JP6689177B2 - パターン形成方法、半導体装置の製造方法、およびインプリント装置 - Google Patents

パターン形成方法、半導体装置の製造方法、およびインプリント装置 Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、パターン形成方法およびインプリント装置に関する。
半導体装置の中には、三次元メモリセルを備えたものがある。このような三次元メモリセルが形成される際には、複数層からなる厚膜と、微細な加工パターンとが、一体形状となるよう同時形成される場合がある。このような厚膜のパターンと微細な加工パターンとを低コストで同時形成する方法の１つにインプリントリソグラフィがある。
しかしながら、インプリントリソグラフィが用いられた場合、レジストの充填不良が加工欠陥の原因の１つとなる。
特許第５１００６０９号公報
本発明が解決しようとする課題は、加工欠陥を抑制することができるパターン形成方法およびインプリント装置を提供することである。
実施形態によれば、パターン形成方法が提供される。前記パターン形成方法は、第１の形成ステップと、第２の形成ステップと、を含んでいる。前記第１の形成ステップでは、インプリントリソグラフィを用いて第１の膜厚を有した第１のパターンが形成される。また、前記第２の形成ステップでは、レジストの滴下処理および硬化処理によって第２の膜厚を有した第２のパターンが形成される。ここで、前記第１のパターンは、階段状のパターンを含むとともに、上面側から見て環状に配置され、前記第２のパターンは、前記第１のパターンで囲まれた領域内に形成される。
図１は、実施形態に係るパターン形成方法で形成されるレジストパターンの一例を説明するための図である。 図２Ａは、実施形態に係るパターン形成工程の第１の処理手順例（前段）を説明するための図である。 図２Ｂは、実施形態に係るパターン形成工程の第１の処理手順例（後段）を説明するための図である。 図３は、バスタブ式のパターン形成工程の処理手順を説明するための図である。 図４は、バスタブ式のパターン形成工程の第１の処理手順例を示す図である。 図５は、バスタブ式のパターン形成工程の第２の処理手順例を示す図である。 図６は、バスタブ式のパターン形成工程の第３の処理手順例を示す図である。 図７は、バスタブ式のパターン形成工程の第４の処理手順例を示す図である。 図８は、レジスト間の密着性を説明するための図である。 図９は、土台式のパターン形成工程の処理手順を説明するための図である。 図１０は、土台式のパターン形成工程の第１の処理手順例を示す図である。 図１１は、土台式のパターン形成工程の第２の処理手順例を示す図である。 図１２は、土台式のパターン形成工程の第３の処理手順例を示す図である。 図１３は、土台式のパターン形成工程の第４の処理手順例を示す図である。 図１４は、テンプレートの断面構成例を示す図である。 図１５は、図１４に示したテンプレートを用いたパターン形成処理の手順例を示す図である。 図１６は、高充填量部を形成した後に低充填量部を形成する場合の、パターン形成処理の手順例を示す図である。 図１７は、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。 図１８は、実施形態に係る光源装置の構成例を示す図である。 図１９は、実施形態に係る液滴下装置の他の構成例を示す図である。 図２０は、実施形態に係るパターン形成装置の構成を示す図である。 図２１は、実施形態に係るインプリント装置または実施形態に係るパターン形成装置を用いたレジストパターン形成処理の処理手順を示すフローチャートである。 図２２は、ガイドパターンを説明するための図である。 図２３は、ガイドパターンおよびレジストパターンの他のパターン形状例を説明するための図である。 図２４Ａは、テンプレートの構成例（１）を示す図である。 図２４Ｂは、テンプレートの構成例（２）を示す図である。 図２５は、レジストの配置位置を説明するための図である。
以下に添付図面を参照して、実施形態に係るパターン形成方法およびインプリント装置を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
（実施形態）
図１は、実施形態に係るパターン形成方法で形成されるレジストパターンの一例を説明するための図である。例えば、積層構造のメモリセルパターンを有する半導体装置１（三次元メモリなど）では、一般的に基板面に垂直な方向にストリングが形成される。このため、メモリセル形成領域の周辺に配線が引き出される。そして、配線となるコンタクト電極は、階段状の各層に形成される。
このような半導体装置１は、メモリ層が複数層積層された膜厚なメモリセルパターンと、配線層で形成された階段状パターン（段差構造）と、微細パターンとを有している。そして、半導体装置１は、このような膜厚な部分と、段差構造と、微細パターンとが一体形状となるよう形成される。本実施形態では、このような種々の膜厚を有したパターンがインプリントリソグラフィを用いて形成される。半導体装置１は、例えば、半導体メモリ（例えば、３次元NAND Flash Memory）である。
半導体装置１が形成される際には、ウエハなどの基板上に、被加工膜１４が形成される。この被加工膜１４は、パターン形成処理の際に加工対象となる膜である。被加工膜１４は、SiO/SiN（酸化シリコン５１０／窒化シリコン５２０）からなる絶縁層が、複数層積層されたものである。換言すると、ウエハ上へは、酸化シリコン５１０と窒化シリコン５２０とが交互に複数層積層されることによって、積層体である被加工膜１４が形成される。窒化シリコン５２０は、この後の処理によって配線層に置き換えられる層である。
図１の（Ａ）に示すように、被加工膜１４が形成された後、被加工膜１４の上層側にレジストパターン２０Ｘが形成される。本実施形態では、レジストパターン２０Ｘが形成される際に、複数回のパターン形成処理が行われる。ここでは、３回のパターン形成処理が行われることによって、種々の膜厚を有したレジストパターン２０Ｘが形成される場合について説明する。
図１の（Ｂ）に示すように、３回のパターン形成処理が行われる場合、第１〜第３のパターン形成処理が順番に行われる。具体的には、第１のパターン形成処理によって、第１の領域３１に第１のレジストパターンであるレジストパターン２１Ｘａ，２１Ｘｂが形成される。その後、第２のパターン形成処理によって、第２の領域３２に第２のレジストパターンであるレジストパターン２２Ｘが形成される。その後、第３のパターン形成処理によって、第３の領域３３に第３のレジストパターンであるレジストパターン２３Ｘが形成される。レジストパターン２１Ｘａ，２１Ｘｂ，２２Ｘ，２３Ｘは、例えば、ミリレベルまたはサブミリレベル程度の広さを有した領域内に形成される。
レジストパターン２２Ｘは、cell領域の凹形状部分に形成される厚膜パターン（土台パターン）である。また、レジストパターン２３Ｘは、cell領域の厚膜パターン上に形成される微細パターンである。レジストパターン２３Ｘは、土台パターンであるレジストパターン２２Ｘ上に形成される。
レジストパターン２１Ｘｂは、kerf領域に形成される微細パターンである。レジストパターン２１Ｘａは、kerf領域とcell領域との間に形成される三次元形状の階段状パターン（断面形状が階段状のパターン）である。レジストパターン２１Ｘａは、側面のうちの少なくとも１つの面が階段状パターンである。レジストパターン２１Ｘａ，２１Ｘｂの底面とレジストパターン２２Ｘの底面とは略同じ高さであり、レジストパターン２１Ｘａの上面とレジストパターン２２Ｘの上面とは略同じ高さである。
レジストパターン２１Ｘｂおよびレジストパターン２３Ｘのパターン高さは、レジストパターン２２Ｘの高さよりも低い。例えば、レジストパターン２２Ｘは、ミリレベルまたはサブミリレベル程度の厚さを有しており、レジストパターン２３Ｘ，２１Ｘｂは、ミクロンレベルまたはサブミクロンレベル程度の厚さを有している。
レジストパターン２１Ｘｂは、上面側から見て矩形環状に配置されている。そして、この環状形状を有したレジストパターン２１Ｘｂの内側領域に、レジストパターン２１Ｘｂと接するようレジストパターン２１Ｘａが配置されている。したがって、レジストパターン２１Ｘａは、上面側から見て矩形環状に配置されている。レジストパターン２２Ｘは、この環状形状を有したレジストパターン２１Ｘｂの内側領域（レジストパターン２１Ｘａで囲まれた矩形領域）に形成される。
レジストパターン２１Ｘａの外側部分は、階段形状の最下段であり、レジストパターン２１Ｘｂと略同じ高さである。一方、レジストパターン２１Ｘａの内側部分は、階段形状の最上段であり、レジストパターン２２Ｘと略同じ高さである。
本実施形態では、レジストパターン２１Ｘａ，２１Ｘｂ，２３Ｘは、レジストの充填量がレジストパターン２２Ｘへのレジストの充填量よりも少ない低充填量部である。換言すると、レジストパターン２２Ｘは、レジストの充填量がレジストパターン２１Ｘａ，２１Ｘｂ，２３Ｘへのレジストの充填量よりも多い高充填量部である。
大パターンなどのサブミリメートルパターン領域のパターン形成は、インクジェット法、インプリント法、露光法等が用いられ、微細パターンなどのサブミクロンパターン領域のパターン形成は、ナノインプリント法が用いられる。
本実施形態では、厚膜部分であるレジストパターン２２Ｘと、微細パターンであるレジストパターン２１Ｘｂおよびレジストパターン２３Ｘと、薄膜部分および厚膜部分を有した階段状のレジストパターン２１Ｘａとが、一体形状となるよう形成される。換言すると、レジストパターン２０Ｘは、レジストパターン２１Ｘａ，２１Ｘｂ，２２Ｘ，２３Ｘが接合されたパターンである。このように、本実施形態では、レジストパターン２０Ｘが形成される際に、大きなパターンが形成される領域と、小さなパターンが形成される領域とが分割され、大きなパターンと小さなパターンとが別々に形成される。
階段状のレジストパターン２１Ｘａが、レジストパターン２２Ｘよりも先に形成される場合には、レジストパターン２１Ｘａがバスタブ形状の壁パターンとなる。そして、レジストパターン２１Ｘａで囲まれた領域内にレジストが滴下され充填される。この充填されたレジストが硬化することによってレジストパターン２２Ｘとなる。その後、レジストパターン２２Ｘ上にレジストパターン２３Ｘが形成される。
なお、ここでは第１〜第３のパターン形成処理が行われる場合について説明したが、第３のパターン形成処理が行われることなく、第１および第２のパターン形成処理が行われてもよい。また、第１のパターン形成処理が行われることなく、第２および第３のパターン形成処理が行われてもよい。
また、第１のパターン形成処理において、レジストパターン２１Ｘｂの形成が省略されてもよい。この場合、レジストパターン２１Ｘａが形成された後にレジストパターン２２Ｘが形成される。
また、第２のパターン形成処理の後に、第１および第３のパターン形成処理が行われてもよい。この場合、第１のパターン形成処理と第３のパターン形成処理とは、何れが先に行われてもよいし、第１および第３のパターン形成処理が同時に行われてもよい。
本実施形態では、このようなプロセスによって三次元形状が形成される。具体的には、大きなパターンと小さなパターンとを含んだ、レジストパターン２１Ｘａ，２１Ｘｂ，２２Ｘ，２３Ｘが形成される。これらのレジストパターン２１Ｘａ，２１Ｘｂ，２２Ｘ，２３Ｘは、被加工膜１４のエッチングマスクとして使用される。なお、以下の説明では、ウエハ上の被加工膜１４の図示を省略する。
なお、レジストパターン２０Ｘは、１種類のレジストを用いて形成されてもよいし、複数種類のレジストを用いて形成されてもよい。例えば、後述するレジスト２１Ａ，２１Ａａ，２３Ａ、後述するレジスト２６Ａ，３５、レジストパターン２１Ｘｂとなる前のレジスト、後述するレジストパターン２７Ｘとなる前のレジストなどは、１種類でも複数種類でもよい。
つぎに、実施形態に係るパターン形成工程の処理手順について説明する。ここでは、インプリント装置が、パターン形成工程を実行する場合について説明する。図２Ａは、実施形態に係るパターン形成工程の第１の処理手順例（前段）を説明するための図である。図２Ｂは、実施形態に係るパターン形成工程の第１の処理手順例（後段）を説明するための図である。図２Ａおよび図２Ｂでは、パターン形成工程におけるウエハＷＡやテンプレートＴ１，Ｔ２などの断面図を示している。
ここでのテンプレートＴ１は、レジストパターン２１Ｘａ，２１Ｘｂを形成するためのテンプレートであり、レジストパターン２１Ｘａ，２１Ｘｂを反転させたテンプレートパターンが形成されている。また、テンプレートＴ２は、レジストパターン２３Ｘを形成するためのテンプレートであり、レジストパターン２３Ｘを反転させたテンプレートパターンが形成されている。
パターン形成工程では、インプリント装置が、ウエハＷＡなどの被転写基板（被加工基板）に、モールド基板であるテンプレート（原版）Ｔ１，Ｔ２のテンプレートパターン（回路パターンなど）を転写する。本実施形態のパターン形成工程では、インプリント装置が、テンプレートパターンの転写と、レジストパターン２２Ｘの埋め込みとを行う。テンプレートＴ１，Ｔ２は、石英基板等に転写パターンを反転させたテンプレートパターンが掘り込まれて形成されている。
図２Ａの（ａ０）に示すように、インプリント装置は、ウエハＷＡの上面のうちの所定領域にレジスト２１Ａを滴下する。レジスト２１Ａが滴下される領域は、レジストパターン２１Ｘａ，２１Ｘｂが形成される第１の領域３１である。
インプリント装置は、レジスト２１Ａを滴下した後、図２Ａの（ｂ０）に示すように、テンプレートＴ１をレジスト２１Ａ側に移動させ、図２Ａの（ｃ０）に示すように、テンプレートＴ１をレジスト２１Ａに押し当てる。これにより、テンプレートＴ１に形成されたテンプレートパターンがレジスト２１Ａに接触すると、毛細管現象によってテンプレートパターン内にレジスト２１Ａが流入する。
インプリント装置は、予め設定しておいた時間だけ、レジスト２１Ａをテンプレートパターンに充填させた後、レジスト２１ＡにＵＶ（Ultra-Violet）光を照射する。これにより、レジスト２１Ａが硬化する。そして、図２Ａの（ｄ０）に示すように、インプリント装置は、レジスト２１Ａが硬化することによって形成されたレジストパターン２１Ｘ（レジストパターン２１Ｘａ，２１Ｘｂ）からテンプレートＴ１を離型する。これにより、テンプレートパターンを反転させたレジストパターン２１ＸがウエハＷＡ上に形成される。なお、インプリント装置は、ＵＶ光の照射処理以外の処理によって、レジスト２１Ａを硬化させてもよい。
レジストパターン２１Ｘを形成した後、インプリント装置は、図２Ｂの（ｅ０）に示すように、ウエハＷＡの上面のうちの所定領域にレジスト２２Ａを滴下する。レジスト２２Ａが滴下される領域は、レジストパターン２２Ｘが形成される第２の領域３２である。本実施形態では、第２の領域３２がレジストパターン２１Ｘによって囲われるようレジストパターン２１Ｘが形成されている。したがって、インプリント装置は、レジストパターン２１Ｘの内側領域に、レジスト２２Ａを充填させる。換言すると、インプリント装置は、レジストパターン２１Ｘをガイドとして、レジストパターン２１Ｘで囲まれた領域にレジスト２２Ａを滴下する。このとき、インプリント装置は、レジスト２２Ａを、レジストパターン２１Ｘと略同じ高さまで充填させる。この後、インプリント装置は、レジスト２２ＡにＵＶ光を照射し、これにより、レジスト２２Ａが硬化する。
そして、図２Ｂの（ｆ０）に示すように、インプリント装置は、レジスト２２Ａが硬化することによって形成されたレジストパターン２２Ｘ上にレジスト２３Ａを滴下する。レジスト２３Ａが滴下される領域は、レジストパターン２３Ｘが形成される第３の領域３３である。すなわち、レジスト２３Ａが滴下される領域は、レジストパターン２２Ｘが形成されている領域上である。
インプリント装置は、レジスト２３Ａを滴下した後、図２Ｂの（ｇ０）に示すように、テンプレートＴ２をレジスト２３Ａ側に移動させ、図２Ｂの（ｈ０）に示すように、テンプレートＴ２をレジスト２３Ａに押し当てる。これにより、テンプレートＴ２に形成されたテンプレートパターンがレジスト２３Ａに接触すると、毛細管現象によってテンプレートパターン内にレジスト２３Ａが流入する。
インプリント装置は、予め設定しておいた時間だけ、レジスト２３Ａをテンプレートパターンに充填させた後、レジスト２３ＡにＵＶ光を照射する。これにより、レジスト２３Ａが硬化する。そして、インプリント装置は、図２Ｂの（ｉ０）に示すように、レジスト２３Ａが硬化することによって形成されたレジストパターン２３ＸからテンプレートＴ２を離型させる。これにより、テンプレートパターンを反転させたレジストパターン２３ＸがウエハＷＡ上に形成される。
なお、インプリント装置は、ＵＶ光の照射処理以外の処理によって、レジスト２３Ａを硬化させてもよい。また、図１，２では、階段状のレジストパターン２１Ｘａが、１２段である場合を図示したが、レジストパターン２１Ｘａは、１１段以下であってもよいし、１３段以上であってもよい。以下の図面では、図面を見やすくするため、階段状のレジストパターン２１Ｘａが６段である場合を図示する。
つぎに、実施形態に係るパターン形成工程の詳細な処理手順について説明する。以下では、バスタブ式のパターン形成処理について説明し、その後、土台式のパターン形成処理について説明する。
（バスタブ式のパターン形成工程）
図３は、バスタブ式のパターン形成工程の処理手順を説明するための図である。図３および後述する図４〜図８では、パターン形成工程におけるウエハＷＡやテンプレートＴ３などの断面図を示している。ここでのテンプレートＴ３は、レジストパターン２１Ｘａを形成するためのテンプレートである。
図３の（ａ１）
図３の（ｂ１）
バスタブ式のパターン形成工程では、インプリント装置は、ウエハＷＡ上でレジストパターン２１Ｘａが形成される領域上にレジスト２１Ａａを滴下する。この後、インプリント装置は、テンプレートＴ３をレジスト２１Ａａ側に移動させ、テンプレートＴ３をレジスト２１Ａａに接触させる。これにより、テンプレートＴ３に形成されたテンプレートパターンがレジスト２１Ａａに接触し、レジスト２１Ａａがテンプレートパターンの形状に応じた領域に流れ込む。ここでのレジスト２１Ａａは、レジスト２１Ａａが壁パターンであるバスタブ形状（矩形環状）となる位置に流れ込む。この後、インプリント装置は、ウエハＷＡ上からＵＶ光を照射する。このように、インプリント装置は、レジスト滴下と、テンプレートＴ３への接触と、ＵＶ光照射とを実行する。これにより、レジスト２１Ａａが硬化する。
なお、図２Ａや図３に示したレジスト２１Ａ、図３〜図７に示したレジスト２１Ａａは、ウエハＷＡ上に滴下されてもよいし、スピン塗布手段によって塗布されてもよい。また、後述する図１５に示すレジスト２６Ａ、後述する図２５に示すレジスト３５、後述する図２２に示すレジスト２１Ｙａは、ウエハＷＡ上に滴下されてもよいし、スピン塗布手段によって塗布されてもよい。また、図１に示したレジストパターン２１Ｘｂとなる前のレジスト、後述する図１６に示すレジストパターン２７Ｘとなる前のレジストは、ウエハＷＡ上に滴下されてもよいし、スピン塗布手段によって塗布されてもよい。このように、平坦なウエハＷＡ上にレジストを供給してインプリントを行う場合のレジストは、ウエハＷＡ上に滴下されてもよいし、スピン塗布手段によって塗布されてもよい。
図３の（ｃ１）
これにより、レジスト２１Ａａが硬化し、矩形環状のバスタブパターンであるレジストパターン２１Ｘａとなる。インプリント装置は、レジスト２１Ａａが硬化することによって形成されたレジストパターン２１ＸａからテンプレートＴ３を離型する。これにより、階段状のレジストパターン２１ＸａがウエハＷＡ上に形成される。なお、インプリント装置は、レジストパターン２１Ｘａとともに、レジストパターン２１Ｘｂなどの微細パターンを形成しておいてもよい。
図３の（ｄ１）
図３の（ｅ１）
インプリント装置は、レジストパターン２１Ｘａを形成した後、レジストパターン２１Ｘａで囲まれた環状領域にレジスト２２Ａを滴下する。そして、インプリント装置は、ウエハＷＡ上からＵＶ光を照射する。このように、インプリント装置は、レジスト滴下と、ＵＶ光照射とを実行する。これにより、レジスト２２Ａが硬化して、レジストパターン２２Ｘとなる。
つぎに、バスタブ式のパターン形成工程の具体的な処理手順について説明する。図４は、バスタブ式のパターン形成工程の第１の処理手順例を示す図である。なお、図４に示す処理のうち、図３で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。図４に示す方法では、レジストパターン２１ＸａへＶＵＶ光が照射された後、２回目のレジスト滴下が実行される。また、インプリント装置は、同一の光源を用いてＵＶ光およびＶＵＶ光をウエハＷＡに照射する。
図４の（ａ２）
バスタブ式のパターン形成工程の第１の処理手順例では、インプリント装置は、ウエハＷＡに対し、レジスト２１Ａａの滴下（１回目）と、テンプレートＴ３のレジスト２１Ａａへの接触と、第１の光源（光源６１）を用いたＵＶ光照射（１回目）とを実行する。
図４の（ｂ２）
この後、インプリント装置は、レジスト２１Ａａが硬化したレジストパターン２１ＸａからテンプレートＴ３を離型する。そして、インプリント装置は、第１の光源である光源６１を用いてウエハＷＡ上からＶＵＶ（Vacuum Ultra-Violet）光を照射する。このとき、インプリント装置は、光源６１にフィルタリングを行うことによってＶＵＶ光を生成し、生成したＶＵＶ光をウエハＷＡに照射する。
図４の（ｃ２）
図４の（ｄ２）
インプリント装置は、レジストパターン２１ＸａへＶＵＶ光を照射した後、レジストパターン２１Ｘａで囲まれた領域にレジスト２２Ａを滴下（２回目）する。この後、インプリント装置は、光源６１を用いてウエハＷＡ上からＵＶ光を照射（２回目）する。これにより、レジスト２２Ａが硬化して、レジストパターン２２Ｘとなる。
このように、図４で説明した方法では、インプリント装置が、レジストパターン２１Ｘａ上にＶＵＶ光を照射するので、レジストパターン２１Ｘａと、レジストパターン２２Ｘとの密着性を向上させることができる。なお、ＵＶ光照射は、例えば、酸素なしの環境で実行され、ＶＵＶ光照射は、例えば、酸素ありの環境で実行される。
図５は、バスタブ式のパターン形成工程の第２の処理手順例を示す図である。なお、図５に示す処理のうち、図３および図４で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。図５に示す方法では、２回目のレジスト滴下が実行された後、レジストパターン２１ＸａへＶＵＶ光が照射される。また、インプリント装置は、同一の光源６１を用いてＵＶ光およびＶＵＶ光をウエハＷＡに照射する。
図５の（ａ３）
バスタブ式のパターン形成工程の第２の処理手順例では、インプリント装置は、レジスト２１Ａａの滴下（１回目）と、テンプレートＴ３のレジスト２１Ａａへの接触と、第１の光源である光源６１を用いたＵＶ光照射（１回目）とを実行する。
図５の（ｂ３）
この後、インプリント装置は、レジスト２１Ａａが硬化したレジストパターン２１ＸａからテンプレートＴ３を離型する。
図５の（ｃ３）
図５の（ｄ３）
そして、インプリント装置は、レジストパターン２１Ｘａで囲まれた領域にレジスト２２Ａを滴下（２回目）する。この後、インプリント装置は、光源６１を用いてウエハＷＡ上からＶＵＶ光を照射する。このとき、インプリント装置は、光源６１にフィルタリングを行うことによってＶＵＶ光を生成し、生成したＶＵＶ光をウエハＷＡに照射する。インプリント装置は、ＶＵＶ光を照射した後、光源６１を用いてウエハＷＡ上からＵＶ光を照射（２回目）する。これにより、レジスト２２Ａが硬化して、レジストパターン２２Ｘとなる。
このように、図５で説明した方法では、インプリント装置が、レジストパターン２１Ｘａおよびレジスト２２Ａ上にＶＵＶ光を照射するので、レジストパターン２１Ｘａと、レジストパターン２２Ｘとの密着性を向上させることができる。
図６は、バスタブ式のパターン形成工程の第３の処理手順例を示す図である。なお、図６に示す処理のうち、図３〜図５で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。図６に示す方法では、レジストパターン２１ＸａへＶＵＶ光が照射された後、２回目のレジスト滴下が実行される。また、インプリント装置は、ＵＶ光とＶＵＶ光とを異なる光源から出力する。
図６の（ａ４）
バスタブ式のパターン形成工程の第３の処理手順例では、インプリント装置は、ウエハＷＡに対し、レジスト２１Ａａの滴下（１回目）と、テンプレートＴ３のレジスト２１Ａａへの接触と、第１の光源である光源６１を用いたＵＶ光照射（１回目）とを実行する。
図６の（ｂ４）
この後、インプリント装置は、レジスト２１Ａａが硬化したレジストパターン２１ＸａからテンプレートＴ３を離型する。そして、インプリント装置は、第２の光源である光源６２を用いてウエハＷＡ上からＶＵＶ光を照射する。このとき、インプリント装置は、光源６１とは異なる別構成の光源６２からＶＵＶ光を出力させてウエハＷＡに照射する。
図６の（ｃ４）
図６の（ｄ４）
インプリント装置は、レジストパターン２１Ｘａで囲まれた領域にレジスト２２Ａを滴下（２回目）し、光源６１を用いてウエハＷＡ上からＵＶ光を照射（２回目）する。これにより、レジスト２２Ａが硬化して、レジストパターン２２Ｘとなる。
このように、図６で説明した方法では、インプリント装置が、レジストパターン２１Ｘａ上にＶＵＶ光を照射するので、レジストパターン２１Ｘａと、レジストパターン２２Ｘとの密着性を向上させることができる。
図７は、バスタブ式のパターン形成工程の第４の処理手順例を示す図である。なお、図７に示す処理のうち、図３〜図６で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。図７に示す方法では、２回目のレジスト滴下が実行された後、レジストパターン２１ＸａへＶＵＶ光が照射される。また、インプリント装置は、ＵＶ光とＶＵＶ光とを異なる光源から出力する。
図７の（ａ５）
バスタブ式のパターン形成工程の第４の処理手順例では、インプリント装置は、ウエハＷＡに対し、レジスト２１Ａａの滴下（１回目）と、テンプレートＴ３のレジスト２１Ａａへの接触と、第１の光源である光源６１を用いたＵＶ光照射（１回目）とを実行する。
図７の（ｂ５）
この後、インプリント装置は、レジスト２１Ａａが硬化したレジストパターン２１ＸａからテンプレートＴ３を離型する。
図７の（ｃ５）
図７の（ｄ５）
そして、インプリント装置は、レジストパターン２１Ｘａで囲まれた領域にレジスト２２Ａを滴下（２回目）する。この後、インプリント装置は、第２の光源である光源６２を用いてウエハＷＡ上からＶＵＶ光を照射する。このとき、インプリント装置は、光源６１とは異なる別構成の光源６２からＶＵＶ光を出力させてウエハＷＡに照射する。インプリント装置は、ＶＵＶ光を照射した後、第１の光源である光源６１を用いてウエハＷＡ上からＵＶ光を照射（２回目）する。これにより、レジスト２２Ａが硬化して、レジストパターン２２Ｘとなる。
このように、図７で説明した方法では、インプリント装置が、レジストパターン２１Ｘａ上にＶＵＶ光を照射するので、レジストパターン２１Ｘａと、レジストパターン２２Ｘとの密着性を向上させることができる。
ここで、レジストパターン２１ＸａにＶＵＶ光を照射することによる、レジストパターン２１Ｘａと、レジストパターン２２Ｘとの密着性の向上について説明する。図８は、レジスト間の密着性を説明するための図である。図８の（ａ６）は、ＶＵＶ光を照射した場合（ＶＵＶ光処理あり）を示し、図８の（ｂ６）は、ＶＵＶ光を照射していない場合（ＶＵＶ光処理なし）を示している。
図８の（ａ６）
本実施形態では、インプリント装置が、レジストパターン２１Ｘａを形成した後、レジストパターン２１ＸａにＶＵＶ光を照射している。これにより、レジストパターン２１Ｘａの表面特性が変化する。
インプリント装置は、レジストパターン２１Ｘａで囲まれた領域にレジスト２２Ａを滴下した後、レジスト２２ＡにＵＶ光を照射している。これにより、レジスト２２Ａが硬化してレジストパターン２２Ｘとなる。
本実施形態では、ＶＵＶ光の照射によってレジストパターン２１Ｘａの表面特性が変化した結果、レジストパターン２１Ｘａとレジストパターン２２Ｘとの間の密着性が向上している。これにより、レジストパターン２１Ｘａとレジストパターン２２Ｘとの間の接触不良（エアギャップ）の発生を抑制することが可能となる。換言すると、凹部内にバブルがトラップされることを抑制することが可能となる。
レジスト不足部が発生すると、エッチングを行う際に、下地基板においてエッチング欠陥の原因となるが、本実施形態ではレジスト不足部の発生を防止できる。したがって、エッチング加工の際に、加工欠陥が発生することを防止できる。
なお、レジストパターン２１Ｘａは、ＶＵＶ光の照射以外の方法によって、レジストパターン２２Ｘとの間の密着性が向上するよう表面特性が変えられてもよい。例えば、レジストパターン２１Ｘａは、密着剤で被覆されることによって、レジストパターン２２Ｘとの間の密着性が向上するよう表面特性が変えられてもよい。この場合、インプリント装置が、密着剤をレジストパターン２１Ｘａに配置してもよいし、他の装置が、密着剤をレジストパターン２１Ｘａに配置してもよい。
図８の（ｂ６）
一方、ＶＵＶ光の照射などによってレジストパターン２１Ｙの表面特性が変化していない場合、レジストパターン２１Ｙとレジストパターン２２Ｙとの間の密着性が悪くなる。この結果、レジストパターン２１Ｙとレジストパターン２２Ｙとの間に接触不良が発生し、レジストパターン２１Ｙとレジストパターン２２Ｙとの間にエアギャップが発生する。
（土台式のパターン形成工程）
図９は、土台式のパターン形成工程の処理手順を説明するための図である。図９および後述する図１０〜図１３では、パターン形成工程におけるウエハＷＡやテンプレートＴ４などの断面図を示している。ここでのテンプレートＴ４は、レジストパターン２１Ｘａ，２１Ｘｂ,２３Ｘを形成するためのテンプレートである。
図９の（ａ７）
土台式のパターン形成工程では、インプリント装置は、ウエハＷＡ上でレジストパターン２２Ｘが形成される領域上にレジスト２２Ａを滴下する。
図９の（ｂ７）
この後、インプリント装置は、ウエハＷＡ上からＵＶ光を照射する。これにより、レジスト２２Ａが硬化し、レジストパターン２２Ｘとなる。レジストパターン２２Ｘは、台状のパターンであり、微細パターンなどの土台となるパターンである。
図９の（ｃ７）
インプリント装置は、レジストパターン２２Ｘを形成した後、ウエハＷＡ上でレジストパターン２１Ｘａ，２３Ｘが形成される領域上にレジスト２１Ａａ，２３Ａを滴下する。そして、インプリント装置は、テンプレートＴ４をレジスト２１Ａａ，２３Ａ側に移動させ、テンプレートＴ４をレジスト２１Ａａ，２３Ａに接触させる。これにより、テンプレートＴ４に形成されたテンプレートパターンがレジスト２１Ａａ，２３Ａに接触し、レジスト２１Ａａ，２３Ａがテンプレートパターンに充填される。そして、インプリント装置は、ウエハＷＡ上からＵＶ光を照射する。これにより、レジスト２１Ａａ，２３Ａが硬化する。
図９の（ｄ７）
これにより、レジスト２１Ａａが硬化してレジストパターン２１Ｘａとなり、レジスト２３Ａが硬化してレジストパターン２３Ｘとなる。なお、インプリント装置は、レジストパターン２１Ｘａ，２３Ｘとともに、レジストパターン２１Ｘｂなどの微細パターンを形成しておいてもよい。レジストパターン２１Ｘａ，２３Ｘが形成された後、インプリント装置は、レジストパターン２１Ｘａ，２３ＸからテンプレートＴ４を離型する。これにより、階段状のレジストパターン２１ＸａがウエハＷＡ上に形成されるとともに、微細パターンであるレジストパターン２３Ｘが土台パターンであるレジストパターン２２Ｘ上に形成される。なお、ＵＶ光照射は、例えば、酸素なしの環境で実行され、ＶＵＶ光照射は、例えば、酸素ありの環境で実行される。
つぎに、土台式のパターン形成工程の具体的な処理手順について説明する。図１０は、土台式のパターン形成工程の第１の処理手順例を示す図である。なお、図１０に示す処理のうち、図９で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。図１０に示す方法では、レジストパターン２２ＸへＶＵＶ光が照射された後、２回目のレジスト滴下が実行される。また、インプリント装置は、同一の光源を用いてＵＶ光およびＶＵＶ光をウエハＷＡに照射する。
図１０の（ａ８）
土台式のパターン形成工程の第１の処理手順例では、インプリント装置は、ウエハＷＡに対し、レジスト２２Ａの滴下（１回目）を実行する。
図１０の（ｂ８）
そして、インプリント装置は、第１の光源である光源６１を用いてウエハＷＡ上からＵＶ光を照射（１回目）する。これにより、レジスト２２Ａが硬化し、レジストパターン２２Ｘとなる。さらに、インプリント装置は、第１の光源である光源６１を用いてウエハＷＡ上からＶＵＶ光を照射する。このとき、インプリント装置は、光源６１にフィルタリングを行うことによってＶＵＶ光を生成し、生成したＶＵＶ光をウエハＷＡに照射する。
図１０の（ｃ８）
この後、インプリント装置は、ウエハＷＡ上でレジストパターン２１Ｘａ，２３Ｘが形成される領域上にレジスト２１Ａａ，２３Ａを滴下（２回目）する。そして、インプリント装置は、テンプレートＴ４をレジスト２１Ａａ，２３Ａ側に移動させ、テンプレートＴ４をレジスト２１Ａａ，２３Ａに接触させる。これにより、テンプレートＴ４に形成されたテンプレートパターンがレジスト２１Ａａ，２３Ａに接触し、レジスト２１Ａａ，２３Ａがテンプレートパターンに充填される。そして、インプリント装置は、第１の光源である光源６１を用いてウエハＷＡ上からＵＶ光を照射（２回目）する。
図１０の（ｄ８）
これにより、レジスト２１Ａａ，２３Ａが硬化してレジストパターン２１Ｘａ，２３Ｘとなる。この後、インプリント装置は、レジストパターン２１Ｘａ，２３ＸからテンプレートＴ４を離型する。これにより、レジストパターン２１Ｘａ，２２Ｘ，２３ＸがウエハＷＡ上に形成される。
このように、図１０で説明した方法では、インプリント装置が、レジストパターン２２Ｘ上にＶＵＶ光を照射するので、レジストパターン２２Ｘと、レジストパターン２１Ｘａ，２３Ｘとの密着性を向上させることができる。
図１１は、土台式のパターン形成工程の第２の処理手順例を示す図である。なお、図１１に示す処理のうち、図９および図１０で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。図１１に示す方法では、２回目のレジスト滴下が実行された後、レジストパターン２２ＸへＶＵＶ光が照射される。また、インプリント装置は、同一の光源６１を用いてＵＶ光およびＶＵＶ光をウエハＷＡに照射する。
図１１の（ａ９）
土台式のパターン形成工程の第２の処理手順例では、インプリント装置は、ウエハＷＡに対し、レジスト２２Ａの滴下（１回目）を実行する。
図１１の（ｂ９）
そして、インプリント装置は、第１の光源である光源６１を用いてウエハＷＡ上からＵＶ光を照射（１回目）する。これにより、レジスト２２Ａが硬化し、レジストパターン２２Ｘとなる。
図１１の（ｃ９）
この後、インプリント装置は、ウエハＷＡ上でレジストパターン２１Ｘａ，２３Ｘが形成される領域上にレジスト２１Ａａ，２３Ａを滴下（２回目）する。そして、インプリント装置は、第１の光源である光源６１を用いてウエハＷＡ上からＶＵＶ光を照射する。このとき、インプリント装置は、光源６１にフィルタリングを行うことによってＶＵＶ光を生成し、生成したＶＵＶ光をウエハＷＡに照射する。この後、インプリント装置は、テンプレートＴ４をレジスト２１Ａａ，２３Ａ側に移動させ、テンプレートＴ４をレジスト２１Ａａ，２３Ａに接触させる。これにより、テンプレートＴ４に形成されたテンプレートパターンがレジスト２１Ａａ，２３Ａに接触し、レジスト２１Ａａ，２３Ａがテンプレートパターンに充填される。そして、インプリント装置は、第１の光源である光源６１を用いてウエハＷＡ上からＵＶ光を照射（２回目）する。これにより、レジスト２１Ａａ，２３Ａが硬化する。
図１１の（ｄ９）
これにより、レジスト２１Ａａ，２３Ａが硬化してレジストパターン２１Ｘａ，２３Ｘとなる。この後、インプリント装置は、レジストパターン２１Ｘａ，２３ＸからテンプレートＴ４を離型する。これにより、レジストパターン２１Ｘａ，２２Ｘ，２３ＸがウエハＷＡ上に形成される。
このように、図１１で説明した方法では、インプリント装置が、レジストパターン２２Ｘ上にＶＵＶ光を照射するので、レジストパターン２２Ｘと、レジストパターン２１Ｘａ，２３Ｘとの密着性を向上させることができる。
図１２は、土台式のパターン形成工程の第３の処理手順例を示す図である。なお、図１２に示す処理のうち、図９〜図１１で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。図１２に示す方法では、レジストパターン２２ＸへＶＵＶ光が照射された後、２回目のレジスト滴下が実行される。また、インプリント装置は、ＵＶ光とＶＵＶ光とを異なる光源から出力する。
図１２の（ａ１０）
土台式のパターン形成工程の第３の処理手順例では、インプリント装置は、ウエハＷＡに対し、レジスト２２Ａの滴下（１回目）を実行する。
図１２の（ｂ１０）
そして、インプリント装置は、第１の光源である光源６１を用いてウエハＷＡ上からＵＶ光を照射（１回目）する。これにより、レジスト２２Ａが硬化し、レジストパターン２２Ｘとなる。
図１２の（ｃ１０）
さらに、インプリント装置は、第２の光源である光源６２を用いてウエハＷＡ上からＶＵＶ光を照射する。このとき、インプリント装置は、光源６１とは異なる別構成の光源６２からＶＵＶ光を出力させてウエハＷＡに照射する。
図１２の（ｄ１０）
この後、インプリント装置は、ウエハＷＡ上でレジストパターン２１Ｘａ，２３Ｘが形成される領域上にレジスト２１Ａａ，２３Ａを滴下（２回目）する。そして、インプリント装置は、テンプレートＴ４をレジスト２１Ａａ，２３Ａ側に移動させ、テンプレートＴ４をレジスト２１Ａａ，２３Ａに接触させる。これにより、テンプレートＴ４に形成されたテンプレートパターンがレジスト２１Ａａ，２３Ａに接触し、レジスト２１Ａａ，２３Ａがテンプレートパターンに充填される。そして、インプリント装置は、第１の光源である光源６１を用いてウエハＷＡ上からＵＶ光を照射（２回目）する。
図１２の（ｅ１０）
これにより、レジスト２１Ａａ，２３Ａが硬化してレジストパターン２１Ｘａ，２３Ｘとなる。この後、インプリント装置は、レジストパターン２１Ｘａ，２３ＸからテンプレートＴ４を離型する。これにより、レジストパターン２１Ｘａ，２２Ｘ，２３ＸがウエハＷＡ上に形成される。
このように、図１２で説明した方法では、インプリント装置が、レジストパターン２２Ｘ上にＶＵＶ光を照射するので、レジストパターン２２Ｘと、レジストパターン２１Ｘａ，２３Ｘとの密着性を向上させることができる。
図１３は、土台式のパターン形成工程の第４の処理手順例を示す図である。なお、図１３に示す処理のうち、図９〜図１２で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。図１３に示す方法では、２回目のレジスト滴下が実行された後、レジストパターン２２ＸへＶＵＶ光が照射される。また、インプリント装置は、ＵＶ光とＶＵＶ光とを異なる光源から出力する。
図１３の（ａ１１）
土台式のパターン形成工程の第４の処理手順例では、インプリント装置は、ウエハＷＡに対し、レジスト２２Ａの滴下（１回目）を実行する。
図１３の（ｂ１１）
そして、インプリント装置は、第１の光源である光源６１を用いてウエハＷＡ上からＵＶ光を照射（１回目）する。これにより、レジスト２２Ａが硬化し、レジストパターン２２Ｘとなる。
図１３の（ｃ１１）
この後、インプリント装置は、ウエハＷＡ上でレジストパターン２１Ｘａ，２３Ｘが形成される領域上にレジスト２１Ａａ，２３Ａを滴下（２回目）する。そして、インプリント装置は、第２の光源である光源６２を用いてウエハＷＡ上からＶＵＶ光を照射する。このとき、インプリント装置は、光源６１とは異なる別構成の光源６２からＶＵＶ光を出力させてウエハＷＡに照射する。
図１３の（ｄ１１）
この後、インプリント装置は、テンプレートＴ４をレジスト２１Ａａ，２３Ａ側に移動させ、テンプレートＴ４をレジスト２１Ａａ，２３Ａに接触させる。これにより、テンプレートＴ４に形成されたテンプレートパターンがレジスト２１Ａａ，２３Ａに接触し、レジスト２１Ａａ，２３Ａがテンプレートパターンに充填される。そして、インプリント装置は、第１の光源である光源６１を用いてウエハＷＡ上からＵＶ光を照射（２回目）する。
図１３の（ｅ１１）
これにより、レジスト２１Ａａ，２３Ａが硬化してレジストパターン２１Ｘａ，２３Ｘとなる。この後、インプリント装置は、レジストパターン２１Ｘａ，２３ＸからテンプレートＴ４を離型する。これにより、レジストパターン２１Ｘａ，２２Ｘ，２３ＸがウエハＷＡ上に形成される。
このように、図１３で説明した方法では、インプリント装置が、レジストパターン２２Ｘ上にＶＵＶ光を照射するので、レジストパターン２２Ｘと、レジストパターン２１Ｘａ，２３Ｘとの密着性を向上させることができる。
なお、テンプレートは、上述したテンプレートＴ１〜Ｔ４のような形状に限られない。図１４は、テンプレートの断面構成例を示す図である。図１４および後述する図１５では、パターン形成工程におけるウエハＷＡやテンプレートＴ６などの断面図を示している。ここでのテンプレートＴ６は、テンプレートＴ１〜Ｔ４と同様に、レジストパターンを形成するためのテンプレートである。
図１４に示すテンプレートＴ６は、テンプレートＴ１〜Ｔ４などが有していたテンプレートパターンの他に、レジストの液漏れ（溢れ出し）を抑制するためのストッパーパターン７１，７２を有している。
テンプレートＴ１〜Ｔ４などが有していたテンプレートパターンは、階段状のパターンであるレジストパターン２１Ｘａ、土台パターンであるレジストパターン２２Ｘ、微細パターンであるレジストパターン２１Ｘｂ，２３Ｘなどを形成するためのパターンである。
ストッパーパターン７１，７２は、テンプレートＴ１〜Ｔ４などが有していたテンプレートパターンに充填されるレジストが、互いに溢れ出すことを抑制する。具体的には、ストッパーパターン７１は、レジストパターン２２Ｘとなる領域に滴下されるレジスト２２Ａが、レジストパターン２１Ｘａ側に溢れ出すことを抑制する。ストッパーパターン７２は、レジストパターン２１Ｘａとなる領域に滴下されるレジスト２２Ａが、レジストパターン２２Ｘとなる領域側に溢れ出すことを抑制する。
ストッパーパターン７１は、例えば、柱状の空洞パターンが接合された形状（空間形状）を有している。また、ストッパーパターン７２は、例えば、柱状パターンが接合された形状（壁形状）を有している。そして、ストッパーパターン７１，７２は、レジストパターン２２Ｘとなる領域（例えば直方体領域）の外周近傍を囲うよう形成されている。ストッパーパターン７１は、レジストパターン２１Ｘａの階段状となる領域の頂上位置に形成されている。ストッパーパターン７２は、レジストパターン２２Ｘとなる領域の外周部に形成されている。
このように、ストッパーパターン７１は、階段状のテンプレートパターンのうちの頂上部分を高くした形状（断面が凹形状）を有している。また、ストッパーパターン７２は、階段状のテンプレートパターンと、土台状のテンプレートパターンとを遮断する形状（断面が凸形状）を有している。このような構成により、ストッパーパターン７１によってウエハＷＡ上に凸パターンが形成される。また、このような構成により、ストッパーパターン７２によってウエハＷＡ上に凹パターンが形成される。
図１５は、図１４に示したテンプレートを用いたパターン形成処理の手順例を示す図である。なお、図１５に示す処理のうち、図３で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。
図１５の（ａ１２）
テンプレートＴ６を用いたパターン形成工程では、インプリント装置が、ウエハＷＡ上で階段状のテンプレートパターンが形成される領域にレジスト２６Ａを滴下する。この後、インプリント装置は、テンプレートＴ６をレジスト２６Ａ側に移動させ、テンプレートＴ６をレジスト２１Ａに接触させる。これにより、レジスト２６Ａがテンプレートパターンの形状に応じた領域に流れ込む。ここでのレジスト２６Ａは、階段状のテンプレートパターンおよびストッパーパターン７１の内部に流れ込む。この場合において、テンプレートＴ６には、ストッパーパターン７２が形成されているので、階段状のテンプレートパターンが形成される領域内のレジスト２６Ａが、土台状のテンプレートパターンが形成される領域内に流れ込むことを抑制できる。
図１５の（ｂ１２）
この後、インプリント装置は、ウエハＷＡ上からＵＶ光を照射し、レジスト２６Ａを硬化させる。そして、インプリント装置は、レジスト２６Ａが硬化したレジストパターン２６ＸからテンプレートＴ６を離型する。これにより、階段状のテンプレートパターンおよびストッパーパターン７１に対応するレジストパターン２６ＸがウエハＷＡ上に形成される。
そして、インプリント装置は、レジストパターン２６Ｘで囲まれた領域に、レジストを滴下する。さらに、インプリント装置は、ウエハＷＡ上からＵＶ光を照射し、レジストパターン２６Ｘで囲まれた領域内のレジストを硬化させ、これにより、レジストパターン２２Ｘを形成する。
ところで、土台パターン（レジストパターン２２Ｘなど）は、微細パターンや階段状パターンなどよりもレジストの充填量が多い高充填量部である。換言すると、微細パターン（レジストパターン２１Ｘｂ，２３Ｘ）や階段状パターン（レジストパターン２１Ｘａ）は、土台パターンなどよりもレジストの充填量が少ない低充填量部である。例えば、レジストパターン２１Ｘａなどの階段状パターンに充填されるレジスト量は、レジストパターン２２Ｘなどの土台パターンに充填されるレジスト量の５０％以下である。また、例えば、レジスト２６Ａのうちストッパーパターン７１に充填されるレジスト量は、レジストパターン２２Ｘなどの土台パターンに充填されるレジスト量の１０％以下である。
図１６は、高充填量部を形成した後に低充填量部を形成する場合の、パターン形成処理の手順例を示す図である。図１６では、パターン形成工程におけるウエハＷＡやテンプレートＴ５などの断面図を示している。ここでのテンプレートＴ５は、テンプレートＴ１〜Ｔ６と同様に、レジストパターンを形成するためのテンプレートである。なお、図１６に示す処理のうち、図３で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。
図１６の（ａ１３）
インプリント装置は、ウエハＷＡに対して、高充填量部であるレジストパターン２７Ｘを形成する。レジストパターン２７Ｘは、上面側が底面側よりも狭い台状のパターンである。レジストパターン２７Ｘは、レジストパターン２２Ｘと、レジストパターン２１Ｘａの土台となるパターンとを含んでいる。レジストパターン２７Ｘは、その中央部がレジストパターン２３Ｘの土台（レジストパターン２２Ｘ）となり、周辺部がレジストパターン２１Ｘａの土台となる。
例えば、レジストパターン２３Ｘの土台となる箇所は、微細パターンが形成される直方体パターンを含んでおり、レジストパターン２１Ｘａの土台となる箇所は、階段状パターンが形成される傾斜パターンを含んでいる。このような高充填量部へのレジストパターン２７Ｘの形成は、何れの方法を用いて行われてもよい。
レジストパターン２７Ｘは、例えば、インクジェット法を用いて形成されてもよい。この場合、ウエハＷＡ上にインクジェット法を用いてレジストが滴下され、このレジストが硬化させられることによってレジストパターン２７Ｘが形成される。また、ナノインプリントなどのインプリント法を用いてレジストパターン２７Ｘが形成されてもよい。また、光露光法を用いてレジストパターン２７Ｘが形成されてもよい。この場合、ウエハＷＡ上に塗布されたレジストに対してフォトマスクを介した露光が行われ、その後、ウエハＷＡが現像されることによって、レジストパターン２７Ｘが形成される。
図１６の（ｂ１３）
また、低充填量部を形成するためのテンプレートＴ５が準備される。このテンプレートＴ５は、微細パターンや階段状パターンなどの低充填量部を形成するためのテンプレートである。
インプリント装置は、ウエハＷＡ上にレジスト２８Ａ（図示せず）を滴下する。このレジスト２８Ａは、微細パターンや階段状パターンなどが形成される領域に滴下される。この後、インプリント装置は、テンプレートＴ５を、レジスト２８Ａ側に移動させ、テンプレートＴ５をレジスト２８Ａに接触させる。
図１６の（ｃ１３）
これにより、レジスト２８Ａがテンプレートパターンの形状に応じた領域に流れ込む。この後、インプリント装置は、ウエハＷＡ上からＵＶ光を照射し、レジスト２８Ａを硬化させることによって、レジストパターン２８Ｘを形成する。そして、インプリント装置は、硬化させたレジストパターン２８ＸからテンプレートＴ５を離型する。これにより、微細パターンや階段状パターンがレジストパターン２８Ｘ上に形成される。
図１７は、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。インプリント装置１０１は、ウエハＷＡなどの被転写基板に、モールド基板であるテンプレートＴｘのテンプレートパターンを転写する半導製造装置である。本実施形態のインプリント装置１０１は、ＵＶ光およびＶＵＶ光をウエハＷＡに照射することができる。
テンプレートＴｘは、ＮＩＬ（Nano Imprint Lithography）などのインプリントリソグラフィで用いられる原版である。テンプレートＴｘ（テンプレートＴ１〜Ｔ６など）は、光を透過する部材を用いて形成されている。光を透過する部材は、石英硝子であってもよいし、透明樹脂であってもよい。テンプレートＴｘは、その表面（下面）側にテンプレートパターンが３次元状に形成されている。
インプリント装置１０１は、原版ステージ２、基板チャック４、試料ステージ５、基準マーク６、アライメントセンサ７、液滴下装置（レジストディスペンサ）８Ｘ、ステージベース９、光源装置１０Ｘ、コントローラ１１Ｘ、レジストタンク１５Ｘを備えている。
試料ステージ５は、被加工基板であるウエハＷＡを載置するとともに、載置したウエハＷＡと平行な平面内（水平面内）を移動する。試料ステージ５は、ウエハＷＡに転写材としてのレジスト５１Ｐを滴下する際にはウエハＷＡを液滴下装置８Ｘの下方側に移動させ、ウエハＷＡへの転写処理を行う際には、ウエハＷＡをテンプレートＴｘの下方側に移動させる。ここでのレジスト５１Ｐは、レジスト２１Ａ〜２３Ａ，２６Ａ，２８Ａなどである。
また、試料ステージ５上には、基板チャック４が設けられている。基板チャック４は、ウエハＷＡを試料ステージ５上の所定位置に固定する。また、試料ステージ５上には、基準マーク６が設けられている。基準マーク６は、試料ステージ５の位置を検出するためのマークであり、ウエハＷＡを試料ステージ５上にロードする際の位置合わせに用いられる。
ステージベース９の底面側（ウエハＷＡ側）には、原版ステージ２が設けられている。原版ステージ２は、テンプレートＴｘの裏面側（テンプレートパターンの形成されていない側の面）からテンプレートＴｘを真空吸着などによって所定位置に固定する。
ステージベース（押当機構）９は、原版ステージ２によってテンプレートＴｘを支持するとともに、テンプレートＴｘのテンプレートパターンをウエハＷＡ上のレジスト５１Ｐに押当てる。ステージベース９は、上下方向（鉛直方向）に移動することにより、テンプレートＴｘのレジスト５１Ｐへの押当てと、テンプレートＴｘのレジスト５１Ｐからの引き離し（離型）と、を行う。インプリントに用いるレジスト５１Ｐは、例えば、光硬化性などを有した樹脂（光硬化剤）などを含んでいる。また、ステージベース９上には、アライメントセンサ７が設けられている。アライメントセンサ７は、ウエハＷＡの位置検出やテンプレートＴｘの位置検出を行うセンサである。
レジストタンク１５Ｘは、レジストを格納するタンクである。レジストタンク１５Ｘは、液滴下装置８Ｘに接続されている。液滴下装置８Ｘは、レジストタンク１５Ｘ内のレジスト５１Ｐを、インクジェット方式によってウエハＷＡ上に滴下する装置（インクジェットコーター装置）である。液滴下装置８Ｘは、インクジェットヘッドを備えている。インクジェットヘッドは、レジスト５１Ｐの液滴を噴出する複数の微細孔を有している。
インクジェット方式は、テンプレートＴｘが有する微細パターンの被覆率や方向性を考慮して、必要十分なレジスト５１ＰをウエハＷＡ上に供給することができる。このため、インクジェット方式は、レジスト５１Ｐの膜厚制御性の充填効率に優れている。
光源装置（光照射部）１０Ｘは、光を照射する装置であり、ステージベース９の上方に設けられている。光源装置１０Ｘは、テンプレートＴｘがレジスト５１Ｐに押当てられた状態で、テンプレートＴｘ上から光を照射する。なお、光源装置１０Ｘが照射する光は、レジスト５１Ｐを硬化させることができる光であれば、可視光、赤外光、紫外光などの何れの光であってもよい。
コントローラ１１Ｘは、図示省略しているが、インプリント装置１０１の各構成要素に接続され、各構成要素を制御する。コントローラ１１Ｘは、ウエハＷＡ上にレジスト５１Ｐを滴下する際に、液滴下装置８Ｘを制御する。
ウエハＷＡへのインプリントを行う際には、試料ステージ５に載せられたウエハＷＡが液滴下装置８Ｘの直下まで移動させられる。ウエハＷＡは、格子状に配置されたショット領域を有しており、液滴下装置８Ｘは、ショット毎にレジスト５１Ｐを滴下する。したがって、液滴下装置８Ｘは、ウエハＷＡの所定のショット位置に移動させられる。そして、液滴下装置８Ｘが、所定のショット位置にレジスト５１Ｐを滴下する。
その後、試料ステージ５上のウエハＷＡがテンプレートＴｘの直下に移動させられる。そして、テンプレートＴｘがウエハＷＡ上のレジスト５１Ｐに押当てられる。これにより、テンプレートＴｘとレジスト５１Ｐとが所定時間だけ接触させられる。
そして、レジスト５１Ｐがテンプレートパターンに充填された後、光源装置１０Ｘがレジスト５１Ｐに光を照射する。これにより、レジスト５１Ｐが硬化し、この結果、テンプレートパターンに対応する転写パターンがウエハＷＡ上のレジスト５１Ｐにパターニングされる。この後、硬化したレジスト５１ＰのパターンからテンプレートＴｘが離型される。そして、次のショットへのパターン形成処理が行われる。この後、ウエハＷＡ上の全てのショットへのパターン形成処理が完了すると、ウエハＷＡが搬出される。
なお、インプリント装置１０１は、光源装置１０Ｘを用いてＵＶ光のみを照射してもよいし、光源装置１０Ｘを用いてＵＶ光およびＶＵＶ光を照射してもよい。ここで、光源装置１０Ｘを用いてＵＶ光およびＶＵＶ光を照射する場合の光源装置１０Ｘの構成例について説明する。
図１８は、実施形態に係る光源装置の構成例を示す図である。図１８の（ａ）に示す光源装置１０Ａは、光源装置１０Ｘの第１の構成例であり、図１８の（ｂ）に示す光源装置１０Ｂは、光源装置１０Ｘの第２の構成例である。
図１８の（ａ）に示すように、光源装置１０Ａは、光源６１と光源６２とを備えている。光源６１は、ＵＶ光を出力する光源であり、光源６２は、ＶＵＶ光を出力する光源である。この場合のコントローラ１１Ｘは、光源装置１０Ａに接続されており、光源６１からの出力と光源６２からの出力とを切り替える。コントローラ１１Ｘは、ウエハＷＡにＵＶ光を照射する際には光源６１からＵＶ光を出力させ、ウエハＷＡにＶＵＶ光を照射する際には光源６２からＶＵＶ光を出力させる。
また、図１８の（ｂ）に示すように、光源装置１０Ｂは、光源６１とフィルタ６５とを備えている。フィルタ６５は、ＵＶ光をＶＵＶ光に変換するフィルタである。この場合のコントローラ１１Ｘは、光源装置１０Ｂに接続されており、フィルタ６５を介した光出力と、フィルタ６５を介さない光出力とを切り替える。
コントローラ１１Ｘは、ウエハＷＡにＶＵＶ光を照射する際には、光源６１からのＵＶ光を、フィルタ６５を介してウエハＷＡに照射する。また、コントローラ１１Ｘは、ウエハＷＡにＵＶ光を照射する際には、光源６１からのＵＶ光を、フィルタ６５を介さずにウエハＷＡに照射する。また、コントローラ１１Ｘは、ウエハＷＡにＵＶ光を照射する際には、ＶＵＶ光をカットしてもよい。
コントローラ１１Ｘは、ウエハＷＡにＶＵＶ光を照射する際には、フィルタ６５を光源６１とウエハＷＡとの間に移動させる。これにより、フィルタ６５からのＶＵＶ光がウエハＷＡに照射される。また、コントローラ１１Ｘは、ウエハＷＡにＵＶ光を照射する際には、フィルタ６５が光源６１とウエハＷＡとの間に入らないようフィルタ６５を外部に移動させる。これにより、光源６１からのＵＶ光がウエハＷＡに照射される。
なお、インプリント装置１０１は、複数種類のレジストをウエハＷＡに滴下してもよい。ここで、複数の液滴下装置を備えたインプリント装置の構成について説明する。図１９は、実施形態に係る液滴下装置の他の構成例を示す図である。図１９の（ａ）では、液滴下装置８Ａ，８Ｂの構成例を示し、図１９の（ｂ）では、液滴下装置８Ｃの構成例を示している。液滴下装置８Ａ〜８Ｃは、液滴下装置８Ｘと同様の装置である。
インプリント装置１０１が、複数種類のレジストをウエハＷＡに滴下する場合、インプリント装置１０１は、液滴下装置８Ｘの代わりに液滴下装置８Ａ，８Ｂか、または液滴下装置８Ｃを備えている。この場合、インプリント装置１０１は、レジストタンク１５Ｘの代わりにレジストタンク１５Ａ，１５Ｂを備えている。例えば、レジストタンク１５Ａには、レジスト５１Ａが格納され、レジストタンク１５Ｂには、レジスト５１Ｂが格納される。レジスト５１Ａ，５１Ｂは、レジスト５１Ｐと同様のレジストであるが、レジスト５１Ａとレジスト５１Ｂとは異なる種類のレジストである。レジスト５１Ａ，５１Ｂは、例えば、前述したレジスト２１Ａ〜２３Ａ，２６Ａ，２８Ａの何れかである。
図１９の（ａ）
インプリント装置１０１が、液滴下装置８Ｘの代わりに液滴下装置８Ａ，８Ｂを備えている場合、液滴下装置８Ａが、レジストタンク１５Ａに接続され、液滴下装置８Ｂが、レジストタンク１５Ｂに接続される。
コントローラ１１Ｘは、液滴下装置８Ａに対して、インプリントショット内の第１の所定領域にレジスト５１Ａを滴下させる。また、コントローラ１１Ｘは、液滴下装置８Ｂに対して、インプリントショット内の第２の所定領域にレジスト５１Ｂを滴下させる。
コントローラ１１Ｘは、レジスト５１Ａを滴下する際には、滴下位置に液滴下装置８Ａを移動させる。また、コントローラ１１Ｘは、レジスト５１Ｂを滴下する際には、滴下位置に液滴下装置８Ｂを移動させる。
例えば、バスタブ式のパターン形成処理の際には、以下の（１Ａ）〜（６Ａ）の処理が順番に実行される。
（１Ａ）ウエハＷＡが、インクジェットユニット（液滴下装置８Ａの下側）に移動させられ、ウエハＷＡにレジスト５１Ａが滴下される。
（２Ａ）ウエハＷＡが、インプリントユニットに移動させられ、テンプレートＴｘがレジスト５１Ａに押当てられ、テンプレートＴｘにレジスト５１Ａが充填される。
（３Ａ）レジスト５１Ａが硬化させられる。
（４Ａ）テンプレートＴｘが、レジスト５１Ａ（レジストパターン）から離型される。
（５Ａ）ウエハＷＡが、インクジェットユニット（液滴下装置８Ｂの下側）に移動させられ、ウエハＷＡにレジスト５１Ｂが滴下される。
（６Ａ）レジスト５１Ｂが硬化させられる。
土台式のパターン形成処理の際には、以下の（１Ｂ）〜（６Ｂ）の処理が順番に実行される。
（１Ｂ）ウエハＷＡが、インクジェットユニット（液滴下装置８Ｂの下側）に移動させられ、ウエハＷＡにレジスト５１Ｂが滴下される。
（２Ｂ）レジスト５１Ｂが硬化させられる。
（３Ｂ）ウエハＷＡが、インクジェットユニット（液滴下装置８Ａの下側）に移動させられ、ウエハＷＡにレジスト５１Ａが滴下される。
（４Ｂ）ウエハＷＡが、インプリントユニットに移動し、テンプレートＴｘがレジスト５１Ａに押当てられ、テンプレートＴｘにレジスト５１Ａが充填される。
（５Ｂ）レジスト５１Ａが硬化させられる。
（６Ｂ）テンプレートＴｘが、レジスト５１Ａ（レジストパターン）から離型される。
なお、光源装置１０Ｘが、インプリントユニットとは別の硬化ユニットに配置されている場合がある。硬化ユニットは、レジストを硬化させる装置である。この場合、土台式およびバスタブ式のパターン形成処理の何れの場合であっても、ウエハＷＡが滴下ユニットに移動した後、滴下ユニットでレジスト５１Ａ，５１Ｂが滴下される。そして、ウエハＷＡが硬化ユニットに移動した後、硬化ユニットでレジスト５１Ａ，５１ＢにＵＶ光が照射され、これによりレジスト５１Ａ，５１Ｂの硬化処理が行なわれる。
また、インプリント装置１０１は、液滴下装置（インクジェットヘッド）の個数と、光源の個数とが同じになるよう構成されてもよい。この場合、第Ｎ（Ｎは自然数）の液滴下装置でウエハＷＡに第Ｎのレジストを滴下した場合には、第Ｎの光源が第Ｎのレジストを硬化させる。この場合において、テンプレートＴｘをレジストに押当てるインプリントヘッドの個数は、液滴下装置や光源の個数よりも少なくてもよい。
インプリント装置１０１は、例えば、２つの液滴下装置と、２つの光源と、１つのインプリントヘッドとを備えている。この場合、上述した（２Ｂ）の処理において、第１の光源がＵＶ光を照射してレジスト５１Ａを硬化させる。さらに、上述した（４Ｂ）の処理において、第２の光源がＵＶ光を照射してレジスト５１Ｂを硬化させる。この場合において、第１の光源を用いてウエハＷＡにＶＵＶ光が照射されてもよいし、第２の光源を用いてウエハＷＡにＶＵＶ光が照射されてもよい。
図１９の（ｂ）
インプリント装置１０１が、液滴下装置８Ｘの代わりに液滴下装置８Ｃを備えている場合、液滴下装置８Ｃが、レジストタンク１５Ａ，１５Ｂに接続される。また、インプリント装置１０１は、液滴下装置８Ｃに接続された切替装置８Ｄを備えている。切替装置８Ｄは、送出するレジスト５１Ｃの種類を切替える装置である。コントローラ１１Ｘは、切替装置８Ｄを制御することによって、液滴下装置８Ｃに送り込むレジスト５１Ｃの種類をレジスト５１Ａ，５１Ｂの何れかに切替える。
コントローラ１１Ｘは、インプリントショット内にレジスト５１Ａを滴下させる際には、切替装置８Ｄがレジスト５１Ａを液滴下装置８Ｃに送り込むよう切替装置８Ｄを制御する。これにより、液滴下装置８Ｃは、レジスト５１ＡをウエハＷＡ上に滴下する。
また、コントローラ１１Ｘは、インプリントショット内にレジスト５１Ｂを滴下させる際には、切替装置８Ｄがレジスト５１Ｂを液滴下装置８Ｃに送り込むよう切替装置８Ｄを制御する。これにより、液滴下装置８Ｃは、レジスト５１ＢをウエハＷＡ上に滴下する。
本実施形態では、インプリント装置１０１が、レジストの滴下処理やレジストの硬化処理を実行する場合について説明したが、他の装置がレジストの滴下処理やレジストの硬化処理を実行してもよい。この場合、例えば、レジストの滴下処理およびレジストの硬化処理を実行するパターン形成装置が用いられる。
図２０は、実施形態に係るパターン形成装置の構成を示す図である。なお、図２０の各構成要素のうち図１７に示すインプリント装置１０１と同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
パターン形成装置１０２は、ウエハＷＡなどの被転写基板に、レジストの滴下処理およびレジストの硬化処理を実行する装置である。パターン形成装置１０２は、例えば、土台パターンの形成や、バスタブ形状の壁パターンで囲まれた領域へのレジストの埋め込みなどを行う。
パターン形成装置１０２は、基板チャック４、試料ステージ５、基準マーク６、液滴下装置（ディスペンサ）８Ｙ、光源装置１０Ｙ、コントローラ１１Ｙ、レジストタンク１５Ｙを備えている。
液滴下装置８Ｙ、光源装置１０Ｙ、コントローラ１１Ｙ、レジストタンク１５Ｙは、それぞれ、液滴下装置８Ｘ、光源装置１０Ｘ、コントローラ１１Ｘ、レジストタンク１５Ｘと同様の構成を有している。したがって、パターン形成装置１０２は、光源装置１０Ｙとして、光源装置１０Ａまたは光源装置１０Ｂを備えていてもよい。また、パターン形成装置１０２は、液滴下装置８Ｙの代わりに液滴下装置８Ａ，８Ｂを備えていてもよいし、液滴下装置８Ｙの代わりに液滴下装置８Ｃを備えていてもよい。
試料ステージ５は、ウエハＷＡに転写材としてのレジスト５１Ｑを滴下する際にはウエハＷＡを液滴下装置８Ｙの下方側に移動させ、レジスト５１Ｑの硬化処理を行う際には、ウエハＷＡを光源装置１０Ｙの下方側に移動させる。
コントローラ１１Ｙは、図示省略しているが、パターン形成装置１０２の各構成要素に接続され、各構成要素を制御する。コントローラ１１Ｙは、ウエハＷＡ上にレジスト５１Ｑを滴下する際に、液滴下装置８Ｙを制御する。レジスト５１Ｑは、レジスト５１Ａ，５１Ｂなどである。
ウエハＷＡ上にパターン形成を行う際には、ウエハＷＡが、液滴下装置８Ｙの直下まで移動させられる。そして、ウエハＷＡの所定位置にレジスト５１Ｑが滴下される。その後、試料ステージ５に載せられたウエハＷＡが、光源装置１０Ｙの直下に移動させられる。そして、光源装置１０Ｙがレジスト５１ＱにＶＵＶ光を照射する。
その後、光源装置１０Ｙがレジスト５１ＱにＵＶ光を照射する。これにより、レジスト５１Ｑが硬化し、レジストパターンが形成される。この後、次のショットへのパターン形成処理が行われる。そして、ウエハＷＡ上の全てのショットへのイパターン形成処理が完了すると、ウエハＷＡが搬出される。
なお、パターン形成装置１０２は、液滴下装置（インクジェットヘッド）の個数と、光源の個数とが同じになるよう構成されてもよい。この場合、第Ｍ（Ｍは自然数）の液滴下装置でウエハＷＡに第Ｍのレジストを滴下した場合には、第Ｍの光源が第Ｍのレジストを硬化させる。
図２１は、実施形態に係るインプリント装置または実施形態に係るパターン形成装置を用いたレジストパターン形成処理の処理手順を示すフローチャートである。インプリント装置１０１は、ウエハＷＡ上に第１のレジストを滴下する（ステップＳ１０）。なお、パターン形成装置１０２が第１のレジストを滴下してもよい。
この後、インプリント装置１０１は、テンプレートＴｘを第１のレジストに押当てる（ステップＳ２０）。さらに、インプリント装置１０１は、第１のレジストにＵＶ光などを照射し、第１のレジストを硬化させる（ステップＳ３０）。そして、インプリント装置１０１は、硬化した第１のレジストからテンプレートＴｘを離型する（ステップＳ４０）。
そして、インプリント装置１０１またはパターン形成装置１０２が、ウエハＷＡ上に第２のレジストを滴下する（ステップＳ５０）。さらに、インプリント装置１０１またはパターン形成装置１０２は、第２のレジストにＵＶ光などを照射し、第２のレジストを硬化させる（ステップＳ６０）。これにより、第１および第２のレジストで形成されたレジストパターンが形成される。
本実施形態では、高充填量部（図１に示した第２の領域３２）にレジスト２２Ａなどを充填する場合について説明したが、第２の領域３２には、予めガイドパターンを形成しておいてもよい。このようなガイドパターンが形成されることによりレジストパターン２２Ｘの膜厚が安定する。
図２２は、ガイドパターンを説明するための図である。レジストパターン２１Ｙａによってバスタブ形状の壁パターンが構成される場合、高充填量部であるバスタブ領域内のレジスト２２Ｂの膜厚が不安定になる場合がある。
レジストパターン２１Ｘａによって囲まれた高充填量部（バスタブ領域）内にガイドパターン２４が形成される場合、高充填量部内に充填されるレジスト２２Ｃの膜厚は安定する。
ガイドパターン２４は、レジストパターン２１Ｘａの形成と同じ工程で形成されるレジストパターンである。ガイドパターン２４は、例えば、レジストパターン２１Ｘａと略同じ高さを有した柱状のパターンである。
ガイドパターン２４は、例えば、レジストパターン２１Ｘａによって囲まれた領域内に所定の間隔で配置される。この場合、ガイドパターン２４は、レジスト２２Ｃのドロップサイズよりも大きな周期で配置される。換言すると、ガイドパターン２４間は、レジスト２２Ｃのドロップサイズよりも大きな寸法間隔を有している。また、レジストパターン２１Ｘａとガイドパターン２４との間は、レジスト２２Ｃのドロップサイズよりも大きな寸法間隔を有している。
インプリント装置１０１は、レジストパターン２１Ｘａおよびガイドパターン２４を形成した後、レジストパターン２１Ｘａで囲まれた領域内にレジスト２２Ｃを滴下する。このとき、インプリント装置１０１は、レジストパターン２１Ｘａで囲まれた領域内のうち、ガイドパターン２４が形成されていない位置に対して選択的にレジスト２２Ｃを滴下する。この場合において、インプリント装置１０１は、ガイドパターン２４およびレジスト２２Ｃを硬化させたレジストパターンによって、レジストパターン２１Ｘａで囲まれた領域が埋められるようレジスト２２Ｃを滴下しておく。
このようなガイドパターン２４の構成により、ガイドパターン２４間や、レジストパターン２１Ｘａとガイドパターン２４との間に、レジスト２２Ｃが充填されやすくなる。また、均一な膜厚を有したレジスト２２Ｃを、レジストパターン２１Ｘａと同じ高さまで容易に充填することが可能となる。
なお、ガイドパターン２４は、レジストパターン２１Ｘａと同時に形成されるので、レジストパターン２１Ｘａを形成する際に用いられるテンプレートには、ガイドパターン２４に対応するテンプレートパターンを形成しておく。
また、ガイドパターン２４の形状は、上述した形状に限らない。また、ガイドパターン２４とレジストパターン２１Ｘａとを一体形状のパターンとしてもよい。図２３は、ガイドパターンの他のパターン形状例を説明するための図である。図２３では、レジストパターン４６の断面形状を示している。レジストパターン４６は、ガイドパターン４５とレジストパターン２１Ｘａとを有している。ガイドパターン４５は、レジストパターン２１Ｘａと同様に階段状の断面形状を有している。
レジストパターン４６は、第１の側面側と、第１の側面に対向する第２の側面側と、の両方に階段状パターンを有している。第１の側面に形成される階段状パターンは、図２２などで説明したレジストパターン２１Ｘａである。また、第２の側面に形成される階段状パターンは、ガイドパターン４５である。このガイドパターン４５は、レジストパターン２１Ｘａで囲まれた領域（図１の第２の領域３２に対応）内に形成される。ガイドパターン４５とレジストパターン２１Ｘａとは、その境界面を対称面とした面対象形状となっている。
このように、ガイドパターン４５が、第２の側面側に階段状パターンを有している場合、この階段状パターンの底部（最下段）近傍において、レジスト２２Ｃが充填されやすくなる。なお、ガイドパターン４５は、階段状パターンに限らず傾斜面を有したパターンであってもよい。
ここで、ガイドパターン２４，４５などを有した種々のテンプレートの構成例について説明する。図２４Ａは、テンプレートの構成例（１）を示す図であり、図２４Ｂは、テンプレートの構成例（２）を示す図である。図２４Ａおよび図２４Ｂでは、テンプレートＴ８ａ〜Ｔ８ｈをテンプレートパターン面側から見た場合の、テンプレートＴ８ａ〜Ｔ８ｈの上面図を示している。図２４Ａおよび図２４Ｂでは、テンプレートＴ８ａ〜Ｔ８ｈをテンプレートパターン面側から見た場合の、上面形状について説明する。なお、ガイドパターン２４，４５は、同様の上面形状を有しているので、ここではガイドパターン４５である場合について説明する。
テンプレートＴ８ａ〜Ｔ８ｈにおいては、ハッチングの付されていない箇所がテンプレートパターンのうちの凸部（断面形状が凸形状）（凸パターン）である。そして、ハッチングの付された箇所が、テンプレートが掘り込まれて形成されたテンプレートパターンのうちの凹部（断面形状が凹形状）（凹パターン）であり、ガイドパターン４５となる。具体的には、後述する凸パターン８２Ｂ〜８２Ｇが、ガイドパターン４５である。
テンプレートＴ８ａ〜Ｔ８ｈは、バスタブ形状の壁パターンに対応するテンプレートパターンとして凹パターン８０を有している。換言すると、テンプレートＴ８ａ〜Ｔ８ｈには、バスタブ形状の壁パターンとなるレジストが充填される凹部領域として、凹パターン８０が形成されている。凹パターン８０は、上面側から見ると矩形環状をなしている。
図２４Ａの（ａ）に示すテンプレートＴ８ａは、ガイドパターンを有していない。テンプレートＴ８ａは、凹パターン８０と、凸パターン８１ａとを有している。凸パターン８１ａは、凹パターン８０に囲まれた矩形状のパターンである。なお、テンプレートＴ８ａにおいて、凹パターン８０と凸パターン８１ａの凹凸を反転させると、テンプレートＴ１〜Ｔ４と同様のテンプレートとなる。
図２４Ａの（ｂ）に示すテンプレートＴ８ｂは、凹パターン８０と、凹パターン８２Ｂと、凸パターン８１ｂとを有している。凸パターン８１ｂは、複数からなる柱状のパターンである。凸パターン８１ｂは、上面形状が矩形状をなしている。凸パターン８１ｂは、凹パターン８０よりも内側領域で凹パターン８０に近接した位置に配置されている。凸パターン８１ｂは、所定間隔で矩形環状に並ぶよう配置されている。
凹パターン８２Ｂは、凸パターン８１ｂよりも内側領域で凸パターン８１ｂに近接した位置に配置されている。凹パターン８２Ｂは、凸パターン８１ｂに囲まれた矩形状のパターンである。凹パターン８２Ｂは、後述するレジスト３５内に発生する気泡を取り込む取込領域となるパターンである。
図２４Ａの（ｃ）に示すテンプレートＴ８ｃは、凹パターン８０と、ガイドパターンである凹パターン８２Ｃと、凸パターン８１ｃとを有している。凸パターン８１ｃは、複数からなる柱状のパターンである。凸パターン８１ｃは、上面形状が矩形状をなしている。凸パターン８１ｃは、凹パターン８０よりも内側領域に配置されている。凸パターン８１ｃは、第１の間隔でマトリクス状の頂点上に並ぶよう配置されている。
凹パターン８２Ｃは、凹パターン８０よりも内側領域で、凸パターン８１ｃの配置されていない領域に縦横の格子状に配置されている。凸パターン８１ｃと、凹パターン８２Ｃとは、凹パターン８０で囲まれた矩形状の領域内で互いに隣接するよう配置されている。
図２４Ａの（ｄ）に示すテンプレートＴ８ｄは、凹パターン８０と、ガイドパターンである凹パターン８２Ｄと、凸パターン８１ｄとを有している。凸パターン８１ｄは、テンプレートＴ８ｃの凸パターン８１ｃよりも配置間隔が広い。凸パターン８１ｄは、複数からなる柱状のパターンである。凸パターン８１ｄは、上面形状が矩形状をなしている。凸パターン８１ｄは、凹パターン８０よりも内側領域に配置されている。凸パターン８１ｄは、第１の間隔よりも大きな第２の間隔でマトリクス状の頂点上に並ぶよう配置されている。凹パターン８２Ｄは、凹パターン８０よりも内側領域で、凹パターン８１Ｄの配置されていない領域に縦横の格子状に配置されている。凸パターン８１ｄと、凹パターン８２Ｄとは、凹パターン８０で囲まれた矩形状の領域内で互いに隣接するよう配置されている。
図２４Ｂの（ｅ）に示すテンプレートＴ８ｅは、凹パターン８０と、ガイドパターンである凹パターン８２Ｅと、凸パターン８１ｅとを有している。凸パターン８１ｅは、複数からなる柱状のパターンである。凸パターン８１ｅは、上面形状が矩形状をなしている。
凸パターン８１ｅは、凹パターン８０よりも内側領域で、凹パターン８２Ｅの配置されていない領域に横格子状に配置されている。また、凹パターン８２Ｅは、凹パターン８０よりも内側領域で、凸パターン８１ｅの配置されていない領域に横格子状に配置されている。凸パターン８１ｅは、凹パターン８２Ｅの間に配置されており、縦方向に第１の間隔が設けられている。凹パターン８２Ｅは、凸パターン８１ｅの間に配置されており、縦方向に第２の間隔が設けられている。第１の間隔は、凹パターン８２Ｅの短手方向の辺の長さと同じであり、第２の間隔は、凸パターン８１ｅの短手方向の辺の長さと同じである。
このように、凸パターン８１ｅと、凹パターン８２Ｅとは、凹パターン８０で囲まれた矩形状の領域内で互いに隣接するよう交互に配置されている。凹パターン８０で囲まれた矩形状の領域における短手方向の辺の長さと、凸パターン８１ｅの長手方向（横方向）の辺の長さと、凹パターン８２Ｅの長手方向（横方向）の長さとは、同じ長さである。
図２４Ｂの（ｆ）に示すテンプレートＴ８ｆは、凹パターン８０と、凹パターン８２Ｆと、凸パターン８１ｆとを有している。凸パターン８１ｆは、複数からなる柱状のパターンである。凸パターン８１ｆは、上面形状が矩形状をなしている。凹パターン８２Ｆは、テンプレートＴ８ｅの凹パターン８２Ｅよりも配置間隔が広い。
凸パターン８１ｆは、凹パターン８０よりも内側領域で、凹パターン８２Ｆの配置されていない領域に横格子状に配置されている。また、凹パターン８２Ｆは、凹パターン８０よりも内側領域で、凸パターン８１ｆの配置されていない領域に横格子状に配置されている。凸パターン８１ｆは、凹パターン８２Ｆの間に配置されており、縦方向に第３の間隔が設けられている。凹パターン８２Ｆは、凸パターン８１ｆの間に配置されており、縦方向に第４の間隔が設けられている。第３の間隔は、凹パターン８２Ｆの短手方向の辺の長さと同じであり、第４の間隔は、凸パターン８１ｆの短手方向の辺の長さと同じである。
このように、凸パターン８１ｆと、凹パターン８２Ｆとは、凹パターン８０で囲まれた矩形状の領域内で互いに隣接するよう配置されている。凹パターン８０で囲まれた矩形状の領域における短手方向の辺の長さと、凸パターン８１ｆの長手方向（横方向）の辺の長さと、凹パターン８２Ｆの長手方向（横方向）の長さとは、同じ長さである。
図２４Ｂの（ｇ）に示すテンプレートＴ８ｇは、凹パターン８０と、ガイドパターンである凹パターン８２Ｇと、凸パターン８１ｇａ，８１ｇｂとを有している。凸パターン８１ｇａは、複数からなる柱状のパターンである。凸パターン８１ｇａは、上面形状がＬ字形状をなしている。凸パターン８１ｇａは、凹パターン８０よりも内側領域で凹パターン８０に近接した位置に配置されている。凸パターン８１ｇａは、略矩形環状に並ぶよう配置されている。凹パターン８２Ｇは、凸パターン８１ｇａよりも内側領域で凸パターン８１ｇａに近接した位置に配置されている。凹パターン８２Ｇは、略矩形環状に並ぶよう配置されている。凸パターン８１ｇｂは、凹パターン８２Ｇよりも内側領域で凹パターン８２Ｇに近接した位置に配置されている。凸パターン８１ｇｂは、凹パターン８２Ｇに囲まれた矩形状のパターンである。
凹パターン８２Ｇは、凹パターン８２Ｇが有する各辺の中点で凹パターン８０と接続されている。換言すると、凸パターン８１ｇａは、凹パターン８０と凹パターン８２Ｇとを接合するパターンによって一部が分断されている。したがって、凸パターン８１ｇａは、Ｌ字形状となっている。このような構成により、凸パターン８１ｇａは、完全な矩形環状の場合よりも、強度が強くなる。
図２４Ｂの（ｈ）に示すテンプレートＴ８ｈは、凹パターン８０と、ガイドパターンである凹パターン８２Ｈと、凸パターン８１ｈａ，８１ｈｂとを有している。凸パターン８１ｈａは、複数からなる柱状のパターンである。凸パターン８１ｈａは、上面形状が矩形状をなしている。凸パターン８１ｇａは、テンプレートＴ８ｈの凸パターン８１ｈａよりも個数が多い。
凸パターン８１ｈａは、凹パターン８０よりも内側領域で凹パターン８０に近接した位置に配置されている。凸パターン８１ｈａは、略矩形環状に並ぶよう配置されている。凹パターン８２Ｈは、凸パターン８１ｈａよりも内側領域で凹パターン８２Ｇに近接した位置に配置されている。凹パターン８２Ｈは、略矩形環状に並ぶよう配置されている。凸パターン８１ｇｂは、凹パターン８２Ｈよりも内側領域で凹パターン８２Ｈに近接した位置に配置されている。凸パターン８１ｈｂは、凹パターン８２Ｈに囲まれた矩形状のパターンである。
凹パターン８２Ｈは、凹パターン８２Ｈが有する各辺の複数の位置で凹パターン８０と接続されている。換言すると、凸パターン８１ｈａは、凹パターン８０と凹パターン８２Ｈとを接合するパターンによって一部が分断されている。したがって、凸パターン８１ｈａは、矩形状となっている。このような構成により、凸パターン８１ｈａは、完全な矩形環状の場合よりも、強度が強くなる。なお、テンプレートＴ８ａ〜Ｔ８ｈの凹パターン８０は、図１４で説明したストッパーパターン７１，７２を有していてもよい。
なお、凹パターン８２Ｃ〜８２Ｈのうち、レジストが滴下されない箇所または不足する箇所は、インプリントの際に空洞となる。この空洞は、気泡を取り込む取込領域となる。したがって、凹パターン８２Ｃ〜８２Ｈは、レジストの滴下量に応じて気泡を取り込むパターンとなり得る。
つぎに、図２４で説明したテンプレートを用いた場合のレジストの配置位置について説明する。図２５は、レジストの配置位置を説明するための図である。図２５では、テンプレートＴ８ａ，Ｔ８ｂ，Ｔ８ｇの断面図を示している。
図２５の（ａ）に示すように、テンプレートＴ８ａを用いる場合は、ウエハＷＡの全面にレジスト３５が配置される。これにより、テンプレートＴ８ａとウエハＷＡの間のレジスト膜厚部分（ＲＬＴ：Residual Layer Thickness）と、テンプレートパターン（凹パターン８０）とにレジスト３５が充填されることとなる。
図２５の（ｂ）に示すように、テンプレートＴ８ｂを用いる場合は、ウエハＷＡのうち、テンプレートパターンの凹部（凹パターン８０）が押当てられる領域と、その近傍とにレジスト３５が配置される。換言すると、バスタブ形状の内側領域には、レジスト３５が配置されない。このように、テンプレートＴ８ｂを用いる場合は、レジスト３５の滴下位置および滴下量が調整される。
これにより、テンプレートＴ８ｂがレジスト３５に押し当てられた際に、ウエハＷＡの間のレジスト膜厚部分と、テンプレートパターンのうちレジスト３５が配置された箇所とにレジスト３５が充填されることとなる。この時、バスタブ形状の内側領域に空洞が確保されることとなる。これにより、レジスト３５内に発生する気泡が、テンプレートＴ８ｂとレジスト３５との間の空洞に取り込まれる。この結果、レジスト３５内に気泡が残留することを抑制できる。
図２５の（ｃ）に示すように、テンプレートＴ８ｇを用いる場合は、ウエハＷＡのうち、テンプレートパターンの凹部（凹パターン８０）が押当てられる領域と、その近傍とにレジスト３５が配置される。換言すると、バスタブ形状の内側領域には、レジスト３５が配置されない。このように、テンプレートＴ８ｇを用いる場合は、レジスト３５の滴下位置および滴下量が調整される。
これにより、テンプレートＴ８ｇがレジスト３５に押し当てられた際に、ウエハＷＡの間のレジスト膜厚部分と、テンプレートパターンのうちレジスト３５が配置された箇所とにレジスト３５が充填されることとなる。この時、バスタブ形状の内側領域に空洞が確保されることとなる。これにより、レジスト３５内に発生する気泡が、テンプレートＴ８ｇとレジスト３５との間の空洞に取り込まれる。この結果、レジスト３５内に気泡が残留することを抑制できる。
同様に、テンプレートＴ８ｃ〜Ｔ８ｆ，Ｔ８ｈがレジスト３５に押し当てられた際に、ウエハＷＡの間のレジスト膜厚部分と、テンプレートパターンのうちレジスト３５が配置された箇所とにレジスト３５が充填されることとなる。この時、レジスト３５の滴下量を調整しておけば、バスタブ形状の内側領域に空洞が確保されることとなる。これにより、レジスト３５内に発生する気泡が、テンプレートＴ８ｃ〜Ｔ８ｆ，Ｔ８ｈとの間の空洞に取り込まれる。この結果、レジスト３５内に気泡が残留することを抑制できる。
インプリント装置１０１やパターン形成装置１０２によるレジストパターンの形成は、例えばウエハプロセスのレイヤ毎に行われる。これにより、半導体装置（半導体集積回路）１が製造される。半導体装置１が製造される際には、レジストの滴下処理と、レジストパターンの形成処理と、レジストパターンをマスクとしたエッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。
このように実施形態では、インプリントリソグラフィを用いて第１の膜厚を有したレジストパターン２１Ｘａ，２１Ｘｂ，２３Ｘの何れかの形成と、レジストの滴下処理および硬化処理によって第２の膜厚を有したレジストパターン２２Ｘの形成とが行われる。したがって、種々の膜厚を有したパターンを、加工欠陥を抑制しつつ低コストで形成することが可能となる。
また、レジストパターン２１Ｘａが環状に形成されるので、レジスト２２Ａの埋め込みが容易となる。また、レジストパターン２１Ｘａ上にＶＵＶ光が照射されるので、レジストパターン２１Ｘａと、レジストパターン２２Ｘとの密着性を向上させることができる。また、第２の領域３２にガイドパターン２４，４５が形成されるので、レジストパターン２２Ｘの膜厚が安定する。
また、ストッパーパターン７１が配置されている場合、ストッパーパターン７１がレジスト２６Ａの溢れ出しを抑制することができる。また、ストッパーパターン７２が配置されている場合、テンプレートＴ６とレジスト２６Ａとの間に空洞が発生するので、レジスト２６Ａ内に発生する気泡を空洞に取り込むことができる。したがって、レジスト３５内に気泡が残留することを抑制できる。また、レジスト３５の滴下位置および滴下量が調整されることにより、テンプレートＴ８ｂ〜Ｔ８ｇとレジスト３５との間に空洞が発生するので、レジスト３５内に発生する気泡を空洞に取り込むことができる。したがって、レジスト３５内に気泡が残留することを抑制できる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
８Ａ〜８Ｃ，８Ｘ，８Ｙ…液滴下装置、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｘ，１０Ｙ…光源装置、２１Ａ〜２３Ａ，２６Ａ，２２Ｃ，３５…レジスト、２１Ｘ〜２３Ｘ，２６Ｘ〜２８Ｘ…レジストパターン、２４，４５…ガイドパターン、６１，６２…光源、６５…フィルタ、７１，７２…ストッパーパターン、８０，８２Ｂ〜８２Ｈ…凹パターン、８１ａ〜８１ｆ，８１ｇａ，８１ｇｂ，８１ｈａ，８１ｈｂ…凸パターン、１０１…インプリント装置、１０２…パターン形成装置、Ｔ１〜Ｔ６，Ｔ８ａ〜Ｔ８ｈ，Ｔｘ…テンプレート、ＷＡ…ウエハ。

Claims (10)

  1. インプリントリソグラフィを用いて第１の膜厚を有した第１のパターンを形成する第１の形成ステップと、
    レジストの滴下処理および硬化処理によって第２の膜厚を有した第２のパターンを形成する第２の形成ステップと、
    を含み、
    前記第１のパターンは、階段状のパターンを含むとともに、上面側から見て環状に配置され、
    前記第２のパターンは、前記第１のパターンで囲まれた領域内に形成される、
    ことを特徴とするパターン形成方法。
  2. 前記第１および第２のパターンは、一体形状のパターンとして形成される、
    ことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
  3. 前記第１または第２のパターンにＶＵＶ光を照射する照射ステップをさらに含む、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパターン形成方法。
  4. 前記第１のパターンで囲まれた領域内に、第３のパターンを形成する第３の形成ステップをさらに含み、
    前記第３のパターンは、前記第２のパターンが形成された後に形成される、
    ことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
  5. 前記第１のパターンを形成する際には、前記第１のパターンで囲まれた領域内でテンプレートと前記レジストとの間に空洞が発生するよう、レジスト滴下位置および滴下量が調整される、
    ことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
  6. 第１のレジストを基板上に滴下する第１の滴下ステップと、
    前記第１のレジストにテンプレートパターンが形成されたテンプレートを押し当てる押印ステップと、
    前記第１のレジストを硬化させ、硬化させた前記第１のレジストから前記テンプレートを離型して前記第１のレジストを用いた第１のパターンを形成する第１の形成ステップと、
    第２のレジストを前記基板上に滴下する第２の滴下ステップと、
    前記第２のレジストを硬化させて、前記第２のレジストを用いた第２のパターンを形成する第２の形成ステップと、
    を含み、
    前記第１のパターンは、階段状のパターンを含むとともに、上面側から見て環状に配置され、
    前記第２のパターンは、前記第１のパターンで囲まれた領域内に形成される、
    ことを特徴とするパターン形成方法。
  7. 第１の膜と第２の膜が交互に積層された積層体を基板上に形成する積層体形成ステップと、
    インプリントリソグラフィを用いて第１の膜厚を有した第１のパターンを形成する第１の形成ステップと、
    レジストの滴下処理および硬化処理によって第２の膜厚を有した第２のパターンを形成する第２の形成ステップと、
    を含み、
    前記第１のパターンは、階段状のパターンを含むとともに、上面側から見て環状に配置され、
    前記第２のパターンは、前記第１のパターンで囲まれた領域内に形成される、
    ことを特徴とする、半導体装置の製造方法。
  8. 基板上にレジストを滴下する液滴下装置と、
    前記レジストにテンプレートを押し当てる押当機構と、
    前記押当機構の上方に設けられ、前記基板にＵＶ光およびＶＵＶ光を照射可能な光源装置と、
    前記光源装置に接続され、前記光源装置からの前記基板への照射光を前記ＵＶ光と前記ＶＵＶ光との間で切り替え可能なコントローラと、
    を備える、
    ことを特徴とするインプリント装置。
  9. 前記光源装置は、前記ＵＶ光を照射する第１の光源と、前記ＶＵＶ光を照射する第２の光源とを備える、請求項８に記載のインプリント装置。
  10. 前記光源装置は、前記ＵＶ光を照射する第１の光源と、前記ＵＶ光を前記ＶＵＶ光へ変換するフィルタとを備える、請求項８に記載のインプリント装置。
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