JP2016042498A

JP2016042498A - インプリント装置および物品製造方法

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Publication number: JP2016042498A
Application number: JP2014164990A
Authority: JP
Inventors: 松本　隆宏; Takahiro Matsumoto; 隆宏松本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-08-13
Filing date: 2014-08-13
Publication date: 2016-03-31
Also published as: CN105372932A; US20160046045A1; KR101977437B1; US9952440B2; KR20160020361A; CN105372932B

Abstract

【課題】重ね合わせ精度の点で有利なインプリント装置を提供する。【解決手段】インプリント装置は、基板におけるインプリント処理を行うインプリント領域を加熱して前記インプリント領域の形状を変更する加熱機構を備える。前記加熱機構は、光軸に垂直な第１方向および第２方向に長さを有する光束を出射する第１光学系と、該第１光学系から出射された光束の前記第１方向および前記第２方向の幅の比を変更する変更機構と、前記比が変更された光束の強度分布を調整する第２光学系と、を含み、前記第２光学系からの光束で前記インプリント領域を照射することによって前記インプリント領域を加熱する。【選択図】図２

Description

本発明は、インプリント装置および物品製造方法に関する。

半導体デバイスやＭＥＭＳなどの微細化の要求が進み、従来のフォトリソグラフィー技術に加え、基板上の未硬化樹脂をモールド（型）で成形し、樹脂のパターンを基板上に形成する微細加工技術が注目を集めている。この技術は、インプリント技術とも呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細な構造体を形成することができる。例えば、インプリント技術の１つとして、光硬化法がある。この光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板上のインプリント領域であるショットに紫外線硬化樹脂を塗布する。次に、未硬化の樹脂をモールドにより成形する。そして、紫外線を照射して樹脂を硬化させたうえでモールドを樹脂から引き離すことにより、樹脂のパターンが基板上に形成される。インプリント装置は、従来の光ステッパ、光スキャナ、ＥＵＶ露光装置に比べて、レチクルのパターンを基板に縮小投影する投影光学系が必要ないことから、より低コストを実現できる半導体製造装置と言える。

インプリント処理が施される基板は、一連のデバイス製造工程において、例えばスパッタリングなどの成膜工程での加熱処理を経ることで、基板が拡大または縮小し、平面内で直交する２軸方向でパターンの形状（またはサイズ）が変化する場合がある。したがって、インプリント装置では、モールドと基板上の樹脂とを接触するに際し、基板上に予め形成されている基板側パターンの形状と、モールドに形成されている型側パターン部の形状とを合わせる必要がある。

特許文献１には、基板側パターンの形状とモールドのパターン部の形状とを合わせるために、基板側パターンを加熱する加熱機構を備えたインプリント装置が記載されている。特許文献１記載の加熱機構は、基板側パターンの平面領域に光量分布を形成する空間光変調素子として液晶素子アレイやデジタルミラーデバイスを含んでいる。

特開２０１３−８９６６３号公報

特許文献１では、空間光変調素子としてマトリクス状に配置されたデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）やマトリクス状に配置された液晶素子を使用し、任意のマイクロミラーを所定角度だけ傾斜させるようにして照度を制御している。特許文献１には記載されていないが、ＤＭＤに照射する光をトップフラットで均一な強度分布にするために、一般的にマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）などが使用される。ウエハのショットサイズは通常３３×２６mmと矩形形状としており、光源のコストを下げるために、より低出力の光源を使用することを考えると光学系の高効率化が必要である。そのため、ＤＭＤへの照明光の照明幅はショットサイズと相似形にすることが求められる。しかしながら、特許文献１には、ＤＭＤへの照明光の照明幅はショットサイズと相似形にすることが開示されていない。

ＤＭＤへの照明光の形状を正方形から長方形（矩形）に変える従来技術として、実施されている方法について、図４を用いて説明する。図４において、ＭＬＡのレンズ配列ピッチをＰ、２枚のＭＬＡの合成焦点距離をｆ_１、フーリエ変換レンズの焦点距離をｆ_２とすると、ＤＭＤ面への照明幅Ｄは、Ｄ＝Ｐ×（ｆ_２／ｆ_１）から求めることが出来る。同式から、ＤＭＤへの照明光をショットサイズと相似形にするのは、ＭＬＡのピッチＰをＸ方向とＹ方向とで変えるか、または、ＭＬＡの焦点距離をＸ方向とＹ方向とで変える必要がある。この場合、特殊なＭＬＡを製作する必要があるため、光学系のコストが高くなる。一方、光学系のコストを抑えた結果として光学系の効率が低下すると、光源の高出力化が必要となり、光源のコストが高くなる。このように、パターンを熱変形させて重ね合わせ精度を向上させる方式をインプリント装置に適用しようとするとコストが高くなり、インプリント装置の１つの利点である低コスト化に反することになる。

よって、本発明は、重ね合わせ精度の点で有利なインプリント装置を提供することを目的とする。

本発明の１側面は、基板のインプリント材とモールドのパターンとを接触させて前記インプリント材にパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、前記基板における前記インプリント処理を行うインプリント領域を加熱して前記インプリント領域の形状を変更する加熱機構を備え、前記加熱機構は、光軸に垂直な第１方向および第２方向に長さを有する光束を出射する第１光学系と、該第１光学系から出射された光束の前記第１方向および前記第２方向の幅の比を変更する変更機構と、前記比が変更された光束の強度分布を調整する第２光学系と、を含み、前記第２光学系からの光束で前記インプリント領域を照射することによって前記インプリント領域を加熱することを特徴とする。

本発明によれば、重ね合わせ精度の点で有利なインプリント装置を提供することができる。

本発明のインプリント装置の概略を示した図。本発明に係る照明光学系を示した図。本発明に係る変更機構を示した図。ＭＬＡを使用した場合の照明幅を説明する図。本発明のトップフラットな強度分布と照明幅の比を説明する図。本発明のインプリント処理のフローチャートを示した図。

以下、本発明の実施形態について図面等を参照して説明する。

［インプリント装置］
本発明の一実施形態に係るインプリント装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るインプリント装置の構成を示す概略図である。インプリント装置は、物品としての半導体デバイスなどのデバイスの製造に使用され、ウエハ（基板）の未硬化の樹脂（インプリント材）にモールド（型）を押し付けて接触させることで成形し、基板上に樹脂のパターンを形成する。本実施形態では、光硬化法を採用したインプリント装置とする。図１において、基板の表面に直交する方向にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。

インプリント装置１は、照射部２と、モールド保持部３と、ウエハステージ（基板ステージ）４と、塗布部（ディスペンサ）５と、加熱機構（照明光学系）６と、制御部７と、アライメント計測器（位置ずれ検出器）２２とを含む。照射部２は、インプリント処理の際に、樹脂を硬化する紫外線９をモールド８に向けて照射する。照射部２は、不図示であるが、光源と、この光源から照射された紫外線９をインプリントに適切な光に調整するための光学素子とを含む。なお、本実施形態では光硬化法を採用するために照射部２を設置しているが、例えば熱硬化法を採用する場合には、照射部２に換えて、熱硬化性樹脂を硬化させるための熱源部を設置することとなる。

モールド８は、外周形状が角形であり、基板１１側の面に３次元状に形成されたパターン部８ａを含む。パターン部８ａは、例えば、回路パターンなどの転写すべき凹凸パターンである。モールド８の材質は、石英など紫外線９を透過させることが可能な材料である。さらに、モールド８は、照射部２の側に、モールド８の変形を容易とするためのキャビティ（凹部）８ｂを有していてもよい。キャビティ８ｂは、円形の平面形状を有し、厚み（深さ）は、モールド８の大きさや材質により設定される。後述するモールド保持部３内の開口領域１７に、この開口領域１７の一部とキャビティ８ｂとで囲まれる空間１２を密閉空間とする光透過部材１３を設置し、不図示の圧力調整部により空間１２内の圧力を制御する構成としてもよい。例えば、モールド８と基板１１上の樹脂１４との押し付けに際し、圧力調整部により空間１２内の圧力をその外部よりも高く設定することで、パターン部８ａは、基板１１に向かい凸形に撓み、樹脂１４に対してパターン部８ａの中心部から接触する。これにより、パターン部８ａと樹脂１４との間に気体（空気）が閉じ込められるのを抑え、パターン部８ａの凹凸に樹脂１４を隅々まで充填させることができる。

モールド保持部３は、真空吸着力や静電力によりモールド８を引き付けて保持するモールドチャック１５と、このモールドチャック１５を保持して、モールド８（モールドチャック１５）を移動させるモールド駆動部１６とを有する。モールドチャック１５およびモールド駆動部１６は、照射部２の光源から照射された紫外線９が基板１１に向けて照射されるように、中心部（内側）に開口領域１７を有する。モールド保持部３は、モールドチャック１５におけるモールド８の保持側に、モールド８の側面に外力または変位を与えることによりモールド８（パターン部８ａ）の形状を補正するモールド補正機構１８を有する。モールド補正機構１８は、モールド８の形状を変形させることで、基板１１上に予め形成されている基板側パターン１１ａの形状に対してモールド８に形成されているパターン部８ａの形状を合わせることができる。

モールド駆動部１６は、モールド８と基板１１上の樹脂１４との押し付け、または引き離しを選択的に行うようにモールド８をＺ方向に移動させる。このモールド駆動部１６に採用可能なアクチュエータとしては、例えばボイスコイルアクチェータ、リニアモータまたはエアシリンダ等がある。また、モールド８の高精度な位置決めに対応するために、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。モールド駆動部１６は、Ｚ方向だけでなく、Ｘ方向やＹ方向、またはθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置調整機能や、モールド８の傾きを補正するためのチルト機能などを有していてもよい。インプリント装置１における押し付けおよび引き離し動作は、上述のようにモールド８をＺ方向に移動させることで実現してもよいが、基板ステージ４をＺ方向に移動させることで実現してもよく、または、その双方を相対的に移動させてもよい。

基板１１は、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を含み、この被処理面には、モールド８に形成されたパターン部８ａにより成形される紫外線硬化性の樹脂１４が塗布される。基板ステージ４は、基板１１を保持し、モールド８と基板１１の樹脂１４との押し付けに際し、モールド８と樹脂１４との位置合わせを実施する。基板ステージ４は、基板１１を、吸着力により保持するウエハチャック１９と、このウエハチャック１９を機械的に保持し、ＸＹ平面内で移動可能とするステージ駆動部２０とを有する。特に、本実施形態のウエハチャック１９は、不図示であるが、基板１１の裏面を複数の領域で吸着保持可能とする複数の吸着部を備える。これらの吸着部は、それぞれ上記とは別の圧力調整部に接続されている。

圧力調整部は、基板１１と吸着部との間の圧力を減圧するよう調整し吸着力を発生させることで基板１１をチャック面上に保持しつつ、さらに、各吸着部にてそれぞれ独立して圧力値（吸着力）を変更可能とする。なお、吸着部の分割数（設置数）は、特に限定するものではなく、任意の数でよい。また、基板ステージ４は、その表面上にモールド８をアライメントする際に利用する基準マーク２１を有する。ステージ駆動部２０は、アクチュエータとして、例えばリニアモータを採用し得る。ステージ駆動部２０も、Ｘ方向およびＹ方向に対して、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。さらに、ステージ駆動部２０は、Ｚ方向の位置調整のための駆動系や、基板１１のθ方向の位置調整機能、または基板１１の傾きを補正するためのチルト機能などを有していてもよい。基板ステージ４はモールド８に対して基板１１をアライメントする。

塗布部５は、基板１１に未硬化の樹脂１４を塗布する。樹脂１４は、紫外線９により硬化する樹脂（インプリント材）であり、半導体デバイス製造工程などの各種条件により適宜選択される。また、塗布部５の吐出ノズルから吐出される樹脂１４の量も、基板１１上に形成される樹脂１４の所望の厚さや、形成されるパターンの密度などにより適宜決定される。加熱機構６は、基板ステージ４上に載置された基板１１の形状、具体的には、インプリント装置１に搬入された基板１１上に予め形成されている基板側パターン１１ａの形状を補正するために、基板１１を照射して加熱する。加熱機構６の光源が照射する光は、光硬化性を有する樹脂が感光（硬化）せず、基板１１に吸収される特定の波長帯域に波長が存在する光である。照射部２からの紫外線と加熱機構６からの光はダイクロイックミラー２５により合成され、基板１１に入射する。加熱機構６の構成については、後述する。

制御部７は、インプリント装置１の各構成要素の動作および調整などを制御する。制御部７は、例えばコンピュータなどで構成され、インプリント装置１の各構成要素に回線を介して接続され、プログラムなどに従って各構成要素の制御を実行する。なお、制御部７は、インプリント装置１の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、インプリント装置１の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。

インプリント装置１は、開口領域１７内にアライメント計測器（検出器）２２を備える。このアライメント計測器２２は、例えば基板ライメントとして、基板１１上に形成されたアライメントマークと、モールド８に形成されたアライメントマークとのＸ方向およびＹ方向の位置ずれを計測する。インプリント装置１は、基板ステージ４を載置するベース定盤２４と、モールド保持部３を固定するブリッジ定盤と、ベース定盤２４から延設され、ブリッジ定盤を支持するための支柱２６とを備える。さらに、インプリント装置１は、共に不図示であるが、モールド８を装置外部からモールド保持部３へ搬送するモールド搬送機構と、基板１１を装置外部から基板ステージ４へ搬送する基板搬送機構とを備える。以上が本発明のインプリント装置の構成の説明である。

［加熱機構］
加熱機構６の詳細について、図２を用いて説明する。図２（Ａ）に示されるように、加熱用の光源部３０からの光は光ファイバ３１を使用して、インプリント装置１を囲むチャンバ内に導光される。光源部３０は高出力のレーザ光源４０を含み、発熱が大きいため、インプリント装置１から離れた場所に設置されている。光源部３０は、図２（Ｂ）に示されるように、市販されている出力１．３〜１．６Ｗで４３５〜４５５ｎｍの波長の青色ＬＤ（レーザ光源）４０を数個〜数十個使用することで、出力１０〜６０Ｗの出力を得るようにしている。複数の青色ＬＤ４０からの光は、それぞれコリメータレンズ４１により概略平行光にされた後に、レンズ４２により光ファイバ３１のコア部に集束される。光ファイバ３１は、コア径が８００μｍ〜１．６ｍｍ、ＮＡが０．２２程度のものを使用し得る。光ファイバ３１のコア径とＮＡの選択は青色ＬＤ４０からの光を効率良くファイバにカップリング出来ること、更には、後に説明する光の強度分布を均一にする光学系（ホモジナイザ）を構成するＭＬＡ（マイクロレンズアレイ）３３の仕様とから決定される。ＭＬＡ３３は、２次元に配列された複数のマイクロレンズから構成されている。光ファイバ３１にから出射した光は拡大光学系３２によりビーム径を広げて、ＭＬＡ３３を照射する。本実施形態で使用するＭＬＡを構成するマイクロレンズは、Ｘ方向（第１方向）およびＹ方向（第２方向）に同一の焦点距離を有し、Ｘ方向およびＹ方向に同一のピッチで配列されている。光源部３０、光ファイバ３１、拡大光学系３２及びＭＬＡ３３は、光軸に垂直な第１方向および第２方向に長さを有する光束を出射する第１光学系を構成している。

コア径φ０．８ｍｍ、ＮＡ０．２２の光ファイバ、１２．２５倍の拡大光学系３２を使用し、φ９．８ｍｍでＭＬＡ３３をクリティカル照明する。ＭＬＡ３３は、外形１０ｍｍ、焦点距離１３．８ｍｍ、アレイピッチ０．５ｍｍ（ＸＹ共に）の仕様のものを２枚使用する。２枚のＭＬＡ３３は概略焦点距離だけ間隔をおいて配置している。この時、一段目のＭＬＡ３３には最大で０．２２／１２．２５＝０．０１８０ラジアン傾いた光が入射する。一段目のＭＬＡ３３のレンズの中心と、二段目のＭＬＡ３３の隣のレンズの端までの角度は０．２５／１３．８＝０．０１８１ラジアンであるため、最大角度で傾いた光が二段目のＭＬＡ３３に入射する際、隣のＭＬＡ３３に入射することは無い。隣のレンズに入射する条件では、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）３６の面での照明にゴースト光が発生し、利用効率の低下、ゴースト光による迷光が発生するなどの問題が発生するので、隣のレンズに入射しないように設計する注意が必要である。ＤＭＤは、複数のミラー素子を含み該複数のミラー素子の面方向を個別に制御することで光の強度分布を調整する。光の強度分布を調整するために、ＤＭＤに代えて、複数の液晶素子を含み該複数の液晶素子に対する電圧を個別に制御することで前記強度分布を調整する液晶装置を使用することができる。なお、Ｘ方向とＹ方向が同じピッチのＭＬＡ３３は、ＳＵＳＳＭｉｃｒｏＯｐｔｉｃｓ社から標準品として販売されており、低コストで使用できる。

ＭＬＡ３３を通った光はフーリエ変換レンズ３４に入射して、強度分布が均一化された、形状が矩形の光束を出射する。ＤＭＤ３６に入射する光強度分布が均一でない、例えば、ガウシャン分布である場合、ＤＭＤ３６の周辺領域における光強度が低下する。この強度分布が均一化された形状が矩形の光は、シリンドリカルレンズ３５（紙面垂直方向に凸レンズのパワーがある）、リレーレンズ３９を通って、ＤＭＤ３６に斜入射する。ＤＭＤ３６は、例えば１０００×７００のマイクロミラーから構成され、各マイクロミラーを±１２度変化させことで、各マイクロミラーでの反射光が基板１１上への照射量を制御する。ＤＭＤ３６への入射角をマイクロミラーの偏向方向の面を入射面として、２４度とすることで、ＤＭＤ３６のチップ面に対して垂直に反射するように出来る。フーリエ変換レンズ３４とシリンドリカルレンズ３５およびリレーレンズ３９の配置については、後述する。ＤＭＤ３６は、シリンドリカルレンズ３５によって第１方向および第２方向の幅の比が変更された光束の強度分布を調整する第２光学系を構成している。

ＤＭＤ３６で反射した形状が矩形の光は、レンズ３７とレンズ３８で構成される投影光学系（第３光学系）により、モールド８および基板１１に拡大投影される。なお、光路中にあるダイクロイックミラー２５は、青色レーザ４０からの光を透過し、照射部（紫外線の光源）２からの光を反射させるために設置されている。レンズ３７とレンズ３８で構成される投影光学系に関して、ＤＭＤ３６と基板１１とは共役関係となっており、基板１１のショットサイズとＤＭＤ３６の有効使用エリアの比を考慮した拡大倍率を有している。

［インプリント処理］
以下、インプリント装置１によるインプリント処理に関して、図６に示すフローチャートを用いて説明する。まず、基板１１上のインプリント領域であるショット領域に樹脂１４が塗布される。その後、基板１１はステージ駆動部２０により、モールド８下に搬送される（Ｓ１）。次にアライメント計測系（検出器）２２の検出結果により、モールド側パターン８ａの形状と基板側パターン１１ａの形状とが取得される（Ｓ２）。モールド側パターン８ａの形状と基板側パターン１１ａの形状との計測を、インプリントプロセス前に計測しておき、その結果を用いても構わない。それら計測結果が制御部７に入力され、基板側パターン１１ａに含まれている変形成分が分析される（Ｓ３）。分析結果から、モールド側パターン８ａのモールド補正量と、基板側パターン１１ａの基板補正量が、制御部７によって算出される（Ｓ４）。

次に、基板補正量に基づき、制御部７で照射量分布が決定され、空間光変調素子であるＤＭＤ３６により照射量分布が形成された光を基板１１上に照射する。基板１１上には、照射量分布に対応した温度分布が形成され、基板側パターン１１ａが熱変形することにより、基板側パターン１１ａの形状が補正される（Ｓ５）。制御部７は、決定した照射量分布を指標として加熱用の光源部３０とＤＭＤ３６との動作を制御する。また、モールド補正量に基づき、モールド補正機構１８により、モールド８に力が加えられ、モールド側パターン８ａの形状が補正される（Ｓ６）。モールド側パターン８ａと基板側パターン１１ａの形状補正が完了すると、樹脂１４を介してモールド８と基板１１とを接触させる押印動作を行う（Ｓ７）。

押型動作（Ｓ７）では、モールド駆動部１６を駆動させ、基板１１の樹脂１４にモールド８を押し付ける。この押し付けにより、樹脂１４は、モールド側パターン８ａの凹凸部に充填される。この状態で、硬化工程として、照射部２から照射した紫外線９により樹脂１４を硬化させる（Ｓ８）。そして、樹脂１４が硬化した後に、離型工程として、モールド駆動部１６を再駆動させ、モールド８を樹脂１４から引き離す（Ｓ９）。これにより、基板側パターン１１ａの表面には、モールド側パターン８ａの凹凸部に倣った３次元形状の樹脂１４のパターン（層）が成形される。その後、次の押印位置に樹脂１４を塗布するために基板ステージ４を駆動させる（Ｓ１０）。このような一連のインプリント処理を基板ステージ４の駆動によりインプリント領域を変更しつつ順次実施することで、１枚の基板１１上に複数のパターンを成形することができる。以上説明したように、本発明は、照明形状変更機構を有する加熱機構を用いることで、加熱用の光を有効に利用し、低コスト、広ストローク化を実現できる。また、モールド８および基板１１上のパターン形状を精度よく補正することができ、高精度な重ね合わせを実現することが出来る。

［照明形状の変更機構］
加熱機構（照明光学系）６のＤＭＤ３６に入射する光の矩形形状を変更する変更機構を構成するシリンドリカルレンズ３５の配置の実施例について図３を用いて説明する。

実施例１
ＤＭＤ３６に入射する光の矩形形状の変更機構の実施例１を図３（Ａ）、図３（Ａ’）を用いて説明する。フーリエ変換レンズ３４の焦点距離がｆで、リレーレンズ３９は２枚のレンズで構成され、共にその焦点距離がｆ_３である。図３（Ａ）において、２枚のＭＬＡ３３の合成焦点位置であるa面と、フーリエ変換レンズ３４の前側焦点位置が一致するように、フーリエ変換レンズ３４を配置する。続いて、紙面垂直方向に凸レンズのパワーを持つシリンドリカルレンズ３５を、フーリエ変換レンズ３４の後側焦点位置ｂより前方に配置し、焦点位置ｂでの紙面垂直方向のビーム幅を紙面内のビーム幅に比べて小さくするようにしている。また、フーリエ変換レンズ３４の後側焦点位置ｂからｆ_３離れた位置に１枚目のリレーレンズ３９を配置し、そこからさらに２ｆ_３離れた位置に２枚目のリレーレンズ３９を配置している。更に、リレーレンズ３９からｆ_３離れた位置にＤＭＤ３６を配置している。

ＭＬＡ３３とフーリエ変換レンズ３４により、トップフラットで均一な光強度分布をｂ面に形成することが出来る。紙面垂直方向では、シリンドリカルレンズ３５により厳密には、ｂ面からピントが外れてデフォーカスしているが、ｂ面に入射する光のＮＡが元々小さいため、デフォーカスによるビームエッジ部のボケ量は小さい。なお、ｂ面に入射する光のＮＡは、ＭＬＡへの照明光のビームサイズをφとして、フーリエ変換レンズ３４の焦点距離ｆを使用して、φ／（２ｆ）から算出される。フーリエ変換レンズ３４の焦点距離ｆを３００ｍｍとすると、ＮＡは９．８／２／３０００＝０．０１６であり、角度にすると約１度と小さい値である。

リレーレンズ３９により、ｂ面はＤＭＤ面であるｄ面と共役な関係であるため、ｂ面での強度分布がそのまま、ＤＭＤ３６に投影される。図３（Ａ’）には、ＤＭＤ３６を照明光学系の光軸方向から見た、ＤＭＤ３６の照明範囲の図を示している。この照明範囲は、照明光学系の光軸に垂直な断面における、リレーレンズ３９からＤＭＤ３６に入射する照明光の形状（照明形状）を表している。シリンドリカルレンズ３５を挿入しない場合には、破線で示すように、正方形の照明形状である。これに対し、照明形状を変更する機構としての凸面（正のパワー）を有する凸シリンドリカルレンズ３５を挿入することにより、照明形状の矩形の２辺の長さの比を変更し、斜線で示す長方形の照明形状を得ることが出来る。図５には、このような矩形形状を変更する機構として凸シリンドリカルレンズを使用して、長辺Ｌと短辺Ｓからなる長方形の照明形状で、トップフラットな光強度分布が形成されている様子を示す。実施例１では、シリンドリカルレンズ３５が無い場合には、照明形状の正方形の一辺の幅（照明幅）がＬだったものを、シリンドリカルレンズ３５を使用して、その一辺の幅をＳ（Ｌ＞Ｓ）に変更している。

照明形状の幅（照明幅）の定義は図５で示すようにトップフラットな領域での幅であり、例えばピーク光強度を１としたときに光強度が０．９以上となる幅を照明幅と定義する。この値は、照度ムラの仕様により変更可能であり、例えば光強度が０．９５以上としても良い。このＬとＳの比がショットサイズである３３ｍｍと２６ｍｍの比と同じとなり、相似形になるように設計してあり、更に、図２に示すレンズ３７とレンズ３８で構成される投影光学系の倍率をその相似比と同じとしている。これにより、トップフラットな領域の光がＤＭＤ３６で基板１１のショットサイズ全域に照明されることになり、効率良く光を使用することが出来る。正方形の照明形状でＤＭＤ３６を照明する場合、ショットサイズである３３ｍｍと２６ｍｍの比と同じにするために、正方形で照明された範囲のＤＭＤ３６のミラーエレメントの一部をオフ（−１２度偏向）させて、基板１１に照射されないように制御する。したがって、全体で｛（３３−２６）／３３｝×１００＝２１％もの光を損失することになる。実施例１では、この光の損失を無くし、高効率化を達成している。また、別の見方をすると、同じ出力の光源を使用した時に、基板１１の変形量を２１％増加させることができるので、パターン形状の補正のストロークを増加させる効果もある。その上、Ｘ方向とＹ方向が同じピッチの標準品のＭＬＡ３３を使用し、シリンドリカルレンズ３５とリレーレンズ３９を追加するだけなので、コストを抑えることができる。

リレーレンズ３９は、図２（Ａ）において、ＤＭＤ３６に斜入射する際に、フーリエ変換レンズ３４やシリンドリカルレンズ３５が投影光学系のレンズ３７に空間的に干渉する場合があるので、それを回避するために設けたものである。したがって、光学系の設計値によっては、リレーレンズ３９を省略し、図３（Ａ）で示すｂ面にＤＭＤ３６を配置する構成も可能である。ＤＭＤ３６の多数のミラーにより照射量を制御することで、基板１１の照射面内において照射量分布を形成することができる。この照射量分布により、基板１１上に任意の温度分布を形成することが可能である。本実施例１では、空間光変調素子としてＤＭＤを使用した。しかし、空間変調素子として液晶素子アレイを使用して、基板１１上に照度分布を形成することで任意の温度分布を形成するようにしても良い。

基板１１上のパターン形状は、半導体プロセスの過程によって僅かに変形しており、パターン形状の変形は、倍率成分、平行四辺形成分、台形成分、弓型、樽型に大きく分類され、それらの組み合わせで構成されていることが多い。それぞれの変形成分を補正するには、基板１１のショット内にそれぞれ必要な補正量を得るための温度分布を形成する必要がある。アライメント計測結果から基板１１のショット形状の補正量が算出され、パターンの形状を補正するために必要な温度分布、照射量が算出され、加熱機構６が制御部７により制御される。

実施例２
実施例２のＤＭＤ３６に入射する光の矩形形状を変形する機構について図３（Ｂ）、図３（Ｂ’）を用いて説明する。ＭＬＡ３３を通った光はフーリエ変換レンズ３４に入射し、紙面内方向に凸レンズのパワー（正のパワー）をもつ凸シリンドリカルレンズ３５、リレーレンズ３９を通って、ＤＭＤ３６に斜入射する。フーリエ変換レンズ３４の焦点距離がfで、リレーレンズ３９は２枚のレンズで構成され、共に焦点距離がｆ_３である。図３（Ｂ）において、２枚のＭＬＡ３３の合成焦点位置であるa面と、フーリエ変換レンズ３４の前側焦点位置とが一致するように、フーリエ変換レンズ３４を配置する。続いて、紙面水平方向に凸レンズのパワーを持つ凸シリンドリカルレンズ３５を、フーリエ変換レンズ３４の後側焦点位置ｂより後方に配置している。フーリエ変換レンズ３４の後側焦点位置ｂからｆ_３離れた位置に１枚目のリレーレンズ３９を配置し、そこから２ｆ_３の距離の位置にもう1枚のリレーレンズ３９を配置している。さらに、リレーレンズ３９からｆ_３離れた位置にＤＭＤ３６を配置している。図３（Ｂ）において、紙面と垂直方向には、ｂ面の強度分布がリレーレンズ３９でＤＭＤ面に等倍結像される。

一方、紙面内方向には、ｂ面より後方に配置している凸のパワーを持つシリンドリカルレンズ３５により、ｂ面での照明幅が拡大されて照明される。図３（Ｂ’）に示すように、シリンドリカルレンズ３５を挿入する前は正方形の照明形状であるのに対し、矩形形状を変更する機構としてのシリンドリカルレンズ３５を挿入することにより、照明形状の縦横寸法の比を変更し、斜線で示す長方形の照明形状を得ている。照明形状の長辺を基板１１のショットの長辺（３３ｍｍ）に合わせ、照明形状の短辺をショットの短辺に合わせるようにする。本実施例では、駆動機構３５ａでシリンドリカルレンズ３５を光軸方向に駆動することで、照明形状の長辺側の照明幅を変更させることができる。このように、駆動機構３５ａの駆動量を制御することでＤＭＤ３６への照明幅の変更が可能なので、基板１１のショットサイズが変更になった場合においても、光の強度を減少させること無く効率的に使用することが可能である。なお、図３（Ａ’）、図３（Ｂ’）でシリンドリカルレンズ３５を挿入する前の点線で示す範囲が異なる。図４を用いた先の説明から分かるように、ＭＬＡ３３の焦点距離や配列ピッチ、または、フーリエ変換レンズ３４の焦点距離ｆを変更することで容易に構成することが出来る。

基板１１のショットレイアウトは、ショットサイズで決まり、ショットサイズは半導体デバイスのチップサイズから決まり、基板１１を有効に使用するショットレイアウトになる。光スキャナ露光装置では、走査距離を変えて走査方向のサイズを変更することが可能である。本発明のインプリント装置が光スキャナ露光装置とのＭｉｘａｎｄＭａｔｃｈで使用される場合、走査方向の走査距離を変えて変更されたショットサイズに柔軟に対応することが可能となる。

実施例３
実施例３のＤＭＤ３６に入射する光の矩形形状を変形する機構について図３（Ｃ）、図３（Ｃ’）を用いて説明する。実施例２では、紙面に平行な方向に凸面を有する凸シリンドリカルレンズ３５をフーリエ変換レンズ３４の後側焦点位置ｂより後ろに配置した。これに対して、実施例３では、図３（Ｃ）に示すように、矩形形状を変更する機構として、紙面に平行な方向に凹面（負のパワー）を有する凹シリンドリカルレンズ３５を焦点位置ｂより前方に配置した点が特徴である。この構成により、実施例３では、駆動機構３５ａでシリンドリカルレンズ３５を光軸方向に駆動することで、照明形状の長辺側の照明幅を変更させることができる。このように、照明形状の照明幅の変更が可能なので、基板１１のショットサイズが変更になった場合においても、光の強度を減少させること無く効率的に使用することが可能である。図３（Ｃ’）で示すように、凹シリンドリカルレンズ３５を挿入する前は正方形の照明形状であるのに対し、凹シリンドリカルレンズ３５を挿入することにより、照明形状の縦横寸法の比を変更し、斜線で示す長方形の照明形状を得ている。

［物品製造方法］
物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、上述したインプリント装置を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターンを形成する工程を含む。更に、該製造方法は、パターンが形成された基板をエッチングする工程を含みうる。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子等の他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりに、パターンが形成された基板を加工する他の処理を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１：インプリント装置。６：加熱機構。７：制御部。８：モールド。８ａ：モールドパターン部。１１：基板。１１ａ：基板パターン部。１４：樹脂。２２：アライメント計測系（検出器）。３０：光源部。３３：ＭＬＡ。３４：フーリエ変換レンズ。３５：シリンドリカルレンズ（空間変調素子）。３５ａ：駆動機構。３６：ＤＭＤ。

Claims

基板のインプリント材とモールドのパターンとを接触させて前記インプリント材にパターンを形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
前記基板における前記インプリント処理を行うインプリント領域を加熱して前記インプリント領域の形状を変更する加熱機構を備え、
前記加熱機構は、光軸に垂直な第１方向および第２方向に長さを有する光束を出射する第１光学系と、該第１光学系から出射された光束の前記第１方向および前記第２方向の幅の比を変更する変更機構と、前記比が変更された光束の強度分布を調整する第２光学系と、を含み、前記第２光学系からの光束で前記インプリント領域を照射することによって前記インプリント領域を加熱することを特徴とするインプリント装置。
前記第１光学系は、矩形の光束を出射し、前記変更機構は、前記第１光学系から出射された矩形の光束の縦横寸法の比を変更することを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
前記第１光学系は、光源部と、該光源部から出射された光の強度分布を均一化する光学系と、を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のインプリント装置。
前記光の強度分布を均一化する光学系は、２次元に複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイと、フーリエ変換レンズと、を含み、
前記変更機構は、前記フーリエ変換レンズと前記第２光学系との間の光路中に配置されたシリンドリカルレンズを含むことを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。
前記シリンドリカルレンズは、正のパワーを有して前記フーリエ変換レンズの後ろ側焦点位置より前記光源部の側に配置されることを特徴とする請求項４のインプリント装置。
前記シリンドリカルレンズは、正のパワーを有して前記フーリエ変換レンズの後ろ側焦点位置より前記第２光学系の側に配置されることを特徴とする請求項４のインプリント装置。
前記シリンドリカルレンズは、負のパワーを有して前記フーリエ変換レンズの後ろ側焦点位置より前記光源部の側に配置されることを特徴とする請求項４のインプリント装置。
前記変更機構は、前記シリンドリカルレンズを光軸方向に沿って駆動する駆動機構を含むことを特徴とする請求項４ないし７のいずれか１項に記載のインプリント装置。
前記インプリント領域に形成されたマークを検出する検出器と、
前記検出器の検出結果に基づいて前記インプリント領域の形状を取得し、該取得された形状に基づいて前記駆動機構の駆動量を制御する制御部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のインプリント装置。
前記複数のマイクロレンズは、前記第１方向および前記第２方向に同一の焦点距離を有し、前記複数のマイクロレンズは、前記第１方向および前記第２方向に同一のピッチで配列されていること特徴とする請求項４ないし９のいずれか１項に記載のインプリント装置。
前記光源部は、複数のレーザ光源と、該複数のレーザ光源からの光を集束して１つのファイバに導光する光学素子とを含むことを特徴とする請求項３ないし１０のいずれか１項に記載のインプリント装置。
前記第２光学系は、複数の液晶素子を含み該複数の液晶素子に対する電圧を個別に制御することで前記強度分布を調整する液晶装置、または、複数のミラー素子を含み該複数のミラー素子の面方向を個別に制御することで前記強度分布を調整するデジタルミラーデバイスを含むことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のインプリント装置。
前記加熱機構は、前記第２光学系によって強度分布が調整された光束を前記インプリント領域に投影する第３光学系を含むことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のインプリント装置。
前記モールドに力を加えて前記モールドの形状を補正するモールド補正機構をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いて基板の上にパターンを形成する工程と、
前記パターンが形成された前記基板を加工する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
光軸に垂直な第１方向および第２方向に長さを有する光束を出射する第１光学系と、該第１光学系から出射された光束の前記第１方向および前記第２方向の幅の比を変更する変更機構と、前記比が変更された光束の強度分布を調整する第２光学系と、を含み、
前記第１光学系は、光源からの光の強度分布を均一化する、２次元に複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイを含み、
前記変更機構は、前記マイクロレンズアレイと前記第２光学系との間の光路中に配置されたシリンドリカルレンズを含み、前記シリンドリカルレンズにより前記幅の比が変更されることを特徴とする照明光学系。