JP7431659B2 - インプリント方法、インプリント装置および物品製造方法 - Google Patents

インプリント方法、インプリント装置および物品製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、インプリント方法、インプリント装置および物品製造方法に関する。
特許文献１には、インプリント材の粘弾性を高める光をインプリント材に照射する工程と、該光がインプリント材に照射された基板と型の位置合わせを行う工程と、インプリント材を硬化させる光を照射する工程とを含むインプリント方法が記載されている。特許文献２には、型のパターン領域を変形させる形状補正機構と、基板の基板側パターン領域を加熱して基板側パターン領域を変形させる加熱機構と、制御部とを備えるインプリント装置が記載されている。該制御部は、型のパターン領域と、基板側パターン領域との形状の差に関する情報に基づいて、型のパターン領域と基板側パターン領域との形状の差を低減するように、形状補正機構および加熱機構を制御する。
特開２０１６－０５８７３５号公報 特開２０１３－１０２１３２号公報
基板のショット領域と型のパターン領域との重ね合わせを高精度に行いつつスループットを高めるために、インプリント材を硬化させない波長帯の光を使ってショット領域を変形させるとともにアライメント時にインプリント材の粘度を高めることが有効である。しかし、ショット領域を変形させるための変形光とインプリント材の粘度を高めるための重合光とが同時にインプリント材に照射されると、重合光のみがインプリント材に照射される場合よりもインプリント材の粘度が高くなる現象が確認された。したがって、アライメントにおける変形光の照射条件と重合光の照射条件とを独立に定めると、インプリント材の粘度が目標粘度よりも高くなってしまい、重ね合わせ精度が低下したり、アライメントに要する時間が長くなりスループットが低下したりしうる。
本発明は、重ね合わせ精度およびスループットの向上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、型を用いて基板のショット領域の上のインプリント材を成形するインプリント方法に係り、前記インプリント方法は、前記インプリント材と前記型のパターン領域とが接触した状態で前記ショット領域と前記型とのアライメントを行うアライメント工程と、前記アライメント工程の後に、前記インプリント材に硬化光を照射することによって前記インプリント材を硬化させる硬化工程と、を含み、前記アライメント工程は、前記ショット領域を変形させるための変形光が前記インプリント材を通して前記基板に照射される期間と前記インプリント材の粘度を高めるための重合光が前記インプリント材に照射される期間とが互いに重複する重複期間を含むように制御され、前記インプリント材に照射される前記重合光の光量は、前記重複期間に前記インプリント材に照射される前記変形光の光量に応じて制御される。
本発明によれば、重ね合わせ精度およびスループットの向上に有利な技術が提供される。
実施形態のインプリント装置の構成を示す図。 図１のインプリント装置の露光部の構成を例示する図。 実施形態のインプリントシーケンスを示す図。 基板に対して照射される変形光の照度分布（光量分布）を例示する図。 実施形態のパターン形成方法を例示する図。 重合制御情報の生成方法を例示するための図。 重合光の照射時間を例示する図。 比較例を示す図。 物品製造方法を例示する図。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
図１には、実施形態のインプリント装置１の構成が模式的に示されている。インプリント装置１は、基板１０のショット領域の上のインプリント材ＩＭと型Ｍとを接触させ、該ショット領域と型Ｍとのアライメントを行い、インプリント材ＩＭに硬化光を照射することによってインプリント材ＩＭを硬化させうる。これにより、基板１０のショット領域の上にインプリント材ＩＭの硬化物からなるパターンが形成されうる。その後、インプリント装置１は、インプリント材ＩＭの硬化物からなるパターンから型Ｍを分離しうる。インプリント装置１は、型Ｍを用いて基板１０のショット領域の上のインプリント材ＩＭを成形するインプリント方法を実施する装置として理解されてもよい。型Ｍは、モールド、テンプレートまたは原版とも呼ばれうる。インプリント装置１は、物品、例えば、半導体デバイスなどのデバイスの製造に使用されうる。
インプリント装置１は、型Ｍを保持し駆動する型駆動機構３（インプリントヘッド）、基板１０を保持し駆動する基板駆動機構４、基板１０の上にインプリント材ＩＭを供給する供給部５（ディスペンサ）を備えうる。また、インプリント装置１は、インプリント材ＩＭの粘度を高め、または、インプリント材ＩＭを硬化させる重合光１０８または硬化光１０９をインプリント材ＩＭに照射する露光部２を備えうる。また、インプリント装置１は、基板１０、インプリント材ＩＭおよび型Ｍに照明光１８を照射し、例えば、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触状態、異物の有無を検査するための撮像を行う撮像部６を備えうる。また、インプリント装置１は、インプリント装置１の動作を制御する制御部７を備えうる。また、インプリント装置１は、型Ｍのアライメントマークおよび基板１０のアライメントマークを検出する検出器１２を備えうる。検出器１２は、アライメントマークを照明するための検出光１５をアライメントマークに照射するための照明（不図示）と、アライメントマークを撮像する撮像部（不図示）とを含みうる。
基板駆動機構４は、基板１０を保持する基板チャック１６と、基板チャック１６を支持する基板ステージ１７と、基板ステージ１７を駆動する基板ステージ駆動部２６とを含みうる。インプリント装置１は、基板ステージ１７の位置を検出する検出システム２４（例えば、干渉計、エンコーダ）を備えうる。基板１０の位置は、検出システム２４による検出結果に基づいて基板ステージ１７の位置を制御することによって制御されうる。
型駆動機構３は、型Ｍを保持するための型チャック１１と、型チャック１１を駆動する型チャック駆動部１９（アクチュエータ）とを含みうる。型駆動機構３は、型Ｍのパターン領域ＰＲを基板１０のショット領域の上のインプリント材ＩＭに接触させる接触動作、インプリント材ＩＭを硬化させた後の離型動作を行いうる。型駆動機構３は、型Ｍの裏面側（パターン領域ＰＲとは反対側）に密閉空間１３を有することができる。型駆動機構３は、密閉空間１３の圧力を制御することによってパターン領域ＰＲの形状を制御する圧力制御部（不図示）を更に含みうる。接触動作および離型動作において、該圧力制御部は、密閉空間１３の圧力を陽圧にすることによって型Ｍあるいはパターン領域ＰＲを基板１０に向かって凸形状に変形させうる。
インプリント装置１は、照度分布形成部２０を備えうる。照度分布形成部２０は、インプリント材ＩＭまたは基板１０に照射される光の照度分布を制御するデバイス、例えば、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を含みうる。照度分布形成部２０は、基板１０のショット領域を目標形状に変形させるように照度分布が制御された変形光１０７をインプリント材ＩＭを通して基板１０に照射しうる。変形光１０７の照射により、基板１０には、変形光１０７の照度分布（光量分布）に応じた温度分布が形成され、これによって基板１０のショット領域が変形しうる。また、照度分布形成部２０は、インプリント材ＩＭに目標粘度分布を持たせるように照度分布が制御された重合光１０６をインプリント材ＩＭに照射しうる。ここで、変形光１０７と重合光１０６は、互いに異なる波長帯域の光でありうる。変形光１０７は、変形光１０７のみがインプリント材ＩＭに照射された場合において、インプリント材ＩＭに光重合反応を起こさせない波長帯域を有しうる。重合光１０６は、重合光１０６がインプリント材ＩＭに照射された場合において、インプリント材ＩＭに光重合反応を起こさせる波長帯域を有しうる。
インプリント材ＩＭに対する重合光１０６の照射は、基板１０の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とが接触した状態でなされる基板１０のショット領域と型Ｍのパターン領域ＰＲとのアライメントにおいてなされうる。インプリント材ＩＭに対する重合光１０６の照射によって、インプリント材ＩＭによる基板１０と型Ｍとの結合強度が高まり、基板１０と型Ｍとの間の相対的な振動が抑制されうる。これにより、基板１０のショット領域と型Ｍのパターン領域ＰＲとのアライメントに要する時間を短縮することができる。これは、スループットの向上に寄与しうる。
一例において、照度分布形成部２０は、制御部７からの指令に応じて、変形光１０７および重合光１０６の一方を選択的に基板１０に向けて照射しうる。基板１０のショット領域と型Ｍのパターン領域ＰＲとのアライメントと並行して、基板１０のショット領域と型Ｍのパターン領域ＰＲとの間の空間へのインプリント材ＩＭの充填およびパターン領域ＰＲの凹部へのインプリント材ＩＭの充填がなされうる。
インプリント装置１は、インプリント材ＩＭに光重合反応を起こさせる重合光１０８または硬化光１０９をインプリント材ＩＭに照射する露光部２を備えうる。重合光１０８は、アライメント工程においてインプリント材ＩＭに照射される光であり、硬化光１０９は、アライメント工程の後の硬化工程においてインプリント材ＩＭに照射される光でありうる。重合光１０８と硬化光１０９の波長帯域は、互いに同じであってもよし、互いに異なってもよい。なお、重合光および硬化光は、いずれもインプリント材ＩＭの重合度を増加させる露光光であるが、この明細書では、両者を区別するために、アライメント時に使用される露光光を重合光と呼び、アライメント後に使用される露光光を硬化光と呼ぶ。
合成ミラー２２は、照明光１８と変形光１０７又は重合光１０６とを合成し、基板１０に向けて照射する。ダイクロイックミラー２３ａは、照明光１８、変形光１０７および重合光１０６を透過し、検出光１５を反射する。ダイクロイックミラー２３ｂは、ダイクロイックミラー２３ａからの光を透過し、重合光１０８および硬化光１０９を反射する。検出器１２は、型Ｍのアライメントマークと基板１０のアライメントマークとの相対位置を検出するために使用される。制御部７は、検出器１２を使って検出される型Ｍのアライメントマークと基板１０のアライメントマークとの相対位置（複数組）に基づいて、基板１０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しうる。制御部７は、アライメント誤差に基づいて、基板駆動機構４および型駆動機構３の少なくとも一方を制御することによってアライメント誤差を低減（すなわち、ショット領域とパターン領域ＰＲとのアライメント）を行いうる。
制御部７は、型駆動機構３、基板駆動機構４、供給部５、露光部２、検出器１２、照度分布形成部２０、撮像部６を制御するように構成されうる。制御部７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。
インプリント材ＩＭとしては、光の照射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。該光は、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、紫外線などでありうる。光の照射によって硬化する硬化性組成物は、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また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ＩＭは、スピンコーターやスリットコーターにより基板上に膜状に付与される。あるいは液体噴射ヘッドにより、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１０上に付与されてもよい。インプリント材１４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１０は、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられ、必要に応じて、その表面に基板１０とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。基板１０は、例えば、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどでありうる。
図２には、露光部２の構成例が示されている。露光部２は、例えば、光源８３と、シャッタ機構８１と、結像光学系８４と、ハエの目レンズ８５と、結像光学系８６とを含みうる。光源８３は、例えば、水銀ランプ等のランプ、または、レーザーまたはＬＥＤ等の固体光源でありうる。シャッタ機構８１は、シャッタ板８１１と、シャッタ板８１１を駆動するアクチュエータ８１９とを含みうる。アクチュエータ８１９は、例えば、シャッタ板８１１を回動するように構成されうるが、シャッタ板８１１を一軸方向に駆動（往復駆動）するように構成されてもよい。
シャッタ板８１１が配置される面には、光源８３の中間像が形成されうる。結像光学系８４は、シャッタ板８１１が配置される面とハエの目レンズ８５の入射面とを光学的に共役な位置関係にするように構成されうる。結像光学系８６は、ハエの目レンズ８５の入射面と基板１０とを光学的に共役な位置関係にするように構成されうる。シャッタ板８１１は、駆動軸８１２を介してアクチュエータ８１９に接続され、アクチュエータ８１９によって回動されうる。図２（ｂ）中の点線は、光源８３からの露光光９が入射する領域（光路）を示している。シャッタ板８１１は、光源８３からの露光光９を遮断する遮断部８１３を有しうる。また、シャッタ板８１１は、ショット領域の上のインプリント材ＩＭの全体のうちの一部の粘度を高めるように該一部に重合光１０８を照射（予備露光）するための第１通過部８１４を有しうる。この例では、第１通過部８１４を通過する露光光９が重合光１０８である。また、シャッタ板８１１は、ショット領域の上のインプリント材ＩＭの全体に硬化光１０９を照射するための第２通過部８１５を有しうる。この例では、第２通過部８１５を通過する露光光９が硬化光１０９である。図２（ｂ）の例では、シャッタ板８１１は、２回対称の構造を有するが、他の構造を有してもよい。
この例では、光源８３からの露光光９を遮断しないことによって、アライメント後にインプリント材ＩＭを硬化させるための硬化光１０９が生成される。また、光源８３からの露光光９を部分的に遮断することによって、アライメント時にインプリント材ＩＭの粘度を高めるための重合光１０８が生成される。しかし、硬化光を発生する光源と重合光を発生する光源とが別々に設けられてもよい。
一例において、第１通過部８１４を通過する重合光１０８は、照度分布形成部２０からの重合光１０６よりも強い強度を有しうる。これは、より短い時間でインプリント材ＩＭに重合反応を起こさせ、粘度を高めるために有利である。一方で、インプリント材ＩＭの粘度を高い精度で目標粘度に調整するためには、第１通過部８１４を通過する重合光１０８よりも強度が弱い照度分布形成部２０からの重合光１０６が有利である。そのため、第１通過部８１４を通過する重合光１０８が先にインプリント材ＩＭに照射され、その後に、照度分布形成部２０からの重合光１０６がインプリント材ＩＭに照射されうる。しかし、第１通過部８１４を通過する重合光１０８と照度分布形成部２０からの重合光１０６との双方がインプリント材ＩＭに照射される期間が存在してもよい。
図８には、インプリントシーケンスにおけるインプリント材ＩＭに対する光の照射の比較例が示されている。重合光（Ｂ）１０６および変形光１０７は、照度分布形成部２０によって生成される。重合光（Ａ）１０８および硬化光１０９は、露光部２によって生成される。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シーケンスは、例えば、降下工程１０１、接触工程１０２、アライメント工程１０３、硬化工程１０４、分離工程１０５を含みうる。降下工程１０１では、制御部７は、型Ｍが所定高さまで降下するように型駆動機構３を動作させる。接触工程１０２では、制御部７は、型Ｍが更に降下して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型駆動機構３を動作させる。インプリント材ＩＭと型Ｍのパターン領域ＰＲとの接触により、インプリント材ＩＭの充填が開始される。インプリント材ＩＭの充填は、基板１０のショット領域と型Ｍのパターン領域ＰＲとの間の空間へのインプリント材ＩＭの充填およびパターン領域ＰＲの凹部へのインプリント材ＩＭの充填を含みうる。
アライメント工程１０３では、制御部７は、基板１０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行う。アライメントは、ショット領域とパターン領域ＰＲとの相対的な位置および回転誤差の低減、ならびに、ショット領域とパターン領域ＰＲとの形状差の低減を含みうる。前者は、検出器１２を使って検出されるアライメント誤差に基づいて、該アライメント誤差が低減されるように制御部７が基板駆動機構４および型駆動機構３の少なくとも一方を動作させることによってなされうる。後者は、ショット領域とパターン領域ＰＲとの形状差が低減されるように、照度分布形成部２０が発生する変形光１０７を制御部７が制御することによってなされうる。ショット領域とパターン領域ＰＲとの形状差は、検出器１２を使ってリアルタイムに計測されてもよいし、事前に計測されてもよい。
硬化工程１０４では、制御部７は、インプリント材ＩＭと型Ｍとが接触した状態でインプリント材ＩＭに硬化光１０９が照射されるように露光部２を制御することによってインプリント材ＩＭを硬化させる。分離工程１０５では、制御部７は、インプリント材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型駆動機構３を動作させる。
アライメント工程１０３の開始後、制御部７は、インプリント材ＩＭに重合光（Ａ）１０８が照射されるように露光部２を動作させる。これにより、インプリント材ＩＭは、その粘度が変化しやすい状態に変化しうる。その後、アライメント工程１０３において、制御部７は、インプリント材ＩＭに重合光（Ｂ）１０６が照射されるように照度分布形成部２０を動作させる。これにより、インプリント材ＩＭの粘度が目標粘度まで高められうる。その後、アライメント工程１０３において、制御部７は、インプリント材ＩＭを介して基板１０に変形光１０７が照射されるように照度分布形成部２０を動作させる。これにより、基板１０のショット領域が目標形状に変形されうる。その後、硬化工程１０４において、制御部７は、インプリント材ＩＭに硬化光１０９が照射されるように露光部２を動作させる。これにより、インプリント材ＩＭが硬化される。その後、分離工程１０５において、インプリント材ＩＭの硬化物からなるパターンから型Ｍが分離される。
図８において、アライメント波形は、基板１０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の一成分（例えば、ＸまたはＹ方向の偏差）を示している。照度分布形成部２０によってインプリント材ＩＭに重合光（Ｂ）１０６が照射されることによってインプリント材ＩＭの粘度が高まり、それに応じてアライメント誤差が小さく変化している。その後、照度分布形成部２０は、インプリント材ＩＭに照射される光を重合光（Ｂ）１０６から変形光１０７に変更し、ショット領域が目標形状に変形されている。
図３には、インプリントシーケンスにおけるインプリント材ＩＭに対する光の照射の実施形態が示されている。図３に示された実施形態は、特に言及しない限り比較例に従いうる。本実施形態では、アライメント工程１０３は、変形光１０７がインプリント材ＩＭを通して基板１０に照射される期間と重合光（Ａ）１０８がインプリント材ＩＭに照射される期間とが互いに重複する重複期間Ｔを含むように制御部７によって制御されうる。また、インプリント材ＩＭに照射される重合光（Ａ）１０８および重合光（Ｂ）１０６は、重複期間Ｔにインプリント材ＩＭに照射される変形光１０７に応じて制御部７によって制御されうる。
重複期間Ｔの存在は、照度分布形成部２０によってインプリント材ＩＭに変形光１０７が照射される期間の全部または一部が露光部２によってインプリント材ＩＭに重合光（Ａ）１０８が照射される期間の全部または一部と重複することを意味する。重複期間Ｔを設けることにより、アライメントに要する時間が短縮され、これは、スループットの向上をもたらしうる。照度分布形成部２０は、インプリント材ＩＭを介して基板１０に変形光１０７を照射した後に重合光（Ｂ）１０６をインプリント材ＩＭに照射してもよい。
ここで、照度分布形成部２０がインプリント材ＩＭに照射する変形光１０７は、変形光１０７のみがインプリント材ＩＭに照射されたときには、インプリント材ＩＭの粘度（重合度）を変化させない。しかし、変形光１０７および重合光（Ａ）１０８がインプリント材ＩＭに照射された場合、重合光（Ａ）１０８のみがインプリント材ＩＭに照射された場合よりもインプリント材ＩＭの粘度（重合度）が高くなることが実験により確認された。
この理由を、変形光１０７の波長をＸ、重合光（Ａ）１０８の波長をＹとして説明する。インプリント材ＩＭの光重合開始剤は、波長Ｘの変形光１０７の単独照射では光重合を開始できない。しかし、波長Ｙの重合光（Ａ）１０８によって励起された状態の光重合開始剤が波長Ｘの光を吸収する特性を有すると、波長Ｘおよび波長Ｙを含む光の照射により、波長Ｘの変形光１０７の単独照射よりも、光重合の速度が速くなる。
変形光１０７の照射によるインプリント材ＩＭの粘度変化の促進は、アライメント時におけるショット領域とパターン領域との相対的な振動の収束に影響を与えうる。図４には、基板１０に対して照射される変形光１０７の照度分布（光量分布）が例示されている。ここで、各矩形は、ショット領域を示している。各ショット領域におけるアライメント誤差を最小化するために、変形光１０７の照度分布（光量分布）は、ショット領域ごとに決定されうる。ショット領域ごとの変形光１０７の照度分布（光量分布）は、ショット領域の形状に応じて決定されうる。各ショット領域の形状は、製造するデバイスの設計、製造プロセス等に依存しうる。
前述のように、変形光１０７の照射によるインプリント材ＩＭの粘度変化の促進は、アライメント時におけるショット領域とパターン領域との相対的な振動の収束に影響を与えうる。そこで、本実施形態では、制御部７は、重複期間Ｔにインプリント材ＩＭに照射される変形光１０７に応じて、インプリント材ＩＭに照射される重合光（Ａ）１０８および重合光（Ｂ）１０６を制御するように構成されうる。このような制御は、ショット領域ごとに個別になされうる。すなわち、変形光１０７の制御は、ショット領域ごとに異なりうるし、それに応じて、重合光（Ａ）１０８および重合光（Ｂ）１０６の制御も、ショット領域ごとに異なりうる。
図５には、実施形態のパターン形成方法が示されている。工程Ｓ２０１では、基板１０のショット領域と型Ｍのパターン領域との形状差が計測される。工程Ｓ２０１は、例えば、インプリント装置１によって基板１０のショット領域の上に型Ｍを用いてパターン領域ＰＲを転写し、該ショット領域と転写されたパターン領域との形状差とを重ね合わせ検査装置等によって計測することを含みうる。工程Ｓ２０１は、インプリント装置１において基板１０のショット領域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、検出器１２を用いて型Ｍのアライメントマークと基板１０のアライメントマークとの相対位置を検出することを含んでもよい。検出器１２を用いる方法は、デバイス等の物品をインプリント装置１によって製造する際にアライメント工程において実施されてもよいし、物品の製造の前にテスト基板を用いて実施されてもよい。
工程Ｓ２０２（第１生成工程）では、工程Ｓ２０１で得られた形状差に基づいて、変形光１０７を制御するための変形制御情報が生成される。変形制御情報は、変形光１０７の照度分布、照射面積および照射時間の少なくとも１つを示す情報を含みうる。変形制御情報は、ショット領域とパターン領域ＰＲとのアライメント誤差が目標精度に収まるように該ショット領域の形状を制御するための情報でありうる。工程Ｓ２０２は、制御部７によって実行されてもよいし、インプリント装置１の外部のコンピュータ等によって実行されてもよい。工程Ｓ２０３（第２生成工程）では、工程Ｓ２０２で生成された変形制御情報に基づいて、インプリント材ＩＭに対する重合光（Ａ）１０８および重合光（Ｂ）１０６の照射を制御するための重合制御情報が生成される。工程Ｓ２０３は、制御部７によって実行されてもよいし、インプリント装置１の外部のコンピュータ等によって実行されてもよい。重合制御情報は、変形光１０７がインプリント材ＩＭを通して基板１０に照射される期間と重合光Ａ（１０７）がインプリント材ＩＭに照射される期間とが互いに重複する重複期間Ｔを含むように生成されうる。
一例において、工程Ｓ２０３（第２生成工程）では、重複期間Ｔにショット領域に照射される変形光１０７の光量を該ショット領域において平均した値に基づいて重合制御情報が生成されうる。他の例において、工程Ｓ２０３（第２生成工程）では、重合光（Ａ）１０８および重合光（Ｂ）１０６を制御するために予め設定された基準情報を変形制御情報に基づいて補正することによって重合制御情報が生成されうる。重複期間Ｔにインプリント材ＩＭに照射される重合光（Ａ）１０８の照度は、変形制御情報に従って決定されうる。重複期間Ｔは、変形制御情報に従って決定されうる。重合制御情報は、インプリント材ＩＭの粘度が目標粘度に達するように重合光（Ａ）１０８および重合光（Ｂ）１０６の照射を制御する情報でありうる。工程Ｓ２０４では、インプリント装置１において、図３に示されるようなインプリントシーケンスが基板１０の各ショット領域に対して実行され、これによって基板１０の各ショット領域にインプリント材の硬化物からなるパターンが形成される。
図６を参照しながら工程Ｓ２０３における重合制御情報の生成方法を例示的に説明する。ここでは、重合光（Ｂ）１０６の照射条件（例えば、照度分布、照射時間）を固定の条件とし、重合光（Ａ）１０８の照射条件の一例としての照射時間（重複期間Ｔ）を決定する例を説明する。重合光（Ａ）１０８の照射時間（重複期間Ｔ）は、当該重複期間Ｔにインプリント材ＩＭに照射される変形光１０７（例えば、変形光１０７の光量Ｊ）に応じて決定されうる。これにより、重合光（Ａ）１０８および重合光（Ｂ）１０６の照射後におけるインプリント材ＩＭの粘度を複数のショット領域あるいは複数の基板１０において一定にし、基板１０の型Ｍとの相対的な振動の収束状態を安定させることができる。
図６において、横軸は、ショット領域内における変形光１０７の光量Ｊの平均値を示し、縦軸は、重合光（Ａ）１０８の照射時間（重複時間Ｔ）を示す。変形光１０７の照射がない場合、つまりＪ＝０の場合に最適な重合光（Ａ）１０８の照射時間ＴをＴ０とする。変形光１０７の光量Ｊが増えるに従って、重合光（Ａ）１０８によるインプリント材ＩＭの粘度の変化（増加）が促進されるため、照射時間Ｔを減らす必要がある。また、変形光１０７の光量Ｊによるインプリント材１４の粘度の変化は、光量Ｊ１までであり、それ以上の光量では粘度の変化は起きず、Ｔ＝Ｔ１となる。これを式で表すと、式（１）のようになる。
・・・式（１）
係数αは、予め実験により決定しておくことができる。
図４には、基板１０の各ショット領域と型Ｍのパターン領域ＰＲとの形状差を低減するように決定された変形光１０７の照度分布が例示されている。黒が濃いほど強い照度（光量）であることを示す。なお、光量は、照度を照射時間で積分した値であり、照度が一定であれば、光量は照度に比例する。図４の照度分布（変形制御情報）基づいて、式（１）に従って重合光（Ａ）１０８の照射時間（重複期間Ｔ）を計算した結果が図７に示されている。変形光１０７の照度（光量）が低いショット領域ほど、重合光（Ａ）１０８の照射時間が長くなる（結果として、重合光Ａ、Ｂの照射時間も長くなる）ことが分かる。
上記に例では、変形光１０７の照度（光量）に基づいて重合光（Ａ）１０８の照射時間（重複期間Ｔ）が調整あるいは決定されるが、変形光１０７の照度（光量）に基づいて重合光（Ａ）１０８の照度が調整あるいは決定されてもよい。また、重合光（Ａ）１０８の照射時間および／または照度を調整する代わりに、重合光（Ｂ）１０６の照射時間および／または照度が調整されてもよい。また、重合光（Ｂ）１０６の照射は、必ずしも必要はない。
また、上記の例では、変形光１０７の照度あるいは光量をショット領域において平均した値に基づいて重合制御情報を生成するが、変形光１０７の照度分布、照射面積および照射時間の少なくとも１つを示す情報に基づいて重合制御情報を生成することができる。例えば、ショット領域において、変形光１０７が当たっている部分の方が、変形光１０７が当たっていない部分よりも、インプリント材の粘度の変化が大きい。そこで、変形光１０７の照度分布において照度が高い部分は、重合光Ａおよび／又は重合光Ｂの強度を弱くしうる。これにより、インプリント材の充填性をショット領域内で均一化することができる。
基準となる照度分布を規定する基準変形制御情報に適合した重合光の照射条件を規定する基準重合制御情報を予め設定しておき、基準変形制御情報に対する変形制御情報の差分等に基づいて基準重合制御情報を補正することによって重合正制御情報を生成してもよい。
以上のように、本実施形態によれば、変形光がインプリント材を通して基板に照射される期間と重合光がインプリント材に照射される期間とが互いに重複する重複期間を設けられる。また、インプリント材に照射される重合光は、重複期間にインプリント材に照射される変形光に応じて制御されうる。これにより、重ね合わせ精度およびスループットが向上しうる。
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１ｚ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。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
１：インプリント装置、２：露光部、９：露光光（重合光、硬化光）、１０：基板、２０：照度分布形成部、２１１：変形光、２１２：重合光、Ｍ：型

Claims (18)

  1. 型を用いて基板のショット領域の上のインプリント材を成形するインプリント方法であって、
    前記インプリント材と前記型のパターン領域とが接触した状態で前記ショット領域と前記型とのアライメントを行うアライメント工程と、
    前記アライメント工程の後に、前記インプリント材に硬化光を照射することによって前記インプリント材を硬化させる硬化工程と、を含み、
    前記アライメント工程は、前記ショット領域を変形させるための変形光が前記インプリント材を通して前記基板に照射される期間と前記インプリント材の粘度を高めるための重合光が前記インプリント材に照射される期間とが互いに重複する重複期間を含むように制御され、
    前記インプリント材に照射される前記重合光の光量は、前記重複期間に前記インプリント材に照射される前記変形光の光量に応じて制御される、
    ことを特徴とするインプリント方法。
  2. 前記重合光と前記変形光とは波長帯域が互いに異なる、
    ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
  3. 前記インプリント材の粘度は、前記変形光および前記重合光の双方が前記インプリント材に照射された場合、前記変形光および前記重合光のうち前記変形光のみが前記インプリント材に照射された場合よりも高くなる、
    ことを特徴とする請求項２に記載のインプリント方法。
  4. 前記変形光は、前記変形光および前記重合光のうち前記変形光のみが前記インプリント材に照射された場合において、前記インプリント材に光重合反応を起こさせない波長帯域を有する、
    ことを特徴とする請求項３に記載のインプリント方法。
  5. 前記基板に対する前記変形光の照射を制御するための変形制御情報を生成する第１生成工程と、
    前記変形制御情報に基づいて、前記インプリント材に対する前記重合光の照射を制御するための重合制御情報を生成する第２生成工程と、
    を更に含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインプリント方法。
  6. 前記第２生成工程では、前記インプリント材に対する前記重合光の照射によって前記インプリント材の粘度が目標粘度に達するように、前記変形制御情報に基づいて前記重合制御情報を生成する、
    ことを特徴とする請求項５に記載のインプリント方法。
  7. 前記重複期間に前記インプリント材に照射される前記重合光の照度は、前記変形制御情報に従う、
    ことを特徴とする請求項５又は６に記載のインプリント方法。
  8. 前記重複期間は、前記変形制御情報に従う、
    ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のインプリント方法。
  9. 前記第２生成工程では、前記重複期間に前記ショット領域に照射される前記変形光の光量を前記ショット領域において平均した値に基づいて前記重合制御情報を生成することを特徴とする請求項５に記載のインプリント方法。
  10. 前記変形制御情報は、前記変形光の照度分布、照射面積および照射時間の少なくとも１つを示す情報を含む、
    ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載のインプリント方法。
  11. 前記変形制御情報は、前記ショット領域と前記パターン領域とのアライメント誤差が目標精度に収まるように前記ショット領域の形状を制御するための情報であり、
    前記重合制御情報は、前記インプリント材の粘度が目標粘度に達するように前記重合光の照射を制御する情報である、
    ことを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１項に記載のインプリント方法。
  12. 型を用いて基板のショット領域の上のインプリント材を成形するインプリント方法であって、
    前記インプリント材と前記型のパターン領域とが接触した状態で前記ショット領域と前記型とのアライメントを行うアライメント工程と、
    前記アライメント工程の後に、前記インプリント材に硬化光を照射することによって前記インプリント材を硬化させる硬化工程と、を含み、
    前記アライメント工程は、前記ショット領域を変形させるための変形光が前記インプリント材を通して前記基板に照射される期間と前記インプリント材の粘度を高めるための重合光が前記インプリント材に照射される期間とが互いに重複する重複期間を含むように制御され、
    前記インプリント材に照射される前記重合光は、前記重複期間に前記インプリント材に照射される前記変形光に応じて制御され、
    前記インプリント方法は、
    前記基板に対する前記変形光の照射を制御するための変形制御情報を生成する第１生成工程と、
    前記変形制御情報に基づいて、前記インプリント材に対する前記重合光の照射を制御するための重合制御情報を生成する第２生成工程と、を更に含み、
    前記第２生成工程では、前記重複期間に前記ショット領域に照射される前記変形光の光量を前記ショット領域において平均した値に基づいて前記重合制御情報を生成する、
    ことを特徴とするインプリント方法。
  13. 基板のショット領域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、前記ショット領域と前記パターン領域とのアライメントを行い、前記インプリント材に硬化光を照射することによって前記インプリント材を硬化させるインプリント装置であって、
    前記アライメントにおいて、前記ショット領域を変形させるための変形光が前記インプリント材を通して前記基板に照射される期間と前記インプリント材の粘度を高めるための重合光が前記インプリント材に照射される期間とが互いに重複する重複期間を含むように、前記基板に対する前記変形光の照射および前記インプリント材に対する前記重合光の照射を制御する制御部を備え、
    前記制御部は、前記重複期間に前記インプリント材に照射される前記変形光の光量に応じて前記インプリント材に対する前記重合光の光量の照射を制御する、
    ことを特徴とするインプリント装置。
  14. 前記重合光と前記変形光とは波長帯域が互いに異なる、
    ことを特徴とする請求項１３に記載のインプリント装置。
  15. 前記インプリント材の粘度は、前記変形光および前記重合光の双方が前記インプリント材に照射された場合、前記変形光および前記重合光のうち前記変形光のみが前記インプリント材に照射された場合よりも高くなる、
    ことを特徴とする請求項１４に記載のインプリント装置。
  16. 前記変形光は、前記変形光および前記重合光のうち前記変形光のみが前記インプリント材に照射された場合において、前記インプリント材に光重合反応を起こさせない波長帯域を有する、
    ことを特徴とする請求項１５に記載のインプリント装置。
  17. 基板のショット領域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、前記ショット領域と前記パターン領域とのアライメントを行い、前記インプリント材に硬化光を照射することによって前記インプリント材を硬化させるインプリント装置であって、
    前記アライメントにおいて、前記ショット領域を変形させるための変形光が前記インプリント材を通して前記基板に照射される期間と前記インプリント材の粘度を高めるための重合光が前記インプリント材に照射される期間とが互いに重複する重複期間を含むように、前記基板に対する前記変形光の照射および前記インプリント材に対する前記重合光の照射を制御する制御部を備え、
    前記制御部は、前記重複期間に前記インプリント材に照射される前記変形光に応じて前記インプリント材に対する前記重合光の照射を制御し、
    前記制御部は、
    前記基板に対する前記変形光の照射を制御するための変形制御情報を生成する第１生成手段と、
    前記変形制御情報に基づいて、前記インプリント材に対する前記重合光の照射を制御するための重合制御情報を生成する第２生成手段と、を含み、
    前記第２生成手段では、前記重複期間に前記ショット領域に照射される前記変形光の光量を前記ショット領域において平均した値に基づいて前記重合制御情報を生成する、
    ことを特徴とするインプリント装置。
  18. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のインプリント方法に従っ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得ることを特徴とする物品製造方法。
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