JP2022167687A - インプリント装置、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】先行露光を行う際の自由度およびスループットの点で有利な技術を提供する。【解決手段】型と基板のショット領域上のインプリント材とを接触させた状態で前記インプリント材を光照射によって硬化させて前記ショット領域上にパターンを形成するインプリント装置は、光通過部および光遮断部を有し、前記インプリント材への光照射を制御するためのシャッタ部材と、前記光通過部を通過した光が照射される照射領域の寸法を変更するための変更部材と、前記光通過部を通過した光を前記インプリント材の一部に照射する先行露光と、前記先行露光の後に、前記光通過部を通過した光を前記インプリント材の全体に照射する本露光とを制御する制御部と、を備え、前記光遮断部による光遮断期間が前記先行露光と前記本露光との間に設けられ、前記照射領域の寸法を変更するための前記変更部材の駆動が前記光遮断期間中に終了する。【選択図】図１

Description

本発明は、インプリント装置、および物品の製造方法に関する。

インプリント装置は、基板のショット領域上のインプリント材と型（モールド）とを接触させた状態でインプリント材に光を照射して当該インプリント材を硬化させることにより、ショット領域上にインプリント材のパターンを形成する装置である。インプリント装置では、ショット領域上のインプリント材と型とが接触した状態で、ショット領域と型との位置合わせが行われる。この位置合わせは、アライメントスコープによって基板のショット領域と型との位置合わせ誤差を検出しながら行われうる。

インプリント材の粘度（粘弾性）が高い場合、基板と型とがインプリント材によって結合された状態となり、基板の振動はインプリント材を介して型に伝達され、また、型の振動はインプリント材を介して基板に伝達される。つまり、インプリント材の粘度が高い場合、基板と型とが相互に追従して振動しうるため、基板のショット領域と型との位置合わせを精度よく行うことができる。一方、インプリント材の粘度が低い場合、基板と型とが相互に独立して振動しうるため、基板のショット領域と型との位置合わせを精度よく行うことが困難になりうる。

特許文献１には、基板のショット領域上のインプリント材に光を照射して当該インプリント材の粘度を増加させる先行露光を行うことにより、ショット領域と型との位置合わせ精度を向上させる技術が提案されている。

特開２０１９－５４２１２号公報

先行露光においてショット領域上のインプリント材の全体に光を照射してインプリント材の粘度を増加させると、型のパターンを構成する凹部に対するインプリント材の充填性が型のパターン領域の全域において低下しうる。そのため、型のパターン領域の全域におけるインプリント材の充填が完了するまでの待ち時間が長くなり、スループットの点で不利になりうる。したがって、先行露光は、ショット領域上のインプリント材の一部に対して行われるとよい。

特許文献１に記載された技術では、ショット領域上のインプリント材のうち先行露光が行われる一部の寸法は、光を通過させる第１光通過部としてシャッタ板に構成された複数の開口の配置によって規定される。しかしながら、ショット領域のサイズは様々であるため、先行露光を行う当該一部の寸法をショット領域のサイズに応じて柔軟に変更可能であること（即ち、先行露光の自由度の向上）が望まれる。

また、ショット領域と型との位置合わせの後では、ショット領域上のインプリント材の全体に光を照射して当該インプリント材を硬化させる本露光が行われうる。つまり、ショット領域上のインプリント材のうち光が照射される照射領域の寸法が先行露光と本露光とで異なりうるため、先行露光と本露光とで当該照射領域の寸法を変更する必要がある。この場合において、スループットへの影響が低減されるように当該照射領域の寸法の変更を行うことが望まれる。

そこで、本発明は、先行露光の自由度およびスループットの点で有利な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのインプリント装置は、型と基板のショット領域上のインプリント材とを接触させた状態で前記インプリント材を光照射によって硬化させて前記ショット領域上にパターンを形成するインプリント装置であって、光通過部および光遮断部を有し、前記ショット領域上の前記インプリント材への光照射を制御するためのシャッタ部材と、前記ショット領域上の前記インプリント材のうち前記シャッタ部材の前記光通過部を通過した光が照射される照射領域の寸法を変更するための変更部材と、前記光通過部を通過した光を前記ショット領域上の前記インプリント材の一部に照射する先行露光と、前記先行露光の後に、前記光通過部を通過した光を前記ショット領域上の前記インプリント材の全体に照射する本露光とを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記シャッタ部材の前記光遮断部により前記インプリント材への光照射が遮断されている光遮断期間が前記先行露光と前記本露光との間に設けられるように前記シャッタ部材の駆動を制御するとともに、前記先行露光における前記照射領域の第１寸法から前記本露光における前記照射領域の第２寸法へ前記照射領域の寸法を変更するための前記変更部材の駆動が前記光遮断期間中に終了するように前記変更部材の駆動を制御する、ことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、先行露光を行う際の自由度およびスループットの点で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例を示す概略図 光照射部の構成例を示す図 シャッタ機構および開口機構の構成例を示す図 先行露光および本露光における開口機構の開口サイズと、ショット領域に照射される光の照度分布を示す図 第１実施形態におけるシャッタ機構および開口機構の動作タイミングを示す図 第２実施形態におけるシャッタ機構および開口機構の動作タイミングを示す図 物品の製造方法を説明するための図

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＞
本発明に係る第１実施形態について説明する。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と型とを接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギ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。例えば、インプリント装置は、基板上に液状のインプリント材を複数の液滴として供給し、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接触させた状態で当該インプリント材に光を照射することにより当該インプリント材を硬化させる。そして、型と基板との間隔を広げて、硬化したインプリント材からモールドを剥離（離型）することで、基板上のインプリント材にモールドのパターンを転写することができる。このような一連の処理は「インプリント処理」と呼ばれ、基板における複数のショット領域の各々について行われる。

インプリント材には、硬化用のエネルギ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。硬化用のエネルギとしては、電磁波、熱等が用いられる。電磁波としては、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、紫外線などの光である。

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る。このうち、光により硬化する光硬化性組成物は、重合性化合物と光重合開始材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、スピンコータやスリットコータ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、ある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上に付与されてもよい。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以下である。

［インプリント装置の構成］
図１は、本実施形態のインプリント装置１００の構成例を示す概略図である。本実施形態のインプリント装置１００は、例えば、型１を保持するインプリントヘッド４（型保持部）と、基板２を保持して移動可能な基板ステージ５と、計測部６と、供給部７と、光照射部８と、検出部９と、制御部１０とを含みうる。制御部１０は、例えばＣＰＵ（プロセッサ）およびメモリを有するコンピュータによって構成され、インプリント装置１００の各部を制御してインプリント処理を実行（制御）する。なお、本実施形態のインプリント装置１００は、光をインプリント材に照射することにより当該インプリント材を硬化させる光硬化法を採用するものとする。また、以下では、基板２の表面に平行な面内において互いに直交する方向をＸ軸方向およびＹ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に垂直な方向をＺ軸方向としている。以下の説明において「Ｘ軸方向」と記載されている場合、それは＋Ｘ方向および－Ｘ方向を含むものとして定義されうる。「Ｙ軸方向」および「Ｚ軸方向」についても同様である。

型１（モールド）は、通常、石英など紫外線を透過させることが可能な材料で作製されており、基板側の面における一部の領域（パターン領域１ａ）に、基板２（ショット領域２ａ）上のインプリント材３に転写されるべき凹凸のパターンを有する。本実施形態の場合、パターン領域１ａは、型１の基板側の面において基板側に突出したメサ形状を有している。また、基板２としては、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２としては、具体的に、シリコンウェハ、化合物半導体ウェハ、石英ガラスなどである。また、インプリント材の付与前に、必要に応じて、インプリント材と基板との密着性を向上させるために密着層を設けてもよい。

インプリントヘッド４は、例えば真空力などにより型１を保持する型チャック４ａと、型１と基板２との間隔を変更するように型１（型チャック４ａ）をＺ軸方向に駆動する型駆動部４ｂとを含みうる。インプリントヘッド４により型１をＺ軸方向に駆動することで、基板２（ショット領域２ａ）上のインプリント材３に型１を押し付ける押印処理、および、硬化したインプリント材３から型１を剥離する離型処理を行うことができる。また、インプリントヘッド４は、Ｚ軸方向に限られず、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびθ方向（Ｚ軸周りの回転方向）に型１を駆動するように構成されてもよい。

本実施形態のインプリントヘッド４には、光照射部８から射出された光が通過する空間ＳＰが設けられる。この空間ＳＰは、光透過部材１１によって仕切られて略密閉された空間である。そのため、押印処理や離型処理の際に、不図示の圧力調整部によって空間ＳＰの内部圧力を調整することで、型１（パターン領域１ａ）を、その中央部が基板２に向かって突出した凸形状に変形することができる。例えば、押印処理において型１を凸形状に変形することにより、パターン領域１ａをインプリント材３に徐々に接触させ、型１のパターンを構成する凹部における気体の閉じ込めを低減することができる。

基板ステージ５は、例えば真空力などにより基板２を保持する基板チャック５ａと、少なくともＸＹ方向に移動可能な移動部５ｂとを含みうる。基板ステージ５（移動部５ｂ）をＸＹ方向に移動させることで基板２をＸＹ方向に駆動し、型１と基板２との位置合わせ（アライメント）を行うことができる。また、基板ステージ５は、ＸＹ方向に限られず、Ｚ軸方向やθ方向に基板２を駆動するように構成されてもよい。

計測部６は、ＸＹ方向における型１と基板２との相対位置を検出する。本実施形態の場合、計測部６は、インプリントヘッド４が固定されているブリッジ定盤に固定されており、ＸＹ方向における基板ステージ５の位置を計測するように構成される。例えば、計測部６は、レーザ干渉計を含み、基板ステージ５に設けられた反射板（ミラー）にレーザ光を照射し、当該反射板で反射されたレーザ光によって基板ステージ５の位置を計測する。このように、計測部６は、ＸＹ方向における基板ステージ５の位置を計測することにより、その計測結果に基づいて、インプリントヘッド４（型１）と基板ステージ５（基板２）との相対位置を計測することができる。なお、計測部６は、基板ステージ５（基板２）の位置だけでなく、インプリントヘッド４（型１）の位置も検出するように構成されてもよい。

供給部７（吐出部、ディスペンサ）は、基板ステージ５によって下方に配置された基板２（ショット領域２ａ）上にインプリント材３を供給する。本実施形態では、光の照射によって重合反応する樹脂がインプリント材３として用いられる。例えば、供給部７は、基板ステージ５により基板２が供給部７に対して相対的に移動している状態で、インプリント材３を複数の液滴として吐出することにより、基板２（ショット領域２ａ）上にインプリント材３を供給することができる。

光照射部８（硬化部）は、型１と基板２（ショット領域２ａ）上のインプリント材３とが接触している状態で当該インプリント材３に光を照射する。本実施形態の光照射部８は、先行露光と本露光とを実行可能に構成されうる。先行露光は、型１と基板２（ショット領域２ａ）との位置合わせにおいて、ショット領域２ａ上のインプリント材３に光を照射することにより当該インプリント材３の粘度（硬度、粘弾性とも呼ばれる）を増加させる処理である。本実施形態の先行露光では、インプリント材３の粘度が第１目標範囲に収まるように当該インプリント材３に光を照射する。このように、型１と基板２との位置合わせにおいてインプリント材３の粘度を増加させることにより、型１と基板２とが相互に独立して振動することを低減し、型１と基板２との位置合わせ精度を向上させることができる。また、本露光は、型１と基板（ショット領域２ａ）との位置合わせの後に、ショット領域２ａ上のインプリント材３に光を照射することにより当該インプリント材を硬化させる処理である。本実施形態の本露光では、インプリント材３の粘度（硬度）が第２目標範囲に収まるように当該インプリント材に光を照射する。

ここで、本露光の第２目標範囲は、インプリント材３が硬化（固化）させることができる粘度（硬度）の範囲として定義されうる。例えば、第２目標範囲は、離型工程で型１をインプリント材３から剥離した後においても、型１の凹凸パターンを転写することで得られたインプリント材３のパターンの形状を維持することができるインプリント材３の粘度の範囲として定義されうる。また、先行露光の第１目標範囲は、供給部７から基板上へインプリント材３を供給した直後における当該インプリント材の粘度より高いが、第２目標範囲における粘度の下限より低いインプリント材３の粘度（硬度）の範囲として定義されうる。つまり、第１目標範囲における粘度は、第２目標範囲におけるインプリント材３の粘度より高い流動性を有しているが、供給部７から基板上への供給直後におけるインプリント材３の粘度より低い流動性を有する。第１目標範囲は、型１と基板上のインプリント材３とを接触させた状態で型１と基板２とを相対駆動することができるのであれば、基板上への供給直後におけるインプリント材３の粘度より高く且つ第２目標範囲より低い範囲内で任意に設定されうる。一例として、第１目標範囲は、第２目標範囲における粘度の下限に対する２０％～８０％の範囲内、好ましくは第２目標硬度における粘度の下限に対する２０％～５０％の範囲内において設定されうる。

検出部９は、例えば、型１に設けられたアライメントマークと基板２のショット領域２ａに設けられたアライメントマークとを検出するＴＴＭ（Through The Mold）スコープを含む。検出部９は、型１のアライメントマークとショット領域２ａのアライメントマークとの相対位置をＴＴＭスコープにより検出することで、型１とショット領域２ａとの相対的な位置ずれ（位置合わせ誤差）を検出する。検出部９での検出結果に基づいて、制御部１０は、型１と基板２との位置合わせ（アライメント）を制御することができる。型１と基板２との位置合わせは、インプリントヘッド４および／または基板ステージ５により型１と基板２とを相対的に駆動することでなされうる。ここで、検出部９（ＴＴＭスコープ）は、型１および／または基板２のマークを照明する照明部と、当該照明部により照明されたマークを撮像（観測）する撮像部とで構成されてもよい。また、本実施形態の検出部９は、光照射部８から射出された光の光路上に配置されたビームスプリッタ１２を介して、型１のアライメントマークおよび基板２（ショット領域２ａ）のアライメントマークを検出するように構成されうる。

［光照射部の構成］
次に、光照射部８の構成例について、図２～図３を参照しながら説明する。図２には、本実施形態の光照射部８の構成例が示されている。また、図３（ａ）は、シャッタ機構８１の構成例を示しており、図３（ｂ）は、開口機構８５の構成例を示している。光照射部８は、例えば、シャッタ機構８１と、光源８２と、結像光学系８３と、ハエの目レンズ８４と、変更機構８５と、結像光学系８６とを含みうる。光源８２は、例えば、水銀ランプ等のランプ光源、あるいは、レーザまたはＬＥＤ等の固体光源でありうる。シャッタ機構８１は、ショット領域上のインプリント材３への光照射を制御するためのシャッタ板８１１（シャッタ部材）と、シャッタ板８１１を駆動するアクチュエータ８１２とを含みうる。アクチュエータ８１２は、例えばシャッタ板８１１を回転駆動するように構成されうるが、シャッタ板８１１を一方向に駆動（往復駆動）するように構成してもよい。

シャッタ板８１１が配置される面には、光源８２の中間像が形成される。結像光学系８３は、シャッタ板８１１が配置される面とハエの目レンズ８４の入射面とが光学的に共役な位置関係になるように、シャッタ板８１１とハエの目レンズ８４との間に配置されうる。ハエの目レンズ８４は、シャッタ板８１１（あるいは結像光学系８３）と変更機構８５（あるいは結像光学系８６）との間に配置される。また、結像光学系８６は、ハエの目レンズ８４の入射面と基板２が配置される面とが光学的に共役な位置関係になるように配置される。これにより、シャッタ板８１１は、基板２が配置される面に対して共役な面に配置されることとなる。

シャッタ板８１１は、駆動軸を介してアクチュエータ８１２に接続されており、アクチュエータ８１２によって回動（駆動）されうる。図３（ａ）中の点線は、光源８２からの光ＬＢが入射する領域（光路）を示している。シャッタ板８１１は、光源８２からの光ＬＢを遮断する光遮断部８１３と、光源８２からの光ＬＢを通過させる光通過部とを有する。本実施形態の場合、シャッタ板８１１は、光通過部として、先行露光で用いられる第１光通過部８１４と、本露光で用いられる第２光通過部８１５とを有する。また、光遮断部８１３は、シャッタ板８１１の駆動方向（回転方向）における第１光通過部８１４と第２光通過部８１５との間に位置する。

第２光通過部８１５は、光源８２からの光ＬＢの全体が通過するようにシャッタ板８１１に形成された切欠部によって構成される。一方、第１光通過部８１４は、シャッタ板８１１の羽根に形成された複数の孔によって構成される。複数の孔によって構成された第１光通過部８１４を通過した光は、ハエの目レンズ８４を通過して光強度（照度）の均一化がなされた後にショット領域２ａ上のインプリント材３に照射される。そのため、第１光通過部８１４を通過してインプリント材３に照射される光の強度（照度）は、第２光通過部８１５を通過してインプリント材３に照射される光の強度（照度）より小さくなる。ここで、本実施形態では、第１光通過部８１４を、複数の孔によって構成したが、それに限られるものではなく、光源８２からの光ＬＢの強度を低下させる部材（例えばＮＤフィルタ）によって構成してもよい。また、本実施形態のシャッタ板８１１は、２回対称の構造であるが、それに限られず、３回対称などの他の構成であってもよい。

第１光通過部８１４では、ショット領域２ａ上のインプリント材３に照射される光の強度が所望の値になるように、各孔の寸法（径）、および孔の個数が調整（形成）されている。第１光通過部８１４を構成する複数の孔を通過した光は、後段のハエの目レンズ８４によって照度ムラが均一化され、第２光通過部８１５を通過した光よりも低い強度の光をインプリント材３に照射することができる。これにより、インプリント材３への積算光量を精度よく制御することができるため、型１と基板２のショット領域２ａとの位置合わせにおいて、第１光通過部８１４を通過した光でインプリント材３の粘度を増加させる先行露光を精度よく実施することができる。また、当該位置合わせの後では、第２光通過部８１５を通過した光でインプリント材３を硬化させる本露光が実施されうる。

ここで、先行露光を行うと、型１とショット領域２ａとの位置合わせ精度を向上させることができるが、型１のパターン（凹部）へのインプリント材３の充填性が低下しうる。特に、ショット領域２ａの外周部（周縁部）では、ショット領域２ａの中央部に比べて、型１のパターンへのインプリント材３の充填性が低い。そのため、先行露光は、ショット領域２ａの中央部のみに対して行われるとよい。一方、本露光は、ショット領域２ａ上のインプリント材の全体に対して行われる。したがって、本実施形態の光照射部８には、ショット領域２ａ上のインプリント材３における光の照射領域の寸法を先行露光と本露光とで変更するための変更機構８５が設けられている。

変更機構８５は、ショット領域２ａ上のインプリント材３における光の照射領域の寸法（サイズ）を変更するための変更部材を有し、当該変更部材を駆動することにより当該照射領域の寸法を変更する機構である。このような変更機構８５を光照射部８に設けることにより、先行露光における照射領域の第１目標寸法（第１寸法）から本露光における照射領域の第２目標寸法（第２寸法）へ、照射領域の寸法を変更することができる。また、変更機構８５を用いることで、ショット領域２ａ上のインプリント材３のうち先行露光を行う一部（先行露光部）の寸法、即ち、第１目標寸法を変更することができるため、先行露光の自由度を向上させることができる。

本実施形態では、変更機構８５の一種として、開口機構８５ａが設けられている。開口機構８５ａは、図３（ｂ）に示されるように、複数の遮光ブレード８５１ａ～８５１ｄ（ブレード部材）と、複数のアクチュエータ８５２ａ～８５２ｄとを有する。複数の遮光ブレード８５１ａ～８５１ｄは、照射領域の寸法を変更するための変更部材として理解されてもよい。各アクチュエータ８５２ａ～８５２ｄは、一方向に遮光ブレード８５１を駆動するように構成されうる。開口機構８５ａは、複数のアクチュエータ８５２ａ～８５２ｄにより複数の遮光ブレード８５１ａ～８５１ｄをそれぞれ駆動し、照明光８５４が通過する開口８５３のサイズ（寸法）を変更することにより、照射領域の寸法を変更することができる。

また、変更機構８５の一種として、可変倍率機構８５ｂが設けられてもよい。可変倍率機構８５ｂは、複数のレンズと、当該複数のレンズの間隔が変化するように当該複数のレンズを相対的にＺ軸方向に駆動するアクチュエータとを有する。可変倍率機構８５ｂにおける複数のレンズは、照射領域の寸法を変更するための変更部材として理解されてもよい。可変倍率機構８５ｂは、アクチュエータにより複数のレンズを相対的にＺ軸方向に駆動して光学倍率を変化させることにより、照射領域の寸法を変更することができる。

［先行露光、本露光］
次に、先行露光および本露光について説明する。ここでは、変更機構８５として開口機構８５ａを用いる例について説明する。図４は、先行露光および本露光における開口機構８５の開口８５３のサイズと、ショット領域２ａ（インプリント材３）に照射される光の照度分布８５５を示している。図４（ａ）は、先行露光における開口８５３のサイズおよび照度分布８５５ａを示しており、図４（ｂ）は、本露光における開口８５３のサイズおよび照度分布８５５ｂを示している。

遮光ブレード８５１によって形成される開口８５３を通過した光をショット領域２ａ（インプリント材３）に照射した場合、図４に示されるように、ショット領域２ａのうち開口８５３に対応する領域の照度（光強度）は一定となる。一方、遮光ブレード８５１によって遮光された領域の照度は、遮光ブレード８５1のエッジ部を境界に、ほぼ一定の傾きで低下する。この傾きは、照射光のボケ量を示しており、光源８２の照射光の波長幅や結像光学系８３、結像光学系８６の光学特性で決まるものであり、この傾きを急峻、つまりボケ量を小さくするのが好ましい。

先行露光では、図４（ａ）に示されるように、照射領域の寸法が第１目標寸法になるように、遮光ブレード８５１によって規定される開口８５３のサイズを小さくする。第１目標寸法は、インプリント領域２ａの外周部（周縁部）に光が照射されない、もしくは、外周部の照度が中央部の照度よりも低くなるように決定された照射領域の寸法である。第１目標寸法（即ち、開口８５３のサイズ）は、ショット領域２ａ上のインプリント材３が型１のパターン（凹部）に充填される充填具合を実験やシミュレーションにより事前に求めることで決定されうる。前述したように、ショット領域２ａの外周部においては、ショット領域２ａの中央部に比べて、型１のパターンへのインプリント材３の充填性が低い。そのため、ショット領域２ａの外周部に先行露光を行って当該外周部のインプリント材３の粘度を増加させてしまうと、型１のパターンへのインプリント材３の充填性が不十分になり、インプリント材３の未充填が発生しうる。当該外周部の未充填の有無は、インプリント処理後に光学顕微鏡で観測することで容易に判断できる。また、インプリント処理後におけるショット領域２ａの表面を表面検査装置で測定して得られた未充填分布から判断することもできる。当該外周部の未充填分布が許容範囲内に入るように、遮光ブレード８５１の開口８５３のサイズを調整し、最適な開口８５３のサイズを決定するとよい。

一方、本露光では、図４（ｂ）に示されるように、ショット領域２ａの全域において、一定の照度分布で照射するのが望ましい。照度ムラがある場合、インプリント材３の硬化不足によって、離型時にインプリント材３の一部が剥がれ、剥がれたインプリント材３が型１に付着したり、パターン倒れ等の不具合を引き起こしたりすることがある。そのため、本露光では、照射領域の寸法が第２目標寸法になるように、遮光ブレード８５１によって規定される開口８５３のサイズを広げるとよい。第２目標寸法は、ショット領域２ａの全域で一定の照度が得られるように決定された照射領域の寸法である。但し、本露光では、隣接するショット領域２ａに光が照射されないように、遮光ブレード８５１の開口８５３のサイズを制御（調整）する必要がある。このように、開口機構８５ａにおける遮光ブレード８５１の開口８５３のサイズを変更することで、先行露光と本露光とのそれぞれで、好ましい照度分布を形成することができる。

図５は、インプリント処理の一連の動作におけるシャッタ機構８１および開口機構８５ａの動作タイミングを示している。インプリント処理のシーケンス（インプリントシーケンス）は、図５（ａ）に示されるように、押印工程、充填工程、アライメント工程、硬化工程および離型工程を含みうる。押印工程は、供給部７によりショット領域２ａ上に供給されたインプリント材３に型１を押し付ける（接触させる）工程である。充填工程は、型１のパターン（凹部）にインプリント材３を充填する工程である。アライメント工程は、検出部９での検出結果に基づいて型１とショット領域２ａとの位置合わせを行う工程であり、アライメント工程中に先行露光が行われうる。硬化工程は、インプリント材３に光を照射して当該インプリント材を硬化させる工程であり、本露光に対応するものである。離型工程は、硬化したインプリント材３から型１を引き剥がす（剥離する）工程である。このようなインプリント処理は、基板２における複数のショット領域２ａの各々に対して実行されうる。ここで、アライメント工程は、型１のアライメントマークにインプリント材３が充填した状態、即ち、型１のアライメントマークを検出部９で検出可能な状態になった段階で開始されるため、充填工程とアライメント工程とが時間的に並行して行われてもよい。なお、充填工程は、型４のパターンの凹部だけでなく、ショット領域２ａの外周部（エッジ）に対してもインプリント材３を拡げるために要する時間も含みうる。

先行露光は、充填・アライメント工程内で実施される。先行露光では、ショット領域２ａ上のインプリント材３の一部（例えば中央部）に光を照射して当該インプリント材３の粘度を増加させることにより、型１と基板２との相対振動を低減し、位置合わせ精度を向上させることを目的としている。一方で、インプリント材３の粘性を増加させることは、型１のパターンへのインプリント材３の充填を遅らせる作用があるため、充填・アライメント工程の後半で実施するのが望ましい。

図５（ｂ）に示されるシャッタ機構８１の駆動シーケンスでは、先行露光を開始するまで、ショット領域２ａ上のインプリント材に光が照射されないように、シャッタ板８１１の光遮断部８１３を光路上に配置しておく。そして、先行露光を開始する際に、シャッタ板８１１を回転駆動して第１光通過部８１４を光路上に配置し、所望の時間が経過した後、シャッタ板８１１を回転駆動して光遮断部８１３を光路上に配置する。また、本露光は、硬化工程の開始タイミングで開始されることがスループットの点で好ましい。本露光では、シャッタ板８１１を回転駆動して第２光通過部８１５を光路上に配置し、所望の時間が経過した後に、シャッタ板８１１を回転駆動して光遮断部８１３を光路上に配置する。このように、本実施形態では、シャッタ板８１１の光遮断部８１３によりインプリント材３への光照射が遮断されている光遮断期間が先行露光と本露光との間に設けられるように、シャッタ板８１１の駆動が制御される。この光遮断期間では、先行露光が終了して型１とショット領域２ａの相対振動が低減されている状態であるため、型１とショット領域２ａとの位置合わせが精度よく行われうる。

一方、図５（ｃ）に示される開口機構８５ａの駆動シーケンスでは、先行露光が開始されるまでに開口８５３のサイズが開口サイズ１になるように、遮光ブレード８５１の駆動が制御される。開口サイズ１は、図４（ａ）で示されるように、先行露光おける照射領域の寸法を第１目標寸法（第１寸法）にして、ショット領域２ａ上のインプリント材３の一部（例えば中央部）に光を照射するための開口８５３のサイズである。そして、遮光ブレード８５１の開口８５３のサイズが開口サイズ１である状態において先行露光が開始される。また、先行露光の終了後に遮光ブレード８５１の駆動が開始され、開口サイズ１から開口サイズ２にするための遮光ブレード８５１の駆動が本露光の開始までに（即ち、光遮断期間中に）終了するように、遮光ブレード８５１の駆動が制御される。開口サイズ２は、図４（ｂ）で示されるように、本露光における照射領域の寸法を第２目標寸法（第２寸法）にして、ショット領域２ａ上のインプリント材３の全体に光を照射するための開口８５３のサイズである。そして、遮光ブレード８５１の開口８５３のサイズが開口サイズ２である状態において本露光が開始される。

ここで、開口サイズを変更するための遮光ブレード８５１の駆動に要する時間は、開口サイズ１から開口サイズ２に変更するための遮光ブレード８５１の移動量（駆動量）、移動加速度、移動速度によって決定される。つまり、当該時間を事前に算出しておき、本露光の開始までに開口サイズの変更が終了するように、先行露光の実施タイミング（開始タイミング、終了タイミング）を決定してもよい。これにより、開口サイズ１から開口サイズ２に変更するための遮光ブレード８５１の駆動が本露光の開始までに終了するように、当該遮光ブレード８５１の駆動に要する時間を担保することができる。

上述したように、本実施形態では、先行露光をショット領域２ａの一部（中央部）に対して行う。これにより、アライメント工程での型１と基板２との相対振動を低減することができるとともに、ショット領域２ａの一部の周囲（外周部）において、型１のパターンへのインプリント材３の充填性を確保することができる。また、本実施形態では、開口サイズを変更するための遮光ブレード８５１の駆動が、本露光が開始されるまでに終了するように、即ち、光遮断期間中に終了するように制御される。これにより、本露光（硬化工程）の開始を遅延することなくインプリント処理を行うことができるため、遮光ブレード８５１の駆動によるスループットへの影響を低減することができる。さらに、照射領域の寸法を無段階に変更することができる変更機構８５を設けることで、ユーザプロセスによって決まる様々なショット領域のサイズや、インプリント材３や押印条件を主要因とした未充填領域の変動に対しても柔軟に対応することができる。

なお、本実施形態では、変更機構８５として開口機構８５ａを用いる場合について説明したが、変更機構８５として可変倍率機構８５ｂを用いる場合であっても、開口機構８５ａを用いた場合と同様の駆動シーケンスを適用することができる。また、本実施形態では、シャッタ板８１１の第１光通過部８１４を用いて先行露光を行う例を説明したが、シャッタ板８１１の第２光通過部８１５を用いて先行露光を行ってもよい。この場合、インプリント材３の粘度が第１目標範囲に収まるように先行露光の時間（露光時間）を調整するとよい。

＜第２実施形態＞
本発明に係る第２実施形態について説明する。本実施形態は、基本的に第１実施形態を引き継ぐものであり、以下で言及する事項以外（例えばインプリント装置の構成・処理など）は第１実施形態で説明したとおりである。

昨今、スループット向上に伴い、インプリント材３の充填性を改善するための材料開発やアライメントを迅速に収束させるための制御方式の開発によって、充填・アライメント時間の短縮がなされている。また、変更機構８５としての開口機構８５ａによる開口サイズの変更に関しても時間短縮が求められる。しかしながら、迅速（高速）に遮光ブレード８５１を動作させるためには、高剛性化、高推力のアクチュエータが必要となり、機構の大型化、コストアップ、しいては耐久性の課題を克服する必要がある。本実施形態では、先行露光の完了を待たずに、即ち、先行露光が終了する前に開口サイズを変更するための遮光ブレード８５１の駆動を開始することで、スループットの低下が低減されるように開口サイズの変更時間を確保する例を説明する。

図６（ａ）は、インプリント材３の硬化特性（粘度の増加特性）を示している。図６（ａ）における横軸は、インプリント材３に光を照射している照射時間を示しており、縦軸は、インプリント材３の粘度を示している。先行露光によって得られるインプリント材３の粘弾性の変化（増加）は、インプリント材３に照射される光の照度（強度）と照射時間との積である積算光量（積算エネルギ）によって決定されうる。インプリント材３の硬化特性では、図６（ａ）に示されるように、硬化反応（粘度の増加反応、重合反応）が殆ど得られない誘導期間があり、積算光量が閾値ＴＨに達した場合に硬化反応が加速（開始）して粘度が急速に増加しうる。積算光量が閾値ＴＨを超えて粘度が増加する期間は、硬化反応期間と呼ばれる。先行露光は、誘導期間を経て、硬化反応が急速に加速する直前の領域（Ａ）を利用して所望の粘性を得る技術である。一方、本露光は、硬化反応が急速に進んだ後の領域（Ｂ）まで光を照射し続けることで、所望の硬化反応を得ている。

図６（ｂ）は、ショット領域２ａ上のインプリント材３に光を照射することで得られる積算光量を示している。図６（ｂ）では、シャッタ機構８１の駆動シーケンス、および、開口機構８５ａの駆動シーケンスが示されている。

図中の線（ｂ－１）は、ショット領域２ａ上のインプリント材３のうち開口サイズ１で先行露光が行われる一部（例えば中央部、以下では中央部と表記することがある）における積算光量を示している。先行露光では、中央部における積算光量が目標光量範囲に収まるように照度および照射時間が制御される。目標光量範囲とは、インプリント材３の粘度を第１目標範囲に収めることができる光量の範囲である。これにより、当該中央部におけるインプリント材３の粘度を第１目標範囲に収まった状態を維持することができ、その状態で型１とショット領域２ａとの位置合わせを行うことで、位置合わせ精度を向上させることができる。

一方、線（ｂ－２）は、ショット領域２ａ上のインプリント材３のうち当該中央部の周囲（例えば外周部、以下では外周部と表記することがある）における積算光量を示している。本実施形態では、開口サイズ１から開口サイズ２にするための遮光ブレード８５１の駆動が先行露光中に開始されるため、先行露光中において外周部に光が照射される。但し、遮光ブレード８５１の駆動の開始は、外周部のインプリント材３の粘度が第１目標範囲の下限より小さくなるように、即ち、外周部の積算光量が目標光量範囲より小さくなるようになされるとよい。より好ましくは、遮光ブレード８５１の駆動の開始は、外周部の積算光量が閾値ＴＨより小さくなるように行われるとよい。

例えば、開口サイズ１の期間では、外周部には遮光ブレード８５１によって照射光が遮蔽されているため、外周部の光量は積算されない。先行露光中に遮光ブレード８５１の駆動を開始すると、遮光ブレード８５１の開口サイズが広がるにつれて外周部の積算露光が徐々に増加していく。しかしながら、硬化反応が開始される閾値ＴＨを超える前に、シャッタ機構８１によって照射光が遮断されるため、外周部のインプリント材３の粘度は殆ど増加しない。つまり、外周部におけるインプリント材３の充填性の低下を低減することができる。ここで、ショット領域２ａの中央部と外周部とで、先行露光で得られる積算光量に差が生じるが、先行露光の光強度は本露光の光強度の０．５～５％の範囲であるため、本露光に与える影響は十分無視することができる。

このように、本実施形態では、開口サイズ１から開口サイズ２に変更するための遮光ブレード８５１の駆動が先行露光中に開始される。但し、当該遮光ブレード８５１の駆動の開始は、外周部のインプリント材３の粘度が第１目標範囲の下限より小さくなるように、より好ましくは、外周部の積算光量が閾値ＴＨより小さくなるようになされうる。これにより、遮光ブレード８５１の駆動を、先行露光と並行して実施し、本露光の開始前までに完了させることが容易になるため、スループットの点で有利になりうる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に供給（塗布）されたインプリント材に上記のインプリント装置（インプリント方法）を用いてパターンを形成する工程と、かかる工程でパターンが形成された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、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１つにおいて有利である。

インプリント装置を用いて成形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７（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ェハ等の基板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７（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７（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として光を型４ｚを通して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図７（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７（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７（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：型、２：基板、３：インプリント材、４：インプリントヘッド、５：基板ステージ、６：計測部、７：供給部、８：光照射部、８１：シャッタ機構、８５：変更機構、９：検出部、１０：制御部

Claims (14)

1. 型と基板のショット領域上のインプリント材とを接触させた状態で前記インプリント材を光照射によって硬化させて前記ショット領域上にパターンを形成するインプリント装置であって、
   光通過部および光遮断部を有し、前記ショット領域上の前記インプリント材への光照射を制御するためのシャッタ部材と、
   前記ショット領域上の前記インプリント材のうち前記シャッタ部材の前記光通過部を通過した光が照射される照射領域の寸法を変更するための変更部材と、
   前記光通過部を通過した光を前記ショット領域上の前記インプリント材の一部に照射する先行露光と、前記先行露光の後に、前記光通過部を通過した光を前記ショット領域上の前記インプリント材の全体に照射する本露光とを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記シャッタ部材の前記光遮断部により前記インプリント材への光照射が遮断されている光遮断期間が前記先行露光と前記本露光との間に設けられるように前記シャッタ部材の駆動を制御するとともに、前記先行露光における前記照射領域の第１寸法から前記本露光における前記照射領域の第２寸法へ前記照射領域の寸法を変更するための前記変更部材の駆動が前記光遮断期間中に終了するように前記変更部材の駆動を制御する、ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記制御部は、前記第１寸法から前記第２寸法への前記照射領域の寸法を変更するための前記変更部材の駆動が前記光遮断期間中に終了するように、前記先行露光の実施タイミングを決定する、ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記先行露光は、前記状態での前記型と前記ショット領域との位置合わせ中に行われ、
   前記本露光は、前記位置合わせの後に行われる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインプリント装置。
4. 前記シャッタ部材は、前記光通過部として、第１光通過部および第２光通過部を有し、
   前記第１光通過部を通過して前記インプリント材に照射される光の強度は、前記第２光通過部を通過して前記インプリント材に照射される光の強度より小さく、
   前記制御部は、前記先行露光において前記第１光通過部を通過した光を前記一部に照射し、前記本露光において前記第２光通過部を通過した光を前記全体に照射するように、前記シャッタ部材の駆動を制御する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
5. 前記シャッタ部材は、駆動方向における前記第１光通過部と前記第２光通過部との間に前記光遮断部を有する、ことを特徴とする請求項４に記載のインプリント装置。
6. 前記制御部は、前記先行露光において前記インプリント材の前記一部の粘度が目標範囲に収まるように前記シャッタ部材の駆動を制御するとともに、前記一部の周囲の粘度が前記目標範囲の下限より小さくなるように、前記第１寸法から前記第２寸法へ前記照射領域の寸法を変更するための前記変更部材の駆動を前記先行露光中に開始する、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインプリント装置。
7. 前記インプリント材は、前記インプリント材に照射される光の積算光量が閾値に達した場合に粘度の増加を開始する特性を有し、
   前記制御部は、前記一部の周囲における前記インプリント材に照射される光の積算光量が前記閾値より小さくなるように、前記第１寸法から前記第２寸法へ前記照射領域の寸法を変更するための前記変更部材の駆動を前記先行露光中に開始する、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 前記制御部は、前記第１寸法から前記第２寸法へ前記照射領域の寸法を変更するための前記変更部材の駆動を前記先行露光の終了後に開始する、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインプリント装置。
9. 前記シャッタ部材と前記変更部材とは、光路上における互いに異なる位置に配置されている、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のインプリント装置。
10. 前記変更部材は、光が通過する開口のサイズを規定するブレード部材を有し、
    前記制御部は、前記ブレード部材を駆動して前記開口のサイズを変化させることにより前記照射領域の寸法を変更する、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のインプリント装置。
11. 前記変更部材は、複数のレンズを有し、
    前記制御部は、前記複数のレンズを駆動して光学倍率を変化させることにより前記照射領域の寸法を変更する、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のインプリント装置。
12. 前記シャッタ部材が配置される面に対して共役な面に配置された入射面を有するハエの目レンズを更に備え、
    前記ハエの目レンズは、前記シャッタ部材と前記変更部材との間に配置されている、ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のインプリント装置。
13. 前記シャッタ部材は、前記基板が配置される面に対して共役な面に配置されている、ことを特徴とする請求項１２に記載のインプリント装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いて基板上にパターンを形成する形成工程と、
    前記形成工程でパターンが形成された前記基板を加工する加工工程と、を含み、
    前記加工工程で加工さ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の製造方法。

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