模子、圖案形成方法以及圖案形成設備的製作方法

2023-05-23 10:16:06

專利名稱：模子、圖案形成方法以及圖案形成設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及形成圖案用的模子、圖案形成方法以及圖案形成設備。 更具體地，本發明涉及模子與基板的對準技術。
背景技術：
近年來，用於將模子上的微小圖案結構轉印到如樹脂或金屬這樣 的部件上的精細加工技術得到了發展。這種技術被稱為毫微壓印或毫 微壓花，並且被期望來實現納米等級的解析度，從而其作為下一代半 導體製作技術取代如分檔器(stepper)或掃描器等曝光設備而倍受關 注。另外，根據該毫微壓印技術，空間結構能夠作為整體形成在晶片 上，儘管其基於晶片尺寸而有所變化。這樣，期待將毫微壓印技術廣 泛地應用於如光子晶體等光學裝置以及如n-TAS (微量全分析系統， Micro Total Analysis System )等生物晶片的生產技術領域。
已由Stephan Y. Chou等人在應用物理快報(Appl. Phys. Lett.)第 67巻21期第3114-3116頁(1995)中公開了將基於毫微壓印的加工應 用於半導體生產的技術方案。更具體的是，在工件或加工件(這裡是 半導體晶片)上形成可光固化的樹脂層。而後，將具有所需的壓印圖
案的模子壓靠在該樹脂上，隨後，在壓力作用下利用光進行照射來使 樹脂固化。對可光固化樹脂層進行固化的結果是，將壓印圖案轉印到 了工件上。當利用固化的樹脂層作為掩模來實施蝕刻等時，能夠在半 導體晶片上形成圖案。
在該壓印技術中，需要在圖案轉印過程中精確地實施模子與工件的(位置)對準。
這種對準通常是通過這樣的方式得到實施，即，從模子側對設置 於模子的對準結構(下面也稱為對準標記)和設置於如半單體晶片等 工件的對準標記進行讀取。
然而，在將轉印有模子圖案的樹脂置於模子和工件之間的情況下， 會出現下述問題。
更具體的是，由於使樹脂接觸位於模子側的對準標記，從而導致 有時不能夠清楚地觀察對準標記。而且，當模子與樹脂的折射率的差 值不足時，對準標記的可見性極差。

發明內容
本發明的目的在於提供能夠適於高精度對準的模子。 本發明的另一目的在於提供利用上述模子的圖案形成方法以及用 於實施該圖案形成的圖案形成設備。
根據本發明的一方面提供了一種模子，包括 第一表面，所述第一表面具有待轉印圖案的區域； 第二表面，所述第二表面與第一表面相對；以及 對準標記，所述對準標記嵌入模子中以便不在第一表面和第二表 面上暴露。
根據本發明的另一方面提供了一種模子，包括 第一表面，所述第一表面具有待轉印圖案的區域； 第二表面，所述第二表面與第一表面相對；以及 第一標記，所述第一標記設置於第一表面處；以及 第二標記，所述第二標記用於對準，所述第二標記設置在遠離第 一表面的位置。
根據本發明的另一方面提供了一種圖案形成方法，用於利用設置 於模子的圖案在設置於基板的途覆材料上形成壓印圖案，包括
製備模子，所述模子設置有包括圖案區域的第一表面、與該第一 表面相對的第二表面以及對準標記，所述對準標記設置在遠離第一表面的位置；
使模子的圖案區域與設置在基板上的途覆材料接觸； 在對準標記與基板彼此相對的部分將途覆材料設置在基板上的狀
態下，通過使用對準標記和設於基板的標記來獲取關於模子與基板的
位置的信息；以及
在圖案區域與途覆材料彼此接觸的狀態下，基於所述信息在圖案
區域的面內(in-plane)方向實施基板與模子的對準。
根據本發明的另一方面提供一種圖案形成方法，用於通過利用設 置於模子的圖案在待加工部件上形成圖案，包括
準備模子，所述模子設置有包括圖案區域的第一表面、與該第一 表面相對的第二表面，設置在第一表面上的第一標記以及用於對準的 第二標記，所述第二標記設置在對準標記遠離第一表面的位置；以及 通過使用模子的第二標記和設於待加工部件的對準用的第三標 記，實施模子與待加工部件的對準。
根據本發明的另一方面提供了一種圖案形成方法，用於通過利用 設置於模子的圖案在待加工部件上形成圖案，包括
通過利用第 一位置信息和第二位置信息在模子的圖案區域的面內 方向實施模子與待加工部件的對準，所述第一位置信息是關於第一標 記和第二標記之間的相對位置關係的信息，所述第一標記設置在與模 子的形成圖案區域的表面位於相同水平面的模子的表面上，所述第二 標記遠離所述形成圖案區域的表面，所述第二位置信息是關於第二標 記和設置於待加工部件的第三標記之間的相對位置關係的信息。
根據本發明的另一方面，提供了用於進行上述圖案形成方法中的 任一種方法的圖案形成設備，包括
模子保持部分，所述模子保持部分用於保持模子；以及 基板支承部分，所述基板支承部分用於對基板進行支承； 其中所述模子保持部分和所述基板支承部分被構造成在面內方向 彼此相對移動。
根據本發明的另一方面，提供了一種圖案轉印設備，包括對準機構，所述對準機構用於實施模子與待加工部件的對準，所 述對準機構被構成為通過利用第一位置信息和第二位置信息實施模子 與待加工部件沿模子的圖案區域的面內方向的對準，所述第一位置信
息是關於第一標記和第二標記之間的相對位置關係的信息，所述第一 標記設置在與模子的形成圖案區域的表面位於相同水平面的模子的表 面上，所述第二標記離開所述形成圖案區域的表面，所述第二位置信 息是關於第二標記和設置於待加工部件的第三標記之間的相對位置關 系的信息。
另外，本發明提供以下模子、加工設備、加工方法以及模子生產 方法。
更具體地是，提供了一種模子，所述模子具有加工表面，在該加
工表面上形成有圖案，其特徵在於，該模子設置有對準結構，所述對
準結構從加工表面縮進若千微米或若干毫米。
在本發明的另一方面，所述具有圖案的模子，其特徵在於，在加 工表面和與該加工表面相對的表面之間的區域設置有對準結構。
在本發明的另一方面，所述具有圖案的模子，其特徵在於，在與 加工表面相對的表面設置有對準結構。
另外，提供了一種加工設備，在將模子壓靠在工件上以將形成在 模子上的圖案轉印到工件上時，所述加工設備能夠使模子沿與模子的 加工表面平行的平面方向與工件對準。更具體的是，所述加工設備包 括用於在使模子與工件接觸的狀態下實施對準的機構。此時，所述設 備還包括用於在模子與工件接觸時檢測位置偏差的位置偏差檢測機 構，和用於將位置偏差的檢測值與預定值進行比較的機構。所述設備
還可包括，當由位置偏差檢測機構檢測到位置偏差具有不小於預定值 時，用於將模子從接觸位置朝向模子的加工表面移開的機構。
根據本發明，還提供了一種加工方法，在通過將模子壓靠在工件 上而將形成於模子的圖案轉印到工件上的期間，所述加工方法包括如 下所述的步驟。更具體的是，所述加工方法的特徵在於，在進行所述 加工的同時實施模子沿與模子的加工表面平行的面內方向與工件的對準的情況下，進行這樣一個步驟，即，通過利用如上所述的模子來實 施模子與工件的對準。
更具體的是，在通過以下的步驟(1)和(2)使模子與工件接觸 的狀態下，實施模子沿與模子的加工表面平行的面內方向與工件的對 準
(1 )通過使模子與工件接觸來對位置偏差進行檢測的位置偏差檢 測步驟，以及以預定值同檢測值進行對比的步驟；以及
(2 )在位置偏差檢測步驟中檢測到位置偏差具有不小於預定值的
值時，將模子從接觸位置朝向模子的加工表面移開的步驟。
本發明還提供了一種用於生產模子的方法，所述模子在其加工表
面上具有待轉印的圖案。
所述模子生產方法的特徵在於，包括下述步驟(3)至(6)中的 至少一個步驟
(3) 在模子中設置對準結構的步驟，所述對準結構位於從模子的 加工表面離開若干微米或若千毫米的位置，
(4) 在模子中設置對準結構的步驟，所迷對準結構位於模子的加 工表面和與該加工表面相對的表面之間的區域，
(5) 給模子設置對準結構的步驟，所述對準結構位於與模子的加 工表面相對的表面，以及
(6) 在同一工序中同時設置對準結構以及在加工表面形成圖案的 步驟。此時，可優選在相同的平面中設置用於形成對準結構的掩模層 和用於在加工表面形成圖案的掩模層。
本發明還提供一種壓力加工設備，用於對模子或待加工部件(這 裡也稱為加工部件)中的任一個進行加壓以將形成於模子的加工表面 的圖案轉印到加工部件上。
所述設備，其特徵在於以如下方式構成的對準機構。 更具體的是，所述對準機構如此構成，即，其檢測第一相對位置 和第二相對位置，並將這些第一和第二相對位置相互比較以實施模子 與加工部件的對準，其中，所述第一相對位置位於設置在模子的加工表面上的標記和設置在朝向模子的內部部分遠離加工表面的位置的標 記之間，所述第二相對位置位於設置在朝向模子的內部部分離開加工 表面的位置的標記和關於加工部件設置的標記之間。
所述對準機構，其特徵在於包括用於存儲第一相對位置的測量結 果的裝置，和用於存儲笫二相對位置的測量結果的裝置。所述對準機 構還包括光學系統，該光學系統用於將光線從光源向一部分進行引導， 該部分位於設置在遠離模子的加工表面的位置的標記和設置在模子的 加工表面上的標記之間。所述光學系統還被構造為將光向從光源向一 部分進行引導，該部分位於設置在遠離模子的加工表面的位置的標記 和相對於加工部件設置的標記之間。所述光學系統還可以被構造為具 有參考對準標記。
本發明還提供一種壓力加工方法，推壓模子或加工部件中的任一 個以將形成在模子的加工表面上的圖案轉印到加工部件上。
更具體的是，所述壓力加工方法如此構成，即，其檢測第一相對 位置和第二相對位置，並包括將這些第一和第二相對位置相互比較以 實施模子與加工部件的對準的步驟，其中，所述第一相對位置位於設 置在模子的加工表面上的標記和設置在朝向模子的內部部分離開加工
表面的位置的標記之間，所述第二相對位置位於設置在朝向模子的內 部部分離開加工表面的位置的標記和關於加工部件^殳置的標記之間。
所述對準步驟能夠包括以下步驟(1)、 (2)和(3):
(1) 基於設置在遠離模子的加工表面的位置處的標記，測量並存 儲第一誤差，如設置在模子的加工表面上的標記的水平和旋轉誤差，
(2) 基於設置在遠離模子的加工表面的位置處的標記，測量並存 儲第二誤差，如關於加工部件設置的標記的水平和旋轉誤差，
(3 )水平地且旋轉地移動加工部件，以使第一誤差和第二誤差相 互一致的步驟。
另外，所述對準步驟還可包括通過利用具有參考對準標記的光學 系統來測量第一誤差和第二誤差的步驟。
本發明還提供一種模子，該模子用於壓力加工，其特徵在於，具有與模子的加工表面的水平位置向內分隔的第二標記，和形成在與模 子的加工表面處於相同水平面的表面上的第一標記，在所述模子的加 工表面上形成有圖案。第二標記包括第一位置測量標記和與關於加工 部件設置的標記相對應的對準標記，笫一標記包括與第一測量標記相 對應具有第二測量標記。第二標記設置在與模子的加工表面相對的表 面上，並且可以由具有或缺少構成模子的透明部件構成或者由透明部 件的密度的蓋異構成。另外，第二標記也可以構成為設置在笫二透明 部件中，構成與模子的加工表面相對的表面，成分與構成模子的加工 表面的第一透明部件不同。此外，通過在缺少構成模子的透明部件的 部分上嵌入第二部件，可以在與模子的加工表面相對的表面上設置第 二標記，所述第二部件與上述的透明部件的成分不同。第二標記可以 進一步由這樣的標記構成，該標記設置在與模子的加工表面相對的表 面上，並且在該相對的表面上從構成模子的透明部件上突出。
本發明還提供一種用於製造壓力加工用的模子的方法，其中，形 成在襯底的加工表面上的圖案被轉印到樹脂層上，該樹脂層設置在構 成加工部件的襯底的表面上。該加工方法的特徵在於包括以下的步驟
(1)和(2):
(1) 在向內遠離襯底的加工表面的位置上形成第二標記的步驟；
(2) 在形成第二標記之後，在第二標記部分的基礎上，在加工表 面上形成加工圖案和第一標記的步驟，所述加工表面與形成有第二標 記的襯底的表面相對。
本發明還提供另一種用於製造壓力加工用的模子的方法，其中， 形成在襯底的加工表面上的圖案被轉印到樹脂層上，該樹脂層設置在 構成加工部件的襯底的表面上。該加工方法的特徵在於包括以下的步
驟(3)和(4):
(3) 形成第二標記和第一標記的步驟，在向內遠離襯底的加工表 面的位置上設置第二標記，在形成第二標記之後，通過從襯底的一個 表面的外側照射短脈沖的雷射，在與形成有第二標記的襯底的表面相 對的加工表面上形成第一標記。(4)在第二標記部分的基礎上在加工表面上形成加工圖案的步驟。
本發明中使用的模子包括在一表面上具有圖案區域的模子，該表 面例如要被壓印壓印(凸起和凹陷)圖案的表面。在一些情況下，在 此模子也指模板。
所述加工部件(待加工的部件或工件)是指一物體，將在該物體 的一部分上面轉印模子的圖案，例如本身具有塗覆材料的襯底或者在 其上具有塗覆材料的襯底。村底上的塗覆材料可以形成為連續的膜或 例如點狀膜部分的不連續的膜。其詳細情況將在後面說明。作為襯底， 可以使用平的板狀的部件，例如矽晶片或石英晶片，但是只要是可以 用於實現本發明的部件，本發明並不局限於此。
根據如上所述的結構，本發明可以提供一種模子，能夠對該模子 施加高精度的模子和加工部件(工件)的對準。本發明也可以提供一 種使用該模子的圖案形成方法，和用於進行圖案形成的圖案形成設備 和圖案轉印設備。
通過結合附圖對本發明的優選實施例進行如下的說明，本發明的 這些以及其他的目的、特徵和優點將更加明顯。


圖1、圖2A至2D、圖3A至3D是分別表示本發明的模子的示意 剖視圖。
圖4是表示本發明的實施例中的加工設備的構造的例子的示意圖。
圖5A和圖5B是分別表示本發明的實施例中的加工方法的流程圖。
圖6是表示在壓印期間發生相對位置偏離的機構的示意圖。 圖7A和圖7B是表示在壓印過程中對模子和晶片造成破壞的機構 的示意圖。
圖8是表示在壓印過程中在檢測系統中發生誤差因素的機構的示意圖。
圖9A至圖9E是表示本發明的實施例中的壓印方法的示意圖。
圖10是表示本發明的實施例中的包括周期性結構的對準結構的 一個實例的示意圖。
圖11A和11B是分別表示本發明的實施例中使用周期性結構的對 準結構的一個實例的示意圖。
圖12A至圖12H、圖13A至圖131、圖14A至圖14E、圖15A至 圖15E是分別表示用於製造本發明的實施例的模子的方法的示意圖。
圖16A和圖16B是分別表示本發明的實施例中對準結構的設置實 例的示意圖。
圖17A和圖17B以及圖18A和圖18B是分別表示本發明的實施 例的圖案形成方法的視圖和流程圖。
圖19A至圖19C以及圖20A至圖20E是分別表示本發明的實施 例中模子的構造實例的視圖。
圖21A至圖21G是表示用於製造本發明的實施例的模子的加工步 驟的示意圖，其中更換了模子的前表面和背表面以便製備模子。
圖22是表示本發明的實施例中的壓力加工設備的構造的示意圖。
圖23A和圖23B是表示使用本發明的實施例中的壓力加工設備中 的參考標記的光學系統的構造的示意圖。
圖24A至圖24E是表示本發明的實施例的用於製造模子的加工步 驟的示意圖，其中從模子的一側加工該模子。
圖25是表示本發明的實施例的設備的構造實例的示意圖。
具體實施方式
(笫一實施例模子l) 將參照圖l描述本實施例的模子。
參照圖1,模子1100具有第一表面1050、與第一表面1050相對 的第二表面1060、形成在笫一表面1050上的圖案區域1000、嵌入才莫 子1100中以便不暴露在第一表面1050上和笫二表面1060上的用於對準的標記(對準標記)1070。
用於構成模子1100的材料和用於構成對準標記1070的材料彼此 不同，這樣可使它們之間的折射率不同。在考慮到光學讀取對準標記 1070的情況下，折射率的差異優選為例如不小於0.1。只要對準標記 1070的材料能夠確保與模子1100的折射率的差異並且能夠進行光學 讀取，則沒有特別地限定該材料。例如，對準標記1070可以由孔構成， 該孔可以被抽空或填充有例如空氣或氮氣的氣體。
在本實施例中，將對準標記1070嵌入模子1100中是很重要的。 通過這樣的構在，在進行壓印過程中可以避免如下的問題，即，由於 插入到襯底和模子之間的樹脂層而較少地光學讀取該對準標記。在樹 脂的殘留物粘附到對準標記上或者模子和樹脂之間的折射率的差異不 夠大的情況下會發生這樣的問題。在圖案區域1000中，在模子1100 的第一表面1050上形成有壓印圖案。也可以通過在平坦的第一表面 1050上設置突出部分而形成該壓印圖案，然後可以將該壓印圖案轉印 到襯底上。
在通過單個光學系統讀取圖案區域1000和對準標記1071的情況 下，從可以同時調整在圖案區域1000和對準標記1070上的聚焦的觀 點來看，對準標記1070優選設置為比第二表面1060更靠近第一表面 1050。
順便提及，如圖2C所示，對準標記1070也可以嵌入不同於模子 1100材料的材料107中。
而且，可以在與第一表面1050相同的表面上製備對準標記並用保 護層覆蓋對準標記，以使其不暴露在模子的外部。這樣，保護層的材 料可以與模子的材料相同，但是可以選擇具有與模子材料不同的折射 率的材料。順便說一下，對準標記不向外暴露的狀態是指對準標記不 與介於模子和襯底之間的樹脂直接接觸。
在使用可光固化的樹脂進行壓印時，模子由例如石英、派熱克斯 玻璃(pyrex)(註冊商標)、藍寶石等的光透射襯底構成。在不必通過 模子傳輸光線的情況下，也可以利用金屬材料或者矽作為模子材料。下面，將參照圖13A至圖13E和圖14說明圖1中所示的嵌入有 對準標記的模子的製造過程。
在將樹脂插入襯底和模子之間時，在轉印模子的壓印圖案期間， 為了防止樹脂粘附到模子的對準標記上，對準標記(對準結構)也可 以以如下的方式構成。
例如，如圖2A至2D所示，在模子的圖案區域的表面上，構造該 對準結構關於面內方向的光學特徵的變化。在這些圖中，101表示加 工平面，102表示對準結構表面，103表示距離A， 104表示模子，105 表示用於圖案的模子(第一部件)，106表示用於對準的模子(第二部 件)，107表示光透射襯底。
圖2A表示如下構造的實施例，即對準結構表面102布置在以一 定距離A 103向內遠離加工表面101的位置上。在該位置，樹脂不接 觸對準結構表面102。距離A可以根據顯微鏡的聚焦深度優選地設置 為從幾微米到幾毫米。
圖2B表示如下構造的實施例，即將其上形成有用於轉印的壓印 圖案的第一部件105和其上形成有對準結構102的第二部件106彼此 施加，以便可以容易地獲得對準結構遠離壓印圖案的構造。
圖2C更具體地表示如上所述在光透射襯底中嵌入對準結構的構 造的實施例，圖2D表示在與加工表面的相對的表面上形成對準結構 的結構的實施例。
根據本發明的發明者的研究，在與如圖2A和2B所示的加工表面 相同的表面側形成對準結構時，已經發現對準結構可以優選地朝向相 對表面遠離加工表面幾樣吏米至幾毫米。
通常，將待加工的襯底上的樹脂以ljuii或更小的厚度進行塗覆， 但是考慮到通過施加壓力樹脂的厚度可能增加，因此樹脂最好遠離加 工表面的平面幾微米或更多。另外，當加工表面和對準結構之間的距 離過大時，模子關於結構設計的精度會降低，所以該距離最好不大於 幾毫米。在此，術語"幾微米"是指例如2-3jrni，術語"幾毫米"是指例 如2-3mm。在對準結構位於模子的加工表面的相對表面或者位於模子構成部件的內部的情況下，所述距離並不限於這些範圍。
所述對準結構可以構成為例如如下形狀，例如，盒形、十字形、 條形或作為周期性結構，或者這些形狀的組合。
接著，參照圖12-15描述在圖2A-2D中示出的模子的製造方法的 實施例。
A) 圖2A的模子的製造方法(圖12)
(1)在模子的襯底104上形成硬掩模層1201 (圖12A)。 (2 )在將硬掩模層1201蝕刻之後，在硬掩模層1201上形成掩 模層1204 (圖12B)。可以例如通過用分檔器和掃描儀曝光和用電子 束照射實現掩模層1204的構圖。在圖12B中，1202表示形成對準結 構的區域，而1203表示形成實際圖案的區域。
(3) 通過使用硬掩模層1201或硬掩模層1201和掩模層1204 的殘留膜的組合作為掩模將模子襯底102蝕刻到所需的深度(圖 12C)。在這種情況下，所需的深度是用於壓印所要求的深度。在這個 步驟之後，在留下掩模層1204的情況下，通過如灰化等處理將其移除。
(4) 在除了對準結構區域1202外的區域內的模子的表面塗覆 掩模層1205 (圖12D )。
(5 ) 使用硬掩模層1201作為掩模將模子襯底104蝕刻到所需 的深度(圖12E)。在這種情況下，所需深度是比在對準結構表面102 和加工表面101之間的間距A103要深幾十納米到幾孩吏米的深度。
(6 ) 通過使用掩模層1205作為掩模蝕刻硬掩模層1201,並且 然後將模子襯底104連續地蝕刻到與間鋸A 103相應的深度。所得到 的蝕刻表面構成了對準結構102 (圖12F)。
(7) 去除掩模層1205 (圖12G)。
(8) 去除硬掩模層1201 (圖12H)。然而，在這種情況下，當 硬掩模層1201由光透射的材料形成時，在這一步驟中不必將其移除。
B) 圖2B的模子的製造方法(圖13)
(1)在模子襯底106上，在一薄膜中形成光透射的物質1301 (圖13A)。所述物質1301可以優選地不同於用於模子襯底106的材料，以便保證蝕刻的選擇性。例如，光透射的物質可以由SiN， Ti02 或Al203構成，並且模子襯底106可以由Si02， CaF2或ITO (氧化 銦錫)組成。
(2) 在另一光透射物質的薄膜1301上，另外一種光透射物質 的層105可以與用於模子襯底106的材料相同。
(3) 在層105上，由光透射物質如SiN， Ti02或Ah03、金屬 材料如Cr， Wsi或Al、 Si等形成硬掩模層1201;(圖13C )。
(4 )在將硬掩模層1201蝕刻之後，在硬掩模層1201上形成掩 模層1204 (圖13D)。可以例如通過用分檔器或掃描儀曝光或者用電 子束照射來實現掩模層1204的構圖。用於掩模層1204的材料可以例 如從用於光刻、電子光刻等的常規的抗蝕材料中選擇。在圖13B中， 1202表示對準結構區域，而1203表示實際圖案區域。
(5 )通過使用硬掩模層1201或硬掩模層1201和掩模層1204 的殘留膜的組合作為掩模來將光透射物質的層105蝕刻到所需的深度 (圖13E)。在這種情況下，所需的深度是用於壓印所要求的深度。在 這個步驟之後，在留下掩模層1204的情況下，通過如灰化等處理移除 該掩模層。
(6) 用掩模層1205塗覆除了對準結構區域1202外的區域中的 模子表面，並且通過使用硬掩模層1201作為掩模將光透射材料的層 105蝕刻至到達光透射層的層1301的表面的深度(圖13F)。用於掩 模層1205的材料從類似於上述步驟(4)的常規的抗蝕材料中選擇。
(7) 將通過蝕刻暴露在層105底部的光透射材料層1301的一 部分和硬掩模層1201蝕刻。可以單獨的進行這些蝕刻過程，但在某些 情況下也可以在共同的步驟中同時進行。此後，當使用掩模層1205 作為掩模時，將層105蝕刻至到達光透射物質的層1301的表面的深度
(13G )。
(8 )將掩模層1205移除(圖13H )。
(9) 將暴露層1301和硬掩模層1201移除(圖131)。但當掩模 層1201由光透射材料構成時，不必將其移除。在對準結構表面102和加工表面101之間的間距A 103由層105的厚度確定。如上所述， 實現了具有設置在向內遠離圖案區域101的位置上的對準標記102的 模子。
C)圖l和2的嵌入對準標記的模子的製造方法(圖14)
(1) 與以上方法(B)類似，進行圖13A至13E所示的步驟。
(2) 與在圖13F所示的步驟類似，通過使用掩模層1205作為 掩模將通過蝕刻暴露在光透射物質層105的底部的層1301蝕刻(圖 14A)。
(3) 在整個模子表面，通過旋轉塗覆、CVD等形成光透射物 質如SK)2、無機的SOG(旋制氧化矽(Spin On Glass ))或有機的SOG 的層107。形成層107，以便填充通過在步驟(2)中蝕刻產生的凹槽 部分1212。
(4) 將光透射材料層107移除到達模子襯底表面的表面，以便 留下其在所述凹槽部分1212內填充的部分(圖14C)。模子襯底表面 是硬掩模層1201在對準結構區域1202的表面和掩模層1205在其餘區 域內的表面，但前者優先。移除的方法可以例如為整個表面向後蝕刻 或CMP。
(5) 將掩模層1205移除(圖14D)。在光透射層107仍留在掩 模層1205上的情況下，通過拔離(lift-off)方法將其移除。
(6) 將硬掩模層1201移除(14E),但當用於硬掩模層1201 的材料是光透射物質時，不必要求將其移除。在對準結構表面102和 加工表面101之間的間距A 103由層105的厚度確定。但在這種方法 中，光透射材料層1301嵌入到層106、 105和107中，從而要求層1301 在光對比度的方面與這些層105-107良好地組合^f吏用，以便允許觀察 對準結構。
D )圖2D的模子的製造方法(圖15 ) (1 )在模子襯底104的表面上形成掩模層1501 (圖15A)。該 掩模層1501可以形成為抗蝕層和硬掩模層，並且具有實際圖案區域 1203和前/後位置對準結構區域1502。掩模層1501例如通過用分檔器、掃描儀等膝光或通過用電子束照射來構成圖案。
(2) 通過使用掩模層1501將模子村底104蝕刻到所需的深度 (圖15B)。在這種情況所需的深度是在實際圖案區域1203中壓印的
所需要的深度。
(3) 在前表面上形成抗蝕層等的保護層1503,並且此後在背 表面形成掩模層1504(圖15C)。該掩模層1504具有對準結構區域1202 和前/後對準區域1505，前/後對準區域1505光學地與前/後對準結構 區域1502對準，以便調整它們之間的位置關係。
(4) 通過使用掩模層1504將模子結構104蝕刻到所需的深度 (15D)。在這種情況下，只要對準結構能保證在光學對比度，所需的
深度可以是任何值。
(5) 將抗蝕層1503、掩模層1501和掩模層1504移除(圖15E )。 當掩模層1501和1504由光透射材料構成時，不必要求移除這些層。 在對準結構表面102和加工表面101之間的間距A103由模子表面104 的厚度確定。
如上所述，實現了具有第一標記1077和笫二標記1201的;f莫子， 所述笫一標記1077在與形成在加工表面101上的圖案區域1203相同 的表面處，所述第二標記1201用於在與形成圖案區域的表面相對的表 面處對準。這種具有兩個標記的模子將在第二實施例中更明確地描述。
在以上模子製造方法，特別是圖12- 14所示的方法的描述中具有 這樣的優點，即可以同時實施兩個不同的表面上的圖案形成。關於具 有階梯部分的實例，很難從聚焦深度的關係中在一個操作中於兩個表 面獲得足夠的解析度。另一方面，在兩次實施圖案形成的情況下，增 加了對準的誤差，從而不能根據設計保證在兩個圖案之間的相對距離。 在圖12-14所示的方法中，僅要求一個操作，並且能以同樣的解析度 在不同的兩個表面上形成圖案。
在本實施例中的第二構造實施例如上所述，但本發明的模子不局 限於此。
其他的模子也包含在本發明中，只要它們具有從加工表面到樹脂不接觸模子的區域沿面內方向的光學特性變化的對準結構，在所述加 工表面具有要被轉印到工件上的壓印圖案。
在實際上用上述的模子來實施對準的情況下，所述通過使用模子 的對準結構和在工件上或工件的支撐臺上形成的對準結構來實施對 準。
按本發明上述的模子可應用於各種壓印類型，如熱壓印，在熱壓 印中熱固化樹脂，但可以特別適合用於使用可光固化樹脂的圖片壓印。
(第二實施例模子2)
本實施例的模子的特徵在於，包括具有用於轉印的圖案區域的第 一表面、與第一襯底相對的第二表面、設置在第一襯底上的第一標記 和設置在朝向第二表面遠離第一表面的位置上的第二標記。第二標記 例如是在圖3A和3B中示出的標記102。
參照圖3A至3D更明確地描述該模子。
在這些圖中，與圖2A至2D中相同的附圖標記表示與在第一實施 例中所述相同的部件或部分。
對於圖3A至3D，第一標記1077設置在與具有壓印部分(未示 出)的圖案區域101相同的表面上。第一表面是形成圖案區域101的 表面，第二表面是與第一表面相對的表面3101。
第二標記設置在第一和第二表面之間或在第二表面上。在圖3A
和3B中，第二標記設置向內遠離第一表面的位置上。第二標記也可 以如圖3C所示嵌入在第一和第二表面之間的區域中或如圖3D所示可 以設置在與圖案區域形成的第一表面相對的第二表面上。
例如，具有設置在與圖案區域相同的表面上的第一標記和用於在 該標記的相對表面上對準的第二標記的模子可以通過圖15A至15E所 示的方法製造。在圖15D示出的標記1077是第一標記。
此外，如在本實施例中所述，具有在與圖案區域相同的表面上的 第 一標記和在該模子的相對表面上的第二標記的模子在圖20A至20E 中示出。
通過在兩個位置上設置對準標記，即使在與其他對準標記對準困難的情況下，也可以與其中一個對準標記進行對準。
特別地，通過在與圖案區域相同的表面上設置第一標記(在圖
3A-3D中示出的1077)和在沿模子104的厚度方向遠離第 一標記的位 置上設置第二標記，預期得到以下效果。更確切地，根據圖案區域IOI (圖3C示出的1000)，在某些情況下，在背表面上的第二標記在設計 位置和實際製備位置之間是有差別的。當這種差別實際上在壓印過程 中沒有問題時，即使當這種差別出現時也可以使用第 一 實施例所述模 子。然而，在必需考慮到這種差別進行壓印過程的情況下，本實施例 的模子是非常有效的。這是因為在本實施例中，因為不能同時在模子 襯底的兩個表面上形成壓印部分，第二標記在除了形成圖案區域的步 驟以外的步驟中形成。另一方面，第一標記可以在與圖案區域相同的 步驟中製備，從而可以在非常接近於設計位置的位置上形成第一標記。 在本實施例的模子中，可以獲得第一標記和第二標記之間的相對位置 關係，從而可以獲得有關是否關於圖案區域或第 一標記與設計位置有 誤差地形成第二標記的信息。順便提及，用於模子(模板)的材料可 以是與第一實施例所述相同的材料。 (第三實施例圖案形成方法l) 本實施例的圖案形成方法按如下方式進行。
首先，製備模子，該模子設有包括圖案區域的第一表面、與第一 表面相對的第二表面和設在朝向第二表面遠離第一表面的位置上的對 準標記。例如，該模子示於圖1至3中。
然後，使模子的圖案區域和襯底的塗覆材料(例如可光固化的樹 脂或抗蝕劑)彼此接觸。
在圖17A中，5000表示襯底，3000表示塗覆材料，104表示模子。 另外，IOOO表示要被轉印到塗覆材料上的壓印圖案所形成的區域。在 該圖中，沒有示出壓印圖案1000的實際的壓印部分。對準標記2070 設置在模子104的背面遠離壓印圖案1000的位置上。在本實施例中對 準標記2070的位置不限於模子的背面的位置。塗覆材料3000施加到 襯底5000的整個表面上或者大於模子的圖案區域的區域上。結果，模子104和村底5000放置成使塗覆材料3000布置在襯底5000上的與對 準標記2070相對的部分5050 (虛線圓)上。在這種狀態下，通過使 用對準標記和設在襯底側面的標記來獲得關於模子和襯底的位置的信 息(例如圖像信息)。
然後在該信息的基礎上，實施模子與襯底在圖案區域的面內方向 上的(位置的)對準。更具體地，對準標記2070和5300可被單個圖 像拾取(傳感)器件通過光學讀取，以實施在面內方向的對準。在本 實施例的圖案形戒方法中，可以在圖案區域與塗覆材料相互接觸的狀 態(接觸狀態)下實施對準。在本發明中，也可以在非接觸狀態下實 施模子與襯底的對準。
在模子與塗覆材料之間的折射率的差別較小的情況下，當模子的 對準標記位於圖案區域1000內時，由於塗覆材料與模子的接觸而可能 較少地光學讀取或者不能光學讀取對準標記。但是在本實施的圖案形 成方法中，對準標記2070和塗覆材料3000 (例如包含可通過光線例 如紫外線的輻照而硬化的材料的樹脂或抗蝕劑)不相互接觸。相應地， 不必嚴格控制置於模子與村底之間的塗覆材料的塗覆區域，從而也可 以通過旋轉塗覆來製備塗覆材料。通過採用分配器的措施提供塗覆材 料的點狀部分的多樣性以及減小模子與襯底之間的距離，也可以在整 個圖案區域形成塗覆材料作為連續薄膜。
塗覆材料例如是可光固化的樹脂並且優選可以在實施上述對準的 同時進行硬化。這是由於在模子與村底經由樹脂間接接觸的狀態下， 在一些情況下會引起位置偏差。換句話說，塗覆樹脂可以優選在如下 狀態下被硬化，即在實施面內方向的位置控制的同時控制襯底與模子 之間的間隙。通過例如用來自於模子側的紫外線輻照塗覆材料來實施 塗覆材料的硬化。可光固化的樹脂的例子可以包括聚氨酯類型、環氧 類型和丙烯酸類型的樹脂。也可能使用熱固性樹脂例如酚類樹脂、環 氧樹脂或有機矽樹脂或者熱塑性樹脂例如聚曱基丙烯酸曱酯 (PMMA)、聚碳酸酯(PC) 、 PET或丙烯酸酯作為塗覆材料。在 這種情況下，通過根據需要實施熱處理來形成圖案。也可以使用聚二甲基矽氧烷(PDMS)作為塗覆材料。
在本實施例中，也優選實施下列控制。
更具體地，在上述獲得的信息的基礎上，實施襯底與模子之間的 距離(間隙)的控制。
在一些情況下，當壓力施加到置於模子與襯底之間的樹脂上時， 會在模子與襯底之間引起在面內方向上的位置偏差。特別地，在引起 面內方向上的位置偏差超過預定值的水平的情況下，當在保持模子與 襯底之間的距離的同時校正位置偏差時，會擔心模子的圖案區域被物 理損壞的可能性。因此，在這種情況下，立即實施模子與襯底之間的 距離控制以增加該距離。在優選的實施例中，在模子一旦從襯底離開 到使模子與襯底之間經由樹脂的間接接觸被釋放的位置上，就實施模 子和襯底的對準。
如上所述，由於在轉印模子的圖案過程中沿平行於加工表面(形 成圖案區域的第一表面)的方向向模子和工件施加力，模子和工件的 位置會彼此偏離。相應地，可以優選在施加壓力下實施平行於加工表 面的面內方向的對準。
順便提及，在本實施例中，可以使用半導體襯底例如Si襯底或 GaAs襯底、塗覆樹脂的半導體襯底、含樹脂的村底、玻璃襯底等作 為襯底。另外，也可能使用通過在上述襯底上生長或層壓薄膜而製備 的多層村底。另外可能使用光透射襯底例如石英襯底。這些襯底類似 地用在一些實施例中和以下的實施例中。
要關於襯底設置的對準標記可以直接關於村底本身或層壓在襯底 上的薄膜設置或者間接設置在支承部件或用於支承襯底的底座上。在 本發明中，設有對準標記的襯底包括兩種情況，即對準標記關於襯底 本身進行設置已經對準標記關於層壓在襯底上的薄膜進行設置。
本實施例的圖案形成方法的實例(流程圖)示於圖17B中。
參考圖17B，首先，製備在遠離圖案區域的位置上設有對準標記 的模子(Pl)。
使圖案區域和形成在襯底上的塗覆材料(例如可光固化的樹脂)相互接觸(P2)。可以優選在實施模子與襯底的對準之後進行該操作。 順便提及，在一些情況下為了在樹脂硬化之後使得模子與襯底之間容 易分離，含氟的矽烷耦聯劑等預先作為脫模劑施加到模子的圖案區域 上。相應地，在本發明中，圖案區域(或模子)與塗覆材料的接觸不 僅表示它們彼此直接接觸的情況，還表示它們經由另一層(例如脫模 劑層)彼此間接接觸的情況。這對於其它實施例也是同樣的。
接著，在模子的圖案區域與塗覆材料的接觸狀態下，實施模子與 襯底的對準(P3)。在對準期間，在模子的面內方向上的對準標記與 襯底的對準標記彼此相對的區域(在圖17A中顯示為5300)內也具有 塗覆材料。也可以從該區域除去塗覆材料，但是從緩和在襯底上的塗 覆材料的塗覆量的嚴厲控制以及利用旋轉塗覆的角度看，甚至在該區 域內具有塗覆材料時也優選實施對準。
按下列方式實施對準。
更具體地，在形成圖案區域的表面的面內方向上實施模子與村底 的對準，以便模子的圖案區域位於襯底上的所需位置。模子和襯底在 面內方向上相對移動以實施對準。
如上在本實施例中所述的對準期間，通過利用關於襯底設置的標 記和關於模子設置的對準標記2070來實施模子和襯底的位置調整。順 便提及，使模子和襯底彼此相互接近，以便模子與襯底之間的間隙(距 離)根據需要處在所需值。在間隙(位置)調整期間， 一旦調整模子 與襯底之間的間隙以提供所需的間隙值之後，可以實施在面內方向上 的位置控制或者實施在面內方向上的位置。通過交替地重複間隙調整 以及面內方向的位置調整，也可以將模子和襯底的位置布置在面內方 向以及將它們之間的間隙布置在所需狀態下。
順便提及，可通過例如利用電容傳感器或白光分光的橢圓偏光法 來實施模子與襯底之間的間隙測量。
然後，使塗覆材料硬化(P4)。為了硬化塗覆材料，利用熱或光 例如紫外線。也可能利用熱和光的組合來硬化塗覆材料。
然後，從襯底上除去模子(P5)。結果，模子的圖案轉印到硬化的塗覆材料上。然後，通過使用設置在硬化的塗覆材料上作為掩模的 壓印圖案來蝕刻襯底或襯底上的薄膜。優選在除去硬化的塗覆材料層 的凹陷部分以便暴露在塗覆材料層正下面的襯底的 一部分之後實施蝕 刻。
(第四實施例圖案形成方法2)
在本實施例的圖案形成方法中，使用了在第二實施例中使用的模子。
具體來講，如圖18A所示，通過使用第二標記2070和關於襯底 5000設置的對準標記(第三標記)來實施模子104與襯底5000的對 準，所述第二標記2070設置在遠離第一表面1050的位置處，在第一 表面1050形成圖案區域1000。在圖18A中，1060表示與第一表面1050 相對的模子104的背面(第二表面)。
襯底5000和襯底5000上的塗覆材料3000 —起被稱為待加工的部 件(加工部件)，但是在本實施例中，也包括圖案直接成形在襯底自身 上的情況。
在本實施例中，通過藉助於圖像拾取器件從模子側光學讀取第二 標記2070和第三標記5030，以及通過沿面內方向相對移動才莫子和襯 底以第二標記和第三標記具有預定的位置關係，從而實現對準。在這
種情況下，可移動模子和襯底中的一個或兩個。
在圖18A中，第一標記2077形成在第一表面的同一表面上。 在本實施例中，預先得到有關第一標記2077和第二標記2070之 間的位置關係的信息，通過使用這個信息可以優選實現模子與襯底的 對準。這是因為通常很難保證圖案區域1000和設置在與形成圖案區域 的表面相對的表面上的第二標記之間按照納米數量級設計的位置關 系。
更具體來講，即使當第二標記設計成設置在沿面內方向以距離S 遠離圖案區域的位置上，在許多情況下，第二標記實際上設置在以距 離S + a (包括誤差a)遠離圖案區域的位置上。另一方面，可以被確 保圖案區域和形成在作為圖案區域的表面上的第一標記之間的位置關係，從而笫一標記實際上形成在與納米數量級的設計位置基本相同的 位置上。例如在通過電子束圖像形成方法來形成圖像區域的步驟中， 當標記部分一起通過同樣的方法形成時，標記實際上可以形成在與設 計位置誤差很小的位置上。
根據本實施例，對準標記設置在模子的兩個表面上，從而可以保
證圖案區域1000和第二標記2070之間的位置關係。
第一標記2077基本上設置在設計位置上，雖然可能產生幾納米的 誤差。相應地，可以通過獲取有關第一標記2077和第二標記2070之 間的位置關係(例如它們沿面內方向的位置)的信息來確定第二標記 的實際位置，該第二標記設計成位於距離圖案區域S的位置上。相應 地，通過利用第二標記2070和第三標記5300可以實現高精度地對準。 換句話說，當第一標記不可見時，可以通過使用第二標記實現標記與 襯底的對準，已確定該第二標記與第一標記的位置關係。
就第一標記和第二標記之間的位置關係而言，基於另 一標記X不 僅可以直接確定而且可以間接確定所述位置關係，並且可以利用關於 位置關係的信息。在這種情況下，標記X的位置可以優選位於與第一 標記和第二標記之任一個相同的表面上。
本實施例的圖案形成方法也具有下列特徵，即通過使用第 一位置 信息和第二位置信息實現標記與加工部件(或襯底)沿圖案區域表面 的面內方向的對準，所述第一位置信息是關於設置在圖案區域表面上 的第一標記和設置在遠離形成圖案區域的表面的位置上的第二標記之 間的相對位置關係，所述第二位置信息是關於設置在遠離形成圖案區 域的表面的位置上的第二標記和關於加工部件設置的表面標記之間的 相對位置關係。
根據上述構造，可以精確地檢測模子以及工件的位置，以便實現 模子與工件的對準。這是由於所實現的精確的位置檢測，即使通過在 施加壓力下實施模子與襯底對準使得可光固化樹脂與標記接觸的情況 下也不會產生負面影響，作為本發明人的研究結果，這與通常的圖案 形成方法不同。具體來講，根據上述結構，可以通過比較設置在加工表面上的標 記和設置在遠離加工表面的位置上的標記之間的相對位置與設置在遠 離加工表面的位置上的標記和關於加工部件設置的標記之間的相對位 置來實現對準。根據這樣的結構，即使當設置在模子加工表面上的標 記與光固化樹脂接觸以減小信號對比度的情況下，也可以將模子的位 置與襯底的位置對準。
更具體地說，當設置在模子表面上的標記和經由一個部件設置在 遠離所述表面的表面上的標記被投射在平行於模子的加工表面的平面 上時，通過圖像拾取器件或類似裝置初步測量所述標記之間的位置關 系。這是必要的測量，因為如上所述，容易在相同的平面內在期望的 誤差範圍內形成包括標記的圖案，而難以保證設置在模子表面上的標 記和設置在遠離所述模子表面的表面上的標記之間的位置關係。在預 先確定所述位置關係的情況下，可以省略上述測量。
接下來，通過圖像拾取器件或類似裝置測量設置在遠離模子表面 的位置上的標記和關於村底設置的標記之間的位置關係。
通過比較上述兩種位置關係的測量值，可以精確地檢測模子和襯 底的位置。
根據上述的測量方法，即使當加工表面上的標記與可光固化樹脂 接觸時，也可以高精確地將模子的圖案轉印到襯底上。
上述圖案形成方法可以應用在半導體製造技術中；光學儀器例如 光子晶體和生物晶片例如^tas的製造技術中；等等。
根據本發明的一方面，模子的特徵在於，它具有設置在圖案形成 表面上的第一標記和設置在遠離圖案形成表面的水平位置的位置(圖 像部分或模子的背面(對面))處的第二標記。只要確定所述兩個標記 之間的相對位置關係，就不限定這些標記的位置。當從模子的背面側 觀察模子的圖案形成表面(前表面)時，即當從垂直於圖案形成表面 的方向觀察該圖案形成表面時，兩個圖案可以相互重疊，但是並不必 需相互交疊。只要第一標記位於模子的加工表面上，就不特別限定該 第一標記。然而從製備模子的角度出發，優選第一標記設置在與模子的圖案形成表面(加工表面)相同的水平位置上。
關於加工部件設置的笫三標記可以關於構成加工部件的襯底本身
設置，或關於用於支承襯底的支承件設置。
在位置調整的過程中，通過利用第二標記和第三標記測量來模子 和襯底之間的位置偏差以及通過根據第一標記和第二標記之間的相對 位置較好地控制該位置偏差，從而實現模子表面與待加工的襯底的對 準。
可以優選通過下列步驟實現對準，即，將存儲作為第一標記基於 第二標記的水平以及旋轉誤差的第 一誤差信息的步驟，存儲作為第三 標記基於第二標記的水平以及旋轉誤差的第二誤差信息的步驟，以及 相對於標記水平和旋轉地移動襯底從而第一誤差信息和第二誤差信息 相一致的步驟。
此外，優選可以通過下列方法實現對準，即，存儲關於至少一個 在第二標記和第 一標記之間的水平誤差或旋轉誤差的第 一誤差信息， 存儲關於至少一個在第二標記和第三標記之間的水平誤差或旋轉誤差 的第二誤差信息，以及通過利用第 一誤差和第二誤差執行相對於模子 水平移動加工部件的操作和相對於模子旋轉移動加工部件的操作中的 至少一個操作。
在本發明中，在加工部件(或襯底)和模子(或模子的圖案區域) 之間沿面內方向的對準至少包括下面的三種情況。
更具體地說，在模子的圖案區域和加工部件之間相互平行的前提 下，有第一種情況和第二種情況。第一種情況是兩個部件相對水平移 動或旋轉移動來實現對準。第二種情況是兩個部件相對水平移動和旋 轉移動來實現對準。在此，術語"旋轉移動，，意味著，例如模子的加工 表面圍繞垂直於該表面平面的軸線相對於襯底旋轉。此外，在模子的 圖案區域和加工部件之間不相互平行的前提下，有第三種情況，其中 兩個部件相對旋轉，從而它們的表面接近平行狀態。在此"相對旋轉，， 包括這樣的情況，其中模子的圖案形成表面的法線和垂直於該表面平 面的軸線之間的夾角發生了改變。根據本實施例的圖案形成區域的例子(流程圖)在圖18B中示出。 首先，製備具有上述的第一標記和第二標記的模子(Pll)。 接下來，使得圖案區域和村底上的塗覆材料相互接觸(P22)。在 這個例子中，具有所述塗覆材料的襯底對應於加工部件。
然後，通過光學讀取襯底側的第二標記和第三標記實施模子與襯 底的對準。在這種情況下，通過使用關於模子的笫一標記和第三標記 的位置關係的信息實現對準(P33)。這個信息是通過藉助於圖像拾取 器件讀取第一標記和第二標記而獲得的。結果，即使當不確保第二標
記的位置時，也可以利用襯底側的第二標記和第三標記實施高精度的 對準。將要實際上實現的對準使得圖案區域被調節到村底上的所需位 置，從而在有些情況下需要進行對準，以便獲得被光學觀測的第二標 記和第三標記不相互交疊的位置關係。
在完成了模子與襯底對準後，使塗覆材料固化(P44)。此後，從 襯底上移除模子(P55)。結果完成了圖案成形。
上述的步驟Pll、 P22、 P44和P55與根據圖17A的第三實施例 中描述的步驟P1、 P2、 P4和P5相同，從而省略了特定的描述。
順便提及，當加工部件是襯底本身的情況下省略步驟P44，並且 通過在模子和村底施加壓力而形成圖案。在這種情況下，也可以對襯 底進行加熱以便軟化襯底。此外，當使用襯底本身作為加工部件時， 在步驟P55中從襯底本身移除模子。
在下面詳細闡述步驟33。
在步驟P33的對準過程中，塗覆材料可以布置在襯底上，以便在 區域(如圖17A中的5300所示)具有或不具有塗敷材料，在該區域 內設置在模子側的第二標記和設置在襯底上的第三標記彼此相對。
更具體地說，沿形成圖案區域的表面的面內方向上實施模子與襯 底的對準，從而模子的圖案區域位於襯底上的所需位置。模子和襯底 沿面內方向相對移動以i更實現對準。
如本實施例前面所述，在對準過程中，通過使用關於村底設置的 第三標記和關於模子設置的第二標記2070來實現模子和襯底的位置調節。在位置調節過程中，在有些情況下使第二標記的位置偏離設計 位置，以便根據第一標記和第二標記之間的位置關係來實施對準。順 便提及，使得模子和襯底相互靠近，以便模子和襯底之間的間隙(距 離)是所需的值。在間隙(位置)調節過程中，在模子和襯底之間的 間隙 一 旦被調節到所需的值後，可以實施沿面內方向的位置控制或實 現沿面內方向的位置。通過交替重複間隙調節和沿面內方向的位置調 節，也可以沿面內方向布置模子和襯底的位置，並且將模子和襯底之 間的間隙調節到所需的值。
順便提及，也可以通過使用第一標記和第二標記實現沿模子的厚 度方向的兩階段的對準，該第一標記設置在模子的形成圖案區域的表 面，該第二標記遠離形成圖案區域的表面設置。例如當模子和襯底(或 加工部件)彼此之間相隔足夠遠時，利用第一標記實施第一階段的調 節。此後，使得模子和襯底逐漸靠近，並且例如當笫一標記不太可見 時，利用第二標記實施第二階段的對準。
第五實施例圖案形成設備
根據本實施例的圖案形成設備設有模子保持部和襯底支撐部(或 加工部件支撐部)，以便實施實施例3和4中所述的圖案形成。該模 子保持部和襯底支撐部被構造成沿面內方向相對移動。
此外，圖案形成設備可以優選地具有用於檢測其間處於接觸狀 態的模子的圖案區域與塗覆材料之間的位置偏差的位置偏差檢測機 構；以及用於根據來自檢測機構的檢測信息來控制襯底與模子之間的 間隙的間隙(距離)控制機構。
下面將描述根據本發明的設有模子的圖案形成設備。
如圖4所示，圖案形成設備包括光源201、光學測量系統202、壓 印控制系統203、工件按壓才幾構204、面內移動才幾構205、模子按壓機 構206、光源207、分析系統208、圖像拾取器件209、顯微鏡210、 模子側的對準結構211、工件側的對準結構212、模子213、可光固化 的樹脂214以及工件215。
圖4中，顯示了這樣一種例子對準標記(對準結構)211相對於模子213設在遠離圖案區域的位置處。但是，實施例1或實施例2 中所述的例子也可適用於模子213。
光學測量系統202設有能檢測XY-方向信息以及Z-方向信息的構 造。這裡，XY-方向是上述的面內方向，Z-方向是垂直於加工表面的 方向。如上所述，面內方向是平行於一表面的方向，在該表面形成要 轉印的圖案。
光學測量系統202測得的關於模子213和工件215的面內方向以 及Z-方向的信息反饋到壓印控制系統203 。
工件按壓才幾構204將工件215支撐在平面移動機構205上，因而 被當作工件支撐裝置。
在本實施例中，還可以使用未示出的載荷元件或類似元件用於測 量施加到模子213和工件215上的壓力。
接著將在本實施例中參考圖5A和5B描述使用具有模子的加工設 備的加工方法，圖5A和5B分別顯示本實施例的流程圖。
圖5A中，步驟S1是這樣一個步驟在所謂的粗調節階段，該步 驟用於實施Z-方向移動(1)，通過該Z-方向移動(1),模子被移到 設定位置，以便以設定距離同時參考馬達的編碼器以及Z-方向位置檢 測器接近工件。該設定距離例如對應於模子開始接觸可光固化的樹脂 的位置。在模子被移到設定位置後，操作進行到步驟S2，在該步驟 S2中實施平面位置檢測。
接著，程序進行到步驟S3-1。當與設定值相比，檢測到的值處於 面內方向並滿足條件(1)，操作進行到步驟S4，該步驟S4用於進行 Z-方向移動(2)作為細微移動階段的步驟。在該步驟中，移動距離可 以是預定值或根據模子與工件之間的距離改變。在完成細微移動階段 的步驟S4後，當滿足步驟S5中的結束條件時，操作結束。
這裡，條件(1 )可被設定成例如所檢測到的值是否小於圖案的最 小線寬(例如，幾十納米)的幾個分數。在不滿足條件(1)的情況下， 判斷條件(2)(步驟S3-2)。在滿足條件(2)的情況下，操作進行 到步驟S3-3，在該步驟S3-3中進行沿面內方向的移動。條件(2 )可被設定成例如所檢測到的值是否在大於最小線寬的幾 個分數並小於最小線寬的範圍內。在不滿足條件(2)的情況下，操作 進行到步驟S3-4,在該步驟S3-4中實施Z-方向移動以將模子移離完 成Z-方向移動(1)後的位置。被移動的位置可以是模子接觸可光固 化的樹脂的位置、Z-方向移動(1)之前或期間的位置或者原始位置。 此後，可以改變用於Z-方向移動(2)的距離參數。
分別進行上述操作，直到滿足步驟S5中的結束條件。該結束條件 的值可以是距離或壓力。
此外，即使在使模子接近工件的操作結束的情況下，也要實施模 子和工件的位置檢測，並將檢測結果反饋到平面移動機構。
圖5B是不同於圖5A的流程圖。
與圖5A的步驟S1類似，在用於將模子移動到設定位置以便以設 定距離同時參考馬達的編碼器和Z-方向位置檢測器來接近工件的粗 調節之後，通過並行處理進行步驟S2中的Z-方向移動(4)以及步驟 S2-l中的平面位置檢測。這裡，Z-方向移動(4)可以通過距離或速 度來控制。此外，這些控制方法可以根據模子與工件間的距離來改變。 Z-方向移動(4 )連續進行，直到滿足結束條件(步驟S4 )或中斷(步 驟S3-l)發生。在滿足步驟S2-2中情況劃分的條件《3 的情況下中 斷髮生。至於情況方向，例如條件《1 為小於最小線寬的幾個分數， 條件《2 為不小於條件《1 並小於最小線寬，條件《3 為不小於 條件《2 。
在滿足條件《1 的情況下，操作返回到步驟S2-1中的平面位置 檢測。在滿足條件《2 的情況下，操作進行到步驟S2-3中的平面位 置移動，在該步驟S2-3中進行平面位置移動，但中斷不發生。在滿足 條件《3 的情況下，操作進行到步驟S3-1，在該步驟S3-1中中斷發生。
在中斷發生的情況下，與圖5A中步驟S3-4類似，實施Z-方向移 動(3 )(步驟S3-2 )。
進行上述操作，直到滿足步驟S4中的結束條件。如上所述，在一旦使模子接觸到可光固化的樹脂後，在當不滿足
圖5A所示的條件(2)時，模子的位置主要沿面內方向移動同時保持 相同的Z-方向位置的情況下，存在模子和工件受到損害的可能性。例 如，在模子和工件彼此接近(例如，在幾十納米的範圍內)的情況下， 根據可光固化的樹脂的粘度，通過模子沿面內方向的移動可以在模子 表面和工件表面處沿彼此相反的方向產生大的力(例如摩擦力)。這
意味著模子和晶片的圖案受損。在壓印中，模子和工件的圖案如後所 述能抵抗沿垂直方向的力，但如上所述容易會被沿面內方向的力損壞。
根據本實施例的構造，當在模子與工件接觸後檢測到大的位置偏 差時，才莫子立刻沿Z-方向移動離開工件，然後沿面內方向移動，以避 免上述損壞。此外，如上所示，對準結構設在遠離圖案區域的位置處， 使得對準結構不會在與可光固化的樹脂接觸的狀態中通過可光固化的 樹脂的附著而被可光固化的樹脂所汙染，從而允許精確的位置檢測。
上述沿面內方向模子和工件的圖案的損壞以及對準結構通過模子 與可光固化的樹脂的接觸而被可光固化的樹脂汙染將在下面更具體地 描述。
圖6和圖7A以及圖7B為用於解釋壓印中這些特定現象的示意圖。
圖6中，模子903設有較寬的凹槽結構(A) 901以及較窄的凹槽 結構(B)卯2。可光固化的樹脂卯4設在工件卯5上。
如圖6所示，在較寬的凹槽結構(A)卯l與較窄的凹槽結構(B) 902組合構成的圖案表面形成在模子903上的情況下，當使模子卯3 和工件905彼此接近時，可光固化的樹脂904首先填充在較窄的凹槽 結構(B) 902中。結果，施加到較寬的凹槽結構(A) 901以及較窄 的凹槽結構(B) 902上的應力彼此不同，使得在模子903與工件905 之間造成傾斜，導致其間的滑動。結果使得在一些情況下發生位置偏 差。位置偏差的量隨著模子與工件之間距離的減少而逐漸積累。在這 種情況下，當模子和/或工件沿面內方向移動很大時，在一些情況下模 子和工件可能被損壞。這可歸因於下面參圖7A和7B所述的現象。在這些圖中，1000代表才莫子，1002代表沿豎直方向施加的力，1003 代表沿面內方向施加的力，1004代表轉矩，1005代表斷裂期間的軸線， 而1006代表斷裂期間的起始點。
在這些圖中，以模子作為例子解釋，但工件同樣適用。
如圖7A所示，在豎直按壓力施加到模子上的情況下，該力大體 均勻地施加到模子的整個表面。
另一方面，如圖7B所示，在沿面內方向的力施加到模子的情況 下，圖案與襯底之間的分界面沒有接收均勻的力。例如，關於集中在 邊緣部處的拉力，模子容易斷裂，同時一邊緣作為軸線1005另一邊緣 作為起始點1006。當長寬比較大時，該斷裂很顯著，原因是伴隨較大 的長寬比會有較大的旋轉轉矩。
在這種情況下，根據本實施例的加工方法，當在模子與工件之間 的接觸後檢測到大的位置偏差時，模子先沿Z方向移動離開工件，然 後如上所述沿面內方向移動，可以避免上述損壞。
此外，至於模子與工件的對準，模子側的對準結構與工件側的對 準結構由光學測量系統202光學地觀察，以實施這些對準結構的對準。
圖8是用於解釋模子1103和工件1105的對準結構間產生的麻煩 狀態的示意圖。
圖8中，1101代表檢測光線，1102代表散射/折射光線，1103代 表具有對準結構的模子，1104代表可光固化的樹脂，1105代表具有對 準結構的工件。
如圖8所示，在可光固化的樹脂1104嵌入在模子1103與工件1105 之間的情況下，當模子與晶片之間的距離減少時，可光固化的樹脂 1104的表面不平坦。由於該原因，檢測光線1101在可光固化的樹脂 1104的表面處散射或折射(1102)，使得對準結構不清楚。此外，在 可光固化的樹脂與使用光透射對準結構的模子間的折射率的差很小的 情況下，當模子和可光固化的樹脂彼此完全接觸時，難以檢測到對準 結構。此外，在使模子接觸工件以檢測位置偏差的情況下，在可光固 化的樹脂固化並且然後沿Z方向移離工件之前，當可光固化的樹脂附著到模子的對準結構上時，會妨礙精確的對準。
在這些情況中，根據本發明，模子的對準結構設在這些區域，即 它不如上所述地接觸可光固化的樹脂，就可以提高對準的精確性。順 便地，上述模子適合用於本實施例中的對準結構和位置檢測方法，但 能提供必需的檢測解析度的其他模子也是適合的。
(第六實施例圖案轉印設備)
根據本實施例的圖案轉印設備具有對準機構，用於實現模子與待 加工的部件的對準，這種對準機構的特徵在於其被構造成通過利用第 一位置信息和第二位置信息來使模子與加工部件(襯底)沿模子圖案 區域的面內方向實現對準，其中第一位置信息是關於設置於與模子形 成圖案區域的表面處於同一水平的模子表面處的第一標記與位於遠離 形成圖案區域的表面處的第二標記之間的相對位置關係，而第二位置 信息是關於第二標記與設置到加工部件上的第三標記之間的相對位置 關係。
更具體而言，作為本實施例的圖案轉印設備，可以利用與參考圖 4所述的設備相同的設備。
作為本實施例的特徵，通過使用第二標記和襯底側第三標記來實 現實際的對準。在這種對準過程中，在考慮到了關於第一標記與第二 標記之間的相對位置關係的第 一位置信息的情況下實現對準。
如上所述，第二標記設置於在某些情況中帶有誤差偏離實際設計 位置的位置處。因此，考慮到這種誤差，能夠實現第二標記與第三標 記的對準。換句話說，能夠基本上通過第一標記與第三標記實現對準。
在本實施例中，對準機構可優選地包括用於存儲第一位置信息的 第 一存儲部分與用於存儲第二位置信息的第二存儲部分。 (實施例1)
使用根據本發明的具有壓印圖案的模子以便使得壓印圖案被通過 壓印而壓力轉印到由樹脂形成的加工部件(待加工的部件)上。
圖9A至9E為用於示出壓印過程的示意性視圖。
在這些圖中，401表示工件(如上所述實施例中的襯底)，402表示標記，403表示可光固化的樹脂，404表示第三對準結構(第三對準 標記)，405表示第二對準結構(第二對準標記)，406表示標記402 的壓印圖案，和407表示光入射方向。
在本實施例中，作為模子402所用的材料，可以使用光投射物質 如石英、派熱克斯玻璃(註冊商標)或藍寶石。模子402的表面主要 通過EB平版印刷、FIB、 X射線光刻等等受到微加工，或者受到由電 鑄Ni等等進行的複製成形。作為工件401，可以主要地使用半導體晶 片如矽晶片或砷化鎵晶片、樹脂塗敷的晶片、樹脂板、玻璃板等等。
下面，將對本實施例中的壓印加工進行描述。
首先，可光固化的樹脂403被塗覆於帶有第三對準結構404的工 件401上(圖9A )。
接著，將設有第二對準結構405的模子402和工件401彼此相對 放置以便實現模子402與工件401的對準(圖9B)。更具體而言，對 準可通過例如方框、十字、條或者莫爾條紋之類實現。通過觀察這些 形狀或者條紋並使它們經受圖像加工，就可以實現對準。對準的詳細 情況將在以後描述。在圖9B中，作為第二標記的第二對準結構405 設置在遠離模子表面的位置處。然而，第二標記還可設置於使其並不 接觸樹脂的位置處，如參考圖2A-2D所述。另外，在圖9B中，樹脂 403並不位於第二標記和工件彼此相對的部分處，而是可以位於該部 分處。
然後，減少模子402和工件401之間的距離，並將模子402和工 件401保持於確保設定壓力或設定距離的位置處(圖9C)。
隨後，利用光線407輻照所形成的結構以便使可光固化的樹脂403 固化(圖9D)。
最後，模子402離開工件401以便將模子402的圖案轉印於工件 (襯底)401上的可光固化的樹脂403上或其中(圖9E)。
在圖9A至9E中所示的本實施例中，模子的對準標記(第二對準 結構405 )形成於遠離圖案區域表面的位置處。然而，舉例來說，只 要模子具有並不接觸樹脂403的這種對準標記，也可以為模子402設置位於模子402背面上的對準標記。
本實施例中的對準結構的詳細情況將參考圖IO敘述，圖10示出 了在本實施例中具有周期性結構的一個構成實例。
在圖10中，模子505具有加工表面501、壓印圖案502、遮光膜 503和壓印圖案502的高度A504。
關於模子與工件的對準，在對準精確度大於光學解析度的情況中，
可以使用方框、十字、條等等。在需要小於光學解析度的精確度的情 況下，也可以使用高級圖像加工或周期性結構或這些的組合。順便說 一下，在使用周期性結構的情況下，如圖IO中所示，周期性結構也可 設置為包括凹槽的壓印圖案502或設置為鉻的光燙印膜503之類。 圖IIA至IIB示出了使用周期性結構的對準結構的實例。 在圖11A中，601表示工件側對準結構(A)， 602表示模子側對準 結構，503表示具有周期pl的圖案，604表示具有周期p2的圖案。 在這個實例中，圖案603和604彼此平行設置。
具有對準結構(A) 601的模子和具有對準結構(B) 602的工件被放 置成使得這些結構彼此相對。
更具體而言，工件側圖案603和標記側圖案604互相重疊。另外， 工件側圖案604和標記側圖案603互相重疊。因此，在重疊兩個區域 中每一個中，觀察莫爾條紋。在兩個區域中，兩個莫爾條紋的周期彼 此相同，並且當它們同相時，模子和工件的位置就匹配。換句話說， 就確定了模子和工件之間的位置關係。
圖IIB示出了本實施例中的對準結構的另一個構成實例。 在圖11B中，702表示單軸對準結構而702表示X.Y.e對準結構。 為了通過單個對準結構檢測面內方向中的對準係數(X，Y，e)，如圖 11B中的對準結構701所示，圖11A中所示的對準結構601淨皮旋轉90 度以便設置圖IIB中所示的對準結構。對準結構的數量可為一個但是 需要兩個對準結構實現放大校正。另外，為了實現失真校正，另外需 要至少一個對準結構。
圖16A和16B示出了對準結構的設置實例。在這些圖中，801表示模子(A)， 802表示模子(B)， 803表示圖案 (A)， 804表示圖案(B)， 805表示對準結構的設置位置。
如圖16A的模子(A)801中所示，對準結構設置於圖案(A) 803的 四個角處，因此增加了冗餘度以便容許改進位置精度。另夕卜，如圖16B 的模子(B) 802中所示，對準結構還可設置於受到晶片切割(dicing) 的區域中。
根據如上所述的本實施例，可以高準確度地實現模子與工件在面 內方向中的對準。 (實施例2)
在本實施例中，參考圖19A以及19C描述根據本發明的模子的構 成實例。
在這些圖中，構造包括模子19101、圖案區域(加工區域)19102、 第一位置測量標記19103、第一對準標記19104(第二實施例中的笫二 標記)、第二位置測量標記19105 (第二實施例中的第一標記)和加工 圖案對準標記19106。
圖19A為當從與設置於模子19101正面的圖案區域相對的背面觀 察模子19101時結構的示意性視圖。
此處，背面為圖案區域19102中沒有加工圖案的表面而正面為加 工圖案形成於圖案區域19102中的表面。
在背面側上模子1901的四個角部分中每一個處，放置著第一位置 測量標記19103、第一對準標記19104 (第二標記)和加工圖案對準標 記19106。
在正面側上模子1901的四個角部分中每一個處，放置著第二位置 測量標記19105 (第一標記)。
順便說一下，位置測量標記19103和19105為用於測量模子的標 記背面和表面圖案之間的相對位置關係的標記。另外，笫一對準標記 19104 (第二標記)為用於使模子和襯底相對於彼此位置對準的標記。 加工圖案對準標記19106為在加工圖案的製備期間的參考標記。
圖19B為圖19A的A-A，剖視圖，其中第二位置測量標記19105(第一標記)放置於模子的正面而第一位置測量標記19103放置於模 子的背面。
圖19C為圖19A的B- B'剖視圖，其中第一對準標記19104 (第 二標記)和加工圖案對準標記19106放置於模子的背面。
這些標記的構成使得它們適於測量相應的位置並且可具有普通形 狀如條、十字、圓、矩形和這些的組合。
順便說一下，模子的第一對準標記19104 (第二標記)和第一位 置測量標記19103可以只需要通過部件放置於遠離模子的正面的位 置。另外，加工圖案對準標記19106還可利用第一對準標記19104(第 二標記)來製備。
圖20A至20E各自示出了本實施例中的標記的構成實例。
圖20A示出了以下這種構造，即利用具有或沒有形成模子的透明 部件或該透明部件的密度差，將上述第一位置測量標記、第一對準標 記和加工圖案對準標記設置於模子的背面。如圖l中所示，該構造包 括第一透明部件19201、標記區域19202、圖案區域19203、正面19204、 背面19205、正面側標記19206和背面側標記19207。
模子由第一透明部件19201形成並具有標記區域19202和圖案區 域(加工區域)19203。第一透明部件可由石英、派熱克斯玻璃(註冊 商標)、藍寶石等等形成。
在模子的正面19204處，形成加工圖案。
在模子的背面19205處，在標記區域19202中形成第一位置測量 標記、第一對準標記和加工圖案對準標記。另外，在標記區域19202 中，在模子的正面形成第二位置測量標記作為正面側標記。
順便說一下，在圖20A中，所示的正面側標記和背面側標記同軸 地對齊，但是可以以使得它們沿水平方向相對移動的方式形成。加工 圖案對準標記還可根據模子生產過程形成於模子的正面。
圖20B示出了如下這種構造，在圖20A中所示的構造中設置於模 子背面處的標記(標記組)被設置於模子的內側部分19208處。利用 具有或沒有構成模子的透明部件或該透明部件的密度差形成內側部分19208。
圖20C示出了如下這種構造，即設置在模子背面的標記(標記組) 構成為相對於第二透明部件設置的標記19209。第二透明部件由石英、 派熱克斯玻璃(註冊商標)、藍寶石、ITO、 二氧化鈦等等形成，並且 成分可稍微不同於第一透明部件。
圖20D示出了如下這種構造，即通過將由第二透明部件形成的標 記組嵌入沒有第一透明部件的部分中，標記組由在該部分處設置於模 子背面處的標記19210構成。
圖20E示出了如下這種構造，標記組由標記19211構成，標記 19211由在從第一透明部件突出的部分處設置於模子背面的第二透明 部件形成。
在圖20D或圖20E中所示的構造的情況下，第二透明部件還可改 變為金屬部件之類。 (實施例3)
在本實施例中，描述用於產生根據本發明的模子的過程。
圖21A至21G示出了本實施例中的模子生產過程的步驟，其中通
過翻轉模子實現加工。在這個過程中，首先，加工模子的一個表面然 後加工模子的另一表面。
更具體而言，首先，製備透明部件的襯底19301，在其上塗覆抗 蝕劑19304 (圖21A)。村底19301具有正面19302和背面19303,加 工圖案布置於正面19302上。
接著，為了在襯底背面形成標記組，進行曝光和顯影(圖21B)。 標記組包括第一位置測量標記、第一對準標記和加工圖案對準標記。
隨後，蝕刻該襯底以便轉印襯底背面處的標記組19305(圖21C)。
接著，翻轉村底(圖21D)。
隨後，將抗蝕劑19304塗覆於正面19302上(圖21E )。 隨後，實現對準同時觀察襯底背面處的加工圖案對準標記，然後 將加工圖案19306和第二位置測量標記19307曝光和顯影(圖21F)。 為此目的，使用雙側光刻機(aligner)作為曝光i殳備。接著，蝕刻襯底並且除去抗蝕劑以便完成具有加工圖案19306和 第二位置測量標記19307的模子(圖21G)。
順便說一下，正面部分和背面部分可分離地形成於兩個襯底上， 然後可彼此施加以便製備具有第一標記19305、加工圖案19306和第 二部分測量圖案19307的模子。
通常，在以上製備的模子中，保證了位於相同平面上的圖案的位
置具有理想精確度。
另一方面，在不同平面如正面和背面之間，各平面之間的定位精
度較低。
因此，認為第一對準標記、笫一位置測量標記和加工圖案對準標 記被設置於所需位置處。另外，第二位置測量標記和加工圖案被放置 於所述位置處。
另一方面，由於如上所述第一對準標記和加工圖案並不位於相同 平面上，第一對準標記和加工圖案之間的位置關係不確定。
然而，本實施例中的模子具有第一位置測量標記和第二位置測量 標記。因此，通過組合使用第一位置測量標記和第二位置測量標記並 利用相對位置測量裝置測量其間的位置關係，就可以明確該位置關係， 其中該相對位置測量裝置構造成用於出現在下文中的本發明的實施例 中的壓力加工"i殳備中。
(實施例4)
在本實施例中，將描述根據本發明的另一種模子生產方法。 圖22示出了本實施例中圖案形成設備的構成實例。 如圖22所示，該圖案形成設備包括曝光光源19401、光學系統 19402、光學系統驅動機構19403、分析機構19404、模子保持部分 19405、鏡筒19406、工件保持部分19407、工件按壓機構19408、面 內移動機構19409、壓印控制才幾構19410和未示出的用於測量才莫子和 工件之間間隙的測量機構。在圖22中，19412代表工件(襯底)，而 19413代表用於塗覆至少一部分襯底19412的塗覆材料。才莫子19411 被模子保持部分19405卡住，以便模子19411被設置在與工件相對的位置處。工件由襯底19412構成，由可光固化樹脂製成的塗覆材料 19413通過旋塗的方式^L施加到襯底19412上。工件可通過面內移動 機構19409而被移動到所需的位置。另外，通過工件按壓機構19408， 可對工件的高度和向工件施加的壓力進行調節。
曝光光源19401通過鏡筒19406到達模子上。
壓印控制機構19410控制工件的位置移動、對工件施加的壓力、 光學系統驅動機構19403和啄光量。
在本實施例中，用於將模子與工件對準的對準機構的主要部分是 由光學系統19402、光學系統驅動機構19403和分析機構19404構成。
通過光學系統驅動機構19403，光學系統19402可沿著平4亍於工 件的面內方向和垂直於工件的方向移動。
使用分析機構19404來分析由光學系統獲得的數據。分析機構 19404用於測量模子和工件之間的相對位置或是模子前表面和背表面 之間的相對位置，並能夠存儲其測量值。
下面，將進一步描述本實施例中的光學系統。
圖23A和23B為示意圖，示出了本實施例的壓力加工設備中採用 了參考標記的光學系統的結構，其中，圖23A示出了整個光學系統的 結構，而圖23B示出了通過圖像拾取器件所觀察到的標記。
在本實施例中，光學系統被設計為採用參考對準標記。例如在曰 本公開專利申請No. Hei 10-335241中描述了這種結構。
更具體地說，首先，模子19501和工件19502被彼此相對地設置， 且它們之間有 一定的間隙。本實施例中的工件由上迷塗覆有樹脂的襯 底構成。
本實施例中的模子在背表面具有第一對準標記19503 (上述實施 例中的第二標記)和第一位置測量標記19505，並在前表面具有第二 位置測量標記19506 (上述實施例中的第一標記)。
另一方面，工件具有第二對準標記19504 (上述實施例中的第三 標記)。
下面，將描述第一對準標記19503和第二對準標記19504的觀察。來自光源19511的光經過照明系統19510和參考標記襯底19507， 並被分光器反射到第二成像系統19516和19518。
上述參考標記村底是在前表面和背表面設有標記的襯底，當標記 被投影到前表面和背表面之一上時，標記的位置關係就清楚了。例如， 該參考標記襯底是這樣的襯底，即形成有兩個標記，以便當這兩個標 記被投影到襯底前表面上時，這兩個標記彼此重疊。
第一參考標記19509和第二參考標記19508的每一個被設計為與 下面的標記組成光學共軛關係。
更具體地說，第一參考標記19509與標記組A (第一位置測量標 記19505和第一對準標記19503 )光學共軛，而第二參考標記19508 與標記組B (第二位置測量標記19506和第二對準標記19504)光學 共軛。這樣，就可測量標記組A和標記組B分別相對於第一參考標記 和第二參考標記的位置。
另一方面，來自光源19514的光線經過照明系統19513、分光器 19512和第一成像系統19520，以被照射到標記上。反射光經過分光器 19512以向著第二成像系統側透射。在圖像拾取器件19517中，第一 參考標記19509和第一對準標記19503形成圖像，由此獲得了第一圖 像。另一方面，在圖像拾取器件19519中，第二參考標記19508和第 二對準標記19504形成圖像，由此獲得了第二圖像。本實施例中的圖 像拾取器件19517和19519是CCD或類似器件。
下面，將描迷對準方法。
首先，本實施例的圖案形成設備被設計成，以便當第一位置測量 標記19505和第一對準標記19503沿垂直於襯底的方向從4莫子背表面 側投影時，在下面的情況中在所需的位置處壓印圖案區域。
更具體地說，在第一對準標記19503和第二對準標記19504彼此 交疊並且第一位置測量標記19505和第二位置測量標記19506彼此交 疊的情況下，圖案形成設備被設計成使得在所需的位置處壓印圖案區 域。
接著，在第一位置測量標記19505的基礎上，預先測量並存儲第二位置測量標記19506的水平/旋轉誤差A (Xa，Ya，ea)。這意味著， 檢測被設計成彼此交疊的笫 一和第二位置測量標記，以確定它們是否 實際上處於某種位置關係。
通過獲得誤差A (Xa，Ya，ea)發現，當實施第一對準標記19503 與第二對準標記19504的對準時可在所需的位置進行壓印，這樣產生 誤差(B，)。這是因為，在被設計成彼此交疊設置的第一和第二位置測 量標記實際形成時有誤差的情況下，與第一位置測量標記位於同一層 上的第一對準標記19503也包括該誤差。更具體地說，第一對準標記 和第一位置測量標記位於同一層上，以便保證第一對準標記的位置與 第一位置測量標記處於一種關係。這裡，"保證"意味著，第一對準標 記的設計位置和通過所述成形方法而實際被形成的第一對準標記的位 置彼此高精度地一致。
具體地，模子與工件的對準是按以下方式而被執行的。
觀察第一對準標記19503和第二對準標記19504。圖23B示出了 通過圖像拾取(感測)器件而觀察到的圖像。
如圖23B所示，在第一對準標記19503的基礎上，測量和存儲第 二對準標記19504的水平A走轉誤差B (Xb， Yb, 0b)。所產生的位置 關係等於加工圖案和第 一 位置測量標記之間的位置關係。水平地和/ 或旋轉地移動工件，以便誤差B等於通過上述誤差A而計算出的第一 對準標記和第二對準標記之間的誤差B，。換句話說，實現模子與工件 的對準，以便滿足條件B-B，。結果，能夠在想要的位置轉印加工 圖案。
通過上述的對準方法，即使是在由於模子與樹脂的接觸而使得模 子表面的標記看不見的情況下，也能獲得標記和工件之間的位置關係， 以允許模子和工件之間的對準。附帶地說，通過使用在四個角部的標 記，可實現放大校正。另外，根據參考坐標，可以這樣移動工件，以 便由誤差A(Xa， Ya, 0a)而計算出的誤差B，和所測量的誤差B ( Xb, Yb， 9b)滿足等式B，+ B = 0。 (實施例5)在本實施例中，描述根據本發明的一種與實施例3中不同的製造 模子的方法。
圖24A到圖24E示出了本實施例中模子製造方法的步驟，其中， 是從模子的一側實施加工。在實施例3中，是通過把模子上下顛倒而 實施加工。更具體地說，首先，加工模子的一個表面，接著，加工模 子的另一個表面。另一方面，在本實施例中，均是從一側方向加工模 子的前表面和背表面。
將參照圖24A到圖24E描述本實施例的模子製造方法。 更具體地說，首先，製備透明部件的襯底19601 (圖24A)。該襯 底19601具有前表面19602和背表面19603，加工圖案被設於前表面 19602上。
接下來，在襯底的背表面上形成第一位置測量標記19605，然後， 在襯底的前表面上形成第二位置測量標記19604 (圖24B)。
第一對準標記(上述實施例中的第二標記)與第一位置測量標記 19605位於同一表面上，而加工圖案對準標記(實施例中的第一標記) 與第二位置測量標記19604位於同一表面上。作為從模子一側而在前 表面和背表面相繼形成標記的方法，可採用使用具有高精度級的飛秒 (10_15秒)雷射器的方法。這樣，各個標記被設在精確的位置處。
接下來，在襯底19601的前表面19602上施加抗蝕層19606 (圖 24C)。該抗蝕層19606還包含用於形成防反射膜或類似物所必須的膜 形成材料。
之後，在加工圖案曝光和顯影后，在觀察襯底前表面上的加工圖 案對準標記的同時進行對準(圖24D)。為此，作為曝光設備，可使用 電子束曝光設備或如掃描儀或分檔器之類的曝光設備。可根據加工圖 案的尺寸而被適當地選擇這些曝光設備。
接下來，襯底被蝕刻並且抗蝕層被去除，以完成一個模子(圖 24E)。
附帶地說，根據使用飛秒雷射器的加工方法，可對模子的內部進 行加工。另外，在加工圖案是微納米級的情況下，也可用飛秒雷射器代替曝光設備來實施加工。另外，在加工模子內部時，也可採用這樣 一種方法，即從模子的前表面側層壓部件。
(實施例6)
在本實施例中，描述的是在使用本發明的模子進行壓力加工時使 用一種結構與實施例4中不同的光學系統的構造實施例。
圖25是一示意圖，示出了在本實施例中沒有採用參考標記的光學 系統的結構。
在本實施例中，與實施例4不同的是，該光學系統不採用參考對 準標記。
更具體地說，首先，模子19701和工件19702被彼此相對地設置， 其間有一定間隙。
本實施例中的模子具有第一對準標記19703 (上述實施例中的第 二標記)、第一位置測量標記19705和第二位置測量標記19706 (上述 實施例中的第一標記)。另外，工件具有第二對準標記19704 (上述實 施例中的第三標記)。
接下來，將描述第一對準標記19703和第二對準標記19704的觀察。
來自光源19710的光線經過照明系統19709和第一成像系統 19707，以照射到標記上。反射光經過第一成像系統19707和第二成像 系統19711而通過圖像拾取(感測)器件19712被觀察。通過藉助於 光學系統驅動機構19713而移動光學系統，觀察並存儲第一標記(第 一對準標記和第一位置測量標記)。然後，通過移動光學系統，觀察並 存儲第二標記(第二對準標記和笫二位置測量標記)。
接下來，將描述一種對準方法。
首先，觀察第一位置測量標記，然後觀察第二位置測量標記。 通過這兩個圖像，在第一位置測量標記的基礎上，預先測量和存
儲第二位置測量標記19506的水平/旋轉誤差A (Xa， Ya， 6a )。
然後，觀察設於模子上的第一對準標記，並且接著觀察設於工件
上的第二對準標記。圖23B示出了通過圖像拾取(感測)器件而觀察到的圖像。
通過這兩個圖像，在第一對準標記的基礎上，測量和存儲第二對
準標記的水平/旋轉誤差B(Xb， Yb， eb)。然後，水平地和/或旋轉 地移動工件，以便由誤差A(Xb， Yb, 0b)計算出的第一對準標記 和第二對準標記之間的誤差B，和實際測量的誤差B (Xb， Yb， 0b)
滿足條件B， = B。因此，可在所需的位置處轉印加工圖案。
儘管參考本文所公開的結構已經描述了本發明，但並不局限於所
闡述的細節，並且本申請意在涵蓋那些落在出於改進的目的或所附權 利要求保護範圍中的變型或變化。
權利要求
1.一種模子，包括具有待轉印圖案的區域的第一表面；與所述第一表面相對定位的第二表面；設置在所述第一表面上的用於對準的第一標記；以及設置在遠離所述第一表面的位置處的用於對準的第二標記。
2. 根據權利要求1所述的模子，其特徵在於，用於對準的所述第 二標記設在所述第一表面和所述第二表面之間，或是靠近所述第二表 面，或是設在所述第二表面上。
3. 根據權利要求l所述的模子，其特徵在於，用於對準的所迷第 二標記嵌入所述第一表面和所述第二表面之間的區域中。
4. 根據權利要求l所述的模子，其特徵在於，用於對準的所述第 一標記以及第二標記設置成不與待轉印的所述圖案重疊。
5. 根據權利要求l所述的模子，其特徵在於，所述第一標記定位 在這一位置，在該位置，當所述第一標記面對襯底時，所述第一標記 能夠接觸所述襯底上的樹脂材料。
6. —種圖案形成方法，用於通過在模子上設置的圖案而在布置於 襯底上的塗覆材料上形成壓印圖案，該方法包括製備模子，該模子設有包括圖案區域的第一表面、與第一表面相 對定位的第二表面以及設置在遠離第一表面的位置處的對準標記；使模子的圖案區域與布置在襯底上的塗覆材料接觸；在塗覆材料布置於襯底上的其中對準標記與襯底彼此相對的部分 處的情況下，通過利用對準標記和在村底上設置的標記來獲得關於模 子和襯底的位置信息；以及在圖案區域和塗覆材料彼此接觸的情況下，根據所述信息，沿圖 案區域的面內方向實施襯底與模子的對準。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，根椐所述信息控制 襯底和模子之間的距離。
8. 根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，在實施對準時使塗 覆材料固化。
9. 根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，塗覆材料是可光固 化的樹脂、熱固性樹脂或熱塑性樹脂。
10. —種晶片製造方法，包括通過利用第一位置信息和第二位置信息來實施模子與待加工部件 沿模子的圖案區域的面內方向的對準，所述第一位置信息是關於設置 在與模子的形成圖案區域的表面位於同一水平面的表面上的第一標記 和定位成遠離所述形成圖案區域的第二標記之間的相對位置關係，所 述第二位置信息是關於第二標記和設置在待加工部件上的第三標記之 間的相對位置關係；以及由所述待加工部件製造晶片。
全文摘要
本發明提供一種用於形成圖案的圖案形成方法，包括製備模子(104)，該模子(104)具有包括圖案區域(1000)的第一表面、與第一表面相對的第二表面以及被設在遠離第二表面並靠近第一表面的位置處的對準標記(2070)；使模子(104)的圖案區域(1000)與設在襯底(5000)上的塗覆材料接觸；在塗覆材料被設於襯底(5000)上的對準標記(2070)和襯底(5000)彼此相對的部分處的情況下，通過利用對準標記(2070)和在襯底(5000)上設置的標記(5300)，來獲得關於模子(104)和襯底(5000)的位置信息；以及在所述信息的基礎上，實施襯底(5000)與模子(104)的高精度對準；相應的模子以及圖案形成設備。
文檔編號G03F9/00GK101604124SQ200910140939
公開日2009年12月16日 申請日期2006年6月7日 優先權日2005年6月8日
發明者關淳一, 寺崎敦則, 末平信人, 真島正男, 稻秀樹 申請人:佳能株式會社