JP6632270B2 - インプリント装置、インプリント方法および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリント装置、インプリント方法およ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、基板上の未硬化樹脂を型（モールド）で成形し、樹脂のパターンを基板上に形成するインプリント技術の開発が進んでいる。インプリント技術を用いることにより、基板上に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一つに、光硬化法がある。この光硬化法によるインプリント方法では、まず、基板（ウエハ）上に未硬化の光硬化性樹脂（インプリント材）を供給する。次に、基板上の樹脂と型とを接触させる（押印工程）。そして、樹脂と型とを接触させた状態で光（紫外線）を照射する（硬化工程）ことで、樹脂を硬化させる。樹脂を硬化させた後、基板と型との間隔を広げる（離型工程）ことで、硬化した樹脂から型が引き離され基板上に樹脂のパターンが形成される。

インプリント装置では、樹脂と型とを接触させた状態で、基板上に予め形成されているパターン（基板側パターン）の位置と、型に形成されているパターン（型パターン部）の位置とを合わせる必要がある。

この基板側パターンの位置と型パターン部の位置とを合わせるには、型に形成されたアライメントマークと基板に形成されたアライメントマークとを検出することで２つのマークの位置ずれを求め、この位置ずれを補正する（特許文献１）。

特許文献１は、基板上の樹脂を硬化させるための露光時間を複数に分割して間欠的に露光するようにし、露光しない期間にアライメント検出系により基板と型の位置ずれ量を求める。その位置ずれ量に基づいて基板側パターンと型パターン部の位置合わせを行うことで、樹脂を硬化させるための露光中に生じる位置ずれを低減している。

特開２０１３−１６８５０４号公報

一方、型に形成されたパターン（凹凸部）へ樹脂を早く充填させるために、粘弾性の低い樹脂を用いてインプリントしたり、凝縮性ガスの雰囲気中でインプリントしたりすることが提案されている。後者の方法も、樹脂の粘弾性を低下させる効果がある。

しかしながら、粘弾性を低下させると樹脂のせん断力が低くなるため、基板と型の位置合わせを行うとき、インプリント装置を設置した床からの振動等の外乱を受け易く、位置合わせ精度が低下してしまう。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、基板と型の位置合わせに有利なインプリント装置を提供することを目的とする。

本発明のインプリント装置は、基板上のインプリント材に型を接触させた状態で、前記型と前記基板の位置合わせを行って前記インプリント材を硬化させることにより、前記基板上にパターンを形成するインプリント装置であって、前記インプリント材を硬化させる光を照射する光照射部と、前記光照射部の前記光とは波長帯域または強度が異なる光であって、前記インプリント材の粘弾性を高める光を前記インプリント材に照射する手段と、前記インプリント装置を制御する制御部と、を有し、該制御部は、前記インプリント材に前記型を接触させた状態で前記インプリント材の粘弾性を高める光を照射し、前記インプリント材の粘弾性を高める光が前記インプリント材に照射された前記基板と前記型の位置合わせを行い、前記光照射部により前記インプリント材に前記光を照射して前記インプリント材を硬化させ、硬化した前記インプリント材から前記型を引き離すことを特徴とする。

本発明によれば、基板と型の位置合わせに有利なインプリント装置を提供することができる。

第１実施形態に係るインプリント装置の構成を示す図である。 第１実施形態に係る予備露光手段の構成および配置を示す図である。 第１実施形態に係るインプリント処理の工程を示す図である。 第４実施形態に係る予備露光手段の構成を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。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。

（第１実施形態）
（インプリント装置について）
図１を用いて、第１実施形態のインプリント装置について説明する。図１は、第１実施形態のインプリント装置１の構成を示す図である。インプリント装置１は、被処理基板としてのウエハ１０（基板）上に未硬化の樹脂１４（インプリント材）をモールド８（型）で成形し、ウエハ１０上に樹脂１４のパターンを形成する装置である。この装置は、光（紫外線）の照射によって樹脂（紫外線硬化樹脂）が硬化する光硬化法を採用したインプリント装置である。以下の図において、ウエハ１０上の樹脂１４に対して紫外線９を照射する照明系の光軸に平行にＺ軸とし、Ｚ軸に垂直な平面内（ウエハ１０面内）に互いに直交するＸ軸およびＹ軸とする。

インプリント装置１は、光照射部２と、モールド保持機構３と、ウエハステージ４と、塗布部５と、予備露光手段６（プリ露光手段）と、制御部７とを備える。

光照射部２は、インプリント処理のうちウエハ１０上の樹脂１４を硬化させる際に、樹脂１４に対して紫外線９を照射する。ここでは、光照射部２からの紫外線９はモールド８を介して（透過して）樹脂１４を照射する。光照射部２は、不図示の光源と、光源から照射された紫外線９をインプリントに適切な光の状態（光の強度分布、照明領域など）に調整する光学素子（レンズやミラー、遮光板など）とから構成される。

モールド保持機構３は、モールド８を保持するモールドチャック１１と、モールドチャック１１を保持し、モールド８（モールドチャック１１）を移動させるモールド駆動機構１２とを有する。モールドチャック１１は、モールド８を真空吸着力や静電力により引き付けることでモールド８を保持し得る。例えば、モールドチャック１１が真空吸着力によりモールド８を保持する場合には、モールドチャック１１は、不図示の真空ポンプに接続され、この真空ポンプのＯＮ／ＯＦＦによりモールド８の脱着を切り替える。

モールド８は、外周形状が矩形であり、ウエハ１０に対する面には、例えば回路パターンなどの転写すべき凹凸パターンが３次元状に形成されたパターン部８ａを含む。また、モールド８の材質は、光照射部２からの光（紫外線９）を透過させることが可能な材質であり、本実施形態では一例として石英とする。さらに、モールド８は、後述するような変形を容易とするために、紫外線９が照射される面に、平面形状が円形で、かつ、ある程度の深さを有するキャビティ（凹部）が形成された形状としてもよい。

また、モールドチャック１１およびモールド駆動機構１２は、光照射部２から照射された紫外線９がウエハ１０に向かうように、中心部（内側）に開口領域１３を有する。この開口領域１３には、開口領域１３の一部とモールド８とで囲まれる空間を密閉空間とする光透過部材（例えばガラス板）が設置され、真空ポンプなどを含む不図示の圧力調整装置により密閉空間内の圧力が調整される。圧力調整装置は、例えば、モールド８のパターン部８ａとウエハ１０上の樹脂１４との接触に際して、密閉空間内の圧力をその外部よりも高く設定することで、モールド８をウエハ１０に向かい凸形に撓ませる。モールド８を凸形に撓ませることで、ウエハ１０上の樹脂１４に対してモールド８のパターン部８ａの中心部から接触させることができる。これにより、パターン部８ａと樹脂１４との間に気体（空気）が残留することを抑え、パターン部８ａの凹凸部に樹脂１４を隅々まで充填させることができる。

モールド駆動機構１２は、モールド８とウエハ１０上の樹脂１４との接触または引き離しを行うようにモールド８をＺ軸方向に移動させる。このモールド駆動機構１２に採用可能なアクチュエータとしては、例えばリニアモータまたはエアシリンダがある。また、モールド駆動機構１２は、モールド８の高精度な位置決めに対応するために、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。さらにモールド駆動機構１２は、Ｚ軸方向だけでなくＸ軸方向やＹ軸方向、またはθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置調整機能や、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する駆動系から構成されていてもよい。

なお、インプリント装置１における接触および引き離し動作は、モールド８をＺ軸方向に移動させることで実現してもよいが、ウエハステージ４をＺ軸方向に移動させることで実現してもよく、または、その双方を相対的に移動させてもよい。

ウエハ１０は、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板であり、この基板上にパターンを形成する被処理面には、樹脂１４として紫外線硬化樹脂が塗布される。

ウエハステージ４（基板ステージ）は、ウエハ１０を保持し、モールド８とウエハ１０上の樹脂１４との接触に際してウエハ面内方向に移動することで、モールド８とウエハ１０の位置合わせを実施する。ウエハステージ４は、ウエハ１０を吸着力により保持するウエハチャック１６と、このウエハチャック１６を機械的手段により保持し、各軸方向に移動可能とするステージ駆動機構１７とを有する。このステージ駆動機構１７に採用可能なアクチュエータとしては、例えばリニアモータや平面モータがある。ステージ駆動機構１７も、Ｘ軸および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。さらに、Ｚ軸方向の位置調整のための駆動系や、ウエハ１０のθ方向の位置調整機能、またはウエハ１０の傾きを補正するためのチルト機能などを有する構成もあり得る。また、ウエハステージ４は、その側面に、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向に対応した複数の参照ミラー（反射部）１８を備える。さらに、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向に対応する回転方向を示すωｘ、ωｙ、ωｚに対応した複数の参照ミラー１８を有しても良い。

インプリント装置１には、ウエハステージ４の位置を測定するためにレーザー干渉計１９（位置計測手段）を備える。インプリント装置１には、上記の参照ミラー１８にそれぞれ対応して複数のレーザー干渉計１９を備えていても良い。レーザー干渉計１９は、それぞれの参照ミラーに対してビームを照射することで、ウエハステージ４の位置を測定する。レーザー干渉計１９は、ウエハステージ４の位置を実時間で計測し、後述する制御部７は、このときの計測値に基づいてウエハ１０（ウエハステージ４）を位置決め制御する。また、インプリント装置１には、モールド保持機構３の位置を測定するためのレーザー干渉計１９（位置計測手段）を備えていても良い。なお、ウエハステージ４やモールド保持機構３の位置を測定はレーザー干渉計でなくても、リニアスケールやリニアエンコーダなどの測長器を用いても良い。

塗布部５（ディスペンサ）は、インプリント装置１内に設置され、ウエハ１０の被処理面には未硬化の樹脂１４を供給（塗布）する。インプリント材としての樹脂１４は、光の照射により硬化する性質を有する光硬化性樹脂であり、半導体デバイス製造工程などの各種条件により適宜選択される。また、塗布部５には未硬化の樹脂１４が吐出される吐出ノズル５ａを備えている。吐出ノズル５ａから吐出される樹脂１４の量や塗布位置は、ウエハ１０上に形成される樹脂１４の厚さや、ウエハ１０上に形成されるパターンの密度などにより適宜決定される。

予備露光手段６は、ウエハ１０上に供給された未硬化の樹脂１４に対して感度のある波長の光（樹脂が硬化する波長の光）を照射する。樹脂１４は、予備露光手段６からの光が照射されることで、粘弾性が高くなる。

ウエハ１０上に供給される樹脂１４の粘弾性は低いため、樹脂１４がモールド８のパターン部８ａへ充填しやすい。そのため、パターン部８ａに残留する気泡を減らすことができる。しかし、樹脂１４の粘弾性が低いと外乱によりモールド８とウエハ１０の位置ずれが生じる恐れがあり、モールド８とウエハ１０の位置ずれが生じた状態で樹脂１４を硬化させると、重ね合わせの精度が低下する。

図２は、インプリント装置１に設けられた予備露光手段６の構成および配置を示す図である。なお、図２において、図１と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。第１実施形態において、予備露光手段６で用いる光源は、未硬化の樹脂１４を硬化させるための光（紫外線９）が照射される光照射部２の光源を併用する。ここで、予備露光手段６による予備露光（プリ露光）は、ウエハ１０上に樹脂１４を供給し、モールド８と樹脂１４を接触させた後、紫外線９により樹脂１４を硬化させるまでの間に行われる。つまり予備露光は、モールド８とウエハ１０の位置合わせの際に行われる。モールド８とウエハ１０の位置合わせは、モールドに形成されたパターン部８ａに対応するアライメントマークとウエハ１０に形成されたパターン２０に対応するアライメントマークを検出することで行われる。パターン２０は、ウエハ１０上予めパターンが形成されているショット領域が含まれる。つまり、モールド８とウエハ１０の位置合わせとは、パターン部８ａとショット領域と重ね合わせることである。モールド８とウエハ１０の位置合わせに、モールド８（パターン部８ａ）の形状を変える工程が含まれていても良い。

しかし、予備露光に用いる光を、光照射部２から照射された光（紫外線９）をそのまま利用すると、樹脂１４に対する光の感度が高いため、モールド８とウエハ１０の位置合わせが完了する前に樹脂１４が硬化してしまうこともある。

そこで、第１実施形態の予備露光手段６は、光照射部２から照射された光に含まれる一部の波長の光を反射または吸収して遮光（分離）する光学フィルタ２１（光学素子）を有する。または、予備露光手段６は、光照射部２から照射された光に含まれる一部の波長の光が透過する光学フィルタ２１を有する。または、予備露光手段６は、光照射部２からの光を遮光する光学フィルタと、透過させる光学フィルタを組み合わせても良い。

ここでは、光学フィルタ２１として、光照射部２から照射された光のうち、樹脂１４に対して感度の高い波長（第１波長）の光を遮る機能を有する光学フィルタを用いる。例えば、樹脂１４を硬化（感光）させる紫外線９の主な波長帯域が２００〜４００ｎｍであるとする。このうち、樹脂１４に対して感度の低い波長（第２波長）の光は、３００〜３５０ｎｍの波長帯域に存在する。したがって、光学フィルタ２１は、紫外線９に含まれる光のうち第２波長の光（３００〜３５０ｎｍの波長帯域）を除く波長の光を遮る機能を有する光学フィルタとする。光学フィルタ２１を、第２波長の光を透過させ、その他の波長の光を遮る機能を有するフィルタとしてもよい。

この光学フィルタ２１は、光照射部２からウエハ１０上に向かう紫外線９の光路上で、かつ光照射部２とモールド８との間に設置される。光学フィルタ２１は、制御部７によって動作が制御される。光学フィルタ２１は、駆動機構２２により光照射部２から照射された紫外線９の光路（Ｚ軸）に直交する平面方向（ＸＹ平面）に移動可能である。予備露光時には、図２（ａ）に示すように光学フィルタ２１は、紫外線９の光路に配置された状態となる。一方、樹脂１４の硬化露光時には、図２（ｂ）に示すように光学フィルタ２１は、紫外線９の光路から退避した状態となる。なお、第１実施形態の予備露光手段６では、光照射部２から照射された光のうち、特定の波長帯域の光が遮光される、または、透過する光学フィルタ２１であればよい。そのため、光学フィルタ２１には、透過率（または反射率）に波長依存性を有する干渉フィルタやビームスプリッタ（ダイクロイックミラー）などを採用し得る。

制御部７は、インプリント装置１の各構成要素の動作および調整などを制御し得る。制御部７は、例えばコンピュータなどで構成され、インプリント装置１の各構成要素に回線を介して接続され、プログラムなどにしたがって各構成要素の制御を実行し得る。本実施形態の制御部７は、少なくとも予備露光手段６の動作を制御する。なお、制御部７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。

また、インプリント装置１は、インプリント処理に際し、ウエハ１０上のパターン２０の形状またはサイズを計測するためのアライメント検出系２６を備える。このアライメント検出系２６（アライメント検出手段）は、予備露光の光や硬化露光の光が入射しても、検出精度が低下しないようにするために、露光光の反射光や回折光がアライメント検出系２６に入り込むのを抑制する構成にすることが好ましい。また、予備露光や硬化露光の光の、反射光や回折光がアライメント検出系２６に入ったとしても、検出精度が低下しないように光学系を構成しても良い。例えば、予備露光と硬化露光の光の波長と異なる波長の光を、アライメント検出系２６の光源に使用し、アライメント検出系２６に予備露光や硬化露光の光を遮光する光学フィルタ（光学素子）を組込んでも良い。このような構成にすることで、予備露光中や硬化露光中であっても、アライメント検出系２６の検出精度を低下せずにパターン２０とパターン部８ａにそれぞれ形成されたアライメントマークを検出することができる。インプリント装置１は、アライメントマークの検出結果からモールド８とウエハ１０の位置ずれを求め、両者の位置合わせを行うことができる。

また、インプリント装置１は、ウエハステージ４を載置するベース定盤２７と、モールド保持機構３を固定するブリッジ定盤２８と、ベース定盤２７から延設され、除振器２９を介してブリッジ定盤２８を支持するための支柱３０とを備える。除振器２９は、床面からブリッジ定盤２８へ伝わる振動を除去する。さらに、インプリント装置１は、共に不図示であるが、モールド８を装置外部からモールド保持機構３へ搬送するモールド搬送機構や、ウエハ１０を装置外部からウエハステージ４へ搬送する基板搬送機構などを含み得る。

（インプリント処理について）
次に、図３を用いて、インプリント装置１によるインプリント処理について説明する。まず、制御部７は、基板搬送機構によりウエハ１０を搬入させ、ウエハステージ４上のウエハチャック１６にウエハ１０を載置および固定させる。次に、制御部７は、ステージ駆動機構１７を駆動させ、ウエハ１０上のパターン２０（ショット領域）を、塗布部５による塗布位置へ移動させる。次に、制御部７は、塗布部５にパターン２０上に樹脂１４を塗布させる（Ｓ１：塗布工程）。次に、制御部７は、ステージ駆動機構１７を再駆動させ、ウエハ１０上のパターン２０がモールド８に形成されたパターン部８ａの直下に位置するように移動させる。次に、制御部７は、モールド駆動機構１２を駆動させ、ウエハ１０上の樹脂１４とモールド８を接触させる（Ｓ２：押印工程）。樹脂１４とモールド８が接触することにより、樹脂１４は、パターン部８ａの凹凸部に充填される。樹脂１４とモールド８を接触させた状態で、樹脂１４の粘弾性を高めるために予備露光手段６を使用して予備露光を行う（Ｓ３：予備露光工程）。粘弾性が高くなった状態でモールド８とウエハ１０との位置合わせを行う（Ｓ４：アライメント工程）。位置合わせの後、樹脂１４とモールド８を接触させた状態で、制御部７は、光照射部２に紫外線９を照射させ、モールド８を透過した紫外線９により樹脂１４を硬化させる（Ｓ５：硬化工程）。そして、制御部７は、モールド駆動機構１２を再駆動させ、硬化した樹脂１４からモールド８を引き離す（Ｓ６：離型工程）。これにより、パターン２０上には、パターン部８ａに形成された凹凸部に倣った３次元形状の樹脂１４のパターン（層）が形成（転写）される。このような一連のインプリント処理（インプリント動作）をウエハステージ４の駆動によりパターン２０の領域を変更しつつ複数回実施することで、１枚のウエハ１０上に複数の樹脂１４のパターンを形成することができる（Ｓ７）。

パターン２０とパターン部８ａの位置合わせにおいて、ウエハ１０とモールド８の相対移動によって生じるせん断力の大きさを考える。予備露光手段６を使用しない場合の、パターン２０とパターン部８ａの位置合わせ時のせん断力の最小値が０．１Ｎ未満の場合、床等からの外乱により、パターン２０とパターン部８ａの位置合わせ精度が低下することがある。

そのため、予備露光手段６による予備露光により、パターン２０とパターン部８ａの位置合わせ時のせん断力の最小値が０．１Ｎ以上、好ましくは０．３Ｎ以上、より好ましくは０．５Ｎ以上にする。また、せん断力の最大値を１０Ｎ以下、好ましくは５Ｎ以下、より好ましくは１Ｎ以下になるようにする。一方で、せん断力が１０Ｎを超える場合には、パターン２０とパターン部８ａの位置合わせ時に各パターン形状が崩れ、結果として位置合わせ精度が低下することがあるためである。例えば、１０数ｎｍの厚みの樹脂の粘度とせん断力の関係について評価した結果、所定のせん断力を得るためには、１０００Ｎ／（ｍ／ｓ）オーダーの粘性係数を５０％以上増加させる必要がある。粘性係数としては、最小値が１００００Ｎ／（ｍ／ｓ）以上であることが好ましく、最大値が１００００００Ｎ／（ｍ／ｓ）以下、より好ましくは１０００００Ｎ／（ｍ／ｓ）以下になるようにする。このように、せん断力を所定値以下になるように予備露光を行うことで、パターン２０とパターン部８ａの位置合わせの精度を向上させることができる。

また、予備露光手段６による露光量を予め決定するために、押印した条件で、ウエハステージ４を駆動し、予備露光の有無と予備露光を行う場合の露光量をパラメータにせん断力を測定し、必要となる予備露光の露光量を求めても良い。また、別の装置で、露光量とせん断力の関係を求め、予備露光の露光量を決定しても良い。更に、せん断力ではなく、粘性係数等の粘性を測定し、予備露光の露光量を決定しても良い。

また、予備露光手段６は、パターン２０の表面に一様な強度分布でプリ露光光を照射することにより、パターン２０内での粘弾性の特性が不均一にならず、パターン２０とパターン部８ａの位置合わせを行う際に、樹脂１４のせん断力を均一にできる。結果として位置合わせに伴うパターン形状の劣化を抑制することができる。

（そのほかの条件）
第１実施形態では、同一光源を用いて、予備露光に用いる光の波長と、樹脂を硬化させるために用いる光の波長が異なる場合について説明した。一方で、予備露光に用いる光の波長と樹脂を硬化させるために用いる光の波長が同じ場合、予備露光の露光量を、硬化に必要な露光量の１／１０以下、好ましくは１／１００以下、より好ましくは、１／１０００以下に設定することが好ましい。必要な露光量は、用いる樹脂の感度に応じて決まる。このように、未硬化の樹脂１４を硬化させるのに必要な露光量に比べ、予備露光により粘弾性を高めるのに必要な露光量は非常に小さい。

また、予備露光手段６として、未硬化の樹脂１４に対して感度の低い光源を使用することができる。そのため、第１波長と第２波長の光源を異なる光源で構成しても良い。樹脂を硬化させるために用いる光源（光照射部２）とは異なる光源を用いることで、未硬化の樹脂１４の粘弾性を制御することができる。また、予備露光に用いる光を、予備露光に必要となる強度（露光量）になるように、光照射部２からの光を光学フィルタ２１で、減光して使用しても良い。

第１実施形態では、予備露光を行うタイミングは、モールド８と樹脂１４とを接触させた後として、予備露光を行った後に、パターン２０とパターン部８ａの位置合わせを行う。予備露光を行うタイミングはパターン２０とパターン部８ａの位置合わせを行っている時でも良い。さらに、樹脂１４のパターン部８ａへの充填性に影響ない範囲であれば、樹脂１４をウエハ１０上に塗布した後であって、押印工程の前に予備露光を行っても良いし、モールド８と樹脂１４とを接触させる押印工程中に予備露光を行っても良い。

以上のように、本実施形態によれば、インプリント処理に際し、硬化工程前に樹脂１４の粘弾性を高めている。そのため、硬化工程中にモールド８とウエハ１０の位置ずれの発生を抑え、ウエハ１０上に予め存在するパターン２０と、新たに形成される樹脂１４のパターンとの重ね合わせの精度を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るインプリント装置１について説明する。第２実施形態に係るインプリント装置１の特徴は、ウエハ１０もしくはモールド８の振動を検出する振動検出手段を有し、その振動検出手段の出力が所定の値以下になるまで、予備露光を行うことである。振動検出手段の出力（例えば、振動の振幅）が１０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以下、より好ましくは１ｎｍ以下になるまで、予備露光を行う。振動検出手段として、アライメント検出系２６を用いても良い。アライメント検出系２６が、ウエハ１０上のパターン２０と、モールド８に形成されたパターン部８ａのそれぞれに形成されたアライメントマークを検出することで、ウエハ１０とモールド８の振動を求める。第２実施形態のインプリント装置１は、求めた位置ずれ量から、ウエハ１０とモールド８の相対的な振動を検出することができる。

また、振動検出手段として、ウエハステージ４の位置を計測するレーザー干渉計１９により、ウエハ１０の振動を検出しても良い。

振動検出手段によりウエハ１０もしくはモールド８の振動を検出して、検出手段の出力が所定の値以下にするため、押印工程の後であって、パターン２０とパターン部８ａの位置合わせ中に、予備露光を行う。

また、予備露光での露光量が多くなりすぎると、樹脂１４のせん断力の増加に伴い、パターン２０とパターン部８ａの位置合わせ時に各パターン形状が崩れ、結果として位置合わせ精度が低下することがある。そのため、予備露光を行うタイミングとして、パターン２０とパターン部８ａの位置ずれ量が１００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは２５ｎｍ以下になった時に、予備露光を行うことが好ましい。予備露光を行った後、パターン２０とパターン部８ａの位置ずれ量が、目標位置ずれ量以下となった後に、樹脂１４を硬化させるための硬化露光を行う。製造するデバイスの種類にもよるが、例えば１０ｎｍ以下になったところで硬化露光を行う。

以上のように、本実施形態によれば、インプリント処理に際し、予備露光を行うことで、モールド８とウエハ１０との位置合わせの精度に影響を与える振動を低減することができる。そのため、硬化工程中にモールド８とウエハ１０の位置ずれの発生を抑え、ウエハ１０上に予め存在するパターン２０と、新たに形成される樹脂１４のパターンとの重ね合わせの精度を向上させることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係るインプリント装置１について説明する。ウエハ上の樹脂１４の種類によっては、硬化に必要な露光量を照射しても硬化開始が遅れる。このような場合には、硬化露光のための光の照射を硬化工程（Ｓ５）に入る前、即ちアライメント工程（Ｓ４）において開始しても良い。硬化露光のための光の照射を、硬化工程に入る前に開始することで、硬化露光の光を予備露光の光として使用する。具体的には、硬化露光の光を照射し始めてから、未硬化の樹脂１４の粘弾性が高くなり、樹脂１４のせん断力が必要な大きさになるまでの時間を予め計測しておく。せん断力の必要な大きさとしては、第１実施形態に示したように、パターン２０とパターン部８ａの位置合わせ時のせん断力の最小値が０．１Ｎ以上、好ましくは０．３Ｎ以上、より好ましくは０．５Ｎ以上にする。また、せん断力の最大値を１０Ｎ以下、好ましくは５Ｎ以下、より好ましくは１Ｎ以下になるようにする。このせん断力になるまでの時間だけ、硬化工程に入る前に硬化露光の光を照射する。こうすることで、硬化露光の光を予備露光の光として使用することができる。第３実施形態に係るインプリント装置では、光照射部２からの光を照射するために光学フィルタを使用しても良いし、使用しなくても良い。

また、パターン２０とパターン部８ａの位置ずれ量と、その位置合わせに要する時間の関係が把握できていれば、アライメント工程の完了前であっても、所定の位置ずれ量以下になったところで、硬化露光を開始しても良い。具体的には、硬化露光を開始するタイミングとして、パターン２０とパターン部８ａの位置ずれ量が１００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは２５ｎｍ以下になった時に、硬化露光の光の照射を開始することが好ましい。また、硬化露光の露光量を予め低く調整しておいても良い。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係るインプリント装置１について説明する。第４実施形態に係るインプリント装置１は、ウエハ１０とモールド８を接触させる押印工程において予備露光を行う。モールド８はその形状を変えやすいように、紫外線９が照射される面に、平面形状が円形で、かつ、ある程度の深さを有するキャビティ（凹部）が形成されている。

予めモールド８はこのキャビティの気密性を高められるように構成されている。押印工程においてこのキャビティの圧力を制御することで、モールド８のパターン部を基板に対して、凸状に変形させる。そして、凸状に変形させたモールド８を樹脂１４に接触させることで、パターン部の中心から外周部に向かって順にモールド８と樹脂１４を接触させることができる。

第４実施形態に係るインプリント装置１は、モールド８と樹脂１４の接触に応じて、中心部から外周部に向かって、予備露光を行う。予備露光に用いられる光を調整する光調整器の一例として、図４に示したデジタル・ミラー・デバイスを使用する。

デジタル・ミラー・デバイス（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を、ここでは「ＤＭＤ」と表記する。このＤＭＤ６５は、複数のミラー素子８０が光反射面に配置され、それぞれのミラー素子８０を面方向に個別に調整することで予備露光の光の照射量や照射位置を変化させることで、照明光を調整する調整手段である。

図４は、光調整器として採用可能なＤＭＤ６５の表面構成を示す概略図である。このＤＭＤ６５は、図４（ａ）に示すように、格子状に配列された複数のミラー素子８０を有する。このＤＭＤ６５を予備露光手段６内に設け、予備露光の光をミラー素子８０により反射させて樹脂を照射する。これらのミラー素子８０は、制御部７からの動作指令に基づいてそれぞれを面方向に変更可能である。すなわちＤＭＤ６５は光の反射方向を変更可能であり、パターン２０に向けて照射する任意の照射量分布を形成する。

第４実施形態では、複数のミラー素子８０をモールド８と樹脂１４の接触している領域に応じて、図４（ｂ）から図４（ｆ）に示すように、ＤＭＤ６５のミラー素子８０の反射方向を変更する。このような予備露光を行うことで、モールド８と樹脂１４が接触した場所毎に樹脂１４の粘弾性を高めることができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態に係るインプリント装置１について説明する。ウエハ１０上に形成されたパターン２０の形状とモールド８のパターン部８ａの形状に差がある場合、ウエハ１０、または、モールド８に熱を加えて、形状を補正する技術が知られている。インプリント装置１は、パターン部８ａまたはパターン２０の形状を補正するため、加熱光として、樹脂１４に対して感度がない（樹脂１４が硬化しない）波長の光を照射する。第５実施形態では、第４実施形態で説明したＤＭＤ６５を使用し、加熱光についてもウエハ１０上に照射する。この場合、同一のＤＭＤを使用して、予備露光と加熱光を時間的に切り替えて照射しても良いし、個別にＤＭＤを設けて、予備露光の光と加熱光を同時に照射しても良い。樹脂１４の感度が低ければ、予備露光を先に行い、その後に加熱光を照射する。また、パターン形状差やパターンサイズ差が大きい場合にはあらかじめ加熱光を照射した後に、予備露光を行なっても良い。

上述の実施形態において、光照射部２から照射された光のうち、樹脂１４に対して感度の高い波長（第１波長）の光を硬化露光に使用し、樹脂１４が感光するものの、樹脂１４に対して感度の低い波長（第２波長）の光を予備露光に使用することを示した。第５実施形態では、２種類の光に加え、樹脂１４に対して感度がない波長（第３波長）の光を使用する。樹脂１４に対する感度の高い波長の順番は、第１波長、第２波長、第３波長の順となる。

例えば、樹脂１４を硬化させる紫外線９の主な波長（第１波長）は２００〜４００ｎｍの波長帯域であるとすると、このうち、樹脂１４の粘弾性が高くなるものの、感度の低い波長（第２波長）は、３００〜３５０ｎｍの波長帯域に存在する。更に、樹脂１４に対して感度がない波長（第３波長）は４００〜８００ｎｍの波長帯域に存在する。インプリント装置１は、この光を分離するような光学フィルタを使用し、硬化露光の光、予備露光の光、形状補正用の加熱光に分離し、ＤＭＤ６５を介して、ウエハ１０を照射する。

この時、モールド８の外周部に、パターン部８ａの形状を補正する不図示の形状補正機構を設けて、アライメント工程においてパターン部８ａの形状を補正しても良い。また、予備露光によるウエハ１０、モールド８のパターン形状の変形を考慮して、加熱光の分布を調整しても良い。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態に係るインプリント装置１について説明する。ウエハ１０とモールド８の間に塗布する樹脂１４の厚さが小さくなるにつれて、ウエハ１０とモールド８の相対移動に必要な力（せん断力）は高くなる。この特性を利用し、せん断力を調整する。本実施形態のインプリント装置１には、粘弾性調整手段として、塗布される樹脂１４の厚さに対するウエハ１０とモールド８の相対移動に必要な力を予め測定し、所定の大きさの力となるように、樹脂１４の塗布量を調整する塗布量調整機構を有する。

具体的には、予め、塗布部５の吐出ノズル５ａから吐出される樹脂１４の量を調整し、モールド８とウエハ１０の間に塗布する樹脂１４の厚さをパラメータに、ウエハ１０とモールド８の相対移動に必要な力を測定する。力の大きさは、ウエハ１０とモールド８の相対移動させる際に、モールド駆動機構１２及びステージ駆動機構１７の少なくとも一方の駆動力を測定することで分かる。この測定はインプリント装置上で行っても良いし、それ以外の装置で測定しても良い。

その測定結果を基に、所定の大きさの力となるように、樹脂１４の塗布量を調整する。この塗布量については、形成するパターン部で樹脂１４の厚さを均一に調整しても良いし、位置合わせの際にパターン形状が崩れない程度に、形成するパターン部の厚みを部分的に狭くする箇所を設けるように調整しても良い。

具体的には、パターン部８ａの外周形状よりも内側の塗布領域に樹脂１４を塗布し、パターン部８ａと樹脂１４を接触させることで、パターン部８ａの外周部を樹脂１４の表面張力によりウエハ１０に接近させる。こうすることで、樹脂１４の厚みを部分的に狭くする箇所を設けるように調整しても良い。基板上の塗布領域については塗布量によっても異なるが、パターン部８ａの外周部の樹脂１４の厚みが、パターン部８ａの内部の樹脂１４の厚みと比較して１／２以下となるように調整することが望ましい。そうすることで、パターン部８ａ全体と基板との間に加わる力（せん断力）の大きさを、最小値が０．１Ｎ以上、好ましくは０．３Ｎ以上、より好ましくは０．５Ｎ以上にすることができる。また、そのせん断力の最大値を１０Ｎ以下、好ましくは５Ｎ以下、より好ましくは１Ｎ以下になるようにする。

また、アライメント検出系２６による基板の検出箇所がパターン部８ａの外周形状よりも内側にある場合においても、検出箇所の樹脂１４の塗布量を少なくし、アライメント検出系２６の検出箇所における樹脂１４の厚みを狭くすることが望ましい。特にウエハ１０の外周部を含む領域にパターンを形成する場合には、パターン部８ａの外周形状よりも内側であって、ウエハ外周部近傍のアライメント検出箇所における樹脂１４の厚みを狭くすることが望ましい。

樹脂１４の厚みを部分的に薄くする箇所はパターン部８ａの内側に限られない。アライメント検出系２６による基板の検出箇所がパターン部８ａの外周形状よりも外側にある場合においても、検出箇所の樹脂１４の厚みを狭くするように、樹脂１４の塗布量を少なくすることが望ましい。

また、パターン部８ａの樹脂１４の厚みを狭くする箇所については、パターン部８ａの外周形状よりも内側に複数のデバイスを設ける場合など、アライメント検出系２６の検出箇所に限らず、スクライブライン上の樹脂１４の厚みを狭くすることが望ましい。そうすることで、部分的にモールド８とウエハ１０との間に加わる力を上昇させたことによる、デバイスの回路パターン部の形状の変化を抑制することができる。

本実施形態は、せん断力の調整方法として樹脂１４の厚さを変えることで、せん断力を調整している。せん断力の調整方法として、樹脂１４中に粘弾性を高める材料を混合させることで、所定の大きさの力となるように調整しても良い。

また、インプリント空間に凝縮性ガスを供給してインプリント動作を行う場合がある。モールド８とウエハ１０上の塗布された樹脂１４との間に凝縮性ガスが閉じ込められ、液化することで、パターン部８ａに樹脂１４が充填する時間を短縮する方式が知られている。この凝縮性ガスにより、樹脂１４の粘弾性が低くなることが知られている。この凝縮性ガスの濃度によって、樹脂１４の粘弾性が変化しアライメント工程時に生じるせん断力も小さくなる。そこで、予め凝縮性ガスの濃度を測定しておき、その濃度に応じて、アライメント工程時に生じるウエハ１０とモールド８の相対移動に必要な力を測定する。この測定はインプリント装置上で行っても良いし、それ以外の装置で測定しても良い。本実施形態のインプリント装置は、粘弾性調整手段として、インプリント装置に供給される凝縮性ガスの濃度を調整する供給気体調整手段を有する。供給気体調整手段は、測定結果に基づき、所定の力の大きさとなるように、濃度が調整された凝縮性ガスを供給する。

また、本実施形態のせん断力の調整は、上述の実施形態で説明した予備露光によるせん断力の調整と合わせて実施することができる。

（第７実施形態）
次に、第７実施形態に係るインプリント装置１について説明する。露光光の照射により、樹脂１４が硬化する際に、樹脂１４中の溶存酸素や重合禁止材などの不純物により、樹脂１４の硬化に要する時間が遅くなることが知られている。樹脂１４の硬化に要する時間を速くするために、インプリント装置１上で不活性ガスをパージすることで、樹脂１４中の溶存酸素を減らす対策や、重合禁止材などの不純物を精製して除去する対策が行われる。

そこで、本実施形態のインプリント装置１では、樹脂１４の硬化の時間を調整するためにインプリント装置１に意図的に酸素を供給する。インプリント装置１には粘弾性調整手段として、露光による樹脂１４の硬化時間を長くするために、モールド８と樹脂１４の間に酸素を供給する酸素供給手段（供給気体調整手段）を有する。酸素供給手段は、モールド保持機構３の周りに配置され、モールド８とウエハ１０の間の空間に気体を供給可能なノズルを有する。モールド８に対して１方向から気体を供給しても良いし、モールド８を取り囲むように気体を供給しても良い。

更に、Ｈｅをインプリント装置１に供給する（Ｈｅパージ）ことで、パターン部８ａに樹脂１４の充填を速くする方式も知られている。そこで、このＨｅを供給するＨｅ供給手段（供給気体調整手段）に、少なくとも酸素を含むガスを混ぜる機構を設けても良い。この酸素の濃度は樹脂の充填性に影響ない程度に抑える必要がある。また上述の実施形態に示した凝縮性ガスに、酸素を混ぜて供給しても良い。この場合も、酸素の濃度は樹脂の充填性に影響ない程度に抑える必要がある。さらに、Ｈｅと凝縮性ガスを混ぜた混合ガスに酸素を混ぜて、インプリント装置１に供給しても良い。

本実施形態では、硬化を遅らせるために、インプリント装置１に酸素を供給する方式を示したが、意図的に重合禁止材を樹脂１４に混ぜることで、硬化時間を長くして調整しても良い。この硬化時間を延ばすことにより、硬化開始後の粘弾性が低い時間を延ばすことができ、モールド８とウエハ１０の位置合わせに有利なインプリント装置１を提供することができる。

また、本実施形態のせん断力の調整は、上述の実施形態で説明した予備露光によるせん断力の調整やと合わせて実施することができる。

（物品の製造方法）
上述した何れのインプリント装置も、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る。基板としてのウエハやガラスプレート、フィルム上基板上にパターンを形成することができる。

物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、上述したインプリント装置を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターンを形成する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを形成された基板をエッチングする工程を含み得る。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりにパターンを形成された基板を加工する他の処理を含み得る。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ず、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。

１ インプリント装置
３ モールド保持機構
６ 予備露光手段
７ 制御部
９ 紫外線
１６ ウエハチャック
２１ 光学フィルタ

Claims (17)

1. 基板上のインプリント材に型を接触させた状態で、前記型と前記基板の位置合わせを行って前記インプリント材を硬化させることにより、前記基板上にパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記インプリント材を硬化させる光を照射する光照射部と、
   前記光照射部の前記光とは波長帯域または強度が異なる光であって、前記インプリント材の粘弾性を高める光を前記インプリント材に照射する手段と、
   前記インプリント装置を制御する制御部と、を有し、
   該制御部は、
   前記インプリント材に前記型を接触させた状態で前記インプリント材の粘弾性を高める光を照射し、
   前記インプリント材の粘弾性を高める光が前記インプリント材に照射された前記基板と前記型の位置合わせを行い、
   前記光照射部により前記インプリント材に前記光を照射して前記インプリント材を硬化させ、
   硬化した前記インプリント材から前記型を引き離すことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記照射する手段は、前記型と前記インプリント材とが接触した後に、前記インプリント材の粘弾性を高める光を前記インプリント材に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。
3. 前記光照射部から光照射して前記インプリント材を硬化させる前であって、前記照射する手段により前記インプリント材の粘弾性を高めた後、前記照射する手段から光照射を止めた状態で、前記型と前記基板の位置合わせを行う制御部を有することを特徴とする請求項１または２に記載のインプリント装置。
4. 前記光照射部から光照射して前記インプリント材を硬化させる前であって、前記照射する手段から光照射している時に前記型と前記基板の位置合わせを行う制御部を有することを特徴とする請求項１または２に記載のインプリント装置。
5. 前記照射する手段は、前記光照射部から照射された光を減光する光学フィルタを有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のインプリント装置。
6. 前記照射する手段は、前記光照射部から照射された光の波長の一部の波長が透過する光学フィルタを有し、該光学フィルタを透過した光により、前記インプリント材の粘弾性を高める光を前記インプリント材に照射することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のインプリント装置。
7. 前記照射する手段は、前記光照射部から照射された光の波長の一部の波長が反射する光学フィルタを有し、該光学フィルタを反射した光により、前記インプリント材の粘弾性を高める光を前記インプリント材に照射することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のインプリント装置。
8. 前記照射する手段は、前記光照射部から照射され前記インプリント材を硬化させる第１波長の光よりも、前記インプリント材に対する感度が低い第２波長の光を照射する光源を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のインプリント装置。
9. 前記基板と前記型の相対移動により生じる、前記インプリント材のせん断力が０．１Ｎ以上、１０Ｎ以下となるように、前記照射する手段からの光を照射して前記インプリント材の粘弾性を高めることを特徴とする、請求項１乃至８の何れか一項に記載のインプリント装置。
10. 前記照射する手段から前記インプリント材に照射される露光量は、前記インプリント材を硬化させるのに必要な露光量の１／１０以下であることを特徴とする、請求項１乃至９の何れか一項に記載のインプリント装置。
11. 前記基板または前記型の振動を検出する振動検出手段を有し、
    前記照射する手段は、前記振動検出手段の検出結果が所定値以下なるまで、前記インプリント材に光を照射することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載のインプリント装置。
12. 前記振動検出手段は前記基板と前記型の位置ずれを検出するアライメント検出手段、または、前記基板を保持する基板ステージの位置計測手段の少なくともいずれか一方であ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. 前記照射する手段はインプリント材に照射する光の照射位置を調整する調整手段を有することを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載のインプリント装置。
14. 前記制御部は、
    前記インプリント材の粘弾性を高める光を前記インプリント材に照射して前記インプリント材の粘弾性を高めることにより、前記基板と前記型の相対移動により生じる前記インプリント材のせん断力の大きさが０．１Ｎ以上、１０Ｎ以下となるようにすることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載のインプリント装置。
15. 基板上のインプリント材に型を接触させた状態で、前記インプリント材を硬化させる光を前記インプリント材に照射することにより前記インプリント材を硬化させ、前記基板上にパターンを形成するインプリント方法であって、
    前記インプリント材に前記型を接触させた状態で、前記インプリント材を硬化させる光とは波長または強度が異なる光であって、前記インプリント材の粘弾性を高める光を前記インプリント材に照射する工程と、
    前記インプリント材の粘弾性を高める光が前記インプリント材に照射された前記基板と前記型の位置合わせを行う工程と、
    前記インプリント材を硬化させる光を照射する光照射工程と、
    前記硬化した前記インプリント材から前記型を引き離す工程と、
    を有することを特徴とするインプリント方法。
16. 前記インプリント材の粘弾性を高める光を前記インプリント材に照射する工程は、前記基板と前記型の相対移動により生じる前記インプリント材のせん断力の大きさが０．１Ｎ以上、１０Ｎ以下となるように、前記インプリント材の粘弾性を高める光を前記インプリント材に照射することを特徴とする請求項１５に記載のインプリント方法。
17. 請求項１乃至１４の何れか一項に記載のインプリント装置を用いて前記基板上にインプリント材のパターンを形成する工程と、
    前記工程でパターンが形成された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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