JP2016009798A - インプリント方法及びインプリント装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インプリント処理時におけるインプリント樹脂の液滴の濡れ広がり方の違いに起因するパターン欠陥の発生を防止することのできるインプリント方法及びインプリント装置を提供する。【解決手段】基材の主面側のパターン領域に少なくとも２種の表面形状の異なる領域が含まれるインプリントモールドを用い、被転写基板上にインクジェット法により離散的に供給されたインプリント樹脂に微細凹凸パターンを転写するインプリント方法は、被転写基板上へのインプリント樹脂の供給量及び液滴数を算出し、被転写基板上に供給された液滴にパターン領域を接触させたときの液滴の濡れ広がり予定領域を求め、液滴数及び濡れ広がり予定領域に基づいて、インプリント樹脂の供給位置を決定し、供給位置に基づいて被転写基板上にインプリント樹脂を供給し、液滴が濡れ広がり予定領域に濡れ広がるタイミングで、液滴に微細凹凸パターンを接触させる。【選択図】図１

Description

本発明は、インプリントモールドを用いたインプリント方法及びインプリント装置に関する。

微細加工技術として知られているナノインプリント技術は、基材の表面に微細凹凸パターンが形成されてなる型部材（インプリントモールド）を用い、当該微細凹凸パターンを被加工物に転写することで微細凹凸パターンを等倍転写するパターン形成技術である（特許文献１参照）。特に、半導体デバイスにおける配線パターン等のさらなる微細化等に伴い、その製造プロセス等においてナノインプリント技術が注目されている。

ナノインプリント技術においては、一般に、被転写基板上に被加工物としてのインプリント樹脂が塗布され、インプリント樹脂とインプリントモールドとを接触させた状態で当該インプリント樹脂を硬化させることにより、インプリントモールドの微細凹凸パターンが転写されてなる微細凹凸パターン構造体が形成される。また、このようにして形成された微細凹凸パターン構造体をマスクとして用いて被転写基板のエッチング処理を行うことで、インプリントモールドの微細凹凸パターンを上記被転写基板に転写することができる。

インプリント樹脂を被転写基板上に塗布する方法として、被転写基板上に、所定の配置でインプリント樹脂を離散的に滴下するインクジェット方式等が知られている。そして、インクジェット方式により基板表面に離散的に滴下されたインプリント樹脂は、インプリントモールドにおける微細凹凸パターンと接触し、当該微細凹凸パターンによる毛細管力を主として被転写基板表面に濡れ広がる。したがって、インクジェット方式により被転写基板上にインプリント樹脂を滴下する場合、濡れ広がったインプリント樹脂の各液滴が互いに接触したときに上記微細凹凸パターン構造体にパターン欠陥が生じないように、インプリント樹脂の滴下配置が決定される必要がある。

米国特許第５，７７２，９０５号

インプリント処理におけるパターン欠陥は、インプリント樹脂の滴下位置が適切であったとしても生じることがある。例えば、一のパターン領域を有し、当該パターン領域に互いに異なるパターン構造の２種の微細凹凸パターン（第１の微細凹凸パターン及び第２の微細凹凸パターン）が形成されているインプリントモールドを用いてインプリント処理を実施する場合を考える。このインプリント処理において、第１の微細凹凸パターンに接触するインプリント樹脂の液滴と、第２の微細凹凸パターンに接触するインプリント樹脂の液滴とは、被転写基板上における濡れ広がり方が異なる。そして、第１の微細凹凸パターンと第２の微細凹凸パターンとの境界部の近傍において、濡れ広がり方の異なる液滴同士が接触することで、当該境界部の近傍においてパターン欠陥が生じてしまう。すなわち、インプリント処理時（転写時）にインプリント樹脂の液滴が接触する、インプリントモールドの面内に、当該液滴の濡れ広がり方が異なる複数の形状（構造）が設けられている場合には、そのインプリント樹脂の液滴の濡れ広がり方の違いに起因してパターン欠陥が生じてしまうという問題がある。

上記課題に鑑みて、本発明は、インプリント処理時におけるインプリント樹脂の液滴の濡れ広がり方の違いに起因するパターン欠陥の発生を防止することのできるインプリント方法及びインプリント装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、基材の主面側のパターン領域に微細凹凸パターンが形成されてなり、前記パターン領域に少なくとも２種の表面形状の異なる領域が含まれるインプリントモールドを用い、被転写基板上にインクジェット法により離散的に供給されたインプリント樹脂に前記微細凹凸パターンを転写するインプリント方法であって、前記被転写基板上に供給される前記インプリント樹脂の供給量を決定する工程と、前記インプリント樹脂の供給量に基づいて、前記被転写基板上に供給される前記インプリント樹脂の液滴数を算出する工程と、前記被転写基板上に供給された前記インプリント樹脂の液滴に前記インプリントモールドの前記パターン領域を接触させたときに、前記液滴が前記被転写基板上で濡れ広がる予定の領域を求める工程と、前記インプリント樹脂の液滴数及び前記液滴が前記被転写基板上で濡れ広がる予定の領域に基づいて、前記被転写基板上における前記インプリント樹脂の供給位置を決定する工程と、前記インプリント樹脂の供給位置に基づいて、前記被転写基板上に前記インプリント樹脂を供給する工程と、前記インプリント樹脂の液滴が前記被転写基板上の前記濡れ広がる予定の領域に濡れ広がるタイミングで、前記被転写基板上の前記インプリント樹脂の液滴に前記インプリントモールドの前記微細凹凸パターンを接触させる工程とを含むことを特徴とするインプリント方法を提供する（発明１）。

本発明において、「表面形状」とは、インプリント樹脂に微細凹凸パターンを転写する工程において、インプリント樹脂の液滴と直接的に接触する領域の表面の形状を意味するものとする。また、「２種の表面形状の異なる領域」としては、インプリント樹脂の液滴の濡れ広がる予定の領域の形状が相互に異なる２つの領域を意味する。２種の表面形状の異なる領域が存在する場合としては、例えば、ラインアンドスペース形状、ホール形状等の互いにパターン構造が異なる微細凹凸パターンが一のパターン領域に形成されている場合、微細凹凸パターンが形成されている領域及び微細凹凸パターンが形成されていない領域とが一のパターン領域に存在する場合等が挙げられる。

被転写基板上に離散的に供給されたインプリント樹脂の各液滴は、インプリントモールドのパターン領域に接触したとき、当該パターン領域の表面形状に依存して所定の領域に濡れ広がる。例えば、パターン領域の表面形状、すなわちパターン領域に形成されている微細凹凸パターンが、ラインアンドスペース形状である場合、当該微細凹凸パターンが形成されている領域に接触した液滴は、ライン方向（スペース方向）を実質的に長径とする略長円形状（楕円形状）に濡れ広がる。一方、パターン領域に形成されている微細凹凸パターンがホール形状である場合、又はパターン領域に微細凹凸パターンが形成されていない領域がある場合、ホール形状の微細凹凸パターンが形成されている領域又は微細凹凸パターンが形成されていない領域に接触した液滴は、略円形状に濡れ広がる。このように、液滴に接触したときに当該液滴の濡れ広がる形状の異なる領域がインプリントモールドのパターン領域に含まれている場合、それらの領域の境界部分において、転写パターンの欠陥が生じやすい。しかしながら、上記発明（発明１）によれば、インプリントモールドのパターン領域に含まれる、表面形状の異なる領域ごとに、当該領域と液滴とが接触したときに液滴が濡れ広がる予定の領域を求め、当該濡れ広がる予定の領域に基づいてインプリント樹脂の供給位置を決定するため、インプリント処理ごとに適切な転写タイミングを見極めることができ、インプリント処理による欠陥の発生を防止することができる。

上記発明（発明１）において、前記液滴が前記被転写基板上で濡れ広がる予定の領域は、前記被転写基板上に供給される前記インプリント樹脂の液滴の平面視直径と、前記微細凹凸パターンのパターン構造とに基づいて求められるのが好ましい（発明２）。

上記発明（発明２）において、前記インプリント樹脂の液滴の平面視直径が、前記被転写基板上に供給された前記インプリント樹脂の液滴の平面視における最大直径であるのが好ましい（発明３）。

上記発明（発明１〜３）において、前記被転写基板上に供給された前記インプリント樹脂の液滴の状態を観察し、前記インプリント樹脂の液滴が前記被転写基板上の前記濡れ広がる予定の領域に濡れ広がるタイミングを判断するのが好ましい（発明４）。

上記発明（発明４）において、前記被転写基板の一方面に対向する他方面側から当該被転写基板を介して、前記被転写基板の一方面上における前記インプリント樹脂の液滴の状態を観察してもよいし（発明５）、前記被転写基板の一方面に対向して配置される前記インプリントモールドを介して、前記被転写基板の一方面上における前記インプリント樹脂の液滴の状態を観察してもよい（発明６）。

上記発明（発明４〜６）において、前記被転写基板上に供給された前記インプリント樹脂の液滴の状態を観察する時間を予め規定し、当該観察時間内に前記インプリント樹脂の液滴の状態が前記濡れ広がる予定の領域に濡れ広がり得る状態になったときに、前記被転写基板上の前記インプリント樹脂の液滴に前記インプリントモールドの前記微細凹凸パターンを接触させるのが好ましい（発明７）。

また、本発明は、基材の主面側のパターン領域に微細凹凸パターンが形成されてなり、前記パターン領域に少なくとも２種の表面形状の異なる領域が含まれるインプリントモールドを用い、被転写基板上に供給されたインプリント樹脂に前記微細凹凸パターンを転写するインプリント装置であって、前記インプリント樹脂をインクジェット法により前記被転写基板上に離散的に供給する樹脂塗布部と、前記被転写基板上に供給された前記インプリント樹脂の液滴に前記インプリントモールドの前記パターン領域を接触させたときに、前記液滴が前記被転写基板上で濡れ広がる予定の領域に濡れ広がるタイミングを判断する転写タイミング判断部と、前記転写タイミング判断部において判断されたタイミングで、記被転写基板上の前記インプリント樹脂の液滴に前記インプリントモールドの前記微細凹凸パターンを接触させる転写部とを備えることを特徴とするインプリント装置を提供する（発明８）。

本発明によれば、インプリント処理時におけるインプリント樹脂の液滴の濡れ広がり方の違いに起因するパターン欠陥の発生を防止することのできるインプリント方法及びインプリント装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るインプリント方法の各工程を示すフローチャートである。 図２は、本発明の一実施形態に係るインプリント方法において用いられるインプリントモールドの態様を概略的に示す切断端面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るインプリント方法において用いられるインプリントモールドのパターン領域の構成を概略的に示す平面図である。 図４は、本発明の一実施形態に係るインプリント方法において、インプリント樹脂の液滴の濡れ広がる領域を概略的に示す平面図である。 図５は、本発明の一実施形態に係るインプリント方法において、インプリント樹脂の液滴が滴下（供給）されてからの経過時間と、当該液滴の直径との関係を示すグラフである。 図６は、本発明の一実施形態におけるインプリント装置を示す概略構成図である。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
〔インプリント方法〕
図１は、本実施形態に係るインプリント方法の各工程を示すフローチャートである。
本実施形態におけるインプリント方法においては、基材１１の主面１１ａ側（インプリント処理時における被転写基板との対向面側）のパターン領域Ｐａに微細凹凸パターン１２ａ，１２ｂが形成されているインプリントモールド１０（図２参照）と、インプリント樹脂により構成される微細凹凸パターン構造体が形成される被転写基板とを準備し、被転写基板上に離散的に滴下されて供給されるインプリント樹脂の供給量を決定する（Ｓ１０１）。なお、本実施形態において、インプリントモールド１０としては、図２に示すように、基材１１の主面１１ａ側から突出する凸構造部１３を有し、凸構造部１３の上面１３ａの全面がパターン領域Ｐａであって、当該上面１３ａ（パターン領域Ｐａ）に微細凹凸パターン１２ａ，１２ｂが形成され、基材１１の主面１１ａに対向する裏面１１ｂ側に窪み部１４が形成されているものを例に挙げて説明するが、このような態様に限定されるものではない。

インプリントモールド１０を構成する基材としては、インプリントモールド用基材として通常用いられる基材である限り、特に制限はない。例えば、石英ガラス基板、ソーダガラス基板、フッ化カルシウム基板、フッ化マグネシウム基板、アクリルガラス等や、これらのうちから任意に選択される２以上の基板を積層してなる積層基板等；シリコン基板、窒化ガリウム基板等の半導体基板等；ニッケル基板、チタン基板、アルニウム基板等の金属基板等が挙げられる。

被転写基板としては、例えば、石英ガラス基板、ソーダガラス基板、フッ化カルシウム基板、フッ化マグネシウム基板、アクリルガラス等や、これらのうちから任意に選択される２以上の基板を積層してなる積層基板等；シリコン基板、窒化ガリウム基板等の半導体基板等；ニッケル基板、チタン基板、アルニウム基板等の金属基板等が挙げられる。

後述するように、本実施形態に係るインプリント方法においては、被転写基板上に滴下されたインプリント樹脂の液滴の画像を被転写基板の下方側から撮像部により撮像して観察し、転写タイミングを見極める（図６参照）。したがって、被転写基板は、撮像光を透過可能な基材であるのが好ましい。

なお、本実施形態において「透過可能」とは、インプリント樹脂の液滴を観察するために必要な画像を撮像可能な程度に撮像光を透過可能であることを意味する。例えば、「透過可能」とは、可視光カメラを用いて上記画像を撮像する場合、波長３８０〜８１０ｎｍの光線の透過率が５０％以上、好ましくは８０％以上であることを意味し、赤外線カメラを用いて上記画像を撮像する場合、波長１μｍ以上の光線の透過率が５０％以上、好ましくは８０％以上であることを意味する。

インプリント樹脂の供給量は、被転写基板上に微細凹凸パターン構造体を形成するにあたって必要なインプリント樹脂量として算出され得る。例えば、下記数式で示されるように、被転写基板上に形成される微細凹凸パターン構造体の平面視面積と、予め設定されている残膜厚との積に、インプリントモールド１０の微細凹凸パターン１２ａ，１２ｂの凹部の容積を加算することで、インプリント樹脂の供給量が算出され得る。

Ｓ＝Ａ×Ｔ＋Ｖ
上記式中、Ｓは「インプリント樹脂の供給量」を、Ａは「微細凹凸パターン構造体の平面視面積（インプリントモールド１０のパターン領域Ｐａの平面視面積）」を、Ｔは「残膜厚」を、Ｖは「インプリントモールド１０の微細凹凸パターン１２ａ，１２ｂの凹部の全容積」を表す。

なお、後述するように、実際のインプリント処理において、インプリント樹脂を被転写基板上に滴下（供給）してからインプリント処理を開始するまでの間に、インプリント樹脂が揮発し、体積減少が生じる。そのため、上記インプリント樹脂の供給量としては、上記体積減少量を考慮に入れてインプリント樹脂の供給量を算出してもよい。

次に、算出されたインプリント樹脂の供給量から、被転写基板上に供給されるインプリント樹脂の液滴数（整数）を求める（Ｓ１０２）。インプリント樹脂の液滴の数は、上述のようにして算出されたインプリント樹脂の供給量Ｓを、本実施形態に係るインプリント方法において用いられるインクジェット装置のインクジェットノズルから滴下される一滴量で除算することにより、求められ得る。なお、インプリント樹脂の供給量Ｓが上記一滴量で割り切れない場合、例えば、当該供給量Ｓを一滴量で除算した数値の小数点以下第１位を切り上げて、上記インプリント樹脂の液滴数を算出すればよい。

続いて、被転写基板上に滴下されたインプリント樹脂の液滴が、インプリントモールド１０の微細凹凸パターン１２ａ，１２ｂに接触したときに被転写基板上で濡れ広がると考えられる領域（濡れ広がり予定領域）を決定する（Ｓ１０３）。

本実施形態におけるインプリントモールド１０のパターン領域Ｐａ内には、少なくとも２種の表面形状の異なる領域が存在する。例えば、図３に示すように、インプリントモールドのパターン領域Ｐａのうち、第１の領域Ｐａ１にはラインアンドスペース形状の微細凹凸パターン１２ａが形成されており、第２の領域Ｐａ２にはホール形状の微細凹凸パターン１２ｂが形成されているものとする。

この場合、第１の領域Ｐａ１に形成されている、ラインアンドスペース形状の微細凹凸パターン１２ａに接触するインプリント樹脂の液滴２０ａは、図４（Ａ）に示すように、ライン方向（スペース方向，図４（Ａ）におけるＹ方向）を長径とする略長円形状の領域２１ａに濡れ広がる。一方、第２の領域Ｐａ２に形成されている、ホール形状の微細凹凸パターン１２ｂに接触するインプリント樹脂の液滴２０ｂは、図４（Ｂ）に示すように、略等方的に略円形状の領域２１ｂに濡れ広がる。

このように、インプリント樹脂の液滴が接触する、インプリントモールド１０のパターン領域Ｐａの表面形状により、インプリント樹脂の液滴２０ａ，２０ｂの濡れ広がる領域２１ａ，２１ｂの形状が異なる。そして、互いに表面形状の異なる第１の領域Ｐａ１と第２の領域Ｐａ２との境界部の近傍においては、濡れ広がる領域２１ａ，２１ｂの形状が異なる液滴同士が接触することになる。このとき、互いに濡れ広がる領域の形状が異なる液滴同士が接触することで、微細凹凸パターンの凹部にインプリント樹脂が充填されずに空隙が発生しやすくなり、その空隙がインプリント樹脂を硬化させるまでの間に消滅せずに、そのまま残存してしまうことがある。互いに濡れ広がる領域の形状が異なる液滴同士が接触することで、それらの液滴の流れ（濡れ広がる予定の領域への流れ）が変動してしまうことによるものと考えられる。そのため、第１の領域Ｐａ１と第２の領域Ｐａ２との境界部の近傍においてパターン欠陥が生じることがある。よって、各液滴の濡れ広がり予定領域を考慮に入れた上でインプリント樹脂の液滴の配置を決定することが、パターン欠陥の発生を防止するために重要となる。

一方で、ラインアンドスペース形状の微細凹凸パターン１２ａに接触する液滴が濡れ広がる領域２１ａの形状は、インプリントモールド１０とインプリント樹脂の液滴２０ａとが接触するタイミングによっても異なる。例えば、上記ラインアンドスペース形状の微細凹凸パターン１２ａが、滴下直後のインプリント樹脂の液滴２０ａに接触する場合（図４（Ａ））と、滴下されてから所定の時間が経過し、液滴２０ｃの直径が大きくなったインプリント樹脂の液滴２０ｃ’に接触する場合（図４（Ｃ））とでは、後者（図４（Ｃ））の方が、より円形状に近い領域２１ｃに濡れ広がる。すなわち、前者の濡れ広がる領域２１ａの短径に対する長径の比は、後者の濡れ広がる領域の当該比よりも大きくなる。インプリント樹脂の液滴は、被転写基板上に滴下された直後から徐々にその直径が大きくなり、液滴の直径がより大きいほど、より円形状に近似した領域に濡れ広がるためである。

そして、インプリントモールド１０のパターン領域Ｐａ内に少なくとも２種の表面形状の異なる領域Ｐａ１，Ｐａ２が存在し、互いに濡れ広がる領域の形状が異なる液滴同士が接触する場合であっても、それらの濡れ広がる領域の形状が、より近似する形状であれば、パターン欠陥が生じ難くなる。上記の例のように、インプリントモールド１０のパターン領域Ｐａのうちの第１の領域Ｐａ１にラインアンドスペース形状の微細凹凸パターン１２ａが形成されており、第２の領域Ｐａ２にホール形状の微細凹凸パターン１２ｂが形成されている場合、ラインアンドスペース形状の微細凹凸パターン１２ａに接触する液滴２０ａが、より円形状に近い領域に濡れ広がるように（例えば、図４（Ｃ）に示す領域２１ｃに濡れ広がるように）インプリント処理を行うことで、パターン欠陥の発生を抑制することができる。

したがって、本実施形態においては、互いに表面形状の異なる複数の領域（第１領域Ｐａ１及び第２領域Ｐａ２）のそれぞれに接触してインプリント樹脂の液滴が濡れ広がる領域の形状が、相互に近似する形状となるように、各液滴の濡れ広がり予定領域を求める。すなわち、インプリントモールド１０のパターン領域Ｐａとインプリント樹脂の液滴とを接触させる転写タイミング（インプリント樹脂の液滴を被転写基板上に滴下してからインプリントモールド１０のパターン領域Ｐａを液滴に接触させるまでの時間）と、その転写タイミングにおける各液滴の濡れ広がり予定領域とを求める。

互いに表面形状の異なる複数の領域のそれぞれにインプリント樹脂の液滴を接触させる場合、被転写基板上に滴下されたインプリント樹脂の液滴が最大直径Ｒ_MAXになるタイミングで当該液滴にインプリントモールド１０のパターン領域Ｐａを接触させることができれば、当該インプリント樹脂の液滴の濡れ広がる領域の形状が相互に近似する形状となる。

一方で、インプリント樹脂には、揮発しやすい成分（揮発性成分）も含まれ得るため、被転写基板上に滴下されたインプリント樹脂の液滴が最大直径Ｒ_MAXになるまで待ってインプリント処理を行うと、揮発によりインプリント樹脂の成分組成が変化してしまって、硬化性やエッチング耐性等のインプリント樹脂としての機能に悪影響を及ぼしたり、インプリント樹脂の体積が減少することに伴う欠陥（インプリント樹脂の不足による未充填欠陥）の発生を引き起こしたりするおそれがある。そのため、インプリント樹脂の揮発による組成比の変化や体積減少等を考慮に入れた、インプリント樹脂の揮発量（インプリント樹脂の液滴が滴下されてからの時間）の許容範囲内において、上記インプリント樹脂の液滴の直径が最大になる転写タイミングを求める必要がある。

すなわち、被転写基板上に滴下されたインプリント樹脂の液滴の揮発により組成比が変化するとしても、インプリント樹脂として十分に機能するとともに、体積減少に伴う欠陥の発生を引き起こさない程度の時間（インプリント樹脂の液滴が滴下されてからの時間）内において、当該液滴の直径が最大になる時間（その時間における液滴の直径を「Ｒ_INP」と称する。）を予め求めておき、当該時間を、本実施形態におけるインプリント処理を開始する転写タイミングとして決定するのが好ましい。

上記インプリント処理を開始する転写タイミングは、例えば、下記のようにして求められ得る。
まず、インプリント樹脂の液滴を被転写基板上に滴下し、当該液滴が自然に濡れ広がる様子を、当該液滴の上方又は下方から観察し、滴下後からの時間経過に対応する液滴の直径の変化を測定する。液滴の観察は、実際のインプリント処理における雰囲気と同様の雰囲気で実施するのが好ましい。すなわち、インプリント装置内において被転写基板上に複数の液滴を滴下して観察するのが好ましい。この場合の液滴の配置は、特に制限されるものではなく、適宜決定され得る。

なお、インプリント樹脂の液滴の一滴量が少なく、液滴の直径の観察（測定）が困難である場合、複数の液滴を一箇所に滴下して観察可能な大きさの液滴を形成し、当該液滴を観察すればよい。

そして、インプリント樹脂の液滴の直径の経時的変化を、図５に示すグラフのように求め、液滴が最大直径Ｒ_MAXになる時間Ｔ_MAXを求める。

次に、インプリント樹脂の揮発による組成比の変化を測定する。インプリント樹脂の組成比の変化を求める方法としては、例えば、被転写基板上に滴下されたインプリント樹脂の組成比を時間経過とともに実測する方法、インプリント樹脂の液滴を滴下してからインプリント処理を開始するまでの時間（転写タイミング）の異なる複数の試料を用意して、各試料におけるインプリント処理後のインプリント樹脂膜の硬度、エッチング耐性等を測定し、当該測定結果から、インプリント樹脂の組成比の経時変化を求める方法等が挙げられる。そして、当該インプリント樹脂の組成比の変化から、インプリント樹脂に求められる機能（特性）を発揮可能な組成比を維持することのできる限界時間Ｔ_LMTを求める。

そして、図５に示すグラフから、液滴が最大直径Ｒ_MAXになる時間Ｔ_MAXと上記限界時間Ｔ_LMTとのうち、滴下後からの経過時間の短い方の時間（図５においては限界時間Ｔ_LMT）及びそのときの液滴直径（図５においては直径Ｒ_LMT）を、インプリント処理を開始する転写タイミング（転写タイミングを判断する指標となる時間Ｔ_INP及び液滴直径Ｒ_INP）として決定することができる。

このようにして転写タイミングを決定し、当該転写タイミングにおける液滴直径Ｒ_INP（図５における直径Ｒ_LMT）と、当該液滴に接触する、インプリントモールド１０の第１領域Ｐａ１及び第２領域Ｐａ２の表面形状とに基づいて、各液滴の濡れ広がり予定領域を算出する。

上述のようにして、インプリント処理を開始する転写タイミング及びインプリント樹脂の液滴の濡れ広がり予定領域を求めた後、当該濡れ広がり予定領域及び上記Ｓ１０２にて求めたインプリント樹脂の液滴数に基づいて、インプリント樹脂の供給位置を決定する（Ｓ１０４）。かかるインプリント樹脂の供給位置は、各液滴の濡れ広がり予定領域及びインプリント樹脂の液滴数に基づき、パターン欠陥が生じることのない（インプリント樹脂の未充填部分が存在しない）ように決定され得る。

続いて、上記インプリント樹脂の供給位置に基づいて、インプリント樹脂を被転写基板上に供給し（Ｓ１０５）、当該インプリント樹脂の液滴を観察する（Ｓ１０６）。インプリント樹脂の液滴の状態の観察は、被転写基板の下方側から当該液滴の平面視における画像を取得することで観察するのが好ましい。そして、インプリント樹脂の液滴の状態が、上述のようにして決定したインプリント処理を開始する転写タイミングになったことを確認し（Ｓ１０６）、インプリント処理を開始する（Ｓ１０７）。

インプリント樹脂の液滴の状態が、インプリント処理を開始する転写タイミングになったか否かは、インプリント樹脂の液滴を、上述した転写タイミングを判断する指標としての時間Ｔ_INP（図５においては限界時間Ｔ_LMT）が経過するまで観察して当該液滴の直径を測定し、液滴の直径が、上述した転写タイミングを判断する指標としての直径Ｒ_INP（図５においては直径Ｒ_LMT）になったか否かにより判断され得る。液滴の直径が転写タイミングを判断する指標としての直径Ｒ_INPになったことを確認してからインプリント処理を開始することで、各液滴が濡れ広がり予定領域に濡れ広がるため、パターン欠陥が生じるのを抑制することができる。特に、転写タイミングを判断する指標としての直径Ｒ_INPが、インプリントモールド１０のパターン領域Ｐａの互いに異なる表面形状に接触した各液滴が、近似する形状に濡れ広がるように設定されているため、濡れ広がる領域の異なる液滴同士が接触する部分（第１領域Ｐａ１と第２領域Ｐａ２との境界部近傍）においてパターン欠陥が生じるのを効果的に抑制することができる。

観察対象とするインプリント樹脂の液滴は、被転写基板上に存在するすべての液滴であってもよいし、被転写基板上に存在する一部の液滴であってもよい。

上記転写タイミングを判断する指標としての時間Ｔ_INP（図５においては限界時間Ｔ_LMT）が経過しても、液滴の直径が上述した転写タイミングを判断する指標としての直径Ｒ_INP（図５においては直径Ｒ_LMT）にならない場合、パターン欠陥が生じる可能性が高いと判断し、インプリント処理を中止する。このようにしてインプリント処理を中止することで、パターン欠陥の発生を抑制することができるとともに、インプリント樹脂を硬化させないことで、被転写基板の再利用も容易となるという効果も奏し得る。

上述したように、本実施形態に係るインプリント方法によれば、インプリントモールドの表面形状及び転写タイミングによる、インプリント樹脂の液滴の濡れ広がり予定領域を求め、当該濡れ広がり予定領域に基づいて、インプリント樹脂の液滴の滴下配置を決定するとともに、当該転写タイミングを見極めてインプリント処理を実施することができる。そのため、本実施形態によれば、インプリント処理時におけるインプリント樹脂の液滴の濡れ広がり方の違いに起因するパターン欠陥の発生を防止することができる。

〔インプリント装置〕
続いて、上述したインプリント方法を実施可能なインプリント装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図６は、本実施形態におけるインプリント装置を示す概略構成図である。

図６に示すように、本実施形態におけるインプリント装置１は、被転写基板３０上にインプリント樹脂の液滴２０を滴下するインクジェット部（図示せず）と、被転写基板３０を載置する基板ステージ１Ａと、被転写基板３０に対向させるようにしてインプリントモールド１０を保持するモールドホルダー１Ｂと、インプリントモールド１０と接触して被転写基板３０上に形成されたインプリント樹脂膜を硬化させるための硬化手段（インプリント樹脂が紫外線硬化性樹脂の場合はＵＶ光源等，図示せず）と、基板ステージ１Ａの下方に位置し、被転写基板３０上に滴下されたインプリント樹脂の液滴２０を被転写基板３０の下方側から撮像可能な撮像部１Ｃと、適切な転写タイミングを判断し、インプリント装置１の各種動作を制御する制御部（図示せず）とを備える。

撮像部１Ｃとしては、被転写基板３０上に滴下されたインプリント樹脂の液滴２０の動画像又は静止画像を撮像可能な撮像装置、例えば、可視光カメラ、赤外線カメラ等を用いることができる。

制御部は、撮像部１Ｃにより撮像された画像データ等から被転写基板３０上に滴下されたインプリント樹脂の液滴２０の直径の算出、インプリント樹脂の供給量や液滴数の算出、転写タイミング（液滴の直径Ｒ_INP、滴下後からの経過時間Ｔ_INP）の算出、インプリント樹脂の滴下配置の決定等のデータ処理等を行うＣＰＵ；インプリントモールド１０のパターン領域Ｐａに関する情報（パターン領域Ｐａの平面視面積、第１領域Ｐａ１及び第２領域Ｐａ２の配置、各領域Ｐａ１，Ｐａ２に形成されている微細凹凸パターン１２ａ，１２ｂの構造等に関する情報）、被転写基板３０上に形成される微細凹凸パターン構造体の残膜厚の設定値、算出された液滴の直径、インプリント樹脂の供給量、液滴数、転写タイミング、インプリント樹脂の滴下配置等を記憶する記憶部等を有するコンピュータ装置等を用いることができる。

上述したような構成を有するインプリント装置１において、制御部は、使用されるインプリントモールド１０のパターン領域Ｐａに関する情報（パターン領域Ｐａの平面視面積、第１領域Ｐａ１及び第２領域Ｐａ２の配置、第１及び第２領域Ｐａ１，Ｐａ２に形成されている微細凹凸パターン１２ａ，１２ｂの構造等に関する情報）及び被転写基板３０上に形成される微細凹凸パターン構造体の残膜厚の設定値等に基づいて、インプリント樹脂の供給量Ｓ、インプリント樹脂の液滴数及び転写タイミング（インプリント樹脂の液滴の直径Ｒ_INP及びインプリント処理開始時間Ｔ_INP）を算出し、インプリント樹脂の液滴の濡れ広がり予定領域を求める。そして、制御部は、インプリント樹脂の供給量Ｓ、インプリント樹脂の液滴数及びインプリント樹脂の液滴の濡れ広がり予定領域に基づいて、インプリント樹脂の滴下配置を決定する。

次に、決定されたインプリント樹脂の滴下配置に基づいて、インクジェット部は、被転写基板３０上にインプリント樹脂を離散的に滴下する。続いて、撮像部１Ｃが、被転写基板３０の下方側からインプリント樹脂の液滴２０の画像を取得し、当該液滴２０の状態（直径）を観察する。そして、制御部は、液滴の状態（直径）及び滴下後の経過時間から転写タイミングになったと判断すると、インプリントモールド１０とインプリント樹脂の液滴２０とを接触させ、インプリントモールド１０と被転写基板３０との間にインプリント樹脂を展開させる。その後、当該インプリント樹脂を硬化させ、インプリントモールド１０を剥離し、微細凹凸パターン構造体を形成する。

本実施形態におけるインプリント装置１においては、インプリントモールド１０のパターン領域Ｐａの表面形状及び転写タイミングに基づいてインプリント樹脂の滴下配置を決定し、当該滴下配置に基づいて被転写基板３０上に滴下されたインプリント樹脂の液滴２０の状態（直径）を観察して転写タイミングを見極め、インプリント処理を実施することができる。そのため、本実施形態におけるインプリント装置１によれば、インプリント処理時におけるインプリント樹脂の液滴の濡れ広がり方の違いに起因するパターン欠陥の発生を防止することができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

上記実施形態においては、転写タイミングを判断する指標としての液滴の直径Ｒ_INPは、インプリント樹脂の液滴が最大直径Ｒ_MAXになる時間Ｔ_MAXと限界時間Ｔ_LMTとのいずれか短い方の時間における直径であるが、インプリント樹脂の揮発を無視可能である限りにおいて、インプリント樹脂の液滴の最大直径Ｒ_MAXを、上記転写タイミングを判断する指標として用いてもよい。また、パターン欠陥を生じさせない限りにおいて、インプリント樹脂の液滴の実質的な最大直径（例えば、最大直径Ｒ_MAXに対する９０％以上）を、上記転写タイミングを判断する指標として用いてもよい。さらに、転写タイミングを判断する指標として、インプリント樹脂の液滴の直径に代えて、液滴の平面視面積等を用いてもよい。

上記実施形態においては、インプリントモールド１０の第１領域Ｐａ１及び第２領域Ｐａ２のそれぞれに、互いにパターン構造の異なる微細凹凸パターン１２ａ，１２ｂが形成されているが、本発明において使用され得るインプリントモールドはこのような態様に限定されるものでなく、インプリントモールド１０のパターン領域Ｐａ内に、インプリント樹脂の液滴に接触したときに当該液滴の濡れ広がる領域の形状が異なる少なくとも２つの領域が存在していればよい。上記インプリントモールド１０としては、例えば、ラインアンドスペース形状等の１種の微細凹凸パターンがパターン領域Ｐａに形成されるとともに、当該パターン領域Ｐａ内にパターンの存在しない領域（当該領域にインプリント樹脂の液滴が接触することで、その領域の表面形状により液滴の濡れ広がる領域の形状が決定し得る程度の面積を有する領域）が存在しているものを用いてもよい。

上記実施形態においては、被転写基板３０の下方に撮像部１Ｃが位置し、被転写基板３０の下方側からインプリント樹脂２０の液滴の画像を取得しているが、撮像部１Ｃがモールドホルダー１Ｂの上方に位置し、インプリントモールド１０の上方側からインプリント樹脂２０の液滴の画像を取得してもよい。この場合において、インプリントモールド１０は、撮像光を透過可能な基材により構成されていることを要する。

上記実施形態においては、インプリントモールド１０が、基材１１の主面１１ａ側から突出する凸構造部１３を有し、凸構造部１３の上面１３ａの全面がパターン領域Ｐａであって、当該上面１３ａ（パターン領域Ｐａ）に微細凹凸パターン１２ａ，１２ｂが形成され、基材１１の主面１１ａに対向する裏面１１ｂ側に窪み部１４が形成されているものであり、被転写基板３０が平板であるものを例に挙げて説明したが、このような態様に限定されるものではない。例えば、インプリントモールドが平板であり、その主面の一部がパターン領域を構成し、当該パターン領域内に微細凹凸パターンが形成されているものであって、被転写基板が基材の主面側から突出する凸構造部を有し、基材の主面に対向する裏面側に窪み部が形成されていて、凸構造部の上面にインプリント処理により転写パターンが形成される態様であってもよい。

本発明は、微細な凹凸パターンを形成するためのナノインプリント工程にて用いられるインプリントモールドの製造や、当該インプリントモールドを用いた半導体装置の製造等に有用である。

１…インプリント装置
１０…インプリントモールド
１１…基材
１１ａ…主面
１２ａ，１２ｂ…微細凹凸パターン
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…インプリント樹脂
３０…被転写基板
Ｐａ…パターン領域
Ｐａ１…第１領域
Ｐａ２…第２領域

Claims (8)

1. 基材の主面側のパターン領域に微細凹凸パターンが形成されてなり、前記パターン領域に少なくとも２種の表面形状の異なる領域が含まれるインプリントモールドを用い、被転写基板上にインクジェット法により離散的に供給されたインプリント樹脂に前記微細凹凸パターンを転写するインプリント方法であって、
   前記被転写基板上に供給される前記インプリント樹脂の供給量を決定する工程と、
   前記インプリント樹脂の供給量に基づいて、前記被転写基板上に供給される前記インプリント樹脂の液滴数を算出する工程と、
   前記被転写基板上に供給された前記インプリント樹脂の液滴に前記インプリントモールドの前記パターン領域を接触させたときに、前記液滴が前記被転写基板上で濡れ広がる予定の領域を求める工程と、
   前記インプリント樹脂の液滴数及び前記液滴が前記被転写基板上で濡れ広がる予定の領域に基づいて、前記被転写基板上における前記インプリント樹脂の供給位置を決定する工程と、
   前記インプリント樹脂の供給位置に基づいて、前記被転写基板上に前記インプリント樹脂を供給する工程と、
   前記インプリント樹脂の液滴が前記被転写基板上の前記濡れ広がる予定の領域に濡れ広がるタイミングで、前記被転写基板上の前記インプリント樹脂の液滴に前記インプリントモールドの前記微細凹凸パターンを接触させる工程と
   を含むことを特徴とするインプリント方法。
2. 前記液滴が前記被転写基板上で濡れ広がる予定の領域は、前記被転写基板上に供給される前記インプリント樹脂の液滴の平面視直径と、前記微細凹凸パターンのパターン構造とに基づいて求められ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. 前記インプリント樹脂の液滴の平面視直径が、前記被転写基板上に供給された前記インプリント樹脂の液滴の平面視における最大直径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方法。
4. 前記被転写基板上に供給された前記インプリント樹脂の液滴の状態を観察し、前記インプリント樹脂の液滴が前記被転写基板上の前記濡れ広がる予定の領域に濡れ広がるタイミングを判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインプリント方法。
5. 前記被転写基板の一方面に対向する他方面側から当該被転写基板を介して、前記被転写基板の一方面上における前記インプリント樹脂の液滴の状態を観察することを特徴とする請求項４に記載のインプリント方法。
6. 前記被転写基板の一方面に対向して配置される前記インプリントモールドを介して、前記被転写基板の一方面上における前記インプリント樹脂の液滴の状態を観察することを特徴とする請求項４に記載のインプリント方法。
7. 前記被転写基板上に供給された前記インプリント樹脂の液滴の状態を観察する時間を予め規定し、当該観察時間内に前記インプリント樹脂の液滴の状態が前記濡れ広がる予定の領域に濡れ広がり得る状態になったときに、前記被転写基板上の前記インプリント樹脂の液滴に前記インプリントモールドの前記微細凹凸パターンを接触させることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のインプリント方法。
8. 基材の主面側のパターン領域に微細凹凸パターンが形成されてなり、前記パターン領域に少なくとも２種の表面形状の異なる領域が含まれるインプリントモールドを用い、被転写基板上に供給されたインプリント樹脂に前記微細凹凸パターンを転写するインプリント装置であって、
   前記インプリント樹脂をインクジェット法により前記被転写基板上に離散的に供給する樹脂塗布部と、
   前記被転写基板上に供給された前記インプリント樹脂の液滴に前記インプリントモールドの前記パターン領域を接触させたときに、前記液滴が前記被転写基板上で濡れ広がる予定の領域に濡れ広がるタイミングを判断する転写タイミング判断部と、
   前記転写タイミング判断部において判断されたタイミングで、記被転写基板上の前記インプリント樹脂の液滴に前記インプリントモールドの前記微細凹凸パターンを接触させる転写部と
   を備えることを特徴とするインプリント装置。

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