JP2023003227A - インプリント装置、インプリント方法及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インプリント材のはみ出しを抑制するのに有利なインプリント装置を提供する。【解決手段】基板上にインプリント材を配置する動作の開始又は終了から型とインプリント材とを接触させる動作の開始までに要する時間を取得する取得部と、型と基板上のインプリント材とを接触させた状態でインプリント材に光を照射してインプリント材を硬化させる処理を制御する制御部と、を有し、処理は、インプリント材に光を照射することで第１目標粘度に硬化させる本硬化処理の前に、インプリント材が型の外に広がることを抑制するために、インプリント材の少なくとも一部に光を照射することで第１目標粘度よりも低い第２目標粘度に硬化させる予備硬化処理を含み、制御部は、取得部で取得された時間に基づいて、予備硬化処理においてインプリント材に照射する光の照射条件を決定するインプリント装置を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、インプリント装置、インプリント方法及び物品の製造方法に関する。

インプリント装置は、基板上に配置（供給）されたインプリント材に型を接触（押印）させた状態でインプリント材を硬化させることで、基板上にインプリント材の硬化物からなるパターンを形成する。インプリント装置では、基板上に配置されたインプリント材と型とを接触させる際に、インプリント材及び型に力を加える。これにより、基板上でインプリント材が広がり、かかるインプリント材がショット領域の外側や基板のエッジ領域の外側、即ち、型の外にはみ出す虞がある。

そこで、このようなインプリント材のはみ出しを防止するための技術として、型をインプリント材に接触させた状態で、型のメサ部を囲む周辺領域に対して、インプリント材の粘度を増加させるための光を照射する技術が提案されている（特許文献１参照）。例えば、特許文献１には、型の周辺領域において、メサ部の中心からの距離が互いに異なる複数の領域に対して、インプリント材の粘度を増加させるための光を互いに異なるタイミングで照射する技術が開示されている。

特開２０２０－７４４４６号公報

インプリント材は、基板上にインプリント材を配置してから型を接触させるまでの時間に応じて広がり、その広がりによって、インプリント材の充填に必要な時間（充填時間）が変動する。例えば、充填時間が短くなると、従来技術のように、インプリント材の粘度を増加させるための光を照射するときには、かかる光の外側にインプリント材が広がっている、或いは、インプリント材のはみ出しが既に発生している可能性がある。このような場合、インプリント材の粘度を増加させるための光を照射しても、インプリント材の粘度を十分に増加させることができず、インプリント材のはみ出しを防止する効果を満足に得ることができない。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、インプリント材のはみ出しを抑制するのに有利なインプリント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インプリント装置は、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装置であって、前記基板上に前記インプリント材を配置する動作の開始又は終了から前記型と前記インプリント材とを接触させる動作の開始までに要する時間を取得する取得部と、前記型と前記基板上の前記インプリント材とを接触させた状態で前記インプリント材に光を照射して前記インプリント材を硬化させる処理を制御する制御部と、を有し、前記処理は、前記インプリント材に光を照射することで第１目標粘度に硬化させる本硬化処理の前に、前記インプリント材が前記型の外に広がることを抑制するために、前記インプリント材の少なくとも一部に光を照射することで前記第１目標粘度よりも低い第２目標粘度に硬化させる予備硬化処理を含み、前記制御部は、前記取得部で取得された時間に基づいて、前記予備硬化処理において前記インプリント材に照射する光の照射条件を決定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、インプリント材のはみ出しを抑制するのに有利なインプリント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。 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。 予備硬化工程を詳細に説明するための図である。 インプリント材が広がる様子を説明するための図である。 経過時間と照射強度との関係を示す図である。 経過時間と照射時間との関係を示す図である。 照射領域の変更の一例を説明するための図である。 経過時間と照射領域との関係を示す図である。 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。 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。 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実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。更に、添付図面においては、同一もしくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

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、物品としての半導体デバイス、液晶表示素子、磁気記憶媒体などの製造工程であるリソグラフィ工程に採用される。インプリント装置１は、基板にパターンを形成する、具体的には、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リソグラフィ装置である。インプリント装置１は、基板上に配置（供給）された未硬化の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する。

インプリント材としては、硬化用のエネルギーが与えられることにより硬化する材料（硬化性組成物）が使用される。硬化用のエネルギーとしては、電磁波や熱などが用いられる。電磁波は、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される光、具体的には、赤外線、可視光線、紫外線などを含む。

硬化性組成物は、光の照射、或いは、加熱により硬化する組成物である。光の照射により硬化す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、非重合性化合物又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、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。

本明細書及び添付図面では、基板の表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系で方向を示す。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。

インプリント装置１は、図１に示すように、基板上のインプリント材１４を硬化させる光９を照射するための第１照射部２と、型８を保持して移動する型保持部３（インプリントヘッド）と、基板１０を保持して移動する基板保持部４（基板ステージ）とを有する。また、インプリント装置１は、基板上にインプリント材１４を配置（供給）する供給部５（ディスペンサ）と、基板上のインプリント材１４の粘度を増加させる光１１を照射するための第２照射部６と、計時部７と、制御部１５と、記憶部２０とを有する。

第１照射部２は、インプリント処理において、ダイクロイックミラー及び型８を介して、基板上のインプリント材１４に紫外線などの光９を照射する。第１照射部２は、本実施形態では、基板上のインプリント材１４に光９を照射することでインプリント材１４を第１目標粘度に硬化させる本硬化工程（本硬化処理）に用いられる。ここで、第１目標粘度は、例えば、基板上のインプリント材１４を完全に硬化させたときの粘度である。第１照射部２は、例えば、光９を発する光源と、光源から発せられた光９をインプリント処理に適切な状態に調整するための光学系とを含む。

型保持部３は、型８を保持する型チャック１３ａと、型チャック１３ａ（型８）を上下方向（Ｚ方向）に駆動する型駆動部１３ｂとを含む。型駆動部１３ｂは、本実施形態では、型８を保持した型チャック１３ａを下方向（－Ｚ方向）に駆動することによって、型８を、詳細には、型８のパターン領域８ａと基板上のインプリント材１４とを接触させる（押印）。また、型駆動部１３ｂは、型８を保持した型チャック１３ａを上方向（＋Ｚ方向）に駆動することによって、基板上の硬化したインプリント材１４から型８を引き離す（離型）。なお、型８のパターン領域８ａと基板上のインプリント材１４とを接触させてからインプリント材１４を硬化させるまでの間、型保持部３は、型８が基板上のインプリント材１４に一定の力（押印力）を与えるように、制御部１５に制御される。

基板保持部４は、基板１０を保持する基板チャック１６と、基板チャック１６（基板１０）を少なくともＸ方向及びＹ方向に駆動する駆動部１７とを含む。基板保持部４は、本実施形態では、少なくとも２軸（Ｘ軸及びＹ軸）に関して基板１０を位置決めすることで、型８に対して基板１０を位置合わせ（アライメント）する。

供給部５は、例えば、基板上でのインプリント材１４の配置を示すドロップレシピに従って、かかる配置が再現されるように、基板上にインプリント材１４を配置、供給又は分配する機能を有する。供給部５は、本実施形態では、インプリント材１４の液滴を吐出して、基板上（のショット領域（パターンを形成すべき区画領域））にインプリント材１４の液滴を配置する。

第２照射部６は、光変調素子１２、ダイクロイックミラー及び型８を介して、基板上のインプリント材１４に、インプリント材１４が重合反応する波長の光１１を照射する。第２照射部６は、本実施形態では、本硬化処理の前に、インプリント材１４の少なくとも一部に光１１を照射することで第２目標粘度に硬化させる予備硬化工程（予備硬化処理）に用いられる。予備硬化工程を設けることで、基板上のインプリント材１４が型８の外に広がること、即ち、はみ出しを抑制することができる。ここで、第２目標粘度は、第１目標粘度よりも低い粘度であって、基板上にインプリント材１４を配置したときの第１粘度（初期粘度）、及び、基板上に配置されたインプリント材１４に予備硬化処理を開始するときの第２粘度よりも高い粘度である。

第２照射部６は、インプリント材１４を第２目標粘度（所望の粘度）に重合反応させるために必要な光出力が得られる光源として、例えば、ランプ、レーザダイオード、ＬＥＤなどを含む。第２照射部６からの光１１は、光変調素子１２に導かれる。光変調素子１２は、本実施形態では、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を含む。但し、光変調素子１２は、ＤＭＤに限定されるものではなく、ＬＣＤデバイスやＬＣＯＳデバイスなどのその他の空間光変調素子を含んでもよい。本実施形態では、第２照射部６と基板１０との間に光変調素子１２を配置することで、第２照射部６から基板上のインプリント材１４に照射される光１１の照射強度や照射領域を任意に設定することができる。

計時部７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１の各動作時間や各処理時間を計測する。計時部７は、本実施形態では、基板上にインプリント材１４を配置してからの経過時間を取得する取得部として機能する。計時部７は、基板上にインプリント材１４を配置する動作の開始又は終了から型８とインプリント材１４とを接触させる動作の開始までに要する時間（経過時間）を実測して取得する。なお、このような計時部７の機能は、制御部１５で実現することも可能である。

制御部１５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、記憶部２０などに記憶されたプログラムに従ってインプリント装置１の各部を統括的に制御する。制御部１５は、インプリント装置１の各部の動作などを制御することで、基板上のインプリント材１４を型８で成形してインプリント材１４のパターンを形成するインプリント処理を行う。

図２を参照して、インプリント装置１の動作について説明する。図２は、インプリント装置１の動作、即ち、本実施形態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。インプリント処理は、上述したように、制御部１５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。ここでは、基板上の１つのショット領域（対象ショット領域）に対して行われるインプリント処理を例に説明する。

Ｓ１０１では、基板上にインプリント材１４を配置する配置工程を行う。具体的には、基板保持部４により、供給部５に対して基板１０を移動させながら、供給部５からインプリント材１４の液滴を吐出することで、基板上の対象ショット領域にインプリント材１４（の液滴）を配置する。

Ｓ１０２では、計時部７により、基板上にインプリント材１４を配置してからの経過時間の計測（実測）を開始する。ここでは、基板上にインプリント材１４を配置した時刻を記憶する。なお、Ｓ１０２は、Ｓ１０１の直前に実施してもよい。

Ｓ１０３では、基板上の対象ショット領域が型８の下の位置（押印位置）に位置決めされるように、基板１０を保持した基板保持部４を移動させる。

Ｓ１０４では、基板上にインプリント材１４を配置してからの経過時間に基づいて、基板上のインプリント材１４を第２目標粘度に硬化させる予備硬化処理においてインプリント材１４に照射する光１１の照射条件を決定する。具体的には、基板上にインプリント材１４を配置してからの経過時間として、計時部７により、Ｓ１０２で記憶した時刻からの経過時間を取得する。そして、かかる経過時間を少なくとも用いて、基板上のインプリント材１４の粘性を増加させて第２目標粘性にするために必要となる光１１の照射条件を制御部１５で決定する。なお、基板上にインプリント材１４を配置してからの経過時間に加えて、型８を用いて基板上にインプリント材１４のパターンを形成するインプリント処理に関するインプリント条件も用いて、第２照射部６から照射する光１１の照射条件を決定してもよい。ここで、インプリント条件は、例えば、基板上のインプリント材１４に型８を接触させる際の型８と基板１０との相対的な姿勢、型８が基板上のインプリント材１４に与える力（押印力）、型８とインプリント材１４とを接触させている時間（接触時間）を含む。また、インプリント条件は、基板上でのインプリント材１４の配置を示すドロップレシピ、基板上のショット領域の位置や処理順番なども含む。なお、Ｓ１０４は、第２照射部６から基板上のインプリント材１４に光１１を照射するまでに、即ち、予備硬化工程を開始するまでに実施すればよい。

Ｓ１０５では、基板上に配置されたインプリント材１４と型８とを接触させる接触工程を行う。具体的には、型保持部３により型８を下方向に移動させ、型８と基板１０とを近づけることで、型８のパターン領域８ａと基板上のインプリント材１４の液滴とを接触させる。

Ｓ１０６では、基板上のインプリント材１４を第２目標粘度に硬化させる予備硬化処理を行う。具体的には、型８のパターン領域８ａを基板上のインプリント材１４に接触させる際に、Ｓ１０４で決定した照射条件に従って、第２照射部６から型８のパターン領域８ａを囲む周辺領域（基板上のインプリント材１４の一部）に光１１を照射する。なお、Ｓ１０６は、Ｓ１０５と並行して実施される。

Ｓ１０７では、基板上のインプリント材１４に光９を照射することで第１目標粘度に硬化させる本硬化処理を行う。具体的には、型８へのインプリント材１４の充填が完了したら、型８とインプリント材１４とを接触させた状態で、第１照射部２から型８のパターン領域８ａ及び周辺領域（基板上のインプリント材１４）に光９を照射して、インプリント材１４を硬化させる。

Ｓ１０８では、基板上の硬化したインプリント材１４から型８を引き離す離型工程を行う。具体的には、型保持部３により型８を上方向に移動させ、型８と基板１０とを遠ざけることで、基板上の硬化したインプリント材１４から型８のパターン領域８ａを引き離す。

このようにして、基板上の１つのショット領域に対するインプリント処理が終了し、かかるショット領域にインプリント材１４のパターンが形成される。図２に示す各工程を基板上の全てのショット領域で繰り返し、基板１０に対するインプリント処理を終了する。

図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照して、予備硬化工程（Ｓ１０６）について詳細に説明する。予備硬化工程では、図３（ａ）に示すように、第２照射部６からの光１１を、型８のパターン領域８ａの外周部である側面８ｂを含む周辺領域（照射領域１８）のみに照射する。第２照射部６から照射する光１１は、上述したように、インプリント材１４が重合反応する光であればよい。但し、第２照射部６からの光１１を照射することで基板上のインプリント材１４が完全に硬化してしまうと、接触工程（Ｓ１０５）において、型８と基板１０とのアライメントを行うことができない。従って、予備硬化工程では、基板上のインプリント材１４を硬化させずに、型８のパターン領域８ａの近傍のインプリント材１４の粘性が高くなる程度の光１１を照射する必要がある。

図３（ｂ）は、型８を介して基板上に照射される光１１の照射領域１８と、型８の側面８ｂ（周辺領域）との関係を示している。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第２照射部６からの光１１の照射領域１８は、型８のパターン領域８ａの側面８ｂを含む領域である。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように照射領域１８を設定することで、基板上のインプリント材１４と型８とを接触させた際に、インプリント材１４が型８のパターン領域８ａの外側にはみ出すことを抑制（防止）することができる。

図４（ａ）乃至図４（ｂ）を参照して、予備硬化工程において、基板上のインプリント材１４（の液滴）が広がる様子について説明する。図４（ａ）に示すように、型８と基板１０とを近づけることで、型８のパターン領域８ａと基板上のインプリント材１４とを接触させる。この際、型８のパターン領域８ａを基板１０に対して凸形状に変形させてインプリント材１４と接触させてもよい。型８と基板上のインプリント材１４とを接触させると、インプリント材１４は、図４（ｂ）に示すように、型８のパターン領域８ａの中心付近から外側（外衣週部）に向かって広がり始める。そして、図４（ｃ）に示すように、インプリント材１４の気液界面１４ｂが光１１の照射領域１８に到達すると、光１１が照射されたインプリント材１４の部分（気液界面１４ｂ）で重合反応が開始され、かかる部分の粘度が増加する。型８のパターン領域８ａの周辺領域に存在するインプリント材１４の粘度が増加することで、パターン領域８ａの外側に向かって広がるインプリント材１４の気液界面１４ｂの速度が低下するため、インプリント材１４のはみ出しを抑制することができる。従って、予備硬化工程では、インプリント材１４の粘度を第２目標粘度に増加させるために必要となる光１１の照射強度、照射時間、照射領域などを含む照射条件を適切に決定（設定）する必要がある。

本実施形態では、予備硬化工程において基板上のインプリント材１４に照射する光１１の照射条件として、インプリント材１４に対して照射する光１１の照射強度、照射時間及び照射領域のうちの少なくとも１つを含む。以下では、インプリント材１４に対して照射する光１１の照射強度、照射時間及び照射領域のそれぞれを例として、予備硬化処理においてインプリント材１４に照射する光１１の照射条件を決定する工程（Ｓ１０４）について詳細に説明する。

予備硬化処理においてインプリント材１４に照射する光１１の照射条件として、インプリント材１４に対して照射する光１１の照射強度を決定する場合を説明する。まず、基板上にインプリント材１４を配置してから型８とインプリント材１４とを接触させるまでの経過時間と、インプリント材１４に照射する光１１の照射強度とを変更しながら、それに対応するインプリント材１４のはみ出し量（はみ出しの有無）を求める。インプリント材１４のはみ出し量は、インプリント装置１に設けられている撮像部（不図示）で基板１０を撮像して得られる画像を画像処理することで求めてもよいし、外部の計測装置を用いて求めてもよい。図５は、基板上にインプリント材１４を配置してから型８とインプリント材１４とを接触させるまでの経過時間と、インプリント材１４に対して照射する光１１の照射強度との関係を示す図である。図５では、横軸を経過時間Ｔ、縦軸を光１１の照射強度とし、型８と基板上のインプリント材１４とを接触させた際に、インプリント材１４のはみ出しが発生しなくなったときの光１１の照射強度をプロットしている。かかるプロットから近似曲線を求めることで、経過時間Ｔに対して必要となる光１１の照射強度を示す関数Ｆ＿ｉｎｔ（Ｔ）を得ることができる。本実施形態では、図５に示すように、線形近似を用いているが、非線形近似を用いてもよい。また、記憶部２０にプロットデータを記憶させ、制御部１５が関数Ｆ＿ｉｎｔ（Ｔ）を算出するようにしてもよいし、外部装置で算出した関数Ｆ＿ｉｎｔ（Ｔ）を制御部１５が取得するようにしてもよい。本実施形態では、関数Ｆ＿ｉｎｔ（Ｔ）に経過時間Ｔを代入することによって、予備硬化工程において基板上のインプリント材１４に照射する光１１の最適な照射強度を決定する。これにより、基板上にインプリント材１４を配置してからの経過時間Ｔが長いほど、インプリント材１４に対して照射する光１１の照射強度が強くなるように、照射条件が決定されるため、インプリント材１４のはみ出しを効果的に抑制することができる。

予備硬化処理においてインプリント材１４に照射する光１１の照射条件として、インプリント材１４に対して照射する光１１の照射時間を決定する場合を説明する。まず、基板上にインプリント材１４を配置してから型８とインプリント材１４とを接触させるまでの経過時間と、インプリント材１４に照射する光１１の照射時間とを変更しながら、それに対応するインプリント材１４のはみ出し量（はみ出しの有無）を求める。図６は、基板上にインプリント材１４を配置してから型８とインプリント材１４とを接触させるまでの経過時間と、インプリント材１４に対して照射する光１１の照射時間との関係を示す図である。図６では、横軸を経過時間Ｔ、縦軸を光１１の照射時間とし、型８と基板上のインプリント材１４とを接触させた際に、インプリント材１４のはみ出しが発生しなくなったときの光１１の照射時間をプロットしている。かかるプロットから近似曲線を求めることで、経過時間Ｔに対して必要となる光１１の照射時間を示す関数Ｆ＿ｔｉｍｅ（Ｔ）を得ることができる。本実施形態では、図６に示すように、線形近似を用いているが、非線形近似を用いてもよい。また、記憶部２０にプロットデータを記憶させ、制御部１５が関数Ｆ＿ｔｉｍｅ（Ｔ）を算出するようにしてもよいし、外部装置で算出した関数Ｆ＿ｔｉｍｅ（Ｔ）を制御部１５が取得するようにしてもよい。本実施形態では、関数Ｆ＿ｔｉｍｅ（Ｔ）に経過時間Ｔを代入することによって、予備硬化工程において基板上のインプリント材１４に照射する光１１の最適な照射時間を決定する。これにより、基板上にインプリント材１４を配置してからの経過時間Ｔが長いほど、インプリント材１４に対して照射する光１１の照射時間が長くなるように、照射条件が決定されるため、インプリント材１４のはみ出しを効果的に抑制することができる。

予備硬化処理においてインプリント材１４に照射する光１１の照射条件として、インプリント材１４に対して照射する光１１の照射領域を決定する場合を説明する。まず、基板上にインプリント材１４を配置してから型８とインプリント材１４とを接触させるまでの経過時間と、インプリント材１４に照射する光１１の照射領域とを変更しながら、それに対応するインプリント材１４のはみ出し量（はみ出しの有無）を求める。インプリント材１４に照射する光１１の照射領域の変更は、例えば、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、型８のパターン領域８ａの側面８ｂを含む照射領域１８の幅を幅１８ａや幅１８ｂに変更することで実現することができる。図８は、基板上にインプリント材１４を配置してから型８とインプリント材１４とを接触させるまでの経過時間と、インプリント材１４に対して照射する光１１の照射領域との関係を示す図である。図８では、横軸を経過時間Ｔ、縦軸を光１１の照射領域とし、型８と基板上のインプリント材１４とを接触させた際に、インプリント材１４のはみ出しが発生しなくなったときの光１１の照射領域をプロットしている。かかるプロットから近似曲線を求めることで、経過時間Ｔに対して必要となる光１１の照射領域を示す関数Ｆ＿ａｒｅａ（Ｔ）を得ることができる。本実施形態では、図８に示すように、線形近似を用いているが、非線形近似を用いてもよい。また、記憶部２０にプロットデータを記憶させ、制御部１５が関数Ｆ＿ａｒｅａ（Ｔ）を算出するようにしてもよいし、外部装置で算出した関数Ｆ＿ａｒｅａ（Ｔ）を制御部１５が取得するようにしてもよい。本実施形態では、関数Ｆ＿ａｒｅａ（Ｔ）に経過時間Ｔを代入することによって、予備硬化工程において基板上のインプリント材１４に照射する光１１の最適な照射領域を決定する。これにより、基板上にインプリント材１４を配置してからの経過時間Ｔが長いほど、インプリント材１４に対して照射する光１１の照射領域が広くなるように、照射条件が決定されるため、インプリント材１４のはみ出しを効果的に抑制することができる。

このように、本実施形態では、基板上にインプリント材１４を配置してからの経過時間と、かかる経過時間に対応してインプリント材１４が型８の外に広がるのを防ぐために必要となる照射条件との関係を示す情報を記憶部２０に予め記憶させる。そして、制御部１５は、計時部で実測された経過時間と、記憶部２０に記憶された、経過時間と照射条件との関係を示す情報とに基づいて、予備硬化処理においてインプリント材１４に照射する光１１の照射条件を決定する。

なお、本実施形態では、基板上にインプリント材１４を配置してからの経過時間に基づいて、インプリント材１４に対して照射する光１１の照射強度、照射時間又は照射領域（１つの照射条件）を決定しているが、これに限定されるものではない。例えば、インプリント材１４に対して照射する光１１の照射強度、照射時間及び照射領域のうちの複数の組み合わせ（複数の照射条件）を決定してもよいし、照射強度、照射時間及び照射領域の全て（全ての照射条件）を決定してもよい。

また、図５に示す関数Ｆ＿ｉｎｔ（Ｔ）、図６に示す関数Ｆ＿ｔｉｍｅ（Ｔ）、図８に示す関数Ｆ＿ａｒｅａ（Ｔ）などの、経過時間と照射条件との関係を示す情報は、インプリント材１４の種類（材料、性質など）によって異なる。従って、基板上にインプリント材１４を配置してからの経過時間と、インプリント材１４のはみ出しを防ぐために必要となる照射条件との関係を示す情報は、インプリント材１４の種類ごとに求めるとよい。

図９を参照して、基板上の複数のショット領域にインプリント材１４（の液滴）を一括して配置し、インプリント材１４が配置された複数のショット領域に対して連続的に行われるインプリント処理について説明する。

Ｓ２０１では、基板上の複数のショット領域にインプリント材１４を配置する配置工程を行う。具体的には、基板保持部４により、供給部５に対して基板１０を移動させながら、供給部５からインプリント材１４の液滴を吐出することで、基板上の複数のショット領域に続けてインプリント材１４（の液滴）を配置する。

Ｓ２０２では、計時部７により、基板上の複数のショット領域にインプリント材１４を配置してからの経過時間の計測（実測）を開始する。ここでは、基板上の複数のショット領域にインプリント材１４を配置した時刻を記憶する。なお、Ｓ２０２は、Ｓ２０１の直前に実施してもよい。

Ｓ２０３では、インプリント材１４が配置された基板上の複数のショット領域のうちの対象ショット領域が型８の下の位置（押印位置）に位置決めされるように、基板１０を保持した基板保持部４を移動させる。

Ｓ２０４では、基板上の複数のショット領域のうちの対象ショット領域について、かかる対象ショット領域にインプリント材１４を配置してからの経過時間に基づいて、予備硬化処理においてインプリント材１４に照射する光１１の照射条件を決定する。具体的には、基板上の複数のショット領域のうちの対象ショット領域にインプリント材１４を配置してからの経過時間として、計時部７により、Ｓ２０２で記憶した時刻からの経過時間を取得する。そして、かかる経過時間を少なくとも用いて、基板上のインプリント材１４の粘性を増加させて第２目標粘性にするために必要となる光１１の照射条件を制御部１５で決定する。なお、Ｓ２０４は、第２照射部６から基板上の対象ショット領域に配置されたインプリント材１４に光１１を照射するまでに、即ち、予備硬化工程を開始するまでに実施すればよい。

Ｓ２０５では、基板上の複数のショット領域のうちの対象ショット領域に配置されたインプリント材１４と型８とを接触させる接触工程を行う。具体的には、型保持部３により型８を下方向に移動させ、型８と基板１０とを近づけることで、型８のパターン領域８ａと対象ショット領域に配置されたインプリント材１４の液滴とを接触させる。

Ｓ２０６では、基板上の複数のショット領域のうちの対象ショット領域に配置されたインプリント材１４を第２目標粘度に硬化させる予備硬化処理を行う。具体的には、型８のパターン領域８ａを対象ショット領域に配置されたインプリント材１４に接触させる際に、Ｓ２０４で決定した照射条件に従って、第２照射部６から型８の周辺領域（基板上のインプリント材１４の一部）に光１１を照射する。なお、Ｓ２０６は、Ｓ２０５と並行して実施される。

Ｓ２０７では、基板上の複数のショット領域のうちの対象ショット領域に配置されたインプリント材１４に光９を照射することで第１目標粘度に硬化させる本硬化処理を行う。具体的には、型８へのインプリント材１４の充填が完了したら、型８とインプリント材１４とを接触させた状態で、第１照射部２から型８のパターン領域８ａ及び周辺領域（インプリント材１４）に光９を照射して、インプリント材１４を硬化させる。

Ｓ２０８では、基板上の複数のショット領域のうちの対象ショット領域の硬化したインプリント材１４から型８を引き離す離型工程を行う。具体的には、型保持部３により型８を上方向に移動させ、型８と基板１０とを遠ざけることで、対象ショット領域の硬化したインプリント材１４から型８のパターン領域８ａを引き離す。

Ｓ２０３からＳ２０８までをインプリント材１４が配置されたショット領域の数分繰り返すことで、複数のショット領域に対する連続的なインプリント処理が終了し、かかる複数のショット領域のそれぞれにインプリント材１４のパターンが形成される。

図２及び図９に示すインプリント処理では、基板上にインプリント材１４を配置してから型８とインプリント材１４とを接触させるまでの経過時間を実測している。但し、基板上にインプリント材１４を配置してから型８とインプリント材１４とを接触させるまでの経過時間は、例えば、インプリント条件などから、制御部１５で予測することも可能である。この場合、制御部１５は、基板上にインプリント材１４を配置してから型８とインプリント材１４とを接触させるまでの経過時間を予測する予測部としても機能する。

図１０を参照して、基板上にインプリント材１４を配置してから型８とインプリント材１４とを接触させるまでの経過時間を予測する場合におけるインプリント処理について説明する。ここでは、図９で説明したように、基板上の複数のショット領域にインプリント材１４（の液滴）を一括して配置し、インプリント材１４が配置された複数のショット領域に対してインプリント処理が連続的に行われるものとする。

Ｓ３０１では、基板上の複数のショット領域のそれぞれについて、ショット領域にインプリント材１４を配置してから型８とインプリント材１４とを接触させるまでの経過時間を予測する。

Ｓ３０２では、基板上の複数のショット領域のそれぞれについて、Ｓ３０１で予測された経過時間に基づいて、予備硬化処理においてインプリント材１４に照射する光１１の照射条件を決定する。なお、Ｓ３０２は、第２照射部６から基板上の対象ショット領域に配置されたインプリント材１４に光１１を照射するまでに、即ち、予備硬化工程を開始するまでに実施すればよい。

Ｓ３０３では、基板上の複数のショット領域にインプリント材１４を配置する配置工程を行う。具体的には、基板保持部４により、供給部５に対して基板１０を移動させながら、供給部５からインプリント材１４の液滴を吐出することで、基板上の複数のショット領域に続けてインプリント材１４（の液滴）を配置する。

Ｓ３０４では、インプリント材１４が配置された基板上の複数のショット領域のうちの対象ショット領域が型８の下の位置（押印位置）に位置決めされるように、基板１０を保持した基板保持部４を移動させる。

Ｓ３０５では、基板上の複数のショット領域のうちの対象ショット領域に配置されたインプリント材１４と型８とを接触させる接触工程を行う。具体的には、型保持部３により型８を下方向に移動させ、型８と基板１０とを近づけることで、型８のパターン領域８ａと対象ショット領域に配置されたインプリント材１４の液滴とを接触させる。

Ｓ３０６では、基板上の複数のショット領域のうちの対象ショット領域に配置されたインプリント材１４を第２目標粘度に硬化させる予備硬化処理を行う。具体的には、型８のパターン領域８ａを対象ショット領域に配置されたインプリント材１４に接触させる際に、Ｓ３０２で決定した照射条件に従って、第２照射部６から型８の周辺領域（基板上のインプリント材１４の一部）に光１１を照射する。なお、Ｓ３０６は、Ｓ３０５と並行して実施される。

Ｓ３０７では、基板上の複数のショット領域のうちの対象ショット領域に配置されたインプリント材１４に光９を照射することで第１目標粘度に硬化させる本硬化処理を行う。具体的には、型８へのインプリント材１４の充填が完了したら、型８とインプリント材１４とを接触させた状態で、第１照射部２から型８のパターン領域８ａ及び周辺領域（インプリント材１４）に光９を照射して、インプリント材１４を硬化させる。

Ｓ３０８では、基板上の複数のショット領域のうちの対象ショット領域の硬化したインプリント材１４から型８を引き離す離型工程を行う。具体的には、型保持部３により型８を上方向に移動させ、型８と基板１０とを遠ざけることで、対象ショット領域の硬化したインプリント材１４から型８のパターン領域８ａを引き離す。

Ｓ３０４からＳ３０８までをインプリント材１４が配置されたショット領域の数分繰り返すことで、複数のショット領域に対する連続的なインプリント処理が終了し、かかる複数のショット領域のそれぞれにインプリント材１４のパターンが形成される。

ここで、基板上の複数のショット領域のそれぞれについて、ショット領域にインプリント材１４を配置してから型８とインプリント材１４とを接触させるまでの経過時間を予測する工程（Ｓ３０１）について詳細に説明する。

例えば、経過時間が、基板上の各ショット領域に対して接触工程が実施される順番（以下、「ショット順」と称する）に依存する場合、ショット順ｎを用いて経過時間Ｔｐｒを予測（計算）することが可能である。基板上のｎ番目のショット領域にインプリント材１４を配置してから型８とインプリント材１４とを接触させるまでの経過時間Ｔｐｒ＿ｎは、以下のように予測される。（ｎ－１）番目までのショット領域に対してＳ３０４、Ｓ３０５、Ｓ３０７及びＳ３０８に要する時間（合計時間）と、ｎ番目のショット領域に対してＳ３０４に要する時間とを足し合わせることで得られる時間を、経過時間Ｔｐｒ＿ｎとして予測する。なお、Ｓ３０６は、Ｓ３０５と並行して実施されるため、Ｓ３０６に要する時間を足し合わせる必要はない。

基板上のｋ番目のショット領域に対して、Ｓ３０４、Ｓ３０５、Ｓ３０７及びＳ３０８に要する時間を、それぞれ、Ｔ３０４＿ｋ、Ｔ３０５＿ｋ、Ｔ３０７＿ｋ及びＴ３０８＿ｋとすると、経過時間Ｔｐｒ＿ｎは、以下の式で表される。

かかる式を参照するに、経過時間Ｔｐｒ＿１を計算することができれば、経過時間Ｔｐｒ＿２を計算することができ、経過時間Ｔｐｒ＿２を計算することができれば、経過時間Ｔｐｒ＿３を計算することができる。このように、経過時間Ｔｐｒ＿１の値から順に、基板上の全てのショット領域について、経過時間Ｔｐｒ＿ｎを計算することができる。なお、経過時間Ｔｐｒ＿１の値は、Ｔ３０４＿１と同じである。

基板上のｋ番目のショット領域に対してＳ３０４に要する時間Ｔ３０４＿ｋは、（ｋ－１）番目のショット領域からｋ番目のショット領域までの距離と、基板保持部４の加速度、最高速度及び整定時間とから計算することができる。なお、ｋ＝１の場合は、（ｋ－１）番目のショット領域からｋ番目のショット領域までの距離を、配置工程の終了時の位置から１番目のショット領域までの距離とすればよい。

基板上のｋ番目のショット領域に対してＳ３０５に要する時間Ｔ３０５＿ｋは、型８を基板上のインプリント材１４に近づけて接触させるまでに要する時間と、型８へのインプリント材１４の充填に要する時間（充填時間）との和となる。型８を基板上のインプリント材１４に近づけて接触させるまでに要する時間は、型８の初期位置からインプリント材１４までの距離と、型保持部３による型８の下降の加速度、最高速度及び整定時間とから計算することができる。充填時間は、インプリント条件として、各ショット領域に対して予め設定された値（時間）を用いることができる。

基板上のｋ番目のショット領域に対してＳ３０７に要する時間Ｔ３０７＿ｋは、第１照射部２から基板上のインプリント材１４に照射される光９の照射時間を用いることができる。

基板上のｋ番目のショット領域に対してＳ３０８に要する時間Ｔ３０８＿ｋは、型８を基板上の硬化したインプリント材１４から引き離して初期位置に戻すまでに要する時間となる。型８を基板上の硬化したインプリント材１４から引き離して初期位置に戻すまでに要する時間は、型８の初期位置からインプリント材１４までの距離と、型保持部３による型８の上昇の加速度、最高速度及び整定時間とから計算することができる。

なお、型保持部３や基板保持部４の駆動に関する加速度、最高速度、整定時間、及び、第１照射部２からの光９の照射時間は、装置設定として一定値としてもよいし、ショット領域ごとに設定してもよい。

このように、本実施形態では、基板上にインプリント材１４を配置してからの経過時間に応じて、予備硬化工程において、第２照射部６から基板上のインプリント材１４の一部に照射する光１１の照射条件を最適に決定することができる。これにより、予備硬化工程において、基板上のインプリント材１４の粘度を十分に増加させ（第２目標粘度にして）、型８とインプリント材１４とを接触させた際に発生するインプリント材１４のはみ出しを抑制（防止）することができる。

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１１（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１１（ｂ）に示すように、インプリント用の型を、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１１（ｃ）に示すように、インプリント材が付与された基板と型とを接触させ、圧力を加える。インプリント材は、型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型を介して照射すると、インプリント材は硬化する。

図１１（ｄ）に示すように、インプリント材を硬化させた後、型と基板を引き離すと、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、インプリント材に型の凹凸の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。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１：インプリント装置 ２：第１照射部 ３：型保持部 ４：基板保持部 ５：供給部 ６：第２照射部 ７：計時部 ８：型 １０：基板 １５：制御部

Claims (14)

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装置であって、
   前記基板上に前記インプリント材を配置する動作の開始又は終了から前記型と前記インプリント材とを接触させる動作の開始までに要する時間を取得する取得部と、
   前記型と前記基板上の前記インプリント材とを接触させた状態で前記インプリント材に光を照射して前記インプリント材を硬化させる処理を制御する制御部と、
   を有し、
   前記処理は、前記インプリント材に光を照射することで第１目標粘度に硬化させる本硬化処理の前に、前記インプリント材が前記型の外に広がることを抑制するために、前記インプリント材の少なくとも一部に光を照射することで前記第１目標粘度よりも低い第２目標粘度に硬化させる予備硬化処理を含み、
   前記制御部は、前記取得部で取得された時間に基づいて、前記予備硬化処理において前記インプリント材に照射する光の照射条件を決定することを特徴とするインプリント装置。
2. 前記照射条件は、前記インプリント材に対して照射する光の照射強度、前記インプリント材に対して照射する光の照射時間、及び、前記インプリント材に対して照射する光の照射領域のうちの少なくとも１つ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装置。
3. 前記制御部は、前記取得部で取得された時間が長いほど、前記照射強度が強くなるように、前記照射条件を決定することを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。
4. 前記制御部は、前記取得部で取得された時間が長いほど、前記照射時間が長くなるように、前記照射条件を決定することを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。
5. 前記制御部は、前記取得部で取得された時間が長いほど、前記照射領域が広くなるように、前記照射条件を決定することを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。
6. 前記基板上に前記インプリント材を配置する動作の開始又は終了から前記型と前記インプリント材とを接触させる動作の開始までに要する時間と、当該時間に対応して前記インプリント材が前記型の外に広がることを防ぐために必要となる前記照射条件との関係を示す情報を記憶する記憶部を更に有し、
   前記制御部は、前記取得部で取得された時間と、前記記憶部に記憶された情報とに基づいて、前記照射条件を決定することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
7. 前記取得部は、前記基板上に前記インプリント材を配置する動作の開始又は終了から前記型と前記インプリント材とを接触させる動作の開始までに要する時間を実測する計時部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装置。
8. 前記取得部は、前記基板上に前記インプリント材を配置する動作の開始又は終了から前記型と前記インプリント材とを接触させる動作の開始までに要する時間を予測する予測部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装置。
9. 前記予測部は、前記型を用いて前記基板上に前記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に関するインプリント条件に基づいて、前記時間を算出することを特徴とする請求項８に記載のインプリント装置。
10. 前記型は、パターンが設けられたパターン領域と、前記パターン領域を囲む周辺領域と、を含み、
    前記予備硬化処理では、前記周辺領域のみに光を照射し、
    前記本硬化処理では、前記パターン領域及び前記周辺領域に光を照射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項に記載のインプリント装置。
11. 前記第２目標粘度は、前記基板上に前記インプリント材を配置したときの前記インプリント材の第１粘度、及び、前記基板上に配置された前記インプリント材に前記予備硬化処理を開始するときの前記インプリント材の第２粘度よりも高く、
    前記第２粘度は、前記第１粘度よりも高いことを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
12. 前記基板上の複数のショット領域のそれぞれに前記インプリント材を配置して、前記複数のショット領域のそれぞれに前記インプリント材のパターンを連続的に形成する場合において、
    前記取得部は、前記複数のショット領域のそれぞれについて、前記時間を取得し、
    前記制御部は、前記複数のショット領域のそれぞれについて、前記取得部で取得された前記時間に基づいて、前記照射条件を決定することを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
13. 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、
    前記基板上に前記インプリント材を配置する動作の開始又は終了から前記型と前記インプリント材とを接触させる動作の開始までに要する時間を取得する第１工程と、
    前記型と前記基板上の前記インプリント材とを接触させた状態で前記インプリント材に光を照射して前記インプリント材を硬化させる処理を制御する第２工程と、
    を有し、
    前記処理は、前記インプリント材に光を照射することで第１目標粘度に硬化させる本硬化処理の前に、前記インプリント材が前記型の外に広がることを抑制するために、前記インプリント材の少なくとも一部に光を照射することで前記第１目標粘度よりも低い第２目標粘度に硬化させる予備硬化処理を含み、
    前記第２工程の前に、前記第１工程で取得された時間に基づいて、前記予備硬化処理において前記インプリント材に照射する光の照射条件を決定する第３工程を更に有することを特徴とするインプリント方法。
14. 請求項１乃至１２のうちいずれか１項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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