JP7089411B2 - 成形装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、成形装置及び物品の製造方法に関する。

半導体デバイスやＭＥＭＳなどの微細化の要求が進み、従来のフォトリソグラフィ技術に加えて、基板上に数ナノメートルオーダーの微細なパターン（構造体）を形成することができるインプリント技術が注目されている。インプリント技術は、基板上に未硬化のインプリント材を供給（塗布）し、かかるインプリント材と型（モールド）とを接触させて、型に形成された微細な凹凸パターンに対応するインプリント材のパターンを基板上に形成する微細加工技術である。

インプリント技術において、インプリント材の硬化法の１つとして光硬化法がある。光硬化法は、基板上のショット領域に供給されたインプリント材と型とを接触させた状態で光を照射してインプリント材を硬化させ、硬化したインプリント材から型を引き離すことでインプリント材のパターンを基板上に形成する方法である。

インプリント技術を採用したインプリント装置では、型のパターンと基板上のショット領域との重ね合わせ誤差を低減することが必要となる。そこで、型の側面に力を加えることによって型のパターン（パターン部）を変形させる変形機構を有するインプリント装置が提案されている（特許文献１参照）。

特許第４５１２１６７号公報

基板上には、一般的に、複数のショット領域が形成されている。また、複数のショット領域のそれぞれの形状は、互いに異なっていることがある。このような場合、変形機構による型のパターンの変形量は、ショット領域ごとに異なることになる。

インプリント装置において、型は、一般的に、型保持部に吸着されているため、変形機構が型のパターンを変形させると、型と型保持部との間に摩擦力が発生する。かかる摩擦力に起因して型に変形（塑性変形）が発生すると、型に加える力と型のパターンの変形量との間にヒステリシスが生じる。ここで、ヒステリシスとは、型に加える力を初期状態（例えば、ゼロ）に戻しても、型（パターン）が元の状態（形状）に完全に戻らないことを意味する。

ヒステリシスが存在すると、基板上のショット領域の形状に応じて型のパターンを変形させながら複数のショット領域に対して順次インプリント処理を行う場合に、型のパターンと基板上のショット領域との間に重ね合わせ誤差が生じてしまう。換言すれば、ヒステリシスが存在することで、型のパターンと基板上のショット領域との重ね合わせ精度が低下してしまう。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、型と基板との重ね合わせ精度を向上させるのに有利な成形装置を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての成形装置は、型を用いて基板上の組成物を成形する成形処理を行う成形装置であって、前記型を保持する保持部と、前記型に力を加えて前記型を変形させる変形部と、前記保持部が第１保持力で前記型を保持している状態において、前記変形部から前記型に力を加えた後、前記変形部から前記型に加える力を弱めたときに前記型に残存する変形に関する情報を取得する取得部と、前記取得部で取得された情報から得られる前記型に残存する変形の量が閾値以上である場合に、前記保持部による前記型の保持力を前記第１保持力から第２保持力に低下させるように、前記保持部を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、型と基板との重ね合わせ精度を向上させるのに有利な成形装置を提供することができる。

本発明の一側面としてのインプリント装置の構成を示す概略図である。 変形部から型に加える力と、パターン部の変形量との相対関係に生じるヒステリシスを説明するための図である。 図１に示すインプリント装置におけるインプリント処理を説明するためのフローチャートである。 図１に示すインプリント装置の型保持部の構成の一例を示す図である。 物品の製造方法を説明するための図である。 図１に示すインプリント装置を平坦化装置として用いる場合を説明する図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一側面としてのインプリント装置１の構成を示す概略図である。インプリント装置１は、半導体デバイスや液晶表示素子の製造工程であるリソグラフィ工程に採用され、基板にパターンを形成するリソグラフィ装置である。インプリント装置１は、型（モールド、テンプレート）を用いて基板上のインプリント材（組成物）を成形する成形処理を行う成形装置として機能する。本実施形態では、インプリント装置１は、基板上に供給されたインプリント材と型とを接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギーを与えることにより、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。

インプリント材には、硬化用のエネルギーが与えられることによって硬化する硬化性組成物（未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある）が用いられる。硬化用のエネルギーとしては、電磁波、熱などが用いられる。電磁波としては、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される、赤外線、可視光線、紫外線などの光を用いる。

硬化性組成物は、光の照射によって、或いは、加熱によって硬化する組成物である。光の照射によって硬化する光硬化性組成物は、重合性化合物と光重合開始剤とを少なくとも含有し、必要に応じて、非重合性化合物又は溶剤を含有してもよい。非重合性化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分などの群から選択される少なくとも一種である。

インプリント材は、スピンコーターやスリットコーターによって基板上に膜状に付与されてもよい。また、インプリント材は、液体噴射ヘッドによって、液滴状、或いは、複数の液滴が繋がって形成された島状又は膜状で基板上に付与されてもよい。インプリント材の粘度（２５℃における粘度）は、例えば、１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下である。

基板には、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂などが用いられ、必要に応じて、その表面に基板とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。具体的には、基板は、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどを含む。

インプリント装置１は、インプリント材の硬化法として光硬化法を採用している。インプリント装置１は、図１に示すように、照射部２０と、型保持部６と、変形部１１と、基板ステージ３と、計測部１２と、供給部７と、制御部１０とを有する。また、本実施形態では、基板２の表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系を用いて方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれに平行な方向をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転及びＺ軸周りの回転のそれぞれをθＸ、θＹ及びθＺとする。

照射部２０は、基板上のインプリント材８を硬化させる際に、型４を介して、基板上のインプリント材８に紫外線２１を照射する。照射部２０は、例えば、光源（不図示）と、かかる光源から発せられた紫外線２１をインプリント材８の硬化に適した光に調整する光学系とを含む。

型４は、矩形の外周形状を有し、基板２に対向する面に、基板２に転写すべき凹凸パターン（例えば、回路パターン）が３次元状に形成されたパターン部５を有する。型４は、紫外線２１を透過させることが可能な材料、例えば、石英で構成されている。

型保持部６は、型４を保持する機能を有する。型保持部６は、型４における紫外線２１の照射面（裏面）の外周領域を吸着する吸着部（保持部）９を含む。吸着部９は、真空吸着力や静電力によって型４を引き付けることで型４を保持する。吸着部９による型４の吸着力（保持力）は、制御部１０によって制御される。

型保持部６には、型４に力を加えて型４、詳細には、型４のパターン部５（パターン）を変形させる変形部１１が配置されている。変形部１１は、例えば、型４の側面に対して、パターン部５に平行な方向に力を加える（加圧する）ことで型４のパターン部５を変形させる複数のフィンガを含む。複数のフィンガのそれぞれは、型４の側面に吸着する吸着部材と、型４の側面に近づく方向及び型４の側面から遠ざかる方向に吸着部材を駆動するアクチュエータとを含む。

型保持部６は、型４を移動させる駆動機構を含み、型４と基板上のインプリント材８との接触（押印）やインプリント材８からの型４の引き離し（離型）を選択的に行えるように、型４を各軸方向に移動させる。型保持部６は、型４の高精度な位置決めを実現するために、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系を含んでいてもよい。また、型保持部６は、Ｚ方向だけではなく、Ｘ方向、Ｙ方向、各軸のθ方向に型４を移動させる機能や型４の傾きを補正する機能を有していてもよい。

インプリント装置１における押印及び離型は、本実施形態のように、型４をＺ方向に移動させることで実現してもよいが、基板２（基板ステージ３）をＺ方向に移動させることで実現してもよい。また、型４と基板２の双方を相対的にＺ方向に移動させることで、押印及び離型を実現してもよい。

基板２は、上述したように、様々な種類の基板を含む。基板２には、型４のパターン部５で成形されるインプリント材８が供給される。

基板ステージ３は、基板２を保持して移動する。基板ステージ３は、型４と基板上のインプリント材８とを接触させる際に、型４と基板２との位置合わせに用いられる。基板ステージ３は、基板２を各軸方向に移動させる駆動機構を含む。基板ステージ３は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに対して、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系を含んでいてもよい。また、基板ステージ３は、Ｚ方向、各軸のθ方向に基板２を移動させる機能や基板２の傾きを補正する機能を有していてもよい。

計測部１２は、型４のパターン部５に設けられたアライメントマーク及び基板上のショット領域に設けられたアライメントマークを検出して、型４と基板２との相対的な位置（位置ずれ）や形状（形状差）を計測する。基板上のショット領域には、半導体デバイスの製造工程などの影響で、例えば、倍率成分や台形成分などの変形成分が存在する場合がある。このような場合には、変形部１１によって型４のパターン部５の形状を基板上のショット領域の形状に近づける（一致させる）ことで、型４のパターン部５と基板上のショット領域とを高精度に重ね合わせることができる。

供給部７は、型保持部６の近傍に配置され、基板２にインプリント材８を供給（吐出）する。インプリント材８は、本実施形態では、紫外線２１の照射によって硬化する性質を有する。但し、インプリント材８の種類は、半導体デバイスの製造工程などの各種条件に応じて適宜選択される。また、供給部７から吐出されるインプリント材８の量は、基板上に形成すべきインプリント材８の厚さ（残膜厚）や基板上に形成すべきパターンの密度などに応じて適宜決定される。

制御部１０は、例えば、ＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータで構成され、記憶部に記憶されたプログラムに従ってインプリント装置１の各部を統括的に制御してインプリント装置１を動作させる（インプリント処理を行う）。具体的には、まず、基板２にインプリント材８を供給し、型４（を保持した型保持部６）と基板２（を保持した基板ステージ３）とを所定の位置関係に位置決めする。そして、型４を－Ｚ方向に移動させて、型４と基板上のインプリント材８とを接触させる。型４と基板上のインプリント材８とを接触させた状態でインプリント材８を硬化させ、型４を＋Ｚ方向に移動させて基板上の硬化したインプリント材８から型４を引き離すことで、基板上にインプリント材８のパターンを形成する。

ここで、インプリント装置１においては、変形部１１が型４のパターン部５を変形させると、型４と型保持部６の吸着部９との間で強い摩擦力が発生する。かかる摩擦力に起因して、吸着部９によって吸着されている型４の領域（吸着領域）に変形（塑性変形）が発生する場合がある。変形部１１は、型４の側面に力を加えて、型４を弾性変形させることでパターン部５を目標形状に変形させている。

変形部１１から型４に加える任意の力に対して、パターン部５が任意の変形量で変形する場合には、変形部１１は、目標形状に対して忠実な変形量でパターン部５を変形させることができる。但し、型４に塑性変形（による歪み）が残存していると、変形部１１から型４に加える力と、パターン部５の変形量との相関関係にヒステリシスが生じる。

図２を参照して、変形部１１から型４に加える力（入力値）と、パターン部５の変形量との相対関係に生じるヒステリシスを説明する。図２では、横軸は、変形部１１から型４に加える力を示し、縦軸は、パターン部５の変形量を示している。変形部１１から型４に加える力が＋側である場合には、型４の側面を初期状態から押して圧縮させていることを意味し、変形部１１から型４に加える力が－側である場合には、型４の側面を初期状態から引っ張って膨張させていることを意味する。なお、初期状態とは、変形部１１から型４に加える力がゼロであり、パターン部５の変形量がゼロである状態とする。

図２に示すように、変形部１１が型４に対して初期状態（ゼロ）から力を加えていくと、型４に加える力の増加に伴って、パターン部５の変形量も増加する。この際、型４に摩擦力に起因する塑性変形が生じていると、変形部１１から型４に加える力を初期状態に戻しても、パターン部５の変形量が初期状態に戻らないことがある。これをヒステリシスと称する。例えば、基板上の第１ショット領域に対するインプリント処理において、変形部１１によって型４のパターン部５を目標形状に変形させることで、ヒステリシスが発生したとする。このようなヒステリシスが発生すると、第１ショット領域に続いてインプリント処理を行うべき基板上の第２ショット領域に対するインプリント処理において、型４のパターン部５を目標形状に対して忠実な変形量で変形させることが困難となる。

そこで、本実施形態では、変形部１１から型４に力を加えた後、変形部１１から型４に加える力を弱めた（例えば、ゼロにした）ときに型４に残存する変形（塑性変形）を低減する。図３を参照して、本実施形態におけるインプリント装置１の動作、即ち、型４に残存する変形を低減する処理を含むインプリント処理について説明する。かかるインプリント処理は、上述したように、制御部１０がインプリント装置１の各部を統括的に制御することで行われる。

Ｓ１０１では、基板上のショット領域（インプリント処理を行う対象ショット領域）が供給部７の直下に位置するように基板ステージ３を移動させて、かかるショット領域に供給部７からインプリント材８を供給する。Ｓ１０２では、基板上のインプリント材８が供給されたショット領域が型４（パターン部５）の直下に位置するように基板ステージ３を移動させる。

Ｓ１０３では、型保持部６を－Ｚ方向に移動させて、型４のパターン部５と基板上のショット領域に供給されたインプリント材８とを接触させる（パターン部５をインプリント材８に押し付ける（押型））。これにより、基板上のショット領域に供給されたインプリント材８が型４のパターン部５に充填される。

Ｓ１０４では、型４のパターン部５と基板上のショット領域に供給されたインプリント材８とを接触させた状態において、型保持部６に保持された型４の形状補正を行う。本実施形態では、変形部１１から型４の側面に力を加えて、パターン部５を目標形状、具体的には、基板上のショット領域の形状に近づける。なお、型４は、型保持部６によって第１保持力で保持されているものとし、第１保持力は、例えば、型４を基板上のインプリント材８に押し付けるときに必要となる保持力である。型４のパターン部５の目標形状は、予め取得された基板上の各ショット領域の形状に基づいて決定すればよい。また、計測部１２によって型４のパターン部５及び基板上のショット領域のそれぞれに設けられたアライメントマークを検出してパターン部５とショット領域の形状差を計測し、かかる形状差に基づいて、パターン部５の目標形状を決定してもよい。

Ｓ１０５では、型４の吸着領域に発生する変形、即ち、型保持部６が第１保持力で型４を保持している状態において、変形部１１から型４に力を加えた後、変形部１１から型４に加える力を弱めたときに型４に残存する変形に関する情報を取得する。本実施形態では、制御部１０が型４に残存する変形に関する情報を取得する取得部の一部として機能する。また、変形部１１から型４に力を加えた後、変形部１１から型４に加える力を弱める工程は、型４の形状補正（Ｓ１０４）の一部として行ってもよいし、型４の形状補正とは別に行ってもよい。

Ｓ１０５において、制御部１０は、例えば、変形部１１から型４に力を加えたときのパターン部５の形状を計測部１２で計測して得られる計測データを、型４に残存する変形に関する情報として取得する。そして、型保持部６に第１保持力で保持された型４に変形部１１から加える力と、型４の変形量との相関関係の基準を示す基準データと、計測データとに基づいて、型４に残存する変形の量を求める。具体的には、計測データが基準データから外れているか、即ち、基準データと計測データとの乖離の度合いから型４に残存する変形の量を求める。なお、型４に変形部１１から加える力と、型４の変形量との相関関係は、一例として、図２に示されており、これが基準データとして予め取得され、記憶部などに記憶されている。

また、Ｓ１０５において、制御部１０は、変形部１１が型４に力を加える前後の型４の形状を計測部１２で計測して得られる第１計測データ及び第２計測データを、型４に残存する変形に関する情報として取得してもよい。第１計測データは、変形部１１から型４に力を加える前の型４の形状を計測部１２で計測して得られる計測データである。第２計測データは、変形部１１から型４に力を加えた後、変形部１１から型４に加える力を弱めたときの型４の形状を計測部１２で計測して得られる計測データである。そして、第１計測データと、第２計測データとに基づいて、型４に残存する変形の量を求める。具体的には、第１計測データと第２計測データとの差分から型４に残存する変形の量を求める。換言すれば、変形部１１から型４に加える力をゼロに戻し、型４の変形量がゼロに戻っているか、即ち、ヒステリシスが発生しているかどうかから、型４に残存する変形の量を求める。

Ｓ１０６では、Ｓ１０５で取得された情報から得られる型４に残存する変形の量が閾値以上であるかどうかを判定する。閾値は、許容可能な基準データと計測データとの乖離の範囲、或いは、許容可能な第１計測データと第２計測データとの差分の範囲に応じて、予め設定される。型４に残存する変形の量が閾値以上ではない場合には、Ｓ１０７に移行する。

Ｓ１０７では、型４のパターン部５と基板上のショット領域に供給されたインプリント材８とを接触させた状態で、照射部２０から、型４を介して、基板上のインプリント材８に紫外線２１を照射する。これにより、基板上のインプリント材８が硬化する。

Ｓ１０８では、型保持部６を＋Ｚ方向に移動させて、基板上の硬化したインプリント材８から型４を引き離す（離型）。これにより、基板上のショット領域にインプリント材８のパターンが形成される。

基板上にインプリント処理が行われていないショット領域が存在する場合には、次のショット領域にインプリント処理を行うためにＳ１０１に移行する。一方、基板上の全てのショット領域に対してインプリント処理が行われている場合には、基板２をインプリント装置１から搬出する。

また、Ｓ１０６において、型４に残存する変形の量が閾値以上である場合には、Ｓ１０９に移行する。Ｓ１０９では、型保持部６（吸着部９）の保持力を低下させる。例えば、型保持部６による型４の保持力を第１保持力から第２保持力に低下させるように、型保持部６を制御する。これにより、型４に残存する変形が低減（解放）される。この際、型４が落下しないように、型保持部６における型４の位置（型保持部６と型４との位置関係）が維持されるように、型保持部６による型４の保持力を低下させるとよい。

図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照して、型保持部６における型４の位置を維持しながら型保持部６による型４の保持力を低下させる具体例を説明する。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、型保持部６の構成の一例を示す図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、型保持部６の吸着部９は、型４の一部分である第１領域を保持する第１吸着部（第１保持部）９ａと、型４の第１領域とは異なる第２領域を保持する第２吸着部（第２保持部）９ｂとを含む。

制御部１０は、型保持部６による型４の保持力を低下させる際に、第１吸着部９ａによる型４の第１領域の吸着を維持した状態で、第２吸着部９ｂによる型４の第２領域の吸着を低下させる。例えば、第１吸着部９ａが第３保持力で型４を保持し、且つ、第２吸着部９ｂが第３保持力より小さい第４保持力で型４を保持するように、型保持部６を制御する。具体的には、第１吸着部９ａ及び第２吸着部９ｂのそれぞれが－９０ｋＰａで型４を保持していた状態を、第１吸着部９ｂが－９０ｋＰａで型４を保持し、第２吸着部９ｂが－１０ｋＰａで型４を保持する状態に変更する。また、第１吸着部９ａで型４の第１領域を保持し、且つ、第２吸着部９ｂで型４の第２領域を保持しないようにしてもよい。これにより、型４の第２領域に残存している変形が低減される。本実施形態では、型４の第２領域の面積は、型４の第１領域の面積よりも大きい、即ち、第２吸着部９ｂの吸着面積は、第１吸着部９ａの吸着面積よりも大きい。従って、型４の第２領域に残存している変形を低減させるだけでも、型４と基板２との重ね合わせ精度の向上を図ることができる。但し、型４と基板２との重ね合わせ精度を更に向上させたい場合には、型４の第２領域に残存している変形を低減させた後、第２吸着部９ｂによる型４の第２領域の吸着（保持力）を戻し、第１吸着部９ｂによる型４の第１領域の吸着を低下させてもよい。例えば、第２吸着部９ｂが第４保持力より大きい第５保持力で型４を保持し、且つ、第１吸着部９ａが第３保持力より小さい第６保持力で型４を保持するように、型保持部６を制御する。具体的には、第１吸着部９ｂが－９０ｋＰａで型４を保持し、第２吸着部９ｂが－１０ｋＰａで型４を保持していた状態を、第１吸着部９ｂが－１０ｋＰａで型４を保持し、第２吸着部９ｂが－９０ｋＰａで型４を保持する状態に変更する。また、第２吸着部９ｂで型４の第１領域を保持し、且つ、第１吸着部９ａで型４の第２領域を保持しないようにしてもよい。これにより、型４の第１領域に残存している変形も低減される。

本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、型４の外周側の領域を第１吸着部９ａが吸着する第１領域とし、型４の中心側の領域を第２吸着部９ｂが吸着する第２領域としているが、これに限定されるものではない。例えば、型４に対する吸着部９の吸着箇所（位置）や分割数は、任意に設定することができる。

また、制御部１０は、型保持部６による型４の保持力を低下させる際に、変形部１１を構成する複数のフィンガで型４を保持するように、変形部１１を制御してもよい。この場合、複数のフィンガで型４の側面を保持する状態となるため、型保持部６における型４の位置を維持しながら、型保持部６による型４の保持力を低下させることができる。

また、型４のパターン部５とは反対側の裏面には、一般的に、凹形状のキャビティが設けられている。キャビティは、型４を基板上のインプリント材８に接触させる際に、パターン部５を基板側に凸形状に変形させ、パターン部５の中心部分から、インプリント材８との接触領域を徐々に広げることを目的に設けられている。従って、インプリント装置１には、キャビティの圧力を調整（制御）する圧力調整部が設けられている。かかる圧力調整部は、キャビティの圧力を低下させることで型４の裏面を吸着（保持）することもできる。そこで、制御部１０は、型保持部６による型４の保持力を低下させる際に、キャビティの圧力を低下させて型４を吸着するように、圧力調整部を制御してもよい。なお、型４の裏面を吸着（保持）する機構を別に設けて、かかる機構を制御するようにしてもよい。

図３に戻って、Ｓ１０９で型４に残存している変形を低減させたら、型保持部６による型４の保持力を第２保持力から第１保持力に戻し、型４のパターン部５を目標形状に近づけるための型４の形状補正を行うために、Ｓ１０４に移行する。

本実施形態では、型４に残存する変形の量が閾値以上である場合、インプリント処理を停止した状態で、型保持部６による型４の保持力を低下させているが、これに限定されるものではない。

例えば、基板上の第１ショット領域にインプリント処理を行っている間に取得された情報から得られる型４に残存する変形の量が閾値以上である場合を考える。この場合、第１ショット領域へのインプリント処理を行った後、前記第１ショット領域に続いてインプリント処理を行うべき基板上の第２ショット領域へのインプリント処理を行う前に、型保持部６による型４の保持力を低下させてもよい。また、第１ショット領域を含む基板上の全てのショット領域へのインプリント処理を行った後で（即ち、次の基板２に交換する前に）、型保持部６による型４の保持力を低下させてもよい。

このように、本実施形態によれば、型４に残存している変形を低減させ、型４と基板２との重ね合わせ精度を向上させるのに有利なインプリント装置１を提供することができる。

なお、これまでは、型４に残存する変形に関する情報を取得し、かかる情報から得られる型４に残存する変形の量が閾値以上である場合に、型保持部６による型４の保持力を低下させて、型４に残存する変形を低減する形態について説明した。但し、型４に残存する変形に関する情報を取得せずに、型保持部６による型４の保持力を低下させてもよい。

例えば、基板上の複数のショット領域にインプリント処理を行う場合、第１ショット領域にインプリント材のパターンを形成した後、第２ショット領域に対するインプリント処理を開始する前に、型保持部６による型４の保持力を低下させてもよい。詳細には、第１ショット領域へのインプリント処理における型４の形状補正が終了してから、第２ショット領域へのインプリント処理における型４の形状補正を開始するまでの間に、型保持部６による型４の保持力を低下させてもよい。この場合、型４に残存する変形に関する情報は取得せずに、ショット領域とショット領域との間で型保持部６による型４の保持力を低下させることになる。

また、１つのショット領域に対するインプリント処理を行った後、必ずしも次のショット領域に対するインプリント処理を行う前に、型保持部６による型４の保持力を低下させる必要はない。例えば、複数のショット領域に対するインプリント処理を行った後、次のショット領域に対するインプリント処理を行う前に、型保持部６による型４の保持力を低下させてもよい。

また、複数の基板２に対してインプリント処理を行う場合、１つの基板上の全てのショット領域に対するインプリント処理を行った後、次の基板２に交換する前に、型保持部６による型４の保持力を低下させてもよい。換言すれば、ある基板２に続いてインプリント処理を行うべき新たな基板２が存在する場合、ある基板２へのインプリント処理が終了してから、新たな基板２へのインプリント処理が開始するまでの間に、型保持部６による型４の保持力を低下させればよい。この場合、型４に残存する変形に関する情報は取得せずに、ある基板２と新たな基板２との間で型保持部６による型４の保持力を低下させることになる。

また、１つの基板２に対するインプリント処理を行った後、必ずしも次の基板２に対するインプリント処理を行う前に、型保持部６による型４の保持力を低下させる必要はない。例えば、複数の基板２に対するインプリント処理を行った後、次の基板２に対するインプリント処理を行う前に、型保持部６による型４の保持力を低下させてもよい。

このように、特定のタイミングで型保持部６による型４の保持力を低下させることで、型４に残存する変形に関する情報を取得しなくても、型４に残存している変形を低減させることができる。

インプリント装置１を用いて形成した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは、各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型などである。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭなどの揮発性又は不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡなどの半導体素子などが挙げられる。型としては、インプリント用のモールドなどが挙げられる。

硬化物のパターンは、上述の物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入などが行われた後、レジストマスクは除去される。

次に、物品の具体的な製造方法について説明する。図５（ａ）に示すように、絶縁体などの被加工材が表面に形成されたシリコンウエハなどの基板２を用意し、続いて、インクジェット法などにより、被加工材の表面にインプリント材８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８が基板上に付与された様子を示している。

図５（ｂ）に示すように、インプリント用の型４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８に向け、対向させる。図５（ｃ）に示すように、インプリント材８が付与された基板２と型４とを接触させ、圧力を加える。インプリント材８は、型４と被加工材との隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーを型４を介して照射すると、インプリント材８は硬化する。

図５（ｄ）に示すように、インプリント材８を硬化させた後、型４と基板２を引き離すと、基板上にインプリント材８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４の凹パターンが硬化物の凸部に、型４の凸パターンが硬化物の凹部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材８に型４の凹凸パターンが転写されたことになる。

図５（ｅ）に示すように、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材の表面のうち、硬化物がない、或いは、薄く残存した部分が除去され、溝となる。図５（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材の表面に溝が形成された物品を得ることができる。ここでは、硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子などに含まれる層間絶縁用の膜、即ち、物品の構成部材として利用してもよい。

なお、本実施形態では、型４として、凹凸パターンが形成された回路パターン転写用の型について説明したが、型４は、凹凸パターンが形成されていない平面部を有する型（平面テンプレート）であってもよい。平面テンプレートは、平面部によって基板上の組成物を平坦化するように成形する平坦化処理（成形処理）を行う平坦化装置（成形装置）に用いられる。平坦化処理は、基板上に供給された硬化性の組成物に平面テンプレートの平面部を接触させた状態で、光の照射によって、或いは、加熱によって硬化性の組成物を硬化させる工程を含む。このように、本実施形態は、平面テンプレートを用いて基板上の組成物を成形する成形装置に適用することができる。

基板上の下地パターンは、前工程で形成されたパターンに起因する凹凸プロファイルを有し、特に、近年のメモリ素子の多層構造化に伴い、基板（プロセスウエハ）は、１００ｎｍ前後の段差を有することもある。基板全体の緩やかなうねりに起因する段差は、フォトリソグラフィ工程で用いられている露光装置（スキャナー）のフォーカス追従機能によって補正可能である。但し、露光装置の露光スリット面積内に収まるピッチの細かい凹凸は、そのまま露光装置の焦点深度（ＤＯＦ：Ｄｅｐｔｈ Ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）を消費してしまう。基板の下地パターンを平坦化する従来技術として、ＳＯＣ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｃａｒｂｏｎ）やＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）などの平坦化層を形成する技術が用いられている。しかしながら、従来技術では、図６（ａ）に示すように、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、４０％～７０％の凹凸抑制率しか得られず、十分な平坦化性能が得られない。また、今後、多層化による下地パターン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、米国特許第９４１５４１８号には、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技術が提案されている。また、米国特許第８３９４２８２号には、基板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によって塗布指示する位置ごとの濃淡情報に反映する技術が提案されている。インプリント装置１は、特に、予め塗布された未硬化のレジストに対して、型４の代わりに平面テンプレート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）装置として適用することができる。

図６（ａ）は、平坦加工を行う前の基板を示している。孤立パターン領域Ａは、パターン凸部分の面積が少ない。繰り返しＤｅｎｓｅパターン領域Ｂにおいて、パターン凸部分の占める面積と、パターン凹部分の占める面積とは、１：１である。孤立パターン領域Ａと繰り返しＤｅｎｓｅパターン領域Ｂの平均の高さは、パターン凸部分の占める割合で異なった値となる。

図６（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している。図６（ｂ）には、米国特許第９４１５４１８号に提案された技術に基づいてインクジェットディスペンサによってレジストを塗布した状態を示しているが、レジストの塗布には、スピンコーターを用いてもよい。換言すれば、予め塗布された未硬化のレジストに対して平面テンプレートを押し付けて平坦化する工程を含んでいれば、インプリント装置１が適用可能である。

図６（ｃ）に示すように、平面テンプレートは、紫外線を透過するガラス又は石英で構成され、光源からの紫外線の照射によってレジストが硬化する。平面テンプレートは、基板全体のなだらかな凹凸に対しては基板表面のプロファイルに倣う。そして、レジストが硬化した後、図６（ｄ）に示すように、レジストから平面テンプレートを引き離す。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１：インプリント装置 ２：基板 ４：型 ６：型保持部 ８：インプリント材 １０：制御部 １１：変形部

Claims (20)

1. 型を用いて基板上の組成物を成形する成形処理を行う成形装置であって、
   前記型を保持する保持部と、
   前記型に力を加えて前記型を変形させる変形部と、
   前記保持部が第１保持力で前記型を保持している状態において、前記変形部から前記型に力を加えた後、前記変形部から前記型に加える力を弱めたときに前記型に残存する変形に関する情報を取得する取得部と、
   前記取得部で取得された情報から得られる前記型に残存する変形の量が閾値以上である場合に、前記保持部による前記型の保持力を前記第１保持力から第２保持力に低下させるように、前記保持部を制御する制御部と、
   を有することを特徴とする成形装置。
2. 前記制御部は、前記変形部によって前記型を目標形状に変形させるまでに、前記保持部による前記型の保持力を前記第２保持力から前記第１保持力に戻すように、前記保持部を制御することを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
3. 前記取得部は、
   前記型の形状を計測する計測部を含み、
   前記保持部が第１保持力で前記型を保持している状態において、前記変形部から前記型に力を加えたときの前記型の形状を前記計測部で計測して得られる計測データを前記情報として取得し、
   前記制御部は、前記保持部に前記第１保持力で保持された前記型に前記変形部から加える力と、前記型の変形の量との相関関係の基準を示す基準データと、前記計測データとに基づいて、前記型に残存する変形の量を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形装置。
4. 前記制御部は、前記基準データと前記計測データとの乖離の度合いから前記型に残存する変形の量を求めることを特徴とする請求項３に記載の成形装置。
5. 前記取得部は、
   前記型の形状を計測する計測部を含み、
   前記保持部が第１保持力で前記型を保持している状態において、前記変形部から前記型に力を加える前の前記型の形状を前記計測部で計測して得られる第１計測データ、及び、前記変形部から前記型に力を加えた後、前記変形部から前記型に加える力を弱めたときの前記型の形状を前記計測部で計測して得られる第２計測データを前記情報として取得し、
   前記制御部は、前記第１計測データと、前記第２計測データとに基づいて、前記型に残存する変形の量を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形装置。
6. 前記制御部は、前記第１計測データと前記第２計測データとの差分から前記型に残存する変形の量を求めることを特徴とする請求項５に記載の成形装置。
7. 前記制御部は、前記保持部による前記型の保持力を前記第１保持力から前記第２保持力に低下させる際に、前記保持部における前記型の位置が維持されるように、前記保持部を制御することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の成形装置。
8. 前記保持部は、前記型の一部分である第１領域を保持する第１保持部と、前記型の前記第１領域とは異なる第２領域を保持する第２保持部と、を含み、
   前記制御部は、前記保持部による前記型の保持力を前記第１保持力から前記第２保持力に低下させる際に、前記第１保持部が第３保持力で前記型を保持し、且つ、前記第２保持部が前記第３保持力より小さい第４保持力で前記型を保持するように、前記保持部を制御することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の成形装置。
9. 前記第２領域の面積は、前記第１領域の面積よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の成形装置。
10. 前記制御部は、前記保持部による前記型の保持力を前記第１保持力から前記第２保持力に低下させる際に、前記第１保持部が前記第３保持力で前記型を保持し、且つ、前記第２保持部が前記第４保持力で前記型を保持した後、前記第２保持部が前記第４保持力より大きい第５保持力で前記型を保持し、且つ、前記第１保持部が前記第３保持力より小さい第６保持力で前記型を保持するように、前記保持部を制御することを特徴とする請求項８又は９に記載の成形装置。
11. 前記変形部は、前記型の側面に力を加える複数のフィンガを含み、
    前記制御部は、前記保持部による前記型の保持力を前記第１保持力から前記第２保持力に低下させる際に、前記複数のフィンガで前記型を保持するように、前記変形部を制御することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の成形装置。
12. 前記制御部は、前記取得部で取得された情報から得られる前記型に残存する変形の量が閾値以上である場合に、前記成形処理を停止した状態で、前記保持部による前記型の保持力を前記第１保持力から前記第２保持力に低下させるように、前記保持部を制御することを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の成形装置。
13. 前記制御部は、前記基板上の第１ショット領域に前記成形処理を行っている間に前記取得部で取得された情報から得られる前記型に残存する変形の量が閾値以上である場合に、前記第１ショット領域への前記成形処理を行った後、前記第１ショット領域に続いて前記成形処理を行うべき前記基板上の第２ショット領域への前記成形処理を行う前に、前記保持部による前記型の保持力を前記第１保持力から前記第２保持力に低下させるように、前記保持部を制御することを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の成形装置。
14. 前記制御部は、前記基板上の第１ショット領域に前記成形処理を行っている間に前記取得部で取得された情報から得られる前記型に残存する変形の量が閾値以上である場合に、前記第１ショット領域を含む前記基板上の全てのショット領域への前記成形処理を行った後で、前記保持部による前記型の保持力を前記第１保持力から前記第２保持力に低下させるように、前記保持部を制御することを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の成形装置。
15. 型を用いて基板上の組成物を成形する成形処理を行う成形装置であって、
    前記型を保持する保持部と、
    前記型に力を加えて前記型を変形させる変形部と、
    前記基板上の第１ショット領域への前記成形処理における、前記変形部による前記型の目標形状への変形が終了してから、前記第１ショット領域に続いて前記成形処理を行うべき前記基板上の第２ショット領域への前記成形処理における、前記変形部による前記型の目標形状への変形を開始するまでの間に、前記保持部による前記型の保持力を、第１保持力から第２保持力に低下させるように、前記保持部を制御する制御部と、
    を有することを特徴とする成形装置。
16. 前記制御部は、前記第１ショット領域への前記成形処理を行った後、前記第２ショット領域への前記成形処理を行う前に、前記保持部による前記型の保持力を前記第１保持力から前記第２保持力に低下させるように、前記保持部を制御することを特徴とする請求項１５に記載の成形装置。
17. 前記基板に続いて前記成形処理を行うべき新たな基板が存在する場合に、前記制御部は、前記基板への前記成形処理が終了してから、前記新たな基板への前記成形処理が開始するまでの間に、前記保持部による前記型の保持力を前記第１保持力から前記第２保持力に低下させるように、前記保持部を制御することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の成形装置。
18. 前記成形装置は、前記型のパターンを前記組成物に接触させることにより前記基板上に前記組成物のパターンを形成することを特徴とする請求項１乃至１７のうちいずれか１項に記載の成形装置。
19. 前記成形装置は、前記型の平面部を前記組成物に接触させることにより前記基板上の前記組成物を平坦にすることを特徴とする請求項１乃至１７のうちいずれか１項に記載の成形装置。
20. 請求項１８に記載の成形装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
    前記工程で前記パターンが形成された前記基板を処理する工程と、
    処理された前記基板から物品を製造する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。

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