JP6606567B2 - インプリント装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリント装置及び物品の製造方法に関する。

半導体デバイスやＭＥＭＳなどの微細化の要求が進み、従来のフォトリソグラフィー技術に加えて、基板上のインプリント材をモールドで成形し、インプリント材のパターンを基板上に形成する微細加工技術が注目されている。かかる技術は、インプリント技術と呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細な構造体を形成することができる。

インプリント技術の１つとして、例えば、光硬化法がある。光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板のショット領域に未硬化のインプリント材を供給（塗布）する。次いで、ショット領域に供給された未硬化のインプリント材にモールドを接触させて（押し付けて）成形する。そして、インプリント材とモールドとを接触させた状態において、インプリント材に光（例えば、紫外線）を照射して硬化させ、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、基板上にインプリント材のパターンが形成される。

このようなインプリント処理が施される基板は、一般に、デバイス製造工程において、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ている。これにより、基板が拡大又は縮小し、平面内で直交する２方向でパターンの形状（又はサイズ）が変化する場合がある。従って、インプリント装置では、基板上のインプリント材とモールドとを接触させる際に、基板上に予め形成されているパターン（基板側パターン）の形状と、モールドのパターンの形状とを合わせる必要がある。

基板側パターンの形状とモールドのパターンの形状とを合わせる技術として、モールドの外周に外力を与えてモールド（のパターン）を変形させるユニットを備えたインプリント装置が提案されている（特許文献１参照）。但し、特許文献１に開示されたインプリント装置において、例えば、モールドの材質を石英とすると、そのポアソン比は０．１６であるため、モールドの一端をある軸方向に圧縮すると、その軸に直交する方向のモールドの一端が膨張する。このようなポアソン比に依存する変形がモールドに生じると、特に、モールドを台形形状に変形させたい場合に、モールドの面内が線形に変形しにくいため、重ね合わせ精度に影響を及ぼす可能性がある。そこで、インプリント材が硬化しない波長の光を基板に照射し、その吸収熱（加熱）によって基板を熱変形させて、基板側パターンの形状をモールドのパターンの形状に合わせる技術も提案されている（特許文献２参照）。特許文献２に開示された技術では、基板上に所定の照射量分布（温度分布）を形成するための光調整器として、デジタルミラーデバイスが用いられている。

特表２００８−５０４１４１号公報 特許第５９３２２８６号公報

しかしながら、特許文献２では、デジタルミラーデバイスを構成するミラー素子の欠陥や反射率の差、及び、デジタルミラーデバイスに照射される光の光量むらなどに起因して、基板に対する実際の入熱量と所望の入熱量とが異なる場合がある。このような場合、基板側パターンの形状とモールドのパターンの形状とが合わず、重ね合わせ精度が低下してしまう。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、基板に予め形成されている被処理領域と基板上に新たに形成するパターンとの重ね合わせ精度の点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、モールドを用いて基板上の被処理領域に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を行うインプリント装置であって、２次元的に配列された複数のミラー素子の集合であるセグメントを複数有し、前記複数のミラー素子で反射された光を前記基板に照射するデジタルミラーデバイスと、前記複数のセグメントのそれぞれから照射される光の光量を個別に計測する計測部と、前記計測部の計測結果に基づいて、各セグメントに含まれる複数のミラー素子を制御する制御部と、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、基板に予め形成されている被処理領域と基板上に新たに形成するパターンとの重ね合わせ精度の点で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。 図１に示すインプリント装置における加熱部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概略図である。 デジタルミラーデバイスのミラー素子の断面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基板のパターンの形状を補正する補正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、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、物品としての半導体デバイスなどのデバイスの製造に使用され、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インプリント処理を行う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。なお、図１に示すように、基板上のインプリント材に対して光を照射する照射部の光軸に平行な方向をＺ軸とし、Ｚ軸に垂直な平面内において互いに直交する方向をＸ軸及びＹ軸とする。

インプリント装置１は、照射部２と、モールド保持部３と、基板ステージ４と、供給部５と、加熱部６と、センサ７と、制御部８と、アライメント計測部３５とを有する。また、インプリント装置１は、基板ステージ４を載置するベース定盤３６と、モールド保持部３を固定するブリッジ定盤３７と、ベース定盤３６から延設され、除振器３８を介してブリッジ定盤３７を支持する支柱３９とを有する。除振器３８は、床面からブリッジ定盤３７に伝わる振動を低減（除去）する。更に、インプリント装置１は、モールド１１を外部からモールド保持部３に搬送するモールド搬送部（不図示）や基板１２を外部から基板ステージ４に搬送する基板搬送部（不図示）なども有する。

照射部２は、インプリント処理において、基板上のインプリント材１７に対して、ダイクロイックミラー１０及びモールド１１を介して、紫外線９を照射する。照射部２は、例えば、光源と、かかる光源から射出された紫外線９をインプリント処理に適するように調整する光学素子とを含む。

モールド１１は、多角形（矩形）の外周形状を有し、基板１２に対向する面に３次元状に形成されたパターン（回路パターンなどの基板１２に転写すべき凹凸パターン）１３を含む。モールド１１は、紫外線９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。また、モールド１１は、基板１２に対向する面とは反対側の面（紫外線９の入射側の面）に、モールド１１（パターン部１３）の変形を容易にするためのキャビティ（凹部）を含む。キャビティは、円形の平面形状を有し、その深さは、モールド１１の大きさや材料に応じて適宜設定される。

モールド保持部３は、モールド１１を保持するモールドチャック１４と、モールドチャック１４を保持してモールド１１（モールドチャック１４）を移動させるモールド駆動部１５とを含む。

モールドチャック１４は、モールド１１の紫外線９の入射側の面の外周領域を真空吸着力や静電力によって引き付けることでモールド１１を保持する。例えば、モールドチャック１４が真空吸着力によってモールド１１を保持する場合、モールドチャック１４は、外部に設置された真空ポンプに接続され、かかる真空ポンプのオン／オフによってモールド１１の着脱（保持及び保持の解除）が切り替えられる。

モールド駆動部１５は、基板上のインプリント材１７へのモールド１１の押し付け（押印処理）、又は、基板上のインプリント材１７からのモールド１１の引き離し（離型処理）を選択的に行うように、モールド１１をＺ軸方向に移動させる。モールド駆動部１５に適用可能なアクチュエータは、例えば、リニアモータやエアシリンダを含む。モールド駆動部１５は、モールド１１を高精度に位置決めするために、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。また、モールド駆動部１５は、Ｚ軸方向だけではなく、Ｘ軸方向やＹ軸方向にモールド１１を移動可能に構成されていてもよい。更に、モールド駆動部１５は、モールド１１のθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置やモールド１１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。

インプリント装置１における押印処理及び離型処理は、本実施形態のように、モールド１１をＺ軸方向に移動させることで実現してもよいが、基板１２（基板ステージ４）をＺ軸方向に移動させることで実現してもよい。また、モールド１１と基板１２の双方を相対的にＺ軸方向に移動させることで、押印処理及び離型処理を実現してもよい。

モールドチャック１４及びモールド駆動部１５は、照射部２からの紫外線９が基板上のインプリント材１７に照射されるように、中心部（内側）に開口１６を有する。開口１６には、開口１６の一部とモールド１１とで囲まれる空間を密閉空間にするための光透過部材が配置され、かかる密封空間内の圧力は、真空ポンプなどを含む圧力調整装置によって調整される。圧力調整装置は、例えば、基板上のインプリント材１７とモールド１１とを接触させる際に、密封空間内の圧力を外部の圧力よりも高くして、モールド１１のパターン部１３を基板１２に向かって凸形状に撓ませる（変形させる）。これにより、基板上のインプリント材１７に対してモールド１１のパターン部１３の中心部から接触させることができる。従って、モールド１１とインプリント材１７との間に空気が残留することが抑えられ、モールド１１のパターン部１３（凹部）の隅々までインプリント材１７を充填させることができる。

基板１２には、モールド１１のパターン部１３によって成形されるインプリント材１７が供給（塗布）される。

基板ステージ４は、基板１２を保持し、基板上のインプリント材１７とモールド１１とを接触させる際においてモールド１１と基板１２との位置合わせ（アライメント）に用いられる。基板ステージ４は、基板１２を吸着して保持する基板チャック１８と、基板チャック１８を機械的に保持して各軸方向に移動可能とするステージ駆動部１９とを含む。

ステージ駆動部１９に適用可能なアクチュエータは、例えば、リニアモータや平面モータを含む。ステージ駆動部１９は、基板１２を高精度に位置決めするために、Ｘ軸及びＹ軸の各方向に対して、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。また、ステージ駆動部１９は、Ｘ軸方向やＹ軸方向だけではなく、Ｚ軸方向に基板１２を移動可能に構成されていてもよい。更に、ステージ駆動部１９は、基板１２のθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置や基板１２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４の側面には、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に対応したエンコーダスケール２０が配置されている。エンコーダシステム２２は、エンコーダヘッド２１からエンコーダスケール２０にビームを照射することで、基板ステージ４の位置を計測する。エンコーダシステム２２は、基板ステージ４の位置を実時間で計測する。制御部８は、エンコーダシステム２２の計測値に基づいて、基板ステージ４の位置決めを実行する。

供給部５は、モールド保持部３の近傍に配置され、基板１２に未硬化のインプリント材１７を供給（塗布）する。インプリント材１７は、本実施形態では、紫外線９が照射されることで硬化する性質を有する紫外線硬化性の樹脂材料である。インプリント材１７は、半導体デバイスの製造工程などの各種情報に応じて選択される。また、供給部５から供給されるインプリント材１７の供給量は、基板１２に形成されるインプリント材１７のパターンの厚さ（残膜厚）や密度などに応じて決定される。

加熱部６は、インプリント装置１に搬入されて基板ステージ４に保持された基板１２を加熱することによって、基板上に予め形成されているパターン領域２３（ショット領域）を変形させる（即ち、パターン領域２３の形状を補正する）。本実施形態では、パターン領域２３は、１つのショット領域を含む被処理領域である。但し、パターン領域２３は、複数のショット領域を含む被処理領域であってもよい（即ち、１回のインプリント処理で複数のショット領域にパターンを形成する場合もある）。なお、ショット領域は、インプリント装置１でパターンが形成された基板の上層レイヤに対して露光装置によってパターンを形成する際に、レチクル又はマスクを用いて形成する繰り返しパターンに相当する。例えば、１つのショット領域には、ユーザが希望するチップサイズのパターンが１つ又は複数形成される。

図２は、加熱部６の構成を示す概略図である。加熱部６は、光源部２４と、光調整器２５と、光吸収部２６とを含む。光源部２４は、基板１２を加熱するための熱源として機能し、本実施形態では、インプリント材１７を硬化させない波長の光２７を射出して光調整器２５に照射する。例えば、インプリント材１７が硬化する波長が３００ｎｍ〜４００ｎｍである場合、光源部２４は、４７０ｎｍの波長帯域の光を射出する。

光調整器２５は、基板上のパターン領域２３の形状を補正する際に、基板上に照射量分布を形成することによって、基板上に温度分布を形成する。光調整器２５は、図３に示すように、デジタルミラーデバイス２８で構成されている。図３は、デジタルミラーデバイス２８の構成を示す概略図である。デジタルミラーデバイス２８は、図３に示すように、反射面を形成する、２次元的（格子状）に配列された複数のミラー素子２９を含む。ミラー素子２９は、光源部２４から照射された光２７の反射方向を変更可能であり、基板上のパターン領域２３に対して任意の照射量分布を形成する。ミラー素子２９（の駆動）は、制御部８によって、個別に制御される。

図４は、デジタルミラーデバイス２８を構成するミラー素子２９の断面を示す概略図であって、ミラー素子２９の駆動状態を示している。ミラー素子２９は、図４に示すように、光２７を基板１２に向かう方向３０に反射するオン状態３２、又は、光２７を光吸収部２６に向かう方向３１に反射するオフ状態３３に駆動する（傾ける）ことによって、任意の照射量分布を形成する。また、ミラー素子２９をオン状態３２にしている時間（照射時間）やオフ状態３３にしている時間（非照射時間）を制御することによって、基板１２に照射される光の光量の階調を制御する。

ミラー素子２９によって基板１２に向かう方向３０に反射された光２７は、図１に示すように、ダイクロイックミラー３４を介して、基板１２に照射される。デジタルミラーデバイス２８の分割数、即ち、デジタルミラーデバイス２８を構成するミラー素子２９の数は、必要とされる照射量分布に応じて適宜決定される。

光吸収部２６は、デジタルミラーデバイス２８を構成するミラー素子２９をオフ状態３３に駆動した場合に、ミラー素子２９で反射された光２７を吸収する。光吸収部２６は、照射された光２７を熱に変換して吸収する。従って、光吸収部２６は、冷却機構を含むとよい。

センサ７は、基板ステージ４に保持された基板１２と同じ高さになるように、基板ステージ４に配置されている。センサ７は、デジタルミラーデバイス２８に含まれる複数のミラー素子２９のうち、少なくとも一部のミラー素子２９で反射された光の光量（照射量分布）を計測する。センサ７は、例えば、受光した光を電気信号に変換する光電変換素子である。センサ７は、メンテナンスなどのインプリント処理が行われていない期間において、基板ステージ４を走査させながら、デジタルミラーデバイス２８から基板１２に照射される光２７の光量を計測する。

制御部８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の各部を制御する。制御部８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。本実施形態において、制御部８は、後で詳細に説明するように、センサ７の計測結果に基づいて、加熱部６を制御する。制御部８は、インプリント装置１の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、インプリント装置１の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。

アライメント計測部３５は、インプリント処理を行う際に、アライメント光ＡＬを基板１２に照射し、基板１２で反射されたアライメント光ＡＬを検出することで、基板上のパターン領域２３の位置や形状を計測する。

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。インプリント処理は、上述したように、制御部８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。まず、制御部８は、基板搬送部に基板１２を搬入させ、基板ステージ４（基板チャック１８）に保持させる。次いで、制御部８は、ステージ駆動部１９を駆動して、基板上のショット領域（パターン領域２３）を、供給部５による供給位置に位置決めする。次に、制御部８は、供給部５に対して、基板上のショット領域にインプリント材１７を供給させる。次いで、制御部８は、ステージ駆動部１９を駆動して、インプリント材１７が供給された基板上のショット領域をモールド１１の直下に位置決めする。次に、制御部８は、モールド駆動部１５を駆動して、基板上のインプリント材１７とモールド１１とを接触させる。これにより、基板上のインプリント材１７は、モールド１１のパターン部１３（凹部）に充填される。次いで、制御部８は、照射部２に紫外線９を照射させ、モールド１１を介して、基板上のインプリント材１７を硬化させる。次に、制御部８は、モールド駆動部１５を駆動して、基板上の硬化したインプリント材１７からモールド１１を引き離す。これにより、基板上のショット領域には、モールド１１のパターン部１３に対応する３次元形状のインプリント材１７のパターンが形成される。このような一連の動作を、基板上の複数のショット領域のそれぞれに対して行うことで、複数のショット領域のそれぞれにインプリント材１７のパターンを形成することができる。

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１２は、デバイス製造工程において、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ている。従って、基板１２は、インプリント装置１に搬入される前に拡大又は縮小し、ＸＹ平面内で直交する２方向でパターン領域２３の形状が変化している場合がある。パターン領域２３の変形は、主に、倍率成分、平行四辺形成分、台形成分を含み、それらが組み合わされていることもある。

そこで、インプリント装置１では、基板上のインプリント材１７とモールド１１とを接触させる際に、基板１２のパターン領域２３の形状を補正してモールド１１のパターン部１３の形状と合わせる必要がある。本実施形態では、制御部８において、アライメント計測部３５の計測結果から基板１２のパターン領域２３の形状をモールド１１のパターン部１３の形状に合わせるために必要となる補正量を求める。そして、かかる補正量に基づいて、加熱部６によって基板１２のパターン領域２３を熱変形させることで、基板１２のパターン領域２３の形状とモールド１１のパターン部１３の形状とを合わせる。換言すれば、加熱部６（デジタルミラーデバイス）２８は、制御部８の制御下において、基板１２のパターン領域２３とモールド１１のパターン部１３との形状差が低減する（許容範囲に収まる）ようにパターン領域２３を加熱する。

加熱部６を構成するデジタルミラーデバイス２８において、初期不良や経年劣化によって、ミラー素子２９が固着してしまう欠陥が発生する。また、ミラー素子２９の間の反射率差、光源部２４から射出される光２７の光量むら、光源部２４から基板１２までの光路に配置された光学素子の光学性能によって、基板１２に照射される光の光量と目標光量とが異なる光量誤差が発生する。

これらの影響を最小限にするために、本実施形態では、図３に示すように、ミラー素子２９が２次元的に配列された領域を、基板上のショット領域よりも小さく、且つ、ミラー素子２９を複数含むように制御単位を複数のセグメント４１に分割する（区切る）。セグメント４１の数は、当該条件を満たすのであれば任意である。本実施形態は、一例として、セグメント４１の数を６００個とし、図３に示す構成は、デジタルミラーデバイス２８の全てのミラー素子２９の一部を図示しているものとする。そして、制御部８は、デジタルミラーデバイス２８を、複数のミラー素子２９の集合であるセグメント４１ごとに制御する。例えば、セグメント４１ごとに、セグメント内のミラー素子２９の欠陥や反射率、光源部２４からの光の光量むらなどに起因する光量誤差を補い合うことによって、各セグメントから基板１２に照射される光の光量を校正する。

具体的には、まず、加熱部６、即ち、デジタルミラーデバイス２８から基板１２に照射される光の光量（光量分布）を計測する。制御部８は、ミラー素子２９が配列された領域のうち、１回のインプリント処理でパターンが形成される基板上の領域であるショット領域に対応する領域のミラー素子２９をオン状態３２とし、その他の領域のミラー素子２９をオフ状態３３とする。更に、制御部８は、センサ７がショット領域の全体をカバーするように基板ステージ４を走査させながら、デジタルミラーデバイス２８から基板ステージ４に照射される光２７の光量を、センサ７に計測させる。そして、制御部８は、センサ７の計測結果に基づいて、デジタルミラーデバイス２８のセグメント４１ごとに、光量（積算値）Ａを求める。次に、制御部８は、デジタルミラーデバイス２８のセグメント４１ごとの校正値を求める。各セグメント４１での校正値は、光量Ａの最小値（最小光量）をＡｍｉｎとすると、Ａｍｉｎ／Ａとする。なお、各セグメント４１は、基板上のパターン領域２３とモールド１１のパターン部１３との重ね合わせ精度に影響しない程度の領域を有し、そのサイズは、要求される重ね合わせ精度に応じて変更することが可能である。例えば、基板上のショット領域を縦３０ｍｍ、横２０ｍｍとし、セグメント４１（の領域）を基板上で１ｍｍ角とした場合について説明する。この場合、基板上で縦３０ｍｍ、横２０ｍｍに対応する領域のミラー素子２９をオン状態３２にし、その他の領域のミラー素子２９をオフ状態３３にする。かかる状態において、センサ７がショット領域の全体をカバーするように基板ステージ４を走査させながら、デジタルミラーデバイス２８から基板ステージ４に照射される光２７の光量をセンサ７に計測させる。これにより、各セグメント４１の光量（積算値）Ａ１、Ａ２、Ａ３、・・・、Ａ６００が求まる。このように、センサ７は、各セグメント４１から基板１２（基板ステージ４）に照射される光の光量を計測して、そのデータを取得する。また、センサ７は、複数のセグメント４１のそれぞれに対応する基板上の領域よりも小さい領域ごとに光量を計測するように構成されている。各セグメント４１の光量Ａ１、Ａ２、Ａ３、・・・、Ａ６００のうち最小値をＡｍｉｎとする。この場合、各セグメント４１の校正値は、Ａｍｉｎ／Ａ１、Ａｍｉｎ／Ａ２、Ａｍｉｎ／Ａ３、・・・、Ａｍｉｎ／Ａ６００となる。かかる校正値は、基板１２のパターン領域２３の形状を補正する際に用いられる。

図５を参照して、インプリント装置１における基板１２のパターン領域２３の形状を補正する補正処理について説明する。上述したように、本実施形態では、基板１２のパターン領域２３の形状、即ち、パターン領域２３の変形成分を補正するために、加熱部６によって、パターン領域２３の内外に温度分布を形成する。

Ｓ５０２において、制御部８は、アライメント計測部３５に基板１２のパターン領域２３の形状を計測させる。Ｓ５０４において、制御部８は、Ｓ５０２でのアライメント計測部３５の計測結果に基づいて、基板１２のパターン領域２３に含まれる変形成分を分析し、パターン領域２３の形状をモールド１１のパターン部１３の形状に合わせるために必要となる補正量を求める。Ｓ５０６において、制御部８は、Ｓ５０４で求めた補正量に基づいて、基板１２のパターン領域２３の形状を補正するために必要となる、デジタルミラーデバイス２８のセグメント４１ごとの光量を求める。

Ｓ５０８において、制御部８は、Ｓ５０６で求めた光量と上述した校正値との積に基づいて、デジタルミラーデバイス２８のセグメント４１ごとにミラー素子２９を個別に制御する。例えば、制御部８は、各セグメント４１で目標光量が得られるように、ミラー素子２９による基板１２への光の照射時間（オン状態３２にする時間）と非照射時間（オフ状態３３にする時間）との比率をセグメント４１ごとに制御する。具体的には、制御部８からの任意のセグメント４１への指令値が１である場合、かかる指令値に対応するセグメント内のミラー素子２９は全てオン状態３２とする。また、制御部８からの任意のセグメント４１への指令値が０．７５である場合、セグメント内のミラー素子２９を、７．５ｍｓｅｃの間はオン状態３２とし、その後、２．５ｍｓｅｃの間はオフ状態３３とする。このようなセグメント内のミラー素子２９の状態の切り替えを指令値が変更されるまで繰り返す。このように、セグメント４１ごとに、ミラー素子２９をオン状態３２にする時間及びオフ状態３３にする時間（照射時間と非照射時間との比率）を制御して光量を調整する。

本実施形態では、センサ７の計測結果に基づいて、インプリント処理を行う際に複数のセグメント４１のそれぞれから基板１２に照射される光の光量がセグメントごとに目標光量となるように、各セグメント４１に含まれるミラー素子２９を個別に制御する。具体的には、各セグメント４１で目標光量が得られるように、ミラー素子２９による基板１２への光の照射時間と非照射時間との比率をセグメント４１ごとに制御する。この際、上述したように、センサ７の計測結果から複数のセグメント４１のそれぞれから基板１２に照射可能な最大光量のうちの最小光量を特定し、最小光量を基準としてセグメント間の光量が校正されている。例えば、あるセグメント４１から基板１２に照射される光の最大光量が、他のセグメント４１から基板１２に照射される光の最大光量よりも小さかった場合、当該他のセグメント４１における光量を基準として、あるセグメント４１の光量が校正されている。ここで、センサ７の計測結果は、各セグメント４１から基板１２に照射される光の光量を計測して得られたデータである。

図５に示す補正処理は、押印工程中又は押印工程後で基板上のインプリント材１７を硬化する前に行われる。制御部８は、図５に示す補正処理によって、基板１２のパターン領域２３の形状とモールド１１のパターン部１３の形状とを合わせてから、基板上のインプリント材１７を硬化させる。また、基板１２のパターン領域２３の形状の補正を促進するために、パターン領域２３に対応する領域に対する基板チャック１８の吸着力を局所的に低減させてもよい。このように、インプリント装置１では、基板１２のパターン領域２３の形状を補正することで、パターン領域２３の形状とモールド１１のパターン部１３の形状とを高精度に合わせることができる。例えば、本実施形態では、モールド１１の側面に外力又は変位を与えてパターン部１３の形状を補正する場合よりも、パターン領域２３の形状とモールド１１のパターン部１３の形状とを高精度に合わせることができる。従って、基板１２のパターン領域２３と、新たに形成されるインプリント材１７のパターンとを高精度に重ね合わせることができる。なお、インプリント装置１では、モールド１１の側面に外力又は変位を与えてパターン部１３の形状を補正する形状補正機構を併用してもよい。また、上述したように、図５に示す補正処理は、押印工程中又は押印工程後で基板上のインプリント材１７を硬化する前に行われることが好ましいが、押印工程前に行ってもよい。

また、Ｓ５０８では、各セグメント４１で目標光量が得られるように、各セグメント４１でオン状態３２にするミラー素子２９やオフ状態３３にするミラー素子２９の数を制御してもよい。換言すれば、各セグメント４１で同一の目標光量を得るに際して、基板１２に光を照射するミラー素子２９の数をセグメント４１ごとに制御してもよい。例えば、図３に示すデジタルミラーデバイス２８では、各セグメント４１は、１６個のミラー素子２９を含む。制御部８からの任意のセグメント４１への指令値が１である場合、かかる指令値に対応するセグメント内のミラー素子２９は全てオン状態３２とする。また、制御部８からの任意のセグメント４１への指令値が０．７５である場合、セグメント内のミラー素子２９のうち、１２個のミラー素子２９はオン状態３２とし、４個のミラー素子２９はオフ状態３３とする。この際、制御部８は、センサ７の計測結果に基づいて、セグメント４１ごとに基板１２に光を照射することができないミラー素子２９の欠陥数を特定し、かかる欠陥数にも基づいて基板１２に光を照射するミラー素子２９の数をセグメント４１ごとに制御する。具体的には、ミラー素子２９の欠陥数が０であり、制御部８からの任意のセグメント４１への指令値が０．５である場合、セグメント内のミラー素子２９のうち、８個のミラー素子２９はオン状態３２とし、８個のミラー素子２９はオフ状態３３とする。但し、ミラー素子２９の欠陥数が３個である場合には、それを考慮して、８個のミラー素子２９はオン状態３２とし、５個のミラー素子２９はオフ状態３３とする。このように、セグメント４１ごとに、オン状態３２にするミラー素子２９の数やオフ状態３３にするミラー素子２９の数を制御して光量を調整する。

また、本実施形態では、インプリント装置１において、セグメント４１から基板に照射される光の光量を計測して得られたデータを取得している（即ち、センサ７で計測している）が、これに限定されるものではない。例えば、インプリント装置１の外部の計測器によって、セグメント４１から基板に照射される光の光量を計測し、そのデータを取得してもよい。

また、本実施形態では、アライメント計測部３５の計測結果から基板１２のパターン領域２３とモールド１１のパターン部１３との形状差を求めている。但し、基板１２のパターン領域２３とモールド１１のパターン部１３との形状差は、インプリント装置１の外部の計測器で計測されてもよい。この場合、外部の計測器の計測結果がユーザによって手動で、或いは、通信回線を介して自動で制御部８に入力される。外部の計測器は、例えば、重ね合わせ検査装置を含む。重ね合わせ検査装置は、パターン部１３を変形させずにパターン形成を行うことで基板上に形成したパターンの周囲に、かかるパターン形成と同時に形成したマークと、パターン領域２３の周囲のマークとの位置ずれを複数のマークについて検査する。これにより、パターン部１３とパターン領域２３との形状差を示す情報が得られる。このようにして得られたパターン部１３とパターン領域２３との形状差を示す情報に基づいて、制御部８は、モールド１１のパターン部１３の形状を補正するための補正量や基板１２のパターン領域２３の形状を補正するための補正量を算出する。なお、これらの補正量の算出もインプリント装置１の外部で行われてもよい。

本実施形態によれば、基板１２のパターン領域２３（基板に予め形成されている被処理領域）と、基板上に新たに形成されるインプリント材１７のパターンとの重ね合わせ精度の点で有利なインプリント装置１を提供することができる。

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６（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１２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１７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１７が基板上に付与された様子を示している。

図６（ｂ）に示すように、インプリント用のモールド１１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１７に向け、対向させる。図６（ｃ）に示すように、インプリント材１７が付与された基板１２とモールド１１とを接触させ、圧力を加える。インプリント材１７は、モールド１１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１１を介して照射すると、インプリント材１７は硬化する。

図６（ｄ）に示すように、インプリント材１７を硬化させた後、モールド１１と基板１２を引き離すと、基板上にインプリント材１７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１１の凹部が硬化物の凸部に、モールド１１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１７にモールド１１の凹凸パターンが転写されたことになる。

図６（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６（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。

＜変形例＞
これまでは、デジタルミラーデバイス２８を含む加熱部６を用いて基板上のパターン領域２３の形状を補正する形態について説明した。以下では、光源部２４、デジタルミラーデバイス２８及び光吸収部２６を含むユニットを、未硬化のインプリント材の粘弾性を高めるために用いる形態について説明する。本形態によれば、未硬化のインプリント材の粘弾性を高めることで基板１２とモールド１１との位置合わせ精度を向上させることが可能となる。

光源部２４は、基板１２上に供給された未硬化のインプリント材の粘弾性を高める波長の光を発生させる。一般的に、基板１２上に供給される樹脂材料であるインプリント材の粘弾性は低く、インプリント材はモールド１１のパターン部へ充填しやすくなっている。ここで、インプリント材の粘弾性が低いと、外乱等によりモールド１１と基板１２との間に位置ずれが生じやすくなる。モールド１１と基板１２との間に位置ずれが生じた状態でインプリント材を硬化させると重ね合わせ精度の低下を招きやすくなってしまう。

そこで、本形態では、インプリント材の粘弾性を高めた状態で、基板１２上のショット領域とモールド１１のパターン部との位置合わせを行う。これにより、モールド１１と基板１２との間の位置ずれを低減させることができ、結果として重ね合わせ精度を向上させることが可能となる。

例えば、インプリント材の硬化工程においてインプリント材に対して照射される紫外線の波長帯域を２００ｎｍ〜４００ｎｍであると仮定する。このとき、インプリント材の粘弾性を高めるために照射される光の波長帯域を３００ｎｍ〜３５０ｎｍとすることで、インプリント材を硬化させ過ぎることなく、インプリント材の粘弾性を高めることができる。

なお、インプリント材の粘弾性を高めるための光を照射する期間は適宜設定することが可能である。例えば、モールド１１とインプリント材を接触させたタイミング以降に粘弾性を高めるための光の照射を開始してもよいし、モールド１１とインプリント材が接触したタイミングよりも前に粘弾性を高めるための光の照射を開始してもよい。

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 ７：センサ ８：センサ １１：モールド １２：基板 ２８：デジタルミラーデバイス ２９：ミラー素子

Claims (13)

1. モールドを用いて基板上の被処理領域に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を行うインプリント装置であって、
   ２次元的に配列された複数のミラー素子の集合であるセグメントを複数有し、前記複数のミラー素子で反射された光を前記基板に照射するデジタルミラーデバイスと、
   前記複数のセグメントのそれぞれから照射される光の光量を個別に計測する計測部と、
   前記計測部の計測結果に基づいて、各セグメントに含まれる複数のミラー素子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。
2. 前記制御部は、インプリント処理を行う際に前記複数のセグメントのそれぞれから照射される光の光量が前記セグメントごとに目標光量となるように、各セグメントに含まれる複数のミラー素子を制御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。
3. 前記制御部は、前記目標光量が得られるように、前記複数のミラー素子による光の照射時間と非照射時間との比率を前記セグメントごとに制御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、前記計測結果に基づいて前記複数のセグメントのそれぞれから照射される光の光量のうちの最小光量を特定し、前記最小光量を基準として前記複数のセグメント間の光量を校正することを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。
5. 前記制御部は、前記目標光量が得られるように、前記基板に向けて光を照射する前記ミラー素子の数を前記セグメントごとに制御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. 前記制御部は、前記計測結果に基づいて前記セグメントごとに前記基板に向けて光を照射することができないミラー素子の欠陥数を特定し、前記欠陥数にも基づいて前記基板に向けて光を照射する前記ミラー素子の数を前記セグメントごとに制御す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。
7. 前記基板を保持して移動するステージを更に有し、
   前記計測部は、前記ステージに配置されてい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。
8. 前記計測部は、前記複数のセグメントのそれぞれに対応する前記基板上の領域よりも小さい領域ごとに光量を計測することを特徴とする請求項７に記載のインプリント装置。
9. 前記計測部は、前記インプリント処理が行われていない期間において前記複数のセグメントのそれぞれから前記基板に向けて照射される光の光量を計測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装置。
10. 前記デジタルミラーデバイスは、前記モールドのパターン部と前記被処理領域との形状差を低減するように前記被処理領域を加熱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. 前記デジタルミラーデバイスは、前記基板上のインプリント材の粘弾性を高める光を前記基板に向けて照射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。
12. 前記デジタルミラーデバイスは、前記モールドと前記インプリント材が接触した後に、前記基板上のインプリント材の粘弾性を高める光を前記基板に向けて照射することを特徴とする請求項１１に記載のインプリント装置。
13. 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を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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