂等が使用可能であり、強度と要求される加工精度を有するものであればよい。また、表面に離型処理を施したものは剥離の際の転写パターン変形や損傷を抑えられるため好ましい。

本発明に用いられる基板は特に限定されない。例えばガラス，シリコンやアルミニウム合金などの金属類，エポキシやポリイミド等の樹脂基板の各種材料およびこれらを組み合わせた材料を使用することができる。また、中心部に円形の開口部を有するディスク状基板を用いることもできる。ディスク状基板中心部の円形開口部は転写の際の位置合わせに用いられるためディスク基板外周部よりも高精度に加工されていることが好ましい。加工部端部はテーパ状に面取り加工されていても構わない。また、ディスク基板表面は非常に平滑性が高く、うねり等が小さい基板であることが好ましい。また、表面に磁性体等の基板と異なる材料による膜が形成されていても構わない。

また、樹脂膜を基板上に形成しパターンを転写することもできる。その際、樹脂膜は特に限定されていないが、基板表面の所望する微細加工精度が得られるものが好ましい。熱可塑性，熱硬化性の樹脂のみでなく、光硬化性の樹脂を使用してもよい。好適な熱可塑性の材料には、主成分がシクロオレフィンポリマー，ポリメチルメタクリレート，ポリスチレン，ポリカーボネート，ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリ乳酸，ポリプロピレン，ポリエチレン，ポリビニルアルコール等が挙げられる。また、光硬化性の材料としては、ラジカル重合系，カチオン重合系等が挙げられるがこれらに限定されない。室温において液状で低粘度であり、紫外線等の光を照射することで硬化する樹脂であることが好ましい。

本発明のモールドに形成されたアライメントマークは転写されるパターンと同一の面上や、転写されるパターンと反対の面に形成されている。このほか、転写される面と異なる面に形成されていてもかまわない。更にアライメントマークは同心円上に形成されていることが好ましい。これにより、特にディスク状基板中心部の円形開口部との相対位置を合わせる際に、基板とモールドとの相対位置関係を容易に認識できる。また、本発明のアライメントマークは同心円の中心に対して対称の位置に形成されていることが好ましい。対称の位置に形成することで、特にディスク状基板中心部の円形開口部との相対位置を同時に認識し、それぞれのずれ量の差を減少させる方向に位置合わせすることで、円形開口部中心位置にアライメントマークが存在しなくとも容易に正確な位置合わせが可能となる。

また、これらアライメントマークはモールド上に複数組形成されていることが好ましい。複数組形成することで、転写時にこれらアライメントマークの一部が被転写材料により汚染されたり、物理的に欠損した場合でも、それ以外のアライメントマークを使用することが可能になり、基板とモールドの相対位置合わせが遂行できる。同様に本発明のアライメントマークはモールド上の異なる複数の面に形成されていることが好ましい。転写面以外にもアライメントマークを形成することにより汚染や欠損などの不具合を未然に防止することができる。

本発明のアライメントマークは段差マークに限らず、モールドと異なる材料により形成されたものでも良く、より高いマーク検出信号を得られるものであれば特に限定されない。具体的にはＣｒなどを使用することもできる。また、段差マークの場合、転写パターンの深さとアライメントマークの深さが異なる場合もある。その際アライメントマークの深さは
ｔ(ｎ−１)＝λ／２(１＋ａ) （ｎ：モールドの屈折率、ｔ：パターン深さ、λ：照 射光波長）
の関係を満たすことにより、より高い検出信号強度をうる事ができるため特に好ましい。また、本発明のアライメントマークは円弧状であることが好ましい。円弧状にすることでディスク状基板中心部の円形開口部と位置合わせする際に、円形開口部端部との形状が相似形になるためにより高精度に認知できる。円弧の中心角θは０°＜θ≦３６０°の範囲のものを用いることができる。

また、本発明のアライメントマークが形成されている同心円半径は基板円形開口部半径より小さいことがより好ましい。同心円半径を基板中心部開口径よりも小さくさせることで転写時の樹脂によるアライメントマーク汚染に対するリスクが小さくなるとともに、ディスク中心部の円形開口端部との認知性が向上する。

また、本発明の破損したアライメントマークの検出法としては、アライメントマークが形成された相対的および絶対的位置情報を参照することにより検出する方法と、パターン形状を参照することにより検出する方法により行われる。また、これらを組み合わせた方法により検出してもよい。

本発明の該微細な凹凸パターンを基板表面に転写するパターン転写装置は基板を保持するための基板保持部，モールドを固定するためのモールド固定部，基板とモールドとの相対位置関係を認識するためのアライメントモニター部より構成される。基板保持部は位置合わせの際、基板をＸ，Ｙ，Ｚおよびθ方向に移動することができる駆動部を備えていることが好ましい。モールド固定部にも金型をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動する駆動部を備えていることが好ましい。また、これら駆動部にはステッピングモータのほかより微細な移動を可能にするピエゾ素子を用いた駆動系およびこれらを組み合わせた駆動系を用いることが高精度な位置合わせを行う上で好ましい。また、これら駆動部とアライメントモニター部の機能を組み合わせることにより破損したアライメントマークを検出することができる。アライメントモニター部はアライメントパターンを認知するための光源や顕微鏡やＣＣＤ等の光学系の他、パターン認識装置等を有する。光源にはレーザを使用してもよく、または単波長および複数の分離された波長を使用することもできる。更に、パターン転写装置には基板を加熱，冷却する機構や転写面に光を照射する機能を有するものであることが良好な転写パターンを形成する上で好ましい。

図１に本実施例で使用したモールド１の平面図を示す。モールド１は石英基板で作製されており、厚さ１０００マイクロメートル，直径１００mmの円盤である。周知の電子線ビーム描画技術を利用することで、１００ナノメートル以下の微小凹凸パターン２をモールド１の表面に容易に加工できる。

モールド１の表面に形成される微小凹凸パターン２は、ディスク基板の中央開口部と同心円を成す幾周もの円周上に配列された。この凹凸パターン２は、まず電子線ビーム描画技術で、基板上に形成されたレジスト膜をパターニングすることで、レジストパターンを形成し、その後、レジストパターンをマスクとして利用して周知のドライエッチング技術によってモールド１上に凹部を形成することによって作製された。ここで作製した凹凸パターン２は、凹部上面の直径が３５ナノメートル、凹部底面の直径が２０ナノメートル、深さが１００ナノメートルの断面を有するビア構造を有しており、これがパターン中心間隔４０ナノメートルで並べられている。

アライメントマークはパターン形成領域の中心と同一の中心を持つ半径９.９９ミリメートルの同心円上に幅２０μｍ，長さ１００μｍ，深さ６５０ｎｍの円弧状のアライメントマークを、仮想中心を中心とした点対称の位置に３組形成した。

被転写基板となるディスク基板には、厚さ０.８ミリメートル，外円の直径６５ミリメートル，中心穴の直径２０ミリメートルに加工された、記録媒体用に製造販売されているガラス基板を用いた。

微細な凹凸パターン２が形成されたモールド１を図２に示すようにディスク基板４の記録面に塗布された樹脂膜８に押し付けてレジストパターンを形成する際、モールド１の凹凸パターンがディスク基板の中央開口部と同芯円を成すように、ディスク基板４とモールド１の相対位置を精度よく一致させる必要がある。そこで、本発明で実施したアライメントマークの形成方法及びディスク基板とモールドとの位置合わせ方法を以下に説明する。

モールド１の表面には、凹凸パターン２と共に、ディスク基板中心円形開口部の内円周部近傍に相当する位置に、ディスク基板４の中央開口部と同芯円周上に、３組の円弧線によって構成されるアライメントマーク３を形成した。本実施例では、ディスク基板の内径が２０.０００ミリメートル〜２０.０２ミリメートルの加工精度で作製されていたため、直径１９.９８ミリメートル円周上に設けてアライメントマークとした。アライメントマーク３の深さはアライメント用照明の波長が６５６.２８ｎｍであることを考慮し６５６ｎｍとした。また、アライメントマーク幅は２０μｍに設定した。アライメントマーク３は、凹凸パターン２を形成する前に周知のフォトリソプロセスとドライエッチング技術を利用してモールド１上に形成された。

基板とモールドの相対位置合わせを行う前に、アライメントマーク破損の有無チェックをアライメントマークが形成された位置情報より行った。

次に以下の方法により基板とモールドの相対的位置合わせを行った。図３に、アライメントマーク３を利用して、モールド１とディスク基板４を位置合わせするときの概略図を示す。図３には、平面から見た状態と側面から見た状態を示した。

ディスク基板４には中央開口部７が設けられており、また記録面には膜厚１００ナノメートルの光硬化性の樹脂膜８がスピンコート法で塗布されている。レジスト材には、ラジカル重合系の粘度４ｃＰの光硬化性樹脂を塗布した。ディスク基板４のレジスト塗布面を、凹凸パターン２とアライメントマーク３が加工されているモールド１の表面と向き合うように設定した。このとき、ディスク基板４を稼動ステージに保持し、モールド１をモールド固定部に保持した。

ディスク基板４の上部には、ディスク基板４の内円周のエッジと、モールド１上のアライメントマーク３を同時に観察できるように２台のカメラ５，６を設置した。カメラ５，６で観察される画像を利用して、始めにディスク基板４を大まかに動かしながら、複数のアライメントマーク３の中から破損していない１組のマークを選び出し、このマークを基準とした。次に、カメラ５で観察される基準線とディスク基板のエッジとの相対位置と、カメラ６で観察される基準線とディスク基板の端部との相対位置とが等しくなるようにディスク基板４の位置を微調整した。

アライメントマーク３を用いた位置合わせにより、偏芯量を１０マイクロメートル以下に抑えてモールド１の凹凸パターン２をディスク基板４に相対位置合わせを行った。

位置合わせ終了後、ディスク基板４とモールド１との相対位置を維持したまま、モールド１を樹脂膜８に接触，加圧した。次に図示しない超高圧水銀灯を内蔵した露光装置により３６５ｎｍの光を５Ｊ／cm²のエネルギーで照射し、樹脂を硬化させた。次に、ディスク基板４からモールド１を引き剥がした。これにより、樹脂膜８には、凸部底面部の直径が３５ナノメートル、凸部上面部の直径が２５ナノメートル，高さ１００ナノメートルの断面を有する柱状構造がパターン中心間隔４０ナノメートルで並べられているレジストパターンが作製された。

このレジストパターンは、ドライエッチングを利用した加工プロセスでマスクとして利用された。ドライエッチングを用いた加工プロセスの終了後、ディスク基板上には凸部底面部の直径が３０ナノメートル、凸部上面部の直径が２０ナノメートル，高さ２０ナノメートルの断面を有する柱状構造がパターン中心間隔４０ナノメートルで並べられている微細な凹凸パターンが形成された。次に図４のように、この凹凸パターンが形成されたディスク基板上に、スパッタ技術を用いて厚さが約５０ナノメートルの磁性層９を形成した後、その磁性層を覆うように保護膜１０及び潤滑膜を形成した。以上により、凸部上の磁性層が記録ビットとして動作する、記録密度が約３００ギガビット／平方インチの磁気記録媒体を作製できた。

本実施例では、モールド１の表面に形成した凹凸パターン２を、断面を有する抜きテーパ構造としたが、矩形断面を有する抜きテーパ構造或いは溝がトラック状に加工されたテーパ構造にしてもよい。また、２つのアライメントマークと２つのカメラを用いて、アライメントマークとディスク基板のエッジとの相対位置を２箇所で観測したが、３つのアライメントマークとカメラを３台以上設置して３箇所以上で位置合わせしてもよい。

モールドとディスク基板との位置合わせにおいて、モールド中央にディスク基板の中央開口部の径よりも小さい径の突起部を取り付けることによって、モールド中央に取り付けられた突起部をディスク基板の中央開口部に通してディスク基板とモールドの相対位置を大まかに決めた後、アライメントマークを用いて位置を調整することで、短時間で正確な位置合わせを容易に行えるようになり、かつ精度を高めることができる。

本実施例では中央開口部を用いて位置合わせを行ったが、基板外周部にて簡易的な位置合わせを行った後、本実施例の中央開口部を用いて高精度な位置合わせを行うこともできる。また、高精度な位置合わせを要求しない場合は単に基板外周とモールドとの簡易位置合わせのみを行うことも可能である。

なお、本実施例では磁気記録媒体を作製する場合について説明したが、光記録媒体の作製にも適用できる。

実施例１と同様の方法により、モールドを作製した。ここで作製した凹凸パターンには底面の直径が３５ナノメートル、上面の直径が２０ナノメートル、高さが１００ナノメートルの断面を有する柱状構造がパターン中心間隔４０ナノメートルで並べられている。また、実施例１と同様のアライメントマークも形成されている。

ディスク基板には厚さ０.８ミリメートル，外円の直径６５ミリメートル，中央開口部の直径２０ミリメートルに加工された、記録媒体用に製造販売されているガラス基板を用いた。

モールドとディスク基板の位置合わせ方法、その後のディスク基板記録面に塗布されたレジスト膜への凹凸パターン転写方法は、実施例１と同様の方法で行った。この方法により、レジスト膜には、凹部底面部の直径が２５ナノメートル、凹部上面部の直径が３５ナノメートル，深さ１００ナノメートルの断面を有する穴がパターン中心間隔４０ナノメートルで並べられているレジストパターンが作製された。

図５は、ディスク基板４の記録面に塗布された樹脂膜８に凹凸パターンが転写された状態から、ディスク基板記録面に記録層として磁性層を形成するまでの工程を示したものである。モールドに形成された凹凸パターンがディスク基板４に塗布された樹脂膜８に転写された状態では、樹脂膜８の凹部底には厚さ１０ナノメートルのレジストベース層が残っている（ａ）。この状態からドライエッチングでレジストベース層のみを除去することで、凹部底にはディスク基板の記録面が現れた（ｂ）。この状態で、スパッタ技術を用いてレジストパターン及びディスク基板表面に厚さ５０ナノメートルの磁性層９を形成した（ｃ）。その後、残っている樹脂膜及び樹脂膜上に形成されている磁性層をリフトオフ技術で取り除いた（ｄ）。

以上の方法により、ディスク基板４の記録面には、底面部の直径が２０ナノメートル，上面部の直径が２５ナノメートル，高さ５０ナノメートルの断面を有する柱状構造の磁性層がパターン中心間隔４０ナノメートルで並べられている微細な凹凸パターンが形成された。磁性層及びディスク基板表面を覆うように保護膜および潤滑膜を形成して、ディスク基板上の凸部が記録ビットとして動作する、記録密度が約３００ギガビット／平方インチの磁気記録媒体を作製した。

次に図６を用いてシリコンウエハ上へのナノインプリントによるパターン形成手順について説明する。この図は、光硬化型樹脂を用いた場合の配線パターン形成方法を模式的に説明する図である。ウエハ１１には、配線パターン１２が形成されている。その表面に上層の配線膜１３をデポし、さらに、光硬化型樹脂１４を塗布する（Ｉ）。次に、ウエハ１１に対して、パターンが形成されたモールド１５をウエハ１１の上方から接近させ、接触する前に、モールド１５とウエハ１１の位置を合わせ（アライメント）した後に、両者を相対的に押し付けてパターンを形成する（II）。モールド１５は、石英でできており、光を透過する。モールド１５を押し付けた後に、モールド１５背面から紫外線を照射して樹脂膜の凹凸パターン２を硬化させる（III）。モールド１５を除去し、パターン凹の底に残るベース層を除去すると、樹脂パターン１６が形成されている（IV）。この樹脂パターン１６をマスクとして下地の配線膜をエッチングすれば配線パターン１７が形成される（Ｖ）。

次に図７を用いてナノインプリント装置の概要を説明する。パターンを転写するウエハ１１表面には樹脂が塗布され、ステージ１８に保持される。このステージ１８は、図の一軸方向（Ｘ）のほか、紙面に垂直な方向（Ｙ）と、ＸＹ面内の回転（ＹＡＷ）の位置決めが可能な機構を備えている。ステージ１８の位置は、レーザ測長器１９により計測され、ステージ駆動手段２６により所定の位置に移動される。

また、ステージ１８の上方には、ウエハ１１に転写するパターンが形成されたモールド１５を搭載した金型ステージ２５が設置されている。金型ステージ２５は、上下方向(Ｚ)に位置決めが可能な構成をとっており、ウエハ基板までの距離を測定できるＺセンサ２０と、ウエハ基板１と接触後の荷重を測定可能な荷重センサ（図示せず）を備えている。Ｚセンサ２０としては、レーザ測長器，静電容量型ギャップセンサ等を用いることができる。また、金型ステージの複数の位置にＺセンサを設けることにより、金型と基板との平行度を確保しながら金型を基板に押し付けることができる。

モールド１５は、透明な基板、例えば、石英やガラスでできており、光を透過するようになっている。また、ウエハ１１とモールド１５のサイズは、同じでもよいし、モールド１５のサイズをウエハ１１の数分の一としてもよい。数分の一とした場合は、従来のステッパ装置のようにステップ移動しながらパターンを転写して、ウエハ全面にパターンを形成することになる。

さらに上方には、水銀ランプ２１ａが備えられており、破線で示す光路をたどり照明光学系２１ｂを透過して並行光に変換した照明光が、モールド１５を透過して光硬化型樹脂膜を照明する。この照明は、図示しないシャッタにより露光量や露光時間を制御できる。

ステージ１８上方には、金型のパターン形成面の位置とウエハの位置を検出する位置検出器２２ａ，２２ｂがある。金型が下降してウエハ１１と接触する直前、例えば、１０μｍ上空で停止した位置から、接触するまでの領域においてモールド１５の表面に予め形成されている金型アライメントマーク２３の位置とウエハ上のアライメントマーク２４の位置を位置検出器２２ａ，２２ｂを用いて測定できる。これによりウエハと金型の相対位置のアライメントが可能となる。さらに、この位置検出器２２ａ，２２ｂは、装置の基準位置に固定されており、金型の装置基準の絶対位置を測定する。また、試料であるウエハ１１は、Ｓｉ基板に限らず、ＧａＡｓ基板，ガラス基板、またはプラスチック基板であっても良い。

図８に本実施例で用いた金型の位置合わせ用マーク８０１の配置を示す。位置合わせ用マークは一塊の凹凸のパターンであり、ラインアンドスペースや十字の形状をしている。
図８では長さ２μｍの十字による位置合わせ用マークが、転写パターンのある領域の外周に位置しており、８つの対称的な位置に配置してある。位置合わせ用マークは転写パターンと同じ面上に同一工程で形成されており、パターン転写の際にウエハに押し付けられるために機械的接触に伴う損傷を生じる恐れがある。例えばマークの欠損であり、樹脂の付着である。合わせマークが損傷するとアライメント精度が劣化し、歩留まりに大きな影響を与える。本実施例では８つのマークの位置の測定結果の中で２つが５００ｎｍ以上設計値からずれており、損傷を受けたものと考えられた。これに対して残りの６つのマークは３０ｎｍから５０ｎｍのずれに留まっていた。欠損，樹脂の付着した位置合わせ用マーク８０２，８０３を除いてアライメントを行った結果、精度の良い転写を行うことが出来た。アライメント精度は３００ｎｍから７０ｎｍへと改善された。

また、図７のウエハアライメントマーク２４は周期的パターンであっても良い。これは１次回折光を検出器により検出することでより高精度な位置検出を行うためである。この方法では例えば周期的パターンの１本のラインが損傷した場合でも位置検出誤差への影響が少なくなるため、破損したマークを見分けにくい。そこで、０次光を用いてマークの像を観察可能な光学的手段を別途設けることでこの問題の解決が図れる。それぞれのマークの像信号を損傷していないマークから得られる像信号と比較することにより損傷マークを選別することが出来る。このように高精度位置検出と損傷マークの識別を両立させることが可能となった。

本実施例では更に損傷の影響を低減するために図９の断面構造を持つ金型を用いた。合わせマークの配置は図８と同様である。図９より明らかなように本実施例では合わせマークは転写パターンより奥（転写時に試料より離れた位置）に形成されている。これにより転写時に合わせマークが試料と接触することが無く、破損の危険性が無い。これにより連続しようにおいても高い歩留まりを維持できる。合わせマークとしては凹凸合わせパターン９０２を持つものを製作した。この金型を用いることで１０００回使用での歩留まり９０％以上を維持し、良好な結果を得ることが出来た。これらの金型は基板の外周よりの部分を一旦エッチングして段差を設けることで異なる高さの平面を形成し、低い面に合わせマークを高い面に転写パターンを形成することにより、金型を製作している。

マークの損傷危険性が小さい金型としてはこの他に金属膜パターン９０３や蛍光体パターン９０４を設けたものもある。凹凸パターンは転写パターンの形成とプロセスの共通化が可能であり、製作工程の観点からは有利である。しかし、光によるマーク検出でより高いコントラストを得るためには、高い反射率を持つ金属膜パターンや自ら蛍光を発する蛍光体パターンのような転写パターンとは異なる構造のマークを用いることが有効である。また、図１０では転写パターン１００１と反対側の面に裏面凹凸パターン１００２，裏面金属膜パターン１００３，裏面蛍光体パターン１００４、などの位置合わせ用マークを形成してある。試料に押し付ける面と反対側に位置合わせ用マークがあるのでマークの損傷の可能性は軽減する。

しかし、これらの方法では転写パターンと位置合わせ用マーク間の相対位置誤差が大きくなりやすい。そこで、これに対処するための工夫として転写パターン面とそれ以外の双方の面に位置合わせのためのマークを設ける場合の例を図１１に示した。例えば図１１（ａ）のように転写パターン１１００と異なる面に第１の位置合わせマーク１１０１を設けると、位置合わせ用マークは転写パターンと同時に形成することが出来ないので、位置合わせマーク１１０１と転写パターン１１００間の相対位置誤差が大きくなりやすい。従って、転写パターンと同じ面内にも第２の位置合わせマーク１１０２を設けることが有効となる。すなわち、第１の位置合わせマーク１１０１の位置を検出して転写したパターンの位置を転写パターンと同じ面内の第２の位置合わせマーク１１０２の転写結果を用いて校正するのである。一度両マークの関係を計測しておけば転写パターン面の位置合わせ用マークが損傷しても大きな問題とはならない。なお、転写パターン面と異なる面に形成する位置検出用マークは本実施例のような段差マークに限らず、基板と異なる材料により形成されたものでも良く、より高いマーク検出信号を得られることも可能となる。また、図１１（ｂ），（ｃ）に示したように、モールドを段差形状とし、突出した転写パターン面に対して高さの低い奥の面に位置合わせマークを形成することも同様に有効である。

以上の４つの実施例は光硬化型樹脂を用いていたが、熱硬化型樹脂でも同様の効果を得ることが可能である。

以上のように、微細な凹凸形状によりパターンを形成したモールドに、基板とモールドとの相対位置関係を決定するためのアライメントマークを２箇所以上同心円状に対称の位置に複数組形成し、それぞれのマークの位置情報や形状から破損したマークを同定し、破損したマークを除いてモールドと樹脂膜が塗布された基板との位置合わせを行うことにより、基板中心部に穴が形成されたディスク基板においても接触時に位置合わせマークが損傷することなく、高精度の位置合わせが行えるようになる。

１…モールド、２…凹凸パターン、３…アライメントマーク、４…ディスク基板、５…カメラ１、６…カメラ２、７…中央開口部、８…樹脂膜、９…磁性層、１０…保護膜、１１…ウエハ、１２，１７…配線パターン、１３…配線膜、１４…光硬化型樹脂、１５…モールド、１６…樹脂パターン、１８…ステージ、１９…レーザ測長器、２０…Ｚセンサ、２１ａ…水銀ランプ、２１ｂ…照明光学系、２２…位置検出器、２３…金型アライメントマーク（位置合わせ用マーク）、２４…ウエハアライメントマーク、２５…金型ステージ、２６…ステージ駆動手段、８００…転写パターン領域、８０１…位置合わせ用マーク、８０２…欠損した位置合わせ用マーク、８０３…樹脂の付着した位置合わせ用マーク、９０１，１００１，１１００…転写パターン、９０２…凹凸合わせパターン、９０３…金属膜パターン、９０４…蛍光体パターン、１００２…裏面凹凸パターン、１００３…裏面金属膜パターン、１００４…裏面蛍光体パターン、１１０１…反対側の面の第１の位置合わせマーク、１１０２…転写パターン面の第２の位置合わせマーク、１１０３…奥まった面の第１の位置合わせマーク。

Claims (3)

1. 微細な凹凸形状パターンが形成されたモールドを基板に押し付けて、該微細な凹凸パターンを基板表面に転写するパターン形成方法において、前記モールドは、基板とモールドとの相対位置関係を決定するための複数のアライメントマークを有し、相対位置を決定する際に前記アライメントマークの破損の有無を検出する工程を有し、前記検出工程で破損したアライメントマークが検出された場合には、破損部を除くアライメントマークにより位置合わせすることを特徴とするパターン形成方法。
2. 請求項１に記載のパターン形成方法において、破損したアライメントマークの検出を、前記モールドに形成された初期の前記アライメントマークの位置情報と前記アライメントマークの位置を測定した結果を参照することにより検出することを特徴とするパターン形成方法。
3. 請求項１に記載のパターン形成方法において、破損したアライメントマークの検出を、前記アライメントマークのパターン形状を比較することにより検出することを特徴とするパターン形成方法。

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