JP4799575B2

JP4799575B2 - インプリント方法

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Publication number: JP4799575B2
Application number: JP2008056394A
Authority: JP
Inventors: 信二三上; 郁男米田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-03-06
Filing date: 2008-03-06
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2028-03-06
Also published as: JP2009212449A; US8480946B2; US20090224436A1

Description

本発明は、インプリント方法およびインプリント用のテンプレートに関するものである。

近年、半導体装置の微細化の進行にともなって、半導体装置の製造プロセスに用いられているフォトリソグラフィ工程での課題が顕著になりつつある。つまり、現時点における最先端の半導体装置の設計ルールはハーフピッチ２２ｎｍまで微細化してきており、従来の光を用いた縮小パターンによるリソグラフィ技術では解像力が不足し、パターン形成が困難な状況になってきている。そこで、近年では、このようなリソグラフィに変わってナノインプリント技術が提案されている（たとえば特許文献１および特許文献２参照）。

このナノインプリント技術は、転写すべきパターンがあらかじめ形成された原版の型（テンプレート）を、処理対象である基板上に塗布された有機材料に押し付け、光を加えながら有機材料を硬化させることによって、有機材料層にパターンを転写する方法である。このため、このナノインプリント技術によれば、従来の光を用いたリソグラフィで問題となっていた焦点深度や収差、露光量などの変動要因が少なく、簡易かつ精度よくパターニングを行うことができる。

ところで、このナノインプリント技術では、各パターン転写領域ごとに、順次、有機材料を塗布し、テンプレートと有機材料とを接触させ、有機材料を硬化させながら、パターニングを行う工程を繰り返していく。しかしながら、すでに各パターン転写領域に塗布される有機材料を硬化させたショットに隣接するショットにテンプレートを降下させてパターニングを行おうとしたときに、パターニングが終了したショットのうち膜厚の厚い有機材料部分が、パターニング対象となる隣接パターン転写領域にまで侵食していた場合には、この硬化後の有機材料にテンプレートの降下が阻害され、パターニング対象のパターン転写領域でテンプレートと有機材料とが十分に接触できず、転写不良が発生してしまうことがあった。

このため、従来のナノインプリント技術においては、すでにパターニングが終了した硬化後の有機材料が隣接するショット領域にまで侵食しないように各ショット領域間にそれぞれ数百μｍの隙間を別途設けていたため、基板全面をパターン形成のために有効に使用することができず、基板に形成できるショット数が限られるという問題があった。

特開２００１−６８４１１号公報特開２０００−１９４１４２号公報

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、パターン転写不良を防止できるインプリント方法およびこのインプリント方法において用いられるテンプレートを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様によれば、光硬化材料が塗布された試料面にテンプレートの凹凸パターン形成面を接触させた状態で光を照射することによって、前記試料に塗布された光硬化材料を硬化させてパターニングを行なうインプリント方法において、前記光硬化材料の所定のショットへの１回あたりの照射において、前記テンプレートの凹凸パターンを含むパターン形成領域に接触する光硬化材料領域への照射光量は、前記パターン形成領域よりも外部であるパターン外周領域の少なくとも一部に接触する光硬化材料領域への照射光量よりも大きいことを特徴とするインプリント方法が提供される。

さらに、本発明の一態様によれば凹凸パターンが形成されたインプリント用のテンプレートにおいて、前記凹凸パターンを含むパターン形成領域の光透過率よりも、前記パターン形成領域よりも外部であるパターン外周領域の少なくとも一部における光透過率の方が小さいことを特徴とするテンプレートが提供される。

本発明によれば、パターン転写不良を防止でき、基板全面をパターン形成のために有効に使用して基板に形成できるショット数を従来よりも増やすことができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかるインプリント方法およびテンプレートの最良な実施の形態を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の実施の形態で用いられるテンプレートの断面図は模式的なものであり、実際の厚みや比率を示すものではない。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるナノインプリント装置の構成の一例を模式的に示す図である。図１に示すように、本第１の実施の形態におけるナノインプリント装置１は、ナノインプリント技術を用いて試料である基板１４にパターン転写を行うナノインプリント機構２、ナノインプリント装置１の各構成部位の動作処理を制御する制御部３と、ナノインプリント装置１の処理動作に関する指示情報を入力する入力部４と、ナノインプリント装置１の処理情報を出力する出力部５とを備える。

ナノインプリント機構２は、光硬化材料である有機材料を硬化させる紫外光を発する光源１０と、表面に凹凸パターンが形成されたテンプレート１１と、テンプレート１１を保持するテンプレート保持部１２と、テンプレート保持部１２にそれぞれ対応して設けられテンプレート保持部１２を昇降させることによってテンプレート１１を矢印Ｙ１のように昇降させる昇降機構１３と、基板１４を保持する基板保持部１５と、基板保持部１５を移動させることによって基板１４を矢印Ｙ２のように移動させる基板移動機構１６と、基板移動機構１６を駆動させる基板移動駆動部１７と、基板１４面に塗布される有機材料を保持する容器１８と、容器１８内の有機材料を基板１４におけるパターン転写対象のショットに塗布する塗布機構１９とを備える。保持部１２は、テンプレート１２の凹凸パターン形成面が基板１４のパターン形成対象面と平行に対向するようにテンプレート１２を保持する。

さらに、ナノインプリント機構２は、テンプレート１１の凹凸パターン形成面とは逆の面側であるテンプレート１１上に光源１０からの紫外光を遮断できる遮光部材２０と、この遮光部材２０を移動させる遮光部材移動機構２１とを備える。遮光部材移動機構２１は、遮光部材２０を、矢印Ｙ３のように、基板１４の表面およびテンプレート１１の凹凸パターン形成面と平行な面に沿って移動させる。なお、この遮光部材２０および遮光部材移動機構２１は、テンプレート１１およびテンプレート保持部１２と一体となって昇降する。

まず、テンプレート１１について説明する。図２は、テンプレート１１の凹凸パターン形成面を示す図である。図２に示すように、テンプレート１１の凹凸パターン形成面は、基板１４の１ショット領域に対応するパターン転写領域外周Ｃｔよりも広く形成されている。そして、テンプレート１１の凹凸パターン形成面は、半導体素子パターン、次リソグラフィ工程との重ね合わせ用アラメントマークパターンおよびその他半導体素子製造に要するパターンに対応した凹凸パターンが形成されるパターン領域Ｃｐを含むパターン形成領域Ｓｐと、パターン形成領域Ｓｐよりも外部の領域であるパターン外周領域Ｓｔとによって構成される。パターン形成領域Ｓｐは、たとえば転写領域外周Ｃｔから５〜１０μｍ程度内側までの領域である。また、パターン外周領域Ｓｔ下方の基板１４領域は、隣り合うショット領域へのパターニング工程においても光源１０からの光が照射される領域である。

そして、遮光部材２０は、このテンプレート１１の凹凸パターン形成面におけるパターン外周領域Ｓｔに対応して設けられる。図３は、テンプレート１１の基板１４への光照射時における遮光部材２０を上部から見た平面図である。図３に示すように、遮光部材２０は、パターン形成領域Ｓｐに対応する領域ではなく、パターン外周領域Ｓｔに対応する領域に位置する。この遮光部材２０として、パターン外周領域Ｓｔに対応する領域のうち、隣り合うショットへのパターニング工程によって２回光が照射される４箇所の辺領域には遮光板２０ａがそれぞれ設けられており、隣り合うショットへのパターニング工程によって４回光が照射されるパターン外周領域Ｓｔの４箇所の角部領域には遮光板２０ｂがそれぞれ設けられている。各遮光板２０ａ，２０ｂは、それぞれ遮光部材移動機構２１と接続し、独立して移動可能である。各遮光板２０ａは、矢印Ｙ３１のようにテンプレート外に対応する方向へ移動可能であり、各遮光板２０ｂは、矢印Ｙ３２のようにテンプレート外に対応する方向へ移動可能である。

ナノインプリント装置１においては、矢印Ｙ３１，Ｙ３２のように各遮光板２０ａ，２０ｂをパターン外周領域Ｓｔからテンプレート外に対応する方向へ移動させることによって、基板１４のパターン外周領域Ｓｔに対応する領域への紫外光の照射時間を調節して、照射光量を調整している。具体的には、ナノインプリント装置１においては、各遮光板２０ａ，２０ｂをパターン外周領域Ｓｔからテンプレート外に対応する方向へ移動させて、基板１４のパターン外周領域Ｓｔに対応する領域への照射時間を、基板１４のパターン形成領域Ｓｐに対応する領域への照射時間よりも短くすることによって、基板１４への１回あたりの照射光量のうち、パターン外周領域Ｓｔに対応する領域への照射光量を、パターン形成領域Ｓｐに対応する領域への照射光量よりも少なくしている。

この結果、基板１４に塗布された有機材料のうち、テンプレートのパターン外周領域Ｓｔに接触する領域に塗布された有機材料の硬化率がパターン形成領域Ｓｐに接触する領域の完全に硬化した有機材料の硬化率よりも低くなる。このため、基板１４のパターン外周領域Ｓｔに接触する領域に塗布された有機材料は、基板１４のパターン形成領域Ｓｐに接触する領域に塗布され完全に硬化した有機材料よりも柔らかくなる。基板１４のパターン外周領域Ｓｔに接触する領域に塗布された有機材料が柔らかい場合には、テンプレート１１の降下時にテンプレート１１端部が接触した場合であっても、テンプレート１１の降下を阻害することはなく、テンプレート１１によるパターニング工程が適切に実行される。

また、パターン外周領域Ｓｔに接触する有機材料形成領域に対しては、隣り合うショットへのパターニング工程によって複数回光が照射される。ここで、ナノインプリント装置１においては、隣り合う全てのショットに対してパターニングが行なわれた場合における基板１４のパターン外周領域Ｓｔに対応する領域への照射光量の合計が、基板１４面のパターン形成領域Ｓｐに対応する領域への照射光量であって完全に有機材料が硬化可能である照射量とほぼ同等となるように設定されている。言い換えると、基板１４面の全ショットに対してパターニングが行なわれた場合における基板１４のパターン外周領域Ｓｔに対応する領域への照射光量合計は、基板１４のパターン形成領域Ｓｐに対応する領域への照射光量であって完全に有機材料が硬化可能である照射量とほぼ同等となるように設定されている。

具体的に、図４を参照して、基板１４上に塗布された有機材料のうち、テンプレートのパターン外周領域Ｓｔおよびパターン形成領域Ｓｐに接触するそれぞれの領域への紫外光の照射量について説明する。図４は、紫外光の照射量とナノインプリント技術において使用される有機材料の硬化率との関係を示した図である。なお、図中における照射量は、照射強度と照射時間とを乗じた値に対応する。

図４に示すように、基板１４上に塗布される有機材料は、紫外光の照射量が増加するにしたがって硬化率が高くなり、照射量Ｉ_ｓで硬化率１００％で完全に硬化する。基板１４上の有機材料のパターン形成領域Ｓｐに接触する領域に対しては、一度の照射処理で完全に硬化する必要があるため、この硬化率１００％に対応する照射量Ｉ_ｓで照射処理を行なう。

これに対し、基板１４上の有機材料のパターン外周領域Ｓｔに接触する領域は、隣り合うショットへのパターニング工程においても光源１０から紫外光が照射される。すなわち、パターン外周領域Ｓｔに接触する有機材料には、隣り合うショットへのパターニング工程が行なわれることによって、複数回にわたって紫外光が照射される。このため、基板上の有機材料のパターン外周領域Ｓｔに接触する領域においては、一度の照射処理で完全に硬化させる必要はなく、隣り合う各ショットへのパターニング工程による全ての紫外光照射処理が終了したときに完全に硬化されていれば十分である。したがって、パターン外周領域Ｓｔのうち、隣り合うショットへのパターニング工程によって２回光が照射される図３の遮光板２０ａが設けられた４箇所の領域に対しては、この２回の紫外光の照射処理によって、硬化率１００％に対応する照射量の紫外光が照射されればよいため、１回あたりのパターニング工程における紫外光の照射量は、硬化率５０％に対応する照射量Ｉ_５０でよい。ナノインプリント装置１においては、遮光板２０ａが紫外光を遮光する遮光時間を調整して、隣り合うショットへのパターニング工程によって２回光が照射される４箇所の領域に対する１回あたりの紫外光の照射量を照射量Ｉ_５０としている。

そして、パターン外周領域Ｓｔのうち、隣り合うショットへのパターニング工程によって４回光が照射される図３の遮光板２０ｂが設けられた４箇所の領域に対しては、この４回の紫外光の照射処理によって、硬化率１００％に対応する照射量の紫外光が照射されればよいため、１回あたりのパターニング工程における紫外光の照射量は、硬化率２５％に対応する照射量Ｉ_２５でよい。ナノインプリント装置１においては、遮光板２０ｂが紫外光を遮光する遮光時間を調整して、隣り合うショットへのパターニング工程によって４回光が照射される４箇所の領域に対する1回あたりの紫外光の照射量を照射量Ｉ_２５としている。

このように、ナノインプリント装置１においては、テンプレート１１におけるパターン外周領域Ｓｔ上に移動可能である遮光部材２０を設けて、基板の１回あたりのパターン外周領域Ｓｔに対応する領域への紫外光の照射時間を調節し、この領域への照射量を照射量Ｉ_２５または照射量Ｉ_５０としている。これによって、ナノインプリント装置１においては、基板１４のパターン外周領域Ｓｔに対応する領域に塗布された有機材料を完全に硬化させず柔らかな状態にして、隣り合うショットへのパターニング工程時でのテンプレート１１の降下を阻害しないようにしている。さらに、ナノインプリント装置１においては、全ショットのパターニング工程終了時には完全に有機材料を硬化させて、次工程であるエッチング工程などが適切に行なえるようにしている。

つぎに、このナノインプリント装置１におけるパターニング工程について説明する。図５−１〜図５−１２は、図１に示すナノインプリント装置１におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図である。

まず、基板移動機構１６は、基板保持部１５に保持された基板１４のパターニング処理対象のショットが塗布機構１９下に位置するように、基板１４を移動させる。次いで、塗布機構１９は、図５−１に示すように、処理対象であるショット領域ＳＡに有機材料Ｃをインクジョット方式で塗布する。

次いで、図５−２の矢印Ｙ１１に示すように、昇降機構１３はテンプレート１１を有機材料Ｃ上に降下させる。この場合、遮光部材２０は、テンプレート１１におけるパターン外周領域Ｓｔ上に位置している。言い換えると、基板１４上のショット領域ＳＡにおけるパターン外周領域Ｓｔａ１，Ｓｔａ２上に位置している。その後、図５−３に示すように、有機材料Ｃがテンプレート１１の凹凸パターン間に充填するように一定の充填待ち時間の間、テンプレート１１を降下位置で停止させる。

そして、基板１４上の有機材料Ｃを硬化させるために、光源１０から紫外光を照射する。この場合、図５−４に示すように、光源１０から照射された紫外光Ｌは、遮光部材２０によってパターン外周領域Ｓｔａ１，Ｓｔａ２上で遮断されるため、パターン形成領域Ｓｐａにのみ紫外光ＬＡ１が照射される。

パターン外周領域Ｓｔのうち、隣り合うショットへのパターニング工程によって２回光が照射される図３の遮光板２０ａが設けられた４箇所の領域に対しては、この２回の紫外光の照射処理によって有機材料の硬化率１００％に対応する照射量の紫外光が照射されればよいため、１回あたりのパターニング工程における紫外光照射量が有機材料の硬化率５０％となる照射量Ｉ_５０に対応するように紫外光の照射時間が設定される。この領域に対しては、基板上のパターン形成領域Ｓｐａに位置する有機材料の硬化率が１００％となる照射量Ｉ_ｓに対応する照射時間Ｔ_ｓから、照射量Ｉ_５０に対応する照射時間Ｔ_５０を減じた時間の間、遮光板２０ａによる遮光処理が行なわれる。なお、２回目の露光量を必ずしも調整する必要はなく、たとえば１回目は硬化率が５０％となる照射量で露光し、２回目で硬化率が１００％となる照射量で露光してもよい。また、パターン外周領域Ｓｔのうち、隣り合うショットへのパターニング工程によって４回光が照射される図３の遮光板２０ｂが設けられた４箇所の領域に対しては、この４回の紫外光の照射処理によって有機材料の硬化率１００％に対応する照射量の紫外光が照射されればよいため、１回あたりのパターニング工程における紫外光照射量が有機材料の硬化率が２５％となる照射量Ｉ_２５に対応するように紫外光の照射時間が設定される。この領域に対しては、基板１４上のパターン形成領域Ｓｐａに位置する有機材料の硬化率が１００％となる照射量Ｉ_ｓに対応する照射時間Ｔ_ｓから、照射量Ｉ_２５に対応する照射時間Ｔ_２５を減じた時間の間、遮光板２０ｂによる遮光処理が行なわれる。なお、４回目の露光量を調整する必要はなく、たとえば１〜３回目はそれぞれ硬化率が１００％未満となる照射量で照射し、４回目で硬化率が１００％となる照射量で露光してもよい。

所定の遮光時間経過後、図５−５の矢印Ｙ３０Ａのように、遮光部材２０はそれぞれテンプレート外に移動される。この結果、基板１４上のパターン外周領域Ｓｔａ１，Ｓｔａ２では、遮光部材２０による紫外光Ｌの遮断が解除されるため、パターン形成領域Ｓｐａとともにパターン外周領域Ｓｔａに対しても紫外光ＬＡ２が照射される。このように、遮光部材２０を紫外光Ｌ照射途中で移動させることによって、基板１４のパターン外周領域Ｓｔａ１，Ｓｔａ２への照射光量をパターン形成領域Ｓｐａへの照射光量よりも少なくしている。このため、図５−６に示すように、パターン外周領域Ｓｔａ１，Ｓｔａ２における有機材料Ｃｓａ１，Ｃｓａ２は、パターン形成領域Ｓｐａにおける完全に硬化した有機材料Ｃｈよりも硬化率が低くなり、柔らかい状態を保持する。

そして、所定の硬化率で有機材料Ｃｓａ１，Ｃｓａ２，Ｃｈが硬化した後、光源１０は紫外光Ｌの照射を停止し、昇降機構１３は、図５−６の矢印Ｙ１２に示すように、テンプレート１１を有機材料上から上昇させ、このショット領域ＳＡに対するパターニング処理を終了する。なお、この場合、遮光部材２０は、テンプレート１１内のパターン外周領域上に移動される。

次いで、次の処理対象であるショット領域ＳＢへのパターニング処理を行なうため、基板移動機構１６は、ショット領域ＳＢが塗布機構１９下に位置するように基板１４を移動させ、塗布機構１９は、図５−７に示すように、ショット領域ＳＢに有機材料Ｃをインクジョット方式で塗布する。

そして、図５−８の矢印Ｙ１３に示すように、昇降機構１３はテンプレート１１をショット領域ＳＢの有機材料Ｃ上に降下させ、図５−９に示すように、一定の充填待ち時間の間、有機材料Ｃがテンプレート１１の凹凸パターン間に充填するようにテンプレート１１を降下位置で停止させる。この場合、ショット領域ＳＢにおけるパターン外周領域Ｓｔｂ１，Ｓｔｂ２のうち、パターン外周領域Ｓｔｂ１は、既にパターニング工程が終了した隣り合うショット領域ＳＡにおけるパターン外周領域Ｓｔａ１と重なり合った領域となる。そして、パターン外周領域Ｓｔｂ１に既に形成された有機材料Ｃｓａ２は、完全に硬化していない柔らかい状態を保持するため、テンプレート１１の端部がパターン外周領域Ｓｔｂ１の有機材料Ｃｓａ２と接触した場合であってもテンプレート１１の降下は阻害されず、テンプレート１１は所定の降下位置まで降下可能である。また、遮光部材２０は、テンプレート１１におけるパターン外周領域Ｓｔ上、すなわち、ショット領域ＳＢにおけるパターン形成領域Ｓｐｂ外であるパターン外周領域Ｓｔｂ１，Ｓｔｂ２上に位置している。

次いで、図５−４に示す工程と同様に、図５−１０に示すように、光源１０から紫外光Ｌを照射する。この場合も、図５−４に示す場合と同様に、光源１０から照射された紫外光Ｌは、遮光部材２０によってパターン外周領域Ｓｔｂ１，Ｓｔｂ２上で遮断されるため、パターン形成領域Ｓｐｂにのみ紫外光ＬＢ１が照射される。

所定時間経過後、図５−５に示す工程と同様に、図５−１１の矢印Ｙ３０Ｂに示すように、遮光部材２０はテンプレート外に移動される。この結果、パターン外周領域Ｓｔｂ１，Ｓｔｂ２では、遮光部材２０による紫外光Ｌの遮断が解除され、パターン形成領域Ｓｐｂとともにパターン外周領域Ｓｔｂ１，Ｓｔｂ２に対しても紫外光ＬＢ２が照射される。この場合、パターン外周領域Ｓｔｂ１に既に形成された完全に硬化していない半硬化状態の有機材料Ｃｓａ２は、この紫外光ＬＢ２の照射によって硬化が進行し、完全に硬化する。なお、パターン外周領域Ｓｔｂ２における有機材料Ｃｓｂ１（図５−１２に図示。）は、パターン形成領域Ｓｐｂへの照射光量よりも照射される光量が少ないため、完全に硬化していない柔らかい状態を保持する。その後、光源１０は紫外光Ｌの照射を停止し、昇降機構１３は、図５−１２の矢印Ｙ１４に示すように、テンプレート１１を有機材料上から上昇させ、このショット領域ＳＢに対するパターニング処理を終了する。上述した各手順にしたがって、ショットごとにパターニング処理が行なわれる。

このように、ナノインプリント装置１においては、テンプレートのパターン形成領域Ｓｐに接触する有機材料領域とパターン外周領域Ｓｔに接触する有機材料領域とで１回あたりの照射光量を変えて、ショット境界を含む基板上のパターン外周領域Ｓｔａに塗布された有機材料を完全には硬化させず柔らかい状態にすることによって、隣り合うショットへのテンプレート降下を適切に行なえるようにしている。

ここで、従来の各ショットへのパターニング工程においては、ショットのいずれの領域に対しても硬化率１００％の照射量で紫外光を照射して有機材料を完全に硬化させていた。しかしながら、パターニング工程においては、ショット面積に対応した量の有機材料を塗布しているものの、図６の基板平面図に示すように、処理対象であるショット領域ＳＡ０の境界Ｂ０を越えて隣接する未処理のショット領域ＳＢ０の領域Ｒｃｈにまで有機材料Ｃｈ０が侵食し硬化してしまう場合があった。さらに、図７の基板断面図に示すように、未処理のショット領域ＳＢ０の領域Ｒｃｈに侵食した有機材料Ｃｈ０が、テンプレート降下位置Ｈ０よりも厚い膜厚Ｔｃｈで完全に硬化してしまう場合があった。この場合、ショット領域ＳＡ０に隣接するショット領域ＳＢ０に有機材料Ｃ０を塗布してパターニングを行おうとしたときに、領域Ｒｃｈに侵食した領域Ａ１内の硬い有機材料Ｃｈ０によってテンプレート１１０の降下が阻害されてしまう。この結果、テンプレート１１０が所定のテンプレート降下位置Ｈ０まで降下できなくなり、処理対象のショット領域ＳＢ０に塗布された有機材料Ｃ０とテンプレート１１０とが十分に接触できず、ショット領域ＳＢにおいて転写不良が発生してしまうことがあった。

このため、従来においては、図８の基板断面図に示すように、隣り合うショット領域ＳＡ０，ＳＢ０の間に数百μｍの隙間Ｒを別途設けて、ショット領域ＳＡ０の有機材料Ｃｈ０が隣接するショット領域ＳＢ０にまで侵食しないようにしていた。このように、従来においては、基板全面にパターン形成には関与しない隙間領域を別途設けていたため、基板全面をパターン形成のために有効に使用することができず、基板に形成できるショット数が限られるという問題があった。

これに対し、本第１の実施の形態にかかるナノインプリント方法においては、基板１４のパターン外周領域Ｓｔａに対応する領域と紫外光の照射量をパターン形成領域Ｓｐａに対応する領域の照射量よりも少なくすることによって、図９の基板断面図に示すように、既にパターニング処理が行なわれたショット領域ＳＡと次にパターニング工程が行なわれるショット領域ＳＢとの境界Ｂを含むパターン外周領域Ｓｔｂに塗布された有機材料Ｃｓを完全には硬化させず柔らかい状態にしている。このため、未処理のショット領域ＳＢ０内にテンプレート降下位置Ｈよりも膜厚の厚い有機材料Ｃｓが侵食した場合であっても、この有機材料Ｃｓは完全に硬化していないことから、テンプレート１１端部が有機材料Ｃｓに接触しても、図９の矢印Ｙ４０のように有機材料Ｃｓが変形し、テンプレート１１はテンプレート降下位置Ｈまで適切に降下できる。したがって、ナノインプリント装置１においては、すでにパターニング処理が終了したショット領域ＳＡから処理対象のショット領域ＳＢ内に有機材料Ｃｓが侵食した場合であっても、処理対象のショット領域ＳＢに塗布された有機材料Ｃとテンプレート１１とが十分に接触できるため、転写不良が発生することがない。このため、本第１の実施の形態によれば、ショット領域ＳＡとショット領域ＳＢとの間に隙間を設けずとも、テンプレート１１と有機材料Ｃとを十分に接触させることができるため、基板１４の全面をパターン形成のために有効に使用することができ、基板１４に形成できるショット数を従来よりも増加させることができる。

なお、本第１の実施の形態におけるナノインプリント装置として、遮光部材２０および遮光部材移動機構２１がテンプレート１１およびテンプレート保持部１２の直上に設けられた場合を例に説明したが、もちろんこれに限らない。遮光部材２０および遮光部材移動機構２１は、基板１４のパターン外周領域Ｓｔａに対応する領域への紫外光を所定時間遮断できればよいため、光源１０とテンプレート１１との間の光路中のいずれかに位置すれば足りる。このため、図１０のナノインプリント機構２ａに示すように、遮光部材２０および遮光部材移動機構２１を、テンプレート１１およびテンプレート保持部１２の上方に独立して設けた構成としてもよい。

また、本第１の実施の形態として、パターン外周領域Ｓｔの全領域に対応させて遮光部材２０を設けた場合を例に説明したが、必ずしもパターン外周領域Ｓｔの全領域に対応させて遮光部材２０を設ける必要はない。処理対象となるショットよりも後に処理が行なわれるショットのパターニング工程においてテンプレート１１の降下が阻害されなければよいため、少なくともパターン外周領域Ｓｔａのうちパターニング処理が行なわれていないパターン転写領域に隣接した領域の有機材料が完全に硬化しないようにすれば足りる。たとえば、図１１−１および図１１−２を参照して、ショット領域ＳＣ、ショット領域ＳＡ、ショット領域ＳＢの順でパターニング処理が行なわれる場合であってショット領域ＳＡに対してパターニング処理が行なわれる場合を例に説明する。

この図１１−１に示すように、遮光部材２０は、テンプレート１１のパターニング処理が行なわれていないショット領域ＳＢ側のみに設けられており、既にパターニング処理が行なわれたショット領域ＳＣ側には設けられていない。このため、ショット領域ＳＡに対する紫外光照射処理では、図１１−１に示すように、硬化率１００％の照射量である紫外光ＬＡ１の照射によって、ショット領域ＳＡのパターン形成領域Ｓｐａの有機材料Ｃとともに既にパターニング処理が終了したショット領域ＳＣ側のパターン外周領域Ｓｔａ１の有機材料Ｃも完全に硬化する。そして、ショット領域ＳＢ側のパターン外周領域Ｓｔａ２における有機材料Ｃは、遮光部材２０に紫外光を遮断されるため、硬化しないままとなる。そして、ショット領域ＳＢにおいては、図１１−２に示すように、テンプレート１１降下時において、既にパターニング処理が終了したショット領域ＳＡ側のパターン外周領域Ｓｔｂ１（パターン外周領域Ｓｔａ２と同じ領域となる。）における有機材料Ｃとテンプレート１１とが接触した場合であっても、このパターン外周領域Ｓｔｂ１の有機材料は硬化していないため、テンプレート１１のショット領域ＳＢへの降下を阻害することはない。そして、このパターン外周領域Ｓｔｂ１の有機材料Ｃは、遮光部材２０に紫外光を阻害されることなく、ショット領域ＳＢのパターン形成領域Ｓｐｂにおける有機材料Ｃとともに硬化率１００％の照射量である紫外光ＬＢ１の照射によって完全に硬化する。

このように、光硬化材料の所定ショット及び所定ショットに隣接する隣接ショットに対して光照射してパターニングを行う際、所定ショットのうちテンプレートのパターン外周領域の少なくとも一部に接触する光硬化材料領域が、所定ショットに対するパターニング時の光照射により半硬化状態となり、さらに隣接ショットに対するパターニング時の光照射により硬化が進行するようなインプリント方法であればよい。例えば、最終的に基板１４の全ショットのパターニング工程終了時に、基板１４のパターン外周領域に対応する領域への紫外光の照射光量の合計が、基板１４面のパターン形成領域に対応する領域への紫外光の照射光量、すなわち、硬化率１００％の照射光量と同等であれば、テンプレート１１の降下阻害を防止するとともに次工程であるエッチング工程の適切な実行が可能になるため、遮光部材２０を必ずしもパターン外周領域Ｓｔの全領域に対応させて設ける必要はない。なお、図１１−１および図１１−２の場合には、基板１４の端部ショット領域において、ショット端部領域に遮光部材２０が位置する場合には、ショット端部の有機材料を完全に硬化させるため、遮光部材２０をショット外に移動させた状態で紫外光を照射すればよい。

（第２の実施の形態）
つぎに、本発明の第２の実施の形態について説明する。前述した第１の実施の形態では、遮光部材によって所定時間遮光することによって基板のパターン外周領域に対応する領域への照射時間を調整した場合について説明したが、本第２の実施の形態では、基板と光源との間に所定の透過率を有する透過膜を設けて、基板面のパターン外周領域に対応する領域への照射強度を調整した場合について説明する。

図１２は、本第２の実施の形態におけるナノインプリント装置の構成の一例を模式的に示す図である。図１２に示すように、本第２の実施の形態におけるナノインプリント装置２０１におけるナノインプリント機構２０２は、図１に示すナノインプリント機構２と比して、遮光部材２０および遮光部材移動機構２１を削除した構成を有する。また、ナノインプリント機構２０２は、図１に示すテンプレート１１に代えて、所定の透過率を有する透過膜２２０が設けられたテンプレート２１１を備える。そして、ナノインプリント装置２０１は、図１に示す制御部３に代えて、ナノインプリント装置２０１の各構成部位を制御する制御部２０３を備える。

つぎに、図１２に示すテンプレート２１１について説明する。図１３は、テンプレート２１１を上部から見た平面図である。図１３に示すように、テンプレート２１１には、パターン領域Ｃｐを含むパターン形成領域Ｓｐよりも外部の領域であるパターン外周領域Ｓｔ２上には、所定の透過率を有する透過膜２２０１，２２０２が設けられている。このパターン外周領域Ｓｔ２下方の基板１４領域は、隣り合うショットへのパターニング工程においても光源１０からの光が照射される領域である。

パターン外周領域Ｓｔ２に対応する領域のうち、隣り合うショットへのパターニング工程によって２回光が照射される４箇所の辺領域には、透過膜２２０１がそれぞれ設けられており、隣り合うショットへのパターニング工程によって４回光が照射されるパターン外周領域Ｓｔ２の４箇所の角部領域には、透過膜２２０２がそれぞれ設けられている。

このナノインプリント装置２０１においては、パターン外周領域Ｓｔ２下方の基板１４の領域への照射強度を調整することによって、基板１４への１回あたりの照射光量のうち、パターン外周領域Ｓｔ２下方の領域への照射光量をパターン形成領域Ｓｐ下方の領域への照射光量よりも少なくし、基板１４に塗布された有機材料のうち、パターン外周領域Ｓｔ２下方の領域に塗布された有機材料の硬化率をパターン形成領域Ｓｐに対応する領域の完全に硬化した有機材料の硬化率よりも低くしている。

そして、ナノインプリント装置２０１においては、第１の実施の形態におけるナノインプリント装置１と同様に、基板１４面の全ショットに対してパターニングが行なわれた場合における基板１４のパターン外周領域Ｓｔ２下方の領域への紫外光の照射量合計が、基板１４のパターン形成領域Ｓｐ下方の領域への紫外光の照射量であって有機材料が完全に硬化可能である照射量とほぼ同等となるように設定されている。

たとえば、パターン外周領域Ｓｔ２のうち、隣り合うショットへのパターニング工程によって２回光が照射される図１３の透過膜２２０１が設けられた４箇所の領域に対しては、この２回の紫外光の照射処理によって、有機材料の硬化率１００％に対応する照射量Ｉ_ｓの紫外光が照射されればよいため、１回あたりのパターニング工程における紫外光の照射量は、有機材料の硬化率５０％に対応する照射量Ｉ_５０でよい。照射量は、照射強度と照射時間とを乗じた値である。そして、パターン外周領域Ｓｔ２には、パターン形成領域Ｓｐと同期間、紫外光が照射される。このため、透過膜２２０１は、紫外光の照射時間の間に透過膜２２０１を透過する全光量が照射量Ｉ_５０となるような透過率を備えればよい。また、パターン外周領域Ｓｔ２のうち、隣り合うショットへのパターニング工程によって４回光が照射される図１３の透過膜２２０２が設けられた４箇所の領域に対しては、この４回の紫外光の照射処理によって、硬化率１００％に対応する照射量Ｉｓの紫外光が照射されればよいため、１回あたりのパターニング工程における紫外光の照射量は、有機材料の硬化率２５％に対応する照射量Ｉ_２５でよい。このため、透過膜２２０２は、紫外光の照射時間の間に透過膜２２０２を透過する全光量が照射量Ｉ_２５となるような透過率を備えればよい。

このように、テンプレート２１１では、透過膜２２０を設けることによって、凹凸パターンを含むパターン形成領域Ｓｐの透過光量よりも、パターン外周領域Ｓｔ２の透過光量のほうが少なくなっている。

そして、ナノインプリント装置２０１においては、パターン外周領域Ｓｔ２に対応させて所定の透過率を有する透過膜２２０をテンプレート２１１上に設けて、基板１４のパターン外周領域Ｓｔ２下方の領域への光照射強度を、基板１４のパターン形成領域Ｓｐ下方の領域への光照射強度よりも低くしている。これによって、基板１４のパターン外周領域Ｓｔ２下方の領域への１回あたりの照射光量を、基板１４のパターン形成領域Ｓｐ下方の領域への１回あたりの照射光量よりも少なくして、パターン外周領域Ｓｔ２下方の基板領域に塗布された有機材料を完全に硬化させず柔らかな状態にし、隣り合うショットへのパターニング工程時でのテンプレート２１１の降下を阻害しないようにしている。さらに、ナノインプリント装置２０１においては、全ショットのパターニング工程終了時には完全に有機材料を硬化させて、次工程であるエッチング工程が適切に行なえるようにしている。

つぎに、このナノインプリント装置２０１におけるパターニング工程について説明する。図１４−１〜図１４−６は、図１２に示すナノインプリント装置２０１におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図である。

まず、ナノインプリント２０１は、図５−１に示す工程と同様の工程で、処理対象であるショットに有機材料Ｃをインクジョット方式で塗布する。次いで、図１４−１の矢印に示すように、昇降機構１３は、テンプレート２１１を処理対象であるショット領域ＳＡの有機材料Ｃ上に降下させ、一定の充填待ち時間の間、テンプレート２１１を降下位置で停止させる。なお、透過膜２２０は、ショット領域ＳＡにおけるパターン外周領域Ｓｔａ上に位置している。

次いで、基板１４上の有機材料Ｃを硬化させるために、光源１０から紫外光を照射する。この場合、図１４−２に示すように、基板１４上のパターン形成領域Ｓｐａには有機材料の硬化率１００％となる照射量の紫外光ＬＡ１が照射される。そして、基板１４上のパターン外周領域Ｓｔａにおいては、透過膜２２０を透過した紫外光Ｌの一部の紫外光ＬＡ１２であって、有機材料の硬化率５０％または２５％となる照射量の紫外光ＬＡ１２が照射される。この結果、パターン外周領域Ｓｔａにおける有機材料Ｃｓａは、パターン形成領域Ｓｐａにおける有機材料Ｃｈよりも硬化率が低くなり、柔らかい状態を保持する。

そして、所定の硬化率で有機材料Ｃｓａ，Ｃｈがそれぞれ硬化した後、光源１０は紫外光Ｌの照射を停止し、図１４−３の矢印に示すように、昇降機構１３はテンプレート２１１を有機材料上から上昇させ、このショット領域ＳＡに対するパターニング処理を終了する。

次いで、次の処理対象であるショット領域ＳＢへのパターニング処理を行なうため、図５−７に示す工程と同様の工程で、ショット領域ＳＢに有機材料Ｃをインクジョット方式で塗布する。そして、図１４−４の矢印に示すように、昇降機構１３はテンプレート２１１をショット領域ＳＢの有機材料Ｃ上に降下させ、一定の充填待ち時間の間、テンプレート１１を降下位置で停止させる。この場合、ショット領域ＳＢにおけるパターン外周領域Ｓｔｂのうちショット領域ＳＡ側のパターン外周領域Ｓｔｂ（ショット領域ＳＡにおけるショット領域ＳＢ側のパターン外周領域Ｓｔａと同じ領域になる）に既に形成されている有機材料Ｃｓａは、完全に硬化していない柔らかい状態であることから、テンプレート２１１の端部がパターン外周領域Ｓｔｂの有機材料Ｃｓａと接触した場合であっても、テンプレート２１１の降下は阻害されず、テンプレート２１１は所定の降下位置まで降下可能である。

次いで、図１４−５に示すように、光源１０から紫外光Ｌを照射する。この場合も、図１４−２に示す場合と同様に、パターン形成領域Ｓｐａには、硬化率１００％となる照射量の紫外光ＬＢ１が照射され、パターン外周領域Ｓｔｂには、光源１０から照射された紫外光Ｌのうち透過膜２２０を透過した紫外光Ｌの一部である紫外光ＬＢ１２であって、硬化率５０％または２５％に対応した照射量の紫外光ＬＢ１２が照射される。この結果、ショット領域ＳＡ側のパターン外周領域Ｓｔｂに既に形成された完全に硬化していない有機材料Ｃｓａは、この紫外光ＬＢ１２の照射によって完全に硬化する。その後、光源１０は紫外光Ｌの照射を停止し、図１４−６の矢印に示すように、昇降機構１３はテンプレート２１１を有機材料上から上昇させ、このショット領域ＳＢに対するパターニング処理を終了する。

このように、ナノインプリント装置２０１においては、第１の実施の形態におけるナノインプリント装置１と同様に、テンプレートのパターン形成領域Ｓｐ領域とパターン外周領域Ｓｔとに対して１回あたりの紫外光の照射量を変えることによって、ショット境界を含む基板１４のパターン外周領域Ｓｔａに塗布された有機材料を完全には硬化させず柔らかい状態にして、隣り合うショットへのテンプレート降下を適切に行なえるようにしている。このため、ナノインプリント装置２０１においても、ナノインプリント装置１と同様に、ショット間に隙間を設けずとも、テンプレート２１１と有機材料Ｃとを十分に接触させることができるため、基板全面をパターン形成のために有効に使用することができ、基板に形成できるショット数を従来よりも増加させることができる。

なお、本第２の実施の形態におけるテンプレートとして、透過膜２２０がテンプレート２１１直上に一体として設けられた場合を例に説明したが、もちろんこれに限らず、光源１０とテンプレート２１１との間のいずれかであってパターン外周領域Ｓｔ２に対応する領域に設けられていれば足りる。このため、図１５のテンプレート２１１ａに示すように、テンプレート２１１直下に透過膜２２０ａを設けてもよい。また、図１６のナノインプリント機構２０２ａに示すように、テンプレート１１およびテンプレート保持部１２の上方であってパターン外周領域Ｓｔ２に対応させた位置に、独立して透過膜２２０ｂを設けた構成としてもよい。

また、最終的に基板１４面の全ショットのパターニング工程終了時に、基板のパターン外周領域に対応する領域への紫外光の照射光量の合計が、基板１４面のパターン形成領域に対応する領域への紫外光の照射光量、すなわち、硬化率１００％の照射光量と同等であればよいことから、透過膜２２０をパターン外周領域Ｓｔ２の全領域に対応させて設ける必要はなく、パターン外周領域Ｓｔ２の一部にのみ透過膜２２０を設けてもよい。

また、第1の実施の形態および第２の実施の形態においては、全ショットのパターニング工程が終了した場合であっても、基板最端部のショット端部では硬化率１００％に対応する紫外光が照射されていない領域も発生する場合があるため、基板１４全面に紫外光を照射して、有機材料を完全に硬化させてもよい。

第１の実施の形態におけるナノインプリント装置の構成の一例を模式的に示す図である。図１に示すテンプレートの凹凸パターン形成面を示す図である。図１に示す遮光部材を上部から見た平面図である。紫外光の照射量とナノインプリント技術において使用される有機材料の硬化率との関係を示した図である。図１に示すナノインプリント装置におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図（その１）である。図１に示すナノインプリント装置におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図（その２）である。図１に示すナノインプリント装置におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図（その３）である。図１に示すナノインプリント装置におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図（その４）である。図１に示すナノインプリント装置におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図（その５）である。図１に示すナノインプリント装置におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図（その６）である。図１に示すナノインプリント装置におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図（その７）である。図１に示すナノインプリント装置におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図（その８）である。図１に示すナノインプリント装置におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図（その９）である。図１に示すナノインプリント装置におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図（その１０）である。図１に示すナノインプリント装置におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図（その１１）である。図１に示すナノインプリント装置におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図（その１２）である。従来技術におけるパターニング工程での有機材料硬化状態を説明する基板平面図である。従来技術におけるパターニング工程での有機材料硬化状態を説明する基板断面図である。従来技術におけるショット配置を説明する基板断面図である。図１に示すナノインプリント装置におけるテンプレート降下状態を説明する基板断面図である。第１の実施の形態におけるナノインプリント機構の構成の他の例を模式的に示す図である。第１の実施の形態におけるナノインプリント装置の構成の他の例におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図（その１）である。第１の実施の形態におけるナノインプリント装置の構成の他の例におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図（その２）である。第２の実施の形態におけるナノインプリント装置の構成の一例を模式的に示す図である。図１２に示すテンプレートを上部から見た平面図である。図１２に示すナノインプリント装置におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図（その１）である。図１２に示すナノインプリント装置におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図（その２）である。図１２に示すナノインプリント装置におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図（その３）である。図１２に示すナノインプリント装置におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図（その４）である。図１２に示すナノインプリント装置におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図（その５）である。図１２に示すナノインプリント装置におけるパターニング工程の各手順の一例を模式的に示す断面図（その６）である。図１２に示すテンプレートの他の例を示す断面図である。第２の実施の形態におけるナノインプリント機構の構成の他の例を模式的に示す図である。

符号の説明

１，２０１ナノインプリント装置
２，２ａ，２０２，２０２ａナノインプリント機構
３，２０３制御部
４入力部
５出力部
１０光源
１１，１１０，２１１，２１１ａテンプレート
１２テンプレート保持部
１３昇降機構
１４基板
１５基板保持部
１６基板移動機構
１７基板移動駆動部
１８容器
１９塗布機構
２０遮光部材
２１遮光部材移動機構
２２０，２２０ａ，２２０ｂ透過膜

Claims

光硬化材料が塗布された試料面にテンプレートの凹凸パターン形成面を接触させた状態で光を照射することによって、前記試料に塗布された光硬化材料を硬化させてパターニングを行なうインプリント方法において、
前記光硬化材料の所定のショットへの１回あたりの照射において、前記テンプレートの凹凸パターンを含むパターン形成領域に接触する光硬化材料領域への照射光量は、前記パターン形成領域よりも外部であるパターン外周領域の少なくとも一部に接触する光硬化材料領域への照射光量よりも大きく、
前記光硬化材料の所定ショット及び前記所定ショットに隣接する隣接ショットに対して光照射してパターニングを行うとき、前記所定ショットのうち前記テンプレートのパターン外周領域の少なくとも一部に接触する光硬化材料領域は、前記所定ショットに対するパターニング時の光照射により半硬化状態となり、前記隣接ショットに対するパターニング時の光照射により硬化が進行することを特徴とするインプリント方法。
前記光硬化材料の所定のショットへの１回あたりの照射において、前記パターン外周領域の４角部分は、ほぼ均一に第１の照射量で光が照射され、前記パターン外周領域の４角部分以外の部分は、ほぼ均一に第２の照射量で光が照射され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。
前記第１の照射量は、前記第２の照射量よりも少ないことを特徴とする請求項２に記載のインプリント方法。
前記試料と前記光を発する光源との間に設けられた遮光部材を前記試料表面と平行な面に沿って移動させて、前記テンプレートのパターン外周領域に接触する光硬化材料領域への光照射時間を前記テンプレートのパターン形成領域に接触する光硬化材料領域への光照射時間よりも短くすることによって、前記テンプレートのパターン外周領域の少なくとも一部に接触する光硬化材料領域への１回あたりの照射光量を、前記テンプレートのパターン形成領域に接触する光硬化材料領域への１回あたりの照射光量よりも少なくすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のインプリント方法。
前記試料と前記光を発する光源との光路中に、前記テンプレートの前記パターン外周領域を透過する光の一部を遮光するための所定の透過率を有する透過膜を設けて、前記テンプレートのパターン外周領域に接触する光硬化材料領域への光照射強度を前記テンプレートのパターン形成領域に接触する光硬化材料領域への光照射強度よりも低くすることによって、前記テンプレートのパターン外周領域の少なくとも一部に接触する光硬化材料領域への１回あたりの照射光量を、前記テンプレートのパターン形成領域に接触する光硬化材料領域への１回あたりの照射光量よりも少なくすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のインプリント方法。