JP5238742B2 - 加工方法および加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、パターン形成方法、加工方法および加工装置に関するものである。

半導体の製造工程において微細な構造を形成する方法として、ナノインプリントリソグラフィ（Nanoimprint Lithography：ＮＩＬ）が用いられている。ＮＩＬは、電子ビーム（Electron Beam：ＥＢ）露光等によって加工寸法と等倍の微細なパターンが形成された等倍テンプレート（以下、テンプレートと呼ぶ）をレジストが塗布された被処理基板に接触させることによって、レジストにパターンを転写する技術である。

このようなＮＩＬによるパターン形成では、被処理基板上のレジストパターンの凹部（テンプレートの凸部に対応）にレジストが残存する。このレジストの残存部の膜厚は、一般的に、Residual Layer Thickness（ＲＬＴ）と呼ばれ、ＮＩＬにおけるプロセス安定性の評価指標となる。

ＮＩＬ後、該ＮＩＬにより形成されたレジストパターンをマスクにして被処理基板をエッチングすることにより、被処理基板上にパターンを形成する。前述のように、レジストパターンの凹部にもレジストが残存しているので、これも考慮してエッチング条件を決める必要がある。すなわち、レジストパターンの寸法が均一に仕上がっていても、ＲＬＴのばらつきにより、加工された被処理基板のパターン寸法が変動することが有り得る。

また、ＮＩＬでは、テンプレートに形成されたパターンがレジストに等倍転写される。このため、テンプレートにおけるパターンの精度が最終的な被処理基板の加工寸法のばらつきに大きく影響する。通常の光リソグラフィにおけるショット内の寸法ばらつきには、フォトマスク寸法の誤差の他に照度むらや収差の効果も影響する。しかし、ＮＩＬでは、ショット内の寸法ばらつきのほとんど全てがテンプレートの寸法ばらつきに因ると言える。

一方、通常の光リソグラフィで用いる４倍体のフォトマスクよりもＮＩＬ用のテンプレートの方が遥かに製造の精度が厳しい。一般的にフォトマスクやテンプレートは、電子ビームリソグラフィを用いて作製される。例えばウェハ上に５０ｎｍピッチのラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）が必要な場合に、４倍体フォトマスクでは２００ｎｍピッチのＬ／Ｓのパターンが作製される。しかしながら、ＮＩＬ用のテンプレートでは、実際の加工寸法と同じ５０ｎｍピッチのＬ／Ｓのパターンが作製される。したがって、ＮＩＬ用の等倍テンプレートでは４倍体フォトマスクと比べると製造の精度が厳しく、パターン寸法のばらつきが生じやすい。

テンプレートの寸法ばらつきに起因した問題に対処する技術として、例えばモールド（テンプレート）および被処理基板の形状や厚さ分布に応じて、押圧工程におけるモールドと基板との間の距離が均一となるようにレジストを塗布する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、モールドおよび被処理基板の厚みやうねりなど、平坦性に起因した押圧時間の増加を防止して押圧工程に要する時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。

特開２００７−２９６７８３号公報

本発明は、均一なパターンを形成可能なパターン形成方法、加工方法および加工装置を提供する。

本願発明の一態様によれば、第１の被処理基板に対して、テンプレートの表面に形成された第１凹凸パターンの凹部形状を計測する第１工程と、前記凹部形状の計測結果に基づいて前記凹部形状の分布を演算する第２工程と、前記第１の被処理基板の第１の被加工層上に対する硬化剤の塗布量の分布を前記凹部形状の分布に基づいて演算する第３工程と、前記硬化剤の塗布量の分布に基づいて前記第１の被加工層上に前記硬化剤を塗布する第４工程と、前記第１凹凸パターンが前記硬化剤に接触した状態で前記硬化剤を硬化させることにより前記第１凹凸パターンを前記硬化剤に転写して第２凹凸パターンを形成する第５工程と、前記第１凹凸パターンを前記硬化した硬化剤から離間させる第６工程と、前記第２凹凸パターンをマスクとして前記第１の被加工層を加工して第３凹凸パターンを形成する第７工程と、前記第３凹凸パターンの加工パターンの寸法を測定する第８工程と、を実施した後に、第２の被処理基板に対して、前記第３凹凸パターンの加工パターンの寸法の測定結果と前記第２工程で演算した前記凹部形状の分布とに基づいて、前記第３凹凸パターンの加工パターンの設計寸法と前記第７工程で形成された前記第３凹凸パターンの加工パターンとの寸法変動を無くすように前記硬化剤の塗布量の分布を再演算する第９工程と、前記再演算した前記硬化剤の塗布量の分布に基づいて前記第２の被処理基板の第２の被加工層上に前記硬化剤を塗布する第１０工程と、前記第１凹凸パターンが前記第２の被加工層上の前記硬化剤に接触した状態で該硬化剤を硬化させることにより前記第１凹凸パターンを該硬化剤に転写して第４凹凸パターンを形成する第１１工程と、前記第１凹凸パターンを前記第２の被加工層上の前記硬化した硬化剤から離間させる第１２工程と、前記第４凹凸パターンをマスクとして前記第２の被加工層を加工して第５凹凸パターンを形成する第１３工程と、を実施することを特徴とする加工方法が提供される。

また、本願発明の一態様によれば、テンプレートの表面に形成された凹凸パターンの凹部形状および被加工層が加工された加工パターンの寸法を計測する計測部と、前記凹部形状の計測結果に基づいて前記凹部形状の分布を演算する分布演算部と、被加工層に対する前記硬化剤の塗布量の分布を、前記凹部形状の分布に基づいて演算し、また前記凹部形状と前記加工パターンの計測結果とに基づいて再演算する塗布量演算部と、前記硬化剤の塗布量の分布に基づいて前記被加工層上に前記硬化剤を塗布する塗布部と、前記テンプレートを前記凹凸パターンを前記硬化剤に接触または離間させる搬送部と、前記凹凸パターンが前記硬化剤に接触した状態で前記硬化剤を硬化させる硬化部と、を備えることを特徴とする加工装置が提供される。

本発明によれば、均一なパターンを形成可能なパターン形成方法、加工方法および加工装置を提供できる。

図１は、テンプレートの作製方法の一例を示す断面図である。 図２は、第１の実施の形態にかか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３は、第１の実施の形態におけるパターン領域面内の凹部寸法の分布情報の一例を示す図である。 図４は、第１の実施の形態における被加工層上への１ショット内における光硬化剤の滴下量（塗布量）の分布の一例を示す図である。 図５は、第１の実施の形態にかかるナノインプリント装置を用いたインプリント方法および加工方法を模式的に示す断面図である。 図６は、第２の実施の形態におけるパターン領域面内の側壁角の分布情報の一例を示す図である。 図７は、第２の実施の形態における被加工層上への１ショット内における光硬化剤の滴下量（塗布量）の分布の一例を示す図である。 図８は、第２の実施の形態にかかるテンプレートにおける凹凸パターンの形状を説明する模式図である。 図９は、第２の実施の形態においてレジストパターンが被加工層上へ形成された状態を示す断面図である。 図１０は、第２の実施の形態における被加工層に対する異方性エッチングの初期段階を示す断面図である。 図１１は、第３の実施の形態にかかるマスターテンプレートおよびレプリカテンプレートを用いたＮＩＬによる被処理基板のパターン形成を行うフローを模式的に示す図である。 図１２は、第４の実施の形態にかかるテンプレートの形状分布情報（形状パラメータの分布情報）を用いたフィードバック制御のフローを示すフローチャートである。

本発明者の検討によって、上記特許文献１の技術は、テンプレートにおいてパターンが均一な寸法で形成されている前提に基づいており、テンプレート上のパターン寸法にばらつきが有る場合については対応できず、したがって、テンプレート上のパターン寸法にばらつきに起因した最終的な加工寸法のばらつきを防止できないことを見出した。

以下に、本発明にかかるパターン形成方法、加工方法および加工装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。

（第１の実施の形態）
以下、第１の実施の形態にかかるナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）の工程を説明する。まず、ＮＩＬに用いるテンプレート基板（以下、テンプレートと呼ぶ）を作製する。図１は、テンプレートの作製方法の一例を示す断面図である。最初に、例えば略長方形状の石英基板１１の一面上にクロム（Ｃｒ）膜１２を形成し、該クロム膜１２上にレジスト１３を塗布する（図１（ａ））。

次に、例えば５０ｎｍピッチのＬ／Ｓのパターンでレジスト１３に対して電子ビーム（ＥＢ）描画を行い、その後、現像処理を実施する。これにより、クロム膜１２上に５０ｎｍピッチのＬ／Ｓのレジストパターン１３ｐが形成される（図１（ｂ））。

次に、レジストパターン１３ｐをエッチングマスクとしてクロム膜１２に対して異方性エッチングを行い（図１（ｃ））、その後、レジストパターン１３ｐを剥離する（図１（ｄ））。これにより、レジストパターン１３ｐのパターンが転写されたＣｒ膜パターン１２ｐが石英基板１１上に形成される。

次に、Ｃｒ膜パターン１２ｐをエッチングマスクとして石英基板１１に対して異方性エッチングを行う。これにより、石英基板１１の表面に、Ｃｒ膜パターン１２ｐのパターンが転写された５０ｎｍピッチのＬ／Ｓの凹凸パターン１１ｐが形成される（図１（ｅ））。

次に、Ｃｒ膜パターン１２ｐを剥離した後、石英基板１１の一面側において、凹凸パターン１１ｐのパターンが形成されたパターン領域ＰＡの外部領域を掘り込み、ナノインプリント用のテンプレート１０が完成する（図１（ｆ））。なお、図１（ａ）〜図１（ｅ）においては、図１（ｆ）におけるパターン領域ＰＡの一部を拡大して示している。

図２は、第１の実施の形態にかか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２に示すように、第１の実施の形態にかかるナノインプリント装置１０１は、ナノインプリント機構１０２と、制御部１０３と、入力部１０４と、出力部１０５と、計測部１０６と、分布演算部１０７と、塗布量演算部１０８とを有する。ナノインプリント装置１０１は、半導体製造工程での微細加工における一連の作業の精度向上のため、テンプレート搬送、基板搬送、アライメント、転写等が自動化されたナノインプリント装置とされている。

ナノインプリント機構１０２は、テンプレート１０を用いてナノインプリント技術により試料である基板２１にパターン転写を行う。ナノインプリント機構１０２は、光源１１０と、テンプレート１０と、テンプレート保持部１１２と、昇降機構１１３と、基板保持部１１５と、基板移動機構１１６と、基板移動駆動部１１７と、容器１１８と、塗布機構１１９とを備える。

光源１１０は、光硬化剤を硬化させる紫外光Ｌを発する。テンプレート保持部１１２は、テンプレート１０を保持する。昇降機構１１３は、テンプレート保持部１１２にそれぞれ対応して設けられテンプレート保持部１１２を昇降させることによってテンプレート１０を上下方向（図２における矢印Ｙ１の方向）に昇降させる。基板保持部１１５は、基板２１を保持する。基板移動機構１１６は、基板保持部１１５を移動させることによって基板２１を水平方向（図２における矢印Ｙ２の方向）に移動させる。基板移動駆動部１１７は、基板移動機構１１６を駆動させる。容器１１８は、基板２１面に塗布される光硬化剤を保持する。塗布機構１１９は、容器１１８内の光硬化剤を基板２１におけるパターン転写対象のショットに塗布する。テンプレート保持部１１２は、テンプレート１０の凹凸パターン１１ｐの形成面が基板２１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１０を保持する。

制御部１０３は、ナノインプリント装置１０１の各構成部位の動作処理を制御する。入力部１０４は、ナノインプリント装置１０１の処理動作に関する指示情報を入力する。出力部１０５は、ナノインプリント装置１０１の処理情報を出力する。

計測部１０６は、テンプレート１０の凹凸パターン１１ｐの形状の均一性を評価する形状パラメータを計測する。計測部１０６は、形状パラメータとして、凹凸パターン１１ｐにおける凹部寸法、側壁角、掘り込み量を計測する。ここで、凹部寸法とは、凹凸パターン１１ｐの凹部の上部における幅である。また、側壁角とは、凹凸パターン１１ｐの凹部の側壁面とテンプレート１０の主面とのなす角である。掘り込み量とは、凹凸パターン１１ｐの凹部の深さである。分布演算部１０７は、計測部１０６でのパラメータの計測結果に基づいて凹凸パターン１１ｐの形状の分布を表す分布情報を演算する。塗布量演算部１０８は、分布演算部での演算結果１０８に基づいて、被加工層上の各位置への光硬化剤の滴下量を演算する。

次に、ナノインプリント装置１０１を用いたナノインプリント方法および加工方法について説明する。まず、計測部１０６が、形状パラメータとして凹凸パターン１１ｐの凹部における凹部寸法を計測する。そして、分布演算部１０７が、計測部１０６での計測結果に基づいて凹凸パターン１１ｐの凹部寸法の分布情報を演算する。

図３は、計測部１０６における凹凸パターン１１ｐの凹部寸法の計測結果に基づいて分布演算部１０７が演算したパターン領域ＰＡ面内の凹部寸法の分布情報の一例を示す図である。図３においては、楕円または楕円リング状の領域の幅が凹部寸法を示している。図３に示す例では、パターン領域ＰＡ面内の凹部寸法は同心円状の分布を有する。すなわち、Ｌ／Ｓの凹凸パターン１１ｐにおける凹部（スペース）の幅が、パターン領域ＰＡ面内の中心領域では広く、外側に向かって段々と狭くなっている。なお、該凹部は、このテンプレート１０を用いたＮＩＬによりパターンが形成される基板２１上では凸部になる。

一方、石英基板１１に形成された凹凸パターン１１ｐの側壁角、掘り込み量を計測した計測結果に基づいて図３と同様にしてパターン領域ＰＡ面内の側壁角の分布情報および掘り込みの量分布情報を得た（図示せず）。側壁角および掘り込み量については、パターン領域ＰＡ面内の分布は比較的均一であった。このことから、パターン領域ＰＡ面内の寸法分布は、ＥＢ描画後の現像処理に因るものと推測される。すなわち、側壁角および掘り込み量の寸法ばらつきは、Ｃｒ膜パターン１２ｐをエッチングマスクとした石英基板１１の異方性エッチング工程（図１（ｅ）参照）に依存する。そして、側壁角および掘り込み量の分布が比較的一定であれば、凹凸パターン１１ｐの凹部寸法のばらつき（分布）は、ＥＢ描画後の現像に因るものと推測される。

次に、塗布量演算部１０８が、ＮＩＬによりパターンを形成する被加工層上への１ショット（１回のインプリント領域）内の各位置における光硬化剤の滴下量をこれらの形状分布情報（形状パラメータの分布情報）に基づいて演算し、光硬化剤の滴下量の情報である塗布量情報（分布情報）を決定する。塗布量演算部１０８は、光硬化剤２３の種類、凹凸パターン１１ｐの形状、被加工層の材料、被加工層のエッチング条件等の諸条件と、光硬化剤の滴下量との対応情報を予め保持しておくことにより、凹凸パターン１１ｐの形状分布情報（形状パラメータの分布情報）に基づいて塗布量情報（分布情報）を決定することが可能である。

図４は、分布演算部１０７が演算した凹部寸法の分布情報に基づいて塗布量演算部１０８が演算した塗布量情報（分布情報）の一例を示す図である。図４では、図３に示した凹部寸法の分布に対応した光硬化剤の滴下量の分布を示す塗布量分布情報を示しており、円の大きさが光硬化剤の滴下量を示している。図４に示す例では、光硬化剤の滴下量が、１ショット内における中央部分では少なくなり、外側に向かって多くなるように定める。すなわち、光硬化剤の滴下量は、図３に示した寸法の分布に対応して同心円状の分布を有する。本実施の形態では、凹凸パターン１１ｐにおける凹部寸法が大きい部分では、光硬化剤の滴下量を少なくし、凹凸パターン１１ｐにおける凹部寸法が小さい部分では、光硬化剤の滴下量を多くする。これにより、後工程でのＲＬＴを意図的に制御することができる。

次に、テンプレート１０をテンプレート保持部１１２に保持し、昇降機構１１３を用いてテンプレート保持部１１２を昇降させることによってテンプレート１０を所定の待機位置に配置する。また、基板２１を基板保持部１１５に保持し、基板移動機構１１６を用いて基板保持部１１５を移動させることによって基板２１を所定の位置に配置する。そして、塗布機構１１９が制御部１０３の制御により、基板保持部１１５に保持された基板２１上の被加工層２２上への１ショット内に塗布量情報（分布情報）に基づいて光硬化剤２３を塗布する。ここで、光硬化剤２３の滴下量は、上述した塗布量情報（分布情報）に基づいて、パターン領域ＰＡ内における中央部分では少なく、外側に向かって多くなるように塗布する。

次に、基板移動機構１１６が基板保持部１１５を移動させることによって、凹凸パターン１１ｐの形成面が基板２１のパターン形成対象面と平行に対向するように基板２１を所定の位置に配置する（図５（ａ））。図５は、ナノインプリント装置１０１を用いたインプリント方法および加工方法を模式的に示す断面図である。

次に、昇降機構１１３がテンプレート保持部１１２を降下させることによってテンプレート１０を矢印Ｙ１のように降下させて、テンプレート１０の凹凸パターン１１ｐの形成面を基板２１の被加工層２２上への光硬化剤２３に接触させる（図５（ｂ））。テンプレート１０が光硬化剤２３に接触した後は、昇降機構１１３の駆動は解除され、テンプレート１０は、自重で降下する。テンプレート１０を光硬化剤２３に近づけると、毛細管現象によりテンプレート１０の凹凸パターン１１ｐ内に光硬化剤２３が浸入する。この過程では、図５（ｂ）に示すようにそれぞれの位置で重力によるテンプレート１０の降下と毛細管現象による光硬化剤２３の押し上げ力との平衡状態を保つように、光硬化剤２３の滴下量に応じてテンプレート１０が撓んでいる。

この状態で、光源１１０がテンプレート１０を介して紫外光Ｌを光硬化剤２３に照射して、光硬化剤２３を硬化させる。光硬化剤２３を充分硬化させてレジストとした後、昇降機構１１３がテンプレート保持部１１２を上昇させることによってテンプレート１０を上昇させる（図５（ｃ））。これにより、テンプレート１０の凹凸パターン１１ｐの形状が転写されたＬ／Ｓのレジストパターン２３ｐが基板２１の被加工層２２上へ形成される。ここで、レジストパターン２３ｐの凹部（スペース）にもレジストが残存する。このレジストパターン２３ｐの凹部（スペース）の残存部の膜厚（ＲＬＴ）には、基板２１の面内方向でＲＬＴの分布が生じる。ＲＬＴは、光硬化剤２３滴下量の多い１ショット内の外側の領域では厚くなる。一方、ＲＬＴは、光硬化剤２３滴下量の少ない１ショット内の内側（中央）の領域では薄くなる。このため、レジストパターン２３ｐの凸部の被加工層２２表面からの高さは、１ショット内の内側（中央）の領域よりも１ショット内の外側の領域の方がＲＬＴの差分だけ高くなっている。

次に、基板１１をナノインプリント装置１０１から搬出し、レジストパターン２３ｐをエッチングマスクとして被加工層２２に対して例えばドライエッチングによる異方性エッチングを行う。異方性エッチングの初期の段階において、ＲＬＴの薄い１ショット内の内側（中央）の領域では、レジストパターン２３ｐがエッチングされて高さが低くなる。レジストパターン２３ｐの凹部の残存部はエッチングされて無くなる。また、ＲＬＴの厚い１ショット内の外側の領域では、レジストパターン２３ｐがエッチングされて高さが低くなる。一方、レジストパターン２３ｐの凹部の残存部はエッチングされてＲＬＴが薄くなるが残存している（図５（ｄ））。

さらにエッチングが進むと、ＲＬＴの薄い１ショット内の内側（中央）の領域では、レジストパターン２３ｐをエッチンマスクとした被加工層２２の異方性エッチンが行われ、被加工層２２はレジストパターン２３ｐのパターンが転写された形状に加工される。この時点で、ＲＬＴの薄い１ショット内の内側（中央）の領域では、被加工層２２のパターンの凹部はエッチングされて無くなる。また、ＲＬＴの厚い１ショット内の外側の領域では、レジストパターン２３ｐをエッチンマスクとした被加工層２２の異方性エッチンが行われ、被加工層２２はレジストパターン２３ｐのパターンが転写された形状に加工される。この時点で、ＲＬＴの厚い１ショット内の外側の領域では、レジストパターン２３ｐは残存しており、被加工層２２のパターンの凹部もまだ残存する（図５（ｅ））。

さらにエッチングが進むと、ＲＬＴの薄い１ショット内の内側（中央）の領域では、被加工層２２に対して横方向にエッチングが進み、被加工層２２のパターンの幅が所定の幅まで細く加工される。また、ＲＬＴの厚い１ショット内の外側の領域では、被加工層２２はレジストパターン２３ｐのパターンが転写された形状に加工され、被加工層２２のパターンの凹部も無くなる（図５（ｆ））。これにより、１ショット内の内側（中央）の領域と１ショット内の外側の領域とで、レジストパターン２３ｐの寸法と同じ均一な寸法を有する被加工層パターン２２ｐが得られる。このように、１ショット内の内側（中央）の領域では、加工変換差（レジストパターン２３ｐの寸法と加工後の被加工層パターン２２ｐの寸法との差）が大きく付く。すなわち、ＲＬＴに応じて１ショット内の内側（中央）の領域によって加工変換差が異なるが、最終的には図５（ｆ）に示すように加工後の被加工層パターン２２ｐの寸法はレジストパターン２３ｐの寸法と同じ均一な寸法になる。

ＲＬＴは、光硬化剤の滴下量およびパターン被覆率に大きく依存すると考えられる。パターンの被覆率が同一である場合、滴下量が多いほど、ＲＬＴが厚く、また滴下量が同一である場合、被覆率（滴下すべき領域）が高いほどＲＬＴは薄くなる。通常、インクジェット方式で滴下する場合、個別に制御可能な滴下部を複数有するヘッドを用いる。そして、テンプレート面内で被覆率が変化している場合、ＲＬＴを均一にすべく場所毎に滴下量を調整する。

しかしながら、上述した第１の実施の形態では、被加工層２２の１ショット内において、凹凸パターン１１ｐにおける凹部（スペース）の幅が広い部分（レジストパターン２３ｐの凸部が幅広になる部分）に対応する領域では、光硬化剤２３の滴下量を少なくして、ＲＬＴを薄くする。また、被加工層２２の１ショット内において、凹凸パターン１１ｐにおける凹部（スペース）の幅が狭い部分（レジストパターン２３ｐの凸部が幅狭になる部分）に対応する領域では、光硬化剤２３の滴下量を多くして、ＲＬＴを厚くする。

そして、ＲＬＴが薄い領域（レジストパターン２３ｐの凸部が幅広になる部分）では、被加工層２２のエッチングが進んでＲＬＴが無くなった後は被加工層２２の凸パターンに対して横方向にエッチングが進み、被加工層２２の凸パターンの幅が所定の幅まで細く加工される。したがって、幅広に形成されたレジストパターン２３ｐを細く加工して、幅狭に形成されたレジストパターン２３ｐと同じ幅に仕上げることができる。なお、光硬化剤２３の種類、凹凸パターン１１ｐの形状、被加工層２２の材料、被加工層２２のエッチング条件等の諸条件と、光硬化剤の滴下量との対応情報を予め保持し、これに基づいて適正なＲＬＴを設定することにより、幅狭に形成されたレジストパターン２３ｐの加工が終了する時点で、幅広に形成されたレジストパターン２３ｐの幅と幅狭に形成されたレジストパターン２３ｐとの幅が同じくなるように設定することができる。

上述した第１の実施の形態によれば、テンプレート１０に形成された凹凸パターン１１ｐの形状分布に基づいて１ショット内における領域毎に光硬化剤２３の塗布量を調整することにより、被加工層２２の１ショット内における領域毎にＬＲＴを意図的に異ならせて形成する。これにより、被加工層２２の１ショット内における領域毎に加工変換差、すなわちレジストパターン２３ｐの寸法と加工後の被加工層パターン２２ｐの寸法との差を制御することができ、１ショット内の全領域において均一な寸法の被加工層パターン２２ｐを形成することができる。

なお、上記においては１枚のテンプレート１０を用いた場合について説明したが、実際には被加工層２２の全面に対応するように複数のテンプレート１０がテンプレート保持部１１２に敷き詰められる。また、通常の光リソグラフィと同様に、ステップアンドリピートでナノインプリントを繰り返す。

また、第１の実施の形態により形成した被加工層パターン２２ｐを用いて下層の基板２１を加工しても良い。これにより、１ショット内の全領域において均一な寸法のパターンを基板２１に形成することができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、形状パラメータのうち凹部寸法および掘り込み量についてはパターン領域ＰＡ面内における分布が略均一であり、側壁角ついてはパターン領域ＰＡ面内において分布を有する場合について説明する。なお、テンプレート１０の作製から被加工層２２の加工までの一連の処理は基本的に第１の実施の形態と同じである。したがって、以下では、第２の実施の形態の特徴部分のみを説明する。

図６は、計測部１０６における凹凸パターン１１ｐの側壁角の計測結果に基づいて分布演算部１０７が演算したパターン領域ＰＡ面内の側壁角の分布情報の一例を示す図である。図６においては、斜線間の幅の太さが側壁角αの大きさを示している。また、図６においては、テンプレート１０がナノインプリント装置１０１にセットされた状態と同じ状態、すなわち凹凸パターン１１ｐが形成された面と反対側から見た状態の分布を示している。なお、図６においては、理解の容易のため、斜線間の幅の太さの差を強調して示している。図６に示す例では、側壁角αがパターン領域ＰＡ面内の左下の領域では９０度であり、パターン領域ＰＡ面内の右上の領域では８０度であり、パターン領域ＰＡ面内の左下の領域から右上の領域に向かって側壁角αが小さくなる分布を有する。なお、該凹部は、このテンプレート１０を用いたＮＩＬによりパターンが形成される基板２１上では凸部になる。

塗布量演算部１０８は、被加工層２２上への１ショット内の各位置における光硬化剤２３の滴下量をこれらの形状分布情報（形状パラメータの分布情報）に基づいて演算し、光硬化剤２３の滴下量の情報である塗布量情報（分布情報）を決定する。

図７は、分布演算部１０７が演算した側壁角の分布情報に基づいて塗布量演算部１０８が演算した塗布量情報（分布情報）の一例を示す図である。図７では、図６に示した側壁角の分布に対応した光硬化剤２３の滴下量の分布を表す塗布量分布情報を示しており、円の大きさが光硬化剤２３の滴下量を示している。図７に示す例では、光硬化剤２３の滴下量が、１ショット内における左下部分では少なくなり、右上側に向かって多くなるように定めた。すなわち、光硬化剤２３の滴下量は、図６に示した側壁角の分布に対応した分布を有する。

図８は、テンプレート１０における凹凸パターン１１ｐの形状を説明する模式図である。図８（ａ）に示すように、パターン領域ＰＡ面内の左下の領域では側壁角αが９０度である。図８（ｂ）に示すように、パターン領域ＰＡ面内の右上の領域では側壁角αが８０度である。また、図８（ａ）に示したパターン領域ＰＡ面内の左下の領域における凹凸パターン１１ｐの凹部寸法Ａと、図８（ｂ）に示したパターン領域ＰＡ面内の右上の領域における凹凸パターン１１ｐの凹部寸法Ｂとは同じである。

図９は、レジストパターン２３ｐが基板２１の被加工層２２上へ形成された状態を示す断面図であり、図５（ｃ）の工程に対応する図である。図９（ａ）は、１ショット内の左下の領域のレジストパターン２３ｐの断面を示しており、図８（ａ）に示す凹凸パターン１１ｐにより形成されている。図９（ｂ）は、１ショット内の右上の領域のレジストパターン２３ｐの断面を示しており、図８（ｂ）に示す凹凸パターン１１ｐにより形成されている。また、光硬化剤２３の滴下量が少ない１ショット内における左下部分ではＲＬＴが薄い。一方、光硬化剤２３の滴下量が多い１ショット内における右上部分ではＲＬＴが厚い。

また、図１０は、被加工層２２に対する異方性エッチングの初期段階を示す断面図であり、図５（ｄ）の工程に対応する図である。図１０（ａ）は、１ショット内の左下の領域のレジストパターン２３ｐの断面を示しており、図９（ａ）に対応している。図１０（ｂ）は、１ショット内の右上の領域のレジストパターン２３ｐの断面を示しており、図９（ｂ）に対応している。

異方性エッチングを行うと、パターン領域ＰＡ内における右上部分のレジストパターン２３ｐの側壁の傾斜した部分では、横方向のエッチングが進む。したがって、図１０（ａ）に示したレジストパターン２３ｐの凸部寸法ａと、図１０（ｂ）に示したレジストパターン２３ｐの凸部寸法ｂとは同じ寸法とはならない。すなわち、図１０（ｂ）に示した凸部寸法ｂの方が、図１０（ａ）に示した凸部寸法ａより小さくなり、大きな加工変換差がつく。

一方、ＲＬＴの薄いパターン領域ＰＡ内における左下部分でも、第１の実施の形態と同様に異方性エッチングが進むにつれて横方向にエッチングが進み、被加工層２２のパターンの幅が所定の幅まで細く加工され、大きめの加工変換差が付く。したがって、最終的には、第１の実施の形態と同様に１ショット内における左下の領域と右上の領域とで加工後の被加工層パターン２２ｐの寸法は均一になる。

上述した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様にテンプレート１０に形成された凹凸パターン１１ｐの形状分布に基づいて１ショット内における領域毎に光硬化剤２３の塗布量を調整することにより、被加工層２２の１ショット内における領域毎にＬＲＴを意図的に異ならせて形成する。これにより、被加工層２２の１ショット内における領域毎に加工変換差、すなわちレジストパターン２３ｐの寸法と加工後の被加工層パターン２２ｐの寸法との差を制御することができ、１ショット内の全領域において均一な寸法の被加工層パターン２２ｐを形成することができる。

また、第２の実施の形態により形成した被加工層パターン２２ｐを用いて下層の基板２１を加工しても良い。これにより、１ショット内の全領域において均一な寸法のパターンを基板２１に形成することができる。

（第３の実施の形態）
図１１は、第３の実施の形態にかかるマスターテンプレートおよびレプリカテンプレートを用いたＮＩＬによる被処理基板のパターン形成を行うフローを模式的に示す図である。上述した第１の実施の形態および第２の実施の形態では、テンプレート１０から被加工層２２へのパターン転写時にＲＬＴを調整することにより、１ショット内の全領域において均一な寸法の被加工層パターン２２ｐを得る方法を示した。

ナノインプリント方法では、テンプレートの寿命に制限がある。このため、図１１に示すように最初にマスターテンプレート２００を作製しておき、インプリント方法により該マスターテンプレート２００からレプリカテンプレート２０１を作り、このレプリカテンプレート２０１を用いて被処理基板２０２のパターン形成を行う方法が知られている。

しかしながら、マスターテンプレート２００においても、テンプレート上のパターン寸法にばらつきが生じる。そこで、マスターテンプレート２００からレプリカテンプレート２０１を作製する際に、第１の実施の形態および第２の実施の形態と同様にＲＬＴの調整を行うことにより、パターン領域面内において均一な寸法の加工パターンが形成された高品質なレプリカテンプレート２０１を作製することが可能である。そして、このレプリカテンプレート２０１を用いてナノインプリントを実施することにより、均一な寸法の被加工層パターンを得ることができる。また、この際に、再度ＲＬＴの調整を行ってナノインプリントを実施してもよい。

（第４の実施の形態）
上述した第１の実施の形態および第２の実施の形態は、予め取得したテンプレート１０の形状分布情報（形状パラメータの分布情報）を、光硬化剤２３の滴下量のレシピ作成に反映させるものであり、フィードフォワード制御と言える。

一方、図１２に示すように被処理基板２０２上に形成された加工パターンの寸法を実測し、この加工パターンの実測寸法に基づいて加工パターンの寸法変動が無くなるように、光硬化剤の滴下量のレシピを変更するフィードバック制御も可能である。図１２は、テンプレート１０の形状分布情報（形状パラメータの分布情報）を用いたフィードバック制御のフローを示すフローチャートである。

具体的には、まず第１の実施の形態で説明したようなテンプレート作製工程を実施する（ステップＳ１１０）。次に、第１の実施の形態および第２の実施の形態で説明したようにテンプレート１０の形状分布情報に基づいて光硬化剤の滴下レシピを作成する（ステップＳ１２０）。次に、第１の実施の形態で説明したようなナノインプリントを実施する（ステップＳ１３０）。次に、第１の実施の形態で説明したような被加工層のエッチングを行う（ステップＳ１４０）。

続いて、形成された被加工層の加工パターンの寸法を測定する（ステップＳ１５０）。そして、ステップＳ１２０に戻って、加工パターンの設計寸法からの寸法変動が無くなるように、この加工パターンの測定寸法に基づいて光硬化剤の滴下量のレシピを再度作成する。以降にナノインプリントが行われる基板については、ステップＳ１４０の後、ステップＳ１５０の寸法測定を行わずに次工程に回すことができる（ステップＳ１６０）。

このようなフィードバック制御を行うことによっても、第１の実施の形態および第２の実施の形態と同様に、均一な寸法の加工パターンが形成することが可能である。この場合は、ショット内のみならずショット間の寸法変動を抑えることも可能である。すなわち、この場合は、テンプレート内の滴下量分布を、ショット毎に変化させればよい。

１０ テンプレート、１１ｐ 凹凸パターン、１１ 石英基板、１２ クロム膜、１２ｐ Ｃｒ膜パターン、１３ レジスト、１３ｐ レジストパターン、２１ 基板、２２ 被加工層、２２ｐ 被加工層パターン、２３ 光硬化剤、２３ｐ レジストパターン、１０１ ナノインプリント装置１０１０２ ナノインプリント機構、１０３ 制御部、１０４ 入力部、１０５ 出力部、１０６ 計測部、１０７ 分布演算部、１０８ 塗布量演算部、１１０ 光源、１１２ テンプレート保持部、１１３ 昇降機構、１１５ 基板保持部、１１６ 基板移動機構、１１７ 基板移動駆動部、１１８ 容器、１１９ 塗布機構、２００ マスターテプレート、２０１ レプリカテンプレート、２０２ 被処理基板、Ａ 凹部寸法、ａ 凸部寸法、Ｂ 凹部寸法、ｂ 凸部寸法、ＰＡ パターン領域、α 側壁角。

Claims (6)

1. 第１の被処理基板に対して、
   テンプレートの表面に形成された第１凹凸パターンの凹部形状を計測する第１工程と、
   前記凹部形状の計測結果に基づいて前記凹部形状の分布を演算する第２工程と、
   前記第１の被処理基板の第１の被加工層上に対する硬化剤の塗布量の分布を前記凹部形状の分布に基づいて演算する第３工程と、
   前記硬化剤の塗布量の分布に基づいて前記第１の被加工層上に前記硬化剤を塗布する第４工程と、
   前記第１凹凸パターンが前記硬化剤に接触した状態で前記硬化剤を硬化させることにより前記第１凹凸パターンを前記硬化剤に転写して第２凹凸パターンを形成する第５工程と、
   前記第１凹凸パターンを前記硬化した硬化剤から離間させる第６工程と、
   前記第２凹凸パターンをマスクとして前記第１の被加工層を加工して第３凹凸パターンを形成する第７工程と、
   前記第３凹凸パターンの加工パターンの寸法を測定する第８工程と、
   を実施した後に、
   第２の被処理基板に対して、
   前記第３凹凸パターンの加工パターンの寸法の測定結果と前記第２工程で演算した前記凹部形状の分布とに基づいて、前記第３凹凸パターンの加工パターンの設計寸法と前記第７工程で形成された前記第３凹凸パターンの加工パターンとの寸法変動を無くすように前記硬化剤の塗布量の分布を再演算する第９工程と、
   前記再演算した前記硬化剤の塗布量の分布に基づいて前記第２の被処理基板の第２の被加工層上に前記硬化剤を塗布する第１０工程と、
   前記第１凹凸パターンが前記第２の被加工層上の前記硬化剤に接触した状態で該硬化剤を硬化させることにより前記第１凹凸パターンを該硬化剤に転写して第４凹凸パターンを形成する第１１工程と、
   前記第１凹凸パターンを前記第２の被加工層上の前記硬化した硬化剤から離間させる第１２工程と、
   前記第４凹凸パターンをマスクとして前記第２の被加工層を加工して第５凹凸パターンを形成する第１３工程と、
   を実施することを特徴とする加工方法。
2. 前記凹部形状が、前記凹凸パターンの凹部の幅寸法、前記凹凸パターンの凹部の側壁角および前記凹凸パターンの凹部の深さのうち少なくとも１つを含むこと、
   を特徴とする請求項１に記載の加工方法。
3. 第１の被処理基板に対して、
   テンプレートの表面に形成された第１凹凸パターンの凹部形状を計測する第１工程と、
   前記凹部形状の計測結果に基づいて前記凹部形状の分布を演算する第２工程と、
   前記第１の被処理基板の第１の被加工層上に対する硬化剤の塗布量の分布を前記凹部形状の分布に基づいて演算する第３工程と、
   前記硬化剤の塗布量の分布に基づいて前記第１の被加工層上に前記硬化剤を塗布する第４工程と、
   前記第１凹凸パターンが前記硬化剤に接触した状態で前記硬化剤を硬化させることにより前記第１凹凸パターンを前記硬化剤に転写して第２凹凸パターンを形成する第５工程と、
   前記第１凹凸パターンを前記硬化した硬化剤から離間させる第６工程と、
   前記第２凹凸パターンをマスクとして前記第１の被加工層を加工して第３凹凸パターンを形成する第７工程と、
   前記第３凹凸パターンの加工パターンの寸法を測定する第８工程と、
   を実施した後に、
   第２の被処理基板に対して、
   前記第３凹凸パターンの加工パターンの寸法の測定結果と前記第２工程で演算した前記凹部形状の分布とに基づいて、前記第３凹凸パターンの加工パターンの設計寸法と前記第７工程で形成された前記第３凹凸パターンの加工パターンとの寸法変動を無くすように前記硬化剤の塗布量の分布を再演算する第９工程と、
   前記再演算した前記硬化剤の塗布量の分布に基づいて前記第２の被処理基板の第２の被加工層上に前記硬化剤を塗布する第１０工程と、
   前記第１凹凸パターンが前記第２の被加工層上の前記硬化剤に接触した状態で該硬化剤を硬化させることにより前記第１凹凸パターンを該硬化剤に転写して第４凹凸パターンを形成する第１１工程と、
   前記第１凹凸パターンを前記第２の被加工層上の前記硬化した硬化剤から離間させる第１２工程と、
   前記第４凹凸パターンをマスクとして前記第２の被加工層を加工して第５凹凸パターンを形成する第１３工程と、
   を実施し、
   さらに前記第１凹凸パターンの代わりに前記第５凹凸パターンを用いて第３の被処理基板の第３の被加工層に対して前記第１工程乃至第７工程を実施すること、
   を特徴とする加工方法。
4. 前記凹部形状が、前記凹凸パターンの凹部の幅寸法、前記凹凸パターンの凹部の側壁角および前記凹凸パターンの凹部の深さのうち少なくとも１つを含むこと、
   を特徴とする請求項３に記載の加工方法。
5. テンプレートの表面に形成された凹凸パターンの凹部形状および被加工層が加工された加工パターンの寸法を計測する計測部と、
   前記凹部形状の計測結果に基づいて前記凹部形状の分布を演算する分布演算部と、
   被加工層に対する前記硬化剤の塗布量の分布を、前記凹部形状の分布に基づいて演算し、また前記凹部形状と前記加工パターンの計測結果とに基づいて前記加工パターンの設計寸法との寸法変動を無くすように再演算する塗布量演算部と、
   前記硬化剤の塗布量の分布に基づいて前記被加工層上に前記硬化剤を塗布する塗布部と、
   前記テンプレートを前記凹凸パターンを前記硬化剤に接触または離間させる搬送部と、
   前記凹凸パターンが前記硬化剤に接触した状態で前記硬化剤を硬化させる硬化部と、
   を備えることを特徴とする加工装置。
6. 前記凹部形状が、前記凹凸パターンの凹部の幅寸法、前記凹凸パターンの凹部の側壁角および前記凹凸パターンの凹部の深さのうち少なくとも１つを含むこと、
   を特徴とする請求項５に記載の加工装置。

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