JP6336275B2 - インプリント装置、および物品の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、インプリント装置、およ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上のインプリント材に転写するインプリント装置が、磁気記憶媒体や半導体デバイスなどの量産用リソグラフィ装置の１つとして注目されている。インプリント装置では、パターンが形成されたパターン領域を有するモールドと基板のショット領域上に供給された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、硬化したインプリント材からモールドを剥離（離型）することにより、基板上にパターンを形成することができる。
半導体デバイスなどの製造では、基板のショット領域にモールドのパターンを精度よく重ね合わせして転写することが求められている。そのため、基板を保持する基板保持部に複数のペルチェ素子を設けて基板の温度を制御することによりショット領域を変形する方法が提案されている（特許文献１参照）。
特許文献１に記載されているように、ペルチェ素子などの熱電素子を用いて基板の温度を高精度に制御するためには、熱電素子または熱電素子によって温度が制御される部材を基板に密接させることが好ましい。しかしながら、発明者は、基板にパーティクルが付着している場合や、基板が傾いている場合などでは、熱電素子または部材を基板に密接させることができず、基板の温度を高精度に制御することが困難になりうることを見出した。
そこで、本発明は、基板とモールドとの重ね合わせを高精度に行う上で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、パターンが形成されたパターン領域を有するモールドを用いて、基板の第１面に形成されたショット領域上のインプリント材を成形するインプリント処理を行うインプリント装置であって、前記基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に設けられ、前記第１面の反対側の第２面に光を照射することにより前記基板に熱を加えて前記ショット領域を変形させる加熱部と、前記パターン領域と前記ショット領域との形状差が許容範囲に収まるように前記加熱部を制御する制御部と、を含み、前記加熱部は、前記第２面における複数の箇所に照射される光を射出する複数の射出部と、前記複数の射出部から射出された光のそれぞれが通過するように前記基板保持部に設けられた複数の空洞とを含む、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、基板とモールドとの重ね合わせを高精度に行う上で有利なインプリント装置を提供することができる。
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、同一の部材ないし要素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。また、各図において、基板の表面と平行な面で互いに直交する方向をそれぞれＸ方向およびＹ方向とし、基板の表面に垂直な方向をＺ方向とする。
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態のインプリント装置１について、図１を参照しながら説明する。インプリント装置１は、パターンが形成されたパターン領域８ａを有するモールド８を用いて、基板１０の表面（第１面）に形成されたショット領域上のインプリント材を成形して、当該ショット領域にパターンを形成する。例えば、インプリント装置１は、半導体デバイスなどの製造に使用され、パターンが形成されたモールド８を基板上のインプリント材に接触させた状態でインプリント材を硬化させる。そして、インプリント装置１は、基板１０とモールド８との間隔を広げ、硬化したインプリント材からモールド８を剥離（離型）することによって基板上にモールド８のパターンを転写することができる。インプリント材を硬化する方法には、熱を用いる熱サイクル法と光を用いる光硬化法とがあり、第１実施形態のインプリント装置１は光硬化法を採用している。光硬化法とは、インプリント材として未硬化の紫外線硬化樹脂（以下、樹脂１４）を基板上に供給し、モールド８と樹脂１４とを接触させた状態で樹脂１４に紫外線を照射することにより当該樹脂１４を硬化させる方法である。紫外線の照射により樹脂１４が硬化した後、樹脂１４からモールド８を剥離することによって基板上にパターンを形成することができる。
本発明の第１実施形態のインプリント装置１について、図１を参照しながら説明する。インプリント装置１は、パターンが形成されたパターン領域８ａを有するモールド８を用いて、基板１０の表面（第１面）に形成されたショット領域上のインプリント材を成形して、当該ショット領域にパターンを形成する。例えば、インプリント装置１は、半導体デバイスなどの製造に使用され、パターンが形成されたモールド８を基板上のインプリント材に接触させた状態でインプリント材を硬化させる。そして、インプリント装置１は、基板１０とモールド８との間隔を広げ、硬化したインプリント材からモールド８を剥離（離型）することによって基板上にモールド８のパターンを転写することができる。インプリント材を硬化する方法には、熱を用いる熱サイクル法と光を用いる光硬化法とがあり、第１実施形態のインプリント装置１は光硬化法を採用している。光硬化法とは、インプリント材として未硬化の紫外線硬化樹脂（以下、樹脂１４）を基板上に供給し、モールド８と樹脂１４とを接触させた状態で樹脂１４に紫外線を照射することにより当該樹脂１４を硬化させる方法である。紫外線の照射により樹脂１４が硬化した後、樹脂１４からモールド８を剥離することによって基板上にパターンを形成することができる。
図１は、第１実施形態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、モールド保持部３と、基板保持部４と、露光部２と、樹脂供給部５と、アライメント計測部６（計測部）とを含む。また、インプリント装置１は、インプリント処理を制御する（インプリント装置１の各部を制御する）制御部７を含む。制御部７は、ＣＰＵやメモリなどを有するコンピュータによって構成されており、インプリント装置１の各部に回線を介して接続され、プログラムなどに従って各部の制御を実行しうる。制御部７は、インプリント装置１の他の部分と一体に構成されてもよい（共通の筐体内に配置されてもよい）し、他の部分と別体に構成されてもよい（別の筐体内に配置されてもよい）。ここで、モールド保持部３は、ベース定盤２７により除振器２９と支柱３０とを介して支持されたブリッジ定盤２８に固定されており、基板保持部４は、ベース定盤２７に固定されている。除振器２９は、インプリント装置１が設置されている床からブリッジ定盤２８に伝わる振動を抑制する。
露光部２は、インプリント処理の際に、基板上の樹脂１４を硬化させる光９（紫外線）を当該樹脂１４に照射する。露光部２は、例えば、基板上の樹脂１４を硬化させる光（紫外線）を射出する光源と、当該光源から射出された光をインプリント処理において適切な光に整形する光学系とを含みうる。第１実施形態のインプリント装置１では、後述するアライメント計測部６から射出される光３５の光路を妨げないようにするため、露光部２から射出された光９は、光学部材３６で反射されて基板上の樹脂１４に照射される。ここで、第１実施形態のインプリント装置１は、露光部２からの光９が光学部材３６で反射されて基板１０に照射され、アライメント計測部６からの光３５が光学部材３６を透過して基板１０に照射されるように構成されているが、それに限られるものではない。例えば、露光部２からの光９が光学部材３６を透過して基板１０に照射され、アライメント計測部６からの光３５が光学部材３６で反射されて基板１０に照射されるように構成されてもよい。光学部材３６としては、例えば、特定の波長を有する光を透過し、当該特定の波長と異なる波長を有する光を反射する特性を有するダイクロイックミラーなどが用いられうる。
モールド８は、通常、石英など紫外線を透過することが可能な材料で作製されており、基板側の面における一部の領域（パターン領域８ａ）には、基板１０に転写する凹凸のパターンが形成されている。また、モールド８は、基板側の面と反対側の面に、パターン領域８ａ付近の厚みが薄くなるように掘り込まれたキャビティ（凹部）が形成されるように構成されてもよい。このようにキャビティを有し、パターン領域付近を薄くすることで、後述する開口領域１３の圧力を増加させたとき、パターン領域８ａを基板１０に向かった凸形状に変形することができる。
モールド保持部３は、例えば真空吸着力や静電力などによりモールドを保持するモールドチャック１１と、モールドチャック１１をＺ方向に駆動するモールド駆動部１２とを含みうる。モールド駆動部１２は、中央部（内側）に開口領域１３を有しており、露光部２から射出された光がモールド８を介して基板１０に照射されるように構成されている。また、開口領域１３の一部とモールド８に形成されたキャビティとによって規定される空間が密閉空間になるように、開口領域１３に光透過部材（例えばガラス板（不図示））を設けてもよい。このように光透過部材を設けた場合、光透過部材によって密閉された空間には、配管を介して圧力調整装置（不図示）が接続され、それにより当該空間内の圧力が調整される。例えば、モールド８と基板上の樹脂１４とを接触させる際には、圧力調整装置により空間内の圧力をその外部の圧力より高く設定し、モールド８のパターン領域８ａを基板１０に向かった凸形状に変形する。これにより、パターン領域８ａをその中心部から外側に向かって基板上の樹脂１４に接触させることができるため、モールド８のパターンに気泡が閉じ込められることを低減することができる。その結果、基板上に転写されるパターンの欠損を防止することができる。
ここで、モールド８のパターン領域８ａには、製造誤差や熱変形などにより、例えば倍率成分や台形成分、平行四辺形成分などの成分を含む変形が生じている場合がある。そのため、モールド８の側面における複数の箇所に力を加えてパターン領域８ａを変形させる変形部３８をモールド保持部３に設けてもよい。例えば、変形部３８は、図２に示すように、モールド８の各側面に力を加えるように配置された複数のアクチュエータ３９を含みうる。そして、モールド８の各側面に配置された複数のアクチュエータ３９が各側面における複数の箇所に個別に力を加える。これにより、変形部３８は、モールド８のパターン領域８ａを変形することができる。変形部３８におけるアクチュエータ３９としては、例えば、リニアモータやエアシリンダ、ピエゾアクチュエータなどが用いられうる。変形部３８における複数のアクチュエータ３９は、その変位量、歪み量および印加した力の少なくとも１つがモニタされ、モニタされた結果に基づいて制御部７により制御される。
モールド駆動部１２は、例えば、リニアモータやエアシリンダなどのアクチュエータを含み、モールド８と基板上の樹脂１４とを接触させたり剥離させたりするようにモールドチャック１１（モールド８）をＺ方向に駆動する。モールド駆動部１２は、モールド８と基板上の樹脂１４とを接触させる際には高精度な位置決めが要求されるため、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系によって構成されてもよい。また、モールド駆動部１２は、Ｚ方向の駆動だけでなく、ＸＹ方向およびωＺ方向（Ｚ軸周りの回転方向）にモールド８の位置を調整する位置調整機能や、モールド８の傾きを補正するためのチルト機能などを有していてもよい。ここで、第１実施形態のインプリント装置１では、モールド８と基板１０との間の距離を変える動作はモールド駆動部１２で行っているが、基板保持部４の基板駆動部１７で行ってもよいし、双方で相対的に行ってもよい。
基板１０は、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板などが用いられる。基板１０の表面（被処理面（第１面））には、後述する樹脂供給部５によって樹脂（紫外線硬化樹脂）が供給される。
基板保持部４は、基板チャック１６と基板駆動部１７とを含み、基板１０をＸ方向およびＹ方向に駆動する。基板チャック１６は、例えば真空吸着力や静電力などで基板１０の裏面（第１面の反対側の第２面）を吸着することにより基板１０を保持する。基板駆動部１７は、基板チャック１６を機械的に保持するとともに、基板チャック１６（基板１０）をＸ方向およびＹ方向に駆動する。基板駆動部１７は、例えば、リニアモータや平面モータなどが用いられ、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系によって構成されてもよい。また、基板駆動部１７は、基板１０をＺ方向に駆動する駆動機能や、基板１０をωＺ方向に回転駆動して基板１０の位置を調整する位置調整機能、基板１０の傾きを補正するためのチルト機能などを有していてもよい。
また、基板保持部４の位置は、位置計測部１９によって計測される。位置計測部１９は、例えば、レーザ干渉計やエンコーダなどを含み、基板保持部４の位置を計測する。ここでは、位置計測部１９がレーザ干渉計を含む例について説明する。レーザ干渉計は、レーザ光を基板保持部４（基板チャック１６）の側面に備えられた反射板１８に向けて照射し、反射板１８で反射されたレーザ光によって基板保持部４における基準位置からの変位を検出する。これにより、位置計測部１９は、レーザ干渉計によって検出された変位に基づいて基板保持部４の現在位置を計測することができる。そして、位置計測部１９の計測結果に基づいて、基板保持部４（基板１０）の位置決めが制御部７によって制御される。ここで、位置計測部１９は、基板保持部４のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向のそれぞれにおいて変位を検出する１つ以上のレーザ干渉計を含みうる。そして、この場合、基板保持部４には、各レーザ干渉計に対応するように複数の反射板１８が備えられる。これにより、位置計測部１９は、基板保持部４のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、ωＸ方向（Ｘ軸周りの回転方向）、ωＹ方向（Ｙ軸周りの回転方向）およびωＺ方向における位置を計測することができる。
樹脂供給部５は、基板上にインプリント材を供給する。上述したように、第１実施形態では、紫外線の照射によって硬化する性質を有する紫外線硬化樹脂（樹脂１４）がインプリント材として用いられる。そして、樹脂供給部５から基板上に供給される樹脂１４は、半導体デバイスの製造工程における各種条件によって適宜選択されうる。また、樹脂供給部５から供給される樹脂の量は、基板上の樹脂１４に形成されるパターンの厚さやパターンの密度などを考慮して適宜決定される。ここで、基板上に供給された樹脂１４を、モールド８に形成されたパターンに十分に充填させるために、モールド８と樹脂１４とを接触させた状態で所定の時間を経過させるとよい。
アライメント計測部６は、モールド８のパターン領域８ａと基板１０のショット領域２０とにそれぞれ設けられた複数のマーク（アライメントマーク）を検出することによって、パターン領域８ａとショット領域２０との形状差を計測する。パターン領域８ａのマークとショット領域２０のマークとは、パターン領域８ａとショット領域２０とをＸＹ方向において一致させた際に重なり合うように配置されている。そして、アライメント計測部６がパターン領域８ａのマークとそれに対応するショット領域２０のマークとに光学部材３６を介して光を照射し、それらのずれ量を複数のマークの各々について検出する。これにより、アライメント計測部６は、パターン領域８ａとショット領域２０との形状差を計測することができる。
このように構成されたインプリント装置１においてインプリント処理が施される基板１０は、一連の半導体デバイスの製造工程（例えばスパッタリングなどの成膜工程）での加熱処理などを経た後にインプリント装置１内に搬入される。したがって、基板上のショット領域２０には、倍率成分や台形成分などの成分を含む変形が生じている場合がある。そして、この場合、変形部３８によってモールド８のパターン領域８ａを変形することだけでは、モールド８のパターン領域８ａと基板１０のショット領域２０とを高精度に重ね合わせすることが不十分になりうる。そのため、基板１０のショット領域２０を、変形部３８によって変形されたモールド８のパターン領域８ａの形状に合うように変形することが好ましい。そこで、第１実施形態のインプリント装置１は、基板１０の裏面から光を照射することにより基板１０を加熱してショット領域２０を変形させる加熱部３７を基板保持部４に含む。以下に、加熱部３７を含む基板保持部４の構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態のインプリント装置１における基板保持部４の構成を示す図である。
基板保持部４に含まれる加熱部３７は、基板１０の裏面における複数の箇所に光２１を照射することにより、基板１０に熱を加えてショット領域２０を変形させる。加熱部３７は、基板１０の裏面における１つの箇所に照射する光２１を射出する射出部２２ａと、当該１つの箇所と射出部２２ａとの間において基板１０の裏面に照射される光が通過するように形成された空洞２２ｂとをそれぞれ有する複数の光照射部２２を含む。各光照射部２２における射出部２２ａは、基板の裏面における１つの箇所に光２１を斜入射させるように構成されている。また、射出部２２ａから射出される光２１の波長は、基板１０に吸収される波長であることが好ましく、例えば紫外から可視領域の波長が用いられうる。第１実施形態の加熱部３７では、射出部２２ａとしてレーザダイオードなどの発光素子４０が用いられ、射出部２２ａから射出された光２１を効率良く基板１０の裏面に導くためにコリメータレンズ２２ｃが設けられている。そして、複数の光照射部２２は、基板上に形成された複数のショット領域２０の各々において変形を行うことができるように、例えば図３に示すように、基板保持部４のＸＹ平面内において格子状に配置される。図３は、基板保持部４をＺ方向から見たときの図である。光照射部２２の配置や個数は、ショット領域２０が有する変形成分やショット領域２０を変形する際の精度などによって決定されうる。
ここで、各光照射部２２は、射出部２２ａから射出され基板１０の裏面で反射された光２１を吸収する光吸収部材２２ｄを含んでもよい。これにより、基板１０で反射された光２１が基板チャック１６（空洞２２ｂの内側）や射出部２２ａなどに照射されて、それらの温度が上昇することを防止することができる。光吸収部材２２ｄは、例えば、基板１０の裏面で反射された光２１の吸収率が８０％以上になるように構成されているとよい。また、各光照射部２２は、図４（ａ）に示すように、射出部２２ａから射出された光２１を透過する光透過部材２２ｅ（例えばガラス部材など）を空洞２２ｂに含んでもよい。これにより、基板保持部４が基板１０を保持していないときにおいて、パーティクル（ゴミなどの異物）が空洞２２ｂに進入することを防止することができる。さらに、各光照射部２２は、図４（ｂ）に示すように、配管２３を介して空洞２２ｂの圧力を調整する調整部２２ｆを設けてもよい。このように調整部２２ｆを設けることで、各光照射部２２に基板を吸着する機能を持たせることができる。即ち、基板保持部４に基板１０が搭載されている状態で各光照射部２２における空洞２２ｂの圧力を調整することにより、複数の光照射部２２によって基板１０を吸着保持させることができる。
基板保持部４は、図１および図２に示すように、基板チャック１６と基板駆動部１７との間に温調プレート３３を含み、各光照射部２２の射出部２２ａが温調プレート３３内に設けられるように構成されてもよい。温調プレート３３は、例えば、冷媒を流すための流路を有しており、冷媒の流量や温度を制御することにより、基板チャック１６の温度を所定の温度に管理したり、射出部２２ａおよび光吸収部材２２ｄで発生する熱を吸収したりすることができる。また、基板保持部４における加熱部３７では、図５に示すように、射出部２２ａとして、光源部４４から射出された光を基板１０の裏面における１つの箇所に導く光ファイバ４１が用いられもよい。この場合においても、射出部２２ａとしての光ファイバ４１から射出された光２１を効率良く基板１０の裏面に導くためにコリメータレンズ２２ｃを設けるとよい。そして、光源部４４は、基板の裏面における各箇所に照射される光の強度を個別に変更できるように構成されるとよい。
基板保持部４は、基板１０における複数の領域の各々を吸着する吸着力をそれぞれ変更可能に構成されてもよい。このように構成された基板保持部４では、ショット領域２０とモールド８のパターン領域８ａとの位置合わせの際に、当該ショット領域２０を含む基板上の領域を吸着する吸着力を、基板上の他の領域を吸着する吸着力より相対的に小さくする。例えば、基板１０における複数の領域が、インプリント処理を行う対象のショット領域２０ａを有する第１領域と、第１領域と異なる第２領域とを含むとする。このとき、基板保持部４は、ショット領域２０ａとパターン領域８ａとの位置合わせにおいて、基板１０の裏面に光を照射してショット領域２０ａを変形させる際に、第１領域における吸着力が第２領域における吸着力より小さくなるように制御される。このように基板上の各領域における吸着力を制御することで、基板１０の位置ずれを防ぎながら、ショット領域２０ａの裏面と基板保持部４との間に発生する摩擦力を低減させ、基板１０への入熱量に対するショット領域２０ａの変形量を大きくすることができる。その結果、ショット領域２０ａの形状を目標形状にするために基板１０に照射される光の照射量を少なくすることができるため、射出部２２ａから射出される光２１の強度を小さくしたり、光２１を基板１０に照射する時間を短くしたりすることができる。
図３に示す例では、基板保持部４は、基板１０における４つの領域１０ａ〜１０ｄの各々を吸着する吸着力を個別に変更可能に構成されている。そして、インプリント処理を行う対象のショット領域２０ａが領域１０ｃに含まれているものとする。このとき、ショット領域２０ａとパターン領域８ａとの位置合わせの際、ショット領域２０ａを含む領域１０ｃとそれに隣り合う領域１０ｄとにおける吸着力が、領域１０ａおよび１０ｂにおける吸着力より小さくなるように基板保持部４が制御される。これにより、基板１０の位置ずれを防ぎながら、ショット領域２０ａの裏面と基板保持部４との間に発生する摩擦力を低減させることができ、ショット領域２０ａの変形を効率良く行うことができる。ここで、図３に示す基板保持部４は、Ｘ方向に沿って分割された基板上の４つの領域１０ａ〜１０ｄにおいて吸着力を個別に変更可能に構成されているが、それに限られるものではない。例えば、基板上の領域の数や形状は、ショット領域２０を変形させる上で最適な組み合わせに適宜設定され、それに応じて基板保持部４の構成も適宜変更されうる。
次に、第１実施形態のインプリント装置１において、モールド８のパターンを基板上の複数のショット領域２０の各々に転写するインプリント処理の一例について、図６を参照しながら説明する。図６は、モールド８のパターンを基板上の複数のショット領域２０の各々に転写するインプリント処理における動作シーケンスを示すフローチャートである。
Ｓ６０１では、制御部７は、基板１０を基板保持部４の上に搬送するように基板搬送機構（不図示）を制御し、基板１０を保持するように基板保持部４を制御する。これにより、基板１０がインプリント装置１内に配置される。Ｓ６０２では、制御部７は、基板上のショット領域２０ａ（インプリント処理が行われるショット領域２０）が樹脂供給部５の下に配置されるように基板駆動部１７を制御する。そして、制御部７は、ショット領域２０ａに樹脂１４（未硬化樹脂）を供給するように樹脂供給部５を制御する。Ｓ６０３では、制御部７は、樹脂１４が供給されたショット領域２０ａがモールド８のパターン領域８ａの下に配置されるように基板駆動部１７を制御する。Ｓ６０４では、制御部７は、モールド８と基板上の樹脂１４とが接触するようにモールド駆動部１２を制御する。Ｓ６０５では、制御部７は、モールド８のパターン領域８ａと基板上のショット領域２０ａとの形状差を示す情報を取得する。制御部７は、インプリント装置１に設けられたアライメント計測部６でパターン領域８ａとショット領域２０ａとの形状差を計測することによって当該情報を取得してもよい。また、制御部７は、インプリント装置１の外部における計測装置によって得られたパターン領域８ａとショット領域２０ａとの形状差を当該情報として取得してもよい。
Ｓ６０６では、制御部７は、Ｓ６０５において取得された情報に基づいて、モールド８のパターン領域８ａにおける補正量と基板１０のショット領域２０ａにおける補正量とを決定する。Ｓ６０７では、制御部７は、モールド８のパターン領域８ａにおける補正量に基づいて、変形部３８によってパターン領域８ａを変形する際における変形部３８の駆動量（変形部３８がモールドに加える力）を決定する。また、制御部７は、基板１０のショット領域２０ａにおける補正量に基づいて、加熱部３７によって基板１０の裏面に照射される光の強度分布を決定する。そして、制御部７は、Ｓ６０６において決定した駆動量と光の強度分布とに基づいて変形部３８と加熱部３７とを制御し、モールド８のパターン領域８ａの形状と基板１０のショット領域２０ａの形状とを補正する。即ち、制御部７は、モールド８のパターン領域８ａと基板１０のショット領域２０ａとの位置合わせを行う。
ここで、モールド８のパターン領域８ａと基板１０のショット領域２０ａとの位置合わせについて、図７を参照しながら説明する。図７（ａ）は、モールド８のパターン領域８ａの形状を示す図であり、図７（ｂ）は、基板１０のショット領域２０ａの形状を示す図である。そして、以下では、ショット領域２０ａに台形成分を含む変形が生じているものとする。まず、制御部７は、変形部３８を制御することによりモールド８の±Ｙ方向側の側面における所定箇所に力４７を加え、パターン領域８ａの形状がショット領域２０ａの形状（台形形状）に近づくようにパターン領域８ａを変形させる。このとき、パターン領域８ａには、±Ｙ方向の変形だけではなく＋Ｘ方向にもポアソン比からなる変形４８が生じうるため、パターン領域８ａの形状は、図７（ａ）の破線で示す形状４６となる。この段階で、パターン領域８ａとショット領域２０ａとの重ね合わせを行うと、ポアソン比からなる変形の分だけ重ね合わせ精度が低下しうることとなる。そこで、制御部７は、変形部３８により変形されたパターン領域８ａの形状４６を目標形状とし、ショット領域２０ａの形状が当該目標形状（形状４６）に近づくように加熱部３７による基板１０の加熱を制御する。
例えば、制御部７は、ショット領域２０ａの温度分布が、Ｙ方向には温度が均一で、かつ＋Ｘ方向にいくに従って温度が線形に高くなる分布（図７（ｂ）の上図）になるように、加熱部３７における各光照射部２２の射出部２２ａを制御する。このとき、基板１０は温度に応じて等方的に膨張するため、ショット領域２０ａは±Ｙ方向だけでなく＋Ｘ方向にも変形し、図７（ｂ）の破線で示す形状４５となる。これにより、ショット領域２０ａの形状を、変形部３８によって変形されたパターン領域の形状４６（目標形状）に近づけることができる。即ち、モールド８のパターン領域８ａと基板１０のショット領域２０ａとの位置合わせを高精度に行うことができる。図７に示す例では、台形成分を含む変形が生じているショット領域の補正について説明したが、実際にはショット領域２０ａに様々な成分（例えば、倍率成分や台形成分、平行四辺形成分など）を含む変形が生じていることがある。この場合では、ショット領域２０ａに生じている変形の各成分に基づいて、ショット領域のＸＹ面内で適切な温度分布が形成されるように、加熱部３７における各光照射部２２の射出部２２ａを制御することが好ましい。
Ｓ６０８では、制御部７は、モールド８を接触させた樹脂１４に対して紫外線を照射するように露光部２を制御し、当該樹脂１４を硬化させる。モールド８のパターン領域８ａと基板１０のショット領域２０ａとの重ね合わせを高精度に行うためには、加熱部３７によって変形されたショット領域の形状を、樹脂１４を硬化している期間５１においても維持しておくことが好ましい。そのため、制御部７は、樹脂１４を硬化している期間５１において、加熱部３７によって変形されたショット領域２０ａの形状が維持されるように、加熱部３７が基板１０の裏面に照射する光の強度を調整するとよい。
例えば、図８（ａ）に示すように、ショット領域２０ａを変形している期間５２（時刻ｔ０からｔ１までの間）において、加熱部３７により基板１０の裏面に照射される光の強度を一定として基板１０を加熱する場合を想定する。この場合、期間５２（時刻ｔ０からｔ１までの間）では、図８（ｂ）に示すように基板１０の温度が線形的に上昇し、図８（ｃ）に示すようにショット領域２０ａの変形量も線形的に増加していく。そして、制御部７は、ショット領域２０ａの形状と目標形状との差が許容範囲内に収まった時刻ｔ１において、加熱部３７により基板１０の裏面に照射される光の強度を、基板１０の温度が時刻ｔ１における温度で維持するように低下させる。これにより、樹脂１４を硬化している期間５１において、ショット領域２０ａの形状と目標形状との差が許容範囲内に収まった状態を維持させることができる。ここで、時刻ｔ１以降（期間５１）における光の強度は、加熱部３７が光を照射することにより基板１０に加わる熱の大きさが基板１０から放射される熱の大きさとほぼ同じになるように設定されうる。ショット領域２０ａから放射される熱は、例えば、基板１０内で拡散する熱、基板１０から空気などに伝達する熱、基板１０から基板チャック１６に伝達される熱などを含みうる。
Ｓ６０９では、制御部７は、モールド８を基板上の樹脂１４から剥離（離型）するようにモールド駆動部１２を制御する。Ｓ６１０では、制御部７は、基板上に引き続きモールド８のパターンを転写するショット領域２０（次のショット領域２０）があるか否かの判定を行う。次のショット領域２０がある場合はＳ６０２に戻り、次のショット領域２０がない場合はインプリント処理を終了する。ここで、図６では、モールド８と基板上の樹脂１４とが接触した状態で、モールド８のパターン領域８ａと基板１０のショット領域２０ａとの位置合わせを行っているが、それに限られるものではない。例えば、当該位置合わせを行ってからモールド８と基板上の樹脂１４とを接触させてもよい。即ち、図６において、Ｓ６０４の工程を、Ｓ６０７の工程の後で行ってもよい。
上述したように、第１実施形態のインプリント装置１は、基板１０の裏面から光を照射することにより基板１０を加熱してショット領域２０を変形させる加熱部３７を基板保持部４に含む。そして、第１実施形態のインプリント装置１（制御部７）は、モールド８のパターン領域８ａと基板１０のショット領域２０との形状差が許容範囲に収まるように加熱部３７を制御する。これにより、モールド８のパターン領域８ａと基板１０のショット領域２０とを高精度に重ね合わせし、モールド８のパターンを精度よくショット領域２０に転写することができる。
ここで、第１実施形態では、基板１０に形成された１つのショット領域２０ａの形状を加熱部３７により補正し、当該ショット領域２０ａに対してインプリント処理を行う例について説明したが、それに限られるものではない。例えば、図９（ａ）に示すように配列された４つのショット領域２０や、図９（ｂ）に示すように斜めに配置された２つのショット領域２０など、基板１０に形成された複数のショット領域２０の形状を加熱部３７により一括に補正してもよい。また、第１実施形態では、インプリント処理を行う対象のショット領域２０ａを変形させる際に、当該ショット領域２０ａの裏面に光を照射する例について説明したが、それに限られるものではない。例えば、ショット領域２０ａを変形させる際に、当該ショット領域２０ａの周辺に配置されたショット領域２０の裏面に光を照射してもよい。これにより、ショット領域２０ａの形状を目標形状（変形部３８により変形されたパターン領域８ａの形状）に効率良く近づけることができる。
＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された樹脂に上記のインプリント装置を用いてパターンを形成する工程（基板にインプリント処理を行う工程）と、かかる工程でパターンを形成された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された樹脂に上記のインプリント装置を用いてパターンを形成する工程（基板にインプリント処理を行う工程）と、かかる工程でパターンを形成された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
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および変更が可能である。
Claims (15)
- パターンが形成されたパターン領域を有するモールドを用いて、基板の第１面に形成されたショット領域上のインプリント材を成形するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
前記基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に設けられ、前記第１面の反対側の第２面に光を照射することにより前記基板に熱を加えて前記ショット領域を変形させる加熱部と、
前記パターン領域と前記ショット領域との形状差が許容範囲に収まるように前記加熱部を制御する制御部と、
を含み、
前記加熱部は、前記第２面における複数の箇所に照射される光を射出する複数の射出部と、前記複数の射出部から射出された光のそれぞれが通過するように前記基板保持部に設けられた複数の空洞とを含む、ことを特徴とするインプリント装置。 - 前記基板保持部は、前記第２面をチャックすることにより前記基板を保持する、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
- 前記加熱部は、前記複数の空洞の各々に設けられ且つ前記第２面に照射される光を透過する光透過部材を含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインプリント装置。
- 前記加熱部は、前記複数の空洞の各々の圧力を調整することにより前記基板を前記基板保持部に保持させる調整部を含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインプリント装置。
- 前記加熱部は、前記第２面に照射され、前記第２面で反射された光を吸収する光吸収部材を更に含む、ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
- 前記加熱部は、前記第２面に光を斜入射させるように構成され、
前記光吸収部材は、前記第２面で反射された光の吸収率が８０％以上になるように構成されている、ことを特徴とする請求項５に記載のインプリント装置。 - 前記基板保持部は、前記基板の前記第２面における複数の領域の各々を吸着する吸着力をそれぞれ変更可能に構成され、
前記複数の領域は、前記インプリント処理を行う対象の前記ショット領域を有する第１領域と、前記第１領域とは異なる第２領域とを含み、
前記制御部は、前記パターン領域と前記ショット領域との位置合わせにおいて、前記第１領域における吸着力が前記第２領域における吸着力より小さくなるように前記基板保持部を制御する、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装置。 - 各射出部はレーザダイオードを含む、ことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
- 各射出部は、光源から射出された光を前記第２面に導く光ファイバを含む、ことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
- 前記制御部は、前記ショット領域に温度分布が形成されるように、各射出部から射出される光の強度を個別に変更する、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。
- 前記形状差を計測する計測部を更に含み、
前記制御部は、前記計測部で計測された前記形状差に基づいて前記加熱部を制御する、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。 - パターンが形成されたパターン領域を有するモールドを用いて、基板の第１面に形成されたショット領域上のインプリント材を成形するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
前記基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に設けられ、前記第１面の反対側の第２面に光を照射することにより前記基板に熱を加えて前記ショット領域を変形させる加熱部と、
前記パターン領域と前記ショット領域との形状差が許容範囲に収まるように前記加熱部を制御する制御部と、
を含み、
前記加熱部は、前記第２面に照射される光が通過するように前記基板保持部に設けられた空洞と、前記空洞に設けられ且つ前記第２面に照射される光を透過する光透過部材とを含む、ことを特徴とするインプリント装置。 - パターンが形成されたパターン領域を有するモールドを用いて、基板の第１面に形成されたショット領域上のインプリント材を成形するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
前記基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に設けられ、前記第１面の反対側の第２面に光を照射することにより前記基板に熱を加えて前記ショット領域を変形させる加熱部と、
前記パターン領域と前記ショット領域との形状差が許容範囲に収まるように前記加熱部を制御する制御部と、
を含み、
前記加熱部は、前記第２面に照射される光が通過するように前記基板保持部に設けられた空洞と、前記空洞の圧力を調整することにより前記基板を前記基板保持部に吸着させる調整部とを含む、ことを特徴とするインプリント装置。 - パターンが形成されたパターン領域を有するモールドを用いて、基板の第１面に形成されたショット領域上のインプリント材を成形するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
前記基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に設けられ、前記第１面の反対側の第２面に光を照射することにより前記基板に熱を加えて前記ショット領域を変形させる加熱部と、
前記パターン領域と前記ショット領域との形状差が許容範囲に収まるように前記加熱部を制御する制御部と、
を含み、
前記加熱部は、前記第２面に照射され、前記第２面で反射された光を吸収する光吸収部材を更に含む、ことを特徴とするインプリント装置。 - 請求項１乃至１４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、
前記工程でパターンを形成された前記基板を加工する工程と、
を含む、ことを特徴とする物品の製造方法。
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