JP2024090242A - インプリント装置、インプリント方法、および物品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターンの凹部へのインプリント材の充填を速めて残膜厚の均一性を維持するために有利な技術を提供する。【解決手段】インプリント装置は、基板のショット領域の上のインプリント材と型とを接触させた状態で前記型を介して前記インプリント材を光照射することによって前記インプリント材を硬化させて前記ショット領域の上にパターンを形成する。該インプリント装置は、前記型のパターン領域に少なくとも部分的に光を照射する照射部と、制御部と、を有し、前記制御部は、前記パターン領域の凹凸情報に基づいて、所定値を超える深さを持つ凹部を１つ以上含む第１領域と、前記第１領域と隣接し、前記所定値を超える深さを持つ凹部を含まない第２領域との境界を含む前記パターン領域の部分領域を決定し、前記照射部による前記部分領域への光照射量を、該部分領域以外の領域よりも大きくする。【選択図】 図３

Description

本発明は、インプリント装置、インプリント方法、および物品製造方法に関する。

半導体デバイスやＭＥＭＳなどの微細化の要求が進む中、低コストで高解像度が望めるインプリント技術が注目を集めている。インプリント技術は、凹凸のパターンが形成された型（モールド）を基板上のインプリント材に押し付けてパターンを転写する技術である。インプリント技術において、基板と型との間には凹凸パターンと同時に残膜と呼ばれるインプリント材の層が残る。パターン形成後のエッチング工程において残膜は不要であるため残膜を除去する必要がある。ここで、残膜厚が不均一である場合には、残膜除去の際にインプリント材で形成したパターン形状を崩してしまう可能性がある。特に、型の凹凸パターン構成が型面内で分布がある場合にその境界部で残膜厚が不均一になりやすい。

これに対し、特許文献１では、型の面内で互いに異なるパターン構成を有する領域の境界において残膜厚を均一にするため、各領域の一部を含む境界部分に対して最適なインプリント材の配置パターンを決定する方法が開示されている。

特開２０１６－１９５２４２号公報

しかし、型のパターンに深い凹部が含まれる場合、その凹部へのインプリント材の充填には時間がかかる。そのため、その凹部に充填される前にインプリント材が周囲へ流動してしまうことがある。その場合、凹部の周囲で残膜が厚くなり、凹部にはインプリント材が不足して未充填となりうる。従来技術では凹部への充填前にインプリント材が流動するのを防ぐことは難しい。

本発明は、パターンの凹部へのインプリント材の充填を速めて残膜厚の均一性を維持するために有利な技術を提供する。

本発明の一側面によれば、基板のショット領域の上のインプリント材と型とを接触させた状態で前記型を介して前記インプリント材を光照射することによって前記インプリント材を硬化させて前記ショット領域の上にパターンを形成するインプリント装置であって、前記型のパターン領域に少なくとも部分的に光を照射する照射部と、制御部と、を有し、前記制御部は、前記パターン領域の凹凸情報に基づいて、所定値を超える深さを持つ凹部を１つ以上含む第１領域と、前記第１領域と隣接し、前記所定値を超える深さを持つ凹部を含まない第２領域との境界を含む前記パターン領域の部分領域を決定し、前記照射部による前記部分領域への光照射量を、該部分領域以外の領域よりも大きくする、ことを特徴とするインプリント装置が提供される。

本発明によれば、パターンの凹部へのインプリント材の充填を速めて残膜厚の均一性を維持するために有利な技術を提供することができる。

インプリント装置の構成を示す図。 第２照射部の構成を示す図。 インプリント処理のフローチャート。 接触工程においてインプリント材にかかる力を示す模式図。 粘性増加工程のフローチャート。 粘性増加工程の照射位置を例示する図。 照射位置を決定する工程のフローチャート。 照射位置の例を示す図。 物品製造方法を説明する図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、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。

＜第１実施形態＞
図１は、実施形態におけるインプリント装置１の概略図である。本明細書および図面においては、水平面をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向が示される。一般には、基板１０はその表面が水平面（ＸＹ平面）と平行になるように基板保持部４の上に置かれる。よって以下では、基板保持部４の基板保持面に沿う平面内で互いに直交する方向をＸ軸およびＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な方向をＺ軸とする。また、以下では、ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行な方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向といい、Ｘ軸まわりの回転方向、Ｙ軸まわりの回転方向、Ｚ軸まわりの回転方向をそれぞれθＸ方向、θＹ方向、θＺ方向という。

まず、実施形態に係るインプリント装置の概要について説明する。インプリント装置は、基板上に供給されたインプリント材を型と接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギーを与えることにより、型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。

インプリント材としては、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、熱等が用いられうる。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、赤外線、可視光線、紫外線などでありうる。硬化性組成物は、光の照射により、あるいは、加熱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。インプリント材は、インプリント材供給装置（図１の供給部５）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。基板の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられうる。必要に応じて、基板の表面に、基板とは別の材料からなる部材が設けられてもよい。基板は、例えば、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスである。

インプリント装置１は、型８を保持して移動する型保持部３（インプリントヘッド）と、基板１０を保持して移動する基板保持部４（ステージ）と、基板上にインプリント材を供給する供給部５（ディスペンサ）とを有しうる。また、インプリント装置１は、光３５を照射して型８と基板１０上のインプリント材１４との接触状態を撮像する撮像部６と、インプリント装置１の全体を制御する制御部７とを有しうる。更に、インプリント装置１は、型８や基板１０に形成されたマーク（アライメントマーク）を検出する検出部１２を有しうる。本実施形態では、インプリント材１４は、紫外線硬化型のインプリント材である。したがって、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１４と型８とを接触させた状態で型８を介してインプリント材１４を光照射することによってインプリント材１４を硬化させてショット領域の上にパターンを形成する。インプリント装置は、型８のパターン領域８ａに少なくとも部分的に光を照射する照射部３０を備える。図１の例では、照射部３０は、型８のパターン領域８ａの全面に光９（例えば、紫外線）を照射する第１照射部２と、型８のパターン領域８ａの部分領域のみに光を照射する第２照射部６０とを含みうる。

基板保持部４は、基板１０を保持する基板チャック１６と、ＸＹＺ座標系における少なくともＸ方向およびＹ方向の２軸に関して基板チャック１６（すなわち、基板１０）を移動させる基板移動部１７とを含む。基板移動部１７は、例えば、アクチュエータを含む。また、基板保持部４の位置は、基板保持部４に設けられたミラー１８および干渉計１９を用いて求められる。但し、ミラー１８および干渉計１９の代わりに、エンコーダを用いて基板保持部４の位置を求めてもよい。

型保持部３は、型８を保持する型チャック１１と、少なくともＺ方向（上下方向）の１軸に関して型チャック１１（すなわち、型８）を移動させる型移動部３８とを含む。型移動部３８は、例えば、アクチュエータを含む。型移動部３８は、型チャック１１を下方（－Ｚ方向）に移動させることによって、型８のパターン領域８ａと基板上のインプリント材１４とを接触させることができる。型８（パターン領域８ａ）と基板上のインプリント材１４とが接触するとき、制御部７によって、型８及び基板上のインプリント材１４に加わる力（押印力）が一定となるように制御される。

型８（パターン領域８ａ）と基板上のインプリント材１４とが接触した状態で、第１照射部２は、光９を照射し、基板上のインプリント材１４を硬化させる。インプリント材１４の硬化が完了した後、型チャック１１が型移動部３８によって上方（＋Ｚ方向）に移動することによって、型８が基板上の硬化したインプリント材１４から引き離される（離型）。

本実施形態では、型移動部３８が型８と基板１０とを相対的に移動させて型８と基板上のインプリント材１４とを接触させる移動部として機能しているが、これに限定されるものではない。例えば、基板チャック１６を基板移動部１７によって上方（－Ｚ方向）に移動させることによって、型８のパターン領域８ａと基板上のインプリント材１４とを接触させてもよい。また、型チャック１１を型移動部３８によって下方に移動させ、且つ、基板チャック１６を基板移動部１７によって上方に移動させることによって、型８のパターン領域８ａと基板上のインプリント材１４とを接触させてもよい。このように、基板移動部１７及び型移動部３８の少なくとも一方を、型８と基板１０とを相対的に移動させて型８と基板上のインプリント材１４とを接触させる移動部として機能させてもよい。

型８を保持する型保持部３は、型８の傾きを調整する姿勢調整部を含み、同様に、基板１０を保持する基板保持部４は、基板１０の傾きを調整する姿勢調整部を含みうる。これらの姿勢調整部を用いて型８と基板１０との相対的な傾きを補正することで、型８と基板１０とを平行にすることができる。型８と基板１０との相対的な傾きは、型保持部３及び基板保持部４の一方で補正してもよいし、型保持部３及び基板保持部４の両方で補正してもよい。

型保持部３には、仕切り板４１及び型８によって規定される空間１３を形成するための凹部が設けられている。空間１３の圧力を調整することで、型８と基板上のインプリント材１４とを接触させる際や基板上の硬化したインプリント材１４から型８を引き離す際に、型８（のパターン領域８ａ）を変形させることができる。例えば、型８と基板上のインプリント材１４とを接触させる際には、空間１３の圧力を高くすることで、基板１０に対して型８を凸形状に変形させた状態で、型８のパターン領域８ａと基板上のインプリント材１４とを接触させることができる。

検出部１２は、型８に形成されたマークと、基板１０に形成されたマークとを検出する。検出部１２の検出結果から型８と基板１０との相対的な位置（位置ずれ）を求め、型８及び基板１０の少なくとも一方を移動させることで型８と基板１０とを位置合わせ（アライメント）することができる。

第２照射部６０は、基板上に照射光５０を照射するためのものである。図２には、第２照射部６０の構成の一例を示す図となる。第２照射部６０は、光源５１と、光変調素子５３と、光学素子５４ａ及び５４ｂとを含みうる。光源５１は、インプリント材１４が重合反応する波長の光５０を射出する。光源５１は、インプリント材１４を予め定められた粘度に重合反応させるために必要な出力が得られる光源である。光源５１は、例えば、ランプ、レーザダイオード、ＬＥＤなどから構成される。光源５１からの光は、光学素子５４ａを介して、光変調素子５３（空間光変調素子）に導かれる。光変調素子５３は、例えば、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）で構成されうる。ただし、光変調素子５３は、ＤＭＤに限定されるものではなく、ＬＣＤデバイスやＬＣＯＳデバイスなどのその他の素子で構成されていてもよい。光源５１と基板１０との間に光変調素子５３を配置することで、照射領域を任意の位置に制御し、かつ、光５０の強度を任意の強度に制御することができる。光変調素子５３によって照射領域や光強度が制御された光５０は、光学素子５４ｂを介して、型８の所望の領域に照射（投影）される倍率が調整される。調整後の光５０は基板１０上のインプリント材１４に照射される。これによりインプリント材１４は重合反応し、予め定められた粘度に増加する。

制御部７は、ＣＰＵやメモリなどを含む情報処理装置（コンピュータ）で構成されうる。制御部は、メモリに記憶されたプログラムに従って、インプリント装置１の各部を統括的に制御する。制御部７は、基板上の各ショット領域にパターンを形成するインプリント処理及びそれに関連する処理を制御する。制御部７は、インプリント装置１の内部に設けてもよいし外部に設けてもよい。

図３を参照して、本実施形態におけるインプリント装置１の動作について説明する。図３は、基板１０のショット領域毎にインプリント材１４を型８で成形してパターンを形成する、一連のインプリント処理の手順を示したフローチャートである。

Ｓ１０１では、制御部７は、不図示の基板搬送装置を制御して、基板１０をインプリント装置１に搬入する。基板搬送機構によって、基板１０は基板チャック１６の上に載置される。基板チャック１６は基板１０を保持する。

Ｓ１０２では、制御部７は、基板移動部１７および供給部５を制御して、基板１０のショット領域の上にインプリント材１４を供給する（供給工程）。このとき、前述したように、インプリント材の供給量は、型８のパターン凹凸の体積に応持つ分布を持つように調整される。

Ｓ１０３では、制御部７は、型移動部３８および／または基板移動部１７を制御して、型８のパターン領域８ａと基板１０のショット領域上のインプリント材１４とを接触させる（接触工程）。

Ｓ１０４では、制御部７は、パターン領域８ａの凹凸情報に基づき照射領域（部分領域）を決め、部分領域のみに照射光５０を照射するよう第２照射部６０を制御し、インプリント材の粘性を増加させる（粘性増加工程）。Ｓ１０４は、後述のＳ１０５の位置合わせやＳ１０７の硬化工程に先立って照射光５０の照射を行う工程であり、これを先行照射ともいう。Ｓ１０４の詳細については後述する。

Ｓ１０５では、制御部７は、型８と基板１０との位置合わせを行う。型８と基板１０との位置合わせは、型８と基板上のインプリント材１４とを接触させる接触工程（Ｓ１０３）が終了して、型８のパターン領域８ａのパターンにインプリント材１４が十分に充填された後に行われる。例えば、制御部７は、型８に形成されたマークと基板１０に形成されたマークとを検出部１２を用いて検出し、その検出結果に基づいて、型８と基板１０との位置合わせを行う。

Ｓ１０５の位置合わせは、Ｓ１０４の先行照射の開始後に行われてもよい。先行照射と位置合わせは重複して行われてもよい。

Ｓ１０５では、型８と基板１０との相対的な位置合わせが行われるが、基板８、型１０、インプリント装置１、又はそれらの任意の組み合わせに由来しうる歪みの補正は行われない。歪みは、型８に形成されたパターン誤差、または、基板保持部４または型保持部３のチャック領域の支持面、基板１０の主面、型８の主面、またはそれらの任意の組み合わせにおける平坦性の偏差による型８のパターン歪みまたは基板１０の歪みを含む。これらの歪みは全て重ね合わせ精度に影響する。

Ｓ１０６では、制御部７は、位置合わせ精度の判定を実施する。ここで、位置合わせ精度が許容値を満足すれば、処理はＳ１０７へ進む。位置合わせ精度が許容値を満足しなければ、処理はＳ１０５に戻り、位置合わせ工程が継続される。なお、位置合わせ工程を所定回数以上繰り返してもＳ１０６で位置合わせ精度が許容値を満足しない場合には、処理は強制的にＳ１０７に進むようにしてもよい。

位置合わせの完了後、Ｓ１０７では、制御部７は、型８とインプリント材１４が接触した状態でインプリント材１４を硬化させるべく、インプリント材１４に光９が照射されるように第１照射部２を制御する。第１照射部２は、パターン領域８ａの全面に光を照射する。

Ｓ１０８では、制御部７は、型移動部３８および／または基板移動部１７を制御して、基板１０のショット領域上の硬化したインプリント材１４から型８を引き離す（離型工程）。

Ｓ１０９では、制御部７は、基板１０上の全てのショット領域に対してインプリント処理が完了したかどうかを判定する。全てのショット領域に対してインプリント処理が完了した場合、処理はＳ１１０に進む。全てのショット領域に対してインプリント処理が完了していない場合、処理はＳ１０２に戻り、次のショット領域に対してインプリント処理が行われる。

Ｓ１１０では、制御部７は、基板搬送装置を制御して、基板１０をインプリント装置１の外部に搬出する。

以上が、基板１０に対する一連のインプリント処理の流れである。次に、Ｓ１０４の詳細を説明する。前述したように、Ｓ１０４は、パターン領域の凹凸情報に基づき照射領域を決め、照射光５０を照射するよう第２照射部６０を制御し、インプリント材の粘性を増加させる粘性増加工程である。

Ｓ１０４の粘性増加工程を実行する理由を説明する。Ｓ１０２の供給工程では、インプリント材１４の供給量は、型８のパターン凹凸の体積に応じた分布を持つように供給される。これは、型のパターンの凹凸に合わせて充填する体積分のインプリント材を供給しないと、インプリント材の過不足が生じて型の凹部への未充填が生じる、あるいは、残膜厚が一定にならないからである。しかし、このように型のパターン体積に合わせてインプリント材を供給しても、型のパターン凹部への充填速度が遅い場合、インプリント材はパターン凹部への充填前に周囲へ流動していってしまう。そうなると、インプリント材が流動していった箇所の残膜厚が相対的に厚くなり、パターン凹部においては充填に必要なインプリント材が不足して未充填のままとなりうる。このような問題を防ぐためには、パターン凹部への充填が終わるまで周囲へインプリント材が流動していくことを防止する必要がある。そのため本実施形態では、Ｓ１０４で照射光によりインプリント材の粘性増加が行われる。Ｓ１０４が実行されることで型８のパターン凹部へのインプリント材の充填が促進されて、その近辺の残膜厚均一性を保つことが可能となる。また、一般的にパターン凹部への充填は、パターンが深いほど時間がかかる。

図４は、Ｓ１０３の接触工程において基板１０上のインプリント材１４が型８と接触した際にインプリント材１４にかかる力の一部を示す模式図である。インプリント材１４は、基板１０上で型８と接触すると、型８から圧力Ｐを受け、接触により押しつぶされた分だけ周囲へ広がる。また、接触時の型８にパターン凹部があると、毛細管現象によりインプリント材１４はパターン凹部へ充填していく。このとき、パターン凹部のインプリント材１４は、パターン凹部へ充填する方向の力として、型８から受ける圧力Ｐと、表面張力により液面が引き上げられる力Ｎを受ける。同時に、パターン凹部のインプリント材１４は、その逆方向に充填を妨げる力として、パターン凹部内の気体から受ける力Ｐ’と、インプリント材１４に働く重力Ｇを受ける。そのため、パターン凹部への充填時間は、（Ｐ＋Ｎ）と（Ｐ’＋Ｇ）との力関係に左右される。

本実施形態においては、充填時間に対しインプリント材に働く重力Ｇはインプリント材の体積がごく小さいため余り寄与せず、パターン凹部内の気体から受ける力Ｐ’の寄与が大きい。パターン凹部が閉空間であるため、パターンが深いほどＰ’は大きくなる。そのため、パターンが深いほどパターン凹部の充填時間は遅くなる。よって、Ｓ１０４の粘性増加工程が必要になる。

ここでは、Ｓ１０４の粘性増加工程が必要となる理由を、充填に時間のかかるパターン凹部を使って説明した。しかし、パターン凹部に限らず、充填時間に相対的な差が生じる箇所全般に関して本工程は有用となりうる。相対的に充填時間に違いがあればインプリント材が充填時間の差に応じて流動してしまうからである。前述したようにインプリント材が充填前に周囲へ流動すると、インプリント材が流動先の残膜厚が相対的に厚くなる一方、流動元においては充填に必要なインプリント材が不足しうる。インプリント材が不足する箇所は、最終的に未充填欠陥となりうる。

図５を参照して、Ｓ１０４の粘性増加工程の詳細を説明する。まず、Ｓ２０１で、制御部７は、型８のパターン領域８ａの凹凸情報を取得する。凹凸情報は、パターン領域８ａ内にどのような形状の凹凸がどのような配置で存在しているかを示す情報を含みうる。

Ｓ２０２で、制御部７は、Ｓ２０１で得た情報に基づいて照射光５０の照射位置（先行照射位置）を決定する。例えば、制御部７は、充填に時間がかかる深い凹部を有する領域とその外側の領域との境界を照射位置に定める。制御部７は、取得した凹凸情報に基づいて、所定値を超える深さを持つ凹部を１つ以上含む第１領域と、該第１領域と隣接し、上記所定値を超える深さを持つ凹部を含まない第２領域との境界を含む、パターン領域８ａの部分領域を照射位置として決定する。なお、上記の先行照射位置の決定処理は、制御部７とは異なる専用の処理部によって実行されるように構成されてもよい。本実施形態では、制御部７がそのような処理部の機能を含むものとして説明した。

図６（ａ）を参照して、具体的な照射位置の決め方を説明する。図６（ａ）において、第１領域Ｒ１は、充填に時間がかかる深い凹部を有する領域である。ここでは、所定値を超える深さを持つ凹部を、充填に時間がかかる深い凹部とする。第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１と隣接する領域であり、上記所定値を超える深さを持つ凹部を含まない領域である。斜線で示された第３領域Ｒ３が、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との境界を含むパターン領域８ａの部分領域である。この部分領域が照射位置として決定される。一例において、「所定値を超える深さを持つ凹部」は、深さ８０ｎｍ以上の凹部であるとする。なお、８０ｎｍという具体的な値は、発明者の検討によって仮決めした値であって、一例にすぎない。一例において、第１領域Ｒ１は、深さ８０ｎｍ以上の凹部を複数含むチップパターン領域であり、第２領域Ｒ２は、深さ８０ｎｍ以上の凹部を含まない領域である。ここで、チップパターン領域は、製造される１つのチップ（ダイ）に対応し、当該チップにおけるパターンが形成された領域である。この場合、制御部７は、そのチップパターン領域の外周部を第３領域Ｄ３（部分領域（照射位置））として決定しうる。図６（ａ）の例において、制御部７は、第３領域Ｄ３が第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とに跨る位置になるように第３領域Ｄ３を決定しうる。

Ｓ２０３で、制御部７は、第２照射部６０を制御して、Ｓ２０２で部分領域（照射位置）として決定した第３領域Ｒ３に照射光５０の先行照射を行う。

以上のように本実施形態では、型８のパターン領域８ａの凹凸情報に基づいて照射位置を決定し、決定した照射位置に照射光を先行照射してインプリント材の粘性を増加させる。これにより、深い凹部にインプリント材が充填する前に該凹部の周囲へインプリント材が流動してしまうのを防止することができる。

このように、本実施形態では、照射部３０による部分領域（照射位置）への光照射量を、該部分領域以外の領域よりも大きくしている。これにより、本実施形態によれば、深い凹部へのインプリント材の速やかな充填が実現され、残膜厚均一性を保つのに有利なインプリント装置を提供することができる。

また、上述の例では、８０ｎｍ以上の凹部を充填に時間がかかる深い凹部として扱った。しかし、この深さは、使用するインプリント材と型の材質との組み合わせ、インプリント装置内の気圧、雰囲気等に左右されるため、一概には決められない。そのため、別途実験等により適した深さを探索することが望ましい。充填に時間がかかる深い凹部を決める実験は、Ｓ１０４の粘性増加工程をスキップしてインプリント処理した後に基板面内の未充填箇所を調べることにより行われうる。最終的に未充填箇所になっていた凹部が充填の遅い凹部である。したがって、そのため、その未充填箇所になっていた凹部を、充填に時間がかかる深い凹部として決定すればよい。特に、Ｓ１０３（接触工程）～Ｓ１０７（硬化工程）までの時間を短くすることで凹部の深さによる充填速度の違いはより明確になる。さらに別の実験方法として、Ｓ１０４工程をスキップしてインプリント処理した後に基板面内の残膜厚の分布を調べるという方法もある。前述の通り、残膜厚の分布は充填時間が相対的に長い凹部から流動したインプリント材によって生じるため、残膜厚が薄くなっている領域とその近辺の凹部の深さとの相関から、充填に時間がかかる深い凹部を決めることもできる。

また、上述の実施形態では、所定値を超える深さを持つ凹部を複数含むチップパターン領域を第１領域Ｒ１とする例を示した。しかし、第１領域Ｒ１を、所定値を超える深さを持つ凹部を１つのみ含む領域としてもよい。

また、上述の実施形態では、図６（ａ）に示すように、深い凹部を含む第１領域Ｒ１とその外側の第２領域Ｒ２とに跨る第３領域Ｒ３を照射位置として決定した。しかし、図６（ｂ）に示すように、制御部７は、部分領域である第３領域Ｒ３の全域が第１領域Ｒ１に含まれ、かつ、第３領域Ｒ３の端部が第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との境界に位置するように、第３領域Ｒ３を決定してもよい。あるいは、図６（ｃ）に示すように、制御部７は、部分領域である第３領域Ｒ３の全域が第２領域Ｒ２に含まれ、かつ、第３領域Ｒ３の端部が第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との境界に位置するように、第３領域Ｒ３を決定してもよい。どの位置を照射範囲とするかは、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との充填速度の相対差などに依存して決定してもよい。そのため、別途実験等により最適条件を探索することが望ましい。

また、Ｓ２０３において、インプリント材１４の粘性変化に必要な照射光５０の強度、照射光５０の照射タイミングは、インプリント材１４の種類などによっても異なるため、これらに関しては実験により値を探索することが好ましい。

また、上述の実施形態では、充填に時間がかかる深い凹部を有する第１領域Ｒ１とその外側の第２領域Ｒ２とに跨る第３領域Ｒ３を照射位置とした。しかし、前述したように、本実施形態は、充填時間に相対的な差が生じる箇所全般に関して有用である。そのため、充填時間に差が生じやすい、周囲とはパターン密度が異なる領域の境界、アスペクト比が異なる領域の境界等に対しても本発明を適用することが可能である。これらの対象となる型の特徴は、前述のように、インプリント処理した後の基板面内の未充填箇所や残膜厚の分布を調べることで知ることができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態では、Ｓ２０２において照射位置を決定する際に、第１実施形態で示した型のパターンの凹凸情報に基づいた照射位置の情報と、位置合わせに適したインプリント材の所定の粘性を得るための照射情報とに基づいて、照射位置が決定される。

型の凹部への充填性を上げるためには、インプリント材の粘性は低いことが好ましい。他方、インプリント材の粘性が低いと、外乱により型と基板との位置ずれが容易に生じ、位置合わせの精度が低下しやすい。インプリント材の粘性をある程度上げると、インプリント材が抵抗となって型と基板との位置ずれが生じにくくなるため、位置合わせの精度が高まる。

そこで本実施形態では、第１実施形態で示した充填に時間がかかる領域への充填を助けるための照射と、型と基板との位置合わせを助けるための照射とを並行して行えるようにする。図７および図８を参照して、具体例を説明する。図７は、Ｓ２０２における照射位置決定のフローチャート、図８は、そのフローに従って決定される照射位置の例を示す図である。

Ｓ３０１で、制御部７は、インプリント材の所定の粘性を得るための照射情報から、照射位置Ａの情報を取得する。照射位置Ａは、例えば、図８（ａ）に示す斜線領域のような、ショット領域の中心を含む位置でありうる。

Ｓ３０２では、制御部７は、型８のパターンの凹凸情報に基づく照射位置Ｂの情報を取得する。照射位置Ｂは、図８（ｂ）に示す太い黒線部で示されるような位置でありうる。例えば、照射位置Ｂは、第１実施形態で示したような、所定値を超える深さを持つ凹部を複数含むチップパターン領域を構成する第１領域Ｒ１の外周部でありうる。

Ｓ３０３では、制御部７は、充填に時間がかかる深い凹部を有する第１領域Ｒ１の情報を取得する。図８（ｃ）には、第１領域Ｒ１の例が示されている。

Ｓ３０４では、制御部７は、得られた照射領域Ａ、照射位置Ｂ、第１領域Ｒ１の情報に基づいて、最終的な照射位置（部分領域）を決定する。例えば、制御部７は、所定の粘性を得るための照射領域Ａ（図８（ａ））と第１領域Ｒ１（図８（ｃ））とを重ね合わせた領域から、第１領域Ｒ１を除去して得られる領域Ｂａ（図８（ｄ））（追加部分領域）を得る。制御部７は、照射位置Ｂと領域Ｂａとを足し合わせた領域Ｂｔを最終的な照射位置（部分領域）として決定する。このように、制御部７は、インプリント材の所定の粘性を得るためのパターン領域の追加部分領域を決定し、該追加部分領域も含むように部分領域を決定する。図８（ｄ）には、このようにして決定された照射位置が黒塗り部分によって示されている。

これにより、深い凹部へのインプリント材の速やかな充填が実現され、残膜厚均一性を保つことができ、かつ、型と基板の位置合わせの精度を向上させることができる。

第１領域Ｒ１が照射位置から除かれるために位置合わせ精度向上のための所望の粘性が得られない場合には、第１領域Ｒ１以外の部分で照射面積を増やすようにしてもよい。あるいは、照射光の強度、タイミングを調整することで所望の粘性を得ることや、照射位置を時間と共に変化させることで所望の粘性を得るようにしてもよい。

＜物品製造方法の実施形態＞
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、物品製造方法について説明する。図９の工程ＳＡでは、絶縁体等の被加工材２ｚが表面に形成されたシリコン基板等の基板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の工程ＳＢでは、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の工程ＳＣでは、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の工程ＳＤでは、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の工程ＳＥでは、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の工程ＳＦでは、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。

本明細書の開示は、少なくとも以下のインプリント装置、インプリント方法、および物品製造方法を含む。
（項目１）
基板のショット領域の上のインプリント材と型とを接触させた状態で前記型を介して前記インプリント材を光照射することによって前記インプリント材を硬化させて前記ショット領域の上にパターンを形成するインプリント装置であって、
前記型のパターン領域に少なくとも部分的に光を照射する照射部と、
制御部と、を有し、
前記制御部は、前記パターン領域の凹凸情報に基づいて、所定値を超える深さを持つ凹部を１つ以上含む第１領域と、前記第１領域と隣接し、前記所定値を超える深さを持つ凹部を含まない第２領域との境界を含む前記パターン領域の部分領域を決定し、前記照射部による前記部分領域への光照射量を、該部分領域以外の領域よりも大きくする、ことを特徴とするインプリント装置。
（項目２）
前記第１領域は、前記所定値を超える深さを持つ凹部を１つのみ含む領域である、ことを特徴とする項目１に記載のインプリント装置。
（項目３）
前記第１領域は、前記所定値を超える深さを持つ凹部を複数含むチップパターン領域であり、
前記制御部は、前記チップパターン領域の外周部を前記部分領域として決定する、
ことを特徴とする項目１に記載のインプリント装置。
（項目４）
前記制御部は、前記部分領域が前記第１領域と前記第２領域とに跨る位置になるように前記部分領域を決定する、ことを特徴とする項目１から３のいずれか１項目に記載のインプリント装置。
（項目５）
前記制御部は、前記部分領域の全域が前記第１領域に含まれ、かつ、前記部分領域の端部が前記境界に位置するように、前記部分領域を決定する、ことを特徴とする項目１から３のいずれか１項目に記載のインプリント装置。
（項目６）
前記制御部は、前記部分領域の全域が前記第２領域に含まれ、かつ、前記部分領域の端部が前記境界に位置するように、前記部分領域を決定する、ことを特徴とする項目１から３のいずれか１項目に記載のインプリント装置。
（項目７）
前記制御部は、前記インプリント材の所定の粘性を得るための前記パターン領域の追加部分領域を決定し、該追加部分領域も含むように前記部分領域を決定する、ことを特徴とする項目１から６のいずれか１項目に記載のインプリント装置。
（項目８）
前記照射部は、
前記パターン領域の全面に光を照射する第１照射部と、
前記部分領域のみに光を照射する第２照射部と、
を含む、ことを特徴とする項目１から６のいずれか１項目に記載のインプリント装置。
（項目９）
前記制御部は、
前記第２照射部を制御して前記部分領域のみに光の先行照射を行い、
前記先行照射の開始後に、前記型と前記基板との位置合わせを行い、
前記位置合わせの完了後に、前記第１照射部を制御して前記パターン領域の全面に光を照射する、
ことを特徴とする項目８に記載のインプリント装置。
（項目１０）
基板のショット領域の上のインプリント材と型とを接触させた状態で、前記ショット領域に少なくとも部分的に光を照射する照射部を用いて前記インプリント材を硬化させて前記ショット領域の上にパターンを形成するインプリント方法であって、
前記型のパターン領域の凹凸情報に基づいて、所定値を超える深さを持つ凹部を１つ以上含む第１領域と、前記第１領域と隣接し、前記所定値を超える深さを持つ凹部を含まない第２領域との境界を含む前記パターン領域の部分領域を決定する工程と、
前記照射部を制御して、前記部分領域に光の先行照射を行う工程と、
前記先行照射の開始後に、前記型と前記基板との位置合わせを行う工程と、
前記位置合わせの完了後に、前記照射部を制御して前記パターン領域の全面に光を照射する工程と、
を有することを特徴とするインプリント方法。
（項目１１）
項目１０に記載のインプリント方法に従い基板にパターンを形成する工程と、
前記パターンが形成された前記基板の加工を行う工程と、
を有し、前記加工が行われた前記基板から物品を製造する、ことを特徴とする物品製造方法。

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：第１照射部、３：型保持部、４：基板保持部、７：制御部、８：型、１０：基板、１４：インプリント材、６０：第２照射部

Claims (11)

1. 基板のショット領域の上のインプリント材と型とを接触させた状態で前記型を介して前記インプリント材を光照射することによって前記インプリント材を硬化させて前記ショット領域の上にパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記型のパターン領域に少なくとも部分的に光を照射する照射部と、
   制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記パターン領域の凹凸情報に基づいて、所定値を超える深さを持つ凹部を１つ以上含む第１領域と、前記第１領域と隣接し、前記所定値を超える深さを持つ凹部を含まない第２領域との境界を含む前記パターン領域の部分領域を決定し、前記照射部による前記部分領域への光照射量を、該部分領域以外の領域よりも大きくする、ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記第１領域は、前記所定値を超える深さを持つ凹部を１つのみ含む領域である、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記第１領域は、前記所定値を超える深さを持つ凹部を複数含むチップパターン領域であり、
   前記制御部は、前記チップパターン領域の外周部を前記部分領域として決定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
4. 前記制御部は、前記部分領域が前記第１領域と前記第２領域とに跨る位置になるように前記部分領域を決定する、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
5. 前記制御部は、前記部分領域の全域が前記第１領域に含まれ、かつ、前記部分領域の端部が前記境界に位置するように、前記部分領域を決定する、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
6. 前記制御部は、前記部分領域の全域が前記第２領域に含まれ、かつ、前記部分領域の端部が前記境界に位置するように、前記部分領域を決定する、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
7. 前記制御部は、前記インプリント材の所定の粘性を得るための前記パターン領域の追加部分領域を決定し、該追加部分領域も含むように前記部分領域を決定する、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
8. 前記照射部は、
   前記パターン領域の全面に光を照射する第１照射部と、
   前記部分領域のみに光を照射する第２照射部と、
   を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
9. 前記制御部は、
   前記第２照射部を制御して前記部分領域のみに光の先行照射を行い、
   前記先行照射の開始後に、前記型と前記基板との位置合わせを行い、
   前記位置合わせの完了後に、前記第１照射部を制御して前記パターン領域の全面に光を照射する、
   ことを特徴とする請求項８に記載のインプリント装置。
10. 基板のショット領域の上のインプリント材と型とを接触させた状態で、前記ショット領域に少なくとも部分的に光を照射する照射部を用いて前記インプリント材を硬化させて前記ショット領域の上にパターンを形成するインプリント方法であって、
    前記型のパターン領域の凹凸情報に基づいて、所定値を超える深さを持つ凹部を１つ以上含む第１領域と、前記第１領域と隣接し、前記所定値を超える深さを持つ凹部を含まない第２領域との境界を含む前記パターン領域の部分領域を決定する工程と、
    前記照射部を制御して、前記部分領域に光の先行照射を行う工程と、
    前記先行照射の開始後に、前記型と前記基板との位置合わせを行う工程と、
    前記位置合わせの完了後に、前記照射部を制御して前記パターン領域の全面に光を照射する工程と、
    を有することを特徴とするインプリント方法。
11. 請求項１０に記載のインプリント方法に従い基板にパターンを形成する工程と、
    前記パターンが形成された前記基板の加工を行う工程と、
    を有し、前記加工が行われた前記基板から物品を製造する、ことを特徴とする物品製造方法。

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