JP7030533B2 - インプリント装置、インプリント方法、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、インプリント装置、インプリント方法、及び半導体装置の製造方法に関する。

微細なパターンを形成する方法として、インプリント法が提案されている。インプリント法では、被加工膜上にレジストを塗布し、微細なパターンが形成されたテンプレートをレジストに押し付けて、テンプレートの凹部にレジストを充填させた後、紫外線を照射してレジストを硬化させる。テンプレートが離型されたレジストが、被加工膜を加工する際のマスクとなる。

特開２０１６－１７４１５０号公報 特開２０１６－２２５３７０号公報 特開２０１７－３４１６４号公報

本発明の実施形態は、よりスループットを向上させたインプリント装置、インプリント方法、及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

実施形態のインプリント装置は、基板のショット領域に光を照射する第１光源と、前記第１光源の照射経路から外れた位置に配置され、前記ショット領域に光を照射する第２光源と、前記第２光源の照射経路から外れた前記第１光源の照射経路上に配置され、前記第１光源からの光の照度が、前記ショット領域の中央部の少なくとも一部領域で低くなり、前記中央部を囲む前記ショット領域の外周部で高くなるように、前記基板上の照射面内での光の照度分布を変更可能な照度変更部と、前記第１及び第２光源からの光を前記基板側へとそれぞれ反射させるハーフミラーと、前記第１光源、前記第２光源、及び前記照度変更部を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記第１光源を点灯させて、前記第１光源からの光を、前記照度変更部と、前記基板に塗布されたレジストにパターンを転写する原盤と、を介して前記基板に照射させ、前記第２光源を点灯させて、前記第２光源からの光を、前記原盤を介して前記基板に照射させる。

図１は、実施形態１にかかるインプリント装置の全体構成を示す図である。 図２は、実施形態１にかかるインプリント装置の一部を拡大した図である。 図３は、実施形態１にかかる照度変更部の機能を説明する図である。 図４は、実施形態１にかかるインプリント装置の一部を拡大した図である。 図５は、実施形態１にかかるインプリント装置におけるインプリント処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図６は、実施形態１にかかるインプリント装置と、比較例にかかるインプリント装置との比較を、インプリント処理中のテンプレートとウェハとの断面で示す図である。 図７は、実施形態１の変形例１にかかるインプリント装置と、比較例にかかるインプリント装置との比較を、インプリント処理中のテンプレートとウェハとの断面で示す図である。 図８は、実施形態１の変形例２にかかるインプリント装置の一部を拡大した図である。 図９は、実施形態２にかかるインプリント装置の一部を拡大した図である。

［実施形態１］
図１～図６を用い、本実施形態について説明する。

（インプリント装置の構成例）
図１は、実施形態１にかかるインプリント装置１０の全体構成を示す図である。インプリント装置１０は、基板としてのウェハ１００上のレジスト１１０に、原盤としてのテンプレート２００のパターン（例えば、ナノスケールのパターン）を転写する装置である。パターンの転写には、例えば、光ナノインプリントリソグラフィの技術が用いられる。

図１に示すように、インプリント装置１０は、ウェハ保持部２０、テンプレート保持部３０、アライメント部４０、露光部５０、レジスト供給部６０、及びコントローラ７０を備えている。

コントローラ７０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のハードウェアプロセッサ、メモリ、及び、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等を備えるコンピュータとして構成されている。コントローラ７０は、ウェハ保持部２０、テンプレート保持部３０、アライメント部４０、露光部５０、及びレジスト供給部６０の動作を制御する。

ウェハ保持部２０は、ステージ定盤２１、駆動部２２、ウェハステージ２３、及びウェハチャック２４を備えている。ステージ定盤２１は、床またはインプリント装置１０用の台等に設置される。ステージ定盤２１上には、駆動部２２が設けられている。駆動部２２は、ウェハステージ２３を支持しつつ移動させる。ウェハステージ２３の移動方向は、例えば、互いに交差する水平面内の２方向（Ｘ方向およびＹ方向）である。駆動部２２は、垂直方向（Ｚ方向）を回転軸とする方向に、ウェハステージ２３を回転させることが可能に構成されていてもよい。ウェハステージ２３は、駆動部２２の上面に水平面に沿って設置される板状の部材である。ウェハステージ２３上には、基準マーク２３ｍが設けられている。基準マーク２３ｍは、アライメント部４０の校正およびテンプレート２００の位置決め（姿勢制御・調整）に利用される。ウェハステージ２３上には、ウェハチャック２４が設けられている。ウェハチャック２４は、例えば、真空吸着等によって、ウェハステージ２３上にウェハ１００をチャッキング（固定）する。

ウェハ保持部２０は、以上のように構成されることで、ウェハ１００をウェハステージ２３上に固定したまま水平に保持し、また、移動させることができる。ウェハ１００は、上面にレジスト１１０が塗布された状態で、ウェハステージ２３の所定位置に保持される。レジスト１１０のウェハ１００への塗布は、以下に述べるように、例えば、レジストの液滴を滴下することにより行われる。

ウェハ保持部２０の上方（Ｚ方向）には、レジスト供給部６０が配置されている。レジスト供給部６０は、ウェハ１００上の一部の領域（ショット領域）に、液滴状のレジスト１１０を数千～数万滴、滴下して塗布する。レジスト１１０は、例えば、光の照射によって硬化する光硬化型レジストである。なお、レジスト１１０は、ウェハ１００の一部の領域もしくは全面に塗布されていてもよい。

ウェハ保持部２０の上方には、また、ウェハ保持部２０から所定距離離間して、テンプレート保持部３０が配置されている。テンプレート保持部３０は、テンプレートステージ３１、テンプレートチャック３２、及び加圧部３３を備えている。テンプレートステージ３１は、中央部に図示しない貫通孔を有する板状の部材である。テンプレートステージ３１の下面には、テンプレートチャック３２が設けられている。テンプレートチャック３２は、例えば、真空吸着等によって、テンプレートステージ３１にテンプレート２００をチャッキングする。テンプレート２００は、テンプレートチャック３２により、パターンが形成された側をウェハ保持部２０側に向けて、テンプレートステージ３１に保持される。テンプレートステージ３１の上面には、加圧部３３が配置されている。加圧部３３は、インプリント装置１０の天板等に直接または間接的に固定されている。加圧部３３は、例えば、垂直方向に加圧力を生じさせるアクチュエータである。加圧部３３は、テンプレートチャック３２及びテンプレートステージ３１とともにテンプレート２００をウェハ１００に向けて加圧する。

テンプレート保持部３０は、以上のように構成されることで、テンプレート２００を保持しつつ下方に移動させ、ウェハ１００へと押し付けることができる。これにより、ウェハ１００上に塗布されたレジスト１１０にパターンが転写される。なお、パターンの転写は、テンプレート保持部３０の下方への移動のみに限定されず、ウェハ保持部２０の上方への移動によっても可能である。

テンプレート保持部３０の上方には、アライメント部４０が配置されている。アライメント部４０は、複数のアライメント光源４１、および複数の検出部４２を備えている。複数のアライメント光源４１及び複数の検出部４２は、テンプレート保持部３０に保持されるテンプレート２００の中心部を囲むよう、テンプレート保持部３０の上方に配置されている。アライメント光源４１は、ウェハ１００に形成された基準マーク（不図示）等にアライメント用の光を照射する。検出部４２は、アライメント用の光が照射された基準マーク等を検出する。

アライメント部４０は、以上のように構成されることで、テンプレート保持部３０に保持されたテンプレート２００に対し、ウェハ保持部２０に保持されたウェハ１００をアライメント（位置合わせ）する。

テンプレート保持部３０の上方には、また、露光部５０が設置されている。露光部５０は、第１光としての光を照射する第１光源５１ａ、第１アパーチャー５２ａ、第２光としての光を照射する第２光源５１ｂ、第２アパーチャー５２ｂ、照度変更部５３、及びハーフミラー５４を備えている。

ハーフミラー５４、照度変更部５３、第１アパーチャー５２ａ、及び第１光源５１ａは、テンプレート保持部３０の上方であって、テンプレート保持部３０に近い側からこの順に、例えば、Ｙ方向に配置されている。ハーフミラー５４、照度変更部５３、第１アパーチャー５２ａ、及び第１光源５１ａは、Ｙ軸上にそれぞれの中心部が並ぶよう配置されている。

第１光源５１ａは、レジスト１１０を硬化可能な紫外線等を照射するランプであって、例えば、水銀ランプ等である。第１アパーチャー５２ａは、第１光源５１ａからの光の一部をハーフミラー５４へと透過し、残りの光を遮る。

ハーフミラー５４、第２アパーチャー５２ｂ、及び第２光源５１ｂは、テンプレート保持部３０側からこの順に、Ｚ方向に配置されている。テンプレート保持部３０、ハーフミラー５４、第２アパーチャー５２ｂ、及び第２光源５１ｂは、Ｚ軸上にそれぞれの中心部が並ぶよう配置されている。

第２光源５１ｂは、レジスト１１０を硬化可能な紫外線等を照射するランプであって、例えば、水銀ランプ等である。第２アパーチャー５２ｂは、第２光源５１ｂからの光の一部をハーフミラー５４へと透過し、残りの光を遮る。

ハーフミラー５４は、第１光源５１ａ及び第２光源５１ｂからの光を、テンプレート保持部３０を介して、テンプレート２００側およびウェハ１００側へと反射させる。これにより、第１光源５１ａ及び第２光源５１ｂからの光が、ウェハ１００上のレジスト１１０へと照射される。テンプレート２００が押し付けられた状態でレジスト１１０に光を照射することで、レジスト１１０が硬化し、テンプレート２００のパターンが転写される。

次に、図２～図４を用い、露光部５０について更に詳細の説明をする。

図２は、実施形態１にかかるインプリント装置１０の一部を拡大した図である。図２に示すように、ウェハ１００上には、基準マーク１００ｍ、下地膜１３０、及び被加工膜１２０がこの順に形成されている。ウェハ１００は、例えばシリコン等を含む半導体基板である。被加工膜１２０上には、レジスト１１０が塗布されている。また、テンプレート２００は、例えば、石英等で形成されるテンプレート基板２３０及びメサ部２２０を備えている。メサ部２２０には、アライメント用の基準マーク２２０ｍ及び転写用のパターン２１０が形成されている。パターン２１０は、例えば、凹部と凸部とを有している。

図２において、ウェハ１００はウェハ保持部２０に保持されている。テンプレート２００は、パターン２１０をウェハ１００側に向けてテンプレート保持部３０に保持された状態となっている。また、ウェハ１００及びテンプレート２００は、それぞれの基準マーク１００ｍ，２２０ｍ等を基準に、アライメント部４０によりアライメントされ、テンプレート２００のパターン２１０が、被加工膜１２０上のレジスト１１０に押し付けられた状態となっている。

図２においては、かかる状態で第１光源５１ａが点灯されている。第１光源５１ａから発した光は、照度変更部５３を通過してハーフミラー５４へと到達し、ハーフミラー５４でテンプレート２００及びウェハ１００側へと反射される。このとき、照度変更部５３は、ウェハ１００上の照射面内での光の照度分布を変更する。その様子を、図３に示す。

図３は、実施形態１にかかる照度変更部５３の機能を説明する図である。

図３に示すように、照度変更部５３は、例えば、フォトマスク基板５５及び遮光膜５６を備えるフォトマスクとして構成されている。図３上段の、右側がフォトマスクの平面図、左側がフォトマスクの断面図である。フォトマスクは、例えば、フォトマスク基板５５側を第１光源５１ａに向けて配置される。フォトマスク基板５５は、例えば、ガラス、石英等から形成される板状の部材である。フォトマスク基板５５は、第１光源５１ａの光をほぼ完全に透過する。遮光膜５６は、例えば、Ｃｒ系の材料から形成される。Ｃｒ系材料は、例えば、単体Ｃｒ，ＣｒＯ，ＣｒＮ等である。遮光膜５６は、例えば、フォトマスク基板５５の一部が枠状に露出するようパターニングされている。フォトマスク基板５５の露出部の幅Ｗは、例えば、１ｍｍ以下、より好ましくは、３０μｍ以上４０μｍ以下である。遮光膜５６は、第１光源５１ａの光をほぼ完全に遮蔽する。したがって、照度変更部５３を通過した光は、遮光膜５６が形成された部分では遮蔽され、遮光膜５６が形成されずにフォトマスク基板５５が露出した部分では透過する。このようなフォトマスクは、例えばフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて製作することができる。

図３中段の平面図に示すように、テンプレート２００は、フォトマスクとして構成される照度変更部５３より若干小さく形成されている。上述のように、テンプレート２００は例えば石英等で形成され、テンプレート２００を保持するテンプレートステージ３１は、中央部に貫通孔を有する。遮光膜５６に遮られずに照度変更部５３を透過した光は、テンプレートステージ３１の貫通孔を通って、更に、テンプレート２００の縁部および縁部の外側を通過する。テンプレート２００の中央部は、遮光膜５６により光が遮られ、照射されない。

ウェハ１００上には、複数のショット領域１００ｓが配置されている。１つのショット領域１００ｓは、１回のインプリント（テンプレート２００の押圧）でパターニングされる領域である。１回のインプリントごとに、ショット領域１００ｓには、数千～数万滴のレジスト１１０が滴下される。図３下段の平面図に示すように、インプリント前のショット領域１００ｓには、レジスト１１０の液滴がドット状に並んだ状態となっている。かかるショット領域１００ｓは、テンプレート２００とほぼ同じ大きさ（面積）である。遮光膜５６に遮られずに照度変更部５３を透過した光は、レジスト１１０の縁部および縁部外側のウェハ１００が露出した部分に照射される。ショット領域１００ｓの中央部では、遮光膜５６により光が遮られ、照射されない。

つまり、照度変更部５３により、ウェハ１００上の照射面内での光の照度分布は、ショット領域１００ｓの縁部で高く、中央部で低くなる。好ましくは、照度変更部５３により、ウェハ１００上の照射面内での光の照度分布は、ショット領域１００ｓの縁部でレジスト１１０の硬化が進行する照度となり、中央部でレジスト１１０の硬化が進行しない照度となる。より好ましくは、照度変更部５３により、ショット領域１００ｓの中央部で照度はゼロとなる。

図４は、実施形態１にかかるインプリント装置１０の一部を拡大した図である。図４においても、テンプレート２００のパターン２１０が、ウェハ１００上のレジスト１１０に押し付けられた状態となっている。

図４においては、かかる状態で第２光源５１ｂが点灯されている。第２光源５１ｂから発した光はハーフミラー５４へと到達し、ハーフミラー５４でテンプレート２００及びウェハ１００側へと反射される。このとき、第２光源５１ｂからの光は、ほぼ全てウェハ１００に照射される。ウェハ１００上の照射面内での光の照度分布は、各領域でほぼ等しい。

以上のように構成されるインプリント装置１０は、コントローラ７０により、各部が制御される。すなわち、コントローラ７０は、ウェハ保持部２０を制御し、ウェハ保持部２０に保持されたウェハ１００を移動させる。また、コントローラ７０は、レジスト供給部６０を制御し、ウェハ１００に対してレジスト１１０を供給させる。また、コントローラ７０は、アライメント部４０を制御し、基準マーク１００ｍ，２２０ｍを検出して、ウェハ１００とテンプレート２００とのアライメントを行わせる。また、コントローラ７０は、テンプレート保持部３０を制御し、テンプレート２００をウェハ１００上のレジスト１１０に押圧させる。

テンプレート２００がレジスト１１０に押し付けられると、ドット状のレジスト１１０が押しつぶされ、パターン２１０の凹部へと徐々に充填されていく。凹部へのレジスト１１０の充填速度は、通常、ショット領域１００ｓの中央部で遅く、外周部で速い。さらに、ショット領域１００ｓの最外周部では、通常、テンプレート２００にパターン２１０が存在しない。よって、ショット領域１００ｓの縁部では、中央部よりも速くレジスト１１０が充填され、または、濡れ広がる。

また、コントローラ７０は、露光部５０を制御し、第１光源５１ａ及び第２光源５１ｂを点灯させてウェハ１００上に光を照射させる。

ウェハ１００上に光を照射させる際、コントローラ７０は、例えば、第１光源５１ａを先に点灯させる。第１光源５１ａからの光は、照度変更部５３を通過してウェハ１００に照射される。このとき、ウェハ１００上のレジスト１１０の中央部では、テンプレート２００の凹部への充填が進行中である。しかし、照度変更部５３を通過した光を用いるため、レジスト１１０の中央部では光は照射されず、レジスト１１０の硬化は進行しない。一方、充填の終了しているレジスト１１０の縁部では硬化が進行する。所定時間経過後、コントローラ７０は、第１光源５１ａからの光を第２光源５１ｂからの光に切り替える。第１光源５１ａからの照射時間は、例えば、レジスト１１０の中央部で充填が完了する時間である。また、第１光源５１ａからの照射時間は、例えば、縁部のレジスト１１０が半硬化する時間であることが好ましい。レジスト１１０が半硬化した状態とは、レジスト１１０の硬化が進行中の状態である。半硬化したレジスト１１０は、完全には硬化していないが、若干の流動性を保ったまま粘度が増した状態である。

このような段階で、コントローラ７０は、第１光源５１ａを消灯させ、第２光源５１ｂを点灯させる。第２光源５１ｂからの光は、ウェハ１００に照射される。これにより、ウェハ１００上のレジスト１１０の全体に光が照射される。よって、レジスト１１０の中央部でも硬化が開始される。また、レジスト１１０の縁部では、更に硬化が進行する。コントローラ７０は、レジスト１１０の縁部が完全に硬化した後も、レジスト１１０の中央部が完全に硬化するまで第２光源５１ｂによる光の照射を継続する。レジスト１１０全体が完全に硬化され、縁部と中央部のレジスト１１０の硬さがほぼ同等となった後、コントローラ７０は、第２光源５１ｂを消灯させる。

（インプリント処理の例）
次に、図５を用い、インプリント装置１０におけるインプリント処理の例について説明する。図５は、実施形態１にかかるインプリント装置１０におけるインプリント処理の手順の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１１で、ウェハ１００をインプリント装置１０のウェハ保持部２０上にロードする。ステップＳ１２で、ウェハ１００のインプリント処理対象のショット領域１００ｓに、レジスト供給部６０からレジスト１１０を滴下する。ステップＳ１３で、テンプレート２００側の基準マーク２２０ｍ及びウェハ１００側の基準マーク１００ｍを用いてラフアライメント（粗検）を行う。ラフアライメントは、テンプレート２００をウェハ１００に接近させる前に行われる粗い位置合わせである。ステップＳ１４で、テンプレート２００を下降させ、ウェハ１００上のレジスト１１０に接触させて押圧する。これにより、テンプレート２００のパターン２１０の凹部に、レジスト１１０が徐々に充填されていく。ステップＳ１５で、レジスト１１０の押圧処理中に、それぞれの基準マーク２２０ｍ，１００ｍを用い、テンプレート２００とウェハ１００との間のファインアライメント処理が行われる。このファインアライメント処理は、テンプレート２００とウェハ１００との高精度の位置合わせである。

ステップＳ１６で、テンプレート２００をレジスト１１０に接触させた状態を保ったまま、第１照射ステップを行う。第１照射ステップでは、第１光源５１ａを点灯させ、照度変更部５３を通過した光をウェハ１００上のレジスト１１０に照射する。これにより、レジスト１１０の縁部が半硬化の状態となる。

ステップＳ１７で、テンプレート２００をレジスト１１０に接触させた状態を保ったまま、第２照射ステップを行う。第２照射ステップでは、第２光源５１ｂを点灯させ、第２光源５１ｂからの光をウェハ１００上のレジスト１１０に照射する。これにより、レジスト１１０の全体が硬化する。

ステップＳ１８で、テンプレート２００をウェハ１００及びパターン２１０が転写されたレジスト１１０から離型する。ステップＳ１９で、ウェハ１００上のすべてのショット領域１００ｓについて、インプリント処理を行ったか否かを判定する。すべてのショット領域１００ｓについてインプリント処理を行っていない場合には（Ｎｏ）、ステップＳ２０で次のショット領域１００ｓが選択され、ステップＳ１２へと処理が戻る。すべてのショット領域１００ｓについてインプリント処理を行った場合には（Ｙｅｓ）、インプリント処理が終了する。

すべてのショット領域１００ｓについてインプリント処理が終わると、インプリント処理で形成されたレジストパターンをマスクとして、後続のプロセス、例えば、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法等により、被加工膜１２０へのエッチング処理が施される。以上のような工程を繰り返すことで、半導体装置が製造される。

（比較例）
ここで、図６を用い、実施形態１のインプリント装置１０と、比較例のインプリント装置との比較を行う。図６は、実施形態１にかかるインプリント装置１０（図６左側）と、比較例にかかるインプリント装置（図６右側）との比較を、インプリント処理中のテンプレート２００とウェハ１００，５００との断面で示す図である。比較例のインプリント装置は、第１光源および照度変更部を有さず、第２光源のみでレジスト５１０の硬化を行う。

図６右側の比較例のインプリント装置では、第２光源からの光の照射を行う前に、ウェハ５００上のレジスト５１０をテンプレート２００の凹部に充填する。このため、テンプレート２００をレジストに接触させた状態を所定時間、保つ必要がある。しかし、レジスト５１０の中央部での充填を待つ間に、縁部では、テンプレート２００直下からレジスト５１０が染み出してしまう。更には、毛細管効果により、テンプレート２００の側壁をレジスト５１０が這い上がるという現象が起きてしまう。この状態で、第２光源からレジスト５１０全体に光を照射すると、染み出したレジスト５１０が硬化し、レジストパターンの縁部に突起５１０ｘが生じてしまう。このような突起５１０ｘは１０００μｍ程度にも達することがあり、その後のエッチング工程等に悪影響を及ぼす。

一方、図６左側の実施形態１のインプリント装置１０では、中央部のレジスト１１０がテンプレート２００の凹部に充填される間、第１光源５１ａからレジスト１１０の縁部に光を照射する。これにより、中央部のレジスト１１０の充填と、縁部のレジスト１１０の硬化とを、同時進行で行うことができる。半硬化したレジスト１１０は、粘度が高まり、テンプレート２００の外側へ洩れ広がることが抑制される。よって、レジスト１１０の染み出しや、レジストパターン縁部の突起の発生を抑制することができる。

また、実施形態１のインプリント装置１０では、レジスト１１０の充填に時間のかかる中央部を待たずに、レジスト１１０の縁部の硬化を開始できるので、レジスト１１０の硬化にかかる時間が短縮される。よって、スループットを向上させることができる。

また、実施形態１のインプリント装置１０では、第１光源５１ａと第２光源５１ｂとの２つの光源を有する。これにより、レジスト１１０縁部への光の照射と、レジスト１１０全体への光の照射との切り替えを、第１光源５１ａと第２光源５１ｂとの切り替えで行うことができる。つまり、照射面内での光の照度分布を、光源５１ａ，５１ｂの切り替えで変化させることができる。通常、レジスト１１０の硬化は、例えば、１秒程度の短時間内の光の照射で行われる。インプリント装置１０は、このような短時間内での照度分布の変更にも対応可能である。

（変形例１）
次に、図７を用い、本実施形態の変形例１のインプリント装置について説明する。図７は、実施形態１の変形例１にかかるインプリント装置と、比較例にかかるインプリント装置との比較を、インプリント処理中のテンプレート２００とウェハ１００，５００との断面で示す図である。

図７に示すように、変形例１のインプリント装置は、パターンの異なるフォトマスクを照度変更部５３ａとして用いる点が、上述の実施形態とは異なる。以下、上述の実施形態と異なる構成についてのみ説明する。

図７のテンプレート２００ａは、疎パターン２１０ｓと密パターン２１０ｄとを備えている。疎パターン２１０ｓはパターンが疎らな領域であり、密パターン２１０ｄはパターンが密に詰まった領域である。例えば、これらの疎密パターン２１０ｓ，２１０ｄをレジストに転写すると、ウェハ表面のレジストの被覆率が、疎パターン２１０ｓに対応する領域では低くなり、密パターン２１０ｄに対応する領域では高くなる。転写されるパターン内にこのような疎密差があるとき、レジストの硬化に要する時間は疎パターン２１０ｓで短く、密パターン２１０ｄで長くなる場合がある。

図７右側に示すように、第１光源および照度変更部を有さない比較例のインプリント装置では、ウェハ５００上のレジスト５１０全体に同一時間、光を照射する。このため、疎密パターン２１０ｓ，２１０ｄ間で、これらに対応する領域のレジスト５１０の硬さが異なってしまう。

一方、図７左側に示すように、変形例１では、例えば、密パターン２１０ｄに対応する領域のフォトマスク基板５５が露出したパターンの遮光膜５６ａを有するフォトマスクを用いる。第１光源５１ａからは、かかるフォトマスクの照度変更部５３ａを通してレジスト１１０に光を照射する。これにより、レジスト１１０縁部に加え、密パターン２１０ｄに対応する領域のレジスト１１０に対しても、他の領域のレジスト１１０に先んじて硬化を開始させることができる。その後、第２光源５１ｂから、レジスト１１０全体に光を照射すれば、他の領域のレジスト１１０が硬化する間に、密パターン２１０ｄに対応する領域のレジスト１１０を硬化させることができる。

（変形例２）
次に、図８を用い、本実施形態の変形例２のインプリント装置について説明する。図８は、実施形態１の変形例２にかかるインプリント装置の一部を拡大した図である。

図８に示すように、変形例２のインプリント装置は、複数のフォトマスク５３ｂ－１，５３ｂ－２・・・がセットされたターレットを照度変更部５３ｂとして用いる点が、上述の実施形態とは異なる。以下、上述の実施形態と異なる構成についてのみ説明する。

ターレットにセットされた個々のフォトマスク５３ｂ－１，５３ｂ－２・・・は、それぞれ異なる遮光膜パターンを有している。これらのフォトマスク５３ｂ－１，５３ｂ－２・・・の遮光膜パターンは、例えば、テンプレート２００ｂが、複数の疎密パターン２１０ｂを有している場合などに用いることができる。つまり、例えば、フォトマスク５３ｂ－１は最密パターンに対応する部分のフォトマスク基板５５が露出し、フォトマスク５３ｂ－２はフォトマスク５３ｂ－１の露出部分および中度の密パターンに対応する部分のフォトマスク基板５５が露出し、というように、遮光膜パターンを異ならせることができる。レジスト１１０を硬化させる間に、ターレットを回転させて徐々にフォトマスクのフォトマスク基板５５の露出部分を大きくしていけば、複数の疎密パターン２１０ｂに対して、レジスト１１０の硬化が完了する時間を揃えることができる。これらのフォトマスク５３ｂ－１，５３ｂ－２・・・を適正に組み合わせることで、正味の硬化時間を短縮し、スループットを向上させることも可能である。

また、これらのフォトマスク５３ｂ－１，５３ｂ－２・・・の遮光膜パターンは、異なるパターンを有する複数のテンプレートに対応していてもよい。この場合、テンプレートを交換するごとにターレットを回転させ、新たにセットされたテンプレートに対応するフォトマスクを用いることができる。これにより、少量多品種が流れる製造ラインへの適応が容易となる。

［実施形態２］
図９を用い、実施形態２にかかるインプリント装置について説明する。図９は、実施形態２にかかるインプリント装置の一部を拡大した図である。

図９に示すように、実施形態２のインプリント装置は、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）を照度変更部５３ｃとして用いる点が、上述の実施形態と異なる。以下、上述の実施形態と異なる構成についてのみ説明する。

ＤＭＤは、可動式の微小鏡面（マイクロミラー）をアレイ状に配列した構造を持つ。個々の微小鏡面の向きを制御することで、照射された光の反射角度および照度を調整する。このようなＤＭＤを用いた照度変更部５３ｃは、ウェハ１００上の照射面内での光の照度分布を変更することができる。照度変更部５３ｃを介して光を照射する場合、第１光源５１ｃおよび第１アパーチャー５２ｃは、例えば、第２光源５１ｂおよび第１アパーチャー５２ｂと横並びの位置に配置される。

したがって、上述の実施形態１のインプリント装置１０と同様、レジスト１１０の縁部および縁部外側のウェハ１００が露出した部分に光を照射することができる。その後、第２光源を用いてレジスト１１０全体を照射することで、レジスト１１０の染み出しを抑制しつつ、レジストパターンを形成することができる。

また、このようなＤＭＤを用いた照度変更部５３ｃは、ウェハ１００上の照射面内での光の照度分布を継時的に変更することができる。

したがって、例えば、１回のインプリントでレジスト１１０に光を照射している間に、照度分布を徐々に変化させることができる。これにより、例えば、複数の疎密パターン２１０ｂを有するテンプレート２００ｂに対応することができる。

また、例えば、異なるパターンを有するテンプレートごとに、照度分布を変更することができる。これにより、例えば、少量多品種が流れる製造ラインに対応することができる。

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。

１０…インプリント装置，２０…ウェハ保持部，３０…テンプレート保持部，４０…アライメント部，５０…露光部，５１ａ，５１ｃ…第１光源，５１ｂ…第２光源，５２ａ，５２ｃ…第１アパーチャー，５２ｂ…第２アパーチャー，５３，５３ａ，５３ｂ，５３ｃ…照度変更部，５４…ハーフミラー，５５…フォトマスク基板，５６，５６ａ…遮光膜，６０…レジスト供給部，７０…コントローラ，１００…ウェハ，１１０…レジスト，２００，２００ａ，２００ｂ…テンプレート，２１０…パターン，２２０…メサ部，２３０…テンプレート基板。

Claims (8)

1. 基板のショット領域に光を照射する第１光源と、
   前記第１光源の照射経路から外れた位置に配置され、前記ショット領域に光を照射する第２光源と、
   前記第２光源の照射経路から外れた前記第１光源の照射経路上に配置され、前記第１光源からの光の照度が、前記ショット領域の中央部の少なくとも一部領域で低くなり、前記中央部を囲む前記ショット領域の外周部で高くなるように、前記基板上の照射面内での光の照度分布を変更可能な照度変更部と、
   前記第１及び第２光源からの光を前記基板側へとそれぞれ反射させるハーフミラーと、
   前記第１光源、前記第２光源、及び前記照度変更部を制御するコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、
   前記第１光源を点灯させて、前記第１光源からの光を、前記照度変更部と、前記基板に塗布されたレジストにパターンを転写する原盤と、を介して前記基板に照射させ、前記第２光源を点灯させて、前記第２光源からの光を、前記原盤を介して前記基板に照射させる、
   インプリント装置。
2. 前記照度変更部は、前記照度分布を、前記ショット領域の前記一部領域で前記レジストの硬化が進行しない照度に変更し、前記ショット領域の前記外周部で前記レジストの硬化が進行する照度に変更する、
   請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記コントローラは、
   前記第１光源からの光を前記基板に照射させて前記ショット領域の前記外周部を半硬化させた後、前記第２光源からの光を前記基板に照射させて前記ショット領域上の前記レジストの全体を硬化させる、
   請求項１または請求項２に記載のインプリント装置。
4. 前記原盤は、
   前記ショット領域の前記中央部と重ね合わせられる領域に、パターンが疎らに配置された疎パターンと、パターンが密に配置された密パターンとを有し、
   前記照度変更部は、
   前記第１光源からの光の照度を、前記ショット領域の前記外周部においては高くし、前記ショット領域の前記中央部のうち前記疎パターンが転写される領域においては低くし、前記ショット領域の前記中央部のうち前記密パターンが転写される領域においては高くする、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
5. 前記照度変更部は、
   前記第１光源からの光を遮る遮光パターンを有し、前記遮光パターンによって前記ショット領域内における照度分布を変更可能なフォトマスクであって、それぞれが異なる遮光パターンを有することで、前記ショット領域内においてそれぞれ異なる照度分布を有する複数のフォトマスクがセットされたターレットであり、
   前記コントローラは、
   前記レジストの硬化時間の経過に合わせ、または、前記原盤が有するパターンに合わせてターレットを駆動して、前記複数のフォトマスクのうち所定のフォトマスクを前記第１光源の照射経路上に配置する、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のインプリント装置。
6. 前記照度変更部は、
   可動式の微小鏡面がアレイ状に配列されたデジタルミラーデバイスであって、
   前記コントローラは、
   前記デジタルミラーデバイスの前記微小鏡面を駆動して、前記原盤が有するパターンに対応する照度分布を有するよう前記デジタルミラーデバイスを制御する、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のインプリント装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のインプリント装置で実行されるインプリント方法であって、
   ショット領域にレジストが塗布された基板を準備する基板準備ステップと、
   前記レジストにパターンを転写する原盤を前記基板上の前記レジストに押し当てる原盤押圧ステップと、
   前記基板上の照射面内での照度分布を変更した前記第１光源からの第１光を、前記原盤を介して前記基板に照射する第１照射ステップと、
   前記第１光の照射後に、前記第２光源からの第２光を、前記原盤を介して前記基板に照射する第２照射ステップと、を含む、
   インプリント方法。
8. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のインプリント装置で実行されるインプリント処理を含む半導体装置の製造方法であって、
   半導体基板上に被加工膜を形成し、
   前記被加工膜上のショット領域にレジストを塗布し、
   前記レジストと原盤のパターン面とが対向するように前記原盤を前記レジストに押圧し、
   前記半導体基板上の照射面内での照度分布を変更した前記第１光源からの第１光を、前記原盤を介して前記レジストに照射し、
   前記第１光の照射後に、前記第２光源からの第２光を、前記原盤を介して前記レジストに照射して前記レジストを硬化させ、
   前記原盤を前記レジストから離型し、
   前記原盤のパターンが転写された前記レジストをマスクにして、前記被加工膜を加工する、
   半導体装置の製造方法。

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