JP2020047733A - 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

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 Download PDF

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哲司 岡田
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Abstract

【課題】基板上に形成されるインプリント材のパターンの精度の点で有利なインプリント方法を提供する。【解決手段】モールド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、前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させることによる前記モールドのパターンの変形を補正するための補正パラメータを、前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させる前に取得する工程と、前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させた状態で、前記補正パラメータに従って、前記モールドと前記基板とを相対的に前記基板の表面に平行な方向に移動させる移動部によって前記モールド及び前記基板の少なくとも一方を移動させることで、前記モールドのパターンの変形を低減させる工程と、を有することを特徴とするインプリント方法を提供する。【選択図】図1

Description

本発明は、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に関する。
モールドに形成されたパターンを基板に転写するインプリント技術は、半導体デバイスの製造に用いられるリソグラフィ技術の1つとして注目されている。インプリント技術を用いたインプリント装置では、モールドと基板上のインプリント材とを接触させ、その状態でインプリント材を硬化させる。そして、基板上の硬化したインプリント材からモールドを引き離すことで、モールドのパターンを基板に転写する。
インプリント装置では、モールドのパターンを高精度に基板に転写することが要求されている。そこで、モールドのパターン(パターン領域)の形状を補正する技術や基板上の転写領域(ショット領域)の形状を補正する技術が提案されている(特許文献1及び2参照)。特許文献1には、モールドの側面から力を加えることでパターンの形状を補正する技術が開示されている。特許文献2には、基板を加熱することで転写領域の形状を補正する技術が開示されている。
特表2008−504141号公報 特開2013−102132号公報
しかしながら、特許文献1に開示された技術は、倍率や菱形などの次数の低い形状の補正には適しているが、モールドの側面に配置可能なアクチュエータの数に限りがあるため、弓形などの次数の高い形状の補正には適していない。また、インプリント装置においては、モールドと基板とがインプリント材を介して接触するため、特許文献2に開示された技術では、基板の熱がモールドに伝わり、モールドも変形してしまう。特に、モールドと基板との線膨張係数の差が小さいと、モールドのパターンの形状と基板の転写領域の形状とを相対的に変形させることが困難になる。
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、基板上に形成されるインプリント材のパターンの精度の点で有利なインプリント方法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インプリント方法は、モールド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、前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させることによる前記モールドのパターンの変形を補正するための補正パラメータを、前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させる前に取得する工程と、前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させた状態で、前記補正パラメータに従って、前記モールドと前記基板とを相対的に前記基板の表面に平行な方向に移動させる移動部によって前記モールド及び前記基板の少なくとも一方を移動させることで、前記モールドのパターンの変形を低減させる工程と、を有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、基板上に形成されるインプリント材のパターンの精度の点で有利なインプリント方法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説明するためのフローチャートである。 モールド、モールドステージ、基板及び基板ステージを模式的に示す図である。 基板の転写領域を示す平面図である。 基板の目標移動量の決定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。 デジタル・ミラー・デバイスの構成を示す図である。 図6に示すインプリント装置の予備照射部による光の照射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。
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1の構成を示す概略図である。インプリント装置1は、半導体デバイスや液晶表示素子を製造する工程やモールドを複製する工程(レプリカモールドを製造する工程)に採用され、モールド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リソグラフィ装置である。本実施形態では、インプリント装置1は、基板上に供給されたインプリント材とモールドとを接触させ、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、モールド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、熱などが用いられる。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、或いは、加熱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1は、本実施形態では、インプリント材の硬化法として光硬化法を採用している。但し、インプリント材の硬化法は、光硬化法に限定するものではなく、例えば、熱硬化法を採用してもよい。また、本実施形態では、モールドをマスターモールド、基板をブランクモールドとし、レプリカモールドを複製するものとする。なお、図1では、互いに直交する3軸方向に、X軸、Y軸及びZ軸を定義している。
インプリント装置1は、図1に示すように、モールド2(マスターモールド)を保持するモールドステージ4と、基板3(ブランクモールド)を保持する基板ステージ5と、照射部6と、供給部7と、モールド変形部8と、制御部9と、コンソール部10とを有する。
モールド2は、矩形の外周形状を有し、基板3に対向する面(パターン面)に3次元状に形成されたパターン(基板3に転写すべき凹凸パターン)2aを含む。モールド2は、基板上のインプリント材を硬化させるための光(紫外線)を透過させることが可能な材料、例えば、石英で構成されている。
基板3は、モールド2のパターン2aが転写される転写領域(ショット領域)3aを含み、本実施形態では、モールド2と同じ材質及び形状の基板、所謂、ブランクモールドである。但し、基板3は、ブランクモールドに限定されるものではなく、例えば、半導体デバイスを製造する場合には、上述したように、単結晶シリコン基板やSOI(Silicon on Insulator)基板を用いてもよい。
モールドステージ4は、真空吸着力や静電力によってモールド2を保持するモールド保持部41と、モールド保持部41をZ方向に移動させるモールド移動部42とを含む。モールド保持部41及びモールド移動部42は、照射部6からの光が基板上のインプリント材に照射されるように、中心部(内側)に開口を有する。
モールド移動部42は、例えば、ボイスコイルモータやエアシリンダなどのアクチュエータを含む。モールド移動部42は、基板上のインプリント材にモールド2を接触させたり、基板上のインプリント材からモールド2を引き離したりするために、モールド保持部41(モールド2)をZ方向に移動させる。モールド移動部42は、Z方向だけではなく、X方向やY方向にモールド保持部41の位置を調整する機能を有するように構成されていてもよい。更に、モールド移動部42は、モールド保持部41のθ(Z軸周りの回転)方向の位置を調整する機能やモールド保持部41の傾きを調整するためのチルト機能を有するように構成されていてもよい。
基板ステージ5は、真空吸着力や静電力によって基板3を保持する基板保持部51と、基板保持部51(基板3)をX方向及びY方向に移動させる基板移動部52とを含む。基板移動部52は、例えば、リニアモータを含み、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。基板移動部52は、X方向及びY方向だけではなく、Z方向に基板保持部51の位置を調整する機能を有するように構成されていてもよい。更に、基板移動部52は、基板保持部51のθ(Z軸周りの回転)方向の位置を調整する機能や基板保持部51の傾きを調整するためのチルト機能を有するように構成されていてもよい。
本実施形態において、モールド移動部42及び基板移動部52は、モールド2と基板3とを相対的に基板3の表面に平行な方向(X方向)に移動させる移動部として機能する。かかる移動部は、モールド2と基板上のインプリント材とを接触させた状態で、上述したように、モールド2及び基板3の少なくとも一方を移動させることができる。
基板ステージ5の位置の計測には、例えば、筐体11に設けられたスケールと、基板移動部52に設けられたヘッド(光学機器)とで構成されるエンコーダシステムが用いられる。スケールは、基板移動部52に設けられていてもよい。但し、基板ステージ5の位置の計測は、エンコーダシステムに限定されるものではなく、筐体11に設けられたレーザ干渉計と、基板移動部52に設けられた反射鏡とで構成される干渉計システムを用いてもよい。
レプリカモールドを複製する際にインプリント装置に要求される精度は、一般的に、基板に転写されるパターンの形状に関する精度についてはnmオーダーであるが、基板に転写されるパターンの位置に関する精度(シフト量)についてはμmオーダーである。従って、エンコーダシステムや干渉計システムを用いて、筐体11に対して基板3の位置を制御しても、モールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとの相対的な位置(シフト量)を十分な精度で制御することができる。
一方、半導体デバイスを製造する際にインプリント装置に要求される精度は、基板に転写されるパターンの位置に関する精度についてはnmオーダーとなる場合もある。このような場合には、インプリント装置1は、アライメント計測系(不図示)を有していてもよい。アライメント計測系は、モールド2のパターン2a(パターン領域)に設けられた複数のマークと、基板3の転写領域3aに設けられた複数のマークとを観察することで、パターン2aと転写領域3aとの相対位置や形状差を計測する。なお、本実施形態は、インプリント装置1がアライメント計測系を有しているか否かに関わらず、基板3に転写されるパターンの転写精度の向上を実現することができる。
照射部6は、基板上のインプリント材を硬化させる光を射出する光源部61と、光源部61から射出された光を基板上のインプリント材に導くための光学部材62とを含み、モールド2を介して、基板上のインプリント材に光を照射する。光学部材62は、光源部61から射出された光をインプリント処理に適切な光に調整するための光学素子を含む。
供給部7(ディスペンサ)は、基板上に未硬化のインプリント材を供給(塗布)する。インプリント材は、本実施形態では、光が照射されることで硬化する性質を有する光硬化性のインプリント材である。
モールド変形部8は、モールド2(の側面)に対して、モールド2のパターン領域に平行な方向に力を与えて、モールド2のパターン2aの形状を補正する(即ち、パターン2aを変形させる)。モールド変形部8は、例えば、複数のアクチュエータを含み、モールド2の各側面の複数箇所を加圧するように構成される。
制御部9は、CPUやメモリなどを含むコンピュータで構成され、メモリに格納されたプログラムに従ってインプリント装置1の全体を制御する。制御部9は、インプリント装置1の各部の動作及び調整などを制御することで、モールド2のパターン2aを基板上のインプリント材に転写する、即ち、基板上にパターンを形成するインプリント処理を制御する。
コンソール部10は、キーボードやマウスなどの入力装置及びディスプレイを備えるコンピュータを含み、インプリント装置1(制御部9)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。コンソール部10は、ユーザによって入力されたインプリント処理に関する情報を、制御部9に送信(出力)する。コンソール部10に入力されたインプリント処理に関する情報は、レシピパラメータやログとしてコンピュータに記録し、インプリント処理の前後で確認することができる。
本実施形態では、コンソール部10は、モールド2と基板上のインプリント材とを接触させることによるモールド2のパターン2aの変形を補正するための補正パラメータを入力するためのユーザインタフェースとしても機能する。また、本実施形態では、制御部9は、コンソール部10に入力された補正パラメータを取得する取得部として機能する。
図2を参照して、インプリント装置1におけるインプリント処理について説明する。かかるインプリント処理は、上述したように、制御部9がインプリント装置1の各部を統括的に制御することで行われる。図2は、インプリント装置1におけるインプリント処理を説明するためのフローチャートである。
S101では、ユーザによってコンソール部10に入力された、モールド2と基板上のインプリント材とを接触させることによるモールド2のパターン2aの変形を補正するための補正パラメータを取得する。ここでは、補正パラメータとして、モールド2と基板上のインプリントとを接触させた状態において、モールド移動部42及び基板移動部52によって移動させるモールド2及び基板3の少なくとも一方の目標移動量(移動量の目標値)を例に説明する。
S102では、インプリント装置1にモールド2を搬入する。具体的には、モールド搬送機構(不図示)によってモールド2をインプリント装置1のモールド保持部41の下に搬入(搬送)し、かかるモールド2をモールド保持部41に保持させる。
S103では、インプリント装置1に基板3を搬入する。具体的には、基板搬送機構(不図示)によって基板3をインプリント装置1の基板保持部51の上に搬入(搬送)し、かかる基板3を基板保持部51に保持させる。
S104では、供給部7の下(インプリント材の供給位置)に基板3を位置決めする。具体的には、基板3の転写領域3aが供給部7の下に位置するように、基板移動部52によって、基板3を保持した基板保持部51を移動させる。
S105では、供給部7によって、基板3の転写領域3aにインプリント材を供給する。
S106では、モールド2の下に基板3を位置決めする。具体的には、インプリント材が供給された基板3の転写領域3aがモールド2のパターン2aの下に位置するように、基板移動部52によって、基板3を保持した基板保持部51を移動させる。この際、基板移動部52は、例えば、設計値などから予め設定されているモールド2の下のデフォルト位置に基板3を位置させるための指令値に従って、基板3を移動させる。
S107では、モールド2と基板上のインプリント材とを接触させる。具体的には、モールド2のパターン2aと基板3の転写領域上のインプリント材とが接触するように、即ち、モールド2と基板3との間の距離が短くなるように、モールド移動部42によって、モールド2をZ方向に移動させる(モールド2を下降させる)。モールド2と基板上のインプリント材とを接触させることで、かかるインプリント材がモールド2のパターン2a(の凹部)に充填される。
S108では、モールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとの形状差を補正する。具体的には、モールド2のパターン領域2aの形状と基板3の転写領域3aの形状とが一致するように、モールド変形部8及び基板移動部52を制御する。モールド変形部8による補正では、例えば、倍率、回転などの低次の形状差を補正するように、モールド2の側面に力を加える。なお、モールド変形部8による補正は、S108の工程よりも前に行ってもよい。基板移動部52による補正では、例えば、高次の偏心、弓形などの高次の形状差を補正するように(モールド2のパターン2aの変形を低減させるように)、S101で取得した補正パラメータ、即ち、目標移動量に従って、基板3をX方向に移動させる。なお、形状によって高次の形状差をモールド変形部8により補正できる場合には、モールド変形部8と基板移動部52による補正を組み合わせてもよい。基板移動部52による補正については、後で詳細に説明する。
S109では、モールド2と基板上のインプリント材とを接触させた状態で、かかるインプリント材を硬化させる。具体的には、照射部6によって、モールド2のパターン2aを接触させたインプリント材に対して光を照射することで、インプリント材を硬化させる。
S110では、基板上の硬化したインプリント材からモールド2を引き離す。具体的には、モールド2が基板上のインプリント材から剥離するように、即ち、モールド2と基板3との間の距離が長くなるように、モールド移動部42によって、モールド2をZ方向に移動させる(モールド2を上昇させる)。
S111では、インプリント装置1から基板3を搬出する。具体的には、基板搬送機構(不図示)によって基板3を基板保持部51から回収し、インプリント装置1の外に搬送する。
S108における基板保持部51による補正(モールド2のパターン2aと基板3の転写領域3との形状差の補正)について説明する。まず、補正前におけるモールド2のパターン領域2aの形状と基板3の転写領域3aの形状との差である形状差を説明する。
インプリント装置1においてインプリント処理が施される基板3は、一連の製造工程において、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、湾曲に変形し、転写領域3aに歪みが生じる。また、基板3の平面度と、基板保持部51が基板3を保持する保持面の平面度との間に差があっても、基板3の転写領域3aに歪みが生じる。一方、モールド2においても、以下のような原因によって、パターン2aに歪みが生じる。例えば、モールド2は、一般的に、電子線などを用いる描画装置によってパターン2aが形成(描画)されるが、描画装置の光学系の収差などに起因して、パターン2aに歪みが生じる。また、モールド2を製造する際には、パターン2aが形成される面(パターン面)が上向きであるのに対し、インプリント処理を行う際には、パターン面が下向きとなるため、重力やインプリント材への接触(押し付け)に起因して、パターン2aに歪みが生じる。更に、モールド保持部41がモールド2を保持する面(保持面)の平面度と、モールド2のパターン面とは反対側の面(モールド保持部41によって保持される面)の平面度との間に差があっても、パターン2aに歪みが生じる。モールド2のパターン2aの歪みと、基板3の転写領域3aの歪みとの間に差があると、パターン2aの形状と転写領域3aの形状との間に差(形状差)が生じる。かかる形状差は、倍率や菱形などの低次成分だけではなく、弓形や高次の偏心などの高次成分も含む。
インプリント装置1では、上述したように、モールド変形部8及び基板移動部52によって、モールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとの形状差を補正する。モールド変形部8を構成するアクチュエータの数には限界があるため、モールド変形部8は、高次成分の形状補正には適していない。そこで、本実施形態では、モールド変形部8で低次成分を補正し、基板移動部52で高次成分を補正する。
S108では、モールド2のパターン2aと基板上のインプリント材とが接触した状態であるため、パターン2aと転写領域3aとの間の間隔(即ち、モールド2と基板3とで挟持されたインプリント材の厚さ)は、100nm以下となる。このように、nmオーダーで液体を挟持すると、液体の分子運動が制限される(液体が構造化する)ため、液体の挙動がニュートン流体として取り扱えなくなり、粘弾性体のようになる。ニュートン流体であれば、せん断速度をゼロにすると、粘弾抵抗力はゼロになるが、液体が構造化した状態では、せん断方向の変位を発生させ、その変位を維持してせん断速度をゼロにしても、抵抗力が残存する。従って、基板移動部52によって、基板3をX方向に移動させると、モールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとの間に相対変位が生じ、インプリント材を介して、パターン2a及び転写領域3aの少なくとも一方に抵抗力(X方向の力)が加わる。これにより、モールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとが変形する。
図3(a)及び図3(b)は、インプリント材12がモールド2と基板3との間に挟持された状態におけるモールド2、モールドステージ4、基板3及び基板ステージ5を模式的に示す図である。図3(a)及び図3(b)は、YZ平面図であって、モールド2と基板3とで挟持されたインプリント材12は構造化している。インプリント材12のZ方向の厚さは、実際には、100nm以下であり、基板3やモールド2のZ方向の厚さよりも薄いが、図3(a)及び図3(b)では、インプリント材12のZ方向の厚さを拡大して示している。
図3(a)は、モールド2のパターン2aと基板上のインプリント材12とを接触させた状態を示している。図3(b)は、図3(a)に示す状態から、基板移動部52によって、基板3をX方向(X軸の+方向)に移動させた状態を示している。図3(b)に示すように、インプリント材12が構造化していると、モールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとの間でインプリント材12を介して力が伝達し、パターン2aや転写領域3aが変形する。例えば、基板3をX軸の+方向に移動させると、モールド2(パターン2a)は、インプリント材12を介して、X軸の+方向に引っ張られるように変形する。基板3は、X軸の+方向に移動しようとするが、インプリント材12を介して、モールド2に引き留められるように力が加わる。基板3の変形(形状)は、基板3の形状、剛性、基板保持部51の保持面の形状などによって変わる。同様に、モールド2の変形(形状)は、モールド2の形状、剛性、モールド保持部41の保持面の形状などによって変わる。従って、モールド2及び基板3の少なくとも一方の形状や保持面の形状によって、その変形を制御することが可能である。例えば、モールド保持部41の保持面の形状がモールド2のパターン2aを囲うような円環とすれば、パターン2aの変形(形状)は、弓形を含む。
図4は、基板3の転写領域3aを示す平面図である。図4では、モールド2と基板上のインプリント材とが接触した状態において、基板移動部52によって基板3をX方向に移動させた後のモールド2のパターン2aに対する基板3の転写領域3aの形状(変形形状)を実線で示している。また、モールド2と基板上のインプリント材とが接触した状態において、基板移動部52によって基板3をX方向に移動させる前のモールド2のパターン2aに対する基板3の転写領域3aの形状を破線で示している。但し、基板3の転写領域3aの変形量は、実際には、1μm以下であり、転写領域3aの大きさよりも非常に小さいが、図4では、転写領域3aの変形量を拡大して示している。図4では、基板移動部52によって、基板3をX軸の+方向に移動させた場合における転写領域3aの形状を示しているため、転写領域3aには、X軸の−方向の力が加わっている。図4に示すように、基板3の転写領域3aの形状(変形形状)は、弓形を含む形状となっている。
基板3の目標移動量(補正パラメータ)は、以下のように決定される。まず、モールド2と基板上のインプリント材とを接触させた状態で基板移動部52によって基板3を移動させない場合のモールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとの形状差をテストインプリントで取得する。同様に、モールド2と基板上のインプリント材とを接触させた状態で基板移動部52によって基板3を一定量だけ移動させた場合のモールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとの形状差をテストインプリントで取得する。このような2つのテストインプリントの結果、即ち、テストインプリントで取得された2つの形状差の関係に基づいて、モールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとの形状差が最小となる基板3の移動量を目標移動量として決定する。なお、テストインプリントは、シミュレーションに置き換えることも可能である。また、インプリント装置1がアライメント計測系を有している場合には、かかるアライメント計測系で計測したモールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとの形状差から、基板3の目標移動量を決定してもよい。
図5(a)は、モールド2と基板上のインプリント材とを接触させた状態で基板移動部52によって基板3を移動させない場合のモールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとの形状差を示している。図5(b)は、モールド2と基板上のインプリント材とを接触させた状態で基板移動部52によって基板3をX軸の+方向に一定量だけ移動させた場合のモールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとの形状差を示している。図5(c)は、モールド2と基板上のインプリント材とを接触させた状態で基板移動部52によって基板3をY軸の+方向に一定量だけ移動させた場合のモールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとの形状差を示している。この場合、基板移動部52によって基板3をX軸の+方向に移動させる移動量(目標移動量)を、一定量の半分にすれば、高次の形状差を低減することができる。より最適な目標移動量は、例えば、図5(a)、図5(b)及び図5(c)に示す形状差から最小二乗法で決定することができる。
本実施形態では、S106において、基板3の転写領域3aがモールド2のパターン2aの下に位置するように基板3を移動させているが、S108において、基板3を更に移動させると、パターン2aと転写領域3aとの間に位置ずれが生じてしまう。従って、基板3の転写領域3aがモールド2のパターン2の下に配置するのに必要な基板3の移動量から、S108で移動させる基板3の移動量を差し引いた移動量を、基板3の目標移動量とするとよい。
また、本実施形態では、補正パラメータを基板3の目標移動量として説明したが、これに限定されるものではない。補正パラメータは、モールド2と基板上のインプリント材とを接触させた状態でモールド2と基板3とを基板3の表面に平行な方向に移動させる場合に、インプリント材を介して、モールド2及び基板3の少なくとも一方に加わる力の目標値としてもよい。かかる力の目標値は、以下のように決定される。まず、モールド2と基板上のインプリント材とを接触させた状態で基板移動部52によって基板3を移動させない場合のモールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとの形状差をテストインプリントで取得する。次に、モールド2と基板上のインプリント材とを接触させた状態でモールド2及び基板3の少なくとも一方に基板3の表面に平行な力を一定量だけ加えた場合のモールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとの形状差をテストインプリントで取得する。このような2つのテストインプリントの結果、即ち、テストインプリントで取得された2つの形状差の関係に基づいて、モールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとの形状差が最小となる力を目標値として決定する。なお、テストインプリントは、シミュレーションに置き換えることも可能である。また、モールド2及び基板3の少なくとも一方に加わる基板3の表面に平行な力は、基板移動部52の駆動力から計測することができる。
また、補正パラメータがモールド2及び基板3の少なくとも一方に加わる力の目標値である場合には、S108の工程が以下の工程に置き換えられる。まず、モールド2と基板上のインプリント材とを接触させた状態において、モールド2及び基板3の少なくとも一方に加わる力を計測する。そして、計測される力が目標値になるまで、モールド移動部42や基板移動部52によってモールド2及び基板3の少なくとも一方を移動させる。また、基板3の転写領域3aは、下地のパターン等が予め形成されていなくてもよい。例えば、レプリカモールドを製造するためのインプリント装置では、モールド2としてマスターモールドを用い、基板3としてパターンが形成されていないモールド(ブランクモールド)を用いることになる。そのため、基板としてのブランクモールドには転写領域3aが予め形成されていないことがある。この場合、基板3の転写領域3aは、マスターモールドに形成されたパターン領域の形状(設計値の形状)とみなすことができる。つまり、マスターモールドを用いてブランクモールドに形成されたパターンの形状を計測して、マスターモールドに形成されたパターン領域(設計値の形状)との差を、上述のパターン2aと転写領域3aとの形状差とすることができる。
このように、モールド2と基板上のインプリント材とを接触させた状態で、モールド移動部42や基板移動部52によってモールド2及び基板3の少なくとも一方を移動させることで、パターン2aと転写領域3aとの形状差を補正することができる。従って、本実施形態では、基板上に形成されるインプリント材のパターンの精度の点で有利である。
また、インプリント装置1は、図6に示すように、予備照射部14を有していてもよい。予備照射部14は、基板上のインプリント材に対して、かかるインプリント材を完全には硬化させずに、その粘度を高める光を照射する。
予備照射部14による光の照射は、S108の工程の前、例えば、モールド2と基板上のインプリント材とを接触させる前、或いは、モールド2と基板上のインプリント材とを接触させた状態で基板移動部52によって基板3を移動させる前に行われる。基板上のインプリント材は、予備照射部14からの光が照射されることで、その粘度が高まる。基板上のインプリント材の粘度が高まった後に、モールド2とインプリント材とを接触させた状態で、基板移動部52によって基板3を移動させると、基板3の移動量に対して、モールド2及び基板3の少なくとも一方に加わる力が増加する。従って、モールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとの形状差を補正することができるストロークが増加する。
本実施形態では、予備照射部14の光源は、照射部6の光源61を併用する。但し、光源61から射出された光をそのまま用いると、インプリント材に対する光の感度が高いため、基板上のインプリント材が完全に硬化してしまう場合がある。そこで、予備照射部14は、照射部6から照射された光の光量を一定量減衰させる、或いは、一部の波長を除去するなどして、基板上のインプリント材を完全に硬化させずに、その粘性を高めるようにする。具体的には、照射部6からの光のうち一部の波長の光を反射又は吸収して遮光(分離)する光学フィルタ(光学素子)やピンホールの開口を小さくして光の透過量を制限するシャッタなどを用いることが考えられる。なお、照射部6の光源61を併用するのではなく、専用の光源(光源61とは異なる光源)を予備照射部14に設けてもよい。
また、予備照射部14は、図7(a)及び図7(b)に示すデジタル・ミラー・デバイス(DMD)15を含むとよい。DMD15は、2次元状(格子状)に配列された複数のミラー素子16を含み、それぞれのミラー素子16を面方向に個別に制御(調整)することで、予備照射部14から基板上に照射される光の照射量や照射位置を調整することができる。従って、予備照射部14は、モールド2に接触している基板上の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を照射することができる。なお、モールド2に接触している基板上のインプリント材の接触領域のうち、予備照射部14からの光を照射する一部の領域は、モールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとの形状差に基づいて決定すればよい。
本実施形態では、DMD15は、制御部9の制御下において、ミラー素子16のそれぞれを面方向に変更可能である。このように、DMD15は、光の反射方向を変更可能であり、基板上のインプリント材に対して、任意の照射量分布を形成することができる。例えば、モールド2のパターン2aに接触するインプリント材(中央部のインプリント材)の粘性を高めたい場合には、図7(b)に示すように、DMD15のミラー素子16の反射方向を変更する。図7(b)では、照射部6からの光を反射して基板上のインプリント材に照射するミラー素子16を白色で示している。
このように、予備照射部14から照射される光に照射量分布を形成することで、基板3の移動によってモールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとの間に加わる力の大きさに任意の分布を形成することができる。これにより、モールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとの形状差を補正することができる自由度が向上する。特に、モールド2のパターン2aと基板3の転写領域3aとの形状差が大きい箇所において、インプリント材の粘性を高めるとよい。
図8(a)及び図8(b)は、基板3の転写領域3aを示す平面図である。図8(a)には、基板3の転写領域3aに転写すべきモールド2のパターン2aの形状を格子で示している。図8(b)には、モールド2と基板上のインプリント材とを接触させた状態で、基板移動部52によって基板3を移動させない場合に、基板3の転写領域3aに転写されたモールド2のパターン2aを格子で示している。図8(b)を参照するに、基板3の転写領域3aに転写されたモールド2のパターン2aは、図8(a)と比較して、X軸の−方向の領域が縮んでいる。この場合、図8(c)に示すように、DMD15のミラー素子16のうち、X軸の−方向以外の領域に配列されたミラー素子16の反射方向を変更し、X軸の−方向の領域に存在するインプリント材の粘度を高める。そして、モールド2と基板上のインプリント材とを接触させた状態で、基板移動部52によって、基板3をX軸の+方向に移動させればよい。なお、DMD15の各ミラー素子16の反射方向、或いは、基板上のインプリント材の粘度分布は、コンソール部10を介して設定することが可能である。
インプリント装置1は、上述したように、レプリカモールドの複製だけではなく、種々の物品の製造に用いることができる。インプリント装置1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9(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3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9(b)に示すように、インプリント用のモールド2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9(c)に示すように、インプリント材が付与された基板3とモールド2とを接触させ、圧力を加える。インプリント材は、モールド2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として光をモールド2を介して照射すると、インプリント材は硬化する。
図9(d)に示すように、インプリント材を硬化させた後、モールド2と基板3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、モールド2の凹部が硬化物の凸部に、モールド2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、インプリント材にモールド2の凹凸パターンが転写されたことになる。
図9(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9(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。
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:インプリント装置 2:モールド 3:基板 4:モールドステージ 5:基板ステージ 9:制御部 10:コンソール部

Claims (15)

  1. モールド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、
    前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させることによる前記モールドのパターンの変形を補正するための補正パラメータを、前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させる前に取得する工程と、
    前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させた状態で、前記補正パラメータに従って、前記モールドと前記基板とを相対的に前記基板の表面に平行な方向に移動させる移動部によって前記モールド及び前記基板の少なくとも一方を移動させることで、前記モールドのパターンの変形を低減させる工程と、
    を有することを特徴とするインプリント方法。
  2. 前記補正パラメータは、前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させた状態において、前記移動部によって移動させる前記モールド及び前記基板の少なくとも一方の目標移動量を含む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. 前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させた状態で前記移動部によって前記モールド及び前記基板を移動させない場合の前記モールドのパターンと前記基板のショット領域との形状差と、前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させた状態で前記移動部によって前記モールド及び前記基板の少なくとも一方を一定量だけ移動させた場合の前記モールドのパターンと前記基板のショット領域との形状差との関係に基づいて、前記目標移動量を決定する工程を更に有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. 前記補正パラメータは、前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させた状態で前記モールドと前記基板とを前記方向に移動させる場合に前記モールド及び前記基板の少なくとも一方に加わる前記方向の力の目標値を含むことを特徴とする請求項1に記載のインプリント方法。
  5. 前記モールドのパターンの変形を低減させる工程は、前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させた状態において前記力を計測する工程を含み、
    前記モールドのパターンの変形を低減させる工程では、計測される前記力が前記目標値になるまで、前記移動部によって前記モールド及び前記基板の少なくとも一方を移動させることを特徴とする請求項4に記載のインプリント方法。
  6. 前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させた状態で前記移動部によって前記モールド及び前記基板を移動させない場合の前記モールドのパターンと前記基板のショット領域との形状差と、前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させた状態で前記モールド及び前記基板の少なくとも一方に前記力を一定量だけ加えた場合の前記モールドのパターンと前記基板のショット領域との形状差との関係に基づいて、前記目標値を決定する工程を更に有することを特徴とする請求項4又は5に記載のインプリント方法。
  7. 前記モールドのパターンの変形を低減させる工程の前に、前記基板上のインプリント材に当該インプリント材の粘度を高める光を照射する工程を更に有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項に記載のインプリント方法。
  8. 前記モールドのパターンの変形を低減させる工程は、前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させた状態で前記移動部によって前記モールド及び前記基板の少なくとも一方を移動させる前に、前記基板上のインプリント材に当該インプリント材の粘度を高める光を照射する工程を含むことを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか1項に記載のインプリント方法。
  9. 前記光を照射する工程では、前記モールドに接触している前記インプリント材の接触領域のうちの一部の領域のみに前記光を照射することを特徴とする請求項7又は8に記載のインプリント方法。
  10. 前記モールドのパターンの変形に基づいて、前記光を照射する前記一部の領域を決定する工程を更に有することを特徴とする請求項9に記載のインプリント方法。
  11. 前記モールドは、マスターモールドを含み、
    前記基板は、前記マスターモールドのパターンが転写されるブランクモールドを含むことを特徴とする請求項1乃至10のうちいずれか1項に記載のインプリント方法。
  12. モールド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、
    前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させることによる前記モールドのパターンの変形を補正するための補正パラメータを、前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させる前に取得する取得部と、
    前記モールドと前記基板とを相対的に前記基板の表面に平行な方向に移動させる移動部と、
    前記補正パラメータに従って、前記モールドのパターンの形状の変形が低減されるように、前記モールドと前記基板上のインプリント材とを接触させた状態で前記モールド及び前記基板の少なくとも一方を移動させるように前記移動部を制御する制御部と、
    を有することを特徴とするインプリント装置。
  13. 前記補正パラメータをユーザが入力するためのコンソール部を更に有し、
    前記取得部は、前記コンソール部に入力された前記補正パラメータを取得することを特徴とする請求項12に記載のインプリント装置。
  14. 請求項1乃至11のうちいずれか1項に記載のインプリント方法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を形成された前記基板を処理する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。
  15. 請求項12又は13に記載のインプリント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を形成された前記基板を処理する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。
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