JP2019102735A - インプリント方法、インプリント装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性を低下させることなくインプリント材を硬化させるための光の照射量の補正を行うことができるインプリント方法を提供する。【解決手段】型を用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント方法であって、前記基板に形成されたマークと前記型に形成されたマークを検出することによって前記基板と前記型の相対的な振動を計測する計測工程と、前記インプリント材に光を照射する照射工程Ｓ７０３と、を有し、前記照射工程Ｓ７０３において、前記計測工程の計測結果に基づいて、前記インプリント材に照射する光の照射時間と照度の少なくとも一方を調整することを特徴とする。【選択図】図６

Description

本発明は、型を用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント方法に関する。

半導体デバイスやＭＥＭＳなどの物品を製造する方法として、型（モールド）を用いて基板上のインプリント材を成形するインプリント方法が知られている。インプリント方法は、基板上にインプリント材を供給し、供給されたインプリント材と型を接触させる（押印）。そして、インプリント材と型を接触させた状態でインプリント材を硬化させた後、硬化したインプリント材から型を引き離す（離型）ことにより、基板上にインプリント材のパターンが形成される。インプリント方法によって基板上にインプリント材のパターンを形成する装置をインプリント装置と呼ぶ。インプリント装置は、型を介して光を照射することによって、インプリント材と型を接触させた状態でインプリント材を硬化させることができる。

特許文献１のインプリント方法は、基板上のインプリント材を硬化させるための光を照射する時間を複数に分割して照射し、その間にアライメント検出系により基板と型の位置ずれ量を求めている。さらに、特許文献１のインプリント方法は、求めた位置ずれ量に基づいて基板と型の位置合わせを行うことで、インプリント材を硬化させるための光を照射中に生じる位置ずれを低減している。インプリント装置では、インプリント材を硬化させるために必要な光の照射時間や照度を適切に制御する必要がある。

特開２０１３−１６８５０４号公報

インプリント材を硬化させる光の照度は使用時間と共に低下するため、光を照射する照射時間や照度を定期的に補正する必要がある。インプリント装置に備えられた光量センサを用いて光の照度を計測し経時変化分を補正する方式では、生産を停止して補正用計測を行うために生産性が低下する。

本発明は、生産性を低下させることなくインプリント材を硬化させるための光の照射量の補正を行うことができるインプリント方法を提供することを目的とする。

本発明のインプリント方法は、型を用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント方法であって、前記基板に形成されたマークと前記型に形成されたマークを検出することによって前記基板と前記型の相対的な振動を計測する計測工程と、前記インプリント材に光を照射する照射工程と、を有し、前記照射工程において、前記計測工程の計測結果に基づいて、前記インプリント材に照射する光の照射時間と照度の少なくとも一方を調整することを特徴とする。

本発明によれば、生産性を低下させることなくインプリント材を硬化せるための光の照射量の補正を行うことができる点で有利なインプリント方法を提供することができる。

第１実施形態のインプリント装置および供給機構を示した図である。 第１実施形態のインプリント装置の基板搬送機構を示した図である。 インプリント装置で用いられる型を示した図である。 第１実施形態のアライメントスコープの計測値を示した図である。 照度低下時のアライメントスコープの計測値を示した図である。 第１実施形態のパターン形成方法を示した図である。 硬化時の位置ずれを示した図である。 第２実施形態のアライメントスコープ計測値を示した図である。 第２実施形態のパターン形成方法を示した図である。 物品の製造方法を説明するための図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

（第１実施形態）
図１（ａ）は第１実施形態におけるインプリント装置１００の構成を示した図である。図１（ａ）を用いてインプリント装置１００の構成について説明する。ここでは、基板１０３が配置される面をＸＹ面、それに直交する方向をＺ方向として、図１（ａ）に示したように各軸を決める。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を型（モールド）と接触させ、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。図１（ａ）のインプリント装置１００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る。

インプリント材を硬化させる方法には、硬化用のエネルギーに熱を用いる熱サイクル法や硬化用のエネルギーに光を用いる光硬化法などがある。熱サイクル法では、熱可塑性樹脂をガラス転移温度以上の温度に加熱し、樹脂の流動性を高めた状態で樹脂を介して基板に型を押し付け、冷却した後に樹脂から型を引き離すことによりパターンが形成される。光硬化法では、紫外線硬化樹脂を使用し、樹脂を介して基板に型を押し付けた状態で紫外線を照射して樹脂を硬化させた後、硬化した樹脂から型を引き離すことによりパターンが形成される。本実施形態では光硬化法を採用したインプリント装置１００について説明する。

インプリント装置１００は、型１０２を保持する型保持機構１０１、基板１０３を保持する基板ステージ１０４、インプリント材を硬化させる硬化部１０５、インプリント材を供給する供給機構１０６を備える。

型保持機構１０１は、型１０２を吸着することで保持する機構である。図１（ｂ）に本実施形態の型保持機構１０１を示す。型保持機構１０１は、型チャック１１０により型１０２を吸着することで型１０２を保持する。圧力制御機構１１１はシールガラス１１２と型１０２の裏面で囲まれた空間の気圧を増減することが可能である。圧力制御機構１１１により型１０２の裏面の空間の気圧をインプリント装置１００内の気圧より局所的に上昇させることにより型１０２の裏面に形成されたくぼみ部３０２を型チャック１１０と反対側に凸形状へ変形させることが可能である。型保持機構１０１はＺ方向へ駆動することにより型１０２を基板１０３上に供給されたインプリント材に接触させたり（押印）、引き離したり（離型）する。型１０２は、モールド、テンプレートまたは原版とも呼ばれうる。

基板ステージ１０４は、ステージ定盤１１３上をｘ、ｙ、ｚ方向および各軸周りの回転方向に駆動可能である。基板ステージ１０４には基板チャック１０８が構成される。基板チャック１０８は、基板吸着機構（不図示）により基板１０３を吸着することで基板１０３を吸着保持する。基板チャック１０８は１つあるいは複数の領域からなり各領域に基板吸着機構が構成される。基板１０３の表面には、表面エネルギーを下げるための添加剤を含む調整用混合液を予めスピンコートしておいても良い。

硬化部１０５（照射部）はインプリント材４０１を硬化可能な波長を含んだ光を照射する光源を含む。本実施形態では、インプリント材４０１としては紫外線の照射によって硬化する光硬化樹脂を用い、光源として紫外線を照射するものを用いる。硬化部１０５の光源の照度は時間経過とともに低下するため、インプリント材を硬化させるための露光量は照射時間あるいは光源の電圧により制御する。

供給機構１０６（ディスペンサ）は、図１のｘ、ｙ、ｚ方向の並進、回転駆動を可能とする駆動部、インプリント材を供給するためのノズル部１２２、インプリント材４０１をノズル部１２２に供給するための供給部を含む。図１（ｃ）に供給機構１０６をノズル部１２２から見た図を示す。供給機構１０６のノズル部１２２にはインプリント材４０１を吐出するためのｘ方向に１〜数列、ｙ方向に数千個の吐出口が形成されている。吐出口は数μｍ〜数十μｍ程度の吐出穴で構成される。供給機構１０６のノズル部１２２と基板１０３との間隔は、基板上におけるインプリント材の供給位置の精度を維持するために数百μｍ〜数ｍｍ程度に調整される。

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。

基板は、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられ、必要に応じて、その表面に基板とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。基板としては、具体的に、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどである。

硬化部１０５の光源は紫外線を照射するものとしたが、光源の光の波長は、基板上に供給されるインプリント材に応じて適宜決めることができる。

インプリント装置１００は、型１０２を介して基板上のマークを検出可能な検出部１１６、型１０２を介さずに基板上のマークを検出可能な軸外検出部１０７、基板１０３の高さを計測する基板高さ計測機構１０９を備える。

検出部１１６は、型１０２に形成された型マーク３０６、基板１０３に形成された基板マーク、基板ステージ１０４に形成されたステージ基準マーク１１５を検出する。例えば、検出部１１６によって検出された型マーク３０６と基板マークの検出結果は、型１０２と基板１０３の相対位置の計測に使用される。相対位置の計測には、例えば特表２００８−５０９８２５号公報にて開示されているような検出装置が用いられる。相対位置の計測方法として、型マークと基板マークにより発生するモアレを用いた計測方法では、簡易な光学系で高い計測精度を出すことができる。また、モアレを用いた計測方法では型マークと基板マークからの光を解像力が小さい（ＮＡが小さい）スコープを用いることができるので、インプリント装置の型保持機構１０１上に複数の検出部１１６（スコープ）を配置することができる。これにより、例えばパターンが形成されるショット領域の四隅のマークを同時に検出することが可能になる。検出部１１６は、後述するように基板と型に形成されたマークを検出することで、基板と型の相対的な振動を計測する計測部として用いることができる。

軸外検出部１０７は、型１０２を介さずに基板上のマークや基板ステージ１０４に形成されたステージ基準マーク１１５を検出する。軸外検出部１０７によって検出された基板上のマークとステージ基準マーク１１５の検出結果は、基板１０３と基板ステージ１０４の相対位置の計測に使用される。

基板高さ計測機構１０９は、例えば光学式の測距センサであり、基準面に原点調整されている。基板高さ計測機構１０９は、基準面に対する基板１０３の表面（被転写面）の高さを計測する。基準面はインプリント装置１００の設計値であって、型と基板上のインプリント材とが接触した際に、型に形成されたパターンの凹部にインプリント材が充填するために理想的な押印面である。

また、インプリント装置１００は、型１０２を介して基板１０３を撮像可能な充填カメラ１１４を備える。充填カメラ１１４は、パターン部３０１（パターンが形成される基板１０３の領域）を型チャック１１０側から撮影し、基板１０３上に供給されたインプリント材４０１が型１０２に充填される過程を記録することができる。充填カメラ１１４により記録された画像は記憶装置（不図示）へ保存される。インプリント装置１００は、充填カメラ１１４によって撮像された撮像結果を用いて型１０２と基板１０３の相対的な傾きを調整したり、型１０２へのインプリント材４０１の充填の完了を判断したりすることができる。

前述したインプリント装置の基板ステージ１０４は、ステージ基準マーク１１５、型１０２の高さを計測する型高さ計測機構１１７、光の照度を測定する照度検出器１２３を備える。

型高さ計測機構１１７は、例えば光学式の測距センサであり、基準面に原点調整されている。型高さ計測機構１１７は、基準面に対する型１０２の基板側の面に形成されたパターン面の高さを計測する。型高さ計測機構１１７の計測結果から型１０２の傾きを求めたり、型保持機構１０１に保持された型１０２のパターン面の位置を求めたりすることができる。

照度検出器１２３は、硬化部１０５の光源から照射された光の照度を測定する。照度検出器１２３が光を検出する際は、基板ステージ１０４が移動して照度検出器１２３が型保持機構１０１の下に配置されることにより、硬化部１０５の光源により照射された光の照度を測定する。照度検出器１２３による照度の測定を定期的に行うことにより、硬化部１０５の光源の照度低下量を計測し、硬化部１０５の光源の生成する照射量（露光量）を補正することができる。

インプリント材が単分子逐次光反応系である場合は、露光量に対するインプリント材の反応率は照度×時間に比例する。インプリント材が光ラジカル重合反応系である場合は、露光量に対するインプリント材の反応率は√（照度）×時間に比例する。インプリント材は、型１０２のパターン部３０１へ充填しやすいように粘弾性が低く設計される。インプリント材は、硬化部１０５の光源からの光により露光することで、光硬化反応が促進され粘弾性が高くなる。

インプリント装置１００は、型１０２と基板１０３との間に気体を供給するための部分気体供給部１２５を備える。部分気体供給部１２５は、気体としてヘリウムを型１０２と基板１０３との間の空間へと供給する。供給する気体としてヘリウムを用いることにより、ヘリウムが型１０２から抜けることによる押印時の充填性の向上および、露光時の酸素阻害によるインプリント材４０１の硬化欠陥の発生の抑止を行う。気体の供給量は型１０２のパターン部３０１と基板１０３の隙間量および気体供給量の組み合わせで数十通りの試作転写を行い、各隙間量における欠陥量を観察することにより最適なガス供給を調整する。

インプリント装置１００は、クリーンチャンバ１１８に収められており、気体を供給する気体供給部１２０、気体を回収する気体回収部１２１を備える。クリーンチャンバ１１８は、気流１１９を発生させる発生部（不図示）、ケミカルフィルタ（不図示）やパーティクルフィルタ（不図示）を含む。発生部は、インプリント装置１００から発生した熱や塵などを排気することを目的として、インプリント装置１００の内部に気流１１９を発生させる。発生部は、供給機構１０６と基板１０３あるいは基板ステージ１０４との間に気流１１９を発生させることを目的としてもよい。気流１１９は、供給機構１０６から吐出されたインプリント材４０１が基板１０３上の任意の位置に吐出されることを阻害しないように、気流１１９の方向は変化せず、一定の方向とすることができる。図１（ａ）では気流１１９をｘ方向で記載したが、ｙ方向に気流１１９を発生させてもかまわない。

発生部は、気体を供給する気体供給部１２０および気体を回収する気体回収部１２１を含む。気体供給部１２０では、クリーンチャンバ１１８が設置される雰囲気の大気を取り込む。気体供給部１２０は、取り込んだ大気に僅かに含まれる化学物質や塵をケミカルフィルタやパーティクルフィルタで取り除き、送風口（不図示）からクリーンチャンバ１１８内部の空間へ清浄な大気を供給する。気体回収部１２１には真空ポンプを用いることができる。

図２に基板搬送ユニット２０１を示す。インプリント装置１００は、基板１０３をインプリント装置１００に搬入したり、インプリント装置１００から搬出したりする基板搬送ユニットを備える。基板搬送ユニット２０１は、上下方向駆動が可能であり、水平方向に回転が可能な基板搬送ハンド２０２、水平方向に回転および伸張駆動可能な第１基板搬送アーム２０３ａおよび第２基板搬送アーム２０３ｂにより構成される。基板搬送ハンド２０２は上面に吸着機構を具備し、基板１０３を吸着することが可能である。

基板保管機構２０４は１つ以上のスロットを具備し、１枚以上の基板１０３を保管可能である。第１基板搬入出部２０５ａおよび第２基板搬入出部２０５ｂへは複数枚の基板１０３を保持した基板キャリア２０６が搬入出される。基板搬送ハンド２０２は基板ステージ１０４、基板保管機構２０４の任意のスロット、第１基板搬入出部２０５ａあるいは第２基板搬入出部２０５ｂに装着された基板キャリア２０６の任意のスロットへ基板１０３を１枚ずつ搬入あるいは搬出可能である。

図３にインプリント装置１００で用いられる型１０２の実施形態を示す。型１０２は、融解石英、有機ポリマー、金属を含むが、それらの材料のみに限定されない。型１０２は中央部に掘り込まれたくぼみ部３０２（コアアウト）を有する。くぼみ部３０２の厚みは数ｍｍ程度が適当である。型１０２のくぼみ部３０２のない側（パターン部３０１が形成されている面）を第１面、くぼみ部３０２が形成されている側を第２面とする。パターン部３０１は第１面側のくぼみ領域の中心に形成される。パターン部３０１はパターン基部３０５とパターンからなり、パターン基部３０５は３０μｍ程度の厚みで構成される。パターンは、パターン凹部３０３とパターン凸部３０４からなる。微小なパターンの場合は、その幅が数ｎｍ、十数ｎｍのパターンが形成されることもあり、その場合、パターン凸部３０４からパターン凹部３０３のパターン深さは数十ｎｍから数百ｎｍ程度で構成される。また、型１０２のパターン基部３０５には検出部１１６で使用するための型マーク３０６が形成されていてもよい。パターン基部３０５は、基板１０３に対して凸形状となっており、メサ部と呼ばれることがある。

（露光時間と検出部の計測値）
図４は、インプリント材４０１に型１０２を押印する工程とインプリント材４０１を硬化する工程における検出部１１６の計測値を示した図である。図４の縦軸は基板１０３に形成された基板マークと型１０２に形成された型マーク３０６を検出部１１６が検出した型１０２と基板１０３の相対位置の計測値を示す。ここで相対位置は、型１０２と基板１０３の目標位置に対する制御残差を示しており、図４型と基板との間に生じている相対的な振動の成分を抽出して表示している。以下の図においても、同様に相対的な振動の成分を抽出した結果を表示している。図４の横軸は押印工程の開始時の時間を０秒とし露光完了までの時間を示す。

充填時間５０１はインプリント材４０１と型１０２とが接触して型１０２のパターン部３０１に未硬化のインプリント材４０１が充填する時間を表す。露光時間５０２はインプリント材４０１を硬化部１０５の光源により露光する時間（光を照射する時間）を表す。基板１０３上に供給されるインプリント材４０１の粘弾性は低いため、基板ステージ１０４の制御残差や暗振動などの外乱により型１０２と基板１０３の未硬化時位置ずれ５０４（振動）が生じる。インプリント材４０１は光が照射され硬化することで、インプリント材４０１の粘弾性は高くなる。このため、未硬化時位置ずれ５０４に比べ硬化時位置ずれ５０５は小さくなる。

未硬化時位置ずれ５０４は、充填時間５０１の期間の検出部１１６による位置ずれの計測値の偏差より求める。未硬化時位置ずれ５０４に比べ硬化時位置ずれ５０５へ収束する硬化時間５０３は露光時間５０２の間の位置ずれの変化量が一定以下（しきい値以下）になるまでの時間より求める。硬化時間５０３はインプリント材４０１が単分子逐次光反応系である場合は（露光量／照度）、インプリント材４０１が光ラジカル重合反応系である場合は（露光量／√（照度））に比例する。硬化時位置ずれ５０５は露光時間５０２の内の硬化時間５０３以外の期間の検出部１１６による位置ずれの計測値の偏差より求める。ここで、インプリント材４０１が硬化するまでの位置ずれの時間変化率を硬化促進率として次のように定義する。
硬化促進率＝（未硬化時位置ずれ５０４−硬化時位置ずれ５０５）／硬化時間５０３・・・式（１）

図５は、硬化部１０５の光源の照度が低下した際の、インプリント材４０１に型１０２を押印する工程とインプリント材４０１を硬化する工程における検出部１１６の計測値を示した図である。図５の縦軸は基板１０３に形成された基板マークと型１０２に形成された型マーク３０６を検出部１１６が検出した型１０２と基板１０３の相対位置の計測値を示す。図５の横軸は押印工程の開始時の時間を０秒とし露光完了までの時間を示す。

充填時間６０１はインプリント材４０１と型１０２とが接触して型１０２のパターン部３０１に未硬化のインプリント材４０１が充填する時間を表す。露光時間６０２はインプリント材４０１を硬化部１０５の光源により露光する時間（光を照射する時間）を表す。硬化部１０５の光源の照度が低下しているため、位置ずれ量が収束する硬化時間６０３は収束する硬化時間６０３より長くなり、硬化促進率は小さくなる。さらに、硬化部１０５の光源の照度が低下すると露光時間６０２内にインプリント材４０１の硬化が完了しなくなる恐れがある。

（補正方法）
このように、硬化部１０５の光源の照度が低下することにより生じる硬化促進率の変動に基づいて硬化部１０５の光源の露光量が任意の露光量（照射量）となるように補正する方法を説明する。

まず、基板上にインプリント材のパターンを形成するためのプロセス条件調整を事前に行う。事前に行うプロセス条件調整は、仮決めしたプロセス条件でパターン形成を行い、アライメント結果、パターン転写結果などを評価しながらプロセス条件の調整を行う。プロセス条件の調整で調整される条件の１つに硬化部１０５による露光時間がある。

事前に行うプロセス条件調整は、プロセス条件調整で決定した露光時間Ｔｅ０および照度Ｉ０を記録する。また露光時間Ｔｅ０でパターンを形成した際の硬化促進率Ｒ０、硬化時間Ｔｃ０を検出部１１６の計測値より求める。

（インプリント方法）
次に、事前に調整したプロセス条件である露光時間Ｔｅ０で、基板上にパターンを形成するインプリント方法を説明する。図６は、インプリント装置１００を用いて基板１０３上にインプリント材４０１のパターンを形成するインプリント方法を示した図である。

まず、ステップＳ７０１では、基板１０３上にインプリント材４０１を指定された塗布パターンになるように基板ステージ１０４をｘ方向に駆動させながら供給機構１０６により塗布する。次に、ステップＳ７０２では、型１０２と基板１０３（インプリント材４０１）を近づけることにより、型１０２とインプリント材４０１を接触させ、型１０２にインプリント材４０１を充填する（充填工程）。次に、ステップＳ４０３で、インプリント装置１００は、型１０２とインプリント材４０１とを接触させた状態で硬化部１０５を用いて露光光を照射し、インプリント材４０１を硬化させる（露光工程）。

ステップＳ７０４では、インプリント材４０１を硬化させた後、インプリント装置１００は、型１０２を硬化したインプリント材４０１から引き離す（離型工程）。硬化したインプリント材４０１から型１０２を引き離すことで、基板１０３上にインプリント材４０１のパターンが形成される。基板１０３に形成されたショット領域毎に、このような一連のインプリント処理をインプリント装置１００内で繰り返し実施することによって、基板１０３の全面にパターンを形成することができる。インプリント装置１００が、パターンを形成する際の主な条件としては、充填時間、露光時間あるいはインプリント材の塗布パターンがある。

ステップＳ７０１からＳ７０４の工程において基板上の第Ｎショット領域にパターンを形成した際の硬化促進率ＲＮ、硬化時間ＴｃＮを検出部１１６の計測値より求める。ただし、硬化促進率ＲＮ≦硬化促進率Ｒ０である。

最後に、ステップＳ７０５にて露光補正量の算出を行う。ＴｃＮ＞Ｔｃ０の場合、硬化部１０５の光源の照度が低下している恐れがあることを表す。さらに、ＲＮ×Ｔｅ０＜Ｒ０×Ｔｃ０の場合、十分な硬化がなされていないことを表し、露光量の補正が必要である。

露光量の補正を硬化部１０５の光源の露光時間で補正する場合の方法を述べる。以下の式（２）の計算により第Ｎ＋１ショットの露光時間ＴｅＮ＋１を算出する。
ＴｅＮ＋１＝Ｒ０／ＲＮ×Ｔｃ０・・・式（２）

あるいは、露光量の補正を硬化部１０５の光源の露光照度で補正する場合の方法を述べる。以下の式（３）の計算によりインプリント材４０１が単分子逐次光反応系である場合の露光照度ＩＮ＋１を算出する。
ＩＮ＋１＝Ｒ０／ＲＮ×Ｉ０・・・式（３）

また、以下の式（４）の計算によりインプリント材４０１が光ラジカル重合反応系である場合の露光照度ＩＮ＋１を算出する。
ＩＮ＋１＝（Ｒ０／ＲＮ）＾２×Ｉ０・・・式（４）

インプリント装置１００は、ここで求めた露光量の補正値となるように硬化部１０５の光源の露光照度を制御する。ここでは次ショット領域に対する露光時間や露光照度を補正するように述べたが、任意のＮ´ショット後の露光量を補正することも可能である。

以上に述べたように本実施形態のインプリント装置は、露光中の位置ずれの変化量から硬化部１０５の光源の照度の低下を検出して照射時間と照度の少なくとも一方（露光量）の補正を行うことができる。

（第２実施形態）
図７は、インプリント材４０１に型１０２を押印する工程とインプリント材４０１を硬化する工程における検出部１１６の計測値を示した図である。図７の縦軸は基板１０３に形成された基板マークと型１０２に形成された型マーク３０６を検出部１１６が検出した型１０２と基板１０３の相対位置の計測値を示す。図７の横軸は押印工程の開始時の時間を０秒とし露光完了までの時間を示す。

充填時間８０１はインプリント材４０１と型１０２とが接触して型１０２のパターン部３０１に未硬化のインプリント材４０１が充填する時間を表す。露光時間８０２はインプリント材４０１を硬化部１０５の光源により露光する時間（光を照射する時間）を表す。硬化時間８０３は未硬化時位置ずれが一定以下になるまでの時間を表す。基板１０３上に供給されるインプリント材４０１の粘弾性は低いため、基板ステージ１０４の暗振動などの外乱により型１０２と基板１０３の未硬化時位置ずれ（振動）が生じる。このため、インプリント材４０１を硬化させると、図７の硬化位置ずれ平均値８０４Ａ、８０４Ｂ、８０４Ｃに図示するように露光開始時点の型１０２と基板１０３の位置ずれ状態に依存して重ね合わせの精度が低下する恐れがある。

そこで、第２実施形態では硬化位置ずれを低減するために予備露光を行なってインプリント材４０１の粘弾性を高める実施形態について説明する。

図８は、インプリント材４０１に型１０２を押印する工程と、インプリント材４０１を予備露光する工程と、インプリント材４０１を硬化する工程における検出部１１６の計測値を示した図である。図８の縦軸は基板１０３に形成された基板マークと型１０２に形成された型マーク３０６を検出部１１６が検出した型１０２と基板１０３の相対位置の計測値を示す。図８の横軸は押印工程の開始時の時間を０秒とし露光完了までの時間を示す。

第１充填時間９０１はインプリント材４０１と型１０２とが接触して型１０２のパターン部３０１に未硬化のインプリント材４０１が充填する時間を表す。予備露光時間９０４はインプリント材４０１を硬化部１０５の光源により半露光する時間を表す。予備露光は、型１０２とインプリント材４０１を接触させ充填を開始した後、硬化部１０５の光源によりインプリント材４０１を硬化させるまでの間に行われる。予備露光はインプリント材４０１が半硬化させることで粘弾性が高くなる。ここで、インプリント材の半露光とは、インプリント材の粘弾性が高くなっているもの、型と基板の相対的な位置の変更が可能な状態（アライメント可能な状態）を示す。第２充填時間９０５はインプリント材４０１が半硬化の時間を表す。第２充填時間に検出部１１６の検出結果に基づいて型１０２と基板１０３の位置合わせを行うことができる。露光時間９０２はインプリント材４０１を硬化部１０５の光源により露光する時間（光を照射する時間）を表す。硬化時間９０３は半硬化時位置ずれが一定以下になるまでの時間を表す。

図８に示すように、外乱に対する型１０２と基板１０３の半硬化時位置ずれ９０７は未硬化時位置ずれ９０６に対して小さくなる。予備露光により半硬化時位置ずれ９０７が未硬化時位置ずれ９０６に対して小さくなるため露光開始時点の型１０２と基板１０３の位置ずれも小さくなり、予備露光を行わない場合に比べ露光後の最終的な重ね合わせの精度が向上する。

（補正方法）
このような予備露光を含むインプリント方法において、硬化部１０５の光源の照度が低下することにより生じる硬化促進率の変動に基づいて硬化部１０５の光源の露光量が任意の露光量となるように補正する方法を説明する。

まず、基板上にインプリント材のパターンを形成するためのプロセス条件調整を事前に行う。事前に行うプロセス条件調整は、仮決めしたプロセス条件でパターン形成を行い、アライメント結果、パターン転写結果などを評価しながらプロセス条件の調整を行う。プロセス条件の調整で調整される条件に硬化部１０５による露光時間、予備露光時間がある。

事前に行うプロセス条件調整は、プロセス条件調整で決定した露光時間Ｔｅ０、照度Ｉ０、予備露光時間Ｔｐｅ０、および予備露光照度Ｉｐ０を記録する。また、露光時間Ｔｅ０、照度Ｉ０、予備露光時間Ｔｐｅ０、予備露光照度Ｉｐ０でパターンを形成した際の効果促進率Ｒ０、硬化時間Ｔｃ０、予備硬化促進率Ｒｐ０および予備硬化時間Ｔｐｃ０を検出部１１６の計測値より求める。

次に、事前に調整したプロセス条件である露光時間Ｔｅ０、予備露光時間Ｔｐ０で、基板上にパターンを形成するインプリント方法を説明する。図９は、インプリント装置１００を用いて基板１０３上にインプリント材４０１のパターンを形成するインプリント方法を示した図である。

まず、ステップＳ１００１では、基板１０３上にインプリント材４０１を指定された塗布パターンになるように基板ステージ１０４をｘ方向に駆動させながら供給機構１０６により塗布する。次に、ステップＳ１００２では、型１０２と基板１０３（インプリント材４０１）を近づけることにより、型１０２とインプリント材４０１を接触させ、型１０２にインプリント材４０１を充填する（第１充填工程）。次に、ステップＳ１００３で、インプリント装置１００は、型１０２とインプリント材４０１とを接触させた状態で硬化部１０５を用いて露光光を照射し、インプリント材４０１の予備露光を行なう（予備露光工程）。

ステップＳ１００１からＳ１００３の工程において基板上の第Ｎショット領域にパターンを形成した際の予備硬化促進率ＲｐＮ、予備硬化時間ＴｐｃＮを検出部１１６の計測値より求める。ただし、予備硬化促進率ＲｐＮ≦予備硬化促進率Ｒｐ０である。

ステップＳ１００４では、予備露光を行なった状態で型１０２にインプリント材４０１を充填する（第２充填工程）。この期間に型１０２と基板１０３の位置合わせを行ってもよい。次に、ステップＳ１００５で、インプリント装置１００は、型１０２とインプリント材４０１とを接触させた状態で硬化部１０５を用いて露光光を照射し、インプリント材４０１を硬化させる（露光工程）。ステップＳ１００６では、インプリント材４０１を硬化させた後、インプリント装置１００は、型１０２を硬化したインプリント材４０１から引き離す（離型工程）。硬化したインプリント材４０１から型１０２を引き離すことで、基板１０３上にインプリント材４０１のパターンが形成される。基板１０３に形成されたショット領域毎に、このような一連のインプリント処理をインプリント装置１００内で繰り返し実施することによって、基板１０３の全面にパターンを形成することができる。インプリント装置１００が、パターンを形成する際の主な条件としては、充填時間、露光時間あるいはインプリント材の塗布パターンがある。

ステップＳ１００４からＳ１００５の工程において基板上の第Ｎショット領域にパターンを形成した際の露光時の硬化促進率ＲＮ、硬化時間ＴｃＮを検出部１１６の計測値より求める。ただし、硬化促進率ＲＮ≦硬化促進率Ｒ０である。

最後に、ステップＳ１００７にて露光補正量の算出を行う。ＴｐｃＮ＋ＴｃＮ＞Ｔｐｃ０＋Ｔｃ０の場合、硬化部１０５の光源の照度が低下して十分な硬化がなされていないことを表しているため、予備露光や露光量の補正が必要である。さらに、ＲｐＮ×Ｔｐｅ０＋ＲＮ×Ｔｅ０＜Ｒｐ０×Ｔｐｃ０＋Ｒ０×Ｔｃ０の場合、十分な硬化がなされていないことを表し、予備露光や露光量の補正が必要である。ここでは５つの補正方法について説明する。

（第１の補正方法）
第１の補正方法は、第Ｎショット領域の予備露光の予備硬化促進率ＲｐＮに基づき、第Ｎショット領域の露光量を補正する。

露光量の補正を硬化部１０５の光源の露光時間で補正する場合の方法を述べる。以下の式（５）の計算により第Ｎショット領域の露光時間ＴｅＮを算出する。
ＴｅＮ＝Ｒｐ０／ＲｐＮ×Ｔｃ０・・・式（５）

あるいは、露光量の補正を硬化部１０５の光源の露光照度で補正する場合の方法を述べる。以下の式（６）の計算によりインプリント材４０１が単分子逐次光反応系である場合の露光照度ＩＮを算出する。
ＩＮ＝Ｒｐ０／ＲｐＮ×Ｉ０・・・式（６）

また、以下の式（７）の計算によりインプリント材４０１が光ラジカル重合反応系である場合の露光照度ＩＮを算出する。
ＩＮ＝（Ｒｐ０／ＲｐＮ）＾２×Ｉ０・・・式（７）

インプリント装置１００は、ここで求めた露光量の補正値となるように硬化部１０５の光源の露光照度を制御する。

以上に述べたように本実施形態のインプリント装置は、予備露光の予備硬化促進率の変化から硬化部１０５の光源の照照度の低下を検出して照射時間と照度の少なくとも一方（露光量）の補正を行うことができる。

（第２の補正方法）
第２の補正方法は、第Ｎショット領域の予備露光の予備硬化促進率ＲｐＮに基づき、第Ｎ＋１ショット領域の露光量を補正する。

露光量の補正を硬化部１０５の光源の露光時間で補正する場合の方法を述べる。以下の式（８）の計算により第Ｎ＋１ショット領域の露光時間ＴｅＮ＋１を算出する。
ＴｅＮ＋１＝Ｒｐ０／ＲｐＮ×Ｔｃ０・・・式（８）

あるいは、露光量の補正を硬化部１０５の光源の露光照度で補正する場合の方法を述べる。以下の式（９）の計算によりインプリント材４０１が単分子逐次光反応系である場合の露光照度ＩＮ＋１を算出する。
ＩＮ＋１＝Ｒｐ０／ＲｐＮ×Ｉ０・・・式（９）

また、以下の式（１０）の計算によりインプリント材４０１が光ラジカル重合反応系である場合の露光照度ＩＮ＋１を算出する。
ＩＮ＋１＝（Ｒｐ０／ＲｐＮ）＾２×Ｉ０・・・式（１０）

インプリント装置１００は、ここで求めた露光量の補正値となるように硬化部１０５の光源の露光照度を制御する。ここでは次ショット領域に対する露光時間や露光照度を補正するように述べたが、任意のＮ´ショット後の露光量を補正することも可能である。

以上に述べたように本実施形態のインプリント装置は、予備露光の予備硬化促進率の変化から硬化部１０５の光源の照度の低下を検出して照射時間と照度の少なくとも一方（露光量）の補正を行うことができる。

（第３の補正方法）
第３の補正方法は、第Ｎショット領域の露光の硬化促進率ＲＮに基づき、第Ｎ＋１ショット領域の露光量を補正する。

露光量の補正を硬化部１０５の光源の露光時間で補正する場合の方法を述べる。以下の式（１１）の計算により第Ｎ＋１ショット領域の露光時間ＴｅＮ＋１を算出する。
ＴｅＮ＋１＝Ｒ０／ＲＮ×Ｔｃ０・・・式（１１）

あるいは、露光量の補正を硬化部１０５の光源の露光照度で補正する場合の方法を述べる。以下の式（１２）の計算によりインプリント材４０１が単分子逐次光反応系である場合の露光照度ＩＮ＋１を算出する。
ＩＮ＋１＝Ｒ０／ＲＮ×Ｉ０・・・式（１２）

また、以下の式（１３）の計算によりインプリント材４０１が光ラジカル重合反応系である場合の露光照度ＩＮ＋１を算出する。
ＩＮ＋１＝（Ｒ０／ＲＮ）＾２×Ｉ０・・・式（１３）

インプリント装置１００は、ここで求めた露光量の補正値となるように硬化部１０５の光源の露光照度を制御する。ここでは次ショット領域に対する露光時間や露光照度を補正するように述べたが、任意のＮ´ショット後の露光量を補正することも可能である。

以上に述べたように本実施形態のインプリント装置は、露光の硬化促進率の変化から硬化部１０５の光源の照度の低下を検出して照射時間と照度の少なくとも一方（露光量）の補正を行うことができる。

（第４の補正方法）
第４の補正方法は、第Ｎショット領域の予備露光の予備硬化促進率ＲｐＮに基づき、第Ｎ＋１ショット領域の予備露光量を補正する。

予備露光量の補正を硬化部１０５の光源の予備露光時間で補正する場合の方法を述べる。以下の式（１４）の計算により第Ｎ＋１ショット領域の予備露光時間ＴｐｅＮ＋１を算出する。
ＴｐｅＮ＋１＝Ｒｐ０／ＲｐＮ×Ｔｐｃ０・・・式（１４）

あるいは、予備露光量の補正を硬化部１０５の光源の露光照度で補正する場合の方法を述べる。以下の式（１５）の計算によりインプリント材４０１が単分子逐次光反応系である場合の予備露光照度ＩｐＮ＋１を算出する。
ＩｐＮ＋１＝Ｒｐ０／ＲｐＮ×Ｉｐ０・・・式（１５）

また、以下の式（１６）の計算によりインプリント材４０１が光ラジカル重合反応系である場合の予備露光照度ＩｐＮ＋１を算出する。
ＩｐＮ＋１＝（Ｒｐ０／ＲｐＮ）＾２×Ｉｐ０・・・式（１６）

インプリント装置１００は、ここで求めた予備露光量の補正値となるように硬化部１０５の光源の露光照度を制御する。ここでは次ショット領域に対する予備露光時間や予備露光照度を補正するように述べたが、任意のＮ´ショット後の予備露光量を補正することも可能である。

以上に述べたように本実施形態のインプリント装置は、予備露光の予備硬化促進率の変化から硬化部１０５の光源の照度の低下を検出して照射時間と照度の少なくとも一方（露光量）の補正を行うことができる。

（第５の補正方法）
第５の補正方法は、第Ｎショット領域の露光の硬化促進率ＲＮに基づき、第Ｎ＋１ショット領域の予備露光量を補正する。

予備露光量の補正を硬化部１０５の光源の予備露光時間で補正する場合の方法を述べる。以下の式（１７）の計算により第Ｎ＋１ショット領域の予備露光時間ＴｐｅＮ＋１を算出する。
ＴｐｅＮ＋１＝Ｒ０／ＲＮ×Ｔｐｃ０・・・式（１７）

あるいは、予備露光量の補正を硬化部１０５の光源の露光照度で補正する場合の方法を述べる。以下の式（１８）の計算によりインプリント材４０１が単分子逐次光反応系である場合の予備露光照度ＩｐＮ＋１を算出する。
ＩｐＮ＋１＝Ｒ０／ＲＮ×Ｉｐ０・・・式（１８）

また、以下の式（１９）の計算によりインプリント材４０１が光ラジカル重合反応系である場合の予備露光照度ＩｐＮ＋１を算出する。
ＩｐＮ＋１＝（Ｒ０／ＲＮ）＾２×Ｉｐ０・・・式（１９）

インプリント装置１００は、ここで求めた予備露光量の補正値となるように硬化部１０５の光源の露光照度を制御する。ここでは次ショット領域に対する予備露光時間や予備露光照度を補正するように述べたが、任意のＮ´ショット後の予備露光量を補正することも可能である。

以上に述べたように本実施形態のインプリント装置は、露光の硬化促進率の変化から硬化部１０５の光源の照度の低下を検出して照射時間と照度の少なくとも一方（露光量）の補正を行うことができる。

上記の実施形態は、検出部１１６が検出したマークの相対位置を計測した次のショット領域を補正するように述べたが、複数のショット領域で求めた補正量の平均値を用いてもよい。

上述のインプリント装置１００の各構成部は制御部（不図示）によってその動作が制御される。制御部は、例えば、ＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータ（情報処理装置）で構成され、インプリント装置の各部（基板ステージやアライメント検出器）を統括的に制御する。制御部は、インプリント装置１００内に設けてもよいし、インプリント装置１００とは別の場所に設置し遠隔で制御してもよい。

（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。

次に、物品の具体的な製造方法について説明する。図１０（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１０（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１０（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１ｚ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１０（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、型の凸部が硬化物の凹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１０（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。なお、当該エッチングとは異種のエッチングにより当該残存した部分を予め除去しておくのも好ましい。図１０（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
１０１ 型保持機構
１０４ 基板ステージ
１０５ 硬化部
１０６ 供給機構
１０８ 基板チャック
１１０ 型チャック
１１６ 検出部

Claims (9)

1. 型を用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント方法であって、
   前記基板に形成されたマークと前記型に形成されたマークを検出することによって前記基板と前記型の相対的な振動を計測する計測工程と、
   前記インプリント材に光を照射する照射工程と、を有し、
   前記照射工程において、前記計測工程の計測結果に基づいて、前記インプリント材に照射する光の照射時間と照度の少なくとも一方を調整することを特徴とするインプリント方法。
2. 基板上に形成された複数のショット領域に対してインプリント材のパターンを形成するインプリント方法であって、
   前記複数のショット領域のそれぞれにおける前記計測工程の計測結果に基づいて、前記照射工程で前記インプリント材に照射される光の照射量の変化を求めることを特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
3. 前記照射工程において、前記インプリント材に照射される光の照射量の変化に基づいて前記照射時間と前記照度の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項２に記載のインプリント方法。
4. 前記基板上に配置された第１ショット領域と、前記第１ショット領域とは異なる第２ショット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方法であって、
   前記第１ショット領域にパターンを形成する際に前記計測工程で計測された計測結果に基づいて、前記第１ショット領域にパターンが形成された後に前記第２ショット領域にパターンを形成する際の前記照射工程の前記光の照射時間と照度の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のインプリント方法。
5. 前記基板上に配置された第１ショット領域と、前記第１ショット領域とは異なる第２ショット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方法であって、
   前記第１ショット領域にパターンを形成する際に前記計測工程において、前記照射工程によって前記インプリント材に光を照射する前に計測された前記振動と、前記照射工程によって前記インプリント材に光が照射された後に計測された前記振動の差を求め、該振動の差に基づいて前記第２ショット領域にパターンを形成する際に前記照射工程において、前記照射時間と前記照度の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のインプリント方法。
6. 前記計測工程は、前記照射工程において前記インプリント材に光が照射された後に前記振動がしきい値以下になるまでの時間を求めることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のインプリント方法。
7. 前記照射工程は、前記インプリント材の粘弾性を高めるための予備露光工程と、前記予備露光工程の後、前記インプリント材を硬化させる硬化工程とを含み、
   前記予備露光工程によって前記インプリント材が予備露光された状態で、前記計測工程で計測された振動に基づいて、前記硬化工程における前記光の照射時間と前記照度の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のインプリント方法。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載のインプリント方法を用いて、基板上にパターンを形成する工程と、
   前記工程で前記パターンが形成された基板を加工する加工工程と、を有し、
   該加工工程により加工さ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の製造方法。
9. 型を用いて基板上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、
   前記基板に形成されたマークと前記型に形成されたマークを検出することによって前記基板と前記型の相対的な振動を計測する計測部と、
   前記インプリント材を硬化させる光を照射する照射部と、
   前記計測部の計測結果に基づいて、前記照射部による前記インプリント材に光を照射する照射時間及び該光の照度の少なくとも一方を制御する制御部と、を有するインプリント装置。

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