专利名称：模子、图案形成方法以及图案形成设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及形成图案用的模子、图案形成方法以及图案形成设备。更具体地，本发明涉及模子与基板的对准技术。
背景技术：
近年来，用于将模子上的微小图案结构转印到如树脂或金属这样的部件上的精细加工技术得到了发展。这种技术被称为毫微压印或毫微压花，并且被期望来实现纳米等级的分辨率，从而其作为下一代半导体制作技术取代如分档器(stepper)或扫描器等曝光设备而倍受关注。另外，根据该毫微压印技术，空间结构能够作为整体形成在晶片上，尽管其基于晶片尺寸而有所变化。这样，期待将毫微压印技术广泛地应用于如光子晶体等光学装置以及如μ-TAS(微量全分析系统，Micro Total Analysis System)等生物芯片的生产技术领域。
已由Stephan Y.Chou等人在应用物理快报(Appl.Phys.Lett.)第67卷21期第3114-3116页(1995)中公开了将基于毫微压印的加工应用于半导体生产的技术方案。更具体的是，在工件或加工件(这里是半导体晶片)上形成可光固化的树脂层。而后，将具有所需的压印图案的模子压靠在该树脂上，随后，在压力作用下利用光进行照射来使树脂固化。对可光固化树脂层进行固化的结果是，将压印图案转印到了工件上。当利用固化的树脂层作为掩模来实施蚀刻等时，能够在半导体晶片上形成图案。
在该压印技术中，需要在图案转印过程中精确地实施模子与工件的(位置)对准。
这种对准通常是通过这样的方式得到实施，即，从模子侧对设置于模子的对准结构(下面也称为对准标记)和设置于如半单体晶片等工件的对准标记进行读取。
然而，在将转印有模子图案的树脂置于模子和工件之间的情况下，会出现下述问题。
更具体的是，由于使树脂接触位于模子侧的对准标记，从而导致有时不能够清楚地观察对准标记。而且，当模子与树脂的折射率的差值不足时，对准标记的可见性极差。
发明内容
本发明的目的在于提供能够适于高精度对准的模子。
本发明的另一目的在于提供利用上述模子的图案形成方法以及用于实施该图案形成的图案形成设备。
根据本发明的一方面提供了一种模子，包括第一表面，所述第一表面具有待转印图案的区域；第二表面，所述第二表面与第一表面相对；以及对准标记，所述对准标记嵌入模子中以便不在第一表面和第二表面上暴露。
根据本发明的另一方面提供了一种模子，包括第一表面，所述第一表面具有待转印图案的区域；第二表面，所述第二表面与第一表面相对；以及第一标记，所述第一标记设置于第一表面处；以及第二标记，所述第二标记用于对准，所述第二标记设置在远离第一表面的位置。
根据本发明的另一方面提供了一种图案形成方法，用于利用设置于模子的图案在设置于基板的途覆材料上形成压印图案，包括制备模子，所述模子设置有包括图案区域的第一表面、与该第一表面相对的第二表面以及对准标记，所述对准标记设置在远离第一表面的位置；使模子的图案区域与设置在基板上的途覆材料接触；在对准标记与基板彼此相对的部分将途覆材料设置在基板上的状态下，通过使用对准标记和设于基板的标记来获取关于模子与基板的位置的信息；以及在图案区域与途覆材料彼此接触的状态下，基于所述信息在图案区域的面内(in-plane)方向实施基板与模子的对准。
根据本发明的另一方面提供一种图案形成方法，用于通过利用设置于模子的图案在待加工部件上形成图案，包括准备模子，所述模子设置有包括图案区域的第一表面、与该第一表面相对的第二表面，设置在第一表面上的第一标记以及用于对准的第二标记，所述第二标记设置在对准标记远离第一表面的位置；以及通过使用模子的第二标记和设于待加工部件的对准用的第三标记，实施模子与待加工部件的对准。
根据本发明的另一方面提供了一种图案形成方法，用于通过利用设置于模子的图案在待加工部件上形成图案，包括通过利用第一位置信息和第二位置信息在模子的图案区域的面内方向实施模子与待加工部件的对准，所述第一位置信息是关于第一标记和第二标记之间的相对位置关系的信息，所述第一标记设置在与模子的形成图案区域的表面位于相同水平面的模子的表面上，所述第二标记远离所述形成图案区域的表面，所述第二位置信息是关于第二标记和设置于待加工部件的第三标记之间的相对位置关系的信息。
根据本发明的另一方面，提供了用于进行上述图案形成方法中的任一种方法的图案形成设备，包括模子保持部分，所述模子保持部分用于保持模子；以及基板支承部分，所述基板支承部分用于对基板进行支承；其中所述模子保持部分和所述基板支承部分被构造成在面内方向彼此相对移动。
根据本发明的另一方面，提供了一种图案转印设备，包括对准机构，所述对准机构用于实施模子与待加工部件的对准，所述对准机构被构成为通过利用第一位置信息和第二位置信息实施模子与待加工部件沿模子的图案区域的面内方向的对准，所述第一位置信息是关于第一标记和第二标记之间的相对位置关系的信息，所述第一标记设置在与模子的形成图案区域的表面位于相同水平面的模子的表面上，所述第二标记离开所述形成图案区域的表面，所述第二位置信息是关于第二标记和设置于待加工部件的第三标记之间的相对位置关系的信息。
另外，本发明提供以下模子、加工设备、加工方法以及模子生产方法。
更具体地是，提供了一种模子，所述模子具有加工表面，在该加工表面上形成有图案，其特征在于，该模子设置有对准结构，所述对准结构从加工表面缩进若干微米或若干毫米。
在本发明的另一方面，所述具有图案的模子，其特征在于，在加工表面和与该加工表面相对的表面之间的区域设置有对准结构。
在本发明的另一方面，所述具有图案的模子，其特征在于，在与加工表面相对的表面设置有对准结构。
另外，提供了一种加工设备，在将模子压靠在工件上以将形成在模子上的图案转印到工件上时，所述加工设备能够使模子沿与模子的加工表面平行的平面方向与工件对准。更具体的是，所述加工设备包括用于在使模子与工件接触的状态下实施对准的机构。此时，所述设备还包括用于在模子与工件接触时检测位置偏差的位置偏差检测机构，和用于将位置偏差的检测值与预定值进行比较的机构。所述设备还可包括，当由位置偏差检测机构检测到位置偏差具有不小于预定值时，用于将模子从接触位置朝向模子的加工表面移开的机构。
根据本发明，还提供了一种加工方法，在通过将模子压靠在工件上而将形成于模子的图案转印到工件上的期间，所述加工方法包括如下所述的步骤。更具体的是，所述加工方法的特征在于，在进行所述加工的同时实施模子沿与模子的加工表面平行的面内方向与工件的对准的情况下，进行这样一个步骤，即，通过利用如上所述的模子来实施模子与工件的对准。
更具体的是，在通过以下的步骤(1)和(2)使模子与工件接触的状态下，实施模子沿与模子的加工表面平行的面内方向与工件的对准(1)通过使模子与工件接触来对位置偏差进行检测的位置偏差检测步骤，以及以预定值同检测值进行对比的步骤；以及(2)在位置偏差检测步骤中检测到位置偏差具有不小于预定值的值时，将模子从接触位置朝向模子的加工表面移开的步骤。
本发明还提供了一种用于生产模子的方法，所述模子在其加工表面上具有待转印的图案。
所述模子生产方法的特征在于，包括下述步骤(3)至(6)中的至少一个步骤(3)在模子中设置对准结构的步骤，所述对准结构位于从模子的加工表面离开若干微米或若干毫米的位置，(4)在模子中设置对准结构的步骤，所述对准结构位于模子的加工表面和与该加工表面相对的表面之间的区域，(5)给模子设置对准结构的步骤，所述对准结构位于与模子的加工表面相对的表面，以及(6)在同一工序中同时设置对准结构以及在加工表面形成图案的步骤。此时，可优选在相同的平面中设置用于形成对准结构的掩模层和用于在加工表面形成图案的掩模层。
本发明还提供一种压力加工设备，用于对模子或待加工部件(这里也称为加工部件)中的任一个进行加压以将形成于模子的加工表面的图案转印到加工部件上。
所述设备，其特征在于以如下方式构成的对准机构。
更具体的是，所述对准机构如此构成，即，其检测第一相对位置和第二相对位置，并将这些第一和第二相对位置相互比较以实施模子与加工部件的对准，其中，所述第一相对位置位于设置在模子的加工表面上的标记和设置在朝向模子的内部部分远离加工表面的位置的标记之间，所述第二相对位置位于设置在朝向模子的内部部分离开加工表面的位置的标记和关于加工部件设置的标记之间。
所述对准机构，其特征在于包括用于存储第一相对位置的测量结果的装置，和用于存储第二相对位置的测量结果的装置。所述对准机构还包括光学系统，该光学系统用于将光线从光源向一部分进行引导，该部分位于设置在远离模子的加工表面的位置的标记和设置在模子的加工表面上的标记之间。所述光学系统还被构造为将光向从光源向一部分进行引导，该部分位于设置在远离模子的加工表面的位置的标记和相对于加工部件设置的标记之间。所述光学系统还可以被构造为具有参考对准标记。
本发明还提供一种压力加工方法，推压模子或加工部件中的任一个以将形成在模子的加工表面上的图案转印到加工部件上。
更具体的是，所述压力加工方法如此构成，即，其检测第一相对位置和第二相对位置，并包括将这些第一和第二相对位置相互比较以实施模子与加工部件的对准的步骤，其中，所述第一相对位置位于设置在模子的加工表面上的标记和设置在朝向模子的内部部分离开加工表面的位置的标记之间，所述第二相对位置位于设置在朝向模子的内部部分离开加工表面的位置的标记和关于加工部件设置的标记之间。
所述对准步骤能够包括以下步骤(1)、(2)和(3)(1)基于设置在远离模子的加工表面的位置处的标记，测量并存储第一误差，如设置在模子的加工表面上的标记的水平和旋转误差，(2)基于设置在远离模子的加工表面的位置处的标记，测量并存储第二误差，如关于加工部件设置的标记的水平和旋转误差，(3)水平地且旋转地移动加工部件，以使第一误差和第二误差相互一致的步骤。
另外，所述对准步骤还可包括通过利用具有参考对准标记的光学系统来测量第一误差和第二误差的步骤。
本发明还提供一种模子，该模子用于压力加工，其特征在于，具有与模子的加工表面的水平位置向内分隔的第二标记，和形成在与模子的加工表面处于相同水平面的表面上的第一标记，在所述模子的加工表面上形成有图案。第二标记包括第一位置测量标记和与关于加工部件设置的标记相对应的对准标记，第一标记包括与第一测量标记相对应具有第二测量标记。第二标记设置在与模子的加工表面相对的表面上，并且可以由具有或缺少构成模子的透明部件构成或者由透明部件的密度的差异构成。另外，第二标记也可以构成为设置在第二透明部件中，构成与模子的加工表面相对的表面，成分与构成模子的加工表面的第一透明部件不同。此外，通过在缺少构成模子的透明部件的部分上嵌入第二部件，可以在与模子的加工表面相对的表面上设置第二标记，所述第二部件与上述的透明部件的成分不同。第二标记可以进一步由这样的标记构成，该标记设置在与模子的加工表面相对的表面上，并且在该相对的表面上从构成模子的透明部件上突出。
本发明还提供一种用于制造压力加工用的模子的方法，其中，形成在衬底的加工表面上的图案被转印到树脂层上，该树脂层设置在构成加工部件的衬底的表面上。该加工方法的特征在于包括以下的步骤(1)和(2)(1)在向内远离衬底的加工表面的位置上形成第二标记的步骤；(2)在形成第二标记之后，在第二标记部分的基础上，在加工表面上形成加工图案和第一标记的步骤，所述加工表面与形成有第二标记的衬底的表面相对。
本发明还提供另一种用于制造压力加工用的模子的方法，其中，形成在衬底的加工表面上的图案被转印到树脂层上，该树脂层设置在构成加工部件的衬底的表面上。该加工方法的特征在于包括以下的步骤(3)和(4)(3)形成第二标记和第一标记的步骤，在向内远离衬底的加工表面的位置上设置第二标记，在形成第二标记之后，通过从衬底的一个表面的外侧照射短脉冲的激光，在与形成有第二标记的衬底的表面相对的加工表面上形成第一标记。
(4)在第二标记部分的基础上在加工表面上形成加工图案的步骤。
本发明中使用的模子包括在一表面上具有图案区域的模子，该表面例如要被压印压印(凸起和凹陷)图案的表面。在一些情况下，在此模子也指模板。
所述加工部件(待加工的部件或工件)是指一物体，将在该物体的一部分上面转印模子的图案，例如本身具有涂覆材料的衬底或者在其上具有涂覆材料的衬底。衬底上的涂覆材料可以形成为连续的膜或例如点状膜部分的不连续的膜。其详细情况将在后面说明。作为衬底，可以使用平的板状的部件，例如硅晶片或石英晶片，但是只要是可以用于实现本发明的部件，本发明并不局限于此。
根据如上所述的结构，本发明可以提供一种模子，能够对该模子施加高精度的模子和加工部件(工件)的对准。本发明也可以提供一种使用该模子的图案形成方法，和用于进行图案形成的图案形成设备和图案转印设备。
通过结合附图对本发明的优选实施例进行如下的说明，本发明的这些以及其他的目的、特征和优点将更加明显。
图1、图2A至2D、图3A至3D是分别表示本发明的模子的示意剖视图。
图4是表示本发明的实施例中的加工设备的构造的例子的示意图。
图5A和图5B是分别表示本发明的实施例中的加工方法的流程图。
图6是表示在压印期间发生相对位置偏离的机构的示意图。
图7A和图7B是表示在压印过程中对模子和晶片造成破坏的机构的示意图。
图8是表示在压印过程中在检测系统中发生误差因素的机构的示意图。
图9A至图9E是表示本发明的实施例中的压印方法的示意图。
图10是表示本发明的实施例中的包括周期性结构的对准结构的一个实例的示意图。
图11A和11B是分别表示本发明的实施例中使用周期性结构的对准结构的一个实例的示意图。
图12A至图12H、图13A至图13I、图14A至图14E、图15A至图15E是分别表示用于制造本发明的实施例的模子的方法的示意图。
图16A和图16B是分别表示本发明的实施例中对准结构的设置实例的示意图。
图17A和图17B以及图18A和图18B是分别表示本发明的实施例的图案形成方法的视图和流程图。
图19A至图19C以及图20A至图20E是分别表示本发明的实施例中模子的构造实例的视图。
图21A至图21G是表示用于制造本发明的实施例的模子的加工步骤的示意图，其中更换了模子的前表面和背表面以便制备模子。
图22是表示本发明的实施例中的压力加工设备的构造的示意图。
图23A和图23B是表示使用本发明的实施例中的压力加工设备中的参考标记的光学系统的构造的示意图。
图24A至图24E是表示本发明的实施例的用于制造模子的加工步骤的示意图，其中从模子的一侧加工该模子。
图25是表示本发明的实施例的设备的构造实例的示意图。
具体实施例方式
(第一实施例模子1)将参照图1描述本实施例的模子。
参照图1，模子1100具有第一表面1050、与第一表面1050相对的第二表面1060、形成在第一表面1050上的图案区域1000、嵌入模子1100中以便不暴露在第一表面1050上和第二表面1060上的用于对准的标记(对准标记)1070。
用于构成模子1100的材料和用于构成对准标记1070的材料彼此不同，这样可使它们之间的折射率不同。在考虑到光学读取对准标记1070的情况下，折射率的差异优选为例如不小于0.1。只要对准标记1070的材料能够确保与模子1100的折射率的差异并且能够进行光学读取，则没有特别地限定该材料。例如，对准标记1070可以由孔构成，该孔可以被抽空或填充有例如空气或氮气的气体。
在本实施例中，将对准标记1070嵌入模子1100中是很重要的。通过这样的构在，在进行压印过程中可以避免如下的问题，即，由于插入到衬底和模子之间的树脂层而较少地光学读取该对准标记。在树脂的残留物粘附到对准标记上或者模子和树脂之间的折射率的差异不够大的情况下会发生这样的问题。在图案区域1000中，在模子1100的第一表面1050上形成有压印图案。也可以通过在平坦的第一表面1050上设置突出部分而形成该压印图案，然后可以将该压印图案转印到衬底上。
在通过单个光学系统读取图案区域1000和对准标记1071的情况下，从可以同时调整在图案区域1000和对准标记1070上的聚焦的观点来看，对准标记1070优选设置为比第二表面1060更靠近第一表面1050。
顺便提及，如图2C所示，对准标记1070也可以嵌入不同于模子1100材料的材料107中。
而且，可以在与第一表面1050相同的表面上制备对准标记并用保护层覆盖对准标记，以使其不暴露在模子的外部。这样，保护层的材料可以与模子的材料相同，但是可以选择具有与模子材料不同的折射率的材料。顺便说一下，对准标记不向外暴露的状态是指对准标记不与介于模子和衬底之间的树脂直接接触。
在使用可光固化的树脂进行压印时，模子由例如石英、派热克斯玻璃(pyrex)(注册商标)、蓝宝石等的光透射衬底构成。在不必通过模子传输光线的情况下，也可以利用金属材料或者硅作为模子材料。
下面，将参照图13A至图13E和图14说明图1中所示的嵌入有对准标记的模子的制造过程。
在将树脂插入衬底和模子之间时，在转印模子的压印图案期间，为了防止树脂粘附到模子的对准标记上，对准标记(对准结构)也可以以如下的方式构成。
例如，如图2A至2D所示，在模子的图案区域的表面上，构造该对准结构关于面内方向的光学特征的变化。在这些图中，101表示加工平面，102表示对准结构表面，103表示距离A，104表示模子，105表示用于图案的模子(第一部件)，106表示用于对准的模子(第二部件)，107表示光透射衬底。
图2A表示如下构造的实施例，即对准结构表面102布置在以一定距离A 103向内远离加工表面101的位置上。在该位置，树脂不接触对准结构表面102。距离A可以根据显微镜的聚焦深度优选地设置为从几微米到几毫米。
图2B表示如下构造的实施例，即将其上形成有用于转印的压印图案的第一部件105和其上形成有对准结构102的第二部件106彼此施加，以便可以容易地获得对准结构远离压印图案的构造。
图2C更具体地表示如上所述在光透射衬底中嵌入对准结构的构造的实施例，图2D表示在与加工表面的相对的表面上形成对准结构的结构的实施例。
根据本发明的发明者的研究，在与如图2A和2B所示的加工表面相同的表面侧形成对准结构时，已经发现对准结构可以优选地朝向相对表面远离加工表面几微米至几毫米。
通常，将待加工的衬底上的树脂以1μm或更小的厚度进行涂覆，但是考虑到通过施加压力树脂的厚度可能增加，因此树脂最好远离加工表面的平面几微米或更多。另外，当加工表面和对准结构之间的距离过大时，模子关于结构设计的精度会降低，所以该距离最好不大于几毫米。在此，术语“几微米”是指例如2-3μm，术语“几毫米”是指例如2-3mm。在对准结构位于模子的加工表面的相对表面或者位于模子构成部件的内部的情况下，所述距离并不限于这些范围。
所述对准结构可以构成为例如如下形状，例如，盒形、十字形、条形或作为周期性结构，或者这些形状的组合。
接着，参照图12-15描述在图2A-2D中示出的模子的制造方法的实施例。
A)图2A的模子的制造方法(图12)(1)在模子的衬底104上形成硬掩模层1201(图12A)。
(2)在将硬掩模层1201蚀刻之后，在硬掩模层1201上形成掩模层1204(图12B)。可以例如通过用分档器和扫描仪曝光和用电子束照射实现掩模层1204的构图。在图12B中，1202表示形成对准结构的区域，而1203表示形成实际图案的区域。
(3)通过使用硬掩模层1201或硬掩模层1201和掩模层1204的残留膜的组合作为掩模将模子衬底102蚀刻到所需的深度(图12C)。在这种情况下，所需的深度是用于压印所要求的深度。在这个步骤之后，在留下掩模层1204的情况下，通过如灰化等处理将其移除。
(4)在除了对准结构区域1202外的区域内的模子的表面涂覆掩模层1205(图12D)。
(5)使用硬掩模层1201作为掩模将模子衬底104蚀刻到所需的深度(图12E)。在这种情况下，所需深度是比在对准结构表面102和加工表面101之间的间距A 103要深几十纳米到几微米的深度。
(6)通过使用掩模层1205作为掩模蚀刻硬掩模层1201，并且然后将模子衬底104连续地蚀刻到与间锯A 103相应的深度。所得到的蚀刻表面构成了对准结构102(图12F)。
(7)去除掩模层1205(图12G)。
(8)去除硬掩模层1201(图12H)。然而，在这种情况下，当硬掩模层1201由光透射的材料形成时，在这一步骤中不必将其移除。
B)图2B的模子的制造方法(图13)(1)在模子衬底106上，在一薄膜中形成光透射的物质1301(图13A)。所述物质1301可以优选地不同于用于模子衬底106的材料，以便保证蚀刻的选择性。例如，光透射的物质可以由SiN，TiO2或Al2O3构成，并且模子衬底106可以由SiO2，CaF2或ITO(氧化铟锡)组成。
(2)在另一光透射物质的薄膜1301上，另外一种光透射物质的层105可以与用于模子衬底106的材料相同。
(3)在层105上，由光透射物质如SiN，TiO2或Al2O3、金属材料如Cr，Wsi或Al、Si等形成硬掩模层1201；(图13C)。
(4)在将硬掩模层1201蚀刻之后，在硬掩模层1201上形成掩模层1204(图13D)。可以例如通过用分档器或扫描仪曝光或者用电子束照射来实现掩模层1204的构图。用于掩模层1204的材料可以例如从用于光刻、电子光刻等的常规的抗蚀材料中选择。在图13B中，1202表示对准结构区域，而1203表示实际图案区域。
(5)通过使用硬掩模层1201或硬掩模层1201和掩模层1204的残留膜的组合作为掩模来将光透射物质的层105蚀刻到所需的深度(图13E)。在这种情况下，所需的深度是用于压印所要求的深度。在这个步骤之后，在留下掩模层1204的情况下，通过如灰化等处理移除该掩模层。
(6)用掩模层1205涂覆除了对准结构区域1202外的区域中的模子表面，并且通过使用硬掩模层1201作为掩模将光透射材料的层105蚀刻至到达光透射层的层1301的表面的深度(图13F)。用于掩模层1205的材料从类似于上述步骤(4)的常规的抗蚀材料中选择。
(7)将通过蚀刻暴露在层105底部的光透射材料层1301的一部分和硬掩模层1201蚀刻。可以单独的进行这些蚀刻过程，但在某些情况下也可以在共同的步骤中同时进行。此后，当使用掩模层1205作为掩模时，将层105蚀刻至到达光透射物质的层1301的表面的深度(13G)。
(8)将掩模层1205移除(图13H)。
(9)将暴露层1301和硬掩模层1201移除(图13I)。但当掩模层1201由光透射材料构成时，不必将其移除。在对准结构表面102和加工表面101之间的间距A 103由层105的厚度确定。如上所述，实现了具有设置在向内远离图案区域101的位置上的对准标记102的模子。
C)图1和2的嵌入对准标记的模子的制造方法(图14)(1)与以上方法(B)类似，进行图13A至13E所示的步骤。
(2)与在图13F所示的步骤类似，通过使用掩模层1205作为掩模将通过蚀刻暴露在光透射物质层105的底部的层1301蚀刻(图14A)。
(3)在整个模子表面，通过旋转涂覆、CVD等形成光透射物质如SiO2、无机的SOG(旋制氧化硅(Spin On Glass))或有机的SOG的层107。形成层107，以便填充通过在步骤(2)中蚀刻产生的凹槽部分1212。
(4)将光透射材料层107移除到达模子衬底表面的表面，以便留下其在所述凹槽部分1212内填充的部分(图14C)。模子衬底表面是硬掩模层1201在对准结构区域1202的表面和掩模层1205在其余区域内的表面，但前者优先。移除的方法可以例如为整个表面向后蚀刻或CMP。
(5)将掩模层1205移除(图14D)。在光透射层107仍留在掩模层1205上的情况下，通过拔离(lift-off)方法将其移除。
(6)将硬掩模层1201移除(14E)，但当用于硬掩模层1201的材料是光透射物质时，不必要求将其移除。在对准结构表面102和加工表面101之间的间距A 103由层105的厚度确定。但在这种方法中，光透射材料层1301嵌入到层106、105和107中，从而要求层1301在光对比度的方面与这些层105-107良好地组合使用，以便允许观察对准结构。
D)图2D的模子的制造方法(图15)(1)在模子衬底104的表面上形成掩模层1501(图15A)。该掩模层1501可以形成为抗蚀层和硬掩模层，并且具有实际图案区域1203和前/后位置对准结构区域1502。掩模层1501例如通过用分档器、扫描仪等曝光或通过用电子束照射来构成图案。
(2)通过使用掩模层1501将模子衬底104蚀刻到所需的深度(图15B)。在这种情况所需的深度是在实际图案区域1203中压印的所需要的深度。
(3)在前表面上形成抗蚀层等的保护层1503，并且此后在背表面形成掩模层1504(图15C)。该掩模层1504具有对准结构区域1202和前/后对准区域1505，前/后对准区域1505光学地与前/后对准结构区域1502对准，以便调整它们之间的位置关系。
(4)通过使用掩模层1504将模子结构104蚀刻到所需的深度(15D)。在这种情况下，只要对准结构能保证在光学对比度，所需的深度可以是任何值。
(5)将抗蚀层1503、掩模层1501和掩模层1504移除(图15E)。当掩模层1501和1504由光透射材料构成时，不必要求移除这些层。在对准结构表面102和加工表面101之间的间距A 103由模子表面104的厚度确定。
如上所述，实现了具有第一标记1077和第二标记1201的模子，所述第一标记1077在与形成在加工表面101上的图案区域1203相同的表面处，所述第二标记1201用于在与形成图案区域的表面相对的表面处对准。这种具有两个标记的模子将在第二实施例中更明确地描述。
在以上模子制造方法，特别是图12-14所示的方法的描述中具有这样的优点，即可以同时实施两个不同的表面上的图案形成。关于具有阶梯部分的实例，很难从聚焦深度的关系中在一个操作中于两个表面获得足够的分辨率。另一方面，在两次实施图案形成的情况下，增加了对准的误差，从而不能根据设计保证在两个图案之间的相对距离。在图12-14所示的方法中，仅要求一个操作，并且能以同样的分辨率在不同的两个表面上形成图案。
在本实施例中的第二构造实施例如上所述，但本发明的模子不局限于此。
其他的模子也包含在本发明中，只要它们具有从加工表面到树脂不接触模子的区域沿面内方向的光学特性变化的对准结构，在所述加工表面具有要被转印到工件上的压印图案。
在实际上用上述的模子来实施对准的情况下，所述通过使用模子的对准结构和在工件上或工件的支撑台上形成的对准结构来实施对准。
按本发明上述的模子可应用于各种压印类型，如热压印，在热压印中热固化树脂，但可以特别适合用于使用可光固化树脂的图片压印。
(第二实施例模子2)本实施例的模子的特征在于，包括具有用于转印的图案区域的第一表面、与第一衬底相对的第二表面、设置在第一衬底上的第一标记和设置在朝向第二表面远离第一表面的位置上的第二标记。第二标记例如是在图3A和3B中示出的标记102。
参照图3A至3D更明确地描述该模子。
在这些图中，与图2A至2D中相同的附图标记表示与在第一实施例中所述相同的部件或部分。
对于图3A至3D，第一标记1077设置在与具有压印部分(未示出)的图案区域101相同的表面上。第一表面是形成图案区域101的表面，第二表面是与第一表面相对的表面3101。
第二标记设置在第一和第二表面之间或在第二表面上。在图3A和3B中，第二标记设置向内远离第一表面的位置上。第二标记也可以如图3C所示嵌入在第一和第二表面之间的区域中或如图3D所示可以设置在与图案区域形成的第一表面相对的第二表面上。
例如，具有设置在与图案区域相同的表面上的第一标记和用于在该标记的相对表面上对准的第二标记的模子可以通过图15A至15E所示的方法制造。在图15D示出的标记1077是第一标记。
此外，如在本实施例中所述，具有在与图案区域相同的表面上的第一标记和在该模子的相对表面上的第二标记的模子在图20A至20E中示出。
通过在两个位置上设置对准标记，即使在与其他对准标记对准困难的情况下，也可以与其中一个对准标记进行对准。
特别地，通过在与图案区域相同的表面上设置第一标记(在图3A-3D中示出的1077)和在沿模子104的厚度方向远离第一标记的位置上设置第二标记，预期得到以下效果。更确切地，根据图案区域101(图3C示出的1000)，在某些情况下，在背表面上的第二标记在设计位置和实际制备位置之间是有差别的。当这种差别实际上在压印过程中没有问题时，即使当这种差别出现时也可以使用第一实施例所述模子。然而，在必需考虑到这种差别进行压印过程的情况下，本实施例的模子是非常有效的。这是因为在本实施例中，因为不能同时在模子衬底的两个表面上形成压印部分，第二标记在除了形成图案区域的步骤以外的步骤中形成。另一方面，第一标记可以在与图案区域相同的步骤中制备，从而可以在非常接近于设计位置的位置上形成第一标记。在本实施例的模子中，可以获得第一标记和第二标记之间的相对位置关系，从而可以获得有关是否关于图案区域或第一标记与设计位置有误差地形成第二标记的信息。顺便提及，用于模子(模板)的材料可以是与第一实施例所述相同的材料。
(第三实施例图案形成方法1)本实施例的图案形成方法按如下方式进行。
首先，制备模子，该模子设有包括图案区域的第一表面、与第一表面相对的第二表面和设在朝向第二表面远离第一表面的位置上的对准标记。例如，该模子示于图1至3中。
然后，使模子的图案区域和衬底的涂覆材料(例如可光固化的树脂或抗蚀剂)彼此接触。
在图17A中，5000表示衬底，3000表示涂覆材料，104表示模子。另外，1000表示要被转印到涂覆材料上的压印图案所形成的区域。在该图中，没有示出压印图案1000的实际的压印部分。对准标记2070设置在模子104的背面远离压印图案1000的位置上。在本实施例中对准标记2070的位置不限于模子的背面的位置。涂覆材料3000施加到衬底5000的整个表面上或者大于模子的图案区域的区域上。结果，模子104和衬底5000放置成使涂覆材料3000布置在衬底5000上的与对准标记2070相对的部分5050(虚线圆)上。在这种状态下，通过使用对准标记和设在衬底侧面的标记来获得关于模子和衬底的位置的信息(例如图像信息)。
然后在该信息的基础上，实施模子与衬底在图案区域的面内方向上的(位置的)对准。更具体地，对准标记2070和5300可被单个图像拾取(传感)器件通过光学读取，以实施在面内方向的对准。在本实施例的图案形成方法中，可以在图案区域与涂覆材料相互接触的状态(接触状态)下实施对准。在本发明中，也可以在非接触状态下实施模子与衬底的对准。
在模子与涂覆材料之间的折射率的差别较小的情况下，当模子的对准标记位于图案区域1000内时，由于涂覆材料与模子的接触而可能较少地光学读取或者不能光学读取对准标记。但是在本实施的图案形成方法中，对准标记2070和涂覆材料3000(例如包含可通过光线例如紫外线的辐照而硬化的材料的树脂或抗蚀剂)不相互接触。相应地，不必严格控制置于模子与衬底之间的涂覆材料的涂覆区域，从而也可以通过旋转涂覆来制备涂覆材料。通过采用分配器的措施提供涂覆材料的点状部分的多样性以及减小模子与衬底之间的距离，也可以在整个图案区域形成涂覆材料作为连续薄膜。
涂覆材料例如是可光固化的树脂并且优选可以在实施上述对准的同时进行硬化。这是由于在模子与衬底经由树脂间接接触的状态下，在一些情况下会引起位置偏差。换句话说，涂覆树脂可以优选在如下状态下被硬化，即在实施面内方向的位置控制的同时控制衬底与模子之间的间隙。通过例如用来自于模子侧的紫外线辐照涂覆材料来实施涂覆材料的硬化。可光固化的树脂的例子可以包括聚氨酯类型、环氧类型和丙烯酸类型的树脂。也可能使用热固性树脂例如酚类树脂、环氧树脂或有机硅树脂或者热塑性树脂例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、PET或丙烯酸酯作为涂覆材料。在这种情况下，通过根据需要实施热处理来形成图案。也可以使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为涂覆材料。
在本实施例中，也优选实施下列控制。
更具体地，在上述获得的信息的基础上，实施衬底与模子之间的距离(间隙)的控制。
在一些情况下，当压力施加到置于模子与衬底之间的树脂上时，会在模子与衬底之间引起在面内方向上的位置偏差。特别地，在引起面内方向上的位置偏差超过预定值的水平的情况下，当在保持模子与衬底之间的距离的同时校正位置偏差时，会担心模子的图案区域被物理损坏的可能性。因此，在这种情况下，立即实施模子与衬底之间的距离控制以增加该距离。在优选的实施例中，在模子一旦从衬底离开到使模子与衬底之间经由树脂的间接接触被释放的位置上，就实施模子和衬底的对准。
如上所述，由于在转印模子的图案过程中沿平行于加工表面(形成图案区域的第一表面)的方向向模子和工件施加力，模子和工件的位置会彼此偏离。相应地，可以优选在施加压力下实施平行于加工表面的面内方向的对准。
顺便提及，在本实施例中，可以使用半导体衬底例如Si衬底或GaAs衬底、涂覆树脂的半导体衬底、含树脂的衬底、玻璃衬底等作为衬底。另外，也可能使用通过在上述衬底上生长或层压薄膜而制备的多层衬底。另外可能使用光透射衬底例如石英衬底。这些衬底类似地用在一些实施例中和以下的实施例中。
要关于衬底设置的对准标记可以直接关于衬底本身或层压在衬底上的薄膜设置或者间接设置在支承部件或用于支承衬底的底座上。在本发明中，设有对准标记的衬底包括两种情况，即对准标记关于衬底本身进行设置已经对准标记关于层压在衬底上的薄膜进行设置。
本实施例的图案形成方法的实例(流程图)示于图17B中。
参考图17B，首先，制备在远离图案区域的位置上设有对准标记的模子(P1)。
使图案区域和形成在衬底上的涂覆材料(例如可光固化的树脂)相互接触(P2)。可以优选在实施模子与衬底的对准之后进行该操作。顺便提及，在一些情况下为了在树脂硬化之后使得模子与衬底之间容易分离，含氟的硅烷耦联剂等预先作为脱模剂施加到模子的图案区域上。相应地，在本发明中，图案区域(或模子)与涂覆材料的接触不仅表示它们彼此直接接触的情况，还表示它们经由另一层(例如脱模剂层)彼此间接接触的情况。这对于其它实施例也是同样的。
接着，在模子的图案区域与涂覆材料的接触状态下，实施模子与衬底的对准(P3)。在对准期间，在模子的面内方向上的对准标记与衬底的对准标记彼此相对的区域(在图17A中显示为5300)内也具有涂覆材料。也可以从该区域除去涂覆材料，但是从缓和在衬底上的涂覆材料的涂覆量的严厉控制以及利用旋转涂覆的角度看，甚至在该区域内具有涂覆材料时也优选实施对准。
按下列方式实施对准。
更具体地，在形成图案区域的表面的面内方向上实施模子与衬底的对准，以便模子的图案区域位于衬底上的所需位置。模子和衬底在面内方向上相对移动以实施对准。
如上在本实施例中所述的对准期间，通过利用关于衬底设置的标记和关于模子设置的对准标记2070来实施模子和衬底的位置调整。顺便提及，使模子和衬底彼此相互接近，以便模子与衬底之间的间隙(距离)根据需要处在所需值。在间隙(位置)调整期间，一旦调整模子与衬底之间的间隙以提供所需的间隙值之后，可以实施在面内方向上的位置控制或者实施在面内方向上的位置。通过交替地重复间隙调整以及面内方向的位置调整，也可以将模子和衬底的位置布置在面内方向以及将它们之间的间隙布置在所需状态下。
顺便提及，可通过例如利用电容传感器或白光分光的椭圆偏光法来实施模子与衬底之间的间隙测量。
然后，使涂覆材料硬化(P4)。为了硬化涂覆材料，利用热或光例如紫外线。也可能利用热和光的组合来硬化涂覆材料。
然后，从衬底上除去模子(P5)。结果，模子的图案转印到硬化的涂覆材料上。然后，通过使用设置在硬化的涂覆材料上作为掩模的压印图案来蚀刻衬底或衬底上的薄膜。优选在除去硬化的涂覆材料层的凹陷部分以便暴露在涂覆材料层正下面的衬底的一部分之后实施蚀刻。
(第四实施例图案形成方法2)在本实施例的图案形成方法中，使用了在第二实施例中使用的模子。
具体来讲，如图18A所示，通过使用第二标记2070和关于衬底5000设置的对准标记(第三标记)来实施模子104与衬底5000的对准，所述第二标记2070设置在远离第一表面1050的位置处，在第一表面1050形成图案区域1000。在图18A中，1060表示与第一表面1050相对的模子104的背面(第二表面)。
衬底5000和衬底5000上的涂覆材料3000一起被称为待加工的部件(加工部件)，但是在本实施例中，也包括图案直接成形在衬底自身上的情况。
在本实施例中，通过借助于图像拾取器件从模子侧光学读取第二标记2070和第三标记5030，以及通过沿面内方向相对移动模子和衬底以第二标记和第三标记具有预定的位置关系，从而实现对准。在这种情况下，可移动模子和衬底中的一个或两个。
在图18A中，第一标记2077形成在第一表面的同一表面上。
在本实施例中，预先得到有关第一标记2077和第二标记2070之间的位置关系的信息，通过使用这个信息可以优选实现模子与衬底的对准。这是因为通常很难保证图案区域1000和设置在与形成图案区域的表面相对的表面上的第二标记之间按照纳米数量级设计的位置关系。
更具体来讲，即使当第二标记设计成设置在沿面内方向以距离S远离图案区域的位置上，在许多情况下，第二标记实际上设置在以距离S+α(包括误差α)远离图案区域的位置上。另一方面，可以被确保图案区域和形成在作为图案区域的表面上的第一标记之间的位置关系，从而第一标记实际上形成在与纳米数量级的设计位置基本相同的位置上。例如在通过电子束图像形成方法来形成图像区域的步骤中，当标记部分一起通过同样的方法形成时，标记实际上可以形成在与设计位置误差很小的位置上。
根据本实施例，对准标记设置在模子的两个表面上，从而可以保证图案区域1000和第二标记2070之间的位置关系。
第一标记2077基本上设置在设计位置上，虽然可能产生几纳米的误差。相应地，可以通过获取有关第一标记2077和第二标记2070之间的位置关系(例如它们沿面内方向的位置)的信息来确定第二标记的实际位置，该第二标记设计成位于距离图案区域S的位置上。相应地，通过利用第二标记2070和第三标记5300可以实现高精度地对准。换句话说，当第一标记不可见时，可以通过使用第二标记实现标记与衬底的对准，已确定该第二标记与第一标记的位置关系。
就第一标记和第二标记之间的位置关系而言，基于另一标记X不仅可以直接确定而且可以间接确定所述位置关系，并且可以利用关于位置关系的信息。在这种情况下，标记X的位置可以优选位于与第一标记和第二标记之任一个相同的表面上。
本实施例的图案形成方法也具有下列特征，即通过使用第一位置信息和第二位置信息实现标记与加工部件(或衬底)沿图案区域表面的面内方向的对准，所述第一位置信息是关于设置在图案区域表面上的第一标记和设置在远离形成图案区域的表面的位置上的第二标记之间的相对位置关系，所述第二位置信息是关于设置在远离形成图案区域的表面的位置上的第二标记和关于加工部件设置的表面标记之间的相对位置关系。
根据上述构造，可以精确地检测模子以及工件的位置，以便实现模子与工件的对准。这是由于所实现的精确的位置检测，即使通过在施加压力下实施模子与衬底对准使得可光固化树脂与标记接触的情况下也不会产生负面影响，作为本发明人的研究结果，这与通常的图案形成方法不同。
具体来讲，根据上述结构，可以通过比较设置在加工表面上的标记和设置在远离加工表面的位置上的标记之间的相对位置与设置在远离加工表面的位置上的标记和关于加工部件设置的标记之间的相对位置来实现对准。根据这样的结构，即使当设置在模子加工表面上的标记与光固化树脂接触以减小信号对比度的情况下，也可以将模子的位置与衬底的位置对准。
更具体地说，当设置在模子表面上的标记和经由一个部件设置在远离所述表面的表面上的标记被投射在平行于模子的加工表面的平面上时，通过图像拾取器件或类似装置初步测量所述标记之间的位置关系。这是必要的测量，因为如上所述，容易在相同的平面内在期望的误差范围内形成包括标记的图案，而难以保证设置在模子表面上的标记和设置在远离所述模子表面的表面上的标记之间的位置关系。在预先确定所述位置关系的情况下，可以省略上述测量。
接下来，通过图像拾取器件或类似装置测量设置在远离模子表面的位置上的标记和关于衬底设置的标记之间的位置关系。
通过比较上述两种位置关系的测量值，可以精确地检测模子和衬底的位置。
根据上述的测量方法，即使当加工表面上的标记与可光固化树脂接触时，也可以高精确地将模子的图案转印到衬底上。
上述图案形成方法可以应用在半导体制造技术中；光学仪器例如光子晶体和生物芯片例如μ-TAS的制造技术中；等等。
根据本发明的一方面，模子的特征在于，它具有设置在图案形成表面上的第一标记和设置在远离图案形成表面的水平位置的位置(图像部分或模子的背面(对面))处的第二标记。只要确定所述两个标记之间的相对位置关系，就不限定这些标记的位置。当从模子的背面侧观察模子的图案形成表面(前表面)时，即当从垂直于图案形成表面的方向观察该图案形成表面时，两个图案可以相互重叠，但是并不必需相互交叠。只要第一标记位于模子的加工表面上，就不特别限定该第一标记。然而从制备模子的角度出发，优选第一标记设置在与模子的图案形成表面(加工表面)相同的水平位置上。
关于加工部件设置的第三标记可以关于构成加工部件的衬底本身设置，或关于用于支承衬底的支承件设置。
在位置调整的过程中，通过利用第二标记和第三标记测量来模子和衬底之间的位置偏差以及通过根据第一标记和第二标记之间的相对位置较好地控制该位置偏差，从而实现模子表面与待加工的衬底的对准。
可以优选通过下列步骤实现对准，即，将存储作为第一标记基于第二标记的水平以及旋转误差的第一误差信息的步骤，存储作为第三标记基于第二标记的水平以及旋转误差的第二误差信息的步骤，以及相对于标记水平和旋转地移动衬底从而第一误差信息和第二误差信息相一致的步骤。
此外，优选可以通过下列方法实现对准，即，存储关于至少一个在第二标记和第一标记之间的水平误差或旋转误差的第一误差信息，存储关于至少一个在第二标记和第三标记之间的水平误差或旋转误差的第二误差信息，以及通过利用第一误差和第二误差执行相对于模子水平移动加工部件的操作和相对于模子旋转移动加工部件的操作中的至少一个操作。
在本发明中，在加工部件(或衬底)和模子(或模子的图案区域)之间沿面内方向的对准至少包括下面的三种情况。
更具体地说，在模子的图案区域和加工部件之间相互平行的前提下，有第一种情况和第二种情况。第一种情况是两个部件相对水平移动或旋转移动来实现对准。第二种情况是两个部件相对水平移动和旋转移动来实现对准。在此，术语“旋转移动”意味着，例如模子的加工表面围绕垂直于该表面平面的轴线相对于衬底旋转。此外，在模子的图案区域和加工部件之间不相互平行的前提下，有第三种情况，其中两个部件相对旋转，从而它们的表面接近平行状态。在此“相对旋转”包括这样的情况，其中模子的图案形成表面的法线和垂直于该表面平面的轴线之间的夹角发生了改变。
根据本实施例的图案形成区域的例子(流程图)在图18B中示出。
首先，制备具有上述的第一标记和第二标记的模子(P11)。
接下来，使得图案区域和衬底上的涂覆材料相互接触(P22)。在这个例子中，具有所述涂覆材料的衬底对应于加工部件。
然后，通过光学读取衬底侧的第二标记和第三标记实施模子与衬底的对准。在这种情况下，通过使用关于模子的第一标记和第三标记的位置关系的信息实现对准(P33)。这个信息是通过借助于图像拾取器件读取第一标记和第二标记而获得的。结果，即使当不确保第二标记的位置时，也可以利用衬底侧的第二标记和第三标记实施高精度的对准。将要实际上实现的对准使得图案区域被调节到衬底上的所需位置，从而在有些情况下需要进行对准，以便获得被光学观测的第二标记和第三标记不相互交叠的位置关系。
在完成了模子与衬底对准后，使涂覆材料固化(P44)。此后，从衬底上移除模子(P55)。结果完成了图案成形。
上述的步骤P11、P22、P44和P55与根据图17A的第三实施例中描述的步骤P1、P2、P4和P5相同，从而省略了特定的描述。
顺便提及，当加工部件是衬底本身的情况下省略步骤P44，并且通过在模子和衬底施加压力而形成图案。在这种情况下，也可以对衬底进行加热以便软化衬底。此外，当使用衬底本身作为加工部件时，在步骤P55中从衬底本身移除模子。
在下面详细阐述步骤33。
在步骤P33的对准过程中，涂覆材料可以布置在衬底上，以便在区域(如图17A中的5300所示)具有或不具有涂敷材料，在该区域内设置在模子侧的第二标记和设置在衬底上的第三标记彼此相对。
更具体地说，沿形成图案区域的表面的面内方向上实施模子与衬底的对准，从而模子的图案区域位于衬底上的所需位置。模子和衬底沿面内方向相对移动以便实现对准。
如本实施例前面所述，在对准过程中，通过使用关于衬底设置的第三标记和关于模子设置的第二标记2070来实现模子和衬底的位置调节。在位置调节过程中，在有些情况下使第二标记的位置偏离设计位置，以便根据第一标记和第二标记之间的位置关系来实施对准。顺便提及，使得模子和衬底相互靠近，以便模子和衬底之间的间隙(距离)是所需的值。在间隙(位置)调节过程中，在模子和衬底之间的间隙一旦被调节到所需的值后，可以实施沿面内方向的位置控制或实现沿面内方向的位置。通过交替重复间隙调节和沿面内方向的位置调节，也可以沿面内方向布置模子和衬底的位置，并且将模子和衬底之间的间隙调节到所需的值。
顺便提及，也可以通过使用第一标记和第二标记实现沿模子的厚度方向的两阶段的对准，该第一标记设置在模子的形成图案区域的表面，该第二标记远离形成图案区域的表面设置。例如当模子和衬底(或加工部件)彼此之间相隔足够远时，利用第一标记实施第一阶段的调节。此后，使得模子和衬底逐渐靠近，并且例如当第一标记不太可见时，利用第二标记实施第二阶段的对准。
根据本实施例的图案形成设备设有模子保持部和衬底支撑部(或加工部件支撑部)，以便实施实施例3和4中所述的图案形成。该模子保持部和衬底支撑部被构造成沿面内方向相对移动。
此外，图案形成设备可以优选地具有用于检测其间处于接触状态的模子的图案区域与涂覆材料之间的位置偏差的位置偏差检测机构；以及用于根据来自检测机构的检测信息来控制衬底与模子之间的间隙的间隙(距离)控制机构。
下面将描述根据本发明的设有模子的图案形成设备。
如图4所示，图案形成设备包括光源201、光学测量系统202、压印控制系统203、工件按压机构204、面内移动机构205、模子按压机构206、光源207、分析系统208、图像拾取器件209、显微镜210、模子侧的对准结构211、工件侧的对准结构212、模子213、可光固化的树脂214以及工件215。
图4中，显示了这样一种例子对准标记(对准结构)211相对于模子213设在远离图案区域的位置处。但是，实施例1或实施例2中所述的例子也可适用于模子213。
光学测量系统202设有能检测XY-方向信息以及Z-方向信息的构造。这里，XY-方向是上述的面内方向，Z-方向是垂直于加工表面的方向。如上所述，面内方向是平行于一表面的方向，在该表面形成要转印的图案。
光学测量系统202测得的关于模子213和工件215的面内方向以及Z-方向的信息反馈到压印控制系统203。
工件按压机构204将工件215支撑在平面移动机构205上，因而被当作工件支撑装置。
在本实施例中，还可以使用未示出的载荷元件或类似元件用于测量施加到模子213和工件215上的压力。
接着将在本实施例中参考图5A和5B描述使用具有模子的加工设备的加工方法，图5A和5B分别显示本实施例的流程图。
图5A中，步骤S1是这样一个步骤在所谓的粗调节阶段，该步骤用于实施Z-方向移动(1)，通过该Z-方向移动(1)，模子被移到设定位置，以便以设定距离同时参考马达的编码器以及Z-方向位置检测器接近工件。该设定距离例如对应于模子开始接触可光固化的树脂的位置。在模子被移到设定位置后，操作进行到步骤S2，在该步骤S2中实施平面位置检测。
接着，程序进行到步骤S3-1。当与设定值相比，检测到的值处于面内方向并满足条件(1)，操作进行到步骤S4，该步骤S4用于进行Z-方向移动(2)作为细微移动阶段的步骤。在该步骤中，移动距离可以是预定值或根据模子与工件之间的距离改变。在完成细微移动阶段的步骤S4后，当满足步骤S5中的结束条件时，操作结束。
这里，条件(1)可被设定成例如所检测到的值是否小于图案的最小线宽(例如，几十纳米)的几个分数。在不满足条件(1)的情况下，判断条件(2)(步骤S3-2)。在满足条件(2)的情况下，操作进行到步骤S3-3，在该步骤S3-3中进行沿面内方向的移动。
条件(2)可被设定成例如所检测到的值是否在大于最小线宽的几个分数并小于最小线宽的范围内。在不满足条件(2)的情况下，操作进行到步骤S3-4，在该步骤S3-4中实施Z-方向移动以将模子移离完成Z-方向移动(1)后的位置。被移动的位置可以是模子接触可光固化的树脂的位置、Z-方向移动(1)之前或期间的位置或者原始位置。此后，可以改变用于Z-方向移动(2)的距离参数。
分别进行上述操作，直到满足步骤S5中的结束条件。该结束条件的值可以是距离或压力。
此外，即使在使模子接近工件的操作结束的情况下，也要实施模子和工件的位置检测，并将检测结果反馈到平面移动机构。
图5B是不同于图5A的流程图。
与图5A的步骤S1类似，在用于将模子移动到设定位置以便以设定距离同时参考马达的编码器和Z-方向位置检测器来接近工件的粗调节之后，通过并行处理进行步骤S2中的Z-方向移动(4)以及步骤S2-1中的平面位置检测。这里，Z-方向移动(4)可以通过距离或速度来控制。此外，这些控制方法可以根据模子与工件间的距离来改变。Z-方向移动(4)连续进行，直到满足结束条件(步骤S4)或中断(步骤S3-1)发生。在满足步骤S2-2中情况划分的条件《3》的情况下中断发生。至于情况方向，例如条件《1》为小于最小线宽的几个分数，条件《2》为不小于条件《1》并小于最小线宽，条件《3》为不小于条件《2》。
在满足条件《1》的情况下，操作返回到步骤S2-1中的平面位置检测。在满足条件《2》的情况下，操作进行到步骤S2-3中的平面位置移动，在该步骤S2-3中进行平面位置移动，但中断不发生。在满足条件《3》的情况下，操作进行到步骤S3-1，在该步骤S3-1中中断发生。
在中断发生的情况下，与图5A中步骤S3-4类似，实施Z-方向移动(3)(步骤S3-2)。
进行上述操作，直到满足步骤S4中的结束条件。
如上所述，在一旦使模子接触到可光固化的树脂后，在当不满足图5A所示的条件(2)时，模子的位置主要沿面内方向移动同时保持相同的Z-方向位置的情况下，存在模子和工件受到损害的可能性。例如，在模子和工件彼此接近(例如，在几十纳米的范围内)的情况下，根据可光固化的树脂的粘度，通过模子沿面内方向的移动可以在模子表面和工件表面处沿彼此相反的方向产生大的力(例如摩擦力)。这意味着模子和晶片的图案受损。在压印中，模子和工件的图案如后所述能抵抗沿垂直方向的力，但如上所述容易会被沿面内方向的力损坏。
根据本实施例的构造，当在模子与工件接触后检测到大的位置偏差时，模子立刻沿Z-方向移动离开工件，然后沿面内方向移动，以避免上述损坏。此外，如上所示，对准结构设在远离图案区域的位置处，使得对准结构不会在与可光固化的树脂接触的状态中通过可光固化的树脂的附着而被可光固化的树脂所污染，从而允许精确的位置检测。
上述沿面内方向模子和工件的图案的损坏以及对准结构通过模子与可光固化的树脂的接触而被可光固化的树脂污染将在下面更具体地描述。
图6和图7A以及图7B为用于解释压印中这些特定现象的示意图。
图6中，模子903设有较宽的凹槽结构(A)901以及较窄的凹槽结构(B)902。可光固化的树脂904设在工件905上。
如图6所示，在较宽的凹槽结构(A)901与较窄的凹槽结构(B)902组合构成的图案表面形成在模子903上的情况下，当使模子903和工件905彼此接近时，可光固化的树脂904首先填充在较窄的凹槽结构(B)902中。结果，施加到较宽的凹槽结构(A)901以及较窄的凹槽结构(B)902上的应力彼此不同，使得在模子903与工件905之间造成倾斜，导致其间的滑动。结果使得在一些情况下发生位置偏差。位置偏差的量随着模子与工件之间距离的减少而逐渐积累。在这种情况下，当模子和/或工件沿面内方向移动很大时，在一些情况下模子和工件可能被损坏。这可归因于下面参图7A和7B所述的现象。
在这些图中，1000代表模子，1002代表沿竖直方向施加的力，1003代表沿面内方向施加的力，1004代表转矩，1005代表断裂期间的轴线，而1006代表断裂期间的起始点。
在这些图中，以模子作为例子解释，但工件同样适用。
如图7A所示，在竖直按压力施加到模子上的情况下，该力大体均匀地施加到模子的整个表面。
另一方面，如图7B所示，在沿面内方向的力施加到模子的情况下，图案与衬底之间的分界面没有接收均匀的力。例如，关于集中在边缘部处的拉力，模子容易断裂，同时一边缘作为轴线1005另一边缘作为起始点1006。当长宽比较大时，该断裂很显著，原因是伴随较大的长宽比会有较大的旋转转矩。
在这种情况下，根据本实施例的加工方法，当在模子与工件之间的接触后检测到大的位置偏差时，模子先沿Z方向移动离开工件，然后如上所述沿面内方向移动，可以避免上述损坏。
此外，至于模子与工件的对准，模子侧的对准结构与工件侧的对准结构由光学测量系统202光学地观察，以实施这些对准结构的对准。
图8是用于解释模子1103和工件1105的对准结构间产生的麻烦状态的示意图。
图8中，1101代表检测光线，1102代表散射/折射光线，1103代表具有对准结构的模子，1104代表可光固化的树脂，1105代表具有对准结构的工件。
如图8所示，在可光固化的树脂1104嵌入在模子1103与工件1105之间的情况下，当模子与晶片之间的距离减少时，可光固化的树脂1104的表面不平坦。由于该原因，检测光线1101在可光固化的树脂1104的表面处散射或折射(1102)，使得对准结构不清楚。此外，在可光固化的树脂与使用光透射对准结构的模子间的折射率的差很小的情况下，当模子和可光固化的树脂彼此完全接触时，难以检测到对准结构。此外，在使模子接触工件以检测位置偏差的情况下，在可光固化的树脂固化并且然后沿Z方向移离工件之前，当可光固化的树脂附着到模子的对准结构上时，会妨碍精确的对准。
在这些情况中，根据本发明，模子的对准结构设在这些区域，即它不如上所述地接触可光固化的树脂，就可以提高对准的精确性。顺便地，上述模子适合用于本实施例中的对准结构和位置检测方法，但能提供必需的检测分辨率的其他模子也是适合的。
(第六实施例图案转印设备)根据本实施例的图案转印设备具有对准机构，用于实现模子与待加工的部件的对准，这种对准机构的特征在于其被构造成通过利用第一位置信息和第二位置信息来使模子与加工部件(衬底)沿模子图案区域的面内方向实现对准，其中第一位置信息是关于设置于与模子形成图案区域的表面处于同一水平的模子表面处的第一标记与位于远离形成图案区域的表面处的第二标记之间的相对位置关系，而第二位置信息是关于第二标记与设置到加工部件上的第三标记之间的相对位置关系。
更具体而言，作为本实施例的图案转印设备，可以利用与参考图4所述的设备相同的设备。
作为本实施例的特征，通过使用第二标记和衬底侧第三标记来实现实际的对准。在这种对准过程中，在考虑到了关于第一标记与第二标记之间的相对位置关系的第一位置信息的情况下实现对准。
如上所述，第二标记设置于在某些情况中带有误差偏离实际设计位置的位置处。因此，考虑到这种误差，能够实现第二标记与第三标记的对准。换句话说，能够基本上通过第一标记与第三标记实现对准。
在本实施例中，对准机构可优选地包括用于存储第一位置信息的第一存储部分与用于存储第二位置信息的第二存储部分。
(实施例1)使用根据本发明的具有压印图案的模子以便使得压印图案被通过压印而压力转印到由树脂形成的加工部件(待加工的部件)上。
图9A至9E为用于示出压印过程的示意性视图。
在这些图中，401表示工件(如上所述实施例中的衬底)，402表示标记，403表示可光固化的树脂，404表示第三对准结构(第三对准标记)，405表示第二对准结构(第二对准标记)，406表示标记402的压印图案，和407表示光入射方向。
在本实施例中，作为模子402所用的材料，可以使用光投射物质如石英、派热克斯玻璃(注册商标)或蓝宝石。模子402的表面主要通过EB平版印刷、FIB、X射线光刻等等受到微加工，或者受到由电铸Ni等等进行的复制成形。作为工件401，可以主要地使用半导体晶片如硅晶片或砷化镓晶片、树脂涂敷的晶片、树脂板、玻璃板等等。
下面，将对本实施例中的压印加工进行描述。
首先，可光固化的树脂403被涂覆于带有第三对准结构404的工件401上(图9A)。
接着，将设有第二对准结构405的模子402和工件401彼此相对放置以便实现模子402与工件401的对准(图9B)。更具体而言，对准可通过例如方框、十字、条或者莫尔条纹之类实现。通过观察这些形状或者条纹并使它们经受图像加工，就可以实现对准。对准的详细情况将在以后描述。在图9B中，作为第二标记的第二对准结构405设置在远离模子表面的位置处。然而，第二标记还可设置于使其并不接触树脂的位置处，如参考图2A-2D所述。另外，在图9B中，树脂403并不位于第二标记和工件彼此相对的部分处，而是可以位于该部分处。
然后，减少模子402和工件401之间的距离，并将模子402和工件401保持于确保设定压力或设定距离的位置处(图9C)。
随后，利用光线407辐照所形成的结构以便使可光固化的树脂403固化(图9D)。
最后，模子402离开工件401以便将模子402的图案转印于工件(衬底)401上的可光固化的树脂403上或其中(图9E)。
在图9A至9E中所示的本实施例中，模子的对准标记(第二对准结构405)形成于远离图案区域表面的位置处。然而，举例来说，只要模子具有并不接触树脂403的这种对准标记，也可以为模子402设置位于模子402背面上的对准标记。
本实施例中的对准结构的详细情况将参考图10叙述，图10示出了在本实施例中具有周期性结构的一个构成实例。
在图10中，模子505具有加工表面501、压印图案502、遮光膜503和压印图案502的高度A 504。
关于模子与工件的对准，在对准精确度大于光学分辨率的情况中，可以使用方框、十字、条等等。在需要小于光学分辨率的精确度的情况下，也可以使用高级图像加工或周期性结构或这些的组合。顺便说一下，在使用周期性结构的情况下，如图10中所示，周期性结构也可设置为包括凹槽的压印图案502或设置为铬的光烫印膜503之类。
图11A至11B示出了使用周期性结构的对准结构的实例。
在图11A中，601表示工件侧对准结构(A)，602表示模子侧对准结构，503表示具有周期p1的图案，604表示具有周期p2的图案。在这个实例中，图案603和604彼此平行设置。
具有对准结构(A)601的模子和具有对准结构(B)602的工件被放置成使得这些结构彼此相对。
更具体而言，工件侧图案603和标记侧图案604互相重叠。另外，工件侧图案604和标记侧图案603互相重叠。因此，在重叠两个区域中每一个中，观察莫尔条纹。在两个区域中，两个莫尔条纹的周期彼此相同，并且当它们同相时，模子和工件的位置就匹配。换句话说，就确定了模子和工件之间的位置关系。
图11B示出了本实施例中的对准结构的另一个构成实例。
在图11B中，702表示单轴对准结构而702表示X.Y.θ对准结构。
为了通过单个对准结构检测面内方向中的对准系数(X，Y，θ)，如图11B中的对准结构701所示，图11A中所示的对准结构601被旋转90度以便设置图11B中所示的对准结构。对准结构的数量可为一个但是需要两个对准结构实现放大校正。另外，为了实现失真校正，另外需要至少一个对准结构。
图16A和16B示出了对准结构的设置实例。
在这些图中，801表示模子(A)，802表示模子(B)，803表示图案(A)，804表示图案(B)，805表示对准结构的设置位置。
如图16A的模子(A)801中所示，对准结构设置于图案(A)803的四个角处，因此增加了冗余度以便容许改进位置精度。另外，如图16B的模子(B)802中所示，对准结构还可设置于受到晶片切割(dicing)的区域中。
根据如上所述的本实施例，可以高准确度地实现模子与工件在面内方向中的对准。
(实施例2)在本实施例中，参考图19A以及19C描述根据本发明的模子的构成实例。
在这些图中，构造包括模子19101、图案区域(加工区域)19102、第一位置测量标记19103、第一对准标记19104(第二实施例中的第二标记)、第二位置测量标记19105(第二实施例中的第一标记)和加工图案对准标记19106。
图19A为当从与设置于模子19101正面的图案区域相对的背面观察模子19101时结构的示意性视图。
此处，背面为图案区域19102中没有加工图案的表面而正面为加工图案形成于图案区域19102中的表面。
在背面侧上模子1901的四个角部分中每一个处，放置着第一位置测量标记19103、第一对准标记19104(第二标记)和加工图案对准标记19106。
在正面侧上模子1901的四个角部分中每一个处，放置着第二位置测量标记19105(第一标记)。
顺便说一下，位置测量标记19103和19105为用于测量模子的标记背面和表面图案之间的相对位置关系的标记。另外，第一对准标记19104(第二标记)为用于使模子和衬底相对于彼此位置对准的标记。加工图案对准标记19106为在加工图案的制备期间的参考标记。
图19B为图19A的A-A′剖视图，其中第二位置测量标记19105(第一标记)放置于模子的正面而第一位置测量标记19103放置于模子的背面。
图19C为图19A的B-B′剖视图，其中第一对准标记19104(第二标记)和加工图案对准标记19106放置于模子的背面。
这些标记的构成使得它们适于测量相应的位置并且可具有普通形状如条、十字、圆、矩形和这些的组合。
顺便说一下，模子的第一对准标记19104(第二标记)和第一位置测量标记19103可以只需要通过部件放置于远离模子的正面的位置。另外，加工图案对准标记19106还可利用第一对准标记19104(第二标记)来制备。
图20A至20E各自示出了本实施例中的标记的构成实例。
图20A示出了以下这种构造，即利用具有或没有形成模子的透明部件或该透明部件的密度差，将上述第一位置测量标记、第一对准标记和加工图案对准标记设置于模子的背面。如图1中所示，该构造包括第一透明部件19201、标记区域19202、图案区域19203、正面19204、背面19205、正面侧标记19206和背面侧标记19207。
模子由第一透明部件19201形成并具有标记区域19202和图案区域(加工区域)19203。第一透明部件可由石英、派热克斯玻璃(注册商标)、蓝宝石等等形成。
在模子的正面19204处，形成加工图案。
在模子的背面19205处，在标记区域19202中形成第一位置测量标记、第一对准标记和加工图案对准标记。另外，在标记区域19202中，在模子的正面形成第二位置测量标记作为正面侧标记。
顺便说一下，在图20A中，所示的正面侧标记和背面侧标记同轴地对齐，但是可以以使得它们沿水平方向相对移动的方式形成。加工图案对准标记还可根据模子生产过程形成于模子的正面。
图20B示出了如下这种构造，在图20A中所示的构造中设置于模子背面处的标记(标记组)被设置于模子的内侧部分19208处。利用具有或没有构成模子的透明部件或该透明部件的密度差形成内侧部分19208。
图20C示出了如下这种构造，即设置在模子背面的标记(标记组)构成为相对于第二透明部件设置的标记19209。第二透明部件由石英、派热克斯玻璃(注册商标)、蓝宝石、ITO、二氧化钛等等形成，并且成分可稍微不同于第一透明部件。
图20D示出了如下这种构造，即通过将由第二透明部件形成的标记组嵌入没有第一透明部件的部分中，标记组由在该部分处设置于模子背面处的标记19210构成。
图20E示出了如下这种构造，标记组由标记19211构成，标记19211由在从第一透明部件突出的部分处设置于模子背面的第二透明部件形成。
在图20D或图20E中所示的构造的情况下，第二透明部件还可改变为金属部件之类。
(实施例3)在本实施例中，描述用于产生根据本发明的模子的过程。
图21A至21G示出了本实施例中的模子生产过程的步骤，其中通过翻转模子实现加工。在这个过程中，首先，加工模子的一个表面然后加工模子的另一表面。
更具体而言，首先，制备透明部件的衬底19301，在其上涂覆抗蚀剂19304(图21A)。衬底19301具有正面19302和背面19303，加工图案布置于正面19302上。
接着，为了在衬底背面形成标记组，进行曝光和显影(图21B)。标记组包括第一位置测量标记、第一对准标记和加工图案对准标记。
随后，蚀刻该衬底以便转印衬底背面处的标记组19305(图21C)。
接着，翻转衬底(图21D)。
随后，将抗蚀剂19304涂覆于正面19302上(图21E)。
随后，实现对准同时观察衬底背面处的加工图案对准标记，然后将加工图案19306和第二位置测量标记19307曝光和显影(图21F)。为此目的，使用双侧光刻机(aligner)作为曝光设备。
接着，蚀刻衬底并且除去抗蚀剂以便完成具有加工图案19306和第二位置测量标记19307的模子(图21G)。
顺便说一下，正面部分和背面部分可分离地形成于两个衬底上，然后可彼此施加以便制备具有第一标记19305、加工图案19306和第二部分测量图案19307的模子。
通常，在以上制备的模子中，保证了位于相同平面上的图案的位置具有理想精确度。
另一方面，在不同平面如正面和背面之间，各平面之间的定位精度较低。
因此，认为第一对准标记、第一位置测量标记和加工图案对准标记被设置于所需位置处。另外，第二位置测量标记和加工图案被放置于所述位置处。
另一方面，由于如上所述第一对准标记和加工图案并不位于相同平面上，第一对准标记和加工图案之间的位置关系不确定。
然而，本实施例中的模子具有第一位置测量标记和第二位置测量标记。因此，通过组合使用第一位置测量标记和第二位置测量标记并利用相对位置测量装置测量其间的位置关系，就可以明确该位置关系，其中该相对位置测量装置构造成用于出现在下文中的本发明的实施例中的压力加工设备中。
(实施例4)在本实施例中，将描述根据本发明的另一种模子生产方法。
图22示出了本实施例中图案形成设备的构成实例。
如图22所示，该图案形成设备包括曝光光源19401、光学系统19402、光学系统驱动机构19403、分析机构19404、模子保持部分19405、镜筒19406、工件保持部分19407、工件按压机构19408、面内移动机构19409、压印控制机构19410和未示出的用于测量模子和工件之间间隙的测量机构。在图22中，19412代表工件(衬底)，而19413代表用于涂覆至少一部分衬底19412的涂覆材料。模子19411被模子保持部分19405卡住，以便模子19411被设置在与工件相对的位置处。工件由衬底19412构成，由可光固化树脂制成的涂覆材料19413通过旋涂的方式被施加到衬底19412上。工件可通过面内移动机构19409而被移动到所需的位置。另外，通过工件按压机构19408，可对工件的高度和向工件施加的压力进行调节。
曝光光源19401通过镜筒19406到达模子上。
压印控制机构19410控制工件的位置移动、对工件施加的压力、光学系统驱动机构19403和曝光量。
在本实施例中，用于将模子与工件对准的对准机构的主要部分是由光学系统19402、光学系统驱动机构19403和分析机构19404构成。
通过光学系统驱动机构19403，光学系统19402可沿着平行于工件的面内方向和垂直于工件的方向移动。
使用分析机构19404来分析由光学系统获得的数据。分析机构19404用于测量模子和工件之间的相对位置或是模子前表面和背表面之间的相对位置，并能够存储其测量值。
下面，将进一步描述本实施例中的光学系统。
图23A和23B为示意图，示出了本实施例的压力加工设备中采用了参考标记的光学系统的结构，其中，图23A示出了整个光学系统的结构，而图23B示出了通过图像拾取器件所观察到的标记。
在本实施例中，光学系统被设计为采用参考对准标记。例如在日本公开专利申请No.Hei 10-335241中描述了这种结构。
更具体地说，首先，模子19501和工件19502被彼此相对地设置，且它们之间有一定的间隙。本实施例中的工件由上述涂覆有树脂的衬底构成。
本实施例中的模子在背表面具有第一对准标记19503(上述实施例中的第二标记)和第一位置测量标记19505，并在前表面具有第二位置测量标记19506(上述实施例中的第一标记)。
另一方面，工件具有第二对准标记19504(上述实施例中的第三标记)。
下面，将描述第一对准标记19503和第二对准标记19504的观察。
来自光源19511的光经过照明系统19510和参考标记衬底19507，并被分光器反射到第二成像系统19516和19518。
上述参考标记衬底是在前表面和背表面设有标记的衬底，当标记被投影到前表面和背表面之一上时，标记的位置关系就清楚了。例如，该参考标记衬底是这样的衬底，即形成有两个标记，以便当这两个标记被投影到衬底前表面上时，这两个标记彼此重叠。
第一参考标记19509和第二参考标记19508的每一个被设计为与下面的标记组成光学共轭关系。
更具体地说，第一参考标记19509与标记组A(第一位置测量标记19505和第一对准标记19503)光学共轭，而第二参考标记19508与标记组B(第二位置测量标记19506和第二对准标记19504)光学共轭。这样，就可测量标记组A和标记组B分别相对于第一参考标记和第二参考标记的位置。
另一方面，来自光源19514的光线经过照明系统19513、分光器19512和第一成像系统19520，以被照射到标记上。反射光经过分光器19512以向着第二成像系统侧透射。在图像拾取器件19517中，第一参考标记19509和第一对准标记19503形成图像，由此获得了第一图像。另一方面，在图像拾取器件19519中，第二参考标记19508和第二对准标记19504形成图像，由此获得了第二图像。本实施例中的图像拾取器件19517和19519是CCD或类似器件。
下面，将描述对准方法。
首先，本实施例的图案形成设备被设计成，以便当第一位置测量标记1 9505和第一对准标记19503沿垂直于衬底的方向从模子背表面侧投影时，在下面的情况中在所需的位置处压印图案区域。
更具体地说，在第一对准标记19503和第二对准标记19504彼此交叠并且第一位置测量标记19505和第二位置测量标记19506彼此交叠的情况下，图案形成设备被设计成使得在所需的位置处压印图案区域。
接着，在第一位置测量标记19505的基础上，预先测量并存储第二位置测量标记19506的水平/旋转误差A(Xa，Ya，θa)。这意味着，检测被设计成彼此交叠的第一和第二位置测量标记，以确定它们是否实际上处于某种位置关系。
通过获得误差A(Xa，Ya，θa)发现，当实施第一对准标记19503与第二对准标记19504的对准时可在所需的位置进行压印，这样产生误差(B’)。这是因为，在被设计成彼此交叠设置的第一和第二位置测量标记实际形成时有误差的情况下，与第一位置测量标记位于同一层上的第一对准标记19503也包括该误差。更具体地说，第一对准标记和第一位置测量标记位于同一层上，以便保证第一对准标记的位置与第一位置测量标记处于一种关系。这里，“保证”意味着，第一对准标记的设计位置和通过所述成形方法而实际被形成的第一对准标记的位置彼此高精度地一致。
具体地，模子与工件的对准是按以下方式而被执行的。
观察第一对准标记19503和第二对准标记19504。图23B示出了通过图像拾取(感测)器件而观察到的图像。
如图23B所示，在第一对准标记19503的基础上，测量和存储第二对准标记19504的水平/旋转误差B(Xb，Yb，θb)。所产生的位置关系等于加工图案和第一位置测量标记之间的位置关系。水平地和/或旋转地移动工件，以便误差B等于通过上述误差A而计算出的第一对准标记和第二对准标记之间的误差B’。换句话说，实现模子与工件的对准，以便满足条件B＝B’。结果，能够在想要的位置转印加工图案。
通过上述的对准方法，即使是在由于模子与树脂的接触而使得模子表面的标记看不见的情况下，也能获得标记和工件之间的位置关系，以允许模子和工件之间的对准。附带地说，通过使用在四个角部的标记，可实现放大校正。另外，根据参考坐标，可以这样移动工件，以便由误差A(Xa，Ya，θa)而计算出的误差B’和所测量的误差B(Xb，Yb，θb)满足等式B’+B＝0。
(实施例5)在本实施例中，描述根据本发明的一种与实施例3中不同的制造模子的方法。
图24A到图24E示出了本实施例中模子制造方法的步骤，其中，是从模子的一侧实施加工。在实施例3中，是通过把模子上下颠倒而实施加工。更具体地说，首先，加工模子的一个表面，接着，加工模子的另一个表面。另一方面，在本实施例中，均是从一侧方向加工模子的前表面和背表面。
将参照图24A到图24E描述本实施例的模子制造方法。
更具体地说，首先，制备透明部件的衬底19601(图24A)。该衬底19601具有前表面19602和背表面19603，加工图案被设于前表面19602上。
接下来，在衬底的背表面上形成第一位置测量标记19605，然后，在衬底的前表面上形成第二位置测量标记19604(图24B)。
第一对准标记(上述实施例中的第二标记)与第一位置测量标记19605位于同一表面上，而加工图案对准标记(实施例中的第一标记)与第二位置测量标记19604位于同一表面上。作为从模子一侧而在前表面和背表面相继形成标记的方法，可采用使用具有高精度级的飞秒(10-15秒)激光器的方法。这样，各个标记被设在精确的位置处。
接下来，在衬底19601的前表面19602上施加抗蚀层19606(图24C)。该抗蚀层19606还包含用于形成防反射膜或类似物所必须的膜形成材料。
之后，在加工图案曝光和显影后，在观察衬底前表面上的加工图案对准标记的同时进行对准(图24D)。为此，作为曝光设备，可使用电子束曝光设备或如扫描仪或分档器之类的曝光设备。可根据加工图案的尺寸而被适当地选择这些曝光设备。
接下来，衬底被蚀刻并且抗蚀层被去除，以完成一个模子(图24E)。
附带地说，根据使用飞秒激光器的加工方法，可对模子的内部进行加工。另外，在加工图案是微纳米级的情况下，也可用飞秒激光器代替曝光设备来实施加工。另外，在加工模子内部时，也可采用这样一种方法，即从模子的前表面侧层压部件。
(实施例6)
在本实施例中，描述的是在使用本发明的模子进行压力加工时使用一种结构与实施例4中不同的光学系统的构造实施例。
图25是一示意图，示出了在本实施例中没有采用参考标记的光学系统的结构。
在本实施例中，与实施例4不同的是，该光学系统不采用参考对准标记。
更具体地说，首先，模子19701和工件19702被彼此相对地设置，其间有一定间隙。
本实施例中的模子具有第一对准标记19703(上述实施例中的第二标记)、第一位置测量标记19705和第二位置测量标记19706(上述实施例中的第一标记)。另外，工件具有第二对准标记19704(上述实施例中的第三标记)。
接下来，将描述第一对准标记19703和第二对准标记19704的观察。
来自光源19710的光线经过照明系统19709和第一成像系统19707，以照射到标记上。反射光经过第一成像系统19707和第二成像系统19711而通过图像拾取(感测)器件19712被观察。通过借助于光学系统驱动机构19713而移动光学系统，观察并存储第一标记(第一对准标记和第一位置测量标记)。然后，通过移动光学系统，观察并存储第二标记(第二对准标记和第二位置测量标记)。
接下来，将描述一种对准方法。
首先，观察第一位置测量标记，然后观察第二位置测量标记。
通过这两个图像，在第一位置测量标记的基础上，预先测量和存储第二位置测量标记19506的水平/旋转误差A(Xa，Ya，θa)。
然后，观察设于模子上的第一对准标记，并且接着观察设于工件上的第二对准标记。图23B示出了通过图像拾取(感测)器件而观察到的图像。
通过这两个图像，在第一对准标记的基础上，测量和存储第二对准标记的水平/旋转误差B(Xb，Yb，θb)。然后，水平地和/或旋转地移动工件，以便由误差A(Xb，Yb，θb)计算出的第一对准标记和第二对准标记之间的误差B’和实际测量的误差B(Xb，Yb，θb)满足条件B’＝B。因此，可在所需的位置处转印加工图案。
尽管参考本文所公开的结构已经描述了本发明，但并不局限于所阐述的细节，并且本申请意在涵盖那些落在出于改进的目的或所附权利要求保护范围中的变型或变化。
权利要求
1.一种模子，包括具有待转印图案的区域的第一表面；与所述第一表面相对定位的第二表面；对准标记，该对准标记被嵌入所述模子中以便不暴露在所述第一表面和所述第二表面上。
2.根据权利要求1所述的模子，其特征在于，所述对准标记被设置成距所述第一表面比距所述第二表面更近。
3.根据权利要求1所述的模子，其特征在于，所述模子还包括位于所述第一表面上的保护层，所述对准标记被设置在至少所述第一表面上，并被所述保护层覆盖以便不暴露在所述模子的外部。
4.一种模子，包括具有待转印图案的区域的第一表面；与所述第一表面相对定位的第二表面；设置在所述第一表面上的第一标记；以及设置在远离所述第一表面的位置处的用于对准的第二标记。
5.根据权利要求4所述的模子，其特征在于，所述对准标记被设在所述第一表面和所述第二表面之间，或是靠近所述第二表面，或是设在所述第二表面上。
6.根据权利要求4所述的模子，其特征在于，所述第二标记被嵌入所述第一表面和所述第二表面之间的区域中。
7.一种图案形成方法，用于通过在模子上设置的图案而在布置于衬底上的涂覆材料上形成压印图案，该方法包括制备模子，该模子设有包括图案区域的第一表面、与第一表面相对定位的第二表面以及设置在远离第一表面的位置处的对准标记；使模子的图案区域与布置在衬底上的涂覆材料接触；在涂覆材料布置于衬底上的与对准标记彼此相对的部分处的情况下，通过利用对准标记和在衬底上设置的标记来获得关于模子和衬底的位置信息；以及在图案区域和涂覆材料彼此接触的情况下，根据所述信息，沿图案区域的面内方向实施衬底与模子的对准。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述信息控制衬底和模子之间的距离。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在实施对准时使涂覆材料固化。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，涂覆材料是可光固化的树脂、热固性树脂或热塑性树脂。
11.一种图案形成方法，用于通过设置在模子上的图案而在待加工部件上形成图案，该方法包括制备模子，该模子设有包括图案区域的第一表面、与第一表面相对定位的第二表面、设置在第一表面上的第一标记以及设置在远离第一表面的位置处的用于对准的第二标记；通过利用模子的第二标记和设置在待加工部件上的用于对准的第三标记来实施模子与待加工部件的对准。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，获得关于第一标记和第二标记之间位置关系的信息，并利用该信息来实施模子与待加工部件的对准。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，待加工部件是衬底或者是具有包括涂覆材料的表面层的衬底。
14.一种图案形成方法，用于通过利用设置在模子上的图案而在待加工部件上形成图案，该方法包括通过利用第一位置信息和第二位置信息来实施模子与待加工部件沿模子图案区域的面内方向的对准，所述第一信息是关于设置在与模子的形成图案区域的表面位于同一水平面的模子表面上的第一标记和定位成远离所述形成图案区域的表面的第二标记之间的相对位置关系，所述第二位置信息是关于第二标记和设置在待加工部件上的第三标记之间的相对位置关系。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，通过存储关于第二标记和第一标记之间的水平误差或旋转误差中的至少一个的第一误差信息、存储关于第二标记和第三标记之间的水平误差或旋转误差中的至少一个的第二误差信息、并且通过利用所述第一误差和所述第二误差来进行相对于模子水平移动待加工部件的操作和相对于模子旋转移动待加工部件的操作中的至少一个操作，从而实施对准。
16.一种用于执行根据权利要求7所述的图案形成方法的图案形成设备，包括用于保持模子的模子保持部分；以及用于支撑衬底的衬底支撑部分；其中，所述模子保持部分和所述衬底支撑部分被构造成沿面内方向相对彼此运动。
17.一种用于执行根据权利要求11所述的图案形成方法的图案形成设备，包括用于保持模子的模子保持部分；以及用于支撑待加工部件的支撑部分；其中，所述模子保持部分和所述支撑部分被构造成沿面内方向相对彼此运动。
18.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述图案形成设备还包括位置偏差检测机构和间距控制机构，所述位置偏差检测机构用于在模子图案区域和涂覆材料相互接触的情况下检测它们之间的位置偏差，所述间距控制机构用于根据由所述位置偏差检测机构获得的检测信息控制衬底和模子之间的间距。
19.一种图案转印设备，包括用于实施模子与待加工部件的对准的对准机构，所述对准机构被构造成通过利用第一位置信息和第二位置信息来实施模子与待加工部件沿模子图案区域的面内方向的对准，所述第一位置信息是关于设置在与模子的形成图案区域的表面位于同一水平面的模子表面上的第一标记和布置成远离所述形成图案区域的表面的第二标记之间的相对位置关系，该第二位置信息关于第二标记和设置在待加工部件上的第三标记之间的相对位置关系。
20.根据权利要求19所述的设备，其特征在于，所述对准机构包括用于存储第一位置信息的第一存储部分和用于存储第二位置信息的第二存储部分。
全文摘要
一种用于形成图案的图案形成方法，包括制备模子104，该模子104具有包括图案区域1000的第一表面、与第一表面相对的第二表面以及被设在远离第二表面并靠近第一表面的位置处的对准标记2070；使模子104的图案区域1000与设在衬底5000上的涂覆材料接触；在涂覆材料被设于衬底5000上的对准标记2070和衬底5000彼此相对的部分处的情况下，通过利用对准标记2070和在衬底5000上设置的标记5300，来获得关于模子104和衬底5000的位置信息；以及在所述信息的基础上，实施衬底5000与模子104的高精度对准。
文档编号B41M5/26GK1876395SQ200610091
公开日2006年12月13日 申请日期2006年6月7日 优先权日2005年6月8日
发明者末平信人, 关淳一, 真岛正男, 寺崎敦则, 稻秀树 申请人:佳能株式会社