JP2018110269A - インプリント装置、インプリント方法、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板上の被処理領域を光照射によって熱変形させる変形手段と、当該被処理領域上を観察する観察手段とを併用する上で有利なインプリント装置およびインプリント方法を提供すること。
【解決手段】 型を用いて基板上の被処理領域にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置において、第１光を射出する光源から射出され、被処理領域で反射され、かつ型を透過した第１光を受光する受光部とを備えた観察手段と、第２光の照射により被処理領域を熱変形させる変形手段と、第３光の照射によりインプリント材を硬化させる硬化手段と、第１光と第２光を合成して、第１光と第２光を被処理領域に導く合成部と、合成部から導かれる光と硬化手段から照射された第３光を被処理領域に導く光学部材を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インプリント装置、インプリント方法、および物品の製造方法に関する。

半導体デバイス等の製造のために基板上に微細なパターンを形成するための装置として、インプリント装置が知られている。インプリント装置は、基板上に供給されたインプリント材と型とを接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギーを与えることにより、型の凹凸パターンが転写された硬化物のパターンを形成する装置である。

特許文献１には、光を照射して被処理領域を熱変形させる変形手段（加熱機構）を有し、被処理領域を熱変形させた状態でインプリント材を硬化するインプリント装置が記載されている。

特開２０１３−１０２１３２

インプリント装置において、基板上の被処理領域に向けて光を照射し当該光の反射光を受光することによって、被処理領域上を観察する観察手段を用いることがある。観察手段では、例えば、型とインプリント材とを接触させることによるインプリント材の拡散の様子が観察される。

本願発明者らは、前述の変形手段と観察手段とを併用する上での好ましい構成を見出したが、観察手段が記載されていない特許文献１にはこの点についての記載もない。

本発明にかかるインプリント装置は、基板上の被処理領域を光照射によって熱変形させる変形手段と、当該被処理領域上を観察する観察手段とを併用する上で有利なインプリント装置およびインプリント方法を提供することを目的とする。

本発明は、型を用いて基板上の被処理領域にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置であって、第１光を射出する光源から射出され、前記被処理領域で反射され、かつ前記型を透過した前記第１光を受光する受光部とを備えた観察手段と、第２光の照射により前記被処理領域を熱変形させる変形手段と、第３光の照射により前記インプリント材を硬化させる硬化手段と、前記第１光と前記第２光を合成して、前記第１光と前記第２光を前記被処理領域に導く合成部と、前記合成部から導かれる光と前記硬化手段から照射された前記第３光を前記被処理領域に導く光学部材を有することを特徴とする。

本発明のインプリント装置によれば、基板上の被処理領域を光照射によって熱変形させる変形手段と、当該被処理領域上を観察する観察手段とを併用する上で有利となる。

第１実施形態のインプリント装置の構成を示す図である。 第１実施形態の加熱機構の構成を示す図である。 加熱機構による形状補正について説明する図である。 計測方法の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態のインプリント装置の構成を示す図である。 第３実施形態のインプリント装置の構成を示す図である。 遮光部材と駆動部の構成を示す図である。 遮光部材の駆動について説明する図である。 遮光部材の位置による光路の違いを説明する図である。 インプリント処理と遮光部材の位置について説明する図である。 第４実施形態の遮光部材の構成を示す図である。 第５実施形態の遮光部材の構成を示す図である。

［第１実施形態］
（装置構成）
図１は、本発明の第１実施形態にかかるインプリント装置１の構成を示す図である。鉛直方向の軸をＺ軸、当該Ｚ軸に垂直な平面内で互いに直交する２軸をＸ軸及びＹ軸としている。インプリント装置１は、基板２上に塗布された光硬化性のインプリント材３と、モールド４（型）とを接触させた状態でインプリント材３を硬化させ、硬化したインプリント材３とモールド４とを引き離して、基板２上にインプリント材３のパターンを形成する。

インプリント装置１は、基板ステージ５を載置するベース定盤６と、保持機構７を固定するブリッジ定盤８と、ベース定盤６から鉛直方向に延設され、ブリッジ定盤８を支持するための支柱９とを備えている。照射部１０は、硬化に用いられる紫外線１１を水平方向に射出する硬化手段として機能する。紫外線１１は、光学素子（例えばダイクロイックミラー）１２ａで鉛直下方に反射され、モールド４を介して基板上に照射される。

モールド４は、外周が矩形形状であり、その中心部には凹凸パターンが形成されたパターン部４ａを有している。１回の押印動作で、基板２上には、パターン部４ａのサイズと同じ又はパターン部４ａのサイズよりも１辺が数ｍｍずつ大きなサイズのパターン領域（被処理領域）３１にインプリント材３のパターンが形成される。

本実施形態では、パターン領域３１はショット領域（被処理領域）と同じ大きさとする。ショット領域とは既にパターンを形成し終えた下地層の単位領域であり、１つのショット領域のサイズは、例えば、２６ｍｍ×３３ｍｍ程度である。１つのショット領域にはユーザが希望するチップサイズのパターンを１つまたは複数形成することが可能である。

モールド４はさらに、パターン部４ａの周囲において外周が円形状のキャビティ（凹部）４ｂを有している。透過部材１３は、紫外線１１や加熱光を透過し、開口領域の一部とキャビティ４ｂとで囲まれる空間１４を密閉空間するために配置されている。パターン部４ａをインプリント材３に押し付ける際に、圧力調整装置（不図示）により空間の圧力を調整することで、パターン部４ａが下に凸となるように変形させることができる。これにより、パターン部４ａにインプリント材３が充填される際にパターン部４ａの凹部に気泡が混入することを防止できる。

インプリントに使用するインプリント材３が光硬化性である場合には、モールド４は硬化させるための照射光が透過可能な材料でなければならない。さらに、後述の加熱機構１５から射出される加熱光を透過する材料でなければならない。例えば、石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス等のガラス類を用いてもよい。モールドの材料は、サファイアや窒化ガリウム、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル、ポリプロピレンなどの樹脂でもよい。あるいはこれらの任意の積層材でもよい。

保持機構７は、真空吸着力や静電気力によりモールド４を引き付けて保持するモールドチャック１６と、モールドチャック１６と共にモールド４を移動させる駆動機構１７と、モールド４を変形させる変形機構１８とを有する。モールドチャック１６及び駆動機構１７は、照射部１０からの紫外線１１が基板２に到達するように、中心部に開口領域１９を有している。

変形機構１８は、モールド４に対して水平方向に外力を与えることにより、モールド４を所望の形状に変形させる。これにより、基板２側のパターン領域３１（図３に図示）の形状とパターン部４ａの形状の差を低減させて、形成されるパターンの重ね合わせ精度を向上させることができる。

駆動機構１７は、モールド４をＺ軸方向に移動させる。これにより、モールド４とインプリント材３とを接触させる動作（押印）、またはモールド４とインプリント材３とを引き離す動作（離型）を行う。駆動機構１７に採用するアクチュエータとして、例えば、リニアモータ又はエアシリンダがある。駆動機構１７は、粗動駆動系や微動駆動系など、複数の駆動系から構成されていてもよい。また、Ｚ軸方向だけでなく、モールドをＸ軸方向及びＹ軸方向、及び各軸周りの回転方向への動かすための駆動機構を備えていてもよい。これにより、モールド４の高精度な位置決めが可能となる。

基板ステージ５は、基板２を保持面２０ａに引き付けて基板２を保持する基板保持部であるチャック２０と、チャック２０と共に基板２を移動させる駆動機構２１とを有する。「引き付けて保持する」とはチャック２０に対して基板の重力方向と同じ向きに、基板２の重力以外の力を加えている状態をいう。真空吸着力のほか、静電気力や機械的な基板２の押さえつけにより生じる力で基板２を保持してもよい。基準マーク２７は、基板ステージ５上に設けられており、モールド４をアライメントする際に利用される。

パターン領域３１に対してパターン部４ａの転写パターンを形成する形成手段は、少なくとも押印、インプリント材３の硬化、離型等とを制御する手段を有する。本実施形態において形成手段は、少なくとも駆動機構１７、照射部１０を含む。パターンの形成は、後述の加熱機構１５が、制御部２５の作成した照度プロファイルに基づいてパターン領域３１を変形させている間に行う。

図１の説明に戻る。駆動機構２１は基板２をＸＹ平面内で移動させる。これにより、モールド４と基板２上の下地パターンであるパターン領域３１との位置合わせを行う。駆動機構２１に採用するアクチュエータとして、例えば、リニアモータ又はエアシリンダがある。駆動機構２１は、粗動駆動系や微動駆動系など、複数の駆動系を備えていてもよい。また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向だけでなく、基板２をＺ軸方向、及び各軸周りの回転方向への動かすための駆動機構を備えていてもよい。これにより、基板２の高精度な位置決めが可能となる。

観察部（観察手段）２３は、観察光（第１光）を射出する光源２３ａと、光源から射出され、パターン領域３１で反射され、かつ型４を透過した当該観察光を受光する受光部２３ｂとを備える。受光部２３ｂとは、例えば観察光によって形成される像を撮像する、ＣＣＤ等の撮像素子である。当該観察光によって形成される像とは、パターン領域３１と型４（および／またはインプリント材３）とでそれぞれ反射された光の干渉によって形成される干渉縞である。受光部２３ｂの受光結果から、インプリント材３の状態を観察する。

インプリント材３の状態は、パターン領域３１に配置されたインプリント材３の配置位置、型４との接触によるインプリント材３の広がりの様子、インプリント材３への気泡の有無、インプリント材３と接触した異物の有無のうち、少なくとも１つを含む。

観察部２３は、パターン部４ａが下に凸な形状でインプリント材３と接触し始めてから、パターン部４ａが基板２に沿う方向になるまでの間、すなわち型４とインプリント材３の接触動作中にパターン領域３１上を観察する。このようにして、インプリント材３がパターン部４ａによって押し広げられる様子を観察する。

「接触動作中」が示す時間帯は、型４とインプリント材が接触を開始する予定の時刻である第１時刻と型４が基板２に沿う方向になる予定の第２時刻との間の時間帯である。第１時刻および第２時刻は、パターン部４ａの形状を観察することによって取得してもよいし、型４とパターン領域３１とをＺ方向に近づけはじめてからの、所定の時間として管理していてもよい。

また、受光部２３ｂにおける受光結果に基づいて、パターン部４ａと基板２の間に挟みこまれたパーティクルを検知しても良い。型４とインプリント材３とを引き離す際にも、パターン領域３１上を観察してもよい。

加熱機構１５は、加熱光をパターン領域３１に照射して、パターン領域３１を熱変形させる変形手段である。本実施形態の加熱機構１５は、光の照度を制御してパターン領域３１に照度プロファイルに対応する熱量を与える。パターン領域３１を加熱して、所望の形状に近づくように変形させる。パターン領域３１が倍率成分、平行四辺形成分、台形成分等の変形成分を含む形状に歪んでいても、パターン領域３１の形状とパターン部４ａの形状との差を低減することができる。これにより、パターン領域３１とパターン領域３１上に新たに形成するパターンとを高い精度で重ね合わせることができる。

図２は、加熱機構１５の構成を示す図である。光源６１は、加熱光を射出する。加熱光の波長は未硬化のインプリント材３が硬化せず、かつ基板２で熱として吸収される波長が好ましい。例えば、４００ｎｍ〜２０００ｎｍである。加熱光は光ファイバ６２や光学系６３を介してＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）６４に入射し、ＤＭＤ６４で選択的に反射された加熱光だけが基板２上に照射される。

加熱光の光路には、照射部１０から射出される紫外線１１を反射し、加熱光および観察光を透過する光学素子１２ａが配置されている。さらに光源２３ａが射出した観察光と加熱機構１５からの加熱光とを合成して、観察光と加熱光とをパターン領域３１に導く合成部としての光学素子１２ｂが配置されている。

光源６１には、例えば、高出力半導体レーザが用いられる。光学系６３には、光源６１から射出された光を集光させる集光光学系（不図示）、集光光学系からの光の強度を均一化してＤＭＤ６４を照明するための均一照明光学系（不図示）を含む。均一照明光学系は、例えばマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）（不図示）等の光学素子を含む。

ＤＭＤ６４は、加熱光を反射する複数のマイクロミラー（不図示）を含む。照射制御部６６は、各マイクロミラーを、マイクロミラーの配列面に対して−１２度（ＯＮ状態）、あるいは＋１２度（ＯＦＦ状態）の角度で傾けることができる。

ＯＮ状態のマイクロミラーで反射された加熱光は、ＤＭＤ６４と基板２とを光学系に共役関係にする投影光学系６５により基板２上に結像される。ＯＦＦ状態のマイクロミラーで反射された光は、基板２に到達しない方向に反射される。本実施例では、全ての、ＯＮ状態のマイクロミラーから反射された加熱光が基板上に投影される領域のサイズは、理想的なパターン領域３１のサイズと同サイズである。ただし、必ずしも同じサイズにする必要はなく、理想的なパターン領域３１のサイズよりも加熱光が基板投影される領域のサイズを大きくしてもよい。

加熱機構１５が、１つのパターン領域３１内で、加熱光を照射する領域と照射しない領域との分布を生じさせることにより、パターン領域３１を局所的に変形させることができる。

照射制御部６６はＣＰＵを有し、後述する制御部（作成部、取得部）２５から指示された照度プロファイル（熱量分布を示す熱量分布データ）に基づいて、各マイクロミラーのＯＮ状態又はＯＦＦ状態の切り替えを選択的に制御する。

照度プロファイルは、例えば、各マイクロミラーのＯＮ状態及びＯＦＦ状態の状態によって時間的及び空間的な熱量分布を示すプロファイルである。ＯＮ状態及びＯＦＦ状態の時間に関する情報と、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態の分布により形成されるパターン領域３１内の位置に応じた照度分布とを含んでいる。ＯＮ状態のマイクロミラーが多いほど、また、加熱光の照射時間が長いほど基板２上のパターン領域３１に対して大きな熱量を与えることができる。

図３（ａ）〜（ｄ）に照度プロファイルとパターン領域３１の形状との関係一例を示す。図３（ａ）のようにパターン領域３１が１方向（Ｘ方向）にのみ台形成分を含んで歪んでいるものとする。パターン部４ａとの形状差低減のために上辺を膨張させてパターン領域３１の形状を矩形３０に近づける必要があるとする。この場合、図３（ｂ）に示す照度プロファイルのように、上辺付近に与える照射量が多くなるように、照度分布及び照射時間が設定される。すなわち、Ｙ方向にのみ照射量分布３２を形成し、Ｘ方向には照射量を一様とする。

図３（ｂ）に示す照射量分布３２に基づいて加熱光が照射された場合、パターン領域３１には図３（ｃ）に示す温度分布３３が形成され、図３（ｄ）に示す変位分布３４でパターン領域３１の形状が変化する。これにより、図３（ｅ）に示すように、パターン領域３１の形状を補正することができる。パターン領域３１が等方的な倍率成分のみを有する場合は、パターン領域３１内に均一な温度分布が形成される照度プロファイルであればよい。

ＤＭＤ６４と同じように、パターン領域３１に対して分布をもたせて変形させることができる素子であれば、ＤＭＤ６４以外の素子を使用してもよい。例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）でもよい。

図１を用いたインプリント装置１の説明に戻る。塗布部２２は、基板２上のパターン領域３１に未硬化状態のインプリント材３を塗布する。一度に、一回の押印動作で必要となる分のインプリント材３だけを塗布する。そのため、基板ステージ５は、押印動作を終えるごとに、押印位置と塗布部２２の下方位置との間で基板２を往復移動させる。

アライメント系（検出部）２４は、アライメント系２４から射出した検出光を干渉させることによって、少なくとも、パターン領域３１に設けられた複数のマーク３６ａを検出する。本実施形態では、パターン領域３１の周辺に設けられたマーク３６ａ、パターン部４ａに設けられたマーク３６ｂとを同時に検出する。

マーク３６ａ、３６ｂの検出は、モールド４と基板２上のインプリント材３とを接触させる前（モールド４を下降させている間）および接触させている動作中もインプリント材３を硬化させる直前まで行う。アライメント系２４は、インプリント材３の硬化時には、紫外線１１の光路外に移動できるように退避可能な駆動機構を有してもよい。

なお、モールド４とインプリント材３とを接触させる前と後のそれぞれで、位置合わせに用いるマークを変更してもよい。

マーク３６ａは、複数のマーク３６ａが検出されることによりパターン領域３１の形状が把握できるものであればよい。パターン領域３１内に形成されていてもよいし、上述のようにパターン領域３１に隣接するスクライブライン上に形成されていてもよい。アライメント系２４は複数のスコープを含んでおり、複数のマーク３６ａ、３６ｂの検出を同期して行う。

アライメント系２４の検出結果に基づいて、後述の制御部２５は、マーク３６ａ、３６ｂのＸ軸方向、Ｙ軸方向、ωＺ方向への位置ずれ（シフト成分）を求める。さらに、パターン領域３１の倍率成分の形状変化量を検出している。さらに、加熱機構１５が基板２を加熱変形させる前後のマーク３６ａの位置変化に基づいてパターン領域３１の形状変化量（被処理領域の変形に関する第２情報、加熱変形のしやすさに関する第２情報）を求めることができる。

また、アライメント系２４は、リレー光学系を有していても良い。この場合、マーク３６ａ、３６ｂの検出する光の光路が、紫外線１１と共通光路であってもよい。

制御部２５は、照射部１０、加熱機構１５、観察部２３、保持機構７、基板ステージ５、塗布部２２、アライメント系２４、記憶部２６と回線を介して接続されており、前述の制御対象物を統括的に制御する。基板２上の複数のパターン領域３１に対して、押印動作を繰り返して順次パターンを形成する。

制御部２５は、記憶部２６に格納されている後述の図４のフローチャートに示すプログラムを、制御部２５と接続されている前述の制御対象物を制御することで実行する。また、制御部２５は、制御対象物の制御に必要な変数を記憶部２６から読み出し、あるいは記憶部２６に書き込みをする。

制御部２５は、インプリント装置１の他の構成要素と共通の筐体内に設置されてもよいし、筐体外に設置されてもよい。また、制御部２５は、制御対象物毎に異なる制御基板の集合体であってもよい。

制御部２５は、第１情報と第２情報とを取得する取得部としての機能を有する。第１情報とは、パターン領域３１とパターン部４ａとの形状の差に基づいて定まる情報であり、第２情報とは、チャック２０が基板２を引き付けたまま加熱機構１５によりパターン領域３１を試し変形して得られるパターン領域３１の変形量に関する情報である。さらに、当該第１情報と当該第２情報とに基づいてパターン形成時に用いる照度プロファイルを作成する作成部としての機能を有する。

特に本実施形態に係る第１情報は、アライメント系２４によるマーク３６ａ、３６ｂの検出結果に基づいて得られたパターン部４ａの形状とパターン領域３１の形状との差に基づいて定まる標準照度プロファイルである。標準照度プロファイルを、パターン領域３１とモールド４のパターン部４ａとの形状の差に基づいて定まる第１情報、パターン領域３１とモールド４のパターン部４ａとの形状の差に基づいて仮作成された仮熱量分布データともいう。

また、本実施形態に係る第２情報とは、標準照度プロファイルを補正するための補正値（補正係数）である。加熱機構１５が標準照度プロファイルを補正して得られる照度プロファイルに基づいてパターン領域３１を加熱することで、パターン領域３１をパターン領域３１の形状とパターン部４ａの形状との差が低減するように変形する。

「標準照度プロファイル」とは、パターン部４ａとパターン領域３１の形状の差と、チャック２０が基板２を吸着していない状態（あるいは均一に吸着している状態）における、単位熱量あたりの基板２の変形量とに基づいて定まる照度プロファイルである。すなわち、同形状のパターン領域３１であれば、同じ標準照度プロファイルが割り当てられる。

記憶部２６は、図４のフローチャートに示すプログラム、単位熱量あたりの基板２の変形量を記憶している。記憶部２６は、パターン形成のための一連の動作中に、アライメント系２４による検出結果、後述の熱変形計測において取得される、標準照度プロファイルを補正するためのパターン領域３１の位置とパターン領域３１毎の形状変化量を記憶する。さらに、制御部２５が求めたパターン領域３１毎の照度プロファイルの補正量を記憶する。

（インプリント方法）
次に、本実施形態にかかるインプリント方法について説明する。本実施形態は、パターン領域３１ごとに必要となる照度プロファイルが異なる実施形態であって、パターン形成動作のうち押印前（型とインプリント材を接触させる前）に熱変形計測を行う実施形態である。

なお、以下の説明において、「パターン形成動作」とは、１つのパターン領域３１に対してインプリント材３を塗布し終えてから、押印工程および硬化工程を経て、型をインプリント材３から引き剥がす離型工程までの間の動作のことをいう。「熱変形計測」とは、チャック２０が基板２を吸着している（引き付けている）状態のまま基板２を加熱変形させた場合のパターン領域３１の形状変形量を計測する動作のことをいう。

図４はインプリント処理の工程を示すフローチャートである。

まず、制御部２５は、モールドチャック１６にモールド４を吸着保持させる（Ｓ１００）。Ｓ１００の後で、あるいは同時に、制御部２５は、チャック２０に基板２を吸着保持させる（Ｓ１０１）。次に、吸着した状態を維持しながら、制御部２５は加熱機構１５を用いて基板２を加熱し変形（試し変形）させて、アライメント系２４を制御してパターン領域３１の熱変形計測を行う（Ｓ２００）。本工程における試し変形の工程では、標準照度プロファイルで変形させた状態であるためインプリント材３の硬化工程は行わない。

Ｓ２００の計測工程により、制御部２５は、標準照度プロファイルを補正するための補正値（被処理領域の変形に関する第２情報）を、パターン領域３１ごとに求める。

制御部２５は、基板ステージ５を制御してインプリント材３の塗布位置まで基板２を駆動させ、塗布部２２に最初に押印対象となるパターン領域３１にインプリント材３を塗布させる（Ｓ１０２）。制御部２５は基板ステージ５を制御して基板２をモールド４と対向する位置（以下、押印位置という）まで移動させる（Ｓ１０３）。制御部２５は、保持機構７を制御してモールド４を下降させ、インプリント材３に押印する（Ｓ１０４）。

アライメント系２４は、マーク３６ａ、３６ｂを検出し（Ｓ１０５）、基板ステージ５を微小に駆動させて、モールド４と基板２を相対的に位置合わせする。制御部２５は、Ｓ１０５における検出結果に基づいてパターン部４ａとパターン領域３１との差を求める。これにより、制御部２５は、変形機構１８によるモールド４の形状補正のための条件と、およびパターン領域３１の形状補正のための標準照度プロファイルとを求める。

さらに標準照度プロファイルとＳ２００の工程で得られた標準照度プロファイルを補正するための補正値とを用いて、パターン領域３１の加熱変形に必要な照度プロファイルを設定する（Ｓ１０６）。

続いて、制御部２５は加熱機構１５を制御して、Ｓ１０６の工程で設定した照度プロファイルにしたがって、パターン領域３１内を加熱する。（Ｓ１０７）。これにより、パターン領域の温度は局所的に最大で１度程度上昇する。加熱により基板２が局所的に変形し、パターン領域が所望の形状となる。Ｓ１０６の後で、あるいは同時に、制御部２５はモールド４の変形機構１８を制御して、モールド４を所望の形状に機械的に変形させる（Ｓ１０８）。なお、Ｓ２００の工程でもパターン領域３１を加熱させているが、Ｓ２００の工程で生じた変形は数秒程度で元に戻った状態となる。

Ｓ１０７及びＳ１０８の工程において、制御部２５は、アライメント系２４に、マーク３６ａ、マーク３６ｂを同時に検出させる。検出結果から、制御部２５は、パターン領域３１の形状とパターン部４ａの形状残差が許容範囲内かどうかを判断する（Ｓ１０９）。制御部２５は、形状残差が許容範囲内ではない（ＮＯ）と判断した場合は、Ｓ１０８に戻りモールド４の形状補正をさらに行う。

制御部２５は、形状残差が許容範囲である（ＹＥＳ）と判断した場合は、露光工程として、照射部１０を制御してパターン領域３１に紫外線１１を照射する（Ｓ１１０）。紫外線１１の照射によりインプリント材３が硬化し、インプリント材３が硬化し終えたタイミングでモールド４をインプリント材３から引き剥がすことで基板２上にパターンが形成される（Ｓ１１１）。

制御部２５は、同一基板内で、引き続きパターンを形成すべきパターン領域３１の有無を判断する（Ｓ１１２）。制御部２５が、該当するパターン領域３１が無い（Ｓ１１２でＮＯ）と判断した場合は、チャック２０上の基板２を搬送機構（不図示）により搬出する（Ｓ１１４）。

制御部２５が、該当するパターン領域３１がある（Ｓ１１２でＹＥＳ）と判断した場合は、Ｓ１０２〜Ｓ１１２までの工程を繰り返す。Ｓ１１４で基板２を搬出後は、同じモールド４を用いて処理すべき基板２の有無を判断し（Ｓ１１５）、処理すべき基板２が有る（Ｓ１１５でＹＥＳ）と判断した場合はＳ１０１〜Ｓ１１４までの工程を繰り返す。

なお、以上の説明において、パターン領域３１の熱変形計測（Ｓ２００）の工程は必ずしも実施しなくてもよい。熱変形計測工程を実施しなかった場合、Ｓ１０６を実施せずに、Ｓ１０７の工程では標準照度プロファイルに基づいてパターン領域３１を変形させた状態で、インプリント材３を硬化（Ｓ１１０）させてもよい。

（各種光学系の構成について）
インプリント装置１の各種光学系の構成について説明する。本実施形態では、加熱光の波長帯域は観察光の波長帯域とは異なる。そのため、光学素子１２ｂとしてダイクロイックミラーを使用している。光学素子１２ｂが、観察部２３の光源２３ａから射出される観察光を透過し、加熱光の大部分を基板２に向けて反射することによって、観察光の光路の一部と、加熱光の光路の一部を共通にしている。

観察光は、インプリント材３が硬化しない波長以上５００ｎｍ以下の波長帯域に含まれる波長の光であることが好ましい。加熱光は、インプリント材３が硬化しない波長以上５００ｎｍ以下の波長帯域に含まれる波長の光であり、観察光や検出光と重複しない波長の光であることが好ましい。加熱光は観察光や検出光に比べて高照度で照射することが必要なので、加熱光を射出する光源２３ａは、高出力レーザやレーザダイオードが好ましい。

アライメント系２４の検出光は、インプリント材３を硬化させない波長の光である。さらに、検出光はなるべく広い波長帯域であることが好ましい。基板２に積層されている材料や構造の種類によって特定の波長帯域の光に対して干渉光が弱め合ってしまう場合があっても、当該特定の波長帯域の光とは異なる波長帯域の光によって検出光を干渉させてマーク３６ａ、３６ｂを精度良く検出するためである。よって検出光が４００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長帯域の光を含むことが好ましいが、少なくとも５５０ｎｍ〜７５０ｎｍの波長帯域の光を、連続的又は離散的に含んでいればよい。

アライメント系２４の光源は白色光を出力する光源でも良いし、波長帯域が数十ｎｍ又は数ｎｍの光源（発光ダイオードやレーザダイオードなど）を複数組み合わせてもよい。アライメント系２４による検出光の光路が、観察光や加熱光と共通の光路を有する場合は、検出光として観察光および加熱光と重複しない波長帯域の光を使用する。

例えば、紫外線１１として３００ｎｍ〜３８０ｎｍの波長の光、観察光として４００ｎｍ〜４４０ｎｍの波長の光、加熱光として４８０ｎｍの波長の光、検出光として５５０〜１０００ｎｍの波長の光を使用する。この場合、光学素子１２ｂとして４５０ｎｍ以上の波長の光の反射率が透過率よりも高く、４５０ｎｍ未満の波長の光の透過率が反射率よりも高いダイクロイックミラーを使用する。

このように、光学素子１２ｂによって加熱光と観察光を合成することによって、インプリント装置１に加熱機構１５と観察部２３を併用させることができる。すなわち、基板２上の観察と、加熱機構１５によるパターン領域３１の加熱の両機能の併用を実現することができる。さらに観察部２３と加熱機構１５とを個別に配置しようとする場合にくらべて、光学系の大型化を抑制している。加熱光と観察光の共通光路が、紫外線１１の光路とも共通にしたり、検出光の光路とも共通にすることによって、より光学系を簡素化することができる。

加熱光の波長帯域の少なくとも一部と観察光の波長帯域の少なくとも一部が重複する場合は、光源２３ａが射出した観察光と加熱機構１５からの加熱光とを合成する。この場合、光学素子１２ｂとして入射した光の一部を透過し、残りの光を所定の方向に反射するミラーを使用してもよい。

なお、観察部２３と加熱機構１５の配置が逆であってもよい。配置を逆にした場合は、観察光の反射率が、加熱光の反射率よりも大きな特性を有するダイクロイックミラーを光学素子１２ｂとして使用するとよい。その他、照射部１０、アライメント系２４、観察部２３、加熱機構１５、の配置を変更してもよい。変更した場合は、パターン領域３１に照射されてパターン領域３１や型４などで反射された光が所定の構成部材に戻るように、光学素子１２ａや光学素子１２ｂの特性を変更する。例えば、観察光が受光部２３ｂに入射し、検出光がアライメント系２４の受光部に入射するようにする。

［第２実施形態］
図５は、第２実施形態にかかるインプリント装置２００の構成を示す図である。インプリント装置２００は、光学素子１２ｂから受光部２３ｂに向かう観察光の光路上に配置され、加熱光の透過率よりも観察光の透過率の方が高い光学素子（光学部材）を有する。当該光学素子として、例えば、バンドパスフィルター（波長選択手段）６０を使用する。加熱機構１５は、光源６１とＤＭＤ６４のみを図示し、その他の光学系の図示は省略している。照射部１０の図示も省略している。その他の構成は第１実施形態と同様である。

バンドパスフィルター６０は、加熱光の透過率が１０％以下の特性を有することが好ましく、１％以下の特性を有することがより好ましい。さらに、バンドパスフィルター６０は観察光の透過率が８０％以上の特性を有することが好ましく、９５％以上の特性を有することがより好ましい。観察光を受光部２３ｂに高効率に入射させて、バンドパスフィルター６０が無い場合の撮像結果の解像度と同等の撮像度を維持することができる。

加熱光は観察光および検出光よりも高い照度でパターン領域３１に照射される。例えば、加熱光は、数千Ｗ／ｍ^２の照度でパターン領域３１に照射される。当該照度は、観察光の１０００倍以上に相当する。光学素子１２ｂから受光部２３ｂに向かう観察光の光路上にバンドパスフィルター６０を配置する。

これにより、パターン領域３１で反射された加熱光の一部が光学素子１２ｂに入射し、さらに光学素子１２ｂで反射されずに透過してしまったわずかな加熱光を減衰している。受光部２３ｂに向かう加熱光を減衰することで、受光部２３ｂに加熱光が到達することによる受光部２３ｂの破損を防止することができる。

照射部１０、アライメント系２４、観察部２３、加熱機構１５、の配置を変更することにより、バンドパスフィルター６０が紫外線１１の光路に配置された場合は、異なる特性を有するバンドパスフィルター６０を使用する。

［第３実施形態］
図６は、第３実施形態にかかるインプリント装置３００の構成を示す図である。インプリント装置３００は、光源２３ａが射出した観察光と加熱機構１５からの加熱光とを合成して、観察光と加熱光とをパターン領域３１に導く合成部としてのミラー７４を有する。さらに、加熱光および観察光を遮光可能な遮光部材７０と、遮光部材７０を駆動する駆動部７２とを有する。照射部１０の図示は省略している。

駆動部７２は制御部２５と接続されており、制御部２５の指示に基づいて駆動部が遮光部材７０を駆動し、パターン領域３１に向かう観察光とパターン領域３１に向かう加熱光とを選択的に遮光する。加熱機構１５は、光源６１とＤＭＤ６４のみを図示し、その他の光学系の図示は省略している。その他の構成は第１実施形態と同様である。

ミラー７４は、加熱光の一部を透過し、一部を反射するミラーである。ミラー７４は、観察光の一部を透過し、一部を反射するミラーでもある。ミラー７４は、ミラー７４に入射した加熱光を、７割以上の照度を保ってパターン領域３１に導く機能を有することが好ましい。

図７は遮光部材７０および駆動部７２の構成を示す図である。遮光部材７０は、円形の板状部材であって、光が透光可能な切欠き部７１を有する。駆動部７２は、回転軸７３を中心に遮光部材７０の遮光面に沿う平面（ＸＹ平面）において遮光部材７０を回転させる。位置７５は観察光の光路であり、位置７６は加熱光の光路である。

駆動部７２が切欠き部７１の位置を移動させることによって、遮光部材７０が遮光する光を切り替える。図７では、遮光部材７０が、加熱光は透光し、観察光を遮光する状態を示している。図７の状態から遮光部材７０を１８０°回転させた状態では、遮光部材７０は、観察光を透光し、加熱光を遮光する。

回転軸７３は、加熱光の光路である位置７６と観察光の光路である位置７５との中心位置（加熱光の光路と観察光の光路との間）にあることが好ましい。遮光部材７０の直径が増大することを防ぎ、遮光部材７０の軽量にすることができる。また、加熱光の光路と観察光の光路との間に回転軸７３がない場合に比べて、小さな力で遮光部材７０を回転駆動させることができる。

駆動部７２は、インプリント処理のタイミングに応じて遮光部材７０を駆動する。図８〜図１０を用いて、インプリント処理のタイミングと遮光部材７０の駆動方法の関係について説明する。

図８は、遮光部材の駆動について説明する図である。横軸が遮光部材７０の回転角を示し、観察光および加熱光それぞれの状態を示している。図９は、遮光部材７０の位置による光路の違いを説明する図である。図１０は、インプリント処理と遮光部材の位置について説明する図である。

時刻ｔ０は型４を下降させ始める時刻である。時刻ｔ０〜ｔ１の間型４は下降工程をしている。

時刻ｔ１は、インプリント材３が接触し始めた時刻を示している。事前に知見が得られている場合は、接触し始める予定の時刻でもよい。時刻ｔ２は、パターン部４ａが基板２に沿う方向にならう時刻を示している。時刻ｔ２は、インプリント材３の広がりが、パターン部４ａの外周に到達する時刻でもよい。当該時刻ｔ２もｔ１と同様、予定の時刻であってもよい。

時刻ｔ１〜ｔ２は、パターン部４ａとインプリント材３の接触領域を広げる接触動作の工程を示している。時刻ｔ０〜ｔ２の間（区間Ａ）、遮光部材７０は、観察光は透光し、かつ加熱光を遮光するように配置されている（図８の区間９０、図９（ａ））。

時刻ｔ２〜ｔ３はパターン部４ａに形成されている凹凸パターンの凹部に、インプリント材３が充填される工程である。充填完了後に、時刻ｔ３〜時刻ｔ４において、紫外線１１をパターン領域３１に照射して、インプリント材３を硬化する。

時刻ｔ２〜ｔ４の間（区間Ｂ）の所定のタイミングで、遮部材７０を回転させて、投光する光を観察光から加熱光に切り替える。切り替えの間は、間接光および加熱光はパターン領域３１に照射されない。その後、加熱機構１５は加熱光をパターン領域３１に照射してパターン領域３１を熱変形させる。そのため、遮光部材７０は、観察光を遮光し、かつ加熱光を透光する位置に配置されている（図８の区間９２、図９（ｃ））。

切欠き部７１を位置７５から位置７６に切り替えるまでの短時間は、観察光および加熱光は遮光部材７０によって遮光される（図８の区間９１、図９（ｂ））。遮光部材７０が故障等に起因して切り替え途中で停止した場合であっても加熱光が受光部２３ｂに到達することを防ぐことができる。これにより受光部２３ｂの破損を防ぐことができる。なお、図１０に示す区間Ａ、Ｂ、Ｃでは、遮光部材７０の駆動に要する時間（切り替えに要する時間）の図示を省略している。

時刻ｔ４〜ｔ５は、型４をインプリント材３から引き離して型４を上昇させる離型工程の時間を示している。時刻ｔ４の時刻は、インプリント材３が硬化し終えたことを検出した時刻であっても良いし、インプリント材３が硬化し終えた後に過剰に紫外線１１を照射するマージンの照射時間を含んで設定された時刻であってもよい。時刻ｔ４〜ｔ５の間（区間Ｃ）、再び、遮光部材７０は、観察光を透光し、かつ加熱光を遮光する位置に配置される（図８の区間９０、図９（ａ））。

時刻光ｔ１〜ｔ５を除く時間帯は、遮光部材７０は加熱光および観察光のどちらを遮光してもよい。少なくとも加熱光は遮蔽する方が好ましい。

このように、遮光部材７０と駆動部７２を有することにより、パターン領域３１を熱変形させる加熱機構１５と、パターン領域３１上を観察する観察部２３とを併用する上で有利となる。すなわち、受光部２３ｂに加熱光が到達することによる受光部２３ｂの破損を防止（又は低減）することができる。

なお、遮光部材７０による光の「遮光」とは、入射した光の透過率を０％とする性質でなくてもよい。例えば、受光部２３ｂに加熱光がわずかに入射しても、観察部２３による像の観察ができなくなる程度に観察性能が損なわれないのであれば、遮光部材７０は加熱光を遮光している状態とする。

なお、遮光部材７０として、所定の波長の光の透過率が可変な液晶シャッターを使用してもよい。液晶シャッターを使用する場合は、切欠き部７１および遮光部材７０の回転方向の移動は不要である。

［第４実施形態］
遮光部材７０の代わりに、図１１に示す遮光部材７７を使用してもよい。遮光部材７７には、３箇所の切欠き部７８が等角度で形成されている。これにより、最大で１２０°の角度範囲で、観察光と加熱光との少なくとも一方の遮光することができる。切り替えに要する時間を短縮することができる。

また、切欠き部７８が６０°ずつずらした位置に形成されていることにより、遮光部材７７の重心を回転軸７３の位置と一致させている。これにより、駆動部７２によって遮光部材７７を回転させる際の安定性が切欠き部７８が一か所の場合に比べて向上する。遮光面の領域７７ａの角度θａと切欠き部７８のθｂとは、θａ＞θｂの関係を満たすことが好ましい。遮光部材７７の遮光面が、観察光と加熱光との両方の光を遮光可能な領域を有するようにするためである。

［第５実施形態］
遮光部材７０の代わりに、図１２に示す遮光部材８０を使用しても良い。回転軸８１を中心として、駆動部７２は遮光部材８０を回転方向に駆動させる。これにより、観察光および加熱光を遮光する状態（図１２（ａ））、加熱光のみ遮光して観察光を透光する状態（図１２（ｂ））、観察光のみ遮光して加熱光を透過する状態（図１２（ｃ））とを切り替えることができる。

［その他の実施形態］
標準照度プロファイルは、それぞれのパターン領域３１に共通であっても、パターン領域３１毎に異なるものであってもよい。また、パターン領域３１が、１つのショット領域である場合を例に説明したがこれに限られない。例えば、パターン領域３１は、複数のショット領域相当のサイズであってもよい。

インプリント材には、硬化用のエネルギーが与えられることにより硬化する硬化性組成物（未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある）が用いられる。硬化用のエネルギーとしては、電磁波、熱等が用いられる。電磁波としては、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される、赤外線、可視光線、紫外線などの光である。

硬化性組成物は、光の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物である。このうち、光により硬化する光硬化性組成物は、重合性化合物と光重合開始剤とを少なくとも含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を含有してもよい。非重合性化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分などの群から選択される少なくとも一種である。

インプリント材は、スピンコーターやスリットコーターにより基板上に膜状に付与される。或いは液体噴射ヘッドにより、液滴状、或いは複数の液滴が繋がってできた島状又は膜状となって基板上に付与されてもよい。インプリント材の粘度（２５℃における粘度）は、例えば、１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下である。ただし、熱硬化性のインプリント材を選択する場合は、その硬化温度が、形状補正のための加熱によって変動する基板の温度範囲に入らない材料であることが好ましい。

［物品の製造方法］
インプリント装置を用いて形成した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。

物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等である。

電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。

型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。

硬化物のパターンは、上記物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。エッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。加工工程はさらに、他の周知の処理工程（酸化、成膜、蒸着、平坦化、インプリント材の剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含んでもよい。

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ないことはいうまでもなく、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、２００、３００ インプリント装置
２ 基板
３ インプリント材
４ 型
１４ａ 光学素子（合成部）
１５ 加熱機構（変形手段）
２３ 観察部（観察手段）
２３ａ 光源
２３ｂ 受光部
３１ パターン領域（被処理領域）
７４ ミラー（合成部）

Claims (8)

1. 型を用いて基板上の被処理領域にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置であって、
   第１光を射出する光源から射出され、前記被処理領域で反射され、かつ前記型を透過した前記第１光を受光する受光部とを備えた観察手段と、
   第２光の照射により前記被処理領域を熱変形させる変形手段と、
   第３光の照射により前記インプリント材を硬化させる硬化手段と、
   前記第１光と前記第２光を合成して、前記第１光と前記第２光を前記被処理領域に導く合成部と、
   前記合成部から導かれる光と前記硬化手段から照射された前記第３光を前記被処理領域に導く光学部材を有することを特徴とするインプリント装置。
2. 前記光学部材は、前記第２光の透過率よりも前記第１光の透過率の方が高いことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記光学部材は、バンドパスフィルターである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。
4. 型を用いて基板上の被処理領域にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置であって、
   第１光を射出する光源から射出され、前記被処理領域で反射され、かつ前記型を透過した前記第１光を受光する受光部とを備えた観察手段と、
   第２光の照射により前記被処理領域を熱変形させる変形手段と、
   前記第１光と前記変形手段からの前記第２光とを合成して、前記第１光と前記第２光とを前記被処理領域に導く合成部と、を有し、
   前記第１光の光源の出力の大きさは、前記第２光の光源の出力の大きさよりも大きいことを特徴とするインプリント装置。
5. 前記第２光の波長帯域は前記第１光の波長帯域とは異なり、前記合成部はダイクロイックミラーであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインプリント装置。
6. 前記第１光の波長帯域は前記第２光の波長帯域を含み、前記合成部は入射した光の一部を透過し、残りの光を所定の方向に反射するミラーであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインプリント装置。
7. 前記観察手段は、前記第１光を用いて前記型と前記被処理領域との間の前記インプリント材の状態を観察することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 請求項１乃至７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上に前記インプリント材のパターンを形成する工程と、
   前記工程でパターンの形成された基板に加工する工程と、
   を有することを特徴とする物品の製造方法。

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