JP2019212690A - 成形装置、成形方法及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上の組成物に照射する光の積算照射量を制御するのに有利な成形装置を提供する。【解決手段】型を用いて基板上の組成物を成形する成形装置であって、前記組成物を硬化させるための光を照射する照射部と、前記組成物と前記型とが接触した状態において、前記組成物の粘度を高めるように前記光を前記組成物に照射する第１処理と、前記第１処理の後に前記組成物を硬化させるように前記光を前記組成物に照射する第２処理と、を行うように、前記照射部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記第１処理のみによって前記組成物上に生じる前記光の積算照射量の分布よりも、前記第１処理及び前記第２処理の両者によって前記組成物上に生じる前記光の積算照射量の分布の方が、均一に近くなるように、前記照射部を制御することを特徴とする成形装置を提供する。【選択図】図４

Description

本発明は、成形装置、成形方法及び物品の製造方法に関する。

半導体デバイスやＭＥＭＳなどの微細化の要求が進み、基板上のインプリント材（組成物）を型（モールド）で成形することで、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技術が注目されている。インプリント技術は、基板上にナノメートルオーダーの微細なパターン（構造体）を形成することができる。

インプリント技術において、インプリント材の硬化法の１つとして光硬化法がある。光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板上に未硬化のインプリント材を供給し、基板上のインプリント材と型とを接触させる。次いで、基板上のインプリント材と型とを接触させた状態で光（紫外線）を照射してインプリント材を硬化させ、硬化したインプリント材から型を引き離すことで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は、位置合わせ精度、スループット（処理速度）、パターン欠陥などの指標で装置性能が評価されるため、これらの指標を改善するための技術が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１には、インプリント材が硬化する波長で弱い強度の光をインプリント材に照射してインプリント材の粘弾性を増加させ、装置振動を減衰させることで位置合わせ精度を向上させる技術が開示されている。

特開２０１６−０５８７３５号公報

しかしながら、特許文献１には、基板上のインプリント材に照射される光の量、即ち、インプリント材に与える積算照射量（露光量）の制御に関する記載がない。インプリント材に与える最適な積算照射量は、インプリント材の特性、基板へのインプリント材の供給量、基板上に残存させるインプリント材の厚さなどから決まっている。最適な積算照射量をインプリント材に与えることで、インプリント材は所期の硬化プロセスを経ることができる。一方、インプリント材に対して、弱い強度の光であっても最適な積算照射量を超えて過剰に照射されると、基板上に形成されるパターンの欠陥数を増加させてしまう。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、基板上の組成物に照射する光の積算照射量を制御するのに有利な成形装置を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての成形装置は、型を用いて基板上の組成物を成形する成形装置であって、前記組成物を硬化させるための光を照射する照射部と、前記組成物と前記型とが接触した状態において、前記組成物の粘度を高めるように前記光を前記組成物に照射する第１処理と、前記第１処理の後に前記組成物を硬化させるように前記光を前記組成物に照射する第２処理と、を行うように、前記照射部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記第１処理のみによって前記組成物上に生じる前記光の積算照射量の分布よりも、前記第１処理及び前記第２処理の両者によって前記組成物上に生じる前記光の積算照射量の分布の方が、均一に近くなるように、前記照射部を制御することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、基板上の組成物に照射する光の積算照射量を制御するのに有利な成形装置を提供することができる。

本発明の一側面としてのインプリント装置の構成を示す概略図である。 図１に示すインプリント装置におけるインプリント処理を含むジョブの流れを説明するためのフローチャートである。 図２に示すＳ２−４のインプリント処理を詳細に説明するためのフローチャートである。 位置合わせ処理における第１モード及び第２モードを説明するための図である。 本発明の一側面としてのインプリント装置の構成を示す概略図である。 本実施形態における事前照射処理及び硬化処理を説明するための図である。 物品の製造方法を説明するための図である。 図１に示すインプリント装置を平坦化装置として用いる場合を説明する図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。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。

図１は、本発明の一側面としてのインプリント装置１００の構成を示す概略図である。インプリント装置１００は、半導体デバイスや液晶表示素子の製造工程であるリソグラフィ工程に採用され、基板にパターンを形成するリソグラフィ装置である。インプリント装置１００は、型（モールド、テンプレート）を用いて基板上の組成物を成形する成形処理を行う成形装置として機能する。本実施形態では、インプリント装置１００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。

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って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、電磁波などが用いられる。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、紫外線などの光を用いる。

硬化性組成物は、光の照射によって硬化する組成物である。光の照射によって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、非重合性化合物又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って基板上に膜状に付与されてもよい。また、インプリント材は、液体噴射ヘッドによって、液滴状、或いは、複数の液滴が繋がって形成された島状又は膜状で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。

基板には、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂などが用いられ、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。具体的には、基板は、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどを含む。

インプリント装置１００は、図１に示すように、定盤１と、フレーム２と、ダンパ３と、ステージ駆動部４と、基板ステージ５と、インプリントヘッド７と、照射部９と、制御部１１と、スコープ１５と、ユーザインタフェース２０とを有する。また、本実施形態では、基板６の表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系を用いて方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれに平行な方向をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転及びＺ軸周りの回転のそれぞれをθＸ、θＹ及びθＺとする。

定盤１には、床からの振動をキャンセルするダンパ３を介して、フレーム２が設けられている。また、定盤１には、リニアモータなどを含むステージ駆動部４を介して、基板ステージ５も設けられている。基板ステージ５は、基板６を保持し、移動可能に構成されている。ステージ駆動部４は、定盤１の上面に沿って、基板ステージ５をＸ方向及びＹ方向に駆動する（移動させる）。基板ステージ５の位置は、干渉計やエンコーダなどを含む計測器によって計測され、制御部１１を介して、ステージ駆動部４にフィードバックされる。

インプリントヘッド７は、フレーム２に設けられ、ヘッド駆動部（不図示）によってＺ方向に駆動される（移動する）。インプリントヘッド７は、基板６に対向するように、型８を保持する。

照射部９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。照射部９は、本実施形態では、光源１２と、光源１２からの光を反射する反射ユニット１３と、基板上のインプリント材への光の照射及び非照射を制御するためのシャッタ１４とを含む。光源１２からの光は、シャッタ１４、反射ユニット１３、インプリントヘッド７及び型８を介して、基板上のインプリント材に照射される。基板上のインプリント材を硬化させるために、かかるインプリント材に光を照射する処理を複数回行う場合、照射部９は、目的に応じた波長やパワー制御が可能な複数の光源１２を含んでいてもよい。

型８には、基板６と対向する面に、基板上のインプリント材に転写すべき凹凸のパターンが形成されている。型８は、インプリントヘッド７（ヘッド駆動部）を介して、基板上のインプリント材に押し付けられたり、基板上のインプリント材から引き離されたりする。

スコープ１５は、基板上のインプリント材に型８を押し付ける際や基板上のインプリント材と型８とが接触している状態において、型８と基板６との相対位置を計測する。インプリント装置１００では、型８と基板６との位置合わせ（アライメント）として、一般的に、ダイバイダイアライメント方式が用いられる。ダイバイダイアライメント方式では、基板上の複数のショット領域のそれぞれに設けられた複数のアライメントマークと、型８に設けられた複数のアライメントマークとを検出することで、型８と基板６との相対位置を計測する。スコープ１５は、例えば、アライメントマークの像を検出するセンサと、センサ上にアライメントマークの像を形成する光学系とを含む。

インプリント装置１００に搬入される基板６に供給されるインプリント材は、インプリント装置１００に搬入される前に供給されてもよいし、インプリント装置１００に搬入した後に供給されてもよい。基板６をインプリント装置１００に搬入した後にインプリント材を供給する場合には、インプリント装置１００は、インプリント材を吐出するディスペンサを有し、インプリント処理を行う前に、ディスペンサを介して、基板上にインプリント材が供給される。

制御部１１は、例えば、ＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータで構成され、記憶部に記憶されたプログラムに従ってインプリント装置１００の全体（動作）を制御する。制御部１１は、インプリント装置１００の各部を統括的に制御して、基板上のインプリント材と型８とを接触させた状態でインプリント材を硬化させ、硬化したインプリント材から型８を引き離すことで基板上にパターンを形成するインプリント処理を行う。

インプリント処理において、インプリント材を硬化させるためにインプリント材に照射すべき光の最適な積算照射量（露光量）は、インプリント材の特性、基板上のインプリント材の供給量、基板上に残存させるインプリント材の厚さなどから決定される。なお、インプリント材の特性は、例えば、固有波長の光に対する反応性、硬化性、吸収係数などを含む。

このような最適な積算照射量を決定するパラメータは、ユーザのプロセスに依存する。従って、本実施形態のインプリント装置１００において、最適な積算照射量は、ユーザインタフェース２０を介して、ユーザによって設定される。このように、ユーザインタフェース２０は、最適な積算照射量をユーザが設定するための設定部として機能する。但し、ユーザは、最適な積算照射量を設定する代わりに、上述したような最適な積算照射量を決定するパラメータを設定してもよい。ユーザインタフェース２０は、インプリント装置１００（制御部１１）とユーザとの間で情報を共有するためのインタフェースである。ユーザインタフェース２０は、例えば、スイッチ、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネルなどを含む入力機器と、ディスプレイ、プリンタ、スピーカなどを含む出力機器とを含む。

図２を参照して、インプリント装置１００におけるインプリント処理を含むジョブの流れを説明する。ジョブが開始されると、Ｓ２−１において、制御部１１は、ユーザインタフェース２０を介して設定された、インプリント材を硬化させるためにインプリント材に照射すべき光の最適な積算照射量を取得する。

次いで、Ｓ２−２において、インプリント装置１００にマテリアルを搬入する。具体的には、基板６を搬送して基板ステージ５に保持させるとともに、型８を搬送してインプリントヘッド７に保持させる。

インプリント装置１００にマテリアルを搬入した後、Ｓ２−３において、型８と基板６との位置合わせを行う際の補正値（アライメント補正値）を求める。具体的には、基板ステージ５に対する基板６の位置誤差、インプリントヘッド７に対する型８の位置誤差、基板６や型８の設計誤差などをインプリント装置１００で計測し、その計測結果をアライメント補正値とする。

次に、Ｓ２−４において、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処理を行う。本実施形態におけるインプリント処理については、後で詳細に説明する。

インプリント処理を行った後、Ｓ２−５において、インプリント装置１００からマテリアルを搬出（回収）する。具体的には、基板ステージ５からインプリント装置外に基板６を搬送するとともに、インプリントヘッド７からインプリント装置外に型８を搬送する。

図３を参照して、インプリント処理（Ｓ２−４）について詳細に説明する。インプリント処理が開始されると、Ｓ３−１において、押印処理が開始される。押印処理とは、基板上のインプリント材と型８とを接触させて（即ち、インプリント材を介して型８を基板６に押し付けて）、基板上のインプリント材を型８（のパターンの凹部）に充填する処理である。

また、押印処理と並行して、Ｓ３−２において、位置合わせ処理が開始される。位置合わせ処理とは、型８と基板６との相対位置をスコープ１５で計測し、かかる計測結果に基づいて、インプリントヘッド７や基板ステージ５を駆動して、型８と基板６との位置合わせを行う処理である。本実施形態において、基板ステージ５、インプリントヘッド７及びスコープ１５は、型８と基板６との位置合わせを行うための位置合わせ部として機能する。

更に、押印処理や位置合わせ処理と並行して、Ｓ３−３において、事前照射処理が開始される。事前照射処理とは、基板上のインプリント材と型８とが接触している状態で、基板上のインプリント材を完全に硬化させることなく、基板上のインプリント材の粘度（硬度）を高めるように、照射部９からインプリント材に光を照射する処理（第１処理）である。事前照射処理は、インプリント材が硬化する光の波長を短時間（若干量）照射してインプリント材の粘度を高め、基板ステージ５などの振動を吸収し、型８と基板６との位置合わせ精度を向上させることを目的としている。

インプリント材は、上述したように、光重合開始剤を含む。光重合開始剤は、照射された光のエネルギー（積算照射量）がある一定量に達すると活性化し、他の組成物の重合や反応を引き起こす。事前照射処理は、インプリント材に照射する光の積算照射量が一定量に達したときのゲル化点（液体から固体に変化する境界）の状態を利用するものである。

押印処理、位置合わせ処理及び事前照射処理が終了すると、Ｓ３−４において、硬化処理が開始される。硬化処理とは、事前照射処理の後に、基板上のインプリント材と型８とが接触している状態で、基板上のインプリント材を硬化させるように、照射部９からインプリント材に光を照射する処理（第２処理）である。本実施形態では、硬化処理でインプリント材に照射する光の積算照射量が、Ｓ２−１で取得した最適な積算照射量から事前照射処理でインプリント材に照射する光の積算照射量を差し引いた値となるように、照射部９を制御する。具体的には、Ｓ２−１で取得した最適な積算照射量を、事前照射処理でインプリント材に与える積算照射量と硬化処理でインプリント材に与える積算照射量とに分配する。これにより、事前照射処理でインプリント材に照射される光の積算照射量と、硬化処理でインプリント材に照射される光の積算照射量との和が最適な積算照射量となり、基板上のインプリント材に対して最適な積算照射量を与えることができる。

ここで、本実施形態とは異なり、最適な積算照射量から事前照射処理でインプリント材に照射する光の積算照射量を差し引かずに、硬化処理でインプリント材に照射する光の積算照射量が、最適な積算照射量となるように、照射部９を制御する場合を考える。この場合、ユーザが設定した最適な積算照射量に対して、事前照射処理でインプリント材に照射された光の積算照射量が過剰に照射されることなる。基板上のインプリント材に対して、光が最適な積算照射量を超えて過剰に照射されると、その過剰な照射量に応じて、基板上に形成されるパターンの欠陥数が増加してしまう。これは、基板上のインプリント材に対して過剰な光が照射されることでインプリント材の硬度が所期の硬度よりも高くなるためである。これにより、基板上に形成されるパターンの表面に劣化が生じたり、基板上の硬化したインプリント材から型８を円滑に引き離すことができず、基板上に形成されるパターンが崩れてしまったりする。

硬化処理が終了すると、Ｓ３−５において、離型処理が開始される。離型処理とは、基板上の硬化したインプリント材から型８を引き離す処理である。このように、押印処理、位置合わせ処理及び事前照射処理と、硬化処理と、離型処理とを経て、基板上にインプリント材のパターンが形成される。

本実施形態では、事前照射処理（Ｓ３−３）を行うことで、インプリント装置１００のスループットに有利な第１モード、及び、型８と基板６との位置合わせ精度に有利な第２モードのいずれか一方で、位置合わせ処理（Ｓ３−２）を行うことができる。ここで、第１モードは、型８と基板６との位置合わせを行うために予め設定された設定時間で位置合わせを行うモードであり、第２モードは、設定時間に事前照射処理を行う時間を加算した時間で位置合わせを行うモードである。

図４を参照して、位置合わせ処理における第１モード及び第２モードについて説明する。ここでは、シャッタ１４の開口時間を変更することによって、基板上のインプリント材に照射する光の積算照射量を制御する場合を例に説明する。図４には、インプリント装置１００にデフォルトで設定されている位置合わせの処理及び硬化処理のそれぞれの開始タイミング及び終了タイミングも示している。図４を参照するに、第１モードは、デフォルトで設定された硬化処理の終了タイミングを早めるモードであり、第２モードは、デフォルトで設定された位置合わせ処理の終了タイミングを遅らせるモードであるともいえる。

図４において、横軸は、インプリント処理における時間を示している。インプリント処理を行うことを許容する時間は、ユーザによって予め設定されており、かかる時間内で、位置合わせ処理と硬化処理とが行われる。本実施形態では、位置合わせ処理と並行して事前照射処理が行われる場合を例に第１モード及び第２モードを説明するが、事前照射処理を行うタイミングはこれに限定されず、位置合わせ処理が終了するまでに行えばよい。

第１モードでは、図４に示すように、位置合わせの時間は、デフォルトで設定された時間（位置合わせを行うために予め設定された設定時間）とし、硬化処理の開始タイミングを、事前照射処理を行う時間の分だけ早めている。これにより、位置合わせ処理の時間を確保しながら、インプリント処理に要する時間を短縮することができる。従って、基板上のインプリント材に対して最適な積算照射量を与えながら、インプリント装置１００のスループット（単位時間あたりの処理性能）を向上させることができる。

一方、第２モードでは、図４に示すように、位置合わせ処理から硬化処理を終了するまでの時間は、デフォルトで設定された時間とし、位置合わせ処理の時間を、デフォルトで設定された時間に事前照射処理を行う時間を加算した時間としている。

ここで、位置合わせ処理と時間との関係について説明する。位置合わせ処理では、型８と基板６との相対位置（ずれ量）をスコープ１５で計測し、型８と基板６とのずれ量がゼロとなるように、インプリントヘッド７や基板ステージ５を駆動して型８と基板６との相対位置を調整する。このような処理を、位置合わせ処理を許容する時間内で繰り返し行う。

位置合わせ処理の時間は、インプリント装置１００のスループットに影響するため、スループットの観点では、短時間に設定することが望ましい。但し、型８と基板６との組み合わせなどによっては、位置合わせ処理に長時間を要する場合がある。例えば、インプリントヘッド７に保持された型８と、基板ステージ５に保持された基板６との相対位置が大きくずれている場合である。このような場合、型８と基板６とを位置合わせするために、インプリントヘッド７や基板ステージ５において駆動時間が必要となる。また、基板上に形成されているプロセス膜によっては、スコープ１５からの光の波長に対して透過率や反射率が低く、基板６の位置を計測するのに時間がかかる場合もある。

従って、第２モードのように、位置合わせ処理の時間を、事前照射処理を行う時間の分だけ長くすることは、型８と基板６との位置合わせが困難な場合に有利となる。従って、第２モードでは、基板上のインプリント材に対して最適な積算照射量を与えながら、安定した位置合わせ精度を確保することができる。

本実施形態のインプリント装置１００において、位置合わせ処理を第１モード及び第２モードのいずれかで行うかは、ユーザインタフェース２０を介して、ユーザによって選択される。このように、ユーザインタフェース２０は、第１モード又は第２モードをユーザが選択するための選択部としても機能する。位置合わせ処理を第１モードで行うのか、或いは、第２モードで行うかをユーザによって選択可能にすることで、製品に合わせた設定が可能となる。例えば、高速、且つ、大量にインプリント処理を行いたい製品に対しては第１モードを選択し、位置合わせを重視する製品に対しては第２モードを選択することが可能となる。

また、シャッタ１４の開口時間の代わりに、光源１２の出力を変更することによって、基板上のインプリント材に照射する光の積算照射量を制御することも可能である。例えば、光源１２が紫外線（ＵＶ）を照射するＵＶランプである場合、ＵＶランプにかける負荷（ランプ負荷）を変更することによって、ＵＶランプの出力、即ち、ＵＶ照度（強度）を調整することができる。従って、ランプ負荷と、そのときのＵＶ照度との関係を示すデータを予め取得しておくことで、所定のＵＶ照度に変更することが可能となる。事前照射処理及び硬化処理のそれぞれで基板上のインプリント材に照射する積算照射量が変更された場合に、上述したデータに基づいて、ランプ負荷を変更することで、それぞれの積算照射量に対応することができる。

また、インプリント装置１００において、照射部９は、図５に示すように、照射パターン形成部１６を更に含んでいてもよい。光源１２からの光は、シャッタ１４、反射ユニット１３、照射パターン形成部１６、インプリントヘッド７及び型８を介して、基板上のインプリント材に照射される。

照射パターン形成部１６は、本実施形態では、デジタルミラーデバイスなどの空間光変調素子を含む。照射パターン形成部１６は、２次元的（格子状）に配列された複数のミラー素子を含み、制御部１１の制御下において、複数のミラー素子のそれぞれで反射された光を選択的に基板上のインプリント材に照射して任意の照射パターン（照度分布）を形成する。なお、照射部９が複数の光源１２を含む場合には、光源１２と同じ数の照射パターン形成部１６を含んでいてもよいし、単一の照射パターン形成部１６に対して複数の光源１２の光路を共通化してもよい。

図５に示すインプリント装置１００では、事前照射処理（Ｓ３−３）や硬化処理（Ｓ３−４）において、照射パターン形成部１６によって、所定の照度パターンで基板上のインプリント材を照射することができる。換言すれば、型８に接触しているインプリント材の接触領域のうちの一部の領域のみに光が照射されるように、照射パターン形成部１６（照射部９）を制御することができる。

ここで、事前照射処理の目的、及び、事前照射処理で照度分布を有する光でインプリント材を照射する目的について説明する。事前照射処理の目的は、上述したように、インプリント材をある一定の粘度まで高めることで、位置合わせ処理時の振動を抑制することである。また、他の目的として、型８に接触しているインプリント材の接触領域のうちの一部の領域のみを位置合わせ処理の前に硬化させることによって、インプリント材に型８を押し付ける際の圧力でインプリント材が型８の外側に漏れ出ることを抑制することもある。

但し、事前照射処理を行うことで不都合も発生する。インプリント装置１００では、基板上のインプリント材に型８を接触させることによって、インプリント材を型８のパターンの形状に成形する。従って、押印処理を行っている間に事前照射処理が行われた場合、基板上のインプリント材の粘度が高くなるため、押印処理におけるインプリント材の広がりやすさが低下することになる。これは、押印処理において、基板上のインプリント材が型８のパターンの形状に成形されることを阻害する要因となる。

事前照射処理において、型８に接触しているインプリント材の接触領域の全領域に光を照射すると、上述したように、インプリント材の広がりやすさが低下し、型８に対するインプリント材の充填が不十分なまま硬化処理が行われてしまう。この場合、基板上に形成されるパターンに欠陥が発生することになる。従って、事前照射処理では、型８に接触しているインプリント材の接触領域のうちの一部の領域に限定して光を照射したり、基板上のインプリント材を所定の照度パターン（面内で照度分布を有する光）で照射したりするとよい。そして、硬化処理では、事前照射処理でインプリント材に照射された光の照度分布を考慮して、インプリント材に対して最適な積算照射量を与えるように、インプリント材に照射する光の照度分布を制御する。

例えば、図６に示すように、事前照射処理において、型８に接触しているインプリント材の接触領域ＣＮのうちの一部の領域、具体的には、接触領域ＣＮの外周領域ＰＲに光を照射する場合を考える。また、基板上のインプリント材に照射すべき光の最適積算照射量を６０ｍＪ／ｃｍ^２とする。

なお、事前照射処理で基板上のインプリント材に照射する光の積算照射量や照度分布は、上述したように、その目的により様々である。本実施形態では、事前照射処理でインプリント材に照射する光が照度分布を有することを前提とする。そこで、事前照射処理でインプリント材に照射する光の積算露光量や照度分布の決定方法の説明は省略し、事前照射処理でインプリント材に照射する光の照度、照度分布及び照射時間が指定されている場合を例として説明する。

図６を参照するに、事前照射処理において、型８に接触しているインプリント材の接触領域ＣＮのうち、外周領域ＰＲには、第１照度の光を照射し、外周領域ＰＲを除く中央領域ＣＲには、第２照度の光を照射する。本実施形態では、事前照射処理でインプリント材に光を照射する照射時間を０．２秒とし、第１照度を１０ｍＷ／ｃｍ^２、第２照度を５０ｍＷ／ｃｍ^２とする。

積算照射量は、照度と照射時間との積によって求められるため、事前露光処理で基板上のインプリント材、即ち、接触領域ＣＮに照射される積算照射量は、外周領域ＰＲ及び中央領域ＣＲのそれぞれで以下となる。
事前照射処理で外周領域ＰＲに照射される光の積算照射量：
１０（ｍＷ／ｃｍ^２）×０．２（秒）＝２（ｍＪ／ｃｍ^２）
事前照射処理で中央領域ＣＲに照射される光の積算照射量：
５０（ｍＷ／ｃｍ^２）×０．２（秒）＝１０（ｍＪ／ｃｍ^２）
このように、事前照射処理では、外周領域ＰＲには２ｍＪ／ｃｍ^２の積算照射量が与えられ、中央領域ＣＲには１０ｍＪ／ｃｍ^２の積算照射量が与えられることになる。

そこで、硬化処理で外周領域ＰＲ及び中央領域ＣＲのそれぞれに照射する光の積算照射量を以下のようにする。本実施形態では、硬化処理でインプリント材に光を照射する照射時間を０．４秒とする。
硬化処理で外周領域ＰＲに照射する光の積算照射量：
（６０（ｍＪ／ｃｍ^２）−２（ｍＪ／ｃｍ^２））／０．４（秒）＝１４５（ｍＷ／ｃｍ^２）
硬化処理で中心領域ＣＲに照射する光の積算照射量：
（６０（ｍＪ／ｃｍ^２）−１０（ｍＪ／ｃｍ^２））／０．４（秒）＝１２５（ｍＷ／ｃｍ^２）
このように、硬化処理において、外周領域ＰＲには１４５ｍＷ／ｃｍ^２の積算照射量が与えられ、中央領域ＣＲには１２５ｍＷ／ｃｍ^２の積算照射量が与えられるように、照射部９を制御する。これにより、ユーザによって設定された最適積算照射量である６０ｍＪ／ｃｍ^２を基板上のインプリント材、即ち、接触領域ＣＮに与えることができる。

また、本実施形態では、事前照射処理において、外周領域ＰＲ及び中央領域ＣＲのそれぞれに光を照射する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、事前照射処理において、外周領域ＲＰのみに光を照射し、中央領域ＣＲには光を照射しないようにしてもよい。この場合、硬化処理において、外周領域ＰＲに照射する光の積算照射量が、最適積算照射量から事前照射処理でインプリント材に照射する光の積算照射量を差し引いた値とし、且つ、中央領域ＣＲに照射する光の積算照射量が、最適積算照射量となるようにする。

これまでは、硬化処理でインプリント材に照射する光の積算照射量が、最適積算照射量から事前照射処理でインプリント材に照射する光の積算照射量を差し引いた値となるように照射部９を制御する場合について説明した。このような制御は、事前照射処理のみによってインプリント材上（組成物上）に生じる光の積算照射量の分布よりも、事前照射処理及び硬化処理の両者によってインプリント材上に生じる光の積算照射量の分布の方が、均一に近くなるようにしているともいえる。

この場合、照射部９を制御する制御部１１は、光源１２の発光量を制御してもよいし、光源１２から基板６に至る光路上の絞り等の光量調整装置を制御してもよいし、光源１２からの光の基板６への照射時間を制御してもよい。また、これらを組み合わせてもよい。積算照射量の分布が均一である状態は、基板上のショット領域のいずれの場所においても、同じ積算照射量の光が照射された状態を意味する。特に、規定された積算照射量、即ち、組成物を成形する（固める）のに適した量の光が、基板上のショット領域のいずれの場所においても照射された状態であることが望ましい。但し、ショット領域の９０％（好ましくは９５％）以上の領域内において、最大の積算照射量の８５％（好ましくは９０％）以上の積算照射量の光が照射されていれば、本実施形態と同等の効果が得られるものとみなす。

インプリント装置１００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、型などである。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭなどの揮発性又は不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡなどの半導体素子などが挙げられる。型としては、インプリント用のモールドなどが挙げられる。

硬化物のパターンは、上述の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などが行われた後、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７（ａ）に示すように、絶縁体などの被加工材が表面に形成されたシリコンウエハなどの基板６を用意し、続いて、インクジェット法などにより、被加工材の表面にインプリント材を付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材が基板上に付与された様子を示している。

図７（ｂ）に示すように、インプリント用の型８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に向け、対向させる。図７（ｃ）に示すように、インプリント材が付与された基板６と型８とを接触させ、圧力を加える。インプリント材は、型８と被加工材との隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーを型８を介して照射すると、インプリント材は硬化する。

図７（ｄ）に示すように、インプリント材を硬化させた後、型８と基板６を引き離すと、基板上にインプリント材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８の凹パターンが硬化物の凸部に、型８の凸パターンが硬化物の凹部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材に型８の凹凸パターンが転写されたことになる。

図７（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、被加工材の表面のうち、硬化物がない、或いは、薄く残存した部分が除去され、溝となる。図７（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材の表面に溝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、半導体素子などに含まれる層間絶縁用の膜、即ち、物品の構成部材として利用してもよい。

なお、本実施形態では、型８として、凹凸パターンを設けた回路パターン転写用の型について説明したが、型８は、凹凸パターンがない平面部を有する型（平面テンプレート）であってもよい。平面テンプレートは、平面部によって基板上の組成物を平坦化するように成形する平坦化処理（成形処理）を行う平坦化装置（成形装置）に用いられる。平坦化処理は、基板上に供給された硬化性組成物に平面テンプレートの平面部を接触させた状態で、光の照射によって、或いは、加熱によって硬化性組成物を硬化させる工程を含む。このように、本実施形態は、平面テンプレートを用いて基板上の組成物を成形する成形装置に適用することができる。

基板上の下地パターンは、前工程で形成されたパターンに起因する凹凸プロファイルを有し、特に、近年のメモリ素子の多層構造化に伴い、基板（プロセスウエハ）は、１００ｎｍ前後の段差を有することもある。基板全体の緩やかなうねりに起因する段差は、フォトリソグラフィ工程で用いられている露光装置（スキャナー）のフォーカス追従機能によって補正可能である。但し、露光装置の露光スリット面積内に収まるピッチの細かい凹凸は、そのまま露光装置の焦点深度（ＤＯＦ：Ｄｅｐｔｈ Ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）を消費してしまう。基板の下地パターンを平滑化する従来技術として、ＳＯＣ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｃａｒｂｏｎ）やＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）などの平坦化層を形成する技術が用いられている。しかしながら、従来技術では、図８（ａ）に示すように、孤立パターン領域Ａと繰り返しＤｅｎｓｅ（ライン＆スペースパターンの密集）パターン領域Ｂとの境界部分において、４０％〜７０％の凹凸抑制率しか得られず、十分な平坦化性能が得られない。また、今後、多層化による下地パターンの凹凸差は更に増加する傾向にある。

この問題に対する解決策として、米国特許第９４１５４１８号には、平坦化層となるレジストのインクジェットディスペンサによる塗布と平面テンプレートによる押印で連続膜を形成する技術が提案されている。また、米国特許第８３９４２８２号には、基板側のトポグラフィ計測結果をインクジェットディスペンサによって塗布指示する位置ごとの濃淡情報に反映する技術が提案されている。インプリント装置１００は、特に、予め塗布された未硬化のレジストに対して、型８の代わりに平面テンプレートを押し当てて基板面内の局所平面化を行う平坦加工（平坦化）装置として適用することができる。

図８（ａ）は、平坦化加工を行う前の基板を示している。孤立パターン領域Ａは、パターン凸部分の面積が少ない。繰り返しＤｅｎｓｅパターン領域Ｂにおいて、パターン凸部分の占める面積と、パターン凹部分の占める面積とは、１：１である。孤立パターン領域Ａと繰り返しＤｅｎｓｅパターン領域Ｂの平均の高さは、パターン凸部分の占める割合で異なった値となる。

図８（ｂ）は、基板に対して平坦化層を形成するレジストを塗布した状態を示している。図８（ｂ）には、米国特許第９４１５４１８号に提案された技術に基づいてインクジェットディスペンサによってレジストを塗布した状態を示しているが、レジストの塗布には、スピンコーターを用いてもよい。換言すれば、予め塗布された未硬化のレジストに対して平面テンプレートを押し付けて平坦化する工程を含んでいれば、インプリント装置１００が適用可能である。

図８（ｃ）に示すように、平面テンプレートは、紫外線を透過するガラス又は石英で構成され、光源からの紫外線の照射によってレジストが硬化する。平面テンプレートは、基板全体のなだらかな凹凸に対しては基板表面のプロファイルに倣う。そして、レジストが硬化した後、図８（ｄ）に示すように、レジストから平面テンプレートを引き離す。

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。

１００：インプリント装置 ６：基板 ８：型 ９：照射部 １１：制御部

Claims (16)

1. 型を用いて基板上の組成物を成形する成形装置であって、
   前記組成物を硬化させるための光を照射する照射部と、
   前記組成物と前記型とが接触した状態において、前記組成物の粘度を高めるように前記光を前記組成物に照射する第１処理と、前記第１処理の後に前記組成物を硬化させるように前記光を前記組成物に照射する第２処理と、を行うように、前記照射部を制御する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、前記第１処理のみによって前記組成物上に生じる前記光の積算照射量の分布よりも、前記第１処理及び前記第２処理の両者によって前記組成物上に生じる前記光の積算照射量の分布の方が、均一に近くなるように、前記照射部を制御することを特徴とする成形装置。
2. 前記制御部は、前記第２処理で前記組成物に照射する前記光の積算照射量が、前記組成物を硬化させるために前記組成物に照射すべき前記光の積算照射量から前記第１処理で前記組成物に照射する前記光の積算照射量を差し引いた値となるように、前記照射部を制御することを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
3. 前記型と前記基板との位置合わせを行うための位置合わせ部を更に有し、
   前記制御部は、
   前記第１処理と並行して前記位置合わせが行われるように、前記位置合わせ部を制御し、
   前記位置合わせの後に前記第２処理が行われるように、前記照射部を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の成形装置。
4. 前記制御部は、前記位置合わせを行うために予め設定された設定時間で前記位置合わせを行う第１モード、又は、前記設定時間に前記第１処理を行う時間を加算した時間で前記位置合わせを行う第２モードで前記位置合わせ部を制御する請求項３に記載の成形装置。
5. 前記第１モード又は前記第２モードをユーザが選択するための選択部を更に有することを特徴とする請求項４に記載の成形装置。
6. 前記照射部は、前記組成物への前記光の照射及び非照射を制御するためのシャッタを含み、
   前記制御部は、前記シャッタによって前記第２処理を開始するタイミングを制御することを特徴とする請求項４又は５に記載の成形装置。
7. 前記制御部は、前記第１処理において、前記型に接触している前記組成物の接触領域のうちの一部の領域のみに前記光が照射されるように、前記照射部を制御することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の成形装置。
8. 前記一部の領域は、前記接触領域の外周領域を含むことを特徴とする請求項７に記載の成形装置。
9. 前記制御部は、前記第２処理において、前記一部の領域に照射する前記光の積算照射量が、前記組成物を硬化させるために前記組成物に照射すべき前記光の積算照射量から前記第１処理で前記組成物に照射する前記光の積算照射量を差し引いた値となるように、且つ、前記接触領域の前記一部の領域を除く領域に照射する前記光の積算照射量が、前記組成物を硬化させるために前記組成物に照射すべき前記光の積算照射量となるように、前記照射部を制御することを特徴とする請求項７又は８に記載の成形装置。
10. 前記組成物を硬化させるために前記組成物に照射すべき前記光の積算照射量をユーザが設定するための設定部を更に有することを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の成形装置。
11. 前記第１処理で前記組成物に照射する前記光の積算照射量は、前記第２処理で前記組成物に照射する前記光の積算照射量よりも少ないことを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の成形装置。
12. 前記第１処理で前記組成物に照射する前記光の強度は、前記第２処理で前記組成物に照射する前記光の強度よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の成形装置。
13. 前記成形装置は、前記型のパターンを前記組成物に接触させることにより前記基板上に前記組成物のパターンを形成することを特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載の成形装置。
14. 前記成形装置は、前記型の平面部を前記組成物に接触させることにより前記基板上の前記組成物を平坦にすることを特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載の成形装置。
15. 型を用いて基板上の組成物を成形する成形方法であって、
    前記組成物と前記型とが接触した状態において、前記組成物の粘度を高めるように光を前記組成物に照射する第１処理を行う工程と、
    前記第１処理の後に前記組成物を硬化させるように光を前記組成物に照射する第２処理を行う工程と、
    を有し、
    前記第１処理のみによって前記組成物上に生じる前記光の積算照射量の分布よりも、前記第１処理及び前記第２処理の両者によって前記組成物上に生じる前記光の積算照射量の分布の方が、均一に近くなるように、前記第１処理及び前記第２処理を制御することを特徴とする成形方法。
16. 請求項１３に記載の成形装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
    前記工程で前記パターンが形成された前記基板を処理する工程と、
    処理された前記基板から物品を製造する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。

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