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

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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