JP2019054212A - インプリント装置、インプリント方法および物品製造方法 - Google Patents

インプリント装置、インプリント方法および物品製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】位置合わせ精度を向上させつつスループットを向上させるために有利な技術の提供。【解決手段】インプリント装置は、ショット領域の上のインプリント材への光照射を制御するためのシャッタ板８１１及び前記シャッタ板を駆動するアクチュエータを有するシャッタ機構８１と、基板Ｓと型との相対位置を変更する相対駆動機構とを備える。シャッタ板は、ショット領域の上の前記インプリント材の全体のうちの一部である先行露光部に光を照射するための第１通過部８１４と、ショット領域のインプリント材の前記全体に光を照射するための第２通過部８１５とを有する。アクチュエータによるシャッタ板の駆動は、第１通過部を通過した光が前記インプリント材の全体のうちの先行露光部に照射され、その後に、相対駆動機構によってショット領域と型との位置合わせが行われ、その後に、第２通過部を通過した光が前記インプリント材の全体に照射されるようになされる。【選択図】図３

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製造方法に関する。
インプリント装置は、基板のショット領域の上のインプリント材に型を接触させた状態でインプリント材を光照射によって硬化させてショット領域の上にパターンを形成する。インプリント装置では、ショット領域上のインプリント材と型とが接触した状態で、ショット領域と型とが位置合わせされうる。この位置合わせは、アライメントスコープによって基板のショット領域と型との位置合わせ誤差を検出しながら行われうる。
インプリント材の粘弾性が高い場合、基板と型とはインプリント材によって結合された状態となり、基板の振動はインプリント材を介して型に伝達され、また、型の振動はインプリント材を介して基板に伝達される。したがって、インプリント材の粘弾性が高い場合、基板のショット領域と型との位置合わせが容易である。一方、インプリント材の粘弾性が低い場合、基板と型とが相互に独立して振動しうるので、基板のショット領域と型との位置合わせが困難になり、位置合わせ精度が低下しうる。
特許文献１には、インプリント材を硬化させる光とは波長帯域または強度が異なる光をインプリント材の全体に照射しインプリント材の粘弾性を高めた後に基板と型とを位置合わせするインプリント装置が記載されている。
特開２０１６−０５８７３５号公報
インプリント材の全体に光を照射してインプリント材の粘弾性を高めると、型のパターンを構成する凹部に対するインプリント材の充填性が型のパターン領域の全域において低下しうる。そのため、型のパターンを構成する凹部へのインプリント材の充填が完了するまでの待ち時間が長くなり、スループットが低下しうる。
本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、位置合わせ精度を向上させつつスループットを向上させるために有利な技術を提供することを目的とする。
本発明の１つの側面は、基板のショット領域の上のインプリント材に型を接触させた状態で前記インプリント材を光照射によって硬化させて前記ショット領域の上にパターンを形成するインプリント装置に係り、前記インプリント装置は、前記ショット領域の上の前記インプリント材への光照射を制御するためのシャッタ板および前記シャッタ板を駆動するアクチュエータを有するシャッタ機構と、前記基板と前記型との相対位置を変更する相対駆動機構と、を備え、前記シャッタ板は、前記ショット領域の上の前記インプリント材の全体のうちの一部である先行露光部に光を照射するための第１通過部と、前記ショット領域の前記インプリント材の前記全体に光を照射するための第２通過部と、を有し、前記アクチュエータによる前記シャッタ板の駆動は、前記第１通過部を通過した光が前記インプリント材の前記全体のうちの前記先行露光部に照射され、その後に、前記相対駆動機構によって前記ショット領域と前記型との位置合わせが行われ、その後に、前記第２通過部を通過した光が前記インプリント材の前記全体に照射されるようになされる。
本発明によれば、位置合わせ精度を向上させつつスループットを向上させるために有利な技術が提供される。
本発明の一実施形態のインプリント装置の構成を示す図。 比較例の位置合わせ動作における基板のショット領域と型との間の相対的な位置ずれ（ａ）および実施形態の位置合わせ動作における基板のショット領域と型との間の相対的な位置ずれ（ｂ）を示す図。 硬化部の構成例を示す図。 ハエの目レンズ（ａ）およびショット領域の構成（ｂ）を示す図。 シャッタ板の動作を示す図。 インプリント装置の動作を示す図。 ショット領域の構成（ａ）およびシャッタ板の構成例（ｂ）を示す図。 シャッタ板の構成例を示す図。 シャッタ板の構成例および動作例を示す図。 シャッタ板の構成例および動作例を示す図。 物品製造方法を例示する図。
以下、添付図面を参照しながら本発明をそれの例示的な実施形態を通して説明する。
図１には、本発明の一実施形態のインプリント装置１００の構成が示されている。インプリント装置１００は、基板Ｓのショット領域の上のインプリント材ＩＭに型Ｍ（のパターン部Ｐ）を接触させた状態でインプリント材ＩＭを光照射によって硬化させて該ショット領域の上にパターンを形成する。
インプリント材としては、光の照射によって硬化する光硬化性組成物（未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある）が用いられる。該光は、例えば、１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲内の波長を有し、例えば、赤外線、可視光線、紫外線などでありうる。光硬化性組成物は、少なくとも重合性化合物と光重合開始剤とを含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を更に含有してもよい。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、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配置されうる。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以下でありうる。基板の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられうる。必要に応じて、基板の表面に、基板とは別の材料からなる部材が設けられてもよい。基板は、例えば、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスである。
本明細書および添付図面では、基板Ｓの表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行な方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転、Ｚ軸周りの回転をそれぞれθＸ、θＹ、θＺとする。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する制御または駆動は、それぞれＸ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向に関する制御または駆動を意味する。また、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸に関する制御または駆動は、それぞれＸ軸に平行な軸の周りの回転、Ｙ軸に平行な軸の周りの回転、Ｚ軸に平行な軸の周りの回転に関する制御または駆動を意味する。また、位置は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の座標に基づいて特定されうる情報であり、姿勢は、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の値で特定されうる情報である。位置決めは、位置および／または姿勢を制御することを意味する。位置合わせは、基板および型の少なくとも一方の位置および／または姿勢の制御を含みうる。
インプリント装置１００は、基板Ｓ（のショット領域）と型Ｍとの相対位置を変更する相対駆動機構ＤＭを備えている。相対駆動機構ＤＭは、基板Ｓを保持し位置決めする基板位置決め機構ＳＡと、型Ｍを保持し位置決めする型位置決め機構ＭＡとを含みうる。相対駆動機構ＤＭは、基板Ｓと型Ｍ１との相対位置が変更されるように基板ＳおよびＳの少なくも一方を駆動する。相対駆動機構ＤＭによる相対位置の変更は、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭに対する型Ｍの接触、硬化したインプリント材（硬化物のパターン）からの型Ｍの分離のための駆動、基板Ｓのショット領域と型Ｍとの位置合わせを含みうる。
基板位置決め機構ＳＡは、基板Ｓを保持する基板チャックを含む基板ステージ２と、基板ステージ２を駆動することによって基板Ｓを駆動する基板駆動機構１２と、基板ステージ２の位置および姿勢を検出するセンサ４とを含みうる。基板駆動機構１２は、ベースフレーム３によって支持される。型位置決め機構ＭＡは、型Ｍを保持する型保持部５と、型保持部５を駆動することによって型Ｍを駆動する型駆動機構６とを含みうる。型駆動機構６は、支持体７によって支持されうる。
基板駆動機構１２は、基板Ｓを複数の軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、θＺ軸の３軸、好ましくは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の６軸）について駆動するように構成されうる。型駆動機構６は、型Ｍを複数の軸（例えば、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸の３軸、好ましくは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の６軸）について駆動するように構成されうる。センサ４は、例えば、レーザー干渉計またはエンコーダを含みうる。
インプリント装置１００は、更に、基板Ｓのショット領域の上のインプリント材ＩＭを硬化させる硬化部８（光照射部）を備えている。硬化部８は、基板Ｓのショット領域の上のインプリント材ＩＭと型Ｍ（のパターン部Ｐ）とが接触した状態での該ショット領域と型Ｍとの位置合わせが完了した後にインプリント材ＩＭに光を照射することによってインプリント材ＩＭを硬化させる。これにより、インプリント材ＩＭの硬化物からなるパターンが基板Ｓの上に形成される。その他、硬化部８は、基板Ｓのショット領域の上のインプリント材ＩＭと型Ｍ（のパターン部Ｐ）とが接触した後に、該ショット領域の上のインプリント材ＩＭの一部（先行露光部）に光を照射し、該一部の粘弾性を高める処理も行う。硬化部８の詳細については後述する。
インプリント装置１００は、更に、基板Ｓのショット領域の上にインプリント材ＩＭを配置するディスペンサ９を備えうる。ここで、インプリント装置１００は、１つのショット領域にディスペンサ９によってインプリント材ＩＭが配置される度にそのショット領域に対するインプリント処理が行われるように構成されうる。あるいは、インプリント装置１００は、複数のショット領域にディスペンサ９によってインプリント材ＩＭが配置された後に、該複数のショット領域のそれぞれに対してインプリント処理がなされるように構成されてもよい。あるいは、ディスペンサ９は、インプリント装置１００の外部装置として構成されてもよく、この場合、外部装置としてのディスペンサ９によってインプリント材が配置された基板Ｓがインプリント装置１００に提供される。
インプリント装置１００は、更に、アライメントスコープ１０を備えうる。アライメントスコープ１０は、例えば、基板Ｓのショット領域のアライメントマークと型Ｍのアライメントマークとの相対位置を検出する。これにより、基板Ｓのショット領域と型Ｍとの相対的な位置ずれ（位置合わせ誤差）を検出することができる。基板Ｓのショット領域と型Ｍとの位置合わせは、アライメントスコープ１０によってショット領域と型Ｍとの相対的な位置ずれを検出しながら相対駆動機構ＤＭによって基板Ｓと型Ｍとの相対位置を調整することによってなされうる。
インプリント装置１００は、更に、制御部１１を備えうる。制御部１１は、インプリント装置１００の上記の各構成要素を制御する。制御部１１は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略。）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅの略。）、又は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略。）、又は、プログラムが組み込まれた汎用コンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。
基板位置決め機構ＳＡによって位置決めされる基板Ｓと型位置決め機構ＭＡによって位置決めされる型Ｍとは、外部からの振動またはインプリント装置１００において発生する振動を受けて独立して振動しうる。これは、基板Ｓと型との間の構造体（基板位置決め機構ＳＡ、型位置決め機構ＭＡ、支持体７等）の剛性不足によるものである。したがって、基板Ｓと型Ｍとの間、更には、位置合わせ対象のショット領域と型Ｍとの間には、相対的な位置ずれ（相対的な振動）が存在しうる。
図２（ａ）には、比較例の位置合わせ動作における基板Ｓのショット領域と型Ｍとの間の相対的な位置ずれ（相対的な振動）が例示されている。ここで、位置合わせ動作は、基板Ｓのショット領域の上のインプリント材ＩＭと型Ｍ(のパターン部Ｐ）とが接触した状態で相対駆動機構ＤＭによってなされる。図２（ａ）において、「本露光」は、硬化部８によってインプリント材ＩＭの全体に光が照射され（インプリント材ＩＭが露光され）、インプリント材ＩＭが硬化されるタイミングを示している。図２（ａ）の左端から「本露光」までの期間は、相対駆動機構ＤＭによって基板Ｓのショット領域と型Ｍとが位置合わせされている期間である。
硬化部８によってインプリント材ＩＭの全体に光が照射されてインプリント材ＩＭが硬化すると、硬化したインプリント材ＩＭによって基板Ｓと型Ｍとが結合される。この状態では、基板Ｓのショット領域と型Ｍとの間の相対的な振動がなくなり、相対的な位置ずれが固定される。この相対的な位置ずれは、インプリント処理によって形成されたパターンとその下地のパターンとの重ね合わせ誤差となる。
図２（ｂ）には、本実施形態の位置合わせ動作における基板Ｓのショット領域と型Ｍとの間の相対的な位置ずれ（相対的な振動）が例示されている。図２（ｂ）において、「本露光」は、硬化部８によってインプリント材ＩＭの全体に光が照射され（インプリント材ＩＭが露光され）、インプリント材ＩＭが硬化するタイミングを示している。図２（ｂ）の左端から「本露光」までの期間は、相対駆動機構ＤＭによって基板Ｓのショット領域と型Ｍとが位置合わせされている期間である。また、「先行露光の開始」は、先行露光が開始されるタイミングを示している。本実施形態では、基板Ｓのショット領域の上のインプリント材ＩＭと型Ｍとが接触した状態で、硬化部８が基板Ｓのショット領域の上のインプリント材ＩＭの全体のうちの一部である先行露光部に光を照射する。よって、基板Ｓのショット領域の上のインプリント材ＩＭの全体のうちの先行露光部のみが選択的に露光される。これを先行露光という。
先行露光が開始されると、インプリント材ＩＭの先行露光部の粘弾性が高まる。インプリント材ＩＭの先行露光部の粘弾性が高くなることは、基板Ｓと型Ｍとの間の剛性が高くなることを意味する。したがって、先行露光の開始後に、基板Ｓのショット領域と型Ｍとの間の相対的な位置ずれの振幅が徐々に小さくなる。これにより位置合わせ精度を向上させることができる。また、ショット領域の上のインプリント材のうち先行露光部のみを露光することによって、先行露光部以外の部分における充填性の低下を抑えることができる。これによってスループットを向上させることができる。先行露光部は、充填性を考慮して任意に定められうる。
基板Ｓのショット領域の上のインプリント材ＩＭを該ショット領域の全域において硬化させるための光の照射（「本露光」）は、基板Ｓのショット領域と型Ｍとの間の相対的な位置ずれが許容範囲に収まったタイミングでなされる。
図３には、硬化部８の構成例が示されている。硬化部８は、光源８３と、シャッタ機構８１と、結像光学系８４と、ハエの目レンズ８５と、結像光学系８６とを含みうる。光源８３は、例えば、水銀ランプ等のランプ、または、レーザーまたはＬＥＤ等の固体光源でありうる。シャッタ機構８１は、シャッタ板８１１と、シャッタ板８１１を駆動するアクチュエータ８１９とを含みうる。アクチュエータ８１９は、例えば、シャッタ板８１１を回動するように構成されうるが、シャッタ板８１１を一軸方向に駆動（往復駆動）するように構成されてもよい。
シャッタ板８１１が配置される面には、光源８３の中間像が形成されうる。結像光学系８４は、シャッタ板８１１が配置される面とハエの目レンズ８５の入射面とを光学的に共役な位置関係にするように構成されうる。結像光学系８６は、ハエの目レンズ８５の入射面と基板Ｓとを光学的に共役な位置関係にするように構成されうる。
シャッタ板８１１は、駆動軸８１２を介してアクチュエータ８１９に接続されていて、アクチュエータ８１９によって回動されうる。図３（ｂ）中の点線は、光源８３からの光ＬＢが入射する領域（光路）を示している。シャッタ板８１１は、光源８３からの光ＬＢを遮断する遮断部８１３を有する。また、シャッタ板８１１、ショット領域の上のインプリント材ＩＭの全体のうちの一部である先行露光部に光を照射するための第１通過部８１４と、ショット領域のインプリント材ＩＭの全体に光を照射するための第２通過部８１５とを有する。この例では、シャッタ板８１１は、２回対称の構造を有するが、他の構造を有してもよい。
図４（ａ）は、ハエの目レンズ８５を光源８３の側から見た図である。ハエの目レンズ８５は、複数のレンズ８５１の集合体であり、各レンズ８５１の後側焦点面は入射面と一致している。各レンズ８５１は、例えば、球面レンズ、非球面レンズまたはシリンドリカルレンズ等でありうる。図４（ａ）の例では、５×５個のレンズ８５１でハエの目レンズ８５が構成されている。ハエの目レンズ８５に入射した光は、複数のレンズ８５１によって分割され、その射出面に複数（図４（ａ）では、５×５個）の二次光源を形成する。この複数の二次光源によって基板Ｓがケーラー照明される。ハエの目レンズ８５を構成する複数のレンズ８５１は、ハエの目レンズ８５の入射面の光強度分布を分割し、基板Ｓを重畳して照明する。換言すると、複数のレンズ８５１をそれぞれ出射する複数の光束が基板Ｓ上の各点に重複して入射する。
図４（ａ）の例では、シャッタ板８１１の第１通過部８１４を通過した光は、複数のレンズ８５１のうち中央の１つのレンズ８５１にのみ入射し、第１通過部８１４の中間像ＩＭ１を形成する。前述のように、ハエの目レンズ８５の入射面と基板Ｓとは光学的に共役であるので、ハエの目レンズ８５の入射面（ここでは中央のレンズ８５１）に対する光の入射領域を規定することによって基板Ｓに光が入射する位置を規定することができる。シャッタ板８１１の第１通過部８１４を通過した光が入射するレンズ８５１の個数や入射位置を規定することによって基板Ｓに対する光の入射位置および強度を規定することができる。
この例では、シャッタ板８１１と基板Ｓとの間にハエの目レンズ８５が配置されているが、シャッタ板８１１が配置される面における光強度分布（通過部）を直接に基板Ｓに結像させる構成が採用されてもよい。
図４（ｂ）は、基板Ｓのショット領域ＳＲを例示している。ショット領域ＳＲは、複数のチップ領域ＣＲと、複数のチップ領域ＣＲを相互に隔てるスクライブライン領域ＳＬＲとを含みうる。１つのチップ領域ＣＲは、製造される１つのチップ（ダイ）に対応する。先行露光では、ショット領域ＳＲの全体のうちの一部である先行露光領域に中間像ＩＭ１の像ＩＭ２が形成され、先行露光領域のみが露光される。先行露光領域は、シャッタ板８１１の第１通過部８１４を通過した光が入射する領域であり、ショット領域ＳＲの上のインプリント材ＩＭの全体のうち一部である先行露光部に対応する。換言すると、先行露光では、先行露光領域の上のインプリント材ＩＭ（即ち、先行露光部）が露光され、先行露光領域以外の領域の上のインプリント材ＩＭは露光されない。更に換言すると、ショット領域ＳＲのうち先行露光領域を露光する動作は、ショット領域ＳＲの上のインプリント材ＩＭのうち先行露光部を露光する動作と等価である。
回路パターンの線幅は、例えば、１００ナノメートル以下であり、小さいときには１０ナノメートルレベルでありうる。スクライブライン領域ＳＬＲに配置されるパターンの線幅は、マイクロメータレベルであり、小さいときでも数１００ナノメートルレベルであり、回路パターンと比べて大きい。また、スクライブライン領域ＳＬＲのパターン密度は回路パターン領域に比べて小さい。
基板Ｓのショット領域の上のインプリント材ＩＭと型Ｍのパターン部Ｐとを接触させると、パターン部Ｐのパターンを構成する凹部に対してインプリント材ＩＭが毛細管現象によって充填される。パターンの線幅が細くてパターン密度が高い回路パターン領域（チップ領域ＣＲ）ではインプリント材ＩＭの充填速度が速く、スクライブライン領域ＳＬＲではインプリント材ＩＭの充填速度は遅い。そのため、スクライブライン領域ＳＬＲの上のインプリント材ＩＭを先行露光すると、スクライブライン領域ＳＬＲの上のインプリント材ＩＭの粘弾性が高くなり、充填速度が更に遅くなる。そこで、複数のチップ領域ＣＲの少なくとも１つのチップ領域ＣＲの少なくとも一部分に光が入射するように先行露光部（先行露光領域）が決定されうる。より詳しくは、複数のチップ領域ＣＲの少なくとも１つのチップ領域ＣＲの少なくとも一部分に光が入射し、スクライブライン領域ＳＬＲには有意な量の光が入射しないように先行露光部（先行露光領域）が決定されうる。ここで、有意な量の光とは、インプリント材ＩＭの粘弾性を無視できない程度に増加させる量の光である。シャッタ板８１１の駆動のために不可避的にスクライブライン領域ＳＬＲに入射する光が有意な量の光とならないようにシャッタ板８１１の駆動速度が決定される。先行露光部（先行露光領域）は、シャッタ板８１１における第１通過部８１４の配置およびアクチュエータ８１９によるシャッタ板８１１の駆動によって規定される。
先行露光においてショット領域ＳＲの上のインプリント材の先行露光部の粘弾性が予定以上に高くなったり、漏れ光がスクライブライン領域ＳＬＲ上のインプリント材に入射して充填速度が遅くなったりすることは好ましくない。そこで、例えば、駆動軸８１２を振動させることによってシャッタ板８１１を振動させ、光が照射される部分を分散させてもよい。
図５は、第１通過部８１４を使った先行露光を終えた後に行われる第２通過部８１５を使った本露光の途中の状態が示している。インプリント材が極めて短い時間のうちに硬化すると、インプリント材の収縮および発熱が瞬時に起こり、重ね合わせ精度が低下する可能性がある。そこで、第２通過部８１５を規定する遮断部８１３のエッジＥＤＧが光ＬＢの光路を横切る間のシャッタ板８１１の回動速度は、インプリント材の特性に応じて調整されうる。
図６には、インプリント装置１００の動作が例示されている。この動作は、制御部１１によって制御されうる。工程Ｓ６０１では、制御部１１は、制御情報（処理レシピ）を上位制御装置等から取得する。制御情報は、例えば、基板Ｓの複数のショット領域の配置を示すショットレイアウト情報、および、各ショット領域における複数のチップ領域の配置を示すチップレイアウト情報を含みうる。制御情報は、先行露光領域（先行露光部）の位置を示す位置情報を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。
工程Ｓ６０２では、制御部１１は、先行露光領域を決定する。ここで、制御情報が先行露光領域の位置を示す位置情報を含んでいる場合は、制御部１１は、該位置情報に基づいて先行露光領域を決定することができる。一方、制御情報が位置情報を含んでいない場合、制御部１１は、チップレイアウト情報に基づいて先行露光領域を決定することができる。また、制御部１１は、決定した先行露光領域に応じてシャッタ機構８１の駆動プロファイル（アクチュエータ８１９を動作させるための制御情報）を生成する。また、制御部１１は、ショット領域の形状が基板Ｓのエッジによって規定されるショット領域（エッジショット領域）については、その形状に応じて先行露光領域の調整するように構成されうる。
工程Ｓ６０３では、制御部１１は、基板ステージ２の上に基板Ｓがロードされるように基板Ｓの搬送を制御する。工程Ｓ６０４では、制御部１１は、基板Ｓの複数のショット領域のうちパターン形成対象のショット領域にインプリント材ＩＭが配置されるようにディスペンサ９および基板位置決め機構ＳＡを制御する。工程Ｓ６０４では、型Ｍの下にパターン形成対象のショット領域が移動するように基板位置決め機構ＳＡを制御する。工程Ｓ６０６では、制御部１１は、パターン形成対象のショット領域の全域においてインプリント材ＩＭと型Ｍのパターン部Ｐとが接触するように相対駆動機構ＤＭを制御する。
工程Ｓ６０７では、制御部１１は、先行露光領域（先行露光部）に対する先行露光が開始されるように硬化部８（シャッタ機構８１）を制御する。図２（ｂ）に例示されるように、先行露光が開始されると、先行露光部の粘弾性が徐々に高くなり、基板Ｓと型Ｍとの間の相対的な振動が小さくなりうる。工程Ｓ６０８では、制御部１１は、アライメントスコープ１０を使ってパターン形成対象のショット領域と型Ｍとの相対位置を検出しながら、その相対位置に基づいてパターン形成対象のショット領域と型Ｍとが位置合わせされるように相対駆動機構ＤＭを制御する。工程Ｓ６１０では、制御部１１は、先行露光領域（先行露光部）に対する先行露光が終了するように硬化部８（シャッタ機構８１）を制御する。
工程Ｓ６０９では、制御部１１は、アライメントスコープ１０を使って検出されるパターン形成対象のショット領域と型Ｍとの相対位置誤差が許容範囲に収まったかどうかを判断する。そして、相対位置誤差が許容範囲に収まった場合には、工程Ｓ６１１に進み、そうでない場合には、工程Ｓ６０７に戻る。
工程Ｓ６１１では、制御部１１は、パターン形成対象のショット領域の上のインプリント材ＩＭの全体が露光されるように硬化部８（シャッタ機構８１）を制御する。これにより、パターン形成対象のショット領域の上のインプリント材ＩＭの全体が硬化し、インプリント材ＩＭの硬化物からなるパターンが形成される。工程Ｓ６１２では、制御部１１は、パターン形成対象のショット領域の上のインプリント材ＩＭの硬化物からなるパターンと型Ｍとが分離されるように相対駆動機構ＤＭを制御する。
工程Ｓ６１３では、制御部１１は、次のパターンを形成すべきショット領域があるかどうかを判断し、次のパターンを形成すべきショット領域がある場合には、工程Ｓ６０４に戻り、そうでなければ工程Ｓ６１４に進む。工程Ｓ６１４では、基板ステージ２の上の基板Ｓがアンロードされるように基板Ｓの搬送を制御する。工程Ｓ６１５では、制御部１１は、次の処理すべき基板Ｓがあるかどうかを判断し、次の処理すべき基板がある場合には、工程Ｓ６０３に戻り、そうでなければ動作を終了する。
シャッタ板８１１は、種々の先行露光部の配置に対応することができるように複数種類の第１通過部８１４を有しうる。図７（ａ）には、１つのショット領域ＳＲが４×３個のチップ領域ＣＲを有する例が示され、図７（ｂ）には、図７（ａ）に例示されるようにショット領域ＳＲに対応するための第１通過部８１４ａを有するシャッタ板８１１が例示されている。シャッタ板８１１は、第１通過部８１４ａの他、他の第１通過部８１４ｂを有しうる。制御部１１は、ショット領域ＳＲを構成する複数のチップ領域ＣＲの配置に基づいて、第１通過部８１４ａ、８１４ｂのうち先行露光のために使用される第１通過部を選択するように構成されうる。
図８（ａ）には、複数の種類の第１通過部８１４ａ〜８１４ｄを有するシャッタ板８１１が例示されている。制御部１１は、ショット領域ＳＲを構成する複数のチップ領域ＣＲの配置に基づいて、複数の第１通過部８１４ａ〜８１４ｄのうち先行露光のために使用される第１通過部を選択するように構成されうる。図８（ｂ）には、第１通過部８１４の一例が示され、図８（ｃ）には、第１通過部８１４の他の例が示されている。第１通過部８１４は、貫通孔として構成されうる。該貫通孔は、例えば、ドリル加工によって形成される丸孔、打ち抜き加工またはエッチング加工によって形成される四角孔でありうる。あるいは、第１通過部８１４は、メッシュシートまたはメッシュ板でもよい。その他、第１通過部８１４の領域以外に遮光膜を蒸着したガラス板をシャッタ板に固定してもよい。
第１通過部８１４が単純な開口で構成され、シャッタ板８１１が配置される面から基板Ｓが配置される面までの収差が十分に小さい（スポットダイヤグラムの幅が開口の幅よりも小さい）場合、先行露光部に十分に微弱な光を照射することができない場合がある。すなわち、第１通過部８１４に対応する基板Ｓ上の位置における照度は、本露光における照度をハエの目レンズ８５を構成するレンズ数で割った値程度にしか低減されない。そのため、ショット領域と型Ｍとの相対的な位置ずれが許容範囲に収まる前に先行露光部が硬化してしまいうる。
そこで、シャッタ板８１１が配置される面から基板面までの光学系のスポットダイヤグラムの幅を開口の幅よりも大きくすることで基板面における照度を低下させることが望ましい。ただし、スポットダイヤグラムの幅がチップ領域のサイズよりも大きいと、スクライブライン領域上のインプリント材も露光されてしまうので、スポットダイヤグラムの幅は、チップ領域の寸法よりも小さいことが望ましい。
また、第１通過部８１４をメッシュ状にすることでも、基板面における照度を低下させることができる。基板面におけるスポットダイヤグラムの幅がメッシュを構成する１つの開口の幅に相当する寸法よりも大きい場合には、基板面における照度は、本露光時の照度をハエの目レンズ８５を構成するレンズの個数で割ったものよりも低下する。また、基板面におけるスポットダイヤグラムの幅がメッシュのピッチに相当する寸法よりも大きいことが望ましい。この場合には、メッシュを構成する各開口からの光が、基板面上で隙間なくつながる。更には、基板面のスポットダイヤグラム半値幅がメッシュのピッチに相当するよりも大きい場合には、メッシュが基板面で平滑化され、先行露光部内の照度ムラを低減することができる。これらの条件を満足する場合には、メッシュの開口の寸法を調整することで、先行露光部の照度を調整することができる。
図９、図１０には、シャッタ機構８１の他の構成例が記載されている。他の構成例のシャッタ機構８１は、２つのシャッタ板８１１ａ、８１１ｂを有し、２つのシャッタ板８１１ａ、８１１ｂによって基板Ｓのショット領域への光の照射（先行露光、本露光）を制御する。シャッタ板８１１ａ、８１１ｂは、それぞれ駆動軸８１２ａ、８１２ｂを介してアクチュエータ８１９に接続されていて、アクチュエータ８１９によって駆動される。ここで、アクチュエータ８１９は、シャッタ板８１１ａ、８１１ｂを個別に駆動するための個別のアクチュエータを含んでもよい。シャッタ板８１１ａ、８１１ｂは、それぞれ第１通過部８１４ａ、８１４ｂを有する。また、シャッタ板８１１ａ、８１１ｂは、それぞれ第２通過部８１５ａ、８１５ｂを有する。
図９（ａ）には、シャッタ板８１１ａ、８１１ｂによって光源８３からインプリント材ＩＭ（基板Ｓ）への光が完全に遮断されている状態が示されている。図９（ｂ）には、第１通過部８１４ａ、８１４ｂを通過する光によってショット領域の上のインプリント材ＩＭの先行露光部を先行露光する状態が示さている。図１０には、第２通過部８１５ａ、８１５ｂを通過する光によってショット領域の上のインプリント材の全体を露光する本露光を開始した直後の状態が示されている。アクチュエータ８１９は、本露光においてインプリント材ＩＭの全体への光の照射を開始するときに、２つのシャッタ板８１１ａ、８１１ｂを互いに反対方向に駆動する。これにより、本露光時にショット領域の上のインプリント材ＩＭに形成される光強度分布の変化を対称にすることができ、インプリント材ＩＭの硬化による収縮歪みを対称にすることができる。
以上のような構成例によれば、１つ当たりのシャッタ板の回転量を小さくすることができるので、インプリント材ＩＭへの光の照射の制御を高速化することができ、スループットの向上に有利である。
シャッタ板の枚数は、３枚以上であってもよい。また、シャッタ機構は、例えば、アイリスシャッタ（虹彩シャッタ）機構であってもよい。
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。
次に、インプリント装置によって基板にパターンを形成し、該パターンが形成された基板を処理し、該処理が行われた基板から物品を製造する物品製造方法について説明する。図１１（ａ）に示すように、絶縁体等の被加工材２ｚが表面に形成されたシリコンウエハ等の基板１ｚを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材２ｚの表面にインプリント材３ｚを付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材３ｚが基板上に付与された様子を示している。
図１１（ｂ）に示すように、インプリント用の型４ｚを、その凹凸パターンが形成された側を基板上のインプリント材３ｚに向け、対向させる。図１１（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１と型４ｚとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｚは型４ｚと被加工材２ｚとの隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーとして光を型４ｚを透して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。
図１１（ｄ）に示すように、インプリント材３ｚを硬化させた後、型４ｚと基板１ｚを引き離すと、基板１ｚ上にインプリント材３ｚの硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、型の凹部が硬化物の凸部に、型の凹部が硬化物の凸部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材３ｚに型４ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。
図１１（ｅ）に示すように、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材２ｚの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝５ｚとなる。図１１（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材２ｚの表面に溝５ｚが形成された物品を得ることができる。ここでは硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。
１００：インプリント装置、Ｓ：基板、Ｍ：型、ＳＡ：基板位置決め機構、ＭＡ：型位置決め機構、ＤＭ：相対駆動機構、８：硬化部、８１：シャッタ機構、１１：制御部、８３：光源、８４：結像光学系、８５：ハエの目レンズ、８６：結像光学系、８１１：シャッタ板、８１４：第１通過部、８１５：第２通過部

Claims (15)

  1. 基板のショット領域の上のインプリント材に型を接触させた状態で前記インプリント材を光照射によって硬化させて前記ショット領域の上にパターンを形成するインプリント装置であって、
    前記ショット領域の上の前記インプリント材への光照射を制御するためのシャッタ板および前記シャッタ板を駆動するアクチュエータを有するシャッタ機構と、
    前記基板と前記型との相対位置を変更する相対駆動機構と、を備え、
    前記シャッタ板は、前記ショット領域の上の前記インプリント材の全体のうちの一部である先行露光部に光を照射するための第１通過部と、前記ショット領域の前記インプリント材の前記全体に光を照射するための第２通過部と、を有し、
    前記アクチュエータによる前記シャッタ板の駆動は、前記第１通過部を通過した光が前記インプリント材の前記全体のうちの前記先行露光部に照射され、その後に、前記相対駆動機構によって前記ショット領域と前記型との位置合わせが行われ、その後に、前記第２通過部を通過した光が前記インプリント材の前記全体に照射されるようになされる、
    ことを特徴とするインプリント装置。
  2. 前記アクチュエータは、前記シャッタ板を回動させる、
    ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
  3. 前記シャッタ機構は、前記ショット領域の全域において前記インプリント材と前記型とが接触した後に、前記第１通過部を通過した光が前記先行露光部に照射されるように前記シャッタ板を駆動する、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインプリント装置。
  4. 前記シャッタ板は、前記第１通過部を含む複数の第１通過部を含む、
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  5. 前記ショット領域は、複数のチップ領域を含み、
    前記ショット領域における前記複数のチップ領域の配置に基づいて、前記複数の第１通過部のうち使用される第１通過部が選択される、
    ことを特徴とする請求項４に記載のインプリント装置。
  6. 前記シャッタ機構は、前記シャッタ板を含む２つのシャッタ板を有し、前記２つのシャッタ板によって前記ショット領域への光の照射を制御する、
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  7. 前記アクチュエータは、前記インプリント材の前記全体への光の照射を開始するときに、前記２つのシャッタ板を互いに反対方向に駆動する、
    ことを特徴とする請求項６に記載のインプリント装置。
  8. 前記シャッタ板は、前記基板が配置される面に対して共役な面に配置されている、
    ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  9. 前記シャッタ板が配置された面に対して共役な面に配置された入射面を有するハエの目レンズを更に備え、前記ハエの目レンズを通過した光が前記インプリント材に照射される、
    ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  10. 基板のショット領域の上のインプリント材に型を接触させた状態で前記インプリント材を光照射によって硬化させて前記ショット領域の上にパターンを形成するインプリント方法であって、
    前記ショット領域の上の前記インプリント材への光照射を制御するためのシャッタ板の駆動によって前記ショット領域の上の前記インプリント材の全体のうちの一部である先行露光部に光を照射する第１工程と、
    前記第１工程の後に前記ショット領域と前記型との位置合わせを行う第２工程と、
    前記第２工程の後に前記シャッタ板の駆動によって前記ショット領域の上の前記インプリント材の前記全体に光を照射する第３工程と、
    を含むことを特徴とするインプリント方法。
  11. 前記シャッタ板の駆動は、前記シャッタ板を回動させることを含む、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のインプリント方法。
  12. 前記ショット領域は、複数のチップ領域と、前記複数のチップ領域を相互に隔てるスクライブライン領域とを含み、
    前記先行露光部は、前記複数のチップ領域の少なくとも１つのチップ領域の少なくとも一部分とされる、
    ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のインプリント方法。
  13. 前記第１工程における光の照射によって前記ショット領域の上の前記インプリント材の前記一部の粘弾性が高くなる、
    ことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のインプリント方法。
  14. 請求項１乃至９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、
    前記工程において前記パターンが形成された基板の処理を行う工程と、
    を含み、前記処理が行われた前記基板から物品を製造することを特徴とする物品製造方法。
  15. 請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載のインプリント方法によって基板の上にパターンを形成する工程と、
    前記工程において前記パターンが形成された基板の処理を行う工程と、
    を含み、前記処理が行われた前記基板から物品を製造することを特徴とする物品製造方法。
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