JP7327973B2 - インプリント装置、インプリント方法、および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、型を用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置、インプリント方法、およ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。

インプリント装置では、基板上のショット領域に供給されたインプリント材と型を接触させる際に、インプリント材と型に押圧力を加えるため、インプリント材がショット領域の外側に広がるように移動する。この時、ショット領域の外側や基板端の外側、型のパターン領域の外側にインプリント材がはみ出る恐れがある。

特許文献１には、基板上のショット領域に供給されたインプリント材と型を接触させる際に、パターン形成領域の外側にＵＶ光を照射して、パターン形成領域の外にはみ出そうとするインプリント材を硬化させることが開示されている。これによって、特許文献１のインプリント装置はインプリント材のパターン形成領域外へのはみ出しを防止する。

特開２０１３－６９９１８号公報

インプリント装置では、ショット領域の外側にはみ出そうとするインプリント材を硬化させるためには、型のパターン領域の外周位置に適切なタイミングで硬化光を照射する必要がある。これは、光を照射するタイミングが早いとインプリント材が必要以上に硬化してしまい、光を照射するタイミングが遅いと型のパターン領域外へインプリント材がはみ出してしまう恐れがあるためである。そのため、予め光を照射するタイミングを決めておくことができる。

しかしながら、型と基板の間にインプリント材が充填する際の広がり方（インプリント材のはみ出しの程度）は、型や基板の表面状態、インプリント材の供給量、インプリント材の粘性特性など様々な条件によって変化する。そのため、予め光を照射するタイミングや光量を決めていても、パターン領域外へのはみ出しやパターン領域内で未充填が発生する恐れがある。

そこで、本発明は、インプリント材のはみ出しや未充填を低減するインプリント装置を提供することを目的とする。

本発明のインプリント装置は、パターン領域を有する型を用いて基板の複数のショット領域の上にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置であって、インプリント材を硬化させる照射光を前記基板の上に照射する第１の照射部と、前記基板のショット領域の外周に沿った領域に強度分布を有し、前記インプリント材の粘性を高めることができる照射光を部分的に照射できる第２の照射部と、前記第１の照射部と前記第２の照射部による基板のショット領域への光照射を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、パターンが形成された第１ショット領域を検出することで得られる、前記第１ショット領域に対する前記インプリント材のはみ出し、または、ショット領域に対する未充填の少なくとも一方の検出結果に基づいて、前記第１ショット領域とは異なる第２ショット領域に照射光を照射する際に用いられる前記第２の照射部の照射条件が設定されるように制御することを特徴とする。

本発明によれば、インプリント材のはみ出しや未充填を低減するインプリント装置を提供することができる。

第１実施形態のインプリント装置を示した図である。 インプリント工程を示したフローチャートである。 型のパターン領域とインプリント材を示した側面図である。 型のパターン領域と照射領域を示した図である。 型のパターン領域とインプリント材を示した側面図である。 第１実施形態の部分照射部の光学系を示した図である。 第１実施形態の検出部による検出結果を示した図である。 第１実施形態の照射条件の変更方法を示した図である。 第２実施形態の検出部による検出結果を示した図である。 第３実施形態のインプリント材を供給した状態を示した図である。 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）
（インプリント装置）
図１は本実施形態におけるインプリント装置１の構成を示した概略図である。図１を用いてインプリント装置１の構成について説明する。ここでは、基板１０が配置される面をＸＹ面、それに直交する方向（インプリント装置１の高さ方向）をＺ方向として、図１に示したように各軸を決める。インプリント装置１は、基板１０上に供給されたインプリント材１４を型８と接触させ、インプリント材１４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。型８は、モールド、テンプレートまたは原版とも呼ばれうる。図１のインプリント装置１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１について説明する。

インプリント装置１は、型８を保持し移動する型保持部３（インプリントヘッド）、基板１０を保持し移動する基板保持部４（基板ステージ）、基板１０上にインプリント材１４を供給する供給部５（ディスペンサ）を備える。また、インプリント装置１には、インプリント材１４を硬化させる硬化光９を照射する照射部２、光３５を照射して型８とインプリント材１４の接触状態を撮像する撮像部６（検出部）、インプリント装置１を制御する制御部７を備える。さらに、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を検出するマーク検出器１２（検出部）を備える。

型保持部３は、型チャック１１によって型８を保持した状態で型保持部３に設けられた型駆動機構３８によって上下方向（Ｚ軸に沿った方向）に移動する。型駆動機構３８は、アクチュエータなどを含み、Ｚ軸方向やＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｘ軸に対する回転方向、Ｙ軸に対する回転方向に駆動することができる。型保持部３が型駆動機構３８によって下方（－Ｚ方向）に移動することによって型８に形成されたパターン領域８ａがインプリント材１４と接触（押印）する。パターン領域８ａと基板１０のショット領域２０上のインプリント材１４とが接触した状態で照射部２から硬化光９を照射することにより、インプリント材１４を硬化させる。インプリント材１４が硬化した後、型保持部３が型駆動機構３８によって上方（＋Ｚ方向）に移動することによってパターン領域８ａが硬化したインプリント材１４から引き離される（離型）。

さらに、型保持部３には、仕切り板４１と型８で区切られた空間１３が設けられていてもよく、空間１３内の圧力を調整することにより押印時や離型時の型８のパターン領域８ａを変形することができる。例えば、押印時に空間１３内の圧力を高くすることで型８を基板１０に対して凸形状に変形させてパターン領域８ａとインプリント材１４とを接触させることができる。

基板保持部４は、基板１０を保持する基板チャック１６、ＸＹＺ座標系における少なくともＸ軸方向およびＹ軸方向の２軸に関して基板１０の位置を制御する基板駆動機構１７を備える。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と干渉計１９を用いて求められる。ミラー１８と干渉計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。

供給部５（ディスペンサ）は、基板１０のショット領域２０に未硬化のインプリント材１４を供給する。インプリント材には、硬化用のエネルギーが与えられることによって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、熱などが用いられる。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、紫外線などの光を用いる。

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剤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、スピンコーターやスリットコーターにより基板上に膜状に付与される。或いは液体噴射ヘッドにより、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。

撮像部６（検出部）は、基板１０に形成されたショット領域２０の全体を撮像することが可能であり、パターン領域８ａとインプリント材１４がショット領域２０の中心付近から外周に向かって接触領域が広がっていく様子を検出することができる。

型８は、基板１０上のインプリント材１４を成形するための型である。型８は、モールド、テンプレートまたは原版とも呼ばれうる。型８は、矩形の外形形状を有し、基板１０に供給されたインプリント材に転写すべきパターン（凹凸パターン）が形成されたパターン領域８ａを有する。型８は、基板１０上のインプリント材を硬化させるための硬化光９（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。

基板１０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。基板としては、具体的に、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどである。

マーク検出器１２（検出部）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からの光を検出することによって、型のマークと基板のマークの相対位置を求めることができる。インプリント装置１は、マーク検出器１２の検出結果に基づいて型８と基板１０の相対位置を求めることができ、型８と基板１０の少なくとも一方を移動させることで型８と基板１０を位置合わせすることができる。

さらに、本実施形態のインプリント装置１には、基板１０上のショット領域２０（型８のパターン領域８ａ）を枠状に光を照射する部分照射部５０を備える。また、本実施形態のインプリント装置１では、照射部２と撮像部６との合成手段として、ダイクロイックミラー３６を、部分照射部５０と撮像部６との合成手段として、ダイクロイックミラー３７を用いている。

制御部７は、基板１０に形成された複数のショット領域２０にパターンを形成するためにインプリント装置１の各機構の動作を制御する。また制御部７は、型保持部３、基板保持部４、供給部５、照射部２、部分照射部およびマーク検出器１２を制御するように構成されうる。制御部７は、インプリント装置１内に設けてもよいし、インプリント装置１とは別の場所に設置し遠隔で制御しても良い。

（インプリント方法）
図２はインプリント装置１を用いて基板１０上にインプリント材１４のパターンを形成するインプリント工程を示したフローチャートである。図２を参照しながら光硬化法によるインプリント方法を説明する。

インプリント工程が開始すると、まず工程１０１で、インプリント装置１に基板１０を搬入する。基板１０は、不図示の基板搬送機構によって、基板保持部４の基板チャック１６に搬入される。

工程１０２で、供給部５は基板１０に形成されたショット領域２０の上にインプリント材１４を供給する。工程１０３で、型８と基板１０との間隔を狭めることで、基板１０のショット領域２０の上に供給されたインプリント材１４と型８のパターン領域８ａとを接触させる（押印工程）。このとき、型８を基板１０に押し付けて接触させてもよいし、基板１０を型８に押し付けて接触させてもよい。また、型８と基板１０の双方を移動させることによって接触させてもよい。

この押印工程では、パターン領域８ａやショット領域２０からインプリント材１４がはみ出る恐れがある。図３は、型８のパターン領域８ａと基板１０のショット領域２０上のインプリント材１４の側面図を示している。図３（ａ）に示すように、押印工程においてインプリント材１４が型８のパターン領域８ａからはみ出し、パターン領域８ａの側面８ｂに付着することが確認されている。パターン領域８ａの側面８ｂにインプリント材１４が付着した状態でインプリント材１４が硬化すると、型８を硬化したインプリント材から引き離した（離型工程）際に、図３（ｂ）に示すようなインプリント材１４がショット領域２０をはみ出して形成される。なお、図３ではパターン領域８ａに対応する微細な凹凸パターンは省略している。

図３（ｂ）に示すようにインプリント材１４の突起形状１５が形成されると、基板上に形成されるインプリント材１４の膜厚が不均一となり、後工程のエッチング処理等で影響を与える恐れがある。また、パターン領域８ａの側面８ｂに付着したインプリント材１４の一部がインプリント工程中に基板１０上へ落下し、異物となる恐れがある。基板１０上に異物が存在していると、押印工程の際に異物が型８のパターン領域８ａと接触する恐れがある。型８と基板上の異物が接触すると、型８のパターン領域８ａに形成された微細パターンが破壊する恐れがある。そのため、パターン形成の不良を引き起こす原因となりうる。

そこで、本実施形態のインプリント装置１は、工程１０３においてパターン領域８ａをインプリント材１４に接触させる際に、工程１０４でパターン領域８ａの外周部に沿った照射領域を有する照射光５５を照射する。工程１０４でパターン領域８ａの外周部に沿った照射領域を有する照射光５５を照射することで、押印工程時のインプリント材１４のはみ出しを低減することができる。工程１０４は、パターン領域８ａの一部がインプリント材１４と接触し、工程１０３が完了する前に、照射光５５を照射する。

このとき、微細パターンが形成されている型８のパターン領域８ａの中心付近には照射光５５を照射しない。周辺部に沿った領域に照射光５５を照射することにより、インプリント材１４の粘性を高めて、パターン領域８ａからのはみ出しを低減することができる。また、照射光５５をパターン領域８ａの側面８ｂを含む領域に照射することで、側面８ｂにインプリント材１４が付着することを防ぐ。さらに、パターン領域８ａの中心付近と接触するインプリント材１４に関しては粘性を変化させずに、微細パターンへ充填性を維持することができる。

工程１０４において、インプリント材１４は粘性が高くするが硬化しないことが望ましい。型８のパターン領域８ａの側面８ｂにインプリント材１４が付着することを防ぐために、側面８ｂ近傍のインプリント材１４を硬化させてしまうと、型８と基板１０との位置合わせを行うことが難しくなる。また、パターン領域８ａの側面８ｂに近い領域にもマークなどの微細構造が配置されている場合、インプリント材１４が微細構造に充填する前に硬化することとなり、未充填を増加させる原因となる。重ね合わせ精度の低下と未充填の増加は歩留まりを低下させる恐れがある。

工程１０３において、押印工程が完了し、パターン領域８ａと基板１０のショット領域２０の間にインプリント材１４が充填した後、工程１０５において型８と基板１０との位置合わせを行う。例えば、インプリント装置１は、マーク検出器１２で型８に形成されたマークと基板１０に形成されたマークからの光を検出することによって型８と基板１０の相対位置を求めて、型８と基板１０の位置合わせを行う。

工程１０６では、重ね合わせ精度判定が実施される。工程１０６で重ね合わせ精度が判定値を満足すれば、工程１０７において型８とインプリント材１４が接触した状態で照射部２から硬化光９を照射してインプリント材１４を硬化させる（硬化工程）。工程１０６で重ね合わせ精度が判定値を満足しなければ、工程１０５において型８と基板１０の位置合わせを繰り返し行う。工程１０６で判定値を満足しない場合には、強制的に次工程（工程１０７）に進むように処理してもよい。

工程１０８では、工程１０７でインプリント材１４を硬化させた後、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）。型８が基板１０上のインプリント材１４から引き離された後、工程１０９において、撮像部６（検出部）によりインプリント材１４の状態を検出して、検出結果を取得する。そして、工程１１０にて、撮像されたインプリント材１４の状態の検出結果に基づき、次のショット領域にパターンを形成する際のインプリント条件を変更する。撮像部６の代わりにマーク検出器１２を用いてインプリント材１４の状態を検出してもよい。工程１０９、及び、工程１１０の詳細は後述する。

工程１１１では、基板１０に形成された複数のショット領域２０に対してインプリント処理が完了したかどうかの終了判定が行われる。工程１１１でインプリント処理が終了していない場合、工程１０２に戻り、次のショット領域２０に対してインプリント処理を実行し、複数のショット領域に対するインプリント処理が終了するまでインプリント処理の各工程が繰り返される。工程１１１でインプリント処理が終了した場合、工程１１２で、インプリント装置１から基板１０を搬出する。基板１０は、不図示の基板搬送機構によって基板保持部４の基板チャック１６から搬出される。

（部分照射について）
次に、工程１０４で行う照射光５５の照射について詳細に説明する。図４は、工程１０４で行う照射光５５の照射を説明する図である。

図４（ａ）は、型８のパターン領域８ａと基板１０、照射光５５の関係を示した側面図である。図４（ａ）に示すように、照射光５５を型８のパターン領域８ａの外周部である側面８ｂを含む周辺領域（照射領域５２）に強度分布を持つように照射する。照射光５５は、インプリント材１４が重合反応する光であれば良く、紫外光に限らない。照射光５５によってインプリント材１４が硬化してしまうと工程１０５で位置合わせが行いにくくなる。そのため、工程１０４で行う照射光５５の照射はインプリント材１４を硬化させずに、パターン領域８ａの側面８ｂ付近のインプリント材１４の粘性が高くなる程度の光を照射する。照射光５５は、インプリント材１４の材料の性質などを考慮して、照射する光の波長や、照射時間、強度などを適宜求めることができる。

図４（ｂ）は、型８を介して基板１０のショット領域２０上に照射光５５が照射される照射領域５２と型８の側面８ｂ（外周部）の関係を＋Ｚ方向から見た様子を示した図である。図４（ｂ）に示すように、照射光５５の照射領域５２は型８の側面８ｂを含む領域である。図４に示すように照射光５５の照射領域５２（強度分布）を設定することで押印工程の際にインプリント材１４がパターン領域８ａからはみ出すことを防ぐことができる。図４（ｂ）に示すように照射光５５がパターン領域８ａを枠状に照射しているため、枠照射や枠露光と呼ぶことがある。

次に図５を用いて、型８と基板１０上のインプリント材１４を接触させて型８と基板１０の間にインプリント材１４が充填する様子を説明する。図５は、型８のパターン領域８ａと基板１０上のインプリント材１４、照射光５５の側面図を示している。

図５（ａ）は型８のパターン領域８ａをインプリント材１４と接触させる前の状態を示している。このとき、照射光５５は基板１０上に照射していない。図５（ａ）に示す型８のパターン領域８ａと基板１０上に供給されたインプリント材１４とを接触させる際に、型８のパターン領域８ａを基板１０に対して凸形状に変形させてインプリント材１４と接触させることがある。

図５（ｂ）は、型８のパターン領域８ａと基板１０の間にインプリント材１４が充填する様子を示している。図５（ｂ）に示すように、型８のパターン領域８ａとインプリント材１４が接触する領域は、パターン領域８ａの中心付近とインプリント材１４とが接触した後、パターン領域８ａの外側（外周部）に向かって広がり始める。このとき、パターン領域８ａの外側に向かって広がるインプリント材１４の気液界面１４ｂが側面８ｂに到達する前に照射光５５の照射を開始する。

図５（ｃ）は、照射光５５が照射される照射領域５２内のインプリント材１４の気液界面１４ｂは、照射光５５によって、重合反応が開始され、気液界面１４ｂの粘性が増加する。パターン領域８ａの外周部のインプリント材１４の粘性が増加することで、パターン領域８ａの外側に向かって広がるインプリント材１４の気液界面１４ｂの移動速度が低下し、パターン領域８ａからインプリント材１４がはみ出すことを防ぐことができる。そのため、パターン領域８ａの側面８ｂにインプリント材１４が付着することを防ぐことができる。

（部分照射部）
図６は基板１０上に照射光５５を照射する部分照射部５０の光学系の模式図である。図６を用いて部分照射部５０が照射光５５を型８のパターン領域８ａの外周部（側面８ｂを含む領域）に照射するための光学系の一例に関して説明する。基板１０のショット領域を部分的に照射光５５で照射する部分照射部５０は、照射光光源５１、光変調素子５３（空間光変調素子）、光学素子５４ａ及び光学素子５４ｂを備える。

照射光光源５１は、インプリント材１４が重合反応する波長の光の光源を用意する。照射光光源５１は、インプリント材１４を所望の粘度に重合反応させるために必要な光出力が得られるものを選定する。例えば、ランプ、レーザダイオード、ＬＥＤ等から構成される。照射光光源５１からの光は光学素子５４ａによって、光変調素子５３へ導かれる。本実施形態の光変調素子５３としては、デジタルマイクロミラーデバイス（以下ＤＭＤ）を使用した例を示す。しかし、光変調素子５３としては、ＤＭＤに限らず、ＬＣＤデバイスやＬＣＯＳデバイス等のその他の素子を使用することができる。部分照射部５０は、照射光光源５１と基板１０との間に配置された光変調素子５３を用いることで、照射光５５の照射領域５２（強度分布）や光の強度を基板１０上の任意の場所で設定することができる。また、光変調素子５３によって照射領域５２（強度分布）や光量が制御された照射光５５は、光学素子５４ｂにより、型８および基板１０を照明するように導かれる。さらに、光変調素子５３からの照射光５５は、光学素子５４ｂによって基板１０上に投影される倍率が調整されてもよい。照射光光源５１と光変調素子５３は制御部７によって制御される。

つぎに、第１実施形態における工程１０９の状態測定と、工程１１０のインプリント条件の設定について詳しく説明する。工程１０９の状態測定において、撮像部６（検出部）によりインプリント材１４の状態を撮像する。このとき、工程１０４において、照射光５５による照射領域５２への照射のタイミングや照射する光量が適切であれば、インプリント材１４のパターン領域８ａからのはみ出し、あるいは、パターン領域８ａでの未充填は発生しない。しかしながら、工程１０４において、照射光５５による照射領域５２への照射のタイミングや照射する光量が適切でない場合、インプリント材１４のパターン領域８ａからのはみ出し、あるいは、パターン領域８ａでの未充填が発生する。このため、本実施形態における工程１０９の状態測定とは、基板１０上の硬化したインプリント材１４のショット領域２０からのはみ出しや未充填個所を検出し、検出結果を取得することである。

工程１０９において、ショット領域２０からのインプリント材１４のはみ出しやインプリント材１４の未充填個所が検出された場合、工程１１０では、次のショット領域以降のインプリント工程のインプリント条件を変更する。本実施形態ではインプリント条件とは、部分照射する照射光の照射タイミングや照射光の光量などの照射条件を示す。

インプリント材１４がショット領域２０（またはパターン領域８ａ）からのはみ出しが検出された場合、照射光５５の照射タイミングが遅いことが考えられる。そのため、光変調素子５３を制御することにより、はみ出しが検出された領域に対して照射光５５の照射タイミングをそれまでより早くする。あるいは、照射光５５の光量が少ないことが考えられるため、照射光５５の光量を増加してもよい。また、照射光５５の照射タイミングと光量の両方の条件を変更してもよい。

インプリント材１４がショット領域２０（またはパターン領域８ａ）に対して未充填個所が検出された場合、照射光５５の照射タイミングが早いことが考えられる。そのため、光変調素子５３を制御することにより、未充填個所が検出された領域に対して照射光５５の照射タイミングをそれまでより遅くする。あるいは、照射光５５の光量が多いことが考えられるため、照射光５５の光量を減少してもよい。また、照射光５５の照射タイミングと光量の両方の条件を変更してもよい。

図７に、一例として、工程１０９において照射領域５２ｅ、５２ｆでインプリント材１４のはみ出しが検出され、照射領域５２ｈで未充填個所が検出された場合を示す。

図８は、本実施形態における照射条件の変更方法を示した図である。検出部（撮像部６）による工程１０９の状態測定の結果、図７に示した検出結果が得られた場合の照射条件（インプリント条件）の変更方法について説明する。図８は、図７に示した照射領域５２ａ～５２ｊに対応する光変調素子５３（デジタルマイクロミラーデバイス）の駆動タイミングや基板１０に照射される照射光の光量の制御を示している。

図８（ａ）は、検出部（撮像部６）の検出結果に基づき、部分照射部５０に有する光変調素子５３の動作を制御することにより、照射光５５が基板１０上の照射領域５２ａ～５２ｊの照射タイミングを変更する場合を示した図である。図８（ａ）の左に示した図は、インプリント条件を変更する前の照射タイミングを示した図である。図８（ａ）の左に示した図は、一定時間が経過後に複数の照射領域５２ａ～５２ｊに対して同じタイミングで照射光５５を照射する場合を示している。図８（ａ）の左に示した照射タイミングで照射光５５を照射した結果、図７に示すインプリント材の検出結果が得られた場合を示している。このため、図８（ａ）の右に示す通り、工程１１０では、照射領域５２ｅ、５２ｆに対する照射光５５の照射タイミングを早く実施し、照射領域５２ｈに対する照射光５５の照射タイミングを遅く実施するように、インプリント条件を変更する。これらの変更は、次にパターンが形成されるショット領域の以降に対して実施される。

図８（ｂ）は、検出部（撮像部６）の検出結果に基づき、部分照射部５０に有する光変調素子５３の動作を制御することにより、照射光５５が基板１０上の照射領域５２ａ～５２ｊの照射量（光量）を変更する場合を示した図である。図８（ｂ）の左に示した図は、インプリント条件を変更する前の照射量（光量）を示した図である。図８（ｂ）の左に示した図は、一定時間が経過後に複数の照射領域５２ａ～５２ｊに対して同じタイミングで照射光５５を照射する場合を示している。図８（ｂ）の左に示した照射量（光量）で照射光５５を照射した結果、図７に示すインプリント材の検出結果が得られた場合を示している。このため、図８（ｂ）の右に示す通り、工程１１０では、照射領域５２ｅ、５２ｆに対する照射光５５の照射量を増加し、照射領域５２ｈに対する照射光５５の照射量を減少するように、インプリント条件を変更する。これらの変更は、次にパターンが形成されるショット領域の以降に対して実施される。

なお、図７、図８（ａ）、図８（ｂ）では説明の便宜上、ショット領域２０（パターン領域８ａ）の左端について説明を行ったが、実際にはショット領域２０の全周に対して同様に行われる。また、照射領域５２を縦に１０分割、横に７分割した例を示したが、実際には光変調素子５３の分解能に合わせて、照射領域５２は細かく分割することができる。

また、インプリント条件の変更は、次にパターンが形成されるショット領域以降の全てのインプリント工程に適用することも可能であるし、基板１０上の位置（ショットレイアウト）の同じショット領域のインプリント工程だけに適用することも可能である。また、基板上の任意のショット領域のインプリント工程だけに適用することも可能である。

本実施形態に示したように、検出部で検出したインプリント材の検出結果に基づき、インプリント条件として部分照射する照射光５５の照射タイミングや照射量を変更することができる。これにより、基板１０のショット領域２０（または型８のパターン領域８ａ）に対してインプリント材１４のはみ出しや未充填を低減することができる。

（第２実施形態）
第２の実施形態におけるインプリント条件の変更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。第２実施形態のインプリント方法は、工程１０９の撮像部６（検出部）によるインプリント材の状態測定の検出結果に基づき、工程１１０のインプリント条件として、押印の方法を変える。

図９は、工程１０９で検出部によりインプリント材の状態測定した結果を示した図である。

図９（ａ）は、パターン領域８ａの外周に位置する側面８ｂからインプリント材１４のはみ出しが検出された状態を示している。図９（ａ）は、パターン領域８ａ（ショット領域２０）の外周の多くの領域ではみ出しが検出された場合を示している。このように、パターン領域８ａの全ての辺において、側面８ｂからインプリント材１４のはみ出しが検出された場合、押印工程において、インプリント材１４に対して型８の押印力が強いことが考えられる。そのため、検出部で図９（ａ）のようなインプリント材のはみ出しを検出した場合、工程１１０で次のショット領域に対する押印工程の際に、型駆動機構３８により型８を基板１０上のインプリント材１４に接触させる時の押印力をそれまでより弱く設定する。

図９（ｂ）は、パターン領域８ａに対してインプリント材１４の未充填個所が検出された状態を示している。図９（ｂ）は、パターン領域８ａ（ショット領域２０）の外周の多くの領域で未充填個所が検出された場合を示している。このように、パターン領域８ａの全ての辺において、パターン領域８の周辺領域で未充填個所が検出された場合、押印工程において、インプリント材１４に対して型８の押印力が弱いことが考えられる。そのため、検出部で図９（ｂ）のようなインプリント材の未充填個所を検出した場合、工程１１０で次のショット領域に対する押印工程の際に、型駆動機構３８により型８を基板１０上のインプリント材１４に接触させる時の押印力をそれまでより強く設定する。

上記の説明では、パターン領域８ａの全ての辺に対してはみ出しや未充填個所が検出された場合について押印力を変えることによりインプリント条件を変えているが、これに限らず周辺領域に対して一定の割合以上の領域で検出された場合に条件を変えてもよい。

また、図９（ｃ）は、パターン領域８ａに対してインプリント材１４のはみ出し、および、未充填個所が検出された状態を示している。図９（ｃ）は、パターン領域８ａ（ショット領域２０）の外周のうち＋Ｘ方向の外周領域で未充填個所が検出され、－Ｘ方向の外周領域でインプリント材のはみ出しが検出された場合を示している。このように、パターン領域８ａの周辺領域において、片側の辺でインプリント材１４のはみ出しが多く発生し、その反対側の辺でインプリント材１４の未充填が多く発生した場合、押印工程で型８と基板１０が傾いていることが考えられる。そのため、検出部で図９（ｃ）のようなインプリント材のはみ出しと未充填個所を検出した場合、工程１１０で次のショット領域に対する押印工程の際に、はみ出しが発生した側の押印力が弱くなるように型８と基板１０の傾きを変更する。

本実施形態に示したように、検出部で検出したインプリント材の検出結果に基づき、インプリント条件としてインプリント工程の押印工程で型８の押印力や型８と基板１０の傾きを変更することができる。これにより、基板１０のショット領域２０（または型８のパターン領域８ａ）に対してインプリント材１４のはみ出しや未充填を低減することができる。また、押印工程での押印力や傾きの変更に加えて、第１実施形態で説明した照射光５５の照射タイミングや照射量の調整を合わせて行ってもよい。例えば、第２実施形態で説明した押印力や傾きの変更をして大まかな、はみ出しや未充填を低減した後に、第１実施形態で説明した照射光５５の照射タイミングや照射量の調整を細かく行ってもよい。

（第３実施形態）
第３の実施形態におけるインプリント条件の変更方法について説明する。第３実施形態のインプリント方法において、上記の実施形態と同じものについては説明を省略し、上記の実施形態と異なるものについて説明する。第３実施形態のインプリント方法は、工程１０９の検出部によるインプリント材の状態測定の検出結果に基づき、工程１１０でインプリント条件としてインプリント材を供給する位置を変える設定を行う。工程１１０で設定されたインプリント条件は、次のショット領域に対する工程１０２のインプリント材の供給工程で用いられる。

図１０は、工程１０２で供給部５により基板１０のショット領域２０上にインプリント材１４の液滴を供給した状態を示した図である。本実施形態では、工程１０９で撮像部６（検出部）によりインプリント材の接触状態を撮像した結果に基づいて、ショット領域２０に供給するインプリント材１４の供給位置を設定する。

例えば、図９（ｃ）に示すように、パターン領域８ａ（ショット領域２０）の外周のうち＋Ｘ方向の外周領域で未充填個所が検出され、－Ｘ方向の外周領域でインプリント材のはみ出しが検出された場合について説明する。このように、パターン領域８ａの周辺領域において、インプリント材１４のはみ出しが多く発生した場合、インプリント材１４の供給位置がショット領域２０の外周に近いことが考えられる。また、パターン領域８ａの周辺領域において、インプリント材１４の未充填が多く発生した場合、インプリント材１４の供給位置がショット領域２０の外周から遠いことが考えられる。

そのため、検出部で図９（ｃ）のようなインプリント材のはみ出しと未充填個所を検出した場合、工程１１０で次のショット領域に対するインプリント材１４の液滴の供給位置を全体的に＋Ｘ方向にシフトさせるように設定する。この時のシフト量は検出部で検出されたはみ出し量や未充填個所の大きさに応じて決めることができる。このように、インプリント材の液滴のショット領域内の位置を調整することによって、ショット領域からインプリント材のはみ出しやショット領域内の未充填を低減することができる。

また、図１０（ａ）に示すようにショット領域２０に含まれるインプリント材１４の液滴の全体をシフトさせずに、パターン領域８ａの周辺領域に近い位置に配置されるインプリント材１４の液滴の位置だけを変えてもよい。さらに、図１０（ｂ）に示すように工程１０９で検出されたインプリント材のはみ出し位置や未充填個所に対応するインプリント材の液滴の位置を個別に変えてもよい。図１０（ｂ）は、検出部によってインプリント材の状態測定の結果、図７に示したインプリント材のはみ出しと未充填が検出された場合のインプリント材の供給位置の変更について示している。

（その他の実施形態）
上述の何れの実施形態でも、基板に形成された複数のショット領域にインプリント工程終了直後に工程１０９と工程１１０を実施する例を示したが、基板に形成された全てのショット領域にインプリント工程終了後に工程１０９、工程１１０を実施してもよい。また、インプリント材の状態測定を行う検出部をインプリント装置１の外部に設けて、インプリント装置外でインプリント材の状態測定を行ってもよい。インプリント装置外で状態測定を行った後に、測定結果を外部から取得し、状態測定を行った基板とは異なる基板に対してインプリント処理を行う場合のインプリント装置１のインプリント条件を設定することもできる。

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。

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。

１ インプリント装置
２ 照射部
６ 撮像部（検出部）
７ 制御部
１２ マーク検出器（検出部）

Claims (10)

1. パターン領域を有する型を用いて基板の複数のショット領域の上にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置であって、
   インプリント材を硬化させる照射光を前記基板の上に照射する第１の照射部と、
   前記基板のショット領域の外周に沿った領域に強度分布を有し、前記インプリント材の粘性を高めることができる照射光を部分的に照射できる第２の照射部と、
   前記第１の照射部と前記第２の照射部による基板のショット領域への光照射を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、パターンが形成された第１ショット領域を検出することで得られる、前記第１ショット領域に対する前記インプリント材のはみ出し、または、ショット領域に対する未充填の少なくとも一方の検出結果に基づいて、前記第１ショット領域とは異なる第２ショット領域に照射光を照射する際に用いられる前記第２の照射部の照射条件が設定されるように制御することを特徴とするインプリント装置。
2. 前記照射条件は、前記基板上に照射する前記照射光の照射タイミング、および、照射量の少なくとも一方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. 前記インプリント装置には、前記基板上に形成されたインプリント材のパターンを検出する検出部を備え、
   前記検出部が、前記ショット領域に対する前記インプリント材のはみ出し、または、前記ショット領域に対する未充填の少なくとも一方を検出した場合、
   前記制御部は、前記検出部が検出した検出結果に基づいて、前記照射光の照射タイミング、および、照射量の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。
4. 前記検出部は、前記基板上に形成されたショット領域の全体を撮像することができる撮像部であることを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。
5. 前記検出部は、前記型に形成されたマークと前記基板に形成されたマークからの光を検出するマーク検出器であることを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。
6. 前記制御部は、前記インプリント装置の外部に設けられた検出部による前記インプリント材のパターンを検出した検出結果を取得し、該検出結果に基づいて前記照射条件を設定することを特徴とする請求項１または２の何れかに記載のインプリント装置。
7. パターン領域を有する型を用いて基板のショット領域の上にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記基板のショット領域の外周に沿った領域に強度分布を有し、前記インプリント材の粘性を高める、または、前記インプリント材を硬化させる照射光を前記基板の上に照射する照射部と、
   前記基板の上に形成されたインプリント材のパターンを検出することで得られる、前記ショット領域に対する前記インプリント材のはみ出し、または、ショット領域に対する未充填の少なくとも一方の検出結果に基づいて、前記はみ出し、または、前記未充填の少なくとも一方が低減されるように、前記インプリント材のパターンを形成する際のインプリント条件を設定する制御部と、を有し、
   前記インプリント装置の外部に設けられた検出部による前記インプリント材のパターンを検出した検出結果を取得し、該検出結果に基づいて前記インプリント条件を設定することを特徴とするインプリント装置。
8. パターン領域を有する型を用いて基板のショット領域の上にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記基板のショット領域の外周に沿った領域に強度分布を有し、前記インプリント材の粘性を高める、または、前記インプリント材を硬化させる照射光を前記基板の上に照射する照射部と、
   前記基板の上に形成されたインプリント材のパターンを検出することで得られる、前記ショット領域に対する前記インプリント材のはみ出し、または、ショット領域に対する未充填の少なくとも一方の検出結果に基づいて、前記はみ出し、または、前記未充填の少なくとも一方が低減されるように、前記インプリント材のパターンを形成する際のインプリント条件を設定する制御部と、を有し、
   前記インプリント条件は、前記型を前記インプリント材に接触させる際の前記型と前記基板の傾きであることを特徴とするインプリント装置。
9. パターン領域を有する型を用いて基板の複数のショット領域の上にインプリント材のパターンを形成する照射条件の設定方法であって、
   照射光を部分的に基板のショット領域に照射する工程であって、当該照射光は、前記基板のショット領域の外周に沿った領域に強度分布を有し、前記インプリント材の粘性を高める第１照射工程、
   前記インプリント材を硬化させる照射光を前記基板の上に照射する第２照射工程と、
   前記第１照射工程と前記第２照射工程により前記基板の上の第１ショット領域に形成されたインプリント材のパターンを検出することで得られる、前記第１ショット領域に対する前記インプリント材のはみ出し、または、ショット領域に対する未充填の少なくとも一方の検出結果を取得する工程と、
   前記取得された検出結果に基づいて、前記第１ショット領域とは異なる第２ショット領域に前記第１照射工程で照射光を照射する際に用いられる照射条件を設定する工程と、を有することを特徴とする設定方法。
10. 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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