JP7194010B2 - インプリント装置および物品製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリント装置および物品製造方法に関する。

インプリント装置は、基板のショット領域の上のインプリント材に型（モールド）のパターン領域を接触させた状態でインプリント材を光照射によって硬化させてショット領域の上にパターンを形成する。インプリント装置では、ショット領域上のインプリント材と型とが接触した状態で、ショット領域とパターン領域とのアライメントがなされる。このアライメントは、アライメントスコープによって基板のショット領域と型のパターン領域とのアライメント誤差を検出しながら行われうる。

インプリント材の粘弾性が高い場合、基板と型とはインプリント材によって結合された状態となり、基板と型との間の相対的な振動が低減される。したがって、インプリント材の粘弾性が高い場合、基板のショット領域と型のパターン領域とのアライメントが容易である。一方、インプリント材の粘弾性が低い場合、基板と型とが相互に独立して振動しうるので、基板のショット領域と型のパターン領域とのアライメントが困難になり、アライメント精度が低下しうる。

特許文献１には、基板の上の樹脂（インプリント材）とモールドとの接触領域が中央から周辺に向かって広がってゆく際にモールドと樹脂とが接触している領域の拡大に応じて光の照射領域を変更することが記載されている。

特開２０１６－０５８７３５号公報

上記のとおり、アライメントのためにインプリント材の粘弾性を高めることは、アライメントの精度を高めるために有利である。しかし、インプリント材の粘弾性を高めることは、型のパターン領域の凹部、あるいは、基板とパターン領域との間の空間に対するインプリント材の充填を阻害しうる。インプリント材の充填の阻害は、スループットの低下、および／または、歩留まりの低下をもたらしうる。

本発明は、アライメント時にインプリント材の粘弾性を高めることによるスループットの低下および／または歩留まりの低下を抑制するために有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、基板のショット領域の上のインプリント材に型のパターン領域を接触させ前記ショット領域と前記パターン領域とをアライメントした後に前記インプリント材を硬化させ、これにより前記基板の上に前記インプリント材の硬化物からなるパターンを形成するインプリント装置に係り、前記インプリント装置は、前記インプリント材に光を照射する光照射部を備え、前記光照射部は、前記ショット領域の上の前記インプリント材と前記パターン領域とが接触し前記パターン領域が平坦にされた状態で、前記インプリント材の粘弾性を高めるように前記インプリント材に光を照射する予備露光を行い、前記予備露光では、前記光照射部は、前記インプリント材と前記パターン領域とが接触を開始した後、前記インプリント材と前記パターン領域とが最後に接触する最終接触領域における照度が前記最終接触領域とは異なる特定領域における照度よりも弱いように定められた照度分布で前記インプリント材に光を照射する。

本発明は、アライメント時にインプリント材の粘弾性を高めることによるスループットの低下および／または歩留まりの低下を抑制するために有利な技術を提供する。

本発明の一実施形態のインプリント装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態のインプリント装置によって１又は複数の基板にインプリント材を用いてパターンを形成する処理の流れを例示する図。 基板の上のインプリント材と型のパターン領域とを接触させる工程における調整機構による型の形状の調整および相対駆動機構による基板と型との相対位置の調整を例示する図。 予備露光時の照度分布（比較例（ａ）、第１実施例（ｂ）、第２実施例（ｃ））を例示する図。 第３実施例における型のパターン領域（ａ）、および、第３実施例における予備露光時の照度分布（ｂ）を例示する図。 基板の表面に存在する凹凸を説明するための図。 第１乃至第３実施例を組み合わせた照度分布を例示する図。 照射積算量を照度の調整によって調整する例を説明する。 物品製造方法を例示する図。

以下、添付図面を参照しながら本発明のその例示的な実施形態を通して説明する。

図１には、本発明の一実施形態のインプリント装置１００の構成が模式的に示されている。インプリント装置１００は、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭに型Ｍのパターン領域ＰＲを接触させ基板Ｓとパターン領域ＰＲとをアライメントした後にインプリント材ＩＭを硬化させる。これにより、基板Ｓの上には、インプリント材ＩＭの硬化物からなるパターンが形成される。基板Ｓは、１又は複数のショット領域を有し、インプリント装置１００は、基板Ｓのショット領域の上のインプリント材ＩＭに型Ｍのパターン領域ＰＲを接触させ該ショット領域とパターン領域ＰＲとをアライメントした後にインプリント材ＩＭを硬化させる。

インプリント材としては、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、電磁波が用いられうる。電磁波は、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される光、例えば、赤外線、可視光線、紫外線などでありうる。硬化性組成物は、光の照射により硬化する組成物でありうる。これらのうち、光の照射により硬化する光硬化性組成物は、少なくとも重合性化合物と光重合開始剤とを含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を更に含有してもよい。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、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配置されうる。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以下でありうる。基板の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられうる。必要に応じて、基板の表面に、基板とは別の材料からなる部材が設けられてもよい。基板は、例えば、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスである。

本明細書および添付図面では、基板Ｓの表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行な方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転、Ｚ軸周りの回転をそれぞれθＸ、θＹ、θＺとする。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する制御または駆動は、それぞれＸ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向に関する制御または駆動を意味する。また、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸に関する制御または駆動は、それぞれＸ軸に平行な軸の周りの回転、Ｙ軸に平行な軸の周りの回転、Ｚ軸に平行な軸の周りの回転に関する制御または駆動を意味する。また、位置は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の座標に基づいて特定されうる情報であり、姿勢は、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の値で特定されうる情報である。位置決めは、位置および／または姿勢を制御することを意味する。アライメント（位置合わせ）は、基板Ｓのショット領域と型Ｍのパターン領域とのアライメント誤差（重ね合わせ誤差）が低減されるように基板Ｓおよび型Ｍの少なくとも一方の位置および／または姿勢の制御を含みうる。また、アライメントは、基板Ｓのショット領域および型Ｍのパターン領域の少なくとも一方の形状を補正あるいは変更するための制御を含みうる。

インプリント装置１００は、定盤１、ダンパ３、フレーム２、相対駆動機構２０、調整機構２８、光照射部ＩＲＲ、アライメントスコープ１５、ディスペンサ２５、パージガス供給部２６、および、制御部１１を備えうる。相対駆動機構２０は、基板Ｓのショット領域と型Ｍのパターン領域ＰＲとの相対位置を変更する。相対駆動機構２０による相対位置の調整は、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭに対する型Ｍの接触、および、硬化したインプリント材ＩＭ（硬化物のパターン）からの型Ｍの分離のための駆動を含む。また、相対駆動機構２０による相対位置の調整は、基板Ｓ（のショット領域）と型Ｍ（のパターン領域ＰＲ）とのアライメントを含む。相対駆動機構２０は、基板Ｓ（のショット領域）を位置決めする基板位置決め機構２１と、型Ｍ（のパターン領域ＰＲ）を位置決めする型位置決め機構７とを含みうる。

基板位置決め機構２１は、基板Ｓを保持する基板保持部５と、基板保持部５を駆動することによって基板Ｓを駆動する基板駆動機構４とを含みうる。基板保持部５および基板駆動機構４は、定盤１によって支持されうる。基板駆動機構４は、基板Ｓを複数の軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、θＺ軸の３軸、好ましくは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の６軸）について駆動するように構成されうる。インプリント装置１００は、基板Ｓまたは基板保持部５の位置を計測する計測器（例えば、干渉計またはエンコーダ）を備えることができ、該計測器の出力に基づいて基板保持部５の位置がフィードバック制御されうる。型位置決め機構７は、型Ｍを保持する型保持部（不図示）と、該型保持部を駆動することによって型Ｍを駆動する型駆動機構（不図示）とを含みうる。型位置決め機構７は、型Ｍを複数の軸（例えば、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸の３軸、好ましくは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の６軸）について駆動するように構成されうる。

インプリント装置１００は、基板Ｓ上のインプリント材ＩＭとパターン領域ＰＲとが部分的に接触した後にインプリント材ＩＭとパターン領域ＰＲとの接触面積が拡大するように型Ｍの形状（Ｚ軸に平行な面における形状）を調整する調整機構２８を更に備えうる。調整機構２８は、型Ｍの裏面（パターン領域ＰＲとは反対側の面）の側に形成される空間ＳＰの圧力を調整することによって、型Ｍの形状を調整しうる。型Ｍは、調整機構２８によって、基板Ｓに向かって凸形状に膨らんだり、平坦形状になったりしうる。

定盤１の上には、ダンパ３を介してフレーム２が設けられうる。ダンパ３は、定盤１からフレーム２への振動の伝達を低減する。型位置決め機構７は、フレーム２によって支持されうる。光照射部ＩＲＲは、基板Ｓのショット領域の上のインプリント材ＩＭに光を照射（換言すると、インプリント材ＩＭを露光）するように構成される。型位置決め機構７は、光を透過する一方で空間ＳＰを規定する窓Ｗを有し、光照射部ＩＲＲは、窓Ｗを通してインプリント材ＩＭに光を照射するように構成されうる。

光照射部ＩＲＲは、例えば、光源１２と、シャッタ１４と、ミラー１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、空間光変調器１６とを含みうる。空間光変調器１６は、制御部１１からの指令に従って、基板Ｓのショット領域の上のインプリント材ＩＭに照射される光の照度分布を制御しうる。空間光変調器１６は、例えば、デジタル・ミラー・デバイスで構成されうる。デジタル・ミラー・デバイスは、個別に制御可能な複数のミラーを含み、該複数のミラーのそれぞれの角度によって、インプリント材ＩＭに照射される光の照度分布を制御することができる。空間光変調器１６の代わりに、例えば、液晶空間光変調器が使用されてもよい。

基板Ｓのショット領域の上のインプリント材ＩＭに対する光の照射、即ち、インプリント材ＩＭの露光は、予備露光および本露光を含みうる。光照射部ＩＲＲは、互いに発光波長および／または発光強度が異なる複数の光源を有してもよい。例えば、予備露光には、それに対応する少なくも１つの光源が使用され、本露光には、それに対応する少なくとも１つの光源が使用されうる。この場合において、複数の光源に対して共通の空間光変調器が設けられてもよいし、複数の光源にそれぞれ対応するように複数の空間光変調器が設けられてもよい。

アライメントスコープ１５は、基板Ｓのショット領域と型Ｍのパターン領域ＰＲとのアライメント誤差を検出するために用いられる。アライメントスコープ１５を用いて、ショット領域に設けられたマークと、パターン領域ＰＲに設けられたマークとの相対位置を検出することができる。複数のマーク対（各マーク対は、ショット領域に設けられたマークと、パターン領域ＰＲに設けられたマークとで構成される）について相対位置を検出することによって、基板Ｓのショット領域と型Ｍのパターン領域ＰＲとのアライメント誤差を検出することができる。インプリント装置１００では、基板Ｓのショット領域と型Ｍのパターン領域ＰＲとのアライメント方法として、ダイバイダイアライメント方式を用いられうる。

ディスペンサ２５（供給部）は、基板Ｓのショット領域の上にインプリント材ＩＭを配置（供給）する。ディスペンサ２５は、基板Ｓの複数のショット領域の上に対してインプリント材ＩＭを配置するように構成あるいは制御されてもよい。インプリントＩＭは、基板位置決め機構２１によって基板Ｓが走査あるいは駆動されながらディスペンサ２５からインプリント材ＩＭが吐出されることによって基板Ｓの上に配置されうる。インプリント材ＩＭは、インプリント装置１００の外部装置において基板Ｓの上に配置され、インプリント材ＩＭが配置された基板Ｓがインプリント装置１００に提供されてもよい。

パージガス供給部２６は、インプリント材ＩＭの充填性を向上させ、かつ、酸素によるインプリント材ＩＭの硬化の阻害を抑制するために、パージガスを基板Ｓの上に供給しうる。パージガスとしては、インプリント材の硬化を阻害しないガス、例えば、ヘリウムガス、窒素ガスおよび凝縮性ガス（例えば、ペンタフルオロプロパン（ＰＦＰ））の少なくとも１つを含むガスが使用されうる。基板Ｓの上に供給されたパージガスは、基板Ｓの移動によって、型Ｍのパターン領域ＰＲの下に移送されうる。

制御部１１は、相対駆動機構２０、調整機構２８、光照射部ＩＲＲ、アライメントスコープ１５、ディスペンサ２５およびパージガス供給部２６を制御するように構成されうる。制御部１１は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略。）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅの略。）、又は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略。）、又は、プログラムが組み込まれた汎用又は専用のコンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。

図２には、インプリント装置１００によって１又は複数の基板Ｓの上に型Ｍを用いてインプリント材ＩＭのパターンを形成する処理の流れが例示的に示されている。この処理は、制御部１１によって制御される。工程Ｓ２０１では、制御部１１は、不図示のメモリまたは装置から制御ファイルを読み込む。この制御ファイルは、例えば、基板Ｓの複数のショット領域の配列を示す情報、予備露光を制御する情報、本露光を制御する情報、ディスペンサ２５によってインプリント材ＩＭを配置する位置を特定する情報を含みうる。

工程Ｓ２０２では、制御部１１は、型Ｍがロード（搬入）され、型位置決め機構７の型保持部によって保持されるように、不図示の型搬送機構および型位置決め機構７を制御する。工程Ｓ２０３では、制御部１１は、基板Ｓがロード（搬入）され、基板保持部５によって保持されるように、不図示の基板搬送機構および基板位置決め機構２１を制御する。

工程Ｓ２０４では、制御部１１は、パターンを形成すべきショット領域の上にインプリント材ＩＭが配置されるように、基板位置決め機構２１およびディスペンサ２５を制御する。インプリント材ＩＭがインプリント装置１００の外部装置で基板Ｓの上に配置される場合には、工程Ｓ２０４は不要である。工程Ｓ２０５では、制御部１１は、パターンを形成すべきショット領域の上のインプリント材ＩＭと型Ｍのパターン領域ＰＲとが接触するように、相対駆動機構２０および調整機構２８を制御する。後述するように、工程Ｓ２０５は、パターンを形成すべきショット領域の上のインプリント材ＩＭに対してパターンＰＲの一部分が接触した後に、インプリント材ＩＭとパターン領域ＰＲとが接触した領域が拡大するように制御されうる。

工程Ｓ２０６では、制御部１１は、パターンを形成すべきショット領域とパターン領域ＰＲとのアライメント誤差をアライメントスコープ１５を使って検出しながら該アライメント誤差が小さくなるように相対駆動機構２０を制御する動作を開始する。工程Ｓ２０７では、制御部１１は、予備露光を行うように光照射部ＩＲＲを制御する。予備露光によってインプリント材ＩＭの粘弾性が高まり、これによって基板Ｓと型Ｍとがインプリント材ＩＭによって結合された状態となり、型Ｍとインプリント材ＩＭが接触した状態における基板Ｓと型Ｍとの間の相対的な振動が低減される。したがって、基板Ｓのショット領域と型Ｍのパターン領域ＰＲとのアライメント精度が向上しうる。ここで、予備露光は、型Ｍのパターン領域ＰＲの凹部、あるいは、基板Ｓとパターン領域ＰＲとの間の空間に対するインプリント材ＩＭの充填がショット領域の全域にわたって十分に行われる条件（例えば、照度分布）で実行される。このような予備露光の条件については、後述する。予備露光は、複数回に分割して実行されてもよい。

工程Ｓ２０８では、制御部１１は、工程Ｓ２０６で開始されたアライメントが終了したかどうかを判断し、終了したと判断したら、工程Ｓ２０９に進む。一方、制御部１１は、アライメントが終了していないと判断したら、工程Ｓ２０６のアライメント動作を繰り返し、再び工程Ｓ２０８でアライメントの終了を判断する。ここで、制御部１１は、例えば、アライメントスコープ１５を使って検出されるアライメント誤差が許容値内に収まったことに応じてアライメントが終了したと判断しうる。あるいは、制御部１１は、工程Ｓ２０６の開始時からの経過時間が所定時間に達した時にアライメントが終了したと判断してもよい。この場合、十分に高いアライメント精度が得られるように、該所定時間が設定されうる。

工程Ｓ２０９では、制御部１１は、インプリント材ＩＭに更に光を照射する本露光を行うように光照射部ＩＲＲを制御する。本露光は、インプリント材ＩＭの硬化物と型Ｍとの分離が可能になるように、例えば、インプリント材ＩＭに対する光の照射量がショット領域の全域において規定照射量になるように、インプリント材ＩＭに光が照射される。これにより、基板Ｓのパターンを形成すべきショット領域の上には、インプリント材ＩＭの硬化物からなるパターンが形成される。工程Ｓ２１０では、制御部１１は、インプリントＩＭの硬化物からなるパターンから型Ｍが分離されるように、相対駆動機構２０を制御する。

工程Ｓ２１１では、制御部１１は、未処理のショット領域があるかどうかを判断し、未処理のショット領域がある場合には、その未処理のショット領域の１つに対して工程Ｓ２０４～Ｓ２１０を実行する。処理すべき全てのショット領域に対して処理が終了した場合には、工程Ｓ２１２において、制御部１１は、基板Ｓが基板保持部５からアンロード（搬出）されるように、不図示の基板搬送機構および基板位置決め機構２１を制御する。工程Ｓ２１３では、制御部１１は、未処理の基板があるかどうかを判断し、未処理の基板がある場合には、その未処理の基板の１つに対して工程Ｓ２０３～Ｓ２１０を実行する。処理すべき全ての基板に対して処理が終了した場合には、工程Ｓ２１４において、制御部１１は、型Ｍが型位置決め機構７の型保持部からアンロード（搬出）されるように、不図示の型搬送機構および型位置決め機構７を制御する。これにより、図２に例示された一例の処理が終了する。

図３（ａ）－（ｄ）には、工程Ｓ２０５における調整機構２８による型Ｍの形状（Ｚ軸に平行な断面における形状）の調整および相対駆動機構２０による基板Ｓと型Ｍとの相対位置の調整が例示されている。図３（ａ）－（ｄ）の各々の左側には、基板Ｓのショット領域ＳＲの上のインプリント材ＩＭと型Ｍのパターン領域ＰＲとの接触領域が模式的に示されている。図３（ａ）－（ｄ）の各々の右側には、Ｚ軸に平行な断面における型Ｍの形状、および、基板Ｓと型Ｍとの相対位置が模式的に示されている。

まず、図３（ａ）に模式的に示されるように、調整機構２８によって、型Ｍのパターン領域ＰＲが基板Ｓに向かって凸形状に膨らむように、空間ＳＰの圧力が制御（増加）されうる。次いで、図３（ｂ）に模式的に示されるように、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭとパターン領域ＰＲとが部分的に接触するように、相対駆動機構２０によって基板Ｓと型Ｍとの相対位置が調整される。基板Ｓの上のインプリント材ＩＭとパターン領域ＰＲとが接触を開始する接触開始領域は、例えば、ショット領域の中央部である。

次いで、図３（ｃ）に模式的に示されるように、調整機構２８によって、型Ｍのパターン領域ＰＲの凸形状の膨みが小さくなるように、空間ＳＰの圧力が制御（減少）されうる。これと並行して、相対駆動機構２０によって、ショット領域の全域においてインプリント材ＩＭとパターン領域ＰＲとが接触するように、相対駆動機構２０によって基板Ｓと型Ｍとの相対位置（距離）が制御されうる。基板Ｓの上のインプリント材ＩＭとパターン領域ＰＲとが最後に接触する最終接触領域は、例えば、ショット領域の周辺部である。

最後に、図３（ｄ）に模式的に示されるように、調整機構２８は、基板Ｓとパターン領域ＰＲとが平行になるように、即ち、パターン領域ＰＲが平坦になるように、空間ＳＰの圧力を制御する。パターン領域ＰＲが平坦になった状態で、パターン領域ＰＲの凹部、および、基板Ｓのショット領域とパターン領域ＰＲとの間の空間の全域にインプリント材ＩＭが充填されてゆく。

工程Ｓ２０６（アライメントの開始）は、図３（ａ）の状態で実行されてもよいし、図３(ｂ)の状態で実行されてもよいし、図３（ｃ）の状態で実行されてもよいし、図３（ｄ）の状態で実行されてもよい。工程Ｓ２０７（予備露光）は、ショット領域の上のインプリント材ＩＭとパターン領域ＰＲとが接触しパターン領域ＰＲが平坦にされた状態で実行されうる。あるいは、工程Ｓ２０７（予備露光）は、インプリント材とパターン領域ＰＲとの接触が開始した後、基板Ｓと型Ｍとのアライメントが終了する前に実行されうる。

パターン領域ＰＲの凹部、および、基板Ｓのショット領域とパターン領域ＰＲとの間の空間へのインプリント材ＩＭの充填不良は、接触開始領域（例えば、中央部）および最終接触領域（例えば、周辺部、特に４隅）において発生しやすい傾向がある。以下、この理由について説明する。ここでは、説明の具体化のために、接触開始領域をショット領域ＳＲの中央部として説明を行うが、接触開始領域は、ショット領域ＳＲの中央部以外（例えば、周辺部）であってもよい。

まず、接触開始領域で充填不良が発生しやすい理由を説明する。ショット領域ＳＲの中央部でインプリント材ＩＭとパターン領域ＰＲとの接触を開始させる場合、基板Ｓとパターン領域ＰＲとの間に存在するパージガスは、中央部から放射状に押し出されうる。しかし、中央部を取り囲む位置に配置されているインプリント材ＩＭは、そのパージガスの移動を妨げうる。パージガスによる気泡は、例えば、インプリント材ＩＭ中に溶解したり、凝縮したりすることによって減少しうるが、インプリント材ＩＭとパターン領域ＰＲとの接触後の待ち時間を短くすると、気泡の一部が残存しうる。そのため、インプリント材ＩＭとパターン領域ＰＲとの接触後の待ち時間を短くすると、接触開始領域において充填不良が発生しやすく、歩留まりが低下しうる。また、待ち時間を長くすると、スループットが低下しうる。

次に、最終接触領域において充填不良が発生しやすい理由を説明する。最終接触領域は、インプリント材ＩＭとパターン領域ＰＲとの接触が最も遅い領域である。最終接触領域は、パージガスの押し出し、インプリント材ＩＭへのパージガスの溶解、パージガスの凝縮による気泡の消滅のために費やすことができる時間がショット領域の中で最も短い領域である。そのため、インプリント材ＩＭとパターン領域ＰＲとの接触後の待ち時間を短くすると、接触開始領域において充填不良が発生しやすく、歩留まりが低下しうる。また、待ち時間を長くすると、スループットが低下しうる。

接触開始領域および最終接触領域における充填不良を低減するために、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭに対する型Ｍの押し付け力を強くする方法がある。しかし、そのような方法では、最終接触領域以外の領域においてインプリント材ＩＭに加わる圧力が過剰に高くなり、既に充填が完了した領域からインプリント材ＩＭが移動してしまう可能性がある。インプリント材の移動がショット領域からインプリント材ＩＭが溢れ出すように起こると、インプリント材ＩＭは、基板Ｓの上で異物として作用し、欠陥の原因や、型Ｍの破壊を引き起こす原因となりうる。

また、充填不良は、型Ｍのパターン領域ＰＲが有するパターン群の特徴にも依存しうる。パターン群は、複数のデバイスパターンの他、アライメントマーク等の複数のマークを含みうる。基板Ｓのショット領域ＳＲは、相互にスクライブラインによって隔てられた複数のチップ領域を有し、該スクライブラインに複数のマークが配置されうる。同様に、型Ｍのパターン領域ＰＲも、相互にスクライブラインによって隔てられた複数のチップ領域を有し、該スクライブラインに複数のマークが配置されうる。デバイスパターンとマークとでは、密度が互いに異なることが多い。また、デバイスパターン同士でも密度が高いに異なることがある。このような密度差は、インプリント材ＩＭの充填に影響を与えうる。

基板Ｓの表面もまた、既に存在するパターン群によって形成される凹凸を有し、この凹凸に密度差が存在しうる。このような密度差は、インプリント材ＩＭの充填に影響を与えうる。

予備露光は、インプリント材ＩＭの粘弾性または硬度を高めるので、インプリント材ＩＭの充填性を低下させる。換言すると、予備露光は、アライメント精度の向上に寄与する一方で、インプリント材の充填性を低下させ充填不良を引き起こす原因になりうる。そこで、本実施形態では、基板Ｓのショット領域ＳＲあるいは型Ｍのパターン領域ＰＲ内における充填性の分布を考慮した条件（例えば、照度分布）の下で予備露光が行われる。

図４（ａ）には、比較例における予備露光時の照度分布が模式的に示されている。図４（ａ）の比較例では、ショット領域ＳＲ（パターン領域ＰＲ）内で均一な照度を有する照度分布で予備露光（インプリント材ＩＭへの光の照射）が行われる。

図４（ｂ）には、第１実施例における予備露光時の照度分布が模式的に示されている。濃い色の網掛けが付された領域は、高照度の領域であり、薄い色の網掛けが付された領域は、低照度の領域である。図４（ｂ）の第１実施例では、制御部１１は、例えば、ショット領域ＳＲの上のインプリント材とパターン領域ＰＲとが接触しパターン領域ＰＲが平坦にされた状態で予備露光が行われるように光照射部ＩＲＲを制御しうる。また、図４（ｂ）の第１実施例では、制御部１１は、接触開始領域（ここでは中央部）の照度がそれ以外の領域より低いように照度分布を定めて、そのような照度分布で予備露光（インプリント材ＩＭへの光の照射）が行われるように光照射部ＩＲＲを制御する。換言すると、第１実施例では、光照射部ＩＲＲは、インプリント材とパターン領域ＰＲとが接触を開始した接触開始領域における照度が該接触開始領域とは異なる特定領域における照度よりも弱いように定められた照度分布でインプリント材に光を照射する。これにより、接触開始領域における充填性を改善することができる。

図４（ｃ）には、第２実施例における予備露光時の照度分布が模式的に示されている。図４（ｂ）の第２実施例では、制御部１１は、ショット領域ＳＲの上のインプリント材とパターン領域ＰＲとが接触しパターン領域ＰＲが平坦にされた状態で予備露光が行われるように光照射部ＩＲＲを制御しうる。また、図４（ｃ）の第２実施例は、最終接触領域（ここでは周辺部あるいは４隅）の照度がそれ以外の領域より低いように照度分布を定めて、そのような照度分布で予備露光（インプリント材ＩＭへの光の照射）が行われるように光照射部ＩＲＲを制御する。換言すると、第２実施例では、光照射部ＩＲＲは、インプリント材とパターン領域ＰＲとが最後に接触する最終接触領域における照度が該最終接触領域とは異なる特定領域における照度よりも弱いように定められた照度分布でインプリント材に光を照射する。これにより、最終接触領域における充填性を改善することができる。

第１、第２実施例では、光照射部ＩＲＲは、インプリント材とパターン領域ＰＲとの接触が開始した後、基板Ｓと型Ｍとのアライメントが終了する前に予備露光を行うように制御部１１によって制御されてもよい。つまり、第１、第２実施例において、制御部１１は、ショット領域ＳＲの上のインプリント材とパターン領域ＰＲとが接触しパターン領域ＰＲが平坦にされる前に予備露光が行われるように光照射部ＩＲＲを制御してもよい。第１、第２実施例は、調整機構２８がインプリント材ＩＭと型Ｍのパターン領域ＰＲとの接触面積を拡大させる処理に応じて照度分布が定められる処理の一例としても理解されうる。

図５（ａ）には、第３実施例における型Ｍのパターン領域ＰＲが例示されている。パターン領域ＰＲには、複数のデバイスパターン（不図示）の他、複数のマークＭＫが配置されている。例えば、パターン領域ＰＲは、複数のチップ領域にそれぞれ対応する複数のチップパターン領域と、それらを相互に隔てるスクライブ領域とを有し、そのスクライブ領域にマークＭＫが配置されうる。パターン領域ＰＲは、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２を含む。ここで、第１領域Ｒ１に存在するパターンに対するインプリント材の充填性は、マークＭＫの存在に起因して、第２領域Ｒ２に存在するパターンに対するインプリント材の充填性よりも悪い。

図５（ｂ）には、第３実施例における予備露光時の照度分布が模式的に示されている。図５（ｂ）の第３実施例の照度分布は、図５（ａ）のパターン領域ＰＲに応じて定められたものである。濃い色の網掛けが付された領域は、高照度の領域であり、薄い色の網掛けが付された領域は、低照度の領域である。図５（ｂ）の第３実施例では、制御部１１は、ショット領域ＳＲの上のインプリント材とパターン領域ＰＲとが接触しパターン領域ＰＲが平坦にされた状態で予備露光が行われるように光照射部ＩＲＲを制御しうる。また、制御部１１は、第１領域Ｒ１における照度が第２領域Ｒ２における照度より弱いように照度分布を定めて、そのような照度分布で予備露光（インプリント材ＩＭへの光の照射）が行われるように光照射部ＩＲＲを制御する。換言すると、第３実施例では、光照射部ＩＲＲは、第１領域Ｒ１における照度が第２領域Ｒ２における照度より弱いように定められた照度分布でインプリント材に光を照射する。

光照射部ＩＲＲは、インプリント材とパターン領域ＰＲとの接触が開始した後、基板Ｓと型Ｍとのアライメントが終了する前に、インプリント材の粘弾性を高めるようにインプリント材に光を照射する予備露光を行うように制御部１１によって制御されてもよい。つまり、第３実施例において、制御部１１は、ショット領域ＳＲの上のインプリント材とパターン領域ＰＲとが接触しパターン領域ＰＲが平坦にされる前に予備露光が行われるように光照射部ＩＲＲを制御してもよい。予備露光では、光照射部ＩＲＲは、パターン領域ＰＲのパターンに応じて定められた照度分布でインプリント材に光を照射しうる。

第３実施例の変形例では、基板Ｓのショット領域ＳＲの凹凸に応じて予備露光時の照度分布が定められる。ここで、ショット領域ＳＲは、第３領域および第４領域を含むものとする。また、型Ｍのパターン領域ＰＲのうち第３領域に対面する領域に対するインプリント材ＩＭの充填性は、型Ｍのパターン領域ＰＲのうち第４領域に対面する領域に対するインプリント材ＩＭの充填性よりも低いものとする。この場合において、制御部１１は、第３領域における照度が第４領域における照度より弱いように照度分布を定めて、そのような照度分布で予備露光（インプリント材ＩＭへの光の照射）が行われるように光照射部ＩＲＲを制御する。換言すると、変形例では、光照射部ＩＲＲは、第３領域における照度が第４領域における照度より弱いように定められた照度分布でインプリント材ＩＭに光を照射する。

ここで、図６を参照しながら基板Ｓの表面に存在する凹凸の例を説明する。図６（ａ）には、基板Ｓにおける複数のショット領域ＳＲの配置例が示されている。図６（ｂ）には、１つのショット領域ＳＲが模式的に示されている。各ショット領域ＳＲは、スクライブラインによって相互に隔てられた複数のチップ領域を有し、スクライブラインにマークＭＫ１、ＭＫ２が配置されている。例えば、インプリント装置１００を使ってパターンを形成する際には、アライメントのためにマークＭＫ１が使用され、次の層のパターンを形成する際には、アライメントのためにマークＭＫ２が使用されうる。このように、工程や使用される装置に応じて、使用されるマークが異なる可能性があり、そのために多数のマークが存在しうる。このようなマークは、相応の凹凸を有し、インプリント材の充填を阻害する代表例である。

上記の第１乃至第３実施例に代表されるようなインプリント材ＩＭの充填性を考慮した照度分布は、相互に組み合わせて用いられうる。図７には、図４（ｂ）に例示された第１実施例と、図４（ｃ）に例示された第２実施例と、図５（ｂ）に例示された第３実施例とを組み合わせた照度分布が例示されている。例えば、制御部１１は、高照度の単位領域を０、低照度の単位領域を１として、単位領域毎にＯＲ演算をすることによって、第１乃至第３実施形態を組み合わせた照度分布を得ることができる。あるいは、制御部１１は、高照度の単位領域を１、低照度の単位領域を０として、単位領域毎にＡＮＤ演算をすることによって、第１乃至第３実施形態を組み合わせた照度分布を得ることができる。単位領域は、例えば、空間光変調器１６の最小分解能によって定義されうる。換言すると、単位領域は、空間光変調器１６によって照度を制御可能な最小領域でありうる。空間光変調器１６が中間照度（０以外に複数の照度）を生成できる場合には、第１乃至第３実施例の各単位領域における照度の和等に基づいて各単位領域の照度を定めてもよい。空間光変調器１６として中間照度を生成できない場合には、そのような和等を誤差拡散法等によって二値化してもよい。

第１乃至第３実施例のうち任意の２つの実施例を組み合わせてもよいし、更に、別の基準に従って生成された照度分布を組み合わせてもよい。

予備露光における光の照射量の空間的な積算量（ショット領域の全域における照度の合計値（空間的な積分値））である照射積算量が予め決定されていてもよい。このような照射積算量は、インプリント材の組成や、インプリント装置の振動状態、ショット領域の面積など、の複数の要因によって決定されうる。このような場合において、予備露光における照度を部分的に低下させることによって照射積算量が基準積算量より小さくなるので、充填性が良好な領域の照度を増加させてもよい。

照射積算量は、例えば、照射面積、照度、照射時間の積で計算されうる。インプリント材によっては、更に、インプリント材と照射される光の波長などによって変化する反応速度など、他の成分が係数として考慮されてもよい。以下、照射積算量を調整する方法として、照度で調整する例と、照射時間を調整する例について説明する。

まず、図８を参照しながら照射積算量を照度の調整によって調整する例を説明する。まず、以下の式（１）に従って照射積算量を計算する。

照射積算量＝照射面積（縦×横）×照度×照射時間・・・式（１）
ここでは、一例として、照射面積を２０とし、ショット領域を縦に５分割、横に４分割した例を説明する。図８（ａ）では、分割された各領域に与える照度を５とし、照射時間を１とした場合の説明図であり、この場合、式（１）に当てはめて計算すると、照射積算量は１００となる。

ここで、一例として、図８（ｂ）に例示されるように、第１実施例に従って接触開始領域である中央部の照度を５から３に低下させるものとする。これにより、照射積算量は、１００から９６に変化し、つまり、４減少する。

そこで、図８（ｃ）に例示されるように、照射積算量の減少分４を照射領域の全体に割り振ると、照射積算量を１００にすることができる。あるいは、接触開始領域の照度を３以上にしたくない場合は、図８（ｄ）に例示されるように、接触開始領域以外の領域に照射積算量の減少分４を割り振ってもよい。

次に、照射積算量を照射時間の調整によって調整する例を説明する。照射時間は、例えば、式（２）に従って調整されうる。

照射時間（調整後）＝（照射積算量（最適値）÷照射積算量（現値））×照射時間（現値）・・・（２）
照射積算量（最適値）は、基準積算量であり、上記の例では１００である。照射積算量（現値）は、上記の例では９６である。照射時間（現値）は、上記の例では１である。式（２）によれば、照射時間（調整後）は１．０４となる。

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、インプリント装置によって基板にパターンを形成し、該パターンが形成された基板を処理し、該処理が行われた基板から物品を製造する物品製造方法について説明する。図９（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９（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９（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１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を介して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図９（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、型の凸部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３ｚに型４ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。

図９（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。図９（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。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１００：インプリント装置、Ｓ：基板、Ｍ：型、ＩＲＲ：光照射部、１１：制御部

Claims (16)

1. 基板のショット領域の上のインプリント材に型のパターン領域を接触させ前記ショット領域と前記パターン領域とをアライメントした後に前記インプリント材を硬化させ、これにより前記基板の上に前記インプリント材の硬化物からなる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に光を照射する光照射部を備え、
   前記光照射部は、前記ショット領域の上の前記インプリント材と前記パターン領域とが接触し前記パターン領域が平坦にされた状態で、前記インプリント材の粘弾性を高めるように前記インプリント材に光を照射する予備露光を行い、
   前記予備露光では、前記光照射部は、前記インプリント材と前記パターン領域とが接触を開始した後、前記インプリント材と前記パターン領域とが最後に接触する最終接触領域における照度が前記最終接触領域とは異なる特定領域における照度よりも弱いように定められた照度分布で前記インプリント材に光を照射する、
   ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記予備露光では、更に、前記光照射部は、前記インプリント材と前記パターン領域とが接触を開始した接触開始領域における照度が前記接触開始領域とは異なる特定領域における照度よりも弱いように定められた照度分布で前記インプリント材に光を照射する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記接触開始領域は、前記ショット領域の中央部であり、前記最終接触領域は、前記ショット領域の周辺部である、
   ことを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。
4. 前記パターン領域は、第１領域と第２領域を含み、前記第１領域に存在するパターンに対する前記インプリント材の充填性は、前記第２領域に存在するパターンに対する前記インプリント材の充填性よりも悪く、
   前記照度分布は、更に、前記第１領域における照度が前記第２領域における照度より弱いように定められる、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
5. 基板のショット領域の上のインプリント材に型のパターン領域を接触させ前記ショット領域と前記パターン領域とをアライメントした後に前記インプリント材を硬化させ、これにより前記基板の上に前記インプリント材の硬化物からなる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に光を照射する光照射部を備え、
   前記光照射部は、前記ショット領域の上の前記インプリント材と前記パターン領域とが接触し前記パターン領域が平坦にされた状態で、前記インプリント材の粘弾性を高めるように前記インプリント材に光を照射する予備露光を行い、
   前記パターン領域は、第１領域と第２領域を含み、前記第１領域に存在するパターンに対する前記インプリント材の充填性は、前記第２領域に存在するパターンに対する前記インプリント材の充填性よりも悪く、
   前記予備露光では、前記光照射部は、前記第１領域における照度が前記第２領域における照度より弱いように定められた照度分布で前記インプリント材に光を照射する、
   ことを特徴とするインプリント装置。
6. 前記第１領域にマークが配置されている、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載のインプリント装置。
7. 前記ショット領域は、第３領域と第４領域とを含み、前記パターン領域のうち前記第３領域に対面する領域に対する前記インプリント材の充填性は、前記パターン領域のうち前記第４領域に対面する領域に対する前記インプリント材の充填性よりも悪く、
   前記照度分布は、更に、前記第３領域における照度が前記第４領域における照度より弱いように定められる、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 基板のショット領域の上のインプリント材に型のパターン領域を接触させ前記ショット領域と前記パターン領域とをアライメントした後に前記インプリント材を硬化させ、これにより前記基板の上に前記インプリント材の硬化物からなる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に光を照射する光照射部を備え、
   前記光照射部は、前記ショット領域の上の前記インプリント材と前記パターン領域とが接触し前記パターン領域が平坦にされた状態で、前記インプリント材の粘弾性を高めるように前記インプリント材に光を照射する予備露光を行い、
   前記ショット領域は、第３領域と第４領域とを含み、前記パターン領域のうち前記第３領域に対面する領域に対する前記インプリント材の充填性は、前記パターン領域のうち前記第４領域に対面する領域に対する前記インプリント材の充填性よりも悪く、
   前記予備露光では、前記光照射部は、前記第３領域における照度が前記第４領域における照度より弱いように定められた照度分布で前記インプリント材に光を照射する、
   ことを特徴とするインプリント装置。
9. 前記第３領域にマークが配置されている、
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載のインプリント装置。
10. 前記光照射部は、前記基板と前記型とのアライメントが終了した後に、前記インプリント材に更に光を照射する本露光を行い、前記本露光では、前記インプリント材の前記硬化物と前記型との分離が可能になるように前記インプリント材に光が照射される、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のインプリント装置。
11. 基板のショット領域の上のインプリント材に型のパターン領域を接触させ前記ショット領域と前記パターン領域とをアライメントした後に前記インプリント材を硬化させ、これにより前記基板の上に前記インプリント材の硬化物からなる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に光を照射する光照射部を備え、
    前記光照射部は、前記ショット領域の上の前記インプリント材と前記パターン領域とが接触し前記パターン領域が平坦にされた状態で、前記インプリント材の粘弾性を高めるように前記インプリント材に光を照射する予備露光を行い、
    前記予備露光では、前記光照射部は、前記インプリント材と前記パターン領域とが接触を開始した後、前記インプリント材と前記パターン領域とが最後に接触する最終接触領域における照射積算量が前記最終接触領域とは異なる特定領域における照射積算量よりも少なくなるように定められた条件で前記インプリント材に光を照射する、
    ことを特徴とするインプリント装置。
12. 基板のショット領域の上のインプリント材に型のパターン領域を接触させ前記ショット領域と前記パターン領域とをアライメントした後に前記インプリント材を硬化させ、これにより前記基板の上に前記インプリント材の硬化物からなる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に光を照射する光照射部を備え、
    前記光照射部は、前記ショット領域の上の前記インプリント材と前記パターン領域とが接触し前記パターン領域が平坦にされた状態で、前記インプリント材の粘弾性を高めるように前記インプリント材に光を照射する予備露光を行い、
    前記パターン領域は、第１領域と第２領域を含み、前記第１領域に存在するパターンに対する前記インプリント材の充填性は、前記第２領域に存在するパターンに対する前記インプリント材の充填性よりも悪く、
    前記予備露光では、前記光照射部は、前記第１領域における照射積算量が前記第２領域における照射積算量より少なくなるように定められた条件で前記インプリント材に光を照射する、
    ことを特徴とするインプリント装置。
13. 前記予備露光に用いられる前記光照射部は、空間光変調素子を含んでいることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のインプリント装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いて基板の上にパターンを形成する工程と、
    前記工程において前記パターンが形成された基板の加工を行う工程と、
    を含み、前記加工が行われた前記基板から物品を製造することを特徴とする物品製造方法。
15. 基板のショット領域の上のインプリント材に型のパターン領域を接触させ前記ショット領域と前記パターン領域とをアライメントした後に前記インプリント材を硬化させ、これにより前記基板の上に前記インプリント材の硬化物からなるパターンを形成するインプリント方法であって、
    前記ショット領域の上の前記インプリント材と前記パターン領域とが接触し前記パターン領域が平坦にされた状態で、前記インプリント材の粘弾性を高めるように前記インプリント材に光を照射する予備露光を行う工程を含み、
    前記予備露光では、前記インプリント材と前記パターン領域とが接触を開始した後、前記インプリント材と前記パターン領域とが最後に接触する最終接触領域における照射積算量が前記最終接触領域とは異なる特定領域における照射積算量よりも少なくなるように定められた条件で前記インプリント材に光を照射する、
    ことを特徴とするインプリント方法。
16. 基板のショット領域の上のインプリント材に型のパターン領域を接触させ前記ショット領域と前記パターン領域とをアライメントした後に前記インプリント材を硬化させ、これにより前記基板の上に前記インプリント材の硬化物からなるパターンを形成するインプリント方法であって、
    前記ショット領域の上の前記インプリント材と前記パターン領域とが接触し前記パターン領域が平坦にされた状態で、前記インプリント材の粘弾性を高めるように前記インプリント材に光を照射する予備露光を行う工程を含み、
    前記パターン領域は、第１領域と第２領域を含み、前記第１領域に存在するパターンに対する前記インプリント材の充填性は、前記第２領域に存在するパターンに対する前記インプリント材の充填性よりも悪く、
    前記予備露光では、前記第１領域における照射積算量が前記第２領域における照射積算量より少なくなるように定められた条件で前記インプリント材に光を照射する、
    ことを特徴とするインプリント方法。

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