JP7271352B2 - インプリント装置、インプリント方法、およ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、および半導体装置の製造方法に関する。

基板上に樹脂などの液体を供給することで、基板上に該液体に応じた供給層を形成する技術が開示されている。また、供給層について、パターン転写、刺激付与による硬化、加工などの各種処理を施す技術が開示されている。このような技術では、基板上に形成された供給層の厚み制御が重要である。しかし、供給層の厚みは、基板への液体の供給条件によって変動する場合がある。このため、供給層の膜厚の容易な推定が求められている。

特開２０１１－６１１６５号公報

一つの実施形態は、基板上に供給された液体による供給層の膜厚を容易に推定することができる、インプリント装置、インプリント方法、およ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、パターンの設けられたテンプレートを支持する支持部材の上方に配置され、前記テンプレートを介して、基板上に供給された液体による供給層を撮影する撮影部から、前記供給層の撮影画像を取得する取得部と、前記撮影画像の輝度を算出する輝度算出部と、膜厚と輝度との関係を示す関係情報および算出された輝度に基づいて、前記供給層の膜厚を算出する膜厚算出部と、を備える。

図１は、実施形態に係るインプリント装置の構成例を示す図である。 図２は、実施形態に係る供給部の液滴の滴下面の一例を示す模式図である。 図３Ａは、実施形態に係るインプリント処理の流れの一例の説明図である。 図３Ｂは、実施形態に係るインプリント処理の流れの一例の説明図である。 図３Ｃは、実施形態に係るインプリント処理の流れの一例の説明図である。 図３Ｄは、実施形態に係るインプリント処理の流れの一例の説明図である。 図３Ｅは、実施形態に係るインプリント処理の流れの一例の説明図である。 図３Ｆは、実施形態に係るインプリント処理の流れの一例の説明図である。 図３Ｇは、実施形態に係るインプリント処理の流れの一例の説明図である。 図４は、実施形態に係る制御部の機能構成の一例を示すブロック図である。 図５は、実施形態に係る関係情報の一例を示す図である。 図６は、実施形態に係る撮影画像の一例を示す模式図である。 図７は、実施形態に係る撮影画像の一例を示す模式図である。 図８は、実施形態に係る特定領域の説明図である。 図９Ａは、実施形態に係る駆動電圧の電圧値の調整によるレジストの厚み変化の説明図である。 図９Ｂは、実施形態に係る駆動電圧の電圧値の調整によるレジストの厚み変化の説明図である。 図１０Ａは、実施形態に係る駆動電圧の周波数の調整によるレジストの厚み変化の説明図である。 図１０Ｂは、実施形態に係る駆動電圧の周波数の調整によるレジストの厚み変化の説明図である。 図１１Ａは、実施形態に係る走査速度の調整によるレジストの厚み変化の説明図である。 図１１Ｂは、実施形態に係る走査速度の調整によるレジストの厚み変化の説明図である。 図１２Ａは、実施形態に係る液滴の滴下位置の調整によるレジストの厚み変化の説明図である。 図１２Ｂは、実施形態に係る液滴の滴下位置の調整によるレジストの厚み変化の説明図である。 図１３Ａは、実施形態に係る液滴の滴下数の調整によるレジストの厚み変化の説明図である。 図１３Ｂは、実施形態に係る液滴の滴下数の調整によるレジストの厚み変化の説明図である。 図１４は、実施形態に係る情報処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１５は、実施形態に係る制御部のハードウェア構成図である。

以下に添付図面を参照して、実施形態に係るインプリント装置、インプリント方法、および半導体装置の製造方法を詳細に説明する。なお、下記の実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、実施形態にかかるインプリント装置１の構成例を示す図である。

インプリント装置１は、テンプレート１２、テンプレートステージ１４、載置台１７、基準マーク２０、アライメントセンサ２２、ステージベース２４、供給部２６、光源３０、ミラー３１、撮影部３２、および制御部４０を備える。

載置台１７は、ウェハチャック１６、およびステージ１８を備える。ウェハチャック１６は、基板および半導体基板としてのウェハ１０をステージ１８上の所定位置に固定する。載置台１７上には、基準マーク２０が設けられている。基準マーク２０は、ウェハ１０を載置台１７上にロードする際の位置合わせに用いられる。

載置台１７は、ウェハ１０を載置するとともに、載置したウェハ１０と平行な平面内（水平面内）を移動する。載置台１７の移動は、例えば、駆動部３４の駆動によって行われる。

駆動部３４は、載置台１７および後述する供給部２６の少なくとも一方を、載置台１７に載置されたウェハ１０と供給部２６との対向方向（矢印Ｚ方向）に対して交差する走査方向（矢印Ｘ方向）に相対的に移動させる。本実施形態では、駆動部３４は、供給部２６によるウェハ１０上へのレジスト２８（詳細後述）の供給時に、ウェハ１０を供給部２６の下側に向かって走査方向Ｘに移動させる。また、ウェハ１０へのパターン転写が行われる際には、ウェハ１０をテンプレート１２の下側に向かって走査方向Ｘに移動させる。

本実施形態では、走査方向Ｘは水平方向に一致する。矢印Ｚ方向は、走査方向Ｘに直交する、鉛直方向（上下方向）である。また、矢印Ｙ方向は、走査方向Ｘおよび矢印Ｚ方向に対して直交する方向である場合を説明する。

ステージベース２４は、テンプレートステージ１４によってテンプレート１２を支持する。また、ステージベース２４は、上下方向（鉛直方向、矢印Ｚ方向）に移動することにより、テンプレート１２のパターン１３をウェハ１０上のレジスト２８に押し当てる。ステージベース２４上には、アライメントセンサ２２が設けられている。アライメントセンサ２２は、ウェハ１０の位置検出やテンプレート１２の位置検出を行うセンサである。

供給部２６は、印加された駆動電圧に応じてウェハ１０上にレジスト２８を供給する。本実施形態では、供給部２６は、インクジェット方式によって、ウェハ１０上にレジスト２８の液滴２８Ａを滴下（吐出）する装置である場合を一例として説明する。この場合、供給部２６は、ディスペンサと称される場合がある。なお、以下では、供給部２６による液体の供給を、レジスト２８の供給、または、レジスト２８の滴下、と称して説明する場合がある。

なお、供給部２６は、ウェハ１０上にレジスト２８などの液体を供給する機構であればよい。このため、供給部２６は、ウェハ１０上にレジスト２８などの液体を公知の方法で塗布する機構であってもよい。

図２は、供給部２６の液滴２８Ａの滴下面の一例を示す模式図である。例えば、供給部２６は、走査方向ＸおよびＹ方向からなる二次元平面（ＸＹ平面）を滴下面とし、走査方向Ｘに直交するＹ方向に沿って複数の孔部２６Ａが複数配列された構成である。なお、孔部２６Ａの数および配列数は、図２に示す形態に限定されない。複数の孔部２６Ａは、各々、圧電素子によって個別に圧力を加えられる液体貯留部に連通されており、圧電素子に印加された駆動電圧に応じた液体貯留部内の圧力変動により、液滴２８Ａを吐出する。

図１に戻り説明を続ける。本実施形態では、供給部２６は、レジスト２８の液滴２８Ａを滴下する場合を一例として説明する。

レジスト２８は、供給部２６によって供給される液体の一例である。レジスト２８は、パターン１３を転写される材料であることから、被転写材料と称される場合がある。レジスト２８は、樹脂系マスク材であって、光を照射することによって硬化する光硬化型樹脂や、熱を加えることによって硬化する熱硬化型樹脂等がある。本実施形態では、レジスト２８が、光硬化型樹脂である場合を想定して説明する。

光源３０は、レジスト２８を硬化させる波長領域の光を照射する。光源３０は、テンプレート１２がウェハ１０上に滴下されたレジスト２８に押し当てられた状態のときに、テンプレート１２を介してレジスト２８へ光を照射する。なお、テンプレート１２は、光源３０の波長領域の光、および、ウェハ１０側からの反射光、を透過する材料で構成すればよい。

ミラー３１は、光源３０からウェハ１０へ照射される光を透過し、ウェハ１０およびウェハ１０上に滴下されたレジスト２８による供給層（詳細後述）からの観察光を反射する。ミラー３１は、例えば、ダイクロイックミラーである。

撮影部３２は、ウェハ１０上に供給された液体であるレジスト２８によって構成された供給層を撮影し、供給層の撮影画像を得る。詳細には、ウェハ１０上の供給層の観察光は、テンプレート１２を透過し、ミラー３１で反射した後に、撮影部３２へ到る。このため、撮影部３２は、ミラー３１およびテンプレート１２を介して、ウェハ１０上の供給層を撮影し、撮影画像を得る。

撮影部３２は、撮影によって撮影画像データを得る公知の撮影装置である。本実施形態では、撮影画像データを、単に、撮影画像と称して説明する。

制御部４０は、インプリント装置１の各構成要素に接続され、各構成要素を制御する。詳細には、制御部４０は、テンプレートステージ１４の駆動部（図示省略）、載置台１７の駆動部３４、供給部２６、光源３０、撮影部３２、の各々に電気的に接続され、これらの各構成要素を制御する。

制御部４０によって上記各構成要素が制御されることで、インプリント処理および半導体装置の製造がおこなわれる。

図３Ａ～図３Ｇは、インプリント処理の流れの一例の説明図である。インプリント処理は、半導体装置の製造処理に含まれる。

まず、ウェハ１０上に被加工膜１１を形成する。被加工膜１１の形成には、公知の方法を用いればよい。そして、被加工膜１１の形成されたウェハ１０を載置台１７に載置し、載置台１７を供給部２６の下方へ移動させる。なお、被加工膜１１の形成されていないウェハ１０を載置台１７に載置してもよい。

そして、制御部４０が供給部２６へ駆動電圧を印加することで、供給部２６からウェハ１０の被加工膜１１上に向かって液滴２８Ａが滴下される（図３Ａ参照）。この工程により、半導体基板の一例であるウェハ１０上に形成された被加工膜１１上に、被転写材料の一例であるレジスト２８の液滴２８Ａが滴下される。

このとき、制御部４０が、供給部２６へ供給する駆動電圧の電圧値、駆動電圧の周波数、液滴２８Ａの滴下位置、液滴２８Ａの滴下数、の少なくとも１つを調整する制御を行う。この調整により、液滴２８Ａの１滴当たりの滴下量、液滴２８Ａのウェハ１０における単位面積当たりの滴下量、ウェハ１０上における滴下位置、ウェハ１０上における滴下数、の少なくとも１つが調整される。ウェハ１０上における滴下位置および滴下数は、例えば、滴下する位置座標を規定した滴下データに規定される。滴下データは、ドロップレシピと称される場合がある。制御部４０は、滴下データに規定された滴下位置および滴下数で液滴２８Ａを吐出するように供給部２６を制御することで、供給部２６は、滴下データに規定された滴下位置および滴下数で液滴２８Ａを滴下する。

また、このとき、制御部４０が駆動部３４を制御することで、載置台１７（すなわちウェハ１０）の走査方向Ｘの移動速度が制御される。液滴２８Ａがウェハ１０上に滴下されるときに、ウェハ１０の走査方向Ｘの移動速度が制御されることで、液滴２８Ａの走査方向Ｘの滴下間隔が制御される。

そして、制御部４０は、駆動部３４を制御することで、載置台１７をテンプレート１２の下方に移動させる。

図３Ｂに示すように、制御部４０は、図示を省略する駆動部を制御することで、テンプレートステージ１４を載置台１７に近づく方向（下方）に移動させる。このとき、制御部４０は、アライメントセンサ２２で位置合わせを行いながら、テンプレート１２に形成されたパターン１３をレジスト２８に押し当てるように制御する。

この状態が所定時間維持されると、液滴状であったレジスト２８（液滴２８Ａ）がテンプレート１２とウェハ１０との間に行き渡り、テンプレート１２のパターン１３の凹部に充填される。

続いて、図３Ｃに示すように、テンプレート１２を押し付けた状態で、光源３０からレジスト２８に光を照射し、レジスト２８を硬化させる。例えば、制御部４０が光源３０を点灯する制御を行うことで、レジスト２８に光が照射され、レジスト２８が硬化される。

次に、図３Ｄに示すように、テンプレート１２を離型させる。これにより、ウェハ１０の被加工膜１１上には、テンプレート１２のパターン１３が転写された転写領域ＰＡが形成される。転写領域ＰＡは、レジスト２８によって構成され、パターン１３が転写された領域である。すなわち、この処理により、パターン１３の転写されたレジスト２８によって構成された供給層３６が、ウェハ１０上に形成された状態となる。

上記図３Ｂ～図３Ｄの工程により、テンプレート１２に形成されたパターン１３が、ウェハ１０上の被転写材料の一例であるレジスト２８に転写される。また、図３Ａ～図３Ｄに示す工程により、インプリント処理が実現される。

更に、半導体装置の製造処理を行うためには、上記インプリント処理に加えて、以下の工程が行われる（図３Ｅ～図３Ｇ参照）。

例えば、エッチングにより転写領域ＰＡにおける凹部を除去し（図３Ｅ参照）、転写領域ＰＡをマスクに被加工膜１１を加工する（図３Ｆ参照）。これにより、パターン１３に応じた、被加工膜１１のパターン１１Ｐが形成される。そして、レジスト２８をアッシング等により剥離することで、ウェハ１０上に形成された被加工膜１１のパターン１１Ｐが得られる（図３Ｇ参照）。そして、上記処理を繰返し、複数の被加工膜１１のパターン１１Ｐをウェハ１０上に積層して形成していくことで、半導体装置が製造される。

ここで、ウェハ１０上に吐出されるレジスト２８による供給層３６の膜厚の制御は、非常に重要である。例えば、パターン１３の凹凸が数１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲である微細なパターンの場合には、ウェハ１０上に供給されるレジスト２８の総量の制御が重要となる。

供給部２６として、インクジェット方式の供給部２６を用いた場合、テンプレート１２の微細なパターン１３の被覆率や滴下の方向性などを考慮した、必要十分な量のレジスト２８をウェハ１０上に供給することができると考えられる。しかし、インクジェット方式の供給部２６を用いた場合であっても、滴下時の孔部２６Ａに連通する液体貯留部同士の駆動波形の干渉、経時劣化、環境変動、などの要因によって、供給層３６の厚みに変動が生じる場合がある。

具体的には、例えば、目的とする滴下量の液滴２８Ａを供給部２６の孔部２６Ａから滴下するように、供給部２６の供給条件を一定としたと想定する。しかし、気温および湿度などの環境変動、孔部２６Ａの詰まり、および、インプリント装置１の立ち上げ時や立ち下げ時などのインプリント装置１の状況の変動、などによって、実際に滴下される液滴２８Ａの量が経時で変動する場合がある。

また、同時に液滴２８Ａを吐出する孔部２６Ａの数が多いほど、同じ駆動電圧を印加した場合であっても、１つの孔部２６Ａから吐出される液滴２８Ａの量が減少する場合がある。例えば、同じタイミングで液滴２８Ａを吐出する孔部２６Ａの間隔（Ｙ方向の間隔、図２参照）が狭いほど、１つの孔部２６Ａから吐出される液滴２８Ａの量が減少する場合がある。

このため、供給層３６の厚みに変動が生じる場合があり、供給層３６の厚みを容易に推定する技術が必要である。

そこで、本実施形態のインプリント装置１では、制御部４０が、供給層３６の撮影画像を用いて、供給層３６の膜厚を算出する。

図４は、制御部４０の機能構成の一例を示すブロック図である。制御部４０は、記憶部４０Ａと、駆動制御部４０Ｂと、取得部４０Ｃと、輝度算出部４０Ｄと、膜厚算出部４０Ｅと、補正部４０Ｆと、を備える。

駆動制御部４０Ｂ、取得部４０Ｃ、輝度算出部４０Ｄ、膜厚算出部４０Ｅ、および補正部４０Ｆは、例えば、１または複数のプロセッサにより実現される。例えば上記各部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサにプログラムを実行させること、すなわちソフトウェアにより実現してもよい。上記各部は、専用のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのプロセッサ、すなわちハードウェアにより実現してもよい。上記各部は、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。複数のプロセッサを用いる場合、各プロセッサは、各部のうち１つを実現してもよいし、各部のうち２以上を実現してもよい。

記憶部４０Ａは、各種のデータを記憶する。本実施形態では、記憶部４０Ａは、関係情報４１Ａおよび供給条件４１Ｂを記憶する。

関係情報４１Ａは、膜厚と輝度との関係を示す情報である。

関係情報４１Ａに示される膜厚とは、供給層３６の厚みを示す。供給層３６の厚みは、ウェハ１０上に滴下された液滴２８Ａにテンプレート１２のパターン１３が押し付けられることで転写された、レジスト２８の転写領域ＰＡの厚みである。なお、転写領域ＰＡの厚みは、光源３０からの光の照射によって硬化された後の転写領域ＰＡの厚みであってもよいし、硬化前の転写領域ＰＡの厚みであってもよい。本実施形態では。供給層３６の厚みは、硬化後の転写領域ＰＡの厚みである場合を一例として説明する。

また、供給層３６の厚みは、供給層３６における、凹凸のパターン１３の転写された転写領域ＰＡの平均の厚み、凹部の厚み、凸部の厚み、の何れであってもよい。本実施形態では、供給層３６の厚みとは、転写領域ＰＡの凹部の厚み（図３Ｄ中、厚みＬ参照）である場合を一例として説明する。

関係情報４１Ａに示される輝度とは、供給層３６の転写領域ＰＡの輝度を示す。転写領域ＰＡの輝度は、転写領域ＰＡの全体の平均輝度であってもよいし、転写領域ＰＡ内の特定領域の平均輝度であってもよい。特定領域とは、転写領域ＰＡ内の、予め定めた位置、大きさ、範囲の領域であればよい。例えば、特定領域は、複数画素（２画素以上）に相当する領域であることが好ましい。本実施形態では、転写領域ＰＡの輝度が、転写領域ＰＡ（すなわち、パターン１３の転写された領域）内の特定領域の平均輝度である場合を一例として説明する。

図５は、関係情報４１Ａの一例を示す図である。図５中、縦軸は供給層３６の膜厚を示し、横軸は供給層３６の転写領域ＰＡの輝度を示す。

図５に示すように、例えば、輝度と膜厚との関係は、線図４２によって表される。なお、輝度と膜厚との関係は、図５に示すような、一次関数によって表される直線で示される関係に限定されない。

図６は、撮影画像５０の一例を示す模式図である。撮影画像５０は、レジスト２８の厚みの異なる複数の領域（領域５０Ａ～領域５０Ｅ）の、撮影部３２による撮影画像の一例である。領域５０Ａは、厚み１０ｎｍの領域であり、領域５０Ｂは、厚み２０ｎｍの領域である。領域５０Ｃは、厚み３０ｎｍの領域であり、領域５０Ｄは、厚み４０ｎｍの領域である。領域５０Ｅは、厚み５０ｎｍの領域である。図６に示すように、レジスト２８の厚みに応じて、輝度は異なるものとなる。

インプリント装置１では、供給層３６の膜厚と、供給層３６の転写領域ＰＡの輝度と、の関係を、予め測定し、関係情報４１Ａとして予め記憶部４０Ａに記憶すればよい。関係情報４１Ａに規定される膜厚は、例えば、供給層３６の転写領域ＰＡの厚みを実際に計測することで導出すればよい。また、関係情報４１Ａに規定される輝度は、ウェハ１０上に形成された供給層３６の転写領域ＰＡの撮影画像の輝度を公知の方法で算出することで、導出すればよい。

図４に戻り説明を続ける。供給条件４１Ｂについては詳細を後述する。

駆動制御部４０Ｂは、インプリント装置１の各構成要素に接続され、各構成要素を制御する。駆動制御部４０Ｂは、上述したインプリント処理または半導体装置の製造処理を実行するように、テンプレートステージ１４の駆動部（図示省略）、載置台１７の駆動部３４、供給部２６、光源３０、および撮影部３２の各々を制御する。

なお、駆動制御部４０Ｂは、レジスト２８のウェハ１０上への滴下時には、供給部２６および駆動部３４を制御する。

詳細には、駆動制御部４０Ｂは、供給条件４１Ｂに基づいて、供給部２６および駆動部３４を制御する。

供給条件４１Ｂは、ウェハ１０上へレジスト２８の滴下時の、上記各構成要素の制御条件を示す情報である。供給条件４１Ｂは、例えば、供給部２６へ印加する駆動電圧の電圧値、駆動電圧の周波数、ウェハ１０を載置した載置台１７の走査速度（移動速度）、液滴２８Ａのウェハ１０上への滴下位置（供給位置）、液滴２８Ａの単位面積あたりの滴下数（供給数）、の少なくとも１つを含む。

駆動制御部４０Ｂは、供給条件４１Ｂに基づいて上記構成要素を制御することで、供給部２６の複数の孔部２６Ａの各々から、ウェハ１０上に液滴２８Ａを滴下させる。

取得部４０Ｃは、撮影部３２から撮影画像５０を取得する。撮影画像５０は、供給層３６を撮影した撮影画像データである。例えば、駆動制御部４０Ｂは、テンプレート１２のパターン１３が転写され、光源３０から照射された光によって硬化された供給層３６の転写領域ＰＡを撮影するように、撮影部３２を制御する。駆動制御部４０Ｂは、パターン１３が転写され且つ硬化されたレジスト２８によって構成された供給層３６が、ウェハ１０上に形成された状態となったときに（図３Ｄ参照）、供給層３６の少なくとも転写領域ＰＡを撮影するように、撮影部３２を制御すればよい。取得部４０Ｃは、撮影部３２から転写領域ＰＡの撮影画像５０を取得すればよい。

図７は、取得部４０Ｃが取得した撮影画像５０の一例を示す模式図である。撮影画像５０は、ウェハ１０上に滴下されたレジスト２８にパターン１３が転写された後に硬化されることで生成された供給層３６における、少なくとも転写領域ＰＡを撮影した撮影画像である。

図４に戻り説明を続ける。輝度算出部４０Ｄは、撮影画像５０の輝度を算出する。本実施形態では、輝度算出部４０Ｄは、撮影画像５０に含まれる転写領域ＰＡの輝度を算出する。上述したように、本実施形態では、転写領域ＰＡの輝度が、転写領域ＰＡ内の特定領域の平均輝度である場合を一例として説明する。

図８は、特定領域５２の説明図である。特定領域５２は、撮影画像５０における、転写領域ＰＡ内の特定の領域であればよい。上述したように、特定領域５２は、２画素以上の領域であることが好ましい。なお、撮影画像５０における特定領域５２に対応する、ウェハ１０上に形成された供給層３６における位置、大きさ、および範囲は、後述する処理に用いる関係情報４１Ａの導出に用いた領域の位置、大きさ、および範囲と同じである。

図４に戻り説明を続ける。輝度算出部４０Ｄは、公知の画像処理技術を用いて、撮影画像５０に含まれる転写領域ＰＡ内の特定領域５２の輝度を算出すればよい。詳細には、輝度算出部４０Ｄは、特定領域５２を構成する複数の画素の各々の輝度の平均値を、特定領域５２の輝度として算出すればよい。

このようにして、輝度算出部４０Ｄは、撮影画像５０に含まれる、パターン１３の転写領域ＰＡ、すなわち、パターン１３の凹凸を撮影した領域内の特定領域５２の輝度を算出する。

膜厚算出部４０Ｅは、関係情報４１Ａに基づいて、供給層３６の膜厚を算出する。膜厚算出部４０Ｅは、輝度算出部４０Ｄで算出された輝度に対応する膜厚を、関係情報４１Ａから特定することで、供給層３６の膜厚を算出する。

補正部４０Ｆは、膜厚算出部４０Ｅによって算出された膜厚が、目標膜厚となるように、供給条件４１Ｂを補正する。

目標膜厚は、特定領域５２の目標とする膜厚を示す情報である。目標膜厚は、予め設定すればよい。また、目標膜厚は、ユーザによるキーボード等の入力部の操作入力によって、適宜変更可能としてもよい。

補正部４０Ｆは、膜厚算出部４０Ｅによって算出された膜厚が、目標膜厚と一致するか否かを判断する。補正部４０Ｆは、算出された膜厚および目標膜厚の一方に対して他方が予め定めた範囲内（例えば±１０％の範囲内）の値を示す場合に、一致すると判断すればよい。

補正部４０Ｆは、膜厚算出部４０Ｅによって算出された膜厚が目標膜厚と一致すると判断した場合、補正部４０Ｆは供給条件４１Ｂの補正を行わない。一方、補正部４０Ｆは、膜厚算出部４０Ｅによって算出された膜厚が目標膜厚と一致しない（すなわち、異なる）と判断した場合、供給層３６の膜厚が目標膜厚となるように、供給条件４１Ｂを補正する。

詳細には、補正部４０Ｆは、膜厚算出部４０Ｅによって算出された膜厚が目標膜厚より薄い場合、供給部２６から吐出される液滴２８Ａによって形成されるレジスト２８の厚みが現在より厚くなるように、供給条件４１Ｂを補正する。詳細には、補正部４０Ｆは、供給部２６から吐出される１滴当たりの液滴２８Ａの量、ウェハ１０上の単位面積当たりの液滴２８Ａの滴下数、および、ウェハ１０上の液滴２８Ａの滴下密度、の少なくとも一つが現在より多くなるように、供給条件４１Ｂを補正する。

一方、補正部４０Ｆは、膜厚算出部４０Ｅによって算出された膜厚が目標膜厚より厚い場合、供給部２６から吐出される液滴２８Ａによって形成されるレジスト２８の厚みが現在より薄くなるように、供給条件４１Ｂを補正する。詳細には、補正部４０Ｆは、供給部２６から吐出される１滴当たりの液滴２８Ａの量、ウェハ１０上の単位面積当たりの液滴２８Ａの滴下数、および、ウェハ１０上の液滴２８Ａの滴下密度、の少なくとも一つが現在より少なくなるように、供給条件４１Ｂを補正する。

図９Ａおよび図９Ｂは、供給部２６へ印加する駆動電圧の電圧値の調整による、レジスト２８の厚みの変化の説明図である。図９Ａは、駆動電圧値Ａの駆動電圧を供給部２６の圧電素子へ印加した時に吐出される液滴２８Ａを示す説明図である。図９Ｂは、駆動電圧値Ｂの駆動電圧を供給部２６の圧電素子へ印加したときに吐出される液滴２８Ａを示す説明図である。なお、駆動電圧値Ａは、駆動電圧値Ｂより大きい。

図９Ａおよび図９Ｂに示すように、駆動電圧の電圧値が大きいほど、供給部２６の孔部２６Ａから吐出される液滴２８Ａの量が多くなり、レジスト２８の厚膜化が図れる。一方、駆動電圧の電圧値が小さいほど、供給部２６の孔部２６Ａから吐出される液滴２８Ａの量は少なくなり、レジスト２８の薄膜化が図れる。このため、供給部２６へ印加する駆動電圧の電圧値を調整することで、供給層３６の厚膜化または薄膜化を図れる。

図１０Ａおよび図１０Ｂは、供給部２６へ印加する駆動電圧の周波数の調整による、レジスト２８の厚みの変化の説明図である。図１０Ａは、駆動周波数Ａの駆動電圧を供給部２６の圧電素子へ印加した時に吐出される液滴２８Ａを示す説明図である。図１０Ｂは、駆動周波数Ｂの駆動電圧を供給部２６の圧電素子へ印加したときに吐出される液滴２８Ａを示す説明図である。なお、駆動周波数Ａは、駆動周波数Ｂより高い。

図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、供給部２６へ印加される駆動電圧の駆動周波数が高いほど、供給部２６の孔部２６Ａから吐出される液滴２８Ａの吐出間隔が狭くなり、レジスト２８の厚膜化が図れる。一方、供給部２６へ印加される駆動電圧の周波数が低いほど、供給部２６の孔部２６Ａから吐出される液滴２８Ａの吐出間隔が広くなり、レジスト２８の薄膜化が図れる。このため、供給部２６へ印加する駆動電圧の周波数を調整することで、供給層３６の厚膜化または薄膜化を図れる。

図１１Ａおよび図１１Ｂは、ウェハ１０（載置台１７）の走査方向Ｘへの走査速度の調整による、レジスト２８の厚みの変化の説明図である。図１１Ａは、液滴２８Ａのウェハ１０への滴下中に、走査速度Ａでウェハ１０を走査方向Ｘへ走査した場合を示す説明図である。図１１Ｂは、液滴２８Ａのウェハ１０への滴下中に、走査速度Ｂでウェハ１０を走査方向Ｘへ走査した場合を示す説明図である。なお、走査速度Ａは、走査速度Ｂより遅い速度である。

図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、走査速度が遅いほど、ウェハ１０上に滴下された液滴２８Ａ（レジスト２８）の走査方向Ｘの間隔が狭くなり、レジスト２８の厚膜化が図れる。一方、走査速度が速いほど、ウェハ１０上に滴下された液滴２８Ａ（レジスト２８）の走査方向Ｘの間隔が広くなり、レジスト２８の薄膜化が図れる。

このため、ウェハ１０と供給部２６との相対的な走査方向Ｘへの移動速度（走査速度）を調整することで、レジスト２８の厚膜化または薄膜化を図れる。

図１２Ａおよび図１２Ｂは、液滴２８Ａのウェハ１０への滴下位置の調整による、レジスト２８の厚みの変化の説明図である。図１２Ａは、ウェハ１０上における液滴２８Ａの滴下位置を、単位面積当たりの滴下された液滴２８Ａの密度が低くなるように調整した場合の説明図である。図１２Ｂは、ウェハ１０上における液滴２８Ａの滴下位置を、単位面積当たりの滴下された液滴２８Ａの密度が高くなるように調整した場合の説明図である。

図１２Ａに示すように、ウェハ１０上における隣接する液滴２８Ａの滴下位置が、互いに離れた位置であるほど、単位面積あたりの液滴２８Ａの密度が低くなり、レジスト２８の薄膜化が図れる。一方、図１２Ｂに示すように、ウェハ１０上における隣接する液滴２８Ａの滴下位置が、互いに近い位置であるほど、単位面積あたりの液滴２８Ａの密度が高くなり、レジスト２８の厚膜化が図れる。

図１３Ａおよび図１３Ｂは、液滴２８Ａのウェハ１０への滴下数の調整による、レジスト２８の厚みの変化の説明図である。図１３Ａは、ウェハ１０上における液滴２８Ａの滴下数を、単位面積当たりの滴下された液滴２８Ａの密度が低くなるように調整した場合の説明図である。図１３Ｂは、ウェハ１０上における液滴２８Ａの滴下数を、単位面積当たりの滴下された液滴２８Ａの密度が高くなるように調整した場合の説明図である。

図１３Ａに示すように、ウェハ１０上における液滴２８Ａの滴下数が少ないほど、単位面積あたりの液滴２８Ａの密度が低くなり、レジスト２８の薄膜化が図れる。一方、図１３Ｂに示すように、ウェハ１０上における液滴２８Ａの滴下数が多いほど、単位面積あたりの液滴２８Ａの密度が高くなり、レジスト２８の厚膜化が図れる。

図４に戻り説明を続ける。このため、補正部４０Ｆは、膜厚算出部４０Ｅで算出された膜厚が目標膜厚となるように、駆動電圧の電圧値、駆動電圧の周波数、ウェハ１０および供給部２６の少なくとも一方の走査方向Ｘへの相対的な移動速度、液滴２８Ａのウェハ１０上の供給位置、および液滴２８Ａのウェハ１０への単位面積当たりの供給数、の少なくとも１つである供給条件４１Ｂを補正する。

すなわち、補正部４０Ｆは、補正後の供給条件４１Ｂとなるように、記憶部４０Ａに記憶されている供給条件４１Ｂを変更および更新する。

このため、駆動制御部４０Ｂは、記憶部４０Ａに記憶されている供給条件４１Ｂに応じて供給部２６および駆動部３４を制御することで、上記に説明したインプリント処理または半導体装置の製造処理中に、供給層３６の膜厚の測定と、供給層３６の膜厚を目標膜厚とするための制御と、を実行することができる。

次に、制御部４０が実行する情報処理の流れの一例を説明する。

図１４は、本実施形態の制御部４０が実行する情報処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、制御部４０の駆動制御部４０Ｂは、上述したインプリント処理または半導体装置の製造処理を実行する。そして、制御部４０は、予め定めたタイミングごとに、図１４に示す処理を実行する。予め定めたタイミングは、例えば、インプリント装置１による１回のインプリント処理ごと、１枚のウェハ１０ごと、などであるが、これに限定されない。

取得部４０Ｃは、撮影部３２から、供給層３６の転写領域ＰＡの撮影画像５０を取得する（ステップＳ１００）。

輝度算出部４０Ｄは、ステップＳ１００で取得した撮影画像５０の輝度を算出する（ステップＳ１０２）。上述したように、本実施形態では、輝度算出部４０Ｄは、撮影画像５０における、転写領域ＰＡ内の特定領域５２の輝度を算出する。

膜厚算出部４０Ｅは、ステップＳ１０２で算出された輝度に基づいて、供給層３６の膜厚を算出する（ステップＳ１０４）。膜厚算出部４０Ｅは、ステップＳ１０２で算出された輝度に対応する膜厚を関係情報４１Ａから取得することで、供給層３６の膜厚を算出する。

次に、補正部４０Ｆが、ステップＳ１０４で算出された膜厚が目標膜厚と一致するか否かを判断する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０４で算出された膜厚が目標膜厚と一致すると判断した場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、本ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ１０４で算出された膜厚が目標膜厚と一致しないと判断した場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ステップＳ１０８へ進む。

ステップＳ１０８では、補正部４０Ｆは、ステップＳ１０４で算出された膜厚が、目標膜厚となるように、供給条件４１Ｂを補正する（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８の処理によって、駆動制御部４０Ｂは、補正された後の供給条件４１Ｂに応じて供給部２６および駆動部３４を制御することで、上記に説明したインプリント処理または半導体装置の製造処理中に、供給層３６の膜厚の測定と、供給層３６の膜厚を目標膜厚とするための制御と、を実行する。そして、本ルーチンを終了する。

なお、ステップＳ１０８の供給条件４１Ｂの補正処理は、以下の場合に適用される。

詳細には、図１４に示す処理をインプリント装置１による１回のインプリント処理ごとに実行する場合には、ウェハ１０上の１区画（ショット領域）に１度インプリント処理して供給層３６を形成し、ステップＳ１０８の供給条件４１Ｂの補正処理が適用されるのは、同一の該ウェハ１０上の別のショット領域からとなる。

また、図１４に示す処理を１枚のウェハ１０ごとに実行する場合には、ウェハ１０上の複数のショット領域でインプリント処理を実行し、ステップＳ１０８の供給条件４１Ｂの補正処理が適用されるのは、次のウェハ１０からとなる。

以上説明したように、本実施形態のインプリント装置１は、取得部４０Ｃと、輝度算出部４０Ｄと、膜厚算出部４０Ｅと、を備える。取得部４０Ｃは、基板（ウェハ１０）上に供給された液体（レジスト２８）による供給層３６の撮影画像５０を取得する。輝度算出部４０Ｄは、撮影画像５０の輝度を算出する。膜厚算出部４０Ｅは、膜厚と輝度との関係を示す関係情報４１Ａおよび算出された輝度に基づいて、供給層３６の膜厚を算出する。

このように、本実施形態のインプリント装置１は、撮影画像５０の輝度に基づいて、供給層３６の膜厚を算出する。

このため、ウェハ１０上に形成された供給層３６の膜厚を実測で測ることなく、容易に供給層３６の膜厚を算出することができる。

従って、本実施形態のインプリント装置１は、ウェハ１０（基板）上に供給されたレジスト２８（液体）による供給層３６の膜厚を容易に推定することができる。

また、本実施形態のインプリント装置１は、算出された膜厚が目標膜厚となるように、液体（レジスト２８）のウェハ１０への供給条件４１Ｂを補正する。

このため、補正された供給条件４１Ｂに基づいて供給部２６および駆動部３４が制御されることで、供給層３６の膜厚が目標膜厚となるように、レジスト２８の供給条件を容易に調整することができる。

なお、関係情報４１Ａは、供給層３６の撮影条件に応じて異なる関係を示す場合がある。例えば、供給層３６の転写領域ＰＡの輝度は、供給層３６の撮影時に、供給層３６の下層側に存在する層（ウェハ１０、被加工膜１１）の種類や構造などによって異なるものとなる場合がある。また、供給層３６の転写領域ＰＡの輝度は、転写領域ＰＡの撮影時に照射される光の波長や、撮影時に光を照射する場合には該光を照射する光源の種類などによって、変動する場合がある。

そこで、インプリント装置１では、供給層３６の撮影条件ごとに、撮影条件に対応する関係情報４１Ａを予め測定し、撮影条件に対応付けて予め記憶部４０Ａへ記憶してもよい。

この場合、膜厚算出部４０Ｅは、取得部４０Ｃで取得した撮影画像５０の撮影条件に対応する関係情報４１Ａを記憶部４０Ａから読取り、読取った関係情報４１Ａに基づいて、上記と同様にして供給層３６の膜厚を算出すればよい。

次に、インプリント装置１に設けられた制御部４０のハードウェア構成の一例を説明する。

図１５は、上記実施形態の制御部４０のハードウェア構成図の一例である。

上記実施形態の制御部４０は、ＣＰＵ６０と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）６２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）６４、およびＨＤＤ（ハードディスクドライブ）６６などの記憶装置と、各種機器とのインターフェースであるＩ／Ｆ部６８と、各部を接続するバス６９とを備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。

上記実施形態の制御部４０では、ＣＰＵ６０が、ＲＯＭ６２からプログラムをＲＡＭ６４上に読み出して実行することにより、上記各部がコンピュータ上で実現される。

なお、上記実施形態の制御部４０で実行される上記各処理を実行するためのプログラムは、ＨＤＤ６６に記憶されていてもよい。また、上記実施形態の制御部４０で実行される上記各処理を実行するためのプログラムは、ＲＯＭ６２に予め組み込まれて提供されていてもよい。

また、上記実施形態の制御部４０で実行される上記処理を実行するためのプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されてコンピュータプログラムプロダクトとして提供されるようにしてもよい。また、上記実施形態の制御部４０で実行される上記処理を実行するためのプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するようにしてもよい。また、上記実施形態の制御部４０で実行される上記処理を実行するためのプログラムを、インターネットなどのネットワーク経由で提供または配布するようにしてもよい。

なお、上記には、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、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。この新規な実施形態は、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。上記実施形態およびその変形は、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。

１…インプリント装置、１０…ウェハ、２６…供給部、２８…レジスト、３２…撮影部、４０Ｃ…取得部、４０Ｄ…輝度算出部、４０Ｅ…膜厚算出部、４０Ｆ…補正部

Claims (9)

1. パターンの設けられたテンプレートを支持する支持部材の上方に配置され、前記テンプレートを介して、基板上に供給された液体による供給層を撮影する撮影部から、前記供給層の撮影画像を取得する取得部と、
   前記撮影画像の輝度を算出する輝度算出部と、
   膜厚と輝度との関係を示す関係情報および算出された輝度に基づいて、前記供給層の膜厚を算出する膜厚算出部と、
   を備えるインプリント装置。
2. 前記膜厚は、
   光の照射によって硬化された後の前記供給層の厚みである、
   請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記輝度算出部は、
   前記撮影画像から前記輝度を算出する、
   請求項１または請求項２に記載のインプリント装置。
4. 前記供給層は、前記パターンが転写された転写領域を有し、
   前記輝度算出部は、
   前記撮影画像に含まれる前記転写領域の輝度を算出する、
   請求項１～請求項３の何れか１項に記載のインプリント装置。
5. 算出された膜厚が目標膜厚となるように、前記液体の前記基板への供給条件を補正する補正部、
   を備える請求項１～請求項４の何れか１項に記載のインプリント装置。
6. 印加された駆動電圧に応じて前記基板上に液体を供給する供給部と、
   前記基板上への前記液体の供給時に、前記基板および前記供給部の少なくとも一方を前記基板と前記供給部との対向方向に対して交差する走査方向に相対的に移動させる駆動部と、
   を備え、
   前記補正部は、
   算出された膜厚が前記目標膜厚と異なる場合、算出された該膜厚が前記目標膜厚となるように、前記駆動電圧の電圧値、前記駆動電圧の周波数、前記基板および前記供給部の少なくとも一方の前記走査方向への移動速度、前記液体の前記基板上の供給位置、および前記液体の液滴の前記基板への単位面積あたりの供給数、の少なくとも１つである前記供給条件を補正する、
   請求項５に記載のインプリント装置。
7. 前記膜厚算出部は、
   前記撮影画像の撮影条件に対応する前記関係情報に基づいて、前記供給層の膜厚を算出する、
   請求項１～請求項６の何れか１項に記載のインプリント装置。
8. パターンの設けられたテンプレートを支持する支持部材の上方に配置され、前記テンプレートを介して、基板上に供給された液体による供給層を撮影する撮影部から、前記供給層の撮影画像を取得するステップと、
   前記撮影画像の輝度を算出するステップと、
   膜厚と輝度との関係を示す関係情報および算出された輝度に基づいて、前記供給層の膜厚を算出するステップと、
   を含むインプリント方法。
9. 被加工膜が形成された半導体基板の前記被加工膜上に被転写材を供給するステップと、
   テンプレートに形成されたパターンを前記半導体基板上の前記被転写材に転写するステップと、
   前記パターンの転写された前記被転写材をマスクに前記被加工膜を加工するステップと、
   前記テンプレートを支持する支持部材の上方に配置され、前記テンプレートを介して、基板上に供給された液体による供給層を撮影する撮影部から、前記パターンの転写された前記被転写材である前記供給層の撮影画像を取得するステップと、
   前記撮影画像の輝度を算出するステップと、
   膜厚と輝度との関係を示す関係情報および算出された輝度に基づいて、前記供給層の膜厚を算出するステップと、
   を含む半導体装置の製造方法。

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