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JP2020198348A - インプリント方法、及び、物品の製造方法 - Google Patents

インプリント方法、及び、物品の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、ショット領域に適した光の照射を行うことにより、オーバーレイ精度を向上するインプリント方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のインプリント方法は、型と基板の上に供給された未硬化のインプリント材とを接触させる接触工程と、型と未硬化のインプリント材とが接触した後、インプリント材の粘弾性を高める処理を行う粘弾性増加工程と、粘弾性増加工程によってインプリント材の粘弾性が増加した状態で、型と基板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硬化工程と、を有し、基板の外周を含むショット領域に供給されたインプリント材と型が接触してから、粘弾性増加工程を開始するまでの時間は(図４(ｂ)参照)、基板の外周を含まないショット領域に供給されたインプリント材と型が接触してから、粘弾性増加工程を開始するまでの時間(図４(ａ)参照)、よりも短いことを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、インプリント方法、及び、物品の製造方法に関する。
半導体デバイスやＭＥＭＳなどの物品を製造する方法として、型（モールド）を用いて基板上のインプリント材を成形するインプリント方法が知られている。インプリント方法は、基板上にインプリント材を供給し、供給されたインプリント材と型を接触させる（押印）。そして、インプリント材と型を接触させた状態でインプリント材を硬化させた後、硬化したインプリント材から型を引き離す（離型）ことにより、基板上にインプリント材のパターンが形成される。
インプリント技術において、インプリント材の硬化法の１つとして光硬化法がある。光硬化法は、基板上のショット領域に供給されたインプリント材とモールドとを接触させた状態で光を照射（以下、本露光）してインプリント材を硬化させる。そして、硬化したインプリント材からモールドを引き離すことでインプリント材のパターンを基板上に形成する方法である。
半導体デバイスの製造工程においては、複数のパターンが重ね合わされる。従って、基板に形成されているショット領域（パターン）の位置と、型に形成されているパターンの位置とを合わせる必要がある。型と基板との位置合わせの精度は、オーバーレイ精度と呼ばれ、インプリント装置では、オーバーレイ精度を向上させるための技術が従来から提案されている。このような技術として、特許文献１では、硬化工程前にインプリント材と型とを接触させた状態で、インプリント材の粘弾性を高めるための露光（以下、予備露光）を行い、粘弾性が高くなった状態で型と基板との位置合わせを行っている。これにより、型と基板の相対振動が低減でき、オーバーレイ精度を向上させることができる。
特開２０１６−５８７３５号公報
特許文献１のインプリント装置では、基板の外周領域（エッジ領域）を含むショット領域と、基板の外周領域（エッジ領域）を含まないショット領域とで、同じ照射条件で予備露光を行っている。しかしながら、基板の外周を含むショット領域と基板の外周を含まないショット領域では、ショット領域の面積が異なる。そのため、基板の外周を含むショット領域と基板の外周を含まないショット領域とで同じ照射条件で予備露光を行っても、インプリント材の粘弾性が基板の外周を含むショット領域では高まらず、相対振動が小さくならない可能性がある。一方、基板の外周を含まないショット領域を基板の外周を含むショット領域に適した照射条件で予備露光を行うと、インプリント材の粘弾性が高くなり過ぎ、型と基板を位置合わせしにくくなる可能性がある。
そこで、本発明は、ショット領域に適した光の照射を行うことにより、オーバーレイ精度を向上するインプリント方法を提供することを目的とする。
本発明のインプリント方法は、基板の上に型を用いてインプリント材のパターンを形成するインプリント方法であって、前記型と前記基板の上に供給された未硬化のインプリント材とを接触させる接触工程と、前記型と前記未硬化のインプリント材とが接触した後、前記インプリント材の粘弾性を高める処理を行う粘弾性増加工程と、前記粘弾性増加工程によって前記インプリント材の粘弾性が増加した状態で、前記型と前記基板の位置合わせを行う位置合わせ工程と、前記型と前記インプリント材が接触した状態で、前記インプリント材を硬化させる硬化工程と、を有し、前記基板の外周を含むショット領域に供給されたインプリント材と前記型が接触してから、前記粘弾性増加工程を開始するまでの時間は、前記基板の外周を含まないショット領域に供給されたインプリント材と前記型が接触してから、前記粘弾性増加工程を開始するまでの時間よりも短いことを特徴とする。
本発明によれば、ショット領域に適した光の照射を行うことにより、オーバーレイ精度を向上するインプリント方法を提供することができる。
第１実施形態に係るインプリント装置の構成を示す概略図である。 第１実施形態に係るインプリント処理を示すフローチャートである。 第１実施形態に係るインプリント処理の加熱露光の照度分布を示す図である。 第１実施形態に係るインプリント処理を時系列に示した図である。 ショット領域の面積と予備露光の開始時刻との関係を示す図である。 ショット領域の外周の長さと予備露光の開始時刻との関係を示す図である。 第２実施形態に係るインプリント処理を時系列に示した図である。 ショット領域の面積と予備露光の照射時間との関係を示す図である。 ショット領域の外周の長さと予備露光の照射時間を示す図である。 ショット領域の予備露光の照射領域を示す図である。 物品の製造方法を説明するための図である。
以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
（第１実施形態）
図１は第１実施形態におけるインプリント装置１００の構成を示す概略図である。図１を用いてインプリント装置１００の構成について説明する。図１（ａ）は型１０と基板１上のインプリント材６０とが接触する前の状態を示し、図１（ｂ）は型１０と基板１上のインプリント材６０とが接触した状態を示している。以下の図において、基板表面に平行な面内に互いに直交するＸ軸及びＹ軸をとり、Ｘ軸及びＹ軸に垂直な方向をＺ軸として説明する。
インプリント装置１００は、基板１を保持する基板保持部２３と、インプリント材６０を供給する供給部１８と、型１０を保持する型保持部２４と、第１光源１６と、第２光源３０と、撮像部２１と、制御部３５と、を備える。インプリント装置１００は、基板１上に供給されたインプリント材６０を型１０と接触させ、インプリント材６０に硬化用のエネルギーを与えることにより、型１０の凹凸パターンが転写された硬化物のパターンを形成する装置である。図１のインプリント装置１００は、物品としての半導体デバイスなどのデバイスの製造に使用される。ここでは光硬化法を採用したインプリント装置１００について説明する。
基板保持部２３は、基板チャック２と、θステージ３（回転駆動機構）と、ＸＹステージ４（ＸＹ駆動機構）と、を備える。基板チャック２は、真空吸着力や静電吸着力によって基板１を保持する。図１において、基板１は、基板チャック２に保持されている。θステージ３は、基板１のθ方向（Ｚ軸回りの回転方向）の位置を補正し、基板１のＸ方向とＹ方向の位置決めするためのＸＹステージ４上に配置される。ＸＹステージ４は、リニアモータ１９によりＸ方向及びＹ方向駆動される。θステージ３及びＸＹステージ４は、基板チャック２を保持し、基板チャック２に保持された基板１を移動させる。ＸＹステージ４は、ベース５上に載置される。リニアエンコーダ６は、ベース５上に、Ｘ方向及びＹ方向に取り付けられ、ＸＹステージ４の位置を計測する。支柱８は、ベース５上に屹立し、天板９を支えている。
基板１は、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板などが用いられる。また、基板１には、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂などが用いられ、必要に応じて、その表面に基板とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。具体的には、基板は、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどを含む。基板１は、複数のショット領域が形成されており、ショット領域上には供給部１８によってインプリント材６０が供給される。インプリント装置１００は、ショット領域毎にインプリント材のパターンを形成するインプリント処理を繰り返すことで、基板１の全面にパターンを形成することができる。
インプリント材６０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、電磁波等が用いられうる。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、紫外線等でありうる。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。本実施形態では、一例として、紫外線によって硬化する性質を持つ光硬化性組成物をインプリント材６０として用いる。インプリント材６０は、供給部１８により、液滴状、或いは複数の液滴が繋がってできた島状または膜状となって基板１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。また、インプリント材６０は、スピンコーターやスリットコーターによって基板上に膜状に付与されてもよい。
供給部１８（ディスペンサ）は、基板１上にインプリント材６０を供給する。供給部１８は、例えば、吐出ノズル（不図示）を有しており、吐出ノズルから基板１上にインプリント材６０を供給する。なお、本実施形態において、供給部１８は、一例として基板１の表面に液状のインプリント材６０を滴下することにより基板１上にインプリント材を供給する。供給部１８によって供給されるインプリント材の量は、必要となるインプリント材の厚さや形成するパターン密度などによって決められても良い。また、供給部１８はインプリント装置１００に必ずしも設けられていなくてもよく、インプリント装置１００外に設けられた供給部によってインプリント材を基板１上に供給してもよい。
型１０は、基板上のインプリント材を成形するための型である。型は、（モールド）、テンプレートまたは原版とも呼ばれうる。型１０は、例えば、外周部が矩形で、基板１に対向する面に基板１上に供給されたインプリント材６０に転写される凹凸状のパターンが３次元形状に形成されたパターン領域Ｐを備える。パターン領域Ｐは、メサ部とも呼ばれる。パターン領域Ｐは、型１０のパターン領域Ｐ以外（パターン領域Ｐを囲む領域）が基板１に接触しないように数十μｍ〜数百μｍの凸部に形成されている。型１０は、基板上のインプリント材を硬化させるための光（紫外線）を透過する材料、例えば、石英などで構成されている。
型保持部２４は、型チャック１１と、型ステージ２２と、リニアアクチュエータ１５（型駆動機構）と、を含む。型チャック１１は、真空吸着力や静電吸着力などによって型１０を保持する。型チャック１１は、型ステージ２２によって保持される。型ステージ２２は、型１０のＺ位置の調整機能、及び、型１０の傾きを補正するためのチルト機能を有する。リニアアクチュエータ１５は、型チャック１１に保持された型１０をＺ軸方向に駆動して、型１０を基板１上のインプリント材６０に接触させ、引き離す。リニアアクチュエータ１５は、例えばエアシリンダまたはリニアモータである。なお、型チャック１１及び型ステージ２２は、第１光源１６から照射される光を型１０へと通過させる開口（不図示）をそれぞれ有する。
第１光源１６は、基板１上のインプリント材６０を硬化させる処理において、インプリント材６０を硬化させる光（紫外線）を、コリメータレンズ１７ａを介して基板１に照射する。ここでは第１光源１６としてｉ線（３６５ｎｍ）を用いる。ビームスプリッタ２０は、第１光源１６の光路中にあり、撮像部２１により型１０の接触状態を観察するために使用される光とインプリント材６０を硬化させる光とを分ける。撮像部２１は、ビームスプリッタ２０を介して型１０のパターン領域Ｐを撮像する。
第２光源３０は、基板１上のインプリント材６０を硬化させる処理において、インプリント材６０の粘弾性を高める光（紫外線）を、コリメータレンズ１７ｂを介して基板１に照射する。第２光源３０は、インプリント材６０を硬化させる光（紫外線）の照度、照射領域、照射時間を変化させることができる。ここでは第２光源３０として波長４０５ｎｍの光源を用いる。
第３光源４０は、型１０と基板１の位置合わせ処理において、基板１を熱変形させる光を、コリメータレンズ１７ｃを介して基板１に照射する。第３光源４０は、基板１を熱変形させることを目的としているので、インプリント材６０の粘弾性を高めることを目的としている第２光源３０とは、波長帯域が異なる。ここでは第３光源４０として波長４６５ｎｍの光源を用いる。
制御部３５は、インプリント装置１００を構成する各部の動作、及び調整等を制御する。制御部３５は、例えば、コンピュータなどで構成され、インプリント装置１００を構成する各部に回線を介して接続され、プログラムなどにしたがって各部の制御を実行しうる。制御部３５は、インプリント装置１００内に設けてもよいし、インプリント装置１００とは別の場所に設置し遠隔で制御しても良い。
次に、上記のように構成されたインプリント装置１００によるインプリント処理について説明する。図２は、第１実施形態に係るインプリント処理を示すフローチャートである。各ステップは、制御部３５によるインプリント装置１００の各部の制御により実行されうる。まず、インプリント装置１００のＸＹステージ４を駆動し、基板１が載置された基板チャック２をＸ方向及びＹ方向に移動させ、インプリント処理の対象となるショット領域（以下、対象ショット領域）を供給部１８の下に配置する（ステップＳ１）。そして、所定量の未硬化のインプリント材６０を基板１上に供給する（ステップＳ２）。
次に、対象ショット領域が型１０のパターン領域Ｐと対向する位置に配置されるように、再び、ＸＹステージ４を駆動して基板チャック２を移動させ、θステージ３を駆動して基板１のθ方向位置を補正する（ステップＳ３）。続いて、リニアアクチュエータ１５を駆動することにより、型ステージ２２を−Ｚ方向に移動させ、型１０を基板１上の未硬化のインプリント材６０と接触させる（接触工程、ステップＳ４）。ステップＳ４では、型ステージ２２を移動させる代わりに基板保持部２３をＺ方向に移動させてもよいし、型ステージ２２と基板保持部２３をそれぞれ移動させてもよい。型チャック１１または型ステージ２２には、複数のロードセル（不図示）が備えられうる。制御部３５は、複数のロードセルの出力から、型１０と基板１上の未硬化のインプリント材６０とを接触させた際に生じる接触力が最適であるか判断する（ステップＳ５）。
接触力が最適でない場合（ステップＳ５、ＮＯ）、型ステージ２２は、型１０のインプリント材６０との接触力が所定値となるように、複数のロードセルの出力に応じて、型チャック１１の傾きを変化させる。また、リニアアクチュエータ１５により押し付け量を変えることにより、型１０をインプリント材に押し付ける力が調整される（ステップＳ６）。
接触力が最適である場合（ステップＳ５、ＹＥＳ）、第２光源３０から基板１上のインプリント材６０に光（紫外線）の照射（予備露光）を行い、インプリント材６０の粘弾性を増加させる（ステップＳ７）。その後、基板１を熱変形させるために、第３光源４０から基板１上に光の照射（以下、加熱露光）を行っている（ステップＳ８）。加熱露光では、光をショット領域の一部に照射してもよいし、全面に照射してもよい。ショット領域の全面に光を照射する場合には、図３に示すように照度に分布を持たせてもよい。これにより、基板１を所望の形状に熱変形させることができ、型１０のパターン領域Ｐと基板１のショット領域の位置合わせをより高次な形状まで行うことができる。ただし、加熱露光（ステップＳ８）で加えられた熱は、基板１を伝導し、拡散してしまうので、加熱露光（ステップＳ８）は、本露光（ステップＳ１０）の直前に行われることが望ましい。
その後、型１０及び基板１に形成されたアライメントマークを検出し、検出された計測結果を基に位置合わせを行う。計測結果から型１０と基板１の相対的なずれを求め、ＸＹステージ４及びθステージ３を駆動し、型１０と基板１との位置合わせを行う（ステップＳ９）。ここでは、予備露光（ステップＳ７）、加熱露光（ステップＳ８）、ＸＹステージ４及びθステージ３を駆動（ステップＳ９）の順番で行っているが、これらを同時に行っても良い。
型１０と基板１の位置合わせを行った後、第１光源１６により基板１上のインプリント材６０に光（紫外線）の照射（本露光）を行い、インプリント材６０を硬化させる（ステップＳ１０）。本露光の照射領域は、ショット領域の全面である。所定時間の光（紫外線）の照射が終わると、リニアアクチュエータ１５を駆動することにより、型ステージ２２を＋Ｚ方向に上昇させ、基板１上の硬化したインプリント材６０から型１０を引き離す離型工程（ステップＳ１１）が行われる。ステップＳ１１では、型ステージ２２を移動させる代わりに基板保持部２３をＺ方向に移動させてもよいし、型ステージ２２と基板保持部２３をそれぞれ移動させてもよい。
その後、基板１上の全てのショット領域へのパターン形成が終了したか判断する（ステップＳ１２）。インプリント材のパターンを形成するショット領域が残っている場合には、次の対象ショット領域へのインプリント材６０の供給を行うために、ＸＹステージ４を駆動し、基板１を移動させる（ステップＳ１）。これら一連の処理を、基板１上の全てのショット領域へのパターン形成が終了するまで繰り返す。全てのショット領域へのパターン形成が終了すると、ＸＹステージ４を駆動して基板１を所定の位置に移動させ（ステップＳ１３）、１枚の基板に対するインプリント処理を終了する。
図４は、図３に示すフロー図の一部を時系列に示したものである。図４（ａ）は基板１の外周を含まないショット領域（フルショット領域とも呼ばれる）にインプリント処理を行う場合の時系列を示す図である。図４（ｂ）は基板１の外周を含むショット領域（パーシャルショット領域とも呼ばれる）にインプリント処理を行う場合の時系列を示す図である。
上述したように、インプリント処理において、基板１のショット領域には様々な目的で光が照射される（予備露光、加熱露光や本露光）。また、基板１の外周を含むショット領域の形状（図１０（ｂ）を参照）は基板１の外周を含まないショット領域の形状（図１０（ａ）を参照）と異なる。基板１の外周を含むショット領域の形状は、基板の外周を含まないショット領域の形状と比較して、その領域の一部が欠けているため、本露光（ステップＳ１０）の照射光の熱により基板が伸びる。基板１の外周を含むショット領域に光を照射する場合には、ショット領域の一部が欠けている方向に基板が伸びやすい。そのため、型１０と基板１の位置合わせ精度が、本露光の直後で急激に低下する恐れがある。
第１実施形態では、図４に示すように、基板１の外周を含むショット領域の予備露光（図４（ｂ）、ステップＳ７）の開始時刻は、基板１の外周を含まないショット領域の予備露光（図４（ａ）、ステップＳ７）の開始時刻よりも早くしている。これにより、基板１の外周を含むショット領域の方が基板１の外周を含まないショット領域に比べてインプリント材６０の硬化が進み、型１０と基板１の相対振動を低減できる。また、本露光（ステップＳ１０）の熱により基板１が伸び、型１０と基板１の位置合わせが、本露光直後で急激に低下することを低減することができる。また、基板１の外周を含まないショット領域に関しては、基板１の外周を含むショット領域に比べて予備露光（粘弾性増加工程）までの時間が長いので、型１０と基板１の位置合わせをインプリント材６０の粘弾性が低い状態で十分に時間をかけて行うことができる。そのため、型１０と基板１の位置合わせ精度を向上することができる。基板１の外周を含むショット領域の予備露光の開始時刻は、基板１の外周を含まないショット領域の予備露光の照射時間を１００％とした場合に、基板１の外周を含まないショット領域の予備露光の開始時刻から５％以上早くすることが望ましい。
基板１の外周を含むショット領域の予備露光の開始時刻の決定方法の一つとしては、基板の外周を含むショット領域の面積に応じて予備露光の開始時刻を決定する方法がある。基板の外周を含むショット領域の面積と予備露光の開始時刻との関係を図５に示す。基板の外周を含むショット領域の面積が小さいほど、予備露光の開始時刻を早くしている。
また、基板の外周を含むショット領域の面積と予備露光の開始時刻の関係は、例えば、数１で示される。数１に示す、ｔｓＰＦは基板の外周を含むショット領域の予備露光の開始時刻、ｔｓＦＦは基板の外周を含まないショット領域の予備露光の開始時刻を示す。また、ａＰＦは基板の外周を含むショット領域の面積、ａＦＦは基板の外周を含まないショット領域の面積、ｋ１は図５のグラフの傾きを示す。これにより基板の外周を含むショット領域の予備露光の開始時刻を、ショット領域の面積に応じて早くすることができるので、基板の外周を含むショット領域のインプリント材６０の粘弾性を容易に調整することができる。
（数１） ｔｓＰＦ＝ｋ１（ａＰＦ−ａＦＦ）＋ｔｓＦＦ
また、基板１の外周を含むショット領域の予備露光の開始時刻の決定方法の一つとしては、基板の外周を含むショット領域の外周の長さに応じて予備露光の開始時刻を決定してもよい。基板の外周を含むショット領域の外周の長さと予備露光の開始時刻との関係を図６に示す。基板の外周を含むショット領域の外周の長さが短いほど、予備露光の開始時刻を早くしている。
また、基板の外周を含むショット領域の外周の長さと予備露光の開始時刻の関係は、例えば、数２で示される。数２に示す、ｔｓＰＦは基板の外周を含むショット領域の予備露光の開始時刻、ｔｓＦＦは基板の外周を含まないショット領域の予備露光の開始時刻を示す。また、ｂＰＦは基板の外周を含むショット領域の外周の長さ、ｂＦＦは基板の外周を含まないショット領域の外周の長さ、ｋ２は図６のグラフの傾きを示す。これにより基板の外周を含むショット領域の予備露光の開始時刻を、ショット領域の外周の長さに応じて調整することができるので、基板の外周を含むショット領域のインプリント材６０の粘弾性を容易に調整することができる。
（数２） ｔｓＰＦ＝ｋ２（ｂＰＦ−ｂＦＦ）＋ｔｓＦＦ
（第２実施形態）
次に図７を用いて第２実施形態のインプリント方法について説明する。第２実施形態のインプリント方法において、第１実施形態と同じものについては説明を省略し、第１実施形態と異なるものについて説明する。
図７は、第２実施形態のインプリント処理の一部を時系列に示したものである。図７（ａ）は基板の外周を含まないショット領域にインプリント処理を行う場合の時系列を示す図である。図７（ｂ）は基板１の外周を含むショット領域にインプリント処理を行う場合の時系列を示す図である。
第２実施形態では、図７に示すように、基板１の外周を含むショット領域の予備露光（図７（ａ）、ステップＳ７）の開始時刻は、基板１の外周を含まないショット領域の予備露光（図７（ｂ）、ステップＳ７）の開始時刻よりも早くしている。さらに、基板の外周を含むショット領域の予備露光の照射時間を、基板の外周を含まないショット領域の予備露光の照射時間よりも長くしている。これにより、基板の外周を含むショット領域の方が基板の外周を含まないショット領域に比べてインプリント材６０の硬化が進み、型１０と基板１の相対振動を低減できる。また、本露光（ステップＳ１０）の熱により基板１が伸び、型１０と基板１の位置合わせが、本露光直後で急激に低下することを低減することができる。基板の外周を含むショット領域の予備露光の照射時間は、基板の外周を含まないショット領域の予備露光の照射時間を１００％とした場合に、基板の外周を含まないショット領域の予備露光の照射時間よりも５％以上長くすることが望ましい。
基板の外周を含むショット領域の予備露光の照射時間の決定方法の一つとしては、基板の外周を含むショット領域の面積に応じて予備露光の照射時間を決定する方法がある。基板の外周を含むショット領域の面積と予備露光の照射時間との関係を図８に示す。基板の外周を含むショット領域の面積が小さいほど、予備露光の照射時間を長くしている。
また、基板の外周を含むショット領域の面積がと予備露光の照射時間の関係は、例えば、数３で示される。数３に示す、ｔＰＦは基板の外周を含むショット領域の予備露光の照射時間、ｔＦＦは基板の外周を含まないショット領域の予備露光の照射時間を示す。また、ａＰＦは基板の外周を含むショット領域の面積、ａＦＦは基板の外周を含まないショット領域の面積、−ｋ３は図８のグラフの傾きを示す。これにより基板の外周を含むショット領域の予備露光の照射時間を、ショット領域の面積に応じて調整することができるので、基板の外周を含むショット領域のインプリント材６０の粘弾性を容易に調整することができる。
（数３） ｔＰＦ＝−ｋ３（ａＰＦ−ａＦＦ）＋ｔＦＦ
また、基板１の外周を含むショット領域の予備露光の照射時間の決定方法の一つとしては、基板の外周を含むショット領域の外周の長さに応じて予備露光の照射時間を決定してもよい。基板の外周を含むショット領域の外周の長さと予備露光の照射時間との関係を図９に示す。基板の外周を含むショット領域の外周の長さが短いほど、予備露光の照射時間を長くしている。
また、基板の外周を含むショット領域の外周の長さと予備露光の照射時間の関係は、例えば、数４で示される。数４に示す、ｔＰＦは基盤の外周を含むショット領域の予備露光の照射時間、ｔＦＦは基板の外周を含まないショット領域の予備露光の照射時間を示す。また、ｂＰＦは基板の外周を含むショット領域の外周の長さ、ｂＦＦは基板の外周を含まないショット領域の外周の長さ、−ｋ４は図９のグラフの傾きを示す。これにより基板の外周を含むショット領域の予備露光の照射時間を、ショット領域の外周の長さに応じて調整することができるので、基板の外周を含むショット領域のインプリント材６０の粘弾性を容易に調整することができる。
（数４） ｔＰＦ＝−ｋ４（ｂＰＦ−ｂＦＦ）＋ｔＦＦ
（第３実施形態）
上述の実施形態では、予備露光の照度を基板の外周を含まないショット領域と基板の外周を含むショット領域とで変化させずに、インプリント材の粘弾性を増加させるための予備露光の開始時刻や照射時間を変える実施形態について説明した。第３実施形態のインプリント方法では、基板の外周を含むショット領域の予備露光の照度を、基板の外周を含まないショット領域の予備露光の照度よりも大きくする。これにより基板の外周を含むショット領域のインプリント材６０の粘弾性をより短時間で高めることができる。そして、基板の外周を含むショット領域のインプリント処理に要する時間が、基板の外周を含まないショット領域のインプリント処理に要する時間よりも長くなることを防ぎ、インプリント装置のスループットを向上することができる。
（予備露光の照射領域について）
図１０を用いて、ショット領域に対する予備露光（粘弾性増加工程）の照射領域の形状について説明する。上述した実施形態の予備露光の照射領域の形状は、図１０に示すように、ショット領域に対して枠状とすることができる。図１０（ａ）は基板の外周を含まないショット領域の予備露光の枠状の照射領域、図１０（ｂ）は基板の外周を含むショット領域の予備露光の枠状の照射領域を示している。これにより、予備露光を行うことで、インプリント材６０の粘弾性を高め、型１０と基板１の相対振動を低減するだけでなく、インプリント材６０がショット領域（型１０のパターン領域Ｐ）の外側にはみ出すことを低減することができる。
予備露光の照射領域の形状は、ショット領域に対して枠状に限らず他の形状でもよい。例えば、粘弾性を増加させて重ね合わせの精度を向上させるために予備露光を行う場合には、ショット領域の一部の領域が予備露光されるように照射領域を決めることができる。また、ショット領域の全体に照度や照射時間を調整して予備露光を行ってもよい。
上記のインプリント装置は、光硬化法を用いてインプリント材を硬化させるインプリント方法について説明したが、本実施形態は光硬化法に限らず、熱を用いてインプリント材を硬化させる方法でもよい。光硬化法では、紫外線硬化樹脂を使用し、樹脂を介して基板に型を押し付けた状態で紫外線を照射して樹脂を硬化させた後、硬化した樹脂から型を引き離すことによりパターンが形成される。本実施形態は硬化光として紫外線７を照射するものとしたが、光の波長は、基板１上に供給されるインプリント材に応じて適宜決めることができる。これに対し、熱を用いた方法では、熱可塑性樹脂をガラス転移温度以上の温度に加熱し、樹脂の流動性を高めた状態で樹脂を介して基板に型を押し付け、冷却した後に樹脂から型を引き離すことによりパターンが形成される。
（物品の製造方法）
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、物品の具体的な製造方法について説明する。図１１（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１１（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１１（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を透して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。
図１１（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１１（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１１（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。本実施形態の物品製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも一つにおいて有利である。
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。
１６ 第１光源
３０ 第２光源
３５ 制御部
４０ 第３光源
１００ インプリント装置

Claims (17)

  1. 基板の上に型を用いてインプリント材のパターンを形成するインプリント方法であって、
    前記型と前記基板の上に供給された未硬化のインプリント材とを接触させる接触工程と、
    前記型と前記未硬化のインプリント材とが接触した後、前記インプリント材の粘弾性を高める処理を行う粘弾性増加工程と、
    前記粘弾性増加工程によって前記インプリント材の粘弾性が増加した状態で、前記型と前記基板の位置合わせを行う位置合わせ工程と、
    前記型と前記インプリント材が接触した状態で、前記インプリント材を硬化させる硬化工程と、を有し、
    前記基板の外周を含むショット領域に供給されたインプリント材と前記型が接触してから、前記粘弾性増加工程を開始するまでの時間は、
    前記基板の外周を含まないショット領域に供給されたインプリント材と前記型が接触してから、前記粘弾性増加工程を開始するまでの時間よりも短いことを特徴とするインプリント方法。
  2. 前記粘弾性増加工程は、前記インプリント材に光を照射することによって前記インプリント材の粘弾性を高め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. 前記硬化工程は、前記インプリント材に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ことを特徴とする請求項１または２に記載のインプリント方法。
  4. 前記粘弾性増加工程は、前記ショット領域に枠状の照射領域となるように光を照射することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインプリント方法。
  5. 前記インプリント材と前記型が接触してから、前記粘弾性増加工程を開始するまでの時間は、前記基板の外周を含むショット領域の面積に応じて変化することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のインプリント方法。
  6. 前記基板の外周を含むショット領域の面積が狭いほど、前記インプリント材と前記型が接触してから、前記粘弾性増加工程を開始するまでの時間が短い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. 前記インプリント材と前記型が接触してから、前記粘弾性増加工程を開始するまでの時間は、前記基板の外周を含むショット領域の外周の長さに応じて変化することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のインプリント方法。
  8. 前記基板の外周を含むショット領域の外周の長さが短いほど、前記インプリント材と前記型が接触してから、前記粘弾性増加工程を開始するまでの時間が短いことを特徴とする請求項７に記載のインプリント方法。
  9. 基板の上に型を用いてインプリント材のパターンを形成するインプリント方法であって、
    前記型と前記基板の上に供給された未硬化のインプリント材とを接触させる接触工程と、
    前記型と前記未硬化のインプリント材とが接触した後、前記インプリント材の粘弾性を高める処理を行う粘弾性増加工程と、
    前記粘弾性増加工程によって前記インプリント材の粘弾性が増加した状態で、前記型と前記基板の位置合わせを行う位置合わせ工程と、
    前記型と前記インプリント材が接触した状態で、前記インプリント材を硬化させる硬化工程と、を有し、
    前記基板の外周を含むショット領域に対する前記粘弾性増加工程の時間は、前記基板の外周を含まないショット領域に対する前記粘弾性増加工程の時間よりも長いことを特徴とするインプリント方法。
  10. 前記粘弾性増加工程は、前記インプリント材に光を照射することによって前記インプリント材の粘弾性を高めることを特徴とする請求項９に記載のインプリント方法。
  11. 前記硬化工程は、前記インプリント材に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ことを特徴とする請求項９または１０に記載のインプリント方法。
  12. 前記粘弾性増加工程は、前記ショット領域に枠状の照射領域となるように光を照射することを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載のインプリント方法。
  13. 前記基板の外周を含むショット領域に対する前記粘弾性増加工程の時間は、前記基板の外周を含むショット領域の面積に応じて変化することを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか１項に記載のインプリント方法。
  14. 前記基板の外周を含むショット領域の面積が狭いほど、前記粘弾性増加工程の時間が長いことを特徴とする請求項１３に記載のインプリント方法。
  15. 前記基板の外周を含むショット領域に対する前記粘弾性増加工程の時間は、前記基板の外周を含むショット領域の外周の長さに応じて変化することを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか１項に記載のインプリント方法。
  16. 前記基板の外周を含むショット領域の外周の長さが短いほど、前記粘弾性増加工程の時間が長いことを特徴とする請求項１５に記載のインプリント方法。
  17. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のインプリント方法を用いて、基板の上の組成物を成形する工程と、
    前記工程で前記組成物が成形された前記基板を処理する工程と、を有する、
    ことを特徴とする物品の製造方法。
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