JP7494101B2 - 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、インプリント法と称される方法が提案されている。インプリント法を用いるインプリント装置では、微細な凹凸パターンが形成された原版を、被転写材料が形成された基板上に押し付けた状態とした後で、被転写材料を硬化させる。これにより、凹凸パターンの転写された膜を基板上に形成することができる。

原版を基板に押し付けた状態とした後、被転写材料を硬化させるよりも前の段階においては、原版と基板との相対的な位置関係を予め調整し、両者のアラインメント誤差を小さくしておく必要がある。

上記の調整を迅速に完了させるためには、被転写材料に光を照射してその粘性を高めることで、原版と基板との間における振動が生じにくくしておくことが好ましい。

特開２０１２－１７８４７０号公報 特開２０１５－１１１６５７号公報 特開２０１６－５８７３５号公報

被転写材料の粘性を高めるための適切な照射条件は、被転写材料や基板の状態などにより異なる。このため、複数の基板に対し繰り返しパターンの転写を行うインプリント装置においては、例えば基板のロットが変わる毎に、照射条件を設定しなおす必要がある。

開示された実施形態によれば、被転写材料の粘性を高めるための照射条件を、容易に且つ適切に設定することのできるインプリント装置、インプリント方法、及び半導体装置の製造方法が提供される。

実施形態に係るインプリント装置は、基板上の被転写材料にパターンを転写するインプリント装置であって、パターンの形成された原版を、被転写材料が形成された基板に接触させた状態で、原版と基板との相対的な位置関係を調整するアラインメント処理を行うアラインメント処理部と、アラインメント処理よりも前の時点で、被転写材料に第１光を照射して被転写材料の粘性を高める第１照射処理を、所定の照射条件に基づいて行う第１照射処理部と、アラインメント処理の後に、被転写材料に第２光を照射して被転写材料を硬化させる第２照射処理を行う第２照射処理部と、アラインメント処理が実行された際の、位置関係の調整精度を示す精度指標を取得する指標取得部と、複数の基板について、アラインメント処理が実行された際に取得された複数の精度指標を含むデータ、を記憶する記憶部と、データに基づいて、第１照射処理が次に行われる際の照射条件を決定する決定部と、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を模式的に示す図である。 図２は、インプリント装置が備える制御装置の構成を示す図である。 図３は、第１照射処理について説明するための図である。 図４は、照射条件を決定する方法の概要について説明するための図である。 図５は、基板上において凹凸パターンが転写される複数の領域を示す図である。 図６は、凹凸パターンの転写が繰り返された際における、アラインメント誤差の時間変化の一例を示す図である。 図７は、制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図８は、インプリント方法の各工程における基板等の状態を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

本実施形態に係るインプリント装置１０の構成について説明する。インプリント装置１０は、半導体装置の製造に用いられる装置であって、基板２０上の被転写材料に凹凸パターンを転写する装置である。製造される半導体装置は、例えばＮＡＮＤ型フラッシュメモリである。図１に示されるように、インプリント装置１０は、基板チャック２１と、基板ステージ２２と、原版３０と、原版チャック３１と、ベース３２と、アラインメントセンサ３３と、光源４０と、制御装置５０と、を備える。

基板チャック２１は、基板２０を保持する装置であって、例えば静電チャックである。パターンの転写対象である基板２０は、その表面２０Ｓを上方に向けた状態で、下方側から基板チャック２１によって保持される。基板２０の表面２０Ｓは、基板２０上に形成された被加工膜を有し、被加工膜上には、不図示の塗布装置により、液体である被転写材料が均一の厚さで予め塗布されている。本実施形態の基板２０はシリコンウェハなどの半導体基板である。基板２０に塗布される上記の被転写材料は、後に説明する光源４０からの光によって硬化し、後の工程において、例えば被加工膜をエッチングする際のレジストとして機能するものである。

尚、インプリント装置１０には、フープと称される不図示の密閉容器が取り付けられる。フープには、前の工程において予め成膜等の処理が施された複数の基板２０が収納されている。図１において基板チャック２１に保持されている基板２０は、上記のフープから取り出された後、不図示の搬送機構によって搬送されて来たものである。

基板ステージ２２は、基板チャック２１を支持する装置である。基板ステージ２２は、基板チャック２１及びこれに保持された基板２０を、表面２０Ｓに対し平行であり互いに垂直なＸ方向及びＹ方向に沿って移動させることができる。また、基板ステージ２２は、基板チャック２１及びこれに保持された基板２０を、表面２０Ｓに対し垂直なＺ方向に沿って移動させることもできる。このように、基板ステージ２２は所謂「ＸＹＺステージ」として構成されている。基板ステージ２２は、基板２０等を更にＺ軸周りに回転させることのできる「ＸＹＺθステージ」として構成されていてもよい。基板ステージ２２の動作は、後述の制御装置５０によって制御される。

原版３０は、その表面に凹凸パターン３０Ｐが形成されたテンプレートである。この凹凸パターン３０Ｐが、基板２０上の被転写材料に転写される凹凸パターンに対応している。原版３０は、凹凸パターン３０Ｐの形成された部分を含む全体が、光源４０から照射される光の波長に対して透明な材料で形成されている。

原版チャック３１は、原版３０を保持する装置であって、例えば機械式のクランプ装置である。原版３０は、凹凸パターン３０Ｐが形成された面を下方側、すなわち基板２０側に向けた状態で、原版チャック３１によって保持されている。原版チャック３１及びベース３２のうち、凹凸パターン３０Ｐの直上となる部分には、光源４０からの光を通過させるための開口ＯＰが形成されている。

ベース３２は、原版チャック３１を支持するフレームである。本実施形態においては、原版３０及び原版チャック３１はベース３２に固定されており、その位置を変化させることはできない。このような態様に替えて、原版３０等の位置を変化させるための機構が、ベース３２と原版チャック３１との間に設けられていてもよい。

アラインメントセンサ３３は、原版３０と基板２０との相対的な位置関係を検知するためのセンサである。このような検知を可能とするために、原版３０及び基板２０のそれぞれには、予め不図示のアラインメントマークが設けられている。アラインメントセンサ３３は、上方側から開口ＯＰを通じてそれぞれのアラインメントマークを撮像し、両者のずれ具合を測定する。「ずれ具合」とは、例えば、原版３０に設けられたアラインメントマークと、基板２０に設けられたアラインメントマークと、の間の距離のことである。基板２０上の被転写材料に対する凹凸パターンの形成は、当該距離が可能な限り０に近づくように、原版３０と基板２０との相対的な位置関係を予め調整した状態で行われる。上記の距離のことを、以下では「アラインメント誤差」とも称する。アラインメントセンサ３３によって測定されたアラインメント誤差は、制御装置５０に送信される。

光源４０は、被転写材料を硬化させるための光（例えば紫外線）を照射する装置である。光源４０は、例えば水銀ランプである。光源４０は、発せられる光の強度を変化させることができる。発せられる光の波長を変化させることができる構成としてもよい。光源４０は、発せられる光の強度や波長等を変化させることにより、被転写材料を完全には硬化させず、被転写材料の粘性を高くする程度にとどめることもできる。光源４０から発せられる光の強度等は、制御装置５０によって調整される。

光源４０と基板２０との間、すなわち、光が基板２０に到達する経路の途中となる位置には、照射量調整機構４１が配置されていてもよい。照射量調整機構４１は、機械的な動作により、基板２０に到達する光の照射量を調整するものである。照射量調整機構４１は、例えばシャッター装置やミラーデバイス等である。照射量調整機構４１が配置される場合には、制御装置５０は、照射量調整機構４１の動作を制御することで、光源４０から基板２０に到達する光の照射量を調整する。

制御装置５０は、インプリント装置１０の全体の動作を統括制御する装置である。制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を有するコンピュータシステムとして構成されている。尚、制御装置５０は、インプリント装置１０に内蔵されていてもよいが、インプリント装置１０から離れた位置に設置されていてもよい。

図２に示されるように、制御装置５０は、その機能を表すブロック要素として、アラインメント処理部５１と、第１照射処理部５２と、第２照射処理部５３と、指標取得部５４と、記憶部５５と、決定部５６と、情報取得部５７と、を備えている。

アラインメント処理部５１は、原版３０を、被転写材料形成された基板２０に接触させた状態で、原版３０と基板２０との相対的な位置関係を調整する処理を行う部分である。当該処理のことを、以下では「アラインメント処理」とも称する。アラインメント処理は、表面２０Ｓと平行な方向に基板ステージ２２を移動させながら、先に述べたアラインメント誤差を０に近づける処理、ということができる。

第１照射処理部５２は、アラインメント処理が完了するよりも前の時点で、被転写材料に光源４０からの光を照射して被転写材料の粘性を高める処理を、所定の照射条件に基づいて行う部分である。当該処理のことを、以下では「第１照射処理」とも称する。第１照射処理は、光源４０から、被転写材料を完全には硬化させない程度の光（第１光）を照射させることで、被転写材料の粘性を高める処理、ということができる。

図３（Ａ）に示されるのは、光源４０から被転写材料に到達する光の照度、の時間変化を示すグラフである。ここでいう「照度」とは、被転写材料の単位面積に対し、単位時間あたりに到達する光のエネルギーである。同図の例では、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において第１照射処理が実行されている。

図３（Ｂ）に示されるのは、アラインメント誤差の時間変化を示すグラフである。第１照射処理が開始される前、すなわち時刻ｔ１よりも前の期間においては、被転写材料の粘性が低いため、原版３０と基板２０との相対的な位置関係が変動しやすくなっている。このため、アラインメント誤差は、比較的大きな振幅で変動している。

時刻ｔ１において第１照射処理が開始されると、被転写材料の粘性が次第に高くなっていくことに伴って、アラインメント誤差の振幅は次第に小さくなっていく。第１照射処理が終了する時刻ｔ２以降の期間においては、アラインメント誤差の振幅は十分に小さくなっている。ただし、この時点においては、被転写材料は完全には硬化していないので、原版３０と基板２０との相対的な位置関係を調整すること（つまり、アラインメント処理を行うこと）は可能である。アラインメント処理部５１は、例えば、被転写材料の粘性が高くなった時刻ｔ２以降のタイミングにおいてアラインメント処理を開始することで、アラインメント誤差を短時間のうちに０に近づけることができる。

尚、第１照射処理は、上記のようにアラインメント処理の開始前に実行されてもよいが、アラインメント処理と並行して実行されてもよい。つまり、第１照射処理が完了するよりも前の時点で、アラインメント処理が開始されることとしてもよい。

第１照射処理の「照射条件」とは、例えば、光源４０から被転写材料に到達する光の照射量、すなわち、被転写材料の単位面積あたりに到達する光のエネルギーを特定するものである。照射条件が適切ではなく、被転写材料の粘性が低いままである場合には、原版３０と基板２０との相対的な位置関係の変動を十分に抑制することができない。逆に、被転写材料の粘性が高くなり過ぎた場合には、上記位置関係を調整することが難しくなってしまう。照射条件は、被転写材料の粘性が適切な高さとなるように、後述の決定部５６によって予め決定される。

第２照射処理部５３は、アラインメント処理が完了した後に、被転写材料に光源４０からの光（第２光）を照射して被転写材料を硬化させる処理を行う部分である。当該処理のことを、以下では「第２照射処理」とも称する。第２照射処理が完了すると、被転写材料は硬化して、凹凸パターンの形成されたレジストとして機能し得るようになる。

本実施形態では、第１照射処理における光の発生源、及び第２１照射処理における光の発生源として、共通の光源４０を用いることとしている。このような態様に替えて、第１照射処理において用いられる光源と、第２照射処理において用いられる光源とが、互いに別の物であってもよい。

指標取得部５４は、アラインメント処理が実行された際の、原版３０と基板２０との相対的な位置関係の調整精度を示す指標を取得する処理、を行う部分である。「調整精度を示す指標」とは、第１照射処理によってアラインメント処理の精度がどの程度向上したかを示す指標、換言すれば、第１照射処理の効き具合を表す指標ともいうことができる。当該指標のことを、以下では「精度指標」とも称する。

精度指標としては、例えば、アラインメント処理が開始された時点から、アラインメント誤差の振幅が所定の閾値を下回るまでに要した時間、を用いることができる。この場合、指標取得部５４は、アラインメント処理が実行されているときに、アラインメントセンサ３３から送信される信号に基づいて精度指標を取得する。

精度指標としては、例えば、アラインメント処理が行われる際に、基板チャック２１の位置を変化させるために必要となった力の大きさ、を用いることもできる。この場合、指標取得部５４は、基板ステージ２２から送信される信号（例えば、モーターの出力電流値を示す信号）に基づいて精度指標を取得する。

このように、指標取得部５４により取得される精度指標には、原版３０と基板２０との相対的な位置関係の変動が収束するまでに要された時間、又は、当該位置関係を調整するために要された力の大きさ、のいずれかが含まれることとすればよい。また、上記の両方を精度指標に含めてもよい。

記憶部５５は、制御装置５０に設けられた不揮発性の記憶装置であって、例えばＨＤＤやＳＳＤである。記憶部５５は、インプリント装置１０において処理される複数の基板２０について、アラインメント処理が実行された際に取得された複数の精度指標を含むデータ、を記憶する。

例えば、記憶部５５は、同一のフープに収容された複数の基板２０のそれぞれについて、アラインメント処理が実行される毎に取得された精度指標を都度記憶する。同一のフープに収容された複数の基板２０のことを、以下では「同一ロットの基板２０」と称することもある。つまり、以下の説明においては、同一のフープに収容された複数の基板２０の集合体を表すものとして「ロット」の語を用いる。「ロット」の定義は、これとは異なるものであってもよい。いずれの場合であっても、同一のロットに含まれる基板２０には、予め同じ仕様の成膜等が行われており、インプリント装置１０によって同じ仕様の凹凸パターンが形成されるものとする。

記憶部５５に記憶される上記の「データ」には、精度指標のみならず、第１照射処理が実行された際の光の照射量も含まれる。つまり、記憶部５５は、アラインメント処理が実行された際の精度指標と、当該アラインメント処理に先立ち実行された第１照射処理における照射量と、を組み合わせたものを、上記の「データ」として記憶する。当該データは、基板２０のロットごとに個別に取得され記憶される。

決定部５６は、記憶部５５に記憶された上記データに基づいて、第１照射処理が次に行われる際の照射条件を決定する処理、を行う部分である。「第１照射処理が次に行われる際」とは、例えば、今回のロットについてデータが取得され記憶された後、次回のロットにおいて第１照射処理が行われる際のことである。

情報取得部５７は、アラインメント処理がこれから行われる基板２０について、当該基板２０に対しこれまでに施された処理内容を示す情報、を取得する処理を行う部分である。情報取得部５７によって取得される当該情報のことを、以下では「処理情報」とも称する。処理情報の用途については後に説明する。

決定部５６が照射条件を決定する方法の概要について、図４を参照しながら説明する。同図の左側に示される矢印は、インプリント装置１０によって複数の基板２０が処理されて行く時間の流れを表している。また、同図に示される点線は、第Ｎロットの処理が完了した現在の時点を表している。Ｎは任意の自然数である。

図４の例では、点線で示される現時点までの間に、第１ロットから第ＮロットまでのＮ個のロットが処理されている。つまり、Ｎ個のフープに収納されていたそれぞれの基板２０に、凹凸パターンが形成されている。図４には、直近の第Ｎロットが処理されたことを示すブロックＢ３と、その一つ前の第Ｎ－１ロットが処理されたことを示すブロックＢ２と、さらにその一つ前の第Ｎ－２ロットが処理されたことを示すブロックＢ１と、第Ｎロットの後でこれから処理される第Ｎ＋１ロットを示すブロックＢ４と、が示されている。

第Ｎ－２ロットが処理された際には、その時に取得された精度指標を含むデータＤ１が記憶される。同様に、第Ｎ－１ロットが処理された際には、その時に取得された精度指標を含むデータＤ２が記憶され、第Ｎロットが処理された際には、その時に取得された精度指標を含むデータＤ３が記憶される。先に述べたように、記憶部５５に記憶されるそれぞれのデータＤ１等には、第１照射処理が行われた際の光の照射量も含まれる。

決定部５６は、これから第Ｎ＋１ロットの処理が開始されるのに先立ち、これまでに取得されたＮ個のデータＤ１等に基づいて、第Ｎ＋１ロットのための照射条件Ｃ４を決定する。具体的には、以下の式（１）を用いて補正量を算出し、当該補正量を所定の基本量に加算することで得られた照射量を、第Ｎ＋１ロットのための照射条件Ｃ４として決定する。

式（１）の「Ｐ_１（ｎ）」は、第ｎロットが処理された際に取得された精度指標を表している。「ｎ」は、上記の「Ｎ」に対応する自然数である。本実施形態では、精度指標として、アラインメント処理が開始された時点から、アラインメント誤差の振幅が所定の閾値を下回るまでに要した時間、が用いられる。

図５に示されるように、基板２０の表面２０Ｓは複数の領域ＡＲに分けられており、原版３０の凹凸パターンを転写する処理は、それぞれの領域ＡＲに対して順に行われて行く。つまり、第１照射処理やアラインメント処理は、それぞれの領域ＡＲに対して順に行われて行く。領域ＡＲは、例えば「ショット領域」とも称される。このため、１枚の基板２０が処理される毎に、精度指標は領域ＡＲの数だけ取得されることとなる。更に、同一のロットにおいては複数の基板２０が処理されるので、第ｎロットが処理された際に取得される精度指標は、領域ＡＲの数に基板２０の枚数を掛けた数だけ取得されることとなる。

第ｎロットが処理された際に取得された精度指標、を表すＰ_１（ｎ）は、例えば、領域ＡＲの数に基板２０の枚数を掛けた数だけ取得された全ての精度指標、の平均値であってもよい。また、それぞれの基板２０について、特定の１箇所の領域ＡＲについてのみ精度指標を取得することとし、これをロット内の全ての基板２０について平均したものを、Ｐ_１（ｎ）として用いることとしてもよい。更に、第ｎロットに含まれる特定の一枚の基板２０のうち、特定の１箇所の領域ＡＲについて取得された精度指標を、そのまま、Ｐ_１（ｎ）として用いることとしてもよい。いずれの場合でも、第ｎロットが処理された際に取得された精度指標、を代表的に表す一つの数値が、式（１）におけるＰ_１（ｎ）として用いられる。

式（１）の「Ｐ_２（ｎ）」は、第ｎロットが処理された際に、予め実行された第１照射処理において、基板２０に照射された光の照射量を表している。照射量は、被転写材料の単位面積あたりに到達する光のエネルギーであって、図３（Ａ）の縦軸に示される照度に、光の照射時間を積算して得られる値である。Ｐ_２（ｎ）は、標準的な照射量を１とした場合において、当該照射量からの変動分を表す数値として表現される。例えば、第ｎロットにおける照射量が、標準的な照射量の１．２倍であった場合には、Ｐ_２（ｎ）の値は１．２と設定される。

先に述べたＰ_１（ｎ）と同様に、Ｐ_２（ｎ）にも、第ｎロットが処理された際に取得された照射量、を代表的に表す一つの数値が用いられる。Ｐ_２（ｎ）は、例えば、領域ＡＲの数に基板２０の枚数を掛けた数だけ取得された全ての照射量、の平均値に対応する数値（上記の１．２等）であってもよい。また、それぞれの基板２０について、特定の１箇所の領域ＡＲについてのみ照射量に対応する数値を取得することとし、これをロット内の全ての基板２０について平均したものを、Ｐ_２（ｎ）として用いることとしてもよい。更に、第ｎロットに含まれる特定の一枚の基板２０のうち、特定の１箇所の領域ＡＲについて取得された照射量に対応する数値を、そのまま、Ｐ_２（ｎ）として用いることとしてもよい。

式（１）の「α（ｎ）」は、Ｐ_１（ｎ）×Ｐ_２（ｎ）の値について加重平均を算出する際の重み係数である。例えば、α（ｎ）は、直近のロットに近づくにしたがって大きな値が設定される。

式（１）に示されるように、補正量は、Ｐ_１（ｎ）×Ｐ_２（ｎ）×α（ｎ）の値を、ｎについてＭからＮまで積算することで算出される。「Ｍ」は、１以上であり且つＮ以下の範囲で設定される任意の自然数である。式（１）により算出される補正量は、精度指標を示す複数のＰ_１（ｎ）の加重平均ということができる。このように、決定部５６は、データに含まれる複数の精度指標の加重平均に基づいて、第１照射処理が次に行われる際の照射条件を決定する。尚、式（１）の全体に、算出される補正量の値を調整するための所定の係数が掛けられることとしてもよい。

式（１）を用いて算出される補正量は、過去の複数のロットにおける、第１照射処理の照射量とその効き具合との関係性に基づいて算出されたもの、ともいうことができる。決定部５６は、当該補正量を所定の基本量に加算することで得られた照射量を、第Ｎ＋１ロットのための照射条件Ｃ４として決定する。次のロットである第Ｎ＋１ロットにおいては、過去の複数のロットにおける情報に基づいて適切に照射量が設定されることとなる。

照射量を適切に設定する方法としては、ロットが切り替わる度に条件出しの試験等を行うことも考えられる。しかしながら、そのような方法では、照射量の設定に時間がかかり過ぎてしまうので、製造コストが上昇してしまう。これに対し、本実施形態では、式（１）を用いることより、照射量の条件出しを行わない場合でも、短時間のうちに容易にかつ適切に照射量を決定することができる。

尚、補正量が加算される上記の「基本量」は、基板２０の各領域ＡＲについて共通の値であってもよいが、領域ＡＲごとに異なる値であってもよい。また、基本量は、同一のロットに含まれるそれぞれの基板２０について共通の値であってもよいが、基板２０毎に異なっていてもよい。例えば、ロットにおける最初の基板２０と最後の基板２０との間で、基本量が異なっていてもよい。いずれの場合でも、各領域ＡＲに第１照射処理が行われる際の照射条件Ｃ４は、記憶部５５に記憶された過去のロットのデータに基づいて、決定部５６により決定されることとなる。

図６には、基板２０に対する凹凸パターンの転写が繰り返された際における、アラインメント誤差の変化の例が示されている。同図の横軸に示される数値はロット番号である。ロット番号が１のロットにおいては、予め行われた条件出しにより、最適な照射条件を設定した上で第１照射処理等が行われている。このため、当該ロットにおけるアラインメント誤差は比較的小さく抑えられている。

線Ｌ２に示されるのは、ロット番号が２以降のロットにおいて、照射条件を固定したまま凹凸パターンの転写が繰り返された場合の、アラインメント誤差の変化の例である。線Ｌ２に示されるように、同種のロットであっても、照射条件を変化させない場合には、ロットの処理が繰り返される毎にアラインメント誤差が大きくなって行き、最終的には、許容できる上限Ｅ_ｔを超えてしまう。これは、第１照射処理の効き具合（つまり、先に述べた精度指標）が、様々な要因で変化してしまうからである。

第１照射処理の効き具合を変化させる要因としては、例えば、基板２０上に形成された被転写材料の厚さや組が常に同一ではないことや、基板２０上に前工程で予め形成された膜の厚さや組成が常に同一ではないこと、などが挙げられる。また、原版３０の交換等に伴って、原版３０に設けられているアラインメントマークの厚さ等が変化してしまうことも、第１照射処理の効き具合が変化してしまう要因の一つになり得る。尚、第１照射処理の効き具合が、前工程で予め形成された膜の状態によって影響を受けるのは、当該膜によって反射され被転写材料を再度通過する光の強度、が変化するためである。

図６の線Ｌ１に示されるのは、ロット番号が２以降のロットにおいて、本実施形態のように照射条件が都度設定されて行く場合の、アラインメント誤差の変化の例である。本実施形態では、記憶部５５に記憶された過去のロットのデータに基づいて、決定部５６により好適な照射条件が都度設定される。このため、線Ｌ１で示される例のように、ロットの処理が繰り返されても、アラインメント誤差を上限Ｅ_ｔ以内に抑えることができる。

以上のような照射条件の設定を実現するために、制御装置５０によって実行される具体的な処理を含むインプリント方法の流れについて、図７及び図８を参照しながら説明する。図７に示される一連の処理は、それぞれの基板２０に凹凸パターンを形成するにあたり、複数の基板２０を含むロット毎に、制御装置５０によって繰り返し実行されるものである。図８には、インプリント方法の各工程における基板２０等の状態が模式的に示されている。同図において符号「６０」が付されているのは被転写材料である。符号「７０」が付されているのは、基板２０上に形成された被加工膜である。以下では、それぞれのことを「被転写材料６０」、「被加工膜７０」とも称する。

図７に示される処理の最初のステップであるＳ１では、処理情報を取得する処理が情報取得部５７により行われる。先に述べたように、処理情報とは、アラインメント処理がこれから行われる基板２０について、当該基板２０に対しこれまでに施された処理内容を示す情報である。処理情報には、例えば、今回のロットの基板２０に対しこれまでの工程で施された成膜の種類や厚さ等を示す情報や、当該膜に対し行われたエッチングの形状等の情報が含まれる。尚、処理情報は、例えば、半導体装置の製造工程を統括するサーバーから取得することができる。このような態様に替えて、オペレータが手動入力した情報に基づいて、処理情報が取得されることとしてもよい。

ところで、インプリント装置１０では、常に同一仕様の基板２０が処理されるわけではなく、様々な仕様の基板２０が処理される場合がある。このため、記憶部５５に記憶されている複数のデータ、すなわち精度指標を含むデータは、１種類のみではなく、これまでに処理された様々な基板２０の仕様に対応して複数種類のデータが記憶されている。

Ｓ０１に続くＳ０２では、記憶部５５に記憶されている複数のデータの中から、Ｓ０１で取得された処理情報に対応するデータが複数選択される。「処理情報に対応するデータ」とは、これから処理される基板２０と同じ仕様の基板が、過去に処理された際に取得されたデータのことである。Ｓ０２に続くＳ０３では、上記のように選択されたデータのみを用いて、照射条件を決定する処理が行われる。つまり、Ｓ０２で選択されたデータのみを、図４のＤ１乃至Ｄ３で示されるデータとして用いながら、照射条件を決定する処理が行われる。先に述べたように、当該処理は、決定部５６により式（１）を用いて行われる。

このように、決定部５６は、記憶部５５に記憶された複数のデータのうち、処理情報に対応するデータに基づいて照射条件を決定する。これにより、異なる仕様の基板２０について取得されたデータに基づいて、不適切な照射条件が設定されてしまうことが防止される。

尚、照射条件の決定に用いられる式（１）は、適宜変更してもよい。例えば、各ロットにおける照射量の変動の影響が無視できる程度である場合には、式（１）のＰ_２（ｎ）の値を全て１としてもよい。

また、決定部５６により決定される照射条件は、本実施形態のような照射量であってもよいが、照射量とは異なる種類のパラメータであってもよい。例えば、被転写材料６０に光を照射するための光源４０の出力強度、被転写材料６０に光が照射される時間、被転写材料６０に照射される光の波長、被転写材料６０に到達する光の照度、及び、照射量調整機構４１の状態（例えば、ミラーデバイスの姿勢を示すパラメータ等）、のうちの一つ又は複数のパラメータが、照射条件として決定されることとしてもよい。いずれの場合でも、照射条件は、式（１）もしくはこれと同様の式を用いて決定することができる。

Ｓ０３で行われる処理は、半導体装置の製造工程のうち、記憶部５５に記憶されたデータに基づいて、第１照射処理が次に行われる際の照射条件を決定する工程に該当する。

Ｓ０３に続くＳ０４では、Ｓ０３で設定された照射条件に基づいて、第１照射処理部５２により第１照射処理が行われる。尚、Ｓ０４に移行する前には、図８（Ａ）に示されるように、被加工膜７０の上に被転写材料６０が形成される。被転写材料６０の形成は、例えば被加工膜７０の複数箇所に被転写材料６０を滴下させるように行われてもよく、被加工膜７０の全体にスピンコートなどで被転写材料６０の膜を形成するように行われてもよい。その後、図８（Ｂ）に示されるように、不図示の基板ステージ２２を上昇させることにより、原版３０の凹凸パターン３０Ｐを基板２０上の被転写材料６０に接触させた状態とする処理が予め行われる。Ｓ０４の第１照射処理では、図８（Ｂ）に示される状態のまま、光源４０からの光が被転写材料６０に到達する。

Ｓ０４で行われる処理は、半導体装置の製造工程のうち、アラインメント処理が完了するよりも前の時点で、被転写材料６０に光を照射して被転写材料６０の粘性を高める処理、である第１照射処理を、所定の照射条件に基づいて行う工程に該当する。

Ｓ０４に続くＳ０５では、アラインメント処理部５１によりアラインメント処理が行われる。アラインメント処理部５１は、図８（Ｂ）に示される状態のままで、例えば基板ステージ２２を動作させることによりアラインメント処理を行う。先に述べたように、Ｓ０４の第１照射処理は、Ｓ０５のアラインメント処理と並行して実行されてもよい。

アラインメント処理では、原版３０に設けられたアラインメントマークと、基板２０に設けられたアラインメントマークと、が互いに重なるように、基板ステージ２２の動作が制御される。尚、基板２０のアラインメントマークは、図５に示されるそれぞれの領域ＡＲに予め形成されたものである。

Ｓ０５で行われる処理は、半導体装置の製造工程のうち、凹凸パターン３０Ｐの形成された原版３０を、被転写材料６０が形成された基板２０に接触させた状態で、原版３０と基板２０との相対的な位置関係を調整する処理、であるアラインメント処理を行う工程に該当する。

アラインメント処理の実行中においては、例えば、アラインメントセンサ３３からの信号等に基づいて、指標取得部５４により精度指標が取得される。当該精度指標は記憶部５５に記憶される。Ｓ０５に続くＳ０６では、今回のロットでこれまでに取得された複数の精度指標に基づいて、当該ロットについての精度指標を含むデータが更新される。尚、このようなデータの更新は、Ｓ０５において毎回行われてもよいのであるが、今回のロットの処理が終了した時点で１回だけ行われることとしてもよい。

Ｓ０５及びＳ０６で行われる処理は、半導体装置の製造工程のうち、アラインメント処理が実行された際の、原版３０と基板２０との相対的な位置関係の調整精度を示す指標、である精度指標を取得する工程に該当する。この精度指標は、複数の基板２０を用意し、これら複数の基板２０のそれぞれで、アラインメント処理が実行された際に取得されたもの、ということができる。

Ｓ０６に続くＳ０７では、第２照射処理部５３により第２照射処理が行われる。これにより、基板２０上の被転写材料６０は、凹凸パターンが形成された状態のまま完全に硬化する。このとき、アラインメント処理によって予めアラインメント誤差が０に近づけられているので、被転写材料６０の凹凸パターンは概ね正しい位置に形成される。Ｓ０７の第２照射処理では、図８（Ｂ）に示される状態のまま、光源４０からの光が被転写材料６０に到達する。第２照射処理が完了すると、原版３０を被転写材料６０から離型させる処理が行われる。具体的には、図８（Ｃ）に示されるように、不図示の基板ステージ２２が下方側へと引き下げられる。これにより、基板２０と原版３０との間が離間する。

Ｓ０７で行われる処理は、半導体装置の製造工程のうち、アラインメント処理が完了した後に、被転写材料６０に光を照射して被転写材料６０を硬化させる処理、である第２照射処理を行う工程に該当する。

Ｓ０７に続くＳ０８では、現在処理されている基板２０上に、次に凹凸パターンを形成すべき領域ＡＲが存在するか否かが判定される。凹凸パターンが未形成の領域ＡＲが存在する場合には、当該領域ＡＲを凹凸パターン３０Ｐの直下へと移動させた上で、Ｓ０４以降の処理が再度実行される。現在の基板２０の全ての領域ＡＲに凹凸パターンが形成されていた場合には、Ｓ０９に移行する。

Ｓ０９では、今回のロットに、凹凸パターンを形成すべき次の基板２０が存在するか否かが判定される。凹凸パターンが未形成の基板２０がロット内に存在する場合には、当該基板２０を基板チャック２１上に載置した上で、Ｓ０４以降の処理が再度実行される。現在のロットの全ての基板２０に凹凸パターンが形成されていた場合には、Ｓ１０に移行する。

Ｓ１０では、Ｓ０６を経るごとに更新されていた精度指標の値が、今回のロットの精度指標として記憶部５５に記憶される。このとき、今回のロットにおける照射量も、合わせて記憶部５５に記憶される。Ｓ１０で記憶されたこれらの情報が、今回のロットについての「データ」として、次回以降のロットにおける照射量の決定に用いられることとなる。

Ｓ１０で行われる処理は、半導体装置の製造工程のうち、複数の基板２０について、アラインメント処理が実行された際に取得された精度指標を含むデータ、を記憶する工程に該当する。

凹凸パターンが形成された被転写材料６０を有する基板２０は、例えば、後の工程において別のエッチング装置などに移動され、被転写材料６０をマスクとした被加工膜７０のエッチング工程が行われる。これにより、被加工膜７０が加工されることによって凹凸パターンが形成され、半導体装置が製造される。図８（Ｄ）には、被転写材料６０をマスクとした被加工膜７０のエッチング工程が行われた直後における状態が模式的に示されている。図８（Ｅ）には、図８（Ｄ）の状態から、アッシングにより被転写材料６０が除去された状態が模式的に示されている。このように、被加工膜７０には、原版３０の凹凸パターン３０Ｐに対応した所定のパターンが形成される。

以上に説明したような方法、すなわち、基板２０上の被転写材料６０に凹凸パターンを形成するインプリント方法は、本実施形態のような半導体装置の製造工程のみならず、他の製品の製造工程においても採用することができる。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０：インプリント装置、２０：基板、３０：原版、３０Ｐ：凹凸パターン、５１：アラインメント処理部、５２：第１照射処理部、５３：第２照射処理部、５４：指標取得部、５５：記憶部、５６：決定部、５７：情報取得部。

Claims (7)

1. 基板上の被転写材料にパターンを転写するインプリント装置であって、
   前記パターンの形成された原版を、前記被転写材料が形成された前記基板に接触させた状態で、前記原版と前記基板との相対的な位置関係を調整するアラインメント処理を行うアラインメント処理部と、
   前記アラインメント処理よりも前の時点で、前記被転写材料に第１光を照射して前記被転写材料の粘性を高める第１照射処理を、所定の照射条件に基づいて行う第１照射処理部と、
   前記アラインメント処理の後に、前記被転写材料に第２光を照射して前記被転写材料を硬化させる第２照射処理を行う第２照射処理部と、
   前記アラインメント処理が実行された際の、前記位置関係の調整精度を示す精度指標を取得する指標取得部と、
   複数の前記基板について、前記アラインメント処理が実行された際に取得された複数の前記精度指標を含むデータ、を記憶する記憶部と、
   前記データに基づいて、第１照射処理が次に行われる際の前記照射条件を決定する決定部と、を備えるインプリント装置。
2. 前記アラインメント処理がこれから行われる前記基板について、当該基板に対しこれまでに施された処理内容を示す情報、である処理情報を取得する情報取得部を更に備え、
   前記決定部は、
   前記記憶部に記憶された複数の前記データのうち、前記処理情報に対応する前記データに基づいて前記照射条件を決定する、請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記精度指標には、前記位置関係の変動が収束するまでに要された時間、前記位置関係を調整するために要された力の大きさ、のいずれかが含まれる、請求項１又は２に記載のインプリント装置。
4. 前記決定部は、
   前記データに含まれる複数の前記精度指標の加重平均に基づいて、第１照射処理が次に行われる際の前記照射条件を決定する、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. 前記決定部により決定される前記照射条件には、前記被転写材料に到達する光の照射量、前記被転写材料に光を照射するための光源の出力強度、前記被転写材料に光が照射される時間、前記被転写材料に照射される光の波長、前記被転写材料に到達する光の照度、及び、前記光源と前記基板との間に配置された照射量調整機構の状態、のうちの少なくとも一部が含まれる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインプリント装置。
6. 基板上の被転写材料にパターンを転写するインプリント方法であって、
   前記パターンの形成された原版を、前記被転写材料が形成された前記基板に接触させた状態で、前記原版と前記基板との相対的な位置関係を調整するアラインメント処理を行う工程と、
   前記アラインメント処理よりも前の時点で、前記被転写材料に第１光を照射して前記被転写材料の粘性を高める第１照射処理を、所定の照射条件に基づいて行う工程と、
   前記アラインメント処理の後に、前記被転写材料に第２光を照射して前記被転写材料を硬化させる第２照射処理を行う工程と、
   前記第２照射処理の後に、前記原版を前記被転写材料から離型させる工程と、
   を含み、
   前記所定の照射条件は、
   複数の基板を用意し、前記複数の基板のそれぞれでアラインメント処理が実行された際に取得される複数の精度指標を含むデータに基づいて決定される、インプリント方法。
7. 半導体装置の製造方法であって、
   被加工膜が形成された半導体基板を用意し、パターンの形成された原版を、前記被加工膜の上に被転写材料が形成された前記半導体基板に接触させた状態で、前記原版と前記半導体基板との相対的な位置関係を調整するアラインメント処理を行う工程と、
   前記アラインメント処理よりも前の時点で、前記被転写材料に第１光を照射して前記被転写材料の粘性を高める第１照射処理を、所定の照射条件に基づいて行う工程と、
   前記アラインメント処理の後に、前記被転写材料に第２光を照射して前記被転写材料を硬化させる第２照射処理を行う工程と、
   前記第２照射処理の後に、前記原版を前記被転写材料から離型させる工程と、
   前記パターンが形成された前記被転写材料をマスクとし、前記被加工膜を加工する工程と、
   を含み、
   前記所定の照射条件は、
   複数の半導体基板を用意し、前記複数の半導体基板のそれぞれで、前記アラインメント処理が実行された際に取得される複数の精度指標を含むデータに基づいて決定される、半導体装置の製造方法。

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