JP6650980B2 - インプリント装置、及び、物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、型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装置に関する。

半導体デバイスやＭＥＭＳなどの物品を製造する方法として、型（モールド）を用いて基板上のインプリント材を成形するインプリント方法が知られている。インプリント方法は、基板上にインプリント材を供給し、供給されたインプリント材と型を接触させる（押印）。そして、インプリント材と型を接触させた状態でインプリント材を硬化させた後、硬化したインプリント材から型を引き離す（離型）ことにより、基板上にインプリント材のパターンが形成される。

インプリント装置は、基板上のインプリント材と型を接触させた後、型に形成された凹凸形状のパターンの凹部にインプリント材が十分に充填させた後、インプリント材を硬化させる。特許文献１には、インプリント材と型を接触させている間に、基板の外周部にインプリント材が拡がることを防止するため、基板の外周部にインプリント材を硬化する光を照射するインプリント装置が開示されている。

特開２０１３−０６９９１９号公報

インプリント装置に用いられる型は、パターンが形成されているパターン領域が、その領域を囲む領域よりも基板側に凸形状となっている。そのため、インプリント材と型を接触させてパターンの凹部にインプリント材を充填させている間に、インプリント材がパターン領域からはみ出し、パターン領域の側面に付着し、それが異物の発生原因となる恐れがある。特許文献１のインプリント装置は、基板の外周部にインプリント材が広がることを防止することはできるが、型のパターン領域の側面（外側）にインプリント材がはみ出すことを防止することはできない。

本発明は、型のパターン領域からインプリント材がはみ出すことを防ぐことができる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、パターン領域を有する型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装置であって、前記基板上のインプリント材の粘性を増加させるための照射光を、前記型を介して、前記パターン領域の端が照射領域に含まれるように、前記パターン領域の周辺領域の前記インプリント材に照射する光学系と、前記周辺領域のうちの前記パターン領域の第１領域と接触するインプリント材に対する前記照射光の照射タイミングが、前記第１領域より遅いタイミングで前記周辺領域のうちの前記パターン領域の第２領域と接触するインプリント材に対する前記照射光の照射タイミングより早くなるように前記光学系を制御する制御部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、型のパターン領域からインプリント材がはみ出すことを防ぐことができる点で有利なインプリント装置を提供することができる。

インプリント装置を示した図である。 インプリント材を成形する工程を示したフローチャートである。 従来のインプリント方法を示した図である。 第１実施形態の照射領域を示した図である。 第１実施形態の照射領域を示した図である。 第１実施形態の照射領域を決める光学系を示した図である。 インプリント材と型が接触する領域と照射領域を示した図である。 第１実施形態の照射領域と照射タイミングを示した図である。 第２実施形態の照射強度と照射時間を示した図である。 第３実施形態の照射領域と照射タイミングを示した図である。 第４実施形態の照射領域と照射タイミングを示した図である。 第５実施形態の照射領域と照射タイミングを示した図である。 第６実施形態の照射領域と照射タイミングを示した図である。 平坦化処理の工程を示す図である。 物品の製造方法を説明するための図である。

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。

（インプリント装置）
図１は本実施形態におけるインプリント装置１の構成を示した図である。図１を用いてインプリント装置１の構成について説明する。ここでは、基板１０が配置される面をＸＹ面、それに直交する方向をＺ方向として、図１に示したように各軸を決める。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を型８（モールド）と接触させ、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、型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装置である。型は、モールド、テンプレートまたは原版とも呼ばれうる。図１のインプリント装置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る。ここでは光硬化法を採用したインプリント装置１について説明する。

インプリント装置は、基板上に供給されたインプリント材を型と接触させ、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、型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装置である。このように、インプリント装置は型（モールド）を用いて基板上のインプリント材を成形する装置である。

インプリント装置１は、型８を保持し移動する型保持部３（インプリントヘッド）、基板１０を保持し移動する基板保持部４（ステージ）、基板上にインプリント材を供給する供給部５（ディスペンサ）を備える。また、インプリント装置１には、インプリント材を硬化させる光９を照射する光照射系２、光３５を照射して型とインプリント材の接触状態を撮像する撮像部６、インプリント装置１の動作を制御する制御部７を備える。さらに、インプリント装置１は、型や基板に形成されたマークを検出する検出器１２を備える。

基板保持部４は、基板１０を保持する基板チャック１６、ＸＹＺ座標系における少なくともＸ軸方向およびＹ軸方向の２軸に関して基板１０の位置を制御する基板駆動機構１７を備える。また、基板保持部４の位置は、基板保持部４に設けられたミラー１８と干渉計１９を用いて求められる。ミラー１８、干渉計１９の代わりにエンコーダを用いて基板保持部４の位置を求めてもよい。

型保持部３は、型チャック１１によって型８を保持した状態で型保持部に設けられた型駆動機構３８（アクチュエータ）によって上下方向（Ｚ軸方向）に移動する。型保持部３が型駆動機構３８によって下方（−Ｚ方向）に移動することによって型８のパターン領域８ａはインプリント材１４と接触（押印）する。インプリント装置１に用いられる型８のメサ部８ｄ（図３参照）には、基板上に形成する凹凸パターンの反転パターン（パターン領域）が形成されていたり、パターンが形成されていない平面（平坦部）であったりする。以下の説明では、型のメサ部は、パターン領域８ａである場合について説明するが、パターンが形成されていない平坦部であってもよい。インプリント材が硬化した後、型保持部３が型駆動機構３８によって上方（＋Ｚ方向）に移動することによって型８のパターン領域８ａは硬化したインプリント材から引き離される（離型）。

さらに、型保持部３には、仕切り板４１と型８で区切られた空間１３が設けられていてもよく、空間１３内の圧力を調整することにより押印時や離型時の型８を変形することができる。例えば、押印時に空間１３内の圧力を高くすることで型８を基板１０に対して凸形状に変形させてパターン領域８ａとインプリント材１４とを接触させることができる。

検出器１２は、型８に形成されたマークと、基板１０に形成されたマークとを検出することができる。インプリント装置１は、検出器１２の検出結果に基づいて型８と基板１０の相対的な位置を求めることができ、型８と基板１０の少なくとも一方を移動させることで型８と基板１０を位置合わせすることができる。

制御部７は、基板１０上に形成された複数のショット領域にパターンを形成するためにインプリント装置１の各機構の動作を制御する。また制御部７は、型保持部３、基板保持部４、供給部５、光照射系２および検出器１２を制御するように構成されうる。制御部７は、インプリント装置１内に設けてもよいし、インプリント装置１とは別の場所に設置し遠隔で制御しても良い。

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り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、熱等が用いられる。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、紫外線などの光である。

硬化性組成物は、光の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物である。このうち、光により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また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り基板上に膜状に付与される。或いは液体噴射ヘッドにより、液滴状、或いは複数の液滴が繋がってできた島状又は膜状となって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。

基板は、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられ、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。基板としては、具体的に、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどである。

（第１実施形態）
図２はインプリント装置１を用いて基板１０上のインプリント材１４を成形する成形工程を示したフローチャートである。図２を参照しながら光硬化法によるインプリント方法を説明する。

まず、工程１０１において、インプリント装置１内に基板１０を搬入する。不図示の基板搬送機構によって、基板１０は基板保持部４の基板チャック１６に搬入される。

次に工程１０２で、供給部５はインプリント材のパターンが形成される基板１０上のショット領域にインプリント材１４を供給する。工程１０３で型８と基板１０を近づけることで基板１０上に供給されたインプリント材１４と型８のパターン領域８ａを接触させる（押印工程）。

その際、図３（ａ）に示すように、インプリント材１４と型８との濡れ性が良いため、インプリント材１４が型８のパターン領域８ａからはみ出し、パターン領域８ａの側面８ｂ付着することが確認されている。パターン領域８ａの側面８ｂにインプリント材１４が付着した状態でインプリント材を硬化すると、型８を離型した際に、図３（ｂ）に示すような形状のインプリント材１４が形成される。なお、図３（ｂ）ではパターン領域８ａに対応する微細な凹凸パターンは省略している。図３（ｂ）に示すようにインプリント材１４の突起形状１５が形成されると、膜厚が不均一となり、後工程のエッチング処理等で影響を与える恐れがある。また、パターン領域８ａの側面８ｂに付着したインプリント材１４の一部がインプリント中に基板１０上へ落下し、異物となる恐れがある。基板１０上に異物が存在していると、押印工程に基板上の異物に型８が接触すると、型８のパターン領域８ａに形成された微細パターンが破壊する恐れがある。そのため、パターン形成の不良を引き起こす原因となる。

また、ショット領域の角部（コーナー部、ショット領域が矩形の場合の角部）などのインプリント材が最後に充填する箇所は、図３（ｃ）に示すようにパターン領域８ａの全部にインプリント材が充填されずに未充填８ｃとなる場合がある。基板１０上に未充填８ｃが存在する場合もまた、インプリント材１４の膜厚が不均一になり、後工程のエッチング処理等で影響を与える恐れがある。本実施形態では、パターン領域８ａの側面８ｂにインプリント材が付着するのを低減し、パターン形成の不良や型８の破壊を防ぐことにより、歩留まりの高いインプリント装置を提供する。

そこで、本実施形態のインプリント装置１は、工程１０３においてパターン領域８ａをインプリント材１４に接触させる際に、工程１０４によりパターン領域８ａの外周部に照射光５０を照射することで、インプリント材１４のはみ出しを防ぐ。工程１０４は、パターン領域８ａの一部がインプリント材１４と接触し、工程１０３が完了する前に、照射光５０を照射する。

工程１０３において、押印が完了してパターン領域８ａのパターンにインプリント材が充填した後、工程１０５において型８と基板１０との位置合わせを行う。例えば、検出器１２で型８に形成されたマークと基板１０に形成されたマークからの光を検出することによって型８と基板１０の位置合わせを行う。微細パターンが形成されている型８のパターン領域８ａの中心付近には照射光５０を照射しない。上述したように照射光５０を型８の側面８ｂに照射することで、側面８ｂにインプリント材１４が付着することを防ぎ、型８の中心部にあるインプリント材１４に関しては粘性を変化させずに、微細パターンへ充填性を維持することができる。

工程１０４において、インプリント材１４は粘性が変化するが硬化していない。先行技術のように型８の側面８ｂにインプリント材１４が付着することを防ぐために、型８の側面８ｂ近傍のインプリント材１４を硬化させてしまうと、型８と基板１０との位置合わせを行うことが困難となる。また、型８の側面８ｂに近いパターン領域８ａにも微細構造が配置されている場合、インプリント材１４が微細構造に充填する前に硬化することとなり、未充填欠陥を増加させる原因となる。重ね合わせ精度の低下と未充填欠陥の増加は歩留まりを低下させる恐れがある。

工程１０６にて重ね合わせ精度判定が実施され、重ね合わせ精度が判定値を満足すれば、工程１０７で型８とインプリント材１４が接触した状態でインプリント材１４を硬化させる。インプリント材１４を硬化させた後、工程１０８にて、硬化したインプリント材１４から型８を引き離す（離型工程）。工程１０６にて重ね合わせ精度判定が判定値を満足しなければ、工程１０５の型と基板の位置合わせ工程を継続する。工程１０６で判定値を満足しない場合には、強制的に次工程に進むように処理してもよい。

工程１０８で型８が基板上のインプリント材から引き離された後、工程１０９において、基板１０上に指定したショット領域に対してインプリント処理が完了したかどうかの終了判定が行われる。工程１０９でインプリント処理が終了した場合、工程１１０においてインプリント装置１外に基板１０を搬出する。インプリント処理が完了していない場合、工程１０２に戻り、次のインプリント位置（ショット領域）にインプリント材１４を供給し、インプリント処理が完了するまで各工程が繰り返される。

次に、工程１０４で行う光の照射について詳細に説明する。図４は、工程１０４で行う光の照射を説明する図である。図４（ａ）に示すように、照射光５０を型８のパターン領域８ａの外周部である側面８ｂを含む周辺領域（照射領域５２）に照射する。照射光５０はインプリント材１４が重合反応する光であれば良く、紫外光に限らない。照射光５０によってインプリント材１４が硬化してしまうと工程１０５で位置合わせを行うことができない。そのため、工程１０４で行う光の照射はインプリント材１４を硬化させずに、パターン領域８ａ付近のインプリント材１４の粘性が高くなる程度の光を照射する。照射光５０は、インプリント材１４の材料の性質などを考慮して、照射する光の波長や、照射時間、強度などを適宜求めることができる。

図４（ｂ）は、型８を介して基板１０上に照射光５０が照射される照射領域５２と型８の側面８ｂ（外周部）の関係を示した図である。図４に示すように、照射光５０の照射領域５２は型８の側面８ｂを含む領域である。図４に示すように照射領域５２を設定することで押印時にインプリント材１４がパターン領域８ａからはみ出すことを防ぐことができる。

図５（ａ）に示す型８のパターン領域８ａと基板１０上に供給されたインプリント材１４とを接触させる際に、型８のパターン領域８ａを基板１０に対して凸形状に変形させてインプリント材１４と接触させることがある。図５（ｂ）に示すように、型とインプリント材が接触する領域は、型８の中心付近のパターン領域８ａとインプリント材１４とが接触した後、パターン領域８ａの外側（外周部）に向かって広がり始める。図５（ｃ）に示すように、照射光５０が照射される領域内のインプリント材１４の気液界面１４ｂは、照射光５０によって、重合反応が開始され、気液界面１４ｂの粘性が増加する。パターン領域８ａの外周部のインプリント材１４の粘性が増加することで、パターン領域８ａの外側に向かって広がるインプリント材１４の気液界面１４ｂの移動速度が低下し、型８の側面８ｂにインプリント材が付着することを防ぐことができる。このとき、インプリント材１４の粘性変化に必要な照射光５０の強度や、照射光５０の照射タイミングは、インプリント材１４の種類などによっても異なるため、別途実験により条件を探索する必要がある。

図６を用いて照射光５０をパターン領域８ａの外周部（側面８ｂを含む領域）に照射するための光学系の一例に関して説明する。図６は、照射光５０を照射するための光学系の模式図を示す。インプリント材１４が重合反応する波長の照射光光源５１を用意する。照射光光源５１はインプリント材１４を所望の粘度に重合反応させるために必要な光出力が得られるものを選定し、例えば、ランプ、レーザダイオード、ＬＥＤ等から構成される。照射光光源５１からの光は光学素子５４ａによって、光変調素子５３（空間光変調素子）へ導かれる。本実施形態の光変調素子５３としては、デジタルマイクロミラーデバイス（以下ＤＭＤ）を使用した例を示す。しかし、光変調素子５３としては、ＤＭＤに限らず、ＬＣＤデバイスやＬＣＯＳデバイス等のその他の素子を使用することができる。インプリント装置１は、照射光光源５１と基板１０との間に光変調素子５３を用いることで、照射光５０の照射領域５２や光の強度を基板上の任意の場所を設定することができる。また、光変調素子５３によって照射領域５２や光強度が制御された照射光５０は、光学素子５４ｂにより、型８および基板１０に投影される倍率が調整される。

第１実施形態における、上述の工程１０３、および、工程１０４についてさらに詳しく説明する。

工程１０３において、型８をインプリント材１４に接触させた際、インプリント材１４の気液界面１４ｂは図７に示すように円状あるいはそれに類似した形状で外側に向かって広がる。つまり、型８とインプリント材１４との接触領域は、パターン領域８ａの中心付近から広がるように変化する。一般に型８のパターン領域８ａは矩形であるため、照射領域５２も矩形の外周部に沿った領域である。そのため、インプリント材１４の気液界面１４ｂが照射光５０の照射領域５２（パターン領域８ａの外周部）に到達するタイミングは照射領域５２の各位置で異なる。

一方、工程１０４において、気液界面１４ｂが照射領域５２へ到達するのに対し、照射光５０の照射タイミングが早いと型８の側面８ｂに近いパターン領域８ａに未充填欠陥を生じる恐れがある。また、気液界面１４ｂが照射領域５２へ到達するのに対し、照射光５０の照射タイミングが遅いとインプリント材１４が型８の側面８ｂにはみ出して付着する恐れがある。このため、インプリント材１４のはみ出しを防ぐための照射光５０は、押印工程の適切なタイミングで照射しなければならない。

そこで、第１実施形態では、工程１０４において図８（ａ）に示すように照射領域５２を複数の小領域５２ａ、５２ｂ、…、５２ｎに分割する。かつ、それぞれの小領域に対し照射タイミング、あるいは、照射強度の少なくとも一方を変えて照射光５０を照射する。上述した光変調素子５３を用いることで、照射領域５２に対する照射光５０の照射タイミング、照射領域や照射強度を設定することができる。図８（ａ）では、照射領域５２を縦方向８個、横方向６個のそれぞれ正方形状の小領域に分割する例を示したが、分割個数はこれに限らず任意数に設定してよい。また、それぞれの小領域の形状は長方形状、三角形状その他任意形状に設定してよい。

第１実施形態では、気液界面１４ｂが照射領域５２の各小領域５２ａ、５２ｂ、…、５２ｎに到達するタイミングを判定し、判定結果に応じて、それぞれの小領域に対して照射光５０の照射タイミングを変える。気液界面１４ｂが各小領域へ到達するタイミングの判定は、撮像部６の撮像結果に基づいてリアルタイムに判定することができる。あるいは、気液界面１４ｂが各小領域へ到達するタイミングを事前に求めておき、その結果に応じて、それぞれの小領域に対して照射光５０の照射タイミングを決定することもできる。

図７に示すように、パターン領域８ａの中心から気液界面１４ｂが外側に向かって広がる場合の、照射領域５２の小領域に対する照射光５０の照射タイミングチャートを図８（ｂ）に示す。説明の簡略化のため、照射領域５２のうちパターン領域８ａの左辺に限定して、小領域５２ａ、５２ｂ、…、５２ｈそれぞれの照射タイミングチャートを示す。横軸は時間を示す。図８（ｂ）に示す通り、押印工程を開始した後、気液界面１４ｂが早く到達する小領域ほど、照射タイミングが早くなる。

押印工程が開始した後、パターン領域８ａの中心付近から広がった気液界面１４ｂは、時間Ｔ１に小領域５２ｄ及び小領域５２ｅに到達する。この時、図６の制御部５５は、小領域５２ｄ及び小領域５２ｅに照射光５０が照射されるように光変調素子５３を制御する。次に、気液界面１４ｂは、時間Ｔ２に小領域５２ｃ及び小領域５２ｆに到達する。この時、制御部５５は、小領域５２ｃ及び小領域５２ｆに照射光５０が照射されるように光変調素子５３を制御する。次に気液界面１４ｂは、時間Ｔ３に小領域５２ｂ及び小領域５２ｇに到達する。この時、制御部５５は、小領域５２ｂ及び小領域５２ｇに照射光５０が照射されるように光変調素子５３を制御する。最後に気液界面１４ｂは、時間Ｔ４に小領域５２ａ及び小領域５２ｈに到達する。この時、制御部５５は、小領域５２ａ及び小領域５２ｈに照射光５０が照射されるように光変調素子５３を制御する。

各小領域に照射光５０を照射する時間は任意に設定することができる。図８（ｂ）に示す例では、各小領域に照射光５０を照射する時間はΔＴとする。また、各小領域に照射する照射光の強度は同じとする。

照射光５０の照射タイミングの代わりに照射強度を変えてもよい。例えば、図９（ａ）に示す通り、照射領域５２の各小領域５２ａ、５２ｂ、…、５２ｈの照射強度を変えてもよい。横軸は時間、縦軸は各小領域の照射強度を示す。最初に気液界面１４ｂが到達する小領域に対する照射光５０の照射強度を強くして、気液界面１４ｂが到達する順番に照射強度を順に弱くする。図９（ａ）は横軸に時間を示し、縦軸に各小領域（小領域５２ａ〜小領域５２ｈ）に対する照射光５０の照射強度を示している。

図８では、照射領域５２のうちパターン領域８ａの左辺の小領域に限定して説明を行ったが、実際には全ての小領域５２ａ、５２ｂ、…、５２ｎにおいて、照射タイミング、あるいは、照射強度を決定する。このように照射領域を分割することで、型のパターン領域８ａと基板上のインプリント材１４との接触領域の広がりに応じて最適なタイミングで照射光５０を照射することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態は、第１実施形態で説明した照射領域５２の各小領域（小領域５２ａ〜５２ｎ）に対して照射光５０の照射量を変える場合について説明する。

第１実施形態で説明した気液界面１４ｂが照射領域５２の各小領域５２ａ、５２ｂ、…、５２ｎのそれぞれを通過する時の速度、すなわち、エネルギー量は異なる。このため、第２実施形態では、気液界面１４ｂが広がるときの粘性をより正確に制御するため、各小領域で照射光５０の照射量を変えて、照射光５０を照射する。

図７に示すように、パターン領域８ａの中心から気液界面１４ｂが外側に向かって広がる場合の、照射領域５２の小領域に対する照射光５０の照射タイミングチャートを図９（ａ）、図９（ｂ）に示す。説明の簡略化のため、照射領域５２のうちパターン領域８ａの左辺に限定して、小領域５２ａ、５２ｂ、…、５２ｈそれぞれの照射タイミングチャートを示す。横軸は時間を示し、縦軸は各小領域の照射強度を示す。図９（ａ）は照射時間が一定で照射強度を変えた例、図９（ｂ）は照射強度が一定で照射時間を変えた例である。図９に示す通り、押印工程を開始した後、気液界面１４ｂが早く到達する小領域ほど、照射量は多くなる。

図７に示すように、パターン領域８ａの中心から気液界面１４ｂが外側に向かって広がる場合には、一般に、中心に近い小領域５２ｄ、５２ｅの露光量を多く、端部の小領域５２ａ、５２ｈの露光量を少なく設定する。さらに、各小領域の露光量の変更に加えて、第１実施形態で示した通り、各小領域の照射タイミングを変えてもよい。

図９では、照射領域５２のうちパターン領域８ａの左辺の小領域に限定して説明を行ったが、実際には全ての小領域５２ａ、５２ｂ、…、５２ｎにおいて、照射強度を決定する。このように照射領域５２を分割することで、型のパターン領域８ａと基板上のインプリント材１４との接触領域の広がりに応じて最適な露光量で照射光５０を照射することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態は、第１実施形態で説明した照射領域５２の各小領域（小領域５２ａ〜５２ｎ）と、ショット領域の中心位置６１との距離に基づき、各小領域に対して照射光５０の照射タイミングを変える場合について説明する。

図７に示すように、パターン領域８ａの中心から気液界面１４ｂが外側に向かって広がる場合の、照射領域５２の小領域に対する照射光５０の照射タイミングチャートを図１０（ｂ）に示す。説明の簡略化のため、照射領域５２のうちパターン領域８ａの左辺に限定して、小領域５２ａ、５２ｂ、…、５２ｈのそれぞれの照射タイミングチャートを示す。横軸は時間を示す。ここで、ショット領域の中心位置６１と小領域５２ａ、５２ｂ、…、５２ｈとのそれぞれの距離をＬａ、Ｌｂ、…、Ｌｈとする。

第３実施形態では、押印工程の開始時間を０とし、各小領域の照射タイミングを、関数Ｔｘ＝ｆ（Ｌｘ）で決定する。ここで、ｘ＝ａ、ｂ、…、ｈである。つまり、第３実施形態の各小領域の照射タイミングは、距離に応じて決定する。例えば、比例定数Ｋを用いて、照射タイミングをＴｘ＝Ｋ×Ｌｘで決定することができる。また、一次関数、あるいは、二次以上の高次関数で照射タイミングを決定してもよい。図１０（ｂ）に示す通り、押印工程を開始した後、一般に、ショット領域の中心位置６１と、照射領域５２の各小領域との距離が短いほど、照射タイミングは早くなる。図１０（ｂ）のタイミングチャートは押印工程の開始時間を０として説明したが、型８とインプリント材１４とが接触したタイミングを時間０としてもよい。

さらに、上記の距離Ｌａ、Ｌｂ、…、Ｌｈを基に、第２実施形態で説明した方法と同様に照射強度や照射時間を変えてもよい。例えば、距離に応じて照射強度を変える場合には、距離が短いほど照射強度を大きくすることができる。また、距離に応じて照射時間を変える場合には、距離が短いほど照射時間を長くすることができる。また、第２実施形態で示した方法と同様に照射量を変えてもよい。また、照射タイミングと、照射強度、あるいは、照射量の両方を変えてもよい。

図１０では、照射領域５２のうちパターン領域８ａの左辺の小領域に限定して説明を行ったが、実際には全ての小領域５２ａ、５２ｂ、…、５２ｎにおいて、中心位置６１からの距離に応じて照射タイミング、あるいは、照射量を決定する。なお、照射領域５２の小領域５２ａ、５２ｂ、…、５２ｎの分割個数、および、分割形状は図１０（ａ）に限定されないことは、前述した通りである。このように照射領域５２を分割することで、ショット領域の中心と各ショット領域の距離に応じて最適な露光量で照射光５０を照射することができる。第３実施形態の場合、撮像部６による撮像結果が無い場合でもショット領域の形状から照射タイミングを制御することができる。

（第４実施形態）
第４実施形態は、第１実施形態で説明した照射領域５２の各小領域（小領域５２ａ〜５２ｎ）と、型８の押印中心位置６２との距離に基づき、各小領域に対して照射光５０の照射タイミングを変える場合について説明する。照射タイミングの代わりに照射強度を変えてもよい。ここで、型８の押印中心位置６２とは、型８のパターン領域８ａと基板上のインプリント材とが最初に接触する位置を示している。一般的には、型８のパターン領域８ａの中心が最初にインプリント材と接触するが、例えば、基板の外周を含むショット領域（周辺ショット、エッジショット）にパターンを形成する場合は、パターン領域８ａの中心とは限らない。

図１１（ａ）は、第４実施形態の照射領域５２と型８の押印中心位置６２を示した図である。この時の照射領域５２の小領域に対する照射光の照射タイミングを図１１（ｂ）に示す。説明の簡略化のため、照射領域５２のうち、パターン領域８ａの左辺に限定して、小領域５２ａ、５２ｂ、…、５２ｈのそれぞれの照射タイミングチャートを示す。横軸は時間を示す。ここで、押印中心位置６２と小領域５２ａ、５２ｂ、…、５２ｈとのそれぞれの距離をＬａ、Ｌｂ、…、Ｌｈとする。

第４実施形態では、押印工程の開始時間を０とし、各小領域の照射タイミングを、関数Ｔｘ＝ｆ（Ｌｘ）で決定する。ここで、ｘ＝ａ、ｂ、…、ｈである。つまり、第４実施形態の各小領域の照射タイミングは、第３実施形態と同様に距離に応じて決定する。図１１（ｂ）に示す通り、押印工程を開始した後、一般に、押印中心位置６２と、照射領域５２の各小領域との距離が短いほど、照射タイミングは早くなる。図１１（ｂ）のタイミングチャートは押印工程の開始時間を０として説明したが、型８とインプリント材１４とが接触したタイミングを時間０としてもよい。

さらに、上記の距離Ｌａ、Ｌｂ、…、Ｌｈを基に、第２実施形態で説明した方法と同様に照射強度や照射時間を変えてもよい。例えば、距離に応じて照射強度を変える場合には、距離が短いほど照射強度を大きくすることができる。また、距離に応じて照射時間を変える場合には、距離が短いほど照射時間を長くすることができる。また、第２実施形態で示した方法と同様に照射量を変えてもよい。また、照射タイミングと、照射強度、あるいは、照射量の両方を変えてもよい。

図１１では、照射領域５２のうちパターン領域８ａの左辺の小領域に限定して説明を行ったが、実際には全ての小領域５２ａ、５２ｂ、…、５２ｎにおいて、押印中心位置６２からの距離に応じて照射タイミング、あるいは、照射量を決定する。なお、照射領域５２の小領域５２ａ、５２ｂ、…、５２ｎの分割個数、および、分割形状は図１１（ａ）に限定されないことは、前述した通りである。また、基板の外周を含むショット領域にパターンを形成する場合には、基板１０の外側の領域に対応するパターン領域８ａにインプリント材が接触しないため、型８の側面８ｂにインプリント材が接触する恐れがない。そのため、基板１０の外側の領域の照射領域５２の小領域には照射光５０を照射しなくてもよい。

このように照射領域５２を分割することで、ショット領域の中心と各ショット領域の距離に応じて最適な露光量で照射光５０を照射することができる。第４実施形態の場合、撮像部６による撮像結果が無い場合でもショット領域の形状から照射タイミングを制御することができる。

（第５実施形態）
第５実施形態は、上述の実施形態で説明した照射領域５２の小領域とは異なる形状の照射領域５２の小領域の場合について説明する。第５実施形態は、図１２（ａ）に示すように、照射領域５２を縦方向（ｙ方向）の小領域５２ｙと、横方向（ｘ方向）の小領域５２ｘに分割し、それぞれの小領域に対して照射タイミング、あるいは、照射強度を変えて照射光５０を照射する。

図１２（ａ）は、第５実施形態の照射領域５２を示した図である。この時の照射領域５２の小領域５２ｘ、５２ｙに対する照射光５０の照射タイミングを図１２（ｂ）に示す。図１２（ｂ）は小領域５２ｘ、５２ｙのそれぞれの照射タイミングチャートを示しており、横軸は時間を示している。ここで、ショット領域の中心位置、あるいは、押印中心位置と、小領域５２ｙおよび小領域５２ｘとの距離をそれぞれＬｙ、Ｌｘとする。図１２（ａ）に示すように距離Ｌｙ＜Ｌｘの場合、一般に小領域５２ｙに対する照射タイミングが小領域５２ｘよりも早くなる。

第５実施形態において、照射光５０は、実験等によりあらかじめ決定したタイミングで、縦方向の小領域５２ｙと、横方向の小領域５２ｘそれぞれの照射を行うことができる。あるいは、上述の実施形態で説明した気液界面１４ｂが、縦方向の小領域５２ｙと、横方向の小領域５２ｘそれぞれに到達するタイミングをカメラ等の撮像部６を用いて観察し、その結果に基づき照射光５０の照射タイミングを決定できる。あるいは、ショット領域の中心位置や、押印中心位置からの距離Ｌｙ、Ｌｘを用いて、第３実施形態で示した照射タイミングを求める方法で、照射光５０の照射タイミングを決定できる。

さらに、上記の距離Ｌｘ、Ｌｙを基に、第２実施形態で説明した方法と同様に照射強度や照射時間を変えてもよい。例えば、距離に応じて照射強度を変える場合には、距離が短いほど照射強度を大きくすることができる。また、距離に応じて照射時間を変える場合には、距離が短いほど照射時間を長くすることができる。また、第２実施形態で示した方法と同様に照射量を変えてもよい。また、照射タイミングと、照射強度、あるいは、照射量の両方を変えてもよい。

なお、縦方向の小領域５２ｙと、横方向の小領域５２ｘの分割方法は、図１２（ａ）に示した方法に限られず、例えば、図１２（ｃ）に示すように縦方向の小領域５２ｙと、横方向の小領域５２ｘとなるように分割してもよい。例えば、縦方向の小領域５２ｙと横方向の小領域５２ｘの照射領域の面積が同じになるように分割することができる。

このように照射領域５２を分割することで、簡易的にショット領域の中心と各ショット領域の距離に応じて最適な露光量で照射光５０を照射することができる。

（第６実施形態）
第６実施形態は、上述の実施形態で説明した照射領域５２の小領域とは異なる形状の照射領域５２の小領域の場合について説明する。第６実施形態は、図１３（ａ）に示すように、第１実施形態の図８で説明した照射領域５２の小領域５２ａ〜５２ｎのそれぞれを、照射領域５２をさらにショット領域の中心から外部に向かう方向に分割する。例えば、図１３（ａ）に示すように小領域５２ｃをショット領域の中心から３つの小領域５２ｃ１、５２ｃ２、５２ｃ３に分割する。分割個数は任意であり、それぞれの小領域の形状も任意に設定してよい。それぞれの小領域に対して照射タイミング、あるいは、照射強度を変えて照射光５０を照射する。

図１３（ａ）は、第６実施形態の照射領域５２を示した図である。この時の照射領域５２の小領域５２ｃ１、５２ｃ２、５２ｃ３に対する照射光５０の照射タイミングを図１３（ｂ）に示す。図１３（ｂ）は小領域５２ｃ１、５２ｃ２、５２ｃ３それぞれの照射タイミングチャートを示しており、横軸は時間を示している。図１３（ｂ）に示すように、例えば、ショット領域の内側の小領域より順次、照射光５０を照射する。図１３では、図８に示した小領域５２ｃについて説明したが、他の小領域についても同様に内側より順次照射光５０を照射することで、照射領域５２の全小領域を照射することができる。

また、第６実施形態は、第１実施形態に限らず、第２実施形態から第５実施形態で示したいずれかの照射領域５２の分割方法にも適用することができる。

このように照射領域５２を分割することで、型８のパターン領域８ａとインプリント材１４の接触領域の広がり（気液界面１４ｂの移動）に応じて最適な露光量で照射光５０を照射することができる。

（平坦加工装置の実施形態）
本発明を適用した平坦化装置の実施形態について図１４を用いて説明する。上記の実施形態は型（原版、テンプレート）に予め描画されたパターンを基板（ウエハ）に転写する方法であることに対し、本実施形態は型（平面テンプレート）には凹凸パターンが形成されていない。基板上の下地パターンは、前の工程で形成されたパターン起因の凹凸プロファイルを有しており、特に近年のメモリ素子の多層構造化にともないプロセスウエハは１１００ｎｍ前後の段差を持つものも出てきている。基板全体の緩やかなうねりに起因する段差は、露光工程で使われている走査型の露光装置のフォーカス追従機能によって補正可能であるが、露光装置の露光スリット面積内に収まってしまうピッチの細かい凹凸は、そのまま露光装置のＤＯＦ（Ｄｅｐｔｈ Ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）を消費してしまう。基板上の下地パターンを平滑化する従来手法としてＳＯＣ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｃａｒｂｏｎ）、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）のような平坦化層を形成する手段が用いられている。しかし従来例においては、図１４（Ａ）における孤立パターン領域Ａと繰り返しＤｅｎｓｅ（ライン＆スペースパターンの密集）パターン領域Ｂとの境界部分においては４０％〜７０％の凹凸抑制率で十分な平坦化性能が得られない問題があり、今後多層化による下地の凹凸差は更に増加する傾向にある。

この問題に対する解決策としてＵＳ９４１５４１８では、平坦化層となるレジストのインクジェットディスペンサーによる塗布と平面テンプレートによる押印で連続膜を形成する手法が提案されている。また、ＵＳ８３９４２８２では、ウエハ側のトポグラフィ計測結果をインクジェットディスペンサーによって塗布指示するポジション毎の濃淡情報に反映する方法が提案されている。本実施形態は、特に予め塗布された未硬化のレジスト（インプリント材、未硬化樹脂）に対して平面テンプレート（型）を押し当てて基板面内の局所平面化を行う平坦加工（平坦化）装置に対して本発明を適用したものである。

図１４（Ａ）は、平坦化加工を行う前の基板を示している。領域Ａは孤立パターンエリアでパターン凸部分の面積が少なく、領域ＢはＤｅｎｓｅエリアでパターン凸部分の占める面積は凹部分の占める面積と１：１である。領域Ａと領域Ｂの平均の高さは凸部分の占める割合で異なった値をとる。

図１４（Ｂ）は、基板に対して平坦化層を形成するレジストを塗布した状態を示す図である。この図においては、ＵＳ９４１５４１８に基づいてインクジェットディスペンサーによってレジストを塗布した状態を示しているが、レジストの塗布にあたってはスピンコーターを用いていても本発明の適用は可能である。すなわち、予め塗布してある未硬化のレジストに対して平面テンプレートを接触させて平坦化する工程を含んでいれば、本発明の適用は可能である。

図１４（Ｃ）は、平面テンプレートは紫外線を透過するガラスまたは石英で構成されたものであり、露光光源からの露光光の照射によってレジストが硬化する工程を示した図である。このとき、平面テンプレートは基板の全体のなだらかな凹凸に対しては基板の表面のプロファイルにならう。

図１４（Ｄ）は、レジスト硬化後、平面テンプレートを引き離した状態を示す図である。

本発明は、平坦加工装置の実施形態においても適用可能で、上述の何れの実施形態と同じく、メサ部にパターンが形成されていない型（平面テンプレート）を用いる際に、メサ部から、レジスト（インプリント材）のはみ出しを低減することができる。

また、上述の何れの実施形態も、気液界面１４ｂは型のパターン領域（メサ部）の中心から均等に外側に向かって移動する場合について説明した。しかし、気液界面１４ｂは均等に（同心円状に）移動するとは限られず、基板上に供給されたインプリント材の位置や供給量によってはインプリント材がパターン領域の側面に到達する時間は小領域によって変化することがある。そのため、インプリント装置の制御部は基板上に供給されるインプリント材の供給位置や供給量に応じて照射領域５２の小領域の照射順を変更することができる。

また、上述の何れの実施形態も、光硬化法を採用したインプリント装置１について説明したが、光硬化法に限らず、熱を利用してインプリント材を硬化させるインプリント装置でもよい。その場合、インプリント装置は、インプリント材の粘性を増加させるために照射光をインプリント材に照射する光学系の代わりに、熱によりインプリント材の粘性を上げる加熱部を硬化部として備える。

（物品の製造方法）
インプリント装置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、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。

硬化物のパターンは、上記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等が行われた後、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１５（ａ）に示すように、絶縁体等の被加工材２ｚが表面に形成されたシリコンウエハ等の基板１ｚを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材２ｚの表面にインプリント材３ｚ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３ｚが基板上に付与された様子を示している。

図１５（ｂ）に示すように、インプリント用の型４ｚ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３ｚに向け、対向させる。図１５（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１ｚと型４ｚとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｚは型４ｚと被加工材２ｚ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型４ｚを透して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図１５（ｄ）に示すように、インプリント材３ｚを硬化させた後、型４ｚと基板１ｚを引き離すと、基板１ｚ上にインプリント材３ｚ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、型の凹部が硬化物の凸部に、型の凹部が硬化物の凸部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材３ｚに型４ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。

図１５（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２ｚの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝５ｚとなる。なお、当該エッチングとは異種のエッチングにより当該残存した部分を予め除去しておくのも好ましい。図１５（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２ｚの表面に溝５ｚ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、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。

１ インプリント装置
２ 光照射系
６ 撮像部
７ 制御部
８ 型
１０ 基板
５２ 照射領域

Claims (13)

1. パターン領域を有する型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装置であって、
   前記基板上のインプリント材の粘性を増加させるための照射光を、前記型を介して、前記パターン領域の端が照射領域に含まれるように、前記パターン領域の周辺領域の前記インプリント材に照射する光学系と、
   前記周辺領域のうちの前記パターン領域の第１領域と接触するインプリント材に対する前記照射光の照射タイミングが、前記第１領域より遅いタイミングで前記周辺領域のうちの前記パターン領域の第２領域と接触するインプリント材に対する前記照射光の照射タイミングより早くなるように前記光学系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. 前記型と前記インプリント材とが接触する状態を撮像する撮像部を有し、
   前記撮像部の撮像結果から求まる前記インプリント材が前記パターン領域の前記第１領域に到達する時間と前記パターン領域の前記第２領域に到達する時間に応じて前記照射光の照射タイミングが設定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装置。
3. 前記型と前記インプリント材とが接触する領域の中心と前記パターン領域の前記第１領域までの距離が、前記型と前記インプリント材とが接触する領域の中心と前記パターン領域の前記第２領域までの距離よりも短いことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
4. 前記型と前記インプリント材とが接触する領域の中心から前記周辺領域に向かって移動するインプリント材が、前記パターン領域の前記第１領域に到達する時間と前記パターン領域の前記第２領域に到達する時間に応じて前記照射光の照射タイミングが設定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装置。
5. 前記パターン領域の前記第２領域は、前記パターン領域が矩形の場合の角部を含む領域であ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。
6. 前記パターン領域の前記第１領域に対する前記基板上に供給されたインプリント材の供給位置と、前記パターン領域の前記第２領域に対する前記基板上に供給されたインプリント材の供給位置に応じて前記照射光の照射タイミングが設定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装置。
7. 前記光学系は、前記照射光を照射する前記照射タイミングを変える光変調素子を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のインプリント装置。
8. パターン領域を有する型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装置であって、
   前記パターン領域の端が前記基板上のインプリント材の粘性を上げる領域に含まれるように、前記パターン領域の周辺領域の前記インプリント材の粘性を上げる硬化部と、
   前記周辺領域のうちの前記パターン領域の第１領域と接触するインプリント材の粘性を上げるタイミングが、前記第１領域より遅いタイミングで前記周辺領域のうちの前記パターン領域の第２領域と接触するインプリント材の粘性を上げるタイミングより早くなるように前記硬化部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。
9. パターン領域を有する型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装置であって、
   前記インプリント材を硬化させるための硬化光を、前記型を介して、前記パターン領域に接触している前記インプリント材に照射する光学系と、
   前記インプリント材の粘性を増加させるための照射光を、前記型を介して、前記パターン領域の端が照射領域に含まれるように、前記パターン領域の周辺領域の前記インプリント材に照射する照射光学系と、
   前記周辺領域のうち前記パターン領域の第１領域と接触するインプリント材に対する前記照射光の照射タイミングが、前記第１領域より遅いタイミングで前記周辺領域のうちの前記パターン領域の第２領域と接触するインプリント材に対する前記照射光の照射タイミングより早くなるように前記照射光学系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。
10. 請求項１乃至９の何れか１項に記載のインプリント装置を用いて、基板上にパターンを形成する工程と、
    パターンが形成された基板を加工する工程と、を有し、
    加工された基板から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。
11. パターン領域を有する型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方法であって、
    前記型と前記インプリント材を接触させる工程と、
    前記型と前記インプリント材を接触させた状態で、前記型を介して、前記パターン領域の端が照射領域に含まれるように、前記パターン領域の周辺領域の前記インプリント材にその粘性を増加させるための照射光を照射する工程と、を有し、
    前記照射する工程において、前記周辺領域のうちの前記パターン領域の第１領域と接触するインプリント材に対する前記照射光の照射タイミングは、前記第１領域より遅いタイミングで前記周辺領域のうちの前記パターン領域の第２領域と接触するインプリント材に対する前記照射光の照射タイミングより早いことを特徴とするインプリント方法。
12. パターン領域を有する型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方法であって、
    前記型と前記インプリント材を接触させる工程と、
    前記型と前記インプリント材を接触させた状態で、前記パターン領域の端が前記基板上のインプリント材の粘性を上げる領域に含まれるように、前記パターン領域の周辺領域の前記インプリント材の粘性を上げる工程と、を有し、
    前記粘性を上げる工程において、前記周辺領域のうちの前記パターン領域の第１領域と接触するインプリント材の粘性を上げるタイミングは、前記第１領域より遅いタイミングで前記周辺領域のうちの前記パターン領域の第２領域と接触するインプリント材の粘性を上げるタイミングより早いことを特徴とするインプリント方法。
13. パターン領域を有する型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方法であって、
    前記型と前記インプリント材を接触させる工程と、
    前記型と前記インプリント材を接触させた状態で、前記型を介して、前記パターン領域の端が照射領域に含まれるように、前記パターン領域の周辺領域の前記インプリント材にその粘性を増加させるための照射光を照射する工程と、
    前記型を介して、前記パターン領域に接触している前記インプリント材を硬化させるための硬化光を照射する工程と、を有し、
    前記照射光を照射する工程において、前記周辺領域のうちの前記パターン領域の第１領域と接触するインプリント材に対する前記照射光の照射タイミングは、前記第１領域より遅いタイミングで前記周辺領域のうちの前記パターン領域の第２領域と接触するインプリント材に対する前記照射光の照射タイミングより早いことを特徴とするインプリント方法。

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