JP2013175604A - パターン形成装置、パターン形成方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】テンプレートの凹凸パターンの位置ずれを考慮したパターン形成を行うことができるパターン形成装置、パターン形成方法及び半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】実施形態に係るパターン形成装置は、基材の主面上に凹凸パターンが設けられたテンプレートを用い、前記テンプレートの前記凹凸パターンを被転写物に押印した状態で前記被転写物に光を照射し、前記被転写物を硬化させて前記凹凸パターンの形状を前記被転写物に転写するパターン形成装置である。パターン形成装置は、光照射部と、制御部と、を備える。前記光照射部は、前記主面に対して平行な照射面内で強度分布を持つ前記光を照射する。前記制御部は、前記光照射部を制御して前記強度分布を時間に応じて変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、パターン形成装置、パターン形成方法及び半導体装置の製造方法に関する。

パターンの形成方法においては、形成するパターンの凹凸形状が設けられた原版（テンプレート）を用いたインプリントが注目されている。インプリントでは、基板上に例えば光硬化性の有機材料を塗布し、この有機材料の層にテンプレートを接触させて光照射によって硬化させる。これにより、有機材料の層にテンプレートの凹凸形状が転写されたパターンが形成される。
テンプレートを用いたパターンの形成方法では、テンプレートの凹凸パターンの位置ずれを考慮したパターン形成が重要である。

特開２０１０−２４５０９４号公報

本発明の実施形態は、テンプレートの凹凸パターンの位置ずれを考慮したパターン形成を行うことができるパターン形成装置、パターン形成方法及び半導体装置の製造方法を提供する。

実施形態に係るパターン形成装置は、基材の主面上に凹凸パターンが設けられたテンプレートを用い、前記テンプレートの前記凹凸パターンを被転写物に押印した状態で前記被転写物に光を照射し、前記被転写物を硬化させて前記凹凸パターンの形状を前記被転写物に転写するパターン形成装置である。
パターン形成装置は、光照射部と、制御部と、を備える。
前記光照射部は、前記主面に対して平行な照射面内で強度分布を持つ前記光を照射する。
前記制御部は、前記光照射部を制御して前記強度分布を時間に応じて変化させる。

第１の実施形態に係るパターン形成装置を例示する模式図である。 光照射部の構成を例示する模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は、照射面の領域分割について例示する模式図である。 光の強度分布の時間による変化を例示する図である。 （ａ）〜（ｃ）は、照射領域の光の強度分布の変化を例示する模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は、照射領域内でのパターンの位置ずれについて例示する模式的平面図である。 光の強度とパターンの硬化時の応力との関係を例示する図である。 光照射部の他の構成例を示す模式図である。 第２の実施形態に係るパターン形成方法を例示するフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は、パターン形成方法の具体例を示す模式的断面図である。

以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るパターン形成装置を例示する模式図である。
図１に表したように、第１の実施形態に係るパターン形成装置２００は、凹凸パターン２１が設けられたテンプレート１１０を用いて被転写物７０にパターンを形成する装置である。すなわち、パターン形成装置２００は、テンプレート１１０の凹凸パターン２１を被転写物７０に押印した状態で、被転写物７０に光Ｃを照射し、被転写物７０を硬化させて凹凸パターン２１の形状を被転写物７０に転写する。

ここで、テンプレート１１０は、基材１０と、基材１０の主面１０ａ上に設けられた凹凸パターン２１と、を有する。テンプレート１１０は、例えば原版になるマスターを用いて形成される。基材１０には、例えば石英が用いられる。凹凸パターン２１には、例えば光硬化性有機材料が用いられる。マスターからテンプレート１１０を形成する場合には、基材１０の上に光硬化性有機材料を塗布し、マスターの凹凸パターンを光硬化性有機材料に転写する。光硬化性有機材料が硬化することで凹凸パターン２１が形成される。

パターン形成装置２００は、光照射部２１０と、制御部２２０と、を備える。
光照射部２１０は、テンプレート１１０の基材１０の主面１０ａと平行な照射面Ｒ内で強度分布を持つ光Ｃを照射する。ここで、照射面Ｒとは、被転写物７０の光Ｃが照射される領域のうち主面１０ａと平行な面のことをいう。また、光の強度とは、光のエネルギー密度のことをいう。光照射部２１０は、照射面Ｒ内での光Ｃの強度分布を変更できる機構を備える。
制御部２２０は、光照射部２１０を制御して、照射面Ｒ内での光Ｃの強度分布を時間に応じて変化させる。

本実施形態に係るパターン形成装置２００では、照射面Ｒ内での光Ｃの強度分布を時間に応じて変化させることにより、被転写物７０の光Ｃによる硬化で発生する歪みを制御する。すなわち、照射面Ｒ内での光Ｃの強度分布を時間に応じて変化させると、被転写物７０の光Ｃによる硬化で発生する収縮歪みの照射面Ｒ内でのバランスが調整される。これにより、被転写物７０が硬化することで形成されるパターンの照射面Ｒ内での位置が調整される。したがって、テンプレート１１０の凹凸パターン２１に、基準に対する位置ずれがあった場合でも、被転写物７０に形成されるパターンにその位置ずれが反映されることを抑制する。

パターン形成装置２００には、入力部２３０が設けられていてもよい。入力部２３０は、照射面Ｒ内での光Ｃの強度分布の時間に応じた変化を示すデータＤを入力する部分である。入力部２３０には、キーボードやポインティングデバイスなどの各種の入力デバイスのほか、不揮発性メモリの入力インタフェース、ネットワークとのインタフェースを含む。すなわち、データＤは、入力デバイスによって入力されたり、不揮発性メモリから入力されたり、ネットワークを介して外部の装置（コンピュータ、データベース等）から入力される。

ここで、データＤは、テンプレート１１０の凹凸パターン２１の基準に対するずれ量及び方向と、照射面Ｒ内での光Ｃの強度分布の時間に対する変化と、の関係を表すものを含む。凹凸パターン２１の基準には、凹凸パターン２１の設計値や下地パターンの位置などが含まれる。

パターン形成装置２００は、テンプレート１１０を保持する保持部２４０と、基板６０を載置するステージ２５０と、を備える。保持部２４０は、テンプレート１１０の基材１０の凹凸パターン２１とは反対側を例えば吸着保持する。
ステージ２５０は、基板６０を決められた位置に固定する。基板６０の上には被転写物７０が設けられる。

制御部２２０は、保持部２４０と、ステージ２５０と、の間隔を制御する。すなわち、保持部２４０及びステージ２５０の少なくとも一方には移動機構（図示せず）が設けられている。制御部２２０はこの移動機構を制御して、保持部２４０と、ステージ２５０と、の間隔を制御する。これにより、テンプレート１１０の凹凸パターン２１の被転写物７０への接触、及びテンプレート１１０の被転写物７０からの離型が行われる。

図２は、光照射部の構成を例示する模式図である。
図２には、パターン形成装置２００の構成のうち、光照射部２１０、保持部２４及びステージ２５０の部分が表されている。

光照射部２１０は、分割部２１１と、調整部２１５と、を含む。
分割部２１１は、主面１０ａと平行な照射面Ｒ内において、光Ｃの照射領域を複数の領域に分割する。分割部２１１には、例えば複数の光ファイバが用いられる。この場合、分割部２１１は、光源２１７から放出された光を、複数の光ファイバによって分岐して、照射面Ｒ内の複数の領域のそれぞれに照射する。光源２１７には、例えば高圧水銀ランプが用いられる。光源２１７から放出される光は、例えば波長３１０ナノメートル（ｎｍ）程度の紫外線光である。

分割部２１１には、複数の反射鏡を用いてもよい。この場合、光源２１７から放出された光は、複数の反射鏡によって照射面Ｒ内の複数の領域のそれぞれに照射される。

調整部２１５は、分割部２１１で分割された複数の領域ごとの光Ｃの強度を、強度分布に応じて調整する。調整部２１５には、例えば液晶素子が用いられる。分割部２１１として光ファイバが用いられる場合、複数の光ファイバのそれぞれに液晶素子を設けておく。調整部２１５は、各液晶素子の光の透過率を調整する。これにより、各光ファイバから照射面Ｒ内の複数の領域ごとに照射される光Ｃの強度が調整される。調整部２１５は、制御部２２０からの指示に従い、強度分布に応じて照射面Ｒ内の複数の領域ごとの光Ｃの強度を調整する。

分割部２１１及び調整部２１５の具体的な構成は、上記以外であってもよい。例えば、分割部２１１として、複数の領域ごとに独立した複数の光源２１７を用いてもよい。この場合、調整部２１５は、独立した複数の光源２１７の光量をそれぞれ調整することによって、照射面Ｒ内の複数の領域ごとに照射される光Ｃの強度が調整される。

図３（ａ）及び（ｂ）は、照射面の領域分割について例示する模式図である。
図３（ａ）は、照射面Ｒを例示する模式的平面図、図３（ｂ）は、照射面Ｒ内における光Ｃの強度分布について例示する模式的平面図である。

図３（ａ）に表したように、照射面Ｒに照射される光Ｃは、分割部２１１によって複数の領域ｒ_１、ｒ_２、…、ｒ_ｎ−１、ｒ_ｎに分割される。図３（ａ）に表した例では、照射面Ｒの面内を縦横それぞれ複数の領域に分割しているが、例えば縦横いずれかの方向に分割してもよい。
図２に表した調整部２１５は、図３（ａ）に表した複数の領域ｒ_１、ｒ_２、…、ｒ_ｎ−１、ｒ_ｎのそれぞれについて光Ｃの照射の強度を調整する。

このように、光照射部２１０によって照射面Ｒの複数の領域ｒ_１、ｒ_２、…、ｒ_ｎ−１、ｒ_ｎについて光Ｃの強度を調整すると、例えば図３（ｂ）に表したように、照射面Ｒ内で光Ｃの強度分布を設定することができる。図３（ｂ）では、ドットの濃い部分ほど光Ｃの強度が高いことを表している。

図３（ｂ）に表した強度分布の例では、例えば、照射面Ｒを左側の領域ＲＬと、右側の領域ＲＲと、に区分けした場合、左側の領域ＲＬの部分である領域Ａ１の光Ｃの強度が高く、右側の領域ＲＲの部分である領域Ｂ１の光Ｃの強度が低くなっている。また、この領域Ａ１を中心とした周辺の領域Ａ２、領域Ａ３の順に光Ｃの強度が低くなり、領域Ｂ１を中心とした周辺の領域Ｂ２、領域Ｂ３の順に光Ｃの強度が高くなっている。

光照射部２１０は、照射面Ｒの面内における光Ｃの強度を複数の領域ｒ_１、ｒ_２、…、ｒ_ｎ−１、ｒ_ｎごとに調整し、例えば図３（ｂ）に表したような強度分布を持たせる。また、光照射部２１０は、制御部２２０からの指示に応じてこの強度分布を時間に応じて変化させる。

図４は、光の強度分布の時間による変化を例示する図である。
図４の横軸は時間を示し、縦軸は光強度を示している。図４では、図３（ｂ）に表した領域Ａ１及び領域Ｂ１における光強度の変化を表している。
図４に表した例では、領域Ａ１の光強度は、光Ｃの照射開始の時刻ｔｓから時刻ｔ１にかけて急激に増加し、時刻ｔ１から時刻ｔ２、ｔ３にかけて徐々に弱くなる。一方、領域Ｂ１の光強度は、光Ｃの照射開始の時刻ｔｓから時刻ｔ１、ｔ２及びｔ３にかけて徐々に増加し、時刻ｔ３から照射終了の時刻ｔｅにかけて急激に減少する。

図４では、領域Ａ１及び領域Ｂ１の光強度の変化を表しているが、照射面Ｒの他の領域についても、それぞれの領域について光強度を時間に応じて変化させる。

光Ｃの強度分布を時間に応じて変化させると、被転写物７０が硬化する際に生じる収縮の量が変化する。例えば、領域Ａ１の光強度のように、照射開始の時刻ｔｓから短時間で光強度を増加させると、被転写物７０が軟らかい状態から急激に硬化する。このため、被転写物７０の硬化に伴う収縮量は大きくなる。一方、領域Ｂ１の光強度のように、照射開始の時刻ｔｓからゆっくりと光強度を増加させると、被転写物７０が軟らかい状態から徐々に硬化する。このため、被転写物７０の硬化に伴う収縮量は小さくなる。

このように、照射面Ｒ内で光Ｃの強度分布を持たせ、この強度分布を時間に応じて変化させることにより、被転写物７０の照射面Ｒでの収縮量が調整される。これにより、被転写物７０に転写されるパターンの硬化後の位置の調整が行われる。

図５（ａ）〜（ｃ）は、照射面の光の強度分布の変化を例示する模式図である。
図５（ａ）には、図４に示す時刻ｔ１での強度分布、図５（ｂ）には、図４に示す時刻ｔ２での強度分布、図５（ｃ）には、図４に示す時刻ｔ３での強度分布の例が表されている。

時刻ｔ１では、図５（ａ）に表したように、照射面Ｒの左側の領域ＲＬにおいては、領域Ａ１の光Ｃの強度が高く、その周辺の領域Ａ２及びＡ３にかけて光Ｃの強度が低くなっている。また、照射面Ｒの右側の領域ＲＲにおいては、領域Ｂ１の光Ｃの強度が低く、その周辺の領域Ｂ２及びＢ３にかけて光Ｃの強度が高くなっている。

時刻ｔ１から時刻ｔ２になると、図５（ｂ）に表したように、照射面Ｒの左側の領域ＲＬにおいて領域Ａ１及び領域Ａ２の光Ｃの強度が低くなり、照射面Ｒの右側の領域ＲＲにおいて領域Ｂ１及び領域Ｂ２の光Ｃの強度が高くなる。これにより、照射面Ｒの左側の領域ＲＬの光Ｃの強度分布は、照射面Ｒの右側の領域ＲＲの光Ｃの強度分布とほぼ等しくなる。

さらに時刻ｔ２から時刻ｔ３になると、図５（ｃ）に表したように、照射面Ｒの左側の領域ＲＬにおいては、領域Ａ１の光Ｃの強度が低く、その周辺の領域Ａ２及びＡ３にかけて光Ｃの強度が高くなっている。また、照射面Ｒの右側の領域ＲＲにおいては、領域Ｂ１の光Ｃの強度が高く、その周辺の領域Ｂ２及びＢ３にかけて光Ｃの強度が低くなっている。

すなわち、図５（ａ）〜（ｃ）に表したように、時刻ｔ１、ｔ２及びｔ３にかけて、照射面Ｒの左側の領域ＲＬと、右側の領域ＲＲと、における光Ｃの強度分布が互いに逆になる。このような強度分布の時間による変化によって、照射面Ｒの面内での光Ｃの総照射量はほぼ等しくなる。すなわち、それぞれの領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ１、Ｂ２及びＢ３ごとに光Ｃの強度を時間によって変化させても、照射面Ｒにおける光Ｃの総照射量は均一になる。被転写物７０にパターンを転写する場合、光Ｃの照射量はパターンの寸法に影響する。したがって、照射面Ｒにおける光Ｃの総照射量を均一にすると、被転写物７０に転写したパターンの硬化後の寸法が設計値通りになる。

図６（ａ）及び（ｂ）は、照射領域内でのパターンの位置ずれについて例示する模式的平面図である。
図６（ａ）は、一様な強度で光を照射してパターンを形成した場合の位置ずれを表し、図６（ｂ）は、強度分布を変化させてパターンを形成した場合の位置ずれを表している。いずれの図においても、矢印の長さがパターンの位置ずれの量を表し、矢印の向きがパターンの位置ずれの方向を表している。パターンの位置ずれは、例えば下地パターンを基準にした位置ずれである。

図６（ａ）に表したように、照射面Ｒに一様な強度で光を照射し、被転写物７０を硬化させた場合、テンプレート１１０の凹凸パターン２１の位置ずれを十分に修正しきれない。テンプレート１１０の凹凸パターン２１に位置ずれがある場合、例えばテンプレート１１０を保持部２４０に保持する際に回転したり、基材１０の端部を押圧することで倍率の補正（縮小）や直交度の補正が行われる。このような補正を行っても、凹凸パターン２１の位置ずれについては十分に補正しきれず、転写によって形成されるパターンの位置ずれにつながる。

例えば、図６（ａ）に表した例では、照射面Ｒの左側の領域ＲＬにおいて、中央部から周辺部に向けてパターンの位置ずれが発生している。また、照射面Ｒの右側の領域ＲＲにおいて、周辺部から中央部に向けてパターンの位置ずれが発生している。

図６（ｂ）に表したように、照射面Ｒに光Ｃの強度分布を持たせ、この強度分布を時間に応じて変化させた場合、テンプレート１１０の凹凸パターン２１の位置ずれが十分に修正される。この場合、凹凸パターン２１によって形成されるパターンの形成領域の全体的な補正ではなく、細かい領域で形成されるパターンの位置ずれが補正される。

図６（ｂ）に表した例では、照射面Ｒの光Ｃの強度分布を、図５（ａ）〜（ｃ）に例示したように時間に応じて変化させて被転写物７０にパターンを形成している。このような光Ｃの強度分布の変化によって、照射面Ｒの左側の領域ＲＬでは、パターンの位置が周辺部から中央部に向けて移動し、照射面Ｒの右側の領域ＲＲでは、パターンの位置が中央部から周辺部に向けて移動することになる。このため、図６（ａ）に表した位置ずれを相殺する方向にパターンの形成位置が移動して、図６（ｂ）に表したように、パターンの位置ずれを十分に修正できることになる。すなわち、基材１０の端部を押圧することで行われる補正では修正しきれないパターンの位置ずれが補正される。

図７は、光の強度とパターンの硬化時の応力との関係を例示する図である。
図７の横軸は被転写物７０に照射される光Ｃの強度、縦軸はパターンの硬化時の応力を表している。また、図７では、光Ｃの強度の変化率（単位時間当たりの強度の増加量）をパラメータとして、光Ｃの強度とパターンの硬化時の応力との関係を表している。ここで、光Ｃの強度の変化率は、ＣＲ１からＣＲ４の順に高くなっている。

図７に表したように、光Ｃの強度の変化率が高いほどパターンの硬化時の応力が大きくなる。本実施形態に係るパターン形成装置２００は、図７に表した関係を利用して、照射面Ｒにおける光Ｃの強度分布を調整する。

例えば、照射面Ｒの面内を分割した複数の領域のうち、隣り合う２つの領域（第１領域ｒ_１及び第２領域ｒ_２）に所定の光強度Ｌ１で照射を行う場合、第１領域ｒ_１に照射する光Ｃの強度の変化率を第１の変化率ＣＲ１とし、第２領域ｒ_２に照射する光Ｃの強度の変化率を第４の変化率ＣＲ４とする。図７に表した関係から、光強度Ｌ１において変化率ＣＲ１及び変化率ＣＲ４において、パターンの硬化時の応力はそれぞれＳＲ１及びＳＲ４になる。この応力の差（ＳＲ４−ＳＲ１）によって、第１領域ｒ_１のパターンは、応力の大きい第２領域ｒ_２の方向に、応力の差（ＳＲ４−ＳＲ１）の大きさに応じた量で、移動することになる。

本実施形態に係るパターン形成装置２００では、テンプレート１１０の凹凸パターン２１の基準（例えば、下地パターン）に対する位置ずれの量及び方向と、照射面Ｒに照射する光Ｃの強度分布の時間に対する変化と、の関係を表すデータＤに基づいて被転写物７０への光Ｃの照射を制御する。

このデータＤは、制御部２２０で計算によって求めても、入力部２３０によって外部から入力するものであってもよい。

本実施形態に係るパターン形成装置２００によって、テンプレート１１０の凹凸パターンの位置ずれがあっても、被転写物７０へ転写して硬化する際にその位置ずれが修正される。これによって、テンプレート１１０を用いたインプリントで、基準（例えば、下地パターン）に対して正確な位置にパターンが形成される。

図８は、光照射部の他の構成例を示す模式図である。
図８には、パターン形成装置２００の構成のうち、光照射部２１０Ａ、保持部２４及びステージ２５０の部分が表されている。

この光照射部２１０Ａは、走査部２１２と、調整部２１５と、を含む。
走査部２１２は、テンプレート１１０の基材１０の主面１０ａと平行な照射面内において、光Ｃの照射位置を順次移動させる部分である。走査部２１２には、光源２１７から放出された光Ｃの進行方向を変化させる例えば可動式のミラーが設けられる。

調整部２１５は、走査部２１２で走査された光Ｃの強度を、制御部２２０の指示に応じて調整する。調整部２１５は、例えば、光源２１７を直接制御して光源２１７から放出される光Ｃの強度を調整する。調整部２１５は、液晶素子等の調光デバイスを介して光源２１７から放出される光の量を調整するようにしてもよい。調整部２１５は、走査部２１２によって走査される光Ｃの照射位置に合わせて光Ｃの強度を調整する。これにより、照射面Ｒの面内において、所定の強度分布が得られる。

走査部２１２は、照射面Ｒにおける光Ｃの走査を繰り返す。調整部２１５は、照射面Ｒにおける少なくとも１回の光Ｃの走査で１つの強度分布が得られるように光量の調整を行う。調整部２１５は、走査部２１２によって照射面Ｒにおける光Ｃの走査の繰り返しに合わせて強度分布が変化するように光量の調整を行う。照射面Ｒに対する複数回の走査によって強度分布の時間に応じた変化を発生させる。

このような光Ｃの走査によって強度分布を得る場合でも、照射面Ｒにおける光Ｃの総照射量（複数回の走査による累積の照射量）が均一になるように、光Ｃの強度が調整される。

走査部２１２による光Ｃの走査では、照射面Ｒについてより細かい領域での光量の調整や、走査方向に連続的な光量の調整が行われる。

（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係るパターン形成方法を例示するフローチャートである。
本実施形態に係るパターン形成方法は、凹凸パターン２１を有するテンプレート１１０を用い、この凹凸パターン２１を被転写物７０に転写するインプリント法である。
本実施形態に係るパターン形成方法で用いられるテンプレート１１０は、主面１０ａを有する基材１０と、基材１０の主面１０ａ上に設けられた凹凸パターン２１と、を備える。
図９は、このテンプレート１１０を用いたパターンの形成方法を順に表している。

先ず、ステップＳ１０１に表したように、基板６０の上に被転写物７０を塗布する。被転写物７０は、感光性材料である。感光性材料には、光硬化性有機材料が用いられる。

次に、ステップＳ１０２に表したように、テンプレート１１０を被転写物７０に接触させる。これにより、テンプレート１１０の凹パターン２１ｂ内に被転写物７０が入り込む。

次に、ステップＳ１０３に表したように、テンプレート１１０を被転写物７０に接触させた状態で、被転写物７０を硬化させる。本実施形態では光硬化性有機材料を用いているため、被転写物７０に光（例えば、紫外線光）Ｃを照射して硬化させる。

次に、ステップＳ１０４に表したように、被転写物７０が硬化したのち、テンプレート１１０を離型する。これにより、被転写物７０にテンプレート１１０の凹凸パターン２１が転写される。被転写物７０には、凹凸パターン２１の凹凸形状が反転した転写パターン７０ａが形成される。

本実施形態に係るパターン形成方法では、上記のステップＳ１０３に示す被転写物７０の硬化を行う工程において、主面１０ａと平行な照射面Ｒの面内での光Ｃの強度分布を時間に応じて変化させる。

図１０（ａ）〜（ｃ）は、パターン形成方法の具体例を示す模式的断面図である。
図１０（ａ）〜（ｃ）では、本実施形態に係るパターン形成方法によって半導体装置３００を製造する例を表している。

先ず、図１０（ａ）に表したように、基板６０の上に、被転写物７０を設ける。半導体装置３００の製造方法では、例えば基板６０に半導体層６０Ｓが含まれる。半導体層６０Ｓには、トランジスタ等の素子が形成されていてもよい。

被転写物７０としては、例えば、光硬化性有機材料が用いられる。被転写物７０は、例えば、ノズルＮからインクジェット法によって基板６０の上に滴下される。なお、被転写物７０は、スピンコート等によって一様に設けられてもよい。

次に、図１０（ｂ）に表したように、テンプレート１１０を用意する。本実施形態に係るパターン形成方法で用いられるテンプレート１１０は、基材１０の主面１０ａ上に設けられた凹凸パターン２１を備える。

そして、このテンプレート１１０の凹凸パターン２１を、被転写物７０に接触させる。被転写物７０は、毛細管現象により、凹凸パターン２１の凹パターン２１ｂの中に侵入し、凹パターン２１ｂ内に充填される。

次に、テンプレート１１０の凹凸パターン２１を被転写物７０に接触させた状態で、テンプレート１１０の基材１０側から光Ｃを照射する。光Ｃは、例えば、紫外線光である。光Ｃは、基材１０及び凹凸パターン２１を透過して、被転写物７０に照射される。光硬化性有機材料による被転写物７０は、光Ｃが照射されることで硬化する。

この光Ｃの照射においては、先に説明したように、主面１０ａと平行な照射面Ｒの面内での光Ｃの強度分布を時間に応じて変化させる。これにより、被転写物７０の硬化の際の収縮による応力が調整される。

次に、図１０（ｃ）に表したように、テンプレート１１０を、被転写物７０から離型する。これにより、被転写物７０にはテンプレート１１０の凹凸パターン２１の凹凸形状が転写された転写パターン７０ａが形成される。

なお、テンプレート１１０を被転写物７０に接触させる際、凹凸パターン２１の凸パターン２１ａと、基板６０の表面と、が完全に接触しない場合もある。この時、凸パターン２１ａと、基板６０の表面と、の間に被転写物７０が介在し、テンプレート１１０を離型したあと、転写パターン７０ａの凹部の底に残ることになる。

また、さらに、転写パターン７０ａをマスクとして基板６０を加工する場合には、例えば異方性のＲＩＥ（Reactive Ion Etching）などよって基板６０をエッチングする。エッチング後は、転写パターン７０ａを除去する。これにより、基板６０に転写パターン７０ａに対応したパターンが形成される。半導体層６０Ｓを含む基板６０の上にパターンが形成されることで、半導体装置３００が完成する。

インプリント法においては、同じテンプレート１１０を用いて別な被転写物７０に図１０（ａ）〜（ｃ）で表した各工程を繰り返し行う。これにより、１つのテンプレート１１０を用いて同じパターンが繰り返し形成される。したがって、半導体装置３００の生産性が向上する。

このようなパターン形成方法を適用した半導体装置３００の製造方法では、テンプレート１１０の凹凸パターン２１の基準（例えば、半導体層６０Ｓに形成された素子や下地パターンの位置）に対する位置ずれが修正された転写パターン７０ａ等のパターンが形成される。下地パターンの上に転写パターン７０ａ等のパターンを形成する場合には、下地パターンに対する位置合わせが正確に行われる。これにより、上下パターンの合わせ精度の高い半導体装置３００が提供される。

以上説明したように、実施形態に係るパターン形成装置、パターン形成方法及び半導体装置の製造方法によれば、テンプレートの凹凸パターンの位置ずれを考慮したパターン形成を行うことができる。

なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、上記説明した光Ｃの強度分布は一例であり、凹凸パターン２１の基準に対するずれの量及びずれの方向に応じて適宜設定される。また、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施の形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…基材、１０ａ…主面、２１…凹凸パターン、２４…保持部、６０…基板、６０Ｓ…半導体層、７０…被転写物、７０ａ…転写パターン、１１０…テンプレート、２００…パターン形成装置、２１０，２１０Ａ…光照射部、２１１…分割部、２１２…走査部、２１５…調整部、２１７…光源、２２０…制御部、２３０…入力部、２４０…保持部、２５０…ステージ、３００…半導体装置、Ｃ…光、Ｄ…データ、Ｒ…照射面

Claims (13)

1. 基材の主面上に凹凸パターンが設けられたテンプレートを用い、前記テンプレートの前記凹凸パターンを被転写物に押印した状態で前記被転写物に光を照射し、前記被転写物を硬化させて前記凹凸パターンの形状を前記被転写物に転写するパターン形成装置であって、
   前記主面に対して平行な照射面内で強度分布を持つ前記光を照射可能な光照射部であって、前記光を前記照射面内の複数の領域に分割する分割部と、前記複数の領域ごとの前記光の強度を前記強度分布に応じて調整する調整部と、を含む光照射部と、
   前記凹凸パターンの基準に対するずれの量及び方向と、前記強度分布の時間に対する変化と、の関係に関するデータを入力する入力部と、
   前記入力部で入力した前記データによって前記光照射部を制御して一定の時間で前記光の総照射量が前記照射面内で均一になるように前記強度分布を時間に応じて変化させる制御部と、
   を備えたパターン形成装置。
2. 基材の主面上に凹凸パターンが設けられたテンプレートを用い、前記テンプレートの前記凹凸パターンを被転写物に押印した状態で前記被転写物に光を照射し、前記被転写物を硬化させて前記凹凸パターンの形状を前記被転写物に転写するパターン形成装置であって、
   前記主面に対して平行な照射面内で強度分布を持つ前記光を照射可能な光照射部と、
   前記光照射部を制御して前記強度分布を時間に応じて変化させる制御部と、
   を備えたパターン形成装置。
3. 前記強度分布の時間に応じた変化を示すデータを入力する入力部をさらに備え、
   前記制御部は、前記入力部で入力した前記データによって前記光照射部を制御する請求項２記載のパターン形成装置。
4. 前記データは、前記凹凸パターンの基準に対するずれの量及び方向と、前記強度分布の時間に対する変化と、の関係に関する請求項３記載のパターン形成装置。
5. 前記制御部は、一定の時間で前記光の総照射量が前記照射面内で均一になるように前記強度分布を変化させる請求項２〜４のいずれか１つに記載のパターン形成装置。
6. 前記光照射部は、
   前記光を前記照射面内の複数の領域に分割する分割部と、
   前記複数の領域ごとの前記光の強度を前記強度分布に応じて調整する調整部と、
   を含む請求項２〜５のいずれか１つに記載のパターン形成装置。
7. 前記光照射部は、
   前記照射面内において前記光の照射位置を順次移動する走査部と、
   前記走査部で移動する前記照射位置と前記強度分布とに応じて前記光の強度を調整する調整部と、
   を含む請求項２〜５のいずれか１つに記載のパターン形成装置。
8. 基材の主面上に凹凸パターンが設けられたテンプレートを用い、前記テンプレートの前記凹凸パターンを被転写物に押印する工程と、
   前記凹凸パターンを前記被転写物に押印した状態で前記被転写物に光を照射し、前記被転写物を硬化させる工程と、
   前記テンプレートを前記被転写物から離型する工程と、
   を備え、
   前記被転写物を硬化させる工程は、前記主面に対して平行な照射面内で強度分布を持つ前記光を前記被転写物に照射すること、及び前記光の強度分布を時間に応じて変化させることを含むパターン形成方法。
9. 前記被転写物を硬化させる工程は、前記強度分布の時間に応じた変化を示すデータを入力し、前記データによって前記被転写物に照射する前記光の強度を制御することを含む請求項８記載のパターン形成方法。
10. 前記データは、前記凹凸パターンの基準に対するずれの量及び方向と、前記強度分布の時間に対する変化と、の関係に関する請求項９記載のパターン形成方法。
11. 前記被転写物を硬化させる工程は、一定の時間で前記光の総照射量が前記照射面内で均一になるように前記強度分布を変化させることを含む請求項８〜１０のいずれか１つに記載のパターン形成方法。
12. 前記被転写物を硬化させる工程は、前記光を前記照射面内の複数の領域に分割し、前記複数の領域ごとの前記光の強度を前記強度分布に応じて調整することを含む請求項８〜１１のいずれか１つに記載のパターン形成方法。
13. 半導体層の上に、請求項８〜１２のいずれか１つに記載のパターン形成方法によってパターンを形成する工程を備えた半導体装置の製造方法。